JPH10239362A

JPH10239362A - 配電線の対地インピーダンス推定方法

Info

Publication number: JPH10239362A
Application number: JP4533797A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kawagoe; 信吾川越
Original assignee: Shikoku Research Institute Inc; Shikoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Shikoku Research Institute Inc; Shikoku Electric Power Co Inc
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-11
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JP3844551B2

Abstract

(57)【要約】【課題】人工地絡試験を不要にして、配電線の対地イ
ンピーダンスを推定することができる、配電線の対地イ
ンピーダンス推定方法を提供する。【解決手段】電力系統１に接続された接地変圧器１５
のΔ結線側１５Ｂにアドミタンス１７を接続し、アドミ
タンス１７の接続により、電力系統１に発生する電圧を
検出し、検出した電圧値と接続したアドミタンス１７の
値とから、配電線の対地インピーダンスを推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高圧を供給する
ための配電線の対地インピーダンスを推定する、配電線
の対地インピーダンス推定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】配電線は、母線からの、三相の高圧電力
を需用側に供給する。高圧需用の増加などに応じて、配
電線を大幅に変更することがある。そして、このような
変更の後では、地絡に対する保護用である地絡関係リレ
ーの動作確認をする必要がある。

【０００３】地絡関係リレーの動作確認をするために、
人工地絡試験が一般的に行われる。人工地絡試験の際に
は、地絡関係リレーをロックして、人工地絡試験による
影響が高圧電力の需用側に発生しないようにしている。
そして、地絡関係リレーのロックが終了すると、作業者
が、活線状態にある母線などに抵抗などを接続し、配電
線の対地インピーダンスを強制的に変えて、人工地絡試
験をする。

【０００４】このように、人工地絡試験で対地インピー
ダンスの変化を発生し、これから得たデータに基づい
て、地絡関係リレーの動作確認などを行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、作業者は、
人工地絡試験を行う前に、次のような作業を必要とす
る。つまり、地絡関係リレーが動作し、人工地絡試験で
受電回路が断になることを防ぐために、作業者が高圧電
力の各需要者に人工地絡試験の実施を事前に連絡する。
これにより、各需用者は、地絡関係リレーをロックす
る。

【０００６】しかし、需用者の中には、都合により、地
絡関係リレーを当日にロックすることができない者がい
る。このときには、作業者は、各需用者と再び連絡をと
りながら、人工地絡試験の実施日を調整する必要があ
る。

【０００７】このために、作業者には、人工地絡試験の
作業に加えて、需用者と事前に連絡するための作業が必
要になり、作業に手間がかかるという問題が発生する。

【０００８】この発明の目的は、このような欠点を除
き、人工地絡試験を不要にして、配電線の対地インピー
ダンスを推定することができる、配電線の対地インピー
ダンス推定方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】その目的を達成するた
め、請求項１の発明は、配電線に電力を供給する母線に
接続された接地変圧器の二次側に、インピーダンスを接
続し、インピーダンスの接続により、配電線に発生する
電圧を検出し、検出した電圧値と接続したインピーダン
スの値とから、配電線の対地インピーダンスを推定す
る、配電線の対地インピーダンス推定方法である。

【００１０】請求項２の発明は、配電線に電力を供給す
る母線に接続された接地変圧器の二次側に、値の異なる
インピーダンスを順次に接続し、各インピーダンスの接
続により、配電線に発生するそれぞれの電圧を検出し、
検出した電圧値と接続したインピーダンスの値とから、
インピーダンスの値の変化に対する電圧値の変化を算出
し、算出した変化量を用いて、配電線の対地インピーダ
ンスを推定する、配電線の対地インピーダンス推定方法
である。

【００１１】請求項３の発明は、配電線に電力を供給す
る母線に接続された接地変圧器の二次側に、値を変える
ことができるインピーダンスを接続し、インピーダンス
の値を変えることにより、配電線に発生するそれぞれの
電圧を検出し、検出した電圧値とインピーダンスの値と
から、インピーダンスの値の変化に対する電圧値の変化
を算出し、算出した変化量を用いて、配電線の対地イン
ピーダンスを推定する、配電線の対地インピーダンス推
定方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を、
図面を用いて説明する。

【００１３】この実施の形態では、図１に示す電力系統
１の、配電線の対地インピーダンスを推定する場合につ
いて説明する。電力系統１では、母線側１０の配電用変
圧器の二次回路１１が、母線１２、１３、１４に三相
（ａ相、ｂ相、ｃ相）の高圧電力を供給する。さらに、
母線１２、１３、１４には、接地変圧器１５が接続され
ている。

【００１４】接地変圧器１５は、スター・ブロークンデ
ルタ結線（以下、Ｙ−Δ結線と記す）のトランスであ
る。接地変圧器１５のＹ結線側１５Ａが母線１２、１
３、１４に接続されている。そして、Ｙ結線側１５Ａの
中性点が接地されている。また、接地変圧器１５のΔ結
線側１５Ｂには、値Ｚ_nの中性点インピーダンス１６が
接続されている。中性点インピーダンス１６は、地絡が
発生したときに、地絡電流を低く抑えるためのものであ
る。

【００１５】母線側１０は、配電線側２０に高圧電力を
供給する。つまり、母線１２が配電線２１に接続され、
母線１３が配電線２２に接続されている。また、母線１
４が配電線２３に接続されている。そして、ａ相の配電
線２１の対地インピーダンスが値Ｚ_gaであり、ｂ相の配
電線２２の対地インピーダンスが値Ｚ_gbである。また、
ｃ相の配電線２３の対地インピーダンスが値Ｚ_gcであ
る。

【００１６】このような電力系統１の等価回路を図２に
示す。図２では、配電線側２０での、三相を総括した配
電線の対地インピーダンスの値がＺ_g0である。この値Ｚ
_g0は、次の式から算出される。

【００１７】

【数１】また、等価回路の中で、値Ｚ_0T、Ｚ_1T、Ｚ_2Tは、次の式
で算出されるインピーダンスである。

【００１８】

【数２】これらの式の中で、値Ｚ_a、Ｚ_b、Ｚ_cは、配電用変圧器
の各相の内部インピーダンスであり、

【数３】である。また、係数ａは、次の式で与えられる。

【００１９】

【数４】先の値Ｚ_a、Ｚ_b、Ｚ_cの関係から、この実施の形態で
は、

【数５】とする。

【００２０】また、等価回路の中で、値Ｅ₁は正相電圧
である。

【００２１】このような状態にある電力系統１に対し
て、配電線の対地インピーダンスを推定する場合、次の
試験を行う。つまり、試験インピーダンスとして、値Ｙ
_fのアドミタンス１７をあらかじめ用意し、このアドミ
タンス１７を、Δ結線側１５Ｂの、例えばａ相のコイル
１５Ｂ_aに、並列に接続する。なお、Δ結線側１５Ｂで
は、コイル１５Ｂ_bがｂ相用であり、コイル１５Ｂ_cがｃ
相用である。

【００２２】この接続による等価回路を図３に示す。接
地変圧器１５の二次側であるΔ結線側１５Ｂに値Ｙ_fの
アドミタンス１７を接続したとき、この等価回路によ
り、接地変圧器１５の一次側からみると、接続したアド
ミタンス１７を一次換算したインピーダンス（ｎ²／
Ｙ_f、ここでｎは接地変圧器の巻線比である）によっ
て、ａ相を接地したことになる。

【００２３】これにより、母線側１０および配電線側２
０には、値Ｖ₀の零相電圧が発生する。この発生した零
相電圧を、電力系統１に接続されている計器用変圧器
（図示を省略）を用いて検出する。この後、値Ｖ₀の零
相電圧と、値Ｙ_fのアドミタンス１７とを用いて、配電
線の対地インピーダンスの値Ｚ_g0を算出することができ
る。

【００２４】このようにして、この実施の形態により、
母線１２、１３、１４や配電線２１、２２、２３に対す
る活線作業を不要にして、配電線の対地インピーダンス
を推定することができる。また、この対地インピーダン
スの値から地絡時の電圧変化を算出し、この電圧変化
で、保護リレーが適正に動作するかどうかを確認するこ
とができる。

【００２５】ところで、この実施の形態では、次のよう
にして、配電線の対地インピーダンスを算出してもよ
い。つまり、接地変圧器１５のΔ結線側１５Ｂに接続す
るアドミタンス１７の値Ｙ_fを段階的または連続的に変
え、各値Ｙ_fに対応する零相電圧の値Ｖ₀をそれぞれ検出
する。この後、値Ｙ_fによる値Ｖ₀の微分、つまり、

【数６】を算出する。

【００２６】値Ｖ₀の微分を算出する方法には、例え
ば、次のようなものがある。つまり、図４に示すよう
に、値Ｙ_fと値Ｖ₀との関係を示す曲線１０１から、値Ｙ
_fの微小変化ΔＹ_fに対応する値Ｖ₀の微小変化ΔＶ₀（直
線１０２の傾き）を算出する。そして、

【数７】の関係から、値Ｙ_fによる値Ｖ₀の微分を算出する。

【００２７】また、値Ｙ_fによる値Ｖ₀の微分を算出する
ための方法には、次のようなものがある。つまり、図５
に示すように、値Ｙ_fと値Ｖ₀との関係を示す曲線１０１
から、値Ｙ_fの微小変化ΔＹ_f1に対応する値Ｖ₀の微小変
化ΔＶ₀₁（直線１０３の傾き）と、値Ｙ_fの微小変化Δ
Ｙ_f2に対応する値Ｖ₀の微小変化ΔＶ₀₂（直線１０４の
傾き）とを算出する。そして、これらの値を用いて、次
の式からＹ_fの特定値での接線１０５の傾き、つまり、
値Ｙ_fによる値Ｖ₀の微分を算出する。

【００２８】

【数８】こうして、値Ｙ_fによる値Ｖ₀の微分を算出すると、次の
式を用いて、配電線の対地インピーダンスの値Ｚ_g0を算
出する。

【００２９】

【数９】このようにして、配電線の対地インピーダンスの値Ｚ_g0
を高い精度で算出することができる。この後、例えば、
保護リレーが適正に動作するかどうかを確認する場合、
この対地インピーダンスの値Ｚ_g0を用いて、配電線側２
０の電流増加等を算出する。そして、算出結果から、保
護リレーが適正に動作するかどうかを確認する。

【００３０】なお、この実施の形態では、高精度で配電
線の対地インピーダンスを算出する場合、２つの直線１
０３、１０４の傾きの平均を用いたが、特にこれに限定
されない。つまり、３つ以上の直線を曲線１０１に適用
し、これらの直線の傾きの平均を用いてもよい。

【００３１】また、この実施の形態では、接地変圧器１
５の二次側のａ相にアドミタンス１７を接続して、零相
電圧を検出したが、二次側のｂ相またはｃ相にアドミタ
ンス１７を接続して、零相電圧を検出してもよい。

【００３２】ここで、この配電線の対地インピーダンス
の値Ｚ_g0を用いて、配電線の各相の対地インピーダンス
Ｚ_ga、Ｚ_gb、Ｚ_gcを求めることができる。つまり、対地
インピーダンスＺ_ga、Ｚ_gb、Ｚ_gcの関係を、

【数１０】としたとき、

【数１１】の関係となる。ここで、別途、系統の残留零相電圧の値
より、ｋ₁、ｋ₂を算出する。算出した値ｋ₁、ｋ₂を代入
して、配電線の各相の対地インピーダンスＺ_ga、Ｚ_gb、
Ｚ_gcを算出することができる。

【００３３】値ｋ１、ｋ２の算出方法は、次のとおりで
ある。一般的に、配電線の各相の対地インピーダンスＺ
_ga、Ｚ_gb、Ｚ_gcのほとんどが対地静電容量であるので、
漏洩抵抗を無視して、

【数１２】なお、この式の中で、値Ｃ_a、Ｃ_b、Ｃ_cは、ａ相、ｂ相、
ｃ相の対地静電容量である。これらの式から、電力系統
の中性点残留電圧Ｅ_nは、次の式で算出される。

【００３４】

【数１３】なお、この式の中で、値Ｅ_aは、ａ相の相電圧である。

【００３５】また、値Ｖ₀は、次の式で算出される。

【００３６】

【数１４】ここで、

【数１５】の関係より、

【数１６】を代入して、

【数１７】の関係を得る。この関係式に、測定した値Ｖ₀の大きさ
と位相とを代入すると、値ｋ₁、ｋ₂を算出することがで
きる。

【００３７】また、接地変圧器１５の二次側の各相にア
ドミタンス１７を接続したときの零相電圧の値Ｖ_0a、Ｖ
_0b、Ｖ_0cによっても、配電線の各相の対地インピーダン
スＺ_ga、Ｚ_gb、Ｚ_gcを算出することができる。つまり、

【数１８】であるので、数値計算により、配電線の各相の対地イン
ピーダンスＺ_ga、Ｚ_gb、Ｚ_gcを算出することができる。
ここで、関数ｆ_a、ｆ_b、ｆ_cは、

【数１９】ここで、

【数２０】である。ただし、

【数２１】である。

【００３８】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の発明
により、インピーダンスを接地変圧器の二次側に接続し
て、配電線にインピーダンス変化を発生されるので、従
来のような人工地絡試験を不要にして、配電線の対地イ
ンピーダンスを推定することができる。

【００３９】請求項２、３の発明により、接地変圧器の
二次側に接続するインピーダンスの値を変え、インピー
ダンスの値の変化に対する電圧値の変化を用いて、配電
線の対地インピーダンスを推定するので、精度の高い値
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態を説明するための図である。

【図２】試験インピーダンスを接続しないときの等価回
路を示す回路図である。

【図３】試験インピーダンスを接続したときの等価回路
を示す回路図である。

【図４】対地インピーダンスの算出の様子を示す図であ
る。

【図５】対地インピーダンスの算出の様子を示す図であ
る。

【符号の説明】

１電力系統１０母線側１１配電用変圧器の二次回路１２、１３、１４母線１５接地変圧器１６中性点インピーダンス１７アドミタンス２０配電線側２１、２２、２３配電線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配電線に電力を供給する母線に接続され
た接地変圧器の二次側に、インピーダンスを接続し、インピーダンスの接続により、配電線に発生する電圧を
検出し、検出した電圧値と接続したインピーダンスの値とから、
配電線の対地インピーダンスを推定する、配電線の対地
インピーダンス推定方法。
【請求項２】配電線に電力を供給する母線に接続され
た接地変圧器の二次側に、値の異なるインピーダンスを
順次に接続し、各インピーダンスの接続により、配電線に発生するそれ
ぞれの電圧を検出し、検出した電圧値と接続したインピーダンスの値とから、
インピーダンスの値の変化に対する電圧値の変化を算出
し、算出した変化量を用いて、配電線の対地インピーダンス
を推定する、配電線の対地インピーダンス推定方法。
【請求項３】配電線に電力を供給する母線に接続され
た接地変圧器の二次側に、値を変えることができるイン
ピーダンスを接続し、インピーダンスの値を変えることにより、配電線に発生
するそれぞれの電圧を検出し、検出した電圧値とインピーダンスの値とから、インピー
ダンスの値の変化に対する電圧値の変化を算出し、算出した変化量を用いて、配電線の対地インピーダンス
を推定する、配電線の対地インピーダンス推定方法。