JPH11275756A - 配電線短絡検知装置 - Google Patents
配電線短絡検知装置Info
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- JPH11275756A JPH11275756A JP9387298A JP9387298A JPH11275756A JP H11275756 A JPH11275756 A JP H11275756A JP 9387298 A JP9387298 A JP 9387298A JP 9387298 A JP9387298 A JP 9387298A JP H11275756 A JPH11275756 A JP H11275756A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 負荷電流の大小に応じて継電器の整定を変更
することなく、配電線の亘長に左右されずに末端短絡を
検知できるようにした配電線短絡検知方法および装置を
提供する。 【解決手段】 線間電流の変化分と線間電圧との位相差
が負荷電流の位相角の範囲外にあり、かつ線間電流変化
分と線間電圧との位相差が外部回線短絡事故時の電流の
位相角の範囲外にある場合のみ末端短絡事故の発生を検
知する。すなわち、(1) 線間電流変化分ΔＩのうち、線
間電圧Ｖとの遅れ位相差θの方向成分ΔＩθが、設定レ
ベルＩｍ以上であり、(2) 線間電庄Ｖに対する線間電流
変化分ΔＩの遅れ位相差が、δ１以上であり、(3) 線間
電圧Ｖに対する線間電流変化分ΔＩの遅れ位相差が、δ
２以下であることを条件に末端短絡事故の発生を検知す
る。
することなく、配電線の亘長に左右されずに末端短絡を
検知できるようにした配電線短絡検知方法および装置を
提供する。 【解決手段】 線間電流の変化分と線間電圧との位相差
が負荷電流の位相角の範囲外にあり、かつ線間電流変化
分と線間電圧との位相差が外部回線短絡事故時の電流の
位相角の範囲外にある場合のみ末端短絡事故の発生を検
知する。すなわち、(1) 線間電流変化分ΔＩのうち、線
間電圧Ｖとの遅れ位相差θの方向成分ΔＩθが、設定レ
ベルＩｍ以上であり、(2) 線間電庄Ｖに対する線間電流
変化分ΔＩの遅れ位相差が、δ１以上であり、(3) 線間
電圧Ｖに対する線間電流変化分ΔＩの遅れ位相差が、δ
２以下であることを条件に末端短絡事故の発生を検知す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、配電線の短絡を検
出する配電線短絡検知装置に係り、特に、多相多線式の
配電系統において、配電線の亘長および負荷の大小にか
かわらず、末端短絡を確実に検知できる配電線短絡検知
装置に関する。
出する配電線短絡検知装置に係り、特に、多相多線式の
配電系統において、配電線の亘長および負荷の大小にか
かわらず、末端短絡を確実に検知できる配電線短絡検知
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】配電線の短絡保護には、過電流を検知し
て線路を遮断する過電流継電器が用いられるが、配電線
系統の切替時等のように負荷が一時的に増大する場合に
は、負荷電流で過電流継電器が誤動作しないように、そ
の都度継電器の整定変更を行う必要があった。
て線路を遮断する過電流継電器が用いられるが、配電線
系統の切替時等のように負荷が一時的に増大する場合に
は、負荷電流で過電流継電器が誤動作しないように、そ
の都度継電器の整定変更を行う必要があった。
【０００３】また、線路亘長の長い配電系統では、配電
線の末端短絡事故発生時に、負荷電流と短絡電流とのレ
ベル差がほとんどなく、事故を検知できない場合がある
ため、配電線の途中に過電流保護機能付きの柱上遮断器
を設置していた。
線の末端短絡事故発生時に、負荷電流と短絡電流とのレ
ベル差がほとんどなく、事故を検知できない場合がある
ため、配電線の途中に過電流保護機能付きの柱上遮断器
を設置していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術で
は、隣接の配電線の作業等で負荷を切り替えると、その
負荷を持った配電系統は大きな負荷となるため、短絡の
誤検知を防止するためには過電流整定値を大きくする必
要があり、この場合には短絡の検知感度が低下してしま
うおそれがある。
は、隣接の配電線の作業等で負荷を切り替えると、その
負荷を持った配電系統は大きな負荷となるため、短絡の
誤検知を防止するためには過電流整定値を大きくする必
要があり、この場合には短絡の検知感度が低下してしま
うおそれがある。
【０００５】また、過電流継電器は無方向性であるた
め、外部回線の不平衡短絡が発生した場合、例えば当該
保護回線に大容量の誘導電動機負荷がつながったままで
いると仮定すると、この誘導電動機からの流出電流で過
電流継電器が動作してしまうという問題があった。
め、外部回線の不平衡短絡が発生した場合、例えば当該
保護回線に大容量の誘導電動機負荷がつながったままで
いると仮定すると、この誘導電動機からの流出電流で過
電流継電器が動作してしまうという問題があった。
【０００６】さらに、上述のような場合に、過電流継電
器の整定変更を行う際は、変電所に出向いて過電流継電
器のタップの変更を行わなければならないため、労力と
時間を要する。また、過電流継電器の整定を変更したこ
とにより、新たに末端短絡が検出できない区間が生じる
おそれもあった。
器の整定変更を行う際は、変電所に出向いて過電流継電
器のタップの変更を行わなければならないため、労力と
時間を要する。また、過電流継電器の整定を変更したこ
とにより、新たに末端短絡が検出できない区間が生じる
おそれもあった。
【０００７】さらに、大きな負荷が接続されている配電
系統では、末端短絡時に流れる過電流が過電流整定値の
範囲内にとどまってしまうために、これを検知できない
という問題もあった。
系統では、末端短絡時に流れる過電流が過電流整定値の
範囲内にとどまってしまうために、これを検知できない
という問題もあった。
【０００８】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、継電器の整定を変更することなく、配電線
の亘長に左右されずに末端短絡を確実に検知できるよう
にした配電線短絡検知装置を提供することにある。
点を解決し、継電器の整定を変更することなく、配電線
の亘長に左右されずに末端短絡を確実に検知できるよう
にした配電線短絡検知装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、ｎ相ｎ線式の配電系統に関して短
絡の有無を検知する配電線短絡検知装置において、第ｉ
相電流と第ｊ相電流との差である線間電流を検知する線
間電流検知手段と、線間電流の変化分に基づいて配電系
統の短絡を検知する短絡検知手段とを具備したことを特
徴とする。
ために、本発明では、ｎ相ｎ線式の配電系統に関して短
絡の有無を検知する配電線短絡検知装置において、第ｉ
相電流と第ｊ相電流との差である線間電流を検知する線
間電流検知手段と、線間電流の変化分に基づいて配電系
統の短絡を検知する短絡検知手段とを具備したことを特
徴とする。
【００１０】このような構成では、線間電流変化分から
は定常の負荷電流成分が除去されるので、末端短絡電流
の変化分のみを選択的に検知できるようになる。したが
って、負荷電流の大小にかかわらず、線間電流に基づい
て末端短絡事故を確実に検知できるようになる。
は定常の負荷電流成分が除去されるので、末端短絡電流
の変化分のみを選択的に検知できるようになる。したが
って、負荷電流の大小にかかわらず、線間電流に基づい
て末端短絡事故を確実に検知できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である配電
系統短絡検知装置の主要部の構成を示したブロック図で
あり、各部の入出力部は、電圧と電流との位相がずれな
いように設計されている。
細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である配電
系統短絡検知装置の主要部の構成を示したブロック図で
あり、各部の入出力部は、電圧と電流との位相がずれな
いように設計されている。
【００１２】電流波形整形部１１は、各電力線Ｌa ，Ｌ
b ，Ｌc に流れる電流Ｉa ，Ｉb ，Ｉc を、各電力線に
設置されたＣＴ（ＣＴa ，ＣＴb ，ＣＴc ）でそれぞれ
取り込み、適正な電圧レベルの信号に変換する。さら
に、この電圧レベル信号に対してバンドパスフィルタ処
理を行い、商用周波数成分の信号Ｉa'，Ｉb'，Ｉc'を抽
出して出力する。
b ，Ｌc に流れる電流Ｉa ，Ｉb ，Ｉc を、各電力線に
設置されたＣＴ（ＣＴa ，ＣＴb ，ＣＴc ）でそれぞれ
取り込み、適正な電圧レベルの信号に変換する。さら
に、この電圧レベル信号に対してバンドパスフィルタ処
理を行い、商用周波数成分の信号Ｉa'，Ｉb'，Ｉc'を抽
出して出力する。
【００１３】線間電流検出部１３は、前記電流波形整形
部１１から出力される信号Ｉa'，Ｉb'，Ｉc'に基づい
て、時刻ｔにおいて各電力線Ｌa ，Ｌb ，Ｌc に流れる
電流Ｉa(t)，Ｉb(t)，Ｉc(t)の差（以下、線間電流と表
現する）Ｉab'(t)，Ｉbc'(t)，Ｉca'(t)を次式に基づい
て求める。 Ｉab'(t)＝Ｉa'(t) −Ｉb'(t) Ｉbc'(t)＝Ｉb'(t) −Ｉc'(t) Ｉca'(t)＝Ｉc'(t) −Ｉa'(t) 電圧波形整形部１２は、各電力線Ｌa ，Ｌb ，Ｌc の線
間電圧Ｖab，Ｖbc，Ｖcaを取り込んで適正な電圧レベル
信号に変換する。さらに、この電圧レベル信号に対して
バンドパスフィルタ処理を行い、商用周波数成分の信号
Ｖab' ，Ｖbc'，Ｖca' を抽出して出力する。
部１１から出力される信号Ｉa'，Ｉb'，Ｉc'に基づい
て、時刻ｔにおいて各電力線Ｌa ，Ｌb ，Ｌc に流れる
電流Ｉa(t)，Ｉb(t)，Ｉc(t)の差（以下、線間電流と表
現する）Ｉab'(t)，Ｉbc'(t)，Ｉca'(t)を次式に基づい
て求める。 Ｉab'(t)＝Ｉa'(t) −Ｉb'(t) Ｉbc'(t)＝Ｉb'(t) −Ｉc'(t) Ｉca'(t)＝Ｉc'(t) −Ｉa'(t) 電圧波形整形部１２は、各電力線Ｌa ，Ｌb ，Ｌc の線
間電圧Ｖab，Ｖbc，Ｖcaを取り込んで適正な電圧レベル
信号に変換する。さらに、この電圧レベル信号に対して
バンドパスフィルタ処理を行い、商用周波数成分の信号
Ｖab' ，Ｖbc'，Ｖca' を抽出して出力する。
【００１４】電圧実効値検出部１４は、前記電圧波形整
形部１２の出力信号Ｖab' ，Ｖbc'，Ｖca' を取り込ん
で実効値に変換し、線間電圧実効値Ｖeab'，Ｖebc'，Ｖ
eca'として出力する。
形部１２の出力信号Ｖab' ，Ｖbc'，Ｖca' を取り込ん
で実効値に変換し、線間電圧実効値Ｖeab'，Ｖebc'，Ｖ
eca'として出力する。
【００１５】線電流第２高調波成分検出部１５は、ＣＴ
（ＣＴa ，ＣＴb ，ＣＴc ）によって検知された各電力
線Ｌa ，Ｌb ，Ｌc に流れる電流Ｉa ，Ｉb ，Ｉc を適
正な電圧レベルの電圧信号に変換する。そしてバンドパ
スフィルタ処理により、商用周波数の第２高調波成分Ｉ
2a' ，Ｉ2b' ，Ｉ2c' を出力する。
（ＣＴa ，ＣＴb ，ＣＴc ）によって検知された各電力
線Ｌa ，Ｌb ，Ｌc に流れる電流Ｉa ，Ｉb ，Ｉc を適
正な電圧レベルの電圧信号に変換する。そしてバンドパ
スフィルタ処理により、商用周波数の第２高調波成分Ｉ
2a' ，Ｉ2b' ，Ｉ2c' を出力する。
【００１６】短絡検知部２０は、以下に詳述する各機能
を備え、前記各波形整形部および各検出部の出力信号に
基づいて、配電系統の末端における短絡事故を検知す
る。
を備え、前記各波形整形部および各検出部の出力信号に
基づいて、配電系統の末端における短絡事故を検知す
る。
【００１７】短絡検知部２０において、電圧低下検知部
２１は、当該短絡検知部２０が末端短絡のみを検知して
至近端の短絡事故を誤検知しないようにするための構成
であり、至近端の短絡事故では電圧が低下することを考
慮して、線間電圧実効値Ｖeab'，Ｖebc'，Ｖeca'の電圧
レベルを常時監視する。そして、線間電圧実効値Ｖea
b'，Ｖebc'，Ｖeca'が予定の電圧レベルＶｍ以下になる
と、配電線の至近端で短絡事故が発生したものと判断
し、後述する末端短絡事故検知部２４の機能を一定時間
停止させる。すなわち、次式のいずれかが成立する場合
は、末端短絡事故検知部２４の機能を一定時間だけ停止
させる。 Ｖeab'(t) ≦Ｖｍ Ｖebc'(t) ≦Ｖｍ Ｖeca'(t) ≦Ｖｍ 電圧上昇検知部２２は、外部回線の至近端短絡事故の除
去時に電圧が急激に上昇し、その際、柱上変圧器や誘導
電動機から突入電流が発生して末端短絡事故を誤検知す
ることを防止するために設けられている。
２１は、当該短絡検知部２０が末端短絡のみを検知して
至近端の短絡事故を誤検知しないようにするための構成
であり、至近端の短絡事故では電圧が低下することを考
慮して、線間電圧実効値Ｖeab'，Ｖebc'，Ｖeca'の電圧
レベルを常時監視する。そして、線間電圧実効値Ｖea
b'，Ｖebc'，Ｖeca'が予定の電圧レベルＶｍ以下になる
と、配電線の至近端で短絡事故が発生したものと判断
し、後述する末端短絡事故検知部２４の機能を一定時間
停止させる。すなわち、次式のいずれかが成立する場合
は、末端短絡事故検知部２４の機能を一定時間だけ停止
させる。 Ｖeab'(t) ≦Ｖｍ Ｖebc'(t) ≦Ｖｍ Ｖeca'(t) ≦Ｖｍ 電圧上昇検知部２２は、外部回線の至近端短絡事故の除
去時に電圧が急激に上昇し、その際、柱上変圧器や誘導
電動機から突入電流が発生して末端短絡事故を誤検知す
ることを防止するために設けられている。
【００１８】この対策として、線間電圧実効値Ｖeab'，
Ｖebc'，Ｖeca'のＴ秒間の変化分ΔＶeab'，ΔＶebc'，
ΔＶeca'（以下、線間電圧実効値変化分と表現する）を
監視し、線間電圧実効値変化分ΔＶeab'，ΔＶebc'，Δ
Ｖeca'が予定の電圧レベルＶｎ以上になると、当該電圧
変化が突入電流によるものと判断し、末端短絡事故の誤
検知を防止するために末端短絡事故検知部２４を機能を
一定時間だけ停止させる。すなわち、次式のいずれかが
成立する場合は、末端短絡事故検知部２４の機能を一時
的に停止させる。 ΔＶeab'＝Ｖeab'（ｔ）−Ｖeab'（ｔ−Ｔ）≧Ｖｎ ΔＶebc'＝Ｖebc'（ｔ）−Ｖebc'（ｔ−Ｔ）≧Ｖｎ ΔＶeca'＝Ｖeca'（ｔ）−Ｖeca'（ｔ−Ｔ）≧Ｖｎ 第２高調波成分上昇検知部２３は、同じく柱上変圧器か
らの突入電流により末端短絡事故が誤検知されるのを補
助的に防止するために設けられている。すなわち、柱上
変圧器からの突入電流には第２高調波成分が含まれてい
るので、この第２高調波成分が予定の電流レベルＩｎ以
上になると、突入電流による末端短絡事故の誤検知を防
止するために末端短絡事故検知部２４の機能を一定時間
停止させる。すなわち、次式のいずれかが成立する場合
は、末端短絡事故検知部２４を一定時間停止させる。 Ｉ2a' ≧Ｉｎ Ｉ2b' ≧Ｉｎ Ｉ2c' ≧Ｉｎ 末端短絡事故検知部２４は、線間電流に基づいて配電系
統の短絡の有無を検知するが、末端短絡電流の線間電圧
Ｖに対する位相差は配電線路のインピーダンス角θとほ
ぼ同じである。したがって、線間電流の検出感度は線路
インピーダンス角θの位相で最大となるように設定する
ことが望ましい。しかしながら、負荷電流が大きいとき
に末端短絡事故が発生しても、末端短絡電流が負荷電流
に比べて小さいため電流の位相はほとんど変わらない。
Ｖebc'，Ｖeca'のＴ秒間の変化分ΔＶeab'，ΔＶebc'，
ΔＶeca'（以下、線間電圧実効値変化分と表現する）を
監視し、線間電圧実効値変化分ΔＶeab'，ΔＶebc'，Δ
Ｖeca'が予定の電圧レベルＶｎ以上になると、当該電圧
変化が突入電流によるものと判断し、末端短絡事故の誤
検知を防止するために末端短絡事故検知部２４を機能を
一定時間だけ停止させる。すなわち、次式のいずれかが
成立する場合は、末端短絡事故検知部２４の機能を一時
的に停止させる。 ΔＶeab'＝Ｖeab'（ｔ）−Ｖeab'（ｔ−Ｔ）≧Ｖｎ ΔＶebc'＝Ｖebc'（ｔ）−Ｖebc'（ｔ−Ｔ）≧Ｖｎ ΔＶeca'＝Ｖeca'（ｔ）−Ｖeca'（ｔ−Ｔ）≧Ｖｎ 第２高調波成分上昇検知部２３は、同じく柱上変圧器か
らの突入電流により末端短絡事故が誤検知されるのを補
助的に防止するために設けられている。すなわち、柱上
変圧器からの突入電流には第２高調波成分が含まれてい
るので、この第２高調波成分が予定の電流レベルＩｎ以
上になると、突入電流による末端短絡事故の誤検知を防
止するために末端短絡事故検知部２４の機能を一定時間
停止させる。すなわち、次式のいずれかが成立する場合
は、末端短絡事故検知部２４を一定時間停止させる。 Ｉ2a' ≧Ｉｎ Ｉ2b' ≧Ｉｎ Ｉ2c' ≧Ｉｎ 末端短絡事故検知部２４は、線間電流に基づいて配電系
統の短絡の有無を検知するが、末端短絡電流の線間電圧
Ｖに対する位相差は配電線路のインピーダンス角θとほ
ぼ同じである。したがって、線間電流の検出感度は線路
インピーダンス角θの位相で最大となるように設定する
ことが望ましい。しかしながら、負荷電流が大きいとき
に末端短絡事故が発生しても、末端短絡電流が負荷電流
に比べて小さいため電流の位相はほとんど変わらない。
【００１９】そこで、本実施形態では線間電流Ｉから定
常の負荷電流成分を除去するために各線間電流Ｉ（Ｉa
b' ，Ｉbc' ，Ｉca' ）のＴ秒間の変化分ΔＩ（ΔＩab'
，ΔＩbc' ，ΔＩca' ：以下、線間電流変化分と表現
する）を求め、この線間電流変化分ΔＩの線間電圧Ｖに
対する遅れ位相差φが線路インピーダンス角θであると
きに検出感度が最大となるようにしている。すなわち、
線間電流変化分ΔＩのうち線間電圧Ｖとの遅れ位相差が
θである方向成分ΔＩθ が次式を満足するときに末端
短絡事故の検知を行う。 ΔＩθ ＝ΔＩ・ｃｏｓ（φ−θ）＞Ｉｍ 但し、Ｉｍは整定値 なお、各線間電流変化分ΔＩab' ，ΔＩbc' ，ΔＩca'
は次式に基づいて求められる。 ΔＩab' （ｔ) ＝Ｉab' （ｔ）−Ｉab' （ｔ−Ｔ) ΔＩbc' （ｔ) ＝Ｉbc' （ｔ）−Ｉbc' （ｔ−Ｔ) ΔＩca' （ｔ) ＝Ｉca' （ｔ）−Ｉca' （ｔ−Ｔ) また、小さな末端短絡電流を検出するためには、線間電
流変化分のわずかな変化でも検出するように感度を上げ
る必要がある。しかしながら、感度を無制限に上げてし
まうと、負荷電流の変動を末端短絡事故と誤検知するお
それがある。このような誤検知を防止するために、本実
施形態では、線間電流変化分ΔＩと線間電圧Ｖとの位相
差φを監視し、位相差φが負荷電流の位相角の範囲（遅
れ位相差δ１以下）にある時は末端短絡検出動作を行わ
ないようにしている。
常の負荷電流成分を除去するために各線間電流Ｉ（Ｉa
b' ，Ｉbc' ，Ｉca' ）のＴ秒間の変化分ΔＩ（ΔＩab'
，ΔＩbc' ，ΔＩca' ：以下、線間電流変化分と表現
する）を求め、この線間電流変化分ΔＩの線間電圧Ｖに
対する遅れ位相差φが線路インピーダンス角θであると
きに検出感度が最大となるようにしている。すなわち、
線間電流変化分ΔＩのうち線間電圧Ｖとの遅れ位相差が
θである方向成分ΔＩθ が次式を満足するときに末端
短絡事故の検知を行う。 ΔＩθ ＝ΔＩ・ｃｏｓ（φ−θ）＞Ｉｍ 但し、Ｉｍは整定値 なお、各線間電流変化分ΔＩab' ，ΔＩbc' ，ΔＩca'
は次式に基づいて求められる。 ΔＩab' （ｔ) ＝Ｉab' （ｔ）−Ｉab' （ｔ−Ｔ) ΔＩbc' （ｔ) ＝Ｉbc' （ｔ）−Ｉbc' （ｔ−Ｔ) ΔＩca' （ｔ) ＝Ｉca' （ｔ）−Ｉca' （ｔ−Ｔ) また、小さな末端短絡電流を検出するためには、線間電
流変化分のわずかな変化でも検出するように感度を上げ
る必要がある。しかしながら、感度を無制限に上げてし
まうと、負荷電流の変動を末端短絡事故と誤検知するお
それがある。このような誤検知を防止するために、本実
施形態では、線間電流変化分ΔＩと線間電圧Ｖとの位相
差φを監視し、位相差φが負荷電流の位相角の範囲（遅
れ位相差δ１以下）にある時は末端短絡検出動作を行わ
ないようにしている。
【００２０】同様に、外部回線の短絡事故で当該保護回
線の末端短絡事故を誤検知しないために、前記と同様に
線間電流変化分ΔＩと線間電圧Ｖとの位相差φを監視
し、位相差φが外部回線短絡事故時の電流の位相角の範
囲（遅れ位相差が、δ２以上）にある時は検出動作を行
わないようにしている。
線の末端短絡事故を誤検知しないために、前記と同様に
線間電流変化分ΔＩと線間電圧Ｖとの位相差φを監視
し、位相差φが外部回線短絡事故時の電流の位相角の範
囲（遅れ位相差が、δ２以上）にある時は検出動作を行
わないようにしている。
【００２１】上記したように、線間電流変化分ΔＩの線
間電圧Ｖに対する遅れ位相差φが線路インピーダンス角
θであるときに検出感度を最大とし、かつ線間電流変化
分ΔＩと線間電圧Ｖとの位相差φが負荷電流の位相角の
範囲外にあり、かつ外部回線短絡事故時の電流の位相角
の範囲外にある場合のみ配電線末端短絡事故の発生を検
知するためには、線間電流変化分ΔＩは、図２に示すよ
うな次の３条件を満たす必要がある。
間電圧Ｖに対する遅れ位相差φが線路インピーダンス角
θであるときに検出感度を最大とし、かつ線間電流変化
分ΔＩと線間電圧Ｖとの位相差φが負荷電流の位相角の
範囲外にあり、かつ外部回線短絡事故時の電流の位相角
の範囲外にある場合のみ配電線末端短絡事故の発生を検
知するためには、線間電流変化分ΔＩは、図２に示すよ
うな次の３条件を満たす必要がある。
【００２２】(1) 線間電流変化分ΔＩのうち、線間電圧
Ｖとの遅れ位相差θの方向成分ΔＩθ が、設定レベル
Ｉｍ以上であること。
Ｖとの遅れ位相差θの方向成分ΔＩθ が、設定レベル
Ｉｍ以上であること。
【００２３】(2) 線間電庄Ｖに対する線間電流変化分Δ
Ｉの遅れ位相差が、δ１以上であること。
Ｉの遅れ位相差が、δ１以上であること。
【００２４】(3) 線間電圧Ｖに対する線間電流変化分Δ
Ｉの遅れ位相差が、δ２以下であること。
Ｉの遅れ位相差が、δ２以下であること。
【００２５】ここで、前記条件(2) 、(3) は以下のよう
に言い換えることができる。
に言い換えることができる。
【００２６】(2)'線間電流変化分ΔＩのうち、線間電圧
Ｖとの遅れ位相差がδ１＋π／２の方向成分ΔＩδ1+π
/2が同じ方向であること。
Ｖとの遅れ位相差がδ１＋π／２の方向成分ΔＩδ1+π
/2が同じ方向であること。
【００２７】(3)'線間電流変化分ΔＩのうち、線間電圧
Ｖとの遅れ位相差がδ２−π／２の方向成分ΔＩδ2-π
/2が同じ方向であること。
Ｖとの遅れ位相差がδ２−π／２の方向成分ΔＩδ2-π
/2が同じ方向であること。
【００２８】このように、本実施形態では上記した３つ
の条件とも、線間電流変化分ΔＩのうち、線間電圧Ｖと
の遅れ位相差がある値αである方向成分ΔＩα を求め
ることになる。この方向成分ΔＩα は、図３に示した
ように、電圧Ｖに対する電流Ｉの遅れ位相差をφとする
と次式で表される。 Ｉα ＝Ｉ・ｃｏｓ（φ−α） ここで、ｖ（ｔ）＝Ｖｐ・ｓｉｎ（ωｔ）、ｉ（ｔ）＝
Ｉｐ・ｓｉｎ（ωｔ−φ）とすれば次式が成立する。但
し、Ｖｐは電圧の振幅、Ｉｐは電流の振幅である。
の条件とも、線間電流変化分ΔＩのうち、線間電圧Ｖと
の遅れ位相差がある値αである方向成分ΔＩα を求め
ることになる。この方向成分ΔＩα は、図３に示した
ように、電圧Ｖに対する電流Ｉの遅れ位相差をφとする
と次式で表される。 Ｉα ＝Ｉ・ｃｏｓ（φ−α） ここで、ｖ（ｔ）＝Ｖｐ・ｓｉｎ（ωｔ）、ｉ（ｔ）＝
Ｉｐ・ｓｉｎ（ωｔ−φ）とすれば次式が成立する。但
し、Ｖｐは電圧の振幅、Ｉｐは電流の振幅である。
【００２９】
【数１】 すなわち、Ｐα は線間電圧Ｖとの遅れ位相差がαの方
向成分電力である。ここで、配電線末端短絡事故時の電
圧変化は小さいので、このＶを基準ベクトルにとって上
式の演算を行い、時間変化分ΔＰα （ｔ）＝Ｐα
（ｔ）−Ｐα （ｔ−Ｔ）をとれば、これが線間電流時
間変化分ΔＩα に相当するということができる。すな
わち、線間電圧Ｖとの遅れ位相差がαの方向成分電力Ｐ
α のＴ秒間の変化分ΔＰα が方向成分ΔＩα に相当
することになる。これより前述の条件は、ΔＰα を用
いて言い換えると以下のようになる。 (lb) ΔＰθ (t) ＝Ｐθ (t)-Ｐθ (t-T) ≧Ｖee・Ｉｍ (2b) ΔＰδ1+π/2(t) ＝Ｐδ1+π/2(t) −Ｐδ1+π/2(t-T) ＞０ (3b) ΔＰδ2-π/2(t) ＝Ｐδ2-π/2(t) −Ｐδ2-π/2(t-T) ＞０ 但し、Ｖeeは正常時の線間電圧である。設定レベルＩｍ
や方向要素θ、位相差の許容値δｌ，δ２は、負荷電流
の増減や外部短絡事故時の電流で誤動作しないように、
実験的または経験的に決定される。例えば、設定レベル
Ｉｍは微少な末端短絡電流を検出できるように設定さ
れ、方向要素θは線路のインピーダンス角に近くなるよ
うに設定される。また、位相差の許容値に関しては、δ
１は負荷電流の増減で末端短絡事故を誤検知しないよう
に負荷電流の力率角より大きくなるように設定され、δ
２は外部短絡事故で末端短絡を誤検知しないように設定
される。
向成分電力である。ここで、配電線末端短絡事故時の電
圧変化は小さいので、このＶを基準ベクトルにとって上
式の演算を行い、時間変化分ΔＰα （ｔ）＝Ｐα
（ｔ）−Ｐα （ｔ−Ｔ）をとれば、これが線間電流時
間変化分ΔＩα に相当するということができる。すな
わち、線間電圧Ｖとの遅れ位相差がαの方向成分電力Ｐ
α のＴ秒間の変化分ΔＰα が方向成分ΔＩα に相当
することになる。これより前述の条件は、ΔＰα を用
いて言い換えると以下のようになる。 (lb) ΔＰθ (t) ＝Ｐθ (t)-Ｐθ (t-T) ≧Ｖee・Ｉｍ (2b) ΔＰδ1+π/2(t) ＝Ｐδ1+π/2(t) −Ｐδ1+π/2(t-T) ＞０ (3b) ΔＰδ2-π/2(t) ＝Ｐδ2-π/2(t) −Ｐδ2-π/2(t-T) ＞０ 但し、Ｖeeは正常時の線間電圧である。設定レベルＩｍ
や方向要素θ、位相差の許容値δｌ，δ２は、負荷電流
の増減や外部短絡事故時の電流で誤動作しないように、
実験的または経験的に決定される。例えば、設定レベル
Ｉｍは微少な末端短絡電流を検出できるように設定さ
れ、方向要素θは線路のインピーダンス角に近くなるよ
うに設定される。また、位相差の許容値に関しては、δ
１は負荷電流の増減で末端短絡事故を誤検知しないよう
に負荷電流の力率角より大きくなるように設定され、δ
２は外部短絡事故で末端短絡を誤検知しないように設定
される。
【００３０】リレー動作判定部２５は、リレー動作まで
の時間を、短絡電流が大きいときは短く、小さいときは
長く設定する。すなわち、前記末端短絡事故検知部２４
で事故が検出されると、事故発生前の線間電圧Ｖとの遅
れ位相差がθである電力の方向成分に関して平均値を求
め、これをＰ0 とおく。末端短絡事故検知部２４で事故
を検出している間、電力の前記方向成分Ｐθ と前記平
均値Ｐ0 との差（Ｐθ −Ｐ0 ）を積算し、積算値Σ（Ｐ
θ −Ｐ0 ）が設定レベルＰｍ以上になるとリレーを動
作させる。すなわち、短絡電流が大きいときは（Ｐθ
−Ｐ0 ）が大きいので積算値が早く設定レベルＰｍに達
してリレーが早く動作する。これに対して、短絡電流が
小さいときは（Ｐθ −Ｐ0 ）が小さいのでリレーは遅
れて動作する。
の時間を、短絡電流が大きいときは短く、小さいときは
長く設定する。すなわち、前記末端短絡事故検知部２４
で事故が検出されると、事故発生前の線間電圧Ｖとの遅
れ位相差がθである電力の方向成分に関して平均値を求
め、これをＰ0 とおく。末端短絡事故検知部２４で事故
を検出している間、電力の前記方向成分Ｐθ と前記平
均値Ｐ0 との差（Ｐθ −Ｐ0 ）を積算し、積算値Σ（Ｐ
θ −Ｐ0 ）が設定レベルＰｍ以上になるとリレーを動
作させる。すなわち、短絡電流が大きいときは（Ｐθ
−Ｐ0 ）が大きいので積算値が早く設定レベルＰｍに達
してリレーが早く動作する。これに対して、短絡電流が
小さいときは（Ｐθ −Ｐ0 ）が小さいのでリレーは遅
れて動作する。
【００３１】すなわち、次式が成立する場合はリレーを
動作させる。設定レペルＰｍはリレー動作時間が適正な
時間になるように決定される。 Σ（Ｐθ −Ｐ0 ）＞Ｐｍ 次いで、図４に示した線路亘長の長い配電系統モデルに
おいて、本実施形態による末端短絡シミュレーションの
結果について説明する。
動作させる。設定レペルＰｍはリレー動作時間が適正な
時間になるように決定される。 Σ（Ｐθ −Ｐ0 ）＞Ｐｍ 次いで、図４に示した線路亘長の長い配電系統モデルに
おいて、本実施形態による末端短絡シミュレーションの
結果について説明する。
【００３２】ここで、７７００［ｋＷ］の負荷が常にか
かっており、０［秒］で三相末端短絡が発生した場合の
線間電圧および線間電流の各波形と、検出結果とを図５
に示す。なお、サンプリングは７２０［Ｈｚ］で解析し
てある。実験結果から、末端短絡発生の前後で、電流振
幅の変動が小さいにもかかわらず末端短絡を短時間で確
実に検出することができ、その有用性を確認することが
できる。
かっており、０［秒］で三相末端短絡が発生した場合の
線間電圧および線間電流の各波形と、検出結果とを図５
に示す。なお、サンプリングは７２０［Ｈｚ］で解析し
てある。実験結果から、末端短絡発生の前後で、電流振
幅の変動が小さいにもかかわらず末端短絡を短時間で確
実に検出することができ、その有用性を確認することが
できる。
【００３３】なお、上記した実施形態では、本発明を３
相３線式の配電系統を対象にして説明したが、本発明は
これのみに限定されるものではなく、ｎ相ｎ線式の配電
系統に適用するのであれば、第ｉ相電流と第ｊ相電流
（ｉ，ｊは１〜ｎの整数）との線間電流をそれぞれ全て
求め、これらの変化分に基づいて配電系統の短絡の有無
を検知すれば良い。
相３線式の配電系統を対象にして説明したが、本発明は
これのみに限定されるものではなく、ｎ相ｎ線式の配電
系統に適用するのであれば、第ｉ相電流と第ｊ相電流
（ｉ，ｊは１〜ｎの整数）との線間電流をそれぞれ全て
求め、これらの変化分に基づいて配電系統の短絡の有無
を検知すれば良い。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、配電線の亘長および負
荷電流の大小に関わらず、末端短絡事故を確実に検出す
ることができる。
荷電流の大小に関わらず、末端短絡事故を確実に検出す
ることができる。
【図１】本発明の一実施形態である配電線短絡検知装置
のブロック図である
のブロック図である
【図２】本発明の一実施形態における末端短絡事故の検
出範囲を示した図である。
出範囲を示した図である。
【図３】線間電流変化分ΔＩの方向成分ΔＩα を算出
する方法の説明図である
する方法の説明図である
【図４】シミュレーションモデルの構成を示した図であ
る。
る。
【図５】シミュレーションモデルによるシミュレーショ
ン結果を示した図である。
ン結果を示した図である。
１１…電流波形整形部、１２…電圧波形整形部、１３…
線間電流検出部、１４…電圧実効値検出部、１５…線電
流第２高調波成分検出部、２０…短絡検知部
線間電流検出部、１４…電圧実効値検出部、１５…線電
流第２高調波成分検出部、２０…短絡検知部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北島 健史 福岡県福岡市南区清水４丁目19番18号 九 州電機製造株式会社内 (72)発明者 湯浅 真樹 福岡県福岡市南区清水４丁目19番18号 九 州電機製造株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 ｎ相ｎ線式の配電系統を対象に短絡の有
無を検知する配電線短絡検知装置において、 第ｉ相電流と第ｊ相電流（ｉ，ｊは１〜ｎの整数）との
差である線間電流をそれぞれ検知する線間電流検知手段
と、 前記各線間電流の変化分に基づいて配電系統の短絡の有
無を検知する短絡検知手段とを具備したことを特徴とす
る配電線短絡検知装置。 - 【請求項２】 前記短絡検知手段は、前記各線間電流の
変化分の少なくとも１つが予定の基準値を越えると配電
系統に短絡が発生したと判定することを特徴とする請求
項１に記載の配電線短絡検知装置。 - 【請求項３】 前記第ｉ相電圧と第ｊ相電圧との差であ
る線間電圧を検知する線間電圧検知手段をさらに具備
し、 前記短絡検知手段は、前記各線間電流変化分の、前記線
間電圧に対する遅れ位相差が線路インピーダンス角であ
る方向成分を前記基準値と比較することを特徴とする請
求項２に記載の配電線短絡検知装置。 - 【請求項４】 前記短絡検知手段は、前記各線間電流変
化分の少なくとも一つの、前記線間電圧に対する遅れ位
相差が予定範囲外にあるときは、前記線間電流の変化分
に基づく短絡検知動作を停止することを特徴とする請求
項２または３に記載の配電線短絡検知装置。 - 【請求項５】 前記位相差の予定範囲は、前記線間電圧
に対する負荷電流の遅れ位相差以下の範囲であることを
特徴とする請求項４に記載の配電線短絡検知装置。 - 【請求項６】 前記位相差の予定範囲は、前記線間電圧
に対する外部回線の不平衡短絡時における電流の遅れ位
相差以上の範囲であることを特徴とする請求項４または
５に記載の配電線短絡検知装置。 - 【請求項７】 前記短絡検知手段は、前記線間電圧の実
効値および振幅の少なくとも一方が予定値以下になる
と、前記線間電流の変化分に基づく短絡検知動作を停止
することを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記
載の配電線短絡検知装置。 - 【請求項８】 前記短絡検知手段は、前記線間電圧の時
間変化分が急激に上昇すると、前記線間電流の変化分に
基づく短絡検知動作を停止することを特徴とする請求項
４ないし７のいずれかに記載の配電線短絡検知装置。 - 【請求項９】 線電流の第２高調波成分を検知する手段
をさらに具備し、前記短絡検知手段は、線電流の第２高
調波成分が予定値を越えると、前記線間電流の変化分に
基づく短絡検知動作を停止することを特徴とする請求項
１ないし８のいずれかに記載の配電線短絡検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9387298A JPH11275756A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 配電線短絡検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9387298A JPH11275756A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 配電線短絡検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11275756A true JPH11275756A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=14094563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9387298A Pending JPH11275756A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 配電線短絡検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11275756A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106451348A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-02-22 | 上海山源电子科技股份有限公司 | 一种限流保护器短路保护方法及限流保护器 |
-
1998
- 1998-03-24 JP JP9387298A patent/JPH11275756A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106451348A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-02-22 | 上海山源电子科技股份有限公司 | 一种限流保护器短路保护方法及限流保护器 |
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