JPS588654B2 - 地絡方向継電器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は接地変圧器を使わす零相変流器のみで地絡配電
線を選択する地絡方向継電器に関する。

従来より零相電圧と零相電流とによって動作する地絡方
向継電器は一般的であるが、接地変圧器を設置する必要
がある。

接地変圧器が不要な地絡方向継電器としては特公昭４０
−６６５１号の選択地絡継電器が知られている。

この地絡継電器は受電端入口に零相変流器を設け、かつ
構内各配電線の入口にもそれぞれ零相変流器を設け、受
電端入口の零相変流器の電流位相を基準として、各回線
の零相故障電流との位相関係を比較し、その結果に応じ
て継電器を動作させるようにしたものである。

このようにすると接地変圧器を高圧需要家には設置しな
くとも零相変流器のみで地絡故障を検知することができ
るが、故障が自構内で起ったものか、あるいは他の高圧
需要家など非自構内で起ったものかの選択があいまいに
なることがある。

例えば他の需要家の地絡故障時には自構内の各零相変流
器に同相の零相故障電流が流入するが、この場合自構内
配電線の対地充電電流が十分小さければ各零相電流小で
位相比較出力も小さく補助継電器が動作するに到らない
ことが想定され、誤動作が免がれる。

ところが、自構内配電線の対地充電電流が大きい場合は
非自構内地絡故掌時に大きな零相電流が各部に流れ、位
相比較出力が大となってしゃ断指令が出され、いわゆる
誤動作となる。

今日においては自構内配電線の対地充電電流は大である
のが普通であり、したがって非自構内地絡故障でも流入
する零相電流が大きくなり、最早レベルの大小によって
自構内地絡故障か否かを選択することは困難である。

本発明は上記の点に鑑み、接地変圧器を使わす零相変流
器のみで地絡配電線を選択し得るとともに、自構内地絡
故障か否かを正確に判別することができる地絡方向継電
器を提供することを目的とする。

本発明によれば、受電端入口及び構成各配電線入口の各
々に設けられた複数の零相変流器と、各零相変流器ごと
に接続され、零相電流の大きさを検出する複数のレベル
検出部と、各零相変流器ごとに接続され、零相電流の位
相に対応するパルスを生じる複数の波形整形部と、これ
もすべての波形整形部の出力パルスが入力されるアンド
回流と、このアンド回路の出力パルスを引延して連続信
号とするパルス引延回路と、前記受電端の零相変流器に
接続された波形整形部の出力パルスを反転するインバー
タ回路と、前記パルス引延回路およびインバータ回路の
各出力が入力されるノア回路と、このノア回路の出力が
それぞれに入力されるとともに、前記複数のレベル検出
部の出力及び前記複数の波形整形部の出力が前記零相変
流器ごとに入力される複数のアンド回路とを備え、これ
ら零相変流器ごとの複数のアンド回路の各々の出力に応
じて、受電端入口及び構内各配電線入口にそれぞれ設け
られた複数のしゃ断器の各々の選択しゃ断指令を得るよ
うにしだ地絡方向継電器が実現できる。

したがって零相変流器から出力される零相電流のすべて
の位相が略同相の位相関係にあるときは非自構内故障と
判定して選択しゃ断指令の発生を禁止し、また受電端入
口の零相電流と構内各配電線の零相電流とが構内各配電
線の零相電流のどれか１つを除いて逆相の位相関係にあ
るときは自構内故障と判定して受電端入口の零相電流と
同相に近い構内配電線の選択しゃ断指令を発することが
でき、上記目的が達成できる。

以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係る地絡方向継電器の一実施例を示す
もので、ＺＣＴｏは高圧需要家の受電端入口に設けた零
相変流器、ＺＣＴ１〜ＺＣＴｎは構内各配電線（フイー
ダ）Ｆ１〜Ｆｎの入口に設けた零相変流器、Ａは各零相
変流器ＺＣＴｏ〜ＺＣＴ１〜ＺＣＴｎの出力を受けて地
絡配電線を選択し、選択しゃ断指令を発する信号処理部
である。

この信号処理部Ａは論理回路を主体として構成するが、
その詳細は後述し、まず第２図〜第４図を参照しなから
地絡故障時の各部の零相電流の流れを説明する。

第２図は第１図に示す系統と同一であり、変電所に配電
用変圧器Ｔｒ，接地変圧器ＧＰＴなどが接続されている
。

今、配電線Ｆ１のＳ点で一線地絡故障が発生した場合を
想定すると、各部の零相電流のベクトル図は第３図に示
すようになり、また非自構内のＯ点で地絡故障が発生し
た場合はベクトル図は第４図のようになる。

すなわち、自構内地絡故障（Ｓ点地絡）の場合、故障線
の零相電流■１は受電端入口の零相電流■０と同相に近
く、他の配電線Ｆ２〜Ｆｎの零相電流は逆相に近いほど
の位相差がある。

まだ、非自構内地絡故障（０地点地絡）の場合は零相電
流Ｉｏと各配電各配電線Ｆ１〜Ｆｎの零相電流■１〜Ｉ
ｎの全てとが略同相に近い位相関係にある。

以上の事から零相電流Ｉｏ〜Ｉｎの全ての位相が同相と
見做せる位相関係にある場合は他の需要家など非自構内
地絡故障であって、自構内しゃ断器のトリップの必要は
なく、零相電流Ｉ０と各配電線Ｆ１〜Ｆｎの零相電流■
１〜Ｉｎのどれか１つを除いて逆相と見做せる場合には
電流Ｉ０と同相に近い電流の流れる配電線が地絡故障線
であるとじて選択しゃ断すればよいことになる。

上記の機能を前記信号処理部Ａに持たせるには第５図に
示すように構成する。

第５図において、（０１，１１，・・・ｎ１）は動作電
流整定部、（０２１２，・・・ｎ２）は増幅部、（０３
，１３，・・・ｎ３）は地絡故障の有無を零相電流の大
きさに基づいて検出する検出部、（０４，１４，・・・
ｎ４）は零相電流の位相を検出して一定幅のパルスを生
じる波形整形部、（０５，１５，・・・ｎｓ）はレベル
検出出力、波形成形出力および後述する共通の制御信号
を入力とするアンド回路、（０６，１６．・・・ｎ６）
はパルス引延回路、（０７，１７，・・・ｎ７）は各し
ゃ断指令の時間協調をとる時限回路、（０８，１８，・
・・ｎｓ）はしゃ断指令（Ｔｏ，Ｔ１，・・・Ｔｎ）を
生じる補助継電器、ｍ１は各波形整形部（０４，１４，
・・・ｎ４）の出力を入力とするアンド回路、ｍ２はこ
のアンド回路ｍ１の出力パルスを引延して連続信号とす
るパルス引延回路、ｍ４は前記波形整形部０４の出力を
反転するインバータ回路、ｍ３はパルス引延回路ｍ２お
よびインバータ回路ｍ４の出力を入力として共通の制御
信号を生じ、これを前記各アンド回路（０５，１５，・
・・ｎ５）に付与するノア回路である。

このノア回路の出力（制御信号）は各波形整形部（０４
，１４，・・・ｎ４）の出力により各部の零相電流が同
相と見做せる位相関係にあるとき、あるいは地絡故障の
ないときに連続して低レベルとなる。

他力、各波形整形部（０４，１４，・・・ｎ４）の出力
により受電端入ロの零相電流Ｉ０と１つの配電線を除い
た他の配電線の零相電流とが逆相と見做せる位相関係に
あるときには、この制御信号は、波形整形部０４の出力
に同期して高レベルが断続する。

第６図は第５図に示す回路の動作を説明するタイムチャ
ートであり、実線は自構内地絡故障時、破線は非自構内
地絡故障時の波形である。

このタイムチャートからも明らかなように自構内故障（
Ｓ点地絡）が発生すると、各零相電流■０〜Ｉｎに対応
して、各増幅部０２〜ｎ２の出力が第６図イ，ロ，ハの
実線のようになり、波形整形部０４１４の出力ニ，ホの
みが重複し、他の波形整形部２４〜ｎ４の出力ハは離反
する。

その結果アンド回路ｍ１の出力トは低レベル、パルス引
延回路ｍ２の出力チも低レベルとなり、波形整形部０４
の断続した高レベルの出力二に応じてインバータ回路ｍ
４の出力は断続して低レベルとなって制御信号リが断続
して高レベルとなる。

この断続した高レベルの制御信号りが各ア ンド回路０５〜ｎ５に加わると、これと同時に高レベル
になる波形整形出力を有する配電線、つまり故障線Ｆ１
に連なるアンド回路１５に出力ルが生じてパルス引延回
路１６により連続化され第５図力参照）、時限回路１７
で一定時間遅延されて補助断電器１８が動作する。

つまり、選択しゃ断指令Ｔ１が出されてしゃ断器がトリ
ップされる。

一力、非自構内故障（Ｏ点地絡）が発生するど、各部の
零相電流Ｉ０〜Ｉｎは同相と見做せる位相関係となり、
（第６図イ，ロ，ハの破線参照）、アンド回路ｍ１に高
レベルの出力トが生じ、パルス引延回路ｍ２で連続化さ
れる（第６図チ参照）。

この高レベル出力チにより制御信号リが低レベルとなり
、各アンド回路０５〜ｎ５がゲートオフとなって選択し
ゃ断指令の発生が阻止される。

換言すれば非自構内故障には応動しないことになり、誤
動作が確実に阻止される。

第７図は本発明の他の実施例を示すもので、上記実施例
のように信号処理を１個所にまとめず、各零相変流器Ｚ
ＣＴ０，ＺＣＴ１，−ＺＣＴｎごとに個々に地絡力向継
電器ＧＲ０＝ＧＲ１，・・・・・・ＧＲｎを構成した場
合である。

この場合にも回路構成は第８図に示すように実質的に前
記実施例と同様であり、ただ区分して配置した点が異な
っている。

以上の説明は非設地系配電線に適用した場合であるが、
消弧リアクトル接地系に用いても極めて有効であり、こ
れを第９図に示す系統に基づいて説明する。

図中、Ｌは消弧リアクトル、Ｃ０は配電線キオパシタン
ス、Ｇ０は配電線漏洩コンダクタンス、Ｃ１〜Ｃｎはフ
イーダキャパシタンス、Ｇ１〜Ｇｎはフイーダ漏洩コン
ダクタンス、ＺＣＴ０〜ＺＣＴｎは零相変流器、ＧＲ０
は基準位相信号を発生する基準継電気、ＧＲ１〜ＧＲｎ
は各フイーダごとに設けたフイーダ用地絡方向継電器で
ある。

リアクトル接地系の一線地絡故障時は、第９図に示す各
零相変流器ＺＣＴ０〜ＺＣＴｎの１次側に流れる零相電
流のベクトルは、地絡故障が自構内で生じた場合には第
１０図に示すようになり、非自構内で生じた場合には第
１１図に示すようになる。

すなわち、非自構内故障時には電流１０〜ｉｎの位相は
略同相に近く、自構内故障時には故障回路の零相電流が
受電母線（受電端入口）の零相電流よりも進むと同時に
他の健全回線の零相電流よりも進んでいる。

したがって、これらの電流１０〜Ｉｎの諸関係から地絡
配電線を検出するだめ回路構成は第８図まだは第５図と
同様とし、第１２図ニ，ホ，へに示すタイムチャートの
ように波形が生じるよう波形整形部（０４，１４，・・
・ｎ４）を定めれば、リアクトル接地系における選択し
ゃ断も確実となる。

なおこの第１２図でも実線は自構内、破線は非自構内の
地絡をそれぞれ示す。

ちなみに零相電圧Ｖｏ，零相電流Ｉ０の位相制御による
従来力式ではＶｏ残留電圧が大きいため位相互差が大き
く、誤動作や誤不動作の確率が高くなる。

この点本発明では残留分の影響が小さいため有効な保護
を行い得る。

リアクトル接地系の地絡故障時の等価回路を示せば第１
３図および第１４図に示すようになる。

第１３図は自構内地絡故障の場合であり、この等価回路
より各零相変流器の１次側に流れる零相電？Ｉ０〜Ｉｎ
は次式で求められる。

”一”゜““゜”゜｝・・ Ｉｏ一（Ｇ＋ｊＧＪＣｏ＋’二）（−Ｖｏ）ＪωＬ Ｉ２＝（Ｇ２＋ｊωＣ２）Ｖｏ 式（１）から第１０図に示すベクトル図が描かれる。

まだ、第１４図は非自構内地絡故障の場合であり、この
等価回路より各部の電流が求められる。

式（２）から第１１図に示すベクトル図が描かれる。

以上の詳細な説明から明らかなように本発明に係る地絡
力向継電器は補償用コンデンサ、零相電圧検出回路など
が不要で、零相変流器のみで構成することができ、経済
的であるとともに、接地点が少なく故障点検出が容易に
なる。

まだ、零相電圧Ｖ０を用いていないため、残留Ｖ０電圧
によって位相特性が影響を受けるＶ０，Ｉ０力式に比べ
て検出感度を上げることが可能である。

さらに、非接地系配電線のみならず、リアクトル接地系
の需要家側の地絡保護に有効であるなどのすぐれた効果
を有し７ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る地絡方向継電器を適用する配電線
の系統図、第２図は地絡故障状態を説明する系統図、第
３図および第４図はベクトル図、第５図は本発明の一実
施例を示すブロック回路図、第６図イ〜ヨは第５図イ〜
ヨ点の波形を示すだめのタイムチャート、第７図および
第８図は本発明の他の実施例を示す配電線系統図および
ブロック回路図、第９図はリアクトル接地系の配電線に
適用した場合の系統図、第１０図および第１１図はベク
トル図、第１２図イ〜ヨは第９図の場合のタイムチャー
ト、第１３図および第１４図は等価回路図である。 ＺＣＴ０〜ＺＣＴｎ・・・・・・零相変流器、Ａ・・・
・・・信号処理部、Ｆ１〜Ｆｎ・・・・・・フイーダ、
０３，１３，・・・ｎ３・・・・・・レベル検出部、０
４，１４，・・・ｎ４−・・波形整形部、０５，１５，
・・・ｎ５・・・・・・アンド回路、ｍ１・・・・・・
アンド回路、ｍ２・・・・・・パルス引延回路、ｍ３・
・・・・ツア回路、ｍ４・・・・・・インバータ回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 受電端入口及び構成各配電線入口の各々に設けられ
   た複数の零相変流器と、各零相変流器ごとに接続され、
   零相電流の大きさを検出する複数のレベル検出部と、各
   零相変流器ごとに接続され、電相電流の位相に対応する
   パルスを生じる複数の波形整形部と、これらすべての波
   形整形部の出力パルスが入力されるアンド回路と、この
   アンド回路の出力パルスを引延して連続信号とするパル
   ス引延回路と、前記受電端の零相変流器に接続された波
   形整形部の出力パルスを反転するインバータ回路と、前
   記パルス引延回路およびインバータ回路の各出力が入力
   されるノア回路と、このノア回路の出力がそれぞれに入
   力されるとともに、前記複数のレベル検出部の出力及び
   前記複数の波形整形部の出力が前記零相変流器ごとに入
   力される複数のアンド回路とを備え、これら零相変流器
   ごとの複数のアンド回路の各々の出力に応じて、受電端
   入口及び構内各配電線入口にそれぞれ設けられた複数の
   しゃ断器の各々の選択しゃ断指令を得るようにしだ地絡
   方向継電器。