JPS5917821A - 地絡相検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 との発明は地絡相検出装置に関する。

三相非接地采配を線において、ｌ線に地絡事故が発生１
−た場合、その地蕗相を高速度、高感度で検出すること
ば、事故処理上のみならず感電にょる死傷を避けるため
に極めて重要である。従来ではこの種の検出のために各
相電圧と零相電圧との位相を比較し、零相電圧の動作領
域を判別することによって検出するか或いは各線ＩＶ４
Ｉ電圧と零相電圧とを相判別し、零相電圧がどの線間電
圧の位相間にあるかによって検出するようにしていた。

しかしこれらけいずｉ′Ｌも位相を検出し々ければなら
ないため高速度の検出は期待で＠なめ。たとえば一般の
検出装置は動作時間が１００ｍ８以上であり高速度と−
われるものであっても３０〜５０ｍ８（出力を接点から
とりだす型式）で、出力を電圧信号としてとり出すよう
にしても２０ｍＥｉ　以下は困難とされていた。

これを解決するために各相の線間電圧に基〈電圧並びに
零相電圧の正負を判別（７、地絡相によって定まるこれ
らの正負関係から地絡相を検出するようにしたものが本
発明者によって提案された。

これによれば従来のように位相を比較或込は判別する必
要はなくｈす、単に各電圧の正負のみを判定すれば足り
るため高速度で検出することができ、たとえばユｏｍｓ
　以下での検出が可能となる。又零相電圧が小さい場合
でも、その正負を判定すればよ込ことにより、品感度の
検出も期待でき、たとえば１０％以下の地路程度捷で検
出することもできるようになる。

前記既提案の動作原理について説明すると、三相非接地
系配電線での人相地絡時における零相電圧Ｖｏと、各相
の相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ　並びに線間電圧Ｅａｂ、Ｅ
ｂｃ、Ｅｃａのベクトル図を示したのカよ第１図である
。零相電Ｆ←■０の軌跡は配電線の本つ対地静電容量の
だめベクトル−Ｖａ　を直径とする半円となる。地絡時
、和電圧は健全時よりもずれるが線間電圧はほとんど動
くことがなく安定し−ている。ｌまたがって線１川電圧
を基準として判別するようにした方が安定したｌｌＩＪ
Ｉ作が期待できル、　トコ口ｆ　１００９Ｉｙ　地１１
１’ｒ　テ！−１′５ｋ　＊Ｉｗ：　圧ＶＯｎベクトル
−’Ｖａと同相となわ地絡抵抗が大きくなるにしたがっ
てベクトル−Ｖａを１１径とする半円を軌跡として移動
して−〈。そして８７％地絡では線間電圧Ｅｃａ　と同
相となり、５０％地絡では線間電圧Ｅｃａに対【７て３
０度のかれ位相となる。したがって地絡抵抗が大きくな
る稈、零相電圧が次第に小さくなってｂ〈。そのため地
絡抵抗が大きめとき程、零相電圧の検出が困難となって
いく。特に過渡現象の影智を避けるために、零相電圧が
成る設定電圧値にまで増大又は減少Ｌ７たときに、零相
電圧が発生１−だ本のとみなすように構成した場合には
、その設定電圧値を充分小さくすることができないよう
になり、それだけ品感度検出、高速度検出かできないよ
うＫなる。そのため既提案のものけ零相電圧が小さい値
の場合で本何らの支障′＋万く、その検出を可能にしよ
うとしたものである。すなわち前述したようにＡ相地絡
の場合、零相電圧の最大軸はベク）７レーＶａと一致１
〜、最小値はベクトル−Ｖａに対して９０度の遅れ位相
角をもつ値である。したがって零相１イ圧は９０度の範
囲にわたって発生することＫなるが、この範囲全部にわ
たってひとつのｍ　ｆｆｌ＋　！圧（この例で言えば線
間電圧ＥＯａ）　　を基準として正負の判定をすること
は範囲が広すぎて零相電圧が極めて小さくなったような
場合にはその正負判定が極めて困難　、になることが予
想される。そのため既提案のものでｉｔ前記角度範囲を
二分し、その各範囲をひとつの線間電圧に基謁て得た二
つの電圧のそれぞれを本って基準にしようとしたもので
ある。そこで二分する角度としては４５度とし、したが
ってベク）＆−Ｖａから遅れ方向に４５度の範囲（第１
の範囲）及び、４５度から９０度の１１）囲（第２の範
囲）を想定１７、零相電圧がベクトル−Ｖａから遅れの
４５度の位相角となったときの大きさに達するまではそ
の零相電圧＃′ｉ第２の範囲内にあるものとし、この第
２の範囲内で定めた第２の基準電圧と比較１−７、零相
電圧が４５の位ａ用となったときの大きさをこえたとき
は、その零相電圧は第１の範囲内に入ったものとし、こ
の第１の範囲内で定めた第１の基準電圧と比較する。第
１．第２の基準電圧の位相角と【７ては第１及び第２の
範囲の中心の角に設定するものとすれば、ベクトル−Ｖ
ａから遅れ方向に４５１Ｊ／２＝２Ｌ５度に第１の基準
電圧の位＋１１角を、又４５度＋４５度／２＝６７．５
度に第２の基準電圧の位相角をそれぞれ設定すればよい
ことになる。したがってベクトル−Ｖａに対して遅れの
３０度の位相角の線間電圧Ｅｃａを３０度−２２，５度
＝７，５度　進壕せてとｆＬを第１の基準電圧とし、又
６７．５度−３０度＝３７５度遅らせて、これを第２の
基準電圧とすれはよいことに々る。

なお実際問題と１−で、零相電圧が極めて小さい場合は
誤差、過渡現象などによって測定が不安定であるから、
どのときのベクトル−Ｖａに対する遅れ９０度附近の位
相角の場合の零相電圧を測定対象外とすれば、第１及び
第２の範囲は前述の場合よりも若干狭まくなる。したが
って線間電圧Ｅｃａを移相して得だ第１及び第２の基準
電、圧の位相角も全体的に若干進み方向に移動させても
よい。具体的には、線間電圧ＥＱａを約ｉ０度（前述の
場合は７．５度）進ませて第１の基準電圧を得、又約３
０度（前述の場合は３７．５度）遅らせて第２の基準電
圧を得るようにするとよい。この場合にはベクトル−Ｖ
ａからみて遅れ２０度及び遅れ６０度の移相角の位置に
第１及び第２の基準電圧が設けられることになる。した
がって位相角βを３０度。

移相角αを１０度とした場合、第１．第２のどちらの基
準電圧を採用するかを決定する判定レベル電圧Ｖｓｉｊ
最大零相電圧をＶｏｍとすればＷｅ　（Ｖｓ〈ｉＶｏｍ
ｌ　ｃｏｓ　（３ｏ−α）の範囲内に設定するのが適当
で、 たとえばＶＩｌ＝　１■ｏｍｌ　ＱＯ８７０となる。又
前述のように零相電圧が過少値であるときは判定困難と
なるので、最大零相電圧の数％稈屑の電圧Ｖｏを設定し
、これ以下の零相電圧については測定外とするとよい。

第２図乃至第５図は、零相爾、圧・■０と線間電圧ＥＱ
ａを１０度（＝ａ）進ませた電圧Ｅｃａと３０度（＝β
）遅らせた電圧ＥＯａと、各線間電圧とのＡ相地絡時の
ベクトル図である。第２図は１００％地絡時、第３図は
５０％地絡時、第４図は１１％地絡時、第５図は９％地
絡時の用台である。又第６図乃至第９図は第２図乃至第
５図に示す関係を電圧波形で示したもので、第６図は１
００％地絡、第１図は５０％地絡、第８図Ｆｉ１７％地
絡、　第９図は９％地絡の場合をそれぞれ示す。

第６図、第７図においてＶｏ）Ｖａの関係にある半波の
期間中、各電圧が正又は負を持続１−でいる期間を求め
ると、Ｅｔｃが零を横切ってからＥａｂ沼を横切るまで
となる。この期間ではｍｃａ＞　ｏ　。

Ｍａｂ（ｏ、　Ｅ’ｂｃ＜　ｏを持続１７ている。又■
０〈−Ｖｓの関係にある半波の期間中、各電圧が正又は
負を接続している期間を求めると、ＥｂＱが零を横切っ
てからＥａｂｄ（零を横切るまでとなる。

を持続している。したがって、両条件のいずれかが成立
するとき、人相が地絡相であることが判別できる。

第８図、第９図のようにＶＯが■８よシ小さくなってき
た場合（ただし１Ｖ０１≧ＶｅでＶθ〒０とする。）Ｖ
ｇ）Ｖｏ≧■ｅの関係にある半波の期間中、各電圧が正
又は負を持続している期間を求めると、〈０を持続［７
ている。又−Ｖｓ　〈Ｖｏ　＜−Ｖｅの関係にある半波
の期間中、各電圧が正又は負を持続している期間を求め
ると、Ｅ’ｂｃが零を横切ってからＥａｂが零を横切る
までである。この期間ではる。したがってこの両条件の
いずれかが成立するとき、Ａ相が地絡相であることが判
別できる。そしてこの条件並びに前記した条件が成立し
ている時間はいずれも２．０ｍ８以上であるから、この
時間にわたって各条件が成立するときＡ相が地絡相であ
ると判別すればよいことになる。

以上の説明はＡ相地絡時についてであったが、他の相の
地絡時についても全く同様のことが１える。すなわちＢ
絹地絡の場合は、第６図乃至第９ＥａｂＫ置き換えれば
よく、又Ｃ相地絡の場合はに置き換えればよい。そして
各波形の関係から、Ｂ絹地絡時ニハ■ｏ　＞　Ｖｓ　、
　Ｅａｂ　＞　Ｏ、ＥｂＱ　〈Ｏ。

Ｅｃａ　＜　Ｏ、又１ｊＶｏ〈−Ｖｓ、Ｅａｔ）＜Ｏ，
Ｅｂｂ）０　、　ｐＣａ　＞　Ｏの関係が、又はＶｏ≧
Ｖｅ、Ｖｏ”Ｖｓ。

Ｅａｂ＞ｏ、　ＦＪｂｃ＜ｏ、Ｅｃａ＜ｏ、又はＶｏ＜
　−Ｖｅ。

Ｖｏ＜−Ｖｓ、　Ｙ！Ｊａｂ＜ｏ、　ｇｂ＋りＶＯ，Ｅ
Ｏａ＞Ｏノ関係がそれぞれ成立する。Ｃ相地絡時には、
■０＞Ｖｓ、Ｅｂｃ’）ｏ、Ｅｃａ＜Ｏ，Ｅｉａｂ＜Ｏ
又はＶＯ＜−Ｖｓ、　ＥｂＣ＜Ｏ，ＥＯａ＞Ｏ，Ｅａｂ
＞Ｏｃｌ’）関〈Ｏ，Ｅｌｌｂ＜Ｏ又は■０≦−Ｖｅ、
　Ｖｏ≦−Ｖｅ、ＥｂＯ＜Ｏ，ＥＱａ＞Ｏ，Ｅａｂ）Ｏ
ｆ７）関係がそれぞれ成立する。

上述した判別条件において、たとえば第６図の場合、零
相電圧がＶｓ　（又は−Ｖｅ　）を横切ってから零を横
切るまでの期間で本成立する。又Ｃ＋目地絡時と同じ条
件が成立する。しかしこれらの条件が成立する期間はい
ずれも１２ｍ５（第９図の場合のＢ絹地絡時と同じ条件
が成立する期間）以下であるから少くともこれ以上の時
１バ１（前述の例で言えばＬ２　ｍ８以上）にわたって
各成立条件が成立しているかどうかを時間判別すること
が必要となる。

ところで既提案のものは零相電圧■０を零を基準に１〜
て又は最大零相重圧の数％程度の電属Ｖｅを基準にして
その正負を判定ｉ〜でいた。これによれば高感度の検出
が可能となって都合がよいが、実際問題として、系統の
条件、状態、特殊性などにより高感度すぎて、不要な動
作を起こしｆｒ、し、誤動作しまたすすることがあり、
或いは逆に低感度すぎて不動作となったりすることがあ
った。

この発明は以上の点に鑑み、この抽地絡相検出にあたり
、系統の条件等によって最適な動作感度を容易に設定で
きるようにすることを目的とする。

この発明は零相電圧■０の正負判定の基準電圧を所望の
検出感度に適合し得るように可変目在に設定するように
１．たことを特徴とする。ここに基準電圧としｌ’　Ｖ
ｍを設定した鳴合、前記した各条件のうちｖつ＞０１ｖ
Ｏ＞Ｖｅに代えてＶｏ）Ｖｍを、又Ｖｏ　＜　Ｏ、Ｖｏ
　（−Ｖｅ　　に代えてＶｏ　＜　−Ｖｍを用い、各条
件の成立を判定ずればよい。

第１ＱＩン１は上述１〜た原理による実施例ｆ示［７、
ｌは検出対象の三相線路、２）；を三組の変圧器からな
る接地電圧変成器で、二組をもつ２次側のうちの各−組
は線間電圧を検出する補助変圧器３〜５に接続され、他
の各−組は零相電圧を検出する補助変圧器６に接続され
る。なお、補助変圧器３〜６を含む以下の構成が地絡相
検出用の継電器を構成する。補助変圧器３〜５の２次側
は進相用の移相器７〜９に接続され、ここで角度α（前
述の例で言えば１０度）だば進み位相とされる。前記２
次側は又遅相用の移相器ＩＱ、１２に接続され、ここで
角度β（前述の例で言えば３０度）だけ遅れ位相とされ
る。各移相器７〜１２からの電圧ととて正負が判定され
る。すなわち電圧Ｅａｂが与えられる比較回路１３はＥ
ａｂ’）ｏの七き信号様に比較回路１４〜１８２１）、
らもＥｌ）Ｏ’）　Ｏ、Ｅｃａ信号ｍｂ、ｍｃ、ｎａ、
ｎ’ｂ、ｎｏを出し、又Ｅｂｃ出す。信号ｍａ〜ｍｅ　
は第１の論理回路１９に、又信号ｎａ−ｎｃ　は第２の
論理回路２０に与えられる。

零相電圧に対応する箪肚が補助変圧器６から与えられる
比較回路２１．２２については、Ｖｏ’）Ｖｓのとき信
号ｍを、Ｖｏ　〈−Ｖｓのとき信号ｍを、又７日≧■０
≧Ｖｍの２き信号ｎ％−１−Ｖｓ　＜　Ｖｏ　＜　−Ｖ
’ｍに、信号ｎ、　ｎは論理回路２０に与えられ、ここ
で上記した条件が判別される。そしてＡ絹地１絡の条件
が成立したときには信号Ｐｍａ、Ｐｎａを、Ｂ絹地絡の
条件が成立したときには信号ｐｍｂ、ｐｎｂを、ＣＪ目
地絡の条件が成立１〜たときけ信号Ｐｍｃ。

Ｐｎｃを出す。これらの信号はぞＪしぞれオア回路２３
〜２５に入力はれ、これからの出力信号Ｑ−。

Ｑ、１）、　　Ｑ、Ｃけパルス幅測定回路２６〜２８に
与えられて、ここで各信号の時間幅が測定され、これが
所定値となったとき信号を出す。したがってこの信号を
もっていずれの相に地絡事故が発生１−たがを検出乃至
判別できる。

論理回路１９．２Ｑのム例を孕けたのが第１１図及び第
１２図である。第１１図の論理回路１９Ｆｉアンド回路
３１〜３６を用意し、アンド回路３１は、を出すように
結線されである。以下同様にアンドたとき、アント回ｖ
−３３は信号ｍ、ｍａ、ｍｂ　。

ｍａ、ｍｂ、ｍｃが与えられたとき、アンド回路が与え
られたときそれぞれ出方を出す。アンド回路３ユ、３２
の出力はオア回路３７に与えられ、その出力が前記信号
Ｐｍａとなる。同様にアンド回路３３．３４の出力、ア
ンド回路３５．３６の出方はオア回路３８．３９に与え
られ、その出力が前記信号Ｐｍｂ、Ｐｍｃとなる。第１
２図の論理回路２゜はアンド回路４１〜４６を用意し、
アンド回路４１出力を出すように結線されである。以下
同様にアンド回路４２け、信号ｎ′、ｎｏ’＊　ｎａ、
　ｎｂ　　カ４えられたとき、アンド回路４３に信号ｎ
、ｎａ。

ｎｂ、ｎａ　　が与えられたとき、アンド回路４４は信
号ｎ、ｎａ、ｎｂ、ｎｃが与えられたとき、アｎａ、が
与えられたと尊それぞれ出力を出す。アンド回路４１．
４２の出力はオア回路４７に与えられ、その出力が前記
信号Ｐｎａとなる。同様にアンド回路４３．４４の出力
、アンド回ｖｐ４５．４６の出力はオア回路４８．４９
に与えられ、その出力が前記信号Ｐｎｂ、Ｐｎｃとなる
。

比較回路２２の一例を挙けたのが第１３図である。同図
では２個の比較器５１．５２が用意場れ、その各ひとつ
の比較入力は補助ｖＦト器６からの電圧が与えられる。

他の各ひとつの比較入力は泊、流電＋ＶＯＯ（たとえば
＋ＩＱＶ）及び直流゛電圧−■θθ（たとえば−１０■
）がそれぞれ抵抗５３．５４　　を介して与えられる。

そし−て各曲流電圧＋■ａｃ　。

−Ｖｅθによって各比較器５１．５２　に与えられる電
圧は可変抵抗５５によって可変自在とされている。この
可変抵抗５５によって定まる入力電圧が、前記した基準
電圧Ｖｍまたは−Ｖｍとなる。すなわち各比較器５１．
５２によシこの基準電圧Ｖｍまたは−Ｖｍ　との零相電
圧■０とが比較されることになるのである。

以上詳述したように、この発明によれは、地絡相の検出
に際し、従来のように相電圧、線ｍ１電圧。

零相電圧の位相を比較１判別することをせず、線間電圧
、零相電圧の正負関係のみを判別するだげでよいため、
面倒な動作領域の設定、調整を必要とせず、しかも系統
の最通検出感度で高速度かつ安定に動作させることがで
きるとともに必要感度を維持しながら不要動作、誤動作
を防止できるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡ相に地絡事故が発生した場合の、各電圧ベク
トル図、第２図乃至第５図はＡ相地絡の際の１００％地
絡時、５０％地絡時、１１％地絡時及び９％地絡時の各
ベクトル図、第６図乃至第９図は１００％地絡時、５０
％地絡時、１′７％地絡時及び９％地絡時の各電圧の波
形図、第１０図はこの発明の一実施例を示すブロック線
図、第１１図。 第１２図は第１０図の論理回路の一例を示す回路図、第
１３図は第１Ｏ図の比較回路の一例を示す回路図である
。 １・・・・・・三相′ｍ路、１〜１２・・・・・・移相
器、１３〜１日１日・２１〜２２・・・・・正負判定装
置（比較回路）、１９、２Ｑ・・・・・・論理回′＃（
第１乃至第３の袋間）、２６７−２８・・・・・パルス
幅測定用の回路、５５・・・・・・可変抵抗 特許出願人　関西電力株式会社 １、−に）・１］・１ 第６図 矛７図 第８Ｖ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）三相線路の零相電圧Ｖｏ、　　線間電圧を進み位
   Ｅｃａの正負を判定する装置と、前記装置からの判定信
   号により、ＶＯ＞ＶＢ（ただし−０＜　’Ｖｓ＜ｌＶｏ
   ｍｌＱＯ１１３（３０°−ａ）で、Ｖｏｍは最大零相電
   圧の波Ｅ　Ｇ　８−　＞　Ｏ＊　”Ｌ　ｉｊ　’ＶＢ　
   〉ｖＯ≧Ｖｍ−１１Ｃａｂ　”；＞　Ｏ、Ｅｂｃ〈０．
   ＥＣａ〈０．又は−■８≦■０≦−■。、Ｅａｂ＜ｏ、
   ａｏｃ＞ｏ、ｐｃａ＞ｏの状態を判別する第する第３の
   装置と、前記第１乃至第３の装置（ただしＶｍは検出感
   度設定用の可変直流電圧）からの各出力の幅を判定する
   判定装置とからなシ、前記出力の幅が一定鎮以上であっ
   たときに、前記判定装置から出る信号を地絡相検出信号
   としてなる地絡相検出装置
2. （２）位相角ａが０〜３０度である特許請求の範囲第１
   項記載の地絡相検出装置
3. （３）　　位相角βが５〜５５度である特許請求の範囲
   第１項記載の地絡相検出装置