JPS5944927A - 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】 この発明は、非接地系の配市；岸におげろ地絡相を検出
する装置に関する。

従来、この釉の装置として第１図に示すものがあった。

図中、　１ａ、ｌｂ、ｌｃは３相平衡の市１源、２ａ、
２ｂ、２Ｃは電圧ｅａ、ｅｌ）、ｅＣ全有する％４Ｑ　
１　ａ　ｔ　１　ｂ　、１　ｃに接続されブコａ　、　
ｌ）　、　Ｃ相の配電線、３ａ、３ｂ、３ｃは配”ｉ■
ｊ−Ａ！＋！　２　ａ、　２ｂ、２ｃと大地間に存在す
る静電容量、４は抵抗Ｒｇと共に接地事故の発生を等測
的にボすスイッチ、５ａ、５ｂ、５ｃはコンデンザＪ二
つなり、配電庫２ａ、２ｂ、２Ｃの電圧を分圧する分圧
ｚ：り、５ａ、５ｂ、５ｃは分圧器５ａ、５ｂ、５ｃの
電圧ｖａ、ｖｂ、ｖｏの２電圧につき加’ｉｐ：　＊す
る加重９器、７は電源１ａ、Ｉｂ、１ｃの中性点を接地
する抵抗値ＲＭの抵抗である。

次に、Ｎｉｂ作について説明する。分圧器５ａ、５ｂ、
５ｃの電圧ｖａ、ｖｂ、■ｏは加算器５ａ、（ｉｂｔ６
ｃに対で入力され、これらの出方端には次式のような電
圧ｖｌ、Ｖ２．Ｖ３が発生する。

スイッチが投入され、ａ相の配置１ｉｔＮ２ａが、地絡
すると、静電容ｉｔ　３　ａ　、　３　ｂ　、　３　ｃ
及び抵抗Ｒｇの値が変化して、第２図のベクトル図で示
すように、ベクトルの中心０が円８に沿って０′に移動
し、４■故相の電圧ｖ１は、電圧ｖ２１　Ｖ　３　Ｊ、
り小さくなり、ｌ　Ｖｌ　ｌ（ｌ　ｅａｌ　＜　ｌ　Ｖ
２　ｌ又は１ｖ３１　　どなる。この関係は、図示なし
の論理回路により検出され、事故ありに対応される。

従来の地絡相検出装置は、以上述べたように事故発生前
後において各相の対地１１Ｌ圧の絶対値が変化するのを
検出し、それらの間の大小関係から地絡相を判定してい
た。しかし、州政時に配置ｂ：線が有する静電宕危及び
地絡抵抗が共に大きい場合は健全時のものとの差が顕著
なものと７．Ｃら−イ゛、（’（ｉＸ出の精度が低下す
る。検出感度を高めるためにシ」２、分圧器の分圧比及
び加算器の５０Ｊ作が高ＩＣ−に安５．ｊｌ　していろ
ことが必扱である。例えこのようブ、（安定化が達成で
きたとしても接続部分に接触不良等にＪ二り欠相が生じ
ていることまで判別−はできない。

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、Ｊｔ１２絡による４Ｊｊ、　；
！１グ電流に比例して発生する零相゛［ｂ、圧を検出し
、この零相１（Ｌ圧と交流系統の各相の’Ｆｌｊ；圧に
基づ（イθ−シ）との論３！１１積をとり、更に積分し
、ｈｔ　Ｋｋにノ１（、準電圧と比較することにより、
地絡相を判別できろ地絡相検出装置を提供することを目
的とする。

以下、この発明の一実施例を１ン１について説明する。

第３シ１はこの発明の地絡相検出装置？：ｔのブロック
図である。図中、９は配’ｔＱ’、＋ｊ３Ｎ　２　ａ　
＊　２　ｂ　＃ンＣにコンデンサ９　ａ　＊　９　ｂ　
ｓ　９　ｃの一端を接１１ｇ１、し、他端をコンデンサ
９（ｌ介して接地し、コンデンサ９ａ〜９ｄの接ワ゛１
、点より零相の’ｒＪ＋’、　Ｊ：Ｔ−ｖｏ　”；に：
　４ｊ＃ろ分圧器、１０は配電線２ａ、２ｂ、２ｃにデ
ルタ接続された巻線ＩＱａと、星形に接続きれ、電圧ｅ
ａ、ｅｂ、ｃｏより角度α０だけ進イＩＩの参照Ｔ１１
：圧である電圧ｕａＯ、’ｂｏ　、　ｕ（ｏを発生すイ
）巻ＷＳ’ｌＯｂとを有し、移相器の機能をもつ変圧器
、１１ａ。

１１ｂ、１１ｃは変圧器１ｏの？ＩＴ、圧”２０　＋　
”ｂｏ　ｔ’ｃｏ　’ｆｒ、角度α１だけ移相した電圧
ｕａｌ　＋　ｕｌ）Ｉｔｕ（１を発生する移相回路、１
２ａ、１２ｂ、１２ｃ＆ｊ−電圧ｕａＯｅ　ＩＪｂＯｔ
　”ｃｏを角度αまたけ移相した電圧”８２　ｅ　ｕｂ
２　ｐ　ｕｃ２　ｋ発生する移相回路、１３ａ〜１３ｆ
は電圧ｖｏと電圧ｕ３１　ｅ　ｕｌ）１　ｔ　ｕｃｌ　
１ｕａ２　ｓ　ｕｂ２　ｐ　１ｌｃ２との積をとり信号
Ｗａ１　、Ｗｂｌ、ｗｃ＋。

Ｗａ２　ｔ　Ｗｌ）２　＋　Ｗｏ２を発生する掛算器、
１４ａ〜１４ｆは掛算器１３ａ〜１３ｆの信号ｗａ１〜
ｗｃ１゜ＶＶａ　２〜ＷＣ２ヲ積分して信号ｗａ１１ｗ
ｂ１９ｗｃ１゜Ｗａ２ｆＷｂ２ＴＷｏ２を発生する積分
器、１５ａ〜１５ｆ　ｎ積分器１４ａ　〜１４ｆの信号
ｗａ１〜ｗｃ１゜Ｗａ２〜ｗＣ２が基準電圧−Ｗｉ以下
となったときに地絡を示す信号ａ−′−ｃ、ａ′〜Ｃ′
を出刃する比収器である。

次に、この発明のＵｊｈ作について説明すと）。■１−
υスＩａ、ｔｂ、１ｃの電圧ｅａ　’　ｅｌ）　ｌ　ｅ
□＋ｊ、７．１（式で表示される。

従って、これらを角度α０だけイρ和した変月−器１０
の′ｔ：（圧ｕａｏ　１　”ｌ）ＯＩ　ｌＩＣ０Ｉｔ＠
次式のようＫ　ＩＺる。

電圧１１ａＯ−ｕ（０シｌ１、線間′１１ｃ圧に関係シ
ティｚ）ノで、スイッチ４の投入で示すよう／、ｃ８相
のみ、非平衡接地の孕故点が発生してもタ二化か／、ぐ
い。従って、１１）−圧”ａＯ〜ｕＣＯＴ　？用い、′
［］ε圧ｅ　、　、　ｅ　ｂ、　ｅ　。

より角度α１だけ遅れた位相の届、圧”ａｌ　？　”ｌ
）１１ｕ　（１に次のようＫなる。

同イＡ（Ｋ　ｌ、て電圧ｅ、、ｅｂ、ｅｏより角度α２
だけ遅れた電圧１１ａ２　？　ｕｔ）２　＊　ｕｃ２は
次式のようになる。

これらの電圧ｕａ２〜’ｃ２も線間電圧と関連している
ため、地絡事故が発生しても変化しない。ａ相で抵抗Ｒ
ｇの地絡事故が発生すると、この３相回路の中性点の電
位が変動し、零相の７Ｌｒ、　ＥＥ　Ｖ　Ｏが分圧器９
の出力端に現われる。市、圧ｖａｔ工、静電容量Ｃｏ　
、抵抗Ｒ，と次式のような関係にある。

ｖｏ−−ＶｏｌＩＳｉｎ（ωｔ−θ） ただし、 一珍 第４図は、地絡事故のａ相に１）；１係する’＋ｉｉ’
＋圧Ｃ３゜Ｃ２０ｓ　ｕａｌ及びｕａｌのベクトル関係
を示すベクトル図である。抵抗ＲｇＯ値が裳化すると、
ｉ’ｉｉ’、　ＬｔＥ　Ｖ　。

は円８の上を移動する。

電圧Ｖｏ　＋　ｕａｌ　ｔ　ｕｂｌ　＊　ｕＣｌ　＋　
”Ｃ２＋　”ｂ２　＋”ｃ、２を入力した掛算器１３ａ
〜１３Ｃは、次ｊ（、’で５：、′：、ｔ−）すイト号
Ｗａｌ　　、　　Ｗｂｌ　　、Ｗｏｌ　、Ｗａ２　　、
ｖｙｌ）２　、Ｉｙ、２　ｆ　１．ｊ力する。

ｗａ１＝ｖ□−ｕａ１＝＋０１１Ｅ（ｃｏｓ（０−ｃｚ
、）−ｃｏｓ（２ｒ＋）ｔ−ｆ／−Ｃｔ、））ｗＩ）　
１−ｖＯＬｌｕｌ）１＝−ｈ”Ｔ！：ｔ　媚θ鴻−ヲリ
−ｃｏｓ（２ｆ＋＊ｔ−Ｌｔ、ｔｌ−２１π月”Ｃｔ＝
ｖｏ＠ｔｌｃｔ＝　”Ｖ’Ｅ（ｃｏｓ（θ−ａ１−ｂ）
　Ｃ０５（＞’ｔ　Ｏ＠ｌ］　−？月３ 上式において、右辺第１項は直流分であり、第２項は電
源Ｃａの２倍の周波数で変化する交流会である。しかし
、事故相に関する情報をよ面θ１し分に含まれており、
第２狽の交流会は事故相に判定するためには消去される
べきものである。

第４図のベクトル図から明らか７’ｘように、ａ相で地
絡が生じた」μ合、電圧ｖｏのベクトルの足が円８の上
に来るので、角度α１．Ｃ２を０°〜９０°の間の適当
な値に選んでおけば、電圧ＶＯとｕ、１１１（又＆Ｓ　
１＋ａ２　）とはほぼ反対向きとなり、信号Ｗａ１゜Ｗ
ａ２の直流分は負となり、地絡相でない信号Ｗｂ１、　
Ｗ（１＋　Ｗｂ２　、　Ｗｏ２の直流分は正又は小さな
負の値とプｆる。

積分器１４８〜１４ｆは、このような信号Ｗａ１＊　Ｗ
ｂｌｅ　ＷＣＩ　ｙ　Ｗａ２　、　Ｗｂ２　、　ｗＣ２
２次式のように積分して信号ｗａ１ｔ　Ｗｌ）１　ｔ　
ＷＣＩ　＋　Ｗａ２　＋　Ｗｔ）２　＋ｗｏ２を得ろ。

なお、ｔ＝ｔ、ＩＬ小事故発生した時刻とす２）。

−−（ｓ　ｒ　ｎ　２ωｔ　−０−−α］　）−ｓｉｎ
（２ｒ＋＋ｔ　ｇ−ｆノー＜、ｔ））Ｄ２ω −’　（ｓ　ｉｎ　（２ωｉ−ｏ−ａｌ−π）−ｓｉｎ
（ｃｏｔ、、−ｏ−ａｌ　−、ｇ−７１，３））２ω　
　　　　　　　　　３ ｔｓｔｎ（２ωｔ−ｏ−１１−π）−ｓｔｎ（ｗｔ、−
Ｕ−Ｃ１−−１π月〕２ω　　　　　　　　　　３ −よ（ｓｉｎ（２（ｃｌｔ−〇−α２　）’−５ｊｎ（
２０Ｊｔｌ！−θイ１２月〕２ω 一’　（５ｉｎ（２１ｔ−０−（１２−−π）−ｓｉｎ
（加ｔｇ−θ−ａ２−七一π）ｌ　：’？ω　　　　　
　　　３ 上式において、信号ｗａ１　ｊ　ＷＢ２は事故相のもの
であり、２ωで振動しながら負の方向に増加するが、そ
の傾きは信号ｗａ１９ｗａ２の直流分によって決まる。

従って、信号ｗａ１１　Ｗａ２間の閲きの差はｃｏｓ　
（θ−αｌ）とｃｏｓ（θ−α２）によって決まる、い
ま、ｍ　４　図Ｋ　示ｆように、角度α１．α２を選ん
でおいて、地絡事故により発生する電圧ｖｏのベクトル
の足が、 １θ−αＩＩ〉１θ−α２１ となる位置に来ると、 ｃｏｓ（θ−α１）　＜　ｃｏｓ（θ−α２）となり、
信号ｗａ２が信号ｗａｌより急速に負の方向へ増加する
。

第５図は地絡事故が発生した時刻１，３前後におケル４
８　号Ｗａ１〜ｗｏ１　＊　Ｗ３２〜ｗｏ２の波形図で
ある。

図中のように、事故相に関連する釘列ｗ３工９ｗａ２が
基準電圧−Ｗｉを超え、負方回へ増加して行くのに対し
、都政のない相の信号Ｗｂｌ　＊　Ｗｂ２１　ｗｃｉＩ
Ｗｏ２は正方向へ増加又はほとんど変化Ｉない。

従って、比較器１５ａ〜１５ｆは、信号Ｘへ７．Ｊ〜Ｗ
ｃ１．Ｗａ２〜ｗｏ２が基準値−ｗｔ以下と／工ろと、
地絡したことを示す信号ａ　’□　Ｃ＋　；ｌ’〜”（
Ｃ串カする。この場合、地絡相はａ相なので、仏→’Ｈ
’　ｎ　Ｈａ’が出力される。

なお、上記実施例では、参照’Ｉｌｉ：　ＥＥの遅れ角
がα１とα２の２個の場合であるが、それより多（する
と、零相′ｎＬ圧のベクトルの足を工、１θ−α１１．
（Ｉ−１，２，・・・ｎ）がより小さい１直となるよう
な位置に来るため、検出時間を更にｙ；：；　くするこ
とができる。

また、上記実施例では積分器１４ａ〜１４ｆが完全な時
間積分を行なう場合を説す」したが、掛算器１３ａ〜１
３ｆの演算精度などが原因で、少しでも直流分があれば
、これが蓄積する。このため積分器１４ａ〜１４ｆの特
性を、＋Ｑ当な時定数音もつ積分、即ち一次遅れ要素の
伝達関数、□１１−となるようにすることが必要となる
。この積分の時定数Ｔは検出すべき地絡事故の現象に比
較して長（しておけば上記実施例と同様な効果を奏する
。

また、上記実施例では電圧ｕａ１”ｌｌ３１　＋　１１
（１。

ｕａ２　＊　ｕｂ２　ｊ　ｕｃ２　ｋ正弦波としてＩＩ
Ｊ　イタ力、これらを波形変換回路により正弦波と同位
相で振幅一定の矩形波に波形変換しても−り記実施例ど
回４・Ｎ、の効果を奏する。このような場合の動作の波
形を第６図及び第７図にボす。第６図において、に］）
は電圧ｅａ、（ｂ）は電圧１１　ａ　１の矩形波信号、
（Ｃｌは電圧Ｌｌ、１２の矩形波信号、（ｄｌは零相の
’ｌｉｌ’、圧ｖＯ、ｆｅｌ＆Ｘ電圧Ｖ□、ｕａｌの積
の４８号Ｗａ１　、　（ｆ）はｎｌ、圧Ｖｏ、Ｌｌａ２
の積の信号Ｗａ２ｆｒ、示す。

第７図は、第６図に示す信号Ｗａｌｏを積分した信号Ｗ
ａｌ及び第７図に示す信号Ｗａｚｏを積分した信号Ｗａ
２の波形図である。信号Ｗａ１．Ｗａ２は第５図のもの
に比較して振動成分が多いが、基準値−Ｗｉとの比較に
より事故相の判定が上記実施例と同じようにできる。

−また、上記実施例では、零相１ｔｉ：圧を正弦波とし
たが、電圧ｖＯ＋　　ＶＯ’を一定振幅の矩形波に成形
して掛算器に入力しても上記実施秒１１と同様の効果を
奏する。

また、窓用電圧の検出感度を上げて地絡相のＡＤτ出を
行なったゴ易合、演傍１回路のダイナミック・レンジの
Ｈｉす約から零相市：圧の信号に飽和が生じろことがあ
るが、零相７１ｊ゛、圧の位相の情報（・工保」４され
るので、地絡相の検出は可能である。

上記実施例では糸ＫＪｃのわずかな不平ｉ・（ｆとか検
出器の不平衡などＶｃＪ′：す、正常時にもわＪｏかに
生じる零相電圧によるＩｔＣｌ、動作を防ぐため、イ」
１（分ＩＬｊ回路に時定数をもたせている。従って、不
平’＋：＊ｒが原因で生じるわずかな直流分が積分器で
Ｍ分されろことはないが、この直流分によりＡｌｔ分器
の出力が地絡発生以前からそれぞれ値の異なる直７Ａ１
．のベースケ有するので、これが閾値による地絡相検出
に悪影響を与える。

第８図は、このような悲影メ；÷を除去すイ）ため、積
分器（時定数Ｔの一次遅れ便；＋４）の出力をコンデン
サＣを介して」１ｖ、り出すようにした回１品図であろ
。この場合、時定数ＣＲの値は、積分の時定数と同様に
、予想される地絡現象及び常時の系統の擾乱の程度を勘
案して選ぶようにする１、ＣＲの回路と積分回路の位置
を前後に入れ替えても動作は同じである。

また、上記実施例では、電圧’ａｏ　ｓ　’ｂｏ　ｒ　
ｕｃＯを導出するのに、３相の移相変圧器を利用したが
、容量分圧器を利用してこれらを導出してもよい。

第９図は、このような他の実施例の回路図であり、位相
α−３０°の場合を示す。分圧器５ａ、５ｂ・５Ｃの出
力ｔ’ｚ　加算器６ａ、６ｂ、６ｃＫ人カされ、電圧ｕ
ａ（１＊　ｕｂｏ　＊　１１（ｏ　’ｅ導出している。

以上のように、この発明によれば、系統の零相電圧の信
号と、移相された系統の参照電圧との積ととり、更に積
分し、最後に基準電圧とレベルにつき比較判定をするこ
とにより、事故相の判別をするようにしたので、雑音に
よる影響を少なくすることができ、安定に動作する装置
が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の地絡相検出装置の回路図、第２図は地絡
相発生時の各相及び零相電圧のベクトル図、第３図はこ
の発明の一実施例１によろ地紹相ｔニーｙ出装置の回路
図、８１′！４図は第３図に示す装置に人力される？ｆ
’ｌｙ圧のベクトル図、第５図は第３図に示す装置の動
作の波形図、第６図及υ・ＮＳ７１ンロ」−この発明の
他の実施例による地絡相（６１出装置ｉ；ｉの動作の波
形図、第８図及び第９図はこの発明の他の実施例による
地絡相検出装置の回路１ン１である。 ３ａ〜３ｂ、９ａ　〜９ｄ、ｃｏ−＊コｙデンーリ、４
・・・スイッチ、６ａ〜６Ｃ・・・加傍−器、９・・・
分圧器、１０−−−変圧器、１１ａ〜１１ｃ、１２ａ〜
１２Ｃ・・・移相回路、１３　ａ〜１３　ｆ　”・Ｊ：
ｌＩ算器、１４ａ　〜１４Ｃ−−−積分÷）′（，１５
ａ〜１５ｆ・・・比較器。 なお、図中、同一符号は同一部分を示す。 代　理　人　　　葛　野　伯　−＜ｂ＝：か１名）第　
　６　　図 Ｍ８図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流系統から各相の電圧を導入して上記電圧に比
   例した電圧信号を発生する回路と、上記電圧信号を所定
   位相だけ移相する複数の移相回路と、上記各移相回路の
   出力′電圧と上記系統電圧との積をとる複数の掛算器と
   、上記各掛算器の出力信号１ｃ積分する複数の積分器と
   、上記積分器の出力信号が所定の負の基準電・玉取下と
   なったときに事故の検出を示す信号を発生する複数の比
   較器とを備えた地絡相検出装置。
2. （２）各移相回路の出力信号を一定振１１’ｉｒ：の矩
   形波に変換する波形変換回路を備え、零相１１１’、圧
   と掛算すべ（上記矩形波を掛算器に供給するようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地絡相検
   出装置。
3. （３）零相電圧を一定振幅の矩形波に変換する波形変換
   回路を備え、移相回路の出力信号と掛算すべ（上記矩形
   波を掛嘗器に供給するようにしたことを特徴とする特許
   １１「ｓ求の範囲第１項記載の地絡相検出装置。
4. （４）積分器に直流遮断用のコンデンサを直列接続した
   ことを特徴とする特許請求の１１１）間第１項乃士第３
   項のいずれかに記載の地絡相検出装置１゛′￥０