JPS5950725A - 地絡相検出装置 - Google Patents

地絡相検出装置

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JPS5950725A
JPS5950725A JP16281082A JP16281082A JPS5950725A JP S5950725 A JPS5950725 A JP S5950725A JP 16281082 A JP16281082 A JP 16281082A JP 16281082 A JP16281082 A JP 16281082A JP S5950725 A JPS5950725 A JP S5950725A
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JP
Japan
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voltage
phase
detection device
zero
integrator
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JP16281082A
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直毅 増田
博明 加藤
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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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、非接地系の配電線における地絡相な検出す
る装置に関する。
従来、この種の装置として第1図に示すものがあつ穴。
回申、Ia、1b、1eは3相平衡の電源、2a、2b
、2eは電圧e  + e br e c1有する電源
1 a −1b = 1 cK接続さtlfCa # 
t) rC相の配電線、3a、3b、3cは配電線2a
t2b、2eと大地間に存在する静電容量、4は抵抗R
gと共に接地事故の発生を等測的に示すス1ツチ、5a
、5b、5cはコンデンサよりなり配電線2a、2b、
2cの電圧を分圧する分圧器、6a、6b、6cは分圧
器5a、5b、5cの電圧v&、vb、v の2電圧に
つき加算をする加算器、7は電源1a、1b、1cの中
性点を接地する抵抗値RMの抵抗である。
次に、動作について説明する。分圧器5a+5b。
5cの電圧v&、vb、vcは加算器6 a r 6 
b+6cK対で入力さね、とわらの出力端には次式のよ
うη電圧V 1 r V 2 r V 3が発生する。
スイッチ4が投入さね、a相の配置111i12 aが
地絡すると、静電容量3a、3b、3c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O′に移動し、事故相の電
圧V□は電圧V 2 r V 5より/J’lさぐカフ
、l v □I < l e a I < l V 2
1又はl v s 1となる。この関係は、図示なしの
論理回路により検出さね、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電圧の絶対値が変化するのを検出
し、七4らの間の大小関係から地絡相を判定していた。
しかし、事故時に配電線が有する静電容量及び地絡抵抗
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
ならず、検出の精度が低下する。検出感度を高めるため
には、分圧器の分圧比及び加算器の動作が高度に安定し
ていることが必要である。例えこのような安定化が達成
できたとしても接続部分に接触不良等により欠相か生じ
ていること1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f12もので、地絡による事故電流に比例し
て発生する零相電圧を検出し、この零相電圧と交流系統
の各相の電圧に基づく信号との積をとり、更に積分し、
最後に基準電圧と比較することによシ、地絡相を判別で
きる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図について説明する。第3
図はこの発明の地絡相検出装置のブロック回である。図
中、9は配電線2a、2b、2cにコンデンサ9a、9
b、9cの一端を接続し、他端をコンデンサ9dt介し
て接地し、コンデンサ9a〜9dの接続点から零相の雪
圧V。を得る分圧器、10は雪圧V。を微分しl圧V。
′(=ldv。
一□)を得る微分器、11は配電線2a。
ω dt 2b、2cにデルタ接続され大巻#11aと、星形に接
続され、雪圧e a e e b* e cより角度α
だけ進相の電圧ua□+ub□euc(1’ft発住発
生巻線11bと、星形に接続さね、雪圧u a ’ e
 u l)0゜ueoより90進相の電圧u&o′、u
bo′、uco′を発生する巻線lieとを有する変圧
器、12a〜12fは変圧器11の電圧u 510 t
 u l) Q + u cQ。
ua(1’+ ubO’l ucO”ie角度α1だけ
遅延し大電圧u al + u bl + u 、、及
び90°だけ進めπ電圧u8□e u b 1’ + 
u c工′な発生する移相回路であるo13a、13f
は変圧器11の電圧ua。
ub□*ucm+uaO’+ubO’eue□”fe角
度αまたけ遅延し−fet圧u JL2 + u b2
 + u c2 及び90だけ進め7t’l圧u&2’
+ub2’+u c2’”?発生する移相回路であるo
14a−14b、14cは分圧器9の電圧V。と電圧u
a□+ub1tue1  との積により信号W a 1
 # wl:、 1 e wc 1  を得る掛算器、
14d。
14e、14fは電圧V と微分器10の電圧V。
との積により信号waI2w、□′p VIcl  を
得る掛算器、15a、15b、15cは電圧v。と電圧
ua2+ub2+ue2  の積により信号W、 2 
t Wb2 +wc21e得る掛算器、15d、15e
、15fは電圧v。′と電圧u a 2’ e u b
2’ e u e 2’ との積により16b、16c
は掛算器14a 〜14fの信号更に積分して信号Wa
 1 +Wb 1 +Wc 1  を得る積分器、17
a、17b、17cは掛算器15a〜15fの信号W、
 2 t W、L2’: Wb2 * Wb2’罰c2
 + wc2’で加算し、更に積分して信号Wa 2 
、Wb 2 、We 2を得る積分器、18a〜18c
は積分器16a〜16cの信号Wa1ebb 1tWc
 1 か基準電圧−Wt以下となるのを比較により検出
し穴ときは信号a〜Cを出力する比較器、18d〜18
fは積分器17a〜17cの(M ”j W & 2e
 W b 2 a W c 2が基準電圧−Wt以下と
万るのを比較により検出したときは0月a′〜dを出力
する比較器である。
次に、この発明の動作について説明する。電源1a、1
b、1eの電圧e a r e b+ 8  は次式で
表示される。
従って、こわらを角度α0だけ移相し霞変圧器11の電
圧u a ot u bO* u c O及び更に90
進め電圧u  −u   lu  −u   は、線間
電圧に!LO、l、OBo    CO 量関係ているので、スイッチ40投入で示すようηa相
のみ、非平衡接地の事故卓が発生しても変化しない。従
って、電圧u、0〜u c □ ; uハ〜uco′を
用い、電圧e a e e b+ e cより角度αl
だけは次のようになる。
同様にして電圧e ae e be e cより角度α
2だけ遅t1り電圧u &2 * u b2 + u 
c 2 +更にこれらよのようになる。
これらの電圧U&□〜u c 2 + u a 2〜u
、2’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RgO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、零相の電
圧V。が分圧器9の出力に現わ4る0電圧voは、静電
容量C8、抵抗RNと次式のような関係にある。
v O”  V o” s石(ωt−θ)′。・   
  ム −13ωC θ=−□ 第4図は、地絡事故のa相に関係する電圧ea +” 
& Or u a ot u a 1 r u a 1
 * u a 2 + u a 2  及び零相の電圧
V。と七の微分電圧のベクトル関係を示すベクトル図で
ある。抵抗Rgの値が変化すると、電圧V。は円8の上
を移動する。
電圧V □ a ual +ub1 +uc1  を入
力し大掛算器14a、14b、14cは次式で表わす信
号al   bl   、1 を出力する。
wal:v0@ u、 1=−’ivo−E(am(θ
−α1)−μs(2ωt−θ−α1)) 一房(2ωを一θ−α13π)) 上式において、右辺第1項は直流分であり、第2項は電
源eaの2倍の周波数で変化する交流分である。事故相
に関する情報は直流分に含1れており、第2項の交流分
は事故相を判定するためには消去されるべきものである
分圧器90電圧V。は、微分器10により微分は、電圧
V。より90°進んだ位相をもっているので、 vo””V。−瀉(ωを一θ) で表わされる。掛算器14d、14e、14fは電圧V
 。’ e II B 1’ + u b1’ + 1
1 c1’によシ次式の演算をし、(M 月Vl’a 
1 + VIbl r wcl  l得る。
、   1 wa、=vo′・11.1=   VOE(eos(θ
−α1)子房(2ωを一θ−α1)) これらの右辺第2項は0月wa19wb□2wc1の交
流分と逆符号のものであり、積分器16a、16b。
16eにおける加算により消去される。即ち、掛算器1
5a〜15fも同じようにして次式のよう7!?)[J
IKエク侶月口重2〜w822w12〜wo2を得る。
積分器16a〜16c、17a〜17cは上記演算によ
り得た信号wa1〜wc12wa1〜W、1゜W、2〜
Wc2.wa2〜W、、’  l加算してM流分w8□
〜Wc10 r Wc2 o”NFc2 o’fl得、
更に次式のような積分によシ信号W&1〜Wo□、WI
L2〜Wo2 ′ft得る。なお、1=1gは事故が発
生した時刻とする。
ところで−直流分W81otWb1olWc1olWa
2ol’Wb26 t Wc26は%電圧11a1 #
 u bl p u cl # u a 2 pub2
.uc2  の方向成分に比例し大量であシ、地絡事故
がなく、3相が平衡しているときは零である。従って、
積分器16a〜16 e 、 17a〜17cの伯月W
&□〜Wc1 も地絡事故がないときは零と々る0しか
し、第4図のベクトル図から明らかなように、a相で地
絡か発生した場合は、電圧V。
のベクトルの足は円8の上に米るので、角度α1゜α2
を0〜90の適当なものに選んでおけば、電圧V。と電
圧ua1+11a□ はほぼ逆向きとなシ、0月Wa□
、W8□は負となり、地紹相でない0月Wb1.Wb□
、Wc0.Wc2は正又は小さな負の値となる。
伯−qwalとWc2とは、比較器18a、18dにお
いて基準電圧−W、と比較さする。この場合、第4図の
ベクトル図で示すように、角度α□、α2選択し、 1θ−α11〉1θ−α2I とすると、 房(θ−α1)〈房(O−α2) であり、前記積分式から明らかかように信岩wa2が侶
1Wa□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tg前後における(m
−QWa□〜Wcm、Wa2〜W02の波形図である。
図示のように、事故相に関連する信号Wa1゜W  が
基準電圧−W、を超え、負方向へ増加し2 て行くのに対し、事故の力い相の信号Wb1.Wb2゜
Wcm、Wc2は正方向へ増加又はほとんど変化しηい
0 従って、比較器18a〜18fは、48月Wa□〜Wc
1.Wa2〜Wc2が基準値−W、U下と力ると、地絡
し大ことを示す伯勺IL−e t &〜Cを出力する。
この場合、地絡相はa相力ので、(iMaが出力さねる
なお、上記実施例では、参照電圧の遅ね角が2個の場合
であるが、そねより多くすると、零相電圧のベクトルの
足は、1θ−α11、(1==l。
2、・・・n)かより小さい値とがるような位置に来る
ため、検出時間を更に速ぐすることができる。
また、上記実施例では積分器16a、16b。
16c、17a、17b、17cが完全η時間積分を行
なう場合を説明し六が、掛算器14a〜14f。
15a〜15fの演算精度彦どが原因で、少しでも直流
分があわば、こむが蓄積する。この大め、積分器16a
〜16fの特性を適当な時定数をもつ積分、即ち一次遅
負要素の伝達関数7再釘とがるようにすることが必要と
々る。この積分の時定数Tは検出すべき地絡事故の現象
に比較して長くしておけば上記実施例と同様な効果を奏
する。
17i、上記実施例では電圧ua1+ub1+uc1:
ub2’+uc2’を正弦波として用いていたか、こね
らな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上記実施例と同様の効果を奏する
。このような場合の動作の波形を第6図及び第7図に示
す。第6図において、(a)は電圧ea、(b)は電圧
ua1の矩形波48号、(C)は電圧u a 2の矩形
波信号、(d)は零相の電圧v O、(e)は電圧V。
を微分し大電圧V。′、(f)は電圧V。、ullの積
の信号wa、(g)は電圧V。+ u a□′の積の伯
勺wa□’ 、(h)は信号W&□lWa、′の和の伯
勺Wa1゜を示す。
1iR7E9において、(a)は電圧e a、 (b)
は電圧u、2の矩形波信号、(c)は電圧ua□′の矩
形波伯−Q、(d)は電圧v 。、 (e)は電圧 、
1、(f)は電圧V □ r u a 2の積の信号w
、2.(g)は電圧V。′、ua2′の積Wa□′、(
h)は伯4 vra21W、 2’の和の直流分W、 
201示す0第8図は、第6図に示す伯−@W、16を
積分し穴(LQWjL□ 及び第7図に示す信号’91
’ a 2 ol積分した43号Wa□の波形図である
。信号W&1.W、L2は第5図のものに比較して振動
成分が多いが、基準値−W、により事故相の判定が上記
実施例と同じようにできる。
1穴、上記実施例では参照電圧を正弦波とし大が、電圧
V。+ V o′を波形変換回路により一定振幅の矩形
波に成形して掛算器に入力しても上記実施例と同様の効
果を奏する0 1大、零相電圧の検出感度を上げて地絡相の検出な行方
つ大場合、演算回路のダイナミック・1/ンジの制約か
ら零相電圧の信号に飽和が生じることがあるが、零相電
圧の位相の情報は保持されるので、地絡相の検出は可能
である。
上記実施例では系統のわずかη不平衡とか検出器の不平
衡などにより、正常時にもわずかに生じる零相電圧によ
る誤動作を防ぐ大め、積分回路に時定数をも六せている
。従って、不平衡が原因で生じるわずかな直流分が積分
器で積分さjることはがいが、この直流分により積分器
の出力が地絡発生以前からそ4ぞね値の異なる直流のベ
ースを有するので、これが閾値による地絡相検出に悪影
響を与える。
第9図は、このような悪影響を除去するため、積分器(
時定数Tの一次遅t1要素)の出力なコンデンサCを介
して取り出すようにし六回略図である。この場合、時定
数CRの値は、積分の時定数と同様に、予想さねる地絡
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。CRの回路と積分回路の位置な前後に人ね替えて
も動作は同じである。
1女、上記実施例では、電圧u &□ e u bow
 u c。
及びu 、 0’ + u bo’ * u co”W
e導出するのに、3相の移相変圧器を利用し穴が、容量
分圧器を利用してこれらを導出してもよい。第10図及
び第11図は位相差α。=30°の場合を示す。
第1O図では、分圧器5a、5b、5cの出力を加算器
6a、6b、6cに入力して電圧u a □ +ub□
nuco l導出すると共に、微分器10a。
10b、10cにより電圧uaO’+ub□’nuco
’ 1発生している。
一力、第11図では、加算器6 a 、 6 b’ 、
 6 cの電圧uBO1ul)OlucO”fe再び加
算器6d、6e+6fに入力して電圧uaO’1ubo
’+uco”ft得ている0
【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
相発注時の各相及び零相電圧のベクトル図、第3図はこ
の発明の一実施例による地絡相検出装置の回路図、第4
図は第3図に示す装置に入力される電圧のベクトル図、
第5図は第3図に示す装置の動作の波形図、第6図乃至
第8図はこの発明の他の実施例による地絡相検出装置の
動作の波形図、第9図乃至第11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図である。 3a〜3b、10a 〜10d、c−”コンデンサ、4
・・・スイッチ、6a〜6f・・・加算器、9・・・分
圧器、10 、 ’I Oa 、 10 b 、 10
 c ・・・微分器、11−・・変圧器1,12a 〜
12f 、13a 〜13f−・・移相回路、14a 
〜14f 、15a〜15f−掛算器、16a〜16c
、17a〜17c・・・積分器、18a〜18f・・・
比較器。なお、図中、同−符月は同一部分を示す。 代理人  葛 野 伯 −(行か1名)第  6  図 第  8  図 第9図 第  10   医 手続補正書(°自発) 特許庁長官殿 ]、事件の表示    持11(i昭57−16281
0号2 発明の名称 地絡相検出装置 3、補正をする者 名 称(601,)   三菱電機株式会社代表者片山
仁八部 4、代理人 5、補正の対象 明細1の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 fl+明細書第5頁第14省から第15杓に「及び”’
ue□」とあるのを「角度α□だけ遅延した電圧u a
 1 + u bl r uc l + u a l’
 + u bl’ r u c l’ Jと補正する。 (2)明細1第5頁第18省から第19杓(−「及び・
・・uc2′」とあるのを「角度α2だけ遅延した電す
る。 (3〕明細省第8頁第2杓刀)ら第3省に「電圧e a
 H・・・ucm 」とあるのを「電圧ea、eb、e
c工り角度α1だけ遅1fc位相の電圧u 、□、 u
 b 1 、 u co。 更≦二ζnらエリ90進んだ位相の電圧ua□tub□
′。 uc1′」と補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (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、かつ移相さね六組1及び第2の電圧信号を発生す
    る回路と、上記第1及び第2の電圧信号をそれぞれ移相
    する複数の移相回路と、上記交流系統の零相電圧を微分
    して微分電圧を発生する微分回路と、上記Mlの電圧信
    号を移相する上記各移相回路の出力と上記零相電圧との
    積なとる第1の掛算器と、上記第2の電圧信号を移相す
    る上記各移相回路の出力と上記微分電圧との積をとる第
    2の掛算器と、上記第1及び第2の掛算器の出力な加算
    して交流分を消去し、かつ積分する積分器と、上記積分
    器の出力が所定の基準電圧を超えたときに事故の検出を
    示す信号を発生する比較器とを備え大地絡相検出装置。 +21零相電圧及び(の微分電圧を矩形波に変換する波
    形変換回路を介して第1及び第2の掛算器に供給するよ
    うにし大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)第1及び第2の電圧信号を矩形波に変換する波形
    変換回路を介して第1及び第2の掛算器に供給するよう
    にしたことな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。 (4)積分器に直流遮断用のコンデンサな直列接続した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項のい
    す4かに記載の地絡相検出装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6241582A (ja) * 1985-08-16 1987-02-23 石川島播磨重工業株式会社 ア−ク炉用のスクラツプ等の原料装入装置
JPS6241583A (ja) * 1985-08-16 1987-02-23 石川島播磨重工業株式会社 ア−ク炉用のスクラツプ等の原料装入装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6241582A (ja) * 1985-08-16 1987-02-23 石川島播磨重工業株式会社 ア−ク炉用のスクラツプ等の原料装入装置
JPS6241583A (ja) * 1985-08-16 1987-02-23 石川島播磨重工業株式会社 ア−ク炉用のスクラツプ等の原料装入装置

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