JPS607886B2 - 地絡距離判定方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は地絡距離判定方式に関する。

周知のようにもっとも一般的に使用されている地絡距離
判定方式は、いわゆる電流補償形のもので、ａ相に適用
されるリレーは・山ニｉａ十Ｚ。

；乙ｉ。・十字１０２‐ Ｚ・ 多・ （ただしｌａ：ａ相電流、１。

，：目回線零相電流、１。２：隣回線雲相電流、Ｚ。

：保護区間雫相ィンピダンス、Ｚｍ：保護区間相互イン
ピーダンス）と、ａ相対地電圧Ｖａを入力とし、Ｖａ／
ｌａｒで表わされるインピーダンスに応動するように構
成されてある。しかし高抵抗接地系送電線にあっては、
後記するようにａ相電圧Ｖａは、Ｖａ＝駅ＦＬＦ＋Ｚ，
ｌａｒ （ただしＲＦ：故障点抵抗，１が：故障点の麦相電流）
として表わされるため￥ごＺ十基１。

Ｆｌａｒ ｌａｒ となる。

すなわち上式の右辺第２項は誤差項となる。ここでこの
誤差項が抵抗分であれば、正相ィンピ−ダンスＺはリア
クタンス分を求めればよいので影響は小さい。そしてこ
の誤差項のｌａｒに含まれている（Ｚ。−乙）／乙，Ｚ
ｍ／乙はほぼ実数分であり、又１。，，１。２と１。

Ｆとはほぼ同相であるから、したがってｌａとｌｏｐ，
１。・，ｌｏ２とがほぼ同相であれば、上記誤差項はほ
ぼ抵抗分になる。ところが、ｌａは地絡電流と負荷電流
との和であり、負荷電流の位相が地絡電流の位相と異な
っていれば誤差項にリアクタンス分を生じ「 これによ
る影響が大きくなり、誤差が大きくなる。このような負
荷の力率の影響を受けるのを回避するため、本発明者に
よってＶａ，Ｚ，，ｌａｒの１。Ｆに対する直角方向の
成分が等しいという関係を利用して、Ｚを算出する方式
は別途提案された。たとえば特開昭５３一７５４５２号
（特公昭５８一３６７４３号）公報参照。まずその動作
原理について説明すると、第１図において、Ｇは発電機
、Ｔは２次側中性点が抵抗（高抵抗）ＺＮで接地されて
いる変圧器、Ｍは母線、ＩＬ，２Ｌは平行二回線の送電
線、ＺＬは負荷、ＲＹはリレーで電圧変成器ＰＴからの
電圧Ｖａと変流器ＣＴ，，ＣＴ２からの電流（いずれも
ａ相の電流および雫相電流とする。

）を入力としており、ＲＦは地絡点抵抗、Ｃ，はリレー
点より背後の対地容量、ＲＦは地絡抵抗とする。この場
合の一線地絡故障時の等価回路を対称座標法によって示
したのが第２図である。同図においてＶ，，Ｖ２，Ｖ。
はリレー点の正相、逆相、零相電圧、Ｖ，Ｆ，Ｖ２Ｆ，
Ｖ。Ｆは故障点の正相、逆相、零相電圧、１，，１２，
１。，はリレー点ＩＬの正相、逆相、黍相電流、１。２
隣回線２Ｌの零相電流、Ｚ，，Ｚ，Ｚ。

，Ｚｍはリレー点から故障点までの区間（保護区間）の
正相、逆相、零相インピーダンス及び相互インピーダン
ス、１。２は静電容量Ｃ２に流れる電流である。

同図において故障点では１１Ｆニ１２Ｆ＝ｌｏｐ Ｖ，Ｆ＋Ｖ２Ｆ十Ｖ。

Ｆ＝３ＲＦＩ。Ｆ又リレー点では ＶＩニＶＩＦ＋１１乙 Ｖ２ニＶ冴十１２Ｚ Ｖ。

ニＶが十１０１Ｚ。十１０２Ｚｍしたがってリレー点で
の地絡相電圧ＶａはＶａ＝Ｖ，十Ｖ２十Ｖ。

＝Ｖ・Ｆ＋Ｖ２Ｆ＋Ｖ。

Ｆ＋１，乙十１２Ｚ＋１。，Ｚ。十１０２Ｚｍ：波ＦＩ
。

Ｆ＋１，Ｚ，十１２Ｚ十１。，Ｚ。十ｌｏ２Ｚｍ一般に
送電線においては乙＝Ｚとおけるので、Ｖａ＝派ＦＬＦ
＋１，Ｚ＋１２Ｚ十１０，ＺＯ十１蛇Ｚｍ接地回路のａ
相電流ｌａはｌａ＝１．十１２十１。，であるからＶａ
＝級ＦＬＦ＋ｌａＺ，十１。

，（Ｚ。‐Ｚ，）十１０２Ｚｍ＝級ＦＩ。Ｆ＋Ｚ｛ｉａ
＋生るｉ。，十もｉ。２｝‘・ｉここでＺ，，Ｚｍのイ
ンピーダンス角はほぼ等しいので、Ｋ。＝Ｚ。／Ｚ，Ｋ
ｍ＝ＺｍノＺ，とおけばＫ。，Ｋｍは送電線によって定
まる実数の定数になり、大体において、Ｋ。＝３．０，
Ｋｍ＝１．５程度の値となる。したがってｍ式はＶａ＝
駅Ｆ，帆十Ｚ，｛ｉａ＋（ＫＯ‐１）１の十Ｋｍとして
表わすことができる。

かくして平行二回線送電線の場合には■式において乙を
求めれば故障点までの距離を知ることができ、（２｝式
中のＶａ， １ａ， １。

，，１。２はリレー点の電圧変成器並びに変流器からの
実測データとして得られるにしても、ＲＦ，１。

Ｆは実測することができないところから、ＲＦの頚』距
精度に与える影響を除去するために、■式の左辺と右辺
第２項の１。Ｆに対する直角成分が等しいという関係を
用いて、乙の絶対値を求めることができるようになる。
しかし１。Ｆはリレー点において実測することができな
いのでさきに述べた別途提案のものは、１。Ｆの代わり
に自回線の零相電流１。，と他回線の零相電流ｉ。２の
和を用い、これを基準として、これに対するＶａの直角
方向成分と、ｌａ十（Ｋ。

−１）１。，十Ｋｍｌ。２の直角方向成分との比率から
地総点までの距離を求めるようにしている。しかし第２
図からも理解されるようにリレ「点より前方の対地容量
Ｃ２を無視することはできず、ここに流れる電流ｌｃ２
が１。，，１。２に加わって１。

Ｆとなるのであるから、既提案のように１。，，１。２
の和をもって１。

Ｆとすると、どうしても誤差が生ずることは避けられな
い。この発明はリレー点より前方の対地容量を考慮する
ことによって誤差の少ない距離総蚕方式を提供すること
にある。

すなわちこの発明によれば、■式に示す１帆として自回
線の零相電流１。

，と他回線の零相電流１。２および線路の充轟々流ｉＣ
２（＝−ｊのＣ２ｖ。

）の和を基準とし、これに対する地絡相の相電圧Ｖａと
の無効電力並びにＺ，｛ｌａ＋（Ｋ。−１）１。，十Ｋ
ｍｌの｝との無効電力との大小関係から地絡点までの距
離を判定するようにしたものである。次にこの発明の動
作原理について説明する。今距離継電器として広く使用
されているモー形の誘導円筒形継電器をここに使用する
ものとする。この級電器において、極性コイル、動作コ
イル並びに抑制コイルに流す電流をそれぞれＩＰ＝Ｋ，
１岬＝Ｋ・（１０１十１０２一ｊのＣ２Ｖ。）１０Ｐニ
Ｋ２ＺＩ｛ｉａ十（ＫＯ・１）１０１十Ｋｍｌ。

２｝ｍ＝Ｋ３Ｖａ となるようにする。

するとこれによる動作トルクＴ。Ｐ及び抑制トルクＴＲ
はＴ。

ＰニＫ４１１０Ｆ上 ・乙｛ｌａ十（ＫＯ−・）１０１
十Ｋｍｌ。２｝ｌｓｉｎａ， ＴＲ：＆ｌｉ。

Ｆ員ｉＶａｌｓｉｎａ２（ただし０，は１。

Ｆに対するＺ，｛ｌａ＋（Ｋ。−１）ｉ。，十Ｋｍｌ。
２｝の角度、ひ２は１。

Ｆに対するＶａの角度を示す。）すなわち上式における
動作トルクＴ。

Ｐ、抑制トルクＴＲは■式の右辺及び左辺と１。Ｆとの
無効電力となる。なお舵ＦＩがと１。Ｆとの無効電力は
零になる。したがって今距離判定の基準としてその距離
に対応するインピーダンスＺＲをセットしておけば上式
のＺとの関係においてＺ，＝ＺＲのときＴ。ｐ＝ＴＲと
なり、乙＞ＺＲのときＴ。ｐ＜ＴＲ，Ｚ，＜ＺＲのとき
ＴＯＰ＞ＴＲとなる。したがって継電器の動作状態から
、地絡点が基準点より前方にあるか或いは後方にあるか
が判定できるようになるのである。なお単回線送電線で
は上式において１。２＝０とおけばよい。

上述した誘導円筒形継電器においては要するに交流量Ｉ
Ｐと１。

Ｐとの積及びＩＰとＩＲとの積を求めるために使用した
ものであるが、これらの積を求めるのに他の方法によっ
てもよいこと勿論である。たとえばホール素子を用いる
なり、各種債演算回路を用いるか、デジタル計算機を用
いるなど任意の方法が考えられる。第３図は上記した誘
導円筒形継電器も用いた構成を示すもので、同図におい
て、電圧変成器１１によって相電圧マａ、リレー点の零
相電圧Ｖ。

を、又雲相変流器又は変流器の残留回路等により自回線
及び隣回線のリレー点での零相電流１。，，１。２を、
更に変流器によりリレー点での相電流ｌａを求める。

叢相電圧Ｖ。はリレー点前方の対地容量Ｃ２に対応する
容量をもつコンデンサ１２を経て補償変流器１３のひと
つの１次コイルに与えられ、同変流器１３の他の１次コ
イルには電流１。，，１。２が与えられるので、変流器
１３の出力は１。

，十１。２一ｊのＣ２Ｖ。（＝ＩＰ）に対応する値とな
る。電流１。，，１。２は変流器１４にも流れるように
してあり、ここで各タップ１５Ａ，１５Ｂ，１６Ａ，１
６Ｂを（Ｋ。

−１）及びＫｍに応じて調整することにより、出力が（
Ｋ。−１）ｉの十Ｋｍｌ。２に対応する値となるように
する。

この出力電流は変流器１７のひとつの１次コイルに与え
られており、他のひとつの１次コイルには電流ｌａが与
えられているので、結局変流器１７の出力はｌａ＋（Ｋ
。−１）１。，十Ｋｍｌ。２（１。

Ｐ）に対応することになる。この世力電流はインピーダ
ンスが適宜ＺＲに設定されてあるインピーダンス素子１
８に流れる。以上の結果、電圧変圧器１１から電流ＩＲ
が、補償変流器１３から電流ＩＰが得られ、又インピー
ダンス素子１８から電流１。Ｐに対応する電流が得られ
るようになる。誘導円筒形の継電器２１‘ま直列接続さ
れた一対の極性コイル２２，動作コイル２３及び抑制コ
イル２４及び誘導子２５を備えており、極性コイル２２
には電流ＩＰを、動作コイル２３には電流ＩＲをそれぞ
れ供給する。

これによる動作コイルＴ。Ｐ、抑制トルクＴＲは上記の
各値に対応することになる。継電器２１の動作特性は予
め適宜選定したインピーダンスＺＲに対応してセットさ
れてある。したがって今或る地点で地絡事故が発生した
とするとその地点までのインピーダンス乙と前記インピ
ーダンスＺＲとの大小関係によって継電器のトルクが決
定されるようになる。そのためこの継電器の動作状態か
ら地絡点がインピーダンスＺＲによって設定されてある
地点より前方にあるか或いは後方にあるか更には同地点
であるかが判断できるようになるのである。以上詳述し
たように、この発明によれば原理的に負荷電流、中性点
接地インピーダンス等に影響されることなく故障点まで
の距離を判定するにあたり、リレー点前方の線路の対地
容量に対する充電電流をも考慮して判定するようにした
ので、既提案のものに比較して高精度に距離判定できる
効果がある。

なおこの発明は特に高抵抗接地系送電線に適用して有効
であり、又故障点標定装置にも利用できることはいうま
でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は送電系統の単線図、第２図は第１図の等価回路
図、第３図はこの発明の具体例を示す結線図である。 ＩＬ，２Ｌ・・…・回線、１１・・・・・・電圧変成器
、１２……コンデンサ、１３，１４，１７・・・・・・
変流器、２１・・・・・・継電器、２１…・・・樋性コ
イル、２２・・・・・・動作コイル、２３・・・・・・
抑制コイル。 寿’図第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平行二回線送電線の各回線の零相電流Ｉ＿ｏ＿１，
   Ｉ＿ｏ＿２とリレー点前方の送電線の対地容量Ｃ＿２に
   対する充電電流−ｊωＣ＿２Ｖ＿ｏ（ただしＶ＿ｏはリ
   レー点の零相電圧）との和を基準とし、これと地絡相の
   相電圧Ｖａとの無効電力並びに Ｚ＿１｛Ｉａ＋（Ｚ＿
   ｏ−Ｚ＿１）Ｉ＿ｏ＿１／Ｚ＿１＋ＺｍＩ＿ｏ＿２／Ｚ
   ＿１｝（ただしＩａは自回線の相電流、Ｚ＿ｏ，Ｚ＿１
   ，Ｚｍは地絡点までの零相、正相インピーダンス及び回
   線間の相互インピーダンス）との無効電力との大小関係
   から地絡点までの距離を判定することを特徴とする地絡
   距離判定方式。