JPS6091273A - 配電線断線検出装置 - 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、３相配電線の１線断線を検出する配電線の
断線検出装置て関し、誤動作を防止して確実Ｋｌ線断線
を検出でき乙ようにすることを目的とする。

一般に、３相配電線の１線断線を検出する場合、たとえ
ば第１図に示すように、特願昭５６−８２７７４号明細
書如記載の３相回路用１線断線検出装置尾より配電線の
１線断線を検出している。

・同図において、（１）は配電母線、（２）は配電線路
、（３）は変流器、（４）は補助変流器、（５）は基本
波フィルタ、（６）は正相分■ｌを検出するフィルタ、
（７）は逆相分■２を検出するフィルタ、（８）は正相
変化分△■１を検出する検出回路、（９）は逆相変化分
△■２を検出する検出回路、ＯＱは各変化分△Ｉｆ、△
■２が予め定めたレベル以上にあるか否かを判定する判
定回路、△■２ ０１）はそのレベルを整定する整定部、０２は　／’６
１１を演算する演算回路、０９は演算回路θのの演算出
力と予め整定されである動作域と比較する比較回路、Ｑ
４）はその動作域を整定する整定部、／ｌυは出力リレ
ー、ＯＱはその接点である。

配電線路（２）に流れる相電流Ｉａ、　Ｉｂ、　Ｉｃは
それぞれ変流器（３）りよって検出され、これが補助変
流器（４）によって電圧に変換される。そして基本波フ
ィルタ（５）によって基本波のみがとり出されて、各フ
ィルタ（６）　、　（７）に与えられる。ここで正相分
１１．逆相分■２が検出され、検出回路（ｓ）　ｔ　（
９）　Ｋ与えられる。

検出回路（８）　、　（９）では、正常時の正相電流及
び逆相電流と、フィルタ（６）、（７）から与えられた
正相分■１、逆相分■２との差を検出し、その差すなわ
ち変化分△ＩＩ、△■２を出力して判定回路顛に与える
。ここでは整定部０１）によって整定されたレベルでも
って各変化分のレベルが判定され、整定レベル以上の変
化分を出力する。これによって負荷変動等に基く変化分
は除外される。演算回路θつは判定回路００から送られ
てきた変化分について”　２／’ＡＩ　ｌの演算を行な
い、その結果を比較回路０［有］に与える。ここで整定
部０４）で整定されである動作域内に前記演算結果が含
まれるか否かを比較し、含まれているとき出力を出して
出力リレー（丘を動作させる。これにより接点０・が閉
成され、１線断線が発生しミニことを報知し又は警報を
発する。

ところで前記した３相回路用１線断線検出装置の動作原
理！でついて説明すると、ａ相を基準相とれば、第２図
中細線に示すようＫａ、ａとなる。

単相負荷開閉時および２相負荷開閉時の△Ｉ２／△■１
はそれぞれ同図中の１点鎖線および太線に示すようＫｆ
ｘる。さらに３相負荷開閉時における△■２７／△■１
はＯとなるため、△■２７／△工ｌを常時検出しておけ
ば、１線断線が生じたか、負荷開閉があったかを判別す
ることができる。

しかし、たとえば△Ｉ２　／△■１が１であるとき、前
記〆よればａ相断線が生じたことになり、対称座標法に
従い、変化分△Ｌ＋　、△■２はそれぞれ、△ＩＩ　＝
　−（△Ｉａ　＋ａ△Ｉｂ　＋ａ△Ｉｃ　）△Ｉ２　＝
−（△Ｉａ　＋ａ△Ｉｂ−１−α△Ｉｃ　）で表わされ
ることから、△Ｉｂ−△Ｉｃである場合には△Ｉ＋−△
■２と女って△■２７／△■１−１となるが、１線断線
以外の負荷変動により△Ｉｂ＝△Ｉｃとｉることがあり
、実際だ１線断線が発生していなくても、１線断線と同
様の判定をしてしまい、誤動作する欠点がある。

この発明は、前記の点を解決すべくなされたものであり
、△工２７／△ＩＩ原理にもとづく検出と他に、断線と
負荷変動を区別しうる系統現象に着目し、この系統現象
の検出とを組合せることにより負荷゛変動てよる誤動作
を防止し、１線断線の検出を確実々ものにしようとする
ものである。

上記の系統現象を簡潔に述べると、配電線で断線が生ず
ると、配電線の対地容量が変化するが、配電線の負荷の
変動では対地容量は変化しないということである。対地
容量の変化は後述するように配電線母線の零相電圧の変
化として検出することが出来る。

この発明は、正相電流の変化分と逆相電流の変化分との
比を演算する演算回路と、１線断線による配電線の対地
容量の変化を零相電圧の変化として検出する零相電圧変
化分演出回路と、前記両電流変化分の比および零相電圧
の変化分がともに予めそれぞれ整定された動作域内ｒあ
るときだ出力を出して１線断線を報知する出力回路とを
備えたことを特徴とする配電線断線検出装置を提供する
ものである。

つぎに゛、配電線が１線断線を生じた時母線の零相電圧
が変化することを証明してみる。

第３図！でおいて、第１図と同一記号のものは同一のも
のを示す。Ｏ１’ｆｌは配電母線（１）ｒ接続された接
地変圧器を示し、（ＩＬ３は接地変圧器０８）のインピ
ーダンスである。

（イ）は配電母線（１）が接続された３相交流変圧器、
（イ）は第１０線の配電線路（２）の対地容量、（イ）
は第２回線の配電線路（２）の対地容量、（イ）は第Ｎ
回線の配電線路（２）の対地容量、０］）〜（ト）は第
１．第２．第Ｎ回線の負荷である。

いま、第３図において、母線（１）にお（ブる各相の対
地電圧をＶａ　、Ｖｂ　、　Ｖｃとし、各回線の対地容
量（ト）〜（１）の大きさをＣｘ（−Ｃｘａ　＋Ｃ＋ｂ
−１−Ｃ＋ｃ　）　、　Ｃ２（＝Ｃ２ａ十Ｃ２ｂ＋Ｃ２
ｃ　）、　、Ｃｎ　（−Ｃｎａ＋Ｃｎｂ−１−Ｃｎｃ　
）とし、各回線の対地容量（イ）〜（至）の不平衡分の
大きさをＣｘ（−Ｃ＋ａ＋ａＣ＋ｂ−１−αｃ＋ｃ　）
　、　Ｃ２’　（＝Ｃ２ａ−）ａｃ２ｂ−１−αｃ２ｃ
）、　Ｃｎ（−Ｃｎａ＋αＣｎｂ十αＣｎｃ）とすると
、健全時の零相電圧Ｖｏはで表わされ、これは健全時の
残留零相電圧である。

ここで、ＹＯは系統全体の対地容量のアドミタンスであ
り、 Ｙｏ　＝Ｙ１０−１−Ｙ２Ｏ＋　・−＋　Ｙｎｏ　、、
、■で表わされる。■式においてＹｌｏ　＝　ｊｃｚｙ
Ｃｔ　、　Ｙ２Ｏ＝ｊωＣ２、・・・、　Ｙｎｏ　＝　
ｊ（ＪＪｃｎはそれぞれ各回線の対地容量のアドミタン
スである。Ｙ２は系統の対地容量の全不平衡分のアドミ
タンスであり、 ｊｕｃ２．・・・、　Ｙ１１２　＝　ｊ　（ｙｃｎはそ
れぞれ各回線の対地容量の不平衡分のアドミタンスであ
る。Ｚｎはインピーダンス◇［相］の１次換算値であり
、インピーダンスＱ［相］の大きさを２とし、接備変圧
器（１８）の１次コイル、２次コイルの巻数比をｎ：１
とすれば、２ Ｚｎ＝−、ｚ ９　。

で表わされる。Ｖｌは正相電圧であり、対地容量の変化
等で変化することは々い。６．６　ＫＶ配電線では６０
０ その大きさは□Ｖである。

１− そして、たとえば、前記第１回線で１線断線が発生した
とすると、このときの前記第１回線の対地容量および対
地容量の不平衡分のアドミタンスをそれぞれＹ＋ｏ’　
、　Ｙ１２’とすれば、系統全体の対地容量および対地
容量の不平衡分のアドミタンス９０′およびＹ２’はそ
れぞれ６以下の■、■式で表わされる。

二ＹＯ＋△ＹＯ・・■ ＝Ｙ２＋ΔＹ２　・・■ ■式ｊＣ従ってこのときの零相電圧Ω０”をめると、と
なる。

さらに、０式および０式より、１線断線にょる零相電圧
の変化分△Ｖｏをめると、 ａＶｏ　＝　Ｖｏ’　−Ｖ。

で表わされる。以上によって、１線断線による対地容量
の変化によって母：線零相電圧が変化することがわかっ
た。

つぎ知、１線断線時の零相電圧の変化分△ｖＯの具体的
数値をめるために、第３図に示す系統の第１回線に１線
断線が発生した場合を考え、前記第１回線の対地容量（
ト）を第４図に示すよって図中Ｘ印のａ相断線地点を境
に分割容量とし、各容量の大きさを図示のようにそれぞ
れＣ＋ａｔ、Ｃｔｂｔ、Ｃ１ｃ＋、Ｃ１ａ２．Ｃ１ｂ２
．Ｃ１ｃ２とする。断線Ｋ　ヨルｎ記回線における対地
容量のアドミタンスの変化分△Ｙｏ　ハ、■式を援用し
て △Ｙｏ　＝　Ｙｔｏ　−；ｔ。

−ｊｗ（Ｃ１ａｌ　−１−Ｃ１ｂｌ　−１−ＣＩＣＩ　
＋ＣＩｂ２−１−ＣＩＣ２）−ｊｗ（Ｃ１ａ１−１−Ｃ
１１〕ｌ−１−Ｃ１ｃ１＠−Ｃ１ａ２−Ｉ−Ｃ１ｂ２＋
ｃｌｃ２）＝−ｊｃｕｃ１ａ２　・■ で表わされる。同様に断線による前記第１回線における
対地容量の不平衡分のアドミタンスの変化分△Ｙ２は、
０式を援用して △Ｙ２　＝　Ｙ１２−　ＹＩ２ ＝　ｊｗ（Ｃｔａｘ＋α２ｃ＋ｂｔ＋αｃｘｃｌ＋Ｊ＋
ｂ２＋ａｃ＋Ｃ２）−ｊｒａ、（ＣＩａ１＋ａ２Ｃ１ｂ
１＋ａＣ１ｃ１＋Ｃ１ａ２＋ａＦ：、１ｂ２＋ａｃｔｃ
ｚ）＝−ｊｃｙｃｔａ２　・す［相］ で表わされる。■式、［相］式より△免−△名となる。

ここで、各配電線（２）の対地容量を１相当ｔ）０．０
１ｐＦ／Ｋｍとし、３相分の全亘長が５００Ｋｍで末端
より１　Ｋｍの地点においてａ相に断線が生じた場合に
ついて考えてみる。電源周波数を６０Ｈｚとして全対地
容量のアドミタンスＹｏは Ｙｏ　＝　ｊ（ｎ（５００Ｘ　０９Ｏｆ　）＝　ｊ　１
８８５　ＣμＵ〕　・・・■となり、全対地容量のアド
ミタンスの変化分△Ｙ。

、△Ｙ２は■［相］式より、 △Ｙｏ＝△Ｙ２−−ｊＷ（Ｉ　Ｘ　０．０１　）＝　−
ｊ３−７７ＣμＵ〕・・・＠となる。さら知インピーダ
ンス０りが限流抵抗のみから力る場合には、例えば、限
流抵抗をＲ＝１００Ωはインピーダンス０！の１次換算
値Ｒｎ（−２ｎ）は、となる。０式より零相電圧の変化
分△Ω０はとなり、断線罠より零相電圧は電圧や１の約
０．２％、すなわち約７．６　Ｖ変化することになる。

また、前記のインピーダンスａ呻が限流抵抗Ｒのみから
なる場合と同Ｊｆインピーダンス０９が限流抵抗とベテ
ルゼンコイルとの並列回路から々る場合、たとえば１１
０％の過補償のときには、■式！でおける１／分は１／
ｉｎ　＝　（１／全ｎ）　−１，ＩＹｏと方り、０式は と書き直すことができ、■式、＠式、［相］式と同一条
件下では、 となり、断線により零相電圧は電圧ｖ１の約１．９６％
、すなわち約７５　Ｖ変化することになる。

以上説明したようＫ、１線断線による対地容量の変化を
零相電圧の変化として検出できることが理解されたであ
ろう。

以下本発明の１実施例を示した第５図について説明する
。

第５図だおいて、第１図および第３図と同一記号は同一
のものもしくは相当するものを示す、（イ）は補助変圧
器、Ｃ】）は基本波フィル脅−９＠は零相電圧の変化分
を検出する零相電圧変化分検出回路であり検出された変
化分は比較回路（イ）に入力される。ここで整定部（財
）で予め整定されである動作域内に含まれるか否かが比
較される。（ハ）はアンドゲートであり、この出力はリ
レーθ０を駆動する。◇Ｑは前記リレーの接点であり、
リレー００および接点Ｑ→釦より出力回路（ト）を溝成
している。△■２７／△ＩＩおよび前記零相電圧の変化
分がともに整定部０４）、（ハ）により予め整定されで
ある動作域内て含まれるとき比較回路（１１、（ハ）か
ら出力が出されアンドゲート（ハ）がオンする。そして
リレー（埒が駆動され接点０→が閉成され、１線断線が
発生した事か゛報知される。

以上詳述したように、この発明知よれば零相電圧の変化
分検出を１つの条件とすることで１線断線以外の負荷変
動による誤動作を防止でき、１線断線の検出を確実なも
のとすることができる。従って実用性の優れた配電線断
線検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の１線断線検出装置のブロック図、第２図
は第１図の動作説明用のベクトル図、第３図以下の図面
はこの発明の配電線断線検出装置の１実施例を示し、第
３図は配電線系統の結線図、第４図は配電線の対地容量
の説明図、第５図はブロック図である。 （２）・・・配電線、（８）　、　（９）・・・正相、
逆相変化分検出回路、αの・・・演算回路、（イ）・・
・零相電圧変化分検出回路、（イ）・・比較回路、（ハ
）・・・アンドゲート、（イ）・・出力回路。 代理人　弁理士　藤田龍太部 談　−区 ７ ＰＩＦ、Ｎ　区 味Ｃｆ’：　区 粉　−Ｓ区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■　３相配電線の正相電流および逆相電流のそれぞれの
   変化分を検出する変化分検出回路と、前記変化分検出回
   路紀よす検出された正相電流の変化分と逆相電流の変化
   分との比を演算する演算回路と、１線断線による前記配
   電線の対地容量の変化を零相電圧の変化として検出する
   零相電圧変化分検出回路と、前記訓電流の変化分の比お
   よび前記零相電圧の変化分がともに予め整定された動作
   域内にあるときに出力を出す出力回路とを備えたことを
   特徴とする配電線断線検出装置。