JP2010273478A - Method and system for detection of line-to-ground fault in dc and ac circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工場変圧器などの主変圧器二次側の非接地系交流回路に整流器を介して直流回路を接続した非接地系交流回路における直流・交流回路地絡検出方法および直流・交流回路地絡検出システムに関する。 The present invention relates to a DC / AC circuit ground fault detection method and a DC / AC circuit in a non-grounded AC circuit in which a DC circuit is connected to a non-grounded AC circuit on the secondary side of a main transformer such as a factory transformer via a rectifier. The present invention relates to a ground fault detection system.
一次側配電線路の三相交流を電力需要家の主変圧器で変圧し、三相整流器で整流して直流負荷に給電する交直配電系統は、主変圧器二次側に非接地系交流回路を備える。非接地系交流回路は、非接地三相交流回路、この非接地三相交流回路に準じる高抵抗接地三相交流回路である。非接地系交流回路に三相整流器を介して接続される直流回路に直流負荷が設置される。このような交直配電系統においては、交流回路側を非接地系にすることで、交流側地絡の事故電流を小さく抑制する。また、通常は交流回路側に交流地絡を検出する交流地絡センサが常設され、この交流地絡センサは等価的に高抵抗を挿入した状態で接地される。また、直流回路側には必要に応じて直流地絡を検出する直流地絡センサ(例えば、特許文献1参照)が配設される。 The AC / DC distribution system that transforms the three-phase AC of the primary distribution line with the main transformer of the power consumer, rectifies it with the three-phase rectifier, and supplies the DC load with the ungrounded AC circuit on the secondary side of the main transformer. Prepare. The non-grounded AC circuit is a non-grounded three-phase AC circuit and a high-resistance grounded three-phase AC circuit according to the non-grounded three-phase AC circuit. A DC load is installed in a DC circuit connected to the non-grounded AC circuit via a three-phase rectifier. In such an AC / DC power distribution system, the AC circuit side is set to a non-grounded system, so that the fault current of the AC side ground fault is suppressed to be small. Further, normally, an AC ground fault sensor for detecting an AC ground fault is permanently installed on the AC circuit side, and this AC ground fault sensor is grounded in a state where a high resistance is equivalently inserted. Further, a DC ground fault sensor (for example, see Patent Document 1) that detects a DC ground fault is disposed on the DC circuit side as necessary.
図8に示す交直配電系統は、主変圧器1の二次側の非接地系交流回路10に交流地絡センサ40aを設置し、直流回路30に直流地絡センサ70aを設置している。交流回路10の三相三線それぞれに遮断器11が介挿され、三相三線それぞれは対地静電容量Coを有する。交流回路10にダイオードブリッジの三相整流器20を介し直流回路30を接続し、直流回路30の正極端子31と負極端子32に直流負荷33を接続する。
In the AC / DC power distribution system shown in FIG. 8, an AC
交流地絡センサ40aは、図8に示す零相変圧器(EVT)を使用した様式と、図7で後述する零相電圧分圧器(ZPD)を使用した様式が一般的である。図8の交流地絡センサ40aは、主変圧器1の二次側三相三線に接続した零相変圧器(EVT)41と、零相変圧器41の中性点接地線42に流れる零相電流を検出する零相変流器(ZCT)43を備えるが、いずれか一方を備えればよい。零相変圧器41の一次側がEVT保護ヒューズFを介して主変圧器二次側に接続される。零相変圧器41の三次側に交流電流制限抵抗45を介して交流地絡継電器46が接続される。交流回路10のいずれか一端子に地絡事故が発生すると、零相変圧器41の中性点接地線42に零相電流Ioが流れ、これを零相変流器43に接続された地絡継電器44が検出する。地絡継電器44は、零相電流Ioを検出すると、交流地絡発生のアラーム等の表示を行い、必要に応じて遮断器11を開いて交流回路10を保護する。又は、地絡継電器46が零相電圧Voを検出して、交流回路10を保護する。地絡継電器46の交流電流制限抵抗45は、零相変圧器41に流れる零相電流Ioを抑制して、零相変圧器41の過負荷を防止する。
The AC
直流回路30は、三相整流器20で整流された直流電圧を平滑する平滑リアクトル34と平滑コンデンサ35を備える。平滑コンデンサ35に並列的に直流地絡センサ70aが設置される。直流地絡センサ70aは、直流回路30の正極側または負極側で地絡した直流地絡電流Idgを検出する地絡検出器や、この地絡検出器の地絡電流検出信号に基づいてアラームを発生させ、必要に応じて直流回路30を開回路に制御する駆動制御器などを備える。直流地絡センサ70aが直流地絡電流Idgを検出して、直流回路30を開回路に制御すると、直流地絡電流が無くなり、直流回路30が自己の地絡事故から保護されると共に、交流回路10への波及が防止される。
The
図8のような交直配電系統に設置される交流回路側の交流地絡センサと直流回路側の直流地絡センサそれぞれは、対応する交流回路、直流回路を地絡事故から保護するが、このような各地絡センサは大型化し、高価である。特に、直流地絡センサが高価であり、交直配電系統の地絡保護システム全体を高価なものにしている。また、共通の交流回路に複数の直流回路を接続した配電系統においては、複数の直流回路それぞれに高価な直流地絡センサを配備することが設備投資的に難しい。 Although each of the AC ground fault sensor on the AC circuit side and the DC ground fault sensor on the DC circuit side installed in the AC / DC power distribution system as shown in FIG. 8 protects the corresponding AC circuit and DC circuit from a ground fault, Such local fault sensors are large and expensive. In particular, the DC ground fault sensor is expensive, making the entire ground fault protection system of the AC / DC power distribution system expensive. In a distribution system in which a plurality of DC circuits are connected to a common AC circuit, it is difficult to install an expensive DC ground fault sensor in each of the plurality of DC circuits.
また、直流回路の直流地絡センサには、地絡事故検出の際にアラームのみを出して、交流回路から直流回路への給電を継続させ、直流回路の停電を回避するように機能するものがある。さらに、共通の交流回路に接続された複数の直流回路の中には、直流地絡センサを配備しない直流回路がある。前者のような直流地絡センサを有する直流回路や、後者のような直流地絡センサを装備しない直流回路に直流地絡事故が発生すると、交流回路側にも直流地絡電流が流れて、次の不具合が発生することがある。 In addition, some DC ground fault sensors of DC circuits function so that only an alarm is issued when a ground fault is detected, power supply from the AC circuit to the DC circuit is continued, and a power failure of the DC circuit is avoided. is there. Further, among a plurality of DC circuits connected to a common AC circuit, there is a DC circuit in which no DC ground fault sensor is provided. When a DC ground fault occurs in a DC circuit having a DC ground fault sensor such as the former or in a DC circuit that is not equipped with a DC ground fault sensor such as the latter, a DC ground fault current also flows to the AC circuit side. May occur.
例えば、図8の直流回路30に示すように、負極側で直流地絡が発生すると、平滑コンデンサ35の平滑直流電圧が電池電圧となり、交流回路10の三相三線の対地静電容量Coと零相変圧器41の中性点接地線42を経由して、図8の破線矢印方向に直流地絡電流Idgが流れる。また、直流回路30の正極側で直流地絡が発生すると、図8の破線矢印方向と反対方向に直流地絡電流Idgが流れる。この直流地絡電流Idgが零相変圧器41の鉄心を直流偏磁させて、EVT励磁電流が過大になると、EVT保護ヒューズFが溶断して交流地絡センサが機能しなくなることがある。また、ヒューズ溶断がない場合は、過大な励磁電流と直流地絡電流Idgの継続した流れで、零相変圧器焼損に至る可能性が生じる。そのため、交流地絡センサ側に直流地絡電流対策が必要となり、交流地絡センサが更に高価になり、地絡保護システム全体が尚更に高価になる不具合があった。
For example, as shown in the
本発明の目的とするところは、交直配電系統全体の地絡保護システムのコスト低減を容易にする直流・交流回路地絡検出方法と地絡検出システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a DC / AC circuit ground fault detection method and a ground fault detection system that facilitate the cost reduction of the ground fault protection system for the entire AC / DC power distribution system.
上記目的を達成する本発明方法は、主変圧器二次側の非接地系交流回路に接続された直流回路の地絡事故を、交流回路側に交流地絡センサとして配設した交流地絡用零相変圧器の励磁電流の変化により検出することを特徴とする。 The method of the present invention to achieve the above object is for an AC ground fault in which a ground fault of a DC circuit connected to an ungrounded AC circuit on the secondary side of the main transformer is arranged as an AC ground fault sensor on the AC circuit side. It is detected by a change in the excitation current of the zero-phase transformer.
ここで、非接地系交流回路は、零相変圧器(EVT)や零相変流器(ZCT)を備えた交流地絡センサを有する非接地系三相交流回路の他、零相電圧分圧器(ZPD)の交流地絡センサを有する高抵抗接地回路にも適用できる。交流回路に配設する交流地絡センサは、図8の既存の交流地絡用零相変圧器41を使用したものが適用でき、または、後述する交流地絡用零相電圧分圧器(ZPD)を使用したものが適用できる。直流回路側に地絡事故が発生すると、大地を経由することで交流回路の交流地絡センサに直流地絡電流Idgが流れる。この直流地絡電流Idgで、交流地絡センサとしての零相変圧器(以下、必要に応じEVTと称す)の鉄心が直流偏磁しEVTの励磁電流が変化し、交流地絡センサの様々な導電箇所に電磁気的変位が生じる。そこで、直流地絡事故時のEVT励磁電流の変化を検出して、直流回路側の地絡事故発生を検出する。このように交流回路の交流地絡センサ側で直流回路側の地絡事故発生を検出することで、直流回路側に高価な直流地絡センサを配備しなくても、直流地絡事故に対する保護対策が低コストで実行できる。また、直流地絡事故時の交流回路側への波及が防止でき、交流と直流の両地絡保護システムのコスト低減が容易になる。
Here, the ungrounded AC circuit includes a non-grounded three-phase AC circuit having an AC ground fault sensor having a zero-phase transformer (EVT) and a zero-phase current transformer (ZCT), and a zero-phase voltage divider. The present invention can also be applied to a high resistance grounding circuit having a (ZPD) AC ground fault sensor. As the AC ground fault sensor disposed in the AC circuit, one using the existing AC ground fault zero-
本発明方法においては、EVTの励磁電流をEVTの一次側相に設置した相変流器により検出し、検出したEVT励磁電流の複数種類の特性項目の中の実効値の増加、波高値の増加、偶数調波の発生および増加、6n±1次調波の増加の各特性項目の1項目以上で直流回路の地絡事故検出を行うことができる。 In the method of the present invention, the excitation current of the EVT is detected by a phase current transformer installed in the primary side phase of the EVT, and an increase in effective value and an increase in peak value among a plurality of characteristic items of the detected EVT excitation current are detected. It is possible to detect a ground fault in a DC circuit with one or more of the characteristic items of generation and increase of even harmonics and increase of 6n ± 1st harmonic.
ここで、EVT励磁電流の特性項目である実効値の増加、波高値の増加、偶数調波の発生および増加、6n±1次調波の増加のそれぞれは、直流地絡事故発生の検出に有効であり、正確に検出し易い電磁気的変位の特性項目である。これら複数種類の特性項目の内の少なくとも1項目の電磁気的変位を予め設定された閾値に基づいて検出すれば、確実性よく直流地絡発生を検出することができる。また、複数種類の特性項目それぞれで電磁気的変位の増加成分を検出するようにして、複数全ての特性項目で閾値以上の増加成分を検出した時点で地絡事故発生を検知するようにしてもよい。複数種類の特性項目のいずれの項目を適用するかは、発生する配電系統の様式、直流地絡事故の規模等を考慮して選定することができる。 Here, each of the increase in effective value, the increase in peak value, the generation and increase of even harmonics, and the increase of 6n ± 1st harmonic, which are characteristic items of EVT excitation current, are effective for detecting the occurrence of a DC ground fault. It is a characteristic item of electromagnetic displacement that is easy to detect accurately. If the electromagnetic displacement of at least one of these multiple types of characteristic items is detected based on a preset threshold value, the occurrence of a DC ground fault can be detected with certainty. Further, an increase component of electromagnetic displacement may be detected for each of a plurality of types of characteristic items, and occurrence of a ground fault may be detected when an increase component equal to or greater than a threshold value is detected for all of the plurality of characteristic items. . Which item of multiple types of characteristic items is to be applied can be selected in consideration of the type of distribution system to be generated, the scale of a DC ground fault, and the like.
また、本発明方法においては、相変流器の交流出力の正側波高値と負側波高値を比較し、正側波高値と負側波高値の差の増加分を検知することで、地絡事故検出を行うことができる。さらに、正側波高値と負側波高値の差の大きさから、直流回路での地絡抵抗値の大きさを検知することができる。 Further, in the method of the present invention, the positive side peak value and the negative side peak value of the alternating current output of the phase current transformer are compared, and an increase in the difference between the positive side peak value and the negative side peak value is detected. A fault detection can be performed. Furthermore, the magnitude of the ground fault resistance value in the DC circuit can be detected from the magnitude of the difference between the positive side peak value and the negative side peak value.
また、本発明方法においては、相変流器の交流出力の正側波高値と負側波高値の大小比較で、直流回路での地絡事故の極性を判定することができる。ここでの直流回路での地絡事故の極性は、直流回路にある正極電路と負極電路である。この正極電路と負極電路の一方で直流地絡事故が発生した場合、相変流器の交流出力の正側波高値と負側波高値のいずれが大きいかを比較すれば、相関関係から直流回路での地絡事故の極性が正極電路側か負極電路側かを判定することができる。 Further, in the method of the present invention, the polarity of the ground fault in the DC circuit can be determined by comparing the positive side peak value and the negative side peak value of the AC output of the phase current transformer. The polarity of the ground fault in the DC circuit here is the positive circuit and the negative circuit in the DC circuit. If a DC ground fault occurs on one of the positive and negative circuit, if the comparison is made between the positive side peak value and the negative side peak value of the AC output of the phase current transformer, the DC circuit It is possible to determine whether the polarity of the ground fault at the positive electrode circuit side or the negative electrode circuit side.
本発明においては、相変流器の交流出力の正側波高値と負側波高値の測定を、相変流器の出力端子に接続した正負それぞれの半波整流回路の電圧出力の測定で行うことができる。このように、相変流器の交流出力を半波整流して、交流出力の正側波形のみから正側波高値を算出し、負側波形のみから負側波高値を算出することで、正確な波高値測定ができ、正側波高値と負側波高値の比較演算による直流地絡事故の検出、地絡抵抗値の測定、地絡事故の極性判定などを高精度で行うことが容易になる。 In the present invention, the measurement of the positive side peak value and the negative side peak value of the AC output of the phase current transformer is performed by measuring the voltage outputs of the positive and negative half-wave rectifier circuits connected to the output terminal of the phase current transformer. be able to. In this way, the AC output of the phase current transformer is half-wave rectified, the positive side peak value is calculated only from the positive side waveform of the AC output, and the negative side peak value is calculated only from the negative side waveform. It is easy to perform high-accuracy measurement of DC ground faults, measurement of ground fault resistance, polarity determination of ground faults, etc. by comparing the positive and negative peak values. Become.
さらに、本発明においては、直流地絡事故に伴うEVT励磁電流の変化は、EVTの中性点接地線に設置した中性点変流器による3n次調波電流の増加により検出することができる。直流回路側で直流地絡事故が発生したときのEVT励磁電流は、中性点接地線に流れる交流電流成分の3n次調波の増加として現れる。したがって、中性点変流器で検出した交流電流の3n次調波電流の増加成分を閾値に基づいて判定することで、直流回路側の地絡事故発生を検出することができる。 Furthermore, in the present invention, the change in the EVT excitation current due to the DC ground fault can be detected by the increase of the 3n-order harmonic current by the neutral point current transformer installed on the neutral point grounding line of the EVT. . The EVT excitation current when a DC ground fault occurs on the DC circuit side appears as an increase in the 3n-order harmonic of the AC current component flowing through the neutral point ground line. Therefore, it is possible to detect the occurrence of a ground fault on the DC circuit side by determining the increase component of the 3n-order harmonic current of the AC current detected by the neutral point current transformer based on the threshold value.
また、上記目的を達成する本発明方法は、主変圧器の二次側の非接地系交流回路に接続された直流回路の地絡事故を、交流回路側に交流地絡センサとして配設した交流地絡用EVTの三次巻線の3n次調波電圧の変化により検出することを特徴とする。 In addition, the method of the present invention for achieving the above object is the AC circuit in which the ground fault of the DC circuit connected to the non-grounded AC circuit on the secondary side of the main transformer is arranged as an AC ground fault sensor on the AC circuit side. It is detected by a change in the 3n-order harmonic voltage of the tertiary winding of the ground fault EVT.
ここで、直流回路側で直流地絡事故が発生してEVT側に直流地絡電流Idgが流れると、EVTの励磁電流が変化すると共に、交流地絡センサの様々な導電箇所に電磁気的変位が生じる。この電磁気的変位の1つが、EVTの三次巻線の3n次調波電圧の変化であり、この変化をEVT励磁電流の変化に代わり検出することで、直流回路側の地絡事故発生を検出することができる。また、EVTの三次巻線の3n次調波電圧の変化とEVT励磁電流の変化を共に検出するようにして、直流地絡事故発生を検知することもできる。 Here, when a DC ground fault occurs on the DC circuit side and a DC ground fault current Idg flows on the EVT side, the excitation current of the EVT changes, and electromagnetic displacement occurs at various conductive locations of the AC ground fault sensor. Arise. One of the electromagnetic displacements is a change in the 3n-order harmonic voltage of the EVT tertiary winding. By detecting this change in place of the change in the EVT excitation current, the occurrence of a ground fault on the DC circuit side is detected. be able to. It is also possible to detect the occurrence of a DC ground fault by detecting both the change in the 3n-order harmonic voltage of the EVT tertiary winding and the change in the EVT excitation current.
さらに、本発明においては、EVTの中性点に直流阻止用コンデンサを入切可能に設置し、直流回路の地絡事故検出時に直流阻止用コンデンサを入状態にして中性点を直流阻止用コンデンサを介して接地することができる。この場合、EVTの中性点接地線に介挿した常閉の切換スイッチに直流阻止用コンデンサを並列接続すればよい。直流回路側に地絡事故が発生して、EVTの中性点接地線に直流地絡電流が流れた時点で、常閉の切換スイッチをオフに切り換え、中性点を直流阻止用コンデンサを介して接地する。このようにすれば、直流地絡事故発生直後に、直流地絡電流の流れがコンデンサで阻止されて、交流地絡センサのEVTが直流地絡電流による偏磁から保護され、直流地絡センサとしての機能が安定する。 Further, in the present invention, the DC blocking capacitor is installed at the neutral point of the EVT so that it can be turned on and off, and when the ground fault of the DC circuit is detected, the DC blocking capacitor is turned on to set the neutral point to the DC blocking capacitor. Can be grounded. In this case, a DC blocking capacitor may be connected in parallel to a normally closed changeover switch inserted in the neutral point ground line of the EVT. When a ground fault occurs on the DC circuit side and a DC ground fault current flows through the neutral point grounding wire of the EVT, the normally closed changeover switch is turned off, and the neutral point is connected via the DC blocking capacitor. To ground. In this way, immediately after the occurrence of the DC ground fault, the flow of the DC ground fault current is blocked by the capacitor, and the EVT of the AC ground fault sensor is protected from the demagnetization due to the DC ground fault current. The function is stable.
また、上記目的を達成する本発明システムは、主変圧器二次側の非接地系交流回路に接続された直流回路の地絡事故を、交流回路側に交流地絡センサとして配設した零相電圧分圧器(ZPD)および交流回路側に直流地絡センサとして配設したEVTの励磁電流の変化により検出する直流・交流回路地絡検出システムであって、直流回路の地絡事故による直流地絡電流を抑制する直流制限抵抗をEVTの中性点に挿入し、または、EVTの一次側に、当該一次側を直流地絡事故時に交流回路から切り離す開閉手段を挿入したことを特徴とする。 The system of the present invention that achieves the above object is a zero-phase circuit in which a ground fault of a DC circuit connected to a non-grounded AC circuit on the secondary side of the main transformer is arranged as an AC ground fault sensor on the AC circuit side. A DC / AC circuit ground fault detection system for detecting a change in excitation current of an EVT arranged as a DC ground fault sensor on a voltage divider (ZPD) and an AC circuit side, and a DC ground fault due to a ground fault of the DC circuit A DC limiting resistor for suppressing current is inserted at the neutral point of the EVT, or switching means for separating the primary side from the AC circuit in the event of a DC ground fault is inserted on the primary side of the EVT.
このシステムは、交流回路側に零相電圧分圧器(ZPD)を交流地絡センサとして配設して、EVTを直流回路の直流地絡電流を交流回路側に流す直流地絡センサとして使用する。このシステムの場合、交流回路側に配設した直流地絡センサに直流制限抵抗を追加挿入してEVT励磁電流が過大になるのを防止する。さらに、直流地絡センサに直流地絡発生時に交流地絡センサから切り離す開閉手段を追加挿入して、EVTが過電流になるのを防止することができる。 In this system, a zero-phase voltage divider (ZPD) is arranged as an AC ground fault sensor on the AC circuit side, and the EVT is used as a DC ground fault sensor for passing a DC ground fault current of the DC circuit to the AC circuit side. In the case of this system, an additional DC limiting resistor is inserted into the DC ground fault sensor disposed on the AC circuit side to prevent the EVT excitation current from becoming excessive. Furthermore, it is possible to prevent the EVT from becoming an overcurrent by additionally inserting an opening / closing means for disconnecting the DC ground fault sensor from the AC ground fault sensor when a DC ground fault occurs.
本発明方法によれば、交流回路側に配設した交流地絡センサや、この交流地絡センサと同等な構成で交流回路側に配設した直流地絡センサで、直流回路側の直流地絡発生を検出し監視するようにしたので、直流回路側に高価な直流地絡センサを配備しなくても、直流地絡事故に対する保護対策が低コストで実行でき、直流地絡事故の交流回路側への波及が防止できて、交流と直流の両地絡保護システムのコスト低減が容易となる優れた効果を奏し得る。 According to the method of the present invention, an AC ground fault sensor disposed on the AC circuit side, or a DC ground fault sensor disposed on the AC circuit side with the same configuration as the AC ground fault sensor, the DC ground fault on the DC circuit side is provided. Since the occurrence is detected and monitored, protection measures against DC ground fault accidents can be implemented at low cost without installing an expensive DC ground fault sensor on the DC circuit side. It is possible to prevent the ripple from spreading to the outside, and it is possible to achieve an excellent effect of facilitating cost reduction of both the AC and DC ground fault protection systems.
以下、実施の形態を図1〜図7を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to FIGS.
図1は、図8の交直配電系統に適用したもので、図8と同一または相当部分には同一符号を付して説明の重複を避ける。図1の配電系統は、直流回路30側から図8に示すような直流地絡センサを省略している。図1の配電系統は、非接地系交流回路10に配設した交流地絡センサ40bが、直流回路30の直流地絡事故を検出する直流地絡センサ機能を有する。交流地絡センサ40bは、例えば図8と同様な零相変圧器41や零相変流器43を備え、図8と同様にして交流回路10側の交流地絡事故発生を検出する。さらに、交流地絡センサ40bは、直流回路30側の直流地絡発生時における零相変圧器(EVT)41の励磁電流iの変化を検出することで、直流地絡発生を検出する。
FIG. 1 is applied to the AC / DC power distribution system of FIG. 8, and the same or corresponding parts as in FIG. The power distribution system of FIG. 1 omits a DC ground fault sensor as shown in FIG. 8 from the
交流地絡センサ40bを具体的に説明する。交流地絡センサ40bは、EVT41の励磁電流iをEVT41の一次側相に設置した相変流器CT1により検出する。相変流器CT1を、EVT41の一次側三相三線の少なくとも一相に設置する。相変流器CT1でEVT41の一次側励磁電流を測定し、直流回路30側に直流地絡事故発生の時点で変位するEVT励磁電流iの変化をデータ演算処理部81で検出して演算処理する。データ演算処理部81は、EVT励磁電流iの変化を、図2に示すような特性項目に関する演算を行い、直流地絡発生の有無データを出力する。
The AC
図2に示す特性項目は、[A]EVT励磁電流iの実効値の増加項目、[B]EVT励磁電流iの波高値の増加項目、[C]EVT励磁電流iの偶数調波の発生および増加項目、[D]EVT励磁電流iの6n±1次調波の増加項目である。これら各特性項目[A]〜[D]の内の1項目以上の特性項目別にデータの増加成分を演算して、直流回路30側の地絡事故検出を行う。
The characteristic items shown in FIG. 2 are [A] an item for increasing the effective value of the EVT excitation current i, [B] an item for increasing the peak value of the EVT excitation current i, [C] generation of even harmonics of the EVT excitation current i, and Increase item, [D] Increase item of 6n ± 1st harmonic of EVT excitation current i. The increase component of the data is calculated for each one or more of these characteristic items [A] to [D] to detect the ground fault on the
[A]〜[D]の各特性項目それぞれは、正確に検出し易い電磁気的変位であり、かつ、直流地絡事故発生の検出に有効な項目であることから、少なくとも1項目の電磁気的変位を予め設定された閾値と比較などして演算すれば、確実性よく直流地絡発生を検出することができる。なお、複数種類の特性項目それぞれで電磁気的変位の増加成分を演算するようにして、複数全ての特性項目で閾値以上の増加成分を演算した時点で直流地絡事故発生を検出することも可能である。 Since each of the characteristic items [A] to [D] is an electromagnetic displacement that is easy to detect accurately and is an effective item for detecting the occurrence of a DC ground fault, at least one electromagnetic displacement is required. Can be detected with a certainty, for example, by comparing with a preset threshold value. It is also possible to calculate the increase component of electromagnetic displacement for each of multiple types of characteristic items, and detect the occurrence of a DC ground fault when all the multiple characteristic items have been calculated for the increase component above the threshold. is there.
上記[B]項目の励磁電流波高値演算において、データ演算処理部81で相変流器CT1の交流出力の正側波高値Ipと負側波高値Iqの差の増加成分を演算することも有効である。すなわち、直流回路30側で直流地絡事故が発生した時点で、EVT励磁電流iが変化し、相変流器CT1の交流出力の正側波高値Ipと負側波高値Iqの差が増加する。この正負側波高値の差増加成分を演算することで、直流回路30側の地絡事故発生を検出することができる。また、正側波高値Ipと負側波高値Iqの差の大きさを演算することで、直流地絡事故を起こした直流回路30の地絡抵抗値Rdgの大きさが検知でき、より有効な直流地絡保護対策が実施できる。
In the excitation current peak value calculation of the item [B], it is also effective to calculate an increasing component of the difference between the positive side peak value Ip and the negative side peak value Iq of the AC output of the phase current transformer CT1 in the data
また、上記[B]項目のEVT励磁電流iの波高値演算において、相変流器CT1の交流出力の正側波高値Ipの絶対値と負側波高値Iqの絶対値のいずれが大きいかをデータ演算処理部81で行い、この大小比較結果で直流回路30での地絡事故の極性を判定する。すなわち、正側波高値Ipの絶対値が負側波高値Iqの絶対値より大きい場合、直流回路30で地絡事故を起こした電路は正極電路側であると判定する。また、負側波高値Iqの絶対値が正側波高値Ipの絶対値より大きい場合は、地絡事故を起こした直流回路30の電路は負極電路側であると判定する。このように地絡事故の極性を判定することで、より有効な直流地絡保護対策が実行できる。
In addition, in the calculation of the peak value of the EVT excitation current i in the item [B], which of the absolute value of the positive side peak value Ip and the negative side peak value Iq of the AC output of the phase current transformer CT1 is greater is determined. This is performed by the data
また、図3に示すように、相変流器CT1の出力端子に正側半波整流回路82と負側半波整流回路83を接続して、相変流器CT1の交流出力の正側波高値Ipと負側波高値Iqの測定を、正負それぞれの半波整流回路82、83の電圧出力の測定で行うことができる。このように、相変流器CT1の交流出力を半波整流して、交流出力の正側波形のみから正側波高値を算出し、負側波形のみから負側波高値を算出することで、より正確な波高値測定ができ、上記[B]特性項目での演算処理の精度を上げることができる。
In addition, as shown in FIG. 3, a positive half-
図4に示す実施の形態は、EVT励磁電流iの変化を、EVT41の中性点接地線42に設置した中性点変流器CT2による3n次調波電流の増加により検出する。ここでの中性点変流器CT2は、図8の零相変流器43と同等のものが適用できる。なお、図4に示す零相変流器43は必ずしも必要でなく、中性点変流器CT2として兼用することができる。このように兼用することで、地絡保護システムのコストダウンが図れる。
In the embodiment shown in FIG. 4, a change in the EVT excitation current i is detected by an increase in the 3n-order harmonic current by the neutral point current transformer CT <b> 2 installed on the neutral
直流回路30側で直流地絡事故が発生したときのEVT41の励磁電流iの変化は、中性点接地線42に流れる交流電流成分の3n次調波の増加として現れる。そこで、中性点変流器CT2(又は、零相変流器43)で検出した交流電流の3n次調波電流の増加分を閾値に基づいて演算することで、直流回路30側の地絡事故発生を検出することができる。
The change in the excitation current i of the
図5に示す実施の形態は、主変圧器1の二次側の非接地系交流回路10に接続された直流回路30の地絡事故を、交流回路10側に交流地絡センサ40bとして配設した交流地絡用零相変圧器(EVT)41の三次巻線の3n次調波電圧の変化により検出する。すなわち、直流回路30側で直流地絡事故が発生してEVT41側に直流地絡電流Idgが流れると、EVT41の励磁電流iが変化すると共に、EVT41の三次巻線の3n次調波電圧が変化する。この変化をEVT励磁電流iの変化に代わり検出することで、直流回路30側の地絡事故発生を検出することができる。この場合、EVT41の三次巻線の3n次調波電圧の変化とEVT励磁電流iの変化を共に検出するようにして、直流地絡事故発生を検知してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 5, a ground fault of the
以上の各実施の形態において、EVT41の中性点Pに直流阻止用コンデンサを入切可能に設置することが有効である。例えば、図6に示すように、中性点接地線42に直流阻止用コンデンサC1と常閉の切換スイッチS1の並列回路を介挿する。この場合、EVT41の中性点接地線42に介挿した常閉の切換スイッチS1に直流阻止用コンデンサC1を並列接続する。直流回路30側に地絡事故が発生して、EVT41の中性点接地線42に直流地絡電流Idgが流れた時点で、常閉の切換スイッチS1をオフに切り換え、中性点Pを直流阻止用コンデンサC1を介して接地した状態にする。このようにすれば、直流地絡事故発生直後に、直流地絡電流Idgの流れがコンデンサC1で阻止されて、交流地絡センサ40bのEVT41側が直流地絡電流Idgによる偏磁から保護される。
In each of the above-described embodiments, it is effective to install a DC blocking capacitor at the neutral point P of the
次に、図7に示す本発明システムの実施の形態を説明する。 Next, an embodiment of the system of the present invention shown in FIG. 7 will be described.
図7の本発明システムは、主変圧器1の二次側の非接地系交流回路10に交流地絡センサ40cとして零相電圧分圧器(ZPD)51と、直流地絡センサ70bとして零相変圧器(EVT)41’を配備している。同システムは、直流回路30の地絡事故を、交流回路10側に直流地絡センサ70bとして配備されたEVT41’における励磁電流iの変化により検出する。このシステムにおいては、EVT41’の中性点Pに直流地絡電流Idgを抑制する直流制限抵抗R1を挿入すると共に、直流地絡事故時にEVT41’の一次側を交流回路10から切り離す開閉手段S2をEVT一次側に挿入する。
The system of the present invention in FIG. 7 includes a zero-phase voltage divider (ZPD) 51 as an AC
交流地絡センサ40cとしての零相電圧分圧器51は、例えば、交流回路10の三相それぞれに一端を接続したコンデンサC1〜C3と、各コンデンサC1〜C3の他端に接続した共通の零相電圧検出用コンデンサC4と、コンデンサC4に並列に接続した絶縁変圧器62を備える。零相電圧検出用コンデンサC4が接地される。交流回路10に交流地絡事故が発生していないとき、絶縁変圧器62の出力電圧はゼロである。交流回路10の三相三線のいずれか一端子に交流地絡事故が発生すると、コンデンサC1〜C3のいずれかから零相電流検出用コンデンサC4に電圧が供給され、絶縁変圧器62の二次側電圧が上昇して交流地絡事故発生が検出される。
The zero-
図7システムの場合、交流回路10側に配設した直流地絡センサ70bとしてのEVT41’の中性点接地線42に介挿した直流制限抵抗R1が、直流地絡事故発生時に流れる過大なEVT励磁電流iからEVT41’を保護する。または、直流地絡事故発生時に、開閉手段S2でEVT41’を交流回路10側から切り離すようにすることで、EVT41’を同様に保護することができる。
In the case of the system shown in FIG. 7, the DC limiting resistor R1 inserted in the
1 主変圧器
10 交流回路
20 三相整流器
30 直流回路
33 直流負荷
40b、40c 交流地絡センサ
41 交流地絡検出用零相変圧器(EVT)
41’ 直流地絡検出用零相変圧器(EVT)
42 中性点接地線
43 零相変流器
70b 直流地絡センサ
CT1 相変流器
CT2 中性点変流器
C1 直流阻止用コンデンサ
S1 切換スイッチ
R1 直流制限抵抗
S2 開閉手段
Idg 直流地絡電流
Rdg 地絡抵抗
DESCRIPTION OF
41 'Zero-phase transformer (EVT) for DC ground fault detection
42
Idg DC ground fault current Rdg Ground fault resistance
Claims (10)
前記直流回路の地絡事故による直流地絡電流を抑制する直流制限抵抗を前記零相変圧器の中性点に挿入し、または、前記零相変圧器の一次側に、当該一次側を直流地絡事故時に前記交流回路から切り離す開閉手段を挿入したことを特徴とする直流・交流回路地絡検出システム。 A ground fault in a DC circuit connected to a non-grounded AC circuit on the secondary side of the main transformer is a zero-phase voltage divider arranged as an AC ground fault sensor on the AC circuit side and a DC ground on the AC circuit side. A DC / AC circuit ground fault detection system for detecting a change in excitation current of the zero-phase transformer in a zero-phase transformer arranged as a fault sensor,
A DC limiting resistor that suppresses a DC ground fault current due to a ground fault in the DC circuit is inserted at the neutral point of the zero phase transformer, or the primary side is connected to the DC ground. A DC / AC circuit ground fault detection system comprising an opening / closing means for disconnecting from the AC circuit in the event of a fault.
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JP2017159720A (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 西日本旅客鉄道株式会社 | Method for detecting ground fault in ac-side connection wire of rectifier for dc feeding |
US9812982B2 (en) | 2014-10-30 | 2017-11-07 | Abb Schweiz Ag | Method in, apparatus for, and interface arrangement between an alternating current power system and a direct current power system |
JP2019104373A (en) * | 2017-12-12 | 2019-06-27 | 株式会社東芝 | Ground fault protection device |
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