JP2915106B2 - 配電線の監視方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は配電線の監視装置に係り、特に配電線に事故
が発生する以前に生じる事故予兆現象のみを正確に把握
することのできる配電線の監視装置に関する。

〔従来の技術〕

変電所と各家庭を結ぶ配電線に地絡等の事故が発生し
た場合、変電所出口に設けられたしや断器を開放して事
故を除去している。特開昭59-181916号は、このための
一例として間欠的に発生する地絡現象を例えば零相電
流，零相電圧の変化から検出して、この間欠地絡現象の
発生回数が所定数に達したことをもつて地絡事故と判断
して所定のしや断器操作を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年の配電線の運用においては、結果として発生した
事故の際に配電線を正しくしや断することは勿論、事故
発生以前の事故予兆現象を検知して異常の発生しかけて
いる個所の修復を可能とすることが望まれている。

前述の公知例において検知する零相電流，零相電圧の
間欠的変化は、ある種の事故予兆現象の際の零相電流，
零相電圧の間欠的変化を含むものと考えられるが、公知
例においては本来の事故予兆現象の際の零相電流，零相
電庄の間欠的変化と、配電線を正規に運用した際に発生
する零相電流，零相電圧の間欠的変化とを区別すべきこ
とについてまつたく考慮されていない。

以上のことから本発明においては、本来の事故予兆現
象と、配電線を正規に運用した際に発生する零相電流，
零相電圧の間欠的変化とを正しく区別して、事故予兆現
象の際の零相電流，零相電圧の間欠的変化を検知するこ
とのできる配電線の監視装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の配電線の監視装
置では、配電母線に接続された配電線，配線母線または
配電線の零相電流もしくは零相電圧を検出する零相成分
導出回路、該零相成分導出回路の出力を整流する整流回
路、該整流回路出力を入力してその変動分を導出する変
動分導出回路、該変動分導出回路の出力が所定時間以内
に極性を正負に変化したことを検出する判断部、該判断
部出力を入力して配電線の間欠的地絡事故として記憶し
出力する出力回路と備えたことを特徴とするものであ
る。

〔作用〕

本発明の検討により、配電線から入力した零相成分の
交流波形あるいはその整流波形の大きさは、本来の事故
予兆現象のときは変動後に所定時間内に元の大きさに復
帰するに対し、配電線を正規に運用した際に発生する零
相成分の交流波形あるいはその整流波形の大きさはその
変動後元の値に戻らないことが明らかにされた。このた
め、零相成分の大きさが変動し、かつ大きさの変動が所
定時間内に元の大きさに戻ったことをもって、事故予兆
現象と判断することができる。そしてこの結果、整流波
形の微分信号は、本来の事故予兆現象のときは正負に変
動するに対し、配電線を正規に運用した際には正負に変
動しないことが明らかにされた。これにより、零相成分
の大きさが変動し、かつ大きさの変動が所定時間内に元
の大きさに戻ったことをもつて、事故予兆現象と判断す
ることが可能になる。

〔実施例〕

第２図は、本発明の適用し得る一般的な配電線の系統
を示しており、この系統は配電変圧器１を含む配電変電
所の出口の母線２に複数の配電線３（高圧配電線）が出
口しや断器５を介して接続される。各高圧配電線３は通
常樹枝状に構成されており（図の例では説明を簡便にす
るために直線状の系統を示している）、適宜の個所に区
分開閉器４が設置される。そして特に、高圧配電線３が
負荷変動の大きいものであるとき、あるいは長距離の場
合に、その一部に昇降圧用の変圧器11が適宜配置され
る。この昇降圧用変圧器11は、タツプ調整により線路電
圧を所定値に維持するものであり、タツプ付変圧器11は
Ｖ結線変圧器が採用されることが多い。高圧配電線は三
相回路（図の例では特明を簡便にするために配電線3-2
の末端部を除き単線表示している）とされ、工場等の高
圧需要家が高圧配電線に接続される。配電線３の端部は
図示せろ変圧器によつて低圧とされ、一般家庭等の負荷
12が低圧配電線に接続される。また、高圧配電線は適宜
の個所（図の例では接続部13）で配電線間を接続できる
ように、常時は開放状態とされる配電線間接続用開閉器
4-33が設けられる。また、出口しや断器５には配電線事
故Ｆのときに速やかにこれを除去するために、変圧器CT
からの線路電流と電圧変性器PTからの線路電圧を入力し
て事故判別し、出口しや断器５を開放する保護継電器10
が設けられている。

概略上記のように構成される配電系統構成からも明ら
かなように、配電線は一般には不平衡負荷となつてお
り、この結果配電線には零相電圧が発生し、零相電流が
還流している。しかも、この零相成分は逐次変動してい
る。この配電線系統の零相成分の変動に影響をおよぼす
要因は、大別して２つあり、その一つは配電線機器の劣
化等による回復性地絡事（これが事故予兆長現象として
の間欠事故である）であり、他の一つは地絡事故時ある
いは配電線系統を本来の目的に沿つて正しく運用した結
果として生じるものである。この要因のうち、配電線系
統の正しい運用の結果として零相成分の変動を生じせし
めるものを、その影響の大きい順に述べると以下のよう
になる。

1.地絡事故Ｆの発生の結果として保護継電器が働き、配
電繰出口しや断器５が開放されたとき、あるいはその後
配電線出口しや断器５が再閉路されたとき。

2.配電線を他系統からも給電すべく、配電線間を配電線
間接続用開閉器4-33の操作によつて接続し、あるいは解
列したとき。

3.配電線補修等の目的で区別開閉器４を入切りしたと
き。

4.末端電圧の変動等に応じてこれを一定とすべく、変圧
器11のタツプを調整したとき。

5.単位負荷12等の変動のとき。

以上の操作等は、配電線の運用上必要不可欠なもので
あり、これらによつて生じた零相成分の変動は地絡予兆
現象によつて生じた零相成分の変動と明確に区別される
必要がある。つまり、本発明の配電線の監視方法及び装
置は、地絡予兆現象を検知するものであるから、当然零
相成分を入力とすることになるが、この場合には前記の
配電線系統の正しい運用によつて生じる零相成分の変動
要因１乃至５とは区別されねばならない。

本発明においては、この区別のために配電線の零相成
分（零相電流，零相電圧）を検出し、この変動が間欠地
絡事故によるものか、それとも配電線系統を本来の目的
に沿つて正しく運用した結果によるものかを区別する。
第３図は典型的な配電線３において、零相成分（図の例
は、零相電圧を示す）を検出回路10で検出し、整流回路
11で整流し、変化分導出回路12でその変化分を求める概
略構成を示しており、このうち検出回路10の出力を事故
の場合と正しい運用による場合とに分けて示したものが
第４図であり、同様に整流回路11の出力、変化分導出回
路12の出力を事故の場合と正しい運用による場合とに分
けて示したものが夫々第５図，第６図である。なお、第
３図は、検出回路10として三相回路から三相電圧のベク
トル和として零相電圧を求めたものであるが、これは配
電線の一相と大地間の零相電流，電庄を用いても同じこ
とである。

この第４図乃至第６図において、（ａ）は前記の変動
要因１乃至５の操作等の前後における零相成分の変化動
向を示したものであつて、これに対し、地絡予兆現象の
ときは同図（ｂ）に示すように変化する。この現象の相
違を簡単に述べると、第４図の交流波形と第５図の整流
波形にあつては、（ａ）の場合は、変化前の状態に復帰
しないのに対し、（ｂ）の場合は、変化前の状態に復帰
するという特徴がある。つまり、系統の正いい運用のと
きは零相成分の大きさが変化したままとなるのに対し
て、地絡予兆現象のときは短時間の後に大きさが元の値
に戻るという傾向がある。変化分を求めたときには、第
６図（Ｉ）または（II）のように（ａ）の系統の正しい
運用の場合は、正または負の一方向にのみ変化するに対
し、（ｂ）の地絡予兆現象の場合は、正負に交互に変化
するという特徴がある。なお、変化分導出回路12の時定
数等の特徴にもよるが、これらの波形は過渡的にパルス
状信号を含む（第６図II参照）ことがある。

以上の過渡的波形の相違に基づき本発明においては、
第１図のようにしてこれらを区別する。この図の方式
は、過渡的に変化し、その前後での零相成分の大き様が
同じ事象のみを選別して地絡予兆現象とするものであ
る。

第１図において、この入力は第３図の零相成分検出回
路10の出力であり、まずピーク値検出回路101により正
弦波の零相成分のピーク値の絶対値が検出される。この
具体的実現手法は、例えば入力正弦波の微分値を求め、
これがゼロとなるときの入力正弦波の大きさの絶対値を
求める、あるいは入力正弦波の一周期よりも充分に短い
周期で入力正弦波のサンプリングを行い、連続するサン
プリング値が増加から減少、あるいはその逆の方向に変
化するときの値を絶対値として求めれば良い。このピー
ク値の絶対値はメモリ102に順次記憶され、例えば最新
の入力がエリアａに入力されたとき、エリアｂに記憶さ
れていた内容はその隣のエリアｃに移されるというよう
に順次移動し、最後のエリアｚに記憶されていた値は放
棄される。このエリアの個数は、入力正弦波の一秒間ぐ
らいの期間のピーク値の絶対値が記憶されるものとされ
る。というもの、第４図（ｂ）の回復性地絡事故の継続
期間は、殆どが一秒以内であることによる。比較回路10
3はエリアａとエリアｂに記憶されている値を比較して
零相成分のピーク値が変化したことを検知し出力する。
比較回路104は、比較回路103の出力をトリガとして作動
し、メモリ102内の隣接する各エリアの値を最新の値か
ら順次比較し（但し、ａとｂの比較は行わない）、この
結果、比較回路104内の記憶値の連続するピーク値に大
きさの相違があれば、この時点で比較演算を停止し、こ
の時点の値のうち古い方の値を出力する。このことは、
メモリ102に記憶した期間内に２回以上の状態変化があ
つたことを意味する。比較回路105は、エリアａの記憶
内容と、比較回路104で抽出された記憶内容を比較し
て、この結果これらの値が等しければ第４図（ｂ）の回
復性地絡事故であると判断する。この情報はメモリ106
に記憶され、適宜表示装置107に時間の情報と共に出力
（例えば、単位時間内の発生回数と共に出力される）さ
れる。このように、本発明では零相成分の大きさが過渡
的に変化し、その前後での零相成分の大きさが同じ事象
のみを選別して地絡予兆現象とするものである。

第７図は、第３図の整流回路11の出力に着目してその
地絡予兆現象を判別するものであり、この方式は整流回
路11の出力をサンプルホールド回路108において一定周
期でサンプリングし、アナログデジタル変換回路109で
デジタル化した値を第１図の場合と同様に102ないし107
の回路で判別し出力するものであり、第１図の場合と同
様に地絡予規現象を判別できる。

第８図は、第３図の変化分導出回路12の出力に着目し
てその地絡予兆現象を判別するものであり、この方式は
変化分導出回路12の出力が正負に交互に変化することを
もつて地絡予兆現象を判別する。このために、まずサン
プルホールド回路108において変化分導出回路12の出力
を一定周期でサンプリングする。このサンプリング周期
は第６図の正または負の期間に対して十分に周期の短い
ものとされる。極性判別回路110は、サンプリング値が
予め設定された正の所定値以上であるとき、端子110Pに
パルス出力し、サンプリング値が予め設定された負の所
定値以上（絶対値が大きい）であるとき、端子110Mにパ
ルス出力する。極性変化検出回路111は、その端子111a
に端子110Pからの出力が所定回数到来し、その後その端
子111bに端子110Mからの出力が所定回数到来したことを
もつて、第６図（Ｉ）、または（II）の（ｂ）の現象で
あると判別して出力する。極性変化検出回路112は、そ
の端子112aに端子110Mからの出力が所定回数到来し、そ
の後その端子112bに端子110Pからの出力が所定回数到来
したことをもつて、第６図（Ｉ）、または（II）の
（ｂ）の現象であると判別して出力する。極性変化検出
回路111または112の出力は論理和回路113を介して得ら
れ、第１図あるいは第７図と同様に現象記憶、あるいは
表示出力のために利用される。なお、極性変化検出回路
111または112において一度正または負の検出信号でセッ
トされてから一秒程度の時間内に負または正の検出信号
でリセットされないときにはその判断を無効とすること
が有効である。

なお、以上の説明においては、本発明の基本的思想の
みを述べており、具体的な実現に際してはアナログ回
路、あるいはデジタル回路、さらには計算機を用いた方
式により実現できることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、本来の事故予兆現象と、配電線を正
規に運用した際に発生する零相電流，零相電圧の間欠的
変化とを正しく区別して事故予兆現象の際の零相電流，
零相電圧の間欠的変化のみを検知することのできる配電
線の監視装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】 第１図は零相成分の交流波形から判断する本発明の一実
施例図、第２図は本発明の適用される配電系統の一例を
示す図、第３図は典型的な配電線において、零相成分を
整流し、その変化分を求める概略構成を示す図、第４図
は事故予兆現象と、配電線を正規に運用した際の零相成
分の交流波形の相違を示す図、第５図は同じく整流波形
の相違を示す図、第６図は同じく整流波形の微分波形の
相違を示す図、第７図は整流波形から判断する本発明の
一実施例図、第８図は整流波形の微分波形から判断する
本発明の一実施例図である。 10……検出回路、11……整流回路、12……変化分導出回
路、101……ピーク値検出回路、102……レジスタ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】配電母線に接続された配電線，配線母線ま
   たは配電線の零相電流もしくは零相電圧を検出する零相
   成分導出回路、該零相成分導出回路の出力を整流する整
   流回路、該整流回路出力を入力してその変動分を導出す
   る変動分導出回路、該変動分導出回路の出力が所定時間
   以内に極性を正負に変化したことを検出する判断部、該
   判断部出力を入力して配電線の間欠的地絡事故として記
   憶し出力する出力回路と備えたことを特徴とする配電線
   の監視装置。