JP3958892B2 - 地絡電流推定方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力配電系統の地絡点に流れる地絡電流を推定する地絡電流推定方法および装置に関し、特に電力配電線に生じる瞬時地絡、あるいは永続的地絡において、地絡に起因して発生する地絡電流を抑制することによって地絡そのものを抑制し、さらには、電気設備技術基準に規定されているB種接工事による接地抵抗値の緩和を行うのに役立つ地絡電流推定方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、多回線、および単回線を問わず、電力配電系統において地絡事故が発生する場合に、その地絡事故発生箇所は予測不可能であった。従って、地絡点に流れる地絡電流は測定不可能であった。
【0003】
このため、従来では、事故配電線に設置してある零相変流器により検出できる零相電流を地絡電流の近似値として使用していた。
【0004】
しかし、事故配電線に設置してある零相変流器では、その特性上ほかの健全な回線から流れ込む零相電流の総和は検出できるが、事故配電線分の零相電流は検知できなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来技術では、事故回線の零相変流器で検出できる零相電流と、実際の地絡電流には差が生じていた。零相電流は地絡電流の近似値として地絡事故の原因、部位などを推定する要因の1つと考えられており、零相電流と地絡電流の差の大きさによっては、零相電流を地絡電流の近似値として取扱うことに問題があった。
【0006】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は、現状で入手可能な零相電流と各配電線の対地静電容量との情報から高精度に地絡電流を推定できるようにすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に係る本発明は、共通の母線に接続された複数回線の配電線を備える電力配電線における地絡電流を推定する方法であって、前記電力配電線の零相電圧V0を検出する零相電圧検出工程と、前記配電線の各零相電流I01〜I0nを検出する零相電流検出工程と、前記各配電線の対地静電容量の情報C1〜Cnを入力する対地静電容量入力工程とを有するとともに、前記零相電圧V0および前記各零相電流I01〜I0nに基づいてそれら両方ともに変化が生じた場合に地絡事故として検出する地絡事故検出工程と、地絡事故の発生を検出した後、各零相電流I01〜I0nの大きさを比較することにより一番大きな値の零相電流I0を判別し、該零相電流I0の配電線を地絡回線として判別する地絡回線零相電流判別工程と、前記地絡回線零相電流判別工程により判別された地絡回線の零相電流I0と、該地絡回線の対地静電容量Cgと、前記各配電線の対地静電容量の情報C1〜Cnの合計値Cとに基づいて、前記電力配電線の地絡点に実際に流れる地絡電流Igを、下記の演算式を用いて推定演算する地絡電流推定演算工程と、前記地絡電流の推定値Igを出力する地絡電流推定値出力工程とを有することを特徴とする。
【0009】
I g = I 0 × C/(C−C g )
【0011】
上記目的を達成するため、請求項2に係る本発明は、共通の母線に接続された複数回線の配電線を備える電力配電線における地絡電流を推定する装置であって、前記電力配電線の零相電圧V0を検出する零相電圧検出手段と、前記配電線の各零相電流I01〜I0nを検出する零相電流検出手段と、前記各配電線の対地静電容量の情報C1〜Cnを入力する対地静電容量入力手段とを具備するとともに、前記零相電圧V0および前記各零相電流I01〜I0nに基づいてそれら両方ともに変化が生じた場合に地絡事故として検出する地絡事故検出手段と、地絡事故の発生を検出した後、各零相電流I01〜I0nの大きさを比較することにより一番大きな値の零相電流I0を判別し、該零相電流I0の配電線を地絡回線として判別する地絡回線零相電流判別手段と、前記地絡回線零相電流判別手段により判別された地絡回線の零相電流I0と、該地絡回線の対地静電容量Cgと、前記各配電線の対地静電容量の情報C1〜Cnの合計値Cとに基づいて、前記電力配電線の地絡点に実際に流れる地絡電流Igを、下記の演算式を用いて推定演算する地絡電流推定演算手段と、前記地絡電流の推定値Igを出力する地絡電流推定値出力手段とを具備することを特徴とする。
【0012】
I g = I 0 × C/(C−C g )
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0014】
本発明の一実施の形態を、図1、図2および図3に基づいて説明する。
【0015】
図1は本発明の実施例の動作を示すフローチャートである。
【0016】
まず、零相電圧と零相電流を検出する。この零相電圧と零相電流とは、一般的に、配電線に設置されている零相変成器と、各配電線の零相変流器とにより検出することができる(ステップ101)。
【0017】
また、この零相電圧と零相電流との大きさを見て、両方とも変化が生じたとき(AND条件で)、地絡事故と判定する(ステップ102)。
【0018】
地絡事故の発生を検出した後、各配電線の零相電流の大きさの比較により、地絡回線(地絡事故を起こした配電線)の判別を行い(ステップ103)、地絡回線の零相電流の情報を取得する(ステップ104)。続いて、各配電線の対地静電容量の情報を取得する(ステップ105)。
【0019】
求める地絡回線の零相電流値と各配電線の対地静電容量の情報とが揃ったならば(ステップ106)、地絡回線の零相電流値と各配電線の対地静電容量の情報とを基に、後述する式(1)で示される所定の演算をすることにより、地絡電流を推定する(ステップ107)。
【0020】
最後に、算出した上記地絡電流の推定値を出力する(ステップ108)。
【0021】
図2は、本発明の実施例の配電系統の構成例を示す系統図である。
【0022】
図2において、C1 〜Cn は配電線1〜nの対地静電容量であり、ZCT1 〜ZCTn は配電線1〜nの零相変流器である。IC1〜ICnは配電線1〜nの充電電流である。IO1〜IOnは配電線1〜nの零相電流である。Ig は地絡点に流れる地絡電流であり、GVTは接地形計器用変圧器からなる零相変圧器である。
【0023】
今、配電線1から配電線nのうち、配電線1に地絡事故が起きたと想定する。この場合、配電線1が地絡回線、配電線2から配電線nまでが健全回線となる。
【0024】
地絡事故時に健全回線の各配電線2〜nには、それぞれの対地静電容量C2 〜Cn に応じた充電電流IC2〜ICnが流れ、この充電電流IC2〜ICnはそれぞれ零相変流器ZCT2 〜ZCTn により零相電流IO2〜IOnとして検出される。各配電線2〜nの零相電流IO2〜IOnは、抵抗値の低い地絡点に向かって流れていく。この時の、零相電流IO2〜IOnの総和は配電線2〜nの対地静電容量C2 〜Cn の合計値に対応するものであり、地絡回線の零相変流器ZCT1 により検出される。このとき、地絡回線の充電電流IC1は、破線で示したような往復路をたどるため、自回線の零相変流器ZCT1 では検知できない。
【0025】
従って、地絡回線で検出される零相電流I01と、地絡点に流れる地絡電流Ig との関係は、全回線の対地静電容量の合計値と健全回線の対地静電容量の合計値との比で表せる。
【0026】
ここで、全回線、すなわち、配電線1〜nの各対地静電容量C1 〜Cn の合計値をCとし、地絡回線、すなわち、配電線1の対地静電容量をCg とすれば、健全回線、すなわち、配電線2〜nの各対地静電容量C2 〜Cn の合計値はC−Cg であるから、地絡回線の零相電流IO1にC/(C−Cg )を乗じてやれば、地絡電流Ig を推定することができる。
【0027】
なお、地絡電流Ig には、零相電圧器GVTの一次側接地中性線から発生する電流IRNも含まれるが、上述の地絡電流推定方法では、この電流IRNが健全回線からの零相電流の合計値よりも十分小さく、この電流IRNを無視しても地絡電流の推定精度には大きく影響しないことを前提として、地絡電流Ig を推定演算するようにしている。
【0028】
また、一般に架空線に比べ、地中ケーブル線の方がはるかに対地静電容量が大きいため、各配電線の対地静電容量は、架空線の部分の亘長にはほとんど影響を受けない。また、一般に、架空線系統の電力配電線であっても、変電所構内から最初の電柱までは、地中ケーブル線(以下、引出線)が施されている。従って、上述の実施例の地絡電流推定方法の対象となる電力配電線が架空線系統の電力配電線である場合には、その各配電線の対地静電容量は引出線の長さにのみ依存することになるので、変電所設備における各配電線の引出線の長さのデータに基づいて各配電線の対地静電容量を求めることができる。
【0029】
図3は図1の動作を実現する本発明の実施例の地絡電流推定装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【0030】
図3において、10は地絡電流推定装置であり、入力部11、事故検出部12、比較部13、演算部14および出力部15とを具備する。
【0031】
図2の配電線1〜nに設置された零相変流器ZCT1 〜ZCTn ,および零相変圧器GVTから検出される零相電流I01〜I0n,および零相電圧V0 、またこれらに加え各配電線1〜nの対地静電容量C1 〜Cn の情報を入力部11から取り込む。
【0032】
これらの入力情報の内の零相電流I01〜I0n,および零相電圧V0 から地絡事故の有無を事故検出部12で確認する。
【0033】
事故検出部12で地絡事故の発生が確認された場合は、零相電流I01〜I0nの大きさを比較部13で比較することにより、地絡回線、および地絡回線の零相電流I0 を判別する。即ち、零相電流I01〜I0nのうちで最大の電流値のものが地絡回線の零相電流I0 である。なお、図2では配電線1が地絡回線となった場合が示されており、この場合、IO =IO1となる。
【0034】
判明した地絡回線の零相電流I0 および対地静電容量Cg と全回線の対地静電容量の合計値C(=C1 +C2 +…Cn )とから次式(1)により演算部14において地絡電流Ig の推定演算を実施する。
【0035】
【数3】
Ig = I0 × C/(C−Cg ) …(1)
推定した結果(地絡電流Ig の推定値)Igeを出力部15から出力する。
【0036】
なお, 図3の地絡電流推定装置10の各構成要素と図1の動作フローとの対応関係は次の通りである。
【0037】
次に、本発明の異なる実施例を、図4および図5に基づいて説明する。なお、この異なる実施例が適用される配電線系統の構成は、上述の図1および図3により示される実施例の場合と共通であり、図2にその構成例が示されている。この異なる実施例は、架空線系統の電力配電線であって、変電所設備における各配電線の引出線がほぼ同じ長さで施工されている場合に適用可能となる構成である。すなわち、この異なる実施例では、架空線系統の電力配電線では、各配電線とも地中ケーブル線からなる引出線の長さがほぼ同じ場合には、各配電線の対地静電容量がほぼ同じとなることに着目して、上述の地絡電流推定演算式の(1)式における、全回線の対地静電容量の合計値と健全回線の対地静電容量の合計値との比C/(C−Cg )を、全回線の回線数と健全回線の回線数との比n/(n−1)に置き換えて、地絡電流の推定演算を行う。
【0038】
図4は本発明の異なる実施例の動作を示すフローチャートであり、その各ステップの番号は、対応する図1のフローチャートの各ステップの番号の末尾にそれぞれ符号Aを付けたものとしている。
【0039】
図4のフローチャートにおいて、図1のフローチャートと特に異なる点は、図1のステップ105、すなわち、各配電線の対地静電容量の情報を取得するステップの代わりに、ステップ105A、すなわち、配電線の回線数の情報を取得するステップを設けている点であるが、これ以外のステップでも、その処理内容が図1と異なるものがある。以下に、図4のフローチャートに沿って、本発明の異なる実施例の動作を説明する。
【0040】
まず、零相電圧と零相電流を検出する。この零相電圧と零相電流とは、一般的に、配電線に設置されている零相電圧器と、各配電線の零相変流器とにより検出することができる(ステップ101A)。
【0041】
次に、この零相電圧と零相電流との大きさを見て、両方とも変化が生じたとき(AND条件で)、地絡事故と判定する。(ステップ102A)。
【0042】
地絡事故の発生を検出した後、各配電線の零相電流の大きさの比較により、地絡回線(地絡事故を起こした配電線)の判別を行い(ステップ103A)、地絡回線の零相電流の情報を取得する(ステップ104A)。続いて、配電線の回数の情報を取得する(ステップ105A)。
【0043】
求める地絡回線の零相電流値と配電線の回線数の情報とが揃ったならば(ステップ106A)、地絡回線の零相電流値と配電線の回線数の情報とを基に、後述する式(2)で示される所定の演算をすることにより、地絡電流を推定する(ステップ107A)。
【0044】
最後に、算出した上記地絡電流の推定値を出力する(ステップ108A)。
【0045】
図5は、図4の動作を実現する本発明の異なる実施例の地絡電流推定装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【0046】
図5において、10Aは地絡電流推定装置であり、入力部11A、事故検出部12A、比較部13A、演算部14Aおよび出力部15Aとを具備する。
【0047】
図2の系統図に示される配電系統における、配電線1〜nに設置された零相変流器ZCT1 〜ZCTn ,および零相変圧器GVTから検出される零相電流IO1〜IOn,および零相電圧VO 、また、これらに加え配電線の回線数nの情報を入力部11Aから取り込む。
【0048】
これらの入力情報の内の零相電流IO1〜IOn,および零相電圧VO から地絡事故の有無を事故検出部12Aで確認する。
【0049】
事故検出部12Aで地絡事故の発生が確認された場合は、零相電流IO1〜IOnの大きさを比較部13Aで比較することにより、地絡回線,および地絡回線の零相電流IO を判別する。すなわち、零相電流IO1〜IOnのうちで最大の電流値のものが地絡回線の零相電流IO である。なお、図2では、配電線1が地絡回線となった場合が示されており、この場合、IO =IO1となる。
【0050】
判明した地絡回線の零相電流IO で配電線の回線数nとから次式(2)により演算部14Aにおいて地絡電流Ig の推定演算を実施する。
【0051】
【数4】
Ige=IO ×n/(n−1) …(2)
推定した結果(地絡電流Ig の推定値)Igeを出力部15Aから出力する。
【0052】
なお、図5の地絡電流推定装置10Aの各構成要素と図4の動作フローとの対応関係は次の通りである。
【0053】
以上のように、図4および図5に示される本発明の異なる実施例の構成によれば、各配電線の対地静電容量C1 〜Cn の情報を取得する必要はなく、配電線の回線数nの情報のみを取得すればよいので、地絡電流推定のための方法および装置をより簡素な構成とすることができる。
【0054】
なお、上述の各実施例の説明では、地絡回線の判別工程において、各零相電流のうちで最大の電流値のものが地絡回線の零相電流であるとして地絡回線を判別する構成としているが、このような零相電流の大きさの比較に加えて、地絡回線の零相電流が健全回線の零相電流とは180度位相が異なることも判別条件に加えるようにした方が、地絡回線の判別がより確実なものとなる。
【0055】
(他の実施形態)
本発明の目的は、前述した実施の形態の機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記録した記録媒体(記憶媒体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることはいうまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカードなどを用いることができる。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電力配電線の各配電線の零相電流を検出し、検出した各零相電流と各配電線の対地静電容量とに基づいて地絡電流を推定するようにしたので、簡易な方法による地絡電流の高精度な推定方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図2】本発明の実施例の配電系統の構成例を示す系統図である。
【図3】本発明の実施例の地絡電流推定装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図4】本発明の異なる実施例の動作を示すフローチャートである。
【図5】本発明の異なる実施例の地絡電流推定装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
C1 〜Cn 対地静電容量
ZCT1 〜ZCTn 零相変流器
IC1〜ICn 充電電流
IO1〜IOn 零相電流
Ig 地絡電流
GVT 零相変圧器
10,10A 地絡電流推定装置
11,11A 入力部
12,12A 事故検出部
13,13A 比較部
14,14A 演算部
15,15A 出力部
Claims (2)
- 共通の母線に接続された複数回線の配電線を備える電力配電線における地絡電流を推定する方法であって、
前記電力配電線の零相電圧V0を検出する零相電圧検出工程と、前記配電線の各零相電流I01〜I0nを検出する零相電流検出工程と、前記各配電線の対地静電容量の情報C1〜Cnを入力する対地静電容量入力工程とを有するとともに、
前記零相電圧V0および前記各零相電流I01〜I0nに基づいてそれら両方ともに変化が生じた場合に地絡事故として検出する地絡事故検出工程と、
地絡事故の発生を検出した後、各零相電流I01〜I0nの大きさを比較することにより一番大きな値の零相電流I0を判別し、該零相電流I0の配電線を地絡回線として判別する地絡回線零相電流判別工程と、
前記地絡回線零相電流判別工程により判別された地絡回線の零相電流I0と、該地絡回線の対地静電容量Cgと、前記各配電線の対地静電容量の情報C1〜Cnの合計値Cとに基づいて、前記電力配電線の地絡点に実際に流れる地絡電流Igを、下記の演算式を用いて推定演算する地絡電流推定演算工程と、
前記地絡電流の推定値Igを出力する地絡電流推定値出力工程と
を有することを特徴とする地絡電流推定方法。
Ig = I0 × C/(C−Cg ) - 共通の母線に接続された複数回線の配電線を備える電力配電線における地絡電流を推定する装置であって、
前記電力配電線の零相電圧V0を検出する零相電圧検出手段と、前記配電線の各零相電流I01〜I0nを検出する零相電流検出手段と、前記各配電線の対地静電容量の情報C1〜Cnを入力する対地静電容量入力手段とを具備するとともに、
前記零相電圧V0および前記各零相電流I01〜I0nに基づいてそれら両方ともに変化が生じた場合に地絡事故として検出する地絡事故検出手段と、
地絡事故の発生を検出した後、各零相電流I01〜I0nの大きさを比較することにより一番大きな値の零相電流I0を判別し、該零相電流I0の配電線を地絡回線として判別する地絡回線零相電流判別手段と、
前記地絡回線零相電流判別手段により判別された地絡回線の零相電流I0と、該地絡回線の対地静電容量Cgと、前記各配電線の対地静電容量の情報C1〜Cnの合計値Cとに基づいて、前記電力配電線の地絡点に実際に流れる地絡電流Igを、下記の演算式を用いて推定演算する地絡電流推定演算手段と、
前記地絡電流の推定値Igを出力する地絡電流推定値出力手段と
を具備することを特徴とする地絡電流推定装置。
Ig = I0 × C/(C−Cg )
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JPH10322888A (ja) | 電力線路地絡位置検出方法及びそのシステム |
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