JPH01207674A - 故障点標定方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、系統に１線地絡故障が生じた場合に、系統に
生ずる零相電流及び零相電圧に応じて故障点を特定する
故障点標定方式に関する。

（従来の技術） 従来、並行２回線による送電系統における故障点の標定
は、系統の電源端変電所に設けた故障点標定装置により
各回線を流れる零相電流を検出し。

これらの値に基づき故障点を特定する故障点標定方式が
採用されている。

第５図は、従来の標定方式を説明するための３端子系統
図である。図中、１は中性点接地抵抗２により接地され
た三相交流電源であり、この電源１からの出力電圧は、
電源端変電所Ａにて昇圧された後、２回線送電線により
非電源端変電所Ｃに送電される。これらの２回線送電線
では、系統の中間において他の送電線が分岐され、この
分岐送電線は前記２回線系統から短距離地点に設置され
た中間変電所Ｂに接続されている。また、電源端変電所
Ａの各回線の負荷側には、各回線から零相電流を取り込
む故障点標定装置ＦＬＩが設けられている。

いま、第５図中、電源端変電所Ａと中間変電所Ｂとの間
の第１回線上の点Ｇ２で１線地絡故障が発生した場合、
同図に示すように、健全回線（第２回線）を電源端変電
所Ａから中間変電所Ｂに向けて零相電流ｉａｚが、また
、故障回線を電源端変電所Ａから故障点Ｇ２に向けて零
相電流ｔ０□が、更に、中間変電所Ｂから故障点Ｇ２に
向けて前記零相電流ｔａｔが流れる。このとき、標定装
置ＦＬ１は零相電流Ｉ　ｏｘ及びＩｏｉを計測する。

そして、故障点の特定は、第６図の簡易等価回路により
算出することができる。同図に示すように、電源端変電
所Ａと中間変電所Ｂとの距離を単位長１として中間変電
所Ｂから故障点Ｇ２までの距離（標定値）をＱｚとし、
線路の零相インピーダンスを単位距離あたりＺ　ｏとす
ると＋　　Ｉｏｔ＋　　ｌ１１２゜Ｑｚ、ｔｏとの間に
は、 倉◎（Ｉ　　　Ｑｚ）　１ｏ１＝　＊ａ（１＋　１２２
）ｆａｘなる関係があるので、標定値Ｑ２は、 ｔｏｘ＋ｉｏｚ となり、故障点Ｇ２が標定できることになる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、第７図に示すように中間変電所Ｂと非電源端
変電所Ｃとの間の点Ｇ１において１線地絡故障が発生し
た場合には、電源端変電所Ａと中間変電所Ｂとの間にお
いては故障回線及び健全回線上を電源端変電所Ａから中
間変電所Ｂに向けて零相電流ｌｏｚ及びｆ　ａｔがそれ
ぞれ流れ、また、中間変電所Ｂと非電源端変電所Ｃとの
間においては健全回線を中間変電所Ｂから非電源端変電
所Ｃに向けて零相電流Ｉ０２が流れ、更に、故障回線を
中間変電所Ｂから故障点Ｇ□に向けて零相電流ｔ　ｏｘ
が、非電源端変電所Ｃから故障点Ｇ１に向けて前記零相
電流１１１２が流れる。このとき、標定装置ＦＬ１は、
前述した電源端変電所Ａと中間変電所Ｂとの間での地絡
故障の場合と同様に電源端変電所Ａにおける零相電流ｔ
　ｏｚ及びＩＯ２を計測することになる。

、ところが、標定装置ＦＬＩから見た系統の零相インピ
ーダンスは中間変電所Ｂにおいて系統が閉じられている
ため、故障回線、健全回線とも等しくなるので、常に、 Ｉ　　ｏｘ　＝　　Ｘ　ｏｚ となる。

したがって、故障点Ｇ□の位置を零相電流１０、及びｉ
。２に基づき標定装置ＦＬＩにより測定する場合には、
非電源端変電所Ｃと中間変電所Ｂとの間の距離を単位長
１とし、中間変電所Ｂから故障点Ｇ］までの距離をＱよ
とすると、 となり、常に、はぼ１．００％の標定結果しか得られず
、棚定装［ＦＬｌによる故障点の標定ができないという
不都合があった。

本発明は上記問題点を解決するために提案されたもので
、その目的とするところは、並行２回線系統の電源端変
電所Ａと非電源端変電所Ｃとの間に中間変電所Ｂを有す
る３端子系統において、中間変電所Ｂと非電源端変電所
Ｃとの間で１線地絡故障が発生しても、正確な故障点の
標定を行うことが可能な故障点標定方式を提供すること
にある。

（２１１１題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明においては、非電源端
変電所に設けた故障点標定装置に系統がら零相電流及び
零相電圧を取り込み、前記零相電圧と系統の電源相電圧
との比である零相電圧発生率を算出すると共に、この零
相″准圧発生率と、前記零相電流と、予め整定された完
全地絡時の零相゛電流である最大零相電流とに基づき、
（零相電圧発生率×最大零相電流） なる式により、非電源端変電所から中間変電所までの距
離と非電源端変電所から故障点までの距離との比を演算
して１線地絡故障点を特定することを特徴とする。

（作用） 系統の中間変電所と非電源端変電所との間で１線地絡故
障が発生した場合、故障回線については零相電流が中間
変電所から故障点に向けて流れ込むほか、健全回線を中
間変電所から非電源端変電所に向けて流れる零相電流が
前記非電源端変電所を介して故障点に流れ込む。なお、
地絡点においては零相電圧が発生するが、非電源端変電
所においてこの零相電圧を近似測定する。

ここで、非電源端変電所に設けた故障点標定装置は前記
零相電流と、零相電圧とを取り込み、標定演算部におい
て前記零相電圧と電源相電圧との比である零相電圧発生
率を算出するとともに、この零相電圧発生率と前記零相
電流、及び系統における固有の値であって予め整定可能
な完全地絡時の故障電流である最大零相電流とから所定
の演算を行い、非電源端変電所から中間変電所までの距
離を単位長としたときの非電源端変電所から１線地絡故
障点までの距離を標定し、故障地点を特定する。

（実施例） 以下、図に沿って本発明の詳細な説明する。

まず、第１図は３端子送電系統を示す系統図である。同
図中、１は三相交流電源であり、この電１１は値がＲｅ
である中性点接地抵抗２により接地されている。この電
源１は電源端変電所Ａに接続され、電源端変電所Ａから
は２回線の送電線が引き出されている。送電線の終端に
は非電源端変電所Ｃが設けられており、前記電源端変電
所Ａとこの非電源端変電所Ｃとの間には、各回線の対応
する相を短絡して２回線から他の回線を分岐するための
中間変電所Ｂが、前記２回線から短距離の地点に設置さ
れている。また、非電源端変電所Ｃには、零相電流及び
零相電圧を検出することにより故障点を標定する故障点
標定装置ＦＬ２が設けられている。

いま、第１図に示す系統において、中間変電所Ｂと非電
源端変電所Ｃとの間の第１回線上の点Ｇｔにおいて１線
地絡故障が発生したとする。すると、故障電流（零相電
流）は故障点Ｇ、がら大地へ、大地から中性点接地抵抗
２を通って電源１の中性点へと流れる。このとき、故障
電流は中性点接地抵抗２を流れる電流ｘｐｘａｎで近似
される。

ここで、電源端変電所Ａと中間変電所Ｂとの間の故障回
線（第１回線）を流れる零相電流をＩｏｘ、健全回線（
２回線）を流れる零相電流をｉｏｚ、中間変電所Ｂと非
電源端変電所Ｃとの間の故障回線を中間変電所Ｂから故
障点Ｇ１に向かって流れる零相電流を１０３、中間変電
所Ｂと非電源端変電所Ｃとの間の健全回線を流れた後、
故障回線上を非電源端変電所Ｃから故障点Ｇ１に向かっ
て流れる零相電流をＩＯＡとする。また、非電源端変電
所Ｃと中間変電所Ｂとの距離を単位長１としたときの非
電源端変電所Ｃから故障点までの距離（標定値）をＱｌ
、系統の単位距離あたりの零相インピーダンスを倉◎と
する。

このとき、零相電流Ｉ０３は、中間変電所Ｂと故障点Ｇ
１との間の故障回線において電圧降下（１−Ｑ、）倉。

・ＩＯ３ を生じさせ、零相電流１１１４は、健全回線の中間変電
所Ｂと非電源端変電所Ｃとの間及び故障回線の非電源端
変電所Ｃと故障点Ｇ１との間において電圧降下 （１＋　Ｑｘ）ｔｏ　”　Ｉｎ４ をそれぞれ生じさせるので、 １１ｏｉｌ　：　１ｉｏ４１　＝（ｌ　＋　Ｑｘ）　：
　（Ｉ　　Ｑｌ）となる。

すなわち、Ｉ　ｏ３．　Ｉ　０４　、　ｎ　ｚとの間に
は、ｔｏ（Ｉ　　Ｑｔ）ｉｏ３＝ｔｏ（１＋Ｑｔ）ｔｏ
４−・−（ｔ）という関係が成立する。

一方、第１図から明らかなように、 ＩＬ＋］＋Ｘｕ４＝　ＩＯ１＋　ｌ０２＝　ｌＮＯＲ”
’（２）なる関係も成立する。

ところで、高抵抗接地系の系統では、中性点接地抵抗２
の値Ｒｅが送電線インピーダンスに比べて大きいので、
１線地絡故障時の故障電流１ＮＧＲは故障点によらず一
定値とみなすことができるため１式（１）、　（２）よ
り標定値Ｑ□は。

で表される。

したがって、系統の故障電流ｉ　Ｎ（ＩＲを予め算定し
ておき、この算定値を整定値としておけば、零相電流Ｉ
０４を測定するだけで標定値Ｑ１を求めることができ、
非電源端変電所Ｃから故障点Ｇ１までの距離を容易に標
定できることになる。

第２図は、このことをグラフにより示したものであり、
横軸としてＱｌを、縦軸としてｉ。４の大きさｌ１１４
をそれぞれとって表しである。

さて、実際の系統に生ずる１線地絡故障では、故障点Ｇ
８には高インピーダンスの故障点抵抗が存在することが
ある。これは、送電線が樹木等の高抵抗の物質で不完全
地絡するため、及び鉄塔にも数１０オームの抵抗がある
からである。

この故障点抵抗は、中性点接地抵抗２の抵抗値Ｒｅと同
程度の大きさになることがあり、この場合の故障電流Ｉ
ＮＧＲｙ　Ｘｏｚ、　４ｏ４は完全地絡の場合よりも小
さくなる。

このような不完全地絡時の零相等価回路を第３図に示す
。ここで、※０は故障点の零相電圧を、亡は相電圧を、
Ｒｔは故障点抵抗をそれぞれ表し、送電線インピーダン
スは中性点接地抵抗２（Ｒｅ）に比べて小さいため無視
しである。この等価回路により、故障点Ｇ１の零相電圧
☆０は、？ｏ＝Ｒｅ伊ｔＮａｎ＝亡−Ｒｆ争ｉ　ＮＧＲ
−（４）となる。また、故障点Ｇ１に発生した零相電圧
！０は、非電源端変電所Ｃに設けた標定装置ＦＬ２によ
り計測される零相電圧にほぼ等しいとみなすことができ
る。したがって、系統に不完全地絡が生じた場合、すな
わち、故障点抵抗Ｒｆが存在する場合には、標定値Ｑｘ
は、 となる。ここで、零相電圧９ｏ、零相電流ｉ。４は計測
可能量であり、Ｒｅは既知の一定量であるから、標定距
離Ｑ□は、式（５）により求めることができる。

更に１式（５）の分子及び分母を電源電圧穴で除算する
と、 となる。

ここで、故障点抵抗ＲｆがＯのときの故障点Ｇ１を地絡
する最大零相電流をｉＴＮＧＲとし、零相電圧※０と電
源相電圧穴との比をη（零相電圧発生率）とすると、式
（６）は、 窒◎ｌ亡 η　・　Ｉ　ＴＮＧＲ のように表すことができる。

ｉ　ＴＮＧＲは、既知の予め整定できる系統において固
有の一定値であり、零相電圧発生率η及び零相電流Ｉ０
４は計測可能量であるので、標定距離Ｑ１は式（５）の
場合と同様に、式（７）により求めることが可能となる
。

第４図は、式（７）に基づき実現した標定装置ＦＬ２の
ブロック図である。図中、５は非電源端変電所Ｃに設け
た標定装置ＦＬ２の標定演算部であり、この標定演算部
５は、変流器７及び計器用変圧器８を有する計測入力部
６から零相電流ＩＯ４及び零相電圧ｔｏを入力可能とな
っている。また、この標定演算部６には、予め最大零相
電流ｉ　ＴＮＧＲを整定する整定部９が接続されている
。

この第４図に示した標定装置ＦＬ２では、既に明らかな
ように、零相電流ｆ　ｏｓ、零相電圧中。及び完全地絡
時の故障電流である最大零相電流ｔｔＮＧＲを標定演算
部５に取り込み、前記零相電圧中■と電源相電圧穴との
比である零相電圧発生率ηを算出するとともに、この零
相電圧発生率ηと、前記零相電流１０４及び最大零相電
流ｔ　ＴＮＧＲとから、式（７）により非電源端変電所
Ｃから中間変電所Ｂまでの距離を単位長としたときの非
電源端変電所Ｃから１線地絡故障点までの距離Ｑ１を標
定して出力し、故障点Ｇ１を特定するものである。

（発明の効果） 以上詳述したように１本発明は、標定距離を演算するた
めに非電源端変電所に標定装置を設け、健全相の零相電
流と地絡故障点の零相電圧に等しい零相電圧とを前記標
定装置に取り込み、前記零相電圧と電源相電圧との比で
ある零相電圧発生率を算出するとともに、この零相電圧
発生率と、前記零相電流及び系統において固有の値とな
る完全地絡時の故障電流である最大零相電流とから故障
点の標定を行うこととしたので、並行２回線系統であっ
て、電源端変電所と非電源端変電所間に前記各回線の対
応する相を短絡して前記各回線から他の回線を分岐する
ための中間変電所を有する３端子送電系統においても、
精度の高い故障点の標定か可能になるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための３端子送電系統
図、第２図は標定原理を示すグラフ。 第３図は不完全地絡時の零相等価回路図、第４図は本発
明を実施するための故障点標定装置のブロック図、第５
図は従来技術を説明するための送電系統図、第６図及び
第７図は同じく零相等価回路図である。 １・・・三相交流電源　　　　２・・・中性点接地抵抗
Ｆ　Ｌ　２・・・故障点標定装置 ５・・・標定演算部　　　　　６・・・計測入力部９・
・・整定部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 並行２回線系統であって、電源端変電所と非電源端変電
   所との間に、前記各回線の対応する相を短絡して前記各
   回線から他の回線を分岐するための中間変電所を有する
   ３端子送電系統において、非電源端変電所に設けた故障
   点標定装置に系統から零相電流及び零相電圧を取り込み
   、前記零相電圧と系統の電源相電圧との比である零相電
   圧発生率を算出すると共に、この零相電圧発生率と、前
   記零相電流と、予め整定された完全地絡時の零相電流で
   ある最大零相電流とに基づき、 （零相電圧発生率×最大零相電流−２×零相電流）（零
   相電圧発生率×最大零相電流） なる式により、非電源端変電所から中間変電所までの距
   離と非電源端変電所から故障点までの距離との比を演算
   して１線地絡故障点を特定することを特徴とする故障点
   標定方式。