JPH0342584A - 電力系統の絶縁劣化判定システム - 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〕 本発明は電力系統の絶縁劣化判定システムに係り、特に
、配電系統における絶縁劣化を判定するに好適な電力系
統の絶縁劣化判定システムに関する。

〔従来の技術〕

電力系統のうち配電系統には地絡や線間短絡などの故障
を検知して線路を遮断する保護装置が設けられているが
、これらの保護装置が作動すると広範囲にわたって停電
となる。このため、ケーブル、変圧器、避雷器、碍子あ
るいは開閉器などの配電器材に故障が生じる恐れがある
箇所、すなわち絶縁劣化箇所を巡回などによって点検し
、配電器材が故障するのを未然に防止することがおこな
われている。

しかし、配電器材は多品種かつ多量であるため、すべて
の器材を点検するには多くの人手がかかると共に、各器
材の隠蔽化が進んでいるため、器材の各部を十分に点検
することができない場合がある。そこで、故障の大部分
を占める地絡故障を未然に防止するために、各種の絶縁
劣化検出システムが提案されている。

例えば、特開昭６０−１３９１１８号公報に記載されて
いるように、機器の接地線に電流センサを取り付け、地
絡故障に至る前の洩れ電流信号などから劣化を検出する
方法が提案されている。しかし、面的な広がりをもって
構成されている配電系統のひとつひとつの機器に電流セ
ンサを取り付けることは相当な費用と労力を必要とする
。また、接地線に流れる電流には多くのノイズが含まれ
るため、場合によっては劣化を十分に検出できない場合
がある。

また、特開昭５８−１３０７２３号公報、特開昭５８−
２０７８２０号公報に記載されているように、フィーダ
毎に零相電流を測定し、零相電流の大きさあるいは零相
電圧に対する位相から配電線の劣化を検出する方法が提
案されているが、これらの方法は、いずれもフィーダ単
位で零相電流を検出しているため、フィーダに沿って点
検する必要があり多くの人手が必要である。また零相電
流の大きさや信相の変化分を検出することにより対地静
電容量の不平衡などによって発生する零相電流の残留分
に起因するノイズの影響を低減するようにしているが、
この方法で３１、徐々に進展する配電線の劣化を十分に
検出できない場合がある。

また特開昭５９−４６８６７号公報に記載されているよ
うに、フィーダに沿って複数の零相電流センサを設け、
各零相電流センサの検出による零相電流の不連続点から
Ｉｌ！ｌ縁劣化縁間化区間するようにしたものが提案さ
れている。しかし、この方法の場合にも、ノイズの影響
を受け、絶縁劣化を十分に検出できない場合がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

さらに、上記従来技術においては、配電線に変圧器など
が接続されて配電線の対地静電容量が不平衡となり配電
線に零相電流の残留分が生じた場合、その影響を受けて
配電線の絶縁劣化を高感度で検出できない場合がある。

本発明の目的は、電力系統における！！１ｍ劣化を残留
零相電流の影響を減少して高感度で検出することができ
る電力系統の絶縁劣化判定システムを提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明は、第１の判定シス
テムとして、電力系統の監視対象区間内あるいはこの区
間近傍の各相電圧を検出すると共に、監視対象区間両端
側でそれぞれ零相電流を検出し、両零相電流の差と各相
電圧とから監視対象区間内の各相の対地アドミタンスを
算出し、この算出値を基に監視対象区間における電力系
統の絶縁劣化を判定する電力系統の絶縁劣化判定システ
ムを構成したものである。

第２の判定システムとして、電力系統の監視対象区間内
あるいはこの区間近傍の各相電圧を検出すると共に、監
視対象区間両端側でそれぞれ零相電流を検出し、両零相
電流の差と各相電圧とから監視対象区間内の各相の対地
アドミタンスを算出し、この算出値のうち対地アドミタ
ンスの抵抗弁から監視対象区間における電力系統の絶縁
劣化を判定する電力系統の絶縁劣化判定システムを構成
したものである。

第３の判定システムとして、電力系統の監視対象区間内
あるいはこの区間近傍の各相電圧を検出すると共に、監
視対象区間両端側でそれぞれ零相電流を検出し、両零相
電流の差と各相電圧とから監視対象区間内の各相の対地
アドミタンスを算出し、この算出値のうち対地アドミタ
ンスの抵抗弁から監視区間における電力系統の絶縁劣化
を判定する電力系統の絶縁劣化判定システムを構成した
ものである。

第１、第２または第３の判定システムを含む第４の判定
システムとして、各相電圧の検出値から各相電圧の周波
数成分のうち相数に対応した周波数成分の絶対値と位相
を求め、各周波数成分の絶対値と位相及び各周波数成分
に対する両零相電流の差を基に監視対象区間内の各相の
対地アドミタンスを算出する電力系統の絶縁劣化判定シ
ステムを構成したものである。

第５の判定システムとして、電力系統の監視対象区間内
あるいはこの区間近傍の各相電圧を検出すると共に、監
視対象区間両端側の各相電流をそれぞれ検出し、この検
出値から各相電流の差をそれぞれ求め、各相電流の差と
各相電圧とを基に監視対象区間内の各相の対地アドミタ
ンスを算出し、この算出値から監視対象区間における電
力系統の絶縁劣化を判定する電力系統の絶縁劣化判定シ
ステムを構成したものである。

〔作用〕

電力系統の地絡故障は対地絶縁抵抗の低下によって発生
するため、対地静電容量の不平衡によって零相電流の残
留分が発生しても、各相の対地アドミタンスを算出すれ
ば、対地アドミタンスのうち容量分は残留分に関係する
が、抵抗弁は残留分に関係しないため、電力系統の絶縁
劣化を高感度で検出することができる。

また対地アドミタンスのうち抵抗弁あるいは抵抗弁を流
れる電流を求めれば、電力系統の絶縁劣化をさらに高感
度で検出することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第を図において、配電変電所１に設置された変圧器２に
は他の電力系統からの電力が供給されており、この電力
が変圧器２を介して三相の給電線３に供給されている。

この給電線３には接地変圧器４が接続されていると共に
三相のフィーダ（配電線）１２，１３．１４が接続され
ている。接地変圧器４は中性線が接地されたＹ結線の一
次巻線５とＹ結線の二次巻線６と開放Δ結線の三次巻線
７より構成されており、二次巻線６の出力がプリアンプ
８に接続されている。このプリアンプ８は低域フィルタ
９．Ａ／Ｄ変換器１０を介してコンピュータ１１に接続
されている。すなわち二次巻線６の相電圧がプリアンプ
８によって検出され、検出された相電圧がディジタルデ
ータとしてコンピュータ１１に入力されるようになって
いる。

またフィーダ１２，１３．１４の配電変電所１出口側に
は零相電流センサ１５ａ、１６ａ。

１７ａが設けられており、各センサの検出出力がプリア
ンプ２０、低域フィルタ２１、Ａ／Ｄ変換器２２を介し
てコンピュータ１１へ供給されるようになっている。す
なわちフィーダ１２，１３゜１４の配電変電所１出口側
における零相電流に関するデータがプリアンプ２０、低
域フィルタ２１、Ａ／Ｄ変換器２２を介してディジタル
データとしてコンピュータ１１へ供給されるようになっ
ている。なお、プリアンプ２０、低域フィルタ２１、Ａ
／Ｄ変換器２２についてはフィーダ１４についてのみ図
示されている。

またフィーダ１２，１３．１４は複数の監視対象区間に
分割されており、各区間の端部には零相電流センサ１５
ａ、１５ｂ、１５ｃ、１６ａ。

１６ｂ、１６ｃ、１７ａ、１７ｂ、１７ｃが設けられて
いる。そして零相電流センサのうち１５ｂ。

１５ｃ、１６ｂ、１６ｃ、１７ｂ、１７ｃは多入力アン
プ２３、低域フィルタ２４、Ａ／Ｄ変換器２５、メモリ
２６を介して通信端末２７に接続されるようになってい
る。またフィーダ１２，１３゜１４の各監視対象区間に
はコンデンサ分圧器１８が設けられており、コンデンサ
分圧器１８の出力が多入力アンプ２３に供給されている
。コンデンサ分圧器１８の出力信号は各フィーダ１２，
１３゜１４の相電圧の信号として多入力アンプ２３に入
力されている。そして各フィーダ１２，１３゜１４の各
相電圧及び零相電流に関する情報がディジタル情報とし
てメモリ２６に格納され、これらのデータが通信端末２
７、通信回線２８を介してコンピュータ１１へ転送され
るようになっている。

なお、コンデンサ分圧器１８を各監視対象区間内に設け
なくても、フィーダ１２，１３．１４の各相電圧を検出
することは可能である。

フィーダ１２，１３．１４を複数の監視対象区間に分割
すると、各区間における対地間の等倍回路が第２図のよ
うに表わされる。すなわち、各相の対地間定数が対地絶
縁抵抗３０と対地静電容量３１の並列回路から構成され
、例えばＲ相の対地アドミタンス、対地絶縁抵抗及び対
地静電容量をそれぞれＹｒ、Ｒｒ、Ｃｒとすると、次式
が成立する。

Ｙ　ｒ　＝　　　　　＋　ｊωＣｒ　　　　　　　・・
・・・・　（１）Ｒｒ ここで、ω：角周波数 （１）式において、実数部が定常値よりも僅かに大きく
なった状態、すなわちＲｒが小さくなった状態がフィー
ダの劣化状態である。そこで１本実施例においては、各
相の対地アドミタンスＹｒのうち対地絶縁抵抗Ｒｒを直
接求めてフィーダー２，１３．１４の劣化を判定するよ
うにしたものである。以下、この判定処理、を第３図の
フローチャートに基づいて説明する。

まず第３図において、零相電流センサー５ａ。

１６ａ、１７ａの出力を取り込み、配電変電所１出口側
の零相電流Ｉｏに関する時系列データをコンピューター
１に取り込み、各フィーダー２゜１３．１４の零相電流
■０の大きさ及び方向を比較し、零相電流工０の方向が
平常値と異なりかつその大きさが設定レベルを越えたか
否かの判定をおこなう（ステップＳｌ、Ｓ２．Ｓ３）、
零相電流ＩＯの検出値が設定値を越えてないときには、
前述した処理を継続しておこない、検出値が設定値を越
えたときには各通信端末２７を通してホールド信号を出
力し、各区間のメモリ２６の内容をホールドさせる（ス
テップＳ４）。この後各区間のメモリ２６にホールドさ
れたメモリ２６の内容を通信端末２７、通信回線２８を
介してコンピュータ１１へ伝送する（ステップＳ５）。

コンピュータ１１は各通信端末２７から伝送されてきた
時系列データを周波数スペクトル分析し。

周波数ごとに總対値と位相を求める処理をおこなう。そ
してこれらの処理結果を基に、ステップＳ７．Ｓ８，８
９において、対地絶縁抵抗及び対地静電容量を求める処
理をおこなう。

ここで、本実施例においては、フィーダ１２゜１３．１
４の各相の電流を検出する代りに、零相電流を求めてい
るため、スペクトル分析された周波数成分のうち相数に
対応した３点の周波数ｆ　ｔ？ｆ、、ｆ、を選択し、さ
らに各監視対象区間両端側における零相電流の差及び各
相電圧を各周波数に対応づけて求めることとしている。

なお、零相電流や各相電圧には電源周波数の基本周波数
及びその整数倍の高調波が含まれているため、これらの
周波数から任意の周波数を３点選択することは可能であ
る。

ここで選択した３つの角周波数をω１．ω２゜ω、とす
ると、これらの周波数に応じた零相電流の差電流は次の
（２）式によって表わされる。

Ｉ　ｄ　（ｎ）−Ｌｔ　（ｎ）　　Ｉ。２　（ｎ）　　
・＝　（２）ここで、ｎ＝１．２．３ Ｉ、８．Ｉ。２：それぞれ区間両端の零相電流センサの
添字（ｎ）は選択された周波数に対応する。

（２）式により各監視対象区間の対地アドミタンスを通
してグランド側に流れ込む各相電流の総和が求められ、
他の区間の影響を取り除くことができる。これは、各区
間でその両端側の零相電流を基に、差電流を求めている
ためである。さらにＲ相、Ｓ相、Ｔ相の対地電流Ｉｒ、
Ｉｓ、Ｉｔは＋Ｉｔとなる。ここで、Ｙｒ、÷ｓ、Ｙｔ
はそれぞれＲ相、Ｓ相及びＴ相の区間内対地アドミタン
スである。従って、Ｉｄは次の式によって表わされる。

Ｉｄ＝ＹｒＶｒ＋ＹｓＶｓ＋ＹｔＶｔ−（３）土ｄ：ｉ
。、とｉ、、２の差電流 （３）式は、周波数分析された結果についても成立する
ため、選択された３つの周波数について次式が成立する
。

Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔ　：それぞれの区間または区間近傍の
Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の電圧 一般に、対地絶縁抵抗や対地静電容量は周波数に対して
一定であるため、例えば（４）式のＹｒ（１）、　Ｙ　
ｒ（２）、　Ｙ　ｒ（３）等は次式で表わされる。

Ｒｒ ここで、ｊは虚数単信を表わす。

Ｒｒ、Ｒｓ、Ｒｔ　：それぞれＲ相、Ｓ相及びＴ相の区
間内対地絶縁抵抗 Ｃｒ、Ｃｓ、Ｃｔ　：それぞれＲ相、Ｓ相及びＴ相の区
間内対地静電容量 （５）式と同様な式が、Ｓ相及びＴ相についても成立し
、これらの式を（４）式に代入して、実数部と虚数部に
分けると次式が成立する。

・・・　（６） ここで、実数部と虚数部をそれぞれの記号右上につけた
ダッシュの本数で区別する。例えばＩｄ（１）の実数部
と虚数部はそれぞれＩｄ’（１）。

Ｉｄ”（１）のように表わされる。（６）式を簡単のた
めに次のように表わす。

１”Ｉｏｌ　＝　［Ｖ］［Ｙ］　　　　　　　・・・（
７）（７）式で［Ｖ］の逆マトリクスを左から乗するこ
とによって［Ｙ］、すなわち各相の対地絶縁抵抗の逆数
及び対地静電容量が次式で求められる。

［Ｙ］　＝　［■］　［ＩＤ］　　　　　　　　　・・
・　（８）ステップＳ９までの処理によって対地絶縁抵
抗が求められた後は、各区間の対地絶縁抵抗に関するデ
ータベースを呼び出し、以前に算出された抵抗値と現時
点の抵抗値を第４図に示されるようなトレンドカーブで
表示する。このトレンドカーブで示された絶縁抵抗値の
推移、傾きなどから総合的に絶縁劣化の危険度や区間の
判定をおこなう。

そして絶縁劣化の疑いがあるときには該当区間に対する
点検指令の表示をおこない、ステップＳ１の処理に戻る
。

一方、絶縁劣化の疑いがないときには、算出された絶縁
抵抗値に関するデータをデータベースに格納しステップ
Ｓ１の処理に戻る。

このように本実施例においては、各区間の各相の対地ア
ドミタンスの抵抗値を直接求めるようにしたため、零相
電流の残留分によるノイズの影響を受けることなくフィ
ーダの絶縁劣化を高感度で検出することが可能となる。

また、対地アドミタンスの抵抗骨を直接求める代りに、
対地アドミタンスの容量分と各相電圧とから各区間の容
量分を流れる電流を求め、この電流と零相電流の差を示
す電流との偏差から各区間の抵抗骨を流れる電流を求め
、この電流仏からフィーダの絶縁劣化を判定することも
可能である。

また、各フィーダの相毎に相電流を検出する相電流検出
センサを設け、各センサの検出値から各相電流の差を求
め、各相電流の差と各相電圧とから、各区間の各相にお
ける対地アドミタンスを算出することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、監視対象区間内
の各相の対地アドミタンスを求め、この算出値を基に監
視対象区間における電力系統の絶縁劣化を判定するよう
にしたため、電力系統に対地静電容量の不平衡に伴う零
相電流の残留分が生じても、零相電流の残留分による影
響を受けることなく電力系統の絶縁劣化を高感度で検出
することができ、検出精度の向上に寄与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は監視
対象区間の等価回路図、第３図は第１図に示すシステム
の作用を説明するためのフローチャート、第４図は時間
と絶縁抵抗値との関係を示す線図である。 １・・・配電変電所、２・・・変圧器、３・・・給電線
、８．２０．２３・・・プリアンプ、 ９．２１．２４・・・低域フィルタ、 １０．２２，２５・・・Ａ／Ｄ変換器、１１・・・コン
ピュータ、 １２．１３．１４・・・フィーダ、 １５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１６ａ、１６ｂ。 １６　ｃ　、　１７　ａ　、　１７　ｂ　、　ｌ　７　
ｃ　−零相電流センサ、１８・・・コンデンサ分圧器、
２６・・・メモリ、２７・・・通信端末。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力系統の監視対象区間内あるいはこの区間近傍の
   各相電圧を検出すると共に、監視対象区間両端側でそれ
   ぞれ零相電流を検出し、両零相電流の差と各相電圧とか
   ら監視対象区間内の各相の対地アドミタンスを算出し、
   この算出値を基に監視対象区間における電力系統の絶縁
   劣化を判定する電力系統の絶縁劣化判定システム。 ２、電力系統の監視対象区間内あるいはこの区間近傍の
   各相電圧を検出すると共に、監視対象区間両端側でそれ
   ぞれ零相電流を検出し、両零相電流の差と各相電圧とか
   ら監視対象区間内の各相の対地アドミタンスを算出し、
   この算出値のうち対地アドミタンスの抵抗分から監視対
   象区間における電力系統の絶縁劣化を判定する電力系統
   の絶縁劣化判定システム。 ３、電力系統の監視対象区間内あるいはこの区間近傍の
   各相電圧を検出すると共に、監視対象区間両端側でそれ
   ぞれ零相電流を検出し、両零相電流の差と各相電圧とか
   ら監視対象区間内の各相の対地アドミタンスを算出し、
   この算出値のうち対地アドミタンスの容量分と各相電圧
   から監視対象区間の容量分を流れる電流を求め、この電
   流と前記両零相電流の差を示す電流との偏差から監視対
   象区間内の抵抗分を流れる電流を求め、この電流値から
   監視対象区間における電力系統の絶縁劣化を判定する電
   力系統の絶縁劣化判定システム。４、各相電圧の検出値
   から各相電圧の周波数成分のうち相数に対応した周波数
   成分の絶対値と位相とを求め、各周波数成分の絶対値と
   位相及び各周波数成分に対する両零相電流の差を基に監
   視対象区間内の各相の対地アドミタンスを算出する請求
   項１、２又は３記載の電力系統の絶縁劣化判定システム
   。 ５、電力系統の監視対象区間内あるいはこの区間近傍の
   各相電圧を検出すると共に、監視対象区間両端側の各相
   電流をそれぞれ検出し、この検出値から各相電流の差を
   それぞれ求め、各相電流の差と各相電圧とを基に監視対
   象区間内の各相の対地アドミタンスを算出し、この算出
   値から監視対象区間における電力系統の絶縁劣化を判定
   する電力系統の絶縁劣化判定システム。