JPH06347503A - 地絡故障点標定装置 - Google Patents

地絡故障点標定装置

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JPH06347503A
JPH06347503A JP13832493A JP13832493A JPH06347503A JP H06347503 A JPH06347503 A JP H06347503A JP 13832493 A JP13832493 A JP 13832493A JP 13832493 A JP13832493 A JP 13832493A JP H06347503 A JPH06347503 A JP H06347503A
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JP
Japan
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distance
point
fault
zero
line
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JP13832493A
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English (en)
Inventor
Shunei Shimono
俊英 下野
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】高抵抗接地系3端子平行2回線送電線のいずれ
かの2端A,Bにおいて零相電流をそれぞれ検出し、各
端A,Bから地絡故障点までの距離を算出する。前の距
離をx,後の距離をx′とすると、x,x′のいずれも
が、端A,Bから分岐点Tまでの距離よりも大きくなっ
たときは、故障点は、当該2端A,Bから分岐点Tまで
の間には存在しないで、他の残りの1端Cから分岐点T
までの間に存在すると判定する。 【効果】3端A,B,Cと分岐点Tとの間のどの区間で
故障が起こっても、故障点を特定することができ、高抵
抗接地系3端子平行2回線送電線の故障点の探索が容易
になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高抵抗接地系3端子平
行2回線送電線における故障点標定方法に関し、さらに
詳細には、前記送電線において従来から採用されている
零相電流分流比演算方法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】変電所間の送電は、電力供給の信頼度向
上のため、一般に平行2回線方式が採用されている。送
電線は、建物内で保守管理されている変電所等と比較し
て、外部に起因する故障が不可避である。したがって、
故障発生時には故障点探索作業が伴い、特に山間部にお
ける故障点探索は、非常に困難となる。
【0003】そこで、故障のある範囲を予め計算して特
定(標定)しておけば、その範囲内で故障点を探索すれ
ばよく、作業の効率化の向上につながる。従来からの、
抵抗接地方式の3端子平行2回線送電線における片回線
1地点での地絡故障点標定装置として、各端子における
電流値を用いて分流比を算出する方法が採用されている
(特開平2−19779 号公報参照)。
【0004】いま、図7の3端子平行2回線の各回線を
1L,2Lとし、3端子をそれぞれ送電端A、受電端
B、受電端Cとし、分岐点をTとし、AT,TB,TC
間の距離をそれぞれd1 ,d 2,d3 とする。送電端A
には中性点接地された電源(変圧器でもよい)TRが接
続され、受電端B、受電端Cには中性点のない負荷又は
電源が接続されている。
【0005】送電端Aでの1L回線には零相電流I01
流れ、2L回線には零相電流I02が流れるものとし、送
電端Aから距離xの1L回線に地絡故障が発生し、故障
点から零相電流I0fが流れ出しているとする。前記の方
法によれば、送電端Aから故障点までの距離xは、送電
端Aの電流情報I01,I02のみに基づいて次の式によ
り、算出できる。
【0006】
【数1】
【0007】上の式(1) が導かれる根拠は、前記の特開
平2−19779 号公報に解説されているが、ここで、図7
を用いてもう一度詳しく説明する。図7の3端子平行2
回線の送電端Aから分岐Tまでの線路の単位長当たりの
零相インピーダンスをZ0 、零相相互インピーダンスを
0m、受電端Bから分岐Tまでの線路の単位長当たりの
零相インピーダンスをZ0 ′、零相相互インピーダンス
をZ0m′、受電端Cから分岐Tまでの線路の単位長当た
りの零相インピーダンスをZ0 ″、零相相互インピーダ
ンスをZ0m″とする。また、送電端Aの電圧をV0 ,受
電端Bの電圧をV0 ′,受電端Cの電圧をV0 ″とす
る。
【0008】受電端Bでの1L回線には零相電流I01
が流れ、2L回線には零相電流I02′が流れているもの
とし、受電端Cでの1L回線には零相電流I01″が流
れ、2L回線には零相電流I02″が流れるているものと
する。キルヒホフの電流則より、 I01+I01′+I01″=I0f (2) I02+I02′+I02″=0 (3) が成り立つ。両式の差をとれば、 ΔI0 +ΔI0 ′+ΔI0 ″=I0f (4) となる。ただし、 ΔI0 =I01−I02, ΔI0 ′=I01′−I02′, ΔI0 ″=I01″−I02″ である。
【0009】次に故障点における電圧V01f ,V02f
それぞれ、各端子からの電圧降下により求める。送電端
Aから V01f =V0 −x(Z0 01+Z0m02) V02f =V0 −x(Z0 02+Z0m01) が求まり、差電圧をとると、 V01f −V02f =−x(Z0 −Z0m)ΔI0 (5) 受電端Bから V01f =V0 ′−d2 (Z0 ′I01′+Z0m′I02′)
+(d1 −x) {Z0 (I01−I0f)+Z0m02} V02f =V0 ′−d2 (Z0 ′I02′+Z0m′I01′)
+(d1 −x) {Z0 02+Z0m(I01−I0f)} が求まり、差電圧をとると、 V01f −V02f =−d2 (Z0 ′−Z0m′)ΔI0 ′ +(d1 −x) (Z0 −Z0m)(ΔI0 −I0f) (6) 受電端Cから V01f =V0 ″−d3 (Z0 ″I01″+Z0m″I02″)
+(d1 −x) {Z0 (I01−I0f)+Z0m02} V02f =V0 ″−d3 (Z0 ″I02″+Z0m″I01″)
+(d1 −x) {Z0 02+Z0m(I01−I0f)} が求まり、差電圧をとると、 V01f −V02f =−d3 (Z0 ″−Z0m″)ΔI0 ″ +(d1 −x) (Z0 −Z0m)(ΔI0 −I0f) (7) となる。上の(5) (6) (7) 式より、 (Z0 −Z0m){xΔI0 +(d1 −x ) (ΔI0 −I0f)} −(Z0 ′−Z0m′)d2 ΔI0 ′=0 (8) (Z0 ′−Z0m′)d2 ΔI0 ′ −(Z0 ″−Z0m″)d3 ΔI0 ″=0 (9) が成り立つ。
【0010】ここで、全区間で線路インピーダンスが等
しい、すなわち、 Z0 −Z0m=Z0 ′−Z0m′=Z0 ″−Z0m″ と仮定すると、(8) (9) 式は、 d1 ΔI0 −d2 ΔI0 ′−(d1 −x ) I0f=0 (10) d2 ΔI0 ′−d3 ΔI0 ″=0 (11) となる。
【0011】この(10) (11) 式と、(4) 式とをまとめて
行列で表現すると、
【0012】
【数2】
【0013】となる。この行列式を解くと、 ΔI0 ={1−x(d2 +d3 )/D}I0f (13) ΔI0 ′=x(d3 /D) I0f (14) ΔI0 ″=x(d2 /D) I0f (15) となる。ただし、D=d2 3 +d3 1 +d1 2
した。(13)(14)(15)式の右辺のI0fの係数は故障電流分
流比率を示している。これらをxについて解くと、 x={D/(d2 +d3 )}{1−ΔI0 /I0f} (16) x=(D/d3 ) ΔI0 ′/I0f (17) x=(D/d2 ) ΔI0 ″/I0f (18) となる。なお、(16)〜(18)式から分かるように、3つの
差電流ΔI0 ,ΔI0 ′,ΔI0 ″及び故障電流I
0fは、すべて同相であるので、絶対値によって記述する
ことが可能である。しかし、記載の都合上、絶対値の記
号を省略して以下の説明を進めていく。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】(1) 式によって算出さ
れた距離xは、AT間の距離d1 より小さいならば、そ
のまま送電端Aから故障点までの距離となるものである
が、距離xがAT間の距離d1 より大きいときは、分岐
点Tと受電端B又は受電端Cとのいずれの間に地絡故障
が発生しているのか分からなかった。
【0015】そこで従来では、(1) 式によって算出され
た距離xがAT間の距離d1 より大きいと、分岐点Tと
受電端B又は受電端Cのいずれかとの間に地絡故障が発
生していると判断するのみであった(前記特開平2−19
779 号公報参照)。このように、従来の技術では、条件
によっては、分岐点Tと受電端B又は受電端Cのいずれ
との間に地絡故障が発生しているのか、故障点の位置を
特定できないという欠点があった。
【0016】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、故障点が一端から分岐点までの線路よりも
遠くにあるときでも、故障点を常に特定することができ
る地絡故障点標定装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの請求項1記載の地絡故障点標定装置は、高抵抗接地
系3端子平行2回線送電線の、一端から分岐点までの線
路長及び分岐点から他の2端までの線路長に基づいて補
正係数を算出して記憶する整定値記憶手段と、高抵抗接
地系3端子平行2回線送電線のいずれかの2端において
1L回線零相電流及び2L回線零相電流をそれぞれ検出
する第1,第2の電流検出手段と、前記補正係数を要素
として、前記第1の電流検出手段によって検出された零
相電流値に基づいて当該端から地絡故障点までの距離を
算出する第1の距離算出手段と、前記補正係数を要素と
して、前記第2の電流検出手段によって検出された零相
電流値に基づいて当該端から地絡故障点までの距離を算
出する第2の距離算出手段と、前記第1の距離算出手段
と第2の距離算出手段とによってそれぞれ算出された距
離の関係に基づいて地絡故障点を特定する地絡故障点特
定手段とを有するものである。
【0018】
【作用】前記の地絡故障点標定装置によれば、第1の距
離算出手段によって一端から地絡故障点までの距離を算
出することができるとともに、第2の距離算出手段によ
って他端から地絡故障点までの距離も算出することがで
きる。前の距離をx,後の距離をx′とすると、x,
x′のいずれかが、端から分岐点までの距離よりも小さ
いときは、その距離は、そのまま当該端から故障点まで
の距離となることは従来と同様である。
【0019】しかし、x,x′のいずれもが、端から分
岐点までの距離よりも大きくなったときは、故障点は、
当該2端から分岐点までの間には存在しないで、他の残
りの1端から分岐点までの間に存在する、と判定するこ
とができる。したがって、3端と分岐点との間のどの位
置で故障が起こっても、故障点を特定することができ
る。
【0020】次に、計算式を用いてさらに具体的に説明
する。図1は、図7の3端子平行2回線の受電端Bに電
流検出手段を付加した回路図であり、図1の回路を差電
流等価回路で表したものが図2である。まず、送電端A
から故障点までの距離xを送電端Aにおける測定値ΔI
0 を用いて表わすことを試みる。
【0021】(13)式を再掲する。 ΔI0 ={1−x(d2 +d3 )/D}I0f この式を書き直すと、 (ΔI0 /I0f)D=D−x(d2 +d3 ) (19) となる。図1又は図2のように、故障点がAT間にある
場合を想定しているので、0≦x≦d1 であるから、 d2 3 ≦(ΔI0 /I0f)D≦D (20) となる。
【0022】もし、故障点がTC間にあるとすると(図
3参照)、(14)式に相当する式は、 ΔI0 =x″(d2 /D) I0f となり、この式を書き直すと、 (ΔI0 /I0f)D=x″d2 (21) となる。0≦x″≦d3 であるから、 0≦(ΔI0 /I0f)D≦d2 3 (22) となる。もし、故障点がTB間にあるとすると(図4参
照)、(14)式に相当する式は、 ΔI0 =x′(d3 /D) I0f となり、この式を書き直すと、 (ΔI0 /I0f)D=x′d3 (23) となる。0≦x′≦d2 であるから、 0≦(ΔI0 /I0f)D≦d2 3 (24) となる。
【0023】(22)式と(24)式とは同じ式であるから、送
電端Aから見た場合、故障点がTB間、又はTC間にあ
るときは、どちらの故障であるか区別がつかないことを
意味する。以上の結果をまとめると、送電端Aで検出さ
れる差電流ΔI0 と故障電流I0fとを使って、 (ΔI0 /I0f)D を算出し、これがd2 3 より大きいか小さいかを判定
することによって、故障点がAT間にあるか、TB若し
くはTC間にあるかを判定することができる。
【0024】なお、この判定において、故障電流I
0fは、故障点から流出する両回線の差電流の大きさであ
り、未知の値である。しかし、片回線の故障であれば、
完全地絡時の零相電流NGRIを整定しておくと、実際
に地絡のあったときの零相電流(故障電流)I0fは、 I0f=NGRI×ρ と表される。ここに、ρは地絡度であり、故障時の零相
電圧V0 と系統電圧公称値Eとを用いて、 ρ=|V0 |/E と表される。
【0025】零相電圧V0 は、地絡電流による送電線の
電圧降下を無視すると(地絡電流の絶対値は小さいか
ら、この近似はなりたつ)、受電端Bで測定したもの
も、送電端Aで測定したものも同じとみなすことができ
る。送電端Aから故障点までの距離xは、(19)式を変形
して、 x=(1−ΔI0 /I0f)D/(d2 +d3 ) (25) で求められる。受電端Cから故障点までの距離x″は、
(21)式を変形して、 x″=(ΔI0 /I0f)D/d2 (26) で求められる。受電端Bから故障点までの距離x′は、
(32)式を変形して、 x′=(ΔI0 /I0f)D/d3 (27) で求められる。
【0026】次に、故障点の距離xを受電端Bにおける
測定値ΔI0 ′を用いて表わすことを試みる。(14)式を
再掲する。 ΔI0 ′=x(d3 /D) I0f この式を書き直すと、 (ΔI0 ′/I0f)D=xd3 (28) となる。
【0027】いまは図1又は図2のように、故障点がA
T間にある場合を想定しているので、0≦x≦d1 であ
るから、 0≦(ΔI0 ′/I0f)D≦d1 3 (29) となる。もし、故障点がTC間にあるとすると(図3参
照)、(14)式に相当する式は、 ΔI0 ′=x″(d1 /D) I0f となり、この式を書き直すと、 (ΔI0 ′/I0f)D=x″d1 (30) となる。0≦x″≦d3 であるから、 0≦(ΔI0 ′/I0f)D≦d1 3 (31) となる。(29)式と(31)式とは同じ式であるから、受電端
Bから見た場合、故障点がAT間、又はTC間にあると
きは、何方の故障であるか区別が付かないことを意味す
る。
【0028】もし、故障点がTB間にあるとすると(図
4参照)、(13)式に相当する式は、 ΔI0 ′={1−x′(d1 +d3 )/D}I0f となり、この式を書き直すと、 (ΔI0 ′/I0f)D=D−x′(d1 +d3 ) (32) となる。0≦x′≦d2 であるから、 d1 3 ≦(ΔI0 ′/I0f)D≦D (33) となる。(33)式を(29)(31)式と比較すると、明らかに異
なっている。
【0029】これらの結果を用いると、受電端Bで検出
される差電流ΔI0 ′と、故障電流I0fとを使って、 (ΔI0 ′/I0f)D を算出し、これがd1 3 より大きいか小さいかを判定
することによって、故障点がTB間にあるか、AT若し
くはTC間にあるかを判定することができる。
【0030】なお、送電端Aから故障点までの距離x
は、(28)式を変形して x=(ΔI0 ′/I0f)D/d3 (34) で求められる。受電端Cから故障点までの距離x″は、
(30)式を変形して、 x″=(ΔI0 ′/I0f)D/d1 (35) で求められる。また、受電端Bから故障点までの距離
x′は、(32)式を変形して、 x′=(1−ΔI0 ′/I0f)D/(d1 +d3 ) (36) で求められる。
【0031】以上のように、送電端Aにおける測定値Δ
0 を用いて (ΔI0 /I0f)D を算出し、これがd2 3 より大きいか小さいかを判定
することによって、故障点がAT間にあるか、TB若し
くはTC間にあるかを判定することができ、受電端Bで
検出される差電流ΔI0 ′を用いて、 (ΔI0 ′/I0f)D を算出し、これがd1 3 より大きいか小さいかを判定
することによって、故障点がTB間にあるか、AT若し
くはTC間にあるかを判定することができる。
【0032】したがって、例えば故障点がAT間にある
場合、送電端Aにおける測定値ΔI 0 を用いて判定する
ことができ、故障点がTB間にある場合、送電端Bにお
ける測定値ΔI0 ′を用いて判定することができ、故障
点がTC間にある場合は、両方の判定結果を組み合わせ
ることによって、初めて判定することができる。
【0033】
【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図5は、高抵抗接地系3端子平行2回線送電線
1L,2Lの送電端Aに設けられた変流器CT、母線に
設けられた接地変圧器GPT、受電端Bに設けられた変
流器CT、故障点標定部1等を示すブロック図である。
【0034】3端子平行2回線の3端子をそれぞれ送電
端A、受電端B、受電端Cとし、分岐点をTとし、A
T,TB,TC間の距離をそれぞれd1 ,d 2,d3
する。送電端Aには中性点接地された電源(変圧器でも
よい)が接続され、受電端B、受電端Cには中性点のな
い負荷又は電源が接続されているものとする。接地変圧
器GPTの検出電圧である零相電圧V0 と、送電端Aに
設けられた変流器CTの残留回路からの検出電流である
零相電流I01,I02と、受電端Bに設けられた変流器C
Tの残留回路からの検出電流である零相電流I01′,I
02′とは、補助変成器12A,12B、サンプルホール
ド回路13A,13B、A/D変換回路14A,14B
を通してディジタル化されて故障検出回路15に供給さ
れ、ここにおいて、零相電圧V0 と零相電流I01
02,I01′,I02′との位相関係等により当該送電線
に地絡故障が起こったかどうか判別される。
【0035】一方、零相電圧V0 と零相電流I01
02,I01′,I02′とのディジタルデータは、故障点
標定部1に入力される。故障点標定部1は、図6に示す
ように、これらのディジタルデータを記憶するデータメ
モリ16、これらのディジタルデータに基づいて故障点
標定演算をするCPU18、及び各種の整定値(d1
2,d3 ,D,完全地絡時の地絡電流値NGRI、系
統電圧公称値E等)を記憶しているメモリ17を有して
いる。
【0036】CPU18は、故障検出回路15が地絡故
障を検出した時点で、データメモリ16から故障直後の
データを取り出し、故障電流I0fを式 I0f=NGRI×ρ により推定する。ここに、ρは地絡度であり、故障時の
零相電圧V0 と系統電圧公称値E(例えば6.6kVの
系統であれば、E=6.6kV/√3)とを用いて、 ρ=|V0 |/E で表されるものである。
【0037】そしてCPU18は、送電端Aにおける差
電流ΔI0 を用いて(ΔI0 /I0f)Dを算出し、これ
がd2 3 より大きいか小さいかを判定することによっ
て、故障点がAT間にあるか、TB若しくはTC間にあ
るかを判定する。また、受電端Bで検出される差電流Δ
0 ′を用いて、(ΔI0 ′/I0f)Dを算出し、これ
がd1 3 より大きいか小さいかを判定することによっ
て、故障点がTB間にあるか、AT若しくはTC間にあ
るかを判定する。
【0038】この判定により、前述したように、故障点
がTB間にあるか、AT間にあるか、TC間にあるかを
判定することができる。そして、何れの区間にあるかに
応じて(25)〜(27)式、又は(34)〜(36)式を用いていずれ
かの端から故障点までの距離を標定することができる。
CPU18の標定出力は表示部19に入力され、故障区
間と、故障点までの距離が表示される。
【0039】
【発明の効果】以上のように本発明の地絡故障点標定装
置によれば、第1の距離算出手段によって一端から地絡
故障点までの距離を算出することができるとともに、第
2の距離算出手段によって他端から地絡故障点までの距
離も算出することができる。前の距離をx,後の距離を
x′とすると、x,x′のいずれもが、端から分岐点ま
での距離よりも大きくなったときは、故障点は、当該2
端から分岐点までの間には存在しないで、他の残りの1
端から分岐点までの間に存在する、と判定することがで
きる。
【0040】したがって、3端と分岐点との間のどの区
間で故障が起こっても、故障点を特定することができ、
高抵抗接地系3端子平行2回線送電線の故障点の探索が
容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】3端子平行2回線の送電端A、受電端Bにそれ
ぞれ電流検出手段を付加したときの零相等価回路図であ
る。
【図2】図1の回路を差電流等価回路で表した図であ
る。
【図3】故障点がTC間にあるときの差電流等価回路図
である。
【図4】故障点がTB間にあるときの差電流等価回路図
である。
【図5】高抵抗接地系3端子平行2回線送電線1L,2
Lの送電端Aに設けられた変流器CT、母線に設けられ
た接地変圧器GPT、受電端Bに設けられた変流器C
T、故障点標定部1等を示すブロック図である。
【図6】故障点標定部1の内部構成を示すブロック図で
ある。
【図7】従来の零相電流分流比演算方法を説明するため
の零相等価回路図である。
【符号の説明】
1 故障点標定部 1L,2L 高抵抗接地系3端子平行2回線送電線 A 送電端 B 受電端 CT 変流器 T 分岐点 Z′,Z″ 中性点イーピーダンス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高抵抗接地系3端子平行2回線送電線の、
    一端から分岐点までの線路長及び分岐点から他の2端ま
    での線路長に基づいて補正係数を算出して記憶する整定
    値記憶手段と、 高抵抗接地系3端子平行2回線送電線のいずれかの2端
    において1L回線零相電流及び2L回線零相電流をそれ
    ぞれ検出する第1,第2の電流検出手段と、 前記補正係数を要素として、前記第1の電流検出手段に
    よって検出された零相電流値に基づいて当該端から地絡
    故障点までの距離を算出する第1の距離算出手段と、 前記補正係数を要素として、前記第2の電流検出手段に
    よって検出された零相電流値に基づいて当該端から地絡
    故障点までの距離を算出する第2の距離算出手段と、 前記第1の距離算出手段と第2の距離算出手段とによっ
    てそれぞれ算出された距離の関係に基づいて地絡故障点
    を特定する地絡故障点特定手段とを有することを特徴と
    する地絡故障点標定装置。
JP13832493A 1993-06-10 1993-06-10 地絡故障点標定装置 Pending JPH06347503A (ja)

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