JP3826832B2 - 配電線事故区間標定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電線路で地絡事故が発生した場合に地絡事故区間を標定する装置に関し、特に配電系統条件，事故様相等の差異による誤判定をなくし、効率良く事故区間標定を行うことを特徴とした地絡事故区間標定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の地絡事故区間標定としては、特開２００１−２８８３３号で示されているようにペテルセンコイル接地系統において零相電圧と零相電流の位相差を算出し、この位相差の極性によって事故方向を判定し、位相差を算出する周波数領域を系統の共振周波数以上とすることで高精度に地絡検出する地絡事故区間標定システムが知られている。
【０００３】
また、特開平７−８７６６２号で示されているように、配電線路上に分散配置された検出子局により零相電圧および零相電流の発生レベルの大きさの変化を用いて事故情報を補足し、その情報から地絡発生を判定し、検出子局メモリに記憶された情報をポーリングして、その情報をもとに地絡区間を判定する地絡検出処理システムが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来方法にあるような地絡事故方向検出方法として零相電圧に対する零相電流の位相差を求め、位相差の符号を単純に判定する従来からの保護リレー的な判定方法では、放電性地絡のような間欠的に地絡電流が流れるような事故様相等において、地絡発生時の過渡応答の影響を受け誤判定する可能性があった。
【０００５】
また、従来の検出装置から事故情報をポーリングにより収集し、その情報をもとに地絡区間を判定する地絡検出処理システムにおいては、情報収集のためのポーリング手順が単一的で配置された各検出装置すべての事故情報を収集するため、地絡区間判定に寄与しない検出装置の情報も収集することになり、伝送効率が悪く情報収集元装置の負荷が大きいという欠点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は配電線路上に分散配置された零相電圧センサ，零相電流センサとこの各センサからの出力を入力として、地絡事故の発生を零相電圧変化幅により判定する演算手段と、センサ設置点を基準とした地絡事故方向演算手段とを備えた演算装置を有し、前記演算装置で地絡事故時の零相電圧と零相電流のベクトル積を起動判定前後の所定期間において演算し、所定期間内全てのベクトル積の符号が負又は正であることを判定することにより地絡事故方向を求めるようにしたものである。
【０００７】
また、前記演算装置で２つのベクトル積をとった電気量（電力積）の符号を地絡発生前後の所定期間内に、該所定期間内全ての電力積の符号が負又は正であることを判定することにより各検出点での地絡事故方向を求め、地絡場所を判定することにより、上記目的を達成するようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による事故区間標定装置の実施例について図表を用いながら詳細に説明する。
【０００９】
図１に事故区間標定装置の一実施例であるシステム全体構成図を示す。
【００１０】
図１において１は配電系統の背後電源、２ａ，２ｂは配電線路を示す。
【００１１】
このような配電系統構成において、配電線路の最電源寄り(変電所送り出し部)には配電線遮断器３ａ，３ｂと電圧電流センサ４１ａ，４１ｂが配置される。配電線には配電線路に分散配置された区分開閉器４ａ，４ｂ、前記の区分開閉器配置点に設置された電圧電流センサ４０ａ〜４０ｈがあり、零相電圧，零相電流を検出する。各センサ配置点には事故情報演算部１１ａ〜１１ｈおよび通信制御部１２ａ〜１２ｈを具備した事故検出装置１０ａ〜１０ｈを配置する。同様に変電所送り出し部の配電線遮断機の電圧電流センサには事故情報演算部２１，通信制御部２２を具備した変電所事故検出装置２０が設置される。これらの事故検出装置は専用の検出装置、または既に設置されている配電自動化システムの変電所装置，子局装置に事故情報演算部１１ａ〜１１ｈ，２１を組込むことで実現できる。各事故情報検出装置は通信伝送路５０を介して上位装置である事故区間標定演算装置３０と接続されている。事故区間標定演算装置は事故情報検出装置と同様に専用装置または既設の配電自動化システム上位装置に演算機能と通信機能を組込むことで実現できる。
【００１２】
図２は事故検出装置１０の詳細内部機能図を示す。事故検出装置１０は電圧，電流センサからの信号を入力する電圧電流入力演算部１００，入力演算部１００の演算結果を入力として事故情報演算する事故情報演算部１１０，入力演算部
１００の零相電圧演算結果を入力として零相電圧変化幅演算を行い事故発生判定し事故情報演算開始信号を出力するＶｏ変化幅演算部１３０，事故情報判定部
１２０および事故情報を伝送する通信制御部１４０から構成される。
【００１３】
装置動作を説明する前に非接地系統またはリアクトル接地系統（ペテルセンコイル接地：ＰＣ接地と呼ぶ）での地絡事故様相について説明する。図３は説明のため簡略化した配電系統構成を示す。配電系統は変電所バンク単位に独立した接地用変成器５または接地用変圧器６の３次開放三角結線の開放端子に接続された制限抵抗ＲｎおよびリアクトルＬｎにより構成される高インピーダンスで一次側中性点が接地された構成となる。接地インピーダンスが制限抵抗Ｒｎのみの場合を非接地系統、ＲｎおよびＬｎの場合をリアクトル接地系統と呼んでいる。このような配電系統において配電線路２のＦ点にて地絡抵抗Ｒｇの地絡が発生した場合地絡電流Ｉｆが発生し、事故点Ｆを挟んだ両側のセンサ１，センサ２にはＩo1，Ｉｏ２の零相電流が発生する。図３の配電系統Ｆ点での１線地絡事故時の等価回路を図４に示す。図４の等価回路においてＩｏ１，Ｉｏ２はそれぞれ以下の
（１）式および（２）式で表される。
【００１４】
Ｉｏ１＝−(１＋ｊ(ωＣ１−１／ωＬｎ)・Ｒｎ)Ｖｏ／Ｒｎ …（１）
Ｉｏ２＝ｊωＣ２・Ｖｏ …（２）
上記（１），（２）式からわかるように事故点Ｆより電源側のセンサ１で検出される零相電流Ｉｏ１にはＲｎによる有効成分とＣ１，Ｌｎによる無効成分があるのに対し、Ｆ点より負荷側のセンサ２で検出される零相電流Ｉｏ２はＣ２による無効分のみである。また、零相電圧Ｖｏはセンサ１，センサ２で同一の零相電圧を検出することがわかる。つまり、地絡時の零相電圧は変電所バンク単位に独立した接地インピーダンスを流れる地絡電流Ｉｆで決まるため変電所バンク内のどの検出点においても同一の値となる。今、電圧電流センサの極性を統一し、零相電圧と零相電流のベクトル積（電力積）をとった場合の電力積符号は正の場合有効分を、負の場合は無効分を示すことになる。従ってこの電力積の符号判定をすることで事故点が検出点より電源側にあるか負荷側にあるかを判定することができる。この電力積の符号は静的な状態（定常状態）においてはまさに前述の通りであるが、地絡事故発生時の過渡的な状態では、配電線路インピーダンス，接地インピーダンスの影響を受け一定値を示すことはない。
【００１５】
図５に地絡発生時の電力積様相を実験により求めた結果を示す。図５中の115は地絡点より電源側の検出点での電力積、１１６は地絡点より負荷側の検出点での電力積を示す。電源側検出点での電力積１１５は地絡発生からの時間経過に応じて電力積符号は正負両方の値を示すのに対し、地絡点より負荷側の検出点での電力積１１６は地絡発生からの時間経過に応じて絶対値の変化はあるが全て負の領域となる。電力積１１５の応動は、前述の過渡応答による影響であり、従来の保護リレーのように整定レベルと検出値の単純比較では系統条件，事故様相により決まる過渡応答差によっては誤判定する要因になる。従って、演算した電力積から事故方向を判定するには、所定の判定期間１２５，１２６の全領域において電力積符号が全て負であることを判定すれば前述の過渡応答の影響を受けることなく正確な事故方向判定が可能となる。
【００１６】
尚、この所定の判定期間は配電線の系統構成等の状況に応じて任意にその長さを設定変更することが出来る。
【００１７】
図１においてＦ点で地絡発生した場合の装置全体動作を図６の動作フローに従って説明する。配電線路上に分散配置された各センサは地絡による零相電圧，電流を検出する。センサ出力を入力とする各事故情報検出装置はセンサからの零相電圧が地絡発生によりバンク内のどの検出点でも同様に変化するため、零相電圧変化幅演算を実施し、各検出装置が同時に事故発生を判定する。事故発生判定により事故情報演算部が起動され事故情報演算（電力積演算）を各検出装置が処理し、各々の事故方向を判定する。演算した事故情報は内部メモリに格納し、上位装置からポーリングされるまで記憶する。上位装置である事故区間標定演算装置３０は、変電所事故検出装置２０からの事故発生情報割り込み信号により変電所事故検出装置２０の事故情報を受信し、受信した情報から地絡発生の当該バンクと当該配電線を判定する。本実施例では変電所事故検出装置２０からの事故発生情報割り込み信号による情報収集としているが、これは事故区間標定演算装置の周期的なポーリングによる情報収集方式によっても実現できる。事故区間標定演算装置３０では地絡事故発生配電線路を判定した後、当該配電線路に分散配置されている事故検出装置の配電線末端にあるものから順次ポーリングし、事故情報を受信する。区間判定は最低２ヶ所の事故検出装置からの情報を受信した時点で受信情報中の事故方向を比較することによって事故区間標定を実施する。受信した事故情報中の事故方向が逆向きとなる場合は、その事故検出装置に挟まれた区間が地絡区間と判定して、同方向の場合は次の事故検出装置をポーリングして事故情報を受信し、同様の区間判定を実施する。
【００１８】
この実施例によれば、変電所事故検出装置２０の事故情報から当該地絡発生配電線を配電線２ａと判定し、事故検出装置１０ｄ，１０ｃ，１０ｂの最小限のポーリングを実施することで事故区間標定ができ、従来の全装置の情報をポーリング収集する方法に比べ、伝送効率を上げ、情報収集の簡略化，情報収集元装置である事故区間標定演算装置３０の情報収集処理の負荷を軽減することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、系統条件や事故様相による過渡応答の影響を受けることなく正確に事故位置，方向が検出できるという効果がある。そして、事故情報収集において事故発生バンク，配電線を先ず判定し、その後当該事故配電線上の事故検出装置情報を収集することで、伝送効率を上げ、情報収集を簡略化でき、事故情報収集元である事故区間標定装置の情報収集負荷を軽減する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す全体構成図である。
【図２】図１の事故情報検出装置の詳細構成図である。
【図３】地絡事故様相を説明する図である。
【図４】図３の等価回路を示す図である。
【図５】地絡事故時の電力積様相の一シミュレーション例である。
【図６】本発明の一実施例を示す全体動作フローである。
【符号の説明】
２ａ，２ｂ…配電線路、３ａ，３ｂ…配電線遮断器、４ａ〜４ｈ…配電線区分開閉器、１０ａ〜１０ｈ…事故検出装置、１１ａ〜１１ｈ…事故情報演算部、
１２ａ〜１２ｈ，２２…通信制御部、２０…変電所事故検出装置、２１…事故情報演算部、３０…事故区間標定演算装置、４０ａ〜４０ｈ，４１ａ，４１ｂ…電圧電流センサ、５０…通信伝送路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電線路で地絡事故が発生した場合に地絡事故区間を標定する装置に関し、特に配電系統条件，事故様相等の差異による誤判定をなくし、効率良く事故区間標定を行うことを特徴とした地絡事故区間標定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の地絡事故区間標定としては、特開２００１−２８８３３号で示されているようにペテルセンコイル接地系統において零相電圧と零相電流の位相差を算出し、この位相差の極性によって事故方向を判定し、位相差を算出する周波数領域を系統の共振周波数以上とすることで高精度に地絡検出する地絡事故区間標定システムが知られている。
【０００３】
また、特開平７−８７６６２号で示されているように、配電線路上に分散配置された検出子局により零相電圧および零相電流の発生レベルの大きさの変化を用いて事故情報を補足し、その情報から地絡発生を判定し、検出子局メモリに記憶された情報をポーリングして、その情報をもとに地絡区間を判定する地絡検出処理システムが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来方法にあるような地絡事故方向検出方法として零相電圧に対する零相電流の位相差を求め、位相差の符号を単純に判定する従来からの保護リレー的な判定方法では、放電性地絡のような間欠的に地絡電流が流れるような事故様相等において、地絡発生時の過渡応答の影響を受け誤判定する可能性があった。
【０００５】
また、従来の検出装置から事故情報をポーリングにより収集し、その情報をもとに地絡区間を判定する地絡検出処理システムにおいては、情報収集のためのポーリング手順が単一的で配置された各検出装置すべての事故情報を収集するため、地絡区間判定に寄与しない検出装置の情報も収集することになり、伝送効率が悪く情報収集元装置の負荷が大きいという欠点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は配電線路上に分散配置された零相電圧センサ，零相電流センサとこの各センサからの出力を入力として、地絡事故の発生を零相電圧変化幅により判定する演算手段と、センサ設置点を基準とした地絡事故方向演算手段とを備えた演算装置を有し、前記演算装置で地絡事故時の零相電圧と零相電流のベクトル積を起動判定前後の所定期間において演算し、所定期間内全てのベクトル積の符号が負又は正であることを判定することにより地絡事故方向を求めるようにしたものである。
【０００７】
また、前記演算装置で２つのベクトル積をとった電気量（電力積）の符号を地絡発生前後の所定期間内に、該所定期間内全ての電力積の符号が負又は正であることを判定することにより各検出点での地絡事故方向を求め、地絡場所を判定することにより、上記目的を達成するようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による事故区間標定装置の実施例について図表を用いながら詳細に説明する。
【０００９】
図１に事故区間標定装置の一実施例であるシステム全体構成図を示す。
【００１０】
図１において１は配電系統の背後電源、２ａ，２ｂは配電線路を示す。
【００１１】
このような配電系統構成において、配電線路の最電源寄り(変電所送り出し部)には配電線遮断器３ａ，３ｂと電圧電流センサ４１ａ，４１ｂが配置される。配電線には配電線路に分散配置された区分開閉器４ａ，４ｂ、前記の区分開閉器配置点に設置された電圧電流センサ４０ａ〜４０ｈがあり、零相電圧，零相電流を検出する。各センサ配置点には事故情報演算部１１ａ〜１１ｈおよび通信制御部１２ａ〜１２ｈを具備した事故検出装置１０ａ〜１０ｈを配置する。同様に変電所送り出し部の配電線遮断機の電圧電流センサには事故情報演算部２１，通信制御部２２を具備した変電所事故検出装置２０が設置される。これらの事故検出装置は専用の検出装置、または既に設置されている配電自動化システムの変電所装置，子局装置に事故情報演算部１１ａ〜１１ｈ，２１を組込むことで実現できる。各事故情報検出装置は通信伝送路５０を介して上位装置である事故区間標定演算装置３０と接続されている。事故区間標定演算装置は事故情報検出装置と同様に専用装置または既設の配電自動化システム上位装置に演算機能と通信機能を組込むことで実現できる。
【００１２】
図２は事故検出装置１０の詳細内部機能図を示す。事故検出装置１０は電圧，電流センサからの信号を入力する電圧電流入力演算部１００，入力演算部１００の演算結果を入力として事故情報演算する事故情報演算部１１０，入力演算部
１００の零相電圧演算結果を入力として零相電圧変化幅演算を行い事故発生判定し事故情報演算開始信号を出力するＶｏ変化幅演算部１３０，事故情報判定部
１２０および事故情報を伝送する通信制御部１４０から構成される。
【００１３】
装置動作を説明する前に非接地系統またはリアクトル接地系統（ペテルセンコイル接地：ＰＣ接地と呼ぶ）での地絡事故様相について説明する。図３は説明のため簡略化した配電系統構成を示す。配電系統は変電所バンク単位に独立した接地用変成器５または接地用変圧器６の３次開放三角結線の開放端子に接続された制限抵抗ＲｎおよびリアクトルＬｎにより構成される高インピーダンスで一次側中性点が接地された構成となる。接地インピーダンスが制限抵抗Ｒｎのみの場合を非接地系統、ＲｎおよびＬｎの場合をリアクトル接地系統と呼んでいる。このような配電系統において配電線路２のＦ点にて地絡抵抗Ｒｇの地絡が発生した場合地絡電流Ｉｆが発生し、事故点Ｆを挟んだ両側のセンサ１，センサ２にはＩo1，Ｉｏ２の零相電流が発生する。図３の配電系統Ｆ点での１線地絡事故時の等価回路を図４に示す。図４の等価回路においてＩｏ１，Ｉｏ２はそれぞれ以下の
（１）式および（２）式で表される。
【００１４】
Ｉｏ１＝−(１＋ｊ(ωＣ１−１／ωＬｎ)・Ｒｎ)Ｖｏ／Ｒｎ …（１）
Ｉｏ２＝ｊωＣ２・Ｖｏ …（２）
上記（１），（２）式からわかるように事故点Ｆより電源側のセンサ１で検出される零相電流Ｉｏ１にはＲｎによる有効成分とＣ１，Ｌｎによる無効成分があるのに対し、Ｆ点より負荷側のセンサ２で検出される零相電流Ｉｏ２はＣ２による無効分のみである。また、零相電圧Ｖｏはセンサ１，センサ２で同一の零相電圧を検出することがわかる。つまり、地絡時の零相電圧は変電所バンク単位に独立した接地インピーダンスを流れる地絡電流Ｉｆで決まるため変電所バンク内のどの検出点においても同一の値となる。今、電圧電流センサの極性を統一し、零相電圧と零相電流のベクトル積（電力積）をとった場合の電力積符号は正の場合有効分を、負の場合は無効分を示すことになる。従ってこの電力積の符号判定をすることで事故点が検出点より電源側にあるか負荷側にあるかを判定することができる。この電力積の符号は静的な状態（定常状態）においてはまさに前述の通りであるが、地絡事故発生時の過渡的な状態では、配電線路インピーダンス，接地インピーダンスの影響を受け一定値を示すことはない。
【００１５】
図５に地絡発生時の電力積様相を実験により求めた結果を示す。図５中の115は地絡点より電源側の検出点での電力積、１１６は地絡点より負荷側の検出点での電力積を示す。電源側検出点での電力積１１５は地絡発生からの時間経過に応じて電力積符号は正負両方の値を示すのに対し、地絡点より負荷側の検出点での電力積１１６は地絡発生からの時間経過に応じて絶対値の変化はあるが全て負の領域となる。電力積１１５の応動は、前述の過渡応答による影響であり、従来の保護リレーのように整定レベルと検出値の単純比較では系統条件，事故様相により決まる過渡応答差によっては誤判定する要因になる。従って、演算した電力積から事故方向を判定するには、所定の判定期間１２５，１２６の全領域において電力積符号が全て負であることを判定すれば前述の過渡応答の影響を受けることなく正確な事故方向判定が可能となる。
【００１６】
尚、この所定の判定期間は配電線の系統構成等の状況に応じて任意にその長さを設定変更することが出来る。
【００１７】
図１においてＦ点で地絡発生した場合の装置全体動作を図６の動作フローに従って説明する。配電線路上に分散配置された各センサは地絡による零相電圧，電流を検出する。センサ出力を入力とする各事故情報検出装置はセンサからの零相電圧が地絡発生によりバンク内のどの検出点でも同様に変化するため、零相電圧変化幅演算を実施し、各検出装置が同時に事故発生を判定する。事故発生判定により事故情報演算部が起動され事故情報演算（電力積演算）を各検出装置が処理し、各々の事故方向を判定する。演算した事故情報は内部メモリに格納し、上位装置からポーリングされるまで記憶する。上位装置である事故区間標定演算装置３０は、変電所事故検出装置２０からの事故発生情報割り込み信号により変電所事故検出装置２０の事故情報を受信し、受信した情報から地絡発生の当該バンクと当該配電線を判定する。本実施例では変電所事故検出装置２０からの事故発生情報割り込み信号による情報収集としているが、これは事故区間標定演算装置の周期的なポーリングによる情報収集方式によっても実現できる。事故区間標定演算装置３０では地絡事故発生配電線路を判定した後、当該配電線路に分散配置されている事故検出装置の配電線末端にあるものから順次ポーリングし、事故情報を受信する。区間判定は最低２ヶ所の事故検出装置からの情報を受信した時点で受信情報中の事故方向を比較することによって事故区間標定を実施する。受信した事故情報中の事故方向が逆向きとなる場合は、その事故検出装置に挟まれた区間が地絡区間と判定して、同方向の場合は次の事故検出装置をポーリングして事故情報を受信し、同様の区間判定を実施する。
【００１８】
この実施例によれば、変電所事故検出装置２０の事故情報から当該地絡発生配電線を配電線２ａと判定し、事故検出装置１０ｄ，１０ｃ，１０ｂの最小限のポーリングを実施することで事故区間標定ができ、従来の全装置の情報をポーリング収集する方法に比べ、伝送効率を上げ、情報収集の簡略化，情報収集元装置である事故区間標定演算装置３０の情報収集処理の負荷を軽減することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、系統条件や事故様相による過渡応答の影響を受けることなく正確に事故位置，方向が検出できるという効果がある。そして、事故情報収集において事故発生バンク，配電線を先ず判定し、その後当該事故配電線上の事故検出装置情報を収集することで、伝送効率を上げ、情報収集を簡略化でき、事故情報収集元である事故区間標定装置の情報収集負荷を軽減する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す全体構成図である。
【図２】図１の事故情報検出装置の詳細構成図である。
【図３】地絡事故様相を説明する図である。
【図４】図３の等価回路を示す図である。
【図５】地絡事故時の電力積様相の一シミュレーション例である。
【図６】本発明の一実施例を示す全体動作フローである。
【符号の説明】
２ａ，２ｂ…配電線路、３ａ，３ｂ…配電線遮断器、４ａ〜４ｈ…配電線区分開閉器、１０ａ〜１０ｈ…事故検出装置、１１ａ〜１１ｈ…事故情報演算部、
１２ａ〜１２ｈ，２２…通信制御部、２０…変電所事故検出装置、２１…事故情報演算部、３０…事故区間標定演算装置、４０ａ〜４０ｈ，４１ａ，４１ｂ…電圧電流センサ、５０…通信伝送路。
Claims (2)
- 配電線路上に分散配置された零相電圧センサ，零相電流センサとこの各センサからの出力を入力として、地絡事故の発生を零相電圧変化幅により判定する演算手段と、センサ設置点を基準とした地絡事故方向演算手段とを備えた演算装置を有し、前記演算装置で地絡事故時の零相電圧と零相電流のベクトル積を起動判定前後の所定期間において演算し、所定期間内全てのベクトル積の符号が負又は正であることを判定することにより地絡事故方向を求めることを特徴とした配電線事故区間標定装置。
- 配電線路上に分散配置された零相電圧センサ，零相電流センサとこの各センサからの出力を入力として、地絡事故の発生を零相電圧変化幅により判定する演算手段と、センサ設置点を基準とした地絡事故方向演算手段とを備えた演算装置を有し、前記演算装置で２つのベクトル積をとった電気量（電力積）の符号を地絡発生前後の所定期間内に、該所定期間内全ての電力積の符号が負又は正であることを判定することにより各検出点での地絡事故方向を求め、地絡場所を判定するようにしたことを特徴とした配電線事故区間標定装置。
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