JPH0145803B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は配電線に複数装着して過電流発生時、
これを表示するようにした過電流表示装置に関す
るものである。

従来、配電線に短絡事故等による過電流が発生
すると、これを変電所に設置した過電流継電器に
より検出して変電所のしや断器をトリツプさせ、
再閉路継電器により一定時間後に上記しや断器を
再閉路させ、この再閉路が成功すればそのまゝ電
力を供給し、再閉路が不成功即ち再びしや断器が
トリツプした場合はその時点で故障区間のいわゆ
る選択しや断を行なわせて故障区間の分離を図り
健全区間へしや断器のいわゆる再々閉路により送
電して、停電区域の縮少化を図る方式が配電線に
採用されている。しかし乍ら、近時配電線の絶縁
電線化に伴なつて、落雷による短絡事故が発生す
るとアークが集中し配電線が溶断しても絶縁被覆
により絶縁されて地絡検出ができず、このためし
や断器を再閉路させると、あたかも健全であるか
のごとく再閉路成功という状態になつて電力が供
給され、保守員をして一時的な短絡事故と思わ
せ、そのまゝ電力供給を続ければ、断線した配電
線によつて感電し、人身事故を惹起するおそれが
あるという問題を有する。又、配電線が溶断に至
らない場合であつてもアークの集中により損傷が
著しくその後の機械的な外力により断線してしま
うこともあつて過電流によりしや断器がトリツプ
した場合、自動再閉路をロツクして、過電流の発
生した配電線の事故復旧を図ることが配電線の保
守管理上必要となつてくる。しかし、一方では、
過電流発生時、自動再閉路をロツクすることは、
事故復旧まで広域に亘つて停電することになるの
で、電力供給面でのサービス低下につながるとい
う問題がある。

これに対処するため、配電線に過電流表示器を
取付け、過電流発生時事故点を迅速に見つけて早
急に事故復旧を図り、停電時間の短絡を図るよう
にしたものがある。この過電流表示器は過電流が
流れるとリレーを動作させて表示片のロツクを除
いて器外に突出表示せしめるようにしたもので、
このように構成されたものにあつては、表示動作
後、その都度柱上において手動による復帰が必要
となり、柱上への昇降、活線状態での復帰操作等
多くの手間を要し、かつ危険性もともなうという
欠点を有していた。

本発明は、上述した点にかんがみてなされたも
ので、その目的とするところは簡略化した構成
で、過電流を的確に検出表示させ、これを所定時
間保持した後自動復帰せしめるようにしたものを
提供することにある。

以下、本発明の実施例を図によつて説明する。
１は配電線、２は配電線１に着脱可能に装着した
電流検出部で、２分割して配電線１をその両側か
ら挾着して貫通させるようにした貫通形の変流器
CT₁より構成されておる。３は電流検出部２から
接続されて配電線１に過電流が流れたとき表示部
４を表示せしめるようにした制御部である。そし
て、上記制御部３の出力端に接続された表示部４
はエレクトロクロミツクスデイスプレイと称せら
れる表示素子ECDからなつている。これは容器
基板内に表示電極P₁と対極電極P₂とを対向させ、
この両極間に水素イオンが移動するための電解液
ELが封入されて形成され、上記表示電極P₁に
（−）極性、対極電極P₂に（＋）極性の電圧を印
加すると、電解液EL中の水素イオンが表示電極
P₁に付着して青色に発色表示し、上記電極P₁、
P₂に上述とは逆極性の電圧をかけて電流を逆に
流すことにより表示電極P₁に付着した水素イオ
ンが電離して上記青色の発色表示が消色されるよ
うになつておる。又、表示素子ECDは印加電圧
時間と書込電気量との関係を第３図に示すよう
に、時間の経過と共に書込電気量は増大する特性
を示し、電圧を印加してから数秒で発色表示する
ようになつており、書込電気量が増大して起電力
をもち、メモリー機能を有して印加電圧を除去し
ても表示状態を保持するようになつている。

次に、上記制御部３について説明する。上記変
流器CT₁の２次側に、ダイオードをブリツジ接続
して全波整流するようにした整流回路DB₁を接続
し、この整流回路DB₁の出力端には、複数のダイ
オード（例えば11個）を順方向に直列に接続した
電圧非直線性素子NLEと低抵抗のの電圧変換用
固定抵抗R₁と直列に挿入しこの抵抗R₁の端子間
に過電流検出用の可変抵抗VR₁と温度補償回路
CC₁ととを直列に挿入した回路と、定電圧回路
CVC₁と、この定電圧回路CVC₁の出力端に逆流
阻止用のダイオードD₁と充電用抵抗R₂とを介し
た表示用コンデンサC₁とを並列に接続し、上記
コンデンサC₁の端子間に表示部４をPNP形の主
トランジスタQ₁のエミツタ・コレクタとこのコ
レクタに接続した保護用抵抗R₃を介して接続し
て、コンデンサC₁の充電々圧を主トランジスタ
Q₁を介して放電により表示素子ECDに印加させ
るようになつておる。そして表示部４の端子間に
は、過電圧保護用のダイオードD₂，D₃を順方向
に直列に接続した回路と、放電用抵抗R₄と、表
示復帰用トランジスタQ₂のコレクタ・エミツタ
間とを並列に挿入し、このトランジスタQ₂のベ
ースに定電圧回路CVC₁の出力端子間に直列に挿
入した分圧抵抗R₅とR₆の接続点（ａ点）を接続
し、このａ点に復帰制御用のトランジスタQ₃の
コレクタを接続し、このトランジスタQ₃のエミ
ツタは上記トランジスタQ₂のエミツタと共通接
続して、トランジスタQ₃が不導通となつたとき、
トランジスタQ₂を導通せしめて表示部４の表示
素子ECDの端子間を短絡するように形成し、上
記トランジスタQ₃のベースには、定電圧回路
CVC₁の出力端子間にＮ形の電界効果トランジス
タ（以下FETと略称する）Q₄のドレイン・ソー
ス間と復帰制御用の可変抵抗VR₂と温度補償回路
CC₂とを直列に挿入した回路の上記可変抵抗VR₂
の摺動子を、ベース抵抗R₇を介して接続し、上
記FETQ₄のゲートを主トランジスタQ₁のコレク
タに接続して、FETQ₄をソースフオロワに形成
し、ゲート電圧の変化に応じてソース電圧を変化
させこれを可変抵抗VR₂を介してトランジスタ
Q₃のベースに加えるようにし、表示素子ECDの
端子間電圧V_ECDがトランジスタQ₃のベース・エ
ミツタ間電圧V_BE3のレベル以下になつたとき、ト
ランジスタQ₃を不導通にしてトランジスタQ₂を
導通せしめるようになつておる。従つて、主トラ
ンジスタQ₁が不導通となつて表示素子ECDがそ
の書込んだ電気量による起電力を放電抵抗R₄を
通じて放電しはじめてから所定時間（例えば４時
間）たつたとき、可変抵抗VR₂の出力がトランジ
スタQ₃のベース・エミツタ間電圧V_BE3以下とな
るように、放電抵抗R₄と可変抵抗VR₂が設定さ
れておる。又、上記可変抵抗VR₁の出力端（摺動
子）に、エミツタ接地のトランジスタQ₅のベー
スをベース抵抗R₈を介して接続し、このトラン
ジスタQ₅のコレクタ・エミツタ間に低抵抗の放
電用抵抗R₉を介してコンデンサC₂を挿入し、こ
のコンデンサC₂の端子間に整流回路DB₁の出力端
子間を充電用抵抗R₁₀を介して接続して上記コン
デンサC₂をDB₁→R₁₀→C₂→DB₁の回路で充電し、
C₂→R₉→Q₅→C₂の回路で放電せしめるようにな
つている。そして、上記放電用抵抗R₉と充電用
抵抗R₁₀は抵抗値をR₉≪R₁₀（例えば1/1000）の関
係に設定して、コンデンサC₂の放電時定数が充
電時定数より極めて小さくなるようになつてお
る。又、上記コンデンサC₂の端子間にはベース
抵抗R₁₁を介してトランジスタQ₆のベース・エミ
ツタ間を接続し、このトランジスタQ₆のコレク
タをエミツタ接地のトランジスタQ₇のベースに
接続して、コンデンサC₂の充電々圧によりトラ
ンジスタQ₆を導通させてトランジスタQ₇のベー
ス電位を低下せしめるようになつておる。そして
上記トランジスタQ₇のベースに可変抵抗VR₁の
出力端をベース抵抗R₁₂を介して接続すると共
に、エミツタが抵抗R₁₃を介してエミツタ・ベー
ス間に抵抗R₁₄を挿入した主トランジスタQ₁のベ
ースに接続されたPNP形トランジスタQ₈のコレ
クタを接続し、このトランジスタQ₈のベースを
トランジスタQ₇のコレクタに接続してトランジ
スタQ₆の不導通によりトランジスタQ₇，Q₈を導
通させ、トランジスタQ₈のコレクタ電流をトラ
ンジスタQ₇のベースに流入させて、可変抵抗
VR₁の出力V_OCが零になつても導通を保持するラ
ツチ機能を有したスイツチング回路をトランジス
タQ₇とQ₈によつて形成し、これの導通保持によ
つて主トランジスタQ₁の導通を保持し、コンデ
ンサC₁の放電回路の閉成を維持させ、表示素子
ECDにコンデンサC₁の充電々圧を放電により印
加して発色表示せしめるようになつている。又、
上記可変抵抗VR₁に接続した温度補償回路CC₁は
サーミスタTh₁と抵抗R₁₅とを並列に接続して形
成され、上記スイツチング回路を形成するトラン
ジスタQ₅，Q₇のベース・エミツタ間電圧V_BE5、
V_BE7の常温（例えば25℃）に対する温度変化に対
応して可変抵抗VR₁の出力V_OCを補償するように
なつている。そして、上記可変抵抗VR₁の出力
V_OCは、常温（例えば25℃）において、配電線１
に過電流（例えば600Aの電流）が流れたとき、
トランジスタQ₅，Q₇のベース・エミツタ間電圧
V_BE5、V_BE7のレベルに達するように設定されてお
る。又、抵抗R₁の端子間には複数のダイオード
（本例では２個）を整流回路DB₁の出力に対して
順方向となるように直列に接続した保護用の定電
圧素子CVEを挿入して、抵抗R₁の端子間電圧が
該定電圧素子CVEの順方向電圧（例えばダイオ
ード１個の順方向電圧を0.6Vとすれば、本例で
は1.2V）以上となると、該定電圧素子CVEを導
通させて順方向電圧に保持して可変抵抗VR₁の出
力側を保護すると共に、上記電圧非直線性素子
NLEと定電圧素子CVEの導通により定電圧回路
CVC₁に加わる電圧が一定値以上に上昇するのを
抑制して保護するようになつている。又、上記定
電圧回路CVC₁は整流回路DB₁の出力端子間にト
ランジスタQ₉のコレクタ・ベース間と定電圧ダ
イオードZD₁を直列に挿入し、上記コレクタ・ベ
ース間に抵抗R₁₆を挿入して、トランジスタQ₉の
エミツタから出力V_S1を送出するようになつてい
る。更に、可変抵抗VR₂に接続された温度補償回
路CC₂はサーミスタTh₂と抵抗R₁₇を並列に接続
して形成され、トランジスタQ₃のベース・エミ
ツタ間電圧V_BE3の温度変化に対応して可変抵抗
VR₂の出力を補償するようになつている。

そして、上記制御部３と表示部４は図示しない
函体内に収納され、この函体の下部に表示窓を設
けて、表示部４の発色表示が地上から的確に識別
できるようになし、かつ、函体の上部には２分割
した貫通形の交流器CT₁を配電線１の両側から着
脱可能に挾着して接続するようにした電流検出部
２を一体に取付けて、本装置を形成し、これを配
電線１の複数個所に吊下取付けて過電流表示によ
り事故点を表示するようになつている。

次に過電流表示動作について説明する。今、制
御部３のトランジスタQ₁〜Q₉はすべて不導通、
コンデンサC₁，C₂はすべて零にあり、この状態
で変流器CT₁を配電線１に挾着接続すると、交流
器CT₁の２次電流は整流回路DB₁により全波整流
された電流になり、コンデンサC₂は充電用抵抗
R₁₀を通じてC₂R₁₀時定数で充電される。同時に
上記電流は定電圧回路CVC₁の抵抗R₁₆を通じて
流れてトランジスタQ₉が導通し、その出力によ
りダイオードD₁を介して表示用コンデンサC₁が
充電される。そして、上記コンデンサC₂の充
電々圧の上昇によりトランジスタQ₆のベース電
位も上昇し、トランジスタQ₆が導通する。これ
によりトランジスタQ₇のベース・エミツタ間は
短絡されて、スイツチング回路を形成するトラン
ジスタQ₇，Q₈は不導通状態に保持される。一方
電圧非直線性素子NLEもその複数のダイオード
の順方向電圧以上の電圧が印加されると導通し電
流が流れ、この電流は抵抗R₁と、可変抵抗VR₁
と温度補償回路CC₁を接続した回路とに分流す
る。この際抵抗R₁に流れる電流によつて生ずる
端子間電圧をうけた可変抵抗VR₁の出力V_OCはト
ランジスタQ₅のベース・エミツタ電圧V_BE5より
小さい（V_OC＜V_BE5）ので、トランジスタQ₅は導
通しない。又、トランジスタQ₃はFETQ₄のゲー
ト電圧が零にあるので、不導通状態にあり、従つ
て、トランジスタQ₂は導通して表示素子ECDの
端子間を短絡している。

この状態で、配電線１に落雷等による短絡事故
が発生し、過電流が流れると、可変抵抗VR₁の出
力V_OCが上昇し、トランジスタQ₅のベース・エミ
ツタ間電圧V_BE5のレベルに例えば第２図のt₀の時
点で達して、トランジスタQ₅が導通する（第２
図Q₅）。

これにより、コンデンサC₂はC₂→R₉→Q₅→C₂
の回路で瞬時的に放電し、トランジスタQ₆のベ
ース電位を低下させてトランジスタQ₆を不導通
とし、これによりトランジスタQ₇が導通しトラ
ンジスタQ₈のベース電位が低下して該トランジ
スタQ₈が導通する（第２図、Q₇，Q₈）。トランジ
スタQ₈の導通により該トランジスタQ₈のコレク
タ電流がトランジスタQ₇のベースに流入するこ
とになり、トランジスタQ₇，Q₈がラツチされて、
可変抵抗VR₁の出力V_OCが整流回路DB₁の全波整
流波形の出力によりトランジスタQ₅のベース・
エミツタ間電圧V_BE5のレベルより一旦低下して、
トランジスタQ₅が一旦不導通となつてもコンデ
ンサC₂はその充電時定数が放電時定数より極め
て大きく設定されている（C₂R₁₀≫C₂R₉）から、
コンデンサC₂は充放電を繰返えしてもその充
電々圧がトランジスタQ₆のベース・エミツタ間
電圧V_BE6のレベルに達することはなく、スイツチ
ング回路を形成するトランジスタQ₇，Q₈は導通
状態を保持する（第２図C₂、Q₇Q₈）。そして、上
記トランジスタQ₇，Q₈の導通により主トランジ
スタQ₁のベース電位が低下し、該トランジスタ
Q₁が導通してこれを保持する。この導通によつ
てFETQ₄のゲートにコンデンサC₁の充電々圧V_C1
が印加され、そのソース電圧を分圧した可変抵抗
VR₂の出力によりトランジスタQ₃が導通し、こ
れによりトランジスタQ₂のベース電位が低下し
て該トランジスタQ₂が不導通となり、コンデン
サC₁はC₁→Q₁→R₃→ECD→C₁の回路で放電し、
その充電々圧V_C1が表示素子ECDに図示極性で印
加される。これをうけた表示素子ECDは電解液
EL中の水素イオンが還元により表示電極P₁に付
着し青色に発色し過電流発生を表示する。

他方、図示しない変電所においては、配電線１
に発生した過電流を過電流継電器により検出して
しや断器がトリツプし（第２図t_CB）、一定時間後
（例えば１分後）に再閉路する。この再閉路によ
りしや断器が再びトリツプした場合、その時点で
配電線１の事故区間を分離し、しや断器は一定時
間後に再々閉路して健全区間に電力を供給する。
この過電流発生により保守員は配電線１の事故点
を本装置の過電流表示により探査し、事故復旧が
迅速に行われ、事故復旧後、事故区間へ電力が供
給される。

一方、上記過電流の発生によるしや断器のトリ
ツプによつて、本装置に対する電力供給が停止す
ることになるが、過電流発生からしや断器がトリ
ツプするまでに（例えば過電流検出してから３サ
イクル後にトリツプするまでに）、トランジスタ
Q₇，Q₈を導通させこれを保持せしめているので
主トランジスタQ₁は導通を保持されコンデンサ
C₁の放電は継続して行なわれる。そして、コン
デンサC₁の充電々圧V_C1が放電により低下し、表
示素子ECDは印加電圧時間の経過に伴なつて書
込電気量も増大し端子間電圧V_ECDが上昇するの
で、この端子間電圧V_ECDより上記充電々圧V_C1が
小さくなればトランジスタQ₁が不導通となり、
更に充電々圧V_C1がトランジスタQ₇とQ₈のベー
ス・エミツタ間電圧の和（V_BE7＋V_BE8）のレベル
以下になればトランジスタQ₇，Q₈も不導通とな
る。上記トランジスタQ₁の不導通により表示素
子ECDはその書込電気量による起電力を放電抵
抗R₄を通じて放電する（即ち表示素子ECDに逆
向きの電流が流れる）。この放電によつて表示素
子ECDの端子間電圧V_ECDは第４図に示すように、
低下し、これにつれてFETQ₄のゲート電圧も低
下することになるので、そのソース電圧も低下
し、上記主トランジスタQ₁が不導通となつてか
ら所定時間（例えば４時間）経過すると（第４図
T₁）、ソース電圧を分圧して出力する可変抵抗
VR₂の出力電圧がトランジスタQ₃のベース・エ
ミツタ間電圧V_BE3以下となつてトランジスタQ₃
が不導通となり、上記所定時間（例えば４時間）
までに事故復旧し、電力が供給されていると、こ
れによつてトランジスタQ₂のベース電位が上昇
してトランジスタQ₂が導通して表示素子ECDの
端子間を短絡する。これにより表示素子ECDは
その超電力を急速に放電し、表示素子ECDの表
示電極P₁に付着した水素イオンの電離が括撥に
行なわれて発色表示が消色される。即ち、過電流
表示が自動的に復帰する。換言すれば、過電流発
生による事故が復旧して配電線１に電力が供給さ
れても、表示素子ECDはその発色表示を所定時
間保持し、復帰制御用トランジスタQ₃により、
表示復帰用トランジスタQ₂を導通制御して、過
電流表示を自動復帰させることになる。

そして、事故復旧後の配電線１に対する電力供
給によつて、コンデンサC₁は定電圧回路CVC₁を
介して充電されるが、同時にコンデンサC₂が抵
抗R₁₀を介して充電され、その充電電圧の上昇に
よりトランジスタQ₆が導通して、トランジスタ
Q₇とQ₈から成るスイツチング回路の不導通状態
を保持し、主トランジスタQ₁の不導通を保持し
て、次の過電流発生に備える。

又、配電線１に取付けられた本装置が外気温の
影響により函体内の温度が常温（例えば25℃）よ
り上昇あるいは降下したときは、温度補償回路
CC₁，CC₂のサーミスタTh₁，Th₂がこれを検出
し、その温度変化に応じて抵抗値を変化させて可
変抵抗VR₁，VR₂の出力を温度変化に応じて可変
することになるので、トランジスタQ₅，Q₃のベ
ース・エミツタ間電圧V_BE5，V_BE3の温度変化によ
る動作電流値のバラツキが補償され、予め設定し
た配電線１の過電流検出値（例えば変流器CT₁の
１次側で600A）及び所定時間（例えば４時間）
で的確に動作する。その表示動作については上述
と同様に動作するので説明を省略する。

本発明によれば、配電線に過電流が発生したと
き、これを変電所のしや断器がトリツプする前に
迅速に検出して、定常時に充電させた表示用コン
デンサを放電させ、その充電々圧を表示素子に印
加させて発色表示せしめて過電流発生を表示せし
めるようにしてあるから、しや断器がトリツプし
て電力の供給が停止しても、過電流発生を的確に
表示することができる。しかも表示素子は書込電
気量によつてその表示を保持しているので、過電
流表示を維持せしめることができ、過電流発生の
配電線を容易に見つけることができる。又、過電
流表示時間は表示素子自体に蓄積した書込電気量
による起電力を放電抵抗を通じて放電させ、この
放電によつて低下する表示素子の端子間電圧を、
復帰制御用の可変抵抗を介して、ベースに印加す
るようにした復帰制御用トランジスタの不導通に
より、表示素子の端子間に挿入した表示復帰用ト
ランジスタを導通制御せしめるまでの時間によつ
て設定するようにしてあるから、上記可変抵抗抗
の設定値によつて表示時間を任意に設定すること
ができる。このことは、過電流発生時、保守員に
よる事故点の探査に要する時間と事故復旧に要す
る時間との所要時間が、配電線の送電端と末端と
で大きく異なつてもそれに対応した表示時間にあ
らかじめ設定することができるという大きな利点
となる。

しかも、上記復帰制御用の可変抵抗には過度補
償回路を設けてあるので、外気温により、函体内
の温度が変化し、これにより復帰制御用トランジ
スタのベース・エミツタ間電圧の動作電流値にバ
ラツキが生じてもこれを補償し、設定した表示時
間で的確に動作させることができる。そして、表
示時間に達した後は、事故復旧後の事故区間への
電力供給と復帰制御用トランジスタの不導通とに
よつて、表示復帰用トランジスタを導通し表示素
子の端子間を短絡して、表示素子の起電力を急速
に放電させるようにしてあるから、発色表示を急
速に消色せしめることができ、表示状態と復帰状
態を明確に区別し保守員による探査時の誤認を防
止して過電流表示を的確に識別することができ、
かつ、表示は自動的に復帰するので、柱上での復
帰操作も不要となつて手間を軽減し、配電線の保
守管理の合理化に一段と寄与することができる。
又、過電流発生の表示は表示用コンデンサの充
電々圧を表示素子に放電によつて印加せしめて行
ない、復帰は表示素子自体の放電によつて行なう
ようにしてあるから、変電所のしや断器の再閉路
又は再閉路ロツク動作に関係なく過電流表示とそ
の復帰を行なうことができ、その適用範囲を拡大
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第
２図は第１図の動作を説明するタイムチヤート
図、第３図は第１図の表示素子の通電々気量の特
性図、第４図は第１図の表示素子の放電特性図で
ある。 １：配電線、CT₁：変流器、Q₁：主トランジ
スタ、Q₂：表示復帰用トランジスタ、Q₃：復帰
制御用のトランジスタ、Q₄：電界効果トランジ
スタ、R₄：放電抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 配電線に接続した変流器の２次側に整流回路
   を介して接続された定電圧回路と、この定電圧回
   路の出力端に逆流阻止用のダイオードを介して接
   続された表示用コンデンサと、この表示用コンデ
   ンサの端子間にPNP形の主トランジスタのエミ
   ツタ・コレクタ間を介して接続されて電圧の印加
   により発色表示しこれを保持する表示素子と、上
   記整流回路から接続されて、上記主トランジスタ
   のベースに出力するようにした過電流検出用の可
   変抵抗とを備えて、過電流発生時、主トランジス
   タを導通して表示用コンデンサの放電により表示
   素子を発色表示せしめるようにしたものにおい
   て、上記表示素子の端子間に、放電抵抗と表示復
   帰用トランジスタのコレクタ・エミツタ間とを並
   列に挿入し、この表示復帰用トランジスタのベー
   ス・エミツタ間に、上記定電圧回路の出力端と復
   帰制御用のトランジスタのコレクタ・エミツタ間
   とを接続し、この復帰制御用トランジスタのベー
   スには、定電圧回路の出力端にドレイン・ソース
   間を接続しゲートを主トランジスタのコレクタに
   接続した電界効果トランジスタの上記ソースを、
   復帰制御用の可変抵抗を介して接続し、上記復帰
   制御用の可変抵抗に、サーミスタと抵抗を並設し
   てなる温度補償回路を接続して、上記復帰制御用
   トランジスタにより、表示素子の発色を所定時間
   後に急速に消色せしめるよう制御することを特徴
   とする配電線の過電流表示装置。