JPH02105073A - 配電線人工地絡試験装置 - 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〕 この発明は配電線を瞬時的に地絡させ、対地線路特性の
測定及び地絡保護継電器の動作試験を行う配電線人工地
絡試験装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、配電線に地絡事故が発生した場合、各種地絡保護
継電器（以下、単にリレーとも称する）により事故回線
を遮断し、健全回路と切り離すことが行われているが、
地絡事故時に発生する零相電圧や地絡電流の大きさは線
路亘長等で定まる線路“　　　特性により個々の系統で
異なるため、リレー整定即ちリレーの動作値の設定はそ
れぞれの線路特性に合わせて行う必要がある。

しかし、リレー整定に必要な対地アドミタンスｉ　　　
を計算により正確に求めることは極めて困難なた１　　
　め、現状では線路を人工的に地絡させて実測により求
めた地絡線路特性に基づきリレーの動作値を【　　　決
定するというやり方が行われている。一般には、試験用
変圧器（配電用変圧器６．６ｋＶ）を介して各配電線を
人工地絡させ、試験用変圧器の二次側に接続した水抵抗
器を調整して地絡電流を加減しつつ地絡抵抗−地絡電圧
及び地絡電圧−地絡電流特性を数点にわたり実測するこ
とにより、線路特性を求め、その特性に基づいてリレー
の動作値を決定する。

このような人工地絡試験に用いられる試験回路の一例を
第３図に示す。図示の試験回路は、配電系統の６ｋＶ母
線に遮断器ＣＢ及び断路器ＤＳａ、　ＤＳｂを介して接
続された配電線の線路特性を測定するために接続構成さ
れたもので、測定作業の安全のために切替母線を使用す
る。その測定結果に基づいて遮断器ＣＢを作動させるた
めの地絡方向継電器ＤＧ及び地絡過電圧継電器０■Ｇの
動作点（感度）を設定する。図中符号３０は接続棒、３
１は水抵抗器、３２は試験用変圧器（ボールトランス）
、３３は鉄共振防止用抑制抵抗器、ＡＳ（ＯＳ）は高圧
開閉器、ＦＤＳはヒユーズ付断路器、Ｖｏは零相電圧測
定用電圧計、ｐｈは位相計、Ｖｇは地絡電圧測定用電圧
計、Ｉｇは地絡電流測定用電流計、ＧＰＴは接地型計器
用変圧器であ測定動作について説明すると、まず遮断器
ＣＢ、断路器ＤＳａ、　ＤＳｂは投入されており、配電
線は送電状態になっている。また、断路器ＤＳｃ、　Ｄ
Ｓｉ及び高圧開閉器ＡＳは開放、ヒユーズ付断路器ＦＤ
Ｓは投入しておき、水抵抗器３１は片方の極板を水中か
ら抜き出しておく（抵抗値最大）。この状態で、試験棒
３０を切替母線の試験する相線（図示の場合はＴ相）に
接触させ、その相の断路器ＤＳｃ（ｔ）を投入する。

続いて高圧開閉器ＡＳを投入して人工地絡を発生させる
と共に、ＤＳｉ　を投入して抑制抵抗器３３をバイパス
し、この状態で水抵抗を調整して（抵抗値を最大値から
徐々に減少させる入地絡方向継電器ＤＧ及び地絡過電圧
継電器ＯＶＧの動作点を含め、Ｖｇ。

Ｖｏ、　Ｉｇ、　Ｐｈの指示値を数点にわたり測定、記
録する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のような従来技術による人工地絡試
験には下記のような問題があり、電力業界等にあっては
これらの問題点を解決した装置の開発が要望されていた
。

■　試験装置の重量が嵩むとともに測定現場での回路組
みが複雑で、取扱が非常に厄介である。

■　水抵抗器の微妙な調整が必要なため、地絡電流を流
す時間が比較的長くなり、その間地絡保護リレーが使用
できないことによって保護信頼度が低下する。

■　試験用変圧器の鉄共振による異常電圧防止対策を必
要とする。

より詳しくは、上記のようにボールトランスや水抵抗を
用いて人工地絡を起こし、電圧計、電流計によって配電
線の線路特性やＤＧリレーの動作点を測定する方法では
、非常に重いボールトランスが必要な上、地絡抵抗を水
抵抗によって可変調整するため、常に変動する電圧、電
流を目視で測定しなければならず、準備、測定に多大の
時間を要する。また、トランスのインダクタンスと配電
線の対地容量に起因するものと推定されている異常共振
による異常電圧発生の危険が伴う。

この発明は上記の事情に鑑みなされたもので、その目的
は、試験用変圧器が不要で、軽量化され、簡略化された
装置構成により簡単かつ迅速に人工地絡試験を行うこと
のできる配電線人工地絡試験装置を提供することによっ
て、人工地絡試験を半自動化し、作業量の低減と試験時
間の短縮及び危険防止を促進することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため、この発明は、配電線を瞬時的に人
工地絡させて対地線路特性の測定と地絡保護継電器の動
作試験を行う配電線人工地絡試験装置において：地絡装
置の開閉制御を行う地絡装置制御部と；零相電圧、地絡
電流等の高速サンプリングを行う測定部と；地絡保護リ
レーの試験信号として模擬零相電圧及び模擬地絡電流を
発生し、地絡保護リレーの動作値を測定するリレー試験
回路部と；上記各部を制御すると共に、上記測定部の出
力データに対して所定の演算を行い、上記試験信号発生
のための基礎データとなる線路の地絡特性を求めるマイ
クロコンピュータ部と；を具備したものである。

〔作用〕

中性点が非接地方式の配電系統の線路定数、即ち三相−
括平衡アドミタンス？。。及び三相−払下平衡アドミタ
ンス？。。′は地絡抵抗値をＲ１としてそれぞれ次式■
及び■で与えられる。また、１線地絡時の零相電圧♀。

及び地絡電流！はそれぞれ次式■及び■で与えられる。

？。。・＝−づｊ工■−６６８１６９０９，１１４０，
（１）０，■＋＝　　Ｅ＋λ−・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・−・・・・■Ｒ。

ただし、皇、。：　非地絡時における残留零相電圧ぐ、
：　任意の抵抗（Ｒ５）で地絡させたときの零相電圧 Ｅ：　相電圧 へ二　地絡相により異なる係数：Ｒ相地１　　、Ｑ 絡で人＝１．Ｓ相地絡で人＝２’２’ ｔｖ’Ｔ Ｔ相地絡で人＝−Ｔ＋」丁 即ち、常時系統の残留零相電圧！、。を測定し、次に任
意の相を地絡抵抗Ｒ，で地絡させ、その時の零相電圧ｔ
、を測定することにより、線路定数を求めることができ
る。上記の構成を有するこの発明の配電線人工地絡試験
装置は、地絡装置の固定抵抗器により短時間の人工地絡
を行い、その結果得られるデータから、系統の地絡特性
を演算により求め、さらにその特性を利用してリレーの
動作試験を行うようにしたものである。

より詳しくは、マイクロコンピュータの制御下において
、地絡装置制御部により地絡装置を瞬時的に閉じさせて
線路を人工地絡させ、その地絡時の零相電圧及び地絡電
流等を測定部によって高速サンプリングする。マイクロ
コンピュータ部は、このサンプリングにより得られたデ
ータを入力して、上記の０式乃至０式に基づく演算を行
い線路の地絡特性を算出するとともに、このようにして
得られた地絡特性に基づきリレー試験回路部より地絡保
護リレーへ模擬零相電圧及び模擬地絡電流を供給させ、
その応答により地絡保護リレーの動作値を測定する。

この発明の人工地絡試験装置は、上記のように測定、デ
ータ記録、演算及びその他の処理を瞬時に行うことがで
きるので、人工地絡を重いボールトランスや水抵抗に代
えて純抵抗分からなる固定抵抗器によって行うことが可
能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の配電線人工地絡装置の一実施例につい
て第１図及び第２図を参照しつつ説明する。

第１図に示す実施例の配電線人工地絡試験装置１におい
て、測定部１１は入力変換器１１１、互いに並列に接続
されたｎ個のフィルタｌＩ２１（１＝１”＝ｎχこれら
の各フィルタ１１２．にそれぞれ接続されたｎ個のサン
プルホールド（Ｓ／Ｈ）回路ＩＬＬ（１＝１〜ｎχマル
チプレクサ１１４及びアナログ−デジタル（＾／Ｄ）変
換器１１５で構成されている。また、　リレー試験回路
１２は入出力切換器１２１、電圧増幅器１２２、振幅調
整器１２３、位相調整器１２４、デジタル入出力装置１
２５、正弦波発生器ｔ２ａ、振幅調整器１２７及び電流
増幅器１２８で構成され、マイクロコンピュータ部はマ
イクロプロセッサ（ＣＰＵ）　１５、データメモリ１６
及びプログラムメモリ１７で構成されている。

この装置にはさらにデジタル入出力装置１４１及びリレ
ードライバ１４２からなる地絡装置制御部１４、及びイ
ンターフェース（１／Ｆ）装置１１３１．プリンタ１３
２、液晶表示装置（ＬＣＤ）１３３及びキーボード１３
４よりなるデータ入出力部１３と、電源装置１８が設け
られている。この実施例の人工地絡試験装置は接触棒２
０を有する高圧開閉部（地絡装置）２と共に使用され、
高圧開閉部２は７．２ｋＶ真空遮断器ＶＣＢ、　８にΩ
の地絡用固定抵抗器ＲＯ１変流器ＣＴＯ及び保護用電力
ヒューズＰＦ等で構成されている。

上記測定部１１の入力変換器１１１には接地型計器用変
圧器ＧＰＴの二次側Ｘより線間電圧及び対地電圧が入力
されると共に、高圧開閉部２の変流器ＣＴＯより地絡電
流Ｉｇが入力される。なお、フィルタ１１２、とサンプ
ルホールド（Ｓ／）ｌ）回路１１３．の直列回路が並列
に複数個（ｎ個）設けられているのは、異なる測定点に
ついて三相電圧、零相電圧、地絡電流等、複数の測定要
素を同時にサンプリングし、このように同時にサンプリ
ングしたデータをＡ／Ｄ変換器１１５でデジタルデータ
に変換できるようにするためである。また、リレー試験
回路部１２の入出力切換器１２１には接地型計器用変圧
器ＧＰＴの三次側Ｙより零相電圧Ｖｏが、また零相変流
器ＺＣＴの二次側より二次電流ｉｇが入力され、デジタ
ル入出力装置１２５には地絡方向継電器ＤＧまたは地絡
過電圧継電器ＯｖＧより接点動作信号が入力される。

測定は、マイクロコンピュータ部（ＣＰｕｔｓ、　デー
タメモ１月６、プログラムメモ１Ｊ１７）の制御下にお
いて、電圧、電流の他位相角をも含め高速で行われる。

このため、高圧開閉部２の純抵抗（固定抵抗器ＲＯ）に
よる地絡の時間は約０．５秒と極端に短くて済む。高圧
開閉部２の純抵抗による人工地絡で相電圧、地絡電流、
零相電流、零相電圧及びこれらの間の位相角を測定する
と共に、これらの測定データに基づきマイクロコンピュ
ータ部の演算によって配電線のパラメータ（アドミタン
ス等）を求める。配電線路特性は、このように求めたパ
ラメータを用いてアドミタンス計算により算出する。

さらに、その計算結果に基づき、任意の地絡抵抗におけ
る地絡電流、零相電流、零相電圧及びそれらの間の位相
角を求める。

そして、地絡抵抗を高い抵抗値から徐々に降下させて行
ったと想定した時の連続的な零相電流、零相電圧及びそ
れらの間の位相角を演算により求め、実際の零相電流、
零相電圧に相当する試験信号をマイクロコンピュータ部
の制御下においてリレー試験回路部１２により発生し、
試験対象のＤＧリレーまたはＯｖＧ　リレーに加え、こ
れらのリレーの動作点あるいは応答動作を確認する。従
って、人工地絡試験で実際に地絡抵抗を徐々に変化させ
ることによるリレー動作確認の試験を行う必要はない。

なお、上記の配電線路のパラメータ測定においては、地
絡電流、零相電流、零相電圧、これらの間の位相角、及
びアドミタンス等がデータ入出力部１３のＬＣＤ１３３
の画面上に表示され、またプリンタ１３２でこれらのデ
ータをプリントアウトすることができる。また、ＯＧや
ＯｖＧのリレー試験においては、リレーの動作点のデー
タが表示され、プリントアウトされる。

次に、この実施例の人工地絡試験装置による測定、試験
操作の一例を第２図を参照しつつ簡単に説明する。

まず、遮断器ＣＢ、断路器ＤＳａ、　ＤＳｂは投入位置
で、配電線が送電状態にあり、遮断器ＤＳｃは開放で切
替母線は非送電状態になっている。また、高圧開閉部２
の真空遮断器ＶＣＢは開放されている。試験を行うには
、高圧開閉部２に接続された接地棒２０を切替母線の試
験する相線（図示の場合はＴ相）に接触させ、その相の
断路器ＤＳｃ（ｔ）を投入する。

この状態で人工地絡試験装置Ｉの試験開始押しボタン（
図示省略）を押すと、マイクロコンピュータ部の制御下
において地絡装置制御部１４のデジタル入出力装置１４
１及びリレードライバ回路１４２を介して高圧開閉部２
の真空遮断器ＶＣＨに短時間の投入信号が送出され、そ
の短い間だけ真空遮断器ＶＣＢが投入されて、人工地絡
状態が現出される。この短い人工地絡状態下において上
記の測定、マイクロコンピュータ部の制御下で上記の測
定、データ取り込み動作が行われ、これに続いて、上記
の演算、試験信号発生／送出、応答確認、データ表示、
プリントアウト等の動作も自動的にあるいはキーボード
１３４からの指令入力に応じて行われる。

例えば、系統の零相電圧−地絡抵抗特性及び地絡電圧−
地絡電流特性を求めるには、地絡前後の９、。、？、、
Ｅを測定し、前出の式■〜■を適用する。零相変流器（
ＺＣＴ）特性を求めるには、上記の如く瞬時人工地絡し
た時の地絡電流（Ｉｇ）とＺＣＴ二次電流（１ｇ）を測
定してＺＣＴ変成比（Ｉｇ／ｉｇ）ならびに−次一二次
位相差を求め、ＤＣリレーやＯＶＧ　リレーの試験信号
を発生する際の補正データとして用いる。また、ＤＧ、
　ＯＶＧのリレー試験においては、上記地絡特性測定で
求めた？、。、？。。′ならびに上記ＺＣＴ特性測定の
結果から前記式■及び■により地絡抵抗Ｒ，を任意に変
化させた時のリレー入力端子、電流を演算により求め、
リレー試験回路部１２よりリレーに試験信号電圧、電流
として印加して動作値（検出感度）を自動測定する。

上記の測定、データ取り込み後は断路器ＤＳｃ（ｔ）を
開放し、接触棒２０を被験相線から離すだけでよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の配電線人工地絡試験装
置は、地絡装置の開閉制御を行う地絡装置制御部と、零
相電圧、地絡電流等の高速サンプリングを行う測定部と
、地絡保護リレーの試験信号として模擬零相電圧及び模
擬地絡電流を発生し、地絡保護リレーの動作値を測定す
るリレー試験回路部と、上記各部を制御すると共に、上
記測定部の出力データに対して所定の演算を行い、上記
試験信号発生のための基礎データとなる線路の地絡特性
を求めるマイクロコンピュータ部とを具備した構成とし
たため、下記の如く人工地絡試験における能率改善及び
安全性向上等にとって極めて望ましい効果を達成し得る
。

（ａ）試験用変圧器（ボールトランス）が不要となり、
装置が著しく軽量化され、取扱が極めて容易な上、鉄共
振対策も不要である。

（ｂｌ　　人工地絡時間が非常に短くて済むため、被験
リレーを稼働させたまま試験することができる。

ｆｃ）　　装置が著しく簡単化されるため、試験準備時
間及び試験時間が大幅に短縮され、試験に要する人員も
削減することが出来る。

ｔｅｌ　　装置はすべて遠隔操作化することができるた
め、試験要員の安全性が確保される。

げ）マイクロコンピュータにより複数の測定点の複数の
測定項目の瞬時データが等時性を以て読み取り処理され
るので、高い測定精度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の人工地絡試験装置の一実施例の構成
を示すブロック図、第２図はこの実施例を用いた人工地
絡試験の一例の接続構成を示す結線図、第３図は従来技
術による人工地絡試験の一例の接続構成を示す結線図で
ある。 ｌ・・・・・・・・・配電線人工地絡試験装置、２・・
・・・・・・・高圧開閉部、　　　１１・・・・・・・
・・測定部、１２・・・・・・・・・リレー試験回路部
、１４・・・・・・・・・地絡装置制御部、１５・・・
・・・・・・マイクロプロセッサ、１６・・・・・・・
・・データメモリ、１７・−・・−・・・・プログラム
メモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）配電線を瞬時的に人工地絡させて対地線路特性の
   測定と地絡保護継電器の動作試験を行う配電線人工地絡
   試験装置において： 配電線路を人工地絡させる地絡装置の開閉制御を行う地
   絡装置制御部と； 零相電圧、地絡電流等の高速サンプリングを行う測定部
   と； 地絡保護リレーの試験信号として模擬零相電圧及び模擬
   地絡電流を発生し、地絡保護リレーの動作値を測定する
   リレー試験回路部と； 上記各部を制御すると共に、上記測定部の出力データに
   対して所定の演算を行い、上記試験信号発生のための基
   礎データとなる線路の地絡特性を求めるマイクロコンピ
   ュータ部と； を具備したことを特徴とする配電線人工地絡試験装置。