JPH0226450B2 - - Google Patents
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- JPH0226450B2 JPH0226450B2 JP3330881A JP3330881A JPH0226450B2 JP H0226450 B2 JPH0226450 B2 JP H0226450B2 JP 3330881 A JP3330881 A JP 3330881A JP 3330881 A JP3330881 A JP 3330881A JP H0226450 B2 JPH0226450 B2 JP H0226450B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- voltage
- ground fault
- ground
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
この発明は非接地ないしは高抵抗接地配電系統
で地絡が発生した場合に接地物の損傷軽減を目的
として地絡相を強制接地するなどの処置を講ずる
際、地絡相の判別を高速度で行う方式に関する。 通常高圧配電系統は、感電や樹木接触等の抵抗
値の高い地絡をもできるだけ検出し得るよう、系
統中性点は非接地とし、零相電圧検出用のGPT
のオープンデルタ回路には、数十オームの抵抗が
挿入されているだけである。この抵抗は6.6kV系
では、通常高圧側に換算して10kΩであるため、
接地物体の抵抗値が、例えば2kΩ程度であつて
も、その時の零相電圧V0は、系統の対地静電容
量C0が無視し得る場合は、常規対地電圧Ｅの83
％C0＝1μF／φで50％、C0＝3μF／φで17％、C0
＝5μF／φで10％程度となり検出は可能であるが
時限協調上電源側では直ちにこれを遮断せず、
1.5s程度以上地絡が継続した場合に、そのフイー
ダーを遮断している。 勿論この間に自然消滅する事故もあるが、感電
による人身事故等の場合は、人命を救うことがで
きず、又最近はケーブル系統が増えて来たため、
間欠地絡による異常電圧発生で、二次事故に発展
する場合もある。 これを防ぐ一つの方法は、地絡相を強制的に接
地して無電圧とし、当初の地絡箇所に電流が流れ
ないようにすることである。これにより感電死の
防止、地絡による損傷の軽減、再送電可能確率の
向上等をはかることができる。 ところで、この地絡相の判別は瞬時に行う必要
があるが、地絡電流は極めて小さいため電流で検
出することはできず、又電圧を監視している場合
も、地絡抵抗によつては、地絡相電圧が、健全相
電圧より高くなる場合がある。これを補正するた
め、零相電圧の位相から判別する方法（特開昭54
−113044号）や零相電圧と各相電圧を適宜処理合
成した電圧と規定レベルとの比較で判別する方法
などが提案されている。しかしこれらはいずれも
ベクトル値を想定して考えられたものであるので
地絡瞬時の過渡減衰項の大小で判定を誤る場合が
あり、又地絡位相によつては、建全相に対応する
数値が、一定レベルを超すのに時間がかゝる場合
があつた。 今これらの現象を明確にするため、高圧配電系
統の正・逆相及び線路インピーダンスを無視し、
Ａ相々電圧をsin（ωt＋φ）としたときの等価回路
を示す第１図で検討する。地絡瞬時をｔ＝０とす
れば、零相電圧V0は ただし
で地絡が発生した場合に接地物の損傷軽減を目的
として地絡相を強制接地するなどの処置を講ずる
際、地絡相の判別を高速度で行う方式に関する。 通常高圧配電系統は、感電や樹木接触等の抵抗
値の高い地絡をもできるだけ検出し得るよう、系
統中性点は非接地とし、零相電圧検出用のGPT
のオープンデルタ回路には、数十オームの抵抗が
挿入されているだけである。この抵抗は6.6kV系
では、通常高圧側に換算して10kΩであるため、
接地物体の抵抗値が、例えば2kΩ程度であつて
も、その時の零相電圧V0は、系統の対地静電容
量C0が無視し得る場合は、常規対地電圧Ｅの83
％C0＝1μF／φで50％、C0＝3μF／φで17％、C0
＝5μF／φで10％程度となり検出は可能であるが
時限協調上電源側では直ちにこれを遮断せず、
1.5s程度以上地絡が継続した場合に、そのフイー
ダーを遮断している。 勿論この間に自然消滅する事故もあるが、感電
による人身事故等の場合は、人命を救うことがで
きず、又最近はケーブル系統が増えて来たため、
間欠地絡による異常電圧発生で、二次事故に発展
する場合もある。 これを防ぐ一つの方法は、地絡相を強制的に接
地して無電圧とし、当初の地絡箇所に電流が流れ
ないようにすることである。これにより感電死の
防止、地絡による損傷の軽減、再送電可能確率の
向上等をはかることができる。 ところで、この地絡相の判別は瞬時に行う必要
があるが、地絡電流は極めて小さいため電流で検
出することはできず、又電圧を監視している場合
も、地絡抵抗によつては、地絡相電圧が、健全相
電圧より高くなる場合がある。これを補正するた
め、零相電圧の位相から判別する方法（特開昭54
−113044号）や零相電圧と各相電圧を適宜処理合
成した電圧と規定レベルとの比較で判別する方法
などが提案されている。しかしこれらはいずれも
ベクトル値を想定して考えられたものであるので
地絡瞬時の過渡減衰項の大小で判定を誤る場合が
あり、又地絡位相によつては、建全相に対応する
数値が、一定レベルを超すのに時間がかゝる場合
があつた。 今これらの現象を明確にするため、高圧配電系
統の正・逆相及び線路インピーダンスを無視し、
Ａ相々電圧をsin（ωt＋φ）としたときの等価回路
を示す第１図で検討する。地絡瞬時をｔ＝０とす
れば、零相電圧V0は ただし
【式】定常項波高値
Ａ＝8ωC・RRN／Ｒ＋RN
ψ＝tan-1A
RN：中性点接地抵抗＝10kΩ
Ｒ：地絡抵抗
C0：一相当り対地静電容量
ω＝2π：商用周波角周波数
各相電圧は
となる。
今一例としてC0＝3μF／φ、Ｒ＝2kΩの場合
を考えると、地絡時の位相が、電気角で0゜、
30゜、60゜、90゜、120゜、150゜と変つたときのV0は第
２−１図実線のようになり、最終的には0.173p.u.
となるが、その時定数Ａ／ωは＝50Hzの場合15ｍ ｓ、電気角で270゜で、＝90゜の場合は0.173p.u.に
達するのに13ｍｓ、＝120゜の場合は0.1p.u.に達
するのにも８ｍｓ程度を要する。健全相電圧が一
定レベルを超す時間は更に長くなり、＝120゜の
場合、Ｃ相電圧が1.1p.u.を超すのは10ｍｓ程度、
Ｂ相電圧は1p.u.も超さず、Ａ相電圧より小さい。 又C0＝3μF／φ、Ｒ＝0.1kΩの場合は、第２−
２図となり、＝０〜60゜の領域ではＣ相電圧よ
りもＢ相電圧の方が早く1.1p.u.を超す。 従つて、健全相電圧瞬時値が一定レベルを超す
という条件で、地絡相を早期に判別することは不
可能であり、定常値に落着くのを待たねばならな
い。 本発明は、この点に鑑み、各瞬時の電圧値その
まゝではなくこれに一定の演算を施すことによつ
て、地絡相を早期に判別する指標を得ようとする
もので、演算式として１ｍｓ程度より短い時間Ｔ
前の各相対地電圧Va′、Vb′、Vc′と、各瞬時の
対地電圧値、Va、Vb、Vcとから gp2＝Vp 2＋Vp′2−2VpVp′cosωT ……(3) ＝（Vp−Vp′）2＋2VpVp′（１−cosωT）
……(4) および Kp 2＝（ｋ・Ep・sinωT）2……(5) ただし ｐ＝ａ、ｂ、ｃ Ep：系統健全時最高対地電圧波高値第１図では
Ea＝Eb＝Ec＝１ ｋ＝1.1程度 を用いると gp 2Kp 2 ……(6) の状態が少くとも2.5ｍｓ以上持続すれば、地絡
相を判別し得ることを見出した。以下にこの情態
を図によつて説明する。 第３図はωT＝θが電気角で15゜の場合 のVp、Vp′として(1)、(2)式を用いEp＝１とした
場合のNpの時間的な変化を描いたもので、第３
−１図はC0＝3μF／φ、Ｒ＝2kΩ、第３−２図
はC0＝3μF／φ、Ｒ＝0.1kΩの場合を示すが、こ
れ以外のC0、Ｒの組合せにおいても地絡相に対
応するNaは電気角45゜（＝１／８サイクル、50Hz
のとき2.5ｍｓ）で概ね1p.u.以下となり、Ncは
1p.u.以上となる。C0Rが小さい場合はNbも1p.u.
以上となるが、常にNcの方が早く大きくなるの
で仮りにｋ＝1.1とし、連続して2.5ｍｓ以上(6)式
を満たすことを条件とすれば、一相が満たせばそ
の遅れ相を、二相共に(6)式を満たせば、残りの相
を地絡相と判定すればよく、第３−２図の場合は
３ｍｓ、第３−１図の場合でも7.5ｍｓ程度で地
絡相を判定できる。 尚実際には線路のインピーダンスや電源インピ
ーダンスによつて、地絡時電圧は(1)、(2)式で与え
られるものの上に、高周波の振動が重畳するが、
感電等の抵抗値の高い地絡では、その振巾は小さ
く、前述の式で判定を誤ることはない。 ただ(5)式のEpとしては、負荷変動や系統内の
位置により、地絡前対地電圧波高値がその系統の
公称電圧に対応する常規対地電圧波高値とは異る
場合があるので注意を要する。従つて検出感度を
上げようとすれば、実際の電圧に運動させること
が望ましく、誤動作等を考えた一般的なｋの値と
しては1.1前後が望ましい。 次に上記の方式を実現する装置の構成例として
デジタル処理装置（例えばマイクロ・プロセツ
サ）を使用した場合について、第４図をもとに説
明する。 第４図において、Ａ、Ｂ、Ｃ相の３相電圧は、
電圧センサー４１によつて装置に入力され、入力
変換器４２によつて処理装置４３への入力として
適当な大きさに変換される。通常は、入力最大値
がピークからピークまでで20ボルトになる様設定
する。 処理装置４３は基本的にはアナログ・デジタル
変換部（Ａ／Ｄ変換部）４４、高速データ転送装
置４５、演算処理部４６及び出力部４７から構成
されており、本発明の一連の手順を実行する。入
力変換器４２からの８相電圧はＡ／Ｄ変換部４４
に入力されサンプルアンドホールド回路４４１に
よつてコントロール回路４４５からの信号により
ある一定時間間隔で、標本化される。この値はア
ナログ・デジタル変換器４４３によつてデジタル
量に変換されるが、本例ではアナログ・デジタル
変換器４４３を複数の入力に対して共用する為前
段にマルチプレクサー４４２をおいている。デジ
タル化された入力はバツフア回路４４４に貯えら
れる。バツフア回路４４４に貯えられたデジタル
量は、データ転送装置４５によつて演算処理部４
６のデータ・メモリ・エリア４６２に入力され
る。 演算処理部４６では、プログラム・メモリ４６
３に記憶された一定の手順に従い第５図に示す処
理を実施する。 即ち、データがデータメモリに入力されると入
力データのチエツクを実施し、データに異常がな
ければ(4)式の演算処理を実施する。その後(6)式に
よつて事故の有無を判別するが、この時使用され
る整定値Kp2は、整定メモリに記憶されている。 この演算結果をもとに第６図に示されたフロー
によつて地絡相を検出し、その条件が一定時間以
上継続という事で、地絡相を判定し事故があれば
制御信号を出力する。 この出力信号は第４図の出力部４７から出力さ
れ出力インターフエイス４８を通して機器側（例
えば接地機構）へ入力されこれによつて地絡点よ
り変電所側で接地等の処置がとられる事になる。 以上の様に本発明はＡ、Ｂ、Ｃ相３相の瞬時値
を使用し式(4)及び式(5)を使用する事により、きわ
めて高速に地絡相を検出し適切な処理がとれる様
にした事を特徴とした地絡相検出装置である。
を考えると、地絡時の位相が、電気角で0゜、
30゜、60゜、90゜、120゜、150゜と変つたときのV0は第
２−１図実線のようになり、最終的には0.173p.u.
となるが、その時定数Ａ／ωは＝50Hzの場合15ｍ ｓ、電気角で270゜で、＝90゜の場合は0.173p.u.に
達するのに13ｍｓ、＝120゜の場合は0.1p.u.に達
するのにも８ｍｓ程度を要する。健全相電圧が一
定レベルを超す時間は更に長くなり、＝120゜の
場合、Ｃ相電圧が1.1p.u.を超すのは10ｍｓ程度、
Ｂ相電圧は1p.u.も超さず、Ａ相電圧より小さい。 又C0＝3μF／φ、Ｒ＝0.1kΩの場合は、第２−
２図となり、＝０〜60゜の領域ではＣ相電圧よ
りもＢ相電圧の方が早く1.1p.u.を超す。 従つて、健全相電圧瞬時値が一定レベルを超す
という条件で、地絡相を早期に判別することは不
可能であり、定常値に落着くのを待たねばならな
い。 本発明は、この点に鑑み、各瞬時の電圧値その
まゝではなくこれに一定の演算を施すことによつ
て、地絡相を早期に判別する指標を得ようとする
もので、演算式として１ｍｓ程度より短い時間Ｔ
前の各相対地電圧Va′、Vb′、Vc′と、各瞬時の
対地電圧値、Va、Vb、Vcとから gp2＝Vp 2＋Vp′2−2VpVp′cosωT ……(3) ＝（Vp−Vp′）2＋2VpVp′（１−cosωT）
……(4) および Kp 2＝（ｋ・Ep・sinωT）2……(5) ただし ｐ＝ａ、ｂ、ｃ Ep：系統健全時最高対地電圧波高値第１図では
Ea＝Eb＝Ec＝１ ｋ＝1.1程度 を用いると gp 2Kp 2 ……(6) の状態が少くとも2.5ｍｓ以上持続すれば、地絡
相を判別し得ることを見出した。以下にこの情態
を図によつて説明する。 第３図はωT＝θが電気角で15゜の場合 のVp、Vp′として(1)、(2)式を用いEp＝１とした
場合のNpの時間的な変化を描いたもので、第３
−１図はC0＝3μF／φ、Ｒ＝2kΩ、第３−２図
はC0＝3μF／φ、Ｒ＝0.1kΩの場合を示すが、こ
れ以外のC0、Ｒの組合せにおいても地絡相に対
応するNaは電気角45゜（＝１／８サイクル、50Hz
のとき2.5ｍｓ）で概ね1p.u.以下となり、Ncは
1p.u.以上となる。C0Rが小さい場合はNbも1p.u.
以上となるが、常にNcの方が早く大きくなるの
で仮りにｋ＝1.1とし、連続して2.5ｍｓ以上(6)式
を満たすことを条件とすれば、一相が満たせばそ
の遅れ相を、二相共に(6)式を満たせば、残りの相
を地絡相と判定すればよく、第３−２図の場合は
３ｍｓ、第３−１図の場合でも7.5ｍｓ程度で地
絡相を判定できる。 尚実際には線路のインピーダンスや電源インピ
ーダンスによつて、地絡時電圧は(1)、(2)式で与え
られるものの上に、高周波の振動が重畳するが、
感電等の抵抗値の高い地絡では、その振巾は小さ
く、前述の式で判定を誤ることはない。 ただ(5)式のEpとしては、負荷変動や系統内の
位置により、地絡前対地電圧波高値がその系統の
公称電圧に対応する常規対地電圧波高値とは異る
場合があるので注意を要する。従つて検出感度を
上げようとすれば、実際の電圧に運動させること
が望ましく、誤動作等を考えた一般的なｋの値と
しては1.1前後が望ましい。 次に上記の方式を実現する装置の構成例として
デジタル処理装置（例えばマイクロ・プロセツ
サ）を使用した場合について、第４図をもとに説
明する。 第４図において、Ａ、Ｂ、Ｃ相の３相電圧は、
電圧センサー４１によつて装置に入力され、入力
変換器４２によつて処理装置４３への入力として
適当な大きさに変換される。通常は、入力最大値
がピークからピークまでで20ボルトになる様設定
する。 処理装置４３は基本的にはアナログ・デジタル
変換部（Ａ／Ｄ変換部）４４、高速データ転送装
置４５、演算処理部４６及び出力部４７から構成
されており、本発明の一連の手順を実行する。入
力変換器４２からの８相電圧はＡ／Ｄ変換部４４
に入力されサンプルアンドホールド回路４４１に
よつてコントロール回路４４５からの信号により
ある一定時間間隔で、標本化される。この値はア
ナログ・デジタル変換器４４３によつてデジタル
量に変換されるが、本例ではアナログ・デジタル
変換器４４３を複数の入力に対して共用する為前
段にマルチプレクサー４４２をおいている。デジ
タル化された入力はバツフア回路４４４に貯えら
れる。バツフア回路４４４に貯えられたデジタル
量は、データ転送装置４５によつて演算処理部４
６のデータ・メモリ・エリア４６２に入力され
る。 演算処理部４６では、プログラム・メモリ４６
３に記憶された一定の手順に従い第５図に示す処
理を実施する。 即ち、データがデータメモリに入力されると入
力データのチエツクを実施し、データに異常がな
ければ(4)式の演算処理を実施する。その後(6)式に
よつて事故の有無を判別するが、この時使用され
る整定値Kp2は、整定メモリに記憶されている。 この演算結果をもとに第６図に示されたフロー
によつて地絡相を検出し、その条件が一定時間以
上継続という事で、地絡相を判定し事故があれば
制御信号を出力する。 この出力信号は第４図の出力部４７から出力さ
れ出力インターフエイス４８を通して機器側（例
えば接地機構）へ入力されこれによつて地絡点よ
り変電所側で接地等の処置がとられる事になる。 以上の様に本発明はＡ、Ｂ、Ｃ相３相の瞬時値
を使用し式(4)及び式(5)を使用する事により、きわ
めて高速に地絡相を検出し適切な処理がとれる様
にした事を特徴とした地絡相検出装置である。
第１図は、三相平衡高抵抗接地系統で一線地絡
がおこつたときの、線路および、正・逆相インピ
ーダンスを無視したときの等価回路図、第２図は
第１図のスイツチ投入時間をかえたときの零相電
圧波形と、各相相電圧の関係を示す図、第３図は
本発明の判定式の有用性を示すための説明図、第
４図は本発明の一実施例を示す装置構成図。第５
図は全体の演算処理フロー図、第６図は地絡相決
定の処理フロー図である。 図において、４２は入力変換器、４４はアナロ
グ・デジタル変換部、４６は演算処理部である。
がおこつたときの、線路および、正・逆相インピ
ーダンスを無視したときの等価回路図、第２図は
第１図のスイツチ投入時間をかえたときの零相電
圧波形と、各相相電圧の関係を示す図、第３図は
本発明の判定式の有用性を示すための説明図、第
４図は本発明の一実施例を示す装置構成図。第５
図は全体の演算処理フロー図、第６図は地絡相決
定の処理フロー図である。 図において、４２は入力変換器、４４はアナロ
グ・デジタル変換部、４６は演算処理部である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 中性点非接地又は高抵抗接地系統において、
各相対地電圧VP＝VP（ｔ）を計測し、商用周波の
半サイクルより十分短い時間Ｔ前の値V′P＝VP
（ｔ−Ｔ）とから g2＝V2 P＋V′P 2−2VP・V′PcosωT＝（VP−V′P）2＋2V
P・V′P（１−cosωT） を求め、これが正常時対地電圧波高値EPに比例
する一定値KPの２乗 K2 P＝（ｋ・EP・sinωT）2 を少くとも1/8サイクル以上連続して超過したと
き、超過相が一相だけのときは遅れ相を、二相共
超過したときは残りの相を地絡相と決定すること
を特徴とする地絡検出装置。 ２ ｋを1.05〜1.2の範囲に選ぶことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の地絡検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3330881A JPS57148525A (en) | 1981-03-09 | 1981-03-09 | Ground-fault detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3330881A JPS57148525A (en) | 1981-03-09 | 1981-03-09 | Ground-fault detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57148525A JPS57148525A (en) | 1982-09-13 |
| JPH0226450B2 true JPH0226450B2 (ja) | 1990-06-11 |
Family
ID=12382922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3330881A Granted JPS57148525A (en) | 1981-03-09 | 1981-03-09 | Ground-fault detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57148525A (ja) |
-
1981
- 1981-03-09 JP JP3330881A patent/JPS57148525A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57148525A (en) | 1982-09-13 |
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