JPH04109178A - 地絡事故検出センサ - 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） 本発明は、電流変流器（以下、ＣＴという）を用いた微
小交流電流の検出方式に関する。

（従来の技術） 第７図は従来の地絡事故検出センサの電流検出部を示す
ものであり、第７図（Ａ）はブロックを、第７図（Ｂ）
は正弦波電流波形に対する各部の応答波形を第７図（Ｃ
）は高周波成分を含む電流波形に対する各部の応答波形
を、第７図（Ｄ）はパルス状電流波形に対する各部の応
答波形を示している。

第７図において、３０は接続線、３１はＣＴ、３２は増
幅部、３３は比較部、３４はノイズ除去回路、３５はカ
ウンタである。また、ａ＋　）　ｒ　ａｍ　）　＋　ａ
ｍ　）は増幅部３２の出力波形、ｂ、）、　ｂ、）、　
ｂ、）は比較部３３の出力波形、Ｃ＋　）　ｔ　Ｃｍ　
）　＋　Ｃｓ　）はノイズ除去回路３４の出力波形であ
る。

今、接地線３０に商用周波交流電流が流れた場合、その
電流はＣＴ３１を通じて２次側に流れ増幅部３２で増幅
された後、比較部３３によりその瞬時値が一定値以上で
あれば、電圧が出力される。

比較部３３のしきい値を検出したい電流の瞬時値より若
干低く設定しておくと、ノイズ除去回路３４の出力電圧
は第７図ＣＢ）のｃ＋）の様な周期的な矩形波となる。

この周期は商用周波の周期（６０Ｈｚ時１６．７ｍ５）
であり、この矩形波が一定回数連続したことで、しきい
値以上の電流が一定時間続いたことが認識できる。これ
が、従来の地絡事故検出センサの電流検定２時間検定の
方法である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の方法においては、検出しよう
とする電流が第７図（Ｃ）ａ、）の様に高周波雑音成分
を多く含む電流波形である場合には、雑音成分のピーク
値により比較部３３が動作し、比較部３３の出力は第７
図（Ｃ）ｂ、）の様になり時間検出を誤らせる原因とな
る。また、ノイズにより時間検出部が起動されることが
無いよう、比較部３３の出力には、ノイズ除去回路３４
を用いているが、第７図（Ｄ）ａ、）のような短パルス
状の電流波形が断続的に発生した場合は、比較部３３の
出力幅が第７図（Ｄ）　ｂ、）の様に短かいのでノイズ
としてカットされ電流検出自体が不可能になってしまう
。

本発明は、上記の問題を解決するものであり、種々の電
流波形に対しても、正確な電流と時間検定を可能とし、
配電線に発生する様々な地絡現象に対して、実用に耐え
得る検出性能を保証することができる検出方式を提供す
ることを目的とするものである。

（課題゛を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために、地絡事故検出
センサの電流検出部は、ＣＴからの入力を直接余波整流
し積分回路で平滑を行った後、電流の大きさと時間検定
を行うようにしたものである。

（作　用） したがって本発明によれば、極めて簡単な回路で電流成
分の平均値を求めることが可能となり、コストアップす
ることなく種々の地絡電流にも適応できる検出方式が得
られる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例における地絡事故検出センサ
の概略を示しており、第１図（Ａ）はブロックを、また
第１図（Ｂ）は各部の出力波形の特性を示すものである
。第１図において、ｌＯは接地線、１１はＣＴ、１２は
ＣＴの出力電流波形を整流する全波整流部、１３は余波
整流した波形を積分する平滑部、１４は増幅部、１５は
しきい値と比較する比較部、１６はクロック、１７はカ
ウンタ、１８はリレ一部、１８−１はリレ一部の接点、
１９は連絡線、２０は直流電源である。

上記実施例の構成は、電流のピーク値ではなく、平均値
を求める。また、回路構成が簡単で容易に実現できる考
えに基づいたものである。

ＣＴＩＩより入力された電流は全波整流部（ダイオード
ブリッジ）１２で整流され、更に平滑部（Ｒ。

Ｃ）１３で平滑化される。はぼ直流化された平滑部１３
の出力は比較部１５でしきい値との判定が行われ、比較
部１５とクロック１６のＡＮＤにより一定時間以上しき
い値を超えた状態が続けば、検出動作を行う。全波整流
部１２はダイオードの損失電圧（順方向電圧、逆耐電圧
）を伴うが、ＣＴの内部インピーダンスが大きい（ＣＴ
がほぼ定電流特性である）ことを逆に利用し、直接電流
を平滑化しても２次電流ロスは実用上問題ない。

第２図は、第１［！Ｉに示したブロックのうち、接地線
１０．　ＣＴＩＩ、全波整流部１２．平滑部１３からな
る電流検出部と等価な回路を示したものであり、ＣＴと
整流ダイオードＤ３〜Ｄ４、平滑用コンデンサＣＬとＣ
Ｔ負担抵抗ＲＬで構成される。

第２図において、今、ＣＴ１次側に正弦波交流電流工、
が流れた時、負担抵抗ＲＬに現われる電圧ｖＬの電気的
意味を考える。第３図（Ａ）に示す元の波形を余波整流
した第３図（Ｂ）に示す全波整流波形は、フーリエ展開
によると以下のように電流成分の重ね合わせと考えるこ
とができる。

元の波形・・・・・・１（ｔ）＝ＪΣ１１・ｓｉｎωｔ
　　・・・・・・（１）（２）式を計算すれば、 ｉ　（ｔ）＝０．９０　Ｉ　、−０，６０Ｉ　、Ｘｃｏ
ｓ　２ωｔ−０，１２Ｉ、Ｘｃｏｓ４ω℃（ＤＣ）　　
　　（２倍調波）　　　　（４倍調波）・・・・・・（
３） となり、（３）式から、全波整流電流（実効値）の９０
％がＤＣ分、６０％が１２０Ｈｚ成分（６０七時）とい
うことがわかる。第４図はこれを図式化したものである
。

次に、平滑後の端子電圧ｖＬであるが、これは、上記の
各成分電流Ｉ　ｎ（ｎ　＝０，２，４・・・）が流れた
時に現われる端子電圧Ｖ、（ｎ　＝０，２．４）の和と
考えればよい。第５図に示す様に各成分電流は、ＩＣＤ
ｖ工□に分流するので、端子電圧ｖＬをほぼ直流成分の
みにするには、平滑部のインピーダンスＺ　１１Ｚ、・
・・・・・がほぼＯ（Ｖ、、Ｖ、＝Ｏ）となるようＲＬ
　ｖＣ４を決定すればよい。（但し、Ｃ４をあまり大き
くすると時定数が大きくなるため電流立上がりが遅くな
る）このようにして、全波整流された電流の交流会を取
り除くことで（３）式により、Ｖ　　＋Ｖ　　・・・ とすると、端子電圧のリップル分（、■、）は約１２％
である。

第１表は、第２図において、１次電流に正弦波定電流電
源を用いた場合の２次電流■１′と平滑電流Ｉ、のそれ
ぞれ理論値と実測値を示したものである。

として入力電流の平均値がＶ、によって求められる。

今、第２図において、ＲＬ＝ｌｋΩ、ＣＬ＝１０μＦ本
１．　　Ｉ、（計算値）＝Ｉｇ’（実測値）Ｘｏ、９第
１表から、１次電流Ｉ、＝５０ｍＡの時は２次電流工、
′の理論値と実測値には開きがあるが、地絡事故検出セ
ンサの１次電流検出下限を１００ｍＡとしているので実
用上問題無い。また、平滑電流■８は２次電流の実測値
■１′からの計算値と実測値はほぼ合致していることが
わかる。

第６図は、第２図の回路における地絡電流波形と平滑後
の出力電圧を示したものである。第６図において、ａは
実際の配電線による人工地絡試験で得られた地絡電流波
形をシミュレーションで再現したもの（電流値の大きさ
は任意）、ｂは第２図の回路にて測定した平滑後の出力
電圧である。また、第６図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそ
れぞれ地絡電流波形の異なった場合を示しており、第６
図（Ｃ）の様なパルス状態電流波形でも、本実施例の電
流検出部により電流パワーを時間的に平滑化しているこ
とがわかる。

（発明の効果） 本発明は、上記実施例から明らかなように、多種多様な
発生要因を有する配電線の地絡事故において、高周波雑
音成分を多く含む電流や、放電地絡の様なインパルス状
の断続的な電流に対しても電流成分の平均値を求めるこ
とにより正しく地絡検出が可能となり、安価で高性能な
地絡検出方式が得られる。また、今まで検出し得なかっ
た地絡の前兆現象等もとらえる可能性もあり、事故予知
。

未然防止に対する効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における地絡事故検出センサ
のブロック図および各部のａカ波形の特性を示す図、第
２図は第１図の実施例における電流検出部と等価な回路
図、第３図、第４図、第５図および第６図は、第２図に
示した電流検出部の説明図、第７図は従来の地絡事故検
出センサの電流検出部を示すブロック図および各部の応
答波形を示す図である。 １０、３０・・・接地線、１１．３１・・・電流変流器
（ＣＴ）、１２・・・全波整流部、１３・・・平滑部、
１４．３２・・・増幅部、１５．３３・・・比較部、１
６・・・クロック、１７．３５・・・カウンタ、１８・
・・リレ一部、１９・・・連絡線、２０・・・ＤＣ電源
、３４・・・ノイズ除去回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高圧配電線路の電柱単位に設置された地絡事故検出用電
   流センサについて、接地線に流れる地絡電流を電流変流
   器（ＣＴ）にて取り込み、発生電流の大きさと継続時間
   により地絡発生を判定する機能において、前記ＣＴから
   の入力を直接全波整流し積分回路で平滑化を行った後、
   電流の大きさと時間検定を行うことで、アーク放電等の
   インパルス状で断続的に発生する地絡電流を含み、多様
   な地絡事故時の電流検出を可能とした地絡検出用電流セ
   ンサの検出方式。