JPH074047B2 - 変電所の故障区間検出システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は送電用変電所又は配電用変電所の内部で地絡ま
たは短絡事故等が発生した際に、故障区間を自動的に検
出することができる変電所の故障区間検出システムに関
するものである。

（従来の技術） 送電用変電所や配電用変電所においては、単数又は複数
の母線に対して複数の電源線または変圧器バンク（以下
バンクという）と複数の負荷線路とが断路器を介して接
続されている。そして各電源線またはバンク及び負荷線
路にはそれぞれCTが取付けられているので、変電所の外
部で起きた事故はそれらのCTによって直ちに知ることが
でき、事故の生じた部分を切離すことによって他の部分
には送電を続けることができる。しかし変電所の母線、
バンク側人形部（電源線またはバンクと母線との接続
部）、線路側人形部（負荷線路と母線との接続部）等の
変電所内部において事故が生じた場合には、故障区間を
外部から知ることは容易ではなく、作業員が現場まで出
向いて故障箇所を発見するまで全部の線路を停電させて
おかねばならなかった。特に母線上に多数の電源線また
はバンクが接続されている場合には、故障点に向かって
多数の電源線またはバンクから電流が流れることとなる
ため、単にCTを設けて事故電流を検出しても故障点の発
見は不可能であった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記した従来の欠点を解決し、変電所内部にお
いて地絡事故等が生じた場合にもその故障区間を外部か
ら直ちに検出し、その故障区間の切離しによって健全区
間への送電を続けることができるようにした変電所の故
障区間検出システムを目的として完成されたものであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明は、単一の母線に複数の電源線と複数のバンクと
を接続した変電所の各バンク間の母線上に、母線断路器
と光CTとをそれぞれ取付けるとともに光CTの出力から電
流の方向を検出できる継電器を設け、事故発生時に光CT
により事故電流を検出し、その電流から継電器によって
事故電流の流れる方向を判定し、その結果を演算器に入
力して事故が発生した区間を自動的に検出することを特
徴とする第１の発明と、複数の母線に複数のバンクと複
数の負荷線路とを接続した変電所の各バンク側人形部及
び各線路側人形部に、母線断路器と光CTとをそれぞれ取
付けるとともに光CTの出力により事故電流の方向を検出
できる継電器を設け、事故発生時に光CTにより事故電流
を検出し、その電流から継電器によって事故電流の流れ
る方向を判別し、その結果を演算器に入力して事故が発
生した区間を自動的に検出することを特徴とする第２の
発明とからなるものである。

（実施例） 以下に本発明を配電用変電所についての第１の実施例
と、送電用変電所についての第２の実施例とによって詳
細に説明する。

第１図は配電用変電所の実施例を示す回路図であり、
（１）は単一の母線、（２）と（３）はこの母線（１）
に接続された電源線であり、（２）を電源線１、（３）
を電源線２と呼ぶものとする。また（４）、（５）、
（６）は母線（１）に接続されたバンクである。各電源
線（２）、（３）と母線（１）との間には従来のCT
（７）、（８）が設けられており、この部分を流れる電
流を検出して取出すことができる。また母線（１）上の
各バンク（４）、（５）、（６）間には母線断路器
（９）、（10）と、光CT（11）、（12）と、電流の方向
を検出できる継電器（13）、（14）とが取付けられてい
る。継電器（13）、（14）としては地絡方向継電器、短
絡方向継電器などが用いられ、母線（１）の端部のPT
（変成器）（15）で得られる３相の電圧レベルを基準と
して母線（１）に流れる電流の方向を検出できるように
なっている。

このような故障区間検出システムは、電源線（２）、
（３）において事故が生じた場合にはCT（７）、（８）
がその異常を直ちに検出できることは従来と同様であ
る。また第１図中のＡ点で地絡事故が生じた場合には、
Ａ点に向って両方の電源線（２）、（３）から大きい事
故電流が矢印のように流れるので、光CT（11）、（12）
で検出された電流から継電器（13）、（14）によってこ
れらの部分に流れる事故電流の方向を検出すれば、母線
断路器（９）、（10）間の部分で事故が生じたことを判
別することができる。また、母線（１）上のＢ点で事故
が生じた場合には母線断路器（９）、（10）の部分を流
れる事故電流は共に左向きとなり、Ｃ点で事故が生じた
場合には事故電流は共に右向きとなるから、電流の方向
を図示を略した演算器に入力することによって故障区間
を自動的に検出することができる。そして母線断路器
（９）、（10）の開放によって故障区間の自動切離しを
行い、健全区間への送電を行うことができる。なお当然
のことながら、継電器がない場合には運転員が判断でき
る。

次に第２図以下に示される二重母線方式の送電用変電所
の実施例について詳細に説明する。

第２図において（21）、（22）は甲、乙の母線、（2
3）、（24）、（25）、（26）は１〜４番のバンク、イ
〜タの記号で示したものが負荷線路である。これらの各
バンク（23）〜（26）及び負荷線路イ〜タにはそれぞれ
断路器（27）、（28）とCT（29）、（30）とが取付けら
れている。また各バンク（23）〜（26）及び負荷線路は
母線（21）、（22）の中央の人形部と呼ばれる部分から
甲、乙の母線（21）、（22）の両方に接続できる構造と
なっているが、これらの人形部には母線断路器（31）、
（32）が取付けられており、そのいずれかを閉じ他方を
開くことによって甲、乙いずれかの母線（21）、（22）
と選択的に接続されている。第２図はその標準的な接続
を示し、甲の母線（21）には１番のバンク（23）と３番
のバンク（25）から給電され、乙の母線（22）には２番
と４番のバンク（24）、（26）から給電されるようにな
っている。またイ、ハの負荷線路は甲の母線（21）に接
続され、ロ、ニの負荷線路は乙の母線（22）に接続さ
れ、以下同一のパターンが３回繰返されている。これら
のバンク側人形部と線路側人形部には、母線断路器（3
1）、（32）のほか光CTこれによって得られた電流から
電流の方向を検出できる継電器（35）、（36）がそれぞ
れ取付けられている。なお継電器（35）、（36）は第１
の実施例のものと同様であり、また第２図では左端の１
個のみが図示されているが、全部の人形部に布設されて
いるものである。

第２図の送電用変電所において平常時には矢印の方向に
平常電流が流れ、イ〜タの各負荷線路に送電が行われて
いる。しかし第３図〜第８図に示すように変電所内部の
種々の位置で事故が生じた場合には、それに応じて事故
点に向って矢印のように事故電流が流れる。即ち、第３
図に示すように甲の母線（21）上で事故が発生した場合
には、第１と第３のバンク（23）、（25）のバンク側人
形部の光CT（33）及び継電器（35）が矢印で示される上
向きの事故電流を検出する。次に第４図に示すようにハ
の負荷線路の線路側人形部で事故が生じた場合には第
１、第３のバンク（23）、（25）のバンク側人形部の光
CTが第３図と同様の方向の事故電流を検出するほか、ハ
の線路側人形部の光CT（33）と継電器（35）が下向きの
矢印で示す方向の事故電流を検出する。次に第５図のよ
うに第１のバンク（23）の人形部で事故が発生すると、
第１のバンク（23）のバンク側人形部には下向き、第３
のバンク（25）のバンク側人形部には上向きの事故電流
が流れる。以下同様に第６図は第３のバンク（25）の人
形部の事故、第７図は甲の母線（21）が停止中の乙の母
線（22）での事故、第８図は同じく甲の母線（21）が停
止中のハの負荷線路の線路側人形部の事故を示してい
る。各場合の事故電流の方向をまとめると次頁の表のと
おりである。

上記のように本発明によれば各点を流れる事故電流の方
向を検出することによりどの区間で事故が生じたのかを
知ることができ、各点の光CT及び継電器の出力をマイク
ロコンピュータのような演算器に入力して事故が発生し
た区間を自動的に検出させることが可能である。また継
電器を省略し全てマイクロコンピュータで処理すること
も可能である。なお実施例ではハの負荷線路を代表的に
取り上げたが、イ〜タのどの負荷線路についても同様に
検出ができることは言うまでもないことである。このよ
うに本発明によれば二重母線を持つ送電用変電所の内部
で事故が生じた場合にもその故障区間を直ちに検出し、
その区間の切離しにより健全区間への送電を続けること
ができる。

以上に本発明のシステムの作動を説明したが、次に具体
的な機器の構成について説明する。

第９図は本発明の検出システムを示す図であり、（40）
は断路器を支持する碍子であり、その内部には光ファイ
バ（41）が埋込まれており、碍子（40）の頭部には電流
を検出する光電流センサ（42）が取付けられている。第
10図は碍子頭部を拡大して示したもので、碍子（40）の
頭部金具（43）の上部に断路器金具（44）、導体（4
5）、接触器（46）が取付けられ、この導体（45）の側
面にセンサーケース（47）に収納された光電流センサ
（42）が絶縁スペーサー（48）を介して取付けられてい
る。碍子（40）の内部に埋設されている光ファイバ（4
1）はパイプ（49）の内部を通って光電流センサ（42）
に結合されている。光電流センサ（42）としてはYIG、B
SOなどのファラディ素子を用いることができる。なお第
11図、第12図は光電流センサ（42）のほかに光電圧セン
サ（50）を組込んだ例を示す。この場合には絶縁カバー
（51）の内部に中間電極（52）が設けられ、導体（45）
と中間電極（52）との間に誘起される電圧をBSOやLiNb₃
Oなどのポッケル素子からなる光電圧センサ（50）が検
出する。碍子（40）はその中心部に光ファイバを複数本
内蔵した碍子でシリコーンゴム等の絶縁性の優れた樹脂
で封着されている。

再び第９図に戻って説明すると、これらのセンサには検
出器（53）内の発光素子（54）が光ファイバ（41）を通
じて光線が導入され、電流又は電圧が光信号として受光
素子（55）へ導かれ、ここで電気信号に変換され演算器
（56）に入る。またPT（57）からの信号も演算器（56）
内の方向断電器（58）に入り、事故電流の方向が判別さ
れる。そしてこれらの出力は故障点判別器（59）に入力
されて前述したとおり故障区間の判別が行われることと
なる。なお第９図は３個所の検出点のみを示している
が、実際の検出点の数は第２図等に示されるとおり多数
にのぼるものである。

（発明の効果） 本発明は以上に説明したとおり、変電所内部において事
故が生じた場合にもその故障区間を直ちに判別し、故障
区間の切離しによって健全区間への送電を続けることが
できるものであるから、従来の問題点を一掃した変電所
の故障区間検出システムとして、産業の発展に寄与する
ところは極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の実施例を示す回路図、第２図〜第
８図は第２の発明の実施例を示す回路図、第９図は第２
の発明のシステム構成を示すブロック図、第10図と第11
図は碍子頭部の一部切欠正面図、第12図は第11図の一部
切欠平面図である。 （１）：母線、（２）、（３）：電源線、（４）、
（５）、（６）：バンク、（９）（10）：母線断路器、
（11）、（12）：光CT、（13）、（14）：継電器、（2
1）、（22）：母線、（23）〜（26）：バンク、（3
1）、（32）：母線断路器、（33）、（34）：光CT、（3
5）、（36）：継電器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠田 克郎 愛知県名古屋市南区岩戸町４丁目71番地 (72)発明者 川口 敏幸 愛知県犬山市大字五郎丸字堤北１番地の59

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単一の母線に複数の電源線と複数のバンク
   とを接続した変電所の各バンク間の母線上に、母線断路
   器と光CTとをそれぞれ取付けるとともに光CTの出力から
   電流の方向を検出できる継電器を設け、事故発生時に光
   CTにより事故電流を検出し、その電流から継電器によっ
   て事故電流の流れる方向を判定し、その結果を演算器に
   入力して事故が発生した区間を自動的に検出することを
   特徴とする変電所の故障区間検出システム。
2. 【請求項２】複数の母線に複数のバンクと複数の負荷線
   路とを接続した変電所の各バンク側人形部及び各線路側
   人形部に、母線断路器と光CTとをそれぞれ取付けるとと
   もに光CTの出力により事故電流の方向を検出できる継電
   器を設け、事故発生時に光CTにより事故電流を検出し、
   その電流から継電器によって事故電流の流れる方向を判
   別し、その結果を演算器に入力して事故が発生した区間
   を自動的に検出することを特徴とする変電所の故障区間
   検出システム。