JPH0756500B2 - 配電線故障区間判定装置 - Google Patents

配電線故障区間判定装置

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JPH0756500B2
JPH0756500B2 JP61020633A JP2063386A JPH0756500B2 JP H0756500 B2 JPH0756500 B2 JP H0756500B2 JP 61020633 A JP61020633 A JP 61020633A JP 2063386 A JP2063386 A JP 2063386A JP H0756500 B2 JPH0756500 B2 JP H0756500B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は配電線の短絡,地絡,断線等の故障区間を確実
・早期に発見し、故障発生個所を早期に復旧するために
用いられる装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第3図(a)(b)は例えばオーム社刊「保護継電器ハ
ンドブック」P393〜P394に示された従来の配電線の故障
区間判定装置に関するものであり、順送時限式と称する
ものである。
図において(5)は配電用変電所の母線、(6)は配電
線、(CB1)はしゃ断器、(SS1)(SS2)(SS3)は区分
開閉器、(TR1)(TR2)(TR3)は電圧トランス、(C
1)(C2)(C3)は区分開閉器制御装置である。
次に動作について説明する。配電線(6)に発生した故
障は、しゃ断器(CB1)の位置に配置される図には示し
ていない保護継電器の動作によりしゃ断器(CB1)を開
くことにより一旦除去される。この後図には示さない再
閉路継電器の動作によりしゃ断器(CB1)が投入され、
(CB1)〜(SS1)間が充電される。制御器(C1)は受電
後X秒継続受電すれば区分開閉器(SS1)を投入する。
投入後Y秒送電を継続すれば自己の投入回路は平常の状
態(無電圧で引外し、受電後X秒後に投入できる状態)
を維持するが、Y秒内に再度停電すれば次に受電した時
投入機構をロックし次区間への送電は行なわない。
以下区分開閉器(SS2),(SS3)も同様の動作を行うの
で、故障区間迄順次区分開閉器は1回目の投入が行なわ
れ、故障区間を充電した時2度目の故障が発生し(CB
1)の2度目の引外し、再閉路が行なわれる。この後2
度目の区分開閉器の投入が順次行なわれ故障区間の手前
の区分開閉器以降は投入がロックされているため投入さ
れない。
このようにして送電可能区間のみ自動復旧することが可
能となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の故障区間判定装置は以上のように構成されている
ので、故障区間を発見するのに最初の故障発生に加えて
2度目の人為的な故障を発生させる必要があり、系統全
体に与える影響が大きいばかりでなく、故障点に再度充
電するので人体への危険、火災発生の危険等安全上にも
問題となることがあり得た。
また送電可能区間への送電再開も遅れるという欠点があ
った。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、最初の故障発生時点で故障区間を確実に判定
するため故障区間の充電はロックして送電可能部分のみ
早期に送電を再開し、また故障区間の早期復旧を可能な
らしめる配電線故障区間判定装置を得ることを目的とす
る。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る配電線故障区間判定装置は、配電線の各
区分開閉器の通過電流の大きさ、電圧に対する位相関係
を検出する装置と、この電圧に対する位相関係を含む通
過電流情報を相互又は特定の個所に伝送する装置と、伝
送された各区分開閉器の通過電流情報を比較し故障区間
を判定する装置を備え、各区分開閉器の通過電流情報分
布の変化が最も大きい区間を故障区間と判定するもので
ある。
〔作用〕
この発明における配電線故障区間判定装置は、電圧に対
する位相関係を含む通過電流情報の分布が故障点の両端
の区分開閉器の部分で最も大きく変化することを利用し
たものであり、電圧に対する位相関係を含む通過電流情
報としては、通過電流のベクトル量(大きさと位相)や
通過電流の電圧に対する方向判別結果(同相方向か逆相
方向か)あるいは通過電流の大きさと電圧に対する方向
判別結果を用いることにより、効果的な故障区間判定が
行える。
〔実施例〕
以下この発明の一実施例について説明する。第1図にお
いて(1)は電源、(2)は配電用変電所、(3)は変
圧器、(4)は接地変圧器、(5)は母線、(6)は配
電線、(7)は通信線、(8)は親局、(9)は判定装
置、(SS1)(SS2)(SS3)は区分開閉器、(CT1)(CT
2)(CT3)は変流器、(TR1)(TR2)(TR3)は電圧ト
ランス、(C1)(C2)(C3)は区分開閉器制御装置、
(T0)(T1)(T2)(T3)は伝送端末である。
変流器(CT1)(CT2)(CT3)により検出された電流情
報は、区分開閉器制御装置により加工演算されその大き
さおよび電圧に対する方向あるいは位相関係に関する情
報が取り出される。この電流に関する情報は伝送端末
(T0)(T1)(T2)(T3)を経由して親局判定装置
(9)に送られる。この親局判定装置により各区分開閉
器電流情報が比較され故障区間が判定される。この判定
結果により故障区間に隣接する区分開閉器に開放信号を
送って配電線から切離すかあるいは投入ロック信号を送
出し受電後の投入を阻止する等の処置を行い、必要区間
のみの再受電を可能ならしめる。また親局においては故
障区間の表示により早期へ復旧活動を可能ならしめる。
尚、故障電流の大きさ,電圧に対する位相,及び電圧に
対する故障電流の方向は、例えば、電気学会刊、電気学
会大学講座「保護継電工学」p112,(昭和56年7月20
日,初版発行)に記載のディジタル形継電器の演算原理
などの既存技術を用いて算出できる。
すなわち、各区分開閉器の通過電流,電圧の瞬時値を各
区分開閉器制御装置に取り込んで、これを電気角30゜で
サンプリングした後、アナログ量からディジタル量に変
換したデータに対して下記の演算を行う。
X2=x0 2+x-3 2 ・・・(4)式 XYcosθ=x0y0+x-3y-3 ・・・(5)式 XYsinθ=x0y-3−x-3y0 ・・・(6)式 ここで、X;電流の絶対値の演算結果 Y;電圧の絶対値の演算結果 θ;電流の電圧に対する位相の演算結果 x0;現在のサンプリング電流値 x-m;mサンプリング前のサンプリング電流値{例えば
x-3;3サンプリング(サンプリング間隔30゜で90゜)前
のサンプリング電流値} y0;現在のサンプリング電圧値 y-m;mサンプリング前のサンプリング電圧値{例えば
y-3;3サンプリング(サンプリング間隔30゜で90゜)前
のサンプリング電圧値}である。
上記(1)式〜(4)式により電流の絶対値が、(7)
式により電流の電圧に対する位相が求まる。
また(5)式または(6)式の正負を判定することによ
り、電流の電圧に対する方向判定結果が得られる。
次に親局判定装置の動作を第2図により説明する。第2
図(a)は2回線の配電線を持つ系統図の例である。
(CB1)(CB2)はしゃ断器、(SS11)(SS12)(SS13)
(SS21)(SS22)(SS23)は区分開閉器、(C11)(C1
2)(C13)(C21)(C22)(C23)は配電線各区間の浮
遊量、(I11)(I12)(I13)(I21)(I22)(I23)は
各区分開閉器の通過電流である。
今、2号線の各区間の故障(F1)(F2)(F3)を考え
る。
第2図(b)は短絡故障時の電流分布の例を示す。F1点
短絡故障時(SS21)通過電流(I21)は背後電源インピ
ーダンスによって決る大きな短絡電流が流れる。一方
(SS22)(SS23)等には回転機負荷等から故障点に向っ
て流れる比較的小さな電流が流れる。したがって(F1)
点故障のばあい(I21)と(I22)には大きな差があり、
(I22)と(I23)の差は小さい。
(F2)(F3)故障のばあいも同様に故障点に隣接する区
分開閉器の通過電流は差が大きく、それ以外は差が少な
い。
第2図(c)はF1点短絡故障時の電圧(図ではA相の事
故前相電圧Va)に対する各区分開閉器通過電流のベクト
ル図である。大きさの関係は、前記第2図(b)の説明
の通りであるが位相関係は(I21)が背後インピーダン
スおよび故障点抵抗で決る位相となる。また(I22),
(I23)は回転機負荷等が逆流するような位相関係とな
る。
したがって各区分開閉器の通過電流をベクトル量として
比較すれば(I21)と(I22)には大きな差があり、(I2
2)と(I23)との差は小さくなることは単に大きさだけ
を比較するばあいに比べてより明瞭となる。
第2図(d)は第2図(c)において電圧と同相方向を
前方故障とし逆相方向を後方故障と判別した上でこれら
の判別結果の分布をF1点短絡故障時において示したもの
である。このばあい(I21)と(I22)の間で方向が逆転
しこの間の区間に故障があることが判定できる。この方
法では大きさあるいは位相の量を伝送する必要がなく方
向の判別結果のみを伝送すればよいため伝送装置を簡単
にできる特徴がある。
第2図(e)は電流の大きさと第2図(d)のばあいと
同様の方向判別結果を組み合せて判定するものであり、
単に大きさのみを判定するより差が明瞭となり判定が確
実となる。
第2図(f)は地絡故障時の電流分布である。F1点故障
時(SS21)通過電流(I21)は1号線浮遊容量(C11)
(C12)(C13)の充電電流、接地変圧器(4)の抵抗器
電流母線(5)と故障点迄の変電電流の総和の比較的大
きな電流が通過する。一方(SS22)(SS23)には浮遊容
量(C22)(C23)等の充電々流が流れ比較的小さな電流
が通過する。したがって(F1)点故障のばあい(I21)
と(I22)には大きな差があり(I22)と(I23)の差は
小さい。(F2)(F3)故障のばあいも同様に故障点に隣
接する区分開閉器の通過電流は差が大きくそれ以外は差
が少ない。
また故障点抵抗を伴う不完全地絡故障のばあいにも故障
電流の大きさは小さくなるが故障点に隣接する区分開閉
器の通過電流の差が最も大きいことは変らない。
第2図(g)は(F1)地絡故障時の系統零相電圧V0に対
する電流ベクトル分布であり(I21)は背後充電電流、
接地変圧器抵抗器電流、故障点抵抗で決る位相関係とな
る。また(I22)(I23)は区間浮遊容量(C21)(C22)
の充電電流で決る位相関係となる。これらの電流方向を
判別できる方向判別直線で前方故障、後方故障を区別し
ている。
第2図(h)は(F1)地絡故障時の電流の方向分布 第2図(i)は(F1)地絡故障時の電流の大きさ、方向
を組み合わせた分布を示す図であり、第2図(g)
(h)(i)は第2図(c)(d)(e)の短絡故障時
のばあいと同様の判定を行う。
尚図示していないが配電線の断線故障時にも負荷電流の
分布の急激な変化、あるいは逆相、又は零相電流分布の
急激な変化を検出することにより断線区間を判定するこ
とが可能である。
以上の様に本発明による配電線故障区間判定装置は電流
の大きさおよび電圧に対する方向あるいは位相関係の分
布に着目し各区分開閉器の通過電流を比較して、分布の
急激な変化を検出して故障区間を判定するものである。
なお上記実施例では伝送手段として通信線を利用したも
のを示したが電流情報を伝達できるものであれば何であ
ってもよい。
また、上記実施例では親局を設け故障区間判定を親局一
ケ所で行う例を示したが各区分開閉器に判定装置を設け
隣接区間との電流情報を比較して判定させるものであっ
てもよい。
また電流分布をCRT等の表示装置に表示すると共に人間
の目で確認できる手段を付加するものであってもよい。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば配電線故障区間判定装置
を、配電線の各区分開閉器の通過電流の大きさ、電圧に
対する位相関係を検出する装置と、この電圧に対する位
相関係を含む通過電流情報を相互又は特定の個所に伝送
する装置と、伝送された各区分開閉器の通過電流情報を
比較し故障区間を判定する装置を備え、各区分開閉器の
通過電流情報分布の変化が最も大きい区間を故障区間と
判定するように構成したので、故障発生時に確実に判定
が可能となり、強行送電による系統への影響が少なく、
人体、火災等に対して安全性が高く、必要区間の再送電
が早くできる装置を提供することができる。
上記電圧に対する位相関係を含む通過電流情報として、
通過電流ベクトル量(大きさと位相)を伝送し、故障区
間を判定することにより、単に通過電流の大きさのみの
場合より分布の変化が故障区間の所で大きく、より確実
な判定ができる。また、通過電流の電圧に対する方向判
別結果(同相方向か逆相方向か)を伝送し、故障区間を
判定することにより、通過電流の大きさの場合より伝送
量を低減できる。また、通過電流の大きさと電圧に対す
る方向判別結果を伝送し、故障区間を判定することによ
り、単に大きさのみを判定するより僅かな伝送量の増加
で差が明瞭となり、判定がより確実となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による配電線故障区間判定
装置の構成を示す図、第2図はこの発明の一実施例の動
作を説明する図、第3図は従来の配電線故障区間判定装
置の原理を示す図である。 図において、(1)は電源、(2)は配電用変電所、
(3)は変圧器、(4)は接地変圧器、(5)は母線、
(6)は配電所、(7)は通信線、(8)親局である。
なお図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配電線の各区分開閉器の通過電流の大き
    さ、電圧に対する位相関係を検出する装置、 この電圧に対する位相関係を含む通過電流情報を相互又
    は特定の個所に伝送する装置、 伝送された各区分開閉器の通過電流情報を比較し故障区
    間を判定する装置を備え、 各区分開閉器の通過電流情報分布の変化が最も大きい区
    間を故障区間と判定することを特徴とする配電線故障区
    間判定装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載のものにおい
    て、各区分開閉器の通過電流の大きさと電圧に対する位
    相関係をベクトル量として伝送、判定することを特徴と
    する配電線故障区間判定装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項記載のものにおい
    て、各区分開閉器の通過電流の電圧に対する特定の位相
    差内であるか否かにより方向判別しこの方向判別結果を
    伝送、判定することを特徴とする配電線故障区間判定装
    置。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項記載のものにおい
    て、各区分開閉器の通過電流の大きさと電圧に対する特
    定の位相差内であるか否かによる方向判別結果を伝送、
    判定することを特徴とする配電線故障区間判定装置。
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