JPH09101340A

JPH09101340A - 配電系統の間欠地絡位置標定方法と絶縁劣化監視方法

Info

Publication number: JPH09101340A
Application number: JP8193791A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Kikuchi; 辰男菊地; Masashi Yoshimi; 正志吉見; Koichi Tanaka; 孝一田中; Wataru Fujiyama; 亘藤山; Tomoyuki Hikosaka; 知行彦坂
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】非活線状態では地絡状態が消滅する間欠地絡の
位置標定を行って早急な事故復旧に貢献する。【解決手段】配電系統の模擬回路をもとに地絡が生じた
としたときの共振周波数としての比較共振周波数を、位
置標定の方法に応じて必要とする複数の地絡箇所を設定
してあらかじめ求めておく。間欠地絡が発生したらパル
ス状の電圧又は電流の波形を電圧センサ又は電流センサ
によって計測してその波形データをディジタル波形記録
装置にディジタルデータとして記録し、この波形データ
を基にディジタル演算によって周波数分析を行って実測
共振周波数を求め、この実測共振周波数を比較共振周波
数と比較すれば、実測共振周波数に最も近い比較共振周
波数を与える地絡位置が実際に間欠地絡を発生している
位置と標定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、配電系統を構成する
電気機器の部分的な絶縁劣化に起因して間欠的に絶縁破
壊を起こして地絡電流が流れる間欠地絡の位置を標定す
るための配電系統の間欠地絡位置標定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】定格電圧が６．６ｋＶの配電系統は、１
０ＭＶＡ前後の電力用変圧器によって７７ｋＶから降圧
され、適宜複数系統に分岐して配線された系統である。
周知のように、配電線は一般住宅地の電柱の上部に設け
られていて、適宜柱上変圧器によって１００Ｖ又は２０
０Ｖに降圧されて家庭に引き込まれたり、大口需要家で
は６．６ｋＶのまま需要家内に引き込まれる。

【０００３】配電系統では多くは電柱の上部に掛けられ
た架空線によるが、前述の変圧器の二次側は多くはケー
ブルで引き出されて配電盤に至り、ここで分岐されるの
が普通であり、商業地では架空線の代わりにケーブルが
使用されることもある。電力用ケーブルは一般に固体絶
縁によって高圧導体と外径側に設けられた筒状の接地導
体との間の絶縁が確保されている。この固体絶縁は長期
間にわたって高温にさらされると劣化して絶縁強度が低
下することが知られており、また、ケーブルの被覆が破
れて水分が侵入したりしても絶縁強度が低下することも
あり得る。このようなケーブルの絶縁強度の低下によっ
て、間欠地絡という現象が発生することが知られてい
る。

【０００４】図８は模擬的、簡略的に示した配電系統の
回路図である。この図において、配電系統は１つの配電
線２で構成されているものとして図示してある。電力用
変圧器１の一次巻線１１は電圧が７７ｋＶの電力系統１
００に接続され、定格電圧が６．６ｋＶの二次巻線１２
は配電線２に接続されている。実際には電力用変圧器１
と配電線２との間には配電盤が設けられていて、更にこ
の配電盤から分岐した複数の配電線２がそれぞれ配電盤
を介して広域の配電系統に配電される。配電盤には計器
用変圧器、計器用変流器、断路器及び遮断器などが収納
されているのであるが、この図ではこれら配電盤とその
中に収納された電気機器の図示は省略してある。

【０００５】図示のように、配電線２はａ，ｂ，ｃの三
相の配電線２ａ，２ｂ，２ｃからなっており、Ｐ点のｃ
相で地絡が発生しているものとする。図示のように電力
用変圧器１の二次側巻線１２は図示のように三角結線又
は中性点が引き出されない中性点埋め込み式の星形結線
が普通なので、配電線２の１点で地絡が生じても漂遊キ
ャパシタンスなどに充電されていた電荷が放電するだけ
で、電力用変圧器１の二次巻線に地絡電流が流れる、い
わゆる短絡電流が流れることはない。ただ、このような
地絡が異なる相で同時に発生すると相間短絡となって大
きな電流が流れることになるので１点で地絡が発生すれ
ば速やかに復旧して正常状態に戻すことが必要である。

【０００６】間欠地絡はこのような地絡が間欠的に起こ
るものであり、特に、前述のように、固体絶縁の絶縁強
度が低下したために、地絡点での対地電圧のピーク近傍
で絶縁破壊してその相の電圧が接地電圧になって絶縁が
回復し、これにともなって他の相の対地電圧が変化する
という現象が半サイクルごとに繰り返され、その度毎に
幅の狭いパルス状の充電電流が地絡電流として流れると
いう現象である。

【０００７】図９は間欠地絡が発生しているときの各相
の電圧と地絡電流の時間変化を示す波形図である。この
図において、地絡相はｃ相であり、地絡電流もｃ相の電
流を測定したものである。１つのパルスでの地絡時点は
地絡電流がパルス状に流れた時点であり、図の最初の時
点をｔ₁とすると、この時点ｔ₁で地絡電流は負の方向
に流れ、ｃ相電圧は正の値から負の方向に急激に変化し
ており、これに伴ってＡ相、Ｂ相ともに負の方向に移動
している。ｃ相電圧に含まれる過渡的な振動成分を無視
すれば、各相間の相間電圧は電力用変圧器１の二次巻線
の誘起電圧によって規制されていて変動しないので、対
地電圧は三相ともにｃ相と一緒に変化するのである。

【０００８】図１０は図９の１つのパルス状の地絡電流
を時間軸を拡大して表示したオシロ図である。パルスの
幅は図示のように約０．６ｍｓである。ちなみに、図９
での地絡電流波形の時点ｔ₁から次の符号が反転する地
絡電流パルスまでの時間は電源周波数を５０Hzとして１
０ｍｓである。図１０に示すように、電流パルスは振動
成分を持っている。これは地絡の発生によって電圧変動
が配電系統の中を伝播して電力用変圧器１や端末あるい
はケーブルと架空線との接続部などのインピーダンスが
変わる部分などで反射して共振するからである。その共
振周波数は、この図では、おおよそ５０ｋHzである。

【０００９】一般に地絡事故が発生すると、事故を速や
かに復旧するために地絡位置を標定することが重要にな
る。その一つの方法として、配電線２を電力用変圧器１
から切り離してパルス電圧印加回路を接続し、波頭が急
峻なパルス電圧を配電線２に印加して電流波形を計測
し、この電流波形を周波数分析して地絡位置標定を行う
方法が提案されている（例えば、特願平２−２５８５２
６号）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、間欠地絡の
場合には、地絡が発生するのは瞬間的でありもしも電圧
印加を停止すれば絶縁が回復して地絡状態はなくなって
しまう。したがって前述のように、例えば導体接触のよ
うにその系統の定格電圧相当の電圧印加がなくても地絡
状態が継続していることを必要条件とする位置標定方法
は使用できないという問題がある。

【００１１】この発明の目的はこのような問題を解決
し、間欠地絡時の電圧又は電流を直接計測してその計測
結果を基に地絡位置を標定することのできる配電系統の
間欠地絡位置標定方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明によれば、位置標定に必要とする複数の所定
の地絡位置について、地絡が生じたとしたときの共振周
波数としての比較共振周波数をあらかじめ求めておき、
間欠地絡の発生が検出されたら、間欠地絡によって発生
するパルス状の電圧又は電流の波形を計測してディジタ
ル波形記録装置に記録し、この波形データを基に周波数
分析を行って実測共振周波数を求め、この実測共振周波
数を比較共振周波数と比較すれば、実測共振周波数に最
も近い比較共振周波数を与える地絡位置が実際に間欠地
絡を発生している位置と標定することができる。

【００１３】また、所定の位置で地絡したとしたときの
共振周波数を配電系統の模擬回路を基にして求め、この
共振周波数から比較共振周波数を求めるか、実際の配電
系統の所定の位置に疑似的な地絡を発生させ、このとき
の共振周波数から比較共振周波数を求めるかのいずれの
方法をも採用することができる。実際の配電系統で疑似
的な地絡を発生させる場合に、配電系統が活線状態であ
るときに、一線の所定の位置に短時間の地絡を起こさせ
る方法を採用することができる。

【００１４】このとき、地絡を起こさせる方法として一
線と接地の間に半導体スイッチを接続してこれのスイッ
チング動作によって疑似的な地絡を発生させる方法が適
当である。また、疑似的な地絡を、配電系統が無電圧状
態であるときに所定の位置を接地させたものとすれば、
無電圧なので必要な時間持続して接地の状態を維持して
差し支えない。そして、測定端から電圧を印加すること
によって共振周波数を求めることができる。

【００１５】このときの印加電圧は、正弦波交流電圧で
ある場合には電流を測定することによってインピーダン
スが求められるからインピーダンス絶対値が極小になる
周波数として共振周波数が得られる。インピーダンスか
ら共振周波数を求める方法として測定端にインピーダン
スアナライザを接続してこれによって正弦波交流電圧を
印加して共振周波数を求めるのが適当である。

【００１６】交流電圧を印加する代わりにパルス電圧を
印加し、このパルスによって配電系統に生ずる共振の波
形をディジタル波形記録装置によって記録し、周波数分
析して共振周波数を求める方法を採用することもでき
る。また、間欠地絡の発生が検出されたら、間欠地絡に
よって発生するパルス状の零相電圧と零相電流の波形を
計測してディジタル波形記録装置に記録し、これら零相
電圧と零相電流の波形データの初期の極性に基づいて、
計測位置から地絡位置を見た方向を特定して間欠地絡位
置の標定をすれば、多くの分岐点と多くの枝を有してい
て、複数の地絡位置で似たような共振周波数となる配電
系統においても、的確に間欠地絡位置の区間を限定して
標定することができる。

【００１７】また、前述の比較共振周波数を求めておい
て地絡が発生したときの波形に含まれる共振周波数と比
較して位置標定する方法と、零相電圧と零相電流の波形
データの初期の極性に基づいて計測位置から地絡位置を
見た方向を特定して間欠地絡位置の標定をする方法を併
用すれば、多くの分岐点と多くの枝を有していて、複数
の地絡位置で似たような共振周波数となる配電系統にお
いても、零相電圧と零相電流の波形データの初期の極性
に基づいて間欠地絡位置の区間を限定した上で、実測共
振周波数と比較共振周波数との比較に基づいて間欠地絡
位置を標定することができるので、的確かつ速やかな間
欠地絡位置の標定が可能となる。

【００１８】また、上記の方法において、電圧又は電流
を計測するセンサが、配電系統が非活線状態である時に
設けられた位置固定のセンサであるものとすれば、高精
度のセンサを使用することができる。また、センサが電
源側にだけ設けられてなるものとしてもよく、そうすれ
ばこの電源側は電力用変圧器が設置される変電所内であ
ることが普通なので、変電所の所員が取り扱うことが簡
単になり、常時の間欠地絡監視のセンサとして共用する
こともできる。

【００１９】また、センサが電源側及び少なくとも１つ
の分岐点又は終点に設けられてなるものとすることによ
って、電源側の電圧や電流を基に位置標定することによ
る精度の低下を補って必要精度を維持することができ
る。また、電圧、電流を計測するセンサとして、配電系
統の電圧を計測するための計器用変圧器、電流を計測す
るための計器用変流器を用いれば、これらの計器は高周
波では精度が低下するが、地絡電流に含まれる高周波成
分を周波数分析するのに必要な出力値を得ることはでき
る。このような既設の計器を流用することにより、標定
に使用される装置が簡単になる。

【００２０】また、各センサの出力波形データを一箇所
に集めれば、センサを除いた位置標定用の装置を各セン
サの設置位置まで移動して対処する必要がないので、位
置標定の作業がより簡素化される。また、センサが非接
触形の移動可能のセンサであり、所定の計測位置で活線
状態で配電線に接近させることによって電圧又は電流が
計測されるものを採用すると、１つのセンサで複数箇所
の電圧又は電流の波形データを得ることができるので、
位置標定の精度を向上させることができる。

【００２１】前述の手段において、電源が共通の複数の
回線のそれぞれの、電源に近い位置に設けられたセンサ
が測定する零相地絡電流の波形をディジタル波形記録装
置に記録してそれぞれの回線ごとの零相地絡電流の実効
値を求め、その値が最も大きな回線に地絡事故が発生し
たものと判定することによって、地絡事故の生じた回線
を特定できる。また、それぞれの回線の零相地絡電流の
実効値の最小値があらかじめ設定されたしきい値を越え
たときに地絡事故が発生したものと判定することによっ
て単発的なパルスによる地絡事故発生の有無の判定の誤
りを回避することができる。更に、同じセンサで測定
される間欠的に発生した少なくとも二つの波形データを
基にして間欠地絡の発生の有無を判定するようにすれ
ば、たとえ、最初の時点で測定されて波形データによっ
て地絡事故と判定されるようなノイズであっても、その
あとで記録された波形データとの比較によって容易にノ
イズであることを判定することができる。その場合、少
なくとも二つの波形データを基にそれぞれ地絡位置の標
定を行い、これらの位置が実質的に一致したときに地絡
事故が発生したものと判定するとともに、一致した位置
を標定位置とする方法、又は、少なくとも二つの波形デ
ータを周波数分析して、それぞれの共振周波数が実質的
に一致したときに地絡が発生したものと判定する方法な
どを採用することができる。前述の配電系統の間欠地
絡位置標定方法によって得られた地絡事故のデータを蓄
積して地絡事故履歴を記録しておけば、発生頻度の時間
的増加などからこの配電系統の絶縁劣化の時間的変化を
監視することができる。そして、電源が共通の複数の回
線ごとに分けて地絡履歴を記録して、この配電系統の絶
縁劣化の時間的変化を回線ごとに監視することが可能で
あり、更に、独立した配電系統のそれぞれごとの地絡履
歴を記録して、これら配電系統の地絡事故の履歴を比較
することによって監視することも有効である。回線ごと
の監視と配電系統ごとの監視の両方を併用することもで
きる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下この発明を実施例に基づいて
説明する。

【００２３】

【実施例１】図１はこの発明の第１の実施例における配
電系統の間欠地絡位置標定方法の手順を示すフローチャ
ート、図２は図１の位置標定方法を実施するのに使用さ
れる装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、右側のブロックＢ₁，Ｂ₂，Ｂ₃の流れは事前に解
析的に模擬回路の比較共振周波数を求める手順、左側の
ブロックＢ₄，Ｂ₅，Ｂ₆，Ｂ₇の流れは、間欠地絡が
発生したときの電圧又は電流波形を計測して実測の共振
周波数を求める手順、そして、これら比較共振周波数と
実測共振周波数との比較に基づいて実際の間欠地絡位置
を標定する手順がＢ₈である。

【００２４】ブロックＢ₁において、対象とする配電系
統の高周波模擬回路を作成する。前述のように、配電系
統の共振周波数は数１０ｋHzの高周波なので、これに見
合った模擬回路を設定するのがよい。例えば、前述の電
力用変圧器１は配電系統２の側からみたとき、数１０ｋ
Hzでは単にキャパシタンスと見なすことができる。この
ときの各端子と対地との間の静電容量は変圧器巻線の侵
入容量と呼ばれることがある。架空線やケーブルは分布
定数回路と見なされる。

【００２５】ブロックＢ₁で設定された模擬回路を基
に、ブロックＢ₂において、ある位置で地絡が発生し
た、すなわち、その位置での三相のうちの１つの相の対
地電圧が零になったとする。このときの全体の回路の共
振周波数は模擬回路をインピーダンスマトリクスで表し
たときのこのマトリクスの固有値になるという数学的な
関係があるから、ブロックＢ₃において、設定された地
絡位置に応じたインピーダンスマトリクスを作成すれ
ば、後は固有値問題としてコンピュータで数値的に解く
ことができる。図２ではこれらの解析演算はコンピュー
タＣＰによって行われる。このようにして得られた固有
値が比較共振周波数となる。配電系統には分布定数回路
を含むから理論的には共振周波数の数は無限であるが、
実測との対応が考慮されて適当な周波数で打ち切られ
る。設定された地絡位置は、後述の位置標定に必要とす
る位置に設定する。その数は実際の配電系統では１００
単位もしくはそれ以上になる。これらの解析結果は位置
標定を行うためのコンピュータであるパーソナルコンピ
ュータＰＣの外部記憶装置ＯＭに記憶される。

【００２６】ブロックＢ₄において、間欠地絡の有無が
常時監視されており、もし間欠地絡が発生したことが検
出されたら次のブロックＢ₅から間欠地絡の位置標定の
手順が行われる。間欠地絡の有無の監視は、後述するよ
うに電源側に設けられた電圧又は電流センサによって計
測される波形データによって行われる。すなわち、オシ
ロスコープで図８のような各相の対地電圧波形の変歪、
又は電流波形に幅の狭いパルスが半周期ごとに負荷電流
に重畳したら間欠地絡が発生したことが判る。なお、間
欠地絡は配電系統への影響が少なく、地絡を検出するた
めに設置されている継電器などでは検出することができ
ないのが普通である。オシロスコープを目視により監視
するのではなく、間欠地絡と見なせる高調波成分が一定
値よりも大きくなったとき警報を発するなどの監視シス
テムを設けることもできる。いずれにしても間欠地絡の
発生を監視するためには高周波成分を計測するセンサが
必要である。これらのセンサは図２に２つのセンサＳ
１、Ｓ２として図示してある。

【００２７】間欠地絡の発生が検出されたらブロックＢ
₅においてどこかにセンサを取付けて、ブロックＢ₆に
おいて、電圧又は電流を計測して高調波成分を図２では
ディジタルオシロＤＯとして図示してあるディジタル波
形記録装置に記録する。ディジタルオシロは、過渡現象
的な電気量を所定の間隔でサンプリングしたアナログデ
ータをディジタルデータに変換した上で記憶装置に記憶
させ、同時に適宜波形の表示が行えるものであり、ディ
ジタル波形記録装置としてはこの他にパソコンの中に組
み込んで同じような機能を持たせることのできるデータ
集録ボードと呼ばれる市販品がある。これはプリント板
上にＡ／Ｄ変換器、メモリ、制御装置などを組み込んで
パソコンの中に組み込めるようになっているものであ
り、これらを総称してここではディジタル波形記録装置
と名付けている。ここでは、ブロックＢ₈で位置標定の
ための演算を行うので、図２のディジタルオシロＤＯの
代わりにデータ集録ボードをパーソナルコンピュータＰ
Ｃの中に組み込んだ構成であってもよい。ただ、後述す
るように、まとめて計測、記録する電気量の数は最大
７、最小１であり、サンプリング周波数は対象とする配
電系統の高次の共振周波数を充分に把握できるだけの高
い周波数が必要であり、少なくとも１ＭHz、多くの場合
は１０ＭHz程度が必要なので、実際に必要とする条件を
満足するディジタル波形記録装置を選択する必要があ
る。

【００２８】図２では２つのセンサＳ１，Ｓ２を図示し
ているが、センサの数は１つとは限らないという意味で
２つのセンサを図示しているのであり２つという値にこ
だわるものではない。ディジタル波形記録装置としての
ディジタルオシロＤＯは複数の波形データを同時に取り
込むことができるのが実際である。電圧又は電流を計測
するためのセンサとしては、非接触のものがある。例え
ば、電圧計測の場合、電界センサと呼ばれるもの、電流
計測の場合、ホール素子やロゴウスキーコイルなどがあ
る。前述のように、あらかじめ固定した位置に設置して
おくのであれば前述のものが精度がよいが、電圧が印加
されている状態でセンサを取付ける作業を行う場合に
は、非接触式のセンサがよい。高圧導体に一切接触しな
いでよいからである。

【００２９】電界センサでは高圧導体の対地電圧に比例
した出力が得られるので、センサ出力には商用周波電圧
が重畳するから、これを取り除くために高域通過フィル
タを通して低周波成分をカットする必要がある。間欠地
絡によって発生するパルスに含まれる周波数成分は前述
のように数１０ｋHz以上なので商用周波数との差が大き
いことから、１ｋHz程度の遮断周波数のフィルタを用い
れば商用周波数成分をその高調波成分を含めて充分に取
り除くことができる。ホール素子の場合も電流に比例し
た出力が得られるので、電界センサと同じように広域通
過フィルタの設置が必要である。

【００３０】ロゴウスキーコイルは電流に比例した磁束
によってコイルに生成される誘導電圧を計測するので、
出力信号の各周波数成分の強度は周波数に比例すること
から、簡単な高域通過フィルタを兼ねていることにな
り、最終的に必要とするデータは共振周波数であること
もあって高性能の高域通過フィルタの設置を省略するこ
ともできる。

【００３１】系統には電圧を計測する計器用変圧器、電
流を計測するための計器用変流器が設けられている。セ
ンサＳ１，Ｓ２としてこれらの計器用変成器を流用でき
れば好都合である。これら計器用変成器の周波数特性に
は次の２つの現象がある。鉄心の渦電流による影響、すなわち、周波数が高いほ
ど鉄心の等価的な透磁率が小さくなって励磁インピーダ
ンスが小さくなる。この現象は計器用変流器で問題にな
り、周波数が高くなると励磁電流が大きくなってその分
変流比が小さくなる。巻線の漂遊キャパシタンスの影響、すなわち、高周波
では漏れ磁束と漂遊キャパシタンスとの間で直列共振が
生じ、この共振周波数に近づくと変圧比が大きくなる。
この現象は計器用変圧器で問題になる。

【００３２】実際の製品で計器用変流器及び計器用変圧
器についてこれらの高周波特性を測定した結果は次の通
りであった。これらの試験はいずれも変成器の一次側に
高周波正弦波電源が発生する高周波電圧を印加して、計
器用変圧器の場合は一定の値に保たれた一次電圧と無負
荷の二次電圧を、計器用変流器の場合は一定の値に保た
れた一次電流と短絡された二次側回路の二次電流をそれ
ぞれ高周波測定器及びオシロスコープで測定したもので
ある。計器用変流器の場合、供試器は、変流比 200A/5A、容
量15VAのモールド変流器(CED3A/200) 富士電機(株)製で
ある。印加周波数を商用周波から順次上げていったとこ
ろ、200kHzまで殆ど変流比に変化はなかった。計器用変圧器の場合、供試器は、変圧比 6600V/110V
、容量50VAのモールド巻線型変圧器(NPE12-6FA/50)富
士電機（株）製である。商用周波から順次周波数を上げ
ていったところ、10kHz 前後の周波数から二次電圧に約
100kHzの高調波成分が重畳し、50k Hzでは変圧比が1.3
倍になり、また位相も二次電圧が一次電圧に対して進み
となる結果となった。このことは前述の直列共振による
ものと考えるのが妥当である。したがって、計器用変圧
器をセンサＳ１、Ｓ２として使用するときにはあらかじ
め直列共振周波数を測定で確認しておく必要がある。

【００３３】したがって、このような周波数特性が許す
範囲で、既設の計器用変流器や計器用変圧器をセンサＳ
１、Ｓ２として使用することができる。更に、センサＳ
１、Ｓ２としての計器用変流器、計器用変圧器の周波数
特性をあらかじめ実測してこれをコンピュータに記憶さ
せておき、周波数分析の結果をセンサの周波数特性に応
じて補正するという方法を採用することもできる。

【００３４】ディジタル波形記録装置に記録された波形
データはブロックＢ₇においてパーソナルコンピュータ
ＰＣによって周波数分析されて共振周波数が求められ
る。これを実測共振周波数と名付ける。ブロックＢ₈に
おいて実測共振周波数を比較共振周波数と比較して最も
近い共振周波数になる比較共振周波数に対応する地絡位
置が実際の地絡位置であると標定される。実際にはこの
比較手順は簡単ではない。実際の配電系統では多くの分
岐点があり多数の枝があり、似たような共振周波数を持
っている枝もあり得るので簡単に地絡位置を１箇所に特
定して標定するのが困難な場合がある。ただ、このよう
な共振周波数を用いた地絡位置の標定方法は間欠地絡特
有のものではなく、一般の地絡位置標定方法と共通なの
で、例えば前述の公報に使用されている地絡位置標定方
法を間欠地絡位置標定方法に流用することもできる。

【００３５】簡単には、最も低い共振周波数である第１
共振周波数が地絡位置と電源との間の距離の関数になる
ことを利用して、実測共振周波数の第１共振周波数に近
い第１共振周波数を持つ比較共振周波数の地絡位置を選
んで標定位置を絞り込み、更にこの中から実測共振周波
数の第２共振周波数に近い第２共振周波数を持つ比較共
振周波数の地絡位置を選んで更に標定位置を絞りこむ、
という手順を経て地絡位置を絞り込んで行く方法もあ
る。

【００３６】間欠地絡の有無の監視のために電源側にセ
ンサが設けられているので、このセンサを位置標定に流
用するのが間欠地絡位置標定のシステムとしては最も簡
単である。ただ、このシステムでは電源側から遠い位置
の間欠地絡に対しては感度が悪くなるという問題があ
る。したがって、電源側から最も遠い位置にあらかじめ
センサを設けておき、検知された間欠地絡の位置が遠く
て１箇所に特定して標定するのが困難と見られる場合
に、電源側から離れた位置のセンサから波形データを計
測して位置標定することによって地絡位置を１箇所に特
定して標定することができる可能性が高くなる。このよ
うに、あらかじめ電源側以外にもセンサを固定して取付
けておく位置として前述のように最も遠い位置だけでな
く、センサの設置個数に応じて対象とする配電系統全体
の中で最も効率のよい位置を選定すればよい。このよう
なセンサ設置位置の選定に前述の模擬回路の解析システ
ムを使用することもできる。複数のセンサを設置する場
合、各センサの出力波形データを一箇所に集めて、図２
に示す位置標定用の装置に入力してもよく、また、図２
に示す位置標定用の装置の内、センサを除いた１セット
の装置を各センサの設置位置まで移動して対処してもよ
い。

【００３７】なお、各センサの出力波形データを一箇所
に集める場合、例えば、配電自動化子局などの配電線付
帯設備を利用することができる。すなわち、既存の配電
自動化システムにおいて、各子局に対応して各センサを
設置し、各子局から各センサへの電源を供給するととも
に、各センサの出力波形データを各子局に入力し、各子
局から親局に光ファイバで各波形データを伝送して一個
所に集め、親局側に設置された位置標定用の装置に入力
する。

【００３８】電源側以外の複数の位置にセンサを設ける
場合、前述のように固定式のセンサの他に可搬式の非接
触式のセンサを使用すれば、パーソナルコンピュータＰ
Ｃなどの必要とする装置とともにセンサをセットにして
移動して、より精度の高い位置標定を行うこともでき
る。固定式のセンサをあらかじめ複数箇所に設けておく
場合でも、位置標定用の装置は前述のように可搬式の１
台で対処するのが普通なので、非接触式のセンサを用い
て他の装置とともに移動する方式としても位置標定の能
率にそれほどの影響はない。

【００３９】

【実施例２】図３はこの発明の第２の実施例を示す配電
系統の模擬的な回路図である。この図において、配電線
２を構成する三相それぞれの配電線２ａ，２ｂ，２ｃの
うちの配電線２ｃがＰ点で地絡したとする。このとき、
前述のように配電線２の対地漂遊キャパシタンスなどに
蓄積されていた電荷が地絡点Ｐを通って放電する。例え
ば、健全時の配電線２ｃの電圧が＋であったとすると、
地絡によって、電流は地絡点Ｐを通って接地導体に流れ
る。この電流は配電線２ｃを通ってＰ点に集まってく
る。したがって、配電線２ｃの電流はＰ点から右の位置
Ｑ₁では右から左の方向に流れ、Ｐ点から左の位置Ｑ₂
では逆に左から右の方向に流れる。配電線２ａ，２ｂの
電流は例えば図７の電力用変圧器１の二次巻線１２を介
して配電線２ｃに流れ込む。

【００４０】例えば、配電線２ａの電流がこの図には示
されない左側にある電力用変圧器１を介して配電線２ｃ
に流れ込むとすると、位置Ｑ₂において配電線２ａの電
流Ｉ _a2の電力用変圧器１に向かって左方向に流れる電流
成分は配電線２ｃを通って地絡点Ｐに戻る。したがっ
て、電流Ｉ_a2に含まれる左向きの電流成分は電流Ｉ_c2に
逆方向の右向きの電流成分として含まれるので、これら
の電流成分は打ち消しあってこの位置の零相電流Ｉ₀₂に
は含まれない。結局、零相電流Ｉ₀₂は地絡位置Ｐ点に向
かう電流成分だけになる。一方、位置Ｑ₂での零相電圧
Ｖ₀₂は各相の対地電圧Ｖ_a2，Ｖ_b2，Ｖ_c2の和の３分の１
であり、Ｐ点が地絡する前の健全な状態では三相が平衡
状態にあるから零相電圧Ｖ₀₂は零である。Ｐ点で地絡す
ると三相の配電線２ａ，２ｂ，２ｃの電圧が一斉に変化
する。変化の方向は前述のように地絡前の配電線２ｃの
電圧を＋であるとすると、配電線２ｃの対地電圧Ｖ_Cが
＋の値から０に変化するのに伴って配電線２ｂ，２ｃの
電圧Ｖ_a，Ｖ_bも同じ方向に変化する。したがって、零
相電圧Ｖ₀の値は０から−の方向に変化する。このよう
な関係があるから、零相電圧Ｖ₀と零相電流Ｉ₀を計測
し、地絡発生の初期のこれらの極性を比較すれば計測位
置に対して地絡点Ｐが電源側にあるか反対側にあるかの
標定を行うことができる。したがってこのような位置標
定方法を複数の計測位置で行えば間欠地絡位置Ｐ点を順
次絞り込んでゆくことができる。また、前述の第１の実
施例にこの第２の実施例を併用すればより正確な位置標
定を行うことが可能になる。

【００４１】零相電圧を求めるには実際に各相の対地電
圧を計測してディジタルオシロＤＯに記録しパーソナル
コンピュータＰＣで演算によって三相分を加算して得る
のが最も簡単である。また、零相電流は三相の配電線を
まとめて１つの変流器のコアに貫通させるとか、三相の
配電線をまとめて囲んでロゴウスキーコイルを設けるな
どによって直接得ることもできる。また、零相変流器が
設置されていればこれを流用してもよい。

【００４２】第１、第２の実施例を含めて計測の対象と
する電気量としては、三相それぞれの対地電圧、電流及
び零相電流の７つである。第１の実施例だけを実施する
とすれば零相電流だけを計測の対象としても可能であ
る。各相の電流を計測してその波形から地絡相を特定す
ると、地絡相の電流波形に最も多くの共振周波数成分が
含まれるから、この波形を周波数分析すれば最も精度の
高い実測共振周波数を得ることができる。このような特
徴を利用するのであれば各相の電流、すなわち、３つの
電気量を計測の対象にすればよい。いずれにしても、配
電系統の特徴などを把握し、また、センサ取付けの難易
も考慮して最適の間欠地絡位置標定器のシステムを構成
することになる。

【００４３】

【実施例３】図４はこの発明の第３の実施例を示す配電
系統とこれに設置された測定装置の回路図であり、図７
と同じ回路要素には同じ符号を付けて詳しい説明を省
く。この図において、配電系統の一つの相の特定の箇所
を地絡させるスイッチ装置３と電源側に設けたこの図で
は電圧センサとしての計器用変圧器４２と電流センサと
しての計器用変流器４１とを模して図示してあるセンサ
４０、これらのセンサの出力信号が入力されるディジタ
ル波形記録装置４が設けられている。ディジタル波形記
録装置４は前述の実施例１で使用されるものと同じであ
り、計器用変流器４１や計器用変圧器４２は前述したよ
うな種々のセンサの代表例として示したものであって図
示のものにこだわるものではない。

【００４４】実施例３が前述の実施例１と異なる点は、
実施例１では実測共振周波数と比較するための比較共振
周波数が、配電系統の模擬回路から解析的に求めた共振
周波数であるのに対して、実施例３では実際の配電系統
での測定によってあらかじめ求められた共振周波数であ
るという点である。配電系統が電力用変圧器１を介して
電力系統１００から電圧が印加されている状態で地絡を
模擬する位置に設けてあるスイッチ装置３の半導体素子
３１を短い時間「閉」にする。このとき、実際の地絡事
故と同じように地絡電流が流れ、配電系統全体で共振が
生ずる。ディジタル波形記録装置４はこの共振を電流セ
ンサ４１又は電圧センサ４２で検出して記録し、周波数
分析して共振周波数を求める。高速スイッチ３が設けら
れる位置は実施例１で模擬回路で複数の地絡位置を設定
するのと同じ位置にする。得られたそれぞれの地絡位置
ごとの共振周波数はパソコンに記録されて以後の地絡位
置標定に使用されるのも実施例１と同じである。

【００４５】スイッチ装置３は自己消弧形の半導体スイ
ッチ３１、この半導体スイッチ３１にターンオンパルス
を供給するターンオントリガ回路３３、ターンオフパル
スを供給するターンオフトリガ回路３４及びターンオン
トリガ回路３３、ターンオフトリガ回路３４のそれぞれ
にターオン、ターンオフの時点を指示する信号Ｔ1 ，Ｔ
2 を出力する位相検出器３２からなっている。

【００４６】位相検出器３２は模擬地絡点Ｐ点の電圧の
波高値近くでターンオン指示信号Ｔ1 をターンオントリ
ガ回路３３に対して出力し、更にその後所定の時間経過
後ターンオフ指示信号Ｔ2 をターンオフトリガ回路３４
に対して出力する。ターンオン時点を波高値近くにする
のはこの時点でＰ点を設ける相の漂遊キャパシタンスに
蓄積される電荷が最も大きく、したがって、Ｐ点を地絡
させたときの共振の振幅が最も大きく検出感度が良いか
らである。また、ターンオン時点とターンオフ時点との
間の間隔、すなわち模擬地絡が継続する期間は前述のよ
うに１ミリ秒程度であるが、Ｐ点が電源に近い場合には
共振周波数は高い値になるので地絡電流が持続する時間
も短くなるので模擬地絡が継続する期間はもっと短くて
もよい。

【００４７】新設の配電系統でまだ使用されていない状
態の配電系統では人為的な地絡が問題になることはな
い。しかし、配電中の配電系統に人為的な地絡を発生さ
せるのは必ずしも適当ではないので、この実施例を使用
中の配電系統に適用するときには充分の配慮が必要であ
る。人為的地絡によって問題が生じないようにするため
には、地絡持続時間を極力短くすることである。必要と
する地絡持続時間は配電線２の漂遊キャパシタンスに充
電されていた電荷が地絡点を通って流出するのに要する
時間以上であればよく、この時間は図９の電流波形の持
続時間から判断できるように、１ミリ秒程度である。高
周波の共振周波数を求めるためには高速スイッチ３の
「開」から「閉」に移行する時間が短いことが必要であ
り、例えば１００ｋHzの共振周波数を求めるためには、
ターンオン時間が数マイクロ秒の高速のスイッチング動
作が要求される。パワーエレクトロニクスで使用される
ＧＴＯやＩＧＢＴなどの自己消弧形半導体スイッチ素子
はこのような高速のスイッチングに充分対応することが
できる。

【００４８】なお、スイッチ装置３による模擬的な地絡
の発生は原理的には１回だけでよいが、ＳＮ比を向上さ
せるために複数回の模擬地絡を発生させてそれぞれごと
に発生する振動波形を加算するという方法を採用しても
よい。

【００４９】

【実施例４】図５はこの発明の実施例４を説明するため
の配電系統と測定装置の回路図である。実施例４は実施
例３と同じく実際の配電系統を使用して地絡時の共振周
波数をあらかじめ求める点は同じであるが、その方法が
異なる。すなわち、この実施例は無電圧状態の配電系統
に適用するもので、電力用変圧器１が設置されている電
源側の１つの相にインピーダンスアナライザ５を挿入
し、所定の模擬地絡点Ｐで１つの相を接地した状態で、
インピーダンスアナライザ５によって共振周波数を求
め、その結果が地絡位置Ｐでの比較共振周波数とするも
のである。無電圧状態なので地絡位置Ｐで持続的な地絡
状態であっても支障がないので、インピーダンスアナラ
イザ５によって共振周波数を求めるのに必要な時間だけ
地絡状態を維持することができる。

【００５０】インピーダンスアナライザ５は市販のもの
（例えば、ヒューレットパッカード社製、ＨＰ４１９４
Ａ）を使用することができ、これは周波数可変の正弦波
交流電圧発生器を内蔵していて、この電圧を配電系統に
印加したときの電流を測定し、印加電圧と測定電流との
比からインピーダンスを求めるもので、インピーダンス
アナライザ５が持つ表示装置に、横軸が周波数、縦軸が
インピーダンス値であるグラフを表示する機能も持って
いる。出力値はインピーダンス絶対値だけでなく、イン
ピーダンスアナライザ５の出力端からみた配電系統のイ
ンピーダンスを簡単な回路、例えばインダクタンスＬと
抵抗Ｒの直列回路とみなしたときのＲ，Ｌの周波数に関
する変化、あるいは電圧と電流との位相差の周波数特性
など種々の出力値を選択できるようになっている。必要
とする共振周波数は直列共振、すなわち、電流の絶対値
が極大値になる周波数なので、インピーダンス絶対値を
出力値とするときにはその値が極小値になるときが求め
る共振周波数であり、アドミッタンスを出力値とすると
きには極大値となる周波数が求める共振周波数である。

【００５１】配電系統が無電圧状態となるのは、一つは
この配電系統が新設のものであって、通電前の状態にあ
るとき、もう一つは何らかの事故が発生して通電を中止
しているときの２つが考えられるが、一般に事故が発生
した場合、可及的速やかに復旧するのが電力供給元の使
命であるから、共振周波数を求めるために停電状態を長
引かせるのは実際上は不可能である。したがってこの実
施例を適用することができるのは通電前の配電系統に限
定される。

【００５２】

【実施例５】図６はこの発明の実施例５を説明するため
の配電系統と測定装置の回路であり、図４、図５と共通
の要素には同じ符号を付けて重複する説明を省く。この
図において、図５と異なる点は、インピーダンスアナラ
イザの代わりにパルス発生器６を挿入してパルスを配電
系統に印加し、このパルスが印加されることによって生
ずる振動波形をディジタル波形記録装置４で記録し実施
例３と同様に共振周波数を求めるものである。実施例３
の場合と同様に計器用変流器４１、計器用変圧器４２な
どのセンサ４０は種々のセンサの一例として図示してあ
る。

【００５３】パルス発生器６は、直流電源６１から抵抗
６２を介してコンデンサ６３を充電し、充電が完了した
ところでスイッチ６４を投入するものである。この場
合、実施例４のようにいったん「閉」となったスイッチ
６４を再度「開」にする必要がない。したがって、スイ
ッチ６４としては前述のような半導体スイッチの他に水
銀スイッチなども使用可能である。

【００５４】なお、パルス発生器６の回路構成は単発パ
ルスを発生させる最も基本的な回路を示しており周知の
ものであり、この発明の目的に反しない範囲で回路構成
の異なる種々のパルス発生器を採用することができる。

【００５５】

【実施例６】図７はこの発明の第６の実施例を示す配電
系統の回路図であり、この発明に直接関係しない要素は
省略してある。この図において、変圧器１Ａに接続され
た配電系統２Ａは５本の回線２Ａ１，２Ａ２，２Ａ３，
２Ａ４，２Ａ５で構成されていて、回線２Ａ１の電源側
には遮断器７Ａ１とその負荷側にセンサとしての零相変
流器４Ａ１が設けられている。回線２Ａ２，２Ａ３，２
Ａ４，２Ａ５も同様である。また、変圧器１Ａに隣接し
て変圧器１Ｂが設けられていて配電系統２Ａと同様の配
電系統２Ｂが連結されている。配電系統２Ａと２Ｂとは
連系用遮断器７ＡＢで連結されている。ただし、常時は
この遮断器７ＡＢは「開」になっていて両配電系統は独
立して運用されている。回線数の５という値は図示上の
ものであって実際の配電系統に対応するものではない。
実際の配電系統では１０を越える多くの回線数が採用さ
れることが多い。

【００５６】複数の回線からなる配電系統における地絡
位置標定ではまず地絡を生じた回線を特定することが重
要である。地絡回線が特定できれば、後はこの回線の中
だけで位置標定をすればよく、他の回線は対象外とする
ことができるからである。以下に地絡を生じた回線を特
定する方法について述べる。各回線の電源側に設けられ
ている零相変流器を電流センサとして地絡が発生したと
みなされたときにその零相電流波形をそれぞれ回線ごと
にディジタル波形記録装置に記録する。図示のように地
絡が生じた回線を回線２Ａ１とすると、地絡地点に零相
地絡電流が流れるが、この地絡地点の中に他の回線２Ａ
２〜２Ａ５から流れ込む電流ｉ₂，ｉ₃，ｉ₄，ｉ₅は
それぞれの零相変流器４Ａ２〜４Ａ５で測定されるとと
もに、回線２Ａ１に合流してｉ₁となって計器用変流器
４Ａ１で測定される。すなわち、

【００５７】

【数１】ｉ₁＝ｉ₂＋ｉ₃＋ｉ₄＋ｉ₅が成立する。し
たがって、それぞれの零相地絡電流の最大振幅の大きさ
はｉ₁が最も大きい（田中孝一電気現場技術Ｖｏ
ｌ．３４ＮＯ．４０２Ｐ．６３「前振れ現象探知に
よる配電線故障の未然防止システム」）。したがって、
それぞれの回線の零相変流器が検出する零相地絡電流の
振幅を比較して最も大きな値となる回線が地絡を生じて
いる回線である、と特定することができる。

【００５８】実際には測定された零相電流波形には高調
波成分が重畳していて振幅の比較は必ずしも簡単ではな
い。これの代わりに、それぞれの零相電流波形の瞬時値
の二乗平均の平方根としての実効値を求めて比較すれ
ば、振幅が大きいということは実効値が大きいことでも
あり、そして、二乗平均することによって高調波成分の
影響は小さくなるので、実際の振幅の比較をするのに比
べてはるかに精度のよい比較が可能になる。

【００５９】実際の電流波形は前述のように過渡的に変
化する波形なので厳密な意味での実効値の定義は困難で
あるが、ここでいう実効値とはディジタル波形記録装置
に電流波形が記録される時間（１〜２ミリ秒程度）の間
の二乗平均の平方根をとればよい。また、単なる大小関
係の比較であるから平方根をとるのを省略してもよく、
ここでの実効値にはこのような平方根をとらない値も含
める。

【００６０】地絡事故が発生した場合、零相地絡電流の
立ち上がり部でトリガーが働いて、各回線の零相地絡電
流の波形データがディジタル波形記録装置への取り込み
が始まるようになっている。このとき、零相地絡電流で
はなくて何らかの理由で発生したパルス幅の極端に小さ
な単発のパルスでトリガーが働く可能性がある。このよ
うな場合、前述のように実効値をとればこのパルスが持
続する時間が短いのでその実効値が小さいことから容易
に地絡現象ではないと判定できる。ただ、このときの地
絡現象かノイズかの判定を行うためのしきい値を大きく
設定すると地絡事故が発生したのにも係わらずノイズだ
と判定する間違いを起こす可能性が高くなり、逆に小さ
過ぎるとノイズを地絡現象と間違う可能性が高くなる。
つまり、ノイズか地絡現象かの区別を判定するためのし
きい値を適切に設定する必要がある。適切なしきい値設
定の方法として次の方法がある。

【００６１】前述のように、地絡位置の標定には比較共
振周波数があらかじめ求められる。このときにそれぞれ
のセンサで測定された零相電流波形の実効値を前述と同
様の定義で求める。そして、その中で最も小さな値とな
る実効値をＩ_0Mとする。実際の配電系統で地絡事故が発
生して複数のセンサで測定されたそれぞれの零相電流波
形をディジタル波形記録装置で記録したとして、その中
で最も小さな実効値をＩ_RMとしたとき、しきい値をＩ_S
＝ｋＩ_0M とし（係数ｋは１よりも小さな適当な値）１）Ｉ_RM≧Ｉ_Sのとき、地絡事故が発生したと判定する２）Ｉ_RM＜Ｉ_Sのとき、ノイズであると判定するすなわち、零相地絡電流の実効値は最小実効値Ｉ_0Mより
も大きい筈であるから、測定され記録された波形データ
が事故によるものである限り、Ｉ_RM＞Ｉ_0Mであるから、
前述の１）が成立する。ただ、最小実効値は例えば模擬
回路を基に求めたものであれば当然ながら実際の配電系
統との間に差があるので、その差によって地絡事故が発
生したにも係わらずノイズであると判定する間違いを起
こすことを避けるために係数ｋを導入したものである。

【００６２】ノイズの中には地絡電流と同じように配電
系統の中で振動を起こして持続時間が長く、したがって
その実効値が大きいものも生ずる可能性があるが、この
ようなノイズに対しては前述のノイズ対策は有効に働か
ない。このような場合でも有効に働くノイズ対策を以下
に述べる。前述のように、間欠地絡は半周期ごとに発生
してパルス状の地絡電流が流れる。このような現象を利
用すれば、単発的に発生するノイズによる誤動作は容易
に避けることができる。また、この方法は実施例６に止
まらず前述の実施例全てに適用することができる。

【００６３】ある時点で地絡事故を検出してディジタル
波形記録装置に地絡電流波形が記録されたとして、間欠
地絡の場合、繰り返し同じような地絡電流が発生する。
したがって、二つの時間的に異なる波形データのそれぞ
れごとに地絡位置を標定して、もし、二つの標定位置が
一致したら地絡事故が発生したと判定し、同時にその標
定位置を地絡事故発生の位置とする。この場合、それぞ
れのデータには誤差があるから必ずしも標定位置が厳密
に一致するとは限らないが互いに近い位置にあれば地絡
事故が発生したと判定して差し支えない。しかしなが
ら、標定位置は更に波形データの記録と位置標定を繰り
返して正確な位置を標定する必要がある。

【００６４】また、位置標定には前述のように共振周波
数を求める方法があるが、この共振周波数が２つの波形
で実質的に一致したとみなせるときに地絡事故があった
と判定することも可能である。この共振周波数で比較す
る方法は、共振周波数を基に位置標定する方法を採用し
ている場合には標定位置を比較する場合と実質的に同じ
である。

【００６５】

【実施例７】配電系統に間欠地絡が発生する要因は、前
述のように地中ケーブルや架空線などの絶縁劣化の他
に、樹木等の接触、鳥害などがある。絶縁劣化の場合に
は、時間経過とともに劣化の程度が進展してついには重
大事故に発展する可能性がある。したがって、間欠地絡
の発生に関するデータを蓄積しておいて、その発生頻度
の時間的経過を調べ、もしもその頻度が大きくなってい
ると絶縁劣化が進展していると判定することができる。
したがって、間欠地絡事故の位置標定を行った結果のデ
ータを蓄積して記録しておけばその配電系統の絶縁劣化
の監視に資することができる。この場合の蓄積データは
もはや波形データは必要ではなく、発生日時、発生位置
などの僅かのデータで良いのでそのデータの蓄積は容易
である。

【００６６】蓄積されるデータを回線ごとに区分けして
おけば回線ごとの絶縁劣化の様子を知ることができる。
また、異なる配電系統で蓄積されたデータを比較すれ
ば、互いのデータの差、あるいは一致する点から種々の
評価を行うことができる。たとえば、互いのデータで地
絡発生の頻度で一致する時間的変化があるとすると、そ
れは個々の配電系統特有のものではなく共通な、例えば
季節的変化であるとか強風による樹木の接触によるとか
の判定も可能になる。したがって、個々の配電系統、個
々の回線ごとの絶縁劣化だけを抽出することが容易にな
る。

【００６７】

【発明の効果】この発明は前述のように、間欠地絡によ
って発生するパルス状の地絡電流、又は急激な時間的変
化をする対地電圧などの少なくとも１つを計測し、その
波形を周波数分析してあらかじめ求めてあった比較共振
周波数と比較することによって、非活線状態では地絡状
態が解消されてしまう間欠地絡について、活線状態で地
絡位置を標定することができるので、間欠地絡の発生が
検出されたら速やかに地絡位置の標定と地絡事故の復旧
を行うことができるという効果が得られる。

【００６８】また、所定の位置で地絡したとしたときの
共振周波数を配電系統の模擬回路を基にして求め、この
共振周波数から比較共振周波数を求めるか、実際の配電
系統の所定の位置に疑似的な地絡を発生させ、このとき
の共振周波数から比較共振周波数を求めるかのいずれの
方法を採用しても前述と同様の効果を得ることができ
る。

【００６９】実際の配電系統で疑似的な地絡を発生させ
る場合に、配電系統が活線状態であるときに、一線の所
定の位置に短時間の地絡を起こさせる方法を採用するこ
とができ、このとき、地絡を起こさせる方法として一線
と接地の間に半導体スイッチを接続してこれのスイッチ
ング動作によって発生させる方法が制御の容易な点で適
当なので、前述の効果をより確実に得ることができる。

【００７０】また、疑似的な地絡を、配電系統が無電圧
状態であるときに所定の位置を接地させたものとすれ
ば、無電圧なので必要な時間持続して接地の状態を維持
して差し支えない。そして、測定端から電圧を印加する
ことによって共振周波数を求めることができ、測定装置
を配電系統に取付けたり取外したりするなどの作業にお
いて活線の場合に比べて危険性が少ないという効果が得
られる。このときの印加電圧は、正弦波交流電圧である
場合には電流を測定することによってインピーダンスが
求められるからインピーダンス絶対値が極小になる周波
数として共振周波数が得られる。インピーダンスから共
振周波数を求める方法として、測定端にインピーダンス
アナライザを接続してこれによって正弦波交流電圧を印
加して共振周波数を求める方法を採用するとより容易に
共振周波数を求めることができる。

【００７１】交流電圧を印加する代わりにパルス電圧を
印加し、このパルスによって配電系統に生ずる共振の周
波数をディジタル波形記録装置によって記録し、周波数
分析シテ共振周波数を求める方法を採用することもでき
る。間欠地絡の発生が検出されたら、間欠地絡によって
発生するパルス状の零相電圧と零相電流の波形を計測し
てディジタル波形記録装置に記録し、これらの零相電圧
と零相電流の波形データの初期の極性に基づいて、計測
位置から地絡位置を見た方向を特定して間欠地絡位置の
標定をすれば、多くの分岐点と多くの枝を有していて、
複数の地絡位置で似たような共振周波数となる配電系統
においても、的確に間欠地絡位置の区間を限定して標定
することができる。

【００７２】また、前述の、位置標定に必要とする複数
の所定の地絡位置について、地絡が生じたとしたときの
共振周波数としての比較共振周波数をあらかじめ求めて
おき、間欠地絡の発生が検出されたら、間欠地絡によっ
て発生するパルス状の電圧又は電流の波形を計測してデ
ィジタル波形記録装置に記録し、この波形データを基に
周波数分析を行って実測共振周波数を求め、この実測共
振周波数と比較共振周波数とを比較することによって間
欠地絡位置を標定する方法において、間欠地絡によって
発生するパルス状の零相電圧と零相電流の波形を計測し
てディジタル波形記録装置に記録し、これら零相電圧と
零相電流の波形データの初期の極性に基づいて、計測位
置から地絡位置を見た方向を特定して間欠地絡位置の標
定をする方法も併用すれば、多くの分岐点と多くの枝を
有していて、複数の地絡位置で似たような共振周波数と
なる配電系統においても、零相電圧と零相電流の波形デ
ータの初期の極性に基づいて間欠地絡位置の区間を限定
した上で、実測共振周波数と比較共振周波数との比較に
基づいて間欠地絡位置を標定することができるので、的
確かつ速やかな間欠地絡位置の標定が可能となる。

【００７３】また、電圧又は電流を計測するセンサを、
配電系統が非活線状態である時に設けてその位置に固定
すれば、高精度のセンサを採用することができる。この
センサ設置位置を電源側にすれば、この電源側は電力用
変圧器が設置される変電所内であることが普通なので、
変電所の所員が取り扱うことが簡単になり、間欠地絡の
有無を監視するためのセンサを流用することもできる。
また、電源側だけでなく、少なくとも１つの分岐点又は
電源側から最も離れた位置にもセンサを置けば、電源側
から遠く離れた位置での地絡の位置標定の精度が向上す
るという効果が得られる。また、既設の計器用変流器や
計器用変圧器を利用することもでき、このときにはこれ
ら計器用変流器、計器用変圧器の周波数特性を考慮して
適切に使用すればよい。また、各センサの出力波形デー
タを一個所に集めれば、センサを除いた位置標定用の装
置を各センサの設置位置まで移動して対処する必要がな
いので、位置標定の作業がより簡素化される。

【００７４】また、センサを非接触形の移動可能のセン
サとし、所定の計測位置で活線状態で配電線に接近させ
ることによって電圧又は電流が計測されるものを採用す
ると、１つのセンサで複数箇所の電圧又は電流の波形デ
ータを得ることができるので、位置標定の精度を向上さ
せることができる。複数の回線のそれぞれの電源に近い
位置に設けられたセンサで測定された零相地絡電流の波
形を記録してその実効値を求め、その値が最も大きな回
線に地絡事故が発生したものとして容易に地絡事故の生
じた回線を特定できるので、その後のその回線の中での
地絡事故位置の標定が容易になる。このとき、それぞれ
の回線の地絡電流の実効値のうちの最小値があらかじめ
設定されたしきい値を越えたときに地絡事故が発生した
ものと判定することによって単発的なパルスによる地絡
事故発生の有無の判定の誤りを回避することができるこ
とから、信頼性の高い位置標定方法となる。

【００７５】更に、同じセンサで測定される間欠的に発
生した少なくとも二つの波形データを基にして間欠地絡
の発生の有無を判定するようにすれば、たとえ、最初の
時点で測定された波形データによって地絡事故と判定さ
れるようなノイズであっても、そのあとで記録された波
形データとの比較によって容易にノイズであることを判
定することができるので、この場合もノイズの影響を回
避した信頼性の高い位置標定方法とすることができる。
その場合、少なくとも二つの波形データを基にそれぞれ
地絡位置の標定を行い、これらの位置が実質的に一致し
たときに地絡事故が発生したものと判定するとともに、
一致した位置を標定位置とする方法、又は、少なくとも
二つの波形データを周波数分析して、それぞれの共振周
波数が実質的に一致したときに地絡が発生したものと判
定する方法などを採用することができる。

【００７６】前述の配電系統の間欠地絡位置標定方法に
よって得られた地絡事故のデータを蓄積した地絡事故履
歴を記録しておけば、発生頻度の時間的増加などからこ
の配電系統の絶縁劣化の時間的変化を監視することがで
きるので、配電系統の信頼性の向上に資することができ
る。そして、電源が共通の複数の回線ごとに分けて地絡
履歴を記録して、この配電系統の絶縁劣化の時間的変化
を回線ごとに監視することが可能であり、更に、独立し
た配電系統のそれぞれごとの地絡履歴を記録して、これ
ら配電系統の地絡事故の履歴を比較することによって監
視することも有効である。回線ごとの監視と配電系統ご
との監視の両方を併用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す配電系統の間欠
地絡位置標定方法のフローチャート

【図２】図１の方法を実施するのに使用される装置の構
成を示すブロック図

【図３】この発明の第２の実施例を説明するための回路
図

【図４】この発明の第３の実施例を説明するための配電
系統と測定装置の回路図

【図５】この発明の第４の実施例を説明するための配電
系統と測定装置の回路図

【図６】この発明の第５の実施例を説明するための配電
系統と測定装置の回路図

【図７】この発明の第６の実施例を説明するための複数
の回線を持つ配電系統の回路図

【図８】電力用変圧器とこれに接続された配電系統の回
路図

【図９】間欠地絡発生時の電圧と電流の一例を示す波形
図

【図１０】図９の地絡電流の拡大波形図

【符号の説明】

１００…電力系統、１，１Ａ，１Ｂ，…電力用変圧器、
１１…高圧巻線、１２…低圧巻線、２…配電線、２ａ、
２ｂ、２ｃ…相配電線、Ｓ１，Ｓ２…センサ、ＤＯ…デ
ィジタルオシロ（ディジタル波形記録装置）、ＰＣ…パ
ーソナルコンピュータ、ＯＭ…外部記憶装置、ＣＰ…コ
ンピュータ、Ｐ…地絡点、３…スイッチ装置、３１…半
導体スイッチ、３２…位相検出器、３３…ターンオント
リガ回路、３４…ターンオフトリガ回路、４…ディジタ
ル波形記録装置、４０…センサ、４１…計器用変流器
（電流センサ）、４２…計器用変圧器（電圧センサ）、
５…インピーダンスアナライザ、６…パルス発生器、２
Ａ，２Ｂ…配電系統、２Ａ１，２Ａ２，２Ａ３，２Ａ
４，２Ａ５，２Ｂ１，２Ｂ２，２Ｂ３，２Ｂ４，２Ｂ５
…回線、４Ａ１，４Ａ２，４Ａ２，４Ａ３，４Ａ４，４
Ａ５，４Ｂ１…零相変流器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中孝一大阪市北区中之島３丁目３番22号関西電力株式会社内 (72)発明者藤山亘大阪市北区中之島３丁目３番22号関西電力株式会社内 (72)発明者彦坂知行神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】位置標定に必要とする複数の所定の地絡位
置について、地絡が生じたとしたときの共振周波数とし
ての比較共振周波数をあらかじめ求めておき、間欠地絡
の発生が検出されたら、間欠地絡によって発生するパル
ス状の電圧又は電流の波形を計測してディジタル波形記
録装置に記録し、この波形データを基に周波数分析を行
って実測共振周波数を求め、この実測共振周波数を比較
共振周波数と比較することによって間欠地絡位置を標定
することを特徴とする配電系統の間欠地絡位置標定方
法。
【請求項２】所定の位置で地絡したとしたときの共振周
波数を配電系統の模擬回路を基にして求め、この周波数
から比較共振周波数を求めることを特徴とする請求項１
記載の配電系統の間欠地絡位置標定方法。
【請求項３】実際の配電系統の所定の位置に疑似的な地
絡を発生させ、このときの共振周波数から比較共振周波
数を求めることを特徴とする請求項１記載の配電系統の
間欠地絡位置標定方法。
【請求項４】疑似的な地絡が、配電系統が活線状態であ
るときに、一線の所定の位置に短時間の地絡を起こさせ
るものであることを特徴とする請求項３記載の配電系統
の間欠地絡位置標定方法。
【請求項５】疑似的な地絡が、一線と接地の間に接続さ
れた半導体スイッチのスイッチング動作によって発生さ
せるものであることを特徴とする請求項４記載の配電系
統の間欠地絡位置標定方法。
【請求項６】疑似的な地絡が、配電系統が無電圧状態で
あるときに一線の所定の位置を地絡させたものであり、
測定端から電圧を印加することによって共振周波数を求
めることを特徴とする請求項３記載の配電系統の間欠地
絡位置標定方法。
【請求項７】測定端に印加される電圧が正弦波交流電圧
であることを特徴とする請求項６記載の配電系統の間欠
地絡位置標定方法。
【請求項８】測定端にインピーダンスアナライザを接続
してこれによって正弦波交流電圧を印加し共振周波数を
求めることを特徴とする請求項７記載の配電系統の間欠
地絡位置標定方法。
【請求項９】測定端に印加される電圧がパルスであり、
このパルスの印加によって配電系統に生ずる共振の波形
をディジタル波形記録装置によって記録し、周波数分析
して共振周波数を求めることを特徴とする請求項６記載
の配電系統の間欠地絡位置標定方法。
【請求項１０】配電系統に間欠地絡の発生が検出された
ら、間欠地絡によって発生するパルス状の零相電圧と零
相電流の波形を計測してディジタル波形記録装置に記録
し、これら零相電圧と零相電流の波形データの初期の極
性に基づいて、計測位置から地絡位置を見た方向を特定
して間欠地絡位置の標定をすることを特徴とする配電系
統の間欠地絡位置標定方法。
【請求項１１】請求項１０記載の方法と請求項１乃至９
のいずれかに記載の方法とを併用することを特徴とする
配電系統の間欠地絡位置標定方法。
【請求項１２】電圧又は電流を計測するセンサが、配電
系統が非活線状態である時に設けられた位置固定のセン
サであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか
に記載の配電系統の間欠地絡位置標定方法。
【請求項１３】センサが電源側にだけ設けられてなるこ
とを特徴とする請求項１２記載の配電系統の間欠地絡位
置標定方法。
【請求項１４】センサが電源側及び少なくとも１つの分
岐点又は終端に設けられてなることを特徴とする請求項
１２記載の配電系統の間欠地絡位置標定方法。
【請求項１５】電圧、電流を計測するセンサが、配電系
統の電圧を計測するための計器用変圧器、電流を計測す
るための計器用変流器であることを特徴とする請求項１
３又は１４記載の配電系統の間欠地絡位置標定方法。
【請求項１６】各センサの出力波形データが一箇所に集
められてなることを特徴とする請求項１２乃至１５のい
ずれかに記載の配電系統の間欠地絡位置標定方法。
【請求項１７】センサが非接触形の移動可能のセンサで
あり、所定の計測位置で活線状態で配電線に接近させる
ことによって電圧又は電流が計測されることを特徴とす
る請求項１乃至１１のいずれかに記載の配電系統の間欠
地絡位置標定方法。
【請求項１８】請求項１乃至１７記載の配電系統の間欠
地絡位置標定方法において、電源が共通の複数の回線の
それぞれの、電源に近い位置に設けられたセンサが測定
する零相地絡電流の波形をディジタル波形記録装置に記
録してそれぞれの回線ごとの零相地絡電流の実効値を求
め、その値が最も大きな回線に地絡事故が発生したもの
と判定することを特徴とする配電系統の間欠地絡位置標
定方法。
【請求項１９】それぞれの回線の零相地絡電流の実効値
の最小値があらかじめ設定されたしきい値を越えたとき
に地絡事故が発生したものと判定することを特徴とする
請求項１８記載の配電系統の間欠地絡位置標定方法。
【請求項２０】同じセンサで測定される間欠的に発生し
た少なくとも二つの波形データを基にして間欠地絡の発
生の有無を判定することを特徴とする請求項１乃至１９
のいずれかに記載の配電系統の間欠地絡位置標定方法。
【請求項２１】少なくとも二つの波形データを基にそれ
ぞれ地絡位置の標定を行い、これらの位置が実質的に一
致したときに地絡事故が発生したものと判定するととも
に、一致した位置を標定位置とすることを特徴とする請
求項２０記載の配電系統の間欠地絡位置標定方法。
【請求項２２】少なくとも二つの波形データを周波数分
析して、それぞれの共振周波数が実質的に一致したとき
に地絡が発生したものと判定することを特徴とする請求
項２０記載の配電系統の間欠地絡位置標定方法。
【請求項２３】請求項１乃至２２記載の配電系統の間欠
地絡位置標定方法によって得られた地絡事故のデータを
集積して地絡事故履歴を記録し、この配電系統の絶縁劣
化の時間的変化を監視することを特徴とする配電系統の
絶縁劣化監視方法。
【請求項２４】電源が共通の複数の回線ごとに分けて地
絡履歴を記録して、この配電系統の絶縁劣化の時間的変
化を回線ごとに監視することを特徴とする請求項２３記
載の配電系統の絶縁劣化監視方法。
【請求項２５】独立した配電系統のそれぞれごとの地絡
履歴を記録して、これら配電系統の地絡事故の履歴を比
較することによってこれら配電系統の絶縁劣化の時間的
変化を監視することを特徴とする請求項２３記載の配電
系統の絶縁劣化監視方法。
【請求項２６】請求項２４と請求項２５との絶縁劣化監
視方法を併用することを特徴とする配電系統の絶縁劣化
監視方法。