JPH1189077A - 方向性地絡検出装置及び電位差検出ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 三相交流配電線の地絡事故及び事故方向を判
定する方向性地絡検出装置において、補正の簡易化を図
りながらさらに計測性能を向上させた方向性地絡検出装
置を提供する。 【解決手段】 三相交流配電線の電位差を検出する電位
差検出ユニット７と、各相電流を計測する各相分の電流
検出ユニット１１を個別に４検出ユニットから構成し、
電位差検出ユニット７を独立させたことで、設置場所の
自由度をもたせ対象となる接地電極を柱上高圧機器等に
し、浮遊静電容量Ｃ₀の管理を行うことで、補正の簡易
化を図ることができ、さらに計測性能を向上させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三相交流配電線路
に発生した地絡事故時に発生する零相電流及び零相電圧
を検出して、地絡事故方向を判定する方向性地絡検出装
置、及び零相電圧を検出するための電位差検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、三相交流配電線の地絡事故及び
事故方向を判定する方向性地絡検出装置を構成する零相
電圧検出装置（以下、第１の従来例という。）として
は、図６に示すように、三相交流配電線Ｒ，Ｓ，Ｔの各
相に、その一端を接続しかつ他の一端を共通に接続した
各コンデンサＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗに、零相検出用コンデン
サＣｇの一端を接続するとともに、その他端を大地に接
続することにより接地し、さらにコンデンサＣｇに並列
に降圧用絶縁トランス２４を接続することにより、構成
された零相電圧検出器（ＺＰＤ）が一般的である。

【０００３】また、特公平４−２７７７５号公報に記載
されているように、高圧コンデンサＣｐと低圧コンデン
サＣｔを直列に接続し、かつ上記低圧コンデンサＣｔに
並列に降圧用絶縁トランス２４が接続された構成を有す
る零相電圧検出装置（以下、第２の従来例という。）が
ある。図７に、その構成図を示す。この構成を有する第
２の従来例の零相電圧検出装置は、高圧コンデンサＣｐ
の一端を三相高圧配電線の任意の相に、また、低圧コン
デンサＣｔの一端を大地に接続することにより接地し、
上記装置の接続された相の対地間電圧Ｖの計測を行うこ
とにより、計測値の変化量差から零相電圧を得るように
している。すなわち、第２の従来例の装置は、非接地及
び高抵抗接地の多相一回線送電線路の地絡を検出する地
絡検出装置において、上記多相一回線送電線路のうちの
一相に接続された該相の相電圧を検出する相電圧検出器
からの検出、もしくは、設定された健全時の相電圧と、
上記多相一回線送電線路のうちの一相が地絡したとき
に、該相電圧検出器から検出された地絡事故時の相電圧
とを合成してその差によって零相電圧を得るようにした
ことを特徴としている。

【０００４】第２の従来例の検出装置による電圧計測に
おいて、低圧コンデンサＣｔの両端の電圧計測値Ｖ
₂は、

【数１】Ｖ₂＝Ｖ×Ｃｐ／（Ｃｐ＋Ｃｔ） となる。また、零相電圧発生時のＶ₂’は、

【数２】Ｖ₂’＝Ｖ’×Ｃｐ／（Ｃｐ＋Ｃｔ） となる。一方、事故時の対地間電圧Ｖ’は、

【数３】Ｖ’＝Ｖ−Ｖ₀ で表わすことができるので、零相電圧Ｖ₀は、

【数４】−Ｖ₀＝Ｖ’−Ｖ＝（Ｃｐ＋Ｃｔ）／Ｃｐ×
（Ｖ₂’−Ｖ₂） となる。すなわち、本検出装置は高圧用絶縁トランス２
４を介して、上記電圧Ｖ₂及びＶ₂’を計測することによ
り、Ｖ₀を算出するための公知の信号処理を波形処理回
路２５で実行することで零相電圧を検出している。

【０００５】しかしながら、このような検出装置におい
ては、機器の一端を直接配電線の充電部に接続する必要
があり、設置作業が非常に危険な作業になってしまう。
また、危険を避けるためには停電する必要があり、電力
供給者及び使用者からすると不必要な停電になってしま
うという問題点があった。さらに、配電線の充電部に直
接に接続するために、一般的には高圧受電設備等の防水
構造がなされた筐体内で使用されるのが一般的である
が、万が一、本検出装置の高圧コンデンサの絶縁不良に
よる短絡現象が発生した場合、低圧コンデンサに直接高
圧が印加されるために、機器不良による配電線事故及び
計測装置への事故波及が発生してしまうという問題点が
あった。

【０００６】また、この他にも光電圧センサにより構成
された電圧計測手段を、三相交流配電線の各相に設置
し、同電圧計測手段の計測値を各相の対地間電圧に比例
した等価的な信号とみなし、上記計測値を３相ベクトル
演算し零相電圧を検出する方法もある（以下、第３の従
来例という。）が、各相に光電圧センサからなる電圧検
出手段を用意する必要があり、さらにそれぞれの電圧検
出手段の特性を揃える必要があり製造工数もかかるため
装置全体が高価になってしまい経済的にも不利である。

【０００７】そこで、発明者等は鋭意検討を加え、既に
三相交流配電線による電界強度により決定される、配電
線と大地のどちらにも電気的に接続されない、任意の２
点間の電位差を計測する電位差計測手段と、上記電位差
計測手段により計測される電位差信号を、Ｎ周期前に計
測した健全時の電位差信号と差分演算することにより電
位差信号の変化量を検出し零相電圧を検出する零相電圧
検出装置（以下、第４の従来例という。）を、特願平８
−２３６３３０号の特許出願（出願日：平成８年９月６
日）において提案している。

【０００８】この第４の従来例の検出装置の構成を、図
８を用いて説明する。すなわち、電位差を検出する分圧
コンデンサＣｓと光電圧センサ９から成る電位差検出部
と、相電流を検出するコア１２と光電流センサ１３から
成る電流検出部とを一体化した電位差及び電流検出ユニ
ット２１を設け、この電位差及び電流検出ユニット２１
を三相交流配電線Ｒ，Ｓ，Ｔの任意の１相に取り付け、
さらに電流検出ユニット２２を他の２相に設置している
構成で、３つの検出ユニットより構成していた。

【０００９】この第４の従来例の検出装置においては、
三相交流配電線Ｒ，Ｓ，Ｔの高圧充電部に非接触で零相
電圧の検出が可能なために、第１及び第２の従来例に比
較して、非常に安全性の高くかつ信頼性が高く、さらに
分圧コンデンサＣｓと光電圧センサ９からなる電位差計
測部は１つであるために、第１及び第３の従来例のよう
に三相分のバランス調整もする必要がなく、構成材料
費、製造工数等が削減でき、経済的にも優れ、さらに配
電線の配列状態を補正要素として入力することで零相電
圧の計測精度を向上させ、コスト及び性能の両面に優れ
た効果を有していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第４の
従来例においては、以下のような問題点を有していた。 （１）電位差及び電流検出ユニット２１の重量が重くな
る。 （２）さらに電位差及び電流検出ユニット２１を設置す
る時には、どうしても電流が流れる三相交流配電線Ｒ，
Ｓ，Ｔの本線に設置する必要がある。 （３）零相電圧の計測精度を向上させるための補正手段
として、三相交流配電線Ｒ，Ｓ，Ｔの配列状態、例えば
三相交流配電線Ｒ，Ｓ，Ｔの地上高、各相線間距離、回
線数、電線径等を細かく入力する必要がある。このよう
に、第３の従来例による方向性地絡検出装置を多数設置
して補正要素を入力するとなると、設置作業等の容易化
が図られた反面、補正要素の入力作業に時間を費やして
しまう場合もあり得る。さらに、同じ設置場所であって
も積雪等による地上高の変化が発生し、特に、降雪量が
多い地域では地上高の変化による計測精度の信頼性低下
をまねく恐れがある。 （４）製造行程上においては、３つの検出ユニット構成
にすると、どれか１つの検出ユニットに電位差検出部及
び電流検出部の両機能を持たせる必要があり、共通部品
の使用ができなくなる。例えば、光ファイバケーブルに
おいては、当該検出ユニットのみに対して、電流センサ
１３用、電圧センサ９用に合計４芯の光ファイバケーブ
ルが必要になってしまう。すなわち、光ファイバケーブ
ルにおいては、電流検出ユニット２２に対して２芯光フ
ァイバケーブルが必要になるとともに、電位差及び電流
検出ユニット２１に対して４芯光ファイバケーブルが必
要になる等、共通部品の使用ができなくなるために、量
産効果が望めない。また、構成部品の増加により材料管
理等も煩わしくなりトータルコストの上昇につながると
いう問題点があった。

【００１１】本発明の目的は以上の問題点を解決し、補
正要素入力の簡易化及び製造作業性の容易化、及び気象
変化等による接地電極の変動が発生しても安定した計測
精度が得られる電圧検出装置とすることで、信頼性及び
取り扱いの容易性及び経済的にも効果を持たせた方向性
地絡検出装置及び、方向性地絡検出装置のための電位差
検出ユニットを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の方向性地絡検出装置は、三相交流配電線の一相に設
けられ、上記配電線による電界強度により決定され、上
記配電線と大地のどちらにも電気的に接続されない、任
意の２点間の電位差を計測して電位差信号を出力する１
個の電位差計測手段を備えた電位差検出ユニットと、上
記配電線の各相に設けられ、上記配電線の各相電流を計
測して各相電流信号を出力する３個の電流検出ユニット
と、上記電位差計測手段から出力された電位差信号を、
自然数Ｎ周期前に計測した健全時の電位差信号と差分演
算を行い、電位差信号の変化量を検出することにより、
零相電圧を検出する零相電圧検出手段と、上記３個の電
流検出ユニットから出力された各相計測信号に基づい
て、所定の三相ベクトル演算を行うことにより、零相電
流を検出する零相電流検出手段とを備えたことを特徴と
する。

【００１３】また、請求項２記載の方向性地絡検出装置
は、請求項１記載の方向性地絡検出装置において、上記
電位差検出ユニットは、第１と第２の電極からなる分圧
コンデンサＣｓと、上記分圧コンデンサＣｓに誘起する
電圧に従って入力される光信号を強度変調して得られた
光変調信号を発生して出力する光電圧センサとを備えた
中ユニット部と、上記中ユニット部とともに上記配電線
のうちの一相の電線をクランプして上記電位差検出ユニ
ットを固定する上ユニット部と、上記第２の電極に接続
された第３の電極を備えた下ユニット部とを備えたこと
を特徴とする。

【００１４】さらに、請求項３記載の方向性地絡検出装
置は、請求項２記載の方向性地絡検出装置において、上
記電位差検出ユニットは、柱上に設置された接地電極に
対向して配置できるように、下ユニット部が回転可能に
支持されるように設けられたことを特徴とする。

【００１５】また、請求項４記載の方向性地絡検出装置
は、請求項２又は３記載の方向性地絡検出装置におい
て、上記上ユニット部は上記中ユニット部とともに上記
配電線のうちの一相の電線を、導電性ゴムにてなる変換
スペーサゴムを介してクランプすることにより、異種線
径の電線でも電線の中心から第１の電極までの距離を一
定に保持することを特徴とする。

【００１６】さらに、請求項５記載の方向性地絡検出装
置は、請求項４記載の方向性地絡検出装置において、上
記変換スペーサゴムは、上記第１の電極と接続されたこ
とを特徴とする。

【００１７】本発明に係る請求項６記載の電位差検出ユ
ニットは、三相交流配電線に発生した地絡事故時に発生
する零相電流及び零相電圧を検出して、地絡事故方向を
判定する方向性地絡検出装置のための電位差検出ユニッ
トであって、上記電位差検出ユニットは、第１と第２の
電極からなる分圧コンデンサＣｓと、上記分圧コンデン
サＣｓに誘起する電圧に従って入力される光信号を強度
変調して得られた光変調信号を発生して出力する光電圧
センサとを備えた中ユニット部と、上記中ユニット部と
ともに上記配電線のうちの一相の電線をクランプして上
記電位差検出ユニットを固定する上ユニット部と、上記
第２の電極に接続された第３の電極を備えた下ユニット
部とを備えたことを特徴とする。

【００１８】また、請求項７記載の電位差検出ユニット
は、請求項６記載の電位差検出ユニットにおいて、上記
電位差検出ユニットは、柱上に設置された接地電極に対
向して配置できるように、下ユニット部が回転可能に支
持されるように設けられたことを特徴とする。

【００１９】さらに、請求項８記載の電位差検出ユニッ
トは、請求項６又は７記載の電位差検出ユニットにおい
て、上記上ユニット部は上記中ユニット部とともに上記
配電線のうちの一相の電線を、導電性ゴムにてなる変換
スペーサゴムを介してクランプすることにより、異種線
径の電線でも電線の中心から第１の電極までの距離を一
定に保持することを特徴とする。

【００２０】またさらに、請求項９記載の電位差検出ユ
ニットは、請求項８記載の電位差検出ユニットにおい
て、上記変換スペーサゴムは、上記第１の電極と接続さ
れたことを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態について説明する。

【００２２】図１は、本発明に係る一実施形態の方向性
地絡検出装置の設置状態を示す斜視図及びブロック図で
ある。図１において、Ｒ，Ｓ，Ｔは三相交流配電線、１
は配電柱、２は配電柱１に取り付けられた腕金、４は配
電柱１に取り付けられた金属製筐体よりなる区分開閉器
（以下、開閉器という。）でありこの筐体が接地電極と
なる。５は開閉器４と三相交流配電線Ｒ，Ｓ，Ｔをそれ
ぞれ接続するジャンパー線、４ａは開閉器４の筺体とジ
ャンパー線５とを電気的に絶縁するための開閉器ブッシ
ング、６は方向性地絡検出装置であり、本方向性地絡検
出装置６は、方向性地絡検出装置６の構成要素である電
位差検出ユニット７に内蔵される第３の電極８ｃと上記
開閉器４の筺体との間に浮遊静電容量Ｃ₀₁を形成する。
ここで、一方の三相交流配電線Ｒ，Ｓ，Ｔは、開閉器４
を介して、他方の三相交流配電線Ｒ，Ｓ，Ｔに接続され
ている。

【００２３】さらに、図１を参照して、方向性地絡検出
装置６を説明する。電位差検出ユニット７は、（ａ）互
いに対向して設けられた第１の電極８ａと第２の電極８
ｂから成る分圧コンデンサＣｓと、（ｂ）分圧コンデン
サＣｓの電圧を検出した後、検出電圧に従って、信号処
理回路１４からの光信号を強度変調して得た光変調信号
を発生して出力する光電圧センサ９と、（ｃ）光電圧セ
ンサ９への信号伝送媒体である２芯光ファイバケーブル
１０ａとにより構成され、三相交流配電線Ｒ，Ｓ，Ｔに
よる電界強度により決定され、配電線と大地のどちらに
も電気的に接続されない、任意の２点間の電位差を計測
するために設けられる。

【００２４】また、１１は電流検出ユニットであり、電
流検出ユニット１１は、（ａ）各配電線Ｒ，Ｓ，Ｔに流
れる電流により発生する磁界を効果的に検出するコア１
２と、（ｂ）コア１２によって検出された磁界に従っ
て、信号処理回路１４からの光信号を強度変調して得た
光変調信号を発生して出力する光電流センサ１３と、
（ｃ）光電流センサ１３との信号伝送媒体である２芯光
ファイバケーブル１０ｂより構成されており、三相交流
配電線Ｒ，Ｓ，Ｔの各相に電流検出ユニット１１が設置
されている。ここで、１本の２芯光ファイバケーブル１
０ａと、３本の２芯光ファイバケーブル１０ｂとが束ね
られて、光ファイバケーブル１０となり、信号処理回路
１４に接続される。

【００２５】さらに、信号処理回路１４は、（ａ）光フ
ァイバケーブル１０を介して光電圧センサ９及び光電流
センサ１３に光信号を発生して出力する４個の発光素
子、例えばＬＥＤ（以下、ＬＥＤとして説明する。）、
及び光電圧センサ９及び光電流センサ１３からの光変調
信号を受光し電気信号に変換する受光素子等から構成さ
れた４個の光電変換器１０１乃至１０４を内蔵した変換
回路と、（ｂ）それぞれの計測信号をベクトル演算する
ことにより零相信号を検出する零相信号検出回路とを内
蔵している。信号処理回路１４の具体的な構成を図２に
示す。ただし、図２において、発光素子については図示
していない。

【００２６】図２において、電位差検出ユニット７及び
３個の各電流検出ユニットからの光変調信号はそれぞれ
光電変換器１０１乃至１０４に入力され、光電変換され
た後の４個の電気信号は零相信号発生回路１１０に入力
される。零相信号発生回路１１０は、光電変換器１０２
乃至１０４から入力された３個の電気信号に基づいて、
公知の電気回路のベクトル計算法により、零相電流Ｉ₀
を演算して、零相電流Ｉ₀を示す信号を発生して比較器
１１１及び監視制御コントローラ１２０に出力する一
方、光電変換器１０１から入力された電気信号である電
位差信号を電位差信号メモリ１０５に記憶するととも
に、特公平４−２７７７５号公報において開示された方
法により、入力される電位差信号を、自然数Ｎ周期前
（ここで、好ましい実施形態においては、Ｎ＝１であ
る。）の健全時の電位差信号との差分演算を行って、電
位差信号の変化量を検出することにより、零相電圧Ｖ₀
を得て、零相電圧Ｖ₀を示す信号を発生して比較器１１
２及び監視制御コントローラ１２０に出力する。

【００２７】そして、比較器１１１は入力された零相電
流Ｉ₀の信号を、所定のしきい値と比較して比較結果を
示す信号を監視制御コントローラ１２０に出力する。ま
た、比較器１１２は入力された零相電圧Ｖ₀の信号を、
所定のしきい値と比較して比較結果を示す信号を監視制
御コントローラ１２０に出力する。監視制御コントロー
ラ１２０には、動作指示データを入力する入力手段であ
るキーボード１２１と、監視制御出力結果を出力する出
力手段であるＣＲＴディスプレイ１２２及びプリンタ１
２３とが接続され、監視制御コントローラ１２０は、零
相電流Ｉ₀及び零相電圧Ｖ₀の各信号がともに所定のしき
い値を超えるときに地絡事故と判断し、零相電流Ｉ₀及
び零相電圧Ｖ₀の各信号の位相差に基づいて、本方向性
地絡検出装置６から見てどちらの方向において地絡事故
が生じたかを判断する。従って、零相信号発生回路１１
０、比較器１１１，１１２及び監視制御コントローラ１
２０により、上述の零相信号検出回路を構成している。

【００２８】従って、この方向性地絡検出装置６は、上
記の如く電位差を検出する電位差検出ユニット７と３つ
の電流検出ユニット１１と信号処理回路１４より構成し
たものである。

【００２９】次いで、この方向性地絡検出装置６の実施
例及び動作について説明する。図１において、電位差検
出ユニット７は開閉器４のブッシング端子４ａに近接し
て設置される。電位差検出ユニット７は、低圧コンデン
サＣｓの第２の電極８ｂと、当該第２の電極８ｂに接続
された第３の電極８ｃとを備え、この第３の電極８ｃが
開閉器４の筐体と対向して配置され、浮遊静電容量Ｃ₀₁
を形成する。

【００３０】図３（ａ）及び（ｂ）は、腕金２に立設し
たピン碍子１５により指示された三相交流配電線Ｒ，
Ｓ，ＴのＴ相に電位差検出ユニット７を設置した状態の
断面図であり、腕金２を接地電極としている。それぞれ
を図１と同様に、第３の電極８ｃが腕金２と対向し設置
することで浮遊静電容量Ｃ₀₂を形成する。以下、上記浮
遊静電容量Ｃ₀₁，Ｃ₀₂を総称してＣ₀という。ここで、
図３（ａ）は、第３の電極８ｃを、中ユニット部１７の
腕金２に対向する面に設けた場合であり、図３（ｂ）
は、第３の電極８ｃを、中ユニット部１７の腕金２に対
向する面に対して垂直な面に設けた場合である。

【００３１】なお、以上の実施形態では開閉器４及び腕
金２を接地電極として扱ったが、例えば変圧器等の高圧
柱上機器の筐体であってもよい。一方、配電線の高圧充
電部側では、各配電線と第１の電極８ａにより静電容量
Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃が形成されるため、等価回路の図４に示
すようなコンデンサ分圧回路が形成される。電位差検出
ユニット７により得られる電位差信号は、図４に示す電
圧Ｖｎを分圧コンデンサＣｓと浮遊静電容量Ｃ₀により
分圧し、分圧コンデンサＣｓの分担電圧Ｖｓが光電圧セ
ンサ９に印加され、当該分担電圧Ｖｓに従って光信号が
強度変調されて得られた光変調信号が発生されて出力さ
れる。ここで、浮遊静電容量Ｃ₀については、対象接地
電極と第３の電極８ｃの距離を一定に管理することで浮
遊静電容量Ｃ₀を一定に保つことができる。

【００３２】そして、信号処理回路１４の発光素子であ
るＬＥＤから光ファイバケーブル１０ａの１芯を介して
光電圧センサ９に光信号が入力されると、光電圧センサ
９は、分圧コンデンサの分担電圧Ｖｓに比例した光強度
変調を行い、光変調信号を光ファイバケーブル１０ａの
他芯を介して信号処理回路１４の光電変換器１０１（図
２参照。）に出力する。入力された光変調信号は光電変
換器１０１により分担電圧Ｖｓに比例した電気信号に変
換された後、電位差信号に比例した電気信号が計測され
る。零相信号検出部の零相信号発生回路１１０は、第４
の従来例と同様に、現周期の電位差信号を少なくとも１
周期前の健全時の電位差信号（電位差信号メモリ１０５
に記憶されている。）とベクトル演算することにより零
相電圧を計測する。

【００３３】次に、零相電流Ｉ₀の計測においては、各
相電流Ｉ_R，Ｉ_S，Ｉ_Tを電流検出ユニット１１により計
測し、各計測信号を公知の三相ベクトル演算法により演
算することにより零相電流Ｉ₀を検出する。各相電流検
出におけるそれぞれの動作については、電位差検出ユニ
ット７の動作同様に、光変調信号を利用するものである
が、コア１２により各相電流に比例した磁界を光電流セ
ンサ１３に印加して、磁界に比例した、言い換えると相
電流に比例した光変調信号が得られるところが違うだけ
で、その他の動作は同じである。そして、零相信号検出
部の零相信号発生回路１１０は、各相計測信号を３相ベ
クトル演算及び信号処理を行うことで零相電流Ｉ₀を計
測する。

【００３４】このように零相信号検出部により計測され
た零相電圧Ｖ₀信号及び零相電流Ｉ₀信号により配電線の
地絡事故及び地絡事故方向を検出し、本検出装置の複数
の検出結果から事故区間を限定すると共に、区分開閉器
４の制御を行うことで停電区間を最小にすることができ
る。また、本方向性地絡検出装置６は各相電流も合わせ
て計測しているため、断線欠相事故及び短絡事故及び過
電流通過の配電線に発生する諸現象を検出することがで
きる。

【００３５】さらに、図５に電位差検出ユニット７の詳
細構成を示す。Ｒは三相交流配電線のＲ相電線、１６は
上ユニット部、１７は中ユニット部で、中ユニット部１
７には第１の電極８ａ及び第２の電極８ｂからなる分圧
コンデンサＣｓと光電圧センサ９を内蔵し、さらに光フ
ァイバケーブル１０ａが光電圧センサ９に接続された構
成になっており、中ユニット部１７は、一定の誘電率を
持つ樹脂で充填されている。そして、上ユニット部１６
と中ユニット部１７は本電位差検出ユニット７を電線に
固定するため、電線をクランプし固定できる構造になっ
ている。１８は、保護樹脂８ｃｐにより被覆された電極
８ｃからなる第３電極を内蔵した下ユニット部であり、
下ユニット部１８は、中ユニット部１７における支点１
７ｃから延在した棒形状の支持部材１７ｓの端部１７ａ
に固定され、中ユニット部１７の下ユニット部１８と接
触する面は円形状に形成され、下ユニット部１８は、中
ユニット部１７における支点１７ｃを中心として１８０
度にわたって回転可能に支持されている。従って、電位
差検出ユニット７を設置するときに、対象となる接地電
極の位置に応じて、１８０度の範囲で角度調整が可能で
あり、接地電極の位置及び三相交流配電線の配列状態に
係わらず第３の電極８ｃが対象となる接地電極に対し、
対向して配置できるよう構成されている。１９は電線径
に応じた変換スペーサゴムであり導電性ゴムより成形さ
れている。そして、変換スペーサゴム１９は第１の電極
８ａに接続される構成になっている。

【００３６】以上の構成によると、下ユニット部１８の
位置調整が可能なため、図１及び図３に示すように対象
となる接地電極に関係なく、第３の電極８ｃの全面積が
コンデンサにおける有効面積として使用できるため、第
３の電極８ｃ及び対象接地電極間の距離さえ管理すれ
ば、浮遊静電容量Ｃ₀の容量値の管理をさらに補完する
ことができる。

【００３７】次いで、導電性ゴムによる変換スペーサゴ
ム１９について説明する。変換スペーサゴム１９は電線
径に応じ予め複数種類用意することで、複数電線径の配
電線に対応させることが可能になる。さらに、図５に示
すように、第１の電極８ａの上部に凹部１７ｒを形成し
て、当該凹部１７ｒの底面に第１の電極８ａと電極８ｄ
を介して接続される電極８ｅを形成し、電気絶縁材料に
てなる被覆層Ｒｐにより被覆された配電線Ｒを、２個の
変換スペーサゴム１９を介して上ユニット部１６と中ユ
ニット部１７とを互いに対向させかつ近接させるように
応力を印加することにより、配電線を確実にクランプし
固定することができる。従って、第１の電極８ａは電極
８ｄ及び８ｅを介して変換スペーサゴム１９に電気的に
接続されるので、変換スペーサゴム１９と第１の電極８
ａとはきわめて低い抵抗で接続される構成となる。

【００３８】以上の構成によると、複数電線径の配電線
に対応が可能になると共に、配電線と第１の電極８ａに
より形成される静電容量値Ｃ₁は、配電線Ｒの絶縁被覆
層Ｒｐの厚さにのみ依存することになり、静電容量値Ｃ
₁を大きくすることが可能になり、他相と第１の電極８
ａにより形成される静電容量の影響を低減することが可
能になるほか、配電線Ｒと電位差検出ユニット７間に浸
入する雨水の影響をも低減することができる。

【００３９】このように、本方向性地絡検出装置６は４
つの検出ユニットの構成としたことで、電位差検出部
を、従来一般的に用いられていた電位差及び電流検出ユ
ニット２１のように一体型構成とする必要がなく、さら
に電位差検出ユニット２２本体を３ユニット部で構成
し、下ユニット部１８の位置調整が可能な構造としたこ
と、変換スペーサゴム１９を導電性とし第１の電極８ａ
と接続することで、以下の特有の効果を有する。 （１）電位差検出ユニット７の軽量化及び小型化が計れ
るために、ジャンパー線５及び高圧機器への引き込み線
への取り付けが可能である。 （２）電流計測の必要性がなくなるため、設置の自由度
がとれる。 （３）配電線と第１の電極８ａにより形成されるコンデ
ンサＣ₁の静電容量値を大きくすることができ該相配電
線と高結合にすることができる。

【００４０】従って、以上により、 （ａ）電位差検出ユニット７に設置自由度を持たせ、接
地電極間距離を指定することができ浮遊静電容量の管理
が容易に行えるようになるため、従来例の補正要素項目
である地上高の入力を省くことができる。 （ｂ）積雪による地上高の変化が発生しても、対象接地
電極は柱上高圧機器となるため、特に計測精度への影響
は現れなくなる。 （ｃ）本実施形態のような設置方式にすると、柱上高圧
機器が対象接地電極となるため、浮遊静電容量Ｃ₀が従
来例に比較して大きくとれることになり、電位差検出ユ
ニット７の降雨による汚損及び浮遊静電容量Ｃ₀の変化
が発生しても計測精度への影響を低減することができ
る。 （ｄ）また、コンデンサＣ₁の静電容量を大きくするこ
とで、他相配電線、他回線配電線の静電容量結合を軽減
することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る請求項
１記載の方向性地絡検出装置においては、三相交流配電
線の一相に設けられ、上記配電線による電界強度により
決定され、上記配電線と大地のどちらにも電気的に接続
されない、任意の２点間の電位差を計測して電位差信号
を出力する１個の電位差計測手段を備えた電位差検出ユ
ニットと、上記配電線の各相に設けられ、上記配電線の
各相電流を計測して各相電流信号を出力する３個の電流
検出ユニットと、上記電位差計測手段から出力された電
位差信号を、自然数Ｎ周期前に計測した健全時の電位差
信号と差分演算を行い、電位差信号の変化量を検出する
ことにより、零相電圧を検出する零相電圧検出手段と、
上記３個の電流検出ユニットから出力された各相計測信
号に基づいて、所定の三相ベクトル演算を行うことによ
り、零相電流を検出する零相電流検出手段とを備える。
従って、本発明の方向性地絡検出装置を、電位差検出ユ
ニット及び電流検出ユニットを個別に４つの検出ユニッ
トから構成したことで、電位差検出ユニットの設置自由
度を持たせることが可能であり、よって浮遊静電容量値
の管理が容易に行えるため、補正入力作業が容易にな
る。また、本発明の方向性地絡検出装置は、電位差検出
に必要な各電極間に形成される静電容量値を大きな容量
値で形成することで、計測精度の向上、また気象条件等
による計測精度の影響を低減させた信頼性の高い、かつ
安全性に優れた方向性地絡検出装置を提供することが可
能である。

【００４２】また、請求項２記載の方向性地絡検出装置
においては、請求項１記載の方向性地絡検出装置におい
て、上記電位差検出ユニットは、第１と第２の電極から
なる分圧コンデンサＣｓと、上記分圧コンデンサＣｓに
誘起する電圧に従って入力される光信号を強度変調して
得られた光変調信号を発生して出力する光電圧センサと
を備えた中ユニット部と、上記中ユニット部とともに上
記配電線のうちの一相の電線をクランプして上記電位差
検出ユニットを固定する上ユニット部と、上記第２の電
極に接続された第３の電極を備えた下ユニット部とを備
える。従って、本発明の方向性地絡検出装置の電位差検
出ユニットの構成として、上ユニット部、中ユニット
部、下ユニット部の３ユニット部構成としたことで、配
電線への設置状態に係わらず、第３の電極の位置調整を
可能にすることができ、電位差検出ユニットを配電線へ
設置後も第３の電極の位置調整を可能とし、設置作業を
容易化している。

【００４３】さらに、請求項３記載の方向性地絡検出装
置においては、請求項２記載の方向性地絡検出装置にお
いて、上記電位差検出ユニットは、柱上に設置された接
地電極に対向して配置できるように、下ユニット部が回
転可能に支持されるように設けられる。従って、請求項
１における効果に加えて、浮遊静電容量の管理を容易す
ることができる。

【００４４】また、請求項４記載の方向性地絡検出装置
においては、請求項２又は３記載の方向性地絡検出装置
において、上記上ユニット部は上記中ユニット部ととも
に上記配電線のうちの一相の電線を、導電性ゴムにてな
る変換スペーサゴムを介してクランプすることにより、
異種線径の電線でも電線の中心から第１の電極までの距
離を一定に保持する。従って、本発明の方向性地絡検出
装置の電位差検出ユニットの構成として、変換スペーサ
ゴムを導電性ゴムより構成したことで、配電線と第１の
電極により構成される静電容量を大きく形成することが
可能である。また、異種電線径間の配電線であっても上
記静電容量のバラツキを最小限に抑えることができる。

【００４５】さらに、請求項５記載の方向性地絡検出装
置においては、請求項４記載の方向性地絡検出装置にお
いて、上記変換スペーサゴムは、上記第１の電極と接続
される。従って、本発明の方向性地絡検出装置の電位差
検出ユニットの構成として、導電性ゴムより構成した変
換スペーサゴムを第１の電極と接続したことで、配電線
と第１の電極により構成される静電容量をさらに大きく
形成することで高結合化し、他配電線との結合を見かけ
上弱めることができる。

【００４６】本発明に係る請求項６記載の電位差検出ユ
ニットにおいては、三相交流配電線に発生した地絡事故
時に発生する零相電流及び零相電圧を検出して、地絡事
故方向を判定する方向性地絡検出装置のための電位差検
出ユニットであって、上記電位差検出ユニットは、第１
と第２の電極からなる分圧コンデンサＣｓと、上記分圧
コンデンサＣｓに誘起する電圧に従って入力される光信
号を強度変調して得られた光変調信号を発生して出力す
る光電圧センサとを備えた中ユニット部と、上記中ユニ
ット部とともに上記配電線のうちの一相の電線をクラン
プして上記電位差検出ユニットを固定する上ユニット部
と、上記第２の電極に接続された第３の電極を備えた下
ユニット部とを備える。従って、本発明の電位差検出ユ
ニットの構成として、上ユニット部、中ユニット部、下
ユニット部の３ユニット部構成としたことで、配電線へ
の設置状態に係わらず、第３の電極の位置調整を可能に
することができ、電位差検出ユニットを配電線へ設置後
も第３の電極の位置調整を可能とし、設置作業を容易化
している。

【００４７】また、請求項７記載の電位差検出ユニット
においては、請求項６記載の電位差検出ユニットにおい
て、上記電位差検出ユニットは、柱上に設置された接地
電極に対向して配置できるように、下ユニット部が回転
可能に支持されるように設けられる。従って、本発明の
電位差検出ユニットの構成として、下ユニット部が回転
及び角度調整が行える構成としたことで、上記の効果に
加えて、浮遊静電容量の管理を容易にすることができ
る。

【００４８】さらに、請求項８記載の電位差検出ユニッ
トにおいては、請求項６又は７記載の電位差検出ユニッ
トにおいて、上記上ユニット部は上記中ユニット部とと
もに上記配電線のうちの一相の電線を、導電性ゴムにて
なる変換スペーサゴムを介してクランプすることによ
り、異種線径の電線でも電線の中心から第１の電極まで
の距離を一定に保持する。従って、本発明の電位差検出
ユニットの構成として、変換スペーサゴムを導電性ゴム
より構成したことで、配電線と第１の電極により構成さ
れる静電容量を大きく形成することが可能である。ま
た、異種電線径間の配電線であっても上記静電容量のバ
ラツキを最小限に抑えることができる。

【００４９】またさらに、請求項９記載の電位差検出ユ
ニットにおいては、請求項８記載の電位差検出ユニット
において、上記変換スペーサゴムは、上記第１の電極と
接続される。従って、本発明の電位差検出ユニットの構
成として、導電性ゴムより構成した変換スペーサゴムを
第１の電極と接続したことで、配電線と第１の電極によ
り構成される静電容量をさらに大きく形成することで高
結合化し、他配電線との結合を見かけ上弱めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る一実施形態である方向性地絡検
出装置６の設置状態を示す斜視図及びブロック図であ
る。

【図２】 図１の信号処理回路１４の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】 図１の方向性地絡検出装置６を、腕金２に近
接するように配電線Ｔに取り付けた状態を示す平面図で
あって、（ａ）はその第１の例を示す平面図であり、
（ｂ）はその第２の例を示す平面図である。

【図４】 図１の方向性地絡検出装置６における三相交
流配電線Ｒ，Ｓ，Ｔと分圧コンデンサとの関係を示す等
価回路図である。

【図５】 図１の方向性地絡検出装置６における電位差
検出ユニット７の詳細構成を示す断面図である。

【図６】 第１の従来例の地絡検出装置に用いられる零
相電圧検出装置の構成を示す回路図である。

【図７】 第２の従来例の地絡検出装置に用いられる零
相電圧検出装置の構成を示す回路図である。

【図８】 第３の従来例の地絡検出装置に用いられる零
相電圧検出装置の構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１…配電柱、 ２…腕金、 ３…引き止め碍子、 ４…区分開閉器、 ４ａ…開閉器ブッシング、 ５…ジャンパー線、 ６…方向性地絡検出装置、 ７…電位差検出ユニット、 ８ａ…第１の電極、 ８ｂ…第２の電極、 ８ｃ…第３の電極、 ８ｄ…凸状接続部、 ９…光電圧センサ、 １０…光ファイバケーブル、 １１…電流検出用ユニット、 １２…コア、 １３…光電流センサ、 １４…信号処理回路、 １５…ピン碍子、 １６…上ユニット部、 １７…中ユニット部、 １７ｓ…支持部材、 １８…下ユニット部、 １９…変換スペーサゴム、 １０１乃至１０４…光電変換器、 １０５…電位差信号メモリ、 １１０…零相信号発生回路、 １１１，１１２…比較器、 １２０…監視制御コントローラ、 １２１…キーボード、 １２２…ＣＲＴディスプレイ、 １２３…プリンタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石河 大典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三相交流配電線の一相に設けられ、上記
   配電線による電界強度により決定され、上記配電線と大
   地のどちらにも電気的に接続されない、任意の２点間の
   電位差を計測して電位差信号を出力する１個の電位差計
   測手段を備えた電位差検出ユニットと、 上記配電線の各相に設けられ、上記配電線の各相電流を
   計測して各相電流信号を出力する３個の電流検出ユニッ
   トと、 上記電位差計測手段から出力された電位差信号を、自然
   数Ｎ周期前に計測した健全時の電位差信号と差分演算を
   行い、電位差信号の変化量を検出することにより、零相
   電圧を検出する零相電圧検出手段と、 上記３個の電流検出ユニットから出力された各相計測信
   号に基づいて、所定の三相ベクトル演算を行うことによ
   り、零相電流を検出する零相電流検出手段とを備えたこ
   とを特徴とする方向性地絡検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方向性地絡検出装置にお
   いて、 上記電位差検出ユニットは、 第１と第２の電極からなる分圧コンデンサＣｓと、上記
   分圧コンデンサＣｓに誘起する電圧に従って入力される
   光信号を強度変調して得られた光変調信号を発生して出
   力する光電圧センサとを備えた中ユニット部と、 上記中ユニット部とともに上記配電線のうちの一相の電
   線をクランプして上記電位差検出ユニットを固定する上
   ユニット部と、 上記第２の電極に接続された第３の電極を備えた下ユニ
   ット部とを備えたことを特徴とする方向性地絡検出装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の方向性地絡検出装置にお
   いて、 上記電位差検出ユニットは、柱上に設置された接地電極
   に対向して配置できるように、下ユニット部が回転可能
   に支持されるように設けられたことを特徴とする方向性
   地絡検出装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の方向性地絡検出装
   置において、 上記上ユニット部は上記中ユニット部とともに上記配電
   線のうちの一相の電線を、導電性ゴムにてなる変換スペ
   ーサゴムを介してクランプすることにより、異種線径の
   電線でも電線の中心から第１の電極までの距離を一定に
   保持することを特徴とする方向性地絡検出装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の方向性地絡検出装置にお
   いて、 上記変換スペーサゴムは、上記第１の電極と接続された
   ことを特徴とする方向性地絡検出装置。
6. 【請求項６】 三相交流配電線に発生した地絡事故時に
   発生する零相電流及び零相電圧を検出して、地絡事故方
   向を判定する方向性地絡検出装置のための電位差検出ユ
   ニットであって、 上記電位差検出ユニットは、 第１と第２の電極からなる分圧コンデンサＣｓと、上記
   分圧コンデンサＣｓに誘起する電圧に従って入力される
   光信号を強度変調して得られた光変調信号を発生して出
   力する光電圧センサとを備えた中ユニット部と、 上記中ユニット部とともに上記配電線のうちの一相の電
   線をクランプして上記電位差検出ユニットを固定する上
   ユニット部と、 上記第２の電極に接続された第３の電極を備えた下ユニ
   ット部とを備えたことを特徴とする電位差検出ユニッ
   ト。
7. 【請求項７】 請求項６記載の電位差検出ユニットにお
   いて、 上記電位差検出ユニットは、柱上に設置された接地電極
   に対向して配置できるように、下ユニット部が回転可能
   に支持されるように設けられたことを特徴とする電位差
   検出ユニット。
8. 【請求項８】 請求項６又は７記載の電位差検出ユニッ
   トにおいて、 上記上ユニット部は上記中ユニット部とともに上記配電
   線のうちの一相の電線を、導電性ゴムにてなる変換スペ
   ーサゴムを介してクランプすることにより、異種線径の
   電線でも電線の中心から第１の電極までの距離を一定に
   保持することを特徴とする電位差検出ユニット。
9. 【請求項９】 請求項８記載の電位差検出ユニットにお
   いて、 上記変換スペーサゴムは、上記第１の電極と接続された
   ことを特徴とする電位差検出ユニット。