JPS5944926A - 地絡相検出装置 - 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】 この発明は、非接地系の配電線における地絡相を検出す
る装置に関する。

従来、この種の＠置として第１図に示プものがあつ穴。

図中、１ａ、ｌｂ、ｌｃは３相平衡の電源、２ａ、２ｂ
、２ｃＦｉ’ｍ圧ｅ　ａ　＋　ｅ　ｂｒ　ｅ　ｃ　’ｌ
ｅ有する電源１ａ、１ｂ、１ｃに接続さく＞　２　ａ　
＊　ｂ　ｒＣ相の配電線、３ａ　、３ｂ　、３ｃは配’
ｆｆ１ａ２ａ−。

２ｂ、２ｃと大地間に存在する静’ＴＴｉＢ量、４は抵
抗Ｒｇと共に接地事故の発生を等器内に示すスイッチ、
５ａ、５ｂ、５ｃはコンデンサよりなり。

配電線２ａ、２ｂ、２ｃの電圧な分圧する分圧器、６ａ
、６ｂ、６ｃは分圧器５ａ、５ｂ、５ｃの電圧Ｖ　ａ　
＋　Ｖ　ｂｒ　Ｖ　　の２電圧につき加ｎｔする加３ｖ
器、７は回分１ｎ、１ｂ、１ｃの中イ仲点を接地する砥
抗値ＲＭのＪＩＥ抗である。

次に、動作について説明する。分圧器５ａ、５ｂ。

５ｃの重圧Ｖ　ａ　＊　Ｖ　１．＋　ｌ　Ｖ　ｃは加’
ｉ器６　ａ　ｒ　６　ｂ　＋６ｃに対で入力さｔｌ、こ
れらの出力幸には次式のような重圧Ｖ　１　ｒ　Ｖ　２
　＊　Ｖ　５が発生する。

ｂ ｖｌ”Ｖ　Ｂ　＋＋　　ｖ　２　＝ｖ　ｂｒ−Ｌ＋　　
ｖ　５−ｖ　ｏｅ　−２２２ スイツチ４が投入さｎｓ　ａ相の配置ｉ　Ｋ９２　ａが
地絡すると、静電容１．ｔ３ａ、３ｂ、３ｃ及びＪｌ（
抗Ｒｇの値が変化して、第２図のベクトル図で示すよう
に、ベクトルの中心０が円８に沿ってＯ’に移注１し、
事故相の重圧Ｖ１は１６圧Ｖ　２　＋　Ｖ　３より小さ
くなり、１ｖ１１＜１ｅａＩ＜ＩＶ２１又１”１．　ｌ
　ｖ　ｓ　１となる。この関係は、］匈示なしの論理回
路により検出さね、事故ありＶＣ対応される。

従来の地絡相検出装Ｕりは、以上述べ穴ように事故発生
前後において名相の対地重圧の絶対値が変化するのを検
出し、（ｆ’Ｌらの間の太Ｊ−１−ＰＪ係から地絡相を
判定していた。しかし、事故時に配電線が有する静電容
量及び地絡抵抗か共に大へい場合は健全時のものとの差
が顕著なものとならず、検出の精度が低下する。検出感
度を高める女めには、分圧器の分圧比及び加算器の動作
が高度に安定していることが必要である。例えこのよう
が安定化が達成できたとしても接続部分に接触不良等に
より欠相が住じていること１で判別はできない。

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ＲめにηさｔＵｔもので、事故常流に比例した零相重圧
を検出し、検出し７’（零相重圧と、このネ相重圧に基
づき移相さ１π系統の各相の電圧との積をとり、この積
の結果について積分し、そして用足の基準電圧と比較す
ることにより、雑音により影響さｎない、信頼性の高い
地絡相の検出信号を得ることができる地絡相検出装置を
提供することを目的とする。

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第３
図はこの発明の地絡相＠吊装置の回路図である。図中、
９は配電線２ａ、２ｂ、２ｃＫデルタ接続さｔ１六巻紳
９ａと、電圧ｅ　ａ　ｒ　ｅ　ｂｒ　ｅｃに刻して所定
位相だけ進んだ参照重圧としてのＴ４圧Ｕａｏ、Ｕｂｏ
、ＵｃＯを発生する星形接続の巻紗９ｂとを有する変圧
器、１０ａ、１０ｂ、１０ｃはパケット・ブリゲート・
デバイス（Ｂ　Ｂ　Ｄ　）　又はチャージ・カップルド
・デバイス（ＣＣＩ）　）よりなり、後述のクロック信
号により重圧Ｕａ０１Ｕｂｏ、Ｕｃｏ　を遅延させ、π
１圧ＵａＩＵ、、、Ｕｃを得る遅延素子、１１は配電線
２ａ、２ｂ、２ｃＫ星形匠接続し女コンデン”’　１１
　ａ　、１１ｂ、　１１ｃと、コンデンサー１ａ、ｌｌ
ｂ、Ｉｌｃの接続の中心点とアースとの間に接続爆ｆＬ
　７”（コンデンサｌｉｄとＶＯＷする分圧器、１２ａ
　、’１２ｂ、１２ｃは分圧器１１から出力さ４る零相
の重圧ＶＯと遅延素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃの霜、圧
Ｕ　ａｒ　’Ｕ　ｂＴＵ　とを掛算して４：３号Ｗ　ａ
ｒ　Ｗ　ｂｒ　Ｗ　　な得る掛Ｑ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　ｅｎ器、１３ａ、１３ｂ、１３ｃは掛算器１
２ａ。

１２ｂ、１２ｃのイハ月Ｗａ、Ｗｂ、Ｗ　なＭ分ブる積
分器、１４ａ＝１４ｂ、１４ｃは４’Ｊｉ分Ｃ４１３ａ
。

１３ｂ、１３ｃの出力が基準重圧Ｗ５以上となったとき
に佃月ａ＋ｂ＋ｃＹ発生する比較器、１５は分圧器１１
の重圧Ｖ。を微分して重圧Ｖ。′を得る微分器、１６ａ
は微分器１５の重圧Ｖ。′を２乗して伯月ｖミ２を発生
する掛算器、１６ｂは分圧器１１の電圧ｖｏを２乗して
信号Ｖ。を発生する掛算器、１７は掛算器１６ａ、１６
の出力な加ｑして電圧Ｖ。の波高値Ｖ。の２乗値からな
る伯月Ｖ。′を求める加算器、１８は゛加算器１７の（
３・号■。のＡ倍と定数Ａ。とを加算して（ｉ号Ａ。＋
Ａ１■ｏ２を求める加算器、１９は加努器１８の出力Ａ
。＋Ａ□Ｖｏ′を電圧・周波数変換して遅延素子１０ａ
。

１０ｂ、１０ｃを駆動するクロック伯月を発生する変換
器である。

次に、動作について説明する。電源ｉ　ａ　ｒ　１　ｂ
ｒ１ｃの１圧ｅ　ａ　＋　ｅ　ｂｔ　ｅ　ｃは次式で表
わされる。

変圧器９は、電圧ｅａ　ｒ　ｅ　ｂｒ　ｅ　ｃを次式の
ように角度α。たけ進めた電圧ｕ　ａ　ｏｅ　１１　ｂ
□・ｕｃｏ　を発生する。

側圧Ｕａｏ、Ｕｂｏ、ＩＪｃｏ　は線間側圧に関係して
いるので、第３図に示し穴ようにスイッチ４によるａ相
のみの非平衡Ｊル絡事故があっても変化しない０■圧Ｕ
　ａ　Ｏ＋　ＵｂＯ’　Ｕｅ　ｏは、遅ｆ−素子１０ａ
。

１０ｂ、１０ｃにより遅処さ１、側圧ｅ　ａ　ｒ　ｅ　
ｂｒｅ　↓り次式のように角度αだけ遅延さｒｌ　７？
市圧Ｌｌａ　ｒ　ｕ　ｂｒ　ｕ　　となるＯに ｎらの側圧Ｕａ、Ｕ、、Ｕｏも側圧Ｕａｏ。

Ｕｂｏ、Ｕｃｏ　と同様Ｋ　１ｊ！間１０圧に関係して
いるので、地路小数が発注しても寂化し−ない。

しかし、ａ相で抵抗Ｒｇの事故が発／ｉ１°ると３相回
路の中性点のｔ位が変ｉ（１，Ｉ　Ｌ、′１１）圧Ｖ。

ガ分圧器１１より出力される。知、圧Ｖ。は抵抗Ｒｇと
３相恕路の静霜谷用Ｃ８及び中性点の抵抗ＲＮ　Ｋも関
係して次式のように表わさハる。

Ｔ　　Ｏ””Ｖ　０８石（ωｔ−θ　）大だし、　　　
　　　　　Ｅ 第４図は電圧ｅａｒ　ｅｂｐ　ｅｃ＋Ｕ、０＊Ｕｂ（１
＋Ｕ　ｃ　（）　ｒ　Ｕ　ａ　＊　Ｕ　ｂｒ　Ｕ　ｏ及
びｖ。についてのベクトル図である。抵抗Ｒ、の値が変
化すると、側圧Ｖ。

の足は円８上で移動する。電圧Ｖ。と電圧Ｕａ、Ｕｂ。

Ｕｏ（！＝Ｙ掛算器１２ａ、１２ｂ、１２ｃで掛は金子
ことにより次式で示すような電圧Ｗａ、Ｗｂ。

−（２）（２ωを一θ−α）） 上記各式の右辺間１項は側圧１１　ａ　ｒ　Ｉｌ　ｂｒ
　ｕ　ｃに比例した直前成力である。倉１４ｎから明ら
かなように、ａ　；１ｉ］で地絡がｎチ住し１（場合な
−、ｑｉ　ＩＩ　ｖ　。

の足は角度θにより決冗嘔第１る円８士のイＩＪ高に）
）（る。

従って、側圧Ｕ　　、Ｕ　　、Ｕｏの角度αと角度ａ　
　　１） θが一致するように選べば、側圧Ｖ。、　＋１　ａｒａ
ｔ逆向きと′ｆｒ、す、伯つＷユの１流欣分は−ヲＶｏ
Ｅ　である力３、地絡相でない４５号ｗｂ、Ｗｃのｌ？
’ｉ、　ｌＡｔ成分は共に−Ｖ　　−Ｅとなるので、こ
むより地絡相の０ ものを検出できる。

次に、遅延素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃシこより角度α
、θな一致さセる方法を述べる。

第５ｍは地絡相であるａ相の電圧ｕ　ａｏ＋　ＴＪ　ａ
　＊　ｅ　ａ及び零相の■圧Ｖ。の関係な示すベクトル
図である。角度α、θが一致するときは、 α＝θヨーーＩ　　Ｖ。

である。遅延素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ７）ｉｎ段の
ＢＢＤからηるものとすると、七の出力である電圧Ｕａ
、Ｕｂ、ＵμＨの入力の側圧Ｕａｏ。

Ｕｂｏ、Ｕｃｏ　より角度１だけ遅ねる。ここで、ｆは
遅延素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ？ｊｌｌべ動するクロ
ック山男の周波数であり、ωＦｉ市圧重圧ａ　ｒ　ｅ　
ｂｒｅ　の角周波数である。

電圧１１　　妙３宙圧ｅａより遅ガる角度αは、ｎ　・
ω ０ ■０ である。角度αが角度θ＝部−１−と一致する六めには
、次式が満足さねる必要かある。

従って、 前式は近似的に次式で表わさねる。

ｆ　Ａ＝ｌ　　Ａ　ｏ＋Ａ　Ｉ　Ｖ　０Ａｏ＝−＝−−
−− α０＋医 上式を満足するように変換器１９がクロック例月を出力
し、角度α、θが一致すると、４８号ｗ　。

ｗｂ２ｗｃは次式のようになる。

ｗａ＝＝−ＴＶ　ＯＥ　（１−ｃａｑ（２ωｔ−２θ）
）ｗｂ＝−ｉＶｏＥ（−ｉ−魚（２ωｔ−２０−ｉπ）
）ｙ＝　　ｖ。Ｅ（−一一可（２ωｔ−２θ−一π））
Ｃ２２３ 上記式の右辺第１項に示す直流分から地絡相を検出する
ため、積分器１３ａ、１３ｂ、１３ｃｔｉ上記式を下記
のように積分し、右辺第２項の振動項ｌ消去し、山男Ｗ
　、Ｗｂ、Ｗｃな出力する。

１　　　　　　　　　　　　　　　１ ＝−−Ｖｏ−Ｅ（ｔ−ｔｇ−２−ｏ（ｍ（２ωｔ−２０
）−ｍｎ（２ωｔｇ−２０））〕 １　　　　　１　　　　　　　１　　　　　　　　　　
　　　　２＝　−−Ｖ。ＥＣ−（ｔ−ｔｇ）ｉ（ｉｎ　
（２ωｔ　−２θ−＝ｙｒ）２　　　　　２ ２π 一＊（２ωｔｇ−２０−百））〕 １　　　　　　　１　　　　　　　　　　１＝−−■ｏ
Ｅ〔−一（ｔ−ｔｇ）−一（ｇｈ！（２ωｔ−２０２２ ４π 一一π）ｄｎ（２ωｔｇ−２θ−−３）））ただし、ｔ
ｇは事故発生の時刻である。

第６図はａ相に事故があった場合に、信号Ｗ、ＩＷｂ、
Ｗｏの時間的な推移を示す波形図である。

図示のように、事故相の山男Ｗａは２ωで振動し力から
時間と共に負の方向に増加し続け、信号Ｗｂ、ＷｃＩｆ
ｉ正の方向に増加し続けるか、又ははとんど変化しない
。ｂ又はＣ相に事故が発生しても同じような対応関係が
成立する。

比較器１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、４ｐ月Ｗａ。

Ｗｂ　、Ｗｃが第６図に示すようにシ（準重圧−Ｗ。

以下となるのを検出すると、地絡を示″′ｊ山男ａ。

ｂ　ｒ　ｃを出力する。

以上では、積分器１３ａ、１３ｂ、１３ｃが完全な時間
積分な行なう場合を説明し女が、掛算器１２ａ、１２ｂ
、１２ｃの演算精度などを原因として少しでも直Ｆｔ　
Ｍ分があわば、こむが蓄わηする。

これを−避ける大めに、積分器１３ａ、１３ｂ。

１３ｃの特性を適当な時定数をもつＫｆｉ分、即ち一次
遅れ要素の伝達関数□＋ＳＴ　　Ｋすることが必彎であ
る。

なお、積分の時定数Ｔを、検出すべき地絡事故に比較し
て大きく取っておけば、上記で説明した様態はその！ま
保穴する。

１女、上記実施例では電圧Ｕａ　、Ｕｂ　、Ｕｃを正弦
波として用いているが、こねらな波形変換回路により正
弦波と同位相で、振幅−２ピの矩形波に変換しても上記
実施例と同様の効果なイｕることかできる。このことを
波形で示す第７図において、（ａ）は電圧Ｕ＆の矩形波
、（ｂ）は１圧ｖ　。、（ｃ）は４８号ｗ　　、（ｄ）
は信月Ｗａの波形を示し、ｔｇは地絡率故が発生し女時
刻である。

１六、上記実施例では、参照重圧な矩形波としたが、零
相重圧を矩形波に成形して掛算器に入力しても上記実施
例と同様の効果を奏する。

葦た、零相電圧の検出感度な上げて地絡相の検出を行な
った場合、演算回路のダイナミックレンジの制約から零
相重圧の山男に飽和が牛じることがあるが、零相電圧の
位相の情報なま保時さｔ（るので、地絡相の検出は可能
である。

上記実施例では系統のわずかの不平衡とか検出器の不平
衡などにより、正常時にもわずかに生じる零相重圧によ
って誤動作が発生するのを防ぐため、積分回路に適当が
時定数を持穴せ−〔いる。従って、不平衡が原因で生ず
る（Ｎ　Ｍ　ｗａ　＊　ｗ１３　＊　Ｗ　ｃには地絡が
発生する以前からそれぞ４値の異なる直流のべ−７か発
生するので、こ４が閾値による地絡検出に悪影響を力え
る。このため、第８図に示すように、Ｍ分器（時定数Ｔ
の一次遅ね要孝ン（Ｄ　出力ｆ　：’ンデンｖｃを通し
てやれにｒよい。コンデンサＣの後に置かわた抵抗Ｒは
當時の出方ベースを零にするためのもので、時定数ＣＲ
のイ１η１ｌ−ｉ４青分の時定数Ｔと同様に予想逼ｉす
る地絡現象及び當時の系統の提柄の程度な勘案して選択
したものにする。ＣＲの回路と積分回路の位ＩＬｙを前
後入ね換えても効果は同様となる。

上記実ｔＩｒＩＪ例では、角度、α、θが一致するＪ：
うＫしたが、角度ｑ、θはほぼ一致するも′のであって
もよい。

上記実施例では、重圧ｕ　ａ　ｏ＋　ｕ　ｌ）　Ｏｒ　
ｕ　ｃ　□　　ｌ　’ｎ出するのに３相の移相変圧器を
用い穴が、ｌ（ｆＭ（分圧器を用いて第９図のように導
出してもよい。第９図に示す回路図は、進み位相αが３
０’のｊ動台である。

以上のように、この発明にょむば、系統の零相電圧の山
号と移相さねに参照重圧の伯号とを掛算し、更に積分し
、基準電圧とレベルの比較１１１定をすることにより事
故相の判別なするようにしたので、雑音による影響を少
な（することができ、安定に動作する装置が４Ｕられる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の地絡相検出装置の回路図、第２図は地絡
相発生時の各相及び零相の市川ベクトル図、第３図はこ
の発明の一実施例によるｆ＋Ｉｌ絡相検出装置の回路図
、第４図及び第５区１は第３１図に示ｊ装関の重圧のベ
クトル図、］３３６図び第７図は第３図に示″′を装置
の動作の波形図、第８図及び第９図はこの発明の他の実
施例による地絡イ１１イのｌＪ、ｌ装置の回路図である
。 ３ａ〜３ｃ、５ａ　〜５ｃ、１１ａ〜１１ｄ、ｃ・・・
コンデンサ、４・・・スインｆ、６ａ〜６　（！　、　
１７゜１８・・・加算器、９・・・変圧器、１０ａ〜１
０ｃ・・・遅延素子、１２ａ〜１２ｃ、１６ａ、１６ｂ
・・・掛ｎ器、１３ａ〜１３ｃ、１９・・・積分器、１
４ａ〜１４ｃ・・・比較器、１５・・・微分器。なお、
図中、同−省月は同一部分を示す。 代理人　　葛　野　イａ　−（ほか１名ン５　彫　　３
　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１交流系統から各相の電圧な脣１人して上記ｆ１ｉ
   圧に比例したτ１電圧号を発生する回路と、上記η１電
   圧イカをクロック信号に従って遅延させる遅延素子と、
   この遅延素子より出力さねる霜圧伯月と上記反流系統の
   零相電圧との積をとる掛謄器と、この掛ｎ器の出力を積
   分する積分器と、この積分器の出力が所定の基準電圧以
   上となつＲときに事故の検出を示す信号を発生する比較
   器と、上記零４１Ｊ　ＩＵ圧を微分する微分器と、この
   微分器の出力と上記零相電圧をそれぞね２乗して加算し
   上記零相電圧の振幅の２乗値をｙ目１１ｊる演算回路と
   、この演′！：１回路の出力を周波数変換して上記クロ
   ック伯七を発生する変換器とを（Ｉｉｆｉえｆｃ地絡相
   検出装置。 （２）電圧イク月を矩形波に変換する波形変換回Ｉｌ！
   １１５ン弁し″′Ｃ掛算器に供給するようにしたことを
   特徴とする特￥ｆ請求の範囲第１項記載の地絡相検出装
   置。 （３）零相電圧を矩形波に変換する波形変換回路な介し
   て掛算器に供給するようにし六ことな特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の地絡相検出装置。 （４）Ｍ分器に直流遮断用のコンデンサなｒ（Ｋ列接続
   し穴ことを特徴とする特許請求の帥四絹１項乃至第３項
   のいず負かに記載の地絡相検出技（１９゜