JPS6248452B2 - - Google Patents

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JPS6248452B2
JPS6248452B2 JP2472880A JP2472880A JPS6248452B2 JP S6248452 B2 JPS6248452 B2 JP S6248452B2 JP 2472880 A JP2472880 A JP 2472880A JP 2472880 A JP2472880 A JP 2472880A JP S6248452 B2 JPS6248452 B2 JP S6248452B2
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JP
Japan
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phase
ground
ground voltage
ground fault
input
Prior art date
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JP2472880A
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Japanese (ja)
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JPS56121329A (en
Inventor
Masaomi Nagae
Takeshi Takemura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
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Publication date
Application filed by Tokyo Electric Power Co Inc, Fuji Electric Co Ltd, Fuji Facom Corp filed Critical Tokyo Electric Power Co Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非接地の3相回路において、感電、そ
の他による1線地絡時の地絡相を判別するための
地絡相判別方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a ground fault phase determination method for determining a ground fault phase in the event of a one-line ground fault due to electric shock or other causes in an ungrounded three-phase circuit.

この種の判別を行なう公知の方式、装置とし
て、例えば特公昭42−18689号公報あるいは特公
昭44−11736号公報などに記載されているものが
ある。これらはいずれも通常の系統事故に対する
動作を目的としたものであり、前者については、 (イ) 電流検出方式であるため、地絡電流供給のた
めのコンデンサを系統に設置せねばならない。
Known methods and devices for performing this type of discrimination are described, for example, in Japanese Patent Publication No. 18689/1982 or Japanese Patent Publication No. 11736/1982. All of these are intended to operate in response to normal system faults, and the former (a) uses a current detection method, so a capacitor must be installed in the system to supply ground fault current.

(ロ) 電流の絶対値検出によつているため、系統条
件(電圧 対地容量等)の変動に対する余裕を
見る上から、余り高感度の検出ができない。
(b) Since it relies on detecting the absolute value of current, it is not possible to detect with high sensitivity due to the margin for fluctuations in system conditions (voltage to ground capacity, etc.).

(ハ) 商用周波の電流の絶対値を検出する原理上か
ら本質的に余り高速度の動作は期待できない。
(元来、系統事故に対してはそれ程高速度の動
作は要求されていなかつた。)。
(c) Due to the principle of detecting the absolute value of commercial frequency current, very high-speed operation cannot be expected.
(Originally, such high-speed operation was not required in response to system accidents.)

等の欠点があり、また后者については、 (イ) 中性点接地系を対象としたものであり、中性
点電位が大きく変る非接地系には適用がむつか
しい。
(a) It is intended for neutral point grounding systems, and is difficult to apply to ungrounded systems where the neutral point potential changes significantly.

(ロ) サイリスタによる半波整流波形の平均値の動
作によつているため本質的に高速度の動作は得
られない。
(b) High-speed operation is essentially impossible because the operation depends on the average value of the half-wave rectified waveform by the thyristor.

等の欠点がある。There are drawbacks such as.

本発明は、上述の欠点を除去して、より高感度
で高速度の動作を行ないうるような非接地系の地
絡相判別方式を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a non-grounded ground fault phase discrimination method that eliminates the above-mentioned drawbacks and can operate with higher sensitivity and higher speed.

第1図は本発明に関わる地絡相判別方式に基づ
く装置が設置される非接地3相回路の系統図であ
つて、この種の系統は一般に△−△接続による電
源変圧器1に母線4、しや断器2aないし2nを
介して、フイーダ3aないし3nがつながつてい
る。5は電圧変成器であり、この電圧変成器5の
2次側に地絡相判別装置6が接続されている。フ
イーダは架空、ケーブル系の如何にかかわらず、
大なり小なり各相が大地に対して静電容量Caな
いしCnを持つている。
FIG. 1 is a system diagram of an ungrounded three-phase circuit in which a device based on the ground fault phase discrimination method according to the present invention is installed, and this type of system generally connects a power transformer 1 to a bus 4 using a △-△ connection. , feeders 3a to 3n are connected via wire breakers 2a to 2n. 5 is a voltage transformer, and a ground fault phase determination device 6 is connected to the secondary side of this voltage transformer 5. Regardless of whether the feeder is aerial or cable-based,
Each phase has a capacitance Ca or Cn with respect to the ground, to a greater or lesser degree.

いまこのような系統の1フイーダのR相P点で
1線地絡を生じたとし、この時の故障点抵抗を
Rgとすると、その零相等価回路は第2図に示す
ようになる。すなわち故障フイーダ3aへ母線側
から流入する零相電流としては、他フイーダの対
地容量Cb+………+Cnによる充電と流の和が流
れ、他方健全フイーダ3b〜3nはそれぞれ自己
フイーダの対地静電容量Cb〜Cnによる充電々流
のみが流れる。
Now suppose that a one-wire ground fault occurs at the R phase P point of one feeder in such a system, and the fault point resistance at this time is
Rg, its zero-phase equivalent circuit is shown in FIG. In other words, the zero-sequence current that flows into the faulty feeder 3a from the bus side is the sum of the charge and current due to the ground capacitance Cb+...+Cn of other feeders, and the ground capacitance of the own feeder flows in the healthy feeders 3b to 3n. Only the charging current from Cb to Cn flows.

これより、系統の零相電圧V0および故障点電
流Igは、 V0=E〓R−3I〓g・Rg ………(1) となる。但し、Cは故障フイーダも含めた系統全
体の1相当り対地静電容量の総和である。(1)と(2)
式より、 V〓=E〓R1/1+j3wCRg ………(3) となる。これより各相の電圧のベクトル図を示す
と第3図のようになり(但し、この図では地絡相
はR相としている。)、零相電圧は地絡点抵抗Rg
が低くなるにつれて円線図上を移動し、Rg=0
の時最大となる。
From this, the zero-sequence voltage V 0 and fault point current Ig of the system are: V 0 = E〓 R −3I〓g・Rg ……(1) becomes. However, C is the total ground capacitance per unit of the entire system including the faulty feeder. (1) and (2)
From the formula, V〓 0 =E〓 R 1/1+j3wCRg (3). From this, the vector diagram of the voltage of each phase is shown in Figure 3 (however, in this figure, the ground fault phase is the R phase), and the zero-sequence voltage is the ground fault point resistance Rg.
As it gets lower, it moves on the circle diagram, and Rg=0
It is maximum when .

いま、各線間電圧の中間点r,s,tも対地電
圧を考えると、それぞれ次式で表わされる。但し
0<n<1である。
Now, considering the ground voltage at the intermediate points r, s, and t of each line voltage, they are each expressed by the following equations. However, 0<n<1.

上式の両辺をE〓R=Eで除し、基準化し、更に
(3)式を代入すれば次式のようになる。但し、E〓s
=a2E、E〓T=aE、a=−1/2+j3/2である。
Divide both sides of the above equation by E = R = E, standardize it, and then
By substituting equation (3), we get the following equation. However, E〓 s
=a 2 E, E〓 T =aE, a=-1/2+j3/2.

上式の絶対値を例えばn=0.3、0.5とし、Rgを
∞〜0としてプロツトすると第4図a,bのよう
になり、これから明らかなようにRg=∞を除い
てn=0.3の場合は第4図aに示すようにRgの値
の如何に拘らずR相地絡時次式が成立つことが判
る。
If the absolute value of the above equation is set to n = 0.3, 0.5, and Rg is plotted from ∞ to 0, the result will be as shown in Figure 4 a and b. As is clear from this, when n = 0.3, excluding Rg = ∞, As shown in FIG. 4a, it can be seen that the R-phase ground fault time equation holds regardless of the value of Rg.

またn=0.5の時は第4図bに示すようにRg=
0でも|V〓r/E|=|V〓t/E|となるが、そ
れ以外ではやはり(6)式が成立つ。
Also, when n=0.5, Rg=
Even if it is 0, |V〓r/E|=|V〓t/E|, but in other cases, equation (6) still holds true.

従つて|V〓r|、|V〓s|、|V〓t|相互の大
きさを相対的に比較し、この結果を論理的に判断
することにより、地絡相を判別することができ
る。
Therefore, by relatively comparing the magnitudes of |V〓r|, |V〓s|, and |V〓t|, and logically judging this result, it is possible to determine the ground fault phase. .

なお実用的にはnの値は0.5に近い程、高感度
の検出が可能となるが、Rg=0の時の検出がむ
ずかしくなるので、目的に応じてnを選ぶ必要が
ある。
In practice, the closer the value of n is to 0.5, the more sensitive detection becomes possible, but since detection becomes difficult when Rg=0, it is necessary to select n depending on the purpose.

第5図はこのような動作を行なわしめる地絡相
判別装置の実施例で、この装置はたとえば第1図
において装置6をして示されているように母線4
に接続された電圧変成器5の2次側を各相及び中
性点に接続される。各相入力R、S、T間にタツ
プ付きリアクトル11a,11b,11cを挿入
し、そのタツプと中性点Nとの間に入力変成器1
2a,12b,12cをそれぞれ接続する。リア
クトルはタツプ付の抵抗器で置き換えることも可
能であるが、その場合には電力損失を生ずる。各
入力変成器の2次側にはそれぞれ負極性の全波整
流器13a,13b,13cおよび正極性の全波
整流器13′a,13′b,13′cを接続する。
整流器の出力の片側はすべて基準電位14に接続
する。なお使用するタツプを変えることにより第
3図上のr,s,tをそれぞれ、、上
の任意の位置にきめることができる。
FIG. 5 shows an embodiment of a ground fault phase discriminating device that performs such an operation.
The secondary side of the voltage transformer 5 connected to each phase is connected to each phase and the neutral point. A reactor with a tap 11a, 11b, 11c is inserted between each phase input R, S, T, and an input transformer 1 is inserted between the tap and the neutral point N.
2a, 12b, and 12c are connected respectively. The reactor can be replaced with a resistor with a tap, but this will result in power loss. A negative polarity full-wave rectifier 13a, 13b, 13c and a positive polarity full-wave rectifier 13'a, 13'b, 13'c are connected to the secondary side of each input transformer, respectively.
One side of the outputs of the rectifiers are all connected to the reference potential 14. By changing the taps used, r, s, and t in FIG. 3 can be set to arbitrary positions.

全波整流器13aの出力は瞬時値を比較する公
知のコンパレータ16a,16′aの1入力に、
同様に全波整流器13bはコンパレータ16b,
16′b、全波整流器13cはコンパレータ16
c,16′cの各1入力に接続される。一方全波
整流器13aの出力はコンパレータ16′b,1
6′c、全波整流器13′bの出力はコンパレータ
16′c,16′aの全波整流器13′cの出力は
コンパレータ16′a,16′bの他の1入力に接
続する。
The output of the full-wave rectifier 13a is input to one input of a known comparator 16a, 16'a for comparing instantaneous values.
Similarly, the full wave rectifier 13b is connected to the comparator 16b,
16'b, the full wave rectifier 13c is the comparator 16
It is connected to one input each of c and 16'c. On the other hand, the output of the full-wave rectifier 13a is connected to the comparator 16'b, 1
6'c and the output of the full-wave rectifier 13'b are connected to the other inputs of the comparators 16'c and 16'a.

なお各コンパレータは正極性入力の方が負極性
入力より大となつた時に出力に信号を生ずるもの
とする。コンパレータ16a,16b,16c及
びコンパレータ16′a,16′b,16′cの出
力には限時回路17a,17b,17c及び1
7′a,17′b,17′cをそれぞれ接続し、そ
の時限を交流入力の1/4サイクル相当(50Hzで5
ms)とする。
It is assumed that each comparator generates a signal at its output when the positive polarity input is greater than the negative polarity input. The outputs of the comparators 16a, 16b, 16c and the comparators 16'a, 16'b, 16'c have time limit circuits 17a, 17b, 17c and 1
Connect 7'a, 17'b, and 17'c, respectively, and set the time period to 1/4 cycle of AC input (50Hz at 50Hz).
ms).

第6図はコンパレータの入力A、Bの大きさ
と、その位相差の各関係におけるコンパレータの
出力の関係を示す図である。第6図aは|A〓|<
|B〓|であり、かつ位相差が0゜または180゜の
場合、第6図bは|A〓|<|B〓|であり、かつ位
相差が±90゜の場合、第6図cは|A〓|>|B〓|
であり、かつ位相差が0゜または180゜の場合、
第6図dは|A〓|>|B〓|であり、かつ位相差が
±90゜の場合を示している。図において破線が入
力A整流波形瞬時値から入力B整流波形瞬時値を
引きた値を示しており、コンパレータは入力Aが
入力Bよりも大きい場合に出力を生ずるように構
成されているために、斜線にて示されている範囲
内においてコンパレータは出力を生ずる。第6図
b、|d|で示すように入力Aと入力Bとの関係
が|A〓|<|B〓|である場合には、位相差が±90
゜においてコンパレータより出力が生ずる期間t
は最大となり、その値は交流入力の1/4サイクル
以下であるが、入力Aと入力Bとの関係が|A〓|
>|B〓|である場合には位相差が±90゜において
期間tは最小となり、かつその値は交流入力の1/
4サイクル以上である。したがつて限時回路17
a,17′a,17b,17′b,17c,17′
cの時限を交流入力の1/4サイクル相当に設定す
ることにより交流入力の絶対値の相対的な比較を
行なうことができる。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the magnitude of the inputs A and B of the comparator and the output of the comparator in relation to the phase difference thereof. Figure 6 a is |A〓|<
If |B〓| and the phase difference is 0° or 180°, Figure 6b is |A〓|<|B〓| and if the phase difference is ±90°, Figure 6c is|A〓|>|B〓|
and when the phase difference is 0° or 180°,
FIG. 6d shows the case where |A〓|>|B〓| and the phase difference is ±90°. In the figure, the broken line indicates the value obtained by subtracting the instantaneous value of the input B rectified waveform from the instantaneous value of the rectified waveform of input A, and since the comparator is configured to produce an output when input A is larger than input B, The comparator produces an output within the shaded range. As shown in Fig. 6b and |d|, if the relationship between input A and input B is |A〓|<|B〓|, the phase difference is ±90
Period t during which output is generated from the comparator at °
is maximum, and its value is less than 1/4 cycle of AC input, but the relationship between input A and input B is |A〓|
> |B〓|, the period t becomes minimum when the phase difference is ±90°, and its value is 1/ of the AC input.
4 cycles or more. Therefore, the time limit circuit 17
a, 17'a, 17b, 17'b, 17c, 17'
By setting the time period of c to correspond to 1/4 cycle of AC input, relative comparison of the absolute values of AC input can be performed.

時限回路17a,17′aの出力はアンド回路
18aの2入力に、限時回路17b,17′bの
出力はアンド回路18bの2入力に、限時回路1
7c,17′cの出力はアンド回路18cの2入
力に加えられるので、(6)式の条件が満足されれば
限時回路17a,17′aの出力に信号を生じ、
アンド回路18aの出力FRに信号を生ずるの
で、R相の地絡の発生が検出される。なおノア回
路19a,19b,19cは他の相の出力に信号
がない時にのみ動作しうるようにするためのイン
タロツク回路であつて、例えばR相地絡と判別し
た時、他相出力FS,FTに信号がなければノア回
路19aの出力に信号を生じ、アンド回路18a
の動作を可能とさせる。また出力FRに信号を生
ずればノア回路19b,19cの出力は無信号状
態になる為、アンド回路18b,18cの動作は
インタロツクされる。
The outputs of the time limit circuits 17a and 17'a are connected to the two inputs of the AND circuit 18a, and the outputs of the time limit circuits 17b and 17'b are connected to the two inputs of the AND circuit 18b.
Since the outputs of 7c and 17'c are added to the two inputs of the AND circuit 18c, if the condition of equation (6) is satisfied, a signal is generated at the output of the time limit circuits 17a and 17'a.
Since a signal is generated at the output F R of the AND circuit 18a, the occurrence of an R-phase ground fault is detected. Note that the NOR circuits 19a, 19b, and 19c are interlock circuits that operate only when there is no signal at the output of other phases. For example, when it is determined that there is an R phase ground fault, the outputs of the other phases F S , If there is no signal at F T , a signal is generated at the output of the NOR circuit 19a, and the AND circuit 18a
operation. Further, if a signal is generated at the output F R , the outputs of the NOR circuits 19b and 19c become non-signal states, so the operations of the AND circuits 18b and 18c are interlocked.

このように本発明によれば、系統の電圧を用い
るために、系統に何ら手を加えることなく適用が
可能である。また動作原理はある固定的な設定値
に対する交流量の比較ではなく、交流量同志の相
対的な比較によつているため、例えば系統の電圧
変動などの外乱による影響を受けにくく、従つて
高感度の検出が可能である。
As described above, according to the present invention, since the voltage of the grid is used, it can be applied without any modification to the grid. In addition, the operating principle is based on a relative comparison of AC amounts, rather than a comparison of AC amounts with respect to a fixed set value, so it is less susceptible to disturbances such as grid voltage fluctuations, and therefore has high sensitivity. It is possible to detect

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は非接地3相回路の系統図、第2図は第
1図に示す系統における1線地絡時の零細等価回
路、第3図はR相地絡時の電圧ベクトル図、第4
図はR相地絡時の各相に対応する対地電圧の絶対
値の相対的な変化を示す図、第5図は地絡相判別
装置のブロツク回路図、第6図はコンパレータの
動作を説明するための図である。 1……電源変圧器、2aないし2n……しや断
器、3aないし3n……フイーダ、4……母線、
5……電圧変成器、6……地絡相判別装置、13
aないし13c……負極性全波整流器、13′a
ないし13′c……正極性全波整流器、16aな
いし16c,16′aないし16′c……コンパレ
ータ、17aないし17c,17′aないし1
7′c……限時回路。
Figure 1 is a system diagram of an ungrounded three-phase circuit, Figure 2 is a micro equivalent circuit in the system shown in Figure 1 at the time of a one-wire ground fault, Figure 3 is a voltage vector diagram at the time of an R-phase ground fault, and Figure 4
The figure shows the relative change in the absolute value of the ground voltage corresponding to each phase when an R-phase ground fault occurs, Figure 5 is a block circuit diagram of the ground fault phase discrimination device, and Figure 6 explains the operation of the comparator. This is a diagram for 1...Power transformer, 2a or 2n...or disconnector, 3a or 3n...feeder, 4...bus bar,
5...Voltage transformer, 6...Ground fault phase determination device, 13
a to 13c...Negative polarity full wave rectifier, 13'a
to 13'c...Positive full-wave rectifier, 16a to 16c, 16'a to 16'c...Comparator, 17a to 17c, 17'a to 1
7'c...Time limit circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 非接地の3相回路において、各線間電圧の中
間点の対地電圧をそれぞれ検出し、各対地電圧の
絶対値をそれぞれ相対的に比較し、自相に対応す
る対地電圧が他相に対応する対地電圧に対してそ
れぞれ所定の大小関係となることを条件として地
絡相と判別するようにしたことを特徴とする地絡
相判別方式。 2 特許請求の範囲第1項に記載の地絡相判別方
式において、各対地電圧の整流瞬時値をそれぞれ
直接比較し、自相に対応する対地電圧が他相に対
応する各対地電圧に対して系統周波数の1/4サイ
クル相当の時限以上連続して小さな値となること
を条件として地絡相と判別するようにしたことを
特徴とする地絡相判別方式。
[Claims] 1. In an ungrounded three-phase circuit, detect the ground voltage at the midpoint of each line voltage, relatively compare the absolute values of each ground voltage, and determine the ground voltage corresponding to the own phase. A ground-fault phase determination method is characterized in that the phase is determined to be a ground-fault phase on the condition that each phase has a predetermined magnitude relationship with respect to the ground voltage corresponding to another phase. 2. In the ground fault phase discrimination method described in claim 1, the rectified instantaneous values of each ground voltage are directly compared, and the ground voltage corresponding to the own phase is compared with each ground voltage corresponding to the other phases. A ground fault phase determination method characterized in that a ground fault phase is determined on the condition that the value remains small continuously for a time period equivalent to 1/4 cycle of the system frequency.
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