JPS6248453B2 - - Google Patents
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- JPS6248453B2 JPS6248453B2 JP2472980A JP2472980A JPS6248453B2 JP S6248453 B2 JPS6248453 B2 JP S6248453B2 JP 2472980 A JP2472980 A JP 2472980A JP 2472980 A JP2472980 A JP 2472980A JP S6248453 B2 JPS6248453 B2 JP S6248453B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- ground
- ground fault
- detected
- sum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
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。 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。 (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。 (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。）。 等の欠点があり、また後者については、 (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。 (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。 等の欠点がある。 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。 第１図は本発明に関わる地絡判別方式に基づく
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。 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にはそれぞれ自
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。 これより系統の零相電圧V0および故障点電流
Igは、 V0＝ＥR−3Ig・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〓０＝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。 いま、各線間電圧の中間点ｒ，ｓ，ｔの対地電
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。 これらの電圧の相互の和をとり Ｖ〓r′＝Ｖ〓ｓ＋Ｖ〓ｔ、Ｖ〓s′＝Ｖ〓ｔ＋Ｖ〓ｒ、
Ｖ〓t′＝Ｖ〓
ｒ＋Ｖ〓ｓ とすれば、 となる。この式の両辺をＥR＝Ｅで除し基準化
し、さらに(3)式を代入すれば次式のようになる。
但しＥS＝a2E、ＥT＝aE、
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。 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。 (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。 (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。）。 等の欠点があり、また後者については、 (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。 (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。 等の欠点がある。 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。 第１図は本発明に関わる地絡判別方式に基づく
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。 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にはそれぞれ自
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。 これより系統の零相電圧V0および故障点電流
Igは、 V0＝ＥR−3Ig・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〓０＝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。 いま、各線間電圧の中間点ｒ，ｓ，ｔの対地電
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。 これらの電圧の相互の和をとり Ｖ〓r′＝Ｖ〓ｓ＋Ｖ〓ｔ、Ｖ〓s′＝Ｖ〓ｔ＋Ｖ〓ｒ、
Ｖ〓t′＝Ｖ〓
ｒ＋Ｖ〓ｓ とすれば、 となる。この式の両辺をＥR＝Ｅで除し基準化
し、さらに(3)式を代入すれば次式のようになる。
但しＥS＝a2E、ＥT＝aE、
【式】とす
る。
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
の如何にかかわらずＲ相地絡時、次式が成立つこ
とが成立つことが判る。 ｜Ｖ〓r′／Ｅ｜＞｜Ｖ〓s′／Ｅ｜ ………(6) ｜Ｖ〓r′／Ｅ｜＞｜Ｖ〓t′／Ｅ｜ 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｜となるかそれ
以外ではやはり(6)式が成立つ。 従つて｜Ｖ〓r′｜、｜Ｖ〓s′｜、｜Ｖ〓t′｜相互
の大
きさを相対的に比較し、そ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。 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の時の検出がむつか
しくなるので目的に応じてｎを選ぶ必要がある。 第６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と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次側の各相及び中
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１２ａ，１２ｂ，１
２ｃ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。各入力変成器はそれぞ
れ、２次側には２組の巻線を持ち、これらを互い
に他の相の巻線と直列に接続した上で、それぞれ
正極性の全波整流器１３ａ，１３ｂ，１３ｃおよ
び負極性全波整流器１３′ａ，１３′ｂ，１３′ｃ
を接続する。各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
意にきめることができる。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１６
ｃ，１６′ｃの１入力に同様に全波整流器１３ｂ
はコンパレータ１６ａ，１６′ａ、全波整流器１
３ｃはコンパレータ１６ｂ，１６′ｂの各１入力
に接続される。一方全波整流器１３′ａの出力は
コンパレータ１６′ａ，１６ｂ、全波整流器１
３′ｂの出力コンパレータ１６′ｂ，１６ｃ、全波
整流器１３′ｃの出力はコンパレータ１６′ｃ，１
６ａの他の１入力に接続する。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
た時に信号を生ずるものとする。コンパレータ１
６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び１６′ａ，１６′ｂ，１
６′ｃの出力には限時回路１７ａ，１７ｂ，１７
ｃおよび１７′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系で５ｍｓ）とする。 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
引いた値を示しており、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に示すように入力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１７ａ，
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。 限時回路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
力にそれぞれ加えられるので(6)式の条件が満足さ
れゝば限時回路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には他の相の出力
に信号がない時にのみ動作しうるようにする為の
インタロツク回路であつて、例えば、Ｒ相地絡と
判定した時他相出力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１
８ａ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。 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、またRg
の変化に対しての交流量の変化率が大きいので、
それだけ高感度の検出が可能である。
∞〜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
の如何にかかわらずＲ相地絡時、次式が成立つこ
とが成立つことが判る。 ｜Ｖ〓r′／Ｅ｜＞｜Ｖ〓s′／Ｅ｜ ………(6) ｜Ｖ〓r′／Ｅ｜＞｜Ｖ〓t′／Ｅ｜ 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｜となるかそれ
以外ではやはり(6)式が成立つ。 従つて｜Ｖ〓r′｜、｜Ｖ〓s′｜、｜Ｖ〓t′｜相互
の大
きさを相対的に比較し、そ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。 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の時の検出がむつか
しくなるので目的に応じてｎを選ぶ必要がある。 第６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と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次側の各相及び中
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１２ａ，１２ｂ，１
２ｃ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。各入力変成器はそれぞ
れ、２次側には２組の巻線を持ち、これらを互い
に他の相の巻線と直列に接続した上で、それぞれ
正極性の全波整流器１３ａ，１３ｂ，１３ｃおよ
び負極性全波整流器１３′ａ，１３′ｂ，１３′ｃ
を接続する。各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
意にきめることができる。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１６
ｃ，１６′ｃの１入力に同様に全波整流器１３ｂ
はコンパレータ１６ａ，１６′ａ、全波整流器１
３ｃはコンパレータ１６ｂ，１６′ｂの各１入力
に接続される。一方全波整流器１３′ａの出力は
コンパレータ１６′ａ，１６ｂ、全波整流器１
３′ｂの出力コンパレータ１６′ｂ，１６ｃ、全波
整流器１３′ｃの出力はコンパレータ１６′ｃ，１
６ａの他の１入力に接続する。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
た時に信号を生ずるものとする。コンパレータ１
６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び１６′ａ，１６′ｂ，１
６′ｃの出力には限時回路１７ａ，１７ｂ，１７
ｃおよび１７′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系で５ｍｓ）とする。 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
引いた値を示しており、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に示すように入力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１７ａ，
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。 限時回路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
力にそれぞれ加えられるので(6)式の条件が満足さ
れゝば限時回路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には他の相の出力
に信号がない時にのみ動作しうるようにする為の
インタロツク回路であつて、例えば、Ｒ相地絡と
判定した時他相出力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１
８ａ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。 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、またRg
の変化に対しての交流量の変化率が大きいので、
それだけ高感度の検出が可能である。
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線地絡時の零相等価回
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……正極性全波整流器、１３′ａ
ないし１３′ｃ……負極性全波整流器、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。
１図に示す系統における１線地絡時の零相等価回
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……正極性全波整流器、１３′ａ
ないし１３′ｃ……負極性全波整流器、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。
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て各対地電圧の
うちの２つの和をそれぞれ地絡検出電気量として
求め、各地絡検出電気量を相対的に比較し、他相
に対応する対地電圧の和より求められた地絡検出
電気量が、自相と他相にそれぞれ対応する対地電
圧の和より求められた各地絡検出電気量に対して
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、各地絡検出電気量の整流瞬時値をそ
れぞれ直接比較し、他相に対応する対地電圧の和
より求められた地絡検出電気量が、自相と他相に
それぞれ対応する対地電圧の和より求められた各
地絡検出電気量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大きな値となることを
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2472980A JPS56121330A (en) | 1980-02-29 | 1980-02-29 | Grounddfault phase discriminating system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2472980A JPS56121330A (en) | 1980-02-29 | 1980-02-29 | Grounddfault phase discriminating system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56121330A JPS56121330A (en) | 1981-09-24 |
| JPS6248453B2 true JPS6248453B2 (ja) | 1987-10-14 |
Family
ID=12146233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2472980A Granted JPS56121330A (en) | 1980-02-29 | 1980-02-29 | Grounddfault phase discriminating system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56121330A (ja) |
-
1980
- 1980-02-29 JP JP2472980A patent/JPS56121330A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56121330A (en) | 1981-09-24 |
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