JPS644411B2 - - Google Patents

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JPS644411B2
JPS644411B2 JP11140180A JP11140180A JPS644411B2 JP S644411 B2 JPS644411 B2 JP S644411B2 JP 11140180 A JP11140180 A JP 11140180A JP 11140180 A JP11140180 A JP 11140180A JP S644411 B2 JPS644411 B2 JP S644411B2
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JP
Japan
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zero
waveform
surge
distribution line
lightning
Prior art date
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JP11140180A
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English (en)
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JPS5736536A (ja
Inventor
Yutaka Urano
Hideo Kobayashi
Atsushi Tegawa
Yoshihiro Kawasaki
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.)
Meidensha Corp
Chubu Electric Power Co Inc
Original Assignee
Meidensha Corp
Chubu Electric Power Co Inc
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Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Chubu Electric Power Co Inc filed Critical Meidensha Corp
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Publication of JPS5736536A publication Critical patent/JPS5736536A/ja
Publication of JPS644411B2 publication Critical patent/JPS644411B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は配電用変電所一括の襲雷を検出し、配
電線を避災停電させる装置に関するもので、配電
線の各相に誘導する雷サージと母線に接続された
零相変圧器より得られる零相電圧波形が類似であ
り雷撃の誘導を受けた配電線の零相変流器より得
られる零相電流と前記零相電圧の間に一定の関係
があることを利用したもので、その目的とすると
ころは、特別な検出用センサを必要とせずに従来
の零相変圧器(GPT)と零相変流器(ZCT)の
出力を利用して雷サージの検出を可能ならしめる
ところにある。
従来の雷警報装置には、雷放電に伴つて発生す
る空電パルスを受信したり、地上電界強度を測定
したりする方式があるが、いずれの場合もアンテ
ナ装置を必要としていたために、装置自体、特別
なものとなつていた。また、雷撃点を測定する装
置として、電界と磁界の比で求めたり、雷空電サ
ージを各電気所で受信し、雷空電サージの到着す
る時間差により求める方式などがあるが、この場
合も装置自体特別なものとなり、しかも雷撃点付
近の配電線を避災停電できる可能性はない。
本発明はこの点を鑑みてなされたものであり、
配電用変電所の既設設備である零相変圧器、零相
変流器により得られる情態により、変電所一括の
襲雷を検出する機能と、落雷した近傍の配電線を
検出しその配電線が故障に至ると推測した場合に
避災停電させる機能を備えた装置を提案するもの
である。また、零相電圧、零相電流を入力として
いることで配電線の地絡故障を同一入力より検出
する方向地絡検出機能を容易に付加できるように
した誘導雷サージ検出装置を提案するものであ
る。
以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第1図は雷雲が負極性で近傍落雷時の場合の多
重雷で高さhの線路導体上の任意の点(図中P)
に発生する誘導雷サージの時間変化を示したもの
である。第1図B中のaは主放電によるサージ、
bは雷雲による拘束電荷で生じるサージ、Lは先
行放電によるサージ、Rはaとb重畳したサー
ジ、Dは投搶状先行放電によるサージを示す。図
示のように近傍落雷時には誘導雷サージは双極性
サージとなり、その大きさは点Pの位置により異
なる。
第2図は本発明を概念的に示す配電用変電所の
構成例であり、図中1は主変圧器、21〜2o+1
しや断器、3は母線、41〜4oは配電線、51
oは零相変流器、6は零相変圧器、7は本発明
の誘導雷サージ検出装置である。配電線41〜4o
は変電所を中心に放射状に走つており、任意の配
電線近傍に落雷した場合には各相の電圧は母線も
含めて双極性サージの重畳した波形となり、零相
電圧は各相に重畳した双極性サージと相似にな
る。従つて、変電所一括の襲雷を検知するには零
相電圧が双極性サージ(双極性サージの閃絡した
波形を含む)であることを検出すればよい。以
下、上記の正当性を実測結果をもとに示す。
第3図Aは第2図の配電線4iの引出口におい
て、a相、b相、c相の各相の対地電圧を測定し
た結果である。この図より、誘導雷サージは配電
線各相に同時に進入し、波高値、および波形もほ
ぼ等しいことがわかる。この場合のa相に重畳し
た誘導雷サージは第3図Bに示す通りであり、双
極性サージとなつている。これは、配電線に隣接
した地点での近傍落雷時である。また、測定回線
が停電中の誘導雷サージを観測した結果から測定
回線の近傍落雷時にも双極性サージとなり、落雷
地点が測定回線より遠方になるに従つて双極性サ
ージの負極性部分は低い値となり完全に遠方にな
ると負極性部分の存在しない正極性部分のみの単
極性サージとなることが確かめられている。
また誘導雷サージの波高値が線路に施設されて
いる工作物の衝撃絶縁耐電圧に比べて低い傾向に
あるが、この理由としては配電線に生じる誘導雷
サージの電位分布は線路上一様に分布するのでは
なく、落雷点近傍を中心に急峻な分布状態を示
し、線路工作物が閃絡しない場合でも配電線引出
口に進入する誘導雷サージは低くなると考えられ
る。
第3図Cは誘導雷サージの閃絡波形、Dは閃絡
により瞬間故障に至つた波形であり、双極性サー
ジの負極性部分で閃絡を生じている。この閃絡は
各配電線の各柱上に施設されている工作物特有の
BIL(Basic Insulation Level)に依存している
ものと考えられる。
第4図A,Bは第3図B,Dに示した誘導雷サ
ージ波形と第2図に示す零相変圧器6より得られ
る零相電圧(V0サージ)の比較を示したもので、
同図Aには閃絡のない場合をBには閃絡の場合を
示し両方共に良く一致している。従つて、誘導雷
サージは零相変圧器より得ることができる。
第5図は配電線41の近傍落雷時の多重雷にお
ける零相変圧器6より得られた零相電圧と各配電
線(41〜45、n=5)の零相変流器51〜55
り得られた零相電流I01〜I05の関係を示したもの
である。この関係から、雷撃点近傍の配電線の零
相電流の値は大きく、極性は他の配電線と逆にな
つている。これは通常の地絡故障と同様に考えら
れる。従つて、零相電圧が誘導雷サージであるこ
とを条件として、各配電線の零相電流の絶対値比
較、あるいは極性比較を行うことにより、落雷近
傍の配電線を検出できる。
第6図は上述のことを考慮して第2図における
誘導雷サージ検出装置7をデイジタル処理装置で
構成した一実施例を示す。
入力V0,I01〜I0oは第2図の零相変圧器6、零
相変流器51〜5oで得られた情報であり、所定の
周期でサンプルホールド(S/H)80〜8o、マ
ルチプレクサ(MPX)9、A/D変換器10に
より順次A/D変換されてデイジタルデータとな
り、メモリ11にDMAする。CPu12はメモリ
11に格納されたデータにより、所定の演算処理
を行い、結果をI/O13により出力する。整定
I/F14は処理に必要な整定を行うものであ
る。
第7図は、A/D変換された入力V0又はI01
I0oをNサンプルまとめてDMAする様を表わして
おり、CPuの処理はN△t以内に完了する。な
お、△tはサンプリング間隔を表わす。
第8図はCPu12の処理をブロツク図で表わし
たものである。
ステツプS1はDMAされた入力情報V0の瞬時デ
ータをメモリ11より取り込む。ステツプS2は
ステツプS1の入力情報をレベル検出し、ステツ
プS3は或る区間TのV0が双極性サージ(閃絡波
形を含む)であるかを処理し、ステツプS4はS3
の結果より、V0が双極性サージかを判断し、ス
テツプS5は時間T1内にN回V0が双極性サージを
検出したかの判断、ステツプS6は襲雷警報を発
生させるもので、各配電線の近傍の落雷を知らせ
る。ステツプS7は最後に双極性サージを認識し
てから、時間T2内に一度も双極性サージを検出
しなかつたかの判断をし、ステツプS8は襲雷警
報を解除して、雷雲が変電所より遠ざかつたこと
を知らせる。
ステツプS9はDMAされた入力情報I0iの瞬時デ
ータをメモリより取り込む。ステツプS10はS9の
入力情報をレベル検出し、ステツプS11は区間T
のT0iの極性判別を行い、ステツプS12はS11の結
果により、配電線4i(第2図)の近傍落雷かど
うかを判断し、ステツプS13は配電線4iが故障
に至るかどうかを判断する所で、一例として連続
判定を行い、M回連続かどうかを判断し、ステツ
プS14は配電線4iのトリツプ指令を出す。ステ
ツプS15はi=nの判断をする。結局ステツプS9
〜S15の処理Aはi=1、〜nまで行うことにな
る。
処理Bにおいて、ステツプS16はステツプS9と
同じステツプS9Aの入力情報を絶対値加算し、ス
テツプS17は区間TのI0iの絶対値加算をし、ステ
ツプS18はS17の絶対値Kiがあるレベルより大き
いことを判断し、ステツプS19は配電線4iの近
傍落雷の可能性があると判断する。ステツプS20
はS15と同じS15Aを経たステツプS19の近傍落雷
の可能性ありと判断された絶対値の比較をし、最
も大きい絶対値の配電線を判断する。ステツプ
S20のnoはS19の処理が行われない場合である。
ステツプS20の処理以後はS13、S14と同様のステ
ツプS13A、S14Aを経てトリツプ指令を得る。
第9図は第8図のフローにおける入力波形図と
入力との関係である。N=2、M=3とした場合
であり、雷撃により配電線3iが故障に至つたケ
ースである。図中V0、I0i、I0jは入力情報であり、
双極性サージ出力は第8図のステツプS4の判断
より得られ、フイーダー出力はステツプS12又は
S20の判断より得られる。襲雷警報出力はステツ
プS6の処理により、トリツプ指令はステツプ
S14、S14Aの処理による。
第10図は第8図のステツプS2、S10の処理
(レベル検出処理))を説明するための図であり、
一例としてV0について述べる。DMAされた時点
を現時点とし、その前T区間の入力情報をあるス
ライスレベルV+、V-によりレベル検出する様を
表わしている。入力データv0がv0≧V+の時に
(正)、v0≦−V-の時に(負)、−V-<v0<V+の時
に(零)とする。nOFはT区間の初めの(零)円
間のサンプリング個数、n-は初めの(負)区間
のサンプリング個数、npnは第2番目の(零)区
間のサンプリング個数、n+は最初の(正)区間
のサンプリング個数、nOBは最後の(零)区間の
サンプリング個数を示している。なお、現時点は
時間間隔N△tごとに変わる。
第11図は第8図のステツプS3、S11の処理
(極性判別処理)を説明するための図であり、一
例として第10図のv0が双極性サージ(閃絡波形
を含まず)であるかどうかの判定フローを示す。
ステツプSS1は、nOF≧NOF(整定値)の判定を行
い、区間Tの初めは(零)が連続することを確認
し、ステツプSS2によりnOB≧NOBの判定を行い区
間Tの終りも(零)が連続することを確認する。
SS3により初めの(零)区間の次は(負)区間で
あることを判定し、SS4によりn-≧N-の判定で
(負)が連続していることを確かめ、SS5ではこ
の(負)区間の次に(零)区間、あるいは(正)
区間が続くことを確かめ、SS6によりNpn≦NOM
の判定により、第2番目の(零)区間はないか、
あるいは短いことを確認し、次にSS7により、n+
≧N+の判定を行い(正)が連続していることを
確かめる。SS1〜SS7の判定がすべてyeSであれ
ばSS8によりこのT区間の波形は双極性サージで
あると判断し、SS1〜SS7の判定の一つでもnp
あればSS9によりこのT区間の波形は双極性サー
ジでないと判断する。なお、閃絡波形についても
同様の方法で検出できる。
最後に、方向地絡検出機能を付加した場合を述
べる。第12図Aは方向地絡検出装置71と誘導
雷サージ検出装置72を別ハードとした場合であ
り、71のトリツプ指令出力と72のトリツプ指令
出力の論理和により、最終出力を得る誘導雷サー
ジ検出装置73の場合である。
第12図Bは方向地絡検出機能を第6図のハー
ド構成をそのままにして付加した場合であり、ス
テツプS21は方向地絡検出処理、S22はその出力、
S23は誘導雷サージ検出処理、S24はその出力、
S25はS22とS24の論理和演算により最終出力を決
定する誘導雷サージ検出装置の場合である。
以上の説明は雷雲が負極性の場合についての説
明であるが、雷雲が正極性の場合はV0、I0iの極
性が逆になるだけで、本発明を適用できる。
以上のとおり、本発明によれば、母線から分岐
する配電線の零相電圧波形と零相電流波形から該
配電線が故障に至るか否か推測することができ、
配電線の機器の損焼や断線等を未然に防止できる
し、襲雷検出に特別な装置を必要としない効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は雷雲が負極性の場合の多重雷の誘導雷
サージ波形図、第2図は配電用変電所の単線結線
図、第3図は誘導雷サージ波形の実測例を示す
図、第4図は誘導雷サージ波形とV0サージ波形
の比較図、第5図はV0サージ波形とI0サージ波形
の実測例を示す図、第6図は本発明の一実施例の
ハード構成図、第7図はDMAする手法を示す
図、第8図はCPuの処理内容を示すフローチヤー
ト、第9図は本発明における入力波形と出力関係
を示す図、第10図はレベル検出を説明するため
の図、第11図は双極性サージを検出するための
フローチヤート、第12図は地絡検出機能を付加
した本発明の他の実施例を示す図である。 21〜2o+1……しや断器、3……母線、41
o……配電線、51〜5o……零相変流器、6…
…零相変圧器、7……誘導雷サージ検出装置、8
〜8o……サンプルホールド、9……マルチプレ
クサ、10……A/D変換器、11……メモリ、
12……CPU、13……I/O、14……整定
I/F、71……方向地絡検出装置、72……誘導
雷サージ検出装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電力系統における配電用変電所において、複
    数の配電線が分岐する母線に接続されて該母線の
    零相電圧を検出する零相変圧器と、前記各配電線
    の零相電流を夫々検出する複数の零相変流器と、
    前記零相電圧波形のサンプリングデータ及び各零
    相電流波形のサンプリングデータを記憶するメモ
    リと、このメモリから読込んだ前記零相電圧波形
    のサンプリングデータのレベル変化が雷撃によつ
    て架空の線状導体に生じる双極性サージ波形又は
    双極性サージの閃絡した波形と類似するときに前
    記各配電線の近傍の襲雷を検出し、この襲雷を検
    出したときに前記メモリから読出した各零相電流
    波形のサンプリングデータの極性が双極性サージ
    に一致して所定レベル以上又は絶縁値加算が所定
    値を越えることにより当該配電線の近傍に落雷し
    たことを各配電線毎に検出し、この検出で当該配
    電線が故障に至ると推測したときに当該配電線を
    避災停電させるデータ処理装置とを備えたことを
    特徴とする誘導雷サージ検出装置。 2 前記データ処理装置は、前記メモリから読込
    んだ前記零相電圧波形及び各零相電流波形のサン
    プリングデータから方向地絡検出を行う処理手段
    を含む特許請求の範囲第1項記載の誘導雷サージ
    検出装置。
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