(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電用変電所に高圧配電線路を介して接続する自家用高圧電気設備において、
前記自家用高圧電気設備に零相変流器および零相基準入力装置を介して、高圧絶縁常時監視装置を配置し、
前記高圧絶縁常時監視装置には、零相変流器および零相基準入力装置から入力される零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段を設け、
前記入力された零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段には、予め測定した自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量の値を設定しておき、
零相基準入力装置から入力される受電点における高圧電路の零相電圧の情報を高調波解析し、前記高調波解析から得られる各調波の電圧値にもとづいて、前記零相変流器設置点に流れる理論電流値を演算処理により算出し、
前記算出した理論電流値と、実際に零相変流器設置点に流れる電流値とを比較し、
前記予め設定された自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量と前記各調波の電圧値から演算処理し算出される理論電流値から、一定の範囲を超える電流が前記零相変流器に流れたことを検知した場合に、前記異常電流の流れる原因が配電用高圧配電線路と自家用高圧電気設備のいずれかを特定する判断手段を設けることを特徴とする高圧受電設備の地絡の検知方法。
【請求項２】
配電用変電所に高圧配電線路を介して接続する自家用高圧電気設備において、
前記自家用高圧電気設備に零相変流器および零相基準入力装置を介して、演算型地絡継電器を配置し、
前記演算型地絡継電器には、零相変流器および零相基準入力装置から入力される零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段を設け、
前記入力された零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段には、予め測定した自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量の値を設定しておき、
零相基準入力装置から入力される受電点における高圧電路の零相電圧の情報を高調波解析し、前記高調波解析から得られる各調波の電圧値にもとづいて、前記零相変流器設置点に流れる理論電流値を演算処理により算出し、
前記算出した理論電流値と、実際に零相変流器設置点に流れる電流値とを比較し、
前記予め設定された自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量と前記各調波の電圧値から演算処理し算出される理論電流値から、一定の範囲を超える電流が前記零相変流器に流れたことを検知した場合に、その異常の原因が配電用高圧配電線路と自家用高圧電気設備のいずれかを演算処理により特定する判断手段を設け、前記異常電流の発生原因が自家用高圧電気設備に起因すると判断された場合に、自家用電気設備の高圧電路を遮断する制御手段を設けることを特徴とする自家用高圧受電設備の地絡の検出方法。
【請求項３】
配電用変電所に高圧配電線路を介して接続する自家用高圧電気設備において、
前記自家用高圧電気設備に零相変流器および零相基準入力装置を介して配置する高圧絶縁常時監視装置と、
前記高圧絶縁常時監視装置に設ける零相変流器および零相基準入力装置から入力される零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段と、
予め測定された自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量の値を設定しておく手段と、
前記入力された零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段と、
零相基準入力装置から入力される受電点における高圧電路の零相電圧の情報を高調波解析する手段と、
前記高調波解析から得られる各調波の電圧値にもとづいて、前記零相変流器設置点に流れる理論電流値を演算処理により算出する手段と、
前記算出した理論電流値と、実際に零相変流器設置点に流れる電流値とを比較する手段と、
前記予め設定された自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量と前記各調波の電圧値から演算処理し算出される理論電流値から、一定の範囲を超える電流が前記零相変流器に流れたことを検知した場合に、前記異常電流の流れる原因が配電用高圧配電線路と自家用高圧電気設備のいずれかを特定する判断する手段と、
を設けることを特徴とする高圧受電設備の地絡の検知装置。
【請求項４】
配電用変電所に高圧配電線路を介して接続する自家用高圧電気設備において、
前記自家用高圧電気設備に零相変流器および零相基準入力装置を介して配置する演算型地絡継電器と、
前記演算型地絡継電器に設ける、零相変流器および零相基準入力装置から入力される零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段と、
予め測定された自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量の値を設定しておく手段と、
前記入力された零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段と、
零相基準入力装置から入力される受電点における高圧電路の零相電圧の情報を高調波解析する手段と、
前記高調波解析から得られる各調波の電圧値にもとづいて、前記零相変流器設置点に流れる理論電流値を演算処理により算出する手段と、
前記算出した理論電流値と、実際に零相変流器設置点に流れる電流値とを比較する手段と、
前記予め設定された自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量と前記各調波の電圧値から演算処理し算出される理論電流値から、一定の範囲を超える電流が前記零相変流器に流れたことを検知した場合に、その異常の原因が配電用高圧配電線路と自家用高圧電気設備のいずれかを演算処理により特定する判断手段と、
前記異常電流の発生原因が自家用高圧電気設備に起因すると判断された場合に、自家用電気設備の高圧電路を遮断する制御手段と、
を設けることを特徴とする自家用高圧受電設備の地絡の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自家用受電設備において、配電系統に対する保護範囲内と保護範囲外の地絡事故であることの判断を零相電流と零相電圧の位相の比較によらずに行い、前記地絡事故に対応させる動作を容易に行い得るようにする地絡事故の検出方法および検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高圧配電系統において、供給変電所（配電用変電所）からの高圧配電線路に自家用受電設備を配置し、前記自家用受電設備の各需要部に給電する経路を構成している。一般の工業団地等においては、例えば、図９に示すように、配電用変電所１に対して高圧配電線２を介して、複数の自家用受電設備３、３ａ……を各々接続して、１系統の高圧配電線２から多数の自家用受電設備に向けて給電している。
【０００３】
ところが、前記高圧の給配電系統に対して複数の自家用受電設備を接続する状態では、前記高圧配電系統が複雑になっており、地中配電線が多く用いられている。そして、前記給配電系統を構成することにより、高圧配電系統の対地静電気容量が増加し、前記高圧配電系統に接続された自家用電気設備と配電用変電所との間で、地絡保護協調および整定が、従来の地絡方向継電器では完全に行われ得ないという事故が増加している。
【０００４】
例えば、前記地絡方向継電器の不必要動作（一般に貰い事故という）に関しては、前記図９の自家用電気設備３に地絡事故があった場合に、設備３のみの保護継電器が作動して電路から遮断し、他の自家用電気設備３ａ……に対しては正常な給電を行い得ることが望ましいものである。しかしながら、次に説明するような不都合が発生することがある。
・地絡保護協調が良好に行われない場合には、設備３に地絡事故が発生したときに、設備３ａ等の他の自家用電気設備の地絡継電器も動作して、不必要な停電に至るという問題が発生する。
・また、保護協調不適（一般に保護協調がとれないという）の状態では、設備３に地絡事故があった場合に、その設備３の保護継電器が不動作であっても、配電用変電所１の保護継電器が動作し、配電線２に接続される受電設備の全体が停電するという重大な問題が発生することがある。
【０００５】
前述したような問題が発生する原因を、図１０に示す非接地配電系統の等価回路の例を用いて説明する。前記図１０に示す例では、配電用変電所１から自家用電気設備３と、前記２つの設備の間に配置する配電線２との関係を模式的に示しており、前記配電線２には対地電圧Ｅが付与されている。前記配電用変電所１と自家用受電設備３には、各々零相変流器ＺＣＴ４、ＺＣＴ４ａが配置され、双方とも零相変流器設置点（ＺＣＴ４）に流れる電流の大きさと、零相基準入力装置（ＺＰＤ）等で検知される零相電圧（Ｖｏ）の大きさおよび相互の位相関係の３要素から判断し、地絡保護を行う地絡方向継電器（ＤＧＲ）を設けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記回路において、配電系統対地静電容量Ｃ１と、自家用側対地静電容量Ｃ２が高圧ケーブルの静電容量等により発生する。例えば、配電系統１または、自家用電気設備３で地絡があった場合に、自家用電気設備の零相変流器設置点に流れる電流の方法が異なることを利用した位相比較により、地絡保護を行うことが従来の地絡保護の原理である。ところが、位相比較による方法では、前述の問題が生じることが多くなってきた。また、後述する図２に示す例に示すように、自家用電気設備３に前記零相変流器（ＺＣＴ４ａ）に流れる電流の大きさのみで判断する地絡継電器（ＧＲ）を設けた場合は、配電系統に地絡があった時に、自家用側対地静電容量Ｃ２を介して流れる電流Ｉｇ２により自家用電気設備の継電器が誤動作し、不要な停電に至ることがある。
【０００７】
近年、配電系統の大容量化、地中埋設ケーブル長の増大等により、系統の対地静電容量（Ｃ１）が増大する傾向にある。これにより、地絡点抵抗Ｒｇが比較的高い不完全地絡の場合、Ｖｏの値が小さくなる傾向がある。また、自家用電気設備のＤＧＲのＶｏタップは、固定タップであり、必要な検出感度を確保できない事例が増加している。前記問題の他に、ＤＧＲの位相の問題も関係する。一般のＤＧＲにおいては、図１２のグラフに示すように、ＩｇおよびＶｏが一定の値を超え、さらにＶｏに対してＩｇが動作範囲に入った場合に、前記ＤＧＲが動作する。なお、以下の従来例および実施例において、Ｉｇ＝３Ｉｏ（Ｉｏ：零相電流）の関係で説明する。
【０００８】
しかし、不完全地絡時に配電系統に大きな残留Ｖｏがあった場合に、自家用電気設備のＺＰＤで検出されるＶｏは、残留Ｖｏと地絡により発生するＶｏとの合成されたものとなる。この合成Ｖｏが図１２のＶｏ′となった場合には自家用電気設備のＤＧＲが不動作で、配電用変電所のＤＧＲが動作し、配電系統全体が停電するという重大な事故（波及事故）となる。前述した原因により、地絡時の正常な位相関係および、合成Ｖｏの関係からＤＧＲが不必要動作（事故範囲外で動作）または、誤不動作（事故範囲内で不動作）することがある。これに対して、自家用電気設備３側に地絡が発生した場合にのみ、自家用電気設備の継電器が動作して、事故電路を遮断することが適正な保護協調であり、適正な保護協調を得ることのできる装置が求められているのが現状である。
【０００９】
本発明は、前述したような従来の位相比較によるシーケンス的な動作原理により動作するＤＧＲの問題を解消するもので、簡便な演算処理により、保護範囲内と保護範囲外の地絡事故の判断を容易に行い得る方法と、判別に用いる装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、配電用変電所に高圧配電線路を介して接続する自家用高圧電気設備において、高圧絶縁常時監視装置を配置してなる高圧受電設備の地絡の検知方法に関する。本発明の請求項１の発明は、前記自家用高圧電気設備に零相変流器および零相基準入力装置を介して、高圧絶縁常時監視装置を配置し、前記高圧絶縁常時監視装置には、零相変流器および零相基準入力装置から入力される零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段を設け、前記入力された零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段には、予め測定した自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量の値を設定しておき、零相基準入力装置から入力される受電点における高圧電路の零相電圧の情報を高調波解析し、前記高調波解析から得られる各調波の電圧値にもとづいて、前記零相変流器設置点に流れる理論電流値を演算処理により算出し、前記算出した理論電流値と、前記予め設定された自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量と前記各調波の電圧値から演算処理し算出される理論電流値から、一定の範囲を超える電流が前記零相変流器に流れたことを検知した場合に、前記異常電流の流れる原因が配電用高圧配電線路と自家用高圧電気設備のいずれかを特定する判断手段を設けることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、配電用変電所に高圧配電線路を介して接続する自家用高圧電気設備において、前記自家用高圧電気設備に零相変流器および零相基準入力装置を介して、演算型地絡継電器を配置し、前記演算型地絡継電器には、零相変流器および零相基準入力装置から入力される零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段を設け、前記入力された零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段には、予め測定した自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量の値を設定しておき、零相基準入力装置から入力される受電点における高圧電路の零相電圧の情報を高調波解析し、前記高調波解析から得られる各調波の電圧値にもとづいて、前記零相変流器設置点に流れる理論電流値を演算処理により算出し、前記算出した理論電流値と、実際に零相変流器設置点に流れる電流値とを比較し、前記予め設定された自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量と前記各調波の電圧値から演算処理し算出される理論電流値から、一定の範囲を超える電流が前記零相変流器に流れたことを検知した場合に、その異常の原因が配電用高圧配電線路と自家用高圧電気設備のいずれかを演算処理により特定する判断手段を設け、前記異常電流の発生原因が自家用高圧電気設備に起因すると判断された場合に、自家用電気設備の高圧電路を遮断する制御手段を設けることを特徴とする。
【００１２】
請求項３、４の発明は、高圧受電設備の地絡の検知装置に関するもので、請求項３の発明では、自家用高圧電気設備に零相変流器および零相基準入力装置を介して配置する高圧絶縁常時監視装置と、前記高圧絶縁常時監視装置に設ける零相変流器および零相基準入力装置から入力される零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段と、予め測定された自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量の値を設定しておく手段と、前記入力された零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段と、零相基準入力装置から入力される受電点における高圧電路の零相電圧の情報を高調波解析する手段と、前記高調波解析から得られる各調波の電圧値にもとづいて、前記零相変流器設置点に流れる理論電流値を演算処理により算出する手段と、前記算出した理論電流値と、実際に零相変流器設置点に流れる電流値とを比較する手段と、前記予め設定された自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量と前記各調波の電圧値から演算処理し算出される理論電流値から、一定の範囲を超える電流が前記零相変流器に流れたことを検知した場合に、前記異常電流の流れる原因が配電用高圧配電線路と自家用高圧電気設備のいずれかを特定する判断する手段と、を設けることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、自家用高圧電気設備に零相変流器および零相基準入力装置を介して配置する演算型地絡継電器と、前記演算型地絡継電器に設ける、零相変流器および零相基準入力装置から入力される零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段と、予め測定された自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量の値を設定しておく手段と、前記入力された零相電流および零相電圧データの演算処理を行う手段と、零相基準入力装置から入力される受電点における高圧電路の零相電圧の情報を高調波解析する手段と、前記高調波解析から得られる各調波の電圧値にもとづいて、前記零相変流器設置点に流れる理論電流値を演算処理により算出する手段と、前記算出した理論電流値と、実際に零相変流器設置点に流れる電流値とを比較する手段と、前記予め設定された自家用電気設備の高圧電路の対地静電容量と前記各調波の電圧値から演算処理し算出される理論電流値から、一定の範囲を超える電流が前記零相変流器に流れたことを検知した場合に、その異常の原因が配電用高圧配電線路と自家用高圧電気設備のいずれかを演算処理により特定する判断手段と、前記異常電流の発生原因が自家用高圧電気設備に起因すると判断された場合に、自家用電気設備の高圧電路を遮断する制御手段と、を設けることを特徴とする。
【００１４】
前述したように構成したことにより、高圧絶縁常時監視装置を構成する場合においては、自家用受電設備の保護範囲の対地静電容量を基本データとして用いた警報を発するために、誤報が少なく、多様な電気設備に対応が可能であり、無停電で高圧電路の絶縁常時監視ができるために、電気事故を未然に防ぎ、予防保全とともに監視の作業の省力化を可能にする。そして、定期的にデータの収集を行うことにより、電路等の経年劣化等を把握でき、警報が出力された場合には、プリントアウトしたデータを解析することによって、高度な診断が可能となる。
【００１５】
また、演算型地絡継電器を用いて地絡検知手段を構成する場合には、間欠地絡、針状地絡電流波形にも対応が可能であり、配電系統の対地静電容量の大小に係わらない適切な保護協調ができ、配電系統が変化した場合でも広く対応ができる。また、被保護対象電気設備（自家用受電設備）の対地静電容量または電力ケーブルの公称断面積、亘長等を静電容量のデータとして用いるために、各電気設備に最適な保護協調ができ、誤動作、誤不動作などが低減できる。さらに、前記継電器では、残留Ｖｏや配電系統対地電圧不均一等の影響を受けないものであり、高圧絶縁常時監視装置等の微地絡検出を行う装置にも適用が可能である。そして、本発明においては、Ｖｏタップを設ける必要がなく、種々の配電系統、および自家用電気設備に適応が可能で、配電系統の変更があった場合も、タップ変更等がなく、設備に対して柔軟に適応が可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図示される例にしたがって、本発明の装置の構成を説明する。図１に示すブロック図は、零相電流信号処理回路１０を構成する回路図を示しているもので、前記信号処理回路は、入力端子１１、入力回路１２、フィルター回路１３、Ａ／Ｄ変換回路１４およびＣＰＵ１５から構成される。そして、入力端子１１からはＺＣＴ２次端子からのＺＣＴ二次電流Ｉｇが入力され、入力回路１２では、入力された電流を継電器（ＧＲ）内部で処理しやすい電圧に変換する。また、フィルター回路１３は系統の周波数（商用周波数）から、Ｎ次（配電用変電所の継電装置と類似するために必要な次数）の高調波まで通過し、高調波成分の多い電流波形も通過するように構成して、変電所の継電装置と近似した周波数特性を有する装置とする。
【００１７】
前記Ａ／Ｄ変換回路１４では、アナログ信号をＣＰＵが処理しやすいデジタル信号に変換処理して、ＣＰＵ１５に向けて信号を伝達する。前記ＣＰＵ１５では、図１１の例に示す間欠地絡波形または高調波成分の多い波形を一定時間に区切って平均した実効値検出を行うか、または、一定時間内の間欠地絡波形の積分値を求め、時間で除した平均値を求める等の処理を行い、配電用変電所の継電装置と類似した特性のものとして構成する。前記零相電流信号処理回路１０においては、入力された信号の処理を行うことにより、自家用受電設備におけるＩｇの検出特性が、配電用変電所の継電装置の特性と類似するものとなり、従来の高圧受電用継電器で発生する恐れがあったとされる間欠地絡、および、周波数特性に対する検知の問題が解決される。
【００１８】
図２に示す例は、前記図１０の場合と同様に、非接地配電系統の等価回路を説明するもので、配電用変電所１から自家用電気設備３と、前記２つの設備の間に配置する配電線２との関係を模式的に示している。この説明図において、前記配電線２には対地電圧Ｅが付与されており、前記配電用変電所１と自家用受電設備３には、各々零相変流器ＺＣＴ４、ＺＣＴ４ａが配置され、前記零相変流器（ＺＣＴ４ａ）設置点に流れる電流（Ｉｇ）の大きさおよび零相基準入力装置（ＺＰＤ）等で検知される零相電圧（Ｖｏ）の大きさおよび相互の位相関係の３要素から判断し、地絡保護を行う地絡方向継電器（ＤＧＲ）を設けている。
【００１９】
高圧配電系統の自家用電気設備に設置された継電器において、自家用電気設備に発生した地絡事故によるＺＣＴ一次電流は、保護範囲内と適確に判断して遮断器を動作させ、自家用電気設備の電路を遮断する。また、配電系統の地絡事故により、ＺＣＴ一次側に流れた電流は、保護範囲外と判断する必要がある。そこで、図３にもとづいて説明する装置を用いて、保護範囲内と範囲外の情報の判別を行い得るようにする装置を構成することができる。
【００２０】
図３に示すブロック図は、本実施例に用いる演算型地絡継電器２０を構成する回路を示しているもので、ＺＣＴからの情報を入力して信号処理を行う回路は、前記図１の零相電流信号回路と同じものとして構成している。また、ＺＰＤ（零相基準入力装置）の２次端子から出力される零相電圧（Ｖｏ）の情報は、入力端子２１から入力回路２２に入力されて、前記入力回路２２、フィルター回路２３、Ａ／Ｄ変換回路２４を通って信号処理され、ＣＰＵ２５に伝達される。前記入力回路２２は過電圧保護回路、増幅回路等から構成され、以後の処理に適当な電圧に変換されるもので、フィルター回路２３、Ａ／Ｄ変換回路２４は、前記零相電流信号処理回路の場合と同様な信号処理作用を行い、ＣＰＵ２５で処理しやすいデジタル信号に変換してから伝達する。
【００２１】
前記ＣＰＵ２５で処理された情報と自家用電気設備の対地静電容量、整定電流等のデータを、データバンク２６に蓄積しておき、以後の信号処理やデータの出力に対処させるもので、Ｉ／Ｏ回路３０から入出力端子３１を介して、他の装置に向けてデータの出力を行うこともできる。また、前記ＣＰＵ２５に接続されるデッイスプレイ２９は、Ｉｇ、ＶｏまたはＩｇ２ｎの現在値、整定Ｉｇタップ等を表示する。そして、前記ＣＰＵ２５に入力された情報にもとづいて、電路を遮断する必要があると判断される時にはトリップ回路２７から信号を出力して、開閉器を作動させるような処理を行う。
【００２２】
そして、前記演算型地絡継電器２０に設けるＣＰＵ２５においては、保護範囲と非保護範囲の判断を行って、前述したような自家用受電設備側での電路の遮断の動作を行うようにする。つまり、前記図２に示す回路において、配電線側に地絡事故が発生するとＶｏが発生し、前記ＶｏによりＣ２を経由してＺＣＴ４ａにＩｇ２が流れる。したがって、本実施例においては、従来の位相判定によらない以下の信号処理により、保護範囲、非保護範囲を判定する。
【００２３】
▲１▼  Ｖｏ波形を高調波解析し、次の数式のように各調波に展開する。
ｖｏ＝Ｖ１ｍ  ｓｉｎωｔ＋Ｖ２ｍｓｉｎ  ２ωｔ＋Ｖ３ｍｓｉｎ  ３ωｔ＋………
但し、ｖｏ：Ｖｏの瞬時値、
Ｖ１ｍ：基本波の波高値、
Ｖ２ｍ：第２調波の波高値、
Ｖ３ｍ：第３調波の波高値、
ω：基本波の角周波数（ｒａｄ／ｓ）  、
なお、第３調波以上の解析については、フィルター回路の通過周波数まで展開する。
【００２４】
▲２▼  Ｖｏ高調波解析の結果からＺＣＴ４ａに流れる理論電流値Ｉｇ２ｎを以下の数式により算出する。
Ｉｇ２ｎ＝｛（ωＣ２  Ｖ１）２  ＋（２ωＣ２  Ｖ２）２  ＋（３ωＣ２  Ｖ３）２  ＋……｝１／２  
但し、Ｖ１：基本波の実効値、
Ｖ２：第２調波の実効値、
Ｖ３：第３調波の実効値、
▲３▼  保護範囲、非保護範囲の判定：
前記ＣＰＵ２５においては、設定されているプログラムにしたがって、前記計算値Ｉｇ２ｎを求める。そして、計算値Ｉｇ２ｎと実際にＺＣＴ４ａに流れる電流値を比較し、前記計算値Ｉｇ２ｎに対して、ある一定の超過裕度を勘案したＩｇ２´  からＩｇ２´´の範囲以内であれば、非保護範囲内と判断し、図４に示すようにトリップ信号を送出しないような制御を行う。また、前記計算値がＩｇ２´´を超過し、さらに継電器Ｉｇの整定タップ値を超過する電流が流れ、整定時間を超える時間流れた場合には、保護範囲と判断してトリップ信号を送出し、速やかに地絡電路を遮断する。
【００２５】
▲４▼  残留ＶｏおよびＶｏ値の減少または増加等に対する処理：
前述したように、Ｖｏに対してＩｇ値は一定の理論的関係を持つものであり、残留ＶｏおよびＶｏ値の減少、増加に対してはＩｇ電流が追従して変化する。この追従理論電流値をＩｇ２ｎとし、一定の巾を持たせた電流値Ｉｇ２ｎ´  からＩｇ２ｎ´´の間の電流値は、前記図４に示したように保護範囲外（非保護範囲）と判断する。また、前記Ｉｇ２ｎ´  を上回り、制定タップ値を超えた電流が流れた場合に保護範囲とし、整定時間を超える時間流れた場合に、トリップ信号を送出する。
【００２６】
また、前記Ｉｇの表示は、波形の実効値の連続表示の他に、各調波毎の実効値を連続表示すること等により、絶縁劣化機器の特定や地絡パターン等のように、より高度な地絡事故分析の資料として用いることも可能となる。前記Ｉｇの計算値の情報は、データバンク２６に蓄積しておいたものを、Ｉ／Ｏ回路３０で信号処理し、データ出入力端子にプリンタを接続して出力させることにより、後で使用可能なデータとして得ることが可能となる。
【００２７】
前述したような継電器を構成する場合には、間欠地絡、針状地絡電流波形にも対応が可能であり、配電系統の対地静電容量の大小に係わらない適切な保護協調ができ、配電系統が変化した場合でも広く対応ができる。また、被保護対象電気設備（自家用受電設備）の対地静電容量または電力ケーブルの公称断面積、亘長等を静電容量のデータとして用いるために、各電気設備に最適な保護協調ができ、誤動作、誤不動作などが低減できる。さらに、前記継電器では、残留Ｖｏ、配電系統対地電圧不均一等の影響を受けないものであり、高圧絶縁常時監視装置等の微地絡検出を行う装置にも適用が可能である。
【００２８】
【高圧絶縁常時監視装置の例】
前記継電器の基本的な原理を利用すれば、ＩｇおよびＶｏの情報から自家用受電設備の保護範囲、非保護範囲を判別する方式を用いて、簡便で確実な高圧絶縁常時監視装置への応用が可能である。図６に示す例は、前記演算型地絡継電器２０の場合とは異なり、前記理論を適用可能な高圧絶縁常時監視装置４０の回路図を示している。この実施例に示す高圧絶縁常時監視装置４０においては、前記継電器の場合と同様に、入力端子４１、入力回路４２、フィルター回路４３、ゲイン調整回路４４、Ａ／Ｄ変換回路４５を介して、ＺＣＴ２次端子からのＺＣＴ二次電流Ｉｇを処理した信号が、ＣＰＵ４６に入力される。
【００２９】
そして、前記入力端子４１からはＺＣＴ２次端子からのＺＣＴ二次電流Ｉｇが入力され、入力回路４２では、入力された電流を内部で処理しやすい電圧に変換する。また、フィルター回路４３は系統の周波数（商用周波数）から、Ｎ次（配電用変電所の継電装置と類似するために必要な次数）の高調波まで通過し、高調波成分の多い電流波形も通過し、配電用変電所の継電装置と近似した周波数特性の信号を出力する。さらに、前記ゲイン調整回路４４は、ＺＣＴの製造会社または機種等により異なる変流比、変圧比（ＺＰＤ）に対応させるために、利得を自由に可変することにより、幅広い電気設備に対応させるために設けているものであり、フィルター回路からの出力電圧を調整してＡ／Ｄ変換回路４５に向けて調整した電圧値を出力する。前記Ａ／Ｄ変換回路４５では、アナログ信号をＣＰＵが処理しやすいデジタル信号に変換処理してから、ＣＰＵ４６に向けて信号を伝達する。
【００３０】
前記ＺＰＤ（零相基準入力装置）の２次端子から出力される零相電圧（Ｖｏ）の情報は、入力端子４１ａから入力回路４２ａに入力されて、前記４２ａ、フィルター回路４３ａ、ゲイン調整回路４４ａ、演算が他零相電流信号処理回路４５ａを介して信号処理され、ＣＰＵ４６に伝達される。前記入力回路４２ａは過電圧保護回路、増幅回路等から構成され、以後の処理に適当な電圧に変換されるもので、フィルター回路４３ａおよびＡ／Ｄ変換回路４５ａは、前記零相電流信号処理回路の場合と同様な信号処理作用を行う。
【００３１】
前記ＣＰＵ４６では、ＩｇおよびＶｏの信号を処理し、警報自動発報、データ蓄積処理、蓄積データの入出力等の処理を行う。そして、前記ＣＰＵでは、ディスプレイ５０に向けて表示信号を出力し、Ｉｇ、Ｉｇ２ｎのチャート、各整定値等を表示させる。また、データバンク４７は前記ＣＰＵ４６で処理された各種のデータ、または各種の警情報条件等のデータを蓄積しておき、必要に応じて外部からの操作によりデータを出力する作用を行う。Ｉ／Ｏ回路４９は被保護電路の対地静電容量、各種警報、警報条件等の入力および蓄積データの出力等を行う回路で、出入力端子４９ａを介して外部の装置に接続される。前記データ送受信回路４８は通信回線等を介して警報等のデータを、出力端子を介して出力する動作を行うものである。
【００３２】
前記図６に示す高圧絶縁常時監視装置４０において、ＣＰＵに設定しているプログラムによれば、図５のデータ記録例に示すように、Ｉｇの電流値が警報レベルを超え、さらに所定の時間（Δｔ）以上継続して検知された場合に、警報を発すると同時に、警報発報前後の一定時間のＩｇおよびＩｇｎのデータをデータバンク４７に記録する。さらに、前記Ｉｇの表示は波形の実効値連続表示の他に、各高調波毎の実効値を表示することなどにより絶縁劣化機器の特定など、より高度な自家用電気設備の絶縁診断、分析が可能となる。なお、前記図５のデータ記録例において、横軸に時間を、縦軸にＩｇの値をとっており、ＩｇはＺＣＴ一次電流、ＩｇｎはＶｏ波形から演算した理論電流値（ある程度の巾を持たせてある）で、Δｔは警報設定時間（Ｉｇの値が警報レベルを超過してから発報と判断するまでの時間）をそれぞれ示している。
【００３３】
前述したような動作を行う装置として構成したことにより、本実施例に示す高圧絶縁常時監視装置においては、自家用受電設備の保護範囲の対地容量をデータとして用いた警報を発するために、誤報が少なく、多様な電気設備に対応が可能であり、無停電で高圧電路の絶縁常時監視ができるために、電気事故を未然に防ぎ、予防保全とともに監視の作業の省力化を可能にする。また、定期的にデータの収集を行うことにより、電路等の経年劣化等を把握でき、警報が出力された場合には、プリントアウトしたデータを解析することによって、高度な診断が可能となる。
【００３４】
前記実施例に示した演算型地絡継電器２０および、高圧絶縁常時監視装置４０は、図７、８に示すように、高圧電路のＩｇデータを得る方法を用い、自家用受電設備の電路に接続して用いることができる。図７の接続方式は、前記継電器と高圧絶縁常時監視装置の双方に適用可能な例を示すもので、専用のＺＣＴ４を用い、前記ＺＣＴの二次電流を直接装置に入力させてデータを得るようにする。また、図８に示す例は、既設のＺＣＴ４を利用する場合を示しており、前記ＺＣＴ４に接続したＧＲ７またはＤＧＲのＺＣＴ二次端子間の電圧を利用し、高圧絶縁常時監視装置４０によるＩｇの検知に用いている。つまり、前記図７に示す接続例では、高圧絶縁常時監視装置４０に対する専用回路として構成されるものであるが、図８のように接続する場合には、兼用のＺＣＴを配置して設けることにより、継電器と高圧絶縁常時監視装置との双方に適用することが可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の装置は前述したように構成しているものであるから、前記継電器を構成する場合には、間欠地絡、針状地絡電流波形にも対応が可能であり、配電系統の対地静電容量の大小に係わらない適切な保護協調ができ、配電系統が変化した場合でも広く対応ができる。また、被保護対象電気設備（自家用受電設備）の対地静電容量または電力ケーブルの公称断面積、亘長等を静電容量のデータとして用いるために、各電気設備に最適な保護協調ができ、誤動作、誤不動作などが低減できる。さらに、前記継電器では、残留Ｖｏや配電系統対地電圧不均一等の影響を受けないものであり、高圧絶縁常時監視装置等の微地絡検出を行う装置にも適用が可能である。
【００３６】
また、高圧絶縁常時監視装置を構成する場合においては、自家用受電設備の保護範囲の対地容量をデータとして用いた警報を発するために、誤報が少なく、多様な電気設備に対応が可能であり、無停電で高圧電路の絶縁常時監視ができるために、電気事故を未然に防ぎ、予防保全とともに監視の作業の省力化を可能にする。そして、定期的にデータの収集を行うことにより、電路等の経年劣化等を把握でき、警報が出力された場合には、プリントアウトしたデータを解析することによって、高度な診断が可能となる。そして、本発明においては、Ｖｏタップを設ける必要がなく、種々の配電系統、および自家用電気設備に適応が可能で、配電系統の変更があった場合も、タップ変更等がなく、設備に対して柔軟に適応が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の零相電流信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図２】非接地配電系統の等価回路の説明図である。
【図３】演算型地絡継電器の回路構成を示すブロック図である。
【図４】保護範囲の判定を行う作用の説明図である。
【図５】警報時等のデータの説明のグラフである。
【図６】高圧絶縁常時監視装置の回路構成を示すブロック図である。
【図７】専用のＺＣＴを使用する例の説明図である。
【図８】既設のＺＣＴを使用する例の説明図である。
【図９】一般の高圧配電系統の説明図である。
【図１０】自家用側の地絡時の非接地配電系統の等価回路図である。
【図１１】間欠地絡発生時の地絡電流変化例の説明図である。
【図１２】ＤＧＲの位相特性の説明図である。
【符号の説明】
１    配電用変電所、  ２    配電線、  ３    自家用受電設備、
４    ＺＣＴ、  ５    ＧＲまたはＤＧＲ、  ６    ＺＰＤ、  ７    ＧＲ、
１０    零相電流信号処理回路、  １１    入力端子、  １２    入力回路、
１３    フィルター回路、  １４    Ａ／Ｄ変換回路、  １５    ＣＰＵ、
２０    演算型地絡継電器、  ２１    入力端子、  ２２    入力回路、
２３    フィルター回路、  ２４    Ａ／Ｄ変換回路、  ２５    ＣＰＵ、
２６    データバンク、  ２７    トリップ回路、  ２８    出力端子、
２９    ディスプレイ、  ３０    Ｉ／Ｏ回路、  ３１    出力端子、
４０    高圧絶縁常時監視装置、  ４１、４１ａ    入力端子、
４２、４２ａ    入力回路、  ４３、４３ａ    フィルター回路、
４４、４４ａ    ゲイン調整回路、  ４５、４５ａ    Ａ／Ｄ変換回路、
４６    ＣＰＵ、  ４７    データバンク、  ４８    データ送受信回路、
４９    Ｉ／Ｏ回路、  ５０    ディスプレイ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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