(57)【要約】【課題】  微地絡による見かけ上の位相変化を抑制した安定な断線事故を検出し、微地絡事故と地絡事故との区分を可能とする【解決手段】  三相の配電線を複数のフィーダ区間８−１…８−１０に区切る複数の開閉器４−１…４−５，５−１…５−９と、前記開閉器の三相電圧を検出し、検出した三相の相電圧を合成するか、三相電源変圧器から三相線間電圧を得て、三相線間電圧の標準１２０度位相差からの位相変化と継続時間を用いて三相誘導電動機を含む配電区間の断線相を検出する断線検出装置２−１，２−２，３−１…３−１２を設けた三相非接地系の高圧配電線で断線の検出を事故点の負荷側で行なう断線検出システム。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相非接地系の高圧配電線で断線の検出を事故点の負荷側で行なう断線検出システムにおいて、
三相の配電線を複数のフィーダ区間に区切る複数の開閉器と、
前記開閉器の三相電圧を検出し、検出した三相の相電圧を合成するか、三相電源変圧器から三相線間電圧を得て、三相線間電圧の標準１２０度位相差からの位相変化と継続時間を用いて配電区間の断線相を検出する断線検出装置を設けた
ことを特徴とする断線検出システム。
【請求項２】
請求項１記載の断線検出システムにおいて、
断線検出装置に、三相線間電圧の位相関係を判定する位相関係の補正値と位相変化閾値と継続時間判定閾値を記憶する書換え可能な不揮発性メモリと、
位相関係補正値と位相変化閾値と継続時間から断線を検出する手段とを具備した
ことを特徴とする断線検出システム。
【請求項３】
請求項２記載の断線検出システムおいて、
三相線間電圧の位相関係を判定する位相関係の補正値と位相変化閾値と継続時間判定閾値を、機器設置時または随時の手動操作もしくは遠方制御指令を受けた時点の三相線間電圧の位相関係を補正値として記憶する
ことを特徴とする断線検出システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の断線検出システムにおいて、
断線検出装置に、断線相以外の健全な相を選択して配電線搬送方式を実行する手段を設けた
ことを特徴とする断線検出システム。
【請求項５】
請求項４記載の断線検出システムにおいて、
断線検出時の各相電圧計測値または相電圧の大小関係の情報を単相線間配電線搬送方式で送信する場合に、選択した電源相の情報を親局に送信する
ことを特徴とする断線検出システム。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の断線検出システムにおいて、
断線検出に関わる信号の送受信を単相の線間配電線搬送方式とする場合に、断線検出装置の電源変圧器を三相電源変圧器または単相変圧器をΔ結線として断線相に関係しない健全な回路を選択可能とし、断線を検出した断線検出装置子局からの信号を受信した電源側の断線検出装置親局は、前記断線検出装置子局からの信号中に含まれる相選択情報に基づき、前記断線検出装置子局の送信相と同一の相に指令信号を送信し、前記断線検出装置子局は信号の受信相を信号の送信相と同様に健全ないずれかの相を選択するようにしたことを特徴とする断線検出システム。
【請求項７】
請求項６記載の断線検出システムにおいて、
開閉器の両端に単相変圧器を設置してある開閉器制御システムにおいては、いずれか片側に単相変圧器を一台のみ追加することで全体として三相電源変圧器を構成し、断線検出時の信号送受信を、順送点では断線相に関係しないいずれか健全な回路に、常開点ではいずれか健全側のフィーダに送信することを特徴とする断線検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相非接地系高圧配電線の断線を検出する断線検出システムおよび断線検出システムを構成する断線検出装置ならびに断線検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の配電線はすべて絶縁電線で構築され、風害、雷害、部分劣化等により断線が発生しても、接地抵抗が変電所の地絡継電器で検知不能なレベルを維持する場合があり、早期検知による事故の迅速な復旧と、感電事故を未然に防止することが課題となっていた。
【０００３】
断線を検出するには、断線箇所の電源側すなわち変電所側で検出する方法と断線箇所の負荷側で検出する方法および断線箇所の両側の情報で検出する方法があるが、もっとも確実な方法は、断線箇所の負荷側で断線検出する方法である。
【０００４】
断線箇所の電源側で断線を検出する方法には、断線により発生する負荷電流の不平衡成分、零相電圧または零相電流の変化を検出する方法、何らかの測定手段により配電線の対地インピーダンスの変化を検出する方法等が提案されている。これらの方法には、常時存在しかつ変動する負荷電流の不平衡成分或いは零相成分の変化分と断線により発生する変化分との確実な分離、あるいは配電系統の制御および負荷の変動で変化するインピーダンス変動との確実な分離が必要であり、検出レベルの整定に技術を必要とする。
【０００５】
断線箇所の両端の情報で検知する方法には、断線箇所の電源側と負荷側で零相電圧の位相が異なることを利用して判定する方法、零相電圧レベルの分布により判定する方法等が提案されている。この方法も零相成分を検知情報に用いていること、複数の計測情報をシステム的に収集して判定する必要があることから、検出・判定レベルの整定とシステムの運用に技術を必要とする。
【０００６】
これに対して、断線箇所の負荷側で断線を検出する方法は、断線によって負荷側の電源状態が直接影響を受け、大きく変化することから最も確実な方法と言える。本発明は、この断線箇所の負荷側で検出する方法を採用し、配電自動化システムの機能とする場合の方式および機器・システムの構成方法に関する。
【０００７】
断線箇所の負荷側では、電源が不平衡となり電圧、電流、位相ともに変化することから、従来の方法は、相電圧または線間電圧の低下を一定の閾値で検出し、この低下検出箇所の分布により断線箇所を特定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、高圧三相配電線に接続された柱上単相変圧器の設置柱毎に子局を配設し、この子局において柱上単相変圧器の二次側電圧をもとに配電系統の断線を検出し、通信ネットワークを通じて親局に断線検出信号を送出する断線検出装置において、各子局に電圧低下検出レベルαを０．６〜０．８として配電系統の断線を検出する第１の断線検出部と電圧低下検出レベルを１−αとして第２の断線検出部とを設け異なる特定検出レベルで配電系統の断線区間および断線を検出する方法があった（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特公昭６１−９７４号公報
【特許文献２】特開平７−１１３８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながらこれらの方法は，一般的に配電系統には負荷として各種容量の電動機が存在し、この内、三相誘導電動機が断線した負荷側の区間に存在すると、電動機負荷としての進相コンデンサ容量と電動機容量との比率、断線区間の負荷容量等が一定の条件下にある場合に三相誘導電動機が発電機として作用し、断線が発生しても顕著な電圧の低下が発生せず検出できない場合があった。
【０００９】
誘導電動機は、普通のかご形または二次短絡の巻線形回転子に外力を加えて同期速度以上に回転すると、すべりｓ＜０の領域で他励式誘導発電機として動作することが知られている。これにより、一相断線時においても見かけ上、健全時と同等の電圧が発生し、この場合電圧の低下度のみの判定では、断線を検出することが困難であった。これに対して通常の場合、その電圧位相は正常時の位相と異なる様相を呈するので、これを安定的に検出する方式が求められていた。
【００１０】
また、断線の検出がなされた場合は、断線相の特定が事故復旧時の初動作業の重要な情報となることから、従来の方法として三相配電線に接続された柱上単相変圧器の設置柱毎に子局を配設し、この子局において柱上単相変圧器の二次側電圧を収集し、通信ネットワークを通じて上位系にて前後の子局データ（変圧器の接続データ）を総合的に判断し、可能性のある断線候補の２相を判定する方法があった。しかし、この方法では、断線相の１相を判断することおよび子局端で断線相を判断できない欠点があった。
【００１１】
本発明は、配電線の断線を事故点の負荷側で検出する場合に、微地絡による見かけ上の位相変化を抑制した安定な断線事故を検出し、また、微地絡事故と断線事故との区分を可能とすることを目的とする。さらに、本発明は、配電線の断線を事故点の負荷側で検出する場合に、断線相を判定することを目的とする。また、本発明は、配電線の断線を事故点の負荷側で検出する場合に、電圧検出器および断線検出回路の特性誤差を吸収してより高い安定性を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、配電線の断線を事故点の負荷側で検出する場合に、検出した断線判定情報は、電源側と負荷側に単相変圧器を設置してある子局端においては、いずれか片側に単相変圧器を１台のみ追加して三相変圧器とするか、または三相電源変圧器に置き換え、順送点では断線相に関係しないいずれか健全な電源相を選択して断線判定情報を断線検出親局へ送信する。常開点においても同様であるが、片側が停電となった場合は、健全側の断線検出親局に断線判定情報を送信することとする。また、片側だけに電源変圧器を設置してある子局においては、単相変圧器を２台追加して三相変圧器とするか、または三相電源変圧器を新設して、断線相に関係しないいずれか健全な電源相を選択して断線判定情報を断線検出親局に送信する。このことにより設備の追加を最小限とすることが可能となる。
【００１３】
さらに、分岐端末においては、三相電源変圧器を１台のみ設置し、断線検出時には健全な電源相を選択して断線判定情報を断線検出親局に送信する。この場合、断線の検出は、開閉器端と同様に三相電源変圧器の三相線間電圧の位相変化と継続時間で検出する。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するために、三相非接地系の高圧配電線における断線の検出を、三相電源変圧器の相電圧から合成した線間電圧または三相ＰＤの相電圧合成した線間電圧標準１２０度位相差からの位相変化を検出することで行い、微地絡等による見かけ上の位相変化を抑制した安定な検出を実現し、また、地絡事故との区分を可能とした。
【００１５】
また、断線を検出する際、断線検出装置の設置時に系統が健全であるとして、このときの位相関係をメモリに初期値として記憶し、この初期値を補正値として使用して変化を検出することで、電圧検出器および検出回路の特性誤差を吸収してより高い検出安定性を実現できる。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明は、三相非接地系の高圧配電線で断線の検出を事故点の負荷側で行なう断線検出システムにおいて、三相の配電線を複数のフィーダ区間に区切る複数の開閉器と、前記開閉器の三相電圧を検出し、検出した三相の相電圧を合成するか、三相電源変圧器から三相線間電圧を得て、三相線間電圧の標準１２０度位相差からの位相変化と継続時間を用いて三相誘導電動機を含む配電区間の断線相を検出する断線検出装置を設けた。
【００１７】
さらに、本発明は、上記断線検出システムにおいて、断線検出装置に、三相線間電圧の位相関係を判定する位相関係の補正値と位相変化閾値と継続時間判定閾値を記憶する書換え可能な不揮発性メモリと、位相関係補正値と位相変化閾値と継続時間から断線を検出する手段とを具備した。また、本発明は、上記断線検出システムにおいて、断線検出装置に、断線相以外の健全な相を選択して配電線搬送方式を実行する手段を設けた。
【００１８】
本発明は、三相非接地系の高圧配電線で断線の検出を事故点の負荷側で行なう断線検出システムを構成する断線検出装置において、三相の配電線を複数のフィーダ区間に区切る複数の開閉器の三相電圧を検出し、検出した三相の相電圧を合成するか、三相電源変圧器から三相線間電圧を得る手段と、三相線間電圧の標準１２０度位相差からの位相変化と継続時間を用いて配電区間の断線相を検出する断線相検出手段を設けた。また、本発明は、上記断線検出装置において、三相線間電圧の位相関係を判定する位相関係の補正値と位相変化閾値と継続時間判定閾値を記憶する書換え可能な不揮発性メモリを設け、断線相検出手段が位相関係補正値と位相変化閾値と継続時間から断線を検出するようにした。さらに、本発明は、この断線検出装置において、三相線間電圧の位相関係を判定する位相関係の補正値と位相変化閾値と継続時間判定閾値を、機器設置時または随時の手動操作もしくは遠方制御指令を受けた時点の三相線間電圧の位相関係を補正値として記憶するようにした。
【００１９】
本発明は、上記断線検出装置において、断線相以外の健全な相を選択して配電線搬送方式を実行する手段を設け、断線検出時の各相電圧計測値または相電圧の大小関係の情報を単相線間配電線搬送方式で送信する場合に、選択した電源相の情報を親局に送信するようにした。
【００２０】
本発明は、三相非接地系の高圧配電線で断線の検出を事故点の負荷側で行なう断線検出方法において、三相の高圧配電線に接続された開閉器から、検出した三相の相電圧を合成して三相線間電圧を得るか、または三相電源変圧器から得た三相線間電圧を得て、三相線間電圧の標準１２０度位相差からの位相変化と継続時間を用いて三相誘導電動機を含む配電区間の断線相を検出するようにした。さらに、本発明は、上記断線検出方法において、三相線間電圧の位相関係を判定する位相関係の補正値と位相変化閾値と継続時間判定閾値を用いて三相誘導電動機を含む配電区間の断線相を検出するようにし、配電区間の断線相を検出する予め不揮発性メモリに記憶しておくか、必要に応じて手動または遠方制御指令で書き換えるようにした。
【００２１】
また、本発明は、上記断線検出方法において、断線検出装置子局で検出した断線検出時の各相電圧計測値または相電圧の大小関係の情報を単相線間配電線搬送方式で断線検出装置親局へ送信する場合に、選択した健全な電源相の情報を前記断線検出装置親局に送信することで、前記断線検出親局側での断線相の判定を可能とした。さらに、本発明は、上記断線検出方法において、断線検出に関わる信号の送受信を単相の線間配電線搬送方式とする場合に、断線検出装置の電源変圧器を三相電源変圧器または単相変圧器をΔ結線として断線相に関係しない健全な回路を選択可能とし、断線を検出した断線検出装置子局からの信号を受信した電源側の断線検出装置親局は、前記断線検出装置子局からの信号中に含まれる相選択情報に基づき、前記断線検出装置子局の送信相と同一の相に指令信号を送信し、前記断線検出装置子局は信号の受信相を信号の送信相と同様に健全ないずれかの相を選択するようにし、開閉器の両端に単相変圧器を設置してある開閉器制御システムにおいては、いずれか片側に単相変圧器を一台のみ追加することで全体として三相電源変圧器を構成し、断線検出時の信号送受信を、順送点では断線相に関係しないいずれか健全な回路に、常開点ではいずれか健全側のフィーダに送信するようにした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、簡易な回路構成で配電区間の断線を確実に検出し、また、地絡事故と断線事故を明確に区分して検出することが可能となる。さらに、本発明によれば、電圧検出器および検出回路の初期特性、温度変化、経年変化の影響を排除し、系統ごとの条件に整合した断線判定が可能となる。
【００２３】
さらに、本発明によれば、断線事故後も安定した信号の送受信が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
三相非接地系高圧配電線が健全であるときには、図１（ａ）に示すように、各相の電圧ベクトルＶＲ，ＶＳ，ＶＴおよび線間電圧ベクトルＶＲ−Ｓ，ＶＴ−Ｒ，ＶＳ−Ｔは平衡している。三相非接地系高圧配電線に三相誘導電動機が負荷として接続されており、例えばＲ相に断線が発生した場合には、三相誘導電動機が発電機として作用し、図１（ｂ）に示すように、Ｒ相電圧ＶＲは破線で示すＶＲ´にθ度移相するので、線間電圧ＶＲ−Ｓ，ＶＴ−ＲはそれぞれＶＲ−Ｓ´，ＶＴ−Ｒ´に移相して、三相の電圧位相関係には僅かな変化（不平衡成分）が発生するので、すべての発送電、配電系統に渡って管理された健全状態での電圧位相関係と安定的に区分可能であれば、簡易な回路構成により安定的に断線の検出をすることが可能となる。これは、前述した各種の実験およびシミュレーション結果において、三相誘導型電動機の定格容量が比較的小容量、進相コンデンサ容量が想定される定格の数倍、断線箇所以降の負荷電流が軽負荷等の条件によっては、通常状態と比べ電圧位相関係が全く区分不可能な状態を発生させることは可能であるが、実配電系統を想定すれば、その条件が合致することは殆ど無いことからである。また、前記した三相誘導電動機が断線区間に存在せず主に抵抗負荷が存在する場合は、Ｒ相に断線が発生すると、区間に供給される電源は単相電源となるので、各電源の位相関係とレベルには顕著な変化が生じるので、図１（ｃ）に示すように、Ｒ相電圧ベクトルＶＲは消滅し相電圧の位相関係のみの判定で確実に断線を検出することができる。
【００２５】
上記位相変化による検出方法を採ると、位相関係の変化のみの検出でよいことから、電圧レベルの測定要素、逆相成分の合成回路等を必要とせず、検出回路を単純な回路で構成することが可能となる。しかし、断線を位相関係の変化で検出する場合に、電圧検出器としてＰＤ等による三相の相電圧検出器を使用する時は以下のような課題がある。すなわち、相電圧の位相変化を検出する場合、配電線に多い微地絡が発生すると、基準電位が大地であるため、見かけ上の三相の位相関係に直接影響するので、微小な位相変化を安定的に検出することができない。すなわち、配電線の事故で最も多い地絡事故が発生した場合、相電圧そのものの位相関係も大きく変化するので、地絡が発生した場合は、断線の有無に関わらず断線も同時に検出する。この場合は事故様相の特定ができないので事故復旧に対する初動にも不都合を生じることになる。
【００２６】
本発明では、この課題に対して、非接地配電線のＲ相に地絡事故が発生したときの相電圧波形と線間電圧波形例は、それぞれ図２（ａ）、図２（ｂ）、に示すようになり、相電圧に発生した地絡発生時の高周波振動成分が、線間電圧による観測ではその影響が排除されていることが分かる。すなわち、断線の検出を前記相電圧または三相電源変圧器の相電圧で行なう場合は、相電圧から三相の線間電圧を合成し、地絡事故の検出は相電圧の合成で得られる零相電圧で行ない、断線の検出は、対地相電圧の変化に直接的な影響を受けない前記した線間電圧の位相関係の変化で行なうこととした。これにより微小な位相変化をより安定的に検出可能となり、また事故様相の区分が容易に実現できることになるので、事故復旧の初動にも有効作用することとなる。図２では、相電圧に発生した地絡発生時の高周波振動成分が、線間電圧による観測ではその影響が排除されていることが分かる。
【００２７】
また、配電系統では系統の制御時あるいは大容量負荷の投入時等に瞬時的な電圧変化のみでなく、瞬時的な位相変化も発生する可能性があるので、位相関係の変化を検出する場合に、数秒程度の時間継続性も判定回路中に具備させることが必須であり、本発明では回路中に継続時間判定要素を加えて安定した検出性能を実現している。
【００２８】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて、本発明における断線検出回路の例を説明する。断線検出回路１は、入力端子１１Ｒ，１１Ｓ、１１Ｔと、高周波成分を除去するフィルタ１２Ｒ，１２Ｓ，１２Ｔと、隣接する相間の電圧を比較する加減算器１３Ｒ，１３Ｓ，１３Ｔと、加減算器１３の出力をパルスに変換するパルス変換回路１４Ｒ，１４Ｓ，１４Ｔと、パルス変換回路１４の出力から断線を検出するマイコン１５とを有して構成される。入力端子１１Ｒ，１１Ｓ、１１Ｔに入力された三相電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴは、フィルタ１１Ｒ，１１Ｓ、１１Ｔで高周波成分を除去され高調波や雑音などの位相計測の誤差となる要因が最小とされ、加減算回路１３Ｒ，１３Ｓ，１３Ｔに入力される。加減算回路１３Ｒ，１３Ｓ，１３Ｔにおいて、線間電圧ＶＲ−Ｓ，ＶＳ−Ｔ，ＶＴ−Ｒに変換される。それぞれの線間電圧ＶＲ−Ｓ，ＶＳ−Ｔ，ＶＴ−Ｒは、パルス変換回路１４Ｒ，１４Ｓ，１４Ｔにより２値信号ＰＲ−Ｓ，ＰＳ−Ｔ，ＰＴ−Ｒとなり、マイコン１５のタイマ機能を持つキャプチャー端子へ入力される。マイコン内部では、タイマ機能およびキャプチャー機能により、線間電圧の立上り時間差（ＴＲ，ＴＳ，ＴＴ）を計測し、これから周期計算により位相差とし、断線検出を行う。
【００２９】
健全時には、図３（ｂ）に示すように、パルス変換回路１４Ｒ，１４Ｓ，１４Ｔの出力は、それぞれＰＲ−Ｓ，ＰＳ−Ｔ，ＰＴ−Ｒであり、各出力の間の位相差はそれぞれＴＳ，ＴＴ，ＴＲとなる。例えば、Ｒ相に断線が発生すると、図３（ｃ）に示すように、パルス変換回路１４Ｒ，１４Ｓ，１４Ｔの出力は、それぞれＰＲ−ＳはΔＴＲ−Ｓ進み、ＰＳ−Ｔは変わらず、ＰＴ−ＲではΔＴＴ−Ｒ遅れ、各出力の間の位相差はそれぞれＴＳ´，ＴＴ´，ＴＲ´となる。
【００３０】
図４の流れ図を用いて、マイコン１５における断線判定処理を説明する。処理がスタートすると、初期処理により各閾値等を設定して新たな処理を可能とする（Ｓ１）。次いで、マイコンのタイマ機能および、キャプチャー機能により、線間電圧｜ＰＲ−Ｓ｜と｜ＰＳ−Ｔ｜の立上り時間を計測して立上り時間差ＴＳを計測する（Ｓ２）。同様に、線間電圧｜ＰＳ−Ｔ｜と｜ＰＴ−Ｒ｜の立上り時間を計測して立上り時間の差ＴＴを得る（Ｓ３）。さらに、線間電圧｜ＰＴ−Ｒ｜と｜ＰＲ−Ｓ｜の立上り時間を計測して立上り時間の差ＴＲを得る（Ｓ４）。次に、各立上り時間の差の間の位相差θＲ，θＳ，θＴを下記（１）式から（３）式を用いて算出する（Ｓ５）。
【００３１】
【数１】
2006329893.tif 000003
【００３２】
その後、位相変化分θを、下記（４）式を用いて算出する（Ｓ６）。
【００３３】
【数２】
2006329893.tif 000004
【００３４】
次いで、位相変化分θが事前に設定された位相変化閾値θｄ以上であるかどうかを判定する（Ｓ７）。位相変化分θが、位相変化閾値θｄに満たないときは、継続時間（Ｔ）をクリアしてステップ２に戻る。ステップ７において、位相変化分θが、位相変化閾値θｄ以上であるときは、継続時間（Ｔ）の計測を開始する（Ｓ９）。次いで、継続時間（Ｔ）が継続時間判定閾値Ｔｄ以上であるかどうかを判定する（Ｓ１０）。継続時間（Ｔ）が継続時間判定閾値（Ｔｄ）に満たないときには、ステップ２に戻る。継続時間（Ｔ）が継続時間判定閾値（Ｔｄ）以上であるときには、断線と判定し（Ｓ１１）、ステップ２に戻る。
【００３５】
すなわち、このシステムでは、電気所内の全フィーダ区間の負荷側から電源側の断線状態を検出し、中央装置へ集約するシステム構成において、断線が発生した場合その断線判定情報は、断線発生個所を含む負荷側区間から通知される。この例では、断線は第２のフィーダのフィーダ区間８−５で発生し、断線判定情報が通知されるのは、フィーダ区間８−５，８−６，８−７からとなる。中央装置６では、この通知のあったフィーダ区間の接続情報を持っているので、その区間中最も電源側に接続されている区間が断線区間であると判定する。
【００３６】
図５を用いて、本発明による電気所内の断線判定情報を各フィーダ区間毎に収集し中央装置へ集約するシステムの構築例を説明する。図５において、主変圧器７１から遮断器（ＣＢ）７２−１，７２−２を介して２のフィーダ区間８−１，８−２が設けられる。フィーダ区間８−１，８−２にはそれぞれ断線検出装置親局２−１，２−２が接続された順送開閉器５−１，５−２が設けられる。フィーダ区間８−１，８−２の負荷のフィーダ区間８−３，８−４はそれぞれ断線検出装置子局３−１，３−２が接続された順送開閉器５−３，５−４が設けられるとともに、各フィーダ区間８−３，８−４間には、断線検出装置子局３−３が接続された常開開閉器４−１が設けられる。フィーダ区間８−５には、断線検出装置子局３−４，３−５が接続された順送開閉器５−５，５−６が設けられる。フィーダ区間８−６には、断線検出装置子局３−６が接続された常開開閉器４−２が設けられる。フィーダ区間８−７には、断線検出装置子局３−７，３−８が接続された常開開閉器４−３，４−４が設けられる。フィーダ区間８−８には、断線検出装置子局３−９，３−１０が接続された順送開閉器５−７，５−８が設けられる。フィーダ区間８−９には、断線検出装置子局３−８，３−１１が接続された常開開閉器４−４、４−５が設けられる。フィーダ区間８−１０には、断線検出装置子局３−１２が接続された順送開閉器５−９が設けられる。
【００３７】
断線検出装置親局２は、自己の開閉器の線間電圧を監視し断線発生時に断線判定情報を作成して配電線搬送通信の健全な相を用いて中央装置６へ送信する働きと、負荷側の断線検出装置子局３から配電線搬送通信によって送られてきた断線判定情報などを配電線搬送通信の健全な相を用いて中央装置６へ送信する働きを有している。断線検出装置子局３は、それぞれの開閉器５の線間電圧を監視し断線発生時に断線判定情報を作成機能および作成した断線判定情報を健全な相を用いて電源の断線検出装置親局２へ配電線搬送通信によって送信する手段である。
【００３８】
常開開閉器４は通常開とされる開閉器であり、電源側および負荷側の双方の線間電圧を監視する働きを有している。順送開閉器５は通常閉とされる開閉器であり、電源側の線間電圧を監視する働きを有している。
【００３９】
中央装置６は、断線検出システムの中心となる装置であり、断線検出親局２や、断線検出子局３から送られてくる断線判定情報に基づいて、電気所内の電力供給を制御する。
【００４０】
いま、フィーダ区間８−５の×印で示した箇所に断線が発生したとする。断線判定区間は二重の四角枠で示され、断線検出エリアは破線の四角枠で示される。断線箇所から負荷側にある常開開閉器４−２，４−３，４−４の電圧を監視する断線検出装置子局３−６，３−７，３−８は電源側に断線を検出すると電源側に断線判定情報を健全な相を用いて送信する。負荷側から断線判定情報を受けた順相開閉器５−５，５−６の断線検出装置子局３−４，３−５は電源側すなわちフィーダ区間８−５の断線を検出し、健全な相を用いて断線判定情報を電源側に送信する。断線判定情報は、順送開閉器５−４を介して断線検出装置親局２−２へ送信され、中央装置６へ送信される。中央装置６は、断線判定情報を受け取ったフィーダ区間の接続情報を有しており、その区間の最も電源側に接続されている区間が断線発生箇所と判定することができる。このようにシステムを構築することによって、電気所内の断線発生エリアおよび、断線発生区間を判定することが可能となる。
【００４１】
厳密に管理された三相の電源の位相関係は、前記した通り断線の検出に使用できるが、断線検出装置を構成する電圧検出器および位相検出回路は、素子定数のバラツキによる相毎の特性差、温度的または経年的な特性差の発生が想定される。選別され初期値が確認された同一の物性を持つ素子で構成すれば、三相の位相情報に相対的な変動は発生しないが、電圧検出器も含む機器の実現を容易にするためには、可能な限り回路構成要素の初期値および特性変動の影響を受けない方法をとる必要がある。
【００４２】
本発明では、この問題を解消するため三相線間電圧の位相関係を比較・判定する回路に比較用の位相関係の情報を記憶する書換え可能な不揮発性メモリを具備させ、機器設置時すなわち配電系統が健全な場合の電圧検出器および位相検出回路の初期値を位相関係の補正値として記憶させ、位相変化を固定的な１２０度からの絶対値比較でなく、この記憶した補正値を加味して行なうことで、電圧検出器および位相検出回路固有の位相誤差の影響を解消した。
【００４３】
また、断線判定に使用する位相変化閾値および継続時間判定閾値についても、位相関係補正値と同様に書換え可能な不揮発性メモリに格納することとし、随時に手動または遠方制御指令により書換え可能とすることで、系統条件に応じた運用を実現した。すなわち、図６に示すように、補正処理を含む処理は、処理がスタートすると、初期処理を行い新たな処理を可能とする（Ｓ２１）。次いで、｜ＰＲ−Ｓ｜と、｜ＰＳ−Ｔ｜の立上り時間を計測して立上り時間の差ＴＳを得る（Ｓ２２）。同様に、｜ＰＳ−Ｔ｜と｜ＰＴ−Ｒ｜の立上り時間を計測して立上り時間の差ＴＴを得る（Ｓ２３）。さらに、｜ＰＴ−Ｒ｜と｜ＰＲ−Ｓ｜の立上り時間を計測して立上り時間の差ＴＲを得る（Ｓ２４）。
【００４４】
次いで、それぞれの立上り時間差の補正処理を行う（Ｓ２５）。この補正処理は、機器設置時または適宜手動もしくは遠隔指令によって、健全時の位相差を補正値として不揮発性メモリへ記憶し、常時行う断線検出アルゴリズムにおいて、補正処理を行うことで、測定回路系の誤差や経年に伴なう測定精度の劣化による誤差を防ぐことができる。
【００４５】
次に、各立上り時間の差の間の位相差θＲ，θＳ，θＴを算出する（Ｓ２６）。その後、位相変化分θを算出し（Ｓ２７）、位相変化分θが位相変化閾値θｄ以上であるかどうかを判定する（Ｓ２８）。位相変化分θが、位相変化閾値θｄに満たないときは、継続時間（Ｔ）をクリアして（Ｓ２９）ステップ２に戻る。ステップ７において、位相変化分θが、位相変化閾値θｄ以上であるときは、継続時間（Ｔ）をカウントアップする（Ｓ３０）。次いで、継続時間（Ｔ）が継続時間判定閾値Ｔｄ以上であるかどうかを判定する（Ｓ３１）。継続時間（Ｔ）が継続時間判定閾値（Ｔｄ）に満たないときには、ステップ２に戻る。継続時間（Ｔ）が継続時間判定閾値（Ｔｄ）以上であるときには、断線と判定し（Ｓ３２）、ステップ２に戻る。
【００４６】
以上の補正処理を定期的に行うことを前提とし、その周期内における測定系が受ける温度変化や経年変化、重負荷から軽負荷に至る負荷状況の変化から影響を受ける、健全時の測定誤差範囲を概ね±１°未満と算出し、断線現象を誤り無く確実に検出する位相変化閾値をθｄ＝３〜５°とし、運用にて変更可能とすることができる。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。いずれかの相に断線の検出がなされた場合は、断線相を特定することが事故復旧時の初動作業の重要な情報となる。これに対しては、断線を線間電圧の位相関係で検出してその情報を親局装置に通知する際に、同時に各相電圧の計測値または電圧の大小関係を通知することで、親局側の断線相の判定に使用できる。前記した三相誘導電動機の存在が無ければ断線した相の相電圧は健全な他の相と比較して低レベルとなっているからである。この相電圧情報は、前記したとおり必ずしも電圧の計測値そのものである必要はなく、各相電圧を簡単なコンパレータで比較した大小関係のみでもよい。
【００４８】
三相相電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴは、フィルタ１２を経由し高周波成分を除去され、高調波や雑音など位相計測の誤差となる要因を最小とする。絶対値回路１６および、平滑回路１７により直流成分とされた三相相電圧を、図７（ａ）では基準電圧と比較し、図７（ｂ）では相互の相電圧と比較され、断線判定を行う。
【００４９】
すなわち、図７（ａ）に示すように、相電圧を基準電圧１８と比較する回路を加えた断線検出回路１は、三相電圧が入力される入力端子１１Ｒ，１１Ｓ、１１Ｔと、高調波雑音など位相計測の誤差の要因を最小とするために高周波成分を除去するフィルタ１２Ｒ，１２Ｓ，１２Ｔと、入力電圧の絶対値を得る絶対値回路１６Ｒ，１６Ｓ，１６Ｔと、それぞれの絶対値回路の出力を平滑して直流成分とする平滑回路１７Ｒ，１７Ｓ，１７Ｔと、各平滑回路の出力と基準電圧１８の差を演算する加減算回路１３Ｒ，１３Ｓ，１３Ｔとを有して構成される。加減算回路１３からは、それぞれＰＲ，ＰＳ，ＰＴが出力される。
【００５０】
また、図７（ｂ）に示すように、相電圧比較回路を加えた断線検出回路１は、三相電圧が入力される入力端子１１Ｒ，１１Ｓ、１１Ｔと、高調波雑音など位相計測の誤差の要因を最小とするために高周波成分を除去するフィルタ１２Ｒ，１２Ｓ，１２Ｔと、入力電圧の絶対値を得る絶対値回路１６Ｒ，１６Ｓ，１６Ｔと、それぞれの絶対値回路の出力を平滑して直流成分とする平滑回路１７Ｒ，１７Ｓ，１７Ｔと、各相間電圧を比較する加減算回路１３Ｒ，１３Ｓ，１３Ｔとを有して構成される。加減算回路１３からは、それぞれＰＲ−Ｓ、ＰＳ−Ｔ，ＰＴ−Ｒが出力される。
【００５１】
また、断線の検出を、線間金属回路を使用する単相配電線搬送方式で通知するシステムにおいては、健全な線間を自立的に選択して送信する必要があるが、この選択基準としては、各三相線間電圧を比較して最も大きい線間を選択することになる。すなわち断線相に関わる２相は、三相誘導電動機等が存在しない通常の負荷構成の場合、健全相のみで構成される他の相と比較して低い電圧となるからである。この時、配電線搬送方式による通知情報中にこの選択した情報を含ませることで、前記した相電圧の計測値または電圧の比較結果情報と同様に親局側での断線相判定に使用することができる。図８を用いて、配電線搬送信号送信相選択用の線間電圧比較回路１９の例を説明する。線間電圧比較回路１９は、図７（ｂ）に示した相間電圧比較回路を加えた断線検出回路１の出力ＰＲ−Ｓ、ＰＳ−Ｔ，ＰＴ−Ｒの積をとる論理積回路１９１Ｒ，１９１Ｓ，１９１Ｔからなり、最小電圧値を判定して、搬送信号送信切替選択リレー信号Ｒｙ（Ｓ−Ｔ）、Ｒｙ（Ｔ−Ｒ），Ｒｙ（Ｒ−Ｓ）を出力する。
【００５２】
さらに、前記線間電圧比較回路１９の電圧低下度による断線相の判定を断線検出装置子局（親局）側で行なう場合は、前述した例と同様に、その判定に使用する閾値を書換え可能な不揮発性メモリに格納することとし、随時に手動または遠方制御により、予め設定される標準値に対して変更可能とすることで、系統条件に応じたシステムの運用を可能とすることができる。
【００５３】
図９を用いて、断線検出信号の送信に単相の線間配電線搬送方式を使用する場合について説明する。断線検出信号の送信に単相の線間配電線搬送方式を使用する場合は、断線の発生を検出した時、信号の送信に使用する回路に断線相が関係しない回路を選択する必要がある。この場合健全区間にある断線検出装置親局２から断線検出装置子局３への信号の送信もこの回路に整合させる必要がある。
【００５４】
この整合について、前記図７および図８に示された選択電源相の情報を活用して相互の信号送信相を合わせるようにした。また当然のことながら断線検出を検出した断線検出装置子局３の信号受信相についても、送信相に合わせて健全相を自立的に選択して行なうこととした。
【００５５】
従来の配電自動化システムの開閉器制御子局に断線検出機能を付加する場合、通常開閉器制御子局の電源変圧器は、開閉器の両端に設置して併給する場合が多い。この電源変圧器に関して、断線時も信号の送受信を可能とする必要があるが、本発明のシステムでは、少なくとも片側に単相変圧器を１台追加して全体として三相変圧器とするか、または、１つの単相変圧器を三相電源変圧器に置き換えることした。
【００５６】
図９を用いて開閉器制御子局の変圧器設置例を説明する。すなわち、変圧器接続例図９（ａ）は、既設の開閉器制御子局３９順送点における標準的な接続例である。図９（ｂ）は、本発明による機能を持つ断線検出装置子局３１を既設順送点に設置する際に１台の変圧器を追加する場合の接続例であり、電源側１台および負荷側２台の変圧器の接続相が、全て異なっている。図９（ｃ）は、例えば負荷側の単相変圧器を１台の三相変圧器３３交換する場合の接続例である。
【００５７】
図９（ａ）に示すように、既存の自動化子局である開閉器制御子局３９の順送点における標準的な場合には、Ｒ相配電線４３Ｒ、Ｓ相配電線４３Ｓ，Ｔ相配電線４３Ｔに接続された電圧検出器内臓遠方制御開閉器４１の電源側と負荷側にそれぞれ単相変圧器３２Ｔ−Ｒ，３２Ｔ−Ｒを例えばＲ相配電線４３ＲとＴ相配電線４３Ｔ間にそれぞれ接続し、それぞれの２次出力を開閉器制御子局３９に入力することによって構成されている。
【００５８】
図９（ｂ）に示すように、本発明による断線検出機能を持つ断線検出装置子局３１を、既設順送点に設置する際に１台の変圧器を追加する場合には、Ｒ相配電線４３Ｒ、Ｓ相配電線４３Ｓ、Ｔ相配電線４３Ｔに接続された電圧検出器内臓遠方制御開閉器４１の電源側にＲ相配電線４３ＲとＴ相配電線４３Ｔ間に単相変圧器３２Ｔ−ＲとＲ相配電線４３ＲおよびＳ相配電線４３Ｓ間に単相変圧器３２Ｒ−Ｓを、負荷側にＳ相配電線４３ＳとＴ相配電線４３Ｔ間に単相変圧器３２Ｓ−Ｔをそれぞれ接続し、それぞれの２次出力を断線検出装置子局３１に入力することによって構成することができる。さらに、図９（ｃ）に示すように、本発明による断線検出機能を持つ断線検出装置子局３１を、既設順送点に設置する際に負荷側の単相変圧器に代えて１台の三相変圧器３３とする場合には、Ｒ相配電線４３Ｒ、Ｓ相配電線４３Ｓ、Ｔ相配電線４３Ｔに接続された電圧検出器内臓遠方制御開閉器４１の電源側にＲ相配電線４３ＲとＴ相配電線４３Ｔ間に１台の単相変圧器３２Ｔ−Ｒを、負荷側に三相変圧器３３を接続し、それぞれの２次出力を断線検出装置子局２１の入力することによって構成することができる。
【００５９】
すなわち、片側のみの変圧器の変更または新設であっても、本発明を運用可能とすることで、設備の変更を最小限とすることができる。但し、単相変圧器をＶ字結線として使用する場合は、開閉器の逆側の単相変圧器は、前記単相変圧器をＶ字結線とした接続相以外の相を選択する必要がある。
【００６０】
本発明による断線発生を検出した断線検出情報を単相の線間配電線搬送方式で伝送する場合の親局と子局間で信号注入相および、配電線搬送信号受信相を正しく選択する必要がある。１０図を用いて、親局と子局間のＲ相配電線４３Ｒが断線し、子局から伝送された断線相情報により、親局は、健全相であるＳ相および、Ｔ相間に信号を注入し、同時に子局側でも信号受信相をＳ相および、Ｔ相間を選択することで、断線が発生した場合でも安定的に配電線搬送通信を継続することを可能とする。
【００６１】
すなわち、断線信号検出装置親局２１は、配電線搬送信号受信回路２１１と、配電線搬送信号切替回路２１２と、配電線搬送信号注入回路２１３を有している。一方、断線検出装置子局３１は、配電線搬送信号受信回路３１１と、配電線搬送信号切替回路３１２と、配電線搬送信号注入回路３１３を有している。断線検出装置子局２１から健全な相を用いて送られた段線検出情報を配電線搬送信号受信回路２１１で受信した断線検出装置親局３１は、断線箇所および断線相を判断し、健全な相を配電線搬送信号切替回路２１２で選択して配電線搬送信号注入回路２１３からの信号を健全な相（例えば、４３Ｓ，４３Ｔ）に送出する。
【００６２】
断線検出装置子局２１は、断線検出装置親局３１から健全な相（例えば、４３Ｓ，４３Ｔ）を用いて送られた信号を配電線搬送信号受信回路２１１で受信する。このようにして、フィーダ区間に断線が発生した場合でも、断線検出装置親局３１と断線検出装置子局３１との間で、健全な相を用いて線間配電線搬送方式で通信することが可能となる。
【００６３】
上記方式では、片側のみ単相変圧器をＶ字結線とするか、または三相電源変圧器とした場合で、開閉器が投入されている状態では、断線検出時に前記したように三相の内、健全な相を選択して信号を送信すればよい。逆に開閉器が開放されている場合は、開閉器の片側の系統は健全であるから、何れかの方向の健全な相を選択して信号を送信すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１（ａ）】健全時の三相相電圧と線間電圧ベクトルの例
【図１（ｂ）】三相誘導型電動機が負荷として存在する系統において、断線が発生した場合の三相相電圧と線間電圧ベクトルの例
【図１（ｃ）】三相誘導型電動機が負荷として存在せず、主に抵抗負荷とする系統において、断線が発生した場合の三相相電圧と線間電圧ベクトルの例
【図２（ａ）】非接地配電線の１線を地絡した場合の、相電圧波形の例
【図２（ｂ）】非接地配電線の１線を地絡した場合の線間電圧波形の例
【図３（ａ）】本発明における断線検出回路の構成を説明する図
【図３（ｂ）】パルス変換回路の出力の位相関係を説明する図（健全時）
【図３（ｃ）】パルス変換回路の出力の位相関係を説明する図（Ｒ相断線時）
【図４】本発明における断線判定アルゴリズムの例
【図５】本発明にかかる断線検出システムの構成例を説明する図
【図６】本発明における断線判定アルゴリズムに補正処理を追加した例
【図７（ａ）】本発明にかかる断線検出回路に相電圧を絶対値と比較する回路を付加した構成を説明する図
【図７（ｂ）】本発明にかかる断線検出回路に相電圧相互を比較する回路を付加した構成を説明する図
【図８】本発明における線間電圧比較回路を付加した断線検出回路の構成を説明する図
【図９（ａ）】従来の電圧検出回路を備えた開閉器の構造を説明する図
【図９（ｂ）】本発明における断線検出装置子局における変圧器の接続状態を説明する図（単相変圧器追加）
【図９（ｃ）】本発明における断線検出装置子局における変圧器の接続状態を説明する図（三相変圧器接続）
【図１０】本発明における信号送受信選択回路の例を説明する図
【符号の説明】
【００６５】
１：断線検出回路
２：断線検出装置親局
３：断線検出装置子局
４：常開開閉器
５：順送開閉器
６：中央装置
７１：主変圧器
７２：遮断器（ＣＢ）
８：フィーダ区間
１１：電圧入力端子
１２：フィルタ
１３：加減算回路
１４：パルス変換回路
１５：マイコン
１６：絶対値回路
１７：平滑回路
１８：基準電圧発生回路
１９：線間電圧比較回路
１９１：論理積回路
２１：断線検出装置親局
２２：単相変圧器
２３：三相変圧器
３１：断線検出装置子局
３２：単相変圧器
３３：三相変圧器
３９：開閉器制御子局（自動化用子局）
４１：電圧検出器内蔵遠方制御開閉器
４３Ｒ：Ｒ相配電線
４３Ｓ：Ｓ相配電線
４３Ｔ：Ｔ相配電線
２１１，３１１：配電線搬送信号受信回路
２１２，３１２：配電線搬送信号切替回路
２１３，３１３：配電線搬送信号注入回路
ＶＲ：Ｒ相電圧
ＶＳ：Ｓ相電圧
ＶＴ：Ｔ相電圧
【図１（ａ）】
2006329893.tif 000005
【図１（ｂ）】
2006329893.tif 000006
【図１（ｃ）】
2006329893.tif 000007
【図２（ａ）】
2006329893.tif 000008
【図２（ｂ）】
2006329893.tif 000009
【図３（ａ）】
2006329893.tif 000010
【図３（ｂ）】
2006329893.tif 000011
【図３（ｃ）】
2006329893.tif 000012
【図４】
2006329893.tif 000013
【図５】
2006329893.tif 000014
【図６】
2006329893.tif 000015
【図７（ａ）】
2006329893.tif 000016
【図７（ｂ）】
2006329893.tif 000017
【図８】
2006329893.tif 000018
【図９（ａ）】
2006329893.tif 000019
【図９（ｂ）】
2006329893.tif 000020
【図９（ｃ）】
2006329893.tif 000021
【図１０】
2006329893.tif 000022