(57)【要約】【課題】地絡事故時に発生する零相電流と零相電圧との位相差を検出することにより地絡の方向を検出する地絡方向検出装置において、位相差の検出誤差を低減させる。【解決手段】零相電流検出装置から得られる零相電流検出信号がピークを迎えるタイミングを検出する零相電流ピーク検出手段７１と、零相電圧検出装置から得られる零相電圧検出信号がピークを迎えるタイミングを検出する零相電圧ピーク検出手段７２とを設け、零相電流ピーク検出手段７１により検出されたタイミングと零相電圧ピーク検出手段７２より検出されたタイミングとの差を求めることにより零相電流検出信号及び零相電圧検出信号の位相差を検出する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相配電線から零相電流を検出する零相電流検出装置と、前記三相配電線から零相電圧を検出する零相電圧検出装置と、前記零相電流検出装置及び零相電圧検出装置からそれぞれ得られる零相電流検出信号及び零相電圧検出信号の位相差を検出する位相差検出部とを備えた地絡方向検出装置において、
前記零相電流検出信号がピークを迎えるタイミングである第１のピークタイミングを検出する零相電流ピーク検出手段と、前記零相電圧検出信号がピークを迎えるタイミングである第２のピークタイミングを検出する零相電圧ピーク検出手段とを具備し、
前記位相差検出部は、前記第１のピークタイミングと前記第２のピークタイミングとの差を求めることにより前記零相電流検出信号及び零相電圧検出信号の位相差を検出するように構成されていること、
を特徴とする地絡方向検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統に接地された区分開閉器等に接続されて、地絡事故事故点の方向を検出する地絡方向検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地絡方向を検出する方法として、特許文献１に示されているように、三相配電線から検出した零相電流と零相電圧の位相差から地絡事故点の方向を検出する方法が知られている。このような方法で地絡事故点の方法を検出する地絡方向検出装置は、三相配電線から零相電流を検出する零相電流検出装置と、三相配電線から零相電圧を検出する零相電圧検出装置と、零相電流検出装置及び零相電圧検出装置からそれぞれ得られる零相電流検出信号及び零相電圧検出信号の位相差を検出する位相差検出部とにより構成される。
【０００３】
従来の地絡方向検出装置では、位相差検出部が、零相電流検出信号の零クロス点を検出する零クロス検出手段と、零相電圧検出信号の零クロス点を検出する零クロス検出手段とを備えていて、これらの零クロス検出手段によりそれぞれ検出される零相電流及び零相電圧の零クロス点の差を求めることにより、零相電流と零相電圧の位相差を検出するように構成されていた。
【０００４】
図５は、零相電流と零相電圧の位相差を、両者の零クロス点の差から検出する方法の一例を示したもので、同図（Ａ）は零相電流の検出信号Ｉoを示し、同図（Ｂ）は零相電流の検出信号Ｉoを、入力信号のレベルが０Ｖよりも大きいときにハイレベルの信号を出力する波形整形回路によりを波形整形して得た矩形波信号Ｉqo′を示している。また図５（Ｃ）は零相電圧の検出信号Ｖoを示し、同図（Ｄ）は、零相電圧の検出信号Ｖoを、入力信号のレベルが０Ｖよりも大きいときにハイレベルの信号を出力する波形整形回路により波形整形して得た矩形波信号Ｖqo′を示している。従来の方法では、矩形波信号Ｉqo′の立ち上がり（零相電流の零クロス点）と、矩形波信号Ｖqo′の立ち上がり（零相電圧の零クロス点）との差から、位相差Δｔを求めていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３５５９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
配電系統において発生した地絡事故が、零インピーダンスを通して地絡する完全地絡であれば、零相電流検出信号Ｉoの波形が正弦波になるが、配電線に何物かが接触すること（他物接触）により比較的大きなインピーダンスを通して地絡事故が発生した場合や、ギャップ地絡が発生した場合には、図６に示すように零相電流検出信号Ｉoの波形が大きく歪む上に、その波高値が微小になる。
【０００７】
零相電流検出信号Ｉoの波形歪みが大きくない場合には、従来の地絡方向検出装置のように、零相電流検出信号Ｉo及び零相電圧検出信号Ｖoの零クロス点から零相電流と零相電圧の位相差を検出しても大きな誤差は生じない。しかしながら、図６に示したように、零相電流検出信号Ｉoの波形歪みが大きく、その波高値が小さい場合には、零相電流検出信号の零クロス点を正確に検出することができないため、零相電流検出信号の零クロス点と零相電圧検出信号の零クロス点とから零相電流と零相電圧の位相差を検出すると検出誤差が大きくなり、地絡方向の検出を誤るおそれがあった。
【０００８】
本発明の目的は、零相電流検出信号の波形歪みが大きく、その波高値が小さい場合でも、零相電流と零相電圧の位相差を大きな誤差を伴うことなく検出することができるようにして、地絡方向の検出を正確に行うことができるようにした地絡方向検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、三相配電線から零相電流を検出する零相電流検出装置と、三相配電線から零相電圧を検出する零相電圧検出装置と、零相電流検出装置及び零相電圧検出装置からそれぞれ得られる零相電流検出信号及び零相電圧検出信号の位相差を検出する位相差検出部とを備えた地絡方向検出装置に係わるものである。
【００１０】
本発明においては、零相電流検出信号がピークを迎えるタイミングである第１のピークタイミングを検出する零相電流ピーク検出手段と、零相電圧検出信号がピークを迎えるタイミングである第２のピークタイミングを検出する零相電圧ピーク検出手段とが設けられ、第１のピークタイミングと第２のピークタイミングとの差を求めることにより零相電流検出信号及び零相電圧検出信号の位相差を検出するように位相差検出部が構成されている。
【００１１】
零相電流検出信号の波形歪みが大きい場合でも、そのピーク点の検出は比較的容易に行うことができる。従って、上記のように、零相電流検出信号のピーク点と零相電圧検出信号のピーク点との差から両信号の位相差を検出するようにすると、零相電流検出信号及び零相電圧検出信号の零クロス点から両信号の位相差を検出する場合に比べて位相差の検出誤差を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、検出が容易な零相電流検出信号のピーク点と零相電圧検出信号のピーク点との差から両信号の位相差を検出するようにしたので、他物接触による地絡や、ギャップ地絡が生じて零相電流検出信号の波形歪みが大きくなり、その波高値が小さくなった場合でも、零相電流と零相電圧の位相差の検出を的確に行うことができる。従って本発明によれば、零相電流と零相電圧の位相差の検出誤差を少なくして、地絡方向の検出を誤る確率を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の構成を概略的に示したブロック図である。
【図２】図１に示された開閉器内の構成例を示した回路図である。
【図３】本発明に係わる地絡方向検出装置の一実施形態を示したブロック図である。
【図４】本発明による地絡方向検出装置において零相電流と零相電圧の位相差を検出する方法を説明するための波形図である。
【図５】従来の地絡方向検出装置において行われていた零相電流と零相電圧の位相差を検出する方法を説明するための波形図である。
【図６】他物接触による地絡やギャップ地絡が発生したときに得られる零相電流検出信号及び零相電圧検出信号の波形の一例を示した波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態のハードウェアの構成を示したもので、同図において、１ａ，１ｂ及び１ｃはＡ，Ｂ，Ｃ三相の配電線、２は配電線の途中に挿入された区分開閉器である。３は本発明に係わる地絡方向検出装置、４は、例えばＡ相及びＣ相の配電線間の電圧を地絡方向検出装置３に電源電圧として取り込むトランスである。
【００１５】
図１に示された地絡方向検出装置３は、トランス４から与えられる単相交流電圧を整流して一定の直流電圧を出力する電源３０１と、３０２はマイクロプロセッサを備えて、電源３０１から電源電圧が与えられて動作する信号処理部、３０３は、開閉器２内に設けられた零相変流器や零相電圧変成器等の計測器から与えられる情報を信号処理部３０２に入力する計測情報インターフェース、３０４は信号処理部３０２により判定された地絡方向などの判定結果を表示する表示部である。
【００１６】
図２は開閉器２内の構成を示したもので、同図において４ａないし４ｃは配電線１ａないし１ｃに対してそれぞれ直列に接続されたスイッチ、ＺＣＴは三相の配電線を流れる零相電流を検出して零相電流検出信号を出力する零相変流器、ＺＰＤは零相電圧を検出して零相電圧検出信号を出力するコンデンサ型零相電圧変成器である。ＺＰＤは、一端が共通接続され、他端が配電線１ａないし１ｃに接続されたコンデンサＣ1aないしＣ1c及びこれらのコンデンサの一端の共通接続点に一端が接続されたコンデンサＣ2からなるコンデンサ分圧回路と、コンデンサＣ2の両端に得られるコンデンサ分圧回路の出力電圧が一次巻線に印加された計器用変圧器ＰＴとからなっている。この例ではまた、過電流を検出するためにＡ相の電流及びＣ相の電流を検出する変流器ＣＴａ及びＣＴｂが開閉器２内に設けられている。零相変流器ＺＣＴ，零相電圧変成器ＺＰＤ及び変流器ＣＴａ，ＣＴｂの出力は、出力端子ｕ1ないしｕ5とこれらの出力端子に接続された信号ケーブルとを通して地絡方向検出装置３の計測情報インターフェース３０３に入力されている。
【００１７】
本実施形態の地絡方向検出装置３の信号処理部３０２には、図３に示したように、零相変流器ＺＣＴから得られる零相電流検出信号Ｉoから基本波成分を取り出す第１のローパスフィルタ５１と、フィルタ５１の出力を増幅する第１の増幅部６１と、増幅部６１により増幅された零相電流検出信号がピークを迎えるタイミングを第１のピークタイミングとして検出する零相電流ピーク検出手段７１と、零相電圧変成器ＺＰＤから得られる零相電圧検出信号Ｖoから基本波成分を取り出す第２のローパスフィルタ５２と、フィルタ５２の出力を増幅する第２の増幅部６２と、増幅部６２により増幅された零相電圧検出信号がピークを迎えるタイミングを第２のピークタイミングとして検出する零相電圧ピーク検出手段７２と、零相電流ピーク検出手段７１及び零相電圧ピーク検出手段７２によりそれぞれ検出された第１及び第２のピーク検出タイミングから零相電流検出信号と零相電圧検出信号との位相差を検出する位相差検出部８０とが設けられている。位相差検出部８０は、零相電流検出信号と零相電圧検出信号との位相差を検出するとともに、検出した位相差から地絡事故点の方向を判定して、その判定結果を表示部３０４に与える。
【００１８】
図３に示した各部のうち、ローパスフィルタ５１，５２及び増幅部６１，６２はハードウェア回路により構成され、ピーク検出手段７１，７２と位相差検出部８０とはマイクロプロセッサにより構成される。
【００１９】
零相電流ピーク検出手段７１は、増幅部６１から出力される零相電流検出信号Ｉoの基本波成分の瞬時値を一定のサンプリング周期でサンプリングしてサンプリングした値をデジタル変換し、零相電流検出信号Iｏの瞬時値をサンプリングする毎に、新たにサンプリングした信号のデジタル値を前回サンプリングした信号のデジタル値と比較することにより、零相電流検出信号が正負の各ピークを迎えるタイミングを検出する。
【００２０】
零相電流ピーク検出手段７１は、例えば図４（Ｂ）に示したように、同図（Ａ）に示した零相電流検出信号Ｉoが正のピークを迎えるタイミングから負のピークを迎えるタイミングまでの期間Ｔi1と、零相電流検出信号Ｉoが負のピークを迎えるタイミングから正のピークを迎えるタイミングまでの期間Ｔi2とを区別して検出し、これらの期間のうち、例えば、零相電流検出信号Ｉoが正のピークを迎えるタイミングから負のピークを迎えるタイミングまでの期間Ｔi1を位相差検出区間として、その開始タイミングｔ1を第１のタイミングとして記憶する。
【００２１】
零相電圧ピーク検出手段７２は、増幅部６２から出力される零相電圧検出信号の基本波成分の瞬時値を一定のサンプリング周期でサンプリングしてサンプリングした値をデジタル変換し、零相電圧検出信号の瞬時値をサンプリングする毎に、新たにサンプリングした信号のデジタル値を前回サンプリングした信号のデジタル値と比較することにより、零相電圧検出信号が正負の各ピークを迎えるタイミングを検出する。
【００２２】
零相電圧ピーク検出手段７２は、例えば図４（Ｄ）に示したように、同図（Ｃ）に示した零相電圧検出信号Ｖoが正のピークを迎えるタイミングから負のピークを迎えるタイミングまでの期間Ｔv1と、零相電圧検出信号Ｖoが負のピークを迎えるタイミングから正のピークを迎えるタイミングまでの期間Ｔv2とを区別して検出し、これらの期間のうち、例えば、零相電圧検出信号Ｖoが正のピークを迎えるタイミングから負のピークを迎えるタイミングまでの期間Ｔv1を位相差検出区間として、その開始タイミングｔ2を第２のタイミングとして記憶する。
【００２３】
位相差検出部８０は、上記第１のタイミングｔiと第２のタイミングｔ2との差を演算することにより、零相電流検出信号Ｉoと零相電流検出信号Ｖoとの位相差を求め、求めた位相差に基づいて地絡事故点の方向を判定して、その結果を表示部３０４に表示させる。
【００２４】
図６に示したように、零相電流検出信号の波形歪みが大きい場合でも、そのピーク点の検出は比較的容易に行うことができる。従って、上記のように、零相電流検出信号Ｉoのピーク点と零相電圧検出信号Ｖoのピーク点との差から両信号の位相差を検出するようにすると、零相電流検出信号及び零相電圧検出信号の零クロス点から両信号の位相差を検出する場合に比べて位相差の検出誤差を少なくすることができる。
【００２５】
上記の実施形態では、零相電流検出装置として零相変流器ＺＣＴを用いているが、三相の配電線電流を検出する変流器を設けて、これらの変流器の出力を加算することにより、零相電流を検出するように零相電流検出装置を構成することもできる。また零相電圧変成器ＺＰＤを用いる代りに三相の相電圧をそれぞれ検出する計器用変圧器の出力を加算することにより零相電圧を検出するように零相電圧検出装置を構成することもできる。
【符号の説明】
【００２６】
１ａ〜１ｃ  三相の配電線
２  区分開閉器
３  地絡方向表示装置
５１  第１のローパスフィルタ
５２  第２のローパスフィルタ
６１  第１の増幅部
６２  第２の増幅部
７１  第１のピーク検出手段
７２  第２のピーク検出手段
８０  位相差検出部
【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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