(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電線に設けられた開閉器子局に配置され、前記配電線での地絡事故を検出する地絡検出装置であって、
前記配電線に配置された電気信号検出器が検出した電気信号に基づいて、相毎の基準電圧を基準とした線電流ベクトルの変化ベクトルである電流変化ベクトルを生成する電流変化ベクトル生成手段と、
前記電流変化ベクトル生成手段によって生成された各電流変化ベクトルに基づいて、地絡事故が発生したか否かを判定する地絡判定手段と、
を備えていることを特徴とする地絡検出装置。
【請求項２】
前記電流変化ベクトル生成手段は、
前記電気信号検出器が検出した電流信号に基づいて各相の線電流ベクトルを生成し、前記電気信号検出器が検出した電圧信号に基づいて各相の電圧ベクトルを生成するベクトル生成手段と、
前記各相の電圧ベクトルを用いて、前記各相の線電流ベクトルを相毎の基準電圧を基準としたベクトルに変換し、当該変換後の各相の線電流ベクトルの変化ベクトルを演算する演算手段と、
を備えている、
請求項１に記載の地絡検出装置。
【請求項３】
前記電流変化ベクトル生成手段は、
前記電気信号検出器が検出した電流信号に基づいて各相の線電流ベクトルを生成し、前記電気信号検出器が検出した電圧信号に基づいて各相の電圧ベクトルを生成するベクトル生成手段と、
前記ベクトル生成手段が生成した各相の線電流ベクトルの変化ベクトルを演算し、前記ベクトル生成手段が生成した各相の電圧ベクトルを用いて、前記変化ベクトルを相毎の基準電圧を基準としたベクトルに変換する演算手段と、
を備えている、
請求項１に記載の地絡検出装置。
【請求項４】
前記相毎の基準電圧は、各相の相電圧である、
請求項１ないし３のいずれかに記載の地絡検出装置。
【請求項５】
前記相毎の基準電圧は、各相の線間電圧である、
請求項１ないし３のいずれかに記載の地絡検出装置。
【請求項６】
前記地絡判定手段は、前記電流変化ベクトル生成手段によって生成された各電流変化ベクトルのいずれか１つの大きさのみが所定の閾値より大きい場合に、地絡事故が発生したと判定する、
請求項１ないし５のいずれかに記載の地絡検出装置。
【請求項７】
前記地絡判定手段によって、大きさが所定の閾値より大きいと判定された電流変化ベクトルに対応する相を、地絡が発生した相であると判定する地絡相判定手段をさらに備えている、
請求項６に記載の地絡検出装置。
【請求項８】
前記地絡判定手段によって、大きさが所定の閾値より大きいと判定された電流変化ベクトルの位相に基づいて、地絡抵抗を算出する地絡抵抗算出手段をさらに備えている、
請求項６または７に記載の地絡検出装置。
【請求項９】
配電線での地絡事故を検出する地絡検出方法であって、
前記配電線に配置された電気信号検出器が検出した電気信号に基づいて、相毎の基準電圧を基準とした線電流ベクトルの変化ベクトルである電流変化ベクトルを生成する第１の工程と、
前記第１の工程で生成された各電流変化ベクトルに基づいて、地絡事故が発生したか否かを判定する第２の工程と、
を備えていることを特徴とする地絡検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電線に設けられた開閉器子局に配置され、前記配電線での地絡事故を検出する地絡検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配電線には複数の開閉器子局が設けられており、各開閉子局は、それぞれの位置で配電線の状態を検出して、検出結果を親局に送信している。親局は、各開閉子局から受信した検出結果に基づいて配電線全体の状態を把握し、開閉器を開閉する指示を、開閉器子局に送信する。各開閉子局では、過電流や地絡事故が検出される。
【０００３】
地絡事故の検出には、零相電圧または零相電流の大きさを用いる手法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。零相電圧（零相電流）は、開閉器が備えている零相電圧検出器（零相電流検出器）によって検出される。零相電圧検出器（零相電流検出器）は、地絡事故の検出のために、零相電圧（零相電流）を専用に検出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１７４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、開閉器には、過電流を検出するための電流検出器や、電圧を検出するための電圧検出器も備えられている。つまり、開閉器は、零相電圧検出器、零相電流検出器、電流検出器および電圧検出器の４つの検出器を備えている。したがって、開閉器が大きくなる上に、開閉器の製造コストが高くなる。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、零相電圧検出器および零相電流検出器を用いることなく地絡事故の検出を行うことができる地絡検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面によって提供される地絡検出装置は、配電線に設けられた開閉器子局に配置され、前記配電線での地絡事故を検出する地絡検出装置であって、前記配電線に配置された電気信号検出器が検出した電気信号に基づいて、相毎の基準電圧を基準とした線電流ベクトルの変化ベクトルである電流変化ベクトルを生成する電流変化ベクトル生成手段と、前記電流変化ベクトル生成手段によって生成された各電流変化ベクトルに基づいて、地絡事故が発生したか否かを判定する地絡判定手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電流変化ベクトル生成手段は、前記電気信号検出器が検出した電流信号に基づいて各相の線電流ベクトルを生成し、前記電気信号検出器が検出した電圧信号に基づいて各相の電圧ベクトルを生成するベクトル生成手段と、前記各相の電圧ベクトルを用いて、前記各相の線電流ベクトルを相毎の基準電圧を基準としたベクトルに変換し、当該変換後の各相の線電流ベクトルの変化ベクトルを演算する演算手段とを備えている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電流変化ベクトル生成手段は、前記電気信号検出器が検出した電流信号に基づいて各相の線電流ベクトルを生成し、前記電気信号検出器が検出した電圧信号に基づいて各相の電圧ベクトルを生成するベクトル生成手段と、前記ベクトル生成手段が生成した各相の線電流ベクトルの変化ベクトルを演算し、前記ベクトル生成手段が生成した各相の電圧ベクトルを用いて、前記変化ベクトルを相毎の基準電圧を基準としたベクトルに変換する演算手段とを備えている。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記相毎の基準電圧は、各相の相電圧である。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記相毎の基準電圧は、各相の線間電圧である。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記地絡判定手段は、前記電流変化ベクトル生成手段によって生成された各電流変化ベクトルのいずれか１つの大きさのみが所定の閾値より大きい場合に、地絡事故が発生したと判定する。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記地絡判定手段によって、大きさが所定の閾値より大きいと判定された電流変化ベクトルに対応する相を、地絡が発生した相であると判定する地絡相判定手段をさらに備えている。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記地絡判定手段によって、大きさが所定の閾値より大きいと判定された電流変化ベクトルの位相に基づいて、地絡抵抗を算出する地絡抵抗算出手段をさらに備えている。
【００１５】
本発明の第２の側面によって提供される地絡検出方法は、配電線での地絡事故を検出する地絡検出方法であって、前記配電線に配置された電気信号検出器が検出した電気信号に基づいて、相毎の基準電圧を基準とした線電流ベクトルの変化ベクトルである電流変化ベクトルを生成する第１の工程と、前記第１の工程で生成された各電流変化ベクトルに基づいて、地絡事故が発生したか否かを判定する第２の工程とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、電流変化ベクトル生成手段が相毎の電流変化ベクトルを生成し、地絡判定手段が各電流変化ベクトルに基づいて地絡事故が発生したか否かを判定する。電流変化ベクトルの生成には、零相電圧または零相電流を必要としない。したがって、零相電圧検出器および零相電流検出器を用いることなく地絡事故の検出を行うことができる。開閉器に零相電圧検出器および零相電流検出器を備える必要がないので、開閉器を小型軽量化することができ、また、開閉器の製造コストを削減することができる。
【００１７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る地絡検出装置を説明するための図である。
【図２】線電流ベクトルを相電圧基準のベクトルに変換する方法を説明するための図である。
【図３】地絡事故が発生したときの電流変化ベクトルを示すベクトル図である。
【図４】地絡検出装置が行う地絡検出処理の処理手順について説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
図１は、第1実施形態に係る地絡検出装置１を説明するための図であり、三相（ａ相、ｂ相、ｃ相）の配電線に設けられた開閉器子局３に配置されている状態を示している。開閉器子局３は、配電線に複数設けられている各開閉器２に対応して設けられており、親局との間で通信部３１を介して通信を行っている。開閉器子局３は、地絡検出装置１や過電流検出装置（図示しない）などを備えており、各種検出装置による検出結果を親局に送信する。親局は、各開閉器子局３から受信した検出結果に基づいて、各開閉器子局３に、対応する開閉器２を開閉する指示を送信する。なお、開閉器子局３は、各種検出装置による検出結果を表示するための表示装置なども備えているが、図１においては記載を省略している。
【００２１】
開閉器２は、親局からの指示に応じて、配電線の開路および閉路を行うものである。開閉器２は、各相の配電線に直列接続された開閉スイッチ２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備えており、開閉スイッチ２１ａ，２１ｂ，２１ｃを開閉することで、配電線の開路および閉路を行う。また、開閉器２は、開閉スイッチ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの上流側（電源側）に、電流検出器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３および電圧検出器ＶＴ１，ＶＴ２，ＶＴ３を備えている。
【００２２】
電流検出器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３は、それぞれ配置された配電線を流れる電流を検出するものであり、いわゆる計器用変流器（Current Transformer）である。電流検出器ＣＴ１はａ相の配電線に配置されており、電流検出器ＣＴ２はｂ相の配電線に配置されており、電流検出器ＣＴ３はｃ相の配電線に配置されている。電流検出器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３によってそれぞれ検出された電流信号ｉa，ｉb，ｉcは、地絡検出装置１に入力される。なお、電流検出器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３に代えて、他の構成の電流検出器（例えば、光電流測定など）を用いてもよい。
【００２３】
電圧検出器ＶＴ１，ＶＴ２，ＶＴ３は、それぞれ配電線間の線間電圧を検出するものであり、いわゆる計器用変圧器（Voltage Transformer）である。電圧検出器ＶＴ１はａ相の配電線とｂ相の配電線との間の線間電圧を検出し、電圧検出器ＶＴ２はｂ相の配電線とｃ相の配電線との間の線間電圧を検出し、電圧検出器ＶＴ３はｃ相の配電線とａ相の配電線との間の線間電圧を検出する。電圧検出器ＶＴ１，ＶＴ２，ＶＴ３によってそれぞれ検出された電圧信号ｖab，ｖbc，ｖcaは、地絡検出装置１に入力される。なお、電圧検出器ＶＴ１，ＶＴ２，ＶＴ３に代えて、他の構成の電圧検出器（例えば、コンデンサ分圧など）を用いてもよい。
【００２４】
なお、電圧検出器ＶＴ２およびＶＴ３で電圧信号ｖbc，ｖcaを検出する代わりに、電圧信号ｖabの位相を１２０°遅らせた信号を電圧信号ｖbcとし、電圧信号ｖabの位相を１２０°進めた信号を電圧信号ｖcaとして用いるようにしてもよい。つまり、少なくとも１つの線間電圧を検出することができればよい。
【００２５】
本実施形態においては、電流検出器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３および電圧検出器ＶＴ１，ＶＴ２，ＶＴ３が開閉スイッチ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの上流側（電源側）に配置されている場合について説明したが、これに限られない。電流検出器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３は、開閉スイッチ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの下流側（末端側）に配置されていてもよい。また、電圧検出器ＶＴ１，ＶＴ２，ＶＴ３は、開閉スイッチ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの下流側に配置されていてもよい。
【００２６】
地絡検出装置１は、配電線での地絡事故の発生を検出するものである。また、地絡検出装置１は、地絡事故が発生した相を判定し、地絡抵抗を算出する。地絡検出装置１は、電流検出器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３よりそれぞれ入力される電流信号ｉa，ｉb，ｉcと、電圧検出器ＶＴ１，ＶＴ２，ＶＴ３よりそれぞれ入力される電圧信号ｖab，ｖbc，ｖcaとに基づいて、地絡の検出、地絡相の判定、および、地絡抵抗の算出を行い、検出結果（判定結果、算出値）を通信部３１に出力する。通信部３１は、検出結果（判定結果、算出値）を親局に送信する。
【００２７】
地絡検出装置１は、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されており、電流変化ベクトル生成部１１、および、地絡判定部１２を備えている。
【００２８】
電流変化ベクトル生成部１１は、入力される電圧信号ｖab，ｖbc,ｖcaおよび電流信号ｉa，ｉb,ｉcに基づいて、各相電圧基準の線電流ベクトルの変化ベクトルを生成して出力するものである。電流変化ベクトル生成部１１は、ベクトル生成部１１ａ、演算部１１ｂ、および、記憶部１１ｃを備えている。
【００２９】
ベクトル生成部１１ａは、各相の線電流ベクトルおよび線間電圧ベクトルを生成するものである。ａ相の線電流ベクトルをＩａ，ｂ相の線電流ベクトルをＩｂ，ｃ相の線電流ベクトルをＩｃと表し、ｂ相に対するａ相の線間電圧ベクトルをＶａｂ，ｃ相に対するｂ相の線間電圧ベクトルをＶｂｃ，ａ相に対するｃ相の線間電圧ベクトルをＶｃａと表す。ベクトル生成部１１ａは、電流検出器ＣＴ１、ＣＴ２，ＣＴ３からそれぞれ入力される電流信号ｉa，ｉb,ｉcをデジタル信号に変換し、デジタルフィルタ（バンドパスフィルタ）で基本波の周波数（例えば６０Ｈｚ）成分のみを抽出し、それぞれ振幅および位相を検出し、これらに基づいて線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを生成する。また、ベクトル生成部１１ａは、電圧検出器ＶＴ１、ＶＴ２，ＶＴ３からそれぞれ入力される電圧信号ｖab，ｖbc,ｖcaをデジタル信号に変換し、デジタルフィルタで基本波の周波数成分のみを抽出し、それぞれ振幅および位相を検出し、これらに基づいて線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを生成する。ベクトル生成部１１ａは、生成した線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃおよび線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを演算部１１ｂに出力する。
【００３０】
演算部１１ｂは、ベクトル生成部１１ａより入力される線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを各相電圧基準のベクトルに変換し、変化ベクトルを生成して出力するものである。演算部１１ｂは、ベクトル生成部１１ａより入力される線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを、線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを用いて、各線間電圧基準のベクトルに変換し、位相を３０°遅らせることで各相電圧基準のベクトルに変換する。そして、各相電圧基準のベクトルに変換された線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを記憶部１１ｃに記憶させつつ、所定時間ｔ（例えば、数十〜数百ミリ秒）前の線電流ベクトルを記憶部１１ｃから読み出す。所定時間ｔが短すぎると、地絡事故による電流の変化の途中で、後述する電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを生成してしまい、適切に地絡を検出できない場合がある。一方、所定時間ｔが長すぎると、地絡事故の発生から検出までに時間がかかってしまう。したがって、地絡事故による電流の変化に係る時間より長い時間で、できるだけ短い時間を設定するのが望ましい。演算部１１ｂは、ベクトル生成部１１ａより入力されて各相電圧基準のベクトルに変換された線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃから、記憶部１１ｃから読み出された線電流ベクトルＩａ’，Ｉｂ’，Ｉｃ’をそれぞれ減算して、電流変化ベクトルΔＩａ（＝Ｉａ−Ｉａ’），ΔＩｂ（＝Ｉｂ−Ｉｂ’），ΔＩｃ（＝Ｉｃ−Ｉｃ’）を算出し、地絡判定部１２に出力する。
【００３１】
図２は、線電流ベクトルＩａを相電圧基準のベクトルに変換する方法を説明するための図である。線電流ベクトルＩａは時間によって変化するので、経過時間によらない線電流ベクトルＩａの変化を算出するためには、時間に関係ない基準に合わせる必要がある。本実施形態においては、線電流ベクトルＩａを相電圧ベクトルを基準にしたベクトルに変換している。図２（ａ）の左の図は、線電流ベクトルＩａおよび相電圧ベクトルＶａを示している。このときの線電流ベクトルＩａの位相をα、相電圧ベクトルＶａの位相をβとしている。線電流ベクトルＩａを相電圧ベクトルＶａを基準にしたベクトルに変換するということは、図２（ａ）の右の図のように、線電流ベクトルＩａの位相を、相電圧ベクトルＶａの位相βが０°になるように変更することであり、つまり、位相αから位相βを減算することである。本実施形態では、各線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃの位相から、それぞれ各線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａの位相を減算し、さらに、それぞれ３０°を減算することで、各線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを各相電圧基準のベクトルに変換している。
【００３２】
図２（ｂ）の左の図は、別のタイミング（所定時間ｔ前）での線電流ベクトルＩａおよび相電圧ベクトルＶａを、線電流ベクトルＩａ’および相電圧ベクトルＶａ’として示している。この場合、線電流ベクトルＩａ’を相電圧ベクトルＶａ’を基準にしたベクトルに変換すると、図２（ｂ）の右の図のようになる。線電流ベクトルＩａおよび線電流ベクトルＩａ’を、それぞれ相電圧基準のベクトルに変換することで、線電流ベクトルＩａ’から線電流ベクトルＩａへの変化を算出できるようになった。図２（ａ）および（ｂ）では、相電圧基準のベクトルに変換された線電流ベクトルＩａおよび線電流ベクトルＩａ’は、同じベクトルになっており、電流変化ベクトルΔＩａ＝Ｉａ−Ｉａ’はゼロになる。
【００３３】
図２（ｃ）の左の図は、別のタイミングでの線電流ベクトルＩａおよび相電圧ベクトルＶａを、線電流ベクトルＩａ’および相電圧ベクトルＶａ’として示している。この場合、線電流ベクトルＩａ’を相電圧ベクトルＶａ’を基準にしたベクトルに変換すると、図２（ｃ）の右の図のようになる。この場合、電流変化ベクトルΔＩａ＝Ｉａ−Ｉａ’は図示したベクトルになり、経過時間以外の理由で線電流ベクトルＩａが変化したことが判る。
【００３４】
また、各線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを各相電圧基準のベクトルに変換することで基準をあわせるので、各電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを同じベクトル図に表すことができる（後述する図３参照）。
【００３５】
なお、線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを各線間電圧基準のベクトルに変換する際に、例えば線間電圧ベクトルＶａｂを基準として変換し、その後、線電流ベクトルＩｂについては位相を１２０°進め、線電流ベクトルＩｃについては位相を１２０°遅らせるようにしてもよい。また、先に、線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃの変化ベクトルを生成し、各相電圧基準のベクトルに変換して出力するようにしてもよい。
【００３６】
なお、電流変化ベクトル生成部１１の構成は、上述したものに限定されず、各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを生成するものであればよい。また、ベクトル生成部１１ａの前段にアナログフィルタを設けるようにしてもよい。また、ベクトル生成部１１ａが所定時間ごとに線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃおよび線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを生成し、演算部１１ｂが前回入力された線電流ベクトルＩａ’，Ｉｂ’，Ｉｃ’と今回入力された線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃとから変化ベクトルを先に演算し、線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを用いて各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃに変換するようにしてもよい。
【００３７】
地絡判定部１２は、地絡事故が発生したか否かを判定するものであり、電流変化ベクトル生成部１１より入力される各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃ（以下では、単に「ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃ」と記載する場合がある）に基づいて、判定を行う。地絡判定部１２は、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃの大きさのうちいずれか１つのみが、所定の閾値Ｘを超えた場合に、地絡事故が発生したと判定する。各相の配電線間に接続された負荷が変動した場合や、短絡事故が発生した場合、断線事故が発生した場合などには、２つ以上の相で電流が変化するので、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃのいずれか２つ以上が大きくなる。本実施形態では、いずれか１つのみが大きくなった場合に地絡事故と判定するので、負荷変動や短絡、断線による誤検出を抑制することができる。閾値Ｘは、適切に地絡を検出することができ、微弱な電流の変動や測定誤差で誤検出しないような値が設定される。また、地絡判定部１２は、大きさが所定の閾値Ｘを超えたベクトル（ΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃ）に対応する相で、地絡事故が発生したと判定する。
【００３８】
図３は、地絡事故が発生したときのベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを示すベクトル図である。ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃの位相は、各相の相電圧を基準として表される。破線で示す円Ｃは、地絡事故が発生したと判定するための閾値Ｘを示している。ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃのいずれか１つの先端が円Ｃの外側に達している場合、ベクトルの大きさが閾値Ｘを超えているので、地絡事故が発生したと判定される。図３（ａ）は、ａ相が完全地絡した場合のものを示しており、図３（ｂ）は、ａ相が高抵抗地絡した場合のものを示している。
【００３９】
ａ相が地絡した場合、地絡の前後でａ相のみに大きな電流変化があるので、ベクトルΔＩａが大きくなる。一方、ｂ相およびｃ相の電流変化は小さいので、ベクトルΔＩｂ，ΔＩｃは小さい。図３においては、ベクトルΔＩｂ，ΔＩｃは小さすぎてベクトルが表示されていない。図３（ａ）および（ｂ）においては、ベクトルΔＩａの先端が円Ｃの外側に達しており、ベクトルの大きさが閾値Ｘを超えているので、地絡事故が発生したと判定される。また、ベクトルΔＩａの大きさが閾値Ｘを超えていることから、ａ相で地絡事故が発生したと判定される。
【００４０】
また、地絡事故の様相によって、ベクトルΔＩａの位相が変わってくる。図３（ａ）に示すように、ａ相が完全地絡した場合、ベクトルΔＩａの位相は約９０°進んでいる。地絡事故発生時、地絡相には通常の負荷電流に加え大地にも電流が流れる。完全地絡の場合は、対地静電容量により大地に流れる電流が約９０°の進み位相になる。したがって、地絡前後のベクトル差であるΔIaは位相が約９０°になる。一方、図３（ｂ）に示すように、ａ相が高抵抗地絡した場合、ベクトルΔＩａの位相は、約０°である。大地に流れる電流の位相は対地静電容量と地絡抵抗からなるインピーダンスによって決まるが、高抵抗で地絡した場合、地絡抵抗が対地静電容量より十分大きく対地静電容量分を無視することができ、大地に流れる電流の位相が約０°となる。したがって、地絡前後のベクトル差であるΔIaは位相が約０°になる。これらのことから、地絡抵抗の概算値を算出することができる。本実施形態においては、下記（１）式を用いて、位相θに基づいて、地絡抵抗の概算値Ｒを算出している。なお、厳密には、配電線の線路インピーダンスも関係するのであるが、線路インピーダンスは小さいので、これを無視して算出している。
Ｒ＝（Ｖａｂ・ｃｏｓθ）／（√３・ΔIa  ）    ・・・・  （１）
【００４１】
地絡判定部１２は、地絡事故が発生したと判定した場合、地絡事故が発生したこと、地絡相、および、地絡抵抗の情報を、通信部３１に出力する。通信部３１は、これらの情報を、親局に送信する。
【００４２】
次に、地絡検出装置１が行う地絡検出処理の処理手順について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４３】
図４は、地絡検出処理を説明するためのフローチャートである。当該処理は、地絡検出装置１が起動された時に開始される。
【００４４】
まず、電流検出器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３が検出した電流信号ｉa，ｉb，ｉc、および、電圧検出器ＶＴ１，ＶＴ２，ＶＴ３が検出した電圧信号ｖab，ｖbc，ｖcaが入力される（Ｓ１）。次に、入力された電流信号ｉa，ｉb，ｉcおよび電圧信号ｖab，ｖbc，ｖcaに基づいて、ベクトル生成部１１ａによって、線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃおよび線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａが生成される（Ｓ２）。具体的には、入力された信号がデジタル信号に変換されて、デジタルフィルタによって基本波の周波数成分のみが抽出されて、ベクトル化される。
【００４５】
次に、演算部１１ｂによって、各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃが生成される（Ｓ３）。具体的には、線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを、線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを用いて、各相電圧基準のベクトルに変換する。そして、各相電圧基準のベクトルに変換された線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃから、記憶部１１ｃから読み出された、所定時間ｔ前の線電流ベクトルＩａ’，Ｉｂ’，Ｉｃ’をそれぞれ減算することで算出される。
【００４６】
次に、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃに基づいて、地絡判定が行われる（Ｓ４）。具体的には、地絡判定部１２によって、各ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃの大きさが所定の閾値Ｘを超えたか否かが判定され、いずれか１つの大きさのみが閾値Ｘを超えた場合に、地絡事故が発生したと判定される。地絡事故が発生したと判定されなかった場合（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ１に戻って、ステップＳ１〜Ｓ５が繰り返される。
【００４７】
一方、地絡事故が発生したと判定された場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、地絡相が判定される（Ｓ６）。具体的には、大きさが閾値Ｘを超えたベクトル（ΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃ）に対応する相で、地絡事故が発生したと判定される。そして、大きさが閾値Ｘを超えた（地絡相の）ベクトル（ΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃ）の位相θに基づいて、下記（１）式を用いて、地絡抵抗の概算値Ｒが算出される（Ｓ７）。そして、判定結果（地絡事故が発生したこと、地絡相、および、地絡抵抗の情報）が、通信部３１を介して、親局に送信され（Ｓ８）、ステップＳ１に戻る。
【００４８】
次に、本実施形態に係る地絡検出装置の作用および効果について説明する。
【００４９】
本実施形態によると、電流検出器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３によって検出された電流信号ｉa，ｉb，ｉc、および、電圧検出器ＶＴ１，ＶＴ２，ＶＴ３によって検出された電圧信号ｖab，ｖbc，ｖcaが、ベクトル生成部１１ａによってベクトル化される。そして、演算部１１ｂによって、線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃおよび線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａに基づいて、各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃが生成される。地絡判定部１２は、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃに基づいて、地絡の判定を行う。ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃの生成には、零相電圧または零相電流を必要としない。したがって、零相電圧検出器および零相電流検出器を用いることなく地絡事故の検出を行うことができる。開閉器に零相電圧検出器および零相電流検出器を備える必要がないので、開閉器を小型軽量化することができ、また、開閉器の製造コストを削減することができる。
【００５０】
また、本実施形態によると、地絡判定部１２は、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃに基づいて、地絡相を判定することができる。また、地絡判定部１２は、地絡抵抗の概算値Ｒを算出することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、電圧検出器ＶＴ１、ＶＴ２，ＶＴ３がそれぞれ配電線間の線間電圧を検出する場合について説明したが、電圧検出器ＶＴ１、ＶＴ２，ＶＴ３がそれぞれ配電線の相電圧を検出するようにしてもよい。
【００５２】
本実施形態では、地絡の判定のために、各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを用いたが、これに限られない。例えば、各線間電圧基準の電流変化ベクトルを用いるようにしてもよい。また、各相電圧に所定の位相を加算した電圧（例えば、各相電圧をそれぞれ１０°ずつずらした電圧）を基準とした場合の電流変化ベクトルを用いてもよい。つまり、相毎の基準電圧を基準とした電流変化ベクトルを用いればよい。
【００５３】
本発明に係る地絡検出装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る地絡検出装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００５４】
１  地絡検出装置
１１  電流変化ベクトル生成部
１１ａ  ベクトル生成部
１１ｂ  演算部
１１ｃ  記憶部
１２  地絡判定部（地絡判定手段、地絡相判定手段、地絡抵抗算出手段）
２  開閉器
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  開閉スイッチ
ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３  電流検出器
ＶＴ１，ＶＴ２，ＶＴ３  電圧検出器
３  開閉器子局
３１  通信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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