(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流の主回路に接続された三次巻線付変流器の二次側と三次側のそれぞれで測定された地絡電流を相ごとに加算して、前記主回路における地絡電流を算出する加算部を備え、
前記三次巻線付変流器の前記二次側の各相は前記主回路に並列に接続され、前記三次側の各相は前記主回路に直列に接続され、
地絡事故発生時において、
前記三次側の各相には地絡電流の３分の１の地絡電流が流れ、
前記二次側の健全相には、前記三次側の地絡電流と同じ大きさの地絡電流が、前記三次側の地絡電流を打ち消す方向に流れ、
前記二次側の事故相には、前記二次側の健全相に流れる地絡電流が流れ込み、
前記加算部は、前記二次側の地絡電流と前記三次側の地絡電流を相ごとに加算することで、前記主回路の事故相に流れる地絡電流を算出することを特徴とする地絡電流測定装置。
【請求項２】
三相交流の主回路に接続された三次巻線付変流器の二次側と三次側のそれぞれで測定された地絡電流を相ごとに加算して、前記主回路における地絡電流を算出する地絡電流測定方法であって、
前記三次巻線付変流器の前記二次側の各相は前記主回路に並列に接続され、前記三次側の各相は前記主回路に直列に接続され、
地絡事故発生時において、
前記三次側の各相には地絡電流の３分の１の地絡電流が流れ、
前記二次側の健全相には、前記三次側の地絡電流と同じ大きさの地絡電流が、前記三次側の地絡電流を打ち消す方向に流れ、
前記二次側の事故相には、前記二次側の健全相に流れる地絡電流が流れ込み、
前記二次側の地絡電流と前記三次側の地絡電流を相ごとに加算することで、前記主回路の事故相に流れる地絡電流を算出することを特徴とする地絡電流測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、三次巻線付変流器が接続された三相交流の主回路において、地絡事故発生時の地絡電流を測定するための地絡電流測定装置及び地絡電流測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三相交流の回路（以下、「主回路」という）に流れる電流を測定するために、変流器が用いられる。主回路を流れる電流を変流器の二次巻線側から取出し、電流測定装置によって測定する。主回路において地絡事故が生じたときには、地絡電流が発生する。この地絡電流を検出するために、変流器の残留回路を利用する方法がある。ただし、地絡電流は非常に小さい場合があり、残留回路では測定に十分な地絡電流が得られないことがある。地絡電流を検出するために、三次巻線付変流器が用いられることがある。三次巻線付変流器は、二次巻線と同一鉄心に三次巻線が巻かれたものである。三次巻線は三相分をΔ接続し、主回路に直列に接続される。地絡事故時、三次巻線には地絡電流の３分の１に相当する電流が流れる。三次巻線側に流れる電流を測定することで、地絡電流が小さい場合でも検出が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０４８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
地絡事故の復旧には、事故点を特定する必要がある。事故点の特定には、主回路に流れる地絡電流を正確に測定する必要がある。主回路において地絡電流は事故相にのみ流れる。しかしながら、三次巻線付変流器では、事故相に接続された回路だけでなく健全相に接続された回路にも地絡電流が流れる現象が発生する。そのため、三次巻線付変流器の二次巻線と三次巻線に流れる地絡電流を測定しても、主回路に流れる地絡電流を正確に把握することができなかった。
【０００５】
上述した課題を解決するために、実施形態は、三相交流の主回路に流れる地絡電流を正確に測定することができる地絡電流測定装置及び地絡電流測定方法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】
【０００６】
実施形態の地絡電流測定装置は、三相交流の主回路に接続された三次巻線付変流器の二次側と三次側のそれぞれで測定された地絡電流を相ごとに加算して、前記主回路における地絡電流を算出する加算部を備え、前記三次巻線付変流器の前記二次側の各相は前記主回路に並列に接続され、前記三次側の各相は前記主回路に直列に接続され、地絡事故発生時において、前記三次側の各相には地絡電流の３分の１の地絡電流が流れ、前記二次側の健全相には、前記三次側の地絡電流と同じ大きさの地絡電流が、前記三次側の地絡電流を打ち消す方向に流れ、前記二次側の事故相には、前記二次側の健全相に流れる地絡電流が流れ込み、前記加算部は、前記二次側の地絡電流と前記三次側の地絡電流を相ごとに加算することで、前記主回路の事故相に流れる地絡電流を算出する。
【０００７】
実施形態の地絡電流測定方法は、三相交流の主回路に接続された三次巻線付変流器の二次側と三次側のそれぞれで測定された地絡電流を相ごとに加算して、前記主回路における地絡電流を算出する地絡電流測定方法であって、前記三次巻線付変流器の前記二次側の各相は前記主回路に並列に接続され、前記三次側の各相は前記主回路に直列に接続され、地絡事故発生時において、前記三次側の各相には地絡電流の３分の１の地絡電流が流れ、前記二次側の健全相には、前記三次側の地絡電流と同じ大きさの地絡電流が、前記三次側の地絡電流を打ち消す方向に流れ、前記二次側の事故相には、前記二次側の健全相に流れる地絡電流が流れ込み、前記二次側の地絡電流と前記三次側の地絡電流を相ごとに加算することで、前記主回路の事故相に流れる地絡電流を算出する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】三相交流の主回路、三次巻線付変流器及び実施形態に係る地絡電流測定装置の構成を示す図である。
【図２】地絡電流測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】地絡事故時に主回路に流れる地絡電流を示すグラフである。
【図４】（ａ）は地絡事故時に三次巻線付き変流器の二次側に流れる電流を示す図であり、（ｂ）は三次側に流れる電流を示す図である。
【図５】地絡事故時の主回路及び三次巻線付変流器の電流の流れを示す図である。
【図６】加算部における加算処理を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
【００１０】
［構成］
図１に示すように、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相からなる三相交流の主回路２に、三次巻線付変流器（以下、「三次巻線付ＣＴ」という）３が接続されている。三次巻線付ＣＴは二次巻線４と同一鉄心に三次巻線５が巻かれた変流器である。三次巻線付ＣＴ３の二次巻線４の三相は主回路２に並列接続されている。三次巻線付ＣＴ３の三次巻線５は、三相分がΔ接続され、主回路２に直列に接続されている。二次巻線４及び三次巻線５には、それぞれに流れる電流を測定する電流計６が接続されている。電流計６は、二次巻線側（以下、単に「二次側」ともいう）については、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相それぞれに流れる電流の値を測定する。三次巻線側（以下、単に「三次側」ともいう）については、電流計６は主回路に直列に接続された三次巻線５に流れる電流を測定する。電流の測定は、所定のサンプリング時間毎に行うと良い。
【００１１】
実施形態に係る地絡電流測定装置１は、メモリとＣＰＵ等の演算制御装置を含み構成され、電流計６と有線又は無線により接続されている。演算制御装置はＲＯＭに記憶されたプログラムの実行によってソフトウェア処理を行い、図２に示す構成を実現する。図２に示すように、地絡電流測定装置１は、通信部１１、加算部１３及びデータベース１４で構成される。データベース１４はＲＯＭ，ＲＡＭ，ＰＰＲＡＭ等の記憶媒体から構成される。
【００１２】
通信部１１は、ＵＳＢ、ＳＤ、ＣＡＴ−５など、電流計６と信号線を介して有線通信するためのポートを含むようにしても良い。あるいは、通信部１１は、無線受信機を含むようにしても良い。無線受信機は、ＩＥＥＥ  ８０２．１１、ＩＥＥＥ  ８０２．１６、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short-Range Communication）又は他の適当な無線通信方式を用いて二次側電流計６と通信を行うようにしても良い。通信部１１は、電流計６で測定された、二次巻線４の三相それぞれの電流値と、三次巻線５のＴ相の電流値を受信する。受信タイミングは、電流計での測定タイミングと同様としても良いし、あるいは地絡事故発生後に、事故発生時付近のデータをまとめて受信するようにしても良い。
【００１３】
通信部１１は、受信した電流値をデータベース１４に記憶させる。三次側についてはＴ相のみの電流値を受信するが、上述したように全ての相において同じ電流が流れるため、Ｔ相の電流値をＲ，Ｓ及びＴ相それぞれの電流値として記憶させる。したがって、データベース１４には、三次巻線付ＣＴ３の二次側及び三次側の各相の電流値が、サンプリング時間毎に格納されている。
【００１４】
加算部１３は、ＣＰＵ及びＲＡＭ等から構成される。加算部１３は、データベース１４を参照し、三次巻線付ＣＴ３の二次側及び三次側の電流値を、Ｒ，Ｓ及びＴ相毎に加算する。加算部１３は、加算した各相の電流値をデータベース１４に記憶させる。
【００１５】
［作用効果］
実施形態の地絡電流測定装置１の作用を、図３〜図６を用いて説明する。ここでは、一例として、主回路２の三相のうち、Ｒ相において地絡事故１００が発生した場合を説明する。
【００１６】
図３は、地絡事故時に主回路２に流れる地絡電流を示したグラフである。図３に示すように、地絡事故時、事故相のＲ相のみに地絡電流が流れ、健全相のＳ相及びＴ相には地絡電流は流れない。一方、図４（ａ）は、地絡事故時に三次巻線付ＣＴ３の二次側に流れる地絡電流を示したグラフであり、図４（ｂ）は三次側に流れる地絡電流を示したグラフである。図４（ａ）に示すように、二次側の事故相に接続されたＲ相に流れる地絡電流は主回路２の地絡電流と一致せず、更に、二次側では健全相に接続されたＳ，Ｔ相にも地絡電流が流れている。図４（ｂ）に示すように、三次側に流れる地絡電流も、主回路２の地絡電流とは一致しない。
【００１７】
ここで、地絡事故時に二次側の健全相にも地絡電流が流れる原因を、図５を用いて説明する。地絡事故時には、主回路２の事故相であるＲ相には、３Ｉ０の地絡電流１６が流れるとする。三次巻線付ＣＴ３の場合、三次側に主回路２を流れる地絡電流１６の３分の１であるＩ０の地絡電流１７が流れる。三次側は、上述したように主回路に対して各相が直列に接続されているため、地絡電流１７は各相に直列で流れる。
【００１８】
一方、主回路２の健全相であるＳ相及びＴ相には、地絡電流が流れていない。すると、三次側と同一鉄心に巻かれた二次側のＳ相及びＴ相には、三次側のＳ相及びＴ相に流れる電流を打ち消す方向にＩ０の地絡電流１８が流れる。Ｓ相及びＴ相のそれぞれに流れるＩ０の電流１８は、そのまま並列に接続された事故相のＲ相に流れる。よって、二次側のＲ相には、三次側と同じ方向に、２Ｉ０の地絡電流１９が流れることになる。
【００１９】
このように、三次巻線付ＣＴ３において、二次側及び三次側で測定される地絡電流１７，１８，１９が主回路２に流れる地絡電流１６と一致せず、かつ二次側の健全相に接続された相にも地絡電流１８が流れる。そのため、主回路２に流れる地絡電流１６を正確に測定することができなかった。ここで、着目されることは、二次側のＳ相及びＴ相は、三次側のＳ相及びＴ相とは異なる向きに、同じ大きさの地絡電流が流れることである。そこで、二次側のＳ相及びＴ相の地絡電流１８を、三次側の地絡電流１７と加算すると、地絡電流は相殺される。一方、二次側のＲ相の地絡電流１９は、三次側の地絡電流１７と同じ向きに流れている。更に、二次側のＲ相の地絡電流１９は、並列接続されたＳ相及びＴ相のそれぞれに流れたＩ０の地絡電流１７が流れ込んだものである。すなわち、二次側のＲ相の地絡電流１９は、主回路の地絡電流１６の３分の２に相当する。よって、図６に示すように、２Ｉ０の二次側のＲ相の地絡電流１９とＩ０の三次側の地絡電流１７を加算すると、主回路２の事故相であるＲ相に流れる３Ｉ０の地絡電流１６と同じとなる。
【００２０】
したがって、健全相にも地絡電流が流れてしまう三次巻線付ＣＴ３においても、二次側と三次側の電流値を相ごとに加算する処理を行えば、健全相に流れる地絡電流１８は打ち消され、主回路２の事故相を流れる地絡電流１６を算出することができる。
【００２１】
そこで、実施形態の地絡電流測定装置１では、加算部１３を備える。加算部１３において、図６に示すように、主回路２に接続された三次巻線付ＣＴ３の二次側と三次側のそれぞれで測定された地絡電流を相ごとに加算する処理を行い、主回路２における地絡電流を算出する。これによって、加算という簡潔な処理によって、正確に地絡電流を測定することができ、利便性が高い。
【００２２】
具体的には、地絡電流測定装置１は、通信部１１を更に備え、通信部１１が電流計６で測定された二次側及び三次側それぞれの電流値を受信し、データベース１４に記憶させる。加算部１３は、データベース１４を参照して、相互との電流値の加算処理を行う。また、加算して算出した主回路２の地絡電流の値は、データベース１４に記憶させる。
【００２３】
算出した地絡電流値を、通信装置を介して他の機器に出力し、様々な処理に利用しても良い。例えば、事故点標定装置において地絡事故１００の地点を標定する処理に用いても良い。なお、地絡電流測定装置１と同じ演算制御装置に他の処理を行う処理部を備えるようにしても良い。その場合は、他の処理を行う処理部が、データベース１４を参照して地絡電流値を取得すると良い。
【００２４】
［その他の実施形態］
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００２５】
上記実施形態では、一つの電流計６で三次巻線付変流器３の二次側及び三次側の両方の電流を計測するようにしたが、二次側と三次側で別々の電流計を設けるようにしても良い。その場合は、地絡電流測定装置１の通信部１１は、二次側の電流計と三次側の電流計のそれぞれと通信を行い、各電流計で測定された電流値を受信するようにすると良い。
【符号の説明】
【００２６】
１      地絡電流測定装置
２      主回路
３      三次巻線付変流器（三次巻線付ＣＴ）
４      二次巻線
５      三次巻線
６      電流計
１１    通信部
１３    加算部
１４    データベース
１００  地絡事故
【図１】
0006625866.tif 000002
【図２】
0006625866.tif 000003
【図３】
0006625866.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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