(57)【要約】【課題】簡易かつ小規模の回路構成であって、絶縁抵抗測定機能をも備えた地絡故障検出装置および該地絡故障検出装置を用いた地絡故障遠隔監視システムを提供する。【解決手段】検出回路２０内部の変流器ＣＴ２は、電源回路１０の信号電圧Ｅを受けて接地線ＬＥを還流する地絡電流Ｉ０を検出する。ローパスフィルタ回路ＬＦは、検出した地絡電流Ｉ０の低周波数成分のみを通過させる。地絡電流Ｉ０は、ローパスフィルタ回路ＬＦから補償回路の補償用抵抗ｒと補償用コンデンサｑとに分流される。このうち補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒは、位相差検出部２へと伝送される。位相差検出部２は、補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒと電源回路１０からの信号電圧Ｅとの位相差を検出する。制御部３は、検出結果信号を受けると、位相差を「０」とする制御信号を補償用抵抗ｒに入力して抵抗値を調整し、対地静電容量の影響を補償する。【選択図】        図１
2004317164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧電線路に発生した地絡故障を検出する地絡故障検出装置であって、
前記低圧電線路の変圧器の中性点に配された接地線に対して、商用周波数よりも低周波の信号電圧を印加する電源回路と、
前記信号電圧に応じて、前記低圧電線路から前記接地線に還流される地絡電流に基づいて地絡故障を検出する検出回路とを含み、
前記検出回路は、
前記接地線に配され、前記地絡電流を前記検出回路内部に誘起する変流器と、並列接続された抵抗素子と容量素子とを含み、前記変流器から誘起されて前記抵抗素子に駆動される前記地絡電流の無効分を補償するための補償回路と、
前記抵抗素子に駆動される前記地絡電流と前記信号電圧との位相差を検出し、検出結果信号を出力する位相差検出部と、
前記位相差検出部の検出結果信号に基づいて、前記補償回路の前記抵抗素子と前記容量素子との値を制御して、前記抵抗素子に駆動される前記地絡電流と前記信号電圧との位相差がゼロとなるように制御する制御部と、
無効分が補償された前記抵抗素子に駆動される前記地絡電流の電流値を常時監視し、所定の電流値を超えたときに地絡故障を検出して警報を発する地絡故障検出部とを備える、地絡故障検出装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記位相差検出部の検出結果信号に基づいて、前記補償回路の前記抵抗素子の抵抗値および前記容量素子の容量値のいずれか一方、あるいは両方の値を制御する、請求項１に記載の地絡故障検出装置。
【請求項３】
前記地絡故障検出部は、前記無効分が補償された抵抗素子に駆動される前記地絡電流の電流値に基づいて、前記低圧電線路の地絡抵抗または絶縁抵抗を測定する抵抗測定手段をさらに備える、請求項１に記載の地絡故障検出装置。
【請求項４】
低圧電線路に発生した地絡故障を検出する地絡故障検出手段と、前記低圧電線路の地絡故障を検出すると、前記低圧電線路の分岐点と各負荷とを結ぶ複数の引出し線にそれぞれ配設され、各前記複数の引出し線に発生した地絡故障を検出して、検出結果から地絡故障箇所を特定する地絡故障箇所検出手段とを備え、
前記地絡故障検出手段は、
前記低圧電線路の変圧器の中性点に配された接地線に対して、商用周波数よりも低周波の信号電圧を印加する第１の電源回路と、
前記信号電圧に応じて、前記低圧電線路から前記接地線に還流される地絡電流に基づいて地絡故障を検出する第１の検出回路とを含み、
前記地絡故障箇所検出手段は、
前記引出し線に対して、商用電圧よりも低周波の信号電圧を印加する第２の電源回路と、
前記信号電圧に応じて、地面から前記引出し線に還流される地絡電流に基づいて地絡故障を検出する第２の検出回路とを含み、
前記第１および第２の検出回路は、
前記接地線および前記引出し線にそれぞれ配され、前記地絡電流を前記検出回路内部に誘起する変流器と、
並列接続された抵抗素子と容量素子とを含み、前記変流器から誘起されて前記抵抗素子に駆動される前記地絡電流の無効分を補償するための補償回路と、
前記抵抗素子に駆動される前記地絡電流と前記信号電圧との位相差を検出し、検出結果信号を出力する位相差検出部と、
前記位相差検出部の検出結果信号に基づいて、前記補償回路の前記抵抗素子と前記容量素子との値を制御して、前記抵抗素子に駆動される前記地絡電流と前記信号電圧との位相差がゼロとなるように制御する制御部と、
無効分が補償された前記抵抗素子に駆動される前記地絡電流の電流値を常時監視し、所定の電流値を超えたときに地絡故障を検出して警報を発する地絡故障検出部とを備える、地絡故障検出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記位相差検出部の検出結果信号に基づいて、前記補償回路の前記抵抗素子の抵抗値および前記容量素子の容量値のいずれか一方、あるいは両方の値を制御する、請求項４に記載の地絡故障検出装置。
【請求項６】
各複数の需要家の受電設備に発生する地絡故障を遠隔的に監視して検出するための地絡故障遠隔管理システムであって、
前記各複数の需要家の受電設備構内における低圧電線路の変圧器の中性点に接地された地絡故障検出装置と、
前記地絡故障検出装置が地絡故障を検出して発する警報を伝送する信号伝送装置と、
前記各複数の需要家の受電設備から遠隔に位置し、前記各複数の需要家の信号伝送装置から伝送される警報を常時監視し、警報が検知された前記需要家の受電設備に対して保全要員を派遣する監視センタとを備え、
前記地絡故障検出装置は、
前記各複数の需要家の受電設備構内における低圧電線路の変圧器の中性点に配された接地線に対して、商用周波数よりも低周波の信号電圧を印加する電源回路と、
前記信号電圧に応じて、前記電線路から前記接地線に還流される地絡電流に基づいて地絡故障を検出する検出回路とを含み、
前記検出回路は、
前記接地線に配され、前記地絡電流を前記検出回路内部に誘起する変流器と、並列接続された抵抗素子と容量素子とを含み、前記変流器から誘起されて前記抵抗素子に駆動される前記地絡電流の無効分を補償するための補償回路と、
前記抵抗素子に駆動される前記地絡電流と前記信号電圧との位相差を検出し、検出結果信号を出力する位相差検出部と、
前記位相差検出部の検出結果信号に基づいて、前記補償回路の前記抵抗素子と前記容量素子との値を制御して、前記抵抗素子に駆動される前記地絡電流と前記信号電圧との位相差がゼロとなるように制御する制御部と、
無効分が補償された前記抵抗素子に駆動される前記地絡電流の電流値を常時監視し、所定の電流値を超えたときに地絡故障を検出して警報を発する地絡故障検出部とを含む、地絡故障遠隔監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地絡故障検出装置および地絡故障遠隔監視システムに関し、より特定的には、絶縁抵抗測定機能を備えた地絡故障検出装置および地絡故障遠隔監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
３相３線式や３相４線式、あるいは単相３線式などの低圧電線路においては、高圧または特別高圧が低圧と混解するおそれがある場合に、低圧電路の保護の目的から、変圧器の中性点を接地線によって接地させるＢ種接地工事が施されている。
【０００３】
このため、このような電線路において、地絡故障検出を行なう場合や絶縁抵抗を活線状態で測定する場合には、Ｂ種接地工事用の接地線を活用して行なう方法が一般的である。
【０００４】
しかしながら、上記の方法で地絡故障検出を行なう場合、電線路の地絡故障点から大地を介して接地線に還流する地絡電流には、地絡抵抗による電流成分に加えて、電線路の対地静電容量に対する充電電流が含まれることから、地絡抵抗による電流成分を精度良く検出することが必要とされる。
【０００５】
また、電線路の対地静電容量は、低圧電線路への負荷の接続状態や機器の運転状態によって常に変動することから、地絡電流から、変動する対地静電容量の影響を確実に除外することが望ましい。
【０００６】
これらの必要性に鑑みて、従来の地絡故障検出装置および絶縁監視装置においては、対地静電容量の影響を除去するための様々な方法が提案されている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【０００７】
図１８は、特許文献１に記載される従来の絶縁抵抗測定装置の一例の構成を示す概略ブロック図である。
【０００８】
図１８を参照して、地絡故障検出装置は、負荷Ｚを有する受電変圧器Ｔの接地線ＬＥに配された変圧器ＯＴおよび零相変流器ＺＣＴと、商用周波数よりも低周波の測定用低周波信号を発振する発振器ＯＳＣと、増幅器ＡＭＰと、フィルタＦＩＬと、整流器ＤＥＴとを有する。
【０００９】
絶縁抵抗測定装置は、さらに、変圧器ＯＴおよび零相変流器ＺＣＴを貫通するループ接地線ＬＰと、ループ接地線ＬＰに直列に接続された可変コンデンサＣＶと可変抵抗ＲＶとからなる並列回路とを備える。
【００１０】
なお、ループ接地線ＬＰは、接地線ＬＥを流れる漏洩電流とは、互いに逆相となる電流ＩＣ０’が変圧器ＯＴおよび零相変流器ＺＣＴを貫通するように配される。
【００１１】
この構成において、発振器ＯＳＣから出力される測定用低周波信号が、変圧器ＯＴから接地線ＬＥに印加されると、接地線ＬＥには、電線路Ｌ１の絶縁抵抗Ｒ０と対地静電容量Ｃ０とを流れ、接地線ＬＥに還流する漏洩電流ＩＣ０＋ＩＲ０が誘起される。ここで、ＩＣ０は、対地静電容量Ｃ０に対する充電電流であり、ＩＲ０は、電線路の絶縁抵抗Ｒ０を流れる電流である。
【００１２】
漏洩電流ＩＣ０＋ＩＲ０は、接地線ＬＥから零相変流器ＺＣＴに誘起されると、これに接続した増幅器ＡＭＰ、フィルタＦＩＬおよび整流回路ＤＥＴを介して、出力端子ＯＵＴから出力される。
【００１３】
一方、ループ接地線ＬＰには、変圧器ＯＴから印加される測定用低周波信号によって、漏洩電流ＩＣ０＋ＩＲ０とは逆相の電流ＩＣ０’が誘起され、可変コンデンサＣＶと可変抵抗ＲＶとからなる並列回路を流れる。したがって、電流ＩＣ０’は、可変抵抗ＲＶを流れる電流ＩＲＶと、可変コンデンサＣＶを流れる電流ＩＣＶとの合成電流となる。
【００１４】
さらに、ループ接地線ＬＰは、零相変流器ＺＣＴを貫通することから、電流ＩＣ０’は、漏洩電流と同様に、増幅器ＡＭＰ、フィルタＦＩＬおよび整流回路ＤＥＴを介して出力端子ＯＵＴから出力される。
【００１５】
したがって、出力端子ＯＵＴには、漏洩電流ＩＣ０＋ＩＲ０と、これとは逆相の電流ＩＣ０’との合成電流が出力されることとなる。両電流は、互いに打ち消し合う関係にあることから、可変抵抗ＲＶおよび可変コンデンサＣＶの値を調整することにより、合成電流の絶対値は最小となる。このときの可変抵抗ＲＶおよび可変コンデンサＣＶの値は、電線路の絶縁抵抗Ｒ０および対地静電容量Ｃ０の値とそれぞれ等価であることから、絶縁抵抗Ｒ０の抵抗値を得ることができる。
【００１６】
【特許文献１】
特開昭６０−１６５５５９号公報（第２頁、第３図）
【００１７】
【特許文献２】
特開平１０−７８４６１号公報（第２頁、第１図）
【００１８】
【特許文献３】
特開２００２−１２５３１３号公報（第３頁、第１図）
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
図１８の従来の絶縁抵抗測定装置は、零相変流器に漏洩電流とは逆相の電流を発生させて、両電流が互いに打消し合うことによって、零相変流器を流れる電流が最小となるように制御することによって、対地静電容量の影響を除去するものである。
【００２０】
一方で、従来の絶縁抵抗測定装置は、現地で測定装置の操作を行なって絶縁抵抗を求める構成であることから、常時監視が必要な地絡故障検出用には適さないという問題がある。このような理由から、従来では、地絡故障検出装置と絶縁抵抗測定装置とは、各々独立して配設され、その目的に応じて使い分ける必要があった。
【００２１】
また、図示しない特許文献３に記載の絶縁抵抗測定装置においては、測定装置内部に、零相変流器における地絡有効電流を算出するためのベクトル演算回路を必要とすることから、装置の回路構成が複雑となるとともに、回路規模が大型化してしまうという不具合が発生していた。この問題は、コスト面においても不利となり、汎用化を阻む一因となっていた。
【００２２】
それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、簡易かつ小規模の回路構成であって、絶縁抵抗測定機能をも備えた地絡故障検出装置および該地絡故障検出装置を用いた地絡故障遠隔監視システムを提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
この発明のある局面によれば、低圧電線路に発生した地絡故障を検出する地絡故障検出装置であって、低圧電線路の変圧器の中性点に配された接地線に対して、商用周波数よりも低周波の信号電圧を印加する電源回路と、信号電圧に応じて、低圧電線路から接地線に還流される地絡電流に基づいて地絡故障を検出する検出回路とを含む。検出回路は、接地線に配され、地絡電流を検出回路内部に誘起する変流器と、並列接続された抵抗素子と容量素子とを含み、変流器から誘起されて抵抗素子に駆動される地絡電流の無効分を補償するための補償回路と、抵抗素子に駆動される地絡電流と信号電圧との位相差を検出し、検出結果信号を出力する位相差検出部と、位相差検出部の検出結果信号に基づいて、補償回路の抵抗素子と容量素子との値を制御して、抵抗素子に駆動される地絡電流と信号電圧との位相差がゼロとなるように制御する制御部と、無効分が補償された抵抗素子に駆動される地絡電流の電流値を常時監視し、所定の電流値を超えたときに地絡故障を検出して警報を発する地絡故障検出部とを備える。
【００２４】
好ましくは、制御部は、位相差検出部の検出結果信号に基づいて、補償回路の抵抗素子の抵抗値および容量素子の容量値のいずれか一方、あるいは両方の値を制御する。
【００２５】
より好ましくは、地絡故障検出部は、無効分が補償された抵抗素子に駆動される地絡電流の電流値に基づいて、低圧電線路の地絡抵抗または絶縁抵抗を測定する抵抗測定手段をさらに備える。
【００２６】
この発明の別の局面によれば、低圧電線路に発生した地絡故障を検出する地絡故障検出手段と、前記低圧電線路の地絡故障を検出すると、前記低圧電線路の分岐点と各負荷とを結ぶ複数の引出し線にそれぞれ配設され、各前記複数の引出し線に発生した地絡故障を検出して、検出結果から地絡故障箇所を特定する地絡故障箇所検出手段とを備える。地絡故障検出手段は、低圧電線路の変圧器の中性点に配された接地線に対して、商用周波数よりも低周波の信号電圧を印加する第１の電源回路と、信号電圧に応じて、低圧電線路から前記接地線に還流される地絡電流に基づいて地絡故障を検出する第１の検出回路とを含む。地絡故障箇所検出手段は、引出し線に対して、商用電圧よりも低周波の信号電圧を印加する第２の電源回路と、信号電圧に応じて、地面から引出し線に還流される地絡電流に基づいて地絡故障を検出する第２の検出回路とを含む。第１および第２の検出回路は、接地線および引出し線にそれぞれ配され、地絡電流を検出回路内部に誘起する変流器と、並列接続された抵抗素子と容量素子とを含み、前記変流器から誘起されて前記抵抗素子に駆動される前記地絡電流の無効分を補償するための補償回路と、抵抗素子に駆動される地絡電流と信号電圧との位相差を検出し、検出結果信号を出力する位相差検出部と、位相差検出部の検出結果信号に基づいて、補償回路の抵抗素子と容量素子との値を制御して、抵抗素子に駆動される地絡電流と信号電圧との位相差がゼロとなるように制御する制御部と、無効分が補償された抵抗素子に駆動される地絡電流の電流値を常時監視し、所定の電流値を超えたときに地絡故障を検出して警報を発する地絡故障検出部とを備える。
【００２７】
好ましくは、制御部は、位相差検出部の検出結果信号に基づいて、補償回路の抵抗素子の抵抗値および容量素子の容量値のいずれか一方、あるいは両方の値を制御する。
【００２８】
この発明の別の局面によれば、各複数の需要家の受電設備に発生する地絡故障を遠隔的に監視して検出するための地絡故障遠隔管理システムであって、各複数の需要家の受電設備構内における低圧電線路の変圧器の中性点に接地された地絡故障検出装置と、地絡故障検出装置が地絡故障を検出して発する警報を伝送する信号伝送装置と、各複数の需要家の受電設備から遠隔に位置し、各複数の需要家の信号伝送装置から伝送される警報を常時監視し、警報が検知された需要家の受電設備に対して保全要員を派遣する監視センタとを備える。地絡故障検出装置は、各複数の需要家の受電設備構内における低圧電線路の変圧器の中性点に配された接地線に対して、商用周波数よりも低周波の信号電圧を印加する電源回路と、信号電圧に応じて、電線路から接地線に還流される地絡電流に基づいて地絡故障を検出する検出回路とを含む。検出回路は、接地線に配され、地絡電流を検出回路内部に誘起する変流器と、並列接続された抵抗素子と容量素子とを含み、変流器から誘起されて抵抗素子に駆動される地絡電流の無効分を補償するための補償回路と、抵抗素子に駆動される地絡電流と信号電圧との位相差を検出し、検出結果信号を出力する位相差検出部と、位相差検出部の検出結果信号に基づいて、補償回路の抵抗素子と容量素子との値を制御して、抵抗素子に駆動される地絡電流と信号電圧との位相差がゼロとなるように制御する制御部と、無効分が補償された抵抗素子に駆動される地絡電流の電流値を常時監視し、所定の電流値を超えたときに地絡故障を検出して警報を発する地絡故障検出部とを含む。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３０】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う地絡故障検出装置の構成を示す図である。なお、本実施の形態では、地絡故障検出装置１００を単相３線式電線路２００の地絡故障検出に適用するときを例に説明する。
【００３１】
図１を参照して、単相３線式電線路２００の変圧器ＴにはＢ種接地工事が施され、中性点が接地線ＬＥを介して接地される。
【００３２】
単相３線式電線路２００は、変圧器Ｔの２次側の低電圧を負荷に駆動するための電線路であり、各電線路Ｌ１，Ｌ２は、それぞれ対地静電容量Ｃ１，Ｃ２を有する。
【００３３】
電線路Ｌ１における抵抗Ｒは、電線路Ｌ１に地絡故障が発生したときの故障地点における地絡抵抗である。したがって、地絡故障が発生すると、電線路Ｌ１の故障地点から地面へと地絡電流Ｉ０が流れ込む。地絡電流Ｉｏは、さらに、地面から接地線ＬＥへと還流する。
【００３４】
図２は、接地線ＬＥに還流する地絡電流Ｉ０をベクトル表示した図である。
図２に示すように、地絡電流Ｉ０は、信号電圧Ｅと同相の有効分Ｉｇと、信号電圧Ｅに対して位相がπ／２進んだ無効分（ＩＣ１＋ＩＣ２）とに分解される。
【００３５】
ここで、有効分Ｉｇとは、図１の単相３線式電線路において、電線路の地絡地点における地絡抵抗Ｒを流れる電流に相当する。一方、無効分（ＩＣ１＋ＩＣ２）は、各電線路の対地静電容量Ｃ１，Ｃ２に対する充電電流の和に相当する。
【００３６】
したがって、地絡抵抗Ｒを流れる地絡電流Ｉｇを求めるためには、地絡電流Ｉ０から無効分（ＩＣ１＋ＩＣ２）を除去する必要がある。
【００３７】
本実施の形態にかかる地絡故障検出装置は、この対地静電容量の影響の除去を実現する方法について提案するものである。以下に、地絡故障検出回路の構成およびその動作について詳細に説明する。
【００３８】
地絡故障検出装置１００は、単相３線式電線路２００の中性点に配置されており、電源回路１０と検出回路２０とに大別される。電源回路１０および検出回路２０は、いずれも、変流器ＣＴ１，ＣＴ２を介して単相３線式電線路２００の接地線ＬＥに結合される。
【００３９】
電源回路１０は、接地線ＬＥを１次導線とする貫通形の変流器ＣＴ１と、変流器ＣＴ１を介して接地線ＬＥに信号電圧Ｅを印加するための電源１とを備える。
【００４０】
後述するように、電源回路１０の電源１から特定周波数の信号電圧Ｅが接地線ＬＥに印加されると、地絡故障時には、接地線ＬＥに特定周波数の地絡電流Ｉ０が還流される。
【００４１】
ここで、単相３線式電線路２００に地絡故障が発生すると、商用周波数の零相電圧が発生する。このため、電源回路１０に商用周波数の電源を用いると、信号電圧Ｅは零相電圧との干渉による影響を受ける。よって、信号電圧Ｅの周波数は、商用周波数とは異なるものとする必要がある。
【００４２】
さらに、電線路の対地静電容量に対する充電電流は、周波数に比例して電流値が増加することから、充電電流の抑制のために、信号電圧Ｅの周波数は、商用周波数よりも低く設定する。
【００４３】
検出回路２０は、接地線ＬＥを１次導線とする貫通形の変流器ＣＴ２と、ローパスフィルタ回路ＬＦと、抵抗値を可変とする補償用抵抗ｒと補償用コンデンサｑと電流計４とからなる補償回路と、位相差検出部２と、制御部３とから構成される。
【００４４】
変流器ＣＴ２は、信号電圧Ｅを受けて接地線ＬＥに駆動される地絡電流Ｉ０を検出して、検出回路２０内部へと伝送する。
【００４５】
変流器ＣＴ２には、入力信号のうち低周波成分のみを抽出するローパスフィルタ回路ＬＦが接続される。ローパスフィルタ回路ＬＦは、検出した地絡電流Ｉ０から高周波である商用周波数成分を取り除き、特定周波数成分のみを通過させる。
【００４６】
ローパスフィルタ回路ＬＦの出力ノードには、補償回路が結合される。補償回路は、地絡電流Ｉ０から対地静電容量の影響を補償するための回路である。補償回路は、並列接続された補償用コンデンサｑと、補償用抵抗ｒと、補償用抵抗ｒを流れる電流値を測定するための電流計４とを有する。
【００４７】
ローパスフィルタ回路ＬＦから補償回路に入力された地絡電流Ｉ０は、補償用抵抗ｒと補償用コンデンサｑとに分流される。このうち、補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒは、さらに、位相差検出部２へと伝送される。
【００４８】
位相差検出部２は、補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒと、電源回路１０からの信号電圧Ｅとが入力されると、両者間の位相差を検出する。検出された位相差は、さらに、検出結果信号として、制御部３に入力される。制御部３は、検出結果信号を受けると、検出された位相差を「０」とする制御信号を補償用抵抗ｒに入力して抵抗値を調整する。ここで、位相差検出部２と制御部３との詳細な構成を以下に示す。
【００４９】
図３は、図１の位相差検出部２および制御部３の回路構成の一例を示す図である。
【００５０】
図３を参照して、位相差検出部２は、電流・電圧変換部と、コンパレータと、差動増幅器とで構成され、電源回路１０からの電圧入力（信号電圧Ｅに相当）と検出回路２０からの電流入力（補償用抵抗ｒにおける電流ｉｒに相当）との間の位相差を検出する。
【００５１】
電流・電圧変換部は、位相差検出部２の電流入力側に設けられており、演算増幅器ＯＰ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２とで構成される。演算増幅器ＯＰ１が理想的であるとすると、入力された電流ｉｒは、負帰還接続された抵抗Ｒ２との積となる出力電圧に変換される。
【００５２】
コンパレータは、信号電圧Ｅを受ける演算増幅器ＯＰ２と、電流・電圧変換された電流Ｉｒを受ける演算増幅器ＯＰ３と、抵抗Ｒ３〜Ｒ８とからなる。
【００５３】
演算増幅器ＯＰ２は、正弦波の信号電圧Ｅが入力されると、ゼロ電圧との比較、すなわち極性を判定して、比較結果として２値の電位レベルを有する矩形波の信号を出力する。
【００５４】
演算増幅器ＯＰ３においても、同様に、電圧変換された電流Ｉｒを受けると、極性を判定して、２値の電位レベルを有する矩形波の比較結果信号を出力する。
【００５５】
演算増幅器ＯＰ２，ＯＰ３の出力信号は、後段の差動増幅器に入力される。差動増幅器は、演算増幅器ＯＰ４と、抵抗Ｒ９〜Ｒ１２とからなる。演算増幅器ＯＰ２，ＯＰ３の出力信号は、抵抗Ｒ９，Ｒ１０を介して、演算増幅器ＯＰ４の反転入力端子、非反転入力端子にそれぞれ入力される。差動増幅器は、２つの入力信号の位相差のみを増幅し、検出結果信号として、制御部３へと伝送する。
【００５６】
制御部３は、可変抵抗である補償用抵抗ｒの抵抗値を制御するためのサーボモータ駆動部からなる。
【００５７】
サーボモータ駆動部は、位相差検出部２の差動増幅器からの検出結果信号を、抵抗Ｒ１３を介して反転入力端子に受け、非反転入力端子に接地電位を受ける演算増幅器ＯＰ５と、サーボモータＭとを含む。
【００５８】
演算増幅器ＯＰ５の反転入力端子と出力端子との間には、抵抗Ｒ１４が結合されており、出力端子には、電位が抵抗Ｒ１３，Ｒ１４の比に比例した出力信号が出力される。
【００５９】
演算増幅器ＯＰ５の出力信号は、後段のサーボモータＭに入力される。サーボモータＭは、演算増幅器ＯＰ５からの出力信号を動力として、直線または回転運動することにより、補償用抵抗ｒの抵抗値を変化させる。このとき、電流のｉｒの位相が信号電圧Ｅよりも進んでいるときには、補償用抵抗ｒの抵抗値を大きくする。一方、電流ｉｒの位相が信号電圧Ｅよりも遅れているときには、補償用抵抗ｒの抵抗値を小さくする。
【００６０】
このようにして、信号電圧Ｅと電流Ｉｒとの位相差が「０」となると、補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒからは、対地静電容量Ｃ１，Ｃ２に起因する無効分が除去されることとなる。
【００６１】
したがって、電流ｉｒは、後述するように、変流器ＣＴ１，ＣＴ２の巻数比と地絡抵抗Ｒとに比例する有効電流となることから、その電流値から地絡抵抗Ｒの抵抗値を求めることができる。
【００６２】
なお、電線路に地絡故障が発生していない場合は、得られた抵抗値は、電線路の絶縁抵抗に相当することから、本実施の形態の地絡検出装置は、絶縁抵抗測定装置としての機能も備える。
【００６３】
さらに、検出回路１０内部の電流計４に警報接点付きのものを用いて、所定の絶縁抵抗値以下の抵抗値となったときに警報を発する構成とすれば、絶縁劣化による漏電の発生を検出できることから、常時監視型の地絡故障検出装置を得ることができる。
【００６４】
次に、図１に示す本実施の形態の地絡故障検出装置の動作原理について、より詳細に説明する。
【００６５】
図４は、図１の地絡検出装置１００と単相３線式電線路２００とを一体化したときの零相回路図である。
【００６６】
図４を参照して、単相３線式電線路２００の零相回路は、零相抵抗ｒ０と、零相リアクタンスＸ０と、対地静電容量Ｃと地絡抵抗Ｒとからなる外部インピーダンスＺとからなる。
【００６７】
単相３線式電線路には、変流器ＣＴ１，ＣＴ２が配設される。変流器ＣＴ１，ＣＴ２の巻数比を、それぞれｋ１，ｋ２とする。
【００６８】
地絡故障検出装置１００において、電源回路１０は、変流器ＣＴ１と、電源Ｅと、内部抵抗ｒ１と、内部リアクタンスＸ１とで表わされる。
【００６９】
一方、検出回路２０は、変流器ＣＴ２と、補償用抵抗ｒと、補償用コンデンサｑと、内部抵抗ｒ２と、内部リアクタンスＸ２とで表わされる。
【００７０】
この構成において、単相３線式電線路２００には、電源回路１０より変流器ＣＴ１を介して印加された信号電圧Ｅによって、地絡電流Ｉ０が誘起される。
【００７１】
地絡電流Ｉ０は、検出回路２０の変流器ＣＴ２で検出されると、検出回路１０内部の補償用コンデンサｑと補償用抵抗ｒとに分流される。補償用抵抗ｒには、電流ｉｒが流れる。
【００７２】
ここで、図４の単相３線式電線路２００と電源回路１０との組合せに係る零相等価回路は、図５の回路図で与えられる。
【００７３】
図５を参照して、単相３線式電線路２００の内部インピーダンスは、変流器ＣＴ１の巻数比ｋ１を用いて、零相抵抗ｋ１２ｒ０と零相リアクタンスｋ１２Ｘ０とで表わされる。また、外部インピーダンスは、ｋ１２Ｚで与えられる。
【００７４】
電源回路１０を流れる電流Ｉ０’は、巻数比ｋ１を比例定数として、Ｉ０／ｋ１で与えられる。
【００７５】
変流器ＣＴ１は、リアクタンスと抵抗とで表わされ、内部アドミッタンスＹを有する。
【００７６】
ここで、図５の電源回路１０の内部インピーダンスと、単相３線式電線路２００の零相回路の内部インピーダンスとは、地絡抵抗Ｒと対地静電容量Ｃとで構成される外部インピーダンスｋ１２Ｚに対して十分小さいことから、これらを無視することとする。また、変流器ＣＴ１の内部アドミタンスＹも非常に小さい値であることから、同様に無視することとする。
【００７７】
この結果、図５の零相等価回路は、さらに、図６の零相簡易等価回路図に簡略化することができる。
【００７８】
図６に示すように、電源回路１０と単相３線式電線路２００との零相回路は、電源回路１０の信号電圧Ｅと、電線路の内部インピーダンスｋ１２Ｚとで表わされる。
【００７９】
このとき、回路を流れる電流Ｉ０’は、地絡電流Ｉ０と、変流器ＣＴ１の巻数比ｋ１から、Ｉ０’＝Ｉ０／ｋ１となる。
【００８０】
したがって、地絡電流Ｉ０は、信号電圧Ｅと電線路の内部インピーダンスｋ１２Ｚとから、式（１）で与えられる。
【００８１】
【数１】
2004317164.tif 000003
【００８２】
次に、図７に、地絡故障検出装置１００の検出回路２０と単相３線式電線路とを組合わせた簡易等価回路図を示す。
【００８３】
図７を参照して、検出回路２０は、電線路に配設された、巻数比ｋ２の変流器ＣＴ２と、補償用抵抗ｒと、補償用コンデンサｑとからなる。
【００８４】
検出回路２０は、変流器ＣＴ２にて信号電圧Ｅの印加によって電線路に駆動された地絡電流Ｉ０を検出すると、内部に電流ｉ０を駆動する。電流ｉ０は、電線路の地絡電流Ｉ０に比例し、変流器ＣＴ２の巻数比ｋ２を比例定数として、式（２）で与えられる。
【００８５】
【数２】
2004317164.tif 000004
【００８６】
したがって、検出回路２０を流れる電流ｉ０のうち、補償抵抗ｒを流れる電流ｉｒは、式（３）により求めることができる。
【００８７】
【数３】
2004317164.tif 000005
【００８８】
ここで、式（３）において、電線路の内部インピーダンスと検出回路の内部インピーダンスとの間に、ＣＲ＝ｑｒの関係が成り立てば、電流ｉｒの無効分が「０」となる。これによって、電流ｉｒは、式（４）のように、信号電圧Ｅと同相となる。
【００８９】
【数４】
2004317164.tif 000006
【００９０】
したがって、式（４）で得られる電流ｉｒより、地絡抵抗Ｒの抵抗値は、式（５）として求めることができる。
【００９１】
【数５】
2004317164.tif 000007
【００９２】
このとき、電線路に地絡故障が発生していない場合は、式（５）から得られる抵抗値Ｒは、電線路の絶縁抵抗の抵抗値に相当する。
【００９３】
式（５）から明らかなように、電流ｉｒと信号電圧Ｅとの位相差が「０」となった状態では、電流計の指示値と変流器ＣＴ１，ＣＴ２の巻数比ｋ１，ｋ２と信号電圧Ｅとから、地絡抵抗Ｒの抵抗値を導出することができる。
【００９４】
ここで、変流器ＣＴ１，ＣＴ２の巻数比ｋ１，ｋ２と信号電圧Ｅとは、いずれも固定値であるとから、電流計の目盛板に、電流値に対応する抵抗値を予め印字しておけば、地絡抵抗の値を直接読取ることが可能となる。
【００９５】
以上のように、検出回路２０の補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒと信号電圧Ｅとの位相差が「０」となるように、補償用抵抗ｒと補償用コンデンサｑとの値を調整すれば、対地静電容量に対する充電電流を補償することができ、地絡抵抗Ｒを求めることが可能となる。
【００９６】
なお、本実施の形態では、抵抗値を可変とする補償用抵抗ｒを調整することによって、地絡電流の無効分を補償する構成としたが、補償用抵抗ｒと補償用コンデンサｑとの値をいずれも可変とすること、あるいは補償用コンデンサｑの容量値のみを可変とすることによっても、同様の効果を得ることは明らかである。
【００９７】
最後に、以上の構成および動作原理を備えた本実施の形態の地絡故障検出装置を用いた単相３線式電線路の地絡故障検出例について説明する。
【００９８】
まず、補償動作に先立って、電線路の対地静電容量が地絡電流に及ぼす影響について説明する。
【００９９】
図８は、図１の電源回路１０から供給される信号電圧Ｅと信号電圧Ｅによって接地線ＬＥに駆動される地絡電流Ｉ０との間の位相差の対地静電容量依存性を示す図である。
【０１００】
図８の特性は、電線路の地絡抵抗をＲ＝１ｋΩに設定し、対地静電容量Ｃ（＝Ｃ１＋Ｃ２）を１ｐＦから１５０μＦまで変化させたときに得られた特性であり、地絡電流Ｉ０の電流値および信号電圧Ｅとの位相差の変化を示すものである。
【０１０１】
図８を参照して、電線路の対地静電容量Ｃが１ｐＦと小さいときには、地絡電流Ｉ０の電流値は１０ｍＡと低く、信号電圧Ｅとの位相差もほぼ０度を示す。
【０１０２】
地絡電流Ｉ０は、対地静電容量Ｃの増加にしたがって、電流値が増加するとともに、信号電圧Ｅとの位相差も増加する。対地静電容量Ｃが１５０μＦに至っては、地絡電流Ｉ０は、電流値１４０ｍＡかつ位相差８６度にまで増加する。
【０１０３】
図８の特性が得られた条件下において、検出回路２０にて対地静電容量Ｃによる充電電流を補償しない（補償用抵抗ｒを固定とすることに相当）場合、補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒの対地静電容量依存性は、図９に示す特性となる。
【０１０４】
図９を参照して、補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒは、図８の地絡電流Ｉ０と同様に、対地静電容量Ｃの増加に伴なって、電流値および信号電圧Ｅとの位相差が増加していく傾向にある。
【０１０５】
そこで、次に、検出回路２０において、対地静電容量Ｃに対する充電電流を補償（補償用抵抗ｒを可変とすることに相当）した場合について示す。
【０１０６】
図１０に、補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒから対地静電容量の影響を補償した結果を示す。
【０１０７】
図１０の特性は、図８および９と同様に、地絡抵抗Ｒを１ｋΩに設定し、対地静電容量Ｃを１ｐＦから１５０μＦまで変化させて得られた特性である。さらにこのとき、補償用抵抗ｒの抵抗値については、５０Ω〜７．５ＭΩの範囲を変化させている。
【０１０８】
図１０から明らかなように、補償用抵抗ｒにおいて、流れる電流ｉｒと信号電圧Ｅとの位相差が「０」となるように抵抗値を調整することにより、補償用抵抗ｒにおける電流ｉｒは、対地静電容量Ｃの増加にかかわらず、電流値１０ｍＡおよび信号電圧Ｅとの位相差０度に保たれる。このことから、電流ｉｒは、対地静電容量Ｃの影響が除去され、地絡抵抗Ｒの抵抗値にのみに依存した値となっていることが分かる。したがって、電流ｉｒの電流値から地絡抵抗Ｒの抵抗値を容易に求めることができる。
【０１０９】
ところで、実際に電線路に地絡故障が発生する場合には、それまで健全であった電線路の絶縁抵抗値が外部要因によって、徐々にまたは突然に低下するものである。そこで、地絡抵抗Ｒの抵抗値が変化したときに、地絡故障検出装置でみられる変化について示す。
【０１１０】
図１１は、地絡電流Ｉ０および補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒと地絡抵抗Ｒとの関係および補償用抵抗ｒの抵抗値と地絡抵抗Ｒとの関係を示す図である。なお、電線路の対地静電容量Ｃは、１００μＦを示す。
【０１１１】
図１１を参照して、地絡抵抗Ｒの抵抗値が１ｋΩから０．１ｋΩへと低下（変化率９００％に相当）するにしたがって、地絡電流Ｉ０と補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒとは、いずれも増加する。
【０１１２】
このとき、地絡電流Ｉ０は、電流値が９４ｍＡから１３７ｍＡへと変化しており、変化率は４６％となる。一方、補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒは、電流値が１０ｍＡから１００ｍＡへと変化しており、変化率は９００％を示す。
【０１１３】
この結果は、地絡電流Ｉ０が、電線路の対地静電容量に対する充電電流を含んでいるのに対して、補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒは、抵抗値の調整により、対地静電容量に対する充電電流を補償していることから、地絡抵抗Ｒを正確に検出していることを保証している。
【０１１４】
以上のように、この発明の実施の形態１に従えば、電線路の接地線に配した変流器の２次側の検出回路に、地絡電流と対地静電容量に対する充電電流との合成電流を誘起し、該合成電流と電源電圧との位相差をが「０」となるように検出回路内部の補償用抵抗の抵抗値を制御することにより、対地静電容量の影響を補償することができる。
【０１１５】
さらに、補償後の地絡電流から得られた抵抗は、地絡抵抗若しくは絶縁抵抗に相当することから、地絡検出とともに絶縁抵抗測定機能をも備えた地絡故障検出装置が実現される。
【０１１６】
［実施の形態２］
実施の形態１で説明したように、地絡故障検出装置を単相３線式電線路の中性点に接地することによって、電線路における地絡故障を検出することができる。ここで、電線路に地絡故障が発生したことが検出された場合、さらに、故障箇所がどこにあるのかを探索する必要が生じてくる。
【０１１７】
そこで、本実施の形態では、実施の形態１の地絡故障検出装置を用いて、さらに地絡故障箇所を検出する方法について説明する。
【０１１８】
図１２は、この発明の実施の形態２に従う地絡故障検出装置の構成例を示す図である。
【０１１９】
図１２を参照して、単相３線式電線路２００の電線路Ｌ１には、負荷１〜負荷４へと電力を供給するための引出し線Ｌ１−１〜Ｌ１−４が配設されている。引出し線Ｌ１−１〜Ｌ１−４は、それぞれ、対地静電容量Ｃ１〜Ｃ４を含む。
【０１２０】
ここで、前以って、接地線に設置した地絡故障検出装置１００（図示せず）によって、地絡故障が検出されているものとする。この場合、電線路に結合される引出し線ごとに地絡故障検出装置を設置して地絡故障検出を行なえば、地絡故障箇所を特定すことができる。
【０１２１】
図１２では、一例として、引出し線Ｌ１−４に地絡検出装置１００を設置して地絡故障の検出を行なうものとする。
【０１２２】
今、引出し線Ｌ１−４が地絡抵抗Ｒで地絡した場合、引出し線Ｌ１−４と地絡故障検出回路１００とを組合わせた回路構成は、図１３（ａ）の回路図で示される。
【０１２３】
図１３（ａ）を参照して、引出し線Ｌ１−４を流れる地絡電流Ｉ０は、地絡抵抗Ｒを流れる電流Ｉｇと、引出し線Ｌ１−４の対地静電容量Ｃ４に対する充電電流ＩＣとの合成電流となる。
【０１２４】
図１３（ｂ）は、引出し線Ｌ１−４を流れる地絡電流Ｉ０をベクトル表示した図である。図１３（ｂ）から明らかなように、地絡電流Ｉ０と信号電圧Ｅとの間には、無効分ＩＣによる位相差が生じている。
【０１２５】
この場合も、実施の形態１と同様に、変流器ＣＴ２の２次回路に設けた検出回路２０に地絡電流Ｉ０を誘起し、補償用抵抗ｒの抵抗値を制御することにより、対地静電容量Ｃ４に対する充電電流成分を補償することができ、地絡抵抗Ｒを流れる電流Ｉｇのみを精度良く検出することができる。
【０１２６】
なお、地絡故障検出装置の詳細な動作については、実施の形態１にて説明したものと共通することから繰り返さない。
【０１２７】
ここで、引出し線Ｌ１−４上に配した地絡故障検出装置１００によって検出された地絡故障は、本検出装置の取付け位置よりも負荷側で発生したものである。
【０１２８】
一方で、地絡故障検出装置１００の取付け位置よりも電源側で地絡が起こった場合、引出し線Ｌ１−４と地絡故障検出回路１００とを組合わせた回路構成は、図１４（ａ）の回路図で表わすことができる。
【０１２９】
図１４（ａ）の回路において、信号電圧Ｅによって引出し線Ｌ１−４に駆動される電流Ｉ０は、対地静電容量Ｃ４に対する充電電流ＩＣのみとなる。
【０１３０】
図１４（ｂ）は、電流Ｉ０をベクトル表示した図である。同図からも明らかなように、地絡抵抗を流れる有効分はゼロであることから、地絡故障検出装置１００よりも負荷側には、故障箇所がないことが判断できる。
【０１３１】
以上のように、実施の形態２に従えば、地絡故障検出装置を電線路の引出し線に設置することにより、本検出装置の取付け位置に対して負荷側若しくは電源側のいずれかに地絡故障箇所があるのかを判断することができ、地絡発生箇所の特定を行なうことが可能となる。
【０１３２】
［実施の形態３］
以上のように、実施の形態１，２では、本発明に係る地絡故障検出装置を単相３線式電線路の地絡故障検出に用いた場合を例に説明した。本発明に係る地絡故障検出装置は、単相３線式に限定されず、変圧器の低圧側から負荷に電力を供給するための電線路であって、変圧器の中性点にＢ種接地工事が施されているものであれば、その方式にかかわらず適用可能であることは明らかである。具体的には、３相３線式や３相４線式の電線路の地絡故障についても検出可能である。
【０１３３】
そこで、本実施の形態では、図１の地絡故障検出装置を３相３線式電線路に設置して、地絡故障を検出する場合について説明する。
【０１３４】
図１５は、３相３線式電線路３００の回路図である。
図１５を参照して、３相３線式電線路３００は、ａ相，ｂ相，ｃ相の３相からなり、線電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃがそれぞれ流れる。中性点は、接地線ＬＥによって接地されている。
【０１３５】
ここで、図１５に示すように、１線地絡故障が発生し、ａ相電線がインピーダンスＺｆを通じて地絡したとする。
【０１３６】
１線地絡故障において、ａ相の電圧をＶａとすると、線電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの間には、式（６），（７）の関係が成り立つ。
【０１３７】
【数６】
2004317164.tif 000008
【０１３８】
【数７】
2004317164.tif 000009
【０１３９】
零相分電流をＩ０、正相分電流をＩ１、逆相分電流をＩ２とし、式（６），（７）の条件を対称分に書き直すと、式（８）で示す関係が得られる。
【０１４０】
【数８】
2004317164.tif 000010
【０１４１】
このため、ａ相の電圧Ｖａは、ａ相の起電圧Ｅａ、対称分電圧Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２、対称分インピーダンスＺ０，Ｚ１，Ｚ２および式（６）を用いると、式（９）で与えられる。
【０１４２】
【数９】
2004317164.tif 000011
【０１４３】
さらに、式（９）に式（８）を代入すると、式（１０）となる。
【０１４４】
【数１０】
2004317164.tif 000012
【０１４５】
ここで、（Ｚ１＋Ｚ２）≪（Ｚ０＋３Ｚｆ）であることから、零相分電流Ｉ０は、式（１１）で与えられる。
【０１４６】
【数１１】
2004317164.tif 000013
【０１４７】
また、低圧側の地絡故障では、インピーダンスＺｆは、抵抗成分のみと考えられるため、図１５の３相３線式電線路３００は、図１６（ａ）の零相等価回路で表わすことができる。
【０１４８】
図１６（ａ）は、図１５の３相３線式電線路３００の零相等価回路である。また、本装置は、微地絡故障を検出するためのものであり、その場合には、Ｚ０≪Ｚｆであるため、零相分電流Ｉ０をベクトル表示すると、図１６（ｂ）となる。
【０１４９】
図１６（ａ）を参照して、零相分電流Ｉ０は、地絡抵抗Ｚｆを流れる電流ＩＺと、対地静電容量Ｃの充電電流ＩＣとの合成電流となる。図１６（ｂ）に示すように、零相分電流Ｉ０は、対地静電容量Ｃの影響を受けていることが分かる。
【０１５０】
したがって、実施の形態１と同様に、零相分電流Ｉ０と信号電圧Ｅａとの位相差が「０」となるように、検出回路２０内部の補償用抵抗ｒの抵抗値を制御することにより、対地静電容量Ｃの影響を補償することができる。よって、本実施の形態においても、地絡電流のみを抽出して、地絡故障を検出することができる。
【０１５１】
以上のように、この発明の実施の形態３に従えば、零相電流と信号電圧との位相差を「０」となるように、地絡故障検出装置の補償用抵抗の抵抗値を制御することにより、対地静電容量の影響を補償でき、３相３線式電線路に生じた地絡故障を検出することができる。
【０１５２】
なお、実施の形態１と同様に、補償後の地絡電流から得られた抵抗は、地絡抵抗若しくは絶縁抵抗に相当することから、地絡検出とともに絶縁抵抗測定機能をも備えた地絡故障検出装置が実現される。
【０１５３】
［実施の形態４］
最後に、今回の発明に係る地絡故障検出装置を活用した遠隔監視システムについて説明する。
【０１５４】
図１７は、この発明の実施の形態４に従う地絡故障の遠隔監視システムの構成を示す図である。
【０１５５】
本実施の形態の遠隔監視システムは、各需要家が所有する負荷設備に電力を供給するための受電設備４００において、本発明に係る地絡故障検出装置を配設し、外部の監視センタ４１０から、遠隔的に地絡故障を検出することを目的とする。
【０１５６】
図１７を参照して、複数の需要家の受電設備４００において、変圧器Ｔの低圧側電線路２００の中性点にはＢ種接地工事が施されている。各変圧器Ｔの接地線ＬＥには、図１の地絡故障検出装置１００が配設される。
【０１５７】
なお、本実施の形態の遠隔監視システムに用いた各需要家構内の配電系統は、標準的な配電系統の一例である。
【０１５８】
図１７に示すように、配電系統として、図示しない変電所から電力を供給する配電線には、過電流に対する保護として、配電線の故障時に遮断する遮断器ＰＡＳが配置される。遮断器ＰＡＳは、地絡事故発生時において、他の需要家への影響を防止するために、内部の零相変流器ＺＣＴと継電器Ｇとの組合せによって開放される。
【０１５９】
遮断器ＰＡＳを経由した電力は、ケーブルＣＶＴを介して計器用変成器ＰＣＴへと駆動される。計器用変成器ＰＣＴは、交流高電圧を測定するための計器用変圧器ＰＴと、交流大電流を測定するための計器用変流器ＣＴとからなる。計器用変成器ＰＣＴにおいて、交流高電圧（６６００Ｖ）は、２次電圧として低圧（２００Ｖ）に降下される。
【０１６０】
さらに、配電線には、負荷開閉器ＬＢＳが接続される。負荷開閉器ＬＢＳは、変圧器の保守点検時あるいは事故時において、変圧器を配電線から切り離す目的で使用される。
【０１６１】
配電線は、複数の配電線に分岐され、各変圧器Ｔの１次側に高電圧を駆動する。変圧器Ｔの１次側には、電力ヒューズＰＦが結合されており、変圧器Ｔの内部短絡時において、短絡電流を遮断する。なお、配電線には、電力用コンデンサＳＣが結合される。電力用コンデンサＳＣは、誘導性の負荷によって生じる遅れ力率を進ませて、送配電線の力率を改善して電力損失を軽減する目的で使用される。
【０１６２】
各変圧器Ｔでは、１次側の高電圧（６６００Ｖ）が２次側において１００−２００Ｖの配電電圧に変電されると、配電用遮断器ＭＣＢを介して複数の負荷へと伝送される。変圧器Ｔの２次側は、先述のように、単相３線式電線路または３相３線式電線路などで構成され、中性点は接地線ＬＥにより接地されている。
【０１６３】
さらに、接地線には、本発明に係る地絡検出装置が設置される。
以上の構成において、地絡故障検出回路１００内部の図示しない電源回路から低周波の信号電圧Ｅが印加されると、接地線ＬＥには地絡電流が誘起される。地絡電流は、変流器ＣＴ２で検出されて、図示しない検出回路へと駆動される。
【０１６４】
地絡故障検出装置１００は、各接地線ＬＥを流れる地絡電流を常時監視する。検出装置内部では、予め地絡故障の基準となる電流値が設定されている。地絡故障検出装置１００は、対地静電容量の影響を補償した後の地絡電流と設定値とを常時比較する。地絡電流が設定値に達した場合、地絡故障検出回路１００は、地絡故障が発生した電線路を検出し、検出信号を出力する。
【０１６５】
信号伝送装置１１０は、検出信号を受けると、通信回線により監視センタ４１０に警報を発報するともに、需要家の顧客名と故障内容とを監視センタ４１０の画面に表示する。
【０１６６】
監視センタ４１０では、故障内容を保全要員４２０の携帯端末に自動送信して知らせる。
【０１６７】
以上のように、この発明の実施の形態４に従えば、地絡故障検出装置を各需要家の受電設備構内の低圧電線路に設置することにより、各需要家の受電設備に発生し得る地絡故障を常時に監視可能な遠隔監視システムを構築することができる。
【０１６８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１６９】
【発明の効果】
以上のように、この発明のある局面に従えば、電線路の接地線に配した変流器の２次側の検出回路に、地絡電流と対地静電容量に対する充電電流との合成電流を誘起し、該合成電流と電源電圧との位相差をが「０」となるように検出回路内部の補償用抵抗の抵抗値を制御することにより、対地静電容量の影響を補償することができる。
【０１７０】
さらに、補償後の地絡電流から得られた抵抗は、地絡抵抗若しくは絶縁抵抗に相当することから、地絡検出とともに絶縁抵抗測定機能をも備えた地絡故障検出装置が実現される。
【０１７１】
また、地絡故障検出装置を各需要家の受電設備構内の低圧電線路に設置することにより、各需要家の受電設備に発生し得る地絡故障を常時に監視可能な遠隔監視システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に従う地絡故障検出装置の構成を示す図である。
【図２】接地線ＬＥに還流する地絡電流Ｉ０をベクトル表示した図である。
【図３】図１の位相差検出部２および制御部３の回路構成の一例を示す図である。
【図４】図１の地絡検出装置１００と単相３線式電線路２００とを一体化したときの零相回路図である。
【図５】図４の単相３線式電線路２００と電源回路１０との組合せに係る零相等価回路図である。
【図６】図５の零相等価回路図を簡略化した零相簡易等価回路図である。
【図７】地絡故障検出装置１００の検出回路２０と単相３線式電線路とを組合わせた簡易等価回路図である。
【図８】信号電圧Ｅと信号電圧Ｅによって接地線ＬＥに駆動される地絡電流Ｉ０との間の位相差の対地静電容量依存性を示す図である。
【図９】補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒの対地静電容量依存性を示す図である。
【図１０】補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒから対地静電容量の影響を補償した結果を示す図である。
【図１１】地絡電流Ｉ０および補償用抵抗ｒを流れる電流ｉｒと地絡抵抗Ｒとの関係および補償用抵抗ｒの抵抗値と地絡抵抗Ｒとの関係を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に従う地絡故障検出装置の構成例を示す図である。
【図１３】引出し線Ｌ１−４と地絡故障検出回路１００とを組合わせた回路構成（図１３（ａ））と、引出し線Ｌ１−４に流れる地絡電流Ｉ０をベクトル表示した図（図１３（ｂ））とである。
【図１４】引出し線Ｌ１−４と地絡故障検出回路１００とを組合わせた回路構成（図１４（ａ））と、引出し線Ｌ１−４を流れる電流Ｉ０をベクトル表示した図（図１４（ｂ））とである。
【図１５】３相３線式電線路３００の回路図である。
【図１６】図１５の３相３線式電線路３００の零相等価回路図（図１６（ａ））と、零相分電流Ｉ０をベクトル表示した図（図１６（ｂ））とである。
【図１７】この発明の実施の形態４に従う地絡故障の遠隔監視システムの構成を示す図である。
【図１８】特許文献１に記載される従来の絶縁抵抗測定装置の一例の構成を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１  電源、２  位相差検出部、３  制御部、４  電流計、５  リレー回路、１０  電源回路、２０  検出回路、ＬＥ  接地線、Ｌ１，Ｌ２  電線路、Ｒ  地絡抵抗、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ  対地静電容量、Ｔ，ＯＴ  変圧器、ＣＴ１，ＣＴ２  変流器、Ｍ  サーボモータ、ｒ  補償用抵抗、ｑ  補償用コンデンサ、ＯＰ１〜ＯＰ５  演算増幅器、Ｒ１〜Ｒ１４  抵抗、ＰＡＳ  遮断器、Ｇ  継電器、ＣＶＴケーブル、ＰＣＴ  計器用変成器、ＬＢＳ  負荷開閉器、ＰＦ  電力ヒューズ、ＳＣ  電力用コンデンサ、ＭＣＢ  配電用遮断器、、ＺＣＴ  零相変流器、ＡＭＰ  増幅器、ＦＩＬ  フィルタ回路、ＤＥＴ  整流回路、ＯＳＣ  発振器、ＬＰ  ループ接地線、１００  地絡故障検出回路、１１０  信号伝送装置、２００単相３線式電線路、３００  ３相３線式電線路、４００  受電設備、４１０  監視センタ、４２０  保全要員。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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