(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
停止した状態の三相配電線路の始端及び終端をそれぞれ短絡し、該三相配電線路と大地間に直流電源を接続し、該直流電源から三相配電線路に直流電流を出力し、前記三相配電線路の健全相並びに地絡相に流れる相電流をそれぞれ検出して健全相に流れる相電流と地絡相に流れる相電流の比を求め、この比に基づいて三相配電線路の始端から地絡事故点までの距離を求め、更に、上記三相配電線路に接続される負荷のインダクタンスにより、その負荷に流れる電流が制限されている間に上記電流の検出を終了することを特徴とする配電線の地絡点標定方法。
【請求項２】
停止した状態の三相配電線路の始端及び終端をそれぞれ短絡し、該三相配電線路と大地間に直流電源を接続し、該直流電源から三相配電線路に直流電流を出力し、前記三相配電線路の健全相に流れる相電流並びに前記直流電源から三相配電線路に出力する送り込み電流をそれぞれ検出して健全相に流れる相電流と送り込み電流の比を求め、この比に基づいて三相配電線路の始端から地絡事故点までの距離を求め、更に、上記三相配電線路に接続される負荷のインダクタンスにより、その負荷に流れる電流が制限されている間に上記電流の検出を終了することを特徴とする配電線の地絡点標定方法。
【請求項３】
上記直流電源に併用して高圧電源を付加したことを特徴とする請求項１又は２記載の配電線の地絡点標定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配電線の地絡点標定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配電線の地絡点標定方法としてマーレーループ法が周知である。この標定方法はホイートストンブリッジの原理を応用した直流抵抗ブリッジで、図８に示すように０〜１０００まで目盛ったしゅう動抵抗１を利用し、事故点までの距離ｘをｘ＝２Ｌａ／１０００
として求めるものである。２は直流電源、Ａ，Ａ′は地絡相の始端と終端、Ｂ，Ｂ′は健全相の始端と終端で、Ｇは地絡点、Ｌは線路長、３は検流計、Ρは検流計が振れないようにしゅう動抵抗１を調整してブリッジの平衡をとったときのしゅう動抵抗のブラシの位置を示す。線路の終端Ａ′とＢ′は図示のように短絡しておく。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術では、配電線の線間に図示されてないトランスの巻き線抵抗の低抵抗が挿入されているため、その低抵抗による誤差が発生し、正確な地絡点標定ができないという問題点があった。
【０００４】
また、高圧配電線の地絡故障は、ギャップを有することが多く、低圧の直流電源では絶縁状態となることがあって測定できないため、高圧電源を使用しなければならず、ブリッジ全体が高電位になり、絶縁対策のためにしゅう動抵抗が大形になってしまうという問題点があった。また、しゅう動抵抗を機械的に動かすことも面倒である。
【０００５】
更に又、マーレーループ法では、線路抵抗が小さい場合、比較的大きな電流を流す必要があり、線路抵抗が１相当り０．１Ωとして０．３６Ａの電源電流を流す必要があった。この場合、検知部感度は６０ｍＡである。そのため、地絡抵抗を６ｋΩまでとして、直流電源は１５ｋＶの電圧源で２．６ＫＶＡの大きな電源容量を必要とするという問題点もあった。
【０００６】
トランスの巻き線抵抗の悪影響を避けるために交流を用いると、対地静電容量がバイパス作用を呈するため、誤差となるという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明は直流電源を用いて、しかも前記の問題点を解消できる配線線の地絡点標定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、停止した状態の三相配電線路の始端及び終端をそれぞれ短絡し、該三相配電線路と大地間に直流電源を接続し、該直流電源から三相配電線路に直流電流を出力し、前記三相配電線路の健全相並びに地絡相に流れる相電流をそれぞれ検出して健全相に流れる相電流と地絡相に流れる相電流の比を求め、この比に基づいて三相配電線路の始端から地絡事故点までの距離を求め、更に、上記三相配電線路に接続される負荷のインダクタンスにより、その負荷に流れる電流が制限されている間に上記電流の検出を終了することを特徴とする配電線の地絡点標定方法である。
【０００９】
請求項２の発明は、停止した状態の三相配電線路の始端及び終端をそれぞれ短絡し、該三相配電線路と大地間に直流電源を接続し、該直流電源から三相配電線路に直流電流を出力し、前記三相配電線路の健全相に流れる相電流並びに前記直流電源から三相配電線路に出力する送り込み電流をそれぞれ検出して健全相に流れる相電流と送り込み電流の比を求め、この比に基づいて三相配電線路の始端から地絡事故点までの距離を求め、更に、上記三相配電線路に接続される負荷のインダクタンスにより、その負荷に流れる電流が制限されている間に上記電流の検出を終了することを特徴とする配電線の地絡点標定方法である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の配電線の地絡点標定方法において、上記直流電源に併用して高圧電源を付加したことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好ましい実施の形態を図面の実施例に従って説明する。
【００１３】
〔実施例１〕
この実施例１は、三相配電線路の各線路の単位長当りの抵抗が同じ値の場合である。Ａ，Ａ′はＡ相線路の始端と終端、Ｂ，Ｂ′はＢ相線路の始端と終端、Ｃ，Ｃ′はＣ相線路の始端と終端である。三相の各相線路の始端同志Ａ，Ｂ，Ｃと終端同志Ａ′，Ｂ′，Ｃ′を図示のように短絡し、該三相線路の始端と大地間に電源部４を接続する。
【００１４】
最初にスイッチＳ1 を投入して直流電源Ｅ1 の電圧を三相線路と大地間に印加する。もし、地絡部が抵抗体であればすぐに必要な電流が流れ始める。
【００１５】
しかし、ギャップを伴う地絡も有るため、引き続いてスイッチＳ２を図示位置から切り換える。すると、それまでに高圧電源Ｅ２で充電されていたコンデンサＣ1 の高電圧が線路に印加されて、地絡点のギャップを電気的に破壊し、地絡部に電流を発生させることができる。
【００１６】
直流電源Ｅ1 に直列に接続したダイオードＤは、コンデンサＣ1 の高電圧を線路に印加するときに、この高電圧が直流電源Ｅ1 に流入するのを阻止する。
【００１７】
コンデンサＣ1 に充電された高電圧によって一時的に（瞬間的に）充電された線路が、地絡抵抗によってコンデンサＣ1 と共に放電し、電圧が低下してきて、直流電源Ｅ1 の電圧より低下しようとすると、ダイオードＤを通じて直流電源Ｅ1 から電流が供給されるようになる。コンデンサＣ1 による線路への高電圧の印加は瞬時的なものである。
【００１８】
なお、線路の相間には図示されてないトランスが存在している。そのため、トランスの巻き線が線路の相間に接続されていて、その（直流）抵抗は数Ωという低抵抗である。従って、直流電源Ｅ１から線路に出力される供給電流Ｉや、各相の電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 は、最初の一定時間内はトランスの巻き線の大きなインダクタンスにより巻き線に流れる電流が殆ど零であるため、巻き線の影響を受けないが、一定時間後にはトランスの巻き線の低抵抗によって線路間に短絡された状態となって、電流Ｉ，Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 が影響を受ける。そのため、この影響を避けるため、前記一定時間（この時間はトランスの巻き線のインダクタンスと抵抗の値で決まる）よりも短い時間の通常７秒程度以内に各電流Ｉ，Ｉ1 ，Ｉ2 及びＩ3 を測定する。もっとも、これらの電流の測定は、前述のコンデンサＣ1 の高電圧を印加している時間を避けて、それ以後の各電流値を測定する。
【００１９】
直流電源Ｅ1 から三相線路に出力する供給電流Ｉと、各相の電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 との間には次のような関係式が成立する。
Ｉ1 ＝ｘ・Ｉ／３Ｌ
Ｉ2 ＝ｘ・Ｉ／３Ｌ
Ｉ3 ＝（１−２ｘ／３Ｌ）・Ｉ
【００２０】
従って、健全相に流れる電流Ｉ1 ＋Ｉ2 と地絡相に流れる電流Ｉ3 との比（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）／Ｉ3 をｂとして、この比ｂに前記Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 の右辺を代入すると、次の（１）式、
ｂ＝１／（３Ｌ／２ｘ−１） ・・・（１）
となる。この比ｂの式を変形して、地絡点までの距離ｘを次の（２）式で求められる。
ｘ＝ （３／２）・ｂＬ／（１＋ｂ）・・・（２）
【００２１】
地絡相の判別は、次の▲１▼〜▲３▼により判別することができる。
▲１▼各相に電圧を印加して流れる相電流の電流値が一番大きい相が地絡相。
▲２▼各相毎に電流を流し、配電線路の両端で導通がない相が地絡相。
▲３▼各配電線の絶縁抵抗を計測し、絶縁抵抗が低い相が地絡相。
【００２２】
なお、各相の電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 は、貫通型の直流用変流器、いわゆる貫通ＣＴを用いて測定し、健全相の電流Ｉ1 ＋Ｉ2 と地絡相の電流Ｉ3 との比（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）／Ｉ3 ＝ｂに基づいて（２）式のように始端から地絡点Ｇまでの距離ｘを求めるが、これらの演算はＣＰＵを備えた測定器で行う。
【００２３】
また、スイッチＳ1 を投入した直後は線路の静電容量を充電するために約１０ｍｓ程度の短時間、瞬時的に充電電流が流れるので、その後に、即ちスイッチＳ1 投入後数十ｍｓ後にスイッチＳ2 を図１の状態から切り換えて高電圧を線路に印加する。そして、地絡部のギャップの放電電流のおさまるのを待って、スイッチＳ1 投入後、数十ｍｓ後から約７秒後までの間にＩ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 を測定して地絡点までの距離ｘを演算する。こうして、トランスの巻き線のインダクタンスによる影響を避ける。
【００２４】
線路抵抗が１相当り０．１Ω程度、地絡抵抗が６ｋΩ以下の場合、検知部感度６０ｍＡで、直流電源からの電源電流は０．１８Ａ、電源容量は１．４ＫＶＡという、従来技術よりも小電流、小容量で実現できた。
【００２５】
なお、この一連の標定作業は繰り返し行うことができるので、数回の測定結果から平均を求めることにより、地絡点位置標定の信頼性・精度を向上できる。
【００２６】
線路の始端Ａ，Ｂ，Ｃを短絡し、この始端へ電源部４から直流電流を供給するには、図２に示す測定装置を用いる。符号５で示す演算制御部は、前記電源部４（図１参照）と、電流Ｉ，Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 を用いて地絡点の標定のための演算をするＣＰＵや、電源部４のスイッチＳ1 ，Ｓ2 を操作する制御部としてのマイコンを備えている。
【００２７】
１００ｓｑ程度の太い短絡線６，７，８は長さ約１ｍで先端に前記線路の始端Ａ，Ｂ，Ｃに給電するための接続端子としてクリップ９，１０，１１を備えており、各短絡線６，７，８の基部は一体的に接続短絡されている。そしてこの短絡部１２は２ｓｑ程度の給電用ケーブル１３で演算制御部５の電源部４に接続されている。短絡線６，７，８やクリップは測定誤差を減らすため、なるべく抵抗を小さくする。
【００２８】
１４，１５，１６は、相電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 を測定するための直流用変流器（貫通ＣＴと略記する）、１７，１８，１９は各貫通ＣＴ用のリードで、これらリード１７，１８，１９と給電用ケーブルは絶縁用のチューブ（外被）２０内を通じて短絡部１２から約２０ｍの長さで演算制御部５に接続される。
【００２９】
地絡点標定作業をするときは、図３に示すように、三相線路の各始端Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞれ前記クリップ９，１０，１１によって短絡線６，７，８を接続して、始端Ａ，Ｂ，Ｃを短絡する。
【００３０】
又、図示されてない線路の終端Ａ′，Ｂ′，Ｃ′も別の短絡線を用いて短絡する。なお、短絡作業の前に線路は停止状態にしておく。こうしてから、図１で説明したように、直流電源Ｅ1 から線路に電流Ｉを給電し、健全相の電流Ｉ1 ＋Ｉ2 と地絡相の電流Ｉ3 の比、
（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）／Ｉ3 ＝ｂ
に基づいて、地絡点までの距離ｘを前記（２）式のように求める。
なお、図４は線路の終端を短絡するための短絡用具である。
【００３１】
貫通ＣＴ（直流用変流器）１４，１５，１６は、図２では一見交流用変成器のような略図で示しているが、実際には図５のような構成を備えている。図５の直流用変成器は、電気工学ハンドブックＰ２９５、第２章、電気計器に記載されているもので、２つの鉄心ＰとＱのＢ−Ｈ曲線の角形飽和特性を利用したものである。二次巻線Ｎ2 は、ＰとＱの鉄心に互いに逆極性に巻かれ、これに交流電圧Ｖが印加されると、±Ｉ2 Ｎ2 ｓｉｎωｔなるアンペア回数が両鉄心に加えられる。そこに一次電流Ｉ1 によるＩ1 Ｎ1 が加わると、鉄心ＰとＱのアンペア回数は、
Ｉ1 Ｎ1 ＋Ｉ2 ｓｉｎ（ωｔ）Ｎ2 ，Ｉ1 Ｎ1 −Ｉ2 ｓｉｎ（ωｔ）Ｎ2 
【００３２】
つまり、Ｉ1 の増加によって交流の半サイクル間に鉄心が飽和している時間だけ長くなり、結局時間平均としてＩ2 が増加し、計器Ｍで測定される整流電流は増す。なお、図５におけるＩ1 ，Ｉ2 は前記実施例１の図１で用いたＩ1 ，Ｉ2 と
は異なるものである。
【００３３】
因みに交流用変流器は、同ハンドブックの同ページに示されている図６のような構造で、一次巻線は鉄心を通過（貫通）する母線で、鉄心には二次巻線が巻かれている。
【００３４】
〔実施例２〕
実施例１では図１の健全相の電流Ｉ1 ＋Ｉ2 と地絡相の電流Ｉ3 との比（Ｉ1＋Ｉ2 ）／Ｉ3 ＝ｂに基づいて、地絡点までの距離ｘ を（２）式のように求めたが、電流Ｉ3 の代わりに、直流電源Ｅ1 から三相配電線路に給電する電流Ｉを用いて、健全相の電流Ｉ1 ＋Ｉ2 と直流電源Ｅ1 から出力する給電電流Ｉとの比（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）／Ｉを求め、この比、
（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）／Ｉ＝ｄ・・・（３）
に基づいて、地絡点までの距離ｘを求めることができる。即ち、
ｘ＝（３／２）ｄＬ ・・・（４）
として（４）式で地絡点までの距離ｘを演算する。
【００３５】
〔実施例３〕
図７のように、線路長Ｌのうち、Ｌ1 が単位長当りの抵抗がρ1 で、残りの部分Ｌ−Ｌ1 の単位長当りの抵抗がρ2 である２段の異径電線線路の場合は、健全相の電流Ｉ1 ＋Ｉ2 と直流電源から三相配線線路に出力する供給電流Ｉとの比
ｄ＝（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）／Ｉ  ・・・（３）
を用いて、地絡点までの距離ｘを求められる。
【００３６】
この場合、比ｄが（３／２）ρ1 Ｌ1 ／｛ρ2 Ｌ＋（ρ1 −ρ2 ）Ｌ1 ｝より大か小かによって演算式が違ってくる。
【００３７】
比ｄが大きくて
ｄ＞（３／２）ρ1 Ｌ1 ／｛ρ2 Ｌ＋（ρ1 −ρ2 ）Ｌ1 ｝・・・（５）
ならば次の（６）式で求められる。
ｘ＝（３／２）ｄＬ＋｛（ρ1 −ρ2 ）−１｝｛（３／２）ｄ−１｝Ｌ1 
・・・（６）
【００３８】
比ｄが小さくて、
ｄ＜（３／２）ρ1 Ｌ1 ／｛ρ2 Ｌ＋（ρ1 −ρ2 ）Ｌ1 ｝・・・（７）
ならば次の（８）式で求められる。
ｘ＝（３／２）ｄＬ1 ＋（３／２）ｄ（ρ2 ／ρ1 ）（Ｌ−Ｌ1 ）
・・・（８）
【００３９】
比ｄが次のように（５）（７）式の右辺と等しければ、
ｘ＝Ｌ1                                         ・・・（９）
として（９）式で地絡点位置ｘを算出できる。
【００４０】
なお、３段以上の多段の異径電線線路の場合は、前記２段の場合に比較して段数が増加する程面倒になるものの、健全相の電流Ｉ1 ＋Ｉ2 と直流電源から三相配電線路に出力する供給電流Ｉとの比、
ｄ＝（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）／Ｉ
に基づいて地絡点までの距離ｘを演算して求めることができる。
その詳細は省略する。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の配電線の地絡点標定方法は、上述のように構成されているので、直流電源の電源容量が小さくてすみ、装置の小形軽量化に寄与する。また、大形で、機械的に作動させるしゅう動抵抗を廃止できる。更に又、線路の対地静電気容量による誤差をなくすことができる。
また、トランス等の負荷の影響を避けて、巻き線の低抵抗による誤差をなくすことができる。
【００４２】
請求項３の発明は、直流電源に併用する高圧電源を付加したので、地絡点にギャップがある場合でも、高電圧でギャップを電気的に破壊して地絡部に電流を発生させ、地絡点標定ができる。また、直流電源自体の電圧や容器を上げないで、容易にギャップ対応ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の原理を説明する回路図である。
【図２】本発明の実施に使用する用具の図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は同図（ａ）の一部を拡大した説明用の斜視図である。
【図３】本発明の実施するときに、配電線路に図２の用具を接続した状態を示す斜視図である。
【図４】本発明を実施するときに配電線路の終端を短絡する用具の全体図である。
【図５】直流用変流器を説明する構造図である。
【図６】交流用変流器の構造図である。
【図７】本発明の他の実施例の原理を説明する回路の一部を示す図である。
【図８】従来技術の回路図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ          各相線路の始端
Ａ′，Ｂ′，Ｃ′    各相線路の始端
Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3     各相の電流
Ｉ    直流電源から三相配電線路に出力する送り込み電流（供給電流）
Ｌ    線路長
ｘ    地絡点までの距離
Ｇ    地絡点
Ｅ1   直流電源
Ｅ2   高圧電源
Ｃ1   高圧電源の電圧を一時的に充電するコンデンサ
【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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