(57)【要約】【課題】  多相の電路の接地手段における少なくとも１相の接地線の接続が切断されるような異常が発生した場合に、これを確実に検知することのできる電路の接地監視装置を提供することを課題とする。【解決手段】  電力を送配電する電力系統から切り離された電路に、これを接地するための接地手段を備える接地端と、この接地端および前記電路を含む閉回路に監視電流を供給し、この監視電流を検出して前記接地端の接地状態を監視する監視端とを設けて、前記電路の接地状態を監視するものにおいて、前記監視端における監視電流の供給源を定電流電源とし、電路の各電線に流れる監視電流をそれぞれ検出し、各線から検出した監視電流を相互に比較するか基準値と比較して接地端における接地状態を判定する。【選択図】図１
2005341757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の送配電を行う電力系統から切り離された電路に接地端と監視端とを設定し、接地端にこの電路を接地する接地手段を設け、監視端にこの監視端と前記接地端との間の閉回路に監視電流を供給し、この監視電流を検出して前記接地端の接地状態を監視する監視装置を設けた電路の接地監視装置において、前記監視装置に、監視電流の供給源となる定電流電源と、この定電流電源から前記電路の複数の電線に分流して流れる監視電流をそれぞれ検出する検出手段と、この検出手段から電路の各電線の監視電流を示す信号を取込み、取込んだ信号を相互に比較して接地端おける接地状態を判定する判定手段とを設けたことを特徴とする電路の接地監視装置。
【請求項２】
電力の送配電を行う電力系統から切り離された電路に接地端と監視端とを設定し、接地端にこの電路を接地する接地手段を設け、監視端にこの監視端と前記接地端との間の閉回路に監視電流を供給し、この監視電流を検出して前記接地端の接地状態を監視する監視装置を設けた電路の接地監視装置において、前記監視装置に、監視電流の供給源となる定電流電源と、この定電流電源から前記電路の複数の電線に分流して流れる監視電流をそれぞれ検出する検出手段と、この検出手段から電路の各電線の監視電流を示す信号を取込み、取込んだ信号をそれぞれ予め正常な状態で取込んだ監視電流を示す信号に基づいて設定した基準値と比較して接地端における接地状態を判定する判定手段とを設けたことを特徴する電路の接地監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力の送配電を行う電力系統から分離した電路の保守点検作業を行う際に、この電路の電位を接地電位に保って作業を安全に行うことができるようにするための電路接地手段が正常に機能しているかどうかを監視する電路の接地監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力系統における電路の保守、点検作業を行うときは、この電路を系統から切り離し、この切り離した電路の電位を接地電位に保つために電路を接地開閉器や接地線により接地することが行われる。このような電路の接地は、電路の保守・点検作業を感電事故を回避して安全に進める上で極めて重要である。
【０００３】
このため、電力系統においては、従来から各種の手段または方法により電路の接地状態の監視および確認が行われている。
【０００４】
図３は、特許文献1に記載された従来の接地監視装置の例を示すものである。
【０００５】
図３において、１は、保守、点検をするために系統から切り離された３相の電路である。この電路１には、保守点検を行う際にこの電路の任意の点に、電路の接地を行うための接地端２と、この接地端における接地状態を監視するための監視端３が設定される。接地端２には、接地開閉器２２が設けられ、この開閉器の接点２２Ａにより電路１の各相電線１Ｒ、１Ｓ、１Ｔと大地から引出された接地極Ｅとを接続する接地線２１Ｒ、２１Ｓ、２１Ｔが開閉される。この接地端２における接地開閉器２２を投入し接点２２Ａを閉じることにより電路１が接地極Ｅしたがって大地に接地される。これにより、電路１に荷電中に充電された電荷が大地に放電されて接地電位となり、また、この状態で誤って電路が系統へ接続されたとしても電路１が接地電位に保たれたままとなるため、電路に触れても感電の恐れがなく、保守点検作業を安全に行える。
【０００６】
このような接地開閉器２２の投入により、電路１が確実に接地されているかどうかを監視する監視端３においては、同様に、接地極Ｅに接続された接地線３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔが監視用開閉器３２の接点３２Ａを介して電路１の各相の電線１Ｒ、１Ｓ、１Ｔに接続されている。その他に監視装置３４が設けられ。監視装置３４は監視用開閉器３２の投入確認信号Ｄを受けることにより接地線の共通線３１Ｃに挿入された信号注入器３５を介して監視電流を注入する。そして監視装置３４は、この監視電流の注入によって各相の接地線３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔに流れる監視電流を示す信号をそれぞれ信号検出器３６Ｒ、３６Ｓ、３６Ｔを介して取り込み、取り込んだ信号の有無により接地状態の判定を行う。
【０００７】
すなわち、接地端２および監視端３において、それぞれ接地開閉器２１および監視開閉器３１が正常に投入され電路１が接地されていれば、監視装置３４から注入器３５を介して接地線３１Ｃに注入された監視電流が、大地、接地端２の接地線２１（Ｒ，Ｓ，Ｔ）、電路１、監視端３の接地線３１（Ｒ，Ｓ，Ｔ、Ｃ）含む閉回路で流れるので、この監視電流が検出されれば、接地端および監視端の接地が正常であること、あるいは、少なくとも監視端および接地端の何れか一方または双方の接地が正常でないことを判定することができ、それぞれに対応した状態の表示出力を表示器３７へ送る。したがって、作業者は、この監視端３における表示器３７の表示状態から電路１の接地状態が正常否かを確認することにより作業を安全に進めることができる。
【特許文献１】特開２００３−２１７４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、この従来の装置においては、次のような問題がある。
【０００９】
すなわち、監視電流の注入源の電源としては通常定電圧電源が用いられるが、この場合は、流れる監視電流の大きさが、閉回路内の接地抵抗と電路のインピーダンスで決まり、通常は接地抵抗が電路のインピーダンスより遥かに大きいので、ほとんどの場合、接地抵抗で決まる。従来装置のように接地手段として接地開閉器を用いる場合は、開閉器の３相の接点の１つが閉じられないで電路の３相の１線が接地されないような異常は起こり難いので大した問題とはならないが、接地開閉器が備えられていないように接地端においては、接地手段として端部にクリップなどの接続器具を結合した接地線を用い、この接地線を手作業で電路の電線に接続して接地を行うような場合は、３相の１線だけが接続が外れ、接地がとれないということが起こり得る。
【００１０】
前記の従来装置にいては、このように接地端における３相の１線の接地が外れるような異常が発生しても、送配電系統の電路には、接地された電源変圧器や負荷が接続されているので、接地線の外れた相の電路の電線にも前記の変圧器や負荷を介して監視電流が流れ込むことになり、この相の監視電流の変化は微小となり、この異常を検知することができないという問題が生じる。
【００１１】
この発明は、このような従来装置における問題点を解消するため、系統から分離された電路の多相の接地手段における少なくとも１相の接地線が外れるような事故が生じた場合にはこれを確実に検知することのできる電路の接地監視装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題を解決するために、この発明の第１の発明は、電力の送配電を行う電力系統から切り離された電路に接地端と監視端とを設定し、接地端にこの電路を接地する接地手段を設け、監視端にこの監視端と前記接地端との間の閉回路に監視電流を供給し、この監視電流を検出して前記接地端の接地状態を監視する監視装置を設けた電路の接地監視装置において、前記監視装置に、監視電流の供給源となる定電流電源と、この定電流電源から前記電路の複数の電線に分流して流れる監視電流をそれぞれ検出する検出手段と、この検出手段から電路の各電線の監視電流を示す信号を取込み、取込んだ信号を相互に比較して接地端おける接地状態を判定する判定手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
第２の発明は、電力の送配電を行う電力系統から切り離された電路に接地端と監視端とを設定し、接地端にこの電路を接地する接地手段を設け、監視端にこの監視端と前記接地端との間の閉回路に監視電流を供給し、この監視電流を検出して前記接地端の接地状態を監視する監視装置を設けた電路の接地監視装置において、前記監視装置に、監視電流の供給源となる定電流電源と、この定電流電源から前記電路の複数の電線に分流して流れる監視電流をそれぞれ検出する検出手段と、この検出手段から電路の各電線の監視電流を示す信号を取込み、取込んだ信号をそれぞれ予め正常な状態で取込んだ監視電流を示す信号に基づいて設定した基準値と比較して接地端における接地状態を判定する判定手段とを設けたことを特徴するものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、接地端を有する電路に接地端の接地状態を監視するために供給する監視電流を定電流電源から供給するようにしたことにより、電路における接地端が多相電路の少なくとも１相の電線の接地が外れるような状態になったとき、接地線の外れた相の電線には電路に接続された電源変圧器や、負荷を回り込んで監視電流が流れ続けるが、回り込み回路の分だけ電路長がながくなりその分のインピーダンスが増大し、このインピーダンスの増大が当該電線の監視電流を減少させるだけでなく、他の電線の監視電流を増大させるように相対的に作用するため、当該電線に流れる監視電流の減少変化が大きく現れ、そして正常な電線の監視電流は増大変化が大きく現れることになり、各電線の監視電流の相互比較、あるいは基準値との比較により確実に接地状態を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下にこの発明の実施の形態を、図に示す実施例について説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、この発明の実施例を示す構成図である。
【００１７】
この図において、１は、３相送配電系統の主電源母線１０に遮断器１１、変圧器１２を介して接続された１つの系統電路である。この電路に接続される負荷は、複雑化するのを避けるために図示を省略している。
【００１８】
この電路１の保守点検を行う場合は、遮断器１１を遮断してこの電路１が主電源母線１０から切離される。電源母線１０から切離された電路１の任意の点に保守点検作業時にこの電路を接地するための接地端５が設定される。この接地端５には、電路１の電線１Ｒ、１Ｓ、１Ｔを接地線５１Ｒ、５１Ｓ、５１Ｔと接地器具５１とにより接地極Ｅに接続する接地手段が設けられる。接地器具としては、接地開閉器をはじめ、接続クリップのように手動または自動で接続、切断を行うことのできる器具であれば何であってもよい。
【００１９】
また、この接地端５の接地状態を監視するために電路１の任意の点に設定された監視端６においては、接地極Ｅに共通接地線６１Ｃを介して接続された接地線６１Ｒ、６１Ｓ、６１Ｔが監視用開閉器６２の接点６２Ａを介して電路１の３相の電線１Ｒ、１Ｓ、１Ｔに接続されている。この監視端６には、さらにこの監視端全体を制御する監視装置６４が設けられている。監視装置６４は、監視用開閉器６２からの投入確認信号Ｄを受けて共通接地線６１Ｃに挿入された信号注入器６５に内蔵の定電流電源６４Ｐから一定の監視電流を注入し、この注入によって各相の接地線６１Ｒ、６１Ｓ、６１Ｔに流れる監視電流を示す信号をそれぞれの線に挿入された信号検出器６６Ｃ、６６Ｒ、６６Ｓ、６６Ｔを介して取込み、取込んだ監視電流信号を基準値信号等と比較して接地端５の接地状態の判定を行う。
【００２０】
電路１の接地端５の接地状作業および監視作業の手順は次のとおりである。
【００２１】
まず、遮断器１１を遮断することにより電路１を系統の主電源母線１０から切離し、保守点検作業に入る前に接地端５における接地器具５２を接続状態にして接地線５１Ｒ、５１Ｓ、５１Ｔを介して電路１の各電線を接地極Ｅに接続して接地する。
【００２２】
この接地端５における接地作業が行われたことを確認して、監視端６における監視用開閉器６１を投入する。これにより開閉器の接点６１Ａが閉じ、監視端６においても接地線６１Ｒ、６１Ｓ、６１Ｔを介して電路１の各電線が接地される。これにより接地端５と監視短６とが、電路１と大地を介して閉回路を構成する。
【００２３】
監視用開閉器６１から接点６１Ａが閉じられたことを確認して投入確認信号Ｄが発せられると、監視装置６４は内蔵した定電流電源６４Ｐから信号注入器６５を介して共通の接地線６１Ｃに一定の監視電流を供給する。この監視電流は、接地端５と監視端６間では電路１の各電線のインピーダンスは等しいとみなすことができるので、３相の接地線６１Ｒ、６１Ｓ、６１Ｔに均等に分流されて電路１の各相電線１Ｒ、１Ｓ、１Ｔ−接地端５の接地線５１Ｒ、５１Ｓ、５１Ｔ−設置手段５２接地電極Ｅ−大地−接地電極Ｅから注入器６５へ循環する経路で流れる。このように流れる監視電流を接地線６１Ｃおよび６１Ｒ、６１Ｓ、６１Ｔにそれぞれ挿入された変流器等で構成された信号検出器６６Ｃおよび６６Ｒ、６６Ｓ、６６Ｔにより検出し、監視電流を示す信号として、監視装置６４の処理装置６４Ｃに取り込む。
【００２４】
接地端５と監視端６の間で循環する監視電流は、定電流電源６４Ｐから供給されるため、接地端５と監視端６と間の距離が変わって電路１のインピーダンスや接地抵抗が変化しても常に一定となる。また、通常状態、すなわち、接地端５における接地線５１が正常に電路１と接地極Ｅに接続されている状態では、信号注入器６５から３相の各接地線６１Ｒ、６１Ｓ、６１Ｔに分流する電流は、各端の各相接地線および電路１の各相電線のインピーダンスは相互に等しいと見なすことができるので均等となる。
【００２５】
いま、信号検出器６１Ｃ、６１Ｒ、６１Ｓ、６１Ｔで検出される監視電流をそれぞれＩＣ、ＩＲ、ＩＳ、ＩＴとすると次の関係が成立する。
【００２６】
ＩＣ＝ＩＲ＋ＩＳ＋ＩＴ                                    （１）
ＩＲ＝ＩＳ＝ＩＴ                                          （２）
そして、図２に示すように、何らかの原因で、接地端５における接地線５１Ｔに挿入された接地器具５２Ｔが切断され、電線１Ｔの接地が取れなくなるような事故が発生すると、各相の電流はそれぞれＩＣ1、ＩＲ1、ＩＳ1、ＩＴ1に変化する。
【００２７】
このように電路１の電線１Ｔの接地線５１Ｔの接続が切断された場合、電路１から変圧器１２および図示しない負荷が完全に切り離されて浮いた状態にあれば、接地が外れた相の監視電流ＩＴ1は、ほぼ０となる。そして変圧器１２が接続されている状態であれば、電線１Ｔから変圧器１２の２次巻線−接地電極Ｅへの回り込み回路が形成されて接地線６１Ｔにも監視電流ＩＴ1が流れ、０とはならないが、変圧器１２の２次巻線を介する回路となるため、このＴ相の回路のインピーダンスが増大し、正常な場合の監視電流ＩＴよりは小さくなる。しかしながら、このようにＴ相の監視電流ＩＴ1が変化しても、監視電流は定電流電源６４Ｐから供給されるため、共通接地線６１Ｃに流れる監視電流ＩＣ1は、接地状態が正常な場合の監視電流ＩＣと等しくなる。
【００２８】
したがって、
ＩＣ1＝ＩＲ1＋ＩＳ1＋ＩＴ1（≒０）＝ＩＣ                    （３）
ＩＲ1＝ＩＳ1  ＞  ＩＲ＝ＩＳ＝ＩＴ  ＞  ＩＴ1               （４）
の関係が成立する。
【００２９】
そこで、この発明の監視装置６４の処理装置６４Ｃは次の手順で接地端の接地状態の判定を行う。
【００３０】
第１ステップ：
前記の各相の信号検出器６６Ｒ、６６Ｓ、６６Ｔ、６６Ｃから各相の監視電流ＩＲ、ＩＳ、ＩＴおよび、総合の監視電流ＩＣを示す信号を取り込む。
【００３１】
第２ステップ：
取り込んだ各相の接地線の監視電流ＩＲ、ＩＳ、ＩＴ相互に比較する。
【００３２】
第３ステップ：
相互比較の結果、監視電流ＩＲ、ＩＳ、ＩＴが相互に等しい場合は、接地状態が正常であることを示す表示出力信号を発生して表示器６７へおくる。表示器６７で正常状態を表示する。
【００３３】
第４ステップ：
相互比較の結果、監視電流ＩＲ、ＩＳ、ＩＴに他と等しくないものがある場合は、他の相と異なる監視電流の値を示す相を判別する。
【００３４】
第５ステップ：
他の相と異なる監視電流の値を示す相を判別の結果、判別された相に接地の異常があることを示す表示出力を発生し、表示器へ送る。
【００３５】
前記図２に示すように、Ｔ相の接地線５１Ｔの接続が切断される異常が生じた場合は、前記（４）式に示されるようにＲ相の監視電流ＩＲ1、とＳ相の監視電流ＩＳ1とが等しく、Ｔ相の監視電流ＩＴ1がこれらより小さく異なる値を示しているので、ここでは、Ｔ相の接地が外れていることを示す表示出力が処理装置６４Ｃから表示器６７に送られるので、表示器６７にＴ相の接地状態に異常が表示されることになる。
【００３６】
なお、各相の監視電流の相互比較の結果が、
ＩＳ1＝ＩＴ1  ＞  ＩＲ＝ＩＳ＝ＩＴ  ＞  ＩＲ1                  （５）
となる場合は、Ｒ相の接地に異常がある場合を示す。
【００３７】
また、相互比較の結果が、
ＩＲ1＝ＩＴ1  ＞  ＩＲ＝ＩＳ＝ＩＴ  ＞  ＩＳ1                  （６）
となる場合は、Ｓ相の接地が異常であることを示す。
【００３８】
接地状態の判定は次のような方法でも行える。
【００３９】
すなわち、予め、接地状態が図１に示すように正常な状態において取り込まれた各相の監視電流ＩＲ、ＩＳ、ＩＴと総合監視電流ＩＣの検出値に基づいて基準値を設定しておき、そのつど取り込んだ各相の監視電流の検出値をそれぞれ前記の基準値と比較して接地状態を判定する方法である。
【００４０】
この判定方法において、図１に示すように、接地状態が正常な状態において取り込まれる各相の監視電流の検出値ＩＲ、ＩＳ、ＩＴは、（２）式で示されるように相互に等しくかつ設定された基準値とも一致することになり、これにより接地状態が正常であることが判定されるので、処理装置６４Ｃからこれを示す表示出力が発生され、表示器６７に送られる。
【００４１】
次に、図２に示すように、Ｔ相の接地器具５２Ｔが切断されて接地線５１の接続に異常が生じると、前記（４）式に示されるように、異常の発生したＴ相の監視電流の検出値ＩＴ1が減少し、そして正常な相の検出値ＩＲ1、ＩＳ1が増大するようにそれぞれ変化する。このように変化した監視電流の検出値を取り込んで、基準値と比較した場合いずれの相においても基準値と一致しなくなるので、これによって接地状態の異常が発生したことを判定できる。このときは、処理装置６４Ｃから、接地端５におけるＴ相の接地状態が異常であることを示す表示出力を表示器６７に送り、ここに異常を表示する。
【００４２】
この発明によれば、電路の接地端おける接地状態の監視のために監視装置を設ける監視端において、電路へ供給する監視電流を、定電流電源から供給するようにしたので、総合監視電流を監視端の接地状態が変わっても常に一定にすることができる。このため、接地端における接地状態が異常となって監視電流の流れる経路のインピーダンスのわずかな変化でも、一定の監視電流から異常な相と正常な相とに分流されることになるため、正常な相では増加し、異常な相では減少する方向の変化となり、正常な相と異常な相の電流の差が一段と大きく現れるため、各相の監視電流を相互に比較して判定を行う場合でも、基準値と比較して判定を行う場合のいずれの場合でも判定を正確に行うことができる。
【００４３】
なお、この発明おいては、伝旅煮供給する監視電流としては、商用周波数の電流でも構わないが、系統間の誘導電流の影響を除いて正確な判定を行うためには高周波電流を供給するのがよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の実施例を示す構成図である。
【図２】この発明の実施例における異常状態を示す構成図である。
【図３】従来装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
１        ：電路
１０      ：電力系統の主電源母線
１１      ：遮断器
１２      ：変圧器
５        ：接地端
６        ：監視端
【図１】
2005341757.tif 000003
【図２】
2005341757.tif 000004
【図３】
2005341757.tif 000005