(57)【要約】【課題】事故時の電圧又は電流の周波数変動による事故方向判定の精度低下を防止し、事故方向を正確に判定して表示する。【解決手段】事故方向表示装置１は、分散型電源４が連係している高圧配電線路３の幹線３ａ上の地絡事故又は短絡事故により変化する電圧及び電流を検出する検出部１ａと、検出した電圧及び電流の位相を用いて幹線３ａ上の事故方向を判定する処理部１ｂと、判定した事故方向を報知する表示を行う表示部１ｃとを備え、検出部１ａは、地絡事故又は短絡事故により変化する電圧又は電流の周波数を検出し、処理部１ｂは、検出部１ａにより検出された電圧又は電流の周波数が許容範囲内であるか否かを判断し、その電圧又は電流の周波数が許容範囲内でないと判断した場合、事故方向を判定する処理を停止し、その電圧又は電流の周波数が許容範囲内であると判断した場合、事故方向を判定する処理を再開する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散型電源が連係している高圧配電線路の幹線上の地絡事故又は短絡事故により変化する電圧及び電流を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記電圧及び前記電流の位相を用いて前記幹線上の事故点の方向である事故方向を判定する処理部と、
前記処理部により判定された前記事故方向を報知する表示を行う表示部と、
を備え、
前記検出部は、地絡事故又は短絡事故により変化する電圧又は電流の周波数を検出し、
前記処理部は、前記検出部により検出された前記電圧又は前記電流の周波数が許容範囲内であるか否かを判断し、その電圧又は電流の周波数が許容範囲内でないと判断した場合、前記事故方向を判定する処理を停止し、その電圧又は電流の周波数が許容範囲内であると判断した場合、前記事故方向を判定する処理を再開する
ことを特徴とする事故方向表示装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記電圧及び前記電流として、地絡事故により生じる零相電圧及び零相電流と、短絡事故により生じる短絡電流及び短絡事故前の電圧とを検出し、
前記処理部は、
前記検出部により検出された前記短絡事故前の電圧位相と、第１の許容範囲及び第２の許容範囲とを記憶する記憶部を有し、前記検出部により検出された前記零相電圧と前記零相電流との位相差を用いて前記事故方向を判定する第１の判定処理を行い、前記検出部により検出された前記短絡電流と前記記憶部により記憶された前記短絡事故前の電圧との位相差を用いて前記事故方向を判定する第２の判定処理を行う処理部であり、
前記検出部により検出された前記零相電圧の周波数が前記記憶部により記憶された第１の許容範囲内であるか否かを判断し、その零相電圧の周波数が前記第１の許容範囲内でないと判断した場合、前記第１の判定処理を停止し、その零相電圧の周波数が前記第１の許容範囲内であると判断した場合、前記第１の判定処理を再開し、
前記検出部により検出された前記短絡電流の周波数が前記記憶部により記憶された第２の許容範囲内であるか否かを判断し、その短絡電流の周波数が前記第２の許容範囲内でないと判断した場合、前記第２の判定処理を停止し、その短絡電流の周波数が前記第２の許容範囲内であると判断した場合、前記第２の判定処理を再開する
ことを特徴とする請求項１記載の事故方向表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、事故方向表示装置に関し、特に、分散型電源が連係されている高圧配電線路上において地絡事故あるいは短絡事故が発生した際に事故点の方向を判定して表示する事故方向表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
変電所から需要先に電気を供給する高圧配電線路（例えば６．６ｋＶ）上には、事故点の早期発見や迅速な復旧等を目的とし、地絡事故あるいは短絡事故が発生した際に事故点の方向である事故方向を判定して表示する事故方向表示装置が設置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この事故方向表示装置は、地絡事故において零相電圧（Ｖ０）及び零相電流（Ｉ０）を監視し、事故により発生する零相電圧と零相電流との位相差により事故方向を判定する。また、短絡事故においては、事故により発生する短絡電流（Ｉ）と電圧（Ｖ）との位相差により事故方向を判定する。例えば、事故点が事故方向表示装置からみて変電所側に位置する場合には、事故方向を電源側と判定し、逆に、需要先側に位置する場合には、事故方向を負荷側と判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２７５３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、近年、太陽光発電や風力発電等の分散型電源の普及が進み、その分散型電源が連係された高圧配電線路が増加してきている。この高圧配電線路上で地絡事故あるいは短絡事故が発生すると、その高圧配電線路に連係された分散型電源が原因となり、事故時の電圧又は電流が大きな周波数変動を伴うことがある。この周波数変動は、事故事象が変電所の遮断動作から分散型電源の解列までの瞬間的な間に顕著に生じる。
【０００６】
このような周波数変動は事故方向の誤判定の要因になっている。すなわち、前述の位相差による事故方向の判定では、位相差のみを測定していることから、前述のように周波数が大きく変動すると、正しい位相差の計測が困難になる場合がある。正しい位相差が計測されず、誤った位相差が事故方向の判定に用いられると、事故方向の誤判定が生じ、その誤った事故方向が表示されることになる。
【０００７】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、事故時の電圧又は電流の周波数変動による事故方向判定の精度低下を防止し、事故方向を正確に判定して表示することができる事故方向表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る第１の特徴は、事故方向表示装置において、分散型電源が連係している高圧配電線路の幹線上の地絡事故又は短絡事故により変化する電圧及び電流を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記電圧及び前記電流の位相を用いて前記幹線上の事故点の方向である事故方向を判定する処理部と、前記処理部により判定された前記事故方向を報知する表示を行う表示部とを備え、前記検出部は、地絡事故又は短絡事故により変化する電圧又は電流の周波数を検出し、前記処理部は、前記検出部により検出された前記電圧又は前記電流の周波数が許容範囲内であるか否かを判断し、その電圧又は電流の周波数が許容範囲内でないと判断した場合、前記事故方向を判定する処理を停止し、その電圧又は電流の周波数が許容範囲内であると判断した場合、前記事故方向を判定する処理を再開することである。
【０００９】
本発明に係る第２の特徴は、前述の第１の特徴に係る事故方向表示装置において、前記検出部は、前記電圧及び前記電流として、地絡事故により生じる零相電圧及び零相電流と、短絡事故により生じる短絡電流及び短絡事故前の電圧とを検出し、前記処理部は、前記検出部により検出された前記短絡事故前の電圧と、第１の許容範囲及び第２の許容範囲とを記憶する記憶部を有し、前記検出部により検出された前記零相電圧と前記零相電流との位相差を用いて前記事故方向を判定する第１の判定処理を行い、前記検出部により検出された前記短絡電流と前記記憶部により記憶された前記短絡事故前の電圧との位相差を用いて前記事故方向を判定する第２の判定処理を行う処理部であり、前記検出部により検出された前記零相電圧の周波数が前記記憶部により記憶された第１の許容範囲内であるか否かを判断し、その零相電圧の周波数が前記第１の許容範囲内でないと判断した場合、前記第１の判定処理を停止し、その零相電圧の周波数が前記第１の許容範囲内であると判断した場合、前記第１の判定処理を再開し、前記検出部により検出された前記短絡電流の周波数が前記記憶部により記憶された第２の許容範囲内であるか否かを判断し、その短絡電流の周波数が前記第２の許容範囲内でないと判断した場合、前記第２の判定処理を停止し、その短絡電流の周波数が前記第２の許容範囲内であると判断した場合、前記第２の判定処理を再開することである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る第１の特徴によれば、検出部により幹線上の電圧又は電流の周波数が検出され、その検出された電圧又は電流の周波数が処理部により監視される。この監視によりその電圧又は電流の周波数が許容範囲外になると、事故方向を判定する処理が停止され、その電圧又は電流の周波数が許容範囲内になると、事故方向を判定する処理が再開される。このように事故方向判定における監視項目として、電圧及び電流の位相に加え、電圧又は電流の周波数が追加され、その周波数に基づいて事故方向判定処理が停止されるので、大きな周波数変動を伴う電圧又は電流を用いて事故方向判定処理を行うことが無くなり、周波数変動に起因する事故方向の誤判定を回避することが可能となる。その結果、事故時の電圧又は電流の周波数変動による事故方向判定の精度低下を防止し、事故方向を正確に判定して表示することができる。
【００１１】
本発明に係る第２の特徴によれば、処理部が地絡事故及び短絡事故のどちらの事故発生にも対応し、その処理部により前述のように事故方向を判定する処理が停止されるので、地絡事故及び短絡事故のどちらの事故が発生した場合でも、事故時の電圧又は電流の周波数変動による事故方向判定の精度低下を防止し、事故方向を正確に判定して表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る高圧配電線路上の事故方向表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す事故方向表示装置が行う地絡事故処理を説明するための説明図である。
【図３】図２に示す地絡事故処理における事故方向判定処理に用いる判定範囲を説明するための説明図である。
【図４】図１に示す事故方向表示装置が行う短絡事故処理を説明するための説明図である。
【図５】図４に示す短絡事故処理における事故方向判定処理に用いる判定範囲を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る事故方向表示装置１は、変電所２に接続された高圧配電線路３の幹線３ａ上に複数個設けられている。この幹線３ａには、分岐線３ｂにより太陽光発電や風力発電等の分散型電源４が連係されている。また、幹線３ａ上には遮断器５が設けられており、この遮断器５は変電所２と事故方向表示装置１との間に位置付けられている。なお、遮断器５は、地絡事故や短絡事故の発生に応じて変電所２からの指示により高圧配電線路３を変電所２から切り離す。
【００１５】
前述の事故方向表示装置１は、幹線３ａの三相の各相電圧及び各相電流を検出する検出部１ａと、地絡事故処理や短絡事故処理等の各種処理を行う処理部１ｂと、作業者等に事故方向を報知する表示を行う表示部１ｃとを備えている。
【００１６】
検出部１ａは、相電圧検出用の複数の結合コンデンサや相電流検出用の複数の変流器等を用いて幹線３ａの三相の各相電圧、各相電流及びそれらの周波数を検出し、地絡事故により生じる零相電圧、零相電流及びそれらの周波数を処理部１ｂに出力し、さらに、短絡事故により生じる短絡電流、電圧及びそれらの周波数も処理部１ｂに出力する。なお、各結合コンデンサ及び各変流器は三相のＲ、Ｓ及びＴの相毎に設けられている。
【００１７】
処理部１ｂは、検出部１ａにより出力された零相電圧及び零相電流を用いて地絡事故の発生を検出し、さらに、その零相電圧及び零相電流の位相を用いて幹線３ａ上の事故点の方向である事故方向を判定する地絡事故処理を行う（詳しくは、後述する）。また、処理部１ｂは、検出部１ａにより出力された相電流、すなわち短絡電流を用いて短絡事故の発生を検出し、さらに、検出部１ａにより出力された短絡電流及び短絡事故前の電圧（正常電圧）の位相を用いて事故方向を判定する短絡事故処理を行う（詳しくは、後述する）。
【００１８】
ここで、前述の事故方向の判定では、事故点が事故方向表示装置１からみて変電所２側に位置する場合に事故方向を電源側と判定し、逆に、需要先側に位置する場合に事故方向を負荷側と判定する。この判定後、処理部１ｂは事故の発生検出及び事故方向情報を表示部１ｃに出力する。なお、処理部１ｂは、前述の各種処理に用いる各種情報を記憶する記憶部１１を有している。
【００１９】
表示部１ｃは、処理部１ｂから出力された事故の発生検出及び事故方向情報に基づいて作業者等に地絡事故又は短絡事故の事故方向を報知する表示を行う。この表示部１ｃとしては、例えば、磁気反転表示器が用いられる。ただし、事故方向表示装置１が太陽電池や充電地等の電源を備えており、その電源から表示部１ｃに電力が供給される場合には、表示部１ｃとして、ＬＥＤランプ等の表示灯やＬＥＤディスプレイ等が用いられても良い。
【００２０】
この表示部１ｃは、例えば、事故方向が負荷側である場合だけ、その事故発生を報知する表示を行う。高圧配電線路３の幹線３ａ上には、複数の事故方向表示装置１が設けられているため、事故方向が負荷側である場合だけ表示を行うことで、事故点がどの事故方向表示装置１間に存在するかを作業者に報知することが可能となる。その結果、事故点の早期発見や迅速な復旧を実現することができる。
【００２１】
次に、前述の処理部１ｂが行う地絡事故処理について詳しく説明する。
【００２２】
図２に示すように、零相電圧（Ｖ０）及び零相電流（Ｉ０）が検出部１ａから処理部１ｂに入力される。零相電圧がその整定値に達し（ステップＳ１）、さらに、零相電流がその整定値に達すると（ステップＳ２）、それら零相電圧と零相電流との位相差が算出され、その位相差に基づいて幹線３ａ上の地絡事故の事故方向が判定され（ステップＳ３）、さらに、その事故方向の判定結果が所定時間以上維持されたか否かが判断される（ステップＳ４）。また、前述の零相電圧の周波数が監視され、その零相電圧の周波数が第１の許容範囲（例えば、定格周波数±１．１Ｈｚ）以内であるか否かが判定される（ステップＳ５）。この第１の許容範囲は記憶部１１に記憶されており、必要に応じて読み出されて用いられる。
【００２３】
なお、地絡事故が発生すると、零相電圧及び零相電流はそれらの整定値以上となるため、零相電圧とその整定値との比較及び零相電流とその整定値との比較により地絡事故の発生を検出することが可能である。例えば、６ｋＶの高圧配電線路３の場合には、零相電圧の整定値を３８０Ｖにし、零相電流の整定値を１００ｍＡにすると、零相電圧のレベルが３８０Ｖに達し、零相電流のレベルが１００ｍＡに達したとき、地絡事故の発生が検出されることになる。
【００２４】
その後、前述のステップＳ４において事故方向の判定結果が所定時間以上維持されたと判断され、さらに、前述のステップＳ５において零相電圧の周波数が第１の許容範囲内であると判定されると、前述の零相電圧及び零相電流が各整定値に達しているため、ＡＮＤ条件の成立により地絡事故の発生検出及び事故方向情報が表示部１ｃに出力される（ステップＳ６）。
【００２５】
一方、前述のステップＳ５において零相電圧の周波数が第１の許容範囲内でないと判定されると、前述のステップＳ３における地絡事故の事故方向判定処理が停止され、ＡＮＤ条件が不成立となる。その後、再び、前述のステップＳ５において零相電圧の周波数が第１の許容範囲内であると判定されると、前述のステップＳ３における地絡事故の事故方向判定処理が再開される。これにより、地絡事故の事故方向判定処理において大きな周波数変動を伴う零相電圧及び零相電流を用いることが回避され、事故方向の誤判定が防止される。
【００２６】
ここで、前述の地絡事故の事故方向判定処理では、例えば、図３に示すように、零相電圧と零相電流との位相差、すなわち零相電圧の位相角０°が基準にされ、零相電流の位相が−３０°〜＋１５０°の範囲内にある場合に、事故方向は負荷側であると判定される。一方、零相電流の位相が−３０°〜＋１５０°の範囲内に無い場合、すなわち＋１５０°〜−３０°の範囲内にある場合には、事故方向は電源側であると判定される。なお、これらの判定範囲は記憶部１１に記憶されており、必要に応じて読み出されて用いられる。
【００２７】
次いで、処理部１ｂが行う短絡事故処理について詳しく説明する。
【００２８】
図４に示すように、相電流（Ｉ）及び相電圧（Ｖ）が検出部１ａから処理部１ｂに入力される。まず、短絡事故前、すなわち短絡電流発生前の電圧位相が記憶部１１に記憶される（ステップＳ１１）。その後、相電流がその整定値に達すると（ステップＳ１２）、その相電流である短絡電流と記憶部１１に記憶された電圧との位相差が算出され、その位相差に基づいて短絡事故の事故方向が判定され（ステップＳ１３）、さらに、その事故方向の判定結果が所定時間以上維持されたか否かが判断される（ステップＳ１４）。また、前述の相電流、すなわち短絡事故により生じる短絡電流の周波数が監視され、その短絡電流の周波数が第２の許容範囲（例えば、事故前の周波数±０．６Ｈｚ）以内であるか否かが判定される（ステップＳ１５）。この第２の許容範囲は記憶部１１に記憶されており、必要に応じて読み出されて用いられる。
【００２９】
なお、短絡事故が発生すると、相電流はその整定値以上となるため、相電流とその整定値との比較により短絡事故の発生を検出することが可能である。例えば、小容量の高圧配電線路３の場合には、相電流の整定値を３００Ａにすると、相電流のレベルが３００Ａに達したとき、短絡事故の発生が検出されることになる。また、大容量の高圧配電線路３の場合には、相電流の整定値を６００Ａにすると、相電流のレベルが６００Ａに達したとき、短絡事故の発生が検出されることになる。
【００３０】
その後、前述のステップＳ１４において前述の事故方向の判定結果が所定時間以上維持されたと判断され、さらに、前述のステップＳ１５において短絡電流の周波数が第２の許容範囲内であると判定されると、前述の相電流が整定値に達しているため、ＡＮＤ条件の成立により短絡事故の発生検出及び事故方向情報が表示部１ｃに出力される（ステップＳ１６）。
【００３１】
一方、前述のステップＳ１５において短絡電流の周波数が第２の許容範囲内でないと判定されると、前述のステップＳ１３における短絡事故の事故方向判定処理が停止され、ＡＮＤ条件が不成立となる。その後、再び、前述のステップＳ１５において短絡電流の周波数が第２の許容範囲内であると判定されると、前述のステップＳ１３における短絡事故の事故方向判定処理が再開される。これにより、短絡事故の事故方向判定処理において大きな周波数変動を伴う短絡電流を用いることが回避され、事故方向の誤判定が防止される。
【００３２】
ここで、前述の短絡事故の事故方向判定処理では、例えば、図５に示すように、短絡電流と短絡事故前の電圧との位相差、すなわち短絡事故前の電圧の位相角０°が基準にされ、短絡電流の位相が−３０°〜＋１１０°の範囲内にある場合に、事故方向は負荷側であると判定される。一方、短絡電流の位相が＋１５０°〜−７０°の範囲内にある場合には、事故方向は電源側であると判定される。なお、これらの判定範囲は記憶部１１に記憶されており、必要に応じて読み出されて用いられる。
【００３３】
このような地絡事故処理や短絡事故処理において、地絡事故の事故方向判定処理では、検出部１ａにより検出された零相電圧と零相電流との位相差が用いられ、地絡事故の事故方向を判定する第１の判定処理が行われる。また、短絡事故の事故方向判定処理では、検出部１ａにより検出された短絡電流と記憶部１１により記憶された短絡事故前の電圧との位相差が用いられ、短絡事故の事故方向を判定する第２の判定処理が行われる。これらの第１の判定処理及び第２の判定処理が処理部１ｂにより事故時の電圧又は電流の周波数変動に応じて停止され、それらの周波数変動に起因する事故方向の誤判定が回避される。
【００３４】
例えば、地絡事故が発生した場合には、検出部１ａにより検出された零相電圧の周波数が記憶部１１により記憶された第１の許容範囲内であるか否かが判断され、その零相電圧の周波数が第１の許容範囲内でないと判断されたとき、前述の第１の判定処理が停止され、その零相電圧の周波数が第１の許容範囲内であると判断されたとき、前述の第１の判定処理が再開される。また、短絡事故が発生した場合には、検出部１ａにより検出された短絡電流の周波数が記憶部１１により記憶された第２の許容範囲内であるか否かが判断され、その短絡電流の周波数が第２の許容範囲内でないと判断されたとき、前述の第２の判定処理が停止され、その短絡電流の周波数が第２の許容範囲内であると判断されたとき、前述の第２の判定処理が再開される。
【００３５】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る事故方向表示装置１によれば、検出部１ａにより幹線３ａ上の電圧又は電流の周波数が検出され、その検出された電圧又は電流の周波数が処理部１ｂにより監視される。この監視により電圧又は電流の周波数が許容範囲外となると、事故方向判定処理（第１の判定処理や第２の判定処理）が停止され、その電圧又は電流の周波数が許容範囲内になると、停止中の事故方向判定処理が再開される。このように事故方向判定処理における監視項目として、電圧及び電流の位相に加え、電圧又は電流の周波数が追加され、その周波数に基づいて事故方向判定処理が停止されるので、大きな周波数変動を伴う電圧又は電流を用いて事故方向判定処理を行うことが無くなり、周波数変動に起因する事故方向の誤判定を回避することが可能となる。その結果、事故時の電圧又は電流の周波数変動による事故方向判定の精度低下を防止し、事故方向を正確に判定して表示することができる。
【００３６】
また、処理部１ｂは地絡事故及び短絡事故のどちらの事故発生にも対応し、その処理部１ｂにより前述のように事故方向判定処理（第１の判定処理や第２の判定処理）が停止されるので、地絡事故及び短絡事故のどちらの事故が発生した場合でも、事故時の電圧又は電流の周波数変動による事故方向判定の精度低下を防止し、事故方向を正確に判定して表示することができる。
【００３７】
なお、本発明に係る前述の実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。前述の実施形態は種々変更可能であり、例えば、前述の実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても良く、さらに、異なる実施形態に係る構成要素が適宜組み合わされても良い。前述の実施形態に係る処理部１ｂを構成する場合には、ハードウェア及びソフトウェアの両方を用いて処理部１ｂを構成しても良く、あるいは、それらのどちらか一方を用いて処理部１ｂを構成しても良い。また、前述の実施形態においては、第１の許容範囲及び第２の許容範囲を異なる範囲に設定しても良く、あるいは、同じ範囲に設定しても良い。また、第１の判定処理及び第２の判定処理の両方を同時に並行して行っても良く、あるいは、どちらか一方だけを行っても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１    事故方向表示装置
１ａ  検出部
１ｂ  処理部
１ｃ  表示部
３    高圧配電線路
３ａ  幹線
４    分散型電源
【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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