(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の母線に接続された複数回線の配電線を備える電力配電線における地絡電流を推定する方法であって、
前記電力配電線の零相電圧Ｖ０を検出する零相電圧検出工程と、前記配電線の各零相電流Ｉ０１〜Ｉ０ｎを検出する零相電流検出工程と、前記各配電線の対地静電容量の情報Ｃ１〜Ｃｎを入力する対地静電容量入力工程とを有するとともに、
前記零相電圧Ｖ０および前記各零相電流Ｉ０１〜Ｉ０ｎに基づいてそれら両方ともに変化が生じた場合に地絡事故として検出する地絡事故検出工程と、
地絡事故の発生を検出した後、各零相電流Ｉ０１〜Ｉ０ｎの大きさを比較することにより一番大きな値の零相電流Ｉ０を判別し、該零相電流Ｉ０の配電線を地絡回線として判別する地絡回線零相電流判別工程と、
前記地絡回線零相電流判別工程により判別された地絡回線の零相電流Ｉ０と、該地絡回線の対地静電容量Ｃｇと、前記各配電線の対地静電容量の情報Ｃ１〜Ｃｎの合計値Ｃとに基づいて、前記電力配電線の地絡点に実際に流れる地絡電流Ｉｇを、下記の演算式を用いて推定演算する地絡電流推定演算工程と、
前記地絡電流の推定値Ｉｇを出力する地絡電流推定値出力工程と
を有することを特徴とする地絡電流推定方法。
Ｉg ＝ Ｉ0 × Ｃ／（Ｃ−Ｃg ）
【請求項２】
共通の母線に接続された複数回線の配電線を備える電力配電線における地絡電流を推定する装置であって、
前記電力配電線の零相電圧Ｖ０を検出する零相電圧検出手段と、前記配電線の各零相電流Ｉ０１〜Ｉ０ｎを検出する零相電流検出手段と、前記各配電線の対地静電容量の情報Ｃ１〜Ｃｎを入力する対地静電容量入力手段とを具備するとともに、
前記零相電圧Ｖ０および前記各零相電流Ｉ０１〜Ｉ０ｎに基づいてそれら両方ともに変化が生じた場合に地絡事故として検出する地絡事故検出手段と、
地絡事故の発生を検出した後、各零相電流Ｉ０１〜Ｉ０ｎの大きさを比較することにより一番大きな値の零相電流Ｉ０を判別し、該零相電流Ｉ０の配電線を地絡回線として判別する地絡回線零相電流判別手段と、
前記地絡回線零相電流判別手段により判別された地絡回線の零相電流Ｉ０と、該地絡回線の対地静電容量Ｃｇと、前記各配電線の対地静電容量の情報Ｃ１〜Ｃｎの合計値Ｃとに基づいて、前記電力配電線の地絡点に実際に流れる地絡電流Ｉｇを、下記の演算式を用いて推定演算する地絡電流推定演算手段と、
前記地絡電流の推定値Ｉｇを出力する地絡電流推定値出力手段と
を具備することを特徴とする地絡電流推定装置。
Ｉg ＝ Ｉ0 × Ｃ／（Ｃ−Ｃg ）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力配電系統の地絡点に流れる地絡電流を推定する地絡電流推定方法および装置に関し、特に電力配電線に生じる瞬時地絡、あるいは永続的地絡において、地絡に起因して発生する地絡電流を抑制することによって地絡そのものを抑制し、さらには、電気設備技術基準に規定されているＢ種接工事による接地抵抗値の緩和を行うのに役立つ地絡電流推定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多回線、および単回線を問わず、電力配電系統において地絡事故が発生する場合に、その地絡事故発生箇所は予測不可能であった。従って、地絡点に流れる地絡電流は測定不可能であった。
【０００３】
このため、従来では、事故配電線に設置してある零相変流器により検出できる零相電流を地絡電流の近似値として使用していた。
【０００４】
しかし、事故配電線に設置してある零相変流器では、その特性上ほかの健全な回線から流れ込む零相電流の総和は検出できるが、事故配電線分の零相電流は検知できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来技術では、事故回線の零相変流器で検出できる零相電流と、実際の地絡電流には差が生じていた。零相電流は地絡電流の近似値として地絡事故の原因、部位などを推定する要因の１つと考えられており、零相電流と地絡電流の差の大きさによっては、零相電流を地絡電流の近似値として取扱うことに問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は、現状で入手可能な零相電流と各配電線の対地静電容量との情報から高精度に地絡電流を推定できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る本発明は、共通の母線に接続された複数回線の配電線を備える電力配電線における地絡電流を推定する方法であって、前記電力配電線の零相電圧Ｖ０を検出する零相電圧検出工程と、前記配電線の各零相電流Ｉ０１〜Ｉ０ｎを検出する零相電流検出工程と、前記各配電線の対地静電容量の情報Ｃ１〜Ｃｎを入力する対地静電容量入力工程とを有するとともに、前記零相電圧Ｖ０および前記各零相電流Ｉ０１〜Ｉ０ｎに基づいてそれら両方ともに変化が生じた場合に地絡事故として検出する地絡事故検出工程と、地絡事故の発生を検出した後、各零相電流Ｉ０１〜Ｉ０ｎの大きさを比較することにより一番大きな値の零相電流Ｉ０を判別し、該零相電流Ｉ０の配電線を地絡回線として判別する地絡回線零相電流判別工程と、前記地絡回線零相電流判別工程により判別された地絡回線の零相電流Ｉ０と、該地絡回線の対地静電容量Ｃｇと、前記各配電線の対地静電容量の情報Ｃ１〜Ｃｎの合計値Ｃとに基づいて、前記電力配電線の地絡点に実際に流れる地絡電流Ｉｇを、下記の演算式を用いて推定演算する地絡電流推定演算工程と、前記地絡電流の推定値Ｉｇを出力する地絡電流推定値出力工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
Ｉg  ＝  Ｉ0  ×  Ｃ／（Ｃ−Ｃg ）
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項２に係る本発明は、共通の母線に接続された複数回線の配電線を備える電力配電線における地絡電流を推定する装置であって、前記電力配電線の零相電圧Ｖ０を検出する零相電圧検出手段と、前記配電線の各零相電流Ｉ０１〜Ｉ０ｎを検出する零相電流検出手段と、前記各配電線の対地静電容量の情報Ｃ１〜Ｃｎを入力する対地静電容量入力手段とを具備するとともに、前記零相電圧Ｖ０および前記各零相電流Ｉ０１〜Ｉ０ｎに基づいてそれら両方ともに変化が生じた場合に地絡事故として検出する地絡事故検出手段と、地絡事故の発生を検出した後、各零相電流Ｉ０１〜Ｉ０ｎの大きさを比較することにより一番大きな値の零相電流Ｉ０を判別し、該零相電流Ｉ０の配電線を地絡回線として判別する地絡回線零相電流判別手段と、前記地絡回線零相電流判別手段により判別された地絡回線の零相電流Ｉ０と、該地絡回線の対地静電容量Ｃｇと、前記各配電線の対地静電容量の情報Ｃ１〜Ｃｎの合計値Ｃとに基づいて、前記電力配電線の地絡点に実際に流れる地絡電流Ｉｇを、下記の演算式を用いて推定演算する地絡電流推定演算手段と、前記地絡電流の推定値Ｉｇを出力する地絡電流推定値出力手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
Ｉg  ＝  Ｉ0  ×  Ｃ／（Ｃ−Ｃg ）
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
本発明の一実施の形態を、図１、図２および図３に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施例の動作を示すフローチャートである。
【００１６】
まず、零相電圧と零相電流を検出する。この零相電圧と零相電流とは、一般的に、配電線に設置されている零相変成器と、各配電線の零相変流器とにより検出することができる（ステップ１０１）。
【００１７】
また、この零相電圧と零相電流との大きさを見て、両方とも変化が生じたとき（ＡＮＤ条件で）、地絡事故と判定する（ステップ１０２）。
【００１８】
地絡事故の発生を検出した後、各配電線の零相電流の大きさの比較により、地絡回線（地絡事故を起こした配電線）の判別を行い（ステップ１０３）、地絡回線の零相電流の情報を取得する（ステップ１０４）。続いて、各配電線の対地静電容量の情報を取得する（ステップ１０５）。
【００１９】
求める地絡回線の零相電流値と各配電線の対地静電容量の情報とが揃ったならば（ステップ１０６）、地絡回線の零相電流値と各配電線の対地静電容量の情報とを基に、後述する式（１）で示される所定の演算をすることにより、地絡電流を推定する（ステップ１０７）。
【００２０】
最後に、算出した上記地絡電流の推定値を出力する（ステップ１０８）。
【００２１】
図２は、本発明の実施例の配電系統の構成例を示す系統図である。
【００２２】
図２において、Ｃ1 〜Ｃn は配電線１〜ｎの対地静電容量であり、ＺＣＴ1 〜ＺＣＴn は配電線１〜ｎの零相変流器である。ＩC1〜ＩCnは配電線１〜ｎの充電電流である。ＩO1〜ＩOnは配電線１〜ｎの零相電流である。Ｉg は地絡点に流れる地絡電流であり、ＧＶＴは接地形計器用変圧器からなる零相変圧器である。
【００２３】
今、配電線１から配電線ｎのうち、配電線１に地絡事故が起きたと想定する。この場合、配電線１が地絡回線、配電線２から配電線ｎまでが健全回線となる。
【００２４】
地絡事故時に健全回線の各配電線２〜ｎには、それぞれの対地静電容量Ｃ2 〜Ｃn に応じた充電電流ＩC2〜ＩCnが流れ、この充電電流ＩC2〜ＩCnはそれぞれ零相変流器ＺＣＴ2 〜ＺＣＴn により零相電流ＩO2〜ＩOnとして検出される。各配電線２〜ｎの零相電流ＩO2〜ＩOnは、抵抗値の低い地絡点に向かって流れていく。この時の、零相電流ＩO2〜ＩOnの総和は配電線２〜ｎの対地静電容量Ｃ2 〜Ｃn の合計値に対応するものであり、地絡回線の零相変流器ＺＣＴ1 により検出される。このとき、地絡回線の充電電流ＩC1は、破線で示したような往復路をたどるため、自回線の零相変流器ＺＣＴ1 では検知できない。
【００２５】
従って、地絡回線で検出される零相電流Ｉ01と、地絡点に流れる地絡電流Ｉg との関係は、全回線の対地静電容量の合計値と健全回線の対地静電容量の合計値との比で表せる。
【００２６】
ここで、全回線、すなわち、配電線１〜ｎの各対地静電容量Ｃ1 〜Ｃn の合計値をＣとし、地絡回線、すなわち、配電線１の対地静電容量をＣg とすれば、健全回線、すなわち、配電線２〜ｎの各対地静電容量Ｃ2 〜Ｃn の合計値はＣ−Ｃg であるから、地絡回線の零相電流ＩO1にＣ／（Ｃ−Ｃg ）を乗じてやれば、地絡電流Ｉg を推定することができる。
【００２７】
なお、地絡電流Ｉg には、零相電圧器ＧＶＴの一次側接地中性線から発生する電流ＩRNも含まれるが、上述の地絡電流推定方法では、この電流ＩRNが健全回線からの零相電流の合計値よりも十分小さく、この電流ＩRNを無視しても地絡電流の推定精度には大きく影響しないことを前提として、地絡電流Ｉg を推定演算するようにしている。
【００２８】
また、一般に架空線に比べ、地中ケーブル線の方がはるかに対地静電容量が大きいため、各配電線の対地静電容量は、架空線の部分の亘長にはほとんど影響を受けない。また、一般に、架空線系統の電力配電線であっても、変電所構内から最初の電柱までは、地中ケーブル線（以下、引出線）が施されている。従って、上述の実施例の地絡電流推定方法の対象となる電力配電線が架空線系統の電力配電線である場合には、その各配電線の対地静電容量は引出線の長さにのみ依存することになるので、変電所設備における各配電線の引出線の長さのデータに基づいて各配電線の対地静電容量を求めることができる。
【００２９】
図３は図１の動作を実現する本発明の実施例の地絡電流推定装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【００３０】
図３において、１０は地絡電流推定装置であり、入力部１１、事故検出部１２、比較部１３、演算部１４および出力部１５とを具備する。
【００３１】
図２の配電線１〜ｎに設置された零相変流器ＺＣＴ1 〜ＺＣＴn ，および零相変圧器ＧＶＴから検出される零相電流Ｉ01〜Ｉ0n，および零相電圧Ｖ0 、またこれらに加え各配電線１〜ｎの対地静電容量Ｃ1 〜Ｃn の情報を入力部１１から取り込む。
【００３２】
これらの入力情報の内の零相電流Ｉ01〜Ｉ0n，および零相電圧Ｖ0 から地絡事故の有無を事故検出部１２で確認する。
【００３３】
事故検出部１２で地絡事故の発生が確認された場合は、零相電流Ｉ01〜Ｉ0nの大きさを比較部１３で比較することにより、地絡回線、および地絡回線の零相電流Ｉ0 を判別する。即ち、零相電流Ｉ01〜Ｉ0nのうちで最大の電流値のものが地絡回線の零相電流Ｉ0 である。なお、図２では配電線１が地絡回線となった場合が示されており、この場合、ＩO ＝ＩO1となる。
【００３４】
判明した地絡回線の零相電流Ｉ0 および対地静電容量Ｃg と全回線の対地静電容量の合計値Ｃ（＝Ｃ1 ＋Ｃ2 ＋…Ｃn ）とから次式（１）により演算部１４において地絡電流Ｉg の推定演算を実施する。
【００３５】
【数３】
Ｉg   ＝  Ｉ0   ×  Ｃ／（Ｃ−Ｃg ）          …（１）
推定した結果（地絡電流Ｉg の推定値）Ｉgeを出力部１５から出力する。
【００３６】
なお, 図３の地絡電流推定装置１０の各構成要素と図１の動作フローとの対応関係は次の通りである。
【００３７】
0003958892.tif 000002
次に、本発明の異なる実施例を、図４および図５に基づいて説明する。なお、この異なる実施例が適用される配電線系統の構成は、上述の図１および図３により示される実施例の場合と共通であり、図２にその構成例が示されている。この異なる実施例は、架空線系統の電力配電線であって、変電所設備における各配電線の引出線がほぼ同じ長さで施工されている場合に適用可能となる構成である。すなわち、この異なる実施例では、架空線系統の電力配電線では、各配電線とも地中ケーブル線からなる引出線の長さがほぼ同じ場合には、各配電線の対地静電容量がほぼ同じとなることに着目して、上述の地絡電流推定演算式の（１）式における、全回線の対地静電容量の合計値と健全回線の対地静電容量の合計値との比Ｃ／（Ｃ−Ｃg ）を、全回線の回線数と健全回線の回線数との比ｎ／（ｎ−１）に置き換えて、地絡電流の推定演算を行う。
【００３８】
図４は本発明の異なる実施例の動作を示すフローチャートであり、その各ステップの番号は、対応する図１のフローチャートの各ステップの番号の末尾にそれぞれ符号Ａを付けたものとしている。
【００３９】
図４のフローチャートにおいて、図１のフローチャートと特に異なる点は、図１のステップ１０５、すなわち、各配電線の対地静電容量の情報を取得するステップの代わりに、ステップ１０５Ａ、すなわち、配電線の回線数の情報を取得するステップを設けている点であるが、これ以外のステップでも、その処理内容が図１と異なるものがある。以下に、図４のフローチャートに沿って、本発明の異なる実施例の動作を説明する。
【００４０】
まず、零相電圧と零相電流を検出する。この零相電圧と零相電流とは、一般的に、配電線に設置されている零相電圧器と、各配電線の零相変流器とにより検出することができる（ステップ１０１Ａ）。
【００４１】
次に、この零相電圧と零相電流との大きさを見て、両方とも変化が生じたとき（ＡＮＤ条件で）、地絡事故と判定する。（ステップ１０２Ａ）。
【００４２】
地絡事故の発生を検出した後、各配電線の零相電流の大きさの比較により、地絡回線（地絡事故を起こした配電線）の判別を行い（ステップ１０３Ａ）、地絡回線の零相電流の情報を取得する（ステップ１０４Ａ）。続いて、配電線の回数の情報を取得する（ステップ１０５Ａ）。
【００４３】
求める地絡回線の零相電流値と配電線の回線数の情報とが揃ったならば（ステップ１０６Ａ）、地絡回線の零相電流値と配電線の回線数の情報とを基に、後述する式（２）で示される所定の演算をすることにより、地絡電流を推定する（ステップ１０７Ａ）。
【００４４】
最後に、算出した上記地絡電流の推定値を出力する（ステップ１０８Ａ）。
【００４５】
図５は、図４の動作を実現する本発明の異なる実施例の地絡電流推定装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【００４６】
図５において、１０Ａは地絡電流推定装置であり、入力部１１Ａ、事故検出部１２Ａ、比較部１３Ａ、演算部１４Ａおよび出力部１５Ａとを具備する。
【００４７】
図２の系統図に示される配電系統における、配電線１〜ｎに設置された零相変流器ＺＣＴ1 〜ＺＣＴn ，および零相変圧器ＧＶＴから検出される零相電流ＩO1〜ＩOn，および零相電圧ＶO 、また、これらに加え配電線の回線数ｎの情報を入力部１１Ａから取り込む。
【００４８】
これらの入力情報の内の零相電流ＩO1〜ＩOn，および零相電圧ＶO から地絡事故の有無を事故検出部１２Ａで確認する。
【００４９】
事故検出部１２Ａで地絡事故の発生が確認された場合は、零相電流ＩO1〜ＩOnの大きさを比較部１３Ａで比較することにより、地絡回線，および地絡回線の零相電流ＩO を判別する。すなわち、零相電流ＩO1〜ＩOnのうちで最大の電流値のものが地絡回線の零相電流ＩO である。なお、図２では、配電線１が地絡回線となった場合が示されており、この場合、ＩO ＝ＩO1となる。
【００５０】
判明した地絡回線の零相電流ＩO で配電線の回線数ｎとから次式（２）により演算部１４Ａにおいて地絡電流Ｉg の推定演算を実施する。
【００５１】
【数４】
Ｉge＝ＩO ×ｎ／（ｎ−１）    …（２）
推定した結果（地絡電流Ｉg の推定値）Ｉgeを出力部１５Ａから出力する。
【００５２】
なお、図５の地絡電流推定装置１０Ａの各構成要素と図４の動作フローとの対応関係は次の通りである。
【００５３】
0003958892.tif 000003
以上のように、図４および図５に示される本発明の異なる実施例の構成によれば、各配電線の対地静電容量Ｃ1 〜Ｃn の情報を取得する必要はなく、配電線の回線数ｎの情報のみを取得すればよいので、地絡電流推定のための方法および装置をより簡素な構成とすることができる。
【００５４】
なお、上述の各実施例の説明では、地絡回線の判別工程において、各零相電流のうちで最大の電流値のものが地絡回線の零相電流であるとして地絡回線を判別する構成としているが、このような零相電流の大きさの比較に加えて、地絡回線の零相電流が健全回線の零相電流とは１８０度位相が異なることも判別条件に加えるようにした方が、地絡回線の判別がより確実なものとなる。
【００５５】
（他の実施形態）
本発明の目的は、前述した実施の形態の機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記録した記録媒体（記憶媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることはいうまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカードなどを用いることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電力配電線の各配電線の零相電流を検出し、検出した各零相電流と各配電線の対地静電容量とに基づいて地絡電流を推定するようにしたので、簡易な方法による地絡電流の高精度な推定方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施例の配電系統の構成例を示す系統図である。
【図３】本発明の実施例の地絡電流推定装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の異なる実施例の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の異なる実施例の地絡電流推定装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
Ｃ1 〜Ｃn   対地静電容量
ＺＣＴ1 〜ＺＣＴn   零相変流器
ＩC1〜ＩCn  充電電流
ＩO1〜ＩOn  零相電流
Ｉg   地絡電流
ＧＶＴ  零相変圧器
１０，１０Ａ  地絡電流推定装置
１１，１１Ａ  入力部
１２，１２Ａ  事故検出部
１３，１３Ａ  比較部
１４，１４Ａ  演算部
１５，１５Ａ  出力部
【図１】
0003958892.tif 000004
【図２】
0003958892.tif 000005
【図３】
0003958892.tif 000006
【図４】
0003958892.tif 000007
【図５】
0003958892.tif 000008