(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源変電所から配電線遮断器を介して引き出された配電線に、ネットワーク変圧器とプロテクタ遮断器とを備えた受配電設備を介してネットワーク母線が接続されている配電系統の前記受配電設備側で前記配電線遮断器が開放されたことを検出する変電所配電線遮断器開放検出方法であって、
前記プロテクタ遮断器を強制的に開いて、前記プロテクタ遮断器を開く直前に該プロテクタ遮断器を通過した通過電流Ｉａと、開かれた前記プロテクタ遮断器の極間電圧ΔＶとを用いて前記プロテクタ遮断器の極間から前記配電系統を見た系統側インピーダンスＺLoopを演算し、
前記系統側インピーダンスＺLoopが整定値よりも大きいときに前記受配電設備が接続された配電線につながる配電線遮断器が開放されたと判定することを特徴とする変電所配電線遮断器開放検出方法。
【請求項２】
電源変電所から配電線遮断器を介して引き出された配電線に、ネットワーク変圧器とプロテクタ遮断器とを備えた受配電設備を介してネットワーク母線が接続されている配電系統の前記受配電設備側で前記配電線遮断器が開放されたことを検出する変電所配電線遮断器開放検出方法であって、
前記受配電設備内の各受電回路を通過する有効電力を監視して、前記受配電設備内のいずれかの受電回路を通過する有効電力に設定値を超える変化ΔＰが生じ、かつ、前記受電回路内の他の受電回路を通過する有効電力に前記設定値を超える変化ΔＰと変化の方向が異なる変化が生じたことが検出されたときに前記設定値を超える変化ΔＰが生じた受電回路のプロテクタ遮断器を強制的に開いて、該プロテクタ遮断器を開く直前に該プロテクタ遮断器を通過した通過電流Ｉａと、開かれた前記プロテクタ遮断器の極間電圧ΔＶとを用いて前記プロテクタ遮断器の極間から前記配電系統を見た系統側インピーダンスＺLoopを演算し、
前記系統側インピーダンスＺLoopが整定値よりも大きいときに前記受配電設備が接続された配電線につながる配電線遮断器が開放されたと判定することを特徴とする変電所配電線遮断器開放検出方法。
【請求項３】
前記プロテクタ遮断器を強制的に開いた後、前記極間電圧の測定を複数回行って、測定した複数の極間電圧と前記プロテクタ遮断器を開く直前に該プロテクタ遮断器を通過した電流とを用いて前記極間から配電系統を見たインピーダンスを複数回演算し、該複数回の演算により求められた複数のインピーダンスの平均値を判定に用いる系統側インピーダンスＺLoopとすることを特徴とする請求項１または２に記載の変電所配電線遮断器開放検出方法。
【請求項４】
前記配電線の電圧が無くなったときに検出動作を行う電圧継電器を設けて、該電圧継電器が検出動作を行ったときには、無条件で前記配電線遮断器が開放されたと判定する請求項２または３に記載の変電所配電線遮断器開放検出方法。
【請求項５】
電源変電所から配電線遮断器を介して引き出された配電線に、ネットワーク変圧器とプロテクタ遮断器とを備えた受配電設備を介してネットワーク母線が接続されている配電系統の前記受配電設備側で前記配電線遮断器が開放されたことを検出する変電所配電線遮断器開放検出装置であって、
前記受配電設備内の各受電回路を通過する有効電力を監視して、前記受配電設備内のいずれかの受電回路を通過する有効電力に設定値を超える変化ΔＰが生じ、かつ、前記受電回路内の他の受電回路を通過する有効電力に前記設定値を超える変化ΔＰと変化の方向が異なる変化が生じたことが検出されたときに判定起動指令を発生する起動部と、前記プロテクタ遮断器を通過する通過電流をサンプリングしている電流検出部と、前記判定起動指令が発生した時刻から一定の時間が経過したときに前記有効電力に設定値を超える変化ΔＰが生じた受電回路のプロテクタ遮断器を開くことを指令する開放指令を発生する遮断器開放指令発生手段と、前記プロテクタ遮断器が開かれたときに該プロテクタ遮断器の極間電圧ΔＶを検出する電圧検出部と、前記電圧検出部により検出された極間電圧ΔＶと前記開放指令が発生した時刻よりも微小時間だけ前の時刻に前記電流検出部がサンプリングした通過電流Ｉａとを用いて開かれたプロテクタ遮断器の極間から配電系統を見た系統側インピーダンスＺLoopを演算する系統側インピーダンス演算手段と、前記系統側インピーダンス演算手段により演算された系統側インピーダンスＺLoopが整定値を超えているときに前記配電線遮断器が開いていると判定し、前記系統側インピーダンスが整定値以下であるときに前記配電線遮断器が投入されていると判定する判定部と、
を具備してなる変電所配電線遮断器開放検出装置。
【請求項６】
前記電流検出部は、前記通過電流Ｉａの絶対値を検出するとともに、該通過電流の位相角φを前記ネットワーク母線の電圧の位相を基準にして検出するように構成され、前記電圧検出部は、前記極間電圧ΔＶの絶対値を検出するとともに、該極間電圧ΔＶの位相角θを前記ネットワーク母線の電圧の位相を基準にして検出するように構成されている請求項５に記載の変電所配電線遮断器開放検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源変電所の変圧器から配電線遮断器を通して引き出された配電線にネットワーク受配電設備が接続されている配電系統において、電源変電所の配電線遮断器が開放されたことを受配電設備側で検出する変電所配電線遮断器開放検出方法及び該方法を実施するために用いる変電所配電線遮断器開放検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
配電系統においては、電源変電所から配電線遮断器を通して引き出された複数の配電線にネットワーク受配電設備や本予備受配電設備（常用予備受配電設備とも呼ばれる。）などの様々な受配電設備が接続されている。また最近では、配電系統に、自家発電設備や太陽光発電設備などの分散型電源が接続されるため、該分散型電源を配電系統と連系させることが必要になっている。
【０００３】
なお本明細書において「ネットワーク受配電設備」（単に受配電設備ともいう。）は配電線の電圧を降圧するネットワーク変圧器と、該ネットワーク変圧器の二次側とネットワーク母線との間に設けられるプロテクタ遮断器とを複数回線分備えた受配電設備である。ネットワーク受配電設備としては、ビル等に設置されるスポットネットワーク受配電設備と、一定の市街地域に電力を供給する目的で設置されるレギュラーネットワーク受配電設備とがあるが、本明細書でいう「ネットワーク変圧器」はこれら双方を包含する。
【０００４】
このような配電系統において、特定の配電線の点検や工事を行なう際には、該配電線と電源変電所の変圧器との間に設けられた配電線遮断器を開く必要がある。また配電線の工事や点検を行なうために配電線遮断器を開いた際には、作業の安全上、その遮断器につながる配電線を無電圧状態にする必要がある。
【０００５】
ところが、配電系統にネットワーク受配電設備が設けられている場合には、複数の配電線の間が受配電設備内の回路を通して相互に接続されているため、ある回線の配電線を電源変電所の変圧器から切り離しても、他回線の配電線から受配電設備内のネットワーク母線とネットワーク変圧器とを通して逆電力の潮流が起る。
【０００６】
ネットワーク受配電設備では、切り離された配電線につながるネットワーク変圧器の二次側で検出した変圧器の励磁電流と配電線の対地静電容量を通して流れる充電電流との合成電流をネットワーク変圧器の二次側で検出して、逆電力の潮流が生じたことを検出するネットワーク継電器を各ネットワーク変圧器に対して設けて、該ネットワーク継電器により所定の位相及びしきい値以上の逆電力の潮流が検出されたときに、ネットワーク変圧器の二次側に設けられたプロテクタ遮断器を開くことにより、直ちにその回線を電源変電所につながる配電線から切り離して、逆電力の潮流を遮断するようにしている。
【０００７】
なお本明細書においては、「受配電設備」なる語を、配電系統の末端の需要家に設置される「受電設備」、及び需要家よりも上位の個所に設置されて二次側に更に配電回路が接続される「配電設備」の双方を含む語として用いている。すなわち、本明細書において「受配電設備」は、上記の意味での受電設備及び配電設備のいずれであってもよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ネットワーク受配電設備が設置されている配電系統においては、受配電設備内で電力用変圧器を通して逆電力の潮流が生じたことが検出されたときにその電力用変圧器に対して直列に接続された遮断器を開いて、電源変電所の変圧器から切り離された配電線につながる受配電設備内の回線を該配電線から切り離すようにしている。
【０００９】
ところが、配電線に分散型電源が連系されていると、配電線遮断器を開いて該配電線を電源変電所から切り離した際に、切り離された配電線につながる電力用変圧器の一次側から二次側に電力の潮流が生じることがあり、切り離された配電線につながる電力用変圧器を通して起る逆電力の潮流を検出できないことがある。このような場合には、従来のネットワーク継電器でプロテクタ遮断器を動作させることはできないため、電源変電所から切り離された配電線につながる受配電設備内の回線を該配電線から切り離すことができない。
【００１０】
また配電線に分散型電源が連系されている場合、または本予備受配電設備が接続されている場合には、負荷のバランス状態により、ある配電線側から各受配電設備の電力用変圧器を通して他の配電線側に逆電力の潮流が起ることがある。このような定常時の逆電力の潮流に応答して受配電設備のプロテクタ遮断器が遮断動作を行なうことは避ける必要があるため、系統に分散型電源が連系している場合等の逆電力の潮流が発生し易い系統条件の下では、受配電設備内で逆電力の潮流を検出している継電器のしきい値を高く設定して、受配電設備の遮断器の動作に抑制をかける必要がある。
【００１１】
しかしながら、配電線遮断器が開いたときに電力用変圧器の励磁電流と配電線の対地静電容量を通して流れる充電電流との合成電流は極めて小さいため、受電設備内の逆電力検出用の継電器のしきい値を高く設定すると、電力用変圧器を通して配電線側に流れる逆電力を検出することができなくなることがあり、電源変電所から切り離された配電線につながる受配電設備内の回線を該配電線から切り離すことができなくなることがある。その結果、他の配電線から切り離された配電線に給電され続けることになり、工事、点検等を行なうことができなくなる。上記のような事態を避けるためには、ネットワーク継電器とは異なる方式によりネットワーク受配電設備側で配電線遮断器が開放したことを検出できるようにしておいて、配電線遮断器の開放が検出されたときに、その回線のプロテクタ遮断器の開放により電源変電所の変圧器から切り離された配電線につながる受配電設備内の回線を該配電線から切り離す必要がある。
【００１２】
本発明の目的は、配電系統の受配電設備側で配電線遮断器が開かれたことを検出する変電所配電線遮断器開放検出方法を提案することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、上記の方法を実施するために用いる変電所配電線遮断器開放検出装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる検出方法は、電源変電所から配電線遮断器を介して引き出された配電線に、ネットワーク変圧器とプロテクタ遮断器とを備えた受配電設備を介してネットワーク母線が接続されている配電系統の受配電設備側で配電線遮断器が開放されたことを検出する変電所配電線遮断器開放検出方法である。
【００１５】
本発明においては、上記プロテクタ遮断器を強制的に開いて、プロテクタ遮断器を開く直前に該プロテクタ遮断器を通過した通過電流Ｉａと、開かれたプロテクタ遮断器の極間電圧ΔＶとを用いてプロテクタ遮断器の極間から配電系統を見た系統側インピーダンスＺLoopを演算し、この系統側インピーダンスＺLoopが整定値よりも大きいときに受配電設備が接続された配電線につながる配電線遮断器が開放されたと判定する。
【００１６】
変電所の配電線遮断器が開放されると、それまで配電線からネットワーク変圧器及びプロテクタ遮断器を通してネットワーク負荷に供給されていた電力が供給されなくなるため、受配電設備を通過する有効電力には、それまでこの回線が負担していたネットワーク負荷相当の大きさのマイナス方向の変化ΔＰが生じる。同じような通過電力の変化ΔＰは、配電線遮断器の開放以外の原因によっても生じ得るため、この通過有効電力の変化ΔＰを検出することのみによって配電線遮断器の開放を検出することはできない。しかし設定値を超える通過有効電力の変化ΔＰは、配電線遮断器が開放したときには必ず生じるため、配電線遮断器の開放を判定する過程を行うか否かを決定するための条件としては用いることができる。
【００１７】
プロテクタ遮断器を開いたときに該遮断器の極間に現れる電圧ΔＶは、プロテクタ遮断器が投入されている時に該遮断器を通過する電流Ｉａを流すための電圧源に相当する。したがって、プロテクタ遮断器を強制的に開いたときに現れる極間電圧ΔＶと、プロテクタ遮断器を開く直前に該遮断器を通過していた電流Ｉａとを用いて、極間から配電系統を見たインピーダンスＺLoopを演算することができる。後記するように、この系統側インピーダンスＺLoopは、配電線遮断器が閉じている場合と開いている場合とで顕著な差を示す。
【００１８】
したがって、本発明のように、プロテクタ遮断器を通過する有効電力の変化ΔＰが整定値を超えたことが検出されたときに、プロテクタ遮断器を強制的に開いて、該遮断器の極間から配電線側を見たインピーダンスを系統側インピーダンスＺLoopとして演算すると、この系統側インピーダンスＺLoopが整定値よりも大きいか否かを判定することにより、配電線遮断器が開いているか否かを確実に検出することができる。
【００１９】
系統側インピーダンスＺLoopが整定値よりも大きいか否かを判定する際には、該インピーダンスの抵抗分及びリアクタンス分のそれぞれに対して整定値を設定して、抵抗分及びリアクタンス分のそれぞれを整定値と比較するのがよいが、系統側インピーダンスはそのリアクタンス分の方が支配的であるため、系統側インピーダンスのリアクタンス分のみを整定値と比較して、両者の大小関係を判別するようにしても目的を達成することができる。
【００２０】
系統側インピーダンスから配電線遮断器の開放の有無を判定する判定過程が無駄に行われるのを防ぐため、この判定過程は、受配電設備内の各受電回路を通過する有効電力を監視して、受配電設備内のいずれかの受電回路を通過する有効電力に設定値を超える変化ΔＰが生じ、かつ、受電回路内の他の受電回路を通過する有効電力に前記設定値を超える変化ΔＰと変化の方向が異なる変化が生じたことが検出されたときに設定値を超える変化ΔＰが生じた受電回路のプロテクタ遮断器を強制的に開くことにより行うのが好ましい。
【００２１】
上記の系統側インピーダンスを求めるに当っては、その演算の精度を高めるために、プロテクタ遮断器を開いた後、極間電圧の測定を複数回行って、測定した複数の極間電圧とプロテクタ遮断器の開放直前に遮断器を通過した電流とから極間のインピーダンスを複数回演算し、該複数回の演算により求められた複数のインピーダンスの平均値を判定に用いる系統側インピーダンスＺLoopとするのが好ましい。
【００２２】
また各受配電設備においてプロテクタ遮断器を開いた際に、配電線遮断器が開放されていて、しかも他の受配電設備のプロテクタ遮断器がすべて開いているとき、または他の受配電設備が無い場合には、配電線の電圧が無くなる。したがって、各受配電設備においてプロテクタ遮断器を開いた際に配電線の電圧が無くなっていることが検出されたときには、無条件で配電線遮断器が開放されていると判定することができる。また、配電線の電圧が無くなったことを検出する電圧継電器を設けて、該電圧継電器により配電線の無電圧が検出されたときに配電線遮断器が開放されたと判定するようにしておくと、配電線遮断器の開放の検出を更に正確に行わせることができる。
【００２３】
本発明はまた、電源変電所から配電線遮断器を介して引き出された配電線に、ネットワーク変圧器とプロテクタ遮断器とを備えた受配電設備を介してネットワーク母線が接続されている配電系統の受配電設備側で配電線遮断器が開放されたことを検出する変電所配電線遮断器開放検出装置を提供する。
【００２４】
本発明に係わる検出装置は、受配電設備内の各受電回路を通過する有効電力を監視して、前記受配電設備内のいずれかの受電回路を通過する有効電力に設定値を超える変化ΔＰが生じ、かつ、前記受電回路内の他の受電回路を通過する有効電力に前記設定値を超える変化ΔＰと変化の方向が異なる変化が生じたことが検出されたときに判定起動指令を発生する起動部と、プロテクタ遮断器を通過する通過電流をサンプリングしている電流検出部と、判定起動指令が発生した時刻から一定の時間が経過したときに有効電力に設定値を超える変化ΔＰが生じた受電回路のプロテクタ遮断器を開くことを指令する開放指令を発生する遮断器開放指令発生手段と、プロテクタ遮断器が開かれたときに該プロテクタ遮断器の極間電圧ΔＶを検出する電圧検出部と、電圧検出部により検出された極間電圧ΔＶと開放指令が発生した時刻よりも微小時間だけ前の時刻に電流検出部がサンプリングした通過電流Ｉａとを用いて開かれたプロテクタ遮断器の極間から配電系統を見た系統側インピーダンスＺLoopを演算する系統側インピーダンス演算手段と、系統側インピーダンス演算手段により演算された系統側インピーダンスＺLoopが整定値を超えているときに配電線遮断器が開いていると判定し、系統側インピーダンスが整定値以下であるときに配電線遮断器が投入されていると判定する判定部とを備えた構成とする。
【００２５】
上記通過電流Ｉａ及び極間電圧ΔＶはベクトル量であるので、それぞれの絶対値及び位相を検出する必要がある。上記電流検出部は、通過電流Ｉａの絶対値を検出するとともに、該通過電流の位相角φをネットワーク母線の電圧の位相を基準にして検出するように構成するのが好ましい。また電圧検出部は、極間電圧ΔＶの絶対値を検出するとともに、該極間電圧ΔＶの位相角θをネットワーク母線の電圧の位相を基準にして検出するように構成するのが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１６は、本発明を適用する受配電設備が設けられた配電系統の構成例を示したもので、同図においてＢ1 ないしＢ3 は変電所の変圧器の二次側につながる変電所母線、Ｆ1 ないしＦ3 は変電所母線Ｂ1 ないしＢ3 にそれぞれ配電線遮断器ＦＣＢ1 ないしＦＣＢ3 を介して接続された配電線（一次フィーダ）である。配電線Ｆ1 ないしＦ3 には変電所の変圧器から２０ＫＶ級の特別高圧の電圧が印加されている。
【００２７】
ＳＮＷはネットワーク受配電設備で、この受配電設備は、配電線Ｆ1 〜Ｆ3 にそれぞれケーブルヘッドＣＨｄを介して一端が接続された第１ないし第３の受電回路Ａ1 ないしＡ3 と、第１ないし第３の受電回路Ａ1 ないしＡ3 の他端側に接続されたネットワーク母線ＮＷＢとを備えている。
【００２８】
各受電回路はケーブルヘッドＣＨｄに一端が接続された断路器ＤＳと、断路器ＤＳの他端に一次側が接続されたネットワーク変圧器ＮＷＴＲと、変圧器ＮＷＴＲの二次側にそれぞれプロテクタヒューズｆを通して一端が接続されたプロテクタ遮断器ＰＣＢと、遮断器ＰＣＢをそれぞれ制御するネットワークリレーＮＷＲｙとを備えていて、遮断器ＰＣＢの他端がネットワーク母線ＮＷＢに接続されている。
【００２９】
ネットワーク母線ＮＷＢには、配電線Ｆ1 ないしＦ3 の特別高圧の電圧（例えば２２ＫＶ）をそれぞれ受電回路Ａ1 ないしＡ3 のネットワーク変圧器ＮＷＴＲにより降圧して得た電圧（例えば４００Ｖ）が印加されている。
【００３０】
各受電回路のネットワークリレーＮＷＲｙには各受電回路のプロテクタ遮断器ＰＣＢの通過電流を検出する変流器ＣＴの出力と、各受電回路の遮断器ＰＣＢの一端側（ネットワーク変圧器側）の電圧を検出する計器用変圧器ＰＴ1 の出力と、遮断器ＰＣＢの他端の電圧を検出する計器用変圧器ＰＴ2 の出力とが入力されている。
【００３１】
ネットワーク継電器ＮＷＲｙは、過電流継電器（５１リレー）と交流電力方向継電器（６７リレー）とを備えていて、下記のａないしｄの機能を果たす。
【００３２】
ａ．過電流遮断機能
対応するネットワーク変圧器よりも下位の線路の短絡・過負荷を検出したときに対応するプロテクタ遮断器を開く機能。
【００３３】
ｂ．逆電力遮断機能
ネットワーク母線ＮＷＢ側から配電線側に電力の逆潮流が生じたときに対応するプロテクタ遮断器を開く機能。
【００３４】
ｃ．無電圧投入機能
配電線Ｆ1 ないしＦ3 が健全で、ネットワーク母線ＮＷＢが無電圧のときに対応するプロテクタ遮断器を自動的に投入する機能。
【００３５】
ｄ．過（差）電圧投入機能
対応するプロテクタ遮断器のフェージング電圧（プロテクタ遮断器が開いているときの該遮断器の極間電圧）が所定の条件（対応するネットワーク変圧器の二次電圧がネットワーク母線ＮＷＢの電圧よりも高く、進み位相で、かつネットワーク母線側から配電線側への逆電力の潮流が生じ得ないという条件）を満たしているときに、対応するプロテクタ遮断器を投入する機能。
【００３６】
図示の例では、プロテクタヒューズｆ、プロテクタ遮断器ＰＣＢ、変流器ＣＴ、計器用変圧器ＰＴ1 及びネットワークリレーＮＷＲｙにより、受電回路Ａ1 ないしＡ3 のそれぞれのネットワークプロテクタが構成されている。
【００３７】
また配電系統には、配電線Ｆ1 ないしＦ3 に本予備受配電設備（図１６には図示せず。）が接続されたり、配電線（図示の例では配電線Ｆ1 ）に自家発電設備等の分散型電源Ｇo が接続されたり、ネットワーク母線ＮＷＢに太陽光発電装置等の分散型電源Ｇ1 が接続されたりすることがある。
【００３８】
図１６に示したような配電系統において、例えば配電線Ｆ1 の点検や工事を行なう際には、変電所の配電線遮断器ＦＣＢ1 を開放して配電線Ｆ1 を変電所母線Ｂ1 から切り離す。このように、配電線遮断器ＦＣＢ1 が開かれて、配電線Ｆ1 が変電所母線Ｂ1 から切り離されたとき、他の配電線Ｆ2 及びＦ3 側から、受配電設備ＳＮＷ内の受電回路Ａ2 及びＡ3 とネットワーク母線ＮＷＢとを通して配電線Ｆ1 につながる受電回路Ａ1 のネットワーク変圧器ＮＷＴＲに電流が流れ込み、該変圧器ＮＷＴＲの二次側から一次側に電力の逆潮流が生じる。このとき、受電回路Ａ1 のネットワーク継電器ＮＷＲｙは、変圧器ＮＷＴＲの励磁電流と、ネットワーク母線ＮＷＢ側から変圧器ＮＷＴＲを通して配電線Ｆ1 の対地静電容量に流れる充電電流との合成電流と、変圧器ＮＷＴＲの二次側の電圧とを検出して逆電力の潮流を検出し、プロテクタ遮断器ＰＣＢを開く。
【００３９】
図１６に示したネットワーク受配電設備ＳＮＷにおいて、逆電力に対するネットワーク継電器ＮＷＲｙのしきい値を低くしておくと、ネットワーク母線ＮＷＢに接続されている分散型電源Ｇ1 からネットワーク母線ＮＷＢと受電回路Ａ1 ないしＡ3 のネットワーク変圧器ＮＷＴＲとを通して配電線Ｆ1 ないしＦ3 側に逆電力の潮流が生じたときにもプロテクタ遮断器ＰＣＢが遮断動作を行なってしまう。このように定常時の逆電力の潮流に応答して受配電設備ＳＮＷ内の遮断器が遮断動作を行なうことは避ける必要がある。
【００４０】
従って、図１６に示したような配電系統では、受配電設備ＳＮＷ内で逆電力の潮流を検出しているネットワーク継電器ＮＷＲｙのしきい値を高く設定して、該受配電設備内のプロテクタ遮断器の動作に抑制をかける必要がある。
【００４１】
また系統の負荷のバランス状態によっては、電源変電所の配電線遮断器ＦＣＢ1 が開いたときに、配電線Ｆ1 に接続された分散型電源Ｇo から受電回路Ａ1 のネットワーク変圧器ＮＷＴＲに流れ込む電力の方がネットワーク母線ＮＷＢ側から該受電回路Ａ1 のネットワーク変圧器ＮＷＴＲに流れ込む電力よりも大きいことがあり得る。このような場合には、受電回路Ａ1 のネットワーク継電器ＮＷＲｙがプロテクタ遮断器ＰＣＢを開くことができないため、電源変電所の配電線遮断器ＦＣＢ1 が開いた際に、ネットワーク母線ＮＷＢを配電線Ｆ1 から切り離すことができなくなる。
【００４２】
本発明においては、このような問題が生じるのを防ぐために、ネットワーク受配電設備ＳＮＷ内で電源変電所の配電線遮断器ＦＣＢ1 〜ＦＣＢ3 が開いたことを検出することができるようにする。以下図１ないし図１６を参照して本発明に係わる変電所配電線遮断器開放検出方法及び該方法を実施する検出装置を説明する。
【００４３】
図１は、本発明に係わる変電所配電線遮断器開放検出装置１の基本的な構成を示したもので、同図に示された基本構成を有する検出装置１が受配電設備ＳＮＷの受電回路Ａ1 ないしＡ3 のそれぞれに対して設けられる。
【００４４】
本発明に係わる検出装置１は、プロテクタ遮断器ＰＣＢの通過電流Ｉａを検出する電流検出部１Ａと、電圧検出部１Ｂと、起動部１Ｃと、系統側インピーダンスＺLoopによる判定部１Ｄと、遮断器操作部１Ｅとにより構成される。
【００４５】
電流検出部１Ａは、プロテクタ遮断器ＰＣＢを通過する通過電流Ｉａを検出する部分で、この電流検出部１Ａは、図１６に示した変流器ＣＴと、該変流器ＣＴの出力を演算処理に適した信号に変換する回路とにより構成される。
【００４６】
電圧検出部１Ｂは、プロテクタ遮断器が開かれたときに該プロテクタ遮断器の極間電圧ΔＶを検出するために必要な電圧情報を得る部分で、この電圧検出部は例えば、図１６の計器用変圧器ＰＴ1 及びＰＴ2 と、これらの計器用変圧器の出力を演算に適した信号に変換する回路とにより構成される。
【００４７】
起動部１Ｃは、電流検出部１Ａが検出した電流と電圧検出部１Ｂが検出した電圧とを用いて随時電力を演算することにより、受配電設備ＳＮＷを通過する有効電力Ｐを監視して該通過電力Ｐに設定値を超える変化ΔＰが生じたことが検出されたときに判定起動指令信号Ｄｓを発生する。
【００４８】
判定部１Ｄは、変電所の配電線遮断器が開放されているか否かを判定する部分で、この判定部は、判定起動指令信号Ｄｓが与えられた後一定の時間が経過したときにプロテクタ遮断器を開くことを指令する開放指令信号ＤT を発生する遮断器開放指令発生手段と、電圧検出部１Ｂにより検出された極間電圧ΔＶと判定起動指令信号が発生した時刻よりも微小時間だけ前の時刻に電流検出部１Ａが検出した通過電流Ｉａとを用いて開かれたプロテクタ遮断器の極間から配電系統を見た系統側インピーダンスＺLoopを演算する系統側インピーダンス演算手段と、系統側インピーダンス演算手段により演算された系統側インピーダンスＺLoopが整定値を超えているときに配電線遮断器が開いていると判定し、ＺLoopが整定値以下であるときに配電線遮断器が投入されていると判定する判定手段と、変電所の配電線遮断器が投入されている判定したときにプロテクタ遮断器ＰＣＢを投入することを指令する投入指令信号ＤC を発生する遮断器投入指令発生手段とを備えている。
【００４９】
遮断器操作部１Ｅは、プロテクタ遮断器ＰＣＢにトリップ指令信号ＳＴを与えたり、クローズ指令信号ＳＣを与えたりする部分で、判定部１Ｄが開放指令信号ＤT を発生したときにトリップ指令信号ＳT を発生し、判定部１Ｄが投入指令信号ＤC を発生したときにクローズ指令信号ＳC を発生する。
【００５０】
遮断器操作部１Ｅがトリップ指令信号ＳT を発生すると、図示しない回路からトリップコイルＴＣに励磁電流が与えられる。これによりプロテクタ遮断器ＰＣＢを投入状態に保持している機構が外されて、プロテクタ遮断ＰＣＢが開かれる。
【００５１】
遮断器操作部１Ｅがクローズ指令信号ＳC を発生すると、図示しない回路からクローズコイルＣＣに励磁電流が与えられるため、プロテクタ遮断器ＰＣＢを開状態に保持している機構が引き外されて、該遮断器ＰＣＢが投入される。
【００５２】
以下、本発明に係わる検出装置の主要部である起動部１Ｃ及び判定部１Ｅについて更に詳細に説明する。
【００５３】
（１）起動部
本発明に係わる検出方法では、プロテクタ遮断器の極間から系統を見た系統側インピーダンスから変電所の配電線遮断器が開放されているか否かを判定するため、判定の際には、プロテクタ遮断器を強制的に開く必要がある。そのため、判定動作は、極力必要なときにのみ行う必要があり、不必要時にむやみに判定動作が行われることがないようにする必要がある。
【００５４】
そこで、本発明では、配電線遮断器が開かれたときに、必ずネットワーク受配電設備の受電回路を通過する有効電力Ｐに設定値を超える変化ΔＰが生じることに着目して、この有効電力の変化ΔＰが検出されたときに判定動作に起動をかけるようにした。
【００５５】
変電所において１回線の配電線遮断器が開放されると、開放された回線からネットワーク負荷に供給していた電力が供給されなくなるため、１回線が負担するネットワーク負荷相当の大きさのマイナス方向の電力変化が生じる。図１６に示したように、ネットワーク受配電設備ＳＮＷが３回線の配電線から受電している配電系統を例にとって、配電線遮断器が開放された場合に受配電設備で生じる通過電力の変化を説明すると以下の通りである。
【００５６】
（１．１）配電系統に本予備受配電設備が混在していない場合
配電系統にネットワーク受配電設備ＳＮＷのみが接続されており、本予備受配電設備が混在していない配電系統では、図２（Ａ）に示したように、３回線の配電線Ｆ1 ないしＦ３から均等にネットワーク負荷Ｌ1 に電力Ｐ1 ないしＰ3 （Ｐ1 ＝Ｐ2 ＝Ｐ3 ）が供給される。このときネットワーク負荷Ｌ1 に供給される電力ＰL1は、下記の式により与えられる。
【００５７】
ＰL1＝Ｐ1 ＋Ｐ2 ＋Ｐ3                                         …（１）
このとき１回線の配電線遮断器ＦＣＢ1 が開放されると、図２（Ｂ）に示したように、開放された回線からの電力の供給がなくなり、開放された配電線Ｆ1 につながる受電回路Ａ1 を通して逆電力Ｐ1 ´が通過する。このとき遮断器ＦＣＢ1 の開放の前後で受電回路Ａ1 の通過電力に生じる変化ΔＰ（＝開放前の通過電力−開放後の通過電力）は、下記の式で与えられる。
【００５８】
ΔＰ＝Ｐ1 −Ｐ1 ´＝ＰL1／３−Ｐ1 ´                          …（２）
ここでＰ1 ´は負であるから、ΔＰ＞ＰL1／３＞０となり、ΔＰは、ネットワーク負荷に供給していた電力の１／３に相当の大きさを示す。また配電線遮断器が開放された回線では増加方向の電力変化ΔＰが生じ、その他の回線では減少方向の電力変化ΔＰが生じる。
【００５９】
（１．２）配電系統にネットワーク受配電設備と本予備受配電設備とが混在している場合
図３に示したように、本予備受配電設備が混在する配電系統では、本予備負荷が接続されていない回線Ｆ2 及びＦ3 からネットワーク受配電設備ＳＮＷを介して本予備負荷が接続されている回線に電力が供給される。この電力は、配電系統のインピーダンスとネットワーク変圧器のインピーダンスとの関係と、本予備負荷の大きさとにより決まる。図３において、ネットワーク変圧器のインピーダンスをＺT 、配電線のインピーダンスをＺC とすると、本予備負荷が接続されている回線につながるネットワーク受配電設備の受電回路Ａ1 を通して流れる電流Ｉａ1 は、次式により与えられる。
【００６０】
Ｉａ1 ＝｛（ネットワーク負荷電流）／３｝−｛ＺC ／１．５（ＺC ＋ＺT ）｝×（本予備負荷電流）                                          …（３）
ここで一般的にはＺT ＞＞ＺC の関係が成立するので、ネットワーク受配電設備ＳＮＷから本予備負荷が接続されている回線に供給される電力は、本予備負荷の大きさに対して小さく、ネットワーク受配電設備で逆電力を検出する範囲では、ネットワーク負荷に供給される電力よりも大きい。
【００６１】
配電線Ｆ1 に本予備負荷が接続されているとすると、変電所において３つの回線の配電線遮断器が開放されていない状態では、図４（Ａ）に示すように、配電線Ｆ1 ないしＦ3 から受電回路Ａ1 ないしＡ3 を通してネットワーク負荷にそれぞれ電力Ｐ1a，Ｐ2a，Ｐ3aが供給される。また本予備負荷が接続されていない回線Ｆ2 及びＦ3 からネットワーク受配電設備ＳＮＷ内の受電回路Ａ1 ，Ａ2 及びＡ3 を通して本予備負荷に電力Ｐ1b，Ｐ2b及びＰ3bが供給され、受電回路Ａ1 を逆電力Ｐ1bが通過する。このように逆電力が通過している状態では、−Ｐ1b＞Ｐ1a、及びＰ1a＝Ｐ2a＝Ｐ3a＝ＰL1／３の関係が成立している。また受電回路Ａ1 ないしＡ3 をそれぞれ通過するトータルの電力をＰ1 ないしＰ3 とすると、ネットワーク負荷Ｌ1 に与えられる電力ＰL1は、次式で与えられる。
【００６２】
ＰL1＝Ｐ1 ＋Ｐ2 ＋Ｐ3                                         …（４）
ここで、変電所の配電線遮断器ＦＣＢ1 が開放されると、図４（Ｂ）に示すように、本予備負荷が接続されてない配電線Ｆ2 及びＦ3 からネットワーク受配電設備内の受電回路Ａ2 及びＡ3 とＡ1 とを通して本予備負荷へのすべての電力が供給される。このとき配電線遮断器ＦＣＢ1 の開放前後で受電回路Ａ1 を通過する有効電力に生じる変化ΔＰは、ネットワーク負荷に供給していた電力と本予備負荷に供給される電力との和に相当する大きさになり、増加方向の大きな変化となる。この電力の変化ΔＰの変化の大きさが所望の設定値と比較されて、変化ΔＰの大きさが設定値を超えているか否かが判定される。このとき他の受電回路Ａ2 及びＡ3 を通過する有効電力には、上記変化ΔＰとは変化の方向が異なる減少方向の変化が生じる。この減少方向の変化の大きさは、上記設定値を超える増加方向の変化ΔＰの大きさのほぼ１／２となる。
【００６３】
図４（Ｂ）において、Ｐ1 ´〜Ｐ3 ´はそれぞれ配電線遮断器ＦＣＢ1 が開放されたときに受電回路Ａ1 ないしＡ3 を通過する電力を示し、以下の関係がある。
【００６４】
ＰL1＝Ｐ1 ´＋Ｐ2 ´＋Ｐ3 ´                                  …（５）
ここでＰ1 ´は本予備負荷に供給される電力であり、−Ｐ1 ´＞＞ＰL1／３の関係がある。
【００６５】
上記の例では、変電所の配電線遮断器が開かれた際に、開かれた配電線遮断器につながる受電回路を通過する有効電力に設定値を超える大きさの増加方向の変化ΔＰが生じ、他の受電回路を通過する有効電力には上記設定値を超える変化ΔＰとは変化の方向が異なる変化が生じているが、分散型電源の有無等の系統条件によっては、変電所の配電線遮断器が開かれたときに、その配電線遮断器につながる受電回路を通過する有効電力に設定値を超える減少方向の変化ΔＰが生じ、他の受電回路を通過する有効電力に、上記設定値を超える変化ΔＰとは変化の方向が異なる増加方向の変化が生じることもある。
【００６６】
上記のように、配電系統にネットワーク受配電設備のみが接続されている場合及びネットワーク受配電設備と本予備受配電設備とが混在している場合のいずれの場合にも、変電所の配電線遮断器が開放されると、受配電設備内の、開放された回線につながる受電回路を通過する電力に設定値を超える変化ΔＰが生じ、かつ該受電設備内の他の受電回路を通過する電力には、前記設定値を超える変化ΔＰと変化の方向が異なる変化が生じる。そのため、受配電設備内の各受電回路を通過する有効電力を監視して、受配電設備内のいずれかの受電回路を通過する有効電力に設定値を超える大きさの変化ΔＰが生じ、かつ、該受配電設備内の他の受電回路を通過する有効電力には前記設定値を超える変化ΔＰとは変化の方向が異なる変化が生じたことが検出されたときに判定動作の起動をかけるようにすることにより、不必要時にむやみに判定動作が行われるのを防ぐことができる。
【００６７】
（２）判定部
判定部１Ｄは、起動部１Ｃが判定起動指令信号Ｄs を発生した後一定の時間が経過したときに遮断器操作部１Ｅに開放指令信号ＤT を与えて、プロテクタ遮断器ＰＣＢを強制的に開く。
【００６８】
判定部１Ｄは、プロテクタ遮断器ＰＣＢが開く直前（例えば１０msec前）の該遮断器の通過電流Ｉａと、プロテクタ遮断器が開いた後に該遮断器の極間に生じる極間電圧ΔＶとを用いて、プロテクタ遮断器の極間から系統を見た系統側インピーダンスＺLoopを演算する。ここで系統側インピーダンスを演算するために用いる通過電流Ｉａのデータとして、プロテクタ遮断器を開く直前のデータを用いるのは、遮断器を開く際に流れる過渡電流を用いないようにするためである。
【００６９】
プロテクタ遮断器ＰＣＢを開いた際に得られる極間電圧ΔＶは、プロテクタ遮断器が投入されている状態で該遮断器を通過する電流Ｉａを流すための電源電圧に相当する。したがって、極間電圧ΔＶと通過電流Ｉａとにより、プロテクタ遮断器の極間から配電系統を見た系統側インピーダンスＺLoopを演算することができる。
【００７０】
ＺLoopは、極間電圧ΔＶ及び遮断器開放直前の通過電流Ｉａ（いずれもベクトル量）の絶対値をそれぞれΔＶｔ及びＩatとすると、下記の（６）ないし（８）式により定義される。
【００７１】
ＺLoop＝ΔＶ／Ｉａ                                            …（６）
ΔＶ＝ΔＶｔ（ｃｏｓθ＋ｊｓｉｎθ）                          …（７）
Ｉａ＝Ｉat（ｃｏｓφ＋ｊｓｉｎφ）                            …（８）
通過電流Ｉａの絶対値Ｉat及び位相角φは、電流検出部１Ａにより検出され、その位相角φは、ネットワーク母線ＮＷＢの電圧の位相を基準にして検出される。極間電圧ΔＶの絶対値ΔＶt 及び位相角θは、電圧検出部１Ｂにより検出され、その位相角θは、ネットワーク母線ＮＷＢの電圧の位相を基準にして検出される。
【００７２】
ここで、サンプリングタイミングｎにおける通過電流の瞬時値をＩａ[n］、極間電圧の瞬時値をΔＶ[n］、ネットワーク母線の電圧Ｖnwの瞬時値をＶnw[n］、同母線電圧Ｖnwの絶対値をＶnwt とし、乗算記号を＊とすると、デジタルリレーにおいて一般に用いられている下記の演算式（９）及び（１０）を用いてΔＶｔｃｏｓθ及びΔＶｔｓｉｎθを求めることができる。
【００７３】
ΔＶｔｃｏｓθ＝（Ｖnw[n］＊ΔＶ[n］＋Ｖnw[n-3］＊ΔＶ[n-3])／Ｖnwt …（９）
ΔＶｔｓｉｎθ＝（Ｖnw[n］＊ΔＶ[n-3］＋Ｖnw[n-3］＊ΔＶ[n］）／Ｖnwt …（１０）
ネットワーク母線電圧Ｖnwの絶対値Ｖnwt は、
Ｖnwt ＝（Ｖnw[n］２  ＋Ｖnw[n-3］２  ）／２                    …（１１）
同様の演算式により、Ｉatｃｏｓφ及びＩatｓｉｎφを求めることができ、これらを（６）ないし（８）式に代入して、ＺLoopの実数部と虚数部とをそれぞれ別々に演算することによりＺLoopの抵抗分とリアクタンス分とを求めることができる。
【００７４】
本発明では、上記系統側インピーダンスＺLoopが整定値を超えているときに変電所の配電線遮断器が開放されたと判定する。この判定は以下に示す原理に基いている。
【００７５】
ここで図５に示すように、変電所Ｓ／Ｓから配電線遮断器ＦＣＢ1 及びＦＣＢ2 を介して２回線の配電線Ｆ1 及びＦ2 が引き出されて、これらの配電線に２つの需要家のネットワーク受配電設備ＳＮＷ1 及びＳＮＷ2 が接続されている配電系統の回路網を検討用回路網として用いて、判定の基本原理を説明する。
【００７６】
図５において、ＮＷＴＲ11及びＮＷＴＲ12はそれぞれ配電線Ｆ1 及びＦ2 に一次側が接続された受配電設備ＳＮＷ1 のネットワーク変圧器、ＰＣＢ11及びＰＣＢ12は変圧器ＮＷＴＲ11及びＮＷＴＲ12の二次側と受配電設備ＳＮＷ1 のネットワーク母線ＮＷＢ1 との間に接続されたプロテクタ遮断器である。
【００７７】
またＮＷＴＲ21及びＮＷＴＲ22はそれぞれ配電線Ｆ1 及びＦ2 に一次側が接続された受配電設備ＳＮＷ2 のネットワーク変圧器、ＰＣＢ21及びＰＣＢ22は変圧器ＮＷＴＲ21及びＮＷＴＲ22の二次側と受配電設備ＳＮＷ2 のネットワーク母線ＮＷＢ2 との間に接続されたプロテクタ遮断器である。またＺｓは変電所の電源インピーダンス、Ｚc1は変電所と受配電設備ＳＮＷ1 との間に存在する配電線Ｆ1 及びＦ2 の線路インピーダンスであり、Ｚc2は受配電設備ＳＮＷ1 とＳＮＷ2 との間に存在する配電線Ｆ1 及びＦ2 の線路インピーダンスである。線路インピーダンスＺc1及びＺc2は抵抗分と誘導性のリアクタンス分とからなっている。またＺT1はネットワーク変圧器ＮＷＴＲ11及びＮＷＴＲ12のそれぞれのインピーダンス、ＺT2はネットワーク変圧器ＮＷＴＲ21及びＮＷＴＲ22のそれぞれのインピーダンスであり、ＺL1及びＺL2は受配電設備ＳＮＷ1 及びＳＮＷ2 を通して受電する需要家の負荷（ネットワーク負荷）のインピーダンスである。変電所の電源電圧をＥとすると、図５の回路網のインピーダンスマップは図６に示すようになる。
【００７８】
ここで変電所の配電線遮断器ＦＣＢ2 が開放されたものとし、この配電線遮断器の開放により受配電設備ＳＮＷ2 のプロテクタ遮断器ＰＣＢ22の通過電力に設定値を超える変化ΔＰが生じたことが検出された時に、プロテクタ遮断器ＰＣＢ22を強制的に開くものとする。
【００７９】
図６のインピーダンスマップを、開かれたプロテクタ遮断器ＰＣＢ22の極間から見たインピーダンスに展開すると、図７に示すようになる。
【００８０】
プロテクタ遮断器ＰＣＢ22が開かれたときに該遮断器の極間に現れる電圧ΔＶは、図７の開放端子間を短絡したときに図６の電源電圧Ｅにより流れる電流Ｉａを、電源電圧Ｅを取り去った状態で流すために開放端子間に与える必要がある電圧に相当する。
【００８１】
プロテクタ遮断器の投入時のインピーダンスをＺCBとすると、ホーテブナンの定理により、Ｉａ，ΔＶ，ＺLoop及びＺCB（いずれもベクトル量）の間に下記の式が成立する。
【００８２】
Ｉａ＝ΔＶ／（ＺLoop＋ＺCB）                                …（１２）
ここでＺCBはほぼ零である。また極間電圧ΔＶは回路網の電流分布により左右され、その値は系統条件により変化する。
【００８３】
負荷インピーダンスＺL1及びＺL2は変圧器のインピーダンスＺT1，ＺT2や線路のインピーダンスＺc1，Ｚc2よりもはるかに大きいため、図７は図８のように書き換えることができる。
【００８４】
図８において、ＺT1＞＞Ｚc1であるので、下記のことが言える。
【００８５】
イ．配電線遮断器ＦＣＢ2 投入時：
系統側インピーダンスＺLoopは２×ＺT2＋２×Ｚc1＋２×Ｚc2にほぼ等しい。
【００８６】
ロ．配電線遮断器ＦＣＢ2 開放時：
系統側インピーダンスＺLoopは２×ＺT2＋２×ＺT1＋２×Ｚc2にほぼ等しい。
【００８７】
配電線遮断器ＦＣＢ2 開放時の系統側インピーダンスＺLoopから配電線遮断器ＦＣＢ2 開放時の系統側インピーダンスＺLoopを差し引くと、２×ＺT1−２×Ｚc1となる。ここでＺT1＞＞Ｚc1であるから、配電線遮断器ＦＣＢ2 の開放時には、投入時よりもほぼ２×ＺT1だけ系統側インピーダンスＺLoopが大きくなることが分かる。したがって、系統側インピーダンスＺLoopの大きさから配電線遮断器が開放されているか否かを判定することができる。
【００８８】
図５に示した検討用回路網において、線路の亘長を変化させて線路インピーダンスＺc1及びＺc2を変化させた場合の極間電圧ΔＶ及び系統側インピーダンスＺLoopの計算結果をそれぞれ図９及び図１０に示した。この計算では、ネットワーク負荷ＺL1及びＺL2の負荷を１００％時で１．３ＭＶＡとした。また配電線Ｆ1 に本予備負荷が接続されているものとして、該本予備負荷を１００％時で２．６ＭＶＡとした。またすべてのネットワーク変圧器のインピーダンスが等しいものとし、１ＭＶＡ＝１ＰＵとした場合に、各ネットワーク変圧器のインピーダンスの抵抗分が０．００７６０ＰＵ、リアクタンス分が０．０４９４ＰＵであるとした。
【００８９】
図９において折れ線ａは変電所の配電線遮断器が投入されているときの極間電圧ΔＶの絶対値Ｖｔを示しており、折れ線ｂは、変電所の配電線遮断器が開放されたときの極間電圧ΔＶの絶対値Ｖｔを示している。また図１０において折れ線ａは変電所の配電線遮断器が投入されているときの系統側インピーダンスＺLoopを示しており、折れ線ｂは、変電所の配電線遮断器が開放されたときの系統側インピーダンスＺLoopを示している。
【００９０】
図１０から明らかなように、変電所の配電線遮断器が投入されているときと開放されているときとでは、開かれたプロテクタ遮断器の極間から見た系統側インピーダンスＺLoopの大きさに明らかな差があり、あるプロテクタ遮断器を開いた際に演算されたＺLoopが小さいときにはそのプロテクタ遮断器につながる配電線の配電線遮断器が閉路していると判定することができ、ＺLoopが大きいときには、そのプロテクタ遮断器につながる配電線の配電線遮断器が開放されていると判定することができる。したがって、ＺLoopに対して適当な整定値を設定して、ＺLoopが整定値を超えているか否かを見ることにより、受配電設備側で配電線遮断器が開放されたか否かを判定することができる。
【００９１】
なお判定に当っては、ＺLoopそのものを整定値と比較するのではなく、ＺLoopから自所のネットワーク変圧器のインピーダンスを除いたものを判定用の系統側インピーダンスＺL として、この系統側インピーダンスＺL を整定値と比較するようにしてもよい。
【００９２】
系統側インピーダンスＺLoopの大きさから配電線遮断器の開放の有無を判定するに際しては、系統側インピーダンスＺLoopの抵抗分及びリアクタンス分のそれぞれに対して整定値を設定して、両者が整定値よりも大きい時に配電線遮断器が開放されていると判定するようにしてもよいが、系統側インピーダンスＺLoopはリアクタンス分が支配的であり、その抵抗分はリアクタンス分に比べて非常に小さいので、系統側インピーダンスのリアクタンス分のみに対して整定値を設定して、該リアクタンス分が整定値を超えているときに配電線遮断器が開放されていると判定するようにしてもよい。
【００９３】
図１１は、本発明に係わる配電線遮断器開放検出装置１をネットワーク受配電設備に接続した状態を示し、検出装置１の各部の内、判定部１Ｄの構成例を図１２に示した。
【００９４】
図１２において、１１は起動部１Ｃが発生する判定起動指令信号Ｄｓとプロテクタ遮断器が投入されているときに「１」の状態をとる遮断器投入状態信号とを入力として、プロテクタ遮断器が投入されている状態で判定起動指令信号が発生したときに出力を「１」とするアンド回路である。遮断器投入状態信号としては、プロテクタ遮断器に設けられた補助開閉器の接点から得られる信号を用いることができる。アンド回路１１の出力はＳＴＡＲＴ（スタート）信号としてホールド回路１２に入力されている。ホールド回路１２は、ＳＴＡＲＴ信号が入力されてから一定の遅れ時間Ｔ1 ［sec]が経過したときに出力を「１」の状態にして、判定終了時にリセットされるまでその状態を保持する。ホールド回路１２の出力は開放指令信号ＤT として図１の遮断器操作部１Ｅに与えられる。
【００９５】
１Ｂは計器用変圧器ＰＴ1 ，ＰＴ2 の出力とからプロテクタ遮断器の極間の電圧ΔＶを検出する電圧検出部で、この電圧検出部１３の出力は、検出した電圧ΔＶが設定値Ｖｄを超えているときに検出動作を行う電圧継電器（５９−１リレー）を備えた電源無電圧判定部１４と、検出した電圧ΔＶが０レベルを超えているときに検出動作を行う電圧継電器（５９−２リレー）を備えた極間電圧判定部１５と、ＺLoop演算部１６とに入力されている。
【００９６】
プロテクタ遮断器ＰＣＢが開かれるとその極間に電圧ΔＶが現れる。したがって、プロテクタ遮断器ＰＣＢの極間電圧ΔＶが０レベルを超えていることを検出することにより、該遮断器が開かれたことを確認することができる。極間電圧判定部１５は、プロテクタ遮断器ＰＣＢが開かれたことを確認するために設けられたもので、極間電圧ΔＶが現れたとき（ΔＶが０でないとき）にその出力を「１」とする。
【００９７】
配電線が変電所の母線に接続されている（配電線遮断器が投入されている）状態でその配電線につながるプロテクタ遮断器ＰＣＢが開かれるたときには、該遮断器ＰＣＢの極間電圧ΔＶは、それまで流れていた電流と遮断器の極間から配電系統を見た系統側インピーダンスとのベクトル積にほぼ相当する値となり、配電線電圧に比べて十分に低い値を示す。これに対し、配電線が変電所の母線から切り離された状態でその配電線につながるプロテクタ遮断器ＰＣＢが開かれたときには、該遮断器ＰＣＢの極間にネットワーク受配電設備の他の受電回路側からネットワーク母線を介して印加される配電線電圧相当の高い電圧ΔＶが現れる。電源無電圧判定部１４は、この現象を利用して配電線が無電圧であることを検出するもので、検出した極間電圧ΔＶが設定値Ｖd を超えていて、電圧継電器（５９−１リレー）が検出動作を行ったとき（配電線が無電圧であることを検出したとき）に出力を「１」とする。
【００９８】
１Ａはプロテクタ遮断器の通過電流Ｉａを検出する電流検出部で、プロテクタ遮断器が開かれたときに、該遮断器が開かれた時刻よりもＴ3 ［ｍsec]前（例えばＴ3 ＝１０msec）のプロテクタ電流検出部の出力がＺLoop演算部１６に与えられる。このように、ＺLoopの演算に用いる通過電流Ｉａのデータとして、遮断器が開かれる前のデータを用いるのは、遮断器を開く際に流れる過渡電流を演算に用いないようにするためである。
【００９９】
極間電圧判定部１５の出力は、ホールド回路１２の出力とともにアンド回路１８に入力され、アンド回路１８の出力は、タイマ回路１９に入力されている。タイマ回路１９は、極間電圧判定部１５の出力が「１」となったときに時限動作を開始して、極間電圧判定部１５の出力が「１」となった後時間Ｔ4 ［msec］が経過したときにその出力を「１」とする。タイマ回路１９の出力は、演算開始信号としてＺLoop演算部１６に与えられるとともに、タイマ回路２０に与えられている。タイマ回路２０は、タイマ回路１９の出力が「１」となった後、時間Ｔ2 ［sec]が経過したときにその出力を「１」とする。時間Ｔ2 は、後記する系統側インピーダンスの演算が完了するまでに要する時間よりも十分に長い時間（例えばＴ2 ≧６sec ）に設定しておく。
【０１００】
極間電圧判定部１５の出力はまた否定回路２１を通してアンド回路２２に入力されている。アンド回路２２にはまたホールド回路１２の出力がタイマ回路２３を通して入力され、ホールド回路１２の出力が「１」となってからＴ5 ［msec］が経過し、かつ極間電圧判定部１５の出力が「０」であるときに、アンド回路２２の出力が「１」となるようになっている。
【０１０１】
ＺLoop演算部１６の出力は自所のネットワーク変圧器のインピーダンスＺT とともに補正演算部２４に与えられ、この補正演算部によりＺLoopからネットワーク変圧器のインピーダンス分が除去されて判定に用いる系統側インピーダンスＺL が演算される。演算された判定用の系統側インピーダンスＺL は判定手段２５に与えられて整定値と比較され、系統側インピーダンスＺL が整定値を超えているときに判定手段２５の出力が「１」となる。
【０１０２】
電源無電圧判定部１４の出力と、アンド回路２２の出力と、判定手段２５の出力とがオア回路２６に入力され、該オア回路２６の出力はホールド回路１２の出力とともにアンド回路２７に入力されている。オア回路２６の出力はまた否定回路２８に入力され、否定回路２８の出力はタイマ回路２０の出力とともにアンド回路２９に入力されている。
【０１０３】
この例では、変電所の配電線遮断器が開放されていると判定されたときにアンド回路２７の出力が「１」となり、配電線遮断器が投入されていると判定されたときに、アンド回路２７の出力が「１」の状態になる。アンド回路２７の出力が「１」となって配電線遮断器が開放されたと判定されたとき、またはアンド回路２９の出力が「１」となって配電線遮断器が投入されていると判定されたときに判定過程を終了し、ホールド回路１２をリセットする。またアンド回路２９の出力が「１」となったときに遮断器操作部１Ｅにプロテクタ遮断器投入指令信号ＤC を与える。
【０１０４】
図１２に示した判定部においては、判定起動指令信号が与えられた後Ｔ1 ［sec]が経過したときにホールド回路１２の出力が「１」となって遮断器操作部１Ｅに開放指令信号ＤT を与える。これによりプロテクタ遮断器が強制的に開かれる。ホールド回路１２の出力はまたアンド回路１８及び２７のそれぞれの一方の入力端子を「１」とする。
【０１０５】
プロテクタ遮断器が開かれることによりその極間に電圧ΔＶ（＞０）が現れると、極間電圧判定部１５の出力が「１」となるため、アンド回路１８の出力が「１」となる。即ち、アンド回路１８は、極間電圧判定部１５により遮断器の開放が確認されたときにその出力を「１」とする。
【０１０６】
遮断器の開放が確認されてアンド回路１８の出力が「１」となった後、一定時間Ｔ4 ［msec］が経過すると、タイマ回路１９の出力が「１」となるため、ＺLoop演算部１６に演算開始指令が与えられる。ＺLoop演算部１６は前述の演算式を用いてＺLoopの抵抗分とリアクタンス分とを演算する。またタイマ回路１９の出力が「１」になるとタイマ回路２０がトリガされるため、該タイマ回路２０が時限動作を開始し、一定の時限Ｔ2 ［sec]が経過したときにアンド回路２９の一方の入力端子に「１」の信号が与えられる。
【０１０７】
ＺLoop演算部１６がＺLoopを演算すると、次いで補正演算部２４がＺLoopから自所の変圧器のインピーダンス分を除去する演算を行って判定用の系統側インピーダンスＺL を求め、このインピーダンスＺL を判定手段２５に与える。判定手段２５は、インピーダンスＺL が整定値を超えているときに「１」の出力を発生し、オア回路２６を通してアンド回路２７の他方の入力端子を「１」とする。これにより、アンド回路２７の出力が「１」となり、変電所の配電線遮断器ＦＣＢが開放されているとの判定出力が出力される。系統側インピーダンスＺL が整定値を超えていると判定されて判定手段２５の出力が「１」となったときには、否定回路２８の出力が「０」になるため、アンド回路２９のアンド条件が成立しなくなり、変電所の配電線遮断器が投入されているとの判定結果の出力が禁止される。
【０１０８】
プロテクタ遮断器が開かれた際にその極間電圧が零であるときには、極間電圧判定部１５の出力が「０」であるため、アンド回路１８のアンド条件が成立しない。そのため、タイマ回路１９及び２０はトリガされず、アンド回路２９のアンド条件は成立しないため、配電線遮断器が投入されているとの判定結果の出力が禁止される。
【０１０９】
またプロテクタ遮断器が開かれた際にその極間電圧が零で、極間電圧判定部１５の出力が「０」であるときには、否定回路２１の出力が「１」となるため、アンド回路２２のアンド条件が成立し、該アンド回路２２からオア回路２６を通してアンド回路２７に「１」の信号が与えられる。これにより変電所の配電線遮断器が開放されているとの安全側の判定結果が出力される。
【０１１０】
また判定起動指令信号が与えられる前であっても、電源無電圧判定部１４が配電線の無電圧を検出していて、その出力を「１」としているときには、オア回路２６を通してアンド回路２７に「１」の信号が与えられている。この状態では、判定起動指令信号が与えられた後Ｔ1 ［sec]が経過してホールド回路１２の出力が「１」となると同時にアンド回路２７のアンド条件が成立して変電所の配電線遮断器が開放されているとの判定結果を出力する。
【０１１１】
アンド回路２２の出力、判定手段２５の出力及び電源無電圧判定部１４の出力のいずれもが「１」にならず、オア回路２６の出力が「１」にならないときには、否定回路２８の出力が「１」であるため、ＺLoop演算部１６に演算開始指令が与えられた後Ｔ2 ［sec]が経過してタイマ回路２０の出力が「１」になったときにアンド回路２９の出力が「１」となり、変電所の配電線遮断器が投入されているとの判定結果を出力する。
【０１１２】
図１２に示した判定部１Ｄはハードウエア回路を用いて構成することもできるが、コンピュータを用いて実現することもできる。判定部１Ｄをコンピュータを用いて実現する場合にコンピュータに実行させるプログラムのアルゴリズムを図１３ないし図１５に示した。
【０１１３】
図１３はコンピュータが実行するプログラムのメインルーチンを示したもので、このメインルーチンは、起動部１Ｃが判定起動指令信号を発生したときに開始される。ステップ１で起動部１Ｃから判定起動指令信号が与えられると、ステップ２においてタイマの計測値ＴをＴ1 と比較し、Ｔ＞Ｔ1 でないときにはステップ３でタイマの計測値Ｔを単位時間ｔだけインクリメントしてステップ２に戻り、Ｔ＞Ｔ1 であるか否かの判定を繰り返す。ステップ２でＴ＞Ｔ1 であると判定されたときにステップ４でプロテクタ遮断器ＰＣＢの開放指令信号ＤＴを出力し、次いでステップ５で図１４に示したＺLoopの演算処理を行う。ＺLoopが演算された後、ステップ６において電源電圧無電圧判定を行い、極間電圧ΔＶが設定値Ｖｄを超えていて、配電線が無電圧であると判定されたときには、ステップ７において変電所の遮断器ＦＣＢが開放されていると判定する。ステップ６において配電線が無電圧でないと判定されたときには、ステップ８に進んでタイマの計測値ＴをＴ1 ＋Ｔ2 と比較し、Ｔ＞Ｔ1 ＋Ｔ2 になっていないときにはステップ９でタイマの計測値をｔだけインクリメントしてステップ６に戻る。タイマの計測値がＴ1 ＋Ｔ2 に達する前に電源電圧が無電圧になったときには、ステップ７で変電所の遮断器ＦＣＢが開放されたと判定する。
【０１１４】
ステップ８においてＴ＞Ｔ1 ＋Ｔ2 であると判定されたときには、ステップ１０において演算された系統側インピーダンスＺL を整定値と比較し、その結果ＺL が整定値を超えているときには、ステップ７において変電所の遮断器ＦＣＢが開放されたと判定する。ステップ１０において演算された系統側インピーダンスＺL が整定値以下であると判定されたときには、ステップ１１において変電所の遮断器ＦＣＢが投入されていると判定し、ステップ１２においてプロテクタ遮断器ＰＣＢの投入指令信号を発生する。
【０１１５】
図１４に示したＺLoop演算処理ルーチンにおいては、ステップ１において極間電圧ΔＶ＝ΔＶｔ（cos φ＋ｊsin φ）とプロテクタ遮断器を開く直前の通過電流Ｉａ＝Ｉat（cos θ＋ｊsin θ）とをサンプリングし、ステップ２において極間電圧ΔＶが０レベルよりも大きいか否かを判定する。その結果ΔＶ≦０であると判定されたときには、次いでステップ３においてプロテクタ遮断器ＰＣＢの開放が完了しているか否かを判定し、開放が完了していないときには、ステップ１に戻る。ステップ３において遮断器の開放が完了していると判定されたときには、ステップ４において変電所の配電線遮断器ＦＣＢが開放されていると判定する。
【０１１６】
ステップ２においてΔＶ＞０であると判定されたときには、ステップ５に進んでサンプリングされてメモリに記憶されているＴ3 ［msec］前の通過電流のデータを読み込み、ステップ６においてΔＶ＞０であると判定された後Ｔ4 ［msec］後の極間電圧ΔＶのデータを読み込む。
【０１１７】
次いでステップ７において系統側インピーダンスＺLoopを演算し、ステップ８において、系統側インピーダンスＺLoopから内部記憶されている自所の変圧器のインピーダンスを除去して、判定用の系統側インピーダンスＺL を演算する。
【０１１８】
図１５は、自所の変圧器のインピーダンスを内部記憶させるための処理を示している。この処理においては、ステップ１において自所変圧器のテストデータから、変圧器の損失Ｗｃ、短絡インピーダンス、定格容量及び定格電圧を読み込む。次いでステップ２で試験データから変圧器のインピーダンスを読み込み、ステップ３で自所変圧器のインピーダンスの抵抗分とリアクタンス分とを演算して、ステップ４で演算結果を内部記憶装置に記憶させる。
【０１１９】
図１３ないし図１５に示した例では、図１３のステップ１ないし４により、判定起動指令信号が発生した時刻から一定の遅れ時間が経過したときにプロテクタ遮断器を開くことを指令する開放指令信号を発生する遮断器開放指令発生手段が構成される。また図１４に示したルーチンにより、電圧検出部１Ｂにより検出された極間電圧ΔＶと上記開放指令信号が発生した時刻よりも微小時間だけ前の時刻に電流検出部１Ａがサンプリングした通過電流Ｉａとを用いて、開かれたプロテクタ遮断器の極間から配電系統を見た系統側インピーダンスＺLoopを演算する系統側インピーダンス演算手段が構成される。更に、図１３のステップ６ないし１１により、配電線が無電圧であるとき及び系統側インピーダンス演算手段により演算された系統側インピーダンスＺLoopが整定値を超えているときに配電線遮断器が開いていると判定し、系統側インピーダンスが整定値以下であるときに配電線遮断器が投入されていると判定する判定手段が構成される。また図１３のステップ１２により、判定手段によって配電線遮断器が投入されていると判定されたときにプロテクタ遮断器の投入指令を発生する遮断器投入指令発生手段が構成される。
【０１２０】
上記の例では、プロテクタ遮断器の極間電圧ΔＶを設定値Ｖｄと比較することにより、配電線の無電圧を検出するようにしているが、プロテクタ遮断器ＰＣＢが開いた状態で図１１に示した計器用変圧器ＰＴ1 の出力が零であるときに配電線が無電圧であると判定するようにしてもよい。
【０１２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、変電所から各受配電設備に情報を送信することなく、ネットワーク受配電設備内で変電所の配電線遮断器が開放されたことを検出することができる利点がある。
【０１２２】
また本発明によれば、各受配電設備内から電圧，電流情報を取得することにより変電所の配電線遮断器の開放を検出できるため、配電線及び変電所内の工事を要することなく、既設の配電系統に適用することができる利点がある。
【０１２３】
更に本発明によれば、ネットワーク配電系統に混在させることができる本予備負荷の制限を大幅に緩和することができるため、配電線路の有効利用を図ることができる。
【０１２４】
また本発明によれば、ネットワーク配電系統に分散型電源が接続されている場合でも、各受配電設備で配電線遮断器の開放を検出して、プロテクタ遮断器を開くことができるため、配電系統への分散型電源の連系を可能にすることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる変電所配電線遮断器開放検出装置の基本構成を示したブロック図である。
【図２】（Ａ）はネットワーク受配電設備のみが接続されている配電系統において本発明が対象とする受配電設備において変電所の配電線遮断器が開放される前の状態を示した説明図である。（Ｂ）は同配電系統において変電所の配電線遮断器が開放された後の状態を示した説明図である。
【図３】本予備負荷とネットワーク受配電設備とが混在している配電系統の構成を概略的に示した回路図である。
【図４】（Ａ）は図３の配電系統において変電所の配電線遮断器が開放される前の状態を示した説明図である。（Ｂ）は同配電系統において変電所の配電線遮断器が開放された後の状態を示した説明図である。
【図５】本発明による判定の原理を説明するための検討用回路の構成を示した回路図である。
【図６】図５の回路のインピーダンスマップを示した回路図である。
【図７】図６のインピーダンスマップをプロテクタ遮断器の極間から見た系統側インピーダンスに展開した展開図である。
【図８】図７の展開図を簡略化して配電線遮断器投入時と配電線遮断器開放時の系統側インピーダンスＺLoopを説明した説明図である。
【図９】図５の配電系統についてプロテクタ遮断器を開放した際に現れる極間電圧と線路の亘長との関係の一例を示した線図である。
【図１０】図５の配電系統においてプロテクタ遮断器を開いた際にその極間から配電系統を見た系統側インピーダンスＺLoopと線路の亘長との関係の一例を示した線図である。
【図１１】本発明に係わる検出装置をネットワーク受配電設備に接続した状態を示した構成図である。
【図１２】本発明に係わる検出装置のうち判定部の具体的な構成例を示したブロック図である。
【図１３】本発明に係わる検出装置の判定部をコンピュータを用いて実現する場合にコンピュータに実行させるプログラムのメインルーチンのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図１４】同プログラムの系統側インピーダンス演算処理のルーチンを示したフローチャートである。
【図１５】同プログラムの内部記憶処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図１６】本発明を適用する配電系統の構成例を示した回路図である。
【符号の説明】
Ｓ／Ｓ…変電所、Ｂ1 〜Ｂ3 …変電所母線、ＦＣＢ1 〜ＦＣＢ3 …配電線遮断器、Ｆ1 〜Ｆ3 …配電線、ＳＮＷ…ネットワーク受配電設備、ＮＷＴＲ…ネットワーク変圧器、ＰＣＢ…プロテクタ遮断器、ＣＴ…変流器、ＰＴ1 ，ＰＴ2 …計器用変圧器、ＮＷＲｙ…ネットワークリレー、１Ａ…電流検出部、１Ｂ…電圧検出部、１Ｃ…起動部、１Ｄ…判定部、１Ｅ…遮断器操作部、ＴＣ…プロテクタ遮断器のトリップコイル、ＣＣ…プロテクタ遮断器のクローズコイル。
【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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