(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相の送配電線から零相電圧を検出する零相電圧検出器と、前記多相の送配電線から零相電流を検出する零相電流検出器と、前記零相電圧検出器からの零相電圧の位相を９０度ずらすための第１の位相変換器と、前記零相電流検出器からの零相電流の基本波の位相を９０度ずらすための第２の位相変換器と、該両位相変換器から得られた零相電圧および零相電流を時系列的に順次乗算する乗算器と、該乗算器の乗算結果を所定の期間で積分する積分器と、該積分器の積分値の符号が正であるか負であるかを判定する判定器とを備える地絡方向判定装置。
【請求項２】
前記第１の位相変換器は、前記零相電圧に含まれ、基本波の整数倍の周波数を有する高調波の所定周波数よりも高い遮断周波数を有し前記零相電圧の前記基本波および高調波の位相を９０度ずらすハイパスフィルタであり、前記第２の位相変換器は、前記零相電流の基本波の周波数にほぼ等しい遮断周波数を有し、前記零相電流の基本波の位相を９０度ずらす第２のハイパスフィルタである請求項１記載の地絡方向判定装置。
【請求項３】
前記各位相変換器と前記乗算器との間に、前記位相変換器で位相をずらされた零相電圧および零相電流に含まれ、地絡以外の原因で発生する残留零相成分をそれぞれ除去するための残留零相成分除去回路を備える請求項１記載の地絡方向判定装置。
【請求項４】
前記残留零相成分除去回路は、前記零相電圧または前記零相電流の値が所定の閾値を越えるキック成分を検出するキック成分検出部と、位相をずらされた前記零相電圧および零相電流の各データをそれぞれ時系列的に記憶し、前記キック成分検出部が前記キック成分を検出したとき、記憶された前記零相電圧のデータと前記零相電流のデータとのうち、キック成分検出時点からその直後の一サイクル分の各データとキック成分検出時点より前の一サイクル分の各データとを出力する波形抽出部と、該波形抽出部から出力された前記各データを用いて残留零相成分が除去された零相電圧データおよび零相電流データを求める演算処理部とを有し、該演算処理部により求められた前記零相電圧データおよび零相電流データが前記乗算器に供給される請求項３記載の地絡方向判定装置。
【請求項５】
前記波形抽出部は、位相がずらされた前記零相電圧および零相電流の各データおよび位相をずらす前の前記零相電圧のデータをそれぞれ記憶し、記憶されたデータの量が記憶容量を越えるとき、先に記憶されたデータから順次破棄され、引き続く新たなデータが記憶されることにより、記憶データが順次更新されるメモリと、前記キック成分検出部からの検出信号の有無に応じて、位相をずらされた前記零相電圧および零相電流の各所定のデータを前記メモリから前記演算処理部に供給する制御部とを有する請求項４記載の地絡方向判定装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記キック成分検出部がキック成分を検出したとき、位相をずらす前の前記零相電圧データから前記キック成分が前記閾値よりも小さな値の閾値を超える直前の地絡発生時点を求め、位相をずらされた前記零相電圧および零相電流の各データのうち、求めた前記地絡発生時点の直前の一サイクル分のデータをそれぞれの残留零相成分データとして、また前記地絡発生時点の直後の一サイクル分のデータを残留零相成分を含む零相電圧データおよび零相電流データとして、それぞれ前記演算処理部に供給し、
他方、前記キック成分検出部がキック成分を検出しないとき、位相をずらす前の前記零相電圧データからその基本波成分を求め、位相をずらされた前記零相電圧および零相電流のデータのうち、求めた前記基本波成分の最小レベル時に対応する一サイクル分のデータをそれぞれの残留零相成分データとして、また求めた前記基本波成分の最大のレベルに対応する一サイクル分のデータを残留零相成分を含む零相電圧データおよび零相電流データとして、それぞれ前記演算処理部に供給する請求項５記載の地絡方向判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多相送配電線に発生した地絡事故点が送配電線の観測点よりも電源側であるか負荷側であるかを判定する地絡方向判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の地絡方向判定方法の一つに、零相電圧および零相電流を利用したものがある。零相電圧は、多相送配電線から検出した各相電圧を加算することにより求めることができ、また零相電流は、多相送配電線から検出した各相電流を加算することにより求めることができる。これら零相電圧および零相電流は、原理的に、地絡のような事故が生じない限り、その値が零となる。
【０００３】
従来の前記地絡方向判定方法では、地絡時に生じる零相電圧および零相電流からそれぞれの基本波成分（６０Ｈｚ）を抽出し、その基本波についての零相電圧および零相電流の位相差を求め、この基本波についての零相電圧および零相電流の位相差から、地絡事故点の方向が判定される。
【０００４】
図７に示すように、それぞれの送配電線１ａ、１ｂ、１ｃに沿って相互に間隔をおいた２点Ａ、Ｂで、それぞれの送配電線１ａ、１ｂ、１ｃに零相電圧および零相電流を検出するための検出手段２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃを設け、各検出手段が設けられた各観測点Ａ、Ｂで地絡事故点の判定をしたとき、例えば観測点Ｂよりも電源側に位置する観測点Ａで、地絡事故点の方向が負荷側であると判定され、観測点Ｂで地絡事故点の方向が電源側であると判定されると、両観測点Ａ、Ｂ間で地絡が生じていることが分かる。
【０００５】
図８（ａ）および図８（ｂ）は、地絡時に生じる零相電圧および零相電流の位相差から地絡が生じた方向を判定する従来方法の基本原理を示すベクトル図である。図８（ａ）には、多相電源の中性点が接地されていない、いわゆる非接地系の多相送配電の場合における零相電圧および零相電流の基本波成分が、それぞれベクトルＶo、Ｉoで示されている。また、図８（ｂ）は、多相電源の中性点がリアクタンスを介して接地された、いわゆるリアクトル接地系の多相送配電の場合における零相電圧および零相電流の基本波成分が、それぞれベクトルＶo、Ｉoで示されている。
【０００６】
非接地系では、図８（ａ）に示すように、零相電圧ＶoをＸ軸上に書き表すと、零相電流Ｉoは、零相電圧および零相電流の検出点から見て地絡が電源側で生じたとき、Ｙ軸上の正方向に伸びるベクトルＩoで示され、また地絡が検出点よりも負荷側で生じたとき、Ｙ軸上の負方向に伸びるベクトルＩoで示される。この場合、地絡事故点の方向に応じた零相電流Ｉoの位相差は１８０度となり、両者を判定するための位相判定閾値θthからそれぞれの零相電流Ｉoまでの位相差は、ほぼ９０度の大きな値を示す。したがって、非接地系では、比較的容易かつ正確に零相電流ＩoがＹ軸の正方向を向いているか負方向を向いているかを判定することができ、これにより正確に地絡事故点の方向を判定することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リアクトル接地系では、図８（ｂ）に示すように、零相電圧ＶoをＸ軸上に書き表すと、零相電流Ｉoは、零相電圧および零相電流の検出点から見て地絡が電源側で生じたときのベクトルＩoと、地絡が負荷側で生じたときのベクトルＩoとは、地絡事故点の情況によっては、鋭角θ′の関係になる。
【０００８】
位相判定のための閾値θthは、両零相電流Ｉoの位相差θ′の中間値（θ′／２）となるが、そのような場合、零相電圧および零相電流の位相差に基づいて判定する従来方法によれば、検出された零相電流Ｉoが電源側の地絡を示すものであるのか、あるいは負荷側の地絡を示すものであるのかを正確に判定することは難しい。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、地絡事故点の方向を正確に判定することができる地絡方向判定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基本的には、零相電圧および零相電流を用いるものの、両者の位相差を求めることなく、両者に位相変換を施した後、両者の積で表される電力値を求め、この電力値の積分値に基づいて、すなわち積分値が正の値を示すか負の値を示すかによって、地絡事故点の方向を判定するという構想に立脚する。
【００１１】
ところで、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すリアクトル接地系での零相電圧、零相電流の各ベクトル図で以下に説明するように、単に検出された零相電圧および零相電流から電力値を求め、この電力値を積分しても、この積分値から正確かつ明確な地絡方向の判定は、実質的に不可能となる。
【００１２】
その理由を概略的に説明するに、各零相電圧および零相電流には、基本波および基本波の整数倍の周波数を有する高調波が含まれるが、それらの電圧ベクトル、電流ベクトルは、相互に異なる位相関係を示す。図１（ａ）は、基本波についての電圧ベクトル、電流ベクトルがそれぞれ破線で示されている。零相電圧ＶoのベクトルをＸ軸上で正方向に描くと、電源側で地絡が生じたときの零相電流Ｉoは第１象限にＹ軸と角度θをなすベクトルで描くことができる。また、負荷側で地絡が生じたときの零相電流Ｉoは、第２象限にＹ軸と角度θをなすベクトルで描くことができる。
【００１３】
これに対し、図１（ｂ）に示すように、高調波については、その零相電圧ＶoのベクトルをＸ軸上で正方向に描くと、電源側で地絡が生じたときの零相電流ＩoのベクトルはＹ軸上で正方向に描くことができる。また、負荷側で地絡が生じたときの零相電流Ｉoのベクトルは、Ｙ軸上で負方向に描くことができる。
【００１４】
この高調波について、単に零相電圧と零相電流とを相互に乗算して電力値を求め、この電力値を積分しても、零相電圧および零相電流は９０度の位相で互いに同様な脈動波形を描く。そのため、各電力値は周期的に正および負の値を繰り返すので、それらの積分値はほぼ零となり、この積分値は零相電流Ｉoのベクトル方向の決定すなわち地絡方向の判定に実質的に寄与しない。
【００１５】
そこで、図１（ｂ）にベクトルＶo′で示されるように、零相電圧Ｖoの位相を例えば９０度進める。この位相が進められた零相電圧Ｖo′と、零相電流Ｉoとの関係では、電源側で地絡が生じたときの零相電流Ｉoのベクトルは零相電圧Ｖo′の方向に一致する。そのため、それらの積である零相電力は、負になることはなく、正の値を示す。他方、負荷側で地絡が生じたときの零相電流Ｉoのベクトルは、零相電圧Ｖo′の方向と逆方向になる。そのため、それらの積である零相電力は、正になることはなく、負の値を示す。したがって、零相電圧Ｖoの位相を進めることにより、地絡方向に対応して高調波についての積分値の符号を変化させることができ、この高調波成分を判定に有効に利用することが可能となる。
【００１６】
ところが、単に、零相電圧Ｖoの位相を９０度進めると、図１（ａ）に位相変換後の零相電圧Ｖo′で示されているように、破線ベクトルで示された両零相電流Ｉo間で、この零相電圧Ｖo′がＹ軸に一致することになる。この場合、電源側で地絡が生じたときの零相電流Ｉoと零相電圧Ｖo′との積である電力値の積分値、負荷側で地絡が生じたときの零相電流Ｉoと零相電圧Ｖo′との積である電力値の積分値は、いずれも正の値を示すことから、この基本波について積分値が地絡方向の判定に寄与しない結果となる。
【００１７】
高調波についての電力積分値を判定に有効に利用すると共に、この基本波についての積分値をも判定に有効に利用するために、本発明では、零相電圧Ｖoの位相を進めると共に、基本波についての零相電流Ｉoの位相を例えば９０度進める。
【００１８】
図１（ａ）に実線ベクトルＩo′で示されているように、位相変換後の各零相電流Ｉo′の関係では、Ｘ軸を対象軸として、電源側で地絡が生じたときの零相電流Ｉoについての位相変換後の零相電流ベクトルＩo′は、第２象限上に表され、負荷側で地絡が生じたときの零相電流Ｉoについての位相変換後の零相電流ベクトルＩo′は、第３象限上に表される。したがって、基本波についても、電源側で地絡が生じたときの零相電流Ｉoについての位相変換後の零相電流Ｉo′と位相変換後の零相電圧Ｖo′との積である電力値、負荷側で地絡が生じたときの零相電流Ｉoについての位相変換後の零相電流Ｉo′と位相変換後の零相電圧Ｖo′との積である電力値のそれぞれの積分値は、互いに逆符号である正および負に明確に分かれる。
【００１９】
従って、基本波およびその高調波のいずれをも有効に利用して、これらを含む零相電圧、零相電流の積である零相電力値の積分値から、地絡方向を比較的容易に正確に判定することが可能となる。
【００２１】
請求項１に記載の地絡方向判定装置は、多相の送配電線から零相電圧を検出する零相電圧検出器と、前記多相の送配電線から零相電流を検出する零相電流検出器と、前記零相電圧検出器からの零相電圧の位相を９０度ずらすための第１の位相変換器と、前記零相電流検出器からの零相電流の基本波の位相を９０度ずらすための第２の位相変換器と、該両位相変換器から得られた零相電圧および零相電流を時系列的に順次乗算する乗算器と、該乗算器の乗算結果を所定の期間で積分する積分器と、該積分器の積分値の符号が正であるか負であるかを判定する判定器とを備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項２に記載の地絡判定装置は、請求項１記載の地絡方向判定装置において、前記零相電圧に含まれ、基本波の整数倍の周波数を有する高調波の所定周波数よりも高い遮断周波数を有し前記零相電圧の前記基本波および高調波の位相を９０度ずらすハイパスフィルタであり、前記第２の位相変換器は、前記零相電流の基本波の周波数にほぼ等しい遮断周波数を有し、前記零相電流の基本波の位相を９０度ずらす第２のハイパスフィルタであることを特徴とする。
【００２３】
請求項３に記載の地絡判定装置は、請求項１記載の地絡方向判定装置において、
前記各位相変換器と前記乗算器との間に、前記位相変換器で位相をずらされた零相電圧および零相電流に含まれ、地絡以外の原因で発生する残留零相成分をそれぞれ除去するための残留零相成分除去回路を設けたことを特徴とする。
【００２４】
請求項４に記載の地絡方向判定装置は、請求項３に記載の地絡方向判定装置において、前記零相電圧または前記零相電流の値が所定の閾値を越えるキック成分を検出するキック成分検出部と、位相をずらされた前記零相電圧および零相電流の各データをそれぞれ時系列的に記憶し、前記キック成分検出部が前記キック成分を検出したとき、記憶された前記零相電圧のデータと前記零相電流のデータとのうち、キック成分検出時点からその直後の一サイクル分の各データとキック成分検出時点より前の一サイクル分の各データとを出力する波形抽出部と、該波形抽出部から出力された前記各データを用いて残留零相成分が除去された零相電圧データおよび零相電流データを求める演算処理部とを有し、該演算処理部により求められた前記零相電圧データおよび零相電流データが前記乗算器に供給されることを特徴とする。
【００２５】
請求項５に記載の地絡方向判定装置は、請求項４に記載の地絡方向判定装置において、前記波形抽出部は、位相がずらされた前記零相電圧および零相電流の各データおよび位相をずらす前の前記零相電圧のデータをそれぞれ記憶し、記憶されたデータの量が記憶容量を越えるとき、先に記憶されたデータから順次破棄され、引き続く新たなデータが記憶されることにより、記憶データが順次更新されるメモリと、前記キック成分検出部からの検出信号の有無に応じて、位相をずらされた前記零相電圧および零相電流の各所定のデータを前記メモリから前記演算処理部に供給する制御部とを有することを特徴とする。
【００２６】
請求項６に記載の地絡方向判定装置は、請求項５に記載の地絡方向判定装置において、前記制御部は、前記キック成分検出部がキック成分を検出したとき、位相をずらす前の前記零相電圧データから前記キック成分が前記閾値よりも小さな値の閾値を超える直前の地絡発生時点を求め、位相をずらされた前記零相電圧および零相電流の各データのうち、求めた前記地絡発生時点の直前の一サイクル分のデータをそれぞれの残留零相成分データとして、また前記地絡発生時点の直後の一サイクル分のデータを残留零相成分を含む零相電圧データおよび零相電流データとして、それぞれ前記演算処理部に供給し、他方、前記キック成分検出部がキック成分を検出しないとき、位相をずらす前の前記零相電圧データからその基本波成分を求め、位相をずらされた前記零相電圧および零相電流のデータのうち、求めた前記基本波成分の最小レベル時に対応する一サイクル分のデータをそれぞれの残留零相成分データとして、また、求めた前記基本波成分の最大のレベルに対応する一サイクル分のデータを残留零相成分を含む零相電圧データおよび零相電流データとして、それぞれ前記演算処理部に供給することを特徴とする。
【００２７】
請求項１に記載の発明によれば、検出された零相電圧および零相電流の位相差を求めることなく、それらに所定の位相変換を施した後、それらの乗算により、各電力値を算出し、該各電力値を積分して得られた積分結果の符号が正であるとき、たとえば検出位置から電源側で地絡が生じたと判定することができ、積分結果の符号が負であるとき、検出位置から負荷側で地絡が生じたと判定することができる。
【００２８】
請求項２に記載の地絡方向判定装置によれば、第１の位相変換器として、高調波の周波数よりも高い値の遮断周波数を有するハイパスフィルタを用い、第２の位相変換器として基本波の周波数にほぼ等しい値の遮断周波数を有するハイパスフィルタを用いることにより、単純な構成により、零相電圧および零相電流のそれぞれの位相を適正にずらすことが可能となる。
【００２９】
請求項３に記載の地絡方向判定装置によれば、残留零相成分除去回路により、零相電圧および零相電流に含まれるノイズ成分を好適に除去することができ、これにより、地絡方向の判定精度を高めることができる。
【００３０】
請求項４、５、６に記載の地絡方向判定装置によれば、地絡の発生時点を零相電圧に含まれるキック成分の検出により、適正に判定することができ、この判定により、適正な波形データに基づいて地絡方向をより正確に判定することが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる地絡方向判定方法を実施する地絡方向判定装置を示す図示の実施の形態に沿って、詳細に説明する。
【００３２】
図２は、本発明に係わる地絡方向判定装置１０を３相送配電線１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を有するリアクトル接地系の配電系統に適用した例を示す。リアクトル接地系では、３相送配電線１１の電源１２の中性点がリアクタンス１３を介して接地されている。
【００３３】
地絡方向判定装置１０は、送配電線１１から零相電圧を検出するための零相電圧検出器１４と、送配電線１１から零相電流を検出するための零相電流検出器１５とを備える。零相電圧検出器１４は、例えば各送配電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃに設けられる電圧検出計で構成される。零相電流検出器１５は、例えば送配電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃを取り巻いて配置される零相変流器で構成される。
【００３４】
地絡方向判定装置１０は、零相電圧検出器１４、零相電流検出器１５で得られた零相電圧および零相電流から地絡事故点Ｆの方向を判定するための判定処理手段１６を備える。
【００３５】
判定処理手段１６は、図示の例ではデジタル処理方式であり、零相電圧検出器１４からの零相電圧のアナログ値を順次サンプリングし、そのアナログ値をデジタル変換するためのＡ／Ｄ変換回路１７と、零相電流検出器１５からの零相電流のアナログ値を順次サンプリングし、そのアナログ値をデジタル変換するためのＡ／Ｄ変換器１８とを備える。
【００３６】
また、判定処理手段１６は、各Ａ／Ｄ変換回路１７、１８によりデジタル変換された零相電圧Ｖo、零相電流Ｉoのそれぞれに位相変換を施すための位相変換器１９、２０と、両位相変換器１９、２０を経て位相にずれを与えられた零相電圧Ｖo′、零相電流Ｉo′から地絡以外の原因、例えば降雨や積雪のような周囲環境の変化等により生じる残留零相成分を除去するための残留零相成分除去回路２１と、この残留零相成分除去回路２１からの零相電圧Ｖo′、零相電流Ｉo′を相互に乗算して零相電力Ｐoを求めるための乗算器２２と、乗算器２２の演算結果を積分するための積分器２３と、積分器２３の演算結果の符号の判定を行う符号判定器２４とを備える。
【００３７】
零相電圧検出器１４からＡ／Ｄ変換回路１７を経て零相電圧Ｖoの供給を受ける第１の位相変換器１９は、この零相電圧Ｖoの基本波の周波数（例えば６０Ｈｚ）の整数倍の周波数を有する高調波よりも十分に高い周波数、例えば６４次の高調波周波数に等しい周波数の遮断周波数（例えば３８４０Ｈｚ）を有する。この遮断周波数よりも十分低い周波数の零相電圧Ｖoは、位相変換器１９を経ることにより、その基本波成分および高調波成分共に、位相が９０度進められる。この第１の位相変換器１９として、例えばデジタルハイパスフィルタを用いることができる。
【００３８】
零相電流検出器１５からＡ／Ｄ変換回路１８を経て零相電流Ｉoの供給を受ける第２の位相変換器２０は、この零相電圧Ｉoの基本波の周波数（例えば６０Ｈｚ）にほぼ等しい遮断周波数を有する。零相電流Ｉoの高調波は、この遮断周波数よりも十分に高い周波数を有するので、その位相を進められることなく位相変換器２０を通過する。しかしながら、零相電流Ｉoの基本波は、遮断周波数にほぼ等しい周波数を有する。そのため、零相電流Ｉoは、位相変換器２０を経ることにより、零相電圧Ｖoの基本波成分のみがその位相を９０度進められる。この第２の位相変換器２０として、例えば２次のバターワースデジタルハイパスフィルタを用いることができる。
【００３９】
残留零相成分除去回路２１は、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換回路１７から、第１の位相変換器１９による位相変換を受けない零相電圧Ｖoの供給を受けるキック成分検出部２５と、両位相変換器１９、２０によりそれぞれ位相を進められた零相電圧Ｖo′、零相電流Ｉo′の供給を受け、また、キック成分検出部２５と同様に、位相変換器１９による位相変換を受けない零相電圧Ｖoの供給を受ける波形抽出部２６と、波形抽出部２６からの波形データを演算処理するための演算処理部２７とを備える。
【００４０】
キック成分検出部２５は、第１の位相変換器１９に用いたと同様のハイパスフィルタ２８と、比較器２９とを有する。比較器２９は、ハイパスフィルタ２８を通過した零相電圧Ｖoの高周波成分Ｖohpfの強度と予め設定されたキック電圧検出用閾値Ｖokとを比較する。この閾値Ｖokは、図５の（ａ）に示されているように、地絡発生時に生じる零相電圧Ｖoの急峻に立ち上がる高周波成分Ｖohpfを検出するのに適正な値に設定される。比較器２９は、高周波成分Ｖohpfの強度がキック電圧検出用閾値Ｖokを越えたとき、検出信号Ｓをキック検出信号として波形抽出部２６に出力する。
【００４１】
波形抽出部２６は、メモリ３０と、該メモリの動作を制御する制御部３１とを有する。メモリ３０は、制御部３１の制御により、第１の位相変換器１９から順次供給される零相電圧Ｖo′の零相電圧データ、第２の位相変換器２０から順次供給される零相電流Ｉo′の零相電流データ、位相変換を受けていない零相電圧Ｖoの零相電圧データをそれぞれ時系列的に格納する。メモリ３０は、例えば３秒間の各データを格納する記憶容量を有し、制御部３１の制御下で、記憶されたデータ量が記憶容量を超えるとき、各データ毎に、記憶されたデータのうち先に記憶されたデータ分から順次破棄し、引き続く新たなデータを記憶する。これにより、メモリ３０内の零相電圧Ｖo′の零相電圧データ、零相電流Ｉo′の零相電流データおよび零相電圧Ｖoの零相電圧データが部分的に順次更新される。
【００４２】
また、制御部３１は、キック成分検出部２５からの検出信号Ｓの有無に応じて、時系列的に順次更新されているメモリ３０内の零相電圧Ｖo′の零相電圧データおよび零相電流Ｉo′の零相電流データから選択された所定のデータを演算処理部２７に出力する。
【００４３】
この制御部３１の動作手順を図４に示されたフローチャートに沿って説明する。地絡が検出されたとき、キック成分検出部２５がキック成分である高周波成分Ｖohpfを検出する（ステップＳ１）と、その検出信号Ｓが制御部３１に出力される。制御部３１は、検出信号Ｓを受ける（ステップＳ２）と、図５（ａ）に示されているように、メモリ３０内に格納された位相変換を受けていない零相電圧Ｖoの零相電圧データ（Ｖo）の高周波成分Ｖohpfに基づいて、地絡の発生時点ｔが検出される。この発生時点ｔとして、例えば高周波成分Ｖohpfの強度が設定された前記閾値Ｖokの約１０分の１に達する時間ｔが検出される（ステップＳ３）。
【００４４】
この発生時点ｔが検出されると、制御部３１は、メモリ３０内に格納された零相電圧データ（Ｖo′）、零相電流データ（Ｉo′）のうち、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、発生時点ｔの直前の一サイクル分の各零相電圧データＶoa′、零相電流データＩoa′と、発生時点ｔの直後の一サイクル分の各零相電圧データＶob′、零相電流データＩob′とを、演算処理部２７に並列的に出力する（ステップＳ４）。
【００４５】
演算処理部２７が制御部３１から各零相電圧データＶoa′、零相電流データＩoa′、零相電圧データＶob′、零相電流データＩob′を受けると、演算処理部２７は、零相電圧データＶob′の各値からこれに対応する零相電圧データＶoa′の各値を差し引いた結果を順次零相電圧データＶo′として乗算器２２に出力する。また、演算処理部２７は、零相電流データＩob′の各値からこれに対応する零相電流データＩoa′の各値を差し引いた結果を順次零相電圧データＩo′として、零相電圧データＶo′の出力と同時的に、乗算器２２に出力する。
【００４６】
地絡発生時点ｔ後の各零相電圧データＶob′、零相電流データＩob′には、残留零相成分が含まれているが、その直前の各零相電圧データＶoa′、零相電流データＩoa′にも同様な残留零相成分が含まれていると考えられる。従って、地絡発生時点ｔの直後におけるの零相電圧データＶob′、零相電流データＩob′からその直後の各零相電圧データＶoa′、零相電流データＩoa′をそれぞれ差し引くことにより、この残留零相成分を除去した、零相電圧データＶo′および零相電流データＩo′を乗算器２２に並列的すなわち同時的に出力することができる。
【００４７】
地絡が検出されたとき、その零相電圧Ｖoにキック成分が含まれていない場合、すなわち制御部３１がキック成分検出部２５からの検出信号Ｓを検出しない場合（ステップＳ２）、制御部３１は、図６（ａ）に示されているように、メモリ３０内に格納された位相変換を受けていない零相電圧Ｖoの零相電圧データ（Ｖo）からその基本波を抽出する（ステップＳ５）。制御部３１は、抽出された基本波の最小レベルを示す一サイクルおよび最大レベルを示す一サイクルを求め、零相電圧データ（Ｖo′）、零相電流データ（Ｉo′）のうち、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すように、零相電圧データ（Ｖo）の最小レベル、最大レベルに対応する各一サイクル分の零相電圧データＶoa′、零相電圧データＶob′と、零相電流データＩoa′、零相電流データＩob′とを、演算処理部２７に並列的に出力する（ステップＳ６）。
【００４８】
演算処理部２７は、制御部３１からの各零相電圧データＶoa′、零相電流データＩoa′を残留零相成分として、零相電圧データＶob′、零相電流データＩob′からそれぞれを差し引き、この差し引いた結果を順次零相電圧データＶo′および零相電圧データＩo′として、同時的に、乗算器２２に出力する。
【００４９】
再び図２を参照するに、残留零相成分除去回路２１から残留零相成分を除去された零相電圧データＶo′、零相電流データＩo′が同時的かつ時系列に乗算器２２に出力されると、該乗算器２２は、それらを相互に乗算して、サンプリング毎の電力値Ｐoを算出する。乗算器２２により算出された各電力値Ｐoは、積分器２３により、基本波の一サイクル分にわたって積分され、この積分値の符号が符号判定器２４により判定される。
【００５０】
本発明に係る地絡方向判定装置１０では、零相電圧と零相電流との積で表される電力値Ｐoを求めるについて、零相電圧Ｖoは、第１の位相変換器であるハイパスフィルタ１９により、その基本波および高調波共に、位相を９０度進められている。また零相電流Ｉoは、第２の位相変換器であるハイパスフィルタ２０により、その基本波のみの位相が９０度進められている。そのため、図１のベクトル図に沿って本発明の基本原理で説明したとおり、地絡が零相電圧および零相電流の検出位置よりも電源１２で生じているとき、高調波成分については、それらの積分値の符号は正の値を示す。また、基本波成分についても、それらの積分値の符号は正の値を示すので、符号判定器２４により、明確に正符号の判定結果を得ることができる。
【００５１】
他方、地絡が零相電圧および零相電流の検出位置よりも電源１２と反対側、即ち負荷側で生じているとき、高調波成分については、それらの積分値の符号は負の値を示す。また、基本波成分についても、それらの積分値の符号は負の値を示すので、符号判定器２４により、明確に負符号の判定結果を得ることができる。
【００５２】
図１に示す例では、符号判定器２４により負の判定結果が出力され、この判定結果により、電源１２と反対側の負荷側で地絡事故が生じていると判定することができる。
【００５３】
本発明に係わる地絡方向判定装置１０によれば、位相を変換された零相電圧および零相電流から求めた零相電力の積分値の符号に応じて、地絡の発生方向を判定することができ、これにより零相電圧および零相電流間の位相差から位相判定のための閾値を用いることなく、地絡の発生方向を判定することができる。従って、従来に比較して正確かつ容易に地絡の発生方向が電源側であるか負荷側であるかを判定することができる。
【００５４】
また、残留零相成分除去回路２１を不要とすることができるが、この残留零相成分は、零相電圧Ｖoおよび零相電流Ｉoのベクトル方向を変化させるので、この残留零相成分による各零相電圧Ｖoおよび零相電流Ｉoのベクトル方向の変位による誤動作を確実に防止し、より正確な判定を可能とする上で、残留零相成分除去回路２１を設けることが望ましい。
【００５５】
図示の実施の形態では、零相電圧および零相電流の位相をほぼ９０度進める例を示したが、零相電圧Ｖoの基本波および高調波の位相を９０度の奇数倍、進めることができ、また零相電流Ｉoの基本波の位相を同様に９０度の奇数倍進めることができる。
【００５６】
また、例えば零相電圧Ｖoの基本波および高調波の位相を２７０度進め、すなわち９０度遅らせ、零相電流Ｉoの基本波の位相を同様に２７０度進め、すなわち９０度遅らせた場合、符号判定器２４の負の判定結果は、地絡が電源側で生じていることを意味し、正の判定結果は地絡が負荷側で生じていることを意味する。
【００５７】
本発明は、実施の形態で示したリアクトル接地系に限らず、非接地系にも適用することができる。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、検出された零相電圧および零相電流の位相差を求めることなく、位相がずらされた零相電圧および零相電流から各電力値を求め、この電力値を積分して得られた積分結果の符号に応じて地絡事故のの発生点の方向を判定することができ、これにより、地絡事故の発生点の方向を正確に判定することができる。
【００５９】
請求項２に記載の地絡方向判定装置によれば、単純な構成により、零相電圧および零相電流の位相を適正にずらすことができ、これにより単純な構成でもって正確に地絡事故の発生点の方向を判定することができる。
【００６０】
請求項３に記載の地絡方向判定装置によれば、零相電圧および零相電流に含まれるノイズ成分を好適に除去することができ、これにより、地絡方向の判定精度をより高めることができる。
【００６１】
請求項４、５、６に記載の地絡方向判定装置によれば、地絡の発生時点を零相電圧に含まれるキック成分の検出による適正に判定することができ、この判定結果から適正な波形データに基づいて地絡方向をより正確に判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）および図１（ｂ）は、それぞれ本発明に係わる地絡方向判定方法の基本原理を説明するためのベクトル図である。
【図２】本発明に係わる地絡方向判定方法を実施する地絡方向判定装置を概略的に示すブロック図である。
【図３】図２に示した残留零相成分除去回路を概略的に示すブロック図である。
【図４】図３に示した残留零相成分除去回路による波形抽出手順を示すフローチャートである。
【図５】波形抽出手順で「キック有り」と判定された場合の波形抽出原理を示す説明図である。
【図６】波形抽出手順で「キック無し」と判定された場合の波形抽出原理を示す説明図である。
【図７】従来の地絡方向判定方法の適用例を示す斜視図である。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は、それぞれ従来の地絡方向判定方法の基本原理を説明するためのベクトル図である。
【符号の説明】
１０  地絡方向判定装置
１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）  送配電線
１２  電源
１４  零相電圧検出器
１５  零相電流検出器
１９、２０  位相変換器（ハイパスフィルタ）
２１  残留零相成分除去回路
２２  乗算器
２３  積分器
２４  符号判定器
【図１】
0004245854.tif 000002
【図２】
0004245854.tif 000003
【図３】
0004245854.tif 000004
【図４】
0004245854.tif 000005
【図５】
0004245854.tif 000006
【図６】
0004245854.tif 000007
【図７】
0004245854.tif 000008
【図８】
0004245854.tif 000009