(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電線に三相の電力を供給している電力系統の母線に接地変圧器を接続すると共に、
前記配電線の三相に対応する前記接地変圧器の二次側の三相のうち一相にアドミタンス値を可変とする試験インピーダンスを接続し、
前記アドミタンス値を変化させながら、該アドミタンス値の変化に伴って変化する前記母線から供給される電力の零相電圧値を検出し、
該検出によって得られた前記零相電圧値と前記アドミタンス値とにより該アドミタンス値に対する前記零相電圧値の微分値を算出して、該微分値に基づいて前記三相の各配電線の対地インピーダンス値を総括した総括対地インピーダンス値を算出して、
該総括対地インピーダンス値と前記電力系統の中性点残留電圧とに基づいて、前記配電線の各相に対応する対地インピーダンス値の推定値を個別に算出することを特徴とする配電線の対地インピーダンス推定方法。
【請求項２】
配電線に三相の電力を供給している電力系統の母線に接地変圧器を接続すると共に、
前記配電線の三相に対応する前記接地変圧器の二次側の三相のうち一相にアドミタンス値を可変とする試験インピーダンスを接続し、
前記アドミタンス値を変化させながら、該アドミタンス値の変化に伴って変化する前記母線から供給される電力の零相電圧値を検出し、
該検出によって得られた前記零相電圧値と前記アドミタンス値とにより該アドミタンス値に対する前記零相電圧値の微分値を算出して、
前記接地変圧器の二次側の三相のうち残りの二相に、順次、前記試験インピーダンスを接続し、前記各二相に対応する前記微分値をそれぞれ算出し、
前記接地変圧器の二次側の三相に対応して得られた前記微分値に基づいて、前記配電線の各相に対応する対地インピーダンス値の推定値を個別に算出することを特徴とする配電線の対地インピーダンス推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧を供給するための配電線の対地インピーダンスを推定する、配電線の対地インピーダンス推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配電線は、母線からの、三相の高圧電力を需用側に供給する。高圧需用の増加などに応じて、配電線を大幅に変更することがある。そして、このような変更の後では、地絡に対する保護用である地絡関係リレーの動作確認をする必要がある。
【０００３】
地絡関係リレーの動作確認をするために、人工地絡試験が一般的に行われる。人工地絡試験の際には、地絡関係リレーをロックして、人工地絡試験による影響が高圧電力の需用側に発生しないようにしている。そして、地絡関係リレーのロックが終了すると、作業者が、活線状態にある母線などに抵抗などを接続し、配電線の対地インピーダンスを強制的に変えて、人工地絡試験をする。
【０００４】
このように、人工地絡試験で対地インピーダンスの変化を発生し、これから得たデータに基づいて、地絡関係リレーの動作確認などを行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、作業者は、人工地絡試験を行う前に、次のような作業を必要とする。つまり、地絡関係リレーが動作し、人工地絡試験で受電回路が断になることを防ぐために、作業者が高圧電力の各需要者に人工地絡試験の実施を事前に連絡する。これにより、各需用者は、地絡関係リレーをロックする。
【０００６】
しかし、需用者の中には、都合により、地絡関係リレーを当日にロックすることができない者がいる。このときには、作業者は、各需用者と再び連絡をとりながら、人工地絡試験の実施日を調整する必要がある。
【０００７】
このために、作業者には、人工地絡試験の作業に加えて、需用者と事前に連絡するための作業が必要になり、作業に手間がかかるという問題が発生する。
【０００８】
この発明の目的は、このような欠点を除き、人工地絡試験を不要にして、配電線の対地インピーダンスを推定することができる、配電線の対地インピーダンス推定方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
その目的を達成するため、請求項１の発明は、配電線に三相の電力を供給している電力系統の母線に接地変圧器を接続すると共に、
前記配電線の三相に対応する前記接地変圧器の二次側の三相のうち一相にアドミタンス値を可変とする試験インピーダンスを接続し、
前記アドミタンス値を変化させながら、該アドミタンス値の変化に伴って変化する前記母線から供給される電力の零相電圧値を検出し、
該検出によって得られた前記零相電圧値と前記アドミタンス値とにより該アドミタンス値に対する前記零相電圧値の微分値を算出して、該微分値に基づいて前記三相の各配電線の対地インピーダンス値を総括した総括対地インピーダンス値を算出して、
該総括対地インピーダンス値と前記電力系統の中性点残留電圧とに基づいて、前記配電線の各相に対応する対地インピーダンス値の推定値を個別に算出する配電線の対地インピーダンス推定方法を特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明は、配電線に三相の電力を供給している電力系統の母線に接地変圧器を接続すると共に、
前記配電線の三相に対応する前記接地変圧器の二次側の三相のうち一相にアドミタンス値を可変とする試験インピーダンスを接続し、
前記アドミタンス値を変化させながら、該アドミタンス値の変化に伴って変化する前記母線から供給される電力の零相電圧値を検出し、
該検出によって得られた前記零相電圧値と前記アドミタンス値とにより該アドミタンス値に対する前記零相電圧値の微分値を算出して、
前記接地変圧器の二次側の三相のうち残りの二相に、順次、前記試験インピーダンスを接続し、前記各二相に対応する前記微分値をそれぞれ算出し、
前記接地変圧器の二次側の三相に対応して得られた前記微分値に基づいて、前記配電線の各相に対応する対地インピーダンス値の推定値を個別に算出する配電線の対地インピーダンス推定方法を特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１３】
この実施の形態では、図１に示す電力系統１の、配電線の対地インピーダンスを推定する場合について説明する。電力系統１では、母線側１０の配電用変圧器の二次回路１１が、母線１２、１３、１４に三相（ａ相、ｂ相、ｃ相）の高圧電力を供給する。さらに、母線１２、１３、１４には、接地変圧器１５が接続されている。
【００１４】
接地変圧器１５は、スター・ブロークンデルタ結線（以下、Ｙ−Δ結線と記す）のトランスである。接地変圧器１５のＹ結線側１５Ａが母線１２、１３、１４に接続されている。そして、Ｙ結線側１５Ａの中性点が接地されている。また、接地変圧器１５のΔ結線側１５Ｂには、値Ｚnの中性点インピーダンス１６が接続されている。中性点インピーダンス１６は、地絡が発生したときに、地絡電流を低く抑えるためのものである。
【００１５】
母線側１０は、配電線側２０に高圧電力を供給する。つまり、母線１２が配電線２１に接続され、母線１３が配電線２２に接続されている。また、母線１４が配電線２３に接続されている。そして、ａ相の配電線２１の対地インピーダンスが値Ｚgaであり、ｂ相の配電線２２の対地インピーダンスが値Ｚgbである。また、ｃ相の配電線２３の対地インピーダンスが値Ｚgcである。
【００１６】
このような電力系統１の等価回路を図２に示す。図２では、配電線側２０での、三相の配電線の対地インピーダンス値を総括した総括対地インピーダンスの値がＺg0である。この値Ｚg0は、次の式から算出される。
【００１７】
【数１】
0003844551.tif 000002
また、等価回路の中で、値Ｚ0T、Ｚ1T、Ｚ2Tは、次の式で算出されるインピーダンスである。
【００１８】
【数２】
0003844551.tif 000003
これらの式の中で、値Ｚa、Ｚb、Ｚcは、配電用変圧器の各相の内部インピーダンスであり、
【数３】
0003844551.tif 000004
である。また、係数ａは、次の式で与えられる。
【００１９】
【数４】
0003844551.tif 000005
先の値Ｚa、Ｚb、Ｚcの関係から、この実施の形態では、
【数５】
0003844551.tif 000006
とする。
【００２０】
また、等価回路の中で、値Ｅ1は正相電圧である。
【００２１】
このような状態にある電力系統１に対して、配電線の対地インピーダンスを推定する場合、次の試験を行う。つまり、試験インピーダンスとして、値Ｙfのアドミタンス１７をあらかじめ用意し、このアドミタンス１７を、Δ結線側１５Ｂの、例えばａ相のコイル１５Ｂaに、並列に接続する。なお、Δ結線側１５Ｂでは、コイル１５Ｂbがｂ相用であり、コイル１５Ｂcがｃ相用である。
【００２２】
この接続による等価回路を図３に示す。接地変圧器１５の二次側であるΔ結線側１５Ｂに値Ｙfのアドミタンス１７を接続したとき、この等価回路により、接地変圧器１５の一次側からみると、接続したアドミタンス１７を一次換算したインピーダンス（ｎ2／Ｙf、ここでｎは接地変圧器の巻線比である）によって、ａ相を接地したことになる。
【００２３】
これにより、母線側１０および配電線側２０には、値Ｖ0の零相電圧が発生する。この発生した零相電圧を、電力系統１に接続されている計器用変圧器（図示を省略）を用いて検出する。この後、値Ｖ0の零相電圧と、値Ｙfのアドミタンス１７とを用いて、配電線の総括対地インピーダンスの値Ｚg0を算出することができる。
【００２４】
このようにして、この実施の形態により、母線１２、１３、１４や配電線２１、２２、２３に対する活線作業を不要にして、配電線の総括対地インピーダンスを推定することができる。また、この総括対地インピーダンスの値から地絡時の電圧変化を算出し、この電圧変化で、保護リレーが適正に動作するかどうかを確認することができる。
【００２５】
ところで、この実施の形態では、次のようにして、配電線の総括対地インピーダンスを算出してもよい。つまり、接地変圧器１５のΔ結線側１５Ｂに接続するアドミタンス１７の値Ｙfを段階的または連続的に変え、各値Ｙfに対応する零相電圧の値Ｖ0をそれぞれ検出する。この後、値Ｙfによる値Ｖ0の微分、つまり、
【数６】
0003844551.tif 000007
を算出する。
【００２６】
値Ｖ0の微分を算出する方法には、例えば、次のようなものがある。つまり、図４に示すように、値Ｙfと値Ｖ0との関係を示す曲線１０１から、値Ｙfの微小変化ΔＹfに対応する値Ｖ0の微小変化ΔＶ0（直線１０２の傾き）を算出する。そして、
【数７】
0003844551.tif 000008
の関係から、値Ｙfによる値Ｖ0の微分を算出する。
【００２７】
また、値Ｙfによる値Ｖ0の微分を算出するための方法には、次のようなものがある。つまり、図５に示すように、値Ｙfと値Ｖ0との関係を示す曲線１０１から、値Ｙfの微小変化ΔＹf1に対応する値Ｖ0の微小変化ΔＶ01（直線１０３の傾き）と、値Ｙfの微小変化ΔＹf2に対応する値Ｖ0の微小変化ΔＶ02（直線１０４の傾き）とを算出する。そして、これらの値を用いて、次の式からＹfの特定値での接線１０５の傾き、つまり、値Ｙfによる値Ｖ0の微分を算出する。
【００２８】
【数８】
0003844551.tif 000009
こうして、値Ｙfによる値Ｖ0の微分を算出すると、次の式を用いて、配電線の総括対地インピーダンスの値Ｚg0を算出する。
【００２９】
【数９】
0003844551.tif 000010
このようにして、配電線の総括対地インピーダンスの値Ｚg0を高い精度で算出することができる。この後、例えば、保護リレーが適正に動作するかどうかを確認する場合、この総括対地インピーダンスの値Ｚg0を用いて、配電線側２０の電流増加等を算出する。そして、算出結果から、保護リレーが適正に動作するかどうかを確認する。
【００３０】
なお、この実施の形態では、高精度で配電線の総括対地インピーダンスを算出する場合、２つの直線１０３、１０４の傾きの平均を用いたが、特にこれに限定されない。つまり、３つ以上の直線を曲線１０１に適用し、これらの直線の傾きの平均を用いてもよい。
【００３１】
また、この実施の形態では、接地変圧器１５の二次側のａ相にアドミタンス１７を接続して、零相電圧を検出したが、二次側のｂ相またはｃ相にアドミタンス１７を接続して、零相電圧を検出してもよい。
【００３２】
ここで、この配電線の総括対地インピーダンスの値Ｚg0を用いて、配電線の各相の対地インピーダンスＺga、Ｚgb、Ｚgcを求めることができる。つまり、対地インピーダンスＺga、Ｚgb、Ｚgcの関係を、
【数１０】
0003844551.tif 000011
としたとき、
【数１１】
0003844551.tif 000012
の関係となる。ここで、別途、系統の残留零相電圧の値より、ｋ1、ｋ2を算出する。算出した値ｋ1、ｋ2を代入して、配電線の各相の対地インピーダンスＺga、Ｚgb、Ｚgcを算出することができる。
【００３３】
値ｋ１、ｋ２の算出方法は、次のとおりである。一般的に、配電線の各相の対地インピーダンスＺga、Ｚgb、Ｚgcのほとんどが対地静電容量であるので、漏洩抵抗を無視して、
【数１２】
0003844551.tif 000013
なお、この式の中で、値Ｃa、Ｃb、Ｃcは、ａ相、ｂ相、ｃ相の対地静電容量である。これらの式から、電力系統の中性点残留電圧Ｅnは、次の式で算出される。
【００３４】
【数１３】
0003844551.tif 000014
なお、この式の中で、値Ｅaは、ａ相の相電圧である。
【００３５】
また、値Ｖ0は、次の式で算出される。
【００３６】
【数１４】
0003844551.tif 000015
ここで、
【数１５】
0003844551.tif 000016
の関係より、
【数１６】
0003844551.tif 000017
を代入して、
【数１７】
0003844551.tif 000018
の関係を得る。この関係式に、測定した値Ｖ0の大きさと位相とを代入すると、値ｋ1、ｋ2を算出することができる。
【００３７】
また、接地変圧器１５の二次側の各相にアドミタンス１７を接続したときの零相電圧の値Ｖ0a、Ｖ0b、Ｖ0cによっても、配電線の各相の対地インピーダンスＺga、Ｚgb、Ｚgcを算出することができる。つまり、
【数１８】
0003844551.tif 000019
であるので、数値計算により、配電線の各相の対地インピーダンスＺga、Ｚgb、Ｚgcを算出することができる。ここで、関数ｆa、ｆb、ｆcは、
【数１９】
0003844551.tif 000020
ここで、
【数２０】
0003844551.tif 000021
である。ただし、
【数２１】
0003844551.tif 000022
である。
【００３８】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１または請求項２の発明により、インピーダンスを接地変圧器の二次側に接続して、配電線にインピーダンス変化を発生されるので、従来のような人工地絡試験を不要にして、配電線の対地インピーダンスを推定することができる。
また、接地変圧器の二次側に接続するインピーダンスの値を変え、インピーダンスの値の変化に対する電圧値の変化を用いて、配電線の対地インピーダンスを推定するので、精度の高い値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態を説明するための図である。
【図２】  試験インピーダンスを接続しないときの等価回路を示す回路図である。
【図３】  試験インピーダンスを接続したときの等価回路を示す回路図である。
【図４】  対地インピーダンスの算出の様子を示す図である。
【図５】  対地インピーダンスの算出の様子を示す図である。
【符号の説明】
１ 電力系統
１２，１３，１４ 母線
１５ 接地変圧器
１７ 試験インピーダンス
２１，２２，２３ 配電線
【図１】
0003844551.tif 000023
【図２】
0003844551.tif 000024
【図３】
0003844551.tif 000025
【図４】
0003844551.tif 000026
【図５】
0003844551.tif 000027