JPH0834664B2 - 配電線の開閉器制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、配電系統において、配電線の地絡事故発生
時に開路した配電線の区間開閉器や部分開閉器の再閉路
を行い、地絡事故が発生した事故区間や事故点を認識す
ると共に、事故区間や事故点の前段への送電を行う方式
に関する。

B.発明の概要 本発明は、自動開閉器側で、当該開閉器が投入された
ときからK₁時限の間において、一定時間継続して地絡電
流が検出された場合、変電所のフィーダ遮断器が遮断す
るより先に開閉器を開放させ、事故区間の電源側健全区
間の停電が事故発生時の１回のみで、事故区間や事故点
の認識を可能とするものである。

C.従来の技術 配電系統は、地域に面的な広がりをもつ膨大な設備で
あり、風水害や雷、その他の要因による事故発生のおそ
れが大きい。このため配電線の事故が発生した場合の保
護措置が講じられている。

第４図に配電系統の概要を示す。１は変電所、２は配
電線である。変電所１には、配電線２に事故が発生した
場合に送電を停止するフィーダ遮断器（FCB）３が設け
られている。配電線２には、所定の区間ごとに区間開閉
器DM₁〜DM₄が配置されると共に、各区間に部分開閉器D₁
〜D₃が配置されている。区間開閉器DM₁〜DM₄間の区間を
それぞれ区間１〜３とする。区間開閉器DM₁〜DM₄には、
送電時と送電停止時に自動的に開閉動作を行う自動開閉
器が用いられている。これに対し、部分開閉器D₁〜D₃に
は、手動開閉器か自動開閉器のいずれかが用いられる。

ここで図中×印で示すように、区間３における部分開
閉器D₂，D₃間の箇所で、地絡事故が発生したとする。こ
のときの開閉器の従来の制御を説明する。

第５図は、従来の開閉器制御を示すタイムチャートで
ある。

配電線に事故が発生する前の通常の送電状態では、変
電所１のFCB3と、区間開閉器DM₁〜DM₄はON状態となって
いる。

地絡事故が発生すると、変電所１において、保護リレ
ー回路により地絡電圧V₀と地絡電流I₀が検出される。こ
の検出がT_c時間継続すると、事故発生と判断し、FCB3に
より送電をOFFする。この後、保護リレー回路を初期状
態に戻す。

FCB3がOFFとなることによって、区間開閉器DM₁〜DM₄
と各区間の部分開閉器D₁〜D₃は無電源状態となり、各区
間開閉器DM₁〜DM₄は自動的に無電圧開放（OFF）とな
る。また部分開閉器D₁〜D₃として自動開閉器が用いられ
ている場合、各部分開閉器D₁〜D₃も同様にOFFとなる。

変電所１では、FCB3がOFFとなってから所定時間経過
後、図示しない再閉路回路の機能によって、FCB3が再び
ONとなる。

区間開閉器DM₁側では、電圧の印加から計時を開始
し、Ｘ時限のタイムアップをもってONする。

部分開閉器D₁〜D₃として自動開閉器が用いられている
場合、電圧が印加されることにより、区間１における部
分開閉器D₁〜D₃が即時にONとなる。また部分開閉器D₁〜
D₃として手動開閉器が用いられている場合、もともとON
であるから、いずれの場合も区間開閉器DM₁がONとなる
ことにより、即時に区間開閉器DM₂に電圧が印加され
る。

同様に、区間開閉器DM₂，DM₃側でもそれぞれＸ時限の
遅延時間をもって順次ONする。区間開閉器DM₄は、電圧
が印加されないので、OFFのままである。

事故点の直前である区間開閉器DM₃がONすると、区間
３の事故点まで電力が供給され、再び地絡が発生する。

これによって変電所１において、再び地絡電圧V₀と地
絡電流I₀を検出し、前記した動作を繰り返す。

各区間開閉器DM₁〜DM₃側では、再閉路する時にＹ時限
の計時を開始し、この計時中において送電が停止するか
どうかを監視する。各時限は、Ｘ＞Ｙ＞T_cの関係に設定
されている。したがって事故点の直前の区間開閉器（こ
の場合はDM₃）だけが計時中に送電の停止を検出する。

区間開閉器DM₃は、Ｙ時限中に送電の停止を検出する
と、Ｙ時限ロック状態となる。すなわち以降は、送電の
有無にかかわらず、OFFに保持する状態となる。

以上の制御手順により、事故が発生した区間を認識
し、その区間３への送電を停止したうえで、健全な区間
である区間1,2への送電を行うことができる。

この後、区間３における事故点の認識を行う。すなわ
ち区間３の部分開閉器D₁〜D₃を手動によりすべて開路し
ておき、区間開閉器DM₃を閉路したうえで、部分開閉器D
₁〜D₃を順次閉路していく。部分開閉器D₂を閉路したと
きに、地絡電圧V₀や地絡電流I₀が検出されるので、事故
点が部分開閉器D₂，D₃間の部分であることが認識でき
る。

D.発明が解決しようとする課題 しかしながら前記した開閉器の制御方法では、健全区
間において停電が何回も発生する問題があった。

つまり事故発生時と事故区間認識時と事故点認識時と
の３度にわたって地絡が発生し、そのたびにFCB3がOFF
となる。それゆえ健全区間である区間1,2や区間３内の
健全部である部分開閉器D₂の前段部において、３回の停
電を余儀なくされる。

このため電力需要家に悪影響を与え、電力供給信頼性
も低下する欠点があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、地絡事故発生箇所を認
識する際に、地絡事故発生箇所の前段において停電が発
生しないようにする点にある。

E.課題を解決するための手段 本発明は、上記の目的を達成するために、配電系統に
おける自動開閉器側において、地絡電流検出が可能とな
る構造とし、且つ通常の自動開閉器が有している再閉路
時に計時を開始する時限とは目的の異なるK₁なる時限を
有し、変電所で地絡事故発生を認識する基準となるT_c時
限よりこのK₁時限は短いものとし、当該開閉器が投入さ
れたときからこのK₁時限の間のみ、検出された地絡電流
が、予め変電所の保護リレー回路の動作と協調できる値
に設定されている設定値以上であった場合に、それがK₂
時限継続したことを認識して、変電所のフィーダ遮断器
が遮断するより先に開閉器を開放させ、事故区間の電源
側健全区間の停電が事故発生時の１回のみで、事故区間
の認識が可能となる配電線の開閉器制御方式を提供する
ものである。

また自動開閉器として、Ｘ時限（例えば10秒〜100
秒）後に自動投入する区間開閉器と、この区間開閉器の
間にｍ時限（例えば約0.5秒）後に自動投入する部分開
閉器を設けて、事故区間の電源側健全区間の停電が事故
発生時の１回のみで、事故区間の認識はもとより、事故
点の認識までをも可能とする構成とすることもできる。

F.作用 地絡事故が発生すると、変電所にて保護リレー回路に
よって地絡事故が検出され、この検出が、T_c時限継続し
た場合、フィーダ遮断器が動作して送電を停止する。こ
れにより配電線に配置されたすべての自動開閉器が開路
する。

この後、変電所にてフィーダ遮断器が再び動作して送
電を再開する。これにより区間開閉器はＸ時限の遅延を
もって、部分開閉器はｍ時限の遅延をもって、順次再閉
路していく。

そして事故箇所の直前の自動開閉器が再閉路すると、
当該開閉器において、地絡電流が検出される。K1時限内
で、地絡電流が設定値をK₂時限継続して越えたことが検
出されると、これをもって事故箇所の直前であると判断
する。

この後、当該開閉器は開路し、事故発生箇所に対する
送電は停止する。このときT_c＞K₁であるので、変電所に
おいて地絡事故の検出がT_c時限継続する前に、地絡した
状態が解除される。したがって、変電所において、再び
フィーダ遮断器は動作せず、送電が停止することはな
い。

すなわち事故箇所の前段の健全な部分において、地絡
事故発生時以降は、停電しないで済む。

G.実施例 以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明の一実施例に使用される開閉器およ
び開閉器制御器の構成を示す。

開閉器４において、零相CT（ZCT）５は配電線２の電
流を検出する。開閉器制御器６において、補助CT7によ
りZCT5の出力を受信し、増幅器８により内部処理に適す
るレベルに増幅する。

電流基準値設定部９は、外部から電流基準値が入力さ
れるものであり、入力された電流基準値を保存するもの
である。電流基準値は、地絡電流I₀が流れているかどう
かの判断基準となる値である。この電流基準値は、配電
線２に事故がない通常時においても発生する可能性があ
る残留地絡電流分を検出しないように、また変電所１の
保護リレー回路の動作感度と協調がとれるように考慮し
て設定されている。

アナログ値比較器10は、増幅器８の出力が電流基準値
を上回ったとき、地絡電流検出信号を出力する。

また開閉器４において、開閉器動作検出部11は開閉動
作を監視し、閉路検出信号を出力する。開閉器制御器６
において、この閉路検出信号が入力されることにより、
Ｙ時限タイマ12およびK₁時限タイマ13が動作を開始し、
それぞれＹ時限およびK₁時限を計時する。K₁時限は、変
電所１における地絡電流監視時限T_cよりも短く設定され
ている。

K₁時限タイマ13は、K₁時限経過するまで、ゲート信号
をゲート14に出力する。ゲート14は、ゲート信号入力
時、すなわち開閉器４が閉路されてからK₁時限のみ開と
なり、アナログ値比較器10からの地絡電流検出信号をオ
ンデレイタイマ15に出力する。

オンデレイタイマ15は、地絡電流検出信号がK₂時限継
続するかどうかを監視し、継続した場合に開路指示信号
を出力する。ここでK₂時限はK₁時限より若干短く設定さ
れている。したがって検出した電流値が電流基準値を一
時的に下回って、ゲート14からの地絡電流検出信号が途
切れると、オンデレイタイマ15は計時動作を最初から繰
り返すことになり、K₁時限のタイムアップによりゲート
14が閉となることによって、K₂時限の計時は中止され
る。

オンデレイタイマ15から開路指示信号が出力される
と、開閉器制御回路16は開閉器駆動リレー17を動作す
る。これにより開閉器駆動リレー17の接点18が開放し、
開閉器４の操作コイル19への電源の供給が停止し、配電
線２に設けられた接点20が開放する。

次に本発明の一実施例による開閉器制御を説明する。

第２図は、一実施例による開閉器制御を示すタイムチ
ャートである。

この実施例では、第１図に示す構成の自動開閉器を区
間開閉器DM₁〜DM₄とし、部分開閉器D₁〜D₃は手動で常時
閉路として配置している。

このタイムチャートの初期状態は、配電線２に事故が
発生する前の通常の送電状態であり、変電所１のFCB3
と、区間開閉器DM₁〜DM₄はON状態となっている。

ここで区間３にて地絡事故が発生したとする。

地絡事故が発生すると、変電所１において、保護リレ
ー回路により地絡電圧V₀と地絡電流I₀が検出される。こ
の検出がT_c時間継続すると、事故発生と判断し、FCB3に
より送電をOFFする。この後、保護リレー回路を初期状
態に戻す。

FCB3がOFFとなることによって、区間開閉器DM₁〜DM₄
は無電源状態となり、自動的に無電圧開放（OFF）とな
る。

変電所１では、FCB3がOFFとなってから所定時間経過
後、再閉路回路の機能によって、FCB3が再びONとなる。
これにより送電が再開される。

これにより区間開閉器DM₁に電圧が印加される。ここ
で各区間開閉器DM₁〜DM₄には、変電所１における事故区
間の認識を目的とした投入遅延用時限Ｘが設定されてい
る。このＸ時限は、例えば10〜100秒程度の幅をもって
おり、通常、各区間開閉器DM₁〜DM₄のＸ時限は同一の時
限に設定されている。

区間開閉器DM₁側では、電圧の印加から計時を開始
し、Ｘ時限のタイムアップをもってONする。さらにONし
たときから前記のK₁，K₂の計時を開始し、地絡電流I₀の
監視を行う。区間１は健全な区間であるので、地絡電流
I₀は検出されず、オンデレイタイマ15は動作しない。し
たがってK₁時限が経過してゲート14が閉じ、区間開閉器
DM₁はON状態を維持することになる。

区間開閉器DM₁がONとなることにより、即時に区間開
閉器DM₂に電圧が印加される。区間開閉器DM₂において
も、同様にＸ時限の遅延時間をもってONし、地絡電流の
監視を行う。区間２も健全な区間であるので、地絡電流
I₀は検出されず、区間開閉器DM₂もON状態を維持するこ
とになる。

区間開閉器DM₂がONすることにより、区間開閉器DM
₃も、Ｘ時限の遅延時間をもってONし、地絡電流I₀の監
視を行う。区間開閉器DM₃は事故区間３の直前の区間開
閉器であるので、区間開閉器DM₃がONした時点で、事故
原因が解除されていなければ、再び地絡電流I₀が発生す
る。

区間開閉器DM₃がONしている間、地絡電流I₀は流れ続
けるので、区間開閉器DM₃において、オンデレイタイマ1
5がK₂時限を計時してタイムアップする。これにより開
閉器４の接点20が開路し、以降、OFF状態を維持する。
これにより地絡電流I₀は消滅する。

一方、区間開閉器DM₃がONして発生した地絡電流I₀は
変電所１においても検出される。しかし地絡電流I₀はK₂
時限で消滅するので、変電所１における地絡電流検出時
限T_cがタイムアップせず（T_c＞K₁＞K₂）、変電所１は送
電を継続する。また変電所１において、送電を再開して
から地絡電流I₀を検出するまでの時間を計時することに
より、事故区間を認識することができる。すなわちこの
場合、３・Ｘ時間後に地絡電流I₀を検出するので、区間
３が事故区間であることを認識できる。

このように本実施例では、事故発生以降、健全区間で
ある区間1,2への送電を中断することなしに、事故区間
を認識し、事故区間への送電を停止することができる。

次に本発明の他の実施例を説明する。

第３図は、他の実施例による開閉器制御を示すタイム
チャートである。

この実施例では、第１図に示す自動開閉器を区間開閉
器DM₁〜DM₄および部分開閉器D₁〜D₃として配置してい
る。そして区間開閉器DM₁〜DM₄にはいずれも同一の時限
で投入遅延用時限Ｘが設定され、また各部分開閉器D₁〜
D₃にも、前段の開閉器におけるK₁時限の経過を待機する
ために、Ｘ時限の代わりに投入遅延用時限ｍが設定され
ている。このｍ時限は、たとえば約0.5秒程度に設定さ
れている。

ここで区間３における部分開閉器D₂，D₃間の箇所で、
地絡事故が発生したとする。

地絡事故が発生すると、変電所１において地絡電圧V₀
と地絡電流I₀をT_c時間継続したうえで、FCB3により送電
をOFFし、区間開閉器DM₁〜DM₄と各区間の部分開閉器D₁
〜D₃は自動的に無電圧開放（OFF）となる。この後、変
電所１はFCB3を再びONし、配電線２に電圧が印加され
る。

健全区間である区間1,2では、各開閉器がONしても地
絡電流I₀が発生しないので、区間開閉器DM₁から区間開
閉器DM₃まで所定の遅延時間をもって順次ONしていく。

区間３において、部分開閉器D₂までの部分は健全部で
あるので、区間開閉器DM₃はＸ時限をもってONし、この
後、部分開閉器D₁がｍ時限をもってONし、それぞれON状
態を維持する。

さらに部分開閉器D₁がONしてからｍ時限をもって部分
開閉器D₂もONするが、部分開閉器D₂は事故点の直前の開
閉器であるので、部分開閉器D₂がONした時点で、再び地
絡電流I₀が発生する。

部分開閉器D₂側では、前記の例における区間開閉器DM
₃と同様の動作を行い、地絡電流I₀がK₂時限継続したこ
とを確認することにより、部分開閉器D₂の後段が事故点
であることを認識し、部分開閉器D₂をOFFとすると共にO
FF状態を維持する。これにより地絡電流I₀は消滅する。

一方、地絡電流I₀は変電所１においても再び検出され
るが、地絡電流検出時限T_cがタイムアップする前に地絡
電流I₀が消滅するので、変電所１は送電を継続する。送
電を再開してから地絡電流I₀を検出するまでの時間を計
時することにより、事故区間が検出できると共に、地絡
電流を検出したことによる開放状態である旨を示す情報
を部分開閉器から受信することにより、事故点を認識す
ることが可能となる。

H.発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、地絡事故発生
後の再閉路の際に、自動開閉器側において、地絡電流を
検出し、変電所で地絡事故発生を認識する基準となるT_c
時限が経過する前に、当該開閉器を開放することによ
り、変電所のフィーダ遮断器が遮断することなく、事故
区間を認識することができる。

したがって事故区間より電源側の健全な区間における
停電が事故発生時の１回のみで済み、電力需要家に対す
る悪影響を最小限に抑えることができ、電力供給信頼性
が向上する利点がある。

また、本発明を各区間ごとに配置される部分開閉器の
制御にも適用することによって、事故区間は勿論、事故
点をも認識することが可能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る開閉器および開閉器制
御器の機能構成図、第２図は本発明の一実施例による開
閉器制御を示すタイムチャート、第３図は本発明の他の
実施例による開閉器制御を示すタイムチャート、第４図
は配電系統の概要を示す構成図、第５図は従来の開閉器
制御を示すタイムチャートである。 １…変電所、２…配電線、３…FCB、４…開閉器、５…Z
CT、６…開閉器制御器、９…電流基準値設定部、10…ア
ナログ値比較器、13…K₁時限タイマ、14…ゲート、15…
オンデレイタイマ、16…開閉器制御回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】配電系統における自動開閉器側において、
   地絡電流検出が可能となる構造とし、且つ、通常の自動
   開閉器が有している再閉路時に計時を開始する時限とは
   目的の異なるK₁なる時限を有し、変電所で地絡事故発生
   を認識する基準となるT₀時限よりこのK₁時限は短いもの
   とし、当該開閉器が投入されたときからこのK₁時限の間
   のみ、検出された地絡電流が、予め変電所の保護リレー
   回路の動作と協調できる値に設定されている設定値以上
   であった場合に、それがK₂時限継続したことを認識し
   て、変電所のフィーダ遮断器が遮断するより先に開閉器
   を開放させ、事故区間の電源側健全区間の停電が事故発
   生時の１回のみで、事故区間の認識が可能となることを
   特徴とした配電線の開閉器制御方式。
2. 【請求項２】配電系統において、比較的長いＸ時限後に
   自動投入する区間開閉器と、この区間開閉器の間に比較
   的短いｍ時限後に自動投入する部分開閉器を設けて、こ
   れらの自動開閉器はいずれも地絡電流検出が可能となる
   構造とし、且つ、通常の自動開閉器が有している再閉路
   時に計時を開始する時限とは目的の異なるK₁なる時限を
   有し、変電所で地絡事故発生を認識する基準となるT₀時
   限よりこのK₁時限は短いものとし、当該開閉器が投入さ
   れたときからこのK₁時限の間のみ、検出された地絡電流
   が、予め変電所の保護リレー回路の動作と協調できる値
   に設定されている設定値以上であった場合に、それがK₂
   時限継続したことを認識して、変電所のフィーダ遮断器
   が遮断するより先に開閉器を開放させ、事故区間の電源
   側健全区間の停電が事故発生時の１回のみで、事故区間
   の認識が可能となることを特徴とした配電線の開閉器制
   御方式。