低圧配電系統の漏電検出装置
【課題】従来よりも簡単な方法を用いて短時間・省労力で低圧配電系統の漏電箇所を検出する。
【解決手段】漏電検出装置２０（多機能電力量計）は、零相変流器３５と、分圧器３８と、制御部２８と、通信端末２９とを備える。分圧器３８は、遠方接地極に対する中性線１１ｎの電圧を検出する。制御部２８は、中性線１１ｎの電圧に基づいて配電線路および需要家設備内の漏電の有無を判定する。制御部２８は、さらに、零相変流器３５によって検出された交流零相電流に基づいて需要家設備内の漏電の有無を判定する。通信端末２９は、配電自動化システム用の通信伝送路４１を介して制御部２８による判定結果を中央装置４０に送信する。
【解決手段】漏電検出装置２０（多機能電力量計）は、零相変流器３５と、分圧器３８と、制御部２８と、通信端末２９とを備える。分圧器３８は、遠方接地極に対する中性線１１ｎの電圧を検出する。制御部２８は、中性線１１ｎの電圧に基づいて配電線路および需要家設備内の漏電の有無を判定する。制御部２８は、さらに、零相変流器３５によって検出された交流零相電流に基づいて需要家設備内の漏電の有無を判定する。通信端末２９は、配電自動化システム用の通信伝送路４１を介して制御部２８による判定結果を中央装置４０に送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、低圧配電系統の漏電検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の低圧配電系統の地絡保護に関しては、以下の点で保安の高度化・向上に向けた施策が必要であると考えられる。
【０００３】
第１に、変圧器と需要家とを結ぶ低圧配電線路には地絡保護装置を設置することは義務付けられていない。このため、この部分の地絡事故に関する常時監視は行なわれておらず、地絡事故発生時には地絡過電圧が長時間継続することになる。
【０００４】
第２に、漏電遮断器を設置していない需要家設備内で漏電が発生した場合、漏電発生箇所の特定が困難となる場合があることが挙げられる。特に、複数の変圧器バンクのＢ種接地線を共同地線で並列に連結する多重接地配電系統の場合には、共同地線で連結された全ての変圧器バンクを対象として漏電発生箇所を特定する必要があるので、探索範囲が広がり過ぎてしまい漏電発生箇所の特定が一層困難である。
【０００５】
特開２００７−２７１６１０号公報（特許文献１）は、多重接地配電系統において地絡発生のバンクを特定する方法を開示する。この文献の方法では、複数のバンクを備えた多重接地配電線路において、あるバンクで地絡が発生したとき、バンク間の共同地線に流れる地絡電流を変流器で検出し、低圧交流配電線路のいずれかの基準とする電圧を電圧検出器で測定する。この測定した電流と電圧の位相差に基づいて各バンク間の地絡電流方向を検知することで、総合的に地絡発生バンクの位置を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２７１６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特開２００７−２７１６１０号公報（特許文献１）に記載の方法では、特殊な装置を用いて地絡発生バンクの位置を特定する必要があるので、特定に要するコストの面で課題がある。
【０００８】
この発明の目的は、低圧配電系統のうち現状では迅速な検出が困難な部分で生じた漏電を迅速に検出することが可能な漏電検出装置を提供することであり、また、低圧配電系統で漏電が生じた場合に、現状よりも簡単な方法を用いて短時間・省労力で漏電箇所を検出することが可能な漏電電検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は要約すれば、低圧配電系統の漏電検出装置であって、漏電検知部と通信部とを備える。漏電検知部は、低圧配電系統における漏電の発生を検知する。通信部は、漏電検知部による検知結果を、配電自動化システム用の通信伝送路を介して中央装置に送信する。
【００１０】
この発明の実施の一形態において、好ましくは、低圧配電系統は、２次側の中性点が接地された変圧器と、変圧器の２次側に接続される、中性線を有する配電線路とを含む。配電線路には複数の需要家設備が接続される。漏電検出装置は、配電線路のいずれかの箇所に設けられる。この場合、漏電検知部は、遠方接地極に対する中性線の電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部で検出された中性線の電圧に基づいて、配電線路および複数の需要家設備内の漏電の有無を判定する判定部とを含む。
【００１１】
好ましくは、漏電検出装置は、複数の需要家設備のうちの特定の需要家設備の受電点付近に設けられる。この場合、漏電検知部は、受電点を流れる交流零相電流を検出する零相変流器をさらに含む。判定部は、さらに、零相変流器によって検出された交流零相電流に基づいて、上記の特定の需要家設備内の漏電の有無を判定する。
【００１２】
漏電検出装置が特定の需要家設備の受電点付近に設けられる場合において、好ましくは、判定部は、零相変流器によって検出された交流零相電流のうち、低圧配電系統の基本波の成分の大きさが所定の基準値を超えた場合に、上記の特定の需要家設備内の交流回路が漏電であると判定する。
【００１３】
好ましくは、判定部は、電圧検出部で検出された電圧のうち、低圧配電系統の基本波の交流電圧成分の大きさが所定の基準値を超えた場合に、配線線路または複数の需要家設備のいずれかの交流回路が漏電であると判定する。
【００１４】
この発明の実施の他の形態において、好ましくは、低圧配電系統は、２次側の中性点が接地された変圧器と、変圧器の２次側に接続された配電線路とを含む。漏電検出装置は、配電線路のいずれかの箇所に設けられる。この場合、漏電検知部は、漏電検出装置の設置箇所を流れる交流零相電流を検出する零相変流器と、零相変流器によって検出された交流零相電流に基づいて、漏電検出装置の設置箇所よりも負荷側での漏電の有無を判定する判定部とを含む。
【００１５】
この発明の実施のさらに他の形態において、好ましくは、低圧配電系統は、２次側の中性点が接地された変圧器と、変圧器の２次側に接続された配電線路とを含む。配電線路には複数の需要家設備が接続される。漏電検出装置は、変圧器の中性点と大地とを接続する接地線に設けられる。この場合、漏電検知部は、接地線を流れる交流電流を検出する変流器と、変流器によって検出された交流電流に基づいて、配電線路および複数の需要家設備内の漏電の有無を判定する判定部とを含む。
【００１６】
この発明の実施のさらに他の形態において、好ましくは、低圧配電系統は、２次側の中性点が接地された複数の変圧器と、複数の変圧器の各中性点を接続する共同地線とを含む。この場合、漏電検出装置は、複数の変圧器の各々に対応して複数設けられる。漏電検知部は、自装置の設置箇所における共同地線を流れる交流電流を検出する変流器と、自装置の設置箇所における共同地線の交流電圧を検出する電圧検出部と、検出された交流電流または交流電圧に基づいて、共同地線に接続された複数の変圧器のいずれかのバンク内での漏電の有無を判定する判定部とを含む。通信部は、判定部による判定結果とともに、検出された交流電流および交流電圧の各波形データ、または波形データに基づく交流電流と交流電圧との位相差のデータ、または位相差のデータに基づく交流電流の方向を中央装置に送信する。
【００１７】
好ましくは、通信部は、判定部が漏電と判定した場合に、変圧器を識別する情報を中央装置に送信する。
【００１８】
もしくは、漏電検出装置が特定の需要家設備の受電点付近に設けられる場合において、通信部は、判定部が漏電と判定した場合に、上記の特定の需要家を識別する情報を中央装置に送信する。
【００１９】
もしくは、漏電検出装置が配電線路のいずれかの箇所に設けられ、設置箇所を流れる電流を検出する零相検出器を含む場合において、通信部は、判定部が漏電と判定した場合に、漏電検出装置の設置位置を表わす情報を中央装置に送信する。
【００２０】
好ましくは、漏電検出装置は、多機能電力量計に内蔵される。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、配電自動化システムと漏電検出装置（多機能電力量計）とを活用することによって、広範囲の低圧配電系統を対象として現状よりも短時間・省労力で漏電箇所の検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１による漏電検出装置２０が設けられた低圧配電系統の構成図である。
【図２】多機能電力量計２０の配置について説明するための図である。
【図３】図１の多機能電力量計２０の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２による漏電検出装置５０が設けられた低圧配電系統の構成図である。
【図５】漏電検出装置５０の配置について説明するための図である。
【図６】図４の漏電検出装置５０の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態３による漏電検出装置７０が設けられた低圧配電系統の構成図である。
【図８】図７の漏電検出装置７０の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態４による漏電検出装置８０が設けられた低圧配電系統の構成図である。
【図１０】図９の漏電検出装置８０の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。
【００２４】
＜実施の形態１＞
［低圧配電系統の構成］
図１は、この発明の実施の形態１による漏電検出装置２０が設けられた低圧配電系統の構成図である。図１の配電系統は、Ｖ結線の変圧器（柱上変圧器）２と、変圧器２の２次側に接続された配電線路１０を含む。配電線路１０には需要家設備６０が接続される。需要家設備６０の受電点付近に漏電検出装置２０としての多機能電力量計が設けられる。
【００２５】
配電線路１０は、Ｖ結線の三相４線式（電灯動力共用方式）であり、ｕ相電圧線（１２ｕ，１１ｕ）、ｖ相電圧線（１２ｖ，１１ｖ）、ｗ相電圧線（１２ｗ，１１ｗ）、および中性線（１２ｎ，１１ｎ）を含む。ｗ相電圧線は動力専用変圧器Ｔｍの出力端子５ｗに接続され、ｖ相電圧線は電灯動力共用変圧器Ｔｌの出力端子５ｖに接続される。ｕ相電圧線は、変圧器Ｔｍ，Ｔｌで共通の出力端子５ｕに接続される。ｎ相電圧線は、電灯動力共用変圧器Ｔｌの２次巻線の中点である中性点５ｎに接続される。中性点５ｎは接地される。中性点５ｎと大地ＧＮＤ１との間の接地抵抗をＲｎとする。
【００２６】
より詳しくは、配電線路１０は、変圧器の２次側に接続された交流母線１２（１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１２ｎ）と、交流母線１２に接続された複数の交流回線を含む。図１では、交流母線１２と特定の需要家設備６０とを接続する交流回線１１（１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ，１１ｎ）が図示されている。
【００２７】
需要家設備６０内の交流回路６８には、交流回線１１と負荷機器６２とを接続する単相の交流線路６４（ｕ相電圧線６４ｕ、ｖ相電圧線６４ｖ、中性線６４ｎ）が設けられる。負荷機器６２が単相２００Ｖの供給を受ける場合は、図１に示すように、負荷機器６２はｕ相電圧線６４ｕおよびｖ相電圧線６４ｖと接続される。負荷機器６２が単相１００Ｖの供給を受ける場合は、負荷機器６２は、ｕ相電圧線６４ｕおよびｖ相電圧線６４ｖのいずれか一方と中性線６４ｎと接続される。
【００２８】
［漏電検出装置（多機能電力量計）の概要］
漏電検出装置２０は、通信機能付きの多機能電力量計（電子式電力量計）に漏電検出機能を内蔵したものである。近年、通信機能を有する多機能電力量計が普及するともに、配電自動化システムが高度化した。実施の形態１による漏電検出装置２０は、このようなインフラを利用することによって漏電箇所の検出を従来よりも容易に行なうようにするものである。
【００２９】
図１の配電系統において想定される漏電箇所は様々である。図１には、配電線路１０のｗ相電圧線（１１ｗ）で漏電が生じた場合（地絡抵抗Ｒｗ）、ｖ相電圧線（１１ｖ）で漏電が生じた場合（地絡抵抗Ｒｖ）、需要家設備６０の交流回路６８のｕ相電圧線で漏電が生じた場合（地絡抵抗Ｒｕ）が図示されている。図３で詳述するように、漏電検出装置２０（以下、多機能電力量計２０とも記載する）は、配電線路１０、需要家設備６０内の交流回路６８のいずれで漏電が生じているかを特定することができる。
【００３０】
図２は、多機能電力量計２０の配置について説明するための図である。
図１と同様に、図２の低圧配電系統は、上位の電力系統１に接続された変圧器２と、変圧器２の２次側に接続された配電線路１０を含む。変圧器２の２次側の中性点は接地されている（接地抵抗をＲｎとする）。配電線路１０は、交流母線１２と、交流母線１２に接続された交流回線１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃとを有する。交流回線１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの末端には需要家設備６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃが接続される。需要家設備６０Ａ〜６０Ｃには負荷機器６２Ａ〜６２Ｃがそれぞれ設けられる。負荷機器６２Ａ〜６２Ｃは、交流線路６４Ａ〜６４Ｃをそれぞれ介して配電線路１０と接続される。
【００３１】
多機能電力量計２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは需要家設備６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃにそれぞれ対応し、対応の需要家設備の受電点（６６Ａ，６６Ｂまたは６６Ｃ）付近に設けられる。さらに、多機能電力量計２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ（子局）は、配電自動化システム用の通信伝送路４１を介して電力会社の営業所などに設けられた中央装置４０（親局）と接続される。各多機能電力量計２０は、漏電を検出した場合に、対応の需要家を識別する情報および変圧器バンクを識別する情報を中央装置４０に送信する。これによって、中央装置４０は、変圧器バンクごともしくは需要家ごとの漏電検出を遠隔・集中的に行うことができる。
【００３２】
［漏電検出装置（多機能電力量計）の詳細］
図３は、図１の多機能電力量計２０の構成を示すブロック図である。
【００３３】
図３を参照して、多機能電力量計２０は、電力の測定および電力量の積算を行なうために、計器用変圧器３１，３２と、計器用変流器３３，３４と、電力測定部２１とを含む。計器用変圧器３１はｕ相電圧線１１ｕと中性線１１ｎとの間の交流電圧Ｖｕを検出する。計器用変圧器３２はｖ相電圧線１１ｖと中性線１１ｎとの間の交流電圧Ｖｖを検出する。計器用変流器３３はｕ相電圧線１１ｕを流れる交流電流Ｉｕを検出する。計器用変流器３４はｖ相電圧線１１ｖを流れる交流電流Ｉｖを検出する。電力測定部２１には、これらの交流電圧Ｖｕ，Ｖｖを測定する交流電圧計２１，２２および交流電流Ｉｕ，Ｉｖを測定する交流電流計２３，２４が設けられる。電力測定部２１は、こられの測定値に基づいてｕ相、ｖ相の電力を算出する。
【００３４】
多機能電力量計２０は、さらに、事故判定を行なうために、零相変流器（ＺＣＴ：Zero-phase Current Transformer）３５と、分圧器（ＶＤ：Voltage Divider）３８と、事故測定部２５とを含む。零相変流器３５は、交流回線１１を流れる交流零相電流Ｉｏを測定する。分圧器３８は、中性線１１ｎと接地端子３０との間に直列接続されたコンデンサ３６，３７を含み、中性線１１ｎの電圧Ｖｎの分圧電圧を測定する。接地端子３０は漏電時において零電位とみなすことができる遠方接地極ＧＮＤ２に接続されている。事故測定部２５には、交流零相電流Ｉｏを測定する交流電流計２６と、分圧器３８の出力電圧を測定する電圧計２７とが設けられる。電圧計２７は、直流電圧および交流電圧の両方が測定可能なものである。
【００３５】
多機能電力量計２０は、さらに、制御部２８と、通信端末２９とを含む。制御部２８は、マイクロコンピュータなどによって構成され、電力測定部２１の出力データに基づいて電力量のデータを蓄積したり、事故測定部２５の出力データに基づいて漏電の有無および漏電発生箇所の特定を行なったりする。制御部２８は、さらに、通信端末２９による中央装置４０との間の通信を制御する。
【００３６】
表１は、図３の制御部２８による漏電の発生箇所の特定方法をまとめたものである。以下、表１に即して説明する。
【００３７】
【表１】
【００３８】
（１．需要家設備内の交流回路で漏電が生じた場合）
（１−１．基本波電流の検出）
図１において、交流回路６８の漏電時には、交流基本波の事故電流が、交流回路６８の地絡事故点と変圧器２の中性点との間を、大地を介して環流する。したがって、零相変流器（ＺＣＴ）によって検出された交流零相電流のうち、基本波の交流電流成分をフィルタで取出してその大きさが所定の設定基準値を超えたか否かを判定することによって、交流回路６８の漏電を検出することができる。
【００３９】
この場合、変圧器２に接続された複数の需要家設備のうち交流回路の漏電が生じた需要家設備を特定することができる。たとえば、図２において、需要家設備６０Ａの交流線路６４Ａで地絡事故が発生したとする。このとき、基本波の事故電流は、地絡事故点から、交流線路６４Ａ、配電線路１０の交流回線１１Ａ、交流母線１２、変圧器２の中性点、大地の順に流れて地絡事故点に戻る。したがって、基本波の事故電流は、需要家設備６０Ａの受電点に設けられた多機能電力量計２０Ａの零相変流器によってのみ検出され、需要家設備６０Ｂ，６０Ｃの各受電点に設けられた多機能電力量計２０Ｂ，２０Ｃの零相変流器によっては検出されない。
【００４０】
（１−２．基本波電圧の検出）
図１において、交流回路６８の漏電時には、交流基本波の事故電流が、交流回路６８の地絡事故点と変圧器２の中性点との間を、大地を介して環流する。この交流の事故電流によって中性点５ｎと大地ＧＮＤ１との間の接地抵抗Ｒｎに基本波の交流電圧が生じるので、中性線１２ｎ，１１ｎの電圧に基本波の交流電圧が重畳する。したがって、分圧器（ＶＤ）によって検出された交流電圧のうち、基本波の電圧成分をフィルタなどで取出して、その大きさが所定の設定基準値を超えたか否かを判定することによって、漏電の発生を検出することができる。ただし、変圧器２に接続されたどの需要家設備内で漏電が生じても中性線１２ｎ，１１ｎの電圧が上昇するので、基本波の交流電圧を検出する場合には、複数の需要家設備のうちで交流回路の漏電が生じた需要家設備を特定することはできない。さらに、後述する配電線路１０で漏電が生じた場合と区別することもできない。
【００４１】
（２．配電線路で漏電が生じた場合）
（２−１．基本波電圧の検出）
図１において、配電線路１０の漏電時には、交流基本波の事故電流が、配電線路１０の地絡事故点と変圧器２の中性点との間を、大地を介して環流する。この交流の事故電流によって中性点５ｎと大地ＧＮＤ１との間の接地抵抗Ｒｎに基本波の交流電圧が生じるので、中性線１２ｎ，１１ｎの電圧に基本波の交流電圧が重畳する。したがって、分圧器（ＶＤ）によって検出された交流電圧のうち、基本波の電圧成分をフィルタなどで取出して、その大きさが所定の設定基準値を超えたか否かを判定することによって、漏電の発生を検出することができる。ただし、基本波の交流電圧を利用する場合は、需要家設備６０内の交流回路６８で漏電が生じた場合と区別することはできない。
【００４２】
［実施の形態１のまとめと変形例］
このように、実施の形態１に従う漏電検出装置（多機能電力量計）２０は、遠方接地極ＧＮＤ２に対する中性線１１ｎの交流電圧を分圧器３８によって検出するとともに、需要家設備の受電点を流れる交流零相電流を零相変流器３５によって検出する。これらの検出結果に基づいて、漏電が発生したか否かを判定するとともに漏電発生箇所の特定を従来よりも短時間・省労力で行うことができる。
【００４３】
さらに、漏電検出装置（多機能電力量計）２０は、配電自動化システム用の通信伝送路４１を介して中央装置４０に漏電の発生を報知する。このとき、漏電検出装置（多機能電力量計）２０は、漏電が生じた変圧器２を識別する情報とともに、漏電が発生した需要家設備を特定可能なときには、その需要家を識別する情報を中央装置４０に送信する。これによって、中央装置４０は、変圧器バンクごともしくは需要家ごとの漏電検出を遠隔的・集中的に行なえる。
【００４４】
実施の形態１では、低圧配電系統の配電線路１０がＶ結線の三相４線式（電灯動力共用方式）のとき、ｕ相、ｖ相、ｎ相からなる単相の配電線路に接続される需要家設備内および変圧器バンクでの漏電検出について説明した。同様の方法で、図１のｕ相、ｖ相、ｗ相の三相の配電線路に接続される需要家設備内の漏電検出ができる。この場合、多機能電力量計は三相用のものを適用し、電力量計に内蔵した零相変流器（ＺＣＴ）を用いて配電系統の基本波電流を検出することによって需要家設備内の交流回路の漏電を検出する。この場合の多機能電力量計には分圧器（ＶＤ）は設けられない。
【００４５】
また、上記の実施の形態１では、低圧配電系統の配電線路１０がＶ結線電灯動力共用方式の場合について説明したが、配電方式はこれに限るものでない。たとえば、低圧配電系統は単相三線式であってもよい。
【００４６】
図２では、漏電検出装置（多機能電力量計）２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、複数の需要家設備６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃの各受電点にそれぞれ接続されていた。どの需要家設備内で漏電が発生しているかを完全に特定する必要がない場合には、漏電検出装置（多機能電力量計）をすべての需要家設備に対して設けなくてもよい。たとえば、図２で需要家設備６０Ａに対してのみ漏電検出装置（多機能電力量計）２０Ａを設けた場合には、需要家設備６０Ａ内で漏電が生じているか否かの判定と、変圧器２に接続されたバンク全体（すなわち、配電線路１０と需要家設備６０Ａ〜６０Ｃ）で漏電が生じているか否かの判定とができる。
【００４７】
＜実施の形態２＞
図４は、この発明の実施の形態２による漏電検出装置５０が設けられた低圧配電系統の構成図である。
【００４８】
図５は、漏電検出装置５０の配置について説明するための図である。図４、図５に示すように、実施の形態２による漏電検出装置５０は、変圧器２の２次側の交流母線１２に設けられる。漏電検出装置５０の接地端子５１は、遠方接地極ＧＮＤ２と接続される。漏電検出装置５０は、さらに、配電自動化システム用の通信伝送路４１を介して中央装置４０と接続され、子局として親局である中央装置４０と通信する。図４、図５のその他の点は図１、図２と同じであるので、同一または相当する部分は同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００４９】
図６は、図４の漏電検出装置５０の構成を示すブロック図である。漏電検出装置５０は、図３の漏電検出装置２０から電力量の測定を行なうため構成と零相電流の測定を行なうための構成を取除いたものである。すなわち、漏電検出装置５０は、遠方接地極ＧＮＤ２に対する中性線１２ｎの電圧を測定するための分圧器３８と、事故測定部２５Ａと、制御部２８と、通信端末２９とを含む。事故測定部２５Ａには、分圧器３８の出力電圧を測定する電圧計２７が設けられる。制御部２８は、事故測定部２５Ａの出力データに基づいて変圧器バンク内での漏電の有無を判定を行なう。制御部２８は、さらに、通信端末２９による中央装置４０との間の通信を制御する。通信端末２９は、漏電が検出された場合に、制御部２８による漏電判定結果と変圧器２を識別する情報とを中央装置４０に送信する。
【００５０】
表２に、図６の制御部２８による漏電の発生箇所の検出方法をまとめて示す。表２の内容は、表１でセンサが分圧器（ＶＤ）の場合と同じであるので詳しい説明を繰返さない。
【００５１】
【表２】
【００５２】
漏電検出装置５０は、図４、図５に示した交流母線１２に限らず、配電線路１０の任意の箇所に設けてもよい。配電線路１０のいずれの箇所に設けても、中性線１１ｎまたは１２ｎの電圧を検出することによって、変圧器バンク内での漏電の発生を検出することができる。
【００５３】
図６の漏電検出装置５０には、さらに、配電線路１０を流れる交流零相電流を検出するための零相変流器を付加してもよい。もしくは、中性線１１ｎ，１２ｎの電圧を検出するための分圧器３８に代えて配電線路１０を流れる零相電流を検出する零相変流器のみを設けてもよい。交流零相電流の基本波を検出することによって、漏電検出装置の設置位置よりも負荷側で漏電が生じているか否かを判定することができる。この場合、図６の通信端末２９は、制御部２８による漏電判定結果とともに、漏電検出装置５０の設置位置を表わす情報を中央装置４０に送信する。たとえば、漏電検出装置５０が架空配電線を流れる零相電流を検出するために電柱に設置されている場合には、その電柱を識別する情報が中央装置４０に送信される。
【００５４】
＜実施の形態３＞
図７は、この発明の実施の形態３による漏電検出装置７０が設けられた低圧配電系統の構成図である。図７に示すように、漏電検出装置７０は、変圧器２の中性点５ｎと大地ＧＮＤ１とを接続する接地線５ｅに設けられる。図７のその他の点は、図１、図４と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００５５】
図８は、図７の漏電検出装置７０の構成を示すブロック図である。漏電検出装置７０は、接地線５ｅを流れる交流電流を検出する計器用変流器（ＣＴ：Current Transformer）７２と、事故測定部２５Ｂと、制御部２８と、通信端末２９とを含む。事故測定部２５Ｂには、接地線５ｅを流れる交流電流Ｉｏを測定する電流計２６が設けられる。制御部２８は、事故測定部２５Ｂの出力データに基づいて変圧器２のバンク内での漏電の有無の判定を行なう。地絡事故時には中性線１１ｎ，１２ｎに交流電圧が発生するが、この交流電圧は中性点５ｎと大地ＧＮＤ１との間の接地線５ｅを流れる電流によって生じるので、接地線５ｅを流れる交流電流が所定の設定基準値を超えたか否かを判定することによって、変圧器２のバンク内での漏電を検出することができる。通信端末２９は、漏電が検出された場合に、制御部２８による漏電判定結果と変圧器２を識別する情報とを中央装置４０に送信する。
【００５６】
＜実施の形態４＞
図９は、この発明の実施の形態４による漏電検出装置８０が設けられた低圧配電系統の構成図である。実施の形態４の低圧配電系統は、２次側の中性点５ｎが接地された（接地抵抗をＲｎとする）Ｖ結線三相４線式の変圧器２を複数含む。図９には１つの変圧器２が代表として図示されている。各変圧器２の中性点５ｎは共同地線８２によって相互に接続される。漏電検出装置８０は、複数の変圧器２のそれぞれ対応して複数設けられる。図９のその他の点は、図１、図４、図７と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００５７】
図１０は、図９の漏電検出装置８０の構成を示すブロック図である。漏電検出装置８０は、自装置の設置箇所における共同地線８２を流れる交流電流を検出する計器用変流器７２と、遠方接地極ＧＮＤ２に接続された接地端子８１と、接地端子８１（遠方接地極ＧＮＤ２）の電圧を基準として自装置の設置箇所における共同地線８２の交流電圧Ｖｎを測定するための分圧器３８と、事故測定部２５Ｃと、制御部２８と、通信端末２９とを含む。事故測定部２５Ｃには、共同地線８２を流れる交流電流Ｉｏを測定する電流計２６と、分圧器３８の出力電圧を測定する電圧計２７とが設けられる。
【００５８】
制御部２８は、事故測定部２５Ｃの出力データに基づいて、共同地線８２に接続された複数の変圧器のいずれかのバンク内での漏電発生の有無を検知する。低圧配電系統での地絡事故時には、大地ＧＮＤ１を介して各変圧器２の接地線５ｅおよび共同地線８２に事故電流が流れる。この事故電流と接地抵抗Ｒｎとによって共同地線８２に交流電圧が発生する。したがって、制御部２８は、共同地線８２を流れる交流電流が所定の設定基準値を超えたことによって漏電の発生を検知することもできるし、共同地線８２の交流電圧が所定の設定基準値を超えたことによって漏電の発生を検知することもできる。
【００５９】
通信端末２９は、制御部２８による漏電の検知結果とともに、計器用変流器７２で測定された交流電流および交流電圧の波形データを配電自動化システム用の通信伝送路４１を介して中央装置４０に送信する。中央装置４０は、各漏電検出装置８０から送信された波形データから各漏電検出装置８０の設置箇所における電流・電圧の位相差を検出し、検出した位相差に基づいて各漏電検出装置８０の設置箇所における共同地線８２を流れる電流の方向を判定する。中央装置４０は、各漏電検出装置８０を流れる交流電流の方向を総合することによって、複数の変圧器バンクのうちどの変圧器バンクで漏電が生じたかを検知することができる。
【００６０】
上記と異なり、事故測定部２５Ｃの測定データに基づく電流・電圧の位相差の検出を制御部２８によって行ない、検出した位相差のデータを通信端末２９によって中央装置４０に送信するようにしてもよい。もしくは、電流・電圧の位相差に基づいた自装置の設置箇所における電流方向の判定までを制御部２８によって行ない、電流方向の判定結果を通信端末２９によって中央装置４０に送信するようにしてもよい。
【００６１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６２】
１ 電力系統、２ 変圧器、５ｎ 中性点、１０ 配電線路、１１ 交流回線、１１ｎ，１２ｎ 中性線、１２ 交流母線、２０ 漏電検出装置（多機能電力量計）、２８ 制御部、２９ 通信端末、３５ 零相変流器、３８ 分圧器、４０ 中央装置、４１ 配電自動化システム用の通信伝送路、５０ 漏電検出装置、６０ 需要家設備、６２ 電力変換器、６４ 交流線路、６５ 直流線路、６８ 交流回路、７０，８０ 漏電検出装置、８２ 共同地線、ＧＮＤ１ 大地、ＧＮＤ２ 遠方接地極、Ｒｄｇ，Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗ 地絡抵抗、Ｒｎ 接地抵抗、Ｔｌ 電灯動力共用変圧器、Ｔｍ 動力専用変圧器。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、低圧配電系統の漏電検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の低圧配電系統の地絡保護に関しては、以下の点で保安の高度化・向上に向けた施策が必要であると考えられる。
【０００３】
第１に、変圧器と需要家とを結ぶ低圧配電線路には地絡保護装置を設置することは義務付けられていない。このため、この部分の地絡事故に関する常時監視は行なわれておらず、地絡事故発生時には地絡過電圧が長時間継続することになる。
【０００４】
第２に、漏電遮断器を設置していない需要家設備内で漏電が発生した場合、漏電発生箇所の特定が困難となる場合があることが挙げられる。特に、複数の変圧器バンクのＢ種接地線を共同地線で並列に連結する多重接地配電系統の場合には、共同地線で連結された全ての変圧器バンクを対象として漏電発生箇所を特定する必要があるので、探索範囲が広がり過ぎてしまい漏電発生箇所の特定が一層困難である。
【０００５】
特開２００７−２７１６１０号公報（特許文献１）は、多重接地配電系統において地絡発生のバンクを特定する方法を開示する。この文献の方法では、複数のバンクを備えた多重接地配電線路において、あるバンクで地絡が発生したとき、バンク間の共同地線に流れる地絡電流を変流器で検出し、低圧交流配電線路のいずれかの基準とする電圧を電圧検出器で測定する。この測定した電流と電圧の位相差に基づいて各バンク間の地絡電流方向を検知することで、総合的に地絡発生バンクの位置を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２７１６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特開２００７−２７１６１０号公報（特許文献１）に記載の方法では、特殊な装置を用いて地絡発生バンクの位置を特定する必要があるので、特定に要するコストの面で課題がある。
【０００８】
この発明の目的は、低圧配電系統のうち現状では迅速な検出が困難な部分で生じた漏電を迅速に検出することが可能な漏電検出装置を提供することであり、また、低圧配電系統で漏電が生じた場合に、現状よりも簡単な方法を用いて短時間・省労力で漏電箇所を検出することが可能な漏電電検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は要約すれば、低圧配電系統の漏電検出装置であって、漏電検知部と通信部とを備える。漏電検知部は、低圧配電系統における漏電の発生を検知する。通信部は、漏電検知部による検知結果を、配電自動化システム用の通信伝送路を介して中央装置に送信する。
【００１０】
この発明の実施の一形態において、好ましくは、低圧配電系統は、２次側の中性点が接地された変圧器と、変圧器の２次側に接続される、中性線を有する配電線路とを含む。配電線路には複数の需要家設備が接続される。漏電検出装置は、配電線路のいずれかの箇所に設けられる。この場合、漏電検知部は、遠方接地極に対する中性線の電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部で検出された中性線の電圧に基づいて、配電線路および複数の需要家設備内の漏電の有無を判定する判定部とを含む。
【００１１】
好ましくは、漏電検出装置は、複数の需要家設備のうちの特定の需要家設備の受電点付近に設けられる。この場合、漏電検知部は、受電点を流れる交流零相電流を検出する零相変流器をさらに含む。判定部は、さらに、零相変流器によって検出された交流零相電流に基づいて、上記の特定の需要家設備内の漏電の有無を判定する。
【００１２】
漏電検出装置が特定の需要家設備の受電点付近に設けられる場合において、好ましくは、判定部は、零相変流器によって検出された交流零相電流のうち、低圧配電系統の基本波の成分の大きさが所定の基準値を超えた場合に、上記の特定の需要家設備内の交流回路が漏電であると判定する。
【００１３】
好ましくは、判定部は、電圧検出部で検出された電圧のうち、低圧配電系統の基本波の交流電圧成分の大きさが所定の基準値を超えた場合に、配線線路または複数の需要家設備のいずれかの交流回路が漏電であると判定する。
【００１４】
この発明の実施の他の形態において、好ましくは、低圧配電系統は、２次側の中性点が接地された変圧器と、変圧器の２次側に接続された配電線路とを含む。漏電検出装置は、配電線路のいずれかの箇所に設けられる。この場合、漏電検知部は、漏電検出装置の設置箇所を流れる交流零相電流を検出する零相変流器と、零相変流器によって検出された交流零相電流に基づいて、漏電検出装置の設置箇所よりも負荷側での漏電の有無を判定する判定部とを含む。
【００１５】
この発明の実施のさらに他の形態において、好ましくは、低圧配電系統は、２次側の中性点が接地された変圧器と、変圧器の２次側に接続された配電線路とを含む。配電線路には複数の需要家設備が接続される。漏電検出装置は、変圧器の中性点と大地とを接続する接地線に設けられる。この場合、漏電検知部は、接地線を流れる交流電流を検出する変流器と、変流器によって検出された交流電流に基づいて、配電線路および複数の需要家設備内の漏電の有無を判定する判定部とを含む。
【００１６】
この発明の実施のさらに他の形態において、好ましくは、低圧配電系統は、２次側の中性点が接地された複数の変圧器と、複数の変圧器の各中性点を接続する共同地線とを含む。この場合、漏電検出装置は、複数の変圧器の各々に対応して複数設けられる。漏電検知部は、自装置の設置箇所における共同地線を流れる交流電流を検出する変流器と、自装置の設置箇所における共同地線の交流電圧を検出する電圧検出部と、検出された交流電流または交流電圧に基づいて、共同地線に接続された複数の変圧器のいずれかのバンク内での漏電の有無を判定する判定部とを含む。通信部は、判定部による判定結果とともに、検出された交流電流および交流電圧の各波形データ、または波形データに基づく交流電流と交流電圧との位相差のデータ、または位相差のデータに基づく交流電流の方向を中央装置に送信する。
【００１７】
好ましくは、通信部は、判定部が漏電と判定した場合に、変圧器を識別する情報を中央装置に送信する。
【００１８】
もしくは、漏電検出装置が特定の需要家設備の受電点付近に設けられる場合において、通信部は、判定部が漏電と判定した場合に、上記の特定の需要家を識別する情報を中央装置に送信する。
【００１９】
もしくは、漏電検出装置が配電線路のいずれかの箇所に設けられ、設置箇所を流れる電流を検出する零相検出器を含む場合において、通信部は、判定部が漏電と判定した場合に、漏電検出装置の設置位置を表わす情報を中央装置に送信する。
【００２０】
好ましくは、漏電検出装置は、多機能電力量計に内蔵される。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、配電自動化システムと漏電検出装置（多機能電力量計）とを活用することによって、広範囲の低圧配電系統を対象として現状よりも短時間・省労力で漏電箇所の検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１による漏電検出装置２０が設けられた低圧配電系統の構成図である。
【図２】多機能電力量計２０の配置について説明するための図である。
【図３】図１の多機能電力量計２０の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２による漏電検出装置５０が設けられた低圧配電系統の構成図である。
【図５】漏電検出装置５０の配置について説明するための図である。
【図６】図４の漏電検出装置５０の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態３による漏電検出装置７０が設けられた低圧配電系統の構成図である。
【図８】図７の漏電検出装置７０の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態４による漏電検出装置８０が設けられた低圧配電系統の構成図である。
【図１０】図９の漏電検出装置８０の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。
【００２４】
＜実施の形態１＞
［低圧配電系統の構成］
図１は、この発明の実施の形態１による漏電検出装置２０が設けられた低圧配電系統の構成図である。図１の配電系統は、Ｖ結線の変圧器（柱上変圧器）２と、変圧器２の２次側に接続された配電線路１０を含む。配電線路１０には需要家設備６０が接続される。需要家設備６０の受電点付近に漏電検出装置２０としての多機能電力量計が設けられる。
【００２５】
配電線路１０は、Ｖ結線の三相４線式（電灯動力共用方式）であり、ｕ相電圧線（１２ｕ，１１ｕ）、ｖ相電圧線（１２ｖ，１１ｖ）、ｗ相電圧線（１２ｗ，１１ｗ）、および中性線（１２ｎ，１１ｎ）を含む。ｗ相電圧線は動力専用変圧器Ｔｍの出力端子５ｗに接続され、ｖ相電圧線は電灯動力共用変圧器Ｔｌの出力端子５ｖに接続される。ｕ相電圧線は、変圧器Ｔｍ，Ｔｌで共通の出力端子５ｕに接続される。ｎ相電圧線は、電灯動力共用変圧器Ｔｌの２次巻線の中点である中性点５ｎに接続される。中性点５ｎは接地される。中性点５ｎと大地ＧＮＤ１との間の接地抵抗をＲｎとする。
【００２６】
より詳しくは、配電線路１０は、変圧器の２次側に接続された交流母線１２（１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１２ｎ）と、交流母線１２に接続された複数の交流回線を含む。図１では、交流母線１２と特定の需要家設備６０とを接続する交流回線１１（１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ，１１ｎ）が図示されている。
【００２７】
需要家設備６０内の交流回路６８には、交流回線１１と負荷機器６２とを接続する単相の交流線路６４（ｕ相電圧線６４ｕ、ｖ相電圧線６４ｖ、中性線６４ｎ）が設けられる。負荷機器６２が単相２００Ｖの供給を受ける場合は、図１に示すように、負荷機器６２はｕ相電圧線６４ｕおよびｖ相電圧線６４ｖと接続される。負荷機器６２が単相１００Ｖの供給を受ける場合は、負荷機器６２は、ｕ相電圧線６４ｕおよびｖ相電圧線６４ｖのいずれか一方と中性線６４ｎと接続される。
【００２８】
［漏電検出装置（多機能電力量計）の概要］
漏電検出装置２０は、通信機能付きの多機能電力量計（電子式電力量計）に漏電検出機能を内蔵したものである。近年、通信機能を有する多機能電力量計が普及するともに、配電自動化システムが高度化した。実施の形態１による漏電検出装置２０は、このようなインフラを利用することによって漏電箇所の検出を従来よりも容易に行なうようにするものである。
【００２９】
図１の配電系統において想定される漏電箇所は様々である。図１には、配電線路１０のｗ相電圧線（１１ｗ）で漏電が生じた場合（地絡抵抗Ｒｗ）、ｖ相電圧線（１１ｖ）で漏電が生じた場合（地絡抵抗Ｒｖ）、需要家設備６０の交流回路６８のｕ相電圧線で漏電が生じた場合（地絡抵抗Ｒｕ）が図示されている。図３で詳述するように、漏電検出装置２０（以下、多機能電力量計２０とも記載する）は、配電線路１０、需要家設備６０内の交流回路６８のいずれで漏電が生じているかを特定することができる。
【００３０】
図２は、多機能電力量計２０の配置について説明するための図である。
図１と同様に、図２の低圧配電系統は、上位の電力系統１に接続された変圧器２と、変圧器２の２次側に接続された配電線路１０を含む。変圧器２の２次側の中性点は接地されている（接地抵抗をＲｎとする）。配電線路１０は、交流母線１２と、交流母線１２に接続された交流回線１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃとを有する。交流回線１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの末端には需要家設備６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃが接続される。需要家設備６０Ａ〜６０Ｃには負荷機器６２Ａ〜６２Ｃがそれぞれ設けられる。負荷機器６２Ａ〜６２Ｃは、交流線路６４Ａ〜６４Ｃをそれぞれ介して配電線路１０と接続される。
【００３１】
多機能電力量計２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは需要家設備６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃにそれぞれ対応し、対応の需要家設備の受電点（６６Ａ，６６Ｂまたは６６Ｃ）付近に設けられる。さらに、多機能電力量計２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ（子局）は、配電自動化システム用の通信伝送路４１を介して電力会社の営業所などに設けられた中央装置４０（親局）と接続される。各多機能電力量計２０は、漏電を検出した場合に、対応の需要家を識別する情報および変圧器バンクを識別する情報を中央装置４０に送信する。これによって、中央装置４０は、変圧器バンクごともしくは需要家ごとの漏電検出を遠隔・集中的に行うことができる。
【００３２】
［漏電検出装置（多機能電力量計）の詳細］
図３は、図１の多機能電力量計２０の構成を示すブロック図である。
【００３３】
図３を参照して、多機能電力量計２０は、電力の測定および電力量の積算を行なうために、計器用変圧器３１，３２と、計器用変流器３３，３４と、電力測定部２１とを含む。計器用変圧器３１はｕ相電圧線１１ｕと中性線１１ｎとの間の交流電圧Ｖｕを検出する。計器用変圧器３２はｖ相電圧線１１ｖと中性線１１ｎとの間の交流電圧Ｖｖを検出する。計器用変流器３３はｕ相電圧線１１ｕを流れる交流電流Ｉｕを検出する。計器用変流器３４はｖ相電圧線１１ｖを流れる交流電流Ｉｖを検出する。電力測定部２１には、これらの交流電圧Ｖｕ，Ｖｖを測定する交流電圧計２１，２２および交流電流Ｉｕ，Ｉｖを測定する交流電流計２３，２４が設けられる。電力測定部２１は、こられの測定値に基づいてｕ相、ｖ相の電力を算出する。
【００３４】
多機能電力量計２０は、さらに、事故判定を行なうために、零相変流器（ＺＣＴ：Zero-phase Current Transformer）３５と、分圧器（ＶＤ：Voltage Divider）３８と、事故測定部２５とを含む。零相変流器３５は、交流回線１１を流れる交流零相電流Ｉｏを測定する。分圧器３８は、中性線１１ｎと接地端子３０との間に直列接続されたコンデンサ３６，３７を含み、中性線１１ｎの電圧Ｖｎの分圧電圧を測定する。接地端子３０は漏電時において零電位とみなすことができる遠方接地極ＧＮＤ２に接続されている。事故測定部２５には、交流零相電流Ｉｏを測定する交流電流計２６と、分圧器３８の出力電圧を測定する電圧計２７とが設けられる。電圧計２７は、直流電圧および交流電圧の両方が測定可能なものである。
【００３５】
多機能電力量計２０は、さらに、制御部２８と、通信端末２９とを含む。制御部２８は、マイクロコンピュータなどによって構成され、電力測定部２１の出力データに基づいて電力量のデータを蓄積したり、事故測定部２５の出力データに基づいて漏電の有無および漏電発生箇所の特定を行なったりする。制御部２８は、さらに、通信端末２９による中央装置４０との間の通信を制御する。
【００３６】
表１は、図３の制御部２８による漏電の発生箇所の特定方法をまとめたものである。以下、表１に即して説明する。
【００３７】
【表１】
【００３８】
（１．需要家設備内の交流回路で漏電が生じた場合）
（１−１．基本波電流の検出）
図１において、交流回路６８の漏電時には、交流基本波の事故電流が、交流回路６８の地絡事故点と変圧器２の中性点との間を、大地を介して環流する。したがって、零相変流器（ＺＣＴ）によって検出された交流零相電流のうち、基本波の交流電流成分をフィルタで取出してその大きさが所定の設定基準値を超えたか否かを判定することによって、交流回路６８の漏電を検出することができる。
【００３９】
この場合、変圧器２に接続された複数の需要家設備のうち交流回路の漏電が生じた需要家設備を特定することができる。たとえば、図２において、需要家設備６０Ａの交流線路６４Ａで地絡事故が発生したとする。このとき、基本波の事故電流は、地絡事故点から、交流線路６４Ａ、配電線路１０の交流回線１１Ａ、交流母線１２、変圧器２の中性点、大地の順に流れて地絡事故点に戻る。したがって、基本波の事故電流は、需要家設備６０Ａの受電点に設けられた多機能電力量計２０Ａの零相変流器によってのみ検出され、需要家設備６０Ｂ，６０Ｃの各受電点に設けられた多機能電力量計２０Ｂ，２０Ｃの零相変流器によっては検出されない。
【００４０】
（１−２．基本波電圧の検出）
図１において、交流回路６８の漏電時には、交流基本波の事故電流が、交流回路６８の地絡事故点と変圧器２の中性点との間を、大地を介して環流する。この交流の事故電流によって中性点５ｎと大地ＧＮＤ１との間の接地抵抗Ｒｎに基本波の交流電圧が生じるので、中性線１２ｎ，１１ｎの電圧に基本波の交流電圧が重畳する。したがって、分圧器（ＶＤ）によって検出された交流電圧のうち、基本波の電圧成分をフィルタなどで取出して、その大きさが所定の設定基準値を超えたか否かを判定することによって、漏電の発生を検出することができる。ただし、変圧器２に接続されたどの需要家設備内で漏電が生じても中性線１２ｎ，１１ｎの電圧が上昇するので、基本波の交流電圧を検出する場合には、複数の需要家設備のうちで交流回路の漏電が生じた需要家設備を特定することはできない。さらに、後述する配電線路１０で漏電が生じた場合と区別することもできない。
【００４１】
（２．配電線路で漏電が生じた場合）
（２−１．基本波電圧の検出）
図１において、配電線路１０の漏電時には、交流基本波の事故電流が、配電線路１０の地絡事故点と変圧器２の中性点との間を、大地を介して環流する。この交流の事故電流によって中性点５ｎと大地ＧＮＤ１との間の接地抵抗Ｒｎに基本波の交流電圧が生じるので、中性線１２ｎ，１１ｎの電圧に基本波の交流電圧が重畳する。したがって、分圧器（ＶＤ）によって検出された交流電圧のうち、基本波の電圧成分をフィルタなどで取出して、その大きさが所定の設定基準値を超えたか否かを判定することによって、漏電の発生を検出することができる。ただし、基本波の交流電圧を利用する場合は、需要家設備６０内の交流回路６８で漏電が生じた場合と区別することはできない。
【００４２】
［実施の形態１のまとめと変形例］
このように、実施の形態１に従う漏電検出装置（多機能電力量計）２０は、遠方接地極ＧＮＤ２に対する中性線１１ｎの交流電圧を分圧器３８によって検出するとともに、需要家設備の受電点を流れる交流零相電流を零相変流器３５によって検出する。これらの検出結果に基づいて、漏電が発生したか否かを判定するとともに漏電発生箇所の特定を従来よりも短時間・省労力で行うことができる。
【００４３】
さらに、漏電検出装置（多機能電力量計）２０は、配電自動化システム用の通信伝送路４１を介して中央装置４０に漏電の発生を報知する。このとき、漏電検出装置（多機能電力量計）２０は、漏電が生じた変圧器２を識別する情報とともに、漏電が発生した需要家設備を特定可能なときには、その需要家を識別する情報を中央装置４０に送信する。これによって、中央装置４０は、変圧器バンクごともしくは需要家ごとの漏電検出を遠隔的・集中的に行なえる。
【００４４】
実施の形態１では、低圧配電系統の配電線路１０がＶ結線の三相４線式（電灯動力共用方式）のとき、ｕ相、ｖ相、ｎ相からなる単相の配電線路に接続される需要家設備内および変圧器バンクでの漏電検出について説明した。同様の方法で、図１のｕ相、ｖ相、ｗ相の三相の配電線路に接続される需要家設備内の漏電検出ができる。この場合、多機能電力量計は三相用のものを適用し、電力量計に内蔵した零相変流器（ＺＣＴ）を用いて配電系統の基本波電流を検出することによって需要家設備内の交流回路の漏電を検出する。この場合の多機能電力量計には分圧器（ＶＤ）は設けられない。
【００４５】
また、上記の実施の形態１では、低圧配電系統の配電線路１０がＶ結線電灯動力共用方式の場合について説明したが、配電方式はこれに限るものでない。たとえば、低圧配電系統は単相三線式であってもよい。
【００４６】
図２では、漏電検出装置（多機能電力量計）２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、複数の需要家設備６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃの各受電点にそれぞれ接続されていた。どの需要家設備内で漏電が発生しているかを完全に特定する必要がない場合には、漏電検出装置（多機能電力量計）をすべての需要家設備に対して設けなくてもよい。たとえば、図２で需要家設備６０Ａに対してのみ漏電検出装置（多機能電力量計）２０Ａを設けた場合には、需要家設備６０Ａ内で漏電が生じているか否かの判定と、変圧器２に接続されたバンク全体（すなわち、配電線路１０と需要家設備６０Ａ〜６０Ｃ）で漏電が生じているか否かの判定とができる。
【００４７】
＜実施の形態２＞
図４は、この発明の実施の形態２による漏電検出装置５０が設けられた低圧配電系統の構成図である。
【００４８】
図５は、漏電検出装置５０の配置について説明するための図である。図４、図５に示すように、実施の形態２による漏電検出装置５０は、変圧器２の２次側の交流母線１２に設けられる。漏電検出装置５０の接地端子５１は、遠方接地極ＧＮＤ２と接続される。漏電検出装置５０は、さらに、配電自動化システム用の通信伝送路４１を介して中央装置４０と接続され、子局として親局である中央装置４０と通信する。図４、図５のその他の点は図１、図２と同じであるので、同一または相当する部分は同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００４９】
図６は、図４の漏電検出装置５０の構成を示すブロック図である。漏電検出装置５０は、図３の漏電検出装置２０から電力量の測定を行なうため構成と零相電流の測定を行なうための構成を取除いたものである。すなわち、漏電検出装置５０は、遠方接地極ＧＮＤ２に対する中性線１２ｎの電圧を測定するための分圧器３８と、事故測定部２５Ａと、制御部２８と、通信端末２９とを含む。事故測定部２５Ａには、分圧器３８の出力電圧を測定する電圧計２７が設けられる。制御部２８は、事故測定部２５Ａの出力データに基づいて変圧器バンク内での漏電の有無を判定を行なう。制御部２８は、さらに、通信端末２９による中央装置４０との間の通信を制御する。通信端末２９は、漏電が検出された場合に、制御部２８による漏電判定結果と変圧器２を識別する情報とを中央装置４０に送信する。
【００５０】
表２に、図６の制御部２８による漏電の発生箇所の検出方法をまとめて示す。表２の内容は、表１でセンサが分圧器（ＶＤ）の場合と同じであるので詳しい説明を繰返さない。
【００５１】
【表２】
【００５２】
漏電検出装置５０は、図４、図５に示した交流母線１２に限らず、配電線路１０の任意の箇所に設けてもよい。配電線路１０のいずれの箇所に設けても、中性線１１ｎまたは１２ｎの電圧を検出することによって、変圧器バンク内での漏電の発生を検出することができる。
【００５３】
図６の漏電検出装置５０には、さらに、配電線路１０を流れる交流零相電流を検出するための零相変流器を付加してもよい。もしくは、中性線１１ｎ，１２ｎの電圧を検出するための分圧器３８に代えて配電線路１０を流れる零相電流を検出する零相変流器のみを設けてもよい。交流零相電流の基本波を検出することによって、漏電検出装置の設置位置よりも負荷側で漏電が生じているか否かを判定することができる。この場合、図６の通信端末２９は、制御部２８による漏電判定結果とともに、漏電検出装置５０の設置位置を表わす情報を中央装置４０に送信する。たとえば、漏電検出装置５０が架空配電線を流れる零相電流を検出するために電柱に設置されている場合には、その電柱を識別する情報が中央装置４０に送信される。
【００５４】
＜実施の形態３＞
図７は、この発明の実施の形態３による漏電検出装置７０が設けられた低圧配電系統の構成図である。図７に示すように、漏電検出装置７０は、変圧器２の中性点５ｎと大地ＧＮＤ１とを接続する接地線５ｅに設けられる。図７のその他の点は、図１、図４と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００５５】
図８は、図７の漏電検出装置７０の構成を示すブロック図である。漏電検出装置７０は、接地線５ｅを流れる交流電流を検出する計器用変流器（ＣＴ：Current Transformer）７２と、事故測定部２５Ｂと、制御部２８と、通信端末２９とを含む。事故測定部２５Ｂには、接地線５ｅを流れる交流電流Ｉｏを測定する電流計２６が設けられる。制御部２８は、事故測定部２５Ｂの出力データに基づいて変圧器２のバンク内での漏電の有無の判定を行なう。地絡事故時には中性線１１ｎ，１２ｎに交流電圧が発生するが、この交流電圧は中性点５ｎと大地ＧＮＤ１との間の接地線５ｅを流れる電流によって生じるので、接地線５ｅを流れる交流電流が所定の設定基準値を超えたか否かを判定することによって、変圧器２のバンク内での漏電を検出することができる。通信端末２９は、漏電が検出された場合に、制御部２８による漏電判定結果と変圧器２を識別する情報とを中央装置４０に送信する。
【００５６】
＜実施の形態４＞
図９は、この発明の実施の形態４による漏電検出装置８０が設けられた低圧配電系統の構成図である。実施の形態４の低圧配電系統は、２次側の中性点５ｎが接地された（接地抵抗をＲｎとする）Ｖ結線三相４線式の変圧器２を複数含む。図９には１つの変圧器２が代表として図示されている。各変圧器２の中性点５ｎは共同地線８２によって相互に接続される。漏電検出装置８０は、複数の変圧器２のそれぞれ対応して複数設けられる。図９のその他の点は、図１、図４、図７と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００５７】
図１０は、図９の漏電検出装置８０の構成を示すブロック図である。漏電検出装置８０は、自装置の設置箇所における共同地線８２を流れる交流電流を検出する計器用変流器７２と、遠方接地極ＧＮＤ２に接続された接地端子８１と、接地端子８１（遠方接地極ＧＮＤ２）の電圧を基準として自装置の設置箇所における共同地線８２の交流電圧Ｖｎを測定するための分圧器３８と、事故測定部２５Ｃと、制御部２８と、通信端末２９とを含む。事故測定部２５Ｃには、共同地線８２を流れる交流電流Ｉｏを測定する電流計２６と、分圧器３８の出力電圧を測定する電圧計２７とが設けられる。
【００５８】
制御部２８は、事故測定部２５Ｃの出力データに基づいて、共同地線８２に接続された複数の変圧器のいずれかのバンク内での漏電発生の有無を検知する。低圧配電系統での地絡事故時には、大地ＧＮＤ１を介して各変圧器２の接地線５ｅおよび共同地線８２に事故電流が流れる。この事故電流と接地抵抗Ｒｎとによって共同地線８２に交流電圧が発生する。したがって、制御部２８は、共同地線８２を流れる交流電流が所定の設定基準値を超えたことによって漏電の発生を検知することもできるし、共同地線８２の交流電圧が所定の設定基準値を超えたことによって漏電の発生を検知することもできる。
【００５９】
通信端末２９は、制御部２８による漏電の検知結果とともに、計器用変流器７２で測定された交流電流および交流電圧の波形データを配電自動化システム用の通信伝送路４１を介して中央装置４０に送信する。中央装置４０は、各漏電検出装置８０から送信された波形データから各漏電検出装置８０の設置箇所における電流・電圧の位相差を検出し、検出した位相差に基づいて各漏電検出装置８０の設置箇所における共同地線８２を流れる電流の方向を判定する。中央装置４０は、各漏電検出装置８０を流れる交流電流の方向を総合することによって、複数の変圧器バンクのうちどの変圧器バンクで漏電が生じたかを検知することができる。
【００６０】
上記と異なり、事故測定部２５Ｃの測定データに基づく電流・電圧の位相差の検出を制御部２８によって行ない、検出した位相差のデータを通信端末２９によって中央装置４０に送信するようにしてもよい。もしくは、電流・電圧の位相差に基づいた自装置の設置箇所における電流方向の判定までを制御部２８によって行ない、電流方向の判定結果を通信端末２９によって中央装置４０に送信するようにしてもよい。
【００６１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６２】
１ 電力系統、２ 変圧器、５ｎ 中性点、１０ 配電線路、１１ 交流回線、１１ｎ，１２ｎ 中性線、１２ 交流母線、２０ 漏電検出装置（多機能電力量計）、２８ 制御部、２９ 通信端末、３５ 零相変流器、３８ 分圧器、４０ 中央装置、４１ 配電自動化システム用の通信伝送路、５０ 漏電検出装置、６０ 需要家設備、６２ 電力変換器、６４ 交流線路、６５ 直流線路、６８ 交流回路、７０，８０ 漏電検出装置、８２ 共同地線、ＧＮＤ１ 大地、ＧＮＤ２ 遠方接地極、Ｒｄｇ，Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗ 地絡抵抗、Ｒｎ 接地抵抗、Ｔｌ 電灯動力共用変圧器、Ｔｍ 動力専用変圧器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧配電系統における漏電の発生を検知する漏電検知部と、
前記漏電検知部による検知結果を、配電自動化システム用の通信伝送路を介して中央装置に送信するための通信部とを備える、低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項２】
前記低圧配電系統は、
２次側の中性点が接地された変圧器と、
前記変圧器の２次側に接続される、中性線を有する配電線路とを含み、
前記配電線路には複数の需要家設備が接続され、
前記漏電検出装置は、前記配電線路のいずれかの箇所に設けられ、
前記漏電検知部は、
遠方接地極に対する前記中性線の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部で検出された前記中性線の電圧に基づいて、前記配電線路および前記複数の需要家設備内の漏電の有無を判定する判定部とを含む、請求項１に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項３】
前記漏電検出装置は、前記複数の需要家設備のうちの特定の需要家設備の受電点付近に設けられ、
前記漏電検知部は、前記受電点を流れる交流零相電流を検出する零相変流器をさらに含み、
前記判定部は、さらに、前記零相変流器によって検出された交流零相電流に基づいて、前記特定の需要家設備内の漏電の有無を判定する、請求項２に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記零相変流器によって検出された交流零相電流のうち、前記低圧配電系統の基本波の成分の大きさが所定の基準値を超えた場合に、前記特定の需要家設備内の交流回路が漏電であると判定する、請求項３に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記電圧検出部で検出された電圧のうち、前記低圧配電系統の基本波の交流電圧成分の大きさが所定の基準値を超えた場合に、前記配線線路または前記複数の需要家設備のいずれかの交流回路が漏電であると判定する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項６】
前記低圧配電系統は、
２次側の中性点が接地された変圧器と、
前記変圧器の２次側に接続された配電線路とを含み、
前記漏電検出装置は、前記配電線路のいずれかの箇所に設けられ、
前記漏電検知部は、
前記漏電検出装置の設置箇所を流れる交流零相電流を検出する零相変流器と、
前記零相変流器によって検出された交流零相電流に基づいて、前記設置箇所よりも負荷側での漏電の有無を判定する判定部とを含む、請求項１に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項７】
前記低圧配電系統は、
２次側の中性点が接地された変圧器と、
前記変圧器の２次側に接続された配電線路とを含み、
前記配電線路には複数の需要家設備が接続され、
前記漏電検出装置は、前記中性点と大地とを接続する接地線に設けられ、
前記漏電検知部は、
前記接地線を流れる交流電流を検出する変流器と、
前記変流器によって検出された交流電流に基づいて、前記配電線路および前記複数の需要家設備内の漏電の有無を判定する判定部とを含む、請求項１に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項８】
前記低圧配電系統は、
２次側の中性点が接地された複数の変圧器と、
前記複数の変圧器の各中性点を接続する共同地線とを含み、
前記漏電検出装置は、前記複数の変圧器の各々に対応して複数設けられ、
前記漏電検知部は、
自装置の設置箇所における前記共同地線を流れる交流電流を検出する変流器と、
自装置の設置箇所における前記共同地線の交流電圧を検出する電圧検出部と、
検出された前記交流電流または前記交流電圧に基づいて、前記共同地線に接続された前記複数の変圧器のいずれかのバンク内での漏電の有無を判定する判定部とを含み、
前記通信部は、前記判定部による判定結果とともに、検出された前記交流電流および前記交流電圧の各波形データ、または前記波形データに基づく前記交流電流と前記交流電圧との位相差のデータ、または前記位相差のデータに基づく前記交流電流の方向を前記中央装置に送信する、請求項１に記載の漏電検出装置。
【請求項９】
前記通信部は、前記判定部が漏電と判定した場合に、前記変圧器を識別する情報を前記中央装置に送信する、請求項２，３，６，７のいずれか１項に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項１０】
前記通信部は、前記判定部が漏電と判定した場合に、前記特定の需要家を識別する情報を前記中央装置に送信する、請求項３に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項１１】
前記通信部は、前記判定部が漏電と判定した場合に、前記漏電検出装置の設置位置を表わす情報を前記中央装置に送信する、請求項６に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項１２】
前記漏電検知部は、多機能電力量計に内蔵される、請求項２〜６のいずれか１項に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項１】
低圧配電系統における漏電の発生を検知する漏電検知部と、
前記漏電検知部による検知結果を、配電自動化システム用の通信伝送路を介して中央装置に送信するための通信部とを備える、低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項２】
前記低圧配電系統は、
２次側の中性点が接地された変圧器と、
前記変圧器の２次側に接続される、中性線を有する配電線路とを含み、
前記配電線路には複数の需要家設備が接続され、
前記漏電検出装置は、前記配電線路のいずれかの箇所に設けられ、
前記漏電検知部は、
遠方接地極に対する前記中性線の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部で検出された前記中性線の電圧に基づいて、前記配電線路および前記複数の需要家設備内の漏電の有無を判定する判定部とを含む、請求項１に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項３】
前記漏電検出装置は、前記複数の需要家設備のうちの特定の需要家設備の受電点付近に設けられ、
前記漏電検知部は、前記受電点を流れる交流零相電流を検出する零相変流器をさらに含み、
前記判定部は、さらに、前記零相変流器によって検出された交流零相電流に基づいて、前記特定の需要家設備内の漏電の有無を判定する、請求項２に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記零相変流器によって検出された交流零相電流のうち、前記低圧配電系統の基本波の成分の大きさが所定の基準値を超えた場合に、前記特定の需要家設備内の交流回路が漏電であると判定する、請求項３に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記電圧検出部で検出された電圧のうち、前記低圧配電系統の基本波の交流電圧成分の大きさが所定の基準値を超えた場合に、前記配線線路または前記複数の需要家設備のいずれかの交流回路が漏電であると判定する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項６】
前記低圧配電系統は、
２次側の中性点が接地された変圧器と、
前記変圧器の２次側に接続された配電線路とを含み、
前記漏電検出装置は、前記配電線路のいずれかの箇所に設けられ、
前記漏電検知部は、
前記漏電検出装置の設置箇所を流れる交流零相電流を検出する零相変流器と、
前記零相変流器によって検出された交流零相電流に基づいて、前記設置箇所よりも負荷側での漏電の有無を判定する判定部とを含む、請求項１に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項７】
前記低圧配電系統は、
２次側の中性点が接地された変圧器と、
前記変圧器の２次側に接続された配電線路とを含み、
前記配電線路には複数の需要家設備が接続され、
前記漏電検出装置は、前記中性点と大地とを接続する接地線に設けられ、
前記漏電検知部は、
前記接地線を流れる交流電流を検出する変流器と、
前記変流器によって検出された交流電流に基づいて、前記配電線路および前記複数の需要家設備内の漏電の有無を判定する判定部とを含む、請求項１に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項８】
前記低圧配電系統は、
２次側の中性点が接地された複数の変圧器と、
前記複数の変圧器の各中性点を接続する共同地線とを含み、
前記漏電検出装置は、前記複数の変圧器の各々に対応して複数設けられ、
前記漏電検知部は、
自装置の設置箇所における前記共同地線を流れる交流電流を検出する変流器と、
自装置の設置箇所における前記共同地線の交流電圧を検出する電圧検出部と、
検出された前記交流電流または前記交流電圧に基づいて、前記共同地線に接続された前記複数の変圧器のいずれかのバンク内での漏電の有無を判定する判定部とを含み、
前記通信部は、前記判定部による判定結果とともに、検出された前記交流電流および前記交流電圧の各波形データ、または前記波形データに基づく前記交流電流と前記交流電圧との位相差のデータ、または前記位相差のデータに基づく前記交流電流の方向を前記中央装置に送信する、請求項１に記載の漏電検出装置。
【請求項９】
前記通信部は、前記判定部が漏電と判定した場合に、前記変圧器を識別する情報を前記中央装置に送信する、請求項２，３，６，７のいずれか１項に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項１０】
前記通信部は、前記判定部が漏電と判定した場合に、前記特定の需要家を識別する情報を前記中央装置に送信する、請求項３に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項１１】
前記通信部は、前記判定部が漏電と判定した場合に、前記漏電検出装置の設置位置を表わす情報を前記中央装置に送信する、請求項６に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【請求項１２】
前記漏電検知部は、多機能電力量計に内蔵される、請求項２〜６のいずれか１項に記載の低圧配電系統の漏電検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２０００２４（Ｐ２０１１−２０００２４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６４２３８（Ｐ２０１０−６４２３８）
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００２１４５６０）長谷川電機工業株式会社 (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００２１４５６０）長谷川電機工業株式会社 (25)
【Ｆターム（参考）】
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