JP2001298852A - 回線選択リレー - Google Patents

回線選択リレー

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JP2001298852A
JP2001298852A JP2000108798A JP2000108798A JP2001298852A JP 2001298852 A JP2001298852 A JP 2001298852A JP 2000108798 A JP2000108798 A JP 2000108798A JP 2000108798 A JP2000108798 A JP 2000108798A JP 2001298852 A JP2001298852 A JP 2001298852A
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relay
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voltage
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Mitsuyasu Furuse
溢泰 古瀬
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 平行2回線送電線の事故回線を回線選択リレ
ー要素のみで判定するのでは、その位相特性が事故様相
によって変化して誤判定になることがある。 【解決手段】 回線選択リレー要素Sa,Sb,Sc
は、平行2回線送電線の各相別の動作電圧と極性電圧を
それぞれ異なるものにして相別の回線間差電流の大きさ
と方向から相別に事故回線を判別する。ブラインダーリ
レーBa,Bb,Bcは、各回線選択リレー要素の事故
回線の誤判定になる位相領域をそれぞれカットできる動
作領域をもつ。シーケンス回路は、各回線選択リレー要
素の出力とブラインダーリレーの出力との論理積を得、
各出力の論理和で事故回線のしゃ断器をトリップする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、平行2回線送電線
の保護リレーに係り、特に事故様相による誤動作を防止
する回線選択リレーに関する。
【0002】
【従来の技術】高抵抗接地系の平行2回線送電線の保護
リレーとして、回線選択リレーが多く採用されている。
このリレーは、平行2回線のいずれの回線に事故があっ
たかを判別するものであり、図3に単線で示す送電線の
a相の事故判別の場合を示すように、1号線1Lと2号
線2Lのそれぞれのa相に流れる電流ベクトルIa1とI
a2(以下、電流、電圧共にベクトル量である)の差(I
a1−Ia2)の大きさと方向を回線選択リレー要素Saの
動作判定条件にして事故回線を判定し、その回線につな
がるしゃ断器CB4をトリップさせる。
【0003】同図において、電源側から見て相手端(負
荷又は電源側)の近傍が事故点Fになる場合、負荷側の
回線選択リレー要素Saでは電流差が(Ia1−Ia2)=
2I a2と大きくなって2号線2Lの事故と判定できる。
一方、電源端の回線選択リレー要素Sa’では事故点F
での事故発生には電流Ia1とIa2の差はほとんど発生し
ないため、事故発生と同時には動作できず、リレー要素
Saによる負荷端側のしゃ断器CB4のトリップで差電
流が大きくなったときに初めて動作する、いわゆる直列
引外しが行われる。
【0004】このように、回線選択リレーは、事故点に
よって電源側と負荷側のどちらかのリレー要素が先に動
作し、事故しゃ断後に他方のリレー要素がしゃ断動作す
ることが多い。したがって、両端の回線選択リレー要素
Sa、Sa’は、事故発生によって電圧が0V近くまで
低下したときにも事故回線を判定できるよう、事故直前
の電圧波形を2サイクル程度メモリに記憶保持しておく
メモリアクション機能を持たせたものがある。
【0005】しかし、このメモリアクション機能により
電圧波形を記憶できるのは、せいぜい2サイクルであ
り、相手端の回線選択リレーの動作後に自己端の回線選
択リレー要素が直列引外し動作するまでの時間以上に電
圧波形の記憶を継続させるのは難しくなる。
【0006】そこで、回線選択リレーは、動作用の電圧
と極性用の電圧を分離する方法がとられており、下記表
に示すように、a,b,c相別の回線選択リレー要素S
a,Sb,Scではそれぞれ動作電圧と極性電圧を変え
ている。
【0007】
【表1】
【0008】この表に従ったリレーシーケンスは、図4
に動作電圧と極性電圧のベクトル関係と共に示すよう
に、回線選択リレー要素Sa,Sb,Scは、a,b,
c相別に事故判定をし、その論理和で当該回線のしゃ断
器のトリップ出力を得る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図5は、回線選択リレ
ー要素Saの位相特性をR−jX座標で示したものであ
り、動作電圧(重心電圧)Va、極性電圧Vbcとし、
電流差(Ia1−Ia2)の大きさと位相から事故回線を判
別する。
【0010】同図において、動作電圧Vaと極性電圧V
bcが直角(3相平衡時又は事故の発生していない通常
時)のときは、リレー要素Saの位相特性はZ90のよう
に、あらかじめ定められた特性角θに直径をもつ円特性
になる。
【0011】しかし、2相短絡のような不平衡事故が発
生するとVaとVbcとは直角にならず、例えばa−b
相間の短絡が発生すると、VaとVbcの位相角は90
°よりも小さくなり、この位相角が45°ではリレー要
素Saの位相特性はZ45のようになり、特性角θは15
°(=60−45)に変化し、円の直径は21/2倍にま
で拡大される。
【0012】同様に、c−a相間の短絡が発生すると、
VaとVbcの位相角は90°より大きくなり、この位
相角が135°ではリレー要素Saの位相特性はZ135
のようになり、特性角θは105°(=60+45)に
変化し、円の直径は21/2倍にまで拡大される。
【0013】以上のように、平行2回線の負荷端や電源
端に設置される回線選択リレーは、その至近距離での3
相不平衡事故(例えばa相の事故点抵抗が0Ω、b,c
相の抵抗が0Ωでない)の発生では、Va,Vb,Vc
の重心電圧と回線の差電流は図6の(a)に示すように
なる。同図は、a相の抵抗が0Ωになるような3相短絡
事故の場合のベクトル図を示し、重心電圧と極性電圧の
変化によって、前記のように各相の回線選択リレー要素
Sa,Sb,Scの位相特性が変化してしまう。
【0014】このとき、2号線2Lのリレー要素の見る
インピーダンスZa(=Va/−(Ia1−Ia2)),Z
b(=Vb/−(Ib1−Ib2)),Zc(=Vc/−
(Ic1−Ic2))は、図6の(b)に示すように、ほぼ
R軸方向になる。また、1号線1Lのリレー要素の見る
インピーダンスZa,Zb,Zcは、電流方向が逆にな
るため、同図中の−Za,−Zb,−Zcのようにほぼ
−R軸方向になる。
【0015】このとき、1号線1Lのb相のリレー要素
Sbは、位相特性が第2象限の方向に変化しているた
め、−R軸成分を含むことがあり、2号線事故であるに
もかかわらず、1号線リレー要素が動作(誤動作)する
ことがある。
【0016】このような3相不平衡による回線選択リレ
ー要素の誤動作は、しゃ断器CB内部で不平衡アーク事
故が発生した場合にも起こり得る。例えば、しゃ断器と
してガス絶縁開閉装置が使用された系統において、ガス
絶縁タンク内の3相導体配列に起因して導体間に不平衡
アーク事故が発生する場合がる。
【0017】このアーク事故ではアーク抵抗が非線形で
あり、図7の(a)に示すように、各相電流が正弦波で
あってもアーク電圧が矩形波状になる。つまり、アーク
電流の流れ始めは、アーク抵抗が大きいため電圧は大き
く、アーク電流が大きくなるとアーク抵抗が小さくな
り、電圧が下がる。その後、アーク電圧は徐々に上昇す
る。このようなアーク電圧の変化は、同図の(b)に示
すような模擬波形に置き換えることができ、このアーク
電圧を入力する回線選択リレー要素Sa,Sb,Scで
は、フィルタにより基本波になる正弦波を取り出そうと
するが、アーク電圧の波形の高さaとbの比によって基
本波分が遅れ方向に最大で32.5°ずれてしまう。
【0018】このような現象から、しゃ断器でのアーク
事故で図6と同様の不平衡事故状態になり、その電圧が
アーク抵抗により図7の(b)のような電圧波形になっ
てその位相が遅れ、これは回線判定基準とする電流Ia
が進むのと等価になり、インピーダンス−Za,−Z
b,−Zcの位相はいずれも第2象限に移り、1号線リ
レー要素の誤動作になってしまう。
【0019】本発明の目的は、短絡・地絡事故での電圧
位相の変化やしゃ断器でのアークによる3相不平衡短絡
・地絡事故での電圧位相の変化にも事故回線の誤判定を
防止した回線選択リレーを提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】前記のように、回線選択
リレーは、動作電圧と極性電圧を異なるものとするが、
この両電圧の位相差が事故様相によって変化する。この
ため、例えばa相の事故点抵抗が非常に小さくなると、
リレー要素Sbの位相特性が第2象限に移動し、リレー
要素から見る逆方向のインピーダンス(−Zb)がリレ
ーの特性円内に入り、事故回線の判定を誤った誤動作に
なることがある。また、リレーの入力電圧が矩形波状に
歪む場合にもリレーの位相特性が第2象限に入り易くな
って誤動作を起こし易くなる。一方、回線選択リレー要
素Sa,Sb,Scのリレーシーケンスは、各リレー要
素の動作出力の論理和から回線をしゃ断する。
【0021】したがって、短絡又は1相地絡が発生した
場合、リレー要素Sa,Sb,Scのうち、最小限どれ
か1つのリレー要素が正常に動作すれば良く、例えば図
6の(b)では2号線のリレー要素Sa又はScが正常
に動作し、リレー要素Sbが不動作になる。しかし、1
号線のリレー要素Sbは前記のように誤動作になる。こ
の場合、1号線のリレー要素Sbの不要動作範囲をカッ
トすることで短絡・地絡事故での電圧位相の変化にも事
故回線の誤判定を防止できる。
【0022】以上のことから、本発明では、事故様相に
よって位相特性が変化するリレーの不要動作範囲をブラ
インダーリレー等でカットすることで事故回線を誤って
判定するのを防止したもので、以下の構成を特徴とす
る。
【0023】動作電圧と極性電圧をそれぞれ異なるもの
にして平行2回線送電線の相別の回線間差電流の大きさ
と方向から相別に事故回線を判別し、各相の判別出力の
論理和をシーケンス回路に得て事故回線のしゃ断器をト
リップする回線選択リレーにおいて、事故様相によって
位相特性が変化することによる前記回線選択リレー要素
の事故回線の誤判定になる位相領域をそれぞれカットす
る相別のリレー要素を設けたことを特徴とする。
【0024】前記相別のリレー要素は、前記回線選択リ
レー要素別の動作電圧と極性電圧の位相比較により相電
圧に対して一定の位相範囲を動作領域とするブラインダ
ーリレーとしたことを特徴とする。
【0025】前記相別のリレー要素は、前記回線選択リ
レー要素別の動作電圧と動作電流の位相比較により動作
電圧に対して一定の位相範囲を動作領域とするブライン
ダーリレーとしたことを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態を示す
回線選択リレーのシーケンス回路図である。回線選択リ
レー要素Sa,Sb,Scは、それぞれ動作電圧と極性
電圧を異なるものにしてa,b,c相の短絡・地絡事故
に際してその回線を判定するもので、従来と同等のもの
にされる。
【0027】これら各リレー要素Sa,Sb,Scの動
作出力には事故様相による位相特性の変化で不要動作範
囲が含まれる。この不要動作による誤った回線判定を防
止するため、各リレー要素Sa,Sb,Scの動作出力
をそれぞれブラインダーリレーBa,Bb,Bcの出力
との論理積をとることで不要動作範囲をカットし、この
各論理積出力の論理和をとってしゃ断器のトリップ出力
を得る。
【0028】ブラインダーリレーBa,Bb,Bcとし
ては、回線選択リレー要素の入力になる動作電圧と極性
電圧の位相比較を行うことで相電圧に対して一定の位相
範囲を動作とする方式と、動作電圧と差電流の位相比較
を行うことで動作電圧に対して一定の位相範囲を動作と
する方式とする。
【0029】これら方式のブラインダーリレーは、リレ
ー要素Sa用のものでは、図2に位相特性B1又はB2
で示す動作範囲になる。
【0030】位相特性B1は、動作電圧Vaと極性電圧
Vbcの位相比較により、動作電圧Vaに対して極性電
圧Vbcの位相が進み側に30°、遅れ側に150°の
位相領域を動作範囲とする。この位相判別機能をもつブ
ラインダーリレーBaは、動作電圧Vaに対して極性電
圧Vbcが150°以上の遅れ又は30°以上の進みの
場合にリレー要素Saの動作出力を論理積でロックす
る。
【0031】すなわち、ブラインダーリレーBaは、R
−jX座標上では、図6の(b)に示す特性Bのような
動作範囲をもつリレーになり、第2象限の不要動作領域
をカットすることができる。
【0032】位相特性B2は、動作電圧Vaと差電流
(Ia1−Ia2又はIa2−Ia1)の位相比較により、動作
電圧Vaに対して差電流(Ia1−Ia2)の位相を進み側
に60°、遅れ側に120°の動作範囲とする。この位
相判別機能をもつブラインダーリレーBaによっても、
R−jX座標上では、図6の(b)に示す特性Bのよう
な動作範囲をもつリレーになり、第2象限の不要動作領
域をカットすることができる。
【0033】なお、ブラインダーリレーBa,Bb,B
cは、いずれの方式においても、回線選択リレー要素S
a,Sb,Scの入力になる動作電圧、動作電流の組み
合わせによる位相比較するリレー構成で済み、その特性
の実現は容易である。特に、近年のディジタル形リレー
においては、ブラインダーリレー及びシーケンス回路共
にソフトウェアのみの追加、修正で容易に実現できる。
【0034】なお、本実施形態では、ブラインダーリレ
ーによって各回線選択リレー要素の不要動作領域をカッ
トする場合を示したが、電圧と電圧の位相比較リレーや
電流と電圧による方向判別リレーなどをSa,Sb,S
cリレーとは別置きにするなどして同等の作用効果を得
ることができる。
【0035】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、事故様
相によって位相特性が変化するリレーの不要動作範囲を
ブラインダーリレー等でカットするようにしたため、短
絡・地絡事故での電圧位相の変化やしゃ断器でのアーク
による3相不平衡短絡・地絡事故での電圧位相の変化に
も事故回線の誤判定を防止できる。
【0036】また、各回線選択リレー要素の不要動作領
域をカットするブラインダーリレー等は、回線選択リレ
ー要素の入力になる電圧、電流の組み合わせによる位相
比較で済み、装置構成が複雑になることはない。特に、
ディジタル形リレーにおいては、追加されるブラインダ
ーリレーやシーケンス回路をソフトウェアの追加・修正
のみで済み、容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す回線選択リレーのシー
ケンス回路図。
【図2】実施形態におけるブラインダーリレーの位相特
性。
【図3】平行2回線と回線選択リレーの説明図。
【図4】従来の回線選択リレーのシーケンス回路図。
【図5】回線選択リレー要素Saの位相特性図。
【図6】a相の抵抗が0Ωになるような3相短絡事故時
のベクトル図(a)とリレーの見るインピーダンス
(b)。
【図7】ガス絶縁開閉装置での非線形アーク電圧波形。
【符号の説明】
Sa,Sb,Sc…回線選択リレー要素 Ba,Bb,Bc…ブラインダーリレー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動作電圧と極性電圧をそれぞれ異なるも
    のにして平行2回線送電線の相別の回線間差電流の大き
    さと方向から相別に事故回線を判別し、各相の判別出力
    の論理和をシーケンス回路に得て事故回線のしゃ断器を
    トリップする回線選択リレーにおいて、 事故様相によって位相特性が変化することによる前記回
    線選択リレー要素の事故回線の誤判定になる位相領域を
    それぞれカットする相別のリレー要素を設けたことを特
    徴とする回線選択リレー。
  2. 【請求項2】 前記相別のリレー要素は、前記回線選択
    リレー要素別の動作電圧と極性電圧の位相比較により相
    電圧に対して一定の位相範囲を動作領域とするブライン
    ダーリレーとしたことを特徴とする請求項1に記載の回
    線選択リレー。
  3. 【請求項3】 前記相別のリレー要素は、前記回線選択
    リレー要素別の動作電圧と動作電流の位相比較により動
    作電圧に対して一定の位相範囲を動作領域とするブライ
    ンダーリレーとしたことを特徴とする請求項1に記載の
    回線選択リレー。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009189090A (ja) * 2008-02-04 2009-08-20 Chugoku Electric Power Co Inc:The 保護継電システム
CN102221661A (zh) * 2011-03-22 2011-10-19 北京华东电气股份有限公司 高压接地选线装置

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