JP2003047145A - 脱調検出継電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】脱調時の保護区間を高精度に限定することがで
き、脱調時の停電範囲を極小化することにある。 【解決手段】複数端子間を送電線にて連繋してなる電力
系統から電圧と電流とを取込んで、インピーダンスを求
めるインピーダンス演算部１３と、このインピーダンス
演算部で求められたインピーダンス軌跡の変化を捉えて
系統の脱調を検出する脱調検出判定部１４とを備えた脱
調検出継電装置において、自装置の保護区間に脱調の電
気的中心点が自端子の前方方向と、保護区間の相手端子
の前方方向にあることをそれぞれ検出したことを条件に
保護区間内の脱調と判定する保護区間内判定部１５を設
け、脱調検出判定部１４により系統の脱調が検出され、
且つ保護区間内判定部１５により保護区間内の脱調と判
定されたとき保護出力を送出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統の電圧と
電流からインピーダンスを求め、そのインピーダンスの
変化様相から系統の脱調を検出する脱調検出継電装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電力系統の脱調を検出するシステ
ムとしては、図８に示すように電気所Ａ，Ｂの母線電圧
と両電気所Ａ，Ｂ間を遮断器ＣＢを介して連繋した送電
線Ｌに流れる電流とからリレー設置点でのインピーダン
スを求め、脱調現象が発生するとインピーダンス値が時
間と共に変化することを捉えて、系統の脱調を検出し、
遮断器ＣＢにトリップ指令を与えて保護対象系統を保護
するようにしたものがある。

【０００３】この脱調検出継電器ＲＹは、図示するよう
に電気所で測定された電圧と電流をアナログ入力部１に
より取込んで、Ａ／Ｄ変換部２を介してインピーダンス
演算部３に入力し、このインピーダンス演算部３で求め
られたインピーダンスを脱調検出判定部４に入力してい
る。この脱調検出判定部４では、インピーダンス値が緩
やかに変化し続けていることで脱調を検出し、遮断器Ｃ
Ｂにトリップ指令を与えている。

【０００４】なお、系統事故の地絡，短絡事故時にはイ
ンピーダンスの変化は急峻であり、インピーダンス変化
幅が短時間であることから脱調現象と区別している。

【０００５】また、インピーダンス軌跡は正相、逆相、
零相インピーダンスの大小関係で、インピーダンス軌跡
に傾きが生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の脱調
検出継電装置においては、一般的にインピーダンス形継
電器を用いて脱調現象を捉えている。この場合、インピ
ーダンス軌跡に傾きが生じても脱調現象を確実に捉える
ようにするには、インピーダンス形継電器の脱調検出範
囲を広く整定する必要がある。

【０００７】また、脱調発生時は、脱調時の電気的中心
点がある保護区間のみ系統から分離することが望ましい
が、脱調検出範囲を広く整定すると、脱調検出区間が必
要以上に広がり、他の脱調検出継電装置の脱調検出範囲
と重なる部分が発生し、保護区間の選択性が低下するこ
とになる。

【０００８】従って、従来のインピーダンス形継電器を
用いた脱調検出継電装置において、脱調検出範囲が重な
る部分に脱調の電気的中心点がある場合には、広範囲に
亘って系統が分離されることになり、停電範囲が拡大す
るという問題が発生する。

【０００９】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、脱調検出範囲を限定し、他の脱調検出継電装
置と脱調検出範囲の重なり部分を最小範囲とすること
で、脱調時の選択性を向上させることができる脱調検出
継電装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【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、次のような手段により脱調検出継電装置を
構成する。

【００１１】請求項１に対応する発明は、複数端子間を
送電線にて連繋してなる電力系統から電圧と電流とを取
込んで、インピーダンスを求めるインピーダンス演算手
段と、このインピーダンス演算手段により求められたイ
ンピーダンス軌跡の変化を捉えて系統の脱調を検出する
脱調検出手段とを備えた脱調検出継電装置において、自
装置の保護区間に脱調の電気的中心点が自端子の前方方
向と、保護区間の相手端子の前方方向にあることをそれ
ぞれ検出したことを条件に保護区間内の脱調と判定する
機能を設け、前記脱調検出手段により系統の脱調が検出
され、且つ前記判定機能により保護区間内の脱調と判定
されたとき保護出力を送出する。

【００１２】請求項２に対応する発明は、複数端子間を
送電線にて連繋してなる電力系統から電圧と電流とを取
込んで、インピーダンスを求めるインピーダンス演算手
段と、このインピーダンス演算手段により求められたイ
ンピーダンス軌跡の変化を捉えて系統の脱調を検出する
脱調検出手段とを備えた脱調検出継電装置において、自
装置の保護区間に脱調の電気的中心点が自端子の前方方
向と、次区間を保護する端子の後方方向にあることをそ
れぞれ検出したことを条件に保護区間内の脱調と判定す
る機能を設け、前記脱調検出手段により系統の脱調が検
出され、且つ前記判定機能により保護区間内の脱調と判
定されたとき保護出力を送出する。

【００１３】請求項３に対応する発明は、複数端子間を
送電線にて連繋してなる電力系統から電圧と電流とを取
込んで、インピーダンスを求めるインピーダンス演算手
段と、このインピーダンス演算手段により求められたイ
ンピーダンス軌跡の変化を捉えて系統の脱調を検出する
脱調検出手段とを備えた脱調検出継電装置において、正
相インピーダンスの保護範囲を有し、自端子にて脱調時
の電気的中心点までの正相インピーダンスを算出し、こ
の電気的中心点までの正相インピーダンスが前記保護区
間にあることを条件に脱調と判定する機能を設け、前記
脱調検出手段により系統の脱調が検出され、且つ前記判
定機能により保護区間内の脱調と判定されたとき保護出
力を送出する。

【００１４】請求項４に対応する発明は、複数端子間を
送電線にて連繋してなる電力系統から電圧と電流とを取
込んで、インピーダンスを求めるインピーダンス演算手
段と、このインピーダンス演算手段により求められたイ
ンピーダンス軌跡の変化を捉えて系統の脱調を検出する
脱調検出手段とを備えた脱調検出継電装置において、自
端子の電圧と相手端子の電圧位相が９０°から２７０°
領域になると自装置の脱調保護区間に脱調の電気的中心
点があるとして保護区間内の脱調と判定する機能を設
け、前記脱調検出手段により系統の脱調が検出され、且
つ前記判定機能により保護区間内の脱調と判定されたと
き保護出力を送出する。

【００１５】請求項５に対応する発明は、請求項４に対
応する発明の脱調検出継電装置において、判定機能は自
端子の電圧と相手端子の電圧位相が９０°から２７０°
領域になり、且つ自端の電圧または相手端子の電圧が所
定値以下であることを条件に保護区間内の脱調と判定す
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。

【００１７】図１は本発明による脱調検出継電装置の第
１の実施の形態を示すシステム構成図である。

【００１８】図１において、Ａ，Ｂは背後に電源を有す
る電気所（以下Ａ端子、Ｂ端子と呼ぶ）で、これらＡ、
Ｂ端子の母線間はそれぞれの端子側に設けられた遮断器
ＣＢを介して送電線Ｌにより連繋されている。

【００１９】このような電力系統において、Ａ端子側の
送電線Ｌに設けられた変流器５により測定される電流
と、母線に接続された変圧器６により測定される母線電
圧とを脱調検出リレーＲＹに入力する。

【００２０】この脱調検出リレーＲＹは、上記母線電圧
及び電流とがそれぞれ入力されるアナログ入力部１１、
このアナログ入力部１１に入力された電流及び母線電圧
をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器１２、このＡ／Ｄ変
換器１２でディジタル変換された出力を取込んでインピ
ーダンスを求めるインピーダンス演算部１３、このイン
ピーダンス演算部１３で求められたインピーダンスの変
化から脱調を検出する脱調検出判定部１４、脱調時の電
気的中心点が自分の保護区間の内部にあるかを判定する
保護区間内判定部１５及びこれら脱調検出判定部１４の
出力と保護区間内判定部１５の出力との論理積をとるア
ンド回路１６とから構成されている。

【００２１】脱調検出判定部１４では、インピーダンス
軌跡の変化が時間変化に対して緩やかであれば脱調現象
を検出し、保護区間内判定部１５では脱調時の電気的中
心点が自装置の保護区間内であるか否かを検出し、アン
ド回路１６は脱調検出が保護範囲内であることを条件に
遮断器ＣＢにトリップ指令を与えている。

【００２２】図２は、図１の保護区間内判定部１５に他
端子の情報を受信する機能を設け、保護区間内の判定を
行うための構成図を示すものである。

【００２３】図２において、保護区間内の他端子から伝
送系２１を介して送られる相手端子情報２３と自端子情
報２２とを保護区間内判定部１５に入力し、脱調時の電
気的中心点が自装置の保護区間内であるか否かを検出す
る。

【００２４】次にこのような構成の脱調検出継電装置の
作用を図３により説明する。

【００２５】図３（ａ），（ｂ）において、自端子Ａの
脱調検出リレーＲＹ−Ａは、検出範囲３１ａで脱調検出
判定を行う特性３１を有する脱調検出判定要素と、前方
方向検出範囲３２ａで自端子の前方方向に電気的中心点
があることを検出する方向検出特性３２を有する方向検
出要素とを備え、また相手端子には図３（ａ），（ｃ）
に示すように保護区間の前方方向検出範囲３３ａに電気
的中心点があることを検出する方向検出特性３３を有す
る方向検出リレーＲＹ−Ｂが設けられる。

【００２６】いま、電力系統の保護区間に脱調現象が発
生すると、自端子の脱調検出判定リレーＲＹ−Ａは、脱
調検出判定部１４（図１に示す）によりインピーダンス
軌跡の変化を捉えて検出範囲３１ａで脱調検出判定を行
ない、また方向検出要素により自端子の前方方向検出範
囲３２ａに電気的中心点があることを検出して保護区間
内判定部１５（図２に示す）に入力する。

【００２７】一方、相手端子の方向検出リレーＲＹ−Ｂ
は保護区間の前方方向検出範囲３３ａに電気的中心点が
あることを検出すると、その情報が伝送系を介して自端
子の保護区間内判定部１５（図２に示す）に入力する。
すると、この保護区間内判定部１５では、自端子情報と
相手端子情報から自端子の前方方向検出範囲３２ａと相
手端子の前方方向検出範囲３３ａとの論理積をとること
で保護区間を限定することができる。

【００２８】このように脱調検出判定部１４により系統
の脱調が検出され、且つ脱調時の電気的中心が保護区間
内にあることを条件に、つまりアンド回路１６の出力に
より遮断器ＣＢにトリップ指令を与えることにより、保
護対象系統が保護される。

【００２９】したがって、保護区間内判定部１５により
脱調の方向が限定されるので、脱調時の選択性を向上さ
せることができ、もって停電範囲を最小範囲に止どめる
ことができる。

【００３０】図４は本発明による脱調検出継電装置の第
２の実施の形態における作用を説明するための図であ
り、内部外部判定に用いる手段以外は図１及び図２と同
一なので、ここではその説明を省略する。

【００３１】図４（ａ），（ｂ）において、自端子の脱
調検出リレーＲＹ−Ａは、検出範囲４１ａで脱調検出判
定を行う特性４１を有する脱調検出判定要素と、前方方
向検出範囲４２ａで自端子の前方方向に電気的中心点が
あることを検出する方向検出特性４２を有する方向検出
要素とを備え、また次の区間に図４（ａ），（ｃ）に示
すようにその後方方向検出範囲４３ａに電気的中心点が
あることを検出する後方方向検出特性４３を有する方向
検出リレーＲＹ−Ｂが設けられる。

【００３２】いま、電力系統の保護区間に脱調現象が発
生すると、自端子の脱調検出判定リレーＲＹ−Ａは、脱
調検出判定部１４（図１に示す）によりインピーダンス
軌跡の変化を捉えて検出範囲４１ａで脱調検出判定を行
ない、また方向検出要素により自端子の前方方向検出範
囲４２ａに電気的中心点があることを検出して保護区間
内判定部１５（図２に示す）に入力する。

【００３３】一方、次区間に設置された方向検出リレー
ＲＹ−Ｂはその区間の後方方向検出範囲３３ａに電気的
中心点があることを検出すると、その情報が伝送系を介
して自端子の保護区間内判定部１５（図２に示す）に入
力する。すると、この保護区間内判定部１５では、自端
子情報と次区間の方向検出リレーＲＹ−Ｂの情報とから
自端子の前方方向検出範囲３２ａと次区間の後方方向検
出範囲４３ａとの論理積をとることで保護区間を限定す
ることができる。

【００３４】したがって、保護区間内判定部１５により
脱調の方向が限定されるので、脱調時の選択性を向上さ
せることができる。

【００３５】図５は本発明による脱調検出継電装置の第
３の実施の形態における作用を説明するための図であ
り、内部外部判定に用いる手段以外は図２と同一なの
で、ここではその説明を省略する。

【００３６】図５（ａ），（ｂ）において、自端子の脱
調検出リレーＲＹは、検出範囲５１ａで脱調検出判定を
行う特性５１を有する脱調検出判定要素と、正相インピ
ーダンスでの保護範囲５２ａで脱調の電気的中心点が保
護区間にあることを検出する特性５２を有する保護区間
検出要素を備えている。

【００３７】このような特性を有する脱調検出リレーを
自端子に設置すれば、他の端子からの情報を取込まなく
ても、脱調時の保護区間を限定することができる。

【００３８】図６は本発明による脱調検出継電装置の第
４の実施の形態における作用を説明するための図であ
り、内部外部判定に用いる手段以外は図１、図２と同一
なので、ここではその説明を省略する。

【００３９】図６（ａ）において、保護区間がＡ端子か
らＢ端子の間とし、脱調時の電気的中心点が保護区間に
ある場合、Ａ端子の脱調検出リレーＲＹは、前述同様の
脱調検出判定を行う特性を有する脱調検出判定要素に加
えて、Ａ端子の電圧とＢ端子の電圧とを取込んで、同図
（ｂ）に示すように自端子の電圧Ｖ（Ａ）を基準にＶ
（Ｂ）の位相差が９０°から２７０°（第２象限と第３
象限）の領域となることを検出する機能を持たせたもの
である。

【００４０】なお、電気的中心点が保護区間外の場合
は、Ｖ（Ａ）とＶ（Ｂ）の位相差は９０°から２７０°
（第２象限と第３象限）の領域にならない。

【００４１】この場合、相手端子の電圧情報は伝送系を
介して送られ、図２に示す保護区間内判定部１５にて自
端子の電圧と相手端子の電圧とを取込み、その電圧位相
が９０°〜２７０°の領域にあることを判定すればよ
い。

【００４２】したがって、保護区間内判定部１５により
脱調の方向が限定されるので、脱調時の選択性を向上さ
せることができる。

【００４３】図７は本発明による脱調検出継電装置の第
５の実施の形態における作用を説明するための図であ
り、内部外部判定に用いる手段以外は図２，図３と同一
なので、ここではその説明を省略する。

【００４４】図７において、保護区間がＡ端子からＢ端
子の間とし、脱調時の電気的中心点が保護区間にある場
合、Ａ端子の脱調検出リレーＲＹは、前述同様の脱調検
出判定を行う特性を有する脱調検出判定要素に加えて、
Ａ端子の電圧とＢ端子の電圧とを取込んで、自端子の電
圧Ｖ（Ａ）を基準にＶ（Ｂ）の位相差が９０°から２７
０°（第２象限と第３象限）の領域となることを検出す
る機能を持たせ、さらに自端子の電圧又は相手端子の電
圧が所定値以下であることを検出する機能を持たせたも
のである。

【００４５】いま、脱調検出リレーＲＹの保護区間がＡ
端子からＢ端子の間とすると、脱調時の電気的中心点が
Ｂ端子にある場合には、Ｂ端子の電圧Ｖ（Ｂ）はほぼ０
Ｖとなる。

【００４６】同様に、脱調時の電気的中心点がＡ端子に
ある場合、Ａ端子の電圧Ｖ（Ａ）はほぼ０Ｖとなる。

【００４７】したがって、前述した第４の実施の形態と
組合せて、Ａ端子の電圧Ｖ（Ａ）またはＢ端子の電圧Ｖ
（Ｂ）が所定値以下となったことを条件に、図２の保護
区間内判定部１５を強制的に“１”とすることにより、
保護区間を限定することができる。

【００４８】なお、前述した各実施の形態では、電力系
統の電圧を電気所の母線に変圧器を接続して得る場合を
述べたが、送電線に変圧器を接続して電圧を得るように
してもよいことは言うまでもない。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、脱調
時の保護区間を高精度に限定することができ、脱調時の
停電範囲を極小化できる脱調検出継電装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による脱調検出継電装置を示すシステム
構成図。

【図２】同装置における保護区間内判定部を含むシステ
ム構成図。

【図３】本発明の第１の実施の形態の作用を説明するた
めの原理図。

【図４】本発明の第２の実施の形態の作用を説明するた
めの原理図。

【図５】本発明の第３の実施の形態の作用を説明するた
めの原理図。

【図６】本発明の第４の実施の形態の作用を説明するた
めの原理図。

【図７】本発明の第５の実施の形態の作用を説明するた
めの原理図。

【図８】従来の脱調検出継電装置の一例を示すシステム
構成図。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ…電気所 Ｌ…送電線 ＣＢ…遮断器 ＲＹ，ＲＹ−Ａ，ＲＹ−Ｂ…脱調検出リレー ５…変流器 ６…変圧器 １１…アナログ入力部 １２…Ａ／Ｄ変換部 １３…インピーダンス演算部 １４…脱調検出判定部 １５…保護区間内判定部 １６…アンド回路 ２１…伝送系 ２２…自端情報 ２３…相手端情報

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 員己 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 栢木 正弘 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 福嶋 和人 大阪府大阪市北区大淀中１丁目１番30号 株式会社東芝関西支社内 (72)発明者 森田 義昭 大阪府大阪市北区大淀中１丁目１番30号 株式会社東芝関西支社内 (72)発明者 松下 浩延 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝システムテクノロジー株式会社内 (72)発明者 松井 仁 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝システムテクノロジー株式会社内 Ｆターム(参考） 5G058 HH03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数端子間を送電線にて連繋してなる電
   力系統から電圧と電流とを取込んで、インピーダンスを
   求めるインピーダンス演算手段と、このインピーダンス
   演算手段により求められたインピーダンス軌跡の変化を
   捉えて系統の脱調を検出する脱調検出手段とを備えた脱
   調検出継電装置において、 自装置の保護区間に脱調の電気的中心点が自端子の前方
   方向と、保護区間の相手端子の前方方向にあることをそ
   れぞれ検出したことを条件に保護区間内の脱調と判定す
   る機能を設け、前記脱調検出手段により系統の脱調が検
   出され、且つ前記判定機能により保護区間内の脱調と判
   定されたとき保護出力を送出することを特徴とする脱調
   検出継電装置。
2. 【請求項２】 複数端子間を送電線にて連繋してなる電
   力系統から電圧と電流とを取込んで、インピーダンスを
   求めるインピーダンス演算手段と、このインピーダンス
   演算手段により求められたインピーダンス軌跡の変化を
   捉えて系統の脱調を検出する脱調検出手段とを備えた脱
   調検出継電装置において、 自装置の保護区間に脱調の電気的中心点が自端子の前方
   方向と、次区間を保護する端子の後方方向にあることを
   それぞれ検出したことを条件に保護区間内の脱調と判定
   する機能を設け、前記脱調検出手段により系統の脱調が
   検出され、且つ前記判定機能により保護区間内の脱調と
   判定されたとき保護出力を送出することを特徴とする脱
   調検出継電装置。
3. 【請求項３】 複数端子間を送電線にて連繋してなる電
   力系統から電圧と電流とを取込んで、インピーダンスを
   求めるインピーダンス演算手段と、このインピーダンス
   演算手段により求められたインピーダンス軌跡の変化を
   捉えて系統の脱調を検出する脱調検出手段とを備えた脱
   調検出継電装置において、 正相インピーダンスの保護範囲を有し、自端子にて脱調
   時の電気的中心点までの正相インピーダンスを算出し、
   この電気的中心点までの正相インピーダンスが前記保護
   区間にあることを条件に脱調と判定する機能を設け、前
   記脱調検出手段により系統の脱調が検出され、且つ前記
   判定機能により保護区間内の脱調と判定されたとき保護
   出力を送出することを特徴とする脱調検出継電装置。
4. 【請求項４】 複数端子間を送電線にて連繋してなる電
   力系統から電圧と電流とを取込んで、インピーダンスを
   求めるインピーダンス演算手段と、このインピーダンス
   演算手段により求められたインピーダンス軌跡の変化を
   捉えて系統の脱調を検出する脱調検出手段とを備えた脱
   調検出継電装置において、 自端子の電圧と相手端子の電圧位相が９０°から２７０
   °領域になると自装置の脱調保護区間に脱調の電気的中
   心点があるとして保護区間内の脱調と判定する機能を設
   け、前記脱調検出手段により系統の脱調が検出され、且
   つ前記判定機能により保護区間内の脱調と判定されたと
   き保護出力を送出することを特徴とする脱調検出継電装
   置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の脱調検出継電装置におい
   て、判定機能は自端子の電圧と相手端子の電圧位相が９
   ０°から２７０°領域になり、且つ自端の電圧または相
   手端子の電圧が所定値以下であることを条件に保護区間
   内の脱調と判定することを特徴とする脱調検出継電装
   置。