JP2005080467A

JP2005080467A - 差動リレ−方式及び差動リレ−装置

Info

Publication number: JP2005080467A
Application number: JP2003310598A
Authority: JP
Inventors: Takanori Hayashi; 孝典林
Original assignee: TMT & D KK
Current assignee: TMT & D KK
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2003-09-02
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】内部故障状態下で外部故障検出要素が動作状態となった場合の前記リレ−出力不要ロックの発生を防止する。
【解決手段】差動電流要素１１１及び抑制電流要素１１２による差動リレ−基本機能部１１の出力時に外部故障検出要素１２が不動作であれば内部故障と判定して出力する差動リレ−装置において、前記内部故障判定出力1outと前記外部故障検出要素１２の出力12outとを入力するＡＮＤ機能３１、及びこのＡＮＤ機能３１の出力31outと前記内部故障判定出力1outとを入力するＯＲ機能３２を備え、前記ＯＲ機能３２の出力が差動リレ−装置の出力2outとなる。
【選択図】図２

Description

この発明は、差動電流要素及び抑制電流要素の出力時に外部故障検出要素が不動作であれば内部故障と判定する差動リレ−方式及び差動リレ−装置に関するものである。

電力配電線網など電力系統においては、その故障の一種別として、例えば特開平１０−４２４５５号公報（特許文献１）に見られるように、当該故障から電力系統を保護する保護リレ−装置の保護範囲内の故障である内部故障と、保護範囲外である外部故障とがある。

保護リレ−装置の保護範囲内の故障である内部故障の判定は、一般的には、図８に示してあるように、差動電流要素１１１と抑制電流要素１１２とＡＮＤ機能要素１１３とからなる差動リレ−基本機能部１１と、波形判別手段等の外部故障検出要素１２と、インヒビットＡＮＤ機能要素１３とから内部故障判定部１が構成され、該内部故障判定部１の出力が電流差動リレ−出力２となる。

前記差動電流要素１１１の出力111outと前記抑制電流要素１１２の出力112outとのＡＮＤ演算結果が動作域内にあれば前記ＡＮＤ機能要素１１３が出力113outし、即ち前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outし、当該ＡＮＤ機能要素１１３の出力状態下で、前記外部故障検出要素１２が不動作であれば前記インヒビットＡＮＤ機能要素１３が出力13outし、内部故障と判定する差動リレ−方式が採用されている。

特開平１０−４２４５５号公報（図１〜１７及びその説明）

前述のような、保護リレ−装置の保護範囲内の故障である内部故障の判定は、一般的には、差動電流要素及び抑制電流要素の出力時に波形判別手段等の外部故障検出要素が不動作であれば内部故障と判定するリレ−方式においては、例えば、図９に示すように、現に内部故障であり差動リレ−出力部２の出力2outが時点ｔ91以降出ている状態において、例えば、時点ｔ92〜ｔ93の間、強い風などによる樹木の枝の送電線への一時的接触などによって各相電流の波形が崩れた場合他一時的に外部故障状態となった場合、波形判別手段等の外部故障検出要素１２が一時的に動作状態となると、該外部故障検出要素１２の動作時間中（前記時点ｔ92〜ｔ93の間）は、現に内部故障であるにも拘わらず差動リレ−出力部２の出力2outはロックされ中断してしまう（以下「リレ−出力不要ロック」と呼称する）場合が生じる。その結果、差動リレ−出力2outにより動作する能動要素（例えば、故障点切り離しを行う遮断器や開閉器、内部故障警報表示装置など）の動作遅れが生じたり、電流差動リレ−出力回数に基づいて管理される内部故障回数管理デ−タが、前記リレ−出力不要ロックによりその前後のリレ−出力を２回とカウントすることから実内部故障回数より多い内部故障回数を記録してしまう不都合が生じたりする。

この発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、内部故障状態下で外部故障検出要素が動作状態となった場合の前記リレ−出力不要ロックの発生を防止することを目的とするものである。

この発明に係る差動リレ−方式は、差動電流要素及び抑制電流要素による差動リレ−基本機能部の出力時に外部故障検出要素が不動作であれば内部故障と判定する差動リレ−方式において、前記外部故障検出要素が動作する電力系統状態の場合に当該電力系統状態の場合の前記差動電流要素及び抑制電流要素による差動リレ−基本機能部の出力を保持させるものである。

また、この発明に係る差動リレ−装置は、差動電流要素及び抑制電流要素による差動リレ−基本機能部の出力時に外部故障検出要素が不動作であれば内部故障と判定して出力する差動リレ−装置において、前記内部故障判定出力と前記外部故障検出要素の出力とを入力するＡＮＤ機能、及びこのＡＮＤ機能の出力と前記内部故障判定出力とを入力するＯＲ機能を備え、前記ＯＲ機能の出力が差動リレ−装置の出力となるものである。

この発明に係る差動リレ−方式は、差動電流要素及び抑制電流要素による差動リレ−基本機能部の出力時に外部故障検出要素が不動作であれば内部故障と判定する差動リレ−方式において、前記外部故障検出要素が動作する電力系統状態の場合に当該電力系統状態の場合の前記差動電流要素及び抑制電流要素による差動リレ−基本機能部の出力を保持させるので、内部故障状態下で外部故障検出要素が動作状態となった場合のリレ−出力不要ロックの発生を防止することができる効果がある。

また、この発明に係る差動リレ−装置は、差動電流要素及び抑制電流要素による差動リレ−基本機能部の出力時に外部故障検出要素が不動作であれば内部故障と判定して出力する差動リレ−装置において、前記内部故障判定出力と前記外部故障検出要素の出力とを入力するＡＮＤ機能、及びこのＡＮＤ機能の出力と前記内部故障判定出力とを入力するＯＲ機能を備え、前記ＯＲ機能の出力が差動リレ−装置の出力となるので、内部故障状態下で外部故障検出要素が動作状態となった場合のリレ−出力不要ロックの発生を防止する具体的な差動リレ−装置を実現することができる効果がある。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図１〜図７により説明する。図１は差動リレ−の全体システム図、図２は図１におけるリレ−機能部の機能構成ブロック図である。図３〜図７は図２における各部の出力状態を示す図で、図３は前述の図８と同じ系統状態の場合（内部故障期間中に外部故障が発生した場合）の各部の出力状態を示す図、図４は例えば外部故障期間中にＣＴ飽和が発生した場合の各部の出力状態を示す図、図５は例えば外部故障から内部故障への移行時にチャタリングが発生した場合の各部の出力状態を示す図、図６は例えば内部故障期間中から期間後亘って外部事故が発生している期間中にチャタリングが発生した場合の各部の出力状態を示す図、図７は例えば内部故障期間中に外部事故が発生している期間中にチャタリングが発生した場合の各部の出力状態を示す図である。

電力系統における差動リレ−方式は、図１に示すように、母線ＢＵＳの内部故障時に、当該母線ＢＵＳに接続の各送電線Ｌ１，Ｌ２の各遮断器ＣＢ１，ＣＢ２をトリップして内部故障の母線を電力系統から切り離すために、差動リレ−装置Ｒｙｄを設け、当該差動リレ−装置Ｒｙｄのリレ−機能部Ｒｙｆが各送電線Ｌ１，Ｌ２の電流から内部故障の有無を判定し、外部故障時には前記差動リレ−装置Ｒｙｄの前記リレ−機能部Ｒｙｆは動作出力を出さず、内部故障時に動作出力を出し、当該動作出力が、対応する遮断器ＣＢ１，ＣＢ２のトリップ指令信号となる。

なお、差動リレ−装置Ｒｙｄの動作出力は、前述のような遮断器トリップ指令として使用されるだけでなく、内部故障警報表示装置（図示省略）の内部故障表示指令、監視制御装置（図示省略）におけるリレ−動作履歴管理デ−タのデ−タ源、などにも使わる。

この発明の実施の形態１における差動リレ−装置は、図２に示すように、内部故障判定（従前リレ−機能部）１と差動リレ−出力部２との間に、内部故障判定部出力保持部（ラッチ機能部）３を設けたものである。

前記内部故障判定部（従前リレ−機能部）１は、周知のように、差動電流要素１１１と抑制電流要素１１２とＡＮＤ機能要素１１３とからなる差動リレ−基本機能部１１と、波形判別要素などの外部故障検出要素１２と、インヒビットＡＮＤ機能要素１３と、で構成されている。また、前記差動リレ−基本機能部１１は、周知のように、縦軸を差動電流、横軸を抑制電流とした動作特性図に基づいて出力する（前記ＡＮＤ機能要素１１３の機能により動作出力／不動作出力となる）ものである。

前記内部故障判定部出力保持部（ラッチ機能部）３は、ＡＮＤ機能要素３１と、０Ｒ機能要素と、で構成されている。

前記内部故障判定部出力保持部（ラッチ機能部）３は、図示機能構成により、前記外部故障検出要素１２が動作する電力系統状態の場合に当該電力系統状態の場合の前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２による前記差動リレ−基本機能部１１の出力11outを保持させる機能を有している。

つまり、この発明の実施の形態１における差動リレ−方式は、前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２による前記差動リレ−基本機能部１１の出力時に前記外部故障検出要素１２が不動作であれば内部故障と判定する差動リレ−方式において、前記外部故障検出要素１２が動作する電力系統状態の場合に当該電力系統状態の場合の前記差動電流要素１１１及び抑制電流要素１１２による差動リレ−基本機能部１１の出力11outを保持させるものである。

また、この発明の実施の形態１における差動リレ−装置は、前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２による前記差動リレ−基本機能部１１の出力（11out）時に前記外部故障検出要素１２が不動作であれば内部故障と判定して出力1outする差動リレ−装置において、前記内部故障判定出力1outと前記外部故障検出要素１２の出力12outとを入力するＡＮＤ機能要素３１、及びこのＡＮＤ機能要素３１の出力31outと前記内部故障判定出力1outとを入力するＯＲ機能３２を備え、前記ＯＲ機能３２の出力32outが差動リレ−装置の出力2outとなるものである。

次に、電力系統の各種状態における差動リレ−装置内の各機能の出力について、図３〜図７により図１及び図２と関連付けながら説明する。

前述の図８と同じ系統状態の場合（内部故障期間中に外部故障が発生した場合）を示す図３において、図示のように、時点ｔ31において前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２が共に作動し出力111out，112outを出すと前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outする。時点ｔ31においては前記外部故障検出要素１２は不動作状態でありその出力12outは無いので、内部故障判定部１は内部故障と判定して出力1outし、該出力1outが前記ＯＲ機能要素３２に入力され、該ＯＲ機能要素３２が動作し、その出力32out（図２）が前記差動リレ−出力部２の入力2inとなり、前記差動リレ−出力部２は動作出力2outする。

時点ｔ31において、前記ＯＲ機能要素３２の出力32out（図２）は、前記外部故障検出要素１２の出力段の前記ＡＮＤ機能要素３１にも入力されるが、前記外部故障検出要素１２の出力は無いので、前記ＡＮＤ機能要素３１の出力31out（図２）は出ない。

前述の状態は、母線ＢＵＳ（図１）の内部故障状態であり、この内部故障は、図３において時点ｔ34まで続いている。

この内部故障の期間（ｔ31〜ｔ34）中に、時点ｔ32〜ｔ33の間に送電線Ｌ１やＬ２（図１）に故障状態が発生すると、前記外部故障検出要素１２が動作してその出力12outが発生する。この外部故障検出要素１２の出力12outは、前記ＡＮＤ機能要素３１に入力され、該ＡＮＤ機能要素３１には前述のように前記ＯＲ機能３２の出力32out（図２）が入力されている状態であるので、前記ＡＮＤ機能要素３１の出力32out（図２）は前記ＯＲ機能３２に入力される。

一方、前記外部故障検出要素１２の出力12outは、前記インヒビットＡＮＤ機能要素１３（図２）に入力されるので該インヒビットＡＮＤ機能要素１３（図２）の出力13outは無くなり、その出力13outの前記ＯＲ機能３２への入力は無くなるが、前述のように前記ＡＮＤ機能要素３１の出力32out（図２）が前記ＯＲ機能３２に入力されているので、前記ＯＲ機能３２はその出力32outを出し続け、即ち前記差動リレ−出力部２は入力2inされ続け、前記差動リレ−出力部２の出力2outは、図３に示されているように、外部故障期間中（外部故障検出要素１２の動作中）ｔ32〜ｔ33においても保持（ラッチ）される。

前述のように、前述の内部故障期間ｔ31〜ｔ34中に、外部故障（ｔ32〜ｔ33）が発生しても、前記差動リレ−出力部２の出力2outは外部故障（ｔ32〜ｔ33）によって中断されること無く、保持される。即ち、従来の差動リレ−方式（装置）のような「差動リレ−出力の不要ロック期間」は無くなる。

次に、例えば外部故障期間中にＣＴ飽和が発生した場合の各部の出力状態を示す図４により説明する。図４に図示のように、例えば外部故障期間ｔ43〜ｔ45中に、電流の異常急変によるＣＴ飽和が発生し、前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２が共に動作してしまい前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outを発生し、前記インヒビットＡＮＤ機能要素１３に入力された場合、外部故障期間中であり前記外部故障検出要素１２の出力12outが前記インヒビットＡＮＤ機能要素１３に入力されているので、該インヒビットＡＮＤ機能要素１３の出力13outは発生しない。従って、差動リレ−出力2outは生じない。

従って、内部故障が発生していない期間ｔ42〜ｔ47中における外部故障期間ｔ43〜ｔ45中にＣＴ飽和等により一時的に前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outを発生しても、差動リレ−出力部２はその出力2outが無い状態を保持し続ける。

なお、時点ｔ41〜ｔ42の期間は、通常の内部故障発生時の各部の動作状態を示してある。

次に、例えば外部故障から内部故障への移行時にチャタリングが発生した場合の各部の出力状態を図５により説明する。図５に図示のように、例えば前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２が共に不動作で前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outを発生していない状態下で前記外部故障検出要素１２が動作しその出力12outが出ている所謂外部故障の期間ｔ53〜ｔ57中に内部故障（前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２が共に動作し前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outを発生）がｔ55〜ｔ58が発生する所謂外部故障から内部故障への移行時に、内部故障への移行直前に電流値が動作判定基準値の閾値近傍になっている状態下で電流の微小変動が発生すると、電流が短時間（ｔ54〜ｔ55）であるが動作判定基準に入るチャタリング現象が発生した場合、前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２が共に動作してしまい前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outを出す場合がある。

この場合、前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２が共に動作してしまい前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outを発生し、前記インヒビットＡＮＤ機能要素１３に入力されても、前記外部故障期間ｔ53〜ｔ57中であり、前記外部故障検出要素１２の出力12outが前記インヒビットＡＮＤ機能要素１３に入力されているので、該インヒビットＡＮＤ機能要素１３の出力13outは発生しない。従って、差動リレ−出力2outは生じない。

従って、外部故障から内部故障への移行時に電流値が動作判定基準値の閾値近傍になっている状態下で電流の微小変動が発生して前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outを発生しても、差動リレ−出力部２はその出力2outが無い状態を保持し続ける。

時点ｔ57で外部故障が無くなると前記外部故障検出要素１２が不動作となりその出力12outが無くなる。前記外部故障検出要素１２の出力12outが無くなると、この時点では前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２が共に動作し前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outを発生しているので、前記インヒビットＡＮＤ機能要素１３が出力13outを出し、前記ＯＲ機能３２を介して前記差動リレ−出力部２の入力2inに供給され、前記差動リレ−出力部２が出力2outを出す。

なお、時点ｔ51〜ｔ52の期間は、通常の内部故障発生時の各部の動作状態を示してある。

次に、例えば内部故障期間中から期間後亘って外部事故が発生している期間中にチャタリングが発生した場合の各部の出力状態を図６により説明する。図６に図示のように、前記内部故障の期間ｔ61〜ｔ65中の時点ｔ62に外部故障が発生し、該外部故障が前記内部故障の期間ｔ61〜ｔ65終了後の時点ｔ66まで継続する状態において、電流値が動作判定基準値の閾値近傍になっている状態下で電流の微小変動が発生すると、電流が短時間（ｔ63〜ｔ64）であるが動作判定基準外となりその後ｔ64〜ｔ65に再び動作判定基準に入るチャタリング現象が発生した場合、一時的に前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２が共に不動作となり前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outが前記ｔ63〜ｔ64の間は中断し、その後のｔ64に再び前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２が共に動作し前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outを出す場合がある。

この場合、前述のように一時的に前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２が共に不動作となり前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outが前記ｔ63〜ｔ64の間は中断しても、前述の図３の場合と同じように前記差動リレ−出力部２の出力2outは、外部故障期間（外部故障検出要素１２の動作中）ｔ61〜ｔ66中は保持（ラッチ）されているので、前記ｔ63〜ｔ64の間に前記差動リレ−出力部２の出力2outが中断されることはない。

なお、時点ｔ67〜ｔ68の期間は、通常の内部故障発生時の各部の動作状態を示してある。

次に、例えば内部故障期間中に外部事故が発生している期間中にチャタリングが発生した場合の各部の出力状態を図７により説明する。図７に図示のように、前記内部故障の期間ｔ71〜ｔｔ76中の時点ｔ72〜ｔ75に外部故障が発生している状態において、該外部故障の期間ｔ72〜ｔ75中に、電流値が動作判定基準値の閾値近傍になっている状態下で電流の微小変動が発生すると、電流が短時間（ｔ73〜ｔ74）であるが動作判定基準外となりその後ｔ74〜ｔ75に再び動作判定基準に入るチャタリング現象が発生した場合、一時的に前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２が共に不動作となり前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outが前記ｔ73〜ｔ74の間は中断し、その後のｔ74に再び前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２が共に動作し前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outを出す場合がある。

この場合、前述のように一時的に前記差動電流要素１１１及び前記抑制電流要素１１２が共に不動作となり前記差動リレ−基本機能部１１が出力11outが前記ｔ73〜ｔ74の間は中断しても、前述の図３の場合と同じように前記差動リレ−出力部２の出力2outは、外部故障期間（外部故障検出要素１２の動作中）ｔ72〜ｔ75中は保持（ラッチ）されているので、前記ｔ73〜ｔ74の間に前記差動リレ−出力部２の出力2outが中断されることはない。

なお、時点ｔ77〜ｔ78の期間は、通常の内部故障発生時の各部の動作状態を示してある。

実施の形態２。
前述の実施の形態１は、図２に示すように機能ブロック図で示してあるが、機能ブロックの各機能をＳ／Ｗで実現してもよい。

この発明の実施の形態１を示す図で、差動リレ−の全体システム図である。この発明の実施の形態１を示す図で、図１におけるリレ−機能部の機能構成ブロック図である。この発明の実施の形態１を示す図で、図８と同じ系統状態の場合（内部故障期間中に外部故障が発生した場合）の各部の出力状態を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、例えば外部故障期間中にＣＴ飽和が発生した場合の各部の出力状態を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、例えば外部故障から内部故障への移行時にチャタリングが発生した場合の各部の出力状態を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、例えば内部故障期間中から期間後亘って外部事故が発生している期間中にチャタリングが発生した場合の各部の出力状態を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、例えば内部故障期間中に外部事故が発生している期間中にチャタリングが発生した場合の各部の出力状態を示す図である。従来方式（装置）におけるリレ−機能部の機能構成ブロック図である。従来方式（装置）における各部の出力状態を示す図である。

符号の説明

１内部故障判定部（従前リレ−機能部）、
１１差動リレ−基本機能部、
１１１差動電流要素、
１１２抑制電流要素、
１１３ＡＮＤ機能要素、
１２外部故障検出要素、
１３インヒビットＡＮＤ機能要素、
２電流差動リレ−出力、
３内部故障判定部出力保持部（ラッチ機能部）、
３１ＡＮＤ機能要素、
３２０Ｒ機能要素、
1out 内部故障判定出力、
2out 差動リレ−装置の出力（差動リレ−出力部２の出力）、
12out 外部故障検出要素１２の出力、
31out ＡＮＤ機能３１の出力。

Claims

差動電流要素及び抑制電流要素による差動リレ−基本機能部の出力時に外部故障検出要素が不動作であれば内部故障と判定する差動リレ−方式において、前記外部故障検出要素が動作する電力系統状態の場合に当該電力系統状態の場合の前記差動電流要素及び抑制電流要素による差動リレ−基本機能部の出力を保持させることを特徴とする差動リレ−方式。
差動電流要素及び抑制電流要素による差動リレ−基本機能部の出力時に外部故障検出要素が不動作であれば内部故障と判定して出力する差動リレ−装置において、前記内部故障判定出力と前記外部故障検出要素の出力とを入力するＡＮＤ機能、及びこのＡＮＤ機能の出力と前記内部故障判定出力とを入力するＯＲ機能を備え、前記ＯＲ機能の出力が差動リレ−装置の出力となることを特徴とする差動リレ−装置。