JP2008278662A - 母線保護継電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】母線保護継電装置に送電線後備保護機能に加えて、自動設定、自動整定機能を持つ母線連絡線保護機能を備えることにより経済性および省力化を図ること。
【解決手段】母線に接続されている回線および母線連絡線の電流情報、母線の電圧情報、機器の状態情報を入力し母線を保護するためのリレー演算を実行する母線保護継電手段と、前記母線連絡線の電流情報をもとに母線連絡線を保護するためのリレー演算を実行する母線連絡線保護手段と、前記電流情報のうち、回線および母線連絡線の電流の方向、大きさをもとに事故回線を特定して当該回線を遮断するためのリレー演算を実行する送電線後備保護手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は電力系統の設備を保護する変電所に設置される各種の保護継電装置において、ディジタル保護継電装置の特性を活かして複数の保護機能を一つの装置で担い、共通に入力されている情報により事故箇所の判定や、各種の設定および整定値の自動変更などにより高機能化、省力化を可能にする保護継電装置に関する。

従来、母線保護機能や母線に接続されている送電線の保護機能のバックアップ機能や後備保護機能を付加した多機能の保護継電装置の技術が提案されている。たとえば、特許文献１には、送電線保護継電装置のバックアップ用保護継電装置にバックアップする複数の送電線のなかの一つを手動で指定する手段を設けて、上記バックアップ用保護継電装置を共用使用する手法が提案されている。また、特許文献２には、系統安定化装置の事故時の制御において、送電線や母線の事故状況や運用状況に情報を使用して、総合的に事故内容を判定する技術が提案されている。また、特許文献３には、送電線保護機能の動作および停電範囲を狭くするため、自端で事故を検出したとき、相手端の遮断器を転送遮断する技術が提案されている。また、特許文献４には、母線保護継電装置に本来の母線保護機能が不動作時、事故の送電線を判定して、適切な送電線の遮断器を開放する母線後備保護機能の具備させる技術が提案されている。

しかしながら、従来より異なるタイプの保護継電装置の機能を統合しようという提案は存在するものの、各機能の整定値の設定なども含めた総合的な効率化、省力化という観点では必ずしも十分とは言えない。
特開２０００−１６６０８５号公報 特開２０００−３３３３６０号公報 特開平９−０９３７８９号公報 特開２００４−２９７９６８号公報

本発明は上述のかかる事情に鑑みてなされたものであり、母線保護継電装置に送電線後備保護機能に加えて、自動設定、自動整定機能を持つ母線連絡線保護機能を備えることにより経済性および省力化を図ることができる保護継電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係わる母線保護継電装置は、母線に接続されている回線および母線連絡線の電流情報、母線の電圧および／または充停電情報（以下、単に電圧情報という。）、機器の状態情報を入力し母線を保護するためのリレー演算を実行する母線保護手段と、前記母線連絡線の電流情報をもとに母線連絡線を保護するためのリレー演算を実行する母線連絡線保護手段と、前記電流情報のうち、回線および母線連絡線の電流の方向および／または大きさをもとに事故回線を特定して当該回線を遮断するためのリレー演算を実行する送電線後備保護手段を備えたことを特徴とする。

本発明では、母線保護継電装置用に入力される上記各情報は、送電線後備保護や母線連絡線保護にも使用できるもののため、従来複数の独立した保護継電装置を一つのディジタル型の保護継電装置で母線保護、送電線後備保護、母線連絡線保護の機能をプログラムにより構築する。これによって、保護システムを経済的に実現することができる。

好ましくは、前記母線保護手段、前記母線連絡線保護手段、および、前記送電線後備保護手段は、共通の入力手段を介して電流情報、電圧情報や機器の状態情報を入力し、当該情報を用いて前記各手段のリレー演算を実行する共通の演算部で構成することによって、ハードウェアの共通化を図ることができる。

また、本発明に係わる母線保護継電装置は、さらに、入力された情報より事故の箇所を判定する事故箇所判定手段と、その出力を前記送電線後備保護手段の回線ごとの出力とＡＮＤ論理をする回線選択手段と、前記回線ごとの出力に時限手段とその出力と前記回線選択手段の出力をＯＲするＯＲ手段とを備えたことを特徴とする。

本発明では、送電線後備保護機能において、各送電線の電流方向と大小により事故箇所を判定する事故箇所判定手段により、開放すべき回線を回線選択手段で選び、信頼度を向上させ保護動作を行うことができる。

また、本発明に係る母線保護継電装置は、断路器の状態をパターン化し、各パターンと送電線後備保護、機器保護として用いる整定値とを関連付けて保存する手段と、前記パターンのいずれか一に該当するときは、前記母線連絡線保護手段の整定値を前記パターンに関連付けられた整定値に変更する手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明では、パターン以外の場合には、常時整定（設定・整定値）の状態にしておいて、パターンに該当した場合は、送電線後備保護、機器保護としての設定および整定値にセットする。

また、本発明に係わる母線保護継電装置は、さらに母線、遮断器、断路器の状態より母線連絡線保護手段の設定と整定値を自動的に変更する自動設定・整定値設定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明では、複母線が母線連絡遮断器で接続されている状態で、さらに片方の母線に送電線、機器が唯1回線接続されている状態の時は、前記母線連絡線保護手段の整定値を前記送電線後備保護手段、機器保護手段の整定値に自動設定し、それ以外の状態のときは、従来と同様の予め手動で設定された整定値を使用することにより、前者の状態のときは、従来の後者に比べて設定変更などの操作を容易にすることができる。また、試充電を行うときは、同様に接続と母線の充電状態から試充電母線を自動選定し、選定された母線を試充電するための整定値と保護方向を自動設定することにより、設定変更などの操作を容易にすることができる。

また、本発明に係わる母線保護継電装置は、設定状態や整定値を装置のある現場、または遠方から設定および監視する設定監視手段を備えたことを特徴とする。

本発明では、前記母線保護継電装置の設定や整定値を手動での設定と、その手動または前記の自動での設定状態の監視とを装置内または現地および遠方から監視することができる。

また、本発明に係わる母線保護継電装置は、母線、遮断器、断路器の状態より、保護方向の設定と代替回線の整定値を自動的に変更する自動設定・整定値設定手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、母線に接続されている各回線に独立に設備されていた送電線後備保護継電装置と母線連絡線保護継電装置が不要となり、しかも、母線連絡線保護機能の設定や整定値が、最適な状態に自動的に設定され、また、その設定や状態を現地、および遠方で監視設定できるため、保護システムの経済性と保守性を格段に向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、第１の実施の形態による母線保護継電装置（以下、単に保護継電装置という。）の機能ブロック図である。

この図で、保護継電装置（以降ＢＰＸ装置と略す）１は、機器状態Ｊや、母線連絡線（以降ＢＴＳと略す）や母線に接続される送電線や機器の電圧、電流の交流量Ａ１，Ａ２，Ａ３を入力して一般的な母線保護を行う母線保護（以降ＢＰ）手段２と、前記ＢＴＳの交流量Ａ１により母線連絡遮断器を開放させて複母線の連絡を切るための母線連絡線保護（以降ＢＴＰと略す）手段３と、母線に接続される送電線主保護継電装置（以降ＬＰと略す）に対して、前記送電線交流量Ａ２により後備保護を行う送電線後備保護（以降ＬＰＫと略す）手段４と、母線に接続された送電線や機器への交流量Ａ２，Ａ３の母線より流れる電流に最大の送電線を事故箇所と判定する事故箇所判定手段５と、前記ＢＴＰ手段３の代替保護する区間を判定する代替保護区間判定手段６と、同じくＢＴＰ手段３の試充電母線を判定する試充電判定手段７と、前記６と７の判定結果より前記ＢＴＰ手段３の設定および整定値を自動的に選出して設定する自動設定・整定手段８と、その設定および設定された情報の監視を現場または遠方から行う設定・監視手段８Ａと、前記ＬＰＫ手段４の各回線への出力Ｋ１，・・Ｋｎと、前記事故箇所判定手段５の判定出力Ｈ１，・・Ｈｎと各ＡＮＤによる回線選択手段１０２と、同じくＬＰＫ手段の出力Ｋ１，・・・Ｋｎに各出力に時限手段１０３を接続し、前記ＢＰ手段２の各送電線向けの出力と、前記ＡＮＤ手段１０２と時限手段１０３の各出力をＯＲするＯＲ手段１０１とで構成されている。

次に図２の本発明の一実施形態の保護システム構成図と、図５の従来の保護システム構成図例を説明する。両図内の変電所内系統構成機器は、送電線Ｌ１，・・・Ｌｍと機器側の回線Ｄ１，・・・Ｄｎに、保護継電装置（ＢＰＸ装置）１または従来のＢＰ装置２用の計器用変流器（以降ＣＴと略す）５１−１，・・・５ｍ−１、６１−１，・・・６ｎ―１が挿入された後、各遮断器１１，・・・１ｍ、２１，・・・２ｎが設備され、その後ろにＢＰＸ装置１用、またはＬＰ装置２０１，・・・２０ｍ、３０１，・・・３０ｎおよび従来のＬＰＫ装置４０１，・・・４０ｍ用のＣＴ５１−２，・・・５ｍ−２、６１−２，・・・６ｎ−２を通して断路器３１ａ，・・・３ｍａ、３１ｂ，・・・３ｍｂ、４１ａ，・・・４ｎａ、４１ｂ，・・・４ｎｂを介して複母線の甲母線Ｂ１，乙母線Ｂ２に接続されている。 そして、母線連絡線Ｂｔ用として、各母線Ｂ１，Ｂ２に断路器４ｘａ、４ｘｂを介して、ＢＰＸ装置１または従来のＢＰ２用およびＢＴＰ装置５０１用のＣＴ ６ｘ−１，６ｘ−２，６ｘ−３と母線連絡遮断器２ｘで構成される。さらに各母線Ｂ１，Ｂ２には、前記各保護継電装置用の計器用変成器（以降ＰＤと略す）７ａ、７ｂが接続される。

図２に示す本発明のシステム構成と図５の従来のシステム構成との相違点は、従来の独立して装備されていたＬＰＫ装置４０１、・・・４０ｍとＢＴＰ装置５０１を無くし、その機能を従来のＢＰ装置と一体にしてＢＰＸ装置１を設けている。本発明の構成では、各回線の遮断器の母線側に挿入されたＣＴ５１−２，・・・５ｍ−２からの交流入力の代わり、母線保護機能用の反対側のＣＴ５１−１，・・・５ｍ−１からの交流入力をＬＰＫ手段４の情報として使用する。

次にＢＰＸ装置１の作用を説明する。通常時の動作は、従来のシステム構成と変わらないため説明から省く。図３と図４では、送電線Ｌ１に事故が発生し、通常ならＬＰ装置３０１が自身の遮断器１１を直ちに開放して事故が除去されるが、もしもＬＰ装置が不動作や保守等で不使用の場合、ＢＰＸ装置１のＬＰＫ手段４の後備保護機能が働き、一つまたは複数の該当遮断器への開放信号（たとえば）Ｋ１、Ｋ２が時間差をもって出力され、次の時限手段１０３および回線選択手段１０２に入力される。これと並行して事故箇所判定手段５により、電流方向が外部に流れている回線が唯一つの場合は、その回線を事故箇所として判定し、複数の回線から外部に電流が流れている場合は、その最大の電流値を流している回線を事故箇所と判定する論理により事故箇所の回線を判定する。この図では送電線のＬ１と判定してＨ１を出力する。この出力Ｈ１との前記ＬＰＫ手段４の出力Ｋ１のみにＡＮＤが成立し、ＫＨ１が出力され、次のＯＲ手段１０１を介して該当遮断器に開放指令を行う。この事故判定手段５が判定できない場合は、前記時限手段１０３の出力ＫＴ１と、またはＫＴ２が出力されてバックアップ゜動作を行う。

また、ＢＴＰ手段３は、平常時は、不使用であるが、ある回線の作業や設備の不具合等でＬＰ装置およびＬＰＫ手段が使用出来なくなる場合、その回線の保護をＢＴＰ手段が代替することがある。この代替保護する送電線、機器の保護整定値とＢＴＳ２Ｘに流れる事故電流の方向をＢＴＰ手段３の不使用中に図６に示す片方の母線に唯一つの送電線、機器が接続された場合、代替保護区間判定手段６により、その送電線、機器の保護整定値と保護方向を自動的に選んで設定され、ＢＴＰ手段３を使用にする。例えば、送電線Ｌ１が甲母線Ｂ１に唯一つ接続された状態で、この送電線Ｌ１に事故が発生した場合、このＢＴＰ手段３が予め自動整定された値で動作する。

また、試充電の操作時おいては、図７に示す論理により試充電母線判定手段７が該当母線を判定し、その母線を試充電するための整定値と保護方向をＢＴＰ手段３に設定する。この設定により試充電母線に事故発生時は、ＢＴＰ手段３がＢＴＳ２ｘを開放する。

以上、本実施の形態によれば、母線保護と、母線連絡線保護と、送電線後備保護として動作し、しかも送電線の事故箇所の判定や、母線連絡線保護の整定値を自動的に設定することにより、経済性の高いシステムと、迅速で的確な保護動作を行い、しかも保守性のよいシステムが可能となる。

本発明は、電力系統における変電所に設置される保護システムに利用することができる。

本発明の第１の実施の形態による保護継電装置の機能ブロック図である。 図１の保護継電装置のシステム構成図である。 図１の保護継電装置の一つの事故箇所判定機能図である。（その１） 図１の保護継電装置の一つの事故箇所判定機能図である。（その２） 従来の保護システムの構成図である。 本発明の代替保護区間判定の説明図である。 本発明の母線試充電保護区間判定の説明図である。

符号の説明

１ 本発明の保護継電装置
２ 母線保護手段
３ 母線連絡線保護手段
４ 送電線後備保護手段
５ 事故箇所判定手段
６ 代替保護区間判定手段
７ 試充電母線判定手段
８ 設定・整定値設定手段
８Ａ 設定監視手段
１１，・・・１ｍ、２１，・・・２ｎ、２ｘ 遮断器
３１ａ，・・・３ｍａ、３１ｂ，・・・３ｍｂ、４１ａ，・・・４ｍｂ、４ｘａ、４ｘｂ 断路器
５１-１，・・・５ｍ-１,５１−２，・・・５ｍ−２，６１−１，・・・６ｎ−１、６１−２，・・・６ｎ−２、６ｘ−１，・・・６ｘ−３ 計器用変流器
７ａ，７ｂ 計器用変成器
２０１,・・・，２０ｎ 機器保護装置
３０１,・・・，３０ｎ 送電線主保護装置
４０１,・・・，４０ｎ 送電線後備保護装置
５０１ 母線連絡保護装置
１０１ ＯＲ手段
１０２ 回線選択手段
１０３ 時限手段
Ａ１，・・・Ａ３ 交流量入力
Ｂ０，・・・Ｂｎ、Ｋ１，・・・Ｋｎ、Ｈ１，・・・Ｈｎ、ＫＴ１，・・・ＫＴｎ 出力信号
ＢＳ１、ＢＳ２ 母線
ＢＰ 母線保護装置
Ｄ１，・・・Ｄｎ 機器
Ｌ１，・・・Ｌｍ 送電線
Ｊ 機器状態信号

Claims (5)

1. 母線に接続されている回線および母線連絡線の電流情報、母線の電圧および／または充停電情報、機器の状態情報を入力し母線を保護するためのリレー演算を実行する母線保護手段と、
   前記母線連絡線の電流情報をもとに母線連絡線を保護するためのリレー演算を実行する母線連絡線保護手段と、
   前記電流情報のうち、回線および母線連絡線の電流の方向および／または大きさをもとに事故回線を特定して当該回線を遮断するためのリレー演算を実行する送電線後備保護手段と、
   を備えたことを特徴とする母線保護継電装置。
2. 前記母線保護手段、前記母線連絡線保護手段、および、前記送電線後備保護手段は、共通の入力手段を介して電流情報や機器の状態情報を入力し、当該情報を用いて前記各手段のリレー演算を実行する共通の演算部で構成されていることを特徴とする請求項１記載の母線保護継電装置。
3. 断路器の状態をパターン化し、各パターンと送電線後備保護、機器保護として用いる整定値とを関連付けて保存する手段と、
   前記パターンのいずれか一に該当するときは、前記母線連絡線保護手段の整定値を前記パターンに関連付けられた整定値に変更する手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の母線保護継電装置。
4. 前記整定値または設定状態を遠方から設定および監視する設定・監視手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の母線保護継電装置。
5. 母線、遮断器、断路器の状態に基づいて保護方向の設定と代替回線の整定値を自動的に変更する自動設定・整定値設定手段を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の母線保護継電装置。