JP2011087397A - Differential protective relay device - Google Patents
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Description
本発明は、変流器(以下「CT」と略記)飽和対策機能を有する差動保護継電装置に関する。 The present invention relates to a differential protection relay device having a current transformer (hereinafter abbreviated as “CT”) saturation countermeasure function.
従来の差動保護継電装置は、CT飽和対策機能によって、CTがある程度飽和しても、誤動作しないように構成されている。具体的には、故障を検出した際に、当該故障が外部故障であるか内部故障であるかの判定(以下「内外判定」という)を行うと共に、外部故障を検出した場合には、一定期間動作を抑制し、あるいは動作をロックする方式を採用することが一般的である。 The conventional differential protection relay device is configured not to malfunction even if CT is saturated to some extent by the CT saturation countermeasure function. Specifically, when a failure is detected, a determination is made as to whether the failure is an external failure or an internal failure (hereinafter referred to as “internal / external determination”). It is common to employ a method of suppressing the operation or locking the operation.
上記方式を適用した差動保護継電装置として、例えば下記特許文献1に示されたものがある。この特許文献1では、動作出力をロックする信号の出力段に、タイマー手段およびワンショットマルチタイマ手段を設け、これらタイマー手段およびワンショットマルチタイマ手段の出力を、装置の出力手段であるインヒビット手段の入力として動作させることによりロック時間を短縮し、外部故障から内部故障への進展時に動作出力が大幅に遅れることを防止している。
As a differential protection relay device to which the above method is applied, for example, there is one shown in
しかしながら、上記特許文献1に代表される従来の差動保護継電装置では、各相毎個別に内外判定を行っているため、例えば1相故障の場合に当該故障相の影響が他相の健全相にも及ぶ場合があり、当該他相の健全相でも外部故障を検出する可能性がある。この場合、外部故障を検出した健全相でも動作出力を一定時間ロックするので、1相外部故障から他相内部故障へと故障が進展した場合、既に外部故障を判定してしまっている健全相の動作出力が遅れるという課題があった。
However, in the conventional differential protection relay device represented by the above-mentioned
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、1相外部故障から他相内部故障へと故障進展した場合であっても、健全相における動作出力の遅れを抑制することができる差動保護継電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and even when a failure progresses from a one-phase external failure to another phase internal failure, a differential that can suppress a delay in operation output in a healthy phase An object is to provide a protective relay device.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる差動保護継電装置は、保護対象母線に接続される各線路に設置された各変流器から得られる線路電流を用いて演算される差動電流に基づいて故障の有無を検出する故障検出部と、前記各線路電流および前記差動電流に基づいて前記故障が外部故障か否かを検出する外部故障検出部と、前記外部故障検出部が外部故障であるとした検出状態を引き延ばす外部故障検出状態延長部と、前記外部故障検出状態延長部の出力により前記故障検出部からの動作出力をロックする動作出力ロック部と、前記各線路電流に基づいて外部故障における故障相を判別すると共に、当該故障相に対応する前記外部故障検出状態延長部の処理の有効/無効を制御する故障相処理起動制御部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the differential protection relay device according to the present invention uses a line current obtained from each current transformer installed in each line connected to the bus to be protected. A failure detection unit that detects the presence or absence of a failure based on the calculated differential current; an external failure detection unit that detects whether the failure is an external failure based on the line current and the differential current; and An external failure detection state extension unit that extends the detection state that the external failure detection unit is an external failure, and an operation output lock unit that locks the operation output from the failure detection unit by the output of the external failure detection state extension unit, A fault phase process activation control unit that determines a fault phase in an external fault based on each line current and controls the validity / invalidity of the processing of the external fault detection state extension unit corresponding to the fault phase. The features.
本発明にかかる差動保護継電装置によれば、1相外部故障から他相内部故障へと故障進展した場合であっても、健全相における動作出力の遅れを抑制することができるという効果を奏する。 According to the differential protection relay device according to the present invention, even when the failure progresses from one-phase external failure to another-phase internal failure, it is possible to suppress the delay in the operation output in the healthy phase. Play.
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態にかかる差動保護継電装置を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Exemplary embodiments of a differential protection relay device according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる差動保護継電装置が配置される電力系統(被保護系統)の構成を示す図である。図1に示す例では、保護対象の母線50に接続され、この母線50から引き出された各線路60(601,602,……,60N:Nは線路数)には、CT62(621,CT602,……,CT60N)が設けられる一方で、線路601,602には、電源P1,P2がそれぞれ接続されている。各CT62は、各線路60に流れる電流(一次電流I11,I12,……,I1N)を検出すると共に、検出した電流(二次電流I21,I22,……,I2N)を差動保護継電装置40に入力する。差動保護継電装置40は、二次電流I21,I22,……,I2Nを用いて、図示しない遮断器を動作させるためのリレー動作信号を生成して出力する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a power system (protected system) in which a differential protection relay device according to a first embodiment of the present invention is arranged. In the example shown in FIG. 1, each line 60 (60 1 , 60 2 ,..., 60 N : N is the number of lines) connected to the bus 50 to be protected and drawn from the bus 50 is CT62 (62 1 , CT60 2 ,..., CT60 N ), while power sources P 1 and P 2 are connected to the
図2は、本発明の実施の形態1にかかる差動保護継電装置の機能ブロック図である。図2に示すように、実施の形態1にかかる差動保護継電装置は、各相毎に設けられ、それぞれが同一構成の各相判定回路(A相判定回路、B相判定回路、およびC相判定回路)と、共通的に設けられる共通判定回路と、を有して構成されている。 FIG. 2 is a functional block diagram of the differential protection relay device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the differential protection relay device according to the first embodiment is provided for each phase, and each phase determination circuit (A phase determination circuit, B phase determination circuit, and C) each having the same configuration. Phase determination circuit) and a common determination circuit provided in common.
各相判定回路は、差動電流導出部(DF)1、差動電流検出部(DOC)2、変化幅検出部(ΔOC)4、最大値電流導出部(MAX)9、波形判別比率差動部(WRDF)10を主要構成部として有すると共に、差動電流検出部2、変化幅検出部4および、波形判別比率差動部10の出力側に設けられる論理和(オア)回路5、論理積(アンド)回路6および、インヒビット端子付の論理積(アンド)回路(以下「インヒビットアンド回路」と称する)8ならびに、タイマー回路3およびタイマー回路7を備えている。また、共通判定回路は、差電流演算部(DLC)11および、故障相判別部(DLRF)12を備えている。
Each phase determination circuit includes a differential current deriving unit (DF) 1, a differential current detecting unit (DOC) 2, a change width detecting unit (ΔOC) 4, a maximum value current deriving unit (MAX) 9, and a waveform discrimination ratio differential. Unit (WRDF) 10 as a main component, a differential
ここで、差動電流導出部1、差動電流検出部2および、タイマー回路3は、故障検出部を構成し、最大値電流導出部9および波形判別比率差動部10は、外部故障検出部を構成し、変化幅検出部4、オア回路5、アンド回路6および、タイマー回路7は、外部故障検出部が外部故障であるとした検出状態を引き延ばす外部故障検出状態延長部を構成し、最大値電流導出部9、差電流演算部11および、故障相判別部12は、判別した故障相に対応する外部故障検出状態延長部の処理の有効/無効を制御する故障相処理起動制御部を構成し、インヒビットアンド回路8は、動作出力ロック部を構成する。
Here, the differential
なお、図2では、差電流演算部11および故障相判別部12を共通判定回路に設ける構成を開示したが、これらの構成部を各相判定回路に設け、故障相判別部12に自己相の故障(外部故障)のみを担任させる構成であっても構わない。
2 discloses a configuration in which the differential
つぎに、実施の形態1の差動保護継電装置の動作について説明するが、ここではまず、3相電流における各2相間の差電流を用いて故障相の判定を行う原理について、図3および図4の各図面を参照して説明する。ここで、図3は、電力系統に生じた外部1相地絡故障を模式的に示す図である。なお、図3では、3相分の母線を1本の系統に纏めて表している。また、図4は、図3の系統における外部1相地絡故障をA相地絡故障とした場合の等価回路を示す図である。 Next, the operation of the differential protection relay device according to the first embodiment will be described. Here, the principle of determining a fault phase using a difference current between two phases in a three-phase current will be described with reference to FIG. This will be described with reference to the drawings in FIG. Here, FIG. 3 is a diagram schematically showing an external one-phase ground fault occurring in the power system. In FIG. 3, the buses for three phases are collectively shown in one system. FIG. 4 is a diagram showing an equivalent circuit when the external one-phase ground fault in the system of FIG. 3 is an A-phase ground fault.
まず、図3のCTに流れる各相電流Ia,Ib,Icは、交流ベクトル理論における零相電流I0、同相電流I1、逆相電流I2を用いて、次式のように表すことができる。 First, the phase currents Ia, Ib, and Ic flowing in the CT of FIG. 3 can be expressed as the following equations using the zero-phase current I0, the in-phase current I1, and the negative-phase current I2 in the AC vector theory.
Ia=I0+I1+I2=I0+2×I1
Ib=I0+a2I1+aI2=I0+(a2+a)I1=I0-I1
Ic=I0+aI1+a2I2=I0+(a+a2)I1=I0-I1
……(1)
Ia = I0 + I1 + I2 = I0 + 2 × I1
Ib = I0 + a 2 I1 + aI2 = I0 + (a 2 + a) I1 = I0−I1
Ic = I0 + aI1 + a 2 I2 = I0 + (a + a 2) I1 = I0-I1
...... (1)
上記(1)式において、a=(−1+j√3)/2、a2=(−1−j√3)/2である。また、上記(1)式の変形過程においては、図4の等価回路において成立するI1=I2という条件を使用している。 In the above equation (1), a = (− 1 + j√3) / 2 and a 2 = (− 1−j√3) / 2. Further, in the deformation process of the above equation (1), the condition of I1 = I2 established in the equivalent circuit of FIG. 4 is used.
また、上記(1)式において、零相電流I0は、等価回路上のインピーダンスZ1,Z2,Z01,Z02と、等価回路上の起電力Eaを用いて、次式のように表すことができる。 In the above equation (1), the zero-phase current I0 can be expressed by the following equation using the impedances Z1, Z2, Z01, Z02 on the equivalent circuit and the electromotive force Ea on the equivalent circuit.
I0={Ea/(Z01//Z02+Z2+Z1)}×{Z02/(Z01+Z02)}
……(2)
I0 = {Ea / (Z01 // Z02 + Z2 + Z1)} × {Z02 / (Z01 + Z02)}
(2)
上記(2)式において、Z01//Z02は、Z01とZ02とを並列接続した場合の総インピーダンスを意味しており、次式のように表すことができる。 In the above equation (2), Z01 // Z02 means the total impedance when Z01 and Z02 are connected in parallel, and can be expressed as the following equation.
Z01//Z02=(Z01×Z02)/(Z01+Z02) ……(3) Z01 // Z02 = (Z01 × Z02) / (Z01 + Z02) (3)
ここで、3相電流における各2相間の差電流をIab,Ibc,Icaで表せば(Iabは、A相電流とB相電流との差電流、他も同じ)、1相地絡故障時の差電流を表す式は、上記(1)式を用いて次式のように表せる。 Here, if the difference current between the two phases in the three-phase current is expressed by Iab, Ibc, Ica (Iab is the difference current between the A-phase current and the B-phase current, and so on), one-phase ground fault The formula representing the difference current can be expressed as the following formula using the formula (1).
Iab=Ia-Ib=(I0+2×I1)-(I0-I1)=3×I1
Ibc=Ib-Ic=(I0−I1)-(I0-I1)=0
Ica=Ic-Ia=(I0-I1)-(I0+2×I1)=-3×I1
……(4)
Iab = Ia−Ib = (I0 + 2 × I1) − (I0−I1) = 3 × I1
Ibc = Ib-Ic = (I0-I1)-(I0-I1) = 0
Ica = Ic−Ia = (I0−I1) − (I0 + 2 × I1) = − 3 × I1
...... (4)
なお、上記(4)式では、負荷電流がある場合が考慮されていないが、負荷電流がある場合には、故障発生前後の変化分を演算して、負荷電流の考慮を除く演算を行えばよい。よって、負荷電流を考慮した場合の演算式は、次式となる。 In the above equation (4), the case where there is a load current is not taken into account. However, if there is a load current, the change before and after the occurrence of the failure is calculated and the calculation excluding the consideration of the load current is performed. Good. Therefore, the calculation formula when the load current is taken into consideration is as follows.
ΔIbc=Ibc(故障後)-Ibc(故障前)
ΔIca=Ica(故障後)-Ica(故障前)
ΔIab=Iab(故障後)-Iab(故障前)
……(5)
ΔIbc = Ibc (after failure) −Ibc (before failure)
ΔIca = Ica (after failure) −Ica (before failure)
ΔIab = Iab (after failure) −Iab (before failure)
...... (5)
上記(4)式または(5)式より明らかなように、A相地絡故障の場合には、
ΔIbc<<(ΔIca,ΔIab) ……(6)
の関係が成立する。
As apparent from the above equation (4) or (5), in the case of a phase A ground fault,
ΔIbc << (ΔIca, ΔIab) (6)
The relationship is established.
なお、A相地絡故障時の場合、(1)式からも理解できるように、故障相であるA相電流Iaだけでなく、B相電流IbおよびC相電流Icも変化することになる。しかしながら、(4)式によれば、各2相間の差動電流のうち、差動電流Ibcは変化しない電流成分であることが分かる。この場合、(5)式の演算を行えば、負荷電流の影響を除去することができる。つまり、3相電流における各2相間の差電流を演算すれば故障相の判定が可能となる。 In the case of an A-phase ground fault, as can be understood from the equation (1), not only the A-phase current Ia, which is the fault phase, but also the B-phase current Ib and the C-phase current Ic change. However, according to the equation (4), it can be seen that, among the differential currents between the two phases, the differential current Ibc is a current component that does not change. In this case, the influence of the load current can be eliminated by performing the calculation of equation (5). That is, the failure phase can be determined by calculating the difference current between the two phases in the three-phase current.
つぎに、図2に示した実施の形態1の差動保護継電装置の動作について、図1〜図5の各図面を適宜参照して説明する。なお、図5は、故障相判別部12の処理を示すフローチャートである。
Next, the operation of the differential protection relay device according to the first embodiment shown in FIG. 2 will be described with reference to each of FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing processing of the failure
まず、各CT62が検出した二次電流I21,I22,……,I2Nは、差動電流導出部1および最大値電流導出部9に入力される。なお、二次電流I21,I22,……,I2Nは、例えば電気角30°毎にサンプリングして得られる電流データであり、時間tの関数である。
First, the secondary currents I 21 , I 22 ,..., I 2N detected by each
差動電流導出部1は、これらの電流データに基づき、次式で定義される差動電流ID(t)(IDa(t),IDb(t),IDc(t))を算出して差動電流検出部2および波形判別比率差動部10にそれぞれ出力する。
Based on these current data, the differential
また、最大値電流導出部9は、次式に基づき、各線路に流れる電流データの中の最大値である最大値抑制電流IR(t)の実効値|IR(t)|を算出して、変化幅検出部4、波形判別比率差動部10および、差電流演算部11にそれぞれ出力する。すなわち、最大値電流導出部9は、ある時刻時点における線路電流の最大値(最大電流線路の電流値)を出力する。
Further, the maximum value
差動電流検出部2は、上記(7)式で算出される差動電流ID(t)が判定値IP1以上であることを検出する。なお、判定値IP1は、例えば電力系統における最小故障電流の50%程度の値が選ばれる。
The differential
波形判別比率差動部10は、最大値抑制電流の実効値|IR(t)|と差動電流の実効値|ID(t)|とを用いた下記の条件式に基づいて、各相における外部故障を判定する。
The waveform discriminating ratio
|ID(t)|>K1・|IR(t)| ……(9) | ID (t) |> K1 · | IR (t) | (9)
なお、上式におけるK1は比率特性を決める係数であり、例えばK1=0.5であれば、比率特性が50%となる。 Note that K1 in the above equation is a coefficient for determining the ratio characteristic. For example, if K1 = 0.5, the ratio characteristic is 50%.
差電流演算部11は、上記(4)式に示した各2相間の差電流の演算を行い、演算結果を故障相判別部12に出力する。なお、差電流演算部11への入力は、最大値電流導出部9により導出された最大電流線路の電流値であるため、(4)式におけるIab,Ibc,Icaをそれぞれ、IMab,IMbc,IMcaで表す。
The difference
故障相判別部12の処理は、図5のフローチャートに従って実行される。まず、故障相判別部12は、差電流演算部11が演算した各2相間差電流(IMab,IMbc,IMca)の時間変化分(ΔIAB,ΔIBC,ΔICA)を、時刻tと、例えば電気角720°(2サイクル)前の時刻との間の差電流として、次式に基づいて演算する(ステップS0)。
The process of the failure
ΔIAB=|IMab(t)−IMab(t-720°)|
ΔIBC=|IMbc(t)−IMbc(t-720°)|
ΔICA=|IMca(t)−IMca(t-720°)|
……(10)
ΔIAB = | IMab (t) −IMab (t−720 °) |
ΔIBC = | IMbc (t) −IMbc (t−720 °) |
ΔICA = | IMca (t) −IMca (t−720 °) |
...... (10)
つぎのステップS1では、上記ΔIAB,ΔIBC,ΔICAの少なくとも一つが、ある判定レベルα以上であるか否かを判定することで故障発生の有無を検出する。 In the next step S1, it is determined whether or not a failure has occurred by determining whether or not at least one of ΔIAB, ΔIBC, and ΔICA is equal to or higher than a certain determination level α.
ここで、ΔIAB,ΔIBC,ΔICAの何れも判定レベルα未満であると判定した場合(ステップS1,No)、故障なしと判定し(ステップS12)、本フローを抜け出る。一方、ΔIAB,ΔIBC,ΔICAの少なくとも一つが判定レベルα以上の場合(ステップS1,Yes)、ステップS2に移行する。 Here, if it is determined that any of ΔIAB, ΔIBC, and ΔICA is less than the determination level α (step S1, No), it is determined that there is no failure (step S12), and the process exits this flow. On the other hand, when at least one of ΔIAB, ΔIBC, and ΔICA is equal to or higher than the determination level α (step S1, Yes), the process proceeds to step S2.
ステップS2では、ΔIAB>ΔICA+Aの条件が成立するか否かの判定処理を実行する。ここで、“A”は、ΔIABがΔICAより十分大きいことを示すための判定定数である。 In step S2, a determination process is performed to determine whether or not the condition ΔIAB> ΔICA + A is satisfied. Here, “A” is a determination constant for indicating that ΔIAB is sufficiently larger than ΔICA.
ここで、ステップS2の条件が成立すると(ステップS2,Yes)、ステップS3に移行し、条件が不成立であれば(ステップS2,No)、ステップS5に移行する。 If the condition of step S2 is satisfied (step S2, Yes), the process proceeds to step S3. If the condition is not satisfied (step S2, No), the process proceeds to step S5.
ステップS3では、ΔIBC>ΔICA+Aの条件が成立するか否かの判定処理が実行され、条件が成立すると(ステップS3,Yes)、B相故障と判定され(ステップS4)、本フローを抜け出る。条件が不成立であれば(ステップS3,No)、ステップS5に移行する。ステップS4の処理でB相故障と判定した場合、故障相判別部12は、B相故障を表す故障相信号(図2の出力(B))を生成してB相判定回路の変化幅検出部4に出力する。
In step S3, a process for determining whether or not the condition of ΔIBC> ΔICA + A is satisfied is executed. If the condition is satisfied (step S3, Yes), it is determined that a B-phase failure has occurred (step S4), and the process exits this flow. If the condition is not satisfied (step S3, No), the process proceeds to step S5. When it is determined in step S4 that the phase B failure has occurred, the failure
ステップS5では、ΔIBC>ΔIAB+Aの条件が成立するか否かの判定処理が実行され、条件が不成立であれば(ステップS5,No)、ステップS8に移行し、条件が成立すれば(ステップS5,Yes)、ステップS6に移行する。 In step S5, a process for determining whether or not the condition of ΔIBC> ΔIAB + A is satisfied. If the condition is not satisfied (step S5, No), the process proceeds to step S8, and if the condition is satisfied (step S5, step S5). Yes), the process proceeds to step S6.
ステップS6では、ΔICA>ΔIAB+Aの条件が成立するか否かの判定処理が実行され、条件が成立すると(ステップS6,Yes)、C相故障と判定され(ステップS7)、本フローを抜け出る。条件が不成立であれば(ステップS6,No)、ステップS8に移行する。ステップS7の処理でC相故障と判定した場合、故障相判別部12は、C相故障を表す故障相信号(図2の出力(C))を生成してC相判定回路の変化幅検出部4に出力する。
In step S6, a determination process is performed to determine whether or not the condition ΔICA> ΔIAB + A is satisfied. If the condition is satisfied (step S6, Yes), it is determined that a C-phase failure has occurred (step S7), and the process exits this flow. If the condition is not satisfied (step S6, No), the process proceeds to step S8. If it is determined in step S7 that a C phase failure has occurred, the failure
ステップS8では、ΔICA>ΔIBC+Aの条件が成立するか否かの判定処理が実行され、条件が不成立であれば(ステップS8,No)、ステップS11に移行し、条件が成立すれば(ステップS8,Yes)、ステップS9に移行する。 In step S8, a determination process is performed to determine whether the condition ΔICA> ΔIBC + A is satisfied. If the condition is not satisfied (No in step S8), the process proceeds to step S11, and if the condition is satisfied (step S8, Yes), the process proceeds to step S9.
ステップS9では、ΔIAB>ΔIBC+Aの条件が成立するか否かの判定処理が実行され、条件が成立すると(ステップS9,Yes)、A相故障と判定され(ステップS10)、本フローを抜け出る。条件が不成立であれば(ステップS9,No)、ステップS11に移行する。ステップS10の処理でA相故障と判定した場合、故障相判別部12は、A相故障を表す故障相信号(図2の出力(A))を生成してA相判定回路の変化幅検出部4に出力する。
In step S9, a process for determining whether or not the condition ΔIAB> ΔIBC + A is satisfied is executed. If the condition is satisfied (Yes in step S9), it is determined that a phase A failure has occurred (step S10), and the process exits this flow. If the condition is not satisfied (No at Step S9), the process proceeds to Step S11. If it is determined in step S10 that the phase A failure has occurred, the failure
なお、ステップS4,S7,S10の何れにも移行しない場合、1相故障ではない場合と考えられる。このため、ステップS11の処理では、2相故障あるいは3相故障と判定し、各相判定回路における全ての変化幅検出部4に故障相信号を出力する。
In addition, when not transferring to any of step S4, S7, and S10, it is considered that it is not a one-phase failure. For this reason, in the process of step S11, it determines with a two-phase failure or a three-phase failure, and outputs a failure phase signal to all the change
図2に戻り、変化幅検出部4は、故障相判別部12からの故障相信号が入力された場合に限り、例えば次式に基づく演算処理を実行する。
Returning to FIG. 2, the change
||IR(t)|−|IRt−180゜||>IP2 ……(11) || IR (t) |-| IRt-180 ° ||> IP2 (11)
上記(11)式では、最大値抑制電流の実効値|IR(t)|に関し、時刻tにおける値と、電気角180゜(半サイクル)前の時刻における値とを比較し、その時間変化分が判定値IP2以上であることを検出する。 In the above equation (11), with respect to the effective value | IR (t) | of the maximum value suppression current, the value at the time t is compared with the value at the time before the electrical angle 180 ° (half cycle), and the time change amount is compared. Is determined to be greater than or equal to the determination value IP2.
ここで、差動電流検出部2、変化幅検出部4および、波形判別比率差動部10の各右側に示した数値記号である“1/1”、“1/120”、“2/1”の意味について説明する。
Here, the numerical symbols “1/1”, “1/120”, “2/1” shown on the right side of the differential
これらの数値記号“p/q”において、“p”は、動作信号を出力する場合の照合回数であり、“q”は、動作信号を復帰させる場合の照合回数である。例えば、波形判別比率差動部10に付された“2/1”の意味は、演算結果が2回成立すれば動作信号を出力し、1回でも不成立となれば出力復帰となる。即ち、波形判別比率差動部10は、上記(9)式の条件が2サンプリング時間連続して成立した場合、外部故障の発生を検出する。
In these numerical symbols “p / q”, “p” is the number of verifications when the operation signal is output, and “q” is the number of verifications when the operation signal is returned. For example, the meaning of “2/1” given to the waveform discrimination ratio
また、タイマー回路3,7にも同様な数値記号が付されているが、こちらの数値記号の意味は、左側が動作時間(出力“1”となる時間)、右側が復帰時間(出力“0”となる時間)である。例えば、タイマー回路3は、動作時間、復帰時間が共に6サンプル時間(0.5サイクル)であり、タイマー回路7は、動作時間が1サンプル時間であり、復帰時間が36サンプル時間(3サイクル)である。
The same numerical symbols are attached to the
なお、タイマー回路3に設定される動作時間は、健全時にノイズ性入力等で不要に動作信号を出力しないことを考慮して決定される。また、タイマー回路3に設定される復帰時間は、故障発生時にノイズ性入力等で不要に復帰しないことを考慮して決定される。
Note that the operation time set in the
また、タイマー回路7に設定される時間は、CT飽和によって発生する差動電流を考慮して決定される。例えば地絡故障等が起こった場合、流出線路に集中する電流によってCT飽和が起こる場合がある。この場合、差動電流検出部2は、CT飽和による差動電流によって、動作と不動作を交互に検出する場合がある。このため、タイマー回路7には、CT飽和の影響のある期間だけ信号出力を停止するように、例えば36サンプル時間(3サイクル)程度の復帰時間が設定される。
The time set in the
図2では、タイマー回路3には、差動電流検出部2の出力が入力され、オア回路5には、差動電流検出部2および変化幅検出部4の各出力が入力され、アンド回路6には、オア回路5および波形判別比率差動部10の各出力が入力され、タイマー回路7にはアンド回路6の出力が入力され、インヒビットアンド回路8には、タイマー回路3およびタイマー回路7の各出力が入力されるように構成されている。
In FIG. 2, the output of the differential
この構成において、例えば内部故障が発生した場合、故障発生後の電流急変により差動電流導出部1にて大きな差動電流ID(t)が検出され、差動電流検出部2は、不動作から動作に変化すると共に、差動電流検出部2の出力は、タイマー回路3を通して6サンプル時間引き延ばされ、差動保護継電装置の出力部であるインヒビットアンド回路8に入力される。また、内部故障時において、タイマー回路7の出力はないことが期待されるので、インヒビットアンド回路8の出力はタイマー回路7の出力により阻止されることはなく、差動保護継電装置からは動作信号が出力される。
In this configuration, for example, when an internal failure occurs, a large differential current ID (t) is detected by the differential
また、例えば外部1相故障から他相内部故障へと故障が進展した場合、波形判別比率差動部10が、初めの外部1相故障によって3相共に外部故障を判定する可能性があり、この場合、健全相についても波形判別比率差動部10の出力がある。一方、故障相判別部12は、初めの外部1相故障の故障相を確実に検出し、当該故障相の変化幅検出部4のみに故障相検出信号を出力するので、初めの外部故障が自己相ではない場合、変化幅検出部4の出力はない。このため、実施の形態1の差動保護継電装置によれば、1相外部故障から他相内部故障へと故障進展した場合であっても、健全相における動作出力の遅れを抑制することができる。
Further, for example, when a failure progresses from an external one-phase failure to another phase internal failure, the waveform discrimination ratio
以上説明したように、実施の形態1の差動保護継電装置によれば、保護対象母線に接続される各線路に設置された各変流器から得られる線路電流を用いて演算される差動電流に基づいて故障の有無を検出し、検出した故障が外部故障の場合、当該外部故障における故障相を判別し、当該故障相が自己相の場合には、変化幅検出部の処理が有効となるように制御し、当該故障相が他相の場合には、変化幅検出部の処理が無効となるように制御して、外部故障であるとした検出状態を引き延ばす処理を停止させる制御を行うようにしたので、外部1相故障から他相内部故障への進展故障対応が可能となり、動作遅れの少ない母線保護を実現することができるという効果が得られる。 As described above, according to the differential protection relay device of the first embodiment, the difference calculated using the line current obtained from each current transformer installed in each line connected to the protection target bus. The presence or absence of a failure is detected based on the dynamic current. If the detected failure is an external failure, the failure phase in the external failure is determined. If the failure phase is a self-phase, the processing of the change width detector is effective. If the failure phase is another phase, control is performed so that the process of the change width detection unit is invalidated, and the process of extending the detection state that is an external failure is stopped. As a result, it is possible to cope with a progressive failure from an external one-phase failure to an internal failure in another phase, and an effect of realizing busbar protection with little operation delay can be obtained.
実施の形態2.
実施の形態1では、最大電流線路における3相電流の各2相間の差電流により外部故障時の故障相を検出すると共に、故障相検出信号を各相の変化幅検出部4に入力する際に、初めの外部故障が自己相ではない場合には、変化幅検出部4が動作しない構成としていた。一方、実施の形態2では、図6に示すように、実施の形態1と同様な故障相の検出機能を具備させた上で、同様な故障相検出信号をタイマー回路7に入力する構成としている。なお、図6において、図2の構成と同一または同等の構成部については、同一符号を付して示し、重複する説明は省略する。
In the first embodiment, when a fault phase at the time of an external fault is detected based on a difference current between the two phases of the three-phase current in the maximum current line, a fault phase detection signal is input to the change
実施の形態2の差動保護継電装置では、例えば外部故障がA相故障であると判定された場合には、A相判定回路のみに故障相検出信号が入力され、A相判定回路のタイマー回路7は、通常のタイマー動作、すなわち復帰時間が36サンプル時間のタイマー動作を行う。一方、B相判定回路およびC相判定回路のタイマー回路7には、故障相検出信号が入力されないため、リセット状態に置かれる。このため、当該外部故障(外部1相故障)が他相内部故障へと故障進展した場合であっても、健全相においては、再度の内外判定を即時に起動できるので、1相外部故障から他相内部故障へと故障進展した場合の健全相における動作出力の遅れを抑制することができる。
In the differential protection relay device according to the second embodiment, for example, when it is determined that the external failure is an A-phase failure, the failure phase detection signal is input only to the A-phase determination circuit, and the timer of the A-phase determination circuit The
以上説明したように、実施の形態2の差動保護継電装置によれば、保護対象母線に接続される各線路に設置された各変流器から得られる線路電流を用いて演算される差動電流に基づいて故障の有無を検出し、検出した故障が外部故障の場合、当該外部故障における故障相を判別し、当該故障相が他相の場合には、外部故障であるとの検出状態を延長するタイマー回路を強制的にリセットするようにして、外部故障であるとした検出状態を引き延ばす処理を停止させる制御を行うようにしたので、外部1相故障から他相内部故障への進展故障対応が可能となり、動作遅れの少ない母線保護を実現することができるという効果が得られる。 As described above, according to the differential protection relay device of the second embodiment, the difference calculated using the line current obtained from each current transformer installed in each line connected to the protection target bus. The presence or absence of a failure is detected based on the dynamic current. If the detected failure is an external failure, the failure phase in the external failure is determined. If the failure phase is another phase, the detection status is an external failure. Since the process to extend the detection state that is considered to be an external failure is stopped by forcibly resetting the timer circuit that extends the operating time, the progress failure from the external one-phase failure to the other-phase internal failure It is possible to cope with this, and it is possible to achieve an effect that busbar protection with little operation delay can be realized.
実施の形態3.
実施の形態1,2では、最大値電流導出部9の出力を入力信号とし、最大電流線路における3相電流の各2相間の差動電流により外部故障時の故障相を検出するようにしていたが、実施の形態3では、図7に示すように、各線路の電流を入力信号とし、実施の形態1,2と同様の機能を具現するものである。実施の形態3では、共通判定回路に設けられていた故障相判別部12の機能と、各相判定回路に設けられていた変化幅検出部4の機能とを統合した上で、共通判定回路に変化幅検出部34として設けている。また、変化幅検出部34の入力側には、各線路の電流を入力信号として動作する差電流演算部32を設けている。なお、図7において、図2の構成と同一または同等の構成部については、同一符号を付して示し、重複する説明は省略する。
In the first and second embodiments, the output of the maximum value
つぎに、図7に示した実施の形態3の差動保護継電装置の動作について、図7および図8の各図面を参照して説明する。なお、図8は、変化幅検出部34の機能の一例を示す機能ブロック図である。
Next, the operation of the differential protection relay device according to the third embodiment shown in FIG. 7 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 8 is a functional block diagram illustrating an example of the function of the change
各CT62が検出した二次電流I21,I22,……,I2Nは、差電流演算部32に入力される。差電流演算部32は、N本の線路毎に各2相間の差電流Iab(Iab1,Iab2,…,IabN)、Ibc(Ibc1,Ibc2,…,IbcN),Ica(Ica1,Ica2,…,IcaN)を演算すると共に、次式に基づき、各差電流の実効値和を演算する。
Secondary currents I 21 , I 22 ,..., I 2N detected by each
IAB(t)=|Iab1(t)|+|Iab2(t)|+……+|IabN(t)|
IBC(t)=|Ibc1(t)|+|Ibc2(t)|+……+|IbcN(t)|
ICA(t)=|Ica1(t)|+|Ica2(t)|+……+|IcaN(t)|
……(12)
IAB (t) = | Iab1 (t) | + | Iab2 (t) | + …… + | IabN (t) |
IBC (t) = | Ibc1 (t) | + | Ibc2 (t) | + …… + | IbcN (t) |
ICA (t) = | Ica1 (t) | + | Ica2 (t) | + …… + | IcaN (t) |
(12)
また、差電流演算部32は、N本の線路毎の各相電流Ia(Ia1,Ia2,…,IaN)、Ib(Ib1,Ib2,…,IbN),Ic(Ic1,Ic2,…,IcN)を用いて、次式に基づき、各相電流の実効値和を演算する。
Further, the difference
IA(t)=|Ia1(t)|+|Ia2(t)|+……+|IaN(t)|
IB(t)=|Ib1(t)|+|Ib2(t)|+……+|IbN(t)|
IC(t)=|Ic1(t)|+|Ic2(t)|+……+|IcN(t)|
……(13)
IA (t) = | Ia1 (t) | + | Ia2 (t) | + …… + | IaN (t) |
IB (t) = | Ib1 (t) | + | Ib2 (t) | + …… + | IbN (t) |
IC (t) = | Ic1 (t) | + | Ic2 (t) | + …… + | IcN (t) |
(13)
さらに、差電流演算部32は、上記(12)式および(13)式で演算された各差電流の実効値和(IAB(t),IBC(t),ICA(t))および各相電流の実効値和(IA(t),IB(t),IC(t))の時間変化分(ΔIAB,ΔIBC,ΔICA,ΔIA,ΔIB,ΔIC)を、時刻tと、例えば電気角720°(2サイクル)前の時刻との間の差電流として、次式に基づいて演算する。
Further, the difference
ΔIAB=|IAB(t)−IAB(t-720°)|
ΔIBC=|IBC(t)−IBC(t-720°)|
ΔICA=|ICA(t)−ICA(t-720°)|
ΔIA =|IA(t)−IA(t-720°)|
ΔIB =|IB(t)−IB(t-720°)|
ΔIC =|IC(t)−IC(t-720°)|
……(14)
ΔIAB = | IAB (t) −IAB (t-720 °) |
ΔIBC = | IBC (t) −IBC (t-720 °) |
ΔICA = | ICA (t) −ICA (t-720 °) |
ΔIA = | IA (t) −IA (t-720 °) |
ΔIB = | IB (t) -IB (t-720 °) |
ΔIC = | IC (t) -IC (t-720 °) |
(14)
なお、上記(14)式による演算結果は、差電流演算部32の出力として、変化幅検出部34に入力される。
The calculation result according to the above equation (14) is input to the change
変化幅検出部34の機能は、図8に示す各機能ブロックによって具現される。例えば、機能ブロック13,15,16に示す条件(但し、X,Yは、X>>Yを満たす正の定数)、すなわち
ΔIAB>X
ΔICA>X
ΔIBC<Y
の各判定結果をアンド回路19の入力とすれば、アンド回路19からの“1”の出力は、1相故障時のA相故障を意味する。
The function of the
ΔICA> X
ΔIBC <Y
If each determination result is input to the AND
また、機能ブロック13,14,17に示す条件(X,Yの条件は、上記と同じ)、すなわち
ΔIAB>X
ΔIBC>X
ΔICA<Y
の各判定結果をアンド回路20の入力とすれば、アンド回路20からの“1”の出力は、1相故障時のB相故障を意味する。
Further, the conditions shown in the function blocks 13, 14, and 17 (the conditions of X and Y are the same as above), that is, ΔIAB> X
ΔIBC> X
ΔICA <Y
If each determination result is input to the AND
さらに、機能ブロック14,15,18に示す条件(X,Yの条件は、上記と同じ)、すなわち
ΔIBC>X
ΔICA>X
ΔIAB<Y
の各判定結果をアンド回路21の入力とすれば、アンド回路21からの“1”の出力は、1相故障時のC相故障を意味する。
Further, the conditions shown in the
ΔICA> X
ΔIAB <Y
If each determination result is input to the AND
一方、機能ブロック22にある、
ΔIA>Z(Zは、X,Yとは独立した正の定数)
という条件式は、1相のA相故障が生起したか、2相または3相故障時のA相で電流変化があることを意味している。したがって、アンド回路20,21および、機能ブロック22の各出力をインヒビットアンド回路25に入力することで、1相故障でB相故障および1相故障でC相故障の場合を除外している。また、インヒビットアンド回路25の出力(A)は、A相故障あるいは2相以上の故障でA相電流が変化したことを示す旨の信号となる。
On the other hand, in the
ΔIA> Z (Z is a positive constant independent of X and Y)
The conditional expression means that a one-phase A-phase fault has occurred or that there is a current change in the A-phase at the time of a two-phase or three-phase fault. Therefore, by inputting the outputs of the AND
また、機能ブロック23に示す条件(Zの条件は上記と同じ)、すなわち
ΔIB>Z
という条件式は、1相のB相故障が生起したか、2相または3相故障時のB相で電流変化があることを意味している。したがって、アンド回路19,21および、機能ブロック23の各出力をインヒビットアンド回路26に入力することで、1相故障でC相故障および1相故障でA相故障の場合を除外している。また、インヒビットアンド回路26の出力(B)は、B相故障あるいは2相以上の故障でB相電流が変化したことを示す旨の信号となる。
Further, the condition shown in the function block 23 (the condition of Z is the same as above), that is, ΔIB> Z
This means that a one-phase B-phase fault has occurred or that there is a current change in the B-phase at the time of a two-phase or three-phase fault. Therefore, by inputting the outputs of the AND
さらに、機能ブロック24に示す条件(Zの条件は上記と同じ)、すなわち
ΔIC>Z
という条件式は、1相のC相故障が生起したか、2相または3相故障時のC相で電流変化があることを意味している。したがって、アンド回路19,20および、機能ブロック24の各出力をインヒビットアンド回路27に入力することで、1相故障でA相故障および1相故障でB相故障の場合を除外している。また、インヒビットアンド回路26の出力(B)は、B相故障あるいは2相以上の故障でB相電流が変化したことを示す旨の信号となる。
Further, the condition shown in the function block 24 (the condition of Z is the same as above), that is, ΔIC> Z
The conditional expression means that a one-phase C-phase fault has occurred or that there is a current change in the C-phase at the time of a two-phase or three-phase fault. Therefore, by inputting the outputs of the AND
インヒビットアンド回路25の出力(A)は、図7のA相判定回路におけるオア回路5への入力信号となる。同様に、インヒビットアンド回路26の出力(B)は、B相判定回路におけるオア回路5への入力信号となり、インヒビットアンド回路27の出力(C)は、C相判定回路におけるオア回路5への入力信号となる。この場合、波形判別比率差動部10が外部故障を判定していても、その外部故障が自己相の故障ではない場合、自己相のオア回路5からの出力信号はない。その結果、初めの外部故障が自己相ではない場合、アンド回路6は動作することがなく、タイマー回路7の動作が無意味に引き延ばされることはなくなる。このため、実施の形態3の差動保護継電装置によれば、1相外部故障から他相内部故障へと故障進展した場合であっても、健全相における動作出力の遅れを抑制することができる。
The output (A) of the inhibit-and-
なお、実施の形態3の差動保護継電装置では、変化幅検出部34の機能を具現する構成として、図8に示す機能構成を例示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、図3に示す処理フローの内容を、変化幅検出部34が行う処理として具現するものであっても構わない。
In the differential protection relay device according to the third embodiment, the functional configuration illustrated in FIG. 8 is illustrated as a configuration for realizing the function of the change
また、上記とは逆に、実施の形態1における故障相判別部12の機能を具現する構成として、図8に示す機能構成を適用しても構わない。
On the contrary, the functional configuration shown in FIG. 8 may be applied as a configuration that embodies the function of the failure
実施の形態4.
図9は、本発明の実施の形態4にかかる差動保護継電装置の機能ブロック図である。図9の機能ブロックでは、図2に示した構成において、共通判定回路を省略する一方で、差動電流検出部2の出力を反転回路28およびタイマー回路29を介してタイマー回路7に入力する構成としている。なお、その他の構成については、図2に示した実施の形態1の構成と同一または同等であり、それらの共通の構成部には、同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
FIG. 9 is a functional block diagram of the differential protection relay device according to the fourth embodiment of the present invention. In the functional block of FIG. 9, in the configuration shown in FIG. 2, the common determination circuit is omitted, while the output of the differential
ここで、反転回路28およびタイマー回路29は、最大値電流導出部9および波形判別比率差動部10は、実施の形態1で説明した外部故障検出状態延長部が行う延長処理を強制的にリセットする検出状態延長処理リセット部を構成する。
Here, the inverting
つぎに、図9に示した実施の形態4の差動保護継電装置の動作について説明する。まず、外部故障時において、健全相では差動電流を検出しないため、差動電流検出部2の出力(論理“0”)が反転回路28にて反転され(論理“1”)、タイマー回路29に入力される。タイマー回路29は、例えば18サンプル時間(1.5サイクル)のカウント処理後に、外部故障と判別し、CT飽和対策手段の出力であるタイマー回路7に対し、強制リセット信号を出力する。タイマー回路7は、タイマー回路29からの強制リセット信号によりタイマー停止処理を行う。
Next, the operation of the differential protection relay device according to the fourth embodiment shown in FIG. 9 will be described. First, since the differential current is not detected in the healthy phase at the time of an external failure, the output (logic “0”) of the differential
すなわち、実施の形態4の差動保護継電装置では、故障発生後、一定時間以上、健全相に差動電流が発生しないことを検出した場合、外部判定を阻止する信号を出力してタイマー回路7を強制リセットし、その後故障が進展した場合に再度外部判定が起動できるように構成したものである。この構成により、外部故障が内部故障に故障進展した場合に、再度の外部判定を起動することができるので、外部故障から内部故障への進展故障対応が可能となり、動作遅れの少ない母線保護を実現することができる。 That is, in the differential protection relay device according to the fourth embodiment, when it is detected that a differential current does not occur in the healthy phase for a certain time or more after the failure occurs, the timer circuit outputs a signal for preventing external determination. 7 is forcibly reset, and the external determination can be activated again when the failure progresses thereafter. With this configuration, when an external failure progresses to an internal failure, it is possible to start external determination again, so it is possible to cope with a progressive failure from an external failure to an internal failure, and realize bus protection with little operational delay can do.
以上のように、本発明にかかる差動保護継電装置は、1相外部故障から他相内部故障へと故障進展した場合の健全相における動作出力の遅れを抑制することができる発明として有用である。 As described above, the differential protection relay device according to the present invention is useful as an invention that can suppress a delay in operation output in a healthy phase when a failure progresses from a one-phase external failure to another phase internal failure. is there.
1 差動電流導出部
2 差動電流検出部
3,7,29 タイマー回路
4,34 変化幅検出部
5 オア回路
6,19〜21 アンド回路
8,25〜27 インヒビットアンド回路
9 最大値電流導出部
10 波形判別比率差動部
11,32 差電流演算部
12 故障相判別部
13〜18,22〜24 機能ブロック
28 反転回路
40 差動保護継電装置
50 母線
60(601〜60N) 線路
62 変流器(CT)
P1,P2 電源
DESCRIPTION OF
P 1 and P 2 power supplies
Claims (9)
前記各線路電流および前記差動電流に基づいて前記故障が外部故障か否かを検出する外部故障検出部と、
前記外部故障検出部が外部故障であるとした検出状態を引き延ばす外部故障検出状態延長部と、
前記外部故障検出状態延長部の出力により前記故障検出部からの動作出力をロックする動作出力ロック部と、
前記各線路電流に基づいて外部故障における故障相を判別すると共に、当該故障相に対応する前記外部故障検出状態延長部の処理の有効/無効を制御する故障相処理起動制御部と、
を備えたことを特徴とする差動保護継電装置。 A fault detection unit that detects the presence or absence of a fault based on a differential current calculated using a line current obtained from each current transformer installed in each line connected to the bus to be protected;
An external fault detector for detecting whether the fault is an external fault based on the line current and the differential current;
An external failure detection state extension that extends the detection state that the external failure detection unit is an external failure; and
An operation output lock unit that locks the operation output from the failure detection unit by the output of the external failure detection state extension unit;
A fault phase process activation control unit that determines the fault phase in the external fault based on each line current and controls the validity / invalidity of the process of the external fault detection state extension unit corresponding to the fault phase;
A differential protection relay device comprising:
前記線路電流実効値のうちの最大値を演算する最大値電流導出部と、
前記最大値電流導出部の出力における各2相間の差電流を演算する差電流演算部と、
前記差電流演算部の出力に基づいて、前記外部故障検出部が検出した外部故障の故障相を判別する故障相判別部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の差動保護継電装置。 The failure phase process activation control unit is
A maximum value current deriving unit for calculating a maximum value of the line current effective values;
A difference current calculation unit for calculating a difference current between the two phases in the output of the maximum value current deriving unit;
A failure phase determination unit that determines the failure phase of the external failure detected by the external failure detection unit based on the output of the difference current calculation unit;
The differential protection relay device according to claim 1, further comprising:
前記故障相判別部が検出した故障相が自己相の場合には、前記変化幅検出部の処理が有効となるように制御し、当該故障相が他相の場合には、前記変化幅検出部の処理が無効となるように制御することを特徴とする請求項3に記載の差動保護継電装置。 The external failure detection state extension unit includes a change width detection unit that detects that the time change of the maximum value of the line current effective value is equal to or greater than a predetermined determination value,
When the fault phase detected by the fault phase determination unit is a self-phase, control is performed so that the processing of the change width detection unit is effective, and when the fault phase is another phase, the change width detection unit The differential protection relay device according to claim 3, wherein the control is controlled so as to be invalid.
前記故障相判別部が検出した故障相が他相の場合には、前記タイマー回路を強制的にリセットする制御を行うことを特徴とする請求項3に記載の差動保護継電装置。 The external failure detection state extension unit includes a timer circuit that extends a detection state that an external failure has occurred,
4. The differential protection relay device according to claim 3, wherein when the fault phase detected by the fault phase determination unit is another phase, control for forcibly resetting the timer circuit is performed. 5.
前記故障相処理起動制御部は、各相共通の判定回路に設けられる
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の差動保護継電装置。 The failure detection unit, the external failure detection unit, the external failure detection state extension unit, and the operation output lock unit are provided in an individual determination circuit for each phase,
The differential protection relay device according to any one of claims 1 to 7, wherein the failure phase process activation control unit is provided in a common determination circuit for each phase.
前記各線路電流および前記差動電流に基づいて前記故障が外部故障か否かを検出する外部故障検出部と、
前記外部故障検出部が外部故障であるとした検出状態を引き延ばす外部故障検出状態延長部と、
前記外部故障検出状態延長部の出力により前記故障検出部からの動作出力をロックする動作出力ロック部と、
前記外部故障検出状態延長部が行う延長処理を強制的にリセットする検出状態延長処理リセット部と、
を備えたことを特徴とする差動保護継電装置。 A fault detection unit that detects the presence or absence of a fault based on a differential current calculated using a line current obtained from each current transformer installed in each line connected to the bus to be protected;
An external fault detector for detecting whether the fault is an external fault based on the line current and the differential current;
An external failure detection state extension that extends the detection state that the external failure detection unit is an external failure; and
An operation output lock unit that locks the operation output from the failure detection unit by the output of the external failure detection state extension unit;
A detection state extension process reset unit for forcibly resetting the extension process performed by the external failure detection state extension unit;
A differential protection relay device comprising:
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