JP2011125103A - 遮断器不動作対策装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遮断器不動作時に母線事故を高速に除去することができる遮断器不動作対策装置を提供する。
【解決手段】母線保護継電装置１０は、第１の送電線Ｌ１の自端子側を流れる第１の母線事故電流Ｉ₁に基づいて第２の遮断器３₂が動作しなかったと判定すると、第１の送電線Ｌ１の対向端子側に設置された第１の遮断器３₁を遮断させるための遮断指令信号Ｓを生成して第２のＰＣＭ電流差動継電器２１₂に出力する。第２のＰＣＭ電流差動継電器２１₂は、遮断指令信号Ｓが入力されると、内蔵の伝送装置を用いて、第１のＰＣＭ電流差動継電器２１₁に対して第１の遮断器３₁を瞬時に遮断させるための信号（遮断指令信号Ｓまたは第２の事故電流ｉ₂＝０）を送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、母線事故時の遮断器不動作対策に好適な遮断器不動作対策装置に関する。

従来、電力会社では、電気所構内の母線事故に対して、キルヒホッフの第１法則を利用した電流差動方式に基づいて母線保護継電装置によって母線事故を検出することにより、事故箇所の切離しを最小限の影響範囲で行っている。

たとえば図４に示す二重母線方式の電力系統において甲母線１Ａで事故が発生した場合には、第１乃至第４の送電線Ｌ１〜Ｌ４の自端子側（甲母線１Ａおよび乙母線１Ｂ側）に設置された第１乃至第４の母線事故検出用変流器５₁〜５₄から入力される第１乃至第４の母線事故電流Ｉ₁〜Ｉ₄に基づいて母線保護継電装置１００が動作して、甲母線１Ａと乙母線１Ｂとを連絡するブスタイに設置された母線連絡遮断器２と甲母線１Ａ（事故母線）に接続された第１および第３の送電線Ｌ１，Ｌ３の自端子側に設置された第２および第６の遮断器３₂，３₆とを遮断（開放）している。

このとき、図４に実線の×印で示すように第６の遮断器３₆は動作したが、同図に破線の×印で示すように第２の遮断器３₂が動作しなかった場合の遮断器不動作対策として、第１の送電線Ｌ１の対向端子側（甲母線１Ａと反対側）に設置された第１の送電線保護継電装置の後備保護継電器として機能する第１の距離継電器（ＤＺ）７₁の２段領域動作によって、同図に実線の×印で示すように第１の送電線Ｌ１の対向端子側に設置された第１の遮断器３₁を遮断するようにしている。

なお、送電線事故時や変圧器事故時の遮断器不動作対策としては、たとえば下記の特許文献１に開示されている遮断器不動作対策装置がある。

特開平５−２２８５０号公報

しかしながら、第１の距離継電器７₁の２段領域動作の動作時限は約０．４秒に設定されている（後備保護継電器の動作時間は遅く設定されている）ため、母線事故電流が長時間流れる結果、電力系統の安定度が下がって、最悪の場合には発電機が脱調して広範囲な停電を生じさせるおそれがあるという問題があった。

また、上記の特許文献１に開示された遮断器不動作対策装置は、送電線事故を対象としたものであり、母線事故を対象としたものではない。

本発明の目的は、遮断器不動作時に母線事故を高速に除去することができる遮断器不動作対策装置を提供することにある。

本発明の遮断器不動作対策装置は、母線（１Ａ）に接続された送電線（Ｌ１）の対向端子側に第１のＰＣＭ電流差動継電器（２１₁，３１₁）が設置されているとともに該送電線の自端子側に第２のＰＣＭ電流差動継電器（２１₂，３１₂）が設置された電力系統において、該母線に母線事故が発生したときに該送電線の自端子側に設置された第２の遮断器（３₂）が動作しなかった場合の対策として使用するための遮断器不動作対策装置であって、前記送電線の自端子側を流れる母線事故電流（Ｉ₁）に基づいて前記第２の遮断器が動作しなかったと判定すると、該送電線の対向端子側に設置された第１の遮断器（３₁）を遮断させるための遮断指令信号（Ｓ）を生成し、該生成した遮断指令信号を前記第２のＰＣＭ電流差動継電器に出力する遮断指令信号生成手段（１１，１２）を具備し、前記第２のＰＣＭ電流差動継電器が、前記遮断指令信号生成手段から前記遮断指令信号が入力されると、内蔵の伝送装置を用いて、前記第１のＰＣＭ電流差動継電器に対して前記第１の遮断器を瞬時に遮断させるための信号を送信することを特徴とする。
ここで、前記第２のＰＣＭ電流差動継電器が、前記遮断指令信号生成手段から前記遮断指令信号が入力されると、内蔵の伝送装置を用いて、該入力された遮断指令信号を前記第１のＰＣＭ電流差動継電器に送信し、前記第１のＰＣＭ電流差動継電器が、前記第２のＰＣＭ電流差動継電器から前記遮断指令信号を受信すると、前記第１の遮断器を瞬時に遮断してもよい。
前記第１のＰＣＭ電流差動継電器が、前記送電線の対向端子側に設置された送電線事故検出用変流器（４₁）から入力される事故電流（ｉ₁）の大きさが整定値以上であることと前記遮断指令信号の受信とのＡＮＤ条件で、前記第１の遮断器を瞬時に遮断してもよい。
前記第２のＰＣＭ電流差動継電器が、前記遮断指令信号生成手段から前記遮断指令信号が入力されると、内蔵の伝送装置を用いて、前記送電線の自端子側に設置された第２の送電線事故検出用変流器（４₂）から入力される第２の事故電流（ｉ₂）を“０”として前記第１のＰＣＭ電流差動継電器に送信し、前記第１のＰＣＭ電流差動継電器が、前記送電線の対向端子側に設置された第１の送電線事故検出用変流器（４₁）から入力される第１の事故電流（ｉ₁）と前記第２のＰＣＭ電流差動継電器から送信されてきた第２の事故電流＝０とに基づいて該送電線において送電線事故が発生したと判定して、前記第１の遮断器を瞬時に遮断してもよい。
前記遮断指令信号生成手段が、前記母線を母線事故から保護するための母線保護継電装置に備えられていてもよい。

本発明の遮断器不動作対策装置は、以下の効果を奏する。
（１）母線事故時に自端子側の遮断器が動作しなかった場合に対向端子側の遮断器を瞬時に遮断することができるため、母線事故を高速に除去することができる。その結果、母線事故時の発電機に与える影響を小さくすることができ、発電機脱調による広範囲な停電を防止することができる。
（２）母線事故を高速に除去することができるため、瞬時電圧降下の時間を短縮できるので、負荷機器に与える影響を少なくすることができる。
（３）対向端子側の遮断器を遮断することにより、自動復旧装置（ＡＲＥ）をロックして試充電させないようにできるので、設備損壊を防止することができる。

本発明の第１の実施例による遮断器不動作対策装置について説明するための図である。 図１に示した母線保護継電装置１０の遮断器不動作対策用の構成を説明するためのブロック図である。 本発明の第２の実施例による遮断器不動作対策装置について説明するための図である。 従来の母線事故時の遮断器不動作対策について説明するための図である。

上記の目的を、送電線の自端子側を流れる母線事故電流に基づいて自端子側の遮断器の不動作と判定すると、対向端子側の遮断器を遮断させるための遮断指令信号を自端子側のＰＣＭ電流差動継電器から対向端子側のＰＣＭ電流差動継電器に送信して、対向端子側のＰＣＭ電流差動継電器によって対向端子側の遮断器を瞬時に遮断させることにより実現した。

以下、本発明の遮断器不動作対策装置の実施例について図面を参照して説明する。
まず、本発明の第１の実施例による遮断器不動作対策装置について、図１および図２を参照して説明する。
なお、図１では、第２乃至第４の送電線Ｌ２〜Ｌ４の自端子側および対向端子側にも、第１の送電線Ｌ１の自端子側および対向端子側に設置された送電線継電装置（主保護継電器であるＰＣＭ電流差動継電器と後備保護継電器である距離継電器とを備える。）が設置されているが、図面の簡単のため省略している。

本実施例による遮断器不動作対策装置は、以下に示す点を特徴とする。
（１）母線保護継電装置１０が母線事故を検出して母線連絡遮断器２と第２、第４、第６および第８の遮断器３₂，３₄，３₆，３₈のうち該当の遮断器（事故母線に接続された送電線の自端子側に設置された遮断器）とを遮断したのちに、第１乃至第４の母線事故電流Ｉ₁〜Ｉ₄に基づいて不動作の遮断器を検出すると、検出した不動作の遮断器が設置された送電線の対向端子側に設置された遮断器を遮断させるための遮断指令信号Ｓを、検出した不動作の遮断器が設置された送電線の自端子側に設置された送電線保護継電装置のＰＣＭ電流差動継電器に出力する。
（２）母線保護継電装置１０から遮断指令信号Ｓが入力されたＰＣＭ電流差動継電器は、内蔵する伝送装置を用いて、遮断指令信号Ｓをこの送電線の対向端子側に設置された送電線保護継電装置のＰＣＭ電流差動継電器に送信する。
（３）対向端子側のＰＣＭ電流差動継電器は、自端子側のＰＣＭ電流差動継電器から遮断指令信号Ｓを受信すると、この送電線の対向端子側に設置された遮断器を瞬時に遮断する。

そのため、母線保護継電装置１０は、図２に示すように不動作遮断器判定部１１と遮断指令信号生成部１２とを備える点で、図４に示した母線保護継電装置１００と異なる。
ここで、不動作遮断器判定部１１は、第１乃至第４の母線事故検出用変流器５₁〜５₄から入力される第１乃至第４の母線事故電流Ｉ₁〜Ｉ₄のうち大きさが整定値以上のものがあると、該当の母線事故検出用変流器が設置された送電線の自端子側に設置された遮断器が不動作であると判定し、判定結果を遮断指令信号生成部１２に出力する。
遮断指令信号生成部１２は、不動作遮断器判定部１１の判定結果が示す送電線の対向端子側に設置された遮断器を遮断させるための遮断指令信号Ｓを生成して、生成した遮断指令信号Ｓをこの送電線の自端子側に設置されたＰＣＭ電流差動継電器に出力する。

第１の送電線Ｌ１の自端子側に設置された第２のＰＣＭ電流差動継電器２１₂（図１参照）は、内蔵の伝送装置を用いて、第１の送電線Ｌ１の対向端子側に設置された第１のＰＣＭ電流差動継電器２１₁に遮断指令信号Ｓを送信する機能を備える点で、図４に示した第２のＰＣＭ電流差動継電器６₂と異なる。

第１のＰＣＭ電流差動継電器２１₁は、第２のＰＣＭ電流差動継電器２１₂から遮断指令信号Ｓを受信すると、第１の遮断器３₁を瞬時に遮断するためのトリップ信号を生成して、生成したトリップ信号を第１の遮断器３₁に出力する機能を備える点で、図４に示した第１のＰＣＭ電流差動継電器６₁と異なる。

次に、図１に示す二重母線方式の電力系統において甲母線１Ａで事故が発生した場合の本実施例による遮断器不動作対策装置の動作について説明する。
甲母線１Ａで事故が発生すると、母線保護継電装置１０は、図４に示した母線保護継電装置１００と同様に動作して、母線連絡遮断器２と第２および第６の遮断器３₂，３₆とを遮断する。

このとき、第６の遮断器３₆は動作したが第２の遮断器３₂が動作しなかった場合には、第３の母線事故電流Ｉ₃の大きさは整定値未満となるが第１の母線事故電流Ｉ₁の大きさは整定値以上のままであるため、整定値未満の大きさの第２乃至第４の母線事故電流Ｉ₂〜Ｉ₄と整定値以上の大きさの第１の母線事故電流Ｉ₁とが母線保護継電装置１０の不動作遮断器判定部１１に入力される。
その結果、不動作遮断器判定部１１は、第２の遮断器３₂が動作しなかったと判定して、判定結果を遮断指令信号生成部１２に出力する。

遮断指令信号生成部１２は、不動作遮断器判定部１１から入力される判定結果に基づいて、第２の遮断器３₂が設置された第１の送電線Ｌ１の対向端子側に設置された第１の遮断器３₁を遮断させるための遮断指令信号Ｓを生成して、生成した遮断指令信号Ｓを第２のＰＣＭ電流差動継電器２１₂に出力する。

第２のＰＣＭ電流差動継電器２１₂は、内蔵の伝送装置を用いて、母線保護継電装置１０から入力された遮断指令信号Ｓを第１のＰＣＭ電流差動継電器２１₁に送信する。

第１のＰＣＭ電流差動継電器２１₁は、第２のＰＣＭ電流差動継電器２１₂から遮断指令信号Ｓを受信すると、第１の遮断器３₁を瞬時に遮断するためのトリップ信号を生成して、生成したトリップ信号を第１の遮断器３₁に出力する。
これにより、第１の送電線Ｌ１を甲母線１Ａ（事故母線）から瞬時（母線保護継電装置１０や第１のＰＣＭ電流差動継電器２１₁などにおける処理時間を考慮すると、約０．２秒後）に切り離すことができる。

なお、第１および第２のＰＣＭ電流差動継電器２１₁，２１₂間の伝送路の故障などを考慮すると、第１のＰＣＭ電流差動継電器２１₁は、第１の送電線Ｌ１の対向端子側に設置された第１の送電線事故検出用変流器４₁から入力される第１の事故電流ｉ₁の大きさが整定値以上であることと遮断指令信号Ｓの受信とのＡＮＤ条件で、第１の遮断器３₁を瞬時に遮断するためのトリップ信号を生成してもよい。

次に、本発明の第２の実施例による遮断器不動作対策装置について、図３を参照して説明する。
本実施例による遮断器不動作対策装置は、以下に示す点で、上述した第１の実施例による遮断器不動作対策装置と異なる。
（１）母線保護継電装置１０から遮断指令信号Ｓが入力されたＰＣＭ電流差動継電器は、内蔵する伝送装置を用いて、自端子側に設置された送電線事故検出用変流器から入力される事故電流が“０”であるとして、この送電線の対向端子側に設置されたＰＣＭ電流差動継電器に送信する。
（２）対向端子側のＰＣＭ電流差動継電器は、自端子側のＰＣＭ電流差動継電器から事故電流＝０が送信されてくると、対向端子側に設置された送電線事故検出用変流器から入力される事故電流と送信されてきた事故電流＝０とに基づいて送電線事故が発生したと判定して、この送電線の対向端子側に設置された遮断器を瞬時に遮断する。

そのため、第１の送電線Ｌ１の自端子側に設置された第２のＰＣＭ電流差動継電器３１₂は、母線保護継電装置１０から遮断指令信号Ｓが入力されると、内蔵の伝送装置を用いて、第２の送電線事故検出用変流器４₂から入力される第２の事故電流ｉ₂を“０”（ｉ₂＝０）として第１のＰＣＭ電流差動継電器３１₁に送信する機能を備える点で、図４に示した第２のＰＣＭ電流差動継電器６₂と異なる。
第１のＰＣＭ電流差動継電器３１₁は、図４に示した第１のＰＣＭ電流差動継電器６₁と同じものである。

次に、図３に示す二重母線方式の電力系統において甲母線１Ａで事故が発生した場合の本実施例による遮断器不動作対策装置の動作について説明する。
甲母線１Ａで事故が発生すると、母線保護継電装置１０は、図４に示した母線保護継電装置１００と同様に動作して、母線連絡遮断器２と第２および第６の遮断器３₂，３₆とを遮断する。

このとき、第６の遮断器３₆は動作したが第２の遮断器３₂が動作しなかった場合には、第３の母線事故電流Ｉ₃の大きさは整定値未満となるが第１の母線事故電流Ｉ₁の大きさは整定値以上のままであるため、整定値未満の大きさの第２乃至第４の母線事故電流Ｉ₂〜Ｉ₄と整定値以上の大きさの第１の母線事故電流Ｉ₁とが母線保護継電装置１０の不動作遮断器判定部１１（図２参照）に入力される。
その結果、不動作遮断器判定部１１は、第２の遮断器３₂が動作しなかったと判定して、判定結果を遮断指令信号生成部１２に出力する。

遮断指令信号生成部１２は、不動作遮断器判定部１１から入力される判定結果に基づいて、第１の遮断器３₁を遮断させるための遮断指令信号Ｓを生成して、生成した遮断指令信号Ｓを第２のＰＣＭ電流差動継電器３１₂に出力する。

第２のＰＣＭ電流差動継電器３１₂は、母線保護継電装置１０から遮断指令信号Ｓが入力されると、内蔵の伝送装置を用いて、第２の事故電流ｉ₂＝０を第１のＰＣＭ電流差動継電器３１₁に送信する

第１のＰＣＭ電流差動継電器３１₁は、第２のＰＣＭ電流差動継電器３２₂から第２の事故電流ｉ₂＝０が送信されてくると、第１の事故電流ｉ₁と受信した第２の事故電流ｉ₂＝０とに基づいて第１の送電線Ｌ１に送電線事故が発生したと判定し、第１の遮断器３₁を瞬時に遮断するためのトリップ信号を生成して、生成したトリップ信号を第１の遮断器３₁に出力する。
これにより、第１の送電線Ｌ１を甲母線１Ａから瞬時（母線保護継電装置１０や第１のＰＣＭ電流差動継電器３１₁などにおける処理時間を考慮すると、約０．２秒後）に切り離すことができる。

以上の説明においては、二重母線方式の電力系統を例としたが、１本の母線から複数本の送電線が分岐されている電力系統においても本発明の遮断器不動作対策装置を使用することにより、同様の効果を得ることができる。

２ 母線連絡遮断器
３₁〜３₈ 第１乃至第８の遮断器
４₁〜４₄ 第１乃至第４の送電線事故検出用変流器
５₁〜５₄ 第１乃至第４の母線事故検出用変流器
６₁，６₂，２１₁，２１₂，３１₁，３１₂ 第１および第２のＰＣＭ電流差動継電器
７₁，７₂ 第１および第２の距離継電器
１０，１００ 母線保護継電装置
１１ 不動作遮断器判定部
１２ 遮断指令信号生成部
１Ａ 甲母線
１Ｂ 乙母線
Ｌ１〜Ｌ４ 第１乃至第４の送電線
Ｉ₁〜Ｉ₄ 第１乃至第４の母線事故電流
ｉ₁，ｉ₂ 第１および第２の事故電流
Ｓ 遮断指令信号

Claims (5)

1. 母線（１Ａ）に接続された送電線（Ｌ１）の対向端子側に第１のＰＣＭ電流差動継電器（２１₁，３１₁）が設置されているとともに該送電線の自端子側に第２のＰＣＭ電流差動継電器（２１₂，３１₂）が設置された電力系統において、該母線に母線事故が発生したときに該送電線の自端子側に設置された第２の遮断器（３₂）が動作しなかった場合の対策として使用するための遮断器不動作対策装置であって、
   前記送電線の自端子側を流れる母線事故電流（Ｉ₁）に基づいて前記第２の遮断器が動作しなかったと判定すると、該送電線の対向端子側に設置された第１の遮断器（３₁）を遮断させるための遮断指令信号（Ｓ）を生成し、該生成した遮断指令信号を前記第２のＰＣＭ電流差動継電器に出力する遮断指令信号生成手段（１１，１２）を具備し、
   前記第２のＰＣＭ電流差動継電器が、前記遮断指令信号生成手段から前記遮断指令信号が入力されると、内蔵の伝送装置を用いて、前記第１のＰＣＭ電流差動継電器に対して前記第１の遮断器を瞬時に遮断させるための信号を送信する、
   ことを特徴とする、遮断器不動作対策装置。
2. 前記第２のＰＣＭ電流差動継電器が、前記遮断指令信号生成手段から前記遮断指令信号が入力されると、内蔵の伝送装置を用いて、該入力された遮断指令信号を前記第１のＰＣＭ電流差動継電器に送信し、
   前記第１のＰＣＭ電流差動継電器が、前記第２のＰＣＭ電流差動継電器から前記遮断指令信号を受信すると、前記第１の遮断器を瞬時に遮断する、
   ことを特徴とする、請求項１記載の遮断器不動作対策装置。
3. 前記第１のＰＣＭ電流差動継電器が、前記送電線の対向端子側に設置された送電線事故検出用変流器（４₁）から入力される事故電流（ｉ₁）の大きさが整定値以上であることと前記遮断指令信号の受信とのＡＮＤ条件で、前記第１の遮断器を瞬時に遮断することを特徴とする、請求項２記載の遮断器不動作対策装置。
4. 前記第２のＰＣＭ電流差動継電器が、前記遮断指令信号生成手段から前記遮断指令信号が入力されると、内蔵の伝送装置を用いて、前記送電線の自端子側に設置された第２の送電線事故検出用変流器（４₂）から入力される第２の事故電流（ｉ₂）を“０”として前記第１のＰＣＭ電流差動継電器に送信し、
   前記第１のＰＣＭ電流差動継電器が、前記送電線の対向端子側に設置された第１の送電線事故検出用変流器（４₁）から入力される第１の事故電流（ｉ₁）と前記第２のＰＣＭ電流差動継電器から送信されてきた第２の事故電流＝０とに基づいて該送電線において送電線事故が発生したと判定して、前記第１の遮断器を瞬時に遮断する、
   ことを特徴とする、請求項１記載の遮断器不動作対策装置。
5. 前記遮断指令信号生成手段が、前記母線を母線事故から保護するための母線保護継電装置に備えられていることを特徴とする、請求項１乃至４いずれかに記載の遮断器不動作対策装置。