JP2012065403A

JP2012065403A - 保護継電器整定値妥当性確認装置

Info

Publication number: JP2012065403A
Application number: JP2010205764A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Ishimoto; 孝明石本
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2012-03-29

Abstract

【課題】保護継電器の整定性の妥当性を事故発生時に確認することができる保護継電器整定値妥当性確認装置を提供する。
【解決手段】保護継電器の事故発生時の動作点が保護継電器の動作域よりも所定の範囲だけ広く設定された警報域に入ったことを検出すると、その旨を知らせる警報を発生する警報発生手段１１，１３と、保護継電器に内蔵されたフェールセーフ継電器が動作するか保護継電器の事故発生時の動作点が警報域に入ると、保護継電器の警報域付き特性図に動作点を追加した判定状況表示データを作成する判定状況表示データ作成手段１２とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力系統に設置された保護継電器の整定値の妥当性を確認するのに好適な保護継電器整定値妥当性確認装置に関する。

電力系統には、事故を迅速かつ確実に除去するために各種の保護継電器が設置されている。
たとえば、図３に示す電力系統では、電源１に接続された母線と二重母線（甲母線および乙母線）との間に架設された平衡２回線送電線であるＳ線１ＬおよびＳ線２Ｌの両端には主保護として機能する電流差動継電器（ＰＣＭ）１１０と後備保護として機能する距離継電器（ＤＺ）１２０とが設置され、甲母線と乙母線との接続個所には母線保護継電器（ＢＰ）１３０が設置されるとともに、甲母線および乙母線から分岐された平衡２回線送電線であるＴ線１ＬおよびＴ線２Ｌの両端には主保護として機能する電流差動継電器１１０と後備保護として機能する距離継電器１２０とが設置されている。

また、適切な事故除去のために、電流差動継電器１１０については図４（ａ）の特性図に示すような動作域を規定し、距離継電器１２０については同図（ｂ）の特性図に示すような１段動作域、２段動作域および３段動作域を規定し、母線保護継電器１３０については同図（ｃ）の特性図に示すような動作域を規定するように、整定値が電流差動継電器１１０、距離継電器１２０および母線保護継電器１３０に設定されている。

たとえば、図３に示すようにＴ線１Ｌで事故が発生した場合には、Ｔ線１Ｌの両端に設置された電流差動継電器１１０では、入力電流（自端側事故電流と相手端側事故電流との差分）に基づいて求められる動作点が図４（ａ）に▲印で示すように動作域に入ることにより、この２つの電流差動継電器１１０が動作してＴ線１Ｌの両端に設置された遮断器を遮断（開放）する一方、Ｔ線１Ｌの両端に設置された電流差動継電器１１０以外の電流差動継電器１１０では、入力電流に基づいて求められる動作点が同図（ａ）に●印で示すように動作域に入らないことにより、これらの電流差動継電器１１０が動作しないように、電流差動継電器１１０に整定値を設定している。

なお、この事故の場合には、母線保護継電器１３０では、入力電流に基づいて求められる動作点（Ｓ線１Ｌの甲母線側に設置された計器用変流器から入力される事故電流、Ｓ線２Ｌの甲母線側に設置された計器用変流器から入力される事故電流および乙母線に設置された計器用変流器から入力される事故電流の和を横軸に取り、Ｔ線１Ｌの甲母線側に設置された計器用変流器から入力される事故電流、Ｔ線２Ｌの甲母線側に設置された計器用変流器から入力される事故電流および甲母線に設置された計器用変流器から入力される事故電流の和を縦軸に取った点）が図４（ｃ）に●印で示すように動作域に入らないため、母線保護継電器１３０は動作しない。
また、距離継電器１２０は、事故電流および事故電圧に基づいて求めた動作点（インピーダンス）が１段動作領域、２段動作領域および３段動作領域のいずれかに入ると動作するが、後備保護として機能するように電流差動継電器１１０よりも大きな時限が設定されている。

従来では、保護継電器の整定値は事前の机上検討によって決めているが、検討にあたっては系統構成や背後電源の変化などを考慮する必要があるため、机上検討で決めた整定値が必ずしも最適なものであるとは限らない（たとえば、下記の特許文献１参照）。

なお、下記の特許文献２には、リレー動作の検証精度および事故区間判定精度を向上させるとともに計算機のデータベース容量の増加をごく僅かにとどめるために、実際の動作リレーの種類を特定できない短絡・地絡リレー動作を示す集約情報がオンラインで入力され、この集約情報を与えるリレーを保護範囲を持たせた集約情報リレーとして認識する方法において、データベース上に、集約情報リレーの付加情報として、着目端子における主保護継電器の存否を表す主保護フラグと、保護方向が送電線方向のみである後備保護継電器の存否を表す後備保護フラグとを設定し、リレー動作検証時に、付加情報を用いて動作するべきリレーを判定し、当該リレーが不動作であればそのリレーを誤不動作であると判断するようにした電力系統事故区間判定方法が開示されている。

特開平０８−２８９４５６号公報特開平１１−２６２１７０号公報

しかしながら、上述したように机上検討で決めた整定値は必ずしも最適なものであるとは限らないため、実際に事故が発生した際に想定外の保護継電器が動作すると、事故個所以外の送電線を遮断してしまい広範囲な停電に及ぶおそれがあるという問題があった。

本発明の目的は、保護継電器の整定性の妥当性を事故発生時に確認することができる保護継電器整定値妥当性確認装置を提供することにある。

本発明の保護継電器整定値妥当性確認装置は、電力系統に設置された保護継電器の整定値の妥当性を事故発生時に確認するための保護継電器整定値妥当性確認装置（１０）であって、前記保護継電器の事故発生時の動作点が該保護継電器の動作域よりも所定の範囲だけ広く設定された警報域に入ったことを検出すると、その旨を知らせる警報を発生する警報発生手段（１１，１３）と、前記保護継電器に内蔵されたフェールセーフ継電器が動作するか該保護継電器の事故発生時の動作点が前記警報域に入ると、該保護継電器の警報域付き特性図に前記動作点を追加した判定状況表示データを作成する判定状況表示データ作成手段（１２）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記警報発生手段が、前記電力系統の事故発生を示す事故検出信号（Ｓ_DT）が入力されると、該電力系統に設置された各保護継電器から入力される保護継電器入力信号（Ｓ_in）に基づいて該各保護継電器の動作点を求めるとともに、該求めた動作点が該保護継電器に設定された前記警報域に入っているか否かを確認し、前記各保護継電器のうち前記求めた動作点が前記警報域に入った対象保護継電器があった場合には、その旨を知らせる警報を発するように指示する警報発生指示信号を出力する判定確認部（１１）と、該判定確認部から前記警報発生指示信号が入力されると、前記対象保護継電器の動作点が警報域に入ったことを知らせる警報信号を発生して、該発生した警報信号を警報装置に出力する警報発生部（１３）とを備えてもよい。
前記判定状況表示データ作成手段が、前記フェールセーフ継電器から入力されるフェールセーフ継電器動作信号（Ｓ_FD）と前記判定確認部から入力される前記警報発生指示信号とに応答して、前記対象保護継電器から入力された前記保護継電器入力信号に基づいて前記判定状況表示データを作成したのち、該作成した判定状況表示データと該保護継電器入力信号とを記憶部（１５）に保管するとともに表示部（１４）に出力する判定状況作成部（１２）とを備え、前記表示部が、前記判定状況作成部から入力される前記判定状況表示データおよび前記保護継電器入力信号に基づいて前記対象保護継電器の判定状況表示および入力を表示させる表示データを作成したのち、該作成した表示データを表示装置に出力してもよい。
前記警報域が、前記保護継電器の動作域よりも１０〜２０％広く設定されていてもよい。
前記各保護継電器と通信回線を介して相互接続された遠方監視制御装置に内蔵されていてもよい。

本発明の保護継電器整定値妥当性確認装置は、以下の効果を奏する。
（１）保護継電器の事故発生時の動作点が警報域に入ったことを検出するとその旨を知らせる警報を発生したり判定状況表示データを作成したりすることにより、事故区間の保護継電器の動作状況を確認し、机上検討との差異を確認することができるため、整定値の精度向上を図ることができる。
（２）事故区間外の保護継電器の動作状況を確認することができるため、事故発生時の整定値の妥当性をチェックすることができるので、万一の整定誤りなどの事故区間外の誤遮断による広範囲な停電を防止することができる。

本発明の一実施例による保護継電器整定値妥当性確認装置１０の構成を示すブロック図である。図１に示した保護継電器整定値妥当性確認装置１０において図３に示す電流差動継電器１１０、距離継電器１２０および母線保護継電器１３０について設定される警報域の一例を示す図である。従来の電力系統に設置された保護継電器の一例を説明するための図である。図３に示す電流差動継電器１１０、距離継電器１２０および母線保護継電器１３０の動作域を示す図である。

上記の目的を、保護継電器の事故発生時の動作点が保護継電器の動作域よりも所定の範囲だけ広く設定された警報域に入ったことを検出すると、その旨を知らせる警報を発生するとともに、保護継電器に内蔵されたフェールセーフ継電器が動作するか保護継電器の事故発生時の動作点が警報域に入ると、保護継電器の警報域付き特性図に動作点を追加した判定状況表示データを作成することにより実現した。

以下、本発明の保護継電器整定値妥当性確認装置の実施例について図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による整定値妥当性確認装置１０は、電力系統に設置された保護継電器の事故発生時の動作点（判定状況）を確認して、事故発生時の動作点が保護継電器の動作域よりも所定の範囲だけ広く（好ましくは、動作域よりも１０〜２０％広く）設定した警報域に入ったことを検出すると警報を出力する機能と、保護継電器に内蔵されたフェールセーフ継電器が動作するか事故発生時の動作点が警報域に入ると、保護継電器の警報域付き特性図に動作点を追加した判定状況表示データを作成して、作成した判定状況表示データおよび保護継電器の入力データ（事故電流や事故電圧など）を保管および表示させる機能とを備える。

そのため、整定値妥当性確認装置１０は、図１に示すように、判定確認部１１と、判定状況表示データ作成部１２（以下、「判定状況作成部１２」と称する。）と、警報発生部１３と、表示部１４と、記憶部１５とを具備する。
なお、記憶部１５には、電力系統に設置された保護継電器の警報域付き特性図データが格納されている。

ここで、判定確認部１１は、電力系統の事故発生を示す事故検出信号Ｓ_DT（たとえば、各保護継電器から入力されるトリップ信号）が入力されると、電力系統に設置された各保護継電器から入力される保護継電器入力信号Ｓ_inに基づいて各保護継電器の動作点を求めるとともに、記憶部１５に格納されている各保護継電器の警報域付き特性図データを読み出して、求めた動作点が警報域に入っているか否か（すなわち、各保護継電器の判定状況）を確認する。このとき、判定確認部１１は、どの保護継電器について動作点が警報域に入っているか否かを確認しているかの情報を判定状況作成部１２に知らせる。
また、判定確認部１１は、求めた動作点が警報域に入った保護継電器（以下、「対象保護継電器」と称する。）があった場合には、対象保護継電器の動作点が警報域に入ったことを知らせる警報を発するように指示するハイレベルの警報発生指示信号を警報発生部１３に出力する。

警報発生部１３は、判定確認部１１からハイレベルの警報発生指示信号が入力されると、対象保護継電器の動作点が警報域に入ったことを視覚的および／または聴覚的に知らせる警報信号を発生して、外部の警報装置に出力する。

判定状況作成部１２は、各保護継電器に内蔵されたフェールセーフ継電器が動作したことを示すハイレベルのフェールセーフ継電器動作信号Ｓ_FD（以下、「ＦＤ動作信号Ｓ_FD」と称する。）がフェールセーフ継電器から入力されるか、ハイレベルの警報発生指示信号が判定確認部１１から入力されると、記憶部１５に格納された対象保護継電器の警報域付き特性図データを読み出して、対象保護継電器から入力された保護継電器入力信号Ｓ_inに基づいて対象保護継電器の動作点を読み出した警報域付き特性図に追加した判定状況表示データを作成したのち、作成した判定状況表示データと対象保護継電器から入力された保護継電器入力信号Ｓ_inとを記憶部１５に保管するとともに表示部１４に出力する。

表示部１４は、判定状況作成部１２から入力される判定状況表示データおよび保護継電器入力信号Ｓ_inに基づいて対象保護継電器の判定状況表示および入力（事故電流や事故電圧など）を表示させる表示データを作成したのち、作成した表示データを表示装置に出力する。

次に、図３に示した電力系統において、制御所に設置された遠方監視制御装置（不図示）に整定値妥当性確認装置１０を内蔵させたときの整定値妥当性確認装置１０の動作について説明する。
なお、各電流差動継電器１１０、各距離継電器１２０および母線保護継電器１３０は遠方監視制御装置と通信回線を介して相互接続されており、各電流差動継電器１１０の入力である事故電流の差分、各距離継電器１２０の入力である事故電流並びに事故電圧および母線保護継電器１３０の入力である事故電流を示す保護継電器入力信号Ｓ_inは、各電流差動継電器１１０、各距離継電器１２０および各母線保護継電器１３０から通信回線を介して遠方監視制御装置に送信される。
また、各電流差動継電器１１０、各距離継電器１２０および各母線保護継電器１３０に内蔵されたフェールセーフ継電器が動作したか否かを示すＦＤ動作信号Ｓ_FDと、各電流差動継電器１１０、各距離継電器１２０および母線保護継電器１３０から出力されるトリップ信号（事故検出信号Ｓ_DT）とは、各電流差動継電器１１０、各距離継電器１２０および母線保護継電器１３０から通信回線を介して遠方監視制御装置に送信される。

たとえば、図３に示すようにＴ線１Ｌで事故が発生した場合に、Ｔ線１Ｌの両端に設置された電流差動継電器１１０から、図４（ａ）に▲印で示した入力電流（自端側事故電流と相手端側事故電流との差分）を示す保護継電器入力信号Ｓ_inとこの２つの電流差動継電器１１０に内蔵されたフェールセーフ継電器（たとえば、不足電圧継電器）が動作したことを示すハイレベルのＦＤ動作信号Ｓ_FDとこの２つの電流差動継電器１１０から出力されたトリップ信号（事故検出信号Ｓ_DT）とが通信回線を介して遠方監視制御装置に送信されて、整定値妥当性確認装置１０に入力される。
整定値妥当性確認装置１０の判定確認部１１では、この２つの電流差動継電器１１０から入力される保護継電器入力信号Ｓ_inによって示される動作点は図４（ａ）に▲印で示したように動作域に入り図２（ａ）に示した警報域に入らないため、ハイレベルの警報発生指示信号は出力しない。
しかし、この２つの電流差動継電器１１０からハイレベルのＦＤ動作信号Ｓ_FDが入力されるため、論理和回路１２からハイレベルの出力信号が出力される。その結果、整定値妥当性確認装置１０の判定状況作成部１２は、記憶部１５に格納されたこの２つの電流差動継電器１１０の警報域付き特性図データを読み出して、この２つの電流差動継電器１１０から入力される保護継電器入力信号Ｓ_inによって示される動作点を警報域付き特性図に追加した判定状況表示データを作成したのち、作成した判定状況表示データと保護継電器入力信号Ｓ_inとを記憶部１５に保管するとともに表示部１４に出力する。
これにより、この２つの電流差動継電器１１０の警報域付き特性図に動作点が追加された画像が表示装置に表示されるとともに、この２つの電流差動継電器１１０の入力電流（自端側事故電流と相手端側事故電流との差分）が表示装置に表示される。

このとき、たとえばＳ線２Ｌの母線側に設置された電流差動継電器１１０から、図４（ａ）に●印で示した入力電流（自端側事故電流と相手端側事故電流との差分）を示す保護継電器入力信号Ｓ_inと電流差動継電器１１０に内蔵されたフェールセーフ継電器（たとえば、不足電圧継電器）が不動作のままであることを示すロウレベルのＦＤ動作信号Ｓ_FDとが通信回線を介して整定値妥当性確認装置１０に入力される。
整定値妥当性確認装置１０の判定確認部１１では、この電流差動継電器１１０から入力される保護継電器入力信号Ｓ_inによって示される動作点は図２（ａ）に示した警報域に入っていないため、ハイレベルの警報発生指示信号は出力しない。
また、この電流差動継電器１１０からはロウレベルのＦＤ動作信号Ｓ_FDが入力されたままであるため、整定値妥当性確認装置１０の判定状況作成部１２はこの電流差動継電器１１０については判定状況表示データを作成しない。

しかし、誤整定などによりＳ線２Ｌの母線側に設置された電流差動継電器１１０の動作点が図２（ａ）に示した警報域に入った場合には、整定値妥当性確認装置１０の判定確認部１１は、ハイレベルの警報発生指示信号は出力する。
その結果、警報発生部１３は、この電流差動継電器１１０の動作点が警報域に入ったことを視覚的および／または聴覚的に知らせる警報信号を発生する。これにより、警報装置から警報が出力される。
また、整定値妥当性確認装置１０の判定状況作成部１２は、記憶部１５に格納されたこの電流差動継電器１１０の警報域付き特性図データを読み出して、この電流差動継電器１１０から入力される保護継電器入力信号Ｓ_inによって示される動作点を警報機付き特性図に追加した判定状況表示データを作成したのち、作成した判定状況表示データと保護継電器入力信号Ｓ_inとを記憶部１５に保管するとともに表示部１４に出力する。
これにより、この電流差動継電器１１０の警報域付き特性図の警報域内に動作点が示された画像が表示装置に表示されるとともに、この電流差動継電器１１０の入力電流（自端側事故電流と相手端側事故電流との差分）が表示装置に表示される。

整定値妥当性確認装置１０は、他の電流差動継電器１１０と各距離継電器１２０と母線保護継電器１３０に対しても同様に動作する。

なお、以上の説明では、遠方監視制御装置に整定値妥当性確認装置１０を内蔵させたが、各保護継電器（たとえば、図３に示した各電流差動継電器１１０、各距離継電器１２０および母線保護継電器１３０）に整定値妥当性確認装置１０を内蔵させてもよい。

また、保護継電器の一例として電流差動継電器、距離継電器および母線保護継電器を挙げて説明したが、過電流継電器や方向継電器のような他の保護継電器についても本発明の保護継電器整定値妥当性確認装置を適用することができる。

１電源
１０整定値妥当性確認装置
１１判定確認部
１２判定状況作成部
１３警報発生部
１４表示部
１５記憶部
１１０電流差動継電器
１２０距離継電器
１３０母線保護継電器
Ｓ_DT 事故検出信号
Ｓ_in 保護継電器入力信号
Ｓ_FD ＦＤ動作信号

Claims

電力系統に設置された保護継電器の整定値の妥当性を事故発生時に確認するための保護継電器整定値妥当性確認装置（１０）であって、
前記保護継電器の事故発生時の動作点が該保護継電器の動作域よりも所定の範囲だけ広く設定された警報域に入ったことを検出すると、その旨を知らせる警報を発生する警報発生手段（１１，１３）と、
前記保護継電器に内蔵されたフェールセーフ継電器が動作するか該保護継電器の事故発生時の動作点が前記警報域に入ると、該保護継電器の警報域付き特性図に前記動作点を追加した判定状況表示データを作成する判定状況表示データ作成手段（１２）と、
を具備することを特徴とする、保護継電器整定値妥当性確認装置。
前記警報発生手段が、
前記電力系統の事故発生を示す事故検出信号（Ｓ_DT）が入力されると、該電力系統に設置された各保護継電器から入力される保護継電器入力信号（Ｓ_in）に基づいて該各保護継電器の動作点を求めるとともに、該求めた動作点が該保護継電器に設定された前記警報域に入っているか否かを確認し、前記各保護継電器のうち前記求めた動作点が前記警報域に入った対象保護継電器があった場合には、その旨を知らせる警報を発するように指示する警報発生指示信号を出力する判定確認部（１１）と、
該判定確認部から前記警報発生指示信号が入力されると、前記対象保護継電器の動作点が警報域に入ったことを知らせる警報信号を発生して、該発生した警報信号を警報装置に出力する警報発生部（１３）と、
を備えることを特徴とする、請求項１記載の保護継電器整定値妥当性確認装置。
前記判定状況表示データ作成手段が、
前記フェールセーフ継電器から入力されるフェールセーフ継電器動作信号（Ｓ_FD）と前記判定確認部から入力される前記警報発生指示信号とに応答して、前記対象保護継電器から入力された前記保護継電器入力信号に基づいて前記判定状況表示データを作成したのち、該作成した判定状況表示データと該保護継電器入力信号とを記憶部（１５）に保管するとともに表示部（１４）に出力する判定状況作成部（１２）とを備え、
前記表示部が、前記判定状況作成部から入力される前記判定状況表示データおよび前記保護継電器入力信号に基づいて前記対象保護継電器の判定状況表示および入力を表示させる表示データを作成したのち、該作成した表示データを表示装置に出力する、
ことを特徴とする、請求項２記載の保護継電器整定値妥当性確認装置。
前記警報域が、前記保護継電器の動作域よりも１０〜２０％広く設定されていることを特徴とする、請求項１記載の保護継電器整定値妥当性確認装置。
前記各保護継電器と通信回線を介して相互接続された遠方監視制御装置に内蔵されていることを特徴とする、請求項１乃至４いずれかに記載の保護継電器整定値妥当性確認装置。