JP2015040848A - Fault locator and fault location method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送電線の故障点を標定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for locating a failure point of a transmission line.
超高圧系統においては、系統安定度への影響を考慮し、事故電流を高速に遮断する仕様が定められている。系統事故を検出した保護継電装置の故障点標定機能(FL:Fault Locator)は、事故継続時間中の測定データを用いて故障点(事故点)を標定する。故障点標定機能は、系統事故が検出された後、遮断器の応動時間を考慮して予め設定された時間が経過した後に、故障点を標定する。特許文献1には、電圧電流情報を用いて事故が発生した位置を特定する故障点標定装置が記載されている。
In the ultra-high voltage system, the specifications for interrupting the accident current at a high speed are determined in consideration of the influence on the system stability. The fault locator function (FL: Fault Locator) of the protective relay that detects the system fault uses the measurement data during the accident duration to determine the fault point (accident point). The failure point locating function locates a failure point after a preset time has elapsed in consideration of the response time of the circuit breaker after a system fault is detected.
事故継続時間が想定された時間より短い場合、故障点標定機能は、事故が除去された後の測定データを用いて故障点を標定するため、正しい故障点を標定できない。 When the accident duration time is shorter than the expected time, the failure point locating function locates the failure point using the measurement data after the accident is removed, and thus cannot correctly locate the failure point.
上記課題を解決するために、本発明の一態様である故障点標定装置は、電力系統で連続して測定される測定データを記憶する記憶部と、送電線の系統事故の発生を示す信号に基づいて、系統事故の発生から所定の準備時間だけ後の時刻である基準時刻を決定する決定部と、基準時刻より前に系統事故が除去されているか否かを判定し、記憶された測定データの中から、判定の結果に基づく時刻範囲のデータを演算データとして選択し、演算データに基づいて系統事故の故障点を標定する標定部と、を備える。 In order to solve the above-described problem, a failure point locating device according to one aspect of the present invention includes a storage unit that stores measurement data continuously measured in the power system, and a signal that indicates the occurrence of a system fault in the transmission line A determination unit that determines a reference time that is a time after a predetermined preparation time from the occurrence of a system fault, and whether or not the system fault has been removed before the reference time, and stored measurement data A location unit that selects data in a time range based on the determination result as computation data, and locates a fault point of a system fault based on the computation data.
本発明の一態様によれば、故障点の標定のタイミングにおいて系統事故が除去済みである場合であっても、故障点を標定することができる。 According to one aspect of the present invention, a fault point can be determined even if a system fault has already been removed at the fault point location timing.
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、実施例の保護継電装置の構成を示す。 FIG. 1 shows a configuration of a protective relay device according to an embodiment.
保護継電装置100は、リレー演算部110と、蓄積部120と、標定起動部130と、標定演算部140と、取得部150とを有する。
The
取得部150は、電力系統で連続して測定される電圧および電流の測定結果をサンプリングしてディジタルの測定データに変換する。
The
リレー演算部110は、測定データを判定する。リレー演算部110は、起動リレー111と、過電流リレー112とを有する。起動リレー111は、系統事故を検出し、トリップ指令を出力する。起動リレー111は、例えば交流電圧が不足した場合に動作するリレー(交流変電所用制御器具番号=27)である。過電流リレー112は、過電流を検出し、動作しているか否かを示す過電流リレー動作フラグを蓄積部120へ出力する。過電流リレー112は、例えば交流の過電流を検出した場合に動作するリレー(交流変電所用制御器具番号=51)である。過電流リレー動作フラグの値は、例えば、1(ON)または0(OFF)を示す。
The
取得部150からの測定データと、過電流リレー112からの過電流リレー動作フラグとは、所定のサンプリング周期で蓄積部120へ入力される。蓄積部120は、入力された測定データおよび過電流リレー動作フラグを蓄積データとして格納する。蓄積部120は、例えばリングバッファであり、所定の蓄積時間の長さ(所定の蓄積サンプル数)の蓄積データを格納し、新しいデータを取得すると、最も古い蓄積データに新しいデータを上書きする。更に蓄積部120は、データ凍結指令を受けた場合、新しいデータの上書きを停止し、その時点の蓄積データを凍結する。これにより、蓄積部120は、最新の蓄積データを蓄積時間分だけ記憶し、データ凍結指令を受けた時点における蓄積時間分の蓄積データを保持することができる。
The measurement data from the
標定起動部130は、起動リレー111の動作開始の時刻である起動時刻から所定の待機時間の経過を測定するタイマを有する。標定起動部130は、起動時刻から待機時間が経過した時刻を標定起動時刻とし、蓄積部120に対してデータ凍結指令を出力する。
The
標定演算部140は、標定起動時刻の後、蓄積データに基づいて送電線における故障点を標定する標定演算処理を行う。
The
なお、保護継電装置100の代わりに、取得部150と、リレー演算部110とを有する保護継電装置と、蓄積部120と、標定起動部130と、標定演算部140とを有する故障点標定装置とが用いられても良い。
In addition, instead of the
図2は、電力系統の構成を示す。 FIG. 2 shows the configuration of the power system.
電力系統は、保護継電装置100と、変電所200と、計器用変成器300と、送電線400と、遮断器500とを有する。
The power system includes a
送電線400の一端には、変電所200と計器用変成器300が接続されている。送電線400は、変電所200から供給される電力を送電する。計器用変成器300は、変流器(CT:Current Transformer)や計器用変圧器(VT:Voltage Transformer)などであり、送電線400の電圧および電流を測定する。計器用変成器300には、保護継電装置100が接続されている。保護継電装置100は、計器用変成器300により測定された電圧および電流を測定データとして取得する。送電線400には、遮断器500が設けられており、保護継電装置100からのトリップ指令に従って送電線400を遮断する。
One end of the
送電線400の或る点において落雷などによる事故が発生すると、保護継電装置100の起動リレー111は、計器用変成器300により測定された電圧および電流に基づいて事故を検出し、遮断器500に対してトリップ指令を出力する。遮断器500は、トリップ指令に応じて送電線400を遮断する。
When an accident due to a lightning strike occurs at a certain point on the
図3は、標定演算処理を示す。 FIG. 3 shows the orientation calculation process.
標定演算部140は、データ凍結指令に応じて保持されている蓄積データの中から、過電流リレー動作フラグを取得し、取得した過電流リレー動作フラグが過電流リレー112の復帰を示すか否かを判定する(S110)。言い換えれば、標定演算部140は、標定起動時刻より前に事故が除去されているか否かを判定する。ここで標定演算部140は、取得した過電流リレー動作フラグの中に1から0への変化がある場合、過電流リレー112の復帰を示すと判定し、過電流リレー動作フラグが初めて0になった時刻を復帰時刻とする。
The
蓄積データ内の過電流リレー動作フラグが過電流リレー112の復帰を示していないと判定された場合(S110:N)、標定演算部140は、蓄積データの中から、標定起動時刻より待機時間だけ前の時刻を取得開始時刻として決定する。更に標定演算部140は、標定起動時刻を取得終了時刻として決定する。その後、標定演算部140は、蓄積データの内、取得開始時刻から取得終了時刻までの測定データを演算データとして取得する(S120)。
When it is determined that the overcurrent relay operation flag in the accumulated data does not indicate the return of the overcurrent relay 112 (S110: N), the
蓄積データ内の過電流リレー動作フラグが過電流リレー112の復帰を示していると判定された場合(S110:Y)、標定演算部140は、復帰時刻より所定の推定復帰時間だけ前の時刻を事故が除去された時刻として推定し、その時刻を取得終了時刻として決定する。推定復帰時間は、過電流リレー122の復帰に要する時間の推定値である。更に標定演算部140は、取得終了時刻より待機時間だけ前の時刻を取得開始時刻として決定する。その後、標定演算部140は、蓄積データの内、取得開始時刻から取得終了時刻までの測定データを演算データとして取得する(S130)。
When it is determined that the overcurrent relay operation flag in the accumulated data indicates the return of the overcurrent relay 112 (S110: Y), the
S120またはS130の後、標定演算部140は、取得した演算データに基づいて故障点を標定する(S140)。ここで標定演算部140は、送電線400における故障点までの距離を算出する。
After S120 or S130, the
以上が標定演算処理である。標定演算部140は、過電流リレー動作フラグを用いることにより、標定起動時刻より前に事故が除去されているか否かを判定することができる。蓄積データが測定データと過電流リレー動作フラグを含み、標定起動部130が標定基準時刻において蓄積データを凍結することにより、標定演算部140は、標定基準時刻から遡って過電流リレー112の復帰を検出することができる。標定起動時刻より前に事故が除去されていると判定された場合、取得終了時刻から所定の時間長だけ前に遡る時刻範囲の測定データを演算データとして選択することにより、事故継続中の測定データを演算データとして選択することができる。標定起動時刻より前に事故が除去されていないと判定された場合、標準起動時刻から所定の時間長だけ前に遡る時刻範囲の測定データを演算データとして選択することにより、事故継続中の最新の測定データを演算データとして選択することができる。復帰時刻から推定復帰時間だけ前の時刻を取得終了時刻とすることにより、事故継続中の測定データを演算データとして選択することができる。
The above is the orientation calculation process. The
以下、保護継電装置100の動作の具体例について説明する。
Hereinafter, a specific example of the operation of the
図4は、標定起動時刻より前に復帰時刻がない場合の応動を示す。 FIG. 4 shows the response when there is no return time before the orientation start time.
このタイムチャートは、事故電流と、起動リレー111の動作と、過電流リレー112の動作と、遮断器500の動作と、標定起動部130の動作と、蓄積データとを示す。
This time chart shows the accident current, the operation of the
前述のS120のように、標定起動時刻より前に復帰時刻がない場合、トリップ指令から遮断器500が切れるまでの時間は待機時間以上である。起動リレー111が動作し(S201)、起動リレー111がトリップ指令を遮断器500へ出力し(S202)、遮断器500が「切」になる(S203)。一方、起動リレー111が動作してから待機時間が経過して(S301)、標定起動時刻になると(S302)、蓄積部120は蓄積データを凍結する。待機時間は、トリップ指令の出力から遮断器「切」まで(S202からS203まで)の時間と同等になるように予め設定される。標定演算部140は、標定起動時刻より待機時間だけ前の取得開始時刻を決定し(S303)、標定起動時刻を取得終了時刻として決定し(S304)、取得開始時刻から取得終了時刻までの演算データを取得する。
When the return time does not exist before the orientation start time as in S120 described above, the time from the trip command until the
図5は、標定起動時刻より前に復帰時刻がある場合の応動を示す。 FIG. 5 shows the response when the return time is before the orientation start time.
このタイムチャートは、事故電流と、起動リレー111の動作と、遮断器500の動作と、標定起動部130の動作と、過電流リレー112の動作と、蓄積データとを示す。
This time chart shows the accident current, the operation of the
前述のS130のように、標定起動時刻より前に復帰時刻がある場合、トリップ指令から遮断器500が切れるまでの時間は待機時間より短い。即ち、起動リレー111が動作することにより(S401)、起動リレー111がトリップ指令を遮断器500へ出力してから(S402)、遮断器500が「切」になる(S403)までの時間が、短くなる。一方、起動リレー111が動作してから待機時間が経過して(S501)、標定起動時刻になると(S502)、蓄積部120は蓄積データを凍結する。標定演算部140は、蓄積データ内の過電流リレー動作信号から復帰時刻を検出し(S503)、復帰時刻より推定復帰時間(S504)だけ前の時刻を取得終了時刻として決定し(S505)、取得終了時刻より待機時間(S506)だけ前の時刻を取得開始時刻として決定し(S507)、取得開始時刻から取得終了時刻までの演算データを取得する。
When the return time is before the orientation start time as in S130 described above, the time from the trip command until the
図6は、蓄積データの構成を示す。 FIG. 6 shows the structure of accumulated data.
蓄積データは、サンプリング時刻毎のレコードを有する。各レコードは、サンプリング時刻に対応するサンプル番号(No.)610と、測定データである電圧データ620および電流データ630と、過電流リレー動作フラグ640とを有する。電圧データ620および電流データ630は、計器用変成器300からの出力がサンプリングされた値である。過電流リレー動作フラグ640は、過電流リレー112から出力される値である。この図の例は、標定起動時刻より前に復帰時刻がある場合を示す。サンプル番号610が8であるレコードにおいて過電流リレー動作フラグが1から0へ変化するため、標定演算部140は、このレコードの時刻を復帰時刻として決定する。更に標定演算部140は、復帰時刻に基づいて取得終了時刻および取得開始時刻を決定し、取得開始時刻から取得終了時刻までのレコードの電圧データ620および電流データ630を演算データとして取得する。
The accumulated data has a record for each sampling time. Each record has a sample number (No.) 610 corresponding to the sampling time,
事故電流が小さい場合や、事故除去リレー、電流差動リレー、送電線の保護リレーなどのリレーが速く動作する場合など、事故継続時間が通常より短くなる場合がある。もし、故障点標定装置が常に標定起動時刻までの測定データを用いるとすると、事故継続時間が通常より短い場合に、事故が除去された後の測定データも用いるため、正しい故障点を算出することが困難になる。本実施例では、前述のS130のように、標定起動時刻より前に復帰時刻があることを検出し、復帰時刻を基準に演算データの対象期間を決定することにより、事故継続時間が通常より短い場合でも、事故が除去された後の測定データを用いることを防ぐことができ、故障点の精度が向上する。即ち、本実施例によれば、標定起動時刻より前に事故が除去された場合であっても、故障点を標定することができる。 The accident duration may be shorter than usual, for example, when the accident current is small or when a relay such as an accident elimination relay, a current differential relay, or a transmission line protection relay operates faster. If the failure point locator always uses measurement data up to the time of starting the location, if the accident duration is shorter than normal, the measurement data after the accident is removed is also used, so the correct failure point must be calculated. Becomes difficult. In the present embodiment, as in S130 described above, it is detected that there is a return time before the orientation start time, and by determining the calculation data target period based on the return time, the accident duration is shorter than usual. Even in this case, it is possible to prevent the use of the measurement data after the accident is removed, and the accuracy of the failure point is improved. That is, according to the present embodiment, the failure point can be determined even if the accident is removed before the orientation start time.
標定起動時刻より前に過電流リレー112の復帰時刻がない場合と、標定起動時刻より前に過電流リレー112の復帰時刻がある場合との両方において、できる限り事故が除去された時刻に近い演算データを用いて、故障点を標定することができる。したがって、事故継続期間が或る程度変化する場合であっても、故障点を標定することができる。
An operation that is as close as possible to the time when the accident was eliminated in both the case where there is no return time of the
なお、標定演算部140は、標定起動時刻と復帰時刻を決定し、標定起動時刻と復帰時刻のうち早い方の時刻に基づいて演算データの時刻範囲を決定しても良い。取得開始時刻から取得終了時刻までの長さは、待機時間と異なる所定の長さであっても良い。取得開始時刻は、起動時刻であっても良い。
The
以上の実施例で説明された技術は、次のように表現することもできる。
(表現1)
電力系統で連続して測定される測定データを記憶する記憶部と、
前記送電線の系統事故の発生を示す信号に基づいて、前記系統事故の発生から所定の準備時間だけ後の時刻である基準時刻を決定する決定部と、
前記基準時刻より前に前記系統事故が除去されているか否かを判定し、前記記憶された測定データの中から、前記判定の結果に基づく時刻範囲のデータを演算データとして選択し、前記演算データに基づいて前記系統事故の故障点を標定する標定部と、
を備える故障点標定装置。
(表現2)
前記標定部は、前記送電線の過電流を検出する過電流リレーの動作を示す過電流リレー動作信号を取得し、前記過電流リレー動作信号に基づいて、前記基準時刻より前に前記系統事故が除去されているか否かを判定する、
表現1に記載の故障点標定装置。
(表現3)
前記記憶部は、前記測定データおよび前記過電流リレー動作信号を含む記憶データを記憶し、前記決定に応じて前記基準時刻における記憶データを保持し、
前記標定部は、前記保持された記憶データ内の過電流リレー動作信号が前記過電流リレーの復帰を示す場合、前記基準時刻より前に前記系統事故が除去されていると判定する、
表現2に記載の故障点標定装置。
(表現4)
前記基準時刻より前に前記系統事故が除去されていると判定された場合、前記標定部は、前記記憶データ内の過電流リレー動作信号に基づいて前記基準時刻より前の時刻である取得終了時刻を決定し、前記保持された記憶データの中から、前記取得終了時刻から所定の時間長だけ前に遡る時刻範囲の測定データを前記演算データとして選択する、
表現3に記載の故障点標定装置。
(表現5)
前記基準時刻より前に前記系統事故が除去されていないと判定された場合、前記標定部は、前記保持された記憶データの中から、前記基準時刻から前記時間長だけ前に遡る時刻範囲の測定データを前記演算データとして選択する、
表現4に記載の故障点標定装置。
(表現6)
前記保持された記憶データ内の過電流リレー動作信号が前記復帰を示す場合、前記標定部は、前記保持された記憶データ内の過電流リレー動作信号に基づいて前記復帰の時刻である復帰時刻を決定し、予め定められた前記過電流リレーの復帰の所要時間を用い、前記復帰時刻より前記所要時間だけ前の時刻を前記取得終了時刻として決定する、
表現5に記載の故障点標定装置。
(表現7)
前記記憶部は、最新の記憶データを所定の長さだけ記憶する、
表現3乃至6の何れか一項に記載の故障点標定装置。
The techniques described in the above embodiments can also be expressed as follows.
(Expression 1)
A storage unit for storing measurement data continuously measured in the power system;
A determination unit that determines a reference time that is a time after a predetermined preparation time from the occurrence of the system fault, based on a signal indicating the occurrence of the system fault of the transmission line;
It is determined whether or not the grid fault has been removed before the reference time, and data in a time range based on the determination result is selected as calculation data from the stored measurement data, and the calculation data A location part for locating the failure point of the system fault based on
A fault location device.
(Expression 2)
The orientation unit obtains an overcurrent relay operation signal indicating an operation of an overcurrent relay that detects an overcurrent of the transmission line, and the system fault occurs before the reference time based on the overcurrent relay operation signal. Determine if it has been removed,
The failure point locating device according to
(Expression 3)
The storage unit stores storage data including the measurement data and the overcurrent relay operation signal, and stores storage data at the reference time according to the determination,
When the overcurrent relay operation signal in the stored data indicates the return of the overcurrent relay, the orientation unit determines that the system fault has been removed before the reference time,
The failure point locating device described in
(Expression 4)
When it is determined that the system fault has been removed before the reference time, the orientation unit obtains an acquisition end time that is a time before the reference time based on an overcurrent relay operation signal in the stored data Determining, from among the stored data held, the measurement data in a time range that goes back a predetermined time length from the acquisition end time as the calculation data,
The failure point locating device according to
(Expression 5)
When it is determined that the system fault has not been removed before the reference time, the orientation unit measures a time range that goes back from the reference time by the time length from the stored data. Selecting data as the operation data;
The failure point locator described in
(Expression 6)
When the overcurrent relay operation signal in the stored data indicates the return, the orientation unit sets a return time that is the return time based on the overcurrent relay operation signal in the stored data. Determining, using a predetermined time required for return of the overcurrent relay, and determining the time before the required time from the return time as the acquisition end time,
The failure point locator according to
(Expression 7)
The storage unit stores the latest storage data for a predetermined length,
The fault location apparatus as described in any one of
以上の表現における用語について説明する。記憶部は、蓄積部120などに対応する。決定部は、標定起動部130などに対応する。標定部は、標定演算部140などに対応する。基準時刻は、標定起動時刻などに対応する。時刻範囲は、取得開始時刻から取得終了時刻までの範囲などに対応する。所定の時間長は、待機時間などに対応する。所要時間は、推定復帰時間などに対応する。所定の長さは、蓄積時間などに対応する。過電流リレー動作信号は、過電流リレー動作フラグなどに対応する。
The terms in the above expression will be described. The storage unit corresponds to the
本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、その趣旨から逸脱しない範囲で、他の様々な形に変更することができる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified in various other forms without departing from the spirit of the present invention.
100:保護継電装置、 110:リレー演算部、 111:起動リレー、 112:過電流リレー、 120:蓄積部、 122:過電流リレー、 130:標定起動部、 140:標定演算部、 150:取得部、 200:変電所、 300:計器用変成器、 400:送電線、 500:遮断器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Protection relay apparatus, 110: Relay operation part, 111: Start relay, 112: Overcurrent relay, 120: Accumulation part, 122: Overcurrent relay, 130: Standardization start part, 140: Standardization calculation part, 150: Acquisition Department: 200: Substation, 300: Instrument transformer, 400: Transmission line, 500: Circuit breaker
Claims (8)
前記送電線の系統事故の発生を示す信号に基づいて、前記系統事故の発生から所定の準備時間だけ後の時刻である基準時刻を決定する決定部と、
前記基準時刻より前に前記系統事故が除去されているか否かを判定し、前記記憶された測定データの中から、前記判定の結果に基づく時刻範囲のデータを演算データとして選択し、前記演算データに基づいて前記系統事故の故障点を標定する標定部と、
を備える故障点標定装置。 A storage unit for storing measurement data continuously measured in the power system;
A determination unit that determines a reference time that is a time after a predetermined preparation time from the occurrence of the system fault, based on a signal indicating the occurrence of the system fault of the transmission line;
It is determined whether or not the grid fault has been removed before the reference time, and data in a time range based on the determination result is selected as calculation data from the stored measurement data, and the calculation data A location part for locating the failure point of the system fault based on
A fault location device.
請求項1に記載の故障点標定装置。 The orientation unit obtains an overcurrent relay operation signal indicating an operation of an overcurrent relay that detects an overcurrent of the transmission line, and the system fault occurs before the reference time based on the overcurrent relay operation signal. Determine if it has been removed,
The failure point locating apparatus according to claim 1.
前記標定部は、前記保持された記憶データ内の過電流リレー動作信号が前記過電流リレーの復帰を示す場合、前記基準時刻より前に前記系統事故が除去されていると判定する、
請求項2に記載の故障点標定装置。 The storage unit stores storage data including the measurement data and the overcurrent relay operation signal, and stores storage data at the reference time according to the determination,
When the overcurrent relay operation signal in the stored data indicates the return of the overcurrent relay, the orientation unit determines that the system fault has been removed before the reference time,
The failure point locating device according to claim 2.
請求項3に記載の故障点標定装置。 When it is determined that the system fault has been removed before the reference time, the orientation unit obtains an acquisition end time that is a time before the reference time based on an overcurrent relay operation signal in the stored data Determining, from among the stored data held, the measurement data in a time range that goes back a predetermined time length from the acquisition end time as the calculation data,
The failure point locating device according to claim 3.
請求項4に記載の故障点標定装置。 When it is determined that the system fault has not been removed before the reference time, the orientation unit measures a time range that goes back from the reference time by the time length from the stored data. Selecting data as the operation data;
The failure point locating device according to claim 4.
請求項5に記載の故障点標定装置。 When the overcurrent relay operation signal in the stored data indicates the return, the orientation unit sets a return time that is the return time based on the overcurrent relay operation signal in the stored data. Determining, using a predetermined time required for return of the overcurrent relay, and determining the time before the required time from the return time as the acquisition end time,
The failure point locating device according to claim 5.
請求項3乃至6の何れか一項に記載の故障点標定装置。 The storage unit stores the latest storage data for a predetermined length,
The fault location apparatus as described in any one of Claims 3 thru | or 6.
前記送電線の系統事故の発生を示す信号に基づいて、前記系統事故の発生から所定の準備時間だけ後の時刻である基準時刻を決定し、
前記基準時刻より前に前記系統事故が除去されているか否かを判定し、
前記記憶された測定データの中から、前記判定の結果に基づく時刻範囲のデータを演算データとして選択し、
前記演算データに基づいて前記系統事故の故障点を標定する、
ことを備える故障点標定方法。
Stores measurement data measured continuously in the power system,
Based on a signal indicating the occurrence of a grid fault in the transmission line, a reference time that is a time after a predetermined preparation time from the occurrence of the grid fault is determined,
Determine whether the system fault has been removed before the reference time,
From the stored measurement data, select time range data based on the result of the determination as calculation data,
Locating the fault point of the system fault based on the calculation data;
A fault location method comprising:
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