JP2016010223A - Current differential relay device - Google Patents

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JP2016010223A JP2014129159A JP2014129159A JP2016010223A JP 2016010223 A JP2016010223 A JP 2016010223A JP 2014129159 A JP2014129159 A JP 2014129159A JP 2014129159 A JP2014129159 A JP 2014129159A JP 2016010223 A JP2016010223 A JP 2016010223A
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尾田 重遠
Shigeto Oda
重遠 尾田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current differential relay device capable of preventing a malfunction caused by influences of electromagnetic induction in accordance with an inexpensive method.SOLUTION: In a current differential relay device 1, a ratio differential arithmetic operation section 17 performs ratio differential arithmetic operation on the basis of detection values of a primary current, a secondary current and a neutral point current of a transformer 4. A setting adjustment section 16 adjusts a setting K1 to be a determination reference for the presence/absence of an internal accident of the transformer 4 in the ratio differential arithmetic operation.A setting adjustment section 17 adjusts the setting K1 on the basis of comparing a first determination value ID with a second determination value IM. The first determination value ID is a magnitude of a zero-phase current calculated from the detection values of at least one of the primary current and the secondary current and the neutral point current. The second determination value IM is obtained by inverting a code of either the detection values of the primary and secondary currents or the detection value of the neutral point current and multiplying the neutral point current by a predetermined constant in calculating the first determination value.

Description

本発明は、電力系統に設けられた変圧器または母線等を保護するための電流差動リレー装置に関する。   The present invention relates to a current differential relay device for protecting a transformer or a bus provided in an electric power system.

保護リレー装置は、電力系統の保護すべき領域(保護区間)に故障があるか否かを判定し、保護区間に故障を検出するとその故障区間を系統より切り離すために、対応する遮断器に対して開放指令を出力するものである。したがって、保護区間内で故障が発生していないときに誤動作をすることは許されない。誤動作の原因として、電力系統への雷撃による雷サージ、遮断器および断路器などの開閉サージ、保護区間外に生じた大電流に起因した電磁誘導などが挙げられる。   The protection relay device determines whether or not there is a failure in the area to be protected (protection section) of the power system, and when a failure is detected in the protection section, in order to disconnect the failure section from the system, Output the release command. Therefore, it is not allowed to malfunction when no failure occurs in the protection zone. Causes of malfunctions include lightning surges caused by lightning strikes on power systems, switching surges such as circuit breakers and disconnectors, and electromagnetic induction caused by large currents generated outside the protection section.

電磁誘導の影響が問題となるのは、スイッチギア盤などのように、保護リレー装置が遮断器などと共に金属製の箱に収納される場合である。この場合、保護リレー装置の近傍に電力系統の1次電線が配置されるので、その1次電線に数10kAの電流が流れる可能性があり、電磁誘導の影響が無視できなくなる。   The influence of electromagnetic induction becomes a problem when a protective relay device is housed in a metal box together with a circuit breaker or the like, such as a switchgear panel. In this case, since the primary electric wire of the power system is arranged in the vicinity of the protection relay device, a current of several tens of kA may flow through the primary electric wire, and the influence of electromagnetic induction cannot be ignored.

また、保護リレー装置のうちでも電流差動リレーは電磁誘電の影響を特に受けやすい。電流差動リレーでは、保護区間に流れ込む全ての電流を検出してその総和が0であるか否かを判定するので、各検出信号に重畳する誘導起電力が微弱であっても、各検出信号を足し合わせた場合に誘導起電力の影響が無視できなくなることがあるからである。   Further, among the protective relay devices, the current differential relay is particularly susceptible to electromagnetic dielectrics. In the current differential relay, since all currents flowing into the protection section are detected and it is determined whether or not the sum is 0, even if the induced electromotive force superimposed on each detection signal is weak, each detection signal This is because the effect of the induced electromotive force may not be negligible when the values are added.

従来の保護リレー装置では、電磁誘導対策として、磁気遮蔽筐体を用いる方法、プリント基板上の配線パターンのループ面積を小さくする方法、アナログ入力部に設けられている補助変成器の2次巻線を2個以上の巻線に分割し、各分割巻線の極性を逆にして誘導電流を打ち消す方法などが提案されている(たとえば、特開2011−223873号公報(特許文献1)参照)。   In the conventional protection relay device, as a countermeasure against electromagnetic induction, a method using a magnetic shielding housing, a method of reducing a loop area of a wiring pattern on a printed circuit board, a secondary winding of an auxiliary transformer provided in an analog input unit Is divided into two or more windings, and a method of canceling the induced current by reversing the polarity of each of the divided windings has been proposed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-223873 (Patent Document 1)).

特開2011−223873号公報JP 2011-223873 A

上記の従来技術のうち、磁気遮蔽筐体を用いる方法および分割2次巻線を用いる方法は、ハードウェアの変更を要するのでコスト増につながりやすい。また、完全な磁気遮蔽を行おうとすると筐体が大型化するという問題もある。回路基板上の配線パターンのループ面積を小さくする方法は、特に問題となる補助変成器に生じる誘導起電力を抑制できない。   Of the above-described conventional techniques, the method using the magnetic shielding case and the method using the split secondary winding are likely to increase the cost because the hardware needs to be changed. Further, there is a problem that the housing becomes large when trying to perform complete magnetic shielding. The method of reducing the loop area of the wiring pattern on the circuit board cannot suppress the induced electromotive force generated in the auxiliary transformer that is particularly problematic.

本発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであって、その目的は、安価な方法で電磁誘導の影響による誤動作を防止することが可能な電流差動リレー装置を提供することである。   The present invention has been made in consideration of the above problems, and an object of the present invention is to provide a current differential relay device capable of preventing malfunction due to the influence of electromagnetic induction by an inexpensive method. is there.

この発明の電流差動リレー装置は、AD(Analog to Digital)変換器と、比率差動演算部と、整定値調整部とを備える。AD変換器は、変圧器の1次巻線を流れる1次電流、変圧器の2次巻線を流れる2次電流、ならびに1次または2次巻線の中性点もしくは1次および2次巻線に共通に設けられた中性点を流れる中性点電流の各検出値をAD変換する。比率差動演算部は、AD変換された1次電流、2次電流および中性点電流の各検出値に基づいて比率差動演算を行う。整定値調整部は、比率差動演算において変圧器の内部事故であるか否かの判定基準となる整定値を調整する。ここで、整定値調整部は、第1の判定値と第2の判定値との比較に基づいて整定値を調整する。第1の判定値は、1次電流および2次電流のうち中性点を有する巻線を流れる電流の検出値と中性点電流の検出値とから計算される零相回路の差電流の大きさである。第2の判定値は、第1の判定値の計算において、1次および2次電流の検出値と中性点電流の検出値とのうちの一方の符号を反転するとともに、中性点電流の検出値を予め定める定数倍することによって得られる値である。   The current differential relay device of the present invention includes an AD (Analog to Digital) converter, a ratio differential operation unit, and a settling value adjustment unit. The AD converter is a primary current that flows through the primary winding of the transformer, a secondary current that flows through the secondary winding of the transformer, and the neutral or primary and secondary windings of the primary or secondary winding. A / D conversion is performed for each detected value of the neutral point current flowing through the neutral point provided in common with the line. The ratio differential calculation unit performs a ratio differential calculation based on the detected values of the AD-converted primary current, secondary current, and neutral point current. The set value adjustment unit adjusts a set value that is a criterion for determining whether or not there is an internal fault in the transformer in the ratio differential operation. Here, the set value adjustment unit adjusts the set value based on a comparison between the first determination value and the second determination value. The first determination value is the magnitude of the difference current of the zero-phase circuit calculated from the detected value of the current flowing through the winding having the neutral point of the primary current and the secondary current and the detected value of the neutral point current. That's it. The second determination value is obtained by inverting the sign of one of the detection values of the primary and secondary currents and the detection value of the neutral point current in the calculation of the first determination value. This is a value obtained by multiplying the detection value by a predetermined constant.

この発明によれば、第1および第2の判定値との比較に基づいて整定値を調整することによって、事故の有無の判定を内部事故時でのみ高感度に行うようにすることができる。これによってハードウェアの変更を伴わずに電磁誘導に起因した誤動作を防止することができる。   According to the present invention, the presence / absence of an accident can be determined with high sensitivity only at the time of an internal accident by adjusting the settling value based on comparison with the first and second determination values. As a result, malfunction caused by electromagnetic induction can be prevented without changing hardware.

第1の実施形態による電流差動リレー装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the current differential relay apparatus by 1st Embodiment. 電流差動リレー装置に対する電磁誘導の影響について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the influence of the electromagnetic induction with respect to a current differential relay apparatus. 図1のデジタル信号処理部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the digital signal processing part of FIG. 整定値制御部の動作を示すブロック図である。It is a block diagram which shows operation | movement of a set value control part. 内部地絡故障の場合の、第2の差電流および抑制電流とパラメータmとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the 2nd difference electric current and suppression current, and the parameter m in the case of an internal ground fault. 第2の実施形態による電流差動リレー装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the current differential relay apparatus by 2nd Embodiment. 図6のデジタル信号処理部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the digital signal processing part of FIG. 第3の実施形態による電流差動リレー装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the current differential relay apparatus by 3rd Embodiment. 図8のデジタル信号処理部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the digital signal processing part of FIG.

以下、各実施形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。   Hereinafter, each embodiment will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

<第1の実施形態>
[電流差動リレー装置の構成]
図1は、第1の実施形態による電流差動リレー装置の構成を示すブロック図である。図1を参照して、電流差動リレー装置1は、1次側がY巻線であり2次側がΔ巻線であるY−Δ結線方式の三相変圧器4を保護する。変圧器4の1次側に電流変成器5A,5B,5Cが設けられ、変圧器4の2次側に電流変成器6A,6B,6Cが設けられる。さらに、変圧器4の1次側巻線の中性点NPと接地極GNDとの間を接続する接地線に電流変成器7が設けられる。これらの電流変成器によって検出された1次巻線を流れる1次電流Ia1,1b1,Ic1、2次巻線を流れる2次電流Ia2,Ib2,Ic2、および1次巻線の中性点を流れる中性点電流INを表す信号が電流差動リレー装置1に取り込まれる。
<First Embodiment>
[Configuration of current differential relay device]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the current differential relay device according to the first embodiment. Referring to FIG. 1, a current differential relay device 1 protects a Y-Δ connection type three-phase transformer 4 in which a primary side is a Y winding and a secondary side is a Δ winding. Current transformers 5 A, 5 B, 5 C are provided on the primary side of the transformer 4, and current transformers 6 A, 6 B, 6 C are provided on the secondary side of the transformer 4. Furthermore, a current transformer 7 is provided on the ground line that connects between the neutral point NP of the primary winding of the transformer 4 and the ground pole GND. The primary currents Ia1, 1b1, Ic flowing through the primary windings detected by these current transformers, the secondary currents Ia2, Ib2, Ic2 flowing through the secondary windings, and the neutral points of the primary windings flow. A signal representing the neutral point current IN is taken into the current differential relay device 1.

電流差動リレー装置1は、マイクロコンピュータをベースに構成されたデジタル保護リレー装置である。図1に示すように、電流差動リレー装置1は、入力変換ブロック2と、アナログ回路11と、フィルタ処理部12と、補正処理部13と、第1の差電流・抑制電流演算部14と、第2の差電流・抑制電流演算部15と、整定値制御部16と、比率差動演算部17と、故障判定部18と、出力回路19とを含む。   The current differential relay device 1 is a digital protection relay device configured based on a microcomputer. As shown in FIG. 1, the current differential relay device 1 includes an input conversion block 2, an analog circuit 11, a filter processing unit 12, a correction processing unit 13, a first difference current / suppression current calculation unit 14, and , A second difference current / suppression current calculation unit 15, a settling value control unit 16, a ratio differential calculation unit 17, a failure determination unit 18, and an output circuit 19.

入力変換ブロック2は、電流変成器5A,5B,5C,6A,6B,6C,7にそれぞれ対応する複数の補助変成器(図2の参照符号3)を含む。補助変成器によって、対応する電流変成器の2次電圧信号が電流差動リレー装置1に適した大きさの電圧信号に変換される。   The input conversion block 2 includes a plurality of auxiliary transformers (reference numeral 3 in FIG. 2) corresponding to the current transformers 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 6C, and 7, respectively. The secondary voltage signal of the corresponding current transformer is converted into a voltage signal having a magnitude suitable for the current differential relay device 1 by the auxiliary transformer.

アナログ回路11は、図示しないアナログフィルタ、サンプルホールド回路、AD(Analog to Digital)変換器などを含む。アナログフィルタは、AD変換の際の折り返し誤差を除去するためのローパスフィルタである。サンプルホールド回路は、変圧器の1次電流、2次電流、および中性点電流を表す電圧信号にそれぞれ対応して設けられ、対応する電圧信号をサンプリングして保持する。AD変換器は、サンプルホールド回路に保持されている信号をAD変換する。AD変換されたデジタルデータはマイクロコンピュータに取り込まれる。   The analog circuit 11 includes an analog filter (not shown), a sample hold circuit, an AD (Analog to Digital) converter, and the like. The analog filter is a low-pass filter for removing aliasing errors during AD conversion. The sample hold circuit is provided corresponding to each of voltage signals representing the primary current, secondary current, and neutral point current of the transformer, and samples and holds the corresponding voltage signal. The AD converter AD converts the signal held in the sample hold circuit. The AD-converted digital data is taken into a microcomputer.

フィルタ処理部12、補正処理部、第1の差電流・抑制電流演算部14、第2の差電流・抑制電流演算部15、整定値制御部16、比率差動演算部17、および故障判定部18は、CPU(Central Processing Unit)によるソフトウェア処理によって実現される。以下、これらの構成要素12〜18をまとめて、デジタル信号処理部21と称する。   Filter processing unit 12, correction processing unit, first difference current / suppression current calculation unit 14, second difference current / suppression current calculation unit 15, settling value control unit 16, ratio differential calculation unit 17, and failure determination unit 18 is realized by software processing by a CPU (Central Processing Unit). Hereinafter, these components 12 to 18 are collectively referred to as a digital signal processing unit 21.

デジタル信号処理部21は、アナログ回路11から出力されたデジタル信号に基づいてリレー演算を行い、リレー演算の結果に基づいて、保護対象である変圧器4に故障があるか否かを判定する。デジタル信号処理部21を構成する各構成要素12〜18の詳細な機能は、図3のフローチャートを参照して後述する。   The digital signal processing unit 21 performs a relay calculation based on the digital signal output from the analog circuit 11, and determines whether there is a failure in the transformer 4 to be protected based on the result of the relay calculation. Detailed functions of the constituent elements 12 to 18 constituting the digital signal processing unit 21 will be described later with reference to the flowchart of FIG.

出力回路19は、デジタル信号処理部21の判定結果に基づいて、変圧器4の内部故障の場合には、変圧器4を電力系統から切り離すために、図示しない遮断器に対して開放信号20を出力する。遮断器は、通常、電流変成器5A,5B,5C,6A,6B,6C,7よりも変圧器4に近い側に設置される。遮断器が開放されることによって変圧器4が電力系統から切り離される。   Based on the determination result of the digital signal processing unit 21, the output circuit 19 outputs an open signal 20 to a circuit breaker (not shown) in order to disconnect the transformer 4 from the power system in the case of an internal failure of the transformer 4. Output. The circuit breaker is usually installed on the side closer to the transformer 4 than the current transformers 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 6C, and 7. The transformer 4 is disconnected from the power system by opening the circuit breaker.

[電磁誘導の影響について]
図2は、電流差動リレー装置に対する電磁誘導の影響について説明するための図である。
[Influence of electromagnetic induction]
FIG. 2 is a diagram for explaining the influence of electromagnetic induction on the current differential relay device.

図2を参照して、電流差動リレー装置1には、近傍の電力線によって生じる磁界(磁力線ML)の影響を受ける。磁界(磁力線ML)の方向は、近傍の電力線の配置状態に応じて異なる。たとえば、図2(A)に示すように上下方向(Z方向)、図2(B)に示すように左右方向(Y方向)、図2(C)に示すように前後方向(X方向)に磁力線MLが生じ得る。電流差動リレー装置1は、どのような方向に磁界が印加されても、誘導起電力によって誤動作しないようにする必要がある。   Referring to FIG. 2, current differential relay device 1 is affected by a magnetic field (line of magnetic force ML) generated by a nearby power line. The direction of the magnetic field (lines of magnetic force ML) varies depending on the arrangement of nearby power lines. For example, as shown in FIG. 2A, in the up-down direction (Z direction), as shown in FIG. 2B, in the left-right direction (Y direction), and as shown in FIG. 2C, in the front-back direction (X direction). Magnetic field lines ML can occur. It is necessary for the current differential relay device 1 not to malfunction due to the induced electromotive force no matter which direction the magnetic field is applied.

電流差動リレー装置1は、通常、金属ケースなどの筐体内に内蔵される。筐体内には、図1で説明した入力変換ブロック2、アナログ回路11、デジタル信号処理部21、および出力回路19が内蔵される。これらのうち、入力変換ブロック2に設けられる補助変成器3が、特に電磁誘導の影響を受けやすい。   The current differential relay device 1 is usually built in a housing such as a metal case. The input conversion block 2, the analog circuit 11, the digital signal processing unit 21, and the output circuit 19 described in FIG. Of these, the auxiliary transformer 3 provided in the input conversion block 2 is particularly susceptible to electromagnetic induction.

電磁誘導の影響が全くない場合には、電流変成器5A,5B,5C,6A,6B,6C,7からの信号は補助変成器3で正しく変換される。一方、電磁誘導の影響がある場合には、電流変成器5A,5B,5C,6A,6B,6C,7からの信号に誘導起電力が重畳する。ここで、通常の電流差動リレー装置では、同一仕様の補助変成器がすべての入力信号に対して用いられる。したがって、磁力線MLが各補助変成器3を均等に貫くとすれば、各補助変成器3でほぼ同一の大きさの誘導起電力が生じることになる。この誘電起電力が、電流差動リレー装置1の誤動作の原因となる。   When there is no influence of electromagnetic induction, signals from the current transformers 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 6C, and 7 are correctly converted by the auxiliary transformer 3. On the other hand, when there is an influence of electromagnetic induction, an induced electromotive force is superimposed on signals from the current transformers 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 6C, and 7. Here, in a normal current differential relay device, an auxiliary transformer having the same specification is used for all input signals. Therefore, if the magnetic field lines ML penetrate the auxiliary transformers 3 equally, the auxiliary electromotive force of the same magnitude is generated in the auxiliary transformers 3. This dielectric electromotive force causes a malfunction of the current differential relay device 1.

[電流差動リレー装置の動作]
図3は、図1のデジタル信号処理部の動作を示すフローチャートである。以下、図1および図3を参照して、デジタル信号処理部21の動作についてさらに説明する。
[Operation of current differential relay device]
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the digital signal processing unit of FIG. Hereinafter, the operation of the digital signal processing unit 21 will be further described with reference to FIGS. 1 and 3.

まず、フィルタ処理部12は、AD変換後のデータに対して変圧器保護に必要なフィルタ処理を行う。AD変換時のサンプリングレートは、たとえば、96×fn(fnは電力系統の定格周波数)であるのに対して、フィルタ処理部12によってフィルタリングされた結果、サンプリングレートが12×fnもしくは16×fnに変換される。12×fnの場合、定格周波数の30度ごとに変圧器の1次電流Ia1,Ib1,Ic1、2次電流Ia2,Ib2,Ic2、および中性点電流INのデータが得られる(ステップS100)。   First, the filter processing unit 12 performs filter processing necessary for transformer protection on the data after AD conversion. The sampling rate at the time of AD conversion is, for example, 96 × fn (fn is the rated frequency of the power system), but the sampling rate is 12 × fn or 16 × fn as a result of filtering by the filter processing unit 12. Converted. In the case of 12 × fn, the transformer primary currents Ia1, Ib1, Ic1, secondary currents Ia2, Ib2, Ic2, and neutral point current IN are obtained every 30 degrees of the rated frequency (step S100).

補正処理部13は、位相補正およびゲイン補正を行う。位相補正では、変圧器4の1次側の位相と2次側の位相とが合わせられる。Y−Δ結線の場合には、1次電流Ia1,Ib1,Ic1に対してΔ演算を行うことによって位相を合わせることができる。なお、Δ演算とは、(Ia1−Ib1)、(Ib1−Ic1)、(Ic1−Ia1)のような相間の差分をとる処理をいう。   The correction processing unit 13 performs phase correction and gain correction. In the phase correction, the primary phase and the secondary phase of the transformer 4 are matched. In the case of Y-Δ connection, the phase can be matched by performing Δ operation on the primary currents Ia1, Ib1, and Ic1. Note that the Δ calculation refers to a process for obtaining a difference between phases such as (Ia1-Ib1), (Ib1-Ic1), and (Ic1-Ia1).

ゲイン補正では、変圧器4の変圧比および電流変成器5A,5B,5C,6A,6B,6C,7の変成比に基づいて、負荷電流が変圧器を流れる正常時に、比率差動演算で用いる差電流が零になるようにゲインが補正される。以下では、簡単のために、変圧器4の変成比を補正するように、電流変成器5A,5B,5C,6A,6B,6C,7の変成比が設定されているとする。   In the gain correction, based on the transformation ratio of the transformer 4 and the transformation ratios of the current transformers 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 6C, and 7, the load differential is used in the differential ratio calculation when the load current normally flows through the transformer. The gain is corrected so that the difference current becomes zero. In the following, for the sake of simplicity, it is assumed that the transformation ratios of the current transformers 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 6C, and 7 are set so as to correct the transformation ratio of the transformer 4.

比率差動演算は、変圧器4の保護とY巻線の保護とに分けることができる。まず、変圧器保護について説明する。演算部14は、比率差動演算に用いる差電流IDa,IDb,IDcを、
IDa=|(Ia1−Ib1)+Ia2| …(1)
IDb=|(Ib1−Ic1)+Ib2| …(2)
IDc=|(Ic1−Ia1)+Ic2| …(3)
に従って算出する(ステップS105)。なお、上式において、||の記号は実効値を表す。実効値に代えて振幅値を演算に用いてもよい。この明細書では、実効値および振幅値を総称して大きさと称する場合がある。
The ratio differential operation can be divided into protection of the transformer 4 and protection of the Y winding. First, transformer protection will be described. The calculation unit 14 calculates the difference currents IDa, IDb, IDc used for the ratio differential calculation,
IDa = | (Ia1-Ib1) + Ia2 | (1)
IDb = | (Ib1-Ic1) + Ib2 | (2)
IDc = | (Ic1-Ia1) + Ic2 | (3)
(Step S105). In the above formula, the symbol || represents the effective value. Instead of the effective value, an amplitude value may be used for the calculation. In this specification, the effective value and the amplitude value may be collectively referred to as a magnitude.

演算部14は、さらに、比率差動演算に用いる抑制電流IRa,IRb,IRgを、
IRa=max(|Ia1−Ib1|,|Ia2|) …(4)
IRb=max(|Ib1−Ic1|,|Ib2|) …(5)
IRc=max(|Ic1−Ia1|,|Ic2|) …(6)
に従って算出する(ステップS110)。なお、上式において関数maxは引数のうちで最大のものを表す。なお、実効値の最大値に代えて、スカラー和を抑制電流としてもよい。
The calculation unit 14 further supplies the suppression currents IRa, IRb, IRg used for the ratio differential calculation,
IRa = max (| Ia1-Ib1 |, | Ia2 |) (4)
IRb = max (| Ib1-Ic1 |, | Ib2 |) (5)
IRc = max (| Ic1-Ia1 |, | Ic2 |) (6)
(Step S110). In the above equation, the function max represents the maximum of the arguments. Instead of the maximum effective value, a scalar sum may be used as the suppression current.

比率差動演算部17は、
IDa>K2 …(7)
IDa>P2・IRa …(8)
が成立するか否かを判定する(ステップS145)。故障判定部18は、上式(7)および(8)が共に満たされる場合に、変圧器内部に故障(短絡故障、地絡故障)があると判定する(ステップS150)。なお、上式(7)、(8)において、K2およびP2は定数である。IDb,IRb,IDc,IRcについても同様の判定が行われる。
The ratio differential operation unit 17
IDa> K2 (7)
IDa> P2 · IRa (8)
Whether or not is satisfied is determined (step S145). Failure determination unit 18 determines that there is a failure (short-circuit failure, ground fault) inside the transformer when both of the above expressions (7) and (8) are satisfied (step S150). In the above equations (7) and (8), K2 and P2 are constants. Similar determinations are made for IDb, IRb, IDc, and IRc.

上記の演算では、Ia1−Ib1のように変圧器4の1次電流が差分されるので、電磁誘導による誤差はキャンセルされる。したがって、差電流IDa,IDb,IDcの演算では1個の補助変成器に重畳される誘電起電力のみが誤差となるので、電磁誘導の影響を無視することができる。   In the above calculation, since the primary current of the transformer 4 is differentiated as in Ia1-Ib1, the error due to electromagnetic induction is cancelled. Therefore, in the calculation of the difference currents IDa, IDb, and IDc, only the dielectric electromotive force superimposed on one auxiliary transformer becomes an error, so that the influence of electromagnetic induction can be ignored.

次に、Y巻線の保護について説明する。演算部14は、Y巻線保護のための比率差動演算に用いる差電流IDg(以下、第1の差電流とも称する)を、
IDg=|Ia1+Ib1+Ic1+IN| …(9)
に従って算出する(ステップS105)。すなわち、Y巻線に接続された3相電線を流れる1次電流Ia1,Ib1,Ic1と中性点電流INとを加算し、加算結果の実効値が差電流IDgとして算出される(1次電流の極性と中性点電流の極性とは正常時または外部地絡故障時に上記の加算結果が0となるように選択される)。
Next, protection of the Y winding will be described. The calculation unit 14 calculates a difference current IDg (hereinafter also referred to as a first difference current) used for ratio differential calculation for Y winding protection.
IDg = | Ia1 + Ib1 + Ic1 + IN | (9)
(Step S105). That is, the primary currents Ia1, Ib1, Ic1 flowing through the three-phase wires connected to the Y winding are added to the neutral point current IN, and the effective value of the addition result is calculated as the difference current IDg (primary current And the polarity of the neutral point current are selected so that the above-mentioned addition result becomes 0 when normal or when an external ground fault occurs).

演算部14は、さらに、Y巻線保護のための比率差動演算に用いる抑制電流IRg(以下、第1の抑制電流とも称する)を、
IRg=max(|Ia1|,|Ib1|,|Ic1|,|IN|) …(10)
に従って算出する(ステップS110)。なお、実効値の最大値に代えてスカラー和を抑制電流としてもよい。
The calculation unit 14 further uses a suppression current IRg (hereinafter also referred to as a first suppression current) used for ratio differential calculation for Y winding protection.
IRg = max (| Ia1 |, | Ib1 |, | Ic1 |, | IN |) (10)
(Step S110). Note that a scalar sum may be used as the suppression current instead of the maximum effective value.

比率差動演算部17は、
IDg>K1 …(11)
IDg>P1・IRg …(12)
が成立するか否かを判定する(ステップS135)。故障判定部18は、上式(11)および(12)が共に満たされる場合に、Y巻線に地絡故障があると判定する(ステップS140)。なお、上式(11)、(12)において、K1およびP1は定数である。
The ratio differential operation unit 17
IDg> K1 (11)
IDg> P1 · IRg (12)
Whether or not is satisfied is determined (step S135). The failure determination unit 18 determines that there is a ground fault in the Y winding when both the above equations (11) and (12) are satisfied (step S140). In the above formulas (11) and (12), K1 and P1 are constants.

上記の差電流IDgの演算では、4個の補助変成器に生じる誘導起電力が加算されるので、電磁誘導による誤差が無視できないレベルとなり得る。具体的に、電磁誘導による補助変成器1個の誤差分をIeとすると、電磁誘導による誤差を考慮した差電流IDg(以下、差電流IDgeと記載する)は、
IDge=|(Ia1+Ie)+(Ib1+Ie)+(Ic1+Ie)+(IN+Ie)|
=|Ia1+Ib1+Ic1+IN+4・Ie|=|Dg+4・Ie| …(13)
で表される。
In the calculation of the difference current IDg, the induced electromotive force generated in the four auxiliary transformers is added, so that the error due to electromagnetic induction can be at a level that cannot be ignored. Specifically, assuming that an error of one auxiliary transformer due to electromagnetic induction is Ie, a difference current IDg (hereinafter referred to as difference current IDge) considering an error due to electromagnetic induction is:
IDge = | (Ia1 + Ie) + (Ib1 + Ie) + (Ic1 + Ie) + (IN + Ie) |
= | Ia1 + Ib1 + Ic1 + IN + 4 · Ie | = | Dg + 4 · Ie | (13)
It is represented by

上式(13)の4・Ieが電流差動リレーの動作感度を超えると誤動作する可能性がある。そこで、演算部15は、以下に示すように第2の差電流ID(第1の判定値とも称する)および第2の抑制電流IM(第2の判定値とも称する)を算出する(ステップS115,S120)。整定値制御部16は、算出した第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMに基づいて、整定値K1を変更すべきか否かを判定する(ステップS125)。具体的に、整定値制御部16は、変圧器内部の地絡故障でなく、電磁誘導による誤差の影響があると判定すると(ステップS125でYES)、整定値K1をK1+KM(ただし、KM>4Ie)に増加させる(ステップS130)。これによって、Y巻線保護用の電流差動リレー要素の誤動作を防止することができる。以下、演算部15および整定値制御部16の動作についてさらに詳しく説明する。   If 4 · Ie in the above equation (13) exceeds the operating sensitivity of the current differential relay, there is a possibility of malfunction. Therefore, the calculation unit 15 calculates a second difference current ID (also referred to as a first determination value) and a second suppression current IM (also referred to as a second determination value) as described below (step S115, S120). The set value control unit 16 determines whether or not the set value K1 should be changed based on the calculated second difference current ID and the second suppression current IM (step S125). Specifically, if the set value control unit 16 determines that there is an error due to electromagnetic induction rather than a ground fault in the transformer (YES in step S125), the set value K1 is set to K1 + KM (where KM> 4Ie). (Step S130). As a result, malfunction of the current differential relay element for protecting the Y winding can be prevented. Hereinafter, operations of the calculation unit 15 and the set value control unit 16 will be described in more detail.

[比率差動演算の整定値の制御]
前述の式(9)は零相回路の差電流であるので負荷電流の影響がない。したがって、演算部15は、前述の式(9)を用いて第2の差電流IDを計算する。すなわち、ID=IDgとする。電磁誘導による誤差分Ieを考慮した場合には、第2の差電流IDは、式(13)のIDgeで与えらえる。
[Control of settling value of differential ratio calculation]
Since the above equation (9) is the difference current of the zero phase circuit, there is no influence of the load current. Therefore, the calculating part 15 calculates 2nd difference current ID using the above-mentioned Formula (9). That is, ID = IDg. When the error Ie due to electromagnetic induction is taken into consideration, the second difference current ID is given by IDge in Expression (13).

演算部15は、さらに、電磁誘導の影響をキャンセルするように、第2の抑制電流IMを、
IM=|Ia1+Ie+Ib1+Ie+Ic1+Ie−3・(IN+Ie)|
=|(Ia1+Ib1+Ic1)−3・IN| …(14)
に従って算出する。具体的には、第2の差電流IDの計算において、1次電流Ia1,Ib1,Ic1と中性点電流INとのうちの一方の符号を反転するとともに(上式では中性点電流INの符号が反転される)、中性点電流INを予め定める定数倍(この例では、3倍)することによって第2の抑制電流IMが得られる。上式(14)で与えられる第2の抑制電流IMは、負荷電流が流れる通常時には、電磁誘導の影響の有無にかかわらず0になる。
The calculation unit 15 further sets the second suppression current IM so as to cancel the influence of electromagnetic induction.
IM = | Ia1 + Ie + Ib1 + Ie + Ic1 + Ie−3 · (IN + Ie) |
= | (Ia1 + Ib1 + Ic1) −3 · IN | (14)
Calculate according to Specifically, in the calculation of the second difference current ID, one of the primary currents Ia1, Ib1, Ic1 and the neutral point current IN is inverted (in the above equation, the neutral point current IN The second suppression current IM is obtained by multiplying the neutral point current IN by a predetermined constant multiple (in this example, three times). The second suppression current IM given by the above equation (14) becomes 0 regardless of the presence or absence of the influence of electromagnetic induction at the normal time when the load current flows.

以下、電力系統の状態に応じて第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMの値がどのように変化するかについて説明する。整定値制御部16が整定値K1を変更するか否かの判定方法は、以下の計算結果に基づくものである。   Hereinafter, how the values of the second differential current ID and the second suppression current IM change according to the state of the power system will be described. The determination method of whether the set value control part 16 changes the set value K1 is based on the following calculation results.

(i) 通常負荷時、外部短絡故障、変圧器内部の2相および3相短絡故障の場合
Ia1+Ib1+Ic1=IN=0であるので、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMは、
ID=|Ia1+Ib1+Ic+IN+4・Ie|=|4・Ie| …(15)
IM==|(Ia1+Ib1+Ic1)−3IN|=0 …(16)
で与えられる。
(I) In the case of normal load, external short-circuit fault, two-phase and three-phase short-circuit fault inside the transformer Since Ia1 + Ib1 + Ic1 = IN = 0, the second differential current ID and the second suppression current IM are
ID = | Ia1 + Ib1 + Ic + IN + 4 · Ie | = | 4 · Ie | (15)
IM == | (Ia1 + Ib1 + Ic1) -3IN | = 0 (16)
Given in.

(ii) 外部1相地絡故障、外部2相地絡故障の場合
地絡故障が変圧器4の1次側で生じたとする。地絡故障電流をIfとすれば、Ia1+Ib1+Ic1=−IN=Ifであるので、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMは、
ID=|Ia1+Ib1+Ic1+IN + 4Ie|=|4Ie| …(17)
IM=|(Ia1+Ib1+Ic1)−3IN|=|4If| …(18)
で与えられる。
(Ii) Case of external 1-phase ground fault and external 2-phase ground fault Assume that a ground fault has occurred on the primary side of the transformer 4. If the ground fault current is If, since Ia1 + Ib1 + Ic1 = −IN = If, the second difference current ID and the second suppression current IM are
ID = | Ia1 + Ib1 + Ic1 + IN + 4Ie | = | 4Ie | (17)
IM = | (Ia1 + Ib1 + Ic1) −3IN | = | 4If | (18)
Given in.

(iii) 内部1相地絡故障、内部2相地絡故障の場合
地絡故障がY巻線の内部で生じているとすると、地絡故障電流Ifを用いてIa1+Ib1+Ic1=Ifの関係が成り立つ。この場合、中性点電流INは、IN=m×If(ただし、0≦m≦1)と表されるので、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMは、
ID=|Ia1+Ib1+Ic1+IN+4Ie|
=|(1+m)If+4・Ie| …(19)
IM=|(Ia1+Ib1+Ic1)−3IN|
=|(1−3m)If| …(20)
で与えられる。
(Iii) In the case of an internal one-phase ground fault and an internal two-phase ground fault If the ground fault occurs in the Y winding, the relationship of Ia1 + Ib1 + Ic1 = If is established using the ground fault current If. In this case, since the neutral point current IN is expressed as IN = m × If (where 0 ≦ m ≦ 1), the second difference current ID and the second suppression current IM are
ID = | Ia1 + Ib1 + Ic1 + IN + 4Ie |
= | (1 + m) If + 4 · Ie | (19)
IM = | (Ia1 + Ib1 + Ic1) -3IN |
= | (1-3m) If | (20)
Given in.

図4は、整定値制御部の動作を示すブロック図である。図4を参照して、整定値制御部16は、判定部30と、AND回路31,32と、OR回路33と、整定値設定部34とを含む。   FIG. 4 is a block diagram illustrating the operation of the set value control unit. Referring to FIG. 4, settling value control unit 16 includes a determination unit 30, AND circuits 31 and 32, an OR circuit 33, and a settling value setting unit 34.

判定部30は、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMと定数M1,M2,M3,M4,Qとの関係について、
M1>ID>M2 …(21A)
IM<M3 …(21B)
IM>ID/Q …(21C)
IM−ID>M4 …(21D)
で表される式(21A)〜(21D)が成立するか否かを判定する。
The determination unit 30 determines the relationship between the second differential current ID and the second suppression current IM and the constants M1, M2, M3, M4, and Q.
M1>ID> M2 (21A)
IM <M3 (21B)
IM> ID / Q (21C)
IM-ID> M4 (21D)
It is determined whether the expressions (21A) to (21D) expressed by the following are established.

ただし、定数M1、M2は、
M1>4Ie+M2 …(22)
M2>(負荷電流状態での誤差分(電流変成器の誤差など)) …(23)
の関係を満たすように設定される。
However, the constants M1 and M2 are
M1> 4Ie + M2 (22)
M2> (Error in load current state (error of current transformer, etc.)) ... (23)
Is set to satisfy the relationship.

定数M3,M4,Qは、
M3>3相の平衡誤差分、かつ、M3<4If …(24)
M4>4Ie+M2 …(25)
Q>1+(4Ie/If) …(26)
の関係を満たすように設定される。なお、通常、3相の平衡誤差分は、故障電流よりも小さいので、M3<4・Ifの条件は特に考慮しなくても構わない。
The constants M3, M4 and Q are
M3> 3 phase equilibrium error, and M3 <4If (24)
M4> 4Ie + M2 (25)
Q> 1+ (4Ie / If) (26)
Is set to satisfy the relationship. Normally, the three-phase equilibrium error is smaller than the fault current, so the condition of M3 <4 · If is not particularly required.

上式(21A)および(21B)がともに成立するとき、AND回路31の出力35が“1”となる。この場合は、通常負荷状態または短絡故障状態を示す。   When the above equations (21A) and (21B) are both established, the output 35 of the AND circuit 31 is “1”. In this case, a normal load state or a short circuit failure state is indicated.

上式(21A)、(21C)、および(21D)が全て成立するとき、AND回路32の出力36が“1”となる。この場合は、外部1相地絡故障状態または外部2相地絡故障状態を示す。   When the above equations (21A), (21C), and (21D) are all established, the output 36 of the AND circuit 32 becomes “1”. In this case, an external one-phase ground fault condition or an external two-phase ground fault condition is shown.

内部地絡故障の場合、前述の式(19)および式(20)が成立し、さらに、0≦m≦1のとき、1≦(1+m)/|1−3m|が成立するので、
ID/IM=|(1+m)/(1−3m)+4・Ie/If|
≧|1+4・Ie/If| …(27)
が成り立つ(等号はm=0と1のときに成立する)。したがって、内部地絡故障でない場合、上式(21C)が成立する。なお、通常If>Ieであるので、この条件を考慮して定数Qが定められる。
In the case of an internal ground fault, the above formulas (19) and (20) are satisfied, and further, when 0 ≦ m ≦ 1, 1 ≦ (1 + m) / | 1-3m |
ID / IM = | (1 + m) / (1-3m) + 4 · Ie / If |
≧ | 1 + 4 · Ie / If | (27)
(Equal signs hold when m = 0 and 1). Therefore, when it is not an internal ground fault, the above formula (21C) is established. Note that since If> Ie, the constant Q is determined in consideration of this condition.

ただし、電流量が小さい場合には、式(21C)の関係だけでは誤差が生じ得るので、内部地絡故障でない場合の判定式として式(21D)も追加している。   However, when the amount of current is small, an error may occur only by the relationship of equation (21C), and therefore equation (21D) is also added as a determination equation in the case of no internal ground fault.

図5は、内部地絡故障の場合の、第2の差電流および抑制電流とパラメータmとの関係を示す図である。図5の横軸は式(19)および式(20)のパラメータmを示し、図5の縦軸は第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMの大きさを示す。図5に示すように、0≦m≦1の範囲では、ID≧IM+4・Ieが成立するので、内部地絡故障でない場合には、上式(21D)が成立する。   FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the second differential current and suppression current and the parameter m in the case of an internal ground fault. The horizontal axis in FIG. 5 indicates the parameter m in the equations (19) and (20), and the vertical axis in FIG. 5 indicates the magnitude of the second differential current ID and the second suppression current IM. As shown in FIG. 5, since ID ≧ IM + 4 · Ie is satisfied in the range of 0 ≦ m ≦ 1, the above equation (21D) is satisfied when there is no internal ground fault.

再び図4を参照して、OR回路33は、AND回路31,32のいずれかの出力が“1”の場合に“1”を出力する。整定値設定部34は、OR回路33の出力が“1”の場合に比率差動演算の整定値K1をK1+KM(ただし、KM>4・Ie)に増加させる。整定値設定部34からの制御信号は、比率差動演算部17に入力され、比率差動リレーの動作感度が変更される。これによって、内部故障ではOR回路33の出力がないので内部故障でのリレー感度低下の問題がなく、通常状態または外部故障状態のときに、電流差動リレー装置の電磁誘導に起因した不要動作を防止できる。   Referring to FIG. 4 again, OR circuit 33 outputs “1” when the output of either AND circuit 31 or 32 is “1”. When the output of the OR circuit 33 is “1”, the set value setting unit 34 increases the set value K1 of the ratio differential calculation to K1 + KM (where KM> 4 · Ie). The control signal from the set value setting unit 34 is input to the ratio differential calculation unit 17 and the operation sensitivity of the ratio differential relay is changed. As a result, there is no output of the OR circuit 33 in the case of an internal failure, so there is no problem of reduced relay sensitivity due to the internal failure, and unnecessary operation due to electromagnetic induction of the current differential relay device is performed in a normal state or an external failure state. Can be prevented.

[第1の実施形態の効果]
上記のとおり、第1の実施形態の電流差動リレー装置によれば、補助変成器の出力電圧に誘導起電力が均一に重畳しても、不要動作を行わないようにできる。ハードウェアの変更を伴わず、ソフトウェア処理のみであるので安価な方法である。
[Effect of the first embodiment]
As described above, according to the current differential relay device of the first embodiment, even if the induced electromotive force is uniformly superimposed on the output voltage of the auxiliary transformer, unnecessary operation can be prevented. This is an inexpensive method because only software processing is performed without changing hardware.

なお、上記ではY−Δ結線の変圧器の場合のY巻線保護の場合を例に挙げて説明したが、Δ−Y結線、Y−Y結線のY巻線保護の場合も同様の方法で電磁誘導に起因した不要動作を防止することができる。   In the above description, the case of Y winding protection in the case of a Y-Δ connection transformer has been described as an example. However, in the case of Y winding protection of Δ-Y connection and YY connection, the same method is used. Unnecessary operations due to electromagnetic induction can be prevented.

Y−Y結線の変圧器の場合の短絡故障の判定では、変圧器の1次電流および2次電流のいずれにも対してもΔ演算を施すことによって、電磁誘導に起因した誤差分をキャンセルすることができる。Δ−Δ結線の変圧器の短絡故障および地絡故障を判定する場合には、1次電流および2次電流に対してそれぞれΔ−Y変換を施すことによって、電磁誘導に起因した誤差分をキャンセルできる。したがって、いずれの判定の場合も、上述したような整定値K1の制御は特に必要とされない。   In the determination of a short-circuit fault in the case of a transformer with Y-Y connection, the error due to electromagnetic induction is canceled by performing Δ operation on both the primary current and secondary current of the transformer. be able to. When judging short-circuit faults and ground faults in transformers with Δ-Δ connections, errors due to electromagnetic induction are canceled by applying Δ-Y conversion to the primary current and secondary current, respectively. it can. Therefore, in any case, the control of the settling value K1 as described above is not particularly required.

<第2の実施形態>
第2の実施形態では、電流差動リレー装置によってオート変圧器(単巻線変圧器)を保護する場合について説明する。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, a case where an auto-transformer (single-winding transformer) is protected by a current differential relay device will be described.

図6は、第2の実施形態による電流差動リレー装置の構成を示すブロック図である。図6の電流差動リレー装置1Aにおいて、図1の電流差動リレー装置1に対応する部分には同一の参照符号を付している。   FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the current differential relay device according to the second embodiment. In the current differential relay device 1A of FIG. 6, the same reference numerals are assigned to the portions corresponding to the current differential relay device 1 of FIG.

図7は、図6のデジタル信号処理部の動作を示すフローチャートである。図6において、図3のステップと対応するステップには同一の参照符号を付している。   FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the digital signal processing unit of FIG. In FIG. 6, steps corresponding to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

図6および図7を参照して、電流差動リレー装置1Aは、オート変圧器8の保護に用いられる。オート変圧器8では、各巻線の変圧比に応じた分岐点から2次側の電線が分岐する。図6に示すように、変圧器8の1次側に電流変成器5A,5B,5Cが設けられ、変圧器8の2次側に電流変成器6A,6B,6Cが設けられる。さらに、変圧器8の各巻線の中性点NP側に電流変成器7A,7B,7Cが設けられる。したがって、A相巻線の両端に電流変成器5A,7Aが設けられ、B相巻線の両端に電流変成器5B,7Bが設けられ、C相巻線の両端に電流変成器5C,7Cが設けられる。   Referring to FIGS. 6 and 7, current differential relay device 1 </ b> A is used for protection of auto transformer 8. In the auto transformer 8, the secondary-side electric wire branches off from the branch point corresponding to the transformation ratio of each winding. As shown in FIG. 6, current transformers 5 </ b> A, 5 </ b> B, 5 </ b> C are provided on the primary side of the transformer 8, and current transformers 6 </ b> A, 6 </ b> B, 6 </ b> C are provided on the secondary side of the transformer 8. Furthermore, current transformers 7A, 7B, and 7C are provided on the neutral point NP side of each winding of the transformer 8. Therefore, current transformers 5A and 7A are provided at both ends of the A-phase winding, current transformers 5B and 7B are provided at both ends of the B-phase winding, and current transformers 5C and 7C are provided at both ends of the C-phase winding. Provided.

入力変換ブロック2およびアナログ回路11の動作は、実施の形態1の場合と同様であるので説明を繰り返さない。デジタル信号処理部21には、変圧器の1次巻線を流れる1次電流Ia1,1b1,Ic1、変圧器の2次巻線を流れる2次電流Ia2,Ib2,Ic2、ならびに1次および2次巻線に共通の中性点を流れる中性点電流Ian,Ibn,Icnを表すデジタル信号が取り込まれる(ステップS100)。フィルタ処理部12では実施の形態1の場合と同様のフィルタ処理が施される。   Since operations of input conversion block 2 and analog circuit 11 are the same as those in the first embodiment, description thereof will not be repeated. The digital signal processing unit 21 includes primary currents Ia1, 1b1, Ic1 flowing through the primary winding of the transformer, secondary currents Ia2, Ib2, Ic2 flowing through the secondary winding of the transformer, and primary and secondary Digital signals representing neutral point currents Ian, Ibn, and Icn flowing through neutral points common to the windings are captured (step S100). The filter processing unit 12 performs the same filter processing as in the first embodiment.

実施の形態2の場合の変圧器保護では、A,B,Cの各相ごとに差動保護が実行される。演算部14は、比率差動演算に用いる差電流IDa,IDb,IDcを、
IDa=|Ia1+Ia2+Ian| …(28)
IDb=|Ib1+Ib2+Ibn| …(29)
IDc=|Ic1+Ic2+Icn| …(30)
に従って算出する(ステップS105)。
In the transformer protection in the second embodiment, differential protection is performed for each of A, B, and C phases. The calculation unit 14 calculates the difference currents IDa, IDb, IDc used for the ratio differential calculation,
IDa = | Ia1 + Ia2 + Ian | (28)
IDb = | Ib1 + Ib2 + Ibn | (29)
IDc = | Ic1 + Ic2 + Icn | (30)
(Step S105).

演算部14は、さらに、比率差動演算に用いる抑制電流IRa,IRb,IRgを、
IRa=max(|Ia1|,|Ia2|,|Ian|) …(31)
IRb=max(|Ib1|,|Ib2|,|Ibn|) …(32)
IRc=max(|Ic1|,|Ic2|,|Icn|) …(33)
に従って算出する(ステップS110)。なお、実効値の最大値に代えて、スカラー和を抑制電流としてもよい。
The calculation unit 14 further supplies the suppression currents IRa, IRb, IRg used for the ratio differential calculation,
IRa = max (| Ia1 |, | Ia2 |, | Ian |) (31)
IRb = max (| Ib1 |, | Ib2 |, | Ibn |) (32)
IRc = max (| Ic1 |, | Ic2 |, | Icn |) (33)
(Step S110). Instead of the maximum effective value, a scalar sum may be used as the suppression current.

比率差動演算部17は、
IDa>K1 …(34)
IDa>P1・IRa …(35)
が成立するか否かを判定する(ステップS135)。故障判定部18は、上式(34)および(35)が共に満たされる場合に、変圧器内部に故障(短絡故障、地絡故障)があると判定する(ステップS140)。なお、上式(34)、(35)において、K1およびP1は定数である。IDb,IRb,IDc,IRcについても同様の判定が行われる。
The ratio differential operation unit 17
IDa> K1 (34)
IDa> P1 · IRa (35)
Whether or not is satisfied is determined (step S135). Failure determination unit 18 determines that there is a failure (short-circuit failure, ground fault) in the transformer when both of the above equations (34) and (35) are satisfied (step S140). In the above formulas (34) and (35), K1 and P1 are constants. Similar determinations are made for IDb, IRb, IDc, and IRc.

上記の差電流IDa,IDb,IDcの演算では、3個の補助変成器に生じる誘導起電力が加算されるので、電磁誘導による誤差が無視できないレベルとなり得る。電磁誘導による補助変成器1個の誤差分をIeとすると、電磁誘導による誤差を考慮した差電流IDa,IDb,IDc(以下、IDae,IDbe,IDceと記載する)は、
IDae=|(Ia1+Ie)+(Ia2+Ie)+(Ian+Ie)|
=|IDa+3・Ie| …(36)
IDbe=|(Ib1+Ie)+(Ib2+Ie)+(Ibn+Ie)|
=|IDb+3・Ie| …(37)
IDce=|(Ic1+Ie)+(Ibc+Ie)+(Icn+Ie)|
=|IDc+3・Ie| …(38)
で表される。
In the above calculation of the difference currents IDa, IDb, IDc, the induced electromotive force generated in the three auxiliary transformers is added, so that the error due to electromagnetic induction can be at a level that cannot be ignored. Assuming that the error of one auxiliary transformer due to electromagnetic induction is Ie, the difference currents IDa, IDb, IDc (hereinafter referred to as IDae, IDbe, IDce) considering the error due to electromagnetic induction are:
IDae = | (Ia1 + Ie) + (Ia2 + Ie) + (Ian + Ie) |
= | IDa + 3 · Ie | (36)
IDbe = | (Ib1 + Ie) + (Ib2 + Ie) + (Ibn + Ie) |
= | IDb + 3 · Ie | (37)
IDce = | (Ic1 + Ie) + (Ibc + Ie) + (Icn + Ie) |
= | IDc + 3 · Ie | (38)
It is represented by

上式の3・Ieが電流差動リレーの動作感度を超えると誤動作する可能性がある。そこで、演算部15は、
ID=|IDa+IDb+IDc| …(39)
IM=|Ia1+Ib1+Ic1+Ia2+Ib2+Ic2−2・(Ian+Ibn+Icn)| …(40)
で表される第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMを算出する(ステップS115,S120)。
If 3 · Ie in the above equation exceeds the operating sensitivity of the current differential relay, it may malfunction. Therefore, the calculation unit 15
ID = | IDa + IDb + IDc | (39)
IM = | Ia1 + Ib1 + Ic1 + Ia2 + Ib2 + Ic2-2− (Ian + Ibn + Icn) | (40)
Is calculated (step S115, S120).

第2の差電流IDは、負荷電流の影響を無くすために3相合成した零相電流の差電流とする。すなわち、第2の差電流IDは、1次電流Ia1,Ib1,Ic1と、2次電流Ia2,Ib2,Ic2と、中性点電流Ian,Ibn,Icnとを加算し、加算結果の実効値として与えられる(1次電流の極性と2次電流の極性と中性点電流の極性とは、正常時または外部地絡故障時に上記の加算結果が0となるように選択される)。   The second difference current ID is a difference current of a zero-phase current synthesized in three phases in order to eliminate the influence of the load current. That is, the second difference current ID is obtained by adding the primary currents Ia1, Ib1, and Ic1, the secondary currents Ia2, Ib2, and Ic2, and the neutral point currents Ian, Ibn, and Icn, and obtaining an effective value of the addition result. (The polarity of the primary current, the polarity of the secondary current, and the polarity of the neutral point current are selected so that the above-mentioned addition result becomes 0 at the time of normal or an external ground fault).

第2の抑制電流IMは、電磁誘導の有無にかかわらず同じ値になるように定められている。具体的に第2の抑制電流IMは、第2の差電流IDの計算において、1次および2次電流Ia1,Ib1,Ic1,Ia2,Ib2,Ic2と中性点電流Ian,Ibn,Icnとのうちの一方の符号を反転するとともに(上式では中性点電流の符号が反転される)、各中性点電流Ian,Ibn,Icnを予め定める定数倍(この例では、2倍)することによって得られる。   The second suppression current IM is determined to be the same value regardless of the presence or absence of electromagnetic induction. Specifically, the second suppression current IM is calculated from the primary and secondary currents Ia1, Ib1, Ic1, Ia2, Ib2, Ic2 and the neutral point currents Ian, Ibn, Icn in the calculation of the second differential current ID. Invert the sign of one of them (in the above formula, the sign of the neutral point current is inverted) and multiply each neutral point current Ian, Ibn, Icn by a predetermined constant (in this example, double). Obtained by.

誤差分Ieを考慮すると第2の差電流IDは、
ID=|IDa+IDb+IDc+9・Ie| …(41)
のように変形される。第2の抑制電流IMは誤差分がキャンセルされるために、誤差分を考慮した場合と考慮しない場合とで同じ値になる。
Considering the error Ie, the second difference current ID is
ID = | IDa + IDb + IDc + 9 · Ie | (41)
It is transformed as follows. Since the error amount is canceled, the second suppression current IM has the same value when the error amount is considered and when it is not considered.

以下、電力系統の状態に応じて第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMの値がどのように変化するかについて説明する。整定値制御部16が整定値K1を変更するか否かについての判定方法は、以下の計算結果に基づくものである。   Hereinafter, how the values of the second differential current ID and the second suppression current IM change according to the state of the power system will be described. The determination method as to whether or not the set value control unit 16 changes the set value K1 is based on the following calculation result.

(i) 通常負荷時、外部短絡故障、変圧器内部の2相および3相短絡故障の場合
Ia1+Ib1+Ic1=Ia2+Ib2+Ic2=Ian+Ibn+Icn=0であるので、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMは、
ID=|9・Ie| …(42)
IM=0 …(43)
で与えられる。
(I) In the case of an external short-circuit fault, a two-phase and a three-phase short-circuit fault inside the transformer at normal load Ia1 + Ib1 + Ic1 = Ia2 + Ib2 + Ic2 = Ian + Ibn + Icn = 0
ID = | 9 · Ie | (42)
IM = 0 (43)
Given in.

(ii) 外部1相地絡故障の場合
外部地絡故障が変圧器8の1次側のA相で生じたとする。地絡故障電流をIfとすれば、Ia1+Ia2=−Ian=If、Ib1+Ib2=Ibn=Ic1+Ic2=Icn=0となるので、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMは、
ID=|9・Ie| …(44)
IM=|3・If| …(45)
で与えられる。
(Ii) In the case of an external one-phase ground fault It is assumed that an external ground fault has occurred in the phase A on the primary side of the transformer 8. If the ground fault current is If, then Ia1 + Ia2 = −Ian = If and Ib1 + Ib2 = Ibn = Ic1 + Ic2 = Icn = 0, the second difference current ID and the second suppression current IM are
ID = | 9 · Ie | (44)
IM = | 3 · If | (45)
Given in.

(iii) 外部2相地絡故障の場合
外部地絡故障が変圧器8の1次側のA相およびB相で生じたとする。地絡故障電流をIfとすれば、Ia1+Ia2+Ib1+Ib2=−(Ian+Ibn)=If、Ic1+Ic2=Icn=0となるので、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMは、
ID=|9・Ie| …(46)
IM=|3・If| …(47)
で与えられる。
(Iii) In the case of an external two-phase ground fault It is assumed that an external ground fault has occurred in the A phase and the B phase on the primary side of the transformer 8. If the ground fault current is If, then Ia1 + Ia2 + Ib1 + Ib2 = − (Ian + Ibn) = If and Ic1 + Ic2 = Icn = 0, the second differential current ID and the second suppression current IM are
ID = | 9 · Ie | (46)
IM = | 3 · If | (47)
Given in.

(iv) 内部1相地絡故障の場合
内部地絡故障が変圧器8の1次側のA相で生じたとする。地絡故障電流をIfとすれば、Ia1+Ia2=If、Ian=m×If(ただし、0≦m≦1)、Ib1+Ib2=Ibn=Ic1+Ic2=Icn=0となるので、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMは、
ID=|(1+m)・If+9・Ie| …(48)
IM=|(1−2m)・If| …(49)
で与えられる。
(Iv) In the case of an internal one-phase ground fault It is assumed that an internal ground fault has occurred in the phase A on the primary side of the transformer 8. If the ground fault current is If, then Ia1 + Ia2 = If, Ian = m × If (where 0 ≦ m ≦ 1), Ib1 + Ib2 = Ibn = Ic1 + Ic2 = Icn = 0, so that the second difference current ID and the second The suppression current IM of 2 is
ID = | (1 + m) · If + 9 · Ie | (48)
IM = | (1-2m) · If | (49)
Given in.

(v) 内部2相地絡故障の場合
内部地絡故障が変圧器8の1次側のA相およびB相で生じたとする。地絡故障電流をIfとすれば、Ia1+Ia2+Ib1+Ib2=If、Ian+Ibn=m×If(ただし、0≦m≦1)、Ic1+Ic2=Icn=0となるので、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMは、
ID=|(1+m)・If+9・Ie| …(50)
IM=|(1−2m)・If| …(51)
で与えられる。
(V) In the case of an internal two-phase ground fault It is assumed that an internal ground fault has occurred in the A phase and B phase on the primary side of the transformer 8. If the ground fault current is If, Ia1 + Ia2 + Ib1 + Ib2 = If, Ian + Ibn = m × If (where 0 ≦ m ≦ 1), Ic1 + Ic2 = Icn = 0, so that the second difference current ID and the second suppression current IM is
ID = | (1 + m) · If + 9 · Ie | (50)
IM = | (1-2m) · If | (51)
Given in.

次に、整定値制御部16の動作について説明する。整定値制御部16の動作は基本的には図4のブロック図で表される。すなわち、整定値制御部16は、判定部30と、AND回路31,32と、OR回路33と、整定値設定部34とを含む。   Next, the operation of the set value control unit 16 will be described. The operation of the set value control unit 16 is basically represented by the block diagram of FIG. That is, the set value control unit 16 includes a determination unit 30, AND circuits 31 and 32, an OR circuit 33, and a set value setting unit 34.

判定部30は、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMと定数M1,M2,M3,M4,Qとの関係について、
M1>ID>M2 …(52A)
IM<M3 …(52B)
IM>ID/Q …(52C)
IM−ID>M4 …(52D)
によって表される各式が成立するか否かを判定する。
The determination unit 30 determines the relationship between the second differential current ID and the second suppression current IM and the constants M1, M2, M3, M4, and Q.
M1>ID> M2 (52A)
IM <M3 (52B)
IM> ID / Q (52C)
IM-ID> M4 (52D)
It is determined whether each expression represented by is established.

定数M1,M2,M3,M4,Qは、
M1>9Ie+M2 …(53)
M2>(負荷電流状態での誤差分(電流変成器の誤差など)) …(54)
M3>3相の平衡誤差分、かつ、M3<3If …(55)
M4>9Ie+M2 …(56)
Q>1+(9Ie/If) …(57)
で表される各関係式を満たすように設定される。なお、通常、3相の平衡誤差分は、故障電流よりも小さいので、上式(55)のM3<3・Ifの条件は特に考慮しなくても構わない。
The constants M1, M2, M3, M4 and Q are
M1> 9Ie + M2 (53)
M2> (error in load current state (error of current transformer, etc.)) (54)
M3> 3 phase equilibrium error, and M3 <3If (55)
M4> 9Ie + M2 (56)
Q> 1+ (9Ie / If) (57)
It is set so as to satisfy each relational expression represented by. Normally, the three-phase equilibrium error is smaller than the fault current, so the condition of M3 <3 · If in the above equation (55) need not be considered.

上式(52A)および(52B)がともに成立するとき、AND回路31の出力35が“1”となる。この場合は、通常負荷状態または短絡故障状態を示す。   When both the above equations (52A) and (52B) hold, the output 35 of the AND circuit 31 is “1”. In this case, a normal load state or a short circuit failure state is indicated.

上式(52A)、(52C)、および(52D)が全て成立するとき、AND回路32の出力36が“1”となる。この場合は、外部1相地絡故障状態または外部2相地絡故障状態を示す。   When the above equations (52A), (52C), and (52D) are all established, the output 36 of the AND circuit 32 becomes “1”. In this case, an external one-phase ground fault condition or an external two-phase ground fault condition is shown.

内部地絡故障の場合、前述の式(48)〜(51)が成立し、さらに、0≦m≦1のとき、1≦(1+m)/|1−2m|が成立するので、
ID/IM=|(1+m)/(1−2m)+9・Ie/If|
≧|1+9Ie/If| …(58)
が成り立つ(等号はm=0のときに成立する)。したがって、内部地絡故障でない場合、上式(52C)が成立する。
In the case of an internal ground fault, the above formulas (48) to (51) are satisfied, and further, when 0 ≦ m ≦ 1, 1 ≦ (1 + m) / | 1-2m |
ID / IM = | (1 + m) / (1-2m) + 9 · Ie / If |
≧ | 1 + 9 Ie / If | (58)
(Equal signs hold when m = 0). Therefore, when it is not an internal ground fault, the above formula (52C) is established.

OR回路33は、AND回路31,32のいずれかの出力が“1”の場合に“1”を出力する。整定値設定部34は、OR回路33の出力が“1”の場合に比率差動演算の整定値K1をK1+KM(ただし、KM>9・Ie)に増加させる。整定値設定部34からの制御信号は、比率差動演算部17に入力され、比率差動リレーの動作感度が変更される。これによって、内部故障ではOR回路33の出力がないので内部故障でのリレー感度低下の問題がなく、通常状態または外部故障状態のときに、電流差動リレー装置の電磁誘導に起因した不要動作を防止できる。   The OR circuit 33 outputs “1” when the output of either of the AND circuits 31 and 32 is “1”. When the output of the OR circuit 33 is “1”, the set value setting unit 34 increases the set value K1 of the ratio differential calculation to K1 + KM (where KM> 9 · Ie). The control signal from the set value setting unit 34 is input to the ratio differential calculation unit 17 and the operation sensitivity of the ratio differential relay is changed. As a result, there is no output of the OR circuit 33 in the case of an internal failure, so there is no problem of reduced relay sensitivity due to the internal failure, and unnecessary operation due to electromagnetic induction of the current differential relay device is performed in a normal state or an external failure state. Can be prevented.

なお、第2の差電流IDや第2の抑制電流IMについて3相電流を合成とした理由は、通常負荷電流について第2の抑制電流IMを0(実際は、3相の平衡誤差分)だけにすることができるので、条件式(52B)が適用でき、判定ロジックが簡単になるメリットがあるからである。   The reason why the three-phase current is combined for the second difference current ID and the second suppression current IM is that the second suppression current IM is set to 0 (actually, the balance error of the three phases) for the normal load current. This is because the conditional expression (52B) can be applied and the determination logic is simplified.

<第3の実施形態>
第3の実施形態では、電流差動リレー装置によって母線保護を行う場合について説明する。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, a case where bus protection is performed by a current differential relay device will be described.

図8は、第3の実施形態による電流差動リレー装置の構成を示すブロック図である。図8の電流差動リレー装置1Bにおいて、図1の電流差動リレー1に対応する部分には同一の参照符号を付している。   FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the current differential relay device according to the third embodiment. In the current differential relay device 1B of FIG. 8, the same reference numerals are assigned to the portions corresponding to the current differential relay 1 of FIG.

図9は、図8のデジタル信号処理部の動作を示すフローチャートである。図9において、図3のステップと対応するステップには同一の参照符号を付している。   FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the digital signal processing unit of FIG. In FIG. 9, steps corresponding to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

図8および図9を参照して、母線40からn本のフィーダ回線41−1〜41−nが分岐する。フィーダ回線41−1〜41−nは、それぞれ電流変成器42−1〜42−nが設けられる。   8 and 9, n feeder lines 41-1 to 41-n are branched from bus 40. The feeder lines 41-1 to 41-n are provided with current transformers 42-1 to 42-n, respectively.

入力変換ブロック2およびアナログ回路11の動作は、実施の形態1の場合と同様であるので説明を繰り返さない。デジタル信号処理部21には、各フィーダ回線を流れる3相電流(Ia1,Ib1,Ic1)〜(Ian,Ibn,Icn)が取り込まれる(ステップS100)。フィルタ処理部12では実施の形態1の場合と同様のフィルタ処理が施される。   Since operations of input conversion block 2 and analog circuit 11 are the same as those in the first embodiment, description thereof will not be repeated. The digital signal processing unit 21 receives the three-phase currents (Ia1, Ib1, Ic1) to (Ian, Ibn, Icn) flowing through the feeder lines (step S100). The filter processing unit 12 performs the same filter processing as in the first embodiment.

実施の形態3の母線保護では、A,B,Cの各相ごとに差動保護が実行される。演算部14は、比率差動演算に用いる差電流IDa,IDb,IDcを、
IDa=|Ia1+Ia2+…+Ian| …(59)
IDb=|Ib1+Ib2+…+Ibn| …(60)
IDc=|Ic1+Ic2+…+Icn| …(61)
に従って算出する(ステップS105)。
In the bus bar protection according to the third embodiment, differential protection is performed for each of A, B, and C phases. The calculation unit 14 calculates the difference currents IDa, IDb, IDc used for the ratio differential calculation,
IDa = | Ia1 + Ia2 + ... + Ian | (59)
IDb = | Ib1 + Ib2 +... + Ibn | (60)
IDc = | Ic1 + Ic2 + ... + Icn | (61)
(Step S105).

演算部14は、さらに、比率差動演算に用いる抑制電流IRa,IRb,IRgを、
IRa=max(|Ia1|,|Ia2|,…,|Ian|) …(62)
IRb=max(|Ib1|,|Ib2|,…,|Ibn|) …(63)
IRc=max(|Ic1|,|Ic2|,…,|Icn|) …(64)
に従って算出する(ステップS110)。なお、実効値の最大値に代えて、スカラー和を抑制電流としてもよい。
The calculation unit 14 further supplies the suppression currents IRa, IRb, IRg used for the ratio differential calculation,
IRa = max (| Ia1 |, | Ia2 |,..., | Ian |) (62)
IRb = max (| Ib1 |, | Ib2 |,..., | Ibn |) (63)
IRc = max (| Ic1 |, | Ic2 |,..., | Icn |) (64)
(Step S110). Instead of the maximum effective value, a scalar sum may be used as the suppression current.

比率差動演算部17は、
IDa>K1 …(65)
IDa>P1・IRa …(66)
が成立するか否かを判定する(ステップS135)。故障判定部18は、上式(65)および(66)が共に満たされる場合に、母線内部に故障(短絡故障、地絡故障)があると判定する(ステップS140)。なお、上式(65)、(66)において、K1およびP1は定数である。IDb,IRb,IDc,IRcについても同様の判定が行われる。
The ratio differential operation unit 17
IDa> K1 (65)
IDa> P1 · IRa (66)
Whether or not is satisfied is determined (step S135). Failure determination unit 18 determines that there is a failure (short circuit failure, ground fault) inside the bus when both of the above expressions (65) and (66) are satisfied (step S140). In the above formulas (65) and (66), K1 and P1 are constants. Similar determinations are made for IDb, IRb, IDc, and IRc.

上記の差電流IDa,IDb,IDcの演算では、n個の補助変成器に生じる誘導起電力が加算されるので、電磁誘導による誤差が無視できないレベルとなり得る。電磁誘導による補助変成器1個の誤差分をIeとすると、電磁誘導による誤差を考慮した差電流IDa,IDb,IDc(以下、IDae,IDbe,IDceと記載する)は、
IDae=|(Ia1+Ie)+(Ia2+Ie)+…+(Ian+Ie)|
=|IDa+n・Ie| …(67)
IDbe=|(Ib1+Ie)+(Ib2+Ie)+…+(Ibn+Ie)|
=|IDb+n・Ie| …(68)
IDce=|(Ic1+Ie)+(Ibc+Ie)+…+(Icn+Ie)|
=|IDc+n・Ie| …(69)
で表される。
In the calculation of the difference currents IDa, IDb, and IDc, the induced electromotive force generated in the n auxiliary transformers is added, so that the error due to electromagnetic induction can be at a level that cannot be ignored. Assuming that the error of one auxiliary transformer due to electromagnetic induction is Ie, the difference currents IDa, IDb, IDc (hereinafter referred to as IDae, IDbe, IDce) considering the error due to electromagnetic induction are:
IDae = | (Ia1 + Ie) + (Ia2 + Ie) +... + (Ian + Ie) |
= | IDa + n · Ie | (67)
IDbe = | (Ib1 + Ie) + (Ib2 + Ie) +... + (Ibn + Ie) |
= | IDb + n · Ie | (68)
IDce = | (Ic1 + Ie) + (Ibc + Ie) +... + (Icn + Ie) |
= | IDc + n · Ie | (69)
It is represented by

上式のn・Ieが電流差動リレーの動作感度を超えると誤動作する可能性がある。そこで、演算部15は、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMを、
ID=|IDa+IDb+IDc| …(70)
IM=|(Ia1+Ib1+Ic1)−(Ia2+Ib2+Ic2)+(Ia3+Ib3+Ic3)−…| …(71)
に従って算出する(ステップS115,S120)。
If n · Ie in the above equation exceeds the operating sensitivity of the current differential relay, it may malfunction. Therefore, the calculation unit 15 calculates the second difference current ID and the second suppression current IM as
ID = | IDa + IDb + IDc | (70)
IM = | (Ia1 + Ib1 + Ic1) − (Ia2 + Ib2 + Ic2) + (Ia3 + Ib3 + Ic3) −… |… (71)
(Steps S115 and S120).

上式(70),(71)において、第2の差電流IDは零相回路の差電流の大きさである。すなわち、第2の差電流IDは、n本のフィーダ線をそれぞれ流れる3相電流を加算し、加算結果の実効値を求めることによって算出される(各フィーダ線の3相電流の極性は、正常時または外部地絡故障時に上記の加算結果が0となるように選択される)。   In the above equations (70) and (71), the second difference current ID is the magnitude of the difference current of the zero-phase circuit. That is, the second difference current ID is calculated by adding the three-phase currents that respectively flow through the n feeder lines and obtaining the effective value of the addition result (the polarity of the three-phase current of each feeder line is normal) The above addition result is selected to be 0 at the time of an external fault or an external ground fault).

第2の抑制電流IMは、n本のフィーダ線のうち奇数番目の配列順のフィーダ線における3相合成電流を加算(または減算)し、偶数番目の配列順のフィーダ線における3相合成電流を減算(または加算)し、加減算結果の実効値を求めることによって算出される。言い換えると、第2の抑制電流IMは、第2の差電流IDの計算において、奇数番目の配列順のフィーダ線を流れる電流と偶数番目の配列順のフィーダ線を流れる電流とのうち一方の符号を反転することによって得られる値である。   The second suppression current IM is obtained by adding (or subtracting) the three-phase combined current in the odd-numbered feeder line of the n feeder lines and calculating the three-phase combined current in the even-numbered feeder line. It is calculated by subtracting (or adding) and obtaining the effective value of the addition / subtraction result. In other words, in the calculation of the second difference current ID, the second suppression current IM is one of the sign of the current flowing through the odd-numbered order feeder line and the current flowing through the even-numbered order feeder line. Is a value obtained by inverting.

第2の差電流IDは、電磁誘導の誤差分Ieを考慮すると、
ID=|IDa+IDb+IDc+3n・Ie| …(72)
と表される。
In consideration of the electromagnetic induction error Ie, the second difference current ID is
ID = | IDa + IDb + IDc + 3n · Ie | (72)
It is expressed.

第2の抑制電流IMは、電磁誘導の有無にかかわらずほぼ同じ値になるように定められている。すなわち、フィーダ回線の本数が偶数の場合は、電磁誘導による誤差分はキャンセルされる。フィーダ回線の本数が奇数の場合には、補助変成器1個分の誤差Ieが残るが、無視できるレベルであるので問題とならない。なお、3相合成にすることで短絡故障の結果が負荷状態と同じ結果になり、単純化できる。   The second suppression current IM is determined to be substantially the same value regardless of the presence or absence of electromagnetic induction. That is, when the number of feeder lines is an even number, the error due to electromagnetic induction is canceled. When the number of feeder lines is an odd number, an error Ie for one auxiliary transformer remains, but this is not a problem because it is a negligible level. In addition, the result of a short circuit failure becomes the same result as a load state by using 3 phase composition, and it can simplify.

以下、電力系統の状態に応じて第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMの値がどのように変化するかについて説明する。整定値制御部16が整定値K1を変更するか否かの判定方法は、以下の計算結果に基づくものである。   Hereinafter, how the values of the second differential current ID and the second suppression current IM change according to the state of the power system will be described. The determination method of whether the set value control part 16 changes the set value K1 is based on the following calculation results.

(i) 通常負荷時、外部短絡故障、変圧器内部の2相および3相短絡故障の場合
Ia1+Ib1+Ic1=…=Ian+Ibn+Icn=0であるので、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMは、
ID=|3n・Ie| …(73)
IM=0 …(74)
で与えられる。
(I) In the case of normal load, external short-circuit fault, two-phase and three-phase short-circuit fault inside the transformer Since Ia1 + Ib1 + Ic1 =... = Ian + Ibn + Icn = 0, the second differential current ID and the second suppression current IM are
ID = | 3n · Ie | (73)
IM = 0 (74)
Given in.

(ii) 外部1相地絡故障、外部2相地絡故障の場合
フィーダ回線41−1のA相で外部地絡故障が生じ、他のフィーダ回線41−2〜41−nの電流が回線41−1のA相の地絡故障点に流れ込むとする。地絡電流をIfとすれば、Ia1=−(Ia2+Ia3+…+Ian)=Ifなので、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMは、
ID=|3n・Ie| …(75)
IM=|m1×If| …(76)
で与えられる。なお、m1は系統構成によって変化するが、2≧m1≧0である。
(Ii) In the case of an external 1-phase ground fault and an external 2-phase ground fault An external ground fault occurs in the A phase of the feeder line 41-1, and the current of the other feeder lines 41-2 to 41-n is Suppose that it flows into the ground fault point of A phase of -1. If the ground fault current is If, Ia1 = − (Ia2 + Ia3 +... + Ian) = If, the second difference current ID and the second suppression current IM are
ID = | 3n · Ie | (75)
IM = | m1 × If | (76)
Given in. In addition, although m1 changes with system | strain structures, it is 2> = m1> = 0.

(iii) 内部1相地絡故障、内部2相地絡故障の場合
フィーダ回線41−1のA相で内部地絡故障が生じ、他のフィーダ回線41−2〜41−nの電流が回線41−1のA相の地絡故障点に流れ込むとする。地絡電流をIfとすれば、Ia1+Ia2+Ia3+…+Ian=Ifなので、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMは、
ID=|If+3n・Ie| …(77)
IM=|m2×If| …(78)
で与えられる。なお、m2は系統構成によって変化するが、1≧m2≧0である。
(Iii) In the case of an internal one-phase ground fault or an internal two-phase ground fault An internal ground fault occurs in the A phase of the feeder line 41-1, and the current of the other feeder lines 41-2 to 41-n is Suppose that it flows into the ground fault point of A phase of -1. If the ground fault current is If, Ia1 + Ia2 + Ia3 +... + Ian = If, the second difference current ID and the second suppression current IM are
ID = | If + 3n · Ie | (77)
IM = | m2 × If | (78)
Given in. Although m2 varies depending on the system configuration, 1 ≧ m2 ≧ 0.

次に、整定値制御部16の動作について説明する。整定値制御部16の動作は基本的には図4のブロック図で表される。すなわち、整定値制御部16は、判定部30と、AND回路31,32と、OR回路33と、整定値設定部34とを含む。   Next, the operation of the set value control unit 16 will be described. The operation of the set value control unit 16 is basically represented by the block diagram of FIG. That is, the set value control unit 16 includes a determination unit 30, AND circuits 31 and 32, an OR circuit 33, and a set value setting unit 34.

判定部30は、第2の差電流IDおよび第2の抑制電流IMと定数M1,M2,M3,M4,Qとの関係について、
M1>ID>M2 …(79A)
IM<M3 …(79B)
IM>ID/Q …(79C)
IM−ID>M4 …(79D)
で表される各式が成立するか否かを判定する。
The determination unit 30 determines the relationship between the second differential current ID and the second suppression current IM and the constants M1, M2, M3, M4, and Q.
M1>ID> M2 (79A)
IM <M3 (79B)
IM> ID / Q (79C)
IM-ID> M4 (79D)
It is determined whether each expression expressed by

定数M1,M2,M3,M4,Qは、
M1>3n・Ie+M2 …(80)
M2>(負荷電流状態での誤差分(電流変成器の誤差など)) …(81)
M3>3相の平衡誤差分、かつ、M3<m1×If …(82)
M4>3n・Ie+M2 …(83)
Q>1+(3n・Ie/If) …(84)
で表される各関係式を満たすように設定される。なお、通常、If>Ieなので、これを考慮して各定数を設定する。3相の平衡誤差分は、故障電流よりも小さいので、上式(82)のM3<m1×Ifの条件は特に考慮しなくても構わない。
The constants M1, M2, M3, M4 and Q are
M1> 3n · Ie + M2 (80)
M2> (Error in load current state (error of current transformer, etc.)) ... (81)
M3> 3 phase balance error, and M3 <m1 × If (82)
M4> 3n · Ie + M2 (83)
Q> 1+ (3n · Ie / If) (84)
It is set so as to satisfy each relational expression represented by. Usually, If> Ie, each constant is set in consideration of this. Since the three-phase balance error is smaller than the fault current, the condition of M3 <m1 × If in the above equation (82) may not be considered.

上式(79A)および(79B)がともに成立するとき、AND回路31の出力35が“1”となる。この場合は、通常負荷状態または短絡故障状態を示す。   When both the above equations (79A) and (79B) hold, the output 35 of the AND circuit 31 becomes “1”. In this case, a normal load state or a short circuit failure state is indicated.

上式(79A)、(79C)、および(79D)が全て成立するとき、AND回路32の出力36が“1”となる。この場合は、外部1相地絡故障状態または外部2相地絡故障状態を示す。   When the above equations (79A), (79C), and (79D) are all established, the output 36 of the AND circuit 32 is “1”. In this case, an external one-phase ground fault condition or an external two-phase ground fault condition is shown.

内部地絡故障の場合、前述の式(77)、(78)が成立し、さらに、0≦m2≦1であるので、
ID/IM=|1/m2+3n・Ie/If|
≧|1+3n・Ie/If| …(85)
が成り立つ(等号はm2=1のときに成立する)。したがって、内部地絡故障でない場合、上式(79C)が成立する。
In the case of an internal ground fault, since the above equations (77) and (78) are satisfied, and further 0 ≦ m2 ≦ 1,
ID / IM = | 1 / m2 + 3n · Ie / If |
≧ | 1 + 3n · Ie / If | (85)
(Equal signs hold when m2 = 1). Therefore, when it is not an internal ground fault, the above formula (79C) is established.

OR回路33は、AND回路31,32のいずれかの出力が“1”の場合に“1”を出力する。整定値設定部34は、OR回路33の出力が“1”の場合に比率差動演算の整定値K1をK1+KM(ただし、KM>n・Ie)に増加させる。整定値設定部34からの制御信号は、比率差動演算部17に入力され、比率差動リレーの動作感度が変更される。これによって、内部故障ではOR回路33の出力がないので内部故障でのリレー感度低下の問題がなく、通常状態または外部故障状態のときに、電流差動リレー装置の電磁誘導に起因した不要動作を防止できる。   The OR circuit 33 outputs “1” when the output of either of the AND circuits 31 and 32 is “1”. When the output of the OR circuit 33 is “1”, the set value setting unit 34 increases the set value K1 of the ratio differential operation to K1 + KM (where KM> n · Ie). The control signal from the set value setting unit 34 is input to the ratio differential calculation unit 17 and the operation sensitivity of the ratio differential relay is changed. As a result, there is no output of the OR circuit 33 in the case of an internal failure, so there is no problem of reduced relay sensitivity due to the internal failure, and unnecessary operation due to electromagnetic induction of the current differential relay device is performed in a normal state or an external failure state. Can be prevented.

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1,1A,1B 電流差動リレー装置、2 入力変換ブロック、3 補助変成器、4,8 変圧器、5A,5B,5C,6A,6B,6C,7,7A,7B,7C 電流変成器、11 アナログ回路、12 フィルタ処理部、13 補正処理部、14 第1の差電流・抑制電流演算部、15 第2の差電流・抑制電流演算部、16 整定値制御部、17 比率差動演算部、18 故障判定部、19 出力回路、20 開放信号、21 デジタル信号処理部、40 母線、41 フィーダ回線。   1, 1A, 1B current differential relay device, 2 input conversion block, 3 auxiliary transformer, 4,8 transformer, 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 6C, 7, 7A, 7B, 7C current transformer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Analog circuit, 12 Filter processing part, 13 Correction processing part, 14 1st difference current / suppression current calculation part, 15 2nd difference current / suppression current calculation part, 16 Settling value control part, 17 Ratio differential calculation part , 18 Failure determination unit, 19 output circuit, 20 open signal, 21 digital signal processing unit, 40 bus, 41 feeder line.

Claims (6)

変圧器の1次巻線を流れる1次電流、前記変圧器の2次巻線を流れる2次電流、ならびに前記1次または2次巻線の中性点もしくは前記1次および2次巻線に共通に設けられた中性点を流れる中性点電流の各検出値をAD(Analog to Digital)変換するAD変換器と、
AD変換された前記1次電流、2次電流および中性点電流の各検出値に基づいて比率差動演算を行う比率差動演算部と、
前記比率差動演算において前記変圧器の内部事故であるか否かの判定基準となる整定値を調整する整定値調整部とを備え、
前記整定値調整部は、第1の判定値と第2の判定値との比較に基づいて前記整定値を調整し、
前記第1の判定値は、前記1次電流および前記2次電流のうち前記中性点を有する巻線を流れる電流の検出値と前記中性点電流の検出値とから計算される零相回路の差電流の大きさであり、
前記第2の判定値は、前記第1の判定値の計算において、前記1次および2次電流の検出値と前記中性点電流の検出値とのうちの一方の符号を反転するとともに、前記中性点電流の検出値を予め定める定数倍することによって得られる値である、電流差動リレー装置。
A primary current flowing through the primary winding of the transformer, a secondary current flowing through the secondary winding of the transformer, and a neutral point of the primary or secondary winding or the primary and secondary windings; An AD converter for AD (Analog to Digital) conversion of each detected value of the neutral point current flowing through the neutral point provided in common;
A ratio differential calculation unit that performs ratio differential calculation based on the detected values of the AD converted primary current, secondary current, and neutral point current;
A settling value adjusting unit that adjusts a settling value that is a criterion for determining whether or not the transformer has an internal accident in the differential ratio calculation,
The settling value adjusting unit adjusts the settling value based on a comparison between the first determination value and the second determination value;
The first determination value is a zero-phase circuit calculated from a detected value of a current flowing through the winding having the neutral point of the primary current and the secondary current and a detected value of the neutral point current Is the magnitude of the difference current
The second determination value is obtained by inverting the sign of one of the detection value of the primary and secondary currents and the detection value of the neutral point current in the calculation of the first determination value. A current differential relay device, which is a value obtained by multiplying a detection value of a neutral point current by a predetermined constant.
前記予め定める定数は、前記1次電流、2次電流および中性点電流の各検出値に含まれている、電磁誘導による誤差分がキャンセルするように設定される、請求項1に記載の電流差動リレー装置。   2. The current according to claim 1, wherein the predetermined constant is set so as to cancel an error due to electromagnetic induction included in the detected values of the primary current, the secondary current, and the neutral point current. Differential relay device. 前記変圧器は、Y−Δ結線またはΔ−Y結線の3相変圧器であり、
前記第1の判定値は、Y巻線に接続される3相電線の電流と中性点電流とを加算した値の大きさであり、
前記第2の判定値は、前記3相電線の電流から中性点電流の3倍を減算した値の大きさである、請求項1または2に記載の電流差動リレー装置。
The transformer is a three-phase transformer of Y-Δ connection or Δ-Y connection,
The first determination value is a magnitude of a value obtained by adding the current of the three-phase electric wire connected to the Y winding and the neutral point current,
3. The current differential relay device according to claim 1, wherein the second determination value is a magnitude of a value obtained by subtracting three times the neutral point current from the current of the three-phase electric wire.
前記変圧器は、オート変圧器であり、
前記第1の判定値は、前記変圧器の1次電流と2次電流と中性点電流とを加算した値の大きさであり、
前記第2の判定値は、前記1次電流と前記2次電流との和から前記中性点電流の2倍を減算した値の大きさである、請求項1または2に記載の電流差動リレー装置。
The transformer is an auto-transformer;
The first determination value is a magnitude of a value obtained by adding a primary current, a secondary current, and a neutral point current of the transformer,
3. The current differential according to claim 1, wherein the second determination value is a magnitude of a value obtained by subtracting twice the neutral point current from a sum of the primary current and the secondary current. Relay device.
母線に接続される複数の回線の各電流の検出値をAD(Analog to Digital)変換するAD変換器と、
AD変換された前記複数の回線の各電流の検出値に基づいて比率差動演算を行う比率差動演算部と、
前記比率差動演算において前記母線の内部事故であるか否かの判定基準となる整定値を調整する整定値調整部とを備え、
前記整定値調整部は、第1の判定値と第2の判定値との比較に基づいて前記整定値を調整し、
前記第1の判定値は、前記複数の回線の各電流の検出値から計算される零相回路の差電流の大きさであり、
前記第2の判定値は、前記第1の判定値の計算において、前記複数の回線のうち各奇数番目の配列順の回線を流れる電流の検出値と、各偶数番目の配列順の回線を流れる電流の検出値とのうちの一方の符号を反転することによって得られる値である、電流差動リレー装置。
An AD converter for AD (Analog to Digital) conversion of detected values of currents of a plurality of lines connected to the bus;
A ratio differential calculation unit that performs ratio differential calculation based on the detected values of the respective currents of the plurality of lines subjected to AD conversion;
A settling value adjustment unit that adjusts a settling value that is a criterion for determining whether or not the bus has an internal accident in the ratio differential operation,
The settling value adjusting unit adjusts the settling value based on a comparison between the first determination value and the second determination value;
The first determination value is a magnitude of a difference current of a zero-phase circuit calculated from a detected value of each current of the plurality of lines.
In the calculation of the first determination value, the second determination value flows through a detection value of a current flowing through each odd-numbered arrangement line and among each even-numbered line in the calculation of the first determination value. A current differential relay device, which is a value obtained by inverting one sign of a detected current value.
前記整定値調整部は、
前記第1の判定値が予め定める範囲内にあるという第1の条件、前記第2の判定値が第1の基準値より小さいという第2の条件、前記第2の判定値の前記第1の判定値に対する比が第2の基準値より大きいという第3の条件、および前記第2の判定値から前記第1の判定値を減算した値が第3の基準値よりも大きいという第4の条件の成否を判定し、
前記第1および第2の条件がともに成立する場合、もしくは、前記第1、第3および第4の条件がともに成立する場合に、前記整定値をより大きな値に変更するように構成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電流差動リレー装置。
The settling value adjustment unit
A first condition that the first determination value is within a predetermined range, a second condition that the second determination value is smaller than a first reference value, and the first condition of the second determination value The third condition that the ratio to the determination value is larger than the second reference value, and the fourth condition that the value obtained by subtracting the first determination value from the second determination value is larger than the third reference value The success or failure of
When both the first and second conditions are satisfied, or when both the first, third and fourth conditions are satisfied, the set value is configured to be changed to a larger value. The current differential relay device according to any one of claims 1 to 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6935044B1 (en) * 2021-01-08 2021-09-15 三菱電機株式会社 Zero-phase current differential relay

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