JP2018506950A

JP2018506950A - 保護装置

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Publication number: JP2018506950A
Application number: JP2017542385A
Authority: JP
Inventors: ハ，ヘンシュ; スリ・ゴパラ・クリシュナ・ムルティ，サンカラ・スブラマニアン
Original assignee: General Electric Technology GmbH
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2018-03-08
Also published as: US10700508B2; US20180034257A1; WO2016135266A1; CA2976989C; CN106033881A; CN106033881B; CA2976989A1; EP3062410B1; EP3062410A1; MX2017010932A; BR112017017372A2

Abstract

多端末電力ネットワーク保護の分野において、保護装置（１０）は、測定装置（１４）を備え、複数の電気的に相互接続された端末（Ｌ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5）を含む多端末ネットワーク（１２）内の各端末（Ｌ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ５）を流れる各端末電流（ＩL、ＩR1、ＩR2、ＩR3、ＩR4、ＩR5）を測定する。保護装置（１０）はまた、測定された端末電流（ＩL、ＩＲ１、ＩR2、ＩR3、ＩR4、ＩR5）を処理して、第１および第２の合計値（ＩPOS（ｎ）、ＩNEG（ｎ））を取得するようプログラムされる、制御ユニット（２０）を含む。第１の合計値（ＩPOS（ｎ））は、対応する端末（Ｌ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5）に対して第１の方向（Ｄ1）に流れる前記または各端末電流（ＩL、ＩR1、ＩR2、ＩR3、ＩR4、ＩR5）の所与の時点（ｎ）での合計であり、第２の合計値（ＩNEG（ｎ））は、対応する端末（Ｌ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ５）に対して第１の方向（Ｄ1）とは反対の第２の方向（Ｄ2）に流れる前記または各端末電流（ＩL、ＩR1、ＩR2、ＩR3、ＩR4、ＩR5）の同一の所与の時点（ｎ）での合計である。制御ユニット（２０）は、第１の合計値（ＩPOS（ｎ））の位相と、第２の合計値（ＩNEG（ｎ））の位相とを比較し、多端末ネットワーク（１２）における障害が、多端末ネットワークの内部であるか、外部であるかを判定し、その後、内部障害であると判定された場合に内部障害出力信号（２４）を生成するようさらにプログラムされる。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の電気的に相互接続された端末を含む多端末電力ネットワークを保護するための保護装置に関する。

回路遮断器およびリレーなどのネットワーク保護デバイスは、電力ネットワークを保護するために障害が発生した場合にアクティブになる。

そのような保護デバイスが確実に起動すること、すなわち、トリガリングは、そのような障害の発生時に起動できないことが、人間の怪我、電力システムの停電、および近くの電力ネットワーク設備への著しい損傷などの極めて有害な結果をもたらす可能性があるので、極めて望ましい。

同様に、そのような装置の不正確な起動により、ネットワークオペレータに対して財政的罰則を伴うであろうネットワーク内の電力供給に対する不必要な中断が引き起こされる。

欧州特許出願公開第１９４０００２号明細書

本発明の一態様によれば、多端末電力ネットワークを保護するための保護装置が提供され、保護装置は、
複数の電気的に相互接続された端末を含む多端末ネットワークにおける各端末に流れる各端末電流を測定する測定装置と、
測定された端末電流を処理して、第１および第２の合計値を取得するようプログラムされる制御ユニットであって、第１の合計値が、対応する端末に対して第１の方向に流れる前記または各端末電流の所与の時点における合計であり、第２の合計値が、対応する端末に対して第１の方向とは反対の第２の方向に流れる前記または各端末電流の同一の所与の時点における合計である、制御ユニットと、
を備え、
制御ユニットが、第１の合計値の位相と第２の合計値の位相とを比較して、多端末ネットワークの障害が多端末ネットワークの内部にあるのか外部にあるのかを判定し、その後、内部障害であるという判定により内部障害出力信号を生成する。

内部障害出力信号を生成することは、ネットワーク内の障害、すなわち、内部障害が発生した場合に、電力ネットワークを保護するために、回路遮断器またはリレーなどのネットワーク保護デバイスのトリガリングを可能にする。

第１および第２の合計値を取得することができる制御ユニットを含むことは、本発明の保護装置が、任意の数の端末を有する、すなわち、本発明による保護装置が扱うことができる端末の数に上限がない、電力ネットワークを保護することができることを意味する。

さらに、各端末に対して第１の方向に流れる電流についての第１の合計値と、各端末に対して第２の反対方向に流れる電流についての第２の合計値とに基づき、すなわち、電流の相対的な方向によって、だが、電流の大きさとは無関係に、内部障害または外部障害が生じたかどうかを示す値が提供される。電流の大きさとは無関係の指示値を有することにより、本発明の保護装置は、端末電流測定エラー、例えば、測定装置の１つまたは複数の要素が飽和した場合に生じる可能性のある端末電流測定エラーなどに対する、ある程度の耐性をもたらす。

結果として、測定装置は、本発明の制御ユニットが内部または外部障害が発生しているかどうかの必要な判定を行うことを可能にするために、電流の大きさを正確に測定することよりも、電流の正確な相対方向を確認することのみを必要とする。したがって、測定装置および制御ユニット、つまり、本発明の保護装置は、測定装置内の、電流トランスなどの、１つまたは複数の測定要素の飽和に対する高度の耐性を示す。

したがって、本発明の保護装置は、測定装置の状態、例えば、それらの複数の要素の内の１つが飽和して誤った電流測定値を生じたかどうか、を確認し確立する必要性を回避する。

前述の結果として、本発明の保護装置は、例えば、端末電流の大きさの正確な測定が必要な従来の保護装置よりも高い信頼性で動作する。

本質的に測定装置が電流の相対的な方向のみを正確に確立する必要性は、測定装置の性能要件が従来の保護装置よりも低くなり得ることを意味し、したがって、測定装置（特にその個々の要素）をより小さく、より安価にすることができる。

さらに、第１および第２の合計値のそれぞれの位相を互いと後に比較することは、比較的単純な計算によって行うことができるので、プログラマブルマイクロコントローラなどの比較的簡単で安価な集積電子デバイスで実施することができる。

第１の合計値の位相と第２の合計値の位相とを比較するようにプログラムされた制御ユニットを有する本発明の好適な実施形態では、位相の差が１８０°または９０°のどちらであるかを検討する制御ユニットを含む。

１８０°の位相差は、外部障害が発生したことを示し、９０°の位相差は、内部障害が発生したことを示すので、制御ユニットによるそのような検討が有利である。

任意選択的に、位相の差が１８０°または９０°のどちらであるか検討することは、制御ユニットが、
（ａ）相関アルゴリズム、
（ｂ）フーリエベースアルゴリズム、
（ｃ）大きさ比較アルゴリズム
の内の１つを実行するようプログラムされることを含む。

そのようにプログラムされた制御ユニットを有することにより、プログラマブルマイクロコントローラなどの集積電子デバイス内に直接的に実現することができる方法で、第１および第２の合計値のそれぞれの位相を容易に評価することが可能になる。

好ましくは、制御ユニットが大きさ比較アルゴリズムを実行するようプログラムされることは、制御ユニットが、第１および第２の合計値の和を、第１および第２の合計値の差と比較することを含む。

そのような比較は、望ましくは、第１および第２の合計値の位相の間に１８０°または９０°の位相差が存在するかどうかを示し、したがって、内部障害または外部障害が生じたかどうかを最終的に示す。

制御ユニットが大きさ比較アルゴリズムを実行するようプログラムされることは、制御ユニットが、第１および第２の合計値の和のノルムを、第１および第２の合計値間の差のノルムと比較することを含むことができる。

ノルムは、本発明の保護装置が保護するように構成された電力ネットワークの基本周波数での動作サイクルにわたって平均されるため、個々の第１および第２の合計値において摂動の影響を受けにくく、したがって、本発明の保護装置の信頼性をさらに向上させるのに役立つ。

本発明のさらに好ましい実施形態では、制御ユニットが大きさ比較アルゴリズムを実行するようにプログラムされることは、第１および第２の合計値の合計と第１および第２の合計値の差とに基づいて識別比を確立し、識別比を閾値と比較するよう制御ユニットがプログラムされることを含む。

識別比を確立すること、およびその後にその比を閾値と比較することは、例えば、統合された電子デバイス内で、内部障害および外部障害を確実に区別し続けながら、容易に実施することができる。

制御ユニットは、位相の差が１８０°または９０°のどちらであるかを検討する前に、第１および第２の合計値のそれぞれを正規化するようにプログラムすることができる。

そのような第１および第２の合計値の正規化は、例えば、測定装置の１つまたは複数の要素が飽和状態になった状況で、本発明の保護装置の障害検出に対する感度を改善するのに役立つ。

好ましくは、測定装置は、測定された端末電流からの歪みを除去するための１つまたは複数のフィルタを含む。

そのような１つまたは複数のフィルタは、例えば、測定装置の１つまたは複数の要素が飽和した場合に生じる可能性のある、歪みを有効に除去する。

任意選択的に、保護装置は、障害の重大度を判定する障害重大度判定ユニットをさらに含む。

そのような障害重大度判定ユニットを含めることにより、ネットワーク保護デバイスがいつトリガリングされるかをより高度に制御することが可能になる。例えば、障害重大度判定ユニットが障害はわずかであると判定した場合（おそらく、測定装置内の要素の飽和が生じていないため）、（本発明の制御ユニットが内部障害が発生したと判定したかどうかにかかわらず）本発明の制御ユニットによるネットワーク保護デバイスのトリガリングを禁止することができ、ネットワーク保護デバイスのトリガリングは、他のいくつかの、例えば、二次保護装置が、トリガリングが要求されたと判定する場合にのみ開始される。

そのような機能は、障害がわずかなもののみである場合に本発明の保護装置の起動時にネットワーク保護デバイスの動作を防止するために使用することができ、代わりに、ネットワーク保護デバイスの起動は、例えば、より敏感な二次保護装置によって、そのような障害がわずかな状況で制御されるため、望ましい。

保護装置は、二次保護装置からトリップ信号を受信するために二次保護装置入力をさらに含み、保護装置は、二次保護装置入力がトリップ信号を受信することに応じて、ネットワーク保護デバイスにマスタトリップ信号を送信するよう構成することができる。

そのような構成は、例えば、重大な障害状態では、本発明の保護装置が、内部障害が発生したと判定し、およびいくつかの二次保護装置、例えば、差動保護装置が、そのような保護が必要であるとさらに検討する場合の状況に対して、ネットワーク保護装置のトリガリングを制限することによって、すなわち、電力ネットワークを保護するために、保護スキーム全体によりもたらされる保護の感度を低減することができる。

次に、以下の図面を参照して、非限定的な例によって、本発明の好ましい実施形態の簡単な説明を行う。

本発明の第１の実施形態による保護装置の概略図である。図１に示す保護装置が保護するように構成された多端末ネットワークの概略図である。外部障害が発生した場合の個々の測定された端末電流を示す図である。外部障害の場合の各第１および第２の合計値波形を示す図である。内部障害が発生した場合の個々の測定された端末電流を示す図である。内部障害の場合の各第１および第２の合計値波形を示す図である。

本発明の第１の実施形態による保護装置は、参照番号１０で全体的に示され、図１に概略的な形式で示される。

図示された保護装置１０は、複数の電気的に相互接続された端末を含む多端末電力ネットワーク１２を保護し、より詳細には、図２に示すように、互いに電気的に相互接続された、ローカル端末Ｌと５つの遠隔端末Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅とを含む。

しかしながら、保護装置の他の実施形態は、任意の数の電気的に相互接続された端末を有する多端末電力ネットワークを保護することができる。

保護装置１０は、図示の実施形態では、６つの電流トランス１６を含む測定装置１４を含み、各電流トランスは、対応する端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅と動作可能に関連付けられて、各端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅に流れる各端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R4、Ｉ_R5を測定する。

本発明の文脈内では、端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R4、Ｉ_R5は、特定の時点に、対応する端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅に対して第１の方向Ｄ₁に流れている場合に正であるとみなされ、端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R4、Ｉ_R5は、同じ特定の時点に、対応する端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅に対して第１の方向とは反対向きの第２の方向Ｄ₂に流れている場合に負であるとみなされる。

図示の実施形態では、各端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅に対する第１の方向Ｄ₁は、他の端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅のそれぞれに向かい、各端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅に対する第２の方向Ｄ₂は、他の端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅のそれぞれから離れる。しかしながら、本発明の他の実施形態では、第１および第２の方向Ｄ₁、Ｄ₂の相対的な向きを逆にすることができる。

本発明の他の実施形態では、測定装置は、図示された実施形態の電流トランスとは異なる電流測定デバイスを含むことができる。

示された実施形態に戻ると、測定装置１４はさらに、測定された端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R4、Ｉ_R5のそれぞれが通過して、これらの測定値から、対応する電流トランス１６が飽和状態になった場合に生じている可能性のある何らかの歪みを取り除く、平均ローパスフィルタ１８を含み、すなわち、所与の電流トランス１６によって測定される電流は、トランス内の磁束を、測定誤差が後に発生する可能性があるようなトランスの応答特性の非線形領域に駆動する。

ローパスフィルタ１８によって適用することができる例示的フィルタリング効果は、

であり、ここで、
ｘ（ｎ）は入力信号であり、すなわち、各測定された端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R4、Ｉ_R5であり、
ｙ（ｎ）は出力信号であり、すなわち、フィルタリングされた端末電流測定値であり、
ＮｓｍｐＤｉｆｆは、保護されている電力ネットワーク１２の基本周波数サイクルあたりのサンプル数である。

しかしながら、他のフィルタリング効果を適用することもできる。

保護装置１０はまた、各電流トランス１６と連通して配置された制御ユニット２０を含む。示された実施形態では、制御ユニット２０は、プログラマブルマイクロコントローラの形態の単一集中型電子デバイスであるが、他のタイプの制御ユニットも可能である。

本発明の他の実施形態（図示せず）では、制御ユニットは、それぞれが１つまたは複数の端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅に配置されるか、またはそれらの端末に隣接する、別個の電子デバイスによって画定される多数の別個の制御ユニット部分から形成することができる。

いずれにしても、制御ユニット２０は、各電流トランス１６から受け取った、測定された端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R4、Ｉ_R5を処理して、第１および第２の合計値Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）を取得するようプログラムされる。

より詳細には、制御ユニット２０は、対応する端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅に対する第１の方向Ｄ₁に流れる前記または各端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R4、Ｉ_R5の所与の時点ｎでの合計、すなわち、所与の時点ｎでの様々な端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅における前記または各正の端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R4、Ｉ_R5の合計である第１の合計値Ｉ_POS（ｎ）を取得する電流マージングユニット２２を含み、すなわち、

であり、ここで、
ｋは、端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅の数であり、
Ｐｏｓは、それぞれがそこを流れる正の端末電流、すなわち、それに対して第１の方向Ｄ₁に流れる端末電流を有する端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅のセットである。

電流マージングユニット２２はまた、対応する端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅に対する第２の方向Ｄ₂に流れる前記または各端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R4、Ｉ_R5の同じ所与の時点ｎでの合計、すなわち、同じ所与の時点ｎでの様々な端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅における前記または各負の端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R4、Ｉ_R5の合計である第２の合計値Ｉ_NEG（ｎ）を取得し、すなわち、

であり、ここで、
ｋは、端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅の数であり、
Ｎｅｇは、それぞれがそこを流れる負の端末電流、すなわち、それに対して第２の方向Ｄ₂に流れる端末電流を有する端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅のセットである。

制御ユニット２０はまた、第１の合計値Ｉ_POS（ｎ）の位相と第２の合計値Ｉ_NEG（ｎ）の位相とを比較して、多端末ネットワーク１２内の障害が多端末ネットワーク１２の内部であるか、それとも外部であるかを判定し、その後、内部障害であると判定された場合に、内部障害出力信号２４を生成するようプログラムされる。

制御ユニット２０は、上記位相比較を行う位相比較ユニット２６を含む。

より具体的には、位相比較ユニット２６は、位相差が１８０°か９０°かを検討する。

位相比較ユニット２６は、位相差が、境界角度より大きいか小さいかを検討することによってこのことを行い、ここで、境界角度は、１３５°であってもよいが、より高い角度またはより低い角度であってもよい。

例えば、位相差が１３５°より大きい場合、位相比較ユニット２６は、位相の差が外部障害を示す１８０°であると判定し、位相差が１３５°未満である場合、位相比較ユニットは、位相の差が内部障害を示す９０°であると判定する。

より詳細には、示された実施形態では、位相比較ユニット２６は、大きさ比較アルゴリズムを実行することによって上記を達成するが、相関アルゴリズムまたはフーリエベースアルゴリズムなどの何らかの他の形態のアルゴリズムを実行することによっても達成することができる。

位相比較ユニット２６は、第１および第２の合計値Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）の和のノルム、例えば、

によって得られるような合計の二乗平均平方根を、第１および第２の合計値Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）の差のノルム、すなわち、

によって得られるような差の二乗平均平方根と比較することによって、前記大きさ比較アルゴリズムを実行する。

本発明の他の実施形態では、位相比較ユニット２６は、その代わりに、第１および第２の合計値Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）の絶対値平均または他の次数ノルムを、第１および第２の合計値Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）の差の絶対値平均または別の次数ノルムと比較することによって、大きさ比較アルゴリズムを実行することができる。

上述した実施形態では、位相比較ユニット２６は、第１および第２の合計値Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）の和と、第１および第２の合計値Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）の差とに基づく識別比Ｒ_INTを確立し、次いで、前記識別比Ｒ_INTを閾値Ｒ_THRと比較する。

示された実施形態では、位相比較ユニット２６は、形式

の識別比Ｒ_INTを確立し、これを閾値Ｒ_THRの０．６と比較する。

識別比Ｒ_INTが閾値Ｒ_THR以上である場合、制御ユニット２０は、内部障害が発生したことを示す内部障害出力信号２４を生成する。

本発明の他の実施形態では、閾値Ｒ_THRは０．４から０．９の範囲から選択することができる。

位相比較ユニット２６が上述の大きさ比較アルゴリズムを実行する前に、第１および第２の合計値Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）のそれぞれは、好ましくは、障害を処理する際の保護装置１０の感度を高めるために正規化される。

前記第１および第２の合計値Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）を正規化することができる例示的方法は、

を適用することによるものであり、
ここで、
ｘ（ｎ）は、入力信号、すなわち、各第１または第２の合計値Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）であり、
ｙ（ｎ）は、出力信号、すなわち、正規化された第１または第２の合計値であり、

は、

によって得られる二乗平均平方根演算子ＲＭＳ［ｘ（ｎ）］であるか、
または、

によって得られる二乗平均平方根演算子ＡＭ［ｘ（ｎ）］であり、
ここで、
ＮｓｍｐＤｉｆｆは、保護されている電力ネットワーク１２の基本周波数サイクルあたりのサンプルの数である。

前述に加えて、保護装置１０は、障害の重大度を判定する障害重大度判定ユニット２８を含む。

障害重大度判定ユニット２８は、バイアス電流Ｉ_biasと電流閾値Ｉ_{bias-threshold}とを比較し、出力信号が１であることにより、障害がわずかであることを示すことにより、すなわち、測定装置１４内の電流トランス１６が何らの飽和も生じていない場合と同様に、バイアス電流Ｉ_biasが電流閾値Ｉ_{bias-threshold}を下回ったままである間に、前記判定を実行する。

逆に、障害重大度判定ユニット２８は、出力信号が０であることにより、バイアス電流Ｉ_biasが電流閾値Ｉ_{bias-threshold}を超えた場合に、障害が深刻であることを示す。これに関して、バイアス電流Ｉ_biasは

により得られ、
ここで、
Ｍは、端末の数であり、
ｉ_Tkは、ｋ番目の端末での電流のサンプルであり、

は、二重平均平方根演算子または絶対平均演算子である。

図２に示す保護装置は、差動保護装置（図示せず）などの二次保護装置からトリップ信号３２を受信するよう構成された二次保護装置入力３０をさらに含む。

さらに、保護装置１０は、二次保護装置入力３０がトリップ信号３２を受信したことに応じて、マスタトリップ信号３４をネットワーク保護デバイスに送信し、それにより、ネットワーク保護デバイスを起動させるよう構成される。

使用時に、上述した保護装置１０は以下のように動作する。

例えば、第４の遠隔端末Ｒ₄を超えて延在する電力ネットワークでの外部障害の場合、第４の遠隔端末Ｒ₄の端末電流Ｉ_R4は図３（ａ）に示すように他の残りの端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₅における端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R5とは反対方向、すなわち、逆方向に流れる。

言い換えると、第４の遠隔端末Ｒ₄の端末電流Ｉ_R4が第４の遠隔端末Ｒ₄に対して第１の方向Ｄ₁に流れている所与の時点において、残りの端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R5のそれぞれは、対応する残りの端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₅に対して第２の方向Ｄ₂に流れている。

制御ユニット２０、より具体的には、その電流マージングユニット２２は、図３（ｂ）における各時変波形として示される第１および第２の合計値Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）を取得、すなわち、計算する。

図３（ｂ）からわかるように、第１および第２の合計値波形Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）の位相は、互いに反対であり、すなわち、前記位相間の位相差は、１８０°である。

その結果、

から得られた識別比Ｒ_INTは、閾値Ｒ_THRの０．６を下回り、制御ユニット２０は、内部障害出力信号２４を生成しない。

以上のことにもかかわらず、障害重大度判定ユニット２８が引き続き故障が軽微であることを示す場合、すなわち、１つまたは複数の各種電流トランス１６の飽和が発生していた可能性がない場合、すなわち、１の出力信号を生成することによって、保護装置１０は、差動保護装置などの二次保護装置から（その二次保護装置入力３０を介して）トリップ信号３２を受信する場合に、マスタトリップ信号３４をネットワーク保護デバイス、例えば、回路遮断器またはリレーに送信することがまだ可能である。そのような差動保護装置は、本発明の保護装置よりも障害に敏感であるが、典型的には、端末電流測定値をもたらしている電流トランス１６が飽和していない場合にのみ障害の信頼できる指示をもたらすことができる、すなわち、正確である。

例えば、ローカル端末Ｌに隣接して内部障害が発生した場合には、図４（ａ）に示すように、端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R4、Ｉ_R5の全てが同じ方向に流れ続け、すなわち、同じ方向性を有し続ける。

言い換えると、所与の時点において、全ての端末電流Ｉ_L、Ｉ_R1、Ｉ_R2、Ｉ_R3、Ｉ_R4、Ｉ_R5は、対応する端末Ｌ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅のそれぞれに対して同じ第１または第２の方向Ｄ₁、Ｄ₂に流れる。

制御ユニット２０、より具体的には、その電流マージングユニット２２は、図４（ｂ）における各時変波形として示される第１および第２の合計値Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）を再び取得、すなわち、計算する。

図４（ｂ）からわかるように、第１および第２の合計値波形Ｉ_POS（ｎ）、Ｉ_NEG（ｎ）の位相は、互いに対して９０°だけシフトしており、すなわち、前記位相間の位相差は、９０°である。

その結果、

から得られた識別比Ｒ_INTが閾値Ｒ_THRの０．６よりも大きいので、制御ユニット２０は、内部障害出力信号２４を生成し、それにより、内部障害が発生したことを示す。

その後、障害重大度判定ユニット２８が障害が深刻である（様々な電流トランス１６の１つまたは複数で飽和が発生した可能性がある）ことを示す場合、すなわち、出力信号の０を生成することによって、保護装置１０は、そのような保護動作が必要であることを確認する二次保護装置から（その二次保護装置入力３０を介して）トリップ信号３２を受信する場合にもマスタトリップ信号３４をネットワーク保護デバイスに送信することができる。

Claims

多端末電力ネットワーク（１２）を保護するための保護装置（１０）であって、前記保護装置（１０）は、
複数の電気的に相互接続された端末を含む多端末ネットワークにおける各端末に流れる各端末電流を測定する測定装置（１４）と、
前記測定された端末電流を処理して、第１および第２の合計値を取得するようプログラムされる制御ユニット（２０）であって、前記第１の合計値が、対応する端末に対して第１の方向に流れる前記または各端末電流の所与の時点における合計であり、前記第２の合計値が、前記対応する端末に対して前記第１の方向とは反対の第２の方向に流れる前記または各端末電流の同一の所与の時点における合計である、制御ユニット（２０）と、
を備え、
前記制御ユニット（２０）が、前記第１の合計値の位相と前記第２の合計値の位相とを比較して、前記多端末ネットワークの障害が前記多端末ネットワークの内部にあるのか外部にあるのかを判定し、その後、内部障害であるという前記判定により内部障害出力信号（２４）を生成する、
保護装置（１０）。
前記制御ユニット（２０）を前記第１の合計値の前記位相と前記第２の合計値の前記位相とを比較するようにプログラムすることが、前記制御ユニット（２０）に前記位相の前記差が１８０°または９０°のいずれかであるかを検討させることを含む、請求項１に記載の保護装置（１０）。
前記位相の前記差が１８０°または９０°のどちらであるか検討することは、前記制御ユニット（２０）が、
（ａ）相関アルゴリズム、
（ｂ）フーリエベースアルゴリズム、
（ｃ）大きさ比較アルゴリズム
の内の１つを実行するようプログラムされることを含む、請求項２に記載の保護装置（１０）。
前記制御ユニット（２０）が大きさ比較アルゴリズムを実行するようプログラムされることは、前記制御ユニット（２０）が、前記第１および第２の合計値の和を、前記第１および第２の合計値の差と比較することを含む、請求項３に記載の保護装置（１０）。
前記制御ユニット（２０）が大きさ比較アルゴリズムを実行するようプログラムされることは、前記制御ユニット（２０）が、前記第１および第２の合計値の和のノルムを、前記第１および第２の合計値の差のノルムと比較することを含む、請求項３に記載の保護装置（１０）。
前記制御ユニット（２０）が大きさ比較アルゴリズムを実行するようプログラムされることは、前記第１および第２の合計値の前記合計と前記第１および第２の合計値の前記差とに基づいて識別比を確立し、前記識別比を閾値と比較するよう前記制御ユニット（２０）がプログラムされることを含む、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の保護装置（１０）。
前記制御ユニット（２０）が、前記位相の前記差が１８０°または９０°のどちらであるかを検討する前に、前記第１および第２の合計値のそれぞれを正規化するようにプログラムされる、請求項３乃至６のいずれか一項に記載の保護装置（１０）。
前記測定装置（１４）が、前記測定された端末電流からの歪みを除去するための１つまたは複数のフィルタを含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の保護装置（１０）。
障害の重大度を判定する障害重大度判定ユニット（２８）をさらに含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の保護装置（１０）。
二次保護装置からトリップ信号（３２）を受信するために二次保護装置入力（３０）をさらに含み、前記保護装置（１０）が、前記二次保護装置入力（３０）がトリップ信号（３２）を受信することに応じて、ネットワーク保護デバイスにマスタトリップ信号（３４）を送信するよう構成される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の保護装置（１０）。