JP2022172806A - Protective relay device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二重化構成された保護リレー装置の信頼度向上対策に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to measures for improving the reliability of a protection relay device having a redundant configuration.
保護リレー装置は、電力系統で発生した事故を検出し、即座に遮断器にトリップ指令を出力することで遮断器を開放し、この異常による影響を最小限に抑えるために使用されている。 Protective relay devices are used to detect an accident that has occurred in a power system and immediately output a trip command to the circuit breaker to open the circuit breaker and minimize the effects of this abnormality.
従来から保護リレー装置は、信頼性向上を図るために、内部回路を二重化させる構成が用いられており、これにより片方の装置内部で故障が発生した場合においても、もう一方でトリップ指令が出力できる回路とすることで、誤不動作(動作すべきときに動作しない)を防止している。また、内部回路の二重化により、各々の遮断器制御出力接点を直列に接続することで、誤動作(動作すべきでないときに動作してしまう)を防止する構成が用いられている。 In order to improve reliability, protection relay devices have conventionally used a configuration in which the internal circuits are duplicated, so that even if a failure occurs in one device, a trip command can be output to the other device. By making it a circuit, it prevents erroneous non-operation (not operating when it should be operating). In addition, by duplicating the internal circuit and connecting each circuit breaker control output contact in series, a configuration is used to prevent malfunction (operating when it should not operate).
また保護リレー装置は、さらに自己の状態を監視する自動監視機能を有しており、各内部回路で異常が一定時間以上継続した場合に装置異常と判断する。この場合、遮断器制御出力接点を制御できない状態となるため、誤動作を防止するために遮断器制御出力接点の制御を無効としている。 The protective relay device further has an automatic monitoring function for monitoring its own state, and judges that the device is abnormal when an abnormality continues for a certain period of time or longer in each internal circuit. In this case, since the circuit breaker control output contact cannot be controlled, control of the circuit breaker control output contact is disabled in order to prevent malfunction.
このような各内部回路で装置異常となった場合を考慮し、遮断器制御出力接点には、バイパス制御接点(装置異常時に動作)を並列に接続する構成が提案されている。 Considering the case where the device malfunctions in such internal circuits, a configuration has been proposed in which a bypass control contact (which operates when the device malfunctions) is connected in parallel to the circuit breaker control output contact.
上記により、二重化された内部回路のどちらか一方が故障となってもバイパス回路によりトリップ指令が出力できない状態とはならず、もう一方の健全側回路単独で保護が継続できるようにトリップ出力方法を切り替える回路構成としている。 Due to the above, even if one of the duplicated internal circuits fails, the trip command will not be output due to the bypass circuit. It has a switching circuit configuration.
係る構成の保護リレー装置として、特許文献1が知られている。特許文献1では、上記のように内部回路を二重化するとともに、各出力回路部の遮断器制御出力接点に対してバイパス制御接点を並列接続し、この並列回路を各々直列二重化して接続した構成としている。また、各内部回路が運悪く共に内部異常等を生じた場合において、各バイパス制御接点が共に閉状態となり、バイパス制御接点を経由して電流が流れて、遮断器がトリップされてしまうという不具合が発生しないように、バイパス指令の出力タイミングを調整する手段を有している。 Patent Literature 1 is known as a protection relay device having such a configuration. In Patent Document 1, the internal circuit is duplicated as described above, the bypass control contact is connected in parallel to the circuit breaker control output contact of each output circuit, and the parallel circuits are connected in series and duplicated. there is In addition, if each internal circuit is unlucky enough to have an internal abnormality, etc., both bypass control contacts will be closed, and current will flow through the bypass control contacts, causing the circuit breaker to trip. It has means for adjusting the output timing of the bypass command so as not to occur.
特許文献1では、両方のバイパス制御接点が同時に閉状態となることがないように、出力タイミング調整手段として、バイパス指令とサンプリング用のクロックとが与えられるDフリップフロップを適用しており、バイパス制御常閉接点(b接点)に対しバイパス制御常開接点(a接点)は1クロック遅れて指令が出力される。 In Patent Document 1, a D flip-flop to which a bypass command and a sampling clock are given is applied as output timing adjustment means so that both bypass control contacts are not closed at the same time. A command is output to the bypass control normally open contact (a contact) with a delay of one clock with respect to the normally closed contact (b contact).
上記により、二重化された内部回路が同時に故障した場合においても、バイパス制御接点を経由して誤ってトリップ出力されることはないものの、電力系統の事故と装置の内部故障のタイミングによっては、本来バイパス制御接点が動作する時間が1クロック分遅れてしまうため、事故除去もそれに伴い1クロック分遅れてしまう可能性がある。 Due to the above, even if the duplicated internal circuits fail at the same time, the trip output will not be erroneously output via the bypass control contact. Since the time at which the control contact operates is delayed by one clock, there is a possibility that fault removal will also be delayed by one clock.
また、接点ごとに動作時間のばらつきが生じるため、もしそのばらつきが1クロック分であった場合は、結果として、各バイパス制御接点が閉状態となり、遮断器がトリップされてしまうという不具合が生じる。 In addition, since the operating time varies for each contact, if the variation is for one clock, as a result, each bypass control contact is closed and the circuit breaker is tripped.
このような動作の遅れや誤動作を防止するためには、例えば、バイパス制御常開接点とバイパス制御常閉接点を各々使用せず、切り替え接点(c接点)を用いることで、接点ごとのばらつきに影響されず、正常な動作が可能である。 In order to prevent such operation delays and malfunctions, for example, instead of using the bypass control normally open contact and the bypass control normally closed contact, a changeover contact (c contact) is used. It is not affected and normal operation is possible.
しかし、切り替え接点(c接点)を用いた構成とする場合には、接点構成が複雑化するとともに、余分なコストアップ、実装スペースの増大という課題がある。 However, in the case of a configuration using a switching contact (c-contact), the contact configuration becomes complicated, and there are problems of an extra cost increase and an increase in mounting space.
本発明は、上記の課題を解決すべく提案されたもので、出力タイミング等の調整が不要で、切り替え接点(c接点)を使用することなく、より簡易な接点構成によって従来と同等の信頼性およびハードのスリム化が可能となる保護リレー装置を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed to solve the above problems. It does not require adjustment of the output timing, etc., does not use a switching contact (c contact), and has the same reliability as the conventional one with a simpler contact structure. It is also an object of the present invention to provide a protection relay device capable of slimming down hardware.
以上のことから本発明においては「電力回路における事故検知時に遮断器に対して遮断指令を与える二重化構成された内部回路を含む保護リレー装置であって、保護リレー装置は、各内部回路の異常を検知する自動監視機能をそれぞれの内部回路ごとに備え、保護リレー装置の出力部は、A系の内部回路の常開接点とB系の内部回路の第1の常開接点による第1の直列回路と、A系の内部回路の前記常開接点とB系の自動監視機能の常閉接点による第2の直列回路と、A系の自動監視機能の常閉接点とB系の内部回路の第2の常開接点による第3の直列回路とを備え、一つ以上の直列回路の形成をもって遮断器を遮断するとともに、電力回路に事故が発生しておらず、かつ自動監視機能が内部回路の異常を検知していない正常状態に置いて常開接点と常開接点はすべて開放状態とされていることを特徴とする保護リレー装置」のように構成したものである。 In view of the above, in the present invention, there is provided a "protection relay device including a duplicated internal circuit that gives a break command to a circuit breaker when an accident is detected in a power circuit, wherein the protection relay device detects an abnormality in each internal circuit. An automatic monitoring function is provided for each internal circuit, and the output part of the protection relay device is a first series circuit with the normally open contact of the internal circuit of system A and the first normally open contact of the internal circuit of system B. a second series circuit of the normally open contact of the internal circuit of system A and the normally closed contact of the automatic monitoring function of system B; and a third series circuit with a normally open contact, the circuit breaker is interrupted by the formation of one or more series circuits, no accident has occurred in the power circuit, and the automatic monitoring function detects abnormalities in the internal circuit A protective relay device characterized in that all of the normally open contacts and the normally open contacts are in an open state in a normal state in which the is not detected.
本発明の回路構成であれば、従来の二重化構成とした場合のトリップ回路である各遮断器制御出力接点とバイパス制御接点の並列回路を各々直列二重化して接続した構成と同等の信頼性かつハードの少ないスリム化した回路構成にすることができる。 With the circuit configuration of the present invention, the same reliability and hardware as the configuration in which the parallel circuits of the circuit breaker control output contacts and the bypass control contacts, which are the trip circuits in the case of the conventional duplex configuration, are serially duplexed and connected. It is possible to have a slim circuit configuration with less .
さらに従来のように、共に内部異常等を生じた場合において、各バイパス制御接点が共に閉状態となり、バイパス制御接点を経由して電流が流れて、遮断器がトリップされてしまうという不具合が発生しないように、出力タイミングの調整をする必要もなく、接点構成のみで対策が可能となる。 Furthermore, unlike conventional systems, in the event of an internal abnormality or the like, both bypass control contacts are closed, current flows through the bypass control contacts, and the circuit breaker is tripped. Thus, there is no need to adjust the output timing, and the countermeasure can be taken only by the contact configuration.
以下本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
図1は、内部回路が二重化構成とされた保護リレー装置のブロック構成例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a block configuration example of a protection relay device in which an internal circuit has a redundant configuration.
図1の保護リレー装置100は、内部回路100A、内部回路100Bで二重化されている。なお、ここでは各内部回路100A、100Bを区別する必要があるため、一方の内部回路100AをA系、他方の内部回路100BをB系と称する。なお、A系とB系は同一の機能を有するため、ここではA系の構成についてのみ説明する。
The
この保護リレー装置100は、入力変換器1A、アナログフィルタ2A、A/D変換器3A、CPU部4A、出力回路部5A、自動監視機能6Aで構成されている。
This
入力変換器1Aは、電力系統や電力機器のVT(Voltage Transformer:計器用変圧器)、CT(Current Transformer:変流器)と絶縁をとり、電圧値、電流値をアナログ/ディジタル変換部に適したレベルに変換するための補助VT、補助CTを備えている。入力変換部に、電力系統や電力機器の主VT(Voltage Transformer:計器用変圧器)、主CT(Current Transformer:変流器)と絶縁をとり、電圧値、電流値をアナログ/ディジタル変換部に適したレベルに変換するための補助VT、CTを備える。入力変換部に、電力系統や電力機器の主VT(Voltage Transformer:計器用変圧器)、主CT(Current Transformer:変流器)と絶縁をとり、電圧値、電流値をアナログ/ディジタル変換部に適したレベルに変換するための補助VT、CTを備える。 The input converter 1A is insulated from the VT (Voltage Transformer) and CT (Current Transformer) of the electric power system and electric power equipment, and converts voltage values and current values into analog/digital converters. It is equipped with an auxiliary VT and an auxiliary CT for converting to a higher level. The input conversion section is isolated from the main VT (Voltage Transformer) and main CT (Current Transformer) of the power system and power equipment, and the voltage value and current value are sent to the analog/digital conversion section. Equipped with auxiliary VT, CT for conversion to suitable levels. The input conversion section is isolated from the main VT (Voltage Transformer) and main CT (Current Transformer) of the power system and power equipment, and the voltage value and current value are sent to the analog/digital conversion section. Equipped with auxiliary VT, CT for conversion to suitable levels.
アナログフィルタ2Aは、入力した電圧及び電流信号に含まれている折り返し誤差となる不要な周波数成分を除去するために実装されている。
The
A/D変換器3Aは、出力される電圧または電流のアナログ信号をサンプリングしてディジタル量に変換する。 The A/D converter 3A samples an output voltage or current analog signal and converts it into a digital quantity.
CPU部4Aは、A/D変換器3Aで変換したディジタル値を用いて保護演算を実施し、系統で事故が発生しているか判定する。電力系統で事故が発生していると判定した場合は、CPU部4Aから出力回路部5Aの遮断器制御接点に制御指令を出力する。
The
出力回路部5Aは、CPU部4Aからの制御指令に従って開閉する複数の接点で構成されており、遮断器にトリップ指令を与える。なお図示の例では、出力回路部を5Aと5Bの二重系構成としているが、これは単重系により構成されるものであってもよい。出力回路部を5Aと5Bの二重系構成としたときには、いずれかの出力回路部の条件成立をもって遮断器操作とする論理和出力とするのがよい。
The
自動監視機能6Aは、内部回路の状態を常時監視し、異常が発生した場合に、出力回路部5Aのバイパス制御接点に制御指令を出力し、誤出力を与える可能性が高い内部回路の出力が外部出力され遮断器が誤って開放されることを阻止する。
The
図2は、本発明の実施例に係る保護リレー装置のトリップ回路の構成を示す。トリップ回路は、出力回路部5A、5Bの双方に同一回路構成として形成されるので、ここではA系の出力回路部5Aについて説明する。なお、出力回路部5A、5Bの双方には、CPU部4A、4Bからの指令により作動する遮断器制御接点4Aa、4Baと、自動監視機能6Aからの指令により作動するバイパス制御接点6Aa、6Baを備えている。また遮断器制御接点4Aa、4Baの一方として、この例では4Baが2組の接点4Ba1、4Ba2を有するものとされている。
FIG. 2 shows the configuration of the trip circuit of the protection relay device according to the embodiment of the present invention. Since the trip circuits are formed to have the same circuit configuration in both the
図2の出力回路部5A、5B内のトリップ回路は、以下のような論理回路構成とされている。ここでは、図示せぬ正負の制御電源間に、A系CPU部4Aからの指令により作動する遮断器制御接点4AaとB系CPU部4Bからの指令により作動する遮断器制御接点4Ba1による第1の直列回路を形成し、第1の直列回路が形成されたことをもってトリップ指令とし、トリップ指令により図示せぬ補助リレーを励磁し、遮断器をトリップする。なお一般的にこの補助リレーは、図示せぬ正負の制御電源間にこれら直列回路に直列に接続されて、遮断器の引き外し操作を行う。
The trip circuits in the
ここで遮断器制御接点4Aaと遮断器制御接点4Baは、CPU部4A、4Bにおいて保護対象機器における事故を検知した時に閉じられる常開接点(a接点)である。この第1の直列回路により、二重の内部回路が共に保護対象機器における事故検知した時に遮断の引き外し操作(トリップ操作)が実行されることになる。なお保護対象機器とは電力系統における送電線、変圧器、母線、発電機、その他の電力機器であり、事故検知時に遮断器を開放することにより自己除去するものである。
Here, the circuit breaker control contact 4Aa and the circuit breaker control contact 4Ba are normally open contacts (contact a) that are closed when an accident in the equipment to be protected is detected in the
また図2の出力回路部5A、5B内のトリップ回路は、図示せぬ正負の制御電源間に、A系自動監視機能6Aからのバイパス制御接点6AbとB系CPU部4Bからの遮断器制御接点4Ba2による第2の直列回路を形成し、第2の直列回路が形成されたことをもってトリップ指令とする。なお、第2の直列回路は、A系内部回路異常時に遮断器トリップを行うための第1の補助回路ということができる。また、正負の制御電源間に、A系CPU部4Aからの遮断器制御接点4AaとB系自動監視機能6Bからのバイパス制御接点6Bbとによる第3の直列回路を形成し、第3の直列回路が形成されたことをもってトリップ指令とし、トリップ指令により図示せぬ補助リレーを励磁し、遮断器をトリップする。第3の直列回路は、B系内部回路異常時に遮断器トリップを行うための第2の補助回路ということができる。
In addition, the trip circuits in the
ここで、自動監視機能6A、6Bからのバイパス制御接点6Ab、6Bbは、自動監視機能6A、6Bからの指令により作動する常閉接点(b接点)であるが、自動監視機能6A、6Bは、それぞれが監視するA系、B系の内部回路に異常がないときに、常時出力を与えており、バイパス制御接点6Ab、6Bbを内部回路に異常がない正常状態に置いて開放状態とするように運用している。これは電源異常が発生し、バイパス制御接点6Ab、6Bbの接点コイルに電流印加がされない場合を考慮したためである。なお、バイパス制御接点6Ab、6Bbとして常開接点を使用した場合は、電源異常時は接点コイルに電流印加されないため、接点は開状態となり、装置異常(電源異常)であってもバイパス回路が機能せず、トリップ指令が出力できないことによる。
Here, the bypass control contacts 6Ab and 6Bb from the
この結果、図2の回路は、保護対象機器に事故が発生しておらず、かつ自動監視機能6A、6Bのそれぞれが監視するA系、B系の内部回路に異常を検知していない、いわゆる正常状態に置いて、すべての接点4Aa、4Ba(4Ba1、4Ba2)、6Ab、6Bbが開放状態にある。
As a result, in the circuit of FIG. 2, no accident has occurred in the device to be protected and no abnormality has been detected in the internal circuits of the A and B systems monitored by the
なお図2において2つの矢印は、保護対象機器に事故が発生して2組の内部回路が事故検出し、かつ自動監視機能6A、6Bのそれぞれが監視するA系、B系の内部回路に異常を検知していない状態において、第1の直列回路が形成され、図示せぬ正負の制御電源間に電流が流れる、つまり遮断器のトリップ指令が出力されることを表している。
The two arrows in FIG. 2 indicate that an accident has occurred in the equipment to be protected, two sets of internal circuits have detected the accident, and the internal circuits of the A and B systems monitored by the
図3は、A系内部回路異常時の処理を説明するための図である。図2のトリップ回路において、A系内部回路の異常をA系自動監視機能6Aが検知しているときの回路構成および、この状態での保護対象機器に事故が発生した時の状態を示している。この状態では、A系内部回路の異常により接点4Aaの信頼度が低下し、その開閉状態は信ずるに足りない。
FIG. 3 is a diagram for explaining the processing when an A-system internal circuit malfunctions. In the trip circuit of FIG. 2, it shows the circuit configuration when the system A
この時、自動監視機能6AはA系内部回路の異常を検知して開放状態にあった自動監視機能6Aの常閉接点6Abを閉状態とする。このことは、第1の直列回路において、仮に4Aaが内部回路4Aの装置異常により閉じたとしても、B系内部回路の接点4Aaが正しく開放状態にあるために第1の直列回路の形成には至らず、遮断器の操作が行われることはないことを意味している。またこのことは制御対象機器に事故が発生し、遮断器を開放すべき状態となった時に、第2の直列回路において内部回路が正常であるB系の接点4Baとバイパス制御接点6Abにより、単重系による遮断動作が実行可能であることを意味している。図2の3つの矢印は、第2の直列回路が形成され、図示せぬ正負の制御電源間に電流が流れる、つまり遮断器のトリップ指令が出力されることを表している。
At this time, the
図4は、B系内部回路異常時の処理を説明するための図である。図2のトリップ回路において、B系内部回路の異常をB系自動監視機能6Bが検知しているときの回路構成および、この状態での保護対象機器に事故が発生した時の状態を示している。この状態では、B系内部回路の異常により接点4Ba(4Ba1、4Ba2)の信頼度が低下し、その開閉状態は信ずるに足りない。
FIG. 4 is a diagram for explaining processing when an internal circuit of system B is abnormal. In the trip circuit of FIG. 2, it shows the circuit configuration when the system B
この時、自動監視機能6BはB系内部回路の異常を検知して開放状態にあった自動監視機能6Bの常閉接点6Bbを閉状態とする。このことは、第1の直列回路において、仮に4Ba1が内部回路4Bの装置異常により閉じたとしても、A系内部回路の接点4Aaが正しく開放状態にあるために第1の直列回路の形成には至らず、遮断器の操作が行われることはないことを意味している。また第2の直列回路において、仮に4Ba2が内部回路4Bの装置異常により閉じたとしても、A系自動監視機能6Aの接点6Aaが正しく開放状態にあるために第2の直列回路の形成には至らず、遮断器の操作が行われることはないことを意味している。またこのことは制御対象機器に事故が発生し、遮断器を開放すべき状態となった時に、第3の直列回路において内部回路が正常であるA系の接点4Aaとバイパス制御接点6Bbにより、単重系による遮断動作が実行可能であることを意味している。図2の3つの矢印は、第3の直列回路が形成され、図示せぬ正負の制御電源間に電流が流れる、つまり遮断器のトリップ指令が出力されることを表している。
At this time, the
なお、自動監視機能6A、6Bの常閉接点6Ab、6Bbを用いたバイパス回路は内部回路の故障時に動作する常閉接点6Ab、6Bbと正常時に動作する常開接点4Aa、4BaのANDでのみバイパス回路が機能し、片系でのトリップ指令を可能とする接点構成としているため、正常な系列のバイパス回路をロックする機能や接点の動作時間のばらつきを考慮する必要はなく、仮に同時に両系故障した場合にも、ミストリップ等の不要動作が発生しない接点構成となる。
The bypass circuit using the normally closed contacts 6Ab and 6Bb of the
100:保護リレー装置
100A、100B:保護リレー装置の内部回路
1A、1B:入力変換器
2A、2B:アナログフィルタ
3A、3B:A/D変換器
4A、4B:CPU
5A、5B:DO回路
6A、6B:自動監視機能
4Aa、4Ba:内部回路の常開接点
6Ab、6Bb:自動監視機能の常閉接点
100:
5A, 5B: DO
Claims (3)
保護リレー装置は、各内部回路の異常を検知する自動監視機能をそれぞれの前記内部回路ごとに備え、
保護リレー装置の出力部は、A系の内部回路の常開接点とB系の内部回路の第1の常開接点による第1の直列回路と、A系の内部回路の前記常開接点とB系の自動監視機能の常閉接点による第2の直列回路と、A系の自動監視機能の常閉接点とB系の内部回路の第2の常開接点による第3の直列回路とを備え、一つ以上の直列回路の形成をもって前記遮断器を遮断するとともに、
電力回路に事故が発生しておらず、かつ自動監視機能が内部回路の異常を検知していない正常状態に置いて前記の常開接点と常開接点はすべて開放状態とされていることを特徴とする保護リレー装置。 A protective relay device including a duplicated internal circuit that gives a break command to a circuit breaker when an accident is detected in a power circuit,
The protection relay device has an automatic monitoring function for detecting an abnormality in each internal circuit for each of the internal circuits,
The output part of the protective relay device includes a first series circuit formed by a normally open contact of the internal circuit of the A system and a first normally open contact of the internal circuit of the B system, the normally open contact of the internal circuit of the A system, and the B A second series circuit with a normally closed contact of the automatic monitoring function of the system, and a third series circuit with a normally closed contact of the automatic monitoring function of the A system and a second normally open contact of the internal circuit of the B system, interrupting the circuit breaker by forming one or more series circuits;
All of the normally open contacts and normally open contacts are open in a normal state in which no accident has occurred in the power circuit and the automatic monitoring function has not detected an abnormality in the internal circuit. protection relay device.
前記自動監視機能は、内部回路の異常を検知しない時に前記第1の常開接点と前記第2の常開接点を開放状態とし、内部回路の異常を検知した時に前記第1の常開接点と前記第2の常開接点を閉状態とすることを特徴とする保護リレー装置。 A protection relay device according to claim 1,
The automatic monitoring function opens the first normally open contact and the second normally open contact when an abnormality in the internal circuit is not detected, and opens the first normally open contact when an abnormality in the internal circuit is detected. A protection relay device, wherein the second normally open contact is closed.
直列回路は制御電源間に、補助リレーと直列に接続され、前記補助リレーの励磁により遮断器を操作することを特徴とする保護リレー装置。 A protection relay device according to claim 1 or claim 2,
A protection relay device, wherein the series circuit is connected in series with an auxiliary relay between control power sources, and the circuit breaker is operated by the excitation of the auxiliary relay.
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