JP2550006B2

JP2550006B2 - 配電線の保護継電装置

Info

Publication number: JP2550006B2
Application number: JP59003469A
Authority: JP
Inventors: 博芳賀
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-01-13
Filing date: 1984-01-13
Publication date: 1996-10-30
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JPS60148327A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は配電線の保護継電装置に係り、特に配電線の
停電範囲を最小にし、かつ、停電時間の短縮を図るのに
好適な配電線の保護継電装置に関するものである。

〔発明の背景〕

従来の配電線の地絡保護装置としては、一般に第１図
に示すように、各配電線F₁〜F_nの地絡故障を検出する地
絡方向継電器67₁〜67_nと、地絡過電圧継電器64と、この
出力が所定の時間継続したことを確認する限時継電器64
Tとを備えている。そして、配電線側の地絡故障のとき
は、地絡方向継電器67₁〜67_nで各配電線に設けたしゃ断
器CB₁〜CB_nをしゃ断し故障回路のみを切り離すようにな
っている。また、母線BUS側の地絡故障のときは、限時
継電器64Tの出力によってしゃ断器CB_sをしゃ断しバンク
一括を切離すようになっていた。

しかし、地絡方向継電器67₁〜67_nの動作に至る充分な
零相電流，零相電圧が得られる地絡故障であっても、地
絡方向継電器67₁〜67_n自体が不動作のとき、地絡過電圧
継電器64の出力を入力とする限時継電器64Tの出力によ
りしゃ断器CB_sが開放されバンクが一括停電となる場合
があり、この場合には保守員による故障復旧作業により
故障個所が検知終了された後に復電されていた。

従って、このように従来の地絡保護系統では、停電範
囲がバンク全般にわたり、かつ停電が長時間となるた
め、電力供給サービスが低下する問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、配電線の停電範囲を最小にし、
かつ、停電時間の短縮を図ることができる配電線の保護
継電装置を提供することにある。

〔課題を達成するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では母線と、母線
に各々第１のしゃ断器を介して接続される複数の配電線
と、母線に対して第２のしゃ断器を介して電力を給電す
る配電主線と、配電線毎に設けられ、配電線の零相電流
状態を検出する零相電流状態検出手段と、母線に設けら
れ、母線の電圧状態信号を出力する電圧検出手段と、零
相電流状態検出手段からの零相電流信号と、電圧検出手
段からの電圧信号に基づいて第１のしゃ断器を制御する
第１の継電器と、電圧検出手段からの電圧信号に基づい
て地絡信号を出力する地絡過電圧継電器と、地絡過電圧
継電器からの地絡信号が第１の開路時間継続したことに
基づいて第１の異常信号を出力する第２の継電器と、地
絡過電圧継電器からの地絡信号が第２の開路時間継続し
たことに基づいて第２の異常信号を出力する第３の継電
器とを備えた配電線の保護継電装置において、第１の継
電器はそれぞれの配電線毎の零相電流状態検出手段から
の電流信号と、電圧検出手段からの電圧信号との位相状
態を判断して、第１のしゃ断器に開放信号を出力し、ま
たは第２の継電器からの第１の異常信号により第１のし
ゃ断器に開放信号を出力する地絡方向継電器と、第２の
継電器の復帰により起動され、第１の閉路時間が経過し
た後にそれぞれの配電線毎に予め定められた順序に従い
第１のしゃ断器に投入指令信号を出力する第１の再閉路
継電器とを備え、第３の継電器は第２の異常信号が第１
の開路時間より長く設定された第２の開路時間継続した
時、第２のしゃ断器に開放信号を出力する限時継電器
と、第２の継電器の復帰により起動され、第１の閉路時
間よりも短い第２の閉路時間の経過後、第２のしゃ断器
に投入信号を出力する第２の再閉路継電器とを備えたよ
うにしたものである。

〔作用〕

本発明の配電線の保護継電装置においては、第１、第
２のしゃ断器を異なる開路時間によりしゃ断器が動作す
るようにし、かつ、閉路するときは第１、第２のしゃ断
器毎に異なる閉路時間経過をもって回路投入するように
したので、バンク全般が一括して長時間にわたり停電と
なることを防止し、そして迅速にしゃ断器投入が行なえ
るようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を、図を用いて詳細に説明する。

第２図において、電源は、変圧器Ｍ・Trs,しゃ断器CB
_s,配電主線，母線BUSから放射状に分岐した配電線F₁〜F
_n,各配電線に設けられた第１のしゃ断器CB₁〜CB_sを介し
て負荷に給電される。この系統の保護のために変圧器Ｍ
・Trsの二次側には、母線の電圧状態信号を出力する電
圧検出手段としての接地変圧器GTPの出力により動作す
る地絡過電圧継電器64と、この地絡過電圧継電器64の出
力により動作する限時継電器64T₁,64T₂と、バンク一括
してしゃ断器せしめる第２のしゃ断器CB_sと、このしゃ
断器CB_sに投入（閉路）指令を与える再閉路継電装置79_s
とが設けてある。一方、母線BUSから放射状に分岐した
配電線F₁〜F_nには、配電線の零相電流状態を検出する零
相電流状態検出手段としての零相変流器ZCT₁〜ZCT_nから
の出力と、接地変圧器GTPの出力との関係により動作す
る地絡方向継電器67₁〜67_nと、各配電線をしゃ断（開
路）せしめるしゃ断器CB₁〜CB_nと、このしゃ断器CB₁〜C
B_nに投入（閉路）指令を与える第１の再閉路継電器であ
る再閉路継電装置79₁〜79_nとが設けてある。

以上のように配電線系統は構成されており、しゃ断器
CB_sは、限時継電器64T₂の出力信号によりしゃ断（開
路）され、限時継電器64T₂の復帰後起動される第２の再
閉路継電器である再閉路継電装置79_sにより、所定の限
時後、投入（閉路）される。一方、各配電線に設けられ
たしゃ断器CB₁〜CB_nは、零相変流器ZCT₁〜ZCT_nからの零
相電流I_oと接地変圧器GTPの出力Ｖ。の位相関係が所定
の関係になったとき、地絡方向継電器67₁〜67_nによりし
ゃ断（開路）される。さらには、限時継電器64T₁の出力
信号によりしゃ断される。そして、地絡方向継電器67₁
〜67_nの動作によりまたは限時継電器64T₁の復帰により
起動された第１の再閉路継電器である再閉路継電装置79
₁〜79_nにより、所定の時間後、しゃ断器CB₁〜CB_nを投入
（閉路）する。なお、再閉路継電装置79_s,79₁〜79_nの相
互間には、投入禁止信号母線Ｓが接続されている。これ
は、しゃ断器の同時投入を防ぐためのものであり、各し
ゃ断器CB_s,CB₁〜CB_nに投入（閉路）指令を与える直前に
投入禁止信号を出力し、他のしゃ断器の投入（閉路）を
防止するものである。また、各しゃ断器CB_s,CB₁〜CB_nへ
の投入（閉路）指令はしゃ断器CB_sを最高位に予め任意
に設定した順番に従って行われる。

次に、第２図の動作を第３図及び第４図を用いて具体
的に説明する。

第３図は、本発明のシステムの保護協調を示してい
る。地絡方向継電器67₁〜67_nの検出感度は、地絡過電圧
継電器64の検出感度以下とし、限時はT₁＜T₂＜T₃の関係
とする。

第４図は、第２図の動作を説明するためのタイムチャ
ートで、（ａ）は、配電線F₁のG₁点に地絡故障が発生
し、しゃ断器CB₁が正常に作動した場合を示し、（ｂ）
は、配電線F₁のG₁点に地絡故障が発生し、しゃ断器CB₁
が正常に作動しない場合を示し、（ｃ）は、母線BUSのG
₂点に地絡故障が発生した場合を示している。

第４図（ａ）は上記（ａ）の場合のタイムチャートで
あり、配電線F₁のG₁点に地絡故障事故が発生すると、地
絡方向継電器67₁は、零相変流器ZCT₁の零相電流I_oと接
地変圧器GPTの出力電圧V_oとを入力しV_oが、V_o1以上であ
り、かつこの時間がT₁以上継続するとき、しゃ断器CB₁
に開路すべくしゃ断指令を与える。これにより、再閉路
継電装置79₁が起動される。

一方、地絡過電圧継電器64も地絡故障発生と同時に接
地変圧器GPTの出力電圧V_oによって動作するが、地絡故
障発生点（G₁点）がしゃ断器CB₁により切離されるた
め、限時継電器64T₁,64T₂の動作以前に地絡過電圧継電
器64は復帰してしまい、しゃ断器CB_sは開放されない。
その後、起動された再閉路継電装置79₁は、所定の時間
後、投入禁止母線Ｓに他の再閉路継電装置からの信号が
ないことを確認してから、しゃ断器CB₁に投入（閉路）
指令を与え、自動故障復旧する。

次に、第４図（ｂ）に示したように、配電線F₁のG₁点
に地絡故障が発生し、しゃ断器CB₁が正常に作動しない
場合について説明する。配電線F₁のG₁点に地絡故障事故
が発生すると、本来（ａ）で説明したようにしゃ断器CB
₁で配電線F₁は系統から切離されるが、地絡方向継電器6
7₁の不具合により、所定の動作時間（T₁）を経過しても
しゃ断器CB₁はしゃ断されず閉路状態を継続する。その
ため、地絡過電圧継電器64の動作信号が第１の開路時間
である動作時間（T₂）を経過してしまうことから、限時
継電器64T₁の動作により各配電線F₁〜F_nに設けられたし
ゃ断器CB₁〜CB_nが一斉にしゃ断（開路）される。このし
ゃ断器により、各配電線F₁〜F_nは母線BUSより切離され
る（地絡故障発生点（G₁点）が系統から分離する）こと
から、地絡過電圧継電器64は復帰し、限時継電器64T₁も
復帰する。限時継電器64T₁が復帰すると、各配電線F₁〜
F_nに設けた再閉路継電装置79₁〜79_nが起動され、第１の
閉路時間である所定の時間（各配電線F₁〜F_nが同時にし
ゃ断されたときに、各配電線F₁〜F_n設けたしゃ断器CB₁
〜CB_nを投入（閉路）する順序を設定した値）後、各配
電線F₁〜F_n設けたしゃ断器CB₁〜CB_nを予め任意に設定し
た順序に従って、順次しゃ断器CB₁〜CB_nを投入（閉路）
する。

この際、しゃ断器の同時投入を防ぐため、しゃ断器投
入前に、再閉路継電装置79₁〜79_nの相互間に設けられた
投入禁止母線Ｓに他の再閉路継電装置からの信号がない
ことを確認してから、自己の信号を投入禁止母線Ｓに出
力し、しゃ断器を投入する。例えば、投入順序を配電線
F₁,F₂……F_nの順序で設定したとすると、限時継電器64T
₁復帰後、起動された再閉路継電装置79₁〜79_nのうち、
優位の再閉路継電装置79₁が投入禁止母線Ｓに他の再閉
路継電装置の信号がないことを確認すると自己の信号を
投入禁止母線Ｓに出力し、しゃ断器CB₁を投入（閉路）
する。その後、再閉路継電装置79₁が復帰すると、つづ
いて、再閉路継電装置79₂が、再閉路継電装置79₁と同様
に投入禁止母線Ｓに他の再閉路継電装置の信号がないこ
とを確認すると自己の信号を投入禁止母線Ｓに出力し、
しゃ断器CB₂を投入（閉路）し配電線F₂を復旧させる。
以下順次、予め任意に設定した順序に従ってしゃ断器を
投入（閉路）し各配電線を復旧させる。

次に、第４図（ｃ）に示すように母線BUSのG₂点で地
絡故障が発生した場合について説明する。母線BUSのG₂
点で地絡故障が発生すると、接地変圧器GPTの出力電圧V
_oにより地絡過電圧継電器64が動作する。この動作が動
作時間（T₂）を経過するので、限時継電器64T₁が各配電
線F₁〜F_nのしゃ断器CB₁〜CB_nを一斉にしゃ断（開路）す
る。しかし、地絡故障発生点（G₂点）が母線BUSである
ので、地絡過電圧継電器64は動作を継続し、第２の開路
時間である動作時間（T₃）を経過する。これによって、
限時継電器64T₂が動作し、しゃ断器CB_sをしゃ断（開
路）する。

地絡故障点（G₂点）が系統より分離され、地絡過電圧
継電器64が復帰し、限時継電器64T₁,限時継電器T₂も復
帰する。限時継電器64T₁,限時継電器T₂が復帰すると、
再閉路継電装置79_s,79₁〜79_nが起動し、第１の閉路時間
よりも短い第２の閉路時間が経過した後、最上位の再閉
路継電装置79_sが投入（閉路）され、この後、所定の順
番に従って再閉路継電装置79₁〜79_nがしゃ断器を投入さ
せる。このとき、地絡故障点（G₂点）が永久の地絡故障
であれば、再び地絡過電圧継電器64が動作し、系統が再
びしゃ断されるが、再閉路継電装置79_sが持つ近端故障
検出器が動作するため、しゃ断器は投入（閉路）され
ず、人手による故障復旧が必要となる。しかし、地絡故
障点（G₂点）が軽微な地絡故障（電圧を一旦休止させる
ことにより地絡故障が回復する程度）であれば、再閉路
継電装置79_sによるしゃ断器CB_s再投入完了を待って、各
配電線F₁〜F_nの再閉路継電装置79₁〜79_nによって予め任
意に設定した順序に従って順序しゃ断器CB₁〜CB_nを投入
（閉路）せしめ、全回線の故障復旧を行う。

以上述べたように、本発明によれば、各配電線F₁〜F_n
に設置する地絡方向継電器67₁〜67_nの不具合などによっ
て地絡故障回線の選択しゃ断ができない場合には、地絡
過電圧継電器64の動作継続を確認する限時継電器64T₁に
よって各配電線F₁〜F_nに設けているしゃ断器CB₁〜CB_nを
一斉にしゃ断させ、再閉路継電装置79₁〜79_nを限時継電
器64T₁の復帰を待って一斉に起動し、予め任意に設定し
た順序に従ってしゃ断器を投入（閉路）せしめるので、
停電範囲および自動復旧に要する時間（停電時間）を、
各再閉路継電装置の持つ再閉路時間と、回線数に比例す
ることなく短縮することができる。

第５図は、第３図と同様に本発明のシステムの保護強
調を示したものである。この場合、地絡過電圧継電器64
の検出感度を地絡方向継電器67₁〜67_nの検出感度より低
く設定してある。つまり、軽微な地絡故障、いわゆる地
絡方向継電器67₁〜67_nの検出感度以下の地絡故障を検出
するときに、高感度化の容易な地絡過電圧継電器64の検
出感度を下げて対応させるようにしたもので、従来のバ
ンク一括で設ける公知の微地絡選択継電器を用いること
なく微地絡故障の検出が可能になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の配電線の保護継電装置
によれば、各配電に設置する地絡方向継電器に不具合が
発生した場合、さらには母線側に地絡故障が発生した場
合でも、装置が自動的に復旧することを可能にするとと
もに、配電線の停止範囲を最小にし、かつ停電時間を短
縮することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の配電線の地絡保護継電装置に示した図、
第２図は本発明における配電線の地絡保護継電装置を示
した図、第３図および第５図は第２図の配電線の地絡保
護継電装置における保護協調を示した図、第４図は第２
図の配電線の地絡保護継電装置の動作を表したタイムチ
ャートである。 GTP……接地変圧器、CB_s,CB₁〜CB_n……しゃ断器、ZCT₁
〜ZCT_n……零相変流器、64……地絡過電圧継電器、64
T₁,64T₂……限時継電器、67₁〜67_n……地絡方向継電
器、79_s,79₁〜79_n……再閉路継電装置、BUS……母線、F
₁〜F_n……配電線、Ｓ……投入禁止信号線。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】母線と、該母線に各々第１のしゃ断器を介
して接続される複数の配電線と、前記母線に対して第２
のしゃ断器を介して電力を給電する配電主線と、前記配
電線毎に設けられ、該配電線の零相電流状態を検出する
零相電流状態検出手段と、前記母線に設けられ、該母線
の電圧状態信号を出力する電圧検出手段と、前記零相電
流状態検出手段からの零相電流信号と、前記電圧検出手
段からの電圧信号に基づいて前記第１のしゃ断器を制御
する第１の継電器と、前記電圧検出手段からの電圧信号
に基づいて地絡信号を出力する地絡過電圧継電器と、該
地絡過電圧継電器からの地絡信号が第１の開路時間継続
したことに基づいて第１の異常信号を出力する第２の継
電器と、前記地絡過電圧継電器からの地絡信号が第２の
開路時間継続したことに基づいて第２の異常信号を出力
する第３の継電器とを備えた配電線の保護継電装置にお
いて、前記第１の継電器はそれぞれの配電線毎の前記零
相電流状態検出手段からの電流信号と、前記電圧検出手
段からの電圧信号との位相状態を判断して、前記第１の
しゃ断器に開放信号を出力し、または前記第２の継電器
からの前記第１の異常信号により前記第１のしゃ断器に
開放信号を出力する地絡方向継電器と、前記第２の継電
器の復帰により起動され、第１の閉路時間が経過した後
に前記それぞれの配電線毎に予め定められた順序に従い
前記第１のしゃ断器に投入指令信号を出力する第１の再
閉路継電器とを備え、前記第３の継電器は前記第２の異
常信号が前記第１の開路時間よりも長く設定された前記
第２の開路時間継続した時、前記第２のしゃ断器に開放
信号を出力する限時継電器と、前記第２の継電器の復帰
により起動され、前記第１の閉路時間よりも短い第２の
閉路時間の経過後、前記第２のしゃ断器に投入信号を出
力する第２の再閉路継電器とを備えたことを特徴とする
配電線の保護継電装置。