JP2565912B2 - 電流差動継電装置 - Google Patents

電流差動継電装置

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JP2565912B2 JP62177102A JP17710287A JP2565912B2 JP 2565912 B2 JP2565912 B2 JP 2565912B2 JP 62177102 A JP62177102 A JP 62177102A JP 17710287 A JP17710287 A JP 17710287A JP 2565912 B2 JP2565912 B2 JP 2565912B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は電力系統を保護する保護継電装置、とりわけ
送電線を電流差動原理に基づき保護する電流差動継電装
置に関する。
(従来の技術) 送電線の保護方式として、各端子の電流の瞬時値を用
いて送電線の内外部事故を識別する電流差動方式が多用
されている。
電流差動リレーを適用する際に問題となるのは、保護
区間内充電容量の影響である。
即ち、第7図において、保護送電線1の各A、B端に
て変流器2A、2Bを用いて各端の電流量に対応
する電気量を取込み、通信手段4を用いて前記取込んだ
瞬時値量を送受し合い、電流差動保護を行なう電流差動
リレー3A、3Bは、次の判定原理を採る。
なお、Idは差動電流であり、事故電流に対応する。
Id=|| …(1) ところが、保護区間内充電容量Cの影響により、F点の
外部事故時に充電電流が流出するため、B電気所で
の取込み量は となる。
従って、差動電流Idは、次式となる。
Id=|| …(2) (2)式において外部事故時には =0であ
るから、(2)式は Id=|| となり、内部充電
容量が大きいと、電流差動リレーは誤動作する恐れがあ
る。内部充電容量は、送電線がケーブル区間であれば、
対地間で大きな値を有するが、1000KV級の基幹系送電線
などでは、その長距離化により架空系であっても、回線
間或いは回線内相間の充電容量が大きいことが知られて
いる。
このため、自端子の電圧値を用いて、前記保護区間内
充電容量をリレー内部で補償し、充電電流による誤動作
を防止する対策が行なわれている。[文献1;電気協同研
究第41巻第4号「デイジタルリレー」P.178「超超高圧
系電流差動リレーにおける充電電流補償」(昭和61年1
月21日発行)] 第8図は上記技術を適用した従来の一例である。A端
の送電線の電圧は、電圧変成器(PD)5Aにより取込み、
入力処理部6Aにて、変流器(CT)2Aから取込まれた電流
量と共に、同一時刻にサイプリングされ、アナログ・デ
イジタル変換される。
そして、電流データは送受信部7Aを介して対向電気所
間で送受信される。演算部8Aは、前記入力処理部6Aの出
力及び送受信部7Aの出力を用いて、(3)式の演算によ
り電流差動判定を行なう。
上式において、は各端子における電流データ
であり、 はA電気所で取込んだ電圧の微分値に対応するデータ
(Kは定数)である。
は送電線の内部充電電流に対応する量となる。
そして、KOはリレーの動作感度であり、この値より差
動電流Idが大きい時に内部事故と判定するものである。
対向するB電気所においても、上記と同様な構成を採っ
ている。
(発明が解決しようとする問題点) 第8図において、電圧量を取込む電圧変成部(PD)5A
が不良(例えばPD2次側断線)となった時を考える。
この時には VA=0 となり、(3)式は |Id|=
|≧KO となる。の中には、
(2)式で述べたように充電電流が含まれており、
このの大きさがリレーの動作感度値KOを越える場合
には、リレーは誤動作に至ることになる。
即ち、保護送電線の内部充電電流が大きい系統に対し
ては、従来の充電電流補償方式をとる電流差動リレーは
適用出来ないという問題が発生する。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、系統
の電圧量を取込み、保護送電線の内部充電電流を補償す
る電流差動リレーにおいて、補償のための前記電圧量が
喪失した場合でも、誤動作することなく、送電線保護を
行なうことの可能な電流差動継電装置を提供することを
目的としている。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明では充電電流補償値
の変化分を常時チェックし、その変化分が所定値以上
で、かつその値がその時の差電流の値とほゞ一致した時
には、電圧変成部(PD)の不良と判断し、電流差動特性
の感度を落すように構成した。
(作用) 上記構成を採ることにより、PD故障時には、充電電流
補償値自体の大きさが変化する。この変化の度合が所定
値以上となり、かつこの時発生する差電流の大きさは、
前記補償値の変化に対応する値となる。
この条件が成立した時には、電流差動特性の感度を落
すようにしたので、PD不良時の電流差動リレーの不要応
動を防止することが出来る。
一方、内部事故時には、差電流の大きさは充電電流補
償値よりも充分大きくなり、上記条件は成立せず、高感
度な電流差動保護を行なわしめることが出来る。
(実施例) 以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明による電流差動継電装置の一実施例の
機能ブロック図である。第1図において、10は電流差動
継電装置で、充電電流補償量算出手段11、差動電流検出
手段12、変化分検出手段13及び演算手段14から構成され
る。
そして、充電電流補償量算出手段11では、自端の電圧
VAを入力して充電電流に対する補償量(後述する)を算
出し、差動電流検出手段12では自端及び相手端電流
を入力して差電流を検出する。
そして、充電電流補償値の変化分を変化分検出手段13
にて検出し、その結果によって電流差動特性の感度を変
えるようにした。
第2図は処理内容を説明するフローチャートである。
ステップS21は、充電電流補償項 の変化分を求めるステップである。
υは自端子でサンプルされた電圧量、Cは補償を行な
う充電容量に対応する値で、定数である。
最新時点(m時点)の前記補償項の大きさを とすると、これは自電気所にて導入された電圧υのm時
点における微分値に比例した量である。この微分演算の
方法としては、例えば特開昭58−144988号「保護継電装
置」に開示された考え方を用いることが出来る。
はサンプル値を用いた電圧の微分値に相当するデータの
m時点における大きさを意味し、上記微分した結果の振
幅値を求めることで得られる。振幅値計算には、例えば
特公昭54−41513号「振幅値算出装置」にて開示された
方法を用いることが出来る。
又、 はm時点より12サンプリング前の の大きさである。サンプリング間隔を電気角30°とする
と、12サンプリング前とは、系統電気量の1サイクル前
のデータに対応する。
即ち、ステップS21は現時点と1サイクル前の 値の差の大きさ を求めたステップである。
ステップS22は、この大きさを所定値KDと比較する条
件分岐の手段である。
条件成立時には、ステップS23へ進み、ステップS21で
求めた の大きさが現時点mの差電流[Id]mの大きさに一致し
ているか否かをチェックするステップである。
ステップS23にて条件が成立しない時には、ステップS
25へ移り、高感度検出判定 が行なわれる。KIは定数であり、リレーの検出感度に対
応する。
ステップS22にて条件が成立した時、更にステップS23
にて条件成立時にはステップS24へ移り、低感度検出判
が行なわれる。KIIは定数であり、 KI≦KII の関係を
持たせておく必要がある。例えば、 KII=2KI とする
ことにより、(4)式は(5)式より2倍の高感度検出
が可能な式であると言える。
そして、ステップS26は演算に使用するデータを、1
サンプリング次のデータを用いるようにするため、時点
mをプラス1だけ進めるステップである。そして、再び
ステップS21へ戻り、1サンプリング分だけ更新された
データを用いた演算が行なわれる。
次のステップS27はPD不良継続判定を行なうステップ
であり、前記ステップS23にて条件成立したことを条件
に強制的にステップS24へ進め、ステップS23にて条件不
成立となったことを条件に、ステップS21に進める手段
である。
第3図は演算された諸量の時間的変化を概念的に描い
たタイムチャートである。
t−tO時点以前には、平常状態であり、 の大きさも充電電流補償値に対応する値で一定値を保っ
ている。
の大きさも零状態であり、充電電流補償が適正に行なわ
れているので、差電流|Id|値も零である。
t−tO時点でPD不良が発生したとすると、 の値は零に落ちはじめ、第2図のステップS21で求めら
れる の値は立上ってくる。これと共に、|Id|値も上昇しは
じめることになる。
ステップS22にて の値が所定値KDを越えるか否かの判定が行なわれる。こ
こで、KDはリレーの検出感度相当の値である。
第3図の例で のピークがKDを越えていたとすると、ステップS23に進
みその時の|Id|値と大きさ比較を行なう。
PD不良直後の の値は|Id|値にほゞ等しいため、ステップS23の条件
が成立し、ステップS24にて低感度検出の事故判定を行
なうことになる。一度、PD不良と検出されると、ステッ
プS27にて強制的にステップS24へ進められることにな
る。
ステップS27の詳細内容を第4図に一例として示す。
即ち、ステップS27−1では充電電流補償値 はPD不良時にはほゞ零であるから、ステップS27−2へ
移り、ここで前のルーチン(ステップS26以前の状態)
でKの値がKIだったか、KIIだったかの選別が行なわれ
る。1サンプリング前のデータを使ってPD不良の判定が
既に行なわれておれば、ステップS24へ移されることに
なる。
平常状態においてステップS27−1では、充電電流補
償値がある程度大きさを持っておれば、ステップS27−
2へ進むが、 の大きさが零となるような整定をしている場合にはステ
ップS21へ進むことになる。
以上説明したように、PD不良が発生した場合にも充電
電流補償値の変化分を検出することにより、充電電流補
償値喪失によるリレーの不要応動を防止することが出来
る。
他の実施例及び変形例について、以下に列挙する。
上記実施例では、2種類の特性式(4)式、(5)式
をステップS24,S25に持たせて、ステップS22及びステッ
プS23の条件により切換えるようにしたが、第5図のよ
うに構成しても良い。
即ち、ステップS22及びステップS23において、条件成
立時には、ステップS28にて α=α′ なる定数設定
が行なわれ、次のステップS30にて Id≧αKI なる差
動検出を行なうことになる。これは第2図のステップS2
4と同様な構成となる。
又、ステップS22及びステップS23にて条件不成立時に
は、ステップS29へ移り、 α=1 と置かれ、次のス
テップS30では Id≧KI なる差動検出が行なわれるこ
とになる。
ここで、KIは第2図のステップS25と同様な構成とな
る。
上記実施例では、電流差動特性として単純差動特性で
説明してきたが、これに限定されず比率抑制を持たせた
下式のような構成の特性式としても同様に適用可能であ
る。
即ち、 Id≧K1Σ|I|+K0 ここで、Σ|I|とは各端電流のスカラ−和を意味し、 Σ|I|=||+|| にて表わされる。
K1は特性の傾きであり、K0が最小検出感度に対応する値
である。
第2図のステップS25が、 Id≧K1Σ|I|+KI ステップS24が、 Id≧K1Σ|I|+KII なる式で構成される。
上記では抑制量として、各端のスカラ−和にて説明
したが、これに限定されるわけではなく、又、特性式自
体を2乗式で構成した下式のようなものも本発明は同様
に適用できる。
|IdK2Σ|I|+K3 (K2、K3は定数) 本発明の適用系統は2端子のみならず、多端子系統に
まで適用できるのは言うまでもない。
充電電流補償方式として、自端子の自相電圧のみを用
いる方式で説明してきたが、補償精度を高めるために、
全相電圧を用いて補償しても良い。
第6図は3相の送電線60、61、62において、A、B、
C各相間の静電容量Cab、Cbc、Cca及び各相の対地静電
容量Cae、Cbe、Cccを示したものである。
これより、各相の充電電流ca、cb、ccは、下記
マトリクスに従う。[文献2;電気学会雑誌105巻12号P.1
0](昭和60年12月20日発行) 但し、 実施例では、(6)式の静電容量のマトリクス中、対
角要素以外は零としたが、ここでは自端子、自回線の全
静電結合を、(6)式により補償しようとするものであ
る。この時も、本発明は前述と全く同様に適用できる。
即ち、第2図のステップS21充電電流補償値の変化分
は、a相を例にとれば の変化分を求めることになる。
又、隣回線の静電結合をも考慮し、隣回線の電圧も導
入して補償をかける場合にも上述と同様に適用可能であ
る。
実施例において、低感度化する定数として KII=2KI
を一例として説明したが、これにとらわれることな
く、リレー判定の不要応動を防止する観点より定数を選
定すれば良い。
実施例では充電電流補償のために導入する電圧は、線
路電圧として説明したが、母線電圧としても良い。
各相電気量に応動する差動リレーのみならず、零相電
流により差動保護を行なう場合でも同様に適用可能であ
る。
実施例において、ステップS27−1では、 としたが、これは なる判定としても同様である。(ε1は定数)又、ステ
ップS23では等号形式で条件を記したが、 (ε2は定数) なる不等式形式の当判定としても同様に適用出来る。
実施例のステップS21では、1サイクル前の 値を用いたが、これに限定する必要はなく、 の変化分が求められれば特に数値は限定されない。
第2図において、PD不良継続検出を行なうステップS2
7では、第5図の形に限定されず、電圧入力自体が零付
近になったことを検出するようにしても良い。
実施例ではPD不良と判定した時には感度を落すように
したが、(例えば第2図のステップS24或いは第5図の
ステップS28)リレー判定結果そのものをロックするよ
うにしても良い。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、保護区間内充電
電流を各端の電圧量を用いて補償をかけ、電流差動保護
を行なうものにおいて、充電電流補償値の変化分を常時
チェックし、その変化分が所定値以上に達した時の差電
流と近似的に等しい大きさになった時には、PD不良が発
生したと判断し、電流差動判定の検出感度を落すように
したものである。
これにより充電電流補償値を大きく整定しなければな
らない系統に電流差動継電装置を適用する場合におい
て、PD不良が発生し、補償電圧が喪失した場合でも、電
流差動継電装置の不要応動を防止することができ、更に
通常事故時の検出感度を損なうことなく、適用可能とし
た大きな効果を持たせる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による電流差動継電装置の一実施例の機
能ブロック図、第2図は演算ステップを表わすフローチ
ャート、第3図は演算される諸量の時間的変化を概念的
に表わしたタイムチャート、第4図は第2図のPD不良継
続検出方法の一例図、第5図は処理内容の更に他の実施
例のフローチャート、第6図は3相送電線の静電容量結
合を示す図、第7図は内部充電電流の影響を説明する
図、第8図は充電電流補償による電流差動継電装置の構
成例図である。 10……電流差動継電装置 11……充電電流補償量算出手段 12……差動電流検出手段 13……変化分検出手段 14……演算手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電力系統の自端電気所で得られた端子電流
    に対応する電気量と、相手電気所で得られ伝送路を介し
    て自端へ伝送されてきた端子電流に対応する電気量とか
    ら得られる差動電流と、前記電力系統の内部充電電流を
    端子電圧の時間微分値により補償した充電電流補償量と
    を用いて保護演算を行なう電流差動継電装置において、
    前記充電電流補償量の変化分が所定値以上で、かつ差動
    電流との差が所定値以下であるとき、電流差動特性の感
    度を変化させることを特徴とする電流差動継電装置。
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