JP2577424B2 - 電流差動継電方式 - Google Patents

電流差動継電方式

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JP2577424B2 JP63054322A JP5432288A JP2577424B2 JP 2577424 B2 JP2577424 B2 JP 2577424B2 JP 63054322 A JP63054322 A JP 63054322A JP 5432288 A JP5432288 A JP 5432288A JP 2577424 B2 JP2577424 B2 JP 2577424B2
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は電流差動継電方式、特に (しゃ断器)複母線に接続する送電線の事故を検出する
電流差動継電方式に関する。
(従来の技術) 発電所並びに変電所等の電気所内では、その母線構成
として種々の方式が採用されているが、それらの内の一
つに第6図に示すような 複母線がある。
ここで 複母線とは、母線211及び212からなる2重母線の間を3
台のしゃ断器211、222、223によって連系し、しゃ断器2
21と222との間及びしゃ断器222と223との間に夫々送電
線241、242を接続する方式である。
231、232は変流器であって、1次側電流を所定のレベ
ルに変換して継電器に取込み、この取込まれた電流を用
いて送電線241を保護する。
第7図によって送電線の保護方式を説明する。
先ず、第7図において送電線241に事故が発生した場
合、A端の母線211A、212Aからの事故電流は、しゃ断器
222A、223Aを介して変流器231A、232Aを通過し、事故点
Fに供給されると共に、電流差動継電器31Aに取込まれ
る。
この取込まれたA端電流は、変流器231A、232Aから入
力されるiA1、iA2の和電流で与えられる。
iA=iA1+iA2 …(1) B端子も同様に電流が取込まれて、 iB=iB1+iB2 …(2) となる。継電器内では、両端で得られた各々の電流位相
を判定し、これが同相になることで内部事故と判定して
いた。
又、外部事故がA端母線212Aで生じた場合の例を第8
図に示す。図に示されるように、A端電流は下記の
(3)式となる。
iA=iA1+iA2=iA1+(−iA1−(iB1+iB2)) =−(iB1+iB2) …(3) この場合のB端電流は、前記した(2)式のままであ
るため、A端電流とB端電流との位相は逆位相となり、
外部事故と判定していた。
以上の動作原理を第9図の波形図によって説明する。
第9図(a)は内部事故の例であり、A端、B端の電流
iA、iBが動作感度kH以上である時、各波形を基にした位
相比較信号θ、θを取出し、それらの重なり角θが
所定値以上(通常は60゜以上)である時、継電器の動作
信号を出力するように制御している。
第9図(b)は外部事故の例であって、重なり角が小
さく、従って動作信号は出力されない。以上が波形図を
基にした動作説明である。
(発明が解決しようとする課題) 以上の母線構成を基にし、各端電流を用いて電流差動
継電器に適用しても保護可能である。
なお、電流差動継電器は内部事故時に流出分があって
も動作できるようにしたものであるが、逆に外部事故時
の変流器飽和等に対して完全な保護ができにくい。この
ことを第10図によって説明する。
第10図は、例えば第8図に示されるA端母線に外部事
故が発生し、A端母線212A側の変流器232Aが飽和した場
合の各電流の波形図を示す。
第10図(イ)はA端電流iA2が変流器232Aの飽和によ
り歪んだ状態(点線部分が実線部分となる)になったこ
とを示す。
(ロ)はA端電流iA1を、又、(ハ)は流入するB端
電流を示す。この場合は、本来はA、B各端電流の和
(iA1+iA2+iB)=idは零になるべきであるが、変流器
232Aの飽和によって差分電流idが生じ、これが原因で継
電器を動作させてしまう可能性がある。
以上のように 母線構成の場合には、特有の変流器配置が原因して、電
流差動継電器は外部事故で誤動作することがわかる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、内、
外部事故に際して誤動作することのない電流差動継電方
式を提供することを目的としている。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するための構成を実施例に対応する第
1図(b)を用いて説明すると、本発明は複母線の連絡
線に設置される各変流器からの電流iA1、iA2を基に電流
の瞬時値和iA(=iA1+iA2)を作成する第1の手段101
と、対向端子に設置された自端と同様構成の変流器から
取込んだ電流iB(=iB1+iB2)を受信して前記電流iA
の瞬時値和id(=iA+iB)を求めて動作量を作成する第
2の手段102と、各電流瞬時値(iA1、iA2、iB、id)の
絶対値を得る第3の手段103と、第3の手段から得られ
る電流絶対値量から振幅値(IA1、IA2、IB、Id)を算出
する第4の手段104と、第4の手段の出力を基に動作判
定条件式 Id≧k1(IA1+IA2+IB)+k0 (k0、k1は定数) による動作判定を行なう第5の手段105と、第1の手段1
01で得られる自端電流瞬時値iAと第5の手段105の動作
判定条件とを対向端子へ送信し、かつ対向端子から得ら
れる電流iBと動作判定条件式 Id≧k1(IA+IB1+IB2)+k0 による動作判定条件とを受信する第6の手段315と、第
5の手段105による自端動作判定条件と第6の手段315で
得られる対向端子の動作判定条件とから最終の動作判定
を行なう第7の手段106とから構成した。
(作用) 母線構成に連なる送電系統において、A端母線に外部事
故が発生し、この場合の流出電流によってA端変流器に
飽和が発生した場合が最も問題となるケースであるた
め、このケースの説明をする。
A端の変流器が飽和すると、変流器による検出歪みが
原因してA端電流に差電流が得られる。この電流は、対
向B端では、一端流入事故と判断する。
しかし、A端では抑制量(IA1+IA2+IB)が大となっ
て、(5)式による動作はない。この結果を得た対向B
端では、例え一端流入事故と判断しても動作しない。
(実施例) 以下図面を参照して実施例を説明する。
第1図(a)は本発明による電流差動継電方式を説明
するための一実施例の機能ブロック図、第1図(b)は
MPUの処理内容を示すブロック図、第1図(c)は保護
対象送電線内の電流の流れを示す図である。
第1図(a)に示されるように、A端子の変流器231
A、232Aを介して取込まれる電流iA1、iA2は電流差動継
電器31Aの入力変換器311に取込まれる。
312はフイルタで、入力変換器からの入力電流から不
要な成分を除去し、一定の周波数にてサンプリングする
サンプルホールド回路(S/H)313に入力する。
A/D変換器314は前記サンプルホールド回路からの出力
を導入し、これをディジタルデータに変換してマイクロ
コンピュータ(MPU)316に入力する。
315は送受信装置で、対向端からのディジタルデータ
(iB=iB1+iB2)及び動作判定信号を受信し、同時に自
端子で作成したディジタルデータ(iA=iA1+iA2)及び
動作判定信号を対向端子へ送信する。
マイクロコンピュータ(MPU)316では自端子のディジ
タルデータと、対向端局のディジタルデータ及び動作判
定信号を用いて所定の演算を行なう。
なお、B端子もA端子の構成と同様である。
次に、第1図(b)によって具体的な処理内容を説明
する。
図において、101は瞬時値作成手段で、自端子の電流i
A1、iA2から瞬時値和iA=(iA1+iA2)を作成し、その
一部は送受信装置315を介して対向端に送出する。対向
端からの受信データは送受信装置315を介して入力し、
動作量作成手段102にて動作量id=(iA+iB)を作成す
る。
103は絶対値作成手段で瞬時値データ(iA1、iA2
iB、id)を絶対値変換し、振幅算出手段104に取込まれ
る。
振幅算出手段104では下記のアルゴリズムにより、振
幅値に比例した直流量を得る。
但し、には、A1A2が夫々入る。
なお、サフィックスのはサンプリング時系列で、一
般的に交流基本波周期の1/12の周期でサンプリングした
場合を例にとっている。
従って、時系列()と(m-3)とは、90゜の位相関
係になっている。なお、(4)式そのものは、既に公知
であるため説明は省略する。
105は判定部で、前記104で得られた各振幅値(IA1、I
A2、IB、Id)を用いて下記(5)式により動作判定をす
る。
Id≧k1(IA1+IA2+IB)+k0 …(5) 但し、 k1は比例係数、 k0は最小感度定数 B端についても同様に処理されて、下記(6)式に基づ
く動作判定が行なわれる。
Id≧k1(IB1+IB2+IA)+k0 …(6) 上記(5)、(6)式から明らかなように、右辺第1
項の抑制量がの各端子で異っている。従って、両端子の
動作判定結果を送受信装置315を介して送受し合い、両
者が共に動作判定である自、内部事故と判定したしゃ断
指令を出力する。
いずれか一方が不動作である自は、内部事故と判定せ
ずにしゃ断指令を阻止するように構成する。
第2図は、第1図の実施例の作用効果を説明する波形
図である。そしてこの場合は、A端母線の外部事故時
(第8図同様)で、B端子の電源が弱電源(iB0)の
場合における各端子の動作量及び抑制量を示す。
この図に示されるように、動作量及び抑制量は、前記
した(5)式、(6)式に示されるものであり、図から
わかるようにA端子の抑制量(IA1+IA2+IB)とB端子
の抑制量(IB1+IB2+IA)とは大きさが異っている。そ
して、B端子の動作判定式である(6)式は、A端子の
辺流器231A、232Aの特性差、又はいずれか一方の変流器
の飽和等によって、iA=iA1+iA2≠0であるため、これ
をB端子でみると、この差分だけの一端流入事故と等価
となる。
従って、従来方式であれば、その量の大きさ如何によ
っては動作判定をしてしまう可能性がある。しかし、第
2図から明らかなように、A端子の抑制量(IA1+IA2
IB)は充分に大きいために、A端子では動作判定にはな
らない。しかも、A、B各端子とも送受信装置によって
動作判定信号を送受し合い、自端の判定結果と対向端か
らの受信信号との論理積をとって、最終判定結果として
いるために、この場合、例えB端にて動作判定しても、
A端が不動作判定となって、誤動作が阻止される。
上記実施例ではA、B各端子とも 母線構成の場合について示したが、B端子が通常の単母
線構成の場合を以下に説明する。
第3図はA端子が 母線構成でB端子が単母線構成の系統図である。そし
て、作用としては、A端子ではB端子で得られる電流iB
を受信して(5)式で示す動作判定を行ない、その動作
信号をB端子に転送し、B端子のしゃ断器にしゃ断指令
を出力する。
一方、A端子では(5)式による動作信号でしゃ断指
令を出力するものである。本実施例ではA端子側の変流
器231A、232Aの電流により抑制量が得られるので、例え
ばA端母線の区間外事故が発生し、かつ変流器の飽和が
生じても、充分な抑制量が得られて、誤動作信号を出力
することはない。
又、同様な事故ケースで第4図に示すように、A端子
が弱電源でB端子が強電源である場合に、B端子の変流
器231Bが飽和しても、前記同様に(5)式による抑制量
が充分得られて不要な動作信号を出力することはない。
なお、動作判定の変形例としては、以下のものも考え
られる。
即ち、A端子は前記同様に(5)式による動作判定を
行ない、B端子は(7)式による動作判定を行なうもの
である。
Id≧k3(IA+IB)+k2 …(7) 但し、 IA=iA1+iA2 k3:比率係数 k2:最小感度 この場合もA端子での動作判定式(5)式による動作
信号を受けて、その論理積条件でB端子のしゃ断指令を
出力するようにすれば、誤しゃ断に至ることはない。
以上の実施例では対向端子への送出電流は、第1図
(b)に示す瞬時値作成手段101にて合成する旨の説明
をしたが、これを電流差動継電器31Aの入力変換器で作
成してもよい。
第5図はその入力構成図である。
即ち、母線211A、212A側に設置される変流器231A、23
2Aを介して取込まれる電流iA1、iA2は、入力変換器311
にて所定レベルに変換されてフイルタ312へ入力され
る。
同様にして、入力変換器1次側にて合成量iA=(iA1
+iA2)が作成され、これも前記したようにフイルタ312
へ入力される。
以上の操作により、対向端子への送出電気量が作成で
きるばかりか、自端における保護演算処理も可能とな
る。
[発明の効果] 以上説明した如く、本発明によれば 母線構成に連なる送電線の保護において、自端の各母線
側から夫々取込まれた電流の合計値と、対向端によって
取込まれ、かつ自端へ送信されてきた相手端電流値との
和電流を基に各端が独自の動作判定を行なうと共に、各
端独自の動作判定結果と対向端からの動作判定結果との
論理積条件によって内部事故判定をするようにしたの
で、各端独自の判定結果のみによる誤ったしゃ断出力の
送出が防止でき、信頼性のある電流差動継電方式を提供
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明による電流差動継電方式を説明す
るための一実施例の機能ブロック図、第1図(b)はMP
Uの処理内容を示すブロック図、第1図(c)は保護対
象送電線内の電流の流れを示す図、第2図は第1図の実
施例の作用効果を説明する波形図、第3図はA端子が 母線構成でB端子が単母線構成の系統図、第4図はA端
子が弱電源でB端子が強電源である場合の外部事故につ
いて説明する図、第5図は対向端子への送電電流及び自
端での処理に使用する合成電流の作成手段の変形例を示
す図、第6図は1 1/2母線方式を説明する図、第7図は1
1/2母線方式の保護を説明する図、第8図は1 1/2母線
方式において外部事故が発生した場合を説明する図、第
9図は事故時の波形を示す図、第10図は外部事故が発生
し変流器が飽和した場合を示す波形図である。 31A,31B……電流差動継電器、311……入力変換器 312……フイルタ 313……サンプルホールド回路(S/H) 314……A/D変換器、315……送受信装置 316……マイクロコンピュータ(MPU) 101……瞬時値作成手段 102……動作量作成手段 103……絶対値作成手段 104……振幅算出手段、105……判定部
フロントページの続き (72)発明者 阿部 正之 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 小泉 廣 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 山浦 充 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝府中工場内 (72)発明者 黒沢 保広 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝府中工場内 (72)発明者 首藤 逸生 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝府中工場内 (72)発明者 堀 政夫 東京都港区芝浦1丁目1番1号 株式会 社東芝本社事務所内 (56)参考文献 特開 昭59−213221(JP,A) 特公 昭52−15782(JP,B1)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複母線の相互に共有するしゃ断器と複母線
    夫々に接続する送電線専用しゃ断器よりなる 複母線構成に接続された送電線を有し、この送電線を挟
    む両母線連絡線に設置される夫々の変流器から得られる
    電流と、送電線の対向端子に設置される変流器から得ら
    れる対向端子の電流とを取込んで保護演算を行なう電流
    差動継電方式において、前記両母線連絡線に設置される
    各変流器からの電流iA1、iA2を基に電流の瞬時値和i
    A(=iA1+iA2)を作成する第1の手段と、対向端子に
    設置された自端と同様構成の変流器から取込んだ電流iB
    (=iB1+iB2)を受信して前記電流iAとの瞬時値和i
    d(=iA+iB)を求めて動作量を作成する第2の手段
    と、前記各電流瞬時値(iA1、iA1、iB、id)の絶対値を
    得る第3の手段と、前記第3の手段から得られる電流絶
    対値量から振幅値(IA1、IA2、IB、Id)を算出する第4
    の手段と、前記第4の手段の出力を基に動作判定条件式 Id≧k1(IA1+IA2+IB)+k0 (k0、k1は定数) による動作判定を行なう第5の手段と、第1の手段で得
    られる自端電流瞬時値和iAと第5の手段の動作判定条件
    とを対向端子へ送信し、かつ対向端子から得られる電流
    iBと動作判定条件式 Id≧k1(IA+IB1+IB2)+k0 による動作判定条件とを受信する第6の手段と、第5の
    手段による自端動作判定条件と第6の手段で得られる対
    向端子の動作判定条件とから最終の動作判定を行なう第
    7の手段とからなることを特徴とする電流差動継電方
    式。
  2. 【請求項2】対向端子は単母線構成による送電線専用の
    変流器として取込む電流をiBとし、それに伴ない第6の
    手段で受信する対向端子の動作判定条件は、 Id=k3(IA+IB)+k2 (k2、k3は定数) による動作判定条件式の結果であることを特徴とする請
    求項1項記載の電流差動継電方式。
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