JP2693284B2 - 電流差動リレー装置 - Google Patents

電流差動リレー装置

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JP2693284B2 JP3101818A JP10181891A JP2693284B2 JP 2693284 B2 JP2693284 B2 JP 2693284B2 JP 3101818 A JP3101818 A JP 3101818A JP 10181891 A JP10181891 A JP 10181891A JP 2693284 B2 JP2693284 B2 JP 2693284B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、送電線の内部故障を
検出して、この送電線の系統を保護するのに用いる電流
差動リレー装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は例えば電気学会発行の電気学会大
学講座,保護継電工学(昭和56年7月20日発行),
8.2.3項,搬送電流差動継電方式,150〜154
頁に示された従来の電流差動リレー装置を示す(以下、
リレーと略称する)ブロック図であり、図において、1
は電力用の送電線、2は電力用の送電線1に流れる電流
をリレー入力として適当な量に変換する電流変成器(C
T)、3はリレー本体である。また、このリレー本体3
において、4は電流変成器2の二次電流を入力して、こ
れを適当な電圧に変換する入力トランス(I/V)、5
は入力トランス4の出力より系統の商用周波数を抽出す
るバンドパスフィルタ(BPF)、6はアナログ電圧を
デジタルデータに変換するアナログ/デジタル変換器
(A/D)、7は相手端リレーに上記デジタルデータを
伝送するための送信用通信結合回路、8は相手端リレー
より送信されたデジタルデータを受信するための受信用
通信結合回路、9は相手端データと自端データの同期を
とるために自端データを遅らせる遅延回路、10は時間
的に同期のとれた自端データおよび相手端データを入力
して電流差動演算をする差動判定回路であり、その演算
結果が送電線内部故障であれば、差動判定回路10から
リレー出力を出力する。
【0003】11は通信装置であり、リレー本体3内の
送信用通信結合回路7と受信用通信結合回路8と結合し
て、相手端リレーの通信装置に対してマイクロ波回線を
介してデータのやりとりを行う。なお、この図では、送
電線1に流れる電流の1相分を入力して、伝送およびリ
レー演算する回路を示しているが、実際は3相分の電流
に対して実施している。
【0004】次に電流差動リレーの動作原理を図7につ
いて説明する。いま、(a)が電流方向の基準、(b)
が健全時の電流方向、(c)が外部事故時の電流方向、
(d)が内部事故時の電流方向をそれぞれ示していると
すると、送受両端A,Bの電流和は、送電線が健全であ
れば零となる。すなわち、IA +IB =0である。逆
に、IA +IB ≠0であれば、送電線の内部事故と判断
してよく、これが電流差動原理の基本である。従って、
自端データと相手端データを差動判定回路10で電流差
動演算し、その演算結果が送電線1の内部故障であれ
ば、差動判定回路10からリレー動作出力を出力する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の電流差動リレー
装置は以上のように構成されているので、送電線1の内
部故障でない電流変成器2の二次側断線といった不良時
には、断線側のリレー本体3への電流入力が喪失してし
まうため、送電線1に負荷電流が流れていると、送電線
1の両端の電流和が上記負荷電流分として発生し、この
ため、送電線1の内部事故と誤判定したり、誤動作した
りするなどの課題があった。
【0006】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、電流変成器の二次側断線不良にも
拘らず送電線の内部事故と誤判定するのを防ぐことがで
きる電流差動リレー装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電流差動
リレー装置は、自端電流にもとづいて自端零相過電流ま
たは自端各相過電流を検出する自端過電流検出回路と、
相手端電流にもとづき相手端零相過電流または相手端各
相過電流を検出する相手端過電流検出回路と、電圧低下
を検出しこの検出信号を相手端に伝送する不足電圧要素
と、上記自端過電流検出回路および相手端過電流検出回
路の両方に共に過電流が検出されるか、両方に共に過
流が検出されないか、自端における上記不足電圧要素で
電圧低下が検出されるか、または相手端より不足電圧が
検出された場合に、上記差動判定回路の検出にもとづい
て送電線内部故障判定を行う論理回路とを備えたもので
ある。
【0008】
【作用】この発明における自端過電流検出回路および相
手端過電流検出回路は、各端における電流変成器の二次
断線故障時に断線端では出力信号が出力されるが、非断
線端では出力されない。一方、送電線の故障時は両端と
も出力信号を出力するか否かであり、上記二次断線故障
送電線故障とを明確に区別できるようにする。また、
不足電圧要素は、系統条件により送電線の内部故障時に
自端における電圧低下が小さく自端の不足電圧要素が動
作できない場合でも、相手端では必ず動作するので、一
端が非電源の系統でも必ず差動判定回路を動作可能にす
る。 また、故障点からみて、自端側の零相インピーダン
スが相手端側のインピーダンスに比べて極端に小さい系
統では、相手端に流れる零相電流が小さくなって、相手
端の相手端過電流検出回路が動作せず、この場合、地絡
故障でも論理回路が成立せず、差動判定回路の検出を誤
って阻止してしまうことがある。従って、この場合に
は、上記不動作対策として、不足電圧要素を付加するこ
とにより、論理回路を成立させ、差動判定回路の検出を
誤って阻止してしまうことを防止する。
【0009】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1において、12は自端の3相電流のベクトル
和をとる自端過電流検出回路としての零相電流の零相過
電流要素、13は伝送された相手端の3相電流のベクト
ル和をとる相手端過電流検出回路としての零相電流の零
相過電流要素、14は各過電流要素12,13の出力の
排他的論理和信号を出力する排他的論理和回路、15は
排他的論理和回路14の出力信号により、差動判定回路
10からのリレー動作出力を阻止するインヒビット付論
理積回路である。
【0010】次に動作について説明する。差動判定回路
10が自端データと相手端データとの電流差動演算を行
い、送電線1に内部故障があるとき、リレー動作出力を
出力する動作は、従来の電流差動リレー装置と全く同一
である。すなわち、送受両端の電流和が零でない場合に
リレー動作出力が出力され、具体的には、ある一定以上
の電流値(リレー動作感度電流値)であることにより、
上記内部故障と判定される。
【0011】一方、自端および相手端の零相電流は、故
障の有無に応じて次のようになる。すなわち、送電線1
および電流変成器2に故障がない時(定常時)には、零
相電流は発生しない。また、送電線1の故障が、地絡故
障であると送受両端とも零相電流を発生し、短絡である
と送受両端とも零相電流を発生しない。さらに、電流変
成器2の二次断線時に、断線側について負荷電流が送電
線に流れている場合には、零相電流がその負荷電流相当
分発生する。
【0012】また、零相電流検出用として新たに設けた
零相過電流要素12,13の検出設定値Kは、差動リレ
ー動作感度電流値より、高感度に設定しておく。従っ
て、上記のような差動判定回路10と零相過電流要素1
2,13の感度協調を上記のように設定すると、電流変
成器2の二次断線時に、差動判定回路10が動作するよ
りも高感度で、二次断線側の零相過電流要素12,13
が動作し、誤ってリレー動作出力が出力されるのを禁止
することができる。このような差動判定回路と零相過電
流要素12,13のA,B両端における動作状況を示す
のが、図2である。つまり、電流変成器2の二次断線時
に負荷電流が大きい(リレー動作感度電流値より大)と
き、差動判定回路10は誤動作しようとするが、このと
き二次断線側の例えば零相過電流要素12は既に動作し
ており、しかも非断線側の例えば零相過電流要素13は
零相電流が発生していないため、不動作であるので、図
1における排他的論理和回路14が信号を出力し、この
信号が差動判定回路10のリレー動作出力を、インヒビ
ット付論理積回路15において阻止する。
【0013】なお、上記実施例では零相過電流要素1
2,13を用いたものを示したが、両端電源のある送電
線では、逆相過電流でもよい。これは電流変成器2の二
次断線時には逆相分が発生すること、また、故障時には
送受両端ともに逆相分が生じるか生じないかのどちらか
であり、同一の作用となって、送電線の内部事故の誤判
定を防止できる。
【0014】また、上記実施例では零送過電流要素1
2,13を用いたものを示したが、各相の過電流要素を
用いて構成してもよい。図3はこの構成を示す。この図
で一点破線の部分である過電流要素判定ブロックPが、
図1の一点破線の部分に相当する。ここで、16〜18
は自端過電流検出回路としての自端の各相の過電流要
素、19〜21は相手端過電流検出回路としての相手端
の各相の過電流要素であり、それぞれ設定値K以上の電
流を検出して、出力を生じる。22a〜22fはアンド
回路である。この実施例では、自端および相手端に電流
が同時に流れた場合のみ、差動判定回路10からのリレ
ー動作出力を許容し、仮に一端の電流変成器2が二次断
線した場合に、その端子よりのリレー入力電流がなくな
るので、上記二次断線によるリレー動作出力の出力を防
ぐことができる。なお、送電線1の故障時に、その両端
に電源がある場合には、両端よりその故障点に電流が流
れるので、両端共に、故障相の過電流要素がリレー動作
出力を生じ、リレー動作が確実となる。
【0015】また、送電線1の一端が非電源(負荷)の
場合には、その負荷端に電流がない場合があるので、リ
レー動作が阻止される可能性があり、その点を考慮する
必要がある。図4はこの場合に適用される回路例であ
る。負荷端では送電線1の故障時に電圧が低下すること
に着目して、図3の過電流要素判定ブロックPに加え
て、不足電圧要素23を付加し、上記実施例の過電流要
素出力とオア回路25a〜25cで論理和をとって、差
動判定回路10の出力をゲートしている。ここで、23
は送電線1より電圧変成器2を介して得た送電線電圧信
号がある設定値以下の場合に出力信号を生じるもので、
通常の状態では出力を生ぜず、送電線1の故障時に出力
を生じるように設定される。また、この出力信号は相手
端にも伝達するように構成し、自端と相手端の各不足電
圧要素23の出力の論理和をオア回路24にてとってい
るので、系統条件により送電線1の内部故障時に電源端
における電圧低下が小さく電源端の不足電圧要素23が
動作できない場合でも、負荷端では必ず動作するので、
結局オア回路24は出力信号を生じ、一端が非電源の系
統でも必ずリレー動作できる特徴がある。
【0016】この場合においては、この二次断線でも電
圧は低下しないので、不足電圧要素23だけで、上記実
施例の過電流要素がない場合でも、電流変成器2の二次
断線による誤動作を阻止できるが、送電線1の距離が長
くかつ両端電源端で両端の電源インピーダンスが小さ
い場合、送電線1の内部で故障が発生しても両端の電圧
があまり低下せず、不足電圧要素23が両端ともに作動
しないこともある。従って、このケースでは過電流要素
による動作が期待できる。
【0017】さらに、上記実施例では零相過電流要素1
2,13を用いた場合を示したが、これは片端が非電源
でも、零相は通常接地されているので、地絡故障でも両
端に零相電流が流れるということを利用したものである
が、故障点からみて、電源側の零相インピーダンスが負
荷側のインピーダンスに比べて極端に小さい系統では、
負荷端に流れる零相電流が小さくなって、負荷端の零相
過電流要素が動作せず、この場合、地絡故障でも排他的
論理和14の出力が成立し、リレー動作を誤って阻止し
てしまうことがある。従って、この場合には、上記不動
作対策として、図5に示すように、図1に示す回路に、
不足電圧要素23を付加する。ここで、26は排他的論
理和回路14の出力を反転してオア回路25に入力する
インバータである。
【0018】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、自端
過電流検出回路および相手端過電流検出回路の両方に共
に過電流が検出されるか、両方に共に過電流が検出され
ないか、自端における不足電圧要素で電圧低下が検出さ
れるか、または相手端より不足電圧が検出された場合
に、差動判定回路の検出にもとづいて送電線内部故障判
定を行うように構成したものであり、自端過電流検出回
路および相手端過電流検出回路は、各端における電流変
成器の二次断線故障時に断線端では出力信号が出力され
るが、非断線端では出力されず、一方、送電線の故障時
は両端とも出力信号を出力するか否かであり、上記二次
断線故障と送電線故障とを明確に区別でき、従って、電
流変成器の二次断線故障時の差動判定回路の検出出力を
阻止できる効果がある。また、不足電圧要素は、系統条
件により送電線の内部故障時に自端における電圧低下が
小さく自端の不足電圧要素が動作できない場合でも、相
手端では必ず動作するので、一端が非電源の系統でも必
ず差動判定回路を動作可能にできる効果がある。さら
に、故障点からみて、自端側の零相インピーダンスが相
手端側のインピーダンスに比べて極端に小さい系統で
は、相手端に流れる零相電流が小さくなって、相手端の
相手端過電流検出回路が動作せず、この場合、地絡故障
でも論理回路が成立せず、差動判定回路の検出を誤って
阻止してしまうことがあるが、不足電圧要素により、論
理回路を成立させ、差動判定回路の検出を誤って阻止し
てしまうことを防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による電流差動リレー装置
を示すブロック図である。
【図2】図1の電流差動リレー装置の動作を示す動作説
明表図である。
【図3】この発明の他の実施例による電流差動リレー装
置の要部を示すブロック図である。
【図4】この発明のさらに他の実施例による電流差動リ
レー装置の要部を示すブロック図である。
【図5】この発明のさらにまた他の実施例による電流差
動リレー装置の要部を示すブロック図である。
【図6】従来の電流差動リレー装置を示すブロック図で
ある。
【図7】図6の電流差動リレー装置の動作原理を示す説
明図である。
【符号の説明】
1 送電線 2 電流変成器 10 差動判定回路 12 自端過電流検出回路(零相過電流要素) 13 相手端過電流検出回路(零相過電流要素) 14 論理回路(排他的論理和回路) 15 論理回路(インヒビット付論理積回路)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送電線の両端において検出した自端電流
    と相手端電流を互いに通信回線を介して送受信し、この
    受信した相手端電流と自端電流とのベクトル和の差動電
    流を差動判定回路で検出して送電線内部故障判定を行う
    電流差動リレー装置において、上記自端電流にもとづい
    て自端零相過電流または自端各相過電流を検出する自端
    過電流検出回路と、上記相手端電流にもとづき相手端零
    相過電流または相手端各相過電流を検出する相手端過電
    流検出回路と、電圧低下を検出しこの検出信号を相手端
    に伝送する不足電圧要素と、上記自端過電流検出回路お
    よび相手端過電流検出回路の両方に共に過電流が検出さ
    れるか、両方に共に過電流が検出されないか、自端にお
    ける上記不足電圧要素で電圧低下が検出されるか、また
    は相手端より不足電圧が検出された場合に、上記差動判
    定回路の検出にもとづいて送電線内部故障判定を行う論
    理回路とを備えた電流差動リレー装置。
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