JP2695079B2 - デジタル式保護継電装置 - Google Patents

デジタル式保護継電装置

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JP2695079B2 JP3321986A JP32198691A JP2695079B2 JP 2695079 B2 JP2695079 B2 JP 2695079B2 JP 3321986 A JP3321986 A JP 3321986A JP 32198691 A JP32198691 A JP 32198691A JP 2695079 B2 JP2695079 B2 JP 2695079B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力系統の事故を検出
し、保護を行うデジタル式保護継電装置において、装置
自身の異常により電力系統への障害を無くするため、点
検機能を装備した保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来技術に係る変圧器保護用の差
動継電器リレーの回路を示す。デジタル式保護継電装置
は、この回路と等価なことを演算部において演算により
実現している。主変圧器7は一次側はY結線、二次側は
Δ結線となっている。さらに、一次側CT31の二次側
はΔ結線、二次側CT38の二次側はY結線とし、CT
二次電流の位相合せを行っている。
【0003】一方差動継電器10は、主変圧器7の内部
故障を検出する目的があり、通常主変圧器7が正常であ
る場合差動継電器10の差動コイル11に流れる電流は
ゼロとなるように構成されている。差動継電器10は、
差動コイル11に電流が流れる事で動作するようになっ
ている。差動コイル11に流れる電流はI11−I21とし
て表わす事が出来る。主変圧器7に内部で短絡故障等が
発生する事により変圧器一次側に流れる電流と二次側に
流れる電流は等しいものとならない。すなわちI11−I
21の値はゼロとならないため差動継電器は動作する事に
なる。このようにして変圧器の故障を検出し、系統の保
護を行っていた。しかしながらこのような従来技術では
次のような欠点がある。今なんらかの原因でCTの内部
結線が断線したりまたCTの1部の配線が断線した場
合、電流I11はゼロとなる。また主変圧器7の二次側に
あるCT38の電流I21は正常に流れているため、差動
コイル11には電流が流れる事により差動継電器10は
動作する。このケースでは主変圧器7が正常であるにも
かかわらず差動継電器10を動作せしめる事になり、重
大事故と同様、系統は停電となり電力の安定な供給とい
う面から見て大きな障害となっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】差動継電器10が誤っ
て動作する要因としては次のようなものが考えられる。
【0005】1.CTの内部巻線の断線または内部短絡 2.CTの端部の破損 3.CTと差動リレー間の断線 4.差動継電器端子部破損 5.差動継電器内部コイルの断線または内部短絡 6.試験用端子の誤挿入 7.CT配線の地絡事故 以上のように差動継電器10の誤動作要因は沢山有りこ
れらの要因を取り除く事で電力の安定な供給が可能とな
る。
【0006】本発明においては、本来保護すべき監視対
象が正常であるにもかかわらず、異常と判断する事を防
ぎ、無用に電力の安定な供給を妨げる要因を取り除くと
いう事にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】その目的を達成するため
に、監視対象を流れる3相交流の電流を検出する電流検
出部により検出された信号を受付ける入力部と、検出さ
れた信号をデジタル信号に変換する入力変換部と、デジ
タル信号を処理して、監視対象の異常を判別する演算部
と、その判別結果を外部へ出力する出力部を有するデジ
タル式保護継電装置において、上記演算部は、3相分の
電流のベクトル和がゼロのとき、上記電流検出部は、正
常と判断し、ゼロでないとき、上記電流検出部は、異常
の可能性があると判断する検出部異常判定手段を有し、
出力部は、上記電流検出部に異常の可能性があると判断
した時において、判断結果を出力することとしたもので
ある。
【0008】
【作用】監視対象を流れる3相交流の電流を検出する電
流検出部により検出された信号を受付ける入力部と、検
出された信号をデジタル信号に変換する入力変換部と、
デジタル信号を処理して、監視対象の異常を判別する演
算部と、その判別結果を外部へ出力する出力部を有する
デジタル式保護継電装置において、上記検出部異常判定
手段は、3相分の電流のベクトル和がゼロのとき、上記
電流検出部は、正常と判断し、ゼロでないとき、上記電
流検出部は、異常の可能性があると判断する。出力部
は、上記電流検出部に異常の可能性があると判断した時
において、判断結果を出力する。
【0009】
【実施例】本発明においては、電流検出部に含まれる変
流器CTの電流を一定周期でサンプリングし、各相の電
流を算出する。健全な3相交流においては、3相分の電
流のベクトル和はゼロである事、また断線等異常のある
相の電流はゼロである事等の組み合せ演算を行う事によ
ってCT回路に異常があるか否かを判別する事ができ
る。
【0010】3相分の1つまたは2個のCTが断線する
と下記の式が成立する。
【0011】
【数1】 I11´+I12´+I13´≠0 ───────(1) (I11´、I12´、I13´は、ベクトル量) 但し、3個のCTが同時に断線すると上記(1)式は成
立しないが、実用的には3個のCTが同時に断線する事
は皆無に等しいので考慮しないものとする。
【0012】図1(c)に示すY結線時においては、さ
らに、地絡電流を考慮する必要がある。前記の(1)式
が成立するのはCT断線に加えて地絡発生時も成立す
る。よって3相のベクトル和がゼロでないという条件の
みでCTが断線した事にはならない事になる。
【0013】
【数2】 I11´+I12´+I13´=Ig´ ──────(2) (Ig´は、ベクトル量) すなわち地絡時においては(2)式に示す如く3相電流
のベクトル和は地絡電流Ig´となるためである。
【0014】ここでCTが断線している事の条件から必
ず電流がゼロの相があるはずであり、下記の(3)式が
成立する。
【0015】
【数3】(I11orI12orI13)=0 ───(3) (I11、I12、I13は、スカラ−量)しかしながら無負
荷時において地絡が発生すると前記の2つの式が成立す
る事になり、CTの断線か否かは判別出来ない、よって
正確なCTの断線を検出するには、回路が無負荷か否か
を判定する必要がある。
【0016】今断線検出を行なおうとする3相分の電流
を使用し、無負荷判定をする事は自分自身の健全を立証
出来ない時点では不可能である。よって本発明では変圧
器一次側のCTの断線判別を行なおうとする時、変圧器
二次側のCTの3相分の電流のスカラー値、全てがゼロ
であるか否かを演算するものとする。
【0017】
【数4】 (I21かつI22かつI23)=0 ───────(4) 同様に変圧器二次側のCTの断線判別を行う場合は、変
圧器一次側の電流のスカラー値、全てがゼロであるかを
判定するものとする。
【0018】
【数5】 (I11かつI12かつI13)=0 ───────(5) 但し、この場合変圧器の励磁電流を考慮し、スカラー
値、ゼロはその値以下の時としておく必要がある。
【0019】以上のように前記の(1)式、(3)式お
よび(4)式〔または(5)式〕が同時に成立する時に
おいてCTが断線した事を正確に判別する事が出来る。
【0020】以下本発明の実施例を図1および図2によ
り説明する。
【0021】デジタル式保護継電装置15は、入力変換
部2と、演算部3と、出力部3と、リレ−接点6と、L
ED13とを有する。
【0022】監視対象である変圧器7の一次側電流は、
電流検出部1によって入力変換部2に、二次側の電流は
電流検出部8によって入力変換部2へ伝えられる。入力
変換部2は演算部3で処理出来るようアナログ信号をデ
ジタル信号に変換する機能を持っている。入力信号は−
定周期でサンプリングされ、演算部3に送られる。演算
部3はサンプリングされた瞬時値を用いて実効電流を算
出する。それらの値をI11〜I13およびI21〜I23とす
る。これらの値は図2のフローチャートに示す手順で処
理する。
【0023】
【数6】I11〜I21≠0 ──────────(6)
【0024】
【数7】I12〜I22≠0 ──────────(7)
【0025】
【数8】I13〜I23≠0 ──────────(8) 上記(6)〜(8)式は各相毎の差電流を計算している
ものであり、その差電流が1相分でもゼロでないとき、
変圧器7は故障があるものと判定する。
【0026】3相分全てがゼロである場合変圧器7は正
常に運転しているものと判定し、出力部5は不動作状態
とし、リレー接点6をOFFの状態として保持してお
く。変圧器7が故障と判定された場合においては、更に
CTが断線によるものでないかを判定するため、次に示
す処理を行う。
【0027】前記(1)式は1〜3相分のベクトル和を
求めるもので、3相分全てのCTが健全であればゼロと
なる。よって(1)式で求められた値がゼロである場合
全てのCTは正常であると判定し、前記(6)〜(8)
式で求められた差電流は変圧器7の故障によるものと最
終判定され、出力部5を動作させ、リレー接点6をON
し、外部へ故障である事を知らせる。
【0028】前記(1)式においてその計算値がゼロで
ない場合、CTは断線している可能性がある。しかしな
がら図1(c)に示すように、CTがY結線で主回路側
に地絡がある場合、全てのCTが正常であっても(1)
式の計算によるベクトル和は、地絡電流Igとなる。そ
のためCTが断線か否かを判別するため更に各相のCT
の電流を(3)式により判別する。CTが断線している
場合I11,I12,I13のいずれかがゼロになる。よっ
て、I11,I12,I13全てがゼロでない場合CTは正常
と判定され変圧器7が故障したものとして扱うようにす
る。
【0029】更にI11,I12,I13のいずれかがゼロで
ある場合として、CTが断線している条件に加えて無負
荷状態が考えられる。これを判別するには、(3)式に
加えて(4)式の計算を行うものとする。変圧器7の二
次電流I21,I22,I23のスカラー値を求め、その値が
全てゼロでない場合は負荷状態と判定する事が出来る。
これにより、負荷状態であって、一次側CTは断線と判
定される。CT断線によるリレー接点6を出力しないよ
う演算部3は出力禁止信号を出し、出力部5をロックす
る事により、リレー接点6をOFF状態に保持するよう
にした。
【0030】前記(4)式において無負荷状態と判定さ
れた場合はCTは正常と判定し、出力部5を動作させる
方式とする。二次側が無負荷であるにもかかわらず一次
側に差電流が流れている場合は当然CT側の内部故障と
して扱う事が必要となる。
【0031】このように構成したことにより電流検出部
1または8に異常がある場合は出力禁止信号4を出し、
出力部5をロックするようにした事により、CT断線等
による差電流が発生してもリレー接点6がONされない
ため、正常な変圧器の停止による停電事故等を防止する
事が出来る。
【0032】また、出力禁止信号4の状態をLED13
等で表示する事により回路の異常を外部へ伝達する事も
可能となる。
【0033】こうして、差動保護回路等の電流検出部の
断線等の異常を検出し、これによる保護継電器の動作を
防止する事が可能となる。この事により従来発生してい
た健全な回路の停止に伴う停電事故を無くする事が可能
となり安定した電力供給が行なえる。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、本来保護すべき監視対
象が正常であるにもかかわらず、異常と判断する事を防
ぎ、無用に電力の安定な供給を妨げる要因を取り除くと
いう事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のシステム構成図。
【図2】本発明の実施例のフロ−チャ−ト。
【図3】従来技術に係る差動継電器リレ−の回路図。
【符号の説明】
1…電流検出部 2…入力変換部 3…演算部 4…出力禁止信号 5…出力部 6…リレー接点 7…変圧器 8…電流検出部 10…差動継電器 11…差動コイル

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】監視対象の1次側を流れる3相交流電流を
    検出する第1の電流検出部と、前記監視対象の2次側を
    流れる3相交流電流を検出する第2の電流検出部と、前
    記第1および第2の電流検出部各々で検出された各相の
    電流信号をデジタル信号に変換する入力変換部と、前記
    入力変換部で変換されたデジタル信号を処理すること
    で、前記監視対象の異常を判別する演算部と、前記演算
    部での判別結果を外部に出力する出力部と、を備えたデ
    ジタル式保護継電装置であって、 前記第1および第2の電流検出部は3相交流電流を検出
    するための変流器を有し、かつ、前記第1および第2の
    電流検出部のうちの少なくとも一方が有する前記変流器
    は、スタア結線されており、 前記演算部は、 前記入力変換部で変換されたデジタル信号に基づいて、
    前記監視対象を流れる3相交流電流の1次側および2次
    側間の差電流を各相毎に計算するとともに、各相毎の差
    電流のうちの少なくとも1つがゼロでない場合に、前記
    監視対象に故障があるものと判定する監視対象異常判定
    部と、 前記監視対象異常判定部にて前記監視対象に故障がある
    ものと判定された場合に、前記入力変換部で変換された
    デジタル信号に基づいて、前記第1および第2の電流検
    出部で検出した3相交流電流各々のベクトル和を計算す
    るとともに、前記第1および第2の電流検出部各々につ
    いて、対応する3相交流電流のベクトル和がゼロのとき
    は正常であるものと判定し、ゼロでないときは異常の可
    能性があるものと判定する検出部異常判定手段と、を有
    し、 前記出力部は、前記監視対象異常判定部にて前記監視対
    象に故障があるものと判定された場合であっても、前記
    検出部異常判定手段にて前記第1および/または第2の
    電流検出部に異常の可能性があると判定した場合は、前
    記監視対象異常判定部での判別結果を出力しないもので
    ある ことを特徴とするデジタル式保護継電装置。
  2. 【請求項2】監視対象の1次側を流れる3相交流電流を
    検出する第1の電流検出部と、前記 監視対象の2次側を
    流れる3相交流電流を検出する第2の電流検出部と、前
    記第1および第2の電流検出部各々で検出された各相の
    電流信号をデジタル信号に変換する入力変換部と、前記
    入力変換部で変換されたデジタル信号を処理すること
    で、前記監視対象の異常を判別する演算部と、前記演算
    部での判別結果を外部に出力する出力部と、を備えたデ
    ジタル式保護継電装置であって、 前記第1および第2の電流検出部は3相交流電流を検出
    するための変流器を有し、かつ、前記第1および第2の
    電流検出部のうちの少なくとも一方が有する前記変流器
    はスタア結線されており、 前記演算部は、 前記入力変換部で変換されたデジタル信号に基づいて、
    前記第1および第2の電流検出部のうち、前記変流器が
    スタア結線された一方の電流検出部で検出された3相交
    流電流のベクトル和と、当該電流検出部で検出された3
    相交流電流の各相の電流値と、他方の電流検出部で検出
    された3相交流電流の各相のスカラー値と、を計算する
    とともに、前記ベクトル和がゼロでなく、かつ、前記各
    相の電流値のうちの少なくとも1つがゼロであり、くわ
    えて、前記各相のスカラー値の全てがゼロでない場合
    に、前記一方の電流検出部に異常があるものと判定する
    検出部異常判定手段を有し、 前記出力部は、前記検出部異常判定手段にて前記一方の
    電流検出部に異常があるものと判定した場合に、その旨
    を出力するものである ことを特徴とするデジタル式保護
    継電装置。
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