JP2721166B2 - 地絡距離継電方式 - Google Patents

地絡距離継電方式

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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、平行2回線からなる電力系統の地絡事故
時、隣回線の零相電流の影響を自回線に流れる零相電流
に加味して各相電流を補償することにより、測距性能の
向上を図るようにした地絡距離継電方式に関する。
(従来の技術) 平行2回線構成の電力系統に発生した地絡事故に対し
て、正確な測距を行なうためには、自回線或いは隣回線
に流れる零相電流を用いて各相電流を補償する所謂零相
補償が有効であることは良く知られている。
第3図は典型的な平行2回線において、1線地絡が発
生した場合の電力系統を示し、ACは電源、B1、B2は電気
所母線、L1、L2は、母線B1、B2間に連繁する送電線、Ry
は電気所母線B1側に設置された送電線L1を保護する地絡
距離継電装置、F1は送電線L1に発生した1線地絡(1φ
G)事故点を示す。
第4図は、第3図に示すような平行2回線での1線地
絡時の対称分等回路を示し、(a)は正相回路、(b)
は逆相回路、(c)は零相回路である。
第4図において、リレー設置点における正相、逆相、
零相電圧V1、V2、V0は各々次式のように表わされる。
V1=I1Z′+I1F(Z0+Z2) …(1) V2=I2Z′−I2FZ2 …(2) V0=I0Z′+I′0M0−I0FZ0) …(3) 但し、I1、I2、I0はリレー設置点に流れる正相、逆
相、零相電流、Z′、Z′、Z′は各々事故点か
らリレー設置点までの正相、逆相、零相インピーダン
ス、I1F、I2F、I0Fは事故点に流れる正相、逆相、零相
電流、Z1、Z2、Z0は事故点から見た系統側の正相、逆
相、零相インピーダンス、I′は隣回線に流れる零相
電流、M0は隣回線との零相相互インピーダンスである。
又、上記(1)、(2)、(3)式より、リレー設置
点の事故相電圧VRNは次のように表わされる。
VRN=V0+V1+V2 =I0Z′+I′0M0−I0FZ0+I2Z′ −I2FZ2+I1Z′+I1F(Z0+Z2) …(4) ここで、一般に送電線では、Z′=Z′が成り立
つこと、及びリレー設置点の事故相電流IR=I0+I1+I2
を代入すると、 即ち、次式によりリレー設置点から事故点までのインピ
ーダンスZ′が正確に求められる。
上記(6)においてK1・I0及びK2・I′が事故相電
流に対する自回線、隣回線の零相補償の項であり、従っ
て、地絡事故に対しては零相補償を行なうことにより、
はじめて正確な測距が期待できる。
しかし、この零相補償は平行2回線の系統運用状態に
よっては弊害となることも周知の事実である。
例えば、第5図に示すように、相手端が非電源端か、
或いは弱小電源の平行2回線で、リレー設置点の隣回線
で至近端1線地絡事故が発生した場合を考える。
なお、第5図において、第3図と同一部分について
は、同一符号を付して示す。F2は送電線L2(隣回線)に
発生した至近端1相地絡事故点である。
このような系統での地絡事故発生時、前記(6)式に
おいて、自回線事故相電流IR及び零相電流I0が小さな値
であるのに対し、隣回線零相電流I′は大きな値とな
る。
又、事故相電圧は小さな値となっているため、(6)
式よりリレーの見るインピーダンスは、隣回線零相電流
の影響で、背後方向事故であるにも拘らず、前方至近端
事故と判定してしまう。このため、一般的には地絡リレ
ーの方向要素には、隣回線の零相補償を行なわず、測距
性能を多少犠牲にしているのが普通である。
ここで、第3図と同一部分には同一符号を付して示す
第6図の平行2回線からなる電力系統において、送電線
L1を事故回線側、送電線L2を健全回線側として電気所母
線B1寄りの両回線に設置された地絡距離継電装置Ry1、R
y2の見るインピーダンスの傾向について考える。
今、第6図において、事故点を至近端(X=0)から
相手端近端(X=1)まで移動させ、かつ両回線の零相
補償が行なわれているものとすれば、地絡距離継電装置
Ry1、Ry2の見るインピーダンスの軌跡としては、第7図
に示す如くなる。
即ち、第7図に示す例では、隣回線の65%地点での事
故に対しては、自回線の85%地点の事故とと同一に見る
ことが示されている。
従って、自回線の地絡距離継電装置の動作整定を相手
端子までの85%とすれば、隣回線の零相補償を行なった
場合には、隣回線の65%地点以内の事故に対して応動す
ることが判る。これを第6図によって説明する。先ず、
第6図において、Ry1の整定を従来の零相補償方法で、
すなわち(6)式による補償を行なって、送電線L1の相
手端までのインピーダンスの85%に整定したとすると、
送電線L2の電気所母線B1から65%地点以内の一線地絡事
故でRy1が動作する。これは隣回線(Ry1から見れば送電
線L2)の事故で隣回線に大きな零相電流が流れ、(6)
式のK2・I′の項が大きくなって事故点までのインピ
ーダンスを小さく測距するためである。
通常、距離継電方式の特性としては、例えば第8図に
示すようなモー特性により事故の方向を判別し、リアク
タンス要素により事故点までの距離を測定している。
このような方式では、整定値によっては第6図の系統
の隣回線の65%地点の事故に対して、方向要素であるモ
ー要素は十分動作し得る。
又、リアクタンス要素に対して自回線及び隣回線の零
相補償を行なった場合、第7図の例からも判るようにリ
アクタンス要素も動作に至り、隣回線事故に対しオーバ
ーリーチとなる。
そこで、従来では前述したような不具合を回避するた
め、自区間を保護範囲とする第1段特性に対しては、隣
回線の零相電流による補償を100%行なわず、例えば
(6)式のK2の値を理論値の50%とする等、小さな値と
していた。
しかし、このような手段を取入れると、隣回線に零相
電流が流れると、リレーの見るインピーダンスが実際の
値より大きな値となり、第1段で保護できる範囲は、整
定した値よりも小さなものとなってしまう。
一方、この種の問題点を解決するため、例えば特開昭
57−31327号が既に提案されている。この提案によれ
ば、自回線に流れる零相電流I0と係数K1、K2とにより、
(K1+K2)・I0なる電気量を得、この電気量により各相
電流を補償する方式及び自回線零相電流I0と隣回線零相
電流I′の大きさを比較し、I0I′時は、従来の
(6)式による補償を行ない、I0<I′の時は、前記
電気量(K1+K2)・I0を用いて各相電流を補償する方式
を示している。
(発明が解決しようとする課題) 上記方式も次の点で完全な解決策にはなっていない。
(K1+K2)・I0で各相電流を補償する方式では、自回
線事故時の測距性能が悪い。即ち、自回線の相手端子至
近端事故では、正確な測距が可能であるが、それ以外の
事故点ではオーバーリーチの傾向となる。
一般に電流を計測する計器用変流器(CT)や、その電
流を取込んで距離を判定する距離リレーには誤差があ
り、I0=I′とI0<I′の区別はある誤差の範囲内
でしか判定できず、電力系統の1次電流では、I0=I′
であってもリレーの内部では、I0<I′と判定する
ことも十分におこり得る。
従って、第6図で送電線L1の相手近端(X=1の近
傍)のような事故ケースに対してRy1がI0<I′と判
定すると、1次電流としてはI0とI′の極性が逆であ
るにも拘らず、自回線零相電流I0だけで補償するため、
大幅なアンダーリーチが生ずることになる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、平行
2回線からなる電力系統において、自回線の零相電流に
隣回線の零相電流による影響を考慮して各相電流を補償
し得るようにすることにより、自回線側の事故に対して
は自回線、隣回線の零相補償を十分行なうことができる
と共に、隣回線側の事故に対しても十分に正確な測距を
行なうことができる地絡距離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本発明では、自回線に流れる
零相電流I0と隣回線に流れる零相電流I′の大きさを
比較し、その大小関係を判別して各相電流を次式により
補償しようとするものである。
(作用) 従って、事故発生時には自回線零相電流I0と隣回線零
相電流I′の大きさを比較し、|I0||I′0|である時
は従来通りのK′=K2による補償を行ない、|I0|<|
I′0|の時は、 による補償を、行なうために、正確な測距ができる。
(実施例) 以下図面を参照して実施例を説明する。
第2図は本発明による地絡距離継電方式を説明する一
実施例の構成図である。
そして、第2図は本発明による地絡距離継電方式をデ
ィジタルリレーで実現した場合の構成例を示す。
第2図において、1a〜1dは保護対象となる電力系統の
各相電圧、各相電流、自回線零相電流、隣回線零相電流
が各別に導入される入力変換器で、これら各入力変換器
1a〜1dは、その入力電気量を適当な大きさの電圧信号に
変換する。
2a〜2dはこれら入力変換器1a〜1dの出力に含まれる高
調波成分を除去するフィルタ、3は各フィルタ2a〜2dの
出力を所定の間隔でサンプリングするサンプルホールド
回路、4はこのサンプルホールド回路3の出力をマルチ
プレクサ5を介して加えられ、これをディジタルデータ
に変換するA/D変換回路、6はA/D変換回路4の出力が加
えられるダイレクト・メモリ・アクセス(DMA)回路、
7はDMA回路6によりA/D変換回路4の出力を所定の番地
に書込むメモリ回路、8はプログラムが内蔵されている
リード・オンリ・メモリ(ROM)、9はこのROM8に書か
れたプログラムに従ってメモリ回路7に書かれた電力系
統の電流・電圧データを用いてリレーの演算を実行する
中央演算処理装置(CPU)、10はCPU9の演算結果に基づ
きしゃ断器引外し指令を出す出力回路である。
次に、上記のように構成された地絡距離継電装置の応
動を第1図に示すフローチャートを参照して説明する。
今、DMA回路6により、入力変換器1a〜1d、フィルタ2a
〜2d、サンプルホールド回路3、マルチプレクサ5、A/
D変換回路4を通して得られる電力系統の各相電圧、各
相電流、自回線零相電流、隣回線零相電流に応じたディ
ジタルデータがメモリ回路7の所定の番地に書込まれて
いるものとする。
このような状態にある時、CPU9に演算開始指令が入力
されると、このCPU9ではROM8に書かれたプログラムに従
って、メモリ回路7に書込まれている電圧・電流データ
を用いて次のような演算を実行する。
即ち、第1図において、ステップS1で演算が開始され
ると、ステップS2で自回線零相電流I0と隣回線零相電流
I′との大きさを比較する。
その比較結果が|I0||I′0|の場合はステップS3へ進
み、ここで次式に従った通常の補償を行なって電流Iを
求める。
I=IR+K1・I0+K2・I′ …(9) 又、比較結果が|I0|<|I′0|の場合はステップS4へ進
み、K2の値を(10)式によって修正する。
ステップS5では、(10)式で演算された新たな係数
K′を用いて、次式に従った補償を行なって電流Iを
求める。
I=IR+K1・I0+K′・I′ …(11) ステップS3又はステップS5で、上記(9)式又は(1
1)式により計算した後、ステップS6において電圧Vと
電流Iよりリアクタンス分Xを計算する。
ステップS6での計算を終えると、次のステップS7では
リアクタンス分Xと整定値ZKとを比較する。その比較結
果がX>ZKの場合には、ステップS8によりリアクタンス
要素は不動作と判定され、又、XZKの場合には、ステ
ップS9によりリアクタンス要素は動作のと判定され、ス
テップS10で終了する。
従って、第1図に示すようなフローチャートに従って
リアクタンス要素を判定すれば、第5図の例で示したよ
うな隣回線事故に対しては、隣回線の零相電流による補
償の大きさが自回線の零相電流の大きさにより、|I0|/|
I′0|倍に制限されるため、従来のような隣回線零相補
償による不具合は生じない。因みに、隣回線至近端事故
でI0小、I′大のようなケースでは、|I0|/|I′0|は
極めて小さな値となり、実質的に隣回線の零相電流補償
はかからないことになる。
一方、第6図に示したような平行2回線において、自
回線内の事故(X=0〜1)に対しては、自回線零相電
流I0の方が隣回線零相電流I′より必ず大きいか等し
くなるため、従来方式と同じ係数を用いて正確な測距が
可能である。ここでの説明は特に第9図の例についての
説明とし、1回線事故でI0とI′の極性が逆で|I0|<
|I′0|と判定する場合でも、I′の極性を残す場合に
ついて述べている。いずれにしても課題に示す検出電
流の弁別について示していることには変わりはない。
更に、第9図の例で示したように、自回線事故でI0
I′の極性が逆で、|I0|<|I′0|と判定してしまうケ
ースでも、本発明では なる量を補償量の一部として用いているため、I′
極性はそのまま保存され、正確な測距が可能である。
即ち、本発明は前記した補償電気量の中に常に隣回線
零相電流が取込まれているため、I0とI′の極性が異
なるようなケースに対しても確実な測距が期待できる。
[発明の効果] 以上説明した如く、本発明によれば平行2回線からな
る電力系統において、自回線の零相電流及び隣回線の零
相電流による影響を考慮して各相電流を補償するように
したので、自回線側の事故及び隣回線側の事故に対して
十分に正確な測距を行なうことができる地絡距離継電方
式を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による地絡距離継電方式の処理内容を説
明するフローチャート、第2図は地絡距離継電方式を実
現する一実施例の構成図、第3図は平行2回線に1線地
絡事故が発生した場合を示す電力系統図、第4図は第3
図の対称分等価回路図、第5図は平行2回線での隣回線
に1線地絡事故が発生した場合を示す電力系統図、第6
図は平行2回線の両回線に地絡距離継電装置を設置して
示す電力系統図、第7図は第6図の平行2回線において
自回線の事故点を至近端から相手端まで移動させ、かつ
両回線の零相補償を行なった場合の地絡距離継電装置の
見るインピーダンスの傾向を示す図、第8図は距離継電
方式におけるリレー特性を示す図、第9図は自回線側事
故時に隣回線零相電流と自回線零相電流の極性が逆にな
る場合を示した図である。 1a〜1d……入力変換器、2a〜2d……フィルタ 3……サンプルホールド回路、4……A/D変換回路 5……マルチプレクサ 6……ダイレクト・メモリ・アクセス回路(DMA) 7……メモリ回路 8……リード・オンリ・メモリ(ROM) 9……中央演算処理装置(CPU) 10……出力回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平行2回線の自回線に流れる零相電流I0
    対しては係数K1を、又、隣回線に流れる零相電流I′
    に対しては係数K2を用いてK1・I0+K2・I′なる電気
    量を得、この電気量により各相電流を補償する地絡距離
    継電方式において、 前記自回線及び隣回線に流れる零相電流I0及びI′
    大きさを比較し、|I0|<|I′0|と判別した場合は、前記
    係数K2の値を、前記零相電流I0及びI′の絶対値の比
    を用いて なる値に制御することを特徴とする地絡距離継電方式。
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