JP2733397B2 - 電流補償付不足電圧リレー装置 - Google Patents

電流補償付不足電圧リレー装置

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JP2733397B2
JP2733397B2 JP3272019A JP27201991A JP2733397B2 JP 2733397 B2 JP2733397 B2 JP 2733397B2 JP 3272019 A JP3272019 A JP 3272019A JP 27201991 A JP27201991 A JP 27201991A JP 2733397 B2 JP2733397 B2 JP 2733397B2
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俊樹 服部
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電力系統の事故を検出
する保護リレーの電流補償付不足電圧リレーに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図8は例えば昭和51年1月25日
(株)電気書院発行の「リレープラクティクスシリーズ
第2巻送配電線の保護継電システム」P.90に示され
た従来の電力系統の事故検出リレーの動作特性図であ
る。(尚、電流及び電圧ベクトルの表記法に関しては、
使用字句の制限上、電流ベクトルを示すドットI、電圧
ベクトルを示すドットVは使用不可能であるため、本文
中では単に“V”,“I”を使用する。)この図におい
て、横軸は電流ベクトル(I)方向、ZIL ∠θL は電
流ベクトルを送電線Lの経路角θL だけ移相させたベク
トルにあらかじめ整定により与えられる整定値Zを乗じ
たもの、Vはリレー設置点の電圧ベクトル、φはVとI
のなす角、K1 はあらかじめ設定される電圧整定値であ
る。
【0003】次に動作について説明する。リレーの設置
されている送電線に事故が発生するとリレー設置の電圧
Vは電流IによりθL だけ進むため結局ZIL ∠θL
ほぼ同相となり斜線内に入り動作となる。また、もし電
圧が低下しない場合でも電流が流れると|ZIL ∠θL
|が大きくなるためVは斜線内に入り動作となる。これ
を一般に電流補償付不足電圧リレーと称し電力系統の事
故検出リレーとして使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の電力系統の事故
検出装置である電流補償付不足電圧リレーは以上のよう
に構成されているため、リレーの動作特性試験を行う場
合、電流補償をかけた特性部分(図8のA部)のデータ
をとる時、動作電圧値が容易に求まらず、(1)式のよ
うな換算を行う必要があり、現地試験時に時間がかかる
問題があった。
【0005】
【数1】
【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、電流補償をかけた特性部分の動
作電圧値が容易に、かつ電圧Vと電流Iのなす角θに無
関係に求まる電流補償付不足電圧リレーを得ることを目
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補償
付不足電圧リレー装置は、電力系統の電圧及び電流に対
応した電圧ベクトル、電流ベクトルを、一定周期でサン
プリングし、デジタル変換後、その数値に基づき演算処
理して電力系統の事故を検出する電流補償付不足電圧リ
レー装置において、前記電圧ベクトルの絶対値を演算す
る第1演算手段と、前記第1演算手段で演算された電圧
ベクトルの絶対値が予め設定された電圧整定値より小さ
いか判定する第1判定手段と、前記電流ベクトルを移相
演算により所定位相分移相する移相演算手段と、前記移
相演算結果により所定位相分移相した電流ベクトルと前
記電圧ベクトルとの外積の絶対値を前記電流ベクトル
絶対値で割り算する第2演算手段と、前記第2演算手段
の演算結果が予め設定された電圧整定値より小さいか判
定する第2判定手段と、前記移相演算結果により所定位
相分移相した電流ベクトルと前記電圧ベクトルとの内積
を演算する第3演算手段と、第3演算手段に演算結果が
零より大きいか判定する第3判定手段と、前記移相演算
結果により所定位相分移相した電流ベクトルと予め設定
したインピーダンス整定値との積の絶対値を演算する第
4演算手段と、前記第4演算手段による演算結果に前記
第1演算手段の演算結果である電圧ベクトルの絶対値を
加算する第5演算手段と、前記第5演算手段の演算結果
が前記電圧整定値より大きいか判定する第4判定手段
と、前記第2判定手段と、前記第3判定手段と、前記第
4判定手段とによる全ての判定が認められたか、或いは
前記第1判定手段による判定が認められたかを論理演算
し、何れかの判定が認められた時に前記電力系統を保護
する出力を出す論理演算手段とを備えたものである。
【0008】
【作用】この発明における電流補償をインピーダンス整
定値との積の絶対値に電圧整定値を加算した値を半径と
する原点を中心とした円特性としているため、動作域の
最大動作電圧は電圧ベクトルと電流ベクトルのなす角度
によらず一定で、最大動作電圧の値はインピーダンス整
定値との積の絶対値に電圧整定値を加算した値となるた
めその部分のデータをとることが容易となる。
【0009】
【実施例】実施例1.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、Bは母線、Lは被保護
送電線、CBは母線Bと送電線Lを接続するしゃ断器、
CTは送電線Lに流れる電流を所定の大きさに変流する
電流変流器、PTは同じく電圧を所定の大きさに変成す
る電圧変成器である。
【0010】また、1,2はCT,PTからの入力をリ
レー側にて変換する入力変換器、3,4はフィルター部
で、電流のフィルター部はθL だけ移相する機能をもた
せている。5,6はサンプルホールド回路、7はマルチ
プレクサー回路と呼ばれる切り換え回路、8はアナログ
デジタル変換回路である。8の出力はデジタル値に変換
されており、その後の演算はデジタル演算することがで
きる。
【0011】一点鎖線で囲まれた部分20はソフトウェ
アの処理回路を示すが9は|V|を演算する第1演算手
段、10は|V|≦K1 の判定を行う第1判定手段、1
1は|IL ∠θL ×V/|IL ∠θL |を演算する第2
演算手段、12は|IL ∠θL ×V/|I|L ≦K1
判定を行う第2判定手段、13はIL ∠θL ・Vを演算
する第3演算手段、14はIL ∠θL ・V≧0の判定を
行う第3判定手段、15は|ZIL ∠θL |を演算する
第4演算手段、16はK1 +|ZIL ∠θL |を演算す
る第5演算手段、17は|V|≦K1 +|ZIL ∠θL
|の判定を行う第4判定手段、18は第2〜第4判定手
段12,14,17の判定信号の論理積を演算する第6
演算手段、19は10と18の出力の論理和を演算する
第7演算手段である。
【0012】図1において、第2演算手段11は|IL
∠θL×V|/|IL ∠θL |なる演算を行うが、IL
∠θL ×VはベクトルIL ∠θL とVの外積を示すの
で、IL ∠θL とVのなす角をθとすると第2演算手段
11は||IL ∠θL |・|V|sinθ|/|IL
θL |=||V|sinθ|を演算するものである。従
って、第2判定手段12では||V|sinθ|≦K1
を判定することとなり、これを特性図にかくと図2の斜
線部を示すこととなる。
【0013】また、第3演算手段13で行うIL ∠θL
・VはベクトルIL ∠θL とVの内積を示し、同様に、
|IL ∠θL |×|V|cosθを演算している。この
結果を第3判定手段14で正負判定するが、正の場合は
θ≦90°を示すことになり特性図で示すと図3の斜線
部の如くとなる。
【0014】第4、第5演算手段15,16、第4判定
手段17の回路では方向性のない単純な大きさ判定であ
り第4判定手段17の出力は図4の如く半径K1 +|Z
L∠θL |の円内を示すこととなる。以上の3つの判
定部の出力の論理積18を求めると図5の如くなること
は明らかである。更に第1演算手段9、第1判定手段1
0の結果は図6に示す半径K1 なる円内を示し、この結
果と第6演算手段18による論理積結果の論理和を第7
演算手段19で求めると図7の特性となる。
【0015】以上の演算の中でベクトルの外積、内積を
演算する必要があるが、現在実用化されているマイクロ
プロセッサを用いたデジタルリレーでは以下のように演
算することができる。
【0016】(外積)2つのベクトルI,Vを例えば電
気角30°毎でサンプリングしている場合、(2)式に
示す演算を行う。 i(t)×v(t−3)−i(t−3)×v(t) …(2) i(t),v(t)は時刻tにおける電圧ベクトル電流
VとベクトルIの瞬時値、i(t−3),v(t−3)
は時刻tより3サンプリング前、即ち電気角90°前の
瞬時値を示す。従って、(2)式は以下のようにかけ
る。θは電流ベクトルIと電圧ベクトルVのなす角は以
下の式で示される。
【0017】
【数2】
【0018】(2)式を|I|で除算し、絶対値をとる
と|V|sinθが算出できる。 (内積)同様に、(3)式に示す演算を行う。 i(t)×v(t)+i(T−3)×v(t−3) …(3) (3)式をかき直すと以下の式となる。
【0019】
【数3】
【0020】これを正負判定すればθが90°以内か以
上かが判定できるわけである。
【0021】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、電流
補償をインピーダンス整定値との積の絶対値に電圧整定
値を加算した値を半径とする原点を中心とした円特性と
しているため、動作域の最大動作電圧は電圧ベクトル
電流ベクトルとのなす角度によらず一定で、最大動作電
圧の値はインピーダンス整定値との積の絶対値に電圧整
定値を加算した値となるためその部分のデータをとるこ
とが容易となり、試験時間の短縮等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるブロック図である。
【図2】この発明の特性図の一部(|V|sin≦K
1 )を示す説明図である。
【図3】この発明の特性図の一部(|IL ∠θL |・|
V|cos≧0)を示す説明図である。
【図4】この発明の特性図の一部(|V|≦K1 +|Z
L ∠θL |)を示す説明図で
【図5】この発明の特性図の一部で、図2、図3、図4
に示す各特性図の論理積を示す説明図である。
【図6】この発明の特性図の一部(|V|≦K1 )を示
す説明図である。
【図7】図5と図6の論理和をとった図で、この発明の
特性図を示す説明図である。
【図8】従来の電流補償付不足電圧リレーの特性を示す
説明図である。
【符号の説明】
B 電力系統の母線 L 被保護送電線 8 アナログデジタル変換回路 9 |V|を演算する第1演算手段 10 |V|≦K1 を判定する第1判定手段 11 |IL ∠θL ×V|/|IL ∠θL |を演算する
第2演算手段 12 |IL ∠θL ×V|/|IL ∠θL |≦K1 を判
定する第2判定手段 13 IL ∠θL ・Vを演算する第3演算手段 14 IL ∠θL ・V≧0を判定する第3判定手段 15 |ZIL ∠θL |を演算する第4演算手段 16 K1 +|ZIL ∠θL |を判定する第5演算手段 17 |V|≦K1 +|ZIL ∠θL |を判定する第4
判定手段 18 論理積回路を演算する第6演算手段 19 論理和回路を演算する第7演算手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統の電圧及び電流に対応した電圧
    ベクトル、電流ベクトルを、一定周期でサンプリング
    し、デジタル変換後、その数値に基づき演算処理して電
    力系統の事故を検出する電流補償付不足電圧リレー装置
    において、 前記電圧ベクトルの絶対値を演算する第1演算手段と、 前記第1演算手段で演算された電圧ベクトルの絶対値が
    予め設定された電圧整定値より小さいか判定する第1判
    定手段と、 前記電流ベクトルを移相演算により所定位相分移相する
    移相演算手段と、 前記移相演算結果により所定位相分移相した電流ベクト
    ルと前記電圧ベクトルとの外積の絶対値を前記電流ベク
    トルの絶対値で割り算する第2演算手段と、 前記第2演算手段の演算結果が予め設定された電圧整定
    値より小さいか判定する第2判定手段と、 前記移相演算結果により所定位相分移相した電流ベクト
    ルと前記電圧ベクトルとの内積を演算する第3演算手段
    と、 第3演算手段に演算結果が零より大きいか判定する第3
    判定手段と、 前記移相演算結果により所定位相分移相した電流ベクト
    と予め設定したインピーダンス整定値との積の絶対値
    を演算する第4演算手段と、 前記第4演算手段による演算結果に前記第1演算手段の
    演算結果である電圧ベクトルの絶対値を加算する第5演
    算手段と、 前記第5演算手段の演算結果が前記電圧整定値より大き
    いか判定する第4判定手段と、 前記第2判定手段と、前記第3判定手段と、前記第4判
    定手段とによる全ての判定が認められたか、或いは前記
    第1判定手段による判定が認められたかを論理演算し、
    何れかの判定が認められた時に前記電力系統を保護する
    出力を出す論理演算手段とを備えたことを特徴とする電
    流補償付不足電圧リレー装置。
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