JP2874316B2 - Distance relay - Google Patents

Distance relay

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JP2874316B2
JP2874316B2 JP26332090A JP26332090A JP2874316B2 JP 2874316 B2 JP2874316 B2 JP 2874316B2 JP 26332090 A JP26332090 A JP 26332090A JP 26332090 A JP26332090 A JP 26332090A JP 2874316 B2 JP2874316 B2 JP 2874316B2
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雅則 戸井
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は距離継電器に関し、詳しくは、電力系統から
得た各相電圧量及び電流量、並びに直接または各相電流
量を合成して得た零相電流成分、更には各相電圧量及び
電流量を合成して得た逆相電圧・電流成分を用いて保護
区間内の事故点までのインピーダンスを算出し、このイ
ンピーダンスに基づき保護区間内の一相または二相の不
平衡事故を検出して事故検出出力を発生する距離継電器
に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a distance relay, and more particularly, to a distance relay obtained by combining each phase voltage and current obtained from an electric power system, or directly or by synthesizing each phase current. Calculate the impedance up to the fault point in the protection section using the zero-phase current component and further the negative-phase voltage and current components obtained by combining the phase voltage and current amounts. The present invention relates to a distance relay that detects a one-phase or two-phase unbalance accident and generates an accident detection output.

(従来の技術) 従来、この種の逆相電流成分を積極的に用いた距離継
電器としては、電圧量に相電圧、電流量に正相成分を除
いた量、すなわち零相成分及び逆相成分を用いてインピ
ーダンスを算出することで、電力系統上の事故点を特定
し、継電器動作領域の内外部判定を行う距離要素と、逆
相成分の電圧量及び電流量を用いて、逆相インピーダン
スを算出して上記距離要素の事故点内外部判定機能を補
う方向要素と、逆相電流の大きさ並びに零相電流との位
相差を用いて電力系統での欠相時の距離要素の誤動作を
防止する事故相判定要素と、電力系統上の潮流に常時含
まれる逆相成分による距離要素の誤動作を防止する逆相
過電流要素の、以上4要素からなる距離継電器が知られ
ている。
(Prior Art) Conventionally, as a distance relay that actively uses this type of negative-phase current component, the amount of voltage excluding a phase voltage and the amount of current excluding a positive-phase component, that is, a zero-phase component and a negative-phase component are used. By calculating the impedance using, the fault element on the power system is identified, the distance element that determines the inside and outside of the relay operation area, and the voltage and current of the negative phase component are used to calculate the negative phase impedance. Prevents malfunction of the distance element in the power system at the time of phase loss by using the calculated direction element that supplements the distance element inside / outside of the fault point determination function and the phase difference between the magnitude of the negative-phase current and the zero-phase current. There is known a distance relay composed of the above four elements, namely, an accident phase determination element that performs an operation, and a reverse-phase overcurrent element that prevents a malfunction of the distance element due to a negative-phase component always included in a power flow on a power system.

この距離継電器においては、一相または二相の不平衡
事故時に逆相回路に逆相の電圧量及び電流量
現われる現象を利用し、距離要素演算のための電流量と
して逆相電流成分及び零相電流成分を用いてい
る。このため、常時潮流及び充電電流等に多く含有し、
かつ継電器動作特性の低下要因になる正相電流成分
の影響を受けにくいという長所がある。
This distance relay utilizes a phenomenon in which a reverse-phase voltage amount 2 and a reverse-current amount 2 appear in a reverse-phase circuit at the time of a one-phase or two-phase unbalance accident, and uses a negative-phase current component as a current amount for distance element calculation. 2 and zero-phase current component 0 are used. For this reason, it always contains a large amount in the tide and charging current,
And the positive-phase current component 1 that causes a reduction in the relay operating characteristics
Has the advantage of being less susceptible to the effects of

ここで、距離要素の演算式は、例えば次の(1),
(2)式で実現される。
Here, the arithmetic expression of the distance element is, for example, the following (1),
This is realized by equation (2).

このうち、(1)式は三相(A,B,C相とする)のうち
例えばA相一相事故検出用であり、(2)式はBC相二相
事故検出用である。また、各式において、は継電器設
置点から事故点までのインピーダンス、Kg,Ksは各々継
電器保護対象の電力系統により決定される定数、
A相電圧量、BCはBC相線間電圧量(BC
)、BC∠−90゜は、最新のBCより定格周波数で
90゜電気角相当の時間遡った線間電圧量をそれぞれ示し
ている。
Of these, equation (1) is for detecting, for example, A-phase one-phase accident among three phases (A, B, and C phases), and equation (2) is for detecting BC-phase, two-phase accident. In each equation, is the impedance from the relay installation point to the fault point, Kg and Ks are constants determined by the power system to be protected by the relay, A is the A-phase voltage, BC is the BC-phase line voltage ( BC = B-
C ), BC {−90} is rated frequency higher than the latest BC.
The line voltage amounts that are retroactive to 90 ° electrical angle are shown.

ディジタル形保護継電装置にて上記(1),(2)式
を実現した場合、は電力系統から直接測定した値で
あり、また、BC,と同様に直接測定する
か、或いは電力系統から直接測定した二相または三相の
相電気量を合成して得た量であり、は例えば次の
(3)式によって求められる。
When the above formulas (1) and (2) are realized by a digital protection relay, A is a value measured directly from the power system, and BC , 0 is measured directly as in A , or It is an amount obtained by combining two-phase or three-phase electric quantities measured directly from the power system, and 0 is obtained, for example, by the following equation (3).

I0 n=(IA n+IB n+IC n)/3 ……(3) この(3)式において、相電流IA,IB,ICの添字nは最
新のサンプリング時刻のデータであることを意味し、以
下において添字n−m(mは自然数)は現在からmサン
プリング時刻遡った時刻のデータを意味する。また、デ
ィジタル形保護継電装置では、通常、サンプリング時間
間隔は定格周波数成分ベースで30゜電気角相当の時間で
あり、以下においてサンプリング時間間隔は上記時間間
隔での場合を示すこととする。
In I 0 n = (I A n + I B n + I C n) / 3 ...... (3) Equation (3), the phase current I A, I B, the subscript n of I C is the data of the latest sampling time In the following, a subscript nm (m is a natural number) means data at a time preceding the present by m sampling times. Further, in the digital protection relay, the sampling time interval is usually a time corresponding to 30 electrical degrees on the basis of the rated frequency component, and hereinafter, the sampling time interval indicates the case of the above time interval.

上記(3)式では、同時刻の相電流量のみによって
の算出が行われることになり、この場合、系統の電力
動揺等に起因する系統周波数変動によるの算出誤差
は生じない。
In the above equation (3), only the amount of phase current at the same time is used.
The calculation of 0 is performed. In this case, a calculation error of 0 does not occur due to a system frequency fluctuation due to power fluctuation of the system.

一方、逆相電流成分の算出は、と同様に正逆
零相の三相対称回路の考え方を用い、正相分電気量を除
去できる次の式、 =(+α +α)/3 ……(4) を用いる。
On the other hand, the calculation of the negative sequence current component 2, 0 and similarly with the concept of three-phase symmetrical circuit reciprocal zero-phase, the following formula capable of removing positive phase component quantity of electricity, 2 = (A + α 2 B + α C ) / 3 Use (4).

この(4)式において、αはベクトルオペレータであ
り、α=exp(j120゜)である。(4)式が正相分を除
去できる理由は、第4図から理解できる。第4図(a)
は正相電気量ベクトル、第4図(b)は逆相電気量ベク
トルを示している。第4図(a),(b)を(4)式に
当てはめると、第4図(c),(d)となり、ベクトル
の加算によって逆相分は0にならないが正相分は0にな
ることが分かる。
In the equation (4), α is a vector operator, and α = exp (j120 ゜). The reason why the equation (4) can remove the positive phase component can be understood from FIG. FIG. 4 (a)
4 shows a positive-phase electric quantity vector, and FIG. 4B shows a negative-phase electric quantity vector. When FIGS. 4 (a) and 4 (b) are applied to equation (4), FIGS. 4 (c) and 4 (d) are obtained, and the addition of the vectors does not make the negative phase component zero, but makes the positive phase component zero. You can see that.

この(4)式を(3)式と同様にサンプリングデータ
によって表現すると、次の(5)式となる。
When this equation (4) is represented by sampling data in the same manner as the equation (3), the following equation (5) is obtained.

I2 n=(IA n+IB n-4+IC n-8)/3 ……(5) また、線間電流量IAB,IBC,ICAを用いた場合、
(5)′式となる。この(5)′式は、(5)式のI2 n
特性よりも位相が30゜ずれるので、I2と表記するこ
ととし、I2 nと区別する。
I 2 n = (I A n + I B n-4 + I C n-8) / 3 ...... (5) In addition, the line current amount I AB, I BC, when using the I CA,
Equation (5) ′ is obtained. This equation (5) ′ is obtained by calculating I 2 n in equation (5).
Since the phase is 30 ° out than the characteristic, and be referred to as I 2 'n, distinguishing and I 2 n.

この(5)′式は、A相を位相基準とした(5)式
と、(5)式の相を入れ替えたA→B,B→C,C→A)式と
を合成(引算)した結果であると言える。引算する前
((5)式)で既に正相分は除去されているので、
(5)′式にも正相分は含まれていない。
This equation (5) 'combines (subtracts) equation (5) using phase A as a phase reference and equation A → B, B → C, C → A) obtained by exchanging the phase of equation (5). It can be said that this is the result. Before subtraction (Equation (5)), the normal phase component has already been removed.
Equation (5) 'does not include the normal phase component.

但し、(5),(5)′式は(3)式とは異なり、サ
ンプリング時間間隔が正確に30゜電気角相当の時間でな
い場合や系統周波数が定格値からずれている場合には成
立しない。この場合の誤差は、 i)逆相電流成分を正確に抽出できない ii)正相電流成分を完全に除去できない iii)零相電流成分を完全に除去できない という現象になって現われる。但し、(5)′式は、線
間電気量のみを用いているのでiii)の影響は受けな
い。そこで、以下に(5)′式のI2に30゜の位相補
正をしたものを改めてI2 nと定義し、これについて説明
する。
However, the equations (5) and (5) 'are different from the equation (3), and do not hold when the sampling time interval is not exactly the time corresponding to 30 electrical degrees or when the system frequency deviates from the rated value. . The error in this case appears as a phenomenon that i) the negative phase current component cannot be accurately extracted, ii) the positive phase current component cannot be completely removed, and iii) the zero phase current component cannot be completely removed. However, equation (5) 'is not affected by iii) because only the inter-line electricity is used. Therefore, a value obtained by performing a phase correction of 30 ° on I 2n of the equation (5) ′ will be defined again as I 2 n and will be described below.

ここで、次の(6)式のように三相成分をA,B,C相と
規定し、逆相電流成分をA2,B2,C2と表記する。な
お、ここでは正相電流成分のベクトル回転方向を正とし
ている。
Here, as shown in the following equation (6), the three-phase components are defined as A, B, and C phases, and the negative-phase current components are denoted as A2 , B2 , and C2 . Here, the vector rotation direction of the positive-phase current component is positive.

(但し、|2|∠0゜=逆相電流成分の真値) ここでωを定格周波数とし、t=0にてn番目のサン
プリングが行なわれた場合、 n サンプリング時刻で、ωt=0゜ n−4サンプリング時刻で、ωt=−120゜ n−8サンプリング時刻で、ωt=−240゜ であり、(6)式を(5)′式に代入する(ABA2
B2,BCB2C2,CAC2A2)と、 ′=|2|exp(j30゜) ……(7) となり、(5)′式で原理的に発生する位相差(30゜)
を補正することで逆相電流成分を正確に抽出するこ
とができる。
(However, | 2 | {0} = true value of the negative-phase current component) Here, when ω is the rated frequency and the n-th sampling is performed at t = 0, ωt = 0 at n sampling times At the sampling time of n-4, ωt = −120 ゜ At the sampling time of n−8, ωt = −240 ゜, and the equation (6) is substituted into the equation (5) ′ ( ABA2
- B2, BC ← B2 - C2 , CA ← C2 - A2 and), 2 '= | 2 | exp (j30 °) (7), and (5)' phase difference generated theoretically by the equation (30゜)
Is corrected, the reverse-phase current component 2 can be accurately extracted.

ところが、ωが定格周波数からはずれた場合、例えば
定格より5%高い周波数である場合には、 n サンプリング時刻で、ωt=0゜ n−4サンプリング時刻で、ωt=−126゜ n−8サンプリング時刻で、ωt=−252゜ となり、(6)式を(5)′式に代入した結果は、 であり、30゜の位相補正をすると、 =|2|×0.9963∠6.00゜ ……(8) となり、 |I2er2|=|2|×0.0037 ∠I2er2=6゜ ……(8)′ なる逆相成分抽出誤差I2er2を生じる。
However, if ω deviates from the rated frequency, for example, if the frequency is 5% higher than the rated frequency, n sampling times, ωt = 0 ゜ n-4 sampling times, ωt = −126 ゜ n-8 sampling times Ωt = −252 ゜, and the result of substituting equation (6) into equation (5) ′ is When a phase correction of 30 ° is performed, 2 = | 2 | × 0.9963 {6.00} (8), and | I 2 er 2 | = | 2 | × 0.0037 {I 2 er 2 = 6} (8) ′ A negative-phase component extraction error I 2 er 2 occurs.

一方、ii)についてはi)と同様の手法にて正相電流
成分をA1,B1,C1と表記し、更に、 と定義し、この(9)式を(5)′式に代入すると、ω
が定格周波数の時は、 であり、ωが定格周波数からはずれた場合、例えば定格
より5%高い周波数である場合には、 であり、30゜の位相補正にて、 |I2er1|=|1|×0.0622 ∠I2er1=114゜ ……(11)′ なる正相成分除去誤差I2er1を生じる。
On the other hand, for ii), the positive-phase current components are represented as A1 , B1 , and C1 in the same manner as in i), and further, And substituting equation (9) into equation (5) ′,
When is the rated frequency, When ω deviates from the rated frequency, for example, when the frequency is 5% higher than the rated frequency, And a phase correction of 30 ° produces a positive phase component removal error I 2 er 1 of | I 2 er 1 | = | 1 | × 0.0622 {I 2 er 1 = 114} (11) ′

上記(8)′,(11)′式の誤差は、そのまま逆相距
離継電器の性能の低下を招くこととなる。逆相距離継電
器を主に遠端事故検出用に採用する場合、電力系統上の
事故発生直後の電流・電圧が過渡的に変化する時間領域
の特性より、過渡成分がほぼ減衰した、言い換えれば定
常な時間での継電器特性が重要であり、長い周期で変化
することの多い電力系統の周波数変動における継電器特
性は、この定常な時間領域の特性の一つであると言え
る。
The errors in the above equations (8) 'and (11)' directly lead to a decrease in the performance of the reverse phase distance relay. When a reverse-phase distance relay is mainly used for detecting a far-end accident, the transient component is almost attenuated due to the characteristic of the time domain where the current and voltage transiently change immediately after the occurrence of the accident on the power system, in other words, the steady state It is important to have the relay characteristics in a short time, and it can be said that the relay characteristics in the frequency fluctuation of the power system, which frequently changes in a long cycle, are one of the characteristics in the stationary time domain.

(発明が解決しようとする課題) 逆相距離継電器を遠端事故検出用に採用する場合、そ
の動作範囲は通常、第3図のように近端事故検出用並び
に遠端事故検出用としての従来形の正相インピーダンス
を算出する方式の距離継電器よりも広範囲に整定する。
なお、第3図では動作範囲をハッチングにて示してあ
る。このため、周波数変動等による従来の技術にて示し
た距離継電器の特性は、他の継電器よりも広範囲な動作
範囲の変動を受けることになり、継電器性能の大きな低
下となる。これは、(5),(5)′式による逆相電流
成分抽出式において、(8)′,(11)′式のような誤
差が生じることに主たる問題があるからである。
(Problems to be Solved by the Invention) When a reverse-phase distance relay is used for detecting a far-end accident, its operation range is usually the same as that for detecting a near-end accident and a far-end accident as shown in FIG. Set a wider range than the distance relay that calculates the positive phase impedance of the shape.
In FIG. 3, the operation range is indicated by hatching. For this reason, the characteristics of the distance relay described in the related art due to frequency fluctuations and the like are subject to fluctuations in a wider operating range than other relays, and the performance of the relay is greatly reduced. This is because there is a main problem that errors such as the equations (8) 'and (11)' occur in the negative-phase current component extraction equations by the equations (5) and (5) '.

本発明は上記問題点を解決するためになされたもの
で、その目的とするところは、電力系統の周波数変動に
よる逆相成分抽出誤差及び正相成分除去誤差を極力排除
して良好な特性を得るようにした距離継電器を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain good characteristics by eliminating as much as possible negative phase component extraction errors and positive phase component removal errors due to frequency fluctuations in a power system. It is an object of the present invention to provide a distance relay as described above.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、第1の発明は、三相電力系
統の電圧量、零相電流成分及び逆相電流成分を用いてイ
ンピーダンスを算出し、このインピーダンスに基づき保
護区間内の一相または二相の不平衡事故点を特定して継
電器動作領域の内外部判定を行なうことにより事故検出
出力を発生する距離要素を備えた距離継電器において、
逆相電流成分I2 nを、 により算出し、また、第2の発明では、 I2 n=(IAB n+IBC n-2)+(IBC n-2+ICA n-4) ……(13) により算出し、また、第3の発明では、 により算出し、また、第4の発明では、 により算出し、更に、第5の発明では、 I2 n=(IAB n+IBC n-4−ICA n-2) +(IBC n-2+ICA n-6−IAB n-4) ……(16) により算出するものである。ここで、IAB,IBC,ICAはA,
B,C相の線間電気量として表した三相電流、添字nは最
新のサンプリング時刻における値、添字n−m(m=1
〜6)はそれぞれmサンプリング時刻前の値を示す。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a first invention calculates an impedance using a voltage amount, a zero-phase current component, and a negative-phase current component of a three-phase power system, and calculates an impedance based on the calculated impedance. A distance relay having a distance element that generates an accident detection output by specifying a one-phase or two-phase unbalanced fault point in the protection section and performing an inside / outside determination of the relay operation area based on the
Negative-phase current component I 2 n And in the second invention, I 2 n = (I AB n + I BC n−2 ) + (I BC n−2 + I CA n−4 ) (13) In the third invention, And in the fourth invention, Further, according to the fifth aspect of the present invention, I 2 n = (I AB n + I BC n−4 −I CA n−2 ) + (I BC n−2 + I CA n−6 −I AB n−4) ) Calculated by (16). Where I AB , I BC , I CA is A,
The three-phase current expressed as the B- and C-phase line-to-line electric quantities, the subscript n is the value at the latest sampling time, and the subscript nm (m = 1
To 6) indicate values before m sampling times.

(作用) 逆相電流成分抽出のための演算式は、前記(5),
(5)′式の他にもいくつかあり、例えば次の(17)式
を挙げることができる。
(Operation) The arithmetic expression for extracting the negative-sequence current component is as described in the above (5),
There are several types other than the expression (5) ', for example, the following expression (17) can be given.

しかるに、この(17)式も(5)′式と同様に各式固
有の系統周波数変動による逆相成分抽出誤差及び正相成
分除去誤差を持つ。そこで本発明では、異なる逆相成分
抽出誤差及び正相成分除去誤差特性を有する複数の逆相
成分抽出演算式を組合せることで、上記各誤差をキャン
セルし、良好な周波数変動特性を実現する組合せ演算方
式を採用することとした。
However, equation (17) also has a negative phase component extraction error and a normal phase component removal error due to system frequency fluctuations inherent to each equation, as in equation (5) '. Accordingly, in the present invention, a combination that cancels each of the above errors and realizes a good frequency variation characteristic by combining a plurality of negative phase component extraction arithmetic expressions having different negative phase component extraction error and positive phase component removal error characteristics. An arithmetic method was adopted.

例えば、(5)′式を変更して(18),(19)式を次
のように定義する。
For example, the equations (18) and (19) are defined as follows by changing the equation (5) '.

I2=IAB n+IBC n-4−ICA n-2 ……(18) I2=IBC n-2+ICA n-6−IAB n-4 ……(19) これらの各式では、定格周波数にて逆相成分抽出並び
に正相成分除去の誤差は0である。更に、例えば定格よ
り5%高い周波数での(18)式の誤差は、 であり、30゜の位相補正をすると、 =|2|×0.9909∠3.00゜ となり、 |I2er2|=|I2|×0.00091 ∠I2er2=3゜ であり、30゜の位相補正をすると、 =|1|×0.0297∠57.00゜ となり、 |I2er1|=|I1|×0.0297 ∠I2er1=57゜ となる。(19)式についても同様に、 |I2er2|=|I2|×0.0091 ∠I2er2=−54゜ |I2er1|=|I1|×0.0297 ∠I2er1=−126゜ となり、この場合、(18),(19)式とも同じ大きさの
逆相成分抽出誤差及び正相成分除去誤差を有している。
しかも、正相成分除去誤差I2er1に関する位相特性は、
(18),(19)式の誤差間で57゜+126゜=183゜であ
り、ほぼ逆極性となっている。
I 2 'n = I AB n + I BC n-4 -I CA n-2 ...... (18) I 2' n = I BC n-2 + I CA n-6 -I AB n-4 ...... (19) In each of these equations, the error of negative phase component extraction and normal phase component removal at the rated frequency is zero. Furthermore, for example, the error of equation (18) at a frequency 5% higher than the rating is When a phase correction of 30 ° is performed, 2 = | 2 | × 0.9909 {3.00}, and | I 2 er 2 | = | I 2 | × 0.00091 {I 2 er 2 = 3} When a phase correction of 30 ° is performed, 2 = | 1 | × 0.0297∠57.00 ゜, and | I 2 er 1 | = | I 1 | × 0.0297 {I 2 er 1 = 57}. Similarly, for equation (19), | I 2 er 2 | = | I 2 | × 0.0091 {I 2 er 2 = −54} | I 2 er 1 | = | I 1 | × 0.0297 ∠I 2 er 1 = In this case, both equations (18) and (19) have the same magnitude of the negative phase component extraction error and the normal phase component removal error.
Moreover, the phase characteristic relating to the positive phase component removal error I 2 er 1 is
The difference between the errors in equations (18) and (19) is 57 ° + 126 ° = 183 °, which is almost the opposite polarity.

そこで、(18),(19)式を合成した次の(16)式を
定義する(再掲)。
Therefore, the following equation (16) obtained by synthesizing the equations (18) and (19) is defined (reprinted).

I2 n=(IAB n+IBC n-4−ICA n-2) +(IBC n-2+ICA n-6−IAB n-4) ……(16) このときの誤差は、逆相成分入力に対し、 ′=|2|×1.0138∠4.5゜ |I2er2|=|I2|×0.0138 ∠I2er2=−25.5゜ であり、また、正相成分入力に対し、 ′=|1|×0.0009∠175.5゜ |I2er1|=|I1|×0.0009 ∠I2er1=145.5゜ となり、正相成分除去誤差I2er1が小さくなっているこ
とがわかる。
Error of I 2 n = (I AB n + I BC n-4 -I CA n-2) + (I BC n-2 + I CA n-6 -I AB n-4) ...... (16) At this time, 2 ′ = | 2 | × 1.0138 {4.5} | I 2 er 2 | = | I 2 | × 0.0138 {I 2 er 2 = −25.5} for the negative phase component input On the other hand, 2 ′ = | 1 | × 0.0009 {175.5} | I 2 er 1 | = | I 1 | × 0.0009 {I 2 er 1 = 145.5}, and the positive-phase component removal error I 2 er 1 is small. You can see that.

電力系統上の電流・電圧は、一般に正相成分が逆相成
分より大きく、重潮流が流れる場合は、正相成分が逆相
成分に比べて数十倍になる場合も考慮すると、正相成分
除去誤差I2er1が小さいことが逆相成分抽出演算式とし
て望ましい。よって、前記(18),(19)式の組合せで
ある(16)式が、(18),(19)式単独の場合よりも逆
相成分抽出演算式として適当であることになる。
In general, the positive-phase component is larger than the negative-phase component in the power system, and when heavy power flows, the positive-phase component can be several tens times larger than the negative-phase component. It is desirable that the elimination error I 2 er 1 be small as a negative-phase component extraction arithmetic expression. Therefore, Expression (16), which is a combination of Expressions (18) and (19), is more appropriate as an inverse phase component extraction operation expression than the case where Expressions (18) and (19) are used alone.

一般に、(17)式にて示した基本的な逆相成分抽出演
算式に対し、三相の相順を遅れ方向(A相→B相,B相→
C相,C相→A相)に入れ替え、かつ、2サンプリング時
間遡った(電気角で60゜遅れ)値で構成された逆相成分
抽出演算式は、I2er1が(17)式の場合とほぼ逆極性位
相となる。よって、この演算式と(17)式とを組合せる
ことで、I2er1の誤差特性に優れた逆相成分抽出演算式
が実現できることとなる。
In general, the three-phase order is delayed in the lag direction (A-phase → B-phase, B-phase →
The inverse-phase component extraction operation formula composed of values that are replaced by C-phase, C-phase → A-phase) and that are two sampling times back (electrical angle is delayed by 60 °) is I 2 er 1 in the expression (17). The phase is almost opposite to that of the case. Therefore, by combining this operation expression and Expression (17), it is possible to realize a negative-phase component extraction operation expression excellent in I 2 er 1 error characteristics.

そこで本発明では、(17)式を基本として上記組合せ
手法を用いることにより、前記(12)〜(16)式を導出
し、これらのうちの何れかを用いて逆相成分を算出
することとしたものである。
Therefore, in the present invention, the above formulas (12) to (16) are derived by using the above-described combination method based on the formula (17), and the inverse phase component 2 is calculated using any of these formulas. It is what it was.

ここで、(12)〜(16)式を用いる各発明における特
徴を挙げると次のようになる。
Here, the features of each invention using the equations (12) to (16) are as follows.

(12)式は、系統周波数変動が定格周波数±5%以内
である場合、正相成分除去誤差が最大0.079%、逆相成
分抽出誤差が最大3.786%であり、(12)〜(16)式中
では、最小時間幅のサンプリングデータ(n〜n−3)
により実現できるため、その分、短い動作時間のリレー
特性が期待できる。
Equation (12) shows that when the system frequency fluctuation is within the rated frequency ± 5%, the positive phase component removal error is 0.079% at maximum and the negative phase component extraction error is 3.786% at maximum, and equations (12) to (16) Inside, the sampling data of the minimum time width (n to n-3)
Therefore, relay characteristics with a short operation time can be expected.

(13)式は、同一の系統周波数変動幅において、正相
成分除去誤差が最大0.091%、逆相成分抽出誤差が最大
3.067%であり、(12)〜(16)式中では最小サンプリ
ングデータ数(3点)で、かつ係数が1ないし2で実現
できるので、ディジタル形保護継電装置での演算式実現
が最も容易かつ高速処理が期待できる。
Equation (13) shows that within the same system frequency fluctuation range, the positive phase component removal error is 0.091% at maximum and the negative phase component extraction error is
3.067%, which can be realized with the minimum number of sampling data (3 points) and the coefficient of 1 or 2 in the equations (12) to (16). And high-speed processing can be expected.

(14)式においては、同一の系統周波数変動幅におい
て、正相成分除去誤差が最大0.047%、逆相成分抽出誤
差が最大4.544%であり、(12)〜(16)式中では最も
良好な正相成分除去誤差特性が得られる。
In the equation (14), the positive phase component removal error is 0.047% at the maximum and the negative phase component extraction error is 4.544% at the maximum in the same system frequency fluctuation range, and the best one among the equations (12) to (16) is obtained. A positive phase component removal error characteristic is obtained.

(15)式においては、同一の系統周波数変動幅におい
て、正相成分除去誤差が最大0.119%、逆相成分抽出誤
差が最大1.622%であり、(12)〜(14)式に比べて正
相成分除去誤差及び逆相成分抽出誤差の差が少ない特徴
がある。
In the equation (15), the positive phase component removal error is 0.119% at the maximum and the negative phase component extraction error is 1.622% at the maximum in the same system frequency fluctuation width, and the positive phase component is compared with the equations (12) to (14). The difference between the component removal error and the negative-phase component extraction error is small.

(16)式においては、同一の系統周波数変動幅におい
て、正相成分除去誤差が最大0.093%、逆相成分抽出誤
差が最大1.636%であり、(15)式と同じ誤差傾向を持
つ。但し、(16)式は、(15)式より1サンプリング時
間古いデータを必要とし、係数はすべて1である。
In the equation (16), the positive phase component removal error is 0.093% at the maximum and the negative phase component extraction error is 1.636% at the maximum in the same system frequency fluctuation width, and has the same error tendency as the equation (15). However, equation (16) requires data one sampling time older than equation (15), and all coefficients are 1.

このように(12)〜(16)式の何れかを用いて逆相成
分を算出し、これを前記(1),(2)式の距離要素並
びに従来技術の組合せリレー要素の逆相成分に適用する
ことで、電力系統の周波数変動の影響を受けにくい距離
継電器を実現することができる。
As described above, the negative phase component is calculated by using any one of the equations (12) to (16), and the negative phase component is calculated as the distance element of the equations (1) and (2) and the negative phase component of the conventional combination relay element. By applying this, it is possible to realize a distance relay that is hardly affected by frequency fluctuations of the power system.

(実施例) 以下、図に沿って本発明の実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、逆相電流成分を用いた距離継電器のリレー
演算処理部の構成を示しており、距離継電器全体の構成
を示した第2図における符号38の部分に相当している。
FIG. 1 shows a configuration of a relay arithmetic processing unit of a distance relay using a negative-phase current component, and corresponds to a portion indicated by reference numeral 38 in FIG. 2 showing the entire configuration of the distance relay.

まず、この継電器全体の構成を第2図を参照しつつ略
述すると、同図において、電力系統からPT(計器用変圧
器),CT(変流器)等の計測装置を用いて得た三相電圧
量及び三相電流量は、距離継電器30内の入力変成器32、
アナログフィルタ34及びA/D変換部36を介してフィルタ
処理され、かつディジタルデータに変換される。そし
て、三相電圧量及び三相電流量のディジタルデータは、
第1図に示す構成のリレー演算処理部38に入力される。
First, the overall configuration of this relay will be briefly described with reference to FIG. 2. In FIG. 2, three relays obtained from a power system using measuring devices such as a PT (instrument transformer) and a CT (current transformer) are shown. The amount of phase voltage and the amount of three-phase current are determined by the input transformer 32 in the distance relay 30,
The data is filtered through an analog filter 34 and an A / D converter 36 and is converted into digital data. Then, the digital data of the three-phase voltage amount and the three-phase current amount is
It is input to the relay operation processing unit 38 having the configuration shown in FIG.

第1図のリレー演算処理部38において、1Aは逆相電圧
成分抽出手段であり、この抽出手段1Aでは各線間電圧に
ついて前記(12)〜(16)式のうちの何れかに相当する
演算を行ない、逆相電圧成分V2を算出すると共に、その
出力は方向要素4に加えられている。また、1Bは逆相電
流成分抽出手段であり、この抽出手段1Bでは三相電流量
を線間電気量として前記(12)〜(16)式のうちの何れ
かの演算を行ない、逆相電流成分I2を算出する。この抽
出手段1Bの出力は距離要素3、方向要素4、事故相判定
要素5及び逆相過電流要素6に加えられている。
In the relay operation processing unit 38 shown in FIG. 1, reference numeral 1A denotes a negative-phase voltage component extraction unit. The extraction unit 1A performs an operation corresponding to any of the above equations (12) to (16) for each line voltage. no line, and calculates an inverse-phase voltage component V 2, and its output is added to the direction element 4. Reference numeral 1B denotes a negative-phase current component extracting means. The extracting means 1B performs any one of the expressions (12) to (16) using the three-phase current amount as a line-to-line electric amount, calculating the component I 2. The output of the extracting means 1B is applied to a distance element 3, a direction element 4, an accident phase determination element 5, and a negative-phase overcurrent element 6.

ここで、方向要素4は、逆相電圧成分及び逆相電流成
分を用いて逆相インピーダンスを算出し、距離要素3の
事故点内外部判定機能を補う機能を有し、事故相判定要
素5は、逆相電流成分の大きさ及び零相電流成分との位
相差を用いて電力系統での欠相時の距離要素3の誤動作
を防止する機能を有し、また、逆相過電流要素6は、電
力系統上の潮流に常時含まれる逆相成分による距離要素
3の誤動作を防止する機能を有するものであるが、本発
明には直接関係しないため、詳述を省略する。
Here, the direction element 4 has a function of calculating the negative-sequence impedance using the negative-sequence voltage component and the negative-phase current component, and supplementing the fault element inside / outside determination function of the distance element 3. Has a function of preventing a malfunction of the distance element 3 at the time of phase loss in the power system by using the magnitude of the negative-phase current component and the phase difference with the zero-phase current component. Has a function of preventing a malfunction of the distance element 3 due to a negative-phase component always included in the power flow on the power system, but is not directly related to the present invention, and thus the detailed description is omitted.

更に、2は零相電流成分算出手段であり、三相電流量
に基づき前記(3)式の演算を行なって零相電流成分I0
を算出し、これを距離要素3及び事故相判定要素5に出
力する。なお、この零相電流成分算出手段2は、電力系
統から零相電流成分が直接入力される場合には省略する
ことができる。
Further, reference numeral 2 denotes a zero-phase current component calculating means, which performs the operation of the above equation (3) based on the three-phase current amount to obtain a zero-phase current component I 0.
Is calculated and output to the distance element 3 and the accident phase determination element 5. The zero-phase current component calculation means 2 can be omitted when the zero-phase current component is directly input from the power system.

距離要素3では、三相電圧量と、零相電流成分算出手
段2からの零相電流成分I0と、逆相電流成分抽出手段1B
からの逆相電流成分I2とに基づき、前記(1)式または
(2)式の演算を行ない、継電器設置点から継電器保護
区間内の事故点までのインピーダンスを算出して継電器
動作範囲の内外部判定を行なう。そして、この距離要素
3の出力は他の方向要素4、事故相判定要素5及び逆相
過電流要素6の出力と共に論理積手段7に加えられ、全
体で距離継電器の動作判定を行うことにより、リレー出
力が生成される。そのリレー出力は、第2図に示す動作
出力処理部40に送られ、この動作出力処理部40からは遮
断器トリップ指令等の継電器30の最終出力が得られるも
のである。
In the distance element 3, the three-phase voltage amounts, the zero-phase current component I 0 from the zero-phase current component calculation means 2, negative sequence current component extracting means 1B
Based on the negative sequence current component I 2 from the expression (1) or (2) it performs the calculation of the expression, of the relay operating range by calculating the impedance from the relay installation point to the fault point in the relay protection segment Perform external judgment. The output of the distance element 3 is applied to the AND means 7 together with the outputs of the other direction element 4, the fault phase determination element 5, and the negative-phase overcurrent element 6, and the operation of the distance relay is determined as a whole. A relay output is generated. The relay output is sent to the operation output processing unit 40 shown in FIG. 2, from which the final output of the relay 30, such as a circuit breaker trip command, is obtained.

(発明の効果) 以上のように本発明によれば、所定の演算式を用いて
逆相電流成分を算出することで電力系統の周波数変動に
よる逆相成分抽出誤差及び正相成分除去誤差を小さくす
ることができ、例えば遠端事故検出用に設置される逆相
距離継電器のごとく、逆相電流成分を積極的に用いる距
離継電器の特性を向上させることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the negative-sequence current component is calculated using a predetermined arithmetic expression, so that the negative-phase component extraction error and the positive-phase component removal error due to the frequency fluctuation of the power system are reduced. The characteristics of a distance relay that positively uses a negative-phase current component, such as a negative-phase distance relay installed for detecting a far-end accident, can be improved.

なお、前記(12)〜(16)式において、三相電力系統
の相順をA→B,B→C,C→A、もしくはA→C,B→A,C→B
のように入れ替えた場合も原理的には前記実施例と同様
であってほぼ同様な効果を得ることができ、何れの場合
も本発明の技術的範囲に属するものである。
In the equations (12) to (16), the phase sequence of the three-phase power system is A → B, B → C, C → A, or A → C, B → A, C → B
In principle, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained, and substantially the same effect can be obtained. In any case, the above-described case is within the technical scope of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例の主要部構成図、第2図は同
じく全体構成図、第3図は距離継電器の動作範囲の説明
図、第4図は正相ベクトル、逆相ベクトルの説明図であ
る。 1A……逆相電圧成分抽出手段 1B……正相電流成分抽出手段 2……零相電流成分算出手段、3……距離要素 4……方向要素、5……事故相判定要素 6……逆相過電流要素、7……論理積手段 30……距離継電器、32……入力変成器 34……アナログフィルタ、36……A/D変換部 38……リレー演算処理部、40……動作出力処理部
FIG. 1 is a block diagram of a main part of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an overall block diagram of the same, FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation range of a distance relay, and FIG. FIG. 1A ... Negative-phase current component extraction means 1B ... Normal-phase current component extraction means 2 ... Zero-phase current component calculation means 3 ... Distance element 4 ... Direction element 5 ... Failure phase determination element 6 ... Reverse Phase overcurrent element, 7 ... AND means 30 ... distance relay, 32 ... input transformer 34 ... analog filter, 36 ... A / D converter 38 ... relay operation processing section, 40 ... operation output Processing unit

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】三相電力系統の電圧量、零相電流成分及び
逆相電流成分を用いてインピーダンスを算出し、このイ
ンピーダンスに基づき保護区間内の一相または二相の不
平衡事故点を特定して継電器動作領域の内外部判定を行
うことにより事故検出出力を発生する距離要素を備えた
距離継電器において、 逆相電流成分I2 nを、 (IAB,IBC,ICAはA,B,C相の線間電気量として表した三相
電流、添字nは最新のサンプリング時刻における値、添
字n−1〜n−3は電力系統の基本周波数の12倍のサン
プリング周波数でサンプリングした場合の1〜3サンプ
リング時刻前の値をそれぞれ示す) により算出することを特徴とする距離継電器。
An impedance is calculated using a voltage amount, a zero-phase current component, and a negative-phase current component of a three-phase power system, and a one-phase or two-phase unbalance fault point in a protection section is identified based on the impedance. In a distance relay having a distance element that generates an accident detection output by performing an inside / outside determination of the relay operation area, the negative-phase current component I 2 n is (I AB , I BC , and I CA are three-phase currents expressed as A, B, and C phase line amounts, the subscript n is the value at the latest sampling time, and the subscripts n-1 to n-3 are power system A distance between 1 and 3 sampling time before sampling at a sampling frequency that is 12 times the fundamental frequency.
【請求項2】三相電力系統の電圧量、零相電流成分及び
逆相電流成分を用いてインピーダンスを算出し、このイ
ンピーダンスに基づき保護区間内の一相または二相の不
平衡事故点を特定して継電器動作領域の内外部判定を行
うことにより事故検出出力を発生する距離要素を備えた
距離継電器において、 逆相電流成分I2 nを、 I2 n=(IAB n+IBC n-2)+(IBC n-2+ICA n-4) (IAB,IBC,ICAはA,B,C相の線間電気量として表した三相
電流、添字nは最新のサンプリング時刻における値、添
字n−2,n−4は電力系統の基本周波数の12倍のサンプ
リング周波数でサンプリングした場合の2サンプリング
時刻前、4サンプリング時刻前の値をそれぞれ示す) により算出することを特徴とする距離継電器。
2. An impedance is calculated using a voltage amount, a zero-phase current component, and a negative-phase current component of a three-phase power system, and a one-phase or two-phase unbalance fault point in a protection section is identified based on the impedance. In a distance relay having a distance element that generates an accident detection output by performing the inside / outside judgment of the relay operation area, the negative-sequence current component I 2 n is calculated as follows: I 2 n = (I AB n + I BC n-2 ) + (I BC n−2 + I CA n−4 ) (I AB , I BC , I CA are three-phase currents expressed as A, B, C phase line quantities, and the subscript n is the latest sampling time The values and subscripts n-2 and n-4 indicate the values two sampling times before and four sampling times before sampling at a sampling frequency 12 times the fundamental frequency of the power system, respectively. Distance relay.
【請求項3】三相電力系統の電圧量、零相電流成分及び
逆相電流成分を用いてインピーダンスを算出し、このイ
ンピーダンスに基づき保護区間内の一相または二相の不
平衡事故点を特定して継電器動作領域の内外部判定を行
うことにより事故検出出力を発生する距離要素を備えた
距離継電器において、 逆相電流成分I2 nを、 (IAB,IBC,ICAはA,B,C相の線間電気量として表した三相
電流、添字nは最新のサンプリング時刻における値、添
字n−1〜n−4は電力系統の基本周波数の12倍のサン
プリング周波数でサンプリングした場合の1〜4サンプ
リング時刻前の値をそれぞれ示す) により算出することを特徴とする距離継電器。
3. An impedance is calculated using a voltage amount, a zero-phase current component, and a negative-phase current component of a three-phase power system, and a one-phase or two-phase unbalance fault point in a protection section is specified based on the impedance. In a distance relay having a distance element that generates an accident detection output by performing an inside / outside determination of the relay operation area, the negative-phase current component I 2 n is (I AB , I BC , and I CA are three-phase currents expressed as A-, B-, and C-phase line-to-line electrical quantities, subscript n is the value at the latest sampling time, and subscripts n-1 to n-4 are power system A distance between 1 and 4 sampling times before sampling at a sampling frequency that is 12 times the fundamental frequency.)
【請求項4】三相電力系統の電圧量、零相電流成分及び
逆相電流成分を用いてインピーダンスを算出し、このイ
ンピーダンスに基づき保護区間内の一相または二相の不
平衡事故点を特定して継電器動作領域の内外部判定を行
うことにより事故検出出力を発生する距離要素を備えた
距離継電器において、 逆相電流成分I2 nを、 (IAB,IBC,ICAはA,B,C相の線間電気量として表した三相
電流、添字nは最新のサンプリング時刻における値、添
字n−2,n−3,n−5は電力系統の基本周波数の12倍のサ
ンプリング周波数でサンプリングした場合の2サンプリ
ング時刻前、3サンプリング時刻前、5サンプリング時
刻前の値をそれぞれ示す) により算出することを特徴とする距離継電器。
4. An impedance is calculated by using a voltage amount, a zero-phase current component, and a negative-phase current component of a three-phase power system, and a one-phase or two-phase unbalance fault point in a protection section is identified based on the impedance. In a distance relay having a distance element that generates an accident detection output by performing an inside / outside determination of the relay operation area, the negative-phase current component I 2 n is (I AB , I BC , and I CA are three-phase currents expressed as A, B, and C phase line quantities, the subscript n is the value at the latest sampling time, and the subscripts n-2, n-3, and n-5 The distance relay is calculated based on two sampling times, three sampling times, and five sampling times before sampling at a sampling frequency that is 12 times the fundamental frequency of the power system.
【請求項5】三相電力系統の電圧量、零相電流成分及び
逆相電流成分を用いてインピーダンスを算出し、このイ
ンピーダンスに基づき保護区間内の一相または二相の不
平衡事故点を特定して継電器動作領域の内外部判定を行
うことにより事故検出出力を発生する距離要素を備えた
距離継電器において、 逆相電流成分I2 nを、 I2 n=(IAB n+IBC n-4−ICA n-2)+(IBC n-2+ICA n-6−IAB n-4) (IAB,IBC,ICAはA,B,C相の線間電気量として表した三相
電流、添字nは最新のサンプリング時刻における値、添
字n−2,n−4,n−6は電力系統の基本周波数の12倍のサ
ンプリング周波数でサンプリングした場合の2サンプリ
ング時刻前、4サンプリング時刻前、6サンプリング時
刻前の値をそれぞれ示す) により算出することを特徴とする距離継電器。
5. An impedance is calculated using a voltage amount, a zero-phase current component, and a negative-phase current component of a three-phase power system, and a one-phase or two-phase unbalance fault point in a protection section is specified based on the impedance. In a distance relay having a distance element that generates an accident detection output by performing the inside / outside judgment of the relay operation area, the negative-sequence current component I 2 n is calculated as follows: I 2 n = (I AB n + I BC n-4 −I CA n−2 ) + (I BC n−2 + I CA n−6 −I AB n−4 ) (I AB , I BC , and I CA are expressed as the inter-line electric quantities of the A, B, and C phases. Three-phase current, suffix n is the value at the latest sampling time, suffixes n-2, n-4, n-6 are two sampling times before and four samplings when sampling at a sampling frequency 12 times the fundamental frequency of the power system The values before and 6 sampling times before, respectively) are calculated.
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