JP3191527B2 - 一相断線常時監視方式 - Google Patents

一相断線常時監視方式

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憲作 炭谷
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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、デイジタル保護継電装
置における電力系統より電流信号をとり込む変流器入力
回路および装置内のアナログ回路の断線を判定する常時
監視方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のデイジタル保護継電装置は図3の
ように構成されている。
【0003】この図3に示すデイジタル保護継電装置に
おいては、電力系統より変流器(MAIN CT)を介
して入力された3相電流Ia,Ib,Icのアナログ量
を夫々補助変流器(Aux CT)、フィルタ(F)サ
ンプルホールド回路(S/H)を経てマルチプレクサ
(MPX)に導き、順次A/D変換器に送りデイジタル
量化して演算処理部(CPU)において保護演算を行い
系統の保護動作を行うようにしている。同時に、CT入
力回路および装置内のアナログ入力回路(アナログ入力
部と略称する)の断線事故を常時監視する方法を備えて
いる。その方法の一つとして対象座標法を利用するもの
があり、零相電流監視あるいは逆相電流監視が行われて
いる。即ち、CTの2次に流れる各相電流をIa,I
b,Icとする時、アナログ入力部の零相電流I0の常
時監視方式にあっては、 3I0=Ia+Ib+Ic>ε(設定値)……(1) が成立し、且つ一定時間継続するならアナログ入力部に
何らかの異常が発生したと判定している。また、アナロ
グ入力部の逆相電流I2の常時監視方式にあっては、3
2=Ia+a2b+aIc>ε(設定値)……(2) が成立し、且つ一定時間継続するなら、アナログ入力部
に何らかの異常が発生したと判定している。
【0004】なお、(1),(2)式のa,a2はベク
トルオペレータである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上式における設定値ε
は、アナログ部の誤差および主変流器1次側定格値によ
って定まる定数である。即ち上記2つの式 3I0=Ia+Ib+Ic>ε……(1) 3I2=Ia+a2Ib+aIc>ε……(2) において、εは主変流器の1次定格電流の20%程度に
選定される。この20%なる値はアナログ誤差や残留分
を考慮した値であり、固定値である。
【0006】例えば、主変流器の定格が2000/5A
の場合には、ε=2000A×20%=400Aとな
る。
【0007】即ち、上記の従来方法にあっては、 (ア)使用する主変流器の変流比が異なる場合には、設
定値εの値を夫々変流器定格に合わせる必要がある。
【0008】(イ)1次定格電流値に基づき設定値εを
決定すると、常時、系統に流れる電流は変化するので、
検出感度が低くなることも生ずる。即ち、上記側によれ
ば、系統に400A以上の負荷電流が流れないと、一相
断線の検出が不可能である。
【0009】本発明は、以上のような課題にかんがみな
されたものであり、負荷電流の値に関係なくCTを含め
たアナログ入力回路の断線事故の判断を可能とする常時
監視方式を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段と作用】電流系統の3相電
流をそれぞれ変流器を介してアナログ入力回路へ入力
し、サンプリングしてデイジタル量に変換した後、演算
処理部に導き該デイジタル量に基づき保護演算を行い系
統を事故から保護するデイジタル保護継電装置における
常時監視方式において、前記デイジタル3相電流に基づ
き零相電流の3倍の3I0と正相電流の3倍の3I1を算
出すると共に、アナログ入力部誤差に相当する正相電流
分オフセットK0および零相/正相設定値K1を設定し、
演算式3I0/(3I1+K0)>K1が所定時間継続して
成立した場合、あるいはアナログ入力部誤差を含めた正
相電流設定値K2および零相/正相設定値K3を設定し、 演算式I1>K2 3I0/3I1>K3 が共に所定時間継続して成立した場合に、アナログ入力
部における1相断線発生と判定する。また前記デイジタ
ル保護継電装置における常時監視方式において、前記デ
イジタル3相電流に基づき逆相電流の3倍の3I1と正
相電流の3倍の3I1を算出すると共に、アナログ入力
部誤差に相当する正相電流分オフセットK4および逆相
/正相設定値K5を設定し、演算式3I2/(3I1
4)>K5が所定時間継続して成立した場合、あるいは
アナログ入力部誤差を含めた正相電流設定値K6および
逆相/正相設定値K7を設定し、 演算式I1>K6 3I2/3I1>K7が所定時間継続して成立した場合に
アナログ入力部における1相断線発生と判定する。
【0011】
【実施例】以下に、零相・正相比較方式および逆相・正
相比較方式に基づく断線検出常時監視方式の原理および
実施例につき説明する。
【0012】(1)零相・正相比較方式 対象座標法によれば、零相電流分I0および正相電流分
1は各相電流Ia,Ib,Icと次の関係にある。
【0013】 3I0=Ia+Ib+Ic 3I1=Ia+aIb+a2Ic ところで、3相平衡負荷Ln給電が行われ、負荷電流I
Lが流れている場合に、該3相系統の電流成分をCTを
介してデイジタル保護継電装置にとり込み、各相電流が
Ia,Ib,Icである時はIa=IL,Ib=a
2L,Ic=aILである。
【0014】従って、入力CT回路に異常がなければ3
0=0,3I1=3ILであり、その比3I0/3I1
0となる。
【0015】若し、一相例えばa相に断線が発生すれ
ば、3I0=−IL,3I1=2ILでありその比3I0
3I1=−1/2となる。
【0016】また、b相断線が発生すれば、3I0=−
2L,3I1=2ILでありその比3I0/3I1=−1
/2・a2となる。
【0017】またc相断線が発生すれば3I0=−a
L,3I1=2ILでありその比3I0/3I1=−1/
2・aとなる。
【0018】以上よりa相を基準として各相の断線時に
おける3I0/3I1を算出してみると、a相断線時には
大きさは−1/2であり、b相の断線時には120゜の
おくれ、c相断線時には120゜の進みベクトルを示
す。従って、3I0/3I1を常時監視すれば、一相断線
を容易に判定することが可能である。
【0019】次に、以上の原理に基づく実施例を演算処
理部の内部処理機能ブロック図の図1(a),(b)
により説明する。図1(a),(b)のE1は零相,正
相演算部、C1,C3は零相/正相比較部、C2は正相比
較部、Tはタイマ部である。
【0020】I0は零相電流、I1は正相電流、K0はア
ナログ入力部誤差に相当する正相分オフセット量、K1
は零相/正相設定値である。
【0021】図3に示されるようにMAIN,CTを介
して各相電流Ia,Ib,Icをデイジタル保護継電装
置へ導入し、各相電流はフィルタ(F)、サンプルホー
ルド回路(S/H)、マルチプレクサ(MPX)(アナ
ログ部)およびA/D変換器によりデイジタル量化され
演算処理部CPUへ入力される。
【0022】演算処理部CPUにおける内部処理機能の
一実施例を図1(a)により説明する。デイジタル量の
3相電流Ia,Ib,Icを零相,正相演算部E1に導
き、零相電流I0の3倍の3I0および正相電流I1の3
倍の3I1を算出する。その演算出力3I0および3I1
を零相/正相比較部C1に送り、先ず、3I0/(3I1
+K0)を演算する。更に、該演算値と設定値K1との比
較、即ち3I0/(3I1+K0)>K1を判定する。この
関係が成立した場合、タイマTを起動させ、タイマセッ
ト時間経過後1相断線検出信号を出力する。
【0023】次に、演算処理部CPUにおける内部処理
機能の他の実施例を図1(b)により説明する。前記実
施例と同様に3相電流Ia,Ib,Icを零相,正相演
算部E1に導き、零相電流I0の3倍の3I0および正相
電流I1の3倍の3I1を算出する。演算出力3I1を正
相比較部C2へ送り、その1/3の正相電流I1を設定値
2と比較、即ちI1>K2の判定を行う。なお、K2はア
ナログ入力部における誤差を含めた正相分電流の設定値
である。他方、前記演算出力3I0および3I1を零相/
正相比較部C3へ送り、3I0/3I1を演算し、該演算
値と零相/正相設定値K3との比較、即ち3I0/3I1
3を判定する。前記、比較判定I1>K2および3I0
3I1>K3が共に成立する場合に限り、AND回路より
の出力がタイマTを起動させ、タイマセット時間経過後
1相断線検出信号を出力する。次に、逆相・正相比較方
式について述べる。
【0024】(2)逆相・正相比較方式 対象座標法によれば、逆相電流分I2および正相電流分
1は各相電流Ia,Ib,Icと次の関係にある。
【0025】 3I2=Ia+a2Ib+aIc 3I1=Ia+aIb+a2Ic ところで、3相平衡負荷Lに給電が行われ、負荷電流I
Lが流れている場合に、その電流成分をCTを介してデ
イジタル保護継電装置にとり込み、各相電流がIa,I
b,Icである時Ia=IL,Ib=a2L,Ic=a
Lの関係がある。従って、保護継電装置へのCT入力
回路に異常がなければ3I2=0,3I1=3ILであ
り、その比は3I2/3I1=0となる。若し一相、例え
ばa相に断線が発生すれば3I2=−IL,3I1=2IL
であり従って3I2/3I1=−1/2となる。
【0026】また、b相に断線が発生すれば3I2=−
aIL,3I1=2ILであり、従って3I2/3I1=−
1/2・aとなる。
【0027】また、c相に断線が発生すれば3I2=−
2L,3I1=2ILであり従って3I2/3I1=−1
/2・a2となる。
【0028】以上よりa相を基準として各相の断線時に
おける3I0/3I1を算出してみると、a相断線時には
大きさは−1/2であり、b相断線時には120゜の進
み、c相断線時には120゜のおくれベクトルを示すこ
ととなる。
【0029】従って、3I2/3I1を常時監視すれば、
一相断線の発生を容易に判定がすることができる。次
に、以上の原理に基づく実施例を演算処理部の内部処理
機能ブロック図の図2(a),(b)により説明する。
図1(a),(b)と同じ記号は同一または同等のもの
を示し、図2(a)のE2は逆相,正相演算部、C4,C
6は逆相/正相比較部、C5は正相比較部である。K4
アナログ入力部誤差に相当した正相分オフセット量、K
5は逆相/正相設定値である。図3に示されるように、
デイジタル量化された3相電流Ia,Ib,Icを逆
相、正相演算部E2に導き、逆相電流I2の3倍の3I2
および正相電流I1の3倍の3I1を算出する。その演算
出力3I2および3I1を逆相/正相比較部C4へ送り、
3I2/(3I1+K4)を演算する。
【0030】該演算値と逆相/正相設定値K5との比較
即ち3I2/3I1+K4>K5を判定する。この関係が成
立した場合、タイマTを起動させ、タイマセット時間経
過後1相断線検出信号を出力する。
【0031】次に、他の実施例を図2(b)により説明
する。3相電流Ia,Ib,Icを逆相・正相演算部E
2に導き逆相電流I2の3倍3I2および正相電流I1の3
倍の3I1を算出する。演算出力3I1を正相比較部C5
へ送り、その1/3の正相電流I1を正相分設定値K6
比較、即ちI1>K6の判定を行う。なお、K6はアナロ
グ入力部誤差を含めた正相分電流の設定値である。
【0032】他方、前記演算出力3I2および3I1を逆
相/正相比較部C6へ送り、3I2/3I1>を演算し、
該演算値と逆相/正相設定値K7との比較、即ち3I2
1>K7を判定する。前記比較判定I1>K6および3I
2/3I1>K7が共に成立する場合に限り、AND回路
よりの出力がタイマTを起動させ、タイマセット時間経
過後1相断線検出信号を出力する。
【0033】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明は、デイジタル
保護継電装置における1相断線時に零相電流の3倍と正
相電流の3倍の比あるいは逆相電源の3倍と正相電流の
比が負荷電流に無関係に定数を示すという原理に基づい
ているので、負荷変動に原因する検出感度の変化や、変
流器のちがいによる設定値の変更を必要としない。また
変流器を含めたアナログ入力部の誤差も考慮してあるの
で、精度よく1相断線を検出するという優れた効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の演算処理部の処理機能図 (A)零相・正相比較方式の一実施例 (B)零相・正相比較方式の他の実施例
【図2】本発明の他の実施例の演算処理部の処理機能図 (A)逆相・正相比較方式の一実施例 (B)逆相・正相比較方式の他の実施例
【図3】従来のデイジタル保護継電装置の構成図
【符号の説明】
1…零相,正相演算部 E2…逆相,正相演算部 C1,C3…零相/正相比較部 C2,C5…正相比較部 C4,C6…逆相/正相比較部 K0,K4…アナログ入力部誤差に相当した正相分オフセ
ット量 K1,K3…零相/正相設定値 K5,K7…逆相/正相設定値 K2,K6…アナログ入力部における誤差を含めた正相電
流設定値 T…タイマ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 3/05

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統の3相電流をそれぞれ変流器を
    介してアナログ入力回路へ入力しサンプリングしてデイ
    ジタル量に変換した後演算処理部に導き該デイジタル量
    に基づき保護演算を行い系統を事故から保護するデイジ
    タル保護継電装置における常時監視方式において、 前記デイジタル3相電流に基づき零相電流の3倍3I0
    と正相電流の3倍3I1を算出すると共にアナログ入力
    部誤差に相当する正相電流分オフセットK0および零相
    /正相設定値K1を設定し、下記の演算式 3I0/(3I1+K0)>K1 が成立し所定の設定時間継続する時アナログ入力部にお
    ける1相断線発生と判定することを特徴とした1相断線
    常時監視方式。
  2. 【請求項2】 電力系統の3相電流をそれぞれ変流器を
    介してアナログ入力回路へ入力しサンプリングしてデイ
    ジタル量に変換した後演算処理部に導き該デイジタル量
    に基づき保護演算を行い系統を事故から保護するデイジ
    タル保護継電装置における常時監視方式において、 前記デイジタル3相電流に基づき零相電流の3倍3I0
    と正相電流の3倍3I1を算出すると共にアナログ入力
    部誤差を含めた正相電流設定値K2および零相/正相設
    定値K3を設定し、下記の演算式 I1>K2 3I0/3I1>K3 が共に成立し、所定の設定時間継続する時アナログ入力
    部における1相断線発生と判定することを特徴とした1
    相断線常時監視方式。
  3. 【請求項3】 電力系統の3相電流をそれぞれ変換器を
    介してアナログ入力回路へ入力しサンプリングしてデイ
    ジタル量に変換した後演算処理部に導き該デイジタル量
    に基づき保護演算を行い系統を事故から保護するデイジ
    タル保護継電装置における常時監視方式において、 前記デイジタル3相電流に基づき逆相電流の3倍3I2
    と正相電流の3倍3Iを算出すると共にアナログ入力
    部誤差に相当する正相電流オフセットKおよび逆相/
    正相設定値K5を設定し、下記の演算式 3I2/(3I1+K4)>K5 が成立し所定の設定時間継続する時アナログ入力部にお
    ける1相断線発生と判定することを特徴とした1相断線
    常時監視方式。
  4. 【請求項4】 電力系統の3相電流をそれぞれ変流器を
    介してアナログ入力回路へ入力しサンプリングしてデイ
    ジタル量に変換した後演算処理部に導き該デイジタル量
    に基づき保護演算を行い系統を事故から保護するデイジ
    タル保護継電装置における常時監視方式において、 前記デイジタル3相電流に基づき逆相電流の3倍3I2
    と正相電流の3倍3I1を算出すると共にアナログ入力
    部誤差を含めた正相電流設定値K6および逆相/正相設
    定値K7を設定し、下記の演算式 I1>K6 3I2/3I1>K7 が共に成立し、所定の設定時間継続する時アナログ入力
    部における1相断線発生と判定することを特徴とした1
    相断線常時監視方式。
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