JP3278561B2 - 並行送電線路の事故回線選択方法 - Google Patents

並行送電線路の事故回線選択方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電力系統の送電線の
保護リレー方式に関し、特に、並行送電線路における事
故回線の選択を行うための、事故回線選択方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】電力系統の送電線の保護リレー方式に関
しては、従来から、並行送電線路における事故回線選択
手段として、例えば文献例「保護継電システム」電気書
院、昭和49年2月25日、第54頁〜第55頁に示さ
れるように、1号線と2号線の電流信号と自電気所の電
圧信号を用いた電力平衡方式などが既に知られている。
【0003】この電力平衡方式では、事故電流の大小
と、その方向を判定して事故回線を選択遮断させようと
するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術の方式によれば、送電線路における線路定数を
一様分布とし、また、他の送電線回線からの電磁誘導を
考慮しない方法などが用いられている。
【0005】そのため特に、並行する回線数が3あるい
はそれ以上となり、さらにぞれぞれの線路インピーダン
スが異なる回線での判定には、誤差を伴い、あるいは、
誤判定を生じるおそれがあった。そこで、本発明では、
上記の従来技術における問題点を解消し、多回線並行送
電線路においても事故回線選択性能を向上し、確実化す
ることの可能な並行送電線路における事故回線の回線選
択方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、2つの電気所
間で送電を行うための、その両端が互いに各電気所に於
て同電位となるように接続された3個以上の並行送電線
の内のどの送電線に事故が発生したかを検出するための
並行送電線路の事故回線選択方法であって、1つの電気
所から距離xの位置に事故が発生したと仮定した送電線
と他の1つの送電線から構成されるループに沿って一周
したときの、前記事故位置から出発しての前記自己イン
ピーダンス及び相互インピーダンスと前記送電線から検
出した検出電流とを用いて算出した電位降下の和が、0
となるような前記距離xを算出し、かかる距離xの算出
を、残りの他の送電線との間でも行い、かくして得た送
電線間の全組合せで得た組合せ分の距離xの平均値の位
置が前記事故発生を仮定した送電線上にあるとき、当該
送電線の当該位置に事故が発生したと判定することを特
徴とする並行送電線路の事故回線選択方法を開示する。
【0007】更に本発明は、2つの電気所間で送電を行
うための、その両端が互いに各電気所に於て同電位とな
るように接続された3個以上の並行送電線の内のどの送
電線に事故が発生したかを検出するための並行送電線路
の回線選択方法であって、1つの電気所から距離xの位
置に事故が発生したと仮定した送電線のための事故発生
位置計算のための相手となる1つの送電線を順次指定し
て、かかる自己発生と仮定した送電線とこの指定相手と
なる1つの送電線との間で、両送電線から構成されるル
ープに沿って一周したときの、前記事故位置から出発し
て前記自己インピーダンス及び相互インピーダンスと前
記送電線から検出した検出電流とを用いて算出した電位
降下の和が、0となるような前記距離xの算出及び位置
xが前記事故発生を仮定した送電線上にあるとの当該送
電線の当該位置に事故が発生したと判定し、この事故発
生の判定であればそれ以降の他の送電線を指定しての同
様の算出及び判定を行わず、事故発生の判定ができなか
ったときには相手となる1つの他の送電線を指定して、
同様の算出及び判定を行うものとしたことを特徴とする
並行送電線路の事故回線選択方法を開示する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【0009】図1には、本発明の実施の一形態である回
路選択リレーを含む電力系統の送電線が示されている。
【0010】この図において、まず、回路選択リレーに
よる保護の対象である保護対象送電線1L、2Lが示さ
れており、さらに、図中の符号10は電源を、符号11
は変圧器を、符号20は複数の送電線路の中から故障線
路を選択するためのリレーを、そして、符号30は負荷
を示している。また、図中において、送電線1Lは1号
線、そして、送電線2Lは2号線である。さらに、図中
の符号xは、電気所Aと電気所Bとの間の全区間長を1
とした場合の、電気所Aから前記事故点までの距離を表
している。
【0011】ここで、上記の1号線1L及び2号線2L
のインピーダンスを、それぞれ、 Z11:1号線1Lの自己インピーダンス、 Z22:2号線2Lの自己インピーダンス、 Z12:1号線1Lと2号線2Lとの間の相互インピー
ダンス、 とする。なお、これらのインピーダンスは、単位長さ当
たりの値とする。
【0012】また、図中において、符号CT1は上記1
号線1Lの通過電流を計測するために用いられる変流器
であり、符号CT2は上記2号線2Lの通過電流を計測
するために用いられる変流器であり、これらの出力は上
記リレー20に導かれている。さらに、符号12は変圧
器の中性点接地インピーダンスZNを示している。
【0013】かかる図1の回路構成において、各送電線
は非接地の零相回路を表しているものとする。系統に事
故がなければ、負荷30の有無にかかわらず、変流器C
T1、CT2を用いて検出される零相電流I1A、I2
A等はすべて0である。事故が発生すると、これら零相
電流は0ではなくなるから、そのことを検出することで
事故発生を知ることができる。また地絡の場合は、零相
電圧が大きくなることからも検出できる。一方、相間で
の短絡の場合は、線間電圧の低下や、各相電流の急変な
どでも事故発生を検出できる。これらは図示は省略した
が、従来からの公知の技術を用いればよい。
【0014】上記のようにして事故発生が検出される
と、その事故がどの回線のどの位置かを正確に特定する
のが本発明の課題である。そこで今かりに、図1の送電
線1Lの、電気所A空の距離xの点Fで事故が発生した
とする。このとき、負荷30の方へ流れる電流の零相成
分は0であるから、送電線2Lの零相電流I2Aがその
まま電気所Bを通過して送電線1Lの方へ流れ込み、こ
れと電気所Aから送電線1Lへ流れ込んだ零相電流I1
Aとがともに事故点Fへ流入する。従って、電気所Aと
電気所Bとの間における並行送電線1Lと2Lの閉ルー
プにおけるキルヒホッフの第二法則に従い、下記の式
(数1)が成り立つ。
【数1】 これを整理して事故点までの距離xを算出すると、
【数2】 となる。
【0015】上記の(数2)から明らかなように、事故
点Fを判断する情報となるxは、送電線1Lと2Lの自
己インピーダンスZ11、Z22、及び、相互インピー
ダンスZ12に依存することが判る。そして、回線選択
リレー20においては、上記(数2)の、各線路間の電
磁誘導を考慮した演算式から距離xを求め、これが0〜
1の間にあるか否かを判定することにより、確実に事故
回線の選択とその位置の特定を行うことができる。ま
た、送電線2Lについても(数2)と同様な式((数
2)で添え字1と2を入れ換えた式)から事故点の有無
とその位置の特定を行うことができる。
【0016】また、上記図1に示すような単なる並行2
回線においては、送電線1Lと2Lを流れる事故電流の
分布は、線路定数Z11、Z22そしてZ12のみによ
って定まることから、他回路との相互誘導作用は、上記
のxの測定に致命的な問題はない。しかしながら、上記
の図1においてさらに回線が増加し、例えば、図2に示
すように3回線になった場合のように、他回路との相互
誘導作用が存在する場合には、これら線路定数の影響が
無視できなくなる。
【0017】なお、この図2における符号は、上記図1
と同じ符号は同じ構成要素を示しており、さらに、この
図に示す例では、符号3Lは送電線である3号線を、ま
た、電流信号もI1A、I2A、I3Aのように送電線
番号を添字に示している。もちろんこれらの電流信号
は、各送電線の零相電流とする。また、この図2におい
て、送電線1L、2L、3Lの自己インピーダンスを、
各々、Z11、Z22、Z33、送電線1Lと2Lとの
間の相互インピーダンスをZ12、送電線2Lと3Lと
の間の相互インピーダンスをZ23、そして、送電線1
Lと3Lとの間の相互インピーダンスをZ13とおく。
【0018】そこで、この図2において、いま事故発生
が図1の場合と同様にして検出されたとする。そこでか
りに送電線1Lの電気所Aからの距離xの点Fに事故が
発生したとする。このとき送電線2L、3Lの零相電流
I2A、I3Aはすべて送電線1Lへ流れ込み、これら
と送電線1Lの零相電流I1Aがすべて事故点Fへ流入
する。そこで電気所Aから電気所Bまでの区間を1と
し、電気所Aから事故点Fまでの距離xを、送電線1L
と2Lの閉ループにて、キルヒホッフの第二法則から算
出すると、これは以下の(数3)で示される。
【数3】 同じく、送電線1Lと3Lの閉ループから同様にしてx
を算出すると、以下の(数4)で示される。
【数4】 これら(数3)及び(数4)は、共に、各送電線の通過
電流と各々の線路定数に依存しているので、多回線並行
送電線における回線選択リレー20においては、上記
(数3)あるいは(数4)の様に、各線路間の電磁誘導
を考慮した演算式から求めた距離xが0〜1の間にある
か否かを判定することにより、確実に事故回線の選択と
その位置の特定を行うことができる。送電線2L、3L
についても同様である。
【0019】また、上記の(数3)または(数4)のい
ずれか単独でも上記のxの値を求めることが可能である
が、両式によってそれぞれxの値を算出して平均化する
か、あるいは、どちらかのxが0〜1の範囲に入ってい
るか否かを判断するなど、複数の式の演算結果をもとに
総合的に判断して事故回線を選択するようにすることに
より、より信頼性の高い回線選択リレーを実現すること
が出来る。
【0020】さらに、並行回線が4回線、あるいは、そ
れ以上になっても、上記(数3)及び(数4)と同様の
考え方によって、さらに多くのxの演算式が得られるの
で、これらを全て、あるいは、通過電流の比較的大きい
線路との組合せについて回線選択の判定に用いてもよ
い。
【0021】図3は、上記の本発明になる回路選択リレ
ー20を、例えばディジタルコンピュータを用いて構成
した場合の演算フローの概略を示したものであり、そこ
で使用されている記号については、上記の図1及び図
2、さらには、上記(数1)〜(数4)におけると同一
のものは、既に上記に説明した内容と同様、同一の作用
をなすものである。
【0022】すなわち、この図3のフローチャートにお
いては、まず、整定定数である線路定数の設定値(Z1
1、Z22、Z33、Z12、Z13、Z23等。ただ
し、単位長さ当たりの値)を記憶する(ステップS5
1)。なお、この時、これらのデータは、ディジタルコ
ンピュータを構成するメモリ等に記憶すればよい。次
に、各線路の零相電流を検出する変流器CT1、CT2
等からの電流信号データ(I1A、I2A、I3A)を
入力する(ステップS52)。なお、この入力は、例え
ばディジタルコンピュータを構成する入出力回路部分を
介して自動的に行われることとなる。そこで、ディジタ
ルコンピュータは、例えばその中央処理部において、任
意の閉ループでの事故点の位置xを演算する(ステップ
S53)。この場合、例えば、上記の図1に示した回線
においては、閉ループは送電線1Lと2Lとにより一義
的に決まるが、一方、例えば図2の回線では、送電線1
Lと2Lとの組合せ(1L・2L)、送電線1Lと3L
との組合せ(1L・3L)、そして、送電線2Lと3L
との組合せ(1L・2L)が可能になる。
【0023】この選択の方法は、図3では簡略化してい
るが、詳しく述べると次のようである。すなわち、送電
線L1に事故があり、その事故点の位置がx1としたと
きは、送電線1Lと2L及び送電線1Lと3Lの2つの
組合せから(数3)(数4)によりx1を求める。同様
に、送電線2Lに事故があり、その事故点の位置がx2
としたときは、送電線2Lと1L及び送電線2Lと3L
の2つの組合せから(数3)(数4)と同様な式を用い
てx2を求め、さらに送電線3Lに事故があり、その事
故点の位置がx3としたときは、送電線3Lと1L及び
送電線3Lと2Lの2つの組合せから(数3)(数4)
と同様な式を用いてx3を求める。そしてこれらx1、
x2、x3が0〜1の間にあるか否かを調べる(ステッ
プS54)。もし事故点が送電線L1上にあれば、
【数5】0<x1<1 でかつx2、x3は0〜1の間にはないので、この条件
が成立したときは事故点は送電線L1上の位置x1にあ
ると判定し、もし(数5)がx2のみにより満たされて
いるときは事故点は送電線L2上の位置x2に、またx
3のみにより満たされているときは送電線L3上の位置
x3に事故点があるものと判定し、その送電線へ遮断指
令を発生する(ステップS55)。
【0024】なお、この実施の形態の説明では、いわゆ
る、コンピュータ(計算機)を利用して事故回路を特定
するものについて述べたが、本発明は、かかる実施の形
態のみに限定されることなく、例えば、上記の処理を専
用の論理回路により行うようにすることも可能である。
【0025】また、以上の説明では、各送電線から検出
される電流は零相電流としたが、短絡事故の場合は事故
電流は負荷電流に比べて非常に大きい。従ってこのとき
は図1、図2などを三相交流の1つの相の回路、たとえ
ばA相とし、各電流もA相電流とすることで近似的に短
絡事故を上記の方法で検出することができる。従って同
様な検出を全ての相について行えば、系統の事故検出を
確実に行える。
【0026】
【発明の効果】以上の詳細な説明からも明らかなよう
に、本発明による並行送電線路における事故回線の回線
選択リレー及びその回線選択方法によれば、2以上の回
線並列線路、特に、3以上の多回線並列線路における事
故回線の選択性能を向上し、正確でかつ確実化すること
が可能となり、また、複数の選択情報が得られるのでそ
の信頼性が高められ、さらには、線路定数と線路電流に
着目した判定方式であることにり、電圧信号を使用する
こともなく、経済的にも有利であるという、技術的にも
非常に優れた種々の効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一の実施の形態である回線選択リレー
を利用した電力系統の送電線全体の回路図である。
【図2】本発明の他のの実施の形態である3回線並行回
線における回線選択リレーの動作を説明するための説明
図である。
【図3】上記本発明の回線選択リレーによる並行送電線
路における事故回線の回線選択方法の処理の一例を示す
フロー図である。
【符号の説明】
1L、2L、3L 送電線 CT1、CT2 変流器 10 電源 11 変圧器 20 回線選択リレー 30 負荷
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−32516(JP,A) 特開 昭60−39571(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 3/36 G01R 31/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの電気所間で送電を行うための、そ
    の両端が互いに各電気所に於て同電位となるように接続
    された3個以上の並行送電線の内のどの送電線に事故が
    発生したかを検出するための並行送電線路の事故回線選
    択方法であって、 1つの電気所から距離xの位置に事故が発生したと仮定
    した送電線と他の1つの送電線から構成されるループに
    沿って一周したときの、前記事故位置から出発しての前
    記自己インピーダンス及び相互インピーダンスと前記送
    電線から検出した検出電流とを用いて算出した電位降下
    の和が、0となるような前記距離xを算出し、かかる距
    離xの算出を、残りの他の送電線との間でも行い、かく
    して得た送電線間の全組合せで得た組合せ分の距離xの
    平均値の位置が前記事故発生を仮定した送電線上にある
    とき、当該送電線の当該位置に事故が発生したと判定す
    ることを特徴とする並行送電線路の事故回線選択方法。
  2. 【請求項2】 2つの電気所間で送電を行うための、そ
    の両端が互いに各電気所に於て同電位となるように接続
    された3個以上の並行送電線の内のどの送電線に事故が
    発生したかを検出するための並行送電線路の回線選択方
    法であって、1つの電気所から距離xの位置に事故が発
    生したと仮定した送電線のための事故発生位置計算のた
    めの相手となる1つの送電線を順次指定して、かかる自
    己発生と仮定した送電線とこの指定相手となる1つの送
    電線との間で、両送電線から構成されるループに沿って
    一周したときの、前記事故位置から出発して前記自己イ
    ンピーダンス及び相互インピーダンスと前記送電線から
    検出した検出電流とを用いて算出した電位降下の和が、
    0となるような前記距離xの算出及び位置xが前記事故
    発生を仮定した送電線上にあるとの当該送電線の当該位
    置に事故が発生したと判定し、この事故発生の判定であ
    ればそれ以降の他の送電線を指定しての同様の算出及び
    判定を行わず、事故発生の判定ができなかったときには
    相手となる1つの他の送電線を指定して、同様の算出及
    び判定を行うものとしたことを特徴とする並行送電線路
    の事故回線選択方法。
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