JP3403752B2 - 単独運転検出装置 - Google Patents
単独運転検出装置Info
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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、環線系統への逆潮流有
りコージェネレーション（ＣＧＳ）連系におけるＣＧＳ
需要家が電力系統と切離され単独系となったことを検出
する単独運転検出装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】環線系統は、例えば、図９に示すよう
に、それぞれ線路Ｚ 1 ，Ｚ 2 ，Ｚ 3 ，Ｚ 4 が、系統電源ＰＯ
側遮断器Ｍ 01 −需要家Ａ側遮断器Ａ 01 間、需要家Ａ側遮
断器Ａ 02 −需要家Ｂ側遮断器Ｂ 01 間、需要家Ｂ側遮断器
Ｂ 02 −需要家Ｃ側遮断器Ｃ 01 間、及び需要家Ｃ側遮断器
Ｃ 02 −系統電源ＰＯ側遮断器Ｍ 02 間を接続した構成とな
っている。環線系統への逆潮流有りコージェネレーショ
ン連系は、このような環線系統の、例えば、需要家Ｂ側
の母線にＣＧＳの交流発電機ＡＧが環線系統への逆潮流
有りの条件で連係されている。図８は環線系統への逆潮
流有りコージェネレーション連系におけるガイドライン
に規定されている保護リレーを示す。 【０００３】図８において、ＢUSBは環線系統（図９）
の線路Ｚ2，Ｚ3が夫々遮断器Ｂ 01 ，Ｂ 02 を介して接続さ
れているＣＧＳ需要家Ｂの母線、Ｔ R は需要家母線ＢUSB
に遮断器Ｂ 03 を介して接続されている需要家受電変圧
器、ＳＬは変圧器ＴRの２次側に遮断器ＣＢ1を介して連
系される需要家配電線、ＡＧは配電線ＳＬに遮断器ＣＢ
2を介して接続されたＣＧＳにおける交流発電機、Ｌ1，
Ｌ2は配電線ＳＬに遮断器ＣＢ3，ＣＢ4を介して接続さ
れた構内負荷。 【０００４】１は、遮断器Ｂ01，Ｂ02及びＢ03の電流を
検出する各変流器ＣＴ及び図示省略の電圧変成器からの
電流，電圧信号が入力するディジタルループ保護リレー
で、線路Ｚ2，Ｚ3の保護リレーＰＷＲ1，ＰＷＲ2及び母
線ＢUSBの保護リレーＢＰＲから構成されている。 【０００５】２は、母線Ｂ USB に接続された電圧変成器
ＰＴからの電圧信号が入力する逆潮流有りＣＧＳ逆流時
に必要となる保護リレーで、不足電圧リレーＵＶＲ、過
電圧リレーＯＶＲ、不足周波数検出リレーＵＦＲ、過周
波数検出リレーＯＦＲ及び地絡過電圧リレーＯＶＧＲか
ら構成されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかして、保護リレー
２はＣＧＳの交流発電機ＡＧ単独運転時に動作し遮断器
Ｂ 03 をトリップさせ連系を遮断させる。ＣＧＳの交流発
電機ＡＧが単独運転となる事例としては、図９〜図１２
に示すケースが考えられる。 【０００７】図９（ａ）は、ループ系統内線路Ｚ 2 に事
故が発生した場合に、主保護リレートリップにより遮断
器Ａ 02 とＢ 01 に指令を出し、遮断器Ａ 02 の遮断器を正常
にトリップさせ、遮断器Ｂ 01 は遮断器不応動（ＣＢＦ）
により、遮断器Ｂ 02 をトリップさせて、交流発電機ＡＧ
単独運転となるケースを示す。図９（ｂ）は、ループ系
統内線路Ｚ 2 に事故が発生した場合に、端末装置が不良
の場合（遮断器Ｂ 01 とＢ 02 をトリップできない不良）
は、遮断器Ａ 02 とＣ 01 をトリップさせて交流発電機ＡＧ
単独運転となるケースを示す。図１０（ａ）は、の遮断
器Ｂ 02 開によるループ開放中に線路Ｚ 1 に事故が発生す
ると、主保護リレー動作によりの遮断器Ｍ 01 、Ａ 01 をト
リップさせて、交流発電機ＡＧ単独運転となるケースを
示す。図１０（ｂ）は同様なケースで、後備保護リレー
の動作によりの遮断器Ｍ 01 、Ａ 01 をトリップさせて、交
流発電機ＡＧ単独運転となるケースを示す。 【０００８】図１１（ａ）は、系統電源ＰＯ側の事故発
生により、バンク停電となり交流発電機ＡＧ単独運転と
なるケースを示す。図１１（ｂ）は、他送電線路Ｚ 5 の
事故時にの遮断器Ｍ０ 3 のトリップ失敗により、バンク
停電となり交流発電機ＡＧ単独運転となるケースを示
す。 【０００９】従来、単独運転の検出には、上記保護リレ
ー２のように、ＣＧＳガイドラインで規定されている周
波数検出方式及び事故継続検出方式の保護リレーを使用
している。ＣＧＳガイドラインには保護リレーの検出性
能について、図１３に示すように、事故継続検出方式は
系統内事故残り状態の検出可であることが、周波数検出
方式は系統内事故無し状態での電力不平衡検出可である
ことが規定されている。しかし、周波数検出方式及び事
故継続検出方式の保護リレーを使用した場合、図１３に
示すように、系統内事故無し状態で系統電力が平衡して
いる場合、事故無しで周波数の変動もないので周波数検
出方式及び事故継続検出方式では、単独運転の検出は不
可となる。即ち、ＣＧＳガイドラインに規定されている
周波数検出方式及び事故継続検出方式の保護リレーを使
用すると、単独運転状態となる多くの場合、例えば図９
（ａ），（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ａ），（ｂ）
の場合の単独運転を検出することが可能である。しかし
単独運転となったＣＧＳ側と系統側との間に電力の授受
がなく電力平衡しているとき、例えば図１０（ａ）、図
１２の場合、単独運転検出性能が低く検出不可となる欠
点があった。 【００１０】本発明は、従来のこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、ルー
プ開放中の主保護リレー動作、人為的な誤開放によって
単独になるケースにおいて、電力平衡の場合でもコージ
ェネレーション需要家の単独運転を高感度に確実に検出
することができる単独運転検出装置を提供することにあ
る。 【００１１】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における単独運転検出装置は、環線系統への
逆潮流有りコージェネレーション連系システムにおい
て、コージェネレーション需要家端末に、光ファイバー
を介して電源変電所の第１，第２母線電圧信号を入力す
る回線制御部・多重分離部と、需要家の第３母線電圧信
号を入力する１系又は２系の単独運転処理部を設け、単
独運転処理部は、第１及び第２の母線電圧信号が入力す
る第１及び第２の不足電圧リレーが３相動作したとき夫
々需要家の母線電圧信号が入力する第３の不足電圧リレ
ーが不動作であることを条件に夫々動作確認用タイマー
を介して第１及び第２の母線停止を検出する第１及び第
２の母線停止検出回路と、第１及び需要家の母線電圧信
号が入力する検出ゾーンを異にする第１及び第２の位相
差検出リレーが動作したとき第１，第３の不足電圧リレ
ー及び第１，第３の地絡過電圧リレーが不動作であるこ
とを条件に夫々動作確認用タイマーを介して出力する第
１及び第２の位相差検出回路と、第２及び需要家の母線
電圧信号が入力する検出ゾーンを異にする第３及び第４
の位相差検出リレーが動作したとき第２，第３の不足電
圧リレー及び第２，第３の地絡過電圧リレーが不動作で
あることを条件に夫々動作確認用タイマーを介して出力
する第３及び第４の位相差検出回路と、第１の母線停止
回路信号と第１及び第２の位相差検出回路信号の論理和
信号と第２の母線停止回路信号と第３及び第４の位相差
検出信号の論理和信号との論理積で単独運転検出信号を
出力する回路からなるものである。 【００１２】 【作用】回線制御部・多重分離部は光ファイバーを介し
て送られてくる電源変電所の第１及び第２の母線電圧信
号を１系又は２系の単独運転処理部に入力する。 【００１３】単独運転処理部には、第１及び第２の母線
電圧信号と自端末で検出した需要家の母線電圧を入力す
る。 【００１４】単独運転処理部の検出ゾーンを異にする第
１，第３及び第２，第４の位相差検出リレーは夫々徐々
に変化する位相差と急激に変化する位相差を検出する。
また夫々動作確認用タイマーは誤検出出力が出るのを防
げる。 【００１５】第１，第２の不足電圧リレーが３相動作す
れば第１，第２の母線停止がわかる。 【００１６】コージェネレーション需要家が単独系とな
るのは電力側の両系統が共に母線停止ないし周波数変化
したときであるので、第１の母線停止検出回路ないし第
１，第２の位相差検出回路の出力と第１の母線停止検出
回路ないし第３，第４の位相差検出回路の出力の論理積
によって単独運転が検出できる。 【００１７】 【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１，図２に全体システム構成を、図３に単独運転検出
装置の方式概要を示す。なお、図２は、図１中のＭＳ、
ＳＳ，ＲＳ 1 、ＲＳ 2 ，ＲＳＸを詳細に記載したものであ
る（ただし、図１中のＲＳ 3 は省略）。また、図１，図
２において、従来図８に示したものと同一構成部分は、
同一符号を付してその重複する説明を省略する。 【００１８】図１〜図３において、ＲＳＸは単独運転検
出装置、１０1，１０2は中央継電装置１系，２系、Ｍ
Ｓ，ＳＳは中央通信装置１系，２系、ＲＳ1〜ＲＳ3は需
要家端末装置で、各装置ないし端末間は光ファイバーケ
ーブル（光伝送路）ＯＦで接続されている。なお、図２
は需要家端末ＲＳ3が省略されている。 【００１９】中央通信装置ＭＳ及びＳＳは、多重分離部
・回線制御部１５を有し、中央継電装置１０1及び１
０2、需要家端末装置ＲＳ1〜ＲＳ3のデータの多重分離
機能とループ状光伝送路上の回線制御を行う。 【００２０】需要家端末装置ＲＳ1〜ＲＳ3は、データ変
換処理部１６と多重分離部・回線制御部１７とを有す
る。データ変換処理部１６は需要家の電流情報、機器情
報（遮断器ＣＢ，断路器ＬＳ等）を収集して送信する機
能と、転送トリップ信号を受信し需要家の遮断器をトリ
ップさせる機能を持つ。また、回線制御部・多重分離部
１７はループ状光伝送路上の回線の制御・多重分離を行
う機能を有する。 【００２１】中央継電装置１０1及び１０2は電源ＰＯの
変電所に設置されており、変成器ＰＴa及びＰＴbで検出
した電源変電所＃１及び＃２母線ＢUS1及びＢUS2電圧ａ
及びｂが入力する電源端末部１１と中央演算部１２とか
らなる。 【００２２】電源端末部１１は、電源変電所の電圧情
報，電流情報，機器情報（ＣＢ，ＬＳ等）を収集して送
信する機能と転送トリップ信号を受信して、電源変電所
の遮断器をトリップさせる機能を有する。中央演算部１
２は主検出リレー演算部１３と事故検出リレー部１４と
の演算を行う。 【００２３】主検出リレー演算部１３は端末装置、電源
端末部から送信される情報を受信する機能と変電所の電
圧情報を収集し、両情報から各線路Ｚ1〜Ｚ4線路保護リ
レー処理及びＢUSA，ＢUSB，ＢUSCの母線保護リレー処
理を行う機能と転送トリップ信号を送出する機能を有す
る。事故検出リレー部１４は、変電所の電圧情報を収集
し、不足電圧リレー及び地絡過電圧リレー処理を行う機
能と動作信号を送出する機能を有する。 【００２４】単独運転検出装置ＲＳＸは、多重分離部・
回線制御部１８と単独運転処理部１９，２０並びに自局
の変成器ＰＴCで検出した需要家母線ＢUSBの電圧ＶCの
アナログインターフェイス（Ａ／Ｉ）機能及び単独運転
処理部１９，２０を多重分離部・回線制御部１８と単独
運転処理部１９，２０間の直列→並列コード変換（Ｓ／
Ｐ）機能を有する。 【００２５】多重分離部・回線制御部１８は、中央継電
装置１０1，１０2，中央通信装置ＭＳ，ＳＳないし他の
需要家端末装置ＲＳ1〜ＲＳ3を介して送信される電圧ａ
及びｂを光伝送路上から分離受信する機能と、常時は常
用系ファイバー芯線ＯＦ1を使用し常用系ファイバー芯
線ＯＦ1から受信できない場合にループバック系ファイ
バー芯線ＯＦ2を使用する制御機能を持つ。 【００２６】単独運転処理部１９，２０は、電圧ａ，
ｂ，ｃを使用して単独運転検出を行いその論理積で遮断
器Ｂ03ＣＢをトリップする機能を有する。なお、単独運
転処理部１９，２０は１系、例えば１９のみとしてもよ
い。 【００２７】以下に単独運転処理部１９，２０の詳細に
ついて説明する。単独運転検出方法はＣＧＳ需要家が電
力系統と切り離され、単独系となった事を、需要家母線
電圧と電源変電所の母線電圧との位相差を位相差検出リ
レーにより検出することによって判定することにある。
この方法によれば、単独系統の周波数が、系統周波数と
完全に同期し、かつ所定の位相差に有る場合のみ検出不
可能で、これ以外であれば検出可能である。 【００２８】１．位相差検出ゾーンの決定 単独運転状態の決定感度を高めるためには、位相差検出
ゾーンは広い方が良いが、一方余り広くすると、事故除
去時等の電力動揺時に誤検出してしまう恐れがある。し
たがって、図４に示すように検出ゾーン１及び２の２種
類もち以下のように使い分ける。 【００２９】(1)ゾーン１：周波数が徐々に変化して行
く場合の検出 電源母線電圧と単独系電圧の位相差が徐々に広がって来
る場合を検出対象とする。比較的広範囲の検出ゾーンと
するが、事故除去時等の電力動揺時に誤検出しないよう
長時限タイマーを用いる。 【００３０】(2)ゾーン２：周波数が急激に変化した場
合の検出 単独系電圧ベクトルは、電源母線電圧を基準とすると、
両電圧の差分周波数で回転する。周波数差が大きい場
合、ゾーン１に単独系電圧ベクトルの存在する時間が短
くなり、長時限タイマーでは検出できないので、短時限
タイマーが必要になる。したがって、検出範囲を、事故
除去時等の電力動揺は誤検出しないような狭い位相範囲
とし、これに動作確認用短時限タイマーを付加する。 【００３１】（１）ゾーン１の決定 ＜誤差要因＞ ＰＴ誤差…２° リレー誤差…６° ＳＰ同期ずれ：２° 入変トランス〜アナログ部誤差：３° 演算誤差：１° 以上より、約８°の誤差を見込む必要がある。 【００３２】電源と需要家の電圧位相ずれは、最悪３０
°を考えると、位相ずれ検出角は３８°となる。これに
裕度を持たせ、６０°とする。 【００３３】タイマーは０．１〜１０．０秒（ｓｔｅｐ
０．１）の可変タイマーとする。 【００３４】（２）ゾーン２の決定 電力動揺時でも電源と、需要家母線の電圧位相ずれは９
０°以上になることは考えられないので、ゾーン２の検
出角は９０°とする。 【００３５】ゾーン２は、急激に周波数がずれた場合の
検出を主目的としている。検出ゾーンの広がり幅φ、周
波数差Δｆと検出タイマーＴ2の関係は次式となる。 【００３６】 【数１】（１／Δｆ）×（φ／３６０）＝Ｔ2 大きな周波数ずれを検出しようとすると、タイマーを短
縮する必要がある。検出限界となる周波数ずれとタイマ
ーの関係は下表のとおりとなる。 【００３７】 【表１】 【００３８】一方、需要家の不足周波数検出リレーＵＦ
Ｒ，過周波数検出リレーＯＦＲの整定は「定格±１〜３
Ｈｚ」程度と思われるので本方式による検出は、これに
若干裕度を見た「定格±３〜５Ｈｚ」の範囲を検出する
事を考え、タイマー整定必要がある。したがって、タイ
マー整定の範囲を０．０１〜１．００秒（ｓｔｅｐ０．
０１）とする。 【００３９】なお、リレーＵＦＲ，ＯＦＲと本方式によ
る位相差検出範囲の関係は図５に示すようになる。 【００４０】図６に単独運転処理部１９（又は２０）の
処理内容を示す。 【００４１】＃１母線Ｂus1の電圧ａ及び需要家母線Ｂ
usBの電圧ｃが入力する回路について、電圧ａが入力し
ている不足電圧リレーＵＶＲ１が動作すると、アンド回
路Ａ3により電圧ｃが入力している不足電圧リレーＵＶ
Ｒ３が動作しないことを条件に動作確認用タイマーＴ3
を介して＃１母線停止信号が出力される。 【００４２】オア回路ＯＲ7からは不足電圧リレーＵＶ
Ｒ1，ＵＶＲ3，地絡過電圧リレーＯＶＧＲ1，ＯＶＧＲ3
のいずれかが動作すると出力する。 【００４３】位相差検出リレーＳＹＲ1及びＳＹＲ2が動
作するとアンド回路Ａ5及びＡ7によりオア回路ＯＲ7に
出力のないことを条件に動作確認用タイマーＴ1及びＴ2
を介して周波数の緩変及び急変信号を出力する。 【００４４】オア回路ＯＲ9はタイマーＴ1，Ｔ2，Ｔ3の
いずれかに出力があるとき＃１母線ＢUS1側との連系な
しの信号を出力する。 【００４５】電圧ｂ及びｃが入力する回路は上記電圧ａ
及びｃが入力する回路と同様に構成されており、オア回
路ＯＲ10はタイマーＴ1，Ｔ2，Ｔ3のいずれかに出力が
あると＃２母線ＢUS2側との連系なしの信号を出力す
る。そしてオア回路ＯＲ9及びＯＲ10に共に出力がある
ときアンド回路Ａ9から角度列信号が出力されＣＧＳ需
要家Ｂ03ＣＢをトリップさせる。 【００４６】２．単独運転処理部シーケンス補足 (1)ユニット変電所の片母線停止、２重主母線変電所の
遮断器停止の対応 ループ系統が電源変電所からの片端送り状態となり、か
つ片母線停止（検出電圧の出力無し状態でも同様）の場
合に当該母線との連系無しを判断するため、不足電圧リ
レーＵＶＲ1〜ＵＶＲ3は３相動作（ＡＮＤ）を用いる。
確認タイマーＴ3は５秒固定とする。 【００４７】(2)系統事故時の対策 系統事故時の不安定電圧による誤動作を避けるため、事
故検出リレーの動作で位相差判定の出力をロックする。
また、事故除去後の電力動揺に対する対策として、リレ
ーＵＶＲ，ＯＶＧＲ等の事故検出リレーの復帰にタイマ
ーＴ01，Ｔ02に５０ｍｓ程度の時限を持たせロックを引
き延ばす。図７に整定値一覧を示す。 【００４８】 【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、ループ系統における主保護リレー動作、又は後備
保護リレー動作によりループ系統内遮断器が開放され単
独系になる場合または人為的に遮断器が開放され単独系
になる場合において、電力平衡しているときでも系統周
波数の変動をリレーの整定で逃げる必要がなく、また微
少な周波数ずれも位相差で高感度に検出でき、ＣＧＳ需
要家の単独運転検出が確実にできる。
りコージェネレーション（ＣＧＳ）連系におけるＣＧＳ
需要家が電力系統と切離され単独系となったことを検出
する単独運転検出装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】環線系統は、例えば、図９に示すよう
に、それぞれ線路Ｚ 1 ，Ｚ 2 ，Ｚ 3 ，Ｚ 4 が、系統電源ＰＯ
側遮断器Ｍ 01 −需要家Ａ側遮断器Ａ 01 間、需要家Ａ側遮
断器Ａ 02 −需要家Ｂ側遮断器Ｂ 01 間、需要家Ｂ側遮断器
Ｂ 02 −需要家Ｃ側遮断器Ｃ 01 間、及び需要家Ｃ側遮断器
Ｃ 02 −系統電源ＰＯ側遮断器Ｍ 02 間を接続した構成とな
っている。環線系統への逆潮流有りコージェネレーショ
ン連系は、このような環線系統の、例えば、需要家Ｂ側
の母線にＣＧＳの交流発電機ＡＧが環線系統への逆潮流
有りの条件で連係されている。図８は環線系統への逆潮
流有りコージェネレーション連系におけるガイドライン
に規定されている保護リレーを示す。 【０００３】図８において、ＢUSBは環線系統（図９）
の線路Ｚ2，Ｚ3が夫々遮断器Ｂ 01 ，Ｂ 02 を介して接続さ
れているＣＧＳ需要家Ｂの母線、Ｔ R は需要家母線ＢUSB
に遮断器Ｂ 03 を介して接続されている需要家受電変圧
器、ＳＬは変圧器ＴRの２次側に遮断器ＣＢ1を介して連
系される需要家配電線、ＡＧは配電線ＳＬに遮断器ＣＢ
2を介して接続されたＣＧＳにおける交流発電機、Ｌ1，
Ｌ2は配電線ＳＬに遮断器ＣＢ3，ＣＢ4を介して接続さ
れた構内負荷。 【０００４】１は、遮断器Ｂ01，Ｂ02及びＢ03の電流を
検出する各変流器ＣＴ及び図示省略の電圧変成器からの
電流，電圧信号が入力するディジタルループ保護リレー
で、線路Ｚ2，Ｚ3の保護リレーＰＷＲ1，ＰＷＲ2及び母
線ＢUSBの保護リレーＢＰＲから構成されている。 【０００５】２は、母線Ｂ USB に接続された電圧変成器
ＰＴからの電圧信号が入力する逆潮流有りＣＧＳ逆流時
に必要となる保護リレーで、不足電圧リレーＵＶＲ、過
電圧リレーＯＶＲ、不足周波数検出リレーＵＦＲ、過周
波数検出リレーＯＦＲ及び地絡過電圧リレーＯＶＧＲか
ら構成されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかして、保護リレー
２はＣＧＳの交流発電機ＡＧ単独運転時に動作し遮断器
Ｂ 03 をトリップさせ連系を遮断させる。ＣＧＳの交流発
電機ＡＧが単独運転となる事例としては、図９〜図１２
に示すケースが考えられる。 【０００７】図９（ａ）は、ループ系統内線路Ｚ 2 に事
故が発生した場合に、主保護リレートリップにより遮断
器Ａ 02 とＢ 01 に指令を出し、遮断器Ａ 02 の遮断器を正常
にトリップさせ、遮断器Ｂ 01 は遮断器不応動（ＣＢＦ）
により、遮断器Ｂ 02 をトリップさせて、交流発電機ＡＧ
単独運転となるケースを示す。図９（ｂ）は、ループ系
統内線路Ｚ 2 に事故が発生した場合に、端末装置が不良
の場合（遮断器Ｂ 01 とＢ 02 をトリップできない不良）
は、遮断器Ａ 02 とＣ 01 をトリップさせて交流発電機ＡＧ
単独運転となるケースを示す。図１０（ａ）は、の遮断
器Ｂ 02 開によるループ開放中に線路Ｚ 1 に事故が発生す
ると、主保護リレー動作によりの遮断器Ｍ 01 、Ａ 01 をト
リップさせて、交流発電機ＡＧ単独運転となるケースを
示す。図１０（ｂ）は同様なケースで、後備保護リレー
の動作によりの遮断器Ｍ 01 、Ａ 01 をトリップさせて、交
流発電機ＡＧ単独運転となるケースを示す。 【０００８】図１１（ａ）は、系統電源ＰＯ側の事故発
生により、バンク停電となり交流発電機ＡＧ単独運転と
なるケースを示す。図１１（ｂ）は、他送電線路Ｚ 5 の
事故時にの遮断器Ｍ０ 3 のトリップ失敗により、バンク
停電となり交流発電機ＡＧ単独運転となるケースを示
す。 【０００９】従来、単独運転の検出には、上記保護リレ
ー２のように、ＣＧＳガイドラインで規定されている周
波数検出方式及び事故継続検出方式の保護リレーを使用
している。ＣＧＳガイドラインには保護リレーの検出性
能について、図１３に示すように、事故継続検出方式は
系統内事故残り状態の検出可であることが、周波数検出
方式は系統内事故無し状態での電力不平衡検出可である
ことが規定されている。しかし、周波数検出方式及び事
故継続検出方式の保護リレーを使用した場合、図１３に
示すように、系統内事故無し状態で系統電力が平衡して
いる場合、事故無しで周波数の変動もないので周波数検
出方式及び事故継続検出方式では、単独運転の検出は不
可となる。即ち、ＣＧＳガイドラインに規定されている
周波数検出方式及び事故継続検出方式の保護リレーを使
用すると、単独運転状態となる多くの場合、例えば図９
（ａ），（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ａ），（ｂ）
の場合の単独運転を検出することが可能である。しかし
単独運転となったＣＧＳ側と系統側との間に電力の授受
がなく電力平衡しているとき、例えば図１０（ａ）、図
１２の場合、単独運転検出性能が低く検出不可となる欠
点があった。 【００１０】本発明は、従来のこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、ルー
プ開放中の主保護リレー動作、人為的な誤開放によって
単独になるケースにおいて、電力平衡の場合でもコージ
ェネレーション需要家の単独運転を高感度に確実に検出
することができる単独運転検出装置を提供することにあ
る。 【００１１】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における単独運転検出装置は、環線系統への
逆潮流有りコージェネレーション連系システムにおい
て、コージェネレーション需要家端末に、光ファイバー
を介して電源変電所の第１，第２母線電圧信号を入力す
る回線制御部・多重分離部と、需要家の第３母線電圧信
号を入力する１系又は２系の単独運転処理部を設け、単
独運転処理部は、第１及び第２の母線電圧信号が入力す
る第１及び第２の不足電圧リレーが３相動作したとき夫
々需要家の母線電圧信号が入力する第３の不足電圧リレ
ーが不動作であることを条件に夫々動作確認用タイマー
を介して第１及び第２の母線停止を検出する第１及び第
２の母線停止検出回路と、第１及び需要家の母線電圧信
号が入力する検出ゾーンを異にする第１及び第２の位相
差検出リレーが動作したとき第１，第３の不足電圧リレ
ー及び第１，第３の地絡過電圧リレーが不動作であるこ
とを条件に夫々動作確認用タイマーを介して出力する第
１及び第２の位相差検出回路と、第２及び需要家の母線
電圧信号が入力する検出ゾーンを異にする第３及び第４
の位相差検出リレーが動作したとき第２，第３の不足電
圧リレー及び第２，第３の地絡過電圧リレーが不動作で
あることを条件に夫々動作確認用タイマーを介して出力
する第３及び第４の位相差検出回路と、第１の母線停止
回路信号と第１及び第２の位相差検出回路信号の論理和
信号と第２の母線停止回路信号と第３及び第４の位相差
検出信号の論理和信号との論理積で単独運転検出信号を
出力する回路からなるものである。 【００１２】 【作用】回線制御部・多重分離部は光ファイバーを介し
て送られてくる電源変電所の第１及び第２の母線電圧信
号を１系又は２系の単独運転処理部に入力する。 【００１３】単独運転処理部には、第１及び第２の母線
電圧信号と自端末で検出した需要家の母線電圧を入力す
る。 【００１４】単独運転処理部の検出ゾーンを異にする第
１，第３及び第２，第４の位相差検出リレーは夫々徐々
に変化する位相差と急激に変化する位相差を検出する。
また夫々動作確認用タイマーは誤検出出力が出るのを防
げる。 【００１５】第１，第２の不足電圧リレーが３相動作す
れば第１，第２の母線停止がわかる。 【００１６】コージェネレーション需要家が単独系とな
るのは電力側の両系統が共に母線停止ないし周波数変化
したときであるので、第１の母線停止検出回路ないし第
１，第２の位相差検出回路の出力と第１の母線停止検出
回路ないし第３，第４の位相差検出回路の出力の論理積
によって単独運転が検出できる。 【００１７】 【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１，図２に全体システム構成を、図３に単独運転検出
装置の方式概要を示す。なお、図２は、図１中のＭＳ、
ＳＳ，ＲＳ 1 、ＲＳ 2 ，ＲＳＸを詳細に記載したものであ
る（ただし、図１中のＲＳ 3 は省略）。また、図１，図
２において、従来図８に示したものと同一構成部分は、
同一符号を付してその重複する説明を省略する。 【００１８】図１〜図３において、ＲＳＸは単独運転検
出装置、１０1，１０2は中央継電装置１系，２系、Ｍ
Ｓ，ＳＳは中央通信装置１系，２系、ＲＳ1〜ＲＳ3は需
要家端末装置で、各装置ないし端末間は光ファイバーケ
ーブル（光伝送路）ＯＦで接続されている。なお、図２
は需要家端末ＲＳ3が省略されている。 【００１９】中央通信装置ＭＳ及びＳＳは、多重分離部
・回線制御部１５を有し、中央継電装置１０1及び１
０2、需要家端末装置ＲＳ1〜ＲＳ3のデータの多重分離
機能とループ状光伝送路上の回線制御を行う。 【００２０】需要家端末装置ＲＳ1〜ＲＳ3は、データ変
換処理部１６と多重分離部・回線制御部１７とを有す
る。データ変換処理部１６は需要家の電流情報、機器情
報（遮断器ＣＢ，断路器ＬＳ等）を収集して送信する機
能と、転送トリップ信号を受信し需要家の遮断器をトリ
ップさせる機能を持つ。また、回線制御部・多重分離部
１７はループ状光伝送路上の回線の制御・多重分離を行
う機能を有する。 【００２１】中央継電装置１０1及び１０2は電源ＰＯの
変電所に設置されており、変成器ＰＴa及びＰＴbで検出
した電源変電所＃１及び＃２母線ＢUS1及びＢUS2電圧ａ
及びｂが入力する電源端末部１１と中央演算部１２とか
らなる。 【００２２】電源端末部１１は、電源変電所の電圧情
報，電流情報，機器情報（ＣＢ，ＬＳ等）を収集して送
信する機能と転送トリップ信号を受信して、電源変電所
の遮断器をトリップさせる機能を有する。中央演算部１
２は主検出リレー演算部１３と事故検出リレー部１４と
の演算を行う。 【００２３】主検出リレー演算部１３は端末装置、電源
端末部から送信される情報を受信する機能と変電所の電
圧情報を収集し、両情報から各線路Ｚ1〜Ｚ4線路保護リ
レー処理及びＢUSA，ＢUSB，ＢUSCの母線保護リレー処
理を行う機能と転送トリップ信号を送出する機能を有す
る。事故検出リレー部１４は、変電所の電圧情報を収集
し、不足電圧リレー及び地絡過電圧リレー処理を行う機
能と動作信号を送出する機能を有する。 【００２４】単独運転検出装置ＲＳＸは、多重分離部・
回線制御部１８と単独運転処理部１９，２０並びに自局
の変成器ＰＴCで検出した需要家母線ＢUSBの電圧ＶCの
アナログインターフェイス（Ａ／Ｉ）機能及び単独運転
処理部１９，２０を多重分離部・回線制御部１８と単独
運転処理部１９，２０間の直列→並列コード変換（Ｓ／
Ｐ）機能を有する。 【００２５】多重分離部・回線制御部１８は、中央継電
装置１０1，１０2，中央通信装置ＭＳ，ＳＳないし他の
需要家端末装置ＲＳ1〜ＲＳ3を介して送信される電圧ａ
及びｂを光伝送路上から分離受信する機能と、常時は常
用系ファイバー芯線ＯＦ1を使用し常用系ファイバー芯
線ＯＦ1から受信できない場合にループバック系ファイ
バー芯線ＯＦ2を使用する制御機能を持つ。 【００２６】単独運転処理部１９，２０は、電圧ａ，
ｂ，ｃを使用して単独運転検出を行いその論理積で遮断
器Ｂ03ＣＢをトリップする機能を有する。なお、単独運
転処理部１９，２０は１系、例えば１９のみとしてもよ
い。 【００２７】以下に単独運転処理部１９，２０の詳細に
ついて説明する。単独運転検出方法はＣＧＳ需要家が電
力系統と切り離され、単独系となった事を、需要家母線
電圧と電源変電所の母線電圧との位相差を位相差検出リ
レーにより検出することによって判定することにある。
この方法によれば、単独系統の周波数が、系統周波数と
完全に同期し、かつ所定の位相差に有る場合のみ検出不
可能で、これ以外であれば検出可能である。 【００２８】１．位相差検出ゾーンの決定 単独運転状態の決定感度を高めるためには、位相差検出
ゾーンは広い方が良いが、一方余り広くすると、事故除
去時等の電力動揺時に誤検出してしまう恐れがある。し
たがって、図４に示すように検出ゾーン１及び２の２種
類もち以下のように使い分ける。 【００２９】(1)ゾーン１：周波数が徐々に変化して行
く場合の検出 電源母線電圧と単独系電圧の位相差が徐々に広がって来
る場合を検出対象とする。比較的広範囲の検出ゾーンと
するが、事故除去時等の電力動揺時に誤検出しないよう
長時限タイマーを用いる。 【００３０】(2)ゾーン２：周波数が急激に変化した場
合の検出 単独系電圧ベクトルは、電源母線電圧を基準とすると、
両電圧の差分周波数で回転する。周波数差が大きい場
合、ゾーン１に単独系電圧ベクトルの存在する時間が短
くなり、長時限タイマーでは検出できないので、短時限
タイマーが必要になる。したがって、検出範囲を、事故
除去時等の電力動揺は誤検出しないような狭い位相範囲
とし、これに動作確認用短時限タイマーを付加する。 【００３１】（１）ゾーン１の決定 ＜誤差要因＞ ＰＴ誤差…２° リレー誤差…６° ＳＰ同期ずれ：２° 入変トランス〜アナログ部誤差：３° 演算誤差：１° 以上より、約８°の誤差を見込む必要がある。 【００３２】電源と需要家の電圧位相ずれは、最悪３０
°を考えると、位相ずれ検出角は３８°となる。これに
裕度を持たせ、６０°とする。 【００３３】タイマーは０．１〜１０．０秒（ｓｔｅｐ
０．１）の可変タイマーとする。 【００３４】（２）ゾーン２の決定 電力動揺時でも電源と、需要家母線の電圧位相ずれは９
０°以上になることは考えられないので、ゾーン２の検
出角は９０°とする。 【００３５】ゾーン２は、急激に周波数がずれた場合の
検出を主目的としている。検出ゾーンの広がり幅φ、周
波数差Δｆと検出タイマーＴ2の関係は次式となる。 【００３６】 【数１】（１／Δｆ）×（φ／３６０）＝Ｔ2 大きな周波数ずれを検出しようとすると、タイマーを短
縮する必要がある。検出限界となる周波数ずれとタイマ
ーの関係は下表のとおりとなる。 【００３７】 【表１】 【００３８】一方、需要家の不足周波数検出リレーＵＦ
Ｒ，過周波数検出リレーＯＦＲの整定は「定格±１〜３
Ｈｚ」程度と思われるので本方式による検出は、これに
若干裕度を見た「定格±３〜５Ｈｚ」の範囲を検出する
事を考え、タイマー整定必要がある。したがって、タイ
マー整定の範囲を０．０１〜１．００秒（ｓｔｅｐ０．
０１）とする。 【００３９】なお、リレーＵＦＲ，ＯＦＲと本方式によ
る位相差検出範囲の関係は図５に示すようになる。 【００４０】図６に単独運転処理部１９（又は２０）の
処理内容を示す。 【００４１】＃１母線Ｂus1の電圧ａ及び需要家母線Ｂ
usBの電圧ｃが入力する回路について、電圧ａが入力し
ている不足電圧リレーＵＶＲ１が動作すると、アンド回
路Ａ3により電圧ｃが入力している不足電圧リレーＵＶ
Ｒ３が動作しないことを条件に動作確認用タイマーＴ3
を介して＃１母線停止信号が出力される。 【００４２】オア回路ＯＲ7からは不足電圧リレーＵＶ
Ｒ1，ＵＶＲ3，地絡過電圧リレーＯＶＧＲ1，ＯＶＧＲ3
のいずれかが動作すると出力する。 【００４３】位相差検出リレーＳＹＲ1及びＳＹＲ2が動
作するとアンド回路Ａ5及びＡ7によりオア回路ＯＲ7に
出力のないことを条件に動作確認用タイマーＴ1及びＴ2
を介して周波数の緩変及び急変信号を出力する。 【００４４】オア回路ＯＲ9はタイマーＴ1，Ｔ2，Ｔ3の
いずれかに出力があるとき＃１母線ＢUS1側との連系な
しの信号を出力する。 【００４５】電圧ｂ及びｃが入力する回路は上記電圧ａ
及びｃが入力する回路と同様に構成されており、オア回
路ＯＲ10はタイマーＴ1，Ｔ2，Ｔ3のいずれかに出力が
あると＃２母線ＢUS2側との連系なしの信号を出力す
る。そしてオア回路ＯＲ9及びＯＲ10に共に出力がある
ときアンド回路Ａ9から角度列信号が出力されＣＧＳ需
要家Ｂ03ＣＢをトリップさせる。 【００４６】２．単独運転処理部シーケンス補足 (1)ユニット変電所の片母線停止、２重主母線変電所の
遮断器停止の対応 ループ系統が電源変電所からの片端送り状態となり、か
つ片母線停止（検出電圧の出力無し状態でも同様）の場
合に当該母線との連系無しを判断するため、不足電圧リ
レーＵＶＲ1〜ＵＶＲ3は３相動作（ＡＮＤ）を用いる。
確認タイマーＴ3は５秒固定とする。 【００４７】(2)系統事故時の対策 系統事故時の不安定電圧による誤動作を避けるため、事
故検出リレーの動作で位相差判定の出力をロックする。
また、事故除去後の電力動揺に対する対策として、リレ
ーＵＶＲ，ＯＶＧＲ等の事故検出リレーの復帰にタイマ
ーＴ01，Ｔ02に５０ｍｓ程度の時限を持たせロックを引
き延ばす。図７に整定値一覧を示す。 【００４８】 【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、ループ系統における主保護リレー動作、又は後備
保護リレー動作によりループ系統内遮断器が開放され単
独系になる場合または人為的に遮断器が開放され単独系
になる場合において、電力平衡しているときでも系統周
波数の変動をリレーの整定で逃げる必要がなく、また微
少な周波数ずれも位相差で高感度に検出でき、ＣＧＳ需
要家の単独運転検出が確実にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は実施例にかかる全体システ
ムを示す構成説明図。 【図２】実施例にかる全体システムを示すブロック回路
図。 【図３】実施例にかかる単独運転検出装置の方式概要を
示す説明図。 【図４】位相差検出ゾーン説明図。 【図５】本発明と従来例の検出範囲の比較説明図。 【図６】実施例にかかる単独運転処理部のシーケンスを
示すブロック回路図。 【図７】実施例における整定値の説明図。 【図８】従来ＣＧＳ保護リレーの構成説明図。 【図９】ＣＧＳ単独運転事例説明図。 【図１０】ＣＧＳ単独運転事例説明図。 【図１１】ＣＧＳ単独運転事例説明図。 【図１２】ＣＧＳ単独運転事例説明図。 【図１３】保護リレーの性能説明図。 【符号の説明】 ＡＧ…需要家交流発電機 ＭＳ…中央通信装置１系 ＯＶＧＲ1〜ＯＶＧＲ2…地絡過電圧リレー ＲＳ1〜ＲＳ3…需要家端末装置 ＲＳＸ…単独運転検出装置 ＳＳ…中央通信装置２系 ＳＹＲ1〜ＳＹＲ4…位相差検出リレー ＵＶＲ1〜ＵＶＲ3…不足電圧リレー １０1，１０2…中央継電装置 １５，１７，１８…多重分離部・回線制御部 １６…データ変換処理部 １９，２０…単独運転処理部
ムを示す構成説明図。 【図２】実施例にかる全体システムを示すブロック回路
図。 【図３】実施例にかかる単独運転検出装置の方式概要を
示す説明図。 【図４】位相差検出ゾーン説明図。 【図５】本発明と従来例の検出範囲の比較説明図。 【図６】実施例にかかる単独運転処理部のシーケンスを
示すブロック回路図。 【図７】実施例における整定値の説明図。 【図８】従来ＣＧＳ保護リレーの構成説明図。 【図９】ＣＧＳ単独運転事例説明図。 【図１０】ＣＧＳ単独運転事例説明図。 【図１１】ＣＧＳ単独運転事例説明図。 【図１２】ＣＧＳ単独運転事例説明図。 【図１３】保護リレーの性能説明図。 【符号の説明】 ＡＧ…需要家交流発電機 ＭＳ…中央通信装置１系 ＯＶＧＲ1〜ＯＶＧＲ2…地絡過電圧リレー ＲＳ1〜ＲＳ3…需要家端末装置 ＲＳＸ…単独運転検出装置 ＳＳ…中央通信装置２系 ＳＹＲ1〜ＳＹＲ4…位相差検出リレー ＵＶＲ1〜ＵＶＲ3…不足電圧リレー １０1，１０2…中央継電装置 １５，１７，１８…多重分離部・回線制御部 １６…データ変換処理部 １９，２０…単独運転処理部
フロントページの続き
(72)発明者 藤本 敏朗
東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式
会社明電舎内
(56)参考文献 特開 平５−15067（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−185141（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−71215（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 3/30 - 5/00
H02H 7/22
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 環線系統への逆潮流有りコージェネレー
ション連系システムにおいて、 コージェネレーション需要家端末に、光ファイバーを介
して電源変電所の第１，第２母線電圧信号を入力する回
線制御部・多重分離部と、需要家の第３母線電圧信号を
入力する１系又は２系の単独運転処理部を設け、 単独運転処理部は、 第１及び第２の母線電圧信号が入力する第１及び第２の
不足電圧リレーが３相動作したとき夫々需要家の母線電
圧信号が入力する第３の不足電圧リレーが不動作である
ことを条件に夫々動作確認用タイマーを介して第１及び
第２の母線停止を検出する第１及び第２の母線停止検出
回路と、 第１及び需要家の母線電圧信号が入力する検出ゾーンを
異にする第１及び第２の位相差検出リレーが動作したと
き第１，第３の不足電圧リレー及び第１，第３の地絡過
電圧リレーが不動作であることを条件に夫々動作確認用
タイマーを介して出力する第１及び第２の位相差検出回
路と、 第２及び需要家の母線電圧信号が入力する検出ゾーンを
異にする第３及び第４の位相差検出リレーが動作したと
き第２，第３の不足電圧リレー及び第２，第３の地絡過
電圧リレーが不動作であることを条件に夫々動作確認用
タイマーを介して出力する第３及び第４の位相差検出回
路と、 第１の母線停止回路信号と第１及び第２の位相差検出回
路信号の論理和信号と第２の母線停止回路信号と第３及
び第４の位相差検出信号の論理和信号との論理積で単独
運転検出信号を出力する回路からなることを特徴とした
単独運転検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09108493A JP3403752B2 (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 単独運転検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09108493A JP3403752B2 (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 単独運転検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06311641A JPH06311641A (ja) | 1994-11-04 |
| JP3403752B2 true JP3403752B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=14016659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09108493A Expired - Lifetime JP3403752B2 (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 単独運転検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3403752B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5317797B2 (ja) * | 2009-03-30 | 2013-10-16 | 中国電力株式会社 | 分散型電源遮断システム及び監視制御装置 |
-
1993
- 1993-04-19 JP JP09108493A patent/JP3403752B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06311641A (ja) | 1994-11-04 |
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