JP3462033B2 - 比率差動継電装置 - Google Patents

比率差動継電装置

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JP3462033B2
JP3462033B2 JP05076797A JP5076797A JP3462033B2 JP 3462033 B2 JP3462033 B2 JP 3462033B2 JP 05076797 A JP05076797 A JP 05076797A JP 5076797 A JP5076797 A JP 5076797A JP 3462033 B2 JP3462033 B2 JP 3462033B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力系統に故障
が発生したとき変圧器を電力系統から遮断する比率差動
継電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図19は従来の比率差動継電装置が適用
される電力系統を示す系統図であり、図において、1は
変圧器、2は変圧器1の一次側に設置された遮断器、3
は変圧器1の二次側に設置された遮断器、4は変圧器1
の一次電流I1 (高圧側電流)を計測する変流器(以
下、CTという)、5は変圧器1の二次電流I2 (低圧
側電流)を計測する変流器(以下、CTという)、6は
電力系統に内部故障が発生したとき変圧器1を電力系統
から遮断する比率差動継電装置である。
【0003】また、図20は例えば特開昭53−111
451号公報に示された従来の比率差動継電装置を示す
構成図であり、図において、11はCT4により計測さ
れた一次電流I1 とCT5により計測された二次電流I
2 を比較し、電流値が大きい方の電流を抑制電流Irと
して導出する抑制電流導出器、12はCT4により計測
された一次電流I1 とCT5により計測された二次電流
2 のベクトル差を差動電流Idとして導出する差動電
流導出器、13は抑制電流Irに対する差動電流Idの
比率が所定値以上であるときトリップ信号を出力する比
率差動器である。
【0004】また、14は差動電流導出器12により導
出された差動電流Idに含まれている基本波成分Id0
を抽出するフィルタ、15は差動電流導出器12により
導出された差動電流Idに含まれている第2高調波成分
Id2を抽出するフィルタ、16は差動電流Idが所定
値以上であって、基本波成分Id0に対する第2高調波
成分Id2の比率が所定値以下のとき電力系統がインラ
ッシュ状態にないと判定し、非ロック信号を出力するイ
ンラッシュ判定器、17は比率差動器13からトリップ
信号が出力され、かつ、インラッシュ判定器16から非
ロック信号が出力されると、変圧器1を電力系統から遮
断する論理積回路である。
【0005】次に動作について説明する。最初に、比率
差動継電装置6の一般的な機能は、図19に示すよう
に、電力系統において外部事故F0が発生しても、変圧
器1を電力系統から遮断しないが、電力系統において内
部事故FIが発生した場合には、変圧器1を保護するた
め変圧器1を電力系統から遮断するものである。
【0006】具体的には、まず、抑制電流導出器11
は、CT4により計測された一次電流I1 とCT5によ
り計測された二次電流I2 を比較し、電流値が大きい方
の電流を抑制電流Irとして導出する。また、差動電流
導出器12は、CT4により計測された一次電流I1
CT5により計測された二次電流I2 のベクトル差を差
動電流Idとして導出する。
【0007】そして、比率差動器13は、一般的に、抑
制電流Irに対する差動電流Idの比率が所定値以上で
あるとき、電力系統において内部事故FIが発生した可
能性が高いので、以下の条件を具備する場合には、トリ
ップ信号を出力する。 Id > KF1 ×Ir+KM ただし、KF1 ,KMは所定の定数 一方、フィルタ14,15は、それぞれ差動電流導出器
12により導出された差動電流Idに含まれている基本
波成分Id0,第2高調波成分Id2を抽出する。
【0008】そして、インラッシュ判定器16は、電力
系統がインラッシュ状態にある場合には(一般に、遮断
器3が開状態のとき、遮断器2を開状態から閉状態にす
るとインラッシュ状態になる)、インラッシュ電流が変
圧器1に流入するため、電力系統において内部事故FI
が発生した場合と近似した現象が発生する関係上、比率
差動器13がトリップ信号を出力する場合があるが、こ
の場合、電力系統に内部事故FIが発生しているわけで
はないので、変圧器1が電力系統から遮断されないよう
にする必要があることに鑑み、電力系統がインラッシュ
状態にあるか否かを判定する。
【0009】即ち、インラッシュ判定器16は、電力系
統がインラッシュ状態にない場合に限り、比率差動器1
3が出力するトリップ信号を有効にすべく、差動電流I
dが所定値以上であって、基本波成分Id0に対する第
2高調波成分Id2の比率が所定値以下のとき電力系統
がインラッシュ状態にないと判定し、非ロック信号を出
力する。 Id2 < KF2 ×Id0 ただし、KF2 は所定の定数 ここで、基本波成分Id0に対する第2高調波成分Id
2の比率を判定するのは、一般に、インラッシュ電流
は、事故電流に比べて第2高調波成分Id2を多く含ん
でいるからである。
【0010】そして、論理積回路17は、比率差動器1
3からトリップ信号が出力され、かつ、インラッシュ判
定器16から非ロック信号が出力されると、電力系統に
内部事故FIが発生したものと判断して、変圧器1を電
力系統から遮断し、一連の処理が終了する。なお、図2
1は、無負荷時(インラッシュ状態時、内部故障時を含
む)、負荷時(健全時及び外部故障発生時、内部故障発
生時を含む)における各構成要素の出力を示す表図であ
るが、この例では、電力系統において内部事故FI(第
2高調波成分Id2の含有量が少ない内部事故)が発生
した場合に限り、論理積回路17が変圧器1を電力系統
から遮断していることを示している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来の比率差動継電装
置は以上のように構成されているので、電力系統におい
て第2高調波成分Id2の含有率が少ない内部故障FI
が発生したときは、変圧器1を電力系統から遮断するこ
とができるが、対地容量が大きい電力系統においては、
内部故障時でも事故電流に多くの第2高調波成分Id2
を含むため、第2高調波成分Id2の割合が所定のレベ
ルまで減衰するまではインラッシュ判定器16から非ロ
ック信号が出力されず、速やかに変圧器1を電力系統か
ら遮断することができないなどの課題があった。
【0012】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、対地容量が大きい電力系統におい
ても、内部故障が発生したら直ちに変圧器を電力系統か
ら遮断することができる比率差動継電装置を得ることを
目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明に係る比率差動
継電装置は、インラッシュ判定手段により電力系統がイ
ンラッシュ状態にないと判定され、または、負荷検出手
段により一次電流及び二次電流がそれぞれ所定値以上で
あると判定されたとき、比率差動手段からトリップ信号
が出力されると変圧器を電力系統から遮断するようにし
たものである。
【0014】この発明に係る比率差動継電装置は、イン
ラッシュ判定手段により電力系統がインラッシュ状態に
ないと判定され、または、負荷検出手段により電流値が
小さい方の電流が所定値以上であると判定されたとき、
比率差動手段からトリップ信号が出力されると変圧器を
電力系統から遮断するようにしたものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1. 図1はこの発明の実施の形態1による比率差動継電装置
が適用される電力系統を示す系統図であり、図におい
て、1は変圧器、2は変圧器1の一次側に設置された遮
断器、3は変圧器1の二次側に設置された遮断器、4は
変圧器1の一次電流I1 (高圧側電流)を計測する変流
器(以下、CTという)、5は変圧器1の二次電流I2
(低圧側電流)を計測する変流器(以下、CTとい
う)、20は電力系統に内部故障が発生したとき変圧器
1を電力系統から遮断する比率差動継電装置である。
【0016】また、図2はこの発明の実施の形態1によ
る比率差動継電装置を示す構成図であり、図において、
11はCT4により計測された一次電流I1 とCT5に
より計測された二次電流I2 を比較し、電流値が大きい
方の電流を抑制電流Irとして導出する抑制電流導出器
(電流導出手段)、12はCT4により計測された一次
電流I1 とCT5により計測された二次電流I2 のベク
トル差を差動電流Idとして導出する差動電流導出器
(電流導出手段)、13は抑制電流Irに対する差動電
流Idの比率が所定値以上であるときトリップ信号を出
力する比率差動器(比率差動手段)である。
【0017】また、14は差動電流導出器12により導
出された差動電流Idに含まれている基本波成分Id0
を抽出するフィルタ(インラッシュ判定手段)、15は
差動電流導出器12により導出された差動電流Idに含
まれている第2高調波成分Id2を抽出するフィルタ
(インラッシュ判定手段)、16は差動電流Idが所定
値以上であって、基本波成分Id0に対する第2高調波
成分Id2の比率が所定値以下のとき電力系統がインラ
ッシュ状態にないと判定し、非ロック信号を出力するイ
ンラッシュ判定器(インラッシュ判定手段)である。
【0018】さらに、21は一次電流I1 が閾値KI1
以上であるか否かを判定する負荷判定器(負荷判定手
段)、22は二次電流I2 が閾値KI2 以上であるか否
かを判定する負荷判定器(負荷判定手段)、23は負荷
判定器21により一次電流I1が所定値KI1 以上であ
ると判定され、かつ、負荷判定器22により二次電流I
2 が所定値KI2 以上であると判定されると非ロック信
号を出力する論理積回路(負荷判定手段)、24はイン
ラッシュ判定器16又は論理積回路23の少なくとも一
方から非ロック信号が出力されると、非ロック信号を出
力する論理和回路(制御手段)、25は比率差動器13
からトリップ信号が出力され、かつ、論理和回路24か
ら非ロック信号が出力されると、変圧器1を電力系統か
ら遮断する論理積回路(制御手段)である。
【0019】次に動作について説明する。最初に、比率
差動継電装置20の一般的な機能は、図1に示すよう
に、電力系統において外部事故F0が発生しても、変圧
器1を電力系統から遮断しないが、電力系統において内
部事故FIが発生した場合には、変圧器1を保護するた
め変圧器1を電力系統から遮断するものである。
【0020】具体的には、まず、抑制電流導出器11
は、CT4により計測された一次電流I1 とCT5によ
り計測された二次電流I2 を比較し、電流値が大きい方
の電流を抑制電流Irとして導出する。また、差動電流
導出器12は、CT4により計測された一次電流I1
CT5により計測された二次電流I2 のベクトル差を差
動電流Idとして導出する。
【0021】そして、比率差動器13は、一般的に、抑
制電流Irに対する差動電流Idの比率が所定値以上で
あるとき、電力系統において内部事故FIが発生した可
能性が高いので、以下の条件を具備する場合には、トリ
ップ信号を出力する。 Id > KF1 ×Ir+KM ただし、KF1 ,KMは所定の定数 一方、フィルタ14,15は、それぞれ差動電流導出器
12により導出された差動電流Idに含まれている基本
波成分Id0,第2高調波成分Id2を抽出する。
【0022】そして、インラッシュ判定器16は、電力
系統がインラッシュ状態にある場合には(一般に、遮断
器3が開状態のとき、遮断器2を開状態から閉状態にす
るとインラッシュ状態になる)、インラッシュ電流が変
圧器1に流入するため、電力系統において内部事故FI
が発生した場合と近似した現象が発生する関係上(図3
参照)、比率差動器13がトリップ信号を出力する場合
があるが、この場合、電力系統に内部事故FIが発生し
ているわけではないので、変圧器1が電力系統から遮断
されないようにする必要があることに鑑み、電力系統が
インラッシュ状態にあるか否かを判定する。
【0023】即ち、インラッシュ判定器16は、後述す
る例外(対地容量が大きい電力系統の場合)を除き、電
力系統がインラッシュ状態にない場合に限り、比率差動
器13が出力するトリップ信号を有効にすべく、差動電
流Idが所定値以上であって、基本波成分Id0に対す
る第2高調波成分Id2の比率が所定値以下のとき電力
系統がインラッシュ状態にないと判定し、非ロック信号
を出力する。 Id2 < KF2 ×Id0 ただし、KF2 は所定の定数 ここで、基本波成分Id0に対する第2高調波成分Id
2の比率を判定するのは、一般に、インラッシュ電流
は、事故電流に比べて第2高調波成分Id2を多く含ん
でいるからである。
【0024】しかしながら、基本波成分Id0に対する
第2高調波成分Id2の比率が所定値以上のときは、上
述したように、内部故障FIの発生ではなく、電力系統
はインラッシュ状態にある可能性が高いが、対地容量が
大きい電力系統においては、内部故障時の事故電流に多
くの第2高調波成分Id2を含むため、この場合には、
変圧器1を電力系統から遮断する必要がある。
【0025】そこで、この実施の形態1では、負荷判定
器21,22が、一次電流I1 ,二次電流I2 がそれぞ
れ閾値KI1 ,閾値KI2 以上であるか否かを判定し、
即ち、下記の条件を具備するとき、論理積回路23は、
第2高調波成分Id2を多く含む内部事故FIが発生し
たものと判断し、非ロック信号を出力する。インラッシ
ュ状態にあるときは、遮断器3は開状態にあるため、少
なくとも、二次電流I2 が流れることはないからであ
る。 I1 > KI12 > KI2
【0026】そして、論理和回路24は、インラッシュ
判定器16又は論理積回路23の少なくとも一方から非
ロック信号が出力されると、非ロック信号を出力する。
即ち、インラッシュ判定器16により電力系統がインラ
ッシュ状態にないと判定された場合(内部事故FIの可
能性が高いと判定された場合)、または、論理積回路2
3により内部事故FIの可能性が高いと判定された場合
(上述したように、インラッシュ判定器16により電力
系統がインラッシュ状態にあると判定された場合でも、
内部事故FIの可能性が高いと判定される場合があ
る)、非ロック信号を出力する。
【0027】そして、論理積回路25は、比率差動器1
3からトリップ信号が出力され、かつ、論理和回路24
から非ロック信号が出力されると、電力系統に内部事故
FIが発生したものと判断して、変圧器1を電力系統か
ら遮断し、一連の処理が終了する。なお、図4は、無負
荷時(インラッシュ状態時、内部故障時を含む)、負荷
時(健全時及び外部故障発生時、内部故障発生時を含
む)における各構成要素の出力を示す表図であるが、こ
の例では、第2高調波成分Id2の含有量が少ない内部
故障時に限らず、第2高調波成分Id2の含有量が多い
内部故障時においても、論理積回路25が変圧器1を電
力系統から遮断していることを示している。
【0028】以上で明らかなように、この実施の形態1
によれば、インラッシュ判定器16により電力系統がイ
ンラッシュ状態にないと判定され、または、負荷判定器
21,22により一次電流I1 及び二次電流I2 がそれ
ぞれ所定値以上であると判定されたとき、比率差動器1
3からトリップ信号が出力されると変圧器1を電力系統
から遮断するようにしたので、対地容量が大きい電力系
統においても、内部故障FIが発生したら直ちに変圧器
1を電力系統から遮断することができる効果を奏する。
【0029】因みに、図3において、topRDFは比
率差動器13の動作時間であり(概ね、40msec程
度の時間である(50サイクルベースで2サイク
ル))、topLD1は負荷判定器21の動作時間であ
り(概ね、20msec程度の時間である(50サイク
ルベースで1サイクル))、topTPは比率差動継電
装置20の動作時間である(概ね、40msec程度の
時間である(50サイクルベースで2サイクル))。
【0030】実施の形態2. 上記実施の形態1では、抑制電流導出器11は、一次電
流I1 と二次電流I2を比較し、電流値が大きい方の電
流を抑制電流Irとして導出するものについて示した
が、一次電流I1 と二次電流I2 の和を抑制電流Irと
して導出するようにしてもよく、上記実施の形態1と同
様の効果を奏することができる。
【0031】実施の形態3. 図5はこの発明の実施の形態3による比率差動継電装置
を示す構成図であり、図において、図2のものと同一符
号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。2
7は差動電流Idが所定値以上であって、基本波成分I
d0に対する第2高調波成分Id2の比率が所定値以上
のとき電力系統がインラッシュ状態にあると判定し、ロ
ック信号を出力するインラッシュ判定器(インラッシュ
判定手段)、28はインラッシュ判定器27からロック
信号が出力され、かつ、論理積回路23から非ロック信
号が出力されないとき、ロック信号を出力するインヒビ
ット回路(制御手段)、29は比率差動器13からトリ
ップ信号が出力され、かつ、インヒビット回路28から
ロック信号が出力されないとき、変圧器1を電力系統か
ら遮断するインヒビット回路(制御手段)である。
【0032】次に動作について説明する。上記実施の形
態1では、インラッシュ判定器16が、電力系統がイン
ラッシュ状態にないと判定するとき非ロック信号を出力
するとともに、制御手段を論理和回路24と論理積回路
25を用いて構成したものについて示したが、図5に示
すように、インラッシュ判定器27が、電力系統がイン
ラッシュ状態にあると判定するときロック信号を出力す
るとともに、制御手段をインヒビット回路28,29を
用いて構成しても、上記実施の形態1と同様の原理で、
内部故障時(第2高調波成分Id2の含有量が少ない内
部故障時に限らず、第2高調波成分Id2の含有量が多
い内部故障時を含む)に変圧器1を電力系統から遮断す
ることができ、上記実施の形態1と同様の効果を奏する
ことができる。
【0033】なお、図7は、無負荷時(インラッシュ状
態時、内部故障時を含む)、負荷時(健全時及び外部故
障発生時、内部故障発生時を含む)における各構成要素
の出力を示す表図であるが、この例では、第2高調波成
分Id2の含有量が少ない内部故障時に限らず、第2高
調波成分Id2の含有量が多い内部故障時においても、
インヒビット回路29が変圧器1を電力系統から遮断し
ていることを示している。因みに、図6において、to
pCFはインラッシュ判定器27の動作時間であり(概
ね、20msec程度の時間である(50サイクルベー
スで1サイクル))。
【0034】実施の形態4. 図8はこの発明の実施の形態4による比率差動継電装置
を示す構成図であり、図において、図2のものと同一符
号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。3
0は一次電流I1 又は二次電流I2 のうち電流値が小さ
い方の電流を検出する最小値導出器(負荷判定手段)、
31は最小値導出器30により導出された電流が閾値K
3 以上であるか否かを判定し、その電流が閾値KI3
以上である場合には非ロック信号を出力する負荷判定器
(負荷判定手段)である。
【0035】次に動作について説明する。上記実施の形
態1では、2つの負荷判定器21,22を設け、一次電
流I1 及び二次電流I2 がそれぞれ閾値KI1 ,KI2
以上であるか否かを判定するものについて示したが、図
8に示すように、最小値導出器30が一次電流I1 又は
二次電流I2 のうち電流値が小さい方の電流を検出した
のち、負荷判定器31がその電流が所定値KI3 以上で
あるか否かを判定し、その電流が所定値KI3 以上であ
るとき、非ロック信号を出力するようにしてもよく、上
記実施の形態1と同様の効果を奏することができる。
【0036】実施の形態5. 図9はこの発明の実施の形態5による比率差動継電装置
を示す構成図であり、図において、図2のものと同一符
号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。3
2は差動電流導出器12により導出された差動電流Id
に含まれている直流成分IDCを導出する直流導出器
(減衰率判定手段)、33は直流導出器32により導出
された直流成分IDCの減衰率△IDC/△tが設定値
KH以上であるとき、その旨を示す検出信号を出力する
高変化率検出器(減衰率判定手段)、34は直流導出器
32により導出された直流成分IDCの減衰率△IDC
/△tが設定値KL以下であるとき、その旨を示す検出
信号を出力する低変化率検出器(減衰率判定手段)、3
5は高変化率検出器33又は低変化率検出器34の何れ
かから検出信号が出力されると非ロック信号を出力する
論理和回路(減衰率判定手段)、36は比率差動器13
からトリップ信号が出力され、かつ、論理和回路35か
ら非ロック信号が出力されると、変圧器1を電力系統か
ら遮断する論理積回路(制御手段)である。
【0037】次に動作について説明する。抑制電流導出
器11,差動電流導出器12及び比率差動器13につい
ては上記実施の形態1と同様であるため説明を省略す
る。まず、上記実施の形態1と同様に、差動電流導出器
12が差動電流Idを導出すると、直流導出器32は、
その差動電流Idに含まれている直流成分IDCを導出
する。
【0038】そして、高変化率検出器33は、直流導出
器32が直流成分IDCを導出すると、下記に示すよう
に、直流成分IDCの減衰率△IDC/△tが設定値K
H以上であるか否かを判定し、直流成分IDCの減衰率
△IDC/△tが設定値KH以上である場合には、その
旨を示す検出信号を出力する(図10参照)。 △IDC/△t ={(IDC−90°)−IDC}/△t > KH ただし、IDCは現在の直流成分 IDC−90°は電気角で90°前の直流成分 △tは電気角で90°に相当する時間
【0039】このように、直流成分IDCの減衰率△I
DC/△tが設定値KH以上であるか否かを判定するの
は、故障電流に含まれている直流成分IDCの減衰率
は、図10に示すように、インラッシュ電流に含まれて
いる直流成分IDCの減衰率より大きいので、減衰率を
比較すれば、電力系統に故障が発生したのか、電力系統
がインラッシュ状態にあるのかを判定できるからであ
る。なお、設定値KHは、インラッシュ電流に含まれて
いる直流成分IDCの最大の減衰率、即ち、直流成分I
DCの減衰率が最も大きい場合を考慮して設定された値
である(時定数換算で、0.2秒程度の時間)。
【0040】一方、低変化率検出器34は、直流導出器
32が直流成分IDCを導出すると、下記に示すよう
に、直流成分IDCの減衰率△IDC/△tが設定値K
L以下であるか否かを判定し、直流成分IDCの減衰率
△IDC/△tが設定値KL以下である場合には、その
旨を示す検出信号を出力する(図10参照)。 △IDC/△t ={(IDC−90°)−IDC}/△t < KL ただし、IDCは現在の直流成分 IDC−90°は電気角で90°前の直流成分 △tは電気角で90°に相当する時間
【0041】このように、直流成分IDCの減衰率△I
DC/△tが設定値KL以下であるか否かを判定するの
は、故障電流に直流成分IDCを含んでいない場合があ
り、このような場合には、低変化率検出器34により検
出される直流成分IDCの減衰率△IDC/△tは概ね
零となるので、インラッシュ電流に含まれている直流成
分IDCの減衰率より小さくなり、減衰率を比較すれ
ば、電力系統に故障が発生したのか、電力系統がインラ
ッシュ状態にあるのかを判定できるからである。なお、
設定値KLは、インラッシュ電流に含まれている直流成
分IDCの最小の減衰率、即ち、直流成分IDCの減衰
率が最も小さい場合を考慮して設定された値である(時
定数換算で、30秒程度の時間)。
【0042】そして、論理和回路35は、高変化率検出
器33又は低変化率検出器34の何れかから検出信号が
出力されると、電力系統に故障が発生したものと判断
し、非ロック信号を出力する。そして、論理積回路36
は、比率差動器13からトリップ信号が出力され、か
つ、論理和回路35から非ロック信号が出力されると、
電力系統に内部事故FIが発生したものと判断して、変
圧器1を電力系統から遮断し、一連の処理が終了する。
【0043】なお、図12は、無負荷時(インラッシュ
状態時、内部故障時を含む)、負荷時(健全時及び外部
故障発生時、内部故障発生時を含む)における各構成要
素の出力を示す表図であるが、この例では、第2高調波
成分Id2の含有量が少ない内部故障時に限らず、第2
高調波成分Id2の含有量が多い内部故障時及び直流成
分を有する内部故障時においても、論理積回路36が変
圧器1を電力系統から遮断していることを示している。
【0044】以上で明らかなように、この実施の形態5
によれば、直流成分IDCの減衰率が所定範囲を逸脱し
ていると判定されたとき、トリップ信号が出力されると
変圧器1を電力系統から遮断するようにしたので、第2
高調波成分Id2が多く含まれる内部故障FI(直流成
分IDCを含まない内部故障FI)が発生したら直ちに
変圧器1を電力系統から遮断することができるととも
に、直流成分IDCが含まれる内部故障FIが発生して
も直ちに変圧器1を電力系統から遮断することができる
効果を奏する。
【0045】因みに、図11において、topCHH1
は高変化率検出器33の動作時間であり(概ね、15m
sec程度の時間であり(50サイクルベースで0.7
5サイクル))、treCHH1は高変化率検出器33
の復帰時間であり(概ね、25msec程度の時間であ
る(50サイクルベースで1.25サイクル))。ま
た、topCHL1は低変化率検出器34の動作時間で
あり(概ね、15msec程度の時間であり(50サイ
クルベースで0.75サイクル))、treCHL1は
低変化率検出器34の復帰時間であり(概ね、15ms
ec程度の時間である(50サイクルベースで0.75
サイクル))。なお、高変化率検出器33の復帰時間t
reCHH1を長く設定し、低変化率検出器34の動作
時間topCHL1を短く設定すると、一度故障が発生
すると、論理和回路35の非ロック信号を連続出力とす
ることができる。
【0046】実施の形態6. 図13はこの発明の実施の形態6による比率差動継電装
置を示す構成図であり、図において、図9のものと同一
符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
37は直流導出器32により導出された直流成分IDC
の減衰率△IDC/△tが設定値KH以下であるとき、
その旨を示す検出信号を出力する高変化率検出器(減衰
率判定手段)、38は直流導出器32により導出された
直流成分IDCの減衰率△IDC/△tが設定値KL以
上であるとき、その旨を示す検出信号を出力する低変化
率検出器(減衰率判定手段)、39は高変化率検出器3
7及び低変化率検出器38の双方から検出信号が出力さ
れるとロック信号を出力する論理積回路(減衰率判定手
段)、40は比率差動器13からトリップ信号が出力さ
れ、かつ、論理積回路39からロック信号が出力されな
いとき、変圧器1を電力系統から遮断するインヒビット
回路(制御手段)である。
【0047】次に動作について説明する。上記実施の形
態5では、高変化率検出器33又は低変化率検出器34
の何れかから検出信号が出力されると非ロック信号を出
力するとともに(直流成分IDCの減衰率が図10の斜
線部分にあるとき、非ロック信号を出力する)、制御手
段を論理積回路36を用いて構成したものについて示し
たが、図13に示すように、高変化率検出器37及び低
変化率検出器38の双方から検出信号が出力されるとロ
ック信号を出力するとともに(直流成分IDCの減衰率
が図14の斜線部分にあるとき、ロック信号を出力す
る)、制御手段をインヒビット回路40を用いて構成し
ても、上記実施の形態5と同様の原理で、内部故障時
(第2高調波成分Id2の含有量が少ない内部故障時に
限らず、第2高調波成分Id2の含有量が多い内部故障
時及び直流成分IDCが含まれる内部故障時を含む)に
変圧器1を電力系統から遮断することができ、上記実施
の形態5と同様の効果を奏することができる。
【0048】なお、図16は、無負荷時(インラッシュ
状態時、内部故障時を含む)、負荷時(健全時及び外部
故障発生時、内部故障発生時を含む)における各構成要
素の出力を示す表図であるが、この例では、第2高調波
成分Id2の含有量が少ない内部故障時に限らず、第2
高調波成分Id2の含有量が多い内部故障時及び直流成
分を有する内部故障時においても、インヒビット回路4
0が変圧器1を電力系統から遮断していることを示して
いる。
【0049】因みに、図15において、topCHH2
は高変化率検出器37の動作時間であり(概ね、15m
sec程度の時間であり(50サイクルベースで0.7
5サイクル))、treCHH2は高変化率検出器37
の復帰時間であり(概ね、25msec程度の時間であ
る(50サイクルベースで1.25サイクル))。ま
た、topCHL2は低変化率検出器38の動作時間で
あり(概ね、15msec程度の時間であり(50サイ
クルベースで0.75サイクル))、treCHL2は
低変化率検出器37の復帰時間であり(概ね、15ms
ec程度の時間である(50サイクルベースで0.75
サイクル))。
【0050】実施の形態7. 図17はこの発明の実施の形態7による比率差動継電装
置を示す構成図であり、図において、図13のものと同
一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略す
る。41は差動電流導出器12により導出された差動電
流Idに含まれている基本波成分Id0を抽出するフィ
ルタ(含有率判定手段)、42はフィルタ41により抽
出された基本波成分Id0に対する直流成分IDCの含
有率が所定値KG以上であるとき、その旨を示す検出信
号を出力する含有率検出器(含有率判定手段)、43は
高変化率検出器37,低変化率検出器38及び含有率検
出器42のすべてから検出信号が出力されるとロック信
号を出力する論理積回路(減衰率判定手段、含有率判定
手段)、44は比率差動器13からトリップ信号が出力
され、かつ、論理積回路43からロック信号が出力され
ないとき、変圧器1を電力系統から遮断するインヒビッ
ト回路(制御手段)である。
【0051】次に動作について説明する。フィルタ4
1,含有率検出器42,論理積回路43及びインヒビッ
ト回路44以外は、上記実施の形態6と同様であるため
説明を省略する。まず、上記実施の形態6と同様に、差
動電流導出器12が差動電流Idを導出すると、フィル
タ41は、その差動電流Idに含まれている基本波成分
Id0を抽出する。
【0052】そして、含有率検出器42は、フィルタ4
1が基本波成分Id0を抽出すると、基本波成分Id0
に対する直流成分IDCの含有率が所定値KG以上であ
るか否かを判定し、その基本波成分Id0に対する直流
成分IDCの含有率が所定値KG以上であるときは、そ
の旨を示す検出信号を出力する。ここで、基本波成分I
d0に対する直流成分IDCの含有率が所定値KG以上
であるか否かを判定するのは、第2高調波成分Id2が
多く含まれる内部故障FI(直流成分IDCを含まない
内部故障FI)が発生した場合に、確実に変圧器1を電
力系統から遮断する必要があるからである。
【0053】そして、論理積回路43は、高変化率検出
器37,低変化率検出器38及び含有率検出器42のす
べてから検出信号が出力されると、電力系統に故障が発
生していないものと判断し、ロック信号を出力する。そ
して、インヒビット回路44は、比率差動器13からト
リップ信号が出力され、かつ、論理積回路43からロッ
ク信号が出力されないとき、電力系統に内部事故FIが
発生したものと判断して、変圧器1を電力系統から遮断
し、一連の処理が終了する。
【0054】なお、図18は、無負荷時(インラッシュ
状態時、内部故障時を含む)、負荷時(健全時及び外部
故障発生時、内部故障発生時を含む)における各構成要
素の出力を示す表図であるが、この例では、第2高調波
成分Id2の含有量が少ない内部故障時に限らず、第2
高調波成分Id2の含有量が多い内部故障時及び直流成
分を有する内部故障時においても、インヒビット回路4
4が変圧器1を電力系統から遮断していることを示して
いる。
【0055】以上で明らかなように、この実施の形態7
によれば、差動電流Idに含まれている基本波成分Id
0に対する直流成分IDCの含有率が所定値以下である
ことを条件に、変圧器1を電力系統から遮断するように
したので、上記実施の形態5および実施の形態6より
も、第2高調波成分Id2が多く含まれる内部故障FI
(直流成分IDCを含まない内部故障FI)が発生した
場合に、確実に変圧器1を電力系統から遮断することが
できる効果を奏する。
【0056】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、イン
ラッシュ判定手段により電力系統がインラッシュ状態に
ないと判定され、または、負荷検出手段により一次電流
及び二次電流がそれぞれ所定値以上であると判定された
とき、比率差動手段からトリップ信号が出力されると変
圧器を電力系統から遮断するように構成したので、対地
容量が大きい電力系統においても、内部故障が発生した
ら直ちに変圧器を電力系統から遮断することができる効
果がある。
【0057】この発明によれば、インラッシュ判定手段
により電力系統がインラッシュ状態にないと判定され、
または、負荷検出手段により電流値が小さい方の電流が
所定値以上であると判定されたとき、比率差動手段から
トリップ信号が出力されると変圧器を電力系統から遮断
するように構成したので、対地容量が大きい電力系統に
おいても、内部故障が発生したら直ちに変圧器を電力系
統から遮断することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による比率差動継電
装置が適用される電力系統を示す系統図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による比率差動継電
装置を示す構成図である。
【図3】 各種信号の波形を示す波形図である。
【図4】 無負荷時及び負荷時における各構成要素の出
力を示す表図である。
【図5】 この発明の実施の形態3による比率差動継電
装置を示す構成図である。
【図6】 各種信号の波形を示す波形図である。
【図7】 無負荷時及び負荷時における各構成要素の出
力を示す表図である。
【図8】 この発明の実施の形態4による比率差動継電
装置を示す構成図である。
【図9】 この発明の実施の形態5による比率差動継電
装置を示す構成図である。
【図10】 差動電流に含まれている直流成分の減衰率
を説明する波形図である。
【図11】 各種信号の波形を示す波形図である。
【図12】 無負荷時及び負荷時における各構成要素の
出力を示す表図である。
【図13】 この発明の実施の形態6による比率差動継
電装置を示す構成図である。
【図14】 差動電流に含まれている直流成分の減衰率
を説明する波形図である。
【図15】 各種信号の波形を示す波形図である。
【図16】 無負荷時及び負荷時における各構成要素の
出力を示す表図である。
【図17】 この発明の実施の形態7による比率差動継
電装置を示す構成図である。
【図18】 無負荷時及び負荷時における各構成要素の
出力を示す表図である。
【図19】 従来の比率差動継電装置が適用される電力
系統を示す系統図である。
【図20】 従来の比率差動継電装置を示す構成図であ
る。
【図21】 無負荷時及び負荷時における各構成要素の
出力を示す表図である。
【符号の説明】
1 変圧器、11 抑制電流導出器(電流導出手段)、
12 差動電流導出器(電流導出手段)、13 比率差
動器(比率差動手段)、14,15 フィルタ(インラ
ッシュ判定手段)、16,27 インラッシュ判定器
(インラッシュ判定手段)、21,22,31 負荷判
定器(負荷判定手段)、23 論理積回路(負荷判定手
段)、24 論理和回路(制御手段)、25,36 論
理積回路(制御手段)、28,29,40,44 イン
ヒビット回路(制御手段)、30最小値導出器(負荷判
定手段)、32 直流導出器(減衰率判定手段)、3
3,37 高変化率検出器(減衰率判定手段)、34,
38 低変化率検出器(減衰率判定手段)、35 論理
和回路(減衰率判定手段)、39 論理積回路(減衰率
判定手段)、41 フィルタ(含有率判定手段)、42
含有率検出器(含有率判定手段)、43 論理積回路
(減衰率判定手段、含有率判定手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 7/04 - 7/045

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 変圧器の一次電流及び二次電流から抑制
    電流及び差動電流を導出する電流導出手段と、上記電流
    導出手段により導出された抑制電流と差動電流が所定の
    関係を満たすときトリップ信号を出力する比率差動手段
    と、上記電流導出手段により導出された差動電流に含ま
    れている基本波成分に対する第2高調波成分の比率から
    電力系統がインラッシュ状態にあるか否かを判定するイ
    ンラッシュ判定手段と、上記一次電流及び二次電流がそ
    れぞれ所定値以上であるか否かを判定する負荷判定手段
    と、上記インラッシュ判定手段により電力系統がインラ
    ッシュ状態にないと判定され、または、上記負荷検出手
    段により一次電流及び二次電流がそれぞれ所定値以上で
    あると判定されたとき、上記比率差動手段からトリップ
    信号が出力されると上記変圧器を電力系統から遮断する
    制御手段とを備えた比率差動継電装置。
  2. 【請求項2】 変圧器の一次電流及び二次電流から抑制
    電流及び差動電流を導出する電流導出手段と、上記電流
    導出手段により導出された抑制電流と差動電流が所定の
    関係を満たすときトリップ信号を出力する比率差動手段
    と、上記電流導出手段により導出された差動電流に含ま
    れている基本波成分に対する第2高調波成分の比率から
    電力系統がインラッシュ状態にあるか否かを判定するイ
    ンラッシュ判定手段と、上記一次電流又は二次電流のう
    ち電流値が小さい方の電流が所定値以上であるか否かを
    判定する負荷判定手段と、上記インラッシュ判定手段に
    より電力系統がインラッシュ状態にないと判定され、ま
    たは、上記負荷検出手段により電流値が小さい方の電流
    が所定値以上であると判定されたとき、上記比率差動手
    段からトリップ信号が出力されると上記変圧器を電力系
    統から遮断する制御手段とを備えた比率差動継電装置。
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