JP3556044B2 - 電流差動継電装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数端子構成の送電系統を保護する電流差動継電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパルスコードモデュレーション（ＰＣＭ）方式の電流差動継電装置は、１組の伝送系に１つの送電系統の各端子の電流データをディジタル伝送にて伝送し合ってその差電流を演算し、送電線の保護を行うことを前提としている。
【０００３】
この場合、差電流はキルヒホッフの電流則により、送電系統の通常運転中または外部事故時には差電流が０Ａとなるが、内部事故時には差電流は事故点から流出する事故電流に相当する値となるので、差電流が０Ａでないことを条件に内部事故と判定して系統の保護を行っている。
【０００４】
また、伝送手段は１対１の対向または多重化伝送が採用できるが、多端子送電系統の保護では伝送路を効率的に構成できる多重化伝送が有効であり、ここでは多重化伝送を用いたＰＣＭ方式の電流差動継電装置について説明する。
【０００５】
図７は４端子構成の送電系統を従来のＰＣＭ方式の電流差動継電装置にて保護する場合の構成を示すものである。
図７において、送電系統は背後電源１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、母線２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、これら各母線間を結ぶ送電線３にて構成されている。また、各端子側の送電線３には変流器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが設けられ、これら各変流器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの２次側にＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが設置されている。
【０００６】
伝送路は各端子を経由するループ伝送路であり、データ収集用の下り伝送ルートとデータ分配用の上り伝送ルートにより構成される。
次にこのような構成の送電系統をＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにより保護する場合の作用について述べる。
【０００７】
いま、図示Ｆ点に事故が発生すると、事故電流ＩＦａ，ＩＦｂ，ＩＦｃ，ＩＦｄが変流器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを介してＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに取込まれる。
【０００８】
電流差動継電装置５ａは取込んだ事故電流ＩＦａを下り伝送ルートに多重化し、電流差動継電装置５ｂに伝送する。
電流差動継電装置５ｂは取込んだ事故電流ＩＦｂを電流差動継電装置５ａより伝送された下り伝送ルートに多重化して電流差動継電装置５ｃに伝送する。
【０００９】
電流差動継電装置５ｃは取込んだ事故電流ＩＦｃを電流差動継電装置５ｂより伝送された下り伝送ルートに多重化して電流差動継電装置５ｄに伝送する。
電流差動継電装置５ｄは取込んだ事故電流ＩＦｄを電流差動継電装置５ｃより伝送された下り伝送ルートに多重化し、そのデータを上り伝送ルートに折返して電流差動継電装置５ｃに伝送すると共に、事故電流ＩＦａ，ＩＦｂ，ＩＦｃ，ＩＦｄのデータを収集する。
【００１０】
次いで、電流差動継電装置５ｃは電流差動継電装置５ｄより伝送された上り伝送ルートのデータをそのまま電流差動継電装置５ｂに伝送すると共に、事故電流ＩＦａ，ＩＦｂ，ＩＦｃ，ＩＦｄのデータを収集する。
【００１１】
同様にして電流差動継電装置５ｂ，５ａもデータの伝送及び収集を行う。
なお、点線にて示す下り伝送ルート及び上り伝送ルートは予備ルートを示し、平常時は使用されない。
【００１２】
各ＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、収集したデータＩＦａ，ＩＦｂ，ＩＦｃ，ＩＦｄにより差電流演算を行い、差電流ＩｄがＩＦａ＋ＩＦｂ＋ＩＦｃ＋ＩＦｄ（全端子電流のベクトル和電流）として演算され、Ｉｄが０でなければ内部事故と判定し、しゃ断器の引き外し等保護に必要な動作が行われる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電力需要の増加に伴い電力系統を強化、拡充していくことが必要不可欠となってきており、逐次変化し得る電力系統構成に伴って保護継電装置側も柔軟な対応が要求されてきている。
【００１４】
例えば系統構成の変更により系統を分離して運用する場合、従来のＰＣＭ方式の電流差動継電装置を適用したとすると、伝送系に接続された全ての端子を対象とした差電流演算方式であるため、健全端子側も過剰にしゃ断するという問題が生じる。
【００１５】
例えば、系統構成の変更作業に伴い、図７のＤ点で送電線３が母線２ａ，２ｄ側と母線２ｂ，２ｃ側に分離されている場合、従来の電流差動継電装置ではＦ点で事故が発生すると、前述同様に健全側の端子の電流差動継電装置５ｂ，５ｃも動作し、過剰に系統をしゃ断してしまう。
【００１６】
また、このような過剰保護の対策として系統構成の変更作業に伴い伝送ルートも分割変更して対処することも考えられるが、比較的頻繁に、また色々な点の作業箇所にも対応させ、変更作業の度に伝送設備も変更することは伝送設備の変更に伴う調整等の作業も増えるため、装置信頼性の面、伝送設備の効率化運用の面からも複数の系統をまとめて保護したいというニーズがある。
【００１７】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、系統構成の変更等による系統分離時においても保護機能を維持させることができる電流差動継電装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により電流差動継電装置を構成するものである。
請求項１に対応する発明は、１つの伝送系に接続された各電流差動継電装置が属する系統のグループ番号を数値により、各端子毎に整定し、自端子の系統のグループ番号と異なるグループ番号の端子を他系統に設置されている端子と判別させ、伝送系より受信した各端子の電流データに対して他系統と認識した端子の電流データを０Ａとして扱うことにより、他系統の電気量に影響されずに差電流演算を行う手段を備える。
【００１９】
請求項２に対応する発明は、１つの伝送系に接続された各電流差動継電装置を自己中心にして、自系統側に設置されているか、他系統側に設置されているかを直接に整定し、伝送系より受信した各端子の電流データに対し、他系統と認識した端子の電流データを０Ａとして差電流演算を行う手段を備える。
【００２０】
従って、請求項１及び請求項２に対応する発明の電流差動継電装置にあっては、整定によって各々の端子が自系統に連系するか、他系統に連系するかを認識させることにより、伝送系より受信した電流データに対して、他系統の端子の電流データを０Ａとして差電流演算することによって、１つの伝送系を使って２つ以上の系統をまとめて保護することが可能となり、且つ系統構成の変更が生じても整定の変更を行うのみで伝送系の構成を変更することなく保護機能を維持することが可能となる。
【００２１】
請求項３に対応する発明は、系統構成の変更により分離される各端子の情報を、複数の系統構成パターンとして記憶しておき、パターン番号の整定及び外部からの制御条件により、他系統に設置されている端子の判別を切換える手段とを備える。
【００２２】
従って、請求項３に対応する発明の電流差動継電装置にあっては、系統構成の変更にて、変わる各端子の状態をパターンとして予め記憶しておき、整定又は外部からの制御条件にてパターン単位で切換えることにより、系統構成に伴う装置側の操作を簡易化することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施の形態を図１乃至図３により説明する。
図１は４端子の送電系統を系統１と系統２とに分離された系統構成例を示すものである。
【００２４】
図１において、系統１は背後電源１ａ，１ｄ、母線２ａ，２ｄ、送電線３ａにより構成されている。そして、系統１の各端子には変流器４ａ，４ｄを介して送電線３ａに流れる電流が取込まれるＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ａ，５ｄが設置されている。
【００２５】
また、系統２は背後電源１ｂ，１ｃ、母線２ｂ，２ｃ、送電線３ｂにより構成されている。そして、系統２の各端子には変流器４ｂ，４ｃを介して送電線３ｂに流れる電流が取込まれるＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ｂ，５ｃが設置されている。
【００２６】
ここで、各ＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを示すブロック内に記載されている数値は、自端子番号設定値と系統分離グループ設定値である。
【００２７】
図２は他系統を判別するためのブロック図であり、１１は系統分離グループ設定回路、１２は自端子番号設定回路、１３は自端子番号にて整定された端子の系統Ｎｏと異なった系統Ｎｏの端子を他系統と判別する他系統判別回路、１４は他系統判別回路１３で判別された他系統判別結果を出力する出力回路である。
【００２８】
ここで、図２によりＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ａにより他系統となる端子を判別する方法について説明する。
他系統判別回路１３は、自端子番号設定回路１２の設定が１であることにより自端子が１であると認識し、また系統分離グループ設定回路１１内で端子１系統＝１と系統Ｎｏが設定されていることから、それと異なった系統Ｎｏが設定された端子を他系統と判別する。
【００２９】
即ち、系統Ｎｏを２と設定した端子２と端子３を他系統と判別し、出力回路１４に他系統判別結果として端子２他系統と端子３他系統を入力する。
同様にＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ｂ，５ｃは、他系統判別結果の出力回路１４に端子１他系統と端子４他系統を入力し、またＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ｄは他系統判別結果の出力回路１４に端子２他系統と端子３他系統を入力する。
【００３０】
以上のように図１におけるＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ａ，５ｄは端子２と端子３を他系統と判別する。即ち、電流差動継電装置５ａ，５ｄは電流差動継電装置５ｂ，５ｃが他系統に設置していると認識できる。同様にＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ｂ，５ｃは端子１と端子４を他系統と判別し、電流差動継電装置５ａ，５ｄが他系統に設置していると認識できる。
【００３１】
図３はＰＣＭ方式の電流差動継電装置内の差電流演算ブロック図を示すものである。
図３において、２１ａは端子１電流データ、２１ｂは端子２電流データ、２１ｃは端子３電流データ、２１ｄは端子４電流データで、これらは伝送系より受信した各端子の電流データである。
【００３２】
また、１４ａは端子１他系統判定信号、１４ｂは端子２他系統判定信号、１４ｃは端子３他系統判定信号、１４ｄは端子４他系統判定信号で、これらの判定信号は図２に示す系統判別結果の出力回路１４から送出されるものである。
【００３３】
さらに、２３ａは端子１電流データ２１ａと端子１他系統判定信号１４ａとが入力される０Ａ制御回路、２３ｂは端子２電流データ２１ｂと端子２他系統判定信号１４ｂとが入力される０Ａ制御回路、２３ｃは端子３電流データ２１ｃと端子３他系統判定信号１４ｃとが入力される０Ａ制御回路、２３ｄは端子４電流データ２１ｄと端子４他系統判定信号１４ｄとが入力される０Ａ制御回路である。
【００３４】
ここで、０Ａ制御回路２３ａは端子１他系統判定信号１４ａが成立した場合に端子１電流データ２１ａを０Ａとして差電流演算部２４に出力し、端子１他系統判定信号１４ａが成立しない場合には端子１電流データをそのまま差電流演算部２４に出力する。
【００３５】
０Ａ制御回路２３ｂ，２３ｃ，２３ｄについても上記と同様の制御を行うので、ここではその詳細な説明を省略する。
差電流演算部２４は、０Ａ制御回路２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄより入力した電流データを和電流合成して差電流を求めるものである。
【００３６】
次に上記のように構成された電流差動継電装置の作用を述べる。
いま、図１に示す系統分離された送電系統において、図示Ｆ点に事故が発生すると事故電流ＩＦａ，ＩＦｄが変流器４ａ，４ｄを介して電流差動継電装置５ａ，５ｄに取込まれ、また電流差動継電装置５ｂ，５ｃには事故電流は取込まれない。
【００３７】
電流差動継電装置５ａ，５ｄは取込んだ事故電流ＩＦａ，ＩＦｄを下り伝送ルートに多重化伝送し、また電流差動継電装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは事故電流ＩＦａ，ＩＦｄを上り伝送ルートにより収集する。
【００３８】
なお、端子電流の伝送原理は従来技術と同様なので、ここではその詳細な説明を省略する。
各端子に設置した電流差動継電装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄでは、図３に示す他系統判定信号と０Ａ制御回路により端子１電流データ２１ａはＩＦａとなり、端子２電流データ２１ｂ、端子３電流データ２１ｃは０となり、端子４電流データ２１ｄはＩＦｄとなる。
【００３９】
なお、ここでは説明を簡単にするため、平常時の電力系統に流れている電力潮流は零としてある。
ここで、図１の系統１の端子に設置された電流差動継電装置５ａ，５ｄの差電流演算及び事故判定について図３により説明する。
【００４０】
電流差動継電装置５ａ，５ｄでは、端子１他系統判定信号１４ａが成立しないため、０Ａ制御回路２１ａでは０Ａ制御は行わず、端子１電流データ２１ａとして事故電流ＩＦａが差電流演算部２４に取込まれ、さらに端子４他系統判定信号１４ｄが成立しないため、０Ａ制御回路２１ｄでは０Ａ制御は行わず、端子１電流データ２１ｄとして事故電流ＩＦｄが差電流演算部２４に取込まれる。
【００４１】
しかし、端子２電流データ２１ｂについては端子２他系統判定信号１４ｂが成立するため、０Ａ制御回路２１ｂでは０Ａ制御を行い、差電流演算部２４に０Ａが取込まれる。同様に端子３電流データ２１ｃについても端子３他系統判定信号１４ｃが成立するため、０Ａ制御回路２１ｃでは０Ａ制御を行い、差電流演算部２４に０Ａが取込まれる。
【００４２】
従って、電流差動継電装置５ａ，５ｄの差電流演算部２４では差電流Ｉｄを（１）式に基づいて求める。

故にＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ａ，５ｄはＩｄ≠０Ａにより内部事故と判定する。
【００４３】
次に図１の系統２の端子に設置された電流差動継電装置５ｂ，５ｃの差電流演算及び事故判定について図３により説明する。
電流差動継電装置５ｂ，５ｃでは、端子１電流データ２１ａを端子１他系統判定信号１４ａが成立するため、０Ａ制御回路２３ａでは０Ａ制御を行い、差電流演算部２４に０Ａが取込まれ、さらに端子４電流データ２１ｄについても端子４他系統判定信号１４ｄが成立するため、０Ａ制御回路２３ｄでは０Ａ制御を行い、差電流演算部２４に０Ａが取込まれる。
【００４４】
しかし、端子２電流データ２１ｂについては端子２他系統判定信号１４ｂが成立しないため、０Ａ制御回路２３ｂでは０Ａ制御を行わず、差電流演算部２４に端子２電流データ２１ｂが取込まれ、さらに端子３電流データ２１ｃについても端子３他系統判定信号１４ｃが成立しないため、０Ａ制御回路２３ｃでは０Ａ制御を行わず、差電流演算部２４に端子３電流データ２１ｃが取込まれる。
【００４５】
従って、電流差動継電装置５ｂ，５ｃの差電流演算部２４では差電流Ｉｄを（２）式に基づいて求める。

故に、ＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ｂ，５ｃはＩｄ＝０Ａにより外部事故と判定する（内部事故と判定しない）。
【００４６】
以上のように図１において系統１のＦ点に事故が発生した場合、系統１の各端子に設置された電流差動継電装置５ａ，５ｄは内部事故と判定し、系統２の各端子に設置された電流差動継電装置５ｂ，５ｃは外部事故と判定する。
【００４７】
このように第１の実施の形態によれば、整定によって各々の端子が自系統に位置するか、他系統に位置するかを電流差動継電装置に認識させることにより、伝送系より受信した電流データに対して、他系統の端子の電流データを０Ａとして差電流演算することによって、１つの伝送系を使って２つ以上の系統をまとめて保護することが可能となり、且つ系統構成の変更が生じても系統グループ番号と自端子番号による系統番号の整定の変更を行うだけで、伝送系の構成を変更することなく保護機能を維持することができる。
【００４８】
次に本発明の第２の実施の形態を図４及び図５により説明する。
図４は４端子の送電系統を系統１と系統２とに分離された系統構成例を示すもので、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【００４９】
図４において、図１と異なる点は各端子に設置されているＰＣＭ方式の電流差動継電装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを示すブロック内に記載されている内容が、自端子番号設定値と系統分離設定結果である。即ち、電流差動継電装置５ａは整定回路における整定操作の結果、端子２と端子３を他系統と認識している。同様に電流差動継電装置５ｂ，５ｃは端子１と端子４を他系統と認識し、電流差動継電装置５ｄは端子２と端子３を他系統と認識している。
【００５０】
図５は自系統または他系統を整定する回路と差電流演算方式を示すブロック図である。
図５において、２１ａは端子１電流データ、２１ｂは端子２電流データ、２１ｃは端子３電流データ、２１ｄは端子４電流データで、これらは伝送系より受信した各端子の電流データである。
【００５１】
また、３１ａ〜３１ｄは系統分離設定回路で、これら系統分離設定回路３１ａ〜３１ｄは端子１〜４系統が自系統か、他系統かを設定するものである。
さらに、２３ａは端子１電流データ２１ａと系統分離設定回路３１ａの整定結果が入力される０Ａ制御回路、２３ｂは端子２電流データ２１ｂと系統分離設定回路３１ｂの整定結果が入力される０Ａ制御回路、２３ｃは端子３電流データ２１ｃと系統分離設定回路３１ｃの整定結果が入力される０Ａ制御回路、２３ｄは端子４電流データ２１ｄと系統分離設定回路３１ｄの整定結果が入力される０Ａ制御回路である。
【００５２】
ここで、０Ａ制御回路２３ａは系統分離設定回路３１ａの整定が端子１系統＝他系統である場合に端子１電流データをＯＡとして差電流演算部２４に出力し、端子１系統＝自系統である場合は端子１電流データ２１ａをそのまま差電流演算部２４に出力する。
【００５３】
０Ａ制御回路２３ｂ，２３ｃ，２３ｄについても上記と同様の制御を行うので、ここではその詳細説明を省略する。
差電流演算部２４は、０Ａ制御回路２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄより入力した電流データを和電流合成して差電流Ｉｄを求めるものである。
【００５４】
このような構成のＰＣＭ方式の電流差動継電装置において、図４に示す系統分離された送電系統の図示Ｆ点に事故が発生した場合の作用については第１の実施の形態で述べたのと同様なので、ここではその説明を省略する。
【００５５】
このような第２の実施の形態としても前述した第１の実施の形態と同様の作用効果を奏し得る。
次に本発明の第３の実施の形態を図６により説明する。
【００５６】
図６は系統分離される系統パターンの整定回路とパターン選択回路を示すブロック図である。なお、系統パターンは多数設定可能であるが、ここでは説明を簡素化するため、２パターンとしている。
【００５７】
図６において、系統分離グループ設定回路１１ａは系統分離のパターンが１の場合の整定であり、系統分離グループ設定回路１１ｂは系統分離のパターンが２の場合の整定であり、これら各整定内容はメモリに記憶することが可能になっている。
【００５８】
また、系統分離パターン指定回路４１は整定又は外部条件により系統分離パターンＮｏの指定を行うものであり、さらに系統分離パターン判別回路４２は系統分離パターン指定回路４１にて指定された分離パターンを系統分離グループ設定回路１１ａ、もしくは１１ｂより選択し、他系統判別回路１３へ出力するものである。
【００５９】
この他系統判別回路１３以降の機能については図２及び図３に示す第１の実施の形態で述べたのと同様なので、ここではその説明を省略する。
このような構成の系統パターンの整定回路及びパターン選択回路とすれば、系統構成の変更にて変わる各端子の状態をパターンとして予め記憶しておき、整定又は外部からの制御条件にてパターン単位で切換えることにより、系統構成の変更に伴う装置側の操作を簡易化することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明による電流差動継電装置によれば、各端子から見て各々の端子が自系統であるか、他系統であるかを判別し、他系統であると判別されると電流データを０Ａとして差電流演算を行う方式で２つ以上の電力系統を１つの伝送系により構成されたリレーシステムで保護することが可能である。また、系統構成の変更を伝送系の構成を変更することなく行うことが可能であり、伝送設備の効率化運用が実現できる。
【００６１】
また、系統のパターンを予め記憶しておき、パターンの選択を外部からの制御条件にて行うことにより、系統構成の変更時に装置側に対する整定変更操作が簡素化でき、また遠方整定操作に対しても容易に対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電流差動継電装置が適用される電力系統と伝送系の構成図。
【図２】同実施の形態における電流差動継電装置による他系統判別ブロック図。
【図３】同実施の形態における電流差動継電装置による差電流演算ブロック図。
【図４】本発明の第２の実施の形態における電流差動継電装置が適用される電力系統と伝送系の構成図。
【図５】同実施の形態における電流差動継電装置による差電流演算ブロック図。
【図６】本発明の第３の実施の形態における電流差動継電装置による系統パターン選択ブロック図。
【図７】従来の電流差動継電装置が適用された電力系統と伝送系を示す構成図。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ……背後電源、
２ａ〜２ｄ……母線、
３ａ，３ｂ……送電線、
４ａ〜４ｄ……変流器、
５ａ〜５ｄ……電流差動継電装置、
１１，１１ａ，１１ｂ……系統分離グループ設定回路、
１２……自端子番号設定回路、
１３……他系統判別回路，
１４……他系統判定結果の出力回路、
１４ａ〜１４ｄ……他系統判定信号、
２４……差電流演算部、
３１ａ〜３１ｄ……系統分離設定回路、
４１……系統分離パターン指定回路、
４２……系統分離パターン指定回路。

Claims (3)

1. 複数の電気所の端子電流情報を伝送手段を用いて収集し、電流差動保護演算を行う電流差動継電装置において、
   各端子が属する系統グループ番号と自端子番号を入力する手段を有し、前記自端子番号にて整定された系統番号と前記系統グループ番号との一致の有無を判定し、その判定結果一致しない端子の電流を零と見做して各端子の端子電流情報を差動演算することを特徴とする電流差動継電装置。
2. 複数の電気所の端子電流情報を伝送手段を用いて収集し、電流差動保護演算を行う電流差動継電装置において、
   各端子が自系統に所属しているか、他系統に所属しているかを設定する手段を有し、他系統と設定された端子の電流を零と見做して各端子の端子電流情報を差動演算することを特徴とする電流差動継電装置。
3. 複数の電気所の端子電流情報を伝送手段を用いて収集し、電流差動保護演算を行う電流差動継電装置において、
   複数の系統のパターンを記憶する手段と、この記憶手段に記憶したパターンを外部からの制御条件で選択する手段とを有し、選択されたパターンによって他系統と設定された端子の電流を零と見做して各端子の端子電流情報を差動演算することを特徴とする電流差動継電装置。

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