JP3673088B2 - 発電設備の保護継電装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統に接続される主要変圧器、および発電機を備えて構成される発電設備の保護を行なう保護継電装置に係り、特に発電機保護リレー装置あるいは主要変圧器保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な主要変圧器保護リレー装置あるいは発電機保護リレー装置により故障を起こした発電機主回路あるいは主要変圧器主回路の事故時の後備保護を確実に行なえるようにした発電設備の保護継電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、この種の従来の発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
図１０において、中性点が電流制限抵抗器ＣＬＲ１を介して接地された発電機１の出力端は、高圧側中性点が電流制限抵抗器ＣＬＲ２を介して接地された主要変圧器２の低圧側に、並列用遮断器４を介して接続され、さらに主要変圧器２の高圧側は、主要変圧器高圧側遮断器５を介して電力系統３に接続されている。
【０００３】
発電機１回路および主要変圧器２回路には、その電流をそれぞれ検出するための計器用変流器ＣＴ１〜ＣＴ４およびＣＴ５〜ＣＴ８、および電圧をそれぞれ検出するための計器用変圧器ＰＴ１およびＰＴ２が設けられており、計器用変流器ＣＴ１〜ＣＴ８および計器用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２の２次回路の出力は、発電機・変圧器保護リレー装置８に導入されている。
【０００４】
一方、発電機・変圧器保護リレー装置８には、発電機の保護リレー要素として、過電流リレー要素５１、差動リレー要素８７、界磁喪失リレー要素４０、地絡差動リレー要素８７Ｇ、不足電圧リレー要素２７、過電圧リレー要素５９、および地絡過電流リレー要素５１Ｎが設けられている。
【０００５】
同様に、主要変圧器の保護リレー要素として、過電流リレー要素１５１、差動リレー要素１８７、および高圧回路地絡過電流リレー要素１５１Ｎが設けられている。
【０００６】
さらに、主要変圧器２の低圧側回路には、周波数リレー要素９５、および地絡過電圧リレー要素６４が設けられている。
ところで、これらの保護継電装置は、近年その多くがディジタル化されてきている。
【０００７】
図１１は、ディジタル保護継電装置の構成例を示す機能ブロック図であり、図１０と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０００８】
図１１において、発電機１回路および主要変圧器２回路に設けられた計器用変流器ＣＴ１〜ＣＴ４およびＣＴ５〜ＣＴ８、計器用変圧器ＰＴ１およびＰＴ２の２次回路は、二重化されたディジタル方式の発電機・変圧器保護リレー装置８の入力変換器８ＡＡ，８ＢＡにそれぞれ導入され、主保護演算部８ＡＢ，８ＢＢで処理され、あらかじめ設定された設定値以上になると、保護リレー出力部８ＡＣ，８ＢＣより出力が送出される。
【０００９】
二重化された発電機・変圧器保護リレー装置８の発電機の同一保護リレー要素のＡ系出力８ＡＣ１とＢ系出力８ＢＣ１が同時に送出されると、保護要素出力リレ−３０１Ｍが動作し、保護要素出力リレ−３０１Ｍにより図示しない発電機非常停止保護用閉塞継電器を動作させ、発電機１を保護停止するようになっている。
【００１０】
発電機・変圧器保護リレ−８は、二重化構成（８Ａ＋８Ｂ）となっており、一方の系、例えば８Ａが故障しても、残った正常な他の系、例えば８Ｂで運転継続ができるように、保護リレー故障信号８ＡＸまたは８ＢＸで、故障した保護リレーの出力をバイバスするような回路構成となつている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような二重化方式のディジタル保護継電装置においては、発電機・変圧器保護リレー装置８の両系が故障した場合に、発電機・変圧器保護リレー装置８の故障信号８ＡＸ，８ＢＸが動作して、発電機・変圧器保護リレー装置８の保護要素出力３０１Ｍをブロックするため、保護リレー装置としては機能を発揮しないことになる。
【００１２】
そして、万が一にも発電機・変圧器保護リレー装置８の両系が故障した時に、発電機１あるいは主要変圧器２に事故が発生したような場合には、事故の検出が行なえないため事故が継続することになる。
【００１３】
また、事故点が電力系統３からも切り放されないため、電力系統３の動揺を招き、電力系統３に事故が波及し、電力系統３の遠端での事故検出となり、結果として電力系統３の分断等の大事故へ拡大する可能性が考えられるという課題がある。
【００１４】
本発明の第１の目的は、発電機保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な主要変圧器保護リレー装置により故障を起こした発電機主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことが可能な発電設備の保護継電装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第２の目的は、主要変圧器保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な発電機保護リレー装置により故障を起こした主要変圧器主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことが可能な発電設備の保護継電装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の第１の目的を達成するために、中性点が接地されかつ高圧側が主要変圧器高圧側遮断器を介して電力系統に接続された主要変圧器と、中性点が接地されかつ出力端が並列用遮断器を介して主要変圧器の低圧側に接続された発電機とを備えて構成される発電設備の保護を行なう保護継電装置において、
請求項１の発明では、主要変圧器の主回路の電圧および電流に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう主保護演算部および事故検出演算部を有し、当該主保護演算部からの出力と事故検出演算部からの出力との論理積条件で、主要変圧器の常用保護出力と後備保護出力を送出する主要変圧器保護リレー装置と、発電機の主回路の電圧および電流に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう主保護演算部および事故検出演算部を有し、当該主保護演算部からの出力と事故検出演算部からの出力との論理積条件で、発電機の常用保護出力と後備保護出力を送出する発電機保護リレー装置と、主要変圧器保護リレー装置および発電機保護リレー装置に個別に設けられ、自身の装置が故障した場合にそれを検出して故障信号をそれぞれ出力する故障検出手段と、発電機保護リレー装置が故障した場合に、発電機保護リレー装置に設けられた故障検出手段からの故障信号と、主要変圧器保護リレー装置からの主要変圧器の後備保護出力との論理積条件で発電機側の故障と判定し、並列用遮断器を開放する後備保護手段とを備える。
【００１７】
従って、請求項１の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機保護リレー装置と主要変圧器保護リレー装置は、それぞれ常用保護出力と後備保護出力を外部に出力するようにしていることにより、発電機保護リレー装置が故障した場合は、発電機保護リレー装置に設けられた故障検出手段からの故障信号と、主要変圧器保護リレー装置からの主要変圧器の後備保護出力とを用いて、発電機の主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００１８】
一方、請求項２の発明では、上記請求項１の発明の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置に、高い過電流で動作する第１の瞬時動作特性要素およびこれよりも低い過電流で動作する第２の瞬時動作特性要素を有しかつ主要変圧器の高圧側回路の電流に基づいて第２の瞬時動作特性要素が動作したことで発電機の主回路の短絡事故を検出し、主要変圧器の後備保護出力として送出する過電流リレー要素を備える。
【００１９】
従って、請求項２の発明の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器の高圧側回路または主要変圧器の内部で短絡事故が発生した場合は、電力系統から過大な事故電流が事故点（主要変圧器）に流入するが、発電機の主回路で短絡事故が発生した場合、電力系統側から流入する事故電流は、主要変圧器がリアクトルとなるため限流されることになる。よって、発電機の主回路での短絡事故を、低い過電流（事故電流）で動作する特性で検出して過電流リレー要素が動作することにより、発電機の主回路の短絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００２０】
また、請求項３の発明では、上記請求項１の発明の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置に、主要変圧器の低圧側回路の電圧および電流に基づいて発電機の主回路の短絡事故を検出し、主要変圧器の後備保護出力として送出する電圧抑制付き過電流リレー要素を備える。
【００２１】
従って、請求項３の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機の主回路で短絡事故が発生した場合、発電機の主回路の電圧が低下すると共に電力系統側から事故電流が流入するため、これを検出して電圧抑制付き過電流リレー要素が動作することにより、発電機の主回路の短絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００２２】
さらに、請求項４の発明では、上記請求項１の発明の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置に、主要変圧器の低圧側回路の電圧に基づいて発電機の主回路の地絡事故を検出し、主要変圧器の後備保護出力として送出する地絡過電圧リレー要素を備える。
【００２３】
従って、請求項４の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機の主回路で地絡事故が発生すると、地絡点から発電機の中性点を通って地絡電流が流れる。そして、この地絡電流によって接地電位が変化し、これを検出して地絡過電圧リレー要素が動作することにより、発電機の主回路の地絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００２４】
一方、請求項５の発明では、上記請求項１の発明の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置に、主要変圧器の低圧側回路の電圧に基づいて発電機の主回路の過電圧を検出し、主要変圧器の後備保護出力として送出する過電圧リレー要素を備える。
【００２５】
従って、請求項５の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機の界磁電流制御装置である励磁装置が故障等で暴走すると、界磁電流が急激に増加して発電機の端子電圧が上昇する。そして、発電機の端子電圧が上昇すると、これを検出して過電圧リレー要素が動作することにより、発電機の主回路の過電圧時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００２６】
また、請求項６の発明では、上記請求項１の発明の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置に、主要変圧器の低圧側回路の電圧に基づいて発電機の主回路の不足電圧を検出し、主要変圧器の後備保護出力として送出する不足電圧リレー要素を備える。
【００２７】
従って、請求項６の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機の主回路で短絡事故が発生した場合、発電機の主回路の電圧が低下すると共に電力系統側から事故電流が流入するため、これを検出して不足電圧リレー要素が動作することにより、発電機の主回路の短絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００２８】
さらに、請求項７の発明では、上記請求項１の発明の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置に、主要変圧器の高圧側回路の電圧および電流に基づいて発電機の主回路の短絡事故を検出し、主要変圧器の後備保護出力として送出する方向距離リレー要素を備える。
【００２９】
従って、請求項７の発明の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器の低圧側回路から発電機の主回路において短絡事故が発生すると、主要変圧器の高圧側から見たインピーダンスに変化が生じる。そして、このインピーダンスの変化を方向距離リレー要素で計測し、主要変圧器の低圧側回路から発電機の主回路で短絡事故が発生したことを検出することで、方向距離リレー要素が動作することにより、発電機の主回路の短絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００３０】
以上により、発電機保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な主要変圧器保護リレー装置により故障を起こした発電機主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことが可能となる。
【００３１】
次に、上記の第２の目的を達成するために、中性点が接地されかつ高圧側が主要変圧器高圧側遮断器を介して電力系統に接続された主要変圧器と、中性点が接地されかつ出力端が並列用遮断器を介して主要変圧器の低圧側に接続された発電機とを備えて構成される発電設備の保護を行なう保護継電装置において、
請求項８の発明では、主要変圧器の主回路の電圧および電流に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう主保護演算部および事故検出演算部を有し、当該主保護演算部からの出力と事故検出演算部からの出力との論理積条件で、主要変圧器の常用保護出力と後備保護出力を送出する主要変圧器保護リレー装置と、発電機の主回路の電圧および電流に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう主保護演算部および事故検出演算部を有し、当該主保護演算部からの出力と事故検出演算部からの出力との論理積条件で、発電機の常用保護出力と後備保護出力を送出する発電機保護リレー装置と、主要変圧器保護リレー装置および発電機保護リレー装置に個別に設けられ、自身の装置が故障した場合にそれを検出して故障信号をそれぞれ出力する故障検出手段と、主要変圧器保護リレー装置が故障した場合に、主要変圧器保護リレー装置に設けられた故障検出手段からの故障信号と、発電機保護リレー装置からの発電機の後備保護出力との論理積条件で主要変圧器側の故障と判定し、主要変圧器高圧側遮断器を開放すると共に、並列用遮断器を開放する後備保護手段とを備える。
【００３２】
従って、請求項８の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機保護リレー装置と主要変圧器保護リレー装置は、それぞれ常用保護出力と後備保護出力を外部に出力するようにしていることにより、主要変圧器保護リレー装置が故障した場合は、主要変圧器保護リレー装置に設けられた故障検出手段からの故障信号と、発電機保護リレー装置からの発電機の後備保護出力とを用いて、主要変圧器の主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００３３】
一方、請求項９の発明では、上記請求項８の発明の発電設備の保護継電装置において、発電機保護リレー装置に、主要変圧器の低圧側回路の電流および発電機の主回路の電圧に基づいて主要変圧器の内部回路および高圧側回路の短絡事故を検出し、発電機の後備保護出力として送出する電圧抑制付き過電流リレー要素を備える。
【００３４】
従って、請求項９の発明の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器の内部および高圧側回路で短絡事故が発生した場合は、発電機の主回路の電圧が低下すると共に発電機側から事故電流が供給されるため、これを検出して電圧抑制付き過電流リレー要素が動作することにより、主要変圧器の内部および高圧側回路の短絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００３５】
また、請求項１０の発明では、上記請求項８の発明の発電設備の保護継電装置において、発電機保護リレー装置に、主要変圧器の中性点回路の電圧に基づいて主要変圧器の高圧側回路の地絡事故を検出し、発電機の後備保護出力として送出する地絡過電圧リレー要素を備える。
【００３６】
従って、請求項１０の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機および主要変圧器の中性点が高インピーダンス接地方式の場合、主要変圧器の中性点接地回路の電圧を、発電機の主回路接地検出用の地絡過電圧リレー要素に浮遊容量による移行電圧の電圧抑制信号として印加している。主要変圧器の高圧側回路で地絡事故が発生すると、主要変圧器の中性点回路に電圧が発生し、これを検出して地絡過電圧リレー要素が動作することにより、主要変圧器の高圧側回路の地絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００３７】
さらに、請求項１１の発明では、上記請求項８の発明の発電設備の保護継電装置において、発電機保護リレー装置に、主要変圧器の低圧側回路の電流および発電機の主回路の電圧に基づいて主要変圧器の内部回路および高圧側回路の短絡事故を検出し、発電機の後備保護出力として送出する方向距離リレー要素を備える。
【００３８】
従って、請求項１１の発明の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器の内部および高圧側回路において短絡事故が発生すると、主要変圧器の低圧側回路から見たインピーダンスに変化が生じる。そして、このインピーダンスの変化を方向距離リレー要素で計測し、主要変圧器の内部または高圧側回路で短絡事故が発生したことを検出することで、方向距離リレー要素が動作することにより、主要変圧器の内部および高圧側回路の短絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００３９】
さらにまた、請求項１２の発明では、上記請求項８の発明の発電設備の保護継電装置において、発電機保護リレー装置に、主要変圧器の中性点回路の電流に基づいて主要変圧器の高圧側回路の地絡事故を検出し、発電機の後備保護出力として送出する地絡過電流リレー要素を備える。
【００４０】
従って、請求項１２の発明の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器の高圧側回路で地絡事故が発生すると、地絡電流が主要変圧器の中性点に流れる。そして、この地絡電流により主要変圧器の中性点回路に電流が流れるため、これを検出して地絡過電流リレー要素が動作することにより、主要変圧器の高圧側回路の地絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００４１】
以上により、主要変圧器保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な発電機保護リレー装置により故障を起こした主要変圧器主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことが可能となる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態：請求項１に対応）
図１は本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す機能ブロック図、図２は同発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図、図３は同発電設備の保護継電装置における故障検出回路と後備保護回路の一例を示すシーケンス図であり、図１０および図１１と同一要素には同一符号を付してそれぞれ示している。
【００４３】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図１および図２に示すように、主要変圧器保護リレー装置６と、発電機保護リレー装置７とを個別に有して構成している。
【００４４】
主要変圧器保護リレー装置６は、共通の入力変換器６Ａと、主保護演算部６Ｂと、主保護出力部６Ｃと、事故検出演算部６Ｄと、事故検出出力部６Ｅとからなり、主要変圧器２の低圧側回路、および高圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ４，計器用変圧器ＰＴ２、および計器用変流器ＣＴ７，ＣＴ８の２次回路からの出力を、共通の入力変換器６Ａにそれぞれ入力している。
【００４５】
同様に、発電機保護リレー装置７は、共通の入力変換器７Ａと、主保護演算部７Ｂと、主保護出力部７Ｃと、事故検出演算部７Ｄと、事故検出出力部７Ｅとからなり、発電機１の中性点接地回路、および主回路に設けられた計器用変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３、および計器用変流器ＣＴ５，ＣＴ６，計器用変圧器ＰＴ１の２次回路からの出力を、共通の入力変換器７Ａにそれぞれ入力している。
【００４６】
また、主保護検出演算部６Ｂおよび事故検出演算部６Ｄは、共通の入力変換器６Ａからの出力に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう演算部を有しており、主保護検出演算部６Ｂからの出力と事故検出演算部６Ｄからの出力との論理積（ＡＮＤ）条件で、主要変圧器の常用保護出力６Ｃ１，６Ｅ１と後備保護出力６Ｃ２，６Ｅ２を送出して、主要変圧器常用保護要素出力１０１Ｍと主要変圧器後備保護要素出力１０１Ｂを得るように構成している。そして、主要変圧器常用保護要素出力１０１Ｍにより、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させて主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するように構成している。
【００４７】
同様に、主保護検出演算部７Ｂおよび事故検出演算部７Ｄは、共通の入力変換器７Ａからの出力に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう演算部を有しており、主保護検出演算部７Ｂからの出力と事故検出演算部７Ｄからの出力との論理積（ＡＮＤ）条件で、主要変圧器の常用保護出力７Ｃ１，７Ｅ１と後備保護出力７Ｃ２，７Ｅ２を送出して、発電機常用保護要素出力２０１Ｍと発電機後備保護要素出力２０１Ｂを得るように構成している。そして、発電機常用保護要素出力２０１Ｍにより、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するように構成している。
【００４８】
一方、図３に示すように、発電機保護リレー装置７には、自身の装置が故障した場合にそれを検出してその故障信号７０１を、補助リレー７０２により外部に出力する故障検出手段を個別に組み込んでいる。
【００４９】
また、上記発電機保護リレー装置７の故障信号７０１により動作する補助リレー７０２出力と、主要変圧器後備保護要素出力１０１Ｂとの論理積条件で、発電機１側の故障と判定して発電機保護後備保護用リレー７０３を動作させ、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するように発電機１の後備保護回路を構成している。
【００５０】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置の動作について説明する。
まず、通常時の動作について述べる。
【００５１】
保護継電装置が正常な場合には、発電機１側での事故、例えば短絡事故が発生すると、事故点に向かって発電機１および電力系統３から事故電流が事故点に流れ込むため、計器用変流器ＣＴ３，ＣＴ５から事故電流が発電機保護リレー装置７に流人し、発電機差動リレー要素８７が動作することになり、その結果として発電機保護リレー常用保護出力２０１Ｍが動作する。
【００５２】
この常用保護出力２０１Ｍが動作すると、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器が動作し、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させる。
【００５３】
次に、発電機保護リレー装置７が故障した時の動作について述べる。
主要変圧器保護リレー装置６と発電機保護リレー装置７は、それぞれ常用保護出力と後備保護出力を外部に出力するようになっているため、発電機保護リレー装置７が故障した場合には、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、主要変圧器保護リレー装置６からの後備保護出力１０１Ｂとの論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の事故時の後備保護を行なうことができる。
【００５４】
上述したように、本実施の形態の発電設備の保護継電装置では、発電機保護リレー装置７が故障した場合は、発電機保護リレー装置７の故障信号７０２と、主要変圧器保護リレー装置６からの主要変圧器の後備保護出力１０１Ｂとの論理積条件で発電機１側の故障と判定し、発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するようにしているので、発電機保護リレー装置７が万がー故障した場合でも、残りの健全な主要変圧器保護リレー装置６により故障を起こした発電機１主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことが可能となる。
【００５５】
これにより、保護継電装置が故障したことで発電機１をすぐに停止させる必要がなくなるため、発電機１の運用が拡大されて、電力系統３の運用に寄与することができる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
（変形例１：請求項２に対応）
図２は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【００５７】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図２に示すように、前記第１の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置６に、主要変圧器２の高圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ７の２次回路からの出力に基づいて、発電機１の主回路の短絡事故を検出し、前記主要変圧器後備保護要素出力１０１Ｂとして送出する過電流リレー要素１５１を備えた構成としている。
【００５８】
ここで、過電流リレー要素１５１は、例えば図７に示すような二重円の瞬時過電流検出特性、すなわち高い過電流（主要変圧器２の主回路で事故が発生した場合の電力系統３からの事故電流）で動作する値に整定された第１の瞬時動作特性要素１５１−１、およびこれよりも低い過電流（主要変圧器２が健全で発電機１の主回路で事故が発生した場合の電力系統３からの事故電流）で動作する値に整定された第２の瞬時動作特性要素１５１−２を有しており、第２の瞬時動作特性要素１５１−２が動作したことで発電機１の主回路の短絡事故を検出する。
【００５９】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器２の高圧側回路または主要変圧器２の内部で短絡事故が発生した場合には、電力系統３から過大な事故電流が事故点（主要変圧器２）に流入するが、発電機１または発電機１の主回路で短絡事故が発生した場合には、主要変圧器２がリアクトルとなって、電力系統３から流入する事故電流が制限されるため、主要変圧器保護リレー装置６に設けられた後備保護要素としての過電流リレー要素１５１の第２の瞬時動作特性要素１５１−２が動作することになる。
【００６０】
よって、発電機１の主回路での短絡事故を、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、過電流リレー要素１５１の第２の瞬時動作特性要素１５１−２の動作出力（図３の主要変圧器後備保護要素出力１０１Ｂ）との論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の短絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【００６１】
（変形例２：請求項３に対応）
図２は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【００６２】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図２に示すように、前記第１の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置６に、主要変圧器２の低圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ４および計器用変圧器ＰＴ２の２次回路からの出力に基づいて、発電機１の主回路の短絡事故を検出し、主要変圧器後備保護要素出力１０２Ｂとして送出する電圧抑制付き過電流リレー要素５１Ｂを備えた構成としている。
【００６３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路で短絡事故が発生した場合には、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路の電圧が低下すると共に、電力系統３側から事故電流が流入するため、これを検出して主要変圧器保護リレー装置６に設けられた後備保護要素としての電圧抑制付き過電流リレー要素５１Ｂが動作することになる。
【００６４】
よって、発電機１の主回路での短絡事故を、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、電圧抑制付き過電流リレー要素５１Ｂの動作出力（図３の主要変圧器後備保護要素出力１０２Ｂ）との論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の短絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【００６５】
（変形例３：請求項４に対応）
図２は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【００６６】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図２に示すように、前記第１の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置６に、主要変圧器２の低圧側回路に設けられた計器用変圧器ＰＴ２の３次回路からの出力に基づいて、発電機１の主回路の地絡事故を検出し、主要変圧器後備保護要素出力１０３Ｂとして送出する地絡過電圧リレー要素６４を備えた構成としている。
【００６７】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路で地絡事故（接地事故）が発生した場合には、地絡電流が流れると共に、計器用変圧器ＰＴ２の３次回路に接地の度合いに応じて過電圧が発生するため、これを検出して主要変圧器保護リレー装置６に設けられた後備保護要素としての地絡過電圧リレー要素６４が動作することになる。
【００６８】
よって、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路での地絡事故（接地事故）を、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、地絡過電圧リレー要素６４の動作出力（図３の主要変圧器後備保護要素出力１０３Ｂ）との論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の地絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【００６９】
（変形例４：請求項５に対応）
図２は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【００７０】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図２に示すように、前記第１の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置６に、主要変圧器２の低圧側回路に設けられた計器用変圧器ＰＴ２の２次回路からの出力に基づいて、発電機１の主回路の過電圧を検出し、主要変圧器後備保護要素出力１０４Ｂとして送出する過電圧リレー要素５９Ｂを備えた構成としている。
【００７１】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、発電機１の界磁電流制御装置である図示しない励磁装置が故障等で暴走した場合には、界磁電流が急激に増加して、発電機１の端子電圧が上昇するため、これを検出して過電圧リレー要素が動作することにより、主要変圧器保護リレー装置６に設けられた後備保護要素としての過電圧リレー要素５９Ｂが動作することになる。
【００７２】
よって、発電機１の主回路での過電圧事故を、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、過電圧リレー要素５９Ｂの動作出力（図３の主要変圧器後備保護要素出力１０４Ｂ）との論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の過電圧事故時の後備保護を行なうことができる。
【００７３】
（変形例５：請求項６に対応）
図２は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【００７４】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図２に示すように、前記第１の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置６に、主要変圧器２の低圧側回路に設けられた計器用変圧器ＰＴ２の２次回路からの出力に基づいて、発電機１の主回路の不足電圧を検出し、主要変圧器後備保護要素出力１０５Ｂとして送出する不足電圧リレー要素２７Ｂを備えた構成としている。
【００７５】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路で短絡事故が発生した場合には、短絡事故点、すなわち発電機１の主回路の電圧が低下すると共に、電力系統３側から事故電流が流入するため、これを検出して主要変圧器保護リレー装置６に設けられた後備保護要素としての不足電圧リレー要素２７Ｂが動作することになる。
【００７６】
よって、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路での短絡事故を、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、不足電圧リレー要素２７Ｂの動作出力（図３の主要変圧器後備保護要素出力１０５Ｂ）との論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の短絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【００７７】
（第３の実施の形態：請求項７に対応）
図４は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図であり、図２と同一要素には同一符号を付してそれぞれ示している。
【００７８】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図４に示すように、前記第１の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置６に、主要変圧器２の高圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ７および計器用変圧器ＰＴ３の２次回路からの出力に基づいて、発電機１の主回路の短絡事故を検出し、主要変圧器後備保護要素出力１０６Ｂとして送出する方向距離リレー要素１４４を備えた構成としている。
【００７９】
ここで、方向距離リレー要素１４４は、例えば図８に示すようなリレー要素信号入力点から主要変圧器２および発電機１の方向を見たオフセットモー動作特性１４４−１を有している。このオフセットモー動作特性は、主要変圧器２のインピーダンスと発電機１の過渡インピーダンスを包含する検出特性である。
【００８０】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路で短絡事故が発生した場合には、電力系統３から事故電流が供給されると共に、計器用変圧器ＰＴ３からの出力である電圧信号も変化するため、主要変圧器２の高圧側回路から見たインピーダンスに変化が生じる。そして、このインピーダンスの変化を方向距離リレー要素１４４で計測し、主要変圧器２の低圧側回路から発電機１の主回路で短絡事故が発生したことを検出することで、主要変圧器保護リレー装置６に設けられた後備保護要素としての方向距離リレー要素１４４が動作することになる。
【００８１】
よって、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、方向距離リレー要素１４４の動作出力（図３の主要変圧器後備保護要素出力１０６Ｂ）との論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の短絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【００８２】
（第４の実施の形態：請求項８に対応）
図１は本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す機能ブロック図、図２は同発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図、図３は同発電設備の保護継電装置における故障検出回路と後備保護回路の一例を示すシーケンス図であり、図１０および図１１と同一要素には同一符号を付してそれぞれ示している。
【００８３】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図１および図２に示すように、主要変圧器保護リレー装置６と、発電機保護リレー装置７とを個別に有して構成している。
【００８４】
主要変圧器保護リレー装置６は、共通の入力変換器６Ａと、主保護演算部６Ｂと、主保護出力部６Ｃと、事故検出演算部６Ｄと、事故検出出力部６Ｅとからなり、主要変圧器２の低圧側回路、および高圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ４，計器用変圧器ＰＴ２、および計器用変流器ＣＴ７，ＣＴ８の２次回路からの出力を、共通の入力変換器６Ａにそれぞれ入力している。
【００８５】
同様に、発電機保護リレー装置７は、共通の入力変換器７Ａと、主保護演算部７Ｂと、主保護出力部７Ｃと、事故検出演算部７Ｄと、事故検出出力部７Ｅとからなり、発電機１の中性点接地回路、および主回路に設けられた計器用変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３、および計器用変流器ＣＴ５，ＣＴ６，計器用変圧器ＰＴ１の２次回路からの出力を、共通の入力変換器７Ａにそれぞれ入力している。
【００８６】
また、主保護検出演算部６Ｂおよび事故検出演算部６Ｄは、共通の入力変換器６Ａからの出力に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう演算部を有しており、主保護検出演算部６Ｂからの出力と事故検出演算部６Ｄからの出力との論理積（ＡＮＤ）条件で、主要変圧器の常用保護出力６Ｃ１，６Ｅ１と後備保護出力６Ｃ２，６Ｅ２を送出して、主要変圧器常用保護要素出力１０１Ｍと主要変圧器後備保護要素出力１０１Ｂを得るように構成している。そして、主要変圧器常用保護要素出力１０１Ｍにより、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させて主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するように構成している。
【００８７】
同様に、主保護検出演算部７Ｂおよび事故検出演算部７Ｄは、共通の入力変換器７Ａからの出力に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう演算部を有しており、主保護検出演算部７Ｂからの出力と事故検出演算部７Ｄからの出力との論理積（ＡＮＤ）条件で、主要変圧器の常用保護出力７Ｃ１，７Ｅ１と後備保護出力７Ｃ２，７Ｅ２を送出して、発電機常用保護要素出力２０１Ｍと発電機後備保護要素出力２０１Ｂを得るように構成している。そして、発電機常用保護要素出力２０１Ｍにより、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するように構成している。
【００８８】
一方、図３に示すように、主要変圧器保護リレー装置６には、自身の装置が故障した場合にそれを検出してその故障信号６０１を、補助リレー６０２により外部に出力する故障検出手段を個別に組み込んでいる。
【００８９】
また、上記主要変圧器保護リレー装置６の故障信号６０１により動作する補助リレー６０２出力と、発電機後備保護要素出力２０１Ｂとの論理積条件で、主要変圧器２側の故障と判定して主要変圧器保護後備保護用リレー６０３を動作させ、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させて主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するように主要変圧器２の後備保護回路を構成している。
【００９０】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置の動作について説明する。
まず、通常時の動作について述べる。
【００９１】
保護継電装置が正常な場合には、主要変圧器２での事故、例えば短絡事故が発生すると、事故点に向かって発電機１および電力系統３から事故電流が事故点に流れ込むため、計器用変流器ＣＴ４，ＣＴ７から事故電流が主要変圧器保護リレー装置６に流入し、主要変圧器差動リレー要素１８７が動作することになり、その結果として主要変圧器保護リレー常用保護出力１０１Ｍが動作する。
【００９２】
この常用保護出力２０１Ｍが動作すると、図示しない主要変圧器用閉塞継電器が動作して、保護制御シーケンスにより主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器が動作して、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させる。
【００９３】
次に、主要変圧器保護リレー装置６が故障した時の動作について述べる。
主要変圧器保護リレー装置６と発電機保護リレー装置７は、それぞれ常用保護出力と後備保護出力を外部に出力するようになっているため、主要変圧器保護リレー装置６が故障した場合には、主要変圧器保護リレー装置６からの故障信号６０２と、発電機保護リレー装置７からの後備保護出力２０１Ｂとの論理積条件により、主要変圧器保護後備保護用リレー６０３を動作させて、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、主要変圧器２の主回路の事故時の後備保護を行なうことができる。
【００９４】
上述したように、本実施の形態の発電設備の保護継電装置では、主要変圧器保護リレー装置６が故障した場合は、主要変圧器保護リレー装置６の故障信号６０２と、発電機保護リレー装置７からの発電機の後備保護出力２０１Ｂとの論理積条件で主要変圧器２側の故障と判定し、主要変圧器用閉塞継電器を動作させて主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するようにしているので、主要変圧器保護リレー装置６が万がー故障した場合でも、残りの健全な発電機保護リレー装置７により故障を起こした主要変圧器２主回路の後備保護を確実に行なうことが可能となる。
【００９５】
これにより、保護継電装置が故障したことで発電機１をすぐに停止させる必要がなくなるため、発電機１の運用が拡大されて、電力系統３の運用に寄与することができる。
【００９６】
（第５の実施の形態）
（変形例１：請求項９に対応）
図５は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図であり、図２と同一要素には同一符号を付してそれぞれ示している。
【００９７】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図５に示すように、前記第４の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、発電機１および主要変圧器２の接地方式を前記第１乃至第３の実施の形態の場合とは異なるものとし、発電機１の中性点を高インピーダンス接地方式とし、接地装置として柱上変圧器ＰＴ４を設けており、その一方を発電機１の中性点に接続し、他方を接地している。また、主要変圧器２の中性点も、計器用変圧器ＰＴ５により接地している。
【００９８】
さらに、前記発電機保護リレー装置７に、主要変圧器２の低圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ５、および発電機１の主回路に設けられた計器用変圧器ＰＴ１の２次回路からの出力に基づいて、主要変圧器２の主回路の短絡事故を検出し、前記発電機後備保護要素出力２０１Ｂとして送出する電圧抑制付き過電流リレー要素５１ＧＢを備えた構成としている。
【００９９】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器２の内部回路または高圧側回路で短絡事故が発生した場合には、発電機１から事故点に向かって事故電流が流入すると共に、主要変圧器２の低圧側回路の電圧が低下するため、発電機保護リレー装置７に設けられた後備保護要素としての電圧抑制付き過電流リレー要素５１ＧＢが動作することになる。
【０１００】
よって、主要変圧器２の内部および高圧側回路での短絡事故を、主要変圧器保護リレー装置６からの故障信号６０２と、電圧抑制付き過電流リレー要素５１ＧＢの動作出力（図３の発電機後備保護要素出力２０１Ｂ）との論理積条件により、主要変圧器保護後備保護用リレー６０３を動作させて、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、主要変圧器２の主回路の短絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【０１０１】
（変形例２：請求項１０に対応）
図５は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【０１０２】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図５に示すように、前記発電機保護リレー装置７に、主要変圧器２の高圧側中性点回路に設けられた計器用変圧器ＰＴ５の２次回路からの出力に基づいて、主要変圧器２の主回路の地絡事故を検出し、発電機後備保護要素出力２０２Ｂとして送出する地絡過電圧リレー要素１６４Ｂを備えた構成としている。
【０１０３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器２の高圧側回路で地絡事故（接地事故）が発生した場合には、地絡電流が流れると共に、計器用変圧器ＰＴ５の２次回路に接地の度合いに応じて過電圧が発生するため、これを検出して発電機保護リレー装置７に設けられた後備保護要素としての地絡過電圧リレー要素１６４Ｂが動作することになる。
【０１０４】
よって、主要変圧器２の高圧側回路での地絡事故（接地事故）を、主要変圧器保護リレー装置６からの故障信号６０２と、地絡過電圧リレー要素１６４Ｂの動作出力（図３の発電機後備保護要素出力２０２Ｂ）との論理積条件により、主要変圧器保護後備保護用リレー６０３を動作させて、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、主要変圧器２の主回路の地絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【０１０５】
（第６の実施の形態）
（変形例１：請求項１１に対応）
図６は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図であり、図２と同一要素には同一符号を付してそれぞれ示している。
【０１０６】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図６に示すように、前記第４の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、発電機１および主要変圧器２の接地方式を前記第１乃至第３の実施の形態の場合とは異なるものとし、発電機１の中性点を高インピーダンス接地方式とし、接地装置として柱上変圧器ＰＴ４を設けており、その一方を発電機１の中性点に接続し、他方を接地している。また、主要変圧器２の中性点も、計器用変圧器ＰＴ５により接地している。
【０１０７】
さらに、前記発電機保護リレー装置７に、主要変圧器２の低圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ５、および発電機１の主回路に設けられた計器用変圧器ＰＴ１の２次回路からの出力に基づいて、主要変圧器２の主回路の短絡事故を検出し、発電機後備保護要素出力２０３Ｂとして送出する方向距離リレー要素４４を備えた構成としている。
【０１０８】
ここで、方向距離リレー要素４４は、例えば図９に示すようなリレー要素信号入力点から主要変圧器２および電力系統３の方向を見たオフセットモー動作特性４４−１を有している。このオフセットモー動作特性は、主要変圧器２のインピーダンスと電力系統３の相手側開閉所までの線路インピーダンスを包含する検出特性である。
【０１０９】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器２の内部または高圧側回路で短絡事故が発生した場合には、発電機１から事故電流が供給されると共に、計器用変圧器ＰＴ１からの出力である電圧信号も変化するため、主要変圧器２の低圧側回路から見たインピーダンスに変化が生じる。そして、このインピーダンスの変化を方向距離リレー要素４４で計測し、主要変圧器２の内部または高圧側回路で短絡事故が発生したことを検出することで、発電機保護リレー装置７に設けられた後備保護要素としての方向距離リレー要素４４が動作することになる。
【０１１０】
よって、主要変圧器２の内部または高圧側回路での短絡事故を、主要変圧器保護リレー装置６からの故障信号６０２と、方向距離リレー要素４４の動作出力 （図３の発電機後備保護要素出力２０３Ｂ）との論理積条件により、主要変圧器保護後備保護用リレー６０３を動作させて、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、主要変圧器２の主回路の地絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【０１１１】
（変形例２：請求項１２に対応）
図６は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【０１１２】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図６に示すように、前記第４の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、前記発電機保護リレー装置７に、主要変圧器２の高圧側中性点回路に設けられた計器用変流器ＣＴ９の２次回路からの出力に基づいて、主要変圧器２の主回路の地絡事故を検出し、発電機後備保護要素出力２０３Ｂとして送出する地絡過電流リレー要素１５１ＮＢを備えた構成としている。
【０１１３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器２の高圧側回路で地絡事故（接地事故）が発生した場合には、地絡電流が接地点から主要変圧器２の中性点に流れると共に、計器用変流器ＣＴ９の２次回路に接地の度合いに応じて過電流が発生するため、これを検出して発電機保護リレー装置７に設けられた後備保護要素としての地絡過電流リレー要素１５１ＮＢが動作することになる。
【０１１４】
よって、主要変圧器２の高圧側回路での地絡事故（接地事故）を、主要変圧器保護リレー装置６からの故障信号６０２と、地絡過電流リレー要素１５１ＮＢの動作出力（図３の発電機後備保護要素出力２０４Ｂ）との論理積条件により、主要変圧器保護後備保護用リレー６０３を動作させて、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、主要変圧器２の主回路の地絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【０１１５】
尚、前記各実施の形態では、発電機保護リレー装置と主要変圧器保護リレー装置とを互いに後備保護関係とする場合について説明したが、これに限らず、例えば主要変圧器保護リレー装置と送電線保護リレー装置とを互いに後備保護関係とする場合についても、本発明を同様に適用して同様の効果を得ることが可能である。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発電設備の保護継電装置によれば、発電機保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な主要変圧器保護リレー装置により故障を起こした発電機主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことが可能となる。
【０１１７】
また、本発明の発電設備の保護継電装置によれば、主要変圧器保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な発電機保護リレー装置により故障を起こした主要変圧器主回路の事故時の後備保護を確実に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による発電設備の保護継電装置の第１、第２および第４の実施の形態の一例を示す機能ブロック図。
【図２】本発明による発電設備の保護継電装置の第１、第２および第４の実施の形態の一例を示す単線接続図。
【図３】同発電設備の保護継電装置における故障検出回路と後備保護回路の一例を示すシーケンス図。
【図４】本発明による発電設備の保護継電装置の第３の実施の形態の一例を示す単線接続図。
【図５】本発明による発電設備の保護継電装置の第５の実施の形態の一例を示す単線接続図。
【図６】本発明による発電設備の保護継電装置の第６の実施の形態の一例を示す単線接続図。
【図７】過電流リレー要素の動作特性図。
【図８】方向距離リレー要素の動作特性図
【図９】方向距離リレー要素の動作特性図
【図１０】従来の発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図。
【図１１】ディジタル保護継電装置の構成例を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
ＣＴ１〜ＣＴ９…計器用変流器、
ＰＴ１〜ＰＴ３，ＰＴ５…計器用変圧器、
ＰＴ４…柱上変圧器、
ＣＬＲ１，ＣＬＲ２…過電流制限抵抗器、
１…発電機 、
２…主要変圧器、
３…電力系統、
４…並列用遮断器、
５…主要変圧器高圧側遮断器、
６…主要変圧器保護リレー装置、
６Ａ…入力変換器、
６Ｂ…主保護演算部、
６Ｃ…主保護出力部、
６Ｃ１…主保護要素出力、
６Ｃ２…主保護要素出力、
６Ｄ…事故検出演算部、
６Ｅ…事故検出出力部、
６Ｅ１…事故検出要素出力、
６Ｅ２…事故検出要素出力、
７…発電機保護リレー装置、
７Ａ…入力変換器、
７Ｂ…主保護演算部、
７Ｃ…主保護出力部、
７Ｃ１…主保護要素出力、
７Ｃ２…主保護要素出力、
７Ｄ…事故検出演算部、
７Ｅ…事故検出出力部、
７Ｅ１…事故検出要素出力、
７Ｅ２…事故検出要素出力、
６４…地絡過電圧リレー要素、
８７…発電機差動リレー要素、
８ＢＣ１…主保護要素出力、
８７Ｇ…地絡差動リレー要素、
２７…不足電圧リレー要素、
９５…周波数リレー要素、
４０…界磁喪失リレー要素、
１５１…過電流リレー要素、
５１…過電流リレー要素、
１５１Ｎ…地絡過電流リレー要素、
５１Ｎ…地絡過電流リレー要素、
１６４…地絡過電圧リレー要素、
５９…過電圧リレー要素、
１８７…主要変圧器差動リレー要素、
２７Ｂ…不足電圧リレー要素（ＢＵ）、
１４４…方向距離リレー要素（ＢＵ）、
４４…方向距離リレー要素（ＢＵ）、
１５１ＮＢ…地絡過電流リレー要素（ＢＵ）、
５１Ｂ…過電流要素（ＢＵ）、
１６４Ｂ…地絡過電圧リレー要素（ＢＵ）、
５１ＧＢ…過電流リレー要素（ＢＵ）、
５９Ｂ…過電圧リレー要素（ＢＵ）、
１０１Ｍ…主要変圧器保護要素出力、
１０１Ｂ〜１０６Ｂ…主要変圧器後備保護要素出力、
２０１Ｍ…発電機保護要素出力、
２０１Ｂ〜２０４Ｂ…発電機後備保護要素出力、
３０１Ｍ…発電機・変圧器保護リレー保護要素出力リレー、
６０１…主要変圧器保護リレー故障出力、
６０２…主要変圧器保護リレー故障出力用補助リレー、
６０３…主要変圧器保護後備保護用リレー、
７０１…発電機保護リレー故障出力、
７０２…発電機保護リレー故障出力用補助リレー、
７０３…発電機保護後備保護用リレー。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統に接続される主要変圧器、および発電機を備えて構成される発電設備の保護を行なう保護継電装置に係り、特に発電機保護リレー装置あるいは主要変圧器保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な主要変圧器保護リレー装置あるいは発電機保護リレー装置により故障を起こした発電機主回路あるいは主要変圧器主回路の事故時の後備保護を確実に行なえるようにした発電設備の保護継電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、この種の従来の発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
図１０において、中性点が電流制限抵抗器ＣＬＲ１を介して接地された発電機１の出力端は、高圧側中性点が電流制限抵抗器ＣＬＲ２を介して接地された主要変圧器２の低圧側に、並列用遮断器４を介して接続され、さらに主要変圧器２の高圧側は、主要変圧器高圧側遮断器５を介して電力系統３に接続されている。
【０００３】
発電機１回路および主要変圧器２回路には、その電流をそれぞれ検出するための計器用変流器ＣＴ１〜ＣＴ４およびＣＴ５〜ＣＴ８、および電圧をそれぞれ検出するための計器用変圧器ＰＴ１およびＰＴ２が設けられており、計器用変流器ＣＴ１〜ＣＴ８および計器用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２の２次回路の出力は、発電機・変圧器保護リレー装置８に導入されている。
【０００４】
一方、発電機・変圧器保護リレー装置８には、発電機の保護リレー要素として、過電流リレー要素５１、差動リレー要素８７、界磁喪失リレー要素４０、地絡差動リレー要素８７Ｇ、不足電圧リレー要素２７、過電圧リレー要素５９、および地絡過電流リレー要素５１Ｎが設けられている。
【０００５】
同様に、主要変圧器の保護リレー要素として、過電流リレー要素１５１、差動リレー要素１８７、および高圧回路地絡過電流リレー要素１５１Ｎが設けられている。
【０００６】
さらに、主要変圧器２の低圧側回路には、周波数リレー要素９５、および地絡過電圧リレー要素６４が設けられている。
ところで、これらの保護継電装置は、近年その多くがディジタル化されてきている。
【０００７】
図１１は、ディジタル保護継電装置の構成例を示す機能ブロック図であり、図１０と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０００８】
図１１において、発電機１回路および主要変圧器２回路に設けられた計器用変流器ＣＴ１〜ＣＴ４およびＣＴ５〜ＣＴ８、計器用変圧器ＰＴ１およびＰＴ２の２次回路は、二重化されたディジタル方式の発電機・変圧器保護リレー装置８の入力変換器８ＡＡ，８ＢＡにそれぞれ導入され、主保護演算部８ＡＢ，８ＢＢで処理され、あらかじめ設定された設定値以上になると、保護リレー出力部８ＡＣ，８ＢＣより出力が送出される。
【０００９】
二重化された発電機・変圧器保護リレー装置８の発電機の同一保護リレー要素のＡ系出力８ＡＣ１とＢ系出力８ＢＣ１が同時に送出されると、保護要素出力リレ−３０１Ｍが動作し、保護要素出力リレ−３０１Ｍにより図示しない発電機非常停止保護用閉塞継電器を動作させ、発電機１を保護停止するようになっている。
【００１０】
発電機・変圧器保護リレ−８は、二重化構成（８Ａ＋８Ｂ）となっており、一方の系、例えば８Ａが故障しても、残った正常な他の系、例えば８Ｂで運転継続ができるように、保護リレー故障信号８ＡＸまたは８ＢＸで、故障した保護リレーの出力をバイバスするような回路構成となつている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような二重化方式のディジタル保護継電装置においては、発電機・変圧器保護リレー装置８の両系が故障した場合に、発電機・変圧器保護リレー装置８の故障信号８ＡＸ，８ＢＸが動作して、発電機・変圧器保護リレー装置８の保護要素出力３０１Ｍをブロックするため、保護リレー装置としては機能を発揮しないことになる。
【００１２】
そして、万が一にも発電機・変圧器保護リレー装置８の両系が故障した時に、発電機１あるいは主要変圧器２に事故が発生したような場合には、事故の検出が行なえないため事故が継続することになる。
【００１３】
また、事故点が電力系統３からも切り放されないため、電力系統３の動揺を招き、電力系統３に事故が波及し、電力系統３の遠端での事故検出となり、結果として電力系統３の分断等の大事故へ拡大する可能性が考えられるという課題がある。
【００１４】
本発明の第１の目的は、発電機保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な主要変圧器保護リレー装置により故障を起こした発電機主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことが可能な発電設備の保護継電装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第２の目的は、主要変圧器保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な発電機保護リレー装置により故障を起こした主要変圧器主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことが可能な発電設備の保護継電装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の第１の目的を達成するために、中性点が接地されかつ高圧側が主要変圧器高圧側遮断器を介して電力系統に接続された主要変圧器と、中性点が接地されかつ出力端が並列用遮断器を介して主要変圧器の低圧側に接続された発電機とを備えて構成される発電設備の保護を行なう保護継電装置において、
請求項１の発明では、主要変圧器の主回路の電圧および電流に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう主保護演算部および事故検出演算部を有し、当該主保護演算部からの出力と事故検出演算部からの出力との論理積条件で、主要変圧器の常用保護出力と後備保護出力を送出する主要変圧器保護リレー装置と、発電機の主回路の電圧および電流に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう主保護演算部および事故検出演算部を有し、当該主保護演算部からの出力と事故検出演算部からの出力との論理積条件で、発電機の常用保護出力と後備保護出力を送出する発電機保護リレー装置と、主要変圧器保護リレー装置および発電機保護リレー装置に個別に設けられ、自身の装置が故障した場合にそれを検出して故障信号をそれぞれ出力する故障検出手段と、発電機保護リレー装置が故障した場合に、発電機保護リレー装置に設けられた故障検出手段からの故障信号と、主要変圧器保護リレー装置からの主要変圧器の後備保護出力との論理積条件で発電機側の故障と判定し、並列用遮断器を開放する後備保護手段とを備える。
【００１７】
従って、請求項１の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機保護リレー装置と主要変圧器保護リレー装置は、それぞれ常用保護出力と後備保護出力を外部に出力するようにしていることにより、発電機保護リレー装置が故障した場合は、発電機保護リレー装置に設けられた故障検出手段からの故障信号と、主要変圧器保護リレー装置からの主要変圧器の後備保護出力とを用いて、発電機の主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００１８】
一方、請求項２の発明では、上記請求項１の発明の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置に、高い過電流で動作する第１の瞬時動作特性要素およびこれよりも低い過電流で動作する第２の瞬時動作特性要素を有しかつ主要変圧器の高圧側回路の電流に基づいて第２の瞬時動作特性要素が動作したことで発電機の主回路の短絡事故を検出し、主要変圧器の後備保護出力として送出する過電流リレー要素を備える。
【００１９】
従って、請求項２の発明の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器の高圧側回路または主要変圧器の内部で短絡事故が発生した場合は、電力系統から過大な事故電流が事故点（主要変圧器）に流入するが、発電機の主回路で短絡事故が発生した場合、電力系統側から流入する事故電流は、主要変圧器がリアクトルとなるため限流されることになる。よって、発電機の主回路での短絡事故を、低い過電流（事故電流）で動作する特性で検出して過電流リレー要素が動作することにより、発電機の主回路の短絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００２０】
また、請求項３の発明では、上記請求項１の発明の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置に、主要変圧器の低圧側回路の電圧および電流に基づいて発電機の主回路の短絡事故を検出し、主要変圧器の後備保護出力として送出する電圧抑制付き過電流リレー要素を備える。
【００２１】
従って、請求項３の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機の主回路で短絡事故が発生した場合、発電機の主回路の電圧が低下すると共に電力系統側から事故電流が流入するため、これを検出して電圧抑制付き過電流リレー要素が動作することにより、発電機の主回路の短絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００２２】
さらに、請求項４の発明では、上記請求項１の発明の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置に、主要変圧器の低圧側回路の電圧に基づいて発電機の主回路の地絡事故を検出し、主要変圧器の後備保護出力として送出する地絡過電圧リレー要素を備える。
【００２３】
従って、請求項４の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機の主回路で地絡事故が発生すると、地絡点から発電機の中性点を通って地絡電流が流れる。そして、この地絡電流によって接地電位が変化し、これを検出して地絡過電圧リレー要素が動作することにより、発電機の主回路の地絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００２４】
一方、請求項５の発明では、上記請求項１の発明の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置に、主要変圧器の低圧側回路の電圧に基づいて発電機の主回路の過電圧を検出し、主要変圧器の後備保護出力として送出する過電圧リレー要素を備える。
【００２５】
従って、請求項５の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機の界磁電流制御装置である励磁装置が故障等で暴走すると、界磁電流が急激に増加して発電機の端子電圧が上昇する。そして、発電機の端子電圧が上昇すると、これを検出して過電圧リレー要素が動作することにより、発電機の主回路の過電圧時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００２６】
また、請求項６の発明では、上記請求項１の発明の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置に、主要変圧器の低圧側回路の電圧に基づいて発電機の主回路の不足電圧を検出し、主要変圧器の後備保護出力として送出する不足電圧リレー要素を備える。
【００２７】
従って、請求項６の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機の主回路で短絡事故が発生した場合、発電機の主回路の電圧が低下すると共に電力系統側から事故電流が流入するため、これを検出して不足電圧リレー要素が動作することにより、発電機の主回路の短絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００２８】
さらに、請求項７の発明では、上記請求項１の発明の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置に、主要変圧器の高圧側回路の電圧および電流に基づいて発電機の主回路の短絡事故を検出し、主要変圧器の後備保護出力として送出する方向距離リレー要素を備える。
【００２９】
従って、請求項７の発明の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器の低圧側回路から発電機の主回路において短絡事故が発生すると、主要変圧器の高圧側から見たインピーダンスに変化が生じる。そして、このインピーダンスの変化を方向距離リレー要素で計測し、主要変圧器の低圧側回路から発電機の主回路で短絡事故が発生したことを検出することで、方向距離リレー要素が動作することにより、発電機の主回路の短絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００３０】
以上により、発電機保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な主要変圧器保護リレー装置により故障を起こした発電機主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことが可能となる。
【００３１】
次に、上記の第２の目的を達成するために、中性点が接地されかつ高圧側が主要変圧器高圧側遮断器を介して電力系統に接続された主要変圧器と、中性点が接地されかつ出力端が並列用遮断器を介して主要変圧器の低圧側に接続された発電機とを備えて構成される発電設備の保護を行なう保護継電装置において、
請求項８の発明では、主要変圧器の主回路の電圧および電流に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう主保護演算部および事故検出演算部を有し、当該主保護演算部からの出力と事故検出演算部からの出力との論理積条件で、主要変圧器の常用保護出力と後備保護出力を送出する主要変圧器保護リレー装置と、発電機の主回路の電圧および電流に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう主保護演算部および事故検出演算部を有し、当該主保護演算部からの出力と事故検出演算部からの出力との論理積条件で、発電機の常用保護出力と後備保護出力を送出する発電機保護リレー装置と、主要変圧器保護リレー装置および発電機保護リレー装置に個別に設けられ、自身の装置が故障した場合にそれを検出して故障信号をそれぞれ出力する故障検出手段と、主要変圧器保護リレー装置が故障した場合に、主要変圧器保護リレー装置に設けられた故障検出手段からの故障信号と、発電機保護リレー装置からの発電機の後備保護出力との論理積条件で主要変圧器側の故障と判定し、主要変圧器高圧側遮断器を開放すると共に、並列用遮断器を開放する後備保護手段とを備える。
【００３２】
従って、請求項８の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機保護リレー装置と主要変圧器保護リレー装置は、それぞれ常用保護出力と後備保護出力を外部に出力するようにしていることにより、主要変圧器保護リレー装置が故障した場合は、主要変圧器保護リレー装置に設けられた故障検出手段からの故障信号と、発電機保護リレー装置からの発電機の後備保護出力とを用いて、主要変圧器の主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００３３】
一方、請求項９の発明では、上記請求項８の発明の発電設備の保護継電装置において、発電機保護リレー装置に、主要変圧器の低圧側回路の電流および発電機の主回路の電圧に基づいて主要変圧器の内部回路および高圧側回路の短絡事故を検出し、発電機の後備保護出力として送出する電圧抑制付き過電流リレー要素を備える。
【００３４】
従って、請求項９の発明の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器の内部および高圧側回路で短絡事故が発生した場合は、発電機の主回路の電圧が低下すると共に発電機側から事故電流が供給されるため、これを検出して電圧抑制付き過電流リレー要素が動作することにより、主要変圧器の内部および高圧側回路の短絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００３５】
また、請求項１０の発明では、上記請求項８の発明の発電設備の保護継電装置において、発電機保護リレー装置に、主要変圧器の中性点回路の電圧に基づいて主要変圧器の高圧側回路の地絡事故を検出し、発電機の後備保護出力として送出する地絡過電圧リレー要素を備える。
【００３６】
従って、請求項１０の発明の発電設備の保護継電装置においては、発電機および主要変圧器の中性点が高インピーダンス接地方式の場合、主要変圧器の中性点接地回路の電圧を、発電機の主回路接地検出用の地絡過電圧リレー要素に浮遊容量による移行電圧の電圧抑制信号として印加している。主要変圧器の高圧側回路で地絡事故が発生すると、主要変圧器の中性点回路に電圧が発生し、これを検出して地絡過電圧リレー要素が動作することにより、主要変圧器の高圧側回路の地絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００３７】
さらに、請求項１１の発明では、上記請求項８の発明の発電設備の保護継電装置において、発電機保護リレー装置に、主要変圧器の低圧側回路の電流および発電機の主回路の電圧に基づいて主要変圧器の内部回路および高圧側回路の短絡事故を検出し、発電機の後備保護出力として送出する方向距離リレー要素を備える。
【００３８】
従って、請求項１１の発明の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器の内部および高圧側回路において短絡事故が発生すると、主要変圧器の低圧側回路から見たインピーダンスに変化が生じる。そして、このインピーダンスの変化を方向距離リレー要素で計測し、主要変圧器の内部または高圧側回路で短絡事故が発生したことを検出することで、方向距離リレー要素が動作することにより、主要変圧器の内部および高圧側回路の短絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００３９】
さらにまた、請求項１２の発明では、上記請求項８の発明の発電設備の保護継電装置において、発電機保護リレー装置に、主要変圧器の中性点回路の電流に基づいて主要変圧器の高圧側回路の地絡事故を検出し、発電機の後備保護出力として送出する地絡過電流リレー要素を備える。
【００４０】
従って、請求項１２の発明の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器の高圧側回路で地絡事故が発生すると、地絡電流が主要変圧器の中性点に流れる。そして、この地絡電流により主要変圧器の中性点回路に電流が流れるため、これを検出して地絡過電流リレー要素が動作することにより、主要変圧器の高圧側回路の地絡事故時の後備保護を確実に行なうことができる。
【００４１】
以上により、主要変圧器保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な発電機保護リレー装置により故障を起こした主要変圧器主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことが可能となる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態：請求項１に対応）
図１は本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す機能ブロック図、図２は同発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図、図３は同発電設備の保護継電装置における故障検出回路と後備保護回路の一例を示すシーケンス図であり、図１０および図１１と同一要素には同一符号を付してそれぞれ示している。
【００４３】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図１および図２に示すように、主要変圧器保護リレー装置６と、発電機保護リレー装置７とを個別に有して構成している。
【００４４】
主要変圧器保護リレー装置６は、共通の入力変換器６Ａと、主保護演算部６Ｂと、主保護出力部６Ｃと、事故検出演算部６Ｄと、事故検出出力部６Ｅとからなり、主要変圧器２の低圧側回路、および高圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ４，計器用変圧器ＰＴ２、および計器用変流器ＣＴ７，ＣＴ８の２次回路からの出力を、共通の入力変換器６Ａにそれぞれ入力している。
【００４５】
同様に、発電機保護リレー装置７は、共通の入力変換器７Ａと、主保護演算部７Ｂと、主保護出力部７Ｃと、事故検出演算部７Ｄと、事故検出出力部７Ｅとからなり、発電機１の中性点接地回路、および主回路に設けられた計器用変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３、および計器用変流器ＣＴ５，ＣＴ６，計器用変圧器ＰＴ１の２次回路からの出力を、共通の入力変換器７Ａにそれぞれ入力している。
【００４６】
また、主保護検出演算部６Ｂおよび事故検出演算部６Ｄは、共通の入力変換器６Ａからの出力に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう演算部を有しており、主保護検出演算部６Ｂからの出力と事故検出演算部６Ｄからの出力との論理積（ＡＮＤ）条件で、主要変圧器の常用保護出力６Ｃ１，６Ｅ１と後備保護出力６Ｃ２，６Ｅ２を送出して、主要変圧器常用保護要素出力１０１Ｍと主要変圧器後備保護要素出力１０１Ｂを得るように構成している。そして、主要変圧器常用保護要素出力１０１Ｍにより、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させて主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するように構成している。
【００４７】
同様に、主保護検出演算部７Ｂおよび事故検出演算部７Ｄは、共通の入力変換器７Ａからの出力に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう演算部を有しており、主保護検出演算部７Ｂからの出力と事故検出演算部７Ｄからの出力との論理積（ＡＮＤ）条件で、主要変圧器の常用保護出力７Ｃ１，７Ｅ１と後備保護出力７Ｃ２，７Ｅ２を送出して、発電機常用保護要素出力２０１Ｍと発電機後備保護要素出力２０１Ｂを得るように構成している。そして、発電機常用保護要素出力２０１Ｍにより、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するように構成している。
【００４８】
一方、図３に示すように、発電機保護リレー装置７には、自身の装置が故障した場合にそれを検出してその故障信号７０１を、補助リレー７０２により外部に出力する故障検出手段を個別に組み込んでいる。
【００４９】
また、上記発電機保護リレー装置７の故障信号７０１により動作する補助リレー７０２出力と、主要変圧器後備保護要素出力１０１Ｂとの論理積条件で、発電機１側の故障と判定して発電機保護後備保護用リレー７０３を動作させ、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するように発電機１の後備保護回路を構成している。
【００５０】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置の動作について説明する。
まず、通常時の動作について述べる。
【００５１】
保護継電装置が正常な場合には、発電機１側での事故、例えば短絡事故が発生すると、事故点に向かって発電機１および電力系統３から事故電流が事故点に流れ込むため、計器用変流器ＣＴ３，ＣＴ５から事故電流が発電機保護リレー装置７に流人し、発電機差動リレー要素８７が動作することになり、その結果として発電機保護リレー常用保護出力２０１Ｍが動作する。
【００５２】
この常用保護出力２０１Ｍが動作すると、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器が動作し、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させる。
【００５３】
次に、発電機保護リレー装置７が故障した時の動作について述べる。
主要変圧器保護リレー装置６と発電機保護リレー装置７は、それぞれ常用保護出力と後備保護出力を外部に出力するようになっているため、発電機保護リレー装置７が故障した場合には、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、主要変圧器保護リレー装置６からの後備保護出力１０１Ｂとの論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の事故時の後備保護を行なうことができる。
【００５４】
上述したように、本実施の形態の発電設備の保護継電装置では、発電機保護リレー装置７が故障した場合は、発電機保護リレー装置７の故障信号７０２と、主要変圧器保護リレー装置６からの主要変圧器の後備保護出力１０１Ｂとの論理積条件で発電機１側の故障と判定し、発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するようにしているので、発電機保護リレー装置７が万がー故障した場合でも、残りの健全な主要変圧器保護リレー装置６により故障を起こした発電機１主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことが可能となる。
【００５５】
これにより、保護継電装置が故障したことで発電機１をすぐに停止させる必要がなくなるため、発電機１の運用が拡大されて、電力系統３の運用に寄与することができる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
（変形例１：請求項２に対応）
図２は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【００５７】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図２に示すように、前記第１の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置６に、主要変圧器２の高圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ７の２次回路からの出力に基づいて、発電機１の主回路の短絡事故を検出し、前記主要変圧器後備保護要素出力１０１Ｂとして送出する過電流リレー要素１５１を備えた構成としている。
【００５８】
ここで、過電流リレー要素１５１は、例えば図７に示すような二重円の瞬時過電流検出特性、すなわち高い過電流（主要変圧器２の主回路で事故が発生した場合の電力系統３からの事故電流）で動作する値に整定された第１の瞬時動作特性要素１５１−１、およびこれよりも低い過電流（主要変圧器２が健全で発電機１の主回路で事故が発生した場合の電力系統３からの事故電流）で動作する値に整定された第２の瞬時動作特性要素１５１−２を有しており、第２の瞬時動作特性要素１５１−２が動作したことで発電機１の主回路の短絡事故を検出する。
【００５９】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器２の高圧側回路または主要変圧器２の内部で短絡事故が発生した場合には、電力系統３から過大な事故電流が事故点（主要変圧器２）に流入するが、発電機１または発電機１の主回路で短絡事故が発生した場合には、主要変圧器２がリアクトルとなって、電力系統３から流入する事故電流が制限されるため、主要変圧器保護リレー装置６に設けられた後備保護要素としての過電流リレー要素１５１の第２の瞬時動作特性要素１５１−２が動作することになる。
【００６０】
よって、発電機１の主回路での短絡事故を、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、過電流リレー要素１５１の第２の瞬時動作特性要素１５１−２の動作出力（図３の主要変圧器後備保護要素出力１０１Ｂ）との論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の短絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【００６１】
（変形例２：請求項３に対応）
図２は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【００６２】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図２に示すように、前記第１の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置６に、主要変圧器２の低圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ４および計器用変圧器ＰＴ２の２次回路からの出力に基づいて、発電機１の主回路の短絡事故を検出し、主要変圧器後備保護要素出力１０２Ｂとして送出する電圧抑制付き過電流リレー要素５１Ｂを備えた構成としている。
【００６３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路で短絡事故が発生した場合には、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路の電圧が低下すると共に、電力系統３側から事故電流が流入するため、これを検出して主要変圧器保護リレー装置６に設けられた後備保護要素としての電圧抑制付き過電流リレー要素５１Ｂが動作することになる。
【００６４】
よって、発電機１の主回路での短絡事故を、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、電圧抑制付き過電流リレー要素５１Ｂの動作出力（図３の主要変圧器後備保護要素出力１０２Ｂ）との論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の短絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【００６５】
（変形例３：請求項４に対応）
図２は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【００６６】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図２に示すように、前記第１の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置６に、主要変圧器２の低圧側回路に設けられた計器用変圧器ＰＴ２の３次回路からの出力に基づいて、発電機１の主回路の地絡事故を検出し、主要変圧器後備保護要素出力１０３Ｂとして送出する地絡過電圧リレー要素６４を備えた構成としている。
【００６７】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路で地絡事故（接地事故）が発生した場合には、地絡電流が流れると共に、計器用変圧器ＰＴ２の３次回路に接地の度合いに応じて過電圧が発生するため、これを検出して主要変圧器保護リレー装置６に設けられた後備保護要素としての地絡過電圧リレー要素６４が動作することになる。
【００６８】
よって、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路での地絡事故（接地事故）を、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、地絡過電圧リレー要素６４の動作出力（図３の主要変圧器後備保護要素出力１０３Ｂ）との論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の地絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【００６９】
（変形例４：請求項５に対応）
図２は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【００７０】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図２に示すように、前記第１の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置６に、主要変圧器２の低圧側回路に設けられた計器用変圧器ＰＴ２の２次回路からの出力に基づいて、発電機１の主回路の過電圧を検出し、主要変圧器後備保護要素出力１０４Ｂとして送出する過電圧リレー要素５９Ｂを備えた構成としている。
【００７１】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、発電機１の界磁電流制御装置である図示しない励磁装置が故障等で暴走した場合には、界磁電流が急激に増加して、発電機１の端子電圧が上昇するため、これを検出して過電圧リレー要素が動作することにより、主要変圧器保護リレー装置６に設けられた後備保護要素としての過電圧リレー要素５９Ｂが動作することになる。
【００７２】
よって、発電機１の主回路での過電圧事故を、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、過電圧リレー要素５９Ｂの動作出力（図３の主要変圧器後備保護要素出力１０４Ｂ）との論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の過電圧事故時の後備保護を行なうことができる。
【００７３】
（変形例５：請求項６に対応）
図２は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【００７４】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図２に示すように、前記第１の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置６に、主要変圧器２の低圧側回路に設けられた計器用変圧器ＰＴ２の２次回路からの出力に基づいて、発電機１の主回路の不足電圧を検出し、主要変圧器後備保護要素出力１０５Ｂとして送出する不足電圧リレー要素２７Ｂを備えた構成としている。
【００７５】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路で短絡事故が発生した場合には、短絡事故点、すなわち発電機１の主回路の電圧が低下すると共に、電力系統３側から事故電流が流入するため、これを検出して主要変圧器保護リレー装置６に設けられた後備保護要素としての不足電圧リレー要素２７Ｂが動作することになる。
【００７６】
よって、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路での短絡事故を、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、不足電圧リレー要素２７Ｂの動作出力（図３の主要変圧器後備保護要素出力１０５Ｂ）との論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の短絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【００７７】
（第３の実施の形態：請求項７に対応）
図４は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図であり、図２と同一要素には同一符号を付してそれぞれ示している。
【００７８】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図４に示すように、前記第１の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、主要変圧器保護リレー装置６に、主要変圧器２の高圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ７および計器用変圧器ＰＴ３の２次回路からの出力に基づいて、発電機１の主回路の短絡事故を検出し、主要変圧器後備保護要素出力１０６Ｂとして送出する方向距離リレー要素１４４を備えた構成としている。
【００７９】
ここで、方向距離リレー要素１４４は、例えば図８に示すようなリレー要素信号入力点から主要変圧器２および発電機１の方向を見たオフセットモー動作特性１４４−１を有している。このオフセットモー動作特性は、主要変圧器２のインピーダンスと発電機１の過渡インピーダンスを包含する検出特性である。
【００８０】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、発電機１の主回路および主要変圧器２の低圧側回路で短絡事故が発生した場合には、電力系統３から事故電流が供給されると共に、計器用変圧器ＰＴ３からの出力である電圧信号も変化するため、主要変圧器２の高圧側回路から見たインピーダンスに変化が生じる。そして、このインピーダンスの変化を方向距離リレー要素１４４で計測し、主要変圧器２の低圧側回路から発電機１の主回路で短絡事故が発生したことを検出することで、主要変圧器保護リレー装置６に設けられた後備保護要素としての方向距離リレー要素１４４が動作することになる。
【００８１】
よって、発電機保護リレー装置７からの故障信号７０２と、方向距離リレー要素１４４の動作出力（図３の主要変圧器後備保護要素出力１０６Ｂ）との論理積条件により、発電機保護リレー後備保護用リレ−７０３を動作させて、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、発電機１の主回路の短絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【００８２】
（第４の実施の形態：請求項８に対応）
図１は本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す機能ブロック図、図２は同発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図、図３は同発電設備の保護継電装置における故障検出回路と後備保護回路の一例を示すシーケンス図であり、図１０および図１１と同一要素には同一符号を付してそれぞれ示している。
【００８３】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図１および図２に示すように、主要変圧器保護リレー装置６と、発電機保護リレー装置７とを個別に有して構成している。
【００８４】
主要変圧器保護リレー装置６は、共通の入力変換器６Ａと、主保護演算部６Ｂと、主保護出力部６Ｃと、事故検出演算部６Ｄと、事故検出出力部６Ｅとからなり、主要変圧器２の低圧側回路、および高圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ４，計器用変圧器ＰＴ２、および計器用変流器ＣＴ７，ＣＴ８の２次回路からの出力を、共通の入力変換器６Ａにそれぞれ入力している。
【００８５】
同様に、発電機保護リレー装置７は、共通の入力変換器７Ａと、主保護演算部７Ｂと、主保護出力部７Ｃと、事故検出演算部７Ｄと、事故検出出力部７Ｅとからなり、発電機１の中性点接地回路、および主回路に設けられた計器用変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３、および計器用変流器ＣＴ５，ＣＴ６，計器用変圧器ＰＴ１の２次回路からの出力を、共通の入力変換器７Ａにそれぞれ入力している。
【００８６】
また、主保護検出演算部６Ｂおよび事故検出演算部６Ｄは、共通の入力変換器６Ａからの出力に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう演算部を有しており、主保護検出演算部６Ｂからの出力と事故検出演算部６Ｄからの出力との論理積（ＡＮＤ）条件で、主要変圧器の常用保護出力６Ｃ１，６Ｅ１と後備保護出力６Ｃ２，６Ｅ２を送出して、主要変圧器常用保護要素出力１０１Ｍと主要変圧器後備保護要素出力１０１Ｂを得るように構成している。そして、主要変圧器常用保護要素出力１０１Ｍにより、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させて主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するように構成している。
【００８７】
同様に、主保護検出演算部７Ｂおよび事故検出演算部７Ｄは、共通の入力変換器７Ａからの出力に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう演算部を有しており、主保護検出演算部７Ｂからの出力と事故検出演算部７Ｄからの出力との論理積（ＡＮＤ）条件で、主要変圧器の常用保護出力７Ｃ１，７Ｅ１と後備保護出力７Ｃ２，７Ｅ２を送出して、発電機常用保護要素出力２０１Ｍと発電機後備保護要素出力２０１Ｂを得るように構成している。そして、発電機常用保護要素出力２０１Ｍにより、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するように構成している。
【００８８】
一方、図３に示すように、主要変圧器保護リレー装置６には、自身の装置が故障した場合にそれを検出してその故障信号６０１を、補助リレー６０２により外部に出力する故障検出手段を個別に組み込んでいる。
【００８９】
また、上記主要変圧器保護リレー装置６の故障信号６０１により動作する補助リレー６０２出力と、発電機後備保護要素出力２０１Ｂとの論理積条件で、主要変圧器２側の故障と判定して主要変圧器保護後備保護用リレー６０３を動作させ、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させて主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するように主要変圧器２の後備保護回路を構成している。
【００９０】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置の動作について説明する。
まず、通常時の動作について述べる。
【００９１】
保護継電装置が正常な場合には、主要変圧器２での事故、例えば短絡事故が発生すると、事故点に向かって発電機１および電力系統３から事故電流が事故点に流れ込むため、計器用変流器ＣＴ４，ＣＴ７から事故電流が主要変圧器保護リレー装置６に流入し、主要変圧器差動リレー要素１８７が動作することになり、その結果として主要変圧器保護リレー常用保護出力１０１Ｍが動作する。
【００９２】
この常用保護出力２０１Ｍが動作すると、図示しない主要変圧器用閉塞継電器が動作して、保護制御シーケンスにより主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器が動作して、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させる。
【００９３】
次に、主要変圧器保護リレー装置６が故障した時の動作について述べる。
主要変圧器保護リレー装置６と発電機保護リレー装置７は、それぞれ常用保護出力と後備保護出力を外部に出力するようになっているため、主要変圧器保護リレー装置６が故障した場合には、主要変圧器保護リレー装置６からの故障信号６０２と、発電機保護リレー装置７からの後備保護出力２０１Ｂとの論理積条件により、主要変圧器保護後備保護用リレー６０３を動作させて、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、主要変圧器２の主回路の事故時の後備保護を行なうことができる。
【００９４】
上述したように、本実施の形態の発電設備の保護継電装置では、主要変圧器保護リレー装置６が故障した場合は、主要変圧器保護リレー装置６の故障信号６０２と、発電機保護リレー装置７からの発電機の後備保護出力２０１Ｂとの論理積条件で主要変圧器２側の故障と判定し、主要変圧器用閉塞継電器を動作させて主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、発電機非常停止用閉塞継電器を動作させて並列用遮断器４を開放するようにしているので、主要変圧器保護リレー装置６が万がー故障した場合でも、残りの健全な発電機保護リレー装置７により故障を起こした主要変圧器２主回路の後備保護を確実に行なうことが可能となる。
【００９５】
これにより、保護継電装置が故障したことで発電機１をすぐに停止させる必要がなくなるため、発電機１の運用が拡大されて、電力系統３の運用に寄与することができる。
【００９６】
（第５の実施の形態）
（変形例１：請求項９に対応）
図５は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図であり、図２と同一要素には同一符号を付してそれぞれ示している。
【００９７】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図５に示すように、前記第４の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、発電機１および主要変圧器２の接地方式を前記第１乃至第３の実施の形態の場合とは異なるものとし、発電機１の中性点を高インピーダンス接地方式とし、接地装置として柱上変圧器ＰＴ４を設けており、その一方を発電機１の中性点に接続し、他方を接地している。また、主要変圧器２の中性点も、計器用変圧器ＰＴ５により接地している。
【００９８】
さらに、前記発電機保護リレー装置７に、主要変圧器２の低圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ５、および発電機１の主回路に設けられた計器用変圧器ＰＴ１の２次回路からの出力に基づいて、主要変圧器２の主回路の短絡事故を検出し、前記発電機後備保護要素出力２０１Ｂとして送出する電圧抑制付き過電流リレー要素５１ＧＢを備えた構成としている。
【００９９】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器２の内部回路または高圧側回路で短絡事故が発生した場合には、発電機１から事故点に向かって事故電流が流入すると共に、主要変圧器２の低圧側回路の電圧が低下するため、発電機保護リレー装置７に設けられた後備保護要素としての電圧抑制付き過電流リレー要素５１ＧＢが動作することになる。
【０１００】
よって、主要変圧器２の内部および高圧側回路での短絡事故を、主要変圧器保護リレー装置６からの故障信号６０２と、電圧抑制付き過電流リレー要素５１ＧＢの動作出力（図３の発電機後備保護要素出力２０１Ｂ）との論理積条件により、主要変圧器保護後備保護用リレー６０３を動作させて、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、主要変圧器２の主回路の短絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【０１０１】
（変形例２：請求項１０に対応）
図５は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【０１０２】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図５に示すように、前記発電機保護リレー装置７に、主要変圧器２の高圧側中性点回路に設けられた計器用変圧器ＰＴ５の２次回路からの出力に基づいて、主要変圧器２の主回路の地絡事故を検出し、発電機後備保護要素出力２０２Ｂとして送出する地絡過電圧リレー要素１６４Ｂを備えた構成としている。
【０１０３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器２の高圧側回路で地絡事故（接地事故）が発生した場合には、地絡電流が流れると共に、計器用変圧器ＰＴ５の２次回路に接地の度合いに応じて過電圧が発生するため、これを検出して発電機保護リレー装置７に設けられた後備保護要素としての地絡過電圧リレー要素１６４Ｂが動作することになる。
【０１０４】
よって、主要変圧器２の高圧側回路での地絡事故（接地事故）を、主要変圧器保護リレー装置６からの故障信号６０２と、地絡過電圧リレー要素１６４Ｂの動作出力（図３の発電機後備保護要素出力２０２Ｂ）との論理積条件により、主要変圧器保護後備保護用リレー６０３を動作させて、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、主要変圧器２の主回路の地絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【０１０５】
（第６の実施の形態）
（変形例１：請求項１１に対応）
図６は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図であり、図２と同一要素には同一符号を付してそれぞれ示している。
【０１０６】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図６に示すように、前記第４の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、発電機１および主要変圧器２の接地方式を前記第１乃至第３の実施の形態の場合とは異なるものとし、発電機１の中性点を高インピーダンス接地方式とし、接地装置として柱上変圧器ＰＴ４を設けており、その一方を発電機１の中性点に接続し、他方を接地している。また、主要変圧器２の中性点も、計器用変圧器ＰＴ５により接地している。
【０１０７】
さらに、前記発電機保護リレー装置７に、主要変圧器２の低圧側回路に設けられた計器用変流器ＣＴ５、および発電機１の主回路に設けられた計器用変圧器ＰＴ１の２次回路からの出力に基づいて、主要変圧器２の主回路の短絡事故を検出し、発電機後備保護要素出力２０３Ｂとして送出する方向距離リレー要素４４を備えた構成としている。
【０１０８】
ここで、方向距離リレー要素４４は、例えば図９に示すようなリレー要素信号入力点から主要変圧器２および電力系統３の方向を見たオフセットモー動作特性４４−１を有している。このオフセットモー動作特性は、主要変圧器２のインピーダンスと電力系統３の相手側開閉所までの線路インピーダンスを包含する検出特性である。
【０１０９】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器２の内部または高圧側回路で短絡事故が発生した場合には、発電機１から事故電流が供給されると共に、計器用変圧器ＰＴ１からの出力である電圧信号も変化するため、主要変圧器２の低圧側回路から見たインピーダンスに変化が生じる。そして、このインピーダンスの変化を方向距離リレー要素４４で計測し、主要変圧器２の内部または高圧側回路で短絡事故が発生したことを検出することで、発電機保護リレー装置７に設けられた後備保護要素としての方向距離リレー要素４４が動作することになる。
【０１１０】
よって、主要変圧器２の内部または高圧側回路での短絡事故を、主要変圧器保護リレー装置６からの故障信号６０２と、方向距離リレー要素４４の動作出力 （図３の発電機後備保護要素出力２０３Ｂ）との論理積条件により、主要変圧器保護後備保護用リレー６０３を動作させて、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、主要変圧器２の主回路の地絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【０１１１】
（変形例２：請求項１２に対応）
図６は、本実施の形態による発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図である。
【０１１２】
すなわち、本実施の形態の発電設備の保護継電装置は、図６に示すように、前記第４の実施の形態の発電設備の保護継電装置において、前記発電機保護リレー装置７に、主要変圧器２の高圧側中性点回路に設けられた計器用変流器ＣＴ９の２次回路からの出力に基づいて、主要変圧器２の主回路の地絡事故を検出し、発電機後備保護要素出力２０３Ｂとして送出する地絡過電流リレー要素１５１ＮＢを備えた構成としている。
【０１１３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の発電設備の保護継電装置においては、主要変圧器２の高圧側回路で地絡事故（接地事故）が発生した場合には、地絡電流が接地点から主要変圧器２の中性点に流れると共に、計器用変流器ＣＴ９の２次回路に接地の度合いに応じて過電流が発生するため、これを検出して発電機保護リレー装置７に設けられた後備保護要素としての地絡過電流リレー要素１５１ＮＢが動作することになる。
【０１１４】
よって、主要変圧器２の高圧側回路での地絡事故（接地事故）を、主要変圧器保護リレー装置６からの故障信号６０２と、地絡過電流リレー要素１５１ＮＢの動作出力（図３の発電機後備保護要素出力２０４Ｂ）との論理積条件により、主要変圧器保護後備保護用リレー６０３を動作させて、図示しない主要変圧器用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより主要変圧器高圧側遮断器５を開放すると共に、図示しない発電機非常停止用閉塞継電器を動作させ、保護制御シーケンスにより並列用遮断器４を開放すると共に、図示しない水車へ流入する水を遮断し、発電機１を安全に停止させて、主要変圧器２の主回路の地絡事故時の後備保護を行なうことができる。
【０１１５】
尚、前記各実施の形態では、発電機保護リレー装置と主要変圧器保護リレー装置とを互いに後備保護関係とする場合について説明したが、これに限らず、例えば主要変圧器保護リレー装置と送電線保護リレー装置とを互いに後備保護関係とする場合についても、本発明を同様に適用して同様の効果を得ることが可能である。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発電設備の保護継電装置によれば、発電機保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な主要変圧器保護リレー装置により故障を起こした発電機主回路の事故時の後備保護を確実に行なうことが可能となる。
【０１１７】
また、本発明の発電設備の保護継電装置によれば、主要変圧器保護リレー装置が万が一故障した場合でも、残りの健全な発電機保護リレー装置により故障を起こした主要変圧器主回路の事故時の後備保護を確実に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による発電設備の保護継電装置の第１、第２および第４の実施の形態の一例を示す機能ブロック図。
【図２】本発明による発電設備の保護継電装置の第１、第２および第４の実施の形態の一例を示す単線接続図。
【図３】同発電設備の保護継電装置における故障検出回路と後備保護回路の一例を示すシーケンス図。
【図４】本発明による発電設備の保護継電装置の第３の実施の形態の一例を示す単線接続図。
【図５】本発明による発電設備の保護継電装置の第５の実施の形態の一例を示す単線接続図。
【図６】本発明による発電設備の保護継電装置の第６の実施の形態の一例を示す単線接続図。
【図７】過電流リレー要素の動作特性図。
【図８】方向距離リレー要素の動作特性図
【図９】方向距離リレー要素の動作特性図
【図１０】従来の発電設備の保護継電装置の構成例を示す単線接続図。
【図１１】ディジタル保護継電装置の構成例を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
ＣＴ１〜ＣＴ９…計器用変流器、
ＰＴ１〜ＰＴ３，ＰＴ５…計器用変圧器、
ＰＴ４…柱上変圧器、
ＣＬＲ１，ＣＬＲ２…過電流制限抵抗器、
１…発電機 、
２…主要変圧器、
３…電力系統、
４…並列用遮断器、
５…主要変圧器高圧側遮断器、
６…主要変圧器保護リレー装置、
６Ａ…入力変換器、
６Ｂ…主保護演算部、
６Ｃ…主保護出力部、
６Ｃ１…主保護要素出力、
６Ｃ２…主保護要素出力、
６Ｄ…事故検出演算部、
６Ｅ…事故検出出力部、
６Ｅ１…事故検出要素出力、
６Ｅ２…事故検出要素出力、
７…発電機保護リレー装置、
７Ａ…入力変換器、
７Ｂ…主保護演算部、
７Ｃ…主保護出力部、
７Ｃ１…主保護要素出力、
７Ｃ２…主保護要素出力、
７Ｄ…事故検出演算部、
７Ｅ…事故検出出力部、
７Ｅ１…事故検出要素出力、
７Ｅ２…事故検出要素出力、
６４…地絡過電圧リレー要素、
８７…発電機差動リレー要素、
８ＢＣ１…主保護要素出力、
８７Ｇ…地絡差動リレー要素、
２７…不足電圧リレー要素、
９５…周波数リレー要素、
４０…界磁喪失リレー要素、
１５１…過電流リレー要素、
５１…過電流リレー要素、
１５１Ｎ…地絡過電流リレー要素、
５１Ｎ…地絡過電流リレー要素、
１６４…地絡過電圧リレー要素、
５９…過電圧リレー要素、
１８７…主要変圧器差動リレー要素、
２７Ｂ…不足電圧リレー要素（ＢＵ）、
１４４…方向距離リレー要素（ＢＵ）、
４４…方向距離リレー要素（ＢＵ）、
１５１ＮＢ…地絡過電流リレー要素（ＢＵ）、
５１Ｂ…過電流要素（ＢＵ）、
１６４Ｂ…地絡過電圧リレー要素（ＢＵ）、
５１ＧＢ…過電流リレー要素（ＢＵ）、
５９Ｂ…過電圧リレー要素（ＢＵ）、
１０１Ｍ…主要変圧器保護要素出力、
１０１Ｂ〜１０６Ｂ…主要変圧器後備保護要素出力、
２０１Ｍ…発電機保護要素出力、
２０１Ｂ〜２０４Ｂ…発電機後備保護要素出力、
３０１Ｍ…発電機・変圧器保護リレー保護要素出力リレー、
６０１…主要変圧器保護リレー故障出力、
６０２…主要変圧器保護リレー故障出力用補助リレー、
６０３…主要変圧器保護後備保護用リレー、
７０１…発電機保護リレー故障出力、
７０２…発電機保護リレー故障出力用補助リレー、
７０３…発電機保護後備保護用リレー。
Claims (12)
- 中性点が接地されかつ高圧側が主要変圧器高圧側遮断器を介して電力系統に接続された主要変圧器と、中性点が接地されかつ出力端が並列用遮断器を介して前記主要変圧器の低圧側に接続された発電機とを備えて構成される発電設備の保護を行なう保護継電装置において、
前記主要変圧器の主回路の電圧および電流に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう主保護演算部および事故検出演算部を有し、当該主保護演算部からの出力と事故検出演算部からの出力との論理積条件で、前記主要変圧器の常用保護出力と後備保護出力を送出する主要変圧器保護リレー装置と、
前記発電機の主回路の電圧および電流に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう主保護演算部および事故検出演算部を有し、当該主保護演算部からの出力と事故検出演算部からの出力との論理積条件で、前記発電機の常用保護出力と後備保護出力を送出する発電機保護リレー装置と、
前記主要変圧器保護リレー装置および発電機保護リレー装置に個別に設けられ、自身の装置が故障した場合にそれを検出して故障信号をそれぞれ出力する故障検出手段と、
前記発電機保護リレー装置が故障した場合に、前記発電機保護リレー装置に設けられた故障検出手段からの故障信号と、前記主要変圧器保護リレー装置からの主要変圧器の後備保護出力との論理積条件で前記発電機側の故障と判定し、前記並列用遮断器を開放する後備保護手段と、
を備えて成ることを特徴とする発電設備の保護継電装置。 - 前記請求項１に記載の発電設備の保護継電装置において、
前記主要変圧器保護リレー装置に、高い過電流で動作する第１の瞬時動作特性要素およびこれよりも低い過電流で動作する第２の瞬時動作特性要素を有しかつ前記主要変圧器の高圧側回路の電流に基づいて前記第２の瞬時動作特性要素が動作したことで前記発電機の主回路の短絡事故を検出し、前記主要変圧器の後備保護出力として送出する過電流リレー要素を備えたことを特徴とする発電設備の保護継電装置。 - 前記請求項１に記載の発電設備の保護継電装置において、
前記主要変圧器保護リレー装置に、前記主要変圧器の低圧側回路の電圧および電流に基づいて前記発電機の主回路の短絡事故を検出し、前記主要変圧器の後備保護出力として送出する電圧抑制付き過電流リレー要素を備えたことを特徴とする発電設備の保護継電装置。 - 前記請求項１に記載の発電設備の保護継電装置において、
前記主要変圧器保護リレー装置に、前記主要変圧器の低圧側回路の電圧に基づいて前記発電機の主回路の地絡事故を検出し、前記主要変圧器の後備保護出力として送出する地絡過電圧リレー要素を備えたことを特徴とする発電設備の保護継電装置。 - 前記請求項１に記載の発電設備の保護継電装置において、
前記主要変圧器保護リレー装置に、前記主要変圧器の低圧側回路の電圧に基づいて前記発電機の主回路の過電圧を検出し、前記主要変圧器の後備保護出力として送出する過電圧リレー要素を備えたことを特徴とする発電設備の保護継電装置。 - 前記請求項１に記載の発電設備の保護継電装置において、
前記主要変圧器保護リレー装置に、前記主要変圧器の低圧側回路の電圧に基づいて前記発電機の主回路の不足電圧を検出し、前記主要変圧器の後備保護出力として送出する不足電圧リレー要素を備えたことを特徴とする発電設備の保護継電装置。 - 前記請求項１に記載の発電設備の保護継電装置において、
前記主要変圧器保護リレー装置に、前記主要変圧器の高圧側回路の電圧および電流に基づいて前記発電機の主回路の短絡事故を検出し、前記主要変圧器の後備保護出力として送出する方向距離リレー要素を備えたことを特徴とする発電設備の保護継電装置。 - 中性点が接地されかつ高圧側が主要変圧器高圧側遮断器を介して電力系統に接続された主要変圧器と、中性点が接地されかつ出力端が並列用遮断器を介して前記主要変圧器の低圧側に接続された発電機とを備えて構成される発電設備の保護を行なう保護継電装置において、
前記主要変圧器の主回路の電圧および電流に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう主保護演算部および事故検出演算部を有し、当該主保護演算部からの出力と事故検出演算部からの出力との論理積条件で、前記主要変圧器の常用保護出力と後備保護出力を送出する主要変圧器保護リレー装置と、
前記発電機の主回路の電圧および電流に基づいて、常用保護範囲の検出と後備保護の検出をそれぞれ行なう主保護演算部および事故検出演算部を有し、当該主保護演算部からの出力と事故検出演算部からの出力との論理積条件で、前記発電機の常用保護出力と後備保護出力を送出する発電機保護リレー装置と、
前記主要変圧器保護リレー装置および発電機保護リレー装置に個別に設けられ、自身の装置が故障した場合にそれを検出して故障信号をそれぞれ出力する故障検出手段と、
前記主要変圧器保護リレー装置が故障した場合に、前記主要変圧器保護リレー装置に設けられた故障検出手段からの故障信号と、前記発電機保護リレー装置からの発電機の後備保護出力との論理積条件で前記主要変圧器側の故障と判定し、前記主要変圧器高圧側遮断器を開放すると共に、前記並列用遮断器を開放する後備保護手段と、
を備えて成ることを特徴とする発電設備の保護継電装置。 - 前記請求項８に記載の発電設備の保護継電装置において、
前記発電機保護リレー装置に、前記主要変圧器の低圧側回路の電流および前記発電機の主回路の電圧に基づいて前記主要変圧器の内部回路および高圧側回路の短絡事故を検出し、前記発電機の後備保護出力として送出する電圧抑制付き過電流リレー要素を備えたことを特徴とする発電設備の保護継電装置。 - 前記請求項８に記載の発電設備の保護継電装置において、前記発電機保護リレー装置に、前記主要変圧器の中性点回路の電圧に基づいて前記主要変圧器の高圧側回路の地絡事故を検出し、前記発電機の後備保護出力として送出する地絡過電圧リレー要素を備えたことを特徴とする発電設備の保護継電装置。
- 前記請求項８に記載の発電設備の保護継電装置において、前記発電機保護リレー装置に、前記主要変圧器の低圧側回路の電流および前記発電機の主回路の電圧に基づいて前記主要変圧器の内部回路および高圧側回路の短絡事故を検出し、前記発電機の後備保護出力として送出する方向距離リレー要素を備えたことを特徴とする発電設備の保護継電装置。
- 前記請求項８に記載の発電設備の保護継電装置において、前記発電機保護リレー装置に、前記主要変圧器の中性点回路の電流に基づいて前記主要変圧器の高圧側回路の地絡事故を検出し、前記発電機の後備保護出力として送出する地絡過電流リレー要素を備えたことを特徴とする発電設備の保護継電装置。
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