JP3746493B2 - 比率差動継電装置 - Google Patents
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Description
【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１２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１３は例えば特許文献１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、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、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１２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 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。
【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Ｉｄ２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、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１４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】
【特許文献１】
特開昭５３−１１１４５１号公報
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
【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、減衰率判定手段により直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱してい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】
この発明に係る比率差動継電装置は、差動電流に含まれている直流成分の減衰率がインラッシュ電流に含まれている直流成分の最小の減衰率より小さいとき、その差動電流に含まれている直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱しているものと判定するようにしたものである。
【００１６】
この発明に係る比率差動継電装置は、差動電流に含まれている直流成分の減衰率がインラッシュ電流に含まれている直流成分の最大の減衰率より大きいとき、その差動電流に含まれている直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱しているものと判定するようにしたものである。
【００１７】
この発明に係る比率差動継電装置は、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直流成分の含有率が所定値以上である場合には、変圧器を電力系統から遮断しないようにしたものである。
【００１８】
【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。
【００１９】
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。
【００２０】
３２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）、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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 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。
【００２３】
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
直流導出器３２は、差動電流導出器１２が差動電流Ｉｄを導出すると、その差動電流Ｉｄに含まれている直流成分ＩＤＣを導出する。
【００２４】
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ＫＨ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３参照）。
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
【００２５】
このように、直流成分ＩＤＣの減衰率△ＩＤＣ／△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３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ＩＤＣ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）。
【００２６】
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
【００２７】
このように、直流成分ＩＤＣの減衰率△ＩＤＣ／△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）。
【００２８】
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。
【００２９】
なお、図５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。
【００３０】
以上で明らかなように、この実施の形態１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。
【００３１】
因みに、図４において、ｔｏｐＣＨＨ１は高変化率検出器３３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））、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の復帰時間である（概ね、１５ｍｓｅｃ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ｔｒｅＣＨＨ１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。
【００３２】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２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。
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。
【００３３】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１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３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６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７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１と同様の効果を奏することができる。
【００３４】
なお、図９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４０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。
【００３５】
因みに、図８において、ｔｏｐＣＨＨ２は高変化率検出器３７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））、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の復帰時間である（概ね、１５ｍｓｅｃ程度の時間である（５０サイクルベースで０．７５サイクル））。
【００３６】
実施の形態３．
図１０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６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。
【００３７】
次に動作について説明する。
フィルタ４１，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２と同様であるため説明を省略する。
まず、上記実施の形態２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。
【００３８】
そして、含有率検出器４２は、フィルタ４１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。
【００３９】
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。
【００４０】
なお、図１１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４４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。
【００４１】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、差動電流Ｉｄに含まれている基本波成分Ｉｄ０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１および実施の形態２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。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、減衰率判定手段により直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱してい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とともに、直流成分が含まれる内部故障が発生しても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。
【００４３】
この発明によれば、差動電流に含まれている直流成分の減衰率がインラッシュ電流に含まれている直流成分の最小の減衰率より小さいとき、その差動電流に含まれている直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱しているものと判定するように構成したので、電力系統に事故が発生しているのか、電力系統がインラッシュ状態にあるのかを確実に判定することができる効果がある。
【００４４】
この発明によれば、差動電流に含まれている直流成分の減衰率がインラッシュ電流に含まれている直流成分の最大の減衰率より大きいとき、その差動電流に含まれている直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱しているものと判定するように構成したので、電力系統に事故が発生しているのか、電力系統がインラッシュ状態にあるのかを確実に判定することができる効果がある。
【００４５】
この発明によれば、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直流成分の含有率が所定値以下であることを条件に、変圧器を電力系統から遮断するように構成したので、第２高調波成分が多く含まれる内部故障（直流成分を含まない内部故障）が発生した場合に、確実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】 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４】 各種信号の波形を示す波形図である。
【図５】 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６】 この発明の実施の形態２による比率差動継電装置を示す構成図である。
【図７】 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８】 各種信号の波形を示す波形図である。
【図９】 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１０】 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１１】 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１２】 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１３】 従来の比率差動継電装置を示す構成図である。
【図１４】 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、２，３ 遮断器、４，５ 変流器、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）、２０ 比率差動継電装置、３２ 直流導出器（減衰率判定手段）、３３ 高変化率検出器（減衰率判定手段）、３４ 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）、３６ 論理積回路（制御手段）、３７ 高変化率検出器（減衰率判定手段）、３８ 低変化率検出器（減衰率判定手段）、３９ 論理積回路（減衰率判定手段）、４０ インヒビット回路（制御手段）、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）、４４ インヒビット回路（制御手段）。
【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１２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１３は例えば特許文献１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、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、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１２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 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。
【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Ｉｄ２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、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１４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】
【特許文献１】
特開昭５３−１１１４５１号公報
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
【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、減衰率判定手段により直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱してい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】
この発明に係る比率差動継電装置は、差動電流に含まれている直流成分の減衰率がインラッシュ電流に含まれている直流成分の最小の減衰率より小さいとき、その差動電流に含まれている直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱しているものと判定するようにしたものである。
【００１６】
この発明に係る比率差動継電装置は、差動電流に含まれている直流成分の減衰率がインラッシュ電流に含まれている直流成分の最大の減衰率より大きいとき、その差動電流に含まれている直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱しているものと判定するようにしたものである。
【００１７】
この発明に係る比率差動継電装置は、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直流成分の含有率が所定値以上である場合には、変圧器を電力系統から遮断しないようにしたものである。
【００１８】
【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。
【００１９】
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。
【００２０】
３２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）、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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 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。
【００２３】
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
直流導出器３２は、差動電流導出器１２が差動電流Ｉｄを導出すると、その差動電流Ｉｄに含まれている直流成分ＩＤＣを導出する。
【００２４】
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ＫＨ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３参照）。
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
【００２５】
このように、直流成分ＩＤＣの減衰率△ＩＤＣ／△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３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ＩＤＣ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）。
【００２６】
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
【００２７】
このように、直流成分ＩＤＣの減衰率△ＩＤＣ／△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）。
【００２８】
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。
【００２９】
なお、図５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。
【００３０】
以上で明らかなように、この実施の形態１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。
【００３１】
因みに、図４において、ｔｏｐＣＨＨ１は高変化率検出器３３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））、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の復帰時間である（概ね、１５ｍｓｅｃ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ｔｒｅＣＨＨ１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。
【００３２】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２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。
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。
【００３３】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１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３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６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７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１と同様の効果を奏することができる。
【００３４】
なお、図９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４０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。
【００３５】
因みに、図８において、ｔｏｐＣＨＨ２は高変化率検出器３７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））、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の復帰時間である（概ね、１５ｍｓｅｃ程度の時間である（５０サイクルベースで０．７５サイクル））。
【００３６】
実施の形態３．
図１０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６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。
【００３７】
次に動作について説明する。
フィルタ４１，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２と同様であるため説明を省略する。
まず、上記実施の形態２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。
【００３８】
そして、含有率検出器４２は、フィルタ４１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。
【００３９】
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。
【００４０】
なお、図１１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４４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。
【００４１】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、差動電流Ｉｄに含まれている基本波成分Ｉｄ０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１および実施の形態２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。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、減衰率判定手段により直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱してい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とともに、直流成分が含まれる内部故障が発生しても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。
【００４３】
この発明によれば、差動電流に含まれている直流成分の減衰率がインラッシュ電流に含まれている直流成分の最小の減衰率より小さいとき、その差動電流に含まれている直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱しているものと判定するように構成したので、電力系統に事故が発生しているのか、電力系統がインラッシュ状態にあるのかを確実に判定することができる効果がある。
【００４４】
この発明によれば、差動電流に含まれている直流成分の減衰率がインラッシュ電流に含まれている直流成分の最大の減衰率より大きいとき、その差動電流に含まれている直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱しているものと判定するように構成したので、電力系統に事故が発生しているのか、電力系統がインラッシュ状態にあるのかを確実に判定することができる効果がある。
【００４５】
この発明によれば、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直流成分の含有率が所定値以下であることを条件に、変圧器を電力系統から遮断するように構成したので、第２高調波成分が多く含まれる内部故障（直流成分を含まない内部故障）が発生した場合に、確実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】 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４】 各種信号の波形を示す波形図である。
【図５】 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６】 この発明の実施の形態２による比率差動継電装置を示す構成図である。
【図７】 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８】 各種信号の波形を示す波形図である。
【図９】 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１０】 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１１】 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１２】 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１３】 従来の比率差動継電装置を示す構成図である。
【図１４】 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、２，３ 遮断器、４，５ 変流器、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）、２０ 比率差動継電装置、３２ 直流導出器（減衰率判定手段）、３３ 高変化率検出器（減衰率判定手段）、３４ 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）、３６ 論理積回路（制御手段）、３７ 高変化率検出器（減衰率判定手段）、３８ 低変化率検出器（減衰率判定手段）、３９ 論理積回路（減衰率判定手段）、４０ インヒビット回路（制御手段）、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）、４４ インヒビット回路（制御手段）。
Claims (4)
- 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直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱しているか否かを判定する減衰率判定手段と、上記減衰率判定手段により直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱してい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。
- 減衰率判定手段は、差動電流に含まれている直流成分の減衰率がインラッシュ電流に含まれている直流成分の最小の減衰率より小さいとき、その差動電流に含まれている直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱しているものと判定することを特徴とする請求項１記載の比率差動継電装置。
- 減衰率判定手段は、差動電流に含まれている直流成分の減衰率がインラッシュ電流に含まれている直流成分の最大の減衰率より大きいとき、その差動電流に含まれている直流成分の減衰率が所定範囲を逸脱しているものと判定することを特徴とする請求項１記載の比率差動継電装置。
- 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直流成分の含有率が所定値以上であるか否かを判定する含有率判定手段を設け、制御手段は、含有率判定手段により基本波成分に対する直流成分の含有率が所定値以上であると判定された場合には、変圧器を電力系統から遮断しないことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の比率差動継電装置。
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