JP3792888B2 - 電力系統の監視制御装置 - Google Patents
電力系統の監視制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3792888B2 JP3792888B2 JP10933098A JP10933098A JP3792888B2 JP 3792888 B2 JP3792888 B2 JP 3792888B2 JP 10933098 A JP10933098 A JP 10933098A JP 10933098 A JP10933098 A JP 10933098A JP 3792888 B2 JP3792888 B2 JP 3792888B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- phase
- detection means
- accident
- power system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力系統の例えば保護，監視，制御等に利用される保護継電装置を含む電力系統の監視制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統の監視制御装置としては、電力系統の保護を目的とする保護継電装置の他、狭義の監視制御を目的とする監視制御装置などがある。
保護継電装置は、しゃ断器，変成器などの関連設備と組み合わせて電力輸送設備の各設備区分点に配置され、電力系統の故障時の影響を最小限にとどめるものであるが、系統の中性点接地の状態，電源，送電線の運転，停止或いは連系の度合いなどに関係するので、常にそれらとの関連を考慮しつつ総合的な運用を図る必要がある。
【０００３】
一方、監視制御装置は、電力系統の運転状態を随時監視し、常に系統が最適な運転状態となるように制御する必要がある。
これら装置の大部分は、何れも系統の電流値を取り込み、開閉器の制御や運転員への警報、さらには系統の動作状態をディスプレィに表示し、系統の保護，監視，制御等を行う。ゆえに、系統から電流値を取り込むＣＴと本監視制御装置との間のケーブルに断線があると、正確な計測が不可能となり、誤った機器制御や警報表示を出力する可能性が出てくる。
【０００４】
そこで、従来、ＣＴおよびケーブル等のＣＴ回路の断線を監視する方法が幾つか提案され実用化されている。例えば電気共同研究第５０巻１号の９６頁〜９８頁に記載するように、平常時の３相の電流値をベクトル合成して零相電流を算出し、ＣＴ回路の断線を検出する方法や平常時の各相電流の不平衡を監視する方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のようなＣＴ回路の断線を監視する方法は、ＣＴの各相回路の断線は検出可能であるが、Ｙ接続変流器の２次回路を一括化し３相電流のベクトル和電流を得る残留回路やＣＴの３次回路のごとき場合には常時零相電流がほとんど流れていないので、断線の検出は不可能である。
【０００６】
そこで、ＣＴの残留回路を構成せず、ＣＴと例えば保護継電装置との間を各相ケーブルで受け渡す方法もあるが、ＣＴに対するケーブル量を増大させ、また装置側のケーブル入力個所のスペースを増大させるといった問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ＣＴを含む関連回路の断線を確実に検出可能とする電力系統の監視制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、電力系統から電気量を取り込み、この電気量に応じて電力系統の保護または監視制御を行う電力系統の監視制御装置において、前記電力系統に設置される電圧変成器ＰＴから出力される電気量から１線地絡事故を検出する地絡事故検出手段と、前記電力系統に設置されるＣＴの残留回路または３次回路の電流が予め定める設定電流値以下となったことを検出する電流検出手段と、前記ＣＴの各相電流の変化分が予め定める設定電流変化分以上となったことを検出する電流変化分検出手段と、これら地絡事故検出手段、前記電流検出手段および前記電流変化分検出手段の出力を用いて、前記ＣＴおよびその関連構成部分を含むＣＴ回路の不良を検出するＣＴ回路不良検出手段と、前記ＣＴおよびＰＴの出力から電力系統を制御する信号，例えば遮断器をトリップする信号を出力する保護・監視制御手段と、前記ＣＴ回路不良検出手段からＣＴ回路不良検出信号を受けたとき、保護・監視制御手段からの遮断器トリップにも拘らず、電力系統に異常無しと判断し例えば遮断器の遮断をロックする出力制御手段とを設けたものである。
【０００８】
さらに、前記ＣＴ回路不良検出手段においてＣＴ回路不良を検出したとき、自装置や他装置の表示装置にＣＴ回路不良状態を表示する手段を設けるとか、或いは前記ＣＴから得られる相電流から相の不平衡を検出する不平衡検出手段を設け、この相の不平衡の場合にもＣＴ回路不良と判断させる構成である。
【０００９】
従って、以上のような手段を講じたことにより、地絡事故検出手段では例えば電圧変成器ＰＴから出力される電気量である零相電圧が所定の設定電圧値以上であり、かつ、任意の相の相電圧と零相電圧との位相差が所定の設定位相差以下であるときに１線地絡事故であると検出出力し、また電流検出手段では電力系統に設置されるＣＴの残留回路または３次回路の電流が予め定める設定電流値以下となったことを検出出力し、さらに電流変化分検出手段ではＣＴの各相電流の変化分が予め定める設定電流変化分以上となったことを検出出力する。そして、これら地絡事故検出手段、電流検出手段および電流変化分検出手段の検出出力のアンド条件をもって、ＣＴ回路不良検出手段がＣＴ回路不良であると判断しＣＴ回路不良検出信号を出力する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係わる電力系統の監視制御装置の基本構成を示す図である。なお、この図は送電線保護継電装置（以下、継電装置をリレーと称する）想定しているが、当然ながら、母線保護リレーや変圧器保護リレーなどのような他の機器の保護リレーや狭義の監視制御装置にも同様の構成を用いて実現可能である。
【００１２】
この電力系統の監視制御装置は、母線に接続される送電線１上にＣＴ２や遮断器３（以下、ＣＢ３と称する）が設置され、さらに母線上に電圧変成器４（以下、ＰＴ４と称する）が設置されている。
【００１３】
５は電力系統である送電線を保護するために用いる送電線保護リレーである。この送電線保護リレー５は、送電線１に設置されるＣＴ２で変流された電流を取り込む電流入力手段６および母線に設置される電圧変成器ＰＴ４で変成された電圧を取り込む電圧入力手段７の他、ＣＴ回路不良検出手段８、保護リレー演算手段９および出力制御手段１０が設けられている。
【００１４】
なお、電流入力手段６および電圧入力手段７は、電流および電圧をそのまま取り込んで入力するか、或いは後続の構成要素でコンピュータ処理する場合にはＡ／Ｄ変換処理を行って入力するものである。
【００１５】
前記ＣＴ回路不良検出手段８は、ＣＴ２の電流とＰＴ４の電圧とに基づいてＣＴ回路不良を検出するものであり、具体的には後記する（図３参照）。但し、図３は３相への適用であるが、単相にも同様に適用可能である。保護リレー演算手段９は、同じくＣＴ２の電流とＰＴ４の電圧とに基づいて電力系統内の事故を判定する機能をもっている。出力制御手段１０は、ＣＴ回路不良の検出時には保護リレー演算手段９からの保護リレー動作にも拘らず、ＣＢ３の遮断をロックし、ＣＴ回路の非不良時には保護リレー演算手段９からの保護リレー動作を受けてＣＢ３をトリップする機能をもっている。
【００１６】
なお、ＣＴ回路不良の検出時にＣＢ３への遮断をロックし、系統事故時にＣＢ３をトリップするものであるが、例えばこれらＣＴ回路不良検出時に本装置の表示装置や本装置以外の他の装置にＣＴ回路不良状態を表示することも可能である。
【００１７】
図２は本発明装置を３相の送電線に適用した一実施の形態を示す構成図である。但し、図１に示す保護リレー演算手段９に相当する構成部分は、説明の便宜上省略する。
【００１８】
この装置においては、母線に接続される送電線１１の各相ラインにＣＴ１２およびＣＢ１３が設置され、さらに母線にはＰＴ１４が設置されている。このＣＴ１２は、各相変流電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃおよび各相変流電流のベクトル和電流，つまりＣＴ１２の残留回路電流Ｉ0 を取り出すようなＹ接続構成となっている。そして、ＣＴ１２およびＰＴ１４の巻線出力端側には送電線保護リレー１５が接続されている。
【００１９】
この送電線保護リレー１５は、ＣＴ１２から取り出す各相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを所定の観測周期ごとに取り込む各相電流入力手段１６と、この入力手段１６から入力される前回と今回との各相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの変化分から事故電流の発生を検出する各相電流変化分検出手段１７と、ＣＴ１２から出力される残留回路電流Ｉ0 を前記所定の観測周期ごとに取り込む残留回路電流入力手段１８と、この入力手段１８から入力される残留回路電流Ｉ0 である零相電流が零電流であるか、或いは零以外の電流であるかを検出する残留回路電流検出手段１９と、ＰＴ１４の各相電圧値から１線地絡を検出する１線地絡検出手段２０とが設けられ、さらに各検出手段１７，１９，２０の出力からＣＴ回路の不良を検出するＣＴ回路不良検出手段２１および出力制御手段２２が設けられている。
【００２０】
次に、以上のような電力系統の監視制御装置のうち、各相電流変化分検出手段１７、残留回路電流検出手段１９、１線地絡検出手段２０およびＣＴ回路不良検出手段２１の処理動作について図３を参照して説明する。
【００２１】
これら各手段１７，１９〜２１のうち、各相電流変化分検出手段１７は、ａ相，ｂ相，ｃ相の事故前電流，つまり平常時の負荷電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃと事故中の電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃとの差である電流変化分を計算し、これら３相のうち何れかの相の電流変化分が所定の設定電流値（整定値）Ｉk 以上となったとき、事故発生信号を出力する。一方、残留回路電流検出手段１９では、残留回路電流Ｉ0 と所定の設定電流値Ｉk0とを比較し、零相電流Ｉ0 が設定電流値Ｉk0以下となったとき、事故発生信号を出力する。さらに、１線地絡検出手段２０は、零相電圧Ｖ0 が所定の設定電圧値Ｖ以上であり、かつ、ａ相，ｂ相，ｃ相の何れかの相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃと零相電圧Ｖ0 との位相差が所定の設定位相差φ以内であるとき、これら出力のアンド条件により１線地絡検出信号を出力する。
【００２２】
従って、ＣＴ回路不良検出手段２１は、前記各検出手段１７，１９，２０のアンド条件が成立したとき、残留回路の断線などのＣＴ回路不良を検出できる。
なお、図１ないし図３の実施の形態は、ＣＴの残留回路の不良検出を説明したが、ＣＴの構成によってはＣＴの３次回路についても同様に適用可能である。また、各検出手段１７，１９，２０，２１の一連の処理は、論理回路要素を用いて説明したが、すべてコンピュータにより処理可能であることは言うまでもない。
【００２３】
図４および図５は１線地絡検出手段２０の他の実施の形態を示す構成図である。
図４に示す１線地絡検出手段２０は、零相電圧Ｖ0 と所定の設定電圧値Ｖk とを比較し、零相電圧Ｖ0 が設定電圧値Ｖk 以上であり、かつ、３相の各線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａの何れもが所定の設定電圧値Ｖk1以上となったとき、これらのアンド条件により、１線地絡であると判断し、１線地絡検出信号を出力するものである。
【００２４】
従って、この実施の形態によれば、高抵抗電力系統の１線地絡事故時に零相電圧が大きいこと、また各相電圧および線間電圧とも健全時とそれほど変化しないが、各相電圧に比べて線間電圧が大きく、かつ、地絡事故時に地絡電流が流れることにより線間電圧が大きくなるので、以上のような条件のもとに１線地絡事故を検出できる。特に、高抵抗電力系統の１線地絡事故の検出時に有効である。
【００２５】
図５に示す１線地絡事故検出手段２０は図４の別の実施の形態例であって、１線地絡時に３相の相電圧のうち、一相のみの電圧が小さくなることに着目し、地絡事故を検出する例である。具体的には、零相電圧Ｖ0 と所定の設定電圧値Ｖk とを比較し、零相電圧Ｖ0 が設定電圧値Ｖk 以上であること、かつ、各相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの何れか１相のみの電圧が設定電圧値Ｖk 以下であることのアンド条件が成立したとき、１線地絡であると判断し、１線地絡検出信号を出力するものである。
【００２６】
図６は請求項１に係わる発明の他の実施の形態を示す構成図であって、図１，図２に示す送電線１，１１に代えて母線の保護を行う母線保護リレーに適用した例である。
【００２７】
この電力系統は、母線３１に接続される送電線の多回線，つまり送電線の第１の回線３２にＣＴ３３、第２の回線３４にＣＴ３５、第３の回線３６にＣＴ３７がそれぞれ設置され、各ＣＴ３３，３５，３７により各回線３２，３４，３６から電流ＩCT1 ，ＩCT2 ，ＩCT3 を取り出し、さらに母線３１にＰＴ３８が設置されている。
【００２８】
４０は母線を保護する母線保護リレーである。この母線保護リレー４０は、各ＣＴ３３，３５，３７からの電流ＩCT1 ，ＩCT2 ，ＩCT3 を取り込む電流検出手段４１と、ＰＴ３８から出力される電圧を取り込む電圧入力手段４２と、各回線の電流および母線電圧を用いて、ＣＴ回路の不良を検出するＣＴ回路不良検出手段４３と、同じく各回線の電流および母線電圧を用いて、電力系統内の事故を判定する保護リレー演算手段４４と、ＣＴ回路不良の検出時には系統事故でないので、該当する回線のＣＢへの遮断をロックし、保護リレー演算手段４４から出力される系統事故時に回線のＣＢに対してトリップ信号を出力する出力制御手段４５とが設けられている。
【００２９】
従って、以上のように母線３１に接続される各回線３２，３４，３６にそれぞれＣＴ３３，３５，３７を設置し、これらＣＴ３３，３５，３７の電流を取り込み、これら電流とＰＴ３８からの電圧とを用いて、図３に相当する処理を実行すれば、ＣＴ回路の不良を検出できる。
【００３０】
次に、図６の例えばＣＴ３３の残留回路または３次回路の不良を検出する際の１線地絡検出例について説明する。
図７はその１つの１線地絡検出例を説明する図であって、これは系統の１線地絡事故時に事故電流の正相分と逆相分がほぼ等しい関係にあることに着目し、地絡事故を検出する例である。
【００３１】
一般に、ＣＴ３３設置の回線３２に電気的に接続される機器として、回線３４，３６がある。
そこで、これら回線３４，３６に設置するＣＴ３５，３７の電流を用いて１線地絡を検出する。具体的には、回線３４のＣＴ，すなわちＣＴ３５の電流ＩCT2 と、回線３６に接続されるＣＴ，すなわちＣＴ３７の電流ＩCT3 とを取り込み、ＩCT2 とＩCT3 のベクトル和電流Ｉを計算する（ＳＴ１）。この計算されたベクトル和電流Ｉに対し、正相成分電流Ｉ1 と逆相成分電流Ｉ2 とを抽出する（ＳＴ２）。さらに、この抽出された正相成分電流Ｉ1 と逆相成分電流Ｉ2 との各絶対値の差分が所定の設定値ｋ以下であり、かつ、正相成分電流Ｉ1 と逆相成分電流Ｉ2 との位相差が所定の設定位相差φ以下であることを条件とし、１線地絡事故であると判断し、１線地絡検出信号を出力するものである。
【００３２】
図８はもう１つの１線地絡検出例を説明する図であって、これは系統の１線地絡事故時に事故電流の正相分、逆相分および零相分がほぼ等しいことに着目し、地絡事故を検出する例である。
【００３３】
この１線地絡の検出処理は、図７と同様にＣＴ３５の電流ＩCT2 と、回線３６の電流ＩCT3 とを取り込み、ＩCT2 とＩCT3 とのベクトル和電流Ｉを計算する（ＳＴ１１）。この計算されたベクトル和電流Ｉに対して、正相成分電流Ｉ1 、逆相成分電流Ｉ2 および零相成分電流Ｉ0 を抽出する（ＳＴ１２）。さらに、抽出された正相成分電流Ｉ1 、逆相成分電流Ｉ2 および零相成分電流Ｉ0 の相互間の絶対値の差分が所定の設定値ｋ1 以下であり、かつ、正相成分電流Ｉ1 、逆相成分電流Ｉ2 および零相成分電流Ｉ0 の相互間の位相差が所定の設定位相差φ以下であることを条件とし、１線地絡事故であると判断し（ＳＴ１３）、１線地絡を検出する。
【００３４】
従って、この１線地絡検出の構成によれば、ＣＴの接続される機器の背後に零相電源がある場合に、適切に１線地絡事故を検出できる。
図９は図２の各相電流変化分検出手段１７に代わる他の実施の形態例を説明する図である。すなわち、図３の各相電流変化分検出手段１７では各相の事故前電流と事故中の電流との電流変化分を検出するが、この電流変化分を検出する手段の代わりに、各相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの絶対値と所定の設定電流値Ｉｋとを比較し、各相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの絶対値の何れかが所定の設定電流値Ｉｋ以上であるとき、事故電流有りの信号を出力する事故電流検出手段を設けてもよい。
【００３５】
この事故電流検出の構成によれば、直接接地系統のように、平常時の負荷電流に比べて、事故電流が大きいとき、有効に１線地絡事故を検出できる。
さらに、図１０は図２の各相電流変化分検出手段１７に代わる更に他の実施の形態例を説明する図であって、これは高抵抗接地系統の１線地絡事故時、健全相の線間電流は平常時とほとんど変化しないことに着目し、事故電流を検出する例である。
【００３６】
すなわち、図２の各相電流変化分検出手段１７では各相の事故前電流と事故中の電流との変化分電流を検出するが、この変化分電流を検出する代わりに、事故中の事故相電流と健全相電流から算出される負荷電流との差分を算出する例である。
【００３７】
具体的には、図１０に示すように、事故相検出手段１７１、健全相線間電流算出手段１７２、事故電流算出手段１７３および事故電流判定手段１７４等によって構成されている。
【００３８】
すなわち、事故相検出手段１７１では、ａ相の電圧のみは所定の設定電圧値Ｖｋ以下となり、他のｂ相，ｃ相の電圧Ｖｂ，Ｖｃは所定の設定電圧値Ｖｋ以上となるか否かにより，つまりａ相の電圧Ｖａが所定の設定電圧値Ｖｋ以下となったとき、ａ相の事故可能性有りと判断し、ａ相事故可能性有りの信号を送出し、事故電流算出手段１７３に送出する。一方、健全相線間電流算出手段１７２では、健全相線間電流Ｉｂｃ（＝Ｉｂ−Ｉｃ）を算出し、同様に事故電流算出手段１７３に送出する。
【００３９】
その結果、事故電流算出手段１７３では、ａ相事故可能性有り信号を受けると、ａ相電流Ｉａ、健全相線間電流Ｉｂｃを用いて、事故電流Ｉａｆを算出する。この事故電流Ｉａｆは以下の演算式を用いて算出する。
【００４０】
すなわち、高抵抗接地系統の場合には、事故中の健全相線間電流は、常時の負荷電流（線間電流）にほぼ等しい。ａ相の負荷電流は、Ｉｂｃの値から以下の式から算出する。
【００４１】
【数１】
【００４２】
以上のようにして事故電流ＩaFを算出した後、事故電流判定手段１７４では、事故電流ＩaFと所定の設定電流値Ｉｋとを比較し、事故電流ＩaFが所定の設定電流値Ｉｋ以上となったとき、事故電流有りと判断し、事故電流有り信号を出力する。
【００４３】
従って、このような構成によれば、事故前の電流値を記憶しておく必要がなく、データ処理量や演算負担を大幅に低減できる。
図１１は図２の各相電流変化分検出手段１７に代わる更に他の実施の形態例を説明する図である。
【００４４】
この実施の形態は、図２の各相電流変化分検出手段１７における電流の変化分の絶対値を検出する代わりに、ＣＴの事故前と事故中の電流から事故相変化分電流および健全相変化分電流をそれぞれ検出する事故相変化分電流検出手段および健全相変化分電流検出手段と、この事故相変化分電流と健全相変化分電流との位相が逆位相であるとき、事故電流有り信号を出力する事故電流判定手段とを設けたものである。つまり、事故前および事故中の変化分電流における事故相電流波形と健全相電流波形とを比較し、逆位相の関係にあることを検出し、事故電流有りと判定する。
【００４５】
具体的には、ＣＴ１２の残留回路が断線すれば、１線地絡時に当該ＣＴ１２が飽和し、針状波となって現れる。零相電流Ｉ0 は流れないので、事故相の針状波は残りの２相のＣＴ回路に分流するが、事故相電流と健全相電流とは逆位相の関係になる。
【００４６】
そこで、事故相の変化分電流Ｉafと健全相の変化分電流Ｉbf，I cfを検出し、これらＩafとＩbf、ＩafとＩcfとがともに逆位相の関係にあれば、事故電流有りと判断し、事故電流有り信号を出力する。
【００４７】
従って、以上のような構成によれば、１線地絡事故時に残留回路のケーブル断線によってＣＴが飽和してＣＴ２次側に大きな事故電流が流れないような場合でも、電流の位相関係から事故電流有りを検出できる。
【００４８】
図１２は本発明に係わる電力系統の監視制御装置の他の実施の形態を示す構成図である。
この電力系統の監視制御装置は、３相の送電線電力系統５１の各相にＹ接続構成でＣＴ５２が設置され、これらＣＴ５２のａ相，ｂ相，ｃ相および残留回路に監視制御装置６０が接続されている。
【００４９】
この監視制御部６０は、残留回路に接続され所定の周期ごと或いは任意の時間にパルスを発生するパルス発生手段６１およびＣＴ５２各相の状態を監視する監視制御演算手段６２の他、ＣＴ５２各相ライン上を通るパルスを検出するパルス検出手段６３〜６５と、これらパルス検出手段６３〜６５から出力されるパルス有無信号に基づいてＣＴ回路不良を検出するＣＴ回路不良検出手段６６と、これら検出手段６６の出力と監視制御演算手段６２の出力とを受けて系統を保護する制御信号を出力する出力制御手段６７とが設けられている。
【００５０】
次に、以上のように構成された装置の動作について説明する。
今、パルス発生手段６１から直流のワンショットパルスを発生し、ＣＴ５２の残留回路に印加すると、このワンショットパルスはＣＴ本体側に送信される。このとき、仮にＣＴ５２の回路に断線などの不良があれば、パルスは断線個所で反射され、断線個所より反対側へは通らない。例えばＣＴ５１の残留回路またはｃ相ラインに断線などの不良があれば、パルス検出手段６５ではパルスを検出できない。ａ相，ｂ相についても同様である。ＣＴ回路に不良がなければ、直流のワンショットパルスはＣＴ本体を通過するので、すべてのパルス検出手段６３〜６５でパルスを検出することができる。
【００５１】
そこで、ＣＴ回路不良検出手段６６では、パルス発生手段６１からのパルス発生タイミング信号を受けた後、パルス検出手段６３〜６５のパルス有り信号の検出値が所定の設定値以下であるか否かを判断し、設定値以下であるときＣＴ回路不良と判断し、ＣＴ回路不良検出信号を出力制御手段６７に送出する。一方、監視制御演算手段６２は、ＣＴ５２各相ラインおよび残留回路の状態を監視し、いかなる制御を実施するかの制御信号を出力制御手段６７に送出する。この制御信号の内容は、例えば保護リレーや自動制御装置では、系統保護のために該当するＣＢをトリップさせるとか、本装置または他の装置にＣＴ回路不良が発生したことを表示するとか、メッセージ発報するなど種々考えられる。
【００５２】
ゆえに、出力制御手段６７は、ＣＴ回路不良検出信号を受けたことを条件とし、系統の事故でなくＣＴ回路不良と判断し、例えばＣＢ遮断をロックするための信号を送出する（図１３参照）。
【００５３】
従って、このような構成によれば、事故発生時のみならず、平常時でもＣＴ回路の不良を検出可能であり、また各相回路についても不良を検出できる。
すなわち、この装置の構成は、ＣＴ５２の残留回路や３次回路の不良検出のみならず、３相回路の不良についても同様に検出可能であることは言うまでもない。また、ＣＴ回路不良を検出したとき、自装置の表示装置や他装置の表示装置にＣＴ回路不良状態を表示し、監視員に速やかに回復処置を講じることを促すことができる。
【００５４】
また、図１３に示すような出力制御手段６７の構成とすることにより、例えばＣＴケーブルまたはＣＴ巻線の断線を検出したとき、監視制御部から誤って制御指令を送出しないようにＣＢの制御をロックできる。
【００５５】
図１４は３相回路の不良およびＣＴの残留回路または３次回路の不良の両方を検出可能とする例である。なお、ＣＴの残留回路または３次回路の不良検出は図３および図４の構成が用いられる。
【００５６】
先ず、３相回路の不良監視は、３相の不平衡を監視することで検出できる。すなわち、３相の不平衡は以下の条件が所定時間継続したときに成立するものとする。
【００５７】
｜Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの最大値｜−ｋ1 ｜Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの最小値｜≧所定の設定値ｋ2
但し、ｋ1 ，ｋ2 は設定値である。
一方、ＣＴの残留回路または３次回路の不良は、図３と同一の手順に従って検出する。
【００５８】
従って、この実施の形態によれば、ＣＴの残留回路または３次回路の不良を検出するだけでなく、３相回路の不良をも検出でき、何れもＣＴ回路不良としてＣＴ回路不良検出信号を出力可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような効果を奏する。
請求項１の発明によれば、例えば１線地絡が発生したときにＣＴの残留回路または３次回路の電流が所定の設定電流値以下であることおよび事故前と事故中の電流の変化分が所定の設定電流変化分以上であるなどの条件により、ＣＴの残留回路または３次回路の断線を検出でき、これにより保護・監視制御部の出力を適切に制御でき、電力系統の安定運用を確保できる。
【００６０】
請求項２ないし請求項６の発明によれば、種々の条件のもとに１線地絡事故を確実に検出することができる。特に、請求項３の発明では、高抵抗系統のごとく１線地絡事故に零相電圧が大きく、線間電圧が健全時とほとんど変わらない場合に、１線地絡事故を確実に検出できる。また、請求項４の発明では、１線地絡事故時、３相の相電圧のうち、１相のみの電圧が小さくなることを利用し、１線地絡事故を確実に検出できる。請求項５および請求項６の発明では、１線地絡事故時、事故電流の正相分、逆相分、零相分の関係を有効に利用し、１線地絡事故を確実に検出できる。
【００６１】
請求項７ないし請求項９の発明によれば、電流の変化分を検出する代わりに、他の手段を用いて同様に事故電流有りを検出できる。請求項７の発明では、平常時の負荷電流に比べて事故電流が大きくなるので、例えば直接接地系統等に適用して事故電流有りを確実に検出できる。請求項８の発明では、事故前の電流値記憶不要となり、データの処理量が少なくなり、また演算負担の低減化に貢献できる。さらに、請求項９の発明では、例えばＣＴケーブル断線のごとき、ＣＴ飽和によって大きな事故電流が流れない場合でも、電流の位相関係から事故電流有りを確実に検出できる。
【００６２】
請求項１０の発明によれば、事故発生時、平常時の何れでもＣＴ回路不良を検出でき、さらにＣＴ回路不良以外の各相回路についても不良検出が可能となる。
請求項１１の発明によれば、ＣＴ回路不良時に保護・監視制御部から誤った指令が出ても、それを修正し、電力系統の安定運用を確保できる。
【００６３】
請求項１２の発明によれば、ＣＴ回路不良検出時、ＣＴ回路不良状態を表示することにより、速やかに適切な処置を講じることを促すことができる。
請求項１３の発明によれば、相電流から相の不平衡であるとき、ＣＴ回路不良を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる電力系統の監視制御装置の基本構成図。
【図２】 本発明に係わる電力系統の監視制御装置の一実施の形態を示す構成図。
【図３】 電力系統の監視制御装置におけるＣＴ回路不良を検出する処理ブロック図。
【図４】 図２に示す１線地絡検出手段の処理ブロック図。
【図５】 図２に示す１線地絡検出手段の他の処理ブロック図。
【図６】 母線保護リレーに適用した電力系統の監視制御装置の基本構成図。
【図７】 図６に適用した場合の図２に示す１線地絡検出手段の処理ブロック図。
【図８】 図６に適用した場合の図２に示す１線地絡検出手段の他の処理ブロック図。
【図９】 図２に示す電力系統の監視制御装置の中の変化分検出手段に代わって事故電流を検出する手段の構成図。
【図１０】 図２に示す電力系統の監視制御装置の中の変化分検出手段に代わって事故電流を検出する手段の他の構成図。
【図１１】 図２に示す電力系統の監視制御装置の中の変化分検出手段に代わって事故電流を検出する手段の更に他の構成図。
【図１２】 本発明に係わる電力系統の監視制御装置の他の実施の形態を示す構成図。
【図１３】 図１、図２および図６に示す出力制御手段の一実施の形態を示す構成図。
【図１４】 ＣＴ回路不良検出手段を説明する他の処理ブロック図。
【符号の説明】
１，１１…送電線
２，１２，５２…ＣＴ
４，１４…ＰＴ
８，２１，４３，６６…ＣＴ回路不良検出手段
９，４４…保護リレー演算手段（保護・監視制御部）
１０，２２，４５，６７…出力制御手段
１７…各相電流変化分検出手段
１９…残留回路電流検出手段
６０…監視制御部
６１…パルス発生手段
６３〜６５…パルス検出手段
【発明の属する技術分野】
本発明は電力系統の例えば保護，監視，制御等に利用される保護継電装置を含む電力系統の監視制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統の監視制御装置としては、電力系統の保護を目的とする保護継電装置の他、狭義の監視制御を目的とする監視制御装置などがある。
保護継電装置は、しゃ断器，変成器などの関連設備と組み合わせて電力輸送設備の各設備区分点に配置され、電力系統の故障時の影響を最小限にとどめるものであるが、系統の中性点接地の状態，電源，送電線の運転，停止或いは連系の度合いなどに関係するので、常にそれらとの関連を考慮しつつ総合的な運用を図る必要がある。
【０００３】
一方、監視制御装置は、電力系統の運転状態を随時監視し、常に系統が最適な運転状態となるように制御する必要がある。
これら装置の大部分は、何れも系統の電流値を取り込み、開閉器の制御や運転員への警報、さらには系統の動作状態をディスプレィに表示し、系統の保護，監視，制御等を行う。ゆえに、系統から電流値を取り込むＣＴと本監視制御装置との間のケーブルに断線があると、正確な計測が不可能となり、誤った機器制御や警報表示を出力する可能性が出てくる。
【０００４】
そこで、従来、ＣＴおよびケーブル等のＣＴ回路の断線を監視する方法が幾つか提案され実用化されている。例えば電気共同研究第５０巻１号の９６頁〜９８頁に記載するように、平常時の３相の電流値をベクトル合成して零相電流を算出し、ＣＴ回路の断線を検出する方法や平常時の各相電流の不平衡を監視する方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のようなＣＴ回路の断線を監視する方法は、ＣＴの各相回路の断線は検出可能であるが、Ｙ接続変流器の２次回路を一括化し３相電流のベクトル和電流を得る残留回路やＣＴの３次回路のごとき場合には常時零相電流がほとんど流れていないので、断線の検出は不可能である。
【０００６】
そこで、ＣＴの残留回路を構成せず、ＣＴと例えば保護継電装置との間を各相ケーブルで受け渡す方法もあるが、ＣＴに対するケーブル量を増大させ、また装置側のケーブル入力個所のスペースを増大させるといった問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ＣＴを含む関連回路の断線を確実に検出可能とする電力系統の監視制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、電力系統から電気量を取り込み、この電気量に応じて電力系統の保護または監視制御を行う電力系統の監視制御装置において、前記電力系統に設置される電圧変成器ＰＴから出力される電気量から１線地絡事故を検出する地絡事故検出手段と、前記電力系統に設置されるＣＴの残留回路または３次回路の電流が予め定める設定電流値以下となったことを検出する電流検出手段と、前記ＣＴの各相電流の変化分が予め定める設定電流変化分以上となったことを検出する電流変化分検出手段と、これら地絡事故検出手段、前記電流検出手段および前記電流変化分検出手段の出力を用いて、前記ＣＴおよびその関連構成部分を含むＣＴ回路の不良を検出するＣＴ回路不良検出手段と、前記ＣＴおよびＰＴの出力から電力系統を制御する信号，例えば遮断器をトリップする信号を出力する保護・監視制御手段と、前記ＣＴ回路不良検出手段からＣＴ回路不良検出信号を受けたとき、保護・監視制御手段からの遮断器トリップにも拘らず、電力系統に異常無しと判断し例えば遮断器の遮断をロックする出力制御手段とを設けたものである。
【０００８】
さらに、前記ＣＴ回路不良検出手段においてＣＴ回路不良を検出したとき、自装置や他装置の表示装置にＣＴ回路不良状態を表示する手段を設けるとか、或いは前記ＣＴから得られる相電流から相の不平衡を検出する不平衡検出手段を設け、この相の不平衡の場合にもＣＴ回路不良と判断させる構成である。
【０００９】
従って、以上のような手段を講じたことにより、地絡事故検出手段では例えば電圧変成器ＰＴから出力される電気量である零相電圧が所定の設定電圧値以上であり、かつ、任意の相の相電圧と零相電圧との位相差が所定の設定位相差以下であるときに１線地絡事故であると検出出力し、また電流検出手段では電力系統に設置されるＣＴの残留回路または３次回路の電流が予め定める設定電流値以下となったことを検出出力し、さらに電流変化分検出手段ではＣＴの各相電流の変化分が予め定める設定電流変化分以上となったことを検出出力する。そして、これら地絡事故検出手段、電流検出手段および電流変化分検出手段の検出出力のアンド条件をもって、ＣＴ回路不良検出手段がＣＴ回路不良であると判断しＣＴ回路不良検出信号を出力する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係わる電力系統の監視制御装置の基本構成を示す図である。なお、この図は送電線保護継電装置（以下、継電装置をリレーと称する）想定しているが、当然ながら、母線保護リレーや変圧器保護リレーなどのような他の機器の保護リレーや狭義の監視制御装置にも同様の構成を用いて実現可能である。
【００１２】
この電力系統の監視制御装置は、母線に接続される送電線１上にＣＴ２や遮断器３（以下、ＣＢ３と称する）が設置され、さらに母線上に電圧変成器４（以下、ＰＴ４と称する）が設置されている。
【００１３】
５は電力系統である送電線を保護するために用いる送電線保護リレーである。この送電線保護リレー５は、送電線１に設置されるＣＴ２で変流された電流を取り込む電流入力手段６および母線に設置される電圧変成器ＰＴ４で変成された電圧を取り込む電圧入力手段７の他、ＣＴ回路不良検出手段８、保護リレー演算手段９および出力制御手段１０が設けられている。
【００１４】
なお、電流入力手段６および電圧入力手段７は、電流および電圧をそのまま取り込んで入力するか、或いは後続の構成要素でコンピュータ処理する場合にはＡ／Ｄ変換処理を行って入力するものである。
【００１５】
前記ＣＴ回路不良検出手段８は、ＣＴ２の電流とＰＴ４の電圧とに基づいてＣＴ回路不良を検出するものであり、具体的には後記する（図３参照）。但し、図３は３相への適用であるが、単相にも同様に適用可能である。保護リレー演算手段９は、同じくＣＴ２の電流とＰＴ４の電圧とに基づいて電力系統内の事故を判定する機能をもっている。出力制御手段１０は、ＣＴ回路不良の検出時には保護リレー演算手段９からの保護リレー動作にも拘らず、ＣＢ３の遮断をロックし、ＣＴ回路の非不良時には保護リレー演算手段９からの保護リレー動作を受けてＣＢ３をトリップする機能をもっている。
【００１６】
なお、ＣＴ回路不良の検出時にＣＢ３への遮断をロックし、系統事故時にＣＢ３をトリップするものであるが、例えばこれらＣＴ回路不良検出時に本装置の表示装置や本装置以外の他の装置にＣＴ回路不良状態を表示することも可能である。
【００１７】
図２は本発明装置を３相の送電線に適用した一実施の形態を示す構成図である。但し、図１に示す保護リレー演算手段９に相当する構成部分は、説明の便宜上省略する。
【００１８】
この装置においては、母線に接続される送電線１１の各相ラインにＣＴ１２およびＣＢ１３が設置され、さらに母線にはＰＴ１４が設置されている。このＣＴ１２は、各相変流電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃおよび各相変流電流のベクトル和電流，つまりＣＴ１２の残留回路電流Ｉ0 を取り出すようなＹ接続構成となっている。そして、ＣＴ１２およびＰＴ１４の巻線出力端側には送電線保護リレー１５が接続されている。
【００１９】
この送電線保護リレー１５は、ＣＴ１２から取り出す各相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを所定の観測周期ごとに取り込む各相電流入力手段１６と、この入力手段１６から入力される前回と今回との各相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの変化分から事故電流の発生を検出する各相電流変化分検出手段１７と、ＣＴ１２から出力される残留回路電流Ｉ0 を前記所定の観測周期ごとに取り込む残留回路電流入力手段１８と、この入力手段１８から入力される残留回路電流Ｉ0 である零相電流が零電流であるか、或いは零以外の電流であるかを検出する残留回路電流検出手段１９と、ＰＴ１４の各相電圧値から１線地絡を検出する１線地絡検出手段２０とが設けられ、さらに各検出手段１７，１９，２０の出力からＣＴ回路の不良を検出するＣＴ回路不良検出手段２１および出力制御手段２２が設けられている。
【００２０】
次に、以上のような電力系統の監視制御装置のうち、各相電流変化分検出手段１７、残留回路電流検出手段１９、１線地絡検出手段２０およびＣＴ回路不良検出手段２１の処理動作について図３を参照して説明する。
【００２１】
これら各手段１７，１９〜２１のうち、各相電流変化分検出手段１７は、ａ相，ｂ相，ｃ相の事故前電流，つまり平常時の負荷電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃと事故中の電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃとの差である電流変化分を計算し、これら３相のうち何れかの相の電流変化分が所定の設定電流値（整定値）Ｉk 以上となったとき、事故発生信号を出力する。一方、残留回路電流検出手段１９では、残留回路電流Ｉ0 と所定の設定電流値Ｉk0とを比較し、零相電流Ｉ0 が設定電流値Ｉk0以下となったとき、事故発生信号を出力する。さらに、１線地絡検出手段２０は、零相電圧Ｖ0 が所定の設定電圧値Ｖ以上であり、かつ、ａ相，ｂ相，ｃ相の何れかの相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃと零相電圧Ｖ0 との位相差が所定の設定位相差φ以内であるとき、これら出力のアンド条件により１線地絡検出信号を出力する。
【００２２】
従って、ＣＴ回路不良検出手段２１は、前記各検出手段１７，１９，２０のアンド条件が成立したとき、残留回路の断線などのＣＴ回路不良を検出できる。
なお、図１ないし図３の実施の形態は、ＣＴの残留回路の不良検出を説明したが、ＣＴの構成によってはＣＴの３次回路についても同様に適用可能である。また、各検出手段１７，１９，２０，２１の一連の処理は、論理回路要素を用いて説明したが、すべてコンピュータにより処理可能であることは言うまでもない。
【００２３】
図４および図５は１線地絡検出手段２０の他の実施の形態を示す構成図である。
図４に示す１線地絡検出手段２０は、零相電圧Ｖ0 と所定の設定電圧値Ｖk とを比較し、零相電圧Ｖ0 が設定電圧値Ｖk 以上であり、かつ、３相の各線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａの何れもが所定の設定電圧値Ｖk1以上となったとき、これらのアンド条件により、１線地絡であると判断し、１線地絡検出信号を出力するものである。
【００２４】
従って、この実施の形態によれば、高抵抗電力系統の１線地絡事故時に零相電圧が大きいこと、また各相電圧および線間電圧とも健全時とそれほど変化しないが、各相電圧に比べて線間電圧が大きく、かつ、地絡事故時に地絡電流が流れることにより線間電圧が大きくなるので、以上のような条件のもとに１線地絡事故を検出できる。特に、高抵抗電力系統の１線地絡事故の検出時に有効である。
【００２５】
図５に示す１線地絡事故検出手段２０は図４の別の実施の形態例であって、１線地絡時に３相の相電圧のうち、一相のみの電圧が小さくなることに着目し、地絡事故を検出する例である。具体的には、零相電圧Ｖ0 と所定の設定電圧値Ｖk とを比較し、零相電圧Ｖ0 が設定電圧値Ｖk 以上であること、かつ、各相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの何れか１相のみの電圧が設定電圧値Ｖk 以下であることのアンド条件が成立したとき、１線地絡であると判断し、１線地絡検出信号を出力するものである。
【００２６】
図６は請求項１に係わる発明の他の実施の形態を示す構成図であって、図１，図２に示す送電線１，１１に代えて母線の保護を行う母線保護リレーに適用した例である。
【００２７】
この電力系統は、母線３１に接続される送電線の多回線，つまり送電線の第１の回線３２にＣＴ３３、第２の回線３４にＣＴ３５、第３の回線３６にＣＴ３７がそれぞれ設置され、各ＣＴ３３，３５，３７により各回線３２，３４，３６から電流ＩCT1 ，ＩCT2 ，ＩCT3 を取り出し、さらに母線３１にＰＴ３８が設置されている。
【００２８】
４０は母線を保護する母線保護リレーである。この母線保護リレー４０は、各ＣＴ３３，３５，３７からの電流ＩCT1 ，ＩCT2 ，ＩCT3 を取り込む電流検出手段４１と、ＰＴ３８から出力される電圧を取り込む電圧入力手段４２と、各回線の電流および母線電圧を用いて、ＣＴ回路の不良を検出するＣＴ回路不良検出手段４３と、同じく各回線の電流および母線電圧を用いて、電力系統内の事故を判定する保護リレー演算手段４４と、ＣＴ回路不良の検出時には系統事故でないので、該当する回線のＣＢへの遮断をロックし、保護リレー演算手段４４から出力される系統事故時に回線のＣＢに対してトリップ信号を出力する出力制御手段４５とが設けられている。
【００２９】
従って、以上のように母線３１に接続される各回線３２，３４，３６にそれぞれＣＴ３３，３５，３７を設置し、これらＣＴ３３，３５，３７の電流を取り込み、これら電流とＰＴ３８からの電圧とを用いて、図３に相当する処理を実行すれば、ＣＴ回路の不良を検出できる。
【００３０】
次に、図６の例えばＣＴ３３の残留回路または３次回路の不良を検出する際の１線地絡検出例について説明する。
図７はその１つの１線地絡検出例を説明する図であって、これは系統の１線地絡事故時に事故電流の正相分と逆相分がほぼ等しい関係にあることに着目し、地絡事故を検出する例である。
【００３１】
一般に、ＣＴ３３設置の回線３２に電気的に接続される機器として、回線３４，３６がある。
そこで、これら回線３４，３６に設置するＣＴ３５，３７の電流を用いて１線地絡を検出する。具体的には、回線３４のＣＴ，すなわちＣＴ３５の電流ＩCT2 と、回線３６に接続されるＣＴ，すなわちＣＴ３７の電流ＩCT3 とを取り込み、ＩCT2 とＩCT3 のベクトル和電流Ｉを計算する（ＳＴ１）。この計算されたベクトル和電流Ｉに対し、正相成分電流Ｉ1 と逆相成分電流Ｉ2 とを抽出する（ＳＴ２）。さらに、この抽出された正相成分電流Ｉ1 と逆相成分電流Ｉ2 との各絶対値の差分が所定の設定値ｋ以下であり、かつ、正相成分電流Ｉ1 と逆相成分電流Ｉ2 との位相差が所定の設定位相差φ以下であることを条件とし、１線地絡事故であると判断し、１線地絡検出信号を出力するものである。
【００３２】
図８はもう１つの１線地絡検出例を説明する図であって、これは系統の１線地絡事故時に事故電流の正相分、逆相分および零相分がほぼ等しいことに着目し、地絡事故を検出する例である。
【００３３】
この１線地絡の検出処理は、図７と同様にＣＴ３５の電流ＩCT2 と、回線３６の電流ＩCT3 とを取り込み、ＩCT2 とＩCT3 とのベクトル和電流Ｉを計算する（ＳＴ１１）。この計算されたベクトル和電流Ｉに対して、正相成分電流Ｉ1 、逆相成分電流Ｉ2 および零相成分電流Ｉ0 を抽出する（ＳＴ１２）。さらに、抽出された正相成分電流Ｉ1 、逆相成分電流Ｉ2 および零相成分電流Ｉ0 の相互間の絶対値の差分が所定の設定値ｋ1 以下であり、かつ、正相成分電流Ｉ1 、逆相成分電流Ｉ2 および零相成分電流Ｉ0 の相互間の位相差が所定の設定位相差φ以下であることを条件とし、１線地絡事故であると判断し（ＳＴ１３）、１線地絡を検出する。
【００３４】
従って、この１線地絡検出の構成によれば、ＣＴの接続される機器の背後に零相電源がある場合に、適切に１線地絡事故を検出できる。
図９は図２の各相電流変化分検出手段１７に代わる他の実施の形態例を説明する図である。すなわち、図３の各相電流変化分検出手段１７では各相の事故前電流と事故中の電流との電流変化分を検出するが、この電流変化分を検出する手段の代わりに、各相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの絶対値と所定の設定電流値Ｉｋとを比較し、各相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの絶対値の何れかが所定の設定電流値Ｉｋ以上であるとき、事故電流有りの信号を出力する事故電流検出手段を設けてもよい。
【００３５】
この事故電流検出の構成によれば、直接接地系統のように、平常時の負荷電流に比べて、事故電流が大きいとき、有効に１線地絡事故を検出できる。
さらに、図１０は図２の各相電流変化分検出手段１７に代わる更に他の実施の形態例を説明する図であって、これは高抵抗接地系統の１線地絡事故時、健全相の線間電流は平常時とほとんど変化しないことに着目し、事故電流を検出する例である。
【００３６】
すなわち、図２の各相電流変化分検出手段１７では各相の事故前電流と事故中の電流との変化分電流を検出するが、この変化分電流を検出する代わりに、事故中の事故相電流と健全相電流から算出される負荷電流との差分を算出する例である。
【００３７】
具体的には、図１０に示すように、事故相検出手段１７１、健全相線間電流算出手段１７２、事故電流算出手段１７３および事故電流判定手段１７４等によって構成されている。
【００３８】
すなわち、事故相検出手段１７１では、ａ相の電圧のみは所定の設定電圧値Ｖｋ以下となり、他のｂ相，ｃ相の電圧Ｖｂ，Ｖｃは所定の設定電圧値Ｖｋ以上となるか否かにより，つまりａ相の電圧Ｖａが所定の設定電圧値Ｖｋ以下となったとき、ａ相の事故可能性有りと判断し、ａ相事故可能性有りの信号を送出し、事故電流算出手段１７３に送出する。一方、健全相線間電流算出手段１７２では、健全相線間電流Ｉｂｃ（＝Ｉｂ−Ｉｃ）を算出し、同様に事故電流算出手段１７３に送出する。
【００３９】
その結果、事故電流算出手段１７３では、ａ相事故可能性有り信号を受けると、ａ相電流Ｉａ、健全相線間電流Ｉｂｃを用いて、事故電流Ｉａｆを算出する。この事故電流Ｉａｆは以下の演算式を用いて算出する。
【００４０】
すなわち、高抵抗接地系統の場合には、事故中の健全相線間電流は、常時の負荷電流（線間電流）にほぼ等しい。ａ相の負荷電流は、Ｉｂｃの値から以下の式から算出する。
【００４１】
【数１】
以上のようにして事故電流ＩaFを算出した後、事故電流判定手段１７４では、事故電流ＩaFと所定の設定電流値Ｉｋとを比較し、事故電流ＩaFが所定の設定電流値Ｉｋ以上となったとき、事故電流有りと判断し、事故電流有り信号を出力する。
【００４３】
従って、このような構成によれば、事故前の電流値を記憶しておく必要がなく、データ処理量や演算負担を大幅に低減できる。
図１１は図２の各相電流変化分検出手段１７に代わる更に他の実施の形態例を説明する図である。
【００４４】
この実施の形態は、図２の各相電流変化分検出手段１７における電流の変化分の絶対値を検出する代わりに、ＣＴの事故前と事故中の電流から事故相変化分電流および健全相変化分電流をそれぞれ検出する事故相変化分電流検出手段および健全相変化分電流検出手段と、この事故相変化分電流と健全相変化分電流との位相が逆位相であるとき、事故電流有り信号を出力する事故電流判定手段とを設けたものである。つまり、事故前および事故中の変化分電流における事故相電流波形と健全相電流波形とを比較し、逆位相の関係にあることを検出し、事故電流有りと判定する。
【００４５】
具体的には、ＣＴ１２の残留回路が断線すれば、１線地絡時に当該ＣＴ１２が飽和し、針状波となって現れる。零相電流Ｉ0 は流れないので、事故相の針状波は残りの２相のＣＴ回路に分流するが、事故相電流と健全相電流とは逆位相の関係になる。
【００４６】
そこで、事故相の変化分電流Ｉafと健全相の変化分電流Ｉbf，I cfを検出し、これらＩafとＩbf、ＩafとＩcfとがともに逆位相の関係にあれば、事故電流有りと判断し、事故電流有り信号を出力する。
【００４７】
従って、以上のような構成によれば、１線地絡事故時に残留回路のケーブル断線によってＣＴが飽和してＣＴ２次側に大きな事故電流が流れないような場合でも、電流の位相関係から事故電流有りを検出できる。
【００４８】
図１２は本発明に係わる電力系統の監視制御装置の他の実施の形態を示す構成図である。
この電力系統の監視制御装置は、３相の送電線電力系統５１の各相にＹ接続構成でＣＴ５２が設置され、これらＣＴ５２のａ相，ｂ相，ｃ相および残留回路に監視制御装置６０が接続されている。
【００４９】
この監視制御部６０は、残留回路に接続され所定の周期ごと或いは任意の時間にパルスを発生するパルス発生手段６１およびＣＴ５２各相の状態を監視する監視制御演算手段６２の他、ＣＴ５２各相ライン上を通るパルスを検出するパルス検出手段６３〜６５と、これらパルス検出手段６３〜６５から出力されるパルス有無信号に基づいてＣＴ回路不良を検出するＣＴ回路不良検出手段６６と、これら検出手段６６の出力と監視制御演算手段６２の出力とを受けて系統を保護する制御信号を出力する出力制御手段６７とが設けられている。
【００５０】
次に、以上のように構成された装置の動作について説明する。
今、パルス発生手段６１から直流のワンショットパルスを発生し、ＣＴ５２の残留回路に印加すると、このワンショットパルスはＣＴ本体側に送信される。このとき、仮にＣＴ５２の回路に断線などの不良があれば、パルスは断線個所で反射され、断線個所より反対側へは通らない。例えばＣＴ５１の残留回路またはｃ相ラインに断線などの不良があれば、パルス検出手段６５ではパルスを検出できない。ａ相，ｂ相についても同様である。ＣＴ回路に不良がなければ、直流のワンショットパルスはＣＴ本体を通過するので、すべてのパルス検出手段６３〜６５でパルスを検出することができる。
【００５１】
そこで、ＣＴ回路不良検出手段６６では、パルス発生手段６１からのパルス発生タイミング信号を受けた後、パルス検出手段６３〜６５のパルス有り信号の検出値が所定の設定値以下であるか否かを判断し、設定値以下であるときＣＴ回路不良と判断し、ＣＴ回路不良検出信号を出力制御手段６７に送出する。一方、監視制御演算手段６２は、ＣＴ５２各相ラインおよび残留回路の状態を監視し、いかなる制御を実施するかの制御信号を出力制御手段６７に送出する。この制御信号の内容は、例えば保護リレーや自動制御装置では、系統保護のために該当するＣＢをトリップさせるとか、本装置または他の装置にＣＴ回路不良が発生したことを表示するとか、メッセージ発報するなど種々考えられる。
【００５２】
ゆえに、出力制御手段６７は、ＣＴ回路不良検出信号を受けたことを条件とし、系統の事故でなくＣＴ回路不良と判断し、例えばＣＢ遮断をロックするための信号を送出する（図１３参照）。
【００５３】
従って、このような構成によれば、事故発生時のみならず、平常時でもＣＴ回路の不良を検出可能であり、また各相回路についても不良を検出できる。
すなわち、この装置の構成は、ＣＴ５２の残留回路や３次回路の不良検出のみならず、３相回路の不良についても同様に検出可能であることは言うまでもない。また、ＣＴ回路不良を検出したとき、自装置の表示装置や他装置の表示装置にＣＴ回路不良状態を表示し、監視員に速やかに回復処置を講じることを促すことができる。
【００５４】
また、図１３に示すような出力制御手段６７の構成とすることにより、例えばＣＴケーブルまたはＣＴ巻線の断線を検出したとき、監視制御部から誤って制御指令を送出しないようにＣＢの制御をロックできる。
【００５５】
図１４は３相回路の不良およびＣＴの残留回路または３次回路の不良の両方を検出可能とする例である。なお、ＣＴの残留回路または３次回路の不良検出は図３および図４の構成が用いられる。
【００５６】
先ず、３相回路の不良監視は、３相の不平衡を監視することで検出できる。すなわち、３相の不平衡は以下の条件が所定時間継続したときに成立するものとする。
【００５７】
｜Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの最大値｜−ｋ1 ｜Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの最小値｜≧所定の設定値ｋ2
但し、ｋ1 ，ｋ2 は設定値である。
一方、ＣＴの残留回路または３次回路の不良は、図３と同一の手順に従って検出する。
【００５８】
従って、この実施の形態によれば、ＣＴの残留回路または３次回路の不良を検出するだけでなく、３相回路の不良をも検出でき、何れもＣＴ回路不良としてＣＴ回路不良検出信号を出力可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような効果を奏する。
請求項１の発明によれば、例えば１線地絡が発生したときにＣＴの残留回路または３次回路の電流が所定の設定電流値以下であることおよび事故前と事故中の電流の変化分が所定の設定電流変化分以上であるなどの条件により、ＣＴの残留回路または３次回路の断線を検出でき、これにより保護・監視制御部の出力を適切に制御でき、電力系統の安定運用を確保できる。
【００６０】
請求項２ないし請求項６の発明によれば、種々の条件のもとに１線地絡事故を確実に検出することができる。特に、請求項３の発明では、高抵抗系統のごとく１線地絡事故に零相電圧が大きく、線間電圧が健全時とほとんど変わらない場合に、１線地絡事故を確実に検出できる。また、請求項４の発明では、１線地絡事故時、３相の相電圧のうち、１相のみの電圧が小さくなることを利用し、１線地絡事故を確実に検出できる。請求項５および請求項６の発明では、１線地絡事故時、事故電流の正相分、逆相分、零相分の関係を有効に利用し、１線地絡事故を確実に検出できる。
【００６１】
請求項７ないし請求項９の発明によれば、電流の変化分を検出する代わりに、他の手段を用いて同様に事故電流有りを検出できる。請求項７の発明では、平常時の負荷電流に比べて事故電流が大きくなるので、例えば直接接地系統等に適用して事故電流有りを確実に検出できる。請求項８の発明では、事故前の電流値記憶不要となり、データの処理量が少なくなり、また演算負担の低減化に貢献できる。さらに、請求項９の発明では、例えばＣＴケーブル断線のごとき、ＣＴ飽和によって大きな事故電流が流れない場合でも、電流の位相関係から事故電流有りを確実に検出できる。
【００６２】
請求項１０の発明によれば、事故発生時、平常時の何れでもＣＴ回路不良を検出でき、さらにＣＴ回路不良以外の各相回路についても不良検出が可能となる。
請求項１１の発明によれば、ＣＴ回路不良時に保護・監視制御部から誤った指令が出ても、それを修正し、電力系統の安定運用を確保できる。
【００６３】
請求項１２の発明によれば、ＣＴ回路不良検出時、ＣＴ回路不良状態を表示することにより、速やかに適切な処置を講じることを促すことができる。
請求項１３の発明によれば、相電流から相の不平衡であるとき、ＣＴ回路不良を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる電力系統の監視制御装置の基本構成図。
【図２】 本発明に係わる電力系統の監視制御装置の一実施の形態を示す構成図。
【図３】 電力系統の監視制御装置におけるＣＴ回路不良を検出する処理ブロック図。
【図４】 図２に示す１線地絡検出手段の処理ブロック図。
【図５】 図２に示す１線地絡検出手段の他の処理ブロック図。
【図６】 母線保護リレーに適用した電力系統の監視制御装置の基本構成図。
【図７】 図６に適用した場合の図２に示す１線地絡検出手段の処理ブロック図。
【図８】 図６に適用した場合の図２に示す１線地絡検出手段の他の処理ブロック図。
【図９】 図２に示す電力系統の監視制御装置の中の変化分検出手段に代わって事故電流を検出する手段の構成図。
【図１０】 図２に示す電力系統の監視制御装置の中の変化分検出手段に代わって事故電流を検出する手段の他の構成図。
【図１１】 図２に示す電力系統の監視制御装置の中の変化分検出手段に代わって事故電流を検出する手段の更に他の構成図。
【図１２】 本発明に係わる電力系統の監視制御装置の他の実施の形態を示す構成図。
【図１３】 図１、図２および図６に示す出力制御手段の一実施の形態を示す構成図。
【図１４】 ＣＴ回路不良検出手段を説明する他の処理ブロック図。
【符号の説明】
１，１１…送電線
２，１２，５２…ＣＴ
４，１４…ＰＴ
８，２１，４３，６６…ＣＴ回路不良検出手段
９，４４…保護リレー演算手段（保護・監視制御部）
１０，２２，４５，６７…出力制御手段
１７…各相電流変化分検出手段
１９…残留回路電流検出手段
６０…監視制御部
６１…パルス発生手段
６３〜６５…パルス検出手段
Claims (9)
- 電力系統から電気量を取り込み、この電気量に基づいて電力系統の保護または監視制御を行う電力系統の監視制御装置において、
前記電力系統の電気量から１線地絡事故を検出する地絡事故検出手段と、前記電力系統に設置される電流変流器（以下、ＣＴと称する）の残留回路または３次回路の電流が予め定める設定電流値以下となったことを検出する電流検出手段と、前記ＣＴの各相電流の変化分が予め定める設定電流変化分以上となったことを検出する電流変化分検出手段と、これら地絡事故検出手段、前記電流検出手段および前記電流変化分検出手段の出力を用いて、前記ＣＴおよびその関連構成部分を含むＣＴ回路の不良を検出するＣＴ回路不良検出手段と、このＣＴ回路不良検出手段で検出されるＣＴ回路不良を受けて電力系統機器を制御する出力制御手段とを備えたことを特徴とする電力系統の監視制御装置。 - 前記地絡事故検出手段は、零相電圧が所定の設定電圧値以上であり、かつ、３相の何れか１つの相電圧と零相電圧との位相差が所定の設定位相差以内であるとき、地絡事故であると判断することを特徴とする請求項１に記載の電力系統の監視制御装置。
- 前記地絡事故検出手段は、零相電圧が所定の設定電圧値以上であり、かつ、３相の各線間電圧が所定の設定電圧値以上であるとき、地絡事故であると判断することを特徴とする請求項１に記載の電力系統の監視制御装置。
- 前記地絡事故検出手段は、零相電圧が所定の設定電圧値以上であり、かつ、３相の相電圧のうち一相のみの相電圧が所定の設定電圧値以下であるとき、地絡事故であると判断することを特徴とする請求項１に記載の電力系統の監視制御装置。
- 前記地絡事故検出手段は、ＣＴが接続される機器に電気的に接続される他の機器の電流を取り込み、正相電流と逆相電流を抽出する電流抽出手段と、この電流抽出手段で抽出される正相電流と逆相電流との絶対値の差が所定の設定値以下であり、かつ、正相電流と逆相電流との位相差が所定の設定位相差内であるとき、地絡事故であると判断する地絡事故判断手段とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の電力系統の監視制御装置。
- 前記地絡事故検出手段は、ＣＴが接続される機器に電気的に接続される他の機器の電流をとり込み、正相電流と逆相電流と零相電流とを抽出する電流抽出手段と、この電流抽出手段で抽出される正相電流と逆相電流と零相電流との絶対値の相互の差が所定の設定値以下であり、かつ、正相電流と逆相電流と零相電流との相互の位相差が所定の設定位相差内であるとき、地絡事故であると判断する地絡事故判断手段とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の電力系統の監視制御装置。
- 請求項１に記載する電力系統の監視制御装置において、前記電流変化分検出手段に代えて、ＣＴの各相電流の絶対値のうち少なくとも一相以上の電流の絶対値が所定の設定電流値以上であるとき、事故電流有りと判断する事故電流検出手段を設けたことを特徴とする電力系統の監視制御装置。
- 請求項１に記載する電力系統の監視制御装置において、前記電流変化分検出手段に代えて、ある１つの相の電圧および他の相の電圧に対する比較条件を異ならせて事故相を検出する事故相検出手段と、健全相の線間電流を算出する健全相線間電流算出手段と、前記事故相検出手段からある相の事故信号を受けると、その事故相の電流と前記健全相線間電流を用いて事故電流を算出する事故電流算出手段と、この事故電流が所定の設定電流値以上となったとき事故電流有り信号を出力する事故電流判定手段とを設けたことを特徴とする電力系統の監視制御装置。
- 請求項１に記載する電力系統の監視制御装置において、前記電流変化分検出手段に代えて、ＣＴの事故前と事故中の電流から事故相変化分電流および健全相変化分電流をそれぞれ検出する事故相変化分電流検出手段および健全相変化分電流検出手段と、この事故相変化分電流と健全相変化分電流との位相が逆位相であるとき、事故電流有り信号を出力する事故電流判定手段とを設けたことを特徴とする電力系統の監視制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10933098A JP3792888B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | 電力系統の監視制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10933098A JP3792888B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | 電力系統の監視制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11308757A JPH11308757A (ja) | 1999-11-05 |
| JP3792888B2 true JP3792888B2 (ja) | 2006-07-05 |
Family
ID=14507499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10933098A Expired - Fee Related JP3792888B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | 電力系統の監視制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3792888B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10598715B2 (en) | 2015-08-25 | 2020-03-24 | Eaton Intelligent Power Limited | System and method for automatic high resistance ground pulse activation and detection |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5188526B2 (ja) * | 2010-03-12 | 2013-04-24 | 中国電力株式会社 | 地絡監視装置及び地絡監視方法 |
| US8547106B2 (en) * | 2010-12-30 | 2013-10-01 | General Electric Company | Methods and systems involving monitoring circuit connectivity |
| CN103123378B (zh) * | 2013-02-05 | 2015-12-09 | 中国矿业大学 | 电气故障火花实时监测方法及装置 |
| CN103472356A (zh) * | 2013-10-12 | 2013-12-25 | 长沙威胜信息技术有限公司 | 电缆型故障检测仪 |
| CN108700630A (zh) * | 2015-06-16 | 2018-10-23 | 通用电器技术有限公司 | 用于电力变压器中的断相检测的方法和系统 |
| CN105244853B (zh) * | 2015-07-16 | 2017-11-24 | 国网上海市电力公司 | 一种具备接地巡检选线校核机制的变电站直流电源系统 |
| CN105242171B (zh) * | 2015-07-16 | 2017-12-29 | 国网上海市电力公司 | 一种具备选线校核机制的变电站直流接地巡检装置 |
| CN105182148B (zh) * | 2015-07-16 | 2017-11-24 | 国网上海市电力公司 | 一种变电站直流电源系统 |
| CN105242163B (zh) * | 2015-07-16 | 2018-03-27 | 国网上海市电力公司 | 一种变电站直流接地巡检的选线校核方法 |
| CN105137363B (zh) * | 2015-07-16 | 2017-11-24 | 国网上海市电力公司 | 一种用于变电站直流电源系统的在线监测装置 |
| EP3214713B1 (en) * | 2016-03-03 | 2022-05-04 | General Electric Technology GmbH | Improvements in or relating to electrical power systems |
| CN112505490A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-03-16 | 国网江苏省电力有限公司沛县供电分公司 | 基于互差绝对值和的配电网单相接地故障选线方法 |
| CN112736867B (zh) * | 2020-12-16 | 2023-12-01 | 北京四方继保工程技术有限公司 | 一种线路保护装置快速判别ct断线的方法和系统 |
| CN112881946B (zh) * | 2021-01-15 | 2021-09-24 | 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂） | 双芯电流互感器断线检测方法、装置及一种断路器 |
-
1998
- 1998-04-20 JP JP10933098A patent/JP3792888B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10598715B2 (en) | 2015-08-25 | 2020-03-24 | Eaton Intelligent Power Limited | System and method for automatic high resistance ground pulse activation and detection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11308757A (ja) | 1999-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3792888B2 (ja) | 電力系統の監視制御装置 | |
| US7196884B2 (en) | Apparatus and method for detecting the loss of a current transformer connection coupling a current differential relay to an element of a power system | |
| US8823307B2 (en) | System for detecting internal winding faults of a synchronous generator, computer program product and method | |
| US7299143B2 (en) | Method and apparatus for improving operational reliability during a loss of a phase voltage | |
| US8300369B2 (en) | System and method for polyphase ground-fault circuit-interrupters | |
| KR100246203B1 (ko) | 송전선로 고저항 지락 고장 제어시스템 및 그 제어방법 | |
| US20070014062A1 (en) | Apparatus and method for identifying a loss of a current transformer signal in a power system | |
| CN110320432B (zh) | 单相断线故障检测和保护方法及系统 | |
| JP2018183034A (ja) | 電力供給システムの保護装置及びそれを備えたシステム | |
| KR101008416B1 (ko) | 과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법 | |
| KR100920113B1 (ko) | 역 조류에 의한 지락과전류 계전기 오동작 방지 제어방법 | |
| JP4994140B2 (ja) | 比率差動継電器および比率差動継電器誤動作防止方法 | |
| CA2314838A1 (en) | Fault detection in electrical transmission lines | |
| KR102057201B1 (ko) | 고장 판정 장치, 및 보호 계전 장치 | |
| JP2005039956A (ja) | 保護継電装置 | |
| JP6362569B2 (ja) | 距離継電装置および送電線保護方法 | |
| US11962140B2 (en) | Coordination of protective elements in an electric power system | |
| JP2001103654A (ja) | 母線保護継電装置 | |
| KR102560571B1 (ko) | 충전전류 보상요소 산출 시스템 및 방법 | |
| Korede et al. | Investigation of Transformer Lockout Event Caused by Breaker Failure Protection Misoperation | |
| JP4836663B2 (ja) | ループ系統保護装置と方法 | |
| JP2620916B2 (ja) | 系統連系保護装置 | |
| KR101194946B1 (ko) | 역상 및 오결선 방지기능을 구비한 배전반 | |
| KR20240021619A (ko) | 변전소 통합 보호 시스템 및 변전소 통합 모니터링 방법 | |
| JPH05164807A (ja) | 電力主回路チェッカ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040707 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050822 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050908 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050822 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051025 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051219 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060404 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060406 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100414 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100414 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110414 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130414 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140414 Year of fee payment: 8 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |