JP3802028B2 - Protective relay using photocurrent sensor - Google Patents
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Description
技術分野
本発明はファラデー効果を利用して電力設備の導体に流れる電流の計測及び監視をする保護継電装置に関する。
背景技術
従来、電力系統における保護継電装置では、変流器で検出された機器導体の電流信号を保護継電装置に伝達し、保護継電装置で故障判定のための演算と判定を行っている。この保護継電装置の低コスト化、軽量化を目的として、従来の巻線型電流変成器による電流測定方法に代わり、差動演算機能を有する光電流センサによる保護継電装置が提案され、特開2000−59987や特願平11−224821が出願されている。
従来の光電流センサによる保護継電装置は例えば図6に示すように、偏光子14、ファラデー素子11及び検光子15よりなる第一の光電流センサ1と、第一の光電流センサ1と同様に構成される第二の光電流センサ2と、光ファイバ伝送路3a、3b、3cと、光源12と、光電変換器16、ハイパスフィルタ回路17、ローパスフィルタ回路18及び割算器19よりなる光信号処理部4aと、電源周波数成分の差電流検出手段5dと,判定手段8とより構成される。
第一の光電流センサ1及び第二の光電流センサ2は、電力系統の保護区間9の両端に設けられている。ここで第一の光電流センサ1が検出する電流をi1、第二の光電流センサ2が検出する電流をi2とし、その符号はともに、電力系統の保護区間9への流入方向が+、流出方向が−とする。また第一の光電流センサ1内の光の伝搬方向は、第一の光電流センサ1が検出する電流i1によって発生する磁界方向と一致するように設けられており、第二の光電流センサ2内の光の伝搬方向は第二の光電流センサ2が検出する電流i2によって発生する磁界と一致するように設けられている。
所定の波長の光を出射する光源12から出射された光P0は、光ファイバ伝送路3aにより、第一の光電流センサ1に至る。光源12からの光P0は第一の光電流センサ1の偏光子14によって直線偏光になり、この直線偏光をファラデー素子11に入射する。入射光は、電流i1によって発生する磁界によるファラデー効果を受け、電流i1の大きさに比例して偏波面が角度θ1だけ回転する。第一の光電流センサ1が検出する電流i1と偏波面の回転角θ1の関係はベルデ定数をVとしたとき
となる。前記の入射光はさらに第一の光電流センサ1において検光子15により、偏波面の回転角θ1を強度に変調された光となる。この時検光子15は偏光子14に対し好ましくはプラス45°またはマイナス45°の角度に設置されており、第一の光電流センサ1の出射光は、検光子15により、x、y方向の2成分の光P1x、P1yに分けられ、次式で表される。
従来装置では、どちらか一方の光信号のみ用いており、ここでは光P1xを使って説明する。
第一の光電流センサ1が検出する電流i1を正弦波交流信号とすると、第一の光電流センサ1の出射光P1xは以下の式で表される。
ここで、I1は流入電流の実効値、ω(=2πf)は角周波数、fは電源周波数である。
第一の光電流センサ1の出射光P1xは、光ファイバ伝送路3bに導かれて第二の光電流センサ2に至る。出射光P1xは、第二の光電流センサ2が検出する電流i2(=√2I2sinωt)によって発生する磁界によるファラデー効果を受け、電流i2の大きさに比例して偏波面が角度θ2だけ回転する。第二の光電流センサ2の出射光はやはり、検光子15により、x、y方向の2成分の光P2x、P2yに分けられ、次式で表される。
ここで、第一の光電流センサ1の2つの出力のうちP1xを選択しているので、第二の光電流センサ2の出射光として第一の光電流センサ1の出射光と同一の偏波方向となるP2xを用いる。第一の光電流センサ1の2つの出力のうちP1yを選択した場合は、第二の光電流センサ2の出射光としてはP2yを用いる。
第二の光電流センサ2の出射光P2xは光ファイバ伝送路3cに導かれて光電変換器16に入射し、電気信号に変換された後、ハイパスフィルタ回路17、ローパスフィルタ回路18により直流成分と交流成分に分離され、割算器19で交流成分を直流成分で除することにより、光電流センサによる差電流出力S2xを得る。ここで割算器19により直流成分で除する手法を用いているのは光信号が伝送される際の光量損失を補償するためである。光電流センサによる差電流出力S2xは以下の式で表される。
ここで得られた光電流センサによる差電流出力S2xには、第一の光電流センサ1が検出した電流i1と第二の光電流センサ2が検出した電流i2の差電流であるi1+i2の情報を有していることを以下に説明する。尚、電力系統の保護区間9への差電流がi1+i2と示されるのは、i1、i2の符号をともに電力系統の保護区間9への流入方向を+、流出方向を−と定義したことによる。
第一の光電流センサ1が検出する電流i1及び第二の光電流センサ2が検出する電流i2が小電流である場合、
が成立し、(5a)式は、
となる。(8)式を(6)式に代入すると、
となり、光電流センサによる差電流出力S2xは電力系統の保護区間9への差電流i1+i2に比例した値となる。
しかしながら、(9)式は(7)式が成立するような小電流領域において成立するものであり、大電流領域では成立しない。
そこで本発明者らは、大電流領域でも電力系統の保護区間9への差電流i1+i2を測定することができる光ファイバセンサを用いた保護継電装置として特願平11−224821を出願している。
すなわち、(7)式が成立しないような大電流が流れた場合、(5a)式で示した第二の光電流センサ2の出射光P2xは、
と表される。
ここでsin(2√2V・Insinωt)をフーリエ級数展開することにより周波数成分毎に分解すると、以下の(11)式で表せる。
ここでJk(a)はk次のBessel関数である
(11)式の3次以降の項を微少であるとして無視し、以降の式を簡略に示すために、A1、A2を(12a)(12b)式に示すとおりに定義する。
ここでA1、A2は、電流の実効値I1、I2にベルデ定数を乗じ、1次のBesse1関数に代入したものであり、電流inを(3)式に示すとおりの正弦波交流信号であるとすると、時間に関しては定数である。
この場合、(10)式は、
で表せる。
(12c)式を展開し、三角関数の公式 sin2φ=(1/2){1−cos2φ}を用いると、
となる。この時の光電流センサによる差電流出力S2xは(12d)式を、(6)式に代入することにより(13a)式のように表すことができる。ここで以降の式を簡略に示すために、(12a)、(12b)式に示すA1、A2を(13b)、(13c)に表すB1、B2でおきかえている。
ここでB1、B2は、時間に関して定数である。
(13a)式に示すように光電流センサによる差電流出力S2xは、第一項に示された電力系統の保護区間9への差電流i1+i2の周波数成分、すなわち電源周波数成分の他に、第二項に示された電源周波数の2倍の周波数成分の項から成る。
ここで(13b)式の電源周波数成分の項B1を計算により評価することを試みる。66kVから154kVの電力系統において保護区間9への流入電流を33kA以下のケースとする。このケースにおいて、波長1550nmの鉛ガラスファイバ型光電流センサのベルデ定数V=3.93×10−6[rad/A]を用いる。これらの値を用いると、1≫2A1A2、J1(2√2V・In)≒2√2V・Inという近似が成立する。このとき、(13b)式は(13d)式のように表すことができる。
計算の結果、近似による誤差は通電電流が実効値24kAで1%以下、通電電流が実効値33kA以下で2%以下であり、波長1550nmの鉛ガラスファイバ型光電流センサを用いた保護継電装置が故障判定演算に適用できる可能性が考えられる。
したがって、(13a)式は、通電電流33kA以下において、光電流センサによる差電流出力S2xの電源周波数と同じ周波数成分においては、電力系統の保護区間9への差電流i1+i2に比例した出力であるが、電源周波数の2倍の周波数成分が誤差成分として発生していることを意味する。
光電流センサによる差電流出力S2xから、電源周波数成分の差電流検出手段5dにより、2倍の周波数成分を取り除くことにより、その出力を判定手段8に導き、電力系統の保護区間9への差電流i1+i2に対して動作する保護継電装置が構成される。
上記従来の技術における説明では、電流信号が正弦波交流信号と仮定している。しかしながら、電力系統において短絡事故が発生した場合、電流信号は直流分が重畳され過渡的に減衰する信号となることを考慮する必要がある。この時、最も大きい直流分が重畳した場合、すなわち直流分100%重畳の事故電流は以下の式で表される。
なお、τは電力系統のリアクタンス分と抵抗分の比から定まる減衰時定数である。(14)式で表されるような過渡的に減衰する電流信号を(5a)、(6)式に代入しても、(13a)式のように電源周波数成分ごとに分けて表すことはできない。そこで、電力系統の保護区間9に対して、保護区間外事故、保護区間内事故の各々の事故ケースについて、光電流センサによる差電流出力S2xに含まれる誤差成分が及ぼす影響について考える。
図2は、光電流センサを用いた保護継電装置の動作を説明するための系統図である。電力系統の保護区間9の事故箇所として、f1、f3を保護区間外事故、f2を保護区間内事故とする。以下電力系統の保護区間9の区間外事故を外部事故、電力系統の保護区間9の区間内事故を内部事故と呼ぶ。
また図2において、第一の光電流センサ1及び第二の光電流センサ2はそれぞれ電力系統の保護区間9の両端に設置されており、光ファイバ伝送路3aないし3dにより、光源12、第一の光信号処理部4a、第二の光信号処理部4bと接続されている。ここで第一の光電流センサ1は電流i1を検出し、第二の光電流センサ2は電流i2を検出する。
まず外部事故が発生した場合について考える。外部事故が発生した場合、電流i1、i2は、
が成立する。(14)、(15)式を(5a)式に代入すると、
P2x=(1/4)P0{1+sin2V・i1(t)}{1−sin2V・i1(t)}となる。ここで、説明を簡単にするために、
とおいて、(14)式を代入すると、(5a)式は、
となる。すなわち、従来の技術では事故電流が正弦波交流信号であれば外部事故時においては電力系統の保護区間9への差電流i1+i2の電源周波数成分は0であるべきであるのに、直流分が重畳された過渡的に減衰する信号の場合は、(16)式に示すとおり直流分が減衰するまでの間誤差信号が発生してしまう。
図7は、外部事故が発生し、直流分が重畳された事故電流であった場合、従来の技術では保護継電装置の不要動作が発生する可能性があることを説明するための図であり、以下に示す事故電流の値、光ファイバの定数を、(14)、(5a)、(6)式に代入し、各部における信号の値を計算により求めたものである。
図7(a)は、外部事故のケースにおける(14)式で表される直流分が重畳された事故電流信号を表しており、図7(b)はこの時の第二の光電流センサ2からの光信号P2x/P0を、図7(c)は光電流センサによる差電流出力S2xを、図7(d)は光電流センサによる差電流出力S2xの電源周波数成分の実効値R2xをそれぞれ求めたものである。ここで光電流センサ1、2は波長1550nmの鉛ガラスファイバ型光電流センサであるとし、そのベルデ定数Vは3.93×10−6[rad/A]を用いている。事故電流I1の大きさは実効値33kA、電源周波数50Hz、時定数τは50msとしている。また光電流センサによる差電流出力の電源周波数の実効値R2xを求める手段としては、デジタルリレー回路におけるデジタルフィルタ・実効値演算回路を用いた。既に公知の技術であるため、ここではそのアルゴリズムを紹介するに留める。
サンプリング :電気角30度
デジタルフィルタ:D.F.1f=(1−Z−6)(1+Z−1+Z−2+Z−3)
実効値演算 :実効値2 =Cn−3 2−Cn・Cn−6
次に正弦波交流信号の場合との比較をするために、事故電流が(3)式で表される正弦波交流信号であった場合の事故電流を図7(e)に示し、この時の第二の光電流サンサ2からの光信号P2x/P0を図7(f)に、光電流センサによる差電流出力S2xを図7(g)に、光電流センサによる差電流出力S2xの電源周波数成分の実効値を図7(h)それぞれに示す。
図7(h)に示すとおり、外部事故において事故電流が正弦波交流信号であれば事故直後に短時間誤差信号が発生する(ピーク値4kA相当、0.01秒間)が、リレーの不要動作には至らない程度である。一方、事故電流に直流分が重畳した過渡電流信号の場合は図7(d)に示すとおり、無視できない程の時間、誤差信号が発生している(ピーク値20kA相当、0.2秒間以上)。これは(16)式に示したように直流分が減衰するまでの間、電源周波数成分が誤差信号として表れているためである。
次に内部事故における、従来の技術での光電流センサを用いた保護継電装置の動作を図7を用いて説明する。図7(i)は図2に示す系統で内部事故が発生し、事故電流が(14)式で表される直流分が100%重畳された信号を示しており、この時の第二の電流センサ2からの光信号P2x/P0を図7(j)に、光電流センサによる差電流出力S2xを図7(k)に、光電流センサによる差電流出力S2xの電源周波数成分の実効値を図7(l)に示す。
図7(m)は図2に示す系統で内部事故が発生し、事故電流が(3)式で表される正弦波交流信号であった場合を示しており、この時の第二の光電流センサ2からの光信号P2xを図7(n)に、光電流センサによる差電流出力S2xを図7(o)に、光電流センサによる差電流出力S2xの電源周波数成分の実効値を図7(p)に示す。
図7(l)、図7(p)に示すとおり区間内事故に関しては、従来の技術で良好な動作が得られる。
以上説明したように従来の技術においては、直流分が重畳された事故電流であった場合、内部事故のケースでは正常に検出するものの、外部事故のケースで内部事故が発生したかのような誤差信号が発生する場合がある。
本発明の目的とするところは、直流分が重畳された事故電流を検出した場合においても内部事故発生時の検出はもとより、外部事故発生時でも内部事故と見誤ることなく判別しリレーの不要動作をしない光電流センサを用いる保護継電装置を提案することである。
発明の開示
そこで本発明は、電力系統の保護区間の両端に入出力電流を個別に測定する二台の第一及び第二の光電流センサを配置し、前記第一の光電流センサは、入射端と、前記入射端に設けられた偏光子の偏光方向に対してプラス45度及びマイナス45度の二つの偏光方向で検光を行う検光子と、それぞれの検光成分に対する出射端とを有しており、光源と前記第一の光電流センサとの間、前記第一及び第二の光電流センサ同士および前記第二の光電流センサと光信号処理部の間を光ファイバ伝送で接続し、前記光信号処理部の出力信号から差電流成分を検出する差電流検出手段と、前記光信号処理部の出力信号から和電流成分を検出する和電流検出手段と、前記差電流検出手段の出力から動作量を求める動作量演算手段と、前記差電流検出手段の出力と前記和電流検出手段の出力から抑制量を求める抑制量演算手段と、前記動作量演算手段の出力と前記抑制量演算手段の出力から動作比率を求める動作比率演算手段と、前記動作量演算手段の出力と前記動作比率演算手段の出力より前記電力系統の保護区間内の事故か保護区間外の事故かを判別する判定手段とを備える光電流センサを用いる保護継電装置を提供するものである。
また、本発明は、電力系統の保護区間の両端に入出力電流を個別に測定する二台の第一及び第二の光電流センサを配置し、前記第一の光電流センサは入射端と、前記入射端に設けられた偏光子の偏光方向に対してプラス45度及びマイナス45度の二つの偏光方向で検光を行う検光子と、それぞれの検光成分に対する出射端とを有しており、光源と前記第一の光電流センサとの間、前記第一及び第二の光電流センサ同士および前記第二の光電流センサと光信号処理部の間を光ファイバ伝送で接続し、前記光信号処理部の出力信号から差電流成分を検出する差電流検出手段と、前記光信号処理部の出力信号から和電流成分を検出する和電流検出手段と、前記差電流検出手段の出力および前記和電流検出手段の出力から個別の入出力電流を求める補正演算手段と、前記補正演算手段から動作量を求める動作量演算手段と、前記補正演算手段から抑制量を求める抑制量演算手段と、前記動作量演算手段の出力と前記抑制量演算手段の出力から動作比率を求める動作比率演算手段と、前記動作量演算手段の出力と前記動作比率演算手段の出力より前記電力系統の保護区間内の事故か保護区間外の事故かを判別する判定手段とを備える光電流センサを用いる保護継電装置を提供するものである。
。
また、本発明は、保護区間を有する電力系統の事故を監視するための保護継電装置であって、前記保護継電装置は、
所定の光信号を出射する光源と、
前記の電力系統の保護区間の一端側に配置された第1の光電流センサであって、該第1の光電流センサは、前記光源からの前記光信号を受け、前記電力系統の保護区間の一端側に流れる第1の電流の大きさに比例して前記の光信号の偏波面を回転させ、偏波面が回転させられた前記光信号のうち少なくとも一方向の成分の第1の光信号を放射する第1の光電流センサと、
前記の電力系統の保護区間の他端側に配置された第2の光電流センサであって、該第2の光電流センサは、前記第1の光電流センサからの前記第1の光信号を受け、前記電力系統の保護区間の他端側に流れる第2の電流の大きさに比例して、前記第1の光信号の偏波面をさらに回転させ、偏波面がさらに回転させれた前記第1の光信号のうちの一方向成分の第2の光信号と他方向成分の第3の光信号とを放射する第2の光電流センサと、
前記第2の光信号から、前記第1の電流と前記第2の電流との差である差電流出力を求める第1の光信号処理部と、
前記第3の光信号から、前記第1の電流と前記第2の電流との和である和電流出力を求める第2の光信号処理部と、
前記第1の光信号処理部の前記差電流出力を検出する差電流検出手段と、
前記第2の光信号処理部の前記和電流出力を検出する和電流検出手段と、
前記差電流検出手段の出力から動作量を求める動作量演算手段と、
前記差電流検出手段の出力と前記和電流検出手段の出力とから抑制量を求める抑制量演算手段と、
前記動作量演算手段の出力と前記抑制量演算手段の出力とから動作比率を求める動作比率演算手段と、
前記動作量演算手段の出力と前記動作比率演算手段の出力とにより前記電力系統の前記保護区間の内側の事故か前記保護区間の外側の事故かを判別する判定手段とを備えた保護継電装置を提供するものである。
また、本発明は、保護区間を有する電力系統の事故を監視するための保護継電装置であって、前記保護継電装置は、
所定の光信号を出射する光源と、
前記の電力系統の保護区間の一端側に配置された第1の光電流センサであって、該第1の光電流センサは、前記光源からの前記光信号を受け、前記電力系統の保護区間の一端側に流れる第1の電流の大きさに比例して前記の光信号の偏波面を回転させ、偏波面が回転させられた前記光信号のうち少なくとも一方向の成分の第1の光信号を放射する第1の光電流センサと、
前記の電力系統の保護区間の他端側に配置された第2の光電流センサであって、該第2の光電流センサは、前記第1の光電流センサからの前記第1の光信号を受け、前記電力系統の保護区間の他端側に流れる第2の電流の大きさに比例して、前記第1の光信号の偏波面をさらに回転させ、偏波面がさらに回転させれた前記第1の光信号のうちの一方向成分の第2の光信号と他方向成分の第3の光信号とを放射する第2の光電流センサと、
前記第2の光信号から、前記第1の電流と前記第2の電流との差である差電流出力を求める第1の光信号処理部と、
前記第3の光信号から、前記第1の電流と前記第2の電流との和である和電流出力を求める第2の光信号処理部と、
前記第1の光信号処理部の前記差電流出力を検出する差電流検出手段と、
前記第2の光信号処理部の前記和電流出力を検出する和電流検出手段と、
前記差電流検出手段の出力と前記和電流検出手段の出力とから個別の入出力電流を求める補正演算手段と、
前記補正演算手段の出力から動作量を求める動作量演算手段と、
前記補正演算手段の出力から抑制量を求める抑制量演算手段と、
前記動作量演算手段の出力と前記抑制量演算手段の出力とから動作比率を求める動作比率演算手段と、
前記動作量演算手段の出力と前記動作比率演算手段の出力とにより前記電力系統の保護区間の内側の事故か保護区間の外側の事故かを判別する判定手段とを備えた保護継電装置を提供するものである。
また、本発明は、保護区間を有する電力系統の事故を検出するための方法であって、
前記の電力系統の保護区間の一端側に第1の光電流センサを配置するステップと、
前記第1の光電流センサにより、前記電力系統の保護区間の一端側に流れる第1の電流の大きさを感知するステップと、
前記の電力系統の保護区間の他端側に第2の光電流センサを配置するステップと、
前記第2の光電流センサにより、前記電力系統の保護区間の他端側に流れる第2の電流の大きさを感知するステップと、
前記第1の電流と前記第2の電流との差である差電流出力を求めるステップと、
前記第1の電流と前記第2の電流との和である和電流出力を求めるステップと、
前記差電流出力から動作量を求めるステップと、
前記差電流出力と前記和電流出力とから抑制量を求めるステップと、
前記動作量と前記抑制量とから動作比率を求めるステップと、
前記動作量と前記動作比率出力とにより前記電力系統の保護区間の内側の事故か保護区間の外側の事故かを判別するステップとを備えた、電力系統の事故を検出するための方法を提供するものである。
さらに、本発明は、保護区間を有する電力系統の事故を検出するための方法であって、
前記の電力系統の保護区間の一端側に第1の光電流センサを配置するステップと、
前記第1の光電流センサにより、前記電力系統の保護区間の一端側に流れる第1の電流の大きさを感知するステップと、
前記の電力系統の保護区間の他端側に第2の光電流センサを配置するステップと、
前記第2の光電流センサにより、前記電力系統の保護区間の他端側に流れる第2の電流の大きさを感知するステップと、
前記第1の電流と前記第2の電流との差である差電流出力を求めるステップと、
前記第1の電流と前記第2の電流との和である和電流出力を求めるステップと、
前記差電流出力と前記和電流出力とから個別の入出力電流を求めるステップと、
前記入出力電流から動作量を求めるステップと、
前記入出力電流から抑制量を求めるステップと、
前記動作量と前記抑制量とから動作比率を求めるステップと、
前記動作量と前記動作比率とにより前記電力系統の保護区間の内側の事故か保護区間の外側の事故かを判別するステップとを備えた、電力系統の事故を検出するための方法を提供するものである。
発明を実施するための最良の形態
以下本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
従来の技術の(5a)、(5b)式に示したように、光電流センサからの出力信号はx、y方向の2成分の光P2x、P2yがあり、従来の技術においてはこのどちらか一方しか用いていない。使用していない方の光信号を用いれば、直流分が重畳した外部事故が発生した場合でも内部事故と誤って判定することがないこと、すなわち、外部事故か内部事故かを判別することが可能であることを以下に説明する。
図1は本発明の光電流センサを用いる保護継電装置の実施の形態を示す説明図である。光電流センサによる差電流信号S2xを求めるために光信号P2xを用いたのと同様に光信号P2y信号を用いる。
光信号P2xより得られる光電流センサによる差電流信号S2xが、第一の光電流センサ1が検出した電流i1と第二の光電流センサ2が検出した電流i2の差電流であるi1+i2の情報を有しているのに対し、光信号P2yからはi1とi2の和電流であるi1−i2の情報を有している和電流出力S2yを得ることができることを以下に説明する。尚、電力系統の保護区間9への和電流がi1−i2と示されるのは、i1,i2の符号をともに電力系統の保護区間9への流入方向を+、流出方向を−と定義したことによる。
尚、以下の説明では「従来の技術」の項で参照した図及び式において、同一もしくは相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
図1は、偏光子14、ファラデー素子11及び検光子15よりなる第一の光電流センサ1と、第一の光電流センサ1と同様に構成される第二の光電流センサ2と、光源12と、光電変換器16、ハイパスフィルタ回路17、ローパスフィルタ回路18及び割算器19よりなる第一の光信号処理部4aと、第一の光信号処理部4aと同様に構成される第二の光信号処理部4bと、光源12と第一の光電流センサ1間の光信号を伝送する光ファイバ伝送路3aと、第一の光電流センサ1と第二の光電流センサ2間の光信号を伝送する光ファイバ伝送路3bと、第二の光電流センサ2の2つの出射端のうち差電流情報を有する光信号P2xを出射する出射端と第一の光信号処理部4aとを伝送する光ファイバ伝送路3cと、第二の光電流センサ2の2つの出射端のうち和電流情報を有する光信号P2yを出射する出射端と第二の光信号処理部4bとを伝送する光ファイバ伝送路3dと、第一の光信号処理部4aからの差電流出力S2xを検出する差電流検出手段5aと、第二の光信号処理部4bからの和電流出力S2yを検出する差電流検出手段5bと、差電流検出手段5aの出力から動作量を求める動作量演算手段6aと、差電流検出手段5aと和電流検出手段5bの出力から抑制量を求める抑制量演算手段6bと、動作量演算手段6aと抑制量演算手段6bから動作比率を求める動作比率演算手段7と、動作量検出手段6aの出力及び動作比率演算手段7の出力より電力系統の保護区間内の事故か区間外の事故かを判別する判定手段8とより構成される。
第一の光電流センサ1及び第二の光電流センサ2の、電力系統の保護区間9への設置の状況及び、光信号処理部4aの構成は従来の技術と同様であり、光信号処理部4aからは光電流センサによる差電流出力S2xを得る。
一方光ファイバ伝送手段3dにより導かれる光信号は(5b)式に述べたP2y信号である。第二の光電流センサ2からのもう一つの光信号であるP2yは光ファイバ伝送路3dに導かれ第二の光信号処理部4bの光電変換器16に入射し、同様の信号処理により、光電流センサによる和電流出力S2yを得る。光電流センサによる和電流出力S2yは以下の式で表される。
ここで、(5a)、(5b)式に対して、(7)式の近似を用いると、(6)式のS2x及び(17)式のS2yは以下のように簡略に表すことができる。
ここで α0=2Vであり、Vは光電流センサのベルデ定数である。
ここで、(18a)式の第一項がS2x信号に含まれる差電流成分、第2項がS2x信号に含まれる誤差信号成分δxである。
同様に、(18b)式の第一項がS2y信号に含まれる和電流成分、第2項がS2y信号に含まれる誤差信号成分δyである。
δx、δyは直流分が重畳された過渡的に減衰する信号によるもので、(16)式に表したように、直流分が減衰するまでの間生じてしまう。
一般に保護継電器に用いられる比率差動継電器の動作比率kは動作量mと抑制量nの比として以下の式で表される。
ここで|i1+i2|は差電流i1+i2の実効値を、|i1|及び|i2|はそれぞれi1の実効値、i2の実効値を表すものとする。
(18a)(18b)式には誤差信号δx、δyが含まれるが、仮に無視できる大きさであると仮定し、差電流検出手段5aで求められたS2x及び和電流検出手段5bで求められたS2yを用いて(19)式で表される動作比率kを求める手法を以下に示す。
(20a)式の動作量mは図1の動作量演算手段6aで(21a)式のとおり求められる。
(20b)式の抑制量nは抑制量演算手段6bで(21b)式のとおり求められる。
動作比率kは動作比率演算手段7において(21a)式及び(21b)式を(19)式に代入することで求められる。
動作量演算手段6aで求められた動作量mと、動作比率検出演算7で求められた動作比率kは、判定手段8において、動作量整定値をk1、動作比率整定値をk2とした時、m>k1かつk>k2の時内部事故と判定することにより、直流分が重畳した事故電流であったとしても、外部事故においても不要動作を防ぐことができる。
上記(21a)式、(22)式で求められた動作量m、動作比率kは、(18a)、(18b)式に示す誤差成分δxおよびδyが仮に無視できる大きさであると仮定して求めているが、誤差成分の大きさは、事故電流の大きさおよび適用される電流センサの感度によって変動する。しかしながら外部事故発生時と、内部事故発生時に動作比率kに大きな差異があれば、判定手段8において、事故が保護区間の内部であるか、外部であるかを判別することができる。
以下に実際の電力系統において前記手法により、事故が保護区間の内部であるか、外部であるかを判別することが可能であることを計算により確認する。
想定する電力系統の最大事故電流を33kAとし、直流分が100%重畳されたものとし、時定数τ=100msとする。適用する光ファイバセンサは従来技術と同様の、波長1550nmの鉛ガラスファイバ型光電流センサであるとし、そのベルデ定数Vは3.93×10−6[rad/A]を用いる。
電力系統の保護区間9に対して、外部事故、内部事故の各々の事故ケースについて、本発明の光電流センサを用いた保護継電装置の動作を説明するために、従来の技術で説明したのと同様に図2の系統図を用いる。
外部事故は図2に示す系統において事故箇所f1とf3の2通りが考えられるが、どちらも同等と考えられるのでここではf1を外部事故の代表例とする。
内部事故のケースは、電源配置が両端か、f1側の片端電源、f3側の片端電源の3通りが考えられる。片側電源はf1側、f3側でも同様と考えられるのでf1側を代表例とする。
両側電源配置における事故発生のケースでは、i1、i2は
として考えるものとする。
片端電源配置における事故発生のケースでは、
とする。
図3は(22)式より求められた動作比率kが内部事故と外部事故において十分大きな差があることを説明するための図であり、先に示した事故電流の値、光ファイバの定数を、(14)、(5a)、(5b)、(6)、(17)、(21a)、(21b)、(22)式に代入し、計算により求めたものである。
なお、動作量演算手段6a及び抑制量演算手段6bで電源周波数成分の実効値|S2x|、|S2x+S2y|及び|S2x−S2y|を求める手段として、従来技術と同様に以下のアルゴリズムで計算した。
サンプリング :電気角30度
ディジタルフィルタ:D.F.1f=(1−Z−6)(1+Z−1+Z−2+Z−3)
実効値演算 :実効値2=Cn−3 2−Cn・Cn−6
図3(a)は(14)式で表される直流分が重畳された事故電流i1(t)を示しており、事故電流i1=33kAの波形を示している。図3(b)ないし(d)は外部事故のケースであり、図3(b)は動作量mを、図3(c)は抑制量nを、図3(d)は動作比率kをそれぞれ示している。事故電流はi1=33kA、24kA、15kA、9kAの4通りを示している。
同様に図3(e)ないし図3(g)は内部事故両側電源配置の場合であり、図3(e)は動作量mを、図3(f)は抑制量nを図3(g)は動作比率kをそれぞれ示している。事故電流は以下の4通りを示している。
i1=+16.5kA、i2=+16.5kA、
i1=+12.0kA、i2=+12.0kA、
i1=+ 7.5kA、i2=+ 7.5kA、
i1=+ 4.5kA、i2=+ 4.5kA
図3(h)ないし図3(j)は内部事故片端電源配置の場合であり、図3(h)は動作量mを、図3(i)は抑制量nを図3(j)は動作比率kをそれぞれ示している。事故電流はi1=33kA、24kA、15kA、9kAの4通りを示している。
外部事故ケースの動作比率kを示す図3(d)と、内部事故両側電源配置、内部事故片側電源配置の各ケースにおける動作比率kを示す図3(g)、図3(j)を比較すると明らかなように、動作比率kは内部事故ケースにおいては片端電源の場合および両端電源の場合とも100%であるが、外部事故ケースでは一時的に20数%まで上昇しているが内部事故と比較するとあきらかに小さな値である。
よって動作比率整定値k2を決定するには、外部事故において一時的に上昇する動作比率kの値より大きな値を設けることにより、判定手段8において動作量mが動作量整定値k1より大きいとしても、動作比率kが動作比率整定値k2より小さいならば外部事故であると判定し、保護継電装置の不要動作を防ぐことができる。
図4は本発明の光電流センサを用いる保護継電装置の他の実施の形態例を示す説明図である。以下の説明では、前記従来の技術及び前記実施の形態で参照した図及び式において、同一もしくは相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
第一の光電流センサ1、第二の光電流センサ2、光源12、光信号処理回路4a、光ファイバ伝送手段3a、3b、3c、3d、第一の光信号処理部4a、第二の光信号処理部4b、差電流検出手段5a、和電流検出手段5bと、差電流検出手段5aの出力および和電流検出手段5bからの出力から個別の入出力電流を求める補正演算手段5c、補正演算手段5cの出力から動作量を求める動作量演算手段6c、補正演算手段5cの出力から抑制量を求める抑制量演算手段6d、動作量演算手段6cの出力および抑制量演算手段6dの出力から動作比率を求める動作比率演算手段7、動作量検出手段6cの出力及び動作比率演算手段7の出力より電力系統の保護区間内の事故か区間外の事故かを判別する判定手段8より構成される。
ここで、(5a)、(5b)式に対して、(7)式の近似を用いて、以下のように書き改める。
この時、差電流検出手段5aからの出力S2x、和電流検出手段5bからの出力S2yは以下のように表される。
ここで、(26a)式の第一項がS2x信号に含まれる誤差電流成分、第2項がS2x信号に含まれる誤差信号成分α0 2(i1・i2)である。同様に、(26b)式の第一項がS2y信号に含まれる和電流成分、第2項がS2y信号に含まれる誤差信号成分である。
次に、差電流検出手段5aからの出力S2x、和電流検出手段5bからの出力S2yを補正演算手段5cにおいて、以下の通り誤差成分α0 2(i1・i2)を除去する。すなわち、(27a)から(27c)に示すとおり、Sz1、Sz2、Sz3を定義し、(28a)、(28b)式のとおりi1、i2を求める。
補正演算手段5cで求められたi1、i2を用いて、動作量演算手段6c、抑制量演算手段6dにおいて以下の(29a)、(29b)式により動作量mと抑制量nが求められる。
動作量演算手段6c、抑制量演算手段6dにおいて以下の(29a)、(29b)式により求められた動作量mと、抑制量nは動作比率演算手段7において(30)式により動作比率kが求められる。
動作量演算手段6cで求められた動作量mと、動作比率演算手段7で求められた動作比率kは、判定手段8において、動作量整定値をk1、動作比率整定値をk2とした時、m>k1かつk>k2の時内部事故と判定することにより、直流分が重畳した事故電流であったとしても、外部事故においても不要動作を防ぐことができる。
図5は(30)式より求められた動作比率kが内部事故と外部事故において十分大きな差があることを説明するための図であり、前記実施の形態の図3を示す際の計算に用いたのと同様の条件のもとに計算した結果を示すものである。
図5(a)は(14)式で表される直流分が重畳された事故電流in(t)を示しており、事故電流実効値In=33kAの波形を示している。図5(b)ないし(d)は外部事故のケースであり、図5(b)は動作量mを、図5(c)は抑制量nを図5(d)は動作比率kを示している。事故電流はi1=33kA、24kA、15kA、9kAの4通りを示している。
同様に図5(e)ないし図5(g)は内部事故両側電源配置の場合であり、図5(e)は動作量mを、図5(f)は抑制量nを図5(g)は動作比率kを示している。事故電流は以下の4通りを示している。
i1=+16.5kA、i2=+16.5kA、
i1=+12.0kA、i2=+12.0kA、
i1=+ 7.5kA、i2=+ 7.5kA、
i1=+ 4.5kA、i2=+ 4.5kA
図5(h)ないし図5(j)は内部事故片端電源配置の場合であり、図5(h)は動作量mを、図5(i)は抑制量nを図5(j)は動作比率kを示している。事故電流はi1=33kA、24kA、15kA、9kAの4通りを示している。
外部事故時ケースの図5(d)と、内部事故ケースの図5(g)、図5(j)を比較すると明らかなように、動作比率kは内部事故ケースにおいては片端電源の場合および両端電源の場合とも100%であるが、外部事故ケースでは動作比率kが一時的に5%まで上昇しているが内部事故と比較するとあきらかに小さな値である。
上記のように内部故障発生時に一時的に上昇する動作比率kの値より大きな値の動作比率整定値k2を設けることにより、判定手段8において動作量mが動作量整定値k1より大きいとしても、動作比率kが動作比率整定値k2より小さいならば外部事故であると判定し、保護継電装置の不要動作を防ぐことができる。
産業上の利用の可能性
以上説明したように、本発明による光電流センサによる保護継電装置によれば外部事故が発生したとしてもリレーの不要動作を防ぐことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明による実施の形態を示し、光電流センサを用いる保護継電装置を説明する構成図である。
図2は、本発明による実施の形態を示し、光電流センサを用いる保護継電装置を説明する系統図である。
図3は、本発明の実施の形態に従って事故電流を測定したときの出力波形の一例である。
図4は、本発明による他の実施の形態を示し、光電流センサを用いる保護継電装置を説明する構成図である。
図5は、本発明による他の実施の形態に従って事故電流を測定したときの出力波形の一例である。
図6は、従来技術の光電流センサを用いる保護継電装置の説明図である。
図7は、従来技術に従って事故電流を測定したときの出力波形の一例である。 Technical field
The present invention relates to a protective relay device that uses the Faraday effect to measure and monitor a current flowing through a conductor of a power facility.
Background art
Conventionally, in a protective relay device in a power system, a current signal of a device conductor detected by a current transformer is transmitted to the protective relay device, and the protective relay device performs calculation and determination for failure determination. For the purpose of reducing the cost and weight of this protective relay device, a protective relay device using a photocurrent sensor having a differential operation function has been proposed in place of the conventional current measuring method using a wound current transformer. Japanese Patent Application No. 2000-59987 and Japanese Patent Application No. 11-224821 have been filed.
For example, as shown in FIG. 6, a conventional protective relay device using a photocurrent sensor is similar to the first
The first
Light P emitted from the
It becomes. The incident light is further subjected to the rotation angle θ of the polarization plane by the
In the conventional apparatus, only one of the optical signals is used.1xTo explain.
Current i detected by the first
Where I1Is the effective value of the inflow current, ω (= 2πf) is the angular frequency, and f is the power supply frequency.
Output light P of the first
Here, of the two outputs of the first
Output light P of the second
The differential current output S by the photocurrent sensor obtained here2xIncludes the current i detected by the first photocurrent sensor 1.1And the current i detected by the second
Current i detected by the first
(5a) is
It becomes. Substituting equation (8) into equation (6),
The differential current output S by the photocurrent sensor2xIs the difference current i to the
However, equation (9) is established in a small current region where equation (7) is established, and is not established in a large current region.
Therefore, the present inventors have determined the difference current i to the
That is, when a large current that does not hold Expression (7) flows, the emitted light P of the second
It is expressed.
Where sin (2√2V · InWhen sinωt) is decomposed for each frequency component by expanding the Fourier series, it can be expressed by the following equation (11).
Where Jk(A) is a kth-order Bessel function.
In order to ignore the third and subsequent terms of the equation (11) as being minute,1, A2Is defined as shown in equations (12a) and (12b).
Where A1, A2Is the effective current value I1, I2Is multiplied by the Verde constant and assigned to the first-order Besse1 function, and the current inIs a sine wave AC signal as shown in equation (3), the time is a constant.
In this case, equation (10) is
It can be expressed as
Formula (12c) is expanded, and trigonometric function formula sin2Using φ = (1/2) {1-cos2φ},
It becomes. The differential current output S by the photocurrent sensor at this time2xCan be expressed as (13a) by substituting (12d) into (6). Here, in order to simply show the following equations, A shown in the equations (12a) and (12b)1, A2B in (13b) and (13c)1, B2It has been replaced.
Where B1, B2Is a constant with respect to time.
The differential current output S by the photocurrent sensor as shown in the equation (13a)2xIs the difference current i to the
Here, the term B of the power supply frequency component of equation (13b)1Attempts to evaluate by calculation. In the power system from 66 kV to 154 kV, the current flowing into the
As a result of the calculation, the error due to approximation is 1% or less when the energization current is 24 kA effective value, 2% or less when the energization current is 33 kA or less, and the protective relay device using a lead glass fiber type photocurrent sensor with a wavelength of 1550 nm May be applicable to the failure determination calculation.
Therefore, the equation (13a) is obtained by calculating the difference current output S by the photocurrent sensor when the energization current is 33 kA or less.2xThe difference current i to the
Differential current output S by photocurrent sensor2xFrom the power source frequency component difference current detection means 5d, the double frequency component is removed, so that the output is guided to the determination means 8, and the difference current i to the
In the above description of the prior art, it is assumed that the current signal is a sine wave AC signal. However, when a short circuit accident occurs in the power system, it is necessary to consider that the current signal becomes a signal that is transiently attenuated by superimposing the DC component. At this time, when the largest DC component is superimposed, that is, the fault current with 100% DC component is expressed by the following equation.
Note that τ is an attenuation time constant determined from the ratio of reactance and resistance of the power system. Even if a transiently attenuated current signal represented by equation (14) is substituted into equations (5a) and (6), it cannot be represented separately for each power supply frequency component as in equation (13a). . Therefore, with respect to the
FIG. 2 is a system diagram for explaining the operation of the protective relay device using the photocurrent sensor. As accident locations in the
In FIG. 2, the
First consider the case of an external accident. If an external accident occurs, the current i1, I2Is
Is established. Substituting equations (14) and (15) into equation (5a),
P2x= (1/4) P0{1 + sin2V ・ i1(T)} {1-sin2V · i1(T)}. Here, for ease of explanation,
When substituting equation (14), equation (5a) becomes
It becomes. That is, in the conventional technique, if the accident current is a sinusoidal alternating current signal, the difference current i to the
FIG. 7 is a diagram for explaining that an unnecessary operation of the protective relay device may occur in the conventional technique when an external accident occurs and the accident current is a DC current superimposed. The values of the accident current and the optical fiber constants shown below are substituted into the equations (14), (5a), and (6), and the signal values at each part are obtained by calculation.
FIG. 7A shows an accident current signal in which the direct current component expressed by the equation (14) in the case of an external accident is superimposed, and FIG. 7B shows the
Sampling:
Digital filter: D.E. F.1f= (1-Z-6) (1 + Z-1+ Z-2+ Z-3)
RMS value calculation: RMS value2 = Cn-3 2-Cn・ Cn-6
Next, in order to compare with the case of the sine wave AC signal, the fault current when the fault current is a sine wave AC signal represented by the equation (3) is shown in FIG. Optical signal P from the
As shown in FIG. 7 (h), if the accident current is a sinusoidal AC signal in an external accident, a short-time error signal is generated immediately after the accident (equivalent to a peak value of 4 kA, 0.01 seconds), but this causes unnecessary operation of the relay. Is not enough. On the other hand, in the case of a transient current signal in which a DC component is superimposed on an accident current, an error signal is generated for a time that cannot be ignored as shown in FIG. 7D (
Next, the operation of the protective relay device using the photocurrent sensor according to the prior art in an internal accident will be described with reference to FIG. FIG. 7 (i) shows a signal in which an internal fault has occurred in the system shown in FIG. 2 and the fault current is 100% superimposed on the DC component represented by the equation (14). The second current at this time Optical signal P from
FIG. 7 (m) shows a case where an internal fault occurs in the system shown in FIG. 2 and the fault current is a sinusoidal AC signal expressed by the formula (3). The second photocurrent at this time Optical signal P from
As shown in FIG. 7 (l) and FIG. 7 (p), regarding the accident in the section, a good operation can be obtained by the conventional technique.
As described above, in the conventional technology, when the accident current is superimposed on the DC component, it is detected normally in the case of an internal accident, but the error as if an internal accident occurred in the case of an external accident. A signal may be generated.
The purpose of the present invention is not to detect when an internal accident occurs, even when an accident current with a DC component superimposed is detected, and to detect an external accident without mistaking it as an internal accident, and to operate the relay unnecessary It is to propose a protective relay device that uses a photocurrent sensor that does not.
Disclosure of the invention
Therefore, the present invention arranges two first and second photocurrent sensors that individually measure input and output currents at both ends of the protection section of the power system, and the first photocurrent sensor includes an incident end, It has an analyzer that performs analysis in two polarization directions of plus 45 degrees and minus 45 degrees with respect to the polarization direction of the polarizer provided at the incident end, and an exit end for each of the detected components. The light source and the first photocurrent sensor, the first and second photocurrent sensors, and the second photocurrent sensor and the optical signal processing unit are connected by optical fiber transmission, and the light Difference current detection means for detecting a difference current component from the output signal of the signal processing section, sum current detection means for detecting a sum current component from the output signal of the optical signal processing section, and an operation amount from the output of the difference current detection means The operation amount calculation means for obtaining the difference current detection means A suppression amount calculation means for obtaining a suppression amount from the output of the force and the sum current detection means, an operation ratio calculation means for obtaining an operation ratio from the output of the operation amount calculation means and the output of the suppression amount calculation means, and the operation amount calculation A protective relay device using a photocurrent sensor comprising: a means for determining whether an accident within the protection section of the power system or an accident outside the protection section is determined from the output of the means and the output of the operation ratio calculation means. is there.
In the present invention, two first and second photocurrent sensors that individually measure input and output currents are arranged at both ends of the protection section of the power system, and the first photocurrent sensor includes an incident end, It has an analyzer that performs analysis in two polarization directions of plus 45 degrees and minus 45 degrees with respect to the polarization direction of the polarizer provided at the incident end, and an exit end for each of the detected components. The light source and the first photocurrent sensor, the first and second photocurrent sensors, and the second photocurrent sensor and the optical signal processing unit are connected by optical fiber transmission, and the light Difference current detection means for detecting a difference current component from the output signal of the signal processing section; Sum current detection means for detecting a sum current component from the output signal of the optical signal processing section; Output of the difference current detection means and the sum Obtain individual input / output current from the output of the current detection means A positive calculation means, an operation amount calculation means for obtaining an operation amount from the correction calculation means, a suppression amount calculation means for obtaining a suppression amount from the correction calculation means, an output of the operation amount calculation means, and an output of the suppression amount calculation means An operation ratio calculating means for obtaining an operation ratio from the output, and a determination means for determining whether an accident within the protection section of the power system or an accident outside the protection section from the output of the operation amount calculation means and the output of the operation ratio calculation means. Provided is a protective relay device that uses a photocurrent sensor.
.
Further, the present invention is a protective relay device for monitoring a power system accident having a protective section, the protective relay device,
A light source that emits a predetermined optical signal;
A first photocurrent sensor disposed on one end side of the protection section of the power system, wherein the first photocurrent sensor receives the optical signal from the light source and receives the optical signal from the protection section of the power system. The polarization plane of the optical signal is rotated in proportion to the magnitude of the first current flowing to the one end side, and the first optical signal having a component in at least one direction among the optical signals whose polarization plane has been rotated is A first photocurrent sensor for radiating;
A second photocurrent sensor disposed on the other end side of the protection section of the power system, wherein the second photocurrent sensor receives the first optical signal from the first photocurrent sensor. The polarization plane of the first optical signal is further rotated in proportion to the magnitude of the second current flowing to the other end side of the protection section of the power system, and the polarization plane is further rotated. A second photocurrent sensor that emits a second optical signal having a unidirectional component and a third optical signal having a directional component of one optical signal;
A first optical signal processing unit that obtains a difference current output that is a difference between the first current and the second current from the second optical signal;
A second optical signal processing unit that obtains a sum current output that is a sum of the first current and the second current from the third optical signal;
Differential current detection means for detecting the differential current output of the first optical signal processing unit;
Sum current detection means for detecting the sum current output of the second optical signal processing unit;
An operation amount calculation means for obtaining an operation amount from the output of the difference current detection means;
A suppression amount calculation means for obtaining a suppression amount from the output of the difference current detection means and the output of the sum current detection means;
An operation ratio calculation means for obtaining an operation ratio from the output of the operation amount calculation means and the output of the suppression amount calculation means;
A protection relay device comprising: a determination unit configured to determine whether an accident inside the protection section or an accident outside the protection section of the power system is based on an output of the operation amount calculation unit and an output of the operation ratio calculation unit Is to provide.
Further, the present invention is a protective relay device for monitoring a power system accident having a protective section, the protective relay device,
A light source that emits a predetermined optical signal;
A first photocurrent sensor disposed on one end side of the protection section of the power system, wherein the first photocurrent sensor receives the optical signal from the light source and receives the optical signal from the protection section of the power system. The polarization plane of the optical signal is rotated in proportion to the magnitude of the first current flowing to the one end side, and the first optical signal having a component in at least one direction among the optical signals whose polarization plane has been rotated is A first photocurrent sensor for radiating;
A second photocurrent sensor disposed on the other end side of the protection section of the power system, wherein the second photocurrent sensor receives the first optical signal from the first photocurrent sensor. The polarization plane of the first optical signal is further rotated in proportion to the magnitude of the second current flowing to the other end side of the protection section of the power system, and the polarization plane is further rotated. A second photocurrent sensor that emits a second optical signal having a unidirectional component and a third optical signal having a directional component of one optical signal;
A first optical signal processing unit that obtains a difference current output that is a difference between the first current and the second current from the second optical signal;
A second optical signal processing unit that obtains a sum current output that is a sum of the first current and the second current from the third optical signal;
Differential current detection means for detecting the differential current output of the first optical signal processing unit;
Sum current detection means for detecting the sum current output of the second optical signal processing unit;
Correction calculation means for obtaining individual input / output currents from the output of the difference current detection means and the output of the sum current detection means;
An operation amount calculation means for obtaining an operation amount from the output of the correction calculation means;
A suppression amount calculation means for obtaining a suppression amount from the output of the correction calculation means;
An operation ratio calculation means for obtaining an operation ratio from the output of the operation amount calculation means and the output of the suppression amount calculation means;
Provided is a protective relay device comprising: a determination unit that determines whether an accident inside the protection section of the electric power system or an accident outside the protection section is based on the output of the operation amount calculation unit and the output of the operation ratio calculation unit To do.
The present invention is also a method for detecting an accident in a power system having a protection section,
Disposing a first photocurrent sensor on one end side of the protection section of the power system;
Sensing the magnitude of the first current flowing to one end of the protection section of the power system by the first photocurrent sensor;
Disposing a second photocurrent sensor on the other end side of the protection section of the power system;
Sensing the magnitude of a second current flowing to the other end side of the protection section of the power system by the second photocurrent sensor;
Obtaining a differential current output that is the difference between the first current and the second current;
Obtaining a sum current output that is the sum of the first current and the second current;
Obtaining an operation amount from the differential current output;
Obtaining a suppression amount from the difference current output and the sum current output;
Obtaining an operation ratio from the operation amount and the suppression amount;
A method for detecting an accident in the power system, comprising: determining whether an accident inside the protection section of the power system or an accident outside the protection section based on the operation amount and the operation ratio output is provided. Is.
Furthermore, the present invention is a method for detecting an accident in a power system having a protection section,
Disposing a first photocurrent sensor on one end side of the protection section of the power system;
Sensing the magnitude of the first current flowing to one end of the protection section of the power system by the first photocurrent sensor;
Disposing a second photocurrent sensor on the other end side of the protection section of the power system;
Sensing the magnitude of a second current flowing to the other end side of the protection section of the power system by the second photocurrent sensor;
Obtaining a differential current output that is the difference between the first current and the second current;
Obtaining a sum current output that is the sum of the first current and the second current;
Obtaining individual input / output currents from the difference current output and the sum current output;
Obtaining an operation amount from the input / output current;
Obtaining a suppression amount from the input / output current;
Obtaining an operation ratio from the operation amount and the suppression amount;
Providing a method for detecting an accident in the power system, comprising determining whether an accident inside the protection section of the power system or an accident outside the protection section based on the operation amount and the operation ratio It is.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in the conventional techniques (5a) and (5b), the output signal from the photocurrent sensor is a two-component light P in the x and y directions.2x, P2yIn the prior art, only one of these is used. If the optical signal that is not used is used, it is possible to determine whether an external accident or an internal accident is not erroneously detected even if an external accident with a DC component is superimposed. This will be described below.
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a protective relay device using the photocurrent sensor of the present invention. Difference current signal S by photocurrent sensor2xTo obtain the optical signal P2xAs in the case of using the optical signal P2yUse the signal.
Optical signal P2xDifference current signal S from the photocurrent sensor2xIs the current i detected by the
In the following description, in the drawings and formulas referred to in the “Prior Art” section, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
FIG. 1 shows a
The installation status of the
On the other hand, the optical signal guided by the optical fiber transmission means 3d is P described in the equation (5b).2ySignal. P, which is another optical signal from the
Here, if the approximation of the equation (7) is used for the equations (5a) and (5b), the S of the equation (6) is obtained.2xAnd S in equation (17)2yCan be simply expressed as follows.
Where α0= 2V, where V is the Verde constant of the photocurrent sensor.
Here, the first term of the equation (18a) is S2xThe difference current component included in the signal, the second term is S2xError signal component δ included in the signalxIt is.
Similarly, the first term of equation (18b) is S2yThe sum current component included in the signal, the second term is S2yError signal component δ included in the signalyIt is.
δx, ΔyIs due to a transiently decaying signal with a direct current component superimposed thereon, and is generated until the direct current component is attenuated, as shown in equation (16).
Generally, the operation ratio k of the ratio differential relay used for the protective relay is expressed by the following equation as the ratio of the operation amount m and the suppression amount n.
Where | i1+ I2| Is the difference current i1+ I2The effective value of | i1| And | i2| Is i1Effective value of i2It represents the effective value of.
(18a) (18b) is an error signal δx, ΔyHowever, it is assumed that the size is negligible, and S obtained by the differential current detection means 5a is assumed.2xAnd S obtained by the sum current detection means 5b.2yA method for obtaining the motion ratio k represented by the equation (19) using
The motion amount m in the equation (20a) is obtained by the motion amount calculation means 6a in FIG.
The suppression amount n in the equation (20b) is obtained by the suppression amount calculation means 6b as shown in the equation (21b).
The motion ratio k is obtained by substituting the equations (21a) and (21b) into the equation (19) in the motion ratio calculation means 7.
The movement amount m obtained by the movement amount calculation means 6a and the movement ratio k obtained by the movement ratio detection calculation 7 are determined by the determination means 8 when the movement amount set value is k1 and the movement ratio set value is k2. By determining that an internal accident occurs when m> k1 and k> k2, an unnecessary operation can be prevented even in an external accident even if the accidental current is a DC component superimposed.
The movement amount m and the movement ratio k obtained by the above equations (21a) and (22) are the error components δ shown in the equations (18a) and (18b).xAnd δyHowever, the magnitude of the error component varies depending on the magnitude of the accident current and the sensitivity of the applied current sensor. However, if there is a large difference in the operation ratio k when an external accident occurs and when an internal accident occurs, the determination means 8 can determine whether the accident is inside or outside the protection section.
Hereinafter, it is confirmed by calculation that it is possible to determine whether the accident is inside or outside the protection section by the above method in the actual power system.
It is assumed that the maximum fault current of the assumed power system is 33 kA, the DC component is 100% superimposed, and the time constant τ = 100 ms. The optical fiber sensor to be applied is a lead glass fiber type photocurrent sensor having a wavelength of 1550 nm as in the prior art, and its Verde constant V is 3.93 × 10.-6[Rad / A] is used.
In order to explain the operation of the protective relay device using the photocurrent sensor of the present invention for each of the accident cases of the external accident and the internal accident with respect to the
There are two types of external accidents, the accident locations f1 and f3 in the system shown in FIG. 2, and since both are considered to be equivalent, f1 is taken as a representative example of an external accident.
There are three cases of internal accidents: power supply arrangement at both ends, one end power supply on the f1 side, and one end power supply on the f3 side. Since the one-side power source is considered to be the same on the f1 side and the f3 side, the f1 side is taken as a representative example.
In the case of an accident in a power supply arrangement on both sides, i1, I2Is
Suppose that
In the case of an accident in a single-ended power supply arrangement,
And
FIG. 3 is a diagram for explaining that the operation ratio k obtained from the equation (22) has a sufficiently large difference between the internal accident and the external accident. The value of the accident current and the constant of the optical fiber described above are shown. , (14), (5a), (5b), (6), (17), (21a), (21b), and (22) are obtained by calculation.
Note that the effective value | S of the power supply frequency component is calculated by the operation amount calculation means 6a and the suppression amount calculation means 6b.2x|, | S2x+ S2y| And | S2x-S2yAs a means for obtaining |, the following algorithm was used as in the prior art.
Sampling:
Digital filter: D.E. F.1f= (1-Z-6) (1 + Z-1+ Z-2+ Z-3)
RMS value calculation: RMS value2= Cn-3 2-Cn・ Cn-6
FIG. 3A shows an accident current i in which the direct current component represented by the equation (14) is superimposed.1(T) indicates the accident current i1Shows a waveform of = 33 kA. 3 (b) to 3 (d) show cases of external accidents, FIG. 3 (b) shows the operation amount m, FIG. 3 (c) shows the suppression amount n, and FIG. 3 (d) shows the operation ratio k. Show. The accident current is i1= Four types of 33 kA, 24 kA, 15 kA, and 9 kA are shown.
Similarly, FIGS. 3 (e) to 3 (g) show the case where the power supply is arranged on both sides of the internal accident, FIG. 3 (e) shows the operation amount m, FIG. 3 (f) shows the suppression amount n, and FIG. Indicates the operation ratio k. The accident current shows the following four types.
i1= + 16.5 kA, i2= + 16.5 kA,
i1= + 12.0 kA, i2= + 12.0 kA,
i1= + 7.5 kA, i2= + 7.5 kA,
i1= + 4.5kA, i2= + 4.5kA
FIGS. 3 (h) to 3 (j) show an internal accident single-ended power supply arrangement, FIG. 3 (h) shows the operation amount m, FIG. 3 (i) shows the suppression amount n, and FIG. 3 (j) shows the operation. Each ratio k is shown. The accident current is i1= Four types of 33 kA, 24 kA, 15 kA, and 9 kA are shown.
FIG. 3 (d) showing the operation ratio k of the external accident case is compared with FIGS. 3 (g) and 3 (j) showing the operation ratio k in each case of the internal accident both-side power supply arrangement and the internal accident one-side power supply arrangement. As can be seen, the operation ratio k is 100% in the case of a single-ended power supply and in the case of a double-ended power supply in an internal accident case, but it is temporarily increased to 20% in an external accident case, but compared with an internal accident. This is clearly a small value.
Therefore, in order to determine the operation ratio set value k2, even if the operation amount m is larger than the operation amount set value k1 in the determining
FIG. 4 is an explanatory view showing another embodiment of the protective relay device using the photocurrent sensor of the present invention. In the following description, in the drawings and formulas referred to in the conventional technique and the embodiment, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
Here, the expression (5a) and (5b) are rewritten as follows using the approximation of the expression (7).
At this time, the output S from the differential current detecting means 5a2x, Output S from sum current detection means 5b2yIs expressed as follows.
Here, the first term of the equation (26a) is S2xError current component included in signal, second term is S2xError signal component α included in the signal0 2(I1・ I2). Similarly, the first term of equation (26b) is S2yThe sum current component included in the signal, the second term is S2yIt is an error signal component included in the signal.
Next, the output S from the differential current detection means 5a2x, Output S from sum current detection means 5b2yIn the correction calculation means 5c, the error component α0 2(I1・ I2) Is removed. That is, as shown in (27a) to (27c), Sz1, Sz2, Sz3And i as shown in equations (28a) and (28b)1, I2Ask for.
I obtained by the correction calculation means 5c1, I2, The operation amount m and the suppression amount n are obtained by the following equations (29a) and (29b) in the operation amount calculation means 6c and the suppression amount calculation means 6d.
The operation amount m obtained by the following equations (29a) and (29b) in the operation amount calculator 6c and the suppression amount calculator 6d and the suppression amount n are determined by the operation ratio calculator 7 according to the equation (30). Desired.
The movement amount m obtained by the movement amount calculation means 6c and the movement ratio k obtained by the movement ratio calculation means 7 are determined by the determination means 8 when the movement amount set value is k1 and the movement ratio set value is k2. By determining that an internal accident occurs when m> k1 and k> k2, an unnecessary operation can be prevented even in an external accident even if the accidental current is a DC component superimposed.
FIG. 5 is a diagram for explaining that the operation ratio k obtained from the equation (30) has a sufficiently large difference between the internal accident and the external accident, and is used for the calculation when FIG. 3 of the above embodiment is shown. It shows the result of calculation under the same conditions as those.
FIG. 5A shows an accident current i in which a direct current component represented by equation (14) is superimposed.n (t)The fault current effective value InShows a waveform of = 33 kA. FIGS. 5B to 5D show cases of external accidents, FIG. 5B shows the operation amount m, FIG. 5C shows the suppression amount n, and FIG. 5D shows the operation ratio k. Yes. The accident current is i1= Four types of 33 kA, 24 kA, 15 kA, and 9 kA are shown.
Similarly, FIGS. 5 (e) to 5 (g) show a case where the power supply is arranged on both sides of the internal accident, FIG. 5 (e) shows the operation amount m, FIG. 5 (f) shows the suppression amount n, and FIG. Indicates an operation ratio k. The accident current shows the following four types.
i1= + 16.5 kA, i2= + 16.5 kA,
i1= + 12.0 kA, i2= + 12.0 kA,
i1= + 7.5 kA, i2= + 7.5 kA,
i1= + 4.5kA, i2= + 4.5kA
FIGS. 5 (h) to 5 (j) show an internal accident single-ended power supply arrangement, FIG. 5 (h) shows the operation amount m, FIG. 5 (i) shows the suppression amount n, and FIG. 5 (j) shows the operation. The ratio k is shown. The accident current is i1= Four types of 33 kA, 24 kA, 15 kA, and 9 kA are shown.
As apparent from a comparison between FIG. 5 (d) in the case of the external accident and FIGS. 5 (g) and 5 (j) in the internal accident case, the operation ratio k is the case of the single-ended power source and the both ends in the internal accident case. Although it is 100% in the case of the power supply, the operation ratio k temporarily rises to 5% in the external accident case, but it is clearly smaller than the internal accident.
Even if the operation amount m is larger than the operation amount set value k1 in the
Industrial applicability
As described above, according to the protective relay device using the photocurrent sensor according to the present invention, it is possible to prevent unnecessary operation of the relay even if an external accident occurs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a protective relay device using a photocurrent sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a system diagram illustrating an embodiment of the present invention and illustrating a protective relay device using a photocurrent sensor.
FIG. 3 is an example of an output waveform when the fault current is measured according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows another embodiment according to the present invention, and is a configuration diagram for explaining a protective relay device using a photocurrent sensor.
FIG. 5 is an example of an output waveform when the fault current is measured according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a protective relay device using a conventional photocurrent sensor.
FIG. 7 is an example of an output waveform when the fault current is measured according to the conventional technique.
Claims (15)
所定の光信号を出射する光源と、
前記の電力系統の保護区間の一端側に配置された第1の光電流センサであって、該第1の光電流センサは、前記光源からの前記光信号を受け、前記電力系統の保護区間の一端側に流れる第1の電流の大きさに比例して前記の光信号の偏波面を回転させ、偏波面が回転させられた前記光信号のうち少なくとも一方向の成分の第1の光信号を放射する第1の光電流センサと、
前記の電力系統の保護区間の他端側に配置された第2の光電流センサであって、該第2の光電流センサは、前記第1の光電流センサからの前記第1の光信号を受け、前記電力系統の保護区間の他端側に流れる第2の電流の大きさに比例して、前記第1の光信号の偏波面をさらに回転させ、偏波面がさらに回転させれた前記第1の光信号のうちの一方向成分の第2の光信号と他方向成分の第3の光信号とを放射する第2の光電流センサと、
前記第2の光信号から、前記第1の電流と前記第2の電流との差である差電流出力を求める第1の光信号処理部と、
前記第3の光信号から、前記第1の電流と前記第2の電流との和である和電流出力を求める第2の光信号処理部と、
前記第1の光信号処理部の前記差電流出力を検出する差電流検出手段と、
前記第2の光信号処理部の前記和電流出力を検出する和電流検出手段と、
前記差電流検出手段の出力から動作量を求める動作量演算手段と、
前記差電流検出手段の出力と前記和電流検出手段の出力とから抑制量を求める抑制量演算手段と、
前記動作量演算手段の出力と前記抑制量演算手段の出力とから動作比率を求める動作比率演算手段と、
前記動作量演算手段の出力と前記動作比率演算手段の出力とにより前記電力系統の前記保護区間の内側の事故か前記保護区間の外側の事故かを判別する判定手段とを備えた保護継電装置。A protective relay device for monitoring an accident of a power system having a protective section, the protective relay device,
A light source that emits a predetermined optical signal;
A first photocurrent sensor disposed on one end side of the protection section of the power system, wherein the first photocurrent sensor receives the optical signal from the light source and receives the optical signal from the protection section of the power system. The polarization plane of the optical signal is rotated in proportion to the magnitude of the first current flowing to the one end side, and the first optical signal having a component in at least one direction among the optical signals whose polarization plane has been rotated is A first photocurrent sensor for radiating;
A second photocurrent sensor disposed on the other end side of the protection section of the power system, wherein the second photocurrent sensor receives the first optical signal from the first photocurrent sensor. The polarization plane of the first optical signal is further rotated in proportion to the magnitude of the second current flowing to the other end side of the protection section of the power system, and the polarization plane is further rotated. A second photocurrent sensor that emits a second optical signal having a unidirectional component and a third optical signal having a directional component of one optical signal;
A first optical signal processing unit that obtains a difference current output that is a difference between the first current and the second current from the second optical signal;
A second optical signal processing unit that obtains a sum current output that is a sum of the first current and the second current from the third optical signal;
Differential current detection means for detecting the differential current output of the first optical signal processing unit;
Sum current detection means for detecting the sum current output of the second optical signal processing unit;
An operation amount calculation means for obtaining an operation amount from the output of the difference current detection means;
A suppression amount calculation means for obtaining a suppression amount from the output of the difference current detection means and the output of the sum current detection means;
An operation ratio calculation means for obtaining an operation ratio from the output of the operation amount calculation means and the output of the suppression amount calculation means;
A protection relay device comprising: a determination unit configured to determine whether an accident inside the protection section or an accident outside the protection section of the power system is based on an output of the operation amount calculation unit and an output of the operation ratio calculation unit .
前記第1の光電流センサは、
前記光源からの所定の光信号を直線偏光の信号とするための第1の偏光子と、
前記第1の偏光子から出力された前記直線偏光の信号を受光し、前記第1の電流によって発生する磁界によるファラデー効果により、前記第1の電流の大きさに比例して前記直線偏光の信号の偏波面を所定角度だけ回転させる第1のファラデー素子と、
前記第1のファラデー素子から出力された前記直線偏光の信号を少なくともx方向の成分の光信号とy方向の成分の光信号とに分ける第1の検光子とを備え、このうちx方向の成分の光信号が、前記第1の光信号である保護継電装置。The protective relay device according to claim 3,
The first photocurrent sensor includes:
A first polarizer for converting a predetermined optical signal from the light source into a linearly polarized signal;
The linearly polarized signal output from the first polarizer is received, and the linearly polarized signal is proportional to the magnitude of the first current due to the Faraday effect caused by the magnetic field generated by the first current. A first Faraday element that rotates the plane of polarization of
A first analyzer that divides the linearly polarized signal output from the first Faraday element into an optical signal having at least an x-direction component and an optical signal having a y-direction component; A protective relay device in which the optical signal is the first optical signal.
前記第2の光電流センサは、
前記第1の検光子からの前記第1の光信号を直線偏光の信号とするための第2の偏光子と、
前記第2の偏光子から出力された前記直線偏光の信号を受光し、前記第2の電流によって発生する磁界によるファラデー効果により、前記第2の電流の大きさに比例して、前記第2の偏光子から出力された前記直線偏光の信号の偏波面を所定角度だけ回転させる第2のファラデー素子と、
前記第2のファラデー素子から出力された前記直線偏光の信号を、x方向成分の前記第2の光信号とy向成分の前記第3の光信号とに分ける第2の検光子とを備えた保護継電装置。The protective relay device according to claim 4,
The second photocurrent sensor is
A second polarizer for converting the first optical signal from the first analyzer into a linearly polarized signal;
The linearly polarized signal output from the second polarizer is received, and the second current is proportional to the magnitude of the second current due to the Faraday effect caused by the magnetic field generated by the second current. A second Faraday element that rotates the plane of polarization of the linearly polarized signal output from the polarizer by a predetermined angle;
A second analyzer that divides the linearly polarized signal output from the second Faraday element into the second optical signal having an x-direction component and the third optical signal having a y-direction component; Protective relay device.
前記第1の光信号の偏波方向は、前記第2の光信号の偏波方向と同一となっている保護継電装置。The protective relay device according to claim 5,
The protective relay device, wherein the polarization direction of the first optical signal is the same as the polarization direction of the second optical signal.
前記第1の光信号処理部は、
前記第2の光電流センサの前記第2の検光子から出力された前記第2の光信号を、電気信号に変換するための第1の光電変換器と、
前記第1の光電変換器から出力された電気信号から直流成分を取り出す第1のローパスフィルタ回路と、
前記第1の光電変換器から出力された電気信号から交流成分を取り出す第1のハイパスフィルタ回路と、
前記交流成分を前記直流成分で除して、前記差電流出力を得るための第1の割算器とを備えた保護継電装置。The protective relay device according to claim 6,
The first optical signal processing unit includes:
A first photoelectric converter for converting the second optical signal output from the second analyzer of the second photocurrent sensor into an electrical signal;
A first low-pass filter circuit that extracts a DC component from the electrical signal output from the first photoelectric converter;
A first high-pass filter circuit that extracts an AC component from the electrical signal output from the first photoelectric converter;
A protective relay device comprising: a first divider for dividing the AC component by the DC component to obtain the differential current output.
前記第2の光信号処理部は、
前記第2の光電流センサの前記第2の検光子から出力された前記第3の光信号を、電気信号に変換するための第2の光電変換器と、
前記第2の光電変換器から出力された電気信号から直流成分を取り出す第2のローパスフィルタ回路と、
前記第2の光電変換器から出力された電気信号から交流成分を取り出す第2のハイパスフィルタ回路と、
前記交流成分を前記直流成分で除して、前記和電流出力を得るための第2の割算器とを備えた保護継電装置。The protective relay device according to claim 7,
The second optical signal processing unit includes:
A second photoelectric converter for converting the third optical signal output from the second analyzer of the second photocurrent sensor into an electrical signal;
A second low-pass filter circuit that extracts a DC component from the electrical signal output from the second photoelectric converter;
A second high-pass filter circuit that extracts an AC component from the electrical signal output from the second photoelectric converter;
A protective relay device comprising a second divider for dividing the AC component by the DC component to obtain the sum current output.
前記第1の電流の、前記保護区間の外側から前記保護区間の内側への流入方向がプラスであり、
前記第1の電流の、前記保護区間の内側から前記保護区間の外側への流出方向がマイナスであり、
前記第2の電流の、前記保護区間の外側から前記保護区間の内側への流入方向がプラスであり、
前記第2の電流の、前記保護区間の内側から前記保護区間の外側への流出方向がマイナスである保護継電装置。The protective relay device according to claim 8,
The inflow direction of the first current from the outside of the protection section to the inside of the protection section is positive,
The outflow direction of the first current from the inside of the protection section to the outside of the protection section is negative,
The inflow direction of the second current from the outside of the protection section to the inside of the protection section is positive,
The protection relay device in which the outflow direction of the second current from the inside of the protection section to the outside of the protection section is negative.
前記第1の光電流センサ内の光の伝搬方向が、当該第1の光電流センサが検出する前記第1の電流によって発生する磁界方向と一致するように設けられており、
前記第2の光電流センサ内の光の伝搬方向が、当該第2の光電流センサが検出する第2の電流によって発生する磁界と一致するように設けられている保護継電装置。The protective relay device according to claim 9,
The light propagation direction in the first photocurrent sensor is provided so as to coincide with the direction of the magnetic field generated by the first current detected by the first photocurrent sensor,
A protective relay device provided so that a propagation direction of light in the second photocurrent sensor coincides with a magnetic field generated by a second current detected by the second photocurrent sensor.
前記第1の検光子は、前記第1の偏光子に対して45°の角度に設置されている保護継電装置。The protective relay device according to claim 10,
The first analyzer is a protective relay device installed at an angle of 45 ° with respect to the first polarizer.
前記第2の検光子は、前記第2の偏光子に対して45°の角度に設置されている保護継電装置。The protective relay device according to claim 11,
The second analyzer is a protective relay device installed at an angle of 45 ° with respect to the second polarizer.
所定の光信号を出射する光源と、
前記の電力系統の保護区間の一端側に配置された第1の光電流センサであって、該第1の光電流センサは、前記光源からの前記光信号を受け、前記電力系統の保護区間の一端側に流れる第1の電流の大きさに比例して前記の光信号の偏波面を回転させ、偏波面が回転させられた前記光信号のうち少なくとも一方向の成分の第1の光信号を放射する第1の光電流センサと、
前記の電力系統の保護区間の他端側に配置された第2の光電流センサであって、該第2の光電流センサは、前記第1の光電流センサからの前記第1の光信号を受け、前記電力系統の保護区間の他端側に流れる第2の電流の大きさに比例して、前記第1の光信号の偏波面をさらに回転させ、偏波面がさらに回転させれた前記第1の光信号のうちの一方向成分の第2の光信号と他方向成分の第3の光信号とを放射する第2の光電流センサと、
前記第2の光信号から、前記第1の電流と前記第2の電流との差である差電流出力を求める第1の光信号処理部と、
前記第3の光信号から、前記第1の電流と前記第2の電流との和である和電流出力を求める第2の光信号処理部と、
前記第1の光信号処理部の前記差電流出力を検出する差電流検出手段と、
前記第2の光信号処理部の前記和電流出力を検出する和電流検出手段と、
前記差電流検出手段の出力と前記和電流検出手段の出力とから個別の入出力電流を求める補正演算手段と、
前記補正演算手段の出力から動作量を求める動作量演算手段と、
前記補正演算手段の出力から抑制量を求める抑制量演算手段と、
前記動作量演算手段の出力と前記抑制量演算手段の出力とから動作比率を求める動作比率演算手段と、
前記動作量演算手段の出力と前記動作比率演算手段の出力とにより前記電力系統の保護区間の内側の事故か保護区間の外側の事故かを判別する判定手段とを備えた保護継電装置。A protective relay device for monitoring an accident of a power system having a protective section, the protective relay device,
A light source that emits a predetermined optical signal;
A first photocurrent sensor disposed on one end side of the protection section of the power system, wherein the first photocurrent sensor receives the optical signal from the light source and receives the optical signal from the protection section of the power system. The polarization plane of the optical signal is rotated in proportion to the magnitude of the first current flowing to the one end side, and the first optical signal having a component in at least one direction among the optical signals whose polarization plane has been rotated is A first photocurrent sensor for radiating;
A second photocurrent sensor disposed on the other end side of the protection section of the power system, wherein the second photocurrent sensor receives the first optical signal from the first photocurrent sensor. The polarization plane of the first optical signal is further rotated in proportion to the magnitude of the second current flowing to the other end side of the protection section of the power system, and the polarization plane is further rotated. A second photocurrent sensor that emits a second optical signal having a unidirectional component and a third optical signal having a directional component of one optical signal;
A first optical signal processing unit that obtains a difference current output that is a difference between the first current and the second current from the second optical signal;
A second optical signal processing unit that obtains a sum current output that is a sum of the first current and the second current from the third optical signal;
Differential current detection means for detecting the differential current output of the first optical signal processing unit;
Sum current detection means for detecting the sum current output of the second optical signal processing unit;
Correction calculation means for obtaining individual input / output currents from the output of the difference current detection means and the output of the sum current detection means;
An operation amount calculation means for obtaining an operation amount from the output of the correction calculation means;
A suppression amount calculation means for obtaining a suppression amount from the output of the correction calculation means;
An operation ratio calculation means for obtaining an operation ratio from the output of the operation amount calculation means and the output of the suppression amount calculation means;
A protection relay device comprising: a determination unit configured to determine whether an accident inside the protection section of the power system or an accident outside the protection section is based on the output of the operation amount calculation unit and the output of the operation ratio calculation unit.
前記の電力系統の保護区間の一端側に第1の光電流センサを配置するステップと、
前記第1の光電流センサにより、前記電力系統の保護区間の一端側に流れる第1の電流の大きさを感知するステップと、
前記の電力系統の保護区間の他端側に第2の光電流センサを配置するステップと、
前記第2の光電流センサにより、前記電力系統の保護区間の他端側に流れる第2の電流の大きさを感知するステップと、
前記第1の電流と前記第2の電流との差である差電流出力を求めるステップと、
前記第1の電流と前記第2の電流との和である和電流出力を求めるステップと、
前記差電流出力から動作量を求めるステップと、
前記差電流出力と前記和電流出力とから抑制量を求めるステップと、
前記動作量と前記抑制量とから動作比率を求めるステップと、
前記動作量と前記動作比率出力とにより前記電力系統の保護区間の内側の事故か保護区間の外側の事故かを判別するステップとを備えた、電力系統の事故を検出するための方法。A method for detecting an accident in a power system having a protection section,
Disposing a first photocurrent sensor on one end side of the protection section of the power system;
Sensing the magnitude of the first current flowing to one end of the protection section of the power system by the first photocurrent sensor;
Disposing a second photocurrent sensor on the other end side of the protection section of the power system;
Sensing the magnitude of a second current flowing to the other end side of the protection section of the power system by the second photocurrent sensor;
Obtaining a differential current output that is the difference between the first current and the second current;
Obtaining a sum current output that is the sum of the first current and the second current;
Obtaining an operation amount from the differential current output;
Obtaining a suppression amount from the difference current output and the sum current output;
Obtaining an operation ratio from the operation amount and the suppression amount;
A method for detecting an accident in the power system, comprising: determining whether an accident inside the protection section of the power system or an accident outside the protection section based on the operation amount and the operation ratio output.
前記の電力系統の保護区間の一端側に第1の光電流センサを配置するステップと、
前記第1の光電流センサにより、前記電力系統の保護区間の一端側に流れる第1の電流の大きさを感知するステップと、
前記の電力系統の保護区間の他端側に第2の光電流センサを配置するステップと、
前記第2の光電流センサにより、前記電力系統の保護区間の他端側に流れる第2の電流の大きさを感知するステップと、
前記第1の電流と前記第2の電流との差である差電流出力を求めるステップと、
前記第1の電流と前記第2の電流との和である和電流出力を求めるステップと、
前記差電流出力と前記和電流出力とから個別の入出力電流を求めるステップと、
前記入出力電流から動作量を求めるステップと、
前記入出力電流から抑制量を求めるステップと、
前記動作量と前記抑制量とから動作比率を求めるステップと、
前記動作量と前記動作比率とにより前記電力系統の保護区間の内側の事故か保護区間の外側の事故かを判別するステップとを備えた、電力系統の事故を検出するための方法。A method for detecting an accident in a power system having a protection section,
Disposing a first photocurrent sensor on one end side of the protection section of the power system;
Sensing the magnitude of the first current flowing to one end of the protection section of the power system by the first photocurrent sensor;
Disposing a second photocurrent sensor on the other end side of the protection section of the power system;
Sensing the magnitude of a second current flowing to the other end side of the protection section of the power system by the second photocurrent sensor;
Obtaining a differential current output that is the difference between the first current and the second current;
Obtaining a sum current output that is the sum of the first current and the second current;
Obtaining individual input / output currents from the difference current output and the sum current output;
Obtaining an operation amount from the input / output current;
Obtaining a suppression amount from the input / output current;
Obtaining an operation ratio from the operation amount and the suppression amount;
A method for detecting an accident in the power system, comprising determining whether the accident is inside the protection section of the power system or the accident outside the protection section based on the operation amount and the operation ratio.
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