JP3808624B2 - 系統保護継電装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の系統保護継電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電力系統の母線の複数の保護領域に対する保護を行なう場合、これら複数の保護領域を包含した領域に対して内部・外部事故判定を行なう一括保護用継電器と、各保護領域毎について内部・外部事故判定を行なう複数の分割保護用継電器を個別に設け、これらの出力の組み合わせにより、複数の保護領域の中の事故発生母線の選択，遮断を行なっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成においては、複数の保護領域を有する母線の保護に２台以上の保護継電器が必要であった。本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、分割保護用継電器を使用しない簡易な構成で複数の保護領域の中の事故発生母線の選択，遮断を行なうことの可能な系統保護継電装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の[請求項１]に係る系統保護継電装置は、電力系統の電気量を所定の時間間隔でサンプリングした後、これらのサンプリングデータを用いて複数の保護領域（区間）における事故の発生を識別して判定を行なう系統保護継電装置において、前記サンプリングデータを用いて動作量及び抑制量を算出し、所定の比率差動演算により前記複数の保護領域（区間）を包含する保護領域の内部・外部事故の区別を行なう第１の演算手段と、前記複数の各保護領域個別に動作量を算出すると共に、ここで算出した動作量の絶対値の何れかが、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも大きい場合、その条件を成立させた個別の保護領域内部に事故が発生していることを検出する第２の演算手段とを備えた。
【０００５】
本発明の［請求項１］に係る系統保護継電装置は、電力系統の複数の保護領域を持つ母線に接続される変流器からの電流データを所定の時間間隔でサンプリングしてディジタルデータを得、このディジタルデータを用いて比率差動演算により複数の保護領域を包含した領域の内部・外部事故判定を行なう一括保護用の演算手段の判定結果を得る。これに対し、各保護領域個別に動作量を算出し、これらの動作量（ＩｄＡにて代表）と一括保護用の演算手段の判定に使用した動作量（Ｉｄ）との間に所定の関係、例えば｜ＩｄＡ｜≧Ｋ１・｜Ｉｄ｜（Ｋ１は所定の係数）が成立するとき、ＩｄＡなる動作量を得た保護領域に事故が発生していることを判別する事故母線判定手段の判定結果を得る。一括保護用の演算手段の判定結果に事故母線判定手段の判定結果を加味し、遮断母線の判定を行なうことにより、簡易な構成で複数の保護領域を持つ系統を保護する系統保護継電装置を提供できる。
【０００６】
本発明の[請求項２]に係る系統保護継電装置は、[請求項１]において、前記第１の演算手段において算出した動作量と、前記各保護領域個別に算出した動作量との差分の絶対値が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さい場合、その差分の絶対値を得た保護領域の内部に事故が発生していることを検出する第３の演算手段を備えた。
【０００７】
本発明の[請求項３]に係る系統保護継電装置は、[請求項１]において、前記複数の保護領域個別に算出した動作量と前記第１の演算手段において算出した動作量との間に、以下に示すａ，ｂの各条件が共に成立したことにより、当該保護領域の内部に事故が発生していることを検出する第４の演算手段を備えた。
ａ．保護領域個別に算出した動作量の絶対値の何れかが、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも大きい。
ｂ．保護領域個別に算出した動作量の内、ａ条件が成立した保護領域の動作量と、第１の演算手段において算出した動作量の位相差が所定の角度よりも小さい。
【０００８】
本発明の[請求項４]に係る系統保護継電装置は、[請求項３]において、前記ａ条件に代えて以下に示すｃ条件であるようにした。
ｃ．保護領域個別に算出した動作量の絶対値の何れかが、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数（１未満の係数）を掛けた値よりも大きく、かつ、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数（１以上の係数）を掛けた値よりも小さい。
【００１１】
本発明の[請求項５]に係る系統保護継電装置は、[請求項２]において、前記第１の演算手段において算出した動作量と各保護領域個別に算出した何れかの動作量との差分の絶対値が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さくすると共に、かつ、この条件の成立した各保護領域個別に算出した動作量が、前記第１の演算手段の判定のために予め設定した動作感度値に所定の値（１以下の値）を掛けた値よりも大きいことにより、当該領域の内部に事故が発生していることを検出する第５の演算手段を備えた。
【００１２】
本発明の[請求項６]に係る系統保護継電装置は、[請求項１]において、前記複数の各保護領域個別に算出した動作量と前記第１の演算手段において算出した動作量との間に、以下に示すｄ，ｅの条件が共に成立したことにより、当該保護領域の内部に事故が発生していることを検出する第６の演算手段を備えた。
ｄ．保護領域個別に算出した動作量の絶対値の何れかが、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値と第１の演算手段の演算結果の判定のために予め設定した動作感度値の何れか大きい値に所定の係数を掛けた値よりも大きい。
ｅ．第１の演算手段において算出した動作量と、各保護領域個別に算出した何れかの動作量との差の絶対値が、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さい。
【００１３】
本発明の[請求項７]に係る系統保護継電装置は、電力系統の電気量を所定の時間間隔でサンプリングした後、これらのサンプリングデータを用いて２つの保護領域（区間）に対して事故検出判定を行なう系統保護継電装置において、前記サンプリングデータを用いて動作量及び抑制量を算出し、所定の比率差動演算により前記２つの保護領域（区間）を包含する保護領域の内部・外部事故の区別を行なう第１の演算手段と、前記２つの各保護領域個別に動作量を夫々算出し、この算出した動作量の絶対値の一方が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さい場合、他方の保護領域内部に事故が発生していることを検出する第７の演算手段を備えた。
【００１４】
本発明の[請求項８]に係る系統保護継電装置は、[請求項７]において、前記２つの各保護領域個別に算出した動作量の絶対値の一方が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも大きくすると共に、かつ、他方の保護領域において算出した動作量の絶対値が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さい場合、前記第１の演算手段において算出した動作量よりも大きい側の動作量を得た保護領域内部に事故が発生していることを検出する第８の演算手段を備えた。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態を示すブロック構成図である。図１において、母線保護継電装置10は、複数の保護領域を持つ母線に接続された変流器からの電流を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタルデータを得るデータ取得手段11と、前記ディジタルデータを用いて所定の比率作動演算により複数の保護領域を包含した領域の内部・外部事故判定を行なう一括保護用演算手段12と、前記複数の保護領域個別に動作量を算出し、算出した動作量と一括保護用の演算手段において算出した動作量とを用いて、事故母線判定を行なう事故母線判定手段13と、一括保護用演算手段12の内部・外部事故判定出力と事故母線判定手段13の事故母線判定出力より遮断母線判定出力を得る遮断母線判定手段14とからなる。
【００１６】
一括保護用演算手段12においては、前記複数の保護領域を包含する領域の母線に接続されるｎ回線分の変流器からの電流を用いて、(1) 式による動作量及び(2) 式による抑制量を算出し、これらの算出量の所定の関係式が成立した場合に動作信号を出力する。
【００１７】
【数１】
Ｉｄ（＝ｉ１＋ｉ２＋……＋ｉｎ） ………………(1)
Ｉｒ（＝｜ｉ１｜＋｜ｉ２｜＋……＋｜ｉｎ｜） ……(2)
【００１８】
事故母線判定を行なう事故母線判定手段13においては、前記複数の保護領域に対し個別の領域を識別するために、例えば各回線の断路器条件を取り込む。断路器条件による保護領域の識別は公知の手段によるものであるため説明は省略する。図２は複数の保護領域を持つ母線の１構成例である。
【００１９】
母線は遮断器ＣＢ０を挟んで母線ＢＡ及び母線ＢＢに分割されている。保護領域は母線ＢＡ側のＡ領域及び母線ＢＢ側のＢ領域の２つの保護領域に区分される。このとき事故母線判定手段13では、各々の保護領域についての動作量ＩｄＡ及びＩｄＢを算出し、所定の演算に従い事故母線の判別を行なう。
【００２０】
ここで、事故時に発生する動作量（差動電流）の特徴について、２つの保護領域を持つ母線に流れる事故電流を示した図３を例に説明する。図３において、母線は遮断器ＣＢ０を挟んで母線ＢＡ及び母線ＢＢに分割されており、母線ＢＡには送電線Ｌ１，Ｌ３、母線ＢＢには送電線Ｌ２，Ｌ４が接続されている。
【００２１】
送電線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４には遮断器ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３，ＣＢ４及び変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３，ＣＴ４が、遮断器ＣＢ０の両端には変流器ＣＴＡ，ＣＴＢが設置されている。各ＣＴに流れる電流をｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４，ｉＴＡ，ｉＴＢとすると、一括保護用演算手段12において算出する差動電流Ｉｄ及び保護領域個別に算出する差動電流ＩｄＡ及びＩｄＢは、(3) ，(4) ，(5) 式となる。
【００２２】
【数２】
Ｉｄ＝ｉ１＋ｉ２＋ｉ３＋ｉ４ ………………(3)
ＩｄＡ＝ｉ１＋ｉ３＋ｉＴＡ ………………(4)
ＩｄＢ＝ｉ２＋ｉ４＋ｉＴＢ ………………(5)
【００２３】
ここで母線ＢＡの内部に事故が発生すると、送電線Ｌ２，Ｌ４からの電流は遮断器ＣＢ０を介して母線ＢＡに流れ込む。このときの事故電流をＩＦ，遮断器ＣＢ０を通過する電流をＩＴとすると、キルヒホッフの法則より各電流間には(6) ，(7) 式の関係が成り立ち、この関係から(3) ，(4) ，(5) 式を整理すると、(8) ，(9) ，(10)式が得られる。
【００２４】
【数３】
ＩＴ＝ｉＴＡ＝−ｉＴＢ＝ｉ２＋ｉ４ ……………(6)
ＩＦ＝ｉ１＋ｉ３＋ｉＴＡ ……………(7)
Ｉｄ＝ＩＦ ……………………………(8)
ＩｄＡ＝ＩＦ ……………………………(9)
ＩｄＢ＝０ ……………………………(10)
【００２５】
以上に示したように、母線の内部に事故が発生した場合、２つの領域を包含する領域において発生する差動電流は、母線内部の２つの保護領域の中で事故が発生した保護領域において発生する差動電流と同一量になる。
【００２６】
従って、一括保護用演算手段12において算出した動作量Ｉｄに対し、事故母線判定手段13において保護領域個別に算出した２つの動作量（ＩｄＡ又はＩｄＢ）を各々比較し、両者の間に所定の関係が成立することを確認することにより、事故母線（２つの領域の何れかの領域か）の判定が可能となる。
【００２７】
次に特性原理図を用いて事故母線判定手段13の演算原理について説明する。図４〜図７は一括保護用演算手段12において算出した動作量（Ｉｄ）と、事故母線判定手段13において複数の保護領域個別に算出した動作量（事故母線側の動作量：ＩｄＡ）との関係を示した特性原理ベクトル図である。
【００２８】
図４は第１の実施の形態を示し、Ｉｄの絶対値とＩｄＡの絶対値を比較し、事故発生領域を判別する方式を示している。Ａ領域において事故が発生した場合、ＩｄＡとＩｄは原理的には同一量となる。これに対し誤差分を考慮しても、ＩｄＡはＩｄに近い値をとることから、Ｉｄの絶対値とＩｄＡの絶対値も略同一の値と考えて良い。なお、図４〜図７内の説明では、Ａ領域の意味は「図２に示す母線におけるＡ領域」、又は「動作量ＩｄＡを得る保護領域」である。
【００２９】
これを利用し、ＩｄＡの絶対値とＩｄの絶対値との間に(11)式なる関係が成立した場合、動作量ＩｄＡを算出したＡ領域に事故が発生したことを判別する。又、Ｂ領域に事故が発生した場合にも同様に(12)式なる関係が成立した場合、動作量ＩｄＢを算出したＢ領域に事故が発生したことを判別する。
【００３０】
【数４】
｜ＩｄＡ｜≧Ｋ１・｜Ｉｄ｜ ………………(11)
（Ｋ１は１以下の係数）
｜ＩｄＢ｜≧Ｋ１・｜Ｉｄ｜ ………………(12)
（Ｋ１は所定の係数）
【００３１】
図５は第２の実施の形態を示し、ＩｄＡとＩｄの差分の絶対値｜ＩｄＡ−Ｉｄ｜を算出した後にＩｄの絶対値との比較を行ない、事故発生領域を判別する方式を示している。Ａ領域において事故が発生した場合、ＩｄＡとＩｄはベクトル的にも同一の値となる。
【００３２】
従って、ＩｄＡとＩｄの差分は誤差ベクトルに相当し、Ａ領域での事故時には大きな値とはなり得ない。このことから、ＩｄＡとＩｄの差分の絶対値とＩｄの絶対値との値に(13)式の関係が成立した場合、動作量ＩｄＡを算出したＡ領域に事故が発生したことを判別する。
【００３３】
【数５】
｜ＩｄＡ−Ｉｄ｜≦Ｋ２・｜Ｉｄ｜ ………(13)
（Ｋ２は１以下の係数）
【００３４】
図６は第３の実施の形態を示し、図４の特性原理ベクトル図にＩｄとＩｄＡの位相比較を加えた方式である。先にも述べたように、Ａ領域で事故が発生した場合、ＩｄＡとＩｄはベクトル的に同一量となることから、スカラー量に加え位相も略同一であると言える。このことから、(11)式の成立に加え、更に(14)式の関係が成立した場合、動作量ＩｄＡを算出したＡ領域に事故が発生したことを判別する。
【００３５】
【数６】
｜Ｉｄ∧ＩｄＡ｜≦α ………………………(14)
（αは所定の位相角）
【００３６】
図７は第４の実施の形態を示し、Ｉｄの絶対値とＩｄＡの絶対値との関係を示す(11)式に対し、更にＩｄＡの絶対値に上限を与える条件を加えたものである。Ａ領域で事故が発生した場合、ＩｄＡとＩｄは略同一の値となることから、ＩｄＡの絶対値がＩｄの絶対値を大きく越えることはない。このことから、ＩｄＡの絶対値とＩｄの絶対値との間に(15)式の関係が成立し、更に(14)式が成立した場合に動作量ＩｄＡを算出したＡ領域に事故が発生したことを判別する。
【００３７】
【数７】
Ｋ１・｜Ｉｄ｜≦｜ＩｄＡ｜≦Ｋ３・｜Ｉｄ｜ ………(15)
（Ｋ１は１以下の係数，Ｋ３は１以上の係数）
【００３８】
ここで、事故発生時の動作量の絶対値は、少なくとも一括保護用の演算手段において内部・外部事故判定を行なうために予め設定した感度値（ＫＴＡＰ）よりも大きくなるはずである。従って、Ａ領域において事故が発生した場合のＩｄＡの絶対値も、この感度値よりも大きくなると言える。
【００３９】
このことから、ＩｄＡとＩｄの絶対値の間の関係式(11)に、動作量の下限値としてこの感度値（ＫＴＡＰ）を考慮し、(16)式とすることにより、平常時は動作量の小さい事故初期段階での過渡的な誤応動を防止できる。又、(16)式の条件は(14)式とのＡＮＤ条件として設定し、事故母線判定が可能であるほか、(15)式と組み合わせて(17)式として事故母線判定を行なうこともできる。
【００４０】
【数８】
｜ＩｄＡ｜≧Ｋ１・ｍａｘ｛｜Ｉｄ｜，ＫＴＡＰ｝ ………(16)
なお、ｍａｘ｛Ａ，Ｂ｝はＡ，Ｂの中で何れか大きい値を示す。
Ｋ１・（ｍａｘ｛｜Ｉｄ｜，ＫＴＡＰ｝≦｜ＩｄＡ｜≦Ｋ３・｜Ｉｄ｜
………………………………(17)
（Ｋ１は１以下の係数，Ｋ３は１以上の係数）
【００４１】
同様に、動作量の下限値を設定するために感度値を用いて、(18)式とする方式も効果的である。小電流領域での誤検出防止のために、動作量ＩｄＡの下限値として、感度値（ＫＴＡＰ）に所定の係数を乗じたものを設定し、(19)式とする方法がある。この(19)式は(13)式とのＡＮＤとして設定することにより、事故母線判定が可能となる。又、上記判定式において、(13)式と(16)式をＡＮＤ条件として設定することにより、より確実な事故母線判定を行なうことができる。
【００４２】
【数９】
｜ＩｄＡ｜≧Ｋ１・（｜Ｉｄ｜＋ＫＴＡＰ） ………(18)
｜ＩｄＡ｜≧Ｋ４・ＫＴＡＰ ………………(19)
（Ｋ４は１以下の係数）
【００４３】
次に、保護領域を２つに限定した場合について考える。２つの保護領域Ａ，Ｂの中のＡ領域において事故が発生した場合、前述のようにＡ領域の動作量が一括保護用の演算手段の動作量Ｉｄと同一量となるが、この時のＢ領域の動作量ＩｄＢは発生しない（誤差分のみとなる）。
【００４４】
このことから、Ａ領域において事故が発生したことを検出することの条件として、ＩｄＢの絶対値とＩｄの絶対値との間に(20)式が成立していることを考慮する。しかしながら、(20)式の判定のみではＡ領域，Ｂ領域共に事故が発生していない場合に、他方の領域に事故が発生していることを判別するため、何れかの領域に事故が発生していることを条件に加える必要がある。
【００４５】
この条件として、Ａ領域の動作量ＩｄＡの絶対値とＩｄの絶対値を用いた(11)式の条件を加え、(20)式と同時に条件が成立した場合にＡ領域に事故が発生していることを判別する。同様にＢ領域に事故が発生している条件は(21)式及び(22)式の両条件の成立をもって判別する。
【００４６】
【数１０】
｜ＩｄＢ｜≦Ｋ５・｜Ｉｄ｜ …………(20)
（Ｋ５は１以下の係数）
｜ＩｄＡ｜≦Ｋ５・｜Ｉｄ｜ …………(21)
｜ＩｄＢ｜≦Ｋ１・｜Ｉｄ｜ …………(22)
【００４７】
遮断母線判定手段14では、一括保護用の演算手段12からの内部・外部事故判定出力と事故母線判定手段13の判定結果を組み合わせ、遮断母線の判定を行なう。例えば、一括保護用の演算手段が内部事故判定を行ない、事故母線判定手段がＡ領域の事故判定を出力した場合、Ａ領域の母線に接続される回線に対する遮断出力を起動する。遮断母線判定手段の判定は一括の第１表に従って行なわれ、これにより、事故発生領域（事故母線接続回線）の遮断起動が行なわれる。
【００４８】
上記した実施の形態における説明では母線系統を例としたが、これに限定されるものではない。要は、差動演算原理による保護が適用される複数の保護領域からなる構成を有する系統であれば、同様な効果を得ることができる。
【００４９】
【表１】
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば複数の保護領域を包含した領域に対して内部・外部事故判定を行なう一括保護用継電器において、判定用に算出した動作量と、前記複数の保護領域個別に算出した動作量を用いて、事故が発生している保護領域を判別することができる事故系統判定機能を追加したため、分割保護用継電器を使用しない簡易な構成で複数の保護領域の中の事故発生母線の選択，遮断を行なうことができる系統保護継電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による系統保護継電装置の実施の形態を示す機能ブロック構成図。
【図２】複数の保護領域を持つ母線の構成例。
【図３】本発明の実施の形態を説明するための保護系統図。
【図４】第１の実施の形態を示す特性原理図。
【図５】第２の実施の形態を示す特性原理図。
【図６】第３の実施の形態を示す特性原理図。
【図７】第４の実施の形態を示す特性原理図。
【符号の説明】
10 母線保護継電装置
11 データ取得手段
12 一括保護用演算手段
13 事故母線判定手段
14 遮断母線判定手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の系統保護継電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電力系統の母線の複数の保護領域に対する保護を行なう場合、これら複数の保護領域を包含した領域に対して内部・外部事故判定を行なう一括保護用継電器と、各保護領域毎について内部・外部事故判定を行なう複数の分割保護用継電器を個別に設け、これらの出力の組み合わせにより、複数の保護領域の中の事故発生母線の選択，遮断を行なっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成においては、複数の保護領域を有する母線の保護に２台以上の保護継電器が必要であった。本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、分割保護用継電器を使用しない簡易な構成で複数の保護領域の中の事故発生母線の選択，遮断を行なうことの可能な系統保護継電装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の[請求項１]に係る系統保護継電装置は、電力系統の電気量を所定の時間間隔でサンプリングした後、これらのサンプリングデータを用いて複数の保護領域（区間）における事故の発生を識別して判定を行なう系統保護継電装置において、前記サンプリングデータを用いて動作量及び抑制量を算出し、所定の比率差動演算により前記複数の保護領域（区間）を包含する保護領域の内部・外部事故の区別を行なう第１の演算手段と、前記複数の各保護領域個別に動作量を算出すると共に、ここで算出した動作量の絶対値の何れかが、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも大きい場合、その条件を成立させた個別の保護領域内部に事故が発生していることを検出する第２の演算手段とを備えた。
【０００５】
本発明の［請求項１］に係る系統保護継電装置は、電力系統の複数の保護領域を持つ母線に接続される変流器からの電流データを所定の時間間隔でサンプリングしてディジタルデータを得、このディジタルデータを用いて比率差動演算により複数の保護領域を包含した領域の内部・外部事故判定を行なう一括保護用の演算手段の判定結果を得る。これに対し、各保護領域個別に動作量を算出し、これらの動作量（ＩｄＡにて代表）と一括保護用の演算手段の判定に使用した動作量（Ｉｄ）との間に所定の関係、例えば｜ＩｄＡ｜≧Ｋ１・｜Ｉｄ｜（Ｋ１は所定の係数）が成立するとき、ＩｄＡなる動作量を得た保護領域に事故が発生していることを判別する事故母線判定手段の判定結果を得る。一括保護用の演算手段の判定結果に事故母線判定手段の判定結果を加味し、遮断母線の判定を行なうことにより、簡易な構成で複数の保護領域を持つ系統を保護する系統保護継電装置を提供できる。
【０００６】
本発明の[請求項２]に係る系統保護継電装置は、[請求項１]において、前記第１の演算手段において算出した動作量と、前記各保護領域個別に算出した動作量との差分の絶対値が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さい場合、その差分の絶対値を得た保護領域の内部に事故が発生していることを検出する第３の演算手段を備えた。
【０００７】
本発明の[請求項３]に係る系統保護継電装置は、[請求項１]において、前記複数の保護領域個別に算出した動作量と前記第１の演算手段において算出した動作量との間に、以下に示すａ，ｂの各条件が共に成立したことにより、当該保護領域の内部に事故が発生していることを検出する第４の演算手段を備えた。
ａ．保護領域個別に算出した動作量の絶対値の何れかが、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも大きい。
ｂ．保護領域個別に算出した動作量の内、ａ条件が成立した保護領域の動作量と、第１の演算手段において算出した動作量の位相差が所定の角度よりも小さい。
【０００８】
本発明の[請求項４]に係る系統保護継電装置は、[請求項３]において、前記ａ条件に代えて以下に示すｃ条件であるようにした。
ｃ．保護領域個別に算出した動作量の絶対値の何れかが、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数（１未満の係数）を掛けた値よりも大きく、かつ、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数（１以上の係数）を掛けた値よりも小さい。
【００１１】
本発明の[請求項５]に係る系統保護継電装置は、[請求項２]において、前記第１の演算手段において算出した動作量と各保護領域個別に算出した何れかの動作量との差分の絶対値が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さくすると共に、かつ、この条件の成立した各保護領域個別に算出した動作量が、前記第１の演算手段の判定のために予め設定した動作感度値に所定の値（１以下の値）を掛けた値よりも大きいことにより、当該領域の内部に事故が発生していることを検出する第５の演算手段を備えた。
【００１２】
本発明の[請求項６]に係る系統保護継電装置は、[請求項１]において、前記複数の各保護領域個別に算出した動作量と前記第１の演算手段において算出した動作量との間に、以下に示すｄ，ｅの条件が共に成立したことにより、当該保護領域の内部に事故が発生していることを検出する第６の演算手段を備えた。
ｄ．保護領域個別に算出した動作量の絶対値の何れかが、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値と第１の演算手段の演算結果の判定のために予め設定した動作感度値の何れか大きい値に所定の係数を掛けた値よりも大きい。
ｅ．第１の演算手段において算出した動作量と、各保護領域個別に算出した何れかの動作量との差の絶対値が、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さい。
【００１３】
本発明の[請求項７]に係る系統保護継電装置は、電力系統の電気量を所定の時間間隔でサンプリングした後、これらのサンプリングデータを用いて２つの保護領域（区間）に対して事故検出判定を行なう系統保護継電装置において、前記サンプリングデータを用いて動作量及び抑制量を算出し、所定の比率差動演算により前記２つの保護領域（区間）を包含する保護領域の内部・外部事故の区別を行なう第１の演算手段と、前記２つの各保護領域個別に動作量を夫々算出し、この算出した動作量の絶対値の一方が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さい場合、他方の保護領域内部に事故が発生していることを検出する第７の演算手段を備えた。
【００１４】
本発明の[請求項８]に係る系統保護継電装置は、[請求項７]において、前記２つの各保護領域個別に算出した動作量の絶対値の一方が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも大きくすると共に、かつ、他方の保護領域において算出した動作量の絶対値が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さい場合、前記第１の演算手段において算出した動作量よりも大きい側の動作量を得た保護領域内部に事故が発生していることを検出する第８の演算手段を備えた。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態を示すブロック構成図である。図１において、母線保護継電装置10は、複数の保護領域を持つ母線に接続された変流器からの電流を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタルデータを得るデータ取得手段11と、前記ディジタルデータを用いて所定の比率作動演算により複数の保護領域を包含した領域の内部・外部事故判定を行なう一括保護用演算手段12と、前記複数の保護領域個別に動作量を算出し、算出した動作量と一括保護用の演算手段において算出した動作量とを用いて、事故母線判定を行なう事故母線判定手段13と、一括保護用演算手段12の内部・外部事故判定出力と事故母線判定手段13の事故母線判定出力より遮断母線判定出力を得る遮断母線判定手段14とからなる。
【００１６】
一括保護用演算手段12においては、前記複数の保護領域を包含する領域の母線に接続されるｎ回線分の変流器からの電流を用いて、(1) 式による動作量及び(2) 式による抑制量を算出し、これらの算出量の所定の関係式が成立した場合に動作信号を出力する。
【００１７】
【数１】
Ｉｄ（＝ｉ１＋ｉ２＋……＋ｉｎ） ………………(1)
Ｉｒ（＝｜ｉ１｜＋｜ｉ２｜＋……＋｜ｉｎ｜） ……(2)
【００１８】
事故母線判定を行なう事故母線判定手段13においては、前記複数の保護領域に対し個別の領域を識別するために、例えば各回線の断路器条件を取り込む。断路器条件による保護領域の識別は公知の手段によるものであるため説明は省略する。図２は複数の保護領域を持つ母線の１構成例である。
【００１９】
母線は遮断器ＣＢ０を挟んで母線ＢＡ及び母線ＢＢに分割されている。保護領域は母線ＢＡ側のＡ領域及び母線ＢＢ側のＢ領域の２つの保護領域に区分される。このとき事故母線判定手段13では、各々の保護領域についての動作量ＩｄＡ及びＩｄＢを算出し、所定の演算に従い事故母線の判別を行なう。
【００２０】
ここで、事故時に発生する動作量（差動電流）の特徴について、２つの保護領域を持つ母線に流れる事故電流を示した図３を例に説明する。図３において、母線は遮断器ＣＢ０を挟んで母線ＢＡ及び母線ＢＢに分割されており、母線ＢＡには送電線Ｌ１，Ｌ３、母線ＢＢには送電線Ｌ２，Ｌ４が接続されている。
【００２１】
送電線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４には遮断器ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３，ＣＢ４及び変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３，ＣＴ４が、遮断器ＣＢ０の両端には変流器ＣＴＡ，ＣＴＢが設置されている。各ＣＴに流れる電流をｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４，ｉＴＡ，ｉＴＢとすると、一括保護用演算手段12において算出する差動電流Ｉｄ及び保護領域個別に算出する差動電流ＩｄＡ及びＩｄＢは、(3) ，(4) ，(5) 式となる。
【００２２】
【数２】
Ｉｄ＝ｉ１＋ｉ２＋ｉ３＋ｉ４ ………………(3)
ＩｄＡ＝ｉ１＋ｉ３＋ｉＴＡ ………………(4)
ＩｄＢ＝ｉ２＋ｉ４＋ｉＴＢ ………………(5)
【００２３】
ここで母線ＢＡの内部に事故が発生すると、送電線Ｌ２，Ｌ４からの電流は遮断器ＣＢ０を介して母線ＢＡに流れ込む。このときの事故電流をＩＦ，遮断器ＣＢ０を通過する電流をＩＴとすると、キルヒホッフの法則より各電流間には(6) ，(7) 式の関係が成り立ち、この関係から(3) ，(4) ，(5) 式を整理すると、(8) ，(9) ，(10)式が得られる。
【００２４】
【数３】
ＩＴ＝ｉＴＡ＝−ｉＴＢ＝ｉ２＋ｉ４ ……………(6)
ＩＦ＝ｉ１＋ｉ３＋ｉＴＡ ……………(7)
Ｉｄ＝ＩＦ ……………………………(8)
ＩｄＡ＝ＩＦ ……………………………(9)
ＩｄＢ＝０ ……………………………(10)
【００２５】
以上に示したように、母線の内部に事故が発生した場合、２つの領域を包含する領域において発生する差動電流は、母線内部の２つの保護領域の中で事故が発生した保護領域において発生する差動電流と同一量になる。
【００２６】
従って、一括保護用演算手段12において算出した動作量Ｉｄに対し、事故母線判定手段13において保護領域個別に算出した２つの動作量（ＩｄＡ又はＩｄＢ）を各々比較し、両者の間に所定の関係が成立することを確認することにより、事故母線（２つの領域の何れかの領域か）の判定が可能となる。
【００２７】
次に特性原理図を用いて事故母線判定手段13の演算原理について説明する。図４〜図７は一括保護用演算手段12において算出した動作量（Ｉｄ）と、事故母線判定手段13において複数の保護領域個別に算出した動作量（事故母線側の動作量：ＩｄＡ）との関係を示した特性原理ベクトル図である。
【００２８】
図４は第１の実施の形態を示し、Ｉｄの絶対値とＩｄＡの絶対値を比較し、事故発生領域を判別する方式を示している。Ａ領域において事故が発生した場合、ＩｄＡとＩｄは原理的には同一量となる。これに対し誤差分を考慮しても、ＩｄＡはＩｄに近い値をとることから、Ｉｄの絶対値とＩｄＡの絶対値も略同一の値と考えて良い。なお、図４〜図７内の説明では、Ａ領域の意味は「図２に示す母線におけるＡ領域」、又は「動作量ＩｄＡを得る保護領域」である。
【００２９】
これを利用し、ＩｄＡの絶対値とＩｄの絶対値との間に(11)式なる関係が成立した場合、動作量ＩｄＡを算出したＡ領域に事故が発生したことを判別する。又、Ｂ領域に事故が発生した場合にも同様に(12)式なる関係が成立した場合、動作量ＩｄＢを算出したＢ領域に事故が発生したことを判別する。
【００３０】
【数４】
｜ＩｄＡ｜≧Ｋ１・｜Ｉｄ｜ ………………(11)
（Ｋ１は１以下の係数）
｜ＩｄＢ｜≧Ｋ１・｜Ｉｄ｜ ………………(12)
（Ｋ１は所定の係数）
【００３１】
図５は第２の実施の形態を示し、ＩｄＡとＩｄの差分の絶対値｜ＩｄＡ−Ｉｄ｜を算出した後にＩｄの絶対値との比較を行ない、事故発生領域を判別する方式を示している。Ａ領域において事故が発生した場合、ＩｄＡとＩｄはベクトル的にも同一の値となる。
【００３２】
従って、ＩｄＡとＩｄの差分は誤差ベクトルに相当し、Ａ領域での事故時には大きな値とはなり得ない。このことから、ＩｄＡとＩｄの差分の絶対値とＩｄの絶対値との値に(13)式の関係が成立した場合、動作量ＩｄＡを算出したＡ領域に事故が発生したことを判別する。
【００３３】
【数５】
｜ＩｄＡ−Ｉｄ｜≦Ｋ２・｜Ｉｄ｜ ………(13)
（Ｋ２は１以下の係数）
【００３４】
図６は第３の実施の形態を示し、図４の特性原理ベクトル図にＩｄとＩｄＡの位相比較を加えた方式である。先にも述べたように、Ａ領域で事故が発生した場合、ＩｄＡとＩｄはベクトル的に同一量となることから、スカラー量に加え位相も略同一であると言える。このことから、(11)式の成立に加え、更に(14)式の関係が成立した場合、動作量ＩｄＡを算出したＡ領域に事故が発生したことを判別する。
【００３５】
【数６】
｜Ｉｄ∧ＩｄＡ｜≦α ………………………(14)
（αは所定の位相角）
【００３６】
図７は第４の実施の形態を示し、Ｉｄの絶対値とＩｄＡの絶対値との関係を示す(11)式に対し、更にＩｄＡの絶対値に上限を与える条件を加えたものである。Ａ領域で事故が発生した場合、ＩｄＡとＩｄは略同一の値となることから、ＩｄＡの絶対値がＩｄの絶対値を大きく越えることはない。このことから、ＩｄＡの絶対値とＩｄの絶対値との間に(15)式の関係が成立し、更に(14)式が成立した場合に動作量ＩｄＡを算出したＡ領域に事故が発生したことを判別する。
【００３７】
【数７】
Ｋ１・｜Ｉｄ｜≦｜ＩｄＡ｜≦Ｋ３・｜Ｉｄ｜ ………(15)
（Ｋ１は１以下の係数，Ｋ３は１以上の係数）
【００３８】
ここで、事故発生時の動作量の絶対値は、少なくとも一括保護用の演算手段において内部・外部事故判定を行なうために予め設定した感度値（ＫＴＡＰ）よりも大きくなるはずである。従って、Ａ領域において事故が発生した場合のＩｄＡの絶対値も、この感度値よりも大きくなると言える。
【００３９】
このことから、ＩｄＡとＩｄの絶対値の間の関係式(11)に、動作量の下限値としてこの感度値（ＫＴＡＰ）を考慮し、(16)式とすることにより、平常時は動作量の小さい事故初期段階での過渡的な誤応動を防止できる。又、(16)式の条件は(14)式とのＡＮＤ条件として設定し、事故母線判定が可能であるほか、(15)式と組み合わせて(17)式として事故母線判定を行なうこともできる。
【００４０】
【数８】
｜ＩｄＡ｜≧Ｋ１・ｍａｘ｛｜Ｉｄ｜，ＫＴＡＰ｝ ………(16)
なお、ｍａｘ｛Ａ，Ｂ｝はＡ，Ｂの中で何れか大きい値を示す。
Ｋ１・（ｍａｘ｛｜Ｉｄ｜，ＫＴＡＰ｝≦｜ＩｄＡ｜≦Ｋ３・｜Ｉｄ｜
………………………………(17)
（Ｋ１は１以下の係数，Ｋ３は１以上の係数）
【００４１】
同様に、動作量の下限値を設定するために感度値を用いて、(18)式とする方式も効果的である。小電流領域での誤検出防止のために、動作量ＩｄＡの下限値として、感度値（ＫＴＡＰ）に所定の係数を乗じたものを設定し、(19)式とする方法がある。この(19)式は(13)式とのＡＮＤとして設定することにより、事故母線判定が可能となる。又、上記判定式において、(13)式と(16)式をＡＮＤ条件として設定することにより、より確実な事故母線判定を行なうことができる。
【００４２】
【数９】
｜ＩｄＡ｜≧Ｋ１・（｜Ｉｄ｜＋ＫＴＡＰ） ………(18)
｜ＩｄＡ｜≧Ｋ４・ＫＴＡＰ ………………(19)
（Ｋ４は１以下の係数）
【００４３】
次に、保護領域を２つに限定した場合について考える。２つの保護領域Ａ，Ｂの中のＡ領域において事故が発生した場合、前述のようにＡ領域の動作量が一括保護用の演算手段の動作量Ｉｄと同一量となるが、この時のＢ領域の動作量ＩｄＢは発生しない（誤差分のみとなる）。
【００４４】
このことから、Ａ領域において事故が発生したことを検出することの条件として、ＩｄＢの絶対値とＩｄの絶対値との間に(20)式が成立していることを考慮する。しかしながら、(20)式の判定のみではＡ領域，Ｂ領域共に事故が発生していない場合に、他方の領域に事故が発生していることを判別するため、何れかの領域に事故が発生していることを条件に加える必要がある。
【００４５】
この条件として、Ａ領域の動作量ＩｄＡの絶対値とＩｄの絶対値を用いた(11)式の条件を加え、(20)式と同時に条件が成立した場合にＡ領域に事故が発生していることを判別する。同様にＢ領域に事故が発生している条件は(21)式及び(22)式の両条件の成立をもって判別する。
【００４６】
【数１０】
｜ＩｄＢ｜≦Ｋ５・｜Ｉｄ｜ …………(20)
（Ｋ５は１以下の係数）
｜ＩｄＡ｜≦Ｋ５・｜Ｉｄ｜ …………(21)
｜ＩｄＢ｜≦Ｋ１・｜Ｉｄ｜ …………(22)
【００４７】
遮断母線判定手段14では、一括保護用の演算手段12からの内部・外部事故判定出力と事故母線判定手段13の判定結果を組み合わせ、遮断母線の判定を行なう。例えば、一括保護用の演算手段が内部事故判定を行ない、事故母線判定手段がＡ領域の事故判定を出力した場合、Ａ領域の母線に接続される回線に対する遮断出力を起動する。遮断母線判定手段の判定は一括の第１表に従って行なわれ、これにより、事故発生領域（事故母線接続回線）の遮断起動が行なわれる。
【００４８】
上記した実施の形態における説明では母線系統を例としたが、これに限定されるものではない。要は、差動演算原理による保護が適用される複数の保護領域からなる構成を有する系統であれば、同様な効果を得ることができる。
【００４９】
【表１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば複数の保護領域を包含した領域に対して内部・外部事故判定を行なう一括保護用継電器において、判定用に算出した動作量と、前記複数の保護領域個別に算出した動作量を用いて、事故が発生している保護領域を判別することができる事故系統判定機能を追加したため、分割保護用継電器を使用しない簡易な構成で複数の保護領域の中の事故発生母線の選択，遮断を行なうことができる系統保護継電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による系統保護継電装置の実施の形態を示す機能ブロック構成図。
【図２】複数の保護領域を持つ母線の構成例。
【図３】本発明の実施の形態を説明するための保護系統図。
【図４】第１の実施の形態を示す特性原理図。
【図５】第２の実施の形態を示す特性原理図。
【図６】第３の実施の形態を示す特性原理図。
【図７】第４の実施の形態を示す特性原理図。
【符号の説明】
10 母線保護継電装置
11 データ取得手段
12 一括保護用演算手段
13 事故母線判定手段
14 遮断母線判定手段
Claims (8)
- 電力系統の電気量を所定の時間間隔でサンプリングした後、これらのサンプリングデータを用いて複数の保護領域（区間）における事故の発生を識別して判定を行なう系統保護継電装置において、前記サンプリングデータを用いて動作量及び抑制量を算出し、所定の比率差動演算により前記複数の保護領域（区間）を包含する保護領域の内部・外部事故の区別を行なう第１の演算手段と、前記複数の各保護領域個別に動作量を算出すると共に、ここで算出した動作量の絶対値の何れかが、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも大きい場合、その条件を成立させた個別の保護領域内部に事故が発生していることを検出する第２の演算手段とを備えたことを特徴とした系統保護継電装置。
- 請求項１記載の系統保護継電装置において、前記第１の演算手段において算出した動作量と、前記各保護領域個別に算出した動作量との差分の絶対値が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さい場合、その差分の絶対値を得た保護領域の内部に事故が発生していることを検出する第３の演算手段を備えたことを特徴とした系統保護継電装置。
- 請求項１記載の系統保護継電装置において、前記複数の保護領域個別に算出した動作量と前記第１の演算手段において算出した動作量との間に、以下に示すａ，ｂの各条件が共に成立したことにより、当該保護領域の内部に事故が発生していることを検出する第４の演算手段を備えたことを特徴とした系統保護継電装置。
ａ．保護領域個別に算出した動作量の絶対値の何れかが、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも大きい。
ｂ．保護領域個別に算出した動作量の内、ａ条件が成立した保護領域の動作量と、第１の演算手段において算出した動作量の位相差が所定の角度よりも小さい。 - 請求項３記載の系統保護継電装置において、前記ａ条件に代えて以下に示すｃ条件であることを特徴とした系統保護継電装置。
ｃ．保護領域個別に算出した動作量の絶対値の何れかが、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数（１未満の係数）を掛けた値よりも大きく、かつ、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数（１以上の係数）を掛けた値よりも小さい。 - 請求項２記載の系統保護継電装置において、前記第１の演算手段において算出した動作量と各保護領域個別に算出した何れかの動作量との差分の絶対値が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さくすると共に、かつ、この条件の成立した各保護領域個別に算出した動作量が、前記第１の演算手段の判定のために予め設定した動作感度値に所定の係数（１以下の値）を掛けた値よりも大きいことにより、当該領域の内部に事故が発生していることを検出する第５の演算手段を備えたことを特徴とした系統保護継電装置。
- 請求項１記載の系統保護継電装置において、前記複数の各保護領域個別に算出した動作量と前記第１の演算手段において算出した動作量との間に、以下に示すｄ，ｅの条件が共に成立したことにより、当該保護領域の内部に事故が発生していることを検出する第６の演算手段を備えたことを特徴とした系統保護継電装置。
ｄ．保護領域個別に算出した動作量の絶対値の何れかが、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値と第１の演算手段の演算結果の判定のために予め設定した動作感度値の何れか大きい値に所定の係数を掛けた値よりも大きい。
ｅ．第１の演算手段において算出した動作量と、各保護領域個別に算出した何れかの動作量との差の絶対値が、第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さい。 - 電力系統の電気量を所定の時間間隔でサンプリングした後、これらのサンプリングデータを用いて２つの保護領域（区間）に対して事故検出判定を行なう系統保護継電装置において、前記サンプリングデータを用いて動作量及び抑制量を算出し、所定の比率差動演算により前記２つの保護領域（区間）を包含する保護領域の内部・外部事 故の区別を行なう第１の演算手段と、前記２つの各保護領域個別に動作量を夫々算出し、この算出した動作量の絶対値の一方が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さい場合、他方の保護領域内部に事故が発生していることを検出する第７の演算手段を備えたことを特徴とした系統保護継電装置。
- 請求項７記載の系統保護継電装置において、前記２つの各保護領域個別に算出した動作量の絶対値の一方が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも大きくすると共に、かつ、他方の保護領域において算出した動作量の絶対値が、前記第１の演算手段において算出した動作量の絶対値に所定の係数を掛けた値よりも小さい場合、前記第１の演算手段において算出した動作量よりも大きい側の動作量を得た保護領域内部に事故が発生していることを検出する第８の演算手段を備えたことを特徴とした系統保護継電装置。
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