JP3875575B2 - ディジタル形保護継電器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の保護に用いられるディジタル形保護継電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来のディジタル形保護継電器１の構成図であり、ディジタル形保護継電器１の中央演算処理部(ＣＰＵ)２において実行される演算処理を説明する機能ブロック図を示している。中央演算処理部（ＣＰＵ）２では、ディジタル量に変換された交流入力電流Ｉのうち、基本波（１ｆ）成分Ｉ１ｆ及び第２調波（２ｆ）成分Ｉ２ｆを用いてディジタル演算処理を行なう。
【０００３】
中央演算処理部（ＣＰＵ）２は保護要素部３と突入電流対策要素部４とからなっている。保護要素部３は電力系統を保護する基本的なリレー要素を示す。突入電流対策要素部４は、交流電流入力Ｉより基本波（１ｆ）成分Ｉ１ｆ及び第２調波（２ｆ）成分Ｉ２ｆを抽出し、夫々の振幅値演算部４１，４２にて振幅値｜Ｉ１ｆ｜，｜Ｉ２ｆ｜を求める演算処理を行なう。
【０００４】
第２調波（２ｆ）判定演算部４３は交流電流入力に含有される基本波（１ｆ）と第２調波（２ｆ）の関係が所定の条件を満たしたときに、突入電流と判断して出力する第２調波判定（２ｆ判定）処理を行なう。ＮＯＴ演算部５は第２調波（２ｆ）判定演算部４３の出力信号を反転させる処理を行なう。出力制御部６ではＡＮＤ演算部６１にて、保護要素部３の出力信号とＮＯＴ演算部５の出力信号との論理積をとる処理を行なう。
【０００５】
ここで突入電流対策の必要性を述べる。電力用変圧器における遮断器の投入や、電気車用き電回路における電気車のセクション突入時に発生する突入電流は、見かけ上事故の如くディジタル形保護継電器１に入力されるため、保護リレー要素の誤動作（事故でないのに動作する）の原因となる。従って、突入電流と事故による電流とを区別する必要があり、その手段として、突入電流には第２調波（２ｆ）が多く含まれることに着目している。
【０００６】
交流電流入力に含まれる基本波（１ｆ）に対する第２調波（２ｆ）の割合が所定値以上の時には、突入電流と判断して出力する第２調波検出要素（以下、２ｆ要素と称す）が突入電流対策要素として広く適用されている。このように、突入電流対策を有した従来のディジタル形保護継電器は、突入電流に含まれる第２調波電流を検出し、その含有率が所定の条件を満たしたときに出力する２ｆ要素によりリレー動作を防止している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来装置において、事故電流に第２調波（２ｆ）成分が所定値以上含有した場合、保護要素部３が出力したとしても、突入電流対策要素部４よりのＯＮ信号がＮＯＴ演算部５でＯＦＦ信号となり、ＡＮＤ演算部６１からの保護指令を阻止してしまうという課題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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、励磁突入電流では確実に不動作となり、事故に対しては確実に動作するディジタル形保護継電器を提供することを目的としている。
【０００９】
本発明の[請求項１]に係るディジタル形保護継電器は、電力系統の交流電流及び電圧を導入して保護リレー演算をし、所定の条件を満足したとき被保護対象を保護するための保護信号を出力する保護要素部と、変圧器励磁突入電流発生時に被保護対象へ保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信号を生成し、系統事故時に出力許可信号を生成する突入電流対策要素部と、前記保護要素部の信号と突入電流対策要素部の出力阻止信号、もしくは出力許可信号によって被保護対象へ保護指令を出力するか、不出力とするかを判定する出力制御部とを具備するディジタル形保護継電器において、前記突入電流対策要素部は、前記交流電流に含有される第１調波成分に対する第２調波成分の割合が所定値以上であるとき第２調波判定信号を出力する第２調波判定演算部と、前記交流電流が所定値以上となったとき電流判定信号を出力する過電流判定演算部と、前記交流電圧が所定値以下を検出したとき電圧判定信号を出力する不足電圧判定演算部とからなり、前記過電流判定演算部と不足電圧判定演算部との各判定信号を出力する第１のＡＮＤ演算部と、この第１のＡＮＤ演算部の出力信号を反転するＮＯＴ演算部と、前記第２調波判定演算部からの出力信号と前記ＮＯＴ演算部の出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を出力する第２のＡＮＤ演算部とを有し、保護区間で事故が発生し、前記第２調波判定信号と前記電流判定信号及び前記電圧判定信号とが前記各条件を夫々満足したとき、前記出力許可信号を前記出力制御部へ出力すると共に、突入電流が流れている状態では、前記電流判定信号と前記電圧判定信号とによって、前記第２調波判定信号の出力を許可して、前記出力阻止信号を前記出力制御部へ出力する構成とした。
【００１０】
一般に、突入電流発生時は、電圧値が定格値近傍となる。一方、系統事故発生時は大きな電流が発生すると共に、電圧値は著しく低下する。従って、この手段によれば系統事故の場合、電流値が増加し電圧値が低下するため、出力許可信号を出力阻止信号に代えて出力する。又、突入電流の場合には、電流値が増加するも電圧値も定格値近傍となるため、出力阻止信号を出力する。これにより第２調波成分が所定値以上含まれる事故が発生しても、事故電流と突入電流を判別できるため、保護指令を確実に被保護対象へ出力でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の[請求項２]に係るディジタル形保護継電器は、[請求項１]において、突入電流対策要素部は前記電流判定信号と前記電圧判定信号との論理積の成立によりＯＮ信号を出力する第１のＡＮＤ演算部と、前記第１のＡＮＤ演算部の出力信号を０（ゼロ）を含む第１所定時間出力遅延する第１のオンディレ一夕イマと、このオンディレ一夕イマの出力信号を反転するＮＯＴ演算部と、前記第２調波信号を０（ゼロ）を含む第２所定時間復帰遅延する第１のオフディレ一夕イマと、この第1のオフディレ一夕イマの出力信号と、前記ＮＯＴ演算部の出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を前記出力制御部へ出力する第２のＡＮＤ演算部とを備えた。
【００１２】
この手段によれば、第２調波信号がＯＮ状態の時に、系統事故が発生すると電圧判定信号と電流判定信号との論理積の成立により、出力するＡＮＤ演算部の出力信号がＯＮ信号となり、オンディレータイマがスタートして第１所定時間後に出力をＯＮ状態とし、これがＮＯＴ演算部で反転されＯＦＦ信号となる。これによって、第２調波判定信号との論理積がＯＦＦ状態となり、出力阻止信号が不出力となる。従って、保護指令が不出力となる状態を回避できる。又、第２調波成分を多く含む事故電流が除去されると、第２調波信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号となる。その後、第２所定時間後にオフディレータイマの出力をＯＦＦする。これにより、保護要素部の信号が不出力となった後に、出力阻止信号を不出力とできるため、前記事故除去時に不要な保護指令を被保護対象へ出力されることを阻止でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上できる。
【００１３】
本発明の[請求項３]に係るディジタル形保護継電器は、電力系統の交流電流及び電圧を導入して保護リレー演算をし、所定の条件を満足したとき被保護対象を保護するための保護信号を出力する保護要素部と、変圧器励磁突入電流発生時に電力系統へ保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信号を生成し、系統事故時に出力許可信号を生成する突入電流対策要素部と、前記保護要素部の信号と突入電流対策要素部の出力阻止信号、もしくは出力許可信号によって被保護対象へ保護指令を出力するか、不出力とするかを判定する出力制御部とを具備するディジタル形保護継電器において、前記突入電流対策要素部は、前記交流電流に含有される第１調波成分に対する第２調波成分の割合が所定値以上であるとき第２調波判定信号を出力する第２調波判定演算部と、前記交流電流が所定値以下を検出したとき電流判定信号を出力する不足電流判定演算部と、前記交流電圧が所定値以上を検出したとき電圧判定信号を出力する過電圧判定演算部とからなり、前記不足電流判定演算部と過電圧判定演算部との各判定信号のいずれかを出力する第１のＯＲ演算部と、この第１のＯＲ演算部からの出力信号と前記第２調波判定演算部からの出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を出力する第２のＡＮＤ演算部とを有し、保護区間で事故が発生し、前記第２調波判定信号と前記電流判定信号及び前記電圧判定信号とが前記各条件を満足したとき、前記出力許可信号を前記出力制御部へ出力すると共に、突入電流が流れている状態では、前記電流判定信号と前記電圧判定信号とによって、前記第２調波判定信号の出力を許可して、前記出力阻止信号を前記出力制御部へ出力する構成とした。
【００１４】
この手段によれば、［請求項１］と同様の理由により、第２調波成分が所定値以上含まれる事故が発生しても、事故電流と突入電流を判別できるため、保護指令を確実に被保護対象へ出力でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
本発明の[請求項４]に係るディジタル形保護継電器は、[請求項３]において、前記第１のＯＲ演算部の出力信号を、０（ゼロ）を含む第３所定時間復帰遅延する第２のオフディレ一夕イマと、前記第２調波信号を、０（ゼロ）を含む第２所定時間復帰遅延する第１のオフディレ一夕イマと、この第１のオフディレ一夕イマの出力信号と前記ＯＲ演算部に接続された第２のオフディレ一夕イマの出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を前記出力制御部へ出力をする第２のＡＮＤ演算部とを備えた。
【００１６】
この手段によれば、第２調波信号がON状態の時に、系統事故が発生すると電圧判定信号と電流判定信号との論理和により、出力するＯＲ演算部の出力信号がＯＦＦ信号となり、オフディレータイマがスタートして第３所定時間後に出力をＯＦＦ状態となる。これによって、第２調波判定信号との論理積がＯＦＦ状態となり、出力阻止信号が不出力となる。従って、保護指令が不出力となる状態を回避できる。又、第２調波成分を多く含む事故電流が除去されると、第２調波信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号となる。その後、第２所定時間後にオフディレータイマの出力をＯＦＦする。これにより、保護要素部の信号が不出力となった後に、出力阻止信号を不出力とできるため、事故遮断時の不要な保護指令を被保護対象へ出力されることを阻止でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上できる。
【００１７】
本発明の[請求項５]に係るディジタル形保護継電器は、電力系統の交流電流及び電圧を導入して保護リレー演算をし、所定の条件を満足したとき被保護対象を保護するための保護信号を出力する保護要素部と、変圧器励磁突入電流発生時に被保護対象へ保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信号を生成し、系統事故時に出力許可信号を生成する突入電流対策要素部と、前記保護要素部の信号と突入電流対策要素部の出力阻止信号、もしくは出力許可信号によって被保護対象へ保護指令を出力するか、不出力とするかを判定する出力制御部とを具備するディジタル形保護継電器において、前記突入電流対策要素部は、前記交流電流に含有される第１調波成分に対する第２調波成分の割合が所定値以上であるとき第２調波判定信号を出力する第２調波判定演算部と、前記交流電流の現在の量と過去の量との差分量が所定値以上であるとき電流判定信号を出力する変化幅過電流判定演算部と、前記交流電圧が所定値以下であるとき電圧判定信号を出力する不足電圧判定演算部とからなり、前記変化幅過電流判定演算部と不足電圧判定演算部との各判定信号を出力する第１のＡＮＤ演算部と、この第１のＡＮＤ演算部の出力信号を反転するＮＯＴ演算部と、前記第２調波判定演算部からの出力信号と前記ＮＯＴ演算部の出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を出力する第２のＡＮＤ演算部とを有し、保護区間で事故が発生し、前記第２調波判定信号と前記変化幅電流判定信号及び前記電圧判定信号とが前記各条件を満足したとき、前記出力許可信号を前記出力制御部へ出力すると共に、突入電流が流れている状態では、前記変化幅電流判定信号と前記電圧判定信号とによって、前記第２調波判定信号の出力を許可し、前記出力阻止信号を前記出力制御部へ出力する構成とした。
【００１８】
この手段によれば、［請求項１］と同様の理由により、第２調波成分が所定値以上含まれる事故が発生しても、事故電流と突入電流を判別できるため、保護指令を確実に被保護対象へ出力でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上させることができる。
【００１９】
本発明の[請求項６]に係るディジタル形保護継電器は、[請求項５]において、前記第１のＡＮＤ演算部の出力信号を、０を含む第４所定時間復帰遅延する第２のオフディレ一夕イマと、この第２のオフディレ一夕イマの信号を反転するＮＯＴ演算部と、前記第２調波判定演算部からの信号を、０を含む第２所定時間復帰遅延する第１のオフディレ一夕イマと、この第１のオフディレ一夕イマの出力信号と、前記ＮＯＴ演算部の出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を前記出力制御部へ出力する第２のＡＮＤ演算部とを備えた。
【００２０】
この手段によれば、第２調波信号がＯＮ状態の時に、事故が発生すると電圧判定信号と電流判定信号との論理積の成立により、出力するＡＮＤ演算部の出力信号がＯＮ信号となり、ＮＯＴ演算部で反転されてＯＦＦ信号となる。これによって、第２調波判定信号との論理積がＯＦＦ状態となり、出力阻止信号が不出力となる。従って、保護指令が不出力となる状態を回避できる。又、事故継続により電流信号がＯＦＦ信号となると、オフディレータイマがスタートして第４所定時間後にＯＦＦ状態とすることで、出力阻止信号を継続して不出力とすることができる。更に、第２調波成分を多く含む事故電流が除去されると、第２調波判定信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号となる。その後、第２所定時間後にオフディレータイマの出力をＯＦＦする。これにより、保護要素部の信号が不出力となった後、に出力阻止信号を不出力とできるため、事故遮断時の不要な保護指令を被保護対象へ出力されることを阻止でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上できる。
【００２１】
本発明の[請求項７]に係るディジタル形保護継電器は、電力用変圧器の各端子各相毎の交流電流を導入し、各相毎の差動電流と抑制電流とを演算し、前記差動電流と前記抑制電流との関係から得られる合成電気量が所定の条件であるとき被保護対象の内部事故と判断し、差動要素信号を出力する差動要素部と、変圧器励磁突入電流発生時に被保護対象に対して保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信号を生成し、系統事故時に出力許可信号を生成する突入電流対策要素部と、前記保護要素部の信号と突入電流対策要素部の出力阻止信号、もしくは出力許可信号によって被保護対象へ保護指令を出力するか、不出力とするかを判定する出力制御部とを具備するディジタル形保護継電器において、前記突入電流対策要素部は、前記差動電流量に含有される第１調波成分に対する第２調波成分の割合が所定値以上であるとき第２調波判定信号を出力する第２調波判定演算部と、前記電力用変圧器の非電源端子の交流電圧を導入し、前記交流電圧の相電圧の全ての相の振幅値が所定値以上を満足し、かつ、線間電圧の全ての振幅値が所定値以上であるとき夫々が電圧判定信号を出力する第１，第２の過電圧判定演算部と、前記第１，第２の過電圧判定演算部からの夫々の電圧判定信号の論理積をとる第１、第２のＡＮＤ演算部と、前記第１，第２の各ＡＮＤ演算部からの出力結果の論理積をとる第３のＡＮＤ演算部と、内部事故が発生し、前記第３のＡＮＤ演算部からの電圧判定信号の未入力を条件に、前記出力許可信号を前記出力制御部へ出力すると共に、励磁突入電流が流れている状態では、前記第２調波判定信号の出力と前記第３のＡＮＤ演算部から出力される電圧判定信号を条件に、前記出力許可信号に代えて前記出力阻止信号を前記出力制御部へ出力するように構成した。
【００２２】
この手段によれば、電力用変圧器を含む電力系統の内部地絡事故時は各相電圧が、内部短絡時故事には線間電圧が低下するため、突入電流対策要素部は出力阻止信号に代えて出力許可信号を出力する。又、突入電流時は、前記相電圧及び前記線間電圧の全ての相が定格値近傍となるため、出力阻止信号を出力する。これにより、第２調波成分が所定値以上含まれる内部事故が発生しても、事故電流と突入電流を判別できるため、保護指令を確実に保護対象へ出力でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。図１において、図９と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態では系統事故が発生した場合は、例え事故電流中に第２調波分が所定量存在していたとしても、事故と判断できるようようにしたものである。
【００２４】
上記目的のために付加されたものは、第２調波判定演算部４３の出力に対してＡＮＤ演算部４４を設け、系統事故時の条件をＮＯＴ演算部４５を介して阻止入力としたものである。即ち、交流電圧Ｖの振幅値演算部４６と、この振幅値を入力する不足電圧（ＵＶ）判定演算部４７と、交流電流の基本波分を入力する過電流（ＯＣ）判定演算部４８と、ＡＮＤ演算部４９とを付加したものである。
【００２５】
次に作用につて説明する。図１において、ディジタル量に変換された交流入力電流は、突入電流対策要素部４Ａに導入され、振幅値演算部４１，４２において基本波（１ｆ）の振幅値｜Ｉ１ｆ｜，第２調波（２ｆ）の振幅値｜Ｉ２ｆ｜を算出する。第２調波判定演算部４３は交流電流入力Ｉに含まれる基本波（１ｆ）に対する第２調波（２ｆ）の割合が所定値以上である時に出力する。
【００２６】
第２調波判定演算部４３の出力はＡＮＤ演算部４４に導入される。不足電圧判定演算部４７は、系統事故により、交流電圧入力Ｖの振幅値演算部４６の結果が所定値以下となったときに出力する。不足電圧判定演算部４７の出力はＡＮＤ演算部４９に導入される。過電流判定演算部４８は、交流電流入力Ｉに含まれる基本波（１ｆ）の振幅値｜Ｉ１ｆ｜が所定値以上であるときに出力する。
【００２７】
過電流判定演算部４８の出力はＡＮＤ演算部４９に導入される。ＡＮＤ演算部４９は、不足電圧判定演算部４７の出力と過電流判定演算部４８の出力との論理積をとり、この結果を出力する。ＡＮＤ演算部４９の出力は、ＮＯＴ演算部４５に導入され、前記ＡＮＤ演算部４９の出力を反転させ、その結果を出力する。
【００２８】
ＡＮＤ演算部４４はＮＯＴ演算部４５の出力と、第２調波演算部４３の出力との論理積をとり、この結果を出力する。ＮＯＴ演算部５はＡＮＤ演算部４４の出力を反転させ、その結果を出力する。ＡＮＤ演算部６１は保護要素部３とＮＯＴ演算部５の出力との論理積をとり、この結果を出力する。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態によれば系統事故が発生した場合、その事故電流に含まれる第２調波成分が、第２調波判定演算部４３における所定値以上となっても、系統電圧の低下により不足電圧判定演算部４７からの出力がなされるため事故と判断でき、又、突入電流対策部４Ａは保護要素部３の保護信号を不要に阻止することはない。
【００３０】
一方、突入電流時は系統電圧が定格値近傍であるため、不足電圧判定演算部４７からの出力はなされないため突入電流と判断でき、突入電流対策部４Ａは保護要素部３の保護信号を阻止する。したがって、事故電流に第２調波電流が多く含まれる場合であっても、突入電流対策部４Ａから保護指令の出力阻止信号が出力されることはなく、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。図２において、図１と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図２において、突入電流対策要素部４Ａ−１は、先に説明した第１の実施の形態における突入電流対策要素部に対応し、第２調波判定演算部４３の出力をオフディレータイマ４９１に、ＡＮＤ演算部４９の出力をオンディレータイマ４９２に導入するように付加し、オフディレータイマ４９１の出力をＡＮＤ演算部４４に、又、オンディレータイマ４９２の出力をＮＯＴ演算部４５に導入するよう構成したものである。本実施の形態は突入電流対策要素部からの出力を時間調整回路を介して出力するようにしたので、その出力の動作が確実となる。
【００３２】
図３は突入電流が流れたときの各判定部の応動を示している。電力系統において遮断機を投入したときなど、突入電流が流れた場合、突入電流に含まれる第２調波（２ｆ）電流の含有率が所定の条件を満足したとき、第２調波判定演算部４３が出力すると共に、オフディレータイマ４９１もＯＮ状態となる。この時、過電流判定演算部４８が出力するも、不足電圧判定演算部４７は復帰するためＡＮＤ演算部４９はＯＦＦ信号となり、オンディレータイマ４９２もＯＦＦ信号を出力し、ＮＯＴ演算部４５で反転され、ＡＮＤ演算部４４に導入される。
【００３３】
ＡＮＤ演算部４４は第２調波判定演算部４３の出力とＮＯＴ演算部４５の出力がＯＮ状態であるため、ＯＮ信号を出力し、ＮＯＴ演算部５にて反転されて、ＡＮＤ演算部６１に導入される。よって突入電流が流れた場合、保護要素部３の出力によらずＮＯＴ演算部５よりの出力がＯＦＦ状態であるため、保護指令はＯＦＦ状態となる。
【００３４】
突入電流が流れている状態で事故が発生すると、従来技術では出力阻止信号が出力され保護指令が抑止されてしまうが、本発明の第１の実施の形態では、過電流判定演算部４８及び不足電圧判定演算部４７がＯＮ信号となり、ＡＮＤ演算部４９はＯＮ信号を出力し、第１所定時間Ｔ１後にオンディレータイマ４９２が出力する。オンディレータイマ４９２の出力はＮＯＴ演算部４５で反転され、ＡＮＤ演算部４４に導入される。
【００３５】
ＡＮＤ演算部４４は第２調波判定演算部４３の出力がＯＮ状態であるも、ＮＯＴ演算部４５の出力がＯＦＦ状態であるため、ＯＦＦ信号を出力し、ＮＯＴ演算部５にて反転され、ＡＮＤ演算部６１に導入される。ＡＮＤ演算部６１は保護要素部３のＯＮ信号とＮＯＴ演算部５のＯＮ信号によって、ＯＮ信号を保護指令として出力する。
【００３６】
よって、突入電流が流れている状態で事故が発生した場合、出力阻止信号を不出力としてディジタル形保護継電器１Ａは正動作する。以上説明したように、本構成によれば、第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００３７】
（第３の実施の形態）
図４は第３の実施の形態を示す構成図であり、図４において、図１と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図４の図１に対する差異は、先に説明した図１における不足電圧判定演算部４７に代えて過電圧判定演算部４９３を、過電流判定演算部４８に代えて不足電流判定演算部４９４を、又、ＡＮＤ演算部４９に代えてＯＲ演算部４９１０を夫々適用するように構成したことである。本実施の形態においても第１の実施の形態と同一の効果が得られる。
【００３８】
（第４の実施の形態）
図５は第４の実施の形態を示す構成図であり、図５において、図４と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図５の図４に対する差異は、第２調波判定演算部４３の出力とＯＲ演算部４９１０の出力とを、オフディレータイマ４９１，４５１を介してＡＮＤ演算部４４に入力するように構成したことである。その他は図４と同様である。本実施の形態では突入電流対策要素部からの出力を時間調整手段を介して出力するようにしたので、その出力による動作が確実となる。
【００３９】
（第５の実施の形態）
図６は第５の実施の形態を示す構成図であり、図６において、図１と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図６の図１に対する差異は、図１の過電流判定演算部４８に代えて変化幅過電流判定演算部４６２を設けたものである。本実施の形態においても図１と同様の効果が得られる。
【００４０】
（第６の実施の形態）
図７は第６の実施の形態を示す構成図であり、図７において、図６と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図７の図６に対する差異は、図６の第２調波判定演算部４３の出力とＡＮＤ演算部４９の出力とを、オフディレイタイマ４９１，４７１を介してＡＮＤ演算部４４に入力するように構成したことである。その他は図６と同様である。又、本実施の形態では突入電流対策要素部からの出力を時間調整手段を介して出力するようにしたので、その出力による動作が確実になる。
【００４１】
（第７の実施の形態）
図８は第７の実施の形態を示す構成図である。本実施の形態では地絡事故発生時あるいは短絡事故発生時には、例え、第２調波判定演算部４３からの出力があったとしても保護信号を不要に阻止することのないようにしたものである。
【００４２】
図８において、差動要素部７は公知の技術で構成されたものである。第２調波判定演算部４３は差動電流Ｉｄに含まれる第１調波振幅値｜Ｉｄ１ｆ｜と、差動電流Ｉｄに含まれる第２調波振幅値｜Ｉｄ２ｆ｜の割合が所定の条件を満足したときに出力する。
【００４３】
一方、ディジタル量に変換された電力用変圧器の非電源端子電圧Ｖは、突入電流対策要素部４Ｄに導入され、電圧振幅値演算部８１にて線間電圧の全ての相の振幅値を、又、電圧振幅値演算部８２にて相電圧の全ての相の振幅値を算出し、過電圧判定演算部８４に出力する。なお、過電圧判定演算部の設定値は線間電圧及び各相電圧が定常時の特徴である定格電圧が確立されていることを検出した場合に動作出力を行なう。上記動作をさせるための過電圧判定演算部の設定値としては、当然のことながら定格電圧未満の値を検出レベル（例えば定格電圧の８０％程度）として用いることとなる。
【００４４】
過電圧判定演算部８４では、変圧器を含む系統に事故が無く、前記線間電圧及び相電圧の振幅値が夫々所定値以上である時に出力する。過電圧判定演算部８４の出力のうち、線間電圧の判定結果はＡＮＤ演算部８５に導入され、相電圧の判定結果はＡＮＤ演算部８６に導入される。ＡＮＤ演算部４９はＡＮＤ演算部８５とＡＮＤ演算部８６の論理積をとった結果を出力する。
【００４５】
ＡＮＤ演算部４４はＡＮＤ演算部４９の出力と第２調波判定演算部４３の出力との論理積をとり、この結果をＮＯＴ演算部５に出力し、ＮＯＴ演算部５では、ＡＮＤ演算部４４の結果を反転して、ＡＮＤ演算部６１へ出力する。ＡＮＤ演算部６１はＮＯＴ演算部５の出力と、差動要素部７の出力との論理積をとり、その結果を保護指令として出力する。
【００４６】
上記構成によれば、電力用変圧器を含む電力系統に内部事故が発生し、その事故電流に含まれる第２調波成分が、第２調波判定演算部４３における所定値以上となっても地絡事故時には各相電圧が、又、短絡事故時には線間電圧が低下し、過電圧判定部８４からのいずれか、又は複数の出力がなされないため事故と判断でき、突入電流対策要素部４Ｄは差動要素部７の保護信号を不要に阻止することはない。
【００４７】
一方、突入電流時は前記線間電圧及び各相電圧の振幅値が定格値近傍であるため、過電圧判定部８４からの出力がなされ、突入電流と判断でき、突入電流対策部４Ｄは差動要素部７の保護信号を阻止する。したがって、事故電流に第２調波電流が多く含まれる場合であっても、突入電流対策要素部４Ｄから保護指令の出力阻止信号が出力されることはなく、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上することができる。
【００４８】
なお、前記第７の実施の形態では過電圧検出要素にて説明したが、過電圧判定部８４に代えて不足電圧判定、ＡＮＤ演算部８５，８６，４９に代えてＯＲ演算部としても同等の効果が得られる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば突入電流発生時には出力阻止信号を出力制御部へ出力し、不要な保護指令が出力されるのを阻止することができ、事故時には事故電流に第２調波（２ｆ）成分が所定値以上含有されてもいても、出力許可信号を出力阻止信号に代えて出力制御部へ出力し、保護指令を確実に被保護対象へ出力できるため、信頼性の高いディジタル形保護継電器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図３】図１において、突入電流時で、かつ事故が発生したときの作用図。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図６】本発明の第５の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図７】本発明の第６の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図８】本発明の第７の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図９】従来のディジタル形保護継電器を示す構成図。
【符号の説明】
１，１Ａ〜１Ｄ ディジタル形保護継電器
２ 中央演算処理部（ＣＰＵ）
３ 保護要素部
４Ａ〜４Ｃ，４Ａ−１〜４Ｄ−１ 突入電流対策要素部
４１ 交流電流基本波（１ｆ）振幅値演算部
４２ 交流電流第２調波（２ｆ）振幅値演算部
４３ 第２調波（２ｆ）判定演算部
４５，５ ＮＯＴ演算部
４６ 交流電圧振幅値演算部
４７ 不足電圧（ＵＶ）判定演算部
４８ 過電流（ＯＣ）判定演算部
４９，４４，６１，８５，８６ ＡＮＤ演算部
４９２ オンディレータイマ
４９１，４５１，４７１ オフディレータイマ
４９３，８４ 過電圧（ＯＶ）判定演算部
４９４ 不足電流（ＵＣ）判定演算部
４９１０ ＯＲ演算部
４６２ 変化幅過電流（ΔＩ＋）判定演算部
６ 出力制御部
７ 差動要素部
７１ 差電流演算部
７２ 抑制電流演算部
７３ 差動判定演算部
７４ 差電流基本波（１ｆ）抽出部
８１ 線間電圧振幅値演算部
８２ 相電圧振幅値演算部
８３ 差電流第２調波（２ｆ）抽出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の保護に用いられるディジタル形保護継電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来のディジタル形保護継電器１の構成図であり、ディジタル形保護継電器１の中央演算処理部(ＣＰＵ)２において実行される演算処理を説明する機能ブロック図を示している。中央演算処理部（ＣＰＵ）２では、ディジタル量に変換された交流入力電流Ｉのうち、基本波（１ｆ）成分Ｉ１ｆ及び第２調波（２ｆ）成分Ｉ２ｆを用いてディジタル演算処理を行なう。
【０００３】
中央演算処理部（ＣＰＵ）２は保護要素部３と突入電流対策要素部４とからなっている。保護要素部３は電力系統を保護する基本的なリレー要素を示す。突入電流対策要素部４は、交流電流入力Ｉより基本波（１ｆ）成分Ｉ１ｆ及び第２調波（２ｆ）成分Ｉ２ｆを抽出し、夫々の振幅値演算部４１，４２にて振幅値｜Ｉ１ｆ｜，｜Ｉ２ｆ｜を求める演算処理を行なう。
【０００４】
第２調波（２ｆ）判定演算部４３は交流電流入力に含有される基本波（１ｆ）と第２調波（２ｆ）の関係が所定の条件を満たしたときに、突入電流と判断して出力する第２調波判定（２ｆ判定）処理を行なう。ＮＯＴ演算部５は第２調波（２ｆ）判定演算部４３の出力信号を反転させる処理を行なう。出力制御部６ではＡＮＤ演算部６１にて、保護要素部３の出力信号とＮＯＴ演算部５の出力信号との論理積をとる処理を行なう。
【０００５】
ここで突入電流対策の必要性を述べる。電力用変圧器における遮断器の投入や、電気車用き電回路における電気車のセクション突入時に発生する突入電流は、見かけ上事故の如くディジタル形保護継電器１に入力されるため、保護リレー要素の誤動作（事故でないのに動作する）の原因となる。従って、突入電流と事故による電流とを区別する必要があり、その手段として、突入電流には第２調波（２ｆ）が多く含まれることに着目している。
【０００６】
交流電流入力に含まれる基本波（１ｆ）に対する第２調波（２ｆ）の割合が所定値以上の時には、突入電流と判断して出力する第２調波検出要素（以下、２ｆ要素と称す）が突入電流対策要素として広く適用されている。このように、突入電流対策を有した従来のディジタル形保護継電器は、突入電流に含まれる第２調波電流を検出し、その含有率が所定の条件を満たしたときに出力する２ｆ要素によりリレー動作を防止している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来装置において、事故電流に第２調波（２ｆ）成分が所定値以上含有した場合、保護要素部３が出力したとしても、突入電流対策要素部４よりのＯＮ信号がＮＯＴ演算部５でＯＦＦ信号となり、ＡＮＤ演算部６１からの保護指令を阻止してしまうという課題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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、励磁突入電流では確実に不動作となり、事故に対しては確実に動作するディジタル形保護継電器を提供することを目的としている。
【０００９】
本発明の[請求項１]に係るディジタル形保護継電器は、電力系統の交流電流及び電圧を導入して保護リレー演算をし、所定の条件を満足したとき被保護対象を保護するための保護信号を出力する保護要素部と、変圧器励磁突入電流発生時に被保護対象へ保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信号を生成し、系統事故時に出力許可信号を生成する突入電流対策要素部と、前記保護要素部の信号と突入電流対策要素部の出力阻止信号、もしくは出力許可信号によって被保護対象へ保護指令を出力するか、不出力とするかを判定する出力制御部とを具備するディジタル形保護継電器において、前記突入電流対策要素部は、前記交流電流に含有される第１調波成分に対する第２調波成分の割合が所定値以上であるとき第２調波判定信号を出力する第２調波判定演算部と、前記交流電流が所定値以上となったとき電流判定信号を出力する過電流判定演算部と、前記交流電圧が所定値以下を検出したとき電圧判定信号を出力する不足電圧判定演算部とからなり、前記過電流判定演算部と不足電圧判定演算部との各判定信号を出力する第１のＡＮＤ演算部と、この第１のＡＮＤ演算部の出力信号を反転するＮＯＴ演算部と、前記第２調波判定演算部からの出力信号と前記ＮＯＴ演算部の出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を出力する第２のＡＮＤ演算部とを有し、保護区間で事故が発生し、前記第２調波判定信号と前記電流判定信号及び前記電圧判定信号とが前記各条件を夫々満足したとき、前記出力許可信号を前記出力制御部へ出力すると共に、突入電流が流れている状態では、前記電流判定信号と前記電圧判定信号とによって、前記第２調波判定信号の出力を許可して、前記出力阻止信号を前記出力制御部へ出力する構成とした。
【００１０】
一般に、突入電流発生時は、電圧値が定格値近傍となる。一方、系統事故発生時は大きな電流が発生すると共に、電圧値は著しく低下する。従って、この手段によれば系統事故の場合、電流値が増加し電圧値が低下するため、出力許可信号を出力阻止信号に代えて出力する。又、突入電流の場合には、電流値が増加するも電圧値も定格値近傍となるため、出力阻止信号を出力する。これにより第２調波成分が所定値以上含まれる事故が発生しても、事故電流と突入電流を判別できるため、保護指令を確実に被保護対象へ出力でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の[請求項２]に係るディジタル形保護継電器は、[請求項１]において、突入電流対策要素部は前記電流判定信号と前記電圧判定信号との論理積の成立によりＯＮ信号を出力する第１のＡＮＤ演算部と、前記第１のＡＮＤ演算部の出力信号を０（ゼロ）を含む第１所定時間出力遅延する第１のオンディレ一夕イマと、このオンディレ一夕イマの出力信号を反転するＮＯＴ演算部と、前記第２調波信号を０（ゼロ）を含む第２所定時間復帰遅延する第１のオフディレ一夕イマと、この第1のオフディレ一夕イマの出力信号と、前記ＮＯＴ演算部の出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を前記出力制御部へ出力する第２のＡＮＤ演算部とを備えた。
【００１２】
この手段によれば、第２調波信号がＯＮ状態の時に、系統事故が発生すると電圧判定信号と電流判定信号との論理積の成立により、出力するＡＮＤ演算部の出力信号がＯＮ信号となり、オンディレータイマがスタートして第１所定時間後に出力をＯＮ状態とし、これがＮＯＴ演算部で反転されＯＦＦ信号となる。これによって、第２調波判定信号との論理積がＯＦＦ状態となり、出力阻止信号が不出力となる。従って、保護指令が不出力となる状態を回避できる。又、第２調波成分を多く含む事故電流が除去されると、第２調波信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号となる。その後、第２所定時間後にオフディレータイマの出力をＯＦＦする。これにより、保護要素部の信号が不出力となった後に、出力阻止信号を不出力とできるため、前記事故除去時に不要な保護指令を被保護対象へ出力されることを阻止でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上できる。
【００１３】
本発明の[請求項３]に係るディジタル形保護継電器は、電力系統の交流電流及び電圧を導入して保護リレー演算をし、所定の条件を満足したとき被保護対象を保護するための保護信号を出力する保護要素部と、変圧器励磁突入電流発生時に電力系統へ保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信号を生成し、系統事故時に出力許可信号を生成する突入電流対策要素部と、前記保護要素部の信号と突入電流対策要素部の出力阻止信号、もしくは出力許可信号によって被保護対象へ保護指令を出力するか、不出力とするかを判定する出力制御部とを具備するディジタル形保護継電器において、前記突入電流対策要素部は、前記交流電流に含有される第１調波成分に対する第２調波成分の割合が所定値以上であるとき第２調波判定信号を出力する第２調波判定演算部と、前記交流電流が所定値以下を検出したとき電流判定信号を出力する不足電流判定演算部と、前記交流電圧が所定値以上を検出したとき電圧判定信号を出力する過電圧判定演算部とからなり、前記不足電流判定演算部と過電圧判定演算部との各判定信号のいずれかを出力する第１のＯＲ演算部と、この第１のＯＲ演算部からの出力信号と前記第２調波判定演算部からの出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を出力する第２のＡＮＤ演算部とを有し、保護区間で事故が発生し、前記第２調波判定信号と前記電流判定信号及び前記電圧判定信号とが前記各条件を満足したとき、前記出力許可信号を前記出力制御部へ出力すると共に、突入電流が流れている状態では、前記電流判定信号と前記電圧判定信号とによって、前記第２調波判定信号の出力を許可して、前記出力阻止信号を前記出力制御部へ出力する構成とした。
【００１４】
この手段によれば、［請求項１］と同様の理由により、第２調波成分が所定値以上含まれる事故が発生しても、事故電流と突入電流を判別できるため、保護指令を確実に被保護対象へ出力でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
本発明の[請求項４]に係るディジタル形保護継電器は、[請求項３]において、前記第１のＯＲ演算部の出力信号を、０（ゼロ）を含む第３所定時間復帰遅延する第２のオフディレ一夕イマと、前記第２調波信号を、０（ゼロ）を含む第２所定時間復帰遅延する第１のオフディレ一夕イマと、この第１のオフディレ一夕イマの出力信号と前記ＯＲ演算部に接続された第２のオフディレ一夕イマの出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を前記出力制御部へ出力をする第２のＡＮＤ演算部とを備えた。
【００１６】
この手段によれば、第２調波信号がON状態の時に、系統事故が発生すると電圧判定信号と電流判定信号との論理和により、出力するＯＲ演算部の出力信号がＯＦＦ信号となり、オフディレータイマがスタートして第３所定時間後に出力をＯＦＦ状態となる。これによって、第２調波判定信号との論理積がＯＦＦ状態となり、出力阻止信号が不出力となる。従って、保護指令が不出力となる状態を回避できる。又、第２調波成分を多く含む事故電流が除去されると、第２調波信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号となる。その後、第２所定時間後にオフディレータイマの出力をＯＦＦする。これにより、保護要素部の信号が不出力となった後に、出力阻止信号を不出力とできるため、事故遮断時の不要な保護指令を被保護対象へ出力されることを阻止でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上できる。
【００１７】
本発明の[請求項５]に係るディジタル形保護継電器は、電力系統の交流電流及び電圧を導入して保護リレー演算をし、所定の条件を満足したとき被保護対象を保護するための保護信号を出力する保護要素部と、変圧器励磁突入電流発生時に被保護対象へ保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信号を生成し、系統事故時に出力許可信号を生成する突入電流対策要素部と、前記保護要素部の信号と突入電流対策要素部の出力阻止信号、もしくは出力許可信号によって被保護対象へ保護指令を出力するか、不出力とするかを判定する出力制御部とを具備するディジタル形保護継電器において、前記突入電流対策要素部は、前記交流電流に含有される第１調波成分に対する第２調波成分の割合が所定値以上であるとき第２調波判定信号を出力する第２調波判定演算部と、前記交流電流の現在の量と過去の量との差分量が所定値以上であるとき電流判定信号を出力する変化幅過電流判定演算部と、前記交流電圧が所定値以下であるとき電圧判定信号を出力する不足電圧判定演算部とからなり、前記変化幅過電流判定演算部と不足電圧判定演算部との各判定信号を出力する第１のＡＮＤ演算部と、この第１のＡＮＤ演算部の出力信号を反転するＮＯＴ演算部と、前記第２調波判定演算部からの出力信号と前記ＮＯＴ演算部の出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を出力する第２のＡＮＤ演算部とを有し、保護区間で事故が発生し、前記第２調波判定信号と前記変化幅電流判定信号及び前記電圧判定信号とが前記各条件を満足したとき、前記出力許可信号を前記出力制御部へ出力すると共に、突入電流が流れている状態では、前記変化幅電流判定信号と前記電圧判定信号とによって、前記第２調波判定信号の出力を許可し、前記出力阻止信号を前記出力制御部へ出力する構成とした。
【００１８】
この手段によれば、［請求項１］と同様の理由により、第２調波成分が所定値以上含まれる事故が発生しても、事故電流と突入電流を判別できるため、保護指令を確実に被保護対象へ出力でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上させることができる。
【００１９】
本発明の[請求項６]に係るディジタル形保護継電器は、[請求項５]において、前記第１のＡＮＤ演算部の出力信号を、０を含む第４所定時間復帰遅延する第２のオフディレ一夕イマと、この第２のオフディレ一夕イマの信号を反転するＮＯＴ演算部と、前記第２調波判定演算部からの信号を、０を含む第２所定時間復帰遅延する第１のオフディレ一夕イマと、この第１のオフディレ一夕イマの出力信号と、前記ＮＯＴ演算部の出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を前記出力制御部へ出力する第２のＡＮＤ演算部とを備えた。
【００２０】
この手段によれば、第２調波信号がＯＮ状態の時に、事故が発生すると電圧判定信号と電流判定信号との論理積の成立により、出力するＡＮＤ演算部の出力信号がＯＮ信号となり、ＮＯＴ演算部で反転されてＯＦＦ信号となる。これによって、第２調波判定信号との論理積がＯＦＦ状態となり、出力阻止信号が不出力となる。従って、保護指令が不出力となる状態を回避できる。又、事故継続により電流信号がＯＦＦ信号となると、オフディレータイマがスタートして第４所定時間後にＯＦＦ状態とすることで、出力阻止信号を継続して不出力とすることができる。更に、第２調波成分を多く含む事故電流が除去されると、第２調波判定信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号となる。その後、第２所定時間後にオフディレータイマの出力をＯＦＦする。これにより、保護要素部の信号が不出力となった後、に出力阻止信号を不出力とできるため、事故遮断時の不要な保護指令を被保護対象へ出力されることを阻止でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上できる。
【００２１】
本発明の[請求項７]に係るディジタル形保護継電器は、電力用変圧器の各端子各相毎の交流電流を導入し、各相毎の差動電流と抑制電流とを演算し、前記差動電流と前記抑制電流との関係から得られる合成電気量が所定の条件であるとき被保護対象の内部事故と判断し、差動要素信号を出力する差動要素部と、変圧器励磁突入電流発生時に被保護対象に対して保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信号を生成し、系統事故時に出力許可信号を生成する突入電流対策要素部と、前記保護要素部の信号と突入電流対策要素部の出力阻止信号、もしくは出力許可信号によって被保護対象へ保護指令を出力するか、不出力とするかを判定する出力制御部とを具備するディジタル形保護継電器において、前記突入電流対策要素部は、前記差動電流量に含有される第１調波成分に対する第２調波成分の割合が所定値以上であるとき第２調波判定信号を出力する第２調波判定演算部と、前記電力用変圧器の非電源端子の交流電圧を導入し、前記交流電圧の相電圧の全ての相の振幅値が所定値以上を満足し、かつ、線間電圧の全ての振幅値が所定値以上であるとき夫々が電圧判定信号を出力する第１，第２の過電圧判定演算部と、前記第１，第２の過電圧判定演算部からの夫々の電圧判定信号の論理積をとる第１、第２のＡＮＤ演算部と、前記第１，第２の各ＡＮＤ演算部からの出力結果の論理積をとる第３のＡＮＤ演算部と、内部事故が発生し、前記第３のＡＮＤ演算部からの電圧判定信号の未入力を条件に、前記出力許可信号を前記出力制御部へ出力すると共に、励磁突入電流が流れている状態では、前記第２調波判定信号の出力と前記第３のＡＮＤ演算部から出力される電圧判定信号を条件に、前記出力許可信号に代えて前記出力阻止信号を前記出力制御部へ出力するように構成した。
【００２２】
この手段によれば、電力用変圧器を含む電力系統の内部地絡事故時は各相電圧が、内部短絡時故事には線間電圧が低下するため、突入電流対策要素部は出力阻止信号に代えて出力許可信号を出力する。又、突入電流時は、前記相電圧及び前記線間電圧の全ての相が定格値近傍となるため、出力阻止信号を出力する。これにより、第２調波成分が所定値以上含まれる内部事故が発生しても、事故電流と突入電流を判別できるため、保護指令を確実に保護対象へ出力でき、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。図１において、図９と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態では系統事故が発生した場合は、例え事故電流中に第２調波分が所定量存在していたとしても、事故と判断できるようようにしたものである。
【００２４】
上記目的のために付加されたものは、第２調波判定演算部４３の出力に対してＡＮＤ演算部４４を設け、系統事故時の条件をＮＯＴ演算部４５を介して阻止入力としたものである。即ち、交流電圧Ｖの振幅値演算部４６と、この振幅値を入力する不足電圧（ＵＶ）判定演算部４７と、交流電流の基本波分を入力する過電流（ＯＣ）判定演算部４８と、ＡＮＤ演算部４９とを付加したものである。
【００２５】
次に作用につて説明する。図１において、ディジタル量に変換された交流入力電流は、突入電流対策要素部４Ａに導入され、振幅値演算部４１，４２において基本波（１ｆ）の振幅値｜Ｉ１ｆ｜，第２調波（２ｆ）の振幅値｜Ｉ２ｆ｜を算出する。第２調波判定演算部４３は交流電流入力Ｉに含まれる基本波（１ｆ）に対する第２調波（２ｆ）の割合が所定値以上である時に出力する。
【００２６】
第２調波判定演算部４３の出力はＡＮＤ演算部４４に導入される。不足電圧判定演算部４７は、系統事故により、交流電圧入力Ｖの振幅値演算部４６の結果が所定値以下となったときに出力する。不足電圧判定演算部４７の出力はＡＮＤ演算部４９に導入される。過電流判定演算部４８は、交流電流入力Ｉに含まれる基本波（１ｆ）の振幅値｜Ｉ１ｆ｜が所定値以上であるときに出力する。
【００２７】
過電流判定演算部４８の出力はＡＮＤ演算部４９に導入される。ＡＮＤ演算部４９は、不足電圧判定演算部４７の出力と過電流判定演算部４８の出力との論理積をとり、この結果を出力する。ＡＮＤ演算部４９の出力は、ＮＯＴ演算部４５に導入され、前記ＡＮＤ演算部４９の出力を反転させ、その結果を出力する。
【００２８】
ＡＮＤ演算部４４はＮＯＴ演算部４５の出力と、第２調波演算部４３の出力との論理積をとり、この結果を出力する。ＮＯＴ演算部５はＡＮＤ演算部４４の出力を反転させ、その結果を出力する。ＡＮＤ演算部６１は保護要素部３とＮＯＴ演算部５の出力との論理積をとり、この結果を出力する。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態によれば系統事故が発生した場合、その事故電流に含まれる第２調波成分が、第２調波判定演算部４３における所定値以上となっても、系統電圧の低下により不足電圧判定演算部４７からの出力がなされるため事故と判断でき、又、突入電流対策部４Ａは保護要素部３の保護信号を不要に阻止することはない。
【００３０】
一方、突入電流時は系統電圧が定格値近傍であるため、不足電圧判定演算部４７からの出力はなされないため突入電流と判断でき、突入電流対策部４Ａは保護要素部３の保護信号を阻止する。したがって、事故電流に第２調波電流が多く含まれる場合であっても、突入電流対策部４Ａから保護指令の出力阻止信号が出力されることはなく、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。図２において、図１と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図２において、突入電流対策要素部４Ａ−１は、先に説明した第１の実施の形態における突入電流対策要素部に対応し、第２調波判定演算部４３の出力をオフディレータイマ４９１に、ＡＮＤ演算部４９の出力をオンディレータイマ４９２に導入するように付加し、オフディレータイマ４９１の出力をＡＮＤ演算部４４に、又、オンディレータイマ４９２の出力をＮＯＴ演算部４５に導入するよう構成したものである。本実施の形態は突入電流対策要素部からの出力を時間調整回路を介して出力するようにしたので、その出力の動作が確実となる。
【００３２】
図３は突入電流が流れたときの各判定部の応動を示している。電力系統において遮断機を投入したときなど、突入電流が流れた場合、突入電流に含まれる第２調波（２ｆ）電流の含有率が所定の条件を満足したとき、第２調波判定演算部４３が出力すると共に、オフディレータイマ４９１もＯＮ状態となる。この時、過電流判定演算部４８が出力するも、不足電圧判定演算部４７は復帰するためＡＮＤ演算部４９はＯＦＦ信号となり、オンディレータイマ４９２もＯＦＦ信号を出力し、ＮＯＴ演算部４５で反転され、ＡＮＤ演算部４４に導入される。
【００３３】
ＡＮＤ演算部４４は第２調波判定演算部４３の出力とＮＯＴ演算部４５の出力がＯＮ状態であるため、ＯＮ信号を出力し、ＮＯＴ演算部５にて反転されて、ＡＮＤ演算部６１に導入される。よって突入電流が流れた場合、保護要素部３の出力によらずＮＯＴ演算部５よりの出力がＯＦＦ状態であるため、保護指令はＯＦＦ状態となる。
【００３４】
突入電流が流れている状態で事故が発生すると、従来技術では出力阻止信号が出力され保護指令が抑止されてしまうが、本発明の第１の実施の形態では、過電流判定演算部４８及び不足電圧判定演算部４７がＯＮ信号となり、ＡＮＤ演算部４９はＯＮ信号を出力し、第１所定時間Ｔ１後にオンディレータイマ４９２が出力する。オンディレータイマ４９２の出力はＮＯＴ演算部４５で反転され、ＡＮＤ演算部４４に導入される。
【００３５】
ＡＮＤ演算部４４は第２調波判定演算部４３の出力がＯＮ状態であるも、ＮＯＴ演算部４５の出力がＯＦＦ状態であるため、ＯＦＦ信号を出力し、ＮＯＴ演算部５にて反転され、ＡＮＤ演算部６１に導入される。ＡＮＤ演算部６１は保護要素部３のＯＮ信号とＮＯＴ演算部５のＯＮ信号によって、ＯＮ信号を保護指令として出力する。
【００３６】
よって、突入電流が流れている状態で事故が発生した場合、出力阻止信号を不出力としてディジタル形保護継電器１Ａは正動作する。以上説明したように、本構成によれば、第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００３７】
（第３の実施の形態）
図４は第３の実施の形態を示す構成図であり、図４において、図１と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図４の図１に対する差異は、先に説明した図１における不足電圧判定演算部４７に代えて過電圧判定演算部４９３を、過電流判定演算部４８に代えて不足電流判定演算部４９４を、又、ＡＮＤ演算部４９に代えてＯＲ演算部４９１０を夫々適用するように構成したことである。本実施の形態においても第１の実施の形態と同一の効果が得られる。
【００３８】
（第４の実施の形態）
図５は第４の実施の形態を示す構成図であり、図５において、図４と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図５の図４に対する差異は、第２調波判定演算部４３の出力とＯＲ演算部４９１０の出力とを、オフディレータイマ４９１，４５１を介してＡＮＤ演算部４４に入力するように構成したことである。その他は図４と同様である。本実施の形態では突入電流対策要素部からの出力を時間調整手段を介して出力するようにしたので、その出力による動作が確実となる。
【００３９】
（第５の実施の形態）
図６は第５の実施の形態を示す構成図であり、図６において、図１と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図６の図１に対する差異は、図１の過電流判定演算部４８に代えて変化幅過電流判定演算部４６２を設けたものである。本実施の形態においても図１と同様の効果が得られる。
【００４０】
（第６の実施の形態）
図７は第６の実施の形態を示す構成図であり、図７において、図６と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図７の図６に対する差異は、図６の第２調波判定演算部４３の出力とＡＮＤ演算部４９の出力とを、オフディレイタイマ４９１，４７１を介してＡＮＤ演算部４４に入力するように構成したことである。その他は図６と同様である。又、本実施の形態では突入電流対策要素部からの出力を時間調整手段を介して出力するようにしたので、その出力による動作が確実になる。
【００４１】
（第７の実施の形態）
図８は第７の実施の形態を示す構成図である。本実施の形態では地絡事故発生時あるいは短絡事故発生時には、例え、第２調波判定演算部４３からの出力があったとしても保護信号を不要に阻止することのないようにしたものである。
【００４２】
図８において、差動要素部７は公知の技術で構成されたものである。第２調波判定演算部４３は差動電流Ｉｄに含まれる第１調波振幅値｜Ｉｄ１ｆ｜と、差動電流Ｉｄに含まれる第２調波振幅値｜Ｉｄ２ｆ｜の割合が所定の条件を満足したときに出力する。
【００４３】
一方、ディジタル量に変換された電力用変圧器の非電源端子電圧Ｖは、突入電流対策要素部４Ｄに導入され、電圧振幅値演算部８１にて線間電圧の全ての相の振幅値を、又、電圧振幅値演算部８２にて相電圧の全ての相の振幅値を算出し、過電圧判定演算部８４に出力する。なお、過電圧判定演算部の設定値は線間電圧及び各相電圧が定常時の特徴である定格電圧が確立されていることを検出した場合に動作出力を行なう。上記動作をさせるための過電圧判定演算部の設定値としては、当然のことながら定格電圧未満の値を検出レベル（例えば定格電圧の８０％程度）として用いることとなる。
【００４４】
過電圧判定演算部８４では、変圧器を含む系統に事故が無く、前記線間電圧及び相電圧の振幅値が夫々所定値以上である時に出力する。過電圧判定演算部８４の出力のうち、線間電圧の判定結果はＡＮＤ演算部８５に導入され、相電圧の判定結果はＡＮＤ演算部８６に導入される。ＡＮＤ演算部４９はＡＮＤ演算部８５とＡＮＤ演算部８６の論理積をとった結果を出力する。
【００４５】
ＡＮＤ演算部４４はＡＮＤ演算部４９の出力と第２調波判定演算部４３の出力との論理積をとり、この結果をＮＯＴ演算部５に出力し、ＮＯＴ演算部５では、ＡＮＤ演算部４４の結果を反転して、ＡＮＤ演算部６１へ出力する。ＡＮＤ演算部６１はＮＯＴ演算部５の出力と、差動要素部７の出力との論理積をとり、その結果を保護指令として出力する。
【００４６】
上記構成によれば、電力用変圧器を含む電力系統に内部事故が発生し、その事故電流に含まれる第２調波成分が、第２調波判定演算部４３における所定値以上となっても地絡事故時には各相電圧が、又、短絡事故時には線間電圧が低下し、過電圧判定部８４からのいずれか、又は複数の出力がなされないため事故と判断でき、突入電流対策要素部４Ｄは差動要素部７の保護信号を不要に阻止することはない。
【００４７】
一方、突入電流時は前記線間電圧及び各相電圧の振幅値が定格値近傍であるため、過電圧判定部８４からの出力がなされ、突入電流と判断でき、突入電流対策部４Ｄは差動要素部７の保護信号を阻止する。したがって、事故電流に第２調波電流が多く含まれる場合であっても、突入電流対策要素部４Ｄから保護指令の出力阻止信号が出力されることはなく、ディジタル形保護継電器の信頼性を向上することができる。
【００４８】
なお、前記第７の実施の形態では過電圧検出要素にて説明したが、過電圧判定部８４に代えて不足電圧判定、ＡＮＤ演算部８５，８６，４９に代えてＯＲ演算部としても同等の効果が得られる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば突入電流発生時には出力阻止信号を出力制御部へ出力し、不要な保護指令が出力されるのを阻止することができ、事故時には事故電流に第２調波（２ｆ）成分が所定値以上含有されてもいても、出力許可信号を出力阻止信号に代えて出力制御部へ出力し、保護指令を確実に被保護対象へ出力できるため、信頼性の高いディジタル形保護継電器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図３】図１において、突入電流時で、かつ事故が発生したときの作用図。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図６】本発明の第５の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図７】本発明の第６の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図８】本発明の第７の実施の形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図９】従来のディジタル形保護継電器を示す構成図。
【符号の説明】
１，１Ａ〜１Ｄ ディジタル形保護継電器
２ 中央演算処理部（ＣＰＵ）
３ 保護要素部
４Ａ〜４Ｃ，４Ａ−１〜４Ｄ−１ 突入電流対策要素部
４１ 交流電流基本波（１ｆ）振幅値演算部
４２ 交流電流第２調波（２ｆ）振幅値演算部
４３ 第２調波（２ｆ）判定演算部
４５，５ ＮＯＴ演算部
４６ 交流電圧振幅値演算部
４７ 不足電圧（ＵＶ）判定演算部
４８ 過電流（ＯＣ）判定演算部
４９，４４，６１，８５，８６ ＡＮＤ演算部
４９２ オンディレータイマ
４９１，４５１，４７１ オフディレータイマ
４９３，８４ 過電圧（ＯＶ）判定演算部
４９４ 不足電流（ＵＣ）判定演算部
４９１０ ＯＲ演算部
４６２ 変化幅過電流（ΔＩ＋）判定演算部
６ 出力制御部
７ 差動要素部
７１ 差電流演算部
７２ 抑制電流演算部
７３ 差動判定演算部
７４ 差電流基本波（１ｆ）抽出部
８１ 線間電圧振幅値演算部
８２ 相電圧振幅値演算部
８３ 差電流第２調波（２ｆ）抽出部
Claims (7)
- 電力系統の交流電流及び電圧を導入して保護リレー演算をし、所定の条件を満足したとき被保護対象を保護するための保護信号を出力する保護要素部と、変圧器励磁突入電流発生時に被保護対象へ保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信号を生成し、系統事故時に出力許可信号を生成する突入電流対策要素部と、前記保護要素部の信号と突入電流対策要素部の出力阻止信号、もしくは出力許可信号によって被保護対象へ保護指令を出力するか、不出力とするかを判定する出力制御部とを具備するディジタル形保護継電器において、前記突入電流対策要素部は、前記交流電流に含有される第１調波成分に対する第２調波成分の割合が所定値以上であるとき第２調波判定信号を出力する第２調波判定演算部と、前記交流電流が所定値以上となったとき電流判定信号を出力する過電流判定演算部と、前記交流電圧が所定値以下を検出したとき電圧判定信号を出力する不足電圧判定演算部とからなり、前記過電流判定演算部と不足電圧判定演算部との各判定信号を出力する第１のＡＮＤ演算部と、この第１のＡＮＤ演算部の出力信号を反転するＮＯＴ演算部と、前記第２調波判定演算部からの出力信号と前記ＮＯＴ演算部の出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を出力する第２のＡＮＤ演算部とを有し、保護区間で事故が発生し、前記第２調波判定信号と前記電流判定信号及び前記電圧判定信号とが前記各条件を夫々満足したとき、前記出力許可信号を前記出力制御部へ出力すると共に、突入電流が流れている状態では、前記電流判定信号と前記電圧判定信号とによって、前記第２調波判定信号の出力を許可して、前記出力阻止信号を前記出力制御部へ出力することを特徴とするディジタル形保護継電器。
- 請求項１記載のディジタル形保護継電器において、前記第１のＡＮＤ演算部の出力信号を０（ゼロ）を含む第１所定時間出力遅延する第１のオンディレ一夕イマと、このオンディレ一夕イマの出力信号を反転するＮＯＴ演算部と、前記第２調波信号を０（ゼロ）を含む第２所定時間復帰遅延する第１のオフディレ一夕イマと、この第1のオフディレ一夕イマの出力信号と、前記ＮＯＴ演算部の出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を前記出力制御部へ出力する第２のＡＮＤ演算部とを備えたことを特徴とするディジタル形保護継電器。
- 電力系統の交流電流及び電圧を導入して保護リレー演算をし、所定の条件を満足したとき被保護対象を保護するための保護信号を出力する保護要素部と、変圧器励磁突入電流発生時に電力系統へ保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信号を生成し、系統事故時に出力許可信号を生成する突入電流対策要素部と、前記保護要素部の信号と突入電流対策要素部の出力阻止信号、もしくは出力許可信号によって被保護対象へ保護指令を出力するか、不出力とするかを判定する出力制御部とを具備するディジタル形保護継電器において、前記突入電流対策要素部は、前記交流電流に含有される第１調波成分に対する第２調波成分の割合が所定値以上であるとき第２調波判定信号を出力する第２調波判定演算部と、前記交流電流が所定値以下を検出したとき電流判定信号を出力する不足電流判定演算部と、前記交流電圧が所定値以上を検出したとき電圧判定信号を出力する過電圧判定演算部とからなり、前記不足電流判定演算部と過電圧判定演算部との各判定信号のいずれかを出力する第１のＯＲ演算部と、この第１のＯＲ演算部からの出力信号と前記第２調波判定演算部からの出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を出力する第２のＡＮＤ演算部とを有し、保護区間で事故が発生し、前記第２調波判定信号と前記電流判定信号及び前記電圧判定信号とが前記各条件を満足したとき、前記出力許可信号を前記出力制御部へ出力すると共に、突入電流が流れている状態では、前記電流判定信号と前記電圧判定信号とによって、前記第２調波判定信号の出力を許可して、前記出力阻止信号を前記出力制御部へ出力することを特徴とするディジタル形保護継電器。
- 請求項３記載のディジタル形保護継電器において、前記第１のＯＲ演算部の出力信号を、０（ゼロ）を含む第３所定時間復帰遅延する第２のオフディレ一夕イマと、前記第２調波信号を、０（ゼロ）を含む第２所定時間復帰遅延する第１のオフディレ一夕イマと、この第１のオフディレ一夕イマの出力信号と前記ＯＲ演算部に接続された第２のオフディレ一夕イマの出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を前記出力制御部へ出力をする第２のＡＮＤ演算部とを備えたことを特徴とするディジタル形保護継電器。
- 電力系統の交流電流及び電圧を導入して保護リレー演算をし、所定の条件を満足したとき被保護対象を保護するための保護信号を出力する保護要素部と、変圧器励磁突入電流発生時に被保護対象へ保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信号を生成し、系統事故時に出力許可信号を生成する突入電流対策要素部と、前記保護要素部の信号と突入電流対策要素部の出力阻止信号、もしくは出力許可信号によって被保護対象へ保護指令を出力するか、不出力とするかを判定する出力制御部とを具備するディジタル形保護継電器において、前記突入電流対策要素部は、前記交流電流に含有される第２調波成分に対する第２調波成分の割合が所定値以上であるとき第２調波判定信号を出力する第２調波判定演算部と、前記交流電流の現在の量と過去の量との差分量が所定値以上であるとき電流判定信号を出力する変化幅過電流判定演算部と、前記交流電圧が所定値以下であるとき電圧判定信号を出力する不足電圧判定演算部とからなり、前記変化幅過電流判定演算部と不足電圧判定演算部との各判定信号を出力する第１のＡＮＤ演算部と、この第１のＡＮＤ演算部の出力信号を反転するＮＯＴ演算部と、前記第２調波判定演算部からの出力信号と前記ＮＯＴ演算部の出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を出力する第２のＡＮＤ演算部とを有し、保護区間で事故が発生し、前記第２調波判定信号と前記変化幅電流判定信号及び前記電圧判定信号とが前記各条件を満足したとき、前記出力許可信号を前記出力制御部へ出力すると共に、突入電流が流れている状態では、前記変化幅電流判定信号と前記電圧判定信号とによって、前記第２調波判定信号の出力を許可し、前記出力阻止信号を前記出力制御部へ出力することを特徴とするディジタル形保護継電器。
- 請求項５記載のディジタル形保護継電器において、前記第１のＡＮＤ演算部の出力信号を、０を含む第４所定時間復帰遅延する第２のオフディレ一夕イマと、この第２のオフディレ一夕イマの信号を反転するＮＯＴ演算部と、前記第２調波判定演算部からの信号を、０を含む第２所定時間復帰遅延する第１のオフディレ一夕イマと、この第１のオフディレ一夕イマの出力信号と、前記ＮＯＴ演算部の出力信号との論理積の成立によりＯＮ信号を前記出力制御部へ出力する第２のＡＮＤ演算部とを備えたことを特徴とするディジタル形保護継電器。
- 電力用変圧器の各端子各相毎の交流電流を導入し、各相毎の差動電流と抑制電流とを演算し、前記差動電流と前記抑制電流との関係から得られる合成電気量が所定の条件であるとき被保護対象の内部事故と判断し、差動要素信号を出力する差動要素部と、変圧器励磁突入電流発生時に被保護対象に対して保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信号を生成し、系統事故時に出力許可信号を生成する突入電流対策要素部と、前記保護要素部の信号と突入電流対策要素部の出力阻止信号、もしくは出力許可信号によって被保護対象へ保護指令を出力するか、不出力とするかを判定する出力制御部とを具備するディジタル形保護継電器において、前記突入電流対策要素部は、前記差動電流量に含有される第１調波成分に対する第２調波成分の割合が所定値以上であるとき第２調波判定信号を出力する第２調波判定演算部と、前記電力用変圧器の非電源端子の交流電圧を導入し、前記交流電圧の相電圧の全ての相の振幅値が所定値以上を満足し、かつ、線間電圧の全ての振幅値が所定値以上であるとき夫々が電圧判定信号を出力する第１，第２の過電圧判定演算部と、前記第１，第２の過電圧判定演算部からの夫々の電圧判定信号の論理積をとる第１、第２のＡＮＤ演算部と、前記第１，第２の各ＡＮＤ演算部からの出力結果の論理積をとる第３のＡＮＤ演算部と、内部事故が発生し、前記第３のＡＮＤ演算部からの電圧判定信号の未入力を条件に、前記出力許可信号を前記出力制御部へ出力すると共に、励磁突入電流が流れている状態では、前記第２調波判定信号の出力と前記第３のＡＮＤ演算部から出力される電圧判定信号を条件に、前記出力許可信号に代えて前記出力阻止信号を前記出力制御部へ出力することを特徴とするディジタル形保護継電器。
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