JP3940691B2 - 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、電力系統の事故継続を検出して、所定時間以内に事故除去を行うための保護継電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高抵抗接地系統の事故が長時間に亘って継続した場合、中性点抵抗器（以下、ＮＧＲと呼ぶ）の耐量を超えないように、１線地絡の事故継続状況を検出して、母線に接続されている回線を、予め決められた順序に従って順次遮断していくという方式（順序遮断機能）が取られている（例えば、非特許文献１参照。）。
ここでは、その一例として、以下に、具体的な事例について図を用いて説明する。
【０００３】
図１０は、従来の保護継電装置の構成図である。同図において、２０１は変圧器バンクであり、複数の変圧器バンク２０１が複母線甲・乙に接続されている。図には示していないが、変圧器バンク２０１の上位系が電源である。２０２は母線に接続されている送電線で、２０３，２０４，２０５は遮断器である。
【０００４】
２０６は保護継電装置であり、変圧器バンク２０１の電流および変圧器中性点に設置されているＮＧＲの電流と母線の電圧を入力として事故検出と事故継続時の遮断判定を行う機能を持っている。すなわち、地絡事故が発生した場合は、母線の零相電圧と変圧器中性点に設置されているＮＧＲの電流を検出し、送電線の保護装置と協調を取った所定時間後に、予め決められた遮断順序と時限に従って回線を１回線ずつ遮断していく。
【０００５】
図１１は、地絡事故の場合のアルゴリズムを示すフローチャート例を示す。同図において、ステップ２１１、ステップ２１２では、常時入力された電圧・電流を演算し事故検出を行っている。事故が検出されると、ステップ２１３では、送電線回路保護装置と協調を取った所定の時間Ｔ01が経過した後であれば、本順序遮断機能方式が起動されて、ステップ２１４では、１番初めに遮断するように設定された＃１Ｌ回線が遮断される。その後、ステップ２１５では、事故除去が行われたかを確認し、事故が継続している場合は、ステップ２１６で、Ｔ02時限後に２番目に設定された＃２Ｌ回線が遮断される。
【０００６】
このように、予め指定された遮断順序に従って回線を遮断していく。なお、時限Ｔ01は0.5sec、時限Ｔ02は1.0sec、さらに、Ｔ03は1.5secというオーダーである。
【０００７】
【非特許文献１】
後備保護継電方式専門委員会著「後備保護継電方式」電気協同研究３７巻１号、１９８１年６月、ｐ．２０−２１
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の順序遮断機能方式では、予め遮断順序を決めているため、事故回線以外の遮断が行われる可能性が大きく、そのため、事故除去時間も遅くなるという問題があった。
【０００９】
したがって、本発明は、高抵抗接地系統の母線に接続される回線の電流を検出し、事故が継続している時に事故と思われる回線を優先的に選択して遮断することにより、事故継続時間を短縮するとともに、停電範囲を狭くして系統の復旧を容易にする保護継電装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の保護継電装置は、高抵抗接地系統の母線に接続される各回線の電気量を入力し、該電気量を演算し、演算結果に基いて所定の回線を予め定められた順序に従って遮断する保護継電装置において、地絡事故継続を検出する地絡事故検出手段と、各回線の零相電流から有効分電流を検出する零相電流検出手段と、地絡事故検出手段の出力信号によって、零相電流検出手段で検出された有効分電流の最も大きい回線に遮断指令を出し、所定の時間後に地絡事故検出手段の出力信号が継続していれば、上記操作を繰返す遮断回線選択手段と、母線に接続される変圧器バンク回線方向の事故を判定する変圧器バンク回線事故判定手段と、地絡事故検出手段の出力と変圧器バンク回線方向事故判定手段の出力信号が同時に出力された時は、所定の時間後に優先的に変圧器バンク回線に遮断指令を出力する変圧器バンク回線遮断手段とを備えたことを特徴とする。
これにより、変圧器バンク回線に事故方向を識別する機能をもたせ、事故継続を検出した時に、変圧器バンク方向に事故がある場合には、最初に変圧器バンクの遮断器（ＣＢ）を遮断することになる。従来の保護装置では、送電線回線を遮断した後に変圧器バンク回線を遮断するというシーケンスであるために、変圧器バンク回線の事故の場合に事故遮断まで極めて時間を要していた点を改善することができる。
【００１３】
請求項２記載の保護継電装置は、高抵抗接地系統の母線に接続される各回線の電気量を入力し、該電気量を演算し、演算結果に基いて所定の回線を予め定めら
れた順序に従って遮断する保護継電装置において、地絡事故継続を検出する地絡事故検出手段と、各回線の零相電流から有効分電流を検出する零相電流演算手段と、母線に接続される変圧器バンク回線の零相有効分電流の合計電流を求める零相有効分電流合計演算手段と、零相有効分電流合計演算手段で得られた合計電流に１より小さい係数Ｋを掛け合せた値以上の零相有効分電流が流れる回線を優先的に選択する回線選択手段と、地絡事故検出手段の出力信号が出力されている期間に前記回線選択手段で検出された回線に遮断指令を出力し、前記地絡事故検出手段の出力信号が継続していれば、所定の時間間隔で上記操作を繰返す回線遮断手段とを備えたことを特徴とする。
これにより、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合に、複数の変圧器バンク回線の零相有効分電流の合計（Ｉ０ＢＴ）を演算し、各回線の零相有効分電流（ＩＯＲ）がこの値（Ｉ０ＢＴ）のＫ倍（但しＫは０＜Ｋ＜１）以上の回線を選択して遮断し、事故が継続している時に事故の可能性の高い回線を優先的に選択して遮断するので、事故継続時間を短縮することができる。
【００１４】
請求項３記載の保護継電装置は、高抵抗接地系統の母線に接続される各回線の電気量を入力し、該電気量を演算し、演算結果に基いて所定の回線を予め定められた順序に従って遮断する保護継電装置において、地絡事故継続を検出する地絡事故検出手段と、各回線の零相電流から有効分電流を検出する零相有効分電流演算手段と、母線に接続される変圧器バンク回線の中性点に設置された中性点抵抗器に流れる電流を検出し合計演算を行うＮＧＲ中性点合計電流演算手段と、ＮＧＲ中性点合計電流演算手段で得られた電流値に１より小さい係数Ｋを掛け合せた値以上の電流値の回線を優先的に選択する回線選択手段と、地絡事故検出手段の出力信号が出力されている期間に回線選択手段で検出された回線に遮断指令を出力し、地絡事故検出手段の出力信号が継続していれば、所定の時間間隔で上記操作を繰返す回線遮断手段とを備えたことを特徴とする。
これにより、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合、複数の変圧器の中性点に設置されている中性点抵抗器（ＮＧＲ）を流れる電流の合計値（ＩＮＲＴ）を求めて、各回線の零相有効分電流（ＩＯＲ）が、この値のＫ倍（但しＫは０＜Ｋ＜１）以上の回線を選択して遮断することにより、事故が継続している時に事故の可能性の高い回線を優先的に選択して遮断するので、事故継続時間を短縮することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態を実現するための保護システムの構成図であり、１１が本発明の保護継電装置である。また、図２は、この保護継電装置をディジタルリレーで実現したハードウェア構成図である。
【００１７】
図１では、送電線回線あるいは変圧器バンク回線１が、母線３または４に接続されている。母線３，４は、母線連絡線５で繋がれており、各回線および母線連絡線５には、それぞれに遮断器２および電流変成器６（以下ＣＴと称す）が設置されている。また、母線３，４には、電圧変成器（以下ＰＴと称す）７甲、７乙が設置されている。これらの各ＣＴと各ＰＴからの信号が保護継電装置１１に入力される。
【００１８】
保護継電装置１１には、地絡事故検出手段１２、零相電流検出手段１３、遮断回線選択手段１４が設置されており、回線単位の遮断出力が可能なように構成されている。
【００１９】
図２は、保護継電装置１１が、ディジタルリレーで構成されている図である。各ＣＴ，ＰＴの入力変換器１１１、アナログフィルター（ＡＦ）１１２、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）１１３、前置プロセッサ（ＦＥＰ）１１４、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１５、プログラムを収納するメモリー（ＲＯＭ）１１６、ＣＰＵで判断された結果を出力する入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１１７、および本装置から各回線遮断指令を出力する出力回路１１８によって構成されている。
【００２０】
図３は、図２の構成に示しているディタルリレーのソフトウェアのアルゴリズムのフローチャートである。
【００２１】
ステップ２１では、各回線のＣＴ二次電流から零相電流が、またＰＴ二次電圧あるいは三次電圧から母線電圧が入力され、常時演算されている。ステップ２２では、系統に事故が発生したか否かを監視し、事故発生は、母線電圧の低下、あるいは零相電圧の有無で検出する。ステップ２３では、事故が所定時間（Ｔ１）継続しているか否かを判断する。一般に電力系統の保護システムには、保護区間が限定されていて、高速に検出遮断する装置（以下主保護装置と称する）があるが、このＴ１は、この主保護装置による事故除去までの時間に尤度を持って確認するための時間である。所定時間（Ｔ１）以上事故が継続している場合には、主保護装置によって事故が除去されなかったものとみなし、本発明の保護継電装置１１の機能が起動して、後備保護的な処置をすることになる。
【００２２】
ステップ２４では、各回線の零相電流から、その有効分電流を求める。電力系統には、ケーブル系統もあるので、線路のキャパシタンスが大きい場合には、進み電流を補償するために変圧器の中性点にリアクトルを設置して進み電流を補償する形態が多く取られている。このため、各回線に流れる電流は、事故回線以外の回線が、そのようなキャパシタンスやリアクタンスの電流で大きくなり、事故回線と見誤ってしまう。これを防ぐためには、中性点接地抵抗器（ＮＧＲ）の電流と同相の電流を得ればよく、そのために、零相電流の有効分を求めることにした。零相電流の有効分は、事故時に母線電圧から得られる零相電圧または各相電圧の位相を基準として求めるもので、従来の保護リレーなどで採用されている手法と同じく容易に求めることができるものである。
【００２３】
ステップ２５では、この演算された零相有効分電流が最大の回線を選択して遮断する。ステップ２５で、零相有効分電流の最大回線が選択遮断された後、ステップ２６では、事故が除去されたかどうかを判断し、事故が除去されている場合には、本アルゴリズム機能が終了する。
【００２４】
事故が除去されていない場合は、ステップ２７で、所定時間（Ｔ２）後に、再度残った回線から、零相有効分電流の最大回線を選択して遮断する。このＴ２は、装置の遮断出力から事故除去までに要する時間に尤度をもって確認するための時間である。このステップを事故除去が行われるまで繰り返す。なお、フローチャートの各ステップ順序は一例であり、本発明の趣旨が変わらない限り変更してもよい。
【００２５】
本実施の形態によれば、高抵抗接地系統の母線に接続される回線の零相有効分電流を検出し、事故が継続している時に事故と思われる回線を優先的に選択して遮断することにより、事故継続時間を短縮することができる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。同図は、変圧器バンク回線に事故方向を識別する機能をもたせ、高抵抗接地系統の地絡事故時に、変圧器バンク回線方向に事故がある場合には、最初に変圧器バンク回線の遮断器（ＣＢ）を遮断する方法である。
【００２７】
本実施の形態では、中性点に中性点接地抵抗（ＮＧＲ）を設置している変圧器バンク側の地絡事故を検出した場合は、送電線回線の零相有効分電流の大きさに関わらず、変圧器バンクを遮断して、その後、なお事故継続している場合は、送電線回線の零相有効分電流の最大回線を選択して遮断するシーケンスを採っている。
【００２８】
図４において、ステップ３１からステップ３３までは、実施の形態１における図３と同じフローチャートである。ステップ３４では、変圧器バンク回線側に事故があるか否かを判定し、事故が変圧器バンク回線側であれば、ステップ３５で、変圧器の一次、二次遮断器（ＣＢ）を遮断し、ステップ３６で、なお事故継続であるか否かを判定する。
【００２９】
変圧器バンク回線方向の事故でなければ、ステップ３７で、各回線の零相有効分電流を演算し、ステップ３８で、その最大回線を選択し遮断する。その後、事故除去したかどうかをステップ３６で判定し、事故除去でなければ、所定時間（Ｔ２）後に、さらに各回線の零相有効分電流の最大回線を選択し遮断する。このように事故除去が確認できるまで繰り返す。
【００３０】
本実施の形態によれば、変圧器バンク回線方向の事故を識別する機能をもたせ、事故継続を検出した時に、変圧器バンク方向に事故がある場合には、優先的に変圧器バンク回線の遮断器（ＣＢ）を遮断するので、従来の保護装置では、送電線回線を遮断した後に変圧器バンク回線を遮断するというシーケンスであるために、事故遮断まで極めて時間を要していた点を改善することができる。
【００３１】
（第３の実施の形態）
図５は、第３の実施の形態に使用する複数段の零相有効分電流を検出するレベルの識別要素を示している。同図の複数段の検出レベルの識別要素は、以下のとおりに定める。
【００３２】
事故検出電流最小レベルとしては、ＳＮ比を考慮して、中性点抵抗器（ＮＧＲ）の最小電流の３０％以上を検出できればよい。また、事故検出電流最大レベルとしては、平行回線があると考えると、ＮＧＲの最大電流（１００％地絡時の電流）の１／２以上の電流が検出できればよい。したがって、回線の零相有効分電流検出レベルの識別要素は、ＮＧＲの最小電流のの０．３倍から、ＮＧＲの最大電流の１／２倍までを複数段で構成したものであればよい。
【００３３】
例えば、ＮＧＲ電流が１５０Ａ×３台で構成された系統の場合、検出レベルの識別要素の最小は１５０Ａの３０％で４５Ａであり、最大は４５０Ａの１／２の２２５Ａ以上の電流である。一方、平行２回線の場合には、２回線に分流するため、最大は２２５Ａ／２＝１１２．５Ａとなるので、この電流以上の電流が流れていれば、最大電流回線と判断することになる。
そこで、検出レベルの識別要素としては、４５Ａから２２５Ａの間を、ＮＧＲによる電流容量と平行２回線構成を考慮した検出感度として、２２５Ａ−１５０Ａ−１１２．５Ａ−７５Ａ−４５Ａ−２２．５Ａというように複数段の検出要素を設ける必要がある。
【００３４】
図６は、前述した複数段の零相有効分電流検出機能を持たせた第４の実施の形態におけるアルゴリズムを示すフローチャートである。同図において、ステップ４１から４４までは第１乃至第３の実施の形態と同様である。
【００３５】
ステップ４５では、複数段検出要素の最も感度の悪いレベルＬｎ（最大電流レベル）が動作している回線があるかどうかを判定し、あればその回線をステップ４８で遮断し、ステップ４９では、ステップ４８で遮断したことにより事故除去したかどうかを判定する。ステップ４５で、レベルＬｎを超えた回線が無い場合は、次のステップ４６で、レベルＬｎ−１で動作している回線を選択し、前述したと同様の判定処理を行う。これを繰り返して事故を除去する。
【００３６】
本実施の形態によれば、高抵抗接地系統の母線に接続される回線の零相有効分電流を検出し、回線の零相有効分電流検出要素を、ＮＧＲ電流の最小の０．３から、ＮＧＲ電流の最大の１／２までを複数段の検出要素で構成し、最悪レベル（最大電流）の事故回線を優先的に選択し、事故が継続している時に事故と思われる回線を優先的に選択して遮断することにより、事故継続時間を短縮することができる。
【００３７】
（第４の実施の形態）
図７は、第４の実施の形態におけるアルゴリズムのフローチャートを示したものである。同図は、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合に、複数の変圧器バンク回線の零相有効分電流の合計（Ｉ０ＢＴ）を演算し、各回線の零相有効分電流（ＩＯＲ）が合計（Ｉ０ＢＴ）を１より小さい計数Ｋを掛け合せた値以上の回線を選択して遮断し、事故除去を行うことを示している。ここで、例えばＫを１／２として、各回線の零相有効分電流の大きさＩＯＲが合計（Ｉ０ＢＴ）の１／２以上であれば、その回線は、事故回線であると判断できるものとする。
【００３８】
図７において、ステップ５１から５４は、第３の実施の形態を示す図３と同じフローチャートである。ステップ５５以降が、本実施の形態の特徴を示す。ステップ５５で、複数の変圧器バンク回線の零相有効分電流の合計（Ｉ０ＢＴ）を演算し、ステップ５６で、各回線の零相有効分電流ＩＯＲとの比較を行い、Ｉ０Ｒ＞Ｋ・Ｉ０ＢＴ（ただし、０＜Ｋ＜１）の回線を選択して遮断する。ステップ５７で、事故を除去したかどうかを判定し、事故が除去できていない場合は、再度前述のフローを繰り返す。
【００３９】
本実施の形態によれば、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合に、複数の変圧器バンク回線の零相有効分電流の合計（Ｉ０ＢＴ）を演算し、各回線の零相有効分電流（ＩＯＲ）がこの値（Ｉ０ＢＴ）のＫ倍（但し、Ｋは０＜Ｋ＜１）以上の回線を選択して遮断するので、事故が継続している時に事故と思われる回線を優先的に選択して遮断することにより、事故継続時間を短縮することができる。
【００４０】
（第５の実施の形態）
図８は、第５の実施の形態におけるアルゴリズムのフローチャートである。同図は、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合、複数の変圧器の中性点に設置されている中性点抵抗器（ＮＧＲ）を流れる電流の合計値（ＩＮＲＴ）を求めて、各回線の零相有効分電流（ＩＯＲ）が、この値（ＩＮＲＴ）のＫ倍（但しＫは０＜Ｋ＜１）以上の回線を選択して遮断することを示している。
【００４１】
本実施の形態は、第４の実施の形態と同じ考え方であり、詳細の説明は省略する。
本実施の形態によれば、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合、複数の変圧器の中性点に設置されている中性点抵抗器（ＮＧＲ）を流れる電流の合計値（ＩＮＲＴ）を求めて、各回線の零相有効分電流（ＩＯＲ）が、この値のＫ倍（但しＫは０＜Ｋ＜１）以上の回線を選択して遮断するので、事故が継続している時に事故と思われる回線を優先的に選択して遮断することにより、事故継続時間を短縮することができる。
【００４２】
（第６の実施の形態）
図９は、第６の実施の形態におけるアルゴリズムのフローチャートである。同図は、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合で、しかも、平行２回線系統で零相循環電流が流れている場合の処置を示している。
【００４３】
ステップ７１から７４は、第１の実施の形態における図３と同じである。ステップ７５で、平行２回線の合計零相有効分電流（Ｉ０ＲＴ）を演算し、ステップ７６で、各回線電流の零相有効分電流（Ｉ０Ｒ）と平行２回線の合計零相有効分電流（Ｉ０ＲＴ）のうち最大回線を選択し、ステップ７８で、その最大回線が１回線系統であれば、その回線を遮断する。
【００４４】
ステップ７９で、その最大回線が平行２回線系統であれば、その２回線のうち、Ｉ０Ｒの大きい方の回線を選択して遮断する。遮断した結果、ステップ８０で、事故が除去されたかどうかを判定する。その結果、事故が除去されていれば、本機能動作は終了し、事故が除去されていなければ、Ｔ２時間後に、ステップ７４に戻り、同様の処理を繰返す。
【００４５】
本実施の形態によれば、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合で、しかも、平行２回線系統で零相循環電流が流れている場合でも、事故回線を短時間で選択・遮断することにより、事故除去時間を短くすることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、事故継続時に事故電流の大きな回線から遮断することによって、事故除去時間を早くすることができ、また、中性点抵抗器（ＮＧＲ）などの中性点接地機器の電流耐量も少なくてすむという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のシステム構成図である。
【図２】第１の実施の形態のシステム構成図をディジタルリレーで構成しなおした図である。
【図３】第１の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】第３の実施の形態の複数段持った有効分電流検出要素を説明する図である。
【図６】第３の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】第４の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図８】第５の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図９】第５の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１０】従来の保護継電装置の構成図である。
【図１１】従来の保護継電装置のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１・・・送電線回線または変圧器バンク回線、２・・・遮断器、３，４・・・母線、５・・・母線連絡線、６・・・電流変成器、７甲，７乙・・・電圧変成器、１１・・・保護継電装置、１２・・・地絡事故検出手段、１３・・・零相電流検出手段、１４・・・遮断回路選択手段、１１１・・・ＣＴ，ＰＴの変換装置、１１２・・・アナログフィルター、１１３・・・アナログディジタル変換器、１１４・・・ＦＥＰ、１１５・・・ＣＰＵ、１１６・・・ＲＯＭ、１１７・・・Ｉ／Ｏ、１１８・・・各回線遮断命令、２０１・・・変圧器バンク、２０２・・・送電線、２０３，２０４，２０５・・・遮断器、２０６・・・送電線保護装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の事故継続を検出して、所定時間以内に事故除去を行うための保護継電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高抵抗接地系統の事故が長時間に亘って継続した場合、中性点抵抗器（以下、ＮＧＲと呼ぶ）の耐量を超えないように、１線地絡の事故継続状況を検出して、母線に接続されている回線を、予め決められた順序に従って順次遮断していくという方式（順序遮断機能）が取られている（例えば、非特許文献１参照。）。
ここでは、その一例として、以下に、具体的な事例について図を用いて説明する。
【０００３】
図１０は、従来の保護継電装置の構成図である。同図において、２０１は変圧器バンクであり、複数の変圧器バンク２０１が複母線甲・乙に接続されている。図には示していないが、変圧器バンク２０１の上位系が電源である。２０２は母線に接続されている送電線で、２０３，２０４，２０５は遮断器である。
【０００４】
２０６は保護継電装置であり、変圧器バンク２０１の電流および変圧器中性点に設置されているＮＧＲの電流と母線の電圧を入力として事故検出と事故継続時の遮断判定を行う機能を持っている。すなわち、地絡事故が発生した場合は、母線の零相電圧と変圧器中性点に設置されているＮＧＲの電流を検出し、送電線の保護装置と協調を取った所定時間後に、予め決められた遮断順序と時限に従って回線を１回線ずつ遮断していく。
【０００５】
図１１は、地絡事故の場合のアルゴリズムを示すフローチャート例を示す。同図において、ステップ２１１、ステップ２１２では、常時入力された電圧・電流を演算し事故検出を行っている。事故が検出されると、ステップ２１３では、送電線回路保護装置と協調を取った所定の時間Ｔ01が経過した後であれば、本順序遮断機能方式が起動されて、ステップ２１４では、１番初めに遮断するように設定された＃１Ｌ回線が遮断される。その後、ステップ２１５では、事故除去が行われたかを確認し、事故が継続している場合は、ステップ２１６で、Ｔ02時限後に２番目に設定された＃２Ｌ回線が遮断される。
【０００６】
このように、予め指定された遮断順序に従って回線を遮断していく。なお、時限Ｔ01は0.5sec、時限Ｔ02は1.0sec、さらに、Ｔ03は1.5secというオーダーである。
【０００７】
【非特許文献１】
後備保護継電方式専門委員会著「後備保護継電方式」電気協同研究３７巻１号、１９８１年６月、ｐ．２０−２１
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の順序遮断機能方式では、予め遮断順序を決めているため、事故回線以外の遮断が行われる可能性が大きく、そのため、事故除去時間も遅くなるという問題があった。
【０００９】
したがって、本発明は、高抵抗接地系統の母線に接続される回線の電流を検出し、事故が継続している時に事故と思われる回線を優先的に選択して遮断することにより、事故継続時間を短縮するとともに、停電範囲を狭くして系統の復旧を容易にする保護継電装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の保護継電装置は、高抵抗接地系統の母線に接続される各回線の電気量を入力し、該電気量を演算し、演算結果に基いて所定の回線を予め定められた順序に従って遮断する保護継電装置において、地絡事故継続を検出する地絡事故検出手段と、各回線の零相電流から有効分電流を検出する零相電流検出手段と、地絡事故検出手段の出力信号によって、零相電流検出手段で検出された有効分電流の最も大きい回線に遮断指令を出し、所定の時間後に地絡事故検出手段の出力信号が継続していれば、上記操作を繰返す遮断回線選択手段と、母線に接続される変圧器バンク回線方向の事故を判定する変圧器バンク回線事故判定手段と、地絡事故検出手段の出力と変圧器バンク回線方向事故判定手段の出力信号が同時に出力された時は、所定の時間後に優先的に変圧器バンク回線に遮断指令を出力する変圧器バンク回線遮断手段とを備えたことを特徴とする。
これにより、変圧器バンク回線に事故方向を識別する機能をもたせ、事故継続を検出した時に、変圧器バンク方向に事故がある場合には、最初に変圧器バンクの遮断器（ＣＢ）を遮断することになる。従来の保護装置では、送電線回線を遮断した後に変圧器バンク回線を遮断するというシーケンスであるために、変圧器バンク回線の事故の場合に事故遮断まで極めて時間を要していた点を改善することができる。
【００１３】
請求項２記載の保護継電装置は、高抵抗接地系統の母線に接続される各回線の電気量を入力し、該電気量を演算し、演算結果に基いて所定の回線を予め定めら
れた順序に従って遮断する保護継電装置において、地絡事故継続を検出する地絡事故検出手段と、各回線の零相電流から有効分電流を検出する零相電流演算手段と、母線に接続される変圧器バンク回線の零相有効分電流の合計電流を求める零相有効分電流合計演算手段と、零相有効分電流合計演算手段で得られた合計電流に１より小さい係数Ｋを掛け合せた値以上の零相有効分電流が流れる回線を優先的に選択する回線選択手段と、地絡事故検出手段の出力信号が出力されている期間に前記回線選択手段で検出された回線に遮断指令を出力し、前記地絡事故検出手段の出力信号が継続していれば、所定の時間間隔で上記操作を繰返す回線遮断手段とを備えたことを特徴とする。
これにより、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合に、複数の変圧器バンク回線の零相有効分電流の合計（Ｉ０ＢＴ）を演算し、各回線の零相有効分電流（ＩＯＲ）がこの値（Ｉ０ＢＴ）のＫ倍（但しＫは０＜Ｋ＜１）以上の回線を選択して遮断し、事故が継続している時に事故の可能性の高い回線を優先的に選択して遮断するので、事故継続時間を短縮することができる。
【００１４】
請求項３記載の保護継電装置は、高抵抗接地系統の母線に接続される各回線の電気量を入力し、該電気量を演算し、演算結果に基いて所定の回線を予め定められた順序に従って遮断する保護継電装置において、地絡事故継続を検出する地絡事故検出手段と、各回線の零相電流から有効分電流を検出する零相有効分電流演算手段と、母線に接続される変圧器バンク回線の中性点に設置された中性点抵抗器に流れる電流を検出し合計演算を行うＮＧＲ中性点合計電流演算手段と、ＮＧＲ中性点合計電流演算手段で得られた電流値に１より小さい係数Ｋを掛け合せた値以上の電流値の回線を優先的に選択する回線選択手段と、地絡事故検出手段の出力信号が出力されている期間に回線選択手段で検出された回線に遮断指令を出力し、地絡事故検出手段の出力信号が継続していれば、所定の時間間隔で上記操作を繰返す回線遮断手段とを備えたことを特徴とする。
これにより、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合、複数の変圧器の中性点に設置されている中性点抵抗器（ＮＧＲ）を流れる電流の合計値（ＩＮＲＴ）を求めて、各回線の零相有効分電流（ＩＯＲ）が、この値のＫ倍（但しＫは０＜Ｋ＜１）以上の回線を選択して遮断することにより、事故が継続している時に事故の可能性の高い回線を優先的に選択して遮断するので、事故継続時間を短縮することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態を実現するための保護システムの構成図であり、１１が本発明の保護継電装置である。また、図２は、この保護継電装置をディジタルリレーで実現したハードウェア構成図である。
【００１７】
図１では、送電線回線あるいは変圧器バンク回線１が、母線３または４に接続されている。母線３，４は、母線連絡線５で繋がれており、各回線および母線連絡線５には、それぞれに遮断器２および電流変成器６（以下ＣＴと称す）が設置されている。また、母線３，４には、電圧変成器（以下ＰＴと称す）７甲、７乙が設置されている。これらの各ＣＴと各ＰＴからの信号が保護継電装置１１に入力される。
【００１８】
保護継電装置１１には、地絡事故検出手段１２、零相電流検出手段１３、遮断回線選択手段１４が設置されており、回線単位の遮断出力が可能なように構成されている。
【００１９】
図２は、保護継電装置１１が、ディジタルリレーで構成されている図である。各ＣＴ，ＰＴの入力変換器１１１、アナログフィルター（ＡＦ）１１２、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）１１３、前置プロセッサ（ＦＥＰ）１１４、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１５、プログラムを収納するメモリー（ＲＯＭ）１１６、ＣＰＵで判断された結果を出力する入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１１７、および本装置から各回線遮断指令を出力する出力回路１１８によって構成されている。
【００２０】
図３は、図２の構成に示しているディタルリレーのソフトウェアのアルゴリズムのフローチャートである。
【００２１】
ステップ２１では、各回線のＣＴ二次電流から零相電流が、またＰＴ二次電圧あるいは三次電圧から母線電圧が入力され、常時演算されている。ステップ２２では、系統に事故が発生したか否かを監視し、事故発生は、母線電圧の低下、あるいは零相電圧の有無で検出する。ステップ２３では、事故が所定時間（Ｔ１）継続しているか否かを判断する。一般に電力系統の保護システムには、保護区間が限定されていて、高速に検出遮断する装置（以下主保護装置と称する）があるが、このＴ１は、この主保護装置による事故除去までの時間に尤度を持って確認するための時間である。所定時間（Ｔ１）以上事故が継続している場合には、主保護装置によって事故が除去されなかったものとみなし、本発明の保護継電装置１１の機能が起動して、後備保護的な処置をすることになる。
【００２２】
ステップ２４では、各回線の零相電流から、その有効分電流を求める。電力系統には、ケーブル系統もあるので、線路のキャパシタンスが大きい場合には、進み電流を補償するために変圧器の中性点にリアクトルを設置して進み電流を補償する形態が多く取られている。このため、各回線に流れる電流は、事故回線以外の回線が、そのようなキャパシタンスやリアクタンスの電流で大きくなり、事故回線と見誤ってしまう。これを防ぐためには、中性点接地抵抗器（ＮＧＲ）の電流と同相の電流を得ればよく、そのために、零相電流の有効分を求めることにした。零相電流の有効分は、事故時に母線電圧から得られる零相電圧または各相電圧の位相を基準として求めるもので、従来の保護リレーなどで採用されている手法と同じく容易に求めることができるものである。
【００２３】
ステップ２５では、この演算された零相有効分電流が最大の回線を選択して遮断する。ステップ２５で、零相有効分電流の最大回線が選択遮断された後、ステップ２６では、事故が除去されたかどうかを判断し、事故が除去されている場合には、本アルゴリズム機能が終了する。
【００２４】
事故が除去されていない場合は、ステップ２７で、所定時間（Ｔ２）後に、再度残った回線から、零相有効分電流の最大回線を選択して遮断する。このＴ２は、装置の遮断出力から事故除去までに要する時間に尤度をもって確認するための時間である。このステップを事故除去が行われるまで繰り返す。なお、フローチャートの各ステップ順序は一例であり、本発明の趣旨が変わらない限り変更してもよい。
【００２５】
本実施の形態によれば、高抵抗接地系統の母線に接続される回線の零相有効分電流を検出し、事故が継続している時に事故と思われる回線を優先的に選択して遮断することにより、事故継続時間を短縮することができる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。同図は、変圧器バンク回線に事故方向を識別する機能をもたせ、高抵抗接地系統の地絡事故時に、変圧器バンク回線方向に事故がある場合には、最初に変圧器バンク回線の遮断器（ＣＢ）を遮断する方法である。
【００２７】
本実施の形態では、中性点に中性点接地抵抗（ＮＧＲ）を設置している変圧器バンク側の地絡事故を検出した場合は、送電線回線の零相有効分電流の大きさに関わらず、変圧器バンクを遮断して、その後、なお事故継続している場合は、送電線回線の零相有効分電流の最大回線を選択して遮断するシーケンスを採っている。
【００２８】
図４において、ステップ３１からステップ３３までは、実施の形態１における図３と同じフローチャートである。ステップ３４では、変圧器バンク回線側に事故があるか否かを判定し、事故が変圧器バンク回線側であれば、ステップ３５で、変圧器の一次、二次遮断器（ＣＢ）を遮断し、ステップ３６で、なお事故継続であるか否かを判定する。
【００２９】
変圧器バンク回線方向の事故でなければ、ステップ３７で、各回線の零相有効分電流を演算し、ステップ３８で、その最大回線を選択し遮断する。その後、事故除去したかどうかをステップ３６で判定し、事故除去でなければ、所定時間（Ｔ２）後に、さらに各回線の零相有効分電流の最大回線を選択し遮断する。このように事故除去が確認できるまで繰り返す。
【００３０】
本実施の形態によれば、変圧器バンク回線方向の事故を識別する機能をもたせ、事故継続を検出した時に、変圧器バンク方向に事故がある場合には、優先的に変圧器バンク回線の遮断器（ＣＢ）を遮断するので、従来の保護装置では、送電線回線を遮断した後に変圧器バンク回線を遮断するというシーケンスであるために、事故遮断まで極めて時間を要していた点を改善することができる。
【００３１】
（第３の実施の形態）
図５は、第３の実施の形態に使用する複数段の零相有効分電流を検出するレベルの識別要素を示している。同図の複数段の検出レベルの識別要素は、以下のとおりに定める。
【００３２】
事故検出電流最小レベルとしては、ＳＮ比を考慮して、中性点抵抗器（ＮＧＲ）の最小電流の３０％以上を検出できればよい。また、事故検出電流最大レベルとしては、平行回線があると考えると、ＮＧＲの最大電流（１００％地絡時の電流）の１／２以上の電流が検出できればよい。したがって、回線の零相有効分電流検出レベルの識別要素は、ＮＧＲの最小電流のの０．３倍から、ＮＧＲの最大電流の１／２倍までを複数段で構成したものであればよい。
【００３３】
例えば、ＮＧＲ電流が１５０Ａ×３台で構成された系統の場合、検出レベルの識別要素の最小は１５０Ａの３０％で４５Ａであり、最大は４５０Ａの１／２の２２５Ａ以上の電流である。一方、平行２回線の場合には、２回線に分流するため、最大は２２５Ａ／２＝１１２．５Ａとなるので、この電流以上の電流が流れていれば、最大電流回線と判断することになる。
そこで、検出レベルの識別要素としては、４５Ａから２２５Ａの間を、ＮＧＲによる電流容量と平行２回線構成を考慮した検出感度として、２２５Ａ−１５０Ａ−１１２．５Ａ−７５Ａ−４５Ａ−２２．５Ａというように複数段の検出要素を設ける必要がある。
【００３４】
図６は、前述した複数段の零相有効分電流検出機能を持たせた第４の実施の形態におけるアルゴリズムを示すフローチャートである。同図において、ステップ４１から４４までは第１乃至第３の実施の形態と同様である。
【００３５】
ステップ４５では、複数段検出要素の最も感度の悪いレベルＬｎ（最大電流レベル）が動作している回線があるかどうかを判定し、あればその回線をステップ４８で遮断し、ステップ４９では、ステップ４８で遮断したことにより事故除去したかどうかを判定する。ステップ４５で、レベルＬｎを超えた回線が無い場合は、次のステップ４６で、レベルＬｎ−１で動作している回線を選択し、前述したと同様の判定処理を行う。これを繰り返して事故を除去する。
【００３６】
本実施の形態によれば、高抵抗接地系統の母線に接続される回線の零相有効分電流を検出し、回線の零相有効分電流検出要素を、ＮＧＲ電流の最小の０．３から、ＮＧＲ電流の最大の１／２までを複数段の検出要素で構成し、最悪レベル（最大電流）の事故回線を優先的に選択し、事故が継続している時に事故と思われる回線を優先的に選択して遮断することにより、事故継続時間を短縮することができる。
【００３７】
（第４の実施の形態）
図７は、第４の実施の形態におけるアルゴリズムのフローチャートを示したものである。同図は、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合に、複数の変圧器バンク回線の零相有効分電流の合計（Ｉ０ＢＴ）を演算し、各回線の零相有効分電流（ＩＯＲ）が合計（Ｉ０ＢＴ）を１より小さい計数Ｋを掛け合せた値以上の回線を選択して遮断し、事故除去を行うことを示している。ここで、例えばＫを１／２として、各回線の零相有効分電流の大きさＩＯＲが合計（Ｉ０ＢＴ）の１／２以上であれば、その回線は、事故回線であると判断できるものとする。
【００３８】
図７において、ステップ５１から５４は、第３の実施の形態を示す図３と同じフローチャートである。ステップ５５以降が、本実施の形態の特徴を示す。ステップ５５で、複数の変圧器バンク回線の零相有効分電流の合計（Ｉ０ＢＴ）を演算し、ステップ５６で、各回線の零相有効分電流ＩＯＲとの比較を行い、Ｉ０Ｒ＞Ｋ・Ｉ０ＢＴ（ただし、０＜Ｋ＜１）の回線を選択して遮断する。ステップ５７で、事故を除去したかどうかを判定し、事故が除去できていない場合は、再度前述のフローを繰り返す。
【００３９】
本実施の形態によれば、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合に、複数の変圧器バンク回線の零相有効分電流の合計（Ｉ０ＢＴ）を演算し、各回線の零相有効分電流（ＩＯＲ）がこの値（Ｉ０ＢＴ）のＫ倍（但し、Ｋは０＜Ｋ＜１）以上の回線を選択して遮断するので、事故が継続している時に事故と思われる回線を優先的に選択して遮断することにより、事故継続時間を短縮することができる。
【００４０】
（第５の実施の形態）
図８は、第５の実施の形態におけるアルゴリズムのフローチャートである。同図は、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合、複数の変圧器の中性点に設置されている中性点抵抗器（ＮＧＲ）を流れる電流の合計値（ＩＮＲＴ）を求めて、各回線の零相有効分電流（ＩＯＲ）が、この値（ＩＮＲＴ）のＫ倍（但しＫは０＜Ｋ＜１）以上の回線を選択して遮断することを示している。
【００４１】
本実施の形態は、第４の実施の形態と同じ考え方であり、詳細の説明は省略する。
本実施の形態によれば、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合、複数の変圧器の中性点に設置されている中性点抵抗器（ＮＧＲ）を流れる電流の合計値（ＩＮＲＴ）を求めて、各回線の零相有効分電流（ＩＯＲ）が、この値のＫ倍（但しＫは０＜Ｋ＜１）以上の回線を選択して遮断するので、事故が継続している時に事故と思われる回線を優先的に選択して遮断することにより、事故継続時間を短縮することができる。
【００４２】
（第６の実施の形態）
図９は、第６の実施の形態におけるアルゴリズムのフローチャートである。同図は、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合で、しかも、平行２回線系統で零相循環電流が流れている場合の処置を示している。
【００４３】
ステップ７１から７４は、第１の実施の形態における図３と同じである。ステップ７５で、平行２回線の合計零相有効分電流（Ｉ０ＲＴ）を演算し、ステップ７６で、各回線電流の零相有効分電流（Ｉ０Ｒ）と平行２回線の合計零相有効分電流（Ｉ０ＲＴ）のうち最大回線を選択し、ステップ７８で、その最大回線が１回線系統であれば、その回線を遮断する。
【００４４】
ステップ７９で、その最大回線が平行２回線系統であれば、その２回線のうち、Ｉ０Ｒの大きい方の回線を選択して遮断する。遮断した結果、ステップ８０で、事故が除去されたかどうかを判定する。その結果、事故が除去されていれば、本機能動作は終了し、事故が除去されていなければ、Ｔ２時間後に、ステップ７４に戻り、同様の処理を繰返す。
【００４５】
本実施の形態によれば、高抵抗接地系統の地絡事故時に事故が継続している場合で、しかも、平行２回線系統で零相循環電流が流れている場合でも、事故回線を短時間で選択・遮断することにより、事故除去時間を短くすることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、事故継続時に事故電流の大きな回線から遮断することによって、事故除去時間を早くすることができ、また、中性点抵抗器（ＮＧＲ）などの中性点接地機器の電流耐量も少なくてすむという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のシステム構成図である。
【図２】第１の実施の形態のシステム構成図をディジタルリレーで構成しなおした図である。
【図３】第１の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】第３の実施の形態の複数段持った有効分電流検出要素を説明する図である。
【図６】第３の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】第４の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図８】第５の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図９】第５の実施の形態のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１０】従来の保護継電装置の構成図である。
【図１１】従来の保護継電装置のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１・・・送電線回線または変圧器バンク回線、２・・・遮断器、３，４・・・母線、５・・・母線連絡線、６・・・電流変成器、７甲，７乙・・・電圧変成器、１１・・・保護継電装置、１２・・・地絡事故検出手段、１３・・・零相電流検出手段、１４・・・遮断回路選択手段、１１１・・・ＣＴ，ＰＴの変換装置、１１２・・・アナログフィルター、１１３・・・アナログディジタル変換器、１１４・・・ＦＥＰ、１１５・・・ＣＰＵ、１１６・・・ＲＯＭ、１１７・・・Ｉ／Ｏ、１１８・・・各回線遮断命令、２０１・・・変圧器バンク、２０２・・・送電線、２０３，２０４，２０５・・・遮断器、２０６・・・送電線保護装置
Claims (3)
- 高抵抗接地系統の母線に接続される各回線の電気量を入力し、該電気量を演算し、演算結果に基いて所定の回線を予め定められた順序に従って遮断する保護継電装置において、
地絡事故継続を検出する地絡事故検出手段と、
各回線の零相電流から有効分電流を検出する零相電流検出手段と、
前記地絡事故検出手段の出力信号によって、前記零相電流検出手段で検出された有効分電流の最も大きい回線に遮断指令を出し、所定の時間後に前記地絡事故検出手段の出力信号が継続していれば、上記操作を繰返す遮断回線選択手段と、
前記母線に接続される変圧器バンク回線方向の事故を判定する変圧器バンク回線事故判定手段と、
前記地絡事故検出手段の出力と前記変圧器バンク回線方向事故判定手段の出力信号が同時に出力された時は、所定の時間後に優先的に前記変圧器バンク回線に遮断指令を出力する変圧器バンク回線遮断手段と
を備えたことを特徴とする保護継電装置。 - 高抵抗接地系統の母線に接続される各回線の電気量を入力し、該電気量を演算し、演算結果に基いて所定の回線を予め定められた順序に従って遮断する保護継電装置において、
地絡事故継続を検出する地絡事故検出手段と、
各回線の零相電流から有効分電流を検出する零相電流演算手段と、
前記母線に接続される変圧器バンク回線の零相有効分電流の合計電流を求める零相有効分電流合計演算手段と、
前記零相有効分電流合計演算手段で得られた合計電流に１より小さい係数Ｋを掛け合せた値以上の零相有効分電流が流れる回線を優先的に選択する回線選択手段と、
前記地絡事故検出手段の出力信号が出力されている期間に前記回線選択手段で検出された回線に遮断指令を出力し、前記地絡事故検出手段の出力信号が継続していれば、所定の時間間隔で上記操作を繰返す回線遮断手段と
を備えたことを特徴とする保護継電装置。 - 高抵抗接地系統の母線に接続される各回線の電気量を入力し、該電気量を演算し、演算結果に基いて所定の回線を予め定められた順序に従って遮断する保護継電装置において、
地絡事故継続を検出する地絡事故検出手段と、
各回線の零相電流から有効分電流を検出する零相有効分電流演算手段と、
前記母線に接続される変圧器バンク回線の中性点に設置された中性点抵抗器に流れる電流を検出し合計演算を行うＮＧＲ中性点合計電流演算手段と、
前記ＮＧＲ中性点合計電流演算手段で得られた電流値に１より小さい係数Ｋを掛け合せた値以上の電流値の回線を優先的に選択する回線選択手段と、
前記地絡事故検出手段の出力信号が出力されている期間に前記回線選択手段で検出された回線に遮断指令を出力し、前記地絡事故検出手段の出力信号が継続していれば、所定の時間間隔で上記操作を繰返す回線遮断手段と
を備えたことを特徴とする保護継電装置。
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