JP4199065B2

JP4199065B2 - 保護継電装置

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Publication number: JP4199065B2
Application number: JP2003276013A
Authority: JP
Inventors: 政夫堀; 國康稲村; 八大伊藤; 哲郎松島; 聡中野
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Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2008-12-17
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Description

本発明は、電力系統の端子電流を検出して差動保護装置に入力する電流変成器（以下ＣＴと称す）の回路不良を系統事故と識別して検出する機能を有する保護継電装置に関する。

従来、電力系統の保護する継電装置として、変圧器、送電線あるいは母線などの保護対象を各端子の電流情報に基づいて差動保護を行う電流差動方式が多く採用されている。

この電流差動方式の保護継電装置において、保護対象機器に通過電流が流れているとき、ＣＴ二次回路の不良、特に断線や短絡が発生すると、保護装置の入力としてのＣＴ二次電流が無くなり、他の端子の電流のみが流れることにより差電流が生じ、あたかも保護対象の事故と誤って当該遮断器を誤遮断してしまう恐れがある。

ところで、電力系統の保護継電装置のＣＴ回路不良検出方法として、電流の平衡性を検出する方法（例えば、非特許文献１及び非特許文献２）や、事故前後の電流の変化分を検出して一線地絡事故時にＣＴ不良を検出する方法（例えば、特許文献１）が知られている。
特開平１１−３４６４３３号公報昭和６１年１月発行、電気共同研究第４１巻第４号「ディジタルリレー」の６５頁平成６年４月発行電気共同研究第５０巻第１号「第二世代ディジタルリレー」の１０６頁〜１０７頁

前者の保護継電装置では、系統事故とＣＴ回路不良とを識別するため、ＣＴ回路の不良検出時間に数秒以上要していることから、ＣＴ回路に不良が発生した場合は保護装置の不要動作は避けられない。

後者の保護継電装置では、ＣＴの残留回路あるいは三次回路の不良を検出するもので、ＣＴ各相回路の不良は対象になっていない。また、事故発生時にＣＴ不良を検出するもので、動作時間が遅くても問題が無い高抵抗接地系統の保護装置にしか適用できない。

本発明は、平常運用時にＣＴ回路不良が発生した場合、高速に不良検出を行って保護装置の動作出力を制御することにより、差動保護リレーの不要動作を防止することができる保護継電装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、電力系統の変圧器、送電線あるいは母線などの保護対象を各端子に設置された電流変成器（以下ＣＴと称する）の二次電流情報を入力して電流差動方式により保護する保護継電装置において、端子毎に三相電流の平衡を検出する第１の手段と、端子毎に三相電流の不平衡を検出する第２の手段と、系統の平常運用以外の事象を検出する第３の手段と、相ごとの各端子電流のベクトル和(Id)が所定値(Ikd)以上になったことを検出する第４の手段と、前記第１の手段により各端子のうち少なくとも1端子の三相電流の平衡が検出され、前記第２の手段により各端子のうち少なくとも1端子の三相電流の不平衡が検出され、且つ前記第３の手段により各端子とも系統の平常運用以外の事象が検出されず、前記第４の手段により各端子電流のベクトル和(Id)が所定値(Ikd)以上であることが検出されたことを条件にＣＴ二次回路の不良と判定する第５の手段とを備える。

第２の発明は、第１の発明の保護継電装置において、前記第１の手段は各端子の三相電流の最小値と最大値の比が所定値（ｋ）以上で、且つ三相電流の最大値が所定値（Ik）以上を検出し、前記第２の手段は各端子の三相電流の最小値と最大値の比が所定値（ｋ）未満で、且つ三相電流の最大値が所定値（Ik）以上を検出し、前記第３の手段は各端子の三相電流のうち最大相の電流値が所定値（Ikm）以上または系統の零相電流を検出するものである。

第３の発明は、第１の発明の保護継電装置において、前記第１の手段は各端子の三相電流の最小値と最大値の比が所定値（ｋ）以上で、且つ三相電流の最大値が所定値（Ik）以上を検出し、前記第２の手段は各端子の三相電流の最小値と最大値の比が所定値（k_L）以下で、且つ三相電流の最大値が所定値（Ik）以上を検出し、前記第３の手段は各端子の三相電流のうち最大相の電流値が所定値（Ikm）以上又は系統の零相電流を検出するものである。

第４の発明は、第１の発明の保護継電装置において、前記第５の手段の出力により、表示および保護装置の出力を制御する。

第５の発明は、第１の発明の保護継電装置において、前記第３の手段は各端子の三相電流のうち最大相の電流値が所定値（Ikm）以上又は変圧器の中性点電流（系統の零相電流）が所定値以上で、相ごとの各端子の電流ベクトル和の最大相の電流は高調波の含有率が所定値（λ）以上である。

第６の発明は、電力系統の変圧器、送電線あるいは母線などの保護対象を各端子に設置された電流変成器（以下ＣＴと称する）の二次電流情報を入力して電流差動方式により保護する保護継電装置において、端子毎に三相電流の平衡を検出する第１の手段と、端子毎に三相電流の不平衡を検出する第２の手段と、系統の平常運用以外の事象を検出する第３の手段と、相ごとの各端子電流のベクトル和(Id)が所定値（Ikd）以上を検出する第４の手段と、前記第３の手段が系統の平常運用以外の事象を検出せず、前記第２の手段が三相電流の不平衡を検出した端子の電流ベクトルから擬似電流（Iｇ）を求める第６の手段と、前記第４の手段で得られた差電流(Idm)の相と前記第６の手段で得られた同一相の擬似電流の差、または比が所定値以下を検出する第７の手段と、前記第1の手段により各端子のうち少なくとも１端子の三相電流の平衡が検出され、前記第２の手段により各端子のうち少なくとも１端子の三相電流の不平衡が検出され、且つ前記第３の手段により各端子とも系統の平常運用以外の事象が検出されず、前記第４の手段により各端子電流のベクトル和(Id)が所定値(Ikd)以上になったことが検出され、しかも前記第７の手段により差電流(Idm)と擬似電流の差、または比が所定値以下であることが検出されたことを条件にＣＴ二次回路の不良と判定する第８の手段とを備える。

第７の発明は、電力系統の変圧器、送電線あるいは母線などの保護対象を各端子に設置された電流変成器（以下ＣＴと称する）の二次電流情報を入力して電流差動方式により保護する保護継電装置において、相毎の各端子電流のスカラー和（Σ｜Ｉ｜）の三相不平衡を検出する抑制電流不平衡検出手段と、系統の平常運用以外の事象を検出する系統異常現象検出手段と、相毎の各端子電流のベクトル和（Iｄ）が所定値以上を検出する差電流検出手段と、前記抑制電流不平衡検出手段により相毎の各端子電流のスカラー和の三相不平衡を検出し、前記系統異常現象検出手段が系統異常を検出せず、且つ差電流検出手段により相毎の各端子電流のベクトル和が所定値以上であることを検出したことを条件にＣＴ二次回路の不良と判定する判定手段とを備える。

本発明は、平常運用時にＣＴ回路不良が発生した場合、高速に不良検出を行って保護装置の動作出力を制御することで、差動保護リレーの不要動作を防止できる保護継電装置が提供できる。

図１及び図２は、本発明による保護継電装置の第１の実施形態をそれぞれ説明するための図で、図１は３巻線変圧器の保護装置に適用する場合の系統図、図２は変圧器保護装置とその入力電流とを示すブロック図である。

図１において、１は３巻線変圧器で、高圧側巻線１ｐは図示しないしゃ断器を介して電源側に接続され、中圧側巻線１ｓ及び低圧側巻線１ｔは図示しないしゃ断器を介して送電線に接続されている。

このような変圧器設置系統において、高圧側巻線１ｐに接続される送電線に高圧側電流を検出するＣＴ１１、中圧側巻線１ｓ及び低圧側巻線１ｔに繋がる送電線に中圧側電流を検出するＣＴ１２及び低圧側電流を検出するＣＴ１３がそれぞれ設けられるとともに、高圧側巻線１ｐ及び中圧側巻線１ｓの中性点接地回路に高圧側中性点電流を検出するＣＴ１４、中圧側中性点電流を検出するＣＴ１５がそれぞれ設けられる。

図２において、２１は変圧器保護装置で、この変圧器保護装置２１には、高圧側ＣＴ１１の二次電流Ｉｐ、中圧側ＣＴ１２の二次電流Ｉｓ及び低圧側ＣＴ１３の二次電流Ｉｔがそれぞれ入力されるとともに、高圧側中性点ＣＴ１４及び中圧側中性点ＣＴ１５の二次電流Ｉｐｎ，Ｉｓｎがそれぞれ入力され、これら各二次電流は図３に示す処理回路により処理される。

なお、変圧器保護装置２１は、一般に図２に示す電流入力以外に低圧側の電圧や、中
圧側の電圧などの電気量が入力されるが、ここではその記載を省略してある。

図３において、１１１，１１２，１１３は、各々高圧側電流、中圧側電流、低圧側電流の電流三相平衡を検出する回路、１２１，１２２，１２３は、各々高圧側電流、中圧側電流、低圧側電流の電流三相不平衡を検出する回路、１０１，１０２はそれら各３組の出力の論理和を取るオア回路であり、１０３はこれらオア回路１０１，１０２の出力の論理積を取るアンド回路である。

１３１は系統の平常運用では生じない現象を検出する系統異常現象検出回路、１０４ははこの系統異常現象検出回路１３１の出力を反転するノット回路で、このノット回路１０４より出力があるときは平常運用と判断する。

１４１は各端子電流のベクトル和から得られる差電流検出回路である。

１０５はアンド回路１０３、ノット回路１０４及び差電流検出回路１４１の出力の論理積を取るアンド回路で、このアンド回路１０５の出力が論理値「１」になるとＣＴ不良（ＣＴＦ）と判定する。

ここで、上記電流三相平衡検出回路１１１〜１１３、電流三相不平衡検出回路１２１〜１２３及び系統異常現象検出回路１３１の具体例について説明する。

図４は電流三相平衡検出回路１１１〜１１３のブロック図である。

図４において、１１４は端子のＣＴ二次各相電流の最小相（［Ia、Ib、Ic］min）と最大相（［Ia、Ib、Ic］max）の電流の比が一定値（k）以上か否かを判定する第１の判定回路、１１５は各相電流の最大相（［Ia、Ib、Ic］max）が所定値（Ik）以上か否かを判定する第２の判定回路、１０６はアンド回路で、第１の判定回路１１４と、第２の判定回路１１５の出力がともに論理値「１」のとき三相平衡を検出する。第１の判定回路１１４は電流の最小相と最大相の比で示しているが、最大と最小の差で検出しても良い。なお、k、は平常時の三相電流の不平衡を考慮した値で、例えば０．８程度、Ｉkは保護リレーの検出感度以上で、保護装置の誤差を考慮して決められる値で、０．１pu（１puは変圧器定格電流）程度の値である。

図５は電流三相不平衡検出回路１２１〜１２３のブロック図である。

図５において、１１４，１１５は図４と同じ第１及び第２の判定回路、１０７はノット回路、１０８はアンド回路で、第１の判定回路１１４が成立せず出力が論理値「０」、第２の判定回路１１５が成立して出力が論理値「１」のときに三相不平衡を検出する。

上記電流三相不平衡検出回路１２１〜１２３の別の例として、図６に示すような構成としてもよい。

図６において、１１５は図４の第２の判定回路、１１６は断線を生じた相の電流がほぼ零となることから、電流最小相と最大相との比が所定値(k_L)以下であるか否かを判定するようにした第３の判定回路、１１７はアンド回路で、第２の判定回路１１５及び第３の判定回路１１６の出力がともに論理値「１」のときに三相不平衡を検出する。

図７は系統異常現象検出回路１３１のブロック図である。

図７において、１３１１，１３１２，１３１３は図１に示す各端子の各相電流が所定値(Ikm)以上か否かを判定する第１乃至第３の判定回路、１３１４，１３１５は変圧器中性点電流が所定値(Ikn)以上か否かを判定する第４及び第５の判定回路、１３１６，１３１７，１３１８はオア回路である。

第１の判定回路１３１１〜第５の判定回路１３１５のいずれかが成立すると系統異常現象を検出する。

なお、Ikmは平常時には生じない電流値を考慮して決められ、2pu（1puは変圧器定格電流）程度の値である。変圧器中性点電流は、平常時には生じない電流であり、地絡事故時に発生する電流である。Iknは0.1pu（1puは変圧器定格電流）程度の値である。

本例は変圧器保護を考えた場合の系統異常現象検出回路であり、送電線保護や母線保護を考えた場合は、端子電圧や母線電圧を使用した事故検出リレーを使用するなど、系統の平常運用で生じない現象を検出する方法であれば良い。

上記系統異常現象検出回路１３１の別の例として、図８に示すような構成としてもよい。

本例においては、図８に示すように差電流(Idm)に含まれる高調波電流を検出する第６の判定回路１３１６を設け、その判定出力をオア回路１３１８に入力するようにしたものであり、それ以外は図７と同様なのでその説明は省略する。

ここで、第６の判定回路１３１６は差電流（Idm）に含まれる基本波(fo)の２倍の周波数(2fo)の電流（I2f0）と基本波電流（If0）との比が所定値（λ）以上であれば系統異常現象と判定するものである。

この第６の判定回路１３１６を設けた目的は、ＣＴ飽和を生じた時の差電流は2fo電流が大きくなる特徴があり、差電流に含まれる２倍調波(2fo)電流が基本波電流のある値以上含まれた場合、これをＣＴ飽和として検出してしまい、ＣＴ不良と誤検出することを防止することにある。

例えば、外部三相短絡事故時にある端子でＣＴ飽和が発生し、他の端子ではＣＴ飽和が発生しなかった場合、飽和の生じた端子は図３に示す電流三相不平衡検出回路１２１〜１２３のいずれかで三相不平衡を検出し、飽和の生じていない端子は電流三相平衡検出回路１１１〜１１３のいずれかで三相平衡を検出し、また、ＣＴ飽和により差電流検出回路１４１が動作するとＣＴ不良と検出する可能性がある。このため差電流に含まれる２倍調波電流を検出して、ＣＴ飽和を伴った事故と検出してＣＴ不良の検出をロックするようにしたものである。

次に上記のように構成された変圧器保護装置２１の動作を説明する。

平常運用時は負荷電流が流れており、負荷電流は三相平衡した電流である。従って、電流三相平衡検出回路１１１，１１２，１１３はそれぞれ三相平衡を検出し、その出力は論理値「１」となる。しかし、このとき電流三相不平衡検出回路１２１，１２２，１２３はそれぞれ三相不平衡を検出していないので、その出力は論理値「０」である。

従って、アンド回路１０５はその論理積条件が成立しないので、ＣＴ不良の判定は行われない。

次に高圧側ＣＴ１１に断線が発生した場合について説明する。

負荷電流があるとき高圧側ＣＴ１１に断線が発生すると、その高圧側端子のＣＴ二次電流は三相電流の平衡性が崩れるが、その他の中圧側端子のＣＴ二次電流、低圧側のＣＴ二次電流は三相電流の平衡性が保たれている。また、このとき高圧側の不平衡検出回路１２１の出力が論理値「１」となる。従って、高圧側の不平衡検出回路１２１の出力、中圧側、低圧側の電流三相平衡検出回路１１２、１１３の出力が論理値「１」となるので、アンド回路１０３の論理積条件が成立する。

この高圧側ＣＴ１１の断線は、平常時のＣＴ断線であり、系統異常検出回路１３１は動作しないため、ノット回路１０４の出力は論理値「１」である。

さらに、高圧側端子のＣＴ二次電流は高圧側ＣＴ１１の断線により流れないため、各端子の電流のベクトル和電流である差電流（Ｉｄ）は負荷電流分だけ生じ、差電流検出回路（Ｉｄ）１４１の出力が論理値「１」となる。

従って、アンド回路１０５は、アンド回路１０３の出力、ノット回路１０４の出力及び差電流検出回路（Ｉｄ）１４１の出力が全て論理値「１」となるので、論理積条件が成立し、ＣＴ故障を検出する。

次に変圧器外部事故での応動を説明する。

外部事故では通常変圧器定格電流以上の電流が端子を通過する。この場合、差電流検出（Id）回路１４１は動作せず、系統異常現象検出回路１３１が動作する。

従って、ＣＴ故障を検出することは無い。また、仮に変圧器外部事故でＣＴの誤差電流が大きい場合（例えばＣＴ飽和を生じたような場合）は、差電流検出回路１４１は動作するが、系統異常現象検出回路１３１が動作し、その出力がノット回路１０４により反転されるので、アンド回路１０５の論理積条件は満たされず、ＣＴ故障の検出信号はブロックされる。

次に変圧器投入時に励磁突入電流が流れるが、この場合の応動について説明する。

電源側のしゃ断器を投入すると高圧側には励磁突入電流が流れ、電流三相不平衡検出回路１２１が動作する。しかし、中圧側、低圧側はしゃ断器が開かれており、電流が流れない。このため、電流三相平衡検出回路１１２，１１３では平衡検出が行われないので、アンド回路１０３の論理積条件は満たされず、ＣＴ故障の検出はブロックされる。

以上のように本実施形態によれば、ＣＴ不良が発生した時は誤り無く速やかにそのＣＴ不良を検出することができる。

次に上述した変圧器保護装置において、ＣＴ不良検出信号により保護リレー出力を制御する例について図９により説明する。

図９において、１５１はＣＴ不良検出回路で、図１乃至図３に示した回路構成にて検出されるものである。１６１は保護装置の出力で変圧器保護の場合は差動リレーの出力回路である。１５１１はノット回路で、ＣＴ故障を検出した場合は差動リレーの出力をロックするためのものである。１６１１はＣＴ故障を検出していないとき差動リレーの動作出力が入力されると論理積条件が満たされてトリップ指令を出力するアンド回路である。

従って、このような構成とすれば、ＣＴ不良検出回路１５１の出力で表示・警報を行い、その出力が成立していないときに差動リレーの出力を生かすことができる。

上記構成の保護リレー出力を制御する回路において、例えばノット回路１５１１の出力側に図１０に示すようにスイッチＳＷを設け、差動リレーの出力にＣＴ故障条件を使用又は不使用を選択できるようにしても良い。

図１１は、本発明を送電線保護継電装置に適用した場合の第２の実施形態における処理回路図で、図３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。なお、図１１において、電流三相平衡検出回路１１１〜１１３及び電流三相不平衡検出回路１２１〜１２３は、３端子系統の場合で示している。

送電線の差動保護は各端子へ電流データの伝送を必要とするが、既に差動保護としてＰＣＭ方式の電流差動保護継電装置が実用化されており、本発明を適用実施することに問題は無い。

送電線保護は変圧器と違って、ＣＴ定格電流が大きく負荷電流もそれに応じて大きくなり、系統異常現象検出回路１３１の電流感度は高感度に設定できない。また、ＣＴ二次残留回路を使用した零相電流検出はＣＴ不良時でも零相電流が生じるため、系統事故との識別ができない。さらに、変圧器のように図７の第４及び第５の判定回路１３１４，１３１５に示すような中性点電流を使用することもできない。

このため、事故とＣＴ不良の識別のため、三相平衡と三相不平衡が成立した場合、不平衡端子電流から作成した擬似電流(Ig)を用いてＣＴ断線を検出する方法が有効となる。

図１１においては、差電流(Id)と電流不平衡端子での電流から作成された擬似電流（Ig）との比較を行い、この差または比が所定値（Ikd）以下であることを検出する差電流比較回路１７１を設け、その出力をアンド回路１０５に入力する。

図１２は図１１の差電流比較回路１７１において、擬似電流（Ig）作成条件回路を示したもので、１１６，１１５は図６の第２、第３の判定回路と同じである。１１８は擬似電流作成回路であり、電流が不平衡のとき、例えばａ相電流のみが零の場合、ａ相電流を除いた他の２相の電流から擬似電流を作成するものである。

図１３及び図１４は、この擬似電流作成のメカニズムと差電流Idaとの比較を説明するための図である。図１３は送電系統図で、３端子でも２端子でも同じであるが、説明を煩雑にしないため２端子で示し、内部事故を想定し、各端子とも電流は保護区間内に流入する方向に流れている。

図１４（ａ）はＢ端子でａ相のＣＴ断線が発生した例で、Ａ端子、Ｂ端子のそれぞれの電流ベクトルを示している。図１４（ｂ）はＢ端子でｂｃ相のＣＴ断線が生じた例でＡ端子、Ｂ端子のそれぞれの電流ベクトルを示している。

電流ベクトルは小文字のａ、ｂ、ｃが相を示し、大文字のＡ、Ｂが端子を示している。また、差電流は各端子電流のベクトル和で得られ、Ｉｄとして表示している。図１４（ａ）において、Ｂ端子のＣＴ二次回路ａ相断線時の各相の差電流は
Ida＝Ia_A＋Ia_B＝Ia_A
Idb＝Ib_A＋Ib_B＝０
Idc＝Ic_A＋Ic_B＝０
となる。また、Ｂ端子では三相不平衡が成立する。Ｂ端子電流のIb_B、Ic_Bの2相から、擬似電流Igaを
‘Iga’＝−（Ib_B＋Ic_B）
として作成し、このIgaと差電流が発生しているａ相の差電流Idaとの比較を差電流比較回路１７１で行う。

Ida＋‘Iga’＜ko・Ida
ＣＴ断線であれば、IgaとIdaは逆位相でほとんど等しく、系統事故であれば、IgaとIdaは異なっている。

図１４（ｂ）はＢ端子のＣＴ二次回路が2相断線した場合を示している。この場合、差電流Idは２相に生じる。また、Ｂ端子電流は不平衡が成立し、１相の電流は大きいが、残り２相はほとんど電流は流れない。

Ida＝Ia_A＋Ia_B＝０
Idb＝Ib_A＋Ib_B＝Ib_A
Idc＝Ic_A＋Ic_B＝Ic_A
このため、Ｂ端子電流のａ相電流を１２０度進みと１２０度遅れの擬似電流を作成し、
‘Igb’＝‘Ia_B’∠240°
‘Igc’＝‘Ia_B’∠120°
それぞれ、ｂ相、ｃ相の差電流との比較を差電流比較回路１７１で行う。

Idb＋‘Igb’＜ko・Idb
Idc＋‘Igc’＜ko・Idc
ＣＴ断線であれば差電流Idと擬似電流Igは逆位相で大きさが等しいため、差電流比較回路１７１は成立し、ＣＴ不良を検出する。

このような構成とすれば、ＣＴ不良と事故の識別ができ、ＣＴ不良を確実に検出することができる。

以上は本発明を変圧器や送電線を保護する保護継電装置に適用した場合の説明である。

本発明はこれらに限定されるものではなく、電力系統の母線を差動原理で保護する母線保護継電装置にも適用できる。

図１５及び図１６は、本発明を母線保護装置に適用する場合を説明するための図で、図１５は母線の系統構成図、図１６は母線保護装置の処理回路を示す構成図である。

図１５において、母線１０１に図示しないしゃ断器を介して送電線Ｌ１〜Ｌｎがそれぞれ接続され、各送電線にＣＴをそれぞれ設けて、各端子１〜Ｎに流れる電流をＣＴ二次電流I１〜INとして取出す。

図１６において、１１１〜１１Ｎは端子１〜端子Ｎまでの各端子の電流平衡を検出する電流三相平衡検出回路、１２１〜１２Ｎは電流不平衡を検出する電流三相不平衡検出回路であり、何れも図３にて説明したものである。

また、その他の系統異常現象検出回路１３１、差電流検出回路１４１も図３にて説明したものと同様の機能を有している。

このような構成とすれば、ＣＴ不良と母線事故との識別ができ、ＣＴ不良を確実に検出することができる。

また、前述した図１１に示す送電線保護装置において、端子数をＮまで拡張することで、母線保護装置として同様の効果が得られる。

すなわち、変圧器保護装置及び送電線保護装置において、端子数を３として説明したが、母線保護として端子数をＮまで拡大することにより、前述同様の効果が得られることは明らかである。

図１７は本発明を母線保護装置に適用した第３の実施形態を示す処理回路の構成図である。

図１７において、ノット回路１０４、アンド回路１０５、系統異常現象検出回路１３１、差電流検出回路１４１は、図３に示すそれと同様なので、その説明は省略する。

母線保護は各端子電流のベクトル和を差電流（Id）とし、各端子電流のスカラー和を抑制量（ΣＩ）として、差電流と抑制量の大小関係から母線の内部事故を検出することが一般に採用されている。

そこで、図１７においては、母線保護の保護演算で使用する各相の抑制量ΣIにより三相の不平衡を検出する抑制電流不平衡検出回路１１１１を設け、その出力を判定条件とするものである。

ａ相の抑制量ΣIaは各端子電流のａ相の絶対値の総和で得られ、他相も同様に、各々以下の式で求めることができる。

ΣIa＝｜Ia1｜＋｜Ia2｜＋……＋｜IaN｜
ΣIb＝｜Ib1｜＋｜Ib2｜＋……＋｜IbN｜
ΣIc＝｜Ic1｜＋｜Ic2｜＋……＋｜IcN｜
抑制量の不平衡検出は、各相の抑制量の最小値（〔ΣIa、 ΣIb、 ΣIc 〕min）と各相の抑制量の最大値（〔ΣIa、 ΣIb、 ΣIc 〕max）の比が所定値（ky）以下であることを下式より検出し、かつ最大値（〔ΣIa、 ΣIb、 ΣIc 〕max）が所定値以上であることを条件に検出できる。

〔ΣIa、 ΣIb、 ΣIc 〕min／〔ΣIa、 ΣIb、 ΣIc 〕max≦ｋｙ
これは図６において各相電流に代わり、各相の抑制量を適用したもので、構成も同様となる。また図５の構成としても不平衡を検出できる。

以上説明したように、変圧器保護装置及び送電線保護装置では、各端子ごとに各相電流の最大値と最小値の大小関係より平衡、不平衡を検出することとしたが、母線保護では端子数が多いことから、各端子電流を用いた各相の抑制量に置き換えることで前述同様の効果を得ることができる。

本発明を３巻線変圧器の保護装置を適用する系統図。本発明による保護継電装置の第１の実施形態を適用した変圧器保護装置とその入力電流とを示すブロック図。同実施形態における処理回路を示す構成図。図３の電流三相平衡検出回路の具体例を示すブロック図。図３の電流三相不平衡検出回路の具体例を示すブロック図。図３の電流三相不平衡検出回路の他の具体例を示すブロック図。図３の系統異常現象検出回路の具体例を示すブロック図。図３の系統異常現象検出回路の別の具体例を示すブロック図。同実施形態において、ＣＴ不良検出信号により保護リレー出力を制御する一例を示すブロック図。同実施形態において、ＣＴ不良検出信号により保護リレー出力を制御する他の例を示すブロック図。本発明を送電線保護継電装置に適用した場合の第２の実施形態における処理回路を示す構成図。図１１の差電流比較回路において、擬似電流（Ig）作成条件回路を示すブロック図。同実施形態の作用を説明するための２端子の送電系統図。同実施形態の作用を説明するための端子電流のベクトル図。本発明を母線保護装置に適用する場合を説明するための系統構成図。同じく母線保護装置の処理回路を示す構成図。本発明を母線保護装置に適用した第３の実施形態を示す処理回路の構成図。

符号の説明

１…３巻線変圧器、１１〜１５…ＣＴ、２１…変圧器保護装置、１０１，１０２…オア回路、１０３，１０５…アンド回路、１０４…ノット回路、１１１〜１１３…電流三相平衡検出回路、１２１〜１２３…電流三相不平衡検出回路、１３１…系統異常現象検出回路、１４１…差電流検出回路、１５１…ＣＴ不良検出回路、１６１…作動リレー出力回路、１７１…差電流比較回路、１１１１…抑制電流不平衡検出回路。

Claims

電力系統の変圧器、送電線あるいは母線などの保護対象を各端子に設置された電流変成器（以下ＣＴと称する）の二次電流情報を入力して電流差動方式により保護する保護継電装置において、端子毎に三相電流の平衡を検出する第１の手段と、端子毎に三相電流の不平衡を検出する第２の手段と、系統の平常運用以外の事象を検出する第３の手段と、相ごとの各端子電流のベクトル和(Id)が所定値(Ikd)以上になったことを検出する第４の手段と、前記第１の手段により各端子のうち少なくとも1端子の三相電流の平衡が検出され、前記第２の手段により各端子のうち少なくとも1端子の三相電流の不平衡が検出され、且つ前記第３の手段により各端子とも系統の平常運用以外の事象が検出されず、前記第４の手段により各端子電流のベクトル和(Id)が所定値(Ikd)以上であることが検出されたことを条件にＣＴ二次回路の不良と判定する第５の手段とを備えたことを特徴とする保護継電装置。
請求項１記載の保護継電装置において、前記第１の手段は各端子の三相電流の最小値と最大値の比が所定値（ｋ）以上で、且つ三相電流の最大値が所定値（Ik）以上を検出し、前記第２の手段は各端子の三相電流の最小値と最大値の比が所定値（ｋ）未満で、且つ三相電流の最大値が所定値（Ik）以上を検出し、前記第３の手段は各端子の三相電流のうち最大相の電流値が所定値（Ikm）以上または系統の零相電流を検出するものであることを特徴とする保護継電装置。
請求項１記載の保護継電装置において、前記第１の手段は各端子の三相電流の最小値と最大値の比が所定値（ｋ）以上で、且つ三相電流の最大値が所定値（Ik）以上を検出し、前記第２の手段は各端子の三相電流の最小値と最大値の比が所定値（k_L）以下で、且つ三相電流の最大値が所定値（Ik）以上を検出し、前記第３の手段は各端子の三相電流のうち最大相の電流値が所定値（Ikm）以上又は系統の零相電流を検出するものであることを特徴とする保護継電装置。
請求項１記載の保護継電装置において、前記第５の手段の出力により、表示および保護装置の出力を制御することを特徴とする保護継電装置。
請求項１記載の保護継電装置において、前記第３の手段は各端子の三相電流のうち最大相の電流値が所定値（Ikm）以上又は変圧器の中性点電流（系統の零相電流）が所定値以上で、相ごとの各端子の電流ベクトル和の最大相の電流は高調波の含有率が所定値（λ）以上であることを特徴とする保護継電装置。
電力系統の変圧器、送電線あるいは母線などの保護対象を各端子に設置された電流変成器（以下ＣＴと称する）の二次電流情報を入力して電流差動方式により保護する保護継電装置において、端子毎に三相電流の平衡を検出する第１の手段と、端子毎に三相電流の不平衡を検出する第２の手段と、系統の平常運用以外の事象を検出する第３の手段と、相ごとの各端子電流のベクトル和(Id)が所定値（Ikd）以上を検出する第４の手段と、前記第３の手段が系統の平常運用以外の事象を検出せず、前記第２の手段が三相電流の不平衡を検出した端子の電流ベクトルから擬似電流（Iｇ）を求める第６の手段と、前記第４の手段で得られた差電流(Idm)の相と前記第６の手段で得られた同一相の擬似電流の差、または比が所定値以下を検出する第７の手段と、前記第1の手段により各端子のうち少なくとも１端子の三相電流の平衡が検出され、前記第２の手段により各端子のうち少なくとも１端子の三相電流の不平衡が検出され、且つ前記第３の手段により各端子とも系統の平常運用以外の事象が検出されず、前記第４の手段により各端子電流のベクトル和(Id)が所定値(Ikd)以上になったことが検出され、しかも前記第７の手段により差電流(Idm)と擬似電流の差、または比が所定値以下であることが検出されたことを条件にＣＴ二次回路の不良と判定する第８の手段とを備えたことを特徴とする保護継電装置。
電力系統の変圧器、送電線あるいは母線などの保護対象を各端子に設置された電流変成器（以下ＣＴと称する）の二次電流情報を入力して電流差動方式により保護する保護継電装置において、相毎の各端子電流のスカラー和（Σ｜Ｉ｜）の三相不平衡を検出する抑制電流不平衡検出手段と、系統の平常運用以外の事象を検出する系統異常現象検出手段と、相毎の各端子電流のベクトル和（Iｄ）が所定値以上を検出する差電流検出手段と、前記抑制電流不平衡検出手段により相毎の各端子電流のスカラー和の三相不平衡を検出し、前記系統異常現象検出手段が系統異常を検出せず、且つ差電流検出手段により相毎の各端子電流のベクトル和が所定値以上であることを検出したことを条件にＣＴ二次回路の不良と判定する判定手段とを備えたことを特徴とした保護継電装置。