JP5046867B2 - 保護継電システム - Google Patents

Description

この発明は、電力系統に配置される機器や送配電線を保護する保護継電装置の複数を１筐体内に交換可能に収容した保護継電システムに関するものである。

保護継電装置は、保護対象が存在する電力系統の電圧・電流を用いた演算によって保護対象の故障有無を判定し、判定結果に基づき保護対象を当該電力系統から切り離す遮断器を制御することで、保護対象を保護する装置である。

この保護継電装置では、ハードウェアまたはソフトウェアの異常が発生した場合、その装置異常を自己監視機能によって検出し、監視盤などの外部機器に装置故障を通知できるようになっている。

なお、変電所などの電気所では、複数の保護対象を一箇所から保護できるようにするため、複数の保護継電装置を１筐体内に交換可能に収容した保護継電システムが使用されている。

特開平６−１８９４４７号公報

しかしながら、従来の保護継電装置では、収納筐体から故障装置を取り出して故障個所の修復作業に委ね、再度、収納筐体に実装して復旧するまでの間は、保護継電装置としての役割を果たせないので、万一、電力系統に事故が発生した場合、停電範囲の拡大を招来するという問題がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、故障装置の異常部位を修復して交換する作業を行っている最中でも、保護継電装置としての役割を継続して果たすことのできる保護継電システムを得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、この発明は、収容筐体内にそれぞれ個別に交換可能に配置されるとともに、それぞれの出力回路が、装置健全時にトリップ指令の出力に用いる第１及び第２の接点と、装置故障時に装置不良の出力に用いる第３の接点とを備える２以上の保護継電装置のうち、２つの保護継電装置が、同じ保護対象を別個独立に並列に保護する場合に、両装置の健全時においてはそれぞれの前記第１の接点によるアンド条件成立でもって外部にトリップ信号を出力し、一方の装置の故障時においては当該故障装置の前記第３の接点が、外部に装置故障信号を出力するとともに、健全である他方の装置における前記第２の接点でもって外部にトリップ信号を出力できるようにする電流路を形成するようにした保護継電システムであって、前記収容筐体における各保護継電装置の配置箇所に、保護継電装置が実装されている状態では、前記電流路を前記第３の接点が開閉できる状態に維持し、保護継電装置が実装されていない状態では、前記第３の接点が存在していた場合に形成されていた前記電流路を閉路状態に維持する機構部品を取り付けてあることを特徴とする。

この発明によれば、故障装置の異常部位を修復して交換する作業を行っている最中でも、保護継電装置としての役割を継続して果たすことができるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、この発明にかかる保護継電システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による保護継電システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、この実施の形態１による保護継電システムは、収容筐体である保護盤４に格子状に設けられる各配置ユニットに、保護継電装置１と、保護継電装置２と、補助リレー３とが、それぞれ交換可能に実装されている。

保護継電装置１，２は、別個独立に、保護対象（電力系統に配置される機器や送配電線）が存在する電力系統の電圧・電流を用いた演算によって保護対象の故障有無を判定し、判定結果に基づき保護対象を当該電力系統から切り離す図示しない遮断器を制御することで保護対象を保護するが、その過程で、それぞれが有する自己診断機能によってハードウェアやソフトウェアの正常性を診断し、その診断結果を監視盤などの外部機器に出力するようになっている。

ここに、図１において、保護継電装置１は、第１装置と示され、保護継電装置２は、第２装置と示されているのは、第１装置と第２装置とが一組となって、同じ保護対象を別個独立に保護することを示したものである。すなわち、左側１列の保護継電装置１と右側１列の保護継電装置２との間で、例えば互いに隣り会う配置ユニットに実装される２つが一組となって、同じ保護対象を別個独立に保護する。この場合の２つの保護継電装置によって形成される遮断器や外部機器に対する出力部は、例えば、図２に示すように構成されている。

図２は、図１に示す保護継電システムにおいて別ユニットに配置される第１装置と第２装置とが同じ保護対象を別個独立に保護する場合の出力部の構成を示す回路図である。図２おいて、接点７ａ，７ｂは、保護継電装置１の自己診断機能によって診断された健全時と故障時とで互いに反対の開閉動作を行う接点であり、コイル２５によって付勢・消勢される。保護継電装置１の健全時では、接点７ａは閉路動作を行い、接点７ｂは開路動作を行う。保護継電装置１の故障時では、接点７ａは開路動作を行い、接点７ｂは閉路動作を行う。

接点８ａ，８ｂは、保護継電装置２の自己診断機能によって診断された健全時と故障時とで互いに反対の開閉動作を行う接点であり、コイル２６によって付勢・消勢される。保護継電装置２の健全時では、接点８ａは閉路動作を行い、接点８ｂは開路動作を行う。保護継電装置２の故障時では、接点８ａは開路動作を行い、接点８ｂは閉路動作を行う。

保護継電装置１の出力回路１０は、第１及び第２の接点である接点１１ａ，１１ｂと、第３の接点である接点１２とを備えている。接点１１ａ，１１ｂは、保護継電装置１が健全時に実施した保護対象の正常性判断の結果に応じて駆動される図示しないコイルによって付勢・消勢される接点である。接点１１ａ，１１ｂは、保護対象が正常である場合は開路動作を行い、保護対象が異常である場合のトリップ指令出力によって閉路動作を行う。

接点１２は、保護継電装置１の自己診断機能によって診断された健全時と故障時とに応じて駆動電流がオン・オフ制御される図示しないコイルによって付勢・消勢される。接点１２は、保護継電装置１の健全時では開路動作を行い、故障時では閉路動作を行う。

保護継電装置２の出力回路２０は、第１及び第２の接点である接点２１ａ，２１ｂと、第３の接点である接点２２とを備えている。接点２１ａ，２１ｂは、保護継電装置２が装置健全時に実施した保護対象の正常性判断の結果に応じて駆動される図示しないコイルによって付勢・消勢される接点である。接点２１ａ，２１ｂは、保護対象が正常である場合は開路動作を行い、保護対象が異常である場合のトリップ指令出力によって閉路動作を行う。

接点２２は、保護継電装置２の自己診断機能によって診断された健全時と故障時とに応じて駆動電流がオン・オフ制御される図示しないコイルによって付勢・消勢される。接点２２は、保護継電装置２の健全時は開路動作を行い、故障時は閉路動作を行う。

コイル２５は、接点１２が閉路動作を行うと、駆動電流の供給路が形成される。これによって、接点７ａ，７ｂは、保護継電装置１が健全であるときの開閉状態から故障時の開閉状態へ移行する。コイル２６は、接点２２が閉路動作を行うと、駆動電流の供給路が形成される。これによって、接点８ａ，８ｂは、保護継電装置２が健全であるときの開閉状態から故障時の開閉状態へ移行する。

接点７ａ，８ａ，１１ａ，２１ａは、直列に接続され、接点８ｂ，１１ｂは、直列に接続され、接点７ｂ，２１ｂは、直列に接続され、これら３つの直列回路を流れる電流が図示しない遮断器へのトリップ信号となる。接点１２，２２の開閉状態は、２値のレベル信号として図示しない監視盤などの外部機器に伝達される。外部機器では、入力される２値のレベル信号が、一方のレベルである場合は、対応する保護継電装置は健全であると認識し、他方のレベルである場合は、対応する保護継電装置は不良であると認識する。

さて、接点１２，２２の両端を跨ぐ形で示す符号１３，２３は、保護継電装置１，２が実装される配置ユニット側に設けた機構部品である。機構部品１３，２３は、保護継電装置１，２が実装されている状態では、接点１２，２２を通る電流路を当該接点１２，２２が開閉できる状態に維持し、保護継電装置１，２が実装されていない状態では、存在しない接点１２，２２に代わって当該電流路を閉路状態に維持するように形成されている。

次に、以上のように構成されるこの実施の形態１による保護継電システムの動作を説明する。図２は、図１に示す保護継電システムにおいて互いに異なるユニットに配置される第１装置と第２装置とが同じ保護対象を別個独立に保護する場合の出力部の構成を示す回路図である。

図２において、２つの保護継電装置１，２が共に健全状態である場合は、接点７ａ，８ａは、共に閉路動作状態にあり、接点７ｂ，８ｂは、共に開路動作状態にある。また、機構部品１３，２３は、保護継電装置１，２が実装されているので、接点１２，２２を通る電流路を当該接点１２，２２が開閉できる状態に維持している。

この状態において、保護継電装置１，２では、別個独立に保護対象の正常性判断を行っている。その結果、保護継電装置１において保護対象異常の判定がなされてトリップ指令が出力されると、接点１１ａ，１１ｂの双方が閉路動作を行う。また、保護継電装置２において保護対象異常の判定がなされてトリップ指令が出力されると、接点２１ａ，２１ｂの双方が閉路動作を行う。

この場合に、接点１１ｂが閉路動作しても接点８ｂは開路動作状態にあるので、接点１１ｂと接点８ｂの直列回路には電流は流れない。同様に、接点２１ｂが閉路動作しても接点７ｂは開路動作状態にあるので、同様に接点２１ｂと接点７ｂの直列回路には電流は流れない。

一方、接点７ａ，８ａ，１１ａ，２１ａの直列回路では、接点１１ａが閉路動作を行い、かつ、接点２１ａが閉路動作を行うと、当該直列回路に電流が流れ、図示しない遮断器にトリップ信号が出力される。このように２台の保護継電装置によるトリップ指令出力が一致した場合に、遮断器をトリップさせることができる。

２台の保護継電装置では、上記した同一の保護対象の正常性判断動作を別個独立に行っている過程で、自己診断機能によって自装置の健全性診断を行っている。例えば、保護継電装置１に装置故障が検出されると、保護継電装置１は、保護対象の正常性判断動作を停止する。これによって、接点１２が閉路動作を行い、コイル２５に駆動電流が流れるので接点７ａは開路動作を行い、接点７ｂは閉路動作を行う。そして、接点１２が閉路動作状態になったことで、外部機器では保護継電装置１の装置不良が認識される。

この場合に、健全側の保護継電装置２では、故障した保護継電装置１とは関係なく保護対象の正常性判断動作を行っているので、保護対象異常の判定がなされてトリップ指令が出力されると、接点２１ａ，２１ｂの双方が閉路動作を行うが、接点８ａ，７ｂはそれぞれ閉路動作状態にあるので、接点２１ｂでもって、遮断器をトリップさせることができる。つまり、単独で保護対象の保護を継続することができる。

外部機器で保護継電装置１の故障を認識したので、係員が異常側の保護継電装置１を交換するために、適宜な時に、故障した保護継電装置１の電源を落とし、保護継電装置１を保護盤４から取り出し、復旧作業に委ねる。

ここで、機構部品１３，２３を設けない従来の構成では、故障装置１を保護盤４から取り出すと、その故障装置１が存在していた場合に形成されていた接点１２を通る電流路がオープン状態になるので、コイル２５に駆動電流が流れなくなり、接点７ａ，７ｂは元の健全時での動作状態に戻るので、健全側の保護継電装置２での保護対象保護を継続することができなくなる。

これに対して、この実施の形態１では、故障した保護継電装置１を保護盤４から取り出すと、機構部品１３が、故障装置１が存在していた場合に形成されていた接点１２を通る電流路を閉路状態に維持するので、コイル２５に駆動電流が流れる状態が形成される。これによって、接点７ａ，７ｂは元の健全時での動作状態に戻らずに、接点７ａは開路状態を維持し、接点７ｂは閉路状態を維持する。したがって、健全側の保護継電装置２では、故障した保護継電装置１を保護盤４から取り出した後も、単独で保護対象の保護を継続することができる。

このように、この実施の形態１によれば、故障装置の異常部位を修復して交換する作業を行っている最中でも、保護継電装置としての役割を継続して果たすことのできる保護継電システムを得ることができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による保護継電システムの構成を示すブロック図である。図３に示すように、この実施の形態２による保護継電システムは、収容筐体である保護盤４に格子状に設けられる各配置ユニットに、保護継電装置５と、補助リレー３とが、それぞれ交換可能に実装されている。

保護継電装置５は、図１に示した保護継電装置（第１装置）１と保護継電装置（第２装置）２とを一体化した構成であるが、この実施の形態２による保護継電装置５では、同じ配置ユニットにおいて、第１装置側と第２装置側とを、個別に実装でき、また個別に配置ユニットから取り出すことができる構成になっている。そして、第１装置と第２装置は、相互間で通信する機能を備えている。

図４は、図３に示す保護継電システムにおいて同じユニットに配置される第１装置と第２装置とが同じ保護対象を別個独立に保護する場合の出力部の構成を示す回路図である。図４に示すように、出力部の構成は、図２と同様である。

すなわち、保護継電装置５の出力回路３０は、第１装置側の出力回路３０ａと第２装置側の出力回路３０ｂとで構成される。符号は図２と違えてあるが、出力回路３０ａは、出力回路１０での、接点１１ａ，１１ｂに相当する接点１１１ａ，１１１ｂと、接点１２に相当する接点１１２とを備えている。また、出力回路３０ｂは、出力回路２０での、接点２１ａ，２１ｂに相当する接点１２１ａ，１２１ｂと、接点２２に相当する接点１２２とを備えている。

そして、接点１１２，１２２の両端を跨ぐ形で示す符号１１３，１２３は、１つの保護継電装置５が実装される配置ユニットにおいて、第１装置及び第２装置がそれぞれ配置される箇所に設けた機構部品である。機構部品１１３，１２３は、保護継電装置（第１装置）（第２装置）５が実装されている状態では、接点１１２，１２２を通る電流路を当該接点１１２，１２２が開閉できる状態に維持し、保護継電装置（第１装置）（第２装置）５が実装されていない状態では、存在しない接点１１２，１２２に代わって当該電流路を閉路状態に維持するように形成されている。

以上のように構成されるこの実施の形態２による保護継電システムでは、１台の保護継電装置における第１装置と第２装置とが、実施の形態１と同様に、別個独立に保護対象の正常性判断を行い、また自己診断を行うことで、両装置の健全時においては、両装置が出力するトリップ指令のアンド条件成立によって遮断器をトリップさせることができ、また一方の装置が故障すると、他方の健全装置が単独での保護動作へ移行することができる。そして、故障側装置を保護盤から取り出した場合には、配置ユニットに設けた機構部品によって、他方の健全装置が単独で保護動作を継続できる状態にすることができる。

したがって、この実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、故障装置の異常部位を修復して交換する作業を行っている最中でも、保護継電装置としての役割を継続して果たすことのできる保護継電装置システムを得ることができる。

以上のように、この発明にかかる保護継電システムは、故障装置の異常部位を修復して交換する作業を行っている最中でも、保護継電装置としての役割を継続して果たす保護継電システムとして有用である。

この発明の実施の形態１による保護継電システムの構成を示すブロック図である。 図１に示す保護継電システムにおいて互いに異なるユニットに配置される第１装置と第２装置とが同じ保護対象を別個独立に保護する場合の出力部の構成を示す回路図である。 この発明の実施の形態２による保護継電システムの構成を示すブロック図である。 図３に示す保護継電システムにおいて同じユニットに配置される第１装置と第２装置とが同じ保護対象を別個独立に保護する場合の出力部の構成を示す回路図である。

符号の説明

１ 保護継電装置（第１装置）
２ 保護継電装置（第２装置）
３ 補助リレー
４ 保護盤
５ 保護継電装置（第１装置と第２装置の一体型）
７ａ，７ｂ 保護継電装置（第１装置）の健全時と故障時とで互いに反対の開閉動作を行う接点
８ａ，８ｂ 保護継電装置（第２装置）の健全時と故障時とで互いに反対の開閉動作を行う接点
１０ 保護継電装置（第１装置）の出力回路
１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ トリップ指令出力用の接点
１２，２２ 装置不良出力用の接点
１３，２３ 機構部品
２０ 保護継電装置（第２装置）の出力回路
２５ 接点７ａ，７ｂを付勢・消勢するコイル
２６ 接点８ａ，８ｂを付勢・消勢するコイル
３０ 第１装置と第２装置の一体型の保護継電装置の出力回路
３０ａ 一体型の保護継電装置の第１装置の出力回路
３０ｂ 一体型の保護継電装置の第２装置の出力回路
１１１ａ，１１１ｂ，１２１ａ，１２１ｂ トリップ指令出力用の接点
１１２，１２２ 装置不良出力用の接点
１１３，１２３ 機構部品

Claims (3)

1. 収容筐体内にそれぞれ個別に交換可能に配置されるとともに、それぞれの出力回路が、装置健全時にトリップ指令の出力に用いる第１及び第２の接点と、装置故障時に装置不良の出力に用いる第３の接点とを備える２以上の保護継電装置のうち、２つの保護継電装置が、同じ保護対象を別個独立に並列に保護する場合に、両装置の健全時においてはそれぞれの前記第１の接点によるアンド条件成立でもって外部にトリップ信号を出力し、一方の装置の故障時においては当該故障装置の前記第３の接点が、外部に装置故障信号を出力するとともに、健全である他方の装置における前記第２の接点でもって外部にトリップ信号を出力できるようにする電流路を形成するようにした保護継電システムであって、
   前記収容筐体における各保護継電装置の配置箇所に、保護継電装置が実装されている状態では、前記電流路を前記第３の接点が開閉できる状態に維持し、保護継電装置が実装されていない状態では、前記第３の接点が存在していた場合に形成されていた前記電流路を閉路状態に維持する機構部品を取り付けてある、
   ことを特徴とする保護継電システム。
2. 前記収容筐体において、前記２つの保護継電装置は、互いに異なるユニットに収容されていることを特徴とする請求項１に記載の保護継電システム。
3. 前記収容筐体において、前記２つの保護継電装置は、同じユニットに収容され、相互間で通信する機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載の保護継電システム。

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