JPH0216652B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は変圧器のインラツシユ電流によつて
は動作しないが、系統事故時には動作可能にした
距離継電器に関するものである。

第１図は電力系統における保護継電器の概路図
を示したもので、図において、距離継電器１は計
器用変圧器２及び変流器３を介して母線４に接続
されている。母線４は電源５から電力供給され、
遮断器６を介して被保護区間の変圧器８に接続さ
れている。ここで、遮断器６が開路状態から投入
指令に基き閉路状態に転ずると、変圧器８には瞬
間的にインラツシユ電流が流入する。このインラ
ツシユ電流は、変圧器８の容量及び、残留磁気等
に関係し、その波形は第２図ｂに図示の如く、通
常は電力波形を略半波整流した形状となる。ま
た、その減衰時間は変圧器８の容量及び系統定数
等に関係し、最大数秒程度である。距離継電器１
の要部は第３図に示すような構成である。すなわ
ち、第２図ａに示す電力系統の電圧は計器用変圧
器２の取込線２ａを介して電圧入力回路９に導入
され、ここで次段の処理に最適なレベル変換を行
つた後、更に第４図に示すような系統周波数f₁に
共振点を有するフイルタ１０に入力される。ま
た、電力系統の第２図ｂに示す電流も変流器３の
取込み線３ａを介して電流入力回路１１に入力さ
れ電圧と同様に最適値にレベル変換された後、フ
イルタ１０と同様の特性のフイルタ１２を介して
第２図ｃに示す電流信号として抽出される。

次に、フイルタ１０及び１２の電圧及び電流信
号は演算回路１３に転送され、ここで故障点まで
のインピーダンスの演算が実行される。第５図
は、第２図ａの電圧波形と、ｃの電流波形とで、
インピーダンス求めると、電流が流れていない無
限遠点から、Ｐ点に移動してくることを示してお
り、距離継電器の動作域に入ると、距離継電器
は、動作出力を出す。

よつて、第２図ａに図示の如き電圧で、第２図
ｂに示す如きインラツシユ電流が流れると、演算
回路１３は、対象の被保護区間に事故があるもの
と誤認し、直ちに事故検出の出力信号を発生す
る。この出力により、保護継電器１は最終的に遮
断器６をトリツプし、系統開路を行うことにな
る。

従つて、従来の保護継電器は歪を有する入力電
圧及び電流から電力系統の周波数成分のみを抽出
するフイルタを備えていたが、電力系統に接続さ
れている変圧器が無電圧から電圧印加されたとき
に流れるインラツシユ電流に対しては保護継電器
は誤動作を免れ得ず、系統の故障を誤認してしま
う問題があつた。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、系統電流の第２高
調波分が基本波分に対して、一定比率以上のとき
距離継電器の出力をロツクするとともに、系統電
圧の第２高調波分が基本波分に対して一定比率以
上のとき、または、系統電圧の大きさが一定値以
下になつたとき、系統事故と判断して、前記距離
継電器の出力ロツク信号を無効にするよう制御す
る距離継電器を提供することを目的とする。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第６図において、１５は第２高調波分を通過
させるf₂パスフイルタ、１６は基本波分を通過さ
せるf₁パスフイルタで、電流入力回路１１の出力
から、それぞれ、第２高調波分と、基本波分とを
分離する。比較回路１７は、基本波分（周波数
f₁）に対する第２高調波分（周波数f₂）の比率
が、一定比率以上のとき動作して、f₂電流検出回
路１８から出力信号を出す。

１９はf₂パスフイルタ、２０はf₁パスフイルタ
で、電圧入力回路９の出力から、それぞれ、第２
高調波分と、基本波分とを分離する。

比較回路２１は、基本波分に対する第２高調波
分の比率が一定比率以上のとき動作して、f₂電圧
検出回路２２から出力信号を出す。

f₂電流検出回路１８の出力は、インヒビツト回
路２３を経て、インヒビツト回路２４へ入力さ
れ、演算回路１３の出力信号をロツクして、距離
継電器２５の出力を阻止する。

２６はレベル検出回路で、電圧入力回路９の出
力が、一定値以下になつたとき出力を出す。

f₂電圧検出回路２２の出力と、レベル検出回路
２６の出力とは、オア回路２７へ入力され、いず
れかの信号があれば、オア回路２７はインヒビツ
ト回路２３へ入力され、f₂電流検出回路１８の出
力信号をロツクする。

従つて、距離継電器２５の出力は、自由にな
り、演算回路１３の出力信号がそのまま伝達され
る。

変圧器８を系統に並入するときに発生する第２
図ｂの様な半波電流波形には、第２高調波分が、
基本波分に対して、43％含まれることが公知であ
り、f₂電流検出回路１８の設定を約15％程度にす
れば、必ずインラツシユを検出することができ、
この技術は、変圧器保護継電器にて実用化されて
おり、距離継電器２５の誤動作を防止することが
できる。しかし、最近の電力系統においては、被
保護区間の内外に電力ケーブルや大容量のコンデ
ンサ等が接続されているため、系統事故発生時に
は、これらの静電容量分と、系統のリアクタンス
分とで共振現象が発生し、これは、系統の基本波
とは全く無関係に振動電流を流すことが多くなつ
た。この振動成分は、高い周波数であれば、第４
図のような特性のフイルタで阻止できるので問題
ないが、最近では、第２高調波分が発生するよう
になつた。

このため、インラツシユ対策のために、電流に
含まれる第２高調波分の大きさを検出して、距離
継電器をロツクしていたのでは、事故時に保護す
ることができなくなつてしまう。

この発明は、距離継電器に導入される電圧につ
いても、第２高調波分を導出するようにして、基
本波と比較することにより、その比が大きくなれ
ば、系統事故であると判断し、前述の電流による
インラツシユ対策を無効にして距離継電器のロツ
クを解除して、保護機能を回復させるようにして
いる。

この第２高調波を検出するf₂電圧検出回路２２
は、電圧の第２高調波を取り出すためのf₂フイル
タ１９と基本波を取り出すためのf₁フイルタ２０
及びこれらの大きさを比較する比較回路２１で構
成され、基本的には、f₂電流検出回路１８と同じ
である。

また、f₂電圧検出回路２２は、事故時の電圧が
非常に低下して、極端な場合には、電圧が零にな
ると、検出できなくなることがあるため、別に設
けたレベル検出回路２６が働くようにして、イン
ラツシユ対策を中止して、距離継電器のロツクを
解除して、保護機能を回復させるようにしてい
る。

第７図は、変圧器が無電圧状態から励磁された
時の電圧及び電流の実測波形例であり、これは、
変圧器８の磁束が飽和した期間、変圧器８の励磁
インピーダンスが小さく見えるため、電流が大き
く（定格電流の数倍程度）なる。

この飽和期間は、普通正弦波の半波の期間であ
り、他の残りの半波では、磁束の飽和が無くな
り、励磁インピーダンスが元の大きな値にもどる
ため、電流はほとんど流れない状態になる。

一方、電圧は、変圧器８後方のインピーダンス
が小さいため、上記インラツシユ電流による電圧
降下が小さく、ほとんど第２調波が含まれず、略
基本波のみとなる。系統電流は半波波形であり、
十分に第２高調波分が含まれているが、系統電圧
には第２高調波分は、ほとんど含まれていないこ
とを示している。従つて、この場合は、系統電圧
側のf₂電圧検出回路２２の出力が出ないで、f₂電
流検出回路１８の働きによつて、距離継電器２５
の出力は阻止されることになる。

第８図は、変圧器８のＦ点で内部事故が発生し
た場合の説明図で、容量性インピーダンス２８
と、変圧器の巻線のリアクタンス性インピーダン
スＬとで共振電流Ｉが流れる。この電流を、基本
波分と第２高調波分とで合成されたものとする
と、Ｋを第２高調波分の含有比率とすると、 １＝√２Isinωt＋√２kIsin（2ωt＋α） で表わされる。

距離継電器２５に導入される電圧は、計器用変
圧器２によつて得られるが、変圧器８の巻線のリ
アクタンス性インピーダンスＬの両端の電圧であ
る。

従つて、計器用変圧器２の電圧は、 Ｖ＝Ｌdi／dt ＝√２ωLIcosωt＋√２k2ωLIcos（2ωt＋α） となる。

従つて、系統電圧の基本波分と第２高調波分と
の比率は ｍ＝2k となり、系統電流の比率ｋより大きくなる。

この2kをf₂電圧検出回路２２で検出して、f₂電
流検出回路１８の信号を阻止することになるの
で、たとえ、内部事故でf₂電流検出回路１８が動
作して、距離継電器２５の出力をロツクしようと
しても、阻止されるため、距離継電器２５からの
出力が得られ、変圧器の内部事故を検出して、保
護することができる。

上記説明では、変圧器８の内部事故を検出でき
ることを説明したが、変圧器でなくても、送電線
の事故であつても、同様に保護することができ
る。

以上のように、この発明によれば、系統電圧の
第２高調波分と基本波分との比が一定比率以上で
あるが、または、系統電圧の大きさが一定値以下
であれば、インラツシユ対策回路の判定をロツク
して、事故と判定して、保護可能にしたので、信
頼性のある保護ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電力系統の保護を示す図、第２図は
インラツシユ波形の図、第３図は、従来の距離継
電器のブロツク図、第４図は、フイルタ特性、第
５図は距離継電器の動作域を示す図、第６図はこ
の発明の一実施例を示す距離継電器のブロツク
図、第７図は、インラツシユの実測波形図、第８
図は系統事故を説明する図である。 １，１４，２５……距離継電器、２……計器用
変圧器、３……変流器、４……母線、５……電
源、９……遮断器、８……変圧器、９……電圧入
力回路、１０，１２……フイルタ、１１……電流
入力回路、１３……演算回路、１５，１９……f₂
パスフイルタ、１６，２０……f₁パスフイルタ、
１７，２１……比較回路、１８……f₂電流検出回
路、２２……f₂電圧検出回路、２３，２４……イ
ンヒビツト回路、２６……レベル検出回路、２７
……オア回路、２８……容量性インピーダンス。
なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力系統の系統電圧と系統電流とを入力とす
   る距離継電器において、 系統電流に含まれる第２高調波分と基本波分と
   の比が一定比率以上のとき、前記距離継電器の動
   作出力をロツクするロツク回路を備え、 系統電圧に含まれる第２高調波分と基本波分と
   が一定比率以上の条件、または系統電圧の大きさ
   が、一定電圧値以下の条件のいずれかか成立した
   とき、 前記ロツク回路の出力を阻止して、前記距離継
   電器の出力を自由にするように制御することを特
   徴とする距離継電器。