JPH0313810B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、距離継電器、特に交流き電線保護の
距離継電器に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

第１図はオートトランスき電方式（以下ATき
電方式と云う）の代表的なAC接続図である。

そして第１図はき電区間のトロリーＴ、レール
Ｒ、フイーダＦ間の地絡及び短絡を保護する構成
となつており、トロリーＴに配置された変流器
CT１より電流I_Tを、フイーダＦに配置された変
流器CT２より電流I_Fを、トロリーＴとフイーダ
Ｆとの間に配置された電圧変成器PTより線間電
圧V_TFを距離継電器RY１に夫々導入する構成を
有している。また、列車１はトロリーＴとレール
Ｒとの間を走り、トロリーＴとフイーダＦには電
源Ｇより電力が供給され、トロリーＴ、フイーダ
Ｆ、レールＲ間にはいくつかのオートトランス
ATによつて接続されている。

第２図は従来の距離継電器RY１の内部ブロツ
ク図である。第２図において、継電器RY１に導
入された電流I_T，I_F及び電圧V_TFは、継電器RY１
内の補助変成器Aux−CT及び補助変成器Aux−
PTによつて適当な電気量（I_T＋I_F）、（V_TF）に変
換されて夫々の検出要素へ導入される。距離要素
DZは第３図に示す様な平行四辺形の動作特性ａ
を有し、電気量I_T＋I_FとV_TFとによつて決まる継
電器RY１の見るインピーダンス（Ｚ＝V_TF／I_T＋
I_F）が、その動作特性ａの内か外かを判断し、こ
れが動作特性ａ内であれば内部事故と判断して出
力するものである。

第２調波検出要素2F−１は保護き電区間に列
車が入つてきた時に流れる励磁突入電流を検出す
るものであり、励磁突入電流に含まれる基本波に
対する第２調波の比がある一定値を越えた時に、
励磁突入電流と判断して出力するものである。な
お、第２調波検出要素2F−１は基本波帯域通過
フイルタＦ１、第２調波帯域通過フイルタF₂、
全波整流回路２，３、平滑回路４、演算回路５、
レベル検出回路LD１、増幅回路６、NOT回路７
によつて構成されており、k₀は基本波に対する第
２調波の比を検出するために必要な直流バイアス
量である。

保護き電区間に事故があつた場合は、過大な事
故電流が流れて距離要素DZが動作し、また事故
電流の第２調波含有率が小であれば、第２調波検
出要素2F−１は不動作であるのでAND回路８の
出力が「１」となり、継電器RY１は出力するよ
うに構成されている。

保護き電区間に列車がない場合は、電流I_T及び
I_Fは殆んど流れず、電圧V_TFのみであるため、距
離要素DZは不動作のままである。列車がき電区
間にある場合はき電線に負荷電流が流れて、第３
図に示すＲ−Ｘ座標のＡ領域に継電器のみるイン
ピーダンスがあつて距離要素DZの動作域内に入
つてこない。また、列車がき電区間内に入つてき
た瞬間には、励磁突入電流が流れて第３図に示す
Ｃ領域に継電器RY１のみるインピーダンスがあ
るため、距離要素DZが動作することがあるが、
この場合は第２調波検出要素2F−１が励磁突入
電流であることを検出して距離要素DZの出力を
ロツクし、継電器RY１としては誤出力しないよ
う構成されている。

〔背景技術の問題点〕

上記構成を有する従来装置において、第４図に
示されるようにセクシヨンS₁からS₂の保護き電区
間に先行列車T₁がいる時に、同区間に次の列車
T₂が入つた場合を検討する。この場合、継電器
RY１に導入される電流は、先行列車T₁に供給さ
れる負荷電流I_Lと次列車に供給される励磁突入電
流I_Iとの和（I_L＋I_I）である。したがつて、この
時の継電器RY１のみるインピーダンスは第３図
のＢ領域にあつて、距離要素DZが動作すること
がある。

この時、負荷電流I_Lと励磁突入電流I_Iの和電流
（I_L＋I_I）に含有される第２調波は、励磁突入電流
のみに含有される第２調波の含有率よりも小さく
なる。これは励磁突入電流I_Iに含有される第２調
波I_I（2f）の基本波I_I（1f）に対する比がI_I（2f）／I_I
（1f）となるのに対して、負荷電流I_Lと励磁突入
電流I_Iに含有される第２調波I_I（2f）の負荷電流の
基本波I_L（1f）と励磁突入電流の基本波I_I（1f）の
和に対する比はI_I（2f）／｛I_I（1f）＋I_L（1f）｝とな
るためである。このため、第２調波検出要素2F
−１が動作しないため、距離要素DZの出力に対
してロツクがかからず、継電器RY１が誤出力を
出すこととなる。

〔発明の目的〕 本発明は上記問題点を解決することを目的とし
てなされたものであり、先行列車のいる区間に後
続列車が入つてきた場合にも誤動作することのな
い距離継電器を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明では入力電流中に含まれる基本波分と第
２調波分との割合により励磁突入電流を検出する
に際して、負荷電流と励磁突入電流との和電流に
含有される第２調波は、励磁突入電流のみに含有
される第２調波の含有率より小さくなることに着
目し、励磁突入電流のみが流れた場合は第２調波
検出感度を所定値とし、励磁突入電流と負荷電流
とが流れた場合は、負荷電流を検出するレベル検
出回路の出力に応じて第２調波検出感度を高く設
定しようとするものである。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して実施例を説明する。第５図
は本発明による距離継電器の一実施例ブロツク図
である。図中の符号は第２図に対応している。

第５図において、電気量（I_T＋I_F）は第２調波
検出要素2F−２の基本波帯域通過フイルタF₁へ
導入され、基本波出力を全波整流回路２を介して
演算回路５及びレベル検出回路LD２へ導入され
る。レベル検出回路LD２は遅延回路TDEを介し
て増幅回路６へ接続される。この際遅延回路
TDEからは増幅回路６に対して制御信号を出力
する。

一方、第２調波帯域通過フイルタF₂の出力は
全波整流回路３をへて平滑回路４へ導入され、そ
の後増幅回路６へ導入される。増幅回路６の出力
は演算回路５へ導かれ、そこで全波整流回路２の
出力と演算されてレベル検出回路LD１へ導入さ
れる。電気量（I_T＋I_F）にレベル検出回路LD１の
検出値以上の第２調波が含有されていれば、レベ
ル検出回路LD１より出力し、NOT回路７をへて
AND回路８へ導入され、距離要素DZの出力をロ
ツクする。なお、レベル検出回路LD１の検出値
は直流バイアス量k₀によつて決定される。そして
遅延回路TDEからの制御信号は増幅回路６の増
幅率を増加するように切換え、レベル検出回路
LD１で検出する第２調波の含有率値を低くする。

第６図は動作説明のためのタイムチヤートであ
る。

先ず、先行列車のみがき電区間に入つた場合に
ついて説明する。き電区間に列車が入れば励磁突
入電流I_I′が流れ、したがつて第２調波検出要素
2F−２が動作してロツク信号を出力する。この
場合、励磁突入電流I_I′によつて基本波のレベル
検出回路LD２も動作するが、この信号を遅延回
路TDEにて前記ロツク時間よりも長い必要遅れ
時間t₁だけ遅らせることにより、先行列車の励磁
突入電流I_I′の第２調波の含有率を通常の第２調
波含有率検出レベル(i)に示す検出レベルｄにて検
出する。次に遅延回路TDEにて設定された必要
遅れ時間t₁経過後において依然として、レベル検
出回路LD２の検出レベル以上の負荷電流I_Lが流
れている場合は、遅延回路TDEから増幅回路６
に対して制御信号を出力して増幅率を増加させ、
第２調波含有率検出値を通常の検出レベルより高
感度な検出レベルｅとなるように切換える。

即ち、予め決められた必要遅れ時間内では所定
の検出レベルによつて誤動作を防止し、その後は
検出感度を上げるようにしている。

また、後続列車が同き電区間に入る以前に先行
列車が同き電区間を抜け出した場合は、負荷電流
I_Lがなくなるためにレベル検出回路LD２からの
出力もなくなり、したがつて遅延回路TDEから
の制御信号なしとなるため、検出レベルは通常の
レベルｄに戻る。

次に、第４図に示す様に先行列車が同き電区間
にある状態で後続列車が入つてきた場合は、負荷
電流I_Lと励磁突入電流I_Iの和電流（I_L＋I_I）が流れ
ることになる。したがつて前記した通り、負荷電
流がない場合の第２調波の含有率よりも第２調波
の含有率が小さくなる。しかし負荷電流I_Lによつ
て既にレベル検出器LD２が動作し、第２調波含
有率検出値が高感度な検出レベルｅとなつている
ため、励磁突入電流I_Iを有ることを検出でき、第
２調波検出要素2F−２からロツク信号を出すこ
とができる。したがつて、たとえ距離要素DZが
前記和電流（I_L＋I_I）によつて動作したとしても、
第２調波検出要素2F−２が動作してロツクする
ため、継電器RY２は誤動作しない。

第７図は本発明による距離継電器の他の実施例
ブロツク図であり、第２調波検出要素2F−３の
みを示す。

本実施例では負荷電流検出用のレベル検出回路
２個と遅延回路２個とをもうけて、低レベル負荷
電流検出用と高レベル負荷電流検出用とし、負荷
電流の大きさに適した第２調波含有率検出レベル
に変更し得るように構成したものである。第７図
において第５図と同一の符号は第５図と同一機能
を有する。

第７図において、LD２は低レベル負荷電流用
のレベル検出回路で遅延回路TDE２を介して増
幅回路９へ接続され、同じくLD３は高レベル負
荷電流用のレベル検出回路で遅延回路TDE３を
介して増幅回路９へ接続される。その他の構成は
前記した第５図と同様である。

したがつて本実施例では前記両レベル検出回路
が作動しない通常の場合の増幅率と、低レベル負
荷電流用のレベル検出回路LD２が動作した場合
及び高レベル負荷電流用のレベル検出回路LD３
が動作した場合の計３整定が可能となつている。
なお本実施例ではレベル検出回路を２個用いる旨
の説明を行なつたが、３個以上レベル検出回路を
用いて夫々切換えて使用すれば、更に多くの整定
が可能であることは明らかである。

第８図は本発明による距離継電器の更に他の実
施例ブロツク図であり、第２調波検出要素2F−
４のみを示す。

本実施例では負荷電流を検出するレベル検出回
路LD２及び遅延回路に代えて平滑回路と加算回
路とを用い、第２調波の検出レベルを負荷電流の
大きさに応じた応答遅れをするように構成したも
のである。第８図において第５図と同一の符号は
第５図と同一機能を有する。

第８図において、１０は平滑回路であり負荷電
流の大きさに応じた応答遅れをして加算回路１１
に入力される。そして前記平滑回路１０からの出
力と第２調波フイルタF₂を介した出力とが加算
され、増幅回路６の増幅率を変化させる。その他
の構成は第５図と同様である。

したがつて第６図に示される励磁突入電流I_I′
が流れると、平滑回路１０は応答遅れを行なつて
負荷電流に応じた出力をして加算回路１１へ導入
される。次に有る状態にある負荷電流I_Lに対して
励磁突入電流I_Iが流れると、加算回路において
は、負荷電流I_Lに応じた平滑回路１０の出力と励
磁突入電流に含有される第２調波分とが加算され
る。しかし第２調波検出レベルは、負荷電流の大
きさに応じて既に第６図の検出レベル(ii)に示され
るように、検出レベルｄからｆの間で変化して所
定の値をとつているため、負荷電流の影響による
励磁突入電流の検出能力の低下を防止できる。即
ち、負荷電流に対して励磁突入電流が流れるた
め、全電流中に占める第２調波の含有率が小にな
つて検出しにくくなるが、検出感度の方は負荷電
流に応じて検出レベルｄからｆ方向に向い、逆に
高感度となるからである。なお、第６図に示され
る検出レベルｆは最大負荷電流が流れた場合の第
２調波含有率検出レベルである。

第９図は本発明による距離継電器の更に他の実
施例ブロツク図であり、第２調波検出要素2F−
５のみを示す。

本実施例では負荷電流を検出するレベル検出回
路LD２への導入量を補助変成器からの出力電気
量（I_T＋I_F）にするものである。第９図において
第５図と同一の符号は第５図と同一機能を有す
る。

第９図において、負荷電流を検出するレベル検
出回路LD２は図示されない補助変成器Aux−CT
へ直接接続され、したがつて電気量（I_T＋I_F）が
レベル検出回路LD２及び遅延回路TDEを介して
増幅回路６へ入力される。その他の構成は第５図
と同様である。上記構成としても負荷電流を検出
することができ、同様の効果を得ることができ
る。

第１０図は本発明による距離継電器の更に他の
実施例ブロツク図であり、第２調波検出要素2F
−６のみを示す。

本実施例では負荷電流に応じて直流バイアス量
を変化させるものである。第１０図において第５
図と同一の符号は第５図と同一機能を有する。

第１０図において、負荷電流を検出するレベル
検出回路LD２は基本波フイルタF₁側の全波整流
回路２出力端に接続され、遅延回路TDEを介し
て演算回路１２へ導入される。演算回路１２にお
いては第２調波の含有率検出を行なうための直流
バイアス量k₀と前記遅延回路TDEとによつて演
算を行ない、これをレベル検出回路LD１へ出力
する。即ち、負荷電流がない場合にはレベル検出
回路LD２は動作せず、したがつて遅延回路TDE
を介した出力はないため、直流バイアス量k₀はそ
のままレベル検出回路LD１へ導入される。しか
し、レベル検出回路LD２によつて負荷電流を検
出した場合には、遅延回路TDEによつて決まる
一定時間後に、任意に定められた一定値を演算回
路１２へ減算入力し、直流バイアス量k₀を小さな
値としてレベル検出回路LD１へ入力する。即ち、
レベル検出回路LD１を高感度にする。

第１１図は本発明による距離継電器の更に他の
実施例であり、第２調波検出要素2F−７のみを
示す。

本実施例ではコンピユータを用いて行なうもの
である。即ち、入力電気量（I_T＋I_F）をアナロ
グ／デイジタル変換器Ａ／Ｄを介してコンピユー
タに導入し、第２調波の検出レベルを変化させよ
うとするものである。

第１２図は動作説明のためのフローチヤートで
あり、以下これによつて説明する。

先ず、ステツプS₁において入力電気量（I_T＋
I_F）を検出し、ステツプS₂でこれを記憶する。ス
テツプS₃においては前記入力電気量（I_F＋I_F）中
に含まれる基本波分I_1fを計算し、同じくステツ
プS₄においては第２調波分I_2fを計算する。

次にステツプS₅において現在の入力電気量（I_T
＋I_F）と必要遅れ時間t₁（第６図々示）前の入力
電気量（I_T＋I_F）′とを比較し、ステツプS₆にお
いて小さい方の電気量に比例した電気量を第２調
波分I_2fに加算する。ステツプS₇にては加算され
た第２調波分I_2f′と基本波分I_1fとの比I_2f′／I_1fを演
算し、その比が第２調波含有率検出レベルｋより
大きい場合はステツプS₈において第２調波検出要
素を動作と判定し、ステツプS₉においてロツク信
号「０」を出力する。一方、ステツプS₇において
小である場合はステツプS₁₀において第２調波検
出要素を不動作と判定し、ステツプS₁₁において
不動作信号「１」を出力する。

次に第６図に示される検出レベル(iii)との関係を
説明する。

先ず、負荷電流がない状態において先行列車が
き電区間に入つてきた場合であるが、この場合は
励磁突入電流I_I′が流れる。そして現在の入力電気
量（I_T＋I_F）と必要遅れ時間t₁前の入力電気量
（I_T＋I_F）′とを比較し、小さい方の電気量に比例
した電気量を第２調波に加算するため、必要な遅
れ時間t₁を経過するまで通常の検出レベルｄにて
第２調波の含有率を検出する。必要遅れ間t₁を経
過した後には、先行列車の励磁突入電流I_I′と現在
の負荷荷電流I_Lとを比較し、小さい方の電気量を
第２調波に加算するため、第２調波の含有率検出
レベルは現在の負荷電流I_Lに応じた検出レベルと
なり、負荷電流I_Lの大きさに応じて検出レベルが
ｄからｇの間で変化することになり、負荷電流I_L
の影響による励磁突入電流の検出能力の低下を防
止できる。なお、検出レベルｇは最大負荷電流の
場合の第２調波検出レベルである。

なお上記各実施例ではオートトランスき電方式
に使用される距離継電器について説明したが、こ
れに限定されるものではなく、ブースタトランス
き電方式に使用される距離継電器についても同様
であることは明らかであり、更に送電線に用いら
れる励磁突入電流対策付距離継電器にも適用でき
ることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば先行列車が
既にあり後続列車が同一き電区間に入つた際、後
続列車による励磁突入電流の第２調波検出レベル
を負荷電流に応じて変化させるよう構成したの
で、保護き電区間内の先行列車の有無に拘らず確
実に励磁突入電流の弁別が可能であり、したがつ
て距離要素の誤動作を防止し得る距離継電器を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はオートトランスき電方式の代表的な
AC接続図、第２図は従来の第２調波検出回路を
用いた距離継電器、第３図は距離要素の位相特性
とインピーダンス領域を表わした図、第４図はき
電区間の列車の状態を表わした図、第５図は本発
明による距離継電器の一実施例ブロツク図、第６
図は動作説明のためのタイムチヤート、第７図な
いし第１１図は本発明による距離継電器の他の実
施例ブロツク図、第１２図は第１１図の動作説明
のためのフローチヤートである。 １……列車、２，３……全波整流回路、４，１
０……平滑回路、５，１２……演算回路、１１…
…加算回路、６，９……増幅回路、７……NOT
回路、８……AND回路、RY１，RY２……距離
継電器、2F−１〜2F−７……第２調波検出要素、
F₁……基本波フイルタ、F₂……第２調波フイル
タ、DZ……距離要素。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力電流中に含まれる基本波分と第２調波分
   との割合が所定値以上であることを励磁突入電流
   の検出条件とする第２調波検出回路を有し、前記
   第２調波検出回路からの出力をロツク出力とする
   よう構成された距離継電器において、負荷電流を
   検出して所定時間後、第２調波含有率検出感度を
   前記負荷電流の増加に対して線形又は非線形にし
   たがつて高感度方向に変化させることを特徴とす
   る距離継電器。