JPH033451B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、環線系統（ループ状送電系統）の保
護を司る保護継電装置に関するものである。

従来の環線系統の保護継電装置の構成を第１図
に示す。図示例は４需要家の場合であつて、電源
変電所Ｔと４個所の需要家D₁〜D₄の母線１を送
電線２によりループ状に結んだ系統を５区間に分
けて表示線（パイロツトワイヤ）継電器（短絡
用、地絡用）３により保護する構成としている。
この場合、変電所Ｔには事故検出のための継電器
（不足電圧継電器及び地絡過電圧継電器）４を設
置している。なお、５は各需要家D₁〜D₄の変圧
器である。

第２図は上記構成の保護継電装置のトリツプシ
ーケンスを示すもので、短絡事故時には事故検出
継電器４の不足電圧継電器の接点４Ｓと表示線継
電器３の短絡保護出力点３Ｓが共に閉路したと
き、また地絡事故時には事故検出継電器４の地絡
過電圧継電器の接点４Ｇと表示線継電器３の地絡
保護出力接点３Ｇが共に閉路したときに引外しコ
イルTCが励磁されるようになつている。このト
リツプシーケンスは変電所しや断器、需要家線路
しや断器に対して同様に構成される。

この表示線継電器方式での整定は、保護区間の
最遠端故障で確実に動作トリツプを行い、需要家
変圧器２次側故障（CTの交差接続により表示線
継電器の保護範囲内となる）では絶対に動作トリ
ツプをしないことが必要であり、その短絡に関す
る整定条件は次の通じりである。

条件１ （表示線継電器（短絡用）に関して） 保護区間内の最小短絡電流＞整定値＞需要家２
次側の最大短絡電流 条件２ （不足電圧継電器に関して） 一端電源で保護区間最遠端故障時の電源変電所
母線電圧＜整定値＜需要家２次側故障時の電源変
電所母線電圧 ところで、需要家設備の容量増加・大形化に伴
う特高需要家の２次側故障電流の増大（変圧器の
％インピーダンスが小さくなるため）により条件
１の右側の不等号の関係（これを条件１−１とす
る）を満足させることが難しくなり、保護区間の
最小故障電流で動作させること、表示線継電器
（短絡用）を需要家の２次側故障で不要動作させ
る恐れがある。このため、表示線継電器（短絡
用）と組合わせている不足電圧継電器は必ず条件
２の右側の不等号の関係（これを条件２−２と
し、左側の不等号の関係を条件２−１とする）を
満足させる必要がある。

しかし、条件２−１を満足させるためにはルー
プ亘長に、また条件２−２を満足させるためには
変圧器の％インピーダンスに起因する設備限界を
生じる。第３図ａ，ｂはこの関係を示すもので、
電源変電所の短絡容量とループ亘長、％インピー
ダンスとの関係を示しており、斜線側であれば条
件２を満足できるが、図から明らかなように短絡
容量とループ亘長の関係（第３図ａ）、短絡容量
と％インピーダンスの関係（第３図ｂ）は相反し
ており、不足電圧継電器の整定値を大とすると、
保護できるループ亘長は長くなるが、需要家変圧
器の％インピーダンスは大きく（変圧器容量は小
さく）なり、整定値を小とすると、需要家変圧器
の％インピーダンスは小さく（変圧器容量は大き
く）できるが、保護できるループ亘長は小さくな
る。

即ち、第１図に示すように保護区間の電流検出
を行うCT（変流器）が交差接続されているので、
第４図に示す線路事故F₁の事故では、需要家母
線と電源変電所とを結ぶ送電線およびこの母線と
隣接した需要家母線とを結ぶ送電線に設けた変流
器で事故電流を検出し、この検出電流信号を各変
流器の表示線継電器間で信号の受授を行つて事故
を判断して表示線継電器を動作させるが、母線事
故F₂及び変圧器５の負荷側の事故F₃の事故では、
上記の表示線継電器の他に更に母線間に交差接続
された表示線継電器も同時に動作するため、線絡
事故F₁、母線事故F₂及び変圧器５より負荷側の
事故F₃の区別をすることは原理的に難しく、従
来は保護継電器の動作感度（条件１、条件２）の
整定により事故F₁，F₂と事故F₃を区別していた
が、線路亘長や変圧器５の容量、電源の短絡容量
などに大きく影響されるため、適用に大幅な制限
が必要であつた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、保
護区間の電流検出を行うCTを非交差接続として
線路保護と需要家母線保護を区別して行う一方、
母線保護要素として電流補償付の不足電圧継電器
を電源変電所に設置することにより、需要家母線
故障と需要家変圧器２次側故障を区分けが可能と
なり、保護感度の向上と設備限界の引上げが図れ
る環線系統の保護継電装置を提供することを目的
とする。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に
説明する。

第５図〜第７図ａ，ｂは本発明の一実施例を示
すもので、１−１〜１−４は需要家D₁〜D₄の母
線、２−１〜２−５は送電線であり、これらと電
源変電所Ｔによりループ状の送電系統が構成さ
れ、母線１−１〜１−４には該当する需要家の変
圧器５−１〜５−４が接続されている。

６−１〜６−５は線路保護用の表示線継電器
（短絡用、地絡用）、７−１〜７−４は需要家母線
保護用の表示線継電器（短絡用、地絡用）であ
り、線路保護用の継電器６−１〜６−５は送電線
２−１〜２−５の両端部に各々設置したCT８−
１〜８−１０の中の保護担当区間のものから入力
を受ける。また、母線保護用の継電器７−１〜７
−４は保護すべき母線の両側のCTから入力を受
ける。

９は事故検出部であつて、不足電圧継電器、地
絡過電圧継電器、電流補償付不足電圧継電器を備
えており、電源変電所Ｔに設置して、CT８−１，
８−１０から電流情報i₁，i₁₀を、またPT１０か
ら電圧情報ｖを受けるようにしている。この事故
検出部は電流補償付不足電圧継電器を備えたこと
が従来の事故検出継電器４（第１図）と異なつて
おり、その部分の概要を第６図ａ，ｂを参照しな
がら説明する。

電流補償付不足電圧継電器９Ｂは、設置点（変
電所Ｔ）から需要家Ｄまでの線路インピーダンス
ｚとCT，PT（計器用変圧器）より得られる電流、
電圧情報ｉ，ｖを用いた演算式 ｜ｖ−ｚ・ｉ｜≦Ｋ（整定値）… (1) が需要家母線故障を検出する原理式であり、その
特性を第６図ｂに示す。電流基準において、母線
事故F₂では動作域（斜線を施した円内）に入り、
需要家２次側故障F₃、線路事故F₁では図に示す
ようになり、動作域外となる。即ち、需要家母線
故障と需要家２次側故障の区別が可能になる。

前記(1)式を第５図の各需要家D₁〜D₄の母線１
−１〜１−４に適用すると次のようになる。ただ
し、z₁〜z₅は送電線２−１〜２−５のインピーダ
ンスである。

母線１−１用：｜ｖ−z₁・i₁｜≦Ｋあるいは ｜ｖ−（z₂＋z₃＋z₄＋z₅）i₁₀｜≦Ｋ 母線１−２用：｜ｖ−（z₁＋z₂）i₁｜≦Ｋあるいは ｜ｖ−（z₃＋z₄＋z₅）i₁₀｜≦Ｋ 母線１−３用：｜ｖ−（z₁＋z₂＋z₃）i₁｜≦Ｋある
いは ｜ｖ−（z₄＋z₅）i₁₀｜≦Ｋ 母線１−４用：｜ｖ−（z₁＋z₂＋z₃＋z₄）i₁｜≦Ｋ
あるいは ｜ｖ−z₅・i₁₀｜≦Ｋ 第７図ａ，ｂはトリツプシーケンスを示すもの
で、線路保護用では第７図ａに示すように短絡事
故時には事故検出部９の不足電圧継電器の接点９
Ｓと線路保護用の表示線継電器６−１〜６−５の
短絡保護出力接点６Ｓが共に閉路したとき、また
地絡事故時には事故検出部９の地絡過電圧継電器
の接点９Ｇと表示線継電器６−１〜６−４の地絡
保護出力接点６Ｇが共に閉路したとき引外しコイ
ルTCが励磁されるようになつている。また、母
線保護用では第７図ｂに示すように短絡事故時に
は事故検出部９の電流補償付不足電圧継電器の接
点９Ｂと表示線継電器７−１〜７−４の短絡保護
出力接点７Ｓとが共に閉路したとき、また地絡事
故時には事故検出部９の地絡過電圧継電器の接点
９Ｇと表示線継電器７−１〜７−４の地絡保護出
力接点７Ｇが共に閉路したとき引外しコイルTC
が励磁されるようになつている。

次に、動作について述べる。線路事故の場合に
は表示線継電器６−１〜６−５はCT８−１〜８
−１０からの電流情報i₁〜i₁₀に基づいてどの区間
であるかと、短絡か地絡かとを判定し、相当する
出力接点６Ｓまたは６Ｇを閉路動作させる。ま
た、検出部９においては、短絡事故であれば不足
電圧継電器、地絡事故であれば地絡過電圧継電器
が動作する。その結果、事故の生じた区間の両端
の遮断器の引外しコイルTCが励磁され、遮断動
作が行われる。

一方、母線事故の場合には表示線継電器７−１
〜７−４によつて事故点と種類の判定が行われる
とともに、検出部９の電流補償付不足電圧継電器
が動作し、事故母線の両側の遮断器が動作する。

上記各保護動作は線路保護と需要家母線保護に
区別して行われるので、各々の表示線継電器の保
護感度が著しく向上する。また、区別によつて線
路保護は需要家２次側故障では表示線継電器が不
動作となるため、条件２−２の制約がなくなり、
条件２−１を満足する整定値の増大が可能とな
り、保護するループ亘長を大幅に伸ばすことがで
きる。また、母線保護は、線路故障では表示線継
電器が不動作となるため、条件２−１の制約がな
くなり、条件２−２が需要家母線保護の電流補償
付不足電圧継電器で代用することができるので、
需要家変圧器５−１〜５−５の％インピーダンス
を下げることが可能、つまり需要家の設備容量の
増大が可能となり、設備限界の引上げが図れる。

第８図は本発明の他の実施例を示すもので、保
護区間の電流検出を行うCT８−１〜８−１０を
非交差接続とすることは前記実施例と同様である
が、各需要家D₁〜D₄毎に伝送装置１１−１〜１
１−４を設置し、各電流情報i₂〜i₉を変電所Ｔに
設備した中央処理装置１２に送り、中央処理装置
１２において他の電流情報i₁，i₁₀やPT１０から
の電圧情報ｖとともに一括して保護処理、トリツ
プシーケンス処理を行うようにしている。保護処
理は第５図に示したことと同様のことを、トリツ
プシーケンスも第７図ａ，ｂと同様のことを行
う。ただし、この場合には、負荷電流i_L1〜i_L4の
影響を考慮して電流補償付不足電圧継電器の動作
式を次のようにしてもよい。

母線１−１用：｜ｖ−z_i・i₁｜≦Ｋあるいは ｜ｖ−（z₂・i₄＋z₃・i₆＋z₄・i₈＋z₅・i₁₀｜≦Ｋ 母線１−２用：｜ｖ−（z₁・i₁＋z₂・i₃）｜≦Ｋあ
るいは ｜ｖ−（z₃・i₆＋z₄・i₈＋z₅・i₁₀）≦Ｋ 母線１−３用：｜ｖ−（z₁＋z₂・i₃＋z₃・i₅）｜≦
Ｋあるいは ｜ｖ−（z₄・i₈＋z₅・i₁₀）｜≦Ｋ 母線１−４用：｜ｖ−（z₁・i₁＋z₂・i₃＋z₃・i₅＋
z₄・i₇）｜≦Ｋ あるいは｜ｖ−z₅・i₁₀｜≦Ｋ なお、各CTの電流情報を伝送装置を介して中
央処理装置に送る場合には、デイジタル化し、こ
れを光フアイバーケーブル、同軸ケーブル、対撚
通信ケーブルなどを用いて伝送する。

以上のように本発明によれば、環線系統の保護
区間の電流検出を行う保護区間端のCTを非交差
接続として条件１−１の制約をなくし、代わりに
母線保護機能を設けてこれに電流補償付不足電圧
継電器を組込んで条件２の制約をなくしたので、
各々の保護感度の向上が図れるとともに、設備限
界の引上げに大いに寄与できるなど著効を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の環線系統の保護継電
装置の一例を示す系統構成図及びトリツプシーケ
ンス回路図、第３図は電源短絡容量とループ亘
長、需要家変圧器の％インピーダンスとの関係を
説明するための特性図、第４図は事故点による保
護動作の難易を説明するための系統図、第５図は
本発明に係る環線系統の保護継電装置の一実施例
を示す系統構成図、第６図ａ，ｂは同実施例にお
ける事故検出部の構成要素としての電流補償付不
足電圧継電器の動作原理説明図及び特性図、第７
図は同実施例におけるトリツプシーケンスの回路
図、第８図は本発明の他の実施例を示す系統構成
図である。 １−１〜１−４…需要家母線、２−１〜２−５
…送電線、５−１〜５−４…需要家変圧器、６−
１〜６−５…線路保護用の表示線継電器、７−１
〜７−４…需要家母線保護用の表示線継電器、８
−１〜８−１０…CT、９…事故検出部、１０…
PT、１１−１〜１１−４…伝送装置、１２…中
央処理装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電源変電所と複数の需要家の母線とを送電線
   によりループ状に結んで環線系統を形成し、この
   環線系統を複数の保護区間に区分して各保護区間
   の端部で電流検出を行つて表示線継電器の入力と
   する一方、電源変電所側に不足電圧、地絡過電圧
   を事故検出要素とした事故検出部を設け、該事故
   検出部と前記表示線継電器の動作信号で環線系統
   の保護を行う保護継電装置において、 前記保護区間を需要家の母線と送電線とに区分
   し、自区分間の両端で電流検出を行つて線路保護
   と需要家母線保護を分離するとともに、前記電源
   変電所側に設けた事故検出部は、不足電圧継電
   器、地絡過電圧継電器、電流補償付不足電圧継電
   器の機能を備えたことを特徴とする環線系統の保
   護継電装置。