JPH0421417B2 - - Google Patents
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- JPH0421417B2 JPH0421417B2 JP59038056A JP3805684A JPH0421417B2 JP H0421417 B2 JPH0421417 B2 JP H0421417B2 JP 59038056 A JP59038056 A JP 59038056A JP 3805684 A JP3805684 A JP 3805684A JP H0421417 B2 JPH0421417 B2 JP H0421417B2
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- Japan
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- power
- reactive power
- quadrant
- determines
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は電力系統を保護する保護継電方式に
関するものである。
関するものである。
電力系統に系統事故が発生し、事故解除後系統
に動揺が生じた時、系統の動揺が安定動揺か、又
は脱調に到るかを検出する脱調の保護継電方式に
ついて以下説明する。第１図は電力系統を模擬し
た模擬系統図で、１ａはａ端、１ｂはｂ端の電源
を示す。２は電源１ａ，１ｂ間の送電線、３ａは
電源１ａの母線、４ａは保護継電器６ａ（以下リ
レーと呼ぶ）へ電流を導入する変成器、５ａは母
線３ａからリレー６ａへ電圧を導入する変成器を
示す。
に動揺が生じた時、系統の動揺が安定動揺か、又
は脱調に到るかを検出する脱調の保護継電方式に
ついて以下説明する。第１図は電力系統を模擬し
た模擬系統図で、１ａはａ端、１ｂはｂ端の電源
を示す。２は電源１ａ，１ｂ間の送電線、３ａは
電源１ａの母線、４ａは保護継電器６ａ（以下リ
レーと呼ぶ）へ電流を導入する変成器、５ａは母
線３ａからリレー６ａへ電圧を導入する変成器を
示す。
電源１ａ，１ｂの電圧V〓a，V〓b（＝V〓ae-j〓）間
の
相差角θに対してａ端の電気量V〓a，I〓aより求まる
電力W〓＝Pa＋jQa＝V〓a・I〓a（I〓aはI〓aの共役複素
数）
の有効電力Pa、無効電力Qaは第２図に示すよう
に、有効電力Paはθが90°において極大値となり、
無効電力Qaはθが180°において極大値となり、第
２図のＡ点（θ＝90°）において等しくなる。
の
相差角θに対してａ端の電気量V〓a，I〓aより求まる
電力W〓＝Pa＋jQa＝V〓a・I〓a（I〓aはI〓aの共役複素
数）
の有効電力Pa、無効電力Qaは第２図に示すよう
に、有効電力Paはθが90°において極大値となり、
無効電力Qaはθが180°において極大値となり、第
２図のＡ点（θ＝90°）において等しくなる。
有効電力Pa、及び無効電力Qaは次の様にして
求められる。送電線のインピーダンスをZ〓＝Zej
≒jZ（≒90°）とすれば、 電流I〓a＝（V〓a−V〓b）／Z〓＝V〓a（１−e-j〓）／
Z〓より W〓＝V〓a・I〓a＝（V2 a／Ｚ）｛sinθ＋ｊ（１
−cosθ）｝＝Pa＋jQa となる。
求められる。送電線のインピーダンスをZ〓＝Zej
≒jZ（≒90°）とすれば、 電流I〓a＝（V〓a−V〓b）／Z〓＝V〓a（１−e-j〓）／
Z〓より W〓＝V〓a・I〓a＝（V2 a／Ｚ）｛sinθ＋ｊ（１
−cosθ）｝＝Pa＋jQa となる。
第３図は横軸を有効電力Pa、縦軸を無効電力
Qaとした時のPQ軌跡を示し、該有効電力Pa、無
効電力Qaの軌跡はPa2＋（Qa−Va2／Ｚ）2＝（Va2／Ｚ）
2 の円形軌跡であり、図中のＡ点がθ＝90°を示す。
一般に電力系統では、その同期化力の大小も関係
するが、相差角θが90°以上開くと脱調したと判
断してよい。但し、この時の無効電力Qaは増加、
即ちｄ｜Qa｜／dt＞０である。
Qaとした時のPQ軌跡を示し、該有効電力Pa、無
効電力Qaの軌跡はPa2＋（Qa−Va2／Ｚ）2＝（Va2／Ｚ）
2 の円形軌跡であり、図中のＡ点がθ＝90°を示す。
一般に電力系統では、その同期化力の大小も関係
するが、相差角θが90°以上開くと脱調したと判
断してよい。但し、この時の無効電力Qaは増加、
即ちｄ｜Qa｜／dt＞０である。
このように電力系統の脱調を判定するために
は、電源端の電圧、電流より無効電力Ｐ、無効電
力Ｑを求め、そのPQ軌跡がθ＝90°の点を越えた
かどうか判定すれば、良いことになる。
は、電源端の電圧、電流より無効電力Ｐ、無効電
力Ｑを求め、そのPQ軌跡がθ＝90°の点を越えた
かどうか判定すれば、良いことになる。
さて、PQ軌跡が90°を越えたかどうかを判定す
る１実施例について説明する。
る１実施例について説明する。
第４図の軌跡１００において、xp…xo-1 xoは
各時刻tp…to-1 toにおける有効電力Ｐと無効電
力Ｑの値のPQ座標における位置を示し、yo，
yo-1は各々座標xo，xo-1と座標xo-n xo-n-1とを
結ぶ直線即ち弦を示す。図の例では弦yo-1の方向
は第１象限方向、yoは第２象限方向を示してお
り、第１象限から第２象限へ変化したことでＡ点
（相差角90°）を越えたものと判別することが出来
る。また軌跡１０１は弦の方向が第２象限から第
１象限へ、軌跡１０２は弦の方向が第４象限から
第３象限へ、軌跡１０３は弦の方向が第３象限か
ら第４象限へそれぞれ変化した時に相差角90°を
越えたものと判定することが出来る。
各時刻tp…to-1 toにおける有効電力Ｐと無効電
力Ｑの値のPQ座標における位置を示し、yo，
yo-1は各々座標xo，xo-1と座標xo-n xo-n-1とを
結ぶ直線即ち弦を示す。図の例では弦yo-1の方向
は第１象限方向、yoは第２象限方向を示してお
り、第１象限から第２象限へ変化したことでＡ点
（相差角90°）を越えたものと判別することが出来
る。また軌跡１０１は弦の方向が第２象限から第
１象限へ、軌跡１０２は弦の方向が第４象限から
第３象限へ、軌跡１０３は弦の方向が第３象限か
ら第４象限へそれぞれ変化した時に相差角90°を
越えたものと判定することが出来る。
一般に電力系統は多機系で構成されており、リ
レーの設置されている保護すべき系統（以下本系
統と呼ぶ）に連系されている比較的容量の小さい
系統や遠隔地にある系統において脱調が発生する
と（以下、局部脱調と呼ぶ）第５図に示すような
実線の動揺が発生する。図中破線が本系統の脱調
軌跡を示し、局部脱調時の円の軌跡に比して大き
い。局部脱調に対するリレーの脱調判定は弦の方
向変化を見ているため、弦yoとyo+1の象限がyoの
第１象限からyo+1の第２象限へ変化するため脱調
検出する。しかし本系統の脱調とは異なるので、
本系統脱調と判定しないことが求められる。
レーの設置されている保護すべき系統（以下本系
統と呼ぶ）に連系されている比較的容量の小さい
系統や遠隔地にある系統において脱調が発生する
と（以下、局部脱調と呼ぶ）第５図に示すような
実線の動揺が発生する。図中破線が本系統の脱調
軌跡を示し、局部脱調時の円の軌跡に比して大き
い。局部脱調に対するリレーの脱調判定は弦の方
向変化を見ているため、弦yoとyo+1の象限がyoの
第１象限からyo+1の第２象限へ変化するため脱調
検出する。しかし本系統の脱調とは異なるので、
本系統脱調と判定しないことが求められる。
本発明は上記のように局部脱調と本系統脱調を
弧に対する弦の割合即ち曲率の大きさによつて判
別し、本系統脱調のみ脱調出力する保護継電方式
を提供することを目的としている。
弧に対する弦の割合即ち曲率の大きさによつて判
別し、本系統脱調のみ脱調出力する保護継電方式
を提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
る。
有効電力Ｐと無効電力Ｑの軌跡図の曲率を説明
する。第６図において軌跡１１０の半径をＲ、軌
跡１１１の半径をｒとし、各軌跡の一定値の弧Ｚ
の始点、終点を結ぶ弦をyR，yrとした時の各曲率
（弦／弧）の間にyR／Ｚ＞yr／Ｚが成立する（∵
Ｒ＞ｒ）。即ち弧を一定値にした時PQ軌跡の大き
さが大きい程曲率値は大きいことがわかる。した
がつて本系統の脱調軌跡の大きさから一定値とす
べき弧の値を決定し、弧より求められる弦との間
の曲率値Ｆを定める。この時の曲率値Ｆは本系統
の脱調軌跡の大きさの変動を考慮して、またどの
程度の局部脱調を検出するかを考慮して決定する
必要がある。
する。第６図において軌跡１１０の半径をＲ、軌
跡１１１の半径をｒとし、各軌跡の一定値の弧Ｚ
の始点、終点を結ぶ弦をyR，yrとした時の各曲率
（弦／弧）の間にyR／Ｚ＞yr／Ｚが成立する（∵
Ｒ＞ｒ）。即ち弧を一定値にした時PQ軌跡の大き
さが大きい程曲率値は大きいことがわかる。した
がつて本系統の脱調軌跡の大きさから一定値とす
べき弧の値を決定し、弧より求められる弦との間
の曲率値Ｆを定める。この時の曲率値Ｆは本系統
の脱調軌跡の大きさの変動を考慮して、またどの
程度の局部脱調を検出するかを考慮して決定する
必要がある。
また、弧の大きさの決定についても弧の大きさ
が脱調であると判定すべき相差角θ＝90°を越え
たかどうかの判定時刻に影響する。即ち、弧が大
きい程軌跡１００について説明すれば第１象限か
ら第２象限への変化点がθ＝90°からθ＝180°側
へ移動することがわかる。この発明の構成を示す
第７図において、７ａは電力系統の電圧信号Va
と電流信号Iaをデイジタルサンプリングし、その
電圧信号Vaと電流信号Iaの瞬時値から各サンプ
リングした時刻における有効電力Pa及び無効電
力Qaを演算するとともに、各時刻における有効
電力Pa及び無効電力Qaの座標点Xn（Pn、Qn）の
推移軌跡から座標点間を結んだ弦Ynと移動距離
である弧Znを検出してその弦Ynと弧Znの曲率Fn
を演算する演算部、８ａは演算部７ａに検出され
た弦Ynの象限方向の判定及び無効電力Qaの増減
方向の判定をし、弦Ynの象限方向に変化が有り、
かつ無効電力Qaが増加方向に有ると判定したと
き脱調信号を出力する第１の判定部、９ａは演算
部７ａに演算された曲率Fnが曲率設定値Ｆより
大きいとき、本系統における脱調であると判定す
る第２の判定部、１０ａは第１の判定部８ａより
脱調信号が出力され、かつ、第２の判定部９ａに
本系統における脱調であると判定されたとき、系
統しや断指令１１ａを出力する論理積部である。
が脱調であると判定すべき相差角θ＝90°を越え
たかどうかの判定時刻に影響する。即ち、弧が大
きい程軌跡１００について説明すれば第１象限か
ら第２象限への変化点がθ＝90°からθ＝180°側
へ移動することがわかる。この発明の構成を示す
第７図において、７ａは電力系統の電圧信号Va
と電流信号Iaをデイジタルサンプリングし、その
電圧信号Vaと電流信号Iaの瞬時値から各サンプ
リングした時刻における有効電力Pa及び無効電
力Qaを演算するとともに、各時刻における有効
電力Pa及び無効電力Qaの座標点Xn（Pn、Qn）の
推移軌跡から座標点間を結んだ弦Ynと移動距離
である弧Znを検出してその弦Ynと弧Znの曲率Fn
を演算する演算部、８ａは演算部７ａに検出され
た弦Ynの象限方向の判定及び無効電力Qaの増減
方向の判定をし、弦Ynの象限方向に変化が有り、
かつ無効電力Qaが増加方向に有ると判定したと
き脱調信号を出力する第１の判定部、９ａは演算
部７ａに演算された曲率Fnが曲率設定値Ｆより
大きいとき、本系統における脱調であると判定す
る第２の判定部、１０ａは第１の判定部８ａより
脱調信号が出力され、かつ、第２の判定部９ａに
本系統における脱調であると判定されたとき、系
統しや断指令１１ａを出力する論理積部である。
次に動作について説明する。演算部７ａは、入
力の電圧、電流信号Va，Iaより有効電力Pa無効
電力Qaを求めて、有効電力Ｐと無効電力Ｑの座
標上のxo（Pn、Qn）を定める。更にそれ以前の
有効電力Ｐと無効電力Ｑの座標上のxo-1…xn…よ
り一定値の弧Ｚ相当の弦yoを求める。弧を求める
方法としてここでは、Zo＝xo−xo-1、Zo-1＝xo-1
−xo-2…としてZo…Zo-n…（以下素弦と呼ぶ）を
求めて、素弦の和が一定値Ｚ＝Zo＋…＋Zo-n+1と
なる座標xo-nを求める。そして弦yo＝xo−xo-nを
第１判定部８ａへ出力する。但し、素弦の和が必
ずしも弧Ｚに等しくなると限らないので、補正を
とる必要が生じる場合もある。またｄ｜Ｑ｜／dt＞ ０を判定するため無効電力Qoも出力する。
力の電圧、電流信号Va，Iaより有効電力Pa無効
電力Qaを求めて、有効電力Ｐと無効電力Ｑの座
標上のxo（Pn、Qn）を定める。更にそれ以前の
有効電力Ｐと無効電力Ｑの座標上のxo-1…xn…よ
り一定値の弧Ｚ相当の弦yoを求める。弧を求める
方法としてここでは、Zo＝xo−xo-1、Zo-1＝xo-1
−xo-2…としてZo…Zo-n…（以下素弦と呼ぶ）を
求めて、素弦の和が一定値Ｚ＝Zo＋…＋Zo-n+1と
なる座標xo-nを求める。そして弦yo＝xo−xo-nを
第１判定部８ａへ出力する。但し、素弦の和が必
ずしも弧Ｚに等しくなると限らないので、補正を
とる必要が生じる場合もある。またｄ｜Ｑ｜／dt＞ ０を判定するため無効電力Qoも出力する。
更に、演算部７ａにおいては第６図で説明した
ように弦yoと弧Ｚより曲率値fo＝yo／Ｚを求め第
２判定部９ａへ出力する。第１判定部８ａは演算
部７ａの弦出力yoの象限方向を判定し、それ以前
の弦yo-1の象限方向とで象限変化があつた時脱調
と判定する。但し、無効電力Qo，Qo-1より｜Qo
｜＞｜Qo-1｜の判定条件が成立する時である。
即ち、脱調が発生するとき（弦Ynの方向が第１
象限から第２象限に変化するとき）は、上記判定
条件が常に成立するので（図２，３参照）、設立
しないときは脱調が発生していないとみなすもの
である。
ように弦yoと弧Ｚより曲率値fo＝yo／Ｚを求め第
２判定部９ａへ出力する。第１判定部８ａは演算
部７ａの弦出力yoの象限方向を判定し、それ以前
の弦yo-1の象限方向とで象限変化があつた時脱調
と判定する。但し、無効電力Qo，Qo-1より｜Qo
｜＞｜Qo-1｜の判定条件が成立する時である。
即ち、脱調が発生するとき（弦Ynの方向が第１
象限から第２象限に変化するとき）は、上記判定
条件が常に成立するので（図２，３参照）、設立
しないときは脱調が発生していないとみなすもの
である。
第２判定部９ａは演算部７ａの曲率値出力foと
曲率設定値Ｆとの大小判定を行ないfo＞Ｆの時本
系統動揺と判定する。１０ａは判定部８ａからの
脱調出力と第２判定部９ａからの本系統動揺出力
の論理積部でともに出力有の時本系統の系統しや
断指令１１ａを出力する。
曲率設定値Ｆとの大小判定を行ないfo＞Ｆの時本
系統動揺と判定する。１０ａは判定部８ａからの
脱調出力と第２判定部９ａからの本系統動揺出力
の論理積部でともに出力有の時本系統の系統しや
断指令１１ａを出力する。
なお、上記実施例では、入力電気量をデジタル
サンプリング値を用い、プログラム制御によるマ
イクロコンピユータによる場合について説明した
が、これに限定することなくアナログ演算回路を
備え、脱調検出を有効電力Ｐのピーク検出と無効
電力Ｑの時間微分量レベル検出をし、また曲率値
は有効電力Ｐと無効電力Ｑのレベルを検出しても
よい。
サンプリング値を用い、プログラム制御によるマ
イクロコンピユータによる場合について説明した
が、これに限定することなくアナログ演算回路を
備え、脱調検出を有効電力Ｐのピーク検出と無効
電力Ｑの時間微分量レベル検出をし、また曲率値
は有効電力Ｐと無効電力Ｑのレベルを検出しても
よい。
以上のように、この発明によれば弦の象限方向
の判定及び無効電力の増減方向の判定をし、弦の
象限方向に変化が有りかつ無効電力が増加方向に
有ると判定したとき脱調信号を出力する第１の判
定部と、曲率が所定値より大きいとき本系統にお
ける脱調であると判定する第２の判定部とを設
け、第１の判定部より脱調信号を出力され、か
つ、第２の判定部に本系統における脱調であると
判定されたとき系統しや断指令を出力するように
構成したので、局部脱調時においては第２の判定
部によつて系統しや断指令がロツクされるため、
本系統脱調時のみ系統しや断指令を出力すること
ができるなどの効果があり、また、第１の判定部
で無効電力の増減方向も考慮しているため、系統
しや断指令を出力する条件がさらに厳しくなり、
さらに精度が向上するとともに、ノイズ等の影響
でサンプリングデータに誤差が生じた結果無効電
力が減少するような場合には、そのサンプリング
データを無視することができるため精度がさらに
向上するなどの効果がある。
の判定及び無効電力の増減方向の判定をし、弦の
象限方向に変化が有りかつ無効電力が増加方向に
有ると判定したとき脱調信号を出力する第１の判
定部と、曲率が所定値より大きいとき本系統にお
ける脱調であると判定する第２の判定部とを設
け、第１の判定部より脱調信号を出力され、か
つ、第２の判定部に本系統における脱調であると
判定されたとき系統しや断指令を出力するように
構成したので、局部脱調時においては第２の判定
部によつて系統しや断指令がロツクされるため、
本系統脱調時のみ系統しや断指令を出力すること
ができるなどの効果があり、また、第１の判定部
で無効電力の増減方向も考慮しているため、系統
しや断指令を出力する条件がさらに厳しくなり、
さらに精度が向上するとともに、ノイズ等の影響
でサンプリングデータに誤差が生じた結果無効電
力が減少するような場合には、そのサンプリング
データを無視することができるため精度がさらに
向上するなどの効果がある。
第１図は電力系統の模擬系統図、第２図はａ
端、ｂ端の相差角に対する有効電力、無効電力
図、第３図は有効電力Ｐと無効電力Ｑの軌跡図、
第４図脱調検出の説明図、第５図は局部脱調時の
有効電力Ｐと無効電力Ｑの軌跡図、第６図は曲率
説明図、第７図はこの発明の一実施例による保護
継電方式を示す構成図である。 １……電源、２……送電線、３……母線、４，
５……変成器、６……リレー、７……演算部、８
……第１判定部、９……第２判定部、１０……論
理積部、１１……出力、添字ａ，ｂは電源端を示
す。図中同一符号、記号は同一又は相当部分を示
す。
端、ｂ端の相差角に対する有効電力、無効電力
図、第３図は有効電力Ｐと無効電力Ｑの軌跡図、
第４図脱調検出の説明図、第５図は局部脱調時の
有効電力Ｐと無効電力Ｑの軌跡図、第６図は曲率
説明図、第７図はこの発明の一実施例による保護
継電方式を示す構成図である。 １……電源、２……送電線、３……母線、４，
５……変成器、６……リレー、７……演算部、８
……第１判定部、９……第２判定部、１０……論
理積部、１１……出力、添字ａ，ｂは電源端を示
す。図中同一符号、記号は同一又は相当部分を示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電力系統の電圧信号と電流信号をデイジタル
サンプリングし、その電圧信号と電流信号の瞬時
値から各サンプリングした時刻における有効電力
及び無効電力を演算するとともに、各時刻におけ
る有効電力及び無効電力の座標点の推移軌跡から
座標点間を結んだ弦と移動距離である弧を検出し
てその弦と弧の曲率を演算する演算部と、 上記演算部に検出された弦の象限方向の判定及
び該無効電力の増減方向の判定をし、該弦の象限
方向に変化が有り、かつ該無効電力が増加方向に
有ると判定したとき脱調信号を出力する第１の判
定部と、 上記演算部に演算された曲率が所定値より大き
いとき、本系統における脱調であると判定する第
２の判定部と、 上記第１の判定部より脱調信号が出力され、か
つ、上記第２の判定部に本系統における脱調であ
ると判定されたとき、系統しや断指令を出力する
論理積部とを備えた保護継電方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3805684A JPS60183929A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | 保護継電方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3805684A JPS60183929A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | 保護継電方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60183929A JPS60183929A (ja) | 1985-09-19 |
| JPH0421417B2 true JPH0421417B2 (ja) | 1992-04-10 |
Family
ID=12514850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3805684A Granted JPS60183929A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | 保護継電方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60183929A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5938058A (ja) * | 1982-08-27 | 1984-03-01 | 出光石油化学株式会社 | 積層体 |
| JPH031890A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-08 | Juki Corp | 千鳥ミシンの上糸供給装置 |
-
1984
- 1984-02-28 JP JP3805684A patent/JPS60183929A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5938058A (ja) * | 1982-08-27 | 1984-03-01 | 出光石油化学株式会社 | 積層体 |
| JPH031890A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-08 | Juki Corp | 千鳥ミシンの上糸供給装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60183929A (ja) | 1985-09-19 |
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