JPH0452696B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力系統の保護装置に係り、特に共架
多回線の高抵抗接地系統（；PC系を含む）が並
行２回線の共架多回線の誘導によつて発生する回
線間零相循環電流を補償する地絡保護リレーに関
するものである。

超高圧送電線と共架される高抵抗接地系統の送
電線には、超高圧送電線が非ねん架、逆相配置で
あるために超高圧送電線の潮流による誘導によつ
て回線間零相循環電流（単に零相循環電流と言え
ばこれをさす）が生じ、このために地絡保護リレ
ーが誤動作、誤不動作するので零相循環電流を補
償しなければならない。

第１図Ａ，Ｂは本発明を適用する共架多回線モ
デル系統を示すもので第１図Ａにおいて回線１，
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、回線２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃは
187〜500KVの超高圧送電線（以下起誘導系統と
称する）、Ａ，Ｂ，Ｃは相順を示し母線５，５Ａ，
５Ｂ，５Ｃは超高圧送電線のＡ，Ｂ，Ｃ相の母線
である。Ｉはａ，ｂ，ｃ各相の電流である。第１
図Ｂにおいて回線３，３ａ，３ｂ，３ｃ、回線
４，４ａ，４ｂ，４ｃは66KV〜154KVの高抵抗
接地系送電線（以下被誘導系統と称する）ａ，
ｂ，ｃは相順を示し回線６，６ａ，６ｂ，６ｃは
高抵抗接地系送電線のａ，ｂ，ｃ相の母線であ
る。７は送電線３ａ〜３ｃのＴ分岐負荷である。
３７ａ〜３７ｃ及び４７ａ〜４７ｃは電流変成器
で、３ａ，３ｂ，３ｃ及び４ａ，４ｂ，４ｃの
ａ，ｂ，ｃ各相の回線間差電流検出器５０ａ〜５
０ｃを介してそれぞれ差回路接続されており電流
検出部８が形成される。Ｉ・_ath，Ｉ・_bth，Ｉ・_cthは
第１
図Ａの誘導系統の潮流の誘導によつて回線３から
回線４へ循環するａ，ｂ，ｃ各相の循環電流であ
る。

被誘導系統の母線６側の電気所をS_A、反対側
のそれをS_Bとする。S_A及びS_Bの中性点は、それ
ぞれ中性点接地抵抗R_NA，R_NBを通して大地に接
地されている。

第１図に示すような高抵抗接地系では、上位系
である超高圧送電線を流れる電流により、零相循
環電流が発生し、高抵抗接地系統送電線の１線地
絡故障時に内部方向（内部故障）と外部方向（外
部故障）との誤判定を招く。例えば、第１図Ａに
示す系統において２回線併用時、上位系に6500A
の負荷が接続されている場合267Aの循環電流が
流れ、地絡回線選択継電器には434Aの零相入力
が入る。通常の高抵抗接地系では、100〜400A接
地系が多いが、このような系統では地絡電流より
も循環電流の方が大きく、当該高抵抗接地系統送
電線の１線地絡故障時に故障判定できなくなる。
またこのような循環電流対策に変化巾を用いた継
電器すなわち予め定常状態の循環電流を記憶して
おき、異常時における循環電流から予め記憶して
おいた循環電流を差引いて故障電流を求める方式
があるが、これは先行しや断時や３端子系統では
使用できず、また再閉路時等は使用できない。ま
た、健全２相から循環電流を推定する方式すなわ
ち健全２相から正相分を除外した量と零相循環電
流の比が起誘導系の潮流に無関係であることを利
用して零相循環電流を健全２相から正相分を除去
した量から推定し、この値を零相入力から差し引
くことにより地絡成分をとり出す方式の継電器は
特願昭54−67184号（特開昭55−160929号）によ
つて既に提案をみるところである。この継電器に
よれば、前述の問題は解決できるが、超高圧系の
欠相時に盲点となる場合がある。これは循環電流
を推定するための定数が１種類しかなく、上位系
の欠相状態により変化する定数の変化に対応しき
れないためである。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでその
目的は、いかなる上位系の欠相状態に対しても循
環電流を補償することができ、確実に故障を判定
し、この故障を除去することにより電力の安定供
給を可能にした共架多回線地絡保護継電装置を提
供することである。

以下に本発明の共架多回線地絡保護リレーにつ
いて第２図〜第４図を参照して説明する。

第２図は本発明の地絡保護リレーの概略構成を
示し、１００は上位系である超高圧送電線のしや
器条件から上位系の系統状態を判定する上位系統
判定部である。上位系のしや断器条件は、上位系
が下位系である高抵抗接地系統送電線と同一の変
電所にある場合にはパレツト条件をそのまま受け
取り、上位系と下位系のしゃ断器が同一の変電所
にない場合は、光フアイバーや通信ケーブル等の
伝送手段を用いて上位系のしゃ断条件を取得す
る。この場合、必要な情報はしや断器条件だけで
あるので、伝送は比較的容易である。

２００は系統運用状態により出力を変更する機
能を持つた定数設定部である。この定数は後記す
るように零相循環電流を推定するための定数で、
各系統運用ケース毎の定数を記憶してもよいが、
定数の似かよつた複数のケースに対して一個づつ
定数を記憶しておいたほうが、記憶領域や整定上
も有効である。すなわち、上位系の運用状態を定
数の似かよつたケース毎にまとめて数種のパター
ンに分けることになる。またこの定数はシミユレ
ーシヨンによつて計算機で予め求めることができ
る。

３００は零相循環電流演算部で、その入力は中
性点接地の相電圧Ｖと健全相電流Ｉと定数設定部
２００からの定数出力S₄である。４００は補償部
で、入力電流の零相分I_OSから零相循環電流演算
部３００の出力S₁₁を差し引くことにより、零相
循環電流を消去（補償）する。５００は地絡回線
選択部で補償部４００の出力S₁₃と零相電圧V₀か
ら、区間内故障、区間外故障を判定する。

第３図は本発明の実施例による共架多回線地絡
保護リレーを示すもので、第１図および第２図と
同一部分は同一符号で示してある。９はしゃ断器
９ａ〜９ｆが図示したように接続されたしや断
部、１０は第１のデータ変換部で電流検出部８か
らの電気量S₁すなわちａ，ｂ，ｃ，各相の回線間
差電流Ｉ・_as，Ｉ・_bs，Ｉ・_csを一定周期でサンプリン
グしてAD変換をする。１１は電圧検出部で母線
６ａ〜６ｃに設置された第１の電圧検出部１２
（零相電圧検出用変成器）と第２の電圧検出部１
３（相電圧検出用変成器）を有する。１４は第２
のデータ変換部で、第１の電圧検出部１２の検出
信号S₂すなわち零相電圧 Ｖ・₀を入力して前記第
１のデータ変換部と同期して一定周期でＶ・₀をサ
ンプリングしてAD変換する。１５はフイルタ部
で第１のデータ変換部１０の出力であるＩ・_as，Ｉ・
_ｂｓ，Ｉ・_csの各デイジタル量S₅を入力して２つの相
の回線間差電流より夫々Ｉ・_as−ａＩ・_bs，Ｉ・_bs−ａ
Ｉ・_cs，Ｉ・_cs−ａＩ・_as（但しａ＝εj2/3π）なる演
算
処理を行い正相分を除去する。１８は零相循環電
流を演算するための演算部で前記フイルタ部１５
の出力S₆と前記定数回路２００の出力S₄及び地絡
相判定部１６の出力S₇を入力して演算を行う。１
７は第３のデータ変換部で、第２の電圧検出部１
３で検出された出力電圧信号S₉＝Ｖ・をデイジタル
量に変換する。これらの第１のデータ変換部１
０、フイルタ部１５、地絡相判定部１６および第
３のデータ変換部１７によつて、零相循環電流演
算部３００が構成される。

１９は零相循環電流検出部で、信号S₁を直接導
入してＡ／Ｄ変換するか或いはＡ／Ｄ変換された
信号S₅を導入して回線間差の零相分Ｉ・電流_ps（＝
Ｉ・_as＋Ｉ・_bs＋Ｉ・_cs）を求める。補償部４００は零
相循環電流３００の出力を零相分Ｉ・_psから差し引
くことにより、零相循環電流を消去した量を求め
る。地絡回線選択部５００は、第１の補償部４０
０で零相循環電流が補償された回線間差電流の零
相分と、第２のデータ変換部１４からの零相電圧
S₁₄とを入力し地絡回線の選択を行う。地絡回線
選択部５００は地絡回線トリツプ信号S₁₅を出力
し、この信号によつて地絡回線のしや断器９をト
リツプして共架多回線の高抵抗接地系送電線の地
絡保護する。

上記構成の地絡保護リレーにおいて、１例とし
て被誘導系統である高抵抗接地２回線送電線ａ相
地絡時の各相の循環電流及びａ相の回線３ａと４
ａに流れる地絡電流と回線３と４に流れる負荷電
流の分布が第３図に示されている。

ここで、回線３から回線４の方向へ循環する
ａ，ｂ，ｃ各相の循環電流はI_ath，Ｉ・_bth，Ｉ・_cthで
あり、回線３と回線４のａ，ｂ，ｃ各相に流れる
負荷電流はそれぞれＩ・³ _a，Ｉ・³ _b，Ｉ・³ _c及びＩ・⁴ _a
，Ｉ・⁴ _b，
Ｉ・⁴ _cである。また回線３のａ相を流れる地絡電流
はＩ・^3/F、回線４のａ相を流れる地絡電流はＩ・⁴ _Fで
ある。

第３図は被誘導系統のみ示された本発明による
地絡保護リレーは電気所S_Aに設置されている。
被誘導系統が図示したようなＴ分岐負荷７をもつ
場合は、回線３の負荷電流Ｉ・³ _a，Ｉ・³ _b，Ｉ・³ _cと回
線
４の負荷電流Ｉ・⁴ _a，Ｉ・⁴ _b，Ｉ・⁴ _cとで対応する相電
流
は大きさが異なる。

地絡時の零相循環電流Ｉ・_pthを地絡相に応じて演
算するためにあらかじめ定数Ｒ・_a，Ｒ・_b，Ｒ・_cを求
めておく必要がある。これらの定数は、第３図に
示すように定数設定部２００において求められ
る。すなわち、系統状態検出部１００に上位系の
しゃ断器条件信号S₀が入力されると、定数設定部
２００の出力S₄の設定値が変更される。循環電流
Ｉ・_pth，Ｉ・_ath，Ｉ・_bth，Ｉ・_cthは、起誘導系統の
潮流Ｉ・
に比例する。

系統健全時のａ，ｂ，ｃ相の回線間差電流Ｉ・_a
ｓ，Ｉ・_bs，Ｉ・_csは Ｉ・_as＝Ｉ・³ _a−Ｉ・⁴ _a＋２Ｉ・_ath Ｉ・_bs＝Ｉ・³ _b−Ｉ・⁴ _b＋２Ｉ・_bth Ｉ・_cs＝Ｉ・³ _c−Ｉ・⁴ _c＋２Ｉ・_cth ……(1) で、このＩ・_as，Ｉ・_bs，Ｉ・_csが電圧検出部８にて検
出されて第１のデータ変換部１０にてデイジタル
量に変換される。変換されたデイジタル量はフイ
ルタ部１５にて次の演算を行い正相分を除去す
る。

Ｉ・_bc＝Ｉ・_bs−ａＩ・_cs Ｉ・_ca＝Ｉ・_cs−ａＩ・_as Ｉ・_ab＝Ｉ・_as−ａＩ・_bs ……(2) 第３のデータ変換部１７は、電圧検出部１３に
て検出した相電圧をデイジタル量に変換して地絡
相判定部１６に出力する。判定部１６は入力され
た相電圧を前もつて定められた整定値と比較し、
地絡判定時に信号S₇を演算部１８に出力する。一
方、判定部１００では、上位系のしゃ断器の投入
有無条件信号を監視して上位系の系統状態を判定
し、その系統運用状態を定数設定部２００に知ら
せる。定数設定部２００は系統運用状態に対応し
た定数を前もつて記憶されている定数ケーブル中
より選定して演算部１８に出力する。

いまａ相が地絡したとすると、ａ相地絡時のフ
イルタ部１５の出力Ｉ・_bs−ａＩ・_csは、健全相の循
環電流２（Ｉ・_bth−ａＩ・_cth）の値となる。演算部１
８は、定数設定部２００にて選定された値Ｒ・_aと、
フイルタ部１５の出力Ｉ・_bs−ａＩ・_csとを乗ずるこ
とにより２倍の零相循環電流を求める。

系統健全時の信号S₆は、それぞれ正しい零相循
環電流となり共に等しいが、被誘導系統地絡時
は、地絡相の回線間差電流に地絡による電流成分
が含まれる。そこでフイルタ部１５の出力S₆と選
定された定数との演算によつて地絡検出を行うこ
とができる。

例えば、Ｒ・_a（Ｉ・_bs−ａＩ・_cs）＝R_b（Ｉ・_cs−
ａＩ・_as）
……(3)は健全時は成立するが、地絡時は上記の理
由から成立しない。

演算部１８は、S₆の任意の２つの演算値と定数
とを入力し比較することによつて地絡検出を行
う。同様にしてｂ相地絡時にはＩ・_ca（＝Ｉ・_cs−ａ
Ｉ・_as）と選択された定数Ｒ・_bとを乗じて零相循環
電流を求め補償部４００に出力する。補償部４０
０は、リレーの不正動作原因となる零相循環電流
を補償するためのもので、回線間差電流の零相分
Ｉ・_psを零相循環電流検出部１９を介して導入し、
地絡時の零相循環電流の演算値を差し引くことに
より零相循環電流をキヤンセルした値を求め、地
絡回線選択リレーまたは地絡方向リレーである地
絡回線選択部５００に出力する。選択部５００
は、零相循環電流成分をほとんど含まない零相電
流と第２のデータ変換部１４にてデイジタル量に
変換された零相電圧Ｖ・₀とから、区間内故障、区
間外故障を正しく判定し。トリツプ信号S₁₅によ
つてしや断部９のしや断器９ａ，９ｂ，９ｃまた
は９ｄ，９ｅ，９ｆをトリツプする。

第４図は本発明の原理をマイクロコンピユータ
によつて実現した場合の処理フローの一例を示す
もので主要な処理について述べる。

第４図においてブロツクB₂は、第１，２，３
のデータ変換器および零相電流検出部に相当し
ａ，ｂ，ｃ各相の電圧E_a，E_b，E_cと回線間電流
Ｉ・_as＝Ｉ・_bs，Ｉ・_cs及び零相電圧Ｖ・₀と零相電流
Ｉ・_ps
を電流変成器、電圧変成器で測定したものを一定
周期でサンプリングホールドしてAD変換処理す
る。（但し第３図では零相循環電流検出部には
AD変換後の信号が入力された実施例を示してい
る。）ブロツクB₃はフイルタ部１５に相当しＩ・_as，
Ｉ・_bs，Ｉ・_csの各相の回線間差電流のうち２相の回
線間差電流から正相分を除去する。ａ，ｂ相、
ｂ，ｃ相、ｃ，ａ相回線間差電流より正相分を除
去したものをＩ・_ab，Ｉ・_bc，Ｉ・_caとする。ブロツク
B₄は判定部１００に相当し系統運用状態を入力
している。

ブロツクB₅は定数設定部２００に相当し、ブ
ロツクB₄で求めた系統運用状態に対応した定数
を選定する。

ブロツクB₆は地絡判定部１６に相当し、この
判定部１６にて演算して求まつた値Ｖ・が整定値よ
り小ならば系統健全状態とみなし、小ならば地絡
事故とみなす。

ブロツクB₆は地絡事故と判定する演算部に相
当する。ブロツクB₇，B₈，B₉，B₁₀で地絡相の検
出を行う。これらのブロツクは、ブロツクB₃と
B₅で検出されたａ，ｂ，ｃ相地絡検出信号と定
数とを用いて求めた演算値を地絡相に応じて選択
して零相循環電流Ｉ・_pthを導出するブロツクであ
る。

ブロツクB₁₁は補償部４００に相当しブロツク
B₂でデイジタル量に変換して求められたＩ・_psとブ
ロツクB₇〜B₁₀で導出した零相循環電流Ｉ・_pthを入
力して回線間差電流の零相分Ｉ・_psによつて補償す
る。

ブロツクB₁₂は地絡回線選択部５００に相当し
ブロツクB₁₁で、零相循環電流を補償した回線間
差電流の零相分と、零相電圧Ｖ・₀を入力して地絡
回線を選択し、地絡回線に対してしや断器トリツ
プ信号を発する。

以上説明したように本発明によれば、超高圧送
電線に共架した高抵抗接地２回線送電線をデイジ
タル量にて保護する継電装置において、上位系の
しや断器条件を入手し、これにより上位系の運用
状態を検出し、この検出信号に応じて予め整定さ
れた数種の定数を切替えるとともに、前記系統に
１線地絡が発生した場合に地絡相を検出し、健全
２相の電流から正相分を除去し、前記切替えられ
た整定定数を地絡相に応じて選んだ値と前記正相
分を除去した量を乗じて零相循環電流を演算し、
これにより得られた零相循環電流演算値を入力零
相分から差し引いて故障電流を抽出し補償すると
ともに、この補償された量の零相電圧に対する方
向と大きさから、地絡回線を選択するようにした
ものである。したがつて本発明によれば、上位系
の欠相ケースに対しても循環電流を補償すること
ができ、確実に故障を判定し、故障を除去するこ
とにより、電力の安定供給を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは共架多回線モデル系統図、第２
図は本発明による地絡保護リレーの原理を示すブ
ロツク線図、第３図は本発明による共架多回線地
絡保護リレーの一実施例、第４図は本発明の原理
をマイクロコンピユータによつて実現した場合の
処理フロー図である。 １Ａ〜１Ｃ、２Ａ〜２Ｃ……超高圧系送電線、
３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｃ……高抵抗接地系統送電
線、５Ａ〜５Ｃ……超高圧系送電線の母線、６ａ
〜６ｃ……高抵抗接地系送電線の母線、３７ａ〜
３７ｃ、４７ａ〜４７ｃ……電流変成器、５０ａ
〜５０ｃ……被誘導系統の回線間差電流検出器、
７……Ｔ分岐負荷、８……電流検出部、９……し
や断部、１０……第１のデータ変換器、１１……
電圧検出部、１２……零相電圧変成器、１３……
相電圧変成器、１４……第２のデータ変換器、１
５……フイルタ、１６……地絡相判定部、１７…
…第３のデータ変換器、１８……演算部、１００
……上位系統判定部、２００……定数設定部、３
００……零相循環電流演算部、４００……補償
部、５００……地絡回線選択部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上位系統送電線に共架した高抵抗接地系統送
   電線をデイジタル量にて保護する継電装置におい
   て、上位系のしや断器条件を入手しこの条件によ
   り上位系の運用状態を判定する判定手段と、この
   判定手段によつて検出された検出信号に応じて予
   め設定された数種の定数を切替える機能を有する
   定数設定手段と、前記高抵抗接地系統送電線に１
   線地絡が発生したとき当該地絡相を検出し、健全
   ２相の電流から正相分を除去し、前記切替られた
   整定定数を地絡相に応じて選んだ値と前記正相分
   を除去した量を乗じて零相循環電流を演算する零
   相循環電流演算手段と、この零相循環電流演算手
   段による演算値を入力零相分から差し引いて故障
   電流を抽出し補償する補償手段と、この補償され
   た量の零相電圧に対する方向と大きさから地絡回
   線を選択する地絡回線選択手段とによつて構成し
   たことを特徴とする共架多回線地絡保護リレー。