JPH05276644A - 保護継電装置および整定値算出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力系統の条件や運用の状態に合わせて適正
な整定値を自動的に決定でき、算出した整定値に自動的
に変更すること。 【構成】 系統状態傾向把握処理手段１６により、判定
対象値に関係する保護対象の系統データを取り込んで系
統データの変化の傾向を把握し、整定値算出手段１７，
３１によりその傾向把握結果に基づいて、判定対象値の
整定値を自動算出する。これにより、経時的に変化する
整定値の算出作業が軽減される。また、算出した整定値
に変更することにより、整定値の設定作業が軽減され
る。 さらに、算出した整定値を副整定値とし、主整定
値と区別して扱い、それぞれの整定値と判定対象値とを
比較し、その結果から事故に至り易くなる傾向を早期に
検出可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力系統の保護継電装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】保護継電装置は、電力系統の異常等を判
定して保護装置に動作指令を出力する機能を有するもの
であり、短絡事故等の過電流から系統を保護する過電流
継電器、また地絡事故から系統を保護する地絡継電器、
地絡方向継電器等がある。これらの保護継電器は、それ
ぞれの故障事象を判定するに必要な電力系統の電流、電
圧、遮断器や開閉器の開閉状態等、電力系統の状態を表
すデータ（以下、系統データという）を取り込み、予め
設定されている整定値と取り込んだ系統データ又は系統
データから求めた判定対象値とを比較して系統異常の有
無を判定し、この判定結果に基づいて遮断器等の保護装
置に動作指令を出力したり、警報を出力するようになっ
ている。

【０００３】このような保護継電装置は、年に数回発生
するかしないかの異常を判定するものであり、しかも一
度異常が発生したならば、確実に動作できなければなら
ないので高い信頼性が要求される。特に、整定値は系統
の条件や運用の状態と密接な関係をもっているから、系
統の状態に合わせて適正に設定しなければならない。こ
の整定値の設定は、従来、各保護継電装置ごとに系統の
条件や運用の状態等を考慮にいれて人が決定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、系統の条件
や運用の状態は、気温の変化、季節の移り変わり、負荷
の増設、社会情勢の変化などによって、経時的に変化す
る要因を含んでいるから、各保護継電装置の適正な整定
値も経時的に変化することになる。

【０００５】したがって、そのような経時的な変化に合
わせて整定値を適正に変更しなければならない。

【０００６】しかし、従来のように、人が系統の条件や
運用の状態等の変化を把握して、適正な整定値を決定し
たり、それに従って整定値を変更するのは、保護装置の
数が膨大であること、また各装置ごとに条件がそれぞれ
相違することを考えると、極めて困難なことである。

【０００７】本発明の第１の目的は、電力系統の条件や
運用の状態に合わせて適正な整定値を自動的に算出し、
整定値変更作業を軽減できる機能を具備した保護継電装
置を提供することにある。

【０００８】本発明の第２の目的は、電力系統の条件や
運用の状態に合わせて適正な整定値を自動的に決定し、
これに従って整定値を変更する機能を備えた保護継電装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、本発明の保護継電装置は、保護対象の電力系統
の状態等を表す系統データを取り込み、予め定められた
判定対象値を演算する保護継電処理手段と、設定される
整定値を保持するとともに要求に応じて入力される整定
値に変更する機能を有してなる整定値保持及び変更処理
手段と、前記保護継電処理手段から出力される判定対象
値と前記整定値保持及び変更処理手段から読み出した整
定値とを比較して保護対象の異常の有無を判定する比較
判定手段と、前記判定対象値に関係する系統データを取
り込み、該系統データの変化の傾向を把握する系統状態
傾向把握処理手段と、該手段の傾向把握結果に基づいて
整定値を算出する整定値算出手段とを具備してなること
を特徴とする。

【００１０】また、第２の目的を達成するため、上記整
定値算出手段により求められた整定値により前記整定値
保持及び変更処理手段に保持されている整定値を変更す
ることを特徴とする。

【００１１】また、第１の目的を達成するため、本発明
の保護継電装置は、保護対象の電力系統の状態等を表す
系統データを取り込み、予め定められた判定対象値を演
算する保護継電処理手段と、主整定値を保持するととも
に指令により該保持している主整定値を入力される主整
定値に変更する機能を有してなる主整定値保持及び変更
処理手段と、前記判定対象値に関係する系統データを取
り込み、該系統データの変化の傾向を把握する系統状態
傾向把握処理手段と、該手段の傾向把握結果に基づいて
副整定値を算出する副整定値算出手段と、前記保護継電
処理手段から出力される判定対象値と、前記主整定値保
持及び変更処理手段から読み出した主整定値および前記
副整定値算出手段から出力される副整定値とをそれぞれ
比較して保護対象の異常の有無を判定する比較判定手段
とを具備してなることを特徴とする。

【００１２】この場合において、前記主整定値と前記副
整定値とを取り込み、両者の整定値を比較してその結果
を出力する主・副整定値比較処理手段を設けることが好
ましい。

【００１３】また、主・副整定値比較処理手段は、前記
主整定値の変更要求が外部からあったときに、変更にか
かる主整定値と前記副整定値とを比較し、予め定めた基
準から外れる場合は、その変更を禁止する指令を前記主
整定値保持及び変更処理手段に出力することが好まし
い。

【００１４】

【作用】このような構成とすることにより、本発明によ
れば、次の作用により上記各目的が達成できる。まず、
系統状態傾向把握処理手段により系統状態の経時的な変
化が把握され、これに応じて整定値算出手段により適切
な整定値が自動的に求められる。これを外部に出力表示
する等により、関係者が整定値を設定する参考データに
なり、整定値の算出作業が軽減される。

【００１５】また、求めた整定値により保持されている
整定値を自動的に変更させるようにしたものによれば、
系統の状態変化に合わせて適切な整定値による保護継電
動作がなされるから、系統保護の信頼性が向上するとと
もに、整定値設定作業が大幅に軽減される。

【００１６】更に、系統状態傾向把握処理手段により把
握した系統状態の経時的な変化に応じて、整定値算出手
段により求めた整定値を副整定値とし、主整定値と区別
して取り扱うようにしたものによれば、経時変化とは異
なる原因により変動する判定対象値の変動によって主整
定値が変更される不都合を防止でき、整定値自動変更の
信頼性を確保できる。

【００１７】また、主整定値と副整定値の比較情報を外
部に出力していることから、関係者による主整定値算
出、決定の参考になる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。

【００１９】図１は、本発明を適用した保護継電装置の
一実施例のブロック構成図を示す。図１に示すように、
本実施例の保護継電装置は、入力インターフェース１
１、保護継電処理手段１２、整定値保持及び変更処理手
段１３、比較判定手段１４、出力インターフェイス１
５、系統状態傾向把握手段１６、整定値算出手段１７と
を含んで構成されている。

【００２０】入力インタフェース１１は、通信用ポート
から情報を入力したり、キーボード・キースイッチ等か
ら信号を入力したり、遮断器の開閉等を表す接点情報を
入力したり、電力系統の電流・電圧データ（アナログ）
を入力するものである。

【００２１】出力インターフェース１５は、本装置の内
部で加工された情報を、予め定められた出力手段（通信
出力、ディスプレイ出力、接点出力、プリンタ出力、ア
ナログ出力）に出力するものである。

【００２２】保護継電処理手段１２は、周知の保護継電
に係る処理を行うものであり、入力インターフェース１
１を介して、配電線等の保護対象の系統データ、すなわ
ち各相の電流データＩａ，Ｉｂ，Ｉｃ、電圧データＶ
ａ，Ｖｂ，Ｖｃ、零相電流Ｉ₀、零相電圧Ｖｏを取り込
み、予め定められた保護継電器（過電流継電器、地絡継
電器、地絡方向継電器など）として必要な判定対象値を
演算する。

【００２３】例えば、電圧・電流データを電気角３０度
毎などの所定の周期でサンプリングしてディジタル変換
し、次いで直流分と高調波成分等を除去するフィルタ処
理を施し、予め定められた演算処理プログラムに従って
判定対象値の項目に応じた処理を実行する。処理項目に
は、電圧・電流データの位相を任意に遅相又は進相させ
る移相処理、振幅値を求める演算処理、地絡方向継電器
等に要求される２つの系統データの位相差を求める演算
処理、その他波高値、周波数等を求める処理が必要に応
じて組み込まれる。このようにして演算された判定対象
値は比較判定手段１４に出力される。

【００２４】比較判定手段１４は、周知の構成であり、
整定値保持及び変更処理手段１３に設定保持されている
整定値を読み出し、保護継電処理手段１２から入力され
る判定対象値と整定値を比較し、予め定められた判断基
準、すなわち判定対象値が整定値を超えたか否か、ある
いは以上か、未満か等の判定基準に従って、電力系統の
異常の有無を判定する。

【００２５】整定値保持及び変更処理手段１３は、入力
インターフェース１１を介して外部のキーボードなどか
ら入力される整定値を保持するとともに、外部又は整定
値算出手段１７の要求に応じて、保持している整定値を
書き替える機能を有する。したがって、整定値保持及び
変更処理手段１３は、整定値を書替え可能でかつ電源が
喪失しても保持する必要があるから、電気的に書替え可
能なＥＥＰ ＲＯＭ（Electric Erasable P ROM）を用い
て構成する。

【００２６】ここで、本発明の特徴部である系統状態傾
向把握手段１６と整定値算出手段１７について説明す
る。前述したように、系統の条件や運用の状態は、気温
の変化、季節の移り変わり、負荷の増設、社会環境の変
化などによって、経時的に変化するから、各保護継電装
置の適正な整定値も経時的に変化する。したがって、整
定値を固定してしまうと、系統の状態変化等により、保
護継電装置が誤動作又は誤不動作する場合がある。そこ
で、系統状態傾向把握手段１６により、入力インタェー
ス１１を介して得られる系統データや設定情報に基づい
て、系統状態の変化の傾向を把握し、その把握結果をも
とにして整定値算出手段１７により系統状態の変化に合
わせた整定値を求めるようにしている。この求めた整定
値は、出力インターフェース１５を介してディスプレイ
等に出力し、関係者の判断資料にする。また、整定値保
持及び変更処理手段１３に出力して、直接整定値を変更
する。

【００２７】系統状態傾向把握処理手段１６は、保護継
電装置の種類に応じて異なり、特定の判定対象値が系統
状態の変化によりどのように変化するか、その変化はど
の系統データの変化の傾向をウオッチすればよいかによ
り処理内容を定める。すなわち、特定の系統データと適
正な整定値との組合せ及びそれらの相関関係を予め経験
及び実績データ等の知識から把握し、これに基づいて系
統状態傾向把握処理手段１６の処理内容を構成する。例
えば、系統データの通常時の平均値、最大値、最小値、
変化幅、変化率等や、異常時の値等を求め、これに基づ
いて系統状態の変化を把握し、系統状態傾向データを出
力する。

【００２８】整定値算出手段１７は、系統状態傾向デー
タを入力し、予め定めた余裕度又は安全率等を加味し
て、整定値の変更値を求め、これを前述したように、外
部と整定値保持及び変更処理手段１３に出力する。この
場合において、変更後の整定値の許容範囲を定めてお
き、これに基づいて整定値の変更を制限することもでき
る。その許容範囲は予め設定しておいてもよく、また外
部から設定するようにしてもよい。

【００２９】次に、系統状態傾向把握処理手段１６と整
定値算出手段１７の処理内容について、具体的な実施例
を挙げて説明する。

【００３０】（１）過電流保護継電装置（短絡保護） 短絡事故から配電線を保護する過電流保護継電装置の整
定値は、経験的に過去１年間の最大負荷電流をベース
に、余裕を見て１．５倍にした電流値を過電流保護の整
定値としている。このような考え方に基づいて構成した
過電流保護継電装置の系統状態傾向把握処理手段１６の
処理内容を次に説明する。

【００３１】入力インターフェース１１を介して電流デ
ータＩａ，Ｉｂ，Ｉｃをサンプリングし、通常状態にお
けるその最大値を求める。最大値の算出法には周知の方
法が適用できるが、本実施例では電流データを一定時間
積算し、その積算データに基づいて最大値を求める方法
を用いた。これによれば、計測精度を高くできるととも
に、系統事故電流の影響をキャンセルできる。

【００３２】図２に積算処理をブロック図で示す。所定
の演算周期で電流データＩｉを入力し、Ｉｉが入力され
てから一定時間Ｔ後に入力の９０％出力Ｉｏとなるよう
な積算を行うようになっている。演算を簡単にするた
め、以下の数１に示す関係の係数Ｋを用い、入力Ｉｉと
出力Ｉｏの差を減算器１６ａで求め、これに係数器１６
ｂにてＫを乗算し、積算器１６ｃで係数器１６ｂの出力
を積算して出力Ｉｏとする。すなわち、積算時定数をτ
とすると、任意の時間ｔにおける入力Ｉｉと出力Ｉｏの
関係から、係数Ｋは数１のようになる。

【００３３】

【数１】

【００３４】図２の処理で得られた出力Ｉｏをもとに、
図３のフローチャートに示す手順に沿って、過去の通常
時の系統電流の最大値Ｉｍａｘと今回の積算値Ｉｏとを
比較して、大きい方を最大値Ｉｍａｘとして求める。

【００３５】整定値算出手段１７は、系統状態傾向把握
処理手段１６から最大値Ｉｍａｘを取り込み、これに予
め定められている余裕度（例えば、１．５）を掛けて、
新たな過電流の整定値として整定値保持及び更新処理手
段１３に出力する。

【００３６】このようにして、本実施例によれば、系統
状態の経時変化に合わせて、過電流の整定値が適正な値
に自動設定される。

【００３７】（２）地絡保護継電装置 配電線系統に地絡事故が発生すると零相電流Ｉ₀が増加
する。零相電流Ｉ₀は地絡点抵抗Ｒｆと零相電圧Ｖ₀に関
係する。一般的には、Ｒｆが１０ｋΩ程度以下になった
ときに地絡事故と判定する。したがって、この抵抗値と
零相電圧Ｖ₀とから求まる零相電流Ｉ₀に相当する値を、
地絡保護継電装置の整定値として設定する。しかし、零
相電流は継電装置が適用される系統に応じて相違するば
かりでなく、系統の経時的な変化に応じて変化する。

【００３８】そこで、系統状態傾向把握処理手段１６に
より系統の状態変化により変化する零相電流の変化を、
過電流の場合と同様に把握して、その把握結果に基づい
て地絡継電装置の整定値を更新する。

【００３９】このようにして、本実施例によれば、系統
状態の経時変化に合わせて、地絡保護に係る零相電流の
整定値が適正な値に自動設定される。

【００４０】一方、地絡保護などのような場合、系統の
絶縁が劣化してくると、それに応じて零相電流Ｉ₀が増
大するが、零相電流Ｉ₀は正常状態の場合であっても、
３相交流間の負荷のアンバランスなどにより流れている
から、その変動分を考慮すると整定値は無闇に低くする
ことはできない。したがって、零相電流Ｉ₀が増加して
も、一律に整定値を変更するのは適切でない。

【００４１】そこで、図４に示す実施例のように、系統
状態傾向把握により求めた整定値を副整定値とし、人が
設定する整定値を主整定値として区別し、これらにより
地絡保護の態様を設定したり、整定値決定の参考にする
ことが好ましい。図２において、図１実施例と同一の機
能構成を有するブロックには同一の符号を付して説明を
省略する。本実施例が、図１実施例と異なる点は、整定
値算出部１７に代えて副整定値算出手段３１を、整定値
保持及び変更処理手段１３に代えて主整定値保持及び変
更処理手段３２を設け、また副整定値と主整定値を入力
し両者の比較を行って種々の処理を行う主・副整定値比
較処理手段３３と、主整定値と副整定値の各々に対する
保護継電処理手段１２の出力を比較してその結果を各々
出力する比較判定手段３４と、比較判定手段３４の２つ
の出力を外部の設定条件や主・副整定値比較処理手段３
３の出力によって、そのまま出力したり、切換えたり、
合わせて出力したりする切換処理手段３５とを有して構
成されている。主整定値保持及び変更処理手段３２は、
主整定値を保持し、外部からの要求によりその値を変更
する。また、主・副整定値比較処理手段３３からの指令
によって、主整定値の変更を禁止するように構成されて
いる。また、副整定値算出手段３１においては、どの入
力をもとに副整定値を決定・算出するかを、自由に設定
できるようになっている。

【００４２】本実施例の系統状態傾向把握処理手段１６
は、零相電流Ｉ₀と零相電圧Ｖ₀を観察し、通常時の値、
通常時の最大値、周期的に発生する瞬時値の増大等の現
象を把握する。これらの現象に基づいて系統状態の変化
傾向を把握し、その結果を副整定値算出手段３１に出力
する。これにより副整定値算出手段３１は副整定値を算
出する。例えば、通常時の零相電流Ｉ₀と主整定値との
中間値を副整定値として算出し設定する。

【００４３】主・副整定値比較処理手段３３において
は、主・副整定値の比較値を出力したり、外部からの主
整定値の変更時に、主整定値が副整定値に対してある比
率以下、あるいは、ある比率以上になったときに、警報
を出したり、その変更を無効にする指令を主整定値保持
及び変更処理手段３２に出力する。これらにより、より
適正な主整定値を設定することが可能になるとともに、
主整定値のメインテナンス作業の省力化や高信頼度化を
図ることができる。つまり、種々の演算処理により得ら
れた、副整定値による運用も可能であり、また人が主整
定値を算出する際の参考とすることも可能であり、更に
不適切な主整定値の外部入力を排除できる。

【００４４】上記実施例では、いずれも系統状態傾向把
握処理手段１６と整定値算出手段１７又は副整定値算出
手段３１を保護継電装置に一体的に設けたが、これらは
保護継電装置とは別にして外部に設けてもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電力系統の条件や運用の状態に合わせて適正な整定値を
自動的に決定でき、整定値の算出作業を大幅に軽減でき
る。

【００４６】また、算出した整定値に自動的に変更する
ようにしたものによれば、整定値のメンテナンス作業が
大幅に軽減されるとともに、保護継電装置の信頼性を向
上できる。

【００４７】また、保護対象の絶縁劣化の予測の為の情
報を提供し、また絶縁劣化の予測を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の保護継電装置の機能ブロッ
ク図である。

【図２】過電流保護継電装置に適用した場合の整定値算
出の基礎になる系統電流の積算処理を示すブロック図で
ある。

【図３】過電流保護継電装置に適用した場合の整定値算
出の基礎になる系統電流の最大値を求める処理手順を示
すフローチャートである。

【図４】本発明の他の実施例の保護継電装置の機能ブロ
ック図である。

【符号の説明】

１２ 保護継電処理手段 １３ 整定値保持及び変更処理手段 １４ 比較判定手段 １６ 系統状態傾向把握処理手段 １７ 整定値算出手段 ３１ 副整定値算出手段 ３２ 主整定値保持及び変更処理手段 ３３ 主・副整定値比較処理手段 ３４ 比較判定手段 ３５ 切換処理手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保護対象の電力系統の状態等を表す系統
   データを取り込み、予め定められた判定対象値を演算す
   る保護継電処理手段と、 設定される整定値を保持するとともに要求に応じて入力
   される整定値に変更する機能を有してなる整定値保持及
   び変更処理手段と、 前記保護継電処理手段から出力される判定対象値と前記
   整定値保持及び変更処理手段から読み出した整定値とを
   比較して保護対象の異常の有無を判定する比較判定手段
   と、 前記判定対象値に関係する系統データを取り込み、該系
   統データの変化の傾向を把握する系統状態傾向把握処理
   手段と、 該手段の傾向把握結果に基づいて整定値を算出する整定
   値算出手段と、 を具備してなる保護継電装置。
2. 【請求項２】 保護対象の電力系統の状態等を表す系統
   データを取り込み、予め定められた判定対象値を演算す
   る保護継電処理手段と、 整定値を保持するとともに指令により該保持整定値を入
   力される整定値に変更する機能を有してなる整定値保持
   及び変更処理手段と、 前記保護継電処理手段から出力される判定対象値と前記
   整定値保持及び変更処理手段から読み出した整定値とを
   比較して保護対象の異常の有無を判定する比較判定手段
   と、 前記判定対象値に関係する系統データを取り込み、該系
   統データの変化の傾向を把握する系統状態傾向把握処理
   手段と、 該手段の傾向把握結果に基づいて整定値を算出し、前記
   整定値保持及び変更処理手段に該算出した整定値を出力
   して整定値を変更させる整定値算出手段と、を具備して
   なる保護継電装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記保護継電
   装置が、保護対象を過電流から保護するものであり、前
   記系統状態傾向把握処理手段は保護対象の電流データを
   取り込み、通常状態の電流最大値を常時把握し、前記整
   定値算出手段はその電流最大値に予め設定されている余
   裕度を乗じて新たな整定値を算出するものであることを
   特徴とする保護継電装置。
4. 【請求項４】 保護対象の電力系統の状態等を表す系統
   データを取り込み、予め定められた判定対象値を演算す
   る保護継電処理手段と、 主整定値を保持するとともに指令により該保持している
   主整定値を入力される主整定値に変更する機能を有して
   なる主整定値保持及び変更処理手段と、 前記判定対象値に関係する系統データを取り込み、該系
   統データの変化の傾向を把握する系統状態傾向把握処理
   手段と、 該手段の傾向把握結果に基づいて副整定値を算出する副
   整定値算出手段と、 前記保護継電処理手段から出力される判定対象値と、前
   記主整定値保持及び変更処理手段から読み出した主整定
   値および前記副整定値算出手段から出力される副整定値
   とをそれぞれ比較して保護対象の異常の有無を判定する
   比較判定手段と、 を具備してなる保護継電装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記主整定値と前記
   副整定値とを取り込み、両者の整定値を比較してその結
   果を出力する主・副整定値比較処理手段を設けたことを
   特徴とする保護継電装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記主・副整定値比
   較処理手段は、前記主整定値の変更要求が外部からあっ
   たときに、変更にかかる主整定値と前記副整定値とを比
   較し、予め定めた基準から外れる場合は、その変更を禁
   止する指令を前記主整定値保持及び変更処理手段に出力
   することを特徴とする保護継電装置。
7. 【請求項７】 判定対象値に関係する保護対象の系統デ
   ータを取り込み、該系統データの変化の傾向を把握する
   系統状態傾向把握処理手段と、 該手段の傾向把握結果に基づいて前記判定対象値の整定
   値を算出する整定値算出手段と、を具備してなる保護継
   電装置の整定値算出装置。