JPH0620343B2 - 保護継電方法 - Google Patents

保護継電方法

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JPH0620343B2
JPH0620343B2 JP60016551A JP1655185A JPH0620343B2 JP H0620343 B2 JPH0620343 B2 JP H0620343B2 JP 60016551 A JP60016551 A JP 60016551A JP 1655185 A JP1655185 A JP 1655185A JP H0620343 B2 JPH0620343 B2 JP H0620343B2
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relay
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二三夫 岩谷
和汪 佐野
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は保護継電方法に係り、特に、インピーダンス平
面上に保護領域を有する保護継電器に脱調現象、変圧器
の投入時の際の誤動作防止策が施された保護継電方法に
関する。
〔発明の背景〕
インピーダンス平面上に保護領域を有する保護継電器と
しては例えばモー特性の距離継電器があり、この種の距
離継電器は脱調現象、変圧器の投入時の際に誤動作する
ことがよく知られている。つまり、距離継電器はその保
護特性内に系統インピーダンスが存在することをもつて
出力するが、脱調現象の際に脱調インピーダンスがこの
保護特性内に侵入通過し、距離継電器が誤動作する。
この対策のために、特開昭48-57143号「脱調ロツク継電
方式」では、本来の距離継電器M1の他に、この本来の
距離継電器M1の保護特性よりも広範囲の脱調検出用距
離継電器M2が動作し、本来の距離継電器M1が不動作と
なる状態が所定時間以上継続することで脱調と判定し、
本来の距離継電器M1の出力を阻止するタイマーTを有
している。
この方式は、事故インピーダンスは瞬時に変化するのに
対し、脱調インピーダンスはゆつくり変化することから
インピーダンス変化率の大小により事故と脱調とを区別
した方式である。尚、変圧器投入の際のインラツシユ電
流によつても系統インピーダンスが変化し距離継電器を
誤動作に至らしむるが、その変化がゆつくりであるため
上記公知の方式によつて誤動作を阻止することができ
る。
このように、上記公知の方式は脱調あるいは変圧器投入
の際の誤動作防止に有効な方式であるが、装置が複雑で
あるという問題がある。事故検出のためには本来の距離
継電器M1のみでよいものを、さらに脱調検出用距離継
電器M2,タイマーTを必要とする。つまり、少なくと
も2つ以上の距離継電器と脱調判定回路とを必要とす
る。最近では電力系統の保護の為に計算機が導入されつ
つあるが、前記の脱調ロツク機能を付加することはプロ
グラムの量を倍化させることを意味し、しいては所定の
サンプリング周期内に必要な処理を完了できない又は、
低精度とはなるがサンプリング周期を長くせざるを得な
いといつたことにつながる。
〔発明の目的〕
以上のことから、本発明においてはデジタル的手法によ
りインピーダンス平面上に保護領域を有する保護継電器
を実現する場合に、わずかのプログラム量の増加で脱調
に応動することのない保護継電器を得ることのできる保
護継電方法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、電力系統より導入した電流と電圧のサンプ
リング値より測距量と極性量とを導出し、その各々につ
いて一定期間の絶対値和を求めて、この和同志の積の正
負により事故点が保護領域内か否かを判定すると共に、
積値の時間変化分を監視し、所定の変化率より小なると
きに距離継電器の動作を阻止することにより、所期の目
的を達成するようになしたものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明の実施例について詳細に説明するが、その前
に、デジタル計算機にて構成された保護継電器と従来の
電磁形あるいはトランジスタ形のいわゆるアナログ形保
護継電器との相違について説明する。
この説明に当り、モー特性の距離継電器を例にとると、
いずれの場合にも、電圧と電流と保護領域を定める
ための整定インピーダンスとから一般に測距量と呼ば
れる電気量(−)と、極性量と呼ばれる電気量
とを合成する。そして電磁形の場合はこの2つの電気量
をコイルに印加し、このときコイルにもたらす回転トル
クにより保護範囲内の事故か否かを定める。トランジス
タ形では多くの場合に、2つの電気量の間の位相差に着
目しこれが所定角度以上あることで保護範囲内の事故と
判断している。これに対し、デジタル形では2量につい
て夫々一定期間の和を導出しその積を求めその極性によ
り判定する。
このように、デジタル形では2量についての一定期間の
和を夫々導出しその積の大きさを直接求めることができ
るが、他の方法ではこの大きさを求めることができない
ためにトルク又は位相差により判定している。しかし、
デジタル形では積の極性にのみ着目し、大きさ自体は保
護領域の内外判定に役立てていない。本発明では、大き
さを求めている点に着目した。この大きさは周知のイン
ピーダンス平面上においては、負荷点又は事故点の位置
に相当するものである。このことから、本発明ではこの
積値の大きさの変化率を監視し所定変化率より小なると
き距離継電器の動作を阻止するごとくしたものである。
以下本発明の一実施例について説明する。この第1図の
実施例において、第3のステツプまでの処理は、特開昭
50-74148号と同一のものであり、本発明により変更され
た部分は第4のステツプの一部分のみである。まず、第
1から第3のステツプの従来の処理について説明する。
但し、ここではインピーダンス平面上に保護領域を有す
る保護継電器の一例としてモー特性のものについて説明
をする。まず、第1のステツプは実際には計算機外に設
けられることが多く、モー特性を導出するために必要な
系統電流i=Isinωtと系統電圧v=Vsin(ωt+
)を同時サンプリングする。ここで、i,vは夫々瞬
時値、I,Vは最大値、ωは角速度、tは時間、は電
流,電圧間の位相差である。そしてω=2π(は周
波数)であり、例えば系統周波数の4倍の周波数
で定期的にサンプリングする。そして、AD変換器で時
刻tnのときのサンプル時の瞬時値に比例したi(tn),
v(tn)なるデジタル量に変換した後、計算機に取込む。
時刻tを基準とすると、任意のサンプル時刻tnは、系
統周波数の周期を2π(rad)とすれば、 ごとの間隔で行なわれているから、 ただし、nは正負の整数(n=0のときtn=t)で表
わせる。したがつて、i(tn),v(tn)は、下記のように表
現できる。
第1図で第2のステツプとして示すボツクスは、前記の
モー特性を得るためのベクトル合成処理に関するステツ
プであり、本実施例では、各瞬時の同時サンプリング入
力により、極性量VA(tn)と測距量VB(tn)とを夫々導出す
る。
VA(tn)=V(tn) …………(3) VB(tn)=i(tn)−v(tn) ………(4) ここでは保護領域を定めるための整定インピーダンス
に相当する大きさと位相角のインピーダンスである。VA
(tn)VB(tn)を求める処理は各サンプリングの都度、その
時の入力にもとづいて実行される。
第1図における第3のステツプとして示すボツクスで
は、前記の各サンプリングの都度、そのときのVA(tn),
VB(tn)をもとに、(5)(6)式を実行する。
V1=|VA(t0)|+|VA(t-1)|+……+|VA(t-k)| …………(5) V2=|VB(t0)|+|VB(t-1)|+……+|VB(t-k)| …………(6) ここで、VA(t0)はVについての今回のサンプリング
値、VA(t-k)はVのkサンプリング前の値を意味す
る。これはV,Vについての連続して得られたk+
1個のサンプリング値の絶対値を加算したものであり、
Δtをサンプリング周期とすると(k+1)×Δtは系
統の電圧・電流の基本周波数の半サイクル又はその整数
倍の期間となるように(k+1)が選択される。このこ
とから明らかなように、(5),(6)式は絶対値をとつたあ
といわゆる区分求積法により正弦波の面積を求めたもの
であり、正弦波が一定ならV,Vは一定値となる。
この値に基づき、続いて(7)式を行なう。
W0(t)=V1(t)×V2(t) ………(7) この値はモー特性距離リレーを実現するための(8)式に
相当し、W0(t)の値はインピーダンス平面上の位置を表
わす。
W0(t)={i(tn)−v(tn)}v(tn) …………(8) 次に、ステツプ4について説明するが、まず、従来の事
故判定部分について述べたあとで、脱調時などの誤動作
防止策について説明する。
第4のステツプでは、まず、第4のステツプの出力W
0(t)と基準値との間が W0(t)>K ……………(9) のとき、事故ありと判定するように関係づけるものと仮
定して話を進めると、第4のステツプに必要な機能は、
第1図中に示されるように、まず、(9)式が成立するか
否かを初めにBで判定し、成立すると判定したときは
(9)式の成立回数すなわち、事故検出回数mを毎判定時
に連続して累計しているカウンタBをプラス1したあ
と、それがリレーの判断時間に相当する予め設定されて
いる規定回数mに達したかどうかをBで調べ、達し
たときには該当しや断器CB(図示せず)へしや断指令
を出すようにし、逆に達していないときにはしや断指令
を発すること無く最初の第1のステツプへ戻り、次のサ
ンプル時刻より、再び第1のステツプから、以上と全く
同じステツプで、動作するように構成する。また、第4
のステツプの始めの判定で(9)式が成立しないと判定さ
れたときには、Bにおいてそれまでに累計していた事
故検出回数カウンタの内容をクリヤして第1のステツプ
に戻る。
本発明では、第4のステツプに簡単な処理B,B
つけ加えたのみで、脱調ロツク機能を有することができ
る。ここで、第3図を用いて簡単に脱調時の現象につい
て説明すると、領域Lは常時の負荷帯であり、事故時に
はインピーダンスは負荷帯内の点Pより、モー特性の
保護領域内のP点へ瞬時に移動する。これに対し、脱
調時のインピーダンスは軌跡l上をゆつくり移動する。
ところで、前記の第3のステツプの出力W0(t)は、これ
らのインピーダンス点の位置に応じて大きさが変わる。
つまり、モー特性の場合、W0(t)>0を動作領域とする
ことからも明らかなように、第3の円内がW0(t)>0の
領域、円外がW0(t)<0の領域であり、そして円周部分
がW0(t)=0となる。そして円の中心が正の無限大、円
から遠ざかるほど大きな負値となる。これらの説明より
明らかなように、事故の場合は、第4図aのようにW
0(t)が負から正に瞬時に変化し、軌跡lの脱調のとき、
第4図bのように各サンプリング時点ごとにW0(t)の値
は大きな負値から徐々に小さな負値に変わり、次いで小
さな正から大きな正値となり、以後減少して負値とな
る。尚、変圧器のしや断器を投入するときにも距離継電
器のみるインピーダンスがゆつくり変化する。このとき
のインピーダンス軌跡は無負荷投入のとき第3図γ
負荷投入のとき第3図γのように表わされる。同様に
の大きさは、γのとき第4図c、γのとき第4
図dのようになる。
以上のことから、本発明ではW0(t)の変化率ΔW0(t)を監
視し、これが変化しているとき距離継電器の出力により
しや断器トリツプされることを阻止する。
ステツプ4では、まずBにて第3のステツプの出力W0
(t)について、その差ΔW0(t)を今回の値W0(t)と前回の
値W0(t-1)の差として求める。次にBにて、ΔW0(t)の
大きさが−K≦ΔW0(t)≦Kの範囲にあることを確
認する。ここで、Kの値は比較的に小さなものとし、
第5図に、第4図のときの偏差ΔW0(t)と±Kの関係
を図示する。Kが零に近いものとすると、第4図の
b,c,dの変化のときはBの条件が成立せず、aの
ときの事故発生前又は事故発生後にのみBの条件が成
立する。従つてKを小さく選択したときは、Bの条
件成立(yes側)でもつて従来と同様Bに移り、距離
継電器の内外部事故の判定を行なう。Bの条件不成立
(No側)のとき距離継電器の出力によりしや断器がト
リツプされることを阻止するがこれには種々のやり方が
あり、Iの方法はBに移り、事故検出回数mを零にク
リヤしてしまうものであり、IIはBに移りBの処理
をパスしてしまうものである。Bの処理は事故検出回
路mを更新するものであり、更新しないためにトリツプ
の許容回数mには達しない。しや断器のトリツプロツ
クの為には、この他にも種々のやり方が考え得るが、実
質的にトリツプロツクできるものであればよく、種々の
ものが採用できる。尚、第5図の特性d′において例え
ば時刻t=4とt=5の間のΔW0(t)は非常に小さく、
前記の関係式−K≦ΔW0(t)≦Kを満足するかもし
れないが、一度脱調と判定したのちは適当な期間脱調と
の判定結果を記憶保持することで、この期間におけるし
や断を阻止できる。あるいは第1図の第4のステツプの
事故検出回路mの設定値mを十分に大ななる数値とす
ることでも誤しや断を防止できる。第1図のように構成
したとき、事故発生前とその後は、第4のステツプのB
−B−Bのルートでの処理となり、もし事故が発
生していれば事故しや断することができる。但し、事故
発生の直後だけ(第5図時刻t=4のとき)はB−B
−Bのルートでの処理となる。脱調又はしや断器投
入によりインピーダンスが変化したときは、B−B
−Bのルートで処理され、トリツプがロツクされる。
尚、以上の説明は第3図のモー特性リレーについて説明
したが、これは第2図のリアクタンスリレーのようにし
て実現できることは言うまでもない。リアクタンスリレ
ーとするときは、{I(t)X0−V(t)}とI(t)X0とをベクトル
合成して得、以下ステツプ3の処理を行なえばよい。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明の保護継電方法によれば、インピー
ダンス平面上に保護領域を有する保護継電器をデジタル
的手法により構成する場合に、ほんのわずかのプログラ
ムの追加により、脱調やしや断器投入の際の誤動作防止
のためのロック操作が行えるので、その工業的効果は極
めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の保護継電方法の一実施例を示すフロー
チャート、第2図、及び第3図はインピーダンス平面上
に保護領域を有する継電器特性を示す図、第4図は第3
のステップにより求められた積値W(t)が各種状況
のときにどのように変化するかを示した特性図、第5図
はW(t)の時間微分値ΔW(t)の変化を示した
特性図である。 B……時間微分ΔW0(t)導出ステツプ、B……ΔW
0(t)の大きさ判別ステツプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インピーダンス平面上に保護領域を有する
    デジタル形保護継電器における脱調現象、変圧器投入時
    の誤動作を防止する際に、 電力系統より導入した電流と電圧のサンプリング値より
    測距量と極性量とを導出し、その各々について一定期間
    の絶対値和を求めて、この和同志の積の正負により事故
    点が保護領域内か否かを判定すると共に、積値の時間変
    化分を監視し、所定の変化率より小なるときに距離継電
    器の動作を阻止することを特徴とする保護継電方法。
JP60016551A 1985-02-01 1985-02-01 保護継電方法 Expired - Lifetime JPH0620343B2 (ja)

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