JPH0638693B2 - デイジタル型距離継電器 - Google Patents

デイジタル型距離継電器

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JPH0638693B2
JPH0638693B2 JP62084320A JP8432087A JPH0638693B2 JP H0638693 B2 JPH0638693 B2 JP H0638693B2 JP 62084320 A JP62084320 A JP 62084320A JP 8432087 A JP8432087 A JP 8432087A JP H0638693 B2 JPH0638693 B2 JP H0638693B2
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哲正 田村
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、発電機の後備保護手段として過電流保護に使
用する距離継電器に関する (従来の技術) 発電機の後備保護手段として過電流保護に使用する従来
の距離継電器の結線方式として、いわゆるG結線方式と
L結線方式とがある。G結線方式の一例を第4図に、ま
たL結線方式の一例を第5図に示す。
第4図において、発電機10で発生された電力は の変圧器11を介して送電線12へ供給される。発電機
10の出力電圧は の計器用電圧器13を介して発電機10の出力電圧と同
位相で距離継電器20A,20B,20Cに導入され
る。発電機10の電流は変流器14を介して発電機10
の出力電流と同位相で距離継電器20A,20B,20
Cに導入される。なお、必要に応じて、発電機10の中
性点電圧が計器用変圧器15によって検出され、零相電
圧検出回路16により零相電圧として検知される。第4
図の回路構成によれば、送電線12側で事故が生じた場
合、変圧器11と計器用変圧器13の結線の相違によ
り、その時の送電線側の状態変数が変圧器11により位
相を変えられたものとして距離継電器20A、20B,
20Cに入力されることになる。
距離継電器20A、20B,20Cの動作原理を、第6
図を参照して説明する。第6図は誘導円筒型継電器を例
示するものであって、図上、上部鉄心脚URには端子
a,b,c,dを介して変流器14からの電流を流し、
下部鉄心脚DRには端子e,fを介して計器用変圧器1
3からの電圧を印加する。これにより左右の対向極L
P,RPと上側の極UPとで電圧と電流の積に対応する
動作方向の駆動力を生じ、左右の対向極LP,RPと下
側の極DPとで電圧の2乗に比例する抑制方向の駆動力
を生ずるものである。なお、図示の継電器においては、
電圧回路に電流補償回路を設けて電流に比例した電圧を
変成器8およびコンデンサ9を介して加えることによ
り、周知の第7図のインピーダンス図に示すようなオフ
セットモー特性を作り出しているものであり、送電線1
2に事故が発生した場合、継電器から見た送電線12側
のインピーダンスがハッチングで示した円内に入ること
により動作する。
第4図の距離継電器20A、20B,20Cにおいて
は、抑制トルクは発電機10の出力線間電圧Vgに比例
し、動作トルクは2線に流れる電流の差Idに比例する
ような結線となっている。そのため、継電器の見る事故
時のインピーダンスはVg/Idとなり、発電機10側
の、いわゆるΔインピーダンスとなる。
次にL結線方式の第5図の装置においては、発電機10
の電圧は の計器用変圧器13の出力側に の計器用変圧器17が縦続接続されており、距離継電器
20A、20B,20Cに電圧入力端子には計器用変圧
器17の人結線された出力巻線から送電線12の電圧と
同位相の電圧が入力される。電流入力は、第4図のG結
線の場合と同様に、発電機10の電流と同位相で導入さ
れる。
第5図の装置の場合、継電器の抑制トルクは送電線12
の線間電圧Vsに比例し、動作トルクは線電流Isに比
例する結線となっている。そのため、継電器の見る事故
時のインピーダンースは、Vs/Isとなり、送電線1
2側のΔインピーダンスとなる。
(発明が解決しようとする問題点) 以上述べたところから分るように、G結線方式の距離継
電器というのは、 の変圧器11よりも発電機10側のΔインピーダンスを
測定するように構成されたものであり、L結線方式の距
離継電器というのは、 の変圧器11よりも送電線12側のΔインピーダンスを
測定するように構成されたものである。このような特性
からして、各結線方式の距離継電器はそれぞれ次のよう
な保護に適する。
(1) G結線 3相事故、 の変圧器が事故点との間に介在しない場合の2相事故、 の変圧器が事故点との間に介在する場合の1線地絡事故
(直接接地系の場合) (2) L結線 3相事故、 の変圧器が事故点との間に介在しない場合の2相事故、 の変圧器が事故点との間に介在いない場合の1線地絡事
故(直接接地系の場合) 従来は上記長短・得失を踏まえて、いずれの結線方式を
採用するかを決定しており、両者の長所が同時に得られ
るような距離継電器は提案されていなかった。
本発明は、以上の事情を考慮してなされたもので、事故
点が変圧器を基準として発電機側であると送電線側であ
るとを問わず、発電機にとって好ましくない事故はすべ
て検出することにより、発電機の後備過電流保護を完全
に行うことができ、かつ、それを容易に達成することの
可能な距離継電器を提供することを目的とするものであ
る。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明は、 の変圧器を介して送電線に電力を供給する発電機の後備
保護のための過電流保護手段として用いられるディジタ
ル型距離継電器であって、発電機の出力電圧および出力
電流を検出する検出手段と、この検出手段によって検出
された出力電圧および出力電流を少なくとも30゜のサ
ンプリング周期でサンプリングするサンプラと、このサ
ンプラによってサンプリングされたサンプル値をA/D
変換するA/D変換器と、このA/D変換器の出力の中
から変圧器の結線に従ってその一次側の電圧および電流
と同位相となるサンプリング時点のサンプル値あるいは
二次側の電圧および電流と同位相となるサンプリング時
点のサンプル値を選択する選択手段と、この選択手段に
よって選択された電圧および電流のサンプル値からイン
ピーダンスを計算し、事故時に得られたインピーダンス
が予め整定された整定範囲内であるとき動作出力を出す
判定回路とを具備したディジタル型距離継電器を構成し
たものである。
(作 用) 上記手段の構成によれば、発電機と送電線との間に介在
する変圧器もしくは計器用変圧器の結線いかんによって
生じ得る電圧・電流間の位相ずれを補償し、リアルタイ
ムで正確なインピーダンス測定、つまりは事故点までの
正確な距離測定を行うことができる。
第3図はディジタル型距離継電器で一般に採用されてい
る演算手法を示すものである。継電器の入力電流I(ベ
クトル量であることを表すドット記号は省略する。以
下、これに準ずる)を基準ベクトルとしたとき、入力電
圧Vが図に示すように入力電流Iより所定の角度進んだ
位相関係にあったとする。継電器の整定値である前方イ
ンピーダンスをZ、後方インピーダンスをZとする
と、Z・IおよびZ・Iのベクトルはそれぞれ図示
のように表される。ここで、a=Z・I−V、b=V
−Z・Iとすると、a,bはそれぞれ図示のように表
されることになる。継電器の動作特性は、(Z・I−
・I)を直径とする円30の内側で表される。ここ
で円30の内側にあるという条件は、 a・b=|a|・|b|・cosθ において、 cosθ>0 すなわち、 |a|・|b|・cosθ>0 …(1) ということである。
ここで、ディジタル型距離継電器のサンプリング周期を
電気角30゜とし、任意の測定時点mのときの測定値を
,b、それより3回前の測定時点の測定値をa
m-3,bm-3とすれば、直角2サンプル演算法により、 a・b+am-3・bm-3 =|a|・|b|・cosθ …(2) すなわち、(1),(2)式から、 a・b+am-3・bm-3>0…(3) いま、簡単のため、位相角を60゜とすれば、 Z,Z=|Z|・|Z| 60゜ であるから、電流サンプル量iを60゜進み側に移送す
れば、 a=Z・im+2−v=v−Z・im+2 …(4) (4)式を(3)式に代入し、過去のデータだけで表現
すると、 (Z+Z) ×(im-1・vm-3−im-4・v) −Z・Z(▲i2 m-1▼+▲i2 m-4▼) −vm 2+▲v2 m-3▼)−K>0 …(5) ここで、Kは電圧・電流入力が極端に小さい場合の不
安定動作を抑制するための定数である。
(5)式はG結線の場合の演算式であり、L結線の場合
は、サンプリング周期を30゜とすると、G結線の場合
の電圧・電流入力に対し、電圧を基準にした場合は、電
流のデータとしてiの代わりにim−1を、電流を基
準にした場合は、電圧のデータとしてvの代わりにv
m+1を用いればよい。
ここでは、電流を基準にするものとすると、(4)式
は、 a=Z・im+1−v=v−Z・im+1 …(4a) となる。
(4a)式を(3)式に代入し、過去のデータだけで表
現すると、 (Z+Z) ×(im-2・vm-3−im-5・v) −Z・Z(▲i2 m-2▼+▲i2 m-5▼) −(vm 2+▲v2 m-3▼)−K>0…(5a) ということになる。
したがって、(5),(5a)式の演算を連続処理する
ことにより、従来のG結線およびL結線の各長所を同時
に有するディジタル型距離継電器が得られることにな
る。
本発明によれば、発電機側であると電送線側であるとを
問わず、発電機にとって好ましくない事故はすべけ検出
することができるため、発電機の後備過電流保護を完全
に行うことができ、かつ、それを容易に達成することが
できる。また、従来のG結線,L結線の機能を任意に選
択する手段を持たせることにより、外部結線を変更する
ことなく使用者の好みに容易に応ずることが可能とな
る。
(実施例) 以下、本発明を、図を参照して詳細に説明する。
第2図は本発明のディジタル型距離継電器20と、これ
を適用する電力系統の一構成例を示すものである。発電
機10、変圧機11、送電線12、計器用変圧機13、
変流機14の構成は第4図または第5図のものと同一で
ある。本発明のポイントは距離継電器20の内部構成に
あり、以下、第1図を参照して説明する。
第1図において、距離継電器20の電圧入力端子x,
y,zには計器用電圧器13から発電機10の出力電圧
と同位相の電圧信号が入力される。送電線12側で事故
が生じた場合には、変圧器11が介在することにより3
0゜の位相差を持った電圧信号が入力されることにな
る。距離継電器20の電流入力端子g−h,i−j,k
−lには、それぞれ変流器14から発電機10の各相の
電流に比例する電流信号が入力される。これらの端子を
介して入力された電圧・電流信号はそれぞれ電圧フィル
タ21および電流フィルタ22により、演算処理上の誤
差要因となる高調波成分が除去されるとともに、折返し
誤差が除去され、サンプラ23を送出される。サンプラ
23は電圧フィルタ21および電流フィルタ22から入
力された電圧・電流信号を所定の周期でサンプリング
し、それをホールドする。このサンプラ23にホールド
された電圧・電流を表すアナログ信号はA/D変換器2
4でディジタル信号に変換され、選択回路25に導入さ
れる。選択回路25は次段の判定回路26で演算処理す
る上での、従来のG結線またはL結線に相当する機能を
選択するための回路であって、具体的には前述の(5)
式の電流データ(im-1,im-4)または(5a)式の電
流データ(im-2,im-5)のいずれか、あるいはその両
者、およびその他の必要な電圧データ(v,vm-3
を次段の判定回路26に選択的に導くためのものであ
る。判定回路26には、事故点の距離判定のためのイン
ピーダンス(Z,Z)を整定するための整定回路2
7が付設されている。
判定回路26は、(5)式,(5a)式のいずれか、ま
たはその両式に基づき、前段の選択回路25から導入さ
れた電圧・電流のデータを用いて逐次インピーダンスを
演算し、事故かどうかを判定する。
ここで、(5)式,(5a)式は、明らかなようにミク
ロ的には電流データのサンプリング時期が異なっている
だけであり、(5)式,(5a)式は1つの演算式で計
算することができる。判定回路26で演算処理した結
果、不等号が成立した場合は、その判定出力が次段の出
力回路28を介して継電器動作出力として出力される。
以上のように、本実施例によれば、1台のディジタル型
距離継電器により変圧器11を基準として発電機10側
であると送電線12側であるとを問わず、発電機10に
とって好ましくない事故はすべて検出することができ、
そのため発電機10の後備過電流保護を完全に行うこと
ができる。しかも、その場合、回路構成が複雑になるこ
ともない。さらにまた、従来のG結線またはL結線の機
能を任意に選択する機能を容易に付加することができる
ので、従来必要であった外部結線の変更を伴うことな
く、ユーザーの要求に対応することができる。
上記実施例においては最大感度角60゜、サンプリング
周期30゜のオフセットモー要素の場合を例にとって説
明したが、最大感度角もしくはサンプリング周期あるい
はその両者を上記とは異なる値に変更しても、またモー
要素であっても、上記と同様の考え方で本発明を適用す
ることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、変圧器を基準としてその発電機側であ
るか送電線であるかを問わず、発電機にとって好ましく
ない事故はすべて1台の距離継電器で検出し、保護する
ことができる。しかも、このような機能を極めて低コス
トで達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のディジタル型距離継電器の一実施例を
示すブロック図、第2図は第1図のディジタル型距離継
電器とこれを適用する電力系統との接続関係を示す接続
図、第3図はディジタル型距離継電器の演算手法を説明
するためのベクトル図、第4図は従来のG結線の距離継
電器を説明するための接続図、第5図は従来のL結線の
距離継電器を説明するための接続図、第6図は従来の距
離継電器の内部結線例を示す接続図、第7図は距離継電
器の一般的なオフセットモー特性を示すインピーダンス
図である。 10……発電機、11……変圧器、12……送電線、1
3……計器用変圧器、14……変流器、20……距離継
電器、21……電圧フィルタ、22……電流フィルタ、
23……サンプラ、24……A/D変換器、25……選
択回路、26……判定回路、27……整定回路、28…
…出力回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 の変圧器を介して送電線に電力を供給する発電機の後備
    保護のための過電流保護手段として用いられるディジタ
    ル型距離継電器であって、 前記発電機の出力電圧および出力電流を検出する検出手
    段と、 この検出手段によって検出された出力電圧および出力電
    流を少なくとも30゜のサンプリング周期でサンプリン
    グするサンプラと、 このサンプラによってサンプリングされたサンプル値を
    A/D変換するA/D変換器と、 このA/D変換器の出力の中から前記変圧器の結線に従
    ってその一次側の電圧および電流と同位相となるサンプ
    リング時点のサンプル値あるいは二次側の電圧および電
    流と同位相となるサンプリング時点のサンプル値を選択
    する選択手段と、この選択手段によって選択された電圧
    および電流のサンプル値からインピーダンスを計算し、
    事故時に得られたインピーダンスが予め整定された整定
    範囲内であるとき動作出力を出す判定回路と を具備したディジタル型距離継電器。
JP62084320A 1987-04-06 1987-04-06 デイジタル型距離継電器 Expired - Lifetime JPH0638693B2 (ja)

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JPS63253822A JPS63253822A (ja) 1988-10-20
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61210823A (ja) * 1985-03-13 1986-09-19 株式会社明電舎 デイジタル式距離継電器

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