JPS5821493B2

JPS5821493B2 - 保護継電装置

Info

Publication number: JPS5821493B2
Application number: JP9095476A
Authority: JP
Inventors: 塚本順一郎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1976-07-29
Filing date: 1976-07-29
Publication date: 1983-04-30
Also published as: JPS5316843A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は電力系統の余端自動同期デジタルシステムの
保護演算処理機構内の多端子送電線に適用される保護継
電装置に関するものであり、余端の情報量をディジタル
化することにより伝送可能となる相手端情報を利用して
事故種別・アーク抵抗値・電力潮流の値にかかわらず送
電線保護と事故標定か同時に行なえる点に特長を有する
。

従来の自端データのみを用いた保護継電装置では多端子
送電線の分岐点以遠の事故に対しては勿論のこと、分岐
点より手前の事故に対しても事故種別により保護継電装
置の見るインピーダンスが変化するため正確な故障検出
・事故点標定か困難であった。

また保護継電装置の見るインピーダンスは不完全地絡事
故時のアーク抵抗や潮流の値によっても大きく影響され
るものであった。

余端の情報量をすべてディジクル化し系統の保護を行な
う場合、当然保護方式の中で最も単純な電流差動方式が
採用されることになる。

しかし、この保護方式では保護区間内に事故が発生した
ことを検出するのみで事故点の標定を行なうには別の装
置を必要とする。

才た信頼度向上化のために保護装置を多重化する場合に
は出来るだけ動作原理の異なる保護装置が要求されるこ
さとなり、電圧値を用いた保護継電装置も必要となる。

本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、各端の電
圧・電流値を用いることにより事故の検出と事故点標定
か同一装置で実現できる保護装置に関するものである。

さて、この発明のを景となるシステム構成の概略を第１
図に示すが、図中の同一符号は同一装置、同一機能を表
わすものであり、３端子系統の送電線を例にとって説明
することとし、各端を区別するためＡ端、Ｂ端、Ｃ端と
し、図中に於いてこれを区別するため添字Ａ、Ｂ、Ｃを
付す。

またＢ端、Ｃ端に設置される装置はＡ端に設置されるも
のと同一であるため、図中では一点鎖線で囲み詳細な記
述を省略するものとする。

１は発電機、２は母線、３はセンサーであり図では電圧
センサ、電流センサを一つにして示しである。

４はシャ断器、５は系統のアナログ電気量を一定周期で
サンプリングしディジタル電気量に変換すると共にサン
プリング時刻を明確にするためにサンプリング番号付を
行なうサンプリング回路、６はこのディジタル電気量を
伝送するための送出装置、７は受信装置、８は各サンプ
リング回路から伝送されてくるディジタル電気量を統合
分配するデータヤード、９は相手端から伝送されてシく
るディジタル情報の受信装置、１０はその受信アンテナ
で、通常相手端情報はマイクロ波伝送される。

１１は自端のディジタル電気量を相手端に伝送するため
のアンテナ、１２はその伝送装置、１３は情報量を統合
分配するデータヤードの出カシを伝送するデータウェイ
、１４は本発明の対象となる装置であり、データウェイ
から必要なディジタル電気量を取り込み送電線保護アル
ゴリズムを演算する保護ＭＤＰ、１５はこの保護ＭＤＰ
１４の出力を受けて上記シャ断器４にトリップ指令をＪ
出すシャ断器制御装置、１６は上記保護ＭＤＰの演算結
果を人間に表示するためのマンマシンインターフェイス
の一部を成す低速処理装置である。

第２図は３端子系統の送電線に於いて事故が発生した時
の正相等価回路を示すものであり、図中５インピーダン
スＺａｊｚｂｔＺｃは谷々Ａ端、Ｂ端、Ｃ端よ
り分岐点りまでの系統インピーダンスを表わし、第２図
ではＡ端からＸａＺａの地点で事故が起った場合を示し
ている。

インピーダンスＺｆは事故種別、アーク抵抗値により変
化するものであり、例えば３和光全短絡時にはＺｆ＝
０となり、１線地絡事故時には第３図に示す如＜Ｚｆは
逆相回路及び零相回路の直列インピーダンスから求まる
値となるものである。

Ａ端、Ｂ端、Ｃ端の電圧・電流値をそれぞれＶａ。

Ｉａ、Ｖｂ、Ｉｂ、Ｖｃ、Ｉｃとし、第２
図のＤ点の電位をｖＤとすると、系統が健全な状態では
なる関係式が成立する。

従って、Ｖａ−ＺａＩａ。ＶｂＺｂＩｂ、Ｖｃ−Ｚ
ｃＩｃを常時監視することにより事故の発生が検知でき
る。

例えばＡ端側で事故が発生するとｖＤ＝ｖｂ−ＺｂＩｂ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（２）−ＶｃＺｃＩｃは成立するがＶａ −Ｚａ−Ｉａ＜ＶＤ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（３）となる。

このように３量Ｖａ−ＺａＩａ、Ｖｂ−ＺｂＩｂ、Ｖ
ｃ−ＺｃＩｃのうち１量のみが極端に小さくなることを
検知すれば事故発生区間が検出でき、その区間が保護範
囲内であれば当該シャ断器にトリップ指令を送出して事
故除去を行なうものとする。

次に、事故点標定を行なうために、第２図の如くＡ端側
で事故が発生した場合を考え、Ａ端から事故点までのイ
ンピーダンスＸＺａを測定する方法について述べる。

第２図に於いて次の２式が成立する。

Ｖａ−ＸａＺａ−Ｉａ＝Ｖｂ−ＺｂＩｂ−（１−Ｘ
ａ）Ｚａ・（Ｉｂ＋Ｉｃ）・・・・・・・・・
（４）Ｖａ−ＸａＺａ−Ｉａ＝Ｖｃ −ＺｃＩ
ｃ−（１−Ｘａ）Ｚａ・（Ｉｂ＋Ｉｃ）・・
・・・・・・・（５）（４）式、（５）式を加えて２
で割ると（６）式が成立する。

Ｖａ−ＸａＺａ −Ｉａ−−！−（Ｖｂ＋Ｖｃ−Ｚ
ｂＩｂ−ＺｃＩｃ）（１−Ｘａ）Ｚａ
（Ｉｂ＋Ｉｃ） −（６）（６）式から２Ｖａ−Ｖｂ−Ｖｃ２Ｚａ（Ｉｂ＋Ｉｃ）＋Ｚｂ
Ｉｂ＋ＺｃＩｃＸａｚａ”’＝２（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ
＋２（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ−３Ｖａ−Ｖａ−Ｖｂ−Ｖｃ
＋Ｚａ＋−３ＺａＩａ＋ＺａＩａ＋Ｚｂ
Ｉｂ＋ＺｃＩｃ２（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ）
２（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＝Ｚａ＋３・
Ｖａ−ＺａＩａ−↓Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ−ＺａＩａ−Ｚｂ
Ｉｂ−ＺｃＩｃ、、、、、、、、・（７）２
Ｉａ＋Ｉｂ十Ｉｃ２Ｉａ＋Ｉ
ｂ＋Ｉｃが得られる。

同様にＢ端からｘｂ、ｚｂｊＣ端からＸｃＺｃの地
点で事故が起きた場合にはそれぞれｘｂｚｂ＝ｚｂ＋３、Ｖｂ−ＺｂＩｂ
ＩＶａ土ｖｂ佳−Ｖｃ−ＺａＩａニーＺｂ
ＩｂＺｃＩｃ、、、、、、、、、、、
、（８）２Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ２
Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ３Ｖｃ−ＺｃＩｃ
ＩＶａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ−ＺａＩａ−ＺｂＩｂ−ＺｃＩ
ｃ、、、、、、、、、、、、（９）Ｘｃｚｃ＝Ｚ
ｃ＋−・−一°Ｉａ＋■ｂ＋■ｃ２Ｉａ＋Ｉｂ＋
Ｉｃ２により事故点までのインピーダンスが得られる。

このように相手端情報を用いることによりＺｆの影響を
受けずに、つまり事故種別やアーク抵抗値の影響を受け
ずに事故点までのインピーダンスが測定できる。

更に分岐点以遠の事故に（７）→９）式を適用した場合
、例えばＢ端からｘｂｚｂの地点の事故に対してＡ端か
らのインピーダンスを測定する（７）式を適用すると、
Ｂ端からｘｂｚｂの地点の事故に対しては、（２）式、
（４）式が得られたのと同様に、下記の（ａ）、（ｂ
）式が得られる。

ＶＤ＝Ｖａ−ＺａＩａ −Ｖｃ−ＺｃＩｃ・・・・・・・・・・
・・（ａ）Ｖｂ−ＸｂＺｂ・Ｉｂ＝Ｖａ−ＺａＩａ−
（にＸｂ）Ｚｂ・（Ｉａ＋Ｉｃ）
”−・−・−−”−−（ｂ）（７）式の右辺にＶｃ−
ＺｃＩｃ−Ｖａ−ＺａＩａを化１５人し、展開すると、
（７）式の右辺＝Ｚａ＋↓・ ’ （３Ｖａ
−３ＺａＩａ−Ｖａ−Ｖｂ−Ｖｃ＋ＺａＩａ＋ＺｂＩｂ
＋ＺｃＩｃ）２Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＝Ｚａ＋１・−−１−（３Ｖａ−３ＺａＩａ−Ｖａ
−Ｖｂ−Ｖａ＋ＺａＩａ＋ＺｂＩｂ＋ＺａＩ
ａ）２Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ１＝Ｚａ＋−・□（Ｖａ−ＺａＩａ−Ｖｂ＋ＺｂＩ
ｂ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（Ｃ）２Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉ
ｃ５万、（ｂ）式の左辺に＋ｚｂＩｂ−２ｂＩｂを加える
と、Ｖｂ−ＺｂＩｂ＋（１−Ｘｂ）ＺｂＩｂ
＝Ｖａ−ＺａＩａ −（１−Ｘｂ）Ｚｂ
・（Ｉａ＋Ｉｃ） −・−”＝−・−（ｄ）Ｖ
ａ−ＺａＩａ−Ｖｂ＋ＺｂＩｂ −（１−Ｘｂ）Ｚｂ（
Ｉａ十Ｉｂ＋Ｉｃ）・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・（ｅ）（ｅ）式を（ｃ）式に代入すると、（７）式（７）右辺＝Ｚａ＋’（１−Ｘｂ）Ｚｂ −
−（ｆ）従って、ＩＶａ−ＺａＩａ−Ｖｂ＋ＺｂＩｂ（７）式の右辺−Ｚａ＋−・Ｉａ＋Ｉｂ＋
Ｉｃ＝Ｚａ＋−（１−Ｘｂ）Ｚｂ ”−（１０）と
なり、分岐点までのインピーダンスは正確に、分岐点以
遠のインピーダンスについては潮流の影響を受けること
なく正確に半減されて測定されることとなるため下記の
０１）式によりＡ端より事故点までの正確なインピーダ
ンスＺが求められる。

（７）式の右辺〉Ｚａのとき、Ｚ−（７）式の右辺を表わす記号とする。

さて、以上の演算をするために正相電圧、正相電流を各
相のディジタル瞬時値より求める方法について述べる。

正相電圧、電流をＶＴ、■■、各相の電圧、電流の瞬時
値をｖＲ５Ｖｓ、ｖＴ、■Ｒ２■ｓ、ＩＴで表わすと対
称座標法により３Ｖ１−ＶＨ，＋ａ−Ｖｓ＋ａ −ＶＴ”・”・（
１２１３ＩＩ＝ＩＢ＋ａ−Ｉｓ＋ａ２・ＩＴ ”−・
−Ｑ３）こＮで１＋ａ＋ａ−〇・−（−１＋ｊ面）／２）°°°０４）であるから０９伺沿式から３ＶＩ＝ＶＲ，−ｖＴ＋ａ・（Ｖ３ＶＴ）＝・
・・（１５１３ＩＩ−ＩＨ，−ＩＴ＋ａ・（Ｉ
３−ＩＴ） −” （１６）となる。

第ｎサンプリング目の電圧、電流のディジタル値をｖａ（ｎ）、ｖｓ（ｎＬｖＴ（ｎＬ１Ｒ（ｎ）、１
ｓ（ｎＬ１Ｔ（ｎ）とするとｖＩ＝±（、ｖｒｔ（ｎ−β）ｖＴ（ｎ−β）＋ｖｓ
（頑ｖＴ（ｎ））・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（Ｌ７）１。

■■−一（ｌＲ（ｎ−β）−ｉＴ（ｎ−β）＋ｉ５
（ｎ）−ｉ７ｎ））・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・吐４π ここでβ−了／（ω。

・Δｔ）ωｏ＝２πｆ。

ｆｏ−電力系統の周波数となる。

Δｔはサンプリング間隔でありβが整数となるように設
定するものである。

以上は３端子送電線の例について述べてきたが、多端子
系統にも容易に拡張できることを示すため補に第４図に
４端子系統の送電線の事故時正相回路を示し、Ａ端から
事故点までのインピーダンスＸａＺａをαω式に示す。

ｘａｚａ＝＝ｚａ＋４、ＶａＺａ
” Ｉａ−−１，Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ−ＺａＩ
ａ−ＺｂＩｂ−ＺｃＩｃ−ＺｄＩｄ３
Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋Ｉｄ３
Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋Ｉｄ＋７・２・（１・＋１
ｄ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・α９）３Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋
Ｉｄ以上述べてきた通り、本発明は電力系統情報をすべてデ
ィジタル化し互いに伝送しあい、自端及び相手端の同一
時刻のディジタル電気量を１個所に統合した後１本のデ
ータウェイ上を伝送し、このデータウェイから必要なデ
ータを取込み、前述のアルゴリズムを実行することによ
り、事故種別によらず、またアーク抵抗値にかかわらず
事故検出が行なえると同時に事故点標定も行なうことが
でき、従来不可能であった分岐点以遠の事故時にも事故
点までのインピーダンス測定が可能となることを特長と
した保護継電器である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の背景となるシステム構成を示す図、第
２図は３端子系統の事故時の正相等価回路を示す図、第
３図は３端子系統の１線地絡事故時の正相、逆相、零相
回路を示す図、第４図は４端子系統の事故時の正相等価
回路を示す図であり、図において１は電源、４はしゃ断
器、５はサンプリング回路、８はデータヤード、１０は
受信アンテナ、１１は送信アンテナ、１３はデータウェ
イ、１４は保護ＭＤＰを示し、添字Ａ）ＢｔＣ
はそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ端に設置されることを意味してい
る。

Claims

【特許請求の範囲】１少なくともＡ、ＢｔＣからなる３端子系統の
電圧、電流を一定周期でサンプリングし、ディジタル電
気量に変換するサンプリング回路、他所センサより伝送
されてきたディジタル電気量と共にこれらディジタル電
気量を統合分配するデータヤード、このデータヤードか
らの出力を伝送するデータウェイ、このデータウェイか
ら必要なディジタル電気量を取り込んで演算を行なう保
護ＭＤＰ（マイクロデータプロセッサ）からなる保護継
電装置において、３ＶａＺａＩａＩＸａＺａ−Ｚａ＋２ ’ Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ
２・Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ−ＺａＩａ−ＺｂＩｂ−ＺｃＩｃ
Ｉａ十Ｉｂ＋Ｉｃ３Ｖｂ−ＺｂＩｂｌＸｂＺ５−Ｚ５＋ｌ°■ａ＋■ｂ＋■ｃ−７゜Ｖａ＋Ｖ
ｂ＋Ｖｃ−ＺａＩａ−ＺｂＩｂ −ＺｃＩ
ｃＩａ＋ｂ＋ｃＸｃｚｃ＝ｚｃ＋）、ＶｃＺｃ
Ｉｃ１゜２Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ２ＶａＶｂ＋Ｖｃ−ＺａＩａ−ＺｂＩｂ−ＺｃＩｃＩ
ａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ但し、Ｘａｚａ、Ｘｂｚｂ、Ｘｃｚｃ二Ａ、Ｂ、Ｃ端から事故
点までのインピーダンスＺａ、ｚｂ、Ｚｃ：Ａ、Ｂ、Ｃ端から分岐点までのイ
ンピーダンスＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ：Ａ＋ＢｔＣ端の正相
電圧Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ：Ａ、ＢｔＣ端の
正相電流なる演算により事故点までのインピーダンスを
検出するようにしたことを特徴とする保護継電装置。