JPS5836571B2 - 位相比較搬送保護継電方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は位相比較保護継電方式に係り、特に高調波の発
生が大きな送電線に適用するのに好適な事故検出継電器
を備えた位相比較保護継電方式に関する。

従来の位相比較継電方式は、送電線の保護区間両端の電
流位相が、常時又は外部事故時には逆位相になり、１た
内部事故時には同位相になることに着目し、内部事故検
出を行なうものである。

その原理を第１図、第２図に示す。

１ず第１図の原理に示す構或のうち、ＧＥは背後電源と
しての発電機、ＢＳ（ Ａ）及びＢＳ（Ｂ）は保護区間
の両電気所端局（図に示す通り背後に電源〔発電機ＧＥ
）がある叫をＡ端〔電源端〕、もう一方の側をＢ端〔可
変電源端〕とする。

）の電気母線、ＣＴ（Ａ）及びＣＴ （ Ｂ ）はそれ
ぞれＡ端、Ｂ端に設置された変流器、ＬＮは保護対象で
ある送電線を示す。

ｌた、保護装置の構或は同図に示す通り、１は位相比較
継電器、２は矩形波回路、３は送信装置、４は遅延補償
回路、５は受信装置、６は位相比較回路、７は位相比較
継電器の出力端子を示す。

ここで、位相比較保護継電装置の動作は次の通りである
。

すなわち、両電気所、Ａ端・Ｂ端の電流■，ＩＢは、変
流器ＣＴ（Ａ）、ＣＴ（Ｂ）により、位相比較継電器Ｉ
に導入される。

この電流は、矩形波回路２により矩形波に整形され、送
信装置３を通して、矩形波の形で相手端へ送信すると共
に、遅延補償回路４に導入される。

遅延補償回路４に導入された自端の矩形波信号は相手端
から送信されて〈る受信信号の時間遅れに相当する時間
だけ遅延させ、相手端からの受信信号と位相比較を行な
う時で、位相誤差の出ぬよう遅延補償を行なう。

このように遅延補償回路４で補償を行なった自端Ω矩形
波信号は、受信装置５を通して、相手端から送信されて
くる受信信号と、？相比較回路６に於いて位相比較を行
ない、両端局の電流位相の重なり角がある値（゛一般に
は６０°程度が選定される）以上あることで内部事故と
判定し、位相比較継電器の出力端子７より動作出力を出
す。

具体的な動作例を、第２図ａ及びｂに示す。

図ａは第１図に示す送電線の保護区間内部Ｆ１点に於け
る事故の場合の応動で、Ｂ端（可変電源端）の背後には
電源が全く存在しない非電源のケースを示す。

１ず、Ａ端では背後に電源があるため、電流■が流入し
、矩形波回路２の検出レベルＬＨ以上に電流がなったこ
とで、矩形波をつくり矩形波信号有で相手にトリップ許
容信号（以下ｆ２という）、矩形波信号無でトリップロ
ック信号（以下ｆ１といつを）を送信する。

１た、Ｂ端では背後に電源が無いため、電流■８は零と
なるが、可変電源端の矩形波回路２の検出レベルＬＬは
電源端の検出レベルＬＨと逆極性方向でしかもＬＬレベ
ルより絶対値が小さくなったことで矩形波出力を出すよ
うにしてあるため、Ｂ端では連続信号となり、相手端（
Ａ端）には連続トリップ許容信号ｆ２を送信することに
なる。

したがって、両端Ａ，Ｂ共に位相比較回路に於ける自端
信号と受信信号のトリップ許容信号ｆ２の期間の位相の
重なりが、一定（通常６０° ）以上になるため、両端
の位相比較継電器は内部事故と判定し、動作出力を示す
。

第２図ｂは第１図に示す送電線の保護区間外部Ｆ２点に
於ける事故の場合の応動で、このケースでは、事故電流
が通過するため、Ａ端の電流工。

とＢ端の電流■３が逆位相になるため、自端信号と受信
信号のトリップ許容信号ｆ２の重なりがないため、位相
比較継電器は不動作となる。

第１図と第２図を用いて説明した位相比較継電装置に釦
いて、各端の矩形信号のｆ１ とｆ２の決定は下記のよ
うにして行なわれたものである。

っ捷り、送電線を通過する電流を各端子で同一極性と見
たとき、電源端扱いの位相比較継電器は所定の電流レベ
ル以上で且電流零を含１ない期間をトリップ許容、他の
期間をトリップ禁止とする位相信号を他端に送出し、可
変電源端扱いの位相比較継電器は所定の電流レベル以下
で且電流零を含む期間をトリップ許容、他の期間をトリ
ップ禁止とする位相信号を他端に送出することとしたも
のである。

以上のような、従来の位相比較継電方式では、第２図に
示す通り、事故電流が基本波成分のみであれば、適用上
何ら問題は無かったが、事故時に高調波が発生するよう
な場合、次のような問題があった。

すなわち、第３図ａに示す通り、保護区間背後にケーブ
ル系送電線ＣＬなどがあり、対地充電容量Ｃが存在する
場合、内部事故Ｆ１が発生すると、対地充電容量Ｃの放
電により高調波電流が発生する。

（尚、第３図で示す各記号は第１図で説明したものと同
一内容とする。

）通常、この高調波電流の減衰時定数は、送電線のＬ／
ＲＶｃよって決１り、１００７７Ｌｓ近くに１でなるよ
うに、電流の絶対値も初期が極めて大きくなり極端な場
合、例えば定格ＩＫＡに対し２０ＫＡを越えるようなケ
ースが考えられる。

このようなケースに於いて、位相比較継電器の応動ぱ第
３図ｂｐｃのようになる。

すなわち、第３図ａに示す通り、可変電源端Ｂの背後に
対地静電容量Ｃが存在し、１た正相電源が零の状態で内
部事故（たとえば３線短絡）が発生した場合、電源端Ａ
では、第３図ｂに示す通り基本波或分の電流■えが流入
するが、可変電源端Ｂでは、第３図Ｃに示すような高調
波電流■３が流入する。

したがって、位相比較継電器１の送信出力は、第３図ｂ
，ｃに示す通り、電源端Ａでは基本波ベースの矩形波と
なるのに対し、可変電源端Ｂでは、入力電流■８の高調
波に応じた、巾の短い矩形波となる。

このため、両端の位相比較出力は、高調波の矩形波に制
限され、内部事故と判定できるような一定以上の矩形波
の重なりができないため、位相比較継電器１は内部事故
にもかかわらず不動作となる。

以上の説明は、端子ＢＳ（Ｂ）がケーブル系に接続され
てかつ背後に電源が無い（非電源端）ことについて述べ
たが、係る内部事故時の誤不動作はケーブル系を介して
背後に電源がある場合にも生じ得る。

このようなときの端子ＢＳ（Ｂ）の事故電流は第３図Ｃ
の■８に示す振動電流と背後電源からの例えば５ ０
Ｈ ｚの正弦電流との合或された信号となり、その矩形
化信号は正弦電流の零点付近にも・いて振動電流で定１
る周期の断続信号となる。

この結果本来は約１８０°のｆ２信号となるべくものが
例えば５０°の長さのものとなり、他端の矩形波ｆ２と
の一致をとっても、６００以上の一致とならず事故検出
できないことにもなる。

ただ背後の電源が増大で、ケーブル系からの振動電流よ
りも十分に犬なる電流を供給できるものであるならば６
０°に比して十分なる大きさの角度のｆ２信号を得るこ
とができるから、誤不動作と々る確率は小さいと言える
。

従来高調波の対策としては、フィルターを使用する方法
も考えられているが、この方法では、背後にケーブル系
があるような場合、高調波電流の絶対値が大きいため、
フィルターでは高調波が除去しきれず、第３図ｂ，ｃで
述べた不具合は事実上対策不可能であった。

本発明の目的は、以上のような従来の位相比較継電方式
の高調波に対する問題点を解決するために、保護区間両
端局の位相比較信号を総合的に判定することにより、確
実な事故判定を行な５位相比較継電方式を提供すること
にある。

本発明は、矩形波巾測定形過電流継電器を事故検出用と
して使用し送信信号の制御を行なうことを特徴とする方
式である。

この、矩形波巾測定形過電流継電器を使用することによ
り事故電流の絶対値ではなく、矩形波に変換した後の矩
形波巾により事故検出を行なうことになるため、基本波
電流の大きさを判定できると共に、高調波との判別が可
能であり、位相比較継電器の送信信号と共に矩形波巾測
定形過電流継電器の動作で送信信号の制御を行なうこと
になり、高調波に関係なく確実な事故判定を行なうよう
にしたものである。

捷ず、第４図に矩形波巾測定形過電流継電器の原理を示
す。

ここで矩形波巾測定形過電流継電器１０の動作を説明す
る。

入力端子１１．１２から導入した電流は、入力変流器１
３により絶縁及び適切な値に変換された後、矩形波回路
１４により矩形波信号に変換される。

このように、矩形波信号に変換された電流信号は矩形波
巾測定回路１５により、その巾を測定し、その巾がある
値以上になったことで、出力回路１６により連続化した
後出力端子１７より動作信号を示す。

以上のような動作原理であるため、基本波に対しては、
矩形波の巾を測定することで、電流の大きさを判定する
ことができると共に、矩形波巾測定回路の動作判定矩形
波巾を適当に選定することにより、高調波に対し全く応
動しない特性とすることができる。

矩形波巾測定形過電流継電１０の具体的な応動例を第５
図ａｐｂに示す。

第５図ａは基本波に対する応動例であり、入力電流に対
し検出レベルＬ以上で矩形波出力を出し、その矩形波を
第４図の矩形波巾測定回路１５で積分し、その積分値が
検出レベルＬＰ以上になったという条件で矩形波巾の測
定を行ない、矩形波巾測定形過電流継電器１０の出力を
出す。

これに対し入力電流が高調波の場合の応動を第５図ｂに
示す。

すなわち、入力電流が高調波の場合には、矩形波巾は小
さくなり、したがって矩形波巾測定回路１５の積分値も
検出レベルＬＰに達しないため、矩形波巾測定形過電流
継電器１０は不動作となる。

ここで、この継電器の応動する周波数の限界は、矩形波
巾測定回路の判定巾により任意に選定できるため、発生
する高調波の周波数を考慮し決定すればよい。

次に、本発明による位相比較搬送保護継電方式について
説明する。

本発明は、第３図に示すように、従来方式が内部事故時
に流入する高調波電流により、高調波の矩形波信号を送
信するため、内部事故にもかかわらず不動作になったこ
とに着目し、この高調波電流を先に述べた矩形波巾測定
形過電流継電器が不動作の条件で検出し、高調波の矩形
波信号の送信を阻止することで対策するものである。

第６図にその具体例を示す。第６図中、１０は第４図で
説明した矩形波巾測定形過電流継電器、３１はオア回路
、３２はノット回路を示す。

（同、これ以外の各記号は第１図で説明したものと同一
内容とする。

）第６図に於いて、い１保護区間内部Ｆ１点に事故が発
生し、可変電源端Ｂから高調波電流が流入した場合、Ｂ
端の位相比較継電器１の送信出力は高調波の矩形波信号
となるが、矩形波巾測定形過電流継電器１０は不動作と
なる。

したがって、その信号はノット回路を通して反転され連
続して信号有となるため、位相比較継電器１の高調波の
矩形波送信出力に関係なく、オア回路３１を通して、相
手端Ａに連続トリップ許容信号ｆ２を送信する。

これと同時にノット回路の出力は、遅延補償回路４の出
力とオア回路３１を通して位相比較回路６に導入さ力る
が、遅延補償回路４の出力が高調波の矩形波信号であっ
ても、ノット回路の出力が連続信号有のため、位相比較
回路６には連続信号有の条件が導入されることになる。

したがって、以上のように、矩形波巾測定形過電流継電
器で制御することにより、可変電源端Ｂでは、第２図ａ
に示したと同様に、相手端Ａに連続トリップ許容信号ｆ
２を送信すると共に、自端の位相比較信号も連続信号有
とすることができる。

これにより、高調波に無関係にＡ，Ｂ端共しゃ断が可能
になる。

具体的な応動例を第７図ａｎｂに示す。

図ａは電源端Ａの波形を示すが、Ｂ端からの受信信号が
連続トリップ許容信号ｆ２となり、寸た、自端信号も基
本波電流が流入し十分な矩形波信号ができるため正規に
動作が可能になる。

次に図ｂに可変電源端Ｂの波形を示す。

Ｂ端では減衰時定数の長い高調波が流入するため、位相
比較継電器１の送信出力信号は、図ｂに示す通り高調波
の矩形波信号となるが、矩形波巾測定形過電流継電器１
０がこの高調波電流に応動せず不動作となるため、相手
端Ａには連続トリップ許容信号ｆ２を送信すると共に、
自端の信号を連続有として位相比較回路に導入するため
、Ａ端と同様正規に動作が可能に々る。

以上説明した通り、本発明によれば、矩形波巾測定形過
電流継電器を組み合せるだけで、背後にケーブル系など
の対地充電容量が存在する場合の高調波電流に影響され
ることなく、確実に内部事故判定ができる。

１た、保護区間両端の協調も簡単でアリ、矩形波巾測定
形過電流継電器の検出感度を、可変電源端の位相比較継
電器の検出感度より良くしてかけばよく、このようにす
れば可変電源端外部事故時には位相比較継電器より感度
良く矩形波巾測定形過電流継電器が動作し、この継電器
による送信信号の制御を行なえなくなるので位相比較継
電器の出力で両端相互に位相比較を行ない正規に外部判
定ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来形位相比較継電方式の原理図、第２図はそ
の動作を説明するための波形図であり、ａは内部事故、
ｂは外部事故の例を示す。 第３図は内部事故時に高調波が発生した場合の従来方式
の応動を説明するための図で、ａはその系統図、ｂは電
源端の動作波形図、Ｃは可変電源端の動作波形図を示す
。 第４図は矩形波巾測定形過電流継電器の原理図、第５図
ａはその基本波に対する動作説明図、第５図ｂは高調波
に対する動作説明図を示す。 第６図は本発明による位相比較継電方式の原理図、第７
図ａはその電源端に於ける動作説明図、第７図ｂは可変
電源端に於ける動作説明図を示す。 符号の説明、ＧＥ・・・発電機、ＢＳ（Ａ）・・・電気
母線、ＢＳ（Ｂ）・・・電気母線、ＣＴ（Ａ）・・・変
流器、ＣＴ（Ｂ）・・・変流器、ＬＮ・・・送電線、Ｆ
１・・・事故点（内部）、１・・・位相比較継電器、２
・・・矩形波回路、３・・・送信装置、４一遅延補償回
路、５・・・受信製置、６・・・位相比較回路、７・・
・出力端子、１０・・・矩形波巾測定形過電流継電器、
３１・・・オア回路、３２・・ツット回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各端子に位相比較継電器を備え一方の端子の背後に
   はケーブル系を有するような送電線に適用され、位相比
   較継電器は送電線を通過する電流を各端子で同一極性と
   見たとき、電源端扱いの位相比較継電器は所定の電流レ
   ベル以上で且電流零を含ｌない期間をトリップ許容、他
   の期間をトリップ禁止とする位相信号を他端に送出し、
   可変電源端扱いの位相比較継電器は所定の電流レベル以
   下で且電流零を含む期間をトリップ許容、他の期間をト
   リップ禁止とする位相信号を他端に送出する矩形波回路
   と、目端の位相信号と他端の位相信号のうちトリップ許
   容信号の一致時間に応じて夫々の端子のしゃ断器を開放
   制御する位相比較回路とから構成される位相比較搬送保
   護継電方式において、背後にケーブル系を有する端子の
   位相比較継電器に自端電流の矩形波長が送電線電流の基
   本波で定１る期間よりも短いことを検出する第１の継電
   器を付加し、第１の継電器出力をトリップ許容の信号と
   して相手端に送出し自端位相比較回路の？端入力として
   使用することを特徴とする位相比較搬送保護継電方式。