JPS5845260B2

JPS5845260B2 - 差動保護継電装置の異常検出装置

Info

Publication number: JPS5845260B2
Application number: JP51058562A
Authority: JP
Inventors: 「すなお」鈴木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1976-05-20
Filing date: 1976-05-20
Publication date: 1983-10-07
Also published as: JPS52140842A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、被保護系統が、特に送電線保護等において
各端子電流を互に他の全端子に伝送して差動保護しよう
とする多端子差動保護継電装置の異常検出装置の改良に
関するものである。

近年、需要電力増大の必要から超高圧送電線を３端子系
とすることが多いが、３端子系であるが故に、従来の汎
用保護継電方式である方向比較搬送保護継電方式、ある
いは位相比較搬送保護継電方式では、その保護能力に限
界がある。

このため、いかなる系統条件にあっても確実な保護能力
を発揮する電流差動搬送保護方式の適用が注目されてい
る。

周知の如く電流差動方式を各端子間が互に離れている送
電線保護等に適用する場合、各端子電流を互に他の全端
子に伝送することが必要で、電力線搬送、マイクロ回線
等の手段によっている。

従って、−口に電流差動といっても電流を電圧に変換す
る回路、電圧を変調して伝送に適したものにする変調回
路、伝送路、伝送された波形を受信して元の波形を再現
させる復調回路、そして復調された波形から差動保護を
する差動保護回路等、非常に複雑かつ多数の回路が途中
に挿入されているので、このうちのどの部分に不具合が
発生しても忠実な波形の再現ができず、又、伝送路は一
般に空中にさらされているので、雑音等の侵入による外
乱の影響をもろに受けるので、差動保護を実施する上で
誤判定する可能性がでてくる。

この発明ｉｄ、上記誤判定を防止して信頼度の高い多端
子差動保護継電装置を実現させるために、当該端子から
送られて復調された各相の電流ベクトル和と、当該端子
からの零相電流を前記各相と同様に送り、復調して零相
の電流ベクトルを作り、前記各相の電流ベクトル和と比
較することによって伝送路を含めた異常現象を検出する
方法の改良に関するものである。

説明の都合上、従来の異常検出方式、本発明による異常
検出方式の実施例のいずれも２３４ｉ子系送電線で、伝
送方式は、周波変調Ｃ以下ＦＭ変調と呼ぶ）で伝送路に
雑音が侵入した場合について説明する。

第１図は、Ａ端、Ｂ端の２端子系送電線保護に適用され
たＦＭ方調方式による差動保護の回路構成な説明するた
めのもので、１，１１は遮断器Ｃ以下ＣＢと称す）、２
，１２ばＣＴ、３．１３はＣＴ２次電流を処理し易くす
るため電圧に変換するＩ−Ｖ変換器、４，１４は電圧の
瞬時値を伝送のため周波数の大小に変換するＶ−Ｆ変換
器、５．１５は送信部で、互に他の端子にＦＭ変調され
た信号を伝送するもの、６，１６は受信部で互に他の端
子からの信号を受信するためのもの、７１γは受信周波
数の大小を電圧の瞬時値に変換するＦ−Ｖ変換器である
。

８と１８は前記Ｉ −Ｖ変換器３，１３の電モ値と、前
記Ｆ−Ｖ変換器７゜１７の電モ値とを入力として差動保
護を行なう差動保護回路であり、この差動保護回路の判
定によって、系統事故がＡ端、Ｂ端の間に発生したとき
出力を出し、それぞれＣＢ１と１１に指令を出し送電を
停止するように構成される。

第２図、第３図は第１図装置の動作説明図であり、第２
図は系統の外部事故Ｘ、ｉ３図は内部事故Ｙに対して差
動保護する原理を説明したものである。

第１図にｋいて、外部事故がＸ点で発生したとすれば、
ＣＴＩ、１１を流れる事故電流は互に逆極性となり貫
通する電流となる。

第２図ａはこの電流を示したもので、Ａ端、Ｂ端で逆位
相になっている。

ｂばＩ−Ｖ変換器３゜１３の出力であり、この出力によ
りＣに示すようにＦＭに変調された出力がＶ−Ｆ変換器
４，１４から得られる。

すなわち、波形の大きい時は周波散大とし、波形の小さ
い時は周波教生と制御される。

このＦＭ変調された波をｄに示すように互に受信してｅ
に示すように、Ｆ−Ｖ変換器７，１７で復調して電圧に
もどす。

ｆ、ｇは差動保護回路８゜１８の内部状態を示したもの
で、ｆはｂとｅを加算したもので動作力を形成し、ｇＩ
／′ｉｂとｅを減算したもので抑制力を形成する。

従って第２図ではＡ端、Ｂ端とも動作力が零で。

抑制力のみが存在するので、差動保護回路から出力が出
ない。

このため、ＣＢの開放は行なわれないことになる。

第３図は第１図において、内部事故がＹ点で発生したと
きの説明図で、Ｂ端の事故電流は明らかにＸ点事故と逆
方向になる。

従って、第３図では第２図と比べて、Ｂ端のａｍｂ
ｓＣを入潮のｄ。

ｅが逆位相になることによって、差動保護回路の動作力
はｂとｅの加算で出力が出てｆとなり、抑制力はｂとｅ
の減算でｇに示すように出力が無くなる。

従って、第３図ではＡ端、Ｂ端とも動作力のみ存在して
、抑制力が零となるから、差動保護回路から出力が出て
、両端のＣＢＩ、１１が開放されることになる。

第１図は、単線図にて原理構成を説明したが、系統な差
動保護する場合、各相毎に両端電流の比較を行なうため
、第４図の構成となる。

この第４図は、差動保護継電器の従来の構成を示したも
ので、Ａ端からＢ端に電流を伝送する場合について示し
たものであり、Ｂ端からＡ端に伝送する場合も同様であ
る。

先づＡ端で、２ａ〜２ｃはＣＴで２次電流を３ａ〜３ｃ
で示すＩ −Ｖ変換器に流して電圧を得て、４ａ〜４ｃ
のＶ−Ｆ変換器でＦＭ変調する。

これら各相の出力を送信機５ａ〜５ｃでＢ端に伝送する
。

Ｂ端ではこの伝送を１６ａ〜１６ｃの受信機で受けて、
１７ａ〜１７ｃのＦ−Ｖ変換器で復調して、差動保護回
路１８ａ〜１８ｃの一方の入力とし、Ｂ端の電流から得
られた電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを他の入力として差動保護
を行なう。

この差動保護回路の出力信号は、系統事故が内部であれ
ばインヒピット回路２０を経て、Ｂ端ＣＢ（図示せず）
に送られ、ＣＢが開放される。

今、伝送路に雑音が侵入したとすれば、Ｂ端では信号が
誤って伝えられたことになり、Ｆ−Ｖ変換器１７ａ〜１
７ｃの全部又は一部が誤出力となシ、差動保護回路１８
ａ〜１８ｃの全部又は一部が誤しゃ断信号を出してし１
い、系統健全時と外部事故時に問題となる。

従って、対策として、雑音が侵入したことを検出してし
ゃ断をロックすることが一般に行なわれている。

すなわち、第４図において、Ａ端のＩ −、Ｖ変換器の
各相の出力の総計を求めるため、総和回路２１を設置し
、その出力電圧をＶ−Ｆ変換器４０に入れてＦＭ変調す
る。

これを送信機５０にて信号なり端に伝送する。

Ｂ端では受信機１６０でこれを受信して、Ｆ −■変換
器１７０で電圧に復調する。

これら、零相電流伝送用の各Ｉ−Ｖ変換器、■−Ｆ変換
器、送信機、受信機、Ｆ−Ｖ変換器は各相のものと同一
である。

Ｆ−Ｖ変換器１７０で復調された電圧は符号反転器２２
に送られ、極性が逆にされる。

一方、各相電流を復調した各相の電圧は、各相の差動保
護回路１８ａ〜１８Ｃへ与えられると同時に、総和回路
２３の入力として与えられる。

これと、前記符号反転器２２の出力との繰和を得て検出
器２４に送られ、総和が設定値を超えれば、インヒビッ
ト回路２０に信号が送られ、差動保護回路１８ａ〜１８
ｃから、Ｂ端ＣＢ（’図示せず）へのしゃ断信号をロッ
クする。

Ｂ端からＡ端にも図示はしないが、全く同様の回路構成
が設けられる。

今、Ａ端で各相電流をＩａ＃ＩｂｓＩｃ
、零相電流を３■ｏとすれば、系統が正常な場合でも、
系統事故がある場合でも、必ず３工。

＝Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃの関係が成立するの
で、これをＢ端に伝送して復調して得られた電圧をＩａ
−＋Ｖ’ａ、Ｉｂ−＋Ｖ’ｂ。

Ｉｃ→Ｖ’ｃｐ３Ｉｇ→３Ｖ４とすれば、必ず３
’Ｖ：’。

＝Ｖ’ａ＋Ｖ’ｂ＋Ｖ’ ｃの関係が成立す
る。

３Ｖ’ｏを符号反転器２２に与えて得られる出力は、−
３Ｖ’ｏであるから総和回路２３０入力はΣ＝Ｖａ’＋
Ｖｂ’＋Ｖｃ’ ３Ｖ’ｇとなり雑音の進入がなけれ
ばΣ＝Ｏとなる。

もし雑音が、４個の伝送路のどれにでも侵入すれば、Σ
＼Ｏとなり、総和回路２３から出力が出て、検出器２４
で検出することができる。

第５図は、従来の動作状態を説明するタイムチャートで
あシ、１イ゛は系統が正常で、雑音の侵入がない場合、
口とハは系統に１線地絡事故が発生して（ロ）は雑音の
侵入がない場合、八１ばａ相にのみ雑音が侵入した場合
を示したものである。

イの・ｅに示す波形は、復調波形、Ｖａ’、Ｖｂ’Ｖｃ
’ 、３Ｖ□ ’であり系統が正常であるから孔′
＝Ｏである。

ｊ、゛は総和回路の出力Σを示したもので零となり従っ
てｌ（＋に示す検出器の出力も零となる。

口゛は１線地絡で、ａ相の波形ｖａ′が零相の波形３ｖ
ｏ′と同じになり、Σ＝■ａ′−３■ｏ′＝０であるか
ら１．ｊ、にとも零である。

（ハ）は１線地絡ａ相に雑音が侵入してＶａ’の点線部
分が復調されなかった場合を示したもので、この場合Σ
＝Ｖａ′−３■ｏ′＼Ｏとなり、ｊに示すようにその誤
差分だけ出力が現われ、検出レベルＬＤを超えたとき、
ｋで示す出力が得られる。

この出力を前記インヒビット回路に導入して、前記差動
回路からのしゃ断信号を阻止することによって、外部事
故時の誤しゃ断をロックするようにしていた。

しかしこのような従来の異常検出方式では、第６図、第
１図に示す不具合があった。

すなわち、第６図では、ａ相と零相に同じ量の雑音が侵
入して、ａに示すような復調波形が得られＶ’ ａ＝
Ｖ’ｐとなった場合であり、この場合にはｊに示すよ
うにＶ’ａ −Ｖ’ｏ＝０となって出力が現われず
、従ってｋに示すように検出器２４の出力がＯとなり、
検出できなくなる。

同じように第７図は各相と零に同じ量の雑音が侵入して
、ｅに示すような復調波形が得られＶａ’ ＝Ｖｂ’
＝Ｖｃ’ ＝ｖｏ′となった場合であシ、この場合
にはｊに示すようにＶａ ’＋■’＋Ｖｃ’−珈’＝２
Ｖｏ’となり、出力が全部現われないで互に相殺されて
小さくなる。

この場合には検出できるが、雑音が小さくなった状態で
検出されることになる。

このように、３Ｖ４）’成分を伝送して復調後に、符号
を反転させる従来の方式では、雑音を検出できＱ冨於り
、検出感度を低下させる原因となっている。

この発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、
３■ｏ成分に相当する電気量の符号な先づ反転させて逆
極性にした後、伝送路を通して相手端に送り、これを復
調して各相との和を求めることによって、零相を含んだ
各相に同じ大きさの雑音が侵入したときでも、必ず検出
可能な異常検出装置を提案するものである。

すなわち、第８図は第４図の零相回路部分を本方式にし
た場合の一実施例であって、符号反転器２２を総和回路
２１とＶ−Ｆ変換器４０の間に挿入したもので、この場
合零相の伝送路に雑音が侵入したもので、この場合零相
の伝送路に雑音が侵入しても、総和回路２３０入力は符
号が反転されないために各相との和をとっても零となら
ない。

すなわち、第９図はａ相と零相に同じ量の雑音が侵入し
てｅに示す復調波が現われ、Ｖａ ””Ｖｏ’であるが
、総和回路２３の出力はＶａ’＋Ｖｏ’となって２倍の
大きさになるため、検出器２４の検出が容易になる。

また第１０図は各相と零相に同じ量の雑音が侵入してｅ
に示すような復調波が得られＶａ’−Ｖｂ’＝Ｖｃ ’
＝Ｖｏ ’となった場合であり、ｊに示すようにＶａ’
＋ｖｂ’＋Ｖｃ’＋Ｖｏ’＝４Ｖｏ’となう、出力が４
倍とな９検出が容易になる。

尚、このように符号反転器２２を総和回路２１とＶ−Ｆ
変換器４０の間に入れても、あるいは従来の通りであっ
ても符号を一度だけ反転させるだけであり、零相全体か
ら見れば変化が無いから、第５図イと口で示す系統健全
時や１線地絡時に雑音・の侵入のない限り、従来と全く
同様に雑音検出されないので、差動保護継電装置として
の正常な動作を行なうことができる。

な訟前記実施例に卦いては、２端子系について述べたが
、３端子以上の多端子であってもよい。

また、ＦＭ変調に限らず、他の変調方式であっても全く
同様に実施できる。

また、特に変調を行なわないが、電流波形を直接に信号
線にて送るパイロットワイヤ継電装置に卦いても全く同
様に実施できる。

前記のようにこの発明による差動保護継電装置の異常検
出装置は、各相電流の和と零相電流とが、系統状態にか
かわらず、常に等しいという原理を利用しているので、
異常が特定の相にだけ発生した場合にでも確実に検出で
きる効果がある。

また、各相電流の伝送と全く同じ回路方式による零相電
流の伝送を行なうため１回路定数等の変化によるばらつ
き各相で同一であるため相殺され。

検出感度の変動が少ない。

また、雑音以外に、検出器の出力を鑑視するものとすれ
ば、各相のＩ−Ｖ変換器以降、伝送路を含めて、Ｆ−Ｖ
変換器ｌでの回路の異常検出に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２端子系送電線の差動保護の回路構成図で、第
２図、第３図はその動作説明図、第４図は従来の差動保
護継電器の雑音検出方式を示す回路構成図、第５図は従
来の雑音検出方法を説明する図、第６図、第７図は従来
の雑音検出方法の不具合を説明する図、第８図は本発明
による差動保護継電器の雑音検出方式を示す回路構成図
、第９図、第１０図は本発明の雑音検出方法を説明すら
図であり、図において１．１１．ｌａ〜１ｃは遮断器、
２．１２．２ａ〜２ｃはＣＴ、３，１３゜３ａ〜３ｅ
、３０ばＩ−Ｖ変換器、４，１４゜４ａ〜４ｃ、４０は
Ｖ−Ｆ変換器、５，１５゜５ａ〜５ｃ、６０は送信機
、６，１６，１６ａ〜１６ｃ、１６０は受信機、？、１
７．１７ａ〜１１７ｃ、１７０はＦ−Ｖ変換器、８、
１８、１８ａ〜１８ｃは差動保護回路、９は被保護送
電線、２４は検出器、２０はインヒビット回路、２２は
符号反転回路、２１．２３は総和回路である。尚、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１被保護系統の各端子各相の電流を互に他の全端子に
伝送して、各相毎に差動保護する差動保護継電装置にお
いて、各端子の各相電流と、逆極性にした零相電流とを
伝送する信号伝送路を設け、この信号伝送路で伝送され
た各相電流と逆極性にした零相電流との総和によって異
常を判定するようにしたことを特徴とする差動保護継電
装置の異常検出装置。