JPS5854821A

JPS5854821A - 共架多回線地絡保護リレ−

Info

Publication number: JPS5854821A
Application number: JP15055681A
Authority: JP
Inventors: 青木　泰雄; 川俣　安男
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-09-25
Filing date: 1981-09-25
Publication date: 1983-03-31
Also published as: JPH0158734B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電力系統の回線地絡保護リレーに係り、特に、
共架多回線の訪尋による零相循環電流が生ずる電力系統
の回線地絡保護リレーに関するものである。

超高圧送電線とインピーダンス接地系統送″＝線とが共
架される場合、インピーダンス接地系統の送電線には送
電線地絡保護上問題となる零相循環電流が生ずる。第１
図および第２図はこの様子を示した図であり、Ｔｒは変
圧器、１１は潮流、１は下位系、２は上位系である。

第１図のように、送電線１．２を区間りで共架した場合
、上位系２と下位系１との送電線の相互誘導のアンバラ
ンスのため、平常時において、下位系１には、零相循環
電流Ｉｃｏが流れる。この零相循項電流■ｃｏの大きさ
は、上位系２の潮流の大きさ１１と共架区間りの長さに
比例する。

この様な共架系統の下位系１に地絡事故（第２図のＦ）
が発生した場合、第２図に示すように、送電線の零相電
流は、事故電流ＩＦ、およびＩＦ、と零相循環電流Ｉｃ
ｏとの和となる。ここで、一般に、インピーダンス接地
系統の地絡事故電流ＩＦ、。

ＩＦ２は非常に小さいため、Ｉｃｏの方が大きくなるケ
ースがある。

この場合、保護リレーＲＹ、の設置点Ｐにおいて、地絡
方向リレーに流れる零相電流は、事故電流ＩＦ、と零相
循環電流Ｉｃ。が逆位相であるとすると、保護リレーＲ
Ｙ、に加えられる零相電圧■。及び零相電流ＩＲＹは第
３図の如くなる。

なお、前記零相電流ＩＲＹはつぎの式であられされる。

ＩＲｙ　＝−Ｉｃ（１＋ＩＦＩここで、地絡方向リレーは、入力電圧と入力電流が同位
相か逆位相かを判定して動作するリレーである。したが
って、（Ｉｃ。＋ＩＦ、）が、第６図の如く零相電圧Ｖ
Ｏと反対位相となる場合には、方向判定を誤ることにな
る。

この問題に対処するため、従来は、零相循環電流が、平
常時には、零相電流として保護リレーに入力されること
に着目し、地終電流方回の基準となる極性電圧として、
地絡事故のみでは変化しない線間電圧（Ａ相リレーの場
合では”ＡＢ＋　　Ｂ相すレーの場合では”ＢＣ＋　ま
たＣ相リレーの場合ではＶｃＡ’）を用いることが行な
われている。

すなわち、前記線間電圧との間でそれぞれ有効電力を演
算し、出力判定は、その有効電力の変化幅が一定値以上
の時に１動作出カを発生する様にした感度走査形地絡方
向リレー等が提案され、使用されている。

しかし、これらの地絡方向リレーはいずれも、地絡事故
電流の変化率に着目したものであるため、（１）動作出
力継続時間が地絡事故電流の大小に左右され、事故が継
続していても復帰してしまう。

（２）　　各相判定方式のため、保護継電装置ｄが、原
理上６相分必要であり、さらにその外に地絡事故相検出
継電器が必要となる。したがって、回路が枚位化する。

（３）変化値を使用するため、電力系統の正常運用状態
で発生する零相循環電流の急変等で、誤判断、誤動作す
る恐れがある。

（４）１線地絡以上の事故時には誤判断となる。

などの不都合があった。

本発明は、上記不都合を解決するものであり、共架多回
線電力系統で発生する零相循環電流対策を効果的に発揮
させることにより良好な特性を得ることのできる共架多
回線地絡保護リレーを提供することが目的である。

本発明の特徴は、系統から与えられる零相電流は、地絡
事故がない平常時は零相循環電流であること［ｉ目し、
これを予定期間記憶することにより遅延し、遅延した零
相電流と零相電圧とにより、有効分に相当した値を（＠
作力として）Ｘ出する演算を実施させておき、地絡事故
発生からある時間後に地絡事故が演出されたときに、そ
の値を保持すれば、平常時の零相電流、つまり零相循壌
電−５〜流の地絡により発生した零相電圧に対する有効分が求ま
り、地絡事故方向判定を行う時に、その値を動作力より
減算することにより、共架系統の零相循環電流対策を実
施する点にある、。

第４図は、本発明をディジタル装置ｕで実施する際の一
実施例を示すブロック図である。同図において、３は保
護しようとする送′Ｐ１１ａであり、図には示されては
いないが、射１．第２図のように、他の送電線と共架さ
れており、図示の如く零相循環電流Ｉｃｏが発生する。

２０は変流器であり、前記送電線６の電流を、保護継電
装置が取扱い易い電流値に変換する。１人は、送電線６
がしゃ断器５を介して接続される母線であり、一方には
、平行している相手回線が接続されている。４は電圧変
成器であり、変流器２゜と同様に、系統電圧を保護継電
装置が取扱い易い電圧に変換する。

１５および６は、それぞれ、変流器２ｏにより入力され
る零相電流信号ｓ１．および電圧変成器４により変換さ
れた零相電圧信号ｓ２を、一定時間々６− 隔Δｔでサンプリングして、ディジタル値に変換するた
めのアナログ−ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）であ
る。

７は、Ａ／Ｄ変換器１５でディジタル値に変換された零
相電流現在値信号Ｓ３を、一定期間記憶する記憶部であ
る。８は、前記記憶部７により記憶された零相電流信号
Ｓ４と、Ａ／Ｄ変換部６によりディジタル値に変換され
た零相電圧信号Ｓ５とにより、零相電流の有効分に相当
した値を演算する演算部である。

有効分に相当する値の演算は、例えば（０式％式％（１
）ただし、Ｖｏ（ｔ）・−・・・・・・・零相電圧の現在値Ｉｏ（
ｔ−ｎ）・・・零相電流の記憶期間以前の値θ。・・・
・・・・・・零相電圧と零相電流との位相角の如き演算によって、実施することができる。

１０は、零相電圧信号Ｓ５により地絡事故発生を検出す
る事故検出部であり、（２）式の如き演算により事故を
検出する。

ｌＶ、Ｉ　　≧ｖ８　　　　　　　　　　　　・・・・
・・・・・（２）ただし、ｖ８　・・・・・・事故検出の整定値すなわち、零相電圧の値がＶ８より大きい時、地絡事故
発生を検出する。

９は、事故検出部１０により地絡事故が検出された時点
で、演算部８の出力信号Ｓ６の値を保持するための記憶
部であり、事故検出中は事故検出点での値を記憶する。

１１は、地絡事故方向検出部であり、零相電圧の現在値
信号Ｓ５と零相電流の現在値信号Ｓ５とで、所定の演算
を実施し、保護方向であるか否かを判定する。

ここで、その動作力は、（３）式％式％（３）の如き演算によって求められる。また、保護方向である
か否かの判定は、事故検出時点で保持された信号Ｓ８を
用いて、（４）式％式％（４）の如き演算を実施し、（４）式の条件が成立した時処、
動作出力信号Ｓ９を出力する。

１２は論理判断部であり、所定の論理判断（それ自体は
、公知である）を実施し、しゃ断すべきと判断されたと
きは、しゃ断指令Ｓ１０を出力し、しゃ断器５に開放指
令を出力する。なお、第４図の実施例では、論理判断部
１２は信号Ｓ７およびＳ９を入力とする論理積回路でよ
い。

第５図は、第４図のブロック図の動作を、コンビーータ
などのディジタル装置で実施する場合のプログラムであ
る。

まず、ステップＤ１で装置の起動がされると、ステップ
Ｄ２で、系統より入力される零相電圧Ｖ。

と零相電流■。とを、一定周期でサンプリングしてディ
ジタル値に変換する。次にステップＤ３で、Ｖｏを用い
て前記（２）式の如き演算を実施し、地絡事故を検出す
る。

ステップＤ４では、ステップＤ３の結果を判断する。こ
〜で、系統事故無しの時は、ステップＤ５へ進み、ステ
ップＤ２でディジタル値に変換９− されたＩ。を、一定期間記憶する。

次にはステップＤ６へ進み、ステップＤ５で記憶された
一定期間前のＩ。と、ステップＤ２で変換された現在値
Ｖ。とにより、前記した（１）式の如き演算を実施して
ステップＤ２に戻る。

系統事故が無い場合は、以上のステップを一定周期毎に
くり返している。

一方、ステップＤ４で事故発生が検出された場合は、ス
テップＤ７へ進み、事故検出以前に演算されていたステ
ップＤ６の演算結果（すなわち、ＩｏとＶ。から演算さ
れたＩ。の有効分）を保持記憶する。

ステップＤ８は、保護動作の主演算を実施するステップ
であり、Ｉｏの現在値とＶ。の現在値とを用いて、前記
した（３）式の如き演算を実施し、動作力を求める。次
に、ステップＤ９では、ステップＤ８で求めた動作力と
、ステップＤ７で記憶保持した値とを用いて、（４）式
の如き演算を実施する。

ステップＤ１０ではステップＤ９の演算結果に基づいて
、地絡方向の判断を実施する。こ匁で、１０− 地絡事故方向が保護方向であり、動作と判断された場合
は、ステップＤ１１へ進み、しゃ断器列外しのための論
理判断を行う。

前記論理判断の内容それ自体は公知であり、例えば、装
置の使用条件が成立しているかどうか、短絡事故が検出
されていないかどうか等である。

次のステップＤ１２では、前記論理判断の結果を受けて
、し中断器へのしゃ断指令を出力すべきかどうかを判断
する。そして、条件が成立している場合は、ステップＤ
１３へ進んで、しゃ断器への列外指令を出力し、しゃ断
器を開放する。これによって保膜動作が完了する。

ステップＤ１０で不動作と判断された場合、およびステ
ップＤ１２で条件不成立が判断された場合は、列外指令
を出力せずにステップＤ２へ戻る。

この結果、以上に説明したプログラムルートが繰返され
る。

第６図は、第４図および第５図で説明した動作を示した
タイムチャートであり、時刻ｔｏで地絡事故が発生し、
零相電圧ｖ０が発生した様子を示している。

こ匁で、■ｏは零相電流である。時刻１ｏ以前の電流は
、地絡事故電流が無い平常時の零相電流であり、零相循
環電流を示していることは言うまでもない。

ＰＩｃ（１は、第４図の演算部８．または第５図のステ
ップＤ６で演算される（１）式の演算結果を示している
。すなわち、第４図の記憶部７．　−１：たは第５図の
ステップＤ５で記憶された事故発生時点ｔ。

より、ＴＭ時間隔った零相循環電流と、地絡事故により
発生したＶ。とにより演痒される値である。

もっとも、ＷＪ６図では、つぎの（１人）式で計算した
ｆ直をＰＩｃＯとしている。

また、この図の例では、負の値の場合を示している。前
記Ｐ　Ｉ　ｃＯは、事故検出時点１ｎで、一定値に保持
される。

なお、図中のＴ。、は、事故検出１寺間（時刻ｔ。がら
Ｅｎまでの時間）であり、一般に動作時間と呼ばれてい
るものである。また、　　ＴＭは零相電流の記憶期間で
ある。前記ＴＭＯ値を、系統周波数の周期の整数倍にな
るように選定しておけば、演算結果の判定を容易にする
ことができる。

ここで、動作時間Ｔ。、と零相電流記憶期間ＴＭとの間
に、（５）式の関係が成立する如（選定しておＴＭ＞Ｔ
ｏｐ　　　　　　　　・・・・・・・・・（５）（こと
により、■ｏは事故電流が含まれない平常時の零相電流
一つまり、零相循環電流とすることができることは明ら
かである。

Ｐｏ、は地絡事故方向判定の演算値であり、前記（３）
式で示される演算結果である。第６図では、Ｐｏ、の演
算が事故発生検出時点ｔｎで開始される。

また、図の例では、保護方向の場合を示しているため、
正の方向に時間と共に割増していく様子を示している。

（Ｐｏ、　＋　Ｐ　Ｉｃ（１）は、（４）式の演算値を
示している。

この値は時刻ｔｎ、すなわち事故検出点での値Ｃ，，−
ＰＩｃ。１）から、正の方向に漸増してゆき、Ｐ　Ｉ　
ｅｏＩよりＰ８だけ増加したｔｎ＋□時点で、動作１５
− 出力が発生される。

第７図は、以上に説明した実施例による地絡方向継電装
置の特性を示した図である。この図は、地絡事故方向判
定として、Ｖｏに対してＩ。の同相分一つまり有効分が
整定値を越えた時動作と判定する方式の場合の特性図、
すなわち、Ｖｏを一定値とした場合の位相特性図である
。

零相循環電流がない場合の基本特性は、Ｖｏ　（ｔｎ）
・Ｉ□（ｔｎ）ｃｏｓθ１〉■８で示されるＰ−Ｑ軸に
平行で、Ｉ８だけ離れた直線（−１）の上方斜線部が、
動作領域となる。

また、零相循環電流がある場合は、第４図〜第６図に関
して説明した如（、零相循環電流分だげオフセットした
直線（ロ）の上方斜線部が動作領域となることは容易に
推定できる。

つまり、基本特性の原点Ｏが０′となり、Ｐ〜Ｑ軸が軸
Ｐ′〜Ｑ′となる。そして、動作域はＰ′〜Ｑ′軸に平
行し、かつＩ８だけ離れた直線（ロ）の上方斜線部で示
されることなる。

第７図において、ＩＦ、、　Ｉｃｏ＋　　ＩＲＹが、Ｍ
２図１４− および第６図で説明した事故電流、零相循環電流、継電
装置の人力零相電流であると仮定すると、（イ）の基本
特性では不動作となるが、本発明の実施により、動作領
域が（ロ）の特性となるため、動作することができる。

以上詳細に述べたところから明らかなように、本発明の
実施例によれば、零相循環電流の影響が無くなり、効果
的な地絡事故保護ができる。

なお、前述の実施例では、地絡事故方向の演算方式を、
零相電流と零相電圧とを用いて有効電力を算出する方式
で説明したが、インピーダンス演算方式等信の原理によ
る方式であっても、その演算式にしたがい、平常時の零
相電流を一定期間記憶した零相循環電流に相当した電流
で、動作力を補正することにより、同様の効果を得られ
ることは言うまでもない。

また、前述の実施例では、零相電圧は、事故発生後変化
しないものとして説明したが、事故様相が変化すること
を考慮して、零相電圧の値を引き続いて計測し、その値
に応じて、地絡事故検出点で保持した（１＞式の値Ｐ　
Ｉ　ｅｏをつぎの（６）式によって補正し、高精度化を
計ることも可能である０以上に説明した様に、本発明によれば、共架多回線にお
ける零相循環電流の影響をほとんど無くすことができ、
高精度に地絡事故の検出部ｔｉｅな地絡保護リレーを得
ることができるもので、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は共架多回線における零相循環電流発生を説明す
るための概略図、第２図は第１図の回線におげろ地絡事
故発生時の電流分布を示す図、第６図は第２図の電流ベ
クトル図、第４図は本発明の一実施例を示すブロック図
、第５図は本発明をディジタル装置で実施する場合のグ
ログラム７０−チャート、第６図は本発明の詳細な説明
するためのタイムチャート、第７図は本発明の実施例忙
よる継電器特性図である。１人・・・母線、　３・・・保護対象送電縁、５・・・
しゃ断器、　６，１５・・・Ａ／Ｄ変換器、７・・・零
相電流記憶部、　８・・・零相電流有効分演算部、　　
９・・・記憶部、　１０・・・事故検出部、１１・・・
地絡事故方向検出部、　１２・・・論理判断部代理人弁
理士　平　木　道　人１７− １八才１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）同一鉄塔に多数の送電線を共架する共架多回線送
電系統の地絡事故を保護するリレ一方式において、系統
情報として入力される零相電流を記憶する第１の手段、
零相電圧と第１の手段により記憶した予定時間前の零相
直流とで動作力に相当した値を演算する第２の手段、零
相電圧、又は零相電流にまり地絡事故が検出された時、
第２の手段により演算された値を保持する第３の手段、
第３の手段により保持された値を、零相電圧と零相電流
との現在値で得られる有効分と比較して地絡事故方向判
別を行なう第４の手段とを具備したことを特徴とした共
架多回線地絡保護リレー。
（２）前記第４の手段は、ＡｆＪ記第３の手段によって
保持された値を、零相電圧および零相電流の現在値によ
って得られる有効分から減算し、得られた差が予定値を
超えたとき、地絡事故方向と判別することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の共架多回線地絡保護りン一
。