JPS5855734B2 - ヘンカンカイロホゴケイデンソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電力を直流電力へ、または直流電力を交流
電力へ変換する静止形変換回路において変換回路の各端
子の電流に着目して変換回路内部の故障を検出する保護
継電装置に関するものである。

本発明で、保護対象とする変換回路の例を第１図に示す
。

この様な、ＡＣ系につながるしゃ断器ＣＢ変換器用変圧
器Ｔ１変換器■１〜■６、直流リアクトルＤＣＬ、直流
系（線路等）からなる変換回路において、鎖線で区別し
た様な領域の変換器を地絡、短絡故障にともなう過電流
から保護する場合、従来装置では交流側及び直流側の端
子に変成器（ＣＴ 、ＤＣ−ＣＴ）を設置し、この変成
器２次電流（Ｉａ、Ｉｂ、１１１ Ｉ２）を第２図で示
すように過電流継電器（ＯＣＲ−Ａ、Ｂ、Ｃ，１，２）
で検出して過電流保護を行なっている。

この過電流保護方式は過電流継電器０ＣＲ−Ａ。

Ｂ、Ｃ，１，２を必要に応じて選択し、これらの論理和
ＯＲで故障と判定する。

しかし、この従来装置の過電流保護方式では変換回路の
うち変換器のある部分、即ち鎖線で囲んだ内部故障以外
にＡＣ系、変換器用変圧器Ｔ１直流系の過電流をともな
ういわゆる外部故障に対しても応動する。

この様に過電流保護方式では保護区間の選択性がないた
め故障区間および故障種類によって保護操作が異なる様
な場合には不適当である。

本発明の目的は変換器用変圧器Ｔ１変換器■１〜Ｖい送
電線路等より成る変換所の変換器廻りの故障を他の機器
（変換器用変圧器Ｔ１送電線路等）の故障と区別して検
出できる変換回路保護継電装置を提供することにある。

以下本発明の一実施例を第３図を参照して説明する。

始めに保護対象とする変換回路は第１図に示すものであ
り、第３図の保護継電装置には変成器ＣＴ、ＤＣ−ＣＴ
を介して電気量を与える。

第３図に於て、１０は交流側回路に於ける零相電流の有
無を検出する第１の装置で変成器ＣＴを通して変換器交
流側電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを入力とし、そのベクトル和
を得る加算回路ＡＤＤ−１と、この加算回路ＡＤＤ−１
の出力が所定値以上のとき動作するレベル検出回路ＬＤ
−１から成る。

１１は直流側回路の電流バランスを検出する第２の装置
で変成器ＤＣ−ＣＴを通して変換器直流側電流■１゜Ｉ
２を入力とする絶対値回路ＡＢＳ−１，２と、この絶対
値回路ＡＢＳ−１，２の出力を入力とする加算回路ＡＤ
Ｄ−２と、加算回路ＡＤＤ−２の出力が所定値以上のと
き動作するレベル検出回路ＬＤ−２から成る。

１２は前記第１、第２の装置１０．１１の出力に応動し
、内部事故か外部事故かを判定する第３の装置で第１の
装置１０の出力をうける反転回路ＮＯＴと、この反転回
路ＮＯＴの出力と、第２の装置の出力とを条件とする論
理積回路ＡＮＤにより構成される。

次に本装置の動作を説明すると、第１の装置１０に於い
て、加算回路ＡＤＤ−１は交流電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを
加算して零相電流に対応する交流バランス電流Ｉ Ａ
ＣＢ ＝ Ｉ ａ＋Ｉ ｂ＋Ｉ ｃを合成し、このアン
バランスが所定値をこえたときレベル検出回路ＬＤ−１
により第１の装置の動作ＩＩ Ｉ ＩＩを出力する。

また第２の装置に於いて、直流側電流■１．■２は変成
器ＤＣ−ＣＴにより検出されるため、変成器ＤＣ−ＣＴ
の補助電源によってきまる交流となっているので絶対値
回路ＡＢＳ−１，２で各々全波整流された後、加算回路
ＡＤＤ−２で直流電流Ｉ １１１．Ｉ Ｉ２１の直流バ
ランス電流ＩＤＣＢ＝ ｌ Ｉ２１−Ｉ １１１を合成
し、このアンバランスが所定値をこえたときレベル検出
回路ＬＤ−２により第２の装置の動作ＩＩ １ ！Ｉを
出力する。

これらの第１および第２の装置１０，１１は各各第１図
の変換回路に於いて、第１の装置１０は、零相電流が流
れる変換器用変圧器Ｔの直流側巻線と変成器ＣＴ間の地
絡故障に応動し、第２の装置１１は直流電流■１．■２
がアンバランスとなる変換器用変圧器Ｔの直流側巻線と
変成器ＤＣ−ＣＴ間の地絡故障に応動する。

従って第３の装置１２に於いて、第１の装置の不動作°
°Ｏ°“と第２の装置の動作“°１°“を条件に、５個
の変成器ＣＴ、、ＤＣ−ＣＴに囲まれる区間内で地絡故
障が発生したことを判定できる。

さらに本装置の第４図に示す故障発生点■〜■の各ケー
スについて動作、不動作の応動を吟味する。

（１） 直流側外部故障（ケース■） 故障点■を通して直流回路の接地点に故障電流が流れる
が直流電流■１．Ｉ２はバランスするので直流バランス
電流ＩＤＣＢ＝ Ｉ Ｉ２１−Ｉ １１−０となり、加
算回路ＡＤＤ−２の出力は零なので第２の装置１１は不
動作ＩＩ □ ＩＩである。

一方交流側には零相電流が流れないので加算回路ＡＤＤ
−１の出力も零であり第１の装置は不動作ＩＩ（）”で
ある。

従って第３の装置１２は不動作＋１０１℃ある。

（２）直流側内部故障（ケース■） 故障点■を通して直流回路の接地点に流れる故障電流は
直流電流■１に含まれないため直流バランス電流ＩＤＣ
Ｂ＝ ｌ Ｉ２１−Ｉ １１１＼Ｏとなり、加算回路Ａ
ＤＤ−２はアンバランス出力を出すので第２の装置１１
は動作ＩＩ Ｉ ＩＩとなる。

次に交流側は零相電流が流れないので加算回路ＡＤＤ−
１の出力は零であり第１の装置１０は不動作ＩＩ □
Ｉｆである。

従って第３の装置１２は動作Ｉｆ Ｉ ＩＩとなり保護
操作を行う。

３）交流側内部故障（ケース■） 交流側電路の各相を図示上部からＲ相、Ｓ相、Ｔ相とし
、図示のように例えばＴ相の保護区間内部に故障が発生
すると、故障電流はＴ相の変成器ＣＴを通って、故障点
から直流側接地点に流れる。

従って直流電流Ｉ １１１ 、 ｌ Ｉ２１は等しくな
くなり、直流バランス電流ＩＤＣＢ＼Ｏとなり、加算回
路ＡＤＤ−２はアンバランス出力を生じ、第２の動量は
動作Ｉｆ Ｉ Ｉｆとなる。

方直流側接地点に流れ込んだ故障電流は各変換器■１〜
ｖ６のうち通電中のものを介して交流側に流れ他相の変
成器を通る。

このため交流側では各変成器ＣＴの検出値が互いに相殺
され結果として零相電流は流れない。

従って第１の装置１０は出力ＩＩ ＯＩｆであり、第３
の装置１２は第１の装置出力ＩＩ ＯＩ＋１ＩＩの装置
出力ＩＩ Ｉ １１の条件により、内部故障と判定して
出力１１１”を生じケース■と同様に保護動作を行う。

４）交流側外部故障（ケース■） この場合もケース■と同様に故障点■を通じて直流回路
の接地点に故障電流が流れ、直流電流Ｉ １１１ 、
ｌ Ｉ２１は等しくなくなり直流バランス電流ＩＤＣＢ
４Ｏとなり加算回路ＡＤＤ−２はアンバランス出力を生
じ、第２の装置は動作′°１°°である。

一方、交流側は変換器用変圧器Ｔと変成器ＣＴとの間に
故障点があるためＴ相に設けられた変成器には事故電流
が流れない。

これに対し他相の変成器には直流側から事故電流が流れ
る。

従って結果として零相電流が流れ交流バランス電流ＩＡ
ＣＢ＝Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＼Ｏとなり加算回路ＡＤＤＩに
もアンバランス出力を生じ、第１の装置も動作１１１“
１となる。

従って第３の装置は外部事故と判定し不動作Ｉｆ □
ｌ“となる。

以上の応動から内部故障にのみ応動することが明らかで
ある。

以上で本発明の一実施例についての説明が終えたので、
以下他の実施例について説明する。

なお、以下述べる他の実施例中、上記−実施例中の記載
と対応する部分については同一符号をつけ重複する説明
を省略する。

第５図は第３図の実施例における各相入力電流Ｉａ、Ｉ
ｂ、Ｉｃを個々に入力して零相電流を合成する代りに予
め変流器ＣＴの残留回路で零相電流を求め、これを第１
の装置１０のレベル検出回路ＬＤ−１に入力するように
したものである。

その他は第３図の実施例と同じである。

次に第６図を参照して更に他の実施例について述べる。

第６図において、１０は交流側回路に於ける零相電流の
有無を検出する第１の装置で変成器ＣＴを通して変換器
交流側電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを入力とし、そのベクトル
和を得る加算回路ＡＤＤ−１によって構成される。

１１は直流側回路の電流バランスを検出する第２の装置
で、変成器ＤＣ−ＣＴを通して変換器直流側電流■０．
■２を入力とする絶対値回路ＡＢＳ−１，２と、この絶
対値回路ＡＢＳ−１，２の出力を入力とする加算回路Ａ
ＤＤ−２とで構成される。

１２は前記第１、第２の装置１０．１１の出力に応動し
、内部故障か外部故障かを判定する第３の装置で、前記
加算回路ＡＤＤ−１，２の出力を入力とする加算回路Ａ
ＤＤ−３、加算回路ＡＤＤ−３の出力が所要値をこえた
とき出力ＩＩ Ｉ ＩＩを出すレベル検出回路ＬＤによ
り構成される。

次に本装置の動作を説明すると、まず、第１の装置１０
に於て加算回路ＡＤＤ−１は交流側電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉ
ｃを加算して零相電流に対応する交流バランス電流Ｉ
Ａ ＯＢ−Ｉ ａ＋Ｉ ｂ＋Ｉ ｃのアンバランスを出
力する。

また第２の装置１１は直流側電流■１．Ｉ２が変成器Ｄ
Ｃ−ＣＴにより検出されるため、変成器ＤＣ−ＣＴの補
助電源によってきまる交流となっているので、絶対値回
路ＡＢＳ−１，２で各々全波整流される。

加算回路ＡＤＤ−２は直流電流ＩＩ、ｌ、ｌＩ２１の直
流バランス電流■ＤｃＢ−１Ｉ２１−Ｉｌｌｌのアンバ
ランスを出力する。

第３の装置はその加算回路ＡＤＤ−３が前記加算回路Ａ
ＤＤ−１，２のアンバランス出力を入力とするため全体
として出力電流はＩ ｄ＝（Ｉ ａ＋Ｉ ｈ＋Ｉｃ）＋
（ｌＩ２１−Ｉ １１１となる。

ここで第１の装置１０の出力Ｉ ａ＋Ｉ ｂ＋Ｉ ｃは
常時零であり、第２の装置１１の出力ｌｌ２ｌ−Ｉｌｌ
ｌも常時零であるので、従って出力電流Ｉｄも常時は零
であるが、第１図に示す変換回路で、５個の変成器ＣＴ
、ＤＣＣＴに囲まれる区間内で変成器設置点以外に電流
の流入、流出がある場合にアンバランスを生じｌ２ｌ−
Ｉ１１１＼０となり（Ｉ ａ＋Ｉ ｂ＋Ｉ ｃ＝０）。

Ｉｄ＼Ｏとなってレベル検出された後動ＩＩ Ｉ ＩＩ
となる。

第１図に示す変換回路で変換用トランスＴと変成器ＣＴ
との間の地絡時にはｌｌ２ｌ−Ｉ１１１＼０゜Ｉ ａ＋
Ｉ ｂ＋Ｉ ｃ＼Ｏとなるが、ｌ Ｉ２１−ｌ １１１
−αとするとＩａ、Ｉｂ、Ｉｃのいずれか一つが−α、
残りが零であり、Ｉｄ＝Ｏとなって不動作となる。

さらに、本装置を前記第４図に示す故障発生点■〜■の
各ケースについて動作、不動作の応動を吟味する。

（１）直流側外部故障（ケース■） 故障点■を通して直流回路の接地点に故障電流が流れる
が、直流電流１１． Ｉ２はバランスするので直流バラ
ンス電流ＩＤｃＢ＝ ｌ ｌ２ｌ−Ｉｌｌｏとなり加算
回路ＡＤＤ−２の出力は零である。

同様に交流側には零相電流が流れないので加算回路人Ｄ
Ｄ−１の出力も零となり全体として出力は不動作ＩＩ
Ｏ”となる。

（２）直流側内部故障（ケース■） 故障点■を通して直流回路の接地点に流れる故障電流は
直流電流■１に含まれないため、直流バランス電流■Ｄ
ｃＢ−１■２１−ＩＩ１１＼Ｏとなり加算回路ＡＤＤ−
２はアンバランス出力を出す。

交流側は零相電流が流れないので加算回路ＡＤＤ−１の
出力は零である。

加算回路ＡＤＤ−３には出力電流Ｉｄ−（Ｉａ＋Ｉｂ＋
Ｉｃ）＋（ｌ Ｌ、ｌ−１’ １１１ ）を生じ全体と
して出力は動作゛１“°となる。

（３）交流側内部故障（ケース■） 交流側電路の各相を図示上部からＲ相、Ｓ相、Ｔ相とし
、図示のように例えばＴ相の保護区間内部に故障が発生
すると、故障電流はＴ相の変成器ＣＴを通って、故障点
から直流側接地点に流れる。

従って直流電流Ｉ Ｉ、 １．Ｉ Ｉ２１は等しくなく
なり、直流バランス電流ＩＤ０Ｂ＼０となり、加算回路
ＡＤＤ−２はアンバランス出力を生じる。

一方直流側接地点に流れ込んだ故障電流は各変換器、■
１〜■６のうち通電中のものを介して交流側に流れ他相
の変成器を通る。

このため交流側では各変成器ＣＴの検出値が互いに相殺
され結果として零相電流は流れない。

従って第３の装置は前記ケース■と同様に内部故障と判
定して出力”１１１を生じ保護動作を行う。

（４）交流側外部故障（ケース■） この場合もケース■と同様に故障点■を通して直流回路
の接地点に故障電流が流れ、直流電流Ｉ １１１．Ｉ
Ｉ２１は等しくなくなり直流バランス電流ＩＤ０Ｂ＼Ｏ
となり加算回路ＡＤＤ−２はアンバランス出力を生じる
。

また、交流側は変換器用変圧器Ｔと変成器ＣＴとの間に
故障点があるため、Ｔ相に設けられた変成器には事故電
流が流れない。

これに対し他相の変成器には直流側から事故電流が流れ
る。

従って結果として零相回路に電流が流れ、交流バランス
電流はＩＡＯＢ−Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＼０となり、加算回
路ＡＤＤ−１にもアンバランス出力を生じる。

加算回路ＡＤＤ−３には加算回路ＡＤＤＩ。

２両者のアンバランス出力が入るが、故障電流に起因す
るアンバランスの大きさが両者とも等しいのでこれらの
差である出力電流Ｉｄ−（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ）＋（ｌｌ
２ｌ−Ｉｌｌｌ）−〇となり、全体として出力は不動作
Ｉｆ □ Ｉ＋となる。

以上の応動から内部故障にのみ応動することが明らかで
ある。

尚、本発明は上記実施例に限定されず、第６図における
加算回路ＡＤＤ−１を削除する代りに変成器ＣＴの残留
回路より直接零相電流を導入することも可能である。

また第７図で示すように、第１、第２の装置１０．１１
の出力部に絶対値回路ＡＢＳ−３、ＡＢＳ−４を設け、
それらの出力Ｉ ａ＋Ｉ ｂ＋Ｉ ｃ ｌとｌｌ２ｌ−
Ｉｌｌｌとを第３の装置１２の加算回路に加えこれらの
差、即ち出力電流■ｄ＝ｌ Ｉａ ＋Ｉｂ＋Ｉｃ ｌ
１ｌＩ２１ １１１１１を得るように構成してもよく
、本発明の機能をそこなわない範囲で実施できるもので
ある。

以上のように本発明によれば、変換器用変圧器、変換器
、送電線等より成る変換回路の変換器廻りの故障を他の
機器と区別して検出することが、従来の過電流保護方式
に比較して可能となり、高性能かつ簡単な変換回路の保
護継電装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な変換回路を示す回路図、第２図は従来
の過電流保護方式を示すブロック図、第３図は本発明に
よる変換回路保護継電装置の一実施例を示すブロック図
、第４図は本発明の動作説明に用いる故障発生個所を示
す系統図、第５図ないし第７図は本発明の他の実施例を
示すブロック図である。 ■１〜■６・・・・・・変換器、１０・・・・・・第１
の装置、１１・・・・・・第２の装置、１２・・・・・
・第３の装置、ＡＤＤ−１，２・・・・・・加算回路、
ＡＢＳ−１，２・・・・・・絶対値回路、ＬＤ−１，２
・・・・・・レベル検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電路と一点を接地された直流電路との間に、交
   流を直流に変換又は逆変換する変換器を設けた変換回路
   を保護するものに於て、前記交流電路（ど流れる零相電
   流を検出する第１の装置と、前記直流電路の前記接地点
   より変換器寄りに流れる正負電極電流のアンバランスを
   検出する第２の装置と、前記第１の装置及び第２の装置
   の出力を入力し、前記第１の装置からの零相電流がない
   状態で、第２の装置からの出力が生じたとき動作する第
   ３の装置とを備えたことを特徴とする変換回路保護継電
   装置。