JPS586374B2 - Differential relay device - Google Patents

Differential relay device

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JPS586374B2
JPS586374B2 JP51132377A JP13237776A JPS586374B2 JP S586374 B2 JPS586374 B2 JP S586374B2 JP 51132377 A JP51132377 A JP 51132377A JP 13237776 A JP13237776 A JP 13237776A JP S586374 B2 JPS586374 B2 JP S586374B2
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input
conversion device
resistor
capacitor
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JP51132377A
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安藤文郎
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は送電線保護用の差動継電装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a differential relay device for protecting power transmission lines.

まず、電力系統の事故時に生ずる高調波について考察す
る。
First, we will consider harmonics that occur during power system accidents.

事故時の高調波は電力系統の静電容量とインダクタンス
による過渡振動として発生する。
Harmonics during an accident occur as transient vibrations due to the capacitance and inductance of the power system.

第1図は高調波が保護継電器RYにとって苛酷と考えら
れる事故の例で、ケーブル送電線の近くに架空送電線が
あり、架空送電線に事故を生じた場合である。
Figure 1 shows an example of an accident in which harmonics are considered to be severe for the protective relay RY, where there is an overhead power transmission line near the cable transmission line and an accident occurs on the overhead power transmission line.

ケーブル送電線は架空送電線に比し遥かに静電容量が大
きいので、その近傍の事故では大きな高調波電流を生ず
る。
Cable power lines have a much larger capacitance than overhead power lines, so an accident near them will generate large harmonic currents.

また架空送電線はケーブル線に比しインダクタンスが大
きいので、ケーブル線の静電容量との共振周波数が比較
的低い周波数となり、フィルタによる基本波と高調波の
分離が困難となり易い。
In addition, since the overhead power transmission line has a larger inductance than the cable line, the resonance frequency with the capacitance of the cable line is relatively low, making it difficult to separate the fundamental wave and harmonics using a filter.

しかも、ケーブル送電線は大都市負荷地域に多く、ケー
ブル線側に大電源があることが少く、事故時にケーブル
線側から大きな基本波電流が流れることは少い。
Furthermore, cable transmission lines are often located in heavy-duty areas in large cities, and it is rare for a large power source to be located on the cable line side, so that in the event of an accident, a large fundamental wave current is unlikely to flow from the cable line side.

図のようなケーブル送電線近傍の架空送電線に事故が生
じると、事故点よりケーブル線側にある保護継電器RY
に変流器を介してとり入れる電流としては基本波電流が
小さく高調波過渡振動電流が大きく、しかも高調波周波
数が必らずしも高くない。
When an accident occurs on an overhead power transmission line near the cable transmission line as shown in the figure, the protective relay RY on the cable line side from the accident point
As for the current introduced through the current transformer, the fundamental wave current is small, the harmonic transient oscillation current is large, and the harmonic frequency is not necessarily high.

このため、前記継電器RYは高調波の影響を苛酷にうけ
る。
Therefore, the relay RY is severely affected by harmonics.

最近の送電線の時定数はIKHz以上でも数十ミリ秒以
上のことが多く、この時定数は通常保護継電装置に要請
される動作時間(士数ミリ秒)に対して長い。
The time constant of recent power transmission lines is often several tens of milliseconds or more even at IKHz or higher, and this time constant is longer than the operating time (several milliseconds) normally required of a protective relay device.

このため継電器は高調波過渡振動の影響による不正動作
を生じないようにする必要がある。
Therefore, it is necessary to prevent relays from malfunctioning due to the effects of harmonic transient vibrations.

第2図は第1図の事故で生ずる高調波過渡現象を考察す
るための近似等価回路である。
FIG. 2 is an approximate equivalent circuit for considering the harmonic transient phenomenon that occurs in the accident shown in FIG.

Lは架空送電線部分の事故点までのインダクタンス、C
はケーブル送電線部分の分布容量を集中化して表わした
静電容量、Rは両送電線部分の抵抗、Eは事故発生直前
に静電容量Cに加わっていた電圧の瞬時値である。
L is the inductance of the overhead transmission line up to the fault point, C
is the capacitance expressed by centralizing the distributed capacitance of the cable transmission line portion, R is the resistance of both transmission line portions, and E is the instantaneous value of the voltage applied to the capacitance C immediately before the accident occurred.

Sは開閉器で、Sの閉路による過度現象が事故時の過渡
高調波現象を模擬し、電流iが事故点よりケーブル線側
の電流を示す。
S is a switch, and the transient phenomenon caused by the closing of S simulates the transient harmonic phenomenon at the time of an accident, and the current i indicates the current on the cable line side from the accident point.

第2図で開閉器Sを閉じたときの過渡振動電流iは、電
力系統定数ではR2<<4L/Cの関係があり、したが
って の関係も成立 するので、次式のようになる。
The transient oscillating current i when the switch S is closed in FIG. 2 has the relationship R2<<4L/C in terms of power system constants, and this relationship also holds, so it is expressed as the following equation.

ここで とすると(1)式は となり、電流iの大きさはその角速度ωHに比例する。here Then, equation (1) becomes The magnitude of the current i is proportional to its angular velocity ωH.

事故が系統電圧波形のピーク値のとき生じたとすると、
上記(3)式で電圧Eは系統電圧波形のピーク値EMと
なる、また時刻t=oの初期を考えると電流iの振幅は
最大となり、この最大高調波電流の大きさ(実効値)を
lIHlとすると、となる。
If an accident occurs at the peak value of the grid voltage waveform,
In the above equation (3), the voltage E becomes the peak value EM of the grid voltage waveform, and considering the initial time t=o, the amplitude of the current i becomes the maximum, and the magnitude (effective value) of this maximum harmonic current is When IHl, it becomes.

(以下、電流の大きさ(実効値)は絶対値の記号11を
付けて表わすものとする。
(Hereinafter, the magnitude of current (effective value) will be expressed with the symbol 11 for absolute value.

)ここでlIolを静電容量Cに対する常時の基本波充
電電流実効値とすると、II01は次式で表わされる。
) Here, if lIol is the constant effective fundamental wave charging current value for the capacitance C, then II01 is expressed by the following equation.

但しω。However, ω.

は電力系統基本波の角速度である。(4)、(5)式よ
り次式が得られる。
is the angular velocity of the power system fundamental wave. The following equation is obtained from equations (4) and (5).

以上のように最大高調波電流IIHlは常時の基本波充
電電流1■o1と高調波角速度の基本波角速度に対する
比ωH/ω0どの積となる。
As described above, the maximum harmonic current IIHl is the product of the constant fundamental wave charging current 1■o1 and the ratio ωH/ω0 of the harmonic angular velocity to the fundamental wave angular velocity.

第3図は従来例および本発明の送電線保護用差動継電装
置の構成例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a differential relay device for power transmission line protection according to a conventional example and the present invention.

図で、LNは送電線の被保護区間、AおよびBはそれぞ
れ保護区間LNの端子、CTA,CTBはそれぞれA端
子、B端子に設置した変流器、CBA,CBBはそれぞ
れの端子に設置したしゃ断器である。
In the figure, LN is the protected section of the power transmission line, A and B are the terminals of the protected section LN, CTA and CTB are the current transformers installed at the A terminal and B terminal, respectively, and CBA and CBB are the current transformers installed at their respective terminals. It is a breaker.

そしてTDA,TDBはそれぞれA端子、B端子に設け
られた入力変換装置、SDは変調器NODを含む送信装
置、RDは復調器DEMを含む受信装置である。
TDA and TDB are input conversion devices provided at the A terminal and B terminal, respectively, SD is a transmitting device including a modulator NOD, and RD is a receiving device including a demodulator DEM.

更にDLは遅延器、DETは差動継電要素として機能す
る検出器である。
Furthermore, DL is a delay device, and DET is a detector that functions as a differential relay element.

送電線の端子AおよびBに流れる電流■いおよび■Bに
対応する変流器CTAおよびCTBの二次電流■′Aお
よび■′Bが各々入力変換装置TDAおよびTDBに加
えられ、出力eAおよびeBを生ずる。
Secondary currents ■'A and ■'B of current transformers CTA and CTB corresponding to currents ■I and ■B flowing through terminals A and B of the transmission line are applied to input converters TDA and TDB, respectively, and outputs eA and generates eB.

出力eAは送信装置SD内の変調器MODにより周波数
変調その他により変調され、変調された信号fAが端子
Bに送られる。
The output eA is modulated by frequency modulation or otherwise by a modulator MOD in the transmitting device SD, and a modulated signal fA is sent to the terminal B.

この信号fAは端子Bの受信装置RDで受信され、復調
器DEMにより復調され出力eA/を生ずる。
This signal fA is received at the receiving device RD at terminal B and demodulated by the demodulator DEM to produce the output eA/.

出力eA/は端子A−B間の伝送遅れ時間だけ遅れるほ
かは出力eAと等しい。
Output eA/ is equal to output eA except that it is delayed by the transmission delay time between terminals A and B.

出力eBは遅延器DLに加えられeB/を生ずる。Output eB is applied to delay DL to yield eB/.

出力eBlは出力eA/がeAより遅れる時間と等しい
時間だけ遅れるほかは出力eBと等しい。
Output eBl is equal to output eB except that it lags by a time equal to the time that output eA/ lags eA.

出力eA/はeB/が差動継電要素として機能する検出
器DETに加えられる。
The output eA/ is applied to a detector DET where eB/ functions as a differential relay element.

この検出器DETは両人力eA/とeBlとが次の条件
のとき動作する。
This detector DET operates when both forces eA/ and eBl are under the following conditions.

但し、K1、K2は正の定数 入力変換装置TDAおよびTDBは各々同一構成で、構
成要素に基本波通過の単同調フィルタを有し、出力は次
式で表わされる。
However, K1 and K2 are positive constants. The input conversion devices TDA and TDB each have the same configuration, each having a single tuning filter that passes the fundamental wave as a component, and the output is expressed by the following equation.

但しK3は定数、α1は減衰定数、■′は入力電流■κ
またはIB/,eは入力変換装置TDAまたはTDBの
出力eAまたはeB、ωは入力電流1′の角速度である
However, K3 is a constant, α1 is an attenuation constant, and ■' is the input current ■κ
or IB/, e is the output eA or eB of the input converter TDA or TDB, and ω is the angular velocity of the input current 1'.

以上の構成により復調器出力eA/と遅延器出力eB/
は電流■κおよび■Blに対して同一比例関係すなわち
eAl/■A一一eBl/■Blの関係にあるので、(
7)式は次式のように変換される。
With the above configuration, the demodulator output eA/ and the delayer output eB/
has the same proportional relationship with the currents ■κ and ■Bl, that is, eAl/■A11 eBl/■Bl, so (
7) Equation is converted as shown below.

但し、K4は正の定数である。However, K4 is a positive constant.

(9)式は公知の比率差動継電器の動作条件式としてよ
く知られている式で、通常の基本波電流現象に対しては
被保護区間LNの内部事故のときのみ検出器DETが動
作し、他の場合は動作しない。
Equation (9) is a well-known equation as the operating condition equation for a known ratio differential relay, and for normal fundamental wave current phenomena, the detector DET operates only when there is an internal fault in the protected section LN. , otherwise it doesn't work.

しかし、外部事故で(6)式のような高調波電流が通過
するときには、検出器DETが誤動作する恐れがある。
However, when a harmonic current as shown in equation (6) passes due to an external accident, the detector DET may malfunction.

これについて説明する。第3図で復調器出力eA/の入
力変換装置出力eAに対する遅れと、遅延器出力eBl
の入力変換装置出力eHに対する遅れとは等しくなるよ
うに遅延器DLにより補償されているが、この補償には
必らず誤差を伴う。
This will be explained. Figure 3 shows the delay of the demodulator output eA/ with respect to the input converter output eA and the delay output eBl.
Although the delay with respect to the output eH of the input conversion device is compensated by the delay device DL, this compensation necessarily involves an error.

この誤差は位相誤差となり、誤差の角度θ6は となる。This error becomes a phase error, and the error angle θ6 is becomes.

第9図は位相誤差を説明するための図で、波形イは補償
誤差がある場合の出力eA/(又はeBl)を示し、波
形口は補償誤差がない場合の出力eA/(又は6Bz)
を示す。
Figure 9 is a diagram for explaining phase errors, where waveform A shows the output eA/(or eBl) when there is a compensation error, and waveform opening shows the output eA/(or 6Bz) when there is no compensation error.
shows.

外部事故で、出力eAとeHの関係がeA一−eHのと
き、出力eA/の伝送遅れに+θ5、出力eB/の遅れ
には−θ6の誤差を生じたとすると、出力eA/とeB
/の相eAt+eBtの誤差による出力eεlの大きさ
は振幅誤差を無視して1eA/1一leA1、leBi
=leB1とすると、 となる。
If an external accident causes an error of +θ5 in the transmission delay of output eA/ and -θ6 in the delay of output eB/ when the relationship between outputs eA and eH is eA - eH, outputs eA/ and eB
The magnitude of the output eεl due to the error in the phase eAt+eBt of / is 1eA/1 - leA1, leBi, ignoring the amplitude error.
If =leB1, then the following is obtained.

第10図はこの(1l)式を説明するためのベクトル図
である。
FIG. 10 is a vector diagram for explaining this equation (1l).

図で破線で示すベク卜ルは誤差がない場合の出力eA/
およびーeB/を示す。
The vector indicated by the broken line in the figure is the output eA/ when there is no error.
and −eB/.

いま補償時間誤差を通常起こり得ろ値例えば0.1ミリ
秒とすると、周波数fHの高調波電流が被保護区間を通
過し、このときの出力eAおよび−eBをeHとすると
、(10)式、(11)式より となる。
Now, assuming that the compensation time error is a value that normally occurs, for example, 0.1 milliseconds, a harmonic current of frequency fH passes through the protected section, and the outputs eA and -eB at this time are eH, then equation (10) is obtained. From formula (11).

誤差による出力はfHが2500Hzのとき2eH、8
33HzのときeH、であり、833Hz以下ではほぼ
周波数に比例する。
The output due to error is 2eH when fH is 2500Hz, 8
At 33 Hz, it is eH, and below 833 Hz, it is approximately proportional to the frequency.

一方、外部事故時の高調波電流は(6)式で示され、出
力eAまたはeBは(8)式で示される。
On the other hand, the harmonic current at the time of an external fault is expressed by equation (6), and the output eA or eB is expressed by equation (8).

(6)式の高調波電流■Hが流れたときの出力eAおよ
びeBをeHとすると、eHはωHがω。
If the outputs eA and eB when the harmonic current ■H in equation (6) flows are eH, then ωH of eH is ω.

より充分大きいとすると、(8)式より 但し■。If it is sufficiently larger than Equation (8), then However ■.

lは基本波充電電流■。が変流器CTAまたはCTBの
一次側を流れたときの変流器二次電流であり、eHの大
きさ(実効値)は周波数に無関係に一定となる。
l is the fundamental wave charging current■. is the current transformer secondary current when flowing through the primary side of current transformer CTA or CTB, and the magnitude (effective value) of eH is constant regardless of frequency.

誤差出力eElは最悪2eHとなるので、誤差出力e5
lの最大値eE/maXの大きさ(実効値)は となる。
Since the error output eEl is 2eH at worst, the error output e5
The magnitude (effective value) of the maximum value eE/maX of l is as follows.

最近のケーブル系統の増加の結果、基本波充電電流■。As a result of the recent increase in cable systems, the fundamental wave charging current ■.

は4000アンペア以上という場合も考えられる。It is also possible that the current is 4000 amperes or more.

これに対して差動継電器の感度は事故点抵抗が大きい場
合や大電源が脱落した場合に対する配慮から基本波事故
電流■Fが2000アンペア程度で動作することが要請
されている。
On the other hand, the sensitivity of the differential relay is required to operate at a fundamental wave fault current of about 2000 amperes, in consideration of cases where the resistance at the fault point is large or when a large power supply is disconnected.

基本波電流が流れた場合の入力変換装置出力eAおよび
eBは(8)式でω一ω。
The outputs eA and eB of the input converter when the fundamental wave current flows are ω-ω in equation (8).

とすれば良く、電流■A′と■B/が基本波電流で且つ
その和をIF/とすると、出力eAとeHの和は となり、誤差を無視すると検出器DETの両人力eA/
とeB/との和の実効値も となる。
If the currents ■A' and ■B/ are fundamental wave currents and their sum is IF/, then the sum of the outputs eA and eH will be, and if errors are ignored, both the outputs of the detector DET will be eA/
This is also the effective value of the sum of and eB/.

この(16)式を用いて基本波事故電流2000アンペ
アで動作するように検出器DETの最小感度を選ぶと、
次式(17) (但しK4は変流器CTAおよびCTBの変流比)で動
作することとなり、基本波充電電流■。
Using equation (16) to select the minimum sensitivity of the detector DET to operate at a fundamental wave fault current of 2000 amperes, we get:
It will operate according to the following equation (17) (where K4 is the current transformation ratio of current transformers CTA and CTB), and the fundamental wave charging current ■.

が4000アンペアのとき高調波によりeAl+eB/
に生ずる最大誤差出力は([4)式より となる。
When is 4000 amperes, eAl+eB/
The maximum error output that occurs is given by equation ([4)].

(18)式の誤差出力を(17)式の最小感度の1/2
すなわち にしようとする と減衰定数α1は1/8となる。
The error output of equation (18) is set to 1/2 of the minimum sensitivity of equation (17).
In other words, when trying to do so, the attenuation constant α1 becomes 1/8.

単同調フィルタの減衰定数を1/8とすると、僅かな部
品定数の誤差により基本波入力時大きな位相誤差を生じ
て外部事故時の誤動作の原因となり、また入力に対する
出力の遅れが著しくなって応動を遅《する欠点がある。
If the attenuation constant of a single-tuned filter is set to 1/8, a small error in the component constants will cause a large phase error when inputting the fundamental wave, causing malfunctions in the event of an external fault, and the delay in the output relative to the input will become significant, resulting in poor response. It has the disadvantage of slowing down.

本発明は前記問題点を解決した差動継電装置を提供する
ことを目的とするものである。
An object of the present invention is to provide a differential relay device that solves the above problems.

本発明による差動継電装置の概要構成は従来例と同様第
3図に示す通りである。
The schematic structure of the differential relay device according to the present invention is as shown in FIG. 3, similar to the conventional example.

しかし、入力変換装置TDAおよびTDBの内部構成は
かなり異なり、出力を(8)式のかわりに次式とする。
However, the internal configurations of the input conversion devices TDA and TDB are quite different, and the output is expressed by the following expression instead of expression (8).

但し、α2、α3は減衰定数である。However, α2 and α3 are attenuation constants.

このような特性の入力変換装置は例えば第4図の構成に
より実現し得る。
An input conversion device having such characteristics can be realized, for example, by the configuration shown in FIG.

図においてTAP,,TAP2は入力端子、TAP3,
TAP4は出力端子である。
In the figure, TAP, , TAP2 are input terminals, TAP3,
TAP4 is an output terminal.

L1,L2はリアクトル、CI,C2はコンテン丈、R
,,R2は抵抗器である。
L1, L2 are reactors, CI, C2 are content length, R
,,R2 are resistors.

これらが入出力端子TAP1,TAP2,TAP3,T
AP4間に図示のように接続され、入力電流■′により
出力電圧eを生ずる。
These are input/output terminals TAP1, TAP2, TAP3, T
It is connected between AP4 as shown in the figure, and generates an output voltage e based on an input current ■'.

互に直列接続されるリアクトルL2、コンデンサC2、
および抵抗器R2のインピーダンスは、互に並列接続さ
れるリアクトルL1、コンデンサC1、および抵抗器R
,の各インピーダンスに対して十分大きいものとする。
Reactor L2 and capacitor C2, which are connected in series with each other.
and the impedance of resistor R2 are the same as those of reactor L1, capacitor C1, and resistor R2, which are connected in parallel with each other.
, shall be sufficiently large for each impedance.

また、各リアクトルのインダクタンスL,,L2および
コンテンサの静電容量CI,C2は各々になるようにす
る。
Further, the inductances L, L2 of each reactor and the capacitances CI, C2 of the capacitors are set to be respectively.

このような構成により、入力電流■′は殆んどすべてが
、リアクトルL1、コンデンサC1、抵抗器R1の並列
回路に流れ、図示電圧Vは となる。
With this configuration, almost all of the input current ■' flows through the parallel circuit of the reactor L1, the capacitor C1, and the resistor R1, and the indicated voltage V becomes .

この電圧VがリアクトルL2、コンデンサC2および抵
抗器R2の直列回路に加えられて出力電圧eを生ずる。
This voltage V is applied to a series circuit of reactor L2, capacitor C2 and resistor R2 to produce an output voltage e.

出力eはとなる。The output e becomes.

(211、(22)式でR1=K3、 とすると、出力eは(19)式となる。(211, in formula (22), R1=K3, Then, the output e is expressed as equation (19).

(19)式に於いてω一ω。In equation (19), ω1ω.

とすると、出力eはe=K3I’・一・・・・・−・・
・・・・−・・・(23)となり、他の周波数ではeの
値は(23)式より小さ《なる。
Then, the output e is e=K3I'・1...
(23), and at other frequencies the value of e is smaller than the equation (23).

ωがω。に対して十分太きいときには、出力eの値は となり周波数の2乗に近似的に反比例して減衰する。ω is ω. When it is thick enough for , the value of output e is Therefore, the attenuation is approximately inversely proportional to the square of the frequency.

(6)式の高調波電流が流れたときの出力eHの実効値
は、(6)、(24)式より、ωHがω。
From equations (6) and (24), the effective value of the output eH when the harmonic current of equation (6) flows is ωH.

に対して十分大きいとき となり、高調波の周波数に反比例する。when it is large enough for and is inversely proportional to the harmonic frequency.

入力変換装置TDAおよびTDBの出力を(19)式と
した効果を、(8)式の従来装置について説明した数値
例と同一数値を用いて説明する。
The effect of setting the outputs of the input conversion devices TDA and TDB to the equations (19) will be explained using the same numerical values as those described for the conventional device using the equation (8).

補償時間誤差±0.1ミリ秒、基本波充電電流I。Compensation time error ±0.1 ms, fundamental charging current I.

を4000アンペアとし、(19)式のα2およびα3
をいずれも2とすると、(6)式の高調波電流IHが保
護区間を通過したときの、出力和(eAl十〇Bl)の
誤差による出力e5lは、両対数目盛りで第5図の曲線
イとなる。
is 4000 amperes, α2 and α3 in equation (19)
Assuming that both are 2, the output e5l due to the error in the output sum (eAl 〇Bl) when the harmonic current IH in equation (6) passes through the protection interval is expressed by the curve I in Figure 5 on a logarithmic scale. becomes.

すなわち変流器CTA,CTBの二次電流■A/,■B
yの大きさはいずれも、(6)式の値を変流比K4で割
った値 であり、これを ω一ωHとして([9)式の■′に代入したときの出力
eの絶対値は、角速度をωHとするときの出力eAおよ
びeHの大きさle.1となる。
In other words, the secondary currents of current transformers CTA and CTB ■A/, ■B
The size of y is the value obtained by dividing the value of equation (6) by the current transformation ratio K4, and when this is set as ω - ωH and substituted for ■' in equation ([9)], the absolute value of the output e is is the magnitude le. of the outputs eA and eH when the angular velocity is ωH. It becomes 1.

この1eH1を02)式に代入して得られる出力1e,
l1が高調波電流IHの通過したとき出力(eA/+e
B/)の誤差による出力の大きさとなり、次式が得られ
る。
Output 1e obtained by substituting this 1eH1 into equation 02),
When l1 passes harmonic current IH, output (eA/+e
The magnitude of the output is due to the error of B/), and the following equation is obtained.

(26)式でIO=400OA,α2−α3−2、ω。In equation (26), IO=400OA, α2-α3-2, ω.

一2π×50としてfHが100〜2500Hzのとき
1e5l1を求めたものが第5図曲線イの実線部分であ
る。
The solid line portion of curve A in FIG. 5 is obtained by calculating 1e5l1 when fH is 100 to 2500 Hz as -2π×50.

2500Hz以上では、補償時間誤差を0.1ミリ秒と
したときのsinθ,すなわちsin(360°X0.
000]XfH)が1より小さくなるが、補償時間誤差
を0.]ミリ秒以下とすればsinθ,の最犬値は1と
なるので、この場合を対象すると誤差による出力の大き
さは次式となる。
At 2500 Hz or higher, sin θ when the compensation time error is 0.1 ms, that is, sin (360° x 0.
000]XfH) becomes smaller than 1, but the compensation time error is reduced to 0. ] milliseconds or less, the maximum value of sin θ is 1, so in this case, the magnitude of the output due to the error is expressed by the following equation.

但しωH>2πX2500 (27)式で示される範囲が第5図曲線イの破線部分で
ある。
However, ωH>2πX2500 The range shown by equation (27) is the broken line portion of curve A in FIG.

入力変換装置を出力が(8)式で示される従来装置とし
た場合の誤差による出力1e,′lは(26)および(
27)式の分母を(8)式の分母に置き換えたものに等
しい。
When the input conversion device is a conventional device whose output is expressed by equation (8), the outputs 1e,'l due to errors are expressed as (26) and (
It is equivalent to replacing the denominator of equation (27) with the denominator of equation (8).

このものについて■。=400OA、α,=1/8、ω
o=2π×50として誤差による出力1e,llを求め
ると第5図曲線口となる。
■About this thing. =400OA, α, = 1/8, ω
If o=2π×50 and the outputs 1e, 11 due to the error are determined, the curved line in FIG. 5 is obtained.

曲線イと同様に高調波周波数fHが2500Hz以上の
部分を破線で示す。
Similar to curve A, the portion where the harmonic frequency fH is 2500 Hz or more is indicated by a broken line.

第5図の曲線イおよび口を比較すると誤差出力ie,l
Iの最大値がいず事故時に高調波電流が通過した場合の
誤動作に対する安定性はほぼ等しい。
Comparing the curve A and the mouth in Fig. 5, the error output ie, l
When the maximum value of I is high, the stability against malfunctions when harmonic current passes during an accident is almost the same.

上記の各入力変換装置の減衰特性を両対数目盛りで示す
と、第6図となる。
FIG. 6 shows the attenuation characteristics of each of the above input conversion devices on a logarithmic scale.

第6図において、特性イおよび鴫ま各々第5図のイおよ
び口のものに対応し、また直線イ′およびげに漸近する
In FIG. 6, the characteristics A and D correspond to those of A and A in FIG. 5, respectively, and are asymptotic to the straight lines A' and B.

直線イ′では出力が周波数の2乗に反比例し、直線口′
では出力が周波数に反比例する。
In the straight line A', the output is inversely proportional to the square of the frequency, and in the straight line A'
In this case, the output is inversely proportional to the frequency.

従来方式の特性咀ま本発明による特性イに比し通過帯域
が著しく狭い。
The characteristic of the conventional system has a significantly narrower passband than the characteristic of the present invention.

通過帯域の著しく狭い特性口のものは、部品誤差による
出力変動が著しい。
Those with extremely narrow passband characteristics have significant output fluctuations due to component errors.

すなわち、誤差により部品の定数が変化し、(8)式の
ω。
That is, the constants of the parts change due to errors, and ω in equation (8).

が1.02倍に変化したとすると、基本波入力の場合の
出力はα,−1/8では となり、本来の出力K3■′に対して約30%の誤差を
生ずる。
If K3 changes by a factor of 1.02, the output when the fundamental wave is input becomes α, -1/8, which causes an error of about 30% with respect to the original output K3'.

これに対して通過帯域の広い特性(イ)のものは、部品
誤差を生じても出力変動が少い。
On the other hand, the characteristic (a) with a wide pass band causes little output fluctuation even when component errors occur.

すなわち、前記の場合と同様に(19)式でω。That is, as in the previous case, ω in equation (19).

が102倍に変化したとすると、基本波入力の場合の出
力はα2一α3−2で となり、誤差は4%に過ぎない。
If it changes by a factor of 102, the output in the case of the fundamental wave input will be α2 - α3-2, and the error is only 4%.

外部事故時には基本波の大電流が通過することが多く、
この場合特性(口)のものは前記のように僅な部品誤差
でも大きな誤差を生じ、この誤差分が出力和eA/+e
Blとして生ずるので、非常に誤動作し易いものとなる
In the event of an external accident, large fundamental wave currents often pass through.
In this case, for the characteristics (mouth), even a small component error will cause a large error as described above, and this error will be the output sum eA/+e
Since it occurs as Bl, it is very likely to malfunction.

これに対して特性(イ)のものは誤差が著しく小さく、
誤動作の恐れが遥かに少い。
On the other hand, for characteristic (a), the error is extremely small;
There is much less risk of malfunction.

以上のように、本実施例は差動継電装置の入力変換装置
を基本周波数に対して十分高い周波数帯域で、同一レベ
ルの入力に対する出力が周波数の2乗に近似的に反比例
するようにするものである。
As described above, in this embodiment, the input conversion device of the differential relay device is configured so that the output for an input of the same level is approximately inversely proportional to the square of the frequency in a sufficiently high frequency band with respect to the fundamental frequency. It is something.

これにより、大きさが周波数に比例する事故時の高調波
電流が加わった場合の入力変換装置出力の大きさを、周
波数に近似的に反比例するようにしたので、もし入力変
換装置の出力が、外部事故時の周波数に関係なく同一の
大きさであれば周波数が高いほど過酷となる外部事故時
の誤動作の恐れをなくし、安定な応動を行う差動継電装
置を得ることができる。
As a result, the magnitude of the output of the input converter when a harmonic current at the time of an accident whose magnitude is proportional to the frequency is applied is approximately inversely proportional to the frequency, so that if the output of the input converter is If the magnitude is the same regardless of the frequency at the time of an external accident, the higher the frequency, the more severe the risk of malfunction during an external accident can be eliminated, and a differential relay device that can respond stably can be obtained.

また、上記の結果従来装置に比して基本波付近の通過帯
域が十分広い入力変換装置を使用できるので、内部事故
の基本波電流に対する入力変換装置の出力の遅れが少《
、高速度の保護が可能となる利点もあわせ有するもので
ある。
Additionally, as a result of the above, it is possible to use an input conversion device with a sufficiently wide pass band near the fundamental wave compared to conventional devices, so there is less delay in the output of the input conversion device with respect to the fundamental wave current due to an internal fault.
This also has the advantage of enabling high-speed protection.

入力変換装置の構成は第4図の実施例に限られることな
く種々の構成のものが使用される。
The configuration of the input conversion device is not limited to the embodiment shown in FIG. 4, but various configurations can be used.

第7図はその一例を示す図で、第4図と同一部分は同一
記号で示される。
FIG. 7 is a diagram showing an example thereof, and the same parts as in FIG. 4 are indicated by the same symbols.

図で、R3は抵抗器、C3はコンデンサであり、両者の
直列回路のインピーダンスは、リアクトルL1、コンデ
ンサC1および抵抗器R,より成る並列回路インピーダ
ンスに比し十分大きい。
In the figure, R3 is a resistor and C3 is a capacitor, and the impedance of a series circuit of both is sufficiently larger than the impedance of a parallel circuit consisting of a reactor L1, a capacitor C1, and a resistor R.

図示接続により出力電圧eが得られる。The illustrated connections provide an output voltage e.

図で、電圧Vは第4図の場合と同様にCD式で示され、
出力eは次式で示される。
In the figure, the voltage V is shown in the CD formula as in the case of Figure 4,
The output e is expressed by the following equation.

第7図の出力eは(22)式が(30)式に置き換えら
れるほかは(19)式と同様で次式で示される。
The output e in FIG. 7 is the same as the equation (19) except that the equation (22) is replaced with the equation (30), and is expressed by the following equation.

(32)式でωがω。In equation (32), ω is ω.

に対して十分大きいときはとなり、出力eは周波数の2
乗に近似的に反比例する。
When it is sufficiently large, the output e becomes 2 of the frequency.
Approximately inversely proportional to the power of

これにより第4図の入力変換装置の場合と同様に、事故
時の高調波電流に対する出力は周波数に近似的に反比例
し、外部事故時の誤動作の恐れがなくなり安定な応動を
行う差動継電装置を得られることができる。
As a result, as in the case of the input conversion device shown in Figure 4, the output for harmonic current in the event of an accident is approximately inversely proportional to the frequency, eliminating the risk of malfunction in the event of an external fault, and providing a stable response to the differential relay. You can get the equipment.

第8図は入力変換装置の更に異なる実施例を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing still another embodiment of the input conversion device.

図において、Tは一対の入力端子TAP,,TAP2間
に1次巻線を接続した変流器、R4は変流器Tの2次巻
線に接続した抵抗器、F,,F2,F3はフィルタであ
る。
In the figure, T is a current transformer whose primary winding is connected between a pair of input terminals TAP, TAP2, R4 is a resistor connected to the secondary winding of current transformer T, and F, F2, F3 are It's a filter.

入力電流■′に比例した電流が抵抗器R4に流れ電圧V
iを生ずる。
A current proportional to the input current ■' flows through resistor R4 and the voltage V
produces i.

電圧ViがフィルタF1,F2,F3の縦続接続回路に
加えられ、出力e3が端子TAP3,TAP4間に生ず
る。
A voltage Vi is applied to the cascade of filters F1, F2, F3, and an output e3 is produced between terminals TAP3 and TAP4.

各フィルタFI,F2は基本波通過の単同調フィルタ、
F3は抵域フィルタで、各々の出力e,,e2,e3は
次式で示される。
Each filter FI, F2 is a single tuning filter that passes the fundamental wave.
F3 is a resistance filter, and the outputs e, , e2, and e3 are expressed by the following equations.

但し、α5、α6、α7は減衰定数である。However, α5, α6, and α7 are attenuation constants.

これらの各フィルタは公知の技術で容易に得られる。Each of these filters can be easily obtained using known techniques.

出力e3はで示され、周波数が基本周波数に対して十分
高いときには、 となり、出力が近似的に周波数の3乗に反比例する。
The output e3 is expressed as: When the frequency is sufficiently higher than the fundamental frequency, the output is approximately inversely proportional to the cube of the frequency.

これにより、出力が周波数の2乗に反比例する入力変換
装置を用いた場合に比し、周波数が高いほど減衰が著し
く、差動継電装置の外部事故時誤動作の恐れがなくなる
As a result, compared to the case where an input conversion device whose output is inversely proportional to the square of the frequency is used, the higher the frequency, the greater the attenuation, and there is no possibility of the differential relay device malfunctioning in the event of an external fault.

以上のように、入力変換装置は周波数が基本周波数に対
して十分高いとき、出力が周波数の2乗に近似的に反比
例するもののみでなく、周波数の3乗に近似的に反比例
させることにより、同様の効果をあげることができる。
As mentioned above, when the frequency is sufficiently higher than the fundamental frequency, the input conversion device not only makes the output approximately inversely proportional to the square of the frequency, but also approximately inversely proportional to the cube of the frequency. A similar effect can be achieved.

この効果は単に3乗のみでなく更に4乗以上に乗数を上
げても同様である。
This effect is the same even when the multiplier is raised not only to the third power but also to the fourth power or higher.

すなわち入力変換装置は基本周波数に対して十分高い周
波数のとき、出力が周波数2以上乗に反比例するように
することにより、前述と同様の効果をあげることができ
る。
That is, when the input conversion device has a sufficiently high frequency with respect to the fundamental frequency, the same effect as described above can be achieved by making the output inversely proportional to the frequency raised to the power of two or more.

以上の実施例では差動継電装置を(7)式の構成のもの
として説明したが、本発明は他の種々の構成の差動継電
装置に適用して全く同様の効果を有するものである。
In the above embodiments, the differential relay device was explained as having the configuration of formula (7), but the present invention can be applied to differential relay devices with various other configurations and have exactly the same effect. be.

これらの差動継電装置としては次式の動作原理のものな
どが公知である。
As these differential relay devices, those having the following operating principle are known.

また、本発明は上記の2端子用差動継電装置に限らず、
3端子以上の多端子用差動継電装置に適用して同様の効
果を有するものである。
Further, the present invention is not limited to the above two-terminal differential relay device,
The same effect can be obtained when applied to a multi-terminal differential relay device having three or more terminals.

尚、以上の実施例の電力系統構成は、被保護区間LN外
部にケーブル送電線を接続した場合であるが、本発明は
ケーブル送電線の代りに力率改善や電圧調整のためのス
タティックコンデンサを接続した場合であっても上記と
同様に保護できるものである。
Note that the power system configuration in the above embodiment is a case in which a cable transmission line is connected outside the protected section LN, but the present invention uses a static capacitor for power factor improvement and voltage adjustment instead of the cable transmission line. Even if they are connected, protection can be provided in the same way as above.

以上詳述したように本発明は事故時に過犬な高調波過渡
振動電流を発生する系統に適用した場合、従来装置に比
し著しく安定な応動を行う差動継電装置を提供し得るも
のである。
As detailed above, when the present invention is applied to a system that generates excessive harmonic transient oscillating current in the event of an accident, it is possible to provide a differential relay device that provides a significantly more stable response than conventional devices. be.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は高調波過渡振動が苛酷と考えられる事故の例を
示す系統図、第2図は第1図の系統の高調波過渡振動に
対する近似等価回路を示す図、第3図は差動継電装置を
示す図、第4図は本発明の入力変換装置の一実施例を示
す回路図、第5図は外部事故時高調波過渡振動電流が流
れたとき誤差により生ずる差動継電装置動作電流の周波
数特性を示す図、第6図は入力変換装置の減衰特性を示
す図、第7図および第8図は入力変換装置の他の実施例
を示す図、第9図は第3図における位相誤差を説明する
ための図、第10図は第(11)式を説明するための図
である。 TDA,TDB一・・・・一人力変換装置、MOD・・
・・・・変調器、DEM・・・・・・復調器、DL・・
−・・・遅延器、DET・・・・・・変調器、F,,F
2,F3・・・・・フィルタ。
Figure 1 is a system diagram showing an example of an accident in which harmonic transient vibration is considered severe, Figure 2 is a diagram showing an approximate equivalent circuit for harmonic transient vibration of the system in Figure 1, and Figure 3 is a differential coupling diagram. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of the input conversion device of the present invention, and FIG. 5 is a differential relay device operation caused by an error when a harmonic transient oscillating current flows during an external fault. FIG. 6 is a diagram showing the attenuation characteristics of the input conversion device, FIG. 7 and FIG. 8 are diagrams showing other embodiments of the input conversion device, and FIG. 9 is a diagram showing the frequency characteristics of the input conversion device. FIG. 10 is a diagram for explaining the phase error, and FIG. 10 is a diagram for explaining equation (11). TDA, TDB... Single power conversion device, MOD...
...Modulator, DEM...Demodulator, DL...
-...Delay device, DET...Modulator, F,,F
2, F3... Filter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 送電線の各端子で得られた電流を入力し、この電流
に対応した電気量を出力する入力変換装置と、この入力
変換装置から出力される電気量を入力し、この入力電気
量に対応した信号を伝送する送信装置と、この送信装置
から伝送されてきた信号を受信し、この受信信号に対応
した電気量を出力する受信装置と、この受信装置の出力
電気量および前記入力変換装置の出力電気量を入力し、
両入力電気量の和が所定条件以上になると動作する差動
継電要素とから構成され、前記入力変換装置は出力の入
力に対する比を、送電線電流の基本波周波数より十分高
い周波数領域で周波数の2以上乗に近似的に反比例させ
たことを特徴とする差動継電装置。 2 特許請求の範囲第1項に記載のものにおいて、入力
変換装置は、一対の入力端子間に各々抵抗器R1、コン
デンサCIおよびリアクトルL1を並列接続し、この並
列回路に対してリアクトルL2コンデンサC2および抵
抗器R2から成る直列回路を並列接続すると共に前記抵
抗器R2の両端子から出力端子を導出し、前記リアクト
ルL,,L2、コンデンサC,,C2間に以下の関係が
成立するようにしたことを特徴とする差動継電装置。 但し、ω0;電力系統基本波の角速度。 3 特許請求の範囲第1項に記載ものにおいて、入力変
換装置は、一対の入力端子間に各々抵抗器R1、コンデ
ンサCIおよびリアクトルL1を並列接続し、この並列
回路に付して抵抗器R3およびコンデンサC3から成る
直列回路を並列接続すると共に、このコンデンサC3の
両端子から出力端子を導出し、かつ抵抗器R3およびコ
ンデンサC3から成る直列回路のインピーダンスを抵抗
器R1、コンデンサC1およびリアクトルL1から成る
並列回路のインピーダンスに比し十分大きくしたことを
特徴とする差動継電装置。
[Claims] 1. An input conversion device that inputs a current obtained at each terminal of a power transmission line and outputs an amount of electricity corresponding to this current, and an input conversion device that inputs an amount of electricity output from this input conversion device, A transmitting device that transmits a signal corresponding to this input amount of electricity, a receiving device that receives the signal transmitted from this transmitting device and outputs an amount of electricity corresponding to this received signal, and an output amount of electricity from this receiving device. and the output electricity amount of the input conversion device,
The input conversion device is composed of a differential relay element that operates when the sum of both input electric quantities exceeds a predetermined condition, and the input conversion device adjusts the ratio of the output to the input at a frequency sufficiently higher than the fundamental frequency of the transmission line current. A differential relay device characterized in that the differential relay device is approximately inversely proportional to the power of two or more. 2. In the device described in claim 1, the input conversion device has a resistor R1, a capacitor CI, and a reactor L1 connected in parallel between a pair of input terminals, and a reactor L2 and a capacitor C2 for this parallel circuit. and a resistor R2 were connected in parallel, and output terminals were derived from both terminals of the resistor R2, so that the following relationship was established between the reactors L, L2 and the capacitors C, C2. A differential relay device characterized by: However, ω0: angular velocity of the power system fundamental wave. 3. In the item set forth in claim 1, the input conversion device has a resistor R1, a capacitor CI, and a reactor L1 connected in parallel between a pair of input terminals, and a resistor R3 and a reactor L1 connected to the parallel circuit. A series circuit consisting of a capacitor C3 is connected in parallel, an output terminal is derived from both terminals of this capacitor C3, and the impedance of the series circuit consisting of a resistor R3 and a capacitor C3 is changed to a series circuit consisting of a resistor R1, a capacitor C1, and a reactor L1. A differential relay device characterized by having a sufficiently large impedance compared to the impedance of a parallel circuit.
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