JPS59172921A - 距離継電器 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、距離継電器、特にそのイ影備保護動作を安定
に行ない得るようにした距離継電器に関するものである
。

〔発明の技術的背景〕

電力系統を保護する距離継電器としては種々のものが用
いられているが、近年電力系統保護における信頼性を向
上させるため、第１図に示すような特性を有する距離継
電器が、特に送電線保護用後備保護継電装置に多く用い
られている。第１段は自区間内事故の高速しゃ断を、第
２段は相手母線の事故を確実に検出して、更に次区間途
中までの事故をも第２段用限時の後しゃ断を、第３段、
第４段はこれよシ更に遠方の限時しゃ断を行なうことを
その保護責務としている。この場合、第２〜４段の限時
しゃ断時間をそれぞれＴ、１Ｔ３ｔＴ４で表わすと、 ’ｌ”３＝Ｔ！＋α　・・・　（１） Ｔ４＝Ｔｓ＋β　・・・　（２） となる。ただし、α、βは協調時間、またＴ２〜Ｔ４は
いずれも数１００　ｍ５ｅｃ程度の時間としているのが
普通である。

第２図は第１図で示した特性を有する距離継電器ＤＺを
電力系統に適用した場合の系統構成を示すもので、図は
Ａ端子側に適用した場合である。図において、ＴＬは送
電線を表わし、端子月には変圧器Ｔを介して負荷ｚＬが
接続されている。ｃＢＡ、ｃＢＢは夫々送電線ＴＬに設
けられたΔ端子側、１端子側の各しゃ断器、ＣＢＴは変
圧器での１次側しゃ断器である。なお、変圧器Ｔの２次
側しゃ断器は図示しない。このような系統において、し
中断器ＣＢＡ。

ＣＢ、　、あるいはＣＢＴが投入されると、無励磁状態
にあった変圧器Ｔが励磁されその結果第３図に示すよう
な正負不揃な励磁突入電流が生じることは良く知られて
いる。この励磁突入電流は、その大きさが大きくなると
上記距離継電器ＤＺの第３段、第４段の動作領域に入っ
て来ることがあシ、それに負荷電流が重畳すると、更に
第３段、第４段が動作し易くなる。即ち、従来例えば第
４段距離継電器の動作判定部を、第４図に示すように入
力の正波と負波に対し別々にＰ、Ｎとして設け、この両
者の出力の論理積（ＡＮＤ）を構成して、第３図のよう
な正負不揃の入力電流に対してはＰ、Ｎいずれか一方が
不動作となるようにする手段が多く用いられている。し
かしながら、上述したような負荷電流の重畳を考えると
、このような手段もあまシ頼れるものではなく、ことに
最近の送電線における重潮流化の傾向のもとにおいでは
、上記のような第３段、第４段の誤動作の可能性はます
ます増大しつつある。また、変圧器の励磁突入電流の減
衰時定数は長いものでは数ｓｅｃに達するため、上記の
ような時ＰＩｘＴ　ａ　　ｓ　Ｔ　４が設定されていて
も、第３段、第４段はこの励磁突入電流の影響によって
誤動作し、不必要なし中断器引きはすしを行なうことが
懸念される。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解決することを目的としてなされ
たものであシ、励磁突入電流と事故電流とを確実に判別
して電力系統を保護することのできる信頼性の高い距離
継電器を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明では距離継電器の入力段にインラ、シ為検出回路
をもうけて事故時の電流と変圧器励磁突入電流とを識別
し、これが変圧器励磁突入電流である場合には可変増幅
回路の増幅率を変更して入力レベルを減少させることに
よシリアクタンス軸方向の動作域を減少させ、同時にオ
ーム軸方向の動作域を拡大させて変圧器励磁突入電流に
よるインピーダンス軌跡が距離継電器の動作域内に入ら
ないようにしようとするものである。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して実施例を説明する。第５″″図は本
発明によるモー形距離継電器の一実施例ブロック図、第
６図は第５図における可変増幅器を示す図、第７図は第
５図における可変オンディレィ回路を示す図、第８図は
第５図におけるインラッシ１検出回路を示す図、第９図
は第８図における低域通過フィルタを示す図、第１０図
は第８図における高域通過フィルタを示す図、第１１図
は第８図における比較回路を示す図、第１２図（イ）〜
０う及び第１３図（イ）〜ｒつは第８図における作用を
示す図、第１４図は第５図における継電器の特性を示す
図、第１５図は変圧器突入電流時のインピーダ（５） ンス軌跡と継電器特性を示す図である。

第５図において、入力電圧Ｖ及び入力電流Ｉは補助変圧
器１及び補助変流器２に印加される。補助変圧器１の出
力端は、メモリー回路３に接続され、その出力は方形波
変換回路４に接続される。

一方、補助変流器２の出力端は可変増幅回路５に接続さ
れる。

第６図は前記可変増幅回路の詳細を示すもので反転増幅
器を２段カスケードに接続したものである。つまシ第６
図においてＲ，％Ｒ５は、抵抗器、ＩＣＩ　、　ＩＣ２
は演算増幅器、ＴＲ，は後述するインラッシ轟検出回路
の信号によって閉路するＦＥＴスイッチである。

以上のように構成された可変増幅回路５の出力端は、そ
の出力を送電線の線路アングルφだけ進めるための移相
回路６を介しベクトル合成回路７に接続され、更にベク
トル合成回路７には前記補助変圧器１に接続された整定
回路８の出力端も接続される。又前記ベクトル合成回路
７の出力端は方形波変換回路９に接続され、その出力は
ＡＮＤ回（６） 路１０に接続される。

ＡＮＤ回路１０においては、前記方形波変換回路４の出
力も接続され、時間可変形オンディレィ回路１１を介し
て前記継電器の出力端子とされる。

第７図は前記時間可変形オンディレィ回路１１の詳細を
示すものでトランジスタを数段カスケードに接続し、そ
の中にオンディレィ時間を定める抵抗器及びコンデンサ
を組合せた構成である。即ち、Ｒ，〜Ｒ１９は抵抗器、
Ｃ１はコンデンサ、ＴＪ　＋　Ｔ　Ｒ３ｒ　Ｔ　Ｒｇ　
＋　Ｔ　Ｒ６＊　Ｔ　Ｒ７はスイッチング用トランジス
タ、ＴＲ４はＦＥＴスイッチであって、後・述するイン
ラッシー検出回路によって閉路される。

又、本発明の構成例に於いては前記補助変流器２の出力
端にする可変増幅回路５の制御端子（第６図に示すＴＲ
ＩのＧ）には、補助変流器２に接続されたインラッシー
検出回路１２の出力端が接続されると共に、前記時間可
変形オンディレィ回路１１の制御端子（第７図に示すＴ
Ｒ４のＧ）にも接続される。

第８図はインラッシー検出回路をブロック図的に示した
ものである。図において１３は、入力電流工を適尚な電
圧に変換して入力とし、これよシ基本波（商用周波）成
分及び高調波成分を除去、即ち、直流成分を検出する低
域通過フィルタ（後述する）である。１４は同じく上記
電圧を入力し、これよ）基本波（商用周波）成分及び低
周波成分を除去、即ち、高調波成分を検出する高域通過
フィルタ（後述する）で、その出力を入力信号とし半波
（または全波）整流する整流回路１５、及び入力信号を
滑らかな直流信号に変換する平滑回路１６を介して送出
する。１７は前記低域通過フィルタ１３及び平滑回路１
６の出力信号ｖＤｃ及びｖＨる場合に出力「］」として
前記可変増幅回路５へ送出するために、上記平滑回路１
６として例えば、力、トオフ周波数が基本周波数よシ充
分低いところにある低域通過フィルタが用いられる。

第９図は上記低域通過フィルタ１３の詳細な回路構成を
示すものである。図においてＲ２０ｐ　Ｒ４０’Ｒａｔ
　　＋　ＲｌＩｇは抵抗器、Ｃ２、Ｃ２’はコンデンサ
、ＩＣ３は演算増幅器である。

第１０図は、上記高域通過フィルタ１４の詳細な回路構
成を示すものである。図においてＲ１３゜Ｒｚｓ’　＊
　Ｒ２４・Ｒ２ＩＩは抵抗器・Ｃｓ、Ｃｓ’はコンデン
サ、ＩＣ４は演算増幅器である。

第１１図は前記比較器１７の詳細な回路構成を示す。図
においてｖＤｃ及びＶ□は前記第８図における低域通過
フィルタ１３及び平滑回路１６の出力直流レベルであシ
、ｖＤＣはプラス電位を有する抑制量、またＶ、はマイ
ナス電位を有する動作量である。そして入力電流■によ
る電圧が変圧器励磁突に各出力ｖＨ１ｖＤＣを加算回路
１８の入力とすればｖＨ２ｖＤｃの大きさの比較が行な
い得る。即ち、このことは加算回路１８の出力が正、も
しくは負になることを意味する。そしてこの加算回路１
８の（９） 出力をレベル検出回路１９にて基準電位ｖ８と比較する
ようになれば、入力電圧（ｖＨ＋ｖＤｃ）がある所定以
上になった時に「１」信号を得ることができる。以上の
様に比較回路１７を構成する。

以上の様に構成されたモー形距離継電器の作用について
説明する。

第５図に示すモー形距離継電器に印加された電圧Ｖは、
補助変圧器１を介して継電器内部に印加される。又電流
Ｉは、補助変流器２にて継電器内部に導入される。継電
器内部に導入された電圧信号はメモリー回路３を経て電
圧信号に３Ｖとし、方形波変換回路４の入力とされる。

一方、電流信号気φだけ進められた信号ＫＩ　Ｉにされ
、ベクトル合成回路７に印加される。ベクトル合成回路
７においては、前記補助変圧器１よシの電圧信号を整定
回路８を介して電圧信号に、Ｖとして印加し、合成信号
に、Ｉ−に、Ｖとして方形波変換回路９に印加される。

方形波変換回路４及び９による出力は次段（１０） のＡＮＤ回路を介して時間可変形オンディレィ回路１１
に印加される。そこでＡＮＤ回路１０の出力は、前記方
形波変換回路４及び９が共に「１」出力であるとき出力
を生じ、前記時間可変形オンディレィ回路１１の時間（
第１５図の位相特性を得るには、θ１＝９０’の時間）
以上出力「１」が継続すれば継電器はトリップ出力を導
出する。

以上の様に動作する前記モー形距離継電器において、変
圧器投入による変圧器の励磁突入電流工ＲＵ□で誤動作
しない様にするには、第５図ブロック図に示すインラッ
シュ検出回路１２と可変増幅回路５及び時間可変形オン
ディレィ回路１１にｌ１ｔＵ８Ｈが印加された場合を考
える。変圧器突入電流ＩＲＵＩＩＨは、概念的には第１
２図（イ）の様に示すことができる。今、第１２図（イ
）に示すように電流”ＲＵＳＨが前記モー形距離継電器
内の低域通過フィルタ１３に加えられると、そこでその
基本波及び高調波成分が除去され、（ロ）に示すような
波形ｖＤｃの電圧、即ち、直流分が出力される。これは
換言すれば、入力電流ＩＲＵ８Ｈから、第２調波の影響
が除去されることを意味する。これによシ、低域通過フ
ィルタ１３の出力としては入力電流■Ｒ１Ｆ□の直流分
（ＶＤＣ）が出力されることになる。

一方、前記モー形距離継電器の入力電流■ＲＵＳＨは高
域通過フィルタ１４にも加えられ、そこでその基本波及
び低周波成分が除去され、ｅ−ｔに示す様な波形ｖｄの
電圧、即ち、高調渡分が出力される。これは換言すれば
入力電流ＩＲＵ８Ｈから高調波成分のＩＲＵ８Ｈの一１
ｌＮ高調波成分が出力されることになる。

そしてその高域通過フィルタ１４の出力は、整流溝回路
１６で平滑されることによシ、滑らかな直流信号Ｖ□に
変換される。

次に、この平滑回路１６で直流信号に変換された高域通
過フィルタ１４の高調波成分出力ｖＨと前記低域通過フ
ィルタ１３の出力ｖＤｃを比較器１７に夫々加えられる
。この場合比較器１７においては、抑制量として低域通
過フィルタ１３の出力ｖＤｃ（直流分）が、又、動作量
として平滑回路１６を通して得られる高域通過フィルタ
１４の出力Ｖ□（高調波）が夫々加えちれる。この場合
第１２図Ｇ−１に示す様な動作量である高調波成分ｙ／
が、直流分ｖＤｃに比較して充分大きなものが得られる
。従ってこれを比較器１７で検出し、動作量ｖＨが抑制
量ｖＤｃよ）大である時「１」を、またその逆に抑制量
ｖＤｃが動作量ｖＨより大である時「０」をその出力と
して送出する様に回路が構成されてい得られる。

図に示す前記低域フィルタ１３で検出され、これは第１
３図（ハ）に示す様な電圧波形となる。即ち、（１３） 事故発生直後に生じる過渡直流分が減衰した後は、低域
通過フィルタ１３の入力電圧としては基本波成分がほと
んどとなシ、低域通過フィルタ１３の直流分出力は第１
３図（ロ）に示す様に徐々に減衰していき、ある減衰時
定数で決まる時間（２０〜５０　ｍｓ）経過後には零と
なる。一方、高域通過フィルタ１４で検出される高調波
成分は、この場合第１３図０９に示す様に零である。従
って整流回路１５及び平滑回路１６を通して比較器１７
に加えられる高域通過フィルタ１４の出力は零であるか
ら、比較器１７には低域通過フィルタ１３の出力のみが
加えられ、その結果比較器においては抑制量ｖＤｃが大
きくなシ、比較器１７の出力はｒＯＪと放電流とが明確
に判別され得たことになる。

このインラッシュ検出回路１２の出力で第６図に示す可
変増幅回路のＦＥＴスイッチＴＲ，を駆動すると、可変
増幅回路５の増幅率は、 （１４） ＫＩＩ となシ、入力電流■による電圧ＫＩＩは−＝ＫＩ　Ｉ’
となる。そのためモー形距離継電器の動作域は、第１４
図に示す如くインピーダンスアングル方向の動作リーチ
が−となシ、更に前記インラッシー検出回路１２の出力
で第７図に示す時間可変形オンディレィ回路１１０ＰＥ
ＴスイツチＴＲ４を駆動すると、時間可変形オンディレ
ィ回路の測定時間は、Ｔ、＝τＣｔ　（Ｒ１１＋Ｒｔ＊
　）　（τはＲ１４とＲＩＢの分圧で定まる値）からＴ
、Ｌ＝τＣＩＲＩ！と時間が短かくなシ第１４図に示す
如く前記オンディレィ回路１１♂ 図に示す如くトマト形となシ、第１５図に示す如く変圧
器突入電流単独でのインピーダンスｚ’Ｒ１１ｌｌＨ軌
跡（イ）は継電器の動作域に入れず前記継電器は不動作
である。更に変圧器突入電流に負荷電流が重畳した場合
でも、前記第１５図に示す如くインピーダンスＺ　鵞Ｒ
ＵＩＩＨ軌跡（ロ）は一般的に本継電器の動作域の外周
を回るため、前記継電器は不動作である。

又、本継電器の動作リーチを前記第１図第２段距離継電
器よシ短かいとすれば、変圧器励磁突入電流ＩＲＵ□で
モー形距離継電器は不要動作せず、しかも事故電流Ｉ、
で動作し、かつ動作域が可変できるモー形距離継電器を
得たことになる。

更に本継電器に於いては、Ｒ軸方向の動作域の減少が少
さいため、変圧器突入電流と近端故障による故障電流が
重畳した場合、例えばインピーダンス用の電流信号の増
幅度及びオンディレィ時間を変化させモー形距離継電器
の動作域を変化させる例を説明した。しかし本発明は、
前記実施例に限定されるものではない。そこで測距用の
電圧信号の増幅度及びオンディレィ時間を変化させ、動
作域を変化させるモー形距離継電器の実施例を第１６図
によって説明する。第１６図において、第５図と同じ記
号は、同様の構成とし得ることを示している。

第１６図に示すモー形距離継電器は、第５図に示す一実
施例とほぼ同一の構成であるが、第５図の可変増幅回路
５は除去され、新たにインラッシ為検出回路１２にて駆
動される可変増幅回路２０（後述する）が整定回路８の
前に接続された構成である。

第１７図は前記可変増幅回路２０の詳細を示すもので、
反転増幅器を２段カスケードに接続した１算増幅器、Ｔ
Ｒ，はインラッシー検出回路１２の信号によって閉路す
るＦＥＴスイッチである。

以上の様に構成されたモー形距離継電器においてインラ
ッシェ検出回路１２の出力により、前記可変増幅回路２
０の増幅率は、 （１７） となシ、入力電圧Ｖによる電圧に、ＶはｎＫ１　Ｖとな
る。換言すればに２ｖ一定と考えると電流工による電圧
ＫＩＩがシーになることを意味し、インピー！ンス方向
の動作リーチも−となる。

以上によシ上記本発明の一実施例と同一の作用効果が得
られることは明らかである。

なお、後方オフセットモー形距離継電器、前方オフセッ
トモー形距離継電器等の、一般に電圧と電流とを用いる
継電器等においても前記モー形距離継電器と同様の発明
の適用が可能であることはラック１検出回路をもうけて
弁別し、それが励磁突入電流の場合に距離継電器の保護
範囲を可変とするよう構成したので、変圧器の励磁突入
電流と事故電流を確実に判別して電力系統を保護するこ
とのできる信頼性の高い距離継電器を提供できる。

（１８）

【図面の簡単な説明】 第１図は距離後備保護に用いられる距離継電器の特性を
示す図、第２図は第１図の距離継電器を適用した系統を
示す図、第３図は変圧器の励磁突入電流を示す波形図、
第４図は一般的な距離継電器の動作判定部を示す構成図
、第５図は本発明のモー形距離継電器の一実施例を示す
ブロック図、第６図は第５図における可変増幅器を示す
図、第７図は第５図に於ける時間可変形オンディレィ回
路を示す図、第８図は第５図におけるインラッシび第１
３図（イ）〜（ハ）は第８図における作用を示す図、第
１４図は第５図における継電器の特性を示す図、第１５
図は変圧器突入電流時のインピーダンス軌跡と継電器の
特性を示す図、第１６図は他の実施例におけるモー形距
離継電器を示す図、第１７図は他の実施例第１６図に示
すモー形距離継電器の可変増幅回路である。 １・・・補助変圧器　　　　２・・・補助変流器３・・
・メモリ回路　　　　４．９・・・方形波変換回路５．
２０・・・可変増幅回路６・・・移相回路７・・・ベク
トル合成回路　８・・・整定回路１０・・・アンド回路
　　　　１１・・・時間可変形オＺ−レイ回路１２・・
・インラッシュ検出回路　１３・・・低域通過フィルタ
１４・・・高域通過フィルタ　１５・・・整流回路１６
・・・平滑回路 （７３１７）代理人　弁理士則近憲佑（ほか１名）第７
図 第８園 １）　　　　１０ 第９図 第１０図 第１２図 （ＫＩＩ、） 第１３図 ＶＨ’□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力系統からの電圧及び電流を導入し、前記各電気量の
   合成値によ多位相比較を行なうことにょシ事故点までの
   距離に応じて動作する位相比較方式による距離継電器に
   おいて、電流入力端側に励磁突入電流と事故電流とを識
   別するインラッシュ検出回路をそなえ、前記インラッシ
   ュ検出回路によって励磁突入電流を検出したとき、前記
   距離継電器による動作特性のりアクタンス軸方向動作域
   を減少させると共に、オーム軸方向動作域を拡大させる
   よう制御することを特徴とする距離継電器。