JPS5927166B2 - Protective relay device - Google Patents

Protective relay device

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JPS5927166B2
JPS5927166B2 JP56034151A JP3415181A JPS5927166B2 JP S5927166 B2 JPS5927166 B2 JP S5927166B2 JP 56034151 A JP56034151 A JP 56034151A JP 3415181 A JP3415181 A JP 3415181A JP S5927166 B2 JPS5927166 B2 JP S5927166B2
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JP
Japan
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transmission line
power transmission
terminal
protected
current
Prior art date
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Expired
Application number
JP56034151A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5720121A (en
Inventor
利夫 高木
勝彦 上村
敏明 坂口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electric Power Co Inc, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Tokyo Electric Power Co Inc
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Publication of JPS5927166B2 publication Critical patent/JPS5927166B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は送電線の進行波の伝搬に着目して送電線を保
護する保護継電装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a protective relay device that protects a power transmission line by focusing on the propagation of traveling waves on the power transmission line.

送電線を保護する保護継電装置の事故検出方式としては
、従来から電流差動方式あるいは位相比較方式などが提
案されているが、これらはすべて電圧、電流の基本波に
関する理論と、送電線は集中定数回路で表現されるとい
う前提に基づいて考えられていた。
Current differential methods and phase comparison methods have been proposed as fault detection methods for protective relay devices that protect power transmission lines, but these are all based on the theory of fundamental waves of voltage and current, and the theory that power transmission lines The idea was based on the premise that it would be expressed as a lumped constant circuit.

このため、系統事故あるいは開閉器の操作などに伴なう
過渡現象が発生した場合には、従来の保護継電装置は過
渡状態から定常状態に移行する過程で保護継電装置が誤
動作や誤不動作する可能性が高いという欠点があった。
Therefore, when a transient phenomenon occurs due to a system fault or the operation of a switch, conventional protective relay devices malfunction or malfunction during the transition from the transient state to the steady state. The drawback was that there was a high possibility that it would work.

このため従来の保護継電装置は時間遅れ特性をもたせて
高速動作特性を犠牲にすることによって上記誤動作や誤
不動作を防止していた。
For this reason, conventional protective relay devices have been provided with time delay characteristics and sacrificed high-speed operation characteristics to prevent the above-mentioned malfunctions and malfunctions.

この発明は従来の保護方式の2つの前提のいずれをも捨
てさり、送電線を分布定数回路とみなすことにより送電
線にのる電圧進行波あるいは電流進行波あるいはエネル
ギー進行波などの進行波を考え、これら進行波の流れが
送電線事故により変化することに着目し事故検出を行な
おうとするものであり、従来の電圧・電流の基本波に関
する理論に基づく事故検出方式では困難な高速の事故検
出を目的としてなされたものである。
This invention abandons both of the two premises of conventional protection methods, and considers traveling waves such as voltage traveling waves, current traveling waves, or energy traveling waves on the transmission line by considering the power transmission line as a distributed constant circuit. , attempts to detect faults by focusing on the fact that the flow of these traveling waves changes due to faults in power transmission lines, and is capable of high-speed fault detection, which is difficult with conventional fault detection methods based on the theory of fundamental waves of voltage and current. It was made for the purpose of

第1図はこの発明の基本原理を導くための2端子送電線
をあられしている。
FIG. 1 shows a two-terminal power transmission line for introducing the basic principle of this invention.

第1図において送電線は単位長当り11.cのインダク
タンス、キャパシタンスをもつ無損失分布定数回路で示
されており、el(t)、 11(t)、 ex(t)
、 1x(t)、 e2(t)、 12(t)はそれぞ
れ時刻tにおける端子lの電圧・電流端子1から距離X
の地点の電圧・電流及び端子2の電圧・電流であり、d
は両端間の距離である。
In Figure 1, the power transmission line has a length of 11. It is shown as a lossless distributed constant circuit with inductance and capacitance of c, and el(t), 11(t), ex(t)
, 1x(t), e2(t), and 12(t) are the distance X from the voltage/current terminal 1 of terminal l at time t, respectively.
The voltage and current at the point and the voltage and current at terminal 2 are d
is the distance between the two ends.

分布系の理論によれば、ex(t)ix(t)はで結合
される。
According to the theory of distributed systems, ex(t) ix(t) are coupled by.

(IO2,に7)方程式の解はすでに知られており、 Tb:i;B6・16“マ伸11”7゛6針′へ向う進
行波、f(t+=)は端子2から端子1へ向■ う進行波である。
(IO2, to 7) The solution of the equation is already known, Tb:i; B6・16 "Ma extension 11" 7゛6th needle' is the traveling wave, f(t+=) is from terminal 2 to terminal 1. ■ It is a traveling wave.

が得られる。is obtained.

式(5)から次式が求められる。The following equation can be obtained from equation (5).

il、 i2は各端子から流入する方向を正とする。For il and i2, the direction in which they flow from each terminal is positive.

式(6)からは次式が求められる。The following equation can be obtained from equation (6).

il 、i2は各端子から流入する方向を正とする。For il and i2, the direction of inflow from each terminal is positive.

従って、式(7) 、 (8)、 (9) 、 (10
)から端子1,2の電圧電流に関して の関係式が成立する。
Therefore, equations (7), (8), (9), (10
), a relational expression regarding the voltage and current of terminals 1 and 2 is established.

aυ、α2)の関係式は送電線内部に事故などの異常が
発生しない限り常に成立し、内部に事故が発生した時の
み不成立となるから、保護を目的とする内部事故判定に
有効なものである。
The relational expression aυ, α2) always holds unless an abnormality such as an accident occurs inside the power transmission line, and it does not hold only when an accident occurs inside the transmission line, so it is effective for determining internal accidents for the purpose of protection. be.

すなわち、弐αυを利用してなる量を定義すると、 端子1端子2内に内部事故があるとき、 端子1端子2内が健全であるとき の関係がある。In other words, if we define the quantity using 2αυ, When there is an internal accident within terminal 1 and terminal 2, When terminal 1 and terminal 2 are healthy There is a relationship between

式(13)の61(t)を用いて内部事故の有無の判定
ができる。
The presence or absence of an internal accident can be determined using 61(t) of equation (13).

弐03)は電流の次元をもつ量で与えられているが、両
辺を2倍することにより電圧の次元をもつ量で与えるこ
ともできる。
203) is given as a quantity that has the dimension of current, but it can also be given as a quantity that has the dimension of voltage by doubling both sides.

すなわち、 で与えられるε2(t)を用いても内部事故の有無の判
定がおこなえる。
That is, the presence or absence of an internal accident can also be determined using ε2(t) given by.

第2図はこの発明に係る保護継電装置の一実施例を示す
ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the protective relay device according to the present invention.

第2図において、1,2はそれぞれ端子1および端子2
、B1.B2は端子1、端子2における母線、CTは系
統電流を計測する計器用変流器、PTは系統電圧を計測
する計器用変圧器、4は電流電圧入力装置、5は遅延時
間τを有する遅延回路、6は演算装置、7は送信装置、
8は受信装置である。
In Figure 2, 1 and 2 are terminal 1 and terminal 2, respectively.
, B1. B2 is a bus bar at terminals 1 and 2, CT is a voltage transformer that measures the grid current, PT is a voltage transformer that measures the grid voltage, 4 is a current/voltage input device, and 5 is a delay having a delay time τ. circuit, 6 is an arithmetic device, 7 is a transmitting device,
8 is a receiving device.

次にこの保護継電装置の動作について説明する。Next, the operation of this protective relay device will be explained.

端子1では時間を一方においてCTおよびPTで計測さ
れた電流11(t−τ)、el(を−τ)が電流電圧入
力装置4に導出される。
At the terminal 1, currents 11 (t-τ) and el (-τ) measured by CT and PT with respect to time are derived to the current-voltage input device 4.

電流電圧入力装置4は実際にはアナログディジタル変換
回路を有しており、入力信号をディジタル信号に変換し
て遅延回路5に出力する。
The current/voltage input device 4 actually has an analog/digital conversion circuit, converts the input signal into a digital signal, and outputs the digital signal to the delay circuit 5.

遅延回路5は入力信号を時間τだけ遅延させて演算装置
6に出力する。
The delay circuit 5 delays the input signal by a time τ and outputs the delayed signal to the arithmetic unit 6.

一方、端子2では時間tにおける電流12(t)、電圧
e2(t)を計測し、これらの計測値を送信装置7を使
って端子1の受信装置8に送出する。
On the other hand, the terminal 2 measures the current 12(t) and the voltage e2(t) at time t, and sends these measured values to the receiving device 8 of the terminal 1 using the transmitting device 7.

演算装置6は遅延回路5から入力される自端の電流、電
圧および受信装置8を経由して入力される他端の電流、
電圧について式(13)の演算を実行し、演算値が弐〇
4)の関係にあるときはしゃ断器にトリップ指令信号を
出力する。
The arithmetic device 6 receives the current and voltage at its own end inputted from the delay circuit 5 and the current at the other end inputted via the receiving device 8.
The calculation of equation (13) is executed for the voltage, and when the calculated value is in the relationship 204), a trip command signal is output to the breaker.

ここで、この発明における内部事故判定の基本式である
弐dl)、(IF)物理的意味を説明しよう。
Here, the physical meaning of 2dl) and (IF), which are the basic equations for internal accident determination in this invention, will be explained.

式(11)の左辺は時間t−τにおいて端子1から送電
線へ進入する進行板を電圧の次元で表現したものである
The left side of equation (11) expresses the advancing plate entering the power transmission line from terminal 1 at time t-τ in terms of voltage.

一方、式dF)右辺は時間tにおいて端子2から流出す
る進行波を電圧の次元で表現したものである。
On the other hand, the right side of the equation dF) expresses the traveling wave flowing out from the terminal 2 at time t in terms of voltage.

したがって、式(1飽両辺を比較すると時間を一方にお
いて端子1から端子2へ向って進行する進行波が時間τ
後には端子2に達することを示していることが理解され
る。
Therefore, when comparing both sides of the equation (1 saturation), the traveling wave traveling from terminal 1 to terminal 2 on the one hand is time τ
It is understood that this indicates that terminal 2 will be reached later.

τは進行波の伝搬時間であり、両端子間距離dおよびサ
ージ伝搬速度Vによりτ二d / vで定められる。
τ is the propagation time of the traveling wave, and is determined by the distance d between both terminals and the surge propagation speed V as τ2d/v.

同様にして式(I2)は時間t−τにおいて端子2から
端子1へ向って進行する進行波が時間τ後には端子1に
達することを示すものである。
Similarly, equation (I2) indicates that a traveling wave traveling from terminal 2 to terminal 1 at time t-τ reaches terminal 1 after time τ.

勿論このような進行波の伝搬は端子1端子2間に内部事
故がない場合に実現されるのであり、内部事故が発生し
た時は進行波の伝搬形態が変化して式(11)、(12
)は成立しなくなる。
Of course, such traveling wave propagation is realized when there is no internal accident between terminal 1 and terminal 2. When an internal accident occurs, the propagation form of the traveling wave changes and Equations (11) and (12)
) no longer holds true.

この発明はこのような進行波の伝搬形態に着目して送電
線の保護を行なうものである。
This invention protects power transmission lines by focusing on the propagation form of such traveling waves.

第2図に示される実施例は上記式■を利用するものであ
り、遅延回路5が端子1に設けられているか式(12)
を利用する場合には遅延回路5は端子2に設けられる。
The embodiment shown in FIG.
When using the delay circuit 5, the delay circuit 5 is provided at the terminal 2.

送信装置7から受信装置8までの信号伝送時間を考慮し
た上で遅延回路6の遅延時間は設定される。
The delay time of the delay circuit 6 is set in consideration of the signal transmission time from the transmitting device 7 to the receiving device 8.

また、演算装置6が記憶機能を有するものであるときは
遅延回路5を省略することも可能である。
Furthermore, when the arithmetic unit 6 has a storage function, the delay circuit 5 can be omitted.

上記のようにこの発明は、進行波の伝搬形態が送電線の
内部事故によって変化することを検出して送電線を保護
するようにしたから、系統の電圧および電流の原波形を
そのまま利用できる点に特徴がある。
As mentioned above, this invention protects the transmission line by detecting changes in the propagation form of traveling waves due to internal faults in the transmission line, so the original waveforms of voltage and current in the grid can be used as they are. There are characteristics.

送電線の進行波の伝搬に着目して導出された式(1υ、
(1曙を保護区間の内部事故に対しては不成立で゛あ
り、外部事故に対しては常に成立するから、系統の内部
事故検出方式として完全なものである。
The formula (1υ,
(This method does not hold true for internal accidents in the protection zone, but always holds true for external accidents, so it is a perfect system for detecting internal accidents in the system.)

したがって、この発明により、開閉器の開閉に伴うサー
ジの影響または内部事故時の過渡現象に起因する保護継
電装置の誤動作や誤不動作を完全に防止することができ
る。
Therefore, according to the present invention, it is possible to completely prevent malfunctions or malfunctions of the protective relay device due to the influence of surges accompanying the opening and closing of the switch or transient phenomena during internal accidents.

これにより、従来の保護継電装置の欠点は克服されると
ともに、瞬時値をもちいて動作判定がおこなえることに
なり、高速動作性能においても従来の保護継電装置の性
能に比して一段と優れた保護継電装置が実現される。
As a result, the drawbacks of conventional protective relay devices can be overcome, and operation can be judged using instantaneous values, making it even better than conventional protective relay devices in terms of high-speed operation performance. A protective relay device is realized.

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

第1図は分布定数回路で示した送電線を示す説明図、第
2図はこの発明に係る保護継電装置の一実施例を示すブ
ロック図である。 図において、1,2・・・・・・送電線の端子、4・・
・・・・電圧電流入力装置、5・・・・・・遅延回路、
6・・・・・・演算装置、1・・・・・・送信装置、8
・・・・・・受信装置、CT・・・・・・計器用変流器
、PT・・・・・・計器用変圧器、el (t) 。 e2(t)・・・・・・端子電圧、xl(t) + 1
2(j)・・・・・・端子電流。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a power transmission line represented by a distributed constant circuit, and FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a protective relay device according to the present invention. In the figure, 1, 2... terminals of power transmission lines, 4...
...Voltage and current input device, 5...Delay circuit,
6... Arithmetic device, 1... Transmission device, 8
...Receiving device, CT...Measurement current transformer, PT...Measurement transformer, el (t). e2(t)...Terminal voltage, xl(t) + 1
2(j)...Terminal current. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 被保護送電線の自端と他端の間を有限な伝搬速度を
もって伝搬する進行波の伝搬形態が上記送電線の事故に
より変化することを検出して上記送電線を保護するもの
において、上記進行波の自端通過時の値を被保護送電線
の自端電流と被保護送電線に固有に定まるサージインピ
ーダンスの積と被保護送電線の自端電圧の和から求め、
上記伝搬速度および自端他端間距離により定められる所
定時間経過後の上記進行波の他端での値を被保護送電線
の他端電流と上記サージインピーダンスの積と被保護送
電線の他端電圧の和から求め、自端および他端の進行波
の値を比較してそれらが相等しくないことをもって上記
伝搬形態の変化を検出し、被保護送電線の事故を検出す
るようにしたことを特徴とする保護継電装置。
1. In a device that protects the power transmission line by detecting that the propagation form of a traveling wave that propagates with a finite propagation speed between one end and the other end of the protected power transmission line changes due to an accident on the power transmission line, the above-mentioned Find the value of the traveling wave when it passes through its own end from the sum of the product of the current at its own end of the protected transmission line, the surge impedance unique to the protected transmission line, and the voltage at its own end of the protected transmission line,
The value at the other end of the traveling wave after a predetermined time period determined by the propagation speed and the distance between one end and the other end is calculated as the product of the current at the other end of the protected power transmission line and the surge impedance at the other end of the protected power transmission line. It is determined from the sum of the voltages, and the values of the traveling waves at one end and the other end are compared, and if they are not equal, a change in the propagation mode is detected, and an accident on the protected transmission line is detected. Features of protective relay device.
JP56034151A 1981-03-09 1981-03-09 Protective relay device Expired JPS5927166B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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