JPS60180421A - 差動保護継電装置 - Google Patents

差動保護継電装置

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JPS60180421A
JPS60180421A JP59035548A JP3554884A JPS60180421A JP S60180421 A JPS60180421 A JP S60180421A JP 59035548 A JP59035548 A JP 59035548A JP 3554884 A JP3554884 A JP 3554884A JP S60180421 A JPS60180421 A JP S60180421A
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/28Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus
    • H02H3/283Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus and taking into account saturation of current transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices

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  • Power Engineering (AREA)
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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〕 この発明は、電力系統の機器、母線等を保護する差動保
護継電装置に関するものである。
〔従来技術〕
説明の便宜上、母線の保護継電装置の場合について説明
する。
従来この種の装置として、第1図に示すものがあった。
図において、1は母線、2は主継電器、11.21は引
出線路、12.22は各引出線路に設置される変流器(
CT)、13.23は各CTに接続される入力装置、+
3−1.23−1は差動用人カドランス、+3−2.2
3−2は抑制用人カドランス、+3−3.23−3は抑
制電圧用整流回路、2は主継電器、2−1は動作電圧用
人カドランス、2−2は抑制制御用人カドランス。
2−3は動作電圧用整流回路、2−4は抑制制御用整流
回路、2−5は動作電圧出力抵抗、2−6は抑制制御電
圧出力抵抗、2−7は抑制電圧出力抵抗、2−8は抑制
電圧引延用コンデンサ、2−8はレベル検出回路である
次に動作について説明する。第1図の回路において差動
用人カドランス+3−1.23−1の2次側に差動電流
IDが流れ主継電器2に導入される。主継電器2に導入
された差動電流IDは動作電圧用人カドランス2−1、
動作電圧−用整流回路2−3を経て動作出力抵抗2−5
に動作電圧IEOIを作ると共に抑制制御用人カドラン
ス2−2、抑制制御用整流回路2−4を経て抑制制御電
圧出力抵抗2−6に抑制制御電圧IEPIを作る。一方
、各入力装置の抑制用人カドランス+3−2.23−2
、抑制電圧用整流回路133 、233を経て各端子の
CT12,22の2次電流中の最大値が端子抑制電圧I
ET+として主継電器2に導出されるが、上記端子抑制
電圧IET+と前記抑制制御電圧I EP +とは極性
が逆であり、これらが瞬時値比較され、端子抑制電圧I
 ET +から抑制制御電圧IEPIを差引いた残りが
最終的に抑制電圧IRIとして抑制電圧出力抵抗2−7
に発生し、この抑制電圧IERIは抑制電圧引延用コン
デンサ2−8で適当時間を引延すようにしている。主継
電器2の動作出力は抑制電圧I E、、 Iに対して動
作電圧IE01が太きいときレベル検出回路2−8が動
作し出力するように構成されている。ここで、母線の内
部故障時は、差動電流IDが発生し、主継電器2の動作
出力抵抗2−5に動作電圧l Eo lを発生する。一
方端子抑制電圧IETIが主継電器2に導出されるが、
この時差動電流IDにより生成された抑制制御電圧IE
PIが抑制制御電圧出力抵抗2−6の両端に発生してお
り、端子抑制電圧IET+を阻止するように作用してい
る。内部故障の場合は、流入端CTl2゜22の2次電
流と差動電流とは同様の波形となり、また流入端が多端
子の場合は必ず各端子電流より差動電流が必ず大である
ため、各端子CTI 2 。
22の2次電流の最大値に比例して発生する端子抑制電
圧I ET lよシ、差動電流IDに比例して発生する
抑制制御電圧1EplO方が大きくなり、端子抑制電圧
IET+は確実に打消され抑制電圧jErLlは零とな
るため、主継電器2は確実に動作することになる。
次に外部故障においては流出端CT12.22が飽和し
て誤差差動電流IDが発生し、主継電器2の動作出力抵
抗2−5に動作電圧l EQ lを発生することがある
ため、誤動作を防止する抑制電圧1Ealが必要となる
。CTは直流分を含む電流に対しては極端に飽和し易い
ことは周知の通りであり、外部故障時の電流に減衰性の
過渡1μ流分電流を含んだ場合が一番誤動作しゃすいこ
ととなる。
この状態での従来リレーの応動を第3図の波形図で説明
する。
第3図の波形1は流入端CTの電流和で、点線で示した
ものが不飽和時の電流で、実線波形が実際のCT2次電
流電流る。流入端は多端子のため、各CTに故障電流が
分散され、CT飽和の度合いは小さいが、CTが直流飽
和している。波形2は流出端CT2次電流波形であり、
点線が不飽和の場合、実線が実際OCTの2次電流であ
る。流出端は故障電流が集中するため、交流飽和が激し
くなる。波形3は端子抑制電圧I ET +であり、各
CT2次電流電流最大値に比例するものであるが、流入
端が多端子である場合を考慮し、流入端CTによる抑制
力は期待しないものとし・、流出端CT2次電流電流る
もののみを示している。したがって波形3は波形2より
生成されたものであるが、端子抑制電圧I ET +を
発生する入力装置の抑制用人カドランスは直流飽和を防
ぐためギャップ付トランスとしているので、その出力電
圧は1次電流を微分した波形となり、直流分は消去され
ている。
波形4は誤差差動電流IDであり、波形1より波形2を
差引いたものと、:なる。波形の負側誤差差動電流は流
入端CTの無飽和区間における流入端CT、j の直流飽和誤差方寸tりシ、流入端CTの直流分飽和が
大きい程波形4の負側誤差分も大きくなる。
波形5は抑制制御電圧I EP lであり、波形4より
生成されたものであるが、内部故障時に前記説明通り、
端子抑制電圧IETIを打消す演算をするため、電圧I
 ET +と電圧I EP 1は同一位相の関係にして
おく必要がある。従って、抑制制御用人カトランス2−
2もギャップ付トランスとなっており、2次出力電圧は
入力電流を微分した波形となる。
波形6は抑制電圧IEル1であり、波形3がら波形5を
差引いたものが抑制出力抵抗2−7の両端に生成され、
これをコンデンサ2−8で引延したもの(斜線部)であ
る。波形1は動作電圧I EOIで波形4を全波整流し
たものに比例している。
以上説明したように、外部故障でCT飽和を生じた場合
の主継電器2に印加される誤差差動電流ID 、端子抑
制電圧IET+は第3図の波形3、波形4のようになり
、その結果リレーの動作電圧IEOI、抑制電圧l E
B lは波形6、波形7のようになるので、主継電器2
の動作を決定するレベル検出回路2−8の印加電圧は波
形1と波形6の差電圧となるものである。従つ、て、波
形6の斜線部で示す抑制電圧が誤動作を防止するための
実質的抑制力でるり、この大きさとコンデンサ7による
引延し特性が誤動作防止のための性能を決定することに
なる。
従来の装置は以上のように構成されているので外部故障
時の抑制電圧IERIはコンデンサ2−8の特性に大き
く左右され、まき故障電流中の直流分減衰時間が長く、
流出端CT2次電流電流2波又は第3波の成分が小さい
場合は端子抑制電圧l ET +の第2波又は第3波成
分も小さくなるため、結果として抑制電圧+ a、L+
も小さくなり、誤動作の危険性が生ずる。また、外部故
障時の誤動作を防止するためには、入力装置の端子抑制
用人カドランスを直流飽和させないようにギャップ付ト
ランスとすることが必要であるが、内部故障時に確実に
端子抑制電圧IET+を打消すためには抑制制御用人カ
ドランスもギャップ付トランスとして位相関係を完全に
合致させることが必要となるが、相互の回路を構成する
部品の定数を調整して時定数(L/R)を合致させるこ
とは難しいなどの欠点があった。
〔発明の概要〕
この発明は上記のような従来のものあ欠点を除去するた
めになされたもので、従来よりさらに外部故障時OCT
飽和対策が強化でき、かつ煩雑な調整なく、又入力装置
も小形で簡単化された安価な装置を提供することを目的
とする。
〔発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例を第2図の回路図に基づいて
説明する。まず構成を説明すると、図中1.11.+2
.13,133.21.22.233は第1図の同一符
号と同様の構成要素を示す。第3図において、+3−1
.23−1は端子式カドランス、+3−2.2:12は
端子抑制出カドランス、13−4.23−4は端子出力
抵抗、3は主継電器、3−1は入カドランス、3−2は
動作1力整流回路、3−3は差動要素、3−4は補助抑
制制御出力電圧用の位相シフト回路、3−5は主抑制制
御出力電圧用の整流回路、3−6は補助抑制制御出力電
圧用の整流回路、3−7.3−8は主および補助抑制制
御出力用の出力抵抗、3−9は端子抑制出力用の出力抵
抗、3−10はレベル検出回路、3−11は信号引延し
回路、3−12はノット(NOT)回路、3−13はア
ンド(AND)回路である。
前記端子式カドランス+3−1.23−1はギャップ付
トランスとし、CTl2.22の2次電流に含まれる直
流分電流で飽和させないようにすると共に、交流分電流
を微分したものに比例した電圧を出力として使用するこ
とによりCTl2゜22飽和時の端子抑制電圧IET+
の出方向上を図っている。また従来はCT比マツチング
用に入力装置のトランス二次側にタップ口出しを設けて
いたが、CTl2.22の2次電流容量の口出し線が必
要であり、配線部が大きくなるので本発明では端子式カ
ドランスI:3−2.23−214タツプレスとしてい
る。以上のことから端子式カドランス+3−1.23−
2の2次出力側は直流分を含まない電圧出力源となるた
め、端子抑制出カドランス+3−2.23−2は飽和電
圧を小さくすることができ、大幅な小形化が可能であり
、整流回路+3−3.28−3および端子出力抵抗13
−4.23−4と共にプリント基板に搭載することも可
能である。尚、端子出力抵抗+3−4.23−4は分圧
するタップを設けてCT比マッチングさせており、従来
のトランスコイル口出しタップの代わりをすることがで
きるようにしているが、その抵抗値は端子入カドランス
+3−1.23”102次リフアクタンスと時定数(L
/R)協調をとり、CT2次電流電流まれる直流分を除
去する特性に支障を生じないようにしている。
次に動作について説明する。CTl2.22の2次電流
の変化分に比例した出力電圧は入力装置13.23の端
子出力抵抗+3−4.23−4に各々導出され、これを
全端子直列合成するように接続されている主継電器3の
入カドランス3−1に差動電圧FDとして導入される。
また各CTl2゜22の2次電流の変化分に比例した絶
対値電圧を端子抑制電圧1ETl&して、入力装置13
.23の整流回路+3−3;23−3の2次側に導出し
、これを全端子並列に接続して主継電器3に導入してい
る。上記主継電器3に導入される電圧は従来と同じく各
C,T2次電流の内最大のものに比例する最大値抑制方
式となっており、以下これを端子抑制電圧IET+と称
する。主継電器3は差動電圧EDの発生により差動要素
3−3が動作し、ノット(NOT )回路3−12が不
動作の条件で動作出力を出すものであり、内部故障時に
ノット回路3−12が不動作となり、外部故障時にはノ
ット回路312が動作してアンド(A N’D )回路
3−13の動作をロックするようにしている。回路位相
シフト回路3−4、整流回路3−5、整流回路3−6、
出力抵抗3−7、出力抵抗3−8は、上記主継電器3の
内部故障時に端子抑制電圧IET+を打消し、リレーを
完全に動作させる作用をする。すなわち、内部故障時は
端子抑制電圧I ET +が発生すると同時に差動電圧
EDも生じており、この差動電圧EDに比例した主抑制
制御出力電圧IEPIが整流回路3−5の2次側に導出
される。内部故障時は各CT12.222次電流に比例
した端子抑制電圧IETIより差動電圧EDrK、比例
した主抑制御J御出力電圧l EP Iの方が必ず大き
いため、IETI −IEPI < 0となり、この条
件ではレベル検出回路3−10は動作しないようにして
いる。また位相シフト回路3−4、整流回路3−6、出
力抵抗3−8は内部故障時に各端子CT2次電流電流相
がずれている場合に主抑制制御出力電圧IP2PIのみ
では完全に打消しきれないことがあるので、この対策と
して設けたもので、電圧IEP+より適当に位相をずら
した補助抑制制御出力電圧IEP’lを重畳させること
により端子抑制電圧I ET +を確実に打消すように
したものである。尚、この問題は従来装置でも同じこと
が言え、何らかの対策は必要である。
次に外部故障の場合であるが、この時はレベル検出回路
3−10が動作しアンド回路3−13を確実にロックす
る必要がある。外部故障で誤動作の危険性が一番犬きい
ケースは、前記の従来装置説明時と同じく故障電流に直
流分が重畳し、CT12.22が極端に飽和した時であ
る。この場合について、本発明の動作を第4図で説明す
る。流入端電流波形及び流出端電流波形は第2図の従来
装置の波形1、波形2と同じであり、その時発生する流
入端CT2次電流和と流出端CT2次電流電流分、すな
わち誤差差動型、流rDは第4図の波形4となる。波形
3は端子抑制電圧IET+であり、この波形3も第3図
における従来装置の波形3と同じでめるが、主継電器3
0入カドランス3−1に印加される誤差差動電圧EDは
波形5のようになる。この波形5は入力装置13.23
の端子入カドランス13−1.23−1がギャップ付ト
ランスであるためCT2次電流電流分した波形となり、
波形4を微分したものと等しくなる。波形6は主抑制制
御出力電圧IEPIであり、波形5を全波整流したもの
となる。波形7は位相シフト回路3−4の出力であり、
この例では波形5を90°シフトした波形となっている
。波形8は波形7を全波整流したもので、波形9は最終
の抑制電圧I En +で波形3より波形6,8を差引
いたもので、これがレベル検出回路3−10に印加され
ることになる。
尚、第4図の波形図は図面作成簡素化のため、CT飽和
波形は飽和開始で完全零出力とし、また微分波形は飽和
開始点の変化分を省略しているが、原理的には影響ない
。また波形9の導出演算式は(JET l −に+(1
Epl +lEP’l)l”> K2 (但し、Kl、
に2は定数)であシ、電圧LEPI l 1EPiの方
がi ET 1より大きい場合はレベル検出回路3−1
0を不動作にする方向で作用するため、波形9では零と
見なしている。波形9の抑制電圧IEFL1の大きさが
レベル検出回路3−10の検出値に2より大きくなると
、該レベル検出回路3−10は動作し1波形10のよう
な信号を出す。信号引延し回路3−11はレベル検出回
路3−11が動作すれば瞬時に動作し、入力信号がなく
なっても一定時間動作信号を引延すもので波形11のよ
うに連続動作波形とするものである。
以上の説明でも明らかなように、内部故障時の性能を向
上させるために設けた補助抑制制御出力電圧IEPMは
位相シフト量を90°以下とし、大きさを適当値に設定
すれば何も支障は生じないし、従来装置の欠点であった
第2波または第3波で端子抑制電圧IET+が発生しな
いような極度なCT直流飽和対策としても、信号引延し
回路3−11の引延し時限を適当値に選定することで容
易に対策を施すことができる。また入力装置の端子式カ
ドランス1個をギャップ付きとすることで、CT2次直
次号流分対策しているため、装置内回路定数による位相
ずれ問題もなくなったので内部故障時に不要抑制出力で
誤不動作あるいは動作遅延等の障害は全く心配する必要
はない。
また、上記実施例では端子抑制電圧I ET +を各C
T2次電流電流中大値に比例したものとする最大抑制方
式としているが、各012次電流に比例した絶対値和と
するスカラー和抑制方式としてもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば入力装置の端子抑制用
人カドランスをギャップ付きトランスとし、012次電
流に含まれる直流分電流で飽和させないように構成した
ので、入力装置の小形化、簡素化が可能になり、また故
障電流中に含まれる直流分電流の減衰時間が長(CT飽
和が激しい場合でも絶対誤動作しない高性能な差動保護
継電装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の差動保護継電装置の原理回路図、第2図
は第1図の従来装置の原理を説明するための外部故障時
の波形説明図、第3図はこの発明の一実施例による差動
保護継電装置の原理回路図、第4図は第3図の実施例を
説明するだめの外部故障時の波形説明図である。 1・・・母線、11,21・・・引出し線路、12.2
2・・・CT、13.28・・・入力装置、+3−1.
13−2・・・端子式カドランス、+3−2.23−2
・・・端子抑制用カドランス、+3−3.23−3・・
・整流回路、+3−4.23−4・・・端子出力抵抗、
3・・・主継電器、3−1・・・入カドランス、3−2
・動作出力用整流回路、3−3・・・差動要素、3−4
・・・位相シフト回路、3−5.’3−6・・整流回路
、3−7.3−8・・・出力抵抗、3−9・・・出力抵
抗、3−10・・・レベル検出回路、3−I+・・・信
号引延し回路、3−12・・・N01回路、3−13・
・・AND回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 第2図 第4図 手続補正音(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示 特願昭59−35548号2、発明の
名称 差動保護継電装置 3、補正をする者 代表者片山仁八部 6、補正の内容′ 1 (1) 別紙の通り特許請求の範囲を補正する。 、 添付書類の目録 補正後の特許;iixの範囲を記載した書面 1通以上 補正後の特許請求の範囲 保護対象の母線に接続さ扛た複数の引出し線路対応に設
けらnた変流器より導出さn象電流を導入しギャップ付
トランスを介してCT比に応じて分圧して得全第1の出
力及び該第1の出力を第2のトランスを介してのち全波
整流して得る第2の出刃を送出する上記各変流器対応の
入力装置と。 上記各人力装置の第1の出力をベクトル合成して得る微
分値差動出力が一足値以上の条件で応動する第1の検出
要素と、上記名入力装置の第2の出刃を合成して得る微
分値抑制出力の瞬時値に対してこnを阻止する1回に作
用する上記微分値差動出力の絶対値に比例した主抑制制
御出力及び上記微分値差動出力を位相シフトして得る出
力の絶対値に比例した補助抑制制御出力をそn−t′n
作用させる第2の検出要素とを備え、上記第2の検出要
素が動作したとき一足時間だけ上記第1の検出要素の動
作出刃信号の供給を阻止させたことを特徴とする差動保
護継電装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 保護対象の母線に接続された複数の引出し線路対応に設
    けられた変流器より導出された電流を導入しギャップ付
    トランスを介してCT比に応じて分圧して得る第1の出
    力及び該第1の出力を第2のトランスを介してのち全波
    整流して得る第2の出力を送出する複数の入力装置と、
    上記各入力装置の第1の出力をベクトル合成して得る微
    分値差動出力が一定値以上の条件で応動する第1の検出
    要素と、上記各入力装置の第2の出力を合成して得る微
    分値抑制出力の瞬時値に対してこれを阻止する方向に作
    用する上記微分値差動出力の絶対値に比例した主抑制制
    御出力及び上記微分値差動出力を位相シフトして得る出
    力の絶対値に比例した補助抑制制御出力をそれぞれ作用
    させる第2の検出要素とを備え、上記第2の検出要素が
    動作したとき一定時間だけ上記第1の検出要素の動作出
    力信号の供給を阻止させたことを特徴とする差動保護継
    電装置。
JP59035548A 1984-02-27 1984-02-27 差動保護継電装置 Granted JPS60180421A (ja)

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