JPS6028218B2 - 保護継電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ‘ａ｝技術分野の説明 本発明は電力系統の３相交流電気量、電圧を入力電気量
として電力系統の保護を行なう保護継電装直に関するも
のである。

‘ｂ｝ 従来技術の説明 従来技術の一例として位相比較リレーを説明する。

位相比較リレーは電力系統に流れる端子電流を夫々伝送
し合い、位相比較して電力系統の保護を行なうものであ
る。第１図は従釆技術による位相比較リレーの一例を示
すブロック図であり、また第２図は位相比較リレーの動
作原理を説明するための図である。この第１図と第２図
を使って従来技術の説明を行なつｏ第２図−ａに簡単な
電力系統図を示しように、位相比較リレーは２台が１組
となってリレ−設鷹点間の保護対象に事故が発生してい
ないかどうかを判別するものである。

図中のＦ，は保護区間内部事故、Ｆ２は外部事故を表わ
し、Ｆ，の場合にリレー出力を得るよう緩成されている
。第２図‐ｂは内部事故Ｆ，発生時の第１図の各部波形
を示したものである。

すなわち、Ａリレーの入力電流１＾はしベル検出器（以
後ＬＤと呼ぶ）によりレベル検出、及び矩形変換され、
Ｂリレーからの受信信号ｅＲと位相比較するための信号
（以後Ｓ′と呼ぶ）と送信信号（以後Ｓと呼ぶ）とが作
り出される。送信信号Ｓは相手側Ｂリレーへ通信装置を
使って送られる。ｅＴは点検時に加えられる連続“１”
なる点検信号である。なお、便宜上、オア回路ＯＲ以後
の信号をＲと呼ぶ。このようにして得た信号Ｓ′とＲは
アンド回路ＡＮＤによりその重なりを検出され、オンデ
イレータイマＴＤＥにより所定の重なり角０以上重なり
があったことを検出してオフデイレータィマＴＤＤから
連続出力を得る。第２図−ｃは外部事故Ｆ２に対する各
部波形である。

以上が位相比較リレーの動作原理であるが、電力線路は
静電容量やィンダクタンスを持つために事故発生時に高
調波電流や直流電流が商用周波の電流に重畳て流れら。

そのような電流をそのままレベル検出して位相比較信号
を作ると位相比較信号は高調波分により寸断されたり逆
に直流分により検出レベルが変動したと同様の現象を起
こすなどの不具合がある。したがって従来よりこのよう
な不具合を避けるため、入力変成器ＴとＬＤとの間に高
調波成分分と直流成分とを除くフィルタＦＩＬを設けて
いるのである。ところで、リレーの高信頼度化のために
位相比較リレーでは、１例として従来より次のような点
検を行なっている。すなわち、入力変成器Ｔに点検巻線
の，を設け、これに点検電流１，を通電し、Ｓ′に矩形
信号を得る。かつ、受信信号Ｒはこれを強制的にＳ′と
のＡＮＤが成立する連続“１”信号に制御し、リレー出
力（以後Ｔと呼ぶ）に出力を得ることを確認して、異常
のないことを確認している。このような点検方法はロジ
ック回路“１’’，“０”の点検には非常に有効である
がフィル夕のようなアナログ演算回路の点検には不適当
と言わざるを得ない。なぜなら例えばフィル夕を構成す
る部品不良によってはフィル夕の入出力の大きさにはあ
まり変化がないまま、位相関係が大きくずれるといった
ことがあるからである。つまりこのようなフィルの不良
は従来技術による点検によっては発見できず、入力電流
の位相を比較するというリレーの本来の目的を果たせな
いものとなったままになり、そのまま放置されるという
不具合があった。このような不良が発生し場合リレー応
動を具体的に説明すると、たとえば第２図ｂのような内
部事故が発生した場合、ＡリレーのＳ及びＳ′信号は入
力電流１＾には正確に応動できなくなり、したがってリ
レー出力Ｔを得ることが不可能となる場合も起こる。逆
に第２図ｃのような外部事故が発生した場合には同様に
してＳ及びＳ信号は入力電流１＾に正確に応動できなく
なりＲ信号との重なりが生じて誤動作に至ることがあり
うるのである。‘ｃ｝ 発明の目的本発明はフィル夕を
構成する部品の不良、特に位相関係に誤差が発生するよ
うな不良をも検出することができる保護総督装贋を提供
することを目的とするものである。

‘ｄ｝ 発明の構成第３図は本発明の一実施例として、
これを位相比較リレーに適用した場合を示す。

第３図はａとｂを合わせて一つの構成となるもので、ａ
に記入されているＳ′，，Ｓ′２，Ｓ′３をｂに記入さ
れているＳ′，，Ｓ′２，Ｓ′３にそれぞれ接続して３
相の電力系統を各相ごとに保護するりレーとなる。ＩＲ
，ｌｓ，１，に電力系統に流れる３相交流電流を表わす
。そしてこれらの電流は入力変成器Ｔ，，Ｔ２．および
ＬによりリレーＲｙに導入され、それぞれフィルタＦＩ
Ｌ，ＦＩＬ，およびＦＩ−により入力電流中に含まれる
高調波成分と直流成分とが除去される。そしてフィルタ
ＦＩＬ，，ＦＩＬ２，およびＦＩＬ３の出力はそれぞれ
レベル検出器ＬＤ，，ＬＤ２およびＬＤ３に導かれ、従
来技術による位相比較リレーとして第１図に示したＬＤ
の働きと同様にレベル検出、矩形変換が行なわれる。レ
ベル検出器ＬＤ，，ＬＤ２およびＬＤ３の出力もまた第
１図のＬＤの出力とまったく同様にＡＮＤ，ＴＤＥ，Ｔ
ＤＤという一連の回路に導入され、リレー出力１，２，
３という各相ごとのＩＪレー出力を得る。第３図ａ，ｂ
の中に記入されているＬＤ，，Ｓ′，，Ｓ，点検信号１
，Ｒ，，リレー出力１という記号は、第１図の中で用い
られているＬＤ，Ｓ′，Ｓ、送信信号、受信信号、点検
信号、Ｒ、リレー出力という記号にそれぞれ対応し、す
べて同一の機能を有するものであり、また記号に添えて
ある番号は３相中の第１相つまりＩＲを入力とするりし
−の構成を意味する。

そして、第２相、第３相を保護するりレー構成は第１相
の構成とはまったく同機である。以上は従来技術による
位相比較リレーを３台分並べたものであるが、本発明で
は以上の構成に次のような点検回路を付加する。

すなわち、第３図に示すようにＴ，，Ｌ，Ｔ３の点検巻
線の，に３相交流電流１１Ｒ，１，ｓ，１，Ｔをそれぞ
れ通電する。

ただし点検電流を与える電流源の中性点は接続しない。
そしてフィルタＦ山，，Ｆ比２，Ｆ山３の出力は合成回
路Ｚによってアナログ的に和を求められ、その後全波整
流回路ＲＥ０、レベル検出回路ＬＤ、動作時遅延回路Ｔ
ＯＥ、復帰時遅延回路ＴＤＤを通って点検出力を得る構
成になっている。

【ｅ’発明の作用 上記機成の説明の項で触れたように、第３図に示した本
発明の実施例は従来技術による位相比較リレーを３台分
並べ、これに３相交流の点検電流を通電して、フィル夕
の点検を行なおうというものである。

さて、点検電流１，Ｒ，１，ｓ，１，．をＴ，，Ｔ２，
ｔの点検巻線の，に導入する際、点検用の電流源の中性
点は開放した状態とする。

なぜならば、１１Ｒ，１，ｓ，１，Ｔがたとえ３相平衡
していないとしても霧相電流は導入されし、構成とする
必要があるからである。一方、Ｔ，，Ｔ２，Ｔ３の出力
はそれぞれＦＩＬ，，ＦＩＬ，Ｆ山３を通過して合成回
路２で和が求められる。

これは零相電流を求める回路であるからもしＦＩＬ，Ｆ
ＩＬ，ＦＩＬのいずれか１つに不良が発生して、その入
出力の対応に異常が生じればかならず２に出力を得る。
第４図にその様子をベクトルにて示た。第４図は１，Ｒ
を入力とするフィル夕に不良が生じた時の一例を示した
ものである。第４図ａは点検入力、ｂはフィルタ出力、
そしてｃは２出力である。ＲＥＯは２の出力を全波整流
する回路で、Ｚの出力がたとえ正又は負の直流出力とな
ってもＬＤ４にてレベル検出でき、点検出力を得るよう
構成されている。ここで電力系統から与えられるＩＲ，
ｌｓ，ＩＴは点検中においても通電しているものとした
が、これらの３相電流に対して点検電流１，Ｒ，１１ｓ
，１１’は３相交流電流であればよく、同相にするとか
同じ相順に接続するとかいう条件は不要である。またＬ
Ｄ４の検出レベルの整定は要求される点検精度により決
定される。すなわち、ＩＲ，ｌｓ，１，に含まれる零相
電流、それからＴ，，Ｔ２，Ｔ３，ＦＩＬ，ＦＩＬ２，
ＦＩ−の誤差から発生する零相電気量とを合計した、２
の出力よりＬＤの検出レベルを高く整定する必要がある
。ここでＴ，，Ｔ２，Ｔ３，ＦＩＬ，Ｆ比２，ＦＩＬ３
の誤差とはそれぞれの入力対出力の比の誤差を指し、た
とえばフィル夕の場合、構成する素子の誤差から発生す
る入、出力の謀蔓葦を言う。ただし、この謀毒迄を補正
するような割合で和を求めることができる２の構成とす
ることにより改善できる。次にレベル検出器ＬＤ４の出
力を受ける動作時遅延回賂ＴＤＥ４の働きを説明する。
点検電流１，Ｒ，１【ｓ，１，．をリレーに与えるとき
、３相とも同時に通電したと仮定しても１，Ｒ，１，ｓ
，１，Ｔの位相角には互いに電気角にて１２００のずれ
がある。そのため点検電流通電の瞬間の１１Ｒ，１１ｓ
，１１ｒは周波数成分が異なりＦＩＬ，ＦＩＬ，ＦＩ−
の出力の和は支とはならない。したがって点検電流通電
の瞬間から所定の時間だけ経過してからＬＤ４に出力が
あることを検出して点検出力としなければならない。こ
れがＴＤＥ４の役目である。ＴＤＤ４はＴＤＥ４の出力
を連続化するための復帰時遅延回路（オフデイレータイ
マ）である。【ｆー 変形例 ○’第５図は本発明の実施例として示した第３図の構成
のうち点検用電流源をＹ接続から△接続に変更したもの
である。

したがってＴ，，Ｔ２，Ｔ３の出力以後の接続及び構成
は第３図とまった〈同一である。

また点検用電流源のＹ接続から△接続への変更による点
検の特性の変化もなく、‘ｅ’項で説明した作用を得る
ことができる。‘２１ 第６図は本発明の実施例として
示した第３図の構成において、点検用電流源の中性点を
接続したもので、その他の構成は第３図とまたつた〈同
一である。

第６図において中性点に流れる電流すなわち零相電流の
３倍に相当する電流を１１Ｎと名付ける。第６図の構成
では１１Ｒ，１１ｓ，ｌＩＴが３相平衡電流であれば１
，Ｎが零となり、第３図、第５図に示した構成と同一の
作用を得る。

しかし理想的な平衡３相電流は存在しないから１，Ｎは
零ではないある程度の値を持つことになる。そしてＬＤ
４は１１Ｎよりも大きな値に整定しなければならなくな
り、第３図、第５図の構成よりは劣った方式となる。し
かしこれも要求される点検精度が厳しくなければ問題と
はならない。‘３｝ 第３図、第５図、第６図に示した
実施例では入力変成器に点検用巻線が設けられておりこ
れに点検用電源が接続されているが、点検巻線を設けな
くとも第７図に示したように、点検時以外は電力系統の
電気量を入力としている巻線（これを本巻線と呼ぶ）に
点検用電源から入力を与えることにより同様にフィル夕
の点検を行なうことができる。

この方式は次の‘４１項に述べるＩＲ，ｌｓ，ＩＴをキ
ャンセルする方式とともに用いられるものである。ここ
で第７図においてＳＷＡ，ＳＷＢはそれぞれスイッチを
示し、前者は点検時にのみ導遺し後者は逆に点検時にの
み開放している。

ＯＣ，，ＯＣ２，ＯＣ３はそれぞれＩＲ，ｌｓ，１．を
キャンセルし、点検用電気量１，Ｒ，１，ｓ，１，Ｔを
それぞれＴ，，Ｔ２，Ｔ３に与える構成となっている。
なお、第５図、第６図、第７図のＰＨＲと示した点線で
囲まれた部分は第３図のＦＩＬ，ＦＩＬ，Ｆ山３に接続
される構成と同一のものを示す。■ 第３図、第５図、
第６図に示した実施例では点検入力を与える際に電力系
統からの電気量ＩＲ，ｌｓ，１，をキャンセルする方法
があるこを特に示していないが、この方法には次のよう
な利点がある。本発明による点検方式は一口で言うと、
入力電気量として零相成分のないものを与え、このとき
フィル夕の出力に零相成分が発生していないかどうかを
検出する方法である。

ところで点検用電源について、雰相成分を除いてもＩＲ
，ｌｓ，ＩＴには電力系統の不平衡のためかならず雫相
分が含まれるため、第３図のＬＤ４の検出レベルはこの
予想される零相分よりも大きく整定しなければならない
ことになる。つまり点検を高感度、高精度にできないこ
とになる。この不具合は点検中にＩＲ，ｌｓ，ＩＴをキ
ャンセルし、点検用電源のみを接続するという方法で解
決できる。もちろんこのＩＲ，ｌｓ，ＩＴをキャンセル
する方式が最もすぐれているということで、他の実施例
が使用に耐えないということはない。

つまり要求される点検の精度に応じた点検方式としてそ
れぞれ有効となる。【５ー 以上は本発明の実施例とし
て電力系統の電流を入力とする位相比較リレーを説明し
たが、電流、電圧の区別なく３相電気量を入力とするり
レーならば実施することが可能である。

たとえば、距離リレーのような、与えられた電流と電圧
のそれぞれの大きさを位相を比較するという構成のリレ
ーにとっても本発明は非常に有効な点検方式となる。電
圧を入力とする構成の点検は点検用電源を鰭圧源として
使うことで、位相比較リレーの場合とまったく同様の構
成とすれば良い。

なお、位相比較リレーのフィル夕として、高調波成分と
直流成分を共に除くものを説明したが、本発明の適用は
これに限定されることはなく、任意の伝達係数を持つフ
ィル夕に対しても適用可能である。

（ｇ） 総合的な効果 本発明によって、フィル夕の点検を高精度に点検するこ
とが可能となる。

つまり、フィル夕の入、出力の位相関係の不良やフィル
夕の入力対出力の比に異常が生じるという不良をアナロ
グの領域において点検することが可能となるからである
。しかもその点検方法は非常に簡単であり、点検用の３
相交流電源として３相平衡の状態に高い精度を要求しな
いという特徴を持っている。

また点検電流として３相交流電流を使用するので電力系
統からの入力を点検中にしや断しなくても点検可能とい
う利点もある。もちろんこの場合、電力系統の事故が点
検中に発生すれば、第３図の２は零相分を検出して点検
出力を発生することになるが、これは点検中の事故発生
ということでわりきることができる。以上の構成とする
ことで従来技術では発見できなかったフィル夕の不良を
簡単にしかも高精度に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従釆技術による位相比較リレーのブロック図、
第２図は位相比較リレーの動作原理図、第３図は本発明
による位相比較リレーのブロック図、第４図は本発明の
動作原理を示すベクトル図、第５図ないし第７図は本発
明の変形例を示す図でゐる。 Ｔ，〜Ｌ・・・・・・入力変成器、ＦＩＬ〜ＦＩ−・・
・・・・フィル夕、１１Ｒ〜ｌｎ…・・・点検電流、■
，・・・・・・点検巻線、２……合成回路、ＲＥＣ・・
・・・・整流器、ＬＤ・・・・・・レベル検出器。 第１図 第２図 第３図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力系統の３相交流電気量を入力とする継電装置に
   おいて、第１相、第２相、第３相の電気量を導入する入
   力変成器と、その出力を入力とするフイルタと、前記フ
   イルタの出力電気量の和を所定の比率で合成する合成回
   路と、前記合成回路の出力の絶対値をレベル検出するレ
   ベル検出回路と前記入力変成器に３相交流電気量を与え
   る点検用電源装置とを備えたことを特徴とする保護継電
   装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の記載のものにおいて前記入
   力変成器に与える３相交流電気量を△接続による構成又
   はＹ接続の中性点を開放した構成の点検用電源装置によ
   り与えることを特徴とする保護継電装置。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のものにお
   いて、入力変成器にそれぞれ点検用巻線を設け、これに
   前記点検用電源装置から３相交流電気量を与えることを
   特徴とする保護継電装置。 ４ 特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項に記載
   のものにおいて、電力系統から与えられる第１相、第２
   相、第３相の交流電気量をキヤンセルし、前記Ｔ＿１，
   Ｔ＿２，Ｔ＿３に点検用電気量を与える装置を設けたこ
   とを特徴とする保護継電装置。