JPS6029314Y2 - ３端子送電線の保護継電装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案の一つの非電源端子を持ち、且外部ループを持
たない３端子系統を改良した保護継電装置に関する。

一般に２端子電力系統の保護用として用いられる位相比
較継電装置では、被保護区間各端子に流れる電流の位相
を比較し、事故点が保護区間内にあるか否かを判定する
。

この場合、電流の方向の基準を各端子とも母線から送電
線に流入する方向にとり、内部事故のとき各端子の検出
電流がほぼ同相になるようにし、外部事故では逆位相に
なるようにしている。

位相比較継電装置はこの検出電流の位相差を比較し、内
部事故か外部事故かを判断して保護を行なう。

このように位相比較継電装置は、２端子系統では事故区
間を的確に識別することができ、優れた保護作用を行う
が、３端子系統の場合は下記の通りいろいろな問題があ
り、一般的には３端子系統への適用は困難とされていた
。

すなわち、問題点としては （イ）外部事故時に於ける流出電流のどのような分布に
対しても誤動作しないこと。

（ロ）内部事故時には非電源端子があっても確実に動作
できること。

（ハ）内部事故時に、ある値以下の流出電流があっても
これによって誤動作しないこと。

等である。

このような問題点に対処すべく最近いくつかの提案がな
されているが、これらはいずれも一般的な２端子系統用
位相比較保護継電装置に比べ、装置が相当複雑でかつ高
価である。

ところで３端子系統にも各種の条件のものがあるが、こ
の考案を適用しようとするものは第１図に示すようにＡ
。

Ｂ、Ｃ３端子のうち１端子Ｃが非電源負荷端子で外部ル
ープをもたない系統である。

この３端子系統は、上記のように非電源端子Ｃに他の端
子Ａ。

Ｂから電力を供給する外部ループがないので前記問題点
の（ハ）項（内部事故時にここからの流出電流が生ずる
。

）は考慮しなくてよい。このような電力系統は、例えば
国鉄新幹線の電力設備のように受電容量は比較的小さい
が、沿線の各電力会社から次々と電源の供給を受けるも
の等が代表としてあげられる。

この考案の目的は、一つの非電源端子を持ち、且これが
外部の連繋ループをもたない３端子系に於て、電源のあ
る２端子間には通常の位相比較継電装置を適用し、一方
非電源端子には過電流継電装置を設け、これら両種継電
装置間を相互に連絡することによって、特殊な継電器を
用いることなく前記のような３端子電力系統を有効に保
護できる経済的な保護継電装置を提供することにある。

以下この考案の一実施例を図面を参照して説明する。

始めにこの考案に用いる位相比較継電装置について簡単
に説明する。

２端子系統用の位相比較方式には種々あるが、代表的な
ものを第２図乃至第４図に示す。

第２図に於て送電線１０の図示左側をＡ端子、右側をＢ
端子とする。

この両端子にはそれぞれに対応する位相比較継電器１１
Ａ。

１１Ｂが変流器１２Ａ、１２Ｂを介して設けられ、両端
子に設けたしゃ断器１３Ａ、１３Ｂのトリップ作動を制
御する。

ここで前記変流器１２Ａ、１２Ｂは共に母線１４Ａ、１
４Ｂから送電線１０の内部に向って実線矢示図のように
電流が流れこむ場合、それぞれの２次電流が互いにほぼ
同相となり、又点線矢印のように一方が流入、他方が流
出となる場合は逆位相になるように送電線１０に結合さ
れている。

これ等変流器１２Ａ、１２Ｂの２次電流を、共に図示し
ない標本回路によって第３図ａ、 ｃに示すような単
相の正弦波電圧ｅに変換する。

これ等の変換された単相電圧を更に図示しない方形波成
形回路に加え、ここで予め定められたスライスレベル５
ＬＨ９ＳＬＬによって第３図す、 ｄに示す方形波に成
形する。

Ａ、 Ｂ両端子の標本回路及び方形波成形回路はそれぞ
れ全く同一の構成のものであり、第３図ａ、 ｂ、 Ｃ
，ｄに示したこれ等回路の作動を示す波形は、説明の便
宜上端子Ａの変流器１２Ａに組合されたものの波形を示
すものとする。

ここでスライスレベル５ＬＨ−は自端子の位相比較信号
用レベル、またＳＬＬは相手端子への伝送信号用レベル
で、両レベルの関係は一定の余裕を考慮して次式のよう
に設定する。

ＳＬ、４≧ηＳＩ、 （η：安全係数で一般には１．２
〜１．３） 両端の位相比較継電装置１１Ａ、ＩＩＢはそれぞれ、前
記レベルＳＬ、（で成形された各自端の位相比較信号ｅ
ｓと、相手端子に於てレベルＳＬ、で底形され搬送装置
によってそれぞれ伝送されてくる相手端からの伝送信号
ｅＲの位相比較を行ない、事故区間を判断する。

この比較部分の概略構成は第４図に示される。

即ち図に於て、自端子の比較信号ｅ、は、予め遅れ補償
回路１６によって相手端子からの信号伝送遅れ時間に見
合った電気角だけ位相を遅らされた後、アンド回路１７
の一方の入力端子に加わる。

一方相手端子からの比較信号ｅＲは図示しない受信装置
によって受信された後、前記アンド回路１７の他方の入
力端子に加わる。

従って事故発生時、これが第２図の故障点Ｆｉで示す内
部故障であればＡ端子及びＢ端子に於ける事故電流は実
線の矢印で示す方向に流れる。

この場合変流器１２Ａ、１２Ｂの２次電流は前に述べた
ように互いにほぼ同位相になる。

このため第４図に示すアンド回路１７にはは同時に入力
ｅＳ？ ｅＲが加わりその出力ｅ１は“１゛となる。

もちろん上記のような内部事故の場合でも各電源の位相
差などにより、両比較信号ｅｓｙ ｅｎが完全に同相に
なることはほとんどなく、かなり大きな位相差が許容さ
れなければならない。

そのため前記アンド回路１７の出力ｅ１を位相比較時間
測定回路１８に加え、出力ｅ１が“１゛′である時間を
測定し、これが予定値以上（両信号ｅＳ、ｅＲの位相差
が００±１２０°の範囲内）であれば内部事故と判断し
出力ｅ。

を生じるように構成している。一方この事故が第２図の
故障点Ｆ。

で示すようにＢ端子側の外部事故であれば、両端子に於
ける事故電流の方向は破線の矢印で示すように流れ、変
流器１２Ａ、１２Ｂの２次電流は互いにほぼ１８０°の
位相差を生じる。

このため第４図のアンド回路１７には正負の半波で交互
に入力ｅｓｙ ｅＲが加わるので出力ｅ□は“１゛とな
らない。

また仮に“１″となってもその時間はごくわずかである
から位相比較時間測定回路１８で検出されず出力ｅｏは
生じない。

本考案は上記のような位相比較継電装置を主体として３
端子系統を保護しようとするもので、以下第５図以降を
参照して説明する。

第５図の３端子系統は第２図の２端子系統の送電線１０
から分岐送電線６０によって非電源端子Ｃを引出したも
のである。

このＣ端子は前述のように、例えば純負荷端子のような
もので、Ａ端子またはＢ端子と外部ループを構成せず内
部事故時に流出電流を生じない。

上記のような３端子系統のうち、電源のあるＡ、 Ｂ端
子部には位相比較継電器を主体とした継電装置２ＯＡ、
２０Ｂが、また非電源端子であるＣ端子には外部事故（
負荷回路の事故等）を検出するための過電流継電器を主
体にした継電装置２０Ｃが、それぞれ対応する変流器２
１Ａ、２１Ｂ、２１Ｇ及び計器用変圧器２２Ａ、２２Ｂ
、２２Ｃを介して設けられ、各端子しゃ断器２３Ａ。

２３Ｂ、２３Ｃの引外しを制御する。

また図示してないが、前記Ａ、 ８両端子の継電装置２
０Ａ。

２０Ｂと、Ｃ端子の継電装置２０Ｃとの間は、公知の例
えば電力線搬送装置、マイクロ波搬送装置、あるいは通
信線搬送装置などによって相互に信号を送受信できるよ
うに構成されており、前述のＡ、 Ｂ両端子間の位相比
較保護を行える他、Ｃ端子の状態をＡ、 ８両端子に伝
送できるようにししである。

前記Ａ、 Ｂ端子用の継電装置２０Ａ、２０Ｂは第６図
のように構成される。

即ち、故障検出継電器３０は保護区間内に事故があると
き、及び保護区間外でもその附近に事故があるとき、確
実に動作し出力を生じるもので、一般に３相の各相間電
圧、あるいは各和犬地間電圧の事故時の急降に応動する
不足電圧継電器、または一線地路時に生ずる零相電圧や
二相短絡時に生ずる逆相電圧に応動する過電圧継電器、
或いは高感度過電流継電器などが用いられる。

３１は第４図等で詳細に説明した位相比較継電器 ３２
はＣ端子からの伝送信号を受信する装置で、これらの各
装置３０，３１゜３２の出力はそれぞれアンド回路３３
の入力端子に加えられる。

尚この内、位相比較継電器３１の出力は時間協調用のオ
ンディレータイマー３４を介しているがこの理由は後述
する。

前記アンド回路３３の出力は目端しゃ断器２３Ａ又は２
３Ｂの引外し回路３５に加えられると共に、オア回路３
６を介して送信装置３７に与えられ、Ｃ端子へ転送しゃ
断指令として送出される。

また前記オア回路３６の他の入力端子には、前記自端し
ゃ断器が゛開゛状態である時出力を発する状態検出装置
３８が接続されており、その出力も同様にＣ端子へ送出
される。

上記“開“状態の検出はしゃ断器の補助接点等によって
容易に検出できる。

次にＣ端子の継電装置２０Ｃを第７図を参照して説明す
る。

故障検出継電器４０はＡ、 Ｂ端子用として説明したも
のと同様のもので、その出力はアンド回路４１．４２の
各一方入力端子に加わる。

過電流継電器４３は前述のように外部事故を検出するも
のであるから、その検出レベル５１Ｌは、Ｃ端子の最大
流出負荷電流■。

及び内部事故時のＣ端子最大流入電流ＩＦＣより大きく
設定している。

そしてその出力はノット回路４４を介して前記アンド回
路４１の他の入力端子に与えられる。

このアンド回路４１の出力、即ち、内部事故検出信号は
オア回路４５を介してＡ、 Ｂ端子への信号送信装置４
６に加わり、ここからＡ及びＢ端子へ送信される。

また前記オア回路４５の他の入力端子には自端子（Ｃ端
子）しゃ断器が“開′°状態の時力を生じる状態検出装
置４７が接続され、その出力も同様に送信される。

これは自端子しゃ断器が“開゛状態の時は、Ａ、 ８両
端子にょる２端子系統になるため、Ｃ端子からは予めし
ゃ断許容信号をＡ、 ８両端子の継電装置２０Ａ、２０
Ｂに与えておき、事故発生時は位相比較継電器３１によ
って内部事故か外部事故かを判断し系統保護を行うよう
にするためである。

４８Ａ、４８ＢはＡ及びＢ端子からの転送しゃ断指令用
信号を受信する受信装置で、その出力はアンド回路４９
に加えられ、ここで、両端子からの信号の同時受信条件
を得ている。

このアンド回路４９の出力は前記アンド回路４２の他の
入力端子に加わり、前記故障検出リレー４０の動作によ
ってしゃ断器引外し回路５０を附勢し自端子しゃ断器を
引外すように構成している。

ここで上記各継電装置の感度強調は以下の式を満足する
必要がある。

ＳＩ、）ｌ≧η・５１Ｌ＞ Ｉ ｃ≧Ｉｐ（ＢＳＬ≧ｒ
１ ・（ＳＬＬ＋ Ｉｃ） 上記のように構成した保護継電装置の作用を内部及び外
部事故時についてそれぞれ説明する。

先ず第５図のＦｉに内部事故が生じた場合を説明する。

事故が発生するとＡ、Ｂ、Ｃ各端子の故障検出継電器３
０及び４０は共に動作し出力を生じる。

またＡ、 Ｂ端子について見ると両端子には実線の矢印
で示す方向の電流が流れるので位相比較継電器３１はし
ゃ断器指令出力を生じる。

一方Ｃ端子では過電流継電器４３はその検出レベルを、
内部事故時に於ける最大流入電流ＩＦＣよりも大きく設
定しであるので動作せず、出力は依然として“０″であ
る。

この出力４４０ Ｉｔはノット回路４４で出力゛１゛と
なって常時アンド回路４１に一方の入力として加わって
いる。

従ってアンド回路４１は前記故障検出継電器４０の出力
を受けた時点でオンになり、その出力はオア回路４５を
介して送信装置４６からＡ、 ８両端子にしゃ断許容信
号として送信される。

このしゃ断許容信号はＡ、 ８両端子の受信装置３２で
受信された後アンド回路３３に加わる。

アンド回路３３はアンド条件が揃ったので出力“１゛を
生じしゃ断器引外し回路３５を附勢する。

従って第５図で示すＡ、 ８両端子しゃ断器２３Ａ、２
３Ｂはしゃ断動作する。

また前記アンド回路３３の出力は、オア回路３６を介し
て送信装置３７へも加わるので、この送信装置３７から
Ｃ端子へ転送しゃ断指令として送信される。

Ｃ端子は受信装置４８Ａ、４８Ｂによってこれを受信し
、Ａ、８両端子からの信号が揃ったならばアンド回路４
９．４２を介してしゃ断器引外し回路５０を附勢し、自
端子しゃ断器をしゃ断動作させる。

このように内部事故の場合は、非電源端子があっても、
３端子の各しゃ断器は確実にしゃ断動作し電力系統を保
護する。

次に外部事故時の作用について説明する。

先ずこの外部事故が第５図のＦｏｅで示すようにＣ端子
側に発生した場合を説明する。

この場合もＡ。Ｂ、 Ｃ各端子の故障検出継電器３０．
４０は動作する。

またＡ、 Ｂ両端子部の電流方向は、前記内部事故の場
合と同じになるので、位相比較継電器３１は動作し、出
力を生じる。

一方Ｃ端子では、電源条件のあるＡ、 Ｂ両端子部から
送電線１０及び６０を通って過電流継電器４３の検出レ
ベル５１Ｌを越える大きな事故電流が流出するので、過
電流継電器４３は動作し、出力“１゛を生じる。

この出力゛１“はノット回路４４で“０゛になるのでア
ンド回路４１は出力を生じず、Ａ、 ８両端子へはしゃ
断許容信号を送信しない。

従ってＡ。８両端子でもアンド回路３３は出力を生じな
いのでしゃ断動作は行われず、更にＣ端子へも転送しゃ
断指令が送信されないのでＣ端子でもしゃ断動作は行わ
れない。

ここで前記Ａ、 ８両端子の継電装置に於て、位相比較
継電器３１の出力回路に時間協調用オンディレータイマ
ー３４を設けた理由を説明すると、前記のような外部事
故の場合、Ｃ端子のアンド回路４１には常時、過電流継
電器４３の不動作時出力“Ｏ“が、ノット回路４４によ
って出力“１゛に反転されて与えられているので、故障
検出継電器４０が動作し、過電流継電器４３の動作が遅
れた場合、Ａ、 Ｂ端子側に瞬間的ではあるがしゃ断許
容信号を送ってしまうことがある。

従ってＡ。Ｂ端子側に於て故障検出継電器３０及び位相
比較継電器３１が既に動作していれば、自端しゃ断器に
しゃ断指令を発し、誤しゃ断を行う惧れがある。

このため位相比較継電器の出力回路にオンディレータイ
マー３４を設け、ここでＣ端子の過を流継電器４３が確
実に動作するまでの時間を遅らせ、前記誤しゃ断を確実
に防止している。

次に第５図のＦ。

Ｂで示すようにＢ端子側で外部事故が発生した場合は、
Ａ、 Ｂ両端子部、には破線の矢印で示す方向の電流が
流れるので位相比較継電器３１が外部事故と判断し、出
力を生じないので、Ｃ端子からしゃ断許容信号が送られ
てきたとしてもしゃ断動作することはない。

このように外部事故の場合は、流出電流のいかなる分布
に対しても誤しゃ断することはない。

以上のように本発明によれば、電源を有する２端子と、
この２端子に対して外部ループを構成しない非電源端子
とからなる３端子電力系統を保護するものに於て、前記
電源条件を有する２端子には通常の２端子用位相比較継
電器を主体にした継電装置を、また非電源端子にはこの
端子の外部事故のみに応動する過電流継電器を主体にし
た継電装置を設け、そしてこれら各継電装置間を信号搬
送装置で連絡し、事故発生時、前記有電源端子の保護継
電装置は位相比較継電器の内部事故検出動作及び非電源
端子に設けた過電流継電器の不動作を条件に自己しゃ断
及び転送しゃ断指令を発し、また非電源端子の継電装置
は前記電源条件２端子からの転送しゃ断指令によって自
己しゃ断指令を生じるように構成しているので、特殊な
継電装置を用いることなく、一般的な位相比較継電器及
び過電流継電器を適用でき、しかも、外部事故時の流出
電流のいかなる分布にも誤動作せず、そして内部事故時
は非電源端子があっても確実に動作し、３端子電力系統
を有効に保護する経済的な保護継電装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な３端子系統を示す図、第２図は位相比
較継電装置を備えた２端子系統を示す図、第３図は位相
比較継電器の標本波及びスライスレベルを示す波形図、
第４図は位相比較継電器の構成の一部を示すブ陥ツク図
、第５図は本考案の保護継電装置を備えた３端子系統を
示す図、第６図は第５図のＡ、 Ｂ端子用継電装置の一
実施例を示すブロック図、第７図は第５図のＣ端子用継
電装置の一実施例を示すブロック図である。 ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ・・・・・・各端子の継電装置
、３０，４０・・・・・・故障検出継電器、３１・・・
・・・位相比較継電器、４３・・・・・・過電流継電器
、３７・・・・・・Ａ、 Ｂ端子の送信装置、４６・・
・・・・Ｃ端子の送信装置、３２・・・・・・Ａ、 Ｂ
端子の受信装置、４８Ａ、４８Ｂ・・・・・・Ｃ端子の
受信装置、３５・・・・・・Ａ、 Ｂ端子しゃ断器引外
し装置、５０・・・・・・Ｃ端子しゃ断器引外し装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １端子が非電源端子でこれが他の２つの有電源端子と外
   部ループを構成しない３端子電力系統に、非電源端子用
   の継電装置及び他の２つの有電源端子用の継電装置をそ
   れぞれ設け、これらを信号搬送装置で連絡して前記３端
   子電力系統を保護するものに於て、前記非電源端子用継
   電装置は、この端子の外部事故のみに応動する過電流継
   電器と、この端子を含む系統の事故を検出する故障検出
   継電器と、この故障検出継電器の動作及び前記過電流継
   電器の不動作を条件に前記他の２端子にしゃ断許容信号
   を送信する装置と、前記他の２端子からの転送しゃ断指
   令を受信する装置と、この２端子からの受信信号が揃っ
   たことを条件に目端しゃ断器に引外し指令を与える装置
   とを備え、また前記２端子用継電装置は、この２端子間
   を保護区間とする位相比較継電器と、前記非電源端子か
   らのしゃ断許容信号を受信する装置と、前記位相比較継
   電器の内部事故検出動作及び非電源端子からの受信信号
   を入力条件とするアンド回路と、このアンド回路の出力
   によって動作し目端しゃ断器に引外し指令を与える装置
   と、前記アンド回路の出力を非電源端子へ転送しゃ断指
   令として送信する装置とを備えたことを特徴とする３端
   子送電線の保護継電装置。