JPS6030184B2

JPS6030184B2 - 保護継電装置

Info

Publication number: JPS6030184B2
Application number: JP55028159A
Authority: JP
Inventors: ウイリアム・アルフレツド・ストリツクランド・ジユニア
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1979-03-08
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1985-07-15
Also published as: US4234901A; JPS55125021A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、一般に保護継電装層、特に多相電力線区間
を保護するための保護継電装直に関するものである。

従来型の或る種の位相比較装置は、正相分フィルタまた
は逆相分フィル夕と信号混合用変成器とから成る３相回
路網を用いて、自端電流と相手端電流の矩形波パルス列
を発生する。

従って、単一の矩形波パルス列が各電力線様に発生され
、そしてこれらのパルス列は電力線の被保護区間での事
故を検出するために位相比較される。この技術の変形例
として２つ別々の比較を行なうものがあり、一方は正相
分用で他方は逆相分用である。どちらの技術もフィル夕
を有する３相回路網を含み、従って周波数の異常や各相
インピーダンスの不平衡により保護性能が影響を受け易
い。これらは直列コンデンサで補償した送電線で生じ得
る。この直列コンヂンサで補償した送電線を保護する際
に出会う複雑さを克服するために、米国特許第３，８９
３００８号に開示されたよに新しく改良された各相継
電装暦が開発された。この装置では、４個別々の位相比
較装置が利用される。すなわち、３個の各相用装置およ
び１個の零相用装置が利用されるので、各相位相比鮫継
電装層と呼ばれる。この技術は、直列コンデンサで補償
した送電線の３つの主な問題すなわち上述した周波数の
異常および各相インピーダンスの不平衡並びに直列コン
デンサの負リアクタンスによる電圧反転の問題を克服す
る。それが高速装置であるのは、各相の電気角のバラツ
キのためであり、また正相分用または逆相分用フィル夕
を除外した）めでもある。冗長度を持っている理由は、
４個の装置が互にバックアップするためである。さらに
電流依存型継電装直の通常の利点、すなわち系統の動揺
に応答しないこと、相互ィンピ−ダンスの影響を受けな
いこと「電圧喪失に影響されないこと、３相無電圧故障
を正しく検出すること「過渡電圧に影響されないこと等
の特徴を持っている。また各相位相比較技術は、継電装
層の各相引外しを実現することができる。各相位相比較
技術の主な欠点は、４つ別々のパイロット信号が必要な
ことであり、従って被保護区間の各端に４個の比較用継
電器ユニットを必要とすることである。米国特許３，９
６３，９６４号に開示されたような別な技術は、どれか
２つの相の電流の位相差を比較することおよび３つの相
全部の電流の位相和を比較することにより、比較ユニッ
トの数を少なくすることである。どれか２つの相の位相
差と接地電流との位相比較をすることも可能である。し
かしながら、これらのどの技術も、どれか１つまたは２
つ以上の相を引はずす決定を行なえないので「各相引は
ずし能力が喪失する。どれか１つまたは２つ以上の相が
故障したことを決定する能力を喪失させずに、必要な比
較ユニットの数を少なくできるならば、そうすることが
望ましい。簡単に云って、この発明は、電力線被保護区
間の各端に唯一の継電器しか必要としない、各相型を新
しく改良した操護継電装層にある。

この保護継電装層は相織別の喪失が無く「所望ならば選
択相引はずしを可能とするものである。詳しく云えば「
多相電力線被保護区間の各端に設けられた整流装置は、
電力線の相電流に応答する。

整流装置は、３つの相電流のうち、或る瞬間に他の２つ
の相電流よりも大きい１つの相電流に応答した信号を供
給する。或る瞬間に供給される特定の信号は電流の瞬時
値が最大である相を織別し、そしてその信号の幅すなわ
ち持続時間は他の２つの相電流よりもその瞬時値が大き
い期間とする。従って「被保護区間に事故が無い場合事
実上平衡した電流が流れると、３つの信号が相順Ａ，Ｂ
，Ｃで発生され、その各信号の電気角は１２０ｏ（６０
ＨＺでは５．５５ミリ砂）である。各総電器は事故検出
器を含む。

事故が検出されない場合、各継電器は他端の雛電器へロ
ック信号を送り、その滋電器の位相比較機能によって引
はずしが起らないようにする。もし事故が事故検出器な
よって検出されるならば、ロック信号は送出されなくな
り、そして相電流信号は各々その発生時に池端の継電器
へ送られる。位相比較器は相手端からの３つの異なる信
号を３つの自端信号と各相毎に比較する。どれかの位相
比較器で所定の期間信号の一致が検出されるならば、こ
れは被保護区間内に事故があったことを示し、そして引
はずし信号が回路しや断器を引はずして被保護区間を切
り離すために発生される。過電流または他の相よりも大
きな電流が流れる相は正常な信号よりも幅が広い信号を
自動的に発生し、小さな電流が流れる相の信号は正常な
信号よりも幅が狭い信号を自動的に発生する。

これは比較機能の感度を自動的に上げるので望ましい特
色であり、これは故障の発生した相の位相比較を行ない
易くする。この可変幅信号は事故検出回路に使用できる
。

各信号は例えば６′２５タイマのような遅延タイマへ印
加され得る。もし信号が６ミリ秒継続するならば、遅延
タイマは“事故検出”信号を供給し、これはロック信号
の送出を終了させかつ位相比較機能を開始させる。この
発明は、添付図面に示された実施例についての以下の詳
しい説明を考察する時「より一層良く理解でき、かつ他
の利点やその使用法も簡単に明らかとなるであろう。

第１図は、多相送電線すなわち電力線の或る区間１２を
保護するための保後継電装暦１０Ｌを示す。

被保護区間ｉ２‘ま、相導線１４，１６および１８から
成る３相６０ＨＺ系統であるとする。被保護区間１２は
、回路しや断器２０，２２および２４を含む自端と回路
しや断器（図示せず）を含む相手端との間に延びる。保
叢継電装暦１０Ｌは自端の回路しや断器の引はずしを制
御し、同機に珠護継電装贋１０Ｒ（図示せず）は相手端
の回略しや断器の引はずしを制御する。相手端も目端と
同じで良いので、第１図には目端だけを図示する。自端
の保護総電装層１０Ｌおよび相手端の保姿継電装暦１０
Ｒは事故に備えて被保護区間１２を監視する。事故を検
出した時、各保護継電装瞳は自端の相電流信号と相手端
の同様な相電流信号とを比較して検出した事故が被保護
区間１２内にあるかどうかを決定する。もし事故が被保
護区間１２内にあれば、目端と相手端の回路しや断器を
引はずして事故を切り離すために、自端の回路しや断器
２０，２２および２４用の引はずし回路網２６のような
関連回路しや断器引はずし回路網のための引はずし信号
が発生される。被保護区間１２の各端に継電器３０のよ
うな単一の保護継電器を使用するにもか〉わらず、この
発明が事故の起きた１つまたは２つ以上の相を識別する
ので、所望ならば選択相引はずしを使用しても良い。目
端と相手端の通信、従って保護継電装暦１０Ｌと１０Ｒ
の通信は、電力線搬送回路、マイクロ波回路および電話
線回路のような任意適当な形態を利用できる。

通信装置は、自端の継電器３０と関連した送信器３２お
よび受信器３４のように、各継電器設置場所に適当な送
信器および受信器を含む。例えば、必要な時に相電流信
号およびクロツク状態を単一のチャネルへ多重化するウ
ェスチングハウス型式ＴＤＳ−２４００データ伝送シス
テムを使用できる。ＴＤＳ−２４００は、１９７７年１
０月１８〜２０日に開催された第４回西部保護継電器会
議に提出されたアール・ィー・レィ（Ｒ．Ｅ．Ｒａｙ）
著の輪文“継電通信機器の最近の発達”に詳しく述べら
れている。回路しや断器２０，２２，２４は、それぞれ
相導線１４，１６，１８を、３相電源３６と関連した相
母線Ａ，Ｂ，Ｃへ相導線１４′，１６′，１８′を介し
て接続する。

総電器３０のための情報は、それぞれ相導線１４′，１
６′，１８′と関連した変流器３８，４０，４２および
３相整流装置４４から得られる。

この整流装置４４はそれぞれ変流器３８，４０，４２の
ための枝路４６，４８，５０を含み、枝路４６はソリッ
ドステート整流用ダイオード５２および５４並びに抵抗
５６および５８から成る。変流器３８，４０，４２は各
々その一端が共通導線６０へ接続され、枝路４６は導線
６０から直列援競のダイオード５２、抵抗５６、抵抗５
８およびダイオード５４を通って導線６０まで延びる。
ダイオード５２はそのアノードが導線６０へ接続される
が、ダイオード５４はそのカソードが導線６０へ接続さ
れる。抵抗５６と５８の接続点６２は変流器３８の他端
へ接続される。抵抗５８にはタップ６４が付いている。
このタップ６４からは縦電器３０のための信号ｌａが取
り出される導線６６を通して供Ｖ給される。枝路４８，
５０は枝路４６と同じものであってそれぞれ導線６８，
７０を通して機雷器３０に信号比，ｌｃを供給する。変
流器３８，４０，４２に対して第１図に示したように接
続された整流装置４４は、任意の時点で電流の瞬時値が
最大となる相に関する１つの枝路だけに電流を流す最大
電流供給回路を提供する。タップ付き抵抗はその関連分
岐路のダィオ−ドを通って流れる電流に応答する電圧信
号を供給し、しかもその相電流の正半サイクルが他の２
つの相電流の正半サイクルよりも大きい時のみ信号を供
給する。３相負荷が平衡している場合、各タップ付き抵
抗は電気角で１サイクルの１／３すなわち電気角１２０
０の間信号を供給する。

事故が起って負荷の状態が不平衛になると、より大きい
電流の相の信号は長くなるが、より小さい電流の相の信
号は短くなる。或る瞬間に１つの相電流信号しか供給さ
れないことと共に、後述するようにこの発明ではこの特
徴を使用する。第２図は、第１図にブロック図で示した
継電器３川こ使用できる継電器を詳しく示す。

整流装置４４からの各相電流信号ｌａ，ｌｂ，ｌｃは、
相電線１４′を流れる相電流のための比較器７２のよう
な比較器によって過電流状態が監視される。比較器７２
は、演算増幅器で良く、相電流が所定の基準値を超える
時その出力を論理値０から論理値１へ変える。他の相電
流のための比較器も同じ構成である。過電流状態を検出
するために使用した諸比較器の出力側は選択相引はずし
のために各回路しや断器２０，２２，２４に個別に接続
されても良いが、図示のように比較器の出力はオア・ゲ
ート７４へ印加されても良い。このオア・ゲート７４か
らの出力側は、引はずし回路網２６に信号を供給する引
はずし盤７６へ接続される。整流装置４４からの相電流
信号ｌａ，ｌｂ，ｌｃの波形はそれぞれ矩形波変換回路
７８，８０，８２で矩形波に変換され、矩形波に変換さ
れた相電流信号は比較されるべき相手端信号の通信遅れ
を補償するために自端の遅延タイマ８４で遅延させられ
る。

この遅延タイマ８４による遅延は、使用される通信型式
および目端から相手端までの距離に応じて調節できる。
遅延タイマ８４としては、２〜１２ミリ秒の選択可能な
遅延時間を有するタイマが適している。自端で矩形波に
変換されて遅延させられた相電流信号ｌａ′，ｌｂ′，
ｌｃ′はそれぞれ相手端の相電流信号と比較するために
アンド・ゲート８６，８８，９０へ印加され、相手端の
相電流信号は相手端が事故状態を検出する時相手端から
送信される。

同様に、自端の継電器３０は事故状態を検出する時相手
端へ相電流信号ｌａ，ｌｂ，ｌｃを送信する。比較され
たどれかの相電流信号対が一致することは、検出された
事故状態が被保護区間１２内にあることを示す。一対の
比較された相電流信号が一致すると関連アンド。

ゲートをしてオア。ゲート９２へ論理値１信号を出力さ
せ、このオア・ゲート９２の出力は複数入力ァンド・ゲ
ート９４へ印加される。アンド。ゲート９４を条件成立
させるために目端と相手端は両方共事故状態を検出しな
ければならない。もしアンド・ゲート９４が完全に条件
成立されるならば、比較された相電流信号対が一致する
間アンド・ゲート９４は論理値１を出力する。遅延タイ
マ９６はアンド・ゲート９４の出力側と引はずし盤７６
との間に接続される。遅延タイマ９６は、その遅延時間
が例えば４ミリ秒であって「アンド・ゲート９４の出力
が４ミリ秒続かない場合には即座にリセットする。従っ
て、アンド・ゲート８６，８８，９０のうちのどれか１
つのアンド・ゲートによって検出された一致状態は、関
連回路しや断器を引はずすととになるためには４ミリ秒
継続しなければならない。アンド・ゲートが事故と関連
した１つ以上の相を識別するので、選択相引はずしもこ
も使用できる。事故は継電器３０中の事故検出器９８‘
こよって検出される。

変化型の適当な事故検出器は米国特許第３，６５４，５
１６号に開示されているが、振幅検出型または過電流型
の事故検出器も使用できる。更に〜遅延タイマー００，
１０２，１０４を通してそれぞれ相電流信号ｌａ，ｌｂ
，ｌｃの幅を検出することによっても事故を検出できる
。各相電流信号の正常な幅は電気角１２００であって、
６０ＨＺでは５．５５ミリ秒である。これらの遅延タイ
マは、普通予期される電流の不平衛によって遅延タイマ
１００，１０２または１０４が時限動作完了されないが
、事故となる値の電流不平衡によってそのような時限動
作完了が起るように、セットされる。例えば、もし電気
角１３０ｏすなわち６ミリ秒の電流波形が保護されるで
き特定の電力線の事故状態を示すならば、遅延タイマは
６／２５ミリ秒にセットされ得る。２５ミリ秒の復帰遅
延タイマは一旦動作後再び同一相信号が到来するまで出
力信号を保持する。

遅延タイマ１００，１０２および１０４の出力は事故検
出器９８の出力とともにオア・ゲート１０６へ印加され
、このオア・ゲート１０６の力はアンド。ゲート９４の
一入力端子へ印放される。従って、もし事故が検出され
ないならば、オア。ゲート１０６の出力は論理値０であ
り、アンド・ゲート９４は論理値１出力信号を遅延タイ
マ９６へ供給できない。送信器３２は自端の継電器３０
で発生した情報を相手端の継電器へ伝送する。

送信器３２のための論理回路は、２入力アンド・ゲート
１０８，１１０および１１２と、ノット・ゲート１１４
と送信々号制御器またはキーャ（ｋｅｙｅｒ）１１６と
、送信周波数選択器または送信周波数制御器１１８とを
含む。矩形波に変換された相電流信号ｌａ，比，ｌｃは
それぞれアンド・ゲート１０８，１１０，１１２の入力
端子へ印加され、オア・ゲート１０６の出力はアンド・
ゲート１０８，１１０および１１２の他の入力端子へ印
加される。もし事故状態が検出されないならば、アンド
・ゲートＩＱ８，１１０および１１２はオア・ゲート１
０６の論理値０の出力によって閉じられる。オア・ゲー
ト１０６の出力端子へ接続されたノット・ゲート１１４
は、その出力が送信周波数制御器１１８へ印加される。
もしオア・ゲート１０６が論理値０を出力するならば、
ノット・ゲート１１４は論理値１を送信周波数制御器ｌ
ｊ８へ供給し「もって送信器３２をして連続ロック信
号を相手端へ送信させる。ロック信号は所定周波数の音
声信号でも良い。もし事故状態が継電器３０で検出され
るならば、送信周波数制御器１１８は送信々号制御器１
１６へ応答するように解放され、そしてアンド。

ゲート１０８，１１０，１１２は開かれてその関連相電
流信号ｌａ，ｌｂ，ｌｃをそれぞれ通過させる。アンド
・ゲート１０８，１１０および１１２のうちのどれか１
個のアンド・ゲートだけが或る瞬間に論理値１信号を出
力し、そして信号供給中の特定のアンド・ゲートは送信
々号制御器１１６および送信周波数制御器１１８を通し
送信器３２によって送信されるべき音声周波数例えば１
０００ＨＺ１５００Ｈｚ２０００ＨＺ等を選択する。受
信器３４は相手端の送信器からロック信号を受信する。

相手端のロック信号の中心周波数に同調された帯城フィ
ル夕１２川ま、相手端からのロック信号の存在を検出す
る。ロック信号が存在すると、バツフア・インターフヱ
イス１２２はアンド・ゲート９４の反転入力端子へ論理
値１信号を供給する。従って、相手端からの真のロック
信号はアンド・ゲート９４を閉じる。相手端から受信し
たロック信号はアナログ・スイッチ１２４へも印加され
る。

このアナログ・スイッチ１２４の制御入力端子はノット
・ゲート，２６を通った、バッファ・インターフェイス
１２２の出力に応答する。従って、もし真のロック信号
がバッファ・インターフェイス１２２によって供給され
るならば、ノット・ゲート１２６は論理値０を出力して
アナログ・スイッチ１４を不動作にする。もし相手端が
事故状態を検出するならば、相手端はそのロック信号を
送信せず、アンド・ゲート９４はその反転入力端子に条
件成立信号を受信し、そしてアナログ・スイッチ１２４
は導通させられて相手端の送信器からの信号をデマルチ
プレクサ１２８へ伝送する。

このデマルチプレクサ１２８は種々異なる音声周波数を
、相手端での相電流を表わす３つの異なる信号に分離す
る。デマルチプレクサ１２８の出力はバッファ・インタ
ーフェイス１３０，１３２，１３４でそれぞれ矩形波の
論理信号１駅，ｌｂＲ，ｌｃＲに変換されてからァンド
・ゲート８６，８８，９０へ印加される。従って、アン
ド・ゲート８６，８８，９０は各相電流位相比較機能を
提供する。自端と相手端の相電流信号対が一致すること
と、アンド・ゲート９４が自端と相手端での事故状態の
検出によって完全に条件成立となることを、遅延タイマ
９６によって検出し、この一致状態が４ミリ秒存在する
場合、引はずし信号は引はずし盤７６および引はずし回
路網２６へ供給される。このように、こ）には、被保護
区間の各端に単一の継電器を使用しながら事故の起きた
相を識別し続ける新しく改良した電流応答型保護継電装
魔を開示した。

また、どの瞬間にも１つの相電流信号だけが送信される
ので各送信器は相電流情報を送信するのに単一の通信チ
ャネルだけを要し、そしてロック信号が送信される時相
電流信号は送信されない。上述した利点に加えて、相電
流信号の幅は、不平衡電流と内部事故のどちらか一方も
しくは両方で自動的に変り、事故が起きた重負荷相に関
連した信号を長くしながら事故が起きない相に関連した
信号を短くする。これは、過負荷相での事故を検出する
ための感度を増しながら、事故の無い相の安全度をより
大きくする。信号の幅を監視することにより、事故検出
の機能をもたせることもできる。こ）に開示した諸機能
に加えて、この発明の保護継電装層は上述した米国特許
明細書から適当な他の機能も利用することができる。

例えば、自端および相手端に流れる地終電流に応答する
別なチャネルを設けても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る保護継電装鷹の一実施例を一部
ブロック図で示す回路図、第２図は第１図中にブロック
図で示した総電器を詳しく示す回路図である。１０Ｌは保叢継電装暦、１２は電力線の被保護区間、２
０と２２と２４は回路しや断器、２６は引はずし回路網
、３０は継電器、３２は送信器〜３４は受信器、４４は
整流装置である。ＦＩＧ．ｌＦＩＧ．２

Claims

【特許請求の範囲】

１３相電力線の被保護区間を保護するためにその第１
端と第２端の間を流れる第１、第２および第３の相電流
を入力する保護継電装置であつて、各端に在つて或る瞬
間に流れる前記第１、第２、第３の相電流のうちの最大
電流を表わす、それぞれ第１、第２、第３の信号のうち
の１つの信号を供給する第１手段と、各端に在つて他端
への前記第１、第２、第３の信号を通信するための第２
手段と、各端に在つてこの端からの前記第１、第２、第
３の信号の各々を他端からの対応する信号と位相比較す
るための第３手段と、比較される一対の信号間の所定の
位相関係に応答して前記被保護区間の回路しや断器を開
放するための第４手段と、を備えた保護継電装置。