JPS6039312A - 保護継電装置 - Google Patents

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〕 本発明は保護継電装置の距離測定方式に関するものであ
る。

〔発明の技術的背景〕

保護継電装置の距離測定方式には、大別して定常状態の
インピーダンスに着目するものと、過渡時にも成立つ微
分方程式に立脚するものとの２種類がある。前者は安定
な特性が得られる等の理由で以前から実施されているが
、最近の様に電圧・電流の波形歪が大きくなると、この
歪を十分に除去するために設置するフィルタの出力の遅
れによる動作速度の低下が問題となる。そこで後者が注
目されてきており例えば次の方法が知られている。

１）特公昭５３−３１７４７号「電力系統のインピーダ
ンス成分測定装置」 ｉｌ）　ＩＥＥＥ論文Ｆ７７０５２−４＋Ｗ−Ｄ−Ｂｒ
ｅｉｎｇａｎ　ｅｔ　ａ／＋Ｔｈｅ　Ｌａｂｏｒａｔｏ
ｒｙ　ＩｎＳｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　Ｄｉｇｉ
ｔａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｐｒｏｔｅｃｔ
ｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｌｉｎｅｓ
。

（Ｊａｎ・、　３Ｏ−Ｆｅｌ）、４’７７；　ａ畠ｆａ
ｂｌｅ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ　ＮＯＶ、２’７６）これら
は何れも送電線の電圧Ｖ、電流ｉ、抵抗ｌｔ、インダク
タンスＬの間の関係式 ％式％（１） に対し、近似式 旺＝ｉ−（１１ｉｏ）／（ｔｔ−ｔ。）　・＝−（２）
但しｉ、およびｉ。は時刻１．およびｔ。におけるｉの
値を用いて（１）式を解き、Ｌをめることを要点とする
ものである。

（背景技術の問題点〕 上記（２）式による近似は′屯流凰の変化が時間１．−
１ｏ即ちサンプリング周期に比し緩かな場合には十分な
精度を得る。即ち基本波付近の周波数−？？）ま十分な
精度を有するが、例えば２倍調波程度で（ま誤差が大き
くなってくる。前述したフィルタ出力の遅れにより、こ
のあたりの周波数成分を殆ど除去しないで、しかも近似
精度を良くするには、周波数特性を改善する必要がある
。

〔発明の目的〕

本発明はこの様な事情に鑑みなされたもので、距離測定
方式の改善、特に周波数特性の改善を図った保護継電装
置を提供することを目的とするものである。

し発明の概要〕 微分を次式による近似、即ち （旺）ｔ−ｔｋ＋ぐ：：）ｉ−ｔ＊−１中λ。、Ｋｔ、
（ｉ　ｋ＋ｔ　−ｉ　ｋ−ｔ−１）・・・（３）を用い
て送電線の基本的関係式である（１）式を解き、インダ
クタンスＬをめて距離測定を行うものであル。但しく３
）式テＮ　、　Ｋｚ（／−０−Ｎ）　ハ定数で、少くと
もＫ。〜０．に、〜０とする。またｉｋは出力ｉの時刻
ｔｋにおける値とする。

し発明の実施例〕 成因である。１は対象となる送電線、２は変成器、３は
変流器、４および５は入力変換回路、６はＡＤ変換回路
、７は演算回路である。入力変換回路４は変成器２の出
力を適当なレベルに変換し、更に高域の周波数成分を除
去するための前置フィルタを経て出力Ｖを生ずる。これ
らは通常用いられる手法であり、内部構成図は特に掲げ
ない。入力変換回路５もほぼ同様であり、変流器２次電
流を適当な電圧レベルに変換し、前置フィルタを経て出
力ｉを生ずる。ＡＤ変換回路６は入力を一定間隔で同時
にサンプリングし、順次ＡＤ変換して演算回路７へ印加
する。ＡＤ変換回路６のこの様な内部構成についても周
知の技術であり、構成図を省略する。

演算回路７は例えばマイクロコンピュータよりなり次の
（４）式を演算する他、保護継電装置として通常実施す
る演算２判断あるいは入出力動作を行うが、これらは周
知の技術であり、詳述を省く。

即ち今問題としている演算部７の演算式は次式である。

・・・（４） 但しＮ、ＫＬ（ｅ−０〜Ｎ）　＆−１，定数で少くとも
Ｋ。”Ｆ　Ｏ＋　Ｋｓ　”ＦＯとする。またｖｋおよび
ｉｋは時刻ｔｋでの出力Ｖおよびｉの値である。

第２図は本発明の一実施例に・ついて上記演算回路７の
機能を説明するだめのブロック図である。

１２．１３は加算手段、１４は微分演算手段、１５゜１
６．１７は遅延手段、１８．１９，２０．２１は乗算手
段、２２．２３は減算手段、２４は除算手段である。

加勢手段１２および１３には夫々出力ＶＨＩ−Ｉ　ＨＶ
Ｈおよびｌｍ−１＋Ｉｍが入力され、夫々出力ｙｒ、、
＋ｖｍ−ｔおよび１ｆｆｌ＋１ｎＩ−ｔを生じる。微分
演算手段１４には出力・・・Ｈｌｍ−２ｊｍ−１、Ｉｒ
ｎ　Ｈ１ｍ＋１　＋　”’が印加され、出力Ｋｏ（１ｍ
−１ｍ−１）＋Ｋｌ　（１ｍ＋１１ｍ−２）＋・・・・
・・”ΣＫｔ（１ｍ−１−２−１ｍ−４−１）ＰＯ を生じる。上記３つの出力は夫々遅延手段１５　、１６
　。

１７を経由して夫々、出力Ｖｎ”Ｖｎ−１＋　ｊｎ＋Ｉ
ｎ−１およびに、（＋ｎ−ｔｎ−１）＋Ｋｔ　（皿ｎ＋
１　３ｌ−４）十＋用・：：　ΣＫｚ（＋ｎ＋ｔ　Ｉｎ
−ｔ−１）ＰＯ を生じる。

乗算手段１８，１９，２０．２１　は夫々（４）式の分
子第１項、第２項２分母第２項および第１項を生じ、減
算手段２２．２３は夫々（４）式の分子および分母を、
除算手段２４は（４）式の演算結果のインダクタンスＬ
を生じる。

なおここで出力Ｖおよびｉは入力変換回路４および５の
出力であるが、煩雑さを避けるため、通常の用法に従っ
て、送電線の電圧および電流それ自身をもＶおよびｉで
表わすものとする。

次に（１）式において（３）式の近似を用いて（４）式
が得られることを以下に説明する。即ち（１）式より、
’−Ｖｍ　＋Ｖｍ−１−Ｌ（１’Ｂ＋１；１）＋Ｈ（Ｉ
ｒｎ＋Ｉｍ−＋）　・・・・・・・・（６）同様にして ｖｎ＋ｖ、、−ｔ＝Ｌ（ｉ’、、＋ｉ’ｎ−ｔ）＋Ｒ（
ｉ、＋１ｎ−１）　−・−−−−−（力（３）式の近似
を用いると （８）　、　（９）式を夫々（６）　、　ｆ方式へ代入
しＬをめると（４）式を得る。

第３図は本発明の詳細な説明する特性の一例を示す図で
ある。同図で実線８および９は本発明によるインダクタ
ンス測定の周波数対誤差特性の２つの例、破線１０は従
来の方式の誤差特性を示す。

この図で判る様に周波数の広い範囲で誤差が従来の方式
に比較して著しく小さくなっている。いい換えると波形
歪に影響されにくい方式である。この理由を次に説明す
る。

（８）　、　（９）式の近似を用いないで（６）　、　
（方式を解いてめたＬの値を真の値Ｌｔとすると （４）　、　（１０）式より比誤差εをめると−１・・
・・・・（ｌυ 比誤差εの周波数特性を調べるため、角周波数をω、位
相をθとし ｆｋ−Ｉｓｉｎ（ωｔｋ　＋の＝＝　Ｉ８＋ｎ　％　＋
　ψに＝０１に＋０　＋＋−申惨・　α２）とおくと、 １ｋ−１：＝Ｉｓ　ｉｎ　（ωｔｋ−Ｉｎ）＝＝１ｓ　
ｉｎ　（ψに一例Ｐ　）　、　ψヒｄｒｔ　Ｔ＝＝　ｔ
ｋ−ｔ　ｋ−ｓ　−・−α四ｉｋ功Ｉ　ｃｏｓψに、１
％−ｘ＝＝ωＩｃｏｓ（ψに−り　・・・・・・α蜀ｉ
ｋ＋　１ｋ−ｘ＝Ｉｓ　ｉｎ　ψに＋　Ｉｓ　ｉｎ　（
９’ｉ＋−’Ｆ）＝２Ｉｓｉｎ　（１１１）ｋ−ｖ′２
）ＣＯ５ＩＩＩ／２・−（１５１ｉＩｋ＋ｉ′に−ｘ−
ωＩｃｏｓψに＋ωＩｃｏｓ（φに一曹）＝２ωＩｃｏ
ｓ（ψに一’Ｆ／２）・ｃｏｓψ・・・（１６） ｉｋ４４−ｉｋ−６−１＝Ｉｓｉｎ（９’＋ｃ＋１！’
Ｆ）　−Ｉｓｉｎ　（ψに−（ｅ＋１）’　）−２Ｉｃ
ｏｓ　（ψに一例Ｖ２）　ｓ　ｉｎ　（／＋３Ａ）　？
　−αηとなる。これらを用いて１０式を整理すると次
式を得る。

前記の様に少くともＫ。およびに、はＯ−Ｃなｌ／）の
で、（１８）式でω＝ω１およびω＝ω、の角周波数で
ε＝０とする様なＩ（。およびに１を与えることができ
る。

第３　図（Ｄ実線８　ハω、Ｔ＝３９’、　（ｃ）２／
Ｊ＝　２　（Ｄ　５１Ｊｚ実線９はωＩＴ−３０°、ω
、／ω１＝３の例：Ｃある。ω、を基本波角周波数とす
れば、前者は基本波および２倍周波数で比誤差ε＝０、
後者は基本波および３倍周波数で比誤差ε＝Ｏであり、
この付近で比誤差）−ｉ極めて小さい。

これに対し、従来の方法は（２）式の近似を用し・るの
で角周波数ωがＯの極限で比誤差がＯであり、角周波数
ωの増加と共に比誤差が大きくなる。なお第３図の破線
１０は従来の方法でω！Ｔ＝３０°の例である。

第３図の実線は、定数Ｋ。とに、のみが有限値で他を０
とする例を示したが、定数に、、に、等を有限値とすれ
ば、更に改善される。それはＯでない定数Ωの数だけ比
誤差εを０とすることができるからである。

（他の実施例） 第１図の実施例では、対象とする送電線１を単′相送電
線として扱ったが、多相送電線でも同様である。例えば
３相送電線の２相事故を対象とする！とき、線間電圧お
よび線間電流を用いれば単相送電線と同様に扱い得るこ
とは周知の理論である。

第４図は他の実施例の対象となる３相送屯線を示す図で
ある。同図で１１は３相送電線で、相ａ。

ｂ、ｃのうち相ａに１線地絡事故Ｆがある。相ａの保護
継電装置設置点の電圧をｖ１各相の車θＩＬをｉａ、ｉ
ｂおよびｉｃとすると周知の次式が成立つ。

ｖ：ｒｍｌａ＋Ｌａ　ｉＬ＋ｒａｂ＋ｂ＋Ｌａｂ　Ｉ（
＋ｒａｅｌｃ＋Ｌｉｅｊ二　＝＝ｊＢＩ＋ＬａＪ’　、
＝Ｈ９Ｌ、ｄ１．Ｌａｃ 但し　１−１　ａ　”　１　ｂ　”　ｌ　ｅ　＋　Ｊ−
１ａ　＋　ｂ、　ｌ　ｂ　＋　Ｌ、　Ｉｃ　・・・Ｃｉ
）１１ｒａ こ＼でｒａ、ｒａｂおよびｒａｃは夫々自己および相互
抵抗、Ｌａ、ＬａｂおよびＬａｗは夫々自己および相互
インダクタンスである。

（１４）式についても同様にＬｍをめることができ次式
となる。

・・・（２υ こ＼でｍ　、　１１あるいはｅ等の添字およびＮ、Ｋｔ
等の定数は（４）式に準する。０９式は電流４ａｌｉｂ
および１・・の合成値１およびｊを用いている他（４）
式と同様である。逆に（２＋）式を一般形とすると、（
２Ｊ）式の合成量１およびｊに相当する項が（４）式で
は共に出力ｉそれ自身となっている行別な場合と考える
ことができる。

これまでの説明ではインダクタンスＬあるいは。

Ｌａを９出するとしたが、これらを一定値と比較して大
小関係を判別する場合であっても本発明の範囲に含まれ
ることは勿論である。例えば（４）式でめたインダクタ
ンスＬが、一定のインダクタンスＬｓに対して １≦１・　・・・（２） か否かを判別する代りに、例えば次式で直接判別するこ
とは通常の手法である。即ち ［（Ｉｍ＋ｊｍ−１）（Ｖｎ＋Ｖｎ−１）−（Ｉ　ａ４
−ｉ　ｎ−１）（Ｖｚ＋＋＋Ｖｍ−１））≦Ｏ・・・・
・＠ あるいは（ハ）式の右辺を０とせず、微小定数とし、継
電装置としての動作の安定性を図る等も周知の手法であ
り、その様な変形で本発明を免れることはできない。

上記ａａ　、　（２＠、　（２＠式は異なる電気量の合
成量についても同様であることを説明したが、同じ電気
量についても同様である。例７ｔばＨを定数としてｕｋ
＝ｖｋ＋　ｖｌ（−Ｈ＋　ｗｋ＝ｉｋ＋１ｋ−ｕ　・＝
−１３１）とし、（４）式でＶの代りにｕ、ｉの代りに
Ｗを用いても成立つことは（５１、（６）　、　ｆ力、
（８）式等から（４）式を導く過程から容易に判る。２
４）式は周知のディジタルフィルタの手法であっても、
その様な手法によっても本発明の本質は変らない。

なお（６）　、　（７）　、　（８）　、　（９）式が
ら抵抗Ｒを同様に測定することができる。

また（３）式は出力ｉの微分のみでなく、例えば図示し
ない送電線の充電電流ｉｋについて、充電容量をＣとし
て、次式の様に応用することもできる。

［発明の効果〕 以上の様に本発明は多数のサンプル値を使用して微分を
近似することにより周波数特性の良好な距離測定方式を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

を説明するだめの、演算回路の機能を表わすプロ〆Ｊ となる送電線の図である。 工・・・送電線　２・・・変成器 ３・・・変流器　４，５・・・入力変換回路６・・・Ａ
Ｄ変換回路　７・・・演算回路１１・・・３相送電線 第１図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電力系統の電圧および電流から得た電気量を等間隔でサ
   ンプリングし、時刻ｔｋのサンプル値またはそれらの合
   成量をＶｋ、ｉｋおよびｊｋとし、ＮおよびＫｔ　（ｅ
   ＝ｏ〜Ｎ）を定数、少なくともＫ。およびに１を０でな
   い値、ｍおよびｎを等しくない整数として、次式 またはこれと等価な式により距離を測定あるＩ／１１ま
   判別することを特徴とする保護継電装置。