JPS605704Y2 - 電流補償付不足電圧継電器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、電力系統の短絡事故または地絡事故を検出
する保護継電器に関するものであり、保護対象とする電
力系統の背後インピーダンスが大幅に変化しても事故検
出感度が大きく影響されることなく、すなわち負荷電流
ではほとんど感度がかわらず、事故電流に対してのみ応
動するようにした電流補償付不足電圧継電器に関するも
のである 従来、電力系統に生じた短絡事故を検出するために、動
作条件が ■２−（ム）２＜Ｋ・・・・・・・・・（１）なる式で
表わされる継電器がしばしば使用されて来た。

（１）式において、■は継電器に加わる電圧、■は継電
器に流れる電流、ＺおよびＫは継電器の設計および調整
により定まる定数である。

動作条件が（１）式で表わされる継電器は、対象とする
系統の背後インピーダンスが大幅に変化する際に用いら
れる。

この場合、単なる不足電圧継電器では背後インピーダン
スにより事故検出感度が大きく影響されるので、電流補
償項（ＺＩ）２により、電圧降下が余り大きくない場合
でも、電流が大きくなれば動作しやすくして背後インピ
ーダンスの影響を少くしている。

従来、この種の継電器として第１図に示すものがあった
。

第１図において、１は電圧穴カドランス、２は電流穴カ
ドランス、３は電流入力より特定インピーダンスを設定
するタップ、４は同じく特定の位相角θを設定する抵抗
、５は電圧入力■の二次電圧ＫＩＶを半波整流する半波
整流回路、６は電圧入力■の次の半サイクルの半波整流
回路、７は電流人力Ｉの二次出力に２Ｚ′ＩＺθを半波
整流する半波整流回路、８は電流入力Ｉの次の半サイク
ルの半波整流回路、９は直流基準量を設定するための抵
抗で、Ｋ３タップの挿入でその一つが選択される。

ｉｏ、ｉｉは（刀）２−Ｖ２＋に≧０、すなわちベクト
ル的に表現した次式の成立を検出するレベル検出回路で
ある。

Ｋ２Ｚ（ｌθ−に１ｙ １＋ １Ｋ３１≧０・・・・・
・・・・（２）ただ腰Ｋｌ、に２；継電器の定数、 Ｋ３ ；基準となる直流量の継電器の 定数、 Ｖ ；電圧入力、 Ｉ ；電流入力、 Ｚ ；保護対象となる電力系統のイ ンピーダンスにほぼ等しい継 電器の定数、 ｋ ：継電器の定数。

１２．１３は動作を判定する判定タイマーであり、レベ
ル検出回路１０．１１の出力により動作判定を行なうも
のである。

１４は交流入力量の一周期中に２度判定ができるよう判
定タイマー１２．１３の出力の論理和をとるオア回路で
ある。

第２図は第１図に示す継電器の等価回路図であり、第３
図は第１図の継電器の長円形特性を示ずベクルｌ−図で
ある。

第７図は、第１図に示す継電器の動作を説明する波形図
である。

次に第１図〜第３図及び第７図を参照して動作について
説明する。

第７図ａは９とｉの位相がＺθの場合である。

即ち、Ｋ１８とに２２１が同相となっている。

この場合、図から明らかなようにレベル検出回路１１を
構成するトランジスタＴ１が検出すべき電流ｉをＫＩＶ
＝Ｖｓｉｎωｔ Ｋ２２Ｉ＝ＺＴｓｉｎωｔとし、第
２図に示すように半波整流回路６，８を流れる電流ｉｖ
、 ｉｃレベル検出回路１１と抵抗９との接続点に流れ
る電流１１トランジスタＴ１のベースに流れる電流ｊｂ
１電流ｉのピーク値をＩＰｎ １ｐ２？ １１）３、ト
ランジスタＴ１のコレクタとアース間の電圧をｅ。

とすると、ｉ ＝ ＩＶ −ＩＣとなるので、その最大
値ｉｐｉは ’ｐｚ＝Ｖ ＺＩ となる。

トランジスタＴ１の出力をうける判定タイマー１２．１
３の時限を１周期以上としておけは、ｉｐ、〈Ｋとなっ
たときにトランジスタＴ１の出力が連続となることから
、第１図の回路はピーク値に応動する回路となっている
。

次にＫＩ Ｖ ＝Ｖｓｉｎωｔ、 、 Ｋ２２ Ｉ ＝
ＺＩｓｉｎ （ωｔ 十φ）のときは第７図すのように
１ｐ２は １ｐ２＝Ｖｓｉｎφとなる。

又ＫＩ Ｖ ＝Ｖｓｉｎωｔ 、 Ｋ２２ Ｉ ＝−Ｚ
Ｉｓｉｎωｔのとき第７図Ｃのように１ｐ３は １１）３＝Ｖとなる。

以上の理由により当該継電器は第３図に示すようなベク
トル特性を有する。

図中、Ｉｒは抵抗９ （Ｒ＝Ｒ３）を流れる電流、φは
８とｚＩがなす角度である。

なお、第７図ａは最大感度角上、第７図すはタル形特性
の直線部分、第７図Ｃは最大感度角上負方向の波形を示
］７ている。

上記のように判定タイマー１２．１３が１周期、即ち１
周期に１回の最大値タイミングで判定を行なっている。

従来の電流補償付不足電圧継電器は、以上のように入力
交流量の１周期中の差の電気量の最大値が２度現われる
のに対し、動作時間を早くするべく同じ動作を行なうも
のを２系列作り、それぞれの系列に入力交流量の半周期
を分担させて、それらを論理的に組合せるように構成さ
れているので、構成が複雑となり、従って多数の部品を
必要と腰簡易な回路構成による高信頼度化の要求にそぐ
わない欠点を有していた。

この考案は上記のような従来のものの欠点を除去するこ
とを目的として威されたもので電流入力を導入し７てそ
れぞれ正及び負の半波交流電圧を出力する一対の半波整
流回路と、個々にベクルト比較した出力電圧の正側半波
をレベル検出する等ルベル検出回路と、負側半波をレベ
ル検出する第２レベル検出回路とを有腰前記第１および
第２レベル検出回路の前記入力電圧がともに設定レベル
より小さく、第１および第２レベル検出回路がともに出
力を生じないときに動作出力を得ることにより、構成を
簡単にでき、かつ高信頼度化と高速度検出とが遠戚でき
る電流補償付不足電圧継電器を提供することを目的と１
７でいる。

以下、この考案の一実施例を図について説明する。

第４図において、１は電圧入カドランス、２は電流入カ
ドランス、３は電流人力Ｉより特定インピーダンスを設
定するタップ、４は同じく特定位相角を設定する抵抗、
７は電流人力Ｉの二次出力Ｋ ２ＺＩＺθを半波整流に
する半波整流回路、８は電流人力■の次の半サイクルを
整流する半波整流回路、９は直流基準量を設定するため
の抵抗で、Ｋ３タップの挿入によりその一つが選択され
る。

１０．１１は式（２） ｌ Ｋ２ｚ ｉ Ｚθ−に１■
１＋Ｋ］≧Ｏの成立を検出するレベル検出回路、１５は
レベル検出回路１０．１１の出力がともに生じていない
とき、即ち両出力がともにローのときに動作出力を得る
アンド回路、１６は動作を判定するタイマーである。

ＴＩ、Ｔ２はレベル検出回路１０．１１を構成するトラ
ンジスタで、ベース電圧が所定値以上になると導通（オ
ン）してレベル検出回路１０．１１を無出力（ロー）と
する。

アンド回路１５は図示のように２人力のトランジスタ回
路からなり、レベル検出回路１０，１１のずれかがハイ
を出力しているときに導通（オン）となり判定タイマー
１６の入力を零（ロー）とする。

次に動作について説明する。

系統電圧、電流は入力トランジスタ１，２を介して二次
側に伝達される。

電圧入力Ｖによって作られた二次電圧ＫＩＶ中、電流人
力Ｉによって作られた二次出力に２ＺＩを整流回路７９
，８に通して得た半波交流電圧と、直流電源よりに３タ
ツプの抵抗９を介して加えられる定数に３ （直流バイ
アス）とを合成した電圧 に２２■Ｚθ−ＫＩ令１＋１に３Ｉをレベル検出回路１
０，１１に入力する。

したがって電圧入力■、電流人力■が健全なＫＩＶ）Ｋ
３． Ｋ２ＺＩ÷０の場合には、第５図のタイミング図
に示すような動作となる。

すなわちトランジスタＴＩ、Ｔ２が二次電圧ＫＩＶによ
り交互にオンオフを繰返すため、アンド回路１５のトラ
ンジスタもオンオフを繰返す。

しかし、アンド回路１５のパルス周期ｔは判定タイマー
１６の設定動作時間Ｔよりも短いため、動作出力は生じ
ない。

ところが、故障発生時に系統電圧Ｖかに１■〈Ｋ３ （
ＫＺＺＩ十〇の条件のとき）の関係となった場合または
系統電圧■は健全の状態で系統潮流Ｉのみが増加し、Ｋ
ＩＶ（Ｋ ３＋ Ｋ２ＺＩの場合には第６図のタイミ
ング図に示すように、トランジスタＴＩ、 Ｔ２はオン
状態を継続し、アンド回路１５はオフ状態を継続する。

したがって判定タイマー１６はその入力が設定動作時間
Ｔを超えたものとなり、動作出力を生じる。

以上のように本考案によれば電圧入力を特に整流する回
路を設けなくても第７図に破線で示す如く電圧入力の負
側かｉｐに関与しないことに着目したので、回路が大巾
に簡略化されたものとなる。

すなわち、この考案によれば、電流入力を整流するため
の半波整流回路と、この半波整流回路の出力レベルを検
出するレベル検出回路と、前記レベル検出回路の出力が
ともに生じてないことを条件に動作出力を発生するアン
ド回路と、判定タイマーとを備えたので、簡易な回路と
することができ、しかも高信頼度のものが得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電流補償付不足電圧継電器の回路図、第
２図は第１図の継電器の等価回路図、第３図は従来およ
びこの考案の継電器の特性を示す図、第４図はこの考案
に係る電流補償不足付電圧継電器の一実施例を示す回路
図、第５図及び第６図は第４図の動作を示すタイミング
図、第７図は第１図に示す継電器の動作を示す波形図で
ある。 １は電圧穴カドランス、２は電流入カドランス、５．
６．７．８は半波整流回路、９は抵抗、１０．１１はレ
ベル検出回路、１５はアンド回路、１２，１３．１６は
判定タイマーである。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示す
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電力系統から導出された電流人力１を半波整流して得た
   正波及び負波出力に対してそれぞれ所定の電流定数（Ｋ
   ２）及び上記電力系統のインピーダンスに等しいインピ
   ーダンス定数（Ｚ）を掛ける一対の半波整流回路と、上
   記半波整流回路の出力（Ｋ２ＺＩ）、上記電力系統の電
   圧入力（Ｖ）に電圧定数（Ｋ１）を掛けた信号（−ＫＩ
   Ｖ）及び予め設定された直流基準量から直流定数（Ｋ３
   ）とをそれぞれ加算するように導入して零レベルと比較
   をし、この比較の結果を論理レベルにより出力する一対
   の検出回路と、上記検出回路の出力間の論理積をとるア
   ンド回路と、上記電力系統の周波数の半周期以上の時限
   を有し、上記アンド回路の出力が上記時限以上継続した
   とき動作出力を発生する判定タイマとを備えた電流補償
   付不足電圧継電器。