JPS62110432A - 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、特に平行多回線送電線の相手
端先行しゃ断を検出する保護継電装置に関するものであ
る。

〔発明の技術的背景〕

一般に、並行２回線送電線の１線地絡事故の保護には、
両回線の零相電流の差電流を動作量とする地絡回線選択
リレーが用いられている。一方、同一鉄塔に多回線が共
架されている場合、保護継電方式に大きな影響を与える
のは、回線間を環流する零相循環電流（以下Ｉｏ　ｔｈ
と称す）であり、特に送電系統が高抵抗接地系統の場合
は、その影響は著しいものとなる。この工。ｔｈは内部
事故時に故障電流に重畳されることになり、前記地絡回
線選択リレーでは、故障回線の選択に誤りを生ずる虞れ
がある。

この対策としては、零相電流の大きさと位相を常時記憶
しておき、故障時の零相電流と記憶量との差分、即ち、
故障電流分を取出して、故障電流の向きを判別する方式
がある。この方式によれば高感度の保護が期待できるが
、反面、零相電流の変化分を用いているために、内部事
故時に相手端が先行しや断した場合に、自端の零相電流
分が変化することにより、誤って自端健全相が誤しゃ断
する虞れがある。このため、一般に一線地絡発生後の一
定時間後に、前述の方式による回線選択リレー（以下Ｔ
ｏｔｈ対策付リレーと称す）による引外しは阻止され、
既に相手端しゃ断時にはＩｏｔｈは消滅していることか
ら、単純に、零相電流値を動作量とする回線選択リレー
、又は地絡方向リレーにより、自端後続しゃ断を行なう
方式が用いられている。

〔背景技術の問題点〕

上記した従来方式の場合、後続しゃ断を行なう時間、即
ち、単純な回線選択リレー又は地絡方向リレーが起動さ
れる時間を、相手端がＩｏｔｈ対策付回線選択リレーに
よるしや断を行なうことを見込んだ値に整定しなければ
ならない煩雑さがある。

又、後続しや断の時間が、整定された時間と実際にしや
断される時間差の分遅れることになる。即ち、事故除去
が遅れるという問題もある。

このような問題を解決するためには、自端にて相手端し
ゃ断を検出し、この検出時点でＩｏｔｈ対策付回線選択
リレーによるしや断をロックし、単純な回線選択リレー
、又は地絡方向リレーを起動して、しや断を行なう方法
がある。ここで相手端しゃ断を検出する方法としては、
潮流が零となることを過電流リレーによって判定する方
式があるが、負荷電流が小さい場合あるいは循環電流又
は事故電流によって、負荷電流が打消される場合は、前
記過電流リレーの整定値によりリレー入力端子が小さく
なり、相手端先行しや断を誤検出する虞れがある。

以下に上記した問題を数式を用いて説明する。

先ずＩｏｔｈの存在する平行２回線送電線において、１
号線に流れる電流をＩＩＬ％２号線に流れる電流をＩ２
Ｌとすると、以下に示す（１）　、　（２）式が成立す
る。

１１、＝ＩＬ−Ｉ。ｔｈ　　　　　　　・・・（１）Ｉ
２ｔ、＝　ＩＬ　＋　Ｉｏｔｈ　　　　　　　・・・（
２）なお、ＩＬは負荷電流であり電源電圧及び線路イン
ピーダンス及び背後電源インピーダンスによりて定まる
値であるが、平行２回線送電線の場合、１．２号線とも
等しい電流ＩＬが流れると近似できる。またｌ６ｔｈは
他系統の影響により生ずる循環電流である。この循環電
流の値と位相によっては、工Ｌ＃Ｉｏｔｈ　となり、１
１Ｌ又はＩ２Ｌは過電流リレーの整定値より小さくなる
。

以上のように、相手端先行しゃ断の誤検出時に外部事故
が生じた場合、Ｉｏｔｈが大きい系統では自端リレーが
誤動作する可能性がある。又、前記過電流リレーの整定
値は、常時状態で動作側に判定される値が必要であるが
、系統の運用状態によって負荷電流の大きさは、大幅に
変動する場合もあり、整定値を適切に定めることが困難
になると言う問題もある。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、迅速かつ正確に相手端先行しや断を検出する保護継
電装置を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明では、平行多回線の線路インピーダンスが各回線
とも等しい値に近似可能であることを利用して、各回線
の常時の負荷電流を算出しておき、事故時には事故除去
のために、相手端が先行しゃ断した回線の電流が零とな
って健全回線側の電流が所定倍になることを検出して、
循環電流の存在に拘らず、先行しや断回線を検出しよう
とするものである。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して実施例を説明する。第１図は本発明
による保護継電装置の一実施例のプロ。

り構成図である。

第１図において、母線１には保護対象である平行２回線
送電線２Ａ　、２Ｂがしゃ断器３Ａ、３Ｂ。

４Ａ、４Ｂを介して接続されている。この場合、送電線
２Ａ、２Ｂは図示しない上位系送電線と同一鉄塔に併架
され、これによって零相循環電流！。ｔｈが流れている
。この送電線２Ａ、２Ｂの電流を検出するために変換器
５Ａ　、５Ｂが、また母線の電圧、即ち、系統電圧を検
出するために変換器７が夫々設けられ、その２次側は何
れもアナログ信号処理部１０に接続されている。

なお、変換器５Ａ　、５Ｂは倒れも各相相電流及び零相
電流の検出を行ない、変換器７）ま各相和電圧及び零相
電圧の検出を行なう。また６は背後電源である。

アナログ信号処理部１０は、入力された電圧、電流検出
値を所定のレベルに変換する入力変換器１１と、その変
換信号を一定の時間間隔でサンプルホールドするサンプ
ルホールド回路（ＳＨ回路）１２と、そのホールド値を
ディジタル信号に変換するψ変換器１３とで構成されて
いる。また、アナログ信号処理部１０の出力に基づいて
系統の地絡事故を検出すると共に、地絡事故方向を検出
するために、マイクロコンピュータで構成したディジタ
ル信号処理部２０が設けられている。

ここで先行しゃ断用地絡方向検出手段２６は、零相電流
信号Ａ　１　　＋　Ａ　１及び各相電圧信号人、を用い
て、事故点が保換方向であるか否かの判定を行なうもの
である。この場合、地絡事故検出手段２３により、事故
検出信号Ｂユを受けて、次式により判定を行なう。

Ｖｏ　−Ｖｓ丁Ｚ９０°’００５θｏ　　　Ｉｏｕ−Ｖ
ｇｒＺ９０°”Ｃ０１ｉθ輩≧Ｐｓ　　　　＝　（３）
但し、ＶｓＴＺ９０’：極性電圧（Ｒａ地絡時）ＩＯ＝
事故時零相差電流 ＩＯＭ：事故前零相差電流記憶値 ０Ｍ　：　ＶａｔＺ９０’とＩｏｉａ（７）位相角θｏ
　：　ＶａｔＺ９０’とＩｏＯ位相角Ｐｓ：整定値 後続しゃ断用地絡方向検出手段２５は、信号Ａ１Ａ　Ｈ
ｒ　Ａ　＠を用いて、常時、次式の判定式により動作判
定を行な５゜この際、先行しゃ断が行なわれていればＩ
。ｔｈは存在せず、したがって事故時零相差電流工０は
、事故電流のみとなる。

Ｉｏ−ＶｔＺ９Ｑ°’（ｆｆｌθ０≧ＰＩ！・・・（４
）また、地絡事故検出手段２３は零相電圧信号Ａ４を用
いることにより、次式の演算を行なって地絡事故を検出
する。

ＩＶｏｌ≧ＶＫ　　　　　　　　・・・（５）但し、１
Ｖｏｌ：零相電圧 ｖＫ：整定値 次に説明する３つの手段、即ち、事故前負荷電流算出手
段２２、過電流検出手段２１及び相手端先行しゃ断判定
手段２４が本発明の特徴部分であり、これらによって正
確、かつ迅速に、相手端先行しゃ断検出を可能にしてい
る。

先ず、事故前負荷電流算出手段２２は、各回線に流れる
常時の負荷電流ＩＬを算出するものであり、各回線に流
れる負荷電流ＩＩＬ　＋　Ｉ２１．をディジタル信号Ａ
５．Ａ６として夫々取込み、次式により算出しておく。

ｙ（Ｉｌ＋Ｉ２Ｌ　）−Ｔ（ＩＬ−４ｏｔｈ＋Ｉｔ、＋
Ｉｏｔｈ）＝Ｉｔ、…（６）ただし、この場合各回線の
インピーダンスは等しいという前提で、負荷電流は両回
線ともＩＬ流れるとする。

過電流検出手段２１は過電流リレーであり、常時、次式
により各回線の電流値を検出する。

Ｉ　Ｉ　Ｌ）　Ｉ　Ｋ　Ｉ　Ｉ２１．　）　ＩＫ　　　
　　　　　　′　　・・・（７）但し、ＩＫは〜Φ変換
器１３の誤差を見込んだ値を整定すればよく、ＩＫ＃ｏ
としておく。

相手端先行しゃ断判定手段２４は、上記２つの手段及び
地絡事故検出手段２３より得た情報により、次式の判定
を行ない、先行しゃ断回線を判別する。即ち、事故検出
時、 ｈＬ＜ｌｘかつ、２Ｉｔ、−α＜Ｉ　２　Ｌ　＜、　２
　Ｉ　Ｌ＋β　　・・・（８）ならばＩＬ先行しや断 Ｉ２Ｌ＜Ｉ工かっ、２ＩＬ−α≦工１Ｌ≦２Ｉｔ、＋β
　　・・・（９）ならば２Ｌ先行しゃ断、 但し、α、βは入力変換器及びＡ／Ｉ）変換器等の機器
による誤差、演算誤差を見込んだ誤差分である。

なお、上式による判定は、しゃ断時にはしゃ断回線の電
流は零になり、非しや断回線の電流は常時の負荷電流の
２倍になる現象を利用している。

この＠ｌ０ｔｈは片回線がしや断しているので消滅して
いて考慮する必要はない。しかし実際の系統では、線路
インピーダンスに比して背後インピーダンスが無視でき
ない場合があり、この場合には片回線しゃ断時に非しや
断回線側は、必らずしも２ＩＬの′％ｆ、Ｎ、が流れな
いが、この誤差は予め両インピーダンスの比率を見込ん
で、誤差分α、βの設定を行なえば問題はない。

以上説明したように、非しや断回線側の電流が所定の値
になることも判定条件としているため、過電流検出手段
によりて電流が零になったことのみから、先行しゃ断を
判定する方式に比べ、信頼度が高くなることは明らかで
ある。

次に論理判断手段２７は、（３）式が成立し、かつ（８
）　、　（９）式が不成立時には先行しゃ断指令を、ま
た（４）式及び（８）又は（９）式が成立時には後続し
ゃ断指令を出力し、しゃ断器３Ａあるいは３Ｂを開放す
る。

上記した実施例ではディジタル処理部２０をマイクロコ
ンピュータにて構成しているため、以下、第２図のフロ
ーチャートにしたがって全体の動作を説明する。

先ず、ステ、ｆ２０１にて装置が起動されると、ステッ
プ２０２で系統より入力される零相電圧ｖＯ１零相電流
ＩＯ及び各相電圧、各相電流を一定の周期でサンプリン
グホールドして、このホールド値をディジタル信号に変
換する。ステラｆ２０３では、ｖｏに対応するディジタ
ル化された零相電圧信号Ａ４を用いて、前記（５）式の
演算を行ない地絡事故を検出する。続いてステラｆ２０
４ではステラｆ２０３の結果を判断し、ここで系統事故
がないと判定された場合にはステップ２０５へ進み、前
記（６）式の演算を行なって平常時の負荷電Ｒ，ＩＬを
算出しておき、ステラｆ２０２へ戻る。したがって系統
に事故がない場合には、以上の各ステップが一定周期毎
に繰返される。

一方、ステップ２０４で事故が検出された場合にはステ
ップ２０６へ進み、相手端先行しや断を検出したか否か
を判断する。相手端先行しゃ断の検出が既に行なわれて
いれば、自端工。ｔｈ対策付リレーの不要応動を防ぐた
めに、ステラｆ２０７の先行しゃ断用地絡方向判別演算
を行なうことなくステラｆ２１２へ進み、このステップ
２１２にて後続しや断地絡方向判別演算を（４）式によ
り行なうステップ２１３にてステ、プ２１２の結果を一
判断し、ここで（４）式が成立すればステップ２１４に
て、後続しや断を実施すると判断し、しや断器に引外し
指令を出力する。ステラｆ２０６にて相手端先行しや断
が検出されていないと判断した場合には、ステップ２０
７へ進み、先行しや断地絡方向判別演算を（３）式に従
って行なう。ステップ２０８にてステップ２０７の結果
を判断し、（３）式が成立すればステップ２０９にて、
先行しゃ断を実施すると判断し、しや断器に引外し指令
を出力する。ステップ２０８にて（３）式が成立しない
場合は、相手端が先行しや断する可能性が高いのである
から、ステップ２１０にて過電流検出及び先行しや断回
線の判別を、（８）　、　（９）式により両回線につい
て行なう。

ここで、（８）　、　（９）式のいずれかの条件が成立
すれば、ステップ２１１にて先行しゃ断と判定してステ
ップ２１２へ進み、後続しや断用゛地絡方向判別を（４
）式に従りて行なう。以下ステ、プ２１２以降は前述し
た通りである。又、ステラｆ２１１にて条件が成立しな
い場合はステップ２０２へ戻り、相手端が先行しゃ断す
ることを待つことＫなる。

上記実施例では平行２回線送電線の場合について説明し
たが、本発明は３回線以上の多回線平行送電線にも適用
することが可能である。

第３図に平行４回線送電線に適用した場合の実施例を示
す。第３図において第１図と同一機能部分には同一符号
を付して説明を省略する。但し、３Ｃ，３Ｄ、４０．４
Ｄは夫々３号線、４号線の両端のしや断器を示す。

本実施例による事故前負荷電流算出手段２２は、前述の
平行２回線送電線の場合と異なり、４回線分の電流によ
り、次式の如く負荷電流Ｉ、を算出しておく。

一！−（Ｉｌ＋Ｉ２Ｌ＋Ｉ３Ｌ＋Ｉ４Ｌ　）＝−！−（
ＩＩＬ−１１ｔｈ＋ＩｚＬ一１２ｔｈ＋ｌ３Ｌ−４ｓｔ
ｈ＋Ｉ４ｔ、−ｌ４ｔｈ　）＝ＩＬ　　　・・・０Ｑ但
し）１１ｔｈ　ｅ　ｌ２ｔｈ　ｌ　ｌ５ｔｈ　ｌｌ４ｔ
ｈは夫々１′４号線の循環電流であり、 ｘ１ｔｈ＋ｌ２ｔｈ＋ｌ５ｔｈ＋■４ｔｈ＃ｏである。

同様にして、相手端先行しゃ断判定手段２４は次式とな
る。

事故検出時、 ＩＩＬ＜ＩＫかつ４ＩＬ−α＜Ｉ２Ｌ＋Ｉ３Ｌ＋Ｉ４Ｌ
≦４Ｉ、＋β　・・・α〃ならばＩＬ先行しゃ断、 Ｉ２Ｌ＜１１［かつ４Ｉｔ、−α＜Ｉｌｔ、＋Ｉｓｈ＋
Ｉ４ｔ、＜４Ｉｔ、＋β　・・・（６）ならば２Ｂ先行
しゃ断、 ■５Ｌ（１，かっ４Ｉｔ、−α＜Ｉｌ＋Ｉ２Ｌ＋Ｉ４Ｌ
≦４ＩＬ＋β　・・・（６）ならば３Ｌ先行しゃ断、 Ｉ４Ｌ＜ＪＫかつ４ＩＬ−α＜Ｉ　１ｔ、＋Ｉｚｂ＋Ｉ
３Ｌ＜４■ｔ、＋β　・・偵Ｉならば４Ｌ先行しや断、 なお、非しや断回線には循環電流が分流するが、その総
和は零であることから、上記したα力〜α◆式が成立す
る。

この場合の作用効果は第１図で説明した実施例と同様で
あることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば平行多回線送電線の
各回線電流値より、常時の負荷電流を算出し、事故時に
はしゃ断回線の電流が零になること及び非しや断回線の
電流が負荷電流の所定倍の値となることを条件にして先
行しゃ断回線を判別するように構成したので、迅速かつ
正確な先行しや断回線の検出が可能となり、高信頼度の
保護継電装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による保護継電装置の一実施例のブロッ
ク図、第２図は作用を説明するフローチャート、第３図
は他の実施例のブロック図である。 １・・・母線 ３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ・・・しや断器５Ａ〜５Ｄ、７
・・・変換器　　６・・・電源１０・・・アナログ信号
処理部　　ｌ　１・・・入力変換器１２・・・ＳＨ回路
　　　　　１３・・・φ変換器２０・・・ディジタル信
号処理部、２１・・・過電流検出手段２２・・・事故前
負荷電流算出手段 ２３・・・地絡事故検出手段 ２４・・・相手端先行しゃ断判定手段 ２５・・・後続しや断用地絡方向検出手段２６・・・先
行しや断用地、絡方向検出手段２７・・・論理判断手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 事故検出を契機に事故が保護方向であるとき動作する先
   行しゃ断用地絡方向検出手段と、相手端しゃ断を検出し
   た後、動作する後続しゃ断用地絡方向検出手段とを備え
   て、平行多回線送電線を保護する保護継電装置において
   、各回線の各相電流を基に常時の負荷電流を算出する事
   故前負荷電流算出手段と、各回線の各相電流が一定値以
   上あることを検出する過電流検出手段と、しゃ断回線を
   判別する相手端先行しゃ断判定手段とを備えたことを特
   徴とする保護継電装置。