JPS62293921A - 送配電系統の保護装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は送配電系統の保護装置にががり、詳しくは、制
動巻線を有しない発電機を含む送配電系統において、系
統の不平衡故障時の高調波共振現象に起因する過電圧か
ら系統に接続された種々の機器を保護するための保護装
置に関する。

（従来の技術） 従来、制動巻線を有しない発電機においては。

線間短絡や１線、２線地終等の系統の不平衡故障によっ
て発電機に基本波の逆相電流が流れると。

この電流により回転子磁界と逆方向の回転磁界を生じ１
発電機端子に前記逆相電流に比例して基本波の３倍の周
波数の高調波正相電圧が現われることが知られている。

一方、近年、送配電系状に設置されることの多くなった
電力用コンデンサ等の静止型無効電力保証装置やケーブ
ル系統の増加により、系統の周波数特性は悪化してきて
おり、共振周波数が基本波周波数の３倍に近づいてきた
。

（発明が解決しようとする問題点） このため、上述の如く制動巻線を有しない発電機を含む
送配電系統において不平衡故障が発生すると１発電機お
よび外部回路との間で高調波共振条件が成立すれば系統
は３倍の高調波について直列共振状態となり、過電圧を
発生して発電機の絶縁破壊やその他系統に接続された各
種の電気機器に被害を及ぼすおそれがあった。

本発明は上記の問題点を解決するべく提案されたもので
、その目的とするところは、系統の不平衡故障の発生お
よび高調波共振状態を検出して発電機を系統から適確に
切り離すことにより、各種電気機器を過電圧から確実に
保護するようにした送配電系統の保護装置を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、制動巻線を有しな
い発電機を含む送配電系統において、発電機の出力電流
に含まれる基本波の逆相電流成分を検出する第１の検出
手段と、前記出力電流に含まれる第３調波正相電流成分
を検出する第２の検出手段と、発電機の端子電圧等によ
り送配電系統に不平衡故障が発生していることを検出す
る第３の検出手段と、第１の検出手段および第２の検出
手段の各出力信号の比、換言すれば第３調波正相電圧と
同正相電流との比から送配電系統が高調波共振状態にあ
ることを検出する判定手段と、この判定手段および第３
の検出手段の各出力信号により発電機を送配電系統から
切り離す遮断指令を出力するアンド回路等の論理回路と
を備えたことを特徴とする。

（作用） 本発明においては、系統の不平衡故障時において、まず
第１の検出手段により基本波の逆相電流成分Ｉｎを検出
し、また、第２の検出手段により直列共振時の第３調波
正相電流ｉｐを検出する。

そして１判定手段ではＩｐ／ｉｎを算出し、その結果に
より系統が高調波共振状態にあることを判定する。すな
わち、不平衡故障時に発電機に誘起される第３調波正相
電圧Ｖｐは逆相電流成分Ｉｎに比例するため、Ｉｐ／Ｉ
ｎが一定値以上になったことで高調波共振状態と判定さ
れる。

一方、系統の不平衡故障は第３の検出手段によって検出
され、判定手段の出力信号と第３の検出手段の出力信号
との論理積により遮断器の引き外し指令が得られ、よっ
て発電機が系統から切り離されることとなる。

（実施例） 以下１図に沿って本発明の詳細な説明する。

まず、第１図は本発明を適用した系統の構成を示してお
り１図において１１は制動巻線を有しない発電機、１２
は変圧器、１３は遮断器、１４は送配電線である。また
、発電機１１の８力側には変流器１５および計器用変圧
器１６が接続されており、これらの２次側には本発明に
かかる保護装置Ａが接続されている。

この保護装置Ａは、発電機１１の出力電流ａが入力され
る第１の検出手段１と、同じく出方電流ａが入力される
第２の検出手段２と、発電機１１の端子電圧すが入力さ
れる第３の検出手段３と、第１の検出手段１の出力信号
Ｃおよび第２の検出手段２の出力信号ｄが入力される判
定手段４と、この判定手段４の出力信号ｆおよび第３の
検出手段３の出力信号ｅが入力されて遮断器１３を動作
させる遮断指令ｇを出力するアンド回路５とから構成さ
れている。

次に、各手段１〜４の機能について説明する。

まず、第１の検出手段１は１発電機１１の出力電流ａに
含まれる基本波の逆相電流成分の大きさを逆相フィルタ
等により検出して信号Ｃとして出方し、第２の検出手段
２は、出力電流ａに含まれる基本波電流の３倍の高調波
電流の正相成分（第３調波正相電流）の大きさを検出し
て信号ｄとして出方する。また、第３の検出手段３は、
発電機１１の端子電圧すから送配電線１４以後の系統に
おいて不平衡故障が発生しているか否かを検出し、その
結果を信号ｅとして出力する６ 一方、判定手段４は、信号Ｃおよび信号ｄから系統にお
いて高調波共振条件が発生しているが否かを検出し、そ
の結果を信号ｆとして出力する。

そして、アンド回路５においては、信号ｅおよび信号ｆ
が共に真（例えばｒＨＪレベル）である時に遮断指令ｇ
を出力する６ 次いでこの動作を詳述すると、第２図に示すような系統
構成において、いま地点Ｆにおいて不平衡故障が発生し
たと仮定する。これにより、基本波の逆相電流Ｉｎが発
電機１１に流れるため、発電機１１テはこの逆相電流Ｉ
ｎに比例した基本波周波数の３倍の高調波正相電圧（第
３調波正相電圧汁ｐが誘起される。この電圧ＶＰは次式
にて表わされる。

Ｖｐ＝　Ｉ　ｎ、（Ｘｄ’リー＊ｓ”＞ｉ２なお、欠ｄ
ｊｌは発電機１１の直轄法過渡インピーダンス、ｉＳ”
は同じく直轄法過渡インピーダンスをそれぞれ示してお
り、制動巻線のない場合には大ｄ′″Ｎ６″″（制動巻
線のある場合には：Ｘｄ′″嬌ｉ５′″）である。

しかして、この第３調波正相電圧※ｐは、送配電線のイ
ンダクタンスしおよび静電容量Ｃにて構成される直列共
振回路に第３調波正相電流ｉｐを流す。高調波共振状態
では、共振していない状態に比べてＩｐ／※ｐが大きな
値となるが、第３調波正相電圧※ｐは前述の如く逆相電
流Ｉｎと比例関係にあるため、Ｉｐ／Ｉｎが一定の値を
越えた時に送配電系統が高調波共振状態にあると判定す
ることができる。

すなわち、逆相電流Ｉｎの大きさは第１の検出手段１に
より信号Ｃとして検出され、また第３調波正相電流ｉｐ
の大きさは第２の検出手段２により信号ｄとして検出さ
れているから１判定手段４において両信号の比ｄ　／　
ｃを求め、これが事前に系統を解析した安全指標を越え
ることにより高調波共振状態と判定し、信号ｆを出力す
る。

この間、第３の検出手段３では、発電機１１の端子電圧
すから系統の不平衡故障を検出して信号ｅを出力してい
るため、アンド回路５を介して遮断指令ｇが出力され、
遮断器１３を動作させて発電機１１を系統から切り離す
ものである。

なお、この実施例では第３の検出手段３により発電機１
１の端子電圧すから不平衡故障が発生したことを検出し
ているが、短絡電流や地絡電流等の事故電流によって不
平衡故障を検出する方式としてもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明によれば、制動巻線を有しな
い発電機を含む送配電系統における不平衡故障と高調波
共振状態とを検出して発電機を系統から切り離すように
したため、高調波共振時に発生する過電圧から発電機や
他の電気機器を確実に保護することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す送配電系
統の構成図である。 １・・・第１の検出手段　　２・・・第２の検出手段３
・・°・第３の検出手段　　４・・・判定手段５・・・
アンド回路 １１・・・制動巻線を有しない発電機 １３・・・遮断器　　　　　　１４・・・送配電線Ａ・
・・保護回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 制動巻線を有しない発電機を含む送配電系統の保護装置
   において、 前記発電機の出力電流に含まれる基本波の逆相電流成分
   を検出する第１の検出手段と、前記出力電流に含まれる
   基本波の高調波正相電流成分を検出する第２の検出手段
   と、送配電系統に不平衡故障が発生していることを検出
   する第３の検出手段と、前記第１の検出手段および第２
   の検出手段の各出力信号の比から送配電系統が高調波共
   振状態にあることを検出する判定手段と、この判定手段
   および前記第３の検出手段の各出力信号により前記発電
   機を送配電系統から切り離す遮断指令を出力する論理回
   路とを備えたことを特徴とする送配電系統の保護装置。