JPS6238928B2

JPS6238928B2 -

Info

Publication number: JPS6238928B2
Application number: JP52134575A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Haga; Hiroshi Sasaki; Masaaki Shiga
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Priority date: 1977-11-11
Filing date: 1977-11-11
Publication date: 1987-08-20
Also published as: JPS5468950A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は送配電系統の短絡保護継電方式に係
り、特に亘長の長い線路の遠方端短絡故障（未端
短絡故障）および重負荷線路の短絡故障を検出し
系統を保護するに好適な短絡保護継電方式に関す
る。

一般に配電線の短絡保護は、従来より過電流継
電方式が採用されており、変電所に設置した過電
流継電器により短絡故障電流が通常の負荷電流よ
り大きくなつたことを検出して配電系統の保護を
行なつて来た。

しかるに線路亘長が長くなるにつれて線路イン
ピーダンスが増加するため線路末端で短絡故障が
発生しても通常の最大負荷電流値と故障によつて
生じた電流値との差が少なくなつてその区別が困
難となり、配電系統の保護が不可能となる場合が
ある。

本発明の目的は、かかる欠点を除去し重負荷が
接続される線路あるいは亘長の長い線路などの末
端短絡故障においても、短絡故障検出可能な短絡
保護継電方式を提供するにある。

末端短絡故障時、変電所などの継電器設置点で
検出した故障前後の電流の差（すなわち故障前後
の電流変化幅）は、末端における故障点電流値に
ほぼ等しく、故障前には負荷電流のみであつたも
のが、故障後にはこの負荷電流に末端故障点電流
をベクトル重畳した値となり、かつほとんど高調
波分は含有しない。

これに対し、末端短絡故障以外の本来保護すべ
きでない状態（負荷投入時、負荷の部分しや断
時、他回路とのループ運転初期に他回線より電力
を受電する時）には、電流が減少する。さらに、
このうち負荷投入時には流入電流が歪み、高調波
分を含む。この現象は実際に観測されるものであ
り、線路の抵抗やリアクタンスが大きいときには
負荷側の電動機，変圧器，コンデンサを投入する
際に高調波電流が流れる。

本発明は、以上の点に着目し電流のベクトル量
の変化幅を検出し継電出力信号を導出するもので
ある。一方電流の減少量あるいは電流の歪波を検
出し、これを継電出力阻止信号とするよう構成し
短絡保護と負荷投入等の本来保護すべきでない状
態とを識別しうるようにすることにより、短絡保
護を完璧ならしめるものである。

第１図は本発明の一実施例図であり、配電線路
の短絡保護方式の単線接続図を示す。なお検出装
置部Ａは、１相分を示す。

第１図において電力は、変圧器TFより複数回
線の配電線路に分割する共通母線BUSを介し各
線路に分配されしや断器CB１が閉路の状態で当
該線路に供給される。一方線路電流Ｉに比例し計
測に適した値に変換する変流器CTを介し当該検
出装置部Ａに導入される変流器CTの２次電流
は、電流変化幅検出部１および電流減量検出部２
に供給される。

第１図において検出装置部Ａは変流器CT2次電
流のベクトル量の変化幅が所定値を越えたことを
検出した時点から所定の時間後出力を導出し、変
化幅が所定値以下となつた時点から所定の時間出
力信号が継続する電流変化幅検出部１、前記変流
器CT2次電流の電流減少変化幅が所定値を超えた
ことを検出して出力し、所定値以下となつた時点
から所定の時間継続して信号を導出する電流減量
検出部２、前記電流変化幅検出部１の導出信号が
あり前記電流減量検出部２の信号なしで出力を導
出する論理回路３、論理回路３の出力信号により
継電出力を導出し、当該しや断器CB１を作動さ
せる出力装置４とより構成される。CB２は、一
時的な設備運転用しや断器であり他回線とループ
運転に使用するループしや断器である。

前記したように、負荷投入時（しや断器CB１
を投入した時、或いは線路Ｆの末端で図示せぬし
や断器が投入された時）、負荷の部分しや断時
（線路Ｆの末端での図示せぬしや断器の開放）及
び、他回路とのループ運転初期に他回線より電力
を受電する時は、変流器CTで検出する電流は減
少する。従つて、前記の如き電流変化幅が所定値
以上であれば電流変化幅検出部１は、論理回路３
に出力信号を導出するが、電流減量検出部２は、
減少変化量を検出し、出力信号を論理回路３に導
出するため論理回路３は、前記電流変化幅検出部
１の出力信号を阻止する如く作動するため出力装
置４に出力信号を導出しない。このため出力装置
４は継電器出力を導出しないためしや断器CB１
も作動しない。

次に当該線路Ｆの末端部に短絡故障が発生した
場合の動作を説明する。

線路電流Ｉは、前記の通り短絡電流と負荷電流
とのベクトル重畳したものに等しく短絡時の電流
には高調波成分もほとんど含有しない。すなわち
故障直前の負荷電流のベクトル量をＩ〓_Lとし末端
短絡電流をＩ〓_sとすれば、当該変流器CTの設置点
の電流Ｉ〓は、Ｉ〓＝Ｉ〓_L＋Ｉ〓_s ……(1) となり負荷インピーダンスアングルおよび線路イ
ンピーダンスアングルにより左右され、Ｉ〓_sは、
アーク抵抗を無視すれば当該線路条件によつてほ
ぼ一定となる。よつて短絡時の線路電流Ｉ〓の変化
幅は、短絡電流Ｉ〓_s相当のベクトル量の変化幅と
して表われる。従つてこの電流を変流器CTを介
し電流変化幅検出部１で検出し論理回路３に所定
の限時後出力を導出する。一方この場合電流減量
変化がほとんどみられず、このため電流減量検出
部２は不動作となつて出力を生じない。

なお、前記の説明では負荷投入時、変流器CT
で検出する電流は減少すると述べたが、より厳密
には負荷投入の瞬時に電流は急増し、その後時間
の経過と共に漸減する如く変化する。従つて、電
流減量検出部としては電流減少時の変化のみを捕
えればよい。

以上の通り線路末端部に短絡故障が発生した場
合には、電流変化幅検出部１部のみが応動するた
め論理回路３は、出力装置４に出力信号を導出す
る。よつて出力装置４は、継電出力を導出してし
や断器CB１を開路せしめ当該線路の短絡保護を
行なう。なお末端の短絡電流変化幅よりも負荷に
よる電流変化幅が小さい場合には、第１図々示の
電流変化幅検出部１と出力装置４から継電器を構
成してもよい。要するに本発明の骨子とするとこ
ろは、電流変化幅検出部１で短絡故障前後の電流
Ｉのベクトル量の変化を検出することによつて、
故障電流が小さく負荷電流と区別できない状態の
ときでも確実に短絡故障を検出可能とするもので
ある。

すなわち、電流変化幅検出部には、交流ベクト
ル記憶方式を採用し、(1)式に示す如く、末端短絡
電流Ｉ〓_sは、短絡故障によつて生じて電流のベク
トル量Ｉ〓から故障前の電流ベクトル量Ｉ〓_Lとのベ
クトル差で、これを検出するものである。

交流ベクトル記憶方式では、短絡故障がない時
にはＩ〓＝Ｉ〓_Lで出力電流は零である。故障によつ
てＩ〓_LからＩ〓に変化した場合は、出力電流Ｉ〓は(1)
式に従つて所定の値となる。すなわち負荷電流が
変化しない時は、電流の絶縁値の大小に関係なく
出力電流は零であり、短絡故障に基づき、電流が
変化したときまたは電流位相が変化したときに出
力電流が発生するため短絡故障検出の分解能を上
げることができるとともに継電器のレンジの拡大
が容易であるため、容易に高感度検出が可能とな
る。

従つて亘長が長く線路インピーダンスが高く短
絡電流と負荷電流の区別が因難な配電線路、ま
た、重負荷が接続され、この電流より短絡電流が
小さい系統においても短絡故障が容易に検出でき
る。

第２図は本発明の他の実施例を示すもので、第
１図と同一部分は同一符号で示す。第１図と異な
る点は、論理回路３の導出信号をこの信号が得ら
れた時点から所定の時間後に出力し、前記論理回
路３の導出信号がなくつてから所定の時間出力を
導出し続ける限時回路６を設けたことにある。前
記時限回路６の導出信号は、出力装置４を作動さ
せこれによつて継電出力信号を導出し、しや断器
CB１を作動させる。本実施例によれば、電流変
化幅検出部１の応動速度を早やめることが出来、
電流減量検出部２の応動時間によつて限時回路６
の動作限時（その入力が得られてから実際に出力
するまでの時間）を決定できる。また電流変化幅
検出部の導出信号を限時回路６の限時で所定の時
間確認することになるので一時的な外乱に起因す
る動作は限時回路６で阻止できる。更に限時回路
６は、その入力が消滅してからも、一定時間出力
しつづける限時復帰形のため出力装置４に安定し
た所定の出力信号を導出するため検出限界点でも
しや断器CB１は、確実な応動が期待できる。

第３図は、本発明の他の実施例を示すもので、
第１図と同一部分は同一符号で示す。第１図と異
なる点は、電流中の歪波を検出し、論理回路３に
出力を導出する歪波検出部５を設けたことにあ
る。歪波検出部５は、平常運転で負荷の投入時発
生する突入電流すなわち歪波を検出するもので、
電流中の高調波成分が基本波成分に対し所定の比
率以上で出力を導出し電流変化幅検出器１の導出
信号を阻止する如く論理回路３で構成される。本
実施例によれば、電流減量検出部２の感度をしや
断器CB１の開路および線路に接続される負荷の
部分しや断時ならびにしや断器CB２の閉路直後
などの場合に電流が急減するとき応動する値と
し、負荷投入時直後の電流中の高調波成分を歪波
検出部で検出することにより平常の電流変化と故
障時による電流変化との区別が容易となり故障選
択性が向上する。

また、電流減量検出部のほかに歪波検出部をも
設けた第２の理由は、電流減量検出部の動作が遅
い事がある。つまり、負荷投入時の電流は急増後
時間の経過と共に漸減するが、電流減量検出部が
出力を与えるに十分な電流値まで低下するまでの
時間は約１秒を要す。この時、電流変化幅検出部
は動作方向の出力を与えているから、この出力を
阻止する上でも高速動作の歪波検出部を必要とす
る。

第４図は、本発明の他の実施例を示すもので、
第３図と同一部分は同一符号で示す。第３図と異
なる点は、論理回路３の導出信号をこの信号が得
られた時点から所定の時間後に出力し、前記論理
回路３の導出信号がなしとなつてから所定の時間
出力を導出し続ける限時回路６を設けたことにあ
る。本実施例によれば実施例第３図における効果
を達成しうる外、特に歪波検出部５の高調波成分
の選択性の高いものにおける応動時間の遅れに適
した限時協調を取るに有効である。

第５図は本発明の他の一実施例であるが特に限
時協調を取るときの例で限時回路６で電流変化幅
検出部１の導出信号を遅延させる事で可能となる
例で、この場合、電流変化幅検出部１の応動時間
をその入力が得られると直ちに出力しその出力が
消滅したときは消滅時点から一定時間出力しつづ
ける瞬時動作復帰遅延時間形として、限時回路６
のみで電流減量検出部２、歪波検出部５との協調
が容易にとることができる。

ここで、第４図と第５図の限時回路６は、いわ
ゆる限時動作限時復帰のものであり、入力信号が
所定時間継続すると動作信号を導出し、入力信号
が消滅した後所定時間出力信号を導出しつづける
よう動作するものである。一般に電流変化幅検出
部の出力信号の継続時間は電流の変化幅に比例し
て変化する。このため動作を安定にするために所
定値以上の電流変化幅と判定された場合は、この
回路によりCB１への出力信号を一定時間以上印
加させるように作用する。

また、電流減量検出部２及び歪波検出部は安定
動作の観点より、検出判定限時を有するのが一般
的であり、この限時回路はこの判定限時との協調
を取り安定動作とすることができる。

以上実施例によれば、従来の過電流方式では保
護不可能な状態例えば故障電流が大きくならず負
荷電流と区別出来ない状態のときでも確実に短絡
故障を検出することが可能となり亘長の長い線路
などの保護方式として事故選択性の向上など顕著
な効果が期待できるものである。さらに従来の電
流絶対値検出方式の過電流方式の組合せによつて
過負荷保護の機能をもたせることが可能となるこ
とは勿論である。

本発明の上記実施例は、これに限るものでな
い。すなわち歪波検出部３は通常の負荷投入時に
発生する高調波成分を検出するものであるが、電
流波形の正負が非対称となつたことを検出する検
出器例えば、電流の正の半波の面積と負の半数の
面積を比較して作動する検出器または、電流の正
負のピーク値をそれぞれ検出し、ピーク値を比較
して作動する検出器で構成してもよい。

尚、以上の実施例において電流減量検出部、電
流変化幅検出部、歪波検出部の具体的回路構成を
図示しないが、これらは周知の技術で実現でき
る。例えば、電流減量検出部、電流変化幅検出部
は、昭和43年７月10日株式会社オーム社発行の
「トランジスタ継電器読本」の158頁から159頁に
記述されており、歪波検出部は昭和49年２月25日
株式会社電気書院社発行の「保護継電システム」
206頁から207頁に記述されている変圧器保護装置
に採用される高調波抑制回路の技術がそのまま適
用できる。

以上述べたように本発明によれば、重負荷が接
続される線路あるいは亘長の長い線路などの末端
短絡故障においても短絡検出可能な短絡保護継電
方式を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例図、第２図、第３
図，第４図ならびに第５図は本発明のその他の実
施例図である。１……電流変化幅検出部、２……電流減量検出
部、３……論理回路、４……出力装置、５……歪
波検出部、６……限時回路。

Claims

【特許請求の範囲】１配電線路系統の線路電流を検出して配電線路
系統の短絡保護を行なう短絡保護継電方式におい
て、前記線路電流の変化幅が所定幅を越えたこと
を検出し出力する電流変化幅検出部と、前記線路
電流の減少量を検出し出力する電流減量検出部
と、前記電流変化幅検出部の出力を前記電流減量
検出部の出力によつて阻止する論理回路と、前記
論理回路の出力信号を導出する出力装置とよりな
ることを特徴とする短絡保護継電方式。２配電線路系統の線路電流を検出して配電線路
系統の短絡保護を行なう短絡保護継電方式におい
て、前記線路電流の変化幅が所定値を越えたこと
を検出し出力する電流変化幅検出部と、前記線路
電流の減少量を検出し出力する電流減量検出部
と、前記線路電流の歪を検出し出力する歪波検出
部と、前記電流変化幅検出部の出力と前記電流減
量検出部の出力と前記歪波検出部の出力とを入力
とする論理回路であつて、前記電流変化幅検出部
の出力が存在しかつ前記電流減量検出部又は前記
歪波検出部からの出力が得られない時にのみ出力
する論理回路と、前記論理回路の出力信号を導出
する出力装置とよりなることを特徴とする短絡保
護継電方式。３配電線路系統の線路電流を検出して配電線路
系統の短絡保護を行なう短絡保護継電方式におい
て、前記線路電流の変化幅が所定値を越えたこと
を検出し出力する電流変化幅検出部と、該電流変
化幅検出部の出力を入力として導入し、入力が得
られた時は遅れて出力し、入力が消滅してから一
定時間出力を継続する回路と、前記線路電流の減
少量を検出し出力する電流減量検出部と、前記線
路電流の歪を検出し出力する歪波検出部と、前記
回路の出力と前記電流減量検出部の出力と、前記
歪波検出部の出力とを入力とする論理回路であつ
て、前記回路の出力が存在しかつ前記電流減量検
出部又は前記歪波検出部からの出力が得られない
時にのみ出力する論理回路と、前記論理回路の出
力信号を導出する出力装置とよりなることを特徴
とする短絡保護継電方式。４配電線路系統の線路電流を検出して配電線路
系統の短絡保護を行なう短絡保護継電方式におい
て、前記線路電流の変化幅が所定値を越えたこと
を検出する電流変化幅検出部と、前記線路電流の
減少量を検出する電流減量検出部と、前記電流変
化幅検出部の出力を前記電流減量検出部の出力に
よつて阻止する論理回路と、該論理回路の出力を
入力として導入し、入力が得られた時は遅れて出
力し、入力が消滅してから一定時間出力を継続す
る回路と、該回路の出力を導出する出力装置とよ
りなることを特徴とする短絡保護継電方式。