JPS6252539B2 - - Google Patents

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JPS6252539B2
JPS6252539B2 JP55074956A JP7495680A JPS6252539B2 JP S6252539 B2 JPS6252539 B2 JP S6252539B2 JP 55074956 A JP55074956 A JP 55074956A JP 7495680 A JP7495680 A JP 7495680A JP S6252539 B2 JPS6252539 B2 JP S6252539B2
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JP
Japan
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current
line
relay device
transmission
data
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JP55074956A
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JPS573518A (en
Inventor
Mitsuru Yamaura
Kazunobu Fukuda
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (a) 技術分野の説明 本発明は、電力系統の送電線保護用電流差動継
電装置に関するものである。
(b) 従来技術の説明 第1図は、伝送方式にパルス符号変調
(PCM)を用い、判定部をマイクロコンピユータ
で構成した従来のPCM電流差動デイジタル継電
装置(以下PCM継電装置と称す)図である。
PCM継電装置は、送電線の電流波形をデイジタ
ル信号に変換してPCM伝送によつて相手端と送
受し合い、自端電流データと相手端電流データを
用いて送電線の電流差動保護を行なうものであ
る。以下に、第1図に示した従来のPCM継電装
置の動作原理について説明する。
送電線の自端Aに流れる各相電流IAR,IAS
ATはそれぞれPCM継電装置1に導入され、変
換器2によつて適当なレベルに変換された後に、
アナログ−デイジタル変換器(以下ADCと称
す)3に導入される。このADC3では変換器2
によつて得られたアナログ信号(自端の各相電流
情報)をデイジタル信号(PCM信号)に変換す
る。このADC3の出力は、シリアルデータとし
て伝送装置8に導入されてマイクロ回線によつて
相手端Bに伝送される。相手端Bも自端Aと全く
同様に伝送装置8とPCM継電装置1によつて構
成されており、相手端Bに流れる各相電流IRB
SB,ITBがシリアルデータのデイジタル信号と
して自端Aに伝送される。この相手端から送られ
てきた相手端電流データとADC3で得られた自
端の電流データがシリアル−パラレル変換器(以
下SPCと称す)4にそれぞれ入り、シリアルデー
タからパラレルデータに変換される。そしてこれ
ら自端及び相手端の電流データが演算処理部(以
下MPUと称す)5にて比率差動特性の演算、例
えば判定式 |I〓A+I〓B|−k(|I〓A|+|I〓B|)≧K
O
…(1) なる演算を行ない、内部事故、外部事故の動作判
定を各相ごとに行なう。ここで、I〓Aは自端の各
相電流、I〓Bは相手端の各相電流、K及びKOは予
め定められた定数(整定数)である。この比率差
動特性についてはすでに周知のことであり、詳細
な説明は省略する。この動作判定結果が入出力部
(以下I/と称す)6によつて外部機器に出力
される。また、外部機器の状態もI/6を介し
てMPU5に入力されて動作判定条件に加えられ
る。
これら各端電流データは、引用文献「昭和54年
度電気四学会連合大会予稿、5−3PCM電流差動
デイジタル保護リレーの開発」にて詳述されてい
る様に、第2図に示す如くの伝送フオーマツトに
て伝送される。すなわち、R相電流データ13ビツ
ト、S相電流データ13ビツト、T相電流データ13
ビツト、自端と相手端のデータ信号の同期をとる
ためのフレーム同期信号13ビツト、各端のしや断
器、外部機器等の情報を送るためのオン・オフ情
報13ビツト、そして、伝送時のじよう乱などによ
つて発生する符号誤まりを検出するための符号検
定データが25ビツトの計90ビツトで1フレームが
構成されている。そして、系統周波数の1サイク
ル間に12回のサンプリングが行なわれるので、例
えば50Hz系統では、1秒間に 90×12×50=54Kbit/SEC の伝送速度で伝送されことになる。
第3図は、第1図に示した従来のPCM継電装
置を高抵抗接地系統の保護に適用した場合を示す
図である。高抵抗接地系統は、周知の様に系統の
短絡事故では大きな事故電流が流れるが地絡事故
では系統の変成器中性点を高抵抗Zによつて接地
してあるために事故電流が制限されて、わずかな
電流しか流れないことになる。したがつて第1図
の様なPCM継電装置では、事故電流が小さすぎ
るために地絡事故の検出ができくなつてしまう。
この高抵抗接地系統の地絡事故をも検出するため
に、各相電流IR,IS,ITの他に零相電流IO
加えて合計4つの電流情報を伝送し合い、地絡事
故はこの零相電流IOを用いて検出する方法もあ
る。しかし、この様にすると伝送する電流情報が
1つ増加するので第2図で説明した伝送フオーマ
ツトは、1フレームが90bit+13bit=103bitとな
り1秒間では 103×12×50=61.8Kbit/SEC の伝送速度で伝送しなくてはならないことにな
る。伝送速度が速くなればそれだけ伝送系すなわ
ちマイクロ回線の帯域幅が広がつてしまうので、
通常のマイクロ回線では伝送できなくなつてしま
う。現在最も多く使用されている標準的なマイク
ロ回線では前出の引用文献でも明らかな様に伝送
速度は54Kbit/SECが限界である。したがつて
61.8Kbit/SECの伝送速度は伝送できないことに
なる。これを伝送するにはマイクロ回線の帯域幅
を広げれば良いがそうするとマイクロ回線のチヤ
ンネル数が少なくなり効率的な回線の使用ができ
なくなるばかりか、マイクロ回線設備も標準的な
ものを使えなくなつてしまう。そこで、伝送速度
を変えないで伝送しようとすると、1サイクルあ
たりのフレーム数すなわちサンプリング数が少な
くなるか、または電流データのビツト数が少なく
なつてしまいその結果伝送される電流データの誤
差が大きくなり、正確な保護ができなくなつてし
まう。
以上の様に、従来のPCM継電装置は高抵抗接
地系統に適用した場合には、地絡事故の検出がで
きなくなり、また検出する為に零相電流を伝送す
ると伝送速度が速くなつてマイクロ回線の帯域幅
に問題が生じるという重大な欠点を有しており、
今だ解決案が提案されていないのが実情である。
(c) 発明の目的 本発明はこの様な事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は伝送速度を速くすることなく、し
かも高抵抗接地系統の地絡事故をも確実に検出で
きる電流差動継電装置を提供することにある。
(d) 発明の構成 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。第4図は本発明による電流差動継電装置の一
実施例を示す図である。第4図は第1図に示した
ものと同一用途のPCM継電装置であり内部の構
成も類以であるが伝送する電流データ及び演算処
理方法が異なる。自端Aの各相電流及び零相電流
がそれぞれ変換器2及び2′に導入されて2つの
線間電流と1つの零相電流に比例した電気量に変
換されてADC3に接続される。ADC3の出力は
伝送装置8に接続されてマイクロ回線によつて電
流データを相手端Bと伝送し合う。また、相手端
Bから伝送されてきた電流データが伝送装置8を
経てSPC4に導入されると同時にADC3の出力
もSPC4に導入される。そしてSPC4の出力は
MPU5に入り動作判定が行なわれる。MPU5で
の動作判定結果はI/6によつてしや断器等の
外部機器に出力されると同時に外部機器の状態も
機器情報としてI/6を介してMPU5に入力
されて動作判定条件に加えられる。相手端Bも自
端Aと全く同様のPCM継電装置1及び伝送装置
8によつて構成されている。
(e) 発明の作用 次にかかる構成のPCM継電装置の作用を図面
を参照して述べる。第4図において自端Aの各相
電流I〓RA,I〓SA,I〓TAがそれぞれ変換器2に導入
される。この変換器2では3つの各相電流から2
つの線間電流、例えばI〓RA−I〓SAとI〓SA−I〓TA

る電気量に変換される。また、各相電流の和すな
わち3倍の零相電流3I〓OAが変換器2′に導入さ
れてそれに比例したI〓OAなる電気量が得られる。
これら3つの電気量I〓RA−I〓SA,I〓SA−I〓TA
I〓
OAがADC3に導入されてアナログ信号からシリ
アルデータのデイジタル信号に変換される。
ADC3によつてデイジタル信号となつた自端A
の電流データは伝送装置8を介してマイクロ回線
によつて相手端Bに伝送される。相手端Bからも
同様に相手端Bの電流情報がマイクロ回線によつ
て伝送されてくる。それが伝送装置8を介して
SPC4に導入される。また、ADC3の出力も
SPC4に導入される。SPC4に導入された自端A
及び相手端Bの電流データはシリアルデータなの
でここでパラレルデータに変換されてMPU5に
導入される。MPU5では導入された2つの線間
電流からもう1つの線間電流を得るべく演算を両
端電流データについて行なう。すなわち、自端A
の線間電流データI〓RA−I〓SA,I〓SA−I〓TAから

(I〓RA−I〓SA)−(I〓SA−I〓TA)=I〓TA−I
RAの演算
を行なつてI〓TA−I〓RAなる線間電流データを得、
相手端Bについても同様にI〓RB−I〓SB,I〓SB−I

TBから−(I〓RB−I〓SB)−(I〓SB−I〓TB)=
I〓TB−I〓
RBの演算を行なつてI〓TB−I〓RBなる線間電流デー
タを得る。ここで得られた自端A及び相手端Bの
各々3つの線間電流データと零相電流データを用
いて、前述した(1)式と同様の比率差動特性の演算
を行なう。すなわち、(1)式は相電流を用いた判定
式であるが、ここでは線間電流を用いて |(I〓RA−I〓SA)+(I〓RB−I〓SB)| −K(|I〓RA−I〓SA|+|I〓RB−I〓SB|)≧K
O
…(2) |(I〓SA−I〓TA)+(I〓SB−I〓TB)| −K(|I〓SA−I〓TA|+|I〓SB−I〓TB|)≧K
O
…(3) |(I〓TA−I〓RA)+(I〓TB−I〓RB)| −K(|I〓TA−I〓RA|+|I〓TB−I〓RB|)≧K
O
…(4) なる演算を行ない、また同様に零相電流を用いて |I〓OA+I〓OB| −K(|I〓OA|+|I〓OB|)≧KO …(5) なる演算を行なう。そして、(2)式によつてR−S
相間、(3)式によつてS−T相間、(4)式によつてT
−R相間の各内外部短絡事故を検出する。また、
地絡事故が発生すると零相電流が流れるので(5)式
によつて地絡事故を検出することができ、高抵抗
接地系統の確実な保護が可能となる。
また、第4図に示したPCM継電装置の各端電
流データの伝送フオーマツトは、伝送される電流
データが2つの線間電流と1つの零相電流なの
で、第5図の様になる。つまり、R−S相電流デ
ータ、S−T相電流データ、零相電流データが各
13ビツト、フレーム同期13ビツト、オン・オフ情
報13ビツト、符号検定データが25ビツトの計90ビ
ツトで1つのフレームが構成される。したがつ
て、50Hz系統では1秒間に 90×12×50=54Kbit/SEC の伝送速度で伝送されることになる。つまり、第
2図に示した従来の伝送速度と同じ速度で伝送す
ることが可能となり、マイクロ回線の帯域幅も従
来と同じでよい。しかも、その伝送フオーマツト
も変える必要がなくなる。
この様に、本発明によれば従来のPCM継電装
置と同様の伝送速度と伝送フオーマツトで電流デ
ータを伝送することが可能で、しかも地絡事故も
確実に検出することが可能となるPCM継電装置
を構成することができる。
(f) 他の実施例 以上の説明では、2つの線間電流データとし
てI〓R−I〓S,I〓S−I〓Tを伝送してI〓T−I〓R
を演
算によつて得て動作判定を行なつていたが、こ
れに限らず、他の線間電流の組合せでも可能で
ある。つまり、I〓S−I〓TとI〓T−I〓Rを伝送して
I〓R−I〓Sを得ても、またI〓R−I〓SとI〓T−I
R
伝送してI〓S−I〓Tを得て動作判定を行なつても
良い。
これまでの説明では、保護しようとする送電
線を第4図の様な2端子系統限つて説明した
が、これに限らず第6図に示す様な3端子系
統、あるいはそれ以上の多端子系統に適用する
ことができ、前述と全く同じ様に2つの線間電
流データと、零相電流データを伝送し合うこと
によつて高抵抗接地多端子系統の電流差動保護
を行なうことができる。
現在、高抵抗接地系統の保護方式は、系統に
事故が発生した場合に事故相のみをしや断する
のではなく、健全相も含めて3相一括しや断を
行なう場合が多い。したがつて本発明において
も本文中で述べた様な2つの線間電流から残り
1つの線間電流を演算によつて求めることな
く、2つの線間電流と、零相電流の計3電流デ
ータによつて保護を行なうことも可能である。
すなわち、自端、相手端とも線間電流I〓R−I〓
,I〓S−I〓Tと零相電流IOを用いて(2)式、(3)
式、及び(5)式の動作判定演算を行ない、(2)式の
みの動作によつてR−S相間短絡、(3)式によつ
てS−T相間短絡、(2)式と(3)式の両方の動作に
よつてT−R相間短絡または3相絡事故をそれ
ぞれ検出することができ、また、(5)式の動作に
よつて地絡事故を検出することができる。した
がつてこの方法によればあらゆる事故種別にお
いても確実に内部事故を検出し、3相−しや断
を行なうことができる電流差動継電装置が得ら
れる。また他の線間電流の組合せでも同様な動
作が行なえることはいうまでもない。
これまでの説明は、電流データを伝送するた
めにPCM伝送方式を用いたPCM継電装置につ
いて述べたが、これに限らず、自端の電流波形
を相手側に伝送して電流差動保護を行なう全て
の電流差動継電装置に本発明を適用できること
はいうまでもない。
例えば、自端の電流波形を周波数に変換して
相手端と伝送し合つて電流差動保護を行なう周
波数変調(FM)電流差動継電装置にも本発明
を適用することができる。FM電流差動継電装
置は周知の様に電流波形を周波数変化に変換し
て伝送し合い、それを復調して電流差動を行な
う保護方式であるが、その伝送は各相電流ごと
に1チヤンネル分のマイクロ回線が必要にな
る。したがつて、3相分の電流データと地絡保
護のための零相電流データの計4つのデータを
伝送するには4チヤンネル分のマイクロ回線が
必要になるが、本発明によれば2つの線間電流
と1つの零相電流の計3チヤンネル分のマイク
ロ回線で伝送することが可能となり、伝送設
備、通信設備の節約とマイクロ回線の効率的な
使用が可能となる。
また、自端の電流を表示線によつて相手端と
送り合つて電流差動保護を行なう表示線パイロ
ツト継電装置にも本発明を適用することができ
る。表示線パイロツト継電装置は周知の様に自
端に流れる電流波形をパイロツトワイヤまたは
ケーブル等によつて直接相手端に送つて電流差
動を行なう保護方式であるが、そのパイロツト
ワイヤまたはケーブルは各相電流ごとに1回路
分必要となる。したがつて3相分の電流と地絡
保護のための零相電流の計4電流を送るには4
回路分のパイロツトワイヤまたはケーブルが必
要になるが、本発明によれば2つの線間電流と
1つの零相電流の計3回路分で済むことにな
り、経済的な保護装置が構成できる。
(g) 総合的な効果 以上の様に本発明によれば、通信設備、伝送速
度、伝送フオーマツトを変えることなく、しかも
高抵抗接地系統の地絡事故をも確実に検出するこ
とのできる高信頼度の電流差動継電装置を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のPCM継電装置の構成を示す
図、第2図は第1図の伝送フオーマツトを説明す
る図、第3図は第1図のPCM継電装置を高抵抗
接地系統に適用した図、第4図は本発明による
PCM継電装置の一実施例の構成を示す図、第5
図は第4図の伝送フオーマツトを示す図、第6図
は第4図のPCM継電装置を3端子系統に適用し
た場合の概念を示す図である。 1……PCM電流差動継電装置、2,2′……変
換器、3……アナログ−デイジタル変換器、4…
…シリアル−パラレル変換器、5……演算処理
部、6……入出力部、8……伝送装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 3相交流電力系統における保護区間各端子の
    電流情報により該保護区間の保護を行なう電流差
    動継電装置において、3つの線間電流の中の2つ
    の線間電流と、零相電流を該電流情報として伝送
    し、これら2つの線間電流情報と該零相電流情報
    を用いて電流差動保護を行なうことを特徴とする
    電流差動継電装置。 2 電流情報を送受する手段としてパルス符号変
    調(PCM)搬送方式を用いたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の電流差動継電装置。 3 電流情報を送受する手段として周波数変調
    (FM)搬送方式を用いたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の電流差動継電装置。 4 電流情報を送受する手段として表示線パイロ
    ツト方式を用いたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の電流差動継電装置。
JP7495680A 1980-06-05 1980-06-05 Current differential relay Granted JPS573518A (en)

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JPH0438848U (ja) * 1990-07-30 1992-04-02

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JPS573518A (en) 1982-01-09

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