JPS6252540B2 - - Google Patents

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保護を目的とする保護継電
システムの試験装置に関するものである。

(b) 従来技術の説明 第１図は本発明が適用される保護継電システム
の概念図を示したものである。Ａ，Ｂは電気所で
あり、被保護区間送電線１１の両端にはしや断器
１２Ａ，１２Ｂが接続されている。両端電流は両
電気所において変流器１３Ａ，１３Ｂにより取り
出され、夫々アナログデイジタル変換器（Ａ／
Ｄ）１４Ａ，１４Ｂによりデイジタルデータに変
換された後、判定部（PU）１６Ａ，１６Ｂに転
送される。又両電気所Ａ，ＢのＡ／Ｄ出力は夫々
信号伝送装置（CC）１５Ａ，１５Ｂを介し相手
端子へ互いに伝送され、夫々各端子の判定部
（PU）に送られる。判定部（PU）１６Ａ，１６
ＢではＡ電気所電流データＩ〓_AとＢ電気所電流デ
ータＩ〓_Bを用いて被保護区間送電線に流入する事
故電流の有無を判定する。判定結果は前述のしや
断器１２Ａ，１２Ｂへのトリツプ指令として出力
される。この判定は上記電流データＩ〓_A，Ｉ〓_Bを用
いて、例えば次式により行なわれる。

｜Ｉ〓_A＋Ｉ〓_B｜K₁（｜Ｉ〓_A＋｜Ｉ〓_B｜）＋K₀… （K₁，K₀は定数） 本特性は横軸に｜Ｉ〓_A＋｜Ｉ〓_B｜、縦軸に｜Ｉ〓_A
＋Ｉ〓_B｜をとり、両端データＩ〓_AとＩ〓_Bとの位相差
を例えば180゜一定に保つた時、第２図の様に表
わされる（この特性図を比率特性と呼ぶ）。

上記Ｉ〓_A，Ｉ〓_Bに相当する電気量を各端子にて作
成し、第２図の比率特性を描くことができれば、
本保護継電システム１０の機能が検証できること
になる。このＩ〓_A，Ｉ〓_Bは、例えば虚負荷試験器な
どによりＡ／Ｄ部１４Ａ，１４Ｂから与える。
Ａ／Ｄ部１４Ａ，１４Ｂは第３図の様な構成から
成る。つまり、第１図における変流器１３Ａの出
力は第３図の端子３１ａに与えられ、補助変流器
３２ａにより適当なレベルに変換され、次段のフ
イルタ（Ｆ）３３ａに導入される。ここでは入力
に含まれる高調波成分が取り除かれ、次段のサン
プルホールド部（Ｓ／Ｈ）３４ａにて所定タイミ
ングでサンプリングされホールドされる。第３図
のＡ／Ｄ部１４は入力データが３種類の場合を想
定したもので、例えばＲ，Ｓ，T3相の電気量が
導入される場合に適用される。つまり端子３１
ａ，３１ｂ，３１ｃより導入された電気量は、
夫々補助変流器３２ａ，３２ｂ，３２ｃ、フイル
タ（Ｆ）３３ａ，３３ｂ，３３ｃ、サンプルホー
ルド部（Ｓ／Ｈ）３４ａ，３４ｂ，３４ｃを経
て、マルチプレクサ部（MPX）３５に与えられ
る。ここでは３つのサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）
部３４ａ，３４ｂ，３４ｃ出力をチヤンネル切換
えするマルチプレクサ（MPX）部３５出力が、
次段のADC部３６によりアナログ・デイジタル
変換される構成となつている。Ａ電気所における
Ａ／Ｄ部１４Ａの入力端子３１ａより、虚負荷試
験器などにより導入された試験電流Ｉ〓_ATは、信号
伝送装置（CC）１５ＡによりＢ電気所へ伝送さ
れる。一方Ｂ電気所でもＡ／Ｄ部１４Ｂの入力端
子より虚負荷試験器などにより試験電流Ｉ〓_BTを印
加する。これらＩ〓_AT，Ｉ〓_BTのデータを用いて第２
図の様な比率特性をとるためには両電流ベクトル
の位相差を常に監視しておく必要がある。第４図
はＡ，Ｂ両電気所の母線電圧ｖ_A，ｖ_Bを用いて両
電流ベクトルの位相差を監視し、比率特性をとる
場合を説明するためのものである。ここで母線電
圧ｖ_A，ｖ_Bは、第１図の送電線１１の潮流をゼロ
にして両端電圧位相差ゼロとなつているものとす
る。端子４３ＡはＡ電気所母線電圧入力端子、こ
れは２現象ブラウン管オシロスコープ４４Ａに与
えられる。第５図ｖ_Aはその波形の一例を示した
ものである。この波形を基準として180゜位相の
ずれた電流ｉ_ATを虚負荷試験器４１ＡよりＡ／Ｄ
部１４Ａに与える。その時の電流値は虚負荷試験
器４１Ａにシリーズに接続された電流計４２Ａに
より計測し、一定値に保たせる。試験入力ｉ_ATは
Ａ／Ｄ部１４Ａにてアナログ・デイジタル変換さ
れ、前述の説明の如く信号伝送装置（CC）１５
Ａを介し相手電気所に伝送される。Ｂ電気所でも
同様にしてＢ電気所母線電圧ｖ_Bを端子４３Ｂよ
り導入し、ブラウン管オシロスコープ４４Ｂにて
波形観測する。その波形の一例を第５図ｖ_Bに示
す。虚負荷試験器４１Ｂによりｖ_Bと同位相とな
る試験電流ｉ_BTをＡ／Ｄ部１４Ｂに与える。その
値は電流計４２Ｂにて計測する。Ｂ電気所判定部
（PU）１６Ｂでは、位相が180゜異なる２つの電
流ｉ_AT，ｉ_BTを用いて前述の式の演算を行い、
式の等号が成立する限界ポイントを虚負荷試験
器の出力電流値を変えて捜す。以下ｉ_AT，ｉ_BTの
位相が180゜に保たれているのを母線電圧基準で
２現象ブラウン管オシロスコープにて確認しなが
ら、ｉ_ATの大きさを変える。その時、Ｂ電気所に
て式の動作限界ポイントに相当するｉ_BTの大き
さを捜すことにより比率特性がプロツトできる。

第５図において両電気所母線電圧ｖ_A，ｖ_Bは同
一位相で説明したが実際の系統においては潮流等
の影響により位相ずれがある。つまり入力電流ｉ
_ATとｉ_BTとの位相差を180゜一定で行う比率特性
の試験において、両端位相の基準を司る母線電圧
ｖ_A，ｖ_Bの位相ずれの補正が必要となる。又、上
記試験中においても潮流等の影響のため、常時両
電気所母線電圧位相が変化し、両電気所間で２現
象ブラウン管オシロスコープを観測しながら電話
連絡等により位相の補正をしながら試験をする必
要があり、試験を困難なものにしていた。又両端
電圧位相が明確に定まらなければ、第３図のＡ／
Ｄ部１４におけるフイルタ３５，３６、サンプル
ホールド３７，３８などの入力部の素子不良によ
りその位相特性に変化があつた場合には上記試験
方法ではその不良を見つけることができない。

又、ブラウン管オシロスコープによる観測の代
りに判定部（PU）に導入された両端電流を用い
て両端電流位相を演算し、その値を表示等の方法
により観測しながら、入力電流ｉ_AT，ｉ_BTの位相
を計測しながら試験を行う方法がある。この場
合、上記位相差演算アルゴリズムなどのソフト負
担の増大、表示機能の追加によるハード負担の増
大につながり、コストアツプとなり好ましくな
い。

(c) 発明の目的 本発明の目的は電流差動保護継電システムの機
能検証を簡便に、かつ確実に行うことのできる試
験装置を提供することにある。

(d) 発明の構成 本発明の構成を述べる前に、本発明が入力とす
る信号について説明しておく。

電流差動原理を採る本システムにおいて式の
演算を行うためには両電気所での電気量のサンプ
リングデータに同時性が要求される。

本発明が適用される第１図のシステムでは両電
気所の電流を同一時刻にサンプリングするため、
そのサンプリングタイミングを以下に説明する方
法により制御している。

第１図におけるＡ電気所の信号伝送装置１５Ａ
の内部ブロツクの一部を第６図に示す。主発振器
（OSM）６１出力は位相制御器（PC）６２に与
えられ相手電気所からの同期信号６５との位相比
較を行い、両端のサンプリング位相が一致する様
に制御が行なわれ、その制御結果が次段のサンプ
リング同期信号（以下SP信号と呼ぶ）作成部６
３に与えられる。このSP信号６４は相手電気所
へ送信されると共に、サンプリング信号６６とし
てＡ／Ｄ部１４内のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）
部に与えられ、入力信号のサンプリングに用いら
れる。

上記位相制御の方法を第７図を用いて説明す
る。時刻t₁にＡ電気所にて発せられたSP信号は、
時刻t₃でＢ電気所に到達し、同様にＢ電気所にて
ｔ＝t₂で発せられたSP信号はｔ＝t₄にてＡ電気所
に到達する。第７図ε（＝t₂−t₁）が両電気所での
SP信号の位相ずれとなり、このεを０にする様
に第６図位相制御器（PC）６２は制御を行う。
ε＝０となつた時両電気所でのサンプリングタイ
ミングは完全に同一時刻に行なわれることにな
り、前記式は同一時刻のサンプリングデータを
用いて演算されることになる。

本発明は、この両電気所間で同期のとれたSP
信号を用いて保護継電システムの試験を行うもの
である。第８図にその一実施例を記す。入力端子
８１は前述のSP信号を導入する端子であり、こ
れは入力フイルタ部(F)８２に与えられる。この出
力は次段の増幅部(A)８３にてその振幅を変えら
れ、更に次段の移相器（Ｐ）８４にてその位相が
変えられる。この様にして得られた信号が出力端
子８５より第１図保護継電システム１０内のＡ／
Ｄ部１４Ａ及び１５Ｂの入力端子〜第３図の端子
３１，３２〜に印加される。本試験装置出力（端
子８５より得られる）の振幅は端子８５に電圧計
を接続して計測、SP信号に対する位相差は、端
子８１と端子８５間に位相計を接続して計測す
る。

(e) 発明の作用 第９図のタイミングチヤートに従つて本発明の
作用を説明する。本発明の入力信号は前述した様
に両電気所で同期のとられたSP信号を用いる。
第９図ａにその波形の一例を示す。ここでは系統
周波数50Hz、つまり20msの周期をもつ矩形波で
説明する。この50HzSP信号を入力とするフイル
タ(F)８２は、入力矩形波に含まれている基本周波
数成分のみを通過させる帯域通過フイルタであ
る。このフイルタ８２出力を第９図ｂに示す。こ
れはフイルタにより整形された50Hz正弦波であ
り、振幅Imを有する。同図ｂの一点鎖線は、次
段の増幅部(A)８３により振幅をIm′にかえた時の
波形であり、これが次段の移相器（Ｐ）８４の入
力となる。この移相器（Ｐ）８４を用いて入力
SP信号に対する位相θを可変させ、以下に述べ
る方法で保護継電システムの試験を行うものであ
る。第９図ｃの一点鎖線が、本試験装置の出力端
子８５に得られる。

次に第１０図を用いて本発明の適用例を説明す
る。本誌験装置（TU）１０１Ａは、両端で同期
のとられたSP信号６４を入力とする。このSP信
号６４を用いて作成された試験入力ｉ_ATは本試験
装置（TU）１０１Ａ内の移相器（Ｐ）によりSP
信号と特定の（指定通りの）位相関係を保つてい
る。ここでは移相を180゜とすると、試験入力ｉ_A
Ｔは第１１図ｃに示す様な波形となる。この位相
をＡ電気所における位相計１０３Ａにて計測、振
幅は電圧計１０２Ａにて計測する。そしてこのｉ
_ATがＡ電気所保護継電装置１０４Ａに与えられ
る。信号伝送装置（CC）１５Ａを介しＢ電気所
に伝送されたこのデータ（ｉ_AT）は、Ｂ電気所内
信号伝送装置（CC）１５Ｂを介して判定部
（PU）１６Ｂに送られる。Ｂ電気所でもＡ電気所
と同一装置が設置されており、本試験装置
（TU）１０１Ｂへの入力はＡ電気所と同期のと
れたSP信号６４である。つまり位相の基準とな
るSP信号に対してＡ電気所からの試験入力デー
タ（ｉ_AT）は180゜の位相をもち判定部（PU）１
６Ｂに導入され、Ｂ電気所でのＡ／Ｄ部１４Ｂへ
の入力はSP信号と同一位相となる試験入力ｉ_BT
が与えられ、判定部（PU）１６Ｂに導入され
る。Ａ電気所ではｉ_ATが位相、振幅共同一値とな
る様に監視し、Ｂ電気所では本試験装置（TU）
１０１Ｂ内増幅部(A)にて振幅を変えて前述の式
における等号の成立する動作限界値を捜索する。

以上の説明はＡ電気所を基準にして行つたがＢ
電気所を基準にしても全く同じであることはいう
までもない。

更に本説明では第２図の様な比率特性により保
護継電システムの機能を試験するようにしたが、
本試験装置を用いることにより位相特性なども同
様に試験が可能である。

(f) 他の実施例 本文では本試験装置からの出力を第３図Ａ／Ｄ
部内補助変流器３３or３４に与えることで説明し
たが、同図フイルタ部(F)３５or３６に与えるよう
にしてもよい。又通常保護継電装置は補助変流
器、判定部等をユニツト構造にして構成されてお
り、試験時には補助変流器をとりはずし、その位
置に本試験装置を挿入するように構成してもよ
い。この場合本試験装置と補助変流器との入出力
ピンは互換性を持たせておく必要がある。

本文では両電気所間で同期のとれた信号として
50Hz矩形波のSP信号を本装置の入力としたが、
入力はこれに限定されるものではなく、両端同期
のとれたバイポーラ信号を用いてもよく、更に入
力電気量をサンプリングするタイミングを決める
サンプリングパルス（例えば600Hzクロツク）を
分周して用いてもよい。又第８図の構成ではフイ
ルタ、増幅部、移相器とを別々にしたもので説明
したが、フイルタと増幅部、増幅部と移相器更に
３者を一体にしたもの、３者の接続順序を変えた
ものなどすべて本発明の範ちゆうである。又フイ
ルタは帯域通過フイルタに限定されるものではな
く基本周波数成分付近を通過させるフイルタなら
何でもよい。

又本文では２端子系統で説明したが多端子系統
保護用継電システムに対しても同様に適用可能で
ある。

又入力電気量としては変流器により計測した電
流を直接用いることに限定されず、保護送電線区
間内充電々流を補償した形で導入しても同様であ
る。

又SP同期信号を用いた本試験装置出力を、従
来から用いられているマイクロ回線を利用した同
期事故発生器への入力とすることで両端同時事故
発生時の保護継電システムの試験を行うことがで
きる。

(g) 総合的効果 本発明は多端子送電系統保護用継電システムの
試験を行うに際して全端子で同期のとれたサンプ
リング同期信号（SP信号）を用いて保護継電装
置への試験入力を作成するもので、このSP信号
を基準信号として位相及び振幅を可変としたもの
である。従来潮流の影響で電話連絡などで試験中
に常時位相を調整しなければならなかつたが、本
発明に依ればそれが不要となり簡便にシステムの
試験を行うことができ、試験時間の短縮、両電気
所での試験入力の位相の明確化によりそのもたら
される効果は極めて大きい。更に本試験装置を補
助変流器あるいは補助変成器と入出力ピンに互換
性をもたせておくことにより、試験のための配線
が不要であり、シンプルな試験セツトとなる。又
本試験装置は両電気所で同期のとれたSP信号を
用いているため、逆に両電気所で同期がずれた場
合、そのチエツクが簡便にできる。つまりSP信
号に対する試験入力を両電気所で同一位相として
おけば同期ずれにより、差電流（＝ｉ_AT−ｉ_BT）
が現出し、同期ずれが検出できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される保護継電システム
の概念図、第２図は電流差動リレーの比率特性
図、第３図は第１図におけるＡ／Ｄ部の内部ブロ
ツク図、第４図は保護継電システムの試験時のブ
ロツク図、第５図は第４図における試験を説明す
るための波形図、第６図は第１図における信号伝
送装置の内部ブロツク図の一部を示す図、第７図
は信号伝送装置を用いて両端同期をとる様子を示
す概念図、第８図は本発明の内部ブロツク図、第
９図ａ，ｂおよびｃは第８図の動作を説明するた
めの図、第１０図は本発明を用いた保護継電シス
テムの試験ブロツク図、第１１図ａ，ｂおよびｃ
は第１０図を説明するための波形図である。 １１……保護送電線、１２Ａ，１２Ｂ……しや
断器、１３Ａ，１３Ｂ……変流器、１４Ａ，１４
Ｂ……Ａ／Ｄ変換部、１５Ａ，１５Ｂ……信号伝
送装置、１６Ａ，１６Ｂ……判定部、１０……保
護継電システム、３１ａ，ｂ，ｃ……Ａ／Ｄ変換
部入力端子、３２ａ，ｂ，ｃ……補助変流器、３
３ａ，ｂ，ｃ……フイルタ、３４ａ，ｂ，ｃ……
サンプルホールド部、３５……マルチプレクサ
部、３６……Ａ／Ｄ変換器、４１Ａ，４１Ｂ……
虚負荷試験器、４２Ａ，４２Ｂ……電流計、４３
Ａ，４３Ｂ……母線電圧入力端子、４４Ａ，４４
Ｂ……ブラウン管オシロスコープ、６１……主発
振器、６２……位相制御器、６３……サンプリン
グ同期信号作成部（SP信号）、６４，６５……SP
信号、６６……サンプリング信号、８１，８５…
…本発明の入出力端子、８２……フイルタ、８３
……増幅器、８４……移相器、１０１Ａ……保護
継電システム試験装置、１０２Ａ……電圧計、１
０３Ａ……位相計、１０４Ａ……Ａ電気所保護継
電装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各端電気量を同時サンプリング後アナログ・
   デイジタル変換したデータを信号伝送装置を用い
   て互いにデータ授受し合い、被保護区間送電線内
   部に流入する事故電流の有無を判定する保護継電
   システムの試験を行うものにおいて、前記同時サ
   ンプリングの基準となるサンプリング同期信号を
   用いて試験入力信号を作成し、この信号を保護継
   電装置へ入力して前記保護継電システムの試験を
   行うようにした保護継電システム試験装置。