JPS6259528B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はその信頼性の向上を図つた電力系統を
保護する保護継電装置に関する。

電力系統を保護する保護継電装置としては種々
のものが用いられているが、その一つとして電力
系統に発生する同一現象を検出する夫夫整定値の
異なる複数個の継電器の動作時間差が予定時間以
内である場合に、電力系統に急しゆんな現象が生
じていると判定し、必要な保護動作を実行するよ
うにした保護継電装置がある。

この保護継電装置は、例えば、定格運転時の値
をＶ_R、各継電器の整定値をＶ_i（ｉ＝１，２，
…）（但し、Ｖ_R＞V₁＞V₂…またはＶ_R＜V₁＜V₂
…）とすると、系統が正常に運転されている間に
は全ての継電器は不動作であるが、系統の故障時
には継電器が動作するとすればV₁，V₂，…の順
に動作するはずであり、例えばV₁とV₂の継電器
の動作時間差は系統故障の程度を表わすといえる
ので、これにより系統の重大故障を保護しようと
するものである。

この種の保護継電装置の一例として周波数継電
装置がある。なお、以下においては説明の便宜
上、周波数継電装置を例として述べることにす
る。一般に電力系統においては多数の発電所およ
び需用家群が相互に電気的に結合されて同一の周
波数にて運転されており、発電量と負荷量との平
衡が保たれていれば周波数は一定であるが、それ
らの平衡が崩れて発電量が増大すると系統の周波
数が上昇し、また逆の場合にはその周波数が低下
する。また、電力系統の周波数はできるだけ一定
に保つことが望ましいため、現在では自動周波数
制御（AFC）により系統周波数の自動調整が行
なわれ、常時は定格周波数に略等しい値に制御さ
れている。そして、発電所若しくは送電線等の故
障により上述した電力の平衡が大幅に損なわれた
ような場合、これをそのまま放置すると全系統が
崩壊してしまうため、この系統周波数の上昇ある
いは低下を検出して保護動作を行うものが周波数
継電装置である。この周波数継電装置は、その目
的によつて負荷制限用、系統分離用、機器保護用
に夫々分類することができるが、ここでは発電量
と負荷との平衡を回復させるために一部の負荷を
被保護系統から分離する負荷制限用の周波数継電
装置について説明する。

第１図は、従来の周波数継電装置の構成例をブ
ロツク的に示したものであり、図において１は被
保護系統に接続されている母線である。２は母線
１に接続された計器用変成器、３及び４はこの計
器用変成器２に接続されその２次電圧を夫々入力
とする周波数継電器Ｆ，Ｒであり、動作値は後述
するように異ならせてある。５は一方の周波数継
電器３の出力を入力とし所定の限時時間Ｔを有す
る動作時遅延回路である。また、６は周波数継電
器４の出力が有り（“１”）、動作遅延回路５の出
力が無い（“０”）ことを条件に動作しその出力を
トリツプ出力Ｔ_Pとして送出する禁止回路（イン
ヒビツト回路）、７はこの禁止回路６の出力Ｔ_Pに
より、被保護系統に連がる負荷Ｌをしや断するし
や断器である。ここで、周波数継電器３，４は共
に周波数の低下を検出するものであり、且つその
整定が第２図に示すように、周波数継電器３の整
定値Ｌ３が周波数継電器４の整定値Ｌ４よりも大
なる値であれば、系統に故障が発生して周波数が
図示のように低下したような場合には、継電器の
動作時間の誤差を無視すれば、継電器３と４の動
作時間差は図示ΔＴに等しくなる。そして、この
場合、発電量の不足が大きければ大きい程、周波
数の降下率が大きくなつて時間ΔＴも短くなるた
め、動作時遅延回路５の限時時間Ｔを適当な大き
さに選択することにより、発電量の大きな不足を
検出して負荷をしや断し、発電量と負荷との平衡
を回復させることができる。

次に、従来の周波数継電装置の欠点について述
べる。周波数継電器は、電力系統の周波数を測定
するものであるが、入力電圧が低い場合には回路
上の理由により正確に周波数を測定することが出
来ない為、一般には不足電圧検出要素を設けてこ
れにより継電器出力を阻止するように構成されて
いる。今、例えば系統に故障が発生して有効電力
の平衡が崩れて周波数が低下し、同時に故障によ
る系統電圧の低下や脱調時の系統電圧の低下があ
つた場合には、周波数継電器が不足電圧検出要素
により一定時間ロツクされることが考えられる
が、このロツクされている間に周波数が上記整定
値Ｌ３，Ｌ４を下回つたのち系統電圧が回復して
不足電圧検出要素のロツクが解除された場合に
は、周波数継電器３，４はともにその動作条件が
成立しているので、殆んど同時に出力を送出する
ことになり、これを第１図に示すような従来の継
電装置では系統周波数の急しゆんな変化であると
判断して誤出力を送出し、不要な負荷制限が実行
されてしまう恐れがある。一方、系統の周波数保
護は階層的に行なわれており、緩やかな周波数低
下は周波数が予定値以下に予定時間以上継続する
ことを検出して負荷制限を行うようにしているの
が一般的であり、この場合に制限される負荷の量
は上述した周波数の急しゆんな変化を検出して負
荷を制限する場合に比較して通常少なく選択され
ている。

したがつて、上述したような誤出力による負荷
制限は、いたずらに広範囲の停電を招いてしまう
こととなり、系統安定上非常に好ましくない。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は継電器が何らかの原因で略同時
に動作した場合においても誤動作せず、しかも電
力系統の急しゆんな現象を検出して確実に系統の
保護動作を行なうことができる保護継電装置を提
供することにある。

以下、示す図面を参照して本発明の一実施例に
ついて説明する。

第３図は、本発明による負荷制限用の周波数継
電装置の構成例をブロツク的に示したもので、第
１図と同一部分には同一符号を付してその説明を
省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。つまり図において、８は前記周波数継電器３
の出力を入力とし限時時間T₁を有する動作時遅
延回路、９は前記周波数継電器４の出力があり
（“１”）、且つ動作時遅延回路８の出力が無い
（“０”）ことを条件に動作して出力を送出する禁
止回路である。また１０は禁止回路９の出力を入
力とし所定の限時時間T₂を有する復帰時遅延回
路、１１は禁止回路６の出力が有り（“１”）且つ
復帰時遅延回路１０の出力が無い（“０”）ことを
条件に動作し、その出力をしや断器７に対するト
リツプ出力Ｔ_Pとして送出する禁止回路である。

ここで、周波数継電器３，４が共に周波数の低
下を検出するものであれば、その整定は前記第２
図に示すように周波数継電器３の整定値Ｌ３が、
周波数継電器４の整定値Ｌ４よりも大なるように
設定する。また、動作時遅延回路８の限時（遅
延）時間T₁は、動作時遅延回路５の遅延時間Ｔ
よりも短かい時間（T₁＜Ｔ）に、一方復帰時遅
延回路１０の限時（遅延）時間T₂は動作時遅延
回路５の限時（遅延）時間Ｔよりも長い時間
（T₂＞Ｔ）となるように夫々整定する。

次に、かかる周波数継電装置の作用について述
べる。今、例えば系統に故障が発生して系統の周
波数が第２図に示すように低下した場合には、ま
ず周波数継電器３が動作し、次いで周波数継電器
４が動作する。そして、各周波数継電器３，４の
動作時間の誤差を無視すれば、周波数継電器３，
４の動作時間差は、系統の周波数が整定値Ｌ３と
Ｌ４との間にある時間ΔＴと等しくなるはずであ
る。ここで、系統故障により低下した発電量の大
きい程周波数の降下率が大きくなつて、時間ΔＴ
も短かくなるが、この時間ΔＴは実系統により決
まる値よりも短かくなることは考えられない。つ
まり、このことは系統故障によつて瞬時に殆んど
全ての電源が脱落することがないことから説明で
きる。したがつて、この時間ΔＴが短かすぎる場
合に保護出力の送出を阻止するようにしても、本
周波数継電装置の責務を何んら阻害しないといえ
る。そして、上述したように動作時遅延回路８の
限時（遅延）時間T₁と、動作時遅延回路５の限
時（遅延）時間ＴとはT₁＜Ｔなる関係となるよ
うに整定しているため、上記系統故障に基づく時
間差ΔＴの大小によつて本装置は次のように動作
する。

まず、時間差ΔＴがΔＴ＞Ｔの場合、つまり系
統周波数の低下が緩やかな場合には、周波数継電
器３の出力によつて動作時遅延回路５，８が動作
したのちにおいて周波数継電器４が動作するた
め、禁止回路６からはその出力が送出されること
はなく、したがつて禁止回路１１からの出力は送
出されず本継電装置からは保護出力Ｔ_Pが送出さ
れない。

次に、時間差ΔＴがＴ＞ΔＴT₁の場合、つ
まり周波数の降下率が継電装置の動作責務範囲で
あるような場合には、周波数継電器３の出力によ
つてまず動作時遅延回路８が動作して禁止回路９
からの出力の送出を阻止したのち、次に周波数継
電器４が動作する。この時、動作時遅延回路５は
まだ動作していないため、よつて禁止回路６の出
力が禁止回路１１に加えられる。したがつて、禁
止回路１１よりトツプ出力Ｔ_Pが送出されてしや
断器７を引き外し、予定の保護動作を行なつて系
統の故障が除去される。

次に、時間差ΔＴがT₁＞ΔＴの場合にはまず
周波数継電器３が動作し、次にこの周波数継電器
３の出力により動作時遅延回路５及び８が動作す
る以前において周波数継電器４が動作するため、
各禁止回路６，９から共にその出力が送出され
る。これにより、禁止回路１１においては復帰時
遅延回路１０を通して得られる禁止回路９の出力
によりそのトリツプ出力Ｔ_Pの送出が阻止される
ため、不要な保護動作は行なわれない。この場
合、禁止回路６は動作時遅延回路５が動作するこ
とでその出力が送出されなくなるので、禁止回路
１１の禁止入力を保持しておくために復帰時遅延
回路１０が用いられている。

なお、上記において時間差ΔＴがT₁＞ΔＴと
なるようなケースは先述した場合に限らず、例え
ば系統周波数が低下している状態にて周波数継電
器３，４の制御電源を生かしたような場合や、図
示しない継電装置入力を甲ブスから乙ブスに切替
えるような場合に、一瞬無電圧状態が発生する場
合においても、周波数継電器３，４が略同時に動
作することが起こりうるので、T₁＞ΔＴの状態
時に保護出力としてのトリツプ出力Ｔ_Pの送出を
阻止することができ、継電装置の不動作側の信頼
度を向上させることができる。

このように、計器用変成器２にて検出される被
保護系統に連系されている母線１の電圧を導入し
異なる整定値L₃，L₄（L₃＞L₄）を有する２個の周
波数継電器３，４の動作時間差ΔＴが予定時間Ｔ
以内にあることにより、上記被保護系統に急しゆ
んな現象が発生していると判断ししや断器７のト
リツプ出力Ｔ_Pを送出して系統の保護動作を行な
うようにした周波数継電装置において、光に動作
する上記周波数継電器３の出力にて起動され限時
時間T₁（T₁＜Ｔ）を有する動作時遅延回路８
と、この動作時遅延回路８の不動作且つ上記周波
数継電器４の動作により起動され限時時間T₂
（T₂＞Ｔ）を有する復帰時遅延回路１０と、上記
動作時、復帰時遅延回路５，１０が共に不動作且
つ上記周波数継電器４が動作の条件成立により上
記しや断器７のトリツプ出力Ｔ_Pを送出する禁止
回路１１とを備えて、２個の周波数継電器３，４
の動作時間差ΔＴが実系統で起こり得る現象から
想定された動作時間差T₁よりも短かい（T₁＞Δ
Ｔ）ことを検出したことを条件に、予定時間の間
保護出力としてのトリツプ出力Ｔ_Pの送出を阻止
するように構成したものである。

従つて、前述した従来のように２個の周波数継
電器３，４が略同時に動作したような場合におい
てはトリツプ出力Ｔ_Pの送出を阻止して継電装置
の誤動作を確実に防止し、且つ被保護系統におけ
る実際の急しゆんな現象が発生した際にはそれを
検出してトリツプ出力Ｔ_Pを送出し被保護系統を
確実に保護するとができ、極めて信頼性の高い周
波数継電装置が得られ、もつて系統の安定度向上
に大いに寄与することができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、次のようにしても実施することができるも
のである。

上記実施例では、整定値の異なる２個の周波数
継電器より成る継電装置について述べたものであ
るが、夫々整定値の異なる３個以上の複数個の周
波数継電器の場合についても同様に実施すること
ができる。一方、上記実施例では周波数の低下を
検出する継電装置の場合について述べたが、周波
数の上昇を検出するようなものについても同様に
適用することができる。

また、本発明は上述した周波数継電装置に限定
されるものではなく、電力系統に発生する同一現
象を検出する整定値の異なる複数個の継電器の動
作時間差が予定時間以内である場合に、電力系統
に急しゆんな現象が生じていると判定して必要な
保護動作を行なう保護継電装置であれば、どのよ
うなものについても本発明を適用することができ
ることは言うまでもない。

その他、本発明はその要旨を変更しない範囲
で、種々に変形して実施することができるもので
ある。

以上説明したように本発明によれば、継電器が
何らかの原因で略同時に動作したような場合にお
いても誤動作することがなく、しかも電力系統の
急しゆんな現象を検出して確実に系統の保護動作
を行なうことができる極めて信頼性の高い保護継
電装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の周波数継電装置を示すブロツク
図、第２図は電力系統故障時における周波数低下
の様子を示す図、第３図は本発明の一実施例を示
す構成ブロツク図である。 １……母線、２……計器用変成器、３，４……
周波数継電器、５，８……動作時遅延回路、６，
９，１１……禁止回路、７……しや断器、１０…
…復帰時遅延回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電力系統の同一現象を整定値の異なる複数個
   の継電器で検出し、その動作時間差が予定時間以
   内にあることにより、前記電力系統に急しゆんな
   現象が発生していると判定して保護動作を行なう
   ようにした保護継電装置において、前記複数個の
   継電器の動作時間差が実系統にて起りうる現象か
   ら想定された動作時間よりも短かいことを検出し
   たことを条件に、予定時限の間前記保護出力の送
   出を阻止するように構成したことを特徴とする保
   護継電装置。