JPS6343522A - 保護継電器 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、測距インピーダンスおよび電流と電圧との
位相差からリレー動作範囲を設定する保護継電器に関す
るものである。

［従来の技術］ 第４，５図は例えば電気学会発行の「保護継電工学」に
示された距離リレー要素の各種動作範囲の特性を示すＲ
−ｊＸ図であり、第４図はｂｃ相短絡時のｂｃ相距離リ
レーの測距インピーダンスＺｂｃを示すＲ−ｊｘ図、第
５図（ａ）はモー特性を示すＲ−ｊｘ図、第５図（ｂ）
はモー、リアクタンス特性を示すＲ−ｊＸ図、第５図（
ｃ）はモー、オーム組合せ特性を示すＲ−ｊｘ図、であ
る。図において、１１は受は潮流時の測距インピーダン
ス領域、１２は送り潮流時の測距インピーダンス領域、
１３はモー特性、１４はリアクタンス特性、１５はオー
ム特性である。

第４図に示すように、測距インピーダンスＺｂｃは、継
電器設置点から事故点までの正相インピーダンスス工、
と事故点付加インピーダンスＺ　ｂｃｆとのベクトル和
としてのインピーダンスとして算出される。この事故点
付加インピーダンスＺｂｃｆは。

事故点抵抗に対応したもので、健全相についてはかなり
大きな値となるが、完全短絡の場合には０となる。　そ
して、リレーの保護区間までの正相インピーダンスのり
アクタンス分をＸｓ、検出目標事故点抵抗をＲｓとして
、これらのリアクタンス分Ｘｓ、事故点抵抗Ｒｓに基づ
いて形成される斜線領域内に測距インピーダンスが入っ
たとき継電器が動作するように設定することで、保護区
間内の事故を検出することができる。

つまり、上記の斜線領域の面積を大きくするほど、リレ
ーとしての感度が向上する。この場合、リアクタンス分
Ｘｓは保護区間までの正相インピーダンスとして線路長
によって制限されるので。

事故点抵抗Ｒｓの方をなるべく大きく設定する。

しかし、健全時の測距インピーダンスには応動してはな
らないため、リレーの動作範囲が、受は潮流時の測距イ
ンピーダンス領域１１と送り潮流時の測距インピーダン
ス領域１２とには入らないように、即ちこれらの領域１
．１．１２の両方に重合しないように設定する必要があ
る。

さらに、リレー設置点から見た故障点の方向を正しく判
断して背後事故に対しても動作しないように設定するこ
とも必要である。

このような条件をそなえた保護継電器の代表的なものと
して第５図（ａ）に示すようなモー特性をそなえたモー
型継電器がある。このモー型継電器のリレー動作範囲は
、斜線で示すように、前方保護限界付近で低下するが、
はぼ全区間内にわたって大きな値を検出できる。

また、保護区間が短い場合の保護継電器として第５図（
ｂ）に示すようなモー特性１３とリアクタンス特性１４
とを組合せたものがある。この場合には、事故点抵抗Ｒ
ｓを大きくとって、動作範囲を広げるように設定される
。

さらに、保護区間が長い場合の保護継電器として第５図
（Ｑ）に示すようなモー特性１３とオーム特性１５とを
組合せたものがある。この場合には、リアクタンス分Ｘ
ｓは大きく設定されるが、リレー動作範囲が各潮流時の
測距インピーダンス領域１１．１２と重合するのを避け
るため、事故点抵抗Ｒｓが大きく制限される。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、従来の保護継電器は以上のように構成さ
れているので、潮流時の測距インピーダンス領域を避け
ようとすると、リレーの動作範囲が制限されてしまい、
これにより事故点抵抗Ｒｓを大きく設定できないなどの
問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、リレー動作範囲が潮流による健全時の測距イ
ンピーダンスの領域と重合するのを避けながら、リレー
の動作範囲をできるだけ大きく設定できるようにした保
護継電器を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る保護継電器は、電力系統の電圧情報を検
出する電圧検出手段と、上記電力系統の電流情報を検出
する電流検出手段とをそなえるとともに、上記の電圧検
出手段および電流検出手段からの検出信号に基づいて測
距インピーダンスおよび上記電力系統における電圧と電
流との位相差を演算する演算手段をそなえ、所望の動作
範囲を設定する動作範囲設定手段と、上記演算手段から
の演算結果が上記動作範囲設定手段によって設定された
動作範囲内にあるかどうかを判定する判定手段と、同判
定手段によって上記演算結果が上記動作範囲内にある場
合にリレー動作信号を出力する制御手段とを設けたもの
である。

［作　　　用］ この発明における保護継電器では、電力系統の電圧情報
が電圧検出手段で検出され、上記電力系統の電流情報が
電流検出手段で検出されて、上記の電圧検出手段と電流
検出手段とからの検出信号に戻づいて、演算手段により
測距インピーダンスおよび上記電力系統における電圧と
電流との位相差が算出される。そして、動作範囲設定手
段で所望の動作範囲が設定され１判定手段において、上
記演算手段からの演算結果が上記動作範囲設定手段によ
って設定された動作範囲内にあるかどうかが判定され、
上記演算結果が上記動作範囲内にあると判定された場合
には、制御手段からリレー動作信号が出力される。

［発明の実施例コ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による保護継電器を示すブロッ
ク図であり、この第１図において、１は電力系統、２は
この電力系統１の電圧情報を検出する計器用変圧器（Ｐ
Ｔ）等からなる電圧検出手段、３は″電力系統１の電流
情報を検出する計器用変流器（ＣＴ）等からなる電流検
出手段、４は電圧検出手段２と電流検出手段３とからの
検出信号に基づいてｌＩ＋！Ｉ距インピーダンスおよび
電力系統１における電流と電圧との位相差を演算する演
算手段、５は所望の動作範囲を設定する動作範囲設定手
段、６は演算手段４からの演算結果が動作範囲設定手段
５によって設定された動作範囲内にあるかどうかを判定
する判定手段、７は判定手段６によって演算結果が動作
範囲内にあると判定した場合にリレー動作信号を送る制
御手段、８は制御手段７からのリレー動作信号を受ける
リレー要素である。

このような構成により、この保護継電器では、電力系統
１の電圧情報が電圧検出手段２で検出され、電力系統１
の電流情報が電流検出手段３で検出されて、電圧検出手
段２と電流検出手段３とからの検出信号に基づいて、演
算手段４により測距インピーダンスおよび電力系統１に
おける電圧と電流との位相差が算出される。そして、動
作範囲設定手段５で所望の動作範囲が設定され、判定手
段６において、演算手段４からの演算結果が動作筒ｉｔ
定手段５によって設定された動作範囲内にあるかどうか
が判定され、演算結果４が動作範囲内にあると判定され
た場合には、制御手段７からリレー要素８へ向けてリレ
ー動作信号が出力される。

次に、演算手段４における測距インピーダンスおよび電
流と電圧との位相差の演算手法について説明する。電圧
検出手段２および電流検出手段３で検出された電力系統
１の電圧信号Ｖ（ｔ）、電流信号Ｉ（ｔ）は次式のよう
に示される。

Ｖ（ｔ）＝Ｖ、　・５ｉｎ（ωｔ＋（りＩ（ｔ）＝Ｉ。

・５ｉｎ（ωｔ＋β） ただし、ｖ、：Ｍｌ圧の大きさ ■。：電流の大きさ ω　：電力系統周波数 α　：時間１＝０における電圧の位相差β　：時間１＝
０における電流の位相差なお、Ｖｏ、Ｉ。は次式のよう
に示される。

ｖ、ｚ＝＝ｖ”（ｔ）＋ｖ”（ｔ−ｒ）１、”＝　１２
（ｔ）＋　ｒ”（ｔ　−τ）ただし、τ＝π／（２ω）
、即ち（を−で）では位相が９０″前のデータを示す。

上式より、インピーダンスＺとして、 ２＝（マフ／ｆＴ７　　　　・・・（１）が得られるや さらに、 ｖ（ｔ）／ｆ■７＝ｓｉｎ（ωｔ＋α）Ｉ　（ｔ　）　
／　ＩＴ”’：”　＝　ｓｉｎ　（ωｔ＋β）より、電
圧信号Ｖ（ｔ）と電流信号Ｉ（ｔ）との位相差Ｏとして
、 ０＝α−β ＝　　ｓ　　１ｎ−１［Ｖ　（ｔ）／　ＪＴ：ｒコー　
ｓ　　ｉｎ　　−”　［Ｉ（ｔ）／ｖ’了；７゛コ・・
・（２） が得られる。

ところが、例えばｓｉｎ″′Ｘの答えは、ψおよび（１
８０°−ψ）の２通り存在するので、これらを区別する
ため、９０’前のデータつまり（し−で）でのデータを
判定に用いる。

すなわち、電圧では。

Ｖ（を−τ）≧０のとき ９０°　　≦ｓｉｎ　−１ＥＶ　（ｔ　）／Ｊ’Ｔ：”
コ≦２７０゜Ｖ（を−丁）〈０のとき −９０６≦ｓｉｎ　”’　［Ｖ　（ｔ）／　ｖ■７］≦
９０＠・・・（３） 電流では、 ｒ（ｔ−τ）≧０のとき ９０°　≦５ｉｎ−１［Ｉ（ｔ）／ｖ’Ｔ７コ≦２７０
゜Ｉ（ｔ−τ）〈０のとき 一９０°≦ｓｉｎ　−［Ｉ　（ｔ　）／　Ｃ７］≦９０
゜・・・（４） と各範囲を決めておく。

そして、（２）式による演算結果も、位相差θが一１８
０’　＜θ≦１８０°の範囲に入るようにする。

上述のようにして、電力系統１の電圧信号Ｖ（ｔ）と電
流信号Ｉ（ｔ）とから、測距インピーダンスＺと、電圧
と電流との位相差θとが算出される。

一方、動作範囲設定手段５において、第２図に示すよう
に、健全時の潮流による測距インピーダンスの領域とほ
ぼ同じ位相差をもつが上記潮流による測距インピーダン
スよりも小さい測距インピーダンスの範囲で設定された
第１の動作範囲９と健全時の潮流による測距インピーダ
ンスの領域と異なった位相差をもつ第２の動作範囲１０
とをそれぞれ設定する。

つまり、第１の動作範囲の条件は、 Ｚ≦Ｚエ　かつ　−θ□≦θ≦θ２ そして、第２の動作範囲の条件は、 Ｚ≦７２　かつ　−０２≦θ≦θ。

となる。

ところで、通常、潮流の測距インピーダンスの角度は、
−３０″〜３０’の範囲内にあるので、潮流による健全
時に動作しない条件として、第１の動作範囲の設定要素
であるθ２．Ｚ１は、θ、＞３０” Ｚｌ（Ｖ　ｎ　／　Ｉ　Ｑｍａｘ ただし、Ｖｎ：健全時の電圧 ＩＱｍａｘ：最大潮流の大きさ を満たす必要がある。

このようにして、第１．第２のリレー動作範囲をそれぞ
れ設定し、演算手段４の演算結果が第１゜第２のリレー
動作範囲内のいずれかにある場合は、リレー要素８を動
作させるようにすることにより、潮流による健全時の測
距インピーダンス領域を避けながら、リレー動作範囲を
十分に大きくすることができる。このため、保護継電器
としての感度と信頼性とを向上させることができる効果
があり。

特に重潮流系統で且つ長距離送電線等の保護には極めて
有効である。

なお、上述のリレー動作範囲設定の実施例では、距離リ
レーの動作範囲特性の設定について示したが、次に、故
障検出用の動作範囲特性の設定について示す。

この動作範囲特性は、動作範囲設定手段５において、第
３図に示すように、第１の動作範囲９ａ。

９ｂ、９ｃと第２の動作範囲１０ａ、１０ｂとをそれぞ
れ設定する。

つまり、第１の動作範囲の条件は、 Ｚ≦Ｚ。

かつ　　　−〇、≦θ≦θ。

一１８０°　≦θ≦−１８０°　＋０４１８０°　−０
，≦θ≦１８０’ そして、第２の動作範囲の条件は。

Ｚ≦２４ かつ　−１８０”　＋０４≦θ≦−０４０４≦θ≦１８
０′−〇。

となる。

ところで、本実施例の場合も健全時の誤動作を防止すべ
く、送り潮流や受は潮流の測距インピーダンスを避ける
必要がある。つまり、上述の第１の動作範囲の設定要素
であるθ４＃Ｚ：ｌは、θ。＞３０” Ｚｉ＜Ｖｎ／　Ｉ　Ｑｒａａｘ を満たす必要がある。

このようにして、第１．第２のリレー動作範囲を全方向
に設定することにより、リレー動作範囲が潮流による健
全時の測距インピーダンス領域と重なるのを避けながら
、故障検出用の動作範囲を十分に大きくすることができ
る。

また、このような故障検出要素は、第２図に示す距離リ
レー要素とその動作特性との協調が容易であるため、距
離リレーシステムにおける故障検出要素として最適であ
る。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、所望の動作範囲を設
定した上で、測距インピーダンス、および電圧と電流と
の位相差を演算し、この演算結果を上記の動作範囲と比
較しながらリレー動作信号を送ることで、保護継電器と
しての感度と信頼性とが向上する効果が得られ、特に重
潮流に応答せずしかも長距離送電線の保護に適した特性
をもつようにできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による保護継電器を示すブ
ロック図、第２図はその動作範囲を示すＲ−ｊＸ図、第
３図はこの発明の他の実施例による保護継電器の動作範
囲を示すＲ−ｊＸ図であり、第４図および第５図（ａ）
〜（ｃ）はいずれも従来の保護継電器の動作特性を示す
Ｒ−ｊｘ図である。 図において、１・・−電力系統、２−・−電圧検出手段
、３−電流検出手段、４・・・・演算手段、５・−・動
作範囲設定手段、６−・判定手段、７・−制御手段、８
−・・リレー要素。 なお、図中、同一の符号は同一５又は相当部分を示して
いる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電力系統の電圧情報を検出する電圧検出手段と、
   上記電力系統の電流情報を検出する電流検出手段とをそ
   なえるとともに、上記の電圧検出手段および電流検出手
   段からの検出信号に基づいて測距インピーダンスおよび
   上記電力系統における電圧と電流との位相差を演算する
   演算手段をそなえ、所望の動作範囲を設定する動作範囲
   設定手段と、上記演算手段からの演算結果が上記動作範
   囲設定手段によつて設定された動作範囲内にあるかどう
   かを判定する判定手段と、同判定手段によつて上記演算
   結果が上記動作範囲内にある場合にリレー動作信号を出
   力する制御手段とが設けられたことを特徴とする保護継
   電器。
2. （２）上記動作範囲設定手段が、健全時の潮流による測
   距インピーダンスの領域とほぼ同じ位相差をもつが上記
   潮流による測距インピーダンスよりも小さい測距インピ
   ーダンスの範囲で設定された第１の動作範囲と、上記健
   全時の潮流による測距インピーダンスの領域と異なつた
   位相差をもつ第２の動作範囲とを設定し、上記判定手段
   が、上記演算手段の演算結果が上記動作範囲設定手段に
   よつて設定された上記の第１の動作範囲内および第２の
   動作範囲内のいずれかにあるかどうかを判定するよう構
   成された特許請求の範囲第１項記載の保護継電器。