JPS6352625A

JPS6352625A - 差動継電器

Info

Publication number: JPS6352625A
Application number: JP61194921A
Authority: JP
Inventors: 宮田　三史
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1986-08-20
Filing date: 1986-08-20
Publication date: 1988-03-05

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）本発明は差動継電器にかかり、詳しくは外部事故時の差
動電流による誤動作を防止するようにした差動継電器に
関する。

（従来の技術）従来、この種の差動継電器においては、変流器の特性差
や外部故障時における一部の変流器の飽和等に起因する
差動電流の発生により、継電器が誤動作するおそれがあ
る。このため、例えば第６図に示すような３端子系統の
保護に差動継電器を適用する場合、各端子電流のスカラ
ー和電流を抑制量として継電器の誤動作を防止する比率
差動継電方式が一般的に採用されている。この第６図に
おいて５１は母線等の保護対象、５２ａ、　５２ｂ、　
５２ｃは保護対象５１と端子Ａ、Ｂ、Ｃとの間にそれぞ
れ接続された変流器であり、これらの２次側は図示され
ていない継電器に接続されている。

そして、第７図に示す如く、各変流器５２ａ、　５２ｂ
。

５２ｃの端子電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃは継電器内のベクト
ル和算出回路５３に入力されてベクトル和電流（差動電
流）Ｉｄ（＝Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ）が算出され、同時にＩ
ａ、Ｉｂ、Ｉｃはスカラー和算出回路５４に入力２Ａて
スカラーＱｉＡ：１Ｉｎｌ（＝ｌＩａｌ＋１Ｉｂｌ＋１
ＩＣｌ）が算出される。これらのベクトル和電流工ｄお
よびスカラー和電流二１Ｉｎｌは差動判定部５５に入力
され、差動判定部５５ではベクトル和電流ｉｄを動作量
、スカラー和電流）ｉ：：１Ｉｎｌ’を抑制量として＋
ｉｄ＋−に工・Σ１Ｉｎｌの演算を行なう。ここで、Ｋ
１は抑制係数を示す。

この演算の結果、１ｉｄ１≧に□・Σ１Ｉｎｌであれば
内部故障と判定して「１」を出力し、また１′Ｉｄ１く
に工・ΣｌＩｎ１であれば外部故障と判定して「０」を
出力する。一方、ベクトル和電流ｉｄはレベル検出回路
５６に入力されて所定の定数に２と比較され、巨ｄ１≧
に２であればレベル検出回路５６から「１」が出力され
る。前記差動判定部５５およびレベル検出回路５６の出
力はアンド回路５７に加えられ、これらの２人力が共に
「１」である場合にリレー出力が得られる。

すなわちこの方式は、第６図の保護対象５１から見て外
部にある端子Ｃ側で故障が発生し、その事故点Ｆに近い
変流器５２ｃが電流の集中によって飽和した場合、外部
故障にも拘らず差動電流Ｆが発生してもこの電流＋ｉｃ
＋＋より大なるスカラー和電流に□・Ｘ：１Ｉｎｌを抑
制量とすることで継電器の誤動作を防止するものである
。

（発明が解決しようとする問題点）しかるに、この種の差動継電器には以下のような問題が
ある。

すなわち、第６図のＦ点で故障が発生した場合、Ｉａ、
Ｉｂは保護対象５１に対して流入電流、Ｉｃはこれらの
和としての流出電流となる。いま、ＩａおよびＩｃの波
形を第８図（イ）、（ロ）のとおりとするにこで、変流
器５２ｃに飽和がなければＩａ十Ｉｂ＝−Ｉｃであり、
同図（ハ）、（ニ）に示すようにｆＡＪ作量Ｉｄがゼロ
となって継電器は動作せず１問題はない。

しかしながら、変流器５２ｃが飽和したとするとＩｃの
波形は第９図（ロ）のように歪んだものとなり、Ｉａ＋
Ｉｂ”；−Ｉｃとなって外部故障にも拘らず同図（ハ）
の動作量ｉｄが発生する。この動作量ｉｄが発生した期
間は前述の抑制ｆｆ：１Ｉｎｌが急減するため、差動判
定部５５では正確な判定ができず、最悪の場合には１Ｉ
ｄｌ）Ｋ工・Σ１Ｉｎｌの期間を生じると共に、ｉｄが
一定のレベルを越えることでレベル検出回路５６の出力
も「１」となり、同図（ニ）の如く継電器が不要動作し
てしまう可能性がある。

特に多端子系統においては、外部故障時に故障端子（例
えば端子Ｃ）に電流が集中して変流器が飽和し易いため
、上述のように継電器が誤動作する可能性が極めて高い
という問題があった。

本発明は上記の問題点を解決するべく提案されたもので
、その目的とするところは、変流器の飽和に起因する動
作量の不要発生を未然に防止して外部故障時の継電器の
誤動作を防ぎ、しかも感度の向上を可能にしだ差動継電
器を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、電力系統の閉回路網内の各端子電流のベクト
ル和電流（差￥ＩＪ電流）を継電器の動作量とし、かつ
各端子電流のスカラー和電流を継電器の抑制量とする差
動継電器において、各端子電流と差動電流との位相関係
を位相判定回路にて監視し、外部故障の際に、差動電流
しこ対しである端子電流がほぼ９０″の進み位相にある
ことを検出して当該端子電流にかかる変流器の飽和を判
別すると同時に、減算器によって当該端子電流から差動
電流を減じて擬似端子電流を生成し、この擬似端子電流
を他の端子電流と共にベクトル合成することにより、継
電器の動作量をゼロにすることを特徴とする。

（作用）本発明は、外部故障に伴う変流器の飽和時において、健
全端子電流に比べて飽和端子電流のみがベクトル和電流
（差動電流）に対してほぼ９０°の進み位相になってい
ることに着目したもので、この関係から検出した飽和端
子電流を加工して非飽和状態の擬似端子電流を得、かか
る擬似端子電流と健全端子電流とのベクトル合成によっ
て差動電流を算出する。

すなわち、第６図に示したように端子Ｃにて外部故障が
発生した場合を考えると、端子Ｃ側の変流器５２ｃが飽
和していない場合の各端子電流Ｉａ。

Ｉｂ、Ｉｃのベクトル図は各変流器５２ａ　、　Ｓ２ｂ
　、　５２ｃの特性が等しいとすれば第１図のとおりで
あり、ＩＣ＝　−（Ｉ　ａ＋　Ｉ　ｂ）となって差動電
流ｉｄはゼロである。次に、変流器５２ｃが飽和したと
するとベクトル図は第２図のようになる。つまり、飽和
端子型＝Ｉｃ’−Ｉｃが発生する。ここで、飽和端子電
流Ｉｃ’は差動電流ｉｄに対してほぼ９０°の進み位相
になっており、他の健全端子電流Ｉａ、ＩｂはＩｄに対
して遅れ位相となっている。

また、Ｉｃ″−Ｉｄ＝Ｉｃであるから、飽和端子電流Ｉ
ｃ’から差動電流ｉｄを減じれば非飽和時の端子電流に
等しい擬似端子電流Ｉｃが得られる。このＩｃとＩａ、
Ｉｂをベクトル合成すればｉｄがゼロとなり、変流器５
２ｅの飽和時にも継電器不要動作の原因となる動作量が
発生することはない。

一方、内部故障時における各電流のベクトル図は第３図
の如くなり、発生するｉｄに対して９０゜の進み位相の
端子電流は存在しないからＩｄを減しることもなく、ｉ
ｄを動作音として所定の継電器動作が行なわれる。

（実施例）以下、図に沿って本発明の詳細な説明する。

まず、第４図は本発明の、第１実施例を示すものである
。図において、１はベクトル和算出回路であり、従来と
同様に変流器からの端子電流Ｉａ、　Ｉｂ。

Ｉｃがそれぞれ入力されて差動電流としてのベクトル和
電流Ｉｄが算出される。また２はスカラー和算出回路で
あり、各端子電流のスカラー和電流Σ１Ｉｎｌが算出さ
れる。

ベクトル和算出回路１の出力側には位相判定回路３，４
．５が並列的に接続さ拉ていると共に、これらの位相判
定回路３，４．５には各端子電流Ｉａ、　より、Ｘｃが
それぞれ入力されている。更に、各端子電流Ｉａ、Ｉｂ
、　ＩＣは位相判定回路３，４゜５の後段に設けられた
減算器６，７．８の「＋」端子にも加わっており、こわ
らの減算器６，７．８の「−」端子には、位相判定回路
３，４．５の出力信号にて動作する電子的スイッチの如
きスイッチ９．１０．１１により差動電流工ｄが入力さ
れるようになっている。

また、減算器６，７．８の出力側にはこれらを介した端
子電流のベクトル和ｉｄ′を求めるベクトル和算出回路
１２が接続され、その出力はスカラー和算出回路２の出
力と共に差動判定部１３に加えられている。この差動判
定部１３はｌＬｄ’ｌとスカラー和算出回路２からのΣ
１Ｉｎｌに基づ＜Ｋ、・：：１Ｉｎｌとの大小関係を判
定するものである。

一方、１４はｌｉ　ｄｌ≧に２の関係式（Ｋ、は定数）
から差動電流ｉｄのレベルを検出するレベル検出回路で
あり、その出力は差動判定部１３の出力と共にアンド回
路１５に加えられ、このアンド回路１５からリレー出力
が得られるようになっている。

次にこの動作を説明する。まず外部故障時に端子電流Ｉ
ｃにかかる変流器が飽和したと仮定すると、前述の如く
飽和端子電流Ｉｃ’の発生に伴ってベクトル和算出回路
１から差動電流〒ｄが発生する。この差動電流ｉｄは各
端子電流Ｉａ、　Ｉｂ、　Ｉｃ’と共に位相判定回路３
，４．５に入力される。ここで、ｉｄに対してほぼ９０
’の進み位相であるのはＩｃ’のみであるから、位相判
定回路５の出力によってスイッチ１１が閉じ、次段の減
算器８のｒ−」端子にｉｄが入力される。従って減算器
８ではＩｃ’−１ｄの演算が行なわれ、変流器に飽和が
ないものと仮定した擬似端子電流Ｉｃが生成される。

この擬似端子電流ＩｃはＩａ、Ｉｂと共にベクトル和算
出回路１２に導かれるが、前述した如＜Ｉｃ＝−（Ｉａ
＋Ｉｂ）であるため、再度のベクトル合成により差動電
流ｉｄ′、換言すれば動作量はゼロとなる。これにより
次段の差動判定部１３の出力はｒＯＪとなり、レベル検
出回路１４の出力に拘らずアンド回路１５からはリレー
出力が生じない。すなわち、外部故障時における継電器
の不要動作が未然に防止さ九る。

また、変流器が非飽和状態であればＩｄが本来的にゼロ
であるからリレー出力はなく、内部事故の場合にあって
は従来の差動判定方式によりリレー出力が得られること
となる。

次いで、第５図は本発明の第２実施例を示している、こ
の実施例は、差動電流工ｄの値があるレベル以上になっ
た場合にスイッチ１６．１７．１８を動作させて差動電
流Ｉｄを位相判定回路３，４．５内に取り込むようにし
たものであり、スイッチ１６゜１７、１８はレベル検出
回路１４′によって制御されるようになっている。その
他の構成および動作は第１実施例と同様であるため、詳
述を省略する。

なお１以上の各実施例においては３端子系統の差動継電
器について説明したが、本発明はこれ以外の複数端子系
統に適用可能であり、また、比率差動継電方式を含む差
動継電方式であれば、発電機や変圧器等を保護対象とす
る場合でもよい。更に、差動継電方式の判定式としてｌ
Ｔｄ’ｌ−に工・＝１１ｎｌを用いているが、一般的に
はこの判定式に限定されるものではない。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、変流器が飽和した場合に
その端子を検出し、飽和端子電流を用いて生成した擬似
端子電流にてベクトル合成を行なうことで動作量をゼロ
にしているため、外部故障時の変流器飽和に伴う継電器
の誤動作を確実に防止することができる。また、内部故
障時において。

保護対象からの流出電流がある場合でも誤判定するおそ
れがないため、高感度な差動継電器を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は外部故障時における変流器の非飽和状態の電流
ベクトル図、第２図は同じく飽和状態の電流ベクトル図
、第３図は内部故障時しこおける電流ベクトル図、第４
図および第５図はそれぞれ本発明の第１．第２実施例を
示すブロック図、第６図は本発明が適用される電力系統
の単線結線図、第７図は従来例を示すブロック図、第８
図（イ）〜（ニ）は変流器の非飽和状態における動作説
明図、第９図（イ）〜（ニ）は同じく飽和状態における
動作説明図である。１．１２・・・ベクトル和算畠回路２・・・スカラー和算出回路３．４．５・・・位相判定回路　　６，７．８・・・減
算器９．１０，１１，１６，１７．１８・・・スイッチ
１３・・・差動判定部　　　１４　、１４’・・・レベ
ル検出回路１５・・アンド回路第６図第７図訣第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】電力系統の閉回路網内の各端子電流のベクトル和電流を
継電器の動作量とし、かつ前記各端子電流のスカラー和
電流を継電器の抑制量とする差動継電器において、前記各端子電流と前記ベクトル和電流との位相関係を監
視し、前記ベクトル和電流に対して端子電流がほぼ９０
°の進み位相にあることを検出した際に当該端子電流か
ら前記ベクトル和電流を減じて擬似端子電流を生成し、
この擬似端子電流を他の端子電流と共にベクトル合成す
ることを特徴とした差動継電器。