JPS6366135B2 - - Google Patents

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JPS6366135B2
JPS6366135B2 JP59137090A JP13709084A JPS6366135B2 JP S6366135 B2 JPS6366135 B2 JP S6366135B2 JP 59137090 A JP59137090 A JP 59137090A JP 13709084 A JP13709084 A JP 13709084A JP S6366135 B2 JPS6366135 B2 JP S6366135B2
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JP59137090A
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Nobuo Eda
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、母線、変圧器等を含む母線の事故を
電流差動原理を用いて検出するデイジタル比率差
動保護継電装置に関するものである。
〔従来技術〕
従来、母線を保護するこの種の装置として特公
昭58−18862に開示されたものがある。母線の事
故を検出する方法には一般的にキルヒホツフ第1
法則を適用した電流差動方式がある。具体的には
母線に関連する各変流器の2次電流をベクトル合
成し、そのベクトル和が規定値以上あれば母線の
事故と判定するものである。しかし実際的には変
流器の飽和等による語差電流でリレーが誤動作す
ることを防止する目的で比率差動原理とすること
が多く、その抑制量としては変流器の2次電流絶
対値の和又は最大値に比例したものを利用してい
る。
第1図は電力系統の母線の構成を示す接続図で
ある。第2図は第1図に示す母線を保護する従来
のデイジタル母線保護継電装置である。図におい
て、1は母線、2−1〜2−nは変流器、3は電
流I1,I2…Ioを加算する加算器、4は加算器3の
出力により交流量のピーク値に比例した動作量を
得る演算回路、5−1〜5−nは電流I1,I2…Io
の絶対値の導出回路、6は導出回路5−1〜5−
nの出力の加算器、7は加算器6の出力より交流
量の絶対値和のピーク値に比例した抑制量を得る
演算回路、8は減算器、9は比較器である。
次に動作について説明する。変流器2−1〜2
−nより導入したアナログ量の電流は図示なしの
アナログ−デイジタル変換器でデイジタル電流量
に変換され、第2図に示す電流I1,I2…Ioとなる。
加算器3では瞬時値の電流I1,I2…Ioを加算して、
瞬時的な差動値IDを求め、これを演算回路4にて
演算し、例えば現時点データの2乗値と1/4サイ
クル前データとの2乗値を加算し、差動値IDの2
乗ピーク値に比例した動作量ID 2をとり出す。導
出回路5−1〜5−nは各変流器2−1〜2−n
の2次電流よりサンプリングされた電流I1,I2
Ioの絶対値を各々導出し、これを加算器6により
瞬時絶対値の抑制量IRを|I1|+|I2|+…|Io
|=IRとして求める。この抑制量IRはまだ瞬時値
データのため、サンプリング周期毎に大きさが変
化するもので、演算回路7に導入し、1/2サイク
ル間積分し、サンプリング周期により変化しない
値とし、さらに動作量と協調とれるように2乗演
算した上に抑制比率としての定数Kを乗じて抑制
量KIR 2を得る。減算器8はリレーの比率特性を作
るもので、演算回路4の動作量ID 2と演算回路7
の抑制量KIR 2を導入し、ID 2−KIR 2の減算を行な
う。この結果を比較器9で定数KOと比較し、定
数KOより大の時は母線1の内部事故と判定し、
保護動作を実行させるための信号を出力する。
従来のデイジタル母線保護継電装置は、以上の
ように構成され、演算式ID 2−KIR 2でも明らかな
ように、2乗演算を要するため、演算に時間がか
かり、又、第1図の事故点F1,F2が同時に発
生する内外部多重事故のようなケースでは抑制量
が流入電流和に比例する抑制量K|IF|と、流出
電流αIF(αは流出係数)に比例する抑制量K|
αIF|との和となるため、差動量(1−α)IF
対して、抑制量の方が大きくなりすぎて動作しに
くくなつてしまう。したがつて、このようなケー
スでの検出能力を向上させるためには抑制比率係
数Kを小さくする必要があり、結果的には外部事
故に対する抑制量の低下(誤動作防止能力の低
下)となる欠点があつた。
〔発明の概要〕
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、母線の事故を検出
するため従来と同じくキルヒホツフの第1法則を
利用し、変流器の飽和対策として各変流器の2次
電流絶対値に比例した抑制量を加味することによ
り、内外部事故判定能力の高いデイジタル比率差
動保護継電装置を提供することを目的としてい
る。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第3図において、10−1は電流I1,I2…Io
(瞬時値のデイジタルデータ)の内の正値(+)
のみを選択して加算する加算器、10−2は同じ
く負値(−)のみを選択して加算する加算器、1
1は加算器10−1と加算器10−2の出力和を
求める加算器、12−1は差動用加算器11の出
力データの内正値(+)のみを選択して正波の差
動出力を得る導出回路、12−2は導出回路12
−1と同じく負値(−)のみを選択する導出回
路、13−1,13−2は加算器10−1,10
−2の出力に定数Kを乗算する乗算器、14−
1,14−2は減算器、15−1は減算器14−
1の出力の内から正値(+)のみを選択する導出
回路、15−2は減算器14−2の出力の内から
負値(−)のみを選択する導出回路、16−1,
16−2は絶対値の導出回路、17は加算器、1
8はレベル比較器、19はレベル比較器19と共
に判定回路をなすカウンターである。
次に動作について説明する。第3図の電流I1
I2…Ioは従来と同じく変流器2−1〜2−nより
導入したアナログ電流量をデイジタル電流量に変
換したものである。電流I1,I2…Ioはその値が正
値(+)であるか負値(−)であるかを区別する
ための記号を有しているので、これを利用して加
算器10−1,10−2は正値記号(正波)又は
負値記号(負波)を選択してそれぞれ正波値の加
算値ΣIP、負波の加算値ΣINを得る。次に加算器1
0−1,10−2の加算値ΣIP、ΣINを差動用加算
器11に導入し、ΣIP+ΣINの加算をして電流I1
I2…Ioのベクトル合成値に等しい差動量IDを得る。
一方、加算器10−1,10−2の加算値ΣIP
ΣINは各々乗算器13−1,13−2に導入され、
抑制比率を定める定数K(K1)を乗じて抑制
量KΣIP、KΣINを得る。次に、差動用加算器11
の出力は正負波差動出力を得る導出回路12−
1,12−2により選択され、正負波の差動電流
IDP、差動電流IDNとなる。この正・負選択方法は
加算器10−1,10−2と同様にデイジタルデ
ータの正・負を識別する符号を利用すれば簡単に
選択することができる。このようにして得た抑制
量KΣIP、KΣIN、差動電流IDP,IDNを減算器14−
1,14−2に導入して次の演算を行なう。差動
電流IDPと抑制量KΣINとを減算器14−1に導入
しIDP−KΣINの演算を行なう。また差動電流IDN
抑制量KΣIPを減算器14−2に導入して−IDN
KΣIPの演算を行なう。
一般に、内部事故では電源端の電流I1,I2…Io
は全部母線1の方向(内向と称す)に流れるた
め、これらをベクトル合成した差動電流IDは各端
の電流と方向が一致している。したがつて差動電
流IDPが発生している時は抑制量KΣIPのみであり、
差動電流IDNが発生している時は抑制量KΣINのみ
であるため、前記演算式IDP−KΣINの結果は、IDP
となり、−IDN+KΣIPの結果は−IDNとなる。
以上のことから、本発明によれば、一般の内部
事故時は容易に無抑制となり、内部事故時の条件
としては大変都合が良いと言える。尚、第1図の
ような内外部多重事故又は外部事故で変流器飽和
を生じた場合については第4図、第5図で後述す
る。減算器14−1,14−2の出力は導出回路
15−1,15−2に導入され、それぞれ正、負
のみが選択された動作出力{IDP−KΣIN+、{−
IDN+KΣIP-となる。
ところで、一般の内部事故での減算器14−
1,14−2の出力は、それぞれIDP−KΣIN
IDP、−IDN+KΣIP=−IDNとなり、変流器飽和が無
い外部事故では差動電流IDが零となるため、IDP
KΣIN=−KΣIN、−IDN+KΣIP=KΣIPとなる。この
結果を導出回路15−1,15−2に入力する
と、その出力は一般内部事故時は{IDP−0}+
IDP、{−IDN+0}-=−IDNとなる。一方、外部事
故では{0−KΣIN+=0、{0+KΣIP-=0と
演算できることが判る。
以上の演算結果を導出回路16−1,16−2
に導入し、絶対値を演算し、次の加算器17にて
|{IDP−KΣIN+|+|{−IDN+KΣIP-|を演算
し、その結果をレベル比較器18で定数KOと比
較し、KOより大きい場合はロジツクレベルの出
力をカウンター19に入力する。この入力は各サ
ンプリング毎に動作出力(1)又は不動作出力(0)
と変わる可能性があるが、動作出力の判定回数を
カウンター19で確認する。例えば、動作出力が
連続してn回カウントされた時又は1定期間(例
えば1/2サイクル間)に規定回数以上カウントさ
れた時は、カウンター19は最終的な動作出力を
する。
以上説明した内外部事故時の動作を第4図に示
し、外部事故時の動作を第5図に示す。尚、第4
図及び第5図は説明図の便宜上アナログ波形で描
いているが、デイジタル瞬時値の場合と原理的に
は同じである。第4図にて、IFは母線1に流入す
る電流和であり、第1図の変流器2−2〜2−n
の内、電源端の変流器の2次電流和を示してい
る。αIFは第1図の変流器2−1に流れる電流で
αは流出係数(α<1)を示している。ΣIPはIF
αIFの正波であり、第3図の加算器10−1の出
力に相当する。ΣINはIF,αIFの負波であり、第3
図の加算器10−2の出力に相当する。ΣIは差
動電流IDで変流器2−1〜2−nの2次電流ベク
トル和であるが、内外部事故の場合、IFとαIのベ
クトル合成値に等しく、第3図の差動用加算器1
1の出力に相当する。IDP,IDNはIDの正波分及び
負波分に等しく、各々第3図の導出回路12−
1,12−2の出力に相当する。{IDP−KΣIN+
び{−IDN+KΣIP-は各々IDP,IDNよりΣIP、ΣIN
定数K(K1)を乗じた値を減算したものであ
り、第3図の減算器14−1,14−2の出力に
相当する。(17)出力は{IDP−KΣIN+、{−IDN
KΣIP-の絶対値を加算したもので、第3図の加
算器17の出力に相当し、定数KOのレベルより
大の時に(18)出力を生じる。尚、(18)出力は
時間Tのパルスで表わしているが、前述のように
各サンプリング毎に判定した出力パルスの連続で
あり、第3図のカウンター19は(18)出力の時
間Tを測定しているのと同等効果がある。
以上の波形図からも明らかなように、本発明の
原理は流出電流に比例した値を抑制力とする正
波、負波毎の流出電流抑制形の比率差動継電器器
である。したがつて、第1図に示す内外部多重事
故においても抑制量は流出電流αIFに比例し、差
動電流は(1−α)IFに比例する関係にあるた
め、動作させたい流出電流係数αが決定すれば、
比率Kは(1−α)IF−KαIFKO(KOは小さい定
数)より決定すれば良いことになる。尚、Kは小
さい程比例的に流出電流の大きい内外部事故まで
検出できることになるが、これは外部事故時の変
流器飽和等による誤差々動電流が生じたケースに
近づくためおのずからその限界は決まつてくる。
次に第5図に示す外部事故の波形図を説明す
る。IF1は母線1に流入する電流I1,I2…INの和
で、IF2は外部事故点に向つて母線1より流出す
る電流を示し、IF2は流出端の変流器が飽和して
点線部の電流が変流器の2次側に流れてない状態
を表わしている。各波形の記号は第4図と同じ
で、第3図における出力個所も第4図で説明した
ものと同じである。ΣIPはIF1又はIF2の正波分に
相当し、ΣINはIF1又はIF2の負波分に相当して
いる。ΣIは誤差々動電流に相当しIF1とIF2のベ
クトル合成又はΣIPとΣINのベクトル合成値に等し
くなる。IDP,IDNはそれぞれIDの正波、負波に等
しい。{IDP−KΣIN+、{−IDN+KΣIP-は不飽和期
間では誤差差動電流が生じてないため、{0−
KΣIN+=0、{0+KΣIP-=0となり、出力は
発生していない。尚、変流器飽和期間では定数K
(K1)に比例して(1−K)IF相当が実線の
ように生じることになる。(17)出力は{IDP
KΣIN+、{−IDN+KΣIP-の絶対値であり、レベ
ル比較器18で定数KOと比較され、(17)出力の
方が大の時(18)出力に示すパルスを発生する
が、このパルス幅の時間Tは第4図に示すものに
比較して非常に短かい。
尚、変流器の飽和時の波形は図面の便宜上飽和
開始まで誤差零で飽和点を過ぎると、完全飽和に
しているが、実際には飽和開始と共に徐々に誤
差々動電流が生じる。この場合の抑制量は流出端
の電流IF2に定数Kを乗じた値となり、{IDP
KΣIN+又は{−IDN+KΣIP-で決定される出力を
生じることになるが、原理的には第5図と同じで
あり、本装置の動作、不動作の限界はパルス幅の
時間Tで決定される。
また、上記実施例では母線の保護について説明
したが、保護対象は変圧器、送電線等、比率差動
原理を利用するものであればよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、開平演算、
2乗演算を一切使用しない演算原理のため演算処
理が極めてシンプルとなり、所要時間が短かくな
るため、リレーの動作時間の短縮及びマイクロコ
ンピユータの演算処理容量の拡大に効果がある。
又普通の内部事故では無抑制とすることができる
ため確実な動作が期待でき、内部事故と外部事故
の中間的条件である内外部多重事故に対しても動
作限界を大きくとることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は母線の接続図、第2図は従来のデイジ
タル差動保護継電装置のブロツク図、第3図は本
発明の一実施例によるデイジタル差動保護継電装
置のブロツク図、第4図及び第5図は本発明装置
の動作を説明するための波形図である。 10−1,10−2,11,17……加算器、
12−1,12−2,15−1,15−2,16
−1,16−2……導出回路、13−1,13−
2……乗算器、14−1,14−2……減算器、
18……レベル比較器、19……カウンター。
尚、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示
す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電力系統の各部分より検出した瞬時的な電流
    の正波の和と上記電流の負波の和との間の差動量
    を導出し、上記差動量の負波と上記電流の正波の
    和に所定の定数を掛けた値との差からなる正波動
    作出力を導出し、かつ上記差動量の負波と上記電
    流の正波の和との差からなる負波動作出力を導出
    する第1演算回路と、上記正波動作出力の正波の
    絶対値と上記負波動作出力の負波の絶対値とを加
    算する第2演算回路と、上記第2演算回路の出力
    が所定値以上となり、かつ所定期間以上に達する
    ときは上記電力系統を保護するための動作出力を
    発生する判定回路とを備えたデイジタル比率差動
    保護継電装置。
JP59137090A 1984-07-04 1984-07-04 デイジタル比率差動保護継電装置 Granted JPS6118314A (ja)

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JPS6118314A JPS6118314A (ja) 1986-01-27
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