JPWO2016199272A1 - 地絡過電圧継電装置 - Google Patents
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Abstract
Description
<全体構成>
図1は、実施の形態1に従う地絡過電圧継電装置が適用される電力系統を示す図である。図1を参照して、変圧器2は、家庭やビル、工場などの需要家である負荷(図示しない)と系統電源7との間に接続されており、系統電源7からの高圧電力を、需要家が利用可能な低圧電力に変圧する。本実施の形態では、変圧器2は、Y結線された1次巻線および2次巻線と、Δ結線された3次巻線とを有する場合について説明する。
ここで、本実施の形態の理解のため、まず、関連技術およびその関連技術における課題などについて説明する。なお、「関連技術に従う地絡過電圧継電装置」は、上述の特開平2−46128号公報(特許文献1)の地絡過電圧継電装置に該当する。
最初に、制限抵抗Rが計器用変圧器4の2次回路または3次回路に接続されていない場合について考える。このような場合における図3中の電源電圧Eと零相電圧V0の関係をベクトルで表すと、図4のように示される。
Min(|Va|,|Vb|,|Vc|)≧K2・・・・・・・・・・・・・・(2)
なお、式(2)を用いた判定は、各相電圧が異常な値になっているか否かを判定するため(正常な範囲で式(1)を用いた判定を可能とするため)に行われる。ここでは、式(2)については成立するものとみなす。
次に、制限抵抗Rが計器用変圧器4の2次回路または3次回路に接続されている場合について考える。このような場合における図3中の電源電圧Eと零相電圧V0の関係をベクトルで表すと、図6のように示される。
図2〜図7においては、無負荷状態の電力系統を想定していた。ここでは、仮に電力系統に誘導性リアクタンス負荷が接続されている場合の関連技術に従う地絡過電圧継電装置の動作について念のため検討しておく。なお、制限抵抗Rは、計器用変圧器4の2次回路または3次回路に接続されていないものとする。このような場合における電源電圧Eと零相電圧V0の関係をベクトルで表すと、図8のように示される。
上述したように、関連技術に従う地絡過電圧継電装置は、計器用変圧器4の2次回路または3次回路に制限抵抗が接続されている場合、または電力系統に負荷が接続されている場合には、正常に動作する。しかし、当該地絡過電圧継電装置は、電力系統に負荷が接続されておらず、計器用変圧器4の2次回路または3次回路に制限抵抗が接続されていない場合には、誤動作する可能性が高い。
図10は、実施の形態1に従う地絡過電圧継電装置3のハードウェア構成を示す図である。図10を参照して、地絡過電圧継電装置3は、補助変成器10と、AD(Analog to Digital)変換部20と、演算処理部30とを含む。
図11は、実施の形態1に従う演算処理部30の機能構成を示すブロック図である。図11を参照して、演算処理部30は、第1の判定部100と、第2の判定部200と、第3の判定部300と、ロック部400と、地絡検出部500とを含む。
そのため、送電線Lには1相地絡が発生しておらず計器用変圧器4の1相断線のみが発生している場合には、基本的には上記の式(3)が成立する。換言すると、マージンγ(たとえば、1.2)を考慮した以下の式(4)が成立する場合には、計器用変圧器4の異常ではなく送電線Lに地絡事故が発生しているといえる。
線間電圧が110Vである場合には、相電圧は110V/31/2≒63.5Vとなるため、たとえば、K3=132Vに設定される。
図17は、実施の形態1に従う演算処理部30の処理手順の一例を示すフローチャートである。以下のステップは、主に、演算処理部30のCPU32がROM33に格納されたプログラムを実行することにより実現される。なお、ここでは、説明の容易化のため、判定回路201の誤判定用に設けられた判定回路202による判定は成立(式(2)が成立)するものとする。
実施の形態1によると、何らかの原因で計器用変圧器に制限抵抗が接続されていない、あるいは断線している場合であっても、計器用変圧器の異常と電力系統の1相地絡事故とを区別して検出することができる。このような場合であっても、1相地絡事故時に計器用変圧器の異常検出を不要に行なうことがないため、遮断指令を出力するなどにより電力系統を適切に保護することができる。
実施の形態1では、計器用変圧器4の異常(断線)と1相地絡事故とをより精度よく検出するために、零相電圧を用いた第3の判定部300を設ける構成について説明した。実施の形態2では、実施の形態1の第3の判定部300の代わりに、相電圧を用いた第3の判定部を設ける構成について説明する。なお、実施の形態2の<全体構成>および<ハードウェア構成>については、実施の形態1と同じであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
線間電圧が110Vである場合には、相電圧は110V/31/2≒63.5Vとなるため、たとえば、K4=76.2Vに設定される。
実施の形態2によると、実施の形態1と同様な利点がある。そのため、第3の判定部の構成を適宜選択することができ、設計上の自由度が向上する。
上述の<関連技術およびその課題>で説明したように、1相地絡事故時において、変圧器2にインラッシュ電流が発生した場合には各相電圧のバランスが崩れ、さらに式(1)が成立しやすくなってしまう。その結果、地絡過電圧継電装置は計器用変圧器4の異常と誤判定して誤不動作する可能性が高くなってしまう。実施の形態3では、このように地絡過電圧継電装置が誤不動作する可能性が高まる期間に、上述した第3の判定部による判定を行なう構成について説明する。なお、実施の形態3の<全体構成>および<ハードウェア構成>については、実施の形態1と同じであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
なお、変形例として、判定制御部600Bは、遮断器CBの投入を示す情報を当該遮断器CBから受信する構成であってもよい。この場合、地絡過電圧継電装置3と遮断器CBとは、通信可能に構成されている。たとえば、変形例に従う判定制御部600Bは、遮断器CBからの投入信号または開放信号を受信することにより、遮断器CBの投入または開放を判断する。
実施の形態3によると、地絡過電圧継電装置が誤不動作する可能性が高い期間に限って条件X3または条件X3aの判定が実行される。そのため、装置の処理負荷を軽減することができる。
上述した実施の形態では、地絡過電圧継電装置3は、計器用変圧器4から取り込まれる各相電圧に基づいて零相電圧を算出する構成について説明したが、当該構成に限られず、たとえば、図21に示すように検出する構成であってもよい。
Claims (5)
- 計器用変圧器によって検出された電力系統の電圧の入力を受ける入力部と、
前記電力系統の零相電圧に基づいて地絡を検出する地絡検出部と、
前記電力系統の各相電圧に基づいて算出される各2相間の線間電圧の少なくとも2つが第1の閾値以下であるとの第1条件が成立するか否かを判定する第1の判定部と、
前記各2相間の線間電圧の最小値と前記各相電圧の最小値との比率が第2の閾値以下であるとの第2条件が成立するか否か判定する第2の判定部と、
前記零相電圧が第3の閾値よりも大きいとの第3条件が成立するか否かを判定する第3の判定部と、
前記第1条件が成立した場合、または、前記第2条件が成立かつ前記第3条件が不成立の場合に、前記地絡検出部による検出出力をロックするロック部とを備える、地絡過電圧継電装置。 - 計器用変圧器によって検出された電力系統の電圧の入力を受ける入力部と、
前記電力系統の零相電圧に基づいて地絡を検出する地絡検出部と、
前記電力系統の各相電圧に基づいて算出される各2相間の線間電圧の少なくとも2つが第1の閾値以下であるとの第1条件が成立するか否かを判定する第1の判定部と、
前記各2相間の線間電圧の最小値と前記各相電圧の最小値との比率が第2の閾値以下であるとの第2条件が成立するか否か判定する第2の判定部と、
前記各相電圧の最大値が第3の閾値よりも大きいとの第3条件が成立するか否かを判定する第3の判定部と、
前記第1条件が成立した場合、または、前記第2条件が成立かつ前記第3条件が不成立の場合に、前記地絡検出部による検出出力をロックするロック部とを備える、地絡過電圧継電装置。 - 前記電力系統の停電後に前記各相電圧の少なくとも1つが基準電圧値以上になった場合に、前記第3の判定部は、前記第3条件が成立するか否かの判定を開始する、請求項1または2に記載の地絡過電圧継電装置。
- 前記電力系統に設けられた変圧器の投入を示す情報を受信する受信部をさらに備え、
前記受信部により前記情報が受信された場合に、前記第3の判定部は、前記第3条件が成立するか否かの判定を開始する、請求項1または2に記載の地絡過電圧継電装置。 - 前記第3の判定部は、前記第3条件が成立するか否かの判定を開始してから予め定められた時間が経過した場合に当該判定を停止し、
前記第3の判定部により当該判定が停止された場合、前記ロック部は、前記第1条件または前記第2条件が成立したときに、前記地絡検出部による検出出力をロックする、請求項3または4に記載の地絡過電圧継電装置。
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