KR102057201B1 - 고장 판정 장치, 및 보호 계전 장치 - Google Patents

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Abstract

고장 판정 장치는, 3상의 전력 계통의 각 상전압의 입력을 받는 전압 입력부와, 각 상전압에 관해, 당해 상전압이 제1 임계치 미만인지의 여부를 판정하는 제1 판정부와, 각 상전압에 의거하여 산출되는 각 선간 전압에 관해, 당해 선간 전압의 변화량이 제2 임계치 미만인지의 여부를 판정하는 제2 판정부와, 전력 계통의 고장상을 판정하는 고장상 판정부를 구비한다. 3상 중의 제1상의 상전압이 제1 임계치 미만이고, 또한 3상 중의 제2상 및 제3상 사이의 선간 전압의 변화량이 제2 임계치 미만인 경우, 고장상 판정부는, 제1상에 고장이 발생하였다고 판정한다.

Description

고장 판정 장치, 및 보호 계전 장치{OUT OF ORDER DISCRIMINATION APPARATUS AND PROTECTIVE RELAY APPARATUS}
본 개시는, 고장 판정 장치, 및 보호 계전 장치에 관한 것이다.
종래, 전력 계통을 안전하게 운용하기 위해, 전력 계통에서 발생한 고장 또는 이상을 검출하는 각종의 보호 계전기가 사용되고 있다. 예를 들면, 보호 계전기의 한 예로서는, 부족(不足) 전압 계전기를 들 수 있다.
예를 들면, 일본국 특개2001-16767호 공보에서는, 방향 계전기 및 부족 전압 계전기를 사용한 고장 구간 판정 장치를 개시하고 있다. 이 고장 구간 판정 장치에서는, 송전용 변전소의 내부에서 지락(地絡) 또는 단락 사고가 발생한 때에, 고장 구간을 자동적으로 검출하는 것을 검토하고 있다.
일본국 특개2001-16767호 공보
일본국 특개2001-16767호 공보에 관한 고장 구간 판정 장치는, 부족 전압 계전기를 사용하여 모선의 고장의 고장상(故障相)을 검출하고 있다. 예를 들면, 일본국 특개2001-16767호 공보의 도 3에는, 고장 구간 판정 장치에 사용되는 부족 전압 계전기의 작용이 기재되어 있다. 이에 의하면, 1선(線) 지락(즉, 1상(相) 고장)이 발생한 경우에는, 건전상(健全相)의 상전압(相電壓)은 거의 변화하지 않는다고 기재되어 있다. 여기서, 고장점까지의 정상(正相) 및 영상(零相)의 임피던스가 동 등한 경우에는, 건전상의 상전압은 변화하지 않는다. 그렇지만, 일반적으로는 고장점까지의 정상 및 영상의 임피던스는 다르기 때문에, 건전상의 상전압이 변화하는 경우도 많다. 그때문에, 일본국 특개2001-16767호 공보에 관한 기술에서는, 정밀도가 좋은 고장상의 검출은 어려운 경우가 있다.
본 개시의 어느 국면에서의 목적은, 고장상을 보다 정밀도 좋게 검출하는 것이 가능한 고장 판정 장치, 및 보호 계전 장치를 제공하는 것이다.
어느 실시의 형태에 따른 고장 판정 장치는, 3상의 전력 계통의 각 상전압의 입력을 받는 전압 입력부와, 각 상전압에 관해, 당해 상전압이 제1 임계치 미만인지의 여부를 판정하는 제1 판정부와, 각 상전압에 의거하여 산출되는 각 선간(線間) 전압에 관해, 당해 선간 전압의 변화량이 제2 임계치 미만인지의 여부를 판정하는 제2 판정부와, 전력 계통의 고장상을 판정하는 고장상 판정부를 구비한다. 3상 중의 제1상의 상전압이 제1 임계치 미만이고, 또한 3상 중의 제2상 및 제3상 사이의 선간 전압의 변화량이 제2 임계치 미만인 경우, 고장상 판정부는, 제1상에 고장이 발생하였다고 판정한다.
다른 실시의 형태에 따르면, 3상의 전력 계통의 모선(母線)을 보호하기 위한 보호 계전 장치가 제공된다. 보호 계전 장치는, 모선의 각 상전압의 입력을 받는 전압 입력부와, 각 상전압에 관해, 당해 상전압이 제1 임계치 미만인지의 여부를 판정하는 제1 판정부와, 각 상전압에 의거하여 산출되는 각 선간 전압에 관해, 당해 선간 전압의 변화량이 제2 임계치 미만인지의 여부를 판정하는 제2 판정부와, 전력 계통의 고장상을 판정하는 고장상 판정부와, 모선의 각 상전류(相電流)와, 모선으로부터 분기된 복수의 회선의 각 상전류에 의거한 미리 정하여진 차동 연산에 의해 모선에서의 고장을 검출하는 차동 계전 연산부와, 전력 계통에 마련된 차단기에 차단 지령을 출력하는 출력 제어부를 구비한다. 3상 중의 제1상의 상전압이 제1 임계치 미만이고, 또한 3상 중의 제2상 및 제3상 사이의 선간 전압의 변화량이 제2 임계치 미만인 경우, 고장상 판정부는, 제1상에 고장이 발생한 것을 나타내는 제1 신호를 출력한다. 출력 제어부는, 고장상 판정부에 의해 제1 신호가 출력되고, 또한, 차동 계전 연산부에 의해 모선에서의 고장을 검출한 것을 나타내는 제2 신호가 출력된 경우에, 3상의 각각에 흐르는 전류를 차단하기 위한 지령을 출력한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부한 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
본 개시에 따르면, 고장상을 보다 정밀도 좋게 검출하는 것이 가능한 고장 판정 장치, 및 보호 계전 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 실시의 형태 1에 따른 보호 계전 장치가 적용되는 전력 계통을 도시하는 도면.
도 2는, 대칭 좌표법에 의한 1상 고장시의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 3은, 실시의 형태 1에 따른 1상 고장시의 각 상전압의 관계를 도시하는 벡터도.
도 4는, 실시의 형태 1에 따른 2상 단락 고장시의 각 상전압의 관계를 도시하는 벡터도.
도 5는, 실시의 형태 1에 따른 고장상의 판정 방식을 설명하기 위한 도면.
도 6은, 실시의 형태 1에 따른 보호 계전 장치의 하드웨어 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 7은, 실시의 형태 1에 따른 보호 계전 장치의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 8은, 실시의 형태 2에 따른 1상 고장시의 각 상전압의 관계를 도시하는 벡터도.
도 9는, 실시의 형태 2에 따른 2상 단락 고장시의 각 상전압의 관계를 도시하는 벡터도.
도 10은, 실시의 형태 2에 따른 고장상의 판정 방식을 설명하기 위한 도면.
도 11은, 실시의 형태 2에 따른 보호 계전 장치의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태에 관해 설명한다. 이하의 설명에서는, 동일한 부품에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 그들의 명칭 및 기능도 같다. 따라서 그들에 관한 상세한 설명은 반복하지 않는다.
실시의 형태 1.
<전체 구성>
도 1은, 실시의 형태 1에 따른 보호 계전 장치(100)가 적용되는 전력 계통을 도시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 실시의 형태 1에 따른 전력 계통은, 모선(6)과, 모선(6)으로부터 분기된 복수의 회선(예를 들면, 피더선)을 포함하는 3상(예를 들면, A상, B상, C상)의 전력 계통이다. 도 1에는, 복수의 회선으로서, 회선(L1∼L4)이 마련된 예가 도시되어 있다. 전형적으로는, 실시의 형태 1에 따른 전력 계통의 중성점 접지 방식은, 직접 접지 방식이다.
회선(L1)에는, 변압기(4)를 통하여 모선(6)의 배후 전원(2)이 접속되어 있다. 배후 전원(2)은, 예를 들면, 발전기이다. 또한, 회선(L2∼L4)에는, 부하, 송전선 등이 접속된다. 변압기(4)는, 부하와 배후 전원(2)과의 사이에 접속되어 있고, 배후 전원(2)으로부터의 고압 전력을, 수요가가 이용 가능한 저압 전력으로 변압한다.
회선(L1∼L4)에는, 차단기(21∼24)가 각각 삽입된다. 차단기(21∼24)의 개폐 상태에 관한 정보는, 도시하지 않은 인터페이스부를 통하여 보호 계전 장치(100)의 내부에 받아들여진다.
또한, 회선(L1∼L4)에는, 전류 변성기(CT : Current Transformer)(31∼34)가 마련된다. 전류 변성기에 대신하여 공심(空心) 변성기를 마련하여도 좋다. 전류 변성기(31∼34)에 의해 검출된 회선(L1∼L4)을 흐르는 전류치의 정보는, 보호 계전 장치(100)의 내부에 받아들여진다. 구체적으로는, 전류 변성기(31∼34)는, 각각 회선(L1∼L4)의 각 상전류를 출력한다.
모선(6)에는, 전압 변성기(VT : Voltage Transformer)(8)가 마련된다. 전압 변성기(8)는, 모선(6)의 각 상전압을 검출하여 보호 계전 장치(100)에 출력한다. 구체적으로는, 전압 변성기(8)는, 모선(6)의 A상, B상, C상의 상전압(Va, Vb, Vc)을 출력한다.
보호 계전 장치(100)는, 전력 계통의 모선(6)을 보호하기 위한 디지털형의 보호 계전 장치이다. 보호 계전 장치(100)는, 고장 판정부(10)와, 차동 계전 연산부(12)와, 출력 제어부(14)를 포함한다.
고장 판정부(10)는, 전압 변성기(8)에 의해 검출된 모선(6)의 전압치에 의거하여, 모선(6)의 내부에서 고장이 생기고 있는 경우의 고장상을 판정한다. 차동 계전 연산부(12)는, 전류 변성기(31∼34)에 의해 검출된 각 회선의 전류치에 의거하여, 모선(6)의 내부에서 고장이 생기고 있는지의 여부를 판정한다.
출력 제어부(14)는, 고장 판정부(10)의 판정 결과와 차동 계전 연산부(12)의 판정 결과와의 논리곱을 연산하고, 연산 결과에 의거하여 차단기(21∼24)에 개방 지령을 출력한다.
여기서, 본 실시의 형태의 이해를 위해, 관련 기술에서의 과제 등에 관해 설명한다. 관련 기술에 관한 전류 차동 보호 계전기는, 전력 계통의 보호 대상(예를 들면, 모선)에 접속되는 각 회선에 마련된 CT에 의해 검출된 각 전류를 이용하여, 보호 대상 구간의 내외부 고장을 식별하고, 내부 고장인 경우에는 보호 대상 구간을 전력 계통부터 절리(切離)하기 위해, 당해 보호구간에 마련된 차단기에 개방 지령을 출력한다.
이와 같은 전류 차동 보호 계전기에서는, CT의 상간(相間) 유도(誘導)가 있는 경우, 모선(6)의 외부(예를 들면, 모선(6)에서 보아, 회선(L2)에 마련된 전류 변성기(32)의 외측)에 1상 고장이 발생하여 고장상에 대전류가 흐르면, 고장상이 아닌 건전상의 CT에도, CT의 2차측에 CT의 1차측에는 없는 전류가 흐를 가능성이 있다. 또한, 각 상의 CT 사이의 유도에 관해서는, 기본적으로는 발생하지 않도록 3상의 CT를 배치하여야 하지만, 변전 설비의 소형화를 도모하기 위해, 3상 일체형의 CT의 채용, 또는 GIS(Gas Insulated substation)의 구성에 따라서는, 각 상의 CT 사이의 거리가 가까워지기 때문에 유도가 생기기 쉬워지는 경우가 있다.
예를 들면, 보호 대상 구간의 외부 고장이 발생한 경우를 상정한다. 이 경우, 고장상의 비율 차동 요소는, 고장 전류에 의한 CT 포화 등의 오차 전류에 의한 차전류(差電流)(즉, 동작량)가 있는 경우에도, 큰 억제량이 기대될 수 있기 때문에 동작하는 일은 없다. 그렇지만, 건전상의 비율 차동 요소에서는, CT 사이의 유도에 의한 전류가 1조(組)의 CT에만 발생한 경우, 그 유도 전류는 차전류가 되고, 억제량도 생긴다. 이 경우, 전류 차동 보호 계전기의 동작역(動作域)에 들어갈 것 같은 큰 차전류가 발생한 경우에는, 건전상의 비율 차동 요소가 오동작한다.
그래서, 본 실시의 형태에서는, 고장 판정부(10)에 의한 판정 결과와, 차동 계전 연산부(12)의 판정 결과에 의거하여, 차단기(21∼24)에 개방 지령이 출력된다. 본 실시의 형태에 따른 고장 판정부(10)는, 단지, 모선(6)의 고장의 유무를 판정하는 것만이 아니라, 모선(6)의 고장상을 정밀도 좋게 판정할 수 있다. 그때문에, 외부 고장에 의한 각 상 CT 사이의 유도에 의해 차동 계전 연산부(12)가 고장상 이외의 상에서 오판정한 경우라도, 고장 판정부(10)의 판정 결과에 의해 차단기(21∼24)에의 개방 지령의 출력(즉, 보호 계전 장치(100)의 오동작)을 방지할 수 있다.
<고장상의 판정 방식>
다음에, 고장상의 판정 방식에 관해 설명한다. 전력 계통의 중성점 접지(接地) 방식은, 직접 접지 방식이라고 한다.
(1상 고장)
도 2는, 대칭 좌표법에 의한 1상 고장시의 등가 회로를 도시하는 도면이다. 여기서는, 모선(6)의 A상의 1상 지락 고장이 발생한 경우에 관해 설명한다.
도 2를 참조하면, Ea, Z1, Z2, Z0은, 각각 전원 전압, 정상(正相) 임피던스, 역상(逆相) 임피던스, 영상(零相) 임피던스를 나타내고 있다. 또한, V1, V2, V0, I0는, 각각 정상전압, 역상전압, 영상전압, 영상전류를 나타내고 있다.
대칭 좌표법 성분과 모선(6)의 각 상전압과의 관계는 이하의 식(1)과 같이 표시된다. 여기서는, Va, Vb, Vc는, A상 지락 고장시에 전압 변성기(8)에 의해 검출된 각 상전압이고, Va0, Vb0, Vc0은, 부하 전류를 무시한다면 A상 지락 고장 전에 전압 변성기(8)에 의해 검출된 각 상전압에 상당한다. 또한, 「a」는 벡터 오퍼레이터이다.
[수식 1]
Figure 112018064781379-pat00001
식(1)에 도시한 B상전압(Vb)의 도출 방식을 설명한다. 여기서, 도 2에서, I0=Ea/(Z1+Z2+Z0), V1=Ea-Z1×I0, V2=-Z2×I0, V0=-Z0×I0이 성립하기 위해, 전압(Vb)은 이하의 식(2)과 같이 표시된다.
[수식 2]
Figure 112018064781379-pat00002
식(2)에서, 「a2Ea」는, 「a2=240°」의 위상 회전을 나타내기 때문에, 「a2Ea」는, A상의 120° 전인 B상전압(Vb0)을 나타낸다. 또한, 일반적으로는, Z1=Z2이기 때문에, 이하의 식(3)이 도출된다.
[수식 3]
Figure 112018064781379-pat00003
또한, 식(3)에서의 「(a2+a)」는, 식(4)에 표시하는 바와 같이 전개할 수 있다.
[수식 4]
Figure 112018064781379-pat00004
따라서, 식(4)을 식(3)에 대입하면, 이하의 식(5)이 도출된다.
[수식 5]
Figure 112018064781379-pat00005
마찬가지로, C상전압(Vc)은 이하의 식(6)과 같이 표시된다.
[수식 6]
Figure 112018064781379-pat00006
A상 지락 고장시의 B상전압(Vb) 및 C상전압(Vc)이, 각각 상술한 식(5) 및 (6)과 같이 표시되기 때문에, 각 상전압(Va, Vb, Vc)의 관계는, 도 3과 같이 표시된다.
도 3은, 실시의 형태 1에 따른 1상 고장시의 각 상전압의 관계를 도시하는 벡터도이다. 도 3을 참조하면, A상전압은 고장 전후에서 Va0으로부터 Va로 변화하고 있고, 건전상인 B상 및 C상의 상전압도 변화하고 있다. 구체적으로는, 정상 임피던스는 영상 임피던스와 다르기 때문에, (Z0-Z1)는 0이 되지 않는다. 그때문에, B상전압은 고장 전후에서 Vb0으로부터 Vb로 변화하고, C상전압은 고장 전후에서 Vc0으로부터 Vc로 변화한다.
그렇지만, 건전상인 B상 및 C상 사이의 선간 전압은 고장 전후에서 변화하지 않는다. 즉, A상 고장 전의 선간 전압(Vbc0)은, A상 고장 후의 선간 전압(Vbc)과 거의 동일하고, 선간 전압의 변화량(ΔVbc)은 거의 0이다.
이와 같이, 1상 고장인 경우에는, 고장상의 전압은 대폭적으로 저하되고, 건전상인 2상의 선간 전압은 변화하지 않는다. 그때문에, 예를 들면, A상의 전압(Va)의 크기(즉, |Va|)가 임계치(K1G)(예를 들면, 정격 상전압의 70%∼80% 정도) 미만이고, 또한 BC상 사이의 선간 전압(Vbc)의 크기의 변화량(즉, Δ|Vbc|)이 임계치(K2G)(예를 들면, 정격 선간 전압의 5% 정도) 미만인 경우에는, A상 고장(즉, A상의 1상 고장)이 발생하였다고 판정할 수 있다. 또한, Δ|V|는, 전압(V)의 크기의 변화량의 벡터이다.
(2상 고장)
도 4는, 실시의 형태 1에 따른 2상 단락 고장시의 각 상전압의 관계를 도시하는 벡터도이다. 여기서는, BC상의 단락 고장을 상정하고 있다. 도 4를 참조하면, BC상 고장시에 있어서, 고장상인 B상 및 C상의 상전압은 저하되어 있지만, 건전상인 A상의 상전압은 고장 전후에서 변화하지 않는다(즉, Va0=Va이다). 또한, 각 2상 사이(즉, AB상 사이, BC상 사이, 및 CA상 사이)의 선간 전압(Vab, Vbc, Vca)은 저하되어 있다.
이와 같이, 2상 고장인 경우에는, 건전상의 전압은 변화하지 않고, 각 2상 사이의 선간 전압은 변화한다. 그때문에, 예를 들면, BC상 사이의 선간 전압(Vbc)의 크기(즉, |Vbc|)가 임계치(K1S)(예를 들면, 정격 선간 전압의 70%∼80% 정도) 미만이고, 또한 A상의 전압(Va)의 크기의 변화량(즉, Δ|Va|)이 임계치(K2S)(예를 들면, 정격 상전압의 5% 정도) 미만인 경우에는, BC상 고장(즉, B상 및 C상의 2상 고장)이 발생하였다고 판정할 수 있다.
(3상 고장)
3상 고장이 발생한 경우에는, 3상의 각 상전압과, 각 2상 사이의 선간 전압이 전부 변화한다. 그때문에, 예를 들면, 각 상전압의 변화량이 임계치(K3G)(예를 들면, 정격 상전압의 5% 정도)보다도 크고, 또한 각 선간 전압의 변화량이 임계치(K3S)(예를 들면, 정격 선간 전압의 5% 정도)보다도 큰 경우에는, 3상 고장이 발생하였다고 판정할 수 있다.
또한, 건전시(健全時)의 계통 전압은, 부하 상황에 응하여 변화한다. 그때문에, 변압기(4)가, 전압비 조작에 의해 전압을 가능한 한 정격 전압에 접근하도록 조정할 수 있는 탭 부착 변압기의 경우가 있지만, 일반적으로는 정격 전압보다 상하(上下)하고 있는 경우가 많다. 이 경우에는, 상기한 임계치(K1G, K2S, K3G)를 「고장 전의 상전압」을 이용하여 설정하여도 좋고, 임계치(K2G, K1S, K3S)를 「고장 전의 선간 전압」을 이용하여 설정하여도 좋다. 고장 전 전압을 100%라고 한 경우에는, 임계치(K1G 및 K1S)는, 예를 들면, 고장 전 전압의 90%로 설정할 수 있고, 보다 고감도의 판정이 가능해진다.
(정리)
도 5는, 실시의 형태 1에 따른 고장상의 판정 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 고장 판정부(10)는, 판정 회로(101∼118)와, AND 게이트(131∼137)와, OR 게이트(141∼143)를 포함한다.
판정 회로(101)는, |Va|<K1G를 충족시킨다고 판정한 경우에는, 출력치 "1"을 AND 게이트(131)에 출력하고, 그렇지 않다고 판정한 경우에는, 출력치 "0"을 AND 게이트(131)에 출력한다. |Vb|, |Vc|에 관한 판정 회로(103, 105)의 동작도 마찬가지이다.
판정 회로(102)는, Δ|Vbc|<K2G를 충족시킨다고 판정한 경우에는, 출력치 "1"을 AND 게이트(131)에 출력하고, 그렇지 않다고 판정한 경우에는, 출력치 "0"을 AND 게이트(131)에 출력한다. Δ|Vca|, Δ|Vab|에 관한 판정 회로(104, 106)의 동작도 마찬가지이다.
AND 게이트(131)는, 판정 회로(101)의 출력치와, 판정 회로(102)의 출력치와의 AND 연산을 행한다. 구체적으로는, |Va|<K1G 및 Δ|Vbc|<K2G를 충족시키는 경우(즉, 판정 회로(101 및 102)의 출력치가 "1"인 경우), AND 게이트(131)는, A상의 1상 고장을 나타내는 신호(즉, 출력치 "1")를 OR 게이트(141)에 출력한다. 그렇지 않은 경우에는, AND 게이트(131)는, 출력치 "0"을 OR 게이트(141)에 출력한다.
AND 게이트(132)는, |Vb|<K1G 및 Δ|Vca|<K2G를 충족시키는 경우, B상의 1상 고장을 나타내는 신호(즉, 출력치 "1")를 OR 게이트(142)에 출력한다. AND 게이트(133)는, |Vc|<K1G 및 Δ|Vab|<K2G를 충족시키는 경우, C상의 1상 고장을 나타내는 신호(즉, 출력치 "1")를 OR 게이트(143)에 출력한다.
판정 회로(107)는, |Vab|<K1S를 충족시킨다고 판정한 경우에는, 출력치 "1"을 AND 게이트(134)에 출력하고, 그렇지 않다고 판정한 경우에는, 출력치 "0"을 AND 게이트(134)에 출력한다. |Vbc|, |Vca|에 관한 판정 회로(109, 111)의 동작도 마찬가지이다.
판정 회로(108)는, Δ|Vc|<K2S를 충족시킨다고 판정한 경우에는, 출력치 "1"을 AND 게이트(134)에 출력하고, 그렇지 않다고 판정한 경우에는, 출력치 "0"을 AND 게이트(134)에 출력한다. Δ|Va|, Δ|Vb|에 관한 판정 회로(110, 112)의 동작도 마찬가지이다.
AND 게이트(134)는, 판정 회로(107)의 출력치와, 판정 회로(108)의 출력치와의 AND 연산을 행한다. 구체적으로는, |Vab|<K1S 및 Δ|Vc|<K2S를 충족시키는 경우(즉, 판정 회로(107 및 108)의 출력치가 "1"인 경우), AND 게이트(134)는, AB상의 2상 고장을 나타내는 신호(즉, 출력치 "1")를 OR 게이트(141, 142)에 출력한다.
AND 게이트(135)는, |Vbc|<K1S 및 Δ|Va|<K2S를 충족시키는 경우, BC상의 2상 고장을 나타내는 신호(즉, 출력치 "1")를 OR 게이트(142, 143)에 출력한다. AND 게이트(136)는, |Vca|<K1S 및 Δ|Vb|<K2S를 충족시키는 경우, CA상의 2상 고장을 나타내는 신호(즉, 출력치 "1")를 OR 게이트(141, 143)에 출력한다.
판정 회로(113)는, Δ|Va|>K3G를 충족시킨다고 판정한 경우에는, 출력치 "1"을 AND 게이트(137)에 출력하고, 그렇지 않다고 판정한 경우에는, 출력치 "0"을 AND 게이트(137)에 출력한다. Δ|Vb|, Δ|Vc|에 관한 판정 회로(114, 115)의 동작도 마찬가지이다.
판정 회로(116)는, Δ|Vab|>K3S를 충족시킨다고 판정한 경우에는, 출력치 "1"을 AND 게이트(137)에 출력하고, 그렇지 않다고 판정한 경우에는, 출력치 "0"을 AND 게이트(137)에 출력한다. Δ|Vbc|, Δ|Vca|에 관한 판정 회로(117, 118)의 동작도 마찬가지이다.
AND 게이트(137)는, 판정 회로(113∼118)의 각 출력치가 전부 "1"인 경우에, 3상 고장을 나타내는 신호(즉, 출력치 "1")를 OR 게이트(141, 142, 143)에 출력한다.
OR 게이트(141)는, AND 게이트(131, 134, 136, 137)의 각 출력치의 OR 연산을 행한다. 구체적으로는, 이들의 각 출력치의 적어도 하나가 "1"인 경우에는, OR 게이트(141)는, A상에 고장이 발생하고 있는 것을 나타내는 신호를 출력한다.
OR 게이트(142)는, AND 게이트(132, 134, 135, 137)의 각 출력치의 적어도 하나가 "1"인 경우에는, B상에 고장이 발생하고 있는 것을 나타내는 신호를 출력한다. OR 게이트(143)는, AND 게이트(133, 135, 136, 137)의 각 출력치의 적어도 하나가 "1"인 경우에는, C상에 고장이 발생하고 있는 것을 나타내는 신호를 출력한다.
<하드웨어 구성>
도 6은, 실시의 형태 1에 따른 보호 계전 장치(100)의 하드웨어 구성의 한 예를 도시하는 도면이다. 도 6을 참조하면, 보호 계전 장치(100)는, 보조 변성기(51)와, AD(Analog to Digital) 변환부(52)와, 연산 처리부(70)를 포함한다.
보조 변성기(51)는, 각 검출기로부터의 전기량을 받아들여, 릴레이 내부 회로에 적합한 전압으로 변환하여 출력한다. AD 변환부(52)는, 보조 변성기(51)로부터 출력된 전압을 받아들여서 디지털 데이터로 변환한다. 구체적으로는, AD 변환부(52)는, 아날로그 필터와, 샘플 홀드 회로와, 멀티플렉서와, AD 변환기를 포함한다.
아날로그 필터는, 보조 변성기(51)로부터 출력되는 전류 및 전압의 파형 신호로부터 고주파의 노이즈 성분을 제거한다. 샘플 홀드 회로는, 아날로그 필터로부터 출력되는 전류 및 전압의 파형 신호를 미리 정하여진 샘플링 주기로 샘플링 한다. 멀티플렉서는, 연산 처리부(70)로부터 입력되는 타이밍 신호에 의거하여, 샘플 홀드 회로로부터 입력되는 파형 신호를 시계열로 순차적으로 전환하여 AD 변환기에 입력한다. AD 변환기는, 멀티플렉서로부터 입력되는 파형 신호를 아날로그 데이터로부터 디지털 데이터로 변환한다. AD 변환기는, 디지털 변환한 파형 신호(디지털 데이터)를 연산 처리부(70)에 출력한다.
연산 처리부(70)는, CPU(Central Processing Unit)(72)와, ROM(73)과, RAM(74)과, DI(디지털 입력) 회로(75)와, DO(디지털 출력)회로(76)와, 입력 인터페이스(I/F)(77)와, 통신 인터페이스(I/F)(78)를 포함한다. 이들은, 버스(71)로 결합되어 있다.
CPU(72)는, 미리 ROM(73)에 격납된 프로그램을 판독하여 실행함에 의해, 보호 계전 장치(100)의 동작을 제어한다. 또한, ROM(73)에는, CPU(72)에 의해 이용되는 각종 정보가 격납되어 있다. CPU(72)는, 예를 들면, 마이크로 프로세서이다. 또한, 당해 하드웨어는, CPU 이외의 FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 및 기타의 연산 기능을 갖는 회로 등이라도 좋다.
CPU(72)는, 버스(71)를 통하여, AD 변환부(52)로부터 디지털 데이터를 판독한다. CPU(72)는, ROM(73)에 격납되어 있는 프로그램에 따라, 받아들인 디지털 데이터를 이용하여 제어 연산을 실행한다.
CPU(72)는, 제어 연산 결과에 의거하여, DO 회로(76)를 통하여, 외부의 장치에 제어 지령을 출력한다. 또한, CPU(72)는, DI 회로(75)를 통하여, 그 제어 지령에 대한 응답을 수취한다. 입력 인터페이스(77)는, 전형적으로는, 각종 버튼 등이고, 계통 운용자로부터의 각종 설정 조작을 접수한다. 또한, CPU(72)는, 통신 인터페이스(78)를 통하여, 다른 장치와 각종 정보를 송수신한다.
<기능 구성>
도 7은, 실시의 형태 1에 따른 보호 계전 장치(100)의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다. 도 7을 참조하면, 보호 계전 장치(100)는, 주된 기능 구성으로서, 고장 판정부(10)와, 차동 계전 연산부(12)와, 출력 제어부(14)를 포함한다. 이들의 기능은, 예를 들면, 보호 계전 장치(100)의 마이크로 프로세서가 메모리에 격납된 프로그램을 실행함에 의해 실현된다. 또한, 이들의 기능의 일부 또는 전부는 하드웨어로 실현되도록 구성되어 있어도 좋다.
고장 판정부(10)는, 전압 입력부(201)와, 선간 전압 변화량 산출부(203)와, 상전압 변화량 산출부(205)와, 판정부(211∼216)와, 고장상 판정부(220)를 포함한다.
전압 입력부(201)는, 전압 변성기(8)로부터 출력되는 모선(6)의 각 상전압(Va∼Vc)의 입력을 접수한다.
선간 전압 변화량 산출부(203)는, A상 및 B상 사이의 선간 전압(Vab)의 변화량(ΔVab)과, B상 및 C상 사이의 선간 전압(Vbc)의 변화량(ΔVbc)과, C상 및 A상 사이의 선간 전압(Vca)의 변화량(ΔVca)을 산출한다. 예를 들면, 선간 전압의 변화량은, 현재의 선간 전압으로부터, 수사이클(예를 들면, 1∼2사이클) 전의 선간 전압을 감산함에 의해 산출된다.
상전압 변화량 산출부(205)는, A상의 상전압(Va)의 변화량(ΔVa)과, B상의 상전압(Vb)의 변화량(ΔVb)과, C상의 상전압(Vc)의 변화량(ΔVc)을 산출한다. 예를 들면, 상전압의 변화량은, 현재의 상전압으로부터, 수사이클(예를 들면, 1∼2사이클) 전의 상전압을 감산함에 의해 산출된다.
판정부(211)는, 각 상전압(Va, Vb, Vc)에 관해, 당해 상전압이 임계치(K1G) 미만인지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 판정부(211)는, 도 5에 도시하는 판정 회로(101, 103, 105)에 대응한다.
판정부(212)는, 각 선간 전압(Vab, Vbc, Vca)에 관해, 당해 선간 전압의 변화량이 임계치(K2G) 미만인지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 판정부(212)는, 도 5에 도시하는 판정 회로(102, 104, 106)에 대응한다.
판정부(213)는, 각 선간 전압(Vab, Vbc, Vca)에 관해, 당해 선간 전압이 임계치(K1S) 미만인지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 판정부(213)는, 도 5에 도시하는 판정 회로(107, 109, 111에 대응한다.
판정부(214)는, 각 상전압(Va, Vb, Vc)에 관해, 당해 상전압의 변화량이 임계치(K2S) 미만인지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 판정부(214)는, 도 5에 도시하는 판정 회로(108, 110, 112)에 대응한다.
판정부(215)는, 각 상전압(Va, Vb, Vc)에 관해, 당해 상전압의 변화량이 임계치(K3G)보다도 큰지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 판정부(215)는, 도 5에 도시하는 판정 회로(113∼115)에 대응하고 있다.
판정부(216)는, 각 선간 전압(Vab, Vbc, Vca)에 관해, 당해 선간 전압의 변화량이 임계치(K3S)보다도 큰지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 판정부(216)는, 도 5에 도시하는 판정 회로(116∼118)에 대응하고 있다.
고장상 판정부(220)는, 판정부(211∼216)의 각 판정 결과에 의거하여, 전력 계통의 고장상(예를 들면, 모선(6)의 고장상)을 판정한다. 여기서, 고장상 판정부(220)에 의한 판정에는, 현재의 상전압으로부터, 수사이클 전의 상전압을 감산한 변화량이 사용된다. 고장상 판정부(220)는, 판정 결과를 나타내는 신호를 수사이클 기간보다도 긴 기간 출력한다. 예를 들면, 고장상 판정부(220)는, 복귀 타이머를 이용하여, 판정 결과를 나타내는 신호를 미리 정하여진 시간(T)(예를 들면, 외부 고장 제거에 필요로 하는 시간) 이상 출력하도록 구성된다.
어느 국면에서는, 3상 중의 제1상(예를 들면, A상)의 상전압이 임계치(K1G) 미만이고, 또한 3상 중의 제2상(예를 들면, B상) 및 제3상(예를 들면, C상) 사이의 선간 전압의 변화량이 임계치(K2G) 미만인 경우, 고장상 판정부(220)는, 제1상에 고장이 발생하였다고 판정하고, 당해 판정 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 이 경우, 고장상 판정부(220)는 AND 게이트(131∼133) 및 복귀 타이머에 대응한다.
다른 국면에서는, 제1상(예를 들면, A상) 및 제2상(예를 들면, B상) 사이의 선간 전압이 임계치(K1S) 미만이고, 또한 제3상(예를 들면, C상)의 상전압의 변화량이 임계치(K2S) 미만인 경우, 고장상 판정부(220)는, 제1상 및 제2상에 고장이 발생하였다고 판정하고, 당해 판정 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 이 경우, 고장상 판정부(220)는 AND 게이트(134∼136) 및 복귀 타이머에 대응한다.
또 다른 국면에서는, 각 상전압의 변화량이 임계치(K3G)보다도 크고, 각 선간 전압의 변화량이 임계치(K3S)보다도 큰 경우, 고장상 판정부(220)는 3상 전부에 고장이 발생하였다고 판정하고, 당해 판정 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 이 경우, 고장상 판정부(220)는 AND 게이트(137) 및 복귀 타이머에 대응한다.
차동 계전 연산부(12)는, 모선(6)의 각 상전류와 회선(L1∼L4)의 각 상전류에 의거한 미리 정하여진 차동 연산에 의해 모선(6)에서의 고장을 검출한다. 구체적으로는, 차동 계전 연산부(12)는, 전류 입력부(250)와, 차동 전류 연산부(252)와, 억제 전류 연산부(254)와, 차동 판정부(256)를 포함한다.
차동 전류 연산부(252)는, 전류 변성기(31∼34)에 의해 검출된 각 회선(L1∼L4)의 전류(I1∼I4)의 벡터합을 산출하고, 산출한 벡터합의 크기를 차동 전류(ID)로서 출력한다.
억제 전류 연산부(254)는, 전류 변성기(31∼34)에 의해 검출된 각 회선(L1∼L4)의 전류(I1∼I4) 중, 크기가 최대의 것을 출력한다. 또한, 최대치 억제 방식에 대신하여, 스칼라화 억제 방식을 이용하여도 좋다. 즉, 검출된 각 회선(L1∼L4)의 전류(I1∼I4)의 스칼라 합을 억제 전류(IR)로 하여도 좋다.
차동 판정부(256)는, 억제 전류(IR)와 차동 전류(ID)의 관계가 미리 정하여진 관계를 충족시키는지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 차동 판정부(256)는, 억제 전류(IR)에 정수(α)를 승산하고, 정수(β)를 가산한 값보다도 차동 전류(ID)가 큰지의 여부, 즉, 이하의 식(7)이 성립하는지의 여부를 판정한다.
ID>α·IR+β… (7)
또한, 차동 판정부(256)는, 억제 전류(IR)를 이용하지 않고 차동 전류(ID)만을 이용하여 판정을 행하여도 좋다. 구체적으로는, 차동 판정부(256)는, 차동 전류(ID)가 임계치IP)보다도 큰지의 여부, 즉, 이하의 식(8)이 성립하는지의 여부를 판정한다.
ID>IP … (8)
차동 판정부(256)는, 판정 결과를 나타내는 신호를 출력 제어부(14)에 출력한다.
출력 제어부(14)는, 고장 판정부(10)에 의한 고장상의 판정 결과와, 차동 계전 연산부(12)에 의한 판정 결과에 의거하여, 차단기(21∼24)를 개방하기 위한 개방 지령을 출력한다.
예를 들면, 고장상 판정부(220)에 의해 고장상이 제1상인 것을 나타내는 판정 결과가 출력되고, 차동 계전 연산부(12)에 의해 제1상에 관해 상기한 식(7) 또는 (8)이 성립하였다는 판정 결과(즉, 제1상의 고장을 검출하였다는 결과)가 출력되고 있는 경우, 출력 제어부(14)는 제1상에 흐르는 전류를 차단하기 위한 지령을 출력한다.
구체적으로는, 보호 계전 장치(100)는 모선(6)을 보호 대상으로 하고 있기 때문에, 출력 제어부(14)는, 고장상인 제1상뿐만 아니라 3상의 각각에 흐르는 전류를 차단하기 위해 차단기(21∼24)에 개방 지령을 출력한다. 즉, 출력 제어부(14)는, 각 상에 마련된 차단기(21∼24)에 개방 지령을 출력한다.
<이점>
실시의 형태 1에 의하면, 상전압 및 선간 전압의 크기만이 아니라, 변화량의 크기도 감안하여 고장상의 판정이 행하여지기 때문에, 1상 고장 및 2상 고장의 고장상 판정을 보다 정밀도 좋게 실행할 수 있다. 그때문에, 아크 고장 등의 고장점 임피던스가 높은 지락 고장이라도, 고감도로 고장상을 판정할 수 있다. 또한, 고장상을 정밀도 좋게 판정할 수 있기 때문에, 보호 계전 장치의 CT 사이의 유도에 의한 오동작을 방지할 수 있고, 고신뢰성의 보호 시스템을 구성할 수 있다.
실시의 형태 2.
실시의 형태 2에서는, 실시의 형태 1과는 다른 고장상의 판정 방식에 관해 설명한다. <전체 구성> 및 <하드웨어 구성>에 관해서는, 실시의 형태 1의 그들과 같기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다. 또한, 전력 계통의 중성점 접지 방식은, 직접 접지 방식이라고 한다.
<고장상의 판정 방식>
(1상 고장)
상술한 식(5) 및 (6)으로부터, A상 지락 고장시의 전압(Va, Vb, Vc)과의 관계는, 도 8과 같이 표시된다.
도 8은, 실시의 형태 2에 따른 1상 고장시의 각 상전압의 관계를 도시하는 벡터도이다. 도 8을 참조하면, A상 고장 전후에 있어서, 고장상을 포함하는 AB상 및 CA상의 선간 전압은 변화하고 있지만, 건전상인 BC상의 선간 전압은 변화하지 않는다. 즉, AB상의 선간 전압의 변화량(ΔVab), 및 CA상의 선간 전압의 변화량(ΔVca)은, 일정치 이상이 되고, BC상의 선간 전압의 변화량(ΔVbc)은 거의 0이다.
이것을 이용하여, 예를 들면, Δ|Vbc|가 임계치(K2G) 미만, 또한 Δ|Vca| 및 Δ|Vab|가 임계치(K2G) 이상인 경우에는, A상의 1상 고장이 발생하였다고 판정할 수 있다.
(2상 고장)
도 9는, 실시의 형태 2에 따른 2상 단락 고장시의 각 상전압의 관계를 도시하는 벡터도이다. 여기서는, B상 및 C상의 단락 고장을 상정하고 있다. 도 9를 참조하면, BC상 고장 전후에 있어서, 고장상인 B상 및 C상의 각 상전압은 변화하고 있지만, 건전상인 A상의 상전압은 변화하지 않는다. 즉, B상전압의 변화량(ΔVb) 및 C상전압의 변화량(ΔVc)은, 일정치 이상이고, A상전압의 변화량(ΔVa)은 거의 0이다.
이것을 이용하여, 예를 들면, Δ|Va|가 임계치(K2S) 미만, 또한 Δ|Vb| 및 Δ|Vc|가 임계치(K2S) 이상인 경우에는, BC상의 2상 고장이 발생하였다고 판정할 수 있다.
(3상 고장)
3상 고장의 판정 방식은, 실시의 형태 1의 당해 판정 방식과 마찬가지이다.
(정리)
도 10은, 실시의 형태 2에 따른 고장상의 판정 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 10을 참조하면, 실시의 형태 2에 따른 고장 판정부(10)는, 판정 회로(102, 104, 106, 108, 110, 112, 113∼118)와, AND 게이트(137, 151∼156)와, OR 게이트(161∼163)를 포함한다. 판정 회로(102, 104, 106, 108, 110, 112, 113∼118)의 동작, 및 AND 게이트(137)의 동작은, 도 5에서 설명한 동작과 마찬가지이다.
AND 게이트(151)는, 판정 회로(102)의 출력치와, 판정 회로(104)의 출력의 논리 레벨을 반전(反轉)한 값과, 판정 회로(106)의 출력의 논리 레벨을 반전한 값과의 AND 연산을 행한다. 구체적으로는, Δ|Vbc|<K2G를 충족시키고, Δ|Vca|<K2G를 충족시키지 않고(즉, Δ|Vca|≥K2G를 충족시키고), Δ|Vab|<K2G를 충족시키지 않는(즉, Δ|Vab|≥K2G를 충족시키는) 경우에, AND 게이트(151)는, A상의 1상 고장을 나타내는 신호(즉, 출력치 "1")를 OR 게이트(161)에 출력한다.
AND 게이트(152)는, Δ|Vca|<K2G를 충족시키고, Δ|Vbc|<K2G 및 Δ|Vab|<K2G를 충족시키지 않는 경우에, B상의 1상 고장을 나타내는 신호(즉, 출력치 "1")를 OR 게이트(162)에 출력한다. AND 게이트(153)는, Δ|Vab|<K2G를 충족시키고, Δ|Vbc|<K2G 및 Δ|Vca|<K2G를 충족시키지 않는 경우에, C상의 1상 고장을 나타내는 신호(즉, 출력치 "1")를 OR 게이트(163)에 출력한다.
AND 게이트(154)는, 판정 회로(108)의 출력치와, 판정 회로(110)의 출력의 논리 레벨을 반전한 값과, 판정 회로(112)의 출력의 논리 레벨을 반전한 값과의 AND 연산을 행한다. 구체적으로는, Δ|Vc|<K2S를 충족시키고, Δ|Va|<K2S를 충족시키지 않고(즉, Δ|Va|≥K2S를 충족시키고), Δ|Vb|<K2G를 충족시키지 않는(즉, Δ|Vb|≥K2S를 충족시키는) 경우에, AND 게이트(154)는, AB상의 2상 고장을 나타내는 신호(즉, 출력치 "1")를 OR 게이트(161, 162)에 출력한다.
AND 게이트(155)는, Δ|Vc|<K2S를 충족시키고, Δ|Va|<K2S 및 Δ|Vc|<K2S를 충족시키지 않는 경우에, BC상의 2상 고장을 나타내는 신호(즉, 출력치 "1")를 OR 게이트(162, 163)에 출력한다. AND 게이트(156)는, Δ|Vb|<K2S를 충족시키고, Δ|Vc|<K2S 및 Δ|Va|<K2S를 충족시키지 않는 경우에, CA상의 2상 고장을 나타내는 신호(즉, 출력치 "1")를 OR 게이트(161, 163)에 출력한다.
OR 게이트(161)는, AND 게이트(151, 154, 156, 137)의 각 출력치의 OR 연산을 행한다. 구체적으로는, 이들의 각 출력치의 적어도 하나가 "1"인 경우에는, OR 게이트(161)는, A상에 고장이 발생하고 있는 것을 나타내는 신호를 출력한다.
OR 게이트(162)는, AND 게이트(152, 154, 155, 137)의 각 출력치의 적어도 하나가 "1"인 경우에는, B상에 고장이 발생하고 있는 것을 나타내는 신호를 출력한다. OR 게이트(163)는, AND 게이트(153, 155, 156, 137)의 각 출력치의 적어도 하나가 "1"인 경우에는, C상에 고장이 발생하고 있는 것을 나타내는 신호를 출력한다.
<기능 구성>
도 11은, 실시의 형태 2에 따른 보호 계전 장치(100A)의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다. 도 11을 참조하면, 보호 계전 장치(100A)는, 주된 기능 구성으로서, 고장 판정부(10A)와, 차동 계전 연산부(12)와, 출력 제어부(14)를 포함한다. 차동 계전 연산부(12) 및 출력 제어부(14)의 기능은, 도 7에서 설명한 기능과 마찬가지이기 때문에, 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.
고장 판정부(10A)는, 전압 입력부(201)와, 선간 전압 변화량 산출부(203)와, 상전압 변화량 산출부(205)와, 판정부(215, 216)와, 변화량 판정부(271, 272)와, 고장상 판정부(220A)를 포함하다. 또한, 전압 입력부(201)와, 선간 전압 변화량 산출부(203)와, 상전압 변화량 산출부(205)와, 판정부(215, 216)의 기능은, 도 7에서 설명한 당해 기능과 마찬가지이기 때문에 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.
변화량 판정부(271)는, 선간 전압(Vab)의 변화량(ΔVab), 선간 전압(Vbc)의 변화량(ΔVbc), 및 선간 전압(Vca)의 변화량(ΔVca)의 각각에 관해, 당해 변화량이 K2G 미만인지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 변화량 판정부(271)는, 도 10에 도시하는 판정 회로(102, 104, 106)에 대응한다. 환언하면, 변화량 판정부(271)는, 도 7에 도시하는 판정부(212)와 실질적으로 동일한 기능을 갖는다.
변화량 판정부(272)는, 상전압(Va)의 변화량(ΔVa), 상전압(Vb)의 변화량(ΔVb), 및 상전압(Vc)의 변화량(ΔVc)의 각각에 관해, 당해 변화량이 K2S 미만인지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 변화량 판정부(272)는, 도 10에 도시하는 판정 회로(108, 110, 112)에 대응한다. 환언하면, 변화량 판정부(272)는, 도 7에 도시하는 판정부(214)와 실질적으로 동일한 기능을 갖는다.
고장상 판정부(220A)는, 판정부(215, 216) 및 변화량 판정부(271, 272)의 각 판정 결과에 의거하여, 전력 계통의 고장상을 판정하고, 당해 판정 결과를 나타내는 신호를 시간(T) 이상 출력한다. 어느 국면에서는, 제1상(예를 들면, A상) 및 제2상(예를 들면, B상) 사이의 선간 전압의 변화량, 및 제3상(예를 들면, C상) 및 제1상 사이의 선간 전압의 변화량이 임계치(K2G) 이상이고, 또한, 제2상 및 제3상 사이의 선간 전압의 변화량이 임계치(K2G) 미만인 경우, 고장상 판정부(220)는 제1상에 고장이 발생하였다고 판정하고, 당해 판정 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 이 경우, 고장상 판정부(220A)는 AND 게이트(151∼153) 및 복귀 타이머에 대응한다.
다른 국면에서는, 제1상(예를 들면, A상)의 상전압의 변화량 및 제2상(예를 들면, B상)의 상전압의 변화량이 임계치(K2S) 이상이고, 또한 제3상(예를 들면, C상)의 상전압의 변화량이 임계치(K2S) 미만인 경우, 고장 판정부(10A)는, 제1상 및 제2상에 고장이 발생하였다고 판정하고, 당해 판정 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 이 경우, 고장상 판정부(220)는 AND 게이트(154∼156) 및 복귀 타이머에 대응한다.
또 다른 국면에서는, 각 상전압의 변화량이 임계치(K3G)보다도 크고, 각 선간 전압의 변화량이 임계치(K3S)보다도 큰 경우, 고장상 판정부(220A)는 3상 전부에 고장이 발생하였다고 판정하고, 당해 판정 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 이 경우, 고장상 판정부(220A)는 AND 게이트(137) 및 복귀 타이머에 대응한다.
<이점>
실시의 형태 2에 의하면, 간이한 로직으로 고장상 판정부를 구축할 수 있다. 기타 이점은, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.
기타 실시의 형태.
(1) 상술한 실시의 형태에서는, 보호 계전 장치가, 고장 판정부, 차동 계전 연산부 및 출력 제어부를 갖는 구성에 관해 설명하였지만, 당해 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 상술한 고장 판정부의 기능을 갖는 고장 판정 장치를 별도로 마련하고, 당해 고장 판정 장치와, 차동 계전 연산부 및 출력 제어부를 갖는 장치와의 조합에 의해, 상기 보호 계전 장치를 실현하는 구성이라도 좋다. 이 경우, 고장 판정 장치의 하드웨어 구성은, 도 6에 도시하는 하드웨어 구성과 마찬가지라도 좋다.
(2) 상술한 실시의 형태에서는, 고장 판정부가 모선의 고장을 판정하는 구성에 관해 설명하였지만, 당해 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 보호 계전 장치가 송전선을 보호 대상으로 하고 있는 경우에는, 고장 판정부는, 송전선의 고장을 판정하도록 구성되어 있어도 좋다. 또한, 고장상이 제1상인 경우에는, 출력 제어부는, 제1상에 마련된 차단기(21∼24)에 개방 지령을 출력하여도 좋고, 3상의 각각에 흐르는 전류를 차단하기 위해 차단기(21∼24)에 개방 지령을 출력하여도 좋다. 고장상에 흐르는 전류만을 차단하는 것인지, 고장상 및 건전상에 흐르는 전류를 전부 차단하는 것인지는, 계통 운용자에 의해 임의로 정하여진다.
(3) 상술한 실시의 형태에서는, 고장 판정부는, 각 상전압의 변화량 및 임계치(K3G)의 비교 결과와, 각 선간 전압의 변화량 및 임계치(K3S)의 비교 결과에 의거하여, 3상 고장을 판정하는 구성에 관해 설명하였지만, 당해 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 고장 판정부는, 각 상전압 및 임계치(K1G)의 비교 결과와, 각 선간 전압 및 임계치(K1S)의 비교 결과에 의거하여, 3상 고장을 판정하는 구성이라도 좋다.
이 경우, 판정 회로(113)에 대신하여, |Va|<K1G를 충족시키는 경우에 출력치 "1"을 출력하고, 그렇지 않은 경우에 출력치 "0"을 출력하는 판정 회로가 사용된다. 마찬가지로, 판정 회로(114, 115)에 대해서도, 대용의 판정 회로가 사용된다. 또한, 판정 회로(116)에 대신하여, |Vab|<K1S를 충족시키는 경우에 출력치 "1"을 출력하고, 그렇지 않은 경우에 출력치 "0"을 출력한 판정 회로가 사용된다. 마찬가지로, 판정 회로(117, 118)에 대해서도, 대용의 판정 회로가 사용된다.
(4) 상술한 실시의 형태로서 예시한 구성은, 본 발명의 구성의 한 예이고, 다른 공지의 기술과 조합시키는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 일부를 생략하는 등, 변경하여 구성하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 실시의 형태에서, 다른 실시의 형태에서 설명한 처리 및 구성을 적절히 채용하여 실시하는 경우가 있어도 좋다.
본 발명의 실시의 형태에 관해 설명하였지만, 금회 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (7)

  1. 3상의 전력 계통의 각 상전압의 입력을 받는 전압 입력부와,
    상기 각 상전압에 관해, 당해 상전압이 제1 임계치 미만인지의 여부를 판정하는 제1 판정부와,
    상기 각 상전압에 의거하여 산출되는 각 선간 전압에 관해, 당해 선간 전압의 변화량이 제2 임계치 미만인지의 여부를 판정하는 제2 판정부와,
    상기 전력 계통의 고장상을 판정하는 고장상 판정부를 구비하고,
    상기 3상 중의 제1상의 상전압이 상기 제1 임계치 미만이고, 또한 상기 3상 중의 제2상 및 제3상 사이의 선간 전압의 변화량이 상기 제2 임계치 미만인 경우, 상기 고장상 판정부는, 상기 제1상에 고장이 발생하였다고 판정하는 것을 특징으로 하는 고장 판정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 선간 전압에 관해, 당해 선간 전압이 제3 임계치 미만인지의 여부를 판정하는 제3 판정부와,
    상기 각 상전압에 관해, 당해 상전압의 변화량이 제4 임계치 미만인지의 여부를 판정하는 제4 판정부를 또한 구비하고,
    상기 제1상 및 상기 제2상 사이의 선간 전압이 상기 제3 임계치 미만이고, 또한 상기 제3상의 상전압의 변화량이 상기 제4 임계치 미만인 경우, 상기 고장상 판정부는, 상기 제1상 및 상기 제2상에 고장이 발생하였다고 판정하는 것을 특징으로 하는 고장 판정 장치.
  3. 3상의 전력 계통의 각 상전압의 입력을 받는 전압 입력부와,
    상기 3상 중의 제1상 및 제2상 사이의 선간 전압의 제1 변화량, 상기 3상 중의 상기 제2상 및 제3상 사이의 선간 전압의 제2 변화량, 및 상기 제3상 및 상기 제1상 사이의 선간 전압의 제3 변화량의 각각에 관해, 당해 변화량이 제1 기준치 미만인지의 여부를 판정하는 제1 변화량 판정부와,
    상기 전력 계통의 고장상을 판정하는 고장상 판정부를 구비하고,
    상기 제1 변화량 및 상기 제3 변화량이 상기 제1 기준치 이상이고, 또한 상기 제2 변화량이 상기 제1 기준치 미만인 경우, 상기 고장상 판정부는, 상기 제1상에 고장이 발생하였다고 판정하는 것을 특징으로 하는 고장 판정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1상의 상전압의 변화량, 상기 제2상의 상전압의 변화량, 및 상기 제3상의 상전압의 변화량의 각각에 관해, 당해 변화량이 제2 기준치 미만인지의 여부를 판정하는 제2 변화량 판정부를 또한 구비하고,
    상기 제1상의 상전압의 변화량 및 상기 제2상의 상전압의 변화량이 상기 제2 기준치 이상이고, 또한 제3상의 상전압의 변화량이 상기 제2 기준치 미만인 경우, 상기 고장상 판정부는, 상기 제1상 및 상기 제2상에 고장이 발생하였다고 판정하는 것을 특징으로 하는 고장 판정 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 입력부는, 상기 전력 계통의 모선의 각 상전압의 입력을 받아들이는 것을 특징으로 하는 고장 판정 장치.
  6. 3상의 전력 계통의 모선을 보호하기 위한 보호 계전 장치로서,
    상기 모선의 각 상전압의 입력을 받는 전압 입력부와,
    상기 각 상전압에 관해, 당해 상전압이 제1 임계치 미만인지의 여부를 판정하는 제1 판정부와,
    상기 각 상전압에 의거하여 산출되는 각 선간 전압에 관해, 당해 선간 전압의 변화량이 제2 임계치 미만인지의 여부를 판정하는 제2 판정부와,
    상기 전력 계통의 고장상을 판정하는 고장상 판정부와,
    상기 모선의 각 상전류와, 상기 모선으로부터 분기된 복수의 회선의 각 상전류에 의거한 미리 정하여진 차동 연산에 의해 상기 모선에서의 고장을 검출하는 차동 계전 연산부와,
    상기 전력 계통에 마련된 차단기에 차단 지령을 출력하는 출력 제어부를 구비하고,
    상기 3상 중의 제1상의 상전압이 상기 제1 임계치 미만이고, 또한 상기 3상 중의 제2상 및 제3상 사이의 선간 전압의 변화량이 상기 제2 임계치 미만인 경우, 상기 고장상 판정부는, 상기 제1상에 고장이 발생한 것을 나타내는 제1 신호를 출력하고,
    상기 출력 제어부는, 상기 고장상 판정부에 의해 상기 제1 신호가 출력되고, 또한, 상기 차동 계전 연산부에 의해 상기 모선에서의 고장을 검출한 것을 나타내는 제2 신호가 출력된 경우에, 상기 3상의 각각에 흐르는 전류를 차단하기 위한 지령을 출력하는 것을 특징으로 하는 보호 계전 장치.
  7. 3상의 전력 계통의 모선을 보호하기 위한 보호 계전 장치로서,
    상기 모선의 각 상전압의 입력을 받는 전압 입력부와,
    상기 3상 중의 제1상 및 제2상 사이의 선간 전압의 제1 변화량, 상기 3상 중의 상기 제2상 및 제3상 사이의 선간 전압의 제2 변화량, 및 상기 제3상 및 상기 제1상 사이의 선간 전압의 제3 변화량의 각각에 관해, 당해 변화량이 기준치 미만인지의 여부를 판정하는 제1 변화량 판정부와,
    상기 전력 계통의 고장상을 판정하는 고장상 판정부와,
    상기 모선의 각 상전류와, 상기 모선으로부터 분기된 복수의 회선의 각 상전류에 의거한 미리 정하여진 차동 연산에 의해 상기 모선에서의 고장을 검출하는 차동 계전 연산부와,
    상기 전력 계통에 마련된 차단기에 차단 지령을 출력하는 출력 제어부를 구비하고,
    상기 제1 변화량 및 상기 제3 변화량이 상기 기준치 이상이고, 또한 상기 제2 변화량이 상기 기준치 미만인 경우, 상기 고장상 판정부는, 상기 제1상에 고장이 발생한 것을 나타내는 제1 신호를 출력하고,
    상기 출력 제어부는, 상기 고장상 판정부에 의해 상기 제1 신호가 출력되고, 또한, 상기 차동 계전 연산부에 의해 상기 모선에서의 고장을 검출한 것을 나타내는 제2 신호가 출력된 경우에, 상기 3상의 각각에 흐르는 전류를 차단하기 위한 지령을 출력하는 것을 특징으로 하는 보호 계전 장치.
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