KR20000028893A - 거리 계전기 - Google Patents

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KR20000028893A
KR20000028893A KR1019990043200A KR19990043200A KR20000028893A KR 20000028893 A KR20000028893 A KR 20000028893A KR 1019990043200 A KR1019990043200 A KR 1019990043200A KR 19990043200 A KR19990043200 A KR 19990043200A KR 20000028893 A KR20000028893 A KR 20000028893A
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니시무로 타이죠
가부시끼가이샤 도시바
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/40—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to ratio of voltage and current

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Abstract

본 발명은 건전(健全) 상 내의 오버 리치로 인한 불필요한 동작을 저지할 수 있고 또한 사고 상에만 정확하게 응답할 수 있는 안정한 동작을 달성할 수 있는 계전기를 제공한다. 전력 계통으로부터 도입된 전압과 전류로부터 사고 임피던스를 산출하여 정정(整定) 임피던스와 비교하고, 비교 결과에 따라 전송선 보호 구간 내의 사고 시에 동작 판정을 하는 단락 거리 계전기 요소를 갖는 거리 계전기에 있어서, 상기 단락 거리 계전기는 3상의 상간 전압의 진폭치를 산출하여, 상기 전압 진폭의 상간 전압차의 절대치와 감도 정수 Vk와의 관해 비교 판정을 하여, ｜V△｜ ＜ Vk가 불성립이고 ｜V△｜ ＞ Vk가 성립하는 상이거나 또는 최소상전압 선택부에 의해 선택된 최소 상이 단락 거리 계전기 요소의 단상 동작상과 동일할 경우에는, 단락 거리 계전기 요소의 동작 출력을 유효로 간주하는 수단과, 단락 거리 계전기 요소의 동작상이 2상 이상 존재할 경우에는, 판정 결과에 상관 없이 단락 거리 계전기 요소의 동작 출력을 유효로 간주하는 수단을 구비한다.

Description

거리 계전기{DISTANCE RELAY EQUIPMENT}
본 발명은 오버 리치(over-reach)에 의한 불필요한 동작의 방지를 도모한 거리 계전기에 관한 것이다.
일반적으로 거리 계전기에서 사고 임피던스의 계측치는 부하 전류, 사고 지점 저항 등을 제외하고, 사고 상에 대해 정확하게 사고 지점까지의 임피던스를 구할 수가 있다.
그러나, 다른 상(사고 상과 관련된 상)에 관련해서는 정정 임피던스에 대하여 오버 리치 또는 언더 리치(under-reach)가 생긴다는 것이 잘 알려져 있다.
여기서, "오버 리치(over-reach)"라 함은 거리 계전기의 동작 범위가 임피던스의 범위 또는 동작의 한계를 나타내는 거리의 밖에 도달하는 것을 의미한다.
언더 리치(under-reach)라 함은 거리 계전기가 동작 출력 이외에 거리 계전기의 동작 범위 내의 내적 사고를 검출하는 것을 의미한다.
이러한 경향의 것으로는 예를 들어 동경 전기 대학 출판국에서 4월 15일 발행한 "보호 계전 기술 제 3 장"의 p252-p254에 기재된 단락 거리 계전기(ZIS) 요소에서의 진상의 오버 리치가 대표적이다.
종래에는 그러한 오버 리치에 대한 대책으로서, 전기 교도 겐뀨(전기 공동 연구)에 의해 1981년 6월 5일에 발행된 "백업 보호 계전 방식"에 기재된 바와 같이 도15에 나타낸 과전류 계전(OCR)의 동작 조건을 사용하여 사고의 발생 동안 진상의 ZIS 요소의 불필요한 동작 출력을 저지하는 방식 또는 오버 리치 구간이 도16에 나타낸 블라인더 요소의 조합에 의해 제한되는 방식 등이 널리 사용되고 있다.
도15a,b에서 OCR은 ab상의 거리 계전기의 제 1 단(X1)과 조합한다.
도15b에서 원은 사고의 방향을 구하는 모(mho)의 특성을 나타내며, R축과 평행한 X1과 X2는 사고가 발생한 거리를 찾는 리액턴스 계전기 요소를 나타낸다.
여기서 도15b에서, X는 리액턴스, R은 레지스턴스를 의미한다.
그러므로 ab상에서의 거리 계전기의 오버 리치의 동작은 bc상에서 사고가 발생할 시, a상에서의 OCR의 동작에 의해 록크된다.
도16에서 ab상에서의 거리 계전기의 오버 리치의 동작은 블라인더(blinder) 동작 구간 내에 있다. 도16에서 X는 리액턴스, R은 레지스턴스를 의미한다.
여기서 "블라인더 요소"라 함은 거리 계전기의 불필요한 동작을 보호하기 위해 판별하는 필터를 의미한다.
그러나 OCR 동작 조건이 ZIS 요소와 조합하여 사용할 시에 ZIS 요소의 사고 검출 전류 감도가 부하 전류의 크기에 의존한다는 문제점이 있다.
구체적으로, 중부하(heavy load) 방식의 경우에, OCR의 설정이 상시 부동작하도록 된 레벨까지 동작 감도를 상승시킬 필요가 있다.
그러나 결과적으로 불가피하게 사고 발생 시에 ZIS 요소의 동작 검출 감도가 나쁜 영향을 받는다. 즉, 사고 판별력에 악영향을 주므로 사고 전류와 부하를 판별하기 어려워진다.
또한 블라인더 요소를 사용하는 대책의 경우에, 부하 임피던스를 제외하는 설정치와 사고 발생 시에 오버 리치 방지를 목적으로 한 설정으로는 양자의 협조가 이루어지기 어려우므로 운용면에서 최적의 설정치를 선택하기 어려워진다.
본 발명의 목적은 오버 리치로 인한 거리 계전기 요소의 불필요한 동작을 저지하기 위해 부하 전류의 크기에 의존하지 않는 원리를 채택함으로써 고 신뢰성의 거리 계전기를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 운용시 특별한 설정의 고려가 필요 없고 또한 계통 조건에 의해 영향을 받지 않는 고 신뢰성을 갖는 거리 계전기를 제공하는데 있다.
도1은 본 발명에 의한 거리 계전기의 제 1 실시예의 기능 블록도.
도2는 본 발명에 의한 거리 계전기의 제 1 실시예의 흐름도.
도3은 본 발명의 최소 상전압을 선택하기 위한 처리에 최소 상전압 검출 처리가 추가된 흐름도.
도4는 인접 구간 사고 시의 제 1 단 구간 및 단락 거리 계전기에 의해 본 임피던스를 나타내는 도면.
도5는 자 구간 사고 시의 제 1 단 구간 및 단락 거리 계전기에 의해 본 임피던스를 나타내는 도면.
도6a는 배후 bc상 2ΦS 사고 전후의 전압, 전류 벡터를 나타내는 도면.
도6b는 상기 사고 시의 방향 요소 동작 경향을 나타내는 도면.
도7은 부하 전류 상태로부터 배후 2ΦS 사고 모의 시의 입력 파형을 동작 출력의 오실로스코프 파형으로 나타내는 도면.
도8은 본 발명에 의한 거리 계전기의 제 2 실시예의 기능 블록도.
도9는 본 발명에 의한 거리 계전기의 제 3 실시예의 기능 블록도.
도10은 본 발명에 의한 거리 계전기의 제 4 실시예의 기능 블록도.
도11은 모선 전압에서의 양 회선의 상이한 상에 1선 지락 사고가 발생한 상태를 나타내는 평행 2회선 계통도.
도12는 본 발명에 의한 거리 계전기의 제 5 실시예의 기능 블록도.
도13은 본 발명에 의한 거리 계전기의 제 6 실시예의 기능 블록도.
도14는 본 발명에 의한 거리 계전기의 제 7 실시예의 기능 블록도.
도15 및 16은 종래 기술의 예시도.
이러한 목적은 본 발명의 제 1 태양에 의하면, 전력 계통의 상태에 의거해서 복수의 보호 영역을 포함하는 보호 구간 중 사고가 발생한 보호 영역을 검출하는 거리 계전기에 있어서,
a상, b상 및 c상의 3상 교류 전력 계통으로부터 전력량을 각각 입력하는 단락 사고 거리 계전기 요소를 가지며, 이들 전력량의 각각으로부터 사고 임피던스를 산출하고, ab상, bc상 및 ca상에 상응하는 상기 사고 임피던스를 정정 임피던스와 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 각 ZIS(상 사고 시의 구간 우선) 요소(ZIS 요소-ab, ZIS 요소-bc 및 ZIS 요소-ca)의 판정 신호를 생성하는 동작 판정부와;
상기 ab상, bc상 및 ca상의 상간 전압 진폭치(｜Vab｜,｜Vbc｜, ｜Vca｜)를 산출하는 산출부와;
상기 산출부에 의해 구해진 상간 전압 진폭치(｜Vab｜,｜Vbc｜, ｜Vca｜)의 최소 상전압(V△min)을 선택하는 최소 상전압 선택부와;
AND 기능을 가지며, 상기 최소 상전압 선택부 및 상기 판정 신호(ZIS 요소-ab, ZIS 요소-bc, ZIS 요소-ca)에 의해 선택된 상기 최소 상전압(V△min)의 각 상(ab상, bc상, ca상)의 각각에 설정되며, 상기 AND 조건이 만족될 경우, 상기 ZIS 요소-ab, 상기 ZIS 요소-bc 및 상기 ZIS 요소-ca의 동작 신호를 출력하여, 상기 보호 구간으로부터 사고가 발생한 보호 영역을 분리하는 사고 상 요소 출력부와;
ZIS 요소중 2 이상의 동작상이 존재하는지의 여부를 판정하여, 상기 ZIS 요소의 동작 신호를 출력하여 다른 보호 구간으로부터 사고가 발생한 보호 영역을 분리하는 동작 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 거리 계전기를 제공함으로써 달성된다.
본 발명의 제 2 태양에 의하면, 상기 제 1 태양에 의한 거리 계전기를 제공하되, 상기 최소 상전압 선택부는
제 1 상전압의 절대치와 제 2 상전압의 절대치 간의 차의 절대치와 동일한 제 1 값을 구하는 제 1 부와;
제 1 상전압의 절대치와 제 3 상전압의 절대치 간의 차의 절대치와 동일한 제 2 값을 구하는 제 2 부와;
i) 제 1 및 제 2 값이 소정의 임계치 이상, ii) 제 3 상전압의 절대치와 제 2 상전압의 절대치 간의 차의 절대치가 소정의 임계치 이하, 및 iii) 제 3 상전압의 절대치와 제 1 상전압의 절대치 간의 차의 절대치가 소정의 임계치 이상일 때, 제 1 상전압을 선택하는 선택부와;
i) 제 1 값이 소정의 임계치 이상,
ii) 제 2 값이 소정의 임계치 이하, 및
iii) 제 1 상전압의 절대치와 제 2 상전압의 절대치 간의 차가 소정의 임계치 이상일 때, 제 2 상전압을 선택하는 선택부와;
i) 제 1 값이 소정의 임계치 이하,
ii) 제 2 값이 소정의 임계치 이상, 및
iii) 제 1 상전압의 절대치와 제 3 상전압의 절대치 간의 차가 소정의 임계치 이상일 때, 제 2 상전압을 선택하는 선택부
를 구비하는 거리 계전기를 제공한다.
본 발명의 제 3 태양에 의하면, 상기 제 2 태양에 의한 거리 계전기를 제공하되,
상기 선택부가 상전압 중 하나를 선택하지 않을 경우, 상기 제 1 상전압, 상기 제 2 상전압 및 상기 제 3 상전압 중에서 최소 상전압을 선택하는 제 3 수단을 더 구비하는 거리 계전기를 제공한다.
본 발명의 제 4 태양에 의하면, 상기 소정의 임계치가 약 0.05pu인 제 2 태양에 의한 거리 계전기를 제공한다.
제 5 태양에 의하면 하기 식
(Iab-Vab·sinθ)/I2ab ≥ Xs ;
(Ibc-Vbc·sinθ)/I2bc ≥ Xs ; 및
(Ica-Vca·sinθ)/I2ca ≥ Xs ;
(상기 식에서,Iab, Ibc 및 Ica는 상간 전류이며, Vab, Vbc 및 Vca는 상간 전압이고, Xs는 정정 임피던스이며)
이 만족될 경우, 상기 동작 판정부가 판정 신호를 출력하는 제 1 태양에 의한 거리 계전기를 제공한다.
제 6 태양에 의하면 하기 식
Xs·Iab-Vab·Iab·sinθ) ≥ 0 ;
Xs·Ibc-Vbc·Ibc·sinθ) ≥ 0 ; 및
Xs·Ica-Vca·Ica·sinθ) ≥ 0 ;
(상기 식에서, Iab, Ibc 및 Ica는 상간 전류이며, Vab, Vbc 및 Vca는 상간 전압이고, Xs는 정정 임피던스이며)
이 만족될 경우, 상기 동작 판정부가 판정 신호를 출력하는 제 1 태양에 의한 거리 계전기를 제공한다.
제 7 태양에 의하면, 전력 계통의 상태에 의거해서 복수의 보호 영역을 포함하는 보호 구간 중 사고가 발생한 보호 영역을 검출하는 거리 계전기에 있어서,
a상, b상 및 c상의 3상 교류 전력 계통으로부터 전력량을 각각 입력하는 지락 사고 거리 계전기 요소를 가지며, 이들 전력량의 각각으로부터 사고 임피던스를 산출하고, 상기 사고 임피던스를 정정 임피던스와 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 각 ZIS(상 사고 시의 구간 우선) 요소(ZIS 요소-ab, ZIS 요소-bc 및 ZIS 요소-ca)의 판정 신호를 생성하는 동작 판정부와;
부족 전압 계전기 요소를 가지며, 각 상전압의 절대값 (｜Va｜,｜Vb｜,｜Vc｜)이 소정치 이상일 경우, 판정 신호를 출력하는 산출부와;
상기 산출부로부터 출력된 상기 판정 신호에 2 이상의 상이 존재하는지의 여부를 식별하는 출력부와;
상기 출력부의 상기 판정 신호에 2 이상의 상이 존재할 경우, 상기 동작 판정부의 상기 판정 신호 전체의 동작 신호를 비동작측으로 출력하여 보호 구간으로부터 사고가 발생한 보호 영역을 분리하는 최종 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 거리 계전기가 제공된다.
제 8 태양에 의하면 상기 산출부가 모 계전기 요소를 포함하는 제 7 태양에 의한 거리 계전기가 제공된다.
제 9 태양에 의하면 상기 산출부가 상기 모 계전기 요소에 관한 하기 식
Ms·Ia·Vpa·cosθ-Vb2＞ 0 ;
Ms·Ib·Vpb·cosθ-Vc2＞ 0 ;
Ms·Ic·Vpc·cosθ-Va2＞ 0 ;
(상기 식에서, Ms는 모 요소의 설정치이며, Ia, Ib 및 Ic는 상전류이며, Vp는 극성 전압이다)
을 사용하는 제 7 태양에 의한 거리 계전기가 제공된다.
제 10 태양에 의하면 하기 식
(Ia·Va·sinθ)/I2a ≤ Xs ;
(Ib·Vb·sinθ)/I2b ≥ Xs ; 및
(Ic·Vc·sinθ)/I2c ≥ Xs ;
(상기 식에서, Ia, Ib 및 Ic는 상간 전류이며, Va, Vb 및 Vc는 상간 전압이고, Xs는 정정 임피던스이며)
이 만족될 경우, 상기 동작 판정부가 판정 신호를 출력하는 제 9 태양에 의한 거리 계전기가 제공된다.
제 11 태양에 의하면 하기 식
Xs·Ia-Va·Ia·sinθ ≥ 0 ;
Xs·Ib-Vb·Ib·sinθ ≥ 0 ; 및
Xs·Ic-Vc·Ic·sinθ ≥ 0 ;
(상기 식에서, Ia, Ib 및 Ic는 상간 전류이며, Va, Vb 및 Vc는 상간 전압이고, Xs는 정정 임피던스이며),
이 만족될 경우, 상기 동작 판정부가 판정 신호를 출력하는 제 9 태양에 의한 거리 계전기가 제공된다.
또한 본 발명에 의하면, 3상 a, b 및 c의 AC 전력 계통으로부터 전압과 전류를 각각 입력받아, 이들 전압과 전류로부터 사고 임피던스를 산출하여 정정 임피던스와 비교하고, 비교 결과에 따라 전송선 보호 구간 내의 사고 시에 동작 판정을 하는 1단 즉시 동작 구간 단락 거리 계전기 요소를 갖는 거리 계전기에 있어서, 3상의 선간 전압의 진폭치 ｜Vab｜,｜Vbc｜ 및 ｜Vca｜를 산출하기 위한 제 1 수단과; 상기 전압 진폭의 상간차의 절대치(｜V△｜ = ｜｜Vab｜-｜Vbc｜｜)(다른 상 동안 상 순서로 회전됨)와 감도 정수 Vk의 비교 판정을 위한 제 2 수단과; 상기 전압 진폭의 상간차의 절대치(｜V△｜ = ｜Vab｜-｜Vbc｜)(다른 상 동안 상 순서로 회전됨)와 감도 정수 Vk의 비교 판정을 위한 제 3 수단과; 상기 제 2 수단과 제 3 수단 내의 ｜V△｜ ＜ Vk가 불성립이고 또한 ｜V△｜ ＞ Vk가 성립이거나 또는 제 3 수단에 의해 선택된 최소 상이 단락 거리 계전기 요소의 단상 동작상과 동일할 경우, 단락 거리 계전기 요소의 동작 출력을 유효로 간주하는 제 4 수단과; 단락 거리 계전기 요소의 동작상이 2상 이상 존재할 경우, 제 2 수단 또는 제 3 수단의 판정 결과에 상관 없이 단락 거리 계전기 요소의 동작 출력을 유효로 간주하는 제 5 수단을 구비하는 디지탈 거리 계전기가 구성된다.
또한 본 발명에 의하면, 3상 a, b 및 c의 AC 전력 계통으로부터 전압과 전류를 각각 입력받아, 이들 전압과 전류로부터 사고 임피던스를 산출하여 정정 임피던스와 비교하고, 비교 결과에 따라 전송선 보호 구간 내의 사고 시에 동작 판정을 하는 단락 거리 계전기 요소를 갖는 거리 계전기에 있어서, 3상의 선간 전압의 진폭치 ｜Vab｜,｜Vbc｜ 및 ｜Vca｜를 산출하기 위한 제 1 수단과; 상기 전압 진폭의 상간 차의 절대치(｜V△｜ = ｜｜Vab｜-｜Vbc｜｜)(다른 상 동안 상 순서로 회전됨)와 감도 정수 Vk의 비교 판정을 위한 제 2 수단과; 상기 전압 진폭의 상간차의 절대치(｜V△｜ = ｜Vab｜-｜Vbc｜)(다른 상 동안 상 순서로 회전됨)와 감도 정수 Vk의 비교 판정을 위한 제 3 수단과; 3상의 선간 전압의 절대치의 최소 상(｜Vmin｜= min(｜Vab｜,｜Vbc｜ 및 ｜Vca｜))을 선택하는 제 4 수단과; 상기 제 2 수단과 제 3 수단 내의 ｜V△｜ ＜ Vk가 불성립이고 또한 ｜V△｜ ＞ Vk가 성립이거나 또는 제 4 수단에 의해 선택된 최소 상이 단락 거리 계전기 요소의 단상 동작상과 동일할 경우, 단락 거리 계전기 요소의 동작 출력을 유효로 간주하는 제 5 수단과; 단락 거리 계전기 요소의 동작상이 2상 이상 존재할 경우, 제 2 수단 또는 제 3 수단 또는 제 4 수단의 판정 결과에 상관 없이 단락 거리 계전기 요소의 동작 출력을 유효로 간주하는 제 6 수단이 구비된 디지탈 거리 계전기가 구성된다.
또한 본 발명에 의하면, 3상 a, b 및 c의 AC 전력 계통으로부터 전압과 전류를 각각 입력받아, 이들 전압과 전류로부터 사고 임피던스를 산출하여 정정 임피던스와 비교하고, 비교 결과에 따라 전송선 보호 구간 내의 사고 시에 동작 판정을 하는 단락 거리 계전기 요소를 갖는 거리 계전기에 있어서, 3상의 선간 전압의 진폭치 ｜Vab｜,｜Vbc｜ 및 ｜Vca｜를 산출하기 위한 제 1 수단과; 상기 전압 진폭의 상간차의 절대치(｜V△｜ = ｜｜Vab｜-｜Vbc｜｜)(다른 상 동안 상 순서로 회전됨)와 감도 정수 Vk의 비교 판정을 위한 제 2 수단과; 상기 전압 진폭의 상간차의 절대치(｜V△｜ = ｜Vab｜-｜Vbc｜)(다른 상 동안 상 순서로 회전됨)와 감도 정수 Vk의 비교 판정을 위한 제 3 수단과; 3상의 선간 전압의 절대치의 최소 상(｜Vmin｜= min(｜Vab｜,｜Vbc｜ 및 ｜Vca｜))을 선택하는 제 4 수단과; 상기 제 2 수단과 제 3 수단 내의 ｜V△｜ ＜ Vk가 불성립이고 또한 ｜V△｜ ＞ Vk가 성립이거나 또는 제 4 수단에 의해 선택된 최소 상이 단락 거리 계전기 요소의 단상 동작상과 동일할 경우, 단락 거리 계전기 요소의 동작 출력을 유효로 간주하는 제 5 수단과; 단락 거리 계전기 요소의 동작상이 2상 이상 존재할 경우, 제 2 수단 또는 제 3 수단 또는 제 4 수단의 판정 결과에 상관 없이 단락 거리 계전기 요소의 동작 출력을 유효로 간주하는 제 6 수단이 구비된 디지탈 거리 계전기가 구성된다.
또한 본 발명에 의하면, 3상 a, b 및 c의 AC 전력 계통으로부터 전압과 전류를 각각 입력받아, 입력 전류를 정정 임피던스로 곱하여 이를 전압량으로 변환하고, 동작량과 제한량으로서 입력 전압과의 위상차 또는 절대치차를 산출하여 이들 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 전송선 보호 구간 내의 사고 시에 동작 판정을 하는 단락 거리 계전기 요소를 갖는 거리 계전기에 있어서, 3상의 선간 전압의 진폭치 ｜Vab｜,｜Vbc｜ 및 ｜Vca｜를 산출하기 위한 제 1 수단과; 상기 전압 진폭의 상간차의 절대치(｜V△｜ = ｜｜Vab｜-｜Vbc｜｜)(다른 상 동안 상 순서로 회전됨)와 감도 정수 Vk의 비교 판정을 위한 제 2 수단과; 상기 전압 진폭의 상간차의 절대치(｜V△｜ = ｜Vab｜-｜Vbc｜)(다른 상 동안 상 순서로 회전됨)와 감도 정수 Vk의 비교 판정을 위한 제 3 수단과; 3상의 선간 전압의 절대치의 최소 상(｜Vmin｜= min(｜Vab｜,｜Vbc｜ 및 ｜Vca｜))을 선택하는 제 4 수단과; 상기 제 2 수단과 제 3 수단 내의 ｜V△｜ ＜ Vk가 불성립이고 또한 ｜V△｜ ＞ Vk가 성립이거나 또는 제 4 수단에 의해 선택된 최소 상이 단락 거리 계전기 요소의 단상 동작상과 동일할 경우, 단락 거리 계전기 요소의 동작 출력을 유효로 간주하는 제 5 수단과; 단락 거리 계전기 요소의 동작상이 2상 이상 존재할 경우, 제 2 수단 또는 제 3 수단 또는 제 4 수단의 판정 결과에 상관 없이 단락 거리 계전기 요소의 동작 출력을 유효로 간주하는 제 6 수단이 구비된 디지탈 거리 계전기가 구성된다.
또한 본 발명에 의하면, 3상 a, b 및 c의 AC 전력 계통으로부터 전압과 전류를 각각 입력받아, 이 전압과 전류로부터 사고 임피던스를 산출하여 이를 정정 임피던스와 비교하고, 비교 결과에 따라 전송선 보호 구간 내의 사고 시에 동작 판정을 하는 지락 사고 거리 계전기 요소를 갖는 지락 사고 거리 계전기에 있어서, 상전압에 따라 부족한 전압 계전기의 동작 판정을 하는 제 1 수단과; 이 제 1 수단으로부터 얻은 동작 결과가 2상 이상 존재하는지의 여부를 판별하는 제 2 수단과; 이 제 2 수단 내의 2상 이상 동안 동작이 존재할 경우, 비작동측으로 지락 사고 거리 계전기 요소의 모든 동작 출력의 출력 제어를 행하는 제 3 수단을 구비하는 디지탈 지락 사고 거리 계전기가 구성된다.
또한 본 발명에 의하면, 3상 a, b 및 c의 AC 전력 계통으로부터 전압과 전류를 각각 입력받아, 이 전압과 전류로부터 사고 임피던스를 산출하여 이를 정정 임피던스와 비교하고, 비교 결과에 따라 전송선 보호 구간과 제 3 단 시간 제한 동작 구간의 모 계전기 요소 내의 사고 시에 동작 판정을 하는 지락 사고 거리 계전기 요소를 갖는 지락 사고 거리 계전기에 있어서, 모 계전기 요소의 시간 제한 동작을 구성하는 전단 계전기 동작 출력이 2상 이상 존재하는지의 여부를 판별하는 제 1 수단과; 이 제 1 수단 내의 2상 이상 동안 동작상이 존재할 경우, 비작동측에 대한 지락 사고 거리 계전기 요소의 동작 판정 출력의 출력 제어를 행하는 제 2 수단을 구비하는 디지탈 지락 사고 거리 계전기가 구성된다.
또한 본 발명에 의하면, 3상 a, b 및 c의 AC 전력 계통으로부터 전압과 전류를 각각 입력받아, 입력 전류를 정정 임피던스로 곱하여 이를 전압량으로 변환하고, 동작량과 제한량으로서 입력 전압과의 위상차 또는 절대치차를 산출하여 이들 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 전송선 보호 구간 내의 사고 시에 동작 판정을 하는 지락 사고 거리 계전기 요소를 갖는 지락 사고 거리 계전기에 있어서, 상전압에 따라 부족한 전압 계전기의 동작 판정을 행하는 제 1 수단과; 이 제 1 수단으로부터 얻은 동작 결과가 2상 이상 존재하는지의 여부를 판정하는 제 2 수단과; 이 제 2 수단에서 동작상이 2상 이상 존재할 경우, 비작동측에 대한 지락 사고 거리 계전기 요소의 모든 동작 출력의 출력 제어를 행하는 제 3 수단을 구비하는 디지탈 지락 사고 거리 계전기가 구성된다.
또한 본 발명에 의하면, 3상 a, b 및 c의 AC 전력 계통으로부터 전압과 전류를 각각 입력받아, 입력 전류를 정정 임피던스로 곱하여 이를 전압량으로 변환하고, 동작량과 제한량으로서 입력 전압과의 위상차 또는 절대치차를 산출하여 이들 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 전송선 보호 구간과 모 계전기 요소 내의 사고 시에 동작 판정을 하는 지락 사고 거리 계전기 요소를 갖는 지락 사고 거리 계전기에 있어서, 모 계전기 요소의 시간 제한 동작을 구성하는 전단 계전기 동작 출력이 2상 이상 존재하는지의 여부를 판별하는 제 1 수단과; 이 제 1 수단 내에 동작상이 2상 이상 존재할 경우, 비작동측에 대한 지락 사고 거리 계전기 요소의 모든 동작 판정 출력의 출력 제어를 행하는 제 2 수단을 구비하는 디지탈 지락 사고 거리 계전기가 구성된다.
본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
[실시예]
도1은 본 발명과 관련된 거리 계전기의 제 1 실시예를 나타내는 기능 블록도이다.
도1에서 동작 판정부(11)는 a,b,c 상의 3상 AC 전력 계통의 "ab"상에서 단락 회로 거리 계전기(ZIS)의 동작을 판정한다.
이 ZIS-ab 요소 동작 판정부(11)는 상간 전압 Vab와 상간 전류 Iab로부터 사고 임피던스 Zab를 구하여 정정 임피던스 Xs에 대한 비교 판정을 구한다.
Zab가 더 작을 경우, 판정 신호는 ZIS-ab 요소 동작 판정부(11)로부터 판정 신호가 출력된다.
여기서 "정정 임피던스"라함은 동작의 거리 계전기의 한계를 의미하며, "사고 임피던스"라함은 거리 계전기에서 연산에 의한 사고 위치까지의 전기 거리를 의미한다.
마찬가지로 동작 판정부(12,13)는 각각 "bc"상 및 "ca"상에서의 ZIS-bc요소와 ZIS-ca 요소의 동작을 판정한다.
ZIS 요소 동작 판정부(12,13)는 상간 전압 Vbc 및 Vca와 상간 전류 Ibc 및 Ica로부터 사고 임피던스 Zbc 및 Zca를 구하고 정정 임피던스 Xs에 대한 비교 판정을 실행한다.
Zbc, Zca가 더 작을 경우, 동작 판정 신호가 ZIS-bc, ZIS-ca요소 동작 판정부(12,13)로부터 출력된다.
ZIS 요소 동작 판정부(11)에서, "θ"는 Vab, Iab상을 의미한다(이 정의는 도10의 θ에도 적용된다). ZIS 요소 동작 판정부(12)에서, "θ"는 Vbc, Ibc상을 의미한다(이 정의는 도10의 θ에도 적용된다). ZIS 요소 동작 판정부(13)에서, "θ"는 Vca, Ica상을 의미한다(이 정의는 도10의 θ에도 적용된다).
또한 산출부(14-16)는 공지된 방식에 의한 3상 AC 전력 계통의 ab상, bc상 및 ca상에서의 상간 전압 진폭에 대해 제공된다. 이 산출부(14-16)는 Vab, Vbc, Vca의 진폭을 산출한다.
또한 최소 상전압 선택부(17)는 산출부(14-16)에 의해 구한 상간 전압 진폭의 최소 상전압(V△min)을 선택한다.
사고가 발생한 상 요소 출력 제어 요소(18)는 이 최소 상전압 선택부(17)와 ZIS-ab, ZIS-bc 및 ZIS-ca의 동작상 판정 신호에 의해 선택된 최소 상전압(V△min)의 AND를 취하여 AND 조건이 만족되는 출력 신호를 인도한다.
또한 동작 출력 제어부(19)는 ZIS 요소중 2 이상의 동작상이 존재하는지의 여부를 판정한다.
최종 동작 출력 제어부(20)는 출력 제어부(18)와 동작 출력 제어부(19)에 의해 얻은 ZIS 요소의 출력 상의 OR 신호를 출력한다.
단락 회로 거리 계전기의 동작 판정부(11-13)에 의해 사고 임피던스(Zab, Zbc, Zca)를 산출하는 방법은 본 발명의 요지가 아니므로 그에 대한 상세 설명은 생략한다.
그러나 예를 들어 일본 특허 공보 평3-20969 및 덴끼 가트가이에 의해 1981면 7월 21일자에 발행된 "보호 계전 공학"의 51-64쪽, 119-127쪽의 방법은 미분 방정식 원리를 개시하고 있다.
그다음 전압 진폭의 최소치를 사용하여 단락 회로 거리 계전기의 동작 출력 판정 논리의 동작에 대해 설명한다.
단락 회로 거리 계전기의 동작상으로 산출부(14-16)에 의해 상간 전압의 진폭치 ｜V△｜(｜Vab｜,｜Vbc｜,｜Vca｜와 동일)의 AND 처리가 타이밍을 고려하기 위해 후술되는 바와 같이 최소 상전압(V△min)의 선택 후 수행되기 때문에, 산출부(14-16)에 의한 진폭치 산출이 동작 판정부(11-13)의 동작 판정보다 더 고속 연산으로 수행되어야 한다.
여기서 "시간 좌표"는 2 이상의 계전기 간의 동작 시간과 리세트 시간을 일치시켜 원하는 결과를 얻도록 수행된다.
이들 산출부(14-16)에 의해 구한 3상 진폭 ｜V△｜중에서, 최소 상전압이 최소 상전압 선택부(17)에 의해 선택된다.
도2는 최소 상전압 선택부(17)에 의해 수행된 최소 상전압을 선택하기 위한 처리를 나타내는 흐름도이다.
도2의 스텝201-207에서, 산출부(14-16)에 의해 구한 3상전압 진폭치 ｜Vab｜,｜Vbc｜,｜Vca｜의 3상 변화분과 감도 상수 Vk(이 값은 적용된 방식에 의해 결정된다)와의 절대치에 대한 비교 판정이 수행된다.
여기서 bc상 판정을 재현하는 스텝201-203을 설명한다. 즉, 비교예로서 bc상은 지상으로서 설정된다.
우선, 스텝201에서 bc상을 기준으로 진상/지상으로 레벨 판정을 수행한다.
건전 상(실질적으로 등관계임)의 상응 전압차 ｜｜Vab｜-｜Vca｜｜＜Vk의 절대치의 판정이 이 크기의 비교가 성립하는 결과를 주므로 다음 처리인 스텝202로 이행한다.
우변의 감도 정수치 Vk는 주PT 오차 : 약3%, 아날로그 입력부 오차 : 1%, 진폭치 산출 오차 : 1%정도를 최대한으로 고려하면 합계5% 감도, 즉, 약0.05pu(110V × 5% = 5.5V)가 실용적이다.
다음에 bc상으로 가서 Vbc의 레벨은 각 스텝202,203에서 판정된다. 여기서 지상 Vab가 비교 대상으로서 사용되고 진상 Vca가 비교 대상으로서 사용된다.
스텝202에서 절대치 차 판정 ｜｜Vab｜-｜Vca｜｜＜Vk을 수행한다. 건전 상전압치(Vab,Vca)＞＞사고 상전압치(Vbc)의 관계로부터 이 크기 대소의 관계가 불성립으로 되므로 처리가 스텝203으로 진행하여 감도 정수 Vk의 레벨 폭을 검출한다.
스텝203에서 절대치 차 판정｜Vab｜-｜Vbc｜＜Vk 의 비교 판정은 성립되어, 스텝209에서 bc상을 식별한다.
스텝202에서 판정 성립 또는 스텝203에서 판정 불성립 시에는 판정 처리는 바이패스된다.
이하 다른 상에 대해서도 동일한 처리를 행한다.
다음에 출력 제어부(18)는 ZIS 요소의 동작상과 전압 최소치의 일치를 확인한다.
ZIS 요소 판정부(11-13)에서 2상(bc상)에 사고가 있더라도, 출력 제어부(18)의 AND 조건에 의해 불필요한 동작을 방지할 수 있다.
상기와 같이 3상 사고 시에 전건 전압이 사라지고 최소 상전압이 사라져서 최소 상전압 선택부(17)의 판정이 무효로 되고, ZIS 요소의 동작상이 동작상의 출력 제어부(19)에 의해 2상 이상 성립될 경우에는 OR 게이트에 의해 그 동작 출력에 우선권을 준다.
결과적으로 출력 회로는 2상(bc상) 사고(단상의 ZIS 요소의 동작)의 경우와 3상 사고(2상 이상의 ZIS 요소의 동작)의 경우에 둘로 나뉜다.
그리고 이들 양자의 논리화(OR)는 최종 동작의 출력 제어부(20)에 의해 취해진다. 그러므로 2상 사고의 경우에 대한 건전 상 오버-리치 대책과 더불어 3상 사고의 경우에 안정한 동작을 수행한다.
상술한 실시예에서는 최소 상전압 선택부(17)의 처리 기능을 도2에 나타낸 흐름도를 참조하여 설명하였다.
그러나 도3에 나타낸 바와 같이 최소 상전압 선택부(17)의 처리 기능으로서 전압차 판정 처리(201-207)에 부가하여 최소 상전압 검출 처리(901)를 추가할 수 있다. 이는 스텝201,204,206의 어느 것도 판정 불성립시 최소 상전압의 존재를 얻는 백업으로서 최소 상 검출{min(｜Vab｜,｜Vbc｜,｜Vca｜)} 처리를 수행한다. 이러한 최소 상전압 선택부(17)로서도 상술한 것과 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
다음에 상기와 같은 구성의 단락 거리 계전기에 의한 계통 사고 시의 보호 동작에 대해 기술한다.
단락 회로 거리 계전기의 제 1 단을 구성하는 ZIS 요소의 동작 판정의 결과에 대한 사고 상 선별에 사용되는 검출부로서 상간 전압량의 진폭치로부터 전압 최소 상을 구하는 것이다. 여기서 각 식은 일정한 진폭 치로 판정된다.
｜V△｜ : 진폭치의 차분치
Vk : 감도 상수치
1) ｜V△｜ ＜ Vk
2) V△＞ Vk
다음에 이들 진폭치의 효과에 대해 설명한다.
최소 상전압을 구할시, 단순히 진폭치의 절대치만으로 비교하면, 계통측의 주변압기의 상간 변화분 또는 계전기측의 아날로그 입력부를 구성하는 하드웨어의 개체차에 의해 생기는 오차에 의해 최소 상전압이 영향을 받는다.
이러한 오차의 원인을 줄이기 위해 어느 일정치 Vk를 기준으로 대역폭을 갖는 진폭치의 비교를 사용한다. 예를 들어 bc상 선택의 경우에는 Vab-Vbc＞Vk 성립과 ｜Vab-Vbc｜＜Vk 불성립 조건을 갖고 Vbc를 선택한다.
이 경우에 과도 응답 기간 중의 전압 변화에서 차분 연산 결과로부터 최소 상이 어느것도 선택되지 않은 타이밍도 고려하여, 3상전압 진폭치의 절대치 베이스로 최소 상전압을 선별하는 기능을 갖는 경우에는 필히 단상을 선택한다.
다음에 전압 최소치로서 선택된 단상과 ZIS 요소의 동작상이 일치한 경우에 한하여 ZIS 요소의 동작 출력을 유효로서 간주한다.
이는 도4에 나타낸 인접 구간의 사고와 같이 사고 상(bc상)과 건전 상(ca상)의 ZIS 요소가 부동작인 동안 건전 상(ab상)의 ZIS 요소가 단상 오버 리치로 되어 제 1 단이 순시 동작하는 경우의 오동작 방지의 효과가 있다.
구체적으로 건전 상(ab상)의 ZIS 요소가 Zab가 동작 영역에 있기 때문에 2상 사고의 경우에 동작하는 경향이 있지만, 이 동작상(ab상)의 전압이 최소 상(즉, 사고 상이 아님)으로서 선택되지 않을 경우, 건전 상(ab상)의 ZIS 요소의 출력이 AND 기능에 의해 금지된다.
즉, 건전 상(ab상)의 ZIS 요소의 동작 출력은 동작상과 전압 최소 상의 ZIS 요소가 일치할 경우만 유효로서 간주된다. 반대로 3상 사고의 경우에는 상간 전압의 최소 상이 존재하지 않으므로 신뢰성 있는 사고 상 검출이 불가능하다.
결과적으로 3상 사고(즉, 2상 이상의 ZIS 요소가 동작되는 경우,)의 경우에는 ZIS 요소의 동작 출력이 최소 상 판정의 결과에 상관 없이 유효로서 취해진다. 즉, 3상 사고의 경우에는 2상 이상의 ZIS 요소가 동작되고, ZIS 요소의 동작 출력이 전압 최소 상 선택 조건과 무관하게 유효로서 간주된다.
도5에 나타낸 바와 같이, 사고 상(bc상)의 ZIS 요소가 자구간에서 2상 사고에 의해 동작되고 또한 건전 상(ab상)의 ZIS 요소도 Zab가 동작 영역내에 있기 때문에 동작되는 경우에는 건전 상(ab상)이 전술한 ZIS 요소의 2상 동작에 의해 동작 출력을 인도할 수 있는 가능성이 있다.
그러나 장치 시스템으로서는 사고 상(bc상)과 동작상(ab상)의 ZIS 요소의 논리합(OR) 기능에 의해 정동작으로 사고 제거(3상 차단)하기 때문에 보호 기능상 지장을 줄 가능성이 없다.
이상 인접 구간에서 사고의 경우에 건전 상 오버 리치 대책의 유효성과 자구간 3상 사고의 경우에 정동작에 대한 대책에 대해 설명되었으나, 최소 상전압 판정을 사용함으로써 더 먼거리의 배후 사고의 경우에도 방향 판별 성능이 향상되는 효과가 있다.
이하 중조류 시의 배후사고 시의 지상 동작 경향과 출력 저지 효과에 대해 설명한다.
도4 및 5에서 X는 "리액턴스", R은 "레지스턴스"를 의미한다.
도6a는 "Vbc ≒ 0"의 경우에 조차 배후 bc상의 단락 사고 시에 일반적인 전압, 전류 벡터 관계를 나타낸 것이다.
여기서 임피던스 계전기 요소를 갖는 거리 계전기는 룩 어헤드 (look ahead) 특성 및 전방 사고 탐색 특성을 갖는다. 즉, 임피던스 게전기 요소를 갖는 거리 계전기는 후방(배후와 동일함) 사고를 정확하게 탐색할 수 없다. 이 문제점을 해결하기 위해 전류의 탐색 방향은 사고 이전에 부하 전류 IL에 사고 전류 IF를 중첩하여 얻어진 IF(=IL-IF')와 극성 전압 Vp의 위상차에 의해 수행된다.
여기서 "극성 전압 Vp"는 사고 위치에 대한 방향 판정의 기준인 전기량을 말한다.
또한 mho 계전기 요소에서의 방향 판정을 위한 일반식은 하기 식(1)로 구하고, Vp 와 IF의 위상차 "θ"가 30°이하일 경우, 동작한다.
Mz × IF * Vpcos(θ-60°)-Vf * Vp ＞ 0 … (1)
상기 식에서 Mz는 설정치, 감도각은 60°, *는 내적(內積)이다.
도6b는 배후 bc상의 사고 시의 지상(ca상)의 전압 및 전류의 크기와 위상, 및 방향 판별 요소의 동작 영역을 나타낸다.
여기서 부동작에 대한 여유도가 작음을 알 수 있다. 따라서 여유도가 작으므로 연산 에러 및 외부 잡음 등에 의해 거리 계전기가 오동작할 가능성이 있다.
이와 관련하여 상술한 바와 같은 최소 상 검출 조건을 추가할 경우, Vca가 최소 상으로서 검출되지 않으므로 ZIS-ca 요소의 동작 경향을 회피할 수 있다.
도7은 이들 조건하에서 취한 오실로스코프의 입력 파형 및 그로부터의 계전기 동작 출력을 나타낸다. 여기서 F1 및 F3은 임피던스이다. 즉, F1은 사고 발생 전의 임피던스의 위치이고, t1은 F1이 산출되는 시간이고, F3은 배후에 사고가 발생한 후의 임피던스의 위치이고, t3은 F3이 산출되는 시간이다.
배후에서 bc상 사고가 발생할 시에, 파형 Ib, Ic, VB 및 Vc는 시간 t1에서 t3까지 비정상적으로 변동한다. 즉, 사고 전류가 Ib 및 Ic에 부가되므로 결국 파형 Ib와 Ic의 진폭이 t1 과 t3 간에서 커진다. 그리고 마찬가지로 파형 Vb와 Vc의 진폭이 전압 Vb 와 Vc의 위상이 Va의 위상에 대해 역이므로 시간 t1 과 t3 간에서 작아진다.
도7은 ca상이 건전 상일 때에도 ZIS'-ca상이 동작하는 경우를 나타낸다. 그러나 최종단 ZIS'-ca상이 연산 에러 또는 외부 잡음 등에 의해 동작되어도 AND 기능 때문에 ZIS'-ca상의 정부동작이 검출될 수 있다. 여기서 "정부동작(正否動作)"이라함은 계전기가 동작하지 말아야할 때 동작하지 않는 것을 말한다.
상술한 실시예에서는 거리 계전기에 의한 동작 판정이 임피던스 성분을 직접 산출하는 연산 방식에 대해 설명하였다. 그러나 다른 방법으로 임피던스를 전류와 설정치로부터 전압으로 변환하여 임피던스를 등가적으로 전압으로 치환하는 것도 가능하다. 이 동작 판정의 원리로서, 예를 들어 일본 전기 협회에 의해 1981년 7월 20일 간행된 "보호 계전기 공학" 122쪽에 기술된 위상차 판정 방식 또는 절대치 비교 방식을 적용할 수도 있다.
도8 및 도9는 그러한 판정 방식이 채택된 본 발명과 관련하는 거리 계전기의 제 2 및 제 3 실시예의 기능 블록도이다. 도1과의 차이점은 ZIS 요소 동작 판정부(101-103)로서, 정정 임피던스로 선류를 곱하여 전압량을 변환하고, 도입 전압과의 위상차 또는 절대치 차를 동작량과 억제량으로서 산출하여, 전송선 보호 구역내의 내부 사고 시의 동작 판정을 이들 크기 비교에 의해 행한다. 여기서 "동작량"이라함은 계전기가 동작하는 방향으로 작용하는 전기량을 말하며, "억제량"이라함은 계전기가 동작하는 방향의 반대 방향으로 작용하는 전기량을 말한다.
따라서, 도8에서는 최소 상전압 선택부(17)가 도2의 처리 내용에 의해 선택된다.
도9에서는 최소 상전압 선택부(17)에서의 최소 상이 도3의 처리 내용에 의해 선택된다. 이들 구성에 의하면 물론 도1의 경우와 동일한 작용 및 효과가 얻어진다.
도10은 본 발명과 관련하여 거리 계전기의 제 4 실시예를 나타내는 기능 블록도를 나타낸다. 도10에서 동작 판정부(121)는 a, b, c 3상의 AC 전력 계통의 a상 지락 사고 거리 계전기(ZIG-a) 요소를 판정한다.
동작 판정부(121)는 a상전압 Va와 a상전류 Ia로부터 사고 임피던스 Za를 구하여 정정 임피던스 Xs와 비교한다.
Za가 더 작을 경우, 동작 판정 신호가 ZIG-a 요소 동작 판정부(121)로부터 출력된다.
마찬가지로 동작 판정부(122,123)는 b상과 c상의 ZIS 요소에도 각각 관련된다.
동작 판정부(122,123)는 b상전압 Vb 및 b상전류 Ib와 c상전압 Vc 및 c상전류 Ic로부터 사고 임피던스 Zb, Zc를 구하여 정정 임피던스 Xs와 비교하여, Zb, Zc가 더 작을 경우, ZIG-b 요소 동작 판정부(122)와 ZIG-c 요소 동작 판정부(123)로부터 각각 동작 판정 신호를 출력한다.
또한 판정부(124-126)는 각각 각 상전압을 입력받는 부족한 전압 계전기(UV-a, UV-b, UV-c) 요소의 동작을 판정하며 또한 상전압량이 설정 전압량보다 작을 경우, 동작하여 출력 신호를 송출한다.
출력 제어부(127)는 UV-a, UV-b, UV-c 요소의 판정부(124-126) 중 2상 이상이 동작하는지 여부를 판별한다.
2상 이상이 동작할 경우, 출력 제어부(127)는 출력 신호를 송출한다.
UV-a, UV-b, UV-c 요소의 판정부(124-126)에 의해 행한 연산 방법의 일예로서 일특고평3-20969(미분 방정식 원리로서)와 덴끼가트카이에 의해 간행된 "보호 계전기 공학"의 22-26쪽, 135-137쪽에 개시된 방법을 사용할 수 있다.
또한 출력 제어부(128)는 출력 제어부(127)로부터 출력 신호가 출력될 시에 각 상의 ZIG 요소의 동작 판정부(121-123)로부터 출력된 동작 판정 신호를 록크(lock)한다. 각 상의 ZIG 요소의 동작 판정부(121-123)로 사고 임피던스 Za-Zc를 산출하는 방식은 연산량이 상간량인지 또는 각 상의 양인지를 제외하고, 도1의 경우와 동일하게 구하기 때문에 여기서 상세한 설명은 생략한다.
다음에 UV 요소의 동작 조건을 사용하는 지락 사고 거리 계전기의 출력 판정 논리의 작용에 대해 설명한다.
각 상의 UV 요소의 판정부(124-126)는 각상의 전압으로부터 진폭을 산출하여 이를 설정치 Vset와 비교한다. 여기서 "Vset"는 시스템에 의해 결정된다. Vset보다 작을 경우, 동작 신호를 출력한다.
또한 각 상의 UV 요소의 판정부(124-126)는 사고 상에 응답하여 동작한다.
단상 사고 시에 사고에 해당하는 상만 동작하고, 2상 이상 사고 시에 복수 상의 동작한다. 이들 상 각각의 UV 요소의 판정부(124-126)의 출력에 대하여 동작상의 판별이 출력 제어부(127)에 의해 수행된다.
2상 이상의 사고 시에, ZIG 요소의 동작 판정부(121-123)의 판정 신호는 출력 제어부(127)로부터 최종 출력 제어부(128)로 출력되는 출력 신호에 의해 로크된다. 즉, 지락 사고가 생긴 단상의 지락 사고 거리 계전기 ZIG에 대해서만 출력이 제공된다.
다음에 이와 같은 구성의 지락 거리 계전기에 의한 계통 사고 시의 보호 동작에 대해 설명한다.
지락 사고 거리 계전기의 동작 책무는 단상 지락 사고만 대상(2상 이상의 사고는 ZIS 동작의 수비 범위 내에 있음)으로 한다. 그리고 오버 리치의 위험이 있는 2상 이상의 사고 시에 ZIG의 불필요한 동작을 저지하는 작용을 한다.
이 단상 지락 사고와 2상 이상의 사고 간의 이러한 판별은 UV 요소 동작상을 근거로 수행된다. 만일 단 단상의 UV 요소가 동작할 경우, ZIG 요소의 동작은 유효로서 간주되고, 2상 이상의 UV 요소가 동작할 경우, ZIG 요소의 동작은 무효로 간주된다.
2상 이상의 사고 시에 ZIG 동작이 우선한다. 결과적으로 2상 이상의 사고 시에 불필요한 ZIG 동작이 저지될 수 있으므로 단상 사고만 동작 대상으로 하는 안정한 응답을 신뢰성 있게 기대할 수 있다.
또한 적용 계통이 도11에 나타낸 바와 같이 평행 2회선에 의해 전압을 모선으로부터 취한 응용 시스템의 경우를 생각하면, 양회선에서 다른 상의 다중 사고, 예를 들어 1L : a상-1ΦG, 2L : b상-1ΦG 사고가 발생한 경우, 모선 전압 강하의 영향으로 인해 UV 요소가 1L 및 2L 양자에서 그리고 사고가 발생한 a상과 사고가 발생한 b상 양자에서 동작하게 된다.
그에 의해 2상 이상의 UV 요소가 동작되므로 결국 동작 책무를 구성하는 사고 상 1L ZIG-a 요소와 2L ZIG-b 요소의 동작 출력이 저지된다. 따라서 지락 사고 거리 계전기의 본래의 목적인 단상 지락 사고 시만 동작 응답하기 위해 UV 요소의 동작 결과를 사용하여 사고 상 판정을 수행한다.
2상 이상 UV 동작 시에는 전술한 ZIG 요소의 동작 판정을 위탁한다. 그 결과 동작 요소는 단락/지락 사고 간에서 나뉠 수 있다. 즉, 이는 논리 판정의 독립화를 달성하고 또한 2상 이상의 사고 시에 ZIG 요소의 불필요한 동작을 저지하는 것을 가능하게 한다.
그러므로 사고 시에 안정한 동작을 기대할 수 있다.
도12는 본 발명과 관련하는 거리 계전기의 제 5 실시예를 나타내는 기능 블록도이다. 도10에서와 동일한 부분에 동일 참조 기호를 부여하고 그에 대한 설명은 생략하고, 다른 점만 설명한다.
도12에서 도10과의 차이점은 UV 요소 판정부(124-126) 대신에 모 계전기(Z3G) 요소(모 특성)의 동작 판정을 각각 행하고, 제 3 단 구간 출력으로서 사용되는 Z3G 요소 판정부(131-133)가 설치된다. Z3G 요소 판정부(131-133)에서 "MS"는 모 계전기 요소의 설정치를 의미한다. 이 설정치는 모 계전기 요소의 원의 직경과 동일하다. 이 정의는 후술되는 도14에 적용된다.
이들 Z3G 요소 판정부(131-133)의 동작 판정 신호가 출력 제어부(127)에 입력되면 이 출력 제어부(127)는 단상 사고 또는 2상 이상의 사고가 문제가 있는지를 판별하여 Z3G 요소의 단상 동작 시에만 유효로서 Z3G 요소의 출력을 취한다.
이는 Z3G 요소의 출력 제어용 여분 계전기 요소가 불필요하고 또한 이는 단순히 통상의 지락 사고 거리 계전기로서 구성되는 1단 내지 3단 요소만을 사용하여 처리함으로써 실행될 수 있음을 의미한다. 이러한 구성은 제 4 실시예와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
상술한 실시예에서는 거리 계전기의 동작 판정 시에 임피던스 성분을 직접 산출하는 연산 방식에 대하여 설명하였다.
그러나 전류와 설정치로부터 전압으로 변환하여 등가적으로 임피던스를 전압으로 치환하여 판정할 수도 있다.
도13 및 도14는 그러한 판정 방식이 채택된 본 발명과 관련하는 제 6 및 제 7 거리 계전기의 기능 블록도를 나타낸다. 도10과 도12로부터 도13과 도14 간의 차이점은 ZIG 요소 동작 판정부(141-143)로서, 전류를 정정 임피던스와 곱하여 전압량으로 변환하고, 도입 전압과의 위상차 또는 절대치차를 동작량으로 하여, 최소 상전압 선택 조건을 억제량으로 한다.
물론 제 4 및 제 5 실시예와 동일한 효과가 얻어진다. 상술한 발명에 의하면 최소 상전압 조건을 단락 거리 계전기의 동작 판정 또는 단락 거리 계전기의 단상 동작 판정을 부가하거나, 또는 지락 사고 거리 계전기에 UV 요소 또는 Z3G 요소를 부가함으로써 건전 상 요소의 오버 리치로 인한 불필요한 동작을 저지할 수 있어 사고 상에만 정확하게 응답하는 안정한 동작을 기대할 수 있다.
여기에 1998년 10월 14일에 출원된 일본 우선권 출원 번호 P10-291967의 전체 내용을 참고로 제시한다.
상술한 교시에 비추어 본 발명의 많은 수정 변형이 가능함이 명백하다. 따라서 첨부된 청구 범위에서 벗어나지 않는 범위 내에서 지금까지 구체적으로 언급한 바와 같은 실시예 이외에 다른 실시예를 실시할 수 있음을 이해할 것이다.
지금까지 언급한 발명에 의하면 단락 거리 계전기의 동작 판정에 최소 위상전압 조건을 부가하여 건전 상 요소의 오버 리치로 인한 불필요한 동작을 저지할 수 있으므로 사고 상에만 정확히 응답하여 안정한 동작을 성취할 수 있다.
또한, 부족한 전압 계전기 요소 또는 모 계전기 요소의 단상 동작 조건이 지락 사고 거리 계전기의 동작 판정에 부가되므로 건전 상 요소의 오버 리치로 인한 불필요한 동작이 저지될 수 있어 사고 상에만 대해 정확하게 응답하는 안정된 동작을 성취하는 것이 가능하다.

Claims (11)

  1. 전력 계통의 상태에 의거해서 복수의 보호 영역을 포함하는 보호 구간 중 사고가 발생한 보호 영역을 검출하는 거리 계전기에 있어서,
    a상, b상 및 c상의 3상 교류 전력 계통으로부터 전력량을 각각 입력하는 단락 사고 거리 계전기 요소를 가지며, 이들 전력량의 각각으로부터 사고 임피던스를 산출하고, ab상, bc상 및 ca상에 상응하는 상기 사고 임피던스를 정정(整定) 임피던스와 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 각 ZIS(상 사고 시의 구간 우선) 요소(ZIS 요소-ab, ZIS 요소-bc 및 ZIS 요소-ca)의 판정 신호를 생성하는 동작 판정부와;
    상기 ab상, bc상 및 ca상의 상간 전압 진폭치(｜Vab｜,｜Vbc｜, ｜Vca｜)를 산출하는 산출부와;
    상기 산출부에 의해 구해진 상간 전압 진폭치(｜Vab｜,｜Vbc｜, ｜Vca｜)의 최소 상전압(V△min)을 선택하는 최소 상전압 선택부와;
    AND 기능을 가지며, 상기 최소 상전압 선택부 및 상기 판정 신호(ZIS 요소-ab, ZIS 요소-bc, ZIS 요소-ca)에 의해 선택된 상기 최소 상전압(V△min)의 각 상(ab상, bc상, ca상)에 설정되며, 상기 AND 조건이 만족될 경우, 상기 ZIS 요소-ab, 상기 ZIS 요소-bc 및 상기 ZIS 요소-ca의 동작 신호를 출력하여, 상기 보호 구간으로부터 사고가 발생한 보호 영역을 분리하는 사고 상 요소 출력부와;
    ZIS 요소중 2 이상의 동작상이 존재하는지의 여부를 판정하여, 상기 ZIS 요소의 동작 신호를 출력하여 다른 보호 구간으로부터 사고가 발생한 보호 영역을 분리하는 동작 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 거리 계전기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 최소 상전압 선택부는
    제 1 상전압의 절대치와 제 2 상전압의 절대치 간의 차의 절대치와 동일한 제 1 값을 구하는 제 1 부와;
    제 1 상전압의 절대치와 제 3 상전압의 절대치 간의 차의 절대치와 동일한 제 2 값을 구하는 제 2 부와;
    i) 제 1 및 제 2 값이 소정의 임계치 이상, ii) 제 3 상전압의 절대치와 제 2 상전압의 절대치 간의 차의 절대치가 소정의 임계치 이하, 및 iii) 제 3 상전압의 절대치와 제 1 상전압의 절대치 간의 차의 절대치가 소정의 임계치 이상일 때, 제 1 상전압을 선택하는 선택부와;
    i) 제 1 값이 소정의 임계치 이상, ii) 제 2 값이 소정의 임계치 이하, 및 iii) 제 1 상전압의 절대치와 제 2 상전압의 절대치 간의 차가 소정의 임계치 이상일 때, 제 2 상전압을 선택하는 선택부와;
    i) 제 1 값이 소정의 임계치 이하, ii) 제 2 값이 소정의 임계치 이상, 및 iii) 제 1 상전압의 절대치와 제 3 상전압의 절대치 간의 차가 소정의 임계치 이상일 때, 제 2 상전압을 선택하는 선택부를 구비하는 것을 특징으로 하는 거리 계전기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 선택부가 상전압 중 하나를 선택하지 않을 경우, 상기 제 1 상전압, 상기 제 2 상전압 및 상기 제 3 상전압 중에서 최소 상전압을 선택하는 제 3 부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 거리 계전기.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 소정의 임계치는 약 0.05pu인 것을 특징으로 하는 거리 계전기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    Iab, Ibc 및 Ica를 상전류, Vab, Vbc 및 Vca를 상전압,
    Xs를 정정 임피던스라 할 때, 하기 식
    (Iab-Vab·sinθ)/I2ab ≥ Xs ;
    (Ibc-Vbc·sinθ)/I2bc ≥ Xs ; 및
    (Ica-Vca·sinθ)/I2ca ≥ Xs 이 만족될 경우,
    상기 동작 판정부가 판정 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 거리 계전기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    Iab, Ibc 및 Ica를 상전류,
    Vab, Vbc 및 Vca를 상전압,
    Xs를 정정 임피던스라 할 때,
    하기 식
    Xs·Iab-Vab·Iab·sinθ) ≥ 0 ;
    Xs·Ibc-Vbc·Ibc·sinθ) ≥ 0 ; 및
    Xs·Ica-Vca·Ica·sinθ) ≥ 0 이 만족될 경우,
    상기 동작 판정부가 판정 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 거리 계전기.
  7. 전력 계통의 상태에 의거해서 복수의 보호 영역을 포함하는 보호 구간 중 사고가 발생한 보호 영역을 검출하는 거리 계전기에 있어서,
    a상, b상 및 c상의 3상 교류 전력 계통으로부터 전력량을 각각 입력하는 지락 사고 거리 계전기 요소를 가지며, 이들 전력량의 각각으로부터 사고 임피던스를 산출하고, 상기 사고 임피던스를 정정 임피던스와 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 각 ZIS(지락 사고 시의 구간 우선) 요소(ZIS 요소-ab, ZIS 요소-bc 및 ZIS 요소-ca)의 판정 신호를 생성하는 동작 판정부와;
    부족 전압 계전기 요소를 가지며, 각 상전압의 절대값 (｜Va｜,｜Vb｜,｜Vc｜)이 소정치 이상일 경우, 판정 신호를 출력하는 산출부와;
    상기 산출부로부터 출력된 상기 판정 신호에 2 이상의 상이 존재하는지의 여부를 식별하는 출력부와;
    상기 출력부의 상기 판정 신호에 2 이상의 상이 존재할 경우, 상기 동작 판정부의 상기 판정 신호 전체의 동작 신호를 비동작측으로 출력하여 보호 구간으로부터 사고가 발생한 보호 영역을 분리하는 최종 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 거리 계전기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 산출부가 모(mho) 계전기 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 계전기.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 산출부는 Ms를 모 요소의 설정치, Ia, Ib 및 Ic를 상전류, Vp를 극성 전압이라 할 때, 상기 모 계전기 요소에 관한 하기 식
    Ms·Ia·Vpa·cosθ-Vb2＞ 0 ;
    Ms·Ib·Vpb·cosθ-Vc2＞ 0 ; 및
    Ms·Ic·Vpc·cosθ-Va2＞ 0 을 사용하는 것을 특징으로 하는 거리 계전기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    Ia, Ib 및 Ic를 상전류, Va, Vb 및 Vc를 상전압, Xs를 정정 임피던스라 할 때, 하기 식
    (Ia·Va·sinθ)/I2a ≤ Xs ;
    (Ib·Vb·sinθ)/I2b ≥ Xs ; 및
    (Ic·Vc·sinθ)/I2c ≥ Xs 이 만족될 경우,
    상기 동작 판정부가 판정 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 거리 계전기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    Ia, Ib 및 Ic를 상전류, Va, Vb 및 Vc를 상전압, Xs를 정정 임피던스라 할 때, 하기 식
    Xs·Ia-Va·Ia·sinθ ≥ 0 ;
    Xs·Ib-Vb·Ib·sinθ ≥ 0 ; 및
    Xs·Ic-Vc·Ic·sinθ ≥ 0 이 만족될 경우,
    상기 동작 판정부가 판정 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 거리 계전기.
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