JP2000341850A - 短絡方向リレー及び短絡回線選択リレー - Google Patents

短絡方向リレー及び短絡回線選択リレー

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JP2000341850A JP11144240A JP14424099A JP2000341850A JP 2000341850 A JP2000341850 A JP 2000341850A JP 11144240 A JP11144240 A JP 11144240A JP 14424099 A JP14424099 A JP 14424099A JP 2000341850 A JP2000341850 A JP 2000341850A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 線間電圧を抑制電圧と極性電圧として入力し
ている短絡方向リレーの誤動作を防止する。 【解決手段】 a相の短絡方向リレーDaの抑制電圧E
abと極性電圧Ebcの位相差は3相短絡で約120
°、ab相短絡およびbc相短絡で約90°、ca相短
絡で約180°となる。リレーDaは3相短絡、ab相
短絡以外はその動作責務はない。又ca相短絡のときは
特性が第2,第4象限にずれるためリレーDaの保護範
囲の事故では動作しないが、逆方向の事故では誤動作す
る恐れがある。そこで、位相差が進み130°、遅れ5
0°の範囲にあることを検出する位相検出リレーDap
を設け、AND回路を用いてDapの出力があることを
条件にリレーDaの出力を出させるようにして上記誤出
力を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、送電線のリレー
設置点の電圧と電流により短絡事故の方向を判別する短
絡方向リレーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】平行2回線送電線では短絡保護リレーに
回線間電流を入力することにより事故回線の選択を行う
送電線保護リレーとして適用される。高抵抗接地系の平
行2回線送電線保護リレーとして短絡方向リレーを適用
した例を図4に、リレーの入力シーケンスを図5に示
す。
【0003】図4はa相を代表として示したもので、短
絡方向リレー(以下単にリレーという)Da,Da′に
は回線1Lの電流Ia1と回線2Lの電流Ia2の差電流
を入力とし、差電流の方向によりいずれの回線に事故が
あったかを選択する。
【0004】今、負荷端B側に近い点に短絡事故Fが発
生すると、電源端A側では回線1L,2Lの電流I
1′,Ia2′はほぼ等しくなり差電流は殆ど表れない
ので、リレーDa′は動作しない。負荷端B側では電流
差Ia1−Ia2≒−2Ia2となり、リレーDaは回線
2L側の事故と判断して動作し遮断器CB4をトリップ
させる。遮断器CB4が遮断すると回線1L側には電流
Ia1が流れなくなるので電源端A側では電流Ia1′−
Ia2′≒−Ia2′となりリレーDa′が動作して遮断
器CB3をトリップさせる。
【0005】このように短絡方向リレーの回線選択リレ
ーとしての適用では、事故点により一端側のリレーDa
又はDa′のいずれかが動作してから他端側のリレーD
a′又はDaが動作するケースが多い。
【0006】また、事故によってリレー入力電圧がOV
近くまで低下すると動作が不安定となるため、メモリア
クション作用をもたせ事故前の電圧を2サイクル程度メ
モリーして事故後に使用する方法が採用されているが、
上述のように一端側のリレーが動作してから他端側のリ
レーを動作させるまで数サイクル以上の動作継続が必要
な場合がある。
【0007】このようなことを避けるため、抑制用の電
圧と極性電圧(動作用電圧)を分離する方法がとられて
いる(図5)。
【0008】図6は短絡方向リレーDa(Db,Dc)
の位相特性を示したものである。これらのリレーは上述
のように2線短絡時の動作の安定、1線地絡時の不要動
作の防止のため、相電圧は使用せず抑制電圧と極性電圧
を表1のように組み合わせている。
【0009】
【表1】
【0010】この短絡方向リレーDaの動作式は(1)
式で表される(最高感度角75°のリレーの場合)。
【0011】
【数1】
【0012】(1)式より抑制電圧(リレーDaの場合
Eab)、極性電圧(リレーDaの場合Ebc)の位相
が変化することにより(1)式右辺のK2項が変化する
ため、その位相特性は図6のように変化する。図7はこ
の電圧位相の変化する短絡様相を示している。
【0013】即ち、リレーDaは図7(2)のab間短
絡と図7(1)の3相短絡に正しく動作すればその責務
を果すことができる。つまり図7(1),(2)はβ=
120°,90°の場合であり、位相特性は電圧Ebc
と電流の極座標で第1象限になりほぼ正しい動作を行
う。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記リレーD
aは保護すべき事故相以外のca相短絡(図7(3))
ではβ≒180°となり、そのときの位相特性は図6の
β=180°の場合となり、第2,第4象限へ大きく変
位したものとなる。
【0015】図8はca相短絡における各電圧、電流ベ
クトルとリレーDaの位相特性を図示したものである。
電流Ic,IaはEcaに対し約線路のインピーダンス
角だけ遅れ方向に流れる。
【0016】リレーDaは相電流Iaが流れる(実際は
Ia1−Ia2)ため、この場合動作しない。しかし、こ
の短絡が逆方向に発生した場合で考えると、電流Icと
Iaの方向が全く図8とは逆方向となるため、リレーD
aの第4象限200°近くに相電流Iaが入ることにな
り、リレーは動作することになる。
【0017】また、電圧EabとEbcは電圧Ecaが
殆ど0V近い完全短絡状態となってもβ=180°以上
となることはないため図8以上に電流IaがリレーDa
の円内に入ることはないと考えられる。
【0018】しかし、近年のガス絶縁開閉装置など同一
のタンク内に3相一括の導体を配置したものにおける内
部短絡事故では事故点電圧がアーク電圧となり、このア
ーク電圧波形によってはリレーの高調波対策のために入
れるフィルターによって波形の位相が変化することがあ
る。
【0019】波形による変化が起ると、図8の円特性は
更に第4象限に変位することになるので、更にリレーD
aは動作し易い方向になる。
【0020】このように、線間電圧と線間電圧を使った
短絡方向リレーにおいては逆方向の短絡事故によってそ
の位相特性の変化により不要動作することがある。
【0021】この発明は上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、線間電圧を抑制電圧
と極性電圧として入力している短絡方向リレーの誤動作
を防止しうるようにした短絡方向リレーおよび短絡方向
リレーを用いた平行2回線送電線用短絡回線選択リレー
を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】この発明の短絡方向リレ
ーは、抑制電圧、極性電圧に120°位相差のある線間
電圧を使用する短絡方向リレーにおいて、前記短絡方向
リレーは、前記抑制電圧と極性電圧とを比較し極性電圧
に対する抑制電圧の位相が進み130°、遅れ50°の
位相範囲外にあるとき不動作となる特性を有することを
特徴とする。
【0023】または、前記極性電圧と抑制電圧とを比較
し極性電圧に対する抑制電圧の位相が進み130°、遅
れ50°の位相範囲内のとき出力する位相比較リレーま
たは位相比較手段と、前記短絡方向リレーの出力を位相
比較リレーまたは位相比較手段の出力があることを条件
に出力させる論理積回路とを有することを特徴とする。
【0024】また、この発明の平行2回線用短絡回線選
択リレーは、平行2回線送電線の第1回線および第2回
線の電流の差および抑制電圧と極性電圧に120°位相
差のある線間電圧を使用する短絡方向リレーと、前記極
性電圧に対し抑制電圧の位相が進み130°、遅れ50
°の位相範囲外にあるとき出力する位相比較リレーと、
前記短絡方向リレーの出力を位相比較リレーの出力があ
ることを条件に出力させる論理積回路とからなることを
特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図1
〜図3を用いて説明する。
【0026】図1について、平行2回線1L,2Lの負
荷端B側に、回線1L,2Lのa相の電流差Ia1−I
2と、線間電圧Eab,Ebcを抑制電圧、極性電圧
とするa相用短絡方向リレーDaと線間電圧Ebcに対
しEabが進み130°、遅れ50°の範囲にあれば動
作、これ以外の位相にある時は不動作となる特性をもっ
たa相用の位相比較リレーDapを設ける。
【0027】同様に、電源端A側にa相用の短絡方向リ
レーDa′と位相比較リレーDap′を設ける。同様に
負荷端B側および電源端A側にb相,c相用の短絡方向
リレーDb,DcおよびDb′,Dc′と、位相比較リ
レーDbp,DcpおよびDbp′,Dcp′を設け
る。
【0028】図2について、負荷端B側のa相用の短絡
方向リレーDaの出力は位相比較リレーDapの出力が
あることを条件とする論理積回路ANDaを介して論理
積回路OR1から出力される。また、b相,c相用の短
絡方向リレーDb,Dcの出力はそれぞれ位相比較リレ
ーDbp,Dcpの出力があることを条件とする論理積
回路ANDb,ANDcを介して論理和回路OR1から
出力されるようになっている。同様に電源端A側の短絡
方向リレーDa′,Db′,Dc′の出力はそれぞれ位
相比較リレーDap′,Dbp′,Dcp′の出力があ
ることを条件とする論理積回路を介して論理和回路から
出力されるようにしてある。
【0029】上記実施の形態の動作について説明する。
短絡方向リレーDaの抑制電圧Eabと極性電圧Ebc
の位相差は図3に示すように、3相短絡ではほぼ120
°、ab相短絡およびbc相短絡ではほぼ90°、ca
相短絡ではほぼ180°となる。短絡方向リレーDaは
3相短絡、ab相短絡で動作する。3相短絡、ab相短
絡以外はその動作責務はなく、動作しなくてもよいが、
ca相短絡のときは特性が第2,第4象限にずれるた
め、短絡方向リレーの保護範囲(リレーDaの見る前方
事故)の事故では動作しないが、逆方向の事故で動作、
即ち誤動作が発生する恐れがある。
【0030】位相比較リレーDapは、線間電圧bcに
対し線電圧Eabが進み130°、遅れ50°の範囲に
あれば動作する。それ以外の位相にある時は不動作とな
る。
【0031】論理積回路ANDaは短絡方向リレーDa
が出力した場合、その出力を位相比較リレーDapの出
力があることを条件に通す。しかして上記誤動作が発生
する恐れがある逆方向のca相間短絡のように相間電圧
EabとEbcが180°となるような事故に対して位
相比較リレーDapは出力しないので、短絡方向リレー
Daの出力は論理積回路ANDaでロックされ、誤動作
が防止される。
【0032】また、短絡方向リレーDb,Dcの論理出
力回路はそれぞれ上記短絡方向リレーDaのそれと同様
に構成されているので、それぞれ逆方向の相間短絡事故
時の短絡方向リレーDb,Dcの誤動作を防止できる。
【0033】また、電源端A側の短絡方向リレーD
a′,Db′,Dc′の論理出力回路は上記負荷端B側
(図2)と同様に構成されているので、短絡方向リレー
Da′,Db′,Dc′の誤動作を防止できる。
【0034】
【発明の効果】この発明は、上述のとおり構成されてい
るので、次に記載する効果を奏する。 (1)短絡方向リレーに短絡方向リレーが誤動作しやす
い逆方向の線間短絡事故を検出しうる位相比較リレーを
設け、位相比較リレーが動作していることを条件に短絡
方向リレーの出力を出力させるので、逆方向の短絡事故
による短絡方向リレーの誤動作を防止できる。 (2)ディジタルリレー等においては、短絡方向リレー
演算の他に同一入力を使って位相比較機能を付加するだ
けで、逆方向の短絡事故に対する誤動作を防止すること
ができる。 (3)位相比較リレーの付加により短絡方向リレーの機
能、性能に影響を与えることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態にかかる短絡方向リレー
と位相比較リレーの入力説明図。
【図2】同、短絡方向リレーと位相比較リレーの入力電
圧・電流ベクトル説明図。
【図3】同、位相比較リレーの動作範囲と電圧ベクトル
を示すグラフ。
【図4】従来例にかかる短絡方向リレーの入力説明図。
【図5】同、短絡方向リレーの入力・電流ベクトル説明
図。
【図6】同、短絡方向リレーの短絡様相による位相特性
の変化を示すグラフ。
【図7】短絡時の電圧ベクトル図。
【図8】ac相短絡時の電圧、電流ベクトルと短絡方向
リレーの位相特性を示すグラフ。
【符号の説明】
Da,Da′…地絡方向リレー Dap,Dap′…位相比較リレー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抑制電圧、極性電圧に120°位相差の
    ある線間電圧を使用する短絡方向リレーにおいて、 前記短絡方向リレーは、前記抑制電圧と極性電圧とを比
    較し極性電圧に対する抑制電圧の位相が所定の位相範囲
    外にあるとき不動作となる特性を有することを特徴とす
    る短絡方向リレー。
  2. 【請求項2】 抑制電圧、極性電圧に120°位相差の
    ある線間電圧を使用する短絡方向リレーにおいて、 前記極性電圧と抑制電圧とを比較し極性電圧に対する抑
    制電圧の位相が所定の位相範囲内のとき出力する位相比
    較手段と、 前記短絡方向リレーの出力を位相比較手段の出力がある
    ことを条件に出力させる論理積回路とを有することを特
    徴とする短絡方向リレー。
  3. 【請求項3】 前記所定の位相範囲は進み130°、遅
    れ50°であることを特徴とする請求項1または2記載
    の短絡方向リレー。
  4. 【請求項4】 前記位相比較手段は位相比較リレーであ
    ることを特徴とする請求項2または3記載の短絡方向リ
    レー。
  5. 【請求項5】 平行2回線送電線の第1回線および第2
    回線の電流の差および抑制電圧と極性電圧に120°位
    相差のある線間電圧を使用する短絡方向リレーと、 前記極性電圧に対し抑制電圧の位相が所定の位相範囲外
    にあるとき出力する位相比較リレーと、 前記短絡方向リレーの出力を位相比較リレーの出力があ
    ることを条件に出力させる論理積回路とからなることを
    特徴とする平行2回線用短絡回線選択リレー。
  6. 【請求項6】 前記所定の位相範囲は進み130°、遅
    れ50°であることを特徴とする請求項5記載の平行2
    回線用短絡回線選択リレー。
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