JP2686191B2 - 方向距離継電装置 - Google Patents

方向距離継電装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力系統における送配
電線の保護に用いられる方向距離継電装置(以下単にリ
レーと称す)に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のリレー動作原理ブロック図例を図
2に示す。図2においてEは被保護系統の電圧、Iは前
記系統に流れる電流、TEは電圧入力トランス、TCは
電流入力トランス、FFE,FCは基本波(当該電力系
統の商用周波数、例えば50Hz)を抽出し基本波以外
の成分を除去するフィルタ、ADE,ADCはアナログ
ディジタル変換器。
【0003】ZSETは電流フィルタFCの出力と整定
インピーダンスZの積ZIを演算する手段、Mはメモリ
ー手段で至近点故障発生で入力電圧Eがゼロになっても
所定の時間(例えば120ms)故障発生以前の電圧を
記憶する手段、DZは下記の二つの電圧ベクトルV1,
V2の位相差を演算することにより故障点の方向及び距
離を演算する方向距離演算手段で、以下の方法で方向及
び距離を演算する。
【0004】 V1=EM (EMは上記メモリー手段Mの出力) V2=ZI−E の積V1・V2=V1(t−T).V2(t−T)+V1(t)V2(t) =V1・V2・COSθ 従って、積V1・V2≧0ならば二つのベクトルV1,
V2の位相差θ≦±90°と判断し出力有り積V1・V
2≦0ならば二つのベクトルV1,V2の位相差θ≧9
0°と判断し出力無しの判別をする。Lは電流入力Iが
所定値以上の時出力する過電流手段でこのリレーの動作
電流感度を決定する。AN1はAND回路である。
【0005】この様に構成された従来のリレーの動作
を、図3の電力系統図、図4の動作原理ベクトル図によ
り説明する。図3において、PA,PBは電源、TLは
被保護送電線、PDはコンデンサ型電圧変成器、CTは
変流器、RYはリレー、F1,F2,F3,F4は各故
障点を示す。図4において、E1,E2,E3,E4は
各故障点F1,F2,F3,F4に対応する入力電圧E
1M,E2M,E3M,E4Mは入力電圧E1,E2,
E3,E4からメモリー手段Mにより加工されたメモリ
ー電圧である。
【0006】故障点F1.前方外部故障の場合 V101=E1M V201=ZI−E1 位相差θ1>90°で方向距離演算手段DZが不動作
【0007】故障点F2.限界点故障の場合 V102=E2M V202=ZI−E2 位相差θ2=90°で方向距離演算手段DZが動作限界 この時過電流手段Lが動作している条件でAND回路A
N1から出力される。
【0008】故障点F3.内部故障の場合 V103=E3M V203=ZI−E3 位相差θ3<90°で方向距離演算手段DZが動作 この時過電流手段Lが動作している条件でAND回路A
N1から出力される。
【0009】故障点F4.後方至近点外部故障(故障電
圧E4≒0)の場合 V104=E4M V204=ZI−E4 故障電圧E4≒0であるが前記のメモリー手段Mにより
所定時間保持されているので方向距離演算手段DZによ
り方向判別も可能である。 位相差θ4≒180°>90°で方向距離演算手段DZ
が不動作
【0010】上記の説明から明らかなようにこのリレー
の特性はインピーダンスZIを直径とする円特性(モー
特性)として表され二つの電圧ベクトルV1(上記V1
01,V102,V103,V104),V2(上記V
201,V202,V203,V204)の位相差θ<
±90°及び過電流手段Lが出力有りの条件で動作し、
うでない時不動作となるものである。なお、過電流手
段Lの設定は故障検出感度をできるだけ高感度にするた
め例えば定格電流の5%即ちCTの2次定格電流が5A
の場合は0.25A程度である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】図5に故障点F4後方
至近点外部故障発生時の各部の入力波形例を示す。系統
の電圧がコンデンサ型電圧変成器PDを通して得られる
場合(一般に上位系送電線ではほとんどの場合コンデン
サ型電圧変成器PDが使用されている。)コンデンサ型
電圧変成器PDののトランジェット現象で至近点故障発
生直後に故障発生位相によって電圧入力Eに図5のED
のような直流分が含まれることが知られている。電圧入
力E、または電流入力Iに基本波以外の周波数成分すな
わち直流成分、高調波成分が含まれた場合は、フィルタ
FE,FC及び方向距離演算手段DZ内に設けられたデ
ィジタルフィルタにより概ね除去される。
【0012】しかし図5のEDのような時間的に減衰す
る直流分(時間的に全く変化しない直流ではない。)を
完全に除去することは困難で、残った直流分EDFがベ
クトルV2=ZI−EDFとして方向距離演算手段DZ
に入力されると、従来のリレーは後方至近点外部故障
(故障点F4)にもかかわらず基本波成分を演算の対象
とする方向距離演算手段DZが方向判別不能となり不要
動作してしまうという大きな欠点があった。
【0013】この発明は、上記不具合点を解決するため
になされたもので、後方至近点外部故障で基本波以外の
直流分が含まれる場合でも不要動作しない信頼度の高い
方向距離継電装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明に係る方向距離
継電装置は、電力系統の電圧を導入する電圧入力トラン
スと、上記電力系統の電流を導入する電流入力トランス
と、該導入した電流入力と整定インピーダンスの積を演
算する演算手段と、上記入力電圧と演算された積値を用
いて故障点までの方向及び距離を演算する方向距離演算
手段と、該方向距離演算手段からの出力信号を一定時間
遅延させて出力する遅延手段と、上記演算された積値が
所定値以上であることが検出された時に出力信号を出力
する電圧検出手段と、上記方向距離演算手段からの出力
信号を入力時に、上記電圧検出手段より出力信号を入力
すると上記方向距離演算手段からの出力信号を上記遅延
手段を経由することなく即座に出力するアンドゲート回
路と、上記電圧検出手段より出力信号を入力時に、上記
遅延手段よりの出力あるいは上記遅延手段に先立って上
記アンドゲート回路より出された出力を、装置出力とし
て出力するオアーゲート回路とを設けたものである。
【0015】
【作用】この発明によれば、電力系統より導入された入
力電圧に混入する直流電圧成分の影響により積値が所定
値以下の場合は、方向距離演算手段からの出力は、該出
力に含まれる直流成分が減衰するのに等しい時間設定を
行った遅延手段を通して外部へ出力するため、混入した
直流成分によって事故点方向判別に不具合が生じること
がない。
【0016】
【実施例】先ず、本発明の動作を説明する前に、本発明
の概要を説明するならば、図5から明らかなように電流
入力Iと整定インピーダンスZの積ZIに比べて入力電
圧Eに含まれる直流成分EDが大きい時ほど直流分のE
Dの影響が大きく誤動作の可能性が高くなる。
【0017】即ち、仮に直流成分EDを固定して考えれ
ば、積ZIが小さいときが問題となる。この発明は、こ
の点に着目したもので積ZIが所定値以下の時に限り、
直流分EDが問題のないレベルまで減衰してしまうまで
リレーの動作時間を必要最小限遅らせることである。
【0018】以下、この発明の動作を図1について説明
する。図において、Hは電流入力Iと整定インピーダン
スZの積ZIが所定値以上の時出力する電圧検出手段で
例えば直流分EDの最大値が2Vの場合は設定を4V程
度にする。Tは積ZIが所定値より小さい場合のための
遅延手段で直流分EDの減衰時間よりも長い時間、例え
ば60msに設定、OR1はオア回路、AN2はアンド
回路で電圧検出手段Hと方向距離演算要素DZの両方の
出力有りで遅延手段Tをバイパスしてオア回路OR1を
通して出力するようになっている。即ち、積ZIが4V
以上の故障は方向距離演算要素DZの出力を遅延手段T
を通さずに直接出力する。
【0019】ここで直流分EDの最大値が2Vの場合に
電圧検出手段Hの設定を4V程度に設定する考え方は、
フィルタFEの入力直流分EDが2Vの場合、フィルタ
FE及び方向距離演算手段DZ内に設けられたディジタ
ルフィルタ通過後の直流分はかなり減衰して、例えば1
/10、即ちEDF=0.2V程度で積ZIが4V以上
あればEDF=0.2V≪ZI=4Vで方向距離演算手
段DZの方向判別におよぼす影響は無視できるというこ
とからである。
【0020】このように構成されたリレーにおいては、
後方至近点外部故障で電圧入力に基本波以外に直流分が
含まれても、積ZIの大きさに関せず不要動作すること
はない。 また前方内部故障でZI≧4Vの場合 上記の遅延手段Tは関係ないので方向距離演算手段DZ
の本来の動作時間のみの高速度(例えば30ms)でリ
レーが動作する。
【0021】さらに前方内部故障でZI≦4Vの場合 ZI≦4Vの場合は、前方、後方故障の如何に関せず上
記の遅延手段T=60msが方向距離演算手段DZの出
力に接続されるので動作時間が60ms遅れることにな
る(全体として30ms+60ms=90ms)。しか
し、ZI≦4Vの故障は以下に示すように故障電流が小
さいので(下記のように定格電流以下の故障電流)この
程度の動作時間遅れは電力系統の機器の損傷防止また系
統安定度確保上からも全く問題がないと言える。
【0022】ZI=4Vの時の整定インピーダンスZと
入力電流Iの関係(CT2次電流5) Zオーム 1 2 4 8 16 IA 4 2 1 0.5 0.25
【0023】以上の説明ではこの発明を円特性(モー特
性)の方向距離継電装置に適用する場合について述べた
が、他の特性の継電装置、例えば矩形特性方向距離継電
装置等でも有効なことは言うまでもない。
【0024】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように整定イ
ンピーダンスと入力電流の積が所定値以下の時のみ若干
動作時間を遅らすと言う方法により他の特性を犠牲にす
ることなく、保護区間の後方至近点外部故障でコンデン
サ型変成器PDから電圧入力として基本波以外の直流分
が入力される場合でも不要動作することのない信頼度の
高い方向距離継電装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す動作原理ブロック図で
ある。
【図2】従来のリレー(方向距離継電装置)を示す動作
原理ブロック図である。
【図3】リレー(方向距離継電装置)が適用された電力
系統図である。
【図4】リレー(方向距離継電装置)の動作原理ベクト
ル図である。
【図5】故障点F4故障発生時の各部の入力波形例を示
す波形図である。
【符号の説明】
E 被保護系統の電圧 I 被保護系統の電流 TE 電圧入力トランス TC 電流入力トランス ZSET ZIを演算する手段 M メモリー演算をする手段 DZ 方向距離演算手段 H 電圧検出手段 T 遅延手段 RY リレー方向距離継電装置

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統の電圧を導入する電圧入力トラ
    ンスと、上記電力系統の電流を導入する電流入力トラン
    スと、該導入した電流入力と整定インピーダンスの積を
    演算する演算手段と、上記入力電圧と演算された積値を
    用いて故障点までの方向及び距離を演算する方向距離演
    算手段と、該方向距離演算手段からの出力信号を一定時
    間遅延させて出力する遅延手段と、上記演算された積値
    が所定値以上であることが検出された時に出力信号を出
    力する電圧検出手段と、上記方向距離演算手段からの出
    力信号を入力時に、上記電圧検出手段より出力信号を入
    力すると上記方向距離演算手段からの出力信号を上記遅
    延手段を経由することなく即座に出力するアンドゲート
    回路と、上記遅延手段よりの出力、あるいは上記電圧検
    出手段より出力信号を入力時に上記遅延手段に先立って
    上記アンドゲート回路より出された出力を、装置出力と
    して出力するオアーゲート回路とを備えたことを特徴と
    する方向距離継電装置。
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