JPH01160318A - 配電系統の保護方式 - Google Patents

配電系統の保護方式

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JPH01160318A
JPH01160318A JP31780387A JP31780387A JPH01160318A JP H01160318 A JPH01160318 A JP H01160318A JP 31780387 A JP31780387 A JP 31780387A JP 31780387 A JP31780387 A JP 31780387A JP H01160318 A JPH01160318 A JP H01160318A
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JP
Japan
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circuit breaker
voltage
circuit
load side
circuitbreaker
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JP31780387A
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Masayoshi Kumano
熊野 昌義
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は配電系統の保護方式に関し、更に詳述すれば、
分散電源が接続されている配電系統を地絡等の事故から
保護するのに適した保護方式を提案するものである。
〔従来の技術〕
第3図は一般的な櫛形構成の配電系統の単線結線図であ
る。配電線4は系統遮断器(以下遮断器という)1を介
して配電線4aと、配電線4aは区分開閉器5aを介し
て配電線4bと、配電線4bは区分開閉器5bを介して
配電線4cと、配電線4cは区分開閉器5cを介して配
電線4dと、配電線4dは区分開閉器5dを介して配電
線4eと夫々接続されている。配電線4aには変流器3
が設けられており、その出力信号を遮断器制御器2に与
えている。遮断器制御器2の出力信号は遮断器lに与え
られている。また配電線4aには変圧器8aを介して負
荷9aが接続されており、配電線4aから分岐した分岐
配電線4a+には変圧器8b、 8c、 8dを夫々介
して負荷9b、 9c、 9dが各接続されている。
更に配電線4aにはパイロットトランス7aを接続して
その出力信号を開閉器制御器6aに与えており、開閉器
制御器6aの出力信号を区分開閉器5aに与えている。
配電線4bから分岐した分岐配電線4btには変圧器8
e、 8f 、 8gを夫々介して負荷9e、 9f 
、 9gが接続されており、そのうちの負荷9eには、
例えば太陽光発電システム等の分散電源10aを接続し
ている。また配電線4bにはパイロットトランス7bを
接続して、その出力信号を開閉器制御器6bに与えてお
り、開閉器制御器6bの出力信号を区分開閉器5bに与
えている。配電線4cから分岐した分岐配電線4c、に
は変圧器8h、 8i、 8jを介して負荷9h、9i
、9jが接続されており、負荷91には前記同様の分散
電源10bが接続されている。また配電線4cにはパイ
ロットトランス7cを接続して、その出力信号を開閉器
制御器6cに与えており、開閉器制御器6cの出力信号
を区分開閉器5cに与えている。配電線4dから分岐し
た分岐配電線4d、には、変圧器8に、8j2,8mを
介して負荷9に、91.9mが接続されており、負荷9
mには分散電源10cが接続されている。また配電線4
dにはパイロットトランス7dが接続されており、その
出力信号を開閉器制御器6dに与えており、開閉器制御
器6cの出力信号を区分開閉器5dに与えている。配電
線4eから分岐した分岐配電線4e、には変圧器8nを
介して負荷9nが接続されている。
第4図は開閉器制御器6a (6b、 6c、 6d)
のブロック図である。パイロットトランス7a(7b、
7c、7d)の出力が与えられる電圧検知手段11の出
力信号は第1の時限手段12及び2つの反転入力端子と
1つの非反転入力端子とを有する3人カアンド回路14
の一側反転入力端子に与えられている。第1の時限手段
12の出力信号は第2の時限手段13及び前記3人カア
ンド回路14の非反転入力端子に与えられ、また区分開
閉器5a(5b、5c、5d)にその作動信号として与
えられる。第2の時限手段13の出力は3人カアンド回
路14の他側反転入力端子に与えられている。
第5図(a)、 (b)は第4図の開閉器制御器の動作
を示すタイミングチャートである。
第6図は遮断器制御器2のブロック図である。
遮断器lの負荷側である配電線4aに設けた変流器3が
検出した事故電流の信号が、再閉路時限手段15、アン
ド回路16の非反転入力端子及びアンド回路17の一入
力端子の夫々に与えており、またその信号により遮断器
制御器2は遮断器1をトリップさせる遮断信号を出力す
るようになっている。再閉路時限手段15の出力信号は
アンド回路18に入力され、またその出力信号により遮
断器制御器2は遮断器1の再閉路信号を出力するように
なっている。アンド回路18には前記アンド回路16の
出力が与えられており、その論理が成立すると表示タイ
マスタート信号を事故区間表示回路19に出力するよう
になっている。また前記°アンド回路16の反転入力端
子及びアンド回路17には表示タイマ作動信号が事故区
間表示回路19から与えられており、アンド回路17の
論理が成立すると表示タイマス)7プ信号を事故区間表
示回路19に出力するようになっている。第7図は配電
系統の保護動作を示すタイミングチャートである。
次にこの保護方式の動作を説明する。先ず開閉器制御器
の動作を第3図、第4図及び第5図(a)。
(b)により説明する。
開閉器制御器6a(6b、6c、6d)はいずれも、パ
イロットトランス7a(7b、7c、7d)から電圧が
与えられると、電圧検知手段11がそれを検知して信号
を出力する。第1の時限手段12は、この出力信号によ
り時限TX遅れて信号を出力する。第2の時限手段13
は更に時限TV遅れて信号を出力する。そしてパイロッ
トトランス?a(7b、7c、7d)から電圧が与えら
れなくなると第1の時限手段12の出力信号は消滅し、
それによって第2の時限手段13の出力信号も消滅する
。アンド回路14は電圧検知手段11と第2の時限手段
13の信号が夫々rOJであって、第1の時限手段12
の信号がrlJのときに信号を出力して第1の時限手段
12の計時動作をロックし、それ以後は信号を出力しな
いようになる。また第1の時限手段12の出力信号に関
連して区分開閉器5a (5b、5c、5d)を開閉動
作させるようになっている。そのため、例えば配電線4
aが課電されると、時限TX後に区分開閉器5aが閉路
動作し、時限TXの時間間隔で区分開閉器5b、 5c
、 5dが第5図(a)の如く順次閉路動作する。−力
無電圧になると区分開閉器5a、 5b、 5c、 5
dが一斉に開路動作する。しかし乍ら、第5図(b)に
示す如く区分開閉器5a、 5b、 5c、 5dが閉
路動作した後、時限’ry内に無電圧になると、アンド
回路14の論理が成立して第1の時限手段12の計時動
作がロックされるため、再度電圧が与えられても第1の
時限手段12は信号を出力せず、区分開閉器5a、5b
、5c、5dは閉路動作しない。
ここで、第3図に示した配電系統において分散電源10
a、 10b、 10cを接続していない場合について
説明すると、配電線4dで地絡事故Xが生じた場合、そ
の地絡電流を変流器3が検出し遮断器制御器2が遮断信
号を遮断器lに与える(第6図参照)から、遮断器lが
遮断動作する。これにより遮断器1の負荷側の全ての配
電線4a、4b、4c、4dが停電し、前述したように
区分開閉器5a、5b、5c、5dは全て開路動作する
。この動作と並行して第6図に示す遮断器制御器2内の
再閉路時限手段15が計時動作を開始し、アンド回路1
6は事故区間表示のための準備信号となる信号を出力す
る。そして、第7図に示すように時限T、後の時点t1
において、遮断器1の再閉路が行われるとともにアンド
回路18の論理成立により表示タイマスタート信号が事
故区間表示回路19に与えられて表示用タイマが計時動
作を開始し同時に配電線4aが再度課電され時限T。
後の時点t2で区分開閉器5aが閉路する。同様にして
時点t3で区分開閉器5bが、時点t4で区分開閉器5
cが、夫々閉路する。配電線4dが再課電されたときに
地絡事故Xが継続していると、変流器3が事故電流を検
出しているから時点t、では遮断器1が遮断動作する。
このとき遮断器制御器2のアンド回路17の論理成立に
より事故区間表示回路19の図示しない表示タイマの計
時動作を停止させるとともに、開閉器制御器6cは、時
限Tv内に配電線4cの電圧が消滅するため再び閉路し
ないようにロックされる。同様にして所定時限後、遮断
器1が2度目の再閉路を行い。区分開閉器5a、 5b
は順次閉路し、配電¥fA4cまで再度課電された状態
で、区分開閉器5cが閉路されず事故が生じている配電
線4d (事故区間)を自動的に除去するとともに、事
故区間表示用タイマの停止位置によって事故区間(配電
線4d)を表示する。
ところで分散電源10a、 10b、 10cはいずれ
も過電流、過、不足電圧、周波数の異常時にはこれを検
知して配電線から切離されるようになっている。
しかし分散電源10a、 10b、 locと接続され
た変圧器8e、8i、8mを介して生じている1線地絡
事故に対しては、分散電源10a、 10b、 10c
自体がその1線地絡事故を検出し得ず、配電線に接続さ
れた状態を保持している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述したように従来の配電系統の保護方式は配電線の事
故を検出して遮断器lを遮断しても、分散電源10a、
 10b、 10cが全て切離されない限り、配電線4
a、 4b、 4c、 4dが課電状態を保つため、当
然乍ら区分開閉器5a、5b、5c、5dは開路動作し
ない。したがって、そのような状態で遮断器1の再閉路
が行われると、再閉路直後に再び事故を検出し、遮断器
1は遮断動作して事故区間が遮断器1に最も近い配電線
4aと誤認するという問題がある。
、また、再閉路時に逆相となり、電流位相が大幅に異な
ると、異常な過電流が流れて配電線に接続されている機
器に電気的ストレスが加わるとともに、負荷側の配電系
統にも悪影響を与えるという問題がある。
本発明は前述した問題点に鑑み、分散電源の電圧が配電
線に課電されている状態で配電線に事故が発生した場合
に、事故区間を誤認することがない保護方式を提供する
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
第1発明の配電系統の保護方式は、負荷側の事故で遮断
して所定時間後に再閉路を行う遮断器と、負荷側に設け
ており負荷側が課電されて所定時間後に閉路し、該所定
時間内に無電圧になると再閉路しないようにロックされ
る区分開閉器とを備えて、前記遮断器の再閉路から再遮
断までの時間に基づいて事故区間を判定する配電系統の
保護方式において、前記遮断器の負荷側電圧を検知して
、遮断器が再閉路する時に負荷側電圧を検知した場合に
は事故区間の判定を阻止する。
第2発明の配電系統の保護方式は、負荷側の事故で遮断
して所定時間後に再閉路を行う遮断器と、負荷側に設け
ており負荷側が課電されて所定時間後に閉路し、該所定
時間内に無電圧になると再閉路しないようにロックされ
る区分開閉器とを備えて、前記遮断器の再閉路から再遮
断までの時間に基づいて事故区間を判定すべくなしてあ
る配電系統の保護方式において、前記遮断器の負荷側電
圧を検知するとともに遮断器の電源側及び負荷側の夫々
の電圧の位相差を検出して、遮断器が再閉路する時に負
荷側電圧が検知され、電圧の位相差が所定値以上である
と事故区間の判定及び遮断器の再閉路を阻止する。
〔作用〕
遮断器の負荷側電圧を検知する。遮断器の再閉路時に負
荷側電圧を検知している場合は事故区間の判定を阻止す
る。あるいは、遮断器の負荷側電圧を検知するとともに
遮断器の電源側及び負荷側の電圧の位相差を検出する。
遮断器の再閉路時に負荷側電圧を検知しており、電圧の
位相差が所定値以上であると事故区間の判定及び遮断器
の再閉路を阻止する。
これにより、分散電源の電圧が課電された配電線に事故
が発生しても、その事故区間を誤認しない。
〔実施例〕
以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。
第1図は本発明に係る配電系統の保護方式に適用する遮
断器制御器のブロック図である。
遮断器1の負荷側に接続された配電線4aに設けた変流
器3が事故電流を検出した信号は再閉路時限手段15、
アンド回路16の非反転入力端子及びアンド回路17の
一入力端子に与えられており、またその信号を遮断器l
の遮断信号として遮断器制御器2が出力するようになっ
ている。配電線4aに接続したパイロットトランス7が
出力する信号は電圧検知手段20に与えられており、そ
の出力信号は3人力アンド回路の反転入力端子に与えら
れている。
また前記再閉路時限手段15の出力信号は、3人力アン
ド回路18の一方の非反転入力端子に与えられており、
また遮断器1の再閉路信号として出力するようになって
いる。事故区間表示回路19の表示タイマ作動信号はア
ンド回路16の反転入力端子及びアンド回路17の他入
力端子に与えられている。
アンド回路17の出力は表示タイマストップ信号として
事故区間表示回路19に与えられている。アンド回路1
6の出力信号は3人力アンド回路18の反転入力端子に
与えられており、その出力信号は表示タイマスタート信
号として事故区間表示回路19に与えられている。
次に、この配電系統の保護方式による保護動作を第1図
及び第3図により説明する。遮断器1が閉路され、区間
開閉器5a、 5b、 5c、 5dが順次閉路されて
、配電線4at 4b、 4c、 4d及び分岐配電線
4a114b++4c+、4d、が課電状態となる。こ
の状態で配電線4dにおいて1線地絡事故Xが発生した
場合には、配電線4aに設けている変流器3がその事故
電流を検出する。そして事故電流を検出した信号が遮断
器制御器2に与えられて遮断信号を出力し遮断器1が遮
断動作する、同時に再閉路時限手段15が計時動作を開
始し再閉路時限TI後に再閉路することになる。一方、
このような状態において、夫々の分散電源10a、 1
0b、 10cは、夫々変圧器8e、 84 、8mを
介して分岐配電線4b114C++4d+ と接続され
ているため、前述したように1線地絡事故Xを検知しな
い。また遮断器1の遮断時に分散電源10a、 lOb
10cと負荷9e、9i、9mとの間で、常に有効電力
及び無効電力が平衡している場合には、過電流又は過。
不足電圧が生じないから、分散電源10a、 10b、
 10cの図示しない位相追従制御系(PLL)には外
乱が入らず周波数が一定に保持される。それ故、仮に再
閉路時限T8後であっても分散電源10a、 lOb、
 10cが全て配電線4b、4c、4dから切離されて
いなければ、配電線4b+ 4c、 4dは課電状態に
あって、バイロフトトランス7の出力信号が電圧検知手
段20に与えられていて電圧検知手段20の出力信号が
3人カアンド回路18の反転入力端子に与えられ、遮断
器1が再閉路しても事故区間表示回路19に表示タイマ
スタート信号を出力することがない。そして、遮断器1
が再閉路されるときは、遮断器1の電源側と負荷側の電
圧振幅及び電圧位相が完全に一致していない限り、閉路
による過渡現象が発生し、分散電源10a、 10b、
 10cは過電流、過、不足電圧を検知することになり
、自ら分散電源10a、 10b、 10cを配電線4
b+ 4c、 4dから切離することになる。
そのときに、分散電源10a、 10b、 10cが若
し切離し得ない場合でも、変流器3が再び事故を検知し
遮断器1が再遮断すると、分散電源10a、 10b、
 locの夫々の位相追従制御系(PLL)には前述し
た閉路による過渡現象が生じた外乱が残り、周波数が異
常に変化するから、それにより分散電源10a、 10
b。
10cが配電線4b、4c、4dから切離されて無電圧
となって前述したようにして区分開閉器5a、5b、5
c、5dが開路動作する。このように区分開閉器5a+
5b、5c。
5dが開路している場合に遮断器1が再遮断すると、3
人カアンド回路18には電圧検知手段2oがらの信号が
与えられないため、3人カアンド回路18の論理が成立
して事故区間表示回路19に表示タイマスタート信号が
与えられて図示しない事故区間表示タイマが計時動作を
開始するとともに、区分開閉器5a、5b、5c、5d
が順次閉路して、再−度、遮断器1が遮断動作し、事故
区間表示タイマの計時動作が停止して、事故区間を配電
線4dの区間として表示すると共に、区分開閉器5cが
ロックされる。そのため遮断器lが再び再閉路しても区
分開閉器5a、5bのみ閉路動作して、正しく事故区間
の表示を行い、また切離しが行われる。
なお、遮断器lの再閉路時に、遮断器の電源側と負荷側
の電圧とが完全に一致していて、分散電源10a、 t
ob、 10cが配電線4b+ 4ct 4dから切離
されなかった場合にも、前述した手順の繰返しにより切
離されることになる。
第2図は遮断器制御器2の他の実施例を示すブロック図
である。配電線4aに設けた変流器3の出力信号を再閉
路時限手段15、アンド回路16の非判定入力端、子及
びアンド回路I7の一入力端子に与えられており、また
その出力信号を遮断器lの遮断信号としている。配電線
4aに介装させた遮断器lの電源側及び負荷側に夫々設
けたパイロットトランス7s、7の夫々の出力信号が位
相差検出手段21に与えられており、パイロットトラン
ス7の出力信号は電圧検知手段20にも与えられている
。位相差検出手段21の出力信号は、位相差基準値発生
回路23から位相差基準値を与えている比較器22に与
えており、比較器22の出力信号はアンド回路25に与
えられている。
再閉路時限手段15の出力信号はアンド回路24の非判
定入力端子及びアンド回路25に与えられている。アン
ド回路24及び25の出力信号はともにオア回路26に
与えており、またアンド回路24の出力信号はアンド回
路18に与えられている。オア回路26の出力信号は遮
断器lの再閉路信号として遮断器制御器2から出力され
るようになっている。
事故区間表示回路19の表示タイマ作動信号はアンド回
路16の反転入力端子及びアンド回路17の他入力端子
に与えられており、アンド回路16の出力信号はアンド
回路18に与えられている。アンド回路18の出力信号
は表示タイマスタート信号として、アンド回路17の出
力信号は表示タイマストップ信号として事故区間表示回
路19に与えられている。
この遮断器制御器2は、電圧検知手段20が遮断器1の
負荷側電圧を検知し、遮断器lの電源側電圧を検知し、
遮断器1の電源側電圧及び負荷側電圧の位相差を位相差
検出手段21により検出し、検出した位相差を比較回路
22で位相差基準値と比較する。そして検出した位相差
が位相差基準値以内であると、アンド回路25及びオア
回路26の論理が成立して再閉路信号が出力され遮断器
1が再閉路する。そのとき、電圧検知手段20が電圧を
検知しないとアンド回路24及びオア回路26の論理が
成立して遮断器1を再閉路するとともに、アンド回路1
8の論理が成立して表示タイマスタート信号を事故区間
表示回路19に与えて表示タイマが計時動作を開始する
ここで、位相差基準値発生回路23が出力する位相差基
準値を分散電源及び配電線路にダメージを与えない値(
例えば60度以内にすると配電系統の短絡事故と同程度
で保護できる。)に選定しておけば、非同期状態で再閉
路した場合の障害も防止し得る。したがって、位相差が
位相差基準値(所定値)以上であると遮断器1の再閉路
が阻止されまた、表示タイマスタート信号が出力されず
、前述したと同様にして事故区間の誤認を防止すること
ができる。
なお、位相差検出手段21の代わりに、遮断器1の電源
側と負荷側との電圧差を検出する手段を用いてもよい。
本実施例の遮断器制御器は論理回路を用いて構成したが
、各種のリレー回路により構成してもよいのは勿論であ
る。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明は遮断器の負荷側電圧を検知
し、遮断器の再閉路時に負荷側電圧を検知した場合には
、事故区間の判定を阻止する。
あるいは遮断器の負荷側電圧を検知するとともに、遮断
器の電源側及び負荷側の電圧の位相差を検出して、遮断
器の再閉路時に負荷側電圧が検知され、電圧の位相差が
所定値以上であると事故区間の判定及び遮断器の再閉路
を阻止する。従って分散電源が配電系統に接続されてい
ても事故区間を誤認することがない。また遮断器の再閉
路による過渡現象により、配電線及びそれに接続されて
いる機器に異常な電気的ストレスを与える虞れがない等
の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る配電系統の保護方式に適用する遮
断器制御器のブロック図、第2図は遮断器制御器の他の
実施例を示すブロック図、第3図は櫛形構成された配電
系統の単線結線図、第4図は開閉器制御器のブロック図
、第5図18)、 (b)は開閉器制御器の制御動作の
タイミングチャート、第6図は従来の遮断器制御器のブ
ロック図、第7図は配電系統の保護動作のタイミングチ
ャートである。 1・・・系統遮断器 2・・・遮断器制御器 3・・・
変流器 4.4a、4b、4c、4d”・配電線 5a
、5b、5c、5d ・”区分開閉器 6a、6b、6
c、6d・・・開閉器制御器8a、8b  ・・・8n
・・・変圧器 9a、9b  ・・・9n・・・負荷1
0a、 10b、 10c・・・分散電源 15・・・
再閉路時限手段16、17.18・・・アンド回路 1
9・・・事故区間表示回路20・・・電圧検知手段 2
1・・・位相差検出手段22・・・比較器 23・・・
位相差基準値発生回路なお、図中、同一符号は同一、又
は相当部分を示す。 代理人  大  岩  増  雄 □χ 第 5 図      −又 蔦 6 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、負荷側の事故で遮断して所定時限後に再閉路する遮
    断器と、負荷側に設けており負荷側が課電されて所定時
    限後に閉路し、該所定時限内に無電圧になると再閉路し
    ないようにロックする区分開閉器と、前記遮断器の再閉
    路から再遮断までの時間に基づいて事故区間を判定すべ
    くなしてある配電系統の保護方式において、前記遮断器
    の負荷側電圧を検知して、遮断器が再閉路する時に負荷
    側電圧を検知した場合には事故区間の判定を阻止するこ
    とを特徴とする配電系統の保護方式。 2、負荷側の事故で遮断して所定時限後に再閉路する遮
    断器と、負荷側に設けており、負荷側が課電されて所定
    時限後に閉路し、該所定時限内に無電圧になると再閉路
    しないようにロックする区分開閉器と、前記遮断器の再
    閉路から再遮断までの時間に基づいて事故区間を判定す
    べくなしてある配電系統の保護方式において、 前記遮断器の負荷側電圧を検知するととも に遮断器の電源側及び負荷側の夫々の電圧の位相差を検
    出して、遮断器が再閉路する時に負荷側電圧が検知され
    、電圧の位相差が所定値以上であると事故区間の判定及
    び遮断器の再閉路を阻止することを特徴とする配電系統
    の保護方式。 3、遮断器の電源側電圧と負荷側電圧との位相差に代え
    て、遮断器の電源側電圧と負荷側電圧との電圧差を用い
    る特許請求の範囲第2項に記載した配電系統の保護方式
    。 4、位相差の所定値を略60度としている特許請求の範
    囲第2項に記載した配電系統の保護方式。
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