JPH0152978B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電力系統を保護する保護継電装置に
係り、特に電力系統における電力用変圧器が継続
して過電圧状態になつた場合にこれを保護する過
電圧保護継電装置に関する。

変圧器に電圧が印加されている状態では、変圧
器の励磁特性によつて定まる励磁電流が流れてい
るが、この励磁特性が非線形であるため、変圧器
が過電圧にさらされると、過電圧比率に比べて非
常に大きな比率で励磁電流が増加する。励磁電流
は元々変圧器の鉄損、銅損両方に関係し、過負荷
等銅損への影響が大きい減少に比し、変圧器にと
つて厳しいものとなる。

一方、変圧器保護に一般に使用している比率差
動リレーにとつては、励磁電流は差動電流として
見えるため、上記過電圧による励磁電流の増加は
比率差動リレーで動作できる領域の現象である
が、比率差動リレーは一般に高速であり、変圧器
の過電圧耐量に比らべ非常に早い時間でトリツプ
するため、変圧器の効率運転及び運転率の向上の
面から好ましくなく、比率差動リレーに過電圧時
の励磁電流では動作しないような対策を行なう場
合がある。

このような対策を施した場合、変圧器過電圧耐
量に合わせた過電圧保護が不可欠である。即ち、
変圧器過電圧耐量が変圧器の励磁損失できまるこ
とから、電圧に対し強反限時特性の過電圧保護を
行なうのが最適となる。

電力系統における変圧器の過電圧保護に必要と
される電圧対動作時間特性は第１図に示すような
ものである。第１図において、ａは電圧対動作時
間特性を示すグラフ、ｂは片対数で示した電圧対
動作時間特性を示すグラフであり、１点鎖線及び
２点鎖線はそれぞれ動作値が変動した場合の特性
を示している。

従来、この種の保護装置は電磁形の誘導円板リ
レー又は、タイマーを内蔵した静止形定限時リレ
ーを有していた。しかし、電磁形の誘導円板リレ
ーは、動作値の誤差が大きい。このため、従来の
装置は超強反限時特性の場合、動作時間の誤差が
第１図ｂの１点鎖線、２点鎖線のように大きなも
のとなつてしまう欠点があつた。また、静止形定
限時リレーを使用した従来装置は、変圧器の故障
でない過渡的過電圧状態での誤動作をさけるため
に、長限時整定とすれば、大入力域でも動作時間
が遅くなる等の欠点があつた。

そこで、所望の保護特性であれば、全電圧領域
を強反限時特性とするのが理想的であるが、現実
的には、 長時間特性部分（低電圧域）を強反限時特性
で得ることは、Ｈ／Ｗ的に発生する電圧値、積
分特性誤差、特性確認のため行なう試験器材側
の誤差及び安定性上非常に困難である。

短時間特性部分（高電圧域）においては、最
終的なリレー演算遅れ時間があり、一定速度以
下とはならない特性しか現実的に実現できない
が、この場合、積分回路の特性として非常に短
時間（サージ性）の入力に対しても応動してし
まう可能性があり、リレーとしては誤動作をお
こす可能性があり、一定入力以上の入力に対し
ては、積分回路で対応するのではなく、一般の
過電圧検出レベル検出回路と時限要素によつて
検出する必要がある。

なお、上記の非常に短時間（サージ性）の入力
としては、系統充電時のPDの鉄共振による過電
圧（系統側には過電圧は発生していない）、雷サ
ージ、開閉サージ等の過電圧（変圧器は当該サー
ジに対し、一定量の耐量を持つているとともに、
システム的にこのようなサージに対する対策（ア
レスタ設置等）を行なつている。）等があり、こ
れらは、この発明の過電圧保護の対象範囲外であ
る。

この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、過電圧とすべき
低電圧領域を長時間の定限時特性、大電圧領域を
高速の定限時特性、かつ中間電圧領域を反限時特
性とすることにより、変圧器の故障でない過渡的
過電圧に誤動作することなく低電圧領域の整定を
容易に行なえる過電圧保護装置を提供することを
目的としている。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第２図において、接続順に１は動作値整定機
構、２は整流平滑回路、３はレベル検出回路、４
は時限要素、５は上記１〜４から構成される低電
圧検出要素である。

６は動作値整定機構、７は整流平滑回路、８は
関数変換回路、９は積分回路、１０はレベル検出
回路、１１は上記８〜１０より構成される反限時
回路、１２は上記６，７，１１より構成される電
圧依存の限時回路である。

１３は動作値整定機構、１４は整流平滑回路、
１５はレベル検出回路、１６は、限時回路１２の
出力が付勢されておらず、かつ、レベル検出回路
１５の出力が付勢されているときに開となる論理
積回路、１７は時限要素、１８は上記１３〜１７
より構成される高電圧検出要素である。

１９は低電圧検出要素５、時限回路１２及び高
電圧検出要素１８の論理和をとつて、保護出力を
得る論理和回路である。

第３図は第２図の各要素の組合せ状態を示す電
圧対動作時間特性図である。図中、ａは低電圧検
出要素５、ｂは時限回路１２、ｃは高電圧検出要
素１８の動作特性をそれぞれ示す。

次に動作について説明する。低電圧検出要素５
は入力電圧が比較的に低い電圧領域（第３図に示
すａ）のものとなつたときに付勢されるレベル検
出回路３の出力により限時要素４を起動させて時
限計時後に論理和回路１９に出力を供給する。こ
の場合、低電圧検出要素５は、動作値対動作時間
特性が、高精度かつ安定であることが必要であ
る。

一方、限時回路１２の関数変換回路８は限時特
性の逆関数特性を有し、これにより入力電圧の大
きさを変換し積分回路９により時限を得ている。
従つて、電圧依存の限時回路１２の反限時回路１
１は入力電圧の例えば２乗にほぼ反比例した電圧
対動作時間特性を有する。

なお、積分回路９は高電圧検出要素１８の論理
積回路１６の出力が付勢されるとリセツトされ
る。これにより、高電圧検出要素１８の動作領域
では、限時回路１２の動作よりも高電圧検出要素
１８の動作が優先する。逆に、電圧依存の限時回
路１２の動作域では該限時回路の出力により、高
電圧検出要素１８の論理積回路１６が禁止される
ので、高電圧検出要素１８は出力を付勢すること
がない。

高電圧領域の特性が中間域より下の場合にはリ
セツトの必要はないが、前記で述べているよう
に入力がサージ性の突発入力である場合、中間領
域の特性の方が高電圧領域の特性より下となるこ
とは往々にして起こり得ることで、この対策とし
て高電圧領域では限時回路１２の積分回路９をリ
セツトし、中間領域の動作域をなくしている。

上記のように、入力が高電圧域の場合には、論
理回路１６の出力、即ちレベル検出回路１５の出
力により積分回路９をリセツトする。

ところが、上記構成のみであると、限時回路１
２の出力時点で入力が上昇し、高電圧領域となる
と、高電圧検出要素１８のレベル検出回路１５の
動作により積分回路９をリセツトするため、限時
要素１２の出力が復帰することにより、最終出力
が瞬時復帰することになる。この現象自体は、
元々中間領域、高電圧領域の境界付近で起こるこ
とで、最終出力によりトリツプという動作に至つ
てしまうことを考えれば、出力リレーの焼損の可
能性がある点、又、リレー特性を測定する時に出
力が不安定となる等があり、限時回路１２により
出力に至つた場合には高電圧要素１８の出力をと
めるため論理回路１６が必要となる。

尚、限時回路１２と低電圧検出要素５との間に
上記のような対策をとつていないのは、低電圧検
出要素５の動作時間は充分遅く、高電圧検出要素
程細かい強調がいらないためである。

このような構成により、例えば入力電圧が非常
にゆつくりと上昇し、最終的に高電圧検出要素１
８の動作領域のものになつても、高電圧検出要素
１８のレベル検出回路１５の出力により限時回路
１２の積分回路９がリセツトされてしまい、限時
回路１２の出力がリセツトされてしまうのを防い
でいる。

なお、いわゆる動作領域の優先性を決定するた
めに、限時回路１２の整流平滑回路７の出力をレ
ベル検出した出力により、高電圧検出要素１８の
論理積回路１６をロツクすることも可能であるが
（図示せず）、このようにすると、動作時間に対す
る優先性が保たれなくなつてしまう（高電圧検出
要素１８が、入力電圧の緩まんな変化のとき、常
に電圧依存の限時回路１２によりロツクされてし
まう）。

これら低電圧検出要素５、電圧依存の限時回路
１２及び高電圧検出要素１８の組合せ特性は、第
３図に示すグラフのようになつている。即ち、低
電圧領域は、高精度が容易に得られる低電圧検出
要素５により、中間領域は過渡的過電圧により誤
動作しない強反限時特性をもつ限時回路１２によ
り、かつ高電圧領域は安定した高速定限時特性の
高電圧検出要素により保護することができる。

なお、上記実施例では汎用性を高めるため、動
作値設定機構を各領域の回路に設けたが、これら
は必ずしも必要でなく、一動作時間特性でもよい
ときは不要となる。

以上のように、この発明によれば、低電圧検出
要素、高電圧検出要素及び電圧依存の限時回路を
組み合わせたので、広い入力電圧領域で安定した
高速定限時特性が実現でき、高信頼性の過電圧保
護継電装置が得れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は過電圧保護に必要な電圧対動作時間特
性図、第２図は本発明の一実施例を示すブロツク
図、第３図は本発明による電圧対動作時間特性図
である。 １，６，１３……動作値設定機構、２，７，１
４……整流平滑回路、３，１０，１５……レベル
検出回路、４……時限要素、５……低電圧検出要
素、８……関数変換回路、９……積分回路、１１
……反限時回路、１２……限時回路、１６……論
理積回路、１７……時限要素、１８……高電圧検
出要素、１９……論理和回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 保護対象より検出された入力電圧が所定の第
   １の設定電圧領域となつたのを検出したときに時
   限要素を起動させ、所定時限後に出力をする低電
   圧検出要素と、上記第１の設定電圧領域より高い
   第２の設定電圧領域に含まれる入力電圧を所定の
   関数により変換する関数変換回路と該関数変換回
   路の出力を積分する積分回路及び該積分回路の出
   力が所定レベル以上となつたときに出力をする検
   出回路とを有する時限回路と、上記入力電力が上
   記第２の設定電圧領域より高い第３の設定電圧領
   域以上となり、かつ上記時限回路の出力が付勢さ
   れていないときに時限要素を起動させ、上記積分
   回路をリセツトさせて所定時限後に出力をする高
   電圧検出要素と、上記低電圧検出要素、時限回路
   及び高電圧検出要素の論理和により過電圧保護出
   力を得る論理回路とを備えた過電圧保護継電装
   置。