JPH0270233A - 系統保護装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は電力系統の変電所に設置し、系統条件に応じて
負荷送電線をしゃ断する系統保護装置に関する。

（従来の技術） 電源の大容量・遠隔地化及び電力系統の大規模・複雑化
に伴ない２．系統の安定運用は益々重要になってきてい
る。

一方、計算機などの高品質の電力を必要とする機器の背
反や、都市機能の高度化等により、供給信頼度の向上へ
の社会的要請が増大している。

ここで、供給信頼度を悪化させる要因としては、次のも
のが考えられる。先ず、系統構成に着目すると、大負荷
地域での電源立地が社会的要因から困難であることであ
る。そのため、電源は負荷地域から遠方に立地せざるを
得す、その結果、負荷と電源の偏在化を招いている。

これは長距離送電線を介して大電力を送電することであ
り、有効電力に関与する安定度に加えて、負荷側電圧を
安定に維持する機能も低下する傾向が見られる。

又、系統負荷の特性に着目すると、夏期電力ピーク時の
需要の大きな割合を占める空調負荷の無効電力特性が挙
げられる。

従来、負荷の増大によって電圧低下が発生した際の、電
圧低下防止対策の一つとしては、負荷の一部をしゃ断す
る方法かある。これは系統事故の波及により系統分離を
生じた際に、分離系統内の周波数制御と共に、電圧を検
出して電圧制御を行なうための負荷しゃ断である。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように従来方式では、単純に電圧の低下を検出
して負荷のしゃ断を行なうものであった。

しかしながら、特性的に空調負荷をみると誘導電動機負
荷と同じてあり、それは電圧が一定値以下に下がると消
費する無効電力が急増する運転特性を有している。ス、
最近のインバータ方式の空調機（クーラ）では、この傾
向は更に顕著である。

第２図は負荷の電圧に対する無効電力特性を示したもの
であり、縦軸は無効電力Ｑを、又横軸は電圧■を示す。

図に示す特性■は、白熱電球等の電灯負荷であって、定
インピーダンス負荷の特性に近く、従って電圧の低下に
伴なって消費する無効電力Ｑは、減少する特性になって
いる。

特性■は、誘導機負荷であって、有効電力を一定に維持
しようとするため、電圧が低下すれば、逆に無効電力は
増加する特性になっている。

そこで、負荷を総合的に見た場合には、特性■と特性■
との平均特性を示すことになるが、特に夏期における特
定時間帯を考えると空調負荷の割合が増加し、特性■に
近いしのとなる。

この場合、電圧が定格値ＶＱ以下になり、無効電力Ｑの
最小値Ｑｍに対応する電圧Ｖ、以下にまで下がると、逆
に無効電力Ｑが増加傾向を示して、今度は益々電圧を低
下させる方向に作用する。この時、負荷の増大によって
有効電力ら増加し、電圧を低下させる。

従って、系統運用上の新しい問題は夏期需要ピーク時に
おける空調負荷の無効電力特性に起因する電圧低下問題
であり、特に系統電圧の低下をそのまま放置すると、全
系統の電圧か更に低下して、所謂電圧不安定現象を生じ
、系統を安定に運用できない虜れすらある。

このような夏期需要ピーク時など重負荷時の系統電圧低
下を防止するなめには、単純な電圧低下のみを検出する
従来方式の適用では不充分であり、新たな動作原理を有
する系統保護装置の出現が望まれていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり夏期需要
ピーク時などにおいて安定な電力供給の可能な系統保護
装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では系統電圧の低下と
、系統負荷の皮相電力の変化量が所定値以上であること
、及び系統負荷の皮相電力の時間に対する変化率が所定
値以上であることとの各条件が所定時間継続したことを
契機に、負荷に対してしゃ断指令を発するようにしたも
のである。

本発明の構成を第１図によって説明すると、電圧■の大
きさが第１の設定値に１以下の時に成立する第１の条件
１と、負荷の皮相電力の変化量が第２の設定値に２以上
の時に成立する第２の条件２と、負荷の皮相電力の時間
に対する変化率が第３の設定値に３以上の時に成立する
第３の条件３との３つの条件が、所定時間く第４の設定
値Ｔ１　）以上成立したことを条件に、負荷に対してし
ゃ断指令を発するように構成した。

（作用） 第３図は本発明の詳細な説明する図である。

第３図（ａ）に示されるように、電圧■が低下して時刻
Ｃ１で第１の設定値に１以下となって、第１の条件が成
立する。

更に、電圧の低下が継続し、第３図（ｂ）に示すように
負荷の皮相電力（Ｓ＝Ｐ＋ＪＱ）が大きくなり、時刻ｍ
ｌ　、ｍ２　、ｍ３・・・でｓｌ、ｓ２　　ｓＳｏ　　
ｌ　　　　　　　　　　　　　ｌ　　Ｓ。

となる）が時刻ｃ２において第２の設定値に２以上とな
って、第２の条件が成立する。

ここでＳＯは一定時間前の定常状態における負荷の皮相
電力であり、Δｔは変化分算出間隔である。

ス、電圧低下につれて皮相電力の増加率も太きΔｔｌｓ
ｏｌ　　　　　　　　　　　Δｔ　Ｉ　ＳＯとなる）が
大きくなり、時刻Ｃ３で第３の設定値に３以上となって
、第３の条件が成立する。

ここで、前記３つの条件が同時に成立している時間が第
４の設定値Ｔ１以上の時間となった時刻ｔ４において、
負荷に対してしゃ断指令を出力する。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。

第４図は本発明による系統保護装置の一実施例の構成図
である。第４図において、第１図と同一部分については
同一符号を付している。そして、本実施例の構成上の特
徴は、系統の短絡、地絡事故時ロック機能として第４の
条件６を追加し、この第４の条件を構成する６−１，６
−２の各条件をオア回路７を介してインヒビット回路４
−１の禁止条件としたものである。

第４の条件のうちの一つである６−１は、電圧の低下が
第１の設定値に１よりも小さいに５以下となって、第１
の条件より大幅な電圧低下の場合であり、他の一つであ
る６−２は、電圧の変化率　戯ｔ かに６以下となって、急激な電圧低下の場合であり、こ
れらの場合はオア回路７を介してインヒビット回路４−
１の出力をロックする構成としている。

要するに、電力系統における短絡、地絡事故発生時の電
圧低下現象は、本発明の対象外であるために、このよう
な構成としている。

なお、設定値に１の値としては、例えば０．９ＰＵ程度
とするが、その他に系統の通常運用の下限値である約０
．９５　ＰＵを採用しても良い。

この場合には、Ｋ５は０．６〜０．７ＰＵとし、前記し
た通り　Ｋ５　＜Ｋ１　を満足するようにする。

ス、電圧の変化率の設定値に６は、短絡、地絡事故時と
区別するため、例えば、Ｋ６の値は一１０ＰＵ／ｓｅｃ
とする。

ス、この種の負荷状態（系統全体をみた時、誘導電動機
負荷と同一特性になっている）における電圧低下現象は
、−数的には分オーダーの比較的ゆっくりしたものであ
るから、時間の設定値Ｔ１としては分オーダーで良い。

その他の構成及び作用は、いずれも事故時のロック機能
を除いて第１図と同様であるため、説明を省略する。

このように構成した実施例においては、短絡、地絡故障
発生時には負荷しゃ断をロックする機能を有することに
なり、より信頼性の高い系統保護装置が実現できる。

第５図は系統への適用例を示す図である。

図において、８は第４図にて説明した系統保護装置であ
り、高圧、低圧各母線用電圧変成器１４．１６を介して
高圧母線９及び低圧母線１０に夫々接続される。１１は
変圧器で、高圧側しゃ断器ＣＢＨと低圧側しゃ断器ＣＢ
Ｌとによって各母線間に設置される。１２は負荷送電線
で、各しゃ断器ＣＢ１、ＣＢ２〜ＣＢｎと各変流器１５
とを介して低圧母線１０に接続される。

次に作用説明をする。先ず、変成器１４を介して高圧ｆ
ｆ＃線電圧Ｖ１を導入すると共に、変圧器１１を通過す
る電流Ｉ　Ｔｒを変流器１３を介して導入し、高圧母線
電圧と変圧器通過電流とから判定用の皮相電力を演算す
る。

一方、変成器１６を介して低圧母線電圧ｖ２を導入する
と共に、各負荷送電線１２の電流１．　　　Ｉ２・・・
Ｉｎを導入し、これらを用いて各送電線の負荷の力率を
演算する。

このようにして、電圧条件及び皮相電力条件が前記した
系統保護装置８の動作条件を満足すると、特定の送電線
に対してしゃ断指令が出力される。

この場合のしゃ断指令は、遅れ力率の悪い（遅れ無効電
力の大きい）送電線を優先的に選択してしゃ断する。

第６図は系統への更に他の適用例を示す図である。本適
用例では、観測変電所Ａにしゃ断対象送電線がなく、従
って観測にある系統保護装置の判定結果を伝送系にて伝
送し、子側にて対象送電線をしゃ断するようにしている
。

第６図において、第５図と対応する部分については、同
一符号を付している。

Ａを視測変電所、Ｂを子側変電所とし、その間は送電線
１７にて電気的に結合されている。

８−１は変電所Ａに設置された新例の系統保護装置、８
−２は変電所Ｂに設置された子側の系統保護装置、１８
は新例と子側とを結ぶマイクロ伝送系であり、この伝送
系を経由して負荷しゃ断指令を伝送する。

この場合、系統保護装置８−１における保護機能は、第
４図に示したものと同様であり、その結果のしゃ断指令
を系統保護装置８−２へ伝送し、ここにおいて各送電線
の負荷の力率を考慮して、所定のしゃ断すべき送電線を
しゃ断する。

即ち、遅れ力率の悪い送電線を優先的に選択してしゃ断
する。

上記各適用例かられかるように、本実施例によればクー
ラなどの誘導電動機負荷の多い夏期需要ピーク時に際し
て、例え電圧低下現象が発生してら従来のように電圧低
下のみを検出条件とせず、負荷の皮相電力の変化及び負
荷の皮相電力の時間に対する変化率をも加味するように
している。

従って、電圧低下現象を防止するための最適な負荷しゃ
断が可能となって、信頼度の高い系統保護が達成できる
。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば電圧の大きさが設
定値以下に低下したこと、負荷の皮相電力の変化が設定
値以上となったこと及び負荷の皮相電力の変化率が設定
値以上になったことの各条件が成立し、かつこれらの３
条件が所定設定時間経過したことを契機に、負荷にしゃ
断指令を発する構成としたので、夏期需要ピーク時など
の過負荷対策として最も信頼性の高い系統保護装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の系統保護装置の機能ブロック構成図、
第２図は負荷の電圧に対して系統全体の無効電力特性図
、第３図は本発明の詳細な説明する図、第４図は本発明
による系統保護装置の一実施例の構成図、第５図は系統
への適用例を示す図、第６図は系統への他の適用例を示
す図である。 １・・・第１の条件　　　　　２・・・第２の条件３・
・・第３の余ｆｆ−４・・・アンド回路５・・・タイマ
ー要素 第１図 特許出願人　東京電力株式会社（ほか１名）代理人　弁
理士　石　井　　紀　男 第２図 ＋５ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　系統電圧の大きさが第１の設定値以下の時に成立する
   第１の条件と、系統負荷の皮相電力の変化量が第２の設
   定値以上の時に成立する第２の条件と、前記系統負荷の
   皮相電力の時間変化率が第３の設定値以上の時に成立す
   る第３の条件との全てが、第４の設定値以上の時間だけ
   成立したことを契機に、系統内の特定負荷に対してしや
   断指令を発することを特徴とする系統保護装置。