JPH03215115A - 母線保護継電装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電力系統の環状母線の保護装置である母線
保護継電装置に関する． 〔従来の技術〕 第８図は環状母線とその一部の母線を保護するための母
線保護継電装置を設けた単線結線図である．この図にお
いて、遮断器２１，　２２．　２３．　２４で区分され
たそれぞれの母線が環状に接続された環状母線１００を
構成しており、そのうちの遮断器２ｌと２２との間の母
線を図示のようにＡ母線とし、このＡ母線を保護するた
めの母線保護継電器をＡ母線保護継電器４Ａとする．Ａ
母線からは端子３２Ａ．３３＾が接続されていて、これ
ら端子３２Ａ，　３３Ａにそれぞれ計器用変流器１２Ａ
．　１３＾が、遮断器２１．２２の近くにそれぞれ計器
用変流器１１Ａ，　１４Ａが設けられていて、これら４
つの計器用変流器ｌ１＾ｌ２＾．　１３Ａ，　１４Ａの
二次側電流がＡ母線保護継電器４Ａに入力されている． 母線保護継電器４＾とじては一般に比率差動継電器が用
いられている．Ａ母線を例にとると、計器用変流Ｈ　Ｉ
ＩＡ，　１２Ａ，　１３＾，　１４＾によって計測され
た４つの１ｔ流１　．　（Ｋ＝１．２．３．４）のベク
トル和！−を動作量とし、同じくスカラ和Ｉｄに比例す
る値を抑制量とすることにより、流入する電流と流出電
流との比が１からある程度以上離れたときに動作するよ
うにしたものである．これを式で表せば次のようになる
． １，　−Ｋ．　Ｉｊ　Ｉ眞１＞Ｋ●　　　　　　　　　
一　（１）ここで、 ■，；各端子のベクトル和電流 ！，；各端子電流 Ｋ．４；比率係数 Σ■菖；各端子のスカラ和電流（−Ｉｓ）Ｋ．　　　；
０に近い正の値（理論的に０でよい）このようないわゆ
る比率抑制特性を持たせる理由は、母線外部の事故が生
じた場合、事故電流が１端子に集中して流出するために
、計器用変流器相互間に債務の著しい差が生じ、このた
め流出端の計器用変流器の誤差ｔ流の増大により、動作
量が０でなくなってくるので、これによる誤動作を避け
るためであって、流入する電流の大きさに対応して比例
する抑制量を付加することによって得られる．外部事故
時の計器用変流器の誤差の点がらはなるべく比率の抑制
の大きいものほど誤動作に対して望ましいものとなる． 最近の継電器の多くはディジタル形であって、計器用変
流器から入力される電流値などはディジタル量に変換し
て内蔵コンピュータの記憶部に記憶され、必要に応して
ｃｐυでの演算処理に利用され適宜出力装置でコンピュ
ータ外部に出力される．前述の（１）式もＣＰｕに演算
処理されるものである．ところで、環状母線の場合に特
有の問題点として、母線内の内部事故の場合にも時には
電流が流出する端子が生ずることがあげられる．例えば
、第８図において、Ａ母線内で地絡事故が発生した場合
、計器用変流器１１Ａから環状母線を循環して計器用変
流器１４＾を通ってＡ母線に戻ってきて地絡１ｔ流とな
るような場合である．このようなとき、抑制の比率が大
きいと流出電流の値によっては抑制がききすぎて内部事
故であるにもかかわらず母線保護継電装置内の比率差動
継電器が動作しないという恐れも生ずる．したがって、
このような場合に対しては抑制比率は余り大きくない方
が望ましいこととなり、前記と相反するという問題があ
る． このような問題点を解決するために特公昭５１−４４５
８８号公報により捷案にされたものがある．この既提案
による技術の概要は次のとおりである．第９図はある母
Ｉ９１０１とこれに接続されている３つの端子３１，　
３２．　３３からなる母線保護範囲１１０において、端
子３３に設けられた計器用変流器１３の反母線側で地絡
事故Ｘが発生した場合を示す要部単線結線図である．こ
の図において、端子３ｌに設けられた計器用変流器１１
が計測した電流を１１端子３２に設けられた計器用変流
器ｌ２が計測した電流をｉｔ、端子３３に設けられた計
器用変流器ｌ３が計測した電流をｉ，とし、この母線１
０１の保護対象範囲１１０の外である端子３３で地絡Ｘ
が生じたものとする． 第１０図は第９図での計器用変流器１３の二次電流であ
る電流ｉ，の波形が鉄心の飽和によって変形した場合の
波形図である． 前述のように、計器用変流器！１，　１２．　１３のそ
れぞれの二次電流１＋　、Ｉよ、ｊ３の総ベクトル和を
１４、母線１０１への流入電流である電流（１＋モ１．
）の瞬時値を＋＋ｓ、流出電流（ここでは単にｉ，）の
瞬時値を■。，とし、これらＩＲ３とＩＲ２Ｓの大きい
方を電流和最大値１　ｌ．ｌＡとする．Ｋｃを０から１
の間の係数としこのＫｃとＩＲＥＡの積を状態判定値Ｉ
ｄとすると、これらの波形は第ｌＯ図に示すようになる
．図の期間Ｔ，は計器用変流器ｌ３の鉄心が飽和してい
ない期間で流入電流と流出電流とは等しくしたがって動
作電流■４は０になっているのでｌ．＜ＩＣが成立して
おり、この状態を第１の状態と称する．期間Ｔ８は計器
用変流器ｌ３の鉄心が飽和したために動作電流Ｉｄは図
示のように０にならずＩｄ＞Ｉｃが成立している状態で
あり、この状態を第２の状態と称する．前述の公報では
期間Ｔ１での抑制量として■，に第１０図（Ａ）の左下
がりの斜線の部分を加えた値を採用することにより、計
器用変流器の鉄心が飽和による誤動作を起こりに＜＜シ
ている．すなわち、抑制量として第１０図（Ａ）の左下
がり斜線部と左上がり斜線部のＩＣとの和をとっている
．第１１図は計器用変流器の鉄心が飽和したときの波形
を示す波形図である．この図の（ａ）は鉄心が飽和寸前
で電流和Ｉｄがまだ０のとき、（ｂ）以降は順次下に下
がるにしたがって鉄心の飽和の割合が大きくなる場合を
表している．左側の図（ａ）〜（ｆ）は電流Ｉ３、右側
の図（６）〜（１）は動作量■．のそれぞれ波形であり
、両側の波形を加えると、計器用変流器１３の一次電流
と一致する． 〔発明が解決しようとする課題〕 第１１図と第ｌＯ図の比較から明らかな′ように、飽和
の割合が増すと第ｌＯ図の期間Ｔ，での左下がりの部分
の面積が小さくなり、抑制がかかりにくくなるという問
題が生ずる． 第１１図（ａ）〜（ｆ）の斜線を施した最初の山と同図
（６）〜（１）の波形とのそれぞれの面積の和に対する
同図（ａ）〜（ｆ）の最初の山の面積の比率を％表示し
て飽和率を定義すると、前述の方式では、飽和率が６０
〜７０％程度が限界になる．しかし、設備容量の増加、
保護能力の向上要求などから、飽和率８０？程度まで有
効な方式が求められていて、前述の方式ではこの要求を
満足することができないという問題がある． この発明は、本来不動作となるべき外部事故において、
前述の飽和率８０％程度まで誤動作することのない母線
保護継電装置を提供することを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するためにこの発明によれば、母線の各
端子に設けられた計器用変流器の二次電流を入力信号と
し、これら各端子電流のベクトル和の絶対値を動作量ｌ
．とじ、動作量ｌ．に対して継電器動作を抑制する抑制
量ＩＲＥを前記各端子電流から演算により求める比率差
動保護継電器からなる母線保護継電装置において、各端
子電流の瞬時値の正波のみの和Ｉｄと負波のみの和１８
との大きい方の埴を電流和最大値■■とし、値がＯを越
え１未満の範囲内にある判定係数Ｋ１と前記電流和最大
値ＩＭＡとの積を状態判定４ＩＲＥｃとし、値が０．４
以上０．５未満の範囲内にある第１の演算？数Ｋｍ，と
前記電流和最大値■。との積を第１の抑制量！，１、値
が０．８以上１未満の範囲内にある第２の演算係数Ｋｍ
ｌと前記動作量Ｉｄとの積を第２の抑制量ＩＲ３として
、前記動作量ｒ．が前記状態判定（Ｉ　Ｉｃよりも小さ
いときを第１の状態とし、この第１の状態が満足されて
いる期間Ｔ．における抑制量■．を前記第１の抑制量Ｉ
ＲＥに等しくし、前記動作量Ｉｄが前記状態判定値１ｃ
よりも大きいときを第２の状態とし、この第２の状態が
満足されている期間Ｔ２における抑制量■■を前記第２
の抑制量ＩＲ３に等しくするものとし、更に、母線の各
端子に設けられた計器用変流器の二次電流を入力信号と
し、これら各端子電流のベクトル和の絶対値を動作量Ｉ
ｄとし、動作量ｌ．に対して継電器動作を抑制する抑制
量■■を前記各端子電流から演算により求める比率差動
保護継電器からなる母線保護継電装置において、各端子
電流の瞬時値の正波のみの和Ｉｔと負波のみの和Ｉ８と
の大きい方の値を電流和最大値■。とし、各端子電流の
瞬時値の正波のみの和ＩＰと負波のみの和？．との小さ
い方の値をｔ流和最小値ＩＭ＋とし、値が０を越え１未
満の範囲内にある判定係数Ｋと前記電流和最大値■ＨＡ
との積を状態判定値１ｃとし、値が０．４以上０．５未
満の範囲内にある第１の演算係数ＫＲ１と前記電流和最
大値ＩＭＡとの積を第１の抑制量１■、値が０．６以上
１未満の範囲内にある第２の演算係数ＫＲ１と前記電流
最大値＋ｘａとの積を第２の抑制量■．２、第１の抑制
量ＩＲＲと動作Ｉ　Ｉｍ　との和を第３の抑制量ｆｌｕ
とし、前記動作量Ｉ．が前記状態判定値■。よりも小さ
いときを第１の状態とし、この第１の状態が満足されて
いる期間Ｔ１における抑制量ｌ．を前記第１の抑制ＩＩ
ＲＥに等しくし、前記動作量！４が前記状態判定値Ｉｄ
よりも大きいときを第２の状態とし、期間Ｔ，において
電流和最大値ＩＭＡの２分の１が前記電流和最小値ＩＲ
２１に等しいか小さい状態が位相角にして９０゜以上継
続するという条件が満足されたかどうかを判別条件とし
て、第１の状態から第２の状態へ変化した時点から、電
気角にして１８０゛から２７０゛の間は抑制量ＩＲＥを
前記第１の？制５１−１■に等しくし、その期間Ｔ８に
おける抑制量！■を第３の抑制量ＩＲ３とするものとし
、また、前記判別条件を満足する場合に、その時点での
第３の抑制量ＩＲ３と、その時点より複数の異なる所定
の位相角だけ前の時点から遅延された複数の遅延抑制量
ＩＲ３との中で、最大の抑制量を期間Ｔ，における抑制
量ＩＲＥとするものとし、また、判別条件を、期間１に
おいて動作量■．が電流和最小｛ＭＩＮ＋に等しいか小
さい状態が位相角にして９０’以上継続するという条件
が満足されたかどうかとするものとし．また、判別条件
を満足した後の期間Ｔ！では継電装置を不動作状態にす
るものとする． 〔作用〕 この発明の構成において、計器用変流器の二次電流とし
ての各端子電流のうち、母線への流入電流の和■，、流
出電流の和ＩＲ３の２つの電流和のうちの大きい方の値
としての電流和最大値■。

を求め、Ｏを越え１未満の範囲内にある値の判定係数Ｋ
，とこの電流和最大値Ｉｌ４＆との積を状態判定？ｒ，
とし、動作量■．がこの状態判定値■。

より大きい状態を第１の状態、小さい状態を第２の状態
とし、０．４以上０．５未満の範囲内にある値の第１の
演算係数Ｋ１と電流和最大値ＩＭＡとの積を第１の抑制
量１．１として前述の第１の状態における抑制ｊｌｌ■
とし、０超過０．８未満の範囲内にある値の第２の演算
係数Ｋ！と動作量■４との積を第２の抑制量ＩＲ３！と
して前述の第２の状態における抑制１　１　ａｔとする
により、母線保護の範囲内で地絡事故が起こった内部事
故の場合、動作量ｌ４は常に抑制量■■よりも大きな値
になって抑制量ＩＲＥは過大にならず適性な値となり、
保護範囲外で地絡事故が起こった外部事故の場合、電流
が地絡事故を起こした１つの端子に集中しその端子の計
器用変流器の鉄心が飽和した状態になっても、鉄心が飽
和したことによる二次電流の欠損分によって動作１　１
ｍが増大してもこれを第２の状態と判定してこの状態が
満足される期間Ｔ２の抑制量ＩＲ１に前述の第２の抑制
量■■を採用して飽和度が大きくなるのに応じて抑制量
■１６大きくする？とにより誤動作が生じにくくなる．
第１と第２の演算係数　Ｋ，，Ｋ．を前述の範囲に設定
して抑制量■■を演算することにより飽和度が８０％以
下に対して正常な動作を行うことができる。なお、流入
電流■，として各二次電流の正波のみの和を、流出電流
■８として各二次電流の負波のみの和をとるのが実際的
な演算方法である． また、流入ｔ流Ｉｄと流出電流Ｉ８との小さい方の値を
電流和最小値ＩＮ＋とし、第１の抑制量ＩＲＲと動作量
Ｉｄとの和を第３の抑制量１１３とし、期間Ｔ．におい
て電流和最大値■。の２分の１が前記電流和最小値ＩＲ
１に等しいか小さい状態が位相角にして９０”以上継続
するという条件が満足されたかどうかを判別条件として
、この判別条件を満足した後の期間Ｔ８における抑制量
１ｍｔを第１の抑制量■．に等しくし、判別条件を満足
しない場合の後の期間Ｔ８における抑制量ＩＲＥを第３
の抑制量ＩＲ３とすることによって、母線保護継電装置
の各計器用変流器の二次電流が通るローパスフィルタの
影響によって計器用変流器が飽和した場合？誤動作に至
る飽和率が８０％以下になるのを改善することができる
とともに、流入電流■，と流出電流１．との位相差があ
って定常時でも動作量１■が零にならないような場合に
も誤動作することが回避できる． 更に、前述の判別条件を満足する場合に、第２の状態に
おける抑制量ＩＲＥを、その時点での第３の抑制！　＋
　１３に一致する抑制量■８，と、その時点より復数の
異なる位相角θ５だけ前の時点から遅延された第３の抑
制Ｉ１■である複数の遅延抑制量＋１１１との中で最大
値の抑制量をその時点での抑制１　１　ＲＥとすること
によって、更に抑制量を増大させることができて確実に
誤動作を防止することができるとともに、動作すべき時
の動作遅延期間を余り大きくならないようにすることが
できる．また、判別条件として、第２の状態において動
作量１４が電７五和最小埴１。１に等しいか小さい状態
が位相角にして９０”以上継続するという条件が満足さ
れたかどうかとすることでも前述の判別条件と同し効果
が得られるので、他の要因を考慮した総合的な判断に基
づいて最適の判別条件を採用すればよい． 更に、抑制量ＩＲＲを増大させる代わりにその期間は継
電装置を不動作状態にすることでも同様の効果を上げる
ことができる． 〔実施例〕 以下この発明を実施例に基づいて説明する．第１図はデ
ィジタル形の母線保護継電器のデータ処理部の構成を示
すブロック図である．この図において、複数のサンプル
ホールド回路５、マルチプレクサ６、Ａ−［１変換器７
によってｎ個の電流入力信号！．〜■．がデイジタル信
号に変換されて内蔵のコンピュータ９に入力されデータ
バス９４を介して記憶部９２に記憶される。サンプルホ
ールド回路５、マルチプレクサ６及びＡ−Ｄ変換器７は
制御回路８によって制御される．前述の従来技術におけ
る動作量や抑制量の演算は記憶部９２に記憶された電流
値データを基にＭＰＵ　９１で演算されその結果に基づ
いた動作信号を出力部９３からコンピュータ９の外部に
出力する．この後の増幅器や動作接点などの継電器に当
然備えられている構成の図示は省略してある．この発明
もＭＰｔｌ　９１で演算される技術内容であるので、以
下にその内容について説明する． 第２図はこの発明の第１の実施例を説明するための母線
保護範囲内で地絡事故が起こった場合の流出ｔ２ｉｔに
対する諸量の変化を示す線図である．この図において、
横軸は流出電流の和■８、縦軸は流入電流の絶対値の和
■，であり、第９図において、地絡事故がＸ点ではなく
、母線保護範囲１１０で生じ計器用変流器１１，　１２
．　１３いずれも鉄心は飽和していない場合について図
示したものである．このときには適性な抑制量のもとに
地絡を正しく検出する必要がある． ３つの電流＋１、Ｉｇ、’３が大きさｌで全て流入電流
のときが流出電流０、流入電流３であり、この条件は縦
軸上を表しており、電流ｌ，が流入電流であるときが流
出電流１、流入′ｇｉ流２となり、その中間を表すのが
直線Ａである。３つの電流の和の絶対値である勅作量Ｉ
１は流出電流和１．が？のときは３、流出電流和１．が
１のときは１となり、その中間は直線Ｂで表される． 計器用変流器の鉄心の飽和率が８０％程度でも正常な動
作が可能な母線保護継電装置とするために、次のように
抑制量を設定することとする．■各端子電流の瞬時値の
正波だけの和としての流入電流和■，を求める。

■各端子電流の瞬時値の負波だけの和としての流出！？
Ｘ和Ｉ８を求める． ■Ｉｄと■８のうちの大きい方を電流和最大値ＩＨ＆と
する． ■０を越え１未満の範囲にある値の判定係数をＫ，とし
、電流和最大値ＩＭＡのＫ，倍を状態判定｛直ＩＰとす
る． ■電流和最大値■。の第１の演算係数ＫＲ１１倍を第１
の抑制量ＩＲＥとする． ■０．８を越え１未満の範囲にある値の第２の演算係数
をＫ１！とし、動作量ＩｄのＫ，ｔ倍を第２の抑制量■
１とする． ■動作量Ｉｄが状態判定値！。より小さい状態を？１の
状態、この状態が継続する期間を期間Ｔ１とし、この期
間Ｔ１での抑制量Ｉ　ＩＩ！に第２の抑制量を採用する
． ■動作量Ｉｄが状態判定値Ｉｄより大きいときの状態を
第２の状態、この状態が継続する期間を期間Ｔ！とじ、
この期間Ｔ８の抑制量ＩＲ１に第２の抑制Ｉ　Ｉ．．を
採用する． ■前項で求められた動作量■４を１サイクルの整数倍の
期間積分して動作量積分Ｍ　Ｉａｓを求める．［相］前
項で求められた抑制量１．７を１サイクルの整数倍の期
間積分して抑制量積分値■■を求める．■Ｉ　ａｓ　　
Ｔ　ａｓ　＞　Ｋ　ｅのとき継電器を動作させる．（Ｋ
Ｏ　！−ｉ＞０） 第２の演算係数Ｋ　ＩｔＯ値は、内部事故で５０％流出
電流がある場合、これを５０％流出と称しこの場合に継
電器が確実に動作するという条件から決定される．すな
わち、Ｋ　＋ｕ−０．　５のときは５０％流出で限界と
なり、ハードウエア誤差±２．５％を考慮すると、ＫＲ
２の値は次のようにして求められる．Ｉｄ　（１土０．
０２５）　　Ｋｍｔ・Ｉ．＋．（１±０．０２５）＞０
　　　　　　　　・−　（２）？、５０％流出の内部事
故では！．一ｌ、Ｉ　ＨＡ　＝　２であるから、これを
（２）式に代入してＫＲ２を求めると次のようになる． Ｋｉｔ＜　（　（１±０．０２５）／　（１±０．０２
５）／２　）　．ｉ．　＝０．９７５／２．０５＝０．
４７６したがって、余裕をみてＫ　ｍ＋　＜　　０．４
５程度が妥当な値と考えられる．しかし、以下のとおり
ＫＲ１の値は大きい方が外部事故時の計器用変流器の鉄
心飽和に対しては抑制効果が大きい．最近の計器用変流
器の鉄心の飽和率に対する要求は８０％程度であり、こ
の値を満足させる為には、Ｋゎ＝　０．４５ではＫＲ１
≧０．８７５　、ＫＲ１−０．４ではＫＲ１≧０．９と
なる． なお、判定係数ＫＣは外部事故時に計器用変流器の鉄心
の飽和期間と非飽和期間との区別に使用する係数であり
、典型的な波形での判定係数Ｋ，は０と１の範囲内の値
でよいが、一般には０．３〜０．９の範囲程度の債が妥
当である． ３つの係数をそれぞれ、Ｋｃ　−０．９　、Ｋｍ，一〇
．９　、Ｋ　ａ．　＝　０．４５として第２図にそれぞ
れの量を措いてある．期間Ｔ，と期間Ｔ１との境界は動
作？　ｒ　ａ　と状態判定量■。との交点の位置になる
．第２図は母線保護範囲内の地絡を想定した場合の一例
であるが、一般的に前述の方法に基づいて採用された抑
制量ＩｌＦは常に動作量■．よりも小さい適正な値にな
ることが分かっている．第３図は母線保護の範囲外で地
絡事故が起こったときの飽和率に対する変化を示す線図
である．この回において、横軸は飽和率、縦軸は流入電
流和ｒ，であり、第２図と同じく比率だけが問題なので
最大の値を１としてある．飽和率がＯ％のときは流出電
流和１．は流入電流和■，と同じなので、これらの差で
もある動作電流ｌ，は０である．飽和率が　１００％の
ときは流出電流ＩＮは０になるので動作電流１ｄは流入
電流和ＩＰと一致し、これらの中間の飽和率での動作電
流■．は一点鎖線の直線に示すグラフになる． この図の左下がりの実線と鎖線の２本の直線は抑制ｉｉ
ＩＲＥを表しており、第２の演算係数Ｋ　Ｉｇ　＝０．
４５として鎖線はＫＲ１一０．９、実線はＫ　ｍｌ　＝
　０．８の場合である．動作電流■４の一点鎖線の直線
と？制量ＩＲ３！の直線との交点が許容される飽和率に
なるが、図示のように、ＫＲ１−０．９の鎖線では約８
２％の飽和率となり、Ｋ　．．　＝　０．８の実線では
約７０％の飽和率となる．したがって、飽和率８０％ま
で誤動作が生じないよにするためには、Ｋｍｚ＝０．４
５に対してＫＲ１＝０．９が妥当な値となる．ちなみに
ＫＲ１−０．９５の場合は図示していないが、飽和率の
許容値は約９０％となる． ところで、第１図でサンプルホールト回路５の前には図
示してい低域通過フィルタ（一般にローバスフィルタと
称されている）が挿入されている．その目的は電流信号
！１〜　■、に含まれる高周波数成分を除去又は低減す
るためであり、具体的には、■外来ノイズの侵入を防止
する、■系統電流の高調波歪の影響を低減する、■サン
プリング定理による折り返し誤差を除去する、などをま
とめて行うためである．このローバスフィルタが挿入さ
れる回路はアナログ回路であるからローパスフィルタも
アナログフィルタである．前述のような計器用変流器の
飽和率８０％まで誤動作が生じないような条件が設定さ
れても実際にはローバスフィルタの挿入によって抑制量
が低下し、その結果飽和率８０％以下で誤動作が発生す
るという現象が生ずる．系統構成、容量、主計器用変流
器の容量などの使用条件から、前述の実施例の方式でも
適用可能な系統は多く存在するが、より過酷な系統条件
でも使用可能な方式に対しては、更に誤動作の発生しに
くい改善された方式の採用が必要になる． 第４図はローバスフィルタが挿入されている場合とされ
ていない場合との比較を示す動作電流■４の波形図であ
る．この図において、ローバスフィルタが挿入されてい
ないとしたときのコンピュータ９に人力される電流から
演算される動作電流を１４１としてその波形を点線で、
ローパスフィルタを挿入してある場合の動作電流■，の
波形を寞線で示してある．ローパスフィルタは一種の積
分器なので、出力信号は入力信号に対して時間的に遅れ
た波形の信号になる．したがって、複数の１ｉ流信号１
ｒ（ｊ・１，２，・．．ｎ）のベクトル和の絶対値？し
ての動作電流■４もローバスフィルタがあるために、な
い場合に比べてこの図のように時間的に後れた波形とな
る．その結果、（ａ）状態判定値ＩＰとＩｄとが一致す
る時点　１．がローバスフィルタが無いとしたとの時点
ｔ１に比べて後れた位置になるために第１の条件が継続
する期間である期間Ｔ１が長くなり、第２の条件が継続
する期間である期間Ｔ８が短くなるとともに、（ｂ）動
作量ｌ４が減少する、ことになる．期間Ｔ１の方が期間
　Ｔｔよりも抑制量ＩＲＥが小さいから結果的に抑制量
■■が減衰し、また、Φ）の動作量■４の減少との相乗
効果もあって誤動作し易くなるという問題が生ずる． このような問題を改善するために、この発明の第２の実
施例として次のような方式で抑制量を決めることにする
．ただし、内部事故時の流出電流がある場合でも誤動作
しないという条件を満足する必要がある．この流出電流
の和は流入電流和の５０％を越えることはないので、流
出電流和が流入電流和の５０％のときでも誤動作しない
ようにすることで達成することができる． 今、動作量Ｉｄが状態判定値Ｉｃよりも大きい第２の状
態において、単に抑制量を増加させると誤不動作になっ
てしまうごときがある．このため、単にその時の状態の
判別だけでなく計器用変流器の飽和の発生する時間的経
過と時間的前後の状態注１）計器用変流器のこと 注２）Ｃｏ；５０％より小さい一定値 注３）第１の状態（！ｔｌＩ間Ｔ．） 注４）第２の状！Ｉ（期間Ｔｇ） 事故の種類の計器用変流器の飽和の有無によって第１の
状態か第２の状態かの区別は前表の通りになる． 第５図は外部事故発生し計器用変流器が飽和した場合の
流入電流Ｉｄと流出電流■８とを数サイクルにわたって
示した波形図である．この図において、時間軸の原点は
外部事故発生時点である．最初の期間Ｔ１は計器用変流
器が飽和していないために流入電流Ｉｄと流出電流！、
との代数和（ヘクトル和と呼んでいる）は零である．期
間Ｔ８では外部事故が発生した系統の計器用変流器が飽
和して流出電流！。は計測されず零になり、動作電流Ｉ
ｄが流入電流１，に等しくなる結果、第２の状態となり
、この期間は期間Ｔ２となる．図に明らかなようにサイ
クルごとにこられら期間Ｔ．と期間Ｔ，とが交互に繰り
返されることになる．このとき、■サイクルに１回は非
飽和期間としての期間Ｔ，が存在し、その期間は位相角
にして９０°以上になる．その理由は、母線保護装置で
の主計器用変流器は位相角９０゜間は必ず飽和しないよ
う仕様上定められているからである．したがって、飽和
期間、すなわち期間Ｔ，は位相角２７０°よりも長くな
ることはない．したがって、？間　Ｔ，が位相角で９０
゜の間持続した後、期間Ｔ２に移行したときには、この
期間Ｔ８は外部事故によって発生したものであるとの判
断ができ、その間の抑制量夏■として前述の実施例と同
じ第１の抑制量■■を採用することによって、常に動作
量■４は抑制量ＩＲ３より小さくなるために常に不動作
となり誤動作の可能をなくすることができる． この方式における内部事故時の応動状況は次のようにな
る．流出電流Ｉ８が小さい（一定値００以下）内部事故
では、無事故状態での第１の状態から第２の状態に変化
し、以降事故継続中は第２の状態を持続する．したがっ
て、内部事故発生と同時に抑制ｌ１■は一旦増加して不
動作となるが、抑制Ｗｋｌ−ｉが増加している期間は最
大でも２７０＠であるためその後は動作状態になる．ま
た、流出電流がＣ０以上（但し５０％以下）となる内部
事故では、第１の状態のまま動作量Ｉｄが増加し、抑制
量１１も増大しないため瞬時に動作状態になる。

以−トは流入電流Ｉｄと流出電ｆｔＩ　Ｎ　とが同相の
？合であるが、系統によっては多電源系統がらなってい
て、それらの位相が異なる場合がある．この場合、抑制
量■■は各端子電流のスカラ和であるため、定常状態で
も流入電流の絶対値の和と流出電流の絶対値の和とは等
しくないという不平衡状態が生じており、したがって無
事故であるにもかかわらず動作電流■４は零でないこと
になる．この不平衡は最大でも「５０％流出」までと考
えられ、これ以上は内部事故であるから無事故の場合に
継電器が動作しないようにする必要がある．第６図は外
部事故発生以降の電流和に関する偵の波形を示す波形図
であり、上段の（ａ）は電流和最大値ＩＭＡとその２分
の１の電流の波形を示し、下段の（ｂ）は流入電流■，
と流出電流ＩＲ３のそれぞれの絶対値の小さい方である
電流和最小値ＩＨ＋の波形を示してある．前述の無事故
の場合に継電器が動作しないよう状態判別に次の論理を
追加する．すなわち、第１の状態で、かつ、電流和綴大
値■。の２分の１が電流和最小値＋１１１に等しいか小
さい状態が位相角で９０゜継続したという条？を満足す
るかどうかを判別条件として、この判別条件が満足され
た場合に、この後の第２の状態における抑制量■■とし
て第３の抑制量Ｉ．，を採用する．この第３の抑制量１
１３は第１の抑制量ｒ■に動作量Ｉｄを加えた値とする
． このような論理を追加した場合、第６図に示すように、
外部事故で計器用変流器が飽和が発生した場合でも、第
１の状態から第２の状態への変化に伴って抑制量が増加
する条件に支障を来すものではない．一方、内部事故発
生時には、流出電流［Ｈが５０％以下であれば判別条件
は満足されないので、内部事故と無事故（定常状態）と
を判別することができる． この第２の実施例の演算の手順は次の通りである． ■各端子の電流を加算し絶対値を算出して動作量！４を
求める． ■端子の同一極性の電流郡を求め、これらの各々の絶対
値を加算することにより、流入電流Ｉｄ、流出電流■。

を求める．なお、これら２つの値は？述のように大きい
方と小さい方とを求めるためのものであるから、双方が
入れ代わっても支障ない． ■流入電流ＩＦと流出電流１．を比較し、大きい方を電
流和最大値ＩＭＡ、小さい方を１電流和最大値ｒＮｌと
する． ■電流和最大値！■と判定係数Ｋｃとの積を求めこれを
状態判定値■，とする． ■動作量■．と状態判定値ＩＰとを比較し、動作量■，
が小さいとき第１の状態、そうでないとき第２の状態と
する． ■第１の状態のとき、１ｌ流和最大便ＩＭＡの２分の１
が電流和最大値＋１１１よりも小さいか等しいとき、無
事故状態であると判定する． ■無事故状態であると判定された状態が位相角で少なく
とも９０゜持続するという条件を満足するか否かを判定
結果として、この判定結果が満足された後第２の状態に
以降した場合に外部事故と判断し、第１の抑制量に動作
量Ｉｄを加えた値を第３の抑制量ＩＲ３とし、この期間
の抑制量■■を抑制？ＩＲ３とする． 第７図はこの発明の第３の実施例を説明するための波形
図である．この図の一点鎖線で示す波形は第２の実施例
によって演算された抑制量の波形でありこの抑制量をＩ
ＩＬとする．二点鎖線で示す波形はこの抑制量ｒａｔを
位相角で３０゜ないし９０゜の範囲内にある遅延角θ．
たけ後ろにずらした遅延抑制１　１　＋ｕ＋の波形であ
る．点線で示す電流和最大値１１１Ａは比較のために参
考として図示したものである．この図において、前述の
判別条件を満足した場合に、その時点の抑制量■■と遅
延抑制量ＩＲ３とを比較して大きい方を抑制量■Ｉとし
て採用することにする．このようにすることにより抑制
量が増加することになり誤動作をより確実に防止するこ
とができるとともに、内部事故時の動作遅延期間を最小
限に抑えることができる．なお、この実施例では抑制量
！■と比較する遅延抑制量をＩＲＥｌ＋だけにしたが、
異なる複数の遅岨角θＩに対応する複数の遅延抑制量Ｉ
ＲＥを用いて、抑制量＋１ｔとこれら複数の遅延抑制量
ＩＲＥから最大のも？をその時点での抑制量，とするこ
とによってより適切な抑制量と内部事故時の動作遅延期
間の設定が可能になる． 判別条件を満足する場合の第２の状態の抑制量ＩＲＥと
して第３の抑制量■。や更に遅延抑制量■■を求めるな
どの方法によって抑制量■■を増大させる代わりに継電
装置を不動作状ｊｌ！（ロック）にしてしまうことでも
同じ目的を達成することができる．勿論、このときでも
抑制量＋１Ｅを前述のように具体的な値に等しく設定す
ることにしておけば、不動作状態にするかどうかの違い
以外を共通に処理することができるので実際的である．
前述の判別条件の中での電流和最大値ＩＸＡの２分の１
と電流和最小値ＩＨ＋とを比較する代わりに、動作量ｌ
，と電流和最小値■■とを比較することでも同じ結果が
得られる．どちらを採用するかは、全体のアルゴリズム
を制作する際の他の要因も考慮した総合的な判断に基づ
いて決定される．［発明の効果〕 この発明は前述のように、計器用変流器の二次？流とし
ての各端子電流のうち、母線への流入電流の和Ｉｔ、流
出電流の和Ｉイの２つの電流和のうちの大きい方の値と
しての電流和最大値■。を求め、０を越え１未満の範囲
内にある値の判定係数Ｋ，とこの電流和最大（１＋ｘａ
との積を状態判定｛ｌＩ［ｃとし、動作量■．がこの状
態判定値！，より大きい状態を第１の状態、小さい状態
を第２の状態とし、０．４以上０．５未満の範囲内にあ
る値の第１の演算係数Ｋ，とｔ流和最大値ＩＭＡとの積
を第１の抑制量■■として前述の第１の状態における抑
制量Ｉ１とし、０超過０．８未満の範囲内にある値の第
２の演算係数Ｋ，と動作量Ｉｄとの積を第２の抑制１　
１　ａｓとして前述の第２の状態における抑制量ＩＲＥ
とするにより、母線保護の範囲内で地絡事故が起こった
内部事故の場合、動作量Ｉｄは常に抑制量Ｉ．よりも大
きな債になって抑制董■．は過大にならず適正な値とな
り、保護範囲外で地絡事故が起こった外部事故の場合、
電流が地絡事故を起こした１つの端子に集中しその端子
の計器用変流器の鉄心が飽和した状態になっても、？心
が飽和したことによる二次電流の欠損分によって動作置
■１が増大してもこれを第２の状態と判定してこの状態
が満足される期間Ｔ！の抑制量ＩＲ３に前述の第２の抑
制量！。　を採用して飽和度が大きくなるのに応じて抑
制量■■も大きくすることにより誤動作が生じにくくな
る．第１と第２の演算係数Ｋ，，Ｋ．を前述の範囲に設
定して抑制量！■を演算することにより飽和度が８０％
以下に対して正常な動作を行うことができる．なお、流
入電流Ｉｄとして各二次電流の正波のみの和を、流出電
流１．として各二次電流の負波のみの和をとるのが実際
的な演算方法である． また、流入電流１，と流出電流！、との小さい方の値を
電流和最小値■エ，とし、第１の抑制量！■と動作量Ｉ
Ｎとの和を第３の抑制量ＩＲ３とし、第１の状態が満足
する期間Ｔ１において電流和最大値■。の２分の１が前
記電流和最小値Ｉｄｌ．に等しいか小さい状態が位相角
にして９０゜以上継続するという条件が満足されたかど
うかを判別条件として、この判別条件を満足した後の期
間Ｔ！にお？る抑制量ＩＲＥを第１の抑制量ＩＲ１に等
しくし、判別条件を満足しない場合の後の期間Ｔ８にお
ける抑制量ＩＲＥを第３の抑制量ｒ＋ｔｓとすることに
よって、母線保護継電装置の各計器用変流器の二次電流
が通るローバスフィルタの影響によって計器用変流器が
飽和した場合の誤動作に至る飽和率が８０％以下になる
のを改善することができるとともに、流入電流［，と流
出電流！、との位相差があって定常時でも動作量Ｉｄが
零にならないような場合にも誤動作することが回避でき
る．更に、前述の判別条件を満足する場合に、第２の状
態における抑制量ＩＲＥを、その時点での第３の抑制１
　１　＋＋３に一致する抑制量ＩＲ３と、その時点より
？！数の異なる位相角θ．だけ前の時点から遅延された
第３の抑制量１１３である複数の遅延抑制量ＩＲＥとの
中で最大値の抑制量をその時点での抑制ＩＩＲＥとする
ことによって、更に抑制量を増大させることができて確
実に誤動作を防止することができるとともに、動作すべ
きときの動作遅延期間を余り大きくならないようにする
ことができる．また、判別条件として、期間Ｔ１におい
て動作量！．が電流和最小値１１１１に等しいか小さい
状態が位相角にして９０゜以上継続するという条件が満
足されたかどうかとすることでも前述の判別条件と同じ
効果が得られるので、他の要因を総合的に判断して最適
の判別条件を採用すればよい．更に、抑制量ｔｕｔを増
大させる代わりにその期間は継電装置を不動作状態にす
ることでも同様の効果を上げることができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は母線保護継電装置のデータ処理部の構成を示す
ブロック図、第２図はこの発明の第１の図は第２の実施
例におけるローバスフィルタの影響を示す動作電流の波
形図、第５図は同じく外部事故時の流入電流と流出電流
との波形の例を示す波形図、第６図は同じく外部事故時
の波形を示す波形図、第７図はこの発明の第３の実施例
を説明するための波形図、第８図は環状母線と母線保護
継電装置との単線結線図、第９図は母線保護の範囲外で
地絡事故が起こった場合を示す要部単線結線図、第１０
図は第９図での計器用変流器の鉄心が飽和した場合の波
形図、第１１１は計器用変流器の鉄心が飽和したときの
電流波形を示す波形図である． ｌ４＾・・・計器用変 １１，　　１２．　　１３．　　１４．　　１１＾，　
　１２Ａ，　　１３Ａ，流器、５・・・サンプルホール
ド回路、６・・・マルチプレクサ、７・・・＾−Ｄ変換
器、８・・・制御回路、９・・・コンビエータ、９ｌ・
・・ＭＰＵ９２・・・記憶部、９３・・・出力部、９４
・・・データパス、２１，　２２．　２３．　２４・・
・遮断器、３１，　３２．　３３，　３４，　３２Ａ，
　３３Ａ・・・端子、１００・・・環状母線、ｌｏｔ・
・・母線、￥１図 第２口 牝幼牽（％） 第３図 拓５図 鳩６図 第δ図 括１０図 峙関→ 詩閣→ 葛ｆ／図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）母線の各端子に設けられた計器用変流器の二次電流
   を入力信号とし、これら各端子電流のベクトル和の絶対
   値を動作量Ｉ＿ｄとし、動作量Ｉ＿ｄに対して継電器動
   作を抑制する抑制量Ｉ＿Ｒ＿Ｅを前記各端子電流から演
   算により求める比率差動保護継電器からなる母線保護継
   電装置において、 各端子電流の瞬時値の正波のみの和Ｉ＿Ｐと負波のみの
   和Ｉ＿Ｎとの大きい方の値を電流和最大値Ｉ＿Ｍ＿Ａと
   し、値が０を越え１未満の範囲内にある判定係数Ｋ＿１
   と前記電流和最大値Ｉ＿Ｍ＿Ａとの積を状態判定値Ｉ＿
   ｃとし、値が０．４以上０．５未満の範囲内にある第１
   の演算係数Ｋ＿Ｒ＿１と前記電流和最大値Ｉ＿Ｍ＿Ａと
   の積を第１の抑制量Ｉ＿Ｒ＿１、値が０．８以上１未満
   の範囲内にある第２の演算係数Ｋ＿Ｒ＿２と前記動作量
   Ｉ＿ｄとの積を第２の抑制量Ｉ＿Ｒ＿２として、前記動
   作量Ｉ＿ｄが前記状態判定値Ｉ＿ｃよりも小さいときを
   第１の状態とし、この第１の状態が満足されている期間
   Ｔ＿１における抑制量Ｉ＿Ｒ＿Ｅを前記第１の抑制量Ｉ
   ＿Ｒ＿１に等しくし、前記動作量Ｉ＿ｄが前記状態判定
   値Ｉ＿ｃよりも大きいときを第２の状態とし、この第２
   の状態が満足されている期間Ｔ＿２における抑制量Ｉ＿
   Ｒ＿Ｅを前記第２の抑制量Ｉ＿Ｒ＿２に等しくすること
   を特徴とする母線保護継電装置。 ２）母線の各端子に設けられた計器用変流器の二次電流
   を入力信号とし、これら各端子電流のベクトル和の絶対
   値を動作量Ｉ＿ｄとし、動作量Ｉ＿ｄに対して継電器動
   作を抑制する抑制量Ｉ＿Ｒ＿Ｅを前記各端子電流から演
   算により求める比率差動保護継電器からなる母線保護継
   電装置において、 各端子電流の瞬時値の正波のみの和Ｉ＿Ｐと負波のみの
   和Ｉ＿Ｎとの大きい方の値を電流和最大値Ｉ＿Ｍ＿Ａと
   し、各端子電流の瞬時値の正波のみの和Ｉ＿Ｐと負波の
   みの和Ｉ＿Ｎとの小さい方の値を電流和最小値Ｉ＿Ｍ＿
   １とし、値が０を越え１未満の範囲内にある判定係数Ｋ
   ＿１と前記電流和最大値Ｉ＿Ｍ＿Ａとの積を状態判定値
   Ｉ＿ｃとし、値が０．４以上０．５未満の範囲内にある
   第１の演算係数Ｋ＿Ｒ＿１と前記電流和最大値Ｉ＿Ｍ＿
   Ａとの積を第１の抑制量Ｉ＿Ｒ＿１、値が０．６以上１
   未満の範囲内にある第２の演算係数Ｋ＿Ｒ＿２と前記電
   流最大値Ｉ＿Ｍ＿Ａとの積を第２の抑制量Ｉ＿Ｒ＿２、
   第１の抑制量Ｉ＿Ｒ＿１と動作量Ｉ＿ｄとの和を第３の
   抑制量Ｉ＿Ｒ＿３とし、前記動作量Ｉ＿ｄが前記状態判
   定値Ｉ＿ｃよりも小さいときを第１の状態とし、この第
   １の状態が満足されている期間Ｔ＿１における抑制量Ｉ
   ＿Ｒ＿Ｅを前記第１の抑制量Ｉ＿Ｒ＿１に等しくし、前
   記動作量Ｉ＿ｄが前記状態判定値Ｉ＿ｃよりも大きいと
   きを第２の状態とし、期間Ｔ＿１において電流和最大値
   Ｉ＿Ｍ＿Ａの２分の１が前記電流和最小値Ｉ＿Ｍ＿１に
   等しいか小さい状態が位相角にして９０°以上継続する
   という条件が満足されたかどうかを判別条件として、第
   １の状態から第２の状態へ変化した時点から、電気角に
   して１８０°から２７０°の間は抑制量Ｉ＿Ｒ＿Ｅを前
   記第１の抑制量Ｉ＿Ｒ＿１に等しくし、その期間Ｔ＿２
   における抑制量Ｉ＿Ｒ＿Ｅを第３の抑制量Ｉ＿Ｒ＿３と
   することを特徴とする母線保護継電装置。 ３）請求項２記載の母線保護継電装置において、前記判
   別条件を満足する場合に、その時点での第３の抑制量Ｉ
   ＿Ｒ＿３と、その時点より複数の異なる所定の位相角だ
   け前の時点から遅延された複数の遅延抑制量Ｉ＿Ｒ＿Ｒ
   との中で、最大の抑制量を期間Ｔ＿２における抑制量Ｉ
   ＿Ｒ＿Ｅとすることを特徴とする母線保護継電装置。 ４）請求項２又は３記載の母線保護継電装置において、 判別条件を、期間１において動作量Ｉ＿ｄが電流和最小
   値Ｉ＿Ｍ＿１に等しいか小さい状態が位相角にして９０
   °以上継続するという条件が満足されたかどうかとする
   ことを特徴とする母線保護継電装置。 ５）請求項２ないし４の１つの項に記載の母線保護継電
   装置において、 判別条件を満足した後の期間Ｔ＿２では継電装置を不動
   作状態にすることを特徴とする母線保護継電装置。