JPH0321876A

JPH0321876A - 故障点標定器

Info

Publication number: JPH0321876A
Application number: JP15580689A
Authority: JP
Inventors: Yoji Watabe; 渡部　洋司; Masao Hori; 政夫堀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1991-01-30

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）本発明は送電線で短絡，地絡事故が発生した場合に、一
端子の計器用変流器の２次電流入力と計器用変圧器の２
次電圧入力とから、故障点までのインピーダンスを演算
し距離数を出力する故障点標定器に関する。

（従来の技術）従来の距離形故障点標定器の単線結線図上での設置状況
を第３図に示す。故障点標定器１１は、自端電気所１２
ａ及び相手端電気所１２ｂ間を接続する送電線１３にて
故障１４が発生した場合に、自端当該回線の計器用変流
器１５と母線設置計器用変圧器１６（あるいは当該線路
設置の計器用変圧器〉からの入力電気量を用いて、自端
１２ａから故障点１４までの距離をインピーダンス測距
演算にて求めるものである。次に第４図に故障点標定器
１１の内部構戒ブロック図を示す。計器用変流器１５，
計器用変圧器１６からの交流入力はアナログデータ入力
部１７に印加されて低電圧レベルへの変換及び高調波除
去処理された後、サンフ゜リングホールド部１８にて一
定間隔毎にサンプリングされ、アナログ／デイジタル変
換部１９にてディジタル量に変換され、マイクロプロセ
ッサ（ＨＰＵ）２０に転送される。ＨＰＵ　２０内では
メモリにデータが格納され、ＣＰｕの命令のもとに測距
演算，外部との情報インターフェイス等の処理が行なわ
れる。

次に、このＨＰＵ　２０内で行なっている故障点標定演
算の原理について第５図を用いて説明する。第５図にお
いて自端１２ａにおける母線電圧をＶ＾，事故前電流を
Ｉ＾　．事故中電流を■＾，事故発生前後の変化分電流
をＩ＾“とし、さらに事故点電圧をｖＦ，事故点抵抗を
Ｚｒ，送電線の単位長あたりのインピーダンスをＺ．自
端１２ａから故障点１４までの距離を１とすると、次式
が成立つ。

ｖＦ＝ｖ＾−Ｉ＾　・Ｚ−Ｊ　　　　　　・・・・・・
（１）（１）式にてｖＦは未知数であるため消去する必
要がある．そこで事故点抵抗ＺＦは純抵抗分であると仮
定できるため、事故点に流入する電流ＩＦと事故点電圧
Ｖ，とが同相であることを利用するとＩｔｎ　　＋ＶＦ
−ＩＦ　”　　ｌ　＝Ｏ　　　　　　　−＝１２）なお
、ＩＦ４はＩＦの共役複素数である。また、ＩＦ＝Ｉ＾
　−■八　′　一Ｉ八　　　　　　　・・・・・・（３
）（１）　，　（３）式を（２）式に代入するとＶＦが
消去され、Ｉｎ（（Ｖ＾　　Ｉ八　・Ｚ−ｆｆｌ＞　　・　ＩＡ　
“”）＝０と求まる。

（４）式は両＠電源であっても成立することを第６図を
用いて説明する。つまり第６図において、ＩＰ　＝（Ｉ
Ａ　　ＩＡ　’　）＋（Ｉｓ　　　ＩＢ　’　）・・・
・・・（５）ここで相手端１２ｂの電流は自端１２ａにとっては未知
数であるが、一般に両端から流入する変化分電流（事故
点に流入する電流）を１．　−ＩＢ　’　＝ｋ（Ｉ＾−
Ｉ＾′）とおくと、（５）式はＩＦ　＝　（　１　＋ｋ
　）　　ＩＡ　　　　　　　　　　−−（６）となる。

ここでｋは相手端電源有の場合はスカラ量で、また非電
源端の場合はベクトル量で考える必要があるが、後者の
場合、ｋの絶対値は非常に小さく無視できる。従って（
１）　，　（６）式を（２）式に代入すると、結果的に
は求めるｌは（４）式と同じく与えられる。ただし、（
４）式は故障発生相に関し成立する式であるため、実際
の３相系統では故障様相に応じてＩ＾．Ｖ＾．Ｉ＾″に
対する導入相を切替える必要がある。一例として直接接
地系統における短絡／地絡判定及び故障相判別ロジック
を第８図．第７図にそれぞれ示す。

第８図において、ＵＶ−ＺＡは自回線に設けた電流補償
付不足電圧リレー（線間電圧判定）．ＵＶ−Ｚよは電流
補償付不足電圧リレー《相電圧判定），ＯＣＧは零相過
電流リレー要素で通常故障点標定器に内蔵している．第
８図に基づき短絡／地絡の判別がなされた後、第７図の
フローに従い線間または相電圧の最小相を求める。この
ように第８図，第７図にて故障相判定した相について（
４）式を求めたものが標定結果となる．また、（１）式
あるいは（４）式において単位長めたりの線路電圧降下
の項（Ｉ＾　・Ｚ〉は実際には３相回路であるため、ま
た平行２回線系統をも考慮する場合には、第９図に示す
ように事故インピーダンスによるものと他線（自回線及
び隣回線）との間の相互インピーダンスによるもの双方
を考慮して故障相に関して演算される。たとえばＲ相故
障時には次式のように求められる。

ＩＡ　　　’Ｚ”ＩＩＲ’ＺＩＲＩＲ　　＋　ＩＩＳ’
ＺＩＲＩＳ十ＩＩＴ’ＺＩＲｌ丁十Ｉ２汽−Ｚｌ＾２＾
＋Ｉ２ｓ゜’Ｉ，＾２Ｓ＋Ｉ２Ｔ’Ｚ２＾２Ｔ・・・・
・・（７）次に（４）式におけるＩ＾″であるが、これは前述のよ
うに故障点電圧Ｖ「と同相なベクトルとして意味をなす
もので、極性量としての意味合いを持つ．Ｉ八″とじて
最も簡便には事故相の電流の変化分を使用することで基
本的にはよく、通常短絡については線間電流を用いて求
めている。ただし地絡については第１０図の１，ｌｉ地
絡時の等価回路に示すように、自端相電流が零相回路分
流の影響つまり相手端背後零相インピーダンスの影響を
受けるため、精度上の問題があって単純な故障相電流の
変化分ではなく、通常は故障相のα回１１Ｍ電流の変化
分を使用してえいる。Ｒ相１線地絡電流の場合、α回路
電流は（Ｉ＾−Ｉｏ）で表わされ、零相電流が除去され
た形である。無論■Ｆと同相の関係は保たれている。

次に極性量ＩＡ″の求め方を第１１図を用いて説明する
。Ｉ八″は故障中と故障前の極性電流の変化分である。

第１１図にて２１を故障発生時点，２２は故障検出要素
（たとえば前述のＵＶ−ＺＡ，ｔＪＶ−Ｚ　　　ＯＣＧ
）の動作時点である。時点２２に対人゜して故障検出リレー動作時間より以前のデータを故障前
データ．以降のデータを故障中データとみることができ
る。実際には、例えば時点２２に対．して２〜４サイク
ル程度以前を故障前，１サイクル前以降を故障中とみな
すのが一般的である．故障中データ時点ｍの電流をＩＡ
Ｉ，事故前の範囲でｍに対して整数倍サイクル前の時点
をｎとすると、Ｉ八″は次のように求める．Ｉ＾　＝ＩＡｊＩ−ＩＡＪ１　　　　　　　　　・・・
・・・（８）（７）式よりわかるように故障電流に重畳
した潮流の影響はキャンセルされることになる．この■
＾″はサングリングタイミング毎に求められ、その度毎
に（４）式が演算される。

以上より総合して地絡故障における故障点標定演算は第
１２図に示す処理により実行されている。

１０は故障相のα回路変化分電流．　２ａ，　２ｂ，　
２ｃは同じくメモリされた各相電圧データであり、３は
前記第８図，第７図に基づく故障相選別部，　４ｂは故
障相選別結果３に従って電圧データの相を切替える処理
を意味する。なお、この切替機能４ｂは実際にはソフト
処理であり、機械式ではない。また９は（４）式の演算
部である．なお、（４）式あるいは標定演算ブロック９におけるＩ
＾・Ｚは、故障相判別結果３に基づき（７）式で求める
が、第１２図ではこの点については省略する。

なお、第１２図において演算処理９を各相毎に行ない、
故障相判別部３の結果に応じて標定器の最終出力を切替
える方法であっても本質的には差異はない。

短絡故障に関しては本発明の趣旨には関係ないので説明
及びブロック図を省略する。

（発明が解決しようとする課題）上記した従来の方法によると、単相あるいは多相再閉路
を実施する送電線での再開路再投入時の故障に対して、
誤差が大きくなるという問題がある。この点を第１３図
，第１４図を用いて説明する。

第１３図はＲ相１線地絡時の故障和電流及びα回路電流
を示したもので、故障前時間領域をＴ１，故障中領域を
Ｔ２，単相再開路無電圧時間領域を７３　．再投入後の
故障中時間領域をＴ４とすると、時間領域Ｔ，，Ｔ２に
おける故障点標定演算は第１１図と同等であり、正確な
演算が行なわれる。ところが時間領域Ｔ３，Ｔ４におけ
る再投入時の故障に対しては、故障前電流として断線中
の不平衡電流、つまり領域Ｔ３におけるα回路電流をみ
ることとなる．この不平衡電流は第１４図の１線断線の
等価回路からわかるように零相電流によるものであり、
故障領域Ｔ４における電流との間の変化分演算（８）式
によってもキャンセルされない誤差電流となる。結果と
して故障点標定演算結果は断線中の零相電流の影響を受
けて誤差が大きくなり、標定結果に対する誤差評価も困
難となる欠点がある。また現実にはこの点を勘案して１
度目の故障に引続いて起こる故障に対しては、故障点標
定演算はロックしているのが通常であり、この場合再投
入時の故障時には標定演算結果が得られない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、再開路
時の故障に対しても極力誤差の小さい故障点標定演算を
可能とする故障点標定器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の構成を、第１図を用いて説明
すると、本発明は自端送電線に流れる電流を求める第１
の手段（　１ａ，　１ｂ，　Ｉｃ）と、自端母線電圧あ
るいは送電線電圧を求める第２の手段（２ａ，　２ｂ，
　２ｃ）と、前記第１．第２の各手段からの検出データ
を用いて送電線の故障及び故障相を検出する第３（５）
及び第４の手段（３）と、故障発生に際し第４の手段の
判別結果に応じて電流，電圧データを故障相に切替える
第５の手段（４ａ．４ｂ）と、前記各検出データを用い
て自端から故障点までの距離を演算する第６の手段（９
）と、前記第６の手段に入力する極性電流を切替えるた
めの第７の手段（８〉と、前記第３の手段による故障検
出にて起動される限時動作タイマ〈６）及びこの限時勤
作タイマにより起動される限時復帰タイマ（７〉とを備
え、前記限時動作タイマの設定時間以後で、かつ限時復
帰タイマの動作継続中は、距離を演算する第６の手段の
入力として、故障相電流を切替えて使用するよう構或し
た。

（作　用〉地絡故障が発生した場合、故障相判別のための第４の手
段（３）の結果に従って第５の手段（４ａ．４ｂ）を制
御し、極性電流１ａ，　Ｉｂ，　１ｃ及び相電圧２ａ．
２ｂ．　２ｃを故障相になるようにする．また故障検出
リレー動作、つまり故障点標定演算起動５が動作した後
Ｔ＾時間後第７の手段《切替部８）を制御して、極性電
流を相電流に切替えるようにする。

この状態は故障復帰による起動信号５が復帰した後ＴＢ
時間は保持される。このＴ［１時間経過後は第７の手段
（切替部８）は元の状態に戻る。なお、Ｔ＾は１度目の
故障に対する極性電流選択との協調用に設けるもので、
１度目の標定演算用−データ収集が完了する時間をカバ
ーすればよく、例えば２００ｎｓ程度でよい。５の出力
は当然Ｔ＾以上動作継続するよう考慮しておくことはい
うまでもない。

また１゛８はＴ＾により極性量を切替えた後、極性量と
して各相電流とすることを保持するためのタイマで、例
えば５　ｓｅｃ程度あれば高速再開路は充分カバーでき
る。

（実施例）以下図面を参照して実施例を説明する。

第２図は本発明による故障点標定器の一実施例の構成図
である．第２図において、ｌａ．　１ｂ，　１ｃはそれぞれｍ時
点の各相電流、２ａ．　２ｂ．　２ｃは同じくｍ時点の
各相電圧データ、３は地絡故障相選別ブロック、４ａ．
　４ｂは３の結果に応じて前記電流．電圧データ１ａ，
　１ｂ，１Ｃ及び２ａ，　２ｂ，　２ｃを切替える機能
で、実際にはソフト処理である。５は故障点標定器で内
蔵している故障検出リレー（前記ＵＶ−Ｚよ，ＵＶ−Ｚ
Ａ，ＯＣＧ等〉の動作条件で、故障点標定演算起動信号
である。６は限時動作用タイマ、７は限時復帰用タイマ
である。８は標定演算ブロック９で使用する極性電流デ
ータを切替える機能であり、１度目の故障に引続いて起
きる故障に対しては、各相電流１ａ，　１ｂ，’　ｌｃ
が極性電流として導入される条件とする。なお、この切
替機能８も実際にはソフト処理である。そして１０はｍ
時点の故障相のα回路変化分電流であり、９は演算部で
ある。

まず系統で１線地絡が生じた場合、故障検出リレーによ
り標定演算起動ブロック５が動作し、また故障相選別ブ
ロック３の出力に従って各相電流１ａ，　１ｂ，　１ｃ
、各相電圧２ａ，　２ｂ，　２ｃ、各相ノα回路変化分
電流３ａ，　３ｂ，　３ｃが切替え制御される。１度目
の故障に対しては限時動作タイマ６が動作する以前のた
め、標定演算ブロックに対する極性電流は故障相のα回
路変化分電流がデータ切替処理８により選択され、これ
によって標定演算がなされる。次にＴ八時間後データ切
替処理８を制御して極性電流を故障相電流に切替え、再
開路再投入時の故障に備える。この状態はＴＢ時間継続
して元の状態に戻る．つまり標定起動後Ｔ八時間以降少
なくともＴＢ時間の間は極性量としては相電流が選択さ
れ、再開路再投入時の故障に対して極性量は第１３図の
時間領域Ｔ３間の不平衡負荷電流の影響は受けないで済
む。代りに故障電流に対して重畳する潮流に対して影響
を受けることとなるが、系統不平衡状態における電流に
よる影響に比して誤差は小さく、従って再開路時の１線
地絡に対する故障点標定が実施できる効果が得られる。

なお、第１図における標定起動信号５の代りに送電線保
護リレー装置より再開路起動信号あるいは単相しゃ断信
号を受取り適用しても同様の効果が得られる。また、標
定演算を各相毎にすべて実施し、然る後に故障相選別結
果に応じて外部への標定演算結果を求めることとしても
効果は同等である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば再閉路時の１線地
絡に対して故障点標定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による標定処理ブロック図、第２図は第
１図の適用実施例、第３図は故障点標定器の設置例、第
４図は故障点標定器の内部ブロック図、第５図は片端電
源における故障説明図、第６図は両端電源系統での故障
の説明図、第７図は故障相選別方法を説明するフロー図
、第８図は故障選別の一覧図、第９図は第３図を３相回
路上に展開した図、第１０図は１線地絡故障時の対称Ｆ
ｉ標等価回路、第１１図は極性電流を求めるための処理
図、第１２図は従来の１線地絡故障に対する標定演算ブ
ロック図、第１３図は１線地絡故障時の極性電流の時間
的推移図、第１４図は１線ｙｆｒ！１時のα一βＯ法に
よる等価回路である．１ａ・・・ｍ時点のＲ相電流　１ｂ・・・ｍ時点のＳ相
電流１Ｃ・・・ｍ時点のＴ相電流　２ａ・・・ｍ時点の
Ｒ相電圧２ｂ・・・ｍ時点のＳ相電圧　２ｃ・・・ｍ時
点の↑相電圧３・・・地絡故障相判別ブロック４ａ・・・極性電流データ相切替処理４ｂ・・・相電圧データ切替処理５・・・標定演算起動ブロック６・・・限時動作タイマ　　７・・・限時復帰タイマ８
・・・極性電流データ切替９・・・標定演算ブロック

Claims

【特許請求の範囲】

自端送電線に流れる電流を求める第１の手段と、自端母
線電圧あるいは送電線電圧を求める第２の手段と、前記
第１、第２の各手段からの検出データを用いて送電線の
故障及び故障相を検出する第３及び第４の手段と、故障
発生に際し第４の手段の判別結果に応じて電流、電圧デ
ータを故障相に切替える第５の手段と、前記各検出デー
タを用いて自端から故障点までの距離を演算する第６の
手段と、前記第６の手段に入力する極性電流を切替える
ための第７の手段と、前記第３の手段による故障検出に
て起動される限時動作タイマ及びこの限時動作タイマに
より起動される限時復帰タイマとを備え、前記限時動作
タイマの設定時間以後で、かつ限時復帰タイマの動作継
続中は、距離を演算する第６の手段の入力として、故障
相電流を切替えて使用することを特徴とする故障点標定
器。