JPH0359657B2

JPH0359657B2 -

Info

Publication number: JPH0359657B2
Application number: JP17622482A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sasaki; Yasuo Aoki; Atsumi Watabe; Goo Nohara; Yoshiaki Matsui
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-10-08
Filing date: 1982-10-08
Publication date: 1991-09-11
Also published as: JPS5967819A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は地絡回線選択リレー装置に係り、特に
併架系統の誘導による循環電流の影響を補償した
地絡回線選択リレー装置に関する。

〔従来技術〕

従来の地絡回線選択リレー装置は、循環電流対
策として、系統地絡事故発生前後の零相電流の変
化量により判定しているが、並行２回線において
いずれか１端子で先行しや断したのちには、循環
電流も同時に変化するため、同一事故の継続時第
２段階以降の判定ができなくなる欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は多端子併架送電線における循環
電流の影響を受けない地絡回線選択リレー装置を
提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、保護対象
相以外の健全相の線間電圧を基準ベクトルとし、
回線間差電流の零相分の正弦分を地絡有効分電流
として検出する第１の手段と、保護対象相以外の
健全相電流信号から正相分電流を差引き、回線間
の循環電流の絶対値を検出する第２の手段と、第
１の手段で検出された事故発生後の地絡有効分電
流値と第２の手段で検出された事故発生前の回線
間循環電流絶対値との積を求める第３の手段と、
第１の手段で検出された事故発生前の地絡有効分
電流値と第２の手段で検出された事故発生後の回
線間循環電流絶対値との積を求める第４の手段
と、第３の手段で求められた積と第４の手段で求
められた積との差を求める第５の手段とを備え、
この第５の手段の出力を選択信号とすることによ
り、循環電流の影響を除去したことを特徴とす
る。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の実施例を説明するための全体
構成図である。同図の記号と動作の内容について
説明する。

同図は三相交流送電線を単線表示したものであ
り、１Ｌ，２Ｌが保護対象送電線である。

CB１，CB２，CB３，CB４はしや断器、CT
１，CT２は変流器、PTは電圧変成器である。こ
の図ではＡ端子側のみ具体例を示し、Ｂ端子側に
ついてもＡ端子側と同様の装置が付くが、ここで
は、その内容を省略する。

また、HLは１Ｌ，２Ｌと近接して設置された
送電線路で、いわゆる併架送電線である。

２は1L、2Lの電源用変圧器、３は中性点接地
抵抗器である。

４は本発明にかかる保護リレー装置であり、１
Ｌの事故を検出したときCB１に、２Ｌの事故を
検出したときCB２に各々しや断指令を与えるも
のである。

１Ｌの通過電流として、負荷電流をａ，ｂ，ｃ
相それぞれI_a1、I_b1、I_c1とおき（以下、添字ａ、
ｂ、ｃは相名称を示す）、２Ｌの負荷電流をI_a2、
I_b2、I_c2とおく、また、循環電流をI_na、I_nb、I_ncと
おく。また、事故点をＦ点で示し、｜LCT｜のみ
通過するａ相地絡ケースを仮定しその値をI_Faと
おく。

すると、保護リレー装置４の入力電流となる回
線間差電流は I_a＝（I_a1−I_a2）＋2I_na＋I_Fa I_b＝（I_b1−I_b2）＋2I_nb I_c＝（I_c1−I_c2）＋2I_nc ……(1) とおくことができる。

(1)式はＦ点事故時の各相電流であるが、事故発
生直前の値を I_a′＝（I_a1′−I_a2′）＋2I_na′ I_b′＝（I_b1′−I_b2′）＋2I_nb′ I_c′＝（I_c1′−I_c2′）＋2I_nc′ ……(2) とおく。

ここで、事故前後の循環電流は一定とは限らな
い。たとえば、事故と同時に併架された系統の電
流変化、あるいは事故後多端子分岐系統の一部が
しや断されたりすると、それぞれの段階で循環電
流が変化することも考えられる。

しかし、誘導を受ける系統の線路の構造が一定
であることから、ここでは、三相各々の循環系統
の事故前後の比は一定と考えて、つぎの(3)式をお
く。

I_na／I_na′＝I_nb／I_nb′＝I_nc／I_nc′＝M_d……(3
) ただし、M_d、および電流はいずれもベクトル
量とする。また、負荷電流は正相分で占められる
とすると、零相電流の回線間差電流は事故前が、 3I_O′＝２（I_na′＋I_nb′＋I_nc′） ……(4) 事故時には 3I_O＝２（I_na＋I_nb＋I_nc）＋I_Fa ……(5) となる。

事故電流成分I_Faは(4)式と(5)式から I_Fa＝3I_O−3I_O′・M_d ……(6) により求めることができる。

(6)式において、M_dの値を導く必要がある。

Mdはａ相用リレーにおいては、ａ相地絡時で
も健全相として取扱い得るｂ相とｃ相の電流から
求めるものとする。

すなわち、健全相であるｂ相、ｃ相には循環電
流成分Imb′、Imc′と負荷電流成分が含まれてい
るものとする。ここに負荷電流については正相分
のみであるとしてこれに近似させることにより、 Imb′＝Ib′−aIc′ ……(7) Imc′＝Ic′−a²Ib′ ……(8) となる。

また、事故後の循環電流についても同様に Imb＝Ib−aIc ……(9) Imc＝Ic−a²Ic ……(10) により求められる。

ただし、 Ib′、Ic′は事故前のｂ相、ｃ相電流Ib、Icは事
故後のｂ相、ｃ相電流ａ、a²はベクトルオペレー
タで、ａ＝１／２＋ｊ√３／２， a²＝−１／２−ｊ√３／２である。

とたがつて、(7)式と(9)式、(8)式と(10)式から、そ
れぞれ Md＝Imb／Imb′ ……（11） Md＝Imc／Imc′ ……（12）が求められる。

Mdを求める場合、（11）式と（12）式のいず
れを用いてもよく、また、両者の和として Md＝Imb＋Imc／Imb′＋Imc′……（13）としてもよい。

いずれにしても、ａ相リレーはｂ相とｃ相の電
流信号から循環電流成分を算出するので、以下こ
れらｂ相、ｃ相電流によつて求めた循環電流成分
を代表記号として、Imb′、Imc′またはその合成
値をImbc′；Imb、Imc、またはそれらの合成値
をImbcとして示すことにする。ただし、Imb、
Imc、Imb＋Imcの使い方はImb′、Imc′、Imb′＋
Imc′と同順である。

ここに、 Md＝Imbc／Imbc′ ……（14）を(6)式のMdとして用いることにより、(6)式のI_Fa
を検出することが可能である。

本発明は(6)式による判定信号をいかにして実施
するかにある。その実施例を第２図により説明す
る。同図は第１図の保護リレー装置４の部分を示
すものであり以下その記号と動作の内容について
説明する。４１は入力電圧V_a，V_b，V_cから線間
電圧を求め、さらに90度移相する電圧信号導出回
路であり、ａ相用リレーの信号としては健全相の
線間電圧V_bcの90度おくれ角V_bc∠−90°を得る。

４２は相電圧を対象にした不足電圧検出回路で
ａ相リレー用はａ相電圧V_aの不足でのみ出力す
るリレー２７ａである。所定値よりも電圧V_aが
低下したとき２７ａが動作出力“１”レベルを発
生し、それ以外は不動作出力“０”レベルを発生
するものとする。

４３は回線間差電流の零相分電流導出回路であ
り、常時は(4)式、系統事故時には(5)式の出力にな
る3I_O′、あるいは3I_Oの出力を得る。

４４は循環電流導出回路であり、ａ相リレーで
は(7)，(8)式及び(9)，(10)式に示した内容の循環電流
成分を得る回路である。その出力を、健全時
I_nbc′、事故時I_nbcとする。

本発明では、3I_O′及び3I_O、I_nbc′及びI_nbcの出力
から、 3I_Ocosθv−3I_O′cosθv′ ｜I_nbc／I_nbc′｜＞I_SL ……（15）を動作式とする。

ただし、θvはV_bc∠−90°に対する3I_Oのおくれ
位相差角を示す。θv′は同じく事故前のV_bc∠−
90°に対する3I_O′のおくれ位相差角である。また
I_SLは事故回線の選択レベルであつて、例えば１
Ｌについて正となると、２Ｌについては負にと
り、 3I_Ocosθv−3I_O′cosθv｜I_nbc／I_nbc′｜＜−I_SL……
（16）の動作式となる。

以下、ａ相リレーによる１Ｌの事故選択につい
て（15）式の実施例を具体例として説明を続け
る。

（15）式に示すように、本発明は健全相電圧を
基準にした地絡有効分電流の大きさを、事故前後
の差分によつて判定しようとするもので、3I_O
cosθvに含まれる循環電流成分を補償するため
に、I_nbc′とI_nbcの絶対値比を用いてある。（15）式
のままでは、｜I_nbc′｜で除算が入るため、比例計
算に変形して、 3I_Ocosθv｜I_nbc′｜−3I_O′cosθv｜I_nbc｜＞I_S
L｜I_nbc′｜……（17）とおいてもよい。

しかし、（15）式、（17）式にしても｜I_nbc′｜
が零になれば判定できなくなるためその対策が必
要である。本発明では、｜I_nbc′｜が所定の値I_Xよ
りも小さい条件、｜I_nbc′｜＜I_X ……（18）において｜I_nbc′｜＝｜I_nbc｜＝K_X ……（19）とおいて、定数K_Xによる（15）式、あるいは
（17）式の演算を行うものである。以下、（17）式
による判定方法を例に説明する。

第２図において４５は健全相電圧を基準にした
地酪有効分電流導出回路であり、3I_Ocosθv、
3I_O′cosθv′を得る。演算の具体例としては、V_bc
∠90°を基準に、基準波形が正の領域における3I_O
の積分を行う（あるいは負の領域でも行つてもよ
い）方法もそのひとつである。あるいは、3I_Oと
V_bc∠−90°との積をとり、基本波の半サイクル単
位で積分してもよい。

以上の実施例により、地絡有効分電流導出回路
４５において3I_Ocosθv、3I_O′cosθv′は容易に得る
ことができる。

４６は、3I_O′cosθv′を事故後に使用するための
記憶回路である。3I_O′cosθv′が直流レベルである
ことから、その記憶方法も容量であり、コンデン
サを用いたアナログメモリ、あるいはデイジタル
化によるメモリでもよい。さらに、記憶回路４６
はａ相地絡事故発生時に不足電圧検出回路４２の
リレー２７ａ出力が“１”になると、事故前の値
3I_O′cosθv′のデータを凍結して次段の回路５２へ
出力する。

また、循環電流導出回路４４の出力I_nbcについ
てもその大きさを記憶する必要があり、４７が絶
対値検出回路で｜I_nbc｜を得る回路である。４８
は記憶回路であり、直流レベル｜I_nbc｜を記憶
し、事故前の値｜I_nbc′｜を得る。｜I_nbc′｜はリレ
ー２７ａの動作出力“１”によつて凍結される。
４９はレベル判定器であり、I_nbc′｜がI_Xよりも小
さいときに出力信号“１”を発生し、それ以外は
“０”とする。

５０，５１は｜I_nbc′｜及び｜I_nbc｜の定数化回
路であつて、定数化回路５０では絶対値検出回路
４７の出力｜I_nbc｜について、レベル判定器４９
の出力が“０”のとき、そのまま｜I_nbc｜を出力
し、レベル判定器４９の出力が“１”のとき｜
I_nbc｜＝K_Xなる定数として出力するゲート回路の
役目をもつ。

また、定数化回路５１は｜I_nbc′｜について定
数化回路５０と同様に、レベル判定器４９の出力
が“１”のときのみ｜I_nbc′｜＝Ｋとして出力し、
それ以外は｜I_nbc′｜そのものの値を出力する。

５２と５３は乗算回路であり、乗算回路５２で
は3I_O′cosθv′・｜I_nbc｜の演算を行う。乗算回路
５３では3I_Ocosθv・｜I_nbc′｜の演算を行う。

５４は減算回路であり、乗算回路５３の出力信
号から乗算回路５２の出力信号を引き算する演算
回路である。その出力は、3I_Ocosθv｜I_nbc′｜−
3I_O′cosθv′｜I_nbc｜である。

５５はレベル判定回路であり、減算回路５４の
出力について（17）式で示した判定を行うもの
で、減算回路５４の出力がI_SL｜I_nbc′｜以上のと
き１Ｌ事故、−I_SL｜I_nbc′｜より小さいとき、２Ｌ
事故と判定し、１Ｌ事故ではCB１に、２Ｌ事故
ではCB２にしや断指令を与える。

なお、本実施例ではａ相リレーを対象に示した
が、相順同順でｂ、ｃ相についても同様である。

第３図は本発明をデイジタル演算により実施す
る場合の具体例をａ相リレーを対象に示す。同図
の動作内容を説明する。Ｄ１では回線間差電流と
各相電圧信号、及び整定値I_X、I_SL、K_Xを入力す
る。電流、電圧信号は交流信号のサンプリングデ
ータであつて、回線間差電流i_a、i_b、i_c、相電圧
v_a，v_b，v_cをそれぞれ任意の時刻のI_a、I_b、I_c、
V_a、V_b、V_cの瞬時値をサンプリングして得た情
報とする。I_X、I_SL、Ｋは定数値の入力である。Ｄ
２では、回線間差電流の瞬時値、3I_O＝i_a＋i_b＋i_c
及びbc相線間電圧V_bc＝V_b−V_cを演算する。Ｄ３
では地絡有効分電流3I_Ocosθvに相当する値を演算
する回路で、 3I_Ocosθv＝∫^t+1/f _t3i_O・V_bc（−１／4f）^dt
……（20）ただし、 3I_Ocosθv：地絡有効分電流ｆ：i_p、V_bcの周波数である。Ｄ４は記憶部であり、3I_Ocosθvを記憶し
ておき事故前の値3I_O′cosθ′_Vを導くためのもの。

Ｄ５は循環電流を計算するブロツクで、 i_nbc＝i_b＋i_c(-1/_6f) ……（21）を演算する。すなわち、同一時刻におけるサンプ
リング入力信号i_bに対してi_cを60度おくれ角にし
て加算した値をi_nbcとおいた。i_nbcは正相分を除
く演算機能をもつ。Ｄ６はi_nbcの絶対値を演算す
る部分で｜I_nbc｜＝∫^t+1/f _ti_nbc ²dt ……（22）により得ることができる。

Ｄ７は｜I_nbc｜を記憶し、事故前の値｜I_nbc′｜
を導くためのものである。

Ｄ８はａ相不足電圧検出部であり、V_aが予め
決めた値よりも低下したかどうかを判定、低下し
たとき系統の事故と判定し、事故回線の判別を行
う演算ルートを決める。Ｄ９は｜I_nbc′｜の大き
さを判定し、Ｄ１０の｜I_nbc′｜＜I_Xのとき、｜I_nbc
｜＝｜I_nbc′｜＝K_Xなる定数化の演算に入るため
のもの。

Ｄ１１は事故電流成分の演算部で、3I_Ocosθv｜
I_nbc′｜−3I_O′cosθv′｜I_nbc｜を求める。

Ｄ１２は事故回線の選択判定で１Ｌの事故選
択、Ｄ１３は同じく２Ｌの事故選択演算を行う。

以上、ａ相リレーを対象に説明したが、ｂ相、
ｃ相リレーについても各々相順同順で同様であ
る。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、併架系統において循環
電流の影響を除去し、高性能の事故検出ができる
とともに、演算の内容において直流レベルにより
データを取り扱うことによりデータの記憶を取り
扱い易くして、しかもハードウエアを簡素化でき
ることから調整、構造上の経済的効果が上げられ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用される系統構成図を示
す、第２図、第３図は本発明の具体実施例を示
す。４１……電圧信号導出回路、４２……不足電圧
検出回路、４３……回線間差電流の零相分電流導
出回路、４４……循環電流導出回路、４５……地
絡有効分電流導出回路、４６……記憶回路、４７
……絶対値検出回路、４８……記憶回路、４９…
…レベル判定器、５０……定数化回路、５１……
定数化回路、５２……乗算回路、５３……乗算回
路、５４……減算回路、５５……レベル判定回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

１平行２回線送電線の回線間差電流と送電線の
印加電圧によつて一線地絡事故回線を選択する地
絡回線選択リレー装置において、保護対象相以外
の健全相の線間電圧を基準ベクトルとし、回線間
差電流の零相分の正弦分を地絡有効分電流として
検出する第１の手段と、保護対象相以外の健全相
電流信号から正相分電流を差引き、回線間の循環
電流の絶対値を検出する第２の手段と、第１の手
段で検出された事故発生後の地絡有効分電流値と
第２の手段で検出された事故発生前の回線間循環
電流絶対値との積を求める第３の手段と、第１の
手段で検出された事故発生前の地絡有効分電流値
と第２の手段で検出された事故発生後の回線間循
環電流絶対値との積を求める第４の手段と、第３
の手段で求められた積と第４の手段で求められた
積との差を求める第５の手段とを備え、この第５
の手段の出力を選択信号とすることを特徴とする
地絡回線選択リレー装置。