JPH04128040U - 保護継電システムの制御電源異常時における遮断回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流電源から供給される制御電源の異常時に
はこの制御電源以外の電源から電圧引外しコイルへの電
流が供給されるようにすることによって信頼性が高く応
用性の大きい保護継電システムを得ることを目的として
いる。また，前記電流供給を所望時間遅延させることを
可能にする。 【構成】 遮断器の操作用直流電源に該保護継電回路の
制御電源を使用し，制御電源異常時における該遮断器の
電圧引外しコイル作動用電源に制御電源回路以外の第２
の電源に切り替えるように構成した。また，遮断器の電
圧引外しコイル作動用制御継電器に遅延機能を備えるよ
うに構成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は電力システムを保護するために設備される保護継電システムの制御 電源異常時における遮断回路に係り，特に，制御電源の喪失等該制御電源異常時 においても電力システムの電源と負荷回路間に接続される遮断器等を強制的に作 動して安定に電源遮断作動を実行する保護継電システムの制御電源異常時におけ る遮断回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

発電機により発電して負荷回路に供給する電力システムにおいては異常時にこ の電力線を遮断する保護継電システムを設けていて，この保護継電システムの制 御電源異常時にはこの電力システムへの電力供給を強制的に遮断することが法的 に規制されている。保護継電システムにおける前記強制遮断機能を示す従来の回 路は例えば，図５に示すような回路構成をなしている。 図５において，３１は図示しない直流電源である電池に接続される制御電源回 路のプラス母線であって３２は上記図示しない直流電源である電池に接続される 制御電源回路のマイナス母線である。 電源投入用操作開閉器４が投入されると，上記制御電源によって遮断器１０の 投入コイル１１に電流が流れ，この遮断器の図示されない電力回路の接点が機械 的に保持されて図示されない電力線が接続され，負荷回路に電力が供給される。 負荷回路への電力供給を断つために電源遮断用操作開閉器５を投入すると，交 流電源７を所定の特性を有する直流電圧に変換するコンデンサトリップ装置８か ら供給される直流電圧によって遮断器１０の電圧引外しコイル１２に電流が流れ るのでこの遮断器１０は作動し，負荷回路に対する電力供給が遮断される。電源 母線３１又は３２あるいはその電源に異常を生じて回路電圧が低下し，又は喪失 すると，制御電圧検知用の制御継電器２０が作動して遮断器１０の電圧引外しコ イル１２に電流が流れ，この遮断器１０は作動して負荷回路に対する電力供給が 遮断される。 また，遮断器１０はこの電力システムにおける制御電源異常時以外の異常状態 に対応しても，それぞれ図示しない制御継電器回路が作動して遮断器１０の電圧 引外しコイル１２に電流が流れ，この遮断器１０は作動して負荷システムに対す る電力供給が遮断される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで，電力システムにおいては保護継電システムが設けられていて，例え ば，制御電源母線に異常を発生すると，上述したように機械的に保持されている 遮断器の接点が強制的に遮断されるように構成されている。しかしながら，上述 した従来の保護継電システムの遮断回路によると，通常の遮断操作においても作 動する電圧引外しコイルを作動する電源がコンデンサトリップ装置から供給され ，この電源は交流から供給されているために電池から供給される直流電源に比し て信頼性が低く問題があった。 また，制御電源喪失時には直ちに遮断器が作動されるためにすぐに復帰する制 御電源の瞬断等の場合にも遮断してしまうとか，遮断前に行うのが適切な処理も 実行できないという問題があった。 本考案は，上述した問題に対応して，この電力システムの通常運転のときは電 圧引外しコイルに供給する電源を安定な直流電源である，例えば電池を電源とし ている制御電源から得られるようにし，この直流電源から供給される電源の異常 時にはこの制御電源母線回路以外の電源から電圧引外しコイルへの電流が供給さ れるようにすることによって信頼性の高い保護継電システムを得るとともにこの 遮断動作を所望の時間遅延させることを可能にすることを課題としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案における保護継電システムの制御電源異常時 における遮断回路においては，電力システムの保護継電システムにおいて，該電 力システムの制御電源に接続する第１の直流電源と，第１の直流電源とは別系統 に設けた第２の直流電源と，該電力システムの電源と負荷回路間に接続される遮 断器と，を備え，該遮断器の投入コイルを作動する電源投入用操作開閉器と，該 遮断器の電圧引外しコイルを作動する電源遮断用操作開閉器と，前記第１の直流 電源が所定の電圧以下になったことを検知作動する制御継電器と，をそれぞれ前 記第１の直流電源に接続し，該第１の直流電源の正常状態においては，前記遮断 器の電圧切り離しコイル作動用回路を該第１の直流電源に接続した電源遮断用操 作開閉器に接続し，該第１の直流電源異常時には，前記遮断器の電圧切り離しコ イル作動用回路を前記第２の電源回路に接続するごとくした。 また，電力システムの保護継電システムにおいて，該電力システムの制御電源 に接続する第１の直流電源と，第１の直流電源とは別系統に設けた第２の直流電 源と，該電力システムの電源と負荷回路間に接続される遮断器と，を備え，該遮 断器の投入コイルを作動する電源投入用操作開閉器と，該遮断器の電圧引外しコ イルを作動する電源遮断用操作開閉器と，前記第１の直流電源が所定の電圧以下 になったことを検知作動する制御継電器と，をそれぞれ前記第１の直流電源に接 続し，該第１の直流電源の正常状態においては，前記遮断器の電圧切り離しコイ ル作動用回路を該第１の直流電源に接続した電源遮断用操作開閉器に接続し，前 記制御継電器が第１の直流電源が所定の電圧以下になったことを検知すると，前 記遮断器の電圧引外しコイルと電源遮断用操作開閉器との回路を切り離すととも に前記第２の直流電源を該遮断器の電圧引外しコイルに接続するごとく該制御継 電器の接点回路を構成した。 また，電力システムの保護継電システムにおいて，電力システムの制御電源に 接続する第１の直流電源と，該第１の直流電源とは別系統に設けた第２の直流電 源と，該電力システムの電源と負荷回路間に接続される遮断器と，を備え，該遮 断器の投入コイルを作動する電源投入用操作開閉器と，該遮断器の電圧引外しコ イルを作動する電源遮断用操作開閉器と，前記第１の直流電源が所定の電圧以下 になったことを検知作動する制御継電器と，をそれぞれ前記第１の直流電源に接 続し，該遮断器の電圧切り離しコイル作動用回路を前記第１の直流電源に接続し た電源遮断用操作開閉器に接続し，該第１の直流電源が所定の電圧以下になった ことを前記制御継電器が検知すると，前記第２の直流電源を前記遮断器の電圧引 外しコイルに接続するごとく該制御継電器の接点回路を構成するとともに，該接 点回路接続と前記電源遮断用操作開閉器とが同時作動時に前記第１の直流電源と 第２の直流電源とが干渉しない方向にダイオードをそれぞれ，又は，いずれかの 回路に挿入した。 上記それぞれの条件において，制御電源異常時における遮断器電圧切り離しコ イル作動用制御継電器に遅延型継電器を使用するのが効果的である。

【０００５】

【作用】

上述したように，本考案における保護継電システムの制御電源異常時における 遮断回路においては，制御電源回路に接続した第１の直流電源が正常な場合には ，遮断器の操作用直流電源に該第１の直流電源を使用し，制御電源喪失時におけ る該遮断器の電圧切り離しコイル作動用電源を制御電源回路以外の第２の電源に 替えて使用するようにしたので，制御電源が正常な場合にも，制御電源母線回路 に異常を生じた場合にも保護継電回路が安定に作動してこの電力システムの回路 を安定に遮断することができるので，電力システムの保護継電システムの信頼性 が高まる。 また，上記条件において，制御電源喪失時における遮断器の電圧切り離しコイ ル作動用制御継電器に遅延型継電器を使用することによって，制御電源の瞬断等 の場合には遮断動作を実行せず，また，遮断前に所望の処理を実行できるように できる。

【０００６】

【実施例】

次に，本考案に基づく実施例１〜３の詳細を図１〜図４を参照して説明するこ とにする。 まず，図２のブロック回路図により本考案に基づく保護継電システムを適用す る電力システム例を説明する。 図２において，発電機１によって得られた交流電圧は詳細を後述する遮断器１ ０を経由して負荷回路２に供給される。また，発電機１によって得られた交流電 圧は変圧器６によって所定の電圧に変換された後電源回路７を経由して交流直流 変換回路８，例えば，コンデンサトリップ装置に供給されて直流電圧に変換され る。 遮断器１０の動作を制御する図示しない各制御継電器を作動させる制御電源は 直流電源３，例えば電池から供給されている。操作員がこの電力システムを起動 するときには 電源投入用操作開閉器４を投入すると遮断器１０が閉鎖されて発 電機１０からの電力が負荷回路２に供給される。操作員がこの電力システムの運 転を停止するときには，操作員が電源遮断用操作開閉器５を投入すると遮断器１ ０は開路されるので発電機１から負荷回路２に供給される回路が遮断され，負荷 回路２への電力供給が停止される。 上述のブロック回路はこの電力システムの主要回路要素のみを象徴的に示し たものであって，直流電源３に電池を用いた場合の充電回路等付帯回路の図示は 省略している。

【０００７】 次に，本考案の各実施例を図１及び，図３，図４を参照して説明する。 いずれの図も，保護継電システムの制御電源異常時における遮断回路に関す る主要回路要素のみを象徴的に示したものであって，制御電源異常時に遮断器を 作動するに必要な回路のみを記していてその他の条件に対応する保護継電システ ム関連回路の図記と説明は省略している。また，各符号は図２と共通である。 また，いずれの図も，本電力システムの図示しない主電源スイッチが投入され ていない待機状態，即ち，本電力システムに電気が供給されていない状態を示し ている。

【０００８】 実施例１ 次に，上述した遮断器１０を作動させる保護継電システムの制御電源異常時に おける遮断回路の第１の実施例を図１に示すブロック回路図によって説明する。 図１において，３１は図２に示した直流電源３，例えば電池（本図には図示せ ず），のプラス側に接続した第１の直流電源のプラス母線であって，３２は図２ に示した直流電源３，例えば上記電池（本図には図示せず），のマイナス側に接 続した第１の直流電源のマイナス母線である。 本電力システムの図示しない主電源スイッチが投入されて第１の直流電源のプ ラス母線３１とマイナス母線３２に電圧が現れると，制御継電器２０が作動する 。制御継電器２０が作動すると，この制御継電器２０の通常は開路している各接 点２２と２４が閉路して，通常は閉路している各接点２１と２３は開路する。 従って，電源投入用操作開閉器４が投入されると，上記第１の直流電源の母線 ３１，３２から遮断器１０の投入コイル１１に電流が流れ，この遮断器１０の図 示されない接点が機械的に保持されて電力線が接続されて負荷回路２（本図には 図示せず）に電力が供給される。 負荷回路への電力供給を断つために電源遮断用操作開閉器５を投入すると，制 御継電器２０の接点２２，２４がそれぞれ接続されているので，第１の直流電源 の母線３１，３２から供給される第１の直流電源によって遮断器１０の電圧引外 しコイル（ＳＨＴ）１２に電流が流れてこの遮断器１０は作動し，負荷回路２（ 本図には図示せず）に対する電力供給が停止される。 第１の直流電源母線３１又は３２あるいはその電源である直流電源（図２に示 した３）に異常を生じてこの第１の直流電源の母線３１,３２の回路電圧が低下 し，又は喪失すると，制御継電器２０の作動が復帰する。従って，この制御継電 器２０の接点２２と２４が開路して接点２１と２３が閉路する。従って，交流電 源回路７を直流に変換する交流直流変換装置８，例えば，コンデンサトリップ装 置から供給される第２の直流電源によって遮断器１０の電圧引外しコイル（ＳＨ Ｔ）１２に電流が流れ，この遮断器１０は作動して負荷装置に対する電力供給が 停止される。 この状態のときに電源遮断用操作開閉器５を投入しても前述したように接点２ ２と２４が開路しているので，第１の直流電源の母線３１，３２と交流直流変換 回路８，即ち，第２の直流電源との間が接続されて干渉するようなことはない。

【０００９】 実施例２ 次に，上述した遮断器１０を作動させる保護継電システムの制御電源異常時 における遮断回路の第２の実施例を図３のブロック回路図によって説明する。 同図において，３１は図２に示した直流電源３，例えば電池（本図には図示せ ず），のプラス側に接続した第１の直流電源のプラス母線であって，３２は図２ に示した直流電源３，例えば上記電池（本図には図示せず），のマイナス側に接 続した第１の直流電源のマイナス母線である。 本電力システムの図示しない主電源スイッチが投入されて第１の直流電源のプ ラス母線３１とマイナス母線３２に電圧が現れると，制御継電器２０が作動する 。制御継電器２０が作動すると，この制御継電器２０の通常は閉路している接点 ２１は開路する。 電源投入用操作開閉器４が投入されると，上記第１の直流電源の母線３１，３ ２から遮断器１０の投入コイル１１に電流が流れ，この遮断器１０の図示されな い接点が機械的に保持されて電力線が接続され，負荷回路２（本図には図示せず ）に電力が供給される。 負荷回路への電力供給を断つために電源遮断用操作開閉器５を投入すると，第 １の直流電源の母線３１，３２から供給される直流電圧によってダイオード３３ と直列に接続された遮断器１０の電圧引外しコイル（ＳＨＴ）１２に電流が流れ てこの遮断器１０は作動し，負荷回路２（本図には図示せず）に対する電力供給 が停止される。 第１の直流電源の母線３１又は３２あるいはその電源である直流電源（図２に 示した３）に異常を生じてこの第１の直流電源の母線３１,３２の回路電圧が低 下し，又は喪失すると，制御継電器２０の作動が復帰して接点２１が接続する。 従って，交流電源回路７を直流に変換する交流直流変換装置８，例えば，コン デンサトリップ装置から供給される第２の直流電源によって遮断器１０の電圧引 外しコイル（ＳＨＴ）１２にダイオード３４を経由して電流が流れ，この遮断器 １０は作動して負荷回路に対する電力供給が停止される。 この状態のときに電源遮断用操作開閉器５を投入しても前述したようにダイオ ード３３が電源遮断用操作開閉器５と直列に交流直流変換回路８，即ち，第２の 直流電源から第１の直流電源の母線３１，３２に向けて逆流する極性に対して逆 方向に接続されているので第１の直流電源の母線３１，３２と交流直流変換装置 ８，即ち，第２の直流電源との間が接続されて干渉するようなことはない。 また，前述したように電源遮断用操作開閉器５を投入したときに制御継電器の 接点２１が何らかの原因で接続された場合においても前述したようにダイオード ３４が接点２１と直列に第１の直流電源の母線３１，３２から電流が流れる極性 に対して逆方向に接続されているので第１の直流電源の母線３１，３２と交流直 流変換装置８，即ち，第２の直流電源との間が接続されて干渉するようなことは ない。

【００１０】 実施例３ 次に，上述した遮断器１０を作動させる保護継電システムの制御電源異常時 における遮断回路の第３の実施例を図４のブロック回路図によって説明する。 図４において，３１は図２に示した直流電源３，例えば電池（本図には図示せ ず），のプラス側に接続した第１の直流電源のプラス母線であって，３２は図２ に示した直流電源３，例えば上記電池（本図には図示せず），のマイナス側に接 続した第１の直流電源のマイナス母線である。 また，第１の直流電源のプラス母線３１からダイオード４１を経由してコン デンサ４２に充電電流が流れるのでコンデンサ４２はほぼ制御電圧まで充電され ることになる。 上記の回路においてコンデンサ４２の充電電流を制限するには直列に抵抗器を 挿入してもよい。 本電力システムの図示しない主電源スイッチが投入されて第１の直流電源のプ ラス母線３１とマイナス母線３２に電圧が現れると，制御継電器２０が作動し， この作動により，制御継電器２０の常時閉接点２１は開路する。 操作者が負荷回路に電力を供給するために電源投入用操作開閉器４を投入する と，上記第１の直流電源の母線３１，３２から遮断器１０の投入コイル１１に電 流が流れ，この遮断器１０の図示されない接点が機械的に保持されて電力線が接 続され，負荷回路２（本図には図示せず）に電力が供給される。 負荷回路への電力供給を断つために電源遮断用操作開閉器５を投入すると，第 １の直流電源の母線３１，３２から供給される直流電圧によって遮断器１０の電 圧引外しコイル（ＳＨＴ）１２に電流が流れてこの遮断器１０は作動し，負荷回 路２（本図には図示せず）に対する電力供給が停止される。 第１の直流電源の母線３１又は３２あるいはその電源である直流電源（図２に 示した３）に異常を生じてこの第１の直流電源の母線３１,３２の回路電圧が低 下し，又は喪失すると，制御継電器２０の作動が復帰して接点２１が接続する。 従って，第２の直流電源である，第１の直流電源のプラス母線３１からダイオ ード４１を経由して充電されていたコンデンサ４２の充電電圧によってこの接点 ２１からダイオード４３を経由して遮断器１０の電圧引外しコイル（ＳＨＴ）１ ２に電流が流れ，この遮断器１０は作動して負荷回路に対する電力供給が停止さ れる。

【００１１】 上述の説明は本考案についての各実施例それぞれの基本回路構成について説明 したものであって，その他応用改変することが可能である。 例えば，第２の直流電源を得るための交流電源回路は，商用電源を用いても， その他この電力システムに影響されない安定な交流電源を用いてもよい。 又，交流直流変換装置はコンデンサトリップ装置ではなくはその他のＡＣ−Ｄ Ｃコンバータ等を用いてもよい。 又，第２の直流電源には，その作動時において第１の直流電源に影響されない 実施例３以外の適切な直流電源を用いてもよい。 また，制御継電器２０にオフディレータイプを用いる等その復帰動作に遅延機 能を組み合わせることによって，制御電源母線電圧低下後の遮断動作開始時期を 適切に設定して所望の機能を付加することができ，また，制御電源がすぐに復帰 される瞬断等の場合には遮断動作を実行しないようにすることができる。 また，上記のいずれの実施例においても遮断器に対して適用した例について説 明したが，実施例３に示したように第２の電源である制御継電器作動時における 電圧引外しコイル作動用電源にコンデンサトリップ装置以外の電源を使用するこ とによって，ラッチ機能を有するコンタクタ類に対してもこの考案を適用するこ とができる。

【００１２】

【考案の効果】

上述したように，本考案の保護継電システムの制御電源異常時における遮断回 路は，制御電源回路に接続した第１の直流電源が正常な場合には，遮断器の操作 用直流電源に該第１の直流電源を使用し，制御電源喪失時における該遮断器の電 圧切り離しコイル作動用電源を制御電源回路以外の第２の電源に替えて使用する ように構成したので，次に示すような優れた効果を有する。 制御電源が正常な場合にも，制御電源母線回路に異常を生じた場合にも保護継 電回路が安定に作動しこの電力システムの回路を安定に遮断することができるの で，電力システムの保護継電システムの信頼性が高めることができる。

【００１３】 上記条件において，制御電源喪失時における遮断器の電圧切り離しコイル作動 用制御継電器に遅延型継電器を使用することによって，制御電源の瞬断等の場合 には遮断動作を実行せず，また，遮断前に所望の処理を実行できるようにするこ とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による実施例の動作説明のための電力シ
ステムの保護継電システムにおける遮断器作動関連回路
を示す概要ブロック回路図である。

【図２】本考案による第１の実施例の動作説明のための
保護継電システムにおける遮断器作動関連回路を示す概
要ブロック回路図である。

【図３】本考案による第２の実施例の動作説明のための
保護継電システムにおける遮断器作動関連回路を示す概
要ブロック回路図である。

【図４】本考案による第３の実施例の動作説明のための
保護継電システムにおける遮断器作動関連回路を示す概
要ブロック回路図である。

【図５】従来の保護継電システムにおける遮断器作動関
連回路を示す概要ブロック回路図である。

【符号の説明】

４：電源投入用操作開閉器 ５：電源遮断用操作開閉器 ８：（交流直流変換装置）コンデンサトリップ装置 １０：遮断器 １１：遮断器の投入コイル １２：遮断器の電圧引外しコイル（ＳＨＴ） ２０：制御継電器 ２１：制御継電器の接点 ３１：制御電源のプラス母線 ３２：制御電源のマイナス母線 ４２：コンデンサ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力システムの保護継電システムにおい
   て，該電力システムの制御電源に接続する第１の直流電
   源と，第１の直流電源とは別系統に設けた第２の直流電
   源と，該電力システムの電源と負荷回路間に接続される
   遮断器と，を備え，該遮断器の投入コイルを作動する電
   源投入用操作開閉器と，該遮断器の電圧引外しコイルを
   作動する電源遮断用操作開閉器と，前記第１の直流電源
   が所定の電圧以下になったことを検知作動する制御継電
   器と，をそれぞれ前記第１の直流電源に接続し，該第１
   の直流電源の正常状態においては，前記遮断器の電圧切
   り離しコイル作動用回路を該第１の直流電源に接続した
   電源遮断用操作開閉器に接続し，該第１の直流電源異常
   時には，前記遮断器の電圧切り離しコイル作動用回路を
   前記第２の電源回路に接続するごとくしたことを特徴と
   する保護継電システムの制御電源異常時における遮断回
   路。
2. 【請求項２】 電力システムの保護継電システムにおい
   て，該電力システムの制御電源に接続する第１の直流電
   源と，第１の直流電源とは別系統に設けた第２の直流電
   源と，該電力システムの電源と負荷回路間に接続される
   遮断器と，を備え，該遮断器の投入コイルを作動する電
   源投入用操作開閉器と，該遮断器の電圧引外しコイルを
   作動する電源遮断用操作開閉器と，前記第１の直流電源
   が所定の電圧以下になったことを検知作動する制御継電
   器と，をそれぞれ前記第１の直流電源に接続し，該第１
   の直流電源の正常状態においては，前記遮断器の電圧切
   り離しコイル作動用回路を該第１の直流電源に接続した
   電源遮断用操作開閉器に接続し，前記制御継電器が第１
   の直流電源が所定の電圧以下になったことを検知する
   と，前記遮断器の電圧引外しコイルと電源遮断用操作開
   閉器との回路を切り離すとともに前記第２の直流電源を
   該遮断器の電圧引外しコイルに接続するごとく該制御継
   電器の接点回路を構成したことを特徴とする保護継電シ
   ステムの制御電源異常時における遮断回路。
3. 【請求項３】 電力システムの保護継電システムにおい
   て，電力システムの制御電源に接続する第１の直流電源
   と，該第１の直流電源とは別系統に設けた第２の直流電
   源と，該電力システムの電源と負荷回路間に接続される
   遮断器と，を備え，該遮断器の投入コイルを作動する電
   源投入用操作開閉器と，該遮断器の電圧引外しコイルを
   作動する電源遮断用操作開閉器と，前記第１の直流電源
   が所定の電圧以下になったことを検知作動する制御継電
   器と，をそれぞれ前記第１の直流電源に接続し，該遮断
   器の電圧切り離しコイル作動用回路を前記第１の直流電
   源に接続した電源遮断用操作開閉器に接続し，該第１の
   直流電源が所定の電圧以下になったことを前記制御継電
   器が検知すると，前記第２の直流電源を前記遮断器の電
   圧引外しコイルに接続するごとく該制御継電器の接点回
   路を構成するとともに，該接点回路接続と前記電源遮断
   用操作開閉器とが同時作動時に前記第１の直流電源と第
   ２の直流電源とが干渉しない方向にダイオードをそれぞ
   れ，又は，いずれかの回路に挿入したこと特徴とする保
   護継電システムの制御電源異常時における遮断回路。
4. 【請求項４】 制御電源異常時における遮断器電圧切り
   離しコイル作動用制御継電器に遅延型継電器を使用した
   請求項１〜３のいずれかに記載の保護継電システムの制
   御電源異常時における遮断回路。