JPH0429516A - 比率差動継電装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、電力系統における変圧器の内部短絡事故の検
出などに用いる比率差動継電装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、電力系統における変圧器の内部短絡事故を検出し
て回路を保護する装置として、第９図に示すような比率
差動保護継電装置が用いられている。

この比率差動保護継電装置は、変圧器１の一次側に計器
用変流器２と遮断器３を設けると共に。

二次側に計器用変流器４と遮断器５を設け１両側の計器
用変流器２，４の電流出力を比率差動継電器６に接続し
た構成となっており、変圧器１の内部短絡事故などによ
って計器用変流器２および４に流れる電流Ｉ□およびＩ
２間の不平衡率が設定値以上になると比率差動継電器６
が作動し、遮断器３および５を遮断させて回路の保護を
行う。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の比率差動保護継電装置
では変圧器１の一次、二次変圧比および計器用変流器２
．４の変流比に基づく比率差動継電器６への入力電流比
を補正する整合係数の設定誤りや、計器用変流器２，４
の接続誤りなどによる誤動作を防止するために、実負荷
運転状態で比率差動継電器６の入力電流特性試験を行う
必要がある。

この入力電流特性試験では第１０図に示すように計器用
変流器２，４の電流回路に計測器７，８を接続し、電流
工□ｌ　Ｌの電流値や位相を計測して比率差動継電器６
の動作特性を人為的に比較判断しており、この特性試験
に誤りがあると通常運転中における比率差動継電器６の
入力電流の差電流、位相差の異常を判別することができ
ず、保護動作ができないという問題を生ずる。

本発明は、このような従来の問題を考慮してなされたも
ので、外部に計測器を接続することなく直接的に比率差
動継電器の入力電流状態を表示すると共に、比率差動継
電装置の動作特性に対して入力電流の状態が異常である
ことをいち早く検出して警報できる比率差動継電装置を
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と作用） 本発明は、入力電流に予じめ設定した整合係数を乗じて
補正した一次二次入力電流間の差電流比率を求め、この
差電流比率が設定値以上になったときに動作する差電流
比率検出手段と、整合係数を乗じて補正した一次二次入
力電流の差を求め、この差電流が設定値以上になったと
きに動作する差電流検出手段と、一次二次入力電流比と
設定した整合係数との間の不平衡率を求め、この不平衡
率が設定値以上になったときに動作する不平衡率検出手
段と、一次二次入力電流間の位相差を求め、この位相差
が設定値以上となったときに動作する位相差検出手段と
、さらに上記各検出値を表示する表示手段を備えた比率
差動継電装置であり、入力電流に整合係数を乗じた補正
後の入力電流に対して従来と同様に、差電流の大きさが
設定値以上であり、かつ、補正後の入力電流の差電流比
率も設定値以上である場合に比率差動継電装置の動作信
号を８力すると共に、入力電流の比と整合係数との間の
不平衡率を求めてこの値を表示すると共に、不平衡率が
一定値以上となったときに入力電流の異常として警報を
出力し、また入力電流の位相差を検出すると共にこの位
相差を表示し、この位相差が一定値以上となったときに
入力電流の異常として警報を出力し、さらに差電流検出
、差電流比率検出、不平衡率検出、位相差検出が行われ
たときには入力電流比、差電流値、差電流比率。

入力電流と整合係数間の不平衡率、入力電流位相の検出
値を記憶して表示するものである。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す。

第１図において、入力電流Ｉ、、Ｉ、は入力絶縁変換器
９およびアナログ／ディジタル変換器ｌＯを介してそれ
ぞれディジタル量の電流値Ｉｄｚ　ｙ　Ｉｄｚおよび位
相角φ１．φ２に変換され、変換された電流値Ｉａユｒ
　Ｉｄｚおよび位相角φ８．φ２が入力データとしてシ
ステムバスを介して各検出要素に送られる。

差電流検出要素１１では入力電流工、に対応する電流値
Ｉｄｚと位相角データφ１および入力電流■２に対応す
る電流値データＩｄ２と位相角データφ２、さらに予じ
め設定データ要素１５に設定されている整合係数におよ
び差電流動作値ＳＥＴ△工とをシステムバスから取り出
すと共に、例えば下式に従って差電流値△■を算呂し、
両者を比較して異常判定を行う。

ΔＩ　＝？（Ｉａ、　４）２＋　（Ｉｄｚ　）２−：ｌ
’　（Ｉ市・Ｋ４ａ、　・Ｃｏ５（φ２−φ、）−π）
ΔＩ≧ＳＥＴΔ工のとき異常。

差電流ΔＩのベクトル図の一例を第２図に示す。

差電流比率検出要素１２では上記の変換データＩｄ工＋
Ｉｄｚ＋　φ０．φ２、および予じめ設定データ要素１
５に設定されている差電流比率動作値ＳＥＴ△工（％）
をシステムバスから取り出すと共に、例えば下式に従っ
て差電流比率△工（％）を算出し１両者を比較して異常
判定を行う。

Δ■（％）≧ＳＥＴ△工（％）のとき異常。

さらに不平衡率ＥＲＲ（％）検出要素１３では上記変換
データＩｄ□、　Ｉａ２と予じめ入力設定データ要素１
５設定されている整合係数にと不平衡率動作値５ＥＴＥ
ＥＲ（％）をシステムバスから取り出すと共に１例えば
下式に従って不平衡率ＥＲＲ（％）を算出し１両者を比
較して異常判定を行う。

ＥＲＲ％≧５ＥＴＥＲＲ（％）のとき異常。

また入力電流位相差検出要素１４では上記の変換データ
φ４．φ２と予じめ設定データ要素１５に設定されてい
る位相差異常動作値ＳＥＴφとをシステバスから取り出
すと共に、例えば下式に従って位相差φを算出し、両者
を比較して位相差異常判定を行う。

位相差φ＝１φ２−φ１ 位相差異常判定１φ−π１≧ＳＥＴφのとき異常。

正常時の入力電流Ｉ工ｔＩ２は逆極性電流（π：１８０
゜の位相差）であり、第３図のベクトル図に示すように
なる。

第３図のベクトル図において検出される位相差φは。

φ＝φ２−φ１＝１８０゜ （＝π） であり、位相差異常判定はφ−π＝０となり。

φ−π１≧ＳＥＴφ が不成立となって異常判定されない。

また計器用変流器二次の接続誤りなどのために入力電流
相が違っていたり、ＣＴ二次の電流極性が違っていた場
合の一例を第４図および第５図に示し、この場合の位相
差異常動作値ＳＥＴφを例えば５″としている。

第４図は、Ｒ相電流入力をすべきところ工２にＴ相電流
を入力した場合のベクトル図であり、位相差φ＝φ２−
φ□＝２４０゜ 位相差異常判定では１φ−π１≧ＳＥＴφ＄　−ｔｃ　
１１２４０’　　−１８０”　　１＝６０”　　＞ＳＥ
Ｔφ：５’となり位相差異常が検出される。

第５図は同相入力ではあるがＣＴ二次の電流極性が違っ
ている場合のベクトル図であり、位相差φ＝φ２−φ、
＝０ 位相差異常判定では１φ−π１≧ＳＥＴφφ−π１＝１
０°　−１８０’　　１＝１８０６　＞ＳＥＴφ：５゜
となり、位相差異常が検出される。

さらに出力処理要素１７では上記差電流横要素１１゜差
電流比率検出要素１２．不平衡率検出要素１３、および
入力電流位相差検出要素１４のそれぞれの処理で検出さ
れた各動作信号を読み込み、出力インタフェース１８を
介して出力し、比率差動継電装置の動作信号の出力処理
を一定周期で実行する。

すなわち例えば第６図のフローチャートに示すように、
先ず差電流検出要素１１からの差電流動作判定信号と差
電流比率検出要素１２からの差電流比率動作判定信号の
読み込み処理Ｓ１を実行する。

次に読み込み処理Ｓ１の結果、上記差電流動判定信号と
差電流比率動作判定信号が共に動作しているか否かの判
定処理Ｓ２を実行し、共に動作している場合は比率差動
継電装置の動作信号の出力処理Ｓ３を実行して出力イン
タフェース１８を介して外部へ出力すると共に、そうで
ない場合には動作出力処理を終了する。

さらに動作出力処理実行の次に、上記差電流検出要素１
１．差電流比率検出要素１２、不平衡率検出要素１３、
および入力電流位相差検出要素１４からの各データム工
、Δ工％、ＥＲＲ％、およびφをそれぞれ記憶テーブル
に格納し、表示処理要素１６を介して表示処理Ｓ４を実
行し、動作出力処理を終了する。

出力処理要素１７はさらに、例えば第７図に示すような
入力電流異常検出処理も一定周期で実行する。

すなわち、先ず上記の差電流検出要素１１、差電流比率
検出要素１２．不平衡率検出要素１３、および入力電流
位相差検出要素１４からの各動作判定信号の読み込み処
理Ｓｌｌを実行する。

次に読み込み処理Ｓｌｌで読み込んだ各動作判定信号す
なわち差電流動作判定信号、差電流比率動作判定信号、
不平衡率動作判定信号および位相差動作判定信号のいず
れかが動作しているか否かの判定処理Ｓ１２を実行し、
上記各動作判定信号が何れも動作していない場合は入力
電流異常検出処理を終了し、上記各動作判定信号の少く
とも１つが動作している場合は動作継続時間のカウント
処理Ｓ１３を実行し１次に所定時間以上継続したか否か
の判定処理５１４を実行する。

所定時間継続判定処理１４で所定時間以上継続していな
いと判定された場合は処理を終了し、所定時間以上継続
したと判定された場合は入力電流異常警報信号の出力処
理Ｓ１５を実行し、出力インタフェース１８を介して外
部へ入力電流異常警報を出力する。

さらに上記差電流検出要素１１、差電流比率検出要素１
２、不平衡率検出要素１３、および入力電流位相差検出
要素１４からの各検出データΔＩ、Δ工％、ＥＲＲ％、
およびφを記憶テーブルに格納し、表゛示処理要素１６
を介して、格納データの表示処理Ｓ１６を実行し、これ
によって入力電流異常検出処理を終了する。

また第１図に示す設定要素１５ヘデ一タ表示要求信号を
入力することによって、その時の入力電流状況に応じた
各検出データ△Ｉ、Δ工％、ＥＲＲ％およびφを随時表
示することも可能である。

さらに入力電流に含有される高調成分の検出やフィルタ
処理なども従来と同様に付加することが可能である。

次に上記の構成による比率差動継電装置の動作について
説明する。

この比率差動継電装置１９は、第８図に示すように、変
圧器１の一次側に計器用変流器２と遮断器３を設けると
共に二次側に計器用変流器４と遮断器５を設け、計器用
変流器２，４の出力電流が互に１８０″′の位相差をも
った入力電流Ｉ工ｌＩ２となるように接続して使用され
る。

上記の構成を用いることによって、変圧器１の内部短絡
事故などによって過大な電流が流れると、計器用変流器
２，４からの電流工□ｌ　Ｉ２の間に大きな不平衡が生
じ、この不平衡電流の入力によって比率差動継電装置１
９が作動して遮断器２，５に対してトリップ信号を出力
する。

この場合、正常状態においては入力電流工、と工２は逆
位相であり、アナログ／ディジタル変換要Ｉ＃１０でそ
れぞれＩｄ□−Ｉｄｚに変換された後、Ｉｄ、が整合係
数にで補正されてＩｄｚ・Ｋ＝Ｉｄ２となり差電流値△
工は前述のように下式で求められる。

△Ｉ　＝Ｊ　（Ｉｃｈ　・Ｋ）”　＋　（Ｉｄ＝　）２
−　：’　（Ｉａ、　・に４市・Ｃｏ５（φ２−φ、）
−、）ここでφ２−φ、　＝　１８０”　（７ｃ）、Ｉ
ｄｘ　’　Ｋ　＝　Ｉｄｚであり、　Ｉｄｘ　・Ｋ　＝
　Ｉｄｚ　＝　ａとするとΔＩ　＝Ｊａ”十ａ”　−２
ａ”Ｃｏ５（１８０’　−π）　＝０となり、また差電
流比率もΔ工％＝Ｏとなる。

また不平衡率ＥＲＲ％も、Ｉｄ□・Ｋ＝Ｉｄ、であるこ
とから となる。

さらに、入力電流位相差φは、φ＝φ２−φ□１８０°
であり、位相差異常判定では１φ−π１＝０″となる。

上述のように計器用変流器２，４の一次側の接続が正常
で、かつ変圧器１の変圧比と計器用変流器２，４の変流
比による入力電流比が、整合係数Ｋによって適正に補正
されていれば、△Ｉ、△工％、ＥＲＲ％、φのいずれも
不動作である。

−力計器用変流器の接続誤りなどがあって入力電流が逆
位相極性となったり、他相の電流が取り込まれたりした
場合には、上記の判定式から分るように位相差と入力電
流の大きさに応した差電流△工と、位相差に応じた差電
流比率△工％が検出され、さらに位相差分の位相差異常
角が検出される。

また、整合係数Ｋが適正な値に設定されていないときは
、差電流△工、差電流比率Δ■％および不平衡率ＥＲＲ
％が検出される。従って不平衡率ＥＲＲ％の検出設定値
５ＥＴＥＲＲ（％）と位相差異常検出設定値ＳＥＴφの
値を可能な限り小さく設定することにより比較的軽い負
荷で系統が運用中であれば比率差動継電装置が誤って動
作する前に上記の誤りに起因する異常状態を発見できる
と共に、比率差動継電装置自体の特性試験も容易に行う
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による比率差動継電装置は、
入力電流に対する差電流および差電流比率の検出手段と
その表示手段、入力電流比と整合係数の不平衡率の検出
手段とその表示手段、および位相差検出手段とその表示
手段を備えているので、特性試験のために別途計測器を
接続する必要がなく、変圧器運転中の比率差動保護継電
装置の入力電流特性を表示手段の表示を通して常時監視
することができ、これによって計器変流器自体の不良ま
たは入力電流線路断線や短絡などによる電流入力の異常
を検出することが可能となり、さらにシステムの改造や
変更などで結線誤りを生じた場合にもその異常状態を容
易に検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による比率差動継電装置の一実施例を示
す構成図、第２図〜第５図はそれぞれ本発明の詳細な説
明するためのベクトル図、第６図および第７図はそれぞ
れ本発明の動作処理を示すフローチャート、第８図は本
発明を変圧器の保護継電装置として用いた場合の系統図
、第９図および第１０図はそれぞれ従来の比率差動継電
器を変圧器の保護に用いた場合の系統図および試験回路
図である。 １・・・変圧器　　　　　　２，４・・・計器用変流器
３．５・・・遮断器　　　　６・・・比率差動継電器７
．８．＝計測器　　　　９・・・入力絶縁変換器１０・
・・アナログ／ディジタル変換器１１・・・差電流検出
要素 １２・・・差電流比率検出要素 １：Ｌ−１不平衡率検出要素　１４・・・位相差検出要
素１５・・・設定処理要素　　　１６・・・表示処理要
素１７・・・出力処理要素 １８・・・出力インタフェース １９・・・比率差動継電装置 （８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか１
名） 第 図 第 図 第 閃 （比季差劾徂電某１プ勲４Ｔ水〃ノロツ第 図 （人−０’ｔｊ託衷忙枝出７０−） 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 予じめ設定した整合係数を乗算して補正された一次二次
   電流間の差電流比率を求め、この差電流比率が設定値以
   上になったとき動作する差電流比率検出手段、上記補正
   された一次二次電流間の差を求め、この差電流が設定値
   以上になったとき動作する差電流検出手段、上記一次二
   次電流比と上記整合係数との間の不平衡率を求め、この
   不平衡率が設定値以上になったとき動作する不平衡率検
   出手段、上記一次二次電流間の位相差を求め、この位相
   差が設定値以上になったとき動作する位相検出手段、お
   よび上記各検出値を表示する表示手段を備えたことを特
   徴とする比率差動継電装置。