JPH04312315A - 電流差動リレー装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、送電線の内部故障を
検出して、この送電線の系統を保護するのに用いる電流
差動リレー装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は例えば電気学会発行の電気学会大
学講座，保護継電工学（昭和５６年７月２０日発行），
８．２．３項，搬送電流差動継電方式，１５０〜１５４
頁に示された従来の電流差動リレー装置を示す（以下、
リレーと略称する）ブロック図であり、図において、１
は電力用の送電線、２は電力用の送電線１に流れる電流
をリレー入力として適当な量に変換する電流変成器（Ｃ
Ｔ）、３はリレー本体である。また、このリレー本体３
において、４は電流変成器２の二次電流を入力して、こ
れを適当な電圧に変換する入力トランス（Ｉ／Ｖ）、５
は入力トランス４の出力より系統の商用周波数を抽出す
るバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、６はアナログ電圧を
デジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換器（
Ａ／Ｄ）、７は相手端リレーに上記デジタルデータを伝
送するための送信用通信結合回路、８は相手端リレーよ
り送信されたデジタルデータを受信するための受信用通
信結合回路、９は相手端データと自端データの同期をと
るために自端データを遅らせる遅延回路、１０は時間的
に同期のとれた自端データおよび相手端データを入力し
て電流差動演算をする差動判定回路であり、その演算結
果が送電線内部故障であれば、差動判定回路１０からリ
レー出力を出力する。

【０００３】１１は通信装置であり、リレー本体３内の
送信用通信結合回路７と受信用通信結合回路８と結合し
て、相手端リレーの通信装置に対してマイクロ波回線を
介してデータのやりとりを行う。なお、この図では、送
電線１に流れる電流の１相分を入力して、伝送およびリ
レー演算する回路を示しているが、実際は３相分の電流
に対して実施している。

【０００４】次に電流差動リレーの動作原理を図７につ
いて説明する。いま、（ａ）が電流方向の基準、（ｂ）
が健全時の電流方向、（ｃ）が外部事故時の電流方向、
（ｄ）が内部事故時の電流方向をそれぞれ示していると
すると、送受両端Ａ，Ｂの電流和は、送電線が健全であ
れば零となる。すなわち、ＩＡ　＋ＩＢ　＝０である。 逆に、ＩＡ　＋ＩＢ　≠０であれば、送電線の内部事故
と判断してよく、これが電流差動原理の基本である。従
って、自端データと相手端データを差動判定回路１０で
電流差動演算し、その演算結果が送電線１の内部故障で
あれば、差動判定回路１０からリレー動作出力を出力す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の電流差動リレー
装置は以上のように構成されているので、送電線１の内
部故障でない電流変成器２の二次側断線といった不良時
には、断線側のリレー本体３への電流入力が喪失してし
まうため、送電線１に負荷電流が流れていると、送電線
１の両端の電流和が上記負荷電流分として発生し、この
ため、送電線１の内部事故と誤判定したり、誤動作した
りするなどの課題があった。

【０００６】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、電流変成器の二次側断線不良にも
拘らず送電線の内部事故と誤判定するのを防ぐことがで
きる電流差動リレー装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電流差動
リレー装置は、自端電流にもとづいて自端零相過電流ま
たは自端各相過電流を検出する自端過電流検出回路と、
上記相手端電流にもとづき相手端零相過電流または相手
端各相過電流を検出する相手端過電流検出回路とを設け
、上記自端過電流検出回路および相手端過電流検出回路
の各出力にもとづき、論理回路に、自端電流検出用の電
流変成器の二次断線故障を判定させ、差動判定回路の出
力を禁止するようにしたものである。

【０００８】

【作用】この発明における自端過電流検出回路および相
手端過電流検出回路は、各端における電流変成器の二次
断線故障時に断線端では出力信号が出力されるが、非断
線端では出力されない。一方、送電線の故障時は両端と
も出力信号を出力するか否かであり、上記二次断線故障
と明確に区別できるようにする。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１２は自端の３相電流のベクトル
和をとる自端過電流検出回路としての零相電流の零相過
電流要素、１３は伝送された相手端の３相電流のベクト
ル和をとる相手端過電流検出回路としての零相電流の零
相過電流要素、１４は各過電流要素１２，１３の出力の
排他的論理和信号を出力する排他的論理和回路、１５は
排他的論理和回路１４の出力信号により、差動判定回路
１０からのリレー動作出力を阻止するインヒビット付論
理積回路である。

【００１０】次に動作について説明する。差動判定回路
１０が自端データと相手端データとの電流差動演算を行
い、送電線１に内部故障があるとき、リレー動作出力を
出力する動作は、従来の電流差動リレー装置と全く同一
である。すなわち、送受両端の電流和が零でない場合に
リレー動作出力が出力され、具体的には、ある一定以上
の電流値（リレー動作感度電流値）であることにより、
上記内部故障と判定される。

【００１１】一方、自端および相手端の零相電流は、故
障の有無に応じて次のようになる。すなわち、送電線１
および電流変成器２に故障がない時（定常時）には、零
相電流は発生しない。また、送電線１の故障が、地絡故
障であると送受両端とも零相電流を発生し、短絡である
と送受両端とも零相電流を発生しない。さらに、電流変
成器２の二次断線時に、断線側について負荷電流が送電
線に流れている場合には、零相電流がその負荷電流相当
分発生する。

【００１２】また、零相電流検出用として新たに設けた
零相過電流要素１２，１３の検出設定値Ｋは、差動リレ
ー動作感度電流値より、高感度に設定しておく。従って
、上記のような差動判定回路１０と零相過電流要素１２
，１３の感度協調を上記のように設定すると、電流変成
器２の二次断線時に、差動判定回路１０が動作するより
も高感度で、二次断線側の零相過電流要素１２，１３が
動作し、誤ってリレー動作出力が出力されるのを禁止す
ることができる。このような差動判定回路と零相過電流
要素１２，１３のＡ，Ｂ両端における動作状況を示すの
が、図２である。つまり、電流変成器２の二次断線時に
負荷電流が大きい（リレー動作感度電流値より大）とき
、差動判定回路１０は誤動作しようとするが、このとき
二次断線側の例えば零相過電流要素１２は既に動作して
おり、しかも非断線側の例えば零相過電流要素１３は零
相電流が発生していないため、不動作であるので、図１
における排他的論理和回路１４が信号を出力し、この信
号が差動判定回路１０のリレー動作出力を、インヒビッ
ト付論理積回路１５において阻止する。

【００１３】なお、上記実施例では零相過電流要素１２
，１３を用いたものを示したが、両端電源のある送電線
では、逆相過電流でもよい。これは電流変成器２の二次
断線時には逆相分が発生すること、また、故障時には送
受両端ともに逆相分が生じるか生じないかのどちらかで
あり、同一の作用となって、送電線の内部事故の誤判定
を防止できる。

【００１４】また、上記実施例では零送過電流要素１２
，１３を用いたものを示したが、各相の過電流要素を用
いて構成してもよい。図３はこの構成を示す。この図で
一点破線の部分である過電流要素判定ブロックＰが、図
１の一点破線の部分に相当する。ここで、１６〜１８は
自端過電流検出回路としての自端の各相の過電流要素、
１９〜２１は相手端過電流検出回路としての相手端の各
相の過電流要素であり、それぞれ設定値Ｋ以上の電流を
検出して、出力を生じる。２２ａ〜２２ｆはアンド回路
である。この実施例では、自端および相手端に電流が同
時に流れた場合のみ、差動判定回路１０からのリレー動
作出力を許容し、仮に一端の電流変成器２が二次断線し
た場合に、その端子よりのリレー入力電流がなくなるの
で、上記二次断線によるリレー動作出力の出力を防ぐこ
とができる。なお、送電線１の故障時に、その両端に電
源がある場合には、両端よりその故障点に電流が流れる
ので、両端共に、故障相の過電流要素がリレー動作出力
を生じ、リレー動作が確実となる。

【００１５】また、送電線１の一端が非電源（負荷）の
場合には、その負荷端に電流がない場合があるので、リ
レー動作が阻止される可能性があり、その点を考慮する
必要がある。図４はこの場合に適用される回路例である
。負荷端では送電線１の故障時に電圧が低下することに
着目して、図３の過電流要素判定ブロックＰに加えて、
不足電圧要素２３を付加し、上記実施例の過電流要素出
力とオア回路２５ａ〜２５ｃで論理和をとって、差動判
定回路１０の出力をゲートしている。ここで、２３は送
電線１より電圧変成器２を介して得た送電線電圧信号が
ある設定値以下の場合に出力信号を生じるもので、通常
の状態では出力を生ぜず、送電線１の故障時に出力を生
じるように設定される。また、この出力信号は相手端に
も伝達するように構成し、自端と相手端の各不足電圧要
素２３の出力の論理和をオア回路２４にてとっているの
で、負荷端でも動作し、非電源の場合でも必ず動作する
特徴がある。

【００１６】この場合においては、不足電圧要素２３だ
けで、上記実施例の過電流要素がない場合でも、電流変
成器２の二次断線による誤動作を阻止できるが、この二
次断線でも電圧は低下しないので、送電線１の距離が長
くかつ両端の電源側のインピーダンスが大きい場合、送
電線１の内部で故障が発生しても電圧があまり低下しな
いこともある。従って、このケースでは過電流要素によ
る動作が期待できる。

【００１７】さらに、上記実施例では零相過電流要素１
２，１３を用いた場合を示したが、これは片端が非電源
でも、零相は通常接地されているので、地絡故障でも両
端に零相電流が流れるということを利用したものである
が、故障点からみて、電源側の零相インピーダンスが負
荷側のインピーダンスに比べて極端に小さい系統では、
負荷端に流れる零相電流が小さくなって、負荷端の零相
過電流要素が動作せず、この場合、地絡故障でも排他的
論理和１４の出力が成立し、リレー動作を誤って阻止し
てしまうことがある。従って、この場合には、上記不動
作対策として、図５に示すように、図１に示す回路に、
不足電圧要素２３を付加する。ここで、２６は排他的論
理和回路１４の出力を反転してオア回路２５に入力する
インバータである。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば自端過
電流検出回路および相手端過電流検出回路の各出力にも
とづき、論理回路に、自端電流検出用の電流変成器の二
次断線故障を判定させ、差動判定回路の出力を禁止する
ように構成したので、この電流変成器２の二次断線と送
電線の内部故障との識別を明確にでき、従ってその内部
故障の誤判定およびこれによる系統保護のためのリレー
動作出力の阻止を確実に行えるものが得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による電流差動リレー装置
を示すブロック図である。

【図２】図１の電流差動リレー装置の動作を示す動作説
明表図である。

【図３】この発明の他の実施例による電流差動リレー装
置の要部を示すブロック図である。

【図４】この発明のさらに他の実施例による電流差動リ
レー装置の要部を示すブロック図である。

【図５】この発明のさらにまた他の実施例による電流差
動リレー装置の要部を示すブロック図である。

【図６】従来の電流差動リレー装置を示すブロック図で
ある。

【図７】図６の電流差動リレー装置の動作原理を示す説
明図である。

【符号の説明】

１　　送電線 ２　　電流変成器 １０　　差動判定回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　送電線の両端において検出した自端電
   流と相手端電流を互いに通信回線を介して送受信し、こ
   の受信した相手端電流と自端電流とのベクトル和の差動
   電流を差動判定回路で検出して送電線内部故障判定を行
   う電流差動リレー装置において、上記自端電流にもとづ
   いて自端零相過電流または自端各相過電流を検出する自
   端過電流検出回路と、上記相手端電流にもとづき相手端
   零相過電流または相手端各相過電流を検出する相手端過
   電流検出回路と、上記自端過電流検出回路および相手端
   過電流検出回路の各出力にもとづき、上記自端電流検出
   用の電流変成器の二次断線故障を判定して、上記差動判
   定回路の出力を禁止する論理回路とを設けたことを特徴
   とする電流差動リレー装置。