JPH0444493B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電力系統の保護継電装置に係り、特に
電力系統の運用状態に応じて任意に整定値を可変
できるようにした共架多回線地絡保護リレーに関
するものである。 第１図は高抵抗接地された共架多回線の３端子
系統を示すもので、１は電源系統、２は高抵抗の
接地抵抗、３，４は一部において共架された回
線、Ｌは共架区間である。またSA，SBおよび
SCはそれぞれ電気所である。 第１図に示すような高抵抗接地系では、上位系
を流れる電流により、零相循環電流が発生し、１
線地絡故障時に内部方向（内部故障）と外部方向
（外部故障）との誤判定を招く。すなわち、第１
図に示す系統において２回線併用時、上位系に
6500Aの負荷が接続されている場合267Aの循環
電流が流れ、地絡回線選択継電器には434Aの零
相入力が入る。通常の高抵抗接地系では、100〜
400A接地系が多いが、このような系統では地絡
電流よりも循環電流の方が大きく、１線地絡故障
時に故障判定できなくなる。またこのような循環
電流対策に変化巾を用いた継電器、すなわち予め
定常状態の循環電流を記憶しておき、異常時にお
ける循環電流から予め記憶しておいた循環電流を
差引いて故障電流を求める方式があるが、これは
先行しや断時や３端子系統では使用できず、また
再閉路時等は使用できない。 また、保護継電装置の整定値は系統の運用状態
によらず、一定の値を整定していた。、この場合、
例えば第１図に示す共架多回線三端子系統ではＦ
点の１線地絡でSB端がトリツプした場合、次表
に示すようにSA，SC端のリレーには大きな循環
電流が回り込み、リレーが誤判定を招くことがあ
る。

【表】 る地絡回線選択リレー入力零相循環
電流の変化)
表によると、この系統では例えば循環電流に２
倍のマージンをとれば、SA，SC端では15.4A×
２＝30.8A以上のタツプ値を整定することになる
が、この整定値では中間点の不完全地絡故障が拾
えなくなる場合がある。 本発明は上述の点に鑑みてなされたものでその
目的は、電力系統の送電線に配置され、デイジタ
ル量によつて該送電線を保護するデイジタルリレ
ーにおいて、系統の状態を自端の電圧、電流また
は他端の電圧、電流より情報を得ることによつて
系統の状態を認識する判定手段と、その判定によ
り整定値を変更する整定値変更手段とを備え、保
護リレーの整定値を変化させることによつて誤動
作を防止でき、かつ検出感度を向上できる保護継
電装置を提供することである。 以下に本発明の共架多回線地絡保護リレーにつ
いて第２図〜第４図を参照しながら説明する。 第２図は本発明の地絡保護リレーの概略構成を
示し、１００は系統の電圧、電流情報を判定する
系統条件判定部、２００は保護リレーの整定値を
変更する整定値変更部、３００は保護リレー部で
ある。系統条件判定部１００は自端の電圧Ｖ、電
流Ｉの情報をもとに系統の運用状態を判定し、そ
の判定信号を保護リレー部３００に渡し、必要が
あれば整定値変更部２００に指令を出す。これに
より整定値変更部２００は保護リレー部３００の
整定値を変更する。保護リレー部３００は変更さ
れた整定値で保護判定を行い、内部事故と判定す
ればしや断器トリツプ信号を出力する。 第３図は本考案の実施例による共架多回線地絡
保護リレーを示すものである。回線３，３ａ，３
ｂ，３ｃ、回線４，４ａ，４ｂ，４ｃは６６KV
〜154KVの高抵抗接地系送電線（以下被誘導系
統と称する），ｂ，ｃは相順を示し回線６，６ａ，
６ｂ，６ｃは高抵抗接地系送電線のａ，ｂ，ｃ相
の母線っである。７は送電線３ａ〜３ｃのＴ分岐
負荷である。３７ａ〜３７ｃ及び４７ａ〜４７ｃ
は電流変成器で、３ａ，３ｂ，３ｃ及び４ａ，４
ｂ，４ｃのａ，ｂ，ｃ各相の回線間差電流検出器
５０ａ〜５０ｃを介してそれぞれ差回路接続され
ており電流検出部８が形成される。I_ath，I_bth，
I_cthは第１図Ａの誘導系統の潮流の誘導によつて
回線３から回線４へ循環するａ，ｂ，ｃ各相の循
環電流である。 被誘導系統の母線６側の電器所をS_A、反対側
のそれをS_Bとする。S_A及びS_Bの中性点は、それ
ぞれ中性点接地抵抗R_NA，R_NBを通して大地に接
地されている。 ９はしや断器９ａ〜９ｆが図示したように接続
されたしや断部、１０は第１のデータ変換部で電
流検出器８からの電気量S₁すなわちａ，ｂ，ｃ各
相の回線間差電流I_as，I_bs，I_CSを一定周期でサン
プリングしてAD変換する。 １１は電圧、電流検出部で、母線６ａ〜６ｃに
設置された零相電圧検出用変成器１２、電圧検出
用変成器１３および零相変流器１４を有する。 １５は第２のデータ変換部で、第１の電圧検出
部１２の検出信号S₂すなわち零相電圧V₀を入力
して前記第１のデータ変換部と同期して一定周期
でV₀をサンプリングしてAD変換する。１６はフ
イルタ部で第１のデータ変換部１０の出力である
I_as，I_bs，I_csの各デイジタル量S₃を入力して２つ
の相の回線間差電流からそれぞれI_as−aI_bs，I_bs−
aI_cs，I_cs−aI_as（但しａ＝εj２／３π）なる演算処理 を行い正相分を除去する。１７は零相循環電流を
演算するための演算部で、前記フイルタ部１６の
出力S₄を入力として演算を行う比較判定部であ
る。第１のデータ変換部１０、フイルタ部１６お
よび比較判定部１７によつて系統条件判定部１０
０が構成される。２００は整定値変更部で、系統
条件判定部１００の比較判定部１７の出力S₅に基
づいて整定値を変更する。 １９は第３のデータ変換部で、零相変流器１４
の検出信号S₇すなわち零相電流I₀をＡ／Ｄ変換す
る。２０は零相電流I₀のデイジタル信号S₈を入力
とし零相電流を検出する零相電流検出部である。
２１は第４のデータ変換部で、第２の電圧検出部
１３で検出された電圧検出信号S₁₁をデイジタル
量に変換する。２２は地絡相判定部で、第４のデ
ータ変換部２１からのデイジタルデータS₁₂を入
力として演算を行う。４００は地絡回線選択部
で、整定値変更部２００の設定信号S₆、零相電流
検出部２０の検出信号S₉、地絡相判定部２２の判
定信号S₉および第２のデータ変換部１４からの零
相電圧信号S₁₄とを入力し、これらを演算して地
絡回線の選択を行う。地絡回線選択部４００は地
絡回線トリツプ信号S₁₅を出力し、この信号によ
り地絡回線の高抵抗接地系送電線の地絡保護を行
なう。 上記構成の地絡保護リレーにおいて、１例とし
て被誘導系統ａ相地絡時の各相の循環電流及びａ
相の回線３ａと４ａに流れる地絡電流と回線３と
４に流れる負荷電流の分布が第３図に示されてい
る。 ここで、回線３から回線４の方向へ循環する
ａ，ｂ，ｃ各相の循環電流はIath，Ibth，Icthで
あり、回線３と回線４のａ，ｂ，ｃ各相に流れる
負荷電流はそれぞれI^3/a，I^3/b，I^3/c及びI^4/a，I^4/b，
I^4/cである。また回線３のａ相を流れる地絡電流
はI^3/F、回線４のａ相を流れる地絡電流はI^4/Fであ
る。 第３図は被誘導系統のみ示され本発明による地
絡保護リレーは電気所S_Aに配置されている。被
誘導系統が図示したしようなＴ分岐負荷７をもつ
場合は、回線３の負荷電流I^3/a，I^3/b，I^3/cと回線
４の負荷電流I^4/a，I^4/b，I^4/cとで対応する相電流
は大きさが異なる。 地絡時の零相循環電流Iothを地絡相に応じて演
算するためにあらかじめ定数Ra，Rb，Rcを求め
ておく必要がある。これらの定数は、第３図に示
すように整定値変更部２００において求められ
る。すなわち、系統条件判定部１００に電流情報
S₁が入力されると、整定値変更部２００の出力S₆
の設定値が変更される。循環電流Ioth，Iath，
Ibth，Icthは、起誘導系統の潮流Ｉに比例する。 系統健全時のａ，ｂ，ｃ相の回線間差電流Ias，
Ibs，Icsは Ias＝I^3/a−I^4/a＋2Iath Ibs＝I^3/b−I^4/b＋2Ibth Ics＝I^3/c−I^4/c＋2Icth ……(1) で、このIas，Ibs，Icsが電流検出器８にて検出
されて第１のデータ変換部１０にてデイジタル量
に変換される。変換されたデイジタル量はフイル
タ部１６にて次の演算を行い正相分を除去する。 Ibc＝Ibc−aIcs Ica＝Ics−aIas Iad＝Ias−aIbs ……(2) 第４のデータ変換部１９は、電圧検出器１３に
て検出した相電圧をデイジタル量に変換して地絡
相判定部２２に出力する。地絡相判定部２２は入
力された相電圧を前もつて定められた整定値と比
較し、地絡判定時に信号S₁₃を演算部１８に出力
する。一方、系統条件判定部１００では、自端の
電流情報をもとに系統の運用状態を判定し、その
判定信号S₅を整定値変更部２００に知らせる。整
定値変更部２００は系統運用状態に対応した定数
を前もつて記憶されている定数テーブル中により
選定して地絡回線選択部４００に出力する。 いまａ相が地絡したとすると、ａ相地絡時のフ
イルタ部１６の出力Ibs−aIcsは、健全相の循環
電流２（Ibth−aIcth）の値となる。地絡回線選
択部４００は、整定数変更部２００にて選定され
た値Raと、フイルタ部１５の出力Ibs−aIcsとを
乗ずることにより２倍の零相循環電流を求める。 系統健全時の信号S₄は、それぞれ正しい零相循
環電流となり共に等しいが、被誘導系統地絡時
は、地絡相の回線間差電流に地絡による電流成分
が含まれる。そこでフイルタ部１６の出力S₄と選
定された定数との演算によつて地絡検出を行うこ
とができる。 例えば、Ra（Ibs−aIcs）＝Rb（Ics−aIas）
……(3) は健全時は成立するが、地絡時は上記の理由から
成立しない。 系統条件判定部１００の比較判定部１７は、S₄
の任意の２つの演算値と定数とを比較することに
よつて地絡検出を行う。同様にしてｂ相地絡時に
はIca＝（Ics−aIas）と選択された定数Rbとを乗
じて零相循環電流を求め整定値変更部２００に出
力する。地絡回線選択部３００は、リレーの不正
動作原因となる零相循環電流を補償するためのも
ので、回線間差電流の零相分Iosを零相電流検出
部２０を介して導入し、地絡時の零相電流の演算
値を差引くことにより零相電流をキヤンセルした
値を求め、地絡回線選択リレーまたは地絡方向リ
レーである地絡回線選択部３００に出力する地絡
回線選択部４００は、零相循環電流成分をほとん
ど含まない零相電流と第２のデータ変換部１５に
てデイジタル量に変換された零相電圧V₀とから、
区間内故障、区間外故障を正しく判定し、トリツ
プ信号S₁₅によつてしや断部９のしや断器９ａ，
９ｂ，９ｃまたは９ｄ，９ｅ，９ｆをトリツプす
る。 零相循環電流に対して見極めるべき、系統状態
は零相循環電流が大きいかどうかであり、これを
検出するには、例えば零相循環電流は、各相の回
線間差電流を流れる循環電流成分に比例すること
を用いて、健全２相の回線間差電流より正相分を
除去した量の大小を判定することによつて検出す
ることができる。 なお、第４図のリレー装置においてはフイルタ
部１６の入力として第１のデータ変換部１０の出
力と第３のデータ変換部１９の出力を用いてもよ
く、かつ地絡相判定部２２の入力として第３のデ
ータ検出部１９の出力を用いてもよい。 各相を流れる循環電流が大きければ、整定値を
上げることによつて循環電流による誤動作を防ぐ
ことができる。また循環電流が小さければ、整定
値を下げることによつて誤動作を防止して検出感
度を上げることができる。 他にも、系統状態を知る方法としては潮流の方
向、潮流変化、しや断器条件などで系統状態を判
定することができることは言うまでもない。また
自端の情報だけで系統条件を判断する構成を示し
たが、他端の情報を得ることによつてより正確な
判定をすることができる。この情報を得るために
は光フアイバー、パイロツトワイヤー、マイクロ
波など種々の伝送方式が考えられるが、しや断器
条件のみを伝送すればよい。 第４図は本発明の原理をマイクロコンピユータ
によつて実現した場合の処理フローの一例を示す
もので、主要な処理について述べている。 第４図において、ブロツクB₂は第１，２，３
および４のデータ変換器および零相電流検出部に
相当し、ａ，ｂ，ｃ各相の電圧E_a，E_b，E_cと、
零相電圧V₀、零相電流I₀を電圧変成器１２、電流
変成器１４で測定したものを一定周期でサンプリ
ングホールドしてAD変換処理する。 ブロツクB₃はフイルタ部１６に相当し、Ias，
Ibs，Icsの各相の回線間差電流のうち２相の回線
間差電流から正相分を除去する。ここで、ａ，ｂ
相、ｂ，ｃ相、ｃ，ａ相回線間差電流より正相分
を除去したものをIab，Ibc，Icaとする。 ブロツクB₄は比較判定部１７に相当し、フイ
ルタ部１６の出力S₄を入力とし零相循環電流から
系統の条件を判定する。ブロツクB₅は整定値変
更部２００に相当し、比較判定部１７の判定結果
によりタツプ値を選定する。 ブロツクB₆，B₇およびB₈は地絡回線選択部４
００に相当し、ブロツクB₆でE_a，E_b，E_cにより
地絡相を判定する。ブロツクB₇では零相電圧V₀
と零相電流I₀を用いて保護演算を行い、選択され
たタツプ値にて故障判定を行う。ブロツクB₈で
は判定結果に応じて内部事故であるか否か判断を
する。内部事故と判断すればトリツプ信号を出力
し、内部事故でないときはブロツクB₁に戻り上
述の演算処理を繰り返すことになる。 以上説明したように本発明においては、高圧送
電線に共架した高抵抗接地多回線をデイジタル量
にて保護する継電装置において、系統の状態を自
端の電圧情報若しくは電流情報、又は他端の情報
によつて認識する系統条件判定手段と、その判定
により整定値を変更する整定値変更手段とによつ
て保護リレーの整定値を変化させることにより、
誤動作を防止しかつ検出感度を上げるようにした
ものである。したがつて、本発明によれば、系統
の一端停止または先行しや断等により変化する循
環電流に対し、適正な整定値を使用することがで
き、必要以上に整定値を上げて検出感度を下げる
ことがなく、確実に故障を判定し、故障を除去す
ることにより、電力の安定供給を行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は共架多回線モデル系統図、第２図は本
発明による地絡保護リレーの原理を示すブロツク
線図、第３図は本発明による共架多回線地絡保護
リレーの一実施例、第４図は本発明の原理をマイ
クロコンピユータによつて実現した場合の処理フ
ロー図である。 １……電源系統、２……接地抵抗、３ａ〜３
ｃ，４ａ〜４ｃ……高抵抗接地系送電線、５Ａ〜
５Ｃ……超高圧系送電線の母線、６ａ〜６ｃ……
高抵抗接地系送電線の母線、３７ａ〜３７ｃ，４
７ａ〜４７ｃ……電流変成器、５０ａ〜５０ｃ…
…被誘導系統の回線間差電流検出器、７……Ｔ分
岐負荷、８……電流検出部、９……しや断部、１
０……第１のデータ変換器、１１……電圧検出
部、１２……零相電圧変成器、１３……相電圧変
成器、１４……零相変流器、１５……第２のデー
タ変換器、１６……フイルタ部、１７……比較判
定部、１９……第３のデータ変換器、２０……零
相電流検出部、２１……第４のデータ変換部、２
２……地絡相判定部、１００……系統条件判定
部、２００……整定値変更部、４００……地絡回
線選択部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高抵抗接地された共架多回線系統の各相電
   圧、零相電流及び零相電圧を検出し、一定の周期
   でサンプリングしてデイジタル信号に変換し、こ
   のデイジタル信号をもとに送電系統の保護演算を
   行うようにした保護継電装置において、前記送電
   系統に設置された線路間差電流検出部と、この検
   出部により検出された信号をアナログ・デイジタ
   ル変換するアナアログ・デイジタル変換部と、こ
   の変換部よりの出力で健全２相の電流から正相分
   を除去した値をもとに送電系統の運用状態を判定
   する系統条件判定部と、この判定部によつて検出
   された検出信号に応じて整定値を変更する整定値
   変更手段と、前記正相分を除去した量を乗じて零
   相循環電流を演算する零相循環電流演算手段と、
   前記送電系統の電圧を検出する電圧検出手段の出
   力を演算して地絡相を判定する地絡相判定部と、
   前記整定値変更手段の整定値出力、零相電流検出
   部の出力、前記地絡相判定部の出力および前記零
   相電圧の値を入力としこれらをもとに演算して地
   絡回線を選択してトリツプ信号を発する地絡回線
   選択手段とから構成したことを特徴とする共架多
   回線地絡保護継電装置。