JPH05252645A - 送電線保護継電装置 - Google Patents

送電線保護継電装置

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JPH05252645A
JPH05252645A JP4048327A JP4832792A JPH05252645A JP H05252645 A JPH05252645 A JP H05252645A JP 4048327 A JP4048327 A JP 4048327A JP 4832792 A JP4832792 A JP 4832792A JP H05252645 A JPH05252645 A JP H05252645A
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JP
Japan
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relay element
output
sensitivity
current
current differential
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Pending
Application number
JP4048327A
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English (en)
Inventor
Yoji Watabe
洋司 渡部
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力系統の保護区間内の分岐負荷変電所変圧
器で励磁突入電流が発生する状態では低感度にし、通常
時は高感度とすることにより通常時の保護性能をそこな
うことなく保護できる送電線保護継電装置を提供する。 【構成】 多端子送電系統の各端子の電流情報が所定の
関係が整定した動作条件を満たすとき動作する電流差動
継電器要素と、この電流差動継電器要素とは異なる原理
による故障検出継電器要素と、前記送電系統の分岐負荷
変電所変圧器に励磁突入電流が発生する条件を検出する
検出手段と、この検出手段で条件成立したとき一定時間
前記電流差動継電器要素の出力を阻止し、前記電流差動
継電器要素より低感度に整定された第2の電流差動継電
器要素の出力と前記故障検出継電器要素の出力の論理積
出力をしゃ断指令とする論理積手段を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電力系統の送電線保護装
置に係り、特に保護区間内に継電装置を設置しない端子
が存在する場合の電流差動継電方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の技術について図7を用いて説明す
る。8,9は継電器設置端子、10,11は保護区間内にあ
る需要家,配変等の分岐負荷変電所であって、端子10,
11には継電器が設置されていないものとする。このよう
に継電器を設置しない端子が存在する系統はその端子で
2回線併用運用をしないことや事故電流の供給源にはな
らないこと、あるいはシステムの経済性等を考え合わせ
て構成されており、特に低位系では比較的よくみかけら
れるケ―スである。端子10,11にはそれぞれ受電用変圧
器12,13がある。端子8,9には送電線の電流を測定す
るための計器用変流器14a,14bが、また系統の電圧を
測定するための計器用変圧器15a,15bがそれぞれに設
置されている。端子8に設置された継電装置には前記14
a,15aが、端子9に設置された継電装置には前記14
b,15bが供給され、それぞれの継電装置にて内部事故
と判定した場合にはそれぞれのしゃ断器17a,17bにし
ゃ断指令を出力する。17c,17dはそれぞれ端子10,11
のしゃ断器である。なお図7は一例を示すものであり、
端子数,端子10,11に設置される変圧器台数等について
は本質的な差異はない。また継電装置16a,16bは互い
に伝送系を介して相手端の電流情報等を知ることができ
るものである。図8は継電装置16a,16bの主な構成要
素と保護シ―ケンスの概要を示したものである。主検出
継電器要素18は電流差動方式(比率差動方式とも云
う。)とし、故障検出継電器要素としては主検出継電器
要素とは原理が異なった方式で、代表的な不足電圧継電
方式とする。要素18と19の出力の論理積にてしゃ断指令
が出力される。図7においては計器用変圧器は母線に接
続されているが、これは送電線のしゃ断器よりも外側
(相手端側)に接続されていてもよい。主検出要素であ
る電流差動要素18は、図7において端子8より流入する
電流をI11,端子9より流出する電流をI12とすると一
般に次の動作式で表わされ、図9の特性図に示される。
図9にてハッチング部分が動作領域を示している。 I12≦K1 11−K2 …(1) または I11≦K1 12−K2 …(2)
【0003】(1),(2)は電流差動要素18の感度が
2 /K1 であることを表わしている。また図9に示す
特性図上では感度は縦軸,横軸との交点であり、通過電
流が大きくなるほど感度が鈍くなる、いわゆる比率特性
を呈している。図7のように継電装置を設置しない端子
が存在する系統では感度K2 /K1 の決定にあたっては
次の点を考慮する必要がある。 (i)常時、端子10,11より流出する電流(端子10,11
の潮流和)で誤動作しない整定とする。 (ii)端子10,11の変圧器2次側事故で誤動作しない整
定とする。 (iii)端子10,11の変圧器で生じる励磁突入電流で誤動
作しない整定とする。
【0004】変圧器12,13の容量は1変電所ト―タルで
通常大きくしても数十MVA程度であること、変圧器イ
ンピ―ダンスは自己容量ベ―スで5〜10%程度であり2
次側事故ではかなり事故電流が減少すること、励磁突入
電流は波高値で変圧器容量の最大10倍近くまで達する傾
向があることから上記(iii)を考慮することが最悪条件
となる場合がほとんどである。上記(iii)を満足するに
当たっては次の3点を考慮する必要がある。第一は端子
10または11でしゃ断器17cまたは17dを投入する場合に
発生する励磁突入電流であり、この2つのしゃ断器を同
時に投入することはまず考えられないため、通常は何れ
か大きい方を考慮する。たとえば系統電圧をKV,変圧
器容量をMVA(3相),励磁突入電流の波高値が変圧
器容量の最大n倍程度発生すると仮定すると となる。この励磁突入電流は、しゃ断器投入位相が電圧
0の際が最大であり、波形が半波整流波形に似た形とな
ることはよく知られている。このような条件で電流差動
要素18の感度を決めるに当たっては継電器が通常、基本
波(商用周波)応動形であることから(3)式の (半波整流波形に含有される基本波分の割合)に適当な
マ―ジンをかけた値としている。端子10,11側でのしゃ
断器投入に関しては端子8,9では予測,検出が一般に
は困難であるため、ここで得られた感度値 は第一の問題点のために常に低下させておかねばならな
い値といえる。
【0005】第二はしゃ断器17c,17dが閉のまま継電
器設置端子(一般には背後電源あり)のしゃ断器17aま
たは17bが投入される場合の励磁突入電流であり、この
場合には保護区間内に存在するすべての変圧器(図7に
おける12,13)の励磁突入電流が総和となってしゃ断器
投入端子より流入することとなり、相当大きな値の電流
となる。つまりこの場合に低下させるべき電流差動要素
の感度は一般に で与えられる。
【0006】第三は図10に示すように保護区間内のしゃ
断器17a,17b,17c,17dは投入された状態で端子8
の背後至近端F点で短絡があり、系統電圧が一旦低下し
た後、事故除去により系統電圧が回復した際に発生する
励磁突入電流である。この場合には系統の事故除去が電
圧のプラスあるいはマイナスのピ―ク付近の点でなされ
るため励磁突入電流は(4)式より多少小さくなると考
えられるが、最悪値として(4)式と同等の電流が発生
すると考えて問題ない。
【0007】以上より従来は最悪条件として(4)式で
与えられる電流差動要素の感度とすることによりあらゆ
る場合にも誤動作に至らないような対策としていた。つ
まり図9におけるK2 /K1 を(4)式で与えられる値
以上とすることにより、図8の電流差動要素18が保護区
間内分岐負荷変電所の変圧器励磁突入電流で誤動作しな
いよう対策をしていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】一般に変圧器励磁突入
電流は変圧器容量の10倍近くもの波高値が発生し、さら
に複数台の変圧器で一斉に発生することから(4)式の
値はかなり大きくなり、結果的に従来の方法では保護区
間内部事故に対する保護性能を定常的に著しく低下させ
ていることにつながっているという問題点がある。(た
とえば内部事故検出に対する感度不足といった問題点が
ある。)
【0009】本発明は前記問題点に鑑み、保護区間内の
分岐負荷変電所変圧器で励磁突入電流が発生する状態に
おいては電流差動要素の感度は前記(4)式を満足する
よう低感度とし、これ以外の状態においては高感度とす
ることにより、平常時の保護性能の向上を図ることを目
的とする。なお、高感度とは前記(3)式を満足する感
度であることを意味する。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため継電器設置端子に新たに設ける機能構成であ
り、分岐負荷変電所変圧器に対して励磁突入電流が発生
する条件を検出する手段で、この出力が得られる場合は
高感度形の電流差動要素の出力をロックするためのもの
である。
【0011】
【作用】上述のとおり、分岐負荷変電所変圧器に対して
励磁突入電流が発生する条件が成立したとき、高感度形
の電流差動要素の出力を阻止し、一定時間低感度形の電
流差動要素の出力と故障検出要素との出力がともに成立
したときしゃ断指令を出力するものである。
【0012】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1乃至図4を参照
して説明する。
【0013】図1において、1は自端のしゃ断器(図7
における17aあるいは17b)の投入指令を検出するため
の要素であり、2は自端系統電圧(図7における計器用
変圧器15aあるいは15bの出力)の上昇を検出する要素
である。具体的には1は図2に示すようにしゃ断器投入
回路に挿入する素子で、電流が流れたことを検出するも
のであればよく補助リレ―,サイリスタ等の静止形素子
等がある。2は図3に示すように事故回復時の電圧上昇
を検出するためTα[ms]間に系統電圧のβ%の回復が
あることを検出する要素で系統現象と協調が図れるよう
Tαを決める必要があるが一般には10〜20ms程度であれ
ばよい。またβは電流差動要素(高感度形)が不要応動
しない電圧回復レベルとしておくよう協調を図ればよ
い。
【0014】また3は限時復帰形タイマで励磁突入電流
の減衰時間と協調を図るものである。なお、各継電設置
端子における電圧上昇検出の出力は必ず一致しておく必
要があるため、伝送デ―タに含入させておき、何れかの
端子で電圧上昇検出をした場合にはその他の端子も上昇
検出したよう制御する。
【0015】図4に本実施例を用いた保護シ―ケンスを
示す。図4において4は分岐負荷端変圧器投入時の励磁
突入電流に対して動作しない感度とした高感度形差動要
素であり、5は継電器設置端子(図7,8,9の端子)
でしゃ断器を投入する場合の分岐負荷端変圧器の励磁突
入電流の総和で動作しない感度とした低感度形電流差動
要素である。しゃ断器投入指令検出要素1及び系統電圧
上昇検出要素2の何れかが出力される場合、高感度形電
流差動要素4のロックを行ない、限時復帰タイマ3が復
帰するまでロック継続する。この出力と低感度形電流差
動継電器要素5の論理和と故障検出要素6との論理積に
よりしゃ断器へのしゃ断出力が出される。つまり変圧器
励磁突入電流発生期間の保護は低感度形電流差動要素5
により行なわれる。なお7は限時動作形のタイマで系統
電圧上昇検出要素2の動作時間よりも高感度形電流差動
要素出力が早く出ないよう協調を図るためのタイマで現
実には10ms程度のもので保護性能を著しく低下させるも
のではない。
【0016】つまり、継電器設置端子にてしゃ断器投入
を検出する要素と、系統の電圧上昇を検出する要素を設
け、何れかが動作する場合には一定時間電流差動要素を
低感度とし、何れも動作しない場合(通常時)には電流
差動要素を高感度とできる。
【0017】次に、第2の実施例を図5および図6を参
照して説明する。図5において、1は自端のしゃ断器
(図7における17aあるいは17b)の投入指令を検出す
る要素であり、20は高感度形電流差動継電器要素であ
り、6は故障検出継電器要素である。要素20のインヒビ
ット出力と要素6の出力の論理積により外部事故と判断
し、引続いて起こる事故除去後の電圧回復による変圧器
励磁突入電流に備えるものとする。
【0018】また、第1の実施例と同様、3は限時復帰
形タイマで励磁突入電流の減衰時間と協調を図るもので
ある。なお、各継電器設置端子における外部事故検出の
出力は必ず一致しておく必要があるため、伝送デ―タに
含入させておき、何れかの端子で外部事故検出した場合
にはその他の端子も外部事故検出したように制御する。
【0019】図6に本実施例を用いた保護シ―ケンスを
示す。図6において、20は分岐負荷端変圧器投入時の励
磁突入電流に対して動作しない感度とした高感度形電流
差動継電器要素であり、5は継電器設置端子(図7、
8,9の端子)でしゃ断器を投入する場合の分岐負荷端
変圧器の励磁突入電流の総和で動作しない感度とした低
感度形電流差動要素である。しゃ断器投入指令検出要素
1及び図5に示すロジックの最終出力の何れかが出力さ
れる場合、高感度形電流差動要素20のロックを行ない、
限時復帰形式タイマ3が復帰するまでロック継続する。
さらにこの出力および低感度形電流差動継電器要素5の
論理和と、故障検出継電器要素6との論理積によりしゃ
断器へのしゃ断出力が出される。
【0020】つまり、継電器設置端子にてしゃ断器投入
を検出する要素と、電流差動継電器要素不動作条件およ
び故障検出継電器要素動作条件の論理積出力条件との論
理和の条件で一定時間の間は電流差動要素の検出感度を
低下させ、通常の状態では高感度(通常感度)とでき
る。
【0021】
【発明の効果】以上、本発明によれば、分岐負荷変電所
変圧器に対して励磁突入電流が発生する条件を検出した
とき高感度形の電流差動要素の出力を一定時間ロックす
るので、保護区間内部に継電装置が設置されない分岐負
荷端子が存在する系統においても常時の保護性能を損な
うことなく高感度保護を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の論理ブロック構成図。
【図2】本発明のしゃ断器投入指令検出要素を示す回路
構成図。
【図3】事故除去前後の電力系統の電圧波形図。
【図4】第1の実施例を適用する保護シ―ケンス図。
【図5】本発明の第2の実施例の論理ブロック構成図。
【図6】第2の実施例を適用する保護シ―ケンス図。
【図7】分岐負荷端子を有する電力系統図。
【図8】従来の継電装置の保護シ―ケンス図。
【図9】電流差動要素の動作特性図。
【図10】分岐負荷端子を有する電力系統図。
【符号の説明】
1…しゃ断器投入指令検出要素、2…系統電圧上昇検出
要素、3…限時復帰形タイマ、4,20…高感度形電流差
動要素、5…低感度形電流差動要素、6…故障検出要
素、7…限時動作形式タイマ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多端子送電系統の各端子の電流情報が所
    定の関係が整定した動作条件を満たすとき動作する電流
    差動継電器要素と、この電流差動継電器要素とは異なる
    原理による故障検出継電器要素と、前記送電系統の分岐
    負荷変電所変圧器に励磁突入電流が発生する条件を検出
    する検出手段と、この検出手段で条件成立したとき一定
    時間前記電流差動継電器要素の出力を阻止し、前記電流
    差動継電器要素より低感度に整定された第2の電流差動
    継電器要素の出力と前記故障検出継電器要素の出力の論
    理積出力をしゃ断指令とする論理積手段を具備すること
    を特徴とする送電線保護継電装置。
  2. 【請求項2】 多端子送電系統の各端子での電流情報が
    所定の関係を満足することを検出する高感度に整定され
    た高感度形電流差動継電器要素および低感度に整定され
    た低感度形電流差動継電器要素と、前記電流差動継電器
    要素とは異なる原理による故障検出継電器要素と、自端
    しゃ断器の投入指令検出あるいは自端系統電圧の上昇検
    出のいずれかの条件が成立したとき一定時間前記高感度
    形電流差動継電器要素の出力を阻止する阻止手段と、こ
    の阻止手段の出力及び前記低感度形電流差動継電器要素
    の出力の論理和を出力する論理和手段と、この論理和手
    段の出力及び前記故障検出継電器要素の出力とがともに
    成立したときしゃ断指令を出力する論理積手段とを具備
    することを特徴とする送電線保護継電装置。
  3. 【請求項3】 多端子送電系統の各端子での電流情報が
    所定の関係を満足することを検出する高感度に整定され
    た高感度形電流差動継電器要素および低感度に整定され
    た低感度形電流差動継電器要素と、前記電流差動継電器
    要素とは異なる原理による故障検出継電器要素と、自端
    しゃ断器の投入指令検出あるいは前記高感度形電流差動
    継電器要素不動作でかつ前記故障検出継電器要素動作の
    いずれかの条件が成立したとき一定時間前記高感度形電
    流差動継電器要素の出力を阻止する阻止手段と、この阻
    止手段の出力及び前記低感度形電流差動継電器要素の出
    力の論理和を出力する論理和手段と、この論理和手段の
    出力及び前記故障検出継電器要素の出力とがともに成立
    したときしゃ断指令を出力する論理積手段とを具備する
    ことを特徴とする送電線保護継電装置。
JP4048327A 1992-03-05 1992-03-05 送電線保護継電装置 Pending JPH05252645A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011072135A (ja) * 2009-09-25 2011-04-07 Toshiba Corp 電流差動保護継電装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011072135A (ja) * 2009-09-25 2011-04-07 Toshiba Corp 電流差動保護継電装置

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