JPH0638354A - 母線保護継電装置 - Google Patents

母線保護継電装置

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JPH0638354A
JPH0638354A JP4204320A JP20432092A JPH0638354A JP H0638354 A JPH0638354 A JP H0638354A JP 4204320 A JP4204320 A JP 4204320A JP 20432092 A JP20432092 A JP 20432092A JP H0638354 A JPH0638354 A JP H0638354A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高抵抗接地系において、外部仕様との協調を
とり易くし、外部異相地絡等の外部故障に対する安定性
を向上させる。 【構成】 抑制導出手段22の出力により動作する過電
流検出手段24を設け、この過電流検出手段24の出力
により、ロック手段25によって比率演算出力をロック
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高抵抗接地系におけ
る母線保護継電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高抵抗接地系における地絡保護は検出感
度を高める必要がある反面、系統の潮流の増大による変
流器(以下、CTという)誤差の増加、地絡事故発生時
の線路充電電流の放電および充電電流補償用リアクトル
の電流等、接地抵抗による地絡電流以外の電流の存在
(地絡発生時の零相電圧との関係から、接地抵抗による
地絡電流を有効分電流、線路充電電流,リアクトル電流
等を無効分電流と一般にいう)等による検出感度の低下
という、相反する要求があり、従来より各種方式が提案
されている(特公昭50−27574号、特公昭53−
18090号等)。
【0003】また、もう一方の問題点として、短絡を伴
う地絡事故時、特に外部異相地絡事故や内外部異相地絡
事故等で短絡電流なみの零相電流が保護継電装置に流入
することである。
【0004】図5は外部異相地絡におけるこの様子を示
す。すなわち、同図において、1は被保護母線、2は電
源側線路、3,4は負荷側線路で、負荷側線路3ではF
1 点でa相地絡、負荷側線路4ではF2 点でb相地絡が
発生している。
【0005】また、5,6,7はCTで、地絡継電装置
の入力となるのは一般に3相CTの残留回路(I0 =I
a +Ib +Ic :対称座標法ではIa +Ib +Ic =3
0とおくが、この電流が継電装置の入力となることか
ら、一般に単にI0 と称している)となるので、以降C
Tは零相電流を導出しているものとする。8は電源、9
は電源側接地抵抗(以下NGRという)、10は差動継
電装置である。ここで、INGR はNGR電流である。
【0006】次に、この図5において各CT5〜7の零
相電流出力を考えてみると、CT5の電流はI01=I
NGR ,CT6の電流はI02=Ia ,CT7の電流はI03
=Ibとなり、一般に、CT誤差がなければI01+I02
+I03=0である。
【0007】ここで、この系統が高抵抗接地系であるこ
とを考えると、Ia ≒Ib でかつIa >>INGR となる
ことになる。そして、母線地絡保護継電装置ではINGR
を検出すべく高感度化を計っていることから、短絡電流
なみの入力電流が印加されると、入力トランスの飽和等
を起す可能性がある。CT5〜7の出力も大電流域での
精度が問題となり、誤差が大きくなる。
【0008】この対策として例えば、特開昭50−61
646号,特開昭55−86321号の各公報に記載の
ものがある。これらは大入力域で動作量を抑え込んだも
ので、概要を示せば図6に示す通りである。同図におい
て、16は整流回路、11は差動電流入力回路、12は
抵抗、13は抑制電流入力回路、14は比率演算回路、
15はゼナーダイオードである。
【0009】また、図7はこの母線保護継電装置の特性
を示し、I1 ,I2 は流入,流出電流である。なお、図
5において差動電流、抑制電流の導出について図示して
いないが、差動電流ID =|I1 −I2 |,抑制電流I
R =|I1 |+|I2 |であり、この導出は入力トラン
ス一次合成でも入力トランス二次合成でもかまわない。
【0010】図7において、P点よりID が大きくなる
と、ゼナーダイオード15により差動量はそれ以上大き
くならなくなり、比率演算回路14の演算結果は見かけ
上不動作となる(図7のような書き方をすると比率が非
常に大となる)。ゼナーダイオード15のきき方により
〜のように比率が変化する。ところが、図7の一点
鎖線で示すINGR の線上に故障点は存在し、100%地
絡のINGR が大きいと上記P点の設定は困難となる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来の母線保護継電装
置は以上のように構成されているので、接地抵抗値によ
り、大入力域で動作量を抑え込むようにゼナーダイオー
ド15のアバランシェ作用を利用するなどハードウェア
的な協調を考慮して製作しなければならず、汎用的な装
置の製作が困難で、装置が安価にできないなどの問題点
があった。
【0012】請求項1の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、外部仕様(接地抵抗電流
等)との協調がとり易く、故障状況により連続的に外部
故障との識別能力を変えることができる母線保護継電装
置を得ることを目的とする。
【0013】また、請求項2の発明は外部事故時の誤差
差動電流に対しても安定動作が図れるとともに、外部仕
様との協調をとり易くし、故障状況により連続的に外部
故障との識別能力を変えることができる母線保護継電装
置を得ることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る母
線保護継電装置は、各端子零相電流のベクトル和をとる
差動導出手段と、各端子電流の最大値またはスカラー和
をとる抑制導出手段と、上記差動導出手段からの差動電
流と抑制導出手段からの抑制電流とにもとづき比率演算
を行う比率演算手段と、上記抑制電流が零相電圧に比例
する所定値以上のとき信号を出力する過電流検出手段と
を備えて、ロック手段に、該過電流検出手段が信号を出
力したときに上記比率演算手段の出力をロックさせるよ
うにしたものである。
【0015】また、請求項2の発明に係る母線保護継電
装置は、各端子零相電流のベクトル和をとる差動導出手
段と、該差動導出手段からの差動電流より有効分差動電
流を導出する有効分差動導出手段と、各端子零相電流と
零相電圧から有効分抑制量を導出する有効分抑制導出手
段と、上記有効分差動導出手段からの有効分差動電流と
上記有効分抑制導出手段からの有効分抑制量とにより比
率演算を行う比率演算手段と、上記有効分抑制導出手段
の出力が零相電圧に比例する所定値以上のとき信号を出
力する過電流検出手段とを備えて、ロック手段に、該過
電流検出手段が信号を出力したときに比率演算手段の出
力をロックさせるようにしたものである。
【0016】
【作用】請求項1の発明における母線保護継電装置は、
地絡故障の程度に比例する性質を持つ零相電圧により、
抑制電流を検出する所定値を連動させ、この検出により
比率差動演算出力をロックする。
【0017】また、請求項2の発明における母線保護継
電装置は、差動電流および抑制電流の各有効分を得るこ
とによって無効電流による過抑制を防止して、外部事故
時の誤差差動電流に対しても安定化を図りながら、過電
流検出手段の信号の出力時に比率演算出力にロックをか
けられるようにして、外部故障安定性を向上する。
【0018】
【実施例】実施例1.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、21は各端子零相電流
のベクトル和をとる差動導出手段、22は各端子零相電
流の最大値またはスカラー和をとる抑制導出手段、23
は差動導出手段21の出力(差動電流という)と抑制導
出手段の出力(抑制電流という)とにより比率演算を行
う比率演算手段である。
【0019】また、24は抑制電流が零相電圧に比例し
た所定値以上の時に出力する過電流検出手段、25は比
率演算手段23の出力を過電流検出手段24の出力があ
るときにロックするロック手段としての論理積手段であ
る。
【0020】また、図2はこの発明による母線保護継電
装置の特性図であり、図中IR100,IR50 なる記号は各
々零相電圧100%,50%時の過電流検出手段24の
検出値を示す。また、図3(a),(b)は零相電流と
零相電圧の関係を説明するための、一線地絡(1ΦG)
および二線地絡(2ΦG)時の対称座標法等価回路であ
る。
【0021】次に動作について説明する。図3におい
て、零相電流はI0 =V0 /RN で表され、零相電圧は
一線地絡においてはV0 =E・RN /(2Z1 +RF
N )、ここで、RN >>Z1 であることを考慮する
と、V0 =E・RN /(RF +RN )、RF が0である
ときが100%地絡となる。
【0022】このときI0 が最大となり、高抵抗接地系
ではこのI0 の値を接地系の呼び値としている。二線地
絡においては同様にV0 =E・RN /2/(RF +R
N )となる。これはRF が0であるときでもV0 =E/
2にしかならないことを示している。もちろん、I0
一線地絡における値の1/2となる。
【0023】従来例の説明で述べたように、外部異相地
絡時は、系統的零相電流は上記の通りであるが、リレー
入力電流としては短絡電流なみとなっており、何らかの
対策が必要となっている。外部異相地絡時では、本来、
零相電流は1/2以下であることから、より低レベルで
リレーロックしてもかまわないとの着目でこの発明はな
されている。この関係を示したものが図2である。
【0024】100%地絡時にはリレー特性はこれに対
応する内部事故電流を保護範囲に含んでおり、各地絡%
(V0 の大きさに比例)に対応してその保護範囲が変化
する。すなわち、過電流検出手段24の検出感度はK*
0 で表され、外部異相地絡では過電流検出手段24の
検出感度は1/2となる。
【0025】これにより外部異相地絡時の短絡電流なみ
のリレー入力電流を、抑制導出手段22により過電流検
出手段24に抑制電流として与える。外部異相地絡時の
短絡電流なみのリレー入力電流によりCT飽和等が発生
するため、差動導出手段21の出力は大となり、比率演
算手段23が動作する可能性があるが、過電流検出手段
24の出力との論理積手段25により、安定が保たれる
こととなる。
【0026】実施例2.図4はこの発明の他の実施例を
示す。同図において、26は有効分差動導出手段、27
は同じく有効分抑制導出手段、28は有効分差動導出手
段26の出力(有効分差動電流という)と有効分抑制導
出手段27の出力(有効分抑制電流という)たる有効分
制御量とにより比率演算を行う比率演算手段である。
【0027】また、29は抑制電流が零相電圧に比例し
た所定値以上の時に出力する過電流検出手段、30は比
率演算手段28の出力を過電流検出手段29へ出力があ
るときにはロックする論理積手段である。
【0028】次に動作について説明する。有効分差動量
と抑制量の演算による地絡母線保護の有用性は、本願発
明には関係ないのでここでは説明を省略する。この実施
例では、有効分差動をとることにより、外部故障による
安定性は増すが、外部異相地絡時は系統的零相電流は上
記の通りであるが、リレー入力電流としては短絡電流な
みとなっており、何らかの対策が必要となっている。
【0029】外部異相地絡時では、本来、零相電流は1
/2以下であることから、より低レベルでリレーロック
してもかまわないのは、上記実施例で述べたとおりであ
る。すなわち、過電流検出手段29の検出感度はK*V
0 で表され、外部異相地絡では過電流検出手段29の検
出感度は1/2となる。
【0030】これにより、外部異相地絡時の短絡電流な
みのリレー入力電流を、有効分抑制導出手段27により
過電流検出手段29に抑制電流として与える。外部異相
地絡時のリレー入力電流によりCT飽和等が発生するた
め、有効分差動導出手段26の出力は大となり、比率演
算手段28が動作する可能性があるが、過電流検出手段
29の出力との論理積手段30により、安定性が保たれ
ることとなる。
【0031】なお、この実施例では抑制電流も有効分を
とっているため、図1の実施例に対して、デジタルリレ
ーでのフルスケールの設定,過電流検出要素の感度設定
が容易になる。すなわち、系統条件の制約がなくなり、
従って、外部異相地絡検出が容易になる。
【0032】このことは、単純内部故障時のリレー流入
電流はINGR +IC +IL となるため、図1の実施例で
は過電流検出感度については、系統条件としてIC ,I
L を想定する必要があるが、この実施例ではIC ,IL
が無効分であることからING R のみを考慮すればよいこ
とによる。
【0033】なお上記実施例では有効分抑制導出手段2
7について細かく言及していないが、一般に採用されて
いるスカラー和抑制方式、最大抑制方式のどちらにこの
発明を適用してもよく、上記実施例と同様の効果を奏す
る。又、スカラー和方式では全端子の電流を極性によら
ず加算するため、外部事故時にはスカラー和が故障電流
の2倍となるため、スカラー和においては、過電流検出
手段の検出値は、最大値抑制方式の2倍とすると、協調
が取り易くなる。
【0034】また、図1および図4において、100%
地絡時の過電流検出手段24,29の検出値は最大零相
電流に対応する抑制電流以上であれば任意であるので、
接地抵抗を最大値とすればよい。
【0035】さらに、100%地絡時の過電流検出手段
24,29の検出値は最大零相電流に対応する抑制電流
以上であれば任意であるが、近年採用されているデジタ
ルリレーでは、そのフルスケール値が最大零相電流に対
応して設計されているので、この値と一致させても良
い。
【0036】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、各端子零相電流のベクトル和をとる差動導出手段
と、各端子電流の最大値またはスカラー和をとる抑制導
出手段と、上記差動導出手段からの差動電流と抑制導出
手段からの抑制電流とにもとづき比率演算を行う比率演
算手段と、上記抑制電流が零相電圧に比例する所定値以
上のとき信号を出力する過電流検出手段とを備えて、ロ
ック手段に、該過電流検出手段が信号を出力したときに
上記比率演算手段の出力をロックさせるように構成した
ので、比率差動演算結果の出力を過電流検出手段の出力
がないことを条件とするようにし、過電流検出手段の検
出値を零相電圧に比例するようにすることによって、装
置の安定性が増し、整定上の協調も取り易くなり、ま
た、精度の高いものが得られる効果がある。
【0037】また、請求項2の発明によれば、各端子零
相電流のベクトル和をとる差動導出手段と、該差動導出
手段からの差動電流より有効分差動電流を導出する有効
分差動導出手段と、各端子零相電流と零相電圧から有効
分抑制量を導出する有効分抑制導出手段と、上記有効分
差動導出手段からの有効分差動電流と上記有効分抑制導
出手段からの有効分抑制量とにより比率演算を行う比率
演算手段と、上記有効分抑制導出手段の出力が零相電圧
に比例する所定値以上のとき信号を出力する過電流検出
手段とを備えて、ロック手段に、該過電流検出手段が信
号を出力したときに比率演算手段の出力をロックさせる
ように構成したので、差動電流および抑制電流の各有効
分を得ることによって無効電流による過抑制を防止し
て、外部事故時の誤差差動電流に対しても安定化を図り
ながら、過電流検出手段の信号の出力時に比率演算出力
にロックをかけられるようにして、外部故障安定性を向
上でき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母線保護継電装置を
示すブロック図である。
【図2】この発明の一実施例による母線保護継電装置の
差動電流対抑制電流の関係を示す特性図である。
【図3】この発明の説明のための対称座標法等価回路を
示す回路図である。
【図4】この発明の他の実施例による母線保護継電装置
を示すブロック図である。
【図5】この発明の母線保護継電装置による保護対象と
なる系統を示す回路図である。
【図6】従来の母線保護継電装置を示す回路図である。
【図7】従来の母線保護継電装置の差動電流対抑制電流
の関係を示す特性図である。
【符号の説明】 21 差動導出手段 22 抑制導出手段 23 比率演算手段 24 過電流検出手段 25,30 論理積手段(ロック手段) 26 有効分差動導出手段 27 有効分抑制導出手段 28 比率演算手段 29 過電流検出手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各端子零相電流のベクトル和をとる差動
    導出手段と、各端子電流の最大値またはスカラー和をと
    る抑制導出手段と、上記差動導出手段からの差動電流と
    抑制導出手段からの抑制電流とにもとづき比率演算を行
    う比率演算手段と、上記抑制電流が零相電圧に比例する
    所定値以上のとき信号を出力する過電流検出手段と、該
    過電流検出手段が信号を出力したときに上記比率演算手
    段の出力をロックするロック手段とを備えた母線保護継
    電装置。
  2. 【請求項2】 各端子零相電流のベクトル和をとる差動
    導出手段と、該差動導出手段からの差動電流より有効分
    差動電流を導出する有効分差動導出手段と、各端子零相
    電流と零相電圧から有効分抑制量を導出する有効分抑制
    導出手段と、上記有効分差動導出手段からの有効分差動
    電流と上記有効分抑制導出手段からの有効分抑制量とに
    より比率演算を行う比率演算手段と、上記有効分抑制導
    出手段の出力が零相電圧に比例する所定値以上のとき信
    号を出力する過電流検出手段と、該過電流検出手段が信
    号を出力したときに比率演算手段の出力をロックするロ
    ック手段とを備えた母線保護継電装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6424242B1 (en) 1996-08-09 2002-07-23 Omron Corporation Switch for high frequency
WO2015000227A1 (zh) * 2013-07-04 2015-01-08 Wen Jie Ct不对称断线快速闭锁母线的保护方法

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