JPH069431B2 - デジタル形母線保護継電装置 - Google Patents

デジタル形母線保護継電装置

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JPH069431B2
JPH069431B2 JP61128606A JP12860686A JPH069431B2 JP H069431 B2 JPH069431 B2 JP H069431B2 JP 61128606 A JP61128606 A JP 61128606A JP 12860686 A JP12860686 A JP 12860686A JP H069431 B2 JPH069431 B2 JP H069431B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電力系統の二重母線を保護するデジタル形母
線保護継電装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第3図は例えば特公昭43-2986号公報に示された従来の
分割保護方式と称される二重母線保護装置の原理構成図
であり、図において(1-1)(1-2)は母線、(1-3)は母線連
絡線(以下母連と称す)(101),(201)…(1n)(2n)は断路
器、(3-1)…(3-n)(3-A)(3-B)はCT、(4)はギヤツプ付
入力トランス、(101×)(201×),(1n×)(2n×)は各々断
路器(101)(201),(1n)(2n)が閉成時に接点ONする補助リ
レー接点、(26)は入力装置、(27)は整流回路、(28-1)(2
8-2)は母線保護リレーである。
次に動作について説明する。母線1(1-1)又は母線2(1-
2)に接続される各回線に設置されたCT(3-1)〜(3-n)及
び母連(1-3)に設置されたCT(3-A),(3-B)の二次電流は
各々入力装置(26)に内蔵されたギヤツプ付入力トランス
(4)で電圧変換される。ギヤツプ付入力トランス(4)には
2次コイルと3次コイルを有し、2次コイル出力電圧は
動作量、3次コイル出力電圧は整流回路(27)を介して抑
制量であり、これら出力は、断路器(101),(201)…(1n),
(2n)の動作状態に応じて開閉する接点(101×),(201×)
…(1n×),(2n×)により、母線1(1-1)を保護する母線保
護リレー(以下分割リレーAと称す)(28-1)又は母線2
(1-2)を保護する母線保護リレー(以下分割リレーBと
称す)に選択される。すなわち、分割リレーA(28-1)の
動作量VDAは母線1(1-1)に接続される全回線のCT2次電
流のベクトル和に比例し、抑制量|VRA|は母線1(1-1)に
接続される全回線のCT2次電流中最大の電流に比例した
ものとなる。同様に分割リレーB(28-2)の動作量VDB
母線2(1-2)に接続される全回線のCT2次電流のベクト
ル和に比例し、抑制量|VRB|は母線2(1-2)に接続された
全回線のCT2次電流中最大の電流に比例したものとな
る。分割リレーA(28-1)及び分割リレーB(28-2)は比率
差動原理であり、|VDA|-η|VRA|K又は|VDB|-η|VRB|
K(但しη,Kは定数)の条件で動作するものであ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の母線保護装置は以上のように構成されているの
で、第4図に示すような母線運用時に送電線の零相循環
電流Iothが母線連絡に集中する為、内部一線地絡事故が
発生しても母線連絡線を通過する各回線の零相循環電流
和ΣIothが不要抑制として効果し、分割リレーが不動作
又は検出感度低下となるなどの問題点があつた。この発
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、母線連絡線を通過する零相循環電流和ΣIothの影響
を受けない分割リレー方式を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明における分割リレー方式は母線連絡線を除く当
該母線接続の各回線CT二次電流に比例した量を第1抑制
量とし、各母線単位の分割差動量の内、当該母線側分割
差動量は動作量、各分割差動量の和すなわち一括差動量
相当に比例した量は第2抑制量とし、第1抑制量と第2
抑制量の和を総合抑制量として使用する比率差動リレー
としたものである。
〔作用〕
この発明による分割リレー方式では母線連絡線を通過す
る電流を抑制量として導入しないので、当然の事ながら
前記の零相循環電流和ΣIothによる不要抑制分は除外さ
れる。一般的に従来の分割リレーでは母線連絡線のCT二
次電流に比例した量は必ず抑制量として効果するように
導入されているが、本発明では前記問題点解決の為これ
を除外し、替わりに前記第2抑制量を付加するようにし
ている。すなわち、母線連絡線の抑制量を除外すれば、
母線内部事故時に健全母線側分割リレーの抑制効果が小
さくなり誤動作の心配が生じる為、この対策とし本発明
では第2抑制量を設けたものである。母線内部事故時、
一括差動量は事故電流に比例したものであるからこれを
利用して抑制定数を適当に選定する事により、健全母線
側分割リレーに対し従来の母線連絡線の抑制量に替わる
確実な抑制効果を得るようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を第1図によつて説明する。
第1図において(4-1)〜(4-n)(4-A)(4-B)はギヤツプ付入
力トランス、(5)はデジタルリレー、(6)はフイルター、
(7)はサンプルホールド器(以下S/Hと称す)、(8)はマ
ルチプレクサー(以下MP×と称す)、(9)はアナログ/
デジタル変換器(以下A/Dと称す)、(10)はデジタル入
力回路(以下DIと称す)、(11)はデジタル出力回路(以
下DOと称す)、(12)はメモリー、(13)はマイクロプロセ
ツサ(以下CPUと称す)である。
CT(3-1)〜(3-n),(3-A)(3-B)の2次電流はギヤツプ付入
力トランス(4-1)〜(4-n)(4-A)(4-B)で電圧変換し、デジ
タルリレー(5)に導入する。
一方断路器(101)(201)…(1n)(2n)の開閉状態は、それの
補助リレー接点(101×)(201×)…(1n×)(2n×)を介して
デジタルリレー(5)に導入されている。尚ギヤツプ付入
力トランス(4-1)〜(4-2)には各々2次コイルと3次コイ
ルを有し、2次コイルは分割用出力として、そのまゝデ
ジタルリレー(5)に導入し、3次コイルは、全回線分を
ベクトル合成した一括用出力としてデジタルリレー(5)
に導入するもので、第3図に示す従来例では一括用出力
を有していない。
ギヤツプ付入力トランス(4-1)〜(4-n)(4-A)(4-B)の各2
次出力及び一括用出力は各フイルター(6)を介し、S/H
(7)で同一時刻,一定間隔のアナログ量瞬時値をサン
プリングする。MP×(8)は各S/H(7)の出力を順次
切替え、A/D(9)にてアナログ量をデジタル量に変換
の上メモリー(12)に記憶させる。一方断路器の開閉状態
はDI(10)より取込みメモリー(12)に状態を記憶さ
せ、CPU(13)で電流デジタル量の選択演算、リレー
演算等を行ないDO(11)で動作出力を外部に出すもの
である。
以上の構成から成るデジタル形母線保護装置の演算原理
を第2図に示す。
第2図において入力I1〜Inは各々第1図のCT(3-1)〜
(3-n)の2次電流瞬時値に比例したデジタル量、入力
IA,IBは第1図のCT(3−A),(3−B)の2次電流
瞬時値に比例したデジタル量、入力IDは第1図の入力ト
ランス(4-1)〜(4-n)の3次コイル出力ベクトル合成値、
すなわち母線1(1-1)及び母線2(1-2)に接続された全回
線のCT2次電流を一括した差動電流(以下一括差動電流
と称す)の瞬時値に比例したデジタル量、入力(101×),
(201×)〜(1n×)(2n×)は第1図の断路器(101)(201)〜
(1n)(2n)の開閉状態を表わすデジタル量であり、電流入
力はA/D(9)、断路器開閉状態信号はDI(10)より
各々メモリー(12)に一時記憶されている。以上の入力デ
ータを使用して、メモリー(12)に永久保持されたプログ
ラムに従がつてCPU(13)で演算処理するものであ
る。選択ブロツク(14)は断路器開閉状態に応じて電流入
力データを選択するものであり、例えば第1図のCT(3
−1)の回線が断路器(101)閉、(201)開の状態であれば
電流データI1は母線1(1-1)用分割リレー87A(第3図に
示す従来の87A(28-1)に相当)演算を行なう入力として
選択され、断路器(101)開、(201)閉の状態であれば電流
データI1は母線2(1-2)用分割リレー87B(第3図に示す
従来の87B(28-2)に相当)演算を行なう入力として選択
される。同様に電流データI2nを選択した結果の分割
リレー87A用電流データ群InAをブロツク(15-1)に示し、
分割リレー87B用電流データ群InBをブロツク(15-2)に示
す。
尚、母連(1-3)は母線選択をする必要がないため電流デ
ータIAはブロツク(16-1),IBはブロツク(16-2)にそのま
ま導入している。演算ブロツク(16-1)(16-2)は分割リレ
ー用差動量IDA,IDBを得る為のもので母線1(1-1)に接続
された全回線CT2次電流のベクトル和に比例した分割リ
レー87A用差動量 はブロツク(15-1)の電流データ群InA及びIAをすべて加
算演算して得られ、同様に分割リレー87B用差動量 はブロツク(15-2)の電流データ群InB及びIBをすべて加
算演算して得られる。
次に演算ブロツク(17-1)(17-2)は抑制量を得る演算であ
り、第2図の例では最大値抑制方式と称される各回線電
流中のの内最大電流に比例した量を抑制量として導出す
るもので各母線単位に選択された電流データ群InA又はI
nBの瞬時値絶対値を演算導出しその中から最大値を求め
たものである。演算ブロツク(18-1),(18-2)は分割リレ
ー87A,87Bの差動要素の動作判定演算を示すもので周知
のベクトル法又は面積法等により差動量IDA,IDBの振幅
値‖IDA‖,‖IDB‖を求めて、タツプ値定数K0との大き
さ比較をするものである。演算ブロツク(19-1)(19-2)は
分割リレー87A,87Bの比率要素の動作判定演算を示すも
ので、差動量瞬時絶対値と抑制量瞬時絶対値の比を判別
するものである。
分割リレー87Aの判別式 |IDA|-(η|IRA2|IDA+IDB|)>0 …(1)式 分割リレー87Bの判別式 |IDB|-(ηIRB2|IDA+IDB|)>0 …(2)式 但しη,ηは定数 の内最大値を示す の内最大値を示す 上記(1)式,(2)式のηIRA又はηIRBを前記の第1抑
制量η|IDA+IDB|を第2抑制量とするもので、従来の
分割リレーと異なる点は前述の通り第1抑制量に母連(1
-3)通過電流IA,IBを含まない点と第2抑制量を別に設
けた点である。(1)式,(2)式の動作判定原理について、
もう少し詳しく説明すれば、母線外部事故時は差動量I
DA,IDBは零又はCT誤差分となるが抑制量IRA,IRBは母
線を貫通する事故電流に比例した抑制量が発生する。
又、母線内部事故時、例えば第1図の母線1(1-1)の事
故であれば分割リレー87A(18−1,19−1)の差
動量IDAは事故電流IFに比例した量となり、分割リレー8
7B(18−2,19−2)の差動量IDBは零又はCT誤差
分εIFに比例した量が発生する。一方分割リレー87A,8
7Bの第1抑制量IRA,IRBは事故電流IFに比例した量であ
る為、分割リレー87Aの演算式(1)は |IF|-(η1|IF|+η2|IF|)=|IF|{1-(η12)} …(3)式 分割リレー87Bの演算式(2)は |εIF|-(η1|IF|+η2|IF|)=|IF|{ε-(η12)} …(4)
式 となり、定数η,ηを適当値に選択することによ
り、(3)式(分割リレー87A)は動作、(4)式(分割リレ
ー87B)は不動作に判定することができることが明白で
ある。ブロツク(20)は一括差動量IDのレベルを判別する
もので、前記分割リレーの差動要素(18-1),(18-2)と同
様である。ブロツク(21)は一括リレーの比率差動要素で
あり、動作量は一括差動量IDの瞬時絶対値,抑制量は前
記分割リレー87A,87Bの第1抑制量に使用するIRA,IRB
の内大きい値Max〔IRA,IRB〕とし、 |ID|-η3Max〔IRA,IRB〕>0 …(5)式 但しη3は定数 の瞬時絶対値で差動量と抑制量の比を判別するものであ
る。ブロツク(22-1)〜(22-5)は論理積演算であり、(22-1)の
出力が分割リレー87Aの最終出力(22-2)の出力が分割リ
レー87Bの最終出力、(22-3)の出力が一括リレーの最終
出力で、(22-4)の出力が母線1(1-1)の事故判定、(22-
5)の出力が母線2(1-2)の事故判定である。
尚、上記実施例では一括リレー(ブロツク(20),(21))
を設けているが、必ずしも必要なものではなく、従来の
一括+分割保護方式とする場合の一例を示したものであ
る。
又、第2図の演算ブロツク(17-1),(17-2)は最大値抑制
方式としての抑制量導出演算にしているが、これを各回
線の瞬時絶対値加算とし として良い。さらには、ケーブル系統に適用する場合第
2図の電流データI1〜In,IA,IB,IDを各々図示してな
い周知の有効分導出演算を介したデータとしてもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、二重母線構成の系統
で送電線の1甲2乙運用と一般的に称される系統運用時
に問題となる母線連絡を通過する零相循環電流で母線の
地絡保護を行なう分割リレーが不動作、又は感度低下と
なる影響をなくする事ができ、しかも従来の分割リレー
方式と同等の外部事故時性能を有する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるデジタル母線保護装置
の構成図、第2図は同じく演算原理ブロツク図、第3図
は従来の二重母線分割保護方式によるアナログ形母線保
護装置の構成図、第4図は従来方式の問題点を説明する
ための系統図である。 図において、(5)はデジタルリレー、(6)フイルター、
(7)はサンプルホールド、(8)はマルチプレクサー、(9)
はA/D変換器、(10)はデジタル入力、(11)はデジタル
出力、(12)メモリー、(13)はマイクロプロセツサであ
る。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二重母線に接続された各回線及び母線間連
    絡線に設置された変流器2次電流を各々同一時刻、同一
    間隔でサンプリングし、デジタル量に変換して得る電流
    データと、前記各回線を母線選択する断路器開閉状態を
    各々デジタル量に変換して得る開閉状態データとを入力
    するデジタル形母線保護継電装置において、前記電流デ
    ータを前記開閉状態データのON状態に応じて各母線単
    位に瞬時値加算演算して得る各母線単位の分割差動量を
    導出する手段と、前記各回線のみの母線単位に選択した
    瞬時値の各電流データを絶対値演算し、その絶対値中の
    最大値又は絶対値の加算演算値に比例した各母線単位の
    第1の抑制量を導出する手段と、前記各母線単位の分割
    差動量の各々を全て瞬時値加算演算して得る一括作動量
    の絶対値に比例した第2の抑制量を導出する手段と、前
    記各母線単位の分割差動量を動作量とし、第1及び第2
    の抑制量のスカラー和を抑制量として各母線単位の比率
    差動リレー判定演算する手段とを備えたことを特徴とす
    るデジタル形母線保護継電装置。
  2. 【請求項2】二重母線に接続された各回線及び母線間連
    絡線に設置された変流器2次電流を各々同一時刻、同一
    間隔でサンプリングし、デジタル量に変換して得る電流
    データと、前記各回線を母線選択する断路器開閉状態を
    各々デジタル量に変換して得る開閉状態データとを入力
    するデジタル形母線保護継電装置において、前記電流デ
    ータを前記開閉状態データのON状態に応じて各母線単
    位に瞬時値加算演算して得る各母線単位の分割差動量を
    導出する手段と、前記各回線のみの母線単位に選択した
    瞬時値の各電流データを絶対値演算し、その絶対値中の
    最大値又は絶対値の加算演算値に比例した各母線単位の
    第1の抑制量を導出する手段と、前記各母線単位の分割
    差動量の各々を全て瞬時値加算演算して得る一括作動量
    の絶対値に比例した第2の抑制量を導出する手段と、前
    記各母線単位の分割差動量を動作量とし、第1及び第2
    の抑制量のスカラー和を抑制量として各母線単位の比率
    差動リレー判定演算する第1判定手段、前記一括差動量
    又は、各回線の変流器2次電流に比例したアナログ量を
    ベクトル合成して得るアナログ差動量を前記同一時刻、
    同一間隔でサンプリングし、デジタル量に変換した量を
    絶対値演算して得る量を動作量とし、前記第1の抑制量
    の各母線単位のうち最大値又は加算演算して得る量に比
    例した量を抑制量として比率差動リレ−判定演算する第
    2判定手段とを備え、前記第1及び第2の判定手段の動
    作のAND条件で動作することを特徴とするデジタル形
    母線保護継電装置。
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