JPH07114532B2 - 差動保護継電装置 - Google Patents
差動保護継電装置Info
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- JPH07114532B2 JPH07114532B2 JP1007714A JP771489A JPH07114532B2 JP H07114532 B2 JPH07114532 B2 JP H07114532B2 JP 1007714 A JP1007714 A JP 1007714A JP 771489 A JP771489 A JP 771489A JP H07114532 B2 JPH07114532 B2 JP H07114532B2
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- differential
- circuit
- impedance
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
- H02H3/28—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、複数個の引出回線を有する多端子母線を、
その各引出回線に設けた変流器を介して差動保護する差
動保護継電装置に関するものである。
その各引出回線に設けた変流器を介して差動保護する差
動保護継電装置に関するものである。
第６図は差動保護継電装置を適用すべき電力系統の接続
図を示すもので、Ｏは母線、１〜ｎ−1,nは母線Ｏから
の引出回線、11〜1n−1,1nは各引出回線１〜ｎ−1,nに
設けた変流器（以下、CTと略称する）、ZDは各CT11〜1n
−1,1nの２次回路を並列接続した差動回路20のインピー
ダンスである。
図を示すもので、Ｏは母線、１〜ｎ−1,nは母線Ｏから
の引出回線、11〜1n−1,1nは各引出回線１〜ｎ−1,nに
設けた変流器（以下、CTと略称する）、ZDは各CT11〜1n
−1,1nの２次回路を並列接続した差動回路20のインピー
ダンスである。
一般に差動保護継電方式としては、上記差動回路20のイ
ンピーダンスZDを高低いずれに選ぶかによって、高イン
ピーダンス差動方式と低インピーダンス差動方式の２種
に大別される。
ンピーダンスZDを高低いずれに選ぶかによって、高イン
ピーダンス差動方式と低インピーダンス差動方式の２種
に大別される。
前者の高インピーダンス差動方式では比較的高いインピ
ーダンスZDで差動回路を形成するため、差動接続された
変流器CT11〜1nからの分流分が少なく、伝達されるエネ
ルギーは少ない。
ーダンスZDで差動回路を形成するため、差動接続された
変流器CT11〜1nからの分流分が少なく、伝達されるエネ
ルギーは少ない。
従って、内部事故時のように、電流が差動回路20へ向か
って同一方向へ流れ込む場合は、差動回路20のインピー
ダンスZD両端に比較的高い電圧を生じる。然るに、外部
事故時のように差動接続されたCT11〜1nの間を電流が還
流する場合には、差動接続されたCT11〜1nの２次回路の
リードワイヤー抵抗に発生する電圧降下が、外部事故流
出端CTの励磁インピーダンスに印加される形となり、CT
励磁特性による両端電圧で定まる値以上に大きくはなら
ない。
って同一方向へ流れ込む場合は、差動回路20のインピー
ダンスZD両端に比較的高い電圧を生じる。然るに、外部
事故時のように差動接続されたCT11〜1nの間を電流が還
流する場合には、差動接続されたCT11〜1nの２次回路の
リードワイヤー抵抗に発生する電圧降下が、外部事故流
出端CTの励磁インピーダンスに印加される形となり、CT
励磁特性による両端電圧で定まる値以上に大きくはなら
ない。
一方、低インピーダンス差動方式では差動接続されたCT
11〜1nからインピーダンスZDへの分流分が多く、殆ど大
半のエネルギーが該当回路側に伝達される。
11〜1nからインピーダンスZDへの分流分が多く、殆ど大
半のエネルギーが該当回路側に伝達される。
従って、内部事故時には差動回路のインピーダンス両端
に発生する電圧は高くならない。その反面、外部事故時
には、差動接続されたCT11〜1n−１の２次回路のリード
ワイヤー抵抗によって生ずる電圧降下に対し、外部事故
電流流出端子のCT1nの２次励磁インピーダンスと差動回
路のインピーダンスZDとは同等もしくは差動回路が低い
インピーダンスを呈することによって、差動回路のイン
ピーダンスZDの方への流入分の方が大きくなることがあ
る。
に発生する電圧は高くならない。その反面、外部事故時
には、差動接続されたCT11〜1n−１の２次回路のリード
ワイヤー抵抗によって生ずる電圧降下に対し、外部事故
電流流出端子のCT1nの２次励磁インピーダンスと差動回
路のインピーダンスZDとは同等もしくは差動回路が低い
インピーダンスを呈することによって、差動回路のイン
ピーダンスZDの方への流入分の方が大きくなることがあ
る。
このため、低インピーダンス差動方式では外部事故電流
通過時に誤動作傾向になる。
通過時に誤動作傾向になる。
前者の高インピーダンス差動方式について、さらに検討
を加えると以下のようになる。
を加えると以下のようになる。
一般に差動回路の抵抗をRDとし、CT2次回路のリードワ
イヤー等の往復全抵抗（CT2次巻線抵抗RS＋CT2次リード
ワイヤー抵抗RL）をR2とした時、最大外部事故電流IFE
maxが通過した時、差動回路電流IDおよび差動回路電圧V
Dは、 となる。
イヤー等の往復全抵抗（CT2次巻線抵抗RS＋CT2次リード
ワイヤー抵抗RL）をR2とした時、最大外部事故電流IFE
maxが通過した時、差動回路電流IDおよび差動回路電圧V
Dは、 となる。
ここで、RD≫R2とすると、 VD≦R2IFE max ……（1.3） となって一定値以上には達しない。
一方、内部事故時には、インピーダンスZDの両端に発生
する電圧をVSの感度で検出する時、 で与えられる最小内部故障検出電流となる。
する電圧をVSの感度で検出する時、 で与えられる最小内部故障検出電流となる。
正し、Iex（VS）は印加電圧VSに対する２次励磁電流で
あり、ｎは母線接続引出回線数である。
あり、ｎは母線接続引出回線数である。
従来の差動保護継電は以上のように構成されているので
高インピーダンス差動方式は、（1.3）式で示されるよ
うに、差動回路電圧VDが外部事故時一定値以上にならな
いので、確実に誤動作しないよう設定できる反面、上記
（1.4）式で示されるように差動回路電圧VDの一定値以
上を検出しようとした場合、最小内部故障電流IF minな
る最小故障検出感度となる。
高インピーダンス差動方式は、（1.3）式で示されるよ
うに、差動回路電圧VDが外部事故時一定値以上にならな
いので、確実に誤動作しないよう設定できる反面、上記
（1.4）式で示されるように差動回路電圧VDの一定値以
上を検出しようとした場合、最小内部故障電流IF minな
る最小故障検出感度となる。
すなわち、故障検出感度が差動接続したCTの２次励磁特
性Iex−Vexによって左右される他、母線Ｏに接続される
CTの端子数ｎによっても左右されるという性質を持つ。
性Iex−Vexによって左右される他、母線Ｏに接続される
CTの端子数ｎによっても左右されるという性質を持つ。
つまり、母線Ｏに接続される引出回線数ｎが多く、か
つ、弱い電源の場合、故障検出感度はCTの２次励磁特性
Iex−Vexとの引出回線ｎの双方に影響されて変動すると
いう問題点があった。
つ、弱い電源の場合、故障検出感度はCTの２次励磁特性
Iex−Vexとの引出回線ｎの双方に影響されて変動すると
いう問題点があった。
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、弱い電源でも確実に故障検出できるよう感度
を向上させた差動保護継電装置を得ることを目的とす
る。
たもので、弱い電源でも確実に故障検出できるよう感度
を向上させた差動保護継電装置を得ることを目的とす
る。
この発明に係る母線差動保護継電装置は、差動回路の端
子電圧に基づいて該差動回路のインピーダンスを切換え
る第１切換え回路と、前記差動回路のインピーダンスの
端子電圧に基づいて該インピーダンスを前記第１切換え
回路による場合とは異なるインピーダンスに切換える第
２切換え回路と、前記差動回路の端子電圧および前記イ
ンピーダンスの端子電圧を検出する複数の電圧検出要素
と、前記各電圧検出要素によって形成したしゃ断器引外
しインターロック回路とを具備したものである。
子電圧に基づいて該差動回路のインピーダンスを切換え
る第１切換え回路と、前記差動回路のインピーダンスの
端子電圧に基づいて該インピーダンスを前記第１切換え
回路による場合とは異なるインピーダンスに切換える第
２切換え回路と、前記差動回路の端子電圧および前記イ
ンピーダンスの端子電圧を検出する複数の電圧検出要素
と、前記各電圧検出要素によって形成したしゃ断器引外
しインターロック回路とを具備したものである。
この発明における差動保護継電装置は、差動回路の端子
電圧または該差動回路のインピーダンスの端子電圧に基
づいて第１切換え回路または第２切換え回路で該インピ
ーダンスを切換え、上記差動回路の端子電圧または上記
インピーダンスの端子電圧を検出する複数の電圧検出要
素によって、しゃ断器引外しインターロック回路を構成
したことにより、高インピーダンス差動方式と低インピ
ーダンス差動方式を自動的に使い分け、各方式の長所の
みを有効に利用することを可能とする。
電圧または該差動回路のインピーダンスの端子電圧に基
づいて第１切換え回路または第２切換え回路で該インピ
ーダンスを切換え、上記差動回路の端子電圧または上記
インピーダンスの端子電圧を検出する複数の電圧検出要
素によって、しゃ断器引外しインターロック回路を構成
したことにより、高インピーダンス差動方式と低インピ
ーダンス差動方式を自動的に使い分け、各方式の長所の
みを有効に利用することを可能とする。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は外部事故時におけるこの発明の原理説滅図、第２図
は内部事故時におけるこの発明の原理説明図、第３図は
この発明の基本特性図であり、第１図乃至第３図に基づ
いて各故障時毎の動作について説明する。
図は外部事故時におけるこの発明の原理説滅図、第２図
は内部事故時におけるこの発明の原理説明図、第３図は
この発明の基本特性図であり、第１図乃至第３図に基づ
いて各故障時毎の動作について説明する。
（ａ） 外部重故障時 外部重故障時には、前記第６図に示す系統における電流
分布は第１図に示すように、各引出回線１〜ｎ−１から
母線Ｏを介して引出回線ｎへ向かって電流I1,I2,…In-1
が流入し、その引出回線ｎから電流In（＝IFE）が流出
する。
分布は第１図に示すように、各引出回線１〜ｎ−１から
母線Ｏを介して引出回線ｎへ向かって電流I1,I2,…In-1
が流入し、その引出回線ｎから電流In（＝IFE）が流出
する。
上記引出回線１〜ｎ−１のCT11〜1n−１にはそれぞれ巻
線抵抗と２次リードの抵抗があり、これに生じる電圧降
下は等価回路121,122…（ｎ−1,n,1）（ｎ−1,n,2）と
して第１図に示される。
線抵抗と２次リードの抵抗があり、これに生じる電圧降
下は等価回路121,122…（ｎ−1,n,1）（ｎ−1,n,2）と
して第１図に示される。
この結果、差動回路のインピーダンス両端には、 VD≦VE＝IFE（RS＋RL） ……（2.1） なる差動回路電圧VDを生じることは公知の事実である。
但し、ここにVEは誤差差動電圧 IFEは外部故障電流（CT2次換算） RSはCT2次巻線抵抗 RLはCT2次リード抵抗の総和 である。
（ｂ） 内部軽（最小）故障時 この場合は、第２図に示すような電流分布の時検出電流
感度が最低となり、その値はCT2次回路で表して、 IF min＝ｎ・Iex＋IR ＝ｎ・fe（VD）＋gZ（VD） ……（2.2） ここで、Iex＝fe（VD）はCT2次励磁特性で定まる関係式 iR＝gZ（VD）は差動継電器87のインピーダンス特性で定
まる関係式ｎは母線接続引出回線数 である。
感度が最低となり、その値はCT2次回路で表して、 IF min＝ｎ・Iex＋IR ＝ｎ・fe（VD）＋gZ（VD） ……（2.2） ここで、Iex＝fe（VD）はCT2次励磁特性で定まる関係式 iR＝gZ（VD）は差動継電器87のインピーダンス特性で定
まる関係式ｎは母線接続引出回線数 である。
一般に、Iex＝fe（VD）の関係式で定まる値は変更しに
くいが、インピーダンスZDのインピーダンス特性は変更
できる。通常、iR＝gZ（VD）の関係式で定まる値は十分
小さくできても、内部事故時に差動継電器87を動作させ
るために必要な差動回路電圧VDが100V以上の高い値で
は、Iex＝fe（VD）の関係式で定まるCT2次励磁電流は無
視できない値となり、CT1次側換算の内部事故検出感度
に影響をおよぼす。
くいが、インピーダンスZDのインピーダンス特性は変更
できる。通常、iR＝gZ（VD）の関係式で定まる値は十分
小さくできても、内部事故時に差動継電器87を動作させ
るために必要な差動回路電圧VDが100V以上の高い値で
は、Iex＝fe（VD）の関係式で定まるCT2次励磁電流は無
視できない値となり、CT1次側換算の内部事故検出感度
に影響をおよぼす。
従って、この影響を避けるには、差動回路電圧VDが低く
ても、差動継電器87が動作できるような条件を成立させ
ることが必要である。
ても、差動継電器87が動作できるような条件を成立させ
ることが必要である。
次に上記差動保護の基本特性を第３図について説明す
る。第３図において、縦軸に差動回路電圧VD、CT2次励
磁電圧Vex、横軸左方向に故障電流IF、横軸右方向にCT2
次励磁電流Iexをとる。
る。第３図において、縦軸に差動回路電圧VD、CT2次励
磁電圧Vex、横軸左方向に故障電流IF、横軸右方向にCT2
次励磁電流Iexをとる。
また、この方式の差動継電器87の動作特性をVD−IF、CT
2次励磁特性をVex−Iexで表し、この特性と同じCTをｎ
個並列に接続した場合の励磁特性をVexn−Iexで表す。
2次励磁特性をVex−Iexで表し、この特性と同じCTをｎ
個並列に接続した場合の励磁特性をVexn−Iexで表す。
このような特性設定で各故障状態における動作原理を説
明すると、下記のようになる。
明すると、下記のようになる。
（ｉ）内部故障検出 第３図の左半分に示す差動継電器87の動作特性VD−I
F中、差動回路の抵抗RD1の傾きの部分を対象とする。差
動回路の抵抗RD1の値は比較的低いオーダーに選ぶ。故
障電流IFが流入し、最小動作差動電圧値V1に達すると動
作する。この時の電流をIF1とすると、ここにCTがｎ個
接続されている状態では、この並列接続された複数個の
CT2次に差動電圧が印加されることになって、検出感度
は、 IF min＝IF1＋Ｉexn.1 ＝IF1＋nIex1.1 ……（2.3） ここで、Ｉexn.1はCTn個並列時のV1におけるCT2次励磁
電流 Ｉex1.1はCT1個の時のV1におけるCT2次励磁電流 となる。
F中、差動回路の抵抗RD1の傾きの部分を対象とする。差
動回路の抵抗RD1の値は比較的低いオーダーに選ぶ。故
障電流IFが流入し、最小動作差動電圧値V1に達すると動
作する。この時の電流をIF1とすると、ここにCTがｎ個
接続されている状態では、この並列接続された複数個の
CT2次に差動電圧が印加されることになって、検出感度
は、 IF min＝IF1＋Ｉexn.1 ＝IF1＋nIex1.1 ……（2.3） ここで、Ｉexn.1はCTn個並列時のV1におけるCT2次励磁
電流 Ｉex1.1はCT1個の時のV1におけるCT2次励磁電流 となる。
ここで、最小動作差動電圧値V1を低くとっておけば、こ
の最小動作差動電圧値V1に対する系統１次側換算電流I
F1,CIexn.1とも十分に小さくなって、CT2次励磁特性に
よる故障検出感度の低下は所定値以下に管理できる。
の最小動作差動電圧値V1に対する系統１次側換算電流I
F1,CIexn.1とも十分に小さくなって、CT2次励磁特性に
よる故障検出感度の低下は所定値以下に管理できる。
すなわち、差動継電器87の動作特性VD−IFの傾きを低く
することによって、最小動作時の差動回路電圧VD（イン
ピーダンスZDの両端電圧）を低い値に設定できるように
する。同時に、CT2次励磁電流が低い値でCTを動作させ
るようにして高感度化し、かつ母線Ｏに接続される引出
回線数の変動による感度の変動幅を実用上支障ない一定
値以下に抑える。
することによって、最小動作時の差動回路電圧VD（イン
ピーダンスZDの両端電圧）を低い値に設定できるように
する。同時に、CT2次励磁電流が低い値でCTを動作させ
るようにして高感度化し、かつ母線Ｏに接続される引出
回線数の変動による感度の変動幅を実用上支障ない一定
値以下に抑える。
（ii）外部最大故障時の誤動作防止 一般にｎ本の引出回線ｉ〜ｎが１本の母線Ｏに接続され
ている場合、外部事故が引出回線ｎに発生した時、差動
回路のインピーダンスZDの両端に表れる差動回路電圧VD
は、前記（2.1）式で表される。
ている場合、外部事故が引出回線ｎに発生した時、差動
回路のインピーダンスZDの両端に表れる差動回路電圧VD
は、前記（2.1）式で表される。
この誤差差動電圧VEを第３図上にV2に等しくとり、この
値V2に対して一定の余裕率をもってV3を定めると、この
値で動作するよう定めた差動電圧検出要素は最大外部故
障電流通過時にも誤動作することはない。但し、V3なる
電圧を発生させるための内部故障電流は、第３図の点P3
に相当するlIF1という値になり、かつCT2次励磁電流も
Ｉex1.3〜Ｉexn.3の間で変動して、結局検出電流値IF′
（CT2次換算）は、 lIF1＋Ｉex1.3≦IF′≦lIF1＋Ｉexn.3 ……（2.4） すなわち： lIF1＋Ｉex1.3〜lIF1＋Ｉexn.3 の範囲を変動し、最小動作電流IF1に比し、大幅に検出
感度が低下する。
値V2に対して一定の余裕率をもってV3を定めると、この
値で動作するよう定めた差動電圧検出要素は最大外部故
障電流通過時にも誤動作することはない。但し、V3なる
電圧を発生させるための内部故障電流は、第３図の点P3
に相当するlIF1という値になり、かつCT2次励磁電流も
Ｉex1.3〜Ｉexn.3の間で変動して、結局検出電流値IF′
（CT2次換算）は、 lIF1＋Ｉex1.3≦IF′≦lIF1＋Ｉexn.3 ……（2.4） すなわち： lIF1＋Ｉex1.3〜lIF1＋Ｉexn.3 の範囲を変動し、最小動作電流IF1に比し、大幅に検出
感度が低下する。
（iii）総合動作 上記の２つの場合で動作値はIF1とlIF1の２種の値が存
在するが、両者の間は以下のように関係づけ、VD−IF特
性を以下で表される折線とする。
在するが、両者の間は以下のように関係づけ、VD−IF特
性を以下で表される折線とする。
VD＝RD1F （VD≦V0＝V1） ……（2.5） VD＝RD2IF＋（RD1−RD2）IF1 （VD≦V0＝V1）……（2.
6） 但し、 すなわち、差動回路電圧VDが低い時には、差動回路の抵
抗RD1なる比較的低い値をインピーダンスZDに持たせ、
差動回路電圧VDが上昇した時は差動回路の抵抗RD2なる
比較的高い値のインピーダンスZDを持たせることによっ
て、低電流域では電差動方式、高電流域では電圧差動方
式として作用させるというものである。
6） 但し、 すなわち、差動回路電圧VDが低い時には、差動回路の抵
抗RD1なる比較的低い値をインピーダンスZDに持たせ、
差動回路電圧VDが上昇した時は差動回路の抵抗RD2なる
比較的高い値のインピーダンスZDを持たせることによっ
て、低電流域では電差動方式、高電流域では電圧差動方
式として作用させるというものである。
上記のVD−IF特性をスイッチする電圧V0の値を設定する
方法は以下の考え方による。CT相互の特性バラツキで生
じる誤差電圧VEが、前述の高感度の最小動作差動電圧値
V1に等しくなる時の電流を最小動作電流IF1のｋ倍とす
ると、 すなわち、ｋの値は差動回路の抵抗RD1を適切な値に選
べば、必ず１より大きく、かつｋ＞ｌとなるように定め
ることも可能である。
方法は以下の考え方による。CT相互の特性バラツキで生
じる誤差電圧VEが、前述の高感度の最小動作差動電圧値
V1に等しくなる時の電流を最小動作電流IF1のｋ倍とす
ると、 すなわち、ｋの値は差動回路の抵抗RD1を適切な値に選
べば、必ず１より大きく、かつｋ＞ｌとなるように定め
ることも可能である。
従って、故障電流が中程度以下である時、高感度の電流
差動要素が誤動作する以前に差動回路電圧V0検出のスイ
ッチが動作して、差動回路インピーダンスを高インピー
ダンスに切換え、電圧差動要素として動作させられる。
従って、折線特性で切換え動作を行わせ、２つの差動回
路の抵抗RDの値を持たせて問題はない。
差動要素が誤動作する以前に差動回路電圧V0検出のスイ
ッチが動作して、差動回路インピーダンスを高インピー
ダンスに切換え、電圧差動要素として動作させられる。
従って、折線特性で切換え動作を行わせ、２つの差動回
路の抵抗RDの値を持たせて問題はない。
なお、このVD−IF特性をスイッチする電圧V0の値は前述
の差動電圧検出要素の動作電圧V3から定まるlIF1との間
の関係を考慮しつつ、 となるV0′のようにV1とは異なる値に定めてもよい。
の差動電圧検出要素の動作電圧V3から定まるlIF1との間
の関係を考慮しつつ、 となるV0′のようにV1とは異なる値に定めてもよい。
以下、差動継電器87の構成例を第４図について説明す
る。第４図において、20−1,20−２は差動回路20に接続
される端子、21はこの両端に表れる電圧を適当な大きさ
に変換する電圧変成器、22−1,22−２はこの電圧変成器
21の互いに逆極性に表れる２次電圧を受け、適当な大き
さおよび時間幅の電圧を生成し、次段の半導体電力スイ
ッチをオンオフさせるための点弧回路、23−1,23−２は
上記点弧回路22−1,22−２の出力により点弧し、互いに
逆極性の電圧波を開閉して両端を短絡または開放状態と
する半導体電力スイッチである。24は半導体電力スイッ
チ23−1,23−２で開放または短絡される抵抗、25−1,25
−２は抵抗24と直列に接続された抵抗、26は１次巻線が
抵抗24,25−1,25−２と直列に接続された変成器、27は
前述の抵抗25−２の両端に表れた電圧を変成する電圧変
成器で、２次巻線に接続した点弧回路25−1,28−２によ
り半導体電力スイッチ29−1,29−２を開閉制御する。30
は上述の変成器21の４次巻線に接続された電圧検出要素
で、端子20−1,20−２の両端に表れる電圧の大きさに応
動する。31は変成器26により変成された電圧を検出し、
変成器26の１次電流が端子20−1,20−２の両端電圧で換
算して適切な値になった時に動作して、信号「１」（接
点閉）を発する電圧検出要素である。32は変成器26より
変成された電圧を前記電圧検出要素30および31より端子
20−1,20−２の両端電圧で換算して高い値で検出し、信
号「１」（接点閉）を発する電圧検出要素である。33は
前記の変成器27により変成された電圧の大きさを検出
し、端子20−1,20−２から見たCT2次電流が所定値以上
の時に作動し、外部で適切な出力回路を形成するための
電圧（電流）検出要素である。
る。第４図において、20−1,20−２は差動回路20に接続
される端子、21はこの両端に表れる電圧を適当な大きさ
に変換する電圧変成器、22−1,22−２はこの電圧変成器
21の互いに逆極性に表れる２次電圧を受け、適当な大き
さおよび時間幅の電圧を生成し、次段の半導体電力スイ
ッチをオンオフさせるための点弧回路、23−1,23−２は
上記点弧回路22−1,22−２の出力により点弧し、互いに
逆極性の電圧波を開閉して両端を短絡または開放状態と
する半導体電力スイッチである。24は半導体電力スイッ
チ23−1,23−２で開放または短絡される抵抗、25−1,25
−２は抵抗24と直列に接続された抵抗、26は１次巻線が
抵抗24,25−1,25−２と直列に接続された変成器、27は
前述の抵抗25−２の両端に表れた電圧を変成する電圧変
成器で、２次巻線に接続した点弧回路25−1,28−２によ
り半導体電力スイッチ29−1,29−２を開閉制御する。30
は上述の変成器21の４次巻線に接続された電圧検出要素
で、端子20−1,20−２の両端に表れる電圧の大きさに応
動する。31は変成器26により変成された電圧を検出し、
変成器26の１次電流が端子20−1,20−２の両端電圧で換
算して適切な値になった時に動作して、信号「１」（接
点閉）を発する電圧検出要素である。32は変成器26より
変成された電圧を前記電圧検出要素30および31より端子
20−1,20−２の両端電圧で換算して高い値で検出し、信
号「１」（接点閉）を発する電圧検出要素である。33は
前記の変成器27により変成された電圧の大きさを検出
し、端子20−1,20−２から見たCT2次電流が所定値以上
の時に作動し、外部で適切な出力回路を形成するための
電圧（電流）検出要素である。
なお、上記変成器21、点弧回路21−1,22−２、半導体電
力スイッチ23−1,23−２は差動回路のインピーダンスを
切換える第１切換え回路41を形成する。また、上記変成
器27、点弧回路28−1,28−２、半導体電力スイッチ29−
1,29−２は差動回路のインピーダンスを切換える第２切
換え回路42を形成する。
力スイッチ23−1,23−２は差動回路のインピーダンスを
切換える第１切換え回路41を形成する。また、上記変成
器27、点弧回路28−1,28−２、半導体電力スイッチ29−
1,29−２は差動回路のインピーダンスを切換える第２切
換え回路42を形成する。
上記各検出要素30,31,32,33により得られるオンオフ出
力「１」，「０」信号は、第５図に示した判別論理回路
51によりしゃ断器引外しのインターロックを形成する。
力「１」，「０」信号は、第５図に示した判別論理回路
51によりしゃ断器引外しのインターロックを形成する。
第５図において、52はしゃ断器引外しのためのロックア
ウトリレーであり、52−ａはロックアウトリレー52の接
点、30−a,30−b,31−a,32−a,33−ａは前記第４図に示
す各検出要素の出力を表す。
ウトリレーであり、52−ａはロックアウトリレー52の接
点、30−a,30−b,31−a,32−a,33−ａは前記第４図に示
す各検出要素の出力を表す。
次に第４図に示された実施例の回路動作を説明する。
（ａ） 内部軽故障の場合 例えば、電源側と１つの引出回線ｎの線路を介して母線
Ｏが接続されている場合、この引出回線ｎのCT1nから差
動回路20へ向かって電流が流れるが、この時、差動回路
20の両端に表れる電圧（差動電圧）は低いので、半導体
電力スイッチ23−1,23−２は開閉動作を行わず閉状態の
ままであり、抵抗24は短絡されている。
Ｏが接続されている場合、この引出回線ｎのCT1nから差
動回路20へ向かって電流が流れるが、この時、差動回路
20の両端に表れる電圧（差動電圧）は低いので、半導体
電力スイッチ23−1,23−２は開閉動作を行わず閉状態の
ままであり、抵抗24は短絡されている。
従って、端子20−1,20−２の両端からは低い値の抵抗25
−1,25−２と、変成器26の１次巻線が接続されただけの
低インピーダンス回路として動作する。この場合の差動
継電器87の動作は、低インピーダンス電流差動リレーと
しての動作となる。
−1,25−２と、変成器26の１次巻線が接続されただけの
低インピーダンス回路として動作する。この場合の差動
継電器87の動作は、低インピーダンス電流差動リレーと
しての動作となる。
なお、差動回路の電圧検出要素30は不動作（30−ｂ接点
閉）で、電圧検出要素31の動作をロックすることはな
い。
閉）で、電圧検出要素31の動作をロックすることはな
い。
（ｂ） 内部中故障の場合 この場合は前述のCT1nからだけ事故点へ向かって故障電
流が供給されるのではなく、電源をもつ幾つかの引出回
線から内部事故点へ向かって電流が流れ込むので、差動
回路の両端電圧、すなわち端子20−1,20−２の両端電圧
は以前より上昇する。その結果、半導体電力スイッチ23
−1,23−２は点弧して動作し、今まで閉状態であったア
ノードカソード間が開放となる。従って、端子20−1,20
−２は抵抗24,25−1,25−２および変成器26の１次巻線
が直列接続されることとなり、回路は高インピーダンス
を呈する。この時、変成器62の１次巻線に流れる電流を
検出してより低感度の電圧検出要素32が動作すれば、内
部中程度故障を検出したことになる。
流が供給されるのではなく、電源をもつ幾つかの引出回
線から内部事故点へ向かって電流が流れ込むので、差動
回路の両端電圧、すなわち端子20−1,20−２の両端電圧
は以前より上昇する。その結果、半導体電力スイッチ23
−1,23−２は点弧して動作し、今まで閉状態であったア
ノードカソード間が開放となる。従って、端子20−1,20
−２は抵抗24,25−1,25−２および変成器26の１次巻線
が直列接続されることとなり、回路は高インピーダンス
を呈する。この時、変成器62の１次巻線に流れる電流を
検出してより低感度の電圧検出要素32が動作すれば、内
部中程度故障を検出したことになる。
この場合、差動継電器87は電圧検出要素32の動作によ
り、電圧差動継電装置として動作したことになる。ま
た、上記半導体電力スイッチ23−1,2の動作に対応し、
電圧検出要素30も動作してインターロック動作を行う
（30−ａ接点閉,30−ｂ接点開）。
り、電圧差動継電装置として動作したことになる。ま
た、上記半導体電力スイッチ23−1,2の動作に対応し、
電圧検出要素30も動作してインターロック動作を行う
（30−ａ接点閉,30−ｂ接点開）。
（ｃ） 内部重故障の場合 前記中故障の場合と同様、CT1n以外の複数の端子から故
障点へ向かって故障電流が供給される。従って、端子20
−1,20−２間には十分な電流が流れ、抵抗24,25−1,25
−２、変成器26の１次巻線の回路のインピーダンスによ
って、差動回路の両端子、すなわち端子20−1,20−２の
間に差動電圧を発生し、変圧器21の両端電圧も十分高い
ので、半導体電力スイッチ23−1,2は作動して、閉状態
から開状態に切換えられ、抵抗24の短絡は解かれるか
ら、上記抵抗24,25−,25−２、変成器26の１次巻線によ
る差動電圧は十分高くなる。
障点へ向かって故障電流が供給される。従って、端子20
−1,20−２間には十分な電流が流れ、抵抗24,25−1,25
−２、変成器26の１次巻線の回路のインピーダンスによ
って、差動回路の両端子、すなわち端子20−1,20−２の
間に差動電圧を発生し、変圧器21の両端電圧も十分高い
ので、半導体電力スイッチ23−1,2は作動して、閉状態
から開状態に切換えられ、抵抗24の短絡は解かれるか
ら、上記抵抗24,25−,25−２、変成器26の１次巻線によ
る差動電圧は十分高くなる。
この差動電圧の一部を変成器27により変成し、これを介
して点弧回路28−1,28−２を付勢し、半導体電力スイッ
チ29−1,29−２を点弧する。その結果、半導体電力スイ
ッチ29−1,29−２は動作して短絡状態となり、抵抗24,2
5−１は全て短絡される。この結果、差動回路20のイン
ピーダンスZDは十分低い値になり、電圧の大きさも適当
な値にまで低下する。
して点弧回路28−1,28−２を付勢し、半導体電力スイッ
チ29−1,29−２を点弧する。その結果、半導体電力スイ
ッチ29−1,29−２は動作して短絡状態となり、抵抗24,2
5−１は全て短絡される。この結果、差動回路20のイン
ピーダンスZDは十分低い値になり、電圧の大きさも適当
な値にまで低下する。
また、電圧検出要素33が適切な大きさの過電圧を検出す
るように設定してあるので、重故障状態を検出して、し
ゃ断器引外し回路を形成するための外部絶縁出力を発す
る。
るように設定してあるので、重故障状態を検出して、し
ゃ断器引外し回路を形成するための外部絶縁出力を発す
る。
この電圧検出要素33の整定値は以下のように定めてあ
る。外部最大故障時（故障電流IFE max）、誤差差動電
流IDEは、 となり、誤動作しない。
る。外部最大故障時（故障電流IFE max）、誤差差動電
流IDEは、 となり、誤動作しない。
また、内部重故障時（故障電流IF1 max）に生じる差動
電流によってCT2次（差動）回路に発生する差動電圧VD
は、 VD＝RDID ＝RDIF1 max となり、CT2次回路絶縁耐圧値VBILSに対し十分低い値で
あるよう、下式を満足する適切な値VDに整定する。
電流によってCT2次（差動）回路に発生する差動電圧VD
は、 VD＝RDID ＝RDIF1 max となり、CT2次回路絶縁耐圧値VBILSに対し十分低い値で
あるよう、下式を満足する適切な値VDに整定する。
従って、電圧検出要素33は適切な動作を示す。
（ｄ） 外部軽故障の場合 外部故障時には差動接続された各引出回線１〜ｎのCT11
〜1nを通過する電流の代数和は０であるから、差動回路
の両端子20−1,20−２には電流は流れず、各検出要素2
1,32,33は十分な動作入力を得られない。しかし、実際
にはCTの製作上生じる誤差などにより、一般には誤差を
積算した形での差動電流、すなわち代数和電流を生じ
る。この通過電流の大きさに比例して増大するが、軽故
障時にはその道は小さいので、適切な感度に設定した電
圧検出要素31を動作させるには至らない。
〜1nを通過する電流の代数和は０であるから、差動回路
の両端子20−1,20−２には電流は流れず、各検出要素2
1,32,33は十分な動作入力を得られない。しかし、実際
にはCTの製作上生じる誤差などにより、一般には誤差を
積算した形での差動電流、すなわち代数和電流を生じ
る。この通過電流の大きさに比例して増大するが、軽故
障時にはその道は小さいので、適切な感度に設定した電
圧検出要素31を動作させるには至らない。
この外部故障電流通過時の誤動作の限界電流値と内部事
故検出電流との比ｋの値は、差動回路のインピーダンス
ZDとCT2の次巻線抵抗R5、CT2次リードワイヤー抵抗とで
左右されるが、軽故障で第１切換え回路41が不動作の場
合には、電圧検出要素31が動作しないように選んであ
り、誤動作はない。
故検出電流との比ｋの値は、差動回路のインピーダンス
ZDとCT2の次巻線抵抗R5、CT2次リードワイヤー抵抗とで
左右されるが、軽故障で第１切換え回路41が不動作の場
合には、電圧検出要素31が動作しないように選んであ
り、誤動作はない。
（ｅ） 外部重故障の場合 外部事故電流が通過する場合、その値が大きくなると前
述の電圧検出要素31は誤動作する可能性がある。
述の電圧検出要素31は誤動作する可能性がある。
事故電流の大きさが上記の値に達するより低い水準の差
動電流によって動作するように、第１切換え回路41の動
作値を選んでおくと、事故電流の水準が電圧検出要素31
の誤動作に達しない低い水準の電流が通過した時に切換
え動作を行い、差動回路は抵抗24,25−1,25−2,変成器2
6の１次巻線が直列接続された高インピーダンス回路と
なる。
動電流によって動作するように、第１切換え回路41の動
作値を選んでおくと、事故電流の水準が電圧検出要素31
の誤動作に達しない低い水準の電流が通過した時に切換
え動作を行い、差動回路は抵抗24,25−1,25−2,変成器2
6の１次巻線が直列接続された高インピーダンス回路と
なる。
差動回路のインピーダンスが高インピーダンスとなれ
ば、差動回路は電圧を一定値以上与えないと、動作に十
分な差動電流が得られず、誤動作には至らない。
ば、差動回路は電圧を一定値以上与えないと、動作に十
分な差動電流が得られず、誤動作には至らない。
最大の外部故障電流が通過した時の差動回路発生電圧で
は誤動作しないように、電圧検出要素32の設定値を定め
ておけば、外部重故障時、最大電流が通過しても、電圧
検出要素32は誤動作せず、全体として誤しゃ断に至らな
い。
は誤動作しないように、電圧検出要素32の設定値を定め
ておけば、外部重故障時、最大電流が通過しても、電圧
検出要素32は誤動作せず、全体として誤しゃ断に至らな
い。
このとき、内部重故障検出用の電流（電圧）検出要素33
は、母線Ｏに接続された１つの引出回線の外部事故時故
障電流により生じる誤差差動電流IDEによっては、誤動
作しないよう、かつ、CTの安全限界を考えて、十分高い
電流値に整定してあることは、前述の内部重事故時の動
作の項で述べた通りである。従って、電流（電圧）検出
要素33は誤動作しない。
は、母線Ｏに接続された１つの引出回線の外部事故時故
障電流により生じる誤差差動電流IDEによっては、誤動
作しないよう、かつ、CTの安全限界を考えて、十分高い
電流値に整定してあることは、前述の内部重事故時の動
作の項で述べた通りである。従って、電流（電圧）検出
要素33は誤動作しない。
なお、以上の実施例はこの発明の１例であり、他にも種
々の構成が考えられ、それらはこの発明の技術的思想を
妨げない範囲でこの発明の請求範囲に含まれることはい
うまでもない。
々の構成が考えられ、それらはこの発明の技術的思想を
妨げない範囲でこの発明の請求範囲に含まれることはい
うまでもない。
以上のように、この発明によれば、高インピーダンス差
動方式と低インピーダンス差動方式がそれぞれ有する短
所を解消し、長所を発揮できるように構成したので、弱
い電源でも確実に故障検出できるように感度が向上し、
実系統に適用して大きな効果が得られる。
動方式と低インピーダンス差動方式がそれぞれ有する短
所を解消し、長所を発揮できるように構成したので、弱
い電源でも確実に故障検出できるように感度が向上し、
実系統に適用して大きな効果が得られる。
第１図は外部事故時におけるこの発明の原理説明図、第
２図は内部事故時におけるこの発明の原理説明図、第３
図はこの発明の基本特性説明図、第４図はこの発明によ
る差動保護継電装置を示すブロック図、第５図はインタ
ーロック回路図、第６図はこの発明装置を適用すべき電
力系統接続図である。 Ｏは母線、１〜ｎは引出回線、11〜1nは変流器、20は差
動回路、41は第１切換え回路、42は第２切換え回路、3
0,31,33は電圧検出要素、32は高調波検出要素、51はイ
ンターロック回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
２図は内部事故時におけるこの発明の原理説明図、第３
図はこの発明の基本特性説明図、第４図はこの発明によ
る差動保護継電装置を示すブロック図、第５図はインタ
ーロック回路図、第６図はこの発明装置を適用すべき電
力系統接続図である。 Ｏは母線、１〜ｎは引出回線、11〜1nは変流器、20は差
動回路、41は第１切換え回路、42は第２切換え回路、3
0,31,33は電圧検出要素、32は高調波検出要素、51はイ
ンターロック回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】母線に接続された複数の引出回線と、前記
各引出回線に設けた変流器と、前記各変流器の２次巻線
をそれぞれ並列に接続した差動回路と、前記差動回路の
端子電圧が最小動作差動電圧値またはその近辺に設定さ
れた電圧値を越えるばあい該差動回路のインピーダンス
を低い第１の値から高い第２の値へ切換える第１切換え
回路と、前記差動回路のインピーダンスの端子電圧が重
故障時の過大な電圧抑制のために予め定めた設定値を越
えるばあい該インピーダンスを十分低い値へ切換える第
２切換え回路と、前記差動回路の端子電圧および前記イ
ンピーダンスの端子電圧を検出する複数の電圧検出要素
と、前記各電圧検出要素によって形成したしゃ断器引外
しインターロック回路とを備えた差動保護継電装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1007714A JPH07114532B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 差動保護継電装置 |
| AU44790/89A AU616577B2 (en) | 1989-01-18 | 1989-11-20 | Differential protective relay apparatus |
| US07/438,109 US4991052A (en) | 1989-01-18 | 1989-11-20 | Differential protective relay apparatus |
| EP89121641A EP0378786B1 (en) | 1989-01-18 | 1989-11-23 | Differential protective relay apparatus |
| DE68918573T DE68918573T2 (de) | 1989-01-18 | 1989-11-23 | Differentialschutzrelais. |
| IN3BO1991 IN172453B (ja) | 1989-01-18 | 1991-01-07 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1007714A JPH07114532B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 差動保護継電装置 |
| IN3BO1991 IN172453B (ja) | 1989-01-18 | 1991-01-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02193523A JPH02193523A (ja) | 1990-07-31 |
| JPH07114532B2 true JPH07114532B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=26324129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1007714A Expired - Lifetime JPH07114532B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 差動保護継電装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4991052A (ja) |
| EP (1) | EP0378786B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07114532B2 (ja) |
| AU (1) | AU616577B2 (ja) |
| DE (1) | DE68918573T2 (ja) |
| IN (1) | IN172453B (ja) |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
| JP2676704B2 (ja) * | 1989-08-30 | 1997-11-17 | 三菱電機株式会社 | 差動保護継電装置 |
| US20030223167A1 (en) * | 2000-12-22 | 2003-12-04 | Udren Eric A. | Distributed bus differential relay system |
| CN103605787B (zh) * | 2013-12-03 | 2017-01-25 | 国家电网公司 | 继电保护评价分析方法及系统 |
| CN114113821B (zh) * | 2021-09-30 | 2024-02-27 | 华能太仓发电有限责任公司 | 一种母线差动保护装置进线电流互感器接线鉴别方法 |
| CN115291009B (zh) * | 2022-07-25 | 2024-07-19 | 国能南京电力试验研究有限公司 | 电力系统运行中电流互感器二次绕组组别判断的试验方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1151060B (de) * | 1962-01-11 | 1963-07-04 | Bbc Brown Boveri & Cie | Differentialschutz |
| CH448234A (de) * | 1967-03-28 | 1967-12-15 | Oerlikon Maschf | Differentialschutzschaltung |
| US4020396A (en) * | 1975-02-07 | 1977-04-26 | Westinghouse Electric Corporation | Time division multiplex system for a segregated phase comparison relay system |
| US3992649A (en) * | 1975-02-10 | 1976-11-16 | General Electric Company | Current differential fault detection circuit |
| FR2501929A1 (fr) * | 1981-03-10 | 1982-09-17 | Merlin Gerin | Disjoncteur basse tension et procede de fabrication d'un capteur de courant |
| US4862308A (en) * | 1987-05-01 | 1989-08-29 | Electric Power Research Institute, Inc. | Power bus fault detection and protection system |
-
1989
- 1989-01-18 JP JP1007714A patent/JPH07114532B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-20 AU AU44790/89A patent/AU616577B2/en not_active Ceased
- 1989-11-20 US US07/438,109 patent/US4991052A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-11-23 EP EP89121641A patent/EP0378786B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-23 DE DE68918573T patent/DE68918573T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-01-07 IN IN3BO1991 patent/IN172453B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU4479089A (en) | 1990-08-09 |
| DE68918573D1 (de) | 1994-11-03 |
| EP0378786A3 (en) | 1991-10-30 |
| IN172453B (ja) | 1993-08-14 |
| DE68918573T2 (de) | 1995-05-11 |
| JPH02193523A (ja) | 1990-07-31 |
| US4991052A (en) | 1991-02-05 |
| EP0378786B1 (en) | 1994-09-28 |
| AU616577B2 (en) | 1991-10-31 |
| EP0378786A2 (en) | 1990-07-25 |
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