JPH0714247B2

JPH0714247B2 - 保護継電装置

Info

Publication number: JPH0714247B2
Application number: JP60128255A
Authority: JP
Inventors: 順一稲垣
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-06-14
Filing date: 1985-06-14
Publication date: 1995-02-15
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: JPS61288719A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明は電力系統に発生する故障を系統電気量の変化に
より検出する変化量検出装置と自動点検機能を備えた保
護継電装置に関し、特に事故対応に関するものである。

［発明の技術的背景］電力系統によっては、系統故障を検出するために、過電
流継電器に代って電気量の変化幅を検出する変化幅検出
電流継電器（以下ΔＩリレーと称する）を設置し、この
ΔＩリレーの検出結果によって種々の判定をすることが
ある。

その理由は、例えば系統に流れている大きな潮流と、系
統に地絡や短絡故障が発生した場合の故障電流との大き
さの差が極めて小さいことがあり、単に電流の大きさの
みに応動する過電流継電器を用いても、この大電流が故
障によるものか否かを区別することが出来ない場合があ
るからである。ΔＩリレーは前述の様に電流が変化した
時に動作するものであるため、系統故障が発生してから
一定時限後に、しゃ断器に引外し指令を与える様にする
装置に使用する場合には、ΔＩリレーの動作出力を何ら
かの方法で引延ばす必要がある。

この引延ばしに関する説明を第９図と第10図を用いて行
なう。第９図において、ΔＩリレー１は動作信号S1をオ
フディレイタイマ２に出力する。オフディレイタイマ２
は予め設定される時限T₁だけ動作信号S1を引延ばした動
作信号S2を出力する。動作信号S2はトリップ回路を構成
する補助リレー３に入力する。補助リレー３は、トリッ
プ信号S3を出力する。

第10図は第９図の回路の応動説明図である。第10図にお
いて、動作信号S1は系統電流が所定の値以上変化した
時、その変化時点のみ出力される。従って、出力時間T₂
は一般に数ms＋数μｓ程度と極めて短い。信号S2は、前
記動作信号S1が復帰後、時限T₁経過後に復帰する。この
時限T₁は、このΔＩリレーと組合せて用いられるリレー
（例えば距離リレー）が限時トリップを行なう時間をカ
バーする必要性から、一般に数秒に設定される。トリッ
プ信号S3は、信号S2に対して補助リレーの動作時間T₃だ
け遅れて出力され、復帰時間T₄だけ遅れて復帰する。こ
の動作時間T₃及び復帰時間T₄は、通常、数ms〜10μｓ程
度である。

以上説明したΔＩリレーを用いた場合、以下の不具合が
ある。即ち、保護継電装置は、常時は不動作で、電力系
統の故障発生時には、確実に動作する責務がある。その
ため、常時の状態で正しく動作することを点検する、所
謂自動点検が行なわれることは知られている。この自動
点検においては、リレー入力に系統電気量を模擬する入
力を印加して実施する。ところで、第９図に示したΔＩ
リレーの自動点検を実施することを考えると、その出力
S3は、点検用入力印加後、時限T₁は、前述した様に、数
秒に設定される。従って、ΔＩリレーの自動点検のため
に、この時限T₁は少なくとも必要となる。一方、この自
動点検時はトリップ指令が誤って出力されない処理、所
謂トリップロックが行なわれる。この状態では、装置が
系統事故を除去することが出来ないため、自動点検中の
系統事故発生を考えると、ΔＩリレーの出力と時限保持
する限時T₁の長さが大きな問題となる。

以上述べた問題を解決するためのΔＩリレーを用いた従
来技術による保護装置の構成を第11図に示す。第11図
は、一般に用いられている送電線の距離保護装置の構成
図であり、ΔＩリレー１を距離リレー４の故障検出リレ
ーとして使用し、両リレーが共に動作した時、トリップ
指令S4を出力する構成であると共に、点検回路５を内蔵
して自動点検を行なう構成を示す。なお、第11図におい
て、第９図と同一記号で示したものは同一構成要素を示
す。

第11図において、距離リレー４は、常時は系統電気量に
応動し、動作と判定した時、動作信号S5を補助リレー６
に出力する。又、この動作信号S5は点検回路５にも出力
される。補助リレー６はトリップ信号S6を出力する。ト
リップ回路100は補助リレー３及び６の各接点を直列に
接続した構成され、両リレーが共に動作した時、トリッ
プ指令S4を出力する。点検回路５は距離リレー４の点検
時、系統電気量に相当する点検入力S7を距離リレー４に
出力し、距離リレー４の動作信号S5を入力して監視する
ことで、その点検良否判定を行なう。又、点検回路５
は、ΔＩリレー１の点検時には点検入力S8をΔＩリレー
１に出力し、その応動状態を動作信号S2を入力して点検
入力による正動作を確認する。正動作を確認すると、動
作信号S3を復帰させるため、オフディレイタイマ２の時
限T₁を短縮するための解除信号S9をオフディレイタイマ
２に出力する。更に、点検回路５は事故対応信号S10を
オフディレイタイマ２に出力する。この事故対応信号S1
0により、オフディレイタイマ２は動作信号S2をこの信
号S10入力後、時限T₁だけ出力する。この事故対応信号S
10は、ΔＩリレー１の点検中に距離リレー４が動作した
時のみ出力され、公知技術である事故対応処理を実施す
るための信号である。

以上説明した第11図の構成におけるΔＩリレーの点検時
の応動を第12図、第13図及び第14図を用いて行なう。

第12図は通常の点検時の応動説明図であり、点検入力S8
が印加されると、動作信号S2が出力される。そして、点
検回路５により動作確認されると、時限T₅後、解除信号
S9が出力され、この解除信号S9により動作信号S2は復帰
する。

第13図は、事故対応を行なう時の応動説明図であり、
今、時刻t₀で点検を開始して後、第12図に示した時限T₅
に到る前の時刻t₁で系統事故が発生した場合を示す。点
検入力S8印加により、動作信号S2が出力されることは第
12図と全く同じであり、その後、時刻t₁にて系統事故が
発生し、事故対応信号S10が出力されると、動作信号S2
はその時点より時限T₁引延ばされる。なお、事故対応信
号S10が出力されると、解除信号S9は出力されない。こ
の引延ばしの間に、距離リレー４とΔＩリレー１が共に
動作することで正常にトリップ指令S4が出力される。

［背景技術の問題点］第14図は従来技術による第11図の構成の不具合を説明す
る図であり、解除信号S9の出力が系統事故の発生時刻t₂
よりわずかに遅れた時刻t₃で生じた場合を示す。第14図
において、時刻t₀において点検入力S8印加より動作信号
S2が出力される。そして、時刻t₂において系統事故が発
生すると、この系統事故によりΔＩリレーは動作し、オ
フディレイタイマ２は時限T₁の引延ばしを行なおうとす
る。しかし、距離リレー４の動作信号S5は、距離リレー
４に必要とされる動作時間のため、系統事故発生より時
限T₆遅れて出力される。そのため、時刻t₂の直後である
時刻t₃では事故対応信号S10は出力されず、解除信号S9
が出力されてしまうことになる。これにより、動作信号
S2は復帰する。

ところで、一般に自動点検は種々の項目があり、ΔＩリ
レーの点検はその一項目であり、ΔＩリレーの点検が終
了しても、なお点検中であることが一般である。

従って、距離リレー４の動作信号S5が出力されると、点
検回路の応動時間T₇後、事故対応信号S10が出力され
る。この事故対応信号S10によりオフディレイタイマ２
は、応動時間T₈後、動作信号S2を出力する。この動作信
号S2により補助リレー３は、応動時間T₃遅れてトリップ
信号S3を出力する。従って、トリップ指令S4は、この出
力と同時となるため、距離リレー４の動作信号S5出力
後、（T₇＋T₈＋T₃）時間遅れることになる。この時間
は、高速動作を要求される距離リレー４では、問題とな
ってくる時間である。

なお、以上説明した不具合の発生するのは、第14図の応
動において、事故対応信号S10の出力が解除信号S9の出
力より遅れることに起因するものであり、系統事故発生
時刻t₂と解除信号S9の出力される時刻t₃との時間差が
（T₆＋T₇）以内の時生ずる。

以上述べた様に、ΔＩリレーを用い、かつ自動点検機能
を有する従来の保護装置においては、自動点検中の系統
事故に対する事故対応において、系統事故の発生するタ
イミングによっては、トリップ指令が遅れる問題があ
る。

以上は、変化幅検出過電流継電器に関し説明したが、電
圧、電力、周波数等系統電気量の変化に応動する変化量
検出装置の全てに関することである。

［発明の目的］本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、自動点検機能と変化量検出装置を備えた保護継電装
置において、自動点検中の事故対応時、トリップ指令の
遅れがない保護継電装置を提供することを目的としてい
る。

［発明の概要］本発明では、自動点検手段は変化量検出手段に対して、
自動点検時間を短縮するために出力を復帰させる解除信
号と、出力を引延ばすための事故対応信号とを出力し、
これを受けた変化量検出継電器は、事故対応信号を入力
した時はオフディレイタイマを再起動して所定時間動作
出力を引延ばすと共に、解除信号を入力した時は、動作
出力を所定時間引延ばして復帰させることにより、点検
中の系統事故に対してトリップ指令を遅らせない様にす
るものである。

［発明の実施例］以下図面を参照して実施例を説明する。第１図は本発明
による保護継電装置の一実施例の構成図である。第１図
において、第11図と同一記号を用いたものは同一構成要
素を示す。第１図は第11図の構成において、オフディレ
イタイマ７を追加したことのみ異なる。

第１図において、オフディレイタイマ７は、オフディレ
イタイマ２から出力される信号S2を入力とし、時限T₉だ
け引延ばした信号S11を補助リレー３に出力する。他の
構成は、第11図に同じであるため、説明は省略する。こ
の時限T₉は、第14図で説明した距離リレー４の動作時間
T₆と、事故対応信号S10の遅れ応動時間T₇とを和した時
限以上であれば良い。なお、更に短くするためには、補
助リレー３の復帰時間T₄だけ短くすることも出来る。

以上述べた第１図の構成での応動を以下に説明する。系
統事故発生時、ΔＩリレー１が出力する動作信号S1は、
限時時間（T₁＋T₉）引延ばされる。従って、補助リレー
３の入力である信号S11は、第11図での構成に比較し、
時限T₉長くなる。一方、前述した様に、T₁》T₉であり、
通常の動作に関しては殆ど変らないと見ることが出来
る。次に、第14図と同一の現象に対する応動を第２図に
て説明する。

第２図において、信号S2は点検入力S8の印加により動作
し、解除信号S9の発生により復帰するが、信号S11は、
信号S2に対し時限T₉だけ引延ばされるため、動作は継続
する。そのため動作信号S3も動作継続となる。そのた
め、距離リレー４が動作し、動作信号S5が出力される
と、直ちにトリップ回路が形成され、トリップ指令S4を
出力することが出来る。なお、補助リレー６の応動時間
を考える時は、この時限だけトリップ指令S4が動作信号
S5に対して遅れるが、この遅れは通常の事故時の応動で
も同じである。

以上説明した様に、本発明による第１図の構成によれ
ば、自動点検中の事故対応時、ΔＩリレーによるトリッ
プ指令の遅れがない装置を提供することが出来る。

本発明は第１図の構成に限定されず、以下述べる種々の
変形が出来る。第３図は本発明による他の実施例であ
り、第１図と同一記号を用いたものは同一構成要素を示
す。

第３図と第１図の違いは、第１図においては、解除信号
S9と事故対応信号S10の２本の信号線により、ΔＩリレ
ー出力を制御していることに対して、第３図では、点検
信号S12 1本にて、同じ制御を行なう構成であることで
ある。第３図において、点検回路5Aは、ΔＩリレー点検
時、点検入力S8をΔＩリレーに出力し、信号S11を入力
して動作を確認すると、点検信号S12をワンショットパ
ルスで出力すると共に、事故対応により信号S11の引延
ばしが必要の時、所定期間内にワンショットパルスを続
けて出力する。この点検信号S12は、オフディレイタイ
マ２に入力すると共に、AND回路８に入力する。AND回路
８は信号S11と点検信号S12との論理積をとり、AND条件
が成立した時、オフディレイタイマ２を再起動するため
の事故対応信号S13をオフディレイタイマ２に出力す
る。なお、上述の点検信号S12に２回のワンショットパ
ルスを出す期間は、時限T₉と同じ考え方で算出すれば良
い。以上説明した第３図の構成での応動を以下説明す
る。

第４図は第３図の応動説明図である。第４図において、
点検入力S8の印加により信号S11は動作し、点検信号S11
のパルスＡ後、オフディレイタイマ７による時限T₁だけ
引延ばそうとする。従って、点検中に系統事故がなけれ
ば、点検信号S11はパルスＡのみ発生し、信号S11は破線
の様に復帰する。一方、系統事故が発生すると、点検信
号S11には、第２回目のパルスＢが時限T₉以内に発生す
る。そのため、AND回路８は信号S11と点検信号S11によ
りAND条件が成立して事故対応信号S13を出力する。この
事故対応信号S13により、オフディレイタイマ２は再起
動がかかり、時限T₁の引延ばしを行なうため、信号S11
も同じく引延ばされる。

以上説明した様に、第３図の構成によれば、第１図の構
成と全く同じ事故対応応動をすることが明らかである。

以上説明した様に、第３図の構成によれば、第１図での
構成における効果と全く同じ効果がある。更に、第３図
の構成によれば、点検回路5AによるΔＩリレーの出力制
御を１本の信号で行なうことが出来る。一般に、システ
ム間を渡る信号本数は少ないほど高信頼度システムを構
成できると言える。従って、第３図の構成をとることに
より、より高信頼度を有する装置構成をとることが出来
る。

以上の説明においては、ΔＩリレー１の出力を引延ばす
手段をハード構成で示したが、これに限るものでない。
近年、マイクロコンピュータを用いた保護継電器及び保
護装置（所謂ディジタルリレー）は公知の技術となって
きたが、以下、本発明をディジタルリレーで変化量検出
装置を構成する場合の適用を述べる。ディジタルリレー
のハード構成については、例えば特開昭56-162921号で
十分公知の技術であり、その説明は省略する。

第５図は、第１図の構成によるΔＩリレーの出力制御方
法を採用し、ΔＩリレーをディジタルリレーで構成した
場合を示す。

第５図において、ΔＩリレー1Aはマイクロコンピュータ
を用いた構成であり、系統電流の変化分検出、その判定
及び引延ばしタイマー処理を全てソフト処理で行ない、
その結果を信号S11として出力する。又、点検回路５か
ら点検入力S8、解除信号S9及び事故対応信号S10を入力
し、ソフト処理を行なう。このソフト処理の例を第６図
を用いて説明する。

第６図においては、ステップF1は、事故対応信号S10の
有無を判定する処理であり、無と判定した時はステップ
F2に移り、有と判定した時はリレー動作時と同じく信号
S11を時限T₁だけ引延ばすためのステップF5に移る。ス
テップF2は、解除信号S9の有無を判定する処理であり、
無と判定した時はステップF3に移り、有と判定した時は
ステップF10に移る。ステップF3では、系統電流を取込
み、変化の大きさを算出する処理を行なう。そして、ス
テップF4において、電流の変化分が所定値より大か否か
の判定を行なう。その結果、動作と判定した時はステッ
プF5に移り、不動作と判定した時はステップF8に移る。
ステップF5では、前述した様に時限T₁の時間値を設定す
る。そして、次にステップF6において、信号S11の出力
処理を行なう。次のステップF7は限時用タイマーを減
少、即ち、一般には記憶部の内容を減算する処理であ
り、次のステップF11に移る。

一方、ステップF10は、解除信号S9を入力後、時限T₉だ
け信号S11を引延ばすため、時限T₉の時間値を設定する
処理であり、この設定する記憶部はステップF5での時限
T₁の設定と共用する。このステップF10の処理後は前記
ステップF6に移る。

又、ステップF8は、限時動作中か否かを判定する処理で
あり、前述の記憶部の値から判定する。そして、限時中
の時は、次にステップF6を実施し、限時中でない時はス
テップF9により、信号S11を復帰する処理を行ない、次
のステップF11に移る。なお、この復帰処理は、不動作
の時は、不動作を継続することを意味する。

ステップF11は、以上の処理を常に一定周期で実施する
ための待機処理である。

以上述べた第６図の処理を用いたΔＩリレー1Aの応動
は、第１図の構成での応動と比較する時、系統事故によ
るΔＩリレーの応動における引延ばし時間が、前者では
T₁であるのに対し、後者では（T₁＋T₉）となる点のみ異
なり、他の応動は第１図と全く同じとなる。

以上述べた様に、第５図の構成によれば第１図と全く同
じ効果が得られることに加え、系統事故時の引延ばし時
間を設定値のT₁と同じに出来る効果がある。

第７図は、第３図の構成によるΔＩリレーの出力制御方
法を採用し、ΔＩリレーをディジタルリレーで構成した
場合を示す。

第７図において、ΔＩリレー1Bはマイクロコンピュータ
を用いた構成であり、系統電流の変化分検出、その判定
及び引延ばしタイマー処理を全てソフト処理で行ない、
その結果を信号S11として出力する。又、点検回路5Aか
ら点検入力S8及び点検信号S12を入力してソフト処理を
行なう。このソフト処理の例を第８図を用いて説明す
る。

第８図において、第６図と同一処理記号のものは、同一
処理を示す。第８図において、ステップF12は、点検信
号S12として入力するパルスの時間間隔をカウントする
ためのタイマーを増加する処理である。次に、ステップ
F13にて点検信号S12の有無を判定し、無の時、次のステ
ップF3に移り、有の時ステップF14に移る。ステップF14
では、ステップF12のタイマーの内容を後述するステッ
プF16にて判定するため、退避処理を行ない、ステップF
15では、このタイマーをリセットし、再カウントの準備
を行なう。ステップF16ではステップF14にて退避してお
いたタイマーの値を判定し、所定値以内か否かを判定す
る。この判定において、所定値以内の時は、事故対応の
ために、連続して２回のパルスが出たと判断し、次に、
ステップF5に移る。所定値以上の時は、前回のパルスが
点検時のタイマーの短縮と判断し、次に、時限T₉のセッ
トステップF10に移る。その他の処理は第６図と全く同
じである。

以上述べた第８図の処理を用いたΔＩリレー1Bの応動
は、第３図の構成での応動と比較する時、系統事故によ
るΔＩリレーの応動における引延ばし時間が、前者では
T₁であるのに対し、後者では（T₁＋T₉）となる点のみ異
なり、他の応動は第３図と全く同じとなる。

以上述べた様に、第７図の構成によれば、第３図と全く
同じ効果が得られることに加え、系統事故時の引延ばし
時間を設定値のT₁と同じに出来る効果がある。

以上、本発明による実施例を図を用いて説明したが、本
発明は以上に限るものでなく、以下の様に種々変形出来
る。

第１図及び第７図の構成において、解除信号S9及び事
故対応信号S10をパルス信号で示しているが、これに限
らず信号の立上り又は立下り検出を用いても良いことは
明らかである。

又、第１図及び第７図の構成において、事故対応信号
S10をパルス信号とし、事故対応時T₁時限の引延ばしと
しているが、事故が継続している間、事故対応信号S10
を出力し、この信号が出ている間引延ばしている様にし
ても良い。

第５図及び第７図の構成の説明では、点検回路５及び
5Aを独立して構成しているが、距離リレーをディジタル
リレーで構成する場合には、点検回路の機能を距離リレ
ーにもたせることは公知の技術であり、本発明に適用出
来ることは明らかである。

又、第５図及び第７図では、ΔＩリレーを距離リレー
と組合せた場合で説明しているが、これに限るものでは
なく、組合せて用いるリレーの種類は問わないことは明
らかである。

更に、第５図及び第７図においては、ΔＩリレーに対
して点検入力を印加して、その応動を監視する構成を示
しているが、これに限らない。即ち、一般にディジタル
リレーでは、点検入力に対し、その大きさ等を判定する
自動点検方式が用いられる。この方式に対しても、本発
明が適用出来ることは明らかである。

以上説明した本発明の構成では、点検時のリレー応動
の確認を信号S2又は信号S11を用いて行なっているが、
一般に行なわれているトリップ回路の動作状態（一般に
はトリップ接点回路）を入力する構成であっても本発明
が適用出来ることは明らかである。

又、以上説明した本発明の構成では、ΔＩリレーの例
を挙げて説明したが、系統電圧、電力、周波数等の変化
分に応動するもの全てに対して同一の問題点があり、本
発明が適用出来ることは明らかである。

［発明の効果］以上述べた様に本発明によれば、自動点検機能と変化量
検出装置を備えた保護継電装置において、自動点検中の
事故対応時、トリップ指令の遅れがない保護継電装置を
提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による保護継電装置の構成
図、第２図は第１図の構成における応動説明図、第３図
は本発明の第１の他の実施例での装置構成図、第４図は
第３図の構成における応動説明図、第５図は本発明の第
２の他の実施例での装置構成図、第６図は第５図の構成
におけるソフト処理の説明図、第７図は本発明の第３の
他の実施例での装置構成図、第８図は第７図の構成にお
けるソフト処理の説明図、第９図は従来技術による変化
幅検出電流継電器の出力引延ばし回路構成図、第10図は
第９図の応動説明図、第11図は従来技術による保護継電
装置の構成図、第12図は通常の点検時の応動説明図、第
13図は事故対応を行なう時の応動図、第14図は従来技術
による第11図の構成の不具合を説明する図である。１、1A、1B……Δリレー２、７……オフディレイタイマ３、６……補助リレー、４……距離リレー５、5A……点検回路、８……AND回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力系統の電気量の変化を検出した時、動
作信号を所定時間（TD1）引延ばして出力する変化量検
出手段と、前記変化量検出手段を自動点検するための点
検手段とを少なくとも備えた保護継電装置において、前
記点検手段は前記変化量検出手段に対して、自動点検終
了時に動作信号を復帰させるための第１の信号と前記動
作信号を事故対応のために所定時間（TD2）引延ばすた
めの第２の信号とを出力し、前記変化量検出手段は前記
第１の信号を入力した時、前記動作信号を所定時間（TD
3）引延ばして復帰させ、かつ前記各所定時間の関係をT
D1≒TD2、及びTD1》TD3としたことを特徴とする保護継
電装置。
【請求項２】電力系統の電気量の変化を検出した時、動
作信号を所定時間（TD1）引延ばして出力する変化量検
出手段と、前記変化量検出手段を自動点検するための点
検手段とを少なくとも備えた保護継電装置において、前
記点検手段は前記変化量検出手段に対して、自動点検終
了時に動作信号を復帰させるための第１のパルス信号と
前記動作信号を事故対応のために所定時間（TD2）引延
ばすための第１のパルス信号の出力後で、かつ所定時間
（TD4）以内に出力する第２のパルス信号とを出力し、
前記変化量検出手段は、前記第１のパルス信号入力後の
所定時間（TD4）内に第２のパルス信号を入力した時、
前記動作信号を所定時間（TD3）引延ばして復帰させ、
かつ前記所定時間の関係をTD1≒TD2、TD3≒TD4及びTD
1》TD3としたことを特徴とする保護継電装置。