JPH0729700Y2

JPH0729700Y2 - 方向短絡継電器

Info

Publication number: JPH0729700Y2
Application number: JP10941388U
Authority: JP
Inventors: 和徳西村
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1995-07-05
Anticipated expiration: 2003-08-19
Also published as: JPH0230236U

Description

【考案の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この考案は、電力会社から供給される電力系統と、需要
家が自家発電により供給する自家発電系統とを共用する
電力線連係系統における保護用に使用される方向短絡継
電器に関する。

（ロ）従来の技術近年、ガスエンジンやガスタービン等の原動機より発電
機を駆動し、電力を構内負荷に供給するとともに、原動
機の排熱を利用して暖房、給湯あるいは冷房を行うCGS
（Co−Generation System）が普及しつつある。このCGS
の発電容量は需要家の総消費電力をまかなうものではな
く、電力会社から供給される電力量と併用しており、電
力系統と自家発電系統の電力線が連係されている。この
電力供給システムでは、電力の供給信頼度、電力品質、
公衆及び作業者の安全、電気設備の保全確保のため、需
要家構内事故（短絡・停電）で受電端のしゃ断器を動作
させるのみならず、電力系統、停電においても、これを
検出し、発電機を系統から解列する必要がある。本願出
願人はこれらの機能を果たす保護システムを開発中であ
る。方向短絡継電器は、この保護システムに採用される
機器の１つである。

方向短絡継電器は、電力供給ラインの電圧を検出し、検
出電圧が整定値以下である場合に出力を出す不足電圧検
出部と、電力供給ラインの電流を検出し、検出電流が整
定値以上である場合に出力を出す過電流検出部と、前記
検出電圧と前記検出電流の位相判別により、前記電力供
給ラインを流れる電流の方向が所定の方向である場合に
出力を出す位相判別部と、前記過電流検出部、不足電圧
検出部及び位相判別部の各出力の論理積出力に応答し、
電力供給ラインのしゃ断器を断するリレーを駆動する出
力回路とからなるものであり、例えば、電力系統側で短
絡事故が生じた場合、発電機側から電力系統に向けて、
過大電流が流れ、電圧が降下するので、この方向短絡継
電器では、不足電圧検出部で、電圧が低下したことを検
出し、過電流検出部で短絡電流が流れたことを検出し、
さらに位相判別部で発電機から電力系統に向けての電流
であることを判別し、これらの論理積条件の成立で、電
力系統の短絡事故発生を知り、出力回路を動作させてリ
レーをオンし、しゃ断器を断して、発電機から電力系統
に電力が供給されるのを停止する。

（ハ）考案が解決しようとする課題電力会社と需要家との距離はまちまちである。したがっ
て、電力系統での短絡事故の発生場所は、時には受電端
から近距離である場合もあれば、遠距離である場合もあ
る。事故発生場所が近距離の場合は、過大電流が流れる
とともに、電圧も比較的大きく降下するので、過大電
流、不足電圧及び位相の条件成立で動作する上記方向短
絡継電器でも動作する。しかし、事故発生場所が遠距離
の場合、電圧がそれほど降下しないので、上記三条件を
満たさず、動作しないことがある。すなわち、上記方向
短絡継電器では、遠距離の短絡発生を検出し得ず、保護
しきれない場合があり、電力会社側から需要家側に、遠
距離の短絡発生でもこれを検出して発電機の開閉器を断
し、逆流の防止を要請された場合に、この要請に応じ得
ないという問題がある。

そこで、不足電圧検出部を設置せず、検出された電圧
は、位相判別用にのみ使用し、過電流検出と位相判別の
みで動作させることも考え得るが、もっとも不足電圧検
出を条件に加えたのは、需要家の電源によっては、力率
改善のための進相コンデンサを設けているものがあり、
このような電源で負荷が軽くなると、電流が進み側とな
り、あたかも、発電機側から電力系統に電流が流れてい
るのと同様の位相関係になり、継電器が動作してしまう
おそれがある。この場合、不足電圧検出を条件にしてい
ると、電圧はむしろ負荷が軽くなると上がり気味になる
ので、誤動作が回避できるためである。したがって、一
般的には、不足電圧検出を動作条件にしておく方が望ま
しい。

この考案は、上記問題点に着目してなされたもので、状
況に応じ、不足電圧検出を動作の条件に入れるか否かを
選択し得る方向短絡継電器を提供することを目的として
いる。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この考案の方向短絡継電器は、電力供給ラインの電圧を
検出し、検出電圧が整定値以下である場合に出力を出す
不足電圧検出部と、電力供給ラインの電流を検出し、検
出電流が整定値以上である場合に出力を出す過電流検出
部と、前記検出電圧と前記検出電流の位相判別により、
前記電力供給ラインを流れる電流の方向が所定の方向で
ある場合に出力を出す位相判別部と、前記過電流検出
部、不足電圧検出部及び位相判別部の各出力を論理積出
力に応答し、電力供給ラインのしゃ断器を断するリレー
を駆動する出力回路とからなるものにおいて、設定の有
無により前記不足電圧検出部より強制的に不足電圧検出
を示す信号を出力するか不足電圧検出部の出力を検出状
態に応じたものとするかを選択する不足電圧検出機能除
外設定手段を特徴的に備えている。

この方向短絡継電器では、不足電圧検出機能除外設定手
段で、不足電圧検出機能が除外されていない場合は、過
電流検出部で過電流が検出され、不足電圧検出部で不足
電圧が検出され、位相判別部で発電機側から電力系統側
への電流が検出された場合、これらの論理積を条件に出
力回路が動作し、リレーをオンしてしゃ断器を断する。
一方、不足電圧検出機能除外が設定されていると、不足
電圧検出部の出力は電圧の大小の如何にかかわらず、強
制的に不足電圧を示す出力状態とされる。そのため、過
電流検出と位相判別回路による逆方向電流検出を条件に
出力回路が動作し、リレーがオンしてしゃ断器を断す
る。

（ホ）実施例以下、実施例により、この考案をさらに詳細に説明す
る。

第１図は、この考案の一実施例を示す方向短絡継電器の
回路ブロック図である。この方向短絡継電器１は、三相
の電力供給ライン２から、電源トランスPT及び変流器CT
を介して、三相の電圧分及び電流分を取込むようになっ
ており、不足電圧検出部、過電流検出回路部及び位相判
別回路は、相毎に個別に備えている。

Ｒ相の不足電圧検出部4_Rは、入力トランス11_R、過入力
保護回路12_R、電圧増幅回路13_R、遅延回路14_R、絶対値
増幅回路15_R、不動作電圧を整定し、整定不動作電圧以
上の場合に論理“0"を出力し、整定不動作電圧より小さ
い場合に論理“1"を出力する不動作電圧整定回路16_R、
波形整形回路17_Rから構成されている。

Ｒ相の過電流検出部5_Rは、入力トランス21_R、過入力保
護回路22_R、検出された電流が整定動作電流以上の場合
に論理“1"の状態信号を出力する動作電流整定回路2
3_R、電流増幅回路24_R、波形整形回路25_R、絶対値増幅回
路26_R及び波形整形回路27_Rから構成されている。

不足電圧検出部4_Rの波形整形回路27_Rの出力と、過電流
検出部5_Rの波形整形回路27_Rの出力がAND回路31_Rに入力
されている。

また、不足電圧検出部4_Rの遅延回路14_Rより、電圧分を
導出し、過電流検出部5_Rの波形整形回路25_Rから電流分
を導出し、電圧分に対する電流分の位相を判別する位相
判別回路32_Rを備えている。電力供給ライン２におい
て、発電機側から電力系統側に電流が流れている場合に
は、この位相判別回路32_Rの判別結果に応じ、位相判別
回路32_Rより発電機側から電力系統側への電流であるこ
とを示す論理“1"の信号を出力する。AND回路31_Rの出力
と位相判別回路32_Rの出力がAND回路33_Rに入力されてい
る。したがって、これらのAND回路31_R、33_Rで不足電圧
検出、過電流検出、逆方向電流の三条件の論理積をと
り、一致をチェックしている。説明は省略するが、他の
Ｓ相、Ｔ相に関する回路構成も同様となっている。

AND回路33_Rの出力は、OR回路35を経て動作時間整定回路
36に入力されている。他の相のAND回路33_S、33_T（図示
せず）の出力も同様にOR回路35に入力されている。動作
時間整定回路36は、上記三条件に一致する信号が、OR回
路35から入力されると、整定時間後に、その信号を出力
する回路である。この動作時間整定回路36の後段に、こ
の動作時間整定回路36からの動作信号を受ける出力回路
37、この出力回路37によって駆動される出力リレー38及
び動作表示灯39を備えている。

また、この方向短絡継電器１は、バッテリ３より入力さ
れるバッテリ電圧のノイズを除去するノイズ除去回路5
1、バッテリ電圧を定電圧化し、各回路に供給する定電
圧回路52を備えている。

なお、出力リレー38の接点接続端子X_a、X_b、X_cは、図示
していないが、バッテリで駆動されるトリップコイルが
接続される。また、接点接続端子ａ、ａには、警報器が
接続される。端子M₁、M₂は不足電圧検出部4_R、4_S、4_Tの
機能除外端子であり、この端子M₁、M₂が押しボタンスイ
ッチ、あるいはリード線で短絡されると、電圧増幅回路
13_R、13_S、13_Tが内部短絡され、波形整形回路17_R、1
7_S、17_Tから不足電圧検出を示す信号が強制的に出力さ
れる。つまり、端子M₁、M₂の短絡で不足電圧検出部の機
能が除外され、動作条件から無視されるようになってい
る。

上記方向短絡継電器１において、電力供給ライン２に通
常の電力が供給されている場合、取り込まれる電圧は整
定不動作電圧以上であり、電流は整定動作電流以下であ
る。そのため、不足電圧検出部4_Rの波形整形回路17_R及
び過電流検出部5_Rの波形整形回路27_Rの出力はいずれも
論理“0"であり、したがって、AND回路31_R、33_Rの出力
も論理“0"となる。つまり、動作信号が出力されない。
したがって、出力回路37が動作せず、動作表示灯39も点
灯しないし、出力リレー38もオンしない。この場合、リ
レー接点38aは、常閉接点X_bのままなので、トリップコ
イルには電流が流れない。

電力供給ライン２の電力系統側で短絡事故が生じると、
発電機側から短絡事故地点に向けて、短絡電流が流れ、
電圧も低下する。そのため、不足電圧検出部4_Rでは整定
不動作電圧以上の電圧を検出し、波形整形回路17_Rより
論理“1"を出力する。また、過電流検出部5_Rでは、整定
動作電流以上の過電流を検出するため、波形整形回路27
_Rより論理“1"を出力する。さらに、遅延回路14_Rからの
電圧分と波形整形回路25_Rからの電流分の位相を比較す
る位相判別回路32_Rは、発電機側から電力系統向けの電
流なので、論理“1"を出力する。そのため、不足電圧検
出、過電流検出及び方向判別の三条件が一致し、AND回
路31_R、33_Rは論理“1"を出力する。つまり動作信号を出
力。この場合、この動作信号が動作時間整定回路36を経
て、出力回路37に入力され、出力回路37が動作して、出
力リレー38をオンし、動作表示灯39を点灯する。出力リ
レー39のオンで、リレー接点38aは常開接点X_aに投入さ
れ、トリップコイルに電流が流れ、これにより電力供給
ライン２のしゃ断器を断する。また、リレー接点38bの
常開接点も投入されるので警報器も動作する。

受電端より、かなり遠距離からの電力供給であり、かつ
遠距離で短絡事故が発生した場合も、この方向短絡継電
器で、上記事故の発生を監視する必要がある場合には、
端子M₁、M₂を短絡しておく。この短絡によって、不足電
圧検出部4_R、4_S、4_Tの各電圧増幅回路13_R、13_S、13
_Tは、入力の如何にかかわらず、検出出力電圧が０とな
るように強制され、したがって、波形整形回路17_R、1
7_S、17_Tからは、常に論理“1"が出力される。この状態
で、受電端より遠距離の地点で短絡事故が発生し、過電
流が発電機側から電力系統側に流れるが電圧が余り降下
しない場合に、不足電圧検出部4_R、4_S、4_Tに入力される
電圧が整定不動作電圧より大きくても、波形整形回路17
_R、17_S、17_Tの出力は“1"に強制されているので、過電
流入力のため、過電流検出部5_R、5_S、5_Tの波形整形回路
27_R、27_S、27_Tの出力が論理“1"、また、発電機側から
電力系統へ電流が流れることにより、位相判別回路3
2_R、…が論理“1"を出力し、したがって、AND回路31_R、
33_Rの入力が“1"で揃い、動作信号が出力され、出力回
路38が動作してけ出力リレー38をオンし、トリップコイ
ルに電流を流して、電力供給ライン２の発電機側と電力
系統側の開閉器を断する。このように遠距離の短絡事故
で不足電圧が検出されない場合でも、過電流と電流方向
の検出のみで、この方向短絡継電器が動作する。

ここで、電圧増幅回路13_R（13_S、13_T）の出力レベル強
制の具体回路例及びその動作を説明する。電圧増幅回路
13_Rは、第２図に示すように、NAND回路G₁、抵抗R₂、イ
ンバータN₁の経路で次段へ信号が出力される。また、抵
抗R₂の出力側は抵抗R₃を介して、＋Ｖ電源に接続される
一方、ホトカプラのホトトランジスタPTを介して−Ｖ電
源に接続されている。端子M₁と＋Ｖ電源間に抵抗R₄はホ
トカプラの発光ダイオードL_Dの直列回路が接続され、発
光ダイオードL_DにダイオードD₁が並列に接続されてい
る。端子M₂は、−Ｖ電源に接続されている。

この電圧増幅回路13_Rでは、端子M₁、M₂が開放されてい
る状態では、NAND回路G₁の出力がインバータN₁で反転さ
れて出力される。つまり、取り込まれた入力電圧が整定
動作電圧以上の場合には、NAND回路G₁より、ハイ（論理
“1"）の信号が出力され、インバータN₁で反対されロー
（論理“0"）の信号が出力される。逆に入力電圧が整定
動作電圧より小さい場合、つまり不足電圧の場合、NAND
回路G₁よりローの信号が出力されインバータN₁で反転さ
れて、ハイの信号が出力される。

端子M₁、M₂が例えば押下ボタンスイッチの操作で短絡さ
れると、＋Ｖ電源→抵抗R₄→発光ダイオードL_D→端子
M₁、M₂→−Ｖ電源の経路で電流が流れ、発光ダイオード
L_Dが発光する。そして、この発光ダイオードL_Dの光を受
けて、ホトトランジスタPTがオンする。そのため、イン
バータN₁の入力側は強制的にローとなり、インバータN₁
で反転され、出力はハイつまり論理“1"状態となり、端
子M₁、M₂が短絡されている間、不足電圧検出を示す信号
を、入力電圧の如何にかかわらず強制的に出力する。

（ヘ）考案の効果この考案によれば、設定の有無により、不足電圧検出部
より強制的に不足電圧検出の信号を出力するか、不足電
圧検出部の出力を検出状態に応じたものとするかを選択
する不足電圧検出機能除外設定手段を備えているので、
受電端から電力会社の変電所までの距離に応じて、不足
電圧検出を短絡事故判別の条件に付加したり、外したり
出来るので、遠方の短絡事故に対しても、不足電圧検出
機能を除外しておくことにより、事故を検出でき、正し
く電力供給ラインのしゃ断器を断し、保護機能を果たし
得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例を示す方向短絡継電器の
回路ブロック図、第２図は、同方向短絡継電器の電圧増
幅回路と不足電圧検出機能除外端子との接続関係を示す
回路接続図である。 1:方向短絡継電器、2:電力供給ライン、4_R・4_S・4_T：不
足電圧検出部、5_R・5_S・5_T：過電流検出部、32_R：位相
判別回路、31_R・33_R:AND回路、37:出力回路、38:出力リ
レー、M₁・M₂：不足電圧検出機能除外端子。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】電力供給ラインの電圧を検出し、検出電圧
が整定値以下である場合に出力を出す不足電圧検出部
と、電力供給ラインの電流を検出し、検出電流が整定値
以上である場合に出力を出す過電流検出部と、前記検出
電圧と前記検出電流の位相判別により、前記電力供給ラ
インを流れる電流の方向が所定の方向である場合に出力
を出す位相判別部と、前記過電流検出部、不足電圧検出
部及び位相判別部の各出力の論理積出力に応答し、電力
供給ラインのしゃ断器を断するリレーを駆動する出力回
路とからなる方向短絡継電器において、設定の有無により前記不足電圧検出部より強制的に不足
電圧検出を示す信号を出力するか不足電圧検出部の出力
を検出状態に応じたものとするかを選択する不足電圧検
出機能除外設定手段を備えたことを特徴とする方向短絡
継電器。