JPH08242529A - 地絡保護リレーの信号出力回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】地絡保護リレー１と地絡方向リレー２ａ間の接
続において、地絡保護リレー１の出力回路をフォトカプ
ラ回路にする。よって、そのフォトカプラ２１ａの電圧
は地絡方向リレーの電源から供給されることになり、地
絡保護リレー１と地絡方向リレー２ａとは電気的に絶縁
される。 【効果】地絡保護リレー１と地絡方向リレー２ａ間のシ
ールド線の信号にリップルが発生したり、地絡方向リレ
ー自身による位相判定機能のテストができないなどの不
具合をなくすることができ、信頼性を向上することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、母線において検出され
る零相電圧を入力し、零相電圧が整定値以上であれば、
零相電圧をパルス信号に変換して出力する地絡保護リレ
ーの信号出力回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】送配電設備において、系統状況を常時監
視し地絡または短絡故障などが起これば、直ちにこれを
検出して故障区間を選定し、すみやかに系統から異常の
原因を除去するようにしゃ断器にしゃ断命令を送ること
は、重要な責務である。これらの責務には、通常、保護
リレーが用いられる。

【０００３】一つの母線から複数の配電線が接続される
高電圧配電系統の場合、一般に図２に示す地絡保護の接
続系統が広く用いられている。本配電系統の構成及び動
作を、図２を参照して簡単に説明すると、母線には、母
線の零相電圧を測定する零相電圧検出器（以下、ＺＰＤ
という。）が接続される。このＺＰＤで検出される零相
電圧は、ＺＰＤにつながれた地絡保護リレー１に送られ
る。地絡保護リレー１では、入力された零相電圧が予め
設定された整定値以上の場合、その電圧値を一定レベル
のパルス波形に変換し、地絡方向リレー２ａに送信す
る。

【０００４】一方、前記の母線からは、複数の配電線Ｆ
ａ，Ｆｂ，‥が分岐され、それには系統をしゃ断するし
ゃ断器ＣＢ、故障電流を検出する零相変流器（以下、Ｚ
ＣＴという。）が接続される。ＺＣＴは、各配電線に地
絡故障などによって発生する零相電流を検出し、接続さ
れた地絡方向リレー２ａにその電流値を送信する。地絡
方向リレーは、図２には示されていないが、通常、複数
の配電線に零相変流器を介して接続される。よって、前
述の地絡保護リレー１は、それらの複数の地絡方向リレ
ーにパルス信号を送信する。

【０００５】地絡方向リレーは、二つの異なった電気量
を入力してその位相関係を識別することで、故障点がい
ずれの向きにあるかを検出するリレーである。よって、
地絡方向リレー２ａは、地絡保護リレー１から入力され
る零相電圧パルスの位相と、ＺＣＴで検出される零相電
流の位相とを比較する。そして、地絡方向リレー２ａ
は、予め設定された動作域を越えていれば、トリップコ
イル（図示せず）に位相判定出力を出力し、しゃ断器Ｃ
Ｂを開放し、配電線Ｆａを母線より切り離す。

【０００６】次に、地絡保護リレー１と地絡方向リレー
２ａ間の接続インターフェース部の回路図を、図３に示
す。図３によると、地絡保護リレー１においてＺＰＤよ
り入力された零相電圧をパルス信号に変換する。その信
号は、インバータ１１を経由してＤＣ１２Ｖの電圧でプ
ルアップされ、二芯の、シールドされたツイスト・ペア
線１２を介して地絡方向リレー２ａに送られる。

【０００７】地絡方向リレー２ａの入力されたパルス信
号は、地絡保護リレー１の出力と同様にＤＣ１２Ｖの電
圧でプルアップされ、インバータ１３を通りＮＯＲゲー
ト１４を経て位相判定回路１５に入力される。この位相
判定回路において、零相電圧のパルス信号の位相と、Ｚ
ＣＴで検出される零相電流の位相とを比較する。また、
地絡方向リレー２ａ側にはテスト機能が備えられてい
る。これは、テスト波形発生回路１６よりテスト信号を
発生し、位相判定回路１５の位相判定機能を確認するこ
とができるものである。テスト波形発生回路１６のテス
ト信号は、インバータ１８及びＮＡＮＤゲート１４を経
て、位相判定回路１５へ入力される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】地絡保護リレー１と地
絡方向リレー２ａの両者において、ＤＣ１２Ｖの電源を
備えているため、この二つの電源電圧において電位差が
生じた場合、シールド線１２には電位差分の電流が流
れ、シールド線１２のインピーダンス分のパルス波形１
リップルが発生する。このリップル成分により、地絡保
護リレー１の、地絡方向リレー２ａに送信するパルス波
形が乱れ、地絡方向リレー２ａ側ではそのパルス信号を
正確に受信できなくなる。

【０００９】また、何らかの原因で地絡保護リレー１側
の電源がダウンすると、地絡方向リレー２ａのインバー
タ１３の出力が "HIGH" レベルに保持されたままにな
り、ＮＯＲゲート１４の出力は、 "LOW"レベルに固定さ
れる。よって、ＮＯＲゲート１４の他方の入力端子から
の入力信号、すなわちテスト波形発生回路１６からのテ
スト信号が位相判定回路１５へ送られなくなり、位相判
定機能テストの実施が不可能となる。

【００１０】そこで、本発明の目的は、地絡保護リレー
の地絡方向リレーに対する接続インターフェース部の回
路を、フォトカプラ回路に置き換えることにより、上記
の不具合をなくする地絡保護リレーを提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、母線において
検出される零相電圧を入力し、零相電圧が整定値以上で
あれば、零相電圧をパルス信号に変換して出力する地絡
保護リレーにおいて、前記パルス信号を出力する出力回
路が、フォトカプラで構成されることを特徴とするもの
である。

【００１２】

【作用】前記の構成によれば、地絡保護リレーと地絡方
向リレー間の接続において、地絡保護リレーの出力回路
をフォトカプラ回路にする。よって、そのフォトカプラ
の電圧は地絡方向リレーの電源から供給されることにな
り、地絡保護リレーと地絡方向リレーとは電気的に絶縁
される。

【００１３】したがって、シールド線で構成された地絡
保護リレー、地絡方向リレー間の信号にリップルが発生
したり、地絡方向リレー自身による位相判定機能のテス
トの実施ができないなどの不具合をなくすることができ
る。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、添付図面を参照
して詳細に説明する。本実施例の説明では、上述の図２
を再び参照する。母線には、母線の零相電圧を測定する
ＺＰＤが接続される。地絡故障時にこのＺＰＤで検出さ
れる零相電圧は、ＺＰＤにつながれた地絡保護リレー１
に送られる。地絡保護リレー１では、入力された零相電
圧が予め設定された整定値以上の場合、その電圧値を一
定レベルのパルス波形に変換し、地絡方向リレー２ａに
送信する。

【００１５】一方、前記の母線からは、配電線Ｆａが分
岐され、それには、系統をしゃ断するしゃ断器ＣＢ、故
障電流を検出するＺＣＴが接続される。ＺＣＴは、各配
電線に地絡故障などによって発生する零相電流を検出
し、接続された地絡方向リレー２ａにその電流値を送信
する。地絡方向リレーは、図１には示されていないが、
通常、複数の配電線に零相変流器を介して接続される。
よって、前述の地絡保護リレー１は、それらの複数の地
絡方向リレーにパルス信号を送信する。

【００１６】地絡方向リレー２ａは、地絡保護リレー１
から入力される零相電圧パルスの位相と、ＺＣＴで検出
される零相電流の位相とを比較する。そして、地絡方向
リレー２ａは、予め設定された動作域を越えていれば、
トリップコイル（図示せず）に位相判定出力を出力し、
しゃ断器ＣＢを開放し、配電線Ｆａを母線より切り離
す。

【００１７】次に、本発明の特徴である地絡保護リレー
１と地絡方向リレー２ａ間の接続インターフェース部の
回路図を、図１に示す。図１によると、地絡保護リレー
１は、ＺＰＤより入力された零相電圧が予め設定された
整定値以上の場合に、零相電圧をパルス信号に変換す
る。そのパルス波形は、インバータ１１を経由して本発
明の特徴であるフォトカプラ２１ａに接続される。地絡
故障が発生したとすると、フォトカプラ２１ａによっ
て、パルス信号出力は電気的に絶縁され、二芯の、シー
ルドされたツイスト・ペア線１２を介して地絡方向リレ
ー２ａに送られる。この信号出力は、通常、ＤＣ１２Ｖ
の直流電圧である。

【００１８】地絡方向リレー２ａに入力されたパルス信
号は、ＤＣ１２Ｖの電圧でプルアップされ、インバータ
１３を通りＮＯＲゲート１４を経て位相判定回路１５に
入力される。この位相判定回路において、零相電圧のパ
ルス信号の位相と、ＺＣＴで検出される零相電流の位相
とを比較する。この位相判定回路１５では、例えば、地
絡保護リレー１から入力される零相電圧を基準にしたと
きに、零相電流の位相が遅れ４５°から進み１３５°の
範囲にある場合（図４参照）に、位相判定出力をトリッ
プコイル（図示せず）に出力する。

【００１９】また、地絡方向リレー２ａ側にはテスト機
能が備えられている。これは、地絡保護リレー１からの
零相電圧のパルス出力がない場合は、スイッチ１７を切
り換えてテスト波形発生回路１６よりテスト信号を発生
し、位相判定機能を確認することができる。テスト波形
発生回路１６のテスト信号は、インバータ１８及びＮＡ
ＮＤゲート１４を経て、位相判定回路１５へ入力され
る。このテスト信号は、地絡保護リレー１が出力する信
号と同様のパルス波形である。

【００２０】また、地絡保護リレー１からは、複数の地
絡保護リレーに対してパルス出力を実施しているため、
上述のフォトカプラ回路も複数備えられる。例えば、図
１に示す他の地絡方向リレー２ｂには、シールド・ペア
線１２を介して地絡保護リレー１のフォトカプラ２１ｂ
が接続される。このように、地絡保護リレー１側の地絡
方向リレー２ａに対する接続インターフェースを、フォ
トカプラ回路により構成することにより、地絡保護リレ
ー１側では電源が不要となる。よって、従来、地絡保護
リレー１と地絡方向リレー２ａの二つの電源電圧におい
て生じた電位差が生じなくなり、シールド線１２のイン
ピーダンス分のパルス波形に発生したリップルが生じな
くなる。

【００２１】また、何らかの原因で地絡保護リレー１側
の電源がダウンした場合に、ＮＯＲゲート１４の出力
は、 "LOW"レベルに固定されるため、テスト波形発生回
路１６からのテスト信号が位相判定回路１５へ送られな
くなり、位相判定機能テストの実施が不可能となる、と
いうような不具合が、解消される。また、従来の回路に
おいては、地絡保護リレー１からの信号線は、一つの地
絡方向リレー２ａに接続され、その地絡方向リレーから
別の地絡方向リレーにじゅずつなぎに接続されていた
（図３参照）。したがって、いずれかの接続線で断線な
どの事故があった場合は、その接続線によって接続され
ている以降の地絡方向リレーには、地絡保護リレーの信
号が伝わらないことになる。

【００２２】しかし、本発明では、地絡保護リレーの送
信回路をフォトカプラで構成することにより、地絡保護
リレーは複数の地絡方向リレーを並列に接続することが
できる。よって、断線などによる不具合を最小限に抑え
ることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明の地絡保護リレー
によれば、地絡保護リレーのパルス出力の出力回路をフ
ォトカプラ回路で構成することにより、シールド線の信
号にリップルが発生したり、地絡方向リレー自身による
位相判定機能のテストができないなどの不具合をなくす
ることができ、信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる地絡保護リレーと地
絡方向リレーの接続部の回路図である。

【図２】高電圧配電系統における地絡保護の一例を示す
接続系統図である。

【図３】従来の地絡保護リレーと地絡方向リレーの接続
部の回路図である。

【図４】地絡方向リレーの動作域を図示したベクトル図
である。

【符号の説明】

１ 地絡保護リレー ２ａ，２ｂ 地絡方向リレー ２１ａ，２ｂ フォトカプラ ＺＰＤ 零相電圧検出器 ＺＣＴ 零相変流器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】母線において検出される零相電圧を入力
   し、零相電圧が整定値以上であれば、零相電圧をパルス
   信号に変換して出力する地絡保護リレーにおいて、 前記パルス信号を出力する出力回路が、フォトカプラで
   構成されることを特徴とする地絡保護リレーの信号出力
   回路。