JPH09215177A - 系統故障時の相判定およびインピーダンス算出方法 - Google Patents
系統故障時の相判定およびインピーダンス算出方法Info
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- JPH09215177A JPH09215177A JP1276396A JP1276396A JPH09215177A JP H09215177 A JPH09215177 A JP H09215177A JP 1276396 A JP1276396 A JP 1276396A JP 1276396 A JP1276396 A JP 1276396A JP H09215177 A JPH09215177 A JP H09215177A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 系統故障時の相判定の精度向上を図り、安定
したインピーダンス算出を可能とする。 【解決手段】 不足電圧リレー１Ａ〜１Ｃ、地絡方向距
離リレー２Ａ〜２ＣおよびアンドゲートＡＮ１〜ＡＮ６
からなる従来の検出ロジックで１線地絡の検出ができな
い場合に、新たに付加された地絡方向距離リレー５Ａ〜
５ＣおよびアンドゲートＡＮ７〜ＡＮ９により、相イン
ピーダンスが小さい順に地絡方向距離リレー５Ａ〜５Ｃ
の動作の有無を確認し、最小のインピーダンス相を故障
相とすることで、故障電流の大きな系統でも正確な故障
相判定を可能とする。
したインピーダンス算出を可能とする。 【解決手段】 不足電圧リレー１Ａ〜１Ｃ、地絡方向距
離リレー２Ａ〜２ＣおよびアンドゲートＡＮ１〜ＡＮ６
からなる従来の検出ロジックで１線地絡の検出ができな
い場合に、新たに付加された地絡方向距離リレー５Ａ〜
５ＣおよびアンドゲートＡＮ７〜ＡＮ９により、相イン
ピーダンスが小さい順に地絡方向距離リレー５Ａ〜５Ｃ
の動作の有無を確認し、最小のインピーダンス相を故障
相とすることで、故障電流の大きな系統でも正確な故障
相判定を可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力系統におけ
る、特に送電線の故障点の位相や故障相を検出し保護ま
たは制御を行なう保護制御および故障点標定方法に関す
る。
る、特に送電線の故障点の位相や故障相を検出し保護ま
たは制御を行なう保護制御および故障点標定方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、送電線の故障においては、まず、
一般的な保護リレーを単独または組み合わせて故障相お
よび故障点を求める方法がある。すなわち、過電流リレ
ー，不足電圧リレーの動作相を故障相としたり、距離リ
レー動作相を故障相とする。さらに、距離リレーは、故
障時のインピーダンスが或る一定の領域にあるか否かを
判定するものであるため、故障点の領域をゾーンで特定
することができる。送電線の各端の電流の差分に着目す
る差動リレーも同様に、故障点をゾーンで算出可能であ
る。
一般的な保護リレーを単独または組み合わせて故障相お
よび故障点を求める方法がある。すなわち、過電流リレ
ー，不足電圧リレーの動作相を故障相としたり、距離リ
レー動作相を故障相とする。さらに、距離リレーは、故
障時のインピーダンスが或る一定の領域にあるか否かを
判定するものであるため、故障点の領域をゾーンで特定
することができる。送電線の各端の電流の差分に着目す
る差動リレーも同様に、故障点をゾーンで算出可能であ
る。
【０００３】一方、インピーダンスに着目し故障点を算
出する故障点標定装置（フォルトロケータ：ＦＬとも略
記する。）は、保護リレーのハードウエアをベースと
し、ＰＣＴ（変圧器，変流器）設置点と故障点までの距
離が送電線のインピーダンスにほぼ比例することに着目
して、故障点までの距離をゾーンではなく絶対値で算出
するものであり、その算出誤差は数百メートルから数Ｋ
ｍ程度とされている。
出する故障点標定装置（フォルトロケータ：ＦＬとも略
記する。）は、保護リレーのハードウエアをベースと
し、ＰＣＴ（変圧器，変流器）設置点と故障点までの距
離が送電線のインピーダンスにほぼ比例することに着目
して、故障点までの距離をゾーンではなく絶対値で算出
するものであり、その算出誤差は数百メートルから数Ｋ
ｍ程度とされている。
【０００４】
（１）近年、容量の拡大により、系統の常時潮流は増加
しつつある。また、系統の規模の拡大により送電線が長
距離化，メッシュ化され、故障発生時の電圧低下，故障
電流の検出が困難になっている。このことは、不足電圧
リレーによる正しい故障相の検出を阻むものとなる。 （２）また、近年の遮断器の高速化は系統故障の高速遮
断を実現するが、これが逆に、故障時の電圧，電流に着
目して故障点を検出するＦＬには、検出可能時間を短く
するという問題を生じている。つまり、故障時の電流，
電圧を的確に捉え、さらに、その故障点標定を実現する
（保護リレーの）ハードウエアに組み込まれているアナ
ログ入力回路部フィルタの遅延現象（過渡変化）発生期
間中の電流，電圧を捨てて（この期間のデータを用いて
も正しい値は得られない）、限られた安定期間の電流，
電圧を用いて標定しなければならない。したがって、こ
の発明の課題は系統故障時の相判定の精度向上を図り、
安定したインピーダンス算出を可能にすることにある。
しつつある。また、系統の規模の拡大により送電線が長
距離化，メッシュ化され、故障発生時の電圧低下，故障
電流の検出が困難になっている。このことは、不足電圧
リレーによる正しい故障相の検出を阻むものとなる。 （２）また、近年の遮断器の高速化は系統故障の高速遮
断を実現するが、これが逆に、故障時の電圧，電流に着
目して故障点を検出するＦＬには、検出可能時間を短く
するという問題を生じている。つまり、故障時の電流，
電圧を的確に捉え、さらに、その故障点標定を実現する
（保護リレーの）ハードウエアに組み込まれているアナ
ログ入力回路部フィルタの遅延現象（過渡変化）発生期
間中の電流，電圧を捨てて（この期間のデータを用いて
も正しい値は得られない）、限られた安定期間の電流，
電圧を用いて標定しなければならない。したがって、こ
の発明の課題は系統故障時の相判定の精度向上を図り、
安定したインピーダンス算出を可能にすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる問題を解決するた
め、電力系統の送電線に発生した故障に対する保護制御
および故障点標定を行なうに当たり、 （１）前記送電線各相のインピーダンスを求め、相イン
ピーダンスが小さい相の順に地絡方向距離リレーの動作
の有無を確認し、最小のインピーダンス相を地絡発生相
とするようにしている（請求項１の発明）。 （２）前記送電線各線間のインピーダンスを求め、線間
インピーダンスが小さいものの順に短絡方向距離リレー
の動作の有無を確認し、最小のインピーダンス相を短絡
発生相とし、さらに１線地絡を検出したときは、前記短
絡判定をロックするようにしている（請求項１の発
明）。
め、電力系統の送電線に発生した故障に対する保護制御
および故障点標定を行なうに当たり、 （１）前記送電線各相のインピーダンスを求め、相イン
ピーダンスが小さい相の順に地絡方向距離リレーの動作
の有無を確認し、最小のインピーダンス相を地絡発生相
とするようにしている（請求項１の発明）。 （２）前記送電線各線間のインピーダンスを求め、線間
インピーダンスが小さいものの順に短絡方向距離リレー
の動作の有無を確認し、最小のインピーダンス相を短絡
発生相とし、さらに１線地絡を検出したときは、前記短
絡判定をロックするようにしている（請求項１の発
明）。
【０００６】（３）前記送電線各相のインピーダンスを
求め、相インピーダンスが小さい相の順に地絡方向距離
リレーの動作の有無を確認し、最小のインピーダンス相
を地絡発生相とする第１の故障判定と、前記送電線各線
間のインピーダンスを求め、線間インピーダンスが小さ
いものの順に短絡方向距離リレーの動作の有無を確認
し、最小のインピーダンス相を短絡発生相とし、さらに
１線地絡を検出したときは、前記短絡判定をロックする
第２の故障判定とのいずれを行なうかを、短絡故障であ
るかまたは多重故障であるかにより選択するようにして
いる（請求項３の発明）。
求め、相インピーダンスが小さい相の順に地絡方向距離
リレーの動作の有無を確認し、最小のインピーダンス相
を地絡発生相とする第１の故障判定と、前記送電線各線
間のインピーダンスを求め、線間インピーダンスが小さ
いものの順に短絡方向距離リレーの動作の有無を確認
し、最小のインピーダンス相を短絡発生相とし、さらに
１線地絡を検出したときは、前記短絡判定をロックする
第２の故障判定とのいずれを行なうかを、短絡故障であ
るかまたは多重故障であるかにより選択するようにして
いる（請求項３の発明）。
【０００７】（４）少なくとも地絡方向距離リレーが動
作し、かつ線間電流が変化しないことをもって１線地絡
を検出するようにしている（請求項４の発明）。 （５）前記送電線各線間のインピーダンスを複数時刻分
算出して仮の収束値を求め、この収束値に対し一定の範
囲内にある一定期間内の値の集合の加算平均をとること
により、収束判定をしてインピーダンスを算出するよう
にしている（請求項５の発明）。 （６）上記請求項５の発明では、前記一定期間を故障検
出リレーの立上り，立下りから決定することができる
（請求項６の発明）。
作し、かつ線間電流が変化しないことをもって１線地絡
を検出するようにしている（請求項４の発明）。 （５）前記送電線各線間のインピーダンスを複数時刻分
算出して仮の収束値を求め、この収束値に対し一定の範
囲内にある一定期間内の値の集合の加算平均をとること
により、収束判定をしてインピーダンスを算出するよう
にしている（請求項５の発明）。 （６）上記請求項５の発明では、前記一定期間を故障検
出リレーの立上り，立下りから決定することができる
（請求項６の発明）。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施の形態を示
す回路図、図２はこの発明が適用されるシステムを示す
概要図である。なお、図１はハードウエアイメージで示
しているが、図２の如く絶縁トランス６、アナログフィ
ルタ７Ａ，７Ｂ、Ａ／Ｄ変換器８、メモリ９およびＣＰ
Ｕ１０（中央処理装置）などからなる装置の、ＣＰＵ１
０でソフト処理するようにしても良いのは勿論である。
す回路図、図２はこの発明が適用されるシステムを示す
概要図である。なお、図１はハードウエアイメージで示
しているが、図２の如く絶縁トランス６、アナログフィ
ルタ７Ａ，７Ｂ、Ａ／Ｄ変換器８、メモリ９およびＣＰ
Ｕ１０（中央処理装置）などからなる装置の、ＣＰＵ１
０でソフト処理するようにしても良いのは勿論である。
【０００９】図１において、１Ａ，１Ｂ，１Ｃは各相対
応の不足電圧リレー（２７リレーともいう）、２Ａ，２
Ｂ，２Ｃおよび５Ａ，５Ｂ，５Ｃは各相対応の地絡方向
距離リレー（４４Ｇリレーともいう）、ＡＮ１〜ＡＮ９
はアンドゲート、ＮＲ１はノアゲートである。ここで、
地絡方向距離リレー５Ａ，５Ｂ，５Ｃに関し、 Ｙｍｉｎ相＝相インピーダンスの絶対値が最小の相 Ｙｍｄｌ相＝相インピーダンスの絶対値が中間の相 Ｙｍａｘ相＝相インピーダンスの絶対値が最大の相 とする。例えば、Ａ，Ｂ，Ｃの３相に対し、 ｜ＺB （・）｜（＝｜ＶB （・）｜／｜ＩB （・）｜）
＜｜ＺA （・）｜＜｜ＺC （・）｜ のとき、Ｙｍｉｎ相＝Ｂ相，Ｙｍｄｌ相＝Ａ相，Ｙｍａ
ｘ相＝Ｃ相である。なお、各記号に（・）を付してベク
トル量を示す。
応の不足電圧リレー（２７リレーともいう）、２Ａ，２
Ｂ，２Ｃおよび５Ａ，５Ｂ，５Ｃは各相対応の地絡方向
距離リレー（４４Ｇリレーともいう）、ＡＮ１〜ＡＮ９
はアンドゲート、ＮＲ１はノアゲートである。ここで、
地絡方向距離リレー５Ａ，５Ｂ，５Ｃに関し、 Ｙｍｉｎ相＝相インピーダンスの絶対値が最小の相 Ｙｍｄｌ相＝相インピーダンスの絶対値が中間の相 Ｙｍａｘ相＝相インピーダンスの絶対値が最大の相 とする。例えば、Ａ，Ｂ，Ｃの３相に対し、 ｜ＺB （・）｜（＝｜ＶB （・）｜／｜ＩB （・）｜）
＜｜ＺA （・）｜＜｜ＺC （・）｜ のとき、Ｙｍｉｎ相＝Ｂ相，Ｙｍｄｌ相＝Ａ相，Ｙｍａ
ｘ相＝Ｃ相である。なお、各記号に（・）を付してベク
トル量を示す。
【００１０】すなわち、３つの２７リレーのブロックと
ＡＮＤロジック（ＡＮ１〜ＡＮ３）により、系統で２７
リレーが１相だけ動作した場合の動作相を特定でき、Ａ
Ｎ１〜ＡＮ３の何れかの出力により１線地絡の可能性が
高い。また、同相の４４ＧリレーをＡＮＤ（ＡＮ４〜Ａ
Ｎ６）で付加することにより、故障の内外部判定ができ
る。なお、１，２およびＡＮ１〜ＡＮ６を用いたロジッ
クは１線地絡ロジックとして従来からあるものである。
ＡＮＤロジック（ＡＮ１〜ＡＮ３）により、系統で２７
リレーが１相だけ動作した場合の動作相を特定でき、Ａ
Ｎ１〜ＡＮ３の何れかの出力により１線地絡の可能性が
高い。また、同相の４４ＧリレーをＡＮＤ（ＡＮ４〜Ａ
Ｎ６）で付加することにより、故障の内外部判定ができ
る。なお、１，２およびＡＮ１〜ＡＮ６を用いたロジッ
クは１線地絡ロジックとして従来からあるものである。
【００１１】しかし、系統条件（長距離送電線で故障電
流の大きい系統における負荷端など）によっては、故障
電流による誘起電圧のために２７リレーが２相以上動作
したり、逆に２７リレーが１相も動作しないケースがあ
る。このとき、上記従来ロジックでは正しい検出ができ
ない。そこで、この発明ではノアゲートＮＲ１、地絡方
向距離リレー５Ａ，５Ｂ，５ＣおよびアンドゲートＡＮ
７〜ＡＮ９等を設けて地絡故障を検出するようにしてい
る。すなわち、故障があれば（電圧が大きくて２７リレ
ーが動作できなくても）、故障相のインピーダンスは小
さくなり、しかも、インピーダンス角は送電線のインピ
ーダンス角と近くなるため、故障相の４４Ｇリレーは動
作する。したがって、４４Ｇリレーの動作相をもって故
障相とすれば良い。
流の大きい系統における負荷端など）によっては、故障
電流による誘起電圧のために２７リレーが２相以上動作
したり、逆に２７リレーが１相も動作しないケースがあ
る。このとき、上記従来ロジックでは正しい検出ができ
ない。そこで、この発明ではノアゲートＮＲ１、地絡方
向距離リレー５Ａ，５Ｂ，５ＣおよびアンドゲートＡＮ
７〜ＡＮ９等を設けて地絡故障を検出するようにしてい
る。すなわち、故障があれば（電圧が大きくて２７リレ
ーが動作できなくても）、故障相のインピーダンスは小
さくなり、しかも、インピーダンス角は送電線のインピ
ーダンス角と近くなるため、故障相の４４Ｇリレーは動
作する。したがって、４４Ｇリレーの動作相をもって故
障相とすれば良い。
【００１２】ただし、１線地絡でも重潮流等の影響や、
リレーの整定次第では２相以上の４４Ｇリレーが動作す
る場合がある。そのため、相インピーダンスが小さい相
の順（Ｙｍｉｎ，Ｙｍｄｌ，Ｙｍａｘ）に４４Ｇリレー
の動作の有無を確認し、故障相を１相に特定する。これ
は、一般に負荷インピーダンスより故障相インピーダン
スが小さいことを利用したものである。このロジックに
よれば、１線地絡を正確に検出できるだけでなく、２回
線に跨がる多重故障でも故障相を特定することが可能と
なる。
リレーの整定次第では２相以上の４４Ｇリレーが動作す
る場合がある。そのため、相インピーダンスが小さい相
の順（Ｙｍｉｎ，Ｙｍｄｌ，Ｙｍａｘ）に４４Ｇリレー
の動作の有無を確認し、故障相を１相に特定する。これ
は、一般に負荷インピーダンスより故障相インピーダン
スが小さいことを利用したものである。このロジックに
よれば、１線地絡を正確に検出できるだけでなく、２回
線に跨がる多重故障でも故障相を特定することが可能と
なる。
【００１３】従来、２相または３相の故障（短絡，地
絡）については、２相以上の２７リレー動作と、２７リ
レー動作相の短絡方向距離リレー（４４Ｓリレーともい
う）動作とのアンド条件により故障相を特定するか、最
小線間電圧相または最大線間電流相をもって故障相を特
定しているが、１線地絡の項で延べたように、重潮流，
誘起電圧等の影響やリレーの整定により、故障相を正確
に特定できないことがある。そこで、この発明では図３
に示すように４４Ｓリレー３Ａ，３Ｂ，３Ｃやアンドゲ
ートＡＮ１０〜ＡＮ１２などを設け、線間インピーダン
スが小さいものの順に短絡方向距離リレーの動作の有無
を確認し、最小のインピーダンス相を短絡発生相と判定
するようにしている。ただし、１線地絡時の４４Ｓリレ
ー動作に起因する短絡誤検出を防ぐため、ノアゲートＮ
Ｒ１により１線地絡を検出したときは、上記短絡判定を
しないようにロックしている。
絡）については、２相以上の２７リレー動作と、２７リ
レー動作相の短絡方向距離リレー（４４Ｓリレーともい
う）動作とのアンド条件により故障相を特定するか、最
小線間電圧相または最大線間電流相をもって故障相を特
定しているが、１線地絡の項で延べたように、重潮流，
誘起電圧等の影響やリレーの整定により、故障相を正確
に特定できないことがある。そこで、この発明では図３
に示すように４４Ｓリレー３Ａ，３Ｂ，３Ｃやアンドゲ
ートＡＮ１０〜ＡＮ１２などを設け、線間インピーダン
スが小さいものの順に短絡方向距離リレーの動作の有無
を確認し、最小のインピーダンス相を短絡発生相と判定
するようにしている。ただし、１線地絡時の４４Ｓリレ
ー動作に起因する短絡誤検出を防ぐため、ノアゲートＮ
Ｒ１により１線地絡を検出したときは、上記短絡判定を
しないようにロックしている。
【００１４】このとき、各相対応の短絡方向距離リレー
３Ａ，３Ｂ，３Ｃに関し、 Δｍｉｎ相＝線間インピーダンスの絶対値が最小の相 Δｍｄｌ相＝線間インピーダンスの絶対値が中間の相 Δｍａｘ相＝線間インピーダンスの絶対値が最大の相 とする。例えば、Ａ，Ｂ，Ｃの３相に対し、 ｜ＺAB（・）｜（＝｜ＶAB（・）｜／｜ＩAB（・）｜）
＜｜ＺBC（・）｜＜｜ＺCA（・）｜ のとき、Δｍｉｎ相＝ＡＢ相，Δｍｄｌ相＝ＢＣ相，Δ
ｍａｘ相＝ＣＡ相である。
３Ａ，３Ｂ，３Ｃに関し、 Δｍｉｎ相＝線間インピーダンスの絶対値が最小の相 Δｍｄｌ相＝線間インピーダンスの絶対値が中間の相 Δｍａｘ相＝線間インピーダンスの絶対値が最大の相 とする。例えば、Ａ，Ｂ，Ｃの３相に対し、 ｜ＺAB（・）｜（＝｜ＶAB（・）｜／｜ＩAB（・）｜）
＜｜ＺBC（・）｜＜｜ＺCA（・）｜ のとき、Δｍｉｎ相＝ＡＢ相，Δｍｄｌ相＝ＢＣ相，Δ
ｍａｘ相＝ＣＡ相である。
【００１５】一般に、ＦＬにおいてインピーダンスに着
目して標定する方式では、短絡故障や２相地絡故障の場
合は、線間のインピーダンスを計算して標定する方が良
好な精度が期待できる（なぜならば、相インピーダンス
は正，零，逆相インピーダンスで成立し、線間インピー
ダンスは正，逆相のみであることから、線間インピーダ
ンスの方が零相分の影響のない分有利だからであ
る。）。つまり、ＦＬで短絡検出時（アンドゲートＡＮ
１０〜ＡＮ１２出力時）には線間インピーダンスで標定
し、地絡検出のための相インピーダンスによる標定はロ
ックしたい。
目して標定する方式では、短絡故障や２相地絡故障の場
合は、線間のインピーダンスを計算して標定する方が良
好な精度が期待できる（なぜならば、相インピーダンス
は正，零，逆相インピーダンスで成立し、線間インピー
ダンスは正，逆相のみであることから、線間インピーダ
ンスの方が零相分の影響のない分有利だからであ
る。）。つまり、ＦＬで短絡検出時（アンドゲートＡＮ
１０〜ＡＮ１２出力時）には線間インピーダンスで標定
し、地絡検出のための相インピーダンスによる標定はロ
ックしたい。
【００１６】図４はかかる場合の実施の形態を示す回路
図で、図１と図３を合成したものである。同図の符号４
は系統が２回線以上に跨がる多重故障であるか否か（多
重故障ありで“１”出力）を判定する多重故障検出ブロ
ック、ＡＮ１３〜ＡＮ１５，ＡＮ１９はアンドゲート、
ＮＲ２はノアゲートである。すなわち、図４の如くノア
ゲートＮＲ２を設けて短絡検出優先とし、図１の地絡検
出ロジックをロックする。ただし、多重故障時は線間イ
ンピーダンスでは正しい標定が期待できない（零相分の
影響が大となるため）ので、多重故障検出ブロック４で
多重故障を検出したときは、上記とは逆に短絡検出をア
ンドゲートＡＮ１３〜ＡＮ１５にてロックし、図１の地
絡検出をアンドゲートＡＮ１９を介して実行させるよう
にする。
図で、図１と図３を合成したものである。同図の符号４
は系統が２回線以上に跨がる多重故障であるか否か（多
重故障ありで“１”出力）を判定する多重故障検出ブロ
ック、ＡＮ１３〜ＡＮ１５，ＡＮ１９はアンドゲート、
ＮＲ２はノアゲートである。すなわち、図４の如くノア
ゲートＮＲ２を設けて短絡検出優先とし、図１の地絡検
出ロジックをロックする。ただし、多重故障時は線間イ
ンピーダンスでは正しい標定が期待できない（零相分の
影響が大となるため）ので、多重故障検出ブロック４で
多重故障を検出したときは、上記とは逆に短絡検出をア
ンドゲートＡＮ１３〜ＡＮ１５にてロックし、図１の地
絡検出をアンドゲートＡＮ１９を介して実行させるよう
にする。
【００１７】図５に１線地絡検出の別の例を示す。例え
ば、Ａ相の１線地絡では、Ｂ，Ｃ相には負荷電流と、Ａ
相に流れる故障電流により誘起する誘起電流とが流れ
る。この誘起電流は殆ど零相分であるので、ＢＣ相の線
間電流には誘起電流成分は殆どない。すなわち、Ａ
（Ｂ，Ｃ）相故障ではＢＣ（ＣＡ，ＡＢ）相の線間電流
は殆ど変化しない。図５のロジック１２Ａ〜１２Ｃは、
このＢＣ（ＣＡ，ＡＢ）相電流の無変化を検出するもの
である。ロジック１２Ａ〜１２Ｃ中のＫ１は定数で、仮
にＢ相またはＣ相（Ｃ相またはＡ相，Ａ相またはＣ相）
を含む故障で確実に１２Ａ（１２Ｂ，１２Ｃ）が“０”
出力となる値である。１３Ａ〜１３Ｃは４４Ｇリレーの
整定の都合等のため、遠方の外部故障で４４Ｇリレーが
動作したときに出力をロックするための過電流リレー
で、場合によっては省略しても良い。また、１３Ａ〜１
３Ｃを単なる過電流検出ではなく、故障発生前後の電流
変化分を検出するようにしても良い。Ｋ２は定数で、Ａ
相故障で確実に“１”出力をし、かつ、負荷タップ切り
換えなどによる負荷電流の変化では１３Ａ〜１３Ｃが
“１”出力をしない値である。さらに、４４Ｇリレー１
１Ａ〜１１Ｃは、１線地絡故障の内外部判定を行なうも
のである。ＡＮ１６〜ＡＮ１８はアンドゲートである。
ば、Ａ相の１線地絡では、Ｂ，Ｃ相には負荷電流と、Ａ
相に流れる故障電流により誘起する誘起電流とが流れ
る。この誘起電流は殆ど零相分であるので、ＢＣ相の線
間電流には誘起電流成分は殆どない。すなわち、Ａ
（Ｂ，Ｃ）相故障ではＢＣ（ＣＡ，ＡＢ）相の線間電流
は殆ど変化しない。図５のロジック１２Ａ〜１２Ｃは、
このＢＣ（ＣＡ，ＡＢ）相電流の無変化を検出するもの
である。ロジック１２Ａ〜１２Ｃ中のＫ１は定数で、仮
にＢ相またはＣ相（Ｃ相またはＡ相，Ａ相またはＣ相）
を含む故障で確実に１２Ａ（１２Ｂ，１２Ｃ）が“０”
出力となる値である。１３Ａ〜１３Ｃは４４Ｇリレーの
整定の都合等のため、遠方の外部故障で４４Ｇリレーが
動作したときに出力をロックするための過電流リレー
で、場合によっては省略しても良い。また、１３Ａ〜１
３Ｃを単なる過電流検出ではなく、故障発生前後の電流
変化分を検出するようにしても良い。Ｋ２は定数で、Ａ
相故障で確実に“１”出力をし、かつ、負荷タップ切り
換えなどによる負荷電流の変化では１３Ａ〜１３Ｃが
“１”出力をしない値である。さらに、４４Ｇリレー１
１Ａ〜１１Ｃは、１線地絡故障の内外部判定を行なうも
のである。ＡＮ１６〜ＡＮ１８はアンドゲートである。
【００１８】図６は系統故障発生時の各種電気量を説明
するための波形である。ここでは、時刻ｔ１で故障が発
生してＶ（・），Ｉ（・）が急変し、時刻ｔ２で起動リ
レー（故障検出リレー）が動作し、さらに、時刻ｔ３で
遮断器（ＣＢ）を開放して電流を除去した場合を示す。
その際、この発明が適用されるハードウエアには、図２
に示すようにアナログフィルタ７Ａ，７Ｂが入っている
ため、フィルタ特性に起因する過渡変化が生じ、これが
｜Ｖ（・）｜，｜Ｉ（・）｜特性の特に時刻ｔ０やｔ２
あたりに見られるような振動（フィルタによっては過減
衰）を生じ、当然のことながら故障時の算出インピーダ
ンス｜Ｚ（・）｜も図示のように変化する。
するための波形である。ここでは、時刻ｔ１で故障が発
生してＶ（・），Ｉ（・）が急変し、時刻ｔ２で起動リ
レー（故障検出リレー）が動作し、さらに、時刻ｔ３で
遮断器（ＣＢ）を開放して電流を除去した場合を示す。
その際、この発明が適用されるハードウエアには、図２
に示すようにアナログフィルタ７Ａ，７Ｂが入っている
ため、フィルタ特性に起因する過渡変化が生じ、これが
｜Ｖ（・）｜，｜Ｉ（・）｜特性の特に時刻ｔ０やｔ２
あたりに見られるような振動（フィルタによっては過減
衰）を生じ、当然のことながら故障時の算出インピーダ
ンス｜Ｚ（・）｜も図示のように変化する。
【００１９】インピーダンスが安定するのは、故障発生
後しばらく時間が経ってからであるが、故障の高速遮断
が行なわれると、安定したインピーダンスを得られる時
間帯が、その分限られてしまう。図６に符号Ｒで示す時
刻ｔ２〜ｔ３はその限られた時間帯であるが、この部分
Ｒを詳細に見ると図７に示すように微小の振動が残って
いる。そこで、以下（イ），（ロ）のような処理を実行
する。
後しばらく時間が経ってからであるが、故障の高速遮断
が行なわれると、安定したインピーダンスを得られる時
間帯が、その分限られてしまう。図６に符号Ｒで示す時
刻ｔ２〜ｔ３はその限られた時間帯であるが、この部分
Ｒを詳細に見ると図７に示すように微小の振動が残って
いる。そこで、以下（イ），（ロ）のような処理を実行
する。
【００２０】（イ）図８を参照する。起動リレー１４の
動作立上り時刻ｔ２を検出器１５により検出し、時刻決
定部１６ＡでそのΔｔ１時刻前（図６，図７参照）を開
始時刻ｔ１として決定し、この時刻ｔ１から起動リレー
復帰時刻ｔ４までの時間帯をインピーダンス安定期間と
して、この期間のインピーダンスを算出し、後記（ロ）
の平均化または収束判定をしたのち、結果を出力するも
のである。なお、リレー動作が長時間（ｔ４がずっとあ
とになる）の場合、モノステーブルマルチバイブレータ
（単にタイマとも言う）１８にて設定されている一定時
間ｔｉｎｔを以て打ち切る。なお、Δｔ１は故障発生よ
りリレーが動作するまでの時間遅れ（ｔ２−ｔ０）より
小さく、ｔｉｎｔはフィルタの過渡現象が原理的に収ま
る時間程度であるか、または、系統運用上決まっている
最長故障継続時間である。こうして、検出器１７Ａで起
動リレー１４の立下りを検出するか、起動リレー１４の
立上りからｔｉｎｔ経過後を起動リレー復帰時刻ｔ４と
して決定する。この期間ｔ１〜ｔ４を利用することによ
り、安定したインピーダンスが得られるようになる。
動作立上り時刻ｔ２を検出器１５により検出し、時刻決
定部１６ＡでそのΔｔ１時刻前（図６，図７参照）を開
始時刻ｔ１として決定し、この時刻ｔ１から起動リレー
復帰時刻ｔ４までの時間帯をインピーダンス安定期間と
して、この期間のインピーダンスを算出し、後記（ロ）
の平均化または収束判定をしたのち、結果を出力するも
のである。なお、リレー動作が長時間（ｔ４がずっとあ
とになる）の場合、モノステーブルマルチバイブレータ
（単にタイマとも言う）１８にて設定されている一定時
間ｔｉｎｔを以て打ち切る。なお、Δｔ１は故障発生よ
りリレーが動作するまでの時間遅れ（ｔ２−ｔ０）より
小さく、ｔｉｎｔはフィルタの過渡現象が原理的に収ま
る時間程度であるか、または、系統運用上決まっている
最長故障継続時間である。こうして、検出器１７Ａで起
動リレー１４の立下りを検出するか、起動リレー１４の
立上りからｔｉｎｔ経過後を起動リレー復帰時刻ｔ４と
して決定する。この期間ｔ１〜ｔ４を利用することによ
り、安定したインピーダンスが得られるようになる。
【００２１】（ロ）上記（イ）のような処理にも関わら
ず、図７に示す如くインピーダンスが真値に対する許容
誤差（±ε）に収まらない場合、従来手法としては、一
定期間のデータの加算平均（図７ではＤ１〜Ｄ１０／１
０＝Ａ値）や、次式で示される収束判定、 ｜（ｘ−１）−（ｘ）｜＋｜（ｘ）−（ｘ＋１）｜＜ε にて最小ε値をとる値、または（ｘ−１），（ｘ），
（ｘ＋１）の中間値をとる、若しくは３つの平均をとる
などの方法がある（図７に示すＢ１，Ｂ２参照）。な
お、比較データは３点に限らない。これらのうち、加算
平均をとるものは、図７に示すＤ１，Ｄ３〜Ｄ５，Ｄ
９，Ｄ１０のような許容誤差外のデータの影響を受ける
ことになる。また、収束判定の場合、図７のＢ２の如く
Ｄ６〜Ｄ８のような良好な結果を得られる場合と、Ｂ１
の如くＤ３〜Ｄ５のような許容誤差に収まらない場合と
があり、何れとなるかは不定である。
ず、図７に示す如くインピーダンスが真値に対する許容
誤差（±ε）に収まらない場合、従来手法としては、一
定期間のデータの加算平均（図７ではＤ１〜Ｄ１０／１
０＝Ａ値）や、次式で示される収束判定、 ｜（ｘ−１）−（ｘ）｜＋｜（ｘ）−（ｘ＋１）｜＜ε にて最小ε値をとる値、または（ｘ−１），（ｘ），
（ｘ＋１）の中間値をとる、若しくは３つの平均をとる
などの方法がある（図７に示すＢ１，Ｂ２参照）。な
お、比較データは３点に限らない。これらのうち、加算
平均をとるものは、図７に示すＤ１，Ｄ３〜Ｄ５，Ｄ
９，Ｄ１０のような許容誤差外のデータの影響を受ける
ことになる。また、収束判定の場合、図７のＢ２の如く
Ｄ６〜Ｄ８のような良好な結果を得られる場合と、Ｂ１
の如くＤ３〜Ｄ５のような許容誤差に収まらない場合と
があり、何れとなるかは不定である。
【００２２】そこで、この発明では、収束判定の利点を
活かしつつ、図８の如くして上記のような欠点を除去す
るようにしている。つまり、従来の収束判定では、図７
のＢ１のケースが問題であるが、これはＢ１として用い
るデータＤ３〜Ｄ５が誤差範囲を越えていることであ
る。しかし、データＤ３〜Ｄ５は何れも収束値に近く、
この時刻の前後の近い時間帯に、真値に近いデータ（図
７ではＤ２，Ｄ６〜Ｄ８）が存在する。よって、図８で
は仮の収束値｛ｙ｝（ｙ＝１〜１０）を従来と同様にし
て求め（ステップＳ１）、この仮の収束値｛ｙ｝から±
η（η：定数、図５ではεで示している。）以内の値の
集合を得（ステップＳ２）、その加算平均をとって結果
（出力）とするようにしている（ステップＳ３）。例え
ば、図５で｛ｙ｝＝Ｄ４とすると、集合はＤ３，Ｄ４，
Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ９とし、｛ｙ｝＝Ｄ７とすると、
集合はＤ２，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８とする。こうして、真値
ではないが一定の許容誤差内に収めることができる。
活かしつつ、図８の如くして上記のような欠点を除去す
るようにしている。つまり、従来の収束判定では、図７
のＢ１のケースが問題であるが、これはＢ１として用い
るデータＤ３〜Ｄ５が誤差範囲を越えていることであ
る。しかし、データＤ３〜Ｄ５は何れも収束値に近く、
この時刻の前後の近い時間帯に、真値に近いデータ（図
７ではＤ２，Ｄ６〜Ｄ８）が存在する。よって、図８で
は仮の収束値｛ｙ｝（ｙ＝１〜１０）を従来と同様にし
て求め（ステップＳ１）、この仮の収束値｛ｙ｝から±
η（η：定数、図５ではεで示している。）以内の値の
集合を得（ステップＳ２）、その加算平均をとって結果
（出力）とするようにしている（ステップＳ３）。例え
ば、図５で｛ｙ｝＝Ｄ４とすると、集合はＤ３，Ｄ４，
Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ９とし、｛ｙ｝＝Ｄ７とすると、
集合はＤ２，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８とする。こうして、真値
ではないが一定の許容誤差内に収めることができる。
【００２３】
【発明の効果】この発明によれば、系統故障時の故障相
を、インピーダンスの大小判定および該当リレーの動作
にもとづき決定すること、線間電流の無変化と該当リレ
ーの動作にもとづき１線地絡を検出することで、より正
確な検出が可能になるという利点が得られる。また、短
時間故障でもデータの収集タイミングおよび収束判定を
工夫することで、正確なインピーダンス演算が可能とな
り、信頼性が向上するという利点がもたらされる。
を、インピーダンスの大小判定および該当リレーの動作
にもとづき決定すること、線間電流の無変化と該当リレ
ーの動作にもとづき１線地絡を検出することで、より正
確な検出が可能になるという利点が得られる。また、短
時間故障でもデータの収集タイミングおよび収束判定を
工夫することで、正確なインピーダンス演算が可能とな
り、信頼性が向上するという利点がもたらされる。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す回路図であ
る。
る。
【図２】この発明が適用される電力系統を示す概略図で
ある。
ある。
【図３】この発明の第２の実施の形態を示す回路図であ
る。
る。
【図４】この発明の第３の実施の形態を示す回路図であ
る。
る。
【図５】この発明の第４の実施の形態を示す回路図であ
る。
る。
【図６】系統故障時の各種電気量を説明するための波形
図である。
図である。
【図７】図６の部分拡大図である。
【図８】この発明による期間決定方法を示すブロック図
である。
である。
【図９】この発明の第５の実施の形態を説明するための
フローチャートである。
フローチャートである。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…不足電圧リレー、２Ａ，２Ｂ，２
Ｃ，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…地絡
方向距離リレー、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…短絡方向距離リレ
ー、４…多重故障検出ブロック、６…絶縁トランス、７
Ａ，７Ｂ…アナログフィルタ、８…Ａ／Ｄ変換器、９…
メモリ、１０…ＣＰＵ（中央処理装置）、１２Ａ，１２
Ｂ，１２Ｃ…線間電流判定ブロック、１３Ａ，１３Ｂ，
１３Ｃ…相電流判定ブロック、ＡＮ１〜ＡＮ１９…アン
ドゲート、ＮＲ１，ＮＲ２…ノアゲート、ＯＲ１…オア
ゲート、１４…起動リレー、１５…立上り検出器、１６
Ａ，１６Ｂ…時間決定部、１７Ａ，１７Ｂ…立下り検出
器、１８…タイマ（モノステーブルマルチバイブレー
タ）。
Ｃ，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…地絡
方向距離リレー、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…短絡方向距離リレ
ー、４…多重故障検出ブロック、６…絶縁トランス、７
Ａ，７Ｂ…アナログフィルタ、８…Ａ／Ｄ変換器、９…
メモリ、１０…ＣＰＵ（中央処理装置）、１２Ａ，１２
Ｂ，１２Ｃ…線間電流判定ブロック、１３Ａ，１３Ｂ，
１３Ｃ…相電流判定ブロック、ＡＮ１〜ＡＮ１９…アン
ドゲート、ＮＲ１，ＮＲ２…ノアゲート、ＯＲ１…オア
ゲート、１４…起動リレー、１５…立上り検出器、１６
Ａ，１６Ｂ…時間決定部、１７Ａ，１７Ｂ…立下り検出
器、１８…タイマ（モノステーブルマルチバイブレー
タ）。
Claims (6)
- 【請求項１】 電力系統の送電線に発生した故障に対す
る保護制御および故障点標定を行なうに当たり、 前記送電線各相のインピーダンスを求め、相インピーダ
ンスが小さい相の順に地絡方向距離リレーの動作の有無
を確認し、最小のインピーダンス相を地絡発生相とする
ことを特徴とする系統故障時の相判定方法。 - 【請求項２】 電力系統の送電線に発生した故障に対す
る保護制御および故障点標定を行なうに当たり、 前記送電線各線間のインピーダンスを求め、線間インピ
ーダンスが小さいものの順に短絡方向距離リレーの動作
の有無を確認し、最小のインピーダンス相を短絡発生相
とし、さらに１線地絡を検出したときは、前記短絡判定
をロックすることを特徴とする系統故障時の相判定方
法。 - 【請求項３】 電力系統の送電線に発生した故障に対す
る保護制御および故障点標定を行なうに当たり、 前記送電線各相のインピーダンスを求め、相インピーダ
ンスが小さい相の順に地絡方向距離リレーの動作の有無
を確認し、最小のインピーダンス相を地絡発生相とする
第１の故障判定と、前記送電線各線間のインピーダンス
を求め、線間インピーダンスが小さいものの順に短絡方
向距離リレーの動作の有無を確認し、最小のインピーダ
ンス相を短絡発生相とし、さらに１線地絡を検出したと
きは、前記短絡判定をロックする第２の故障判定とのい
ずれを行なうかを、短絡故障であるかまたは多重故障で
あるかにより選択することを特徴とする系統故障時の相
判定方法。 - 【請求項４】 電力系統の送電線に発生した故障に対す
る保護制御および故障点標定を行なうに当たり、 少なくとも地絡方向距離リレーが動作し、かつ線間電流
が変化しないことをもって１線地絡を検出することを特
徴とする系統故障時の相判定方法。 - 【請求項５】 電力系統の送電線に発生した故障に対す
る保護制御および故障点標定を行なうに当たり、 前記送電線各線間のインピーダンスを複数時刻分算出し
て仮の収束値を求め、この収束値に対し一定の範囲内に
ある一定期間内の値の集合の加算平均をとることによ
り、収束判定をしてインピーダンスを算出することを特
徴とする系統故障時のインピーダンス算出方法。 - 【請求項６】 前記一定期間を故障検出リレーの立上
り，立下りから決定することを特徴とする請求項５に記
載の系統故障時のインピーダンス算出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1276396A JPH09215177A (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 系統故障時の相判定およびインピーダンス算出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1276396A JPH09215177A (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 系統故障時の相判定およびインピーダンス算出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09215177A true JPH09215177A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11814447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1276396A Pending JPH09215177A (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 系統故障時の相判定およびインピーダンス算出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09215177A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004079378A1 (en) * | 2003-03-05 | 2004-09-16 | Jan Berggren | Detection of earth faults in three phase systems |
| JP2008271653A (ja) * | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Mitsubishi Electric Corp | 距離継電装置 |
| CN105911415A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-31 | 四川中光防雷科技股份有限公司 | 一种基于暂态分量的短路故障选相方法 |
| EP2325966A4 (en) * | 2008-08-29 | 2017-05-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Short-circuit distance relay |
-
1996
- 1996-01-29 JP JP1276396A patent/JPH09215177A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004079378A1 (en) * | 2003-03-05 | 2004-09-16 | Jan Berggren | Detection of earth faults in three phase systems |
| JP2008271653A (ja) * | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Mitsubishi Electric Corp | 距離継電装置 |
| EP2325966A4 (en) * | 2008-08-29 | 2017-05-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Short-circuit distance relay |
| CN105911415A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-31 | 四川中光防雷科技股份有限公司 | 一种基于暂态分量的短路故障选相方法 |
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