JPS5836572B2 - 位相比較搬送保護継電方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は位相比較保護継電万式に係り、特に高調波の発
生が大きな送電線に適用するのに好適な事故検出継電器
を備えた位相比較保護継電方式に関する。

従来の位相比較継電方式は、送電線の保護区間両端の電
流位相が、常時又は外部事故時には逆位相になり、また
内部事故時には同位相になることに着目し、内部事故検
出を行なうものである。

その原理を第１図、第２図に示す。

１ず第１図の原理に示す構或のうち、ＧＥは背後電源と
しての発電機、ＢＳ（Ａ）及びＢＳ（Ｂ）は保護区間の
両電気所端局（図に示す通り背後に電源〔発電機ＧＥ）
がある測をＡ端〔電源端〕、もう一方の側をＢ端〔可変
電源端〕とする。

）の電気母線、ＣＴ（Ａ）及びＣＴ（Ｂ）はそれぞれＡ
端、Ｂ端に設置された変流器、ＬＮは保護対象である送
電線を示す。

筐た、保護装置の構或は同図に示す通り、１は位相比較
継電器、２は矩形波回路、３は送信装置、４は遅延補償
回路、５は受信装置、６は位相比較回路、７は位相比較
継電器の出力端子を示す。

ここで、位相比較保護継電装置の動作は次の通りである
。

すなわち、両電気所、Ａ端・Ｂ端の電流■ｓ ＩＢは
、変流器ＣＴ（Ａ），ＣＴ（Ｂ）により、位相比較継電
器１に導入される。

この電流は、矩形波回路２により矩形波に整形され、送
信装置３を通して矩形波の形で相手端へ送信すると共に
、遅延補償回路４に導入される。

遅延補償回路４に導入された自端の矩形波信号は、相手
端から送信されてくる受信信号の時間遅れに相当する時
間だけ遅延させ、相手端からの受信信？と位相比較を行
なう時に、位相誤差の出ぬよう遅延補償を行なう。

このように遅延補償回路４で補償を行なった自端の矩形
波信号は、受信装置７を通して、相手端から送信されて
くる受信信号と位相比較回路６に於いて位相比較を行な
い、両端局の電流位相の重なり角がある値（一般には６
０°程度が選定される）以上あることで内部事故と判定
し、位相比較継電器の出力端子７より動作出力を出す。

具体的な動作例を、第２図ａ及びｂに示す。

図ａは第１図に示す送電線の保護区間内部Ｆ１点に於け
る事故の場合の応動で、Ｂ端（可変電源端）の背後には
電源が全く存在しない非電源のケースを示す。

捷ず、Ａ端では背後に電源があるため、電流■が流入し
、矩形波回路２の検出レベルＬＨ以上に電流がなったこ
とで、矩形波をつくり矩形波信号有で相手にトリップ許
容信号（以下Ｆ２ という）、矩形波信号無でトリップ
ロック信号（以下ｆ１ という）を送信する捷た、Ｂ端
では背後に電源が無いため、電流■８は零となるが、可
変電源端の矩形波回路２の検出レベルＬＬは電源端の検
出レベルＬＨと逆極性方向でしかも、ＬＬレベルより絶
対値が小さくなったことで矩形波出力を出すようにして
あるため、Ｂ端では連続信号となり、相手端（Ａ端）に
は連続トリップ許容信号ｆ２を送信することになる。

したがって、両端Ａ，Ｂ共に位相比較回路に於ける自端
信号と受信信号のトリップ許容信号ｆ２の期間の位相の
重なりが、一定（通常６０° ）以上になるため、両端
の位相比較継電器は内部事故と判定し、動作出力を示す
。

第２図ｂは第１図に示す送電線の保護区間外部Ｆ２点に
於ける事故の場合の応動で、このケースでは、事故電流
が通過するため、Ａ端の電流■とＢ端の電流工３が逆位
相になるため自端信号と受信信号のトリップ許容信号ｆ
２の重なりがないため、位相比較継電器は不動作となる
。

第１図と第２図を用いて説明した位相比較継電装置にお
いて、各端の矩形信号のｆ１ とｆ２の決定は下記のよ
うにして行なわれたものである。

つ１り、送電線を通過する電流を各端子で同一極性と見
たとき、電源端扱いの位相比較継電器は所定の電流レベ
ル以上で且つ電流零を含１ない期間をトリップ許容、他
の期間をトリップ禁止とする位相信号を他端に送出し、
可変電源端扱いの位相比？継電器は所定の電流レベル以
下で且つ電流零を含む期間をトリップ許容、他の期間を
トリップ禁止とする位相信号を他端に送出することとし
たものである。

以上のような、従来の位相比較継電方式では、第２図に
示す通り、事故電流が基本波或分のみであれば、適用上
何ら問題は無かったが、事故時に高調波が発生するよう
な場合、次のような問題があった。

すなわち、第３図ｒに示す通り、保護区間背後にケーブ
ル系送電線ＣＬなどがあり、対地充電容量Ｃが存在する
場合、内部事故Ｆ１が発生すると、対地充電容量Ｃの放
電により高調波電流が発生する。

（伺、第３図で示す各記号は第１図で説明したものと同
一内容とする。

）通常、この高調波電流の減衰時定数は、送電線のＬ／
Ｒによって決１り、ｉｏｏｍｓ近くに１でなる上に、電
流の絶対値も初期が極めて大きく、極端な場合に例えば
定格ＩＫＡに対し２０ＫＡを越えるようなケースが考え
られる。

このようなケースに於いて位相比較継電器の応動は第３
図ｂ，ｃのようになる。

すなわち、第３図ａに示す通り、可変電源端Ｂの背後に
対地静電容量Ｃが存在し、１た正相電源が零の状態で内
部事故（たとえば３線短絡）が発生した場合、電源端Ａ
では、第３図ｂに示す通り基本波成分の電流■が流入す
るが、可変電源端Ｂでは、第３図Ｃに示すような高調波
電流ＩＢが流入する。

したがって、位相比継電器１の送信出力は、第３図ｂｅ
ｅに示す通り、電源端Ａでは基本波ベースの矩形波とな
るのに対し、可変電源端Ｂでは、入力電流■８の高調波
に応じた、巾の短い矩形波となる。

このため、両端の位相比較出力は、高調波の矩形波に制
限され、内部事故と判定できるような一定以上の矩形波
の重なりができないため、位相比較継電器１は内部事故
にもかかわらず不動作となる。

以上の説明は、端子ＢＳ（Ｂ）がケーブル系に接続され
てづ・つ背後に電源が無い（非電源端）ことについて述
べたが、係る内部事故時の誤不動作はケーブル系を介し
て背後に電源がある場合にも生じ得る。

このようなときの端子ＢＳ（Ｂ）の事故電流は第３図Ｃ
のＩＢに示す振動電流と背後電源からの例えば５０Ｈｚ
の正弦電流との合威された信号となり、その矩形化信号
は正弦電流の零点付近にかいて振動電流で定１る周期の
断続信号とｉる。

この結果本来は約１８０°のトリップ許容信号ｆ２とな
るべきものが例えば５００の長さのものとなり、他端の
矩形波ｆ２との一致をとっても、６０°以上の一致とな
らず事故検出できないことにもなる。

ただ背後の電源が強大で、ケーブル系からの振動電流よ
りも十分に犬なる電流を供給できるものであるなら６０
０に比して十分なる大きさの角或のｆ２信号を得ること
ができるから、誤不動作となる確率は小さいと言える。

従来、高調波の対策としては、フィルターを使用する方
法も考えられているが、この方法では、背後にケーブル
系があるような場合、高調波電流の絶対値が大きいため
、フィルターでは高調波が除去しきれず、第３図ｂｓｃ
で述べた不具合は事実上対策不可能であった。

本発明の目的は、以上のような従来の位相比較継方式の
高調波に対する問題点を解決するために、保護区間両端
局の位相比較信号を総合的に判定することにより、確実
な事故判定を行なう位相比較継電力式を提供することに
ある。

本発明は、矩形波巾測定形過電流継電器及び矩形波巾測
定継電器を事故検出継電器として使用する方式であり、
内部事故時高調波が流入する端局に於いて、矩形波巾測
定形過電流継電器不動作の条件により高調波の流入を検
出すると共に、矩形波巾測定継電器により相手端局から
基本波ベースの矩形波信号が送信されてきたことを検出
することにより、相手端局から、基本波電流の流入して
いること見つけ、内部事故検出することを特徴とする方
式である。

１ず、第４図に矩形波巾測定形過電流継電器の原理を示
す。

ここで矩形波巾測定形過電流継電器１０の動作を説明す
る。

入力端子１１．１２から導入した電流は、入力変流器１
３により絶縁及び適切な値に変換された後、矩形波回路
１４により矩形波信号に変換される。

このように、矩形波信号に変換された電流信号は矩形波
巾測定回路１５により、その巾を測定し、その巾がある
値以上になったことで、出力回路１６により連続化した
後、出力端子１７より動作信号を示す。

以上のような動作原理であるため、基本波に対しては、
矩形波の巾を測定することで、電流の大きさを判定する
ことができると共に、矩形波巾測定回路の動作判定矩形
波巾を適当に選定することにより、高調波に対し全く応
動しない特性とすることができる。

矩形波巾測定形過電流継電１０の具体的な応動例を第５
図ａｎｂに示す。

第５図ａは基本波に対する応動例であり、入力電流に対
し検出レベルＬ以上で矩形波出力を出し、その矩形波を
第４図の矩形波巾測定回路１５で積分し、その積分値が
検出レベルＬＰ以上になったとい５条件で矩形波巾の測
定を行ない、矩形波巾測定形過電流継電器１０の出力を
出す。

これに対し入力電流が高調波の場合の応動を第５図ｂに
示す。

すなわち、入力電流が高調波の場合には、矩形波巾は小
さくなり、したがって矩形波巾測定回路１５の積分値も
検出レベルＬＰに達しないため、矩形波巾測定形過電流
継電器１０は不動作となる。

ここで、この継電器の応動する周波数の限界は、矩形波
巾測定回路の判定巾により任意に選定できるため、発生
する高調波の周波数を考慮し決定すればよい。

次に、相手端からの受信信号の矩形波巾を測定し、相手
端に高調波でない基本波ベースの事故電流が流れている
のを検出する目的で使用する、矩形波巾測定継電器の原
理を、第６図により説明する。

すなわち、第６図に示す通り矩形波巾測定継電器１８の
動作は、入力端子１９より導入した矩形波を、矩形波巾
測定回路２０で積分し、その積分値が検出レベルＬＰ’
以上になったという条件で矩形波巾が動作値θ以上であ
ること検出し、出力回路２１で連続化した後、出力端子
２２より動作出力を出す。

第７図にその動作波形例を示す。次に、本発明による位
相比較搬送保護継電万式について説明する。

本発明は、第３図に示すように、従来方式が内部事故時
に流入する高調波電流により、高調波の矩形波信号を送
信するため、内部事故にもかかわらず不動作になったこ
とに着目し、この高調波電流を先に述べた矩形波巾測定
形過電流継電器が不動作の条件で検出すると共に、矩形
波巾測定継電器により、相手端に内部事故判定し得る基
本波電流が流れ、それ相当の受信信号があることを検出
することにより内部事故判定を行なうものである。

第８図にその具体例を示す。第８図中、１′０は第４図
で説明した矩形波巾測定形過電流継電器、１８は第６図
で説明した矩形波巾測定継電器、３１はオア回路、３２
はノット回路、３３はアンド回路を示す。

（尚、これ以外の各記号は第１図で説明したものと同一
内容とする。

）第８図に於いて、い１保護区間内部Ｆ１点に事故が発
生し、可変電源端Ｂから高調波電流が流入した場合、Ｂ
端の位相比較継電器１の送信出力は高調波の矩形波信号
となる。

しかし、矩形波巾測定形過電流継電器１０は、この高調
波電流には応動せず不動作となる。

１た更に矩形波巾測定継電器１８は、相手端Ａに充分内
部判定し得る基本波電流が流れ、その矩形波信号を受信
している条件で動作する。

したがって、位相比較継電器１の送信出力が高調波の矩
形波信号であっても、矩形波巾測定形過電流継電器１０
不動作、矩形波巾測定継電器１８動作のアンド条件で内
部事故と判定し、アンド回路３３の出力で、Ａ端に連続
トリップ許容信号ｆ２を送信すると共に、自端Ｂの位相
比較回路６に連続信号を導入し正規に内部事故検出を行
なう。

これにより、高調波に無関係にＡＢ端共しゃ断が可能に
なる。

具体的な応動例を第９図ａｍｂに示す。

図ａは電源端八の波形を示すが、Ｂ端からの受信信号が
連続トリップ許容信号ｆ２となり、１た、自端信号も基
本波電流が流入し内部事故判定の可能な矩形波信号がで
きるため正規に動作が可能になる。

次に図ｂに可変電源端Ｂの波形を示す。

Ｂ端では減衰時定数の長い高調波が流入するため、位相
比較継電器１の送信出力信号は、図ｂに示す通り高調波
の矩形波信号となるが、矩形波巾測定形過電流継電器１
０がこの高調波電流に応動せず不動作となり、かつ矩形
波巾測定継電器１８が、Ａ端からの内部判定し得る矩形
波信号を受信したことで動作となる。

これにより相手端Ａには連続トリップ許容信号ｆ２を送
信すると共に、自端の位相比較信号を連続有として位相
比較回路に導入するため、Ａ端と同様に正規に動作が可
能になる。

以上説明した通り、本発明によれば、矩形波巾測定形過
電流継電器により自端の電流条件を検出し、１た、矩形
波巾測定継電器により相手端の電流条件を検出できるた
め、背後にケーブル系などの対地充電容量が存在する場
合の高調波電流に影響されることなく、確実に内部事故
判定ができる。

さらに、相手端からの受信条件を用いて事故検出するた
め信頼度的にも有利となる。

ｌた、保護区間両端の協調も簡単でアリ、矩形波巾測定
形過電流継電器の検出感度を、可変電源端の位相比較継
電器の検出感度より良くしておけばよく、このようにす
れば、可変電源端外部事故時には、位相比較継電器より
感度良く矩形波巾測定形過電流継電器が動作し、この継
電器による送信信号の制御を行なわなくなるので、位相
比較継電器の出力で両端相互に位相比較を行ない正規に
外部判定ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来形位相比較継電方式の原理図、第２図はそ
の動作を説明するための波形図であり、ａは内部事故、
ｂは外部事故の例を示す。 第３図は内部事故時に高調波が発生した場合の従来方式
の応動を説明するための図で、ａはその系統図、ｂは電
源端の動作波形図、Ｃは可変電源端の動作波形図を示す
。 第４図は矩形波巾測定形過電流継電器の原理図、第５図
ａはその基本波に対する動作説明図、第５図ｂは高調波
に対する動作説明図を示す。 第６図は矩形波巾測定継電器の原理図、第７図はその動
作説明図、第８図は本発明による位相比較継電方式の原
理図、第９図ａはその電源端に於ける動作説明図、第９
図ｂは可変電源端に於ける動作説明図を示す。 符号の説明、ＧＥ・・・発電機、ＢＳ（Ａ）・・・電気
母線、ＢＳ（Ｂ）・・・電気母線、ＣＴ（Ａ）・・・変
流器、ＣＴ（Ｂ）・・・変流器、ＬＮ・・・送電線、Ｆ
１・・・事故点（内部）、１・・・位相比較継電器、２
・・・矩形波回路、３・・・送信装置、４・・・遅延補
償回路、５・・・受信装置、６・・・位相比較回路、７
・・・出力端子、１１０・・・矩形波巾測定形過電流継
電器、１８・・・矩形波巾測定継電器、３１・・・オア
回路、３２・・・ノット回路、３３・・・アンド回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各端子に位相比較継電器を備え一方の端子の背後に
   はケーブル系を有するような送電線に適用され、位相比
   較継電器は送電線を通過する電流を各端子で同一極性と
   見たとき、電源端扱いの位相比較継電器は所定の電流レ
   ベル以上で且つ電流零を含捷ない期間をトリップ許容、
   他の期間をトリップ禁止とする位相信号を他端に送出し
   、可変電源端扱いの位相比較継電器は所定の電流レベル
   以下で且つ電流零を含む期間をトリップ許容、他の期間
   をトリップ禁止とする位相信号を他端に送出する矩形波
   回路と、自端の位相信号と他端の位相信号のうちトリッ
   プ許容信号の一致時間に応じて夫々の端子のしゃ断器を
   開放制御する位相比較回路とから構或される位相比較搬
   送保護継電方式に釦いて、背後にケーブル系を有する端
   子の位相比較継電器に自端電流の矩形波長が送電線電流
   の基本波で定渣る期間よりも短いことを検出する第１の
   継電器と、相手端より受信した矩形波長が送電線電流の
   基本波で定１る期間に相当するものであ？ことを検出す
   る第２の継電器と、第１と第２の継電器が夫々の状態を
   検出しているとき出力する一致回路とを付加し、一致回
   路出力をトリップ許容の信号として相手端に送出し自端
   位相比較回路の自端入力として使用することを特徴とす
   る位相比較搬送保護継電力式。