JPS5836743B2 - 高抵抗接地系送電線の地絡距離標定方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高抵抗接地系送電線の地絡距離標定方式に関
する。

周知のように、もつとも一般的に使用されている地絡距
離継電力式は、いわゆる電流補償形のもので、ａ相に適
用されるリレーは、 （ただしｉａ：ａ相電流，ｉｏ１ ：自回線零相電流，
ｉｏ２：隣回線零相電流，之。

：保護区間零相インピーダンス，Ｚ１：保護区間正相イ
ンピーダンス，Ｚｍ：保護区間零相インピータソスと、
ａ相対地電圧ｖａを入力とし、■ａ／ｉａｒで表わされ
るインピーダンスに応動するように構成されてある。

しかし高抵抗接地系送電線にあっては、後記するように
ａ相電圧や は ａ ■３＝３ＲＦＩｏＦ＋Ｚ１■３， （ただしＲＦ：故障点抵抗，ｉｏＦ：故障点の零相電流
） として表わされるため、 ？な６。

すなわち上式の右辺第２項は誤差項となる。

ここでこの誤差項が抵抗分であれば正相インピーダンス
乞，はりアクタンス分を求めればよいので影響は小さい
。

そしてこの誤差項のＩａｒに含まれている（乞。

−”１ ）／−Ｚ１ ，乞．／之，はほぼ実数分であり
、又ｉ。

１ｊＩＱ２と■ｏＦとはほぼ同相であるから、したがっ
て″Ｉａとｆ。

Ｆ，Ｉ０１ｊＩ０２とがほぼ同相であれば、上記誤差項
はほぼ抵抗分になる。

ところが、ｉａは地絡電流と負荷電流との和であり、負
荷電流の位相が地絡電流の位相と異なっていれば、誤差
項にリアクタンス分を生じ、これによる影響が大きくな
り、誤差が大きくなる。

この発明は負荷の力率に影響されることのない地絡距離
継電方式を提案することを目的とする。

まずこの方式の動作原理について説明する。

今第１図において、Ｇは発電機、Ｔは２次側中性点が高
抵抗Ｒｎで接地されている変圧器、Ｍは母線、Ｌ１，Ｌ
２は平行二回線の送電線、ＺＬは負荷、Ｒｙは１ルーで
電圧変成器ＰＴからの電圧■３と変流器ＣＴからの電流
■ａ（いずれもａ相の電圧，電流とする。

）を入力としており、ＰＦは地終点抵抗とする。

この場合のａ相一線地絡故障の等価回路を示す第２図の
ようになる。

同図において■１，■２，■ｏはリレ一点の正相，逆相
，零相電圧、ＶｔＦ ， Ｖ２Ｆ ， ｖ３Ｆは故障点
の正相，逆相，零相電圧ｊ ＩＩ ，Ｉ２，ＩＱＩ は
リレ一点の正相，逆相，零相電流，ｉｏ２は隣回線Ｌ２
の零相電流， Ｚ，， ２２ ，Ｚｏ，Ｚｍはリレ一点
から故障点までの区間（保護区間）の正相，逆相，零相
インピーダンス及び相互インピーダンス，ＩＩ Ｆｊ
ｉ２ Ｆｔ ’ＯＦ’は故障点の正相，逆相，零相電
流，ＰＮは中性点接地抵抗、ＲＦは故障抵抗、Ｃは対地
静電容量である。

同図において故障点では上式において、両辺の■。

Ｆに対する直角方向の成分が等しいという関係を利用す
れば、ＲＦに関係な＜Ｖ２１ ｔ ■ａ ” ０１
ｔ ■０２から乞．１が求められることは明らかである
。

そしてｉ。Ｆの位相はリレ一点ではわからないので、送
電端の場合ｆ。

｝＋ｉｏ２とｉ。Ｆとの位相が等しいと仮定すれば、上
述の方法で２，を求めることができることになる。

そこで（１）式における（之。

−Ｚｔ）／ＺｔおよびＺｍ／Ｚ１は送電線によって定ま
る定数であるから、 とおくことができ、．又や３および（１）式右辺第２項
の括弧内のｆ。

１千Ｉｏ２に対する位相角をそれぞれθ，ψとすれば、
（１）弐両辺のｉ。

１＋ｉｏ２に対する直角方向の成分は等しいという関係
からすなわち（２）式よりＩＺ，Ｈ，たがって故障点ま
での距離を求めることができるようになる。

またｉ。

１＋ｆｏ２に対するＩ ａ ，Ｉ ０１ ｐ Ｉ ０２
の位相角をψ８，ψ，，ψ２とすれば（１）式両辺の■
。

１十Ｉ。

２に対する直角方向の成分は等しいという関係から すなわち（３）式によってもＩＺ１１を求めることがで
きる。

以上の説明は送電端の場合であったが、受電端の場合は
ｉ。

１＋ｆｏ２＝０であるから、θ，ψ，ψ３，ψ１，ψ２
等の位相差を測定する基準ベクトルとして、自回線のＩ
。

１を使えばよい。つぎに単回線送電線の場合でも、上記
の関係が戒立つ。

この場合はｉ。２＝Ｏであるからこれを（１）式に代入
すれば Ｔｒ ｌ＋：−７１ ただしψ８は■。

１に対するｆａの位相角であ？。

次にこの発明の実施に際して利用できる具体例について
説明する。

まず（２）式を利用する場合の構成を示したのが第３図
であって、絶対値回路１は８を入力とし、その絶対値＋
？，＋を出力し、加算回路２はｆ。

’１２ＩＱ２を入力とし、その加算値ｉ。

１＋ｆｏ２を出力する。ベクトル変換回路３はｉ。

２を入力とし、ｉ ｏ２”ｍ／ Ｚ１を出力する。同じ
くベクトル変換回路３１はｉ。

１を入力とし、（ 乞ｏＺ１ ） Ｉ ｏ１／ Ｚ１を
を出力する。

そして位相検出回路４は加算回路２と９ とを入力とし
、ｉｏ１＋ｉｏ２に対する９ａの位相角θを検出し、そ
の出力を正げん値検出回路５に与えて正げん値Ｓｉｎθ
を出力する。

加算回路２１はベクトル変換回路３，３１の出力及びｉ
ａを入力とし、これらを加算してその出力を絶対値検出
回路１１に与えて、（２）式の分母中の絶対値を出力す
る。

加算回路２，２１の出力は位相検出回路４１に入力され
、ここで■。

，＋．ｒ，ｏ２に対する加算回路２１の出力の位相角ψ
を検出し、これからの出力を正げん値検出回路５１に入
力してφにφを加えた角の正げん値ｓｉｎ （ψ＋α１
）を出力する。

そして絶対値回路１，１１正げん値検出回路５，５１の
各出力を乗除算回路６に与え、ここで（２）式に示す演
算を行なう。

その結果求められたものは１乞，１にほかならない。

第４図は（３）式を利用する場合の構成を示すもので、
絶対値回路１２．１３．１４はそれぞれＩＩＩ を入
力とし、出力としてＫ。

ｏ１デ ０２フ ａ ■ｏ１１，Ｋｍ１■ｏ２Ｉ，ＩＩａ１を出力する。

位相差検出回路４２，４３，４４は加算回路２の出力と
、ｉｏ２，ｆｏ１，ｉａを入力とし、ｉｏ１＋ｉｏ２に
対するｉ。

２，ｉｏ１，′Ｉａの位相角ψ２ ，φ１，φ８を検出
し、これらの出力を正げん値検出回路５２，５３，５４
に与え、ここでそれぞれｓｉｎ（ ａ１＋ ａ，，＋
ｃｐ２） ， ｓｉｎ （ａ１＋ ａ。

＋φ，）及びｓｉｎ（α１＋φａ）を算出する。

そして乗算回路６１は絶対値回数１と正げん値検出回路
５の出力を乗算してＩＶａｌ ｓ１ｎθを求め乗算回路
６２は絶対値回路１３と正げん値検出回路５２の出力を
乗算してＫｍ ｌ Ｉ ０２ ｌｓｔｒｒ （ αｌ
＋ αｒｎ ＋ ψａ ） ヲ求？Ｉ＞、乗算回路６２
は絶対値回路１２と正げん値検出回路５３の出力を乗算
してＫ。

ｌ Ｉｏ１１ｓｉｎ（ ａ１＋α０＋ψ１）を求め、更
に乗算回路６４は絶対値回路１４と正げん値検出回路５
４の出力を乗算しテＩ Ｔ ｏｌｓｉｎ（α１＋φａ）
を求める。

そして乗算回路６２．６３，６４の出力を加算回路２２
で加算し、その出力で乗算回路６１の出力を除算回路６
５で除算すれば、（３）式によるｌ Ｚ，ｌを求めるこ
とができるようになる。

第３図，第４図に示す構或はいずれもｆ。

．１＋ｉｏ，．を基準としたものであるが、受電端の場
合のようにｉ。

１を基準とする場合は加算回路２を省略し、位相検出回
路４，４１〜４４はいずれもｉ。

１に対する位相角を検出するようにすればよい。

第５図は（４）式を利用する場合の構成を示し、この場
合は、第３図の構成からｉ。

２を入力としている加算回路２，ベクトル変換回路３を
省略し、及び位相検出回路４は、ｉｏ１に対するや，の
位相角θを、又位相検出回路４１は、ｉｏ１−に対する
（４）式の分母中の絶対値の位相角ψを検出すればよい
。

他の構成は第１図と同じである。そして乗除算回路６番
こよって（４）式に示す演算を行なえば（４）式による
ＩＺ１１が求められることになる。

第６図は（５）式を利用する場合の構成を示し、この場
合は第４図の構成からｉ。

２を入力としている加算回路２，絶対値回路１３を省略
し、これにともなって位相検出回路４２，４３、正げん
値検出回路５２，５３更に乗算回路６２を省略するとと
ともに位相検出回路４はｉ。

１−に対する？８の位相角θを、位相検出回路４４はｉ
。

，に対するＩａの位相角ψ３を検出するようにし、乗算
回路６３は絶対値回路１２の出力と、正げん波発生器５
５から出力されるｓｉｎ （α１＋α。

）とを乗算すればよい。

この結果、除算回路６５によって（５）式に示す演算を
行なえば（５）式による＋ ２，ｌが求められることに
なる。

なおこれらの構成において、個々の回路は公知のものを
利用すればよいが、マイクロコンピュータなどを利用し
てもよい。

又各基準ベクトルに対する上記した直角成分を求める手
段は図示する構成に限られるものでないこともちろんで
ある。

以上詳述したように、この発明によれば自回線及び隣回
線のリレ一点での零相電流の和文は自回線の零相電流が
、地絡抵抗に流れる零相電流と同位相であるとすること
により（１）式の両辺の地絡抵抗に流れる零相電流と直
角方向の成分を比較するので、原理的に地絡抵抗に全く
影響されることなく、故障点までの正相インピーダンス
乞、を求めることができるようになり、したがって負荷
電流の位相が地絡電流の位相と異なる場合でも、これを
誤差なく検出することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は送電系統の単線図、第２図は第１図の等価回路
図、第３図及至第６図はこの発明の具体例を示すブロッ
ク線図である。 Ｌ，，Ｌ２・・・・・・回線、１，１１〜１４・・・・
・・絶対値回路、２，２１，２２・・・・・・加算回路
、３，３１・・・・・・ベクトル変換回路、４．４１〜
４４・・・・・・位相検出回路、５，５１〜５４・・・
・・・正げん値検出回路、６・・・・・・乗除算回路、
６１〜６４・・・・・・乗算回路、６５・・・・・・除
算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ？ 千行二回線送電線の各回線の零相電流Ｉ０１，Ｉ−
   ．２の和又は両零相電流の和が零であるときは自回線の
   零相電流■。 １を基準とし、これに対する地絡相の相電圧Ｖａの直角
   方向成分と、ｉａ＋（Ｚｏ Ｚｔ）ｉｏＶＺ１ ””
   ｍ’ｏ２／Ｚｘ （ただしｉａ：自回線の相電流，之。 ，２，，ｚｍ：地絡点までの零相，正相インピーダンス
   及び相互インピーダンス）の直角方向戒分との比率から
   地終点までの距離を標定することを特徴とする高抵抗地
   絡系送電線の地絡距離標定方式。 ２ 単回線送電線の零相電流■。 １を基準とし、これに対する地絡相の相電圧ｖａの直角
   方向成分と、″Ｉ ａ＋（ＺｏＺｓ ） Ｉ’ｏ１／Ｚ
   ，１ （ただしｉａ：相電流，Ｚｏ，Ｚ１ ：地絡点ま
   での零相，正相インピーダンス）の直角方向成分との比
   率から地終点までの距離を標定することを特徴とする高
   抵抗接地系送電線の地絡距離標定方式。