JPS6016123A - 距離リレ− - Google Patents

距離リレ−

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JPS6016123A
JPS6016123A JP12235783A JP12235783A JPS6016123A JP S6016123 A JPS6016123 A JP S6016123A JP 12235783 A JP12235783 A JP 12235783A JP 12235783 A JP12235783 A JP 12235783A JP S6016123 A JPS6016123 A JP S6016123A
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JP
Japan
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circuit
output
square wave
voltage
wave conversion
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JP12235783A
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Inventor
五十嵐 公二
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は送電線の各相の電圧、電流を入力とし、その大
きさと位相関係とから故障点までの距離と方向を検出す
る距離リレーに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来技術を図面を参照して説明する。第1図は従来のモ
ー形距離リレーを示すブロック図であり、第2図はその
動作原理を示すだめのベクトル図である。
距離リレーはその設置点の電圧と電流とを入力とし、両
者の大きさと位相関係とから保護区間内に事故が発生し
ているかどうかを判別するものである。第1図に示され
ているように電圧入力(以後9と呼ぶ)と電流入力(以
後iと呼ぶ)は、それぞれ入力変成器T1 r T11
に入力され、フィルタ(以後FIL、、FIL、と呼ぶ
)によ〕直流成分及び高調波成分が除去される。FIL
、の出力は交流電気量を送電線のインピーダンスにより
電流と電圧との間に生ずる位相角ψだけ進み方向に移相
する移相回路PSlに導入されその出力とFIL□の出
力との差が減算回路S、によりめられ、方形波変換回路
LD!によシ方形波に変換される。一方FIL、出力は
記憶回路M、に導入され、電圧9に対応した極性量電圧
ψPを導出する。極性量電圧9P としては、記憶回路
M1を用いる代わりに例えば健全相電圧を用いても良い
。電気量9F鵜方形波変換回路LD1により方形波に変
換され、LDlとLD!の両者の出力は論理積回路AN
D□によりその重なり角がめられ、AND、出力が電気
角にて90°以上のとき重な多角判定用タイマーTDE
、が出力を得るよう構成されている。
セしてTDElに出力を得ると復帰時遅延回路’I’D
D。
により連続化された出力を得る。
第2図はモー特性を得る原理を示すベクトル図である。
ここでi久はP8.■出力を、iM−vはSlの出力を
それぞれ示しでいる。そして9P とiz−*の重なり
角が90°となるようなiとvr とが入力されている
第2図のような場合にはリレー出力は動作限界となって
いる。
第1図においてT、 、 T、の出力はFILl、 F
IL2によシ直流成分及び高調波成分を除去された後、
モー特性を実現するだめの回路に導かれている。
FILl、 FIL、が必要な理由は次のとうりである
距離リレーの特性は入力電圧と入力電流それぞれの基本
波の大きさと位相関係とから得られるものである。電力
系統に事故が発生した場合、良く知゛られているように
距離リレーの入力電圧と入力電流には直流分や高調渡分
が重畳し前に述べたようなモー形特性を得るだめの演算
に支障をきたす場合がある。そのため人力電気量に含′
!!れる基本波以外の周波数成分を除去する目的でFI
L、 、 FIL。
が設けられている。
以上がモー形距離リレーの動作原理である。ところで距
離リレーは第3図にその一例を示したように電流−距離
特性と呼ばれる特性を持っている。
これは入力電流が充分に与えられたと含は入力電圧と入
力電流の比すなわち距離リレーの設置点から事故点まで
の距離に等しい正確な演算を行なうが、逆に入力電流が
少ないと正確な演算を行なえず、事故点までの距離を実
際より遠方と判断(以後アンダーリーチと呼ぶ)するこ
とを意味している。第3図で、lm1n は最小動作電
流値、Imaxは入力電流の許容できる最大値を表わし
ている。
さて次にImi n 、 Imax及び上に述べたアン
ダーリーチのそれぞれの発生する理由を説明する。
第4図は第1図に示した構成の各部の信号を表わしたも
のでθはνとiの成す位相差を示している。そしてM、
出力すなわち9P と81出力すなわち19−9とはそ
れぞれLD、 、 LD、により方形波に変換されAN
D、 、 T’DB、により、位相比較されて距離リレ
ー出力が得られる。
今、?とiの位相差θがψに等しく、かつその大きさが
等しい、すなわちiz−?が零の場合を想定すると第2
図のベクトル図から明らかなように距離リレーは動作限
界となる。
一方、この時距離リレー内部ではiλ−9に相当する゛
電気量はLD、の検出レベルを越えかつ90°の動作判
定角を得る大きさとなっている必要がある。
さて距離リレーの特性を調整する場合にはたとえばその
定格入力値というようなLD、の検出レベルよシ充分大
きいi、9によシ行なわれる。そして第2図に示された
距離リレーの動作限界を表わす閂はLD、と込う検出レ
ベルの値が無視できる充分”−i 色なi、9が与えら
れた状態で成立すると言うことができる。そこでそのよ
うな大きなiとVを与え次にその比並びに位相差ψを変
えずにiを徐“^、に小さくしていくとそれにつれて1
z−vO値も、“1〉 ・°゛小さくなるためLD、の出力幅が狭くなって距離
リレーは動作不可能となる。次にiとVの比を変えてさ
らに9だけを小さく変化させると1z−vの値は再び大
きくなシ距離リレーは再び動作することになる。これは
距離リレーがアンダーリーチ特性となっていること金示
すものである。このアンダーリーチ特性の傾向はiが小
さくなるに従って顕著となり一例として第3図に示した
ように4流が■1の場合には約20チものアンダーリー
チ特性を示すことになる。
そしてさらにj−2小さくしていくとたとえ9を零とし
てもLD2の出力幅が90°に達せず距離リレーは動作
不可能となる。この時のiが最小動作電流値lm1nで
ある。
第3図の特性で長距離送電線を保護しようとした場合遠
方無事故と至近点事故とで距離リレーが与えられる電流
値は大きく異な〕、距離リレーに要求されるダイナミッ
クレンジは千倍にも達することがある。そのためこのよ
うな長距離送電線に対しては従来技術による距離リレー
は適用が困難になるといった不具合があった。また、た
とえ距離リレーに要求されるダイナミックレンジが数百
倍としても、リレー設置点背後のインピーダンスが大き
く事故による電流が少ない場合にはその動作原理上第3
図に示したアンダーリーチ特性が生じそのため事故点ま
での距離を正確に演算できない不具合がある。
この対策としては小電流域、たとえば′4流が工。
のときのアンダーリーチ特性を改善するためKは、方形
波変換回路LD、の検出レベルを高感度にし、i z−
vの大きさが小さいときでも回路LD、(p出方幅が大
きくとれるようにすることが考えられる。
しかし、第1図に示されているように距離リレーにはF
IL、 、 FIL□M、、P8.という交流演算回路
が使われており、これらの回路には一般的に演算増幅器
が使われている。演算増幅器には、大刀電気量が零であ
っても温度変化等によって出方電気量(オフセット電気
量)が発生するといった現象があり、回路LD、の検出
レベルを高感度化しすぎるとこのオフセット電気量で距
離継電器が誤動作するため、回路LD、の検出レベル高
感度化には限界があり、方形波変換回路LD2の検出レ
ベルを前述のアンダーリーチ特性を改善できるほど高感
度にすることはできない。
〔発明の目的〕
本発明は上記欠点を除去するためになされたものでアン
ダーリーチ特性の改善された距離リレーを提供すること
を目的とする。
〔発明の概要〕 本発明Cは上記目的を達成するために、設置点の電圧9
,4流iを、入力変成器により検出し、移相回路によ)
電気量1z(zは送電線のインピーダンス〕を、極性量
電圧発生回路により極性量電圧9P を、減算回路によ
り電気量i z−vを得て、これらをそれぞれ方形波変
換回路にょシミ気量IZ、V、、IZ−V トl、請求
メ、C(2)電気量IZ、V、。
IZ−Vの重なり角が所定電気角以上のときにリレー出
力を生ずるようKしている。なお、電気量IZの検出レ
ベルはオフセット電気量が問題となるレベルに設定し、
また電気量I Z−Vの検出レベルは電気量IZの検出
レベルよりも高感度となるように設定している。
〔発明の実施列〕
本発明の一実施例を第5図乃至第8図を参照して説明す
る。
第51図において減算回路S□の出力信号i z−vを
入力する方形波変換回路LD3.移相回路PS、の出力
信号iλを入力する方形波変換回路LD、、方形波変換
回路LD、 、 LDs、 LD、の出力信号を入力す
るアンド回路AND、が設けられている。なお、LDs
の方形波変換レベルはLD4の方形波変換レベルと比較
して高感度とする。
次に本実施例の作用について説明する。
方形波変換回路LD3には減算回路8□の出力信号iz
−:が入力される。LDsの方形波変換レベルを第1図
中のLD2’の方形波変換レベルよりも高感度としてい
るので、前述のようにアンダーリーチ特し性は改善され
る。また、方形波変換回路LD、には移相回路P8.の
出力信号i之が入力される。LD。
゛・の方形波変換レベルはオフセット電気量を検出する
レベルに設定されている。入力tがこの設定レベル以上
となったとき、出力IZを生じる。この出力■Zにより
オフセット電気量の影響が取り除かれる。
まれる位相関係となる。従って、電気量iゑを導入して
もモー特性が影響を受けないことがわかる。
第7図は以上のことを説明した図であって、信号■Zは
信号IZ−Vと■、との論理積(IZ−V)、V。
を含んでおり、信号IZは信号(IZ−V)・V、によ
る重なり角判定に影響を与えない。
第8図は第5図の構成による距離継電器の電流−距離特
性を示すもので、比較のため第1図構成による特性を一
点鎖線で示している。電流11におけるアンダーリーチ
特性はB点からA点へと大幅に改善が図られて込る。電
流11は第5図構成例において回路LD、の変換レベル
によって決まる値である。
本実施例によれば、方形波変換回路LDsを高感度のも
のとしたことにより、アンダーリーチ特性が改善される
。また、電気量iMを導入することにより、オフセット
電気量の影響を除去できる。
なお、本実施例のように方形波変換回路LD、を設ける
代わりに過電流継電器を付加し、距離継電器と過電流継
電器の出力の論理積でしゃ断器引外しを行なう方式が考
えられる。
この方式に比べて本実施例は次の点で優れている。
本実施例は第1図の装置に対し方形波変換回路LD、を
設け、論理積回路AND1を、3人カゲートのAND、
とするだけの非常に簡単な回路構成でアンダーリーチ特
性改善が可能である。
また上記の過電流継電器を外部に付加する方法は回路規
模が大きくなるばかりでなく、動作時間。
復帰時間特性の面で距離継電器との時間協調を必要とす
るなどの欠点があるが、本実施例の装置ではこのような
問題がない。
次に本発明の他の一実施例を第9図及び第10図を参照
して説明する。
上記実施例では、本発明をモー特性距離継電器に適用し
た場合について説萌した。
しかし本発明はこれに何ら限定されることなく、オフセ
ットモー特性あるいはインピーダンス特性の距離継電器
に対しても適用可能である。
第9図はオフセットモー特性の距離継電器に適用した場
合の構成を示したものであって、第5図の構成と比較し
て記憶回路M1の代わりに加算回路A1で置き換えたも
のとなっている。
加算回路A1は゛電気量9とizとから電気量K11z
十?を合成するもので、継電器特性としては第1 +)
図となる。
第9図で、一点鎖線で囲んだ部分は第5図の構成と同じ
く本発明によるアンダーリーチ特性改善のだめの方形波
変換回路LD、および論理積回路AND!である。
方形波変換回路LD1. LD3の検出レベルは方形波
変換回路LD、の検出レベルと比較して高感度となって
いる点は第5図の構成の場合と同様の理由である。
第10図からも明らかなように、電気量i止は電気量i
 z−vと電気量x、iz+?との間にはさまれた位相
関係にあるので、第7図と同様な理由によって′磁気量
tの導入でオフセットモー特性が影響されることはない
また、第10図で成気盪KliM−?のスカラー係数に
、二lとすれば、本発明がインピーダンス特性距離継鑞
器に対して適用可能であることは明らかである。
なお、第5図の構成図で回路TDK、のタイマ時間を変
化させることによって得られる第11図〜第14図のモ
ー特性の変形に対しても本発明は適用可能である。
第5図の構成図では極性量電圧VP として、系統電圧
を記憶した電圧を用−た。しかしこれに何ら限定される
ことなく、例えば故障相電圧と故障相電圧を記憶した゛
4圧との合成電圧、あるいは、故障相電圧と健全相電圧
を適当な角度ベクトル回転させた電圧との合成電圧など
種々の方法をとっても良い。
〔発明の効果〕
本発明によれば以上説明したように、アンダーリーチ特
性の改善された距離リレーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のモー形距離リレーを示す構成図、第2図
は第1図の装置のモー特性図、第3図は第1図の装置の
鑞流−距離特注図、第4図は第1図中の谷部信号の波形
図、第5図は本発明の一実施例を示す構成図、第6図は
第5図の装置の位相特性図、第7図は第5図中の方形波
変換回路の動作を示す波形図、第8図は第5図の装置の
電流−距離特性図、第9図は本発明の他の一実施例を示
す構成図、第10図は第9図の装置の位相特性図、第1
1図乃至第14図は本発明の適用できるリレーの特性図
である。 Tl + ”2・・・入力変成器、 M、 、 A、・極性量電圧発生回路。 ps、・・移相回路、 SI・・減算回路、 ■・D、 、 LD2. LD3. LD、 、、方形
波変換回路、ANDl、 TDE、 、 TDD、・・
出力回路。 (7317) 代理入 弁理士剤 近 憲 佑 (ほか
1名)第 1 図 第 2 図 第 3 図 第 4 図 プレー佳しq 第 5 図 第 6 図 第 7 図 第 8 図 第 9 図 第 10図 第11図 第13図 × 第i2図 第14図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)゛鑞力系統の電圧及び電流を入力する入力変成器
    と、この入力変成器が出力する電流信号を入力して送電
    線のインピーダンスによる位相角だけ進み方向に移相し
    インピーダンスの大きさに比例する大きさとして出力す
    る移相回路と、前記入力変成器が出力する電圧信号を入
    力して極性量電圧を出力する極性量電圧発生回路と、前
    記移相回路の出力信号及び前記極性量電圧発生回路が出
    力する極性量電圧を入力してその差を出力する減算回路
    と、前記入力変成器が出力する電圧信号を入力する第1
    の方形波変換回路と、前記移相回路の出力信号を入力し
    、オフセット電気量が検出されるレベル以上のとき出力
    を生ずる第2の方形波変換回路と、前記減算回路の出力
    信号を入力する前記第2の方形波変換回路よりも高感度
    の第3の方形波変換回路と、前記第1乃至第3の方形波
    変換回路の出力信号を入力してその重なり角が所定電気
    角以上のときにリレー出力を生ずる出力回路とを具備す
    ることを特徴とする距離リレー。
JP12235783A 1983-07-07 1983-07-07 距離リレ− Pending JPS6016123A (ja)

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