JPS6028722A - 電力系統の故障部判定法 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は電力系統の運用に係り、特に停電事故発生時に
給電指令所において、系統各所のしゃ断器状態、リレー
情報を用いて事故を引き起した故障個所、故障機器の判
定法に関するものである。

〔発明の背景〕

停電事故特に広域停電時に給電指令所が復旧操作手順等
を決定するためには、停電の原因となった最初の故障に
ついて、その個所や機器を具体的に判定する必要がある
が、従来はこの判定を人間が行っているため、誤りがあ
ったり、長時間を要す場合がＥｂす、復旧操作に支障を
きたす事があった。このため、この判定を計算機により
自動的に行なうことが要求されているが、この場合下記
のことに留意する必要がある。

（１）　給電指令所への伝送情報量が少ないこと。

（１１）処理時間が短かいこと。

ＧｉＤ　判定点としてリレーの誤動作も考慮し信頼度が
高いこと。

〔発明の目的〕

本発明の目的は停電事故時にすみやかな復旧操作を可能
ならしめるため、故障個所や故障機器の判定を自動的に
高速に行わせる方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

系統各所の保護リレーには各々守備範囲〔故障発生機器
または区間とリレーの動作、不動作の関係、動作のタイ
ミングには一定の関係がある。〕がある。本発明ではこ
のことを利用して、停電事故時に系統各所のリレー信号
を総合的に判断し、故障発生個所を判定する。ただし実
施に当っては次のような点を解決する必要がある。

（１）リレーは誤動作や誤不動作することがある。

（ＩＤ　ｉ数個の故障が同時ｔたは非常に接近したタイ
ミングで発生することがある。

０１　系統中のリレーの個数は膨大で、各々の信号の瞬
時値を伝送すると、伝送情報量は膨大なものとなる。１
１４時値のかわりに、信号発生時刻を伝送することも考
えられるが、このためには非常に正確な時計が必要とな
る。

本発明では上記の事項を次の工夫で簡決し次。

（１）　ＩＪレーの誤動作・誤不動作の取り扱い各リレ
ーについて上記の発生確率をシステムに予め入力し、故
障機器または故障区間を可能性の高い順にめ、これを出
力する。

（１１）複数故障の取り扱い 複数個の停電区間が発生し７′ｊ場合、その隣接部のリ
レー信号を用いて、各停電区間発生の前後関係を判定し
、出力する。

（Ｉｉｉ）　伝送情報量の減少 各変電所でリレー信号を縮約し、これを伝送することで
まず伝送情報量を減少する。また判定方法を信号発生タ
イミングを必要としないものとし更に伝送情報量を減ら
す。この事で伝送間隙は数秒以上あってもよいし、同期
させる必要もなくなる。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明の実現のために変電所・開閉所などの
電気所Ｉと中央の給電指令所■とが備えるべき装置ある
いは機能を示している。まず同図（ａ）のように夫々の
変電所Ｉでは、２種の情報を送信部１を介して給電指令
所へ送る。その１つは保護リレーＦＬＹの動作信号であ
り、縮約部２において複数リレーの動作信号を縮約し送
信部１を介して出力する。他の１つはしゃ断器又は開閉
器（以下単にしゃ断器ＣＢという）の開閉信号であり、
伝送部１を介して送出される。縮約部２は、第１図（ｂ
）にその概略を示すように、ある１つのしゃ断器に対し
て高速のトリップ信号を出すリレーの信号をオア回路ｏ
ａｉで縮約し、ある１つのしゃ断器に対して低中速のト
リップ信号を出すリレーの信号をＯＲ，２で縮約し、母
線保護のリレー信号を０ＦＬ３で縮約する。このリレー
動作縮約の考え方を具体的な電気所構成を例にとり説明
する。

第２図は電気所の一例を示しており、ＢＵｉ９は母線、
ＣＢはしゃ断器、Ｌは送電線、ＣＴは変流器である。こ
の図でＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｂ、Ｆはこの電力系統の保護リ
レーであり、Ｅは変流器ＣＴ１２゜ＣＴｇｚ　ｒ　ＣＴ
ｓｔ　ｒ　ＣＴ４１　より入力を得てトリップ信号Ｓｇ
をしゃ断器ＣＩ３＋　、ＣＢ２．ＣＢｓ　。

ＣＢ４に与える母線保護用の差動リレーである。

リレーＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄは全て線路Ｌ４を保護するだめの
ものであり、従って図示を省略したが線路Ｌ＋　、Ｌｍ
　、Ｌｓについても同様の保ｆｉ　＋、ル−Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄを夫々備える。ここでは説明を簡単にするた
めに、線路Ｌ４を例にとり説明する。Ａは位相比較リレ
ーであり、自端と相手端とで夫々検出した′Ｉｌ流位相
信号ｐｔ　ｌ　Ｉ）ｇを相互に送信し、内部事故を検出
してＣＢ４　トリップ信号Ｓ１を出力する。Ｂは距離方
向比較リレーであり、自端と相手端とで夫々検出した電
流の方向距離信号ｄＩ＋ｄ２を相互に送信し、内部事故
を検出してＣＢ４トリップ信号Ｓ２を出力する。Ｃ，Ｄ
は夫々距離リレー、限時距離リレーであり、夫々ＣＢ４
　）リップ信号ｓｓ　、８４を出力する。Ｆは線路Ｌ４
の故障のときにＣＢ４がトリップされないことを検出し
て他のしゃ断器ＣＢ＞　、ＣＢ２　、ＣＢｓをトリップ
するしゃ断器不動作対策後備保護リレーであり、これも
ＣＢ１．ＣＢａ　、ＣＢｓが不動作のときの保護のため
に夫々設けられる。尚、このリレーにおいてＯＲはオア
回路、ＡＮＤはアンド回路、ｄｔは遅延回路であり、要
するに線路故障（リレーＡ又はＢ動作により出力Ｓ１又
はＢ２あり）が遅延回路ｄｔで定まる一定時間経過して
も除去されない（ＣＢ４が投入状態）ことを検出する。

この第２図で、Ａ、Ｂが主保護リレー％ＣＩＤ、Ｆが後
備保護リレー、Ｅが母線保護リレーである。尚、この図
は単線表示しであるが、実際には３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）構
成である。第３図は以上の各保護リレーの保護責務範囲
を点線で示しておリ、リレーＥはＣＢ、〜ＣＢ、に囲ま
れた部分ＢＵＳ＋での事故、リレーＡ、ＢはＣＢ、とＣ
Ｂ。

間の線路Ｌ４での事故を検出する責務を有する。

Ｃ，Ｄは第３図（ｂ）のようにＣＢ４設置点から線路Ｌ
４方向の所定のインピーダンスに相当する距離までを保
護範囲とする。尚、！＠３図の他の点線で囲んだ部分に
ついても第２図に図示せぬ他の保護によって保護範囲と
されている。これらのリレーの保護範囲及び動作時間を
考慮して各変電所においてリレー信号を第４図のように
縮約する。第４図でＭという信号はある線路の主保護及
び高速目端後備保護をまとめたものであり、ＬＢは自端
後備保護、ＲＢは遠端後備保護、ＢＵＳは母線保護をま
とめたものである。この他のリレーも適宜縮約されるも
のとする。

さて以上のように縮約されたリレー信号と遮断器状態が
給電指令所Ｈの受信部３に伝送される。

−例として第３図の系統を管轄にもつ給電指令所に第５
図（ａ）のような情報（黒丸がＣＢ開、白丸がＣＢ閉）
が伝送されたときを例にとり故障判定法を説明する。

まず遮断器状態をもとに停電区間判定部４において停電
区間を判定する。他から給電されない線路又は母線を夫
々１つの停電区間とすると、この例の場合第５図（ｂ）
のように三つの停電区間があることがわかる。次に前後
関係判定部５において、停電区間同志の隣接部にある遮
断器に発せられたトリップ信号より第６図に示すルール
により各停電区間発生の前後関係を判定する。結論を先
に述べると、第５図の例の場合は停電区間（１）又は（
乃つづいて（３）の順に発生したと判定される。つまり
、第６図（ａ）のように、隣接部しゃ断器の引外しが、
Ｍ又はＬＢ又はＥＬＢにより行なわれているのなら線路
側が先行して停電したと判断する。同図（ｄ）のように
、ＢｔＪＳなら、母線側であり、同図（ｂ）のように、
ＣＢＭなら、しゃ断器の閉路している側が先行して停電
したことになる。尚、停電区間が単数または、隣接して
いない場合（間に健全部分があるとき）はこの判定は不
要である。尚、第５図においてφはリレー信号無しを意
味する。

次に、故障発生確率演算部６において各停電区間につい
て第１表に従って異常動作をしたリレーの個数を数える
か、または生起確率を計算する。

第３図の系統は主保護リレーの重なりを考えて第７図の
ような区間に分けることができる。つまり、この図では
点線に囲まれる区間が母線保護リレーの保護範囲、一点
鎖線が線路保護リレーの保護範囲、信号回が母線保護の
みのカバー範囲、■が線路保護のみのカバー範囲、同が
母線・線路保護のカバーする範囲を示している。この図
には、各区間をカバーする主保護も示しである。さて第
５図（ａ）の状態に対しては先の判定により、停電区間
は（１）または（２）、つづいて（３）の順に発生した
と判定されたので、まず（２）について判定を行う。第
７図で停電区間（２）に関する部分のみ抜き出すと第８
図のようになる。故障はす、ｃ、ｄのいずれかの区間で
発生したと考えられるが、ｂ（またはｄ）で発生したと
仮定すると母線保護リレーＢｌ（Ｂｚ）がＢＵＳという
信号を発し、線路保護Ｉｊ　１　＋　Ｌ　１がＭという
信号を発すべきであるが、前者は信号を発していない。

従って区間ｂ（ｄ）での故障発生を仮定すると前者は誤
不動作したと判定でき、この区間に対する誤不動作リレ
ー個数ｆＢＵａが１（１１） ムＬ鏑り虫＾妊凧時シた治ス 加えられ、生起確率りにこの母線保護リレーの誤不動作
確率ｐｎｕ＋＋が掛けられる。これらの確率は確率記憶
部７より得られる。第１表の第２行目がこの過程を表わ
している。一般にこのような計算は各保護リレーごとに
行うことができる。（この例では、母線保護リレーＢｌ
　＋　Ｂｚ　、線路保護リレーＬｓ　、Ｌ２について行
う。）その結果は第２表のようになる。

第　２　表 その区間の故障を仮定したとき異常動作リレー個数が少
ないもの、または生起確率の高いものの可能性が高いと
判定されるので、この例では区間Ｃでの故障発生と判定
される。

つづいて停電区間（１）についても同様の計算を行（１
２） （１３） ９７ この場合異常動作したリレーの個数だけで、故障の可能
性にｊ＠位をつけると、この停電区間中の１７個の区間
について第９図のように、区間５と１２の間に順位がつ
けられない。この図で、矢印の先の釜号のものがより高
い発生確率であることを示す。生起確率を用いればこの
２つの区間の間にも順位がつけられる。−例として第４
表のような確率を用いれば１７個の区間について完全な
順位をつける仁とができ、区間１２の可能性が高いと判
定できる。なお第４表では同一種類のリレーについて誤
不動作、誤動作確率は同一の値を用いているが、これは
必ずしも必要ではない。

Ｍ　４　表 停電区間（３）については、既に停電区間（１）（２）
が生（１５） じていることを前提に第１表に従って計算を行う。

第１０図には停電区間（３）の各区間と考慮すべき保獲
りレーを示しである。但し、同図　は別の事故ですでに
開いているしゃ断器を表わす。区間イをカバーする線路
保護に状態量を入力するＣＴには電流が流れないのでこ
れは考慮しない。区間口。

ハについても同様である。計算結果を第５表に示す。

（１６） これにより区間イ９９ロ、ハ二のいずれかに故障が生じ
たと判定できる。

以上により第５図（ａ）のようなしゃ断状態、リレー信
号に対しては、まずＣ及び１２で故障が発生し、各々停
電区間（２）（１）を生じてから、イ２２ロ、ハ二のい
ずれかで故障が発生し、停電区間（３）が生じたと判定
できる。この結果は判定結果表示部８に表示される。

以上の例よりもわかるように、本方法によれば、非常に
わずかの情報をもとに、複雑な停電事故に対しても効率
良く故障区間を判定することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば系統申告変電所で縮約したリレー信号を
もとに、多重故障が原因となった場合も含めて、停電事
故を生ぜしめた故障を自動的に、高速に判定できるので
、電力系統の給電業務とくに事故後の復旧操作の計画を
誤りなく迅速に立てることができ、従って電力の供給信
頼度の向上に効果がある。

（１８） 例えば５０母線、１００線路の系統においては、数秒（
たとえば５秒）に−回、約２５０種の信号を給電指令所
に伝送することで、大停電事故時にも約１秒以内に事故
原因となった故障を判定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシステム全体の構成を示す。第２図は典形的な
変電所の保護リレーのシーケンスを示している。第３図
は典形的な系統の一部を示す。第４図は第２図の変電所
での保護リレー信号の縮約法を示す。第５図は第３図の
系統で生じた停電事故時の縮約リレー信号及びしゃ断器
状態の一例を示す。第６図は、複数の停電区間がある場
合の発生の前体関係の判断の考え方を示す。第７図は第
３図の系統を各主保護の守備範囲を考慮していくつかの
区間に分けた一例を示す。第８図、第９図。 第１０図は第１表の計算方法を適用した結果を示す。 ｂ、Ｃ９ｄ、１，２・・・、１７，４１口、・・・、ヌ
・・・停電区間内の区間、ｆＢＵＢ　、　ｆＭ、　ｆＬ
Ｂ　、　ｆＲＢ・・、各々（１９） 母線保護、線路主保護、線路自端後備、遠端後備保護リ
レーの誤不動作個数、ｇｍｕａ　ｒ　ｇＭ　＋　ｇｒ、
＋ｓ　＋ｇａｎ・・・各々の誤動作ｉｌｌ数、ＰＩＬＩ
ＩＩ　、　ＰＭ　＋　ｐＬｍ　ｒ　ｐルＢ・Φ嘩各々の
誤不動作確率、ｑＢＵＩ　、　ｑＭＩ　ＱＬＩ　＊　Ｑ
ａｍ”！（２０） （ｂ） 第２閃 第４０ ｕｕｓ３ （Ｃ） 第８図 ７′

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、′１力系統各部のしゃ断器の開閉状況と、しゃ断器
   開放の原因となった保護リレーの出力状況とを得、保穫
   リレーの保護責務領域に応じて停電区間の先後関係を判
   断し、保護リレーの不正動作確率を考慮して最先の故障
   部位を決定することを特徴とする電力系統の故障部判定
   法。