JPS6034705B2

JPS6034705B2 - 電力系統の故障点標定方法

Info

Publication number: JPS6034705B2
Application number: JP14769776A
Authority: JP
Inventors: 哈夫野原; 淳一牧野; 宏佐々木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-12-10
Filing date: 1976-12-10
Publication date: 1985-08-10
Also published as: JPS5372146A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、電力系統の故障点綴定方法に関する。従来、ディジタル方式、特に計算機を利用した電力系統
の保護及び制御装置、実運転されていないが、各国、各
メーカで次代の保護及び制御装置として研究が行なわれ
ている。このうち、故障点標定に関しては、目端の電圧
、電流情報より故障点までのＩＪアクタンスを算出して
いた。このため、複雑な計算を必要とし、アーク抵抗の
ある場合には、正確な距離の算出が困難であった。本発
明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、故障点標定
の処理をディジタル的に行う場合に対称座標系のもとで
得られる対称分電流の分流比に着目し、この分流比より
故障点までの距離を算出し、処理時間の短縮および標定
精度の向上をはかった電力系統の故障点標定方式を提供
するものである。以下では、先ず本発明の対象とする系
統の種類と、対称座標系による等価回路とを示し、それ
ぞれについて論理的な解析を行い、本発明の考え方を展
開する。故障点の標定を考える場合、幾つかの要素が必要となる
。

【ィ｝系統の回線数…・・・系統には、１回線、２回
線の場合があり、これにより、標定方式が異なる。｛ｏ）接地の態様・・・・・・接地には、両端接地と片
端薮地とがある。し一負荷の態様・・・・・・負荷が有りか無いかを示
すものである。〇事故の種別・・…・電力系統の事故には、１線地絡
と２線絡、及び線間短絡等がある。以上の各要素の組合せにより、具体的な故障点標定のや
り方が異ってくる。以下、個々の事例を述べる。上記各要素の組合せ特に地
絡事故の様子を第１表に示す。この第１表の順序に従っ
て説明する。第１表〔事例１〕この事例での系統図を第１図に示す。目端は、電源１、デルタ結線の変圧器２、スター結線の
変圧器（中性点より接地抵抗により接地）３より成り、
該自端は送電線４を介して、スター結線の変圧器（中性
点を接地抵抗により接地）５、デルタ結線の変圧器６、
負荷７より成る相手端と接地してなる。今、Ａ地点で地
絡が生じたとし、各相電流をとり込み、このとり込んだ
各相電流を対称座標法により、それぞれ、正相回路、逆
相回路、零相電流に変換する。この時の等価回路を第２図に示す。この図では、インピ
ーダンスも対称座標法のもとに扱っている。図に於いて
、１１１，１１２，１１０．．．．．．＊自端正相、逆相、零相電流、ＲＦ・・
・・・・アーク抵抗ｍ・・・・・・送電線亘長に対する
故障点までの比ＺＢ・，ＺＢ２，Ｚ８０．．．．．．自
端正相、逆相、零相インピーダンス、乙，，Ｚ２，Ｚｏ・・・・・・故障点から自端側をみた場合の送電線の正相、逆相、零
相インピーダンス、Ｚ・，Ｚ２，Ｚ〇．…．．故障点から相手端をみた場合の送電線の正相、逆相、零
相インピーダンス、Ｚ・，Ｚ２，Ｚ〇，．．．．．相手端の正相、逆相、零相インピーダンス、である。第１図の結線図のもとでは、Ｚ８１＝ＺＢ２ニＺＢ
…｛１｝Ｚ，＝Ｚ２（：ｍＺ，）
・・・【２１Ｚ，＝Ｚ２｛＝１−ｍ）Ｚ
…【３１Ｚ，＝Ｚ２｛＝Ｚ｝
…‘４’乙。＝ｍＺｏ …【５）Ｚ
ｏ＝（１一ｍ）乙 …【６１が成立す
る。但し、Ｚは送電線正相、逆相インピーダンスＺｏは
送電線零相インピーダンスを示す。次いで、Ｌ２＝乙十
多三≠髪三十Ｚの１× ‐‐‐‘７），．０＝Ｚ。十雲≧き壬雲愛十２柳１× …【８１‘７｝，■式
に、‘１｝〜‘６１式の関係を導入すると、・．２＝（
声白髪芋多３１× …‘９１１．。＝（１一ｍ）
ろ十Ｚ■ＺＢｏ＋Ｚｏ十Ｚ３ｏｌｘ‐‐‐○○となる
。１２とｌｏとの比をとり、整理すると、（Ｚ８十乙十Ｚ
３）（ろ十Ｚ３ｏ−ｍ乙）１，２＝（ＺＢｏ＋乙十Ｚｏ
）（Ｚ＋Ｚ３一ｍＺ）１，。 …（１１）となり、更に、（１１万尤をｍ
について整理すると、ｍ＝ＯＢ＋Ｚ＋Ｚ）（乙十Ｚの）
１，２−（ＺＢｏ＋Ｚ＋ＺｏＸＺ＋Ｚ）１，ｏ
．．．（１２）（Ｚ＋Ｚ
，十Ｚセｏｌ，２−（ＺＢ＋乙十Ｚめ）Ｚ１，。となる
。このｍが故障点までの比を示しており、従って、ｍを
もって故障点の検出が可能となった。〔事例２〕この時の系統図を第３図に示し、等価回路を第４図に示
す。図で、第２図と同一符号は同一内容を示し、１２ｏ・・
・・・・相手端零相電流、ＲＮ＾，ＲＮＢ…・・・自端および相手端接地抵抗であ
り、Ｚ，Ｚ，Ｚｏを送電線の正相、逆相、零相インピー
ダンスとすると、Ｚ，．＝ｍＺ，
……（１３）乙２＝ｍＺ２
……（１■乙。：ｍ広。 ……（１５）Ｚ
。＝（１−ｍ）Ｚ ……（１６）と
なる、次に、電流関係は、１１１；１１２ニ１１０一１
２０．．．．．．（１７）であり
、１，。と１２。との比は、故障点での零相回路インピーダンス
の逆比で定まり、，．。・（１−ｍ艦。十ＲＮＢ＋Ｚ３
ｏ ……（１８）１２。ＲＮ＾十ＺＢｏ十
ｍ乙となる。（１８方式よりｍ＝−１．。瓜Ｎ＾＋Ｚ８ｏ）−１８。（Ｚｏ＋ＲＮＢ＋Ｚ３シＺ。
１，．．…．．（１９）となり、ｍを検出できる。〔事例３〕この事例の系統図を第５図、等価回路を第６図に示す。第２図、第４図と同一記号は同一内容を示し、１２１，
１２・・・相手端正相、逆相電流であり、次式が成立つ
。乙，＝ｍＺ．・・・・・・（２０
）Ｚ２＝ｍＺ２・・・・・・
（２１）Ｚ。＝ｍＺ。・・・・・・（２２
）Ｚ，＝（１−ｍ）乙 ……（２３）
Ｚ２＝（１−ｍ）Ｚ ……（２心更に、
正相と零相電流の関係は、１，，＝１，。十１２．・・・・・・（２５）
であり、相手端正相電流１２，は、１２，＝１，，−１
，。・・・・・・（２６）とな
る。正相の故障点における目端と相手端の電圧関係は、
Ｅ−１１１（ＺＢＩ十ｍ乙）ニー乳｛（１一ｍ）ＺＩ十
乙，｝・・・
（２７）である。但し、Ｅは自端背後電圧である。（２６）式より、ｍを
求めると、ｍ＝Ｅ−１，．ＺＢ，一（乙十Ｚ３，）１２
，．．．（２８）１，。・乙〔事例４〕，〔事例５〕この事例では、本発明の考え方を適用できない。〔事例６〕この事例の系統図を第７図、等価回路を第８図に示す。尚、本事例から以後の事例では、送電線インピーダンス
は、ｍを含んで表示している。内Ｚは先の説明に従う。
故障点での比率より、（ＺＢ。十ｍＺ。）１，。＝｛（
１一ｍ）乙十Ｚｏ｝１凶・・・（２９０が得られ、電流
のみに着目すれば、１，．＝１，２十１，。十１２。・・・（３０）となる。
（２９）式より１凶を求め、（３０）式に代入すると、
，．．＝・２十・０．鼻；ｍ誇る十十全き ‐‐‐
（３１）（３１方式よりｍが次のように求まる。ｍ＝０，．Ａ−１，２）（Ｚ。十Ｚ３。）−１，。（Ｚ。十Ｚ。十Ｚ。）乙（１，．−
１，２），．・（３２）〔事例７〕系統図を
第９図、等価回路を第１０図に示す。故障点での電流の関係から、（ＺＢ２十ｍＺ，）１，
２ニ｛（１一ｍ）乙十乙，｝１２・・・（３３）Ｅ一（
Ｚ８，十ｍＺ，）１，．＝｛（１−ｍ）Ｚ，十Ｚ，｝
１２．・・・（３心１
１１ニー乳十１１２十１２２十１１０
…（３５）が得られる。（３３）式より１２２、（３心式より１２，を求め、該
１２，を１２式に代入すると、・．．；Ｅ言隼帯声守Ｚ
券１１十・．２鼻；羊壱；≧髪士・モ巻）となる。この（３６）式から、ｍを求めると、ｍ＝Ｚ乞十乙十乙
三．。｛Ｅ＋１．２（Ｚ・十Ｚ・十ＺＢ）２ ‐１，
．（ｚＢ，十２９十ｚ） …（３７）となる
。〔事例８〕この事例では、本発明の考え方を適用できない。〔事例９〕この事例の系統図を第１１図、等価回路を第１２図に示
す。故障点での電流関係より、（１−ｍ）Ｚ。 …（３８）Ｌｏ＝ｍＺ。。十（１
−ｍ〆。。ｌｘ（１−ｍ体十Ｚ３０ …（
３９Ｄ１，ｏ＝乙。十ｍ乙十（１一ｍセ。十Ｚ３。ｌｘとなり、Ｌｏと１，
。との比を求めると、＆−（１−ｍセの・（ＺＢＱ＋乙
十ＺのＺ．．．（４ｏ）１，。 − Ｚ。｛Ｚ。十（１−ｍ口。｝となる。（４０）式よりｍを求めると、ｍ＝Ｌｏ・Ｚｏｏ３Ｑ＋
Ｚｏ）−１，ｏ×ＺＯＯ（ＺＱ＋Ｚｏ＋Ｚ３ＱＺ。・乙。・Ｌ。−乙。×１，。（Ｚｏ＋Ｚ＋Ｚ■）．．．
（４１）となる。〔事例１０〕この事例に系統図を第１３図、等価回路円第１４図に示
す。故障点での電流関係より、ｍＺ，１，．〇＝｛（１−
ｍ）Ｚ，十Ｚ｝１，．， …（４２）ｍＺ，（１皿
十１，．，）＝匁，１，．〇 …（４３）
従って、２１，．・・・・
（４心ｍ＝；可句同様に、ｍＺ，１，２。＝｛（１−ｍ）Ｚ，十Ｚ｝１，２， …（４５）
より２１，２，．．．（
４６）ｍ＝も可命が得られる。〔事例１１〕第１５図に系統図を、第１６図に等価回路図を示す。以上と同様に、故障点での電流関係より、ｍ＝乙（１，
。−１，２ｏ）−（１．２。十１，２，）Ｚ２十Ｚの）
十Ｚ３．・１，。乙１，ｏ．．．（４７）
となる。〔事例１２〕第１７図に系統図を、第１８図に等価回路図を示す。前述と同様に、１脚・ｍＺ，＝｛（１−ｍ）＋１｝Ｚ
．・１，２，…（４８）１，２０・ｍＺ，＝汐，１，２
，一ｍＺ，１，２．・・・（４９）より２１
，２，．．．（５０）ｍ
＝弦可匂となる。〔事例１３〕これは、〔事例９〕と全く同じである。〔事例１４〕系統図を第１９図、等価回路図を第２０図に示す。前述と同様に、ｍＺ，１，．。＝｛（ｌｍ）乙十Ｚ，｝１，．，・・・（５１
）より、ｍ＝畿七 …（５２同様に、ｍＺ，１，２。＝｛（１−ｍ）Ｚ２十Ｚ｝１，２， …（５３）
より、ｍ＝鳶士 …脚となる。〔事例１５〕系統図を第２１図、等価回路図を第２２図に示す。前述と同様に、１１，〇．ｍ乙ニ（１−ｍ）（１，，，
十ＩＸ，）乙十Ｚ１，．，
．・．（５５）１，２。・ｍ乙＝（１−ｍ）（１，２．十ｌｘ２）Ｚ＋Ｚ１，
２，．・．（５６
）１１１０十１１１１十ＩＸＩ＋１１２０十１１２１
十ＩＸ２：一１１０・・・（５７）（５５）式よりｌｘ
，、（５６）式よりｌｘ２を求め（５７）式に代入す
ると、ｍ＝・十１，．〇十１山Ｑ−１，．，‐Ｌ２，
…（斑）１１０が得られる。〔事例１６〕系統図を第２３図、等価回路を第２４図に示す。前述と同様に、１，．。・ｍＺ，＝〔（１−ｍ）Ｚ，十Ｚ｝１，．，・・・（
５９）より、ｍ＝ｔ峯羊了 ‐‐‐（６０）
となる。又は、１脚．ｍＺ，＝｛（１−ｍ）Ｚ，十Ｚ｝１，２，
…（６１）より、ｍ＝書士 …（６２以上の〔事例１〕〜〔事例１６〕までの事例は、地絡時
の算出例であった。更に、線間短絡についても本発明は適用可能である。第
２表に示す事例に基づき説明しよう。第２表〔事例１８〕この事例には本発明は適用しえない。〔事例】９〕〔事例２０〕系統図を第２５図に、等価回路図を第２６図に示す。前述と同機に、１，．〇．ｍ乙ニ１，．，．Ｚ，十（１
一ｍ）．乙．（ＩＸ，十１，．，）
・・・（６３）１，２。．ｍＺ，十（１，．。）１，．，十ＩＸ，）（１一ｍ）
Ｚ，＝１，２．・乙・・
・（６少より、ｌｘ，を代入し、ｍを求めると、ｍ＝−
１川爪…十Ｚ靴十乙十Ｒ岬＋Ｚぬ）十三号三１，，・Ｚ
。（６７）式の中で、インピーダンスは既知であるかり、
ＲＮＡ＋Ｚ。十Ｚ。十ＲＮＢ＋Ｚ３ｏ＝ｋ，十ｊｋ２ …（６８
）Ｚ。ｍ＝Ｌ２，十１，．．−Ｌ，。 …（６５）１１２０となる。次に、実際に故障点までの距離を算出する場合の処理方
法につき説明する。以下で述べる処理は、前述の〔事例２〕に関する。第２
７図は、処理のフローを示す。先ず、数式を中心として
説明する。（１７万式より１２。＝１，。−１，．・．．（
６６）を得る。この式を（１９）に代入すると、．・・
（６７）ＲＮＢ＋Ｚｏ＝ｋ３十比４
…（６９）Ｚ。とおくと、（６７方式は、ｍ＝−書化・十水２）十１十ｋ３十小４ …（７ｏ）と
なり、更に、Ｌ／１，．を瞬時値で求めると、三三亭＝
−と・・竜亭三辛労守秘十ｉｉ肌毒害三章舎；柳＝・（
ｋ５十ｉｋ６） …の）と表わし得る。ここで、時刻ｔにおける１，．，１，ｏの瞬時値ｉ＾…
ｉ＾・ｏは、・肌ニ１１１，Ｓｉｎのｔ
，．，（７２）・＾，。ニー，がｉｎ（のｔ十ａ），．．（７３
）で表わされ、これらの竹／２（ｒａｄ）離れた瞬時値
は、ＩＡ，２＝１，．ｃｏｓのｔ
・・・（７り・＾のニ１１０ＣＯＳ（のｔ＋ａ）
…（７５）で表わされる。また、ｍは実数であるから、ｍ＝−（ｋ，ｋ５−ｋ２ｋ
６）十１十ｋ３ …（７６）として求められ
る。以上の解析及び検出を行う処理フローを第２７図に
示す。フロー１００は、正相、零相電流を取込み、フロー１０
１で現時点の情報の積からｉ＾，，・ｉ＾ｏ，を求め、
フロー１０２でフロー１０１で求めた値の汀／２（ｒａ
ｄ）以前の結果との和をとり、フロー１０３で、ｉ＾，
．の２案の積を求め、フロー１０４で竹／２（ｒａｄ）
以前の結果との和を求め、フロー１０５でフロー１０２
の結果をフロー１０４の結果で割り、ｋ５を求める。フ
ロー１０６でｉ＾，．と汀／２（ｒａｄ）以前のｉ＾。
２との積を求め、フロー１０７でｉＡ，２とげ／２（ｒ
ａｄ）以前のｉ＾〇，との積を求め、フロー１０８をフ
ローＩ０６の結果よりフロー１０７の結果を減じ、フロ
ー１０４の結果で割り、ｋ６を求める。フロ−１０９であらかじめ求めてあるｋ，，ｋ２を用い
て、（７６）式に従い、ｍを求め、フロー１１０で表示
される。以上の処理は他の事例でも同様である。次に、系統１回線における複数の上記事例を処理可能に
した実施例を第２８図に示す。図に於いて、各相電流を
変換器２００，２０１，２０２で取り込み、入力装置２
０３に送る。該入力装置２０３では、事例に応じてどの
相電流を実際に取り込むか決定している。この決定は、
モード指定回路２０５、事故の種類検出回路２０６の制
御のもとに行よている。入力装置２０３からは、データ
が処理装置２０４に送られる。この処理装置２０４もモ
ード指定回路２０５、検出回路２０６の制御下におかれ
、どのような処理を行うかの指令のもとに処理を行う。
従って、データ処理装置２０４は、入力装置２０３のデ
ータともとに所定の処理を行い、故障点の際定を算出で
きる。以上の本発明により、精度のよい故障点標定が可
能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図、第５図、第７図、第９図、第１１図、
第１３図、第１５図、第１７図、第１９図、第２１図、
第２３図、第２５図はそれぞれ本発明の対象となる系統
事例を示す図、第２図、第４図、第６図、第８図、第１
０図、第１２図、第１４図、第１６図、第１８図、第２
０図、第２２図、第２４図、第２６図は上記各系統に対
する対称座標法による等価回路を示す図、第２７図は本
発明の処理フローの実施例図、第２８図は本発明の他の
実施例図である。符号の説明１・・・電源、２，６・・・デルタ結線に
なる変圧器、３，５・・・スター結線になる変圧器、４
・・・送電線、７・・・負荷。髪１図第２図第３図第４図第ｓ図界ｖ図努ら図第８図第ｑ図第／ｏ図斧′′図笠に図第１３図等ー４図祭 ′ｓ図多 ′ら図券′７図繁 ′８図券／？図第２ｏ図第２１図＊２２図第２３図朱２５図第２８図第２４図第２５図第２７図

Claims

【特許請求の範囲】１保護対象である３相送電線に発生した事故の種別を
判別する事故種別判別手段と、送電線の事故種別ごとに
送電線の事故状況を零相回路、正相回路、逆相回路より
成る対称分回路にて等価的に表現したときの等価定数を
記憶している手段とを備え、送電線事故のときの３相電
流を入力してこれより前記零相回路に流れる零相電流、
逆相回路に流れる逆相電流、正相回路に流れる正相電流
を適宜導出し、前記事故種別判別手段による事故の種別
に応じて零相回路の等価定数と零相電流、逆相回路の等
価定数と逆相電流、正相回路の等価定数と正相電流おう
ちの２組の等価定数と電流を選択し、選択された夫々の
既知の等価定数と電流とより定まる２つの関係式より事
故点までの距離を求めることを特徴とする電力系統の故
障点標定方法。２第１項の故障点標定方法において、選択された対称
分回路の背後に自端背後電圧を有するとき、自端の電圧
を検出して故障点標定に用いることを特徴とする電力系
統の故障点標定方法。