JPS6124901B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電力系統の保護方式に係り、特に送電
線保護に使用するに好適な搬送保護継電方式に関
する。 送電系統は遠隔地大容量発電所建設に伴なう長
距離送電線の出現、用地取得難に伴なう３端子系
の建設および超高圧ケーブル系統の都市部への布
設等系統が多様化しつつある。このような多様化
に共通して起る問題点としては対地充電容量が増
大し、事故時に送電線のインダクタンスと上記対
地充電容量の共振により保護リレーにとつて非常
に苛酷な高調波が発生し、従来の保護方式では検
出感度が低下したり動作時間が遅くなる欠点があ
る。このような欠点が生ずる原因は、従来の保護
リレーが基本波成分にのみ基づいた事故判定を行
うことをその動作原理として来たからである。 このような従来方式の欠点は、送電線がインダ
クタンスとキヤパシタンスの分布定数から成つて
いると考え、電圧、電流に波動方程式を適用し、
その挙動を波動として扱うことにより解決できる
ことが最近明らかになつた。この考え方の概要を
次に述べる。 送電線は第１図に示すように主としてインダク
タンスとキヤパシタンスから成つている（抵抗と
コンダクタンスは少さいので無視する。）第１図
は単相で表わしてあるが、波動方程式と進行波の
伝搬原理に基づいた差電流方式の内容を説明する
には単相回路で十分である。第１図を用いて電
圧・電流の波動方程式を説明する。線路上で十分
接近した２点Ｓ，Ｒの位置をそれぞれｘ、ｘ＋Δ
ｘとすると、時刻ｔにおけるＳ，Ｒ間の電圧降下
は Δｅ（ｘ、ｔ）＝ｅ（ｘ、ｔ）−ｅ（ｘ＋Δｘ、
ｔ） ＝Ｌ・Δｘ∂ｉ（ｘ、ｔ）／∂ｔ ……(1) となる。Δｘ→０に接近させたとき(1)式は −∂ｅ（ｘ、ｔ）／∂ｘ＝Ｌ∂ｉ（ｘ、ｔ）／∂ｔ……
(2) となる。同様に電流の減少分は −∂ｉ（ｘ、ｔ）／∂ｘ＝Ｃ∂ｅ（ｘ、ｔ）／∂ｔ……
(3) となる。(2)及び(3)式から波動方程式として知られ
ている(4)式が誘導できる。

【表】 (4)式の解は一般的に次のように表わされる。 ｅ（ｘ、ｔ）＝_１（ｔ−γｘ）＋_２（ｔ＋γ
ｘ） ……(5) ｉ（ｘ、ｔ）＝１／Ｚ｛_１（ｔ−γｘ）−_２（ｔ ＋γｘ）｝ (6) (5)及び(6)式を書きかえると_１（ｔ−γｘ）、
_２（ｔ＋γｘ）は次のよう表わされる。 ｅ（ｘ、ｔ）＋ｚ・ｉ（ｘ、ｔ）＝２_１（ｔ−γ
ｘ） ……(7) ｅ（ｘ、ｔ）−zi（ｘ、ｔ）＝２_２（ｔ＋γｘ）
…(8) ここで_１（ｔ−γｘ）はｘの正の方向に進む
波動であり、_２（ｔ＋γｘ）はｘの負の方向に
進む波動である。(7)及び(8)式から進行波は送電線
の電圧・電流の組合せにより前進波と後進波に分
けて考えることが可能である。ここで(7)式の前進
波に着目すると、ｔ−γｘは一定不変である。つ
まりΔｘの距離を速度１／γで進行し、進行に要する 時間がΔｔであれば、 Δｔ＝γ・Δｘであるから、 時刻（ｔ＋Δｘ）、場所（ｘ＋Δｘ）における
ｔ−γｘを求めると、 （ｔ＋Δｔ）−γ（ｘ＋Δｘ）＝ｔ−γｘ＋Δｔ−
γΔｘ ＝ｔ−γｘ となり、ｔ−γｘは常に一定である。別の表現に
言い変えると、インダクタンスとキヤパシタンス
から成る分布系が一様である場合Δｘだけ離れた
２点間において前進波（又は後進波）が全く減衰
又は変歪せずに伝搬するということである。これ
を式で示すと次のようになる。つまり ｅ^S（ｘ、ｔ）＋ｚ・ｉ^S（ｘ、ｔ）＝ｅ^R（ｘ＋Δｘ、ｔ＋Δｔ）＋ｚ・ｉ^R（ｘ＋Δｘ、ｔ＋Δｔ） ……(10) （ｅ^S、ｉ^SはＳ端の電圧、電流のしゆん時値、ｅ
^R、ｉ^RはＲ端の電圧、電流のしゆん時値）とな
る。送電線の任意の２点間内に事故がなく、イン
ダクタンスとキヤパシタンスが一様に分布してい
る場合には(10)が成立するが、内部に事故があると
一様な分布性が崩れるので(10)式が成立しない。つ
まり(10)式の成立・不成立によつて保護区間内の事
故を検出できるわけである。実際には(10)式を変形
した次式を計算する。つまり ξ（ｔ）＝ｉ^S（ｘ、ｔ）−ｉ^R（ｘ＋Δｘ、ｔ ＋Δｔ）＋１／Ｚ｛ｅ^S（ｘ、ｔ）−ｅ^R（ｘ ＋Δｘ、ｔ＋Δｔ）｝ ……(11) 外部事故時又は正常状態では理論的にはξ
（ｔ）＝０であり、内部事故時には｜ξ（ｔ）｜≠
０である。しかし、計測系での誤差、計算ビツト
が有限であるための丸めの誤差、打切り誤差等が
あるので、あるスライスレベルを設けて、｜ξ
（ｔ）｜＜δなら事故なし、｜ξ（ｔ）｜＞δな
ら事故有と判定する。 以上は単相回路に基づいた判定であるが、実際
の線路は多相線路から成り、相互誘導分も考慮す
る必要がある。相互誘導分の入つた多相線路の進
行波については、これを等価的に誘導分の入らな
いｎ個の独立した単相回路に分解し（モード変
換）、各々の独立回路に対して(11)式で述べた差電
流をとり、その結果を逆変換して実際の送電線の
各相（ａ相、ｂ相、ｃ相等）の差電流を求めるこ
とにより、事故の有無及び事故相の選別が可能で
ある。以下にその内容を具体的に述べる。説明を
簡単にするため平衡した３相１回線を例に述べ
る。第２図は平衡３相１回線の自己インダクタン
ス、自己キヤパシタンス、相互インダクタンス及
び相互キヤパシタンスを示す。ｌは自己インダク
タンス、ｍは相互インダクタンス、ｃは自己キヤ
パシタンス、c′は相互キヤパシタンスである。 各相の対地電位をｅ_a、ｅ_b、ｅ_c（距離ｘと時
間ｔの関数であることを略す。以下同様）と電流
（ｉ_a、ｉ_b、ｉ_c）との関係は次の２組の式で与え
られる。

【表】 〓………(12)
−∂e_ｂ ∂i_ａ ∂i_ｂ ∂i_ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 三相送電線の自端に設けられ三相の電流、電
   圧の全量を周期Δｔごとにサンプリングする第１
   の入力手段、三相送電線の相手端に設けられ三相
   の電流、電圧の全量を周期Δｔごとにサンプリン
   グするとともに前記第１の入力手段とは異なる時
   刻にサンプリングするようにされた第２の入力手
   段、第１の入力手段の出力を相手端側へ伝送し第
   ２の入力手段の出力を自端側へ伝送する信号伝送
   装置、自端と相手端に夫々設置され、２組の入力
   手段の出力である三相の電流、電圧値と所定の特
   性インピーダンスとから前進波（後進波）につい
   て成立する進行波理論式を夫々の端子ごとに実施
   し、全端子で求めた進行波理論式の解の差に応じ
   てこの差が零でないとき保護区間送電線の内部事
   故と判断して該当する送電線しや断器を開放する
   出力を与える演算部とより成り、 前記演算部における進行波理論式はその端子の
   三相の電流、電圧値を、零モード、αモード、β
   モードより成るモーダル領域での値に変換し、モ
   ーダル領域での電流、電圧値のうちのαモード又
   はβモードのいずれかを代表モードとして選択
   し、この代表モードでの値を用いたときに送電線
   の各相ごとに成立する進行波理論式の形で準備さ
   れるとともに、モーダル領域の代表モードの電
   流、電圧値を導出する際に必要となる代表モード
   の時刻の電流、電圧値として、前記２組の入力手
   段の間のサンプリング時間差を代表モードの時の
   時間差に対応させてサンプリング入力した値を用
   い、かつ特性インピーダンスとして代表モードで
   の特性インピーダンスを使用して進行波理論式を
   実施することを特徴とする搬送保護継電方式。