JPS6126295B2 - - Google Patents

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JPS6126295B2
JPS6126295B2 JP52054353A JP5435377A JPS6126295B2 JP S6126295 B2 JPS6126295 B2 JP S6126295B2 JP 52054353 A JP52054353 A JP 52054353A JP 5435377 A JP5435377 A JP 5435377A JP S6126295 B2 JPS6126295 B2 JP S6126295B2
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JP
Japan
Prior art keywords
terminal
input means
transmission line
phase
output
Prior art date
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Expired
Application number
JP52054353A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS53140550A (en
Inventor
Junichi Makino
Yoshiteru Miki
Iwao Madori
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS53140550A publication Critical patent/JPS53140550A/en
Publication of JPS6126295B2 publication Critical patent/JPS6126295B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

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
な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、送電線をインダ
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小さいので無視する。)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・電流値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+△
xとすると、時刻tにおけるS,R間の電圧降下
は △e(x,t) =e(x,t)−e(x+△x,t) =L・△x∂i(x,t)/∂t …(1) となる。△x→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。 (ここでγ=√である。) (4)式の解は一般的に次のように表わされる。 e(x,t) =(t−γx)+(t+γx) …(5) i(x,t) =1/Z{(t−γx)−(t+γx)} …(6) ここでZは波動インピーダンスであり、
The present invention relates to a power system protection system, and more particularly to a carrier protection relay system suitable for use in power transmission line protection. Power transmission systems are becoming more diverse, with the emergence of long-distance transmission lines due to the construction of large-capacity power plants in remote areas, the construction of three-terminal systems due to land acquisition difficulties, and the installation of ultra-high voltage cable systems in urban areas. be. A common problem with this diversification is that the ground charging capacity increases, and in the event of an accident, resonance between the inductance of the power transmission line and the ground charging capacity generates extremely severe harmonics for the protection relay. However, conventional protection methods have drawbacks such as reduced detection sensitivity and slow operation time. The reason for this drawback is that the operating principle of conventional protection relays has been to make fault judgments based only on the fundamental wave component. The disadvantage of this conventional method is that it considers a power transmission line to consist of distributed constants of inductance and capacitance, and applies wave equations to voltage and current.
It has recently become clear that this problem can be solved by treating this behavior as a wave. An overview of this idea is given below. As shown in FIG. 1, a power transmission line mainly consists of inductance and capacitance. (Resistance and conductance are small so ignore them.) 1st
Although the diagram shows a single-phase circuit, a single-phase circuit is sufficient to explain the content of the differential current method based on the wave equation and the propagation principle of traveling waves. The wave equation of voltage and current values will be explained using FIG. The positions of two SR points that are sufficiently close on the track are x and x + △, respectively.
Assuming that /∂t...(1). When approaching △x→0, equation (1) becomes −∂e(x,t)/∂x=L∂i(x,t)/∂t
…(2) becomes. Similarly, the decrease in current is −∂i(x,t)/∂x=C∂e(x,t)/∂t
…(3) becomes. Equation (4), known as the wave equation, can be derived from equations (2) and (3). (Here, γ=√.) The solution to equation (4) is generally expressed as follows. e(x,t) = 1 (t-γx)+ 2 (t+γx) …(5) i(x,t) =1/Z{ 1 (t-γx)- 2 (t+γx)} …(6) Here and Z is wave impedance,

【式】である。(5)及び(6)式を書きかえると (t−γx),(t+γx)は次のよう
表わされる。 e(x,t)+Z・i(x,t) =2(t−γx) …(7) e(x,t)−Zi(x,t) =2(t+γx) …(8) ここで(t−γx)はxの正の方向に進む
波動であり、(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△xの距離を速度1/γで進行し、進行に要する 時間が△tであれば、 △t=γ・△xであるから、 時刻(t+△x)、場所(x+△x)におけるt
−γxを求めると、 (t+△t)−γ(x+△x) =t−γx+△t−γ△x =t−γx となり、t−γxは常に一定である。別の表現に
言い換えると、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△x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 eS(x,t)+Z・iS(x,t) =eR(x+△x,t+△t) +Zi・R(x+△x,t+△t) …(10) (eS,iSはS端の電圧、電流、しゆん時値、e
R,iRはR端の電圧、電しゆん時値)となる。送
電線に任意の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)式が成立するが、内部に事故があると一様な
分布性が崩れるので(10)式で成立しない。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) =iS(x,t)−iR(x+△x,t+△t) +1/Z{eS(x,t) −eR(x+△x,t+△t)} …(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ea,eb,ec(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
(ia,ib,ic)との関数は次の2組の式で与え
られる。 (12)及び(13)式は誘導分のために1つの式の中に
各相が混合しておりこのままで偏微分方程式を解
くことは大変複雑である。従がつて適当な変換を
施すことにより等価的に誘導成分の入らない3つ
の独立した回路に分解できる。これは事故等の電
圧・電流を決定する場合に従来正相、逆相、零相
なる3つの独立した回路に分解して解析していた
のと同じ考えである。 (12)及び(13)式中の各相の電圧・電流を次の変換
行列で相領域(a相、b相、c相)とは別の領域
(モーダル領域と呼ぶ)に変換する。このように
することによりモーダル領域における3つの独立
した回路(便宜上零モード、αモード、βモード
と呼ぶ)に分解できる。 以上のようにして分解できた3つの独立回路の
各々に波動方程式を適用し、それらの解から得ら
れる各モード回路の前進波(又は後進波)は、保
護区間内に事故がない場合には保護区間両端で波
形が減衰したり変歪したりせず伝搬するので(11)式
と同じ式が成立する。 即ち、零モードの差電流計算式は ξO(t)=iO S(t−τO)−iO R(t) +1/Z{eO R(t−τO)eO R(t)}…(16
) αモードの差電流は ξ〓(t) =i〓(t−τ〓)−i〓R(t) +1/Z〓{e〓S(t−τ〓)−e〓R(t)}= 0 …(17) βモードの差電流は ξ〓(t) =i〓S(t−τ〓)−i〓R(t) +1/Z〓{eS〓(t−τ〓)−eR〓(t)}= 0 …(18) 但し τO=√(+2)(−2′).d τ〓=τ〓=√(+)(−′)・d …(19) ここで保護区間内に事故がない場合には が成立し、保護区間内のある相(a相、b相又は
c相)に短絡又は地絡があつた場合にはモーダル
領域の差電流ξO(t),ξ〓(t),ξ〓(t)
のままでは短絡か地絡かの区別は可能であるが事
故相の判別が不可能である。事故相を判別するに
は次第に示すようにξO,ξ〓,ξ〓をモーダル
領域から相領域に変換する必要がある。 この変換により各相の地絡・短絡は添付の表1
に示すパターンで判別が可能となる。 ここで〇は判別式成立、×は不成立を意味す
る。さてa相の判別式を詳しく調べると次のよう
な式となる。 ξa=ξO+ξ〓+ξ〓 =iO S(t−τO)−iO R(t) +1/Z{eO S(t−τO)−eO R(t)} +i〓S(t−τ〓)i〓R(t) =1/Z〓{e〓S(t−τ〓)−e〓R(t)} +i〓S(t−τ〓)−e〓R(t) +1/Z〓{e〓S(t−τ〓)−e〓R(t)} …(23) ここで零、α,βモードの電圧、電流は(14),
(15)式を用いて相の電圧、電流で書き表わすこと
ができる。従がつて(23)式は(24)式のようにな
る。 ξa(t) =1/3{ia S(t−τO)+ia S(t−τ〓) +ia S(t−τ〓)+ib S(t−τO) +ib S(t−τ〓)+ic S(t−τO) +ic S(t−τ〓)}−ia R(t) +1/3Z{ea S(t−τO)+eb S(t−τO)} +1/3Z〓{ea S(t−τ〓)+eb S(t−τ〓)
} +1/3Z〓{ea S(t−τ〓)+ec S(t−τ〓)
} −(1/Z+1/Z〓+1/Z〓)e (t)/
3 −(1/Z+1/Z〓)e (t)/3 −(1/Z−1/Z〓)e (t)/3 …(24) b相の判別式ξb(t)及びc相の判別式ξc
(t)についても全く同様にして求めることがで
きる。 さて今まで述べてきた進行波理論に基づいた差
電流保護方式を実用化する場合、2端子送電線の
両端子で扱う差電流演算式には次の方法が考えら
れる。計算式を説明する前にまずここでS端、R
端の前進波及び後進波を次のように定義する。 S端における前進波はSからRへ向う方向を正
とする。 S端における後進波はRからSへ向う方向を正
とする。 R端における前進波はRからSへ向う方向を正
とする。 S端における後進波はSからRへ向う方向を正
とする。 差電流演算式にはS端、及びR端における前進
波又は後進波に基づく方式がある。即ち (1) S端では前進波、R端においても前進波を用
いて差電流を組む方法。(第1方式) (2) S端では後進波、R端においても後進波を用
いて差電流を組む方法。(第2方式) この2つの方法の式を考えてみると次のように
なる。どの方式もa相の差電流を例に説明する。 まず第1の方式ではS端における演算式は ξa 1S(t) =ξO 1S(t)+ξ〓1S(t)+ξ〓1S(t) =iO S(t−τO)−iO R(t) +1/Z{eO S(t−τO)−eO R(t)} +i〓S(t−τ〓)−i〓R(t) +1/Z〓{e〓S(t−τO)−e〓R(t)} +i〓S(t−τ〓)−i〓R(t) +1/Z〓{e〓S(t−τ〓)−e〓R(t)} …(25) となる。ここでξについているサフイツクス、IS
の1は方式1を意味し、SはS端であることを意
味する。又aはa相を意味している。第1方式の
R端での演算式は(25)式のSとRを交換すればよ
い。つまり ξa 1R(t) =ξO 1R(t)+ξ〓1R(t)+ξ〓1R(t) =iO R(t−τO)−iO S(t) +1/Z{eO R(t−τO)−eO S(t)} +i〓R(t−τ〓)−i〓S(t) +1/Z〓{e〓R(t−τ〓)−e〓S(t)} +i〓R(t−τ〓)−i〓S(t) +1/Z〓{e〓R(t−τ〓)−e〓S(t)} …(26) 第2式ではS端における演算式は次式となる。 ξa 2S =−iO S(t)+iO R(t−τO) −1/Z{eO S(t)−eO R(t−τO)} −i〓S(t)+i〓R(t−τ〓) −1/Z〓{e〓S(t)−e〓R(t−τ〓)} −i〓S(t)+i〓R(t−τ〓) −1/Z〓{e〓S(t)−e〓R(t−τ〓)}…(2 7) ξa 2R =−iO R(t)+iO S(t−τO) −1/Z{eO R(t)−eO S(t−τO)} −i〓R(t)+i〓S(t−τ〓) −1/Z〓{e〓R(t)−e〓S(t−τ〓)} −i〓R(t)+i〓S(t−τ〓) −1/Z〓{e〓R(t)−e〓S(t−τ〓)}…(2 8) 以上よりS端及びR端においてサンプリングす
るデータは時刻t,t−τO,t―τa時点におけ
る電圧、電流情報であり、1回線単位で考えると
片方の端子で18量にも達する。 以上をS及びR端におけるタイミングで示すと
第3図のようになる。これに伴なうサンプリング
回路は第4図のようになりサンプルホールダーが
片端1回線当り18ケも必要となる。又タイミング
回路が3種類必要となり、マルチプレクサーも18
チヤネルのマルチプレクサーが必要である。 ここで41―a〜41―fは低減ろ波器、42
―a〜42―rはサンプルホールド43はマルチ
プレクサー、44はAD変換器、45はバアツフ
アレジスタ、46はタイミング発生回路、47は
t時刻のタイミング発生回路、48はt−τ〓時
刻のタイミング発生回路、49はt−τO時刻の
タイミング発生回路である。 本発明の目的は各端子でのサンプリングデータ
量を減少させることによりこれに伴なうハード量
を減少させ、経済的な搬送保護継電装置を供給す
るにある。 本発明は、保護対象とする送電線両端の差電流
演算式を同一にするようにしたものである。 差電流の式を両端子とも同一の式とする。即ち
前進波を用いる式では、a相を例にとると、 ξa 1S(t) =ξa 1R(t) =iO S(t−τO)−iO R(t) +1/Z{eO S(t−τO)−eO R(t)} +i〓S(t−τ〓)−i〓R(t) +1/Z〓{e〓S(t−τ〓)−e〓R(t)} +i〓S(t−τ〓)−i〓R(t) +1/Z〓{e〓S(t−τ〓)−e〓R(t)} …(29) 即ちS端でt−τO,t−τ〓時点のデータを
サンプリングし、これを自端の演算式に使うとと
もに相手端に伝送し、相手端でも演算式に使用す
る、R端ではt時刻のデータをサンプリングし、
これをR端で使うとともにS端に伝送し、S端の
演算式にも使用する。 このようにすることによりS端及びR端でのサ
ンプリングのタイミングは第5図のようになり、
S端で2つ、R端で1つのサンプリングタイミン
グがあれば良くなる。これにともなつて1回線単
位のサンプリングデータはS端では電圧6、電流
6の計12量、R端では電圧3、電流3の計6量と
なり第4図に示したタイミングに基づくデータの
サンプリング量と比べて大幅に減少する。 これにともなつてS端におけるサンプリング回
路は第6図に示すようになり、第4図と比べて簡
単化している。 又R端のサンプリング回路は第7図のようにな
り一層簡単化する。 ここで61―a〜61―f及び71―a〜71
―fは低域ろ波器、62―a〜62―l及び72
―a〜72―fはサンプルホールド、63,73
はマルチプレクサ、64,74はAD変換器、6
5,75はバツフアレジスタ、66,76はタイ
ミング発生回路、67はt−τO発生回路、68
はt−τ〓発生回路である。 後進波に基づいた式についても同様にS,R端
の演算式を全く同一にすることによりサンプリン
グデータ量を大幅に減少できる。 上の説明では基本原理に基づいた演算式を例に
述べたが、実用上では、伝搬時間τと波動インピ
ーダンスZを1種類に統一した次の式を用いても
良い。 ξa S(t) =ξa R(t) =ia S(t−τ)−ia R(t) +1/Z{ea S(t−τ)−ea R(t)} …(30) この式ではS端においてt―τ時点のデータを
サンプリングし、S端で使用するとともにR端に
伝送し、R端でも(30)に基づいて差電流を計算す
る。R端ではt時点のデータをサンプリングし、
R端で使用するとともにS端に伝送する。 このようにすることによりS端でt時点のデー
タをサンプリングする必要がなく、R端でt―τ
時点のデータをサンプリングする必要がない。 本発明は例えば、下記のような態様でも実現で
きる。 (i) 演算式を電圧のデイメンシヨンに変換して電
圧差動の形にしても効果は同じである。 (ii) 不平衡送電線でτ〓≠τ〓≠,Z〓≠Z〓の
場合にもサンプリングのタイミングが1つ増加
(t―τ〓)するのみで発明の効果は同じであ
る。 このように本発明によればサンプリングデータ
量を大幅に減少できるので、サンプリングにとも
なうハードウエアを減少できる。
[Formula]. Rewriting equations (5) and (6), 1 (t-γx) and 2 (t+γx) can be expressed as follows. e(x,t)+Z・i(x,t) =2 1 (t-γx)...(7) e(x,t)-Zi(x,t) =2 2 (t+γx)...(8) Here 1 (t-γx) is a wave traveling in the positive direction of x, and 2 (t+γx) is a wave traveling in the negative direction of x. From equations (7) and (8), traveling waves can be divided into forward waves and backward waves depending on the combination of voltage and current of the transmission line. Here, if we focus on the forward wave in equation (7), t-γx remains constant. In other words, if you travel a distance of △x at a speed of 1/γ and the time required to travel is △t, then △t=γ・△x, so at time (t+△x) and location (x+△x) t
-γx is obtained as follows: (t+Δt)-γ(x+Δx) =t-γx+Δt-γΔx =t-γx, and t-γx is always constant. In other words, if the distribution system consisting of inductance and capacitance is uniform, a forward wave (or backward wave) will propagate between two points separated by △x without being attenuated or distorted at all. be. This can be expressed as an equation as follows. In other words, e S (x, t) + Z・i S (x, t) = e R (x+△x, t+△t) +Zi・R (x+△x, t+△t) …(10) (e S , i S is the voltage at the S terminal, the current, the value at the time of cooling, and e
R , i R is the voltage at the R end, the value at the time of energization). Equation (10) holds true if there is no fault between any two points on the transmission line and the inductance and capacitance are uniformly distributed, but if there is a fault inside, the uniform distribution will be disrupted. Equation (10) does not hold. That is (10)
Accidents within the protected area can be detected depending on whether the formula holds or not. In reality, the following equation, which is a modified version of equation (10), is calculated. In other words, ξ(t) = i S (x, t) − i R (x+△x, t+△t) +1/Z{e S (x, t) −e R (x+△x, t+△t)}... (11) In the event of an external accident or under normal conditions, theoretically ξ(t)
= 0, and |ξ(t)|≠0 at the time of an internal accident. However, since there are errors in the measurement system, rounding errors due to the finite number of calculation bits, truncation errors, etc., a certain slice level is set and |ξ(t)|
If <δ, there is no accident; if |ξ(t)|>δ, it is determined that there is an accident. The above judgment is based on a single-phase circuit, but the actual line consists of a multi-phase line, and mutual induction must also be taken into account. For a traveling wave on a polyphase line that contains mutual induction, it is equivalently decomposed into n independent single-phase circuits that do not contain induction (mode conversion), and for each independent circuit (11 ), and by inversely converting the result to obtain the difference current of each phase (A phase, B phase, C phase, etc.) of the actual transmission line, the presence or absence of an accident and fault phase can be determined. is possible. The details will be described in detail below. To simplify the explanation, a balanced three-phase single line will be described as an example. FIG. 2 shows the self-inductance, self-capacitance, mutual inductance, and mutual capacitance of a balanced three-phase single line. l is self inductance, m is mutual inductance, c is self capacitance, and c' is mutual capacitance. The following two sets of functions of the ground potentials e a , e b , e c (abbreviated as functions of distance x and time t; the same shall apply hereinafter) and currents (i a , i b , i c ) of each phase are as follows. It is given by the formula. In equations (12) and (13), each phase is mixed in one equation due to the induction component, and it is very complicated to solve the partial differential equation as it is. Therefore, by performing appropriate transformations, it is possible to equivalently decompose the circuit into three independent circuits that do not contain any inductive components. This is the same idea as conventionally, when determining voltage and current in an accident, etc., circuits were analyzed by breaking them down into three independent circuits: positive phase, negative phase, and zero phase. The voltage and current of each phase in equations (12) and (13) are converted into a region (referred to as a modal region) different from the phase region (a phase, b phase, c phase) using the following conversion matrix. By doing this, it is possible to decompose the circuit into three independent circuits (referred to as zero mode, α mode, and β mode for convenience) in the modal region. Applying the wave equation to each of the three independent circuits decomposed as above, the forward wave (or backward wave) of each mode circuit obtained from those solutions is Since the waveform propagates at both ends of the protected area without being attenuated or distorted, the same equation as equation (11) holds true. That is, the zero mode difference current calculation formula is ξ O (t)=i O S (t-τ O )−i O R (t) + 1 / Z O t)}…(16
) The difference current in α mode is ξ〓(t) =i S〓 (t-τ〓)-i〓 R (t) +1/Z〓{e〓 S (t-τ〓)-e〓 R (t) }= 0 …(17) The difference current in β mode is ξ〓(t) =i〓 S (t−τ〓)−i〓 R (t) +1/Z〓{e S 〓(t−τ〓)− e R 〓(t)}= 0 …(18) However, τ O =√(+2)(−2′). d τ〓=τ〓=√(+)(-′)・d…(19) If there are no accidents within the protected area, holds, and if a short circuit or ground fault occurs in a phase (a phase, b phase, or c phase) within the protection zone, the difference current in the modal region ξ O (t), ξ〓(t), ξ〓 (t)
If it remains as is, it is possible to distinguish between a short circuit and a ground fault, but it is impossible to distinguish the fault phase. To determine the accident phase, it is necessary to convert ξ O , ξ〓, and ξ〓 from the modal domain to the phase domain as shown below. Through this conversion, ground faults and short circuits for each phase can be detected in the attached table 1.
Discrimination is possible using the pattern shown in . Here, 〇 means that the discriminant holds true, and × means that it does not hold. Now, if we examine the a-phase discriminant in detail, we get the following equation. ξ aO +ξ〓+ξ〓 =i O S (t−τ O )−i O R (t) +1/Z O {e O S (t−τ O )−e O R (t)} +i〓 S (t−τ〓)i〓 R (t) =1/Z〓{e〓 S (t−τ〓)−e〓 R (t)} +i〓 S (t−τ〓)−e〓 R ( t) +1/Z〓{e〓 S (t−τ〓)−e〓 R (t)} …(23) Here, the voltage and current in zero, α, and β modes are (14),
It can be expressed in terms of phase voltage and current using equation (15). Therefore, equation (23) becomes equation (24). ξ a (t) = 1/3 {i a S (t-τ O )+i a S (t-τ〓) +i a S (t-τ〓)+i b S (t-τ O ) +i b S ( t−τ〓)+i c S (t−τ O ) +i c S (t−τ〓)}−i a R (t) +1/3Z O {e a S (t−τ O )+e b S (t −τ O )} +1/3Z〓{e a S (t−τ〓)+e b S (t−τ〓)
} +1/3Z〓{e a S (t-τ〓)+e c S (t-τ〓)
} −(1/Z O +1/Z〓+1/Z〓) e a R (t)/
3 −(1/Z O +1/Z〓)e b R (t)/3 −(1/Z O −1/Z〓)e c R (t)/3 …(24) Discriminant of phase b ξ b (t) and c-phase discriminant ξ c
(t) can also be obtained in exactly the same way. If the differential current protection system based on the traveling wave theory described above is to be put into practical use, the following method can be considered for the differential current calculation formula handled at both terminals of a two-terminal power transmission line. Before explaining the calculation formula, first let's talk about the S end, R
The forward and backward waves at the ends are defined as follows. For the forward wave at the S end, the direction from S to R is positive. For the backward wave at the S end, the direction from R to S is positive. For the forward wave at the R end, the direction from R to S is positive. For the backward wave at the S end, the direction from S to R is positive. The difference current calculation formula includes a method based on forward waves or backward waves at the S end and the R end. Namely, (1) A method of creating a differential current using a forward wave at the S end and a forward wave at the R end. (1st method) (2) A method of creating a differential current using a backward wave at the S end and a backward wave at the R end. (Second method) If we consider the formulas for these two methods, we get the following. Each method will be explained using the a-phase differential current as an example. First, in the first method, the calculation formula at the S end is ξ a 1S (t) = ξ O 1S (t) + ξ〓 1S (t) + ξ〓 1S (t) = i O S (t−τ O )−i O R (t) +1/Z O {e O S (t-τ O )−e O R (t)} +i〓 S (t−τ〓)−i〓 R (t) +1/Z〓{e〓 S (t−τ O )−e〓 R (t)} +i〓 S (t−τ〓)−i〓 R (t) +1/Z〓{e〓 S (t−τ〓)−e〓 R (t )} …(25) becomes. Here, ξ is the saphitx, IS
1 means method 1, and S means S end. Also, a means a phase. The arithmetic expression at the R end of the first method can be obtained by exchanging S and R in equation (25). That is, ξ a 1R (t) = ξ O 1R (t) + ξ〓 1R (t) + ξ〓 1R (t) = i O R (t−τ O )−i O S (t) +1/Z O {e O R (t−τ O )−e O S (t)} +i〓 R (t−τ〓)−i〓 S (t) +1/Z〓{e〓 R (t−τ〓)−e〓 S ( t)} +i〓 R (t−τ〓)−i〓 S (t) +1/Z〓{e〓 R (t−τ〓)−e〓 S (t)} …(26) In the second equation, S The calculation formula at the end is as follows. ξ a 2S = −i O S (t) + i O R (t−τ O ) −1/Z O {e O S (t)−e O R (t−τ O )} −i〓 S (t) +i〓 R (t−τ〓) −1/Z〓{e〓 S (t)−e〓 R (t−τ〓)} −i〓 S (t)+i〓 R (t−τ〓) −1 /Z〓{e〓 S (t)−e〓 R (t−τ〓)}…(2 7) ξ a 2R =−i O R (t)+i O S (t−τ O ) −1/Z O {e O R (t)−e O S (t−τ O )} −i〓 R (t)+i〓 S (t−τ〓) −1/Z〓{e〓 R (t)−e〓 S (t−τ〓)} −i〓 R (t)+i〓 S (t−τ〓) −1/Z〓{e〓 R (t)−e〓 S (t−τ〓)}…(2 8) From the above, the data sampled at the S end and the R end is voltage and current information at time t, t-τ O , t-τ a , and when considered on a per-line basis, the amount reaches 18 at one terminal. . The above is illustrated in terms of timing at the S and R ends as shown in FIG. The sampling circuit associated with this is shown in Figure 4, and 18 sample holders are required per line at one end. Also, three types of timing circuits are required, and 18 multiplexers are required.
A channel multiplexer is required. Here, 41-a to 41-f are reduction filters, 42
-a to 42-r, sample and hold 43 is a multiplexer, 44 is an AD converter, 45 is a buffer register, 46 is a timing generation circuit, 47 is a timing generation circuit at time t, and 48 is at time t-τ〓 A timing generation circuit 49 is a timing generation circuit for time t-τ O. An object of the present invention is to reduce the amount of sampling data at each terminal, thereby reducing the amount of hardware involved, and to provide an economical transport protection relay device. In the present invention, the differential current calculation formulas at both ends of the power transmission line to be protected are made the same. The equation for the differential current is the same for both terminals. That is, in the equation using forward waves, taking the a phase as an example, ξ a 1S (t) = ξ a 1R (t) = i O S (t-τ O ) − i O R (t) +1/Z O {e O S (t-τ O )−e O R (t)} +i〓 S (t−τ〓)−i〓 R (t) +1/Z〓{e〓 S (t−τ〓)−e 〓 R (t)} +i〓 S (t-τ〓)-i〓 R (t) +1/Z〓{e〓 S (t-τ〓)-e〓 R (t)} ...(29) That is, S The end samples the data at time t-τ O , t-τ〓, uses it in its own calculation formula, transmits it to the other end, and uses it in the calculation formula at the other end, and the R end samples the data at time t. sample,
This is used at the R end, transmitted to the S end, and also used in the arithmetic expression at the S end. By doing this, the sampling timing at the S end and R end becomes as shown in Figure 5,
It is sufficient to have two sampling timings at the S end and one sampling timing at the R end. Along with this, the sampling data for each line is 12 amounts in total, 6 voltages and 6 currents at the S end, and 6 amounts in total, 3 voltages and 3 currents at the R end. Data sampling based on the timing shown in Figure 4. This decreases significantly compared to the amount. Accordingly, the sampling circuit at the S end is now shown in FIG. 6, which is simpler than that in FIG. 4. Furthermore, the sampling circuit at the R end becomes as shown in FIG. 7, which further simplifies the circuit. Here 61-a to 61-f and 71-a to 71
-f is a low-pass filter, 62-a to 62-l and 72
-a to 72-f are sample hold, 63, 73
is a multiplexer, 64 and 74 are AD converters, 6
5, 75 are buffer registers, 66, 76 are timing generation circuits, 67 are t-τ O generation circuits, 68
is a t-τ generation circuit. Regarding the formula based on the backward wave, the amount of sampling data can be greatly reduced by making the calculation formulas for the S and R ends exactly the same. In the above explanation, an arithmetic expression based on the basic principle was used as an example, but in practice, the following expression in which the propagation time τ and the wave impedance Z are unified into one type may be used. ξ a S (t) =ξ a R (t) =i a S (t-τ)−i a R (t) +1/Z{e a S (t-τ)−e a R (t)}… (30) In this equation, data at time t-τ is sampled at the S end, used at the S end, and transmitted to the R end, and the difference current is calculated at the R end based on (30). At the R end, data at time t is sampled,
It is used at the R end and transmitted to the S end. By doing this, there is no need to sample data at time t at the S end, and t-τ at the R end.
There is no need to sample point-in-time data. The present invention can also be realized, for example, in the following embodiments. (i) The effect is the same even if the arithmetic expression is converted into a voltage dimension and made into a voltage differential form. (ii) Even in the case of τ〓≠τ〓≠ and Z〓≠Z〓 in an unbalanced power transmission line, the effect of the invention is the same except that the sampling timing is increased by one (t-τ〓). As described above, according to the present invention, the amount of sampling data can be significantly reduced, so that the amount of hardware involved in sampling can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は波動方程式を説明するための図。第2
図は平衡3相1回線における波動方程式を説明す
るための図。第3図は進行波に基づく差電流方式
の基本方式におけるサンプリングのタイミングを
示す図。第4図は第3図に基づくサンプリング用
ハード構成を示す図。第5図は本発明になるサン
プリングのタイミングを示す図。第6図及び第7
図は本発明になるサンプリング用ハード構成を示
す図。 61―a〜61―f…低域ろ波器、62―a〜
62―l…サンプルホールダー、63…マルチプ
レクサー、64…AD変換、65…パツフアレジ
スタ、66…タイミング発生回路、67…t―τ
O発生回路、68…t―τ〓発生回路、7―a〜
71―f…低域ろ波器、72―a〜72―f…サ
ンプルホールダー、73…マルチプレクサ、74
…AD変換器、75…バツフアレジスタ、76…
タイミング発生回路。
Figure 1 is a diagram for explaining the wave equation. Second
The figure is a diagram for explaining the wave equation in a balanced three-phase single line. FIG. 3 is a diagram showing the sampling timing in the basic method of the differential current method based on traveling waves. FIG. 4 is a diagram showing a sampling hardware configuration based on FIG. 3. FIG. 5 is a diagram showing the sampling timing according to the present invention. Figures 6 and 7
The figure shows a sampling hardware configuration according to the present invention. 61-a~61-f...low-pass filter, 62-a~
62-l...sample holder, 63...multiplexer, 64...AD conversion, 65...puffer register, 66...timing generation circuit, 67...t-τ
O generation circuit, 68...t-τ〓 generation circuit, 7-a~
71-f...Low-pass filter, 72-a to 72-f...Sample holder, 73...Multiplexer, 74
...AD converter, 75...Buffer register, 76...
Timing generation circuit.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 三相送電線の第1端子と第2端子に夫々搬送
保護継電装置を設置して前記送電線のしや断機の
開放を制御する搬送保護継電方式において、 第1端子の搬送保護継電装置は 三相の電流、電圧の全量を周期△tごとにサンプ
リングするようにされた第1と第2の入力手段
と、 第1と第2の入力手段の出力を第2端子側へ伝送
し、三相送電線の第2端子に設けられた第3の入
力手段の出力を受信する第1の信号伝送装置、 第1端子の第1と第2の入力手段の出力と、第2
端子の第3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を用いて前
進波(後進波)について成立する進行波理論式を
実施し、進行波理論式の解の値に応じて保護区間
送電線の内部事故を判断して第1端子側の該当す
る送電線しや断器を開放する出力を与える第1の
演算部 とより成り、 第2端子の搬送保護継電装置は 三相の電流、電圧の全量を前記第1と第2の入力
手段と同じ周期△tごとにサンプリングするよう
にされた第3の入力手段と、 第1端子からの第1と第2の入力手段の出力を受
信し、第2端子で検出した第3の入力手段の出力
を送信する第2の信号伝送装置、 第1端子の第1と第2の入力手段の出力と、第2
端子の第3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を用いて前
進波(後進波)について成立する前記の第1の演
算部と同一の進行波理論式を実施し、進行波理論
式の解の値に応じて保護区送電線の内部事故を判
断して第2端子側の該当する送電線しや断器を開
放する出力を与える第2の演算部 とより成り、 前記第1と第2の演算部における同一の進行波
理論式はその送電線の三相の電流、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
域での値に変換した値を使用し、かつこのモーダ
ル領域での値を用いたときに送電線の各端子、各
相ごとに成立する進行波理論式の差の方程式の形
で準備されるとともに、モーダル領域の3組の各
モードの電流、電圧値を導出する際に必要となる
各モードの時刻の電流、電圧値を得るために、前
記3組の入力手段の間のサンプリング時刻を各モ
ードの時の時間差に対応させて定め同一周期、異
なる時刻でサンプリング入力した値を用いて進行
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。
[Scope of Claims] 1. A transport protection relay system in which a transport protection relay device is installed at a first terminal and a second terminal of a three-phase power transmission line, respectively, to control the opening of a break in the transmission line, The first terminal carrier protection relay device includes first and second input means configured to sample the total amount of three-phase current and voltage every cycle Δt, and outputs of the first and second input means. a first signal transmission device that transmits the signal to the second terminal side and receives the output of the third input means provided at the second terminal of the three-phase power transmission line; the first and second input means of the first terminal; and the output of the second
a three-phase current that is the output of the third input means of the terminal;
A traveling wave theoretical formula that holds true for forward waves (backward waves) is implemented using voltage values and predetermined characteristic impedances, and internal faults in protected area transmission lines are determined according to the solution value of the traveling wave theoretical formula. a first calculation unit that provides an output to open the corresponding power transmission line or disconnector on the first terminal side; and a third input means configured to sample at the same period Δt as the second input means; and a third input means configured to receive the outputs of the first and second input means from the first terminal and detect them at the second terminal. a second signal transmission device for transmitting the output of the third input means of the first terminal, the output of the first and second input means of the first terminal;
a three-phase current that is the output of the third input means of the terminal;
The same traveling wave theoretical formula as in the first calculation unit is implemented for forward waves (backward waves) using a voltage value and a predetermined characteristic impedance, and protection is performed according to the value of the solution to the traveling wave theoretical formula. a second calculation unit that determines an internal fault in the transmission line and provides an output to open the corresponding transmission line or disconnector on the second terminal side, and the first and second calculation units have the same The traveling wave theoretical formula uses the values obtained by converting the three-phase current and voltage values of the transmission line into values in the modal region consisting of zero mode, α mode, and β mode, and uses the values in this modal region. It is prepared in the form of a difference equation of the traveling wave theory equation that holds for each terminal and each phase of the transmission line when In order to obtain the current and voltage values at the time of each mode, the sampling time between the three sets of input means is determined in accordance with the time difference between each mode, and the values sampled and input at the same period but at different times are determined. A carrier protection relay system characterized by implementing the traveling wave theory formula using the following.
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