JPS628891B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力系統の自動操作に伴なう断路器自
動操作装置に関するものである。

断路器を開操作する場合、断路器のしや断能力
に注意しなければならない。一般に断路器は、変
圧器の励磁電流、短い線路の充電電流をしや断す
る能力を持つが、負荷電流をしや断する能力はな
い。したがつて当該断路器に負荷潮流が無いこと
を、接続状態、例えば断路器の両端に電源、負荷
が接続されていないこと等を十分チエツクした
後、開操作を行なう。従来、断路器操作は手動ま
たは手起動（電動であつても人手により起動す
る）で行なわれ、人間の判断や他変電所との電話
連絡を伴なうため、きわめてゆつくり行なわれて
いた。このため電流の過渡現象に対して注意を払
う必要がなかつた。

しかしながら、自動復旧装置等、系統自動操作
装置により自動系統操作を行なう場合、一連の操
作がきわめて迅速に行なわれるため、電流の過渡
現象に注意する必要が生じてきた。

これを第１図の電力系統を例にとり説明する。

第１図において、１〜３はしや断器、４〜１１
は断路器、１２，１３は電源系統もしくは発電
機、１４は負荷、１５，１６はケーブル、１７は
変圧器である。

今、しや断器３が開放され、電源１２から負荷
１４へ電力が供給されている状態で、ケーブル１
５に事故が起こり、しや断器１，２が保護リレー
によりトリツプしたとする。負荷１４は直ちに電
源系統１３から電力供給を受けるべく一連の系統
切替操作を行なうが、まず第１に事故箇所を系統
から切り離すべく断路器６は開放されねばならな
い。接続状態から判断すれば、断路器に事故電流
や潮流がないので、断路器開操作可の条件は揃つ
ている。しかし、しや断器１，２がトリツプした
後しばらくの間第２図のようにケーブル１５，１
６の浮遊静電容量２１，２２と、トランス１７の
零相インダクタンス２３ａおよび抵抗２３ｂ（ト
ランス零相回路）と、ケーブル１５，１６のイン
ダクタンス２４ａ，２５ａおよび抵抗２４ｂ，２
５ｂの共振現象で、断路器６，７に夫々減衰性の
過渡電流i₁，i₂が流れる。この電流i₁，i₂は系統に
よつては断路器のしや断能力を大きく上回る。し
たがつて、しや断器トリツプ後即座に断路器ここ
では断路器６を開操作できず、この過渡電流が十
分小さくなつた後始めて開操作可となる。この過
渡電流は通常数秒〜数十秒で消滅し、この時間は
個々の系統定数、接続状態に応じ固有に存在し、
計算、実験等により推定できる。したがつて、断
路器が電源から切り離された後経過した時間によ
り断路器の開操作の可否を決定できる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、電力系統の事故時にしや断器の開閉状
態がいかなる状態であつても、前述した過渡電流
の大きさが断路器のしや断能力以下になる時間後
に断路器を開放できるようにし、当該断路器の開
操作時に過渡電流の影響を受けないようにした断
路器自動操作装置を提供することにある。

以下、本発明について詳述する。

第３図は本発明による断路器自動操作装置の一
実施例を示し、特に第１図の系統において前述し
た場合における断路器６の開操作の場合を例にと
つて示している。

断路器６はしや断器１、断路器４，５のうち少
なくとも１つが開で、かつしや断器３、断路器
７，１０，１１の少なくとも１つが開であること
が開操作可能の条件となる。そこでこれらの条件
を第３図の検出回路３１で検出する。この検出回
路３１は断路器が電源系統から切り離されたこと
を関連しや断器、断路器の開閉情報より判定する
回路であり、他の系統においても断路器の接続状
態に応じた条件検出回路を作ることは容易であ
る。

いま検出回路３１において、しや断器１，３、
断路器４，５，７，１０，１１の開閉情報をオア
ゲート３１ａ，３１ｂを通してアンドゲート３１
ｃに入力する。ここでアンド条件が成立すると前
述した断路器６のしや断可能条件が成立し、アン
ドゲート３１ｃ即ち検出回路３１より出力が得ら
れるが、この場合、前述した過渡電流の存在によ
り一定時間経過するまでは断路器６の開操作は行
なえないので、タイマ回路３３により検出回路３
１の出力を一定時間Ｔだけ遅らせて出力したもの
を、当該断路器ここでは断路器６の開操作可の条
件とすればよい。ここで、タイマ回路３２の整定
時間Ｔは当該系統における過渡電流が断路器しや
断能力以下になる時間の最長ケースに設定してお
けばよい。

次に、第１図の系統において、Ａ変電所母線事
故等でしや断器１のみが開放され、しや断器２は
閉のままであつた場合、ケーブルのチヤージは負
荷を通して放電され、この場合前記しや断器１，
２が開放された場合に比べ、過渡電流の時定数は
短いので、当該断路器６は早く開操作を行ない得
る。このように関連しや断器の開閉状態の態様に
より当該開操作すべき断路器のしや断可能となる
時間は異なる。このため、できるだけ早く当該断
路器の開操作を行なうためには、関連しや断器の
開閉状態の各態様に応じてタイマ回路の設定時間
を変更することは有効である。

このような場合に適用した本発明の実施例を第
４図に示す。

第４図において、一点鎖線で囲んだ部分４１は
当該断路器が電源系統から切り離されたことの検
出およびタイマ回路設定時間の選択を当該断路器
に接続された関連しや断器、断路器の開閉状態か
ら行なう検出回路である。検出回路４１におい
て、図示の如くしや断１〜３、断路器４，５，７
〜１１の開閉情報をオアゲート４１ａ〜４１ｃに
入力し、アンドゲート４１ｄ〜４１ｇでアンドを
とる。アンドゲート４１ｄ〜４１ｇの出力端は
夫々対応するタイマ回路４２〜４５の入力端に接
続されており、タイマ回路４２〜４５の出力はオ
アゲート４６を通して出力されるように構成され
ている。ここでタイマ回路４２〜４５の各タイマ
設定時間は夫々当該断路器に接続された関連しや
断器、断路器の開閉状態の各態様即ち第５図ａ〜
ｄの開放状態に対応してT₁〜T₄に各々設定され
ている。例えばアンドゲート４１ｄのアンド成立
は第５図ａの開放状態の成立を意味するので、タ
イマ回路４２の設定時間T₁はこの開放状態のと
きの過渡電流の大きさが断路器６のしや断能力以
下になる時間に設定しておく。また、アンドゲー
ト４１ｅのアンドの成立は第５図ｂの開放状態の
成立を意味するので、タイマ回路４３の設定時間
T₂はこの開放状態のときの過渡電流の大きさが
断路器６のしや断能力以下になる時間に設定して
おく。また、アンドゲート４１ｆのアンド成立は
第５図ｃの開放状態の成立を意味するので、タイ
マ回路４４の設定時間T₃はこの開放状態のとき
の過渡電流の大きさが断路器６のしや断能力以下
になる時間に設定しておく。さらに、アンドゲー
ト４１ｇのアンドの成立は第５図ｄの開放状態の
成立を意味するので、タイマ回路４５の設定時間
T₄はこの開放状態のときの過渡電流の大きさが
断路器６のしや断能力以下になる時間に設定して
おく。

従つて、アンドゲート４１ｄ〜４１ｇのうちア
ンドが成立したアンドゲートの出力により対応す
るタイマ回路が動作し、第５図ａ〜ｄの開放状態
の各態様に応じたタイマ回路の設定時間後にオア
ゲート４６を介して当該断路器（ここでは６）の
開操作可の信号が取り出される。なお第５図にお
いて、×印の箇所が開放されていることを示す。

このようにすると開操作すべき当該断路器に接
続された関連断路器、しや断器の開閉状態の各態
様に応じ、過渡電流の影響を受けることなくでき
るだけ早く当該断路器の開操作可の条件成立信号
を取り出すことができ、当該断路器の開操作を行
ない得る。

さらに、当該断路器に接続された関連しや断
器、断路器の開閉情報は多目的データ通信網を経
由して容易に得られるが、通信網から前記開閉情
報が得られない場合には、他変電所の情報を用い
ることができない。従つて、この場合には、自変
電所に設置された計器用変圧器より得られる電圧
情報より当該断路器が電源系統から切り離された
ことを検出するのが便利である。

しかし、送電線電圧もまた、電源系統から切り
離されてすぐ零になるわけではなく、過渡現象が
存在する。

従つて、本発明では、第６図の如く、当該断路
器６１の一端側に設けた計器用変圧器６３で得ら
れる出力をこれらの過渡現象を除去するバンドパ
スフイタル６４を通した後の商用周波数成分のみ
を監視する。即ち、バンドパスフイルタ６４の出
力を整流回路６５に通し、実効値に対応する直流
レベルを得、これと定電圧源６６からの設定レベ
ルとを、アナログコンパレータ６７で比較し、前
者が後者より小さくなつた時、当該断路器６１の
一端電圧が零になつたことを示し、当該断路器６
１が電源系統から切り離されたことを検出したこ
とになる。そしてコンパレータ６７の出力すなわ
ち検出回路６２の出力をタイマ回路６８に供給
し、タイマ動作させ、過渡電流の大きさが断路器
６１のしや断力以下になる時間経過後にタイマ回
路６８は当該断路器６１の開操作可の信号を送出
し、当該断路器６１の開操作を行なう。このよう
に当該断路器６１が電源系統から切り離されたこ
とを検出回路６２で検出してから、タイマ回路６
８の設定時間経過後に当該断路器開操作を可能と
することにより過渡電流を考慮することができ
る。なお検出回路６２は計器用変圧器６３、バン
ドパスフイルタ６４、整流回路６５、コンパレー
タ６７などから構成される。

以上の本発明の各実施例は、断路器開操作可否
の条件を作り出す回路であるが、第７図のよう
に、前述した本発明各実施例（第３図、第４図、
第６図）による断路器自動操作装置７１の出力
（断路器開操作可の信号）と系統自動操作装置７
２よりの断路器開操作指令信号をアンドゲート７
３に入力し、アンドの成立により断路器開操作出
力を送出し開操作を行なうようにすれば、断路器
開操作付加の場合に断路器開操作指令を阻止する
ことができる。

また第８図のようにすれば、系統自動操作装置
７２よりの断路器開操作指令をＲ−Ｓフリツプフ
ロツプ８３にホールドし、前述した本発明各実施
例（第３図、第４図、第６図）による断路器自動
操作装置７１およびアンドゲート８４により断路
器開操作が一時阻止されても、断路器開操作可の
信号が７１より出されると、断路器開操作の保留
が解除される。ただし、Ｒ−Ｓフリツプフロツプ
８３は、アンドゲート８４からの断路器開操作信
号出力がオアゲート８２を介してリセツト端子Ｒ
に入力されるか、または７２からの断路器開操作
指令が出て一定時間経てばタイマ回路８１の出力
がオアゲート８２を介してリセツト端子Ｒに入力
されることにより自動的にリセツトされるように
なつている。

このように第７図や第８図の如く組合せること
により、断路器開操作可の条件が成立して始め
て、断路器開操作が行なわれることになる。また
前述した本発明各実施例（第３図、第４図、第６
図）による断路器自動操作装置からの出力である
断路器開操作可否の信号を系統自動操作装置に与
え、系統自動操作装置が操作手順を決定する条件
とすることができる。

上述したように本発明を用いれば次のような効
果が得られる。すなわち、 (1) 検出回路の出力にもとづき動作するタイマ回
路の設定時間を、断路器電流が当該断路器のし
や断能力以下になる時間に設定しているので、
電力系統に介挿された断路器の開操作を、過渡
電流による影響を受けることなく迅速に行なう
ことができる。

(2) 断路器に接続された関連断路器、しや断器の
開閉情報により当該断路器が解放すべき状態に
ある（電力系統から切り離された状態にある）
か否かを検出することができる。しかも開放す
べき状態にあることを検出してからタイマ回路
の設定時間経過した後に断路器に開操作の指令
信号を送出することができるので、過渡電流に
よる影響を受けることなく迅速に断路器の開操
作が行なえる。

(3) 検出回路を断路器の一端の電圧が零になつた
ことにより当該断路器が電源系統から切り離さ
れたことを検出するようにしたので、開操作し
ようとする断路器に接続された他変電所の関連
しや断器、断路器から開閉情報が得られない場
合であつても、断路器が電源系統から切り離さ
れたことを容易に検出できる。しかもこの場合
においても過渡電流による影響を受けることな
く迅速に断路器の開操作が行なえる。

(4) 検出回路を当該断路器に接続された関連断路
器、しや断器の開閉状態の各態様毎に夫々設け
るとともに、タイマ回路を前記各態様毎の検出
回路に対応して夫々設け、且つタイマ回路の設
定時間を前記各態様に応じて夫々設定してい
る。このため電力系統の事故時に、断路器に接
続された関連断路器、しや断器の開閉状態がい
かなる態様であつても、断路器を開操作すべき
か否かの判定が行なえる。しかも、検出回路が
開操作すべきであることを検出したときの前記
関連断路器、しや断器の開閉状態がいかなる態
様であつても、当該態様に最も適した時間（タ
イマ回路の設定時間、すなわち断路器に流れる
過渡電流が当該断路器のしや断能力以下になる
時間）経過後に断路器の開操作可の信号を送出
できる。これによつて断路器に接続された関連
断路器、しや断器の開閉状態がいかなる態様で
あつても、過渡電流による影響を受けることな
く迅速に断路器の開操作が行なえる。

(5) 自動復旧装置など系統自動操作装置により自
動系統操作を行なう場合、一連の操作がきわめ
て迅速に行なわれるが、このような場合に本発
明を適用すれば電力系統に介挿された断路器の
開操作において、電流の過渡現象の影響を受け
ることなく十分に対処できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するための電力系統図、
第２図は第１図においてしや断器１，２，３が開
のときのケーブルチヤージの放電回路を示す等価
回路図、第３図は本発明による断路器自動操作装
置の一実施例を示す回路図、第４図は本発明によ
る断路器自動操作装置の他の実施例を示す回路
図、第５図ａ〜ｄは第４図を説明するために用い
られる第１図の電力系統におけるしや断器、断路
器開放の各形態を示す説明図、第６図は本発明の
他の実施例を示す回路図、第７図および第８図は
夫々本発明を適用した応用例を示す構成図であつ
て、図中、１〜３はしや断器、４〜１１は断路
器、１２，１３は電源系統もしくは発電機、１
５，１６はケーブル、１７は変圧器、３１，４
１，６２は検出回路、３２，４２〜４５，６８は
タイマ回路、４６はオアゲートを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力系統に介挿された断路器を開操作するに
   当り、当該断路器が電源系統から切り離されたこ
   とを検出する検出回路と、この検出回路の検出出
   力にもとづき動作し所定時間後に当該断路器の開
   操作可の信号を送出するタイマ回路とからなり、
   前記タイマ回路の所定時間を当該断路器電流が当
   該断路器のしや断能力以下になる時間に設定した
   ことを特徴とする断路器自動操作装置。 ２ 検出回路は当該断路器に接続された関連断路
   器、しや断器の開閉情報により当該断路器が電源
   系統から切り離されたことを検出する特許請求の
   範囲第１項記載の断路器自動操作装置。 ３ 検出回路は当該断路器の一端の電圧が零にな
   つたことにより当該断路器が電源系統から切り離
   されたことを検出する特許請求の範囲第１項記載
   の断路器自動操作装置。 ４ 検出回路は当該断路器に接続された関連断路
   器、しや断器の開閉状態の各態様毎に夫々設けら
   れ、タイマ回路は前記各態様毎の検出回路に対応
   して夫々設けられ、前記各態様毎の検出回路の検
   出出力にもとづき夫々動作し、各所定時間後に当
   該断路器開操作可の信号を送出し、前記各所定時
   間を前記各態様に応じて夫々設定した特許請求の
   範囲第２項記載の断路器自動操作装置。