JPS6315631A - 電流差動継電装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は電流差動継電装置、特に各端電気所にて検出し
た電流量を対向電気所間で送受し合って送電線を保護す
る電流差動継電Ｐｉ置に関するものである。

（従来の技術） 送電線を保護する方式としては、方向比較方式、距離継
電方式、電流差動方式及び電流位相方式等、種々の方式
が使用されているが、ここでは電流の瞬時値情報を対向
電気所間で伝送し合い、送電線の内外部事故を識別する
電流差動保護方式について述べる。

第９図は、従来の電流差動保護方式を適用したー構成例
を示す。送電線１の電流は、その両端に設置された変流
器２．２−１を介して保護継電装置８．８−１に夫々導
入される。

Ａ電気所では、先ず、入力部３にて電流量を電圧量に変
換する。そして、送信部４を介して、対向電気屓である
Ｂ電気所へ伝送すると共に、入力部３の出力は補（１部
６へ導入される。この補償部６は、Ａ、Ｂ各電気所間の
伝送遅れ時間Ｔａを補償するもので、Ｂ電気所から伝送
されてきた受信データを受信する受信部５の出力と、自
電気所にて取込んだ電流データとの時間合Ｖを行なうた
めに設置される。そして、判定部７にて補償部６からの
出力と、受信部５からの出力とを取込み、周知の電流差
動判定を行なう。判定部７で内部事故と判定された場合
には、両端のしゃ断器９．９−１をしゃ断するよう構成
される。

（発明が解決しようとする問題点） 上記構成を有する保護継電装置８が、送電線１の内部事
故を検出し、判定部７よりしゃ断器９に対してしゃ断指
令を出すまでの時間、所謂動作時間ＴＯＰは、入力部３
の遅れ時間乙１、補償部６による遅れ時間ｔｚ　（これ
はＡ、Ｂ両電気所間の伝送遅れ時間に対応する）、及び
判定部７による判定時開ｅ３の和、即ち、次式にて与え
られる。

ｔｏ、＝ｔ、＋ｔ２＋ｔ；３−（１） 上記した（１）式は、Ａ、８両電気所間の伝送遅れ時間
ｔ２が長くなる程、保護継電装置８の動作時間が長くな
ることを示している。

近年、電力系統の巨大化に伴ない、過渡安定度が過酷に
なりつつあり、保護継電装置の動作時間高速化のニーズ
は益々強まっている。

一方、長距離送電線の１！設に伴ない、伝送路ロスを抑
えるために中継局が設けられ、この中継局を介する毎に
伝送遅れ時間は増大する傾向にある。

又、従来より使用されてきたアナログ伝送は、複数の情
報を周波数分割で多重化する方式（以下［口Ｈ方式と称
す）が採られているが、最近ではディジタル伝送の進歩
により、複数の情報を時分割で多重化する方式（以下Ｔ
ＯＮ方式と称す）が採用されつつある。

そこで従来のＦＤＨ方式の伝送路にＴＤＨ方式の伝送路
を接続する場合には、その間にＦＤＨ／ＴＯＮ変換、即
ち、アナログ／ディジタル変換のための装置が必要とな
る。このため、伝送路の遅れ時間は、このような変換装
置が入る亀に増大し、又、中継局において、所定の情報
を取出したり、付加する場合にも伝送遅れ時間は増大す
る。

このような伝送遅れ時間の増大は、（１）式に示される
保１継電装はの動作時間の拡大に繋り、電力系統の安定
度維持にとって問題となる。

本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、従来
装置を大幅に変更することなく、伝送遅れ時間の良い伝
送路に対してもＯ」作詩間の高速化を図った電流差１Ｆ
ＪＩ継電装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための構成を、実施例に対応する第
１図によって説明する。

本発明は、対向電気所からの所定の伝送遅れ時間を補償
する第１の伝送遅れ補償部１１と、この第１の伝送遅れ
補償部１１による所定の伝送遅れ時間未満の補償を行な
う第２の伝送遅れ補１部１２と、この第１及び第２の各
伝送遅れ補償部出力を用いてベクトル和電気ｍを求める
第１及び第２の合成部１３．１４と、第１、第２の合成
部出力を所定の比率とするゲイン制御部１５と、このゲ
イン制御部１５の出力と第１合成部出力とのいずれか大
きい方を用いて動作判定するように構成した。

（作用） 伝送路の伝送遅れ時間だけ補償する第１の伝送遅れ補償
部１１出力Ｉ　ＡＸと、不足補償を行なった第２の伝送
遅れ補償部１２出力Ｉ　ＡＹとを受信部５出力を用いて
差電流を求める。それをｆａｘ、ｌａｙとする。

Ｉ　ａｙは不足補償の結果、送電線に事故がない状態で
も所定の差電流となって発生するため、次段のゲイン制
御部１５にて、ゲインをに倍（ＯＡＫ＜１）して無用な
差電流を抑制する。不足補償ゆえにゲイン制御部１５の
出力は、送電線の内部事故時には急速に立上り、正確な
補償の行なわれた第１の合成部１３出力１　ａｘの立上
りよりも、検出レベルに到達するまでの時間が速くなる
。

従って、第１の合成部１３出力１　ａｘと、ゲイン制御
部１５出力Ｋｌａｙのうちのいずれか大きい方を用いて
事故検出を行なえば、動作時間の高速化が達成できる。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明による電流差動継電装置の一実施例の構
成図である。第１図において、第９図と同一部分につい
ては同一符号を付して説明を省略する。１１は補償部（
Ｘ）で、対内電気所間の伝送遅れ時間Ｔａを補償する。

１２は補償部（Ｙ）で、ここでは前記補償部（Ｘ）の伝
送遅れ時間Ｔｄより小さい時間Ｔｄ□だけ補償する。ｌ
Ａ×、ＩＡＹは前記各補償部１１．１２の出力である。

そして、対向電気所からの受信データＩａ’　は、ここ
では日電気所にて変流器２−１より抽出した電流Ｉｓに
対応するものである。このデータは受信部５にて受信さ
れることは、前記従来装置の場合と同様である。そして
、本実施例の場合、受信された対向電気所のデータＩｎ
’　は、合成部（χ）１３と合成部（Ｙ）　１４へ導入
され、ここで前記［ＡＸ及びＩ　ＡＹと夫々ベクトル和
を求める。このベクトル和は、所謂、差電流と称せられ
、夫々Ｉ　ａｘ％Ｉ　ａｖとする。

又、合成部（Ｙ）　１４の出力は、次段のゲイン制御部
１５にてゲインをに倍する。そして、合成部ｆＸ）１３
の出力１　ａｘとゲイン制゛ｇＯ部１５の出力Ｋ・Ｉ　
ｄｙとは次段の最大値抽出部１Ｇに導入されて、両川力
のうちの大きい方が判定部１７に入力される。この判定
部では、所定の検出レベルＫｏと比較され、これがＫｏ
を越えていた時には、しゃ断器９に対してしゃ断指令が
出力される。

又、Ｂ電気所についても、Ａｆｆｉ気所と同様な構成が
とられ、しゃ断器９−１に対してしゃ断指令が出力され
る。

次に、第２図の各部動作波形を用いて作用を説明する。

時刻Ｃ１にて、送電線１に内部事故が発生したとすると
、Ａ、Ｂ各電気所間にて抽出された電流ｌ＾及び■８は
同図（ａ）のようになる。

補償部（Ｘ）　１１からの出力Ｉ　ＡＸは伝送路の伝送
遅れ時間Ｔｄだけ遅延され、同図（ｂ）の実線のように
なる。

又、Ｂｍ電気所らの受信データｌＢ＋　は同図（ｂ）の
破線のようになり、その結果、差電流１　ｄｘは合成部
（Ｘ）　１３の出力として同図（ｄ）の実線のように、
時刻ｔ、＋　Ｔ　ａの点から発生する。

一方、補償部（Ｙ）　１２では、本来の伝送路の伝送遅
れ時間Ｔｄより少なめな値に設定（不足補償）された形
で同図（Ｃ）のＩＡＹの波形となる。

合成部（Ｙ）　１４では、■＾Ｙ波形と受信部５の出力
ＩＱ’（同図（Ｃ）の破線）とをベクトル加算し、その
出力は次段のゲイン制御部１５にてゲインをに倍（０＜
Ｋ＜１）にする。この場合、合成部（Ｙ）１４の出力は
、不足補償になっているため、事故がない状態でも所定
の一定電流が発生している。

第３図は、その様子をベクトル図として表している。こ
の場合、伝送遅れ時間Ｔ４た番プ補償された補償部（ｘ
）　ｉｉの出力■＾Ｘで表わされ、受信部５の出力Ｉｓ
’　に対して１８０°の位相差があるため、合成部（Ｘ
）　１３の出力Ｉ　ａｘは零となる。

これに対して合成部（Ｙ）　１４の出力はＩ　ＡＹで表
わされ、Ｉ　ＡＸに対して集合θだけ位相差があること
になる。このための合成部（Ｙ）　１４の出力は、第３
図のＩ　ｃｔｙで表わされるように、位相差θに応じた
大きさとなる。即ち、次式のようになる。

”２＠２ １１ｃｈｌ　　＝ｌ　ＩＡｙｌ　　＋ｌ　ＩＡＸＩ　　
−ｌ　ＩＡＹ　ｌ　＝　ｌ　ＩＡＸＩ故、１１ａｖｌ＝
ｌＬｌ・■「薯「π７ ＝　　２　　ｌ　　Ｉ　　ＡＹ　　ｌ　　・　ｌ　　　
ｓｉｎ’ｌ　　　　・−・　（２）ニ ゲイン制御部１５では、この［ａＹを入力し、上記した
無用に発生する差電流をに倍（０＜Ｋ＜１）してゲイン
を圧縮する。

従って、Ｋｌｄｖの波形は、第２図（ｄ）の破線で表わ
されるように、時刻ｔ、＋ｔｄ・より立上ることになる
。そこで、最大値抽出部１６では、ｆ　ａｘ波形とＫ［
ａｙ濾波形を導入し、両人力のうちで振幅の大きい方を
出力し、次段の判定部１７では、この入力と一定値Ｋｏ
とレベル比較が行なわれる。

そして、一定値Ｋｏを越えた時にしゃ断器９に対して、
しゃ断指令が発せられる。第２図（ｆ）に示されるよう
に、最大値抽出部１６の出力は、時刻ｔ２にて一定値Ｋ
ｏを越えることになり、出力Ｙが梵せられる。

なＪ３、従来の保護継電装置では、第２図（ｄ）のｆ　
ａｘ波形が、そのまま判定部１７にて一定値Ｋｏと比較
されるため、その出力Ｘは同図（Ｑ）で示されるように
、時刻と３にて発せられることになる。

即ち、本発明によれば、６３−　ｔ２だけ動作時間を高
速化することが可能となる。

そして、判定部１７にて一定値Ｋ。と比較されることを
（２）式を用いて表現すると、 Ｋｏ　　＝２Ｋ　　−ｌ　　ＩＡＹ　　ｌ　　・　ｌ　
　　Ｓｌｎ、ｌとなる。

例えば、θ＝２１．６　　の時（系統周波数が［１０Ｈ
ｚの時、１ａｓに相当） Ｋｏ　＝０．３７５　Ｋ　・ｌ　Ｉ　八Ｙ　ｌとなり、
Ｋ＝０．２７に設定しておけば、 Ｋｏ中０，１１１＾ｙｌとなる。

これは伝送遅れ補償を１１ｒｓだけ不足補償としても、
Ｋの値を０，２７にしておけば、検出感度Ｋｏの０，１
程度の誤差にまで抑えることが可能であることを示して
おり、判定部１１のアルゴリズムを変更することなく、
動作時間の高速化を図ることが出来る。

以上説明したように、本実施例によれば、伝送路の伝送
遅れ時間を不足補償とすることにより、保護継電装置の
動作時間の高速化を図ったものである。

即ち、不足補償することにより発生する差電流は、ゲイ
ン制御することにより、無用な差電流を抑えることが可
能であり、正規補償を行なった差電流生成部（前述の合
成部（Ｘ）　１３に対応する）出力と共に、最大値抽出
することにより、判定部への差電流波形の立上りを急速
に行なわしめることが出来、判定部のアルゴリズムを従
来技術に対して何ら変更せずに、装置の動作時間を高速
化できる。

第４図は伯の実施例の構成図である。本実施例では、３
端子系に適用したものである。第１図と同一部分につい
ては、同一符号を付して説明を省略する。

なお、構成としては、３端子になったことにより、送受
信部の数が増えたこと、及びＢ電気所からの受信部５＾
に続いて補償部（Ｚ）１０１を設けたことである。

上記に伴ない、Ｂ電気所からへ電気所までの伝送路をＭ
＋　、Ｃ電気所からＡ電気所までの伝送路をＭ２とし、
夫々の伝送遅れ時間をＴｄｌ、Ｔｄ２とする。

へ電気所での補償部（Ｘ）　１１は、最大遅延の伝送路
に相当する時間だけ、伝送遅れ補償を行なう。

ここでは、Ｔｄ、〈Ｔｄ２とすると、補償部（ｘ）　１
ｉテはＴｄｚだけ入力部３の出力を遅らせるように設定
される。

補償部ｍ　１２にては、不足補償されることの前記実施
例の場合と同様である。

又、受信部（＾）５＾は、Ｂ！電気所らのＩｓ相当のデ
ータを受信し、補償部（Ｚ）１０１にて最大遅延時間Ｔ
ａｚとＢ電気所からの遅延時間Ｔ４１との差に相当する
時間　Ｔｄ２−Ｔｄｌ　だけ遅れ補償を行なうもので、
その出力をＩ　ｏｚ　’　とする。

そこで、合成部（Ｘ）　１３では、［ＡＸ＋Ｉ［１２’
＋ＩＣ′なるベクトル和を求めて、ｆ　ａｘとして出力
する。

一方、合成部（Ｙ）　１４では、ＩＡＹ＋　ｆｏｚ’　
＋　Ｉｃ′なるベクトル和を求めて、■ｄＹとして出力
する。

なお、上記した実施例同様に、補償部（Ｙ）　１２が不
足補償であるため、送電線１００に事故がない状態にお
いても、一定の差電流が発生している。以降のゲイン制
御、最大値抽出部 １図の場合と同様である。

第５図はベクトル和を作る場合の他の実施例の構成図で
ある。本実施例では、受信部（Ａ）　５Ａに続く補償部
（Ｚ）１０１を２分割し、正規補償を行なう補償部ＣＺ
１　）１０２と、不足補償を行なう補償部（Ｚ２　）１
０３とにしたものである。そして、各補償部は、合成部
（Ｘ）　１３及び合成部（Ｙ）　１４するようにしてい
る。

このような構成にしても、前記実施例と同様な効果が得
られる。

第６図は判定部動作の他の実施例の構成図である。本実
施例では、最大値抽出部１６を省略し、判定部（ｘ）１
ｉｏ及び１１１の２個を設け、各判定部出力の論理和１
１２出力を導出するようにしたものである。このような
構成にしても、前記実施例と同様な効果が得られる。

第７図はゲイン制御動作の他の実施例の構成図である、
本実施例では、ゲイン制御部１５を省略し、判定部（Ｘ
）１１０と判定部（Ｙ）１１３の各検出レベルと異なっ
た値Ｋｗ、Ｋｔｌとしたものであり、両判定部の論理和
をとってしゃ断指令とするものである。

又、合成部（Ｙ）　１４は不足補償がなされているため
、判定部（Ｙ）１１３にて低感度検出されるよう、検出
レベルが選定される。

そして、判定部（Ｘ）１１０を高感度検出されるよう選
定し、各出力の論理和をとることにより、総合的な動作
時間を高速化させることが出来る。

第８図は本発明による他の実施例の構成図である。本実
施例では、対向電気所間で同明信号を送受し合い、自電
気所におけるサンプリング時刻を決定する方式（例えば
特公昭６０−１５１７９号）を採る送電線保護継電装置
に対して適用するものである。

即ち、第８図に示されるように、同１！Ｉ］　１ｔＩＪ
御８１１１２１にて同期信号を同期信号送受信部１２２
を介して対向電気所間で送受を行ない、各電気所間で同
期のとれたサンプリング信号ＳＰｘを作成する。

このサンプリング同期信号ＳＰｘにより、入力部（Ｘ）
１２３に導入された送電線の電流波形がサンプリングさ
れる。サンプリングされたデータは、記憶部（Ｘ）１２
５に導入され、サンプリング時系列順に数サイクル分の
サンプリングデータが記憶される。

受信部５に出力も、同様にサンプリング時系列に従い、
記憶部（Ｘ）１２５及び記憶部（Ｙ）１２６にて記憶さ
れる。

開明υ制御部１２１の出力ＳＰＹは、対向電気所間で、
同期のとられたサンプリング同期信号ＳＰｘに対して、
タイミングを一定時間ずらして発生される。

これにより、記憶部（Ｙ）１２Ｇには、対向電気所での
サンプリングタイミングと一定時間ずれたデータとして
データが記憶され、合成部（Ｙ）１２８にて差電流１　
ａｔが生成される。これは既に説明した不足補償に相当
する合成データとなり、以降のデータ処理内容は、上記
各実施例のものと同様である。

又、同期制御部１２１からのサンプリング同期信号は、
１種類としても良く、その場合には記憶部（Ｙ）１２Ｇ
にて記憶されたデータの時系列をずらした記憶データを
用いてもよい。

第１図ではゲイン制御部を一定の減衰ｒを持つものとし
て説明したが、これに限定されるものではなく、合成部
（Ｘ）　１３と合成部（Ｙ）　１４出力とに一定の比率
を持たせる構成としても同様な効果が得られる。

又、判定部のアルゴリズムとしては、差電流の大きさを
一定値Ｋｏと比較する、所謂単純差動方式について説明
したが、これに限定されるものではない。

例えば、次式にて事故判定することにより、ＣＴ飽和、
伝送路の遅延歪、送電線の内部充電電流などの各種誤差
の影響を受けない理想的な保護特性とすることが出来る
。

ＩＩＡＸ＋ＩＢ’ｌ≧に＋　　（ｌ　ＩＡＸｌ＋ｌ　Ｔ
ｏ’　　ｌ）＋Ｋｚ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　・・・（３）上記（３）式は、比率特性と呼ばれる
ものであるが、本発明は上式に限定されるものではなく
、種々変、形して適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明によれば伝送遅れ時間の長い
伝送路に対して、送電線保護用継電装置の伝送ｄれ補償
部を不足補償とし、この結果、発生する無用な差電流は
、ゲイン制御により抑えるようにしたので、判定部のア
ルゴリズムを大幅に変更することなく、容易に動作時間
の高速化を実現できるので、系統の安定度維持に大きく
貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電流差動継電装置の一実施例の構
成図、第２図は第１図の作用を説明するためのタイミン
グチャート、第３図は第２図のベクトル図、第４図は本
発明による電流差動継電装置の他の実施例の構成図、第
５図はベクｈル和を作る場合の他の実施例図、第６図は
判定部動作の他の実施例図、第７図はゲイン制御動作の
他の実施例図、第８図は本発明による他の実施例図、第
９図は従来技術を説明する一構成例図である。 １．１００・・・送電線　　　　２．２−１・・・変流
器３・・・入力部　　　　　　４・・・送信部５．５Ａ
・・・受信部　　　　６・・・補償部７・・・判定部　
　　　　　８．８−１・・・保護ｔ１１電装置９．９−
１・・・しゃ断器 １１・・・補償部（Ｘ）　　　　　１２・・・補償部（
Ｙ）１３．１２７・・・合成部（Ｘ）　　　１４，１２
８・・・合成Ｉ　（Ｙ）１５・・・ゲイン制御部　　　
１６・・・最大値抽出部１７・・・判定部 １０１・・・補償部（Ｚ）　　　　１０２・・・補償部
（１１）１０３・・・補償部（Ｚｚ　）　　　１１０・
・・判定部（Ｘ）１１１．１１３・・・判定部（Ｙ）　
　１１２・・・論理和１２１・・・同期制御部 １２２・・・同期信号送受信部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力系統の相手端電気所で得られ、自端へ伝送されてき
   た端子電流に対応する電気量と、自端電気量で得られ、
   端子電流に対応する電気量とを用いてベクトル和を求め
   、このベクトル和が予定値になると動作して電力系統を
   保護する電流差動継電装置において、対向電気所からの
   所定の伝送遅れ時間を補償する第１の伝送遅れ補償部と
   、前記第１の伝送遅れ補償部による所定の伝送遅れ時間
   未満の補償を行なう第２の伝送遅れ補償部と、前記第１
   及び第２の各伝送遅れ補償部出力と相手端電気所から伝
   送されてきたデータとを用いて前記ベクトル和を求める
   第１及び第２の合成部と、前記第１、第２合成部出力を
   所定の比率とするゲイン制御部と、前記ゲイン制御部の
   出力と第１の合成部出力とのいずれか大きい方を用いて
   判定動作することを特徴とする電流差動継電装置。