JPS6350938B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力系統の保護装置に係り、特に事故
電流に含まれる直流成分が大なる場合に好適な保
護装置に関する。

電力系統の事故電流に直流成分を含むことはよ
く知られているが、系統条件等によつては交流成
分の振巾値よりも直流成分の方が大なることがあ
り、事故発生後の相当期間にわたつて事故電流の
極性が反転しないこと（以下この現象を零点偏移
現象という）がある。係る現象の事故電流のとき
に、保護継電装置は直流成分をフイルタで除去す
ることで正しく事故検出し引外し指令を与えるこ
とができる。これに対ししや断器は引外し指令に
応じて機構的に開放することができるが、電気的
には事故電流が極性反転しないためにアーク電流
が流れつづけ事故除去ができない。そして長時間
にわたつてアーク電流が流れるために接点熔着等
のしや断器破損に至ることがある。

以上のことから本発明においては、しや断器破
損を防止しながら可及的早期に事故除去すること
のできる電力系統の保護装置を提供することを目
的とする。

本発明では、事故電流に含まれる直流成分は事
故点より遠ざかるほど減少するという事実に着目
し、零点偏移を生じている端子ではしや断器の引
外しを阻止し、零点偏移の生じない遠方の端子の
しや断器を引外す。そしてこの具体実現のために
各端子に零点偏移検出器とその出力の隣接端子間
での伝送手段とを設け、隣接端子に零点偏移有
り、自己端子に零点偏移無しの条件でしや断器を
引外す。又、自己端子電流に零点偏移を検出する
とき、自己端子しや断器の引外しを積極的に阻止
する。

第１図は本発明の適用される電力系統を示して
おり、同図でＬは送電線、CBはしや断器、CTは
変流器、PDは電圧変成器である。RYは各端子
に設けられた保護継電装置であり、自己端子の
CT，PDの出力と隣接端子からの転送信号Ｓを入
力とし、自端子しや断器CBに引外し指令を与え
る。RYの詳細を第２図に示す。なお、第１図の
RYに示した記号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇは
夫々の信号の入力もしくは出力端子を表わす。ま
た、各端子には別の送電線が接続されている。

第２図の保護継電装置RYの詳細一実施例にお
いて、Ｍ・RYは周知の主保護継電装置であり、
一般の高圧系統では保護区間両端の変流器（例え
ばCT３とCT４）出力差に応じて保護出力を与え
る電流差動方式、あるいは同様に両端電流の位相
値が所定角以上あることを検出する電流位相比較
方式が広く採用されている。このＭ・RYは例え
ばCB３とCB４で区分される保護区間以外の領域
の事故に応動しない点に特徴がある。Ｂ・RYは
後備保護継電装置であり自端のＭ・RYが事故検
出する区間以外の事故にも応動する点に特徴があ
り、高圧系統では電流・電圧信号を入力とする距
離継電方式が広く採用されている。また、中低圧
の系統では不足電圧継電器あるいは過電流継電器
などの事故検出継電器の使用されることもある。
このＢ・RYはＭ・RYによる事故除去失敗の際
に代りに事故除去すべく設置されたもので、Ｂ・
RY自身はＭ・RYとさほどかわらぬ程度の短時
間内に事故検出し出力することが可能であるが、
タイマーTMによる時間以上連続動作しないと最
終出力とならないように工夫されている。ORは
論理和をとるオア回路であり、OR１ではＭ・
RYとTMの一方が事故検出し「１」を出力する
とき「１」を出力する。このＭ・RYとＢ・RY
とTMとOR１とより成るのが従来公知の保護継
電装置の概略構成である。

ZDは本発明により付加された零点偏移検出継
電器であり、自端電流が零点偏移されているとき
出力「１」を与える。この検出継電器の実現には
種々のものが考えられるが、一例としては所定時
間以上電流信号が極性反転しないこと、あるいは
１サイクル間の電流信号の平均的大きさを求める
こと等で実現可能である。このZDの出力は出力
端子ａ，ｃに与えられ、転送信号Ｓとして両端の
保護継電装置RYに送出される。同様に両端の
RYの零点偏移検出継電器ZDの動作状況が信号Ｓ
として入力端子ｂ，ｄに得られる。またZDの出
力は禁止回路IN１に与えられ、オア回路OR１の
出力が「１」で、ZDの出力が「０」のときIN１
より出力「１」が得られる。IN１の出力はオア
回路OR３を介して出力端子ｇに与えられしや断
器の引外し信号とされる。つまり、本発明のしや
断器引外しの第１の条件は自端電流に零点偏移が
無く、かつ主あるいは後備の保護継電装置Ｍ・
RY，Ｂ・RYが動作しているということである。
本発明のしや断器引外しの第２の条件は論理積を
求めるアンド回路AND１で定まる。ここでNOT
１は否定回路であるから、AND１の成立条件は
自端Ｂ・RYに出力あり、自端ZDに出力なし、
OR２に出力ありということである。つまり、事
故検出状況であつて自端電流に零点偏移がなく隣
接端子の少なくとも１つに零点偏移を生じている
ときである。

なお、Ｂ・RYの条件も考慮したのは伝送ノイ
ズに対する信頼度向上のためである。

この第２図の本発明装置の保護思想を簡単に述
べるならば、これは下記のようである。

自端電流に零点偏移を生じているときは自端
しや断器の引外しを阻止する（ZDが出力する
ため、IN１，AND１の出力が「１」となり得
ない。）。

自端電流に零点偏移を生じていなくとも隣接
端子で零点偏移を検出しているときは自端のし
や断器を引外す。

このの考えは零点偏移を生じている領域内に
ある全端子の保護思想であり、の考えは零点偏
移領域との限界となる端子での保護思想である。

本発明では第２図装置を各端子に配置しており
各種事故状況によつて下記のように応動する。但
し、事故はＦ点に発生したものとし、最初にどの
端子でも零点偏移が生じなかつたものとする。こ
のとき、全端子の零点偏移検出継電器ZDは不動
作であるから、全端子の転送信号は「０」であ
る。このためアンド回路AND１はオア回路OR２
の出力が「０」であるという理由で出力し得な
い。そして、また、ZDが不動作のために禁止回
路IN１はオア回路OR１の出力をそのまま出力し
得る状態にあり、Ｍ・RYもしくはＢ・RYの出
力により保護が決定されることになる。つまり、
零点偏移が生じてなければ本発明装置の動作は従
来より公知のものと何ら変わるところがない。

次に同じ地点の事故のときに、変流器CT２，
CT３の出力にのみ零点偏移現象が発生したとし
て各保護継電装置RYの動作を説明する。まず、
RY３についてみると、Ｍ・RY，Ｂ・RY，ZD
ともに出力するが、ZDの動作時間はＭ・RYのそ
れよりも高速とされているので、禁止回路IN１
の出力は「１」とならない。また否定回路NOT
１の出力も「０」となるのでアンド回路AND１
の出力は「０」である。このため、RY３はその
保護区間内の事故であつてもしや断器の引外しが
阻止される。RY２ではＢ・RYとZDが動作す
る。そしてZDが動作するためにIN１とAND１
の出力が「１」となることを阻止される。そして
RY１についてみると、ZDは不動作、Ｂ・RYは
動作状態にある。従つてアンド回路AND１はオ
ア回路OR２が出力を与えれば成立する。この場
合、OR２にはRY２のZDの動作出力が転送され
てきているので成立してしや断器CB１の引外し
を行なう。このようにRY１では自端で零点偏移
がなく、隣接する端子のRY２で零点偏移してい
るということでCB１の引外しとされている。

一方、RY４についてみると、Ｍ・RY，Ｂ・
RYが動作し、ZD不動作のため、禁止回路IN１
は主保護継電装置Ｍ・RYの出力「１」を後段に
与え、しや断器CB４を開放する。なお、この場
合隣接する保護継電装置RY３からの転送信号Ｓ
の内容が零点偏移検出継電器ZDの動作を意味す
る「１」であるため、アンド回路ANDが成立し
て引外し指令を二重に与えることになる。最後に
RY５，RY６，RY７についてみると、後備保護
継電装置Ｂ・RYのみが動作出力を与え、隣接端
子からの転送信号も「０」である。このためアン
ド回路AND１は成立せず、禁止回路IN１の出力
はタイマーTMの出力によつて定まるが、タイマ
ーTMの出力前にしや断器CB４の引外しがされ
るのでこれらの端子での引外しは実行されない。

次に本発明の別の実施例について第３図を用い
て説明する。第２図の考え方は保護区間内事故で
あるか否かに拘わらず、隣接端子間の零点偏移状
況によつて個々の保護継電装置が単独で出力し得
るいわば分散配置形のシステムと言えるものであ
るに対し、第３図のものは保護区間両端で事故検
出しかつ除去不能であることの信号を夫々両端に
伝送し各端ではこの信号を受信したとき自端での
除去可能性を考慮して引外し指令を与えるいわば
事故状況伝達形のシステムである。

この図で、アンド回路AND１は第２図と同じ
ものであり、零点偏移の状況に応じて引外し指令
を与える。AND２は自己の保護区間内に事故が
ありかつ零点偏移のために除去不可能であるとき
転送信号Ｓを発するもので、AND３，AND４は
隣接端子からの転送信号Ｓを他の隣接端へ転送す
るか否かを決定する。この図の保護継電装置RY
は全端子同一構成とされており、事故発生前には
入力端ｄ，ｂ出力端ｇ，ｃ，ａの状態は「０」と
なつている。つまり、主保護継電装置Ｍ・RY不
動作により、禁止回路IN１、アンド回路AND２
が「０」を出力しており、後備保護継電装置Ｂ・
RYの不動作によりAND１，AND４，AND５の
出力が「０」である。そしてそのうえ零点偏移検
出継電器ZDが不動作であるから、出力端子ｇ，
ｃ，ａの状態は「０」とされている。そして隣接
端保護継電装置RYの出力端ｃ，ａが「０」とな
つていることから、自端のRYの入力端子ｄ，ｂ
も「０」となつている。

この図において、まず零点偏移の生じない事故
Ｆのときは零点偏移検出継電器ZD不動作ゆえそ
の出力が「０」であり、主保護継電装置Ｍ・RY
と後備保護継電装置Ｂ・RYの協調動作により従
来のようにして引外しが決定される。この場合に
アンド回路AND１の成立による強制的引外し動
作はあり得ない。つまり、自端のAND１の成立
のためには入力端子ｄ，ｂへの入力が「１」でな
くてはならないが、これは隣接端子保護継電装置
RYのアンド回路AND２，AND３，AND４によ
つて決まるために全端子ZD不動作を前提とする
限り成立し得ないのである。

次にＦ点事故で、変流器CT２，CT３の出力が
零点偏移しているときのことを考えてみる。ま
ず、保護継電装置RY３では、主・後備の保護継
電装置Ｍ・RY，Ｂ・RYと零点偏移検出継電器
ZDが全て出力「１」を与える。このときZDの出
力により禁止回路IN１の出力は「０」である。
そしてZDの出力により否定回路NOT１の出力が
「０」となるゆえ、アンド回路AND１の出力は
「０」であり、結局しや断器CB３の引外しが阻止
される。アンド回路AND２はＭ・RYとZDの動
作により出力し、出力端子Ｃに出力する。そし
て、事故区間両端の保護継電装置RY３では主保
護継電装置Ｍ・RYの動作により、否定回路
NOT２による否定出力がアンド回路AND３に印
加されるために出力端子ａの出力は「０」であ
る。RY３の場合、端子Ｃの出力「１」は、「自
己保護区間内に事故検出したが、零点偏移により
しや断不能であること」を意味する。

第１図の接続関係より明らかなように、RY３
の端子Ｃの出力はRY２の端子ｄに印加される。
この場合のRY２の状況についてみると、Ｍ・
RY不動作、Ｂ・RYとZD動作である。このZD動
作により禁止回路IN１の出力は「０」である。
またZDの出力は否定回路NOT１で反転されアン
ド回路AND１に印加されるためにAND１の出力
も「０」であり、結局しや断器CB２の開放は阻
止される。そしてRY２の端子ｄに印加された転
送信号Ｓはアンド回路AND３に入力されるが、
Ｍ・RY不動作、Ｂ・RY動作、ZD動作のために
AND３の出力が「１」となり、これは端子ａに
出力される。

RY２の端子ａの出力はRY１の端子ｂに印加
される。ここで、RY２はＭ・RY，ZD不動作、
Ｂ・RY動作であるから、オア回路OR２を介し
て端子ｂの信号「１」を印加されるアンド回路
AND１は出力し、しや断器CB１を開放する。な
お、端子ｂの信号はアンド回路AND４にも印加
されるが、ZD不動作ゆえに出力しない。又、ZD
不動作によつてAND２，AND３も出力しないた
めに、転送信号の中継はここで中断する。

一方、その保護領域内の事故を検出した他の端
子の保護継電装置RY４では、Ｍ・RY，Ｂ・RY
が動作するが、零点偏移が生じてないためZD不
動作である。この端子ではZD不動作ゆえ禁止回
路IN１はオア回路OR１の出力を出力し、従つて
Ｍ・RYとＢ・RYの協調動作によつてしや断器
CB４の引外しが行なわれる。なお、ZD不動作に
よつてアンド回路AND２，AND３，AND４は
不出力であり、出力端子ａ，ｃに転送信号Ｓは得
られない。

最後に、RY５，RY６，RY７についてみる
と、Ｂ・RYのみが動作するため、タイマーTM
で定まる所定時間後にしや断器の引外し指令が発
せられる可能性はあるが、前記したようにして
CB１，CB４が開放されるために、Ｂ・RYは復
帰してしまう。そしてRY４自身のアンド回路
AND２が成立せず出力しないためにRY５，RY
６，RY７に転送信号が送られることはなく、よ
つてアンド回路AND１による引外し指令も発せ
られない。

以上詳細に述べたように、第３図の実施例では
事故地点両端の保護継電装置RYが事故の反対方
向の端子に転送信号Ｓを送り、各端ではこの信号
と自端の零点偏移状況に応じてしや断器を開放す
るかそれとも隣接端でのしや断を依頼するかを決
定する。

以上詳細に説明したように、本発明では主及び
後備の保護継電装置Ｍ・RY，Ｂ・RYより成る
従来の装置に、零点偏移検出継電器ZD及び隣接
端子との間の簡単な信号伝送手段を設けるのみ
で、零点偏移という新たに生じた系統現象に対し
ても万全の対策をすることができる。また、多く
の電力系統の電気所は母線構成とされ他の送電線
へ連系されているが、本発明ではこのような他の
送電線への適用拡大も容易に行ない得る。

なお、第２図は本発明の基本概念装置を示した
ものであるため、特に信頼度向上のためには種々
の代案変形が可能であり、零点偏移検出継電器
ZDの動作状況で直ちにしや断器の引外し、阻止
を定めてしまうのではなく他の継電要素との組合
せで定めることが有効である。また、第１図の送
電線は説明を簡単にするために、１回線としてい
るが、２回線以上であるときにも本発明は適用で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明の一実施例図
である。 ZD……零点偏移検出継電器、Ｍ・RY……主保
護継電装置、Ｂ・RY……後備保護継電装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電力系統の各端子に、電力系統事故を検出し
   て自己端子のしや断器に引外し指令を与える保護
   継電装置を備える電力系統の保護装置において、
   各保護継電装置に、自端子電流に零点偏移の発生
   していることを検出する零点偏移検出継電器と、
   この零点偏移検出継電器の出力を隣接する端子の
   保護継電装置間で伝送するための伝送手段とを付
   加し、自端電流に零点偏移を検出するとき自端し
   や断器の引外しを阻止し、隣接端子電流に零点偏
   移があり自端子電流に零点偏移が無いとき自端電
   流の引外し指令を与えることを特徴とする電力系
   統の保護装置。