(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と負荷の間にあって上流側の保護リレーで電圧を測定し、下流側の保護リレーで電流を測定し、測定電圧関連の情報を信号線を介して上流側の保護リレーから下流側の保護リレーに報知する保護リレーシステムの通信方法において、
前記測定電圧が整定値以上であるか否かを前記上流側の保護リレーで判断し、
肯定判定が得られたときに前記測定電圧の位相を示す信号を前記上流側の保護リレーから下流側の保護リレーに前記信号線を介して送信し、
前記下流側の保護リレーでは測定電流が整定値以上であるか否かを判定し、
肯定判定が得られた場合には前記下流側の保護リレーでは前記信号線を介して送信される信号に基づき前記測定電圧と前記測定電流の位相差を求め、
該位相差が正常動作範囲以外のとき地絡の有無を判定し、
当該判定の結果を前記信号を波形変形することにより下流側の保護リレーから上流側の保護リレーに報知する
ことを特徴とする保護リレーシステムの通信方法。
【請求項２】
請求項１に記載の保護リレーシステムの通信方法において、前記信号線と接続する下流側の保護リレーは複数有り、当該下流側の複数の保護リレーは前記信号の波形変形タイミングを異ならせることにより当該各々の保護リレーのアドレスを前記上流側の保護リレーに報知することを特徴とする保護リレーシステムの通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧配線や高圧負荷を持つ変電所や工場などで使用される保護リレーシステムに関し、特に保護，計測，操作，通信機能を有する保護リレーシステムの通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の保護リレーシステムの代表的な構成例を図１に示す。図１において、電源８に対して複数の負荷７が給電線９により並列に接続されている。給電線９上の電源８に最も近い位置に零相電圧センサ（ＶＴ）６が設置され、保護リレー（ＲＹ）１では零相電圧センサ６の取得する測定電圧の位相（以下の測定電圧と総称する）は信号線４を介してアナログ信号の形態で保護リレー２に転送される。
【０００３】
給電線９の負荷７近くには電流検知センサ５が設置され、測定値を保護リレー２に入力している。保護リレー２の各々は上記測定電圧が異常となった場合、あるいは自己に接続した電流検知センサ５の測定値が異常になった場合に、接続の遮断器３を作動させ、給電線９を遮断する。
【０００４】
このように、電圧センサ６と電流センサ５を分けて配置することにより、保護リレー１，２は電圧センサ又は電流センサのいずれか１つの測定値をモニタすればよく、同一位置で電流，電圧の双方を測定するよりもセンサの点数を減らせるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来この種システムでは、上流側の保護リレー１から信号線４によりアナログ信号の形態で保護リレー２に対して測定電圧（電圧異常）を報らせているが、保護リレー２からは保護リレー１に対して、測定電流（電流異常あるいは地絡異常）を報らせていない。
【０００６】
したがって、保護リレー１側でも測定電流を知ろうとすると、そのための信号線がさらに必要となる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は上述の点に鑑みて、測定電圧通信用の信号線で上流側の電圧測定用の保護リレーと電圧測定用保護リレーとの間で双方向の情報通信を行うことができる保護リレーシステムの通信方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、電源と負荷の間にあって上流側の保護リレーで電圧を測定し、下流側の保護リレーで電流を測定し、測定電圧関連の情報を信号線を介して上流側の保護リレーから下流側の保護リレーに報知する保護リレーシステムの通信方法において、前記測定電圧が整定値以上であるか否かを前記上流側の保護リレーで判断し、肯定判定が得られたときに前記測定電圧の位相を示す信号を前記上流側の保護リレーから下流側の保護リレーに前記信号線を介して送信し、前記下流側の保護リレーでは測定電流が整定値以上であるか否かを判定し、肯定判定が得られた場合には前記下流側の保護リレーでは前記信号線を介して送信される信号に基づき前記測定電圧と前記測定電流の位相差を求め、該位相差が正常動作範囲以外のとき地絡の有無を判定し、当該判定の結果を前記信号を波形変形することにより下流側の保護リレーから上流側の保護リレーに報知することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の保護リレーシステムの通信方法において、前記信号線と接続する下流側の保護リレーは複数有り、当該下流側の複数の保護リレーは前記信号の波形変形タイミングを異ならせることにより当該各々の保護リレーのアドレスを前記上流側の保護リレーに報知することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態では図１の保護リレーシステムを例として説明する。本実施の形態では保護リレー１，２の構成が従来と異なる。この保護リレー１，２の回路構成を図２に示す。
【００１１】
図２において、保護リレー１は制御を行うマイクロコンピュータ１０、その制御に必要なデータを記憶しているＥ２  ＰＲＯＭなどの不揮発性メモリ１１，信号線４と接続された保護リレー２ａと２ｂと送受信を行う送受信回路１２，零相電圧センサ６から零相電圧を入力する零相電圧入力回路１３，零相電圧入力回路１３と接続され、交流信号の正と負の判定をする符号検出回路１４，制御や保護に必要な操作に使用するキー入力回路１５，マイクロコンピュータ１０の出力Ｄ０と符号検出回路１４の出力が入力され、マイクロコンピュータ１０が零相電圧が不揮発性メモリ１１に記憶されている整定値以上であると判定したとき符号回路の信号を送受信回路１２に出力する合成回路１６から構成される。
【００１２】
保護リレー２（ＲＹ２ａを例とする）は保護や制御に必要なデータを記憶する不揮発性メモリ２１，遮断器３ａに入りや切りの信号を出力する出力回路２２，零相電流センサ６ａから信号を入力する零相電流入力回路２３，信号線４に接続され保護リレー１と送受信を行う送受信回路２４，表示器の表示内容を選択するキー入力回路２５，計測した計測値などを表示する表示器２６，零相電流入力回路２３と送受信回路２４の信号を合成する信号合成回路２７，上記の回路に接続され、その制御を行うマイクロコンピュータ２０から構成される。なお、図１の保護リレーＲＹ２ｂ，ＲＹ２ｃも信号線４に接続され、保護リレー２ａと同様に構成される。
【００１３】
図３は本発明の保護リレー１と２の送受信回路１２，２４の構成を示す。保護リレー１のマイクロコンピュータ１０の出力Ｄ０および符号検出回路１４の出力が合成回路１６の入力に接続されている。合成回路１６の出力は抵抗Ｒ１０と接続されている。抵抗Ｒ１０，抵抗Ｒ１１，抵抗Ｒ１２とトランジスタＱ１０で送受信回路１２の送信回路を構成している。抵抗Ｒ１３，抵抗Ｒ１４と演算増幅器Ｑ１１で送受信回路１２の受信回路を構成している。信号線４がトランジスタＱ１０に接続されている。
【００１４】
保護リレー２のマイクロコンピュータ２０の出力Ｄ０が抵抗Ｒ２２に接続されている。抵抗Ｒ２２，抵抗Ｒ２３，定電圧ダイオードＤ１とトランジスタＱ２２で送受信回路２４の送信回路を構成している。定電圧ダイオードＤ１はトランジスタＱ２２がオンした時、信号線の電圧Ｖ３が図５に示す電圧ＶＴＨ１とＶＴＨ２の間になるようにするために使用している。抵抗Ｒ２０，抵抗Ｒ２１と演算増幅器Ｑ２１で送受信回路２４の受信回路を構成している。演算増幅器Ｑ２１の出力はマイクロコンピュータ２０の入力とＤｉと信号合成回路２７に接続されている。信号線４が定電圧ダイオードＤ１と演算増幅器Ｑ２１に接続されている。
【００１５】
演算増幅器Ｑ１１と演算増幅器Ｑ２１の比較電圧をそれぞれＶＴＨ１とＶＴＨ２とする。Ｖ１は合成回路１６の出力電圧、Ｖ２は信号線４の電圧、Ｖ３は演算増幅器Ｑ２１の出力電圧、Ｖ４はマイクロコンピュータ２０の出力Ｄ０の電圧、Ｖ５は演算増幅器Ｑ１１の出力電圧とする。電圧Ｖ１〜Ｖ５の波形を図５に示しておく。
【００１６】
図４は本発明の保護リレー２の信号合成回路２７の構成を示す。
【００１７】
信号合成回路２７には送受信回路２４からの零相電圧信号Ｖ３と零相電流回路２３からの零相電流信号Ｉ０  が入力され、またマイクロコンピュータ２０からのパルス出力信号Ｐ０  が入力される。測定電圧の位相を示す零相電圧信号Ｖ３とパルス出力信号Ｐ０  がアンド回路ＡＮＤ１に入力され、その出力Ｎ１がマイクロコンピュータ２０のパルス入力Ｐｉ１に入力される。零相電流信号Ｉ０  とパルス出力信号Ｐ  がアンド回路ＡＮＤ２に入力され、その出力Ｎ２がマイクロコンピュータ２０のパルス入力Ｐｉ２に入力される。
【００１８】
このような構成において、零相電圧が整定値以上になった時、そのときの測定電圧Ｖ２が保護リレー１から信号線４に出力される。図５〜図７の時間Ｔは零相電圧の１周期である。保護リレー２が地絡発生と判定した時、保護リレー２側のマイクロコンピュータ２０の出力Ｄ０から電圧Ｖ３−２の立上がりから時間ｔ１だけ遅れて、パルス幅ｔ２の出力Ｖ４−２を出力する。この出力Ｖ４−２により信号線４上の電圧Ｖ２−２には凹部が生じ、また保護リレー１側の演算増幅器Ｑ１１の出力電圧５−２にも、立ち上がり時間ｔ１だけ遅れて、パルス幅ｔ２のＬ（ＬＯＷ）信号が生じる。本実施の形態ではこのＬ信号が地絡発生を示す。またＬ信号の発生タイミングがアドレスを示し、下流側の保護リレー毎に異なっている。このパルス信号を保護リレー１側のマイクロコンピュータ１０が検知することにより、上流側の保護リレーで、地絡異常が生じたことおよび地絡異常を送信した下流側の保護リレー２を知ることができる。
【００１９】
このような双方向通知を行う保護リレー１の処理内容を図８に示し、保護リレー２の処理内容を図９に示す。また、図６〜図７に保護リレーシステム内で発生する信号の波形を示す。以下、図６〜図９を参照して本実施の形態の保護リレーシステムの動作を説明する。
【００２０】
上流側の保護リレー１のマイクロコンピュータ１０は零相電圧入力回路１３から測定の零相電圧を入力する（ステップＳ１）。次に、不揮発性メモリ１１に格納してある整定値と測定電圧とを比較する。測定電圧が整定値以上で、符号検出回路１４の検出結果が零相電圧が正の符号のときにマイクロコンピュータ１０は測定電圧の値を合成回路１６に出力する。合成回路１６では、この値に基づいて、図５のＶ１−１に示すようなアナログ信号を合成し、送受信回路１２を介して下流側の保護リレー２に図５のＶ２−１の波形で送信する（ステップＳ３）。
【００２１】
なお、測定電圧が整定値以下の場合には測定電圧を下流側の保護リレー２に出力しない。
【００２２】
地絡発生時に下流側の保護リレー２では地絡を報知するＬ信号（図５のＶ４−２）を発生するが、正常時はこのＬ信号が発生しないので、手順はステップＳ４→Ｓ７→終了と進み、１回の送信処理が終了する。なお、キー入力回路１５のリセットキーが操作された場合はステップＳ７でその操作が検知されて、このときの零相電圧が下流側の保護リレー２に送信される（ステップＳ８）。一方、下流側の保護リレーから地絡発生の報知信号を受信した場合には、その時点の測定零相電圧を不揮発性メモリ１１に記憶し、また、上記地絡発生報知信号の受信タイミングから下流側のどの保護リレー、すなわち、どのアドレスから地絡発生報知信号を受信したかを検知し、検知結果を不揮発性メモリ１１に記憶する（ステップＳ５、Ｓ６）。
【００２３】
以下、一定周期で上述の手順が繰返される。
【００２４】
一方、下流側の保護リレー２のマイクロコンピュータ２０では、図９の制御手順に従って、信号線４を介して、保護リレー１が送信した零相電圧（図５のＶ２−１）を受信し、次に、計測信号入力回路２３により測定の零相電流を入力する（ステップＳ１１→Ｓ１２）。
【００２５】
なお、図６に示すように時刻ｔ１〜ｔ２の間では零相電圧が送信されていないので手順はステップＳ１１→Ｓ１８へと進められる。また、零相電圧が発生している場合図４の信号合成回路２７ではビット“１”（Ｈ）の信号Ｎ１（図６参照）を発生するので、この信号のレベル判定により零相電圧の発生を知ることができる。ちなみに零相電流が発生すると信号合成回路２７からの信号Ｎ２がビット１（Ｈ）（図６参照）となるので、この信号のレベル判定により零相電流の発生を知ることができる。
【００２６】
マイクロコンピュータ２０は繰り返し、零相電圧と零相電流を監視し、上記信号Ｎ１，Ｎ２の発生タイミングから位相差を検出する（ステップＳ１４）。この位相差が正常動作領域範囲内にある場合には正常、正常動作領域内に無く、一定時間継続している場合は、地絡異常と判定し、遮断器３を作動し、電源遮断を行う（ステップＳ１７）。
【００２７】
以下、受信した零相電圧の波形を変形することにより地絡の有無を上流側の保護リレー１に報知する（ステップＳ１８）。最後に零相電圧を確認して不揮発性メモリ２１に記憶する（ステップＳ１９→Ｓ２０）。
【００２８】
以上、説明したように本実施の形態では保護リレー１から保護リレー２に送られる測定電圧の波形を変形して応答送信することで保護リレー２から保護リレー１に対して地絡発生およびそのタイミングを報知することができる。
【００２９】
本実施の形態の他に次の例を実施できる。
【００３０】
１）本実施の形態では、地絡異常の判定条件を
ａ）整定電圧が整定値以上である（保護リレー１で判定し、保護リレー２に情報転送）。
【００３１】
ｂ）整定電流が整定値以上である（保護リレー２で判定）。
【００３２】
ｃ）整定電圧と整定電流の位相差が正常動作領域外にある（保護リレー２で判定）。
【００３３】
ｄ）上記ａ）〜ｃ）の状態が整定時間以上、継続する（保護リレー２で判定）。
【００３４】
の４つの状態にあることを確認した場合に地絡異常と確定し、その情報が上流側の保護リレー１に連絡される。
【００３５】
したがって、従来では電圧および電流が異常となった場合で位相が正常の場合（図７の状態）、地絡異常と誤判定していたが本実施の形態では上記４つの条件に合致する場合（図６の状態）の地絡異常を正確に検知できる。
【００３６】
また、下流側の保護リレー２側で電圧異常発生時点のみを記憶すればよい場合は上流側の保護リレー１から下流側の保護リレー２に転送する測定電圧は一定電圧の電圧異常報知信号とすればよい。また測定電圧の値を保護リレー２側で知りたい場合は、送信の測定電圧を可変設定するとよい。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、上流側の保護リレーから電圧異常を示し、かつ、位相を送信し、自己が測定した電流が異常となった場合にこの信号により電圧と電流の位相差についても地絡の有無判定に用いる。また、上記信号の波形を整形することで上流側の保護リレーにも信号線を複数とすることなく情報通信できる。以上から、請求項１の発明ではシステム構成を大幅に変更することなく、保護リレー性能を向上できる。また、従来ではできなかった、上流側での地絡の検知が可能となる。
【００３８】
請求項２の発明では、下流側の保護リレーが複数あっても上流側保護リレーでは地絡異常の連絡を行った下流側の保護リレーを知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明実施の形態のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】送受信回路の構成を示す回路図である。
【図４】信号合成回路の構成を示す回路図である。
【図５】保護リレーシステム内の信号波形を示す波形図である。
【図６】信号合成回路のパルス信号と零相電流および零相電圧の関係を示す波形図である。
【図７】信号合成回路のパルス信号と零相電流および零相電圧の関係を示す波形図である。
【図８】上流側の保護リレーの処理内容を示すフローチャートである。
【図９】下流側の保護リレーの処理内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１、２  保護リレー
３  遮断器
４  信号線
５  電流検知センサ
６  電圧検知センサ（零相電圧センサ）
７  負荷
８  電源
９  給電線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003620219.tif 000009
【図９】
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