(57)【要約】【課題】  至近端事故に対し確実に方向判別して事故検出でき、限時タイマーカウントアップ中も動作継続し、なおかつ、タイマーカウントアップ中に事故除去された場合には確実に動作復帰する短絡方向継電システムを提供すること。【解決手段】  短絡方向検出手段５４ｄにより短絡事故を検出すると、リレー特性選択手段５７により事故検出特性を方向性を見ない過電流検出手段５５ｏに切替えて、動作状態を保持することにより、至近端事故に対して方向判定を行って確実に検出動作し、時間協調による限時タイマーカウントアップ中も動作継続して事故点を確実に切り離せると共に、上位側の瞬時電圧効果が生じ、これが限時タイマーのカウントアップ以前に回復しても、従来のように過電流検出特性５５ｃのままになってしまうことなく、確実に短絡方向検出特性５４ｄに復帰させることができる。【選択図】図１
2006006044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護対象系統から電流要素と電圧要素を入力し、これらの位相差及び電流値の大きさから、短絡事故が生じた位置を判定し、動作する短絡方向継電システムであって、
前記位相差に基づく動作方向が予め設定された動作範囲に入り、かつ電流値が予め設定した値以上になると検出動作する短絡方向検出手段と、
前記電流値が予め設定した値以上になると検出動作する過電流検出手段と、
前記電圧値が予め設定した値以下になると検出動作する不足電圧検出手段と、
常時は前記電流要素及び電圧要素に応動する事故検出手段として短絡方向検出手段を設定し、この短絡方向検出手段が動作すると、事故検出手段を前記過電流検出手段に切替え、この過電流検出手段が設定されている状態で、前記不足電圧検出手段が動作中であれば過電流検出手段を維持し、不足電圧検出手段が復帰すれば事故検出手段を前記短絡方向検出手段に戻すリレー特性選択手段と、
を備えたことを特徴とする短絡方向継電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向要素を有し、系統連係設備における送電線側の短絡事故を検出する短絡方向継電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、自家用発電設備８を有し、電力会社設備である電源１と系統連係する系統連係設備を示す電力系統図である。このような電力系統では、電力会社設備である電源１により発電された電力は需要家に送電され、受電遮断器２、変圧器６及び連系遮断器７を介し自家用発電設備８と連系されている。このように自家用発電設備８を有し、外部の電力系統と連系される系統では、系統連系技術指針により受電部に短絡方向継電器５の設置が義務づけられている。
【０００３】
短絡方向継電器５は、計器用変流器３より受電電流を変換した電流要素Ｉ、計器用変圧器４より変換された電圧要素Ｖを取り込んでいる。継電器５は、入力された電流要素Ｉ、電圧要素Ｖの位相差、電流値により、予め設定した保護範囲（位置）に生じた短絡事故を検出する。すなわち、受電遮断器２より上位側である電力会社の電源１側の送電線に短絡事故が発生すると、前記位相差により方向を判別して事故検出し、受電遮断器２を遮断動作させて、それより下位の連係系統を切り離す。
【０００４】
ここで、短絡方向継電器５は、図４で示すように、方向性を有する短絡方向検出特性（手段）１１と、方向性を持たず電流値のみを判断する過電流検出特性（手段）１２とを有し、これらの特性を切替えて事故検出している（例えば、特許文献１参照）。すなわち、短絡方向検出特性１１は、短絡方向継電器５が、常時〜事故を検出するまでの特性であり、過電流検出特性１２は、事故検出後〜事故除去(常時)までの特性である。
【０００５】
このように特性を変化させている理由は至近端で事故が生じた場合のためである。すなわち、至近端で短絡事故が発生すると、系統電圧は大きく低下する。短絡方向検出特性１１では３サイクル前の電圧を検出しており、至近端事故が発生して、電圧要素が低下しても方向判別が確実に行えるようにしている。
【０００６】
しかしながら、系統間の時間協調により、短絡方向継電器５に時限(３サイクル以上)を持たせている場合には、時限中に電圧要素が低下して方向判別ができなくなり、短絡方向検出特性１１では継電器動作が復帰してしまう。この復帰を防ぐために事故検出後は、過電流検出特性１２に切替え、電流の大きさのみを検出するようにして、電圧要素が低下しても継電器５が動作復帰しないようにしている。
【０００７】
このように、短絡方向継電器５の検出特性を、短絡方向検出特性１１から過電流検出特性１２に切替えることは、至近端短絡対策として有効であるが、次のような問題が生じた。すなわち、電力会社側の送電線で瞬時電圧低下が発生した場合に、図３で示した連係中の自家発電設備８から受電遮断器２を通って送電線に電流が流出する。このため、短絡方向継電器５の電流整定値によっては、この短絡方向継電器５が動作し、特性は過電流検出特性１２に変化する。
【０００８】
短絡方向継電器５は、前述のように動作に時限を持たせている場合が多く、限時タイマーがカウントアップしきる前に、送電線で瞬時電圧低下が回復してしまうと、今度は送電線側から受電遮断器２を通って負荷電流が流入する。このとき継電器５の特性は過電流特性１２になっているため、負荷電流の方向は判断されず、この負荷電流が、継電器５の電流整定値より大きい場合には、短絡方向継電器５の動作が継続してしまうことになる。
【０００９】
短絡方向継電器５の動作出力は、図５で示すように不足電圧継電器９（図３には図示せず）の検出出力とアンド条件になっており、常時は不足電圧継電器９が動作しないことから遮断器２をトリップすることはなく、短絡方向継電器５は、過電流検出特性１２のままになってしまう。
【特許文献１】特開２０００−９２６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、至近端事故対策として、短絡方向検出特性で短絡事故検出後、過電流検出特性に切替えて、動作を維持することが行われていたが、上位系統で瞬時電圧降下が生じ、この瞬時電圧降下が限時タイマーのカウントアップ以前に回復してしまうと、短絡方向継電器の特性が過電流検出特性のままになってしまうという問題が生じた。
【００１１】
本発明の目的は、至近端事故で確実に方向判別して事故検出でき、限時タイマーカウントアップ中も動作継続し、なおかつ、タイマーカウントアップ中に事故除去された場合には確実に動作復帰する短絡方向継電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の短絡方向継電システムは、保護対象系統から電流要素と電圧要素を入力し、これらの位相差及び電流値の大きさから、短絡事故が生じた位置を判定し、動作する短絡方向継電システムであって、前記位相差に基づく動作方向が予め設定された動作範囲に入り、かつ電流値が予め設定した値以上になると検出動作する短絡方向検出手段と、前記電流値が予め設定した値以上になると検出動作する過電流検出手段と、前記電圧値が予め設定した値以下になると検出動作する不足電圧検出手段と、常時は前記電流要素及び電圧要素に応動する事故検出手段として短絡方向検出手段を設定し、この短絡方向検出手段が動作すると、事故検出手段を前記過電流検出手段に切替え、この過電流検出手段が設定されている状態で、前記不足電圧検出手段が動作中であれば過電流検出手段を維持し、不足電圧検出手段が復帰すれば事故検出手段を前記短絡方向検出手段に戻すリレー特性選択手段と  を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、短絡方向検出手段により短絡事故を検出すると、検出手段を過電流検出手段に切替えて動作状態を保持することにより、至近端事故に対して方向判定を行って確実に検出動作すると共に、上位側に瞬時電圧効果が生じ、これが限時タイマーのカウントアップ以前に回復しても、従来のように過電流検出特性のままになってしまうことなく、確実に短絡方向検出特性に復帰させることができ、所定の保護継電機能を実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明による短絡方向継電システムの一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１はこの実施の形態における短絡方向継電システム５０を示すブロック図である。この短絡方向継電システム５０は、図３で示した電力系統の受電部に設けられ、図３で示した計器用変流器３より受電電流を変換した電流要素Ｉ、計器用変圧器４より変換された電圧要素Ｖを入力する。これら電流要素Ｉ及び電圧要素Ｖは、入力変換モジュール５１、アナログ・ディジタル(Ａ／Ｄ)変換モジュール５２にて変換され、システムバス５３にのせられる。
【００１６】
システムバス５３には、短絡方向モジュール５４、過電流モジュール５５、不足電圧モジュール５６、リレー特性選択モジュール（手段）５７、トリップ出力モジュール５８がそれぞれ接続している。
【００１７】
短絡方向モジュール５４は、図２で拡大して示す短絡方向検出特性（手段）５４ｄを有する。すなわち、斜線で示す動作範囲が設定されており、システムバス５３を介してアナログ・ディジタル変換モジュール(Ａ／Ｄ)５２から電流要素と電圧要素とを入力し、これらの位相差及び電流値の大きさから事故判定を行う。すなわち、位相差に基づく動作方向が予め設定された動作範囲に入り、かつ電流値が予め設定した値以上になり、図示のごとく、電流値ＩＲが動作範囲（斜線領域）に入れば事故検出動作する。
【００１８】
過電流モジュール５５は、図２で拡大して示す過電流検出特性（手段）５５ｏを有する。すなわち、方向性は持たず、システムバス５３を介してアナログ・ディジタル(Ａ／Ｄ)変換モジュール５２から電流要素を入力し、その電流値が予め設定した値以上（斜線範囲内）になると検出動作する。
【００１９】
不足電圧モジュール５６は、図２で拡大して示す不足電圧検出特性（手段）５６ｕを有する。すなわち、方向性は持たず、システムバス５３を介してアナログ・ディジタル(Ａ／Ｄ)変換モジュール５２から電圧要素を入力し、その電圧値が予め設定した値以下（斜線範囲内）になると検出動作する。
【００２０】
リレー特性選択モジュール（手段）５７は、短絡方向継電システム５０の検出特性を系統状況等に応じて選択切替えする。すなわち、短絡方向継電システム５０の検出特性として、常時は短絡方向検出特性５４ｄを設定し、この短絡方向検出特性５４ｄにより事故検出が行われると、検出特性を過電流検出特性５５ｏに切替える。また、この過電流検出特性５５ｏが設定されている状態で、不足電圧検出特性５６ｕが不足電圧状態を検出中であれば、検出特性として過電流検出特性５５ｏを維持する。これに対し、不足電圧検出特性５６ｕが復帰すれば（不足電圧状態が解消すれば）、検出特性を短絡方向検出特性５４ｄに戻す。
【００２１】
トリップ出力モジュール５８は、短絡方向モジュール５４または過電流モジュール５５が検出動作した場合、所定の時限を持って該当する遮断器（図３では受電遮断器２）に対してトリップ信号を出力する。
【００２２】
次に、動作を、図２で示す事故検出特性の遷移を参照しながら説明する。上記構成において、短絡方向継電システム５０は、リレー特性選択手段５７により、常時は、事故検出特性として短絡方向検出特性５４ｄが選択されている。この状態において、図３で示した受電遮断器２より上位側である電力会社の電源１側の送電線の至近端で短絡事故が発生すると、短絡方向継電システム５０には、系統から電流要素Ｉと電圧要素Ｖとが入力され、短絡方向検出特性５４ｄはこれらの位相差と事故電流の大きさとから短絡事故を検出する。
【００２３】
短絡方向継電システム５０は、通常、時間協調を持たせているため、トリップ出力モジュール５８が直ちにトリップ信号を出力することはない。また、短絡方向検出特性５４ｂによる事故検出に伴い、リレー特性選択手段５７は、事故検出特性として、これまでの短絡方向検出特性５４ｄに代って過電流検出特性５５ｏを設定する。この過電流検出特性５５ｏの設定は、不足電圧検出特性５５ｕが不足電圧状態を検出中であれば維持される。このため、至近端事故により電圧要素Ｖが低下し、方向性の判別ができなくなっても、方向性を見ない過電流検出特性５５ｏにより、事故検出状態が継続する。
【００２４】
そして、時間協調による所定の時限タイマーがカウントアップすると、トリップ出力モジュール５８は該当する遮断器２にトリップ指令を出力し、受電遮断器２を遮断動作させて、この受電遮断器２より下位の連系系統を、事故点を有する上位の送電線から切り離す。この動作により、短絡方向継電システム５０は事故点から切り離されるため、その事故検出特性は常時対応の短絡方向検出特性に復帰する。
【００２５】
一方、図３で示した受電遮断器２より上位側である電力会社の電源１側の送電線で瞬時電圧低下が発生した場合は、図３で示した連係中の自家発電設備８から受電遮断器２を通って送電線に電流が流出する。このとき、短絡方向検出継電システム５０の事故検出特性は短絡方向検出特性５４ｄであるが、送電線での瞬時電圧低下により送電線に流出する電流の方向は、送電線で短絡事故が生じた場合と同じであるため、短絡方向検出特性５４ｄの電流整定値によっては、短絡方向検出特性５４ｄが動作する。
【００２６】
この動作により、短絡方向検出継電システム５０の事故検出特性は過電流検出特性５５ｏに変化する。短絡方向継電システム５０は、前述のように時限を持たせているので、限時タイマーがカウントアップしきる前に、送電線で瞬時電圧低下が回復すると、今度は送電線側から受電遮断器２を通って負荷電流が流入する。このとき事故検出特性は、方向性を見ない過電流検出特性５５ｏになっているため、負荷電流の方向は判断されず、この負荷電流が、過電流検出特性５５ｏの電流整定値より大きい場合には、事故検出状態が継続する。
【００２７】
しかし、この時点で、送電線の瞬時電圧低下は回復しているので、不足電圧検出特性５６ｕは動作復帰している。このため、リレー特性選択手段５７は、短絡方向継電システム５０の事故検出特性を常時対応の短絡方向検出特性５４ｄに復帰させる。このとき上位の送電線から受電遮断器２を通って流れる負荷電流は、上位の送電線での事故電流に対し位相が反転しているため、短絡方向検出特性５４ｄの予め設定された動作範囲（斜線部分）に入らず、誤って事故検出することはない。
【００２８】
このように、短絡方向継電システム５０では、システムバス５３にのせられている電流要素Ｉ、電圧要素Ｖの位相差、電流・電圧の大きさ等が整定された値以上(或いは以下)だと動作する。リレー特性選択手段５７は、短絡方向検出特性５４ｄが動作したら、事故検出特性を過電流検出特性５５ｏに変化させる。また、過電流検出特性５５ｏに切替えたのち、不足電圧検出特性５６ｕが不足電圧状態を検出していれば、継続して過電流検出特性５５ｏとし、不足電圧検出特性５６ｕが不足電圧状態を検出していなければ、事故検出特性を短絡方向検出特性５４ｄに戻す。トリップ出力モジュール５８は、過電流検出特性５５ｏによる検出状態が、ある整定時間以上継続したらトリップ指令を出力する。
【００２９】
これらの結果、至近端事故に対して方向判定を行って確実に検出動作し、時間協調による限時タイマーカウントアップ中も動作継続して事故点を確実に切り離せると共に、上位側に瞬時電圧低下が生じ、これが限時タイマーのカウントアップ以前に回復しても、従来のように過電流検出特性のままになってしまうことなく、確実に短絡方向検出特性に復帰させることができ、所定の保護継電機能を実行することができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、不足電圧検出特性５６ｕとして、内蔵モジュールの特性を用いたが、外部に設けた不足電圧計電器を用い、その検出結果を入力するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による短絡方向継電システムの一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】同上一実施の形態における事故検出特性の遷移を表す図である。
【図３】一般的な自家発電設備を有する連係系統を示す単線系統図である。
【図４】従来の短絡方向継電器の事故検出特性の遷移を表す図である。
【図５】従来の短絡方向継電器の構成の一部を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    電力会社の電源
２    受電遮断器
５０    短絡方向継電システム
５４ｄ    短絡方向検出手段
５５ｏ    過電流検出手段
５６ｕ    不足電圧検出手段
５７    リレー特性選択手段
【図１】
2006006044.tif 000003
【図２】
2006006044.tif 000004
【図３】
2006006044.tif 000005
【図４】
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【図５】
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