(57)【要約】【課題】電力系統の運用状態に関わることなく加圧（充電）時に短絡距離継電装置の時限整定を確実に切り替えることができる短絡保護継電システムを提供する。【解決手段】短絡保護継電システムは３段階距離リレー方式による短絡距離継電装置１０を具備する。短絡距離継電装置１０は、母線電圧Ｖおよび線路電流Ｉに基づいて短絡事故発生を検出するとトリップ信号ＴＲを第１乃至第３の時限協調時間経過後にそれぞれ発生させるための１段乃至３段動作域リレー２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備えるトリップ信号発生部２０と、２段および３段動作域リレー２１ｂ，２１ｃが共に短絡事故発生を検出した場合に、自端側遮断器「切」および自回線保護範囲側電圧「無」を条件として、トリップ信号発生部２０にトリップ信号ＴＲを瞬時に発生させるための瞬時回路形成部３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母線から分岐された線路における短絡事故発生を検出すると該線路に設置された遮断器を遮断するための３段階距離リレー方式による短絡距離継電装置（１０）を具備し、
前記短絡距離継電装置が、
前記母線に設置された変成器から入力される母線電圧（Ｖ）および前記線路に設置された変流器から入力される線路電流（Ｉ）に基づいて前記短絡事故発生を検出すると前記遮断器を遮断させるトリップ信号（ＴＲ）を第１乃至第３の時限協調時間経過後にそれぞれ発生させるための１段乃至３段動作域リレー（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）を備えるトリップ信号発生部（２０）と、
前記２段および３段動作域リレーが共に前記短絡事故発生を検出した場合に、前記遮断器が遮断されていることおよび前記線路側の電圧が無いことを条件として、前記トリップ信号発生部に前記トリップ信号を瞬時に発生させるための瞬時回路形成部（３０）とを備える、
ことを特徴とする、短絡保護継電システム。
【請求項２】
前記瞬時回路形成部が、
前記遮断器の状態信号（Ｓａ）がセット端子に入力される第１のセット／リセット回路（３１ａ）と、
前記線路の前記遮断器よりも前記線路側に設置された不足電圧継電装置の動作信号（Ｓｂ）がタイマ（３２ａ）を介してセット端子に入力される第２のセット／リセット回路（３１ｂ）と、
前記第１のセット／リセット回路の出力信号と前記第２のセット／リセット回路の出力信号との論理積を取るための論理積回路（３４）とを備え、
前記トリップ信号発生部が、
前記２段動作域リレーの出力信号と前記３段動作域リレーの出力信号と前記論理積回路の出力信号との論理積を取って、該２段および３段動作域リレーが共に前記短絡事故発生を検出した場合に前記遮断器を瞬時に遮断するためのトリップ信号を発生するためのトリップ信号発生部（２３ｃ，２３ｅ，２４ａ，２３ｇ，２４ｂ）を備える、
ことを特徴とする、請求項１記載の短絡保護継電システム。
【請求項３】
前記トリップ信号発生部が、前記不足電圧継電装置の前記動作信号が入力されるインバータ回路（３３）をさらに備え、
前記インバータ回路の出力信号が、他のタイマ（３２ｂ）を介して前記第１および第２のセット／リセット回路のリセット端子に入力されている、
ことを特徴とする、請求項２記載の短絡保護継電システム。
【請求項４】
前記トリップ信号発生部が、前記論理積回路の出力側に設けられたロックピン（３５）をさらに備えることを特徴とする、請求項２または３記載の短絡保護継電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧（充電）時に短絡距離継電装置の時限整定を短縮するのに好適な短絡保護継電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、母線から分岐された送電線を短絡事故から保護するための短絡距離継電装置では、加圧（充電）時の時限整定は予め決められた整定値で運用されており、加圧時の時間短縮回路（瞬時遮断回路）が設けられていない。
そのため、設備故障後や設備取替などによる加圧時には、短絡距離継電装置の動作時限を極力短縮するために、整定変更を現地で都度実施したり予め別の時限回路（加圧時用時限回路）を設定したりするなどして人間が介することにより整定値を切り替えている。
【０００３】
また、短絡距離継電装置は後備保護として使用されることが多く、主保護と後備保護という２系列以上の保護継電装置が設置されている場合には、主保護用の保護継電装置は保護範囲を瞬時遮断するように整定されているが、後備保護用の保護継電装置は通常では次区間との時限協調を考慮した整定となっているため、短絡故障電流を遮断するまでに相当の時間を要することがある。
故障継続時間が長引くと、短絡故障電流による設備損壊などを引き起こす可能性が高くなったり、短絡故障継続によって発電機の解列などを引き起こして電力系統全体へ様々な悪影響を起こすことにも繋がったりする。
【０００４】
そこで、その対策として、本出願人は下記の特許文献１〜４に示す短絡保護継電システムを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２５４６２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１５０７９号公報
【特許文献３】特開２００９−２５４０３７号公報
【特許文献４】特開２００８−１６０９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１〜４で提案した短絡保護継電システムは、２回線平衡送電線における常時運用状態での保護手法であって、相手端の故障電流遮断後の変化を検出して保護するものであるため、１回線送電線には適用することができないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、電力系統の運用状態に関わることなく加圧時に短絡距離継電装置の時限整定を確実に切り替えることができる短絡保護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】
【０００８】
本発明の短絡保護継電システムは、母線から分岐された線路における短絡事故発生を検出すると該線路に設置された遮断器を遮断するための３段階距離リレー方式による短絡距離継電装置（１０）を具備し、前記短絡距離継電装置が、前記母線に設置された変成器から入力される母線電圧（Ｖ）および前記線路に設置された変流器から入力される線路電流（Ｉ）に基づいて前記短絡事故発生を検出すると前記遮断器を遮断させるトリップ信号（ＴＲ）を第１乃至第３の時限協調時間経過後にそれぞれ発生させるための１段乃至３段動作域リレー（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）を備えるトリップ信号発生部（２０）と、前記２段および３段動作域リレーが共に前記短絡事故発生を検出した場合に、前記遮断器が遮断されていることおよび前記線路側の電圧が無いことを条件として、前記トリップ信号発生部に前記トリップ信号を瞬時に発生させるための瞬時回路形成部（３０）とを備えることを特徴とする。
ここで、前記瞬時回路形成部が、前記遮断器の状態信号（Ｓａ）がセット端子に入力される第１のセット／リセット回路（３１ａ）と、前記線路の前記遮断器よりも前記線路側に設置された不足電圧継電装置の動作信号（Ｓｂ）がタイマ（３２ａ）を介してセット端子に入力される第２のセット／リセット回路（３１ｂ）と、前記第１のセット／リセット回路の出力信号と前記第２のセット／リセット回路の出力信号との論理積を取るための論理積回路（３４）とを備え、前記トリップ信号発生部が、前記２段動作域リレーの出力信号と前記３段動作域リレーの出力信号と前記論理積回路の出力信号との論理積を取って、該２段および３段動作域リレーが共に前記短絡事故発生を検出した場合に前記遮断器を瞬時に遮断するためのトリップ信号を発生するためのトリップ信号発生部（２３ｃ，２３ｅ，２４ａ，２３ｇ，２４ｂ）を備えてもよい。
前記トリップ信号発生部が、前記不足電圧継電装置の前記動作信号が入力されるインバータ回路（３３）をさらに備え、前記インバータ回路の出力信号が、他のタイマ（３２ｂ）を介して前記第１および第２のセット／リセット回路のリセット端子に入力されていてもよい。
前記トリップ信号発生部が、前記論理積回路の出力側に設けられたロックピン（３５）をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の短絡保護継電システムは、以下に示す効果を奏する。
（１）自回線のみの条件を使用するため、加圧時に簡易な保護回路で電力系統の運用状態に関わることなく短絡距離継電装置の時限整定を確実に切り替えることができる。
（２）自回線のみの条件を使用するため、外部との通信回線を必要としないほか、自回線が加圧対象になる場合でも受電対象になる場合でも人間の操作を必要とせずに最適な遮断回路で保護することができる。
（３）加圧時の短絡故障箇所への短絡故障電流供給時間を最小とすることができるため、電力系統や設備に及ぼす影響（発電機解列や設備損壊など）を最小限に留めることができる。
（４）通常の時限遮断をフェールセーフ回路として使用できるため、１回目の故障遮断後において遮断回路の信頼度向上にも繋げることができるほか、変圧器加圧時などでこの加圧時時間短縮回路をロックしたいケースを考慮し、遮断回路条件を物理的にロックできるロック手段を設けることにより、すべての送電線に適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例による短絡保護継電システムが具備する短絡距離継電装置１０の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
上記の目的を、２段および３段動作域リレーが共に短絡事故発生を検出した場合に遮断器が遮断されていることおよび送電線の短絡距離継電装置の保護範囲側の電圧が無いことを条件として瞬時にトリップ信号を発生することにより実現した。
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の短絡保護継電システムの実施例について図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による短絡保護継電システムは、図１に示すようにトリップ信号発生部２０および瞬時回路形成部３０を備える短絡距離継電装置１０を具備する。
【００１３】
ここで、短絡距離継電装置１０は、３段階距離リレー方式によるものであり、保護区間の送電線である自回線の８０〜８５％までの第１の保護区間（１段動作域）の短絡事故に対しては自回線の自端側に設置された遮断器（以下、「自端側遮断器」と称する。）を瞬時（第１の時限協調時間＝０ｓ）に遮断するように整定され、自回線の１５０％程度までの第２の保護区間（２段動作域）の短絡事故に対しては自端側遮断器を第２の時限協調時間（＝０．３〜２．０ｓ程度）経過後に遮断するように整定され、自回線の３００％までの第３の保護区間（３段動作域）の短絡事故に対しては自端側遮断器を第３の時限協調時間（＝１．０〜２．０ｓ程度）経過後に遮断するように整定されることにより、次区間の送電線を保護するための短絡距離継電装置との距離整定および時間整定の協調を図っている。
【００１４】
短絡距離継電装置１０のトリップ信号発生部２０は、自回線が分岐された母線に設置された変成器から入力される母線電圧Ｖおよび自回線の自端側に設置された変流器から入力される線路電流Ｉに基づいて動作する１段動作域リレー（４４ＳＸ１）２１ａ、２段動作域リレー（４４ＳＸ２）２１ｂおよび３段動作域リレー（４４ＳＭ）２１ｃと、複数個のタイマ（本実施例では代表で２個のタイマ（４４ＳＴ２，４４ＳＴ３）２２ａ，２２ｂ）と、８個の論理積回路２３ａ〜２３ｈと、２個の論理和回路２４ａ，２４ｂとを備える。
短絡距離継電装置１０の瞬時回路形成部３０は、２個のセット／リセット回路（ＲＳフリップフロップ回路）３１ａ，３１ｂと、２個のタイマ（２７Ｔ，２７ＹＴ）３２ａ，３２ｂと、インバータ回路３３と、論理積回路３４と、ロックピン３５とを備える。
【００１５】
１段動作域リレー２１ａの出力信号は論理積回路２３ａにおいて３段動作域リレー２１ｃの出力信号との論理積が取られ、１段および３段動作域リレー２１ａ，２１ｃの両方で短絡事故発生が検出されてハイレベルの出力信号が出力されると、論理積回路２３ａからハイレベルの出力信号が出力される。
論理積回路２３ａの出力信号は論理積回路２３ｆにおいて他の保護継電装置（たとえば、短絡距離継電装置１０の電圧喪失時の誤動作防止用の過電流継電装置（５１Ｄ））の動作信号Ｓｃ（他の保護継電装置が動作するとハイレベルになる信号）との論理積が取られる。
論理積回路２３ｆの出力信号は論理和回路２４ｂにおいて論理積回路２３ｇ，２３ｈの出力信号との論理和が取られる。
これにより、自回線の１段動作域において短絡事故が発生すると、母線電圧Ｖおよび線路電流Ｉに基づいて１段乃至３段動作域リレー２１ａ，２１ｂ，２１ｃがすべて動作するため、論理和回路２４ｂからハイレベルのトリップ信号ＴＲが瞬時（第１の時限協調時間）に出力されて自端側遮断器が遮断される。
【００１６】
２段動作域リレー２１ｂの出力信号は論理積回路２３ｂにおいてたとえば動作遅延時間＝０．４ｓに設定されたタイマ２２ａとの論理積が取られ、２段および３段動作域リレー２１ｂ，２１ｃの両方において短絡事故発生が検出されてハイレベルの出力信号が出力されると、０．４ｓ経過後に論理積回路２３ｂからハイレベルの出力信号が出力される。
論理積回路２３ｂの出力信号は論理和回路２４ａにおいて論理積回路２３ｅの出力信号との論理和が取られ、論理和回路２４ａの出力信号は論理積回路２３ｇにおいて他の保護継電装置の動作信号Ｓｃとの論理積が取られる。
論理積回路２３ｇの出力信号は論理和回路２４ｂにおいて論理積回路２３ｆ，２３ｈの出力信号との論理和が取られる。
これにより、自回線の２段動作域において短絡事故が発生すると、母線電圧Ｖおよび線路電流Ｉに基づいて１段動作域リレー２１ａは動作しないが２段および３段動作域リレー２１ｂ，２１ｃが動作するため、論理和回路２４ｂから０．４ｓ（第２の時限協調時間）経過後にハイレベルのトリップ信号ＴＲが出力されて自端側遮断器が遮断される。
【００１７】
３段動作域リレー２１ｃの出力信号は論理積回路２３ｄにおいてたとえば動作遅延時間＝１．５ｓに設定されたタイマ２２ｂとの論理積が取られ、３段動作域リレー２１ｃにおいて短絡事故発生が検出されてハイレベルの出力信号が出力されると、１．５ｓ経過後に論理積回路２３ｄからハイレベルの出力信号が出力される。
論理積回路２３ｄの出力信号は、論理積回路２３ｈにおいて他の保護継電装置の動作信号Ｓｃとの論理積が取られる。
論理積回路２３ｈの出力信号は論理和回路２４ｂにおいて論理積回路２３ｆ，２３ｇの出力信号との論理和が取られる。
これにより、自回線の３段動作域において短絡事故が発生すると、母線電圧Ｖおよび線路電流Ｉに基づいて３段動作域リレー２１ｃのみが動作するため、論理和回路２４ｂから１．５ｓ（第３の時限協調時間）経過後にハイレベルのトリップ信号ＴＲが出力されて自端側遮断器が遮断される。
【００１８】
以上の点については、従来の短絡距離継電装置と同様であるが、本実施例による短絡距離継電装置１０は、２段および３段動作域リレー２１ｂ，２１ｃの両方が動作した場合（すなわち、２段および３段動作域リレー２１ｂ，２１ｃの両方が短絡事故発生を検出した場合）に自端側遮断器が遮断されていること（以下、「自端側遮断器「切」」と称する。）と自回線の短絡距離継電装置１０の保護範囲側（送電線側）の電圧が無いこと（以下、「自回線保護範囲側電圧「無」」と称する。）とを条件として自端側遮断器を瞬時に遮断するための機能を有する点で従来の短絡距離継電装置と相違する。
なお、自回線保護範囲側電圧「無」も条件とする理由は、瞬時回路形成部３０の瞬時電圧低下による誤動作を確実に防止するためである。
【００１９】
そのため、自端側遮断器の状態信号Ｓａ（自端側遮断器が遮断されるとハイレベルになる信号）が、自端側遮断器「切」の条件を確実に取り込むため、自端側遮断器から瞬時回路形成部３０のセット／リセット回路３１ａのセット端子に入力されている。また、自回線の自端側遮断器よりも送電線側（母線と反対側）に設置された不足電圧継電装置（２７）の動作信号Ｓｂ（不足電圧継電装置が動作するとハイレベルになる信号）が、動作遅延時間＝２ｓ程度および瞬時電圧低下による誤動作防止用に設けられたタイマ３２ａを介して、不足電圧継電装置から瞬時回路形成部３０の停電検出用のセット／リセット回路３１ｂのセット端子に入力されている。
これにより、自端側遮断器が遮断されると瞬時にセット／リセット回路３１ａの出力信号がハイレベルになり、自回線保護範囲側電圧（自回線の短絡距離継電装置１０の保護範囲側の電圧）が０Ｖになると２ｓ程度経過後にセット／リセット回路３１ｂの出力信号がハイレベルになる。
【００２０】
２個のセット／リセット回路３１ａ，３１ｂの出力信号は論理積回路３４において論理積が取られる。
これにより、自端側遮断器が遮断された状態で自回線保護範囲側電圧が０Ｖになってから２ｓ程度経過すると、論理積回路３４からハイレベルの出力信号がロックピン３５を介してトリップ信号発生部２０の論理積回路２３ｅに出力される。
ここで、ロックピン３５を設ける理由は、短絡距離継電装置１０の保護範囲が変圧器や次区間の送電線まで及ぶ場合などに瞬時回路形成部３０が機能しないようにするためであるので、ロックピン３５の出力側に論理積回路を設けて、論理積回路３４の出力信号と遠隔制御可能な加圧時時間短縮回路（たとえば、制御回路切換スイッチ（４３ＳＷ））の出力信号との論理積を取って、加圧時時間短縮回路の動作を条件として取り入れるようにしてもよい。
【００２１】
不足電圧継電装置の動作信号Ｓｂの出力信号は、次区間の遮断器が投入される前に自端側遮断器「切」の条件をリセットさせる必要があるため、インバータ回路３３および動作遅延時間＝約３ｓ経過後に動作継続となる電圧回復確認用のタイマ３２ｂを介してセット／リセット回路３１ａのリセット端子に入力されている。
また、次区間短絡故障時の誤遮断を確実に防止するため、不足電圧継電装置の動作信号Ｓｂの出力信号は、インバータ回路３３および電圧回復確認用のタイマ３２ｂを介して停電検出用のセット／リセット回路３１ｂのリセット端子にも入力されている。
【００２２】
２段動作域リレー２１ｂの出力信号は論理積回路２３ｃにおいて３段動作域リレー２１ｃの出力信号との論理積が取られ、論理積回路２３ｃの出力信号はロックピン３５が挿入されていると論理積回路２３ｅにおいて論理積回路３４の出力信号との論理積が取られ、論理積回路３４からハイレベルの出力信号が出力されている間に２段および３段動作域リレー２１ｂ，２１ｃの両方において短絡事故発生が検出されてハイレベルの出力信号が出力されると、瞬時に論理積回路２３ｅからハイレベルの出力信号が出力される。
論理積回路２３ｅの出力信号は論理和回路２４ａにおいて論理積回路２３ｂの出力信号との論理和が取られ、論理和回路２４ａの出力信号は論理積回路２３ｇにおいて他の保護継電装置の動作信号Ｓｃとの論理積が取られる。
論理積回路２３ｇの出力信号は、論理和回路２４ｂにおいて論理積回路２３ｆ，２３ｈの出力信号との論理和が取られる。
これにより、設備故障後や設備取替などによる加圧時に自回線の２段動作域において短絡事故が発生すると、母線電圧Ｖおよび線路電流Ｉに基づいて１段動作域リレー２１ａは動作しないが２段および３段動作域リレー２１ｂ，２１ｃが動作するため、論理和回路２４ｂから瞬時にハイレベルのトリップ信号ＴＲが出力されて自端側遮断器が遮断される。
【００２３】
なお、外部事故時の誤動作防止のため、３段動作域リレー２１ｃのみが動作する場合には、瞬時回路形成部３０による自端側遮断器の瞬時遮断を行わないようにしている。
【００２４】
以上では、短絡距離継電装置を送電線に取り付ける場合について説明したが、短絡距離継電装置を配電線に取り付ける場合にも本発明の短絡保護継電システムを使用することができる。
そのため、特許請求の範囲では、送電線および配電線を含む用語として「線路」を用いる。
【符号の説明】
【００２５】
１０  短絡距離継電装置
２０  トリップ信号発生部
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  １段乃至３段動作域リレー
２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ  タイマ
２３ａ〜２３ｈ，３４  論理積回路
２４ａ，２４ｂ  論理和回路
３０  瞬時回路形成部
３１ａ，３１ｂ  セット／リセット回路
３３  インバータ回路
３５  ロックピン
Ｖ  母線電圧
Ｉ  線路電流
Ｓａ  状態信号
Ｓｂ，Ｓｃ  動作信号
ＴＲ  トリップ信号
【図１】
2019068529.tif 000003