(57)【要約】【課題】停電／復電時等に確実、容易に保護協調を得ることができると共に、負荷の投入順序および選択遮断に柔軟性を持たせる。【解決手段】デジタル継電器Ａは、モード切替設定機能によって、デジタル継電器Ｂによる選択遮断、投入順序の設定を、上位コンピュータＣと切り替え可能にする。負荷電流保持機能によって、各デジタル継電器Ｂから得る停電発生の直前の負荷電流を保持し、停電発生で非常用発電機の起動後、順序投入する負荷を選択可能にする。デジタル継電器Ｂは、負荷電流値診断機能により突入電流並びに負荷電流が安定したことの認識で、復電時の誤った保護動作を防止する。選択遮断／投入順序の設定除外機能により、負荷電流値が異常のときに、デジタル継電器Ａによる選択遮断、投入順序の設定から除外する。【選択図】図１
2008220136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧電源から高圧母線に配電し、この高圧母線から変圧器で降圧して複数の負荷に低圧で配電する配電系統の保護継電システムであって、
高圧電源の電圧、電流から高圧電源側の停電時に高圧電源と高圧母線との間の遮断器を開放して高圧電源から高圧母線を切り離すデジタル継電器Ａと、
前記デジタル継電器Ａとは情報伝送可能に接続されて負荷系統別にそれぞれ設けられ、停電や過電流等の発生時に当該負荷につながる遮断器を開放して高圧母線から当該負荷を切り離す複数のデジタル継電器Ｂとを備え、
前記デジタル継電器Ａは、高圧電源の停電発生を検出したときに、停電発生を前記各デジタル継電器Ｂに送信すると共に、負荷電流保持手段によって前記各デジタル継電器から受信した停電発生の直前の負荷電流データ保持しておき、
前記デジタル継電器Ａから停電発生を受信した前記各デジタル継電器Ｂは、停電発生を識別後、保護対象となる変圧器につながる遮断器を開放し、
前記デジタル継電器Ａは、高圧電源の復電を確認したとき、投入順序設定手段により予め設定した投入順序に従い、負荷系統の遮断器に対する投入指令を前記各デジタル継電器Ｂに送信し、
前記デジタル継電器Ａから投入指令を受信した各デジタル継電器Ｂは、停電発生時に開放した前記遮断器の投入を行い、
前記デジタル継電器Ｂは、当該遮断器の投入後、負荷電流診断手段により負荷系統に流れる負荷電流が安定したことを確認し、前記デジタル継電器Ａに投入完了の情報を送信し、
前記デジタル継電器Ａは、前記デジタル継電器Ｂから投入完了を受信したとき、次の投入順序になる負荷のデジタル継電器Ｂに対して投入指令を送信するという、この順序投入を繰り返し、復電処理を終了することを特徴とする配電系統の保護継電システム。
【請求項２】
前記デジタル継電器Ａは、停電発生の検出時に、選択遮断設定手段によって各遮断器に対する選択遮断を予め設定しておき、この設定に従って当該デジタル継電器に遮断器の遮断指令を送信することを特徴とする請求項１に記載の配電系統の保護継電システム。
【請求項３】
前記各デジタル継電器Ｂは、選択遮断除外手段によって当該遮断器の選択遮断を除外する設定しておき、この設定に従って前記デジタル継電器Ａによる遮断指令を除外することを特徴とする請求項１または２に記載の配電系統の保護継電システム。
【請求項４】
配電系統が非常用発電機を備えた構成において、高圧電源の停電が継続し、前記非常用発電機のみから負荷に給電する場合、前記デジタル継電器Ａは、停電直前の負荷電流値を参照し、前記非常用発電機の発電容量に見合った電力量まで負荷を順序投入していくよう、前記各デジタル継電器Ｂに投入指令を送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の配電系統の保護継電システム。
【請求項５】
前記デジタル継電器に設けた前記選択遮断設定手段および投入順序設定手段と同等の手段を上位コンピュータに設け、前記デジタル継電器Ａは、モード切替設定手段によってデジタル継電器Ａ側または前記上位コンピュータ側による選択遮断および投入順序を切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の配電系統の保護継電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統（高低圧系統）において、停電検出によって選択した遮断器を自動開放し、復電で自動投入する配電系統の保護継電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
配電系統と保護継電システムの構成例を図３に示す。配電系統は、高圧電源から遮断器１を介して高圧母線２に高圧配電され、高圧母線２は連系開閉器３によって高圧母線２Ａと切り離した負荷選択を可能とする。高圧母線２および２Ａからは遮断器４〜７と変圧器８〜１１を介して負荷１２〜１５に低圧で配電する。さらに、高圧母線２Ａには遮断器１６を介して非常用発電機１７から電力供給を可能にする。
【０００３】
この配電系統の保護継電システムは、高圧電源の電圧、電流を変成器（ＶＴ）と変流器（ＣＴ）で取り込み、これら電圧、電流から高圧電源側の停電や逆潮流発生時に遮断器１を開放して高圧電源から切り離して保護するデジタル継電器１８を設ける。さらに、保護継電システムは、負荷系統別にデジタル継電器１９〜２２を設け、停電や過電流等の発生時に当該負荷につながる遮断器４〜７を開放し、高圧母線から当該負荷を切り離して他の負荷を停電から保護する。これらデジタル継電器１９〜２２はデジタル継電器１８とＬＡＮ接続で連携した保護動作を行い、さらにデジタル継電器１８から配電管理室等の上位のコンピュータへの情報伝送を可能にする（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３３３３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の保護継電システムでは、以下の問題がある。
【０００５】
（１）高圧側に停電が発生したとき、デジタル継電器１８、１９〜２２によって一旦負荷は切り離されるが、変圧器等の一次遮断器４〜７等を投入したままであると、復電した際に変圧器８〜１１への突入電流や負荷の起動電流が発生し、上位のデジタル継電器１８が過電流検出動作して遮断器１を開放してしまう恐れがある。
【０００６】
（２）上記の突入電流や負荷起動電流による誤った遮断動作防止には、整定値を適切に設定することになるが、配電系統に変圧器等を増設した際には上位との保護協調を考慮し、過電流継電器の整定値を再検討しなければならない。また、今後、高圧負荷のインバータを使用する機会が増えてくると、例えば、入力変圧器１１の突入電流を考慮した整定値を再調整する必要がでてくる。
【０００７】
（３）上記の突入電流や起動電流対策として、停電後、変圧器の一次側遮断器を開放させたとしても、復電時に一斉投入すると突入電流で過電流が発生するため、投入順序を予め設定しておく必要があるが、負荷設備の増設、削減など負荷状況が変更されるたびに投入順序回路を再設計する必要がある。
【０００８】
（４）停電発生時に、発電機１７を起動させて負荷への給電を可能にするが、発電機の発電電力がすべての負荷を負えない場合は、負荷を選別して投入する選択投入（選択遮断）を予め設定しておく必要があるが、各負荷の消費電力は大きく変動する場合が多く、発電機容量を最大限に利用した給電ができない。
【０００９】
本発明の目的は、停電／復電時および配電設備の変更等に確実、容易に保護協調を得ることができると共に、負荷の投入順序および選択遮断に柔軟性を持たせた配電系統の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】
【００１０】
本発明は、前記の課題を解決するため、以下の構成としたことを特徴とする。
【００１１】
（１）高圧電源から高圧母線に配電し、この高圧母線から変圧器で降圧して複数の負荷に低圧で配電する配電系統の保護継電システムであって、
高圧電源の電圧、電流から高圧電源側の停電時に高圧電源と高圧母線との間の遮断器を開放して高圧電源から高圧母線を切り離すデジタル継電器Ａと、
前記デジタル継電器Ａとは情報伝送可能に接続されて負荷系統別にそれぞれ設けられ、停電や過電流等の発生時に当該負荷につながる遮断器を開放して高圧母線から当該負荷を切り離す複数のデジタル継電器Ｂとを備え、
前記デジタル継電器Ａは、高圧電源の停電発生を検出したときに、停電発生を前記各デジタル継電器Ｂに送信すると共に、負荷電流保持手段によって前記各デジタル継電器から受信した停電発生の直前の負荷電流データ保持しておき、
前記デジタル継電器Ａから停電発生を受信した前記各デジタル継電器Ｂは、停電発生を識別後、保護対象となる変圧器につながる遮断器を開放し、
前記デジタル継電器Ａは、高圧電源の復電を確認したとき、投入順序設定手段により予め設定した投入順序に従い、負荷系統の遮断器に対する投入指令を前記各デジタル継電器Ｂに送信し、
前記デジタル継電器Ａから投入指令を受信した各デジタル継電器Ｂは、停電発生時に開放した前記遮断器の投入を行い、
前記デジタル継電器Ｂは、当該遮断器の投入後、負荷電流診断手段により負荷系統に流れる負荷電流が安定したことを確認し、前記デジタル継電器Ａに投入完了の情報を送信し、
前記デジタル継電器Ａは、前記デジタル継電器Ｂから投入完了を受信したとき、次の投入順序になる負荷のデジタル継電器Ｂに対して投入指令を送信するという、この順序投入を繰り返し、復電処理を終了することを特徴とする。
【００１２】
（２）前記デジタル継電器Ａは、停電発生の検出時に、選択遮断設定手段によって各遮断器に対する選択遮断を予め設定しておき、この設定に従って当該デジタル継電器に遮断器の遮断指令を送信することを特徴とする。
【００１３】
（３）前記各デジタル継電器Ｂは、選択遮断除外手段によって当該遮断器の選択遮断を除外する設定しておき、この設定に従って前記デジタル継電器Ａによる遮断指令を除外することを特徴とする。
【００１４】
（４）配電系統が非常用発電機を備えた構成において、高圧電源の停電が継続し、前記非常用発電機のみから負荷に給電する場合、前記デジタル継電器Ａは、停電直前の負荷電流値を参照し、前記非常用発電機の発電容量に見合った電力量まで負荷を順序投入していくよう、前記各デジタル継電器Ｂに投入指令を送信することを特徴とする。
【００１５】
（５）前記デジタル継電器に設けた前記選択遮断設定手段および投入順序設定手段と同等の手段を上位コンピュータに設け、前記デジタル継電器Ａは、モード切替設定手段によってデジタル継電器Ａ側または前記上位コンピュータ側による選択遮断および投入順序を切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のとおり、本発明によれば、停電／復電時および配電設備の変更等に確実、容易に保護協調を得ることができると共に、負荷の投入順序および選択遮断に柔軟性を持たせることができる。具体的には、以下の効果がある。
【００１７】
（１）停電発生時、負荷遮断するため、復電した際に突入電流、起動電流による上位継電器Ａの誤動作を防止できる。また、変圧器の増設や負荷変更等にも整定値の調整が不要になる。
【００１８】
（２）復電後、電流検出が安定するのを確認し順序投入していくため、上位系統は安定した保護動作ができる。
【００１９】
（３）停電発生時の選択遮断設定、および復電時の投入順序設定がデジタル継電器Ａさらには上位コンピュータによる設定で自由に変更でき、負荷の投入順序および選択遮断に柔軟性を持たせることができる。
【００２０】
（４）各デジタル継電器Ｂには選択遮断および投入順序を除外する設定ができるため、負荷系統別の選択遮断と投入順序の設定ができ、負荷の投入順序および選択遮断に高い柔軟性を持たせることができる。
【００２１】
（５）発電機容量に見合った容量の負荷を投入するため、非常用発電機に定格容量以上の負荷を負わせることなく、最大限の負荷給電ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施形態を示す配電系統の保護継電システムの構成図である。配電系統構成は、図3と同等のものとする。保護継電システムは、図3と同様に高圧系統側にデジタル継電器Ａを設置し、各負荷につながる低圧側にはそれぞれデジタル継電器Ｂを設置し、これらはＬＡＮで接続されて信号授受を可能にする。また、デジタル継電器Ａは上位のコンピュータＣとの通信を可能にする。
【００２３】
また、デジタル継電器ＡおよびＢは、一般的なデジタル継電器がもつ機能、例えば過電流、不足電圧、過電圧等の検出信号入力と遮断器のトリップのための保護演算機能、復電時の自動投入機能、整定値設定機能、継電器試験機能、メンテナンス機能、それら機能実行における表示機能、通信伝送機能、設定操作用タッチパネルをもつ。また、上位コンピュータＣは、配電系統の管理に必要な各部の遠方監視制御機能、それらの機能実行における制御卓、表示機能、通信伝送機能をもつ。
【００２４】
ここで、本実施形態では、デジタル継電器Ａ、Ｂおよび上位コンピュータＣには少なくとも図１中に示す機能を増設する。これら機能構成を以下に詳細に説明する。
【００２５】
（１）デジタル継電器Ａの機能
・モード切替設定機能は、「手元−遠方」の切替ＳＷの切り替えによって、手元モード時はデジタル継電器Ｂによる選択遮断、投入順序の設定を可能とし、遠方モード時は上位コンピュータＣによる選択遮断、投入順序の設定を可能とする。
【００２６】
・選択遮断設定機能と投入順序設定機能は、タッチパネル画面にて負荷の選択遮断と投入順序の設定を可能とする。
【００２７】
・負荷電流保持機能は、各デジタル継電器Ｂから受信した負荷電流を格納するエリアを持ち、停電発生の直前の負荷電流データとして保持する。このデータは、停電発生で非常用発電機の起動後、順序投入する負荷を選択するために使用する。
【００２８】
（２）デジタル継電器Ｂの機能
・負荷電流値診断機能は、突入電流並びに負荷電流が安定したことを認識するもので、復電時の誤った保護動作を防止する。
【００２９】
・選択遮断／投入順序の設定除外機能は、負荷電流値が異常のときに、デジタル継電器Ａによる選択遮断、投入順序の設定から除外する設定機能であり、この設定データを伝送されたデジタル継電器Ａではそれらの設定から除外する。
【００３０】
（３）上位コンピュータＣの機能
・選択遮断／投入順序設定機能は、デジタル継電器Ａのモード切替設定が「遠方モード」のときに各負荷の選択遮断設定と投入順序設定を可能にする。
【００３１】
以下、本実施形態による停電、復電時の保護動作を説明する。
【００３２】
（Ｓ１）高圧電源の停電発生は、デジタル継電器Ａにて停電を検出する。このとき、デジタル継電器Ａは、高圧電源の停電発生を前記各デジタル継電器Ｂに送信すると共に、負荷電流保持機能によって前記各デジタル継電器から受信した停電発生の直前の負荷電流データ保持しておく。
【００３３】
（Ｓ２）デジタル継電器Ａから停電発生を受信した各デジタル継電器Ｂは、不足電圧等で停電発生を識別後、保護対象となる変圧器につながる遮断器を開放、すなわち変圧器の一次遮断器にトリップ指令を出力してそれを開放する。
【００３４】
このとき、デジタル継電器Ａは、自身または上位コンピュータの選択遮断設定機能によって負荷系統の各遮断器に対する選択遮断が予め設定されているときは、当該負荷のデジタル継電器Ｂに対してのみ遮断指令を送信する。また、デジタル継電器Ｂ側で選択遮断除外機能によって選択遮断を除外する設定がされているときは、デジタル継電器Ａによる遮断指令を除外する。
【００３５】
（Ｓ３）高圧電源の復電後、または非常用発電機の立ち上がり後、デジタル継電器Ａは引込み電圧または高圧母線電圧有りを確認し、デジタル継電器Ａまたは上位コンピュータＣで設定した投入順序に従い、開放した遮断器に対する投入指令を各デジタル継電器Ｂに送信する。
【００３６】
（Ｓ４）デジタル継電器Ａから投入指令を受信した各デジタル継電器Ｂは、停電発生時に開放した遮断器、つまり変圧器一次遮断器の投入を行う。
【００３７】
（Ｓ５）デジタル継電器Ｂは、当該遮断器の投入後、その負荷電流値診断機能により当該変圧器を通して流れる負荷電流を監視し、安定したことを確認し、デジタル継電器Ａに投入完了の情報を送信する。
【００３８】
この負荷電流の安定確認は、図２に示すように、負荷電流に変圧器や負荷に流れる突入電流が加えられた期間後に、負荷電流のみになる安定化した時点として判定する。
【００３９】
（Ｓ６）デジタル継電器Ａは、投入指令を送信したデジタル継電器Ｂから投入完了を受信したとき、次の投入順序になる負荷のデジタル継電器Ｂに対して投入指令を送信する。この順序投入は、処理Ｓ４〜Ｓ５を経て繰り返し、復電処理を終了する。
【００４０】
ただし、高圧電源の停電が継続し、非常用発電機のみから負荷に給電する場合、デジタル継電器Ａは、停電直前の負荷電流値を参照し、非常用発電機の発電容量に見合った電力量まで負荷を順序投入していくよう、各デジタル継電器Ｂに投入指令を送信する。
【００４１】
なお、本実施形態を適用できる配電系統は、図３の構成に限られるものでなく、高圧系統と、低圧系統をもつ配電系統に適用して、同等の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態を示す配電系統の保護継電システムの構成図。
【図２】負荷電流波形と安定確認の例を示す図。
【図３】従来の配電系統の保護継電システムの構成図。
【符号の説明】
【００４３】
１  高圧系統の遮断器
２，２Ａ  高圧母線
４〜７  負荷系統別の遮断器
８〜１１  変圧器
１２〜１５  負荷
１６  非常用発電機の遮断器
１７  非常用発電機
１８，Ａ  デジタル継電器（高圧系統用）
１９〜２２、Ｂ  デジタル継電器（低圧系統用）
Ｃ  上位コンピュータ
【図１】
2008220136.tif 000003
【図２】
2008220136.tif 000004
【図３】
2008220136.tif 000005