(57)【要約】【課題】受配電設備内の事故は下位の保護継電器の動作のみで速やかに事故を除去できる保護継電装置を提供する。【解決手段】主回線から複数の分岐回線を経て負荷に電力を供給する受配電設備を保護する保護継電装置において、主回線に上位保護継電器を設け、複数の分岐回線にはそれぞれ下位保護継電器を設け、下位保護継電器の動作中、上位保護継電器に下位保護継電器の定格超過レベル信号を取り込み、上位保護継電器の動作を阻止する制御回路を設けているので、受配電設備内の事故は下位の保護継電器の動作のみで速やかに除去できる。【選択図】  図１
2004254400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回線から複数の分岐回線を経て負荷に電力を供給する受配電設備を保護する保護継電装置において、前記主回線に上位保護継電器を設け、前記複数の分岐回線にはそれぞれ下位保護継電器を設け、前記下位保護継電器の動作中、前記上位保護継電器に前記下位保護継電器の定格超過レベル信号を取り込み、前記上位保護継電器の動作を阻止する制御回路を設けたことを特徴とする保護継電装置。
【請求項２】
主回線から複数の分岐回線を経て負荷に電力を供給する受配電設備を保護する保護継電装置において、前記主回線に上位保護継電器を設け、前記複数の分岐回線にはそれぞれ下位保護継電器を設け、前記下位保護継電器の不動作中、前記下位保護継電器のリレードライバの起動ＮＯＴ信号を設け、このリレードライバの起動ＮＯＴ信号と前記上位保護継電器の瞬時出力とのＡＮＤ回路を設け、リレー出力を制御することを特徴とする保護継電装置。
【請求項３】
主回線から複数の分岐回線を経て負荷に電力を供給する受配電設備を保護する保護継電装置において、前記主回線に上位保護継電器を設け、前記複数の分岐回線にはそれぞれ下位保護継電器を設け、前記下位保護継電器の動作中信号を前記上位保護継電器に送信し、この信号を受信した前記上位保護継電器の動作出力を一定時間ロックさせる制御回路を設けたことを特徴とする保護継電装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受配電設備における保護協調のための選択遮断を行う保護継電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業界では、通常電力を供給するための設備として受配電設備が設けられている。この受配電設設備に事故が発生すると多大な影響がでるので、このような事故による影響を最少にするために上位下位の関係の保護継電器を設けている。この上位下位の保護継電器は時限協調が適用されており、保護協調のために選択遮断が適切に行われるように、上位下位の保護継電器の製定を行っている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、上位下位の継電器を備えた保護継電システムは、上位継電器が下位継電器から動作特性データを送信させて、上位・下位継電器の保護協調を図っている。また、特許文献２では、下位側の各電流検出器で検出された電流値を加算して下位側総電流値を算出し、この下位側総電流値と上位側の電流検出器で検出された電流値とが一致しているとき、遮断禁止指令を生成して上位側遮断器が不用意に遮断されないように上位側遮断器の接点を開状態にしたものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−８７６５８号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９９０８４号公報
【０００５】
図５は、本発明の保護継電装置が適用される受配電設備の代表的な電力系統図であり、図示しない電源からの電力は主回線から複数に分岐した分岐回線を経て図示しない負荷に供給されている。主回線には上位遮断器ＣＢ１と上位過電流継電器ＯＣ１が設けられており、各分岐回線にはそれぞれ下位遮断器ＣＢ２と下位過電流継電器ＯＣ２が設けられている。ＣＴは変流器であり、この変流器ＣＴの２次側電流は上位過電流継電器ＯＣ１および下位過電流継電器ＯＣ２に入力されている。
【０００６】
図６は図５における上位過電流継電器ＯＣ１と下位過電流継電器ＯＣ２の保護協調特性図であり、図７は下位過電流継電器ＯＣ２の動作特性図である。
図８は従来の保護継電装置のシステムロジックであり、１は保護継電器の電源回路、２は変流器で主回線の電流を適切な電流に変換し、この電流を入力アナログ回路３に入力している。４は入力アナログ回路３の出力であるアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路、５は演算処理回路で，Ａ／Ｄ変換回路４のデジタル値と設定回路６で設定した整定値とを比較演算し、整定値を超過した場合に、リレードライバ７へ出力する。８はリレードライバ７の出力を受けて動作する補助リレーＸ１、９は補助リレーＸ１の出力接点である。
【０００７】
次に、従来の保護継電装置の作用を図５ないし図８を参照して説明する。
例えば、図５の受配電設備のＦ点で事故が発生した場合、事故電流は変流器２の１次側を流れ、その２次側からは変換された２次電流が入力アナログ回路３に入力される。この入力アナログ回路３で算出したアナログ値をＡ／Ｄ回路４でデジタル値に変換される。このデジタル値は、演算処理回路５で設定回路６で設定した整定値と比較演算され、整定値を超過した場合にリレードライバ７へ出力し、リレードライバ７は補助リレー８を動作する、これにより補助リレー８の出力接点９を閉じ、遮断器へトリップ信号を出力し選択遮断を行っていた。
【０００８】
この場合、理想的には下位過電流継電器ＯＣ２の先行動作により下位遮断器ＣＢ２のみを開放したいところであるが、上位過電流継電器ＯＣ１と下位過電流継電器ＯＣ２の動作特性は、図６に示す通りであるので、事故点Ｆで発生する短絡事故による短絡電流Ｉ３  Ｓは、上位過電流継電器ＯＣ１及び下位過電流継電器ＯＣ２を共に動作させてしまうので、上位遮断器ＣＢ１と下位遮断器ＣＢ２は同時に開放されてしまう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の上位下位の保護継電器の保護協調は時限協調を適用しており、極力選択遮断が可能なように上位下位の保護継電器の整定を行っていたが、上位下位の関係にある保護継電器間の主回路インピーダンスが小さいと、短絡協調が取りづらいという問題があった。つまり、下位保護継電器による遮断器開放のみを期待した場合でも、上位保護継電器が同時に動作してしまい上位遮断器も同時開放に至ってしまうことがあった。
【００１０】
これら保護継電器の動作は、分離事故区間の極小化の観点から極力避けたい事象ではあるが、これまで有効な手段がなく、このような場合の理想協調は断念せざるを得なかった。また、従来の保護継電器では、保護継電器が動作しトリップ信号を出力するまでの間に他の割り込み信号を介入させ、制御することは行われていなかった。
【００１１】
そこで、上位保護遮断器に瞬時要素を設けないとか、あるいは時限を設ける等の方法も考えられるが、これらの方法はいずれも事故発生から遮断器トリップまでの時間を遅延することになるから、短絡事故の継続時間遅延を意味することになり、事故の事象そのものを拡大する恐れがあるため、これらの方法は得策ではなかった。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その課題は、上位下位の保護継電器を有する保護継電装置において、受配電設備内の事故は下位の保護継電器の動作のみで速やかに事故を除去できる保護継電装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、主回線から複数の分岐回線を経て負荷に電力を供給する受配電設備を保護する保護継電装置において、前記主回線に上位保護継電器を設け、前記複数の分岐回線にはそれぞれ下位保護継電器を設け、前記下位保護継電器の動作中、前記上位保護継電器に前記下位保護継電器の定格超過レベル信号を取り込み、前記上位保護継電器の動作を阻止する制御回路を設けたことを特徴とする。
請求項１に記載の発明によると、受配電設備内の事故は下位の保護継電器の動作のみで速やかに事故を除去できる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、主回線から複数の分岐回線を経て負荷に電力を供給する受配電設備を保護する保護継電装置において、前記主回線に上位保護継電器を設け、前記複数の分岐回線にはそれぞれ下位保護継電器を設け、前記下位保護継電器の不動作中、前記下位保護継電器のリレードライバの起動ＮＯＴ信号を設け、このリレードライバの起動ＮＯＴ信号と前記上位保護継電器の瞬時出力とのＡＮＤ回路を設け、リレー出力を制御することを特徴とする。
請求項２に記載の発明によると、受配電設備内の事故は下位の保護継電器の動作のみで速やかに事故を除去でき、さらに上位の保護継電器の瞬時出力があると、上位遮断器をトリップすることで受配電設備外の事故も除去できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、主回線から複数の分岐回線を経て負荷に電力を供給する受配電設備を保護する保護継電装置において、前記主回線に上位保護継電器を設け、前記複数の分岐回線にはそれぞれ下位保護継電器を設け、前記下位保護継電器の動作中信号を前記上位保護継電器に送信し、この信号を受信した前記上位保護継電器の動作出力を一定時間ロックさせる制御回路を設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明によると、下位保護継電器の動作中信号を上位継電器に送信し、この信号を受信した上位保護継電器の動作出力を一定時間ロックさせる制御回路を設けているので、受配電設備内の事故は下位の保護継電器の動作のみで速やかに事故を除去できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施形態の保護継電装置のロジック図である。
図に示すように、本実施形態の保護継電装置は、上位保護継電器ＯＣ１と下位保護継電器ＯＣ２とから構成されている。上位保護継電器ＯＣ１及び下位保護継電器ＯＣ２は、それぞれ保護継電装置の電源回路１と、主回線の電流を適切な電流値に変換する変流器２と、変流器２の出力電流を入力する入力アナログ回路３と、入力アナログ回路３の出力するアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路４と、Ａ／Ｄ変換回路４の出力するデジタル値と後記する設定回路６で設定した整定値とを比較演算し、整定値を超過した場合に後記するリレードライバ７へ出力する演算処理回路５と、整定値を設定する設定回路６と、リレードライバ７と、リレードライバ７の出力を受けて動作する補助リレー８と、補助リレー８の出力で遮断器トリップ信号を出力する接点９とから構成されている。
【００１８】
上記のように構成された本実施形態の保護継電装置は、例えば図５に示すような主回線から複数に分岐した分岐回線を経て図示しない負荷に電力を供給する受配電設備等に設置されている。
【００１９】
図２は本実施形態の保護継電装置による上位遮断器ＣＢ１のトリップ動作を示す論理回路図である。
図２の上位遮断器ＣＢ１のトリップ論理回路図において、下位保護継電器ＯＣ２の演算処理回路５からリレードライバ７へ送出する演算処理回路出力である定格レベル超過信号のＮＯＴ回路１０の出力信号と、上位保護継電器ＯＣ１のリレードライバ７の演算処理回路出力である瞬時信号をＡＮＤ回路１１へ入力する。この両信号の入力によりＡＮＤ回路１１からの出力信号か、または上位保護継電器ＯＣ１のリレードライバ７の瞬時信号を一定時間経過後の後出力信号がＯＲ回路１２へ入力すると、上位遮断器ＣＢ１のトリップ信号が出力され、上位遮断器ＣＢ１をトリップする。
【００２０】
次に、本実施形態の作用を、図１の本実施形態の保護継電装置の構成図、図２の上位遮断器のトリップ動作を示す論理回路図および図５の電力系統図を参照して説明する。
【００２１】
図１及び図２並びに図５において、例えば、Ｆ点で短絡事故が発生したと仮定する。下位保護継電器ＯＣ２では、変流器２の入力電流は急激に増加する。これによりＡ／Ｄ変換回路４の出力デジタル値は設定回路６で設定された整定値より大きくなるので、演算処理回路５はドライバ７を動作させることで補助リレー８によるトリップ信号で遮断器ＣＢ２をトリップする。しかし、下位保護継電器ＯＣ２の動作はＮＯＴ回路１０とＡＮＤ回路１１により阻止されているので、上位保護継電器ＯＣ１の瞬時動作がＡＮＤ回路１１へ入力されるか、またはこの瞬時動作信号の一定時間経過後の後出力信号のいずれかの信号がＯＲ回路１２へ入力されない限り上位遮断器ＣＢ１はトリップすることはない。
【００２２】
上述したように、本実施形態では、下位保護継電器ＯＣ２が動作中であれば、上位保護継電器ＯＣ１のリレードライバ７への信号を一定時間経過後の後出力信号とすることだけで、上位保護継電器ＯＣ１を動作させることなく、下位保護継電器ＯＣ２を動作させて速やかに短絡事故を除去することができる。また、この瞬時動作信号の一定時間経過後の後出力信号、すなわち一定時間ロックする制御回路は時限要素にも適用可能であり、この場合、時限協調が不要になるメリットがある。
【００２３】
図３は本発明の第２実施形態の保護継電装置の構成図である。
図に示すように、本実施形態の保護継電装置システムは、上位保護継電器ＯＣ１と下位保護継電器ＯＣ２とから構成されている点は上記第１実施形態の保護継電装置と同一である。ただ、上記第１実施形態の保護継電装置と異なる構成は、。下位保護継電器ＯＣ２内にＮＯＴ回路１０を設けて、演算処理回路５の出力信号をリレードライバ７とＮＯＴ回路１０へ入力するように構成した点と、上位保護継電器ＯＣ１にＡＮＤ回路１１を設けて、下位保護継電器ＯＣ２のＮＯＴ回路１０の出力信号及び上位保護継電器ＯＣ１の演算処理回路５の出力信号をＡＮＤ回路１１に入力し、このＡＮＤ回路１１の出力信号をリレードライバ７へ入力するように構成した点である。その他の構成は上記第１実施形態の保護継電装置と同一である。
【００２４】
次に、本実施形態の作用を、図３の本実施形態の保護継電装置の構成図、図４の上位遮断器のトリップ動作を示す論理回路図および図５の電力系統図を参照して説明する。
【００２５】
図３ないし図５において、例えば、Ｆ点で短絡事故が発生したと仮定する。下位保護継電器ＯＣ２では、変流器２の入力電流は急激に増加する。これによりＡ／Ｄ変換回路４の出力デジタル値は設定回路６で設定された整定値より大きくなるので、演算処理回路５の演算処理回路出力によりドライバ７を動作させることで補助リレー８によるトリップ信号で遮断器ＣＢ２をトリップする。しかし、下位保護継電器ＯＣ２の動作はＮＯＴ回路１０とＡＮＤ回路１１により阻止されているので、上位保護継電器ＯＣ１の演算処理回路５の演算処理回路出力である瞬時動作がＡＮＤ回路１１へ入力されるか、またはこの瞬時動作信号の一定時間経過後の後出力信号のいずれかの信号がＯＲ回路１２へ入力されない限り上位遮断器ＣＢ１はトリップすることはない。
【００２６】
上述したように、本実施形態では、下位保護継電器ＯＣ２が動作中であれば、上位保護継電器ＯＣ１のリレードライバ７への信号を一定時間経過後の後出力信号とすることだけで、上位保護継電器ＯＣ１を動作させることなく、下位保護継電器ＯＣ２を動作させて速やかに短絡事故を除去することができる。また、この瞬時動作信号の一定時間経過後の後出力信号、すなわち一定時間ロックする制御回路は時限要素にも適用可能であり、この場合、時限協調が不要になるメリットがある。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の保護継電装置によれば、受配電設備内の事故は下位継電器から上位継電器に継電器動作中信号を送り、一定時間ロックすることで上位継電器の不要シリーズトリップが阻止でき、さらに上位の保護継電器の瞬時出力があると、上位遮断器をトリップすることで受配電設備外の事故も除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の保護継電装置の構成図。
【図２】図１の保護継電装置の上位遮断器のトリップ動作を示す論理回路図。
【図３】本発明の第２実施形態の保護継電装置の構成図。
【図４】図３の保護継電装置の上位遮断器のトリップ動作を示す論理回路図。
【図５】本発明の保護継電装置が適用される電力系統図。
【図６】図５における上位保護継電器と下位保護継電器の保護協調特性図。
【図７】図５の下位保護継電器の動作特性図。
【図８】従来の保護継電装置の構成図。
【符号の説明】
１…電源回路、２…ＣＴ、３…入力アナログ回路、４…Ａ／Ｄ変換回路、５…演算処理回路、６…設定回路、７…リレードライバ、８…リレー、９…リレー接点、１０…ＮＯＴ回路、１１…ＡＮＤ回路、１２…ＯＲ回路。
【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】
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