(57)【要約】【課題】距離継電保護装置の第１段領域における故障検知動作を高速化する。【解決手段】モー要素２の動作信号をｔ１時間遅延させるタイマ４と、タイマ４の出力とリアクタンス要素１の動作信号との論理積を求めるアンドゲート３と、アンドゲート３の出力をｔ２時間遅延さるタイマ７と、タイマ４の出力のオン動作をｔ３時間遅延させるとともにオフ動作をｔ４時間遅延させて出力するタイマ５と、タイマ５の出力の反転信号とアンドゲート４の出力の論理積を求めるアンドゲート６とを備え、タイマ７とアンドゲート６の出力を第１段距離リレーの動作信号とし、ｔ１＞（リアクタンス要素の復帰時間の最大値−モー要素の動作時間の最小値）、ｔ２＞（モー要素の復帰時間の最大値−リアクタンス要素の動作時間の最小値）、ｔ３＞（タイマ４の出力オンから外部故障が除去されるまでの時間）、ｔ４＞｛ｔ２−（モー要素の復帰時間の最大値−リアクタンス要素の動作時間の最小値）｝に設定する。【選択図】    図１
2005117798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクタンス要素が動作状態のときにモー要素が動作した場合は、リアクタンス要素の復帰時間Xoffの最大値とモー要素の動作時間Ｍonの最小値との差時間（ｔ１時間）を経過した後、リアクタンス要素とモー要素の論理積を距離第１段の動作信号として出力する距離継電保護装置の保護協調方法。
【請求項２】
モー要素が動作状態のときにリアクタンス要素が動作した場合は、モー要素の復帰時間の最大値とリアクタンス要素の動作時間の最小値との差時間（ｔ２時間）を経過した後、リアクタンス要素とモー要素の論理積を距離第１段の動作信号として出力する距離継電保護装置の保護協調方法。
【請求項３】
モー要素の動作信号をｔ１時間遅延させる第１の遅延手段と、該第１の遅延手段の出力とリアクタンス要素の動作信号との論理積を求める第１の演算手段と、該第１の演算手段の出力をｔ２時間遅延させる第２の遅延手段とを備え、リアクタンス要素が動作状態のときにモー要素が動作した場合は、前記第１の演算手段の出力を第１段距離リレーの動作信号とし、モー要素が動作状態のときにリアクタンス要素が動作した場合は、前記第２の遅延手段の出力を第１段距離リレーの動作信号として出力する切替手段を有してなる距離継電保護装置。
【請求項４】
前記切替手段は、前記第１の遅延手段の出力のオン動作をｔ３時間遅延させるとともにオフ動作をｔ４時間遅延させて出力する第３の遅延手段と、該第３の遅延手段の出力の反転信号と前記第１の演算手段の出力の論理積を求める第２の演算手段と、該第２の演算手段の出力と前記第２の遅延手段の出力の論理和を第１段距離リレーの動作信号とする第３の演算手段とを有してなり、前記ｔ３時間は、第１の遅延手段の出力オンから外部故障が除去されるまでの時間以上に設定し、前記ｔ４時間は、モー要素の復帰時間Ｍoffの最大値とリアクタンス要素の動作時間Xonの最小値との差をｔ２時間から引いた値以上に設定されてなることを特徴とする請求項３に記載の距離継電保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離継保護電装置に係り、特に保護区間の内外の故障に対応して選択動作させる保護協調方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の距離継電保護装置として、一般に、３段階距離継電方式が用いられており、第1段は保護区間送電線の例えば８０％前後までの距離区間の事故のみに応動するように整定し、第２段は自区間の１２０％程度に整定し、第３段は自区間の３００％程度に整定して距離整定および時間整定の協調を図っている（特許文献１、特許文献２等）。
【０００３】
特に、保護区間が短い第１段領域においては、故障点抵抗の検出を確保するために、モー要素（４４ＳＤ）とリアクタンス要素（４４ＳＸ１）を組み合わせて保護することが行われている。この動作について、図２に示したインピーダンス平面上における特性図を用いて説明する。モー要素は、複素座標のＲ軸とX軸の交点を通る円形のしきい値ＳＤが整定され、その円形領域の内側が動動作域である。リアクタンス要素の第１段の動作域は、Ｒ軸に平行な直線のしきい値ＳＸ１とＲ軸とに挟まれる領域に整定される。送電系統が健全状態の時の動作点ＮはＲ軸上にあるから、リアクタンス要素は通常の潮流で常時動作している。しかし、動作点Ｎはモー要素のしきい値ＳＤの外にあるから、距離継電保護装置としては不動作であり、トリップ指令等は出力されない。いま、例えば地絡事故が発生して動作点がＦ１に移行すると、モー要素及びリアクタンス要素の動作域であるから、それらのアンド条件成立により、第１段領域に事故が発生したことを検知する。
【０００４】
ところが、図３に示すように、事故点が第１段の保護区間外のときは、動作点がＦ２に移行することになるので故障を検知しない。しかし、その移行の過程の点Ｐ１〜点Ｐ２の間で、モー要素とリアクタンス要素の両方が動作する時間帯を通過することになる。この点Ｐ１と点Ｐ２の間で、第１段の距離継電保護装置からトリップ指令等が出力されてはならない。逆に、図４に示すように、動作点がＦ２に移行していた事故が除去されて、動作点が健全状態の動作点Ｎに戻るときにも同様の問題がある。
【０００５】
そこで、従来は、モー要素とリアクタンス要素の動作点が点Ｐ１と点Ｐ２の間を通過するのに十分な時間を想定し、モー要素とリアクタンス要素のアンド条件が成立してから、一定の協調時間経過後にトリップ指令等を出力する協調が図られている。例えば、オン遅延の協調タイマ（ＤＸ協調タイマ）を介してトリップ指令を出力するようにして、距離継電保護装置の誤動作を防止するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−７６１３４号公報
【特許文献１】特開２０００−３４２８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、外部故障又は内部故障などの故障の発生態様、あるいは外部故障の除去時の態様、さらには外部故障から内部故障への進展などを考慮して協調を図るため、従来は、協調時間に余裕を持たせて設定している。その結果、第１段保護区間における距離継電保護装置の動作時間が遅れ、いわゆる仕上がり動作時間を高速化できないという問題がある。
【０００８】
本発明は、距離継電保護装置の第１段領域における故障検知動作を高速化することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
まず、上記課題を解決する本発明の原理について説明する。第一に、図３に示す保護区間外の故障発生の場合に、リアクタンス要素とモー要素の双方が同一時に動作する時間帯Ｔ１２は、モー要素が動作してから、リアクタンス要素が復帰するまでの時間である。Ｔ１２の最大値は、モー要素の動作時間Ｍonの最小値と、リアクタンス要素が復帰する復帰時間Xoffの最大値との差になる。そこで、モー要素が動作してからｔ１時間（＞Xoffの最大値−Ｍonの最小値）の間、第１段距離継電保護装置の動作信号を阻止することにより、外部の故障による誤動作を回避できる。また、ｔ１時間を越えてリアクタンス要素とモー要素の動作が継続する場合は、第１段の内部故障の場合であるから、トリップ指令などの動作信号を出力する。
【００１０】
第二に、図４に示す保護区間外の故障除去の場合に、リアクタンス要素とモー要素の双方が同一時に動作する時間帯Ｔ２１は、リアクタンス要素が動作してから、モー要素が復帰するまでの時間であり、Ｔ２１の最大値はリアクタンス要素の動作時間Ｘonの最小値と、モー要素の復帰時間Ｍoffの最大値との差になる。そこで、リアクタンス要素が動作してからｔ２時間（＞Ｍoffの最大値−Ｘonの最小値）の間、第１段距離継電保護装置の動作信号を阻止することにより、外部故障の除去時の誤動作を回避できる。また、ｔ２時間を越えてリアクタンス要素とモー要素の動作が継続する場合は、外部故障が第１段の内部故障に進展した場合であるから（図５）、トリップ指令などの動作信号を出力する。
【００１１】
すなわち、本発明の距離継電保護装置の保護協調方法は、上記第一に対応して、リアクタンス要素が動作状態のときにモー要素が動作した場合は、リアクタンス要素の復帰時間Xoffの最大値とモー要素の動作時間Ｍonの最小値との差時間（ｔ１時間）を経過した後、リアクタンス要素とモー要素の論理積を距離第１段の動作信号として出力することを特徴とする。また、上記第二に対応して、モー要素が動作状態のときにリアクタンス要素が動作した場合は、モー要素の復帰時間の最大値とリアクタンス要素の動作時間の最小値との差時間（ｔ２時間）を経過した後、リアクタンス要素とモー要素の論理積を距離第１段の動作信号として出力することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の距離継電保護装置は、モー要素の動作信号をｔ１時間遅延させる第１の遅延手段と、該第１の遅延手段の出力とリアクタンス要素の動作信号との論理積を求める第１の演算手段と、該第１の演算手段の出力をｔ２時間遅延させる第２の遅延手段とを備え、リアクタンス要素が動作状態のときにモー要素が動作した場合は、前記第１の演算手段の出力を第１段距離リレーの動作信号とし、モー要素が動作状態のときにリアクタンス要素が動作した場合は、前記第２の遅延手段の出力を第１段距離リレーの動作信号として出力する切替手段を有することを特徴とする。
【００１３】
この場合において、前記切替手段は、前記第１の遅延手段の出力のオン動作をｔ３時間遅延させるとともにオフ動作をｔ４時間遅延させて出力する第３の遅延手段と、該第３の遅延手段の出力の反転信号と前記第１の演算手段の出力の論理積を求める第２の演算手段と、該第２の演算手段の出力と前記第２の遅延手段の出力の論理和を第１段距離リレーの動作信号とする第３の演算手段とを有して構成できる。この場合、ｔ３時間は、第１の遅延手段の出力オンから外部故障が除去されるまでの時間以上に設定する。また、ｔ４時間は、モー要素の復帰時間Ｍoffの最大値とリアクタンス要素の動作時間Xonの最小値との差をｔ２時間から引いた値以上、つまりｔ４＞｛ｔ２−（モー要素の復帰時間の最大値−リアクタンス要素の動作時間の最小値）｝に設定する。
【００１４】
このように、本発明によれば、外部故障の場合の誤動作信号の出力を最小のｔ１時間だけ阻止するようにしているから、距離第１段の内部故障に対して速やかに動作信号を出力でき、仕上がり動作時間を高速化できる。また、外部故障の除去時にも、誤動作信号の出力を最小のｔ２時間だけ阻止するようにしているから、外部故障から内部故障に進展する故障に対して速やかに動作信号を出力でき、仕上がり動作時間を高速化できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、距離継電保護装置の第１段領域における故障検知動作を高速化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１に、本発明の距離継電保護装置に係る一実施の形態の第１段距離継電保護装置部分のブロック構成図を示す。本実施の形態は、ディジタル距離継電保護装置であり、図１に示す論理ブロックは、プログラムによって構成されている。
【００１７】
図１において、本実施の形態のディジタル距離継電保護装置を構成するリアクタンス要素１とモー要素２には、それぞれ保護対象の電力系統の電圧値Ｖと電流値Ｉの検出信号が入力されている。リアクタンス要素１の動作信号は、アンドゲート３に入力されている。モー要素２の動作信号は、ｔ１時間オン動作を遅延させるタイマ４を介してアンドゲート３に入力されている。また、タイマ４の出力信号は、タイマ５に入力されている。タイマ５は、ｔ３時間オン動作を遅延させる機能と、ｔ４時間オフ動作を遅延させる機能とを備えて構成されている。タイマ５の出力は、アンドゲート５の反転入力端に入力されている。アンドゲート３の出力信号は、アンドゲート５に入力されるとともに、ｔ１時間オン動作を遅延させるタイマ７に入力されている。アンドゲート５の出力とタイマ７の出力は、オアゲート８に入力されている。以下に、このように構成される実施の形態のｔ１〜ｔ４の設定法及び動作を、故障の態様に分けて説明する。
【００１８】
（健全状態から第１段内部への故障）
図２に示すように、自己の保護範囲において例えば地絡事故が発生したとする。この場合、距離継電保護装置の健全状態の動作点は、図２の点ＮからＦ１点に移行する。図６に示すタイムチャートにおいてｔ０時に事故が発生したとすると、モー要素２が動作を開始する。このとき、リアクタンス要素１は既に動作している。動作点が図のＰ１点に達するとモー要素２が動作し、その動作信号がタイマ４に入力される。そして、タイマ４の設定時間ｔ１経過後にモー要素の動作信号がアンドゲート３に入力される。アンドゲート３には、既にリアクタンス要素１の動作信号が入力されているから、直ちにアンドゲート３から動作信号が出力される。この時点では、タイマ５は動作開始直後であるから、オン動作の遅延時間ｔ３は少なくとも満了していないので、アンドゲート６は開いている。したがって、アンドゲート３の出力は、アンドゲート６とオアゲート８を介してトリップ指令として出力される。これによって、自己の保護区間に設けられた図示していない遮断機が開放されて事故区間が除去され、動作点はＦ１からＮに復帰する。このように、本実施の形態によれば、モー要素２が動作してからｔ１時間（例えば、５〜５．５ｍｓ）後に、速やかにトリップ指令が出力され、第１段距離継電保護装置の動作を高速化できる。
（健全状態から第１段外部への故障）
図３に示すように、自己の保護範囲の外部において例えば地絡事故が発生した場合、距離継電保護装置の動作点は、図３の点ＮからＦ２点に移行する。図７のタイムチャートに示すように、ｔ０時に故障が発生するとモー要素２が動作を開始し、動作点が図３のＰ１点に達するとモー要素２の動作信号がタイマ４に入力される。ここで、タイマ４の設定時間ｔ１の設定法について説明する。図３に示す保護区間外の故障発生の場合に、リアクタンス要素１とモー要素２の双方が同一時に動作する時間帯Ｔ１２（点Ｐ１−Ｐ２間）は、モー要素２が動作してから、リアクタンス要素１が復帰するまでの時間である。そして、Ｔ１２の最大値は、モー要素の動作時間Ｍonの最小値と、リアクタンス要素が復帰する復帰時間Xoffの最大値との差になる。したがって、モー要素２が動作してからＴ１２の最大値（＝Xoffの最大値−Ｍonの最小値）の間、第１段距離継電保護装置の動作信号を阻止すれば、外部の故障による誤動作を回避できる。そこで、ｔ１＝Xoffの最大値−Ｍonの最小値に設定することにより、外部故障による点Ｐ１から点Ｐ２の移行区間に誤って第１段距離継電保護装置の動作信号が出力されるのを阻止できる。また、ｔ１時間を越えてリアクタンス要素１とモー要素２の動作が継続する場合は、第１段の内部故障の場合であるからトリップ指令などの動作信号を出力する。このように、本実施の形態によれば、ｔ１時間をリアクタンス要素１とモー要素２の動作特性に応じて設定しているから、最短に設定することができ、第１段距離継電保護装置の動作信号を高速に出力できる。
【００１９】
（第１段外部の故障から健全状態への復帰）
図３の故障状態から故障が除去された場合、図４に示すように、動作点はＦ２からＮに戻る。この場合、動作点が図のＰ２点に達するとリアクタンス要素１が動作する。このとき、モー要素２の動作が継続しているから、既にタイマ４から動作信号がアンドゲート３に入力されているので、リアクタンス要素１が動作するとアンドゲート４から動作信号が出力されることになる。しかし、タイマ５の出力は、モー要素２の動作継続によってｔ３時間が満了しオン状態に保持されている。つまり、ｔ３時間は、タイマ５の出力オンから外部故障が除去されるまでの時間以上に設定されている。したがって、アンドゲート６は閉じられているから、アンドゲート４の動作信号はアンドゲート６によって出力が阻止される。
【００２０】
ところが、動作点がＰ１に達してモー要素２が復帰すると直ちにアンドゲート６が開き、アンドゲート６を介してトリップ指令が出力されてしまうことになる。そこで、モー要素２が復帰してからｔ４時間経過後にアンドゲート６を開くようにして、そのような誤動作を防止している。つまり、ｔ４時間は、モー要素２の復帰時間Ｍoffの最大値とリアクタンス要素１の動作時間Xonの最小値との差をｔ２時間から引いた値以上に設定し、タイマ７が満了するまで、アンドゲート６を開かないようにしている。なお、タイマ７の設定時間ｔ２は、後述するように、外部故障から内部故障に進展するのを適切に検出するため、ｔ２時間＞（Ｍoffの最大値−Ｘonの最小値）に設定されている。したがって、ｔ４＞ｔ２−（Ｍoffの最大値−Ｘonの最小値）に設定されている。
【００２１】
このようにして、図７に示すように、外部故障の復帰時において、点Ｐ２から点Ｐ１の移行区間に誤って第１段距離継電保護装置の動作信号が出力されるのを阻止できる。
【００２２】
（第１段外部の故障から第１段内部への故障の進展）
図５に、第１段外部の故障から第１段内部へ故障が進展した場合の保護動作について説明する。つまり、動作点が図５のＦ２点からＦ３点に移行した場合、図１の実施の形態の保護区間内の事故であるから、速やかにトリップ指令を出力しなければならない。この場合、動作点が図のＰ３点に達するとリアクタンス要素１が動作を開始する。このとき、モー要素２は動作を継続しており、タイマ４の動作信号がアンドゲート３に入力されているので、リアクタンス要素１の動作と同時にアンドゲート６から動作信号が出力される。しかし、上述したように、アンドゲート６は、タイマ５のオフ動作遅延時間ｔ４により閉じられている。したがって、アンドゲート３の動作信号は、タイマ７のオン動作遅延時間ｔ２の経過を待ってトリップ指令として出力され、正常な保護動作が機能する。
【００２３】
上述したように、本実施の形態によれば、保護区間内の故障時の動作を高速化することができるとともに、保護区間外の故障に起因する誤動作を防止することができる。
【００２４】
図１の実施の形態は、本発明の保護協調方法を論理回路で組むことを前提に構成したが、本発明はこれに限らず、プログラムで組むことも可能であり、その場合タイマ５やアンドゲート６を用いることなく実現できる。
【００２５】
例えば、図２，３の場合、リアクタンス要素１が動作状態のときにモー要素２が動作したことを判定し、その場合は、リアクタンス要素１の復帰時間Xoffの最大値とモー要素の動作時間Ｍonの最小値との差時間（ｔ１時間）を経過した後、リアクタンス要素１とモー要素２の論理積を距離第１段の動作信号として出力するようにできる。
【００２６】
また、図４，５の場合、モー要素２が動作状態のときにリアクタンス要素１が動作したことを判定し、その場合は、モー要素２の復帰時間の最大値とリアクタンス要素１の動作時間の最小値との差時間（ｔ２時間）を経過した後、リアクタンス要素１とモー要素２の論理積を距離第１段の動作信号として出力するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の距離継電保護装置に係る一実施の形態の第１段距離継電保護装置部分のブロック構成図である。
【図２】本発明に係る第１段距離継電保護装置の保護区間内の故障時における動作を説明する図である。
【図３】本発明に係る第１段距離継電保護装置の保護区間外の故障発生時における動作を説明する図である。
【図４】本発明に係る第１段距離継電保護装置の保護区間外の故障除去時における動作を説明する図である。
【図５】本発明に係る第１段距離継電保護装置の保護区間外の故障から護区間内の故障に進展する場合の動作を説明する図である。
【図６】本発明の図１の実施の形態による保護区間内の故障時の動作を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の図１の実施の形態による保護区間外の故障発生から故障除去に至るまでの動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２８】
１  リアクタンス要素
２  モー要素
３  アンドゲート
４、５，７  タイマ
６  アンドゲート
８  オアゲート
【図１】
2005117798.tif 000003
【図２】
2005117798.tif 000004
【図３】
2005117798.tif 000005
【図４】
2005117798.tif 000006
【図５】
2005117798.tif 000007
【図６】
2005117798.tif 000008
【図７】
2005117798.tif 000009