(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の保護区間の両端に設けられ、自端の電流は計器用変流器を介して入力し相手端の電流は通信線路を介して入力し、自端の電流と相手端の電流との差電流が前記保護区間の通過電流に比例して大きくなる動作設定値を超えたとき動作する比率差動継電装置において、  自端の電流および相手端の電流を所定の周期でサンプリングしてディジタル量に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器で得られた自端の電流と相手端の電流との差電流が動作設定値を超えたか否かの判定演算を行い差電流が動作設定値を超えたときに動作するリレー判定演算部と、
前記リレー判定演算部が動作したとき保護区間の両端の遮断器にトリップ信号を出力する出力処理部と、
前記通信線路による相手端の電流の減衰および位相遅れを補償するための定数を算出し前記リレー判定演算部の判定演算に補正を加える演算補正部とを備え、
演算補正部は、前記通信線路の減衰量および位相遅れを求める検出処理部と、前記検出処理部で求めた減衰量に基づいて減衰定数を算出すると共に前記位相遅れに基づいて位相定数を算出する定数算出部と、記定数算出部で算出された減衰定数および位相定数を前記リレー判定演算部に出力する補正出力部とを備え、
前記検出処理部は、両端の比例差動継電装置を電力系統から切り離した状態で２つの前記通信線路に試験電流を流し、２つの前記通信線路の減衰量差、位相遅れ差、減衰量和および位相遅れ和を求め、これら２つの前記通信線路の減衰量差、位相遅れ差、減衰量和および位相遅れ和に基づいて前記通信線路の減衰定数および位相定数を求めることを特徴とする比率差動継電装置。
【請求項２】
リレー判定演算部は、相手端の電流として、通信線路から入力した相手端の電流に演算補正部からの減衰定数で除算すると共に、演算補正部からの位相定数に相当するサンプリング周期分だけ過去の電流デー夕を使用してリレー判定演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の比率差動継電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の保護区間の差電流に基づき内部事故を判定する差動継電装置に係わり、特に通過電流に比例して動作設定値が大きくなる比率差動継電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、差動継電装置は、保護区間に流入する電流と保護区間から流出する電流との差電流を判別して内部事故か否かの判定を行う。すなわち、内部事故のないときは電流の流入と流出は等しく差電流は零であり、内部事故があると故障電流が流れることから差電流が故障電流として表れる。この差電流が動作設定値を超えたときに内部事故と判定し動作する。
【０００３】
また、保護区間の通過電流が大になると、両端の電圧を検出する電流変成器の誤差により保護区間外部故障で誤動作の可能性があるので、動作設定値が通過電流の増加に伴って大きくなる比率差動継電器が用いられている。
【０００４】
図４は比率差動継電装置を長距離線路の電力系統に適用した保護継電システムの全体構成図である。電力系統の保護区間の両端Ａ、Ｂには、それぞれ比率差動継電装置１Ａ、１Ｂが設置されている。いま、電力系統のＡ端子を自端子とし、Ｂ端子を他端子とする。
【０００５】
比率差動継電装置１Ａには計器用変成器２Ａおよび限流変流器３Ａを介してＡ端子の電流Ｉａが入力される。このＡ端子の電流Ｉａは、絶縁変流器４Ａ１、Ａ通信線路５Ａ、絶縁変流器４Ａ２を介して相手端であるＢ端子の比率差動継電装置１Ｂに入力される。相手端の比率差動継電装置１Ｂにおいては計器用変成器２Ｂおよび限流変流器３Ｂを介してＢ端子の電流Ｉｂが入力され、Ａ端子から送られてきた電流Ｉａとの差電流が演算される。
【０００６】
同様に、比率差動継電装置１Ａには、相手端であるＢ端子の電流Ｉｂが絶縁変流器４Ｂ１、Ｂ通信線路５、絶縁変流器４Ｂ２を介して入力され、自端の電流Ｉａとの差電流が演算される。そして、比率差動継電装置１Ａ、１Ｂのいずれかが動作すると、保護区間の遮断器６Ａ、６Ｂを開放する。
【０００７】
図５は、比率差動継電装置１のブロック構成図である。自端と相手端の電流Ｉａ、Ｉｂは、比率差動継電装置１の入力変換器７に入力され、Ａ／Ｄ変換器８アナログ量からディジタル量に変換され、リレー判定演算部９に入力される。リレー判定演算部９では自端電流Ｉａと相手端電流Ｉｂとの差電流を演算し、その差電流が動作設定値を超えたか否かを判定し、動作設定値を超えたときはシーケンス処理部１０を介して出力処理部１１から遮断器６Ａ、６Ｂにトリッブ信号を出力し、保護区間の長距離線路の保護を行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、比率差動継電装置を長距離線路に適用した場合には、相手端の電流を取り込むための通信線路５Ａ、５Ｂが長くなるので、通信線路５Ａ、５Ｂの線路インダクタンスにより受信側波形に減衰と位相遅れが発生する。相手端の電流に減衰および位相遅れが発生すると、精度良い差動演算を行うことができなくなる。
【０００９】
従来の比率差動継電装置１では、相手端の電流の減衰率と位相遅れとを検出する処理が実装されていないため、リレー判定演算部９のリレー演算処理に誤差が生じ、精度の良い演算結果が得られず、誤動作および誤不動作の可能性がある。
【００１０】
本発明の目的は、相手端の電流の減衰率および位相遅れを検出でき、精度良くリレー判定演算を行うことができる比率差動継電装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる比率差動継電装置は、電力系統の保護区間の両端に設けられ、自端の電流は計器用変流器を介して入力し相手端の電流は通信線路を介して入力し、自端の電流と相手端の電流との差電流が前記保護区間の通過電流に比例して大きくなる動作設定値を超えたとき動作する比率差動継電装置において、自端の電流および相手端の電流を所定の周期でサンプリングしてディジタル量に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器で得られた自端の電流と相手端の電流との差電流が動作設定値を超えたか否かの判定演算を行い差電流が動作設定値を超えたときに動作するリレー判定演算部と、前記リレー判定演算部が動作したとき保護区間の両端の遮断器にトリップ信号を出力する出力処理部と、前記通信線路による相手端の電流の減衰および位相遅れを補償するための定数を算出し前記リレー判定演算部の判定演算に補正を加える演算補正部とを備え、
演算補正部は、前記通信線路の減衰量および位相遅れを求める検出処理部と、前記検出処理部で求めた減衰量に基づいて減衰定数を算出すると共に前記位相遅れに基づいて位相定数を算出する定数算出部と、前記定数算出部で算出された減衰定数および位相定数を前記リレー判定演算部に出力する補正出力部とを備え、
前記検出処理部は、両端の比例差動継電装置を電力系統から切り離した状態で２つの前記通信線路に試験電流を流し、２つの前記通信線路の減衰量差、位相遅れ差、減衰量和および位相遅れ和を求め、これら２つの前記通信線路の減衰量差、位相遅れ差、減衰量和および位相遅れ和に基づいて前記通信線路の減衰定数および位相定数を求めることを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明に係わる比率差動継電装置においては、演算補正部は、通信線路による相手端の電流の減衰および位相遅れを補償するための定数を算出しリレー判定演算部の判定演算に補正を加える。リレー判定演算部は、演算補正部からの定数に基づいてＡ／Ｄ変換器で得られた相手端の電流の減衰および位相遅れを補償し、その補償した相手端の電流およびＡ／Ｄ変換器で得られた自端の電流の差電流に基づいてリレー判定演算を行う。そして、差電流が動作設定値を超えたときに、出力処理部から保護区間の両端の遮断器にトリップ信号が出力される。
【００１４】
また、演算補正部の検出処理部では、通信線路の減衰量および位相遅れを検出し、定数算出部で、検出処理部で検出した減衰量に基づいて減衰定数を算出すると共に位相遅れに基づいて位相定数を算出する。そして、補正出力部から算出された減衰定数および位相定数をリレー判定演算部に出力する。
【００１５】
請求項２の発明に係わる比率差動継電装置は、請求項１の発明において、リレー判定演算部は、相手端の電流として、通信線路から入力した相手端の電流に演算補正部からの減衰定数で除算すると共に、演算補正部からの位相定数に相当するサンプリング周期分だけ過去の電流データを使用してリレー判定演算を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明に係わる比率差動継電装置においては、請求項１の発明の作用に加え、通信線路から入力した相手端の電流に演算補正部からの減衰定数で除算する。これにより、減衰による補正を行う。また、演算補正部からの位相定数に相当するサンプリング周期分だけ過去の電流データを使用する。これにより、位相遅れ分を補正する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる比率差動継電装置のブロック構成図である。この実施の形態は、図４に示した従来例に対し、通信線路５による相手端の電流の減衰および位相遅れを補償するための定数を算出しリレー判定演算部９の判定演算に補正を加える演算補正部１２を追加して設けたものである。その他の構成は、図４に示した従来例と同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００１８】
演算補正部１２は、通信線路５Ａ、５Ｂによる相手端の電流の減衰および位相遅れを補償するための定数を算出し、リレー判定演算部９の判定演算に補正を加えるものである。この演算補正部１２は、後述するように比率差動継電装置１Ａ、１Ｂを電力系統から切り離した状態で試験電流Ｉを流し、通信線路５Ａ、５Ｂの減衰量および位相遅れを求め、さらに減衰定数および位相定数を算出する。
【００１９】
すなわち、演算補正部１２の検出処理部１３は、試験電流Ｉが流れている状態で通信線路５Ａ、５Ｂの減衰量および位相遅れを検出する。この場合、減衰量および位相遅れの計測中であることは計測中表示部１４に表示される。
【００２０】
定数算出部１５は、検出処理部１３で検出された減衰量に基づいて減衰定数を算出する。また、検出処理部１３で検出された位相遅れに基づいて位相定数を算出する。定数算出部１５で算出された減衰定数および位相定数は、定数表示部１６に表示されると共に記憶部１７に記憶される。そして、補正出力部１８は定数算出部１５で算出され記憶部１７に記憶された減衰定数および位相定数をリレー判定演算部９に出力し、補正を加えるようになっている。
【００２１】
次に、検出処理部１３での減衰定数および位相定数を求め方を説明する。検出処理部１３では、通信線路５Ａの減衰量と通信線路５Ｂの減衰量との減衰量差ΔＩ、および通信線路５Ａの位相遅れと通信線路５Ｂの位相遅れとの位相遅れ差Δθを求め、さらに、通信線路５Ａの減衰量と通信線路５Ｂの減衰量との減衰量和ΣＩ、および通信線路５Ａの位相遅れと通信線路５Ｂの位相遅れとの位相遅れ和Σθを求め、減衰量差ΔＩ、減衰量和ΣＩ、位相遅れ差Δθ、位相遅れ和Σθに基づいて減衰定数および位相定数を求める。
【００２２】
図２は、検出処理部１３において、通信線路５Ａの減衰量と通信線路５Ｂの減衰量との減衰量差ΔＩ、および通信線路５Ａの位相遅れと通信線路５Ｂの位相遅れとの位相遅れ差Δθを求める場合の試験回路構成を示している。なお、図２では自端の比率差動継電装置１Ａの内部構成の図示を一部省略している。
【００２３】
まず、自端の比率差動継電装置１Ａおよび相手端の比率差動継電装置１Ｂを電力系統から切り離す。すなわち、限流変流器３Ａ、３Ｂからの入力を遮断し、相手端側に試験電源１９を接続し、この試験電源１９から通信線路５Ａ、５Ｂに同一の試験電流Ｉを流す。
【００２４】
いま、Ａ通信線路５Ａの減衰率をαａ、位相遅れをθａとし、また、Ｂ通信線路５Ｂの減衰率をαｂ、位相遅れをθｂとする。さらに自端の比率差動継電装置１Ａに入力されるＡ通信線路５Ａからの電流をＩａ、Ｂ通信線路５Ｂからの電流をＩｂ、電流Ｉａと電流Ｉｂとの位相差をΔθとする。
【００２５】
この場合、Ａ通信線路５Ａからの電流ＩａおよびＢ通信線路５Ｂからの電流Ｉｂは、下記（１）式および（２）式で示される。
【００２６】
Ｉａ＝（１−αａ）Ｉ  …（１）
Ｉｂ＝（１−αｂ）Ｉ  …（２）
【００２７】
また、通信線路５Ａの減衰量αａＩと通信線路５Ｂの減衰量αｂＩとの減衰量差ΔＩは、下記（３）式で求められる。
【００２８】
0003763345.tif 000002
【００２９】
一方、通信線路５Ａの位相遅れθａと通信線路５Ｂの位相遅れθｂとの位相遅れ差Δθは（４）式で示され、電流Ｉａと電流Ｉｂとの位相差として求められる。従って、下記（５）式により、通信線路５Ａの位相遅れθａと通信線路５Ｂの位相遅れθｂとの位相遅れ差Δθが求められる。
【００３０】
Δθ＝θｂ−θａ  …（４）
Δθ＝ＣＯＳ-1（Ｉａ・Ｉｂ／｜Ｉａ｜｜Ｉｂ｜）  …（５）
【００３１】
図３は、検出処理部１３において、通信線路５Ａの減衰量と通信線路５Ｂの減衰量との減衰量和ΣＩ、および通信線路５Ａの位相遅れと通信線路５Ｂの位相遅れとの位相遅れ和Σθを求める場合の試験回路構成を示している。なお、図３では自端の比率差動継電装置１Ａの内部構成の図示を一部省略している。
【００３２】
まず、自端の比率差動継電装置１Ａおよび相手端の比率差動継電装置１Ｂを電力系統から切り離す。すなわち、限流変流器３Ａ、３Ｂからの入力を遮断し、自端側に試験電源１９を接続し、この試験電源１９から通信線路５Ａおよび通信線路５Ｂを経由する試験電流Ｉを流す。
【００３３】
いま、Ａ通信線路５Ａの減衰率をαａ、位相遅れをθａとし、また、Ｂ通信線路５Ｂの減衰率をαｂ、位相遅れをθｂとする。さらに自端の比率差動継電装置１Ａに入力される電流をＩａ’、Ｂ通信線路５Ｂからの電流をＩｂ’、電流Ｉａ’と電流Ｉｂ’との位相差をΣθとする。
【００３４】
この場合、Ａ通信線路５Ａに流れる電流Ｉａ’は試験電流Ｉそのものとなり、Ｂ通信線路５Ｂからの電流Ｉｂ’は、通信線路５Ａおよび通信線路５Ｂを経由してきた電流となり、下記（６）式および（７）式でそれぞれ示される。
【００３５】
Ｉａ’＝Ｉ  …（６）
Ｉｂ’＝（１−αａ−αｂ）Ｉ  …（７）
【００３６】
また、通信線路５Ａの減衰量αａＩと通信線路５Ｂの減衰量αｂＩとの減衰量和ΣΔＩは、下記（８）式で求められる。
【００３７】
0003763345.tif 000003
【００３８】
一方、通信線路５Ａの位相遅れθａと通信線路５Ｂの位相遅れθｂとの位相遅れ和Σθは（９）式で示され、電流Ｉａと電流Ｉｂとの位相差として求められる。従って、下記（１０）式により、通信線路５Ａの位相遅れθａと通信線路５Ｂの位相遅れθｂとの位相遅れ和Σθが求められる。
【００３９】
Σθ＝θａ＋θｂ  …（９）
Σθ＝ＣＯＳ-1（Ｉａ’・Ｉｂ’／｜Ｉａ’｜｜Ｉｂ’｜）  …（１０）
【００４０】
従って、Ａ通信線路５Ａの減衰量αａＩおよびＢ通信線路５Ｂの減衰量αｂＩは、（３）式で求めた減衰量差ΔＩと（８）式で求めた減衰量和ΣＩとから、下記（１１）式および（１２）式により求められる。
【００４１】
αａＩ＝（ΣＩ−ΔＩ）／２  …（１１）
αｂＩ＝（ΣＩ＋ΔＩ）／２  …（１２）
【００４２】
同様に、Ａ通信線路５Ａの位相遅れθａおよびＢ通信線路５Ｂの位相遅れθｂは、（４）式および（９）式より、下記（１３）式および（１４）式で求められる。
【００４３】
θａ＝（Σθ−Δθ）／２  …（１３）
θｂ＝（Σθ＋Δθ）／２  …（１４）
【００４４】
このようにして求めた通信線路５Ａ、５Ｂの減衰量αａＩ、αｂＩ、位相遅れθａ、θｂは、定数算出部１５に入力され、定数算出部１５において、減衰定数および位相定数を算出する。すなわち、Ａ通信線路５Ａの減衰定数βａおよびＢ通信線路５Ｂの減衰定数βｂは、（１５）式および（１６）式のように求められる。
【００４５】
βａ＝１−αａＩ／Ｉ＝１−αａ  …（１５）
βｂ＝１−αｂＩ／Ｉ＝１−αｂ  …（１６）
【００４６】
また、Ａ通信線路５Ａの位相定数τａおよびＢ通信線路５Ｂの位相定数τｂは、（１７）式および（１８）式のように求められる。ここで、Ｋは位相遅れθａ、θｂを何回のサンプリング周期分に相当するかに変換するための定数である。
【００４７】
τａ＝Ｋθａ  …（１７）
τｂ＝Ｋθｂ  …（１８）
【００４８】
すなわち、位相定数τａ、τｂは、位相遅れθａ、θｂを補償するために何回前のサンプリング周期の電流データを用いればよいかを示す定数である。
【００４９】
定数算出部１５で求められた減衰定数βａ、βｂおよび位相定数τａ、τｂは定数表示部１６に表示されると共に記憶部１７に記憶される。そして、記憶部１７に記憶された減衰定数βａ、βｂおよび位相定数τａ、τｂは、補正出力部１８からリレー判定演算部９に出力され、リレー判定演算部９において、通信線路５Ａ、５Ｂから入力した相手端の電流に演算補正部１２からの減衰定数βａ、βｂで除算すると共に、位相定数τａ、τｂに相当するサンプリング周期分だけ過去の電流データを使用してリレー判定演算を行う。これにより、減衰および位相遅れを補償する。
【００５０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、減衰量および位相遅れを計測し相手端の入力電流の減衰定数および位相定数を算出し、これらを補償するので比率差動継電装置の整定時に誤動作および誤不動作を防止できる整定値を設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる比率差動継電装置のブロック構成図。
【図２】本発明の実施の形態における検出処理部において、２つの通信線路の減衰量差ΔＩ、および位相遅れ差Δθを求める場合の試験回路の構成図。
【図３】本発明の実施の形態における検出処理部において、２つの通信線路の減衰量和ΣＩ、および位相遅れ和Σθを求める場合の試験回路の構成図。
【図４】従来の比率差動継電装置を長距離線路の電力系統に適用した保護継電システムの全体構成図。
【図５】従来の比率差動継電装置１のブロック構成図。
【符号の説明】
１…比率差動継電装置、２…計器用変成器、３…限流変流器、４…絶縁変流器、５…通信線路、６…遮断器、７…入力変換部、８…Ａ／Ｄ変換器、９…比率電流差動継電器、１０…シーケンス処理部、１１…出力処理部、１２…演算補正部、１３…検出処理部、１４…計測中表示部、１５…定数算出部、１６…定数表示部、１７…記憶部、１８…補正出力部、１９…試験電源
【図１】
0003763345.tif 000004
【図２】
0003763345.tif 000005
【図３】
0003763345.tif 000006
【図４】
0003763345.tif 000007
【図５】
0003763345.tif 000008