JP3926971B2

JP3926971B2 - Digital protection relay device

Info

Publication number: JP3926971B2
Application number: JP2000238881A
Authority: JP
Inventors: 純野呂; 正弘伊藤; 高久阿部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2020-08-02
Also published as: JP2002051451A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディジタル形保護リレー装置に係り、特に零相循環電流が発生する系統を保護するための機能を実装したディジタル形保護リレー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
送電線には多回線鉄塔を使用している。多回線鉄塔として例えば上位電圧回線とこの回線より電圧の低い下位電圧回線とを配置している。これらの電圧回線の一方端側に電源を、他方端側に負荷を接続している。電源側端及び負荷側端の両電圧回線に電流検出器及び遮断器を接続し、電流検出器により検出した地絡電流により地絡電流差動リレーを動作して、遮断器に遮断指令を出力している。
【０００３】
地絡電流差動リレーは、相手側の端子から受信した各端子の電流情報を使用して比率演算を実施している。比率演算の内部処理としては、各端子の電流のスカラ和である抑制量と、ベクトル和である動作量の算出を実施する。比率演算処理は、動作量がある判定値以上の場合、地絡電流差動リレーの動作判定を実施する。地絡電流差動リレーの動作判定値は抑制量の大きさにより決定され、抑制量が増加することにより、判定値が増加する比率特性を有する。
【０００４】
この比率演算処理により、地絡電流差動リレーの動作及び不動作の判定を実施している。また各端子の電流のベクトル和と零相電圧を使用して位相演算を利用して実施することもできる。位相演算の内部処理は、零相電圧を基準として、零相電圧と電流のベクトル和の位相差を演算して、この演算結果が特定の位相差以内の時に地絡電流差動リレーの動作判定を実施する。
【０００５】
系統故障発生時においては、電流が故障点に向けて流れるため、内部故障においては動作量と抑制量が同等になることより、比率特性が動作する。また系統故障時は動作量位相と零相電圧位相は同位相となるため、位相特性も動作する。
【０００６】
比率演算結果と位相演算結果が同時に動作判定を実施した時に、制御指令が出力する構成となっている。この制御指令は、電力系統に設置している遮断器を開放する制御を示す。つまり判定値は動作量より抑制量が大きいときには、地絡電流差動リレーより遮断器に遮断指令を出力しない。また動作量と抑制量とが同じ値の時には地絡電流差動リレーより遮断器に遮断指令を出力する。
【０００７】
上位電圧回線からの誘導電流により下位電圧回線に零相循環電流が発生する。この状態で下位電圧回線に地絡事故が発生すると、系統に比率演算を適用した場合は、零相循環電流の影響により各端子より取り込まれる電流データが零相循環電流分だけ増加することとなる。この増加した電流データを使用して比率演算を実施すると、ベクトル和である動作量に関しては、片端より流入した零相循環電流が他の端子より流出することとなるため、零相循環電流の影響は発生しない。しかし、スカラ和である抑制量に関しては、各端子の入力電流の大きさの総和をとるため、片端より流入した零相循環電流分と、他の端子より流出した零相循環電流分が影響値として加算される。
【０００８】
このように動作量が増加せず、抑制量のみが増加した比率演算処理においては、抑制量が増加することにより、比率演算内の判定値が増加し、入力された動作量以上になることにより、地絡事故が起きているにもかかわらず、地絡電流差動リレーの動作が不動作となる欠点がある。
【０００９】
これを解決するために、特開昭５３−８０５３８号公報においては、上位電圧回線から下位電圧回線に対して生じる電磁誘導による零相電流が下位電圧回線に流れ、下位電圧回線で故障発生前に記憶した電流と事故発生後の電流の変化した差分を算出し、この差分を動作量及び抑制量とみなす比率差動演算を行ない、地絡電流差動リレーより遮断器に遮断指令を出力するようにして、地絡電流差動リレーが不動作となるのを防止している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上位電圧回線と下位電圧回線とに同時に地絡事故が起きると、両電圧回線で各々比率差動演算を行えば、演算処理に時間を要し、地絡事故が負荷に普及する恐れがある。
【００１１】
本発明の目的は、零相電流に影響されることなく、全ての系統故障に対応が可能となるディジタル形保護リレー装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のディジタル形保護リレー装置は、上位及び下位電圧回線で同時に地絡事故が生じた時、前記上位の遮断器の遮断より遅れて、下位の地絡電流差動リレーより遮断器に遮断指令を出力することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１、図２により説明する。図１は送電線の鉄塔に複数回線例えば２回線を配置した例である。２回線として上位電圧回線１と下位電圧回線２とを配置している。これらの回線の一方側に電源３を、他方側に負荷４を接続している。両電圧回線１，２はトランス５を介して接続している。電源３の下位電圧回線２には高抵抗部６を接地Ｅしている。
【００１４】
下位電圧回線２の電源側端Ａ及び負荷側端Ｂの下位電圧回線２にディジタル保護装置１０Ａ，１０Ｂを設けている。これらのディジタル保護装置１０Ａ，１０Ｂは構造が同じなので、ディジタル保護装置１０Ａを例に説明し、他のディジタル保護装置１０Ｂの説明は省略する。上位及び下位電圧回線１，２の電源側端Ａ及び負荷側端Ｂの両電圧回線１，２に電流検出器例えば変流器１２及び遮断器１３を接続している。遮断器１３と変流器１２との間には地絡電流差動リレー１４Ａが接続されている。１１は上位電圧回線１に接続したディジタル保護装置である。地絡電流差動リレー１４Ｃは上位電圧回線１に接続されている。
【００１５】
電源側端Ａの地絡電流差動リレー１４Ａと負荷側端Ｂの地絡電流差動リレー１４Ｂとは通信回１６により連絡され、お互いの情報をやり取りしている。地絡電流差動リレー１４Ａは変流器１２で検出した地絡電流ｉ₄により遮断器１２に遮断指令を出力する。地絡電流差動リレー１４Ａは図３に示す構成である。１４Ｚは地絡電流差動リレー１４Ａの入力側に接続された遅延回路である。
【００１６】
電源側端Ａと負荷側端Ｂとから内部に流れる電流ｉ₁，ｉ₂が流れる。電流ｉ₁，ｉ₂はメモリ２０Ａ，２０Ｂと比較器２１Ａ，２１Ｂに流れる。メモリ２０は地絡事故発生前の記憶している電流、地絡事故発生後の地絡電流Ｉ₄とを比較器２１に入力する。比較器２１で電流と地絡電流との差分を電流変化分として出力する。この電流変化分を比率差動演算部２２に入力して、比率差動演算部２２では電流変化分を図４に示すように動作量及び抑制量として比率差動演算し、その結果により遮断指令を出力する。比率演算部２３は地絡電流ｉ₄のみを動作量及び抑制量として比率演算して、遮断指令を出力する。２５はタイマー処理、２６Ａ，２６ＢはＡＮＤ処理、２７はＯＲ処理である。
【００１７】
図４は横軸及び縦軸に抑制量及び動作量をとり、動作域Ｙは遮断器が遮断する事故動作領域である。また不動作域Ｘは遮断器が動作しない正常領域である。抑制量は｜ｉ₁＋ｉ₂｜（両側端Ａ、Ｂのスカラ和）である。動作量はｉ₁＋ｉ₂（両側端Ａ、Ｂのベクトル和であり、電流の流入を＋方向とする）である。
【００１８】
今、図２に示すように下位電圧回線２で地絡事故１７を生じ、地絡電流ｉ₄が矢印方向に流れる。この地絡電流ｉ₄は変流器１２で検出され地絡電流差動リレー１４Ａに入力される。地絡電流差動リレー１４Ａでは地絡電流ｉ₄を比率演算部２３で比率演算を行い、図４に示す抑制量及び動作量とする。抑制量及び動作量を例えば１とすれば、図４ではＳ１点になり動作域Ｙとなり、地絡電流差動リレー１４Ａより遮断指令を出力し、遮断器１３を遮断し、地絡事故が負荷に拡大するのを防止している。
【００１９】
この実施例では比率演算部２３からの出力は時限協調タイマー処理２５で実施される。時限協調タイマー処理２５は配電系統で負荷から電源に行くに従い遮断器の遮断速度を遅くして、短絡事故などが生じた時に、同時に全遮断器が遮断するのを防止している。この出力と図１の計器用変成器１５からの零相電圧Ｖ０Ａ及び各側端の電流ｉ₁，ｉ₂の情報を使用した位相演算２４の出力結果をＡＮＤ処理２６Ａで処理する。この出力が差分を実施した出力となる。差分を実施しない比率演算２３の出力をＡＮＤ処理２６ＢとＯＲ処理２７にすることにより、遮断器１３を制御する。
【００２０】
次に上位電圧回線１から下位電圧回線２に対して電磁誘導を生じる。この電磁誘導による零相電流ｉ₃が下位電圧回線２に流れる。下位電圧回線２の電源側端Ａで、地絡事故１７による地絡電流ｉ₄が流れている場合には、動作量はｉ₃＋ｉ₄−ｉ₃＝１となる（ｉ₃，ｉ₄を１とする）。抑制量は｜ｉ₃＋ｉ₄＋ｉ₄｜＝３となる。この結果、図４に示す特性図ではＳ２点になり不動作域Ｘとなり、地絡事故が起きているにもかかわらず、地絡電流差動リレー１４Ａより遮断指令を出力できないことになる。
【００２１】
これを改善するために図３及び図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようにメモリ２０に記憶した地絡事故発生前の零相電流ｉ₃と、地絡事故発生後の地絡電流ｉ₄とを比較器２１で比較した差分を電流変化分とし（ｉ₃，ｉ₄を１とする）、この電流変化分例えば１を比率差動演算部２２に入力して、比率差動演算部２２で電流変化分を比率差動演算し、図４の動作量及び抑制量とする。動作量及び抑制量＝１であるから、特性図４ではＳ１点になり動作域Ｙとなり、地絡電流差動リレー１４Ａより遮断指令を出力し、遮断器１３を遮断し、地絡事故が負荷に拡大するのを防止している。
【００２２】
しかしながら、図６のように上位電圧回線１と下位電圧回線２とで同時に地絡事故１７が発生し、地絡電流ｉ₄が流れる。この電流変化分を両電圧回線１，２で演算していると、演算が複雑になり、地絡事故が負荷に拡大する恐れがある。
【００２３】
そこで、本発明では、下位の地絡電流差動リレー１４Ａと変流器１２との間に遅延回路１４Ｚを設け、遅延回路１４Ｚにより、地絡電流差動リレー１４Ａへの地絡電流ｉ₄の入力を一定時間例えば零相電流ｉ₃の影響が無くなるまで遅延し、この間に上位の遮断器１３Ａを下位の遮断器１３Ｂより遮断速度の速い遮断器を使用し、遮断器１３Ａを遮断した後、零相電流ｉ₃の影響が無くなる時間を経過すると、遅延回路１４Ｚより地絡電流ｉ₄を地絡電流差動リレー１４Ａに入力し、地絡電流差動リレー１４Ａからの遮断指令により遮断器１３Ｂを遮断する。
【００２４】
このように、本発明では両電圧回線１，２で同時に地絡事故１７が起きると、上位の遮断器１３Ａを自動的に遮断後、零相電流ｉ₃の影響が無くなるまで、遅延回路１４Ｚで地絡電流ｉ₄を抑制しているので、地絡電流差動リレー１４Ａは地絡電流ｉ₄だけを比率演算すればよいから、従来の電流変化分を演算するのに比べて、単純な演算となり、地絡事故対策が早くなり、地絡事故が負荷に拡大するのを防止できる。また上位の遮断器１３Ａを下位の遮断器１３Ｂより遮断速度の速い遮断器を使用したので、更に地絡事故対策を早くすることができる。
【００２５】
上述の実施例では送電線を例に説明したが、地絡電流差動リレー１４を単独に使用できることは勿論である。この場合、地絡電流差動リレー１４は、差分を使用した比率差動演算部と、差分を使用しない比率演算部とを併用することにより、零相電流の影響を受けることなく、全ての系統故障に対応が可能となる。
【００２６】
遅延回路１４Ｚの遅延時間を設定する場合には、零相電流ｉ₃の影響が無くなるまで遅延する他に、時限協調タイマー処理２５の時限協調時間の範囲内に設定する。即ち、時限協調タイマー処理２５の出力信号を遅らせない時間内に設定する。つまり遅延時間は時限協調タイマー処理２５の出力信号の設定時間より速い時間に設定する。そうすれば、下位電圧回線２に地絡事故が起きた場合に、遮断器１３Ｂの遮断時間が遅れること無く、従来と同程度の地絡事故対策を取ることができるので、地絡事故が負荷に拡大するのを防止できる。
【００２７】
また地絡電流などを比率差動演算部２２で差動演算する他に位相演算２４を追加して、より一層地絡事故の検出を確実なものにすることができる。即ち、図７に示すように位相演算２４は計器用変成器１５の零相電圧Ｖ０Ａに対して、計器用変成器１５により正常時の図５（ｄ）に示すように正常電圧値Ｖ１と地絡事故時の地絡電圧値Ｖ２との差分を検出し、差分があるとこれを図７の動作域Ｙとし、差分が無いときには不動作域Ｘに表示する。
【００２８】
また零相電流時のと正常電流ｉと地絡電流ｉ₄との差分を検出し、差分があるとこれを図７の動作域Ｙとし、差分が無いときには不動作域Ｘに表示する。正常電流ｉとの地絡電流ｉ₄の大きさ及び方向も指示される。位相演算２４で正常電流ｉ及び地絡電流ｉ₄の大きさ及び方向を指示するには、地絡電圧値Ｖ２及び地絡電流ｉ₄の位相角度α及びβがβ＜αの関係にあるか否かと、正常電圧値Ｖ１＝１と仮定すれば、ｉ₄＞１の関係にあるか否かを演算して決める。
【００２９】
図８は本発明の他の実施例である。位相演算２４Ａの電流入力を比較器２１Ａ，２１Ｂに差分した電流を使用している。この位相演算２４Ｂの出力はタイマー処理２６Ｂにて処理されることとなる。
【００３０】
図９は本発明の他の実施例である。零相電圧ＶＯＡに対して、一定時間のメモリ２０Ｃで処理されたデータと零相電圧ＶＯＡとを比較器２１Ａ，２１Ｂで差分した電流及び電圧を実施し位相演算２４Ａの処理を実施している。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の地絡電流差動リレーを使用することにより、零相電流の影響を受けることなく、全ての系統故障に対応が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例として示した送電線の保護リレーシステムの概略回路図。
【図２】図１の下位電圧回線における保護リレーシステムの概略回路図。
【図３】図１、図２の保護リレーシステムの概略ブロック図。
【図４】図３の地絡電流差動リレーの演算部における特性図。
【図５】図３の地絡電流差動リレーにおける地絡電流及び零相循環電流と零相電圧の特性図。
【図６】図１の上位及び下位電圧回線で同時に地絡事故が起きた場合の保護リレーシステムの概略回路図。
【図７】図３の地絡電流差動リレーの位相演算部を設けた概略ブロック図。
【図８】本発明の他の実施例として示した保護リレーシステムの概略ブロック図。
【図９】本発明の他の実施例として示した保護リレーシステムの概略ブロック図。
【符号の説明】
１…上位電圧回線、２…電圧回線、３…電源、４…負荷、１０，１１…ディジタル保護装置、１２…変流器、１３…遮断器、１４，１４Ａ，１４Ｂ…地絡電流差動リレー、１４Ｚ…遅延回路、２０Ａ，２０Ｂ…メモリ、２１Ａ，２１Ｂ…比較器、２２…比率差動演算部、２３…比率演算部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a digital protection relay device, and more particularly to a digital protection relay device having a function for protecting a system in which a zero-phase circulating current is generated.
[0002]
[Prior art]
Multi-line towers are used for the transmission lines. For example, an upper voltage line and a lower voltage line having a lower voltage than this line are arranged as a multi-line tower. A power source is connected to one end side of these voltage lines, and a load is connected to the other end side. Connect a current detector and circuit breaker to both voltage lines on the power supply side and load side, operate a ground fault current differential relay using the ground fault current detected by the current detector, and output a break command to the circuit breaker is doing.
[0003]
The ground fault current differential relay performs the ratio calculation using the current information of each terminal received from the counterpart terminal. As internal processing of the ratio calculation, calculation of a suppression amount that is a scalar sum of currents of respective terminals and an operation amount that is a vector sum is performed. In the ratio calculation process, when the operation amount is equal to or greater than a certain determination value, the operation determination of the ground fault current differential relay is performed. The operation determination value of the ground fault current differential relay is determined by the size of the suppression amount, and has a ratio characteristic that the determination value increases as the suppression amount increases.
[0004]
By this ratio calculation process, the operation and non-operation of the ground fault current differential relay are determined. It is also possible to carry out using phase calculation using the vector sum of the currents of the terminals and the zero-phase voltage. Internal processing of the phase calculation calculates the phase difference of the vector sum of the zero-phase voltage and current using the zero-phase voltage as a reference, and determines the operation of the ground fault current differential relay when this calculation result is within a specific phase difference. To implement.
[0005]
When a system failure occurs, the current flows toward the failure point. Therefore, in the internal failure, the operation amount is equal to the suppression amount, and the ratio characteristic operates. In addition, since the operation amount phase and the zero-phase voltage phase are the same during a system failure, the phase characteristics also operate.
[0006]
When the ratio calculation result and the phase calculation result simultaneously determine the operation, the control command is output. This control command indicates control for opening the circuit breaker installed in the power system. That is, when the suppression value is larger than the operation amount, the ground fault current differential relay does not output a break command to the circuit breaker. Further, when the operation amount and the suppression amount are the same value, a break command is output from the ground fault current differential relay to the breaker.
[0007]
A zero-phase circulating current is generated in the lower voltage line by the induced current from the upper voltage line. If a ground fault occurs in the lower voltage line in this state, when ratio calculation is applied to the system, the current data taken from each terminal will increase by the amount of the zero-phase circulating current due to the influence of the zero-phase circulating current. . If the ratio calculation is performed using this increased current data, the zero-phase circulating current that flows in from one end will flow out from the other terminal for the operation amount that is the vector sum. Does not occur. However, for the suppression amount that is a scalar sum, the sum of the magnitudes of the input current at each terminal is taken, so the zero-phase circulating current that flows in from one end and the zero-phase circulating current that flows out from the other terminal have an influence value. Is added as
[0008]
In the ratio calculation process in which the operation amount does not increase and only the suppression amount increases in this manner, the determination value in the ratio calculation increases due to the increase in the suppression amount, and becomes greater than the input operation amount. In spite of the occurrence of a ground fault, there is a drawback that the operation of the ground fault current differential relay becomes inoperative.
[0009]
In order to solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 53-80538 discloses that a zero-phase current caused by electromagnetic induction from the upper voltage line to the lower voltage line flows to the lower voltage line, and before the failure occurs in the lower voltage line. The difference between the stored current and the current after the accident is calculated, the ratio differential operation is performed by regarding the difference as the operation amount and the suppression amount, and a break command is output from the ground fault current differential relay to the circuit breaker. Thus, the ground fault current differential relay is prevented from becoming inoperative.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, if a ground fault occurs on the upper voltage line and the lower voltage line at the same time, if each differential differential calculation is performed on both voltage lines, the calculation process takes time, and the ground fault may spread to the load. is there.
[0011]
An object of the present invention is to provide a digital type protective relay device which can cope with all system failures without being affected by zero phase current.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The digital protection relay device according to the present invention is configured such that when a ground fault occurs simultaneously in the upper and lower voltage lines, the lower ground fault current differential relay delays the circuit breaker from being interrupted. Is output.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows an example in which a plurality of lines, for example, two lines, are arranged on a transmission line tower. An upper voltage line 1 and a lower voltage line 2 are arranged as two lines. A power source 3 is connected to one side of these lines, and a load 4 is connected to the other side. Both voltage lines 1 and 2 are connected via a transformer 5. A high resistance portion 6 is grounded E to the lower voltage line 2 of the power source 3.
[0014]
Digital protection devices 10A and 10B are provided on the lower voltage line 2 at the power supply side end A and the load side end B of the lower voltage line 2. Since these digital protection devices 10A and 10B have the same structure, the digital protection device 10A will be described as an example, and description of the other digital protection devices 10B will be omitted. A current detector such as a current transformer 12 and a circuit breaker 13 are connected to the voltage lines 1 and 2 at the power supply side end A and the load side end B of the upper and lower voltage lines 1 and 2. A ground fault current differential relay 14 </ b> A is connected between the circuit breaker 13 and the current transformer 12. Reference numeral 11 denotes a digital protection device connected to the upper voltage line 1. The ground fault current differential relay 14 </ b> C is connected to the upper voltage line 1.
[0015]
The ground-fault current differential relay 14A at the power supply side end A and the ground-fault current differential relay 14B at the load side end B are communicated by the communication circuit 16 and exchange information with each other. The ground fault current differential relay 14 </ b> A outputs a cutoff command to the circuit breaker 12 by the ground fault current i ₄ detected by the current transformer 12. The ground-fault current differential relay 14A has the configuration shown in FIG. 14Z is a delay circuit connected to the input side of the ground fault current differential relay 14A.
[0016]
Currents i ₁ and i ₂ flowing inside from the power supply side end A and the load side end B flow. The currents i ₁ and i ₂ flow to the memories 20A and 20B and the comparators 21A and 21B. The memory 20 inputs the current stored before the occurrence of the ground fault and the ground fault current I ₄ after the occurrence of the ground fault into the comparator 21. The comparator 21 outputs the difference between the current and the ground fault current as a current change amount. This current change is input to the ratio differential calculation unit 22, and the ratio differential calculation unit 22 performs the ratio differential calculation as the operation amount and the suppression amount as shown in FIG. Is output. The ratio calculation unit 23 calculates the ratio using only the ground fault current i ₄ as the operation amount and the suppression amount, and outputs a cutoff command. 25 is a timer process, 26A and 26B are AND processes, and 27 is an OR process.
[0017]
In FIG. 4, the horizontal axis and the vertical axis represent the suppression amount and the operation amount, and the operation region Y is an accident operation region in which the circuit breaker breaks. The non-operation area X is a normal area where the circuit breaker does not operate. The suppression amount is | i ₁ + i ₂ | (scalar sum of both side ends A and B). The operation amount is i ₁ + i ₂ (the vector sum of both side ends A and B, and the inflow of current is in the + direction).
[0018]
Now, as shown in FIG. 2, a ground fault 17 occurs in the lower voltage line 2, and the ground fault current i ₄ flows in the direction of the arrow. This ground fault current i ₄ is detected by the current transformer 12 and input to the ground fault current differential relay 14A. In the ground fault current differential relay 14A, the ratio calculation unit 23 calculates the ratio of the ground fault current i ₄ to obtain the suppression amount and the operation amount shown in FIG. If the suppression amount and the operation amount are set to 1, for example, it becomes point S1 in FIG. 4 and becomes the operation region Y, outputs a cutoff command from the ground fault current differential relay 14A, shuts off the circuit breaker 13, and the ground fault is a load. Is prevented from expanding.
[0019]
In this embodiment, the output from the ratio calculation unit 23 is implemented by the timed cooperative timer process 25. The timed cooperative timer process 25 slows down the breaking speed of the circuit breaker as it goes from the load to the power supply in the distribution system, and prevents all circuit breakers from breaking simultaneously when a short circuit accident or the like occurs. The output result of the phase calculation 24 using the output and the information of the zero-phase voltage V0A from the instrument transformer 15 of FIG. 1 and the currents i ₁ and i ₂ at each side is processed by an AND process 26A. This output is an output obtained by performing the difference. The circuit breaker 13 is controlled by making the output of the ratio calculation 23 which does not implement the difference into an AND process 26B and an OR process 27.
[0020]
Next, electromagnetic induction is generated from the upper voltage line 1 to the lower voltage line 2. A zero-phase current i ₃ caused by this electromagnetic induction flows through the lower voltage line 2. When the ground fault current i ₄ caused by the ground fault 17 flows at the power source side A of the lower voltage line 2, the operation amount is i ₃ + i ₄ −i ₃ = 1 (i ₃ and i ₄ are 1). The suppression amount is | i ₃ + i ₄ + i ₄ | = 3. As a result, in the characteristic diagram shown in FIG. 4, it becomes point S2 and becomes the non-operating area X, and the interruption command cannot be output from the ground fault current differential relay 14A even though the ground fault has occurred.
[0021]
In order to improve this, as shown in FIGS. 3 and 5A, 5B, and 5C, the zero-phase current i ₃ before the occurrence of the ground fault accident stored in the memory 20 and the A difference obtained by comparing the ground fault current i ₄ with the comparator 21 is defined as a current change amount (i ₃ and i ₄ are set to 1), and the current change amount, for example, 1 is input to the ratio differential operation unit 22 to obtain a ratio. The differential operation unit 22 performs a ratio differential operation on the current change amount to obtain the operation amount and the suppression amount of FIG. Since the operation amount and the suppression amount = 1, in the characteristic diagram 4, the point becomes S1 and becomes the operation region Y, outputs a cutoff command from the ground fault current differential relay 14A, shuts off the circuit breaker 13, and the ground fault is a load. Is prevented from expanding.
[0022]
However, as shown in FIG. 6, the ground fault 17 occurs simultaneously in the upper voltage line 1 and the lower voltage line 2, and the ground fault current i ₄ flows. If this current change is calculated by both voltage lines 1 and 2, the calculation becomes complicated and a ground fault may spread to the load.
[0023]
Therefore, in the present invention, a delay circuit 14Z is provided between the lower level ground fault current differential relay 14A and the current transformer 12, and the ground fault current i ₄ is supplied to the ground fault current differential relay 14A by the delay circuit 14Z. After delaying the input for a certain time, for example, until the influence of the zero-phase current i ₃ disappears, the upper circuit breaker 13A is used as a circuit breaker having a higher breaking speed than the lower circuit breaker 13B, and the circuit breaker 13A is cut off. When the time when the influence of the zero-phase current i ₃ disappears passes, the ground fault current i ₄ is input from the delay circuit 14Z to the ground fault current differential relay 14A, and the circuit breaker 13B is received by the cutoff command from the ground fault current differential relay 14A. Shut off.
[0024]
As described above, in the present invention, when the ground fault 17 occurs simultaneously in both the voltage lines 1 and 2, the delay circuit 14Z automatically shuts off the upper circuit breaker 13A until the influence of the zero-phase current i ₃ disappears. Since the ground-fault current i ₄ is suppressed, the ground-fault current differential relay 14A has only to calculate the ratio of the ground-fault current i ₄ only, so that it is simpler than the conventional current change. Therefore, ground fault accident countermeasures can be accelerated, and the ground fault accident can be prevented from spreading to the load. In addition, since the upper circuit breaker 13A uses a circuit breaker having a higher breaking speed than the lower circuit breaker 13B, the ground fault accident countermeasure can be further accelerated.
[0025]
In the above-described embodiment, the transmission line has been described as an example, but it is needless to say that the ground fault current differential relay 14 can be used alone. In this case, the ground fault current differential relay 14 is not affected by the zero-phase current by using the ratio differential calculation unit using the difference and the ratio calculation unit not using the difference. It becomes possible to deal with failures.
[0026]
When setting the delay time of the delay circuit 14Z, in addition to delaying until the influence of the zero-phase current i ₃ disappears, the delay time is set within the time cooperation time range of the time cooperation timer processing 25. That is, the output signal of the timed cooperative timer process 25 is set within a time that is not delayed. That is, the delay time is set to a time that is faster than the set time of the output signal of the timed cooperative timer process 25. Then, when a ground fault occurs in the lower voltage line 2, it is possible to take the same ground fault measures as before without delaying the break time of the circuit breaker 13B. Can be prevented from expanding.
[0027]
In addition to differential calculation of the ground fault current and the like by the ratio differential calculation unit 22, a phase calculation 24 can be added to further reliably detect a ground fault. That is, as shown in FIG. 7, the phase calculation 24 is performed with respect to the zero-phase voltage V0A of the instrument transformer 15 by the instrument transformer 15 and the normal voltage value V1 and the ground as shown in FIG. A difference from the ground fault voltage value V2 at the time of the fault is detected, and if there is a difference, this is set as an operating area Y in FIG.
[0028]
Further, the difference between the normal current i and the ground fault current i ₄ at the time of the zero-phase current is detected, and if there is a difference, this is set as the operation area Y in FIG. The magnitude and direction of ground fault current i ₄ with normal current i are also indicated. In order to indicate the magnitude and direction of the normal current i and the ground fault current i _{4 in} the phase calculation 24, are the phase angles α and β of the ground fault voltage value V2 and the ground fault current i ₄ in a relationship of β <α? Assuming that the normal voltage value V1 = 1, it is determined by calculating whether i ₄ > 1.
[0029]
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. A current obtained by subtracting the current input of the phase calculation 24A from the comparators 21A and 21B is used. The output of the phase calculation 24B is processed by the timer process 26B.
[0030]
FIG. 9 shows another embodiment of the present invention. For the zero-phase voltage VOA, the current and voltage obtained by subtracting the data processed in the memory 20C for a predetermined time and the zero-phase voltage VOA by the comparators 21A and 21B are executed, and the processing of the phase calculation 24A is performed.
[0031]
【The invention's effect】
By using the ground fault current differential relay of the present invention, it is possible to cope with all system failures without being affected by the zero-phase current.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a power transmission line protection relay system shown as an embodiment of the present invention.
2 is a schematic circuit diagram of a protection relay system in the lower voltage line of FIG. 1;
3 is a schematic block diagram of the protection relay system of FIGS. 1 and 2. FIG.
4 is a characteristic diagram in a calculation unit of the ground fault current differential relay of FIG. 3; FIG.
5 is a characteristic diagram of ground fault current, zero phase circulating current and zero phase voltage in the ground fault current differential relay of FIG. 3; FIG.
6 is a schematic circuit diagram of a protection relay system when a ground fault occurs at the same time on the upper and lower voltage lines in FIG. 1;
7 is a schematic block diagram provided with a phase calculation unit of the ground fault current differential relay of FIG. 3;
FIG. 8 is a schematic block diagram of a protection relay system shown as another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic block diagram of a protection relay system shown as another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High-order voltage circuit, 2 ... Voltage circuit, 3 ... Power supply, 4 ... Load, 10, 11 ... Digital protective device, 12 ... Current transformer, 13 ... Circuit breaker, 14, 14A, 14B ... Ground fault current differential relay , 14Z ... delay circuit, 20A, 20B ... memory, 21A, 21B ... comparator, 22 ... ratio differential calculation unit, 23 ... ratio calculation unit.

Claims

An upper voltage line and a lower voltage line are installed side by side, and a zero-phase current flows through the lower voltage line by electromagnetic induction caused by energization of the upper voltage line, and power is supplied to one end side and the opposite side of both voltage lines. And a load are connected, a current transformer for detecting a ground fault current and a circuit breaker for breaking the line are connected to both voltage lines on the power supply side end and the load side end, and generated on both voltage lines . In the digital type protective relay device equipped with a ground fault current differential relay that outputs a cut-off command when a ground fault current due to a ground fault is input ,
Using a breaker of the upper voltage line is faster than the breaker of the lower voltage line,
The ground fault current differential relay outputs the difference between the current stored in the storage unit before the occurrence of the accident and the accident current after the occurrence of the accident as a current change amount by the comparator, and this current change amount is operated and suppressed. A differential ratio calculation unit that performs a differential ratio calculation and outputs a cutoff command,
When a ground fault occurs in the upper voltage line and the lower voltage line at the same time, after the upper voltage line is shut down, the ground fault current flowing in the lower voltage line is ratio-calculated as an operation amount and a suppression amount, A digital protective relay device comprising: a ratio calculation unit that outputs

The ground fault current differential relay includes an element for determining a phase difference between a zero-phase voltage and a zero-phase current, and includes means for determining a phase difference based on a signal of a difference between the zero-phase voltage and a difference between the zero-phase currents. 2. The digital protection relay device according to claim 1, wherein: