JPS5927166B2 - 保護継電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は送電線の進行波の伝搬に着目して送電線を保
護する保護継電装置に関する。

送電線を保護する保護継電装置の事故検出方式としては
、従来から電流差動方式あるいは位相比較方式などが提
案されているが、これらはすべて電圧、電流の基本波に
関する理論と、送電線は集中定数回路で表現されるとい
う前提に基づいて考えられていた。

このため、系統事故あるいは開閉器の操作などに伴なう
過渡現象が発生した場合には、従来の保護継電装置は過
渡状態から定常状態に移行する過程で保護継電装置が誤
動作や誤不動作する可能性が高いという欠点があった。

このため従来の保護継電装置は時間遅れ特性をもたせて
高速動作特性を犠牲にすることによって上記誤動作や誤
不動作を防止していた。

この発明は従来の保護方式の２つの前提のいずれをも捨
てさり、送電線を分布定数回路とみなすことにより送電
線にのる電圧進行波あるいは電流進行波あるいはエネル
ギー進行波などの進行波を考え、これら進行波の流れが
送電線事故により変化することに着目し事故検出を行な
おうとするものであり、従来の電圧・電流の基本波に関
する理論に基づく事故検出方式では困難な高速の事故検
出を目的としてなされたものである。

第１図はこの発明の基本原理を導くための２端子送電線
をあられしている。

第１図において送電線は単位長当り１１．ｃのインダク
タンス、キャパシタンスをもつ無損失分布定数回路で示
されており、ｅｌ（ｔ）、 １１（ｔ）、 ｅｘ（ｔ）
、 １ｘ（ｔ）、 ｅ２（ｔ）、 １２（ｔ）はそれぞ
れ時刻ｔにおける端子ｌの電圧・電流端子１から距離Ｘ
の地点の電圧・電流及び端子２の電圧・電流であり、ｄ
は両端間の距離である。

分布系の理論によれば、ｅｘ（ｔ）ｉｘ（ｔ）はで結合
される。

（ＩＯ２，に７）方程式の解はすでに知られており、 Ｔｂ：ｉ；Ｂ６・１６“マ伸１１”７゛６針′へ向う進
行波、ｆ（ｔ＋＝）は端子２から端子１へ向■ う進行波である。

が得られる。

式（５）から次式が求められる。

ｉｌ、 ｉ２は各端子から流入する方向を正とする。

式（６）からは次式が求められる。

ｉｌ 、ｉ２は各端子から流入する方向を正とする。

従って、式（７） 、 （８）、 （９） 、 （１０
）から端子１，２の電圧電流に関して の関係式が成立する。

ａυ、α２）の関係式は送電線内部に事故などの異常が
発生しない限り常に成立し、内部に事故が発生した時の
み不成立となるから、保護を目的とする内部事故判定に
有効なものである。

すなわち、弐αυを利用してなる量を定義すると、 端子１端子２内に内部事故があるとき、 端子１端子２内が健全であるとき の関係がある。

式（１３）の６１（ｔ）を用いて内部事故の有無の判定
ができる。

弐０３）は電流の次元をもつ量で与えられているが、両
辺を２倍することにより電圧の次元をもつ量で与えるこ
ともできる。

すなわち、 で与えられるε２（ｔ）を用いても内部事故の有無の判
定がおこなえる。

第２図はこの発明に係る保護継電装置の一実施例を示す
ブロック図である。

第２図において、１，２はそれぞれ端子１および端子２
、Ｂ１．Ｂ２は端子１、端子２における母線、ＣＴは系
統電流を計測する計器用変流器、ＰＴは系統電圧を計測
する計器用変圧器、４は電流電圧入力装置、５は遅延時
間τを有する遅延回路、６は演算装置、７は送信装置、
８は受信装置である。

次にこの保護継電装置の動作について説明する。

端子１では時間を一方においてＣＴおよびＰＴで計測さ
れた電流１１（ｔ−τ）、ｅｌ（を−τ）が電流電圧入
力装置４に導出される。

電流電圧入力装置４は実際にはアナログディジタル変換
回路を有しており、入力信号をディジタル信号に変換し
て遅延回路５に出力する。

遅延回路５は入力信号を時間τだけ遅延させて演算装置
６に出力する。

一方、端子２では時間ｔにおける電流１２（ｔ）、電圧
ｅ２（ｔ）を計測し、これらの計測値を送信装置７を使
って端子１の受信装置８に送出する。

演算装置６は遅延回路５から入力される自端の電流、電
圧および受信装置８を経由して入力される他端の電流、
電圧について式（１３）の演算を実行し、演算値が弐〇
４）の関係にあるときはしゃ断器にトリップ指令信号を
出力する。

ここで、この発明における内部事故判定の基本式である
弐ｄｌ）、（ＩＦ）物理的意味を説明しよう。

式（１１）の左辺は時間ｔ−τにおいて端子１から送電
線へ進入する進行板を電圧の次元で表現したものである
。

一方、式ｄＦ）右辺は時間ｔにおいて端子２から流出す
る進行波を電圧の次元で表現したものである。

したがって、式（１飽両辺を比較すると時間を一方にお
いて端子１から端子２へ向って進行する進行波が時間τ
後には端子２に達することを示していることが理解され
る。

τは進行波の伝搬時間であり、両端子間距離ｄおよびサ
ージ伝搬速度Ｖによりτ二ｄ ／ ｖで定められる。

同様にして式（Ｉ２）は時間ｔ−τにおいて端子２から
端子１へ向って進行する進行波が時間τ後には端子１に
達することを示すものである。

勿論このような進行波の伝搬は端子１端子２間に内部事
故がない場合に実現されるのであり、内部事故が発生し
た時は進行波の伝搬形態が変化して式（１１）、（１２
）は成立しなくなる。

この発明はこのような進行波の伝搬形態に着目して送電
線の保護を行なうものである。

第２図に示される実施例は上記式■を利用するものであ
り、遅延回路５が端子１に設けられているか式（１２）
を利用する場合には遅延回路５は端子２に設けられる。

送信装置７から受信装置８までの信号伝送時間を考慮し
た上で遅延回路６の遅延時間は設定される。

また、演算装置６が記憶機能を有するものであるときは
遅延回路５を省略することも可能である。

上記のようにこの発明は、進行波の伝搬形態が送電線の
内部事故によって変化することを検出して送電線を保護
するようにしたから、系統の電圧および電流の原波形を
そのまま利用できる点に特徴がある。

送電線の進行波の伝搬に着目して導出された式（１υ、
（１曙を保護区間の内部事故に対しては不成立で゛あ
り、外部事故に対しては常に成立するから、系統の内部
事故検出方式として完全なものである。

したがって、この発明により、開閉器の開閉に伴うサー
ジの影響または内部事故時の過渡現象に起因する保護継
電装置の誤動作や誤不動作を完全に防止することができ
る。

これにより、従来の保護継電装置の欠点は克服されると
ともに、瞬時値をもちいて動作判定がおこなえることに
なり、高速動作性能においても従来の保護継電装置の性
能に比して一段と優れた保護継電装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は分布定数回路で示した送電線を示す説明図、第
２図はこの発明に係る保護継電装置の一実施例を示すブ
ロック図である。 図において、１，２・・・・・・送電線の端子、４・・
・・・・電圧電流入力装置、５・・・・・・遅延回路、
６・・・・・・演算装置、１・・・・・・送信装置、８
・・・・・・受信装置、ＣＴ・・・・・・計器用変流器
、ＰＴ・・・・・・計器用変圧器、ｅｌ （ｔ） 。 ｅ２（ｔ）・・・・・・端子電圧、ｘｌ（ｔ） ＋ １
２（ｊ）・・・・・・端子電流。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被保護送電線の自端と他端の間を有限な伝搬速度を
   もって伝搬する進行波の伝搬形態が上記送電線の事故に
   より変化することを検出して上記送電線を保護するもの
   において、上記進行波の自端通過時の値を被保護送電線
   の自端電流と被保護送電線に固有に定まるサージインピ
   ーダンスの積と被保護送電線の自端電圧の和から求め、
   上記伝搬速度および自端他端間距離により定められる所
   定時間経過後の上記進行波の他端での値を被保護送電線
   の他端電流と上記サージインピーダンスの積と被保護送
   電線の他端電圧の和から求め、自端および他端の進行波
   の値を比較してそれらが相等しくないことをもって上記
   伝搬形態の変化を検出し、被保護送電線の事故を検出す
   るようにしたことを特徴とする保護継電装置。