JP2005020862A

JP2005020862A - 保護継電装置

Info

Publication number: JP2005020862A
Application number: JP2003181044A
Authority: JP
Inventors: Tokushiro Uno; 徳志朗宇野; Hideyuki Yoshioka; 秀幸吉岡; Hideyuki Watabe; 英幸渡部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】２重系の保護回路のうち一方の系の異常時において誤不動作が生じた場合でも、保護対象に対する保護動作をバックアップすること。
【解決手段】地絡などの事故によってメイン保護回路２０、２２、バックアップ保護回路２４、２６の差動電流リレー４０が動作したときには、ＡＮＤゲート２８〜３４の出力が“１”となり、ＯＲゲート３６、３８からトリップ信号が出力され、遮断器１４がトリップされる。一方、地絡故障などに伴ってメイン保護回路２０の差動電流リレー４０のみが動作せず、他の保護回路の差動電流リレー４０が動作したときにはＡＮＤゲート２８、３０の出力が“０”であっても、バックアップ保護回路２４、２６のＡＮＤゲート３２、３４の出力が“１”となって、ＯＲゲート３６、３６の論理和の条件が満たされ、各ＯＲゲート３６、３８からのトリップ信号によって遮断器１４をトリップさせることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護継電装置に係り、特に、電力系統に接続された保護対象、例えば発電所に設置された各種機器を保護するに好適な保護継電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、火力・水力発電所における発電所や変圧器などを保護するための保護リレー装置として、ディジタル保護継電装置が多く採用されている。この種のディジタル保護継電装置を発電所に設置するに際しては、保護対象の異常を検出する異常検出リレー（差動電流リレーなど）と、異常検出リレーの故障（装置不良）を検出する故障検出要素を含む保護回路を２重化する構成が採用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−６９６５８号公報（第２頁から第４頁、図１）
【０００４】
さらに、保護回路を２重化するに際しては、各保護回路の出力側にＡＮＤゲートを設け、各保護回路の出力をＡＮＤゲートに接続するとともに各保護回路の出力側を他方のＡＮＤゲートに接続し、各保護回路から“１”のレベルの信号が出力されたときに、各ＡＮＤゲートからトリップ信号を出力するバイパスアンド方式が採用されている。このバイパスアンド方式を採用すると、一方の保護回路の異常検出リレーが故障した場合、一方の保護回路の故障検出リレーが異常検出リレーの故障を検出し、この故障検出出力を“１”の信号として各ＡＮＤゲートに出力することで、健全な他方の保護回路の保護動作に連動して各ＡＮＤゲートからトリップ信号を出力し、保護対象を確実に保護することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、保護回路を２重化するに際して、バイパスアンド方式を採用しているが、異常検出リレーが故障したときに、この故障を故障検出要素によって検出できなかったときには、遮断器をトリップすべきときに遮断器をトリップすることができない、という誤不動作が生じる。また各保護回路の故障検出要素は異常検出リレーの故障を検出したときに、故障検出後一定時間、例えば１５秒経過したのち故障検出出力を発生するようになっているため、健全な系の保護回路に属する異常検出リレーから異常検出出力が出力されていても、異常な系に属する保護回路の故障検出要素から保障検出出力が出力されるまで遮断器をトリップすることができず、一方の系の異常時に瞬時に保護動作を行うことができない。
【０００６】
本発明の課題は、２重系の保護回路のうち一方の系の異常時において誤不動作が生じた場合でも、保護対象に対する保護動作をバックアップすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、電力系統に接続された保護対象の異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段の故障を検出する故障検出手段と、前記異常検出手段の異常検出出力と前記故障検出手段の故障検出出力との論理和を条件に論理和信号を出力する論理和演算手段とを含む保護回路を３重系以上の保護回路として構成し、各系の論理和演算手段の出力による論理和信号の論理積を条件にトリップ信号を出力するトリップ信号出力手段を各系ごとあるいは２重系に対応して設けたものである。この場合、２重系の保護回路がメイン保護回路として機能し、残りの系の保護回路がバックアップ保護回路として機能し、メイン保護回路の一方が異常になったときでもバックアップ保護回路によって保護対象に対する保護動作を確実にバックアップすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示すディジタル保護継電装置のブロック構成図、図２はディジタル保護継電装置が用いられた発電所の系統図である。
【０００９】
火力・水力発電所などの発電所に設置された三相交流電源（発電機）１０は変圧器（昇圧トランス）１２、遮断器１４を介して母線１６に接続されており、三相交流電源１０と母線１６とを結ぶ線路の途中には複数の変流器ＣＴが設置されている。各変流器ＣＴはディジタル保護継電装置（保護リレー）１８に接続されている。なお、変流器ＣＴはディジタル保護継電装置に用いられるリレーの数などによって２個以上のものが設置される。
【００１０】
ディジタル保護継電装置１８は、４重系の保護回路として、メイン保護回路２０、２２、バックアップ保護回路２４、２６を備えているとともに、メイン論理積演算手段としてのＡＮＤゲート２８、３０、バックアップ論理積演算手段としてのＡＮＤゲート３２、３４、トリップ信号出力手段としてのＯＲゲート３６、３８を備えて構成されている。なお、メイン保護回路２０、２２、バックアップ保護回路２４、２６は同一の要素を用いて構成されているため、以下、各保護回路の具体的構成をメイン保護回路２０に従って説明する。
【００１１】
メイン保護回路２０は、差動電流リレー（８７ＧＭＴ）４０、差動電流リレー（８７Ｇ）４２、界磁喪失リレー（４０Ｇ）４４などの故障（装置不良）を検出する故障検出手段としての故障検出要素４６を備え、さらに前記いずれかのリレーから異常検出に伴う信号として“１”の信号が出力されたときに、“１”の信号を出力するＯＲゲート４８と、ＯＲゲート４８または故障検出要素４６から“１”の信号が出力されたときに“１”の信号を出力する論理和演算手段としてＯＲゲート５０を備えて構成されている。
【００１２】
差動電流リレー４０は、三相交流電源１０に配置された変流器ＣＴと遮断器１４の変圧器側に配置された変流器ＣＴからの電流を取り込み、各電流の偏差を基に三相交流電源１０、変圧器１２の異常を検出したときに異常検出出力として“１”の信号を出力するようになっている。差動電流リレー４２は、三相交流電源１０の両端側に配置された変流器ＣＴからの電流を取り込み、各電流の偏差を基に三相交流電源１０の異常を検出し、異常検出時に“１”の信号を出力するようになっている。界磁喪失リレー４４は、三相交流電源１０に配置された変流器ＣＴの電流を取り込み、三相交流電源（発電機）１０の界磁が喪失されたときに異常検出出力として“１”の信号を出力するようになっている。すなわち、各リレー４０、４２、４４は変流器ＣＴとともに三相交流電源（発電機）１０、変圧器１２を含む保護対象の異常を検出する異常検出手段として構成されている。
【００１３】
なお、故障検出要素４６は、リレー４０、４２、４４のうちいずれかのリレーなどの故障を検出したときに、故障検出後一定時間、例えば、１５秒経過したときに、故障検出出力として“１”の信号を出力するようになっている。また、メイン保護回路２０においては、変流器ＣＴからの電流を入力変換器で電圧の信号に変換し、この電圧によるアナログ信号をアナログ・ディジタル変換器でディジタル信号に変換し、ディジタル信号に従って各種のリレー演算を行なって、保護対象の異常を検出するように構成されている。
【００１４】
上記構成において、発電所における三相交流電源１０、変圧器１２を保護対象として各保護対象の状態を監視しているときに、発電所内において地絡などの事故が生じ、各系の入力電流が制限値（設定値）を越えて差動電流リレー４０が動作した場合、メイン保護回路２０、２２、バックアップ保護回路２４、２６からそれぞれ“１”の信号が出力され、これらの信号がそれぞれＡＮＤゲート２８、３０、３２、３４に出力されると、各ＡＮＤゲート２８〜３４は論理積の条件が満たされたとして、各ＡＮＤゲート２８〜３４から“１”の信号がＯＲゲート３６、３８に対して出力される。この結果、各ＯＲゲート３６、３８は論理和の条件が満たされ、各ＯＲゲート３６、３８からは“１”の信号であるトリップ信号が出力される。各トリップ信号が遮断器１４に出力されると、遮断器１４はトリップ信号に応答してトリップ（開放）され、地絡事故などから変圧器１２、三相交流電源１０を保護することができる。
【００１５】
一方、発電所内において地絡事故などが生じたときに、メイン保護回路２０における差動電流リレー４０が動作すべきときに、動作しないと、メイン保護回路２０のＯＲゲート５０の出力は“０”の状態にある。すなわち、メイン保護回路２０の故障検出要素４６によって差動電流リレー４０の故障が検出されたとしても、この故障検出後１５秒経過するまでは、メイン保護回路２０のＯＲゲート５０の出力は“０”に維持された状態にある。この場合、健全なメイン保護回路２２から“１”の信号が出力されるが、ＡＮＤゲート２８、３０の出力は“０”の状態に維持されている。このため、バックアップ保護回路２４、２６がないときには、メイン保護回路２０の故障検出要素４６から“１”の信号が出力されるまでは、ＯＲゲート３６、３８の出力は“０”に維持され、遮断器１４を遮断すべきときであっても、遮断器１４をトリップすることはできない。
【００１６】
ところが、本実施形態においては、メイン保護回路２０、２２の他に２重系のバックアップ保護回路２４、２６が設けられているため、バックアップ保護回路２４、２６内の差動電流リレー４０がメイン保護回路２２の差動電流リレー４０とともに動作すると、ＡＮＤゲート３２、３４の出力がそれぞれ“１”となり、ＯＲゲート３６、３８の論理和の条件が満たされ、各ＯＲゲート３６、３８から遮断器１４に対してトリップ信号が出力される。すなわち、メイン保護回路２０の異常に伴ってメイン保護回路２２、２２だけでは遮断器１４に対して誤不動作状態となるが、遮断器１４に対する保護動作をバックアップ保護回路２４、２６でバックアップすることで、遮断器１４に対する保護動作を瞬時に行うことができる。
【００１７】
前記実施形態においては、保護回路としてメイン保護回路を２重化するとともに、バックアップ保護回路を２重化するものについて述べたが、バックアップ保護回路を３重化以上にすることもでき、またバックアップ保護回路を１重化にすることもできる。バックアップ保護回路を１重化すなわち単一の系としたときには、バックアップ保護回路の出力をそれぞれＯＲゲート３６、３８に接続することで、メイン回路２０、２２のいずれか一方の異常に伴う誤不動作が生じても、バックアップ保護回路によって遮断器１４に対する保護動作をバックアップすることができる。
【００１８】
また前記実施形態においては、バックアップ保護回路２４、２６をメイン保護回路２０、２２と同一の要素で構成したものについて述べたが、バックアップ保護回路２４、２６に用いるリレーとしては、差動電流リレー４０のみを用い、構成の簡素化を図ることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２重系のメイン保護回路の一方が異常になったときでもバックアップ保護回路によって保護対象に対する保護動作を確実にバックアップすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すディジタル保護継電装置のブロック構成図である。
【図２】ディジタル保護継電装置が用いられた発電所の系統図である。
【符号の説明】
１０三相交流電源（発電機）
１２変圧器
１４遮断器
１６母線
１８ディジタル保護継電装置
２０、２２メイン保護回路
２４、２６バックアップ保護回路
２８、３０、３２、３４ＡＮＤゲート
３６、３８ＯＲゲート
４０差動電流リレー
４２差動電流リレー
４４界磁喪失リレー
４６故障検出要素
４８、５０ＯＲゲート

Claims

電力系統に接続された保護対象の異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段の故障を検出する故障検出手段と、前記異常検出手段の異常検出出力と前記故障検出手段の故障検出出力との論理和を条件に論理和信号を出力する論理和演算手段とをそれぞれ３重系以上の保護回路の要素として備えているとともに、前記各系の論理和演算手段の出力による論理和信号の論理積を条件に前記保護対象用遮断器をトリップするためのトリップ信号を出力する複数のトリップ信号出力手段とを備えてなる保護継電装置。
電力系統に接続された保護対象の異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段の故障を検出する故障検出手段と、前記異常検出手段の異常検出出力と前記故障検出手段の故障検出出力との論理和を条件に論理和信号を出力する論理和演算手段とをそれぞれ２重系のメイン保護回路の要素および２重系のバックアップ保護回路の要素として備え、前記メイン保護回路に属する各系の論理和演算手段の出力による論理和信号の論理積を条件に論理積信号を出力する複数のメイン論理積演算手段と、前記バックアップ保護回路に属する各系の論理和演算手段の出力による論理和信号の論理積を条件に論理積信号を出力する複数のバックアップ論理積演算手段と、前記一方のメイン論理積演算手段の出力による論理積信号と前記一方のバックアップ論理積演算手段の出力による論理積信号との論理和を条件に前記保護対象用遮断器をトリップするためのトリップ信号を出力する第１のトリップ信号出力手段と、前記他方のメイン論理積演算手段の出力による論理積信号と前記他方のバックアップ論理積演算手段の出力による論理積信号との論理和を条件に前記保護対象用遮断器をトリップするためのトリップ信号を出力する第２のトリップ信号出力手段とを備えてなる保護継電装置。
電力系統に接続された保護対象の異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段の故障を検出する故障検出手段と、前記異常検出手段の異常検出出力と前記故障検出手段の故障検出出力との論理和を条件に論理和信号を出力する論理和演算手段とをそれぞれ２重系のメイン保護回路の要素および１重系のバックアップ保護回路の要素として備え、前記メイン保護回路に属する各系の論理和演算手段の出力による論理和信号の論理積を条件に論理積信号を出力する複数のメイン論理積演算手段と、前記一方のメイン論理積演算手段の出力による論理積信号と前記一方のバックアップ論理積演算手段の出力による論理積信号及び前記バックアップ保護要素に属する論理和演算手段の出力による論理和信号の論理和を条件に前記保護対象用遮断器をトリップするためのトリップ信号を出力する第１のトリップ信号出力手段と、前記他方のメイン論理積演算手段の出力による論理積信号と前記他方のバックアップ論理積演算手段の出力による論理積信号及び前記バックアップ保護要素に属する論理和演算手段の出力による論理和信号の論理和を条件に前記保護対象用遮断器をトリップするためのトリップ信号を出力する第２のトリップ信号出力手段とを備えてなる保護継電装置。