JP2009022063A - 送電線保護システムおよび保護継電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送電線の事故時の後備保護をシンプルに実現できる送電線保護システムを提供すること。
【解決手段】送電線保護継電装置のバックアップを行うために、電流差動方式母線保護装置に使用されている各回線の入力変換器に母線側から送電線側に電流が流れる送電線の短絡事故を検出して動作する短絡方向保護継電装置と、同様に母線側から送電線側に零相電流が流れる送電線の地絡事故を検出して動作する地絡方向保護継電装置とを接続して備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、送電線保護継電装置の後備保護を行う保護システムおよび保護継電装置に関する。

従来、抵抗接地系母線における送電線の事故において、主保護の送電線保護継電装置が不動作時、そのバックアップ（後備保護）動作は、母線保護継電装置に内蔵された地絡過電圧保護継電機能と地絡過電流保護継電機能とのＡＮＤ条件とタイマとの組み合わせによりあらかじめ定められた順序に従い送電線を遮断する、いわゆる地絡順序遮断機能により事故を除去している。従来システム構成について図４，５，６を用いて説明する。

図４において、たとえば短絡または地絡事故が送電線Ｃ線６３に発生した場合、通常は送電線保護継電装置（以降ＬＰという。）４３により事故を検出し、遮断器８３を直ちに開放する。しかしながら、ＬＰ４３が不動作のため開放しない場合がある。

以下、このときの動作を説明するため、まず図５および図６を用いて従来の母線保護システムの構成を説明する。図５において、従来の母線保護システムは、入力変換器２００、ＢＰ一括検出リレー２０、ＢＰ分割検出リレー３０で構成されている。なお両リレーは構成上本質的な差は無いため以降の説明において、ＢＰリレーと総称する場合がある。また、ＢＰ一括検出リレー２０に代表させて構成の説明をする。

図６に示すＢＰ内の過電流地絡継電機能２０Ａと過電圧地絡継電機能２０ＢのＡＮＤ回路Ｒ１０により各回線への遮断信号は時間が異なるタイマＲ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４を介して出力される。このため、このタイマにより予め決められた順序で遮断出力する。そして、図４に示す(1)、(2)、(3)、(4)の順序のように、この出力の順序がＡ線６１からＢ線６２、Ｃ線６３、Ｄ線６４と設定されている場合、事故のあるＣ線６３の遮断器８３を開放して事故がなくなる前に、健全な回線のＡ線、Ｂ線の遮断器８１，８２も開放する。

このため、事故中の送電線を遮断するまで健全な送電線の遮断も行うために不要な供給支障を発生させる。また、短絡事故には対しては、地絡過電圧と地絡過電流継電機能のため対応できない問題がある。

また、特許文献１には、非接地系配電系統の地絡保護継電方式において、地絡過電流継電器と零相電流変化分継電器により、前期地絡過電流継電器の不動作時に、前記零相電流変化分継電器により事故時の保護を行う技術が提案されている。

しかしながら、配電系統の特性上地絡事故時の検出性能を向上させる技術であるため、送電線の保護には適用できない。
特開平５−９１６４７号公報

本発明は上述のかかる事情に鑑みてなされたものであり、送電線の事故時の主保護である送電線保護継電装置の不動作時に、不要な停電を起こさず、しかもより早く事故箇所を分離する送電線保護システムおよび保護継電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係わる送電線保護システムは、送電線保護継電装置のバックアップを行うための送電線保護システムであって、電流差動方式母線保護装置に使用されている各回線の入力変換器出力側に母線側から送電線側に電流が流れる送電線の短絡事故を検出して動作する短絡方向保護継電装置および／または母線側から送電線側に零相電流が流れる送電線の地絡事故を検出して動作する地絡方向保護継電装置を接続したことを特徴とする。

本発明では、一般的に設備される抵抗接地系の電流差動式母線保護装置は、母線に接続されている全ての送電線や機器への回線から交流量を入力変換器を介して入力している。この入力変換器の出力を共用して、母線側から送電線側に電流が流れる送電線の短絡事故を検出して動作する短絡方向保護継電装置と、同様に母線側から送電線側に零相電流が流れる送電線の地絡事故を検出して動作する地絡方向保護継電装置を設けることにより、母線の事故はもちろん、送電線事故において主保護である送電線保護継電装置の不動作時に、後備保護として送電線の事故を検出して事故発生の送電線の遮断器を開放することができる。

本発明に係わる保護継電装置は、母線に接続された回線の電流の差により母線側の事故を検出して動作する電流差動方式母線保護継電手段を有する保護継電装置であって、母線側から送電線側に電流が流れる送電線の短絡事故を検出して動作する送電線短絡方向保護継電手段と、母線側から送電線側に零相電流が流れる送電線の地絡事故を検出して動作する送電線地絡方向保護継電手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明では、母線保護を主体とした保護継電装置に、送電線の後備保護の手段を付加することにより、前記と同様な機能を一つの保護継電装置で経済的に送電線後備保護ができる。

本発明に係る保護継電装置は、平行複数回線の送電線に適用される保護継電装置であって、前記送電線短絡方向保護継電手段または前記送電線地絡方向保護継電手段は、各回線の差電流を演算し、差電流の大きさに基づいて予め定められた所定の順序で遮断器をトリップすることを特徴とする。所定の順位として、たとえば差電流の大きな回線から遮断することによって、最も事故の可能性の高い場所から適切に分離することができる。

本発明に係わる保護継電装置は、さらに、地絡過電圧継電手段と不足電圧継電手段を備え、不足電圧継電手段が動作で前記送電線短絡方向手段のすべてが不動作時、あるいは、地絡過電圧継電手段が動作で前記送電線地絡継電手段のすべてが不動作時、母線事故と判定して該当の母線に接続されている回線の遮断器をトリップすることを特徴とする。

本発明では、母線側の後備保護として、送電線側の事故でなく、不足電圧や地絡過電圧を検出したときに事故母線に接続されている回線をトリップさせることにより停電範囲を縮小できる。

本発明によれば、送電線の事故時の送電線保護継電装置が不動作時において、そのバックアップとして速やかに事故が発生した送電線の遮断器を開放することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、第１の実施の形態による送電線保護システムのシステム構成図である。また、図２は、図1中のある送電線の保護システムの機能ブロック図であり、図３は、実際的な交流回路の送電線保護システムの接続図である。

図１において、母線５０に接続される送電線のＡ線６１，Ｂ線６２，Ｃ線６３，Ｄ線６４は、各送電線の遮断器８１，８２，８３，８４と、母線側に挿入される送電線保護継電装置（ＬＰ）４１，４２，４３，４４と、各ＬＰ用の変流器Ｃ１１、Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４と、各遮断器８１〜８４の外部（線路）側に挿入される電流差動式母線保護継電装置（以降ＢＰ）２０用の変流器 Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ２４が装備された構成になっている。

また、抵抗接地型母線の構成では、図１右側に示すように接地する抵抗１００とアース間に変流器Ｃ３１が挿入され、同じくＢＰ２０に接続されている。本実施の形態は、この構成に対して、各送電線に挿入されたＢＰ用の変流器Ｃ２１〜Ｃ２４の夫々に短絡および地絡方向保護継電装置（以降ＤＰ）１１，１２，１３，１４を並列に接続した構成とすることを特徴としている。

次に、図２を用いて、変流器Ｃ２１〜Ｃ２４に繋がるＢＰ、ＤＰの詳細構成を説明する。図２は、ある送電線または機器の回線の構成を示し、ＢＰ用の変流器Ｃ２０に入力変換器２００を介して、通常設備される一括ＢＰ２０と複母線時に母線ごとに分割して装備される分割ＢＰ３０が接続され、それにＤＰ１０を接続されている。図２中、遮断器８０は、図１の各遮断器８１〜８４に対応し、符号８０によって集約して示している。同様に、変流器Ｃ２０はＣ２１〜２４、送電線（Ｘ線）６０は送電線６１〜６４に対応している。また、図２の方向検出リレー１０は、ＤＰ１１〜１４を集約している。

次に本構成での作用を図１を用いて説明する。図４と対比させて、短絡または地絡事故が送電線Ｃ線６３に発生した場合において、ＬＰ４３が故障等によって不動作のため遮断器８３を開放できない場合のバックアップ動作について説明する。

図１の構成では、Ｃ線６３に母線側から送電線側に電流が流れると、送電線に設けられたＤＰ１３により送電線の事故として検出する。これによって、上述したＢＰ内の順序遮断機能の動作前に該当遮断器８３を開放することができる。

なお、系統構成が、たとえば、１Ｌ、２Ｌの平行２回線のような場合、短絡および地絡方向継電装置（ＤＰ）に夫々出力側に両回線の差電流を測定する差電流判定回路を設け、１Ｌ、２Ｌの差電流の流れる回線から遮断することによって事故の可能性の高い回線から適切に遮断することが可能となる。

次に、図３を用いて実際的な交流回路と各保護継電装置との接続例を説明する。各送電線６１，６２や機器の回線６３，６４は、複母線５１、５２に断路器９１Ａ，９１Ｂ，・・・９４Ａ，９４Ｂを介して各遮断器８１，８２，８３，８４に接続された構成となる。

また，複母線５１，５２は連絡用遮断器８５を介して接続されている。連絡用遮断器８５の両側には断路器８５Ａ，８５Ｂが設けられている。

そして各回線の遮断器の母線より外側に、ＢＰ２０、３０用の変流器Ｃ２１，Ｃ２１，Ｃ２３，Ｃ２４が挿入されている。送電線６１、６２側は、相手変電所に接続されるが、機器側回線６３，６４は、変圧器７１、７２がそれぞれ接続され、その出力を前記母線５１，５２とは別の母線５３に接続する構成となっている。前記各変流器Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３、Ｃ２４は、入力変換器２０１，２０２，２０３，２０４を介して一括ＢＰ２０、と分割ＢＰ３１，３２、および各ＤＰ１１，・・・，１４に接続した構成となっている。各ＤＰ１１〜１４は、それぞれ入力変換機２０１〜２０４を介して電流信号を入力して動作する。波線で囲んだ部分１は、本実施の形態による保護継電装置の機能（手段）を集約したものであり、各機能を独立した複数の装置として構成することもできるが、一体として一つの装置で実現するようにしても良い。

この図３の構成において、ＢＰ２０またはＢＰ３１，３２は、地絡過電圧継電手段と不足電圧継電手段を備え、不足電圧継電手段が動作し、かつ短絡方向継電装置（ＤＰ）手段のすべてが不動作のとき、あるいは、地絡過電圧継電手段が動作し、かつ地絡継電手段継電装置（ＤＰ）のすべてが不動作のとき、母線事故と判定して該当の母線に接続されている回線の対応する各遮断器８１，８２，８３，８４をトリップする。

また、前記連絡用遮断器８５開放時は母線毎に設置された地絡過電圧継電手段と不足電圧継電手段の動作と短絡および地絡方向継電装置（ＤＰ）の条件により、母線に接続された回線の遮断器のみをトリップさせる。

以上、本実施の形態によれば、母線保護継電装置用の各送電線の入力変換器に、短絡および地絡方向保護継電装置を接続することにより、送電線の後備保護として動作する信頼性の高い送電線保護システムを実現することができる。

この応用として、前記母線保護継電装置に前記短絡および地絡方向保護継電装置の機能（手段）を内蔵して、一つの保護継電装置として構成することもできる。

本発明は、電力系統における送電線事故の保護に利用することができる。

本発明の第１の実施の形態による保護システムの構成図である。 図１の一送電線あたりの保護システムの構成図である。 本発明の交流回路の接続図である。 従来の保護システムの構成図である。 従来の一送電線当たりの母線保護システムの構成図である。 従来の母線保護継電装置内の送電線後備保護の論理図である。

符号の説明

１ 保護継電装置
１０，１１，・・・，１４ （短絡／地絡）方向保護継電装置（ＤＰ）
２０，２１，・・・，２４ 母線保護継電装置（一括ＢＰ）
３０，３１，３２ 母線保護継電装置（分割ＢＰ）
４０，４１，・・・，４４ 送電線保護継電装置（ＬＰ）
５０，５１，５２，５３ 母線
６０，６１，・・・，６４ 送電線または機器への回線
７１，７２ 変圧器
８０，８１，・・・，８４ 遮断器
８５ 母線連絡用遮断器
８５Ａ，８５Ｂ，９１Ａ〜９４Ａ，９１Ｂ〜９４Ｂ 断路器
１００ 接地抵抗
２００，２０１，・・・，２０４ 入力変換器
Ｃ１０，Ｃ１１，・・・，Ｃ１４，Ｃ２１，・・・Ｃ２４ 変流器
Ｒ１０ ＡＮＤ論理
Ｒ２１，・・・，Ｒ２４ タイマ

Claims (4)

1. 送電線保護継電装置のバックアップを行うための送電線保護システムであって、
   電流差動方式母線保護装置に使用されている各回線の入力変換器出力側に母線側から送電線側に電流が流れる送電線の短絡事故を検出して動作する短絡方向保護継電装置および／または母線側から送電線側に零相電流が流れる送電線の地絡事故を検出して動作する地絡方向保護継電装置を接続したことを特徴とする送電線保護システム。
2. 母線に接続された回線の電流の差により母線側の事故を検出して動作する電流差動方式母線保護継電手段を有する保護継電装置であって、
   母線側から送電線側に電流が流れる送電線の短絡事故を検出して動作する送電線短絡方向保護継電手段と、
   母線側から送電線側に零相電流が流れる送電線の地絡事故を検出して動作する送電線地絡方向保護継電手段と、
   を備えたことを特徴とする保護継電装置。
3. 前記保護継電装置は、平行複数回線の送電線に適用される保護継電装置であって、前記送電線短絡方向保護継電手段または前記送電線地絡方向保護継電手段は、各回線の差電流を演算し、該差電流の大きさに基づいて所定の順序で遮断器をトリップすることを特徴とする請求項２記載の保護継電装置。
4. 前記保護継電装置は、地絡過電圧継電手段と不足電圧継電手段を備え、不足電圧継電手段が動作で前記送電線短絡方向手段のすべてが不動作時、あるいは、地絡過電圧継電手段が動作で前記送電線地絡継電手段のすべてが不動作時、母線事故と判定して該当の母線に接続されている回線の遮断器をトリップすることを特徴とする請求項２記載の保護継電装置。

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