JP2015116008A - Power transmission line protection relay - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電力系統の送電線を保護するための送電線保護リレーに関する。 The present invention relates to a power transmission line protection relay for protecting a power transmission line of a power system.
一般に、送電線は、鉄塔によって空中を渡す架空線と地中ケーブルとに大別される。架空線の故障では落雷などによって生じる一時的な故障が多いのに対して、地中ケーブルの故障では永久故障となる場合が多い。このため、架空線の故障の場合には、故障を検出して遮断器を一旦開放した後、遮断器を再閉路する運用が行われるのに対して、地中ケーブルの故障の場合には、故障を検出して遮断器を開放した後、遮断器を再閉路しない運用が行われる。 In general, power transmission lines are roughly classified into overhead lines that pass through the air through steel towers and underground cables. While there are many temporary failures caused by lightning strikes in overhead line failures, underground cable failures are often permanent failures. For this reason, in the case of an overhead wire failure, after the failure is detected and the circuit breaker is once opened, the circuit breaker is closed again, whereas in the case of an underground cable failure, After detecting a failure and opening the circuit breaker, an operation is performed in which the circuit breaker is not closed again.
上記のように地中ケーブルと架空線とでは、故障を検出して遮断器を開放した後に再閉路するか否かが異なるので、地中ケーブルと架空線とが混在する送電線では、地中ケーブル区間の故障か否かを判定する必要がある。地中ケーブル区間の故障と判定された場合には、遮断器の再閉路機能が停止される。 As described above, underground cables and overhead lines differ in whether or not they are reclosed after detecting a fault and opening the circuit breaker. It is necessary to determine whether or not the cable section is faulty. When it is determined that the underground cable section has failed, the reclosing function of the circuit breaker is stopped.
特開昭６１−２６６０１７号公報（特許文献１）は、中間部分に地中ケーブル区間を有する架空送電線において地中ケーブル区間の故障か否かを判定する方法を開示する。具体的には、架空送電線の両端に保護リレーが設けられる。各保護リレーは、架空送電線の故障を検出する短距離故障検出器と、地中ケーブル送電線の故障を検出する長距離故障検出器とを含む。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-266017 (Patent Document 1) discloses a method for determining whether or not there is a failure in an underground cable section in an overhead power transmission line having an underground cable section in an intermediate portion. Specifically, protection relays are provided at both ends of the overhead power transmission line. Each protection relay includes a short-range fault detector that detects a fault in the overhead transmission line and a long-range fault detector that detects a fault in the underground cable transmission line.
なお、平行２回線の送電線を保護する距離リレーについての発明が、たとえば、特開昭６３−２２４６２６号公報（特許文献２）に開示されている。平行２回線の送電線で地絡事故が生じたときには、距離リレーの見るインピーダンスは、自回線の零相インピーダンスおよび回線相互の零相インピーダンスの影響を受けるため、その影響を補正する必要がある。 In addition, the invention about the distance relay which protects two parallel power transmission lines is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 63-224626 (patent document 2), for example. When a ground fault occurs in two parallel transmission lines, the impedance seen by the distance relay is affected by the zero-phase impedance of the own line and the mutual zero-phase impedance of the own line.
上記の特開昭６１−２６６０１７号公報（特許文献１）には、短距離故障検出器および長距離故障検出器がどのように故障を検出するかが具体的に記載されていないが、おそらく、距離リレー要素によってインピーダンスを計算していると考えられる。 The above-mentioned JP-A-61-266017 (Patent Document 1) does not specifically describe how the short-range fault detector and the long-range fault detector detect a fault. It is thought that the impedance is calculated by the distance relay element.
しかしながら、地中ケーブルと架空線とが混在する送電線においては、距離リレー要素によって地絡故障時のインピーダンスを計算するのが簡単でない。その理由は、地中ケーブルと架空線とで正相インピーダンスおよび零相インピーダンスの値が異なるので、故障点の位置に応じてインピーダンスの補正が必要になるからである。複数回線の送電線の場合には、さらに隣回線との間の相互零相インピーダンスを考慮した補正も必要となり、インピーダンスの計算が一層複雑になる。 However, in a transmission line in which underground cables and overhead lines are mixed, it is not easy to calculate the impedance at the time of a ground fault by a distance relay element. The reason is that since the values of the positive phase impedance and the zero phase impedance are different between the underground cable and the overhead wire, it is necessary to correct the impedance according to the position of the failure point. In the case of a plurality of transmission lines, correction that takes into account the mutual zero-phase impedance between adjacent lines is also required, and the calculation of the impedance is further complicated.
この発明は、上述の問題点を考慮してなされたものであって、その目的は、ケーブルと架空線が混在した送電線において、ケーブル区間に故障点があるか否かを簡単かつ正確に判定することが可能な送電線保護リレーを提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and its object is to easily and accurately determine whether or not there is a failure point in a cable section in a transmission line in which cables and overhead lines are mixed. It is to provide a transmission line protection relay that can be used.
一実施の形態による送電線保護リレーは、ケーブル区間を含む送電線を保護するためのものであり、第１および第２演算部と判定部とを備える。第１演算部は、送電線の自端で検出された電流および電圧に基づく自端の正相電流および正相電圧を用いて、自端の正相電流が送電線に流れた場合に生じる電圧降下を自端の正相電圧から減じることによってケーブル区間の両端の正相電圧を算出する。第２演算部は、送電線の相手端で検出された電流および電圧に基づく相手端の正相電流および正相電圧を用いて、相手端の正相電流が送電線に流れた場合に生じる電圧降下を相手端の正相電圧から減じることによってケーブル区間の両端の正相電圧を算出する。判定部は、第１演算部によって算出されたケーブル区間の両端の正相電圧と、第２演算部によって算出されたケーブル区間の両端の正相電圧とを比較することによって、ケーブル区間に故障点があるか否かを判定する。 A power transmission line protection relay according to an embodiment is for protecting a power transmission line including a cable section, and includes first and second calculation units and a determination unit. The first arithmetic unit uses a self-phase positive phase current and a positive phase voltage based on a current and a voltage detected at the self-end of the transmission line, and a voltage generated when the self-phase positive-phase current flows through the transmission line. The positive phase voltage at both ends of the cable section is calculated by subtracting the drop from the positive phase voltage at its own end. The second arithmetic unit uses a positive phase current and a positive phase voltage at the other end based on a current and a voltage detected at the other end of the transmission line, and a voltage generated when the positive phase current at the other end flows through the transmission line. The positive phase voltage at both ends of the cable section is calculated by subtracting the drop from the positive phase voltage at the other end. The determination unit compares the positive phase voltage at both ends of the cable section calculated by the first calculation unit with the positive phase voltage at both ends of the cable section calculated by the second calculation unit, so that the failure point in the cable section is determined. It is determined whether or not there is.
上記の実施の形態によれば、ケーブルと架空線が混在した送電線において、ケーブル区間に故障点があるか否かを簡単かつ正確に判定することができる。 According to the above embodiment, it is possible to easily and accurately determine whether or not there is a failure point in the cable section in the transmission line in which the cable and the overhead line are mixed.
以下、実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
［電力系統の全体構成］
図１は、送電線保護リレー１００Ａが適用される電力系統のモデルを示す図である。
[Overall configuration of power system]
FIG. 1 is a diagram illustrating a model of a power system to which the power transmission
図１に示すモデルでは、送電線２０の両端（Ａ端、Ｂ端）に変電所があり、Ａ端およびＢ端の遠方に発電機１０Ａ，１０Ｂがそれぞれ設けられている。
In the model shown in FIG. 1, there are substations at both ends (A end and B end) of the
送電線２０は、架空線とケーブルの混成で構成される。図１の例では、送電線２０の中央部にケーブル区間２４が設けられ、ケーブル区間２４のＡ端側に架空線２２が設けられ、ケーブル区間２４のＢ端側に架空線２６が設けられている。Ａ端からＢ端までの送電線２０の正相インピーダンスをＺＬとする。ケーブル区間２４のＡ端側のケーブル端Ｐ１からＡ端までの正相インピーダンスをＺｃ１とし、ケーブル区間２４のＢ端側のケーブル端Ｐ２からＡ端までの正相インピーダンスをＺｃ２とする。
The
Ａ端の変電所では、送電線２０の各相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の電流および電圧を測定する計器用変成器３２Ａ、すなわち、計器用電流変成器（ＣＴ：Current Transformer）３０Ａおよび図示しない計器用電圧変成器（ＰＴ：Potential Transformer）が設けられる。同様に、Ｂ端の変電所では、送電線２０の各相の電流および電圧を測定する計器用変成器３２Ｂ、すなわち、計器用電流変成器３０Ｂおよび図示しない計器用電圧変成器が設けられる。
In the A-terminal substation, an
Ａ端およびＢ端の変電所には、さらに、送電線２０を保護するための送電線保護リレー１００Ａおよび１００Ｂがそれぞれ設けられる。言い替えると、送電線２０を保護する送電線保護システムは、送電線２０の両端に設けられた計器用変成器３２Ａ，３２Ｂと、送電線保護リレー１００Ａ，１００Ｂとを含む。
In the substations at the A end and the B end, transmission
送電線保護リレー１００Ａは、計器用変成器３２Ａと接続され、計器用変成器３２Ａによって計測された送電線２０のＡ端側の電圧および電流を表わす信号の入力を受ける。同様に、送電線保護リレー１００Ｂは、計器用変成器３２Ｂと接続され、計器用変成器３２Ｂによって計測された送電線２０のＢ端側の電圧および電流を表わす信号の入力を受ける。送電線保護リレー１００Ａ，１００Ｂ同士は、信号伝送路３００によって相互に接続され、各々が、相手端の送電線保護リレーによって取得された相手端の送電線電圧および送電線電流に関する情報を、信号伝送路３００を介して取得する。
The power transmission
送電線保護リレー１００Ａ，１００Ｂの各々は、電流差動リレー要素（図２の参照符号１１５）を含む。電流差動リレー要素は、同時刻に検出された自端の送電線電流と相手端の送電線電流とに基づいて送電線２０に故障があるか否かを検出する。送電線２０に故障がないときには、送電線２０の両端で同時刻に検出された送電線電流の和が０になるのに対して、送電線２０に故障があるときには、送電線２０の両端で同時刻に検出された送電線電流の和が０にならない。ただし、Ａ端の計器用電流変成器３０Ａの極性とＢ端の計器用電流変成器３０Ｂの極性は逆向きになっているとする。
Each of the power
送電線保護リレー１００Ａ，１００Ｂは、同時刻に送電線電流および送電線電圧をサンプリングする必要があるため、互いに同期している。同期方法としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用するなど、公知の方法を用いることができる。本実施の形態の場合、送電線保護リレー１００Ａ，１００Ｂは、信号伝送路３００を介したＡ端側からＢ端側への伝送遅延時間とＢ端側からＡ端側への伝送遅延時間が等しいという前提で、相互に信号を伝送しながら同期を確立するという公知の同期方法を用いている。
The transmission
さらに、送電線保護リレー１００Ａは、上記の電流差動リレー要素に加えて、故障点がケーブル区間２４にあるか、架空線区間２２，２６にあるかを従来よりも簡単かつ正確に検出する機能を有する。故障区間を検出する機能の詳細については、後で詳しく説明する。
In addition to the current differential relay element, the power transmission
［送電線保護リレーの構成］
図２は、図１の送電線保護リレー１００Ａの構成を示す機能ブロック図である。送電線保護リレー１００Ａは、入力部１０２と、ＡＤ（Analog to Digital）変換部１０４と、処理部１０６と、リレー動作信号出力部１０８と、再閉路ロック信号出力部１１０と、受信部１１２と、送信部１１４とを含む。
[Configuration of transmission line protection relay]
FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the power transmission
なお、Ｂ端の送電線保護リレー１００Ｂは、Ａ端の送電線保護リレー１００Ａと全く同じ構成であってもよいし、電流差動リレー要素を有するが故障区間の判定機能を有していない構成であってもよい。後者の場合、送電線保護リレー１００Ｂは、処理部１０６に設けられている正相演算部１２０および故障区間判定部１２２を含まない構成である。
The B-end transmission line protection relay 100B may have the same configuration as the A-end transmission
図２を参照して、入力部１０２は、送電線保護リレー１００Ａの内部回路と外部との間の絶縁を確保するとともに、図１に示す送電線２０に設けられた計器用変成器３２Ａから入力される送電線電圧および送電線電流の検出信号を適当な電圧レベルの信号に変換する。入力部１０２は、さらに、変換後の送電線電圧信号および送電線電流信号に含まれる高周波信号成分を除去するためのローパスフィルタ回路を含む。
Referring to FIG. 2,
入力部１０２によって電圧レベルが変換され、高周波分が除去された送電線電圧信号および送電線電流信号は、ＡＤ変換部１０４に入力され、ＡＤ変換部１０４によってデジタルデータに変換される。
The transmission line voltage signal and the transmission line current signal from which the voltage level has been converted by the
送信部１１４は、ＡＤ変換後の送電線電圧および送電線電流に関するデジタルデータを、Ｂ端の送電線保護リレー１００Ｂの受信部１１２に信号伝送路３００を介して送信する。逆に、送電線保護リレー１００Ａの受信部１１２は、Ｂ端の送電線保護リレー１００ＢのＡＤ変換部１０４によるＡＤ変換後の送電線電圧および送電線電流に関するデジタルデータを、信号伝送路３００を介して受信する。
The transmission unit 114 transmits digital data related to the transmission line voltage and the transmission line current after AD conversion to the
処理部１０６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリ等を含むコンピュータをベースに構成される。処理部１０６は、ＡＤ変換部１０４から出力された送電線電圧および送電線電流を表わすデジタルデータと、予め設定されてメモリに記憶された内部データとを用いて演算処理を実行する。内部データは、たとえば、架空線２２，２６およびケーブル２４の正相インピーダンスの値を含む。
The
処理部１０６は、機能的には、電流差動リレー演算部１１６、故障判定部１１８、正相演算部１２０、および故障区間判定部１２２などの機能ブロックによって構成されている。これらの機能ブロックは、メモリに格納された制御プログラムがＣＰＵで実行されることによって実現される。なお、電流差動リレー演算部１１６および故障判定部１１８によって前述の電流差動リレー要素１１５が構成される。
The
電流差動リレー演算部１１６は、自端（Ａ端）の計器用変成器３２Ａによって検出された送電線電流データと、相手端（Ｂ端）の計器用変成器３２Ｂによって同時刻に検出された送電線電流データとに基づいて電流差動リレー演算を行う。具体的には、同時刻に計器用変成器３２Ａおよび３２Ｂによって検出された送電線電流の和が計算される。なお、相手端の送電線電流データは、受信部１１２によって相手端の送電線保護リレー１００Ｂから受信したものである。
The current differential
故障判定部１１８は、電流差動リレー演算部１１６の演算結果に基づいて、送電線２０の内部に故障があるか否かを判定する。具体的に、故障判定部１１８は、送電線２０の両端の計器用電流変成器３０Ａおよび３０Ｂによって同時刻に検出された送電線電流の和が０の場合に、送電線の内部で故障が発生したと判定し、送電線電流の和が０でない場合に送電線の内部に故障はない判定する。故障判定部１１８は、送電線２０に故障有りと判定した場合は、リレー動作信号出力部１０８への出力信号を活性化する。
The
リレー動作信号出力部１０８は、故障判定部１１８の出力信号が活性化したとき（すなわち、送電線２０の内部で故障が発生したとき）、送電線２０を系統から切り離すため、送電線２０のＡ端に設置される遮断器（図示せず）を開放動作させる信号（リレー動作信号）を出力する。同様の動作がＢ端の送電線保護リレー１００Ｂによって実行され、Ｂ端に設置される遮断器（図示せず）も開放されることによって、電力系統が保護される。
When the output signal of the
正相演算部１２０は、故障判定部１１８の判定結果を受けて、故障判定部１１８が送電線２０の内部で故障発生と判定した場合に演算を開始する。正相演算部１２０は、自端（Ａ端）で検出された各相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の送電線電圧および各相の送電線電流に基づいて対称座標法の正相電圧Ｖ１Ａおよび正相電流Ｉ１Ａを算出する。正相演算部１２０は、さらに、自端（Ａ端）での検出と同時刻に相手端（Ｂ端）で検出された各相の送電線電圧および各相の送電線電流に基づいて、対称座標法の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを計算する。
The normal
故障区間判定部１２２は、正相演算部１２０で算出された正相電圧Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ａ，Ｉ１Ｂに基づいて、故障点がケーブル区間２４にあるか否かを判定する。したがって、故障区間判定部１２２がケーブル２４の故障か否か判定するのは、故障判定部１１８が送電線内部に故障があると判定した場合に限られる。故障区間判定部１２２の判定方法の詳細については後述する。
The failure
故障区間判定部１２２は、故障点がケーブル区間２４にあると判定した場合には、その旨を再閉路ロック信号出力部１１０に通知する。この通知を受けて、再閉路ロック信号出力部１１０から遮断器に出力される再閉路ロック信号によって、遮断器は再閉路しないようにロックされる。遮断器の再閉路がロックされない場合は、遮断器は故障検出によって開放された後、一定時限後に再閉路される。
If the failure
なお、Ｂ端の送電線保護リレー１００Ｂが正相演算部１２０および故障区間判定部１２２を含まない構成の場合には、故障点がケーブル区間２４にあるという情報が信号伝送路３００を介してＡ端の送電線保護リレー１００ＡからＢ端の送電線保護リレー１００Ｂに通知される。この通知を受けて、Ｂ端の送電線保護リレー１００Ｂの再閉路ロック信号出力部１１０がＢ端側の遮断器に再閉路ロック信号を出力する。
If the B-end power line protection relay 100B has a configuration that does not include the normal
以下、ケーブル区間２４に故障点が存在するか否かの判定方法について説明する。以下の説明では、まず、送電線故障時における図１の電力系統モデルの等価回路について説明し、次に、その等価回路を用いてケーブル区間の両端の正相電圧を計算する方法について説明する。次に、正相電圧の計算結果に基づいてケーブル区間２４内に故障点Ｆがあるか否かを判定する方法について説明する。
Hereinafter, a method for determining whether or not a failure point exists in the
［送電線故障時の等価回路について］
図３は、図１に示すように送電線の両端に電源（発電機）が設置される電力系統において、送電線故障時における電力系統モデルの等価回路を示す図である。図３では、対称座標法における正相回路が示されている。故障点Ｆは、送電線２０の内部に存在し、図３の例では架空線２６の内部に存在する。図３の下側には、正相回路の各点での正相電圧の大きさが示されている。
[Equivalent circuit when power transmission line fails]
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of the power system model when a power transmission line fails in a power system in which power supplies (generators) are installed at both ends of the transmission line as shown in FIG. FIG. 3 shows a positive phase circuit in the symmetric coordinate method. The failure point F exists inside the
図３の正相回路において、送電線２０の両端に接続される発電機（背後電源）１０Ａ，１０Ｂに対応する正相電源の電圧をそれぞれＥｇＡ，ＥｇＢとする（以下では、正相電源ＥｇＡ，ＥｇＢとも記載する）。Ａ端、Ｂ端における正相電圧をそれぞれＶ１Ａ，Ｖ１Ｂとし、Ａ端、Ｂ端における正相電流をそれぞれＩ１Ａ，Ｉ１Ｂとする。
In the positive phase circuit of FIG. 3, the voltages of the positive phase power supplies corresponding to the generators (back power supplies) 10A and 10B connected to both ends of the
図３の正相回路では、さらに、故障点Ｆにおいて、正相電源ＥｇＡ，ＥｇＢと並列にインピーダンスＺＳが接続されている。インピーダンスＺＳは、例えば、１相または２相地絡故障の場合には、零相電源インピーダンス、零相送電線インピーダンス、逆相電源インピーダンス、および逆相送電線インピーダンスの合成インピーダンスを意味している。注意すべきは、このインピーダンスＺＳを用いることによって、地絡故障に限らず短絡故障の場合も含めてどのような種類の送電線故障も、図３の等価回路で表わすことができる点である。以下、図４〜図８を参照して故障の種類に応じたインピーダンスＺＳの値について説明する。 In the positive phase circuit of FIG. 3, the impedance ZS is further connected in parallel with the positive phase power supplies EgA and EgB at the failure point F. For example, in the case of a one-phase or two-phase ground fault, the impedance ZS means a combined impedance of a zero-phase power supply impedance, a zero-phase power transmission line impedance, a negative phase power supply impedance, and a negative phase power transmission line impedance. It should be noted that by using this impedance ZS, any type of power transmission line failure including not only a ground fault but also a short-circuit failure can be represented by the equivalent circuit of FIG. Hereinafter, the value of the impedance ZS corresponding to the type of failure will be described with reference to FIGS.
なお、図４〜図８の説明において、Ａ端の背後電源の正相電源インピーダンスをＺ１ＡＳとし、逆相電源インピーダンスをＺ２ＡＳとし、零相電源インピーダンスをＺ０ＡＳとする。Ｂ端の背後電源の正相電源インピーダンスをＺ１ＢＳとし、逆相電源インピーダンスをＺ２ＢＳとし、零相電源インピーダンスをＺ０ＢＳとする。Ａ端から故障点Ｆまでの正相送電線インピーダンスをＺ１ＡＬとし、逆相送電線インピーダンスをＺ２ＡＬとし、零相送電線インピーダンスをＺ０ＡＬとする。Ｂ端から故障点Ｆまでの正相送電線インピーダンスをＺ１ＢＬとし、逆相送電線インピーダンスをＺ２ＢＬとし、零相送電線インピーダンスをＺ０ＢＬとする。 In the description of FIGS. 4 to 8, the positive phase power source impedance of the power source behind the A end is Z1AS, the negative phase power source impedance is Z2AS, and the zero phase power source impedance is Z0AS. The positive phase power source impedance of the power source behind the B end is Z1BS, the negative phase power source impedance is Z2BS, and the zero phase power source impedance is Z0BS. The normal phase transmission line impedance from the A end to the failure point F is Z1AL, the reverse phase transmission line impedance is Z2AL, and the zero phase transmission line impedance is Z0AL. The normal phase transmission line impedance from the B end to the failure point F is Z1BL, the reverse phase transmission line impedance is Z2BL, and the zero phase transmission line impedance is Z0BL.
図４は、３相短絡故障の場合において、図１の電力系統モデルの等価回路を示す図である。３相短絡故障の場合には、図３で説明したインピーダンスＺＳは、
ＺＳ＝０ …(1)
で与えられる。なお、３相地絡故障の場合は、３相故障電流・電圧がバランスしているとして３相短絡故障と同じと考えてよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the power system model of FIG. 1 in the case of a three-phase short circuit failure. In the case of a three-phase short-circuit failure, the impedance ZS described in FIG.
ZS = 0 (1)
Given in. In the case of a three-phase ground fault, it may be considered the same as a three-phase short-circuit fault because the three-phase fault current / voltage is balanced.
図５は、Ａ相地絡故障の場合において、図１の電力系統モデルの等価回路を示す図である。Ａ相地絡故障の場合には、図３で説明したインピーダンスＺＳは、下式のように逆相インピーダンスと零相インピーダンスとの合成インピーダンスとして表わされる。ただし、以下の式では、インピーダンスＺ１とＺ２との並列合成インピーダンスをＺ１//Ｚ２のように記載している。 FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit of the power system model of FIG. 1 in the case of an A-phase ground fault. In the case of an A-phase ground fault, the impedance ZS described with reference to FIG. 3 is expressed as a combined impedance of a negative-phase impedance and a zero-phase impedance as shown in the following equation. However, in the following equation, the parallel combined impedance of the impedances Z1 and Z2 is described as Z1 // Z2.
ZS＝((Z2AS＋Z2AL)//(Z2BL＋Z2BS))＋((Z0AS＋Z0AL)//(Z0BL＋Z0BS)) …(2)
図６は、ＢＣ相短絡故障の場合において、図１の電力系統モデルの等価回路を示す図である。ＢＣ相短絡故障の場合には、図３で説明したインピーダンスＺＳは、下式のように逆相インピーダンス同士の合成によって与えられる。
ZS = ((Z2AS + Z2AL) // (Z2BL + Z2BS)) + ((Z0AS + Z0AL) // (Z0BL + Z0BS))… (2)
FIG. 6 is a diagram showing an equivalent circuit of the power system model of FIG. 1 in the case of a BC phase short-circuit fault. In the case of a BC phase short-circuit failure, the impedance ZS described with reference to FIG. 3 is given by the combination of opposite-phase impedances as shown in the following equation.
ZS＝((Z2AS＋Z2AL)//(Z2BL＋Z2BS)) …(3)
図７は、ＢＣ相地絡故障の場合において、図１の電力系統モデルの等価回路を示す図である。ＢＣ相地絡故障の場合には、図３で説明したインピーダンスＺＳは、下式のように逆相インピーダンスと零相インピーダンスとの合成インピーダンスとして表わされる。
ZS = ((Z2AS + Z2AL) // (Z2BL + Z2BS))… (3)
FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit of the power system model of FIG. 1 in the case of a BC phase ground fault. In the case of the BC phase ground fault, the impedance ZS described in FIG. 3 is expressed as a combined impedance of the negative phase impedance and the zero phase impedance as shown in the following equation.
ZS＝(Z2AS＋Z2AL)//(Z2BL＋Z2BS)//(Z0AS＋Z0AL)//(Z0BL＋Z0BS) …(4)
図８は、図５〜図７の等価回路を１つの正相回路にまとめた図である。図８において、インピーダンスＺＳは、三相短絡故障または三相地絡故障の場合には上式（１）で表わされ、一相地絡故障（たとえばＡ相地絡故障）の場合には上式（２）で表わされ、二相短絡故障（たとえばＢＣ相短絡故障）の場合には上式（３）で表わされ、二相地絡故障（たとえばＢＣ相地絡故障）の場合には上式（４）で表わされる。すなわち、どのような種類の故障であっても図８の正相回路で表わすことができる。図３の等価回路は、図８の等価回路において正相電源インピーダンスＺ１ＡＳ，Ｚ１ＢＳおよび正相送電線インピーダンスＺ１ＡＬ，Ｚ１ＢＬの記載を省略したものである。
ZS = (Z2AS + Z2AL) // (Z2BL + Z2BS) // (Z0AS + Z0AL) // (Z0BL + Z0BS)… (4)
FIG. 8 is a diagram in which the equivalent circuits of FIGS. 5 to 7 are combined into one positive phase circuit. In FIG. 8, the impedance ZS is expressed by the above equation (1) in the case of a three-phase short-circuit fault or a three-phase ground fault, and in the case of a one-phase ground fault (for example, an A-phase ground fault). In the case of a two-phase short-circuit fault (for example, BC-phase short-circuit fault), it is expressed by the above formula (3). In the case of a two-phase ground-fault (for example, BC-phase ground-fault) Is represented by the above equation (4). That is, any type of failure can be represented by the positive phase circuit of FIG. The equivalent circuit of FIG. 3 is obtained by omitting the description of the positive phase power supply impedances Z1AS, Z1BS and the positive phase transmission line impedances Z1AL, Z1BL in the equivalent circuit of FIG.
［ケーブル区間２４の両端Ｐ１，Ｐ２における正相電圧の計算方法］
（１．故障点Ｆが架空線２６に存在する場合）
次に、再び図３を参照して、故障点Ｆが架空線２６に存在する場合において、ケーブル区間２４の両端Ｐ１，Ｐ２における正相電圧の計算方法について説明する。
[Calculation method of positive phase voltage at both ends P1, P2 of the cable section 24]
(1. When the failure point F exists in the overhead line 26)
Next, referring to FIG. 3 again, a method of calculating the positive phase voltage at both ends P1 and P2 of the
本実施の形態では、送電線２０の両側に発電機１０Ａ，１０Ｂが接続されていること（すなわち、背後電源が存在すること）が前提条件となっている。たとえば、変電所間を連系する送電線ではこの前提条件は通常満たされている。
In the present embodiment, it is a precondition that the
上記の前提条件によって、送電線２０の故障時に、故障点ＦよりもＡ端側の送電線２０には正相電圧ＥｇＡに起因する正相電流Ｉ１Ａが流れ、故障点ＦよりもＢ端側の送電線２０には正相電圧ＥｇＢに起因する正相電流Ｉ１Ｂが流れる。故障点Ｆに接続されるインピーダンスＺＳには、両方の正相電流Ｉ１Ａ＋Ｉ１Ｂが流れる。したがって、故障点ＦよりもＡ端側の送電線２０上の各点の正相電圧は、Ａ端の正相電流Ｉ１Ａによって生じる送電線２０の電圧降下をＡ端の正相電圧Ｖ１Ａから減じることによって計算できる。故障点ＦよりもＢ端側の送電線２０上の各点の正相電圧は、Ｂ端の正相電流Ｉ１Ｂによって生じる送電線２０の電圧降下をＢ端の正相電圧Ｖ１Ｂから減じることによって計算できる。故障点Ｆの正相電圧Ｖ１Ｆは、Ａ端の正相電流Ｉ１Ａおよび正相電圧Ｖ１Ａと、Ｂ端の正相電流Ｉ１Ｂおよび正相電圧Ｖ１Ｂとのどちらを用いても計算できる。
With the above preconditions, when the
具体的に、Ａ端から故障点Ｆまでの送電線２０の正相インピーダンスをＺＦとすると、故障点Ｆの正相電圧Ｖ１Ｆは、正相インピーダンスＺＦによって生じる電圧降下（ＺＦ×Ｉ１Ａ）をＡ端の正相電圧Ｖ１Ａから減じることによって、
Ｖ１Ｆ＝Ｖ１Ａ−ＺＦ×Ｉ１Ａ …(5)
で与えられる。
Specifically, assuming that the positive phase impedance of the
V1F = V1A−ZF × I1A (5)
Given in.
同様に、Ｂ端から故障点Ｆまでの送電線２０の正相インピーダンスはＺＬ−ＺＦであるので、故障点Ｆの正相電圧Ｖ１Ｆは、正相インピーダンスＺＬ−ＺＦによって生じる電圧降下（（ＺＬ−ＺＦ）×Ｉ１Ｂ）をＢ端の正相電圧Ｖ１Ｂから減じることによって
Ｖ１Ｆ＝Ｖ１Ｂ−（ＺＬ−ＺＦ）×Ｉ１Ｂ …(6)
で与えられる。
Similarly, since the positive phase impedance of the
Given in.
図３に示す例では、ケーブル区間２４は故障点ＦよりもＡ端側に位置する。したがって、ケーブル端Ｐ１における正相電圧Ｖ１ｃ１Ａは、Ａ端からケーブル端Ｐ１までの正相インピーダンスＺｃ１によって生じる電圧降下（Ｚｃ１×Ｉ１Ａ）をＡ端の正相電圧Ｖ１Ａから減じることによって、
Ｖ１ｃ１Ａ＝Ｖ１Ａ−Ｚｃ１×Ｉ１Ａ …(7)
で与えられる。
In the example shown in FIG. 3, the
V1c1A = V1A−Zc1 × I1A (7)
Given in.
同様に、ケーブル端Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ２Ａは、Ａ端からケーブル端Ｐ２までのケーブル区間２４を含む正相インピーダンスＺｃ２によって生じる電圧降下（Ｚｃ２×Ｉ１Ａ）をＡ端の正相電圧Ｖ１Ａから減じることによって、
Ｖ１ｃ２Ａ＝Ｖ１Ａ−Ｚｃ２×Ｉ１Ａ …(8)
で与えられる。
Similarly, the positive phase voltage V1c2A at the cable end P2 is obtained by subtracting the voltage drop (Zc2 × I1A) caused by the positive phase impedance Zc2 including the
V1c2A = V1A−Zc2 × I1A (8)
Given in.
ここで、仮に、Ｂ端の正相電流Ｉ１Ｂが故障点ＦからインピーダンスＺＳに流れずに故障点Ｆを超えてケーブル２４に流入すると仮定すれば、ケーブル区間２４の両端Ｐ１，Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａを、形式的にＢ端の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを用いて表わすことができる。すなわち、ケーブル端Ｐ１における正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂは、Ｂ端からケーブル端Ｐ１までのケーブル区間２４を含む正相インピーダンスＺＬ−Ｚｃ１によって生じる電圧降下（（ＺＬ−Ｚｃ１）×Ｉ１Ｂ）をＢ端の正相電圧Ｖ１Ｂから減じることによって、
Ｖ１ｃ１Ｂ＝Ｖ１Ｂ−（ＺＬ−Ｚｃ１）×Ｉ１Ｂ …(9)
で与えられる。
Here, if it is assumed that the positive phase current I1B at the B end does not flow from the fault point F to the impedance ZS but flows into the
V1c1B = V1B− (ZL−Zc1) × I1B (9)
Given in.
同様に、ケーブル端Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ２Ｂは、Ｂ端からケーブル端Ｐ２までの正相インピーダンスＺＬ−Ｚｃ２によって生じる電圧降下（（ＺＬ−Ｚｃ２）×Ｉ１Ｂ）をＢ端の正相電圧Ｖ１Ｂから減じることによって、
Ｖ１ｃ２Ｂ＝Ｖ１Ｂ−（ＺＬ−Ｚｃ２）×Ｉ１Ｂ …(10)
で与えられる。
Similarly, the positive phase voltage V1c2B at the cable end P2 subtracts the voltage drop ((ZL-Zc2) × I1B) caused by the positive phase impedance ZL-Zc2 from the B end to the cable end P2 from the positive phase voltage V1B at the B end. By
V1c2B = V1B− (ZL−Zc2) × I1B (10)
Given in.
図３の電圧ベクトル図を見れば明らかなように、（９）および（１０）式によって形式的に計算されるケーブル２４の両端Ｐ１，Ｐ２の正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ｂの大きさ（波高値または実効値）は、（７）および（８）式によって計算されるケーブル２４の両端Ｐ１，Ｐ２の実際の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａの大きさよりも小さい。すなわち、以下の式が成立する。なお、本明細書において、電圧ベクトルＶの大きさは、絶対値の記号を用いて｜Ｖ｜と表記する。
As apparent from the voltage vector diagram of FIG. 3, the magnitudes of the positive phase voltages V1c1B and V1c2B at both ends P1 and P2 of the
｜Ｖ１ｃ１Ａ｜＞｜Ｖ１ｃ１Ｂ｜ …(11)
｜Ｖ１ｃ２Ａ｜＞｜Ｖ１ｃ２Ｂ｜ …(12)
なお、正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ａ，Ｖ１ｃ２Ｂの各々は複素ベクトルとして与えられるので、大小判定する際には、夫々の正相電圧の大きさは例えば、実部の２乗と虚部の２乗との和の平方根として計算する必要がある。
| V1c1A |> | V1c1B | (11)
| V1c2A |> | V1c2B | (12)
Since each of the positive phase voltages V1c1A, V1c1B, V1c2A, and V1c2B is given as a complex vector, the magnitude of each positive phase voltage is, for example, the square of the real part and 2 of the imaginary part. It must be calculated as the square root of the sum with the power.
（２．故障点Ｆがケーブル区間２４に存在する場合）
図９は、図１の電力系統モデルにおいて、故障点Ｆがケーブル区間２４に存在する場合の等価回路と各点の正相電圧の大きさとを示す図である。図９において図３と同一または対応する部分には同一の参照符号を付している。
(2. When the failure point F exists in the cable section 24)
FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit and a magnitude of the positive phase voltage at each point when the failure point F exists in the
図９に示すように、故障点ＦよりもＡ端側に位置するケーブル２４のケーブル端Ｐ１における正相電圧Ｖ１ｃ１Ａは、Ａ端の正相電圧Ｖ１Ａおよび正相電流Ｉ１Ａを用いて、前述の式（７）に従って計算できる。同様に、故障点ＦよりもＢ端側に位置するケーブル２４のケーブル端Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ２Ｂは、Ｂ端の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを用いて、前述の式（１０）に従って計算できる。
As shown in FIG. 9, the positive phase voltage V1c1A at the cable end P1 of the
ここで、仮に、Ｂ端の正相電流Ｉ１Ｂが故障点ＦからインピーダンスＺＳに流れずに、Ａ端の方向へ流入すると仮定すれば、ケーブル端Ｐ１における正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂは、Ｂ端の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを用いて形式的に前述の式（９）に従って計算できる。同様に、仮に、Ａ端で検出された正相電流Ｉ１Ａが故障点ＦからインピーダンスＺＳに流れずに、Ｂ端の方向へ流入すると仮定すれば、ケーブル端Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ２Ａは、Ａ端の正相電圧Ｖ１Ａおよび正相電流Ｉ１Ａを用いて形式的に前述の式（８）に従って形式的に計算することができる。 Here, assuming that the positive phase current I1B at the B end does not flow from the fault point F to the impedance ZS but flows in the direction of the A end, the positive phase voltage V1c1B at the cable end P1 is The voltage V1B and the positive phase current I1B can be used to formally calculate according to the above equation (9). Similarly, assuming that the positive phase current I1A detected at the A end does not flow from the fault point F to the impedance ZS but flows in the direction of the B end, the positive phase voltage V1c2A at the cable end P2 is Can be formally calculated according to the above equation (8) using the positive phase voltage V1A and the positive phase current I1A.
図９の電圧ベクトル図を見れば明らかなように、（９）および（８）式に従って形式的に計算されるケーブル２４の両端Ｐ１，Ｐ２の正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ａの大きさは、（７）および（１０）式に従って計算されるケーブル２４の両端Ｐ１，Ｐ２の実際の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ｂの大きさよりも小さい。すなわち、以下の式が成立する。
As is apparent from the voltage vector diagram of FIG. 9, the magnitudes of the positive phase voltages V1c1B and V1c2A at both ends P1 and P2 of the
｜Ｖ１ｃ１Ａ｜≧｜Ｖ１ｃ１Ｂ｜ …(13)
｜Ｖ１ｃ２Ａ｜≦｜Ｖ１ｃ２Ｂ｜ …(14)
ただし、上式（１３）および（１４）において等号が成立するのは、それぞれ故障点Ｆがケーブル２４のケーブル端Ｐ１およびＰ２の場合である。
| V1c1A | ≧ | V1c1B | (13)
| V1c2A | ≦ | V1c2B | (14)
However, the equal signs are established in the above equations (13) and (14) when the failure point F is the cable ends P1 and P2 of the
（３．故障点Ｆが架空線区間２２に存在する場合）
図１０は、図１の電力系統モデルにおいて、故障点Ｆが架空線２２に存在する場合の等価回路と各点の正相電圧の大きさとを示す図である。図１０において図３と同一または対応する部分には同一の参照符号を付している。
(3. When the failure point F exists in the overhead line section 22)
FIG. 10 is a diagram illustrating an equivalent circuit and a magnitude of the positive phase voltage at each point when the failure point F exists on the
図１０に示すように、故障点ＦよりもＢ端側に位置するケーブル２４のケーブル端Ｐ１，Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ｂは、Ｂ端の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを用いて、前述の式（９）および（１０）式に従ってそれぞれ計算できる。
As shown in FIG. 10, the positive phase voltages V1c1B and V1c2B at the cable ends P1 and P2 of the
ここで、仮に、Ａ端の正相電流Ｉ１Ａが故障点ＦからインピーダンスＺＳに流れずに、ケーブル２４の方向へ流入すると仮定すれば、ケーブル端Ｐ１，Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａは、Ａ端の正相電圧Ｖ１Ａおよび正相電流Ｉ１Ａを用いて形式的に前述の式（７）および（８）に従ってそれぞれ計算することができる。
Here, assuming that the positive phase current I1A at the A end does not flow from the fault point F to the impedance ZS but flows in the direction of the
図１０の電圧ベクトル図を見れば明らかなように、（７）および（８）式に従って形式的に計算されるケーブル２４の両端Ｐ１，Ｐ２の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａの大きさは、（９）および（１０）式に従って計算されるケーブル２４の両端Ｐ１，Ｐ２の実際の正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ｂの大きさよりも小さい。すなわち、以下の式が成立する。
As is apparent from the voltage vector diagram of FIG. 10, the magnitudes of the positive phase voltages V1c1A and V1c2A at both ends P1 and P2 of the
|Ｖ１ｃ１Ａ|＜|Ｖ１ｃ１Ｂ| …(15)
|Ｖ１ｃ２Ａ|＜|Ｖ１ｃ２Ｂ| …(16)
［ケーブル区間２４に故障点Ｆがあるか否かの判定方法］
上記のように、故障点Ｆが架空線２２，２６およびケーブル区間２４のうちのどの区間にあるかに応じて、正相電圧Ｖ１ｃ１Ａの大きさと正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂの大きさとの大小関係が変わり、正相電圧Ｖ１ｃ２Ａの大きさと正相電圧Ｖ１ｃ２Ｂの大きさとの大小関係が変わる。そうすると、逆に、正相電圧Ｖ１ｃ１Ａの大きさと正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ大きさとの大小関係ならびに正相電圧Ｖ１ｃ２Ａの大きさと正相電圧Ｖ１ｃ２Ｂの大きさとの大小関係に基づいてケーブル区間２４内に故障点Ｆが存在するか否かを判定することができる。具体的には、以下の手順による。
| V1c1A | <| V1c1B | (15)
| V1c2A | <| V1c2B | (16)
[Method for determining whether or not the
As described above, the magnitude relationship between the magnitude of the positive phase voltage V1c1A and the magnitude of the positive phase voltage V1c1B changes depending on which section of the
（ｉ）送電線２０の両端（Ａ端、Ｂ端）で同時に検出された各相の送電線電流および送電線電圧の計測値に基づいて、Ａ端およびＢ端での正相電圧Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ａ，Ｉ１Ｂを計算する。
(I) Based on the measured values of the transmission line current and the transmission line voltage of each phase detected simultaneously at both ends (A end and B end) of the
（ｉｉ）算出したＡ端およびＢ端での正相電圧Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ａ，Ｉ１Ｂを用いて前述の式（７）〜（１０）に従って、ケーブル区間２４の両端Ｐ１，Ｐ２の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ａ，Ｖ１ｃ２Ｂを計算する。
(Ii) Using the calculated positive-phase voltages V1A and V1B and positive-phase currents I1A and I1B at the A and B ends, the positive and negative ends of both ends P1 and P2 of the
（ｉｉｉ）計算した正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ａ，Ｖ１ｃ２Ｂの各々の大きさ（波高値または実効値）が、上式（１３）および（１４）で示される不等式を両方とも満足すれば、ケーブル区間２４内（両端Ｐ１，Ｐ２を含む）に故障点があると判定できる。 (Iii) If the magnitude (crest value or effective value) of each of the calculated positive phase voltages V1c1A, V1c1B, V1c2A, V1c2B satisfies both of the inequalities shown in the above equations (13) and (14), It can be determined that there is a failure point in the section 24 (including both ends P1 and P2).
以下、上記の故障区間の判定法を実行するように構成されている図２の正相演算部１２０および故障区間判定部１２２の機能的構成について説明する。
Hereinafter, functional configurations of the normal
［正相演算部および故障区間判定部の構成］
図１１は、図２の正相演算部１２０および故障区間判定部１２２の構成を示す機能ブロック図である。
[Configuration of normal phase calculation unit and failure section determination unit]
FIG. 11 is a functional block diagram illustrating configurations of the normal
図１１を参照して、正相演算部１２０は、故障判定部１１８の判定結果を受けて、故障判定部１１８が送電線２０の内部で故障発生と判定した場合に演算を開始する。故障区間判定部１２２は、正相演算部１２０の演算結果を受けて（したがって、送電線２０の内部故障の場合に）、ケーブル区間２４が故障しているか否かを判定する。
Referring to FIG. 11, normal
正相演算部１２０は、演算部１２４および１２６を含む。演算部１２４は、図１の自端（Ａ端）の計器用変成器３２Ａで検出された各相の送電線電流および送電線電圧を用いて、自端（Ａ端）の正相電圧Ｖ１Ａおよび正相電流Ｉ１Ａを算出する。
The normal
演算部１２６は、自端（Ａ端）での検出に同期して相手端（Ｂ端）の計器用変成器３２Ｂで検出された各相の送電線電流および送電線電圧を用いて、相手端（Ｂ端）の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを算出する。ここで、相手端（Ｂ端）の計器用変成器３２Ｂで検出された送電線電流および送電線電圧のデータは、相手端（Ｂ端）の送電線保護リレー１００Ｂが図１に示す信号伝送路３００を介して自端（Ａ端）の送電線保護リレー１００Ａに送信する。
The
なお、相手端（Ｂ端）の送電線保護リレー１００Ｂが、計器用変成器３２Ｂで検出された送電線電流および送電線電圧のデータを用いて正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを自ら算出し、算出した正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを、信号伝送路３００を介してＡ端の送電線保護リレー１００Ａに送信するようにしてもよい。この場合、Ａ端の送電線保護リレー１００ＡにＢ端の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを算出する演算部１２６を設ける必要はない。
The transmission line protection relay 100B at the other end (B end) calculates the positive phase voltage V1B and the positive phase current I1B by itself using the transmission line current and transmission line voltage data detected by the
故障区間判定部１２２は、自端（Ａ端）の正相電圧Ｖ１Ａおよび正相電流Ｉ１Ａを用いて、図１のケーブル区間２４の両端の正相電圧を算出する演算部１２８と、相手端（Ｂ端）の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを用いて、図１のケーブル区間２４の両端の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａを算出する演算部１３０とを含む。
The failure
具体的には、演算部１２８は、自端（Ａ端）の正相電流Ｉ１Ａが送電線２０に流れた場合に生じる電圧降下を自端（Ａ端）の正相電圧Ｖ１Ａから減算することによってケーブル区間２４の両端の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａを算出する。具体的な計算式は、前述の式（７）および（８）に示されている。計算に使用する正相インピーダンスＺｃ１，Ｚｃ２の値は、処理部１０６内のメモリ（図示しない）に予め格納されている。
Specifically, the
同様に、演算部１３０は、相手端（Ｂ端）の正相電流Ｉ１Ｂが送電線２０に流れた場合に生じる電圧降下を相手端（Ｂ端）の正相電圧Ｖ１Ｂから減算することによってケーブル区間２４の両端の正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ｂを算出する。具体的な計算式は、前述の式（９）および（１０）に示されている。計算に使用する正相インピーダンスＺＬ−Ｚｃ１およびＺＬ−Ｚｃ２の値は、処理部１０６内のメモリ（図示しない）に予め格納されている。
Similarly, the
故障区間判定部１２２は、さらに、演算部１２８および１３０の演算結果に基づいて、ケーブル区間２４の内部で故障が発生しているか否かを判定する判定部１３２を含む。判定部１３２は、比較部１３４，１３６ならびにＡＮＤ回路１３８を含む。
The failure
比較部１３４は、演算部１２８および１３０でそれぞれ算出された自端（Ａ端）側のケーブル端Ｐ１における正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ１Ｂを比較し、正相電圧Ｖ１ｃ１Ａが正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ以上であるか否か（すなわち、前述の式（２１）が成立するか否か）を判定する。比較部１３６は、演算部１２８および１３０でそれぞれ算出された相手端（Ｂ端）側のケーブル端Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ２Ａ，Ｖ１ｃ２Ｂを比較し、正相電圧Ｖ１ｃ２Ａが正相電圧Ｖ１ｃ２Ｂ以下であるか否か（すなわち、前述の式（２２）が成立するか否か）を判定する。
The
ＡＮＤ回路１３８は、比較部１３４，１３６での判定結果がいずれも成立するとき、再閉路ロック信号出力部１１０への出力信号を活性化する。再閉路ロック信号出力部１１０は、ＡＮＤ回路１３８の出力信号が活性化されると、遮断器を再閉路しないようにロックするための信号を出力する。
The AND
［送電線保護リレーの動作のまとめ］
図１２は、送電線保護リレーの動作を示すフローチャートである。以下、図１、図２、図１２を主として参照して、自端（Ａ端）に設けられた送電線保護リレー１００Ａの動作について総括する。
[Summary of operation of power line protection relay]
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the power transmission line protection relay. Hereinafter, the operation of the power transmission
送電線保護リレー１００Ａは、計器用変成器３２Ａを用いて、一定のサンプリング周期で自端（Ａ端）の送電線電圧および送電線電流を測定している。相手端（Ｂ端）の送電線保護リレー１００Ｂは、計器用変成器３２Ｂを用いて、自端での測定に同期して相手端（Ｂ端）の送電線電圧および送電線電流を測定している。図１２のフローチャートは、自端および相手端の各々でサンプリングされた送電線電圧および送電線電流に基づく処理手順を示している。図１２の処理手順（ステップＳ１００〜Ｓ１５０）はサンプリング周期ごと、あるいは、予め定められた期間ごとに繰り返される。
The power transmission
なお、電流差動リレー演算のためには、自端（Ａ端）と相手端（Ｂ端）とでサンプリング時刻の同期が必要である。一方、故障区間の判定のためには１周期以上の期間にサンプリングされた複数の電流・電圧データが用いられるので、同一故障中の電流・電圧である必要はあるが、Ａ端とＢ端とで完全に同時刻に検出された電流・電圧データを必ずしも用いる必要はない。 In addition, for the current differential relay calculation, the sampling time needs to be synchronized between the own end (A end) and the other end (B end). On the other hand, since a plurality of current / voltage data sampled in a period of one cycle or more are used for determining the failure section, it is necessary that the current / voltage is the same failure, but the A end and B end Thus, it is not always necessary to use the current / voltage data detected at the same time.
自端（Ａ端）の送電線電圧および送電線電流は、ＡＤ変換部１０４でデジタルデータに変換された後、処理部１０６に入力される（ステップＳ１００）。相手端（Ｂ端）の送電線保護リレー１００Ｂによって測定された相手端（Ｂ端）の送電線電圧および送電線電流は、ＡＤ変換された後に送電線保護リレー１００Ａに送信される。相手端（Ｂ端）の送電線電圧および送電線電流のデータは、受信部１１２によって受信されて処理部１０６に入力される（ステップＳ１００）。
The transmission line voltage and transmission line current at its own end (A end) are converted into digital data by the
処理部１０６（電流差動リレー演算部１１６）は、同時刻に検出された自端および相手端の送電線電流のデータに基づいて電流差動リレー演算を行い（ステップＳ１０５）、送電線２０の内部で故障が発生したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。送電線内部に故障がない場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、処理は終了する。一方、送電線内部の故障の場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、リレー動作信号出力部１０８の出力信号に応答して遮断器が開放する（ステップＳ１１５）。 The processing unit 106 (current differential relay calculation unit 116) performs a current differential relay calculation based on the data of the transmission line currents of the own end and the other end detected at the same time (step S105). It is determined whether an internal failure has occurred (step S110). If there is no failure inside the power transmission line (NO in step S110), the process ends. On the other hand, in the case of a failure inside the transmission line (YES in step S110), the circuit breaker is opened in response to the output signal of the relay operation signal output unit 108 (step S115).
送電線内部の故障の場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、処理部１０６（正相演算部１２０）は、自端（Ａ端）の送電線電流および送電線電圧から対称座標法の正相電流Ｉ１Ａおよび正相電圧Ｖ１Ａをそれぞれ算出する（ステップＳ１２０）。処理部１０６（正相演算部１２０）は、さらに、相手端（Ｂ端）の送電線電流および送電線電圧から対称座標法の正相電流Ｉ１Ｂおよび正相電圧Ｖ１Ｂをそれぞれ算出する（ステップＳ１２５）。 In the case of a failure inside the transmission line (YES in step S110), the processing unit 106 (positive phase calculation unit 120) determines the positive phase current I1A in the symmetric coordinate method from the transmission line current and the transmission line voltage at its own end (A end) and Each positive phase voltage V1A is calculated (step S120). The processing unit 106 (positive phase calculation unit 120) further calculates the positive phase current I1B and the positive phase voltage V1B in the symmetric coordinate method from the transmission line current and the transmission line voltage at the other end (B end), respectively (step S125). .
処理部１０６（故障区間判定部１２２）は、算出した自端（Ａ端）の正相電流Ｉ１Ａおよび正相電圧Ｖ１Ａに基づき、前述の式（７）および（８）に従って、ケーブル区間２４の両端Ｐ１，Ｐ２の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａをそれぞれ算出する（ステップＳ１３０）。処理部１０６（故障区間判定部１２２）は、さらに、算出した相手端（Ｂ端）の正相電流Ｉ１Ｂおよび正相電圧Ｖ１Ｂに基づき、前述の式（９）および（１０）に従って、ケーブル区間２４の両端Ｐ１，Ｐ２の正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ｂをそれぞれ算出する（ステップＳ１３５）。
The processing unit 106 (failure section determination unit 122) determines the both ends of the
処理部１０６（故障区間判定部１２２）は、算出したケーブル区間２４の両端での正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａ，Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ｂの大きさ（波高値または実効値）に基づいて、ケーブル区間２４の内部に故障点Ｆがあるか否かを判定する。具体的に、処理部１０６（故障区間判定部１２２）は、自端（Ａ端）側のケーブル端Ｐ１において、自端（Ａ端）の測定値に基づく正相電圧Ｖ１ｃ１Ａの大きさが、相手端（Ｂ端）の測定値に基づく正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂの大きさ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。さらに、処理部１０６（故障区間判定部１２２）は、相手端（Ｂ端）側のケーブル端Ｐ２において、自端（Ａ端）の測定値に基づく正相電圧Ｖ１ｃ２Ａの大きさが、相手端（Ｂ端）の測定値に基づく正相電圧Ｖ１ｃ２Ｂの大きさ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４５）。処理部１０６（故障区間判定部１２２）は、上記のステップＳ１４０およびＳ１４５における判定結果が両方とも満たされているとき、故障点Ｆはケーブル区間２４の内部（ケーブル端を含む）であると判定し、遮断器が再閉路しないようにロックする信号を出力する（ステップＳ１５０）。
The processing unit 106 (failure section determination unit 122) determines whether the inside of the
以上によって、送電線保護リレー１００Ａによる、送電線の故障検出、故障区間の判定、ならびにケーブル区間で故障と判定された場合の再閉路機能の停止処理が終了する。
As described above, the transmission
［効果］
上記の実施の形態によれば、自端の送電線電流および送電線電圧の測定値と、相手端の送電線電流および送電線電圧の測定値とを用いて、正相回路による演算を行うことによって、ケーブル区間で故障が生じているか否かを従来よりも正確に判定することができる。この場合、短絡故障および地絡故障によらず全ての故障相の場合を１つの正相回路で扱うことができるので、故障相の判定は不要であるというメリットがある。正相回路の演算のみを行っているので、地絡故障の場合であっても零相インピーダンスの影響を受けることがなく、さらには、送電線が複数回線の場合であっても、零相相互インピーダンスによる相互誘導の影響を考慮する必要がないというメリットがある。
[effect]
According to the above-described embodiment, using the measured value of the transmission line current and transmission line voltage at the end and the measured value of the transmission line current and transmission line voltage at the other end, the calculation by the positive phase circuit is performed. Thus, it is possible to more accurately determine whether or not a failure has occurred in the cable section. In this case, since all the fault phases can be handled by one positive phase circuit regardless of the short-circuit fault and the ground fault, there is an advantage that the determination of the fault phase is unnecessary. Since only the operation of the positive phase circuit is performed, it is not affected by the zero phase impedance even in the case of a ground fault, and even if there are multiple transmission lines, the zero phase mutual There is an advantage that it is not necessary to consider the influence of mutual induction due to impedance.
［変形例］
上記の実施例では、変電所間の送電線が架空線、ケーブル、および架空線の順に構成されている例を説明したが、送電線の構成はこの場合に限られるものでない。送電線が複数のケーブル区間を含む場合であって、各ケーブル区間ごとに上記と同じ判定を行うことによって、どのケーブル区間で故障が生じているかを判定することがきる。
[Modification]
In the above embodiment, the example in which the transmission lines between the substations are configured in the order of overhead lines, cables, and overhead lines, but the configuration of the transmission lines is not limited to this case. In the case where the power transmission line includes a plurality of cable sections, it is possible to determine in which cable section a failure has occurred by performing the same determination as described above for each cable section.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time must be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１０Ａ，１０Ｂ 発電機、２０ 送電線、２２，２６ 架空線（区間）、２４ ケーブル（区間）、３０Ａ，３０Ｂ 計器用電流変成器、３２Ａ，３２Ｂ 計器用変成器、１００Ａ，１００Ｂ 送電線保護リレー、１０２ 入力部、１０４ ＡＤ変換部、１０６ 処理部、１０８ リレー動作信号出力部、１１０ 再閉路ロック信号出力部、１１２ 受信部、１１４ 送信部、１１５ 電流差動リレー要素、１１６ 電流差動リレー演算部、１１８ 故障判定部、１２０ 正相演算部、１２２ 故障区間判定部、１２８，１３０ 演算部（ケーブルの両端の電圧を算出）、１３２ 判定部（ケーブル故障か否かを判定）、１３４，１３６ 比較部、１３８ ＡＮＤ回路、３００ 信号伝送路、Ｉ１Ａ，Ｉ１Ｂ 正相電流、Ｐ１，Ｐ２ ケーブル端、Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ 正相電圧、Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ１Ｂ ケーブル端Ｐ１での正相電圧、Ｖ１ｃ２Ａ，Ｖ１ｃ２Ｂ ケーブル端Ｐ２での正相電圧、ＺＦ，ＺＬ，Ｚｃ１，Ｚｃ２ 正相インピーダンス。
10A, 10B generator, 20 transmission line, 22, 26 overhead line (section), 24 cable (section), 30A, 30B instrument current transformer, 32A, 32B instrument transformer, 100A, 100B transmission line protection relay, 102 input unit, 104 AD conversion unit, 106 processing unit, 108 relay operation signal output unit, 110 reclosing lock signal output unit, 112 reception unit, 114 transmission unit, 115 current differential relay element, 116 current differential
Claims (5)
前記送電線の自端で検出された電流および電圧に基づく前記自端の正相電流および正相電圧を用いて、前記自端の正相電流が前記送電線に流れた場合に生じる電圧降下を前記自端の正相電圧から減じることによって前記ケーブル区間の両端の正相電圧を算出する第１演算部と、
前記送電線の相手端で検出された電流および電圧に基づく前記相手端の正相電流および正相電圧を用いて、前記相手端の正相電流が前記送電線に流れた場合に生じる電圧降下を前記相手端の正相電圧から減じることによって前記ケーブル区間の両端の正相電圧を算出する第２演算部と、
前記第１演算部によって算出された前記ケーブル区間の両端の正相電圧と、前記第２演算部によって算出された前記ケーブル区間の両端の正相電圧とを比較することによって、前記ケーブル区間に故障点があるか否かを判定する判定部とを備える、送電線保護リレー。 A power line protection relay for protecting a power line including a cable section,
Using the self-phase positive-phase current and positive-phase voltage based on the current and voltage detected at the self-end of the transmission line, a voltage drop that occurs when the self-phase positive-phase current flows to the power transmission line A first computing unit that calculates a positive phase voltage at both ends of the cable section by subtracting from the positive phase voltage at the end;
Using the positive-phase current and positive-phase voltage of the counterpart end based on the current and voltage detected at the counterpart end of the transmission line, a voltage drop that occurs when the positive-phase current of the counterpart end flows through the transmission line. A second computing unit that calculates a positive phase voltage at both ends of the cable section by subtracting from the positive phase voltage at the opposite end;
By comparing the positive phase voltage at both ends of the cable section calculated by the first calculation unit with the positive phase voltage at both ends of the cable section calculated by the second calculation unit, a failure occurs in the cable section. A transmission line protection relay comprising: a determination unit that determines whether or not there is a point.
前記自端から前記第１ケーブル端までの前記送電線の正相インピーダンスを前記自端の正相電流に乗算することにより得られた値を前記自端の正相電圧から減じることによって前記第１ケーブル端での正相電圧を求め、
前記自端から前記第２ケーブル端までの前記ケーブル区間を含む前記送電線の正相インピーダンスを前記自端の正相電流に乗算することにより得られた値を前記自端の正相電圧から減じることによって前記第２ケーブル端での正相電圧を求めるように構成され、
前記第２演算部は、
前記相手端から前記第１ケーブル端までの前記ケーブル区間を含む前記送電線の正相インピーダンスを前記相手端の正相電流に乗算することにより得られた値を前記相手端の正相電圧から減じることによって前記第１ケーブル端での正相電圧を求め、
前記相手端から前記第２ケーブル端までの前記送電線の正相インピーダンスを前記相手端の正相電流に乗算することにより得られた値を前記相手端の正相電圧から減じることによって前記第２ケーブル端での正相電圧を求めるように構成される、請求項２に記載の送電線保護リレー。 The first calculation unit includes:
By subtracting the value obtained by multiplying the positive phase current of the transmission line from the positive end of the transmission line from the local end to the positive phase current of the local end from the positive phase voltage of the local end. Find the positive phase voltage at the cable end,
A value obtained by multiplying the positive phase current of the transmission line including the positive phase impedance of the transmission line including the cable section from the local end to the second cable end is subtracted from the positive phase voltage of the local end. So as to obtain a positive phase voltage at the end of the second cable,
The second calculation unit includes:
A value obtained by multiplying the positive phase current of the counterpart line by the positive phase impedance of the transmission line including the cable section from the counterpart end to the first cable end is subtracted from the positive phase voltage of the counterpart end. To obtain the positive phase voltage at the end of the first cable,
By subtracting the value obtained by multiplying the positive phase current of the other end by the positive phase impedance of the transmission line from the opposite end to the second cable end from the positive phase voltage of the opposite end, the second The transmission line protection relay of claim 2 configured to determine a positive phase voltage at a cable end.
前記電流差動リレー要素は、
前記自端と前記相手端とで同時刻に検出された前記送電線の電流に基づいて、前記送電線で故障が生じているか否かを判定し、
前記送電線で故障が生じていると判定したときには、前記送電線に接続されている遮断器を開放するための信号を出力するように構成され、
前記判定部は、前記電流差動リレー要素が前記送電線で故障が生じていると判定した場合に、前記ケーブル区間に故障点があるか否かを判定するように構成される、請求項１〜３のいずれか１項記載の送電線保護リレー。 The power line protection relay further comprises a current differential relay element,
The current differential relay element is:
Based on the current of the power transmission line detected at the same time at the own end and the counterpart end, it is determined whether or not a failure has occurred in the power transmission line,
When it is determined that a failure has occurred in the power transmission line, it is configured to output a signal for opening a circuit breaker connected to the power transmission line,
The said determination part is comprised so that it may be determined whether there exists a failure point in the said cable area, when it determines with the said current differential relay element having failed in the said power transmission line. The power transmission line protection relay according to claim 1.
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2013
- 2013-12-10 JP JP2013255006A patent/JP2015116008A/en active Pending
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