JP2656635B2 - 静止形保護継電装置付閉鎖配電盤 - Google Patents

静止形保護継電装置付閉鎖配電盤

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は静止形保護継電装置付閉鎖配電盤に関するも
のである。
〔従来の技術〕
第5図(a),(b)には多段積みの開閉装置に接続
された電源系統の従来例が示されている。同図(a),
(b)に夫々示されているように、電源母線1、短絡大
電流検出機能を有する開閉器2(2a、2b)、負荷電流開
閉器3(3a、3b)、過電流保護リレー4(4a、4b)また
は同図(b)に示されているように起動時間の長い電動
機5bには過電流保護リレー4bに並列に接続した飽和リア
クトル6を接続して構成された開閉装置に電動機5(5
a、5b)が接続されている。このように構成された電源
系統で第5図(a)の電動機5aの起動特性、開閉器2aの
動作特性等の時間と電流との関係が第6図(a)に、第
5図(b)の電動機5bの起動特性、開閉器2bの動作特性
等の時間と電流との関係が第6図(b)に夫々示されて
いる。これらの図面について第5図を参照し乍ら説明す
る。
同図に示されているように短絡事故に対しては短絡電
流のような大電流では瞬時動作する開閉器2が、その動
作特性7a、7bのように大電流域において短時間に保護動
作するが、電動機5の過負荷等の過電流域は過電流保護
リレー4がその動作特性8a、8bのように、比較的長い時
間で保護動作する。但しこの過電流保護リレー4は機械
式のため動作値にバラツキがある。
従来第6図(a)に示されているように、起動時間の
短い電動機5aの起動特性9aに対する過電流保護リレー4a
の動作特性8aを、電動機5aの許容耐熱特性10a以下に整
定することは比較的容易である。すなわち電動機5aがそ
の運転中に整定値11Aを超えた過電流が流れると、過電
流保護リレー4aはその動作特性8aに従って働き負荷電流
開閉器3aを駆動して電動機5aを停止させるが、同図から
明らかなように動作特性8aは電動機5aの許容耐熱特性10
a以下である。これに対して第6図(b)に示されてい
るように起動時間の長い電動機5bの場合、または起動特
性9bと許容耐熱特性10bとの間隔が小さく裕度のない場
合は、過電流保護リレー4bの動作特性8bが許容耐熱特性
10bの上となってしまい、保護協調が図れない不具合が
あった。それは電動機5bがその運転中に整定値11Aを超
えた過電流が流れると、過電流保護リレー4bはその動作
特性8bに従って働くが、過電流保護リレー4bが働く前に
電動機5bはその許容耐熱容量10bによってダメージを受
けてしまう場合があるからである。
これを解決するのに動作管理幅の広い機械式の過電流
保護リレー4の代りに動作管理幅の厳しい静止形保護継
電装置を使用するが、この場合は従来、第8図(a)に
示されているように、静止形保護継電装置12を負荷機器
の電動機5に対し、1:1で設置して負荷電流を監視し異
常を検出していた。これは同図(b)に示さているよう
に、静止形保護継電装置12でハッチング部分の電流を1
サイクル測定後、平均値をとり上述の整定値と比較し、
平均値が整定値を超えた超過分に見合った時間で負荷電
流開閉器3の引外し指令を出し、負荷電流開閉器3を開
放し、電動機5を停止させるものである。
この静止形保護継電装置12を使用した場合は、電動機
の起動特性、開閉器の動作特性、電動機の許容耐熱特性
と静止形保護継電装置の保護特性(動作特性)との関係
が示されている第7図(a)、(b)のようになる。す
なわち同図から明らかなように、起動時間の短い電動
機、起動時間の長い電動機のいずれの場合も、電動機の
運転中に電動機が整定値11Aを超えて電流が流れると、
静止形保護継電装置はその保護特性13a、13bに従って働
き、負荷電流開閉器を開放させるが、保護特性13a、13b
はいずれも電動機の許容耐熱特性10a、10b以下となる。
なお第8図(a)で14は静止形保護継電装置12を接続す
る変流器である。
なお、この種モータの運転監視装置として実開昭61−
1135747号公報がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術で電動機の絶縁設計の低減に伴い電動機
の起動特性と許容耐熱特性との間隔が狭くなり、裕度が
小さくってきたが、静止形保護継電装置を使用した場合
は、電動機の起動時の起動特性を避け、かつ許容耐熱特
性以下で動作するようにその動作特性を整定できる。し
かし従来は静止形保護継電装置を対象電動機に1個ずつ
設置しており、取付場所やコストアップの経済的問題が
ある。
本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とする
ところは、各回線の位相電流の読み取り精度が正確で、
かつ小形にして取付けスペースを縮小することが可能な
静止形保護継電装置を備えた静止形保護継電装置付閉鎖
配電盤を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
すなわち、本発明は、電源母線に接続されると共に短
絡事故電流を検出し、かつ回路を遮断する機能を有する
開閉器と、この開閉器と接続され、かつ負荷電流を開閉
する負荷電流開閉器と、この負荷電流開閉器に接続さ
れ、かつ負荷電流を検出する変流器およびこの変流器に
接続された静止形保護継電装置とで構成される開閉装置
によって電源供給を受ける電動機を備えた回路機器がn
(複数)回路並設された静止形保護継電装置付閉鎖配電
盤において、前記静止形保護継電装置がn回線に共用で
1個設けられるとともに、この静止形保護継電装置を次
のように形成したのである。すなわち、前記母線電圧を
基準位相とし、かつこの電圧位相を、電気角90度/(n
+1)の位相角で時分割し、n回線の夫々の変流器の2
次電流を順次異なる位相角の期間読み込むとともに、夫
々読み込まれた電流値を夫々nサイクル分積算して各回
線毎の全電気角の瞬時値となし、かつこの全電気角の瞬
時値の平均値と各回線毎に整定された基準値とを比較
し、基準値を越えた回線に対し超過分に見合った時間で
負荷電流開閉器の引き外し指令を出すように形成したの
である。
〔作用〕
すなわちこのように形成された静止形保護継電装置を
有する静止形保護継電装置付閉鎖配電盤であると、静止
形保護継電装置がn回線に共用で1個設けられているこ
と。そしてまた、この静止形保護継電装置が次のように
形成されていること、すなわち、母線電圧を基準位相と
なし、この電圧位相を、電気角90度/(n+1)の位相
角で時分割し、n回線の夫々の変流器の2次電流を順次
異なる位相角の期間読み込むとともに、夫々読み込まれ
た電流値を夫々nサイクル分積算して各回線毎の全電気
角の瞬時値としている。すなわち1サイクルを全電気角
で読み込んだのと同等となり、すなわちn回線の夫々に
静止形保護継電装置を有するものと同様に各回線の位相
電流の読み取り精度が正確となり、したがって、各回線
の位相電流の読み取り精度が正確で、かつ小形にして取
付けスペースを縮小することができるのである。
〔実施例〕
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。
第1図には本発明の一実施例が示されている。なお従来
と同じ部品には同じ符号を付したので説明を省略する。
本実施例では静止形保護継電装置12を複数回線に共用で
1個設け、母線電圧の位相を基準に異なる所定の位相角
でサンプリングできるように時分割して、1〜n回線の
変流器14a、14b…14nの2次電流15a、15b…15nを夫々の
位相角の期間読み取り、この電流値をnサイクル分積算
して1回線毎(例えば開閉器2a、負荷電流開閉器3a、電
動機5aによる1回線)毎の全電流位相区間の瞬時値を読
み取り、この全電流位相区間内の瞬時値の電流平均値と
母線毎に整定された基準値とを比較し、基準値を超えた
回線に対し超過分に見合った値で負荷電流開閉器(3a〜
3nのいずれか)の引外し指令を出し、n回線を同時に監
視保護するようにした。このようにすることにより、1
個の静止形保護継電装置12で複数回線が同時に監視保護
されるようになって、静止形保護継電装置12の取付スペ
ースが縮小できるようになり、静止形保護継電装置12の
取付スペースを縮小して小形化を可能とした静止形保護
継電装置付閉鎖配電盤を得ることができる。
すなわち電流母線1に接続された開閉器2、負荷電流
検出器3、変流器14、電動機5で構成された回路機器が
複数回線並設された閉鎖配電盤の1ユニットに静止形保
護継電装置12を1セット共用で設ける。
この静止形保護継電装置12は電圧位相判定器12a、D/I
ユニット12b、演算(電流値)ユニット12c、レベル判定
器12d、演算装置12eおよびD/Oユニット12fで構成され
る。位相判定器12aは電流母線1に接続されたPT16の2
次電圧を入力し、その電圧位相を基準位相としてn回線
あればn+1=90゜となるように分割して各回線の電流
を時分割して読み取る。D/Iユニット12bは位相判定器12
aで読み取った読み取り値をディジタル変換する。演算
(電流値)ユニット12cはD/Iユニット12bで読み取った
読み取り値のnサイクルを回線毎に積分して平均値を算
出する。レベル判定器12dは回線毎の平均値を各回線毎
の整定値(整定基準値)11Aと比較する。演算装置12eは
平均値が整定値11Aより大きい場合にその超過分を計算
する。D/Oユニット12fは計算された超過分に見合った時
間で出力し、負荷電流開閉器3を開放する。
第2図には時分割する位相が示されている。電源母線
に接続されたPTから電圧位相eを取り込み(同図(a)
参照)、回線数n+1=90゜となるように位相角τで順
次1〜n回線の変流器の2次電流を読み取ることによ
り、夫々の回線の電流i1〜in(同図(b)〜(d)参
照)は負荷機器の力率により母線電圧位相より遅れ位相
で追従している。位相角τ=90゜/n+1のため回線毎に
1サイクル中に必ず2n回読み取れることになり、必ず異
なる位相での電流値の瞬時値を読み取ることになり、n
サイクル数経つと回線毎に1サイクルの全位相を読み取
ったことになる。
これを第2図を用いて具体的に3回線で説明すると、
読み取り位相角τ=90゜/3+1=22.5゜で1回線目の読
み取り位相はτ、τ11、τ12…(同図(b)参照)、
2回線目はτ、τ21、τ22…(同図(c)参照)、3
回線目はτ、τ31、τ32…(同図(d)参照)で、こ
れは3サイクル分積分した1回線の電流波形を第3図
(a)に示されているように全位相を読み込んだことに
なり、これを同図(b)に示されているように平均値化
して1回線の平均値11a0を求める。この平均値11a0を静
止形保護継電装置のレベル判定器に入力し、1回線の整
定値11A1と比較する。この1回線の電流の読み取り値の
平均値11a0が1回線の整定値11A1より大きければ、演算
装置でその超過分を計算してそれに見合った時間tで出
力する。この出力により1回線の負荷電流開閉器を開放
して1回線の電動機への電源供給を遮断する。これが3
回線同時に進められるのである。
このように本実施例によれば動作管理幅の厳しい特性
で、かつ負荷機器の特性に合致した動作特性が入力でき
る静止形保護継電装置を並設された複数の回線数に対し
1個で、時分割して使用するようにしたので、静止形保
護継電装置の設置スペースが縮小化され、コスト低減が
図れる。
第4図には本発明の他の実施例が示されている。本実
施例は2個の静止形保護継電装置12A、12Bを設置し、電
流入力を直列に接続した。このようにすることにより常
時独立して時分割の上演算して、その出力をANDで負荷
電流開閉器3を動作さるが、万一運転中に一方の静止形
保護継電装置、例えば12Aが故障した場合は警報を発生
すると共に、健全系の静止形保護継電装置12Bに切替え
られ、前述の場合より多回線の安全な運転が継続でき
る。
なお、本実施例では複数回線が並設された場合につい
て説明したが、これにのみに限るものではなく、複数回
線が段積みされた配電盤、複数回線が並設および段積み
された配電盤に1個の静止形保護継電装置を使用して、
同様な作用、効果を奏することができる。
〔発明の効果〕
以上説明してきたように本発明によれば、各回線の位
相電流の読み取り精度が正確で、かつ小形にして取付け
スペースを縮小することが可能な静止形保護継電装置を
備えた静止形保護継電装置付閉鎖配電盤を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の静止形保護継電装置付閉鎖配電盤の一
実施例の系統図、第2図(a)〜(d)は同じく一実施
例の静止形保護継電装置で時分割して各回線毎の読み取
りを示すもので(a)はPTの電圧波形図、(b)は1回
線の変流器の2次電流波形図、(c)は2回線の変流器
の2次電流波形図、(d)は3回線の変流器の2次電流
波形図、第3図(a)、(b)は同じく一実施例の1回
線分をnサイクル分積分した場合を示すもので(a)は
積分した波形図、(b)は(a)の平均値とその回線の
整定値との関係を示す特性図、第4図は本発明の静止形
保護継電装置付閉鎖配電盤の他の実施例の系統図、第5
図(a)、(b)は従来の過電流保護リレー付閉鎖配電
盤の夫々異なる例を示す系統図、第6図(a)、(b)
は従来の過電流保護リレー付閉鎖配電盤の夫々異なる例
を示す電動機の起動特性、許容耐熱特性、開閉器の動作
特性、過電流保護リレーの動作特性の関係を示す特性
図、第7図(a)、(b)は従来の静止形保護継電装置
付閉鎖配電盤の夫々異なる例を示す電動機の起動特性、
許容耐熱特性、開閉器の動作特性、静止形保護継電装置
の動作特性の関係を示す特性図、第8図(a)、(b)
は従来の静止形保護継電装置付閉鎖配電盤の静止形保護
継電装置の使用状態を示すもので(a)は系統図、
(b)は読み取りを示す説明図である。 1……電源母線、2(2a、2b、2n)……開閉器、3(3
a、3b、3n)……負荷電流開閉器、5(5a、5b、5n)…
…電動機、12(12A、12B)……静止形保護継電装置、12
a……位相判定器、12b……D/Iユニット、12c……演算ユ
ニット、12d……レベル判定器、12e……演算装置、12f
……D/Oユニット、14(14e、14b、14n)……変流器。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源母線に接続されると共に短絡事故電流
    を検出し、かつ回路を遮断する機能を有する開閉器と、
    この開閉器と接続され、かつ負荷電流を開閉する負荷電
    流開閉器と、この負荷電流開閉器に接続され、かつ負荷
    電流を検出する変流器およびこの変流器に接続された静
    止形保護継電装置とで構成される開閉装置によって電源
    供給を受ける電動機を備えた回路機器がn(複数)回路
    並設された静止形保護継電装置付閉鎖配電盤において、 前記静止形保護継電装置がn回線に共用で1個設けられ
    るとともに、この静止形保護継電装置が、 前記母線電圧を基準位相とし、かつこの電圧位相を、電
    気角90度/(n+1)の位相角で時分割し、n回線の夫
    々の変流器の2次電流を順次異なる位相角の期間読み込
    むとともに、夫々読み込まれた電流値を夫々nサイクル
    分積算して各回線毎の全電気角の瞬時値となし、かつこ
    の全電気角の瞬時値の平均値と各回線毎に整定された基
    準値とを比較し、基準値を越えた回線に対し超過分に見
    合った時間で負荷電流開閉器の引き外し指令が出される
    ように 形成されていることを特徴とする静止形保護継電装置付
    閉鎖配電盤。
  2. 【請求項2】前記静止形保護継電装置が、前記時分割さ
    れた各回線の位相電流を読み取る位相判定器と、この位
    相判定器による読み取り値をディジタル変換するD/Iユ
    ニットと、このD/Iユニットによる読み取り値のnサイ
    クルを回線毎に積分して平均値を算出する演算ユニット
    と、この回線毎の平均値を各回線毎の整定基準値と比較
    するレベル判定器と、前記平均値が整定基準値より大き
    い場合にその超過分を計算する演算装置と、前記計算さ
    れた超過分に見合った時間で出力するD/Oユニットとで
    構成されたものである特許請求の範囲第1項記載の静止
    形保護継電装置付閉鎖配電盤。
  3. 【請求項3】前記静止形保護継電装置が、n回線段積み
    された配電盤に使用されたものである特許請求の範囲第
    1項記載の静止形保護継電装置付閉鎖配電盤。
  4. 【請求項4】前記静止形保護継電装置が、n回線並設お
    よび段積みされた配電盤に使用されたものである特許請
    求の範囲第1項記載の静止形保護継電装置付閉鎖配電
    盤。
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JPS628420A (ja) * 1985-07-04 1987-01-16 株式会社東芝 回路しや断器

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