JP5197489B2 - ディジタル形保護継電器 - Google Patents

Description

本発明は、入力されるアナログ電気量（系統電気量）をディジタル信号に変換してから各種の演算処理を実行するディジタル形保護継電器に関する。

ディジタル形保護継電器は、電力系統の事故および電力系統における被保護機器の故障（以下両者を併せて「故障等」と総称する）を検出して遮断器等に具備される開閉器を遮断し、故障等の区間を開放・局限化することで被保護機器を保護する機器である。

この種のディジタル形保護継電器において、典型的な表示部の構成および機能については、例えば下記特許文献１の従来技術の項に説明がなされている。そこで、以下、特許文献１に示されたディジタル形保護継電器を一例とし、典型的な表示部の構成および機能について説明する。

特許文献１に示されたディジタル形保護継電器（以下「従来の保護継電器」と称する）は、継電器回路が本体ケースに収納され、誤操作および防塵構造の観点から、前面の操作パネル部にカバーが取り付けられている。

また、前面の操作パネル部には、計測値等の表示信号および異常を表示する７セグメントＬＥＤ等の表示部、切替スイッチが設けられている。この切替スイッチは、表示したい特定信号、例えば電流および電圧のリアルタイム計測値ならびに、その最大値等を切り替えて表示するために設けられたものである。ただし、切替スイッチの選択数には制限があるので、表示選択指定する信号情報の項目数にも限界がある。

特に、需要家向けの保護継電器では、低コスト、コンパクト化のために単要素形が多く、計測表示等も切り替え方式を採用することが多いため表示項目数には制限があり、動作表示器の表示項目も動作した場合のみを表示する必要最小限の構成となっていることが多い。

すなわち、従来の保護継電器では、表示すべき複数の特定の信号情報に対し、表示器を各表示信号毎に設けることはせず、表示切替スイッチを設け、特定の表示信号を指定することで所望の表示内容の表示を可能としている。なお、表示切替スイッチの切替操作は、前面のカバーを取り外して手動で行われる。

また、従来の保護継電器は、電力系統における故障等を検出した場合、故障等の区間を開放・局限化するために遮断器等の開閉器に遮断信号を出力すると共に、動作した保護要素および該当する相の情報を動作表示器にて表示する。この際、保守・運用者は、故障等の発生時や保守点検時に保護継電器の動作表示器により動作状態の確認を行う。

また、従来の保護継電器のうち、例えば電圧要素の保護継電器であれば、演算処理部、出力回路等を動作させる制御電源回路を構成する際、故障検出のために電圧導入する計器用変圧器（ＶＴ）を共用化し、このＶＴの出力を利用して内部電源を生成するものも存在する。

なお、需要家向けディジタル形保護継電器の場合、故障等を検出する電圧と制御電源回路を生成する電源を同じＶＴから導入するものは、例えば不足電圧要素のものであれば、故障等による動作以外の保守・点検において、人為的操作等により遮断器等の開閉器を開放させ停電に至る場合がある。この場合、開閉器の開放後にディジタル形保護継電器が不足電圧を検出し、遮断信号を出力して動作表示器を動作させることになる。

特開平１０−３４１５２３号公報

ところが、上述した従来のディジタル形保護継電器では、故障等以外の人為的操作等を行ったことに起因する停電を生起させた場合、ディジタル形保護継電器が故障していないにも関わらず、誤って故障していると判断され、不要な原因究明および健全性の確認試験等を余儀なくされることがあった。

この事象を具体的に説明すると、まず、人為的操作等により遮断器等の開閉器を開放するなどして、ディジタル形保護継電器を動作させる一方で、開閉器の復帰操作を忘れて放置した場合を想定する。この場合、開閉器を再投入して主回路が復電するとディジタル形保護継電器が再稼動し、運用は再開されるものの、動作表示器は動作状態のままとなっている。つぎに、その後の運用時（故障等発生していないとき）に、保守・運用者が受配電設備の巡視等の点検を行ったときのことを考える。この場合、保守・運用者は、ディジタル形保護継電器が再稼動しているのにも関わらず、動作表示器の表示が動作状態であるため、動作表示器の誤表示を認識する。

したがって、従来のディジタル形保護継電器では、ディジタル形保護継電器の動作表示器が故障したのか、単なる動作表示器の復帰忘れなのか、あるいは故障等が起こって動作しているのかを判断することができない場合があり、不要な原因究明および健全性の確認試験等を余儀なくされる場合があるという問題点があった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、故障等以外の人為的操作等に起因する停電を生起させた場合であっても、動作表示器が故障したのか、動作表示器の復帰忘れなのか、故障等による正常な動作であるのかの区別・判断を可能とするディジタル形保護継電器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるディジタル形保護継電器は、入力されるアナログ電気量をディジタル信号に変換し、当該ディジタル信号を用いて各種の演算処理を実行する演算回路と、前記演算回路の判定結果に基づいて開閉器を動作させる動作信号を生成して出力する出力回路と、前記出力回路が動作したことを記録する不揮発性メモリと、前記出力回路が動作したことを表示する動作表示器と、を備え、前記動作表示器は、前記出力回路の稼働中の動作を表示する第１の動作表示器と、稼動開始時に前記不揮発性メモリに記録された動作記録を表示する第２の動作表示器と、を備えたことを特徴とする。

本発明にかかるディジタル形保護継電器によれば、故障等以外の人為的操作等に起因する停電を生起させた場合であっても、停電による動作表示器の復帰忘れなのか、故障等による動作であるのかの区別・判断が可能になるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかるディジタル形保護継電器の概略構成を示すブロック図である。 図２は、本実施の形態のディジタル形保護継電器における表示部の一例を示す外観斜視図である。 図３は、本実施の形態の保護継電器における動作表示器の処理を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態にかかるディジタル形保護継電器を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。

＜実施の形態＞
図１は、本発明の実施の形態にかかるディジタル形保護継電器の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるディジタル形保護継電器は、図１に示すように、入力回路１１、演算処理部１２、出力回路１３、制御電源回路１４、継電器（Ｒｙ）１５、第１の動作表示器２６および、第２の動作表示器２７を備えて構成される。また、演算処理部１２は、演算回路１６および不揮発性メモリ１７を備えて構成される。なお、第１の動作表示器２６および第２の動作表示器２７は、上述した本願の課題、すなわち動作表示器が故障したのか、動作表示器の復帰忘れなのか、故障等による正常な動作であるのかの区別・判断を可能とする表示器である。

なお、本実施の形態のディジタル形保護継電器は、監視対象として導入した系統電圧を電力源として利用するタイプの保護継電器であり、制御電源回路１４によって生成された制御電源は、演算処理部１２、出力回路１３、継電器１５、第１の動作表示器２６および第２の動作表示器２７に供給される。

図１において、入力回路１１は、図示しない変成器から入力された電力系統における電流および電圧などのアナログ信号（系統電気量）をディジタル信号に変換する。演算回路１６は、入力回路１１からのディジタル信号を用いて各種の演算処理を行い、電力系統における被保護機器（図示省略）の故障等を検出し、図示しない遮断器等を動作させるか否かの判定（動作判定）を行う。出力回路１３は、演算回路１６の動作判定結果に基づき、遮断器等に具備される開閉器を動作させるための動作信号を継電器１５に出力すると共に、第１の動作表示器２６および第２の動作表示器２７への表示信号を生成して出力する。

また、演算回路１６は、動作信号を継電器１５に出力した場合、その動作記録を不揮発性メモリ１７に記録する。不揮発性メモリ１７に動作記録を保存することにより、制御電源回路１４による電源供給機能が喪失した場合であっても、動作記録は保存される。この機能により、制御電源回路１４による電源供給機能が復帰した場合には、不揮発性メモリ１７に記録されている動作記録の確認が可能となる。

具体的には、制御電源回路１４による電源供給機能が復帰した場合、不揮発性メモリ１７の動作記録を読出し、動作記録がある場合には、第１の動作表示器２６ではなく、第２の動作表示器２７へ表示させる。この処理により、制御電源回路１４による電源供給機能が喪失する前の動作表示であることが区別できる。

図２は、本実施の形態のディジタル形保護継電器における表示部の外観を示す斜視図である。図２において、表示部前面にある操作パネル部２０には、数値表示部２１、強制動作スイッチ２２、表示切替スイッチ２３、動作値整定スイッチ２４、動作時間整定スイッチ２５ならびに、図１にも示した第１の動作表示器２６、および第２の動作表示器２７が設けられている。なお、復帰スイッチ２８は、第１の動作表示器２６および第２の動作表示器２７の表示を一括または任意に復帰するための操作スイッチである。

図３は、本実施の形態の保護継電器における動作表示器の処理を示すフローチャートである。なお、本処理フローにおいて、動作表示器Ａとあるのは、第１の動作表示器２６に対応し、動作表示器Ｂとあるのは、第２の動作表示器２７に対応する。

まず、ステップＳＳ３１では、ディジタル形保護継電器（以下単に「継電器」と表記）の稼動状態が「稼動開始」か「稼働中」であるかを判定する。継電器が「稼働中」の場合、被保護機器の故障を検出する通常の処理フローが走る。すなわち、故障等を検出すると継電器が動作し（ステップＳ３６）、遮断器等を動作させる遮断信号を出力すると共に、遮断器等を動作させたことを表す表示（以下「通常動作の表示」という）を動作表示器Ａに表示する（ステップＳ３７）。また、動作表示器Ａに表示させた後、不揮発性メモリ１７に、ディジタル形保護継電器が通常動作したこと表す旨を記録する（ステップＳ３８）。

すなわち、動作表示器Ａは、ディジタル形保護継電器が通常動作したときに動作する表示器であり、保守・運用者は動作表示器Ａの表示を確認することにより、ディジタル形保護継電器が通常動作したか否かを判断することが可能となる。

ステップＳ３９では、表示復帰スイッチ（図２参照）による復帰操作が行われたか否かを判定する。ここで、復帰操作が行われた場合、動作表示器Ａおよび動作表示器Ｂの復帰を任意または一括で処理した後（ステップＳ４０）、不揮発性メモリに記録されている動作記録をリセット（消去）する（ステップＳ４１）。

一方、ステップＳ３９にて復帰操作を行わない場合、表示処理を終了する。このとき、動作表示器Ａの表示と不揮発性メモリ１７に記録されている動作記録は、復帰操作が行われるまで状態を維持する。

ステップＳ３１に戻り、継電器が「稼働開始」の場合（例えば、停電などにより制御電源が断の状態から復電することを意味する）、ディジタル形保護継電器が立ち上がる。なお、稼動開始直後に被保護機器の故障等を検出した場合、動作判定を優先的に行う観点から故障の有無を判定する（ステップＳ３２）。

ここで、ステップＳ３２の判定結果が「無し」の場合、復電および継電器稼動開始等の過渡期に故障等を検出していないことから動作記録読込処理の有無を判定するステップＳ３４に移行する。一方、ステップＳ３２の判定結果が「有り」の場合、復電および継電器稼動開始等の過渡期に故障等を検出していることから、実際に継電器が動作したか否かを判定する（ステップＳ３３）。

つぎに、ステップＳ３３の判定で継電器が「動作」と判定した場合は、ステップＳ３７に移行して動作表示器Ａの表示処理を行い、以後上述したステップＳ３８以降の処理を実行する。一方、ステップＳ３３の判定結果が「復帰」の場合、被保護機器の異常が一過性のものであると考えられるので、ステップＳ３２の判定結果が「無し」の場合と同様に動作記録読込処理の有無を判定するステップＳ３４に移行する。

ステップＳ３４では、不揮発性メモリから動作記録の有無を読出すが、動作記録「有り」の場合は、ディジタル形保護継電器が停止前に動作し、復帰操作が行われていないことを意味するので、通常動作の表示を行う動作表示器Ａとは異なる動作表示器Ｂの表示処理を行う（ステップＳ３５）。なお、読出し結果が「無し」の場合は、表示させる記録が無いことを意味するので表示処理を終了する。

なお、ステップＳ３３の判定処理において、継電器が「動作」と判定した場合にステップＳ３７の処理を行うのは、保守・運用者の動作表示器確認による混乱を防止するためである。ステップＳ３３で継電器が「動作」と判定された場合には、新たな故障等が発生し継電器が動作したことを意味するので、不揮発性メモリに動作記録が記録されていても動作記録の読込処理を行わずに、通常動作の表示処理を行うことにより保守・運用者が判断を誤ることはない。

なお、図２において、操作パネル部２０には、試験時等において動作させる強制動作スイッチ２２を設けているが、この強制動作スイッチ２２を操作した場合には、継電器も「動作」することになる。このため、強制動作スイッチ２２を操作したことによる不揮発性メモリへの動作記録は行わない。

以上説明したように、本実施の形態の保護継電器によれば、出力回路が動作したことを表示する表示器を第１の動作表示器と第２の動作表示器とに区分し、第１の動作表示器は出力回路の稼働中の動作を表示し、第２の動作表示器は、稼動開始時における不揮発性メモリに記録された動作記録を表示することとしたので、保守・運用者がディジタル形保護継電器が停止する前後の何れで動作したのかの判断が可能となる。その結果、故障等以外の人為的操作等に起因する停電を生起させた場合であっても、停電による動作表示器の復帰忘れなのか、故障等による動作であるのかの区別・判断が可能になり、不要な原因究明および健全性の確認試験等を行う手間が省けるという効果が得られる。

なお、本実施の形態では、監視対象として導入した系統電圧を電力源として利用するタイプのディジタル形保護継電器を一例として説明したが、この種のディジタル形保護継電器に限定されるものではない。例えば、不足電圧を検出して動作し、且つ、その動作を不揮発性メモリに記録するようなディジタル形保護継電器に対しても、本発明の適用が可能である。

１１ 入力回路
１２ 演算処理部
１３ 出力回路
１４ 制御電源回路
１５ 継電器
１６ 演算回路
１７ 不揮発性メモリ
２０ 操作パネル部
２１ 数値表示部
２２ 強制動作スイッチ
２３ 表示切替スイッチ
２４ 動作値整定スイッチ
２５ 動作時間整定スイッチ
２６ 第１の動作表示器
２７ 第２の動作表示器
２８ 復帰スイッチ

Claims (3)

1. 入力されるアナログ電気量をディジタル信号に変換し、当該ディジタル信号を用いて各種の演算処理を実行する演算回路を備えたディジタル形保護継電器であって、
   前記演算回路の判定結果に基づいて開閉器を動作させる動作信号を生成して出力する出力回路と、
   前記ディジタル形保護継電器の稼働中に前記出力回路が動作したことを示す動作記録を保存する不揮発性メモリと、
   前記ディジタル形保護継電器の稼働中に前記出力回路が動作したことを表示する第１の動作表示器と、
   前記ディジタル形保護継電器の稼動開始時もしくは復電時において前記出力回路が動作しない場合に前記不揮発性メモリに記録された動作記録を表示する第２の動作表示器と、
   を備えたことを特徴とするディジタル形保護継電器。
2. 前記ディジタル形保護継電器の稼動開始時もしくは復電時において前記出力回路が動作し、且つ、当該出力回路の動作が復帰しない場合、当該動作した旨の表示は前記第１の動作表示器を用いて行うことを特徴とする請求項１に記載のディジタル形保護継電器。
3. 前記第１および第２の動作表示器の表示を復帰させる復帰操作に応じて、前記不揮発性メモリの動作記録を消去することを特徴とする請求項１または２に記載のディジタル形保護継電器。

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