JP5726995B2

JP5726995B2 - 保護継電装置

Info

Publication number: JP5726995B2
Application number: JP2013262155A
Authority: JP
Inventors: 智数中司; 須賀　紀善; 紀善須賀; 斎藤　浩; 浩斎藤; 堀　政夫; 政夫堀; 道彦犬飼; 岡田　和也; 和也岡田; 雄二木村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2029-10-20
Also published as: JP2014075973A; JP2011091881A; JP5574666B2

Description

本発明は、続流遮断型アークホーンが設置された送電線の保護継電装置に関する。

一般に、送電線の保護継電装置は、電力系統の電気量情報を計器用変成器より得て、送電線の事故を検出し、遮断器へトリップ指令を出力して事故除去を行うものである。送電線事故においては、雷害事故が大きなウエイトを占めており、この雷害事故対策として続流遮断型アークホーンが開発され、送電線に続流遮断型アークホーンが設置されるようになってきている。

続流遮断型アークホーンは事故を半サイクル程度の短時間で除去させることが可能なように構成され、このような続流遮断型アークホーンが設置された送電線においては、これによる事故除去に期待して、これが動作した場合には、送電線の保護継電装置からのトリップ指令を不要に送出しないことが求められている。

送電線の保護継電装置からのトリップ指令を不要に送出しないようにしたものとして、タイマによる動作遅延を行うようにしたものや、送電線の保護継電装置に予め取り込まれている電気量や合成電気量より続流遮断型アークホーンの動作を検出して、送電線の保護継電装置を不要に制御させないようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２７４８４０号公報

しかし、特許文献１のものでは、続流遮断型アークホーンの動作検出回路が必須であり、続流遮断型アークホーンの動作検出回路として、送電線の保護継電装置のメインリレーよりも高速な変化分検出リレーと瞬時値比較リレーとを用いなければならない。

本発明の目的は、続流遮断型アークホーンの動作検出回路を設けることなく続流遮断型アークホーンの動作を検出し、その際には不要なトリップ指令の送出を防止できる保護継電装置を提供することである。

本発明の保護継電装置は、続流遮断型アークホーンが装着された送電線の保護継電装置において、送電線の電気量を入力し保護リレー演算に必要な電気量や合成電気量を求める入力部と、前記入力部で得られた前記送電線の電気量のうちの電流の絶対値が所定値以上であることを検出する電流レベル検出部と、前記入力部で得られた電気量や合成電気量に基づいて前記送電線の事故を検出するメインリレーと、前記電流レベル検出部により前記送電線の電流の絶対値が前記所定値以上であることを検出した回数をカウントするカウンタと、前記カウンタの回数が予め定めた回数以上でかつ前記メインリレーが送電線の事故を検出しているときはトリップ指令を出力する出力部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、続流遮断型アークホーンの動作検出回路を設けることなく続流遮断型アークホーンの動作を検出し、その際には不要なトリップ指令の送出を防止できる。

本発明の実施の形態に係わる保護継電装置の一例の構成図。本発明の実施の形態に係わる保護継電装置の他の一例の構成図。本発明の実施の形態に係わる保護継電装置の別の他の一例の構成図。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる保護継電装置の一例の構成図である。図１において、入力部１１には、図示省略の電力系統の計器用変成器を経由して、電力系統の保護対象である送電線の電気量、例えば電圧や電流が入力され、保護リレー演算に必要な電気量や合成電気量が求められる。例えば、電気量のレベル変換やディジタル量への変換が行われ、電気量の合成処理が行われる。例えば、合成処理では保護区間の差動電流などが求められる。メインリレー１２は、入力部１１で得られた電気量や合成電気量に基づいて送電線の事故を検出するものであり、事故を検出したときは出力部１３に故障検出信号を出力する。例えば、保護リレー演算として電流差動演算を行って、送電線の事故時には遮断器の引き外し信号を出力部１３に出力する。

電流レベル検出部２４は入力部で得られた送電線の電気量のうちの電流の絶対値が所定値以上であること検出するものであり、カウンタ２５は電流レベル検出部２４により送電線の電流の絶対値が所定値以上であることを検出した回数をカウントするものである。このように、電流の絶対値が一定レベルを超過したことを判定する電流レベル検出部２４と複数回の超過を検出するカウンタ２５とによって事故継続が判定されるように構成されている。すなわち、カウンタ２５は、電流レベル検出部２４により送電線の電流の絶対値が所定値以上であることを検出した回数をカウントし、出力部１３は、カウンタ２５の回数が予め定めた回数以上でかつメインリレー１２が送電線の事故を検出しているときはトリップ指令を出力する。

また、電流レベル検出部２４には、入力部１１から電流量あるいは合成電流量（例えば差動電流）が入力される。事故時に交流電流に重畳する過渡直流分や常時入力部１１にオフセットがある場合に、正波及び負波の絶対値が偏移して事故継続の有無の判定を誤らないようにするために、電流レベル検出部２４には電流量あるいは合成電流量から直流分を除去する直流分除去フィルタを含めてもよい。

このように構成された実施の形態において、カウンタ２５にて設定された回数分まで電流レベル検出部２４から出力信号が送出されると、事故継続判定の出力信号が送出され、出力部１３にメインリレー１２の出力信号が送出されている場合には保護継電装置からトリップ信号が送出される。逆に、カウンタ２５にて設定された回数分の超過が検出されなかった場合には、メインリレー１２の事故検出信号が抑制され、保護継電装置からトリップ指令を出力しないようにする。例えば、カウンタ２５にて１回の超過とした場合には、事故継続判定の検出が早くなり、また、カウンタ２５にて２回の超過とした場合には事故継続判定の検出が遅くなる。

カウンタ２５にて設定された回数分の超過が電流レベル検出部２４で検出されなかった場合には、メインリレー１２の動作出力が抑制されるため、最終的にはトリップ指令が出力されない。従って、保護継電装置の不要動作を防止できる。また、電流レベル検出部２４にて、電流の絶対値が所定レベルを超過した場合を検出するため、直流分による電流波形のシフトに対応することができる。

例えば、続流遮断型アークホーンにより事故が除去される場合には、事故発生により直ちにメインリレー１２は動作判定を行うが、同時に電流レベル検出部２４にて事故継続を判定する。続流遮断型アークホーンにより事故が除去され、カウンタ２５で設定された回数分の超過が検出されなかった場合、事故継続と判定されず、保護継電装置は動作しない。そのため、送電線につながる遮断器が不要に引き外されることはなく、送電線は続流遮断型アークホーンによる事故除去後に、直ちに送電能力を回復することができる。

一方、続流遮断型アークホーンにより事故が除去されない場合には、事故状態が継続し、カウンタ２５で設定された回数分の超過が電流レベル検出部２４で検出される。これにより、カウンタ２５から事故継続判定の出力信号が送出される。メインリレー１２が事故を検出している場合には、出力部１３は直ちに送電線の遮断器を引き外して事故を除去することができる。

図２は本発明の実施の形態に係わる保護継電装置の他の一例の構成図である。この一例は、図１に示した一例に対し、入力部１１で得られた送電線の電気量のうちの電圧が健全時電圧から予め定めた所定値範囲にあること検出する電圧レベル検出部１８を備え、電圧レベル検出部１８は、送電線の電圧が健全時電圧から予め定めた所定値範囲にあるときは電流レベル検出部２４の所定値を大きくするようにしたものである。つまり、電流レベル検出部２４の検出レベルである所定値を電圧値に連動させたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

このように構成された実施の形態の他の一例において、電圧レベル検出部１８で検出された電圧値のレベルに応じて、事故継続判定を制御することができる。例えば、続流遮断型アークホーンが不動作の事故時と比べて、動作した場合の電圧低下は小さい。この現象を利用し、事故前に対する事故後の電圧低下分が小さくなるにつれ、電流レベル検出部２４の検出レベルである所定値を大きくし、電流の絶対値が所定値超過し難くする。このため、続流遮断型アークホーンが動作した場合に半サイクル程度流れる事故電流の検出を防止できる。すなわち、電圧レベル検出部１８によって、続流遮断型アークホーンが動作した場合に半サイクル程度流れる事故電流が検出されなくなるので、図１に示した実施の形態の一例よりも確実に保護継電装置の不要動作を防止することができる。

例えば、続流遮断型アークホーンにより事故が除去される場合には、事故発生により直ちにメインリレー１２は動作判定を行うが、同時に電流レベル検出部２４により事故継続を判定する。この場合、続流遮断型アークホーンにより事故が除去されるが半サイクル程度の事故電流が流れる。ただし、この間の電圧低下は小さいため、電圧レベル検出部１８によって電流レベル検出部２４の検出レベルが引き上げられる。従って、事故電流の絶対値が検出レベルを超過せず、保護継電装置は動作しない。そのため、送電線につながる遮断器が不要に引き外されることはなく、送電線は続流遮断型アークホーンによる事故除去後に、直ちに送電能力を回復することができる。

一方、続流遮断型アークホーンにより事故が除去されない場合には、事故状態が継続し、電流値の絶対値が所定レベルを超過すると、電流レベル検出部２４から事故継続判定の出力信号が出力部１３に送出される。メインリレー１２が事故を検出している場合には、出力部１３は直ちに送電線の遮断器を引き外して事故を除去することができる。

図３は本発明の実施の形態に係わる保護継電装置の別の他の一例の構成図である。この一例は、図１に示した一例に対し、電流レベル検出部２４により電流の絶対値が所定値以上であること検出する期間が所定期間より長いことを検出するレベル超過期間検出部１９を備え、レベル超過期間検出部１９は、電流の絶対値が所定値以上であることを検出した期間が所定期間より長いときは、その期間に応じて所定値を調整するようにしたものである。つまり、電流レベル検出部２４の検出レベルをレベル超過期間に連動させるようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

このように構成された実施の形態の別の他の一例において、レベル超過期間検出部１９で検出された期間に応じて、事故継続判定を制御することができる。例えば、直流分減衰時定数が長い系統を考えると、直流分により電流波形がシフトし、電流レベル検出部２４において電流の絶対値が所定レベルを超過しやすくなる。このとき、レベル超過期間検出部１９によって電流レベル検出部２４の判定レベルを調整することで、直流分によって電流波形がシフトした影響を無効にすることができる。従って、直流分減衰時定数が長い系統にも対応することができる。これにより、レベル超過期間検出部１９によって、直流分減衰時定数が長い系統にも対応することができる。従って、図１に示した実施の形態の一例よりも正確に、保護継電装置の不要動作を防止することができる。

以下に直流減衰時定数が長い系統において、続流遮断型アークホーンにより事故が除去される場合と事故が除去されない場合を考える。続流遮断型アークホーンにより事故が除去される場合には、事故発生により直ちにメインリレー１２は動作判定を行うが、同時に電流レベル検出部２４にて事故継続を判定する。続流遮断型アークホーンにより事故が除去されるため、電流レベル検出部２４では電流値の絶対値が所定レベルを超過せず、保護継電装置は動作しない。そのため、送電線につながる遮断器が不要に引き外されることはなく、送電線は続流遮断型アークホーンによる事故除去後に、直ちに送電能力を回復することができる。

一方、続流遮断型アークホーンにより事故が除去されない場合には、事故状態が継続する。しかし、直流減衰時定数が長い系統のため、電流波形がシフトして電流レベル検出部２４にて検出期間が長くなる場合もある。つまり、複数回の超過で事故継続と判定する場合、判定に時間がかかることになる。ここで、レベル超過期間検出部１９により電流レベル検出部２４の判定レベルが調整され、電流の絶対値の所定レベル超過を通常通りに検出できるようにする。これにより、電流レベル検出部２４から事故継続判定の出力信号を早期に送出することができる。メインリレー１２が事故を検出している場合には、直ちに送電線の遮断器を引き外して事故を除去することができる。

本発明の実施の形態によれば、系統事故発生後に事故が継続しているか否かを判別し、事故が継続していない場合には、続流遮断型アークホーンにより事故が除去されたとして保護継電装置の不要動作を防止する。従って、続流遮断型アークホーンの動作検出回路は不要であり、より簡素な構造にできる。続流遮断型アークホーンが消弧失敗した場合には、事故継続と判定されて直ちに保護継電装置を動作できる。
１１…入力部、１２…メインリレー、１３…出力部、１８…電圧レベル検出部、１９…レベル超過期間検出部、２１…電流レベル判定部、２２…スイッチ、２３…切替器、２４…電流レベル検出部、２５…カウンタ

Claims

続流遮断型アークホーンが装着された送電線の保護継電装置において、送電線の電気量を入力し保護リレー演算に必要な電気量や合成電気量を求める入力部と、前記入力部で得られた前記送電線の電気量のうちの電流の絶対値が所定値以上であることを検出する電流レベル検出部と、前記入力部で得られた電気量や合成電気量に基づいて前記送電線の事故を検出するメインリレーと、前記電流レベル検出部により前記送電線の電流の絶対値が前記所定値以上であることを検出した回数をカウントするカウンタと、前記カウンタの回数が予め定めた回数以上でかつ前記メインリレーが送電線の事故を検出しているときはトリップ指令を出力する出力部とを備えたことを特徴とする保護継電装置。
前記入力部で得られた前記送電線の電気量のうちの電圧が健全時電圧から予め定めた所定値範囲にあることを検出する電圧レベル検出部を備え、前記電圧レベル検出部は、前記送電線の電圧が健全時電圧から前記予め定めた所定値範囲にあるときは、前記電流レベル検出部の前記所定値を大きくすることを特徴とする請求項１記載の保護継電装置。
前記電流レベル検出部により電流の絶対値が前記所定値以上であることを検出する期間が所定期間より長いことを検出するレベル超過期間検出部を備え、前記レベル超過期間検出部は、電流の絶対値が前記所定値以上であることを検出した期間が前記所定期間より長いときは、その期間に応じて前記所定値を調整することを特徴とする請求項１記載の保護継電装置。