JPH0235539B2 - Itsusenchirakukenshutsukeidenki - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高抵抗接地系の電力系統の１線地絡
事故を検出する一線地絡検出継電器に関するもの
である。

従来、この種の一線地絡検出継電器としては第
１図に示すものがある。図において１は相電圧検
出用の計器用変成器（以下PTと称する）、２−１
ないし２−３はPT2次線間電圧導入トランス、３
はPT3次零相電圧導入トランスである。４−１な
いし４−６及び５−１ないし５−４はベクトル合
成用抵抗、６は零相過電圧検出要素で入力信号を
PT３次零相電圧導入トランス３の２次側より得
る。７−１，７−２，７−３，８は矩形波変換回
路、９−１ないし９−３はNAND回路、１０−
１ないし１０−３は位相弁別回路、１１−１ない
し１１−３は夫々AND回路である。

次に第１図に示した従来回路の動作について説
明する。第２図は第１図に示す従来継電器の一線
地絡検出特性図で１２−１ないし１２−３は夫々
第１図に示したAND回路１１−１ないし１１−
３の出力特性で、特性１２−４は第１図の零相過
電検出要素６の出力特性を示している。また、電
圧−V_Aないし−V_Cは基準電圧で第３図にその基
準電圧−V_Aないし−V_Cの導出原理を示している。
すなわち、電圧E_AB，E_BC，E_CAは各々線間電圧で
あつて第１図のPT１２次側相電圧をPT２次線間
電圧導入トランス２−１ないし２−３で線間電圧
に変換したもので、この線間電圧に比例した合成
電流を得るためベクトル合成用抵抗４−１ないし
４−６を介して前記合成電流をベクトル合成する
ことにより第３図に示す−V_Aないし−V_Cに比例
した電気量を得るように回路構成している。つま
り、基準電圧−V_Aに比例した電気量はベクトル
合成用抵抗４−１，４−６により各々線間電圧
E_AB，E_CAをベクトル合成したもので前記基準電圧
−V_B，−V_Cも同様にして得ることができる。次に
第２図に示した第１図のAND回路１１−１ない
し１１−３の出力特性１２−１ないし１２−３の
導出原理を第１相分について第４図に示す。この
特性１２−１ないし１２−３は第３図で導出した
基準電圧−V_Aに比例した電気量−K₁V_Aと第１図
に示すPT１の３次回路より得た零相電圧3V₀と
をPT3次零相電圧導入トランス３で受け、零相電
圧3V₀に比例した出力電圧をベクトル合成用抵抗
５−１を介すことによつて導出したもので、その
ベクトル合成用抵抗５−１によつて得た−K₂V₀
の電気量を更にベクトル合成して−K₂V₀−K₂V₀
を得ている。そして、PT3次零相電圧導入トラン
ス３の出力よりベクトル合成用抵抗５−４を介し
て得た−K₂V₀の電気量との位相差θが一定値と
なるようにして軌跡を示したのが第４図に表す左
右対象の円弧である。尚、この−K₂V₀と−K₁V_A
の２つのベクトルの位相角θが規定値以上180°＞
θ＞90°であるときに一線地絡検出継電器から第
１図の動作出力を得る例を第５図に示した。波形
−K₂V₀は第１図のベクトル合成用抵抗５−４の
出力波形で波形−K₂V₀−K₁V_Aは第１図の矩形波
変換回路７−１の入力波形である。この入力波形
−K₂V₀−K₁V_Aを各々矩形波変換回路７−１ない
し７−３及び８を介すことによつて第５図に示し
た矩形波変換回路８及び７−１の出力信号を得
る。そしてこの２つの矩形波変換回路８及び７−
１の出力信号を第１図のNAND回路９−１に印
加することにより矩形波変換回路７−１の出力及
び矩形波変換回路８出力が両者共存在しないロー
レベル状態時のみハイレベルの出力信号を得るこ
とができる。これが第５図のNAND回路９−１
の出力波形であり、そのNAND回路９−１の出
力パルス幅は波形−K₂V₀及び−K₂V₀−K₁V_Aの
位相が同位相の場合180°となり逆位相の場合は零
となる。したがつて、このパルス幅すなわち
NAND回路９−１の出力信号を何らかの方法に
よつて検出することにより前記−K₂V₀−K₁V_Aの
２つの入力の位相角が規定値以上か否かを判定す
ることができる。第５図の波形は位相角θが規定
値以下で継電器が不動作の場合を示し、このパル
ス幅が規定値より大きくNAND回路９−１の出
力信号（Ｈ信号）をロツク信号としているため位
相弁別回路１０−１の出力が送出していない。
尚、零相過電圧検出要素６はPT3次零相電圧導入
トランス３の出力信号を受け、零相電圧が規定値
以上あつた場合に動作するものであり、ストツパ
ー用として位相弁別回路１０−１ないし１０−３
の出力とAND回路１１−１ないし１１−３で使
用する。

また、第６−１図の回路図は高抵抗接地系の例
における１線地絡事故時の等価回路で、１３は中
性点接地抵抗（以下NGRと称す）、１４は中性点
接地リアクトル（以下NGLと称す）、１５はケー
ブル系送電線の対地静電容量（以下対地容量と称
す）、１６は故障点抵抗、E_Aは発電機誘起電圧、
Zgは背後インピーダンスである。前記第６−１
図は対象座標法における等価回路で置き換えると
第６−２図の如くとなる。更に背後インピーダン
スZgは無視可能なためこれを省略すると第６−
３図となる。

又、同地点における２線地絡事故を表わすと第
７−１図となる。これを第６図と同様にして対象
座標法における等価回路で置き変えると第７−２
図の如くなり、更に簡略化すれば第７−３図のよ
うに表わすことができる。ここで前述の第６−３
図と第７−３図の零相電圧V₀を比較すると明ら
かにそのV₀の大きさ及び位相に差異があり前記、
零相電圧V₀のベクトルは故障点抵抗１６の大き
さRFによつて左右されることがわかる。前記の
様子を第８図及び第９図に示す。まず、第８図は
Ａ相１線地絡事故時の零相電圧−V₀のベクトル
軌跡であり第６−３図の故障点抵抗３RFを零か
ら無限大の大きさまで変化させた場合であり、第
９図はBC相の同地点２線地絡事故時の零相電圧
−V₀のベクトル軌跡で、第７−３図の故障点抵
抗RFを零から無限大まで変化させた場合を表わ
している。したがつて継電器の動作範囲としては
第１０図に示す様に１線地絡事故時の零相電圧−
V₀の軌跡１７−１、又は１７−２を検出できる
ように特性１２−１のようにすることが必要であ
る。一方、同地点２線地絡事故時の零相電圧−
V₀ベクトル軌跡は第９図の如くであるためこれ
を誤検出しないようにしなければならない。しか
し、継電器の特性は第２図に示すように各相の基
準電圧V_A，V_B，V_Cに対して円弧となるようにな
つているため、例えば、BC相の２線地絡事故で
あれば継電器のＢ相又はＣ相の特性範囲内に零相
電圧−V₀のベクトルが入つてくる可能性がある
ことであり、この性能限界が１線地絡検出継電器
としての性能の良否を決定してしまうことにな
る。この様子を第１１図に示す。第１１図はBC
相の２線地絡事故の場合であり電圧三角形はE_A，
E_B，E_CとなりBC相の線間電圧が低下する。基準
電圧V_A，V_B，V_Cは線間電圧よりベクトル合成し
て得たものであるから電圧三角形の重心点零より
三角形の頂点に向いた位相となり大きさもそれに
比例したものとなる。したがつて継電器の特性１
２−１，１２−２，１２−３も第１１図の如く基
準電圧V_A，V_B，V_Cに対する円弧となりＢ相の特
性１２−２とＣ相の特性１２−３は線間電圧E_BC
の大きさに応じ互いに接近してくることになる。
したがつて上記線間電圧E_BCが一定以下となれば
特性１２−２と１２−３は重なつてしまい２線地
絡事故でも動作することになるので、従来はこの
対策として第１図では図示してないが、線間電圧
が一定値以下でロツクする方法あるいは２相が動
作した場合は出力信号を出さないように回路に工
夫をこらしている。

このように従来の一線地絡検出継電器の第１の
欠点は第１０図で既述のように１線地絡事故時の
電力変換部−V₀ベクトルを確実に検出できるよ
うにするためには円弧を相当大きくとらなければ
ならず、第１１図の特性１２−２と１２−３が重
畳する限界の線間電圧E_BCを相当大きくすること
であり、換言すれば線間電圧低下検出ロツク値を
高くすることで、前記ロツク要素に頼らない範囲
が狭くなることである。次に従来の一線地絡検出
継電器の第２の欠点は例えばＢ相至近端Ｃ相遠方
端のような異地点２線地絡事故の場合でこの時に
は零相電圧−V₀の位相が大きく変化することに
なり、この様子を第１１図のベクトルOFで示し
ている。つまり、前記の線間電圧低下検出ロツク
要素が応動しない程度に線間電圧が残つたケース
であれば全面的に本来の位相特性１２−２及び、
１２−３で判別しなればならないが、この場合に
は継電器の特性１２−２及び１２−３の動作範囲
が広いので異支点２線地絡事故に対しては大変具
合が悪い。

従来の１線地絡検出継電器はその動作範囲は第
２図に示す中心点Ｏを通る円弧となり、その円弧
の大きさは１線地絡事故時のV₀ベクトル軌跡よ
りは充分大きくなる必要があり、そのため至近端
２線地絡事故で誤動作を起すという欠点があつ
た。

本発明は上記の欠点を除去するためになされた
もので、従来の継電器が至近端２線地絡事故時に
誤動作する改善策として線間電圧低下検出要素を
特別に設けず、かつ、電圧ロツク要素との感度
的、時間的な協調が不要な一線地絡検出継電器を
提供することを目的とする。

以下本発明の一実施例を図について説明する。
図中第１図と同一の部分は同一の符号をもつて図
示した第１２図において、１９−１ないし１９−
３は移相回路用抵抗、２０−１ないし２０−３は
移相回路用コンデンサである。

次に本発明の動作について以下に説明する。第
１３図は本発明の継電器の特性図を示したもの
で、図中特性１２−１は本発明は継電器の特性で
あり従来の特性図は第１０図で既述のように１線
地絡事故時の零相電圧−V₀の軌跡を包む大きさ
の円弧となつている。一方第１３図の特性１２−
４は従来と同じで第１２図の零相過電圧検出要素
６の特性を表わし地絡事故に対する検出感度を決
定するために設けている。また従来の特性を示す
第４図と異なる点は基準電圧のとり方で、従来の
基準電圧が第３図で示すように線間電圧より合成
した相電圧と同位相の電気量を取り出していたの
に比し本発明では線間電圧E_BCを90°移相したもの
をK₁E_BC＜90°として利用している。その具体的な
例を示したのが第１２図のトランス２−１ないし
２−３でPT１の２次線間電圧に比例した電圧を
導出している。そして前記の導出された電圧を移
相回路用抵抗１９−１ないし１９−３、及び移相
回路用コンデコサ２０−２ないし２０−３にて適
当な進み電流に変換し、前記移相回路用コンデン
サ２０−１ないし２０−３と前記PT2次線間電圧
導入トランス２−１ないし２−３の中間タツプの
間に発生する電圧を取り出すことで各々90°遅れ
の電圧移相としている。このようにして導出した
基準電圧K₁E_BC＜90°及び零相電圧−K₂V₀をベク
トル合成した電気量と零相電圧−K₂V₀の相互位
相角θとを一定となるように作図したのが第１３
図の円弧である。すなわち、第１２図のベクトル
合成用抵抗４−２の出力はＡ相（第１相）の基準
電圧として利用するものでPT１の２次線間電圧
E_BCに比例し、これを90°遅らせたK₁E_BC＜90°であ
り、このＡ相の相電圧とは逆位相関係にある。同
様にしてベクトル合成用抵抗４−３，４−１の出
力信号は各々Ｂ相（第２相）、Ｃ相（第３相）の
基準電圧となり、Ｂ相用はK₁E_CA＜90°、Ｃ相用は
K₁E_AB＜90°となる。上記夫々の基準電圧とPT3次
零相電圧導入トランス３を介してベクトル合成用
抵抗５−１ないし５−３より導出した零相電圧−
K₂V₀を各相毎にベクトル合成すればＡ相は−
K₂V₀＋K₁E_BC＜90°、Ｂ相は−K₂V₀＋K₁E_CA＜
90°、Ｃ相は−K₂V₀＋K₁E_AB＜90°となり、これを
各々パルス波形変換回路７−１ないし７−３に導
入しパルス波形に変換する。さらにベクトル合成
用抵抗５−４の出力−K₂V₀を矩形波変換回路８
でパルス変換したものと前記のパルスの立下りま
での時間を測定すれば第１３図のような円弧特性
が得られることは従来例と同一である。

次に従来の継電器の欠点とされていた至近端２
線地絡事故での誤動作対策として本発明の実施例
を下記に説明する。すなわち、高抵抗接地系の１
線地絡事故では事故相の電圧は通常低下するが線
間電圧は健全時と同じ３相平衡三角形である事は
周知の通りである。したがつて、１線地絡事故時
における本発明継電器の基準電圧は前述の通りＡ
相はE_BC＜90°に比例し、Ｂ相はE_CA＜90°、Ｃ相は
E_AB＜90°に各々比例するようにしているため第１
３図に示す特性となる。しかし２線地絡の場合に
は事故相の相電圧と共に線間電圧も低下するので
零相電圧−3V₀は第９図で既述のように１線地絡
事故時とは逆位相方向となる。この時の本発明継
電器の特性変化をBC相２線地絡事故の例で、第
１４図に示した。まず、Ａ相の基準電圧K₁E_BC＜
90°の位相は１線地絡事故時と同じくＡ相の相電
圧と逆位相方向で大きさは事故点によつて変わり
至近端事故であれば零となる。次にＢ相の基準電
圧K₁E_CA＜90°及びＣ相の基準電圧K₁E_AB＜90°は
各々BC相の線間電圧が低下するにつれて相互の
位相角が広がり、BC相の線間電圧が零になれば
180°となり、大きさも、√３／２まて小さくな
る。これは継電器の円弧特性の基準となる基準電
圧が２線地絡事故時の線間電圧低下に伴ないその
時発生する零相電圧−3V₀のベクトルより離れて
いくことを意味し、継電器としては従来のものと
丁度反対に線間電圧が低下すればするほど動作範
囲が狭くなる。そして動作範囲自体が２線地絡事
故時の零相電圧ベクトル存在から遠くなるので、
至近端２線地絡事故時に誤動作することがなくな
る。

なお、上記実施例では基準電圧に線間電圧を
90°移相した値を使用しているが前記の基準電圧
に微小の零相電圧成分を加味し基準電圧の原点を
移動させる事により円弧特性の中心点を適当に移
動させたオフセツト付円弧特性としてもよい。

以上のように本発明によれば１線地絡事故では
継電器の特性は従来と変わらず、また２線地絡事
故では事故相の線間電圧が低下するのでそれにつ
れて動作範囲が狭くなる様に回路構成したので、
至近端２線地絡事故対策としての特別な回路を改
めて設ける必要もなく安価かつ確実に動作する高
性能な一線地絡検出継電器を提供できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一線地絡検出継電器のブロツク
回路図、第２図は第１図の検出特性図、第３図な
いし第１１図は従来及び本発明を説明するための
補足説明図、第１２図は本発明の一実施例を示す
一線地絡検出継電器の原理回路図、第１３図及び
第１４図は本発明による零相位相特性図の例であ
る。 １……計器用変成器、２−１ないし２−３……
PT2次線間電圧導入トランス、３……PT3次零相
電圧導入トランス、４−１ないし４−６，５−１
ないし５−４……ベクトル合成用抵抗、６……零
相過電圧検出要素、７−１ないし７−３，８……
矩形波変換回路、９−１ないし９−３……
NAND回路、１０−１ないし１０−３……位相
弁別回路、１１−１ないし１１−３……AND回
路、１９−１ないし１９−３……移相回路用抵
抗、２０−１なし２０−３……移相回路用コンデ
ンサ。なお、図中同一符号は同一又は相当部分を
示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流送電系統の相電圧を検出する計器用変成
   器の２次線間電圧に比例した電気量を90°移相し
   て得る各相毎の基準電圧と、前記計器用変成器の
   ３次巻線より導出した該計器用変成器の３次零相
   電圧と、前記基準電圧及び計器用変成器の３次零
   相電圧とを各相毎にベクトル合成した電気量とし
   て得る各相毎の第１の電気量と、前記計器用変成
   器の３次零相電圧に比例した第２の電気量と、前
   記第１の電気量と前記第２の電気量との位相差を
   検出する位相弁別回路とを備えた一線地絡検出継
   電電器。