JPH11215713A - System fault current detector - Google Patents
System fault current detectorInfo
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- JPH11215713A JPH11215713A JP10009068A JP906898A JPH11215713A JP H11215713 A JPH11215713 A JP H11215713A JP 10009068 A JP10009068 A JP 10009068A JP 906898 A JP906898 A JP 906898A JP H11215713 A JPH11215713 A JP H11215713A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば商用電源
系と自家発電系とのようなそれぞれ1または複数の発電
装置と多数の負荷とを有する電力系統間、または電源系
統と負荷系統との間のように、2つの系統間を、各相毎
に、単相整流ブリッジ回路と直流リアクトルとを備えて
構成される高速限流遮断装置によって連系させるように
した系統に好適に適用され、前記高速限流遮断装置を有
効に機能させるために系統故障を速やかに検出するため
の装置に関する。The present invention relates to a power supply system having one or a plurality of power generating devices and a large number of loads, such as a commercial power supply system and a private power generation system, or a power supply system and a load system. It is preferably applied to a system in which the two systems are interconnected by a high-speed current-limiting circuit breaker configured with a single-phase rectifier bridge circuit and a DC reactor for each phase, The present invention relates to a device for quickly detecting a system failure in order to make a high-speed current limiting circuit device function effectively.
【0002】[0002]
【従来の技術】前記2つの系統間の連系運転を行うにあ
たって、従来から、連系点に機械的遮断器やサイリスタ
遮断器などの遮断器を設置しておき、CT(電流変成
器)で検出した連系電流から、過電流継電器によって、
故障による所定量以上の連系電流の増加が検出される
と、前記遮断器を開放するように構成されている。ま
た、自家発電系の電圧をPT(電圧変成器)で検出し、
その検出結果が所定値以下となると、不足電圧継電器が
故障を検出し、前記遮断器を開放するように構成される
こともある。2. Description of the Related Art When performing interconnection operation between the two systems, a circuit breaker such as a mechanical circuit breaker or a thyristor circuit breaker is conventionally installed at an interconnection point, and a CT (current transformer) is used. From the detected interconnection current, an overcurrent relay
The circuit breaker is configured to be opened when an increase in the interconnection current exceeding a predetermined amount due to a failure is detected. In addition, the voltage of the private power generation system is detected by PT (voltage transformer),
When the detection result is equal to or less than a predetermined value, the undervoltage relay may detect a failure and open the circuit breaker.
【0003】しかしながら、たとえば交流電圧低下を検
出する前記不足電圧継電器では、理論的に、故障検出に
半サイクル、たとえば系統周波数を50Hzとすると1
0msecを要し、したがって前記過電流継電器や該不
足電圧継電器は、本発明を適用しようとする前記高速限
流遮断装置で要求される数msec程度内での故障検出
が困難である。However, in the undervoltage relay for detecting a drop in AC voltage, for example, theoretically, a half cycle is required for failure detection.
It takes 0 msec, and therefore, it is difficult for the overcurrent relay and the undervoltage relay to detect a failure within about several msec required by the high-speed current limiting interrupter to which the present invention is applied.
【0004】一方、故障検出を前記過電流継電器や不足
電圧継電器よりも速やかに行うことができる継電器とし
て、瞬時値型の過電流継電器が挙げられる。On the other hand, an instantaneous value type overcurrent relay is mentioned as a relay which can detect a failure more quickly than the overcurrent relay or the undervoltage relay.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
らの継電器では、限流作用を考慮しておらず、該限流作
用によって故障電流と定格通電電流との差が小さくな
り、故障検出の不可能な場合がある。However, the conventional relay does not consider the current limiting effect, and the current limiting effect reduces the difference between the fault current and the rated current so that fault detection becomes impossible. It may be.
【0006】たとえば自家発電系では、短絡電流は定格
通電電流の5倍を下回らない。したがって、誤動作防止
のための裕度を考慮して、経験的には、故障検出レベル
は定格通電電流の1.5倍程度に設定されている。For example, in a private power generation system, the short-circuit current does not fall below five times the rated current. Therefore, empirically, the fault detection level is set to about 1.5 times the rated energizing current in consideration of the margin for preventing malfunction.
【0007】これに対して、前記限流作用によって、故
障電流は、たとえば1/2に限流され、さらに瞬時電圧
低下対策のためには、たとえば定格電圧の50%の電圧
低下を検出する必要があり、合わせて1/4のレベルの
故障電流から、故障検出を行わなければならない。この
ため、限流作用および瞬時電圧低下対策のために、前記
高速限流遮断装置では、故障検出レベルを、定格通電電
流に対して、僅か5/4=1.25倍程度に設定する必
要がある。On the other hand, the fault current is limited to, for example, 1 / by the current limiting function. Further, in order to take measures against an instantaneous voltage drop, it is necessary to detect, for example, a voltage drop of 50% of the rated voltage. Therefore, the fault detection must be performed based on the fault current of 1/4 level. For this reason, in order to prevent the current limiting function and the instantaneous voltage drop, in the high-speed current limiting interrupter, it is necessary to set the failure detection level to about 5/4 = 1.25 times the rated energizing current. is there.
【0008】ここで、定格通電電流の1倍までは故障発
生を判定せず、1倍を超えた時点で故障が発生している
と判定するように構成した場合、図8で示すように、定
格通電電流の前記1.25倍の振幅の電流が、判定閾値
を超えるまでの時間tは、50Hzで、 t=sin-1(1/1.25)×{1000/(50×2×π)} =2.95(msec) となる。また、60Hzでは、2.46msecとな
る。Here, if a failure is not determined up to one time of the rated energizing current, and it is determined that a failure has occurred at a time exceeding one time, as shown in FIG. The time t until the current having the amplitude of 1.25 times the rated current exceeds the determination threshold is 50 Hz, and t = sin −1 (1 / 1.25) × 1.21000 / (50 × 2 × π) )} = 2.95 (msec). At 60 Hz, it is 2.46 msec.
【0009】したがって、検出時間は、前記自家発電系
の発電機を保護することができる理想の検出時間(2m
sec程度)よりも長く、故障発生タイミングによって
は、第1相目の遮断に間に合わず、該第1相目の遮断が
次のサイクルになってしまうという問題がある。Therefore, the detection time is an ideal detection time (2 m) which can protect the generator of the private power generation system.
sec), there is a problem that, depending on the failure occurrence timing, the cutoff of the first phase may not be in time for the cutoff of the first phase, and the cutoff of the first phase may be in the next cycle.
【0010】また、前記CTによる検出の場合、常時、
定格電流相当の出力があり、この微分値を用いると、立
上がりは速くなるけれども、同時にノイズも拡大するの
で、故障発生時のS/Nが悪くなるという問題がある。[0010] In the case of the detection by the CT,
There is an output corresponding to the rated current, and when this differential value is used, the rise is quicker, but at the same time, the noise also increases, so that there is a problem that the S / N at the time of occurrence of a fault becomes worse.
【0011】本発明の目的は、高速かつ正確に系統故障
を検出することができる系統故障電流検出装置を提供す
ることである。An object of the present invention is to provide a system fault current detecting device capable of detecting a system fault quickly and accurately.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る系
統故障電流検出装置は、各相毎に、単相整流ブリッジ回
路の直流端子間に限流用の直流リアクトルを接続して構
成される高速限流遮断装置を系統間の連系に用いるよう
にした系統に適用される系統故障電流検出装置であっ
て、前記直流リアクトルの端子間電圧を検出する検出手
段と、前記検出手段の検出結果が予め定める値以上であ
るときに、系統に故障が発生していると判定する判定手
段とを含むことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a system fault current detecting apparatus in which a current limiting DC reactor is connected between DC terminals of a single-phase rectifying bridge circuit for each phase. A system fault current detection device applied to a system in which a high-speed current limiter is used for interconnection between systems, and a detection unit that detects a terminal voltage of the DC reactor, and a detection result of the detection unit. And a determining means for determining that a failure has occurred in the system when is greater than or equal to a predetermined value.
【0013】上記の構成によれば、直流リアクトルに
は、直流電流が流れており、したがってω=0から、該
直流リアクトルの端子間電圧は0(VDCL =L(di
DCL /dt)≒0)となっている。故障が発生し、それ
まで直流リアクトルに流れていた直流電流iDCL 以上の
波高値の交流電流ifault となると、該直流リアクトル
に過渡的な変化を有する該直流リアクトルの充電電流が
流れ込み、該直流リアクトルの端子間にはその電流の微
分値に比例した電圧が発生する(VDCL =L(di
fault /dt))。According to the above configuration, a DC current flows through the DC reactor. Therefore, since ω = 0, the terminal voltage of the DC reactor is 0 (V DCL = L (di)
DCL / dt) ≒ 0). When a fault occurs and the AC current i fault has a peak value equal to or greater than the DC current i DCL that has been flowing in the DC reactor, the charging current of the DC reactor having a transient change flows into the DC reactor, and the DC current A voltage proportional to the differential value of the current is generated between the terminals of the reactor (V DCL = L (di
fault / dt)).
【0014】この端子間電圧は、図3で示すように、前
記ifault >iDCL となった途端に非常に急峻な立上が
りを示し、ifault ≦iDCL であるときには殆ど電圧を
生じない。すなわち、短時間での検出に非常に有効であ
るだけでなく、故障を高感度に検出できるという特徴を
有しており、前記検出手段はこの端子間電圧を検出し、
所定の整定値以上となると、判定手段が系統故障を判定
し、前記単相整流ブリッジ回路を構成するサイリスタ
や、該単相整流ブリッジ回路と系統との間に介在される
遮断器などを遮断駆動する。As shown in FIG. 3, this terminal-to-terminal voltage shows a very steep rise as soon as i fault > i DCL . When i fault ≤i DCL , almost no voltage is generated. That is, it is not only very effective in detecting in a short time, but also has a feature that a failure can be detected with high sensitivity, and the detecting means detects this inter-terminal voltage,
When the set value is equal to or more than a predetermined set value, the judging means judges a system failure, and cuts off a thyristor constituting the single-phase rectification bridge circuit or a circuit breaker interposed between the single-phase rectification bridge circuit and the system. I do.
【0015】したがって、高速かつ正確に故障電流を検
出することができ、前記単相整流ブリッジ回路の少くと
も片アームにサイリスタを用いる場合には、速やかに第
1相目の遮断を行うことができ、全相の1サイクル以内
での解列を可能とすることができる。これによって、高
速限流遮断装置による瞬時電圧低下の抑制機能を有効に
活用することができる。Therefore, the fault current can be detected quickly and accurately, and when a thyristor is used in at least one arm of the single-phase rectifier bridge circuit, the first phase can be cut off quickly. , All phases can be disconnected within one cycle. As a result, the function of suppressing the instantaneous voltage drop by the high-speed current limiter can be effectively used.
【0016】また、請求項2の発明に係る系統故障電流
検出装置では、前記検出手段は、前記直流リアクトルの
磁界を検出するサーチコイルであることを特徴とする。Further, in the system fault current detecting apparatus according to the present invention, the detecting means is a search coil for detecting a magnetic field of the DC reactor.
【0017】上記の構成によれば、通常、直流リアクト
ルの端子間電圧を検出するためには、高価な直流電圧変
成器(DCPT)が用いられるのに対して、通常用いら
れる直流リアクトルが空芯コイルであることを利用し
て、その空芯コイルの中心に、比較的感度が良好である
サーチコイルを挿入し、その出力端電圧から、前記直流
リアクトルの端子間電圧に比例した電圧を検出する。According to the above configuration, an expensive DC voltage transformer (DCPT) is usually used to detect the voltage between terminals of the DC reactor, whereas the DC reactor usually used is an air core. By utilizing a coil, a search coil having relatively good sensitivity is inserted at the center of the air-core coil, and a voltage proportional to the terminal voltage of the DC reactor is detected from the output terminal voltage. .
【0018】したがって、経済的であるとともに、系統
電位の空芯コイルに対して、ほぼ大地電位の該サーチコ
イルとの絶縁も容易に確保することができる。Therefore, it is economical, and the insulation of the air-core coil having the system potential from the search coil having the substantially ground potential can be easily secured.
【0019】さらにまた、請求項3の発明に係る系統故
障電流検出装置は、前記サーチコイルの出力から、系統
周波数成分のみを抽出する1次遅延回路をさらに備える
ことを特徴とする。Further, the system fault current detecting device according to the third aspect of the present invention is further provided with a primary delay circuit for extracting only a system frequency component from an output of the search coil.
【0020】上記の構成によれば、前記1次遅延回路
が、サーチコイルの出力のうち、系統周波数成分のみを
抽出するので、調相等で用いられるスタティックコンデ
ンサの投入によって発生する突入電流に起因した第4調
波近傍の過電圧を抑制することができ、系統故障のみを
正確に検出することができる。According to the above configuration, since the primary delay circuit extracts only the system frequency component from the output of the search coil, the primary delay circuit is caused by the rush current generated by the input of the static capacitor used for the phase adjustment or the like. Overvoltage near the fourth harmonic can be suppressed, and only a system failure can be accurately detected.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図1〜図7に基づいて説明すれば以下のとおりである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described.
The following is a description based on FIGS. 1 to 7.
【0022】まず、本発明が適用される一例の高速限流
遮断装置について、図6を用いて説明する。この図6で
示される高速限流遮断装置1は、本件出願人が、特開平
9−285012号公報で提案したものである。この高
速限流遮断装置1は、単相整流ブリッジ回路と直流リア
クトルとを備えて構成されており、2つの系統間の連系
点に設置され、速やかな解列とおよび故障による電圧低
下の抑制を実現する。First, an example of a high-speed current limiting circuit to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. The high-speed current limiting device 1 shown in FIG. 6 has been proposed by the present applicant in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-285012. This high-speed current limiting device 1 is provided with a single-phase rectifier bridge circuit and a DC reactor, is installed at a connection point between two systems, and quickly disconnects and suppresses a voltage drop due to a failure. To achieve.
【0023】商用電源系では、需要家内に引込まれた商
用電源線2は、遮断器3を介して受電母線4に接続され
る。この受電母線4には、一般負荷に接続される多数の
配電線5が接続されている。また、自家発電系では、自
家発母線6へは、自家発電装置7が遮断器8を介して接
続されるとともに、たとえば自家発電容量の60〜70
%を占める重要負荷への配電線9が接続されている。前
記受電母線4と自家発母線6とは、前記高速限流遮断装
置1によって相互に接続されている。In the commercial power supply system, the commercial power supply line 2 drawn into the customer is connected to the power receiving bus 4 via the circuit breaker 3. Many power distribution lines 5 connected to a general load are connected to the power receiving bus 4. In the private power generation system, a private power generation device 7 is connected to the private power generating bus 6 via a circuit breaker 8, and the private power generation capacity is 60 to 70, for example.
The distribution line 9 to the important load which occupies% is connected. The power receiving bus 4 and the self-generated bus 6 are connected to each other by the high-speed current-limiting circuit device 1.
【0024】前記高速限流遮断装置1は、母線4,6間
を接続する母線連絡線10に介在され、整流性スイッチ
ング素子である一対のサイリスタTH1,TH2および
一対のダイオードD1,D2で構成される単相整流ブリ
ッジ回路と、直流リアクトルLと、遮断器11とを備え
て構成されている。前記母線連絡線10に接続される一
対の交流端子AC1,AC2のいずれか一方に、前記一
対のサイリスタTH1,TH2が接続され、いずれか他
方に、一対のダイオードD1,D2が接続される(図6
の例では、交流端子AC1にサイリスタTH1,TH2
が接続され、交流端子AC2にダイオードD1,D2が
接続されている)。これに対して、直流端子DC1,D
C2間には、直流リアクトルLが接続されている。The high-speed current limiting device 1 is interposed in a bus connecting line 10 connecting the buses 4 and 6, and is composed of a pair of thyristors TH1 and TH2, which are rectifying switching elements, and a pair of diodes D1 and D2. Rectifier bridge circuit, a DC reactor L, and a circuit breaker 11. One of the pair of AC terminals AC1 and AC2 connected to the bus connecting line 10 is connected to the pair of thyristors TH1 and TH2, and the other is connected to a pair of diodes D1 and D2 (FIG. 6
In the example, the thyristors TH1, TH2 are connected to the AC terminal AC1.
Are connected, and diodes D1 and D2 are connected to AC terminal AC2). On the other hand, DC terminals DC1, DC1
A DC reactor L is connected between C2.
【0025】前記単相整流ブリッジ回路は、すべてダイ
オードで構成されていてもよく、またすべてサイリスタ
で構成されていてもよい。少くとも片アーム(交流端子
AC1,AC2のいずれか一方側)にサイリスタを有す
る場合には、遮断器11は省略されてもよい。The single-phase rectifier bridge circuit may be composed entirely of diodes, or may be composed entirely of thyristors. If the thyristor is provided on at least one arm (either one of the AC terminals AC1 and AC2), the circuit breaker 11 may be omitted.
【0026】このように構成された高速限流遮断装置1
において、定常時には、サイリスタTH1,TH2のゲ
ートが駆動され、該サイリスタTH1,TH2が導通
し、参照符i1またはi2で示す経路で電流が流れてい
る。したがって、直流リアクトルLの電流減衰時定数を
系統周波数周期の2.5倍以上に選ぶことによって、直
流リアクトルLに流れる電流iDCL は、レベルが略一定
の直流電流となり、該直流リアクトルLの端子間電圧は
0(VDCL =L(diDCL /dt)≒0)となってい
る。The high-speed current-limiting device 1 constructed as described above
In the steady state, the gates of the thyristors TH1 and TH2 are driven, the thyristors TH1 and TH2 are turned on, and a current flows through a path indicated by reference numeral i1 or i2. Therefore, by selecting the current decay time constant of the DC reactor L to be at least 2.5 times the system frequency cycle, the current i DCL flowing through the DC reactor L becomes a DC current having a substantially constant level, and the terminal of the DC reactor L The inter-voltage is 0 (V DCL = L (di DCL / dt) ≒ 0).
【0027】これに対して、たとえば受電母線4に、参
照符12で示すように、前述の故障が発生し、自家発母
線6側から該受電母線4側に過電流ifault が流れる場
合を想定すると、この過電流ifault の波高値がそれま
で直流リアクトルLに流れていた直流電流iDCL のレベ
ルを超えた途端、該直流リアクトルLには、該直流リア
クトルLを充電しようとする交流電流が流れ込み、前記
過電流ifault の微分値に比例した電圧が、該直流リア
クトルLの端子間に発生する(VDCL =L(difault
/dt))。On the other hand, for example, it is assumed that the above-described failure occurs in the power receiving bus 4 as indicated by reference numeral 12 and an overcurrent i fault flows from the self-generated bus 6 to the power receiving bus 4. Then, as soon as the peak value of the overcurrent i fault exceeds the level of the DC current i DCL that has been flowing through the DC reactor L, the DC current L is supplied to the DC reactor L by an AC current that attempts to charge the DC reactor L. Flows, and a voltage proportional to the differential value of the overcurrent i fault is generated between the terminals of the DC reactor L (V DCL = L (di fault
/ Dt)).
【0028】このため、交流端子AC1,AC2間に、
前記直流リアクトルLの端子間電圧VDCL に等しい電圧
が発生する。すなわち、該交流端子AC1,AC2間に
見掛け上のインピーダンスが出現することになり、母線
連絡線10を介して自家発母線6側から受電母線4側へ
流れる電流を抑制する限流作用を実現することができ
る。前記限流作用が行われている間に、後述する系統故
障電流検出装置21のANDゲート30からの出力によ
ってサイリスタTH1,TH2のゲートがブロックさ
れ、また遮断器11が開放され、自家発母線6が受電母
線4から、高速で、かつ確実に遮断され、自家発電装置
7が過負荷となることによる瞬時電圧低下を抑制してい
る。Therefore, between the AC terminals AC1 and AC2,
A voltage equal to the terminal voltage V DCL of the DC reactor L is generated. That is, an apparent impedance appears between the AC terminals AC1 and AC2, and a current-limiting action for suppressing a current flowing from the self-generated bus 6 to the power receiving bus 4 via the bus connecting line 10 is realized. be able to. While the current limiting operation is being performed, the gates of the thyristors TH1 and TH2 are blocked by the output from the AND gate 30 of the system fault current detection device 21 described later, the circuit breaker 11 is opened, and the self-generated bus 6 At a high speed and reliably from the power receiving bus 4 to suppress an instantaneous voltage drop due to an overload of the private power generator 7.
【0029】図1は、本発明の実施の一形態の系統故障
電流検出装置21の電気的構成を示すブロック図であ
る。空芯コイルで構成される前記直流リアクトルL内
に、図2で示すようにサーチコイル22が配置されてお
り、この空芯コイルを流れる電流の変動による磁場変動
によって該サーチコイル22には電圧が誘起され、その
誘起される電圧は、系統故障時には、たとえば前記図3
で示すようになる。サーチコイル22に誘起された電圧
は、検出回路23および過電圧防止用のツェナダイオー
ド24を介して、アンプ25に入力される。前記検出回
路23は、抵抗R1,R2とコンデンサCとを備える1
次の遅延回路であり、後述するような定数に選ばれるこ
とによって、50Hzまたは60Hzの系統基本波を、
後述するスタティックコンデンサの投入で発生する過渡
現象に支配的な第4調波近傍の周波数成分から分離する
機能を有している。FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a system fault current detecting device 21 according to one embodiment of the present invention. A search coil 22 is arranged in the DC reactor L composed of an air-core coil as shown in FIG. 2, and a voltage is applied to the search coil 22 by a magnetic field variation due to a variation in current flowing through the air-core coil. In the event of a system failure, the induced voltage is, for example, as shown in FIG.
It becomes as shown by. The voltage induced in the search coil 22 is input to an amplifier 25 via a detection circuit 23 and a Zener diode 24 for preventing overvoltage. The detection circuit 23 includes resistors R1 and R2 and a capacitor C.
The following delay circuit is used to select a constant as described below to convert a 50 Hz or 60 Hz system fundamental wave into
It has a function of separating from a frequency component near the fourth harmonic which is dominant to a transient phenomenon which occurs when a static capacitor described later is turned on.
【0030】前記アンプ25の出力は、全波整流回路2
6において、前記系統周波数成分のの脈動のピーク値が
検出されて、加算器27へ出力される。加算器27は、
前記ピーク値に対して、バイアス電源28からの所定の
バイアス電圧を加算した後、比較器29へ出力する。比
較器29は、前記加算器27の出力電圧を所定の閾値電
圧でレベル弁別し、前記閾値電圧以上であるときには、
ハイレベルの故障判定出力をANDゲート30の一方の
入力へ出力する。ANDゲート30の他方の入力には、
継電器などの検知手段31から、正常運転時にはハイレ
ベルの出力が入力されている。The output of the amplifier 25 is supplied to the full-wave rectifier circuit 2
At 6, the peak value of the pulsation of the system frequency component is detected and output to the adder 27. The adder 27
After a predetermined bias voltage from the bias power supply 28 is added to the peak value, the result is output to the comparator 29. The comparator 29 performs level discrimination of the output voltage of the adder 27 with a predetermined threshold voltage, and when the output voltage is equal to or higher than the threshold voltage,
A high-level failure determination output is output to one input of the AND gate 30. The other input of the AND gate 30 includes:
During normal operation, a high-level output is input from the detecting means 31 such as a relay.
【0031】したがって、ANDゲート30からは、正
常運転状態で、比較器29から系統故障を表す出力が入
力されたときに、その故障を報知するための出力が導出
され、前記サイリスタTH1,TH2のゲートがブロッ
クされる。Accordingly, when an output indicating a system failure is input from the comparator 29 in the normal operation state from the AND gate 30, an output for reporting the failure is derived, and the outputs of the thyristors TH1 and TH2 are output. Gate is blocked.
【0032】上述のように構成される系統故障電流検出
装置21において、直流リアクトルLは、たとえば図4
で示すように、外径a1=500(mm),内径a2=
270(mm),軸線方向長さb=375(mm)に形
成されており、さらに該直流リアクトルの定格電流を直
流300(A)、コイルの中心磁場が0.15(T)と
し、さらにまた前記図3で示すように、故障による直流
リアクトルLの変化電流を約8000(Apeak)と
すると、まず、前記変化電流によって生じる変動磁場振
幅ΔBは、 ΔB=0.15×(8000/2)/300=2(T) …(1) となる。In the system fault current detecting device 21 configured as described above, the DC reactor L
As shown by the outer diameter a1 = 500 (mm) and the inner diameter a2 =
270 (mm), the axial length b = 375 (mm), the rated current of the DC reactor is 300 (A) DC, the center magnetic field of the coil is 0.15 (T), and As shown in FIG. 3, assuming that the changing current of the DC reactor L due to the fault is about 8000 (Apeak), first, the changing magnetic field amplitude ΔB generated by the changing current is ΔB = 0.15 × (8000/2) / 300 = 2 (T) (1)
【0033】この変動磁場によってサーチコイル22に
誘起される電圧Vsは、磁束をφとし、該サーチコイル
22の巻数をnとし、系統周波数をfとするとき、 Vs=n(δφ/δt)=2πf・nφ=2πf・n・SΔB =2π×50×2×nS=628.32×nS …(2) となる。ただし、Sはサーチコイル22の面積(m2 )
である。また、f=50(Hz)で近似している。The voltage Vs induced in the search coil 22 by the fluctuating magnetic field is as follows: When the magnetic flux is φ, the number of turns of the search coil 22 is n, and the system frequency is f, Vs = n (δφ / δt) = 2πf · nφ = 2πf · n · SΔB = 2π × 50 × 2 × nS = 628.32 × nS (2) Here, S is the area of the search coil 22 (m 2 )
It is. Also, the approximation is made at f = 50 (Hz).
【0034】一方、後段回路への信号レベルとしては、
Vs=100(Vpeak)程度であれば充分であり、
サーチコイル22の直径を、たとえば50(mm)とす
ると、 S=(π/4×0.052 )=0.001963(m2 ) …(3) となり、巻数nが、 n=100/(628.32×0.001963)=81(ターン) …(4) 程度のコイルで実現することができる。On the other hand, the signal level to the subsequent circuit is
Vs = 100 (Vpeak) is sufficient,
Assuming that the diameter of the search coil 22 is, for example, 50 (mm), S = (π / 4 × 0.05 2 ) = 0.001963 (m 2 ) (3), and the number of turns n is n = 100 / ( 628.32 × 0.001963) = 81 (turns) (4)
【0035】このようなサーチコイルは、前記直流リア
クトルLの、たとえば内径で270mmのほぼ1/5程
度で実現することができ、前述の図2で示すように、直
流リアクトルLの中心に該サーチコイル22を配置して
も、系統電位の直流リアクトルLに対して、ほぼ大地電
位の該サーチコイル22に特に絶縁を行う必要がなく、
安価な構成で前記系統故障電流の変化分の検出を行うこ
とができる。Such a search coil can be realized by, for example, about 1 / of the inner diameter of 270 mm of the DC reactor L. As shown in FIG. Even if the coil 22 is arranged, there is no need to particularly insulate the search coil 22 having a substantially ground potential with respect to the DC reactor L having a system potential.
The change in the system fault current can be detected with an inexpensive configuration.
【0036】なお、サーチコイル22は、良好な感度
で、直流リアクトルLを流れる電流を検知することがで
きる場所であれば、前記直流リアクトルLの中心に限ら
ず、他の箇所に設けられてもよい。The search coil 22 is not limited to the center of the DC reactor L as long as the current flowing through the DC reactor L can be detected with good sensitivity. Good.
【0037】上記のように構成されるサーチコイル22
において、直流リアクトルLのインダクタンスが10m
Hに対して、相互インダクタンスは、0.317mH程
度となる。The search coil 22 configured as described above
, The inductance of the DC reactor L is 10 m
With respect to H, the mutual inductance is about 0.317 mH.
【0038】これに合わせて、前記検出回路23におけ
る抵抗R1,R2の抵抗値は2.5kΩ程度に選ばれて
おり、コンデンサCの整電容量値は1μF程度に選ばれ
ている。ここで、前記抵抗R1,R2およびコンデンサ
Cの等価回路は、図5で示すような、係数器と1次遅延
回路とで表すことができ、前記各値によって、遅延時間
(=C・R1・R2/(R1+R2))は1.25ms
ecとなり、たとえば系統周波数が50(Hz)である
とき第4.1次の高調波(={R2/(R1+R2)}
・{1/〔1+S・C・R1・R2/(R1+R
2)〕})は19%に減衰する。このようにして、該検
出回路23は、系統周波数の50Hzまたは60Hz程
度の成分を通過させ、特に第4次の高調波付近を大きく
減衰させるように構成されている。In accordance with this, the resistance values of the resistors R1 and R2 in the detection circuit 23 are selected to be about 2.5 kΩ, and the charging capacity of the capacitor C is selected to be about 1 μF. Here, the equivalent circuit of the resistors R1 and R2 and the capacitor C can be represented by a coefficient unit and a primary delay circuit as shown in FIG. 5, and the delay time (= C · R1 · R2 / (R1 + R2)) is 1.25 ms
ec, for example, when the system frequency is 50 (Hz), the 4.1 harmonic (= {R2 / (R1 + R2)})
・ {1 / [1 + S ・ C ・ R1 ・ R2 / R1 + R
2)]}) attenuates to 19%. In this way, the detection circuit 23 is configured to pass a component of the system frequency of about 50 Hz or 60 Hz, and particularly to greatly attenuate the vicinity of the fourth harmonic.
【0039】一方、電力系統に調相などのために投入さ
れるスタティックコンデンサには、投入時の過電流を抑
制するために、容量性リアクタンス(=1/ωC)の6
%程度の直列インダクタンスが接続されており、該スタ
ティックコンデンサの投入によって、前記第4.1次
(=(100/6)1/2)の高調波が発生する。この高調
波成分が、上述のように係数器と1次遅延回路とによっ
て除去される。On the other hand, in order to suppress an overcurrent at the time of turning on the power, a static capacitor (= 1 / ωC) of 6 is added to the static capacitor which is put into the power system for phase adjustment.
% Of the series inductance is connected, and the 4.1th-order (= (100/6) 1/2 ) harmonic is generated by turning on the static capacitor. This harmonic component is removed by the coefficient unit and the first-order delay circuit as described above.
【0040】ここで、図7に、上述の図6で示す高速限
流遮断装置1のような、単相整流回路の少くとも片アー
ムにサイリスタを用いた構成におけるゲートオフ時間
と、遮断完了時間との関係を示す。この図7の例は、す
べての相の遮断に要する時間が最も長くなる3相短絡故
障で、力率を1、故障発生位相を0°に想定した例であ
る。この図7において、たとえばB相では、故障が発生
してから8.5msecまでにゲートオフすると、故障
時刻から13.3msec後までに遮断を完了できるこ
とを表しており、C相では、5.7msecまでにゲー
トオフすることによって、10.5msecまでに遮断
を完了できることを表している。FIG. 7 shows the gate-off time, the cut-off completion time, and the gate-off time in a configuration in which a thyristor is used in at least one arm of a single-phase rectifier circuit, such as the high-speed current limiting circuit device 1 shown in FIG. Shows the relationship. The example of FIG. 7 is an example in which the power factor is 1 and the failure occurrence phase is 0 ° in a three-phase short-circuit failure in which the time required to shut off all phases is the longest. In FIG. 7, for example, in the B phase, if the gate is turned off by 8.5 msec after the occurrence of the failure, the shutoff can be completed by 13.3 msec after the failure time, and in the C phase, it can be completed up to 5.7 msec. , The shutoff can be completed by 10.5 msec.
【0041】これに対して、A相についてみると、故障
発生から2.9msecまでにゲートオフすると、故障
発生から16.2msecまでに遮断完了することがで
きるけれども、前記2.9msecを超えてしまうと、
次に遮断完了することができる時刻は、次のサイクルの
故障発生から23msec経過した時点となってしま
う。したがって、すべての相のサイリスタの遮断完了を
故障発生から1サイクル以内で行うためには、第1相目
のサイリスタの遮断を行うまでの時間を、2.9mse
c以内に設定する必要がある。On the other hand, regarding the phase A, if the gate is turned off by 2.9 msec after the occurrence of the failure, the shutoff can be completed by 16.2 msec after the occurrence of the failure. ,
The time at which the shutoff can be completed next is the time when 23 msec has elapsed from the occurrence of a failure in the next cycle. Therefore, in order to complete the shutoff of the thyristors of all phases within one cycle from the occurrence of the failure, the time until the shutoff of the thyristor of the first phase is 2.9 msec.
It must be set within c.
【0042】したがって、従来技術の項で述べたような
CT,PTを用いる故障検出の構成では、要求される時
間内での故障検出が困難であり、高速限流遮断装置1に
よる瞬時電圧低下の抑制機能を有効に活用することがで
きず、自家発母線6側に、前記重要負荷が動作すること
ができないような電圧低下を招いてしまうおそれがある
のに対して、本発明の系統故障電流検出装置21では、
前記2.9msec内の高速で故障検出を行うことがで
きる。こうして高速限流遮断装置1の高速遮断機能を有
効に発揮させ、故障系統を速やかに解列することができ
る。Therefore, in the fault detection configuration using CT and PT as described in the section of the prior art, it is difficult to detect a fault within a required time, and the instantaneous voltage drop caused by the high-speed current limiter 1 is reduced. While the suppression function cannot be used effectively, there is a possibility that the voltage drop such that the important load cannot operate on the self-generated bus 6 side may be caused. In the detection device 21,
Failure detection can be performed at a high speed within 2.9 msec. In this way, the high-speed cutoff function of the high-speed current limiting cutoff device 1 can be effectively exerted, and the faulty system can be quickly disconnected.
【0043】また、CTを用いる故障検出の構成では、
定常時には定常定格電流に対応した出力が導出されるの
に対して、本発明の系統故障電流検出装置21では、定
常時の出力は0であり、高い検出感度を得ることができ
る。この点、CT出力の微分値を用いるようにすると、
検出波形の立ち上がりが急峻になり、検出感度を高くす
ることができるけれども、ノイズも拡大し、S/Nが悪
化してしまうのに対して、本発明の系統故障電流検出装
置21では、そのような不具合もなく、また正常動作で
あるスタティックコンデンサの投入に対して誤動作する
ことはなく、系統故障のみを正確に検出することがで
き、信頼性を大幅に向上することができる。In the configuration of the fault detection using CT,
In the steady state, an output corresponding to the steady-state rated current is derived, whereas in the system fault current detection device 21 of the present invention, the output in the steady state is 0, and high detection sensitivity can be obtained. In this regard, if the differential value of the CT output is used,
Although the rising of the detection waveform becomes steep and the detection sensitivity can be increased, the noise also increases and the S / N deteriorates. On the other hand, in the system fault current detection device 21 of the present invention, such a problem is caused. There is no problem, and no malfunction is caused when the static capacitor is normally turned on. Only a system failure can be accurately detected, and the reliability can be greatly improved.
【0044】さらにまた、通常、直流リアクトルLの端
子間電圧を検出するためには、高価な直流電圧変成器
(DCPT)が用いられるのに対して、本発明の系統故
障電流検出装置21では、通常用いられる直流リアクト
ルが空芯コイルであることを利用して、その空芯コイル
の中心に、比較的感度が良好なサーチコイル22を挿入
し、その出力端電圧から、近似的に、前記直流リアクト
ルの端子間電圧を検出するので、経済的であるととも
に、系統電位の空芯コイルに対して、ほぼ大地電位の該
サーチコイル22との絶縁も容易に確保することができ
る。Further, an expensive DC voltage transformer (DCPT) is usually used to detect the voltage between the terminals of the DC reactor L. On the other hand, in the system fault current detecting device 21 of the present invention, Utilizing that a normally used DC reactor is an air-core coil, a search coil 22 having relatively good sensitivity is inserted at the center of the air-core coil. Since the voltage between the terminals of the reactor is detected, it is economical, and the insulation of the air-core coil having the system potential from the search coil 22 having substantially the ground potential can be easily secured.
【0045】なお、遮断器11の遮断には、前述のよう
に2〜3サイクル程度必要となり、単相整流ブリッジ回
路がダイオードのみで構成されている場合には、該遮断
器11を遮断するまでは系統間を解列することはできな
いけれども、故障検出は高速で行うことができ、このよ
うな構成にもまた、本発明を有効に利用することができ
る。また、本発明は、上述のような単相整流ブリッジ回
路の直流端子間に限流用の直流リアクトルLを接続して
構成される高速限流遮断装置1に限らず、直流リアクト
ルLを備えて構成される他の構成の電力回路の故障検出
にも適用することができる。It should be noted that the breaking of the circuit breaker 11 requires about two to three cycles as described above. If the single-phase rectifying bridge circuit is composed of only diodes, the circuit breaker 11 must be closed until the circuit breaker 11 is broken. Although the system cannot be disconnected between the systems, fault detection can be performed at high speed, and the present invention can be effectively used in such a configuration. In addition, the present invention is not limited to the high-speed current limiting circuit breaker 1 configured by connecting the current limiting DC reactor L between the DC terminals of the above-described single-phase rectification bridge circuit, but includes the DC reactor L. It can also be applied to the detection of a failure in a power circuit having another configuration.
【0046】[0046]
【発明の効果】請求項1の発明に係る系統故障電流検出
装置は、以上のように、各相毎に、単相整流ブリッジ回
路の直流端子間に限流用の直流リアクトルを接続して構
成される高速限流遮断装置で連系を行うようにした系統
の故障電流を検出するにあたって、直流リアクトルの端
子間には直流電流が流れていて、該直流リアクトルの端
子間電圧はほぼ0であり、故障が発生すると、該直流リ
アクトルを流れる電流が周波数成分を有することにな
り、端子間電圧が急激に増大することを利用して、系統
故障を判定する。As described above, the system fault current detecting device according to the first aspect of the present invention is configured by connecting a current limiting DC reactor between DC terminals of a single-phase rectifying bridge circuit for each phase. In detecting a fault current in a system that is connected with a high-speed current-limiting circuit device, a DC current flows between terminals of the DC reactor, and a voltage between the terminals of the DC reactor is substantially zero. When a failure occurs, the current flowing through the DC reactor has a frequency component, and a system failure is determined by utilizing the rapid increase in the inter-terminal voltage.
【0047】それゆえ、高速かつ正確に故障電流を検出
することができ、前記単相整流ブリッジ回路の少くとも
片アームにサイリスタを用いる場合には、速やかに第1
相目の遮断を行うことができ、全相の1サイクル以内で
の解列を可能とすることができる。Therefore, the fault current can be detected at high speed and accurately, and when a thyristor is used in at least one arm of the single-phase rectifier bridge circuit, the first current can be quickly detected.
Phases can be cut off, and disconnection can be made within one cycle of all phases.
【0048】また、請求項2の発明に係る系統故障電流
検出装置は、以上のように、前記検出手段を、直流リア
クトルの磁界を検出するサーチコイルとする。Further, in the system fault current detecting apparatus according to the second aspect of the present invention, as described above, the detecting means is a search coil for detecting the magnetic field of the DC reactor.
【0049】それゆえ、通常、直流リアクトルに用いら
れる空芯コイルの中心に、比較的感度が良好な該サーチ
コイルを配置することができ、また系統電位の空芯コイ
ルに対して、ほぼ大地電位の該サーチコイルとの絶縁も
容易に確保することができる。Therefore, the search coil having relatively good sensitivity can be arranged at the center of the air-core coil used for the DC reactor, and the earth potential of the system-potential air-core coil is almost equal to the ground potential. Can be easily secured with the search coil.
【0050】さらにまた、請求項3の発明に係る系統故
障電流検出装置は、以上のように、前記サーチコイルの
出力から、系統周波数成分のみを抽出する1次遅延回路
をさらに備える。Further, the system fault current detecting device according to the third aspect of the present invention further includes a primary delay circuit for extracting only a system frequency component from the output of the search coil as described above.
【0051】それゆえ、調相等で用いられるスタティッ
クコンデンサの投入によって発生する第4調波近傍の過
電圧を抑制することができ、系統故障のみを正確に検出
することができる。Therefore, it is possible to suppress an overvoltage in the vicinity of the fourth harmonic generated by turning on a static capacitor used for phase adjustment or the like, and it is possible to accurately detect only a system failure.
【図1】本発明の実施の一形態の系統故障電流検出装置
の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a system fault current detection device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1で示す系統故障電流検出装置におけるサー
チコイルの直流リアクトルへの設置状態を説明するため
の簡略化した斜視図である。FIG. 2 is a simplified perspective view for explaining an installation state of a search coil in a DC reactor in the system fault current detection device shown in FIG.
【図3】系統故障時における直流リアクトルの端子間電
圧を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a voltage between terminals of a DC reactor when a system failure occurs.
【図4】直流リアクトルの構成を説明するための簡略化
した軸線方向断面図である。FIG. 4 is a simplified axial cross-sectional view for explaining a configuration of a DC reactor.
【図5】図1で示す系統故障電流検出装置における検出
回路の等価回路図である。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a detection circuit in the system fault current detection device shown in FIG.
【図6】本発明が適用される高速限流遮断装置を説明す
るための単相結線図である。FIG. 6 is a single-phase connection diagram for explaining a high-speed current limiting circuit breaker to which the present invention is applied.
【図7】図6で示す高速限流遮断装置において、故障発
生からのゲートオフ時間と遮断完了時間との関係を示す
グラフである。FIG. 7 is a graph showing a relationship between a gate-off time from the occurrence of a failure and a cut-off completion time in the high-speed current limiting cut-off device shown in FIG. 6;
【図8】高速限流遮断装置を系統間の連系に用いた場合
において、従来技術の継電器による故障検出時間を説明
するためのグラフである。FIG. 8 is a graph for explaining a failure detection time by a conventional relay when a high-speed current-limiting device is used for interconnection between systems.
1 高速限流遮断装置 2 商用電源線 3,8,11 遮断器 4 受電母線 5,9 配電線 6 自家発母線 7 自家発電装置 10 母線連絡線 21 系統故障電流検出装置 22 サーチコイル(検出手段) 23 検出回路(1次遅延回路) 24 ツェナダイオード 26 全波整流回路 29 比較器 AC1,AC2 交流端子 D1,D2 ダイオード DC1,DC2 直流端子 L 直流リアクトル TH1,TH2 サイリスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High-speed current limiting circuit breaker 2 Commercial power line 3, 8, 11 Circuit breaker 4 Power receiving bus 5, 9 Distribution line 6 Self-generated bus 7 Private power generator 10 Bus connecting line 21 System fault current detector 22 Search coil (detection means) Reference Signs List 23 detection circuit (primary delay circuit) 24 Zener diode 26 full-wave rectifier circuit 29 comparator AC1, AC2 AC terminal D1, D2 diode DC1, DC2 DC terminal L DC reactor TH1, TH2 thyristor
Claims (3)
子間に限流用の直流リアクトルを接続して構成される高
速限流遮断装置を系統間の連系に用いるようにした系統
に適用される系統故障電流検出装置であって、 前記直流リアクトルの端子間電圧を検出する検出手段
と、 前記検出手段の検出結果が予め定める値以上であるとき
に、系統に故障が発生していると判定する判定手段とを
含むことを特徴とする系統故障電流検出装置。1. A system in which a high-speed current-limiting device configured by connecting a current-limiting DC reactor between DC terminals of a single-phase rectifying bridge circuit for each phase is used for interconnection between the systems. A system fault current detection device to be applied, wherein a detection unit for detecting a voltage between terminals of the DC reactor, and a fault has occurred in a system when a detection result of the detection unit is equal to or greater than a predetermined value. And a judging means for judging.
界を検出するサーチコイルであることを特徴とする請求
項1記載の系統故障電流検出装置。2. The system fault current detecting device according to claim 1, wherein said detecting means is a search coil for detecting a magnetic field of said DC reactor.
のみを抽出する1次遅延回路をさらに備えることを特徴
とする請求項1または2記載の系統故障電流検出装置。3. The system fault current detecting device according to claim 1, further comprising a primary delay circuit for extracting only a system frequency component from an output of said detecting means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10009068A JP3028093B2 (en) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | System fault current detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPH11215713A true JPH11215713A (en) | 1999-08-06 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016021851A (en) * | 2014-06-17 | 2016-02-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Thermally-powered electric power generator and system |
CN108896892A (en) * | 2018-08-30 | 2018-11-27 | 北京中联太信科技有限公司 | TXLR type effectively earthed system direct current decoupling device |
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1998
- 1998-01-20 JP JP10009068A patent/JP3028093B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108896892A (en) * | 2018-08-30 | 2018-11-27 | 北京中联太信科技有限公司 | TXLR type effectively earthed system direct current decoupling device |
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