JPS59136022A

JPS59136022A - 位相比較形距離継電器

Info

Publication number: JPS59136022A
Application number: JP58010213A
Authority: JP
Inventors: 博之工藤; 渡部　篤美; 宏佐々木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-01-24
Filing date: 1983-01-24
Publication date: 1984-08-04
Also published as: JPH0531370B2; US4562507A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、人力量の大きさ及び位相から電力系統の事故
を判定する保護継電器に係シ、特に人力量に低次筒調波
が多く含まれても確実に動作できるように構成された保
睦継電器に関する。

〔従来技術〕

直載位相比較原理に基づ〈従来形保護継電器の一例とし
て、距離継電器の構成例を第１図に、その入出力波形図
を第２図に示し、従来形保護継電器の構成と動作な説明
する。

第１図に示す従来形回路の人力Ｅ！及びＥ２は、この保
護継電器の人力奄圧役と人力邂流工より構成した測距量
及び極性量に相当する。両人力Ｅｌ及び止２は、歪波成
分減其用のフ１ルタ２．及び２ｂを経て方形波変換回路
３１及び３ｂに人力される。方形波変換回路３．及び３
ｂでは、両人力の極性にニジ正数及び置載を枳出し、両
人力の極性の一紋又は不一致を構出する。たとえば、第
２図に示すフィルタ出力２．及び２ｂ’２人力し、方形
波変換回路３．では両人力の極性が共に正となる期間°
゛１″、その他の期間は”Ｏｎとなる出カケ得る。同様
に、・方形波変換回路３ｂでは両人力の慣性が共に只と
なる期間にｌｎとなる出力を得る。次に、計時ｌ！回路
４．及び４１では人力の”ｌ”の期間が一定時間Ｔｔ−
Ｍえる時出力”１”を得る。−力計時回路４．アは、方
形波変換回路の両出力３ｓ＋ｄｂが共に”０”となる期
間が一定時間Ｔ′を越える時、出力゛１″を侍る。連続
化回路６．では、計時回路４．０出力が”１　”となる
時から計時回路４．の出力が”１′となる間まで出力”
１″を保持する。同様にして、連続化回路６ｂでは、計
時回路４ｂの出力から４゜の出力まで出力”１”を保持
する。＠理回路７は連続化回路６．及び６ｂの出力のＡ
ＮＤ　（又は０几）をとる論理回路で、測距量と極性量
の正波及び負波の位相比較結果を照合する回路である。

第１図の構成から成る距離継電器の測距入力Ｅ！及び極
性人力ｉ２として、ＥＩ＝Ｖ　　ＩＺ、　　　　　　　　　　・・・（１）
Ｅ２　＝　Ｉ　Ｚ　、　　　　　　　　　　　　・・・
（２）をとる。但し、Ω、ｉは保護継電器の入力電圧Ｖ
及び電流■、位相角ψよυ、また＝、は整定イ／ヒータ
ンスＺｌ、特性角θよシ次式で与えられる。

Ｖ＝Ｖｔｊ”　　　　　　　　　　　・・・（３）ｉ＝
ｘεＪ（ｔ−９１）　　　　　　　　　・・・（４）２
、　＝　２．εｊ＃　　　　　　　　　　　　・・・（
５）この距離継電器の動作式としてＲ（Ｅｌ−Ｅ２　）　＝０　　　　　　・・・（６）と
とると、第３図に示すリアクタンス形の位相特性が得ら
れ、次式を満すとき動作することとなる。

■ 一５ｉｌｌθ＝Ｘ≦Ｚ、　　　　　　　　　　　−（７
）■ 但し、θ＝９０’、　ωＴ−ωＴ’＝９０°　　　・・
・（８）一方、系統事故時に電力系統のりアクタンス分
とキャパシタ分とで過渡振動が発生し、保護継電器の入
力電圧及び電流に高調波成分が多く含まれるため、原理
的に基本波成分によシ事故を判定する従来形継算器の動
作に影響を与える。たとえば第３図に示したりアクタン
ス形の場合、第４図のように基本波電圧Ｖ！に高調波電
圧Ｖ１が重畳すると、入力電圧ＶはＶ＝Ｖｔ　＋Ｖ−ト
’ｌ　ｔ）、■。

によってＶの大きさと位相が変わる。そのため、位相特
性上での基本波入力時の動作開始点ＸＳは、歪波入力時
にはＸ′とＸ”を通りれの大きさで決まる円弧上に在り
、諭わゆる不完全動作域が広くなる。

第６図は歪波入力時の不完全動作を第２図に対応させて
示した図で、測距フィルタ２．出力及び極性フィルタ２
ｂ出力は基本渡分■ｌの他に十分に減衰されない高調波
成分Ω、を含んでいる。そのため、方形波変換回路出力
３．及び３ｂの°°１″の期間は高調波の含有率と重畳
位相により長さが変化し、一定時間Ｔ又はＴ′を計測す
る計時回路４−．４ｂ及び４．の出力が出だシ山なかっ
たシする。従って、連続化回路６．．６１．及び論理回
路７の出力は０″と“１”をくり返し、不完全動作とな
る。

このような不完全動作を防止するため、従来は原因とな
る高調波を除去する方法をとシ、たとえば第５図の減衰
特性をもつフィルタを設けてきた。

しかし、電力系統の大容量・長距離化及び地中送電線の
普及によシ、系統の静電容量とリアクタンス分が太きく
なり、事故時に発生する高調波の周波数次数はより低く
なっている。従来形フィルタは主に第３高調波以上の減
衰をねらっているが、Ｕｌ−ｉＶ糸系統は第２高調波付
近の共振周波数が現われるため、十分に減衰しない。

一方、フィルタの減衰度を大きくすれば、過渡遅姑時間
が一〜程度も増加し、保護継電器の、高速動作性能（１
〜２〜）をそこなうという欠点があつた。

〔発明の′目的〕

本発明の目的は、電力系統の事故時に発生する低次高調
波のため、従来形保護継電器が起こす不完全動作を抑制
し、かつ従来形と同等な高速な事故検出・事故判定を可
能とする保護継電器を提供することにある。

〔発明の概猥〕保護継電器の入力に含まれる高調波の影響を少なくする
ために本発明では、入力から高調波を除去するのではな
く、高調波が含まれても影響を受けにくい判定回路とし
た。

本発明では、直接位相比較原理に基づく事故判定回路の
複数の入力の極性によシ正波と負波の位相比較を独立に
行なうことによシ、第７図位相特性上の不完全動作域を
従来形特性■−■に加えて、■−■の不完全動作域が得
られることに着目し、両領域の重なシ部■−■が不完全
動作域となるように判定回路を改良するようにしたもの
である。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第８図に示す。この実施例は、第１
図の従来形継電器に選択回路５−．５ｂ、論理回路７ｂ
、及び連続化回路８を加えた回路から成る。以下、本実
施例の動作を従来形の動作図第６図と対比させ第９図を
用いて説明する。

第１図及び第８図に示した保護継電器の動作及び不動作
を決める要素は、動作条件（８）式を判定する計時回路
５　ａ　１５　ｂ　Ｉ及び５．でアシ、連続化回路６．
０出力は２つの入力２．．２ｂ、の極性が共に正の期間
Ｔを越えた時”１″となシ、一方連続化回路６ｂの出力
は２人力２．，２ｂが共に負の期間が１以上で”１″と
なる。

高両波が重畳した場合、第１図の従来形の計時回路４．
の出力は共通に連続化回路６．と６ｂに与えられている
ため、２人力の正波と負波の重なシ期間が共に一定時間
Ｔを越え、連続化回路６゜６ｂ及び論理回路７の出力”
１″を得ても、計時回路４．の入力が”０”の期間が正
波又は負波の一方でＴ′を越え、論理回路７の出力を”
０”とするために不完全動作域が広くなる。

そこで第８図に示す実施例では、計時回路４゜０出力を
測距入力の極性により選別回路５．及び５ｂを用いて切
υ分け、連続化回路６．と６ｂに個別に与えている。更
に、連続化回路の出力の一致をとる論理回路７．と入力
の一方が”１”の時出力“１”を得る論理回路７ｂを設
けることにより、第７図に示した位相特性を得る。

第７図において、■−■間は第８図の論理回路７、出力
の示す不完全動作域であり、同時に従来形の不完全動作
域でもある。−力■−■間は第８図の論理回路７ｂ出力
の不完全動作域で、両輪理回路の出力を用いた連続化回
路８を設けることによシ、■−■間の不完全動作域を得
ることができる。

本実施例は、従来形継電器の判定回路に論理回路を追加
することによシ高調波入力時の不完全動路はフィルタの
ような過渡遅れ時間を伴なわないため、従来形と同等な
高速性を保持できる。

前記実施例では、選択回路５．及び５ｂの入力として測
距量２．の極性を用いたが、極性量２ｂの極性を用いて
も同様な効果を得ることができる。

更に、方形波変換回路３．及び３ｂで２人力の極性の一
致をとる代りに、極性の不一致をとっても第８図の回路
によシ同様な機能を実現できる。

また、第１０図に示す実施例では、正波及び負波の重な
υ期間を計測する計時回路４．．４ｂと４、．４ｄと各
一対備え、選択回路５．．５ｂを不要にしている。計時
回路４．．４ｈは一定時間Ｔを計測し、計時回路４ｍ＋
４ｍは一定時間Ｔ′を計測する。本実施例では回路要素
数を減らすと共に、回路上も正波側と負波側を分離する
ことによυ、一方の故障時にも他方の動作によ多出力が
得られるという効果がある。

なお、上記各実施例では位相比較方式の静止形保護継電
器を第８図及び第１０図に示す回路要素を用いて構成す
る例を説明したが、これら回路要素と同等の機能を計算
機の中で構成しても同等な効果が得られる。

以上の本発明の第８図、第１Ｏ図の実施例では、２つの
正弦信号の間の正信号と負信号についての一致信号を入
力しているが、これは３以上の入力のときにも適用でき
る。母線保護では例えば１゜系統の電流間の位相差を監
視するが、このときには１０人力の正の一致信号を方形
波変換回路３゜の出力とし、１０人力の負の一致信号を
方形波変換回路３ｂの出力として以後の本発明の判定を
行なえばよい。あるいは、入力Ａ、Ｈの合成（加算。

減算など）によシ入力Ｃを作シ、他の入力りとＣを３．
．３ｂに印加することでもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来形の位相比較方式距離継電器の代表的な
構成例である。第２図は、基本波入力時の第１図構成要素の機能を示す
入出力波形図である。第３図は、位相比較形距離継電器の一例としてリアクタ
ンス形継電器の基本波位相特性、及びこの特性を決める
２つの入力−、測距量１ｚ−ｖと極性量ＩＺのベクトル
関係を示す。第４図は、従来形継電器の高調波除去用フィルタの減衰
特性を示す。第５図は、基本波入力時の第２図に対応して、基本波に
高調波が重畳した歪波入力時に不完全動作が起き易くな
ることを示す構成要素の入出力波形図である。第６図は、基本波入力時の第３図に対応する歪波入力時
の位相特性と、測距・極性側ベクトルによる不完全動作
域の広がシを示す。第７図は、本発明の一実施例を示す構成図である。第８図は、上記実施例の入出力波形図である。第９図は、本発明の効果を示す歪波位相特性である。第１０図は、本発明の一変形例の構成図である。１、、ｌｂ・・・測距入力及び極性入力、２．．２ｂ・
・・歪波成分除去用フィルタ回路、３．．３ｂ・・・方
形波変換回路、上記内入力の極性を比較し、一致又は不
一致を検出する回路、４．〜４４・・・計時回路、方形
波出力の１．０のいずれか一方の継続時間を計測し、一
定時間Ｔ又は１７以上継続する時出力を得る、５．．５
ｂ・・・計時回路の出力を入力の極性によシ切分ける選
別回路、６．．６ｂ及び８・・・連続化回路、２人力の
内、一方の入力から他方の入力まで出力を保持する回路
、７．７−．７ｂ・・・連続化回路の両方又は一方の出
力により出力を得る論理回路。ベクトル及び極性ベクトル、θ・・・ＩＺ、−１：ＩＺ
、との位相角、ｖ、、Ｖ。・・・基本波及び高調波電圧
、Ｚｏ・・・基本波入力時の動作インピーダンス、Ｚｌ
、Ｚｚ・・・歪波入力時の不完全動作域を決冶３０も４Ｖ鵠５（２］高乙口め１８２：η　　　゛

Claims

【特許請求の範囲】

１．２つ以上の正弦状入力からこれらの間の位相差につ
いての異なる２つの矩形信号を与える第１の回路、この
２の矩形信号の夫々についてその信号有りと無しの期間
に応じ７’ｃ２つの矩形信号を与える第２の回路、第２
の回路の２つの信号の論理和と商理槓を求めこれらに応
じた１つの出力を与える第３の回路とより構成される保
護継電器。