JPS6347052B2

JPS6347052B2 -

Info

Publication number: JPS6347052B2
Application number: JP14347181A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Inoe
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-09-11
Filing date: 1981-09-11
Publication date: 1988-09-20
Also published as: JPS5846836A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はプロテクタしや断器引き外し装置に係
り、特にネツトワーク配電装置におけるプロテク
タしや断器が負荷の発電作用によつて逆電力しや
断しないと共に負荷からの逆電力発生中にも、１
次き電線に地絡事故が起こりネツトワーク母線か
らの逆電力が発生した場合には、それを検出して
プロテクタしや断器を引外ようにした故障回線検
出回路を備えたネツトワークプロテクタに関す
る。

配電系統に電力を供給するに際して重要なこと
は、電圧、周波数の安定した電力を停電すること
なしに供給することである。そして、この対策の
１つとしてネツトワーク配電装置がある。このネ
ツトワーク配電装置は、１次側の配電き電線を２
以上の複数にすると共に、この各き電線を受電用
断路器、ネツトワーク変圧器、保護装置を介して
ネツトワーク母線あるいはケーブルにより並列接
続したもので、この保護装置はネツトワークプロ
テクタと呼ばれネツトワーク内即ち負荷側での事
故に対しては応動せず、１次側き電線の事故に対
しては、他の健全き電線からネツトワーク回路を
介して故障き電線に供給される廻り込み逆電力を
速やかに除外する機能（いわゆる逆電力しや断）
を有している。また、ネツトワーク配電装置には
レギユラネツトワーク配電装置とスポツトネツト
ワーク配電装置とがある。

本発明はネツトワーク配電装置一般に適用され
るものであるが、以下説明の便宜上例えばビルデ
イング内配電用に適用されるスポツトネツトワー
ク配電装置を一例として説明する。

第１図は、１次き電線が３回線であるスポツト
ネツトワーク配電装置の概略結線図を示すもので
ある。図において、電源変電所SSからしや断器
CB₁………CB₃を介して１次き電線PL₁………
PL₃にそれぞれ受電用断路器DS₁………DS₃ネツ
トワークプロテクタNW・Pro₁………NW・Pro₃
が接続され、且つこのプロテクタの２次側NW・
Pro₁………NW・Pro₃はネツトワーク母線NW・
Ｂにて並列接続しテイクオフ装置TO₁………TO₄
を介して図示しない各負荷に接続されている。ネ
ツトワークプロテクタの逆電力しや断機能につい
ては前述したが、更にその機能の詳細及び他の機
能を述べると次の通りである。

(1) １次き電線が短絡事故の場合。

変電所のしや断器が引外された後、ネツトワ
ーク回路からの故障電流を検出してしや断器を
引外す。

(2) １次き電線が地絡事故の場合。

変電所がしや断器が引外された後、ネツトワ
ーク回路からの変圧器励磁電流とき電線充電電
流とのベクトル和の電流を検出してプロテクタ
しや断器を引外す。

(3) １次き電線側が充電され、ネツトワーク回路
が無電圧の場合。

プロテクタしや断器は無電圧投入される。

(4) ネツトワーク回路側が充電され任意のプロテ
クタしや断器が引外されている場合。

この場合、１次き電線側電圧とネツトワーク
回路側の電圧との差及び両電圧の位相差を検出
し、条件を満たした時にプロテクタしや断器を
再投入する。（差電圧投入）第２図ａは、ネツトワークプロテクタの概要を
単結結線図で示したものである。図において、ネ
ツトワーク変圧器NW・Trの２次側に接続され、
プロテクタヒユーズPro・Ｆ、プロテクタしや断
器Pro−CBと継電装置NW・Ryとにより構成さ
れている。継電装置NW・Ryは、電力方向継電
器６７と位相継電器７８と、これらの動作入力を
得るための変流器ならびに必要に応じて補助変圧
器PT等により構成されている。第２図ｂは、継
電装置NW・Ryの出力によりプロテクタしや断
器Pro・CBを引外し又は投入するための制御回
路を示すものである。

第２図ａ，ｂにおいて、上記電力方向継電器６
７は主回路に流れる電力の方向を判定し、逆電力
しや断あるいは再投入（無電圧、差電圧）の接点
出力をプロテクタしや断器Pro・CBの引外しコ
イルTCあるいは投入コイルCCに与えるようにな
つている。位相継電器７８は再投入の場合の場合
のみに機能するもので、変圧器２次側無負荷電圧
とネツトワーク母線側電圧との位相関係を判定
し、その接点出力は電力方向継電器６７の再投入
接点出力６７Ｃと直列に接続され投入コイルCC
に与えるようになつている。よつて、電力方向継
電器６７の再投入接点出力６７Ｃが投入コイル
CCに与えられても、位相継電器７８の接点出力
が与えられなければ投入コイルCCは付勢されず、
プロテクタしや断器Pro・CBが再投入されるこ
とはない。

ここで、ネツトワークプロテクタの逆電力しや
断を考えてみるに、しや断動作する条件は１次き
電線が短絡事故のような大電流の逆電力と、１次
き電線が無電圧となつたような場合の１次き電線
の充電電流と、変圧器励磁電流とのベクトル和の
ような微小電流の逆電力の場合とがあり、非常な
高感度が必要とされる。

さらに、例えばネツトワーク負荷にエレベータ
のような回生制動を行う負荷があり、この系統の
他の負荷が軽い場合には、回生電力により、ネツ
トワーク母線電圧が短時間ではあるが１次き電線
の電圧より高くなることがある。このために、ネ
ツトワーク母線側から１次き電線に電力が逆送さ
れる現象が生じ、１次き電線が正常であるにもか
かわらず電力方向継電器は高感度であるがために
逆電力を検出し、プロテクタしや断器に引外し指
令を与えてしまうことになる。

しかしながら、回生制動による逆電力は短時間
で消滅するので、継電装置はすぐにプロテクタし
や断器に投入指令を与え不必要なしや断、再投入
動作を行うことになる。しかもこの場合、電力を
供給している全てのネツトワークプロテクタが動
作していることになるためネツトワーク母線側は
無電圧となり、無停電供給をたてまえとするネツ
トワーク配電装置の目的にそぐわないものとな
る。

そこで、このような不必要な動作をさけるため
に従来では、例えば実公昭51−49561号公報、特
公昭52−33294号公報にて示すように、逆電力が
ある値以上の場合は瞬時にプロテクタしや断器を
引外し、逆電力がある値未満の場合には回生制動
による逆電力が全ての回線に生じることを利用し
て、全ての回線の電力方向継電器がプロテクタし
や断器に引外し指令を与えた場合には全てのプロ
テクタしや断器を引外さないようにしている。

しかし、いま回生制動により逆電力を生じてい
るときに、１次き電線に地絡事故が発生した場合
を考える。この場合、変電所１次き電線の引出口
にある保護装置は数秒で電源側しや断器を引外
し、地絡事故点への電力供給を停止する。さら
に、地絡事故の発生した回線には変圧器励磁電流
とき電線充電流のベクトル和の電流が流れるが、
回生電力により逆電力が発生している。従来方式
では、前述したように全ての回線に逆電力が発生
しているときはプロテクタしや断器を引外さない
ので、この場合には事故の発生した回線は切離さ
れず事故電流を流しつづけることになり、ネツト
ワークプロテクタの本来の機能が損なわれること
になる。

本発明は上記のような欠点を除去するためにな
されたもので、その目的は回生電力発生中に地絡
事故が起つた場合でも速やかにネツトワーク母線
から逆流する事故電流を確実にしや断することが
できるネツトワークプロテクタを提供することに
ある。

まず、本発明の概要について述べる。エレベー
タ等の回生電力だけならば、各回線には回生電力
による逆電流が分流するので、振幅、位相とも全
く同じ電流が流れる。これに対し、地絡事故が発
生した場合には地絡事故により、事故回線に流れ
る変圧器励磁電流と、き電線充電電流のベクトル
和の電流と、回生電力により健全回線に流れる電
流とは振幅、位相とも異なつた電流となる。しか
し、他の健全回線には回生電力による逆電流が分
流するので、振幅、位相とも同じ電流が流れる。
本発明では、このことを利用して両者を判別し、
回生電力発生中に地絡事故が起つた場合でも速や
かにネツトワーク母線から逆流する事故電流をし
や断しようとするものである。

以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。第３図は、本発明によるスポツトネ
ツトワーク配電装置におけるネツトワークプロテ
クタの構成例を示すもので、第１，２図と同一部
分には同一符号を付してその説明を省略する。な
お、第３図は３つの回線で１つのネツトワーク群
を構成している場合を示し、＃１、＃２及び＃３
はそれぞれ第１、第２及び第３回線である。図に
おいて、１は故障回線検出回路で例えばデジタル
回路で構成されている。２ａ，２ｂ，２ｃは各回
線に設けられた変流器、３ａ，３ｂ，３ｃは各回
線のプロテクタしや断器引外し指令を故障回線検
出回路１に取込むための信号線である。

第４図は、上記故障回線検出回路１の動作を説
明するためのフローチヤート図を示す。第５図は
プロテクタしや断器の引外し回路を示すもので、
４はネツトワークリレーの電力方向継電器６７の
ａ接点、５は故障、回線検出回路１の出力により
付勢されるｂ接点である。

かかる構成において、いま第３図の負荷ELが
回生電力を発生したためにネツトワーク母線
NW・Ｂの電圧が１次き電線PL₁，PL₂及びPL₃
の電圧よりも高くなつた場合には、ネツトワーク
プロテクタNW・Pro₁，NW・Pro₂及びNW・
Pro₃を介して１次き電線側へ電力が逆送される。
このため、各回路のネツトワークプロテクタは、
逆電力しや断機能によりプロテクタしや断器引外
し指令を出す。STEP8で５ａ，５ｂ，５ｃとあ
るのは第５図の接点５ａ，５ｂ，５ｃのことであ
り、接点５ｂ，５ｃは開かれるが接点５ａは閉じ
られる。ここで、接点４ａ，４ｂ，４ｃは全ての
回線に逆電力が発生しているため、全てすでに閉
じられているので、プロテクタしや断器Pro・
CB₁だけが引外されて事故回線である＃１回線が
切離される。

また、＃２回線に地絡事故が起こつた場合は、
第４図においてSTEP1→STEP2→STEP3→
STEP4と進む。この場合、事故回線である＃２
回線に流れる電流の振幅値は、＃３回線に流れる
回生電力による電流の振幅値とは違うため、
STEP4→STEP6と進む。一方、＃１回線と＃３
回線は双方とも回生電力による電流の振幅値なの
で等しく、STEP6→STEP9と進む。STEP9で５
ａ，５ｂ，５ｃとなるのは第５図の接点５ａ，５
ｂ，５ｃのことであり、接点５ａ，５ｂ，５ｃは
開かれるが、接点５ｂは閉じられる。すると、
＃１回線に地絡事故が起つた場合と同様に、プロ
テクタしや断器Pro・CB₂のみが引外される。

さらに、＃３回線に地絡事故が起こつた場合も
同様にして、プロテクタしや断器Pro・CB₃のみ
が引外される。

このように、１次き電線と２次側配電系統を結
ぶ複数回線のネツトワークプロテクタNW・Pro
内に電力方向を判定して応動する電力方向継電器
６７を設け、運転状態にある回線のうちの任意の
電力方向継電器が動作した場合にその電力方向継
電器に対応するプロテクタしや断器Pro・CBを
直ちに引外するようにしたものにおいて、運転状
態にある回線の電力方向継電器６７が全て動作し
たことを条件に、上記各回線に流れる電流の振幅
値を算出して比較し、全ての回線の電流の振幅値
が等しい場合には、全てのプロテクタしや断器の
引外しを阻止し、またある回線の電流の振幅値が
他の回線の振幅値と異なる場合には、該回線のプ
ロテクタしや断器のみ引外し、他の回線のプロテ
クタしや断器の引外しを阻止する機能を有する故
障回線検出回路を備えて、故障回線検出回路付の
ネツトワークプロテクタを構成するようにしたも
のである。

従つて、エレベータ等の発電作用を有する負荷
を設置した場合でも、１つのネツトワーク群に渡
る全停電を防止することができるのはもちろんの
こと、回生電力発生中に起こつた１次き電線の地
絡事故を即座に検出してネツトワーク系統より切
離すことができ、本来のネツトワークプロテクタ
の機能を十分に全うすることができる。

ところで、上記実施例では事故回線の検出を、
各回線に流れる電流の振幅値比較することにより
行なうようにしたものであるが、回生電力が極端
に小さいときには、健全回線に分流する電流はご
く小さいものとなり、事故電流と区別のつきにく
い場合がある。しかし、事故回線に流れる変圧器
励磁電流と、き電線充電電流のベクトル和の電流
は、回生電力によつて健全回線に分流する電流と
は、位相も大巾に異なつたものになるので、事故
回線の検出に各回線の電流値と位相の両方の双方
を比較する方法を用いることにより、より一層正
確に事故回線の検出を行なうことができる。

以下、かかる場合の実施例について第３図、第
５図および第６図を用いて説明する。第６図は、
電流の振幅値と位相を比較して事故回線を検出す
る場合の、第３図の故障回線検出回路１の動作を
示すフローチヤート図である。

いま、第３図の負荷ELより回生電力が発生し
て各回線に電力の逆送が起こつた場合には、ネツ
トワークプロテクタNW・Pro₁，NW・Pro₂及び
NW・Pro₃は逆電力しや断機能により、プロテク
タしや断器Pro・CB₁，Pro・CB₂及びPro・CB₃
への引外し指令を出す。

この場合の故障回線検出回路１の動作を第６図
を用いて説明する。まず、STEP1において各回
線のプロテクタしや断器の引外し指令を取込む。
次に、STEP2で全ての回線からプロテクタより
プロテクタしや断器の引外し指令が出ているので
STEP3へ進む。STEP3では第３図の変流器２よ
り各回線の電流を取込み電流の振幅値を求める。
また、STEP4では変流器より取込んで各回線の
電流より、各回線間の電流の位相差を求め
STEP4→STEP5と進む。そして、STEP5〜
STEP10では各回線の電流の振幅値を比較し、さ
らに回線の位相が等しいか否かを調べて、判定を
下す。この場合には、回生電力のみであるので各
回線の電流の振幅値は同じであり、かつ各回線の
位相も同じで各回線間の位相差は零である。よつ
て、STEP5→STEP6→STEP7→STEP8→
STEP11と進む。STEP11で５ａ，５ｂ，５ｃと
あるのは第５図の接点５ａ，５ｂ，５ｃのことで
あり、STEP11で接点５ａ，５ｂ，５ｃが全て開
かれるので全てのプロテクタしや断器は引外され
ない。

しかし、いま回生電力の発生中に第３図の１次
き電線PL₁に地絡事故F₁が起こつたとすると、ネ
ツトワーク母線NW・Ｂより事故回線へ変圧器励
磁電流とき電線充電電流のベクトル和の電流が流
れる。この場合の＃１回線に流れる電流は、回生
電力により＃２及び＃３回線に分流する電流とは
少なくとも電流の振幅値、位相のどちらかが異な
つたものとなるので、第４図のフロー図では
STEP1→STEP2→STEP3→STEP4→STEP5→
STEP6→STEP7と進み、＃１回線の電流の振幅
値が他の回線の電流の振幅値と違えばSTEP7→
STEP12と進む。この場合の故障回線検出回路１
の動作を第４図により説明する。まず、STEP1
で第３図の信号線３より各回線のプロテクタしや
断器の引外し指令を取込む。次に、STEP2で全
ての回線からプロテクタしや断器の引外し指令が
出ているか否かを調べる。この場合には、全ネツ
トワークプロテクタよりプロテクタしや断器の引
外し指令が出ているためSTEP3へ進む。STEP3
では第３図の変流器２より各回線の電流を取込み
電流の振幅値を求め、STEP3→STEP4と進む。
つぎに、STEP4〜STEP6では各回線の電流の振
幅の値を比較し判定を下す。この場合には、回生
電力のみであるので各回線の電流の振幅値は同じ
であり、よつてSTEP4→STEP5→STEP7と進
む。STEP7で５ａ，５ｂ，５ｃとあるのは第５
図の接点５ａ，５ｂ，５ｃのことであり、
STEP7接点５ａ，５ｂ，５ｃが全て開かれるの
で全てのプロテクタしや断器は引外されない。

しかし、いま回生電力の発生中に第３図の１次
き導線PL₁に地絡事故F₁が起こつたとすると、ネ
ツトワーク母線NW・Ｂより変圧器励磁電流とき
電線充電電流のベクトル和の電流が逆流し、＃１
回線のネツトワークプロテクタNW・Pro₁に逆電
力しや断機能によりプロテクタしや断器の引外し
指令を出す。しかし、＃１回線には＃２及び＃３
回線の電流とは異つた事故電流が流れるので、第
４図のフロー図ではSTEP1→STEP2→STEP3→
STEP4→STEP5と進み、STEP5では＃１回線と
＃２回線の電流の振幅値が異るためSTEP8へ進
む。万一、＃１回線と他の回線の電流の振幅値が
同じであつた場合にはSTEP7→STEP8と進む
が、＃１回線と他の健全回線の電流に位相差が生
じているためにSTEP8→STEP12と進む。
STEP12で５ａ，５ｂ，５ｃとあるのは第５図の
接点５ａ，５ｂ，５ｃのことであり、STEP12で
接点５ｂ，５ｃは開かれるが接点５ａは閉じられ
る。さらに、接点４は全ての回線に逆電力が発生
しているため、すでに全て閉じられているので、
プロテクタしや断器Pro・CB₁のみが引外されて
事故回線である＃１回線が切離される。

一方、＃２及び＃３回線に地絡事故が起こつた
場合にも、同様にSTEP5〜STEP10で判別され
てSTEP13及びSTEP14へ進み、事故回線のみを
切離すように第５図の接点５ａ，５ｂ，５ｃを開
閉させる。

その他、本発明はその要旨を変更しない範囲
で、種々に変形して実施することができるもので
ある。

以上説明したように本発明によれば、回生電力
発生中に地絡事故が起つた場合でも速やかにネツ
トワーク母線から逆流する事故電流を確実にしや
断することができる極めて信頼性の高いネツトワ
ークプロテクタが提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスポツトネツトワーク配電装置を示す
概略結線図、第２図ａ及びｂはネツトワークプロ
テクタの概略図及びプロテクタしや断器の制御回
路を示す図、第３図、第４図及び第５図は３回線
スポツトネツトワーク配電装置における本発明の
一実施例を示す構成図、第３図の故障回線検出回
路の動作を説明するフローチヤート図及びプロテ
クタしや断器の引外し回路図、第６図は本発明の
他の実施例における第３図の故障回路の動作を説
明するフローチヤート及びプロテクタしや断器の
引外し回路図、第６図は本発明の他の実施例にお
ける第３図の故障回線検出回路の動作を説明する
フローチヤート図である。 NW・Pro……ネツトワークプロテクタ、
Pro・CB……プロテクタしや断器、NW・Ｂ……
ネツトワーク母線、TC……プロテクタしや断器
引外しコイル、６７……電力方向継電器、１……
故障回線検出回路、２……変流器、３……信号
線。

Claims

【特許請求の範囲】１１次き電線と２次側配電系統を結ぶ複数回線
のネツトワークプロテクタ内に、電力方向を判定
して応動する電力方向継電器を設け、運転状態に
ある回線のうちの任意の電力方向継電器が動作し
た場合にその電力方向継電器に対応するプロテク
タしや断器を引外するようにしたものにおいて、
運転状態にある回線の前記電力方向継電器が全て
動作したことを条件に、前記各回線に流れる電流
の振幅値を算出して比較し、全ての回線の電流の
振幅値が等しい場合には、全てのプロテクタしや
断器の引外しを阻止し、またある回線の電流の振
幅値が他の回線の電流振幅値と異なる場合には、
該回線のプロテクタしや断器のみを引外し、他の
回線のプロテクタしや断器の引外しを阻止する機
能を有する故障回線検出回路を備えたことを特徴
とするネツトワークプロテクタ。２１次き電線を２次側配電系統を結ぶ複数回線
のネツトワークプロテクタ内に電力方向を判定し
て応動する電力方向継電器を設け、運転状態にあ
る回線のうちの任意の電力方向継電器が動作した
場合にその電力方向継電器に対応するプロテクタ
しや断器を引外するようにしたものにおいて、運
転状態に対応するプロテクタしや断器を引外する
ようにしたものにおいて、運転状態にある回線の
前記方向継電器が全て動作したことを条件に前記
各回線に流れる電流の振幅値並びに位相を算出し
て夫々比較し、全ての回線の電流の振幅値及び位
相が等しい場合には、全てのプロテクタしや断器
の引外しを阻止し、またある回線の電流の振幅値
または位相が他の回線の電流振幅値又は位相と異
なる場合には、その回線のプロテクタしや断器の
みを引外し、他の回線のプロテクタしや断器の引
外しを阻止する機能を有する故障回線検出回路を
備えたことを特徴とするネツトワークプロテク
タ。