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JP2000278856A - 保護リレー装置 - Google Patents

保護リレー装置

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JP2000278856A
JP2000278856A JP11078344A JP7834499A JP2000278856A JP 2000278856 A JP2000278856 A JP 2000278856A JP 11078344 A JP11078344 A JP 11078344A JP 7834499 A JP7834499 A JP 7834499A JP 2000278856 A JP2000278856 A JP 2000278856A
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JP
Japan
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circuit
ground fault
phase
output
detecting
Prior art date
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JP11078344A
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JP3824804B2 (ja
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Kazuaki Kumagai
和秋 熊谷
Ayato Kume
彩登 久米
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ケーブル系統のように地絡事故発生時の過渡応
答により線間電圧が低下する系統においても、短絡事故
と地絡事故を確実に判別する。 【解決手段】三相送電系統の地絡事故を検出する保護リ
レー装置において、第1相および第2相間の相間電圧が
第1の所定値以上であることを検出する第1の電圧検出
リレーR1と、前記第1相および第2相の相電圧がそれ
ぞれ第2の所定値以上であることを検出する第2および
第3の電圧検出リレーR2,R3と、前記第1,第2およ
び第3の電圧検出リレーの検出出力の論理積を得る論理
積回路ANDからなり、該論理積回路出力に基づき前記
三相送電系統の地絡事故を検出することを特徴とする保
護リレー装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、保護リレー装置に
かかり、特に、地絡過渡応答による誤動作を防止して、
電力系統に発生した短絡事故と地絡事故とを確実に判別
できる保護リレー装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は誘導成分および容量成分の十分小
さい系統、すなわちケーブルを含まない系統における従
来の地絡および短絡事故を検出する保護リレー装置を説
明する図である。図において(a)は誘導成分および容
量成分の十分小さい系統を示す単線結線図、(b)は1
線地絡時の地絡事故ベクトル図、(c)は2線短絡時の
短絡事故ベクトル図、(d)は不足電圧リレーの特性
図、(e)は地絡事故および短絡事故の別を判定する地
絡および短絡判定回路である。
【0003】これらの図において、eは三相交流電源、
Rは中性点接地抵抗、Tr1およびTr2は変圧器、Va
はA相電圧、VbはB相電圧、VcはC相電圧である。
【0004】Ry1は方向距離リレーなどの短絡検出リレ
ー、Ry2は方向地絡リレーなどの地絡検出リレー、Ry3
は線間電圧で作動する不足電圧リレー、AND1、AN
D2はそれぞれ論理積回路である。
【0005】1線地絡時の地絡事故ベクトル図、および
2線短絡時の短絡事故ベクトル図に示すように、誘導成
分および容量成分の十分小さい系統において、短絡事故
時に線間電圧が低下するが、地絡事故時に線間電圧が低
下することはない。
【0006】したがって、図(e)に示すように短絡検
出リレーRy1および不足電圧リレーRy3の各出力の論理
積を論理積回路AND1でとると、不足電圧時のみ短絡
検出リレーRy1の出力を得ることができ、誤って短絡遮
断することを防止することができる。また、絡検出リレ
ーRy2および不足電圧リレーRy3の否定出力の論理積を
論理積回路AND2でとると、不足電圧でないときのみ
地絡検出リレーRy2の出力を得ることができ、誤って地
絡遮断することを防止することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図6は誘導成分および
容量成分の十分小さい系統、すなわちケーブルを含まな
い架空線系統と誘導成分および容量成分の大きい系統、
すなわちケーブルを含む系統における1線地絡事故時の
ベクトル図を対比して説明する図であり、図(a)はケ
ーブルを含まない系統における系統図および1線地絡事
故時のベクトル図、図(b)ケーブルを含む系統におけ
る系統図および1線地絡事故時のベクトル図である。
【0008】図においてCはケーブルの対地容量、Lは
中性点接地リアクトルである。なお、図において図5に
示される部分と同一部分については同一符号を付してそ
の説明を省略する。
【0009】図(b)のベクトル図に示すようにケーブ
ルを含む系統は、ケーブルを含まない系統とは異なり、
地絡事故であるにも関わらず過渡応答により線間電圧
(図の場合はVab)が大幅に低下する。
【0010】すなわち、前記従来の不足電圧リレーRy3
を用いた地絡および短絡判定回路はケーブルを含む系統
においては、地絡事故が発生しているにも関わらず線間
電圧が低下するため、地絡事故を短絡事故と誤って判定
する可能性がある。
【0011】ところで、電力用ケーブルは心線を絶縁物
で強固の被覆しているため、2本の電力用ケーブル間に
短絡事故が発生することはきわめて希である。したがっ
て、従来の保護リレー装置においては、短絡事故を検出
したとき短絡事故の発生地点は系統におけるケーブル区
間ではなく架空線区間であると判断し、事故発生時に遮
断器を開路して事故電流を遮断した後、遮断器を再投入
して送電を継続して運用する方式(再閉路方式)が採用
されている。
【0012】一方、電力用ケーブルは地絡事故を発生す
る可能性があり、電力用ケーブルに発生した地絡事故は
自然に回復することはあり得ない。
【0013】したがって、実際に発生した事故が短絡事
故ではなく地絡事故であった場合に、これを短絡事故と
誤判別し、再閉路を行うと地絡事故点の損傷を拡大する
ことになる。
【0014】本発明は前記問題点に鑑みてなされたもの
で、地絡事故時に過渡応答により線間電圧が低下した場
合においても地絡事故の判別が可能であり、誤って短絡
事故と判断することを防止できる保護リレー装置を提供
するものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような手段を採用した。
【0016】三相送電系統の地絡事故を検出する保護リ
レー装置において、第1相および第2相間の相間電圧が
第1の所定値以上であることを検出する第1の電圧検出
リレーと、前記第1相および第2相の相電圧がそれぞれ
第2の所定値以上であることを検出する第2および第3
の電圧検出リレーと、前記第1,第2および第3の電圧
検出リレーの検出出力の論理積を得る論理回路からな
り、該論理積回路出力に基づき前記三相送電系統の地絡
事故を検出することを特徴とする。
【0017】また、前記保護リレー装置において、前記
保護リレー装置は各相毎に前記第1,第2および第3の
電圧検出リレーおよび第1,第2および第3の電圧検出
リレーの検出出力の論理積を得る論理積回路並びに該論
理積回路の出力の論理和を得る論理和回路を備え、該論
理和回路出力に基づき前記三相送電系統の地絡事故を検
出することを特徴とする。
【0018】また、前記保護リレー装置において、前記
保護リレー装置はさらに地絡検出リレーを備え、該地絡
検出リレーの検出出力と、前記論理積回路出力の論理積
出力により地絡事故を検出することを特徴とする。
【0019】また、前記保護リレー装置において、前記
保護リレー装置はさらに短絡検出リレーを備え、該短絡
検出リレーの検出出力と、前記論理積回路出力の否定出
力との論理積出力により短絡事故を検出することを特徴
とする。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は本発明を適用することがで
きるケーブルを含む三相交流送電線の単線結線図であ
る。図において、11および12は三相交流電源、13
は三相交流電源11および12を接続する送電線であ
り、A端子およびB端子はそれぞれ電源端子を示す。
【0021】14および15はそれぞれA端子およびB
端子側の送電線に接続した計器変流器、16および17
はそれぞれA端子およびB端子側の送電線に接続した回
路遮断器、18,19はそれぞれA端子およびB端子側
の送電線に接続した変成器(計器用変圧器)、20,2
1はそれぞれA端子およびB端子側に配置した、例えば
方向距離リレー、方向地絡リレーなどの保護リレー装置
であり、各回線毎に設けてある。回線毎に設けた端子A
側の保護リレー装置20は変流器14および変成器18
から送電系統の電流および電圧並びに端子B側に配置し
た保護リレー装置21の保護出力を取り込み、例えば送
電線13に事故が発生した場合には回路遮断器16をト
リップ(開路)する。
【0022】図2は、本実施形態にかかる地絡および短
絡判定回路を示す図である。図において、22は方向距
離リレーなどの短絡検出リレー、23は方向地絡リレー
などの地絡検出リレー、24は後述する地絡判定回路、
25、26はそれぞれ論理積回路、27は短絡検出時に
回路遮断器を開路する短絡遮断装置、28は地絡検出時
に回路遮断器を開路する地絡遮断装置、29は遅延回路
であり、地絡検出リレー23の過渡応答が減衰するに要
する遅延時間を与える。
【0023】図に示すように短絡検出リレー22の出力
および地絡判定回路24の否定出力の論理積を論理積回
路25でとると、地絡判定出力がないときのみ短絡検出
リレー22の出力を論理積回路25を介して短絡遮断装
置27に供給することができる。
【0024】また、地絡検出リレー23の出力および地
絡判定回路24の出力の論理積を論理積回路26でとる
と、地絡判定出力があるときのみ地絡検出リレー23の
出力を遅延回路29および論理積回路26を介して地絡
遮断装置28に供給することができる。
【0025】図3はケーブルを含む系統における地絡事
故時のベクトル図および地絡判定回路を示す図であり、
(a)はa相地絡事故時のベクトル図およびa相地絡判
定回路を示す図 、( b)はb相地絡事故時のベクトル
図およびb相地絡判定回路を示す図、(c)はc相地絡
事故時のベクトル図およびc相地絡判定回路を示す図で
ある。図において24aはa相地絡判定回路、24bは
b相地絡判定回路、24cはc相地絡判定回路である。
【0026】図(a)に示すようにa相地絡事故時に
は、a相電圧は低下するが、b相電圧Vbおよびc相電
圧Vcは正常時の相電圧63.5Vよりも大きくなり、
b相およびc相間の相間電圧Vbcは正常時の相間電圧1
10Vよりも大きくなる。なお、この結果は実事故の解
析結果およびシュミレーション結果とよく一致してい
る。
【0027】したがって、Vbc>110V、 Vb>6
3.5V および Vc>63.5Vの3条件を満足す
るとき、発生している事故はa相地絡事故であると判定
することができる。
【0028】図において、R1はVbc>110Vの条件
を検出する電圧検出リレー、R2はVb>63.5Vの条
件を検出する電圧検出リレー、R3はVc>63.5Vの
条件を検出する電圧検出リレーであり、これらの電圧検
出リレーの論理積を論理積回路ANDで得ることにより
a相地絡事故を判定することができる。
【0029】なお、この判定法はケーブルを含む系統お
よび架空系統に関わらず適用することができる。また前
記3条件は短絡事故時に成立することはない。
【0030】図(b)に示すb相地絡事故時、および図
(c)に示すc相地絡事故時のベクトル図および地絡事
故判定回路の構成および作用効果は、図(a)に示すa
相地絡事故時のそれと同じであるから説明は省略する。
【0031】図4は本実施形態にかかる地絡判定回路を
備えた保護リレー装置を示す図である。図において30
は論理和回路であり、a相地絡判定回路24a、b相地
絡判定回路24b、およびc相地絡判定回路24cの各
判定出力の論理和をとる。なお、図において図2ないし
図3に示される部分と同一部分については同一符号を付
してその説明を省略する。
【0032】図に示すように、a相の地絡事故を判定す
るa相地絡判定回路24a、b相の地絡事故を判定する
b相地絡判定回路24b、およびc相の地絡事故を判定
するc相地絡判定回路24cの各判定出力の論理をとる
ことにより地絡事故を確実に検出することができる。す
なわち論理和回路30の出力が「1」となるのは地絡事
故時のみであり、短絡事故時には「1」となることはあ
り得ない。したがって地絡事故および短絡事故を確実に
判別することができる。
【0033】なお、以上は誘導成分および容量成分の大
きい系統としてケーブル系を例に説明したが、ケーブル
を一部に含む系統においても同様に適用できる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ケーブルを含む系統のように地絡事故発生時の過渡応答
により線間電圧が低下する系統においても、短絡事故と
地絡事故とを確実に判別できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用することができるケーブル系統を
有する三相送電線の単線結線図である。
【図2】本発明の実施形態にかかる地絡および短絡判定
回路を示す図である。
【図3】ケーブル系統を有する系統における地絡事故時
のベクトル図および地絡判定回路を示す図である。
【図4】地絡判定回路を備えた保護リレー装置を示す図
である。
【図5】従来のケーブル系を有しない系統における従来
の地絡および短絡事故を検出する保護リレー装置を説明
する図である。
【図6】架空線系統およびケーブル系統における1線地
絡事故時のベクトル図を対比して示す図である。
【符号の説明】
11,12 三相交流電源 13 送電線 14,15 計器用変流器 16,17 回路遮断器 18,19 変成器(計器用変圧器) 20,21 保護リレー 22 短絡検出リレー 23 地絡検出リレー 24 地絡判別回路 25,26 論理積回路 27 短絡遮断回路 28 地絡遮回路 29 遅延回路 30 論理和回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三相送電系統の地絡事故を検出する保護
    リレー装置において、 第1相および第2相間の相間電圧が第1の所定値以上で
    あることを検出する第1の電圧検出リレーと、 前記第1相および第2相の相電圧がそれぞれ第2の所定
    値以上であることを検出する第2および第3の電圧検出
    リレーと、 前記第1,第2および第3の電圧検出リレーの検出出力
    の論理積を得る論理回路からなり、該論理積回路出力に
    基づき前記三相送電系統の地絡事故を検出することを特
    徴とする保護リレー装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の記載において、 前記保護リレー装置は各相毎に前記第1,第2および第
    3の電圧検出リレーおよび第1,第2および第3の電圧
    検出リレーの検出出力の論理積を得る論理積回路並びに
    該論理積回路の出力の論理和を得る論理和回路を備え、
    該論理和回路出力に基づき前記三相送電系統の地絡事故
    を検出することを特徴とする保護リレー装置。
  3. 【請求項3】 請求項1ないし請求項2の何れか1の記
    載において、 前記保護リレー装置はさらに地絡検出リレーを備え、該
    地絡検出リレーの検出出力と、前記論理積回路出力の論
    理積出力により地絡事故を検出することを特徴とする保
    護リレー装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3の記載におい
    て、 前記保護リレー装置はさらに短絡検出リレーを備え、該
    短絡検出リレーの検出出力と、前記論理積回路出力の否
    定出力との論理積出力により短絡事故を検出することを
    特徴とする保護リレー装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102253309A (zh) * 2011-04-29 2011-11-23 上海磁浮交通发展有限公司 依据线电压确定长定子多点接地故障的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102253309A (zh) * 2011-04-29 2011-11-23 上海磁浮交通发展有限公司 依据线电压确定长定子多点接地故障的方法

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