JPH0582132B2 - - Google Patents
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- JPH0582132B2 JPH0582132B2 JP4701987A JP4701987A JPH0582132B2 JP H0582132 B2 JPH0582132 B2 JP H0582132B2 JP 4701987 A JP4701987 A JP 4701987A JP 4701987 A JP4701987 A JP 4701987A JP H0582132 B2 JPH0582132 B2 JP H0582132B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電力系統における母線保護を目的とす
る保護継電装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a protective relay device for protecting busbars in an electric power system.
母線は電力系統構成の要であり、電力はこの母
線に分岐接続された複数の送電線により、母線側
から負荷側へ輸送される。従つて母線における電
力の遮断は直ちに広範囲の負荷に重大な影響を与
えることになり、母線保護は極め重要視されてい
る。
The busbar is the key to the power system configuration, and power is transported from the busbar side to the load side by a plurality of power transmission lines branch-connected to the busbar. Therefore, interruption of power at the bus bar immediately has a serious impact on a wide range of loads, and bus bar protection is extremely important.
このように、母線に生じる内部事故から電力系
統を保護するための保護継電装置は、例えば昭和
56年7月20日に電気学会が発行した“電気学会大
学講座 保護継電工学 第9章”に示されてお
り、第5図及び第6図はその保護継電装置の回路
図を示している。 In this way, protective relay devices for protecting power systems from internal accidents that occur on busbars were developed, for example, in the Showa era.
It is shown in "Chapter 9 of the Institute of Electrical Engineers of Japan University Course Protective Relay Engineering" published by the Institute of Electrical Engineers of Japan on July 20, 1956, and Figures 5 and 6 show the circuit diagrams of the protective relay device. There is.
これらの保護継電装置は、複数の送電線5,
6,7の各電流が母線1に流れ込む位置にキルヒ
ホツフの法則が成立するという基本原理に基づき
保護動作するようになつている。両装置において
は、母線1及び送電線5,6,7に事故が生じて
いない場合は変流器2,3,4の2次電流のベク
トル合成値は零となるのに対し、事故が生じた場
合はその事故電流に相応した値となる。したがつ
てこのベクトル合成値を検出することにより事故
が検出できる。 These protective relay devices connect multiple power transmission lines 5,
The protection operation is based on the basic principle that Kirchhoff's law is established at the position where each of the currents 6 and 7 flows into the bus bar 1. In both devices, if no fault occurs in bus 1 and transmission lines 5, 6, 7, the vector composite value of the secondary currents of current transformers 2, 3, 4 will be zero, but if a fault occurs In this case, the value corresponds to the fault current. Therefore, an accident can be detected by detecting this vector composite value.
第5図は高インピーダンス形の保護継電装置で
あり、母線1には送電線5,6,7が分岐接続さ
れている。また各送電線5,6,7に対応して変
流器2,3,4を設けていて、変流器2,3,4
夫々は並列接続されている。そして、並列接続し
た変流器2,3,4には基本波フイルタ9と過電
圧継電器10との直列回路が接続されており、こ
の直列回路に非直線抵抗8が並列接続されてい
る。 FIG. 5 shows a high impedance type protective relay device, in which power transmission lines 5, 6, and 7 are branch-connected to a bus 1. Also, current transformers 2, 3, 4 are provided corresponding to each power transmission line 5, 6, 7.
Each is connected in parallel. A series circuit of a fundamental wave filter 9 and an overvoltage relay 10 is connected to the current transformers 2, 3, and 4 connected in parallel, and a nonlinear resistor 8 is connected in parallel to this series circuit.
内部事故時には各変流器2,3,4の2次電流
が全て同方向となつて相互に還流し得なくなり、
基本波フイルタ9と過電圧継電器10との直列回
路に並列接続した非直線抵抗8とからなる差動回
路20の基本波フイルタ9と過電圧継電器10と
の直列回路の両端電圧が上昇して過電圧継電器1
0がその電圧を検出して保護動作をする。このと
き、非直線抵抗8は差動回路20の電圧が過大に
なるのを防止する。一方、送電線に生じた事故、
つまり外部事故の場合は当該送電線に設けている
変流器が磁気飽和するが、他の非磁気飽和の変流
器の電流は事故電流による磁気飽和によつて励磁
インピーダンスの低下した変流器に流れ、差動回
路20には流れず、差動回路20の電圧は上昇せ
ず、外部事故を感知しない。 In the event of an internal accident, the secondary currents of each current transformer 2, 3, and 4 will all be in the same direction and will no longer be able to circulate with each other.
The voltage across the series circuit of the fundamental wave filter 9 and the overvoltage relay 10 of the differential circuit 20 consisting of the nonlinear resistor 8 connected in parallel to the series circuit of the fundamental wave filter 9 and the overvoltage relay 10 increases, and the overvoltage relay 1
0 detects that voltage and performs a protective operation. At this time, the nonlinear resistor 8 prevents the voltage of the differential circuit 20 from becoming excessive. On the other hand, accidents that occurred on power transmission lines,
In other words, in the case of an external fault, the current transformer installed on the relevant power transmission line becomes magnetically saturated, but the current of other non-magnetically saturated current transformers is transferred to current transformers whose excitation impedance has decreased due to magnetic saturation caused by the fault current. and does not flow to the differential circuit 20, the voltage of the differential circuit 20 does not rise, and no external fault is detected.
第6図は低インピーダンス形の保護継電装置で
あつて、母線1には送電線5,6,7が分岐接続
されており、各送電線5,6,7に対応して変流
器2,3,4を設けている。これらの変流器2,
3,4の夫々の出力を入力変換器11,12,1
3に各入力している。各入力変換器11,12,
13は、変流器2,3,4の2次電流の交流分で
ある2次交流電圧VO1,VO2,VOoと、変流器2,
3,4の2次電流を整流した2次直流電圧VR1,
VR2,VRoを各出力する。そして入力変換器11,
12,13の各2次交流電圧VO1,VO2,VOoをベ
クトル合成した交流動作電圧VO及び各2次直流
電圧VR1,VR2,VRoをスカラ合成した直流抑制電
圧VRを比率差動継電器14に入力している。 Figure 6 shows a low-impedance protective relay device, in which power transmission lines 5, 6, and 7 are branch-connected to a bus 1, and current transformers 2 and 2 are connected to each power transmission line 5, 6, and 7. , 3 and 4 are provided. These current transformers 2,
The respective outputs of 3 and 4 are input to converters 11, 12, 1
3 are each input. Each input converter 11, 12,
13 indicates secondary AC voltages V O1 , V O2 , V Oo , which are the AC components of the secondary currents of the current transformers 2, 3, and 4 , and the current transformers 2,
Secondary DC voltage V R1 obtained by rectifying the secondary currents of 3 and 4,
Output V R2 and V Ro . and input converter 11,
The AC operating voltage V O is a vector combination of the secondary AC voltages V O1 , V O2 , V Oo of 12 and 13, and the DC suppression voltage V R is a scalar combination of the secondary DC voltages V R1 , V R2 , V Ro . It is input to the ratio differential relay 14.
そして、差動継電器14は、交流動作電圧VO
=(VO1,VO2,VOoの和)と、直流抑制電圧VR=
(VR1,VR2,VRoの和)とを比較する。 Then, the differential relay 14 operates at an AC operating voltage V O
= (sum of V O1 , V O2 , V Oo ) and DC suppression voltage V R =
(sum of V R1 , V R2 , and V Ro ).
内部事故時には母線1に流入する各電流が同方
向となつて、交流動作電圧VOが上昇するから、
交流動作電圧VOが直流抑制電圧VRに比例定数K
を乗算したKVR以上に大きくなると差動継電器
14が保護動作をする。一方、外部事故時には、
変流器2,3,4の磁気飽和した変流器の誤差電
流が回路インピーダンスが低い、2次交流電圧を
ベクトル合成する差動回路に流れるが、差動継電
器14は交流動作電圧VOと直流抑制電圧VRとを
得て比率差動動作をするから外部事故を感知しな
い。 In the event of an internal fault, each current flowing into bus 1 will flow in the same direction, and the AC operating voltage V O will rise.
The AC operating voltage V O is proportional to the DC suppression voltage V R as a proportional constant K.
When the value exceeds KV R multiplied by , the differential relay 14 performs a protective operation. On the other hand, in the event of an external accident,
The error current of the magnetically saturated current transformers 2, 3, and 4 flows into a differential circuit with low circuit impedance that vector-synthesizes the secondary AC voltage. Since it obtains a DC suppression voltage V R and performs ratio differential operation, it does not detect external faults.
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、このような電力系統の保護のため
に、近年の光技術の発達により出現しているフア
ラデー効果を利用した光変流器の適用を考える場
合、各光変流器の光出力で差動回路の電圧上昇を
検出すること、また各光変流器の光出力をベクト
ル合成することができず、従来使用している変流
器をそのまま置換することができない。また光路
に光フアイバを用いることが考えられるが、その
場合には光フアイバの旋光性に起因する光強度の
減衰により測定誤差が生じるという問題がある。[Problems to be solved by the invention] By the way, when considering the application of optical current transformers that utilize the Faraday effect, which has emerged due to the recent development of optical technology, for the protection of such power systems, each It is not possible to detect the voltage rise in the differential circuit using the optical output of the optical current transformer, or to vector synthesize the optical outputs of each optical current transformer, so it is necessary to replace the current transformer used in the past. I can't. It is also conceivable to use an optical fiber in the optical path, but in that case there is a problem that measurement errors occur due to attenuation of the light intensity due to the optical rotation of the optical fiber.
本発明は前述した問題に鑑み、光変流器を用い
て外部事故を検出することなく、内部事故を高精
度に検出できて安定した保護動作を行う保護継電
装置を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a protective relay device that can detect internal faults with high precision and perform stable protective operation without detecting external faults using optical current transformers. do.
本発明の保護継電装置は、電力系統の1点に流
入する複数の電流の磁界が作用する各位置に、
夫々の位置の磁界の方向に対し偏光面の回転方向
を同方向として配設した複数の光変流器と、該各
光変流器に光を順次的に透過させる第1の光フア
イバと、該第1の光フアイバに沿い並設した第2
の光フアイバと、第1及び第2の光フアイバの一
端に夫々光を入射する第1及び第2の光送信器
と、前記第1及び第2の光フアイバ透過してきた
光を各受光する第1及び第2の光受信器と、第2
の光受信器と第2の光送信器との出力比を算出す
る減衰率演算部と、第1の光受信器と第1の光送
信器の出力に前記出力比を乗算した値との出力差
を算出する出力差演算部と、算出した出力差を算
出した出力比で除算する除算部とを備えて構成す
る。
The protective relay device of the present invention has the following features:
a plurality of optical current transformers arranged so that the rotation direction of the plane of polarization is the same as the direction of the magnetic field at each position; a first optical fiber that sequentially transmits light to each of the optical current transformers; A second optical fiber installed in parallel along the first optical fiber.
an optical fiber, first and second optical transmitters that input light into one ends of the first and second optical fibers, respectively, and first and second optical transmitters that each receive the light transmitted through the first and second optical fibers. first and second optical receivers;
an attenuation factor calculation unit that calculates an output ratio between the optical receiver and the second optical transmitter; and an output of a value obtained by multiplying the outputs of the first optical receiver and the first optical transmitter by the output ratio. It is configured to include an output difference calculation unit that calculates a difference, and a division unit that divides the calculated output difference by the calculated output ratio.
第1、第2の光送信器が発した光は第1、第2
の光フアイバの一端に夫々入射する。第1、第2
の光フアイバに入射した光は光フアイバ内を透過
する。各光変流器には母線の1点に流入する複数
の電流の磁界が各作用し、フアラデー効果によつ
て光変流器の偏光面回転角は磁界即ち電流に応じ
て回転する。つまり光が光変流器を透過する都度
偏光される。各光変流器で偏光された光は偏光面
回転角に応じた光強度を得るように第1の光フア
イバの他端から第1の光受信器に入射される。第
2の光フアイバに入射した光は、光フアイバの旋
光性による偏光面回転角に応じた光強度を得るよ
うに第2の光フアイバの他端から第2の光受信器
に入射される。そして第2の光受信器と第2の光
送信器との出力比及び第1の光送信器と第1の光
受信器の出力に前記出力比を乗算した値との出力
差が夫々算出されて、算出した出力差を出力比で
除算して第1の光フアイバから得た偏光面回転角
が補正され、各光変流器で偏光され合成された偏
光面回転角を得る。
The light emitted by the first and second optical transmitters is
are incident on one end of each optical fiber. 1st, 2nd
The light incident on the optical fiber is transmitted through the optical fiber. The magnetic fields of a plurality of currents flowing into one point on the bus bar act on each optical current transformer, and due to the Faraday effect, the polarization plane rotation angle of the optical current transformer rotates in accordance with the magnetic field, that is, the current. That is, each time light passes through an optical current transformer, it is polarized. The light polarized by each optical current transformer enters the first optical receiver from the other end of the first optical fiber so as to obtain a light intensity corresponding to the rotation angle of the plane of polarization. The light incident on the second optical fiber is incident on the second optical receiver from the other end of the second optical fiber so as to obtain a light intensity corresponding to the angle of rotation of the plane of polarization due to the optical rotation of the optical fiber. Then, the output ratio between the second optical receiver and the second optical transmitter and the output difference between the outputs of the first optical transmitter and the first optical receiver multiplied by the output ratio are calculated. Then, the calculated output difference is divided by the output ratio to correct the rotation angle of the polarization plane obtained from the first optical fiber, thereby obtaining the rotation angle of the polarization plane polarized and synthesized by each optical current transformer.
これにより光フアイバの旋光性による偏光面回
転角の誤差が消滅し、母線の事故を高精度に検出
する。 This eliminates the error in the rotation angle of the polarization plane due to the optical rotation of the optical fiber, and enables highly accurate detection of busbar accidents.
以下本発明をその実施例を示す図面によつて詳
述する。第1図は本発明に係る保護継電装置の構
成図である。図において電力系統を構成する母線
1には送電線5,6,7が分岐接続されている。
各送電線5,6,7の母線1寄りの位置には、送
電線5,6,7に接近して後述する磁気光学素子
38を内蔵している光変流器21,22,23が
夫々設けられている。
The present invention will be described in detail below with reference to drawings showing embodiments thereof. FIG. 1 is a configuration diagram of a protective relay device according to the present invention. In the figure, power transmission lines 5, 6, and 7 are branch-connected to a bus 1 that constitutes a power system.
Optical current transformers 21, 22, and 23 each having a built-in magneto-optical element 38, which will be described later, are located close to the power transmission lines 5, 6, and 7 near the bus line 1, respectively. It is provided.
各光変流器21,22,23は各配設位置の磁
界方向に対し偏光面が同一方向に回転するよう光
変流器の向きを選定しており、即ち光の進行方向
と送電線の電流による磁界の方向とを一致させて
いる。そして各光変流器21,22,23を順次
的に透過するように第1の光フアイバ24での光
路を形成している。この第1の光フアイバ24の
一端は偏光子28及び図示しない光源を内蔵して
いる光送信器26に接続されており、光源の出力
光を偏光子28にて直線偏光された後に第1の光
フアイバ24の一端に入射させている。一方、第
1の光フアイバ24の他端は検光子32及び図示
しない光電変換素子を内蔵している第1の光受信
器30に接続されており、第1の光フアイバ24
内を進行してきた光が第1の光受信器30に入射
して検光子32の偏光面に応じて偏光され、偏光
された光は光電変換されて光強度に相応した電気
信号が得られるようになつている。また、第1の
光フアイバ24に沿つて略等長の第2の光フアイ
バ25が並設されており、第1、第2の両光フア
イバ24,25は同一形状、同一材質のものから
なつている。第2の光フアイバ25の一端は検光
子29及び図示しない光源を内蔵している第2の
光送信器27と接続されており、第2の光送信器
27の光源の出力光を偏光子29にて偏光された
後に第2の光フアイバ25の一端に入射してい
る。 The orientation of each optical current transformer 21, 22, and 23 is selected so that the plane of polarization rotates in the same direction with respect to the direction of the magnetic field at each installation position. The direction of the magnetic field caused by the current is matched. An optical path is formed in the first optical fiber 24 so that the light passes through each of the optical current transformers 21, 22, and 23 in sequence. One end of the first optical fiber 24 is connected to an optical transmitter 26 that includes a polarizer 28 and a light source (not shown), and the output light from the light source is linearly polarized by the polarizer 28 and then converted into the first optical fiber. The light is made incident on one end of the optical fiber 24. On the other hand, the other end of the first optical fiber 24 is connected to a first optical receiver 30 incorporating an analyzer 32 and a photoelectric conversion element (not shown).
The light that has traveled inside is incident on the first optical receiver 30 and is polarized according to the polarization plane of the analyzer 32, and the polarized light is photoelectrically converted to obtain an electrical signal corresponding to the light intensity. It's getting old. Further, a second optical fiber 25 having approximately the same length is arranged parallel to the first optical fiber 24, and both the first and second optical fibers 24, 25 have the same shape and are made of the same material. ing. One end of the second optical fiber 25 is connected to a second optical transmitter 27 containing an analyzer 29 and a light source (not shown), and the output light from the light source of the second optical transmitter 27 is transmitted to a polarizer 29. After being polarized at , the light enters one end of the second optical fiber 25 .
そして第2の光フアイバ25の他端は検光子3
3及び図示しない光電変換素子を内蔵している第
2の光受信器31に接続されており、第2の光フ
アイバ25内を進行してきた光が第2の光受信器
31に入射して検光子33の偏光面に応じて偏光
され、偏光された光は光電変換されて光強度に相
応した電気信号が得られるようになつている。 The other end of the second optical fiber 25 is connected to the analyzer 3.
3 and a second optical receiver 31 incorporating a photoelectric conversion element (not shown), and the light traveling through the second optical fiber 25 enters the second optical receiver 31 and is detected. The photons 33 are polarized according to the polarization plane, and the polarized light is photoelectrically converted to obtain an electrical signal corresponding to the light intensity.
そして第1の光受信器30の出力は出力演算部
35に入力されており、また第2の光受信器31
の出力は減衰率演算部34に入力されている。第
1の光送信器26の光出力の信号は出力差演算部
35に入力されており、また第2の光送信器27
の光出力の信号は減衰率演算部34に入力されて
いる。 The output of the first optical receiver 30 is input to the output calculation section 35, and the output of the first optical receiver 31 is inputted to the output calculation section 35.
The output of is input to the attenuation rate calculation section 34. The optical output signal of the first optical transmitter 26 is input to the output difference calculating section 35, and the signal of the optical output of the first optical transmitter 26
The optical output signal is input to the attenuation rate calculation section 34.
減衰率演算部34は第2の光受信器31と第2
の光送信器27との出力比を算出する演算を行う
ようになつていて、第2の光フアイバ25内での
光の減衰率を得るようになつている。出力差演算
部35には減衰率演算部34が算出した出力比の
信号が入力されていて、第1の光送信器26の出
力に前記出力比を乗算し、第1の光受信器30の
出力と乗算した出力との出力差を算出する演算を
行うようになつていて、第1の光フアイバ24の
一端と他端との間の光強度差を得るようになつて
いる。減衰率演算部34で算出した出力比の信号
及び出力差演算部35で算出した出力差の信号は
ともに除算部36に入力されている。除算部36
は出力差を出力比で除算する演算を行うようにな
つており、除算により光フアイバの旋光性による
偏光面回転角を補正した偏光面回転角を得るよう
になつている。除算部36の出力信号xOは比較部
37に入力されており、比較部37は入力された
信号の大きさと、母線の事故と判断すべく予め設
定してある所定値とを比較し、その比較結果に基
づいて保護指令信号を出力するようになつてい
る。 The attenuation rate calculation unit 34 connects the second optical receiver 31 and the second
The optical transmitter 27 calculates the output ratio of the second optical fiber 25 to obtain the attenuation rate of light within the second optical fiber 25. The output difference calculation unit 35 is input with the output ratio signal calculated by the attenuation rate calculation unit 34, and multiplies the output of the first optical transmitter 26 by the output ratio to calculate the output of the first optical receiver 30. An operation is performed to calculate the output difference between the output and the multiplied output, and the light intensity difference between one end and the other end of the first optical fiber 24 is obtained. Both the output ratio signal calculated by the attenuation rate calculation unit 34 and the output difference signal calculated by the output difference calculation unit 35 are input to the division unit 36. Division section 36
is designed to perform an operation of dividing the output difference by the output ratio, and by the division, the rotation angle of the polarization plane is obtained by correcting the rotation angle of the polarization plane due to the optical rotation of the optical fiber. The output signal xO of the dividing unit 36 is input to the comparing unit 37, and the comparing unit 37 compares the magnitude of the input signal with a predetermined value set in advance to determine a bus accident. A protection command signal is output based on the comparison result.
次に光変流器による電流検出動作を説明する。
第2図はフアラデー効果を利用している光変流器
21,22,23の動作原理の説明図である。各
光変流器に内蔵している磁気光学素子38の偏光
面回転角φは、
φ=V〓・H ……(1)
但しV〓は磁気光学素子のベルデ定数
は素子長
Hは磁界の強さ
となる。 Next, the current detection operation by the optical current transformer will be explained.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the operating principle of optical current transformers 21, 22, and 23 that utilize the Faraday effect. The rotation angle φ of the polarization plane of the magneto-optical element 38 built into each optical current transformer is φ=V〓・H...(1) where V〓 is the Verdet constant of the magneto-optical element, H is the length of the magnetic field, Becomes strength.
ところで、磁界の強さHは光変流器を設けた送
電線と磁気光学素子38との対向距離が一定であ
れば、送電線に流れている電流Iに比例するから
φ=V〓・I ……(2)
となり、偏光面回転角φは電流Iに比例する。従
つて、磁気光学素子38を内蔵している第1図に
示す光変流器21,22,23は夫々送電線5,
6,7に流れている電流I1,I2,I3に相応した偏
光面回転角φ1,φ2,φ3を得る。このような光の
偏光面回転角は光変流器が検出した磁界、つまり
電流によつて生じるのでキルヒホツフの法則が成
立することになる。 By the way, if the facing distance between the power transmission line provided with the optical current transformer and the magneto-optical element 38 is constant, the strength H of the magnetic field is proportional to the current I flowing through the power transmission line, so φ=V〓・I ...(2), and the polarization plane rotation angle φ is proportional to the current I. Therefore, the optical current transformers 21, 22, 23 shown in FIG.
Polarization plane rotation angles φ 1 , φ 2 , φ 3 corresponding to the currents I 1 , I 2 , I 3 flowing through the terminals 6 and 7 are obtained. Since such a rotation angle of the polarization plane of light is caused by the magnetic field, that is, the current, detected by the optical current transformer, Kirchhoff's law holds true.
いま、母線1に事故が生じていない場合は、キ
ルヒホツフの法則から母線1に流入する電流のベ
クトル和ΣIは、
ΣI=I1+I2+I3=0 ……(3)
となり、その電流和の偏光面回転角Iφは、
Iφ=φ1+φ2+φ3=0 ……(4)
但し、φ1,φ2,φ3は光変流器21,22,2
3における偏光面回転角となる。 Now, if there is no fault on bus 1, the vector sum ΣI of the current flowing into bus 1 from Kirchhoff's law is ΣI=I 1 +I 2 +I 3 =0...(3), and the sum of the currents is The polarization plane rotation angle Iφ is Iφ=φ 1 +φ 2 +φ 3 =0...(4) However, φ 1 , φ 2 , φ 3 are optical current transformers 21, 22, 2
This is the polarization plane rotation angle at 3.
しかるに母線1に事故が生じると各送電線5,
6,7の電流和ΣIは、
ΣI=IF ……(5)
但し、IFは事故電流
となり、各光変流器21,22,23の全体の偏
光面回転角Iφは、
Iφ=φF ……(6)
となり、各偏光面の回転角を総和した回転角の大
きさで事故が検出されることになる。 However, if an accident occurs on bus 1, each transmission line 5,
The sum of currents ΣI of 6 and 7 is ΣI=I F ...(5) However, I F is the fault current, and the entire polarization plane rotation angle Iφ of each optical current transformer 21, 22, 23 is Iφ=φ F ...(6), and an accident is detected based on the magnitude of the rotation angle that is the sum of the rotation angles of each plane of polarization.
そのようなことから、第1の光送信器26の出
力光が第1の光フアイバ24により光変流器2
1,22,23に順次的に透過する間に、各光変
流器21,22,23において、夫々の配設位置
の磁界方向に対して同方向に回転する偏光面によ
つて光が偏光され、その光が第1の光受信器30
に入射して、検光子32により偏光されて光強度
が検出され、各送電線5,6,7の電流を合成し
た電流に相応した光強度が得られることになる。 For this reason, the output light from the first optical transmitter 26 is transferred to the optical current transformer 2 by the first optical fiber 24.
1, 22, and 23, the light is polarized in each optical current transformer 21, 22, and 23 by a polarization plane that rotates in the same direction with respect to the direction of the magnetic field at each installation position. and the light is transmitted to the first optical receiver 30
The light is incident on the power source, is polarized by the analyzer 32, and its light intensity is detected, resulting in a light intensity corresponding to the current obtained by combining the currents of the respective power transmission lines 5, 6, and 7.
ところで、光フアイバには、若干旋光性があ
り、これによつて受光した光強度に誤差が生じて
母線事故の検出精度が低下することになるが、本
発明では第2の光フアイバ25を第1の光フアイ
バ24に沿つて並設していて、光フアイバの旋光
性に起因する偏光面回転角による受光した光強度
を補正して母線事故の検出精度を高めている。 Incidentally, the optical fiber has a slight optical rotation, which causes an error in the intensity of the received light and reduces the accuracy of detecting a busbar accident. However, in the present invention, the second optical fiber 25 is They are arranged in parallel along one optical fiber 24, and correct the intensity of the received light according to the rotation angle of the plane of polarization caused by the optical rotation of the optical fiber, thereby increasing the accuracy of detecting busbar accidents.
即ち、第1、第2の光送信器26,27の出力
光P0,P0は偏光子28,29で夫々直線偏光さ
れて第1、第2の光フアイバ24,25に各入射
する。 That is, the output lights P 0 and P 0 of the first and second optical transmitters 26 and 27 are linearly polarized by polarizers 28 and 29, respectively, and enter the first and second optical fibers 24 and 25, respectively.
第2の光フアイバ25ではその長さ及び旋光性
によつて受光端部側ではPL′=ηPL<δ(但しη
は光フアイバの伝達損失による減衰率、δは旋光
性による回転角)に変化する。一方の第1の光フ
アイバ24の受光端部側では交流磁界による偏光
面回転角φによつて、
P1′=ηP1<(δ+φ)
となる。これらの光が検光子32,33を各別に
通ると、検光子32,33の各回転角θと偏光面
回転角φの位相に対応する内積値が光出力とな
り、第2の光フアイバ25では
PL0=ηP0cos(θ−δ)
第1の光フアイバ24では
P10=ηP0cos(θ−δ−φ)
となる。 In the second optical fiber 25, due to its length and optical rotation, on the light-receiving end side, PL'=ηPL<δ (however, η
is the attenuation rate due to transmission loss of the optical fiber, and δ is the rotation angle due to optical rotation). On the light-receiving end side of the first optical fiber 24, P 1 '=ηP 1 <(δ+φ) due to the polarization plane rotation angle φ caused by the alternating magnetic field. When these lights pass through the analyzers 32 and 33 separately, the inner product value corresponding to the phase of each rotation angle θ of the analyzers 32 and 33 and the polarization plane rotation angle φ becomes the optical output, and the second optical fiber 25 PL 0 =ηP 0 cos(θ−δ) In the first optical fiber 24, P 10 =ηP 0 cos(θ−δ−φ).
そして減衰率、つまり減衰率演算部34による
出力比ξは、
ξ=PL0/P0からξ=ηcos(θ−δ)
となる。 Then, the attenuation rate, that is, the output ratio ξ by the attenuation rate calculation unit 34 becomes ξ=PL 0 /P 0 , so ξ=ηcos(θ−δ).
また出力演算部35による出力差xは、
x=P10−ξP0から
x=ηP0{cos(θ−δ±φ)−cos(θ−δ)}と
なる。 Further, the output difference x by the output calculation unit 35 is x=P 10 −ξP 0 to x=ηP 0 {cos(θ−δ±φ)−cos(θ−δ)}.
そして、出力差xを出力比ξで除算すると
x0=x/ξP0=cos(θ−δ±φ)−cos(θ−δ)/co
s(θ−δ)=cos(θ−δ±φ)/cos(θ−δ)−1
=cosφ〓tan(θ−δ)sinφ−1
ここで、検光光の偏光面回転角θは約45°であ
る旋光性による回転角δは小さくθ−δ≒45°で
あるからtan(θ−δ)≒1となり、
x0≒cosφ±sinφ−1
となる。また交流磁界による偏光面回転各φは小
さい(φ<<1)から、
cosφ≒1,sinφ≒(rad)となつて、
x0≒cosφ〓sinφ−1≒φ(rad)となり、除算
部36で得られる出力は光フアイバの旋光性によ
る誤差のない交流磁界の強さ即ち真の交流電流を
検出することになる。 Then, dividing the output difference x by the output ratio ξ, we get x 0 = x/ξP 0 = cos(θ-δ±φ)-cos(θ-δ)/co
s(θ−δ)=cos(θ−δ±φ)/cos(θ−δ)−1
=cosφ〓tan(θ−δ)sinφ−1 Here, the polarization plane rotation angle θ of the analyzed light is about 45°.The rotation angle δ due to optical rotation is small and θ−δ≒45°, so tan(θ −δ)≒1, and x 0 ≒cosφ±sinφ−1. In addition, since each rotation of the plane of polarization due to the alternating magnetic field φ is small (φ<<1), cosφ≒1, sinφ≒(rad), so x 0 ≒cosφ〓sinφ−1≒φ(rad), and the dividing unit 36 The output obtained by this method detects the strength of the alternating magnetic field without errors due to the optical rotation of the optical fiber, that is, the true alternating current.
これにより光フアイバ自体の旋光性に起因する
光強度の低下が補正されて、送電線5,6,7の
夫々の電流を合成した電流が高精度に検出できる
ことになる。したがつて、この除算部36の出力
を比較部37に入力して、事故と判定する所定値
と比較して、その比較結果により保護指令信号が
出力される。したがつて、光フアイバの旋光性に
影響されず母線事故を高精度に検出することにな
る。 As a result, the decrease in light intensity caused by the optical rotation of the optical fiber itself is corrected, and the current obtained by combining the currents of the power transmission lines 5, 6, and 7 can be detected with high precision. Therefore, the output of the division section 36 is input to the comparison section 37 and compared with a predetermined value for determining an accident, and a protection command signal is output based on the comparison result. Therefore, busbar accidents can be detected with high accuracy without being affected by the optical rotation of the optical fiber.
第3図は本発明の他の実施例を示したものであ
つて、第2の光受信器31の出力信号を出力制御
部39に入力しており、この出力制御部39の出
力信号を第1及び第2の光送信器26及び27に
与えている。このようにすると、第2の光受信器
31の出力が所定値以下になつた場合にはその値
に所定係数を乗算して第1及び第2の光送信器2
6及び27の発光出力を増加させて光強度の低下
を補正することになる。第3図における他の構成
は第1図の構成と同様である。 FIG. 3 shows another embodiment of the present invention, in which the output signal of the second optical receiver 31 is input to the output control section 39, and the output signal of this output control section 39 is input to the output control section 39. The signal is applied to the first and second optical transmitters 26 and 27. By doing this, when the output of the second optical receiver 31 becomes less than a predetermined value, the output value is multiplied by a predetermined coefficient and the output is transmitted to the first and second optical transmitter 2.
The reduction in light intensity is corrected by increasing the light emission outputs of 6 and 27. The other configurations in FIG. 3 are similar to those in FIG. 1.
第4図は本発明の更に他の実施例を示したもの
であつて、第2の光受信器31の出力を監視部4
0に入力している。つまり第2の光受信器31の
出力が所定値以下となつたとき事故検出動作が不
調として信号を出力することになり、事故検出の
誤動作が監視できる。 FIG. 4 shows still another embodiment of the present invention, in which the output of the second optical receiver 31 is monitored by the monitoring section 4.
It is entered as 0. In other words, when the output of the second optical receiver 31 falls below a predetermined value, a signal is output indicating that the accident detection operation is malfunctioning, so that malfunctions in accident detection can be monitored.
この第4図における他の構成部分は第1図と同
様である。 The other components in FIG. 4 are the same as those in FIG. 1.
なお、このような出力制御部39及び監視部4
0には、第1の光受信器30の出力を入力する構
成としても同様の効果を得る。 Note that such an output control section 39 and monitoring section 4
A similar effect can be obtained by using a configuration in which the output of the first optical receiver 30 is input to the optical receiver 30.
また本実施例では光受信器の出力をアナログ量
で扱つたが、光受信器の出力をデジタル変換し、
変換したデジタル信号を遠隔地へ伝送してデジタ
ル演算手段により演算を行うデジタル保護システ
ムに適用しても同様の効果が得られるのは言うま
でもない。 In addition, in this example, the output of the optical receiver was treated as an analog quantity, but the output of the optical receiver was converted into a digital quantity.
It goes without saying that the same effect can be obtained even when applied to a digital protection system in which a converted digital signal is transmitted to a remote location and arithmetic operations are performed by digital arithmetic means.
以上詳述したように本発明によれば、複数の光
変流器に順次的に光を透過させる第1の光フアイ
バと、この第1の光フアイバに沿つて単に光を透
過させる第2の光フアイバを並設して、第2の光
フアイバを透過してきた光強度を得て、第2の光
受信器と第2の光送信器との出力比を算出し、一
方第1の光フアイバを透過してきた光の強度を得
て、第1の光受信器の出力と第1の光送信器の出
力に前記出力比を乗算した出力との出力差を算出
して、算出した出力差を出力比で除算することに
より第1の光フアイバの旋光性による偏光面回転
角が補正されたものになる。
As detailed above, according to the present invention, there is a first optical fiber that sequentially transmits light to a plurality of optical current transformers, and a second optical fiber that simply transmits light along the first optical fiber. By arranging optical fibers in parallel, the intensity of the light transmitted through the second optical fiber is obtained, and the output ratio between the second optical receiver and the second optical transmitter is calculated. Obtain the intensity of the light that has passed through, calculate the output difference between the output of the first optical receiver and the output obtained by multiplying the output of the first optical transmitter by the output ratio, and calculate the calculated output difference. By dividing by the output ratio, the polarization plane rotation angle due to the optical rotation of the first optical fiber is corrected.
したがつて、1点に流入する複数の電流の夫々
で得た偏光面回転角のみにより偏光された真の光
強度が得られて、電力系統における内部事故を高
精度に検出できる。それ故、本発明はフアラデー
効果を利用して信頼性の高い保護継電装置を提供
し得、電力系統の保護に寄与するところ極めて大
である。 Therefore, the true light intensity polarized only by the rotation angle of the plane of polarization obtained by each of the plurality of currents flowing into one point can be obtained, and internal faults in the power system can be detected with high precision. Therefore, the present invention can provide a highly reliable protective relay device by utilizing the Faraday effect, and greatly contributes to the protection of the power system.
第1図は本発明の保護継電装置の構成図、第2
図は光変流器の動作原理の説明図、第3図及び第
4図は本発明の他の実施例を示す保護継電装置の
構成図、第5図及び第6図は従来の保護継電装置
の構成図である。
1……母線、5,6,7……送電線、21,2
2,23……光変流器、24……第1の光フアイ
バ、25……第2の光フアイバ、26……第1の
光送信器、27……第2の光送信器、30……第
1の光受信器、31……第2の光受信器、34…
…減衰率演算部、35……出力差演算部、36…
…除算部、37……比較部、なお、図中、同一符
号は同一、又は相当部分を示す。
Figure 1 is a configuration diagram of the protective relay device of the present invention, Figure 2 is a block diagram of the protective relay device of the present invention;
The figure is an explanatory diagram of the operating principle of an optical current transformer, Figures 3 and 4 are block diagrams of a protective relay device showing other embodiments of the present invention, and Figures 5 and 6 are conventional protective relays. FIG. 2 is a configuration diagram of an electrical device. 1... Bus bar, 5, 6, 7... Power line, 21, 2
2, 23... Optical current transformer, 24... First optical fiber, 25... Second optical fiber, 26... First optical transmitter, 27... Second optical transmitter, 30... ...First optical receiver, 31... Second optical receiver, 34...
...Attenuation rate calculation section, 35...Output difference calculation section, 36...
. . . division section, 37 . . . comparison section. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
磁界が作用する各位置に、夫々の磁界の方向に対
し偏光面の回転方向を同方向として配設している
複数の光変流器と、前記各光変流器に順次的に光
を透過させる第1の光フアイバと、該第1の光フ
アイバに沿い並設した第2の光フアイバと、第1
及び第2の光フアイバの一端に光を入射する第1
及び第2の光送信器と、第1、第2の光フアイバ
の夫々の他端で光フアイバを透過してきた光を各
別に受光する第1及び第2の光受信器と、第2の
光受信器と第2の光送信器との出力比を算出する
減衰率演算部と、第1の光受信器の出力と第1の
光送信器の出力に前記減衰率演算部で算出した出
力比を乗算した値との出力差を算出する出力差演
算部と、前記出力差を前記出力比で除算する除算
部とを備えていることを特徴とする保護継電装
置。1 A plurality of optical current transformers are installed at each position where the magnetic field of each of the plurality of currents flowing into one point of the power system acts, with the rotation direction of the plane of polarization being the same with respect to the direction of the respective magnetic field. , a first optical fiber that sequentially transmits light to each of the optical current transformers; a second optical fiber arranged in parallel along the first optical fiber;
and a first for injecting light into one end of the second optical fiber.
and a second optical transmitter, first and second optical receivers that separately receive the light transmitted through the optical fibers at the other ends of the first and second optical fibers, and a second optical fiber. an attenuation rate calculation unit that calculates an output ratio between the receiver and the second optical transmitter; and an output ratio calculated by the attenuation rate calculation unit between the output of the first optical receiver and the output of the first optical transmitter. A protective relay device comprising: an output difference calculation unit that calculates an output difference with a value multiplied by the output ratio; and a division unit that divides the output difference by the output ratio.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4701987A JPS63213415A (en) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | Protective relay |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4701987A JPS63213415A (en) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | Protective relay |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63213415A JPS63213415A (en) | 1988-09-06 |
JPH0582132B2 true JPH0582132B2 (en) | 1993-11-17 |
Family
ID=12763467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4701987A Granted JPS63213415A (en) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | Protective relay |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63213415A (en) |
-
1987
- 1987-03-02 JP JP4701987A patent/JPS63213415A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63213415A (en) | 1988-09-06 |
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