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JP3830884B2 - 系統連系システムの保護継電装置 - Google Patents

系統連系システムの保護継電装置 Download PDF

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JP3830884B2
JP3830884B2 JP2002286942A JP2002286942A JP3830884B2 JP 3830884 B2 JP3830884 B2 JP 3830884B2 JP 2002286942 A JP2002286942 A JP 2002286942A JP 2002286942 A JP2002286942 A JP 2002286942A JP 3830884 B2 JP3830884 B2 JP 3830884B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、IPP(Independent Power Producer)の発電設備や需要家の自家用発電設備等(本件出願では、IPPの発電設備や需要家の自家用発電設備等を個別発電設備と呼称する)を有する電力系統と、電力会社により運用される電力系統(本件出願では大規模商用電力系統と呼称する)と、を連系する系統連系システムにおいて、CT(変流器)及びVT(計器用変圧器)の各出力に基づいて動作し系統連系システムを保護する保護継電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
個別発電設備を有する電力系統と大規模商用電力系統とを連系する系統連系システムにおいては、例えば、個別発電設備を有する電力系統内で故障が発生した場合、個別発電設備を有する電力系統と大規模商用電力系統との間に設けられた連系用遮断器が遮断され、大規模商用電力系統から個別発電設備を有する電力系統への電力供給は無くなり、個別発電設備を有する電力系統内では電力が不足する(系統を流れる電力が所定値以下)不足電力状態となる場合がある。従って、系統連系システムにおいては、CT及びVTの各出力に基づいて動作し系統連系システムを保護する保護継電装置には、不足電力監視機能を設け、この不足電力の監視機能により、系統を流れる電力の監視が行われる。また、系統連系システムを保護する保護継電装置は、故障の検出と切り離し、故障範囲の極限化(停電区間の最小限化)等を行う。
【0003】
一方、円滑な連系や系統の健全性確保と分散型電源(本件出願での個別電源に相当)導入促進のガイドラインとして、平成14年1月30日に社団法人日本電気協会から発行された「分散型電源系統連系技術指針JEAG9701−2001」には、保護継電装置を二重化するように記載されている。しかし、その出力が保護継電装置の入力となるCTの断線状態の検出については、特には記載されていない。
【0004】
CTの断線状態の検出については、一般的な技術として、Vab+Vbc+Vca=(Va−
Vb)+(Vb−Vc)+(Vc−Va)≠0、Iab+Ibc+Ica=(Ia−Ib)+(Ib−Ic)+(Ic−Ia)≠0からCT断線を検出できることが特開昭56−3522号公報に
記載されている。しかし、この特開昭56−3522号公報には、個別発電設備を有する電力系統と大規模商用電力系統とを連系する系統連系システムへの適用についての示唆は無く、また、個別発電設備を有する電力系統と大規模商用電力系統とを連系する系統連系システムの保護継電装置に、CTから保護継電装置の入力処理部に至る経路の断線状態を検出し出力する機能を持たせるに至っては更にその示唆は無い。
【0005】
【非特許文献1】
「分散型電源系統連系技術指針JEAG9701−2001」社団法人日本電気協会発行、平成14年1月30日、第124及び125ペ−ジ
【特許文献1】
特開昭56−3522号公報(第5〜第6欄、第2〜第3図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、系統連系システムにおいては、その保護をするための継電装置として、需要家に流入する電力等の系統連系システムにおける電力が所定値以下(不足電力)になっていないか監視するための不足電力監視機能が必要である。当該不足電力を検出するための電力計算方式としては、1つの相(例えばA相)の電流および2つの相(例えばB相およびC相)の線間電圧から、各相毎に電力を計算する各相毎電力計算方式と、2つの相(例えばA相およびC相)の電流および3つの相(例えばA相とB相、B相とC相)の線間電圧から、三相一括で電力を計算する三相一括電力計算方式がある。
【0007】
系統連系システムにおいては、不足電力監視機能は三相合成での電力が不足した場合のみ動作し、一相の電力が不足しても三相合成での電力が不足していなければ動作すべきではない。何故なら、系統の負荷がアンバランス状態にある場合、三相電力のバランスが崩れ、或る一相においては不足電力状態となる場合がある。このように三相電力のバランスが崩れ、或る一相において不足電力状態となった場合、各相毎に電力を計算する各相毎電力計算方式においては、不足電力であると誤った判断を行い、出力接点を不必要動作させる可能性がある。
【0008】
したがって、系統連系システムにおいては、系統の負荷状態に左右されず、的確に不足電力を検出するためには、三相一括で電力を計算する三相一括電力計算方式を採用することが好ましい。また、コストの観点でも、前記各相毎に電力を計算する各相毎電力計算方式の方が三相一括電力計算方式より高価であり、ましてや、系統連系システムにおいては、前記「分散型電源系統連系技術指針JEAG9701−2001」の記載に従って、保護継電装置を二重化した場合、前記各相毎に電力を計算する各相毎電力計算方式は、三相一括電力計算方式に比べ更に割高になる。
【0009】
次に、その出力が保護継電装置の入力となるCTの断線状態の検出の観点で考察すると、系統連系システムにおける不足電力監視機能を有している保護継電装置の場合、各相毎に電力を計算する各相毎電力計算方式では、CTが断線した場合にはその相の電力が0に近い値となるため、不足電力監視機能によりCT断線を検出することが可能であるが、三相一括で電力を計算する三相一括電力計算方式では、或る相のCTが断線しても電力の変動幅が小さいため、不足電力監視機能ではCT断線を検出できないことがある。
【0010】
本発明は前述のような実情に鑑みてなされたもので、個別発電設備を有する電力系統と大規模商用電力系統とを連系する系統連系システムにおいて、不足電力監視機能を持ちながら、CTから保護継電装置の入力処理部に至る経路の断線状態を確実に検出できるようにすることを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る系統連系システムの保護継電装置は、個別発電設備を有する電力系統と大規模商用電力系統とを連系する系統連系システムに使用され電力系統に設置されたCT及びVTの出力に基づいて動作し系統連系システムを保護する保護継電装置において、前記CT及び前記VTの出力に基づいて3相のうち2つの相の電流と3つの相の線間電圧とから三相一括で電力を計算することによって不足電力を検出して出力する不足電力監視機能、及び前記CTの出力に基づいて3相各相の不足電流を監視して前記CTから保護継電装置の入力処理部に至る経路の断線状態を検出し出力する断線状態監視機能を備え、前記断線状態監視機能は、3相のうち2相の電流を前記CTで計測し、残りの1相の電流は前記CTで計測した2相の電流を加算して導出し、この導出した電流及び前記CTで計測した2相の電流から3相各相の不足電流を監視して前記CTから保護継電装置の入力処理部に至る経路の断線状態を検出し出力するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
参考例1.
以下、この発明の参考例1を図1及び図2に基づいて説明する。図1は系統連系システムにおけるCT(変流器)及びVT(計器用変圧器)と保護継電装置との接続関係を示す接続図、図2は図1における保護継電装置のディジタル処理部のCT断線監視機能構成を示す図である。
【0013】
図1において、保護継電装置1はディジタル保護継電装置であり、各種リレ−機能や表示機能等を司るディジタル処理部11と、このディジタル処理部11の入力部である入力処理部121,122,123,124,125,・・・と、それ自身の2次側の電圧出力信号を対応する前記入力処理部121,122,123,124,125,・・・に供給する内部変圧器131,132,133,134,135,・・・と、外部への出力端141,142,・・・とを有している。
【0014】
個別発電設備を有する電力系統と大規模商用電力系統とを連系する系統連系システムの電力系統2は、A相の電力線2A、B相の電力線2B、C相の電力線2Cと、前記A相の電力線2Aに設けられたCT(変流器)21Aと、前記B相の電力線2Bに設けられたCT(変流器)21Bと、前記C相の電力線2Cに設けられたCT(変流器)21Cと、前記A相の電力線2Aと前記B相の電力線2Bとに跨って設けられたVT(計器用変圧器)22ABと、前記B相の電力線2Bと前記C相の電力線2Cとに跨って設けられたVT(計器用変圧器)22BCとを有している。
【0015】
前記ディジタル処理部11は、不足電力を検出して出力する不足電力監視機能、前記CT21A,21B,21Cから前記保護継電装置1の入力処理部121,122,123に至る経路の断線状態を検出し出力する断線状態監視機能、短絡事故検出・出力機能、過電流検出・出力機能、負荷状態監視機能、表示処理・出力機能、他の各種機能を有しており、また、前記各機能は前記CT21A,21B,21C、前記VT22AB,22BCの各出力に応じて各々相応の動作をする。
【0016】
前記入力処理部121,122,123,124,125,・・・は、前記対応する内部変圧器131,132,133,134,135,・・・の2次側のアナログ出力電圧信号を受け、前記ディジタル処理部11でのディジタル処理に不要なノイズや高調波を、前記2次側のアナログ出力電圧信号から除去するフィルタの機能や、前記2次側のアナログ出力電圧信号をディジタル信号(デ−タ)に変換するアナログ/ディジタル変換機能、等を有している。
【0017】
前記内部変圧器131は、前記CT21Aの出力電流Iaを1次側に入力して当該出力電流Iaを電圧に変換すると共に、前記ディジタル処理部11や前記入力処理部121等の電子的処理部に対応した電圧の5V等に変えて前記前記入力処理部121に供給する。
【0018】
前記内部変圧器132は、前記CT21Bの出力電流Ibを1次側に入力して当該出力電流Ibを電圧に変換すると共に、前記ディジタル処理部11や前記入力処理部122等の電子的処理部に対応した電圧の5V等に変えて前記前記入力処理部122に供給する。
【0019】
前記内部変圧器133は、前記CT21Cの出力電流Icを1次側に入力して当該出力電流Icを電圧に変換すると共に、前記ディジタル処理部11や前記入力処理部123等の電子的処理部に対応した電圧の5V等に変えて前記前記入力処理部123に供給する。
【0020】
前記内部変圧器134は、前記VT22ABの出力電圧Vabを1次側に入力して当該出力電圧Vabを、前記ディジタル処理部11や前記入力処理部124等の電子的処理部に対応した電圧の5V等に変えて前記前記入力処理部124に供給する。
【0021】
前記内部変圧器135は、前記VT22BCの出力電圧Vabを1次側に入力して当該出力電圧Vbcを、前記ディジタル処理部11や前記入力処理部125等の電子的処理部に対応した電圧の5V、他に変えて前記前記入力処理部125に供給する。
【0022】
前記CT21A,21B,21Cの2次側相互間、及び前記CT21A,21B,21Cの2次側と前記内部変圧器131,132,133の1次側とは、図示のように専用接続線3a,3b,3C及び共通接続線3abc,3abを介して図示のように接続されている。また、前記VT22AB,22BCの2次側相互間、及び前記VT22AB,22BCの2次側と前記内部変圧器134,135の1次側とは、図示のように専用接続線4abc,4a,4b1,4b2,4cを介して図示のように接続されている。
【0023】
前述のように構成されたこの発明の参考例1において、前記ディジタル処理部11における不足電力監視機能は次のように実行される。即ち、2つの相(例えばA相およびC相)の各CTの出力電流Ia,Icと、3つの相(即ちA相,B相,C相)の2種類の線間電圧(即ち、各VT22AB,22BCの出力電圧Vab,Vbc)と、を前記内部変圧器131,133,134,135を介して、前記入力処理部121,123,124,125で入力し、前記入力処理部121,123,124,125でディジタル化された電流DIa,DIcと電圧DVab,DVbcとに基づいて、図2に示すように、前記ディジタル処理部11の不足電力監視機能部111において、三相一括で電力を計算し、その計算結果が所定値より小さければ、不足電力状態と判断して、前記出力端141,142,・・・の何れかから外部に出力し、また、表示装置(図示せず)に不足電力状態であることを表示し、ブザ−等の警報装置を作動させて報知する。
【0024】
前述のように構成されたこの発明の参考例1において、前記CT21A,21B,21Cから前記保護継電装置1の入力処理部121,122,123に至る経路の断線状態を検出し出力する断線状態監視機能は、前記ディジタル処理部11に有る。図2において、断線状態監視機能部112は断線状態監視機能を司る部分で、A相の前記ディジタル化電流DIaの不足電流(所定値以下の電流)を検出し出力線或いはバス112aoに出力する不足電流監視機能部112aと、B相の前記ディジタル化電流DIbの不足電流(所定値以下の電流)を検出し出力線或いはバス112boに出力する不足電流監視機能部112bと、C相の前記ディジタル化電流DIcの不足電流(所定値以下の電流)を検出し出力線或いはバス112coに出力する不足電流監視機能部112cとからなる。なお、前記不足電流監視機能部112aと前記不足電力監視機能部111とは同一信号線或いはバスから前記ディジタル化電流DIaを得る。前記不足電流監視機能部112cと前記不足電力監視機能部111とは同一信号線或いはバスから前記ディジタル化電流DIcを得る。
【0025】
次に前記CT21A,21B,21C(図1)から保護継電装置1の入力処理部121,122,123(図1)に至る経路の断線状態を検出し出力する断線状態監視機能について、図2及び図3により説明する。図3は前記CT21A,21B,21C(図1)から保護継電装置1の入力処理部121,122,123(図1)に至る経路の断線状態の個所D1,D2,D3を例示する図である。なお、前記断線状態は、前記CT21A,21B,21Cの巻線、前記専用接続線、前記共通接続線の劣化や何らかの原因による損傷や断線、前記専用接続線及び前記共通接続線の接続ネジ(図示せず)の何らかの原因による緩みなどにより偶発的に発生し、その頻度は小さいが、発生した場合には前記ディジタル処理部11の前記各種リレ−機能や、監視機能、表示処理機能が、機能し出力すべき時に機能しなくなるのでその影響度は大きく、前記断線状態は、定期点検や巡回点検などを待たずに、発生すると直ぐに検知することが好ましい。
【0026】
図3において、CT21Aの専用接続線3a上のD1点,D2点,D3点に断線状態が発生すると、保護継電装置1に入力される電流Iaが0に近い値となる。従って前記電流Iaがディジタル化された図2におけるディジタル化電流DIaも0に近い値となって不足電流監視機能部112aに設定された所定値以下となるので、当該不足電流監視機能部112aは、前記CT21Aから保護継電装置1の入力処理部121に至る経路上の前記D1点やD2点、或いはD3点における断線状態の発生を検出し、その出力線或いはバス112aoに動作出力を出し、前記保護継電装置1はその出力端141,142,・・・の何れかから、前記CT21Aから保護継電装置1の入力処理部121に至る経路上の前記D1点やD2点、或いはD3点における断線状態の発生信号を出力し、また、前記CT21Aから保護継電装置1の入力処理部121に至る経路上の前記D1点やD2点、或いはD3点において断線状態が発生したことを表示装置(図示せず)に表示し、ブザ−等の警報装置を作動させて報知する。
【0027】
同様に、CT21Bの専用接続線3b上のD1相当点,D3相当点に断線状態が発生すると、保護継電装置1に入力される電流Ibが0に近い値となる。従って前記電流Ibがディジタル化された図2におけるディジタル化電流DIbも0に近い値となって不足電流監視機能部112bに設定された所定値以下となるので、当該不足電流監視機能部112bは、前記CT21Bから保護継電装置1の入力処理部122に至る経路上の前記D1相当点やD3相当点における断線状態の発生を検出し、その出力線或いはバス112boに動作出力を出し、前記保護継電装置1はその出力端141,142,・・・の何れかから、前記CT21Bから保護継電装置1の入力処理部122に至る経路上の前記D1相当点やD3相当点における断線状態の発生信号を出力し、また、前記CT21Bから保護継電装置1の入力処理部122に至る経路上の前記D1相当点やD3相当点において断線状態が発生したことを表示装置(図示せず)に表示し、ブザ−等の警報装置を作動させて報知する。
【0028】
同様に、CT21Cの専用接続線3c上のD1相当点,D3相当点に断線状態が発生すると、保護継電装置1に入力される電流Icが0に近い値となる。従って前記電流Icがディジタル化された図2におけるディジタル化電流DIcも0に近い値となって不足電流監視機能部112cに設定された所定値以下となるので、当該不足電流監視機能部112cは、前記CT21Cから保護継電装置1の入力処理部123に至る経路上の前記D1相当点やD3相当点における断線状態の発生を検出し、その出力線或いはバス112coに動作出力を出し、前記保護継電装置1はその出力端141,142,・・・の何れかから、前記CT21Cから保護継電装置1の入力処理部123に至る経路上の前記D1相当点やD3相当点における断線状態の発生信号を出力し、また、前記CT21Cから保護継電装置1の入力処理部123に至る経路上の前記D1相当点やD3相当点において断線状態が発生したことを表示装置(図示せず)に表示し、ブザ−等の警報装置を作動させて報知する。
【0029】
実施の形態1.
この発明の実施の形態1は、前述のこの発明の参考例1では検出できない個所(図4)における断線状態を検出できるようにしたものである。即ち、前述のこの発明の参考例1においては、図3に示すように3相分のCT21A,21B,21Cから電流Ia,Ib,Icを取り込み、各相の前記CT21A,21B,21Cから前記保護継電装置1の入力処理部121,122,123に至る経路に断線状態が発生していないこと監視する方式を示した。しかしながら、図4に示すような共通接続線3abc上のD4の部分は、系統電流IA,IB,ICが前記CT21A,21B,21Cによって変換されたCT出力電流Ia,Ib,Icの合成電流が流れ、系統がバランスしている状態においては電流が流れていない。このため、この部分D4で断線が生じても断線検出を行うことができない。このため、検出が必要であるにも拘わらず、前述のこの発明の参考例1では断線状態の場所の盲点が生じることになる。
【0030】
また、前述のように、不足電力の測定や監視のために3相一括による電力計算方式をとるときは、通常、2相分の電流入力で十分であり、システムにおいてもコスト削減のために、1相分のCTは省略できるケースが多い。
【0031】
この発明の実施の形態1では、前述のような断線状態の検出の盲点をなくし、かつコスト削減にもつながる、2相分のCTにより保護継電装置に電流入力を行い、断線検出の盲
点をなくす装置の一例を図5に示す。
【0032】
図5においては、電力系統に異常のない場合(負荷がバランスしている場合、アンバランスの場合ともに)は、電力系統のA,B,Cの3相を流れる電流の合計は0(IA+IB+IC=0)であることを利用してある。
【0033】
図5においてD7の部分には、(Ia+Ic)の電流が流れる。この電流は、B相にCTを設置した場合に、そのCTに流れる電流Ibと一致するため、D7点に流れる電流をIbとおく。断線が生じていない場合は、Ibが所定値以上を保っており、D7の部分に断線が生じると、Ia=−Icとなるため、Ib=0となる。
【0034】
このことを利用して、図6に示すように、IaおよびIcからIbをディジタル処理部11のIb計算機能部113にて計算し、このIbについても不足電流監視機能を適用する。IaおよびIcを取り込んだ保護継電装置1はその内部のディジタル処理部11において、図6におけるIb計算機能部113の部分でIb(Ib=−(Ia+Ic))の計算を行う。前述のこの発明の形態1での説明と同様に、ディジタル処理部11では、Ia、Ib、Icのそれぞれについて、電流が所定値以下(不足電流)になっていないか監視する。
【0035】
仮に、図5におけるD7の部分で断線状態が発生した場合は、ディジタル処理部11で計算したIbが0に近い値となり、Ibの不足電流監視機能部112bによって、D7の部分の断線状態を検出することができる。
【0036】
この発明の実施の形態1によって、前記CT21A,21B,21Cから保護継電装置1の入力処理部121,122,123に至る経路のいかなる部分で断線状態が発生しても、Ia、1b、1cの何れかの電流が減少し、断線状態が発生したことを検出することができる。したがって、断線状態の検出の盲点をなくし、かつ保護継電装置1の入力となる出力を出す外部のCTは2相分のみの設置で十分となりトータルコストの削減も実現でき
る。
【0037】
実施の形態2.
前述のこの発明の参考例1及び実施の形態1の何れの場合も、不足電流監視機能部112a,112b、112cが電流の不足状態を検出し、その状態が一定時間継続したときに、外部接点が動作する機能構成とすることが出来る。その場合、接点の出力動作は、全相一括(何れかの相において不足電流状態が検出されれば、接点を動作させる)にて行う。不足電流監視機能部112a,112b、112cの試験時など、各相毎に不足電流監視機能部112a,112b、112cの動作状態を確認したい場合は、試験の対象とする相以外の相の不足電流監視機能部が動作していない状態にしなければならない。
【0038】
試験の対象とする相以外を動作していない状態にする場合、電流が所定値以上で動作する要素であれば、その相に対して入力を行わなければよいが、不足電流監視機能部のように所定値以下であれば動作するといった要素については、動作していない状態にロックするためには、所定値以上の入力を印加する必要がある。
【0039】
しかしながら、試験対象外の相の不足電流監視機能部を動作状態にしないために、試験対象外の相の不足電流監視機能部に対して入力電流を印加することは試験の手間になる。また、試験相とロックさせる相へ独立して入力を行う必要があり、単相入力の試験器では試験できなくなり、試験時のコストも上昇する。
【0040】
このため、或る相について試験を実施するときには、試験対象外の他の相を入力の有無に関わらず動作ロックすることにより、試験対象外の他相が入力なしの状態でも不足電流監視機能部の試験ができるようにしなければならない。
【0041】
この発明の実施の形態2では、図7に示すように、試験相以外をロックさせるためのロジックを設ける。即ち、前記ディジタル処理部11に、Ia相試験時ロック機能部114a、Ib相試験時ロック機能部114b、Ic相試験時ロック機能部114cを設けると共に、不足電流監視機能部112aの試験時には、不足電流監視機能部112b及び不足電流監視機能部112cを出力が出ないように前記Ia相試験時ロック機能部114aでロックさせ、不足電流監視機能部112bの試験時には、不足電流監視機能部112a及び不足電流監視機能部112cを出力が出ないように前記Ib相試験時ロック機能部114bでロックさせ、不足電流監視機能部112cの試験時には、不足電流監視機能部112a及び不足電流監視機能部112bを出力が出ないように前記Ic相試験時ロック機能部114cでロックさせるように、前記不足電流監視機能部112aの後段に排他的論理積回路115aを、前記不足電流監視機能部112bの後段に排他的論理積回路115bを、前記不足電流監視機能部112cの後段に排他的論理積回路115cを、それぞれ設けてある。
【0042】
例えば、前記不足電流監視機能部112aの試験時には、Ia相試験ロック機能部114aの出力をONにすることで、前記不足電流監視機能部112bおよび前記不足電流監視機能部112cの動作出力を、排他的論理積回路115bおよび排他的論理積回路115cでロックすることができる。同様に、前記不足電流監視機能部112bの試験時には、Ib相試験ロック機能部114bの出力をONにすることで、前記不足電流監視機能部112aおよび前記不足電流監視機能部112cの動作出力を、排他的論理積回路115aおよび排他的論理積回路115cで、前記不足電流監視機能部112cの試験時には、Ic相試験ロック機能部114cの出力をONにすることで、前記不足電流監視機能部112aおよび前記不足電流監視機能部112bの動作出力を、排他的論理積回路115aおよび排他的論理積回路115bで、それぞれロックすることができる。
【0043】
このように、不足電流監視機能部の試験時に試験対象外の不足電流監視機能部の出力をロックすることで、1相の入力試験器で試験が実施できるようになる。
【0044】
実施の形態3.
不足電流監視機能部112a、112b、112cの出力は、図8に示すように、不足電力監視機能部111の出力とのOR(論理和)116によって出力リレ−5の接点5aの出力を行うようにすることで、出力リレ−5の数を、前記不足電流監視機能部112a、112b、112cの各出力に対して個別に設けるより削減することが出来る。しかしながら、例えば、夜間等に使用電力量が激減する需要家の電力系統においては、使用電力量が激減する時間帯における負荷電流が不足電流監視機能部112a、112b、112cの設定所定値以下になり、不足電流監視機能部112a、112b、112cが出力を出す場合も有り得る。
【0045】
このような場合には、図8に示すように、任意に或いは所定時に出力を出せる不足電流検出ロック機能部117を設け、使用電力量が激減する時間帯に、不足電流検出ロック機能部117から出力を出し、不足電流監視機能部112a、112b、112cの各出力を排他的論理積回路115a、115b、115cで全てロックできるようにしてある。
【0046】
また、使用者によっては、夜間ではなく、例えば寒冷時のみ使用電力量が多く、寒冷時以外は使用電力量が極端に少ない場合もある。何れにせよ、この発明の実施の形態3によれば、使用者の電力使用状況に応じて不足電流監視機能の使用、不使用を切り替えることができる。
【0047】
実施の形態4.
不足電流監視機能の目的は、CTから保護継電装置の入力処理部までの信号経路(CT巻線を含む)の断線状態を検出するものであり、図9に示すように、断線状態時の系統電流Iabnは、0に近くなるため、不足電流監視機能の検出レベル(整定値)Irefは正常状態の入力レベルInに対する比率(Iref/In)は小さくても問題がない。一方、不足電力監視機能の検出レベル(整定値)Pabnは、系統の異常を検出するのが目的であり、系統異常時の電力の変動幅は、CTから保護継電装置の入力処理部までの信号経路の断線状態時の電流変動幅に比較して小さい。従って、正常状態の入力レベルPnに対する検出レベルPrefの比率(Pref/Pn)は、不足電流監視機能の方を、不足電力監視機能より大きくし、低負荷時や不平衡不可時に不足電流監視機能が誤検出しないようにしてある。また、CTおよびCTから保護継電装置の入力処理部までの信号経路の断線状態時の電流レベルは、ケースによる変動幅が小さいので、不足電流監視機能の検出レベル(整定値)Irefを固定とし、使用者の検出レベル(整定値)調整負担を軽減するように考慮してある。
【0048】
実施の形態5.
実際の系統においては、負荷の不平衡状態によって入力電流Ia、Ib、Icの大きさアンバランスが生じている可能性がある。したがって、CTから保護継電装置の入力処理部までの信号経路(CT巻線を含む)が断線状態でなくても、或る相のみ不足電流状態になるなど、系統によっては不足電流監視機能部112a、112b、112cの検出レベル(整定値)Irefを固定値とすることで不都合が生じることになる。その場合への適用のため、不足電流監視機能部112a、112b、112cの検出レベル(整定値/動作値)Irefは可変としてある。図10に示すように、系統アンバランスによる不足電流Iubが
変動する場合は、当該アンバランス状態で不足電流監視機能部112a、112b、112cが動作しないように、不足電流要素検出レベルを整定によってIref1〜Irefnの範囲で変動させる。
【0049】
実施の形態6.
系統によっては運用中の負荷変動のため、負荷のアンバランスによって1相のみ不足電流状態となり、CT断線状態を誤検出してしまう可能性がある。これを防ぐ手法として、負荷変動などの不足電流監視機能部112a、112b、112cの誤検出に結びつく可能性が予測できる場合には、誤検出の可能性のある運用状態のみ、不足電流監視機能部112a、112b、112cが不足電流状態検出しても外部出力を動作させないように、図11に示すように不足電流監視機能部112a、112b、112cに排他的論理積回路115a、115b、115cを利用してロックをかけるようにしたものである。以下、図11を用いてロックについて記載する。
【0050】
継電装置1にはディジタル情報を入力するDI(Digital Inputの略)端子118を設けてある。前記DI端子118は、予め決めておいた入力(直流電圧High-Lowの2値、特定周波数の交流入力、入力レベルの異なる交流入力など)を印加できる構造とする。DI入力状態については、その情報をディジタル処理部11にて判断する。DI入力がある状態においては、図11に示すとおり、DI入力が全ての排他的論理積回路115a、115b、115cに供給され、不足電流監視機能部112a、112b、112cが不可変動などにより誤検出して出力しても、不足電流監視機能部112a、112b、112cの出力を排他的論理積回路115a、115b、115cがロックすることによって、後段処理に伝わらないようにしてある。
【0051】
実施の形態7.
前述の図8では、CT二次回路異常検出をした場合は、不足電力監視機能部111の出力とのOR(論理和)116で出力するために、外部接点5aだけでは、CT断線状態が検出されたのか、系統の事故による不足電力状態で不足電力監視機能部111が動作したのか分からない。運用者によっては、外部接点5aの動作時の緊急対応内容の決定、原因調査などのために、CT断線状態の検出か不足電力の検出なのか情報を得る必要性が生じる場合がある。
【0052】
そこで、図8のように、不足電流監視機能部112a、112b、112cの動作によって動作する外部接点5aと、不足電力監視機能部111の動作によって動作する外部接点5aとを共用するようにしても、保護要素が動作したことを示すための動作表示装置においては、図12に示すように、不足電力監視機能部111の動作表示を行う表示装置61のほかに、不足電流監視機能部112a、112b、112cが動作したことを表示する表示装置62を別に設け、不足電力監視機能部111の動作か不足電流監視機能部112a、112b、112cの動作か目視確認できるようにしてある。
【0053】
なお、前記表示装置61,62を個別に設けなくても、CRT等の表示装置の共通画面上に、不足電流監視機能部112a、112b、112cが動作したことと、不足電力監視機能部111が動作したこととを、区別して表示するようにしてもよい。
【0054】
【発明の効果】
この発明は前述のように、個別発電設備を有する電力系統と大規模商用電力系統とを連系する系統連系システムに使用され電力系統に設置されたCT及びVTの出力に基づいて動作し系統連系システムを保護する保護継電装置において、前記CT及び前記VTの出力に基づいて3相のうち2つの相の電流と3つの相の線間電圧とから三相一括で電力を計算することによって不足電力を検出して出力する不足電力監視機能、及び前記CTの出力に基づいて3相各相の不足電流を監視して前記CTから保護継電装置の入力処理部に至る経路の断線状態を検出し出力する断線状態監視機能を備え、前記断線状態監視機能は、3相のうち2相の電流を前記CTで計測し、残りの1相の電流は前記CTで計測した2相の電流を加算して導出し、この導出した電流及び前記CTで計測した2相の電流から3相各相の不足電流を監視して前記CTから保護継電装置の入力処理部に至る経路の断線状態を検出し出力するので、個別発電設備を有する電力系統と大規模商用電力系統とを連系する系統連系システムにおいて、不足電力監視機能を持ちながら、CTから保護継電装置の入力処理部に至る経路の断線状態を確実に検出でき、CTの数を減らすこともできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の参考例1を示す図で、系統連系システムにおけるCT(変流器)及びVT(計器用変圧器)と保護継電装置との接続関係を示す接続図である。
【図2】 図1における保護継電装置のディジタル処理部のCT断線監視機能構成を示す図である。
【図3】 この発明の参考例1にいてCTから保護継電装置の入力処理部に至る経路の断線状態の個所を例示する図である。
【図4】 この発明の参考例1では検出できない断線状態の個所を例示する図である。
【図5】 この発明の実施の形態1を示す図で、系統連系システムにおけるCT(変流器)及びVT(計器用変圧器)と保護継電装置との接続関係を示す接続図である。
【図6】 図5におけるディジタル処理部の機能構成を示す図である。
【図7】 この発明の実施の形態2を示す図で、ディジタル処理部の機能構成を示す図である。
【図8】 この発明の実施の形態3を示す図で、ディジタル処理部の機能構成を示す図である。
【図9】 この発明の実施の形態4を示す図で、発明概念を説明する図である。
【図10】 この発明の実施の形態5を示す図で、発明概念を説明する図である。
【図11】 この発明の実施の形態6を示す図で、ディジタル処理部の機能構成を示す図である。
【図12】 この発明の実施の形態7を示す図で、ディジタル処理部の機能構成を示す図である。
【符号の説明】
1 保護継電装置、 2 電力系統、
21A,21B,21C CT、 22AB,22BC VT、
111 不足電流監視機能部、
112a,112b,112c 不足電流監視機能部、
113 Ib計算機能部、 114a Ia相試験時ロック機能部、
114b Ib相試験時ロック機能部、
114c Ic相試験時ロック機能部、
117 不足電流検出ロック機能部、 nP 正常状態系統電力、
nI 正常状態系統電流、 118 ロック用のDI入力、
61,62 表示装置。

Claims (8)

  1. 個別発電設備を有する電力系統と大規模商用電力系統とを連系する系統連系システムに使用され電力系統に設置されたCT及びVTの出力に基づいて動作し系統連系システムを保護する保護継電装置において、前記CT及び前記VTの出力に基づいて3相のうち2つの相の電流と3つの相の線間電圧とから三相一括で電力を計算することによって不足電力を検出して出力する不足電力監視機能、及び前記CTの出力に基づいて3相各相の不足電流を監視して前記CTから保護継電装置の入力処理部に至る経路の断線状態を検出し出力する断線状態監視機能を備え、前記断線状態監視機能は、3相のうち2相の電流を前記CTで計測し、残りの1相の電流は前記CTで計測した2相の電流を加算して導出し、この導出した電流及び前記CTで計測した2相の電流から3相各相の不足電流を監視して前記CTから保護継電装置の入力処理部に至る経路の断線状態を検出し出力することを特徴とする系統連系システムの保護継電装置。
  2. 請求項1に記載の系統連系システムの保護継電装置において、試験対象外の相の断線状態監視機能が出力するのをロックする機能を備えていることを特徴とする系統連系システムの保護継電装置。
  3. 請求項1〜請求項の何れか一に記載の系統連系システムの保護継電装置において、断線状態監視機能が出力するのを全ての断線状態監視機能に対してロックする機能を備えていることを特徴とする系統連系システムの保護継電装置。
  4. 請求項1〜請求項の何れか一に記載の系統連系システムの保護継電装置において、正常状態の入力レベルに対する検出レベルの比率は、前記不足電力監視機能より、前記断線状態監視機能の方を大きくしてあることを特徴とする系統連系システムの保護継電装置。
  5. 請求項1〜請求項の何れか一に記載の系統連系システムの保護継電装置において、前記断線状態監視機能の検出レベルが固定であることを特徴とする系統連系システムの保護継電装置。
  6. 請求項1〜請求項の何れか一に記載の系統連系システムの保護継電装置において、前記断線状態監視機能の検出レベルが可変であるであることを特徴とする系統連系システムの保護継電装置。
  7. 請求項1〜請求項の何れか一に記載の系統連系システムの保護継電装置において、外部からの入力信号によって断線状態監視機能が出力するのを任意にロックする機能を備えていることを特徴とする系統連系システムの保護継電装置。
  8. 請求項1〜請求項の何れか一に記載の系統連系システムの保護継電装置において、前記不足電力監視機能の動作と、前記断線状態監視機能の動作とを、表示装置に区別して表示することを特徴とする系統連系システムの保護継電装置。
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