专利名称：电流差动保护继电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及对来自以3/2断路器方式构成的变电站的母线的电力用输电线进行保护的电力用输电线的电流差动保护继电器，特别涉及与对方侧变电站通过传送信号来相互收发流过输电线的电流以进行差动保护的电流差动保护继电器。
背景技术：
在发电站或变电站的母线结构中，有一种是在2条母线间的母线连接线设置2台或者3台断路器，在各断路器间连接输电线的3/2断路器方式的母线结构(以下称为3/2断路器母线结构)。为了进行3/2断路器母线结构的输电线的保护，使用电流差动保护继电器，该电流差动保护继电器基于从母线连接通道上设置的电流互感器得到的电流、和从输电线的相对端的变电站的母线上同样设置的电流互感器得到的电流，输出使断路器跳闸的继电器动作信号。
例如，以往的电流差动保护继电器，使用从3/2断路器母线结构中的夹着输电线的母线连接通道上设置的各电流互感器得到的电流、和从输电线的相对端的变电站的母线上同样设置的各电流互感器得到的电流再被合成的相对端电流，执行差动保护运算，将执行的运算结果作为继电器动作信号输出。
若更具体地说明，则是以往的电流差动保护继电器进行差动运算和抑制运算，该差动运算求出从与本身连接的母线连接线上设置的2个电流互感器得到的各电流、和从接收的相对端的电流得到的电流的3个电流的瞬时值之和的有效值(以下称为瞬时值和的有效值(矢量和的有效值))，该抑制运算求出3个电流分别的有效值，同时求出它们的各有效值之和(以下称为有效值和(有效值的标量和))。另外，以往的电流差动保护继电器使用瞬时值和的有效值以及有效值和，进行比率差动运算，将比率差动运算结果发送至相对端侧的电流差动保护继电器，同时接收该比率差动运算结果的电流差动保护继电器基于本身的比率差动运算结果和接收的比率差动运算结果，生成控制断路器用的继电器动作信号并输出。
以往的电流差动保护继电器由于是上述结构，因此例如，即使在母线上发生输电线外部故障，由于与该母线相连的2个电流互感器的一方的电流互感器中，流过母线连接线的电流与经过输电线从相对端流过的电流集中流过，而产生电流互感器饱和从而产生差电流，这时也由于抑制电流是以向电流差动保护继电器输入的3个电流(来自本身配置的母线连接通道的2个电流互感器的电流、以及来自相对端的电流差动保护继电器的电流)的各有效值之和来计算的，所以可以确保抑制电流，能防止本端的误动作。
另一方面，接收的相对端的电流是含有电流互感器饱和的合成电流，由于接收与差电流相等的相对端电流，因此虽然有可能相对端的抑制电流小、而比率差动运算本身进行无用动作，但是由于取得本端的比率差动运算结果和从相对端接收的比率差动运算结果的逻辑积，因此可以防止继电器动作信号的无用输出。(例如参照专利文献1。) 专利文献1日本专利特开平1—227617号公报
发明内容
上述的以往的电流差动保护继电器在输出继电器动作信号的时候，由于需要相对端侧的比率差动运算结果，所以在例如发生输电线系统的内部故障的情况下，存在从检测出故障到输出继电器动作信号的动作时间因得到相对端侧的比率差动运算结果的传送延迟时间而延长的问题。另外，传送延迟时间大概是几ms～十几ms，作为要求高速动作的输电线保护继电器，有时会产生问题。
本发明是鉴于上述内容而进行的，其目的在于得到不使动作的可靠性下降、并能缩短动作时间的电流差动保护继电器。
为解决上述课题，并达到目的，本发明的电流差动保护继电器包括算出从3/2断路器母线结构的夹着输电线的母线连接线上设置的各电流互感器得到的各本端电流、和将从输电线相对端的夹着输电线的母线连接线上设置的各电流互感器得到的电流合成的相对端电流的作为矢量和的有效值表示的差电流的差电流部；算出所述各本端电流的各有效值、和所述相对端电流的有效值的作为3个有效值的标量和表示的第1抑制电流的第1抑制电流部；基于所述差电流和所述第1抑制电流进行比率差动运算、并将该比率差动运算结果作为第1比率差动运算结果进行输出的第1比率差动运算部；以及基于所述第1比率差动运算结果、生成使得所述母线连接线上设置的断路器跳闸的继电器动作信号并输出的输出部，其特征是，具备第2抑制电流部，所述第2抑制电流部在从相对端侧发送的该相对端侧的所述第1比率差动运算结果无输出的时候，根据所述各本端电流的各有效值、和所述相对端电流乘以超过1的规定实数值的值，算出作为这3个有效值的标量和表示的第2抑制电流，在从相对端侧发送的该相对端侧的所述第1比率差动运算结果有输出的时候，根据所述各本端电流的各有效值、和所述相对端电流的有效值，算出作为这3个有效值的标量和表示的第2抑制电流；以及基于所述差电流和所述第2抑制电流进行比率差动运算、并将该比率差动运算结果作为第2比率差动运算结果输出的第2比率差动运算部，所述输出部在本端侧的所述第2比率差动运算结果有输出的时候，输出所述继电器动作信号。
若采用本发明，则除了算出所述各本端电流的各有效值、和所述相对端电流的有效值的作为3个有效值的标量和表示的第1抑制电流的第1抑制电流部，还具备第2抑制电流部，该第2抑制电流部在从相对端侧发送的该相对端侧的所述第1比率差动运算结果无输出的时候，根据所述各本端电流的各有效值、和所述相对端电流乘以超过1的规定实数值的值，算出作为这3个有效值的标量和表示的第2抑制电流，在从相对端侧发送的该相对端侧的所述第1比率差动运算结果有输出的时候，根据所述各本端电流的各有效值、和所述相对端电流的有效值，算出作为这3个有效值的标量和表示的第2抑制电流。即，该第2抑制电流部在从相对端侧发送的相对端侧的第1比率差动运算结果无输出的时候，选择相对端电流乘以超过1的规定实数值的电流作为输入信号；在从相对端侧发送的相对端侧的第1比率差动运算结果有输出的时候，选择相对端电流本身作为输入信号，由于在本端侧的第2比率差动运算结果表示继电器开输出的时候，对母线连接线上设置的断路器输出继电器动作信号，所以即使没有相对端的动作信号，也能输出继电器动作信号，具有能得到不使动作的可靠性下降、可以缩短动作时间的电流差动保护继电器的效果。
图1是表示设置了本实施形态1相关的电流差动保护继电器的3/2断路器母线方式的母线结构图。
图2是表示实施形态1的电流差动保护继电器的结构方框图。
图3是表示第1比率差动运算部18以及第2比率差动运算部19的比率差动运算的动作范围、以及差动电流和抑制电流的比率的关系图。
图4是表示实施形态2的电流差动保护继电器的结构方框图。
标号说明 1、1a、1b、2 电流差动保护继电器 3 输电线 4 传送通道 9 同步延迟部 10、11 输入电流变换部 12 输入电流合成部 13 接收电流变换部 14 相对端电流K倍部 15 差电流部 16 第1抑制电流部 17 第2抑制电流部 18 第1比率差动运算部 19 第2比率差动运算部 20 相对端比率差动运算结果接收部 21 输出部(AND条件) 21a 输出部 23 发送部 51、52、53、54 母线 CB1、CB2、CB3、CB1r、CB2r、CB3r 断路器 CT1、CT2、CT1r、CT2r 电流互感器
具体实施例方式 下面，基于附图详细说明本发明的电流差动保护继电器的实施形态。另外，本实施形态并非对本发明进行限定。
实施形态1 使用图1～图3，说明本发明的实施形态1的电流差动保护继电器。图1是表示设置了本实施形态相关的电流差动保护继电器的3/2断路器母线方式的母线结构图。图1中，3/2断路器母线方式的母线结构为，在连接A端的母线51和母线52的母线连接线上配置有3台断路器CB1～CB3，断路器CB1和断路器CB2之间配置有电流互感器CT1，断路器CB3和母线52之间配置有电流互感器CT2；在连接B端的母线53和母线54的母线连接线上配置有3台断路器CB1r～CB3r，断路器CB1r和断路器CB2r之间配置有电流互感器CT1r，断路器CB3r和母线54之间配置有电流互感器CT2r；断路器CB2和断路器CB3之间、断路器CB2r和断路器CB3r之间连接有输电线3；对电流差动保护继电器1输入有来自电流互感器CT1、CT2的电流I1、I2，对电流差动保护继电器2输入有来自电流互感器CT1r、CT2r的电流I1r、I2r，同时电流差动保护继电器1和电流差动保护继电器2通过传送通道4可以进行通信。
A端的电流差动保护继电器1通过来自电流互感器CT1、CT2的电流I1、I2、和从输电线的相对端(B端)的电流差动保护继电器2得到的将电流I1r和电流I2r合成(I1r+I2r)的电流(以下称为Ir)的3个电流进行差动保护运算，输出控制断路器CB2、CB3的继电器动作信号，保护输电线3。B端的电流差动保护继电器2通过来自电流互感器CT1r、CT2r的电流I1r、I2r、和从输电线的相对端(A端)的电流差动保护继电器1得到的将电流I1和电流I2合成的电流的3个电流进行差动保护运算，输出控制断路器CB2r、CB3r的继电器动作信号，保护输电线3。
从A端的电流差动保护继电器1来看，电流I1、I2是本端电流，电流Ir是相对端电流。反过来，从B端的电流差动保护继电器2来看，电流I1r、I2r是本端电流，电流(I1+I2)是相对端电流。另外，虽然这些电流差动保护继电器1、2所输入的电流不同，但是具备同样的功能。
接下来，参照图2说明电流差动保护继电器的功能。图2是表示实施形态1的电流差动保护继电器的结构方框图。图2中，电流差动保护继电器1具备输入电流变换部10、11；输入电流合成部12；同步延迟部9；接收电流变换部13；相对端电流K倍部14；差电流部15；第1抑制电流部16；第2抑制电流部17；第1比率差动运算部18；第2比率差动运算部19；相对端比率差动运算结果接收部20；输出部21以及发送部23。
输入电流变换部10、11将来自电流互感器CT1、CT2的电流I1、I2引入电流差动保护继电器1内，并变换为电流差动保护继电器内处理的电流值。具体地讲，输入电流变换部10、11引入电流I1、I2，与电流互感器CT1、CT2的2次侧绝缘，将引入的电流I1、I2的高次谐波去除后，将电流I1、I2的电流值变换为数字信号的本端电流数据。同步延迟部9考虑到从相对端的电流差动保护继电器2通知的电流信号的传播延迟时间来变换电流I1、I2，使电流I1、I2延迟，使得从相对端的电流差动保护继电器2通知的电流Ir的电流值与电流I1、I2的各电流值成为同时刻的电流值。
输入电流合成部12将通过输入电流变换部10、11变换的各本端电流数据相加(矢量相加)，将相加的电流作为合成电流(从相对端的电流差动保护继电器2来看的相对端电流)传输至发送部23。发送部23将通过输入电流合成部12合成的合成电流作为传送信号，与后述的比率差动运算结果(第1比率差动运算部18的输出)一起，通过传送通道4发送至电流差动保护继电器2。
接收电流变换部13通过传送通道4接收相对端的电流差动保护继电器2发送的相对端电流Ir，将接收的相对端电流Ir变换为电流差动保护继电器1内处理的相对端电流数据。
差电流部15将时刻被同步的电流I1、I2的各本端电流数据，即通过输入电流变换部10、11变换的本端电流数据I1、I2被校正成为与接收电流(相对端电流Ir)同时刻的同步延迟部9的输出数据，与通过接收电流变换部13变换的相对端电流Ir的相对端电流数据相加，求出相加得到的电流数据表示的电流的有效值(时刻被同步的本端电流I1、I2和相对端电流Ir之和)。这里，若有效值运算以“rms”标记表示，则差电流部15的运算结果的差电流Id如下式表示。
Id＝(I1+I2+Ir)rms …(式1) 第1抑制电流部16求出表示所述时刻被同步的本端电流I1、I2的电流数据的有效值、和表示被接收电流变换部13变换的相对端电流Ir的电流数据的有效值，将求出的各自的有效值相加(标量相加)，求出第1抑制电流。这里，若设电流I1的有效值为I1rms，电流I2的有效值为I2rms，相对端电流Ir的有效值为Ir_rms，则第1抑制电流Ires1如下式表示。
Ires1＝I1rms+I2rms+Ir_rms…(式2) 相对端比率差动运算结果接收部20通过传送通道4接收相对端的电流差动保护继电器2发送的相对端的第1比率差动运算结果(相对端比率差动运算结果)。
相对端电流K倍部14接收从相对端比率差动运算结果接收部20的输出的相对端比率差动运算结果，同时根据有无相对端比率差动运算结果的输出，相应变更将输入的相对端电流Ir向第2抑制电流部17输出时的应该与该相对端电流Ir相乘的乘法系数(整定值)。具体地讲，在相对端比率差动运算结果「有」输出的时候，将输入的相对端电流Ir以1倍、即相对端电流Ir照原样输出至第2抑制电流部17。另一方面，在相对端比率差动运算结果「无」输出的时候，将输入的相对端电流Ir的K倍输出至第2抑制电流部17。这里，相对端比率差动运算结果的输出「有」，是指相对端的第1比率差动运算部18向发送部23传送「逻辑“1”」的意思；所谓相对端比率差动运算结果的输出「无」，是指相对端的第1比率差动运算部18向发送部23传送「逻辑“0”」的意思。另外，所述乘法系数K是满足「K≧1，K是实数」的整定值，可以使用任意的输入单元(图示省略)来设定。
这里，若设电流I1的有效值为I1rms，电流I2的有效值为I2rms，相对端电流Ir的有效值为Ir_rms，则第2抑制电流Ires2根据相对端比率差动运算结果的差异，可以用下式表示。
Ires2＝I1rms+I2rms+K×Ir_rms …(式3) 另外，(式3)中的K满足下列条件。
(1)相对端比率差动运算结果的输出「有」时K＝1 (2)相对端比率差动运算结果的输出「无」时K>1(K为实数) 第1比率差动运算部18基于通过差电流部15求出的差电流Id、和通过第1抑制电流部16求出的第1抑制电流Ires1，进行比率差动运算。第2比率差动运算部19基于通过差电流部15求出的差电流Id、和通过第2抑制电流部17求出的第2抑制电流Ires2，进行比率差动运算。
在第1比率差动运算部18以及第2比率差动运算部19中，基于例如以下的各条件式((条件1)～(条件3))进行判定处理。
(条件1)Id≧K1 (条件2)Id≧R1×Ires (条件3)Id≧R2×Ires+K2 在上述条件式中，Id是从差电流部15输入的差电流，Ires是抑制电流(在第1比率差动运算部18中从第1抑制电流部16输入的第1抑制电流，在第2比率差动运算部19中从第2抑制电流部17输入的第2抑制电流)，K1、K2、R1、R2是例如通过输入单元从外部被整定的表示比率差动运算特性的整定值。为了对于抑制电流Ires变大所增加的电流互感器CT1、CT2的误差而不发生误动作，这些整定值K1、K2、R1、R2最好整定为使得在抑制电流Ires较大的范围中比率差动动作范围变窄。另外，关于整定值R2，考虑到电流互感器CT1、CT2、CT1r、CT2r饱和的影响，一般设定为「1」。
第1比率差动运算部18将所述(条件1)～(条件3)的Ires置换为第1抑制电流Ires1，进行比率差动运算，在所述(条件1)～(条件3)全部成立的时候，输出表示该内容(条件式全部成立)的第1比率差动运算结果；在所述(条件1)～(条件3)的任意一个不成立的时候，输出表示该内容(至少一个条件式不成立)的第1比率差动运算结果。
同样地，第2比率差动运算部19将所述(条件1)～(条件3)的Ires置换为第2抑制电流Ires2，进行比率差动运算，在所述(条件1)～(条件3)全部成立的时候，输出表示该内容(条件式全部成立)的第2比率差动运算结果；在所述(条件1)～(条件3)的任意一个不成立的时候，输出表示该内容(至少一个条件式不成立)的第2比率差动运算结果。
输出部21将通过第1比率差动运算部18得到的第1比率差动运算结果、和通过第2比率差动运算部19得到的第2比率差动运算结果的逻辑积作为继电器动作信号，输出至断路器CB1、CB2。即，输出部21在使用第1抑制电流Ires1而所述(条件1)～(条件3)全部成立、并且使用反映相对端比率差动运算结果的输出的第2抑制电流Ires2而所述(条件1)～(条件3)成立的时候，输出继电器动作信号；在使用第1抑制电流Ires1而所述(条件1)～(条件3)中至少一个条件式不成立的时候，或者使用第2抑制电流Ires2而所述(条件1)～(条件3)中至少一个条件式不成立的时候，不输出继电器动作信号。
然而，所述(式1)～(式3)是表示A端侧(本端侧)的电流差动保护继电器1中的差电流Id、第1抑制电流Ires1以及第2抑制电流Ires2的计算式。接下来，弄清B端侧(相对端侧)的电流差动保护继电器2中的差电流Idr、第1抑制电流Ires1r以及第2抑制电流Ires2r。
B端的差电流部15与A端的差电流部15一样，求出本端电流和相对端电流之和的有效值作为差电流。这里，电流差动保护继电器2中的各本端电流为「电流I1r」以及「电流I2r」，相对端电流为「电流(I1+I2)」。因此，关于电流差动保护继电器2的差电流部15求出的差电流Idr，可通过将这些电流(I1r、I2r、I1、I2)适用于上述(式1)，用下面的公式表示 Idr＝(I1r+I2r+I1+I2)rms…(式4) 同样地，关于B端(电流差动保护继电器2)的第1抑制电流部16求出的第1抑制电流Ires1，可通过将本端电流I1r的有效值I1r_rms、本端电流I2r的有效值I2r_rms以及相对端电流(I1+I2)rms的有效值(I1+I2)rms适用于(式2)，用下面的公式表示 Ires1r＝I1r_rms+I2r_rms+(I1+I2)rms …(式5) 另一方面，关于B端(电流差动保护继电器2)的第2抑制电流部17求出的第2抑制电流Ires2，由于相对端电流Ir通过相对端电流K倍部14输入至第2抑制电流部17，因此成为与第1抑制电流Ires1不同的计算式。具体地讲，该第2抑制电流Ires2可通过将本端电流I1r的有效值I1r_rms、本端电流I2r的有效值I2r_rms以及相对端电流(I1+I2)rms的有效值(I1+I2)rms适用于(式3)，用下面的公式表示 Ires2r＝I1r_rms+I2r_rms+K×(I1+I2)rms …(式6) 另外，在上述(式6)中，A端(相对端)的第1比率差动运算部、即电流差动保护继电器1的第1比率差动运算部18「有」输出时，设定K＝1；第1比率差动运算部18「无」输出时，设定满足K>1的规定实数值，如前述。
这里，就输电线系统的故障进行若干补充说明。在输电线系统的故障中，有输电线外部故障和输电线内部故障。输电线内部故障是电流互感器CT1、CT2、电流互感器CT1r、CT2r包围的范围内发生的故障，输电线外部故障是在上述以外的范围发生的故障。另外，在这些输电线故障中，电流差动保护继电器1以及电流差动保护继电器2应检测出的故障是输电线内部故障。
接下来，就本实施形态1的电流差动保护继电器的动作进行说明。这里，首先如图1所示在3/2断路器母线方式的母线结构中，举一例说明电流互感器CT2和A端的母线52之间的范围60发生输电线外部故障，由于该输电线外部故障而相对端的电流互感器CT1r、CT2r与本端的电流互感器CT1未饱和，只有本端的电流互感器CT2饱和的情况。另外，本说明中，使用一般的比率特性的「R1＝0.4」、「R2＝1」作为比率差动特性的动作范围的整定值R1、R2。
另外，为了便于说明，进一步设电流I1＝电流I2＝电流I、以及电流I1r＝电流I2r＝0。另外，这些条件是电流差动保护继电器易发生误动作的条件。
电流互感器CT2未饱和的时候，由上述(式1)，差电流Id为「0」。另一方面，由于输电线外部故障而电流互感器CT2饱和的时候，由上述(式1)，差电流Id为与「0」不同的值。这里，假定由于电流互感器CT2的饱和而电流I2为实际电流(未发生输电线外部故障的正常时的电流)的50％。此时，注意到差电流Id的电流I1、I2的方向相反，由上述(式1)，则 Id＝(I1+I2+Ir)rms ＝(I—0.5×I+0)rms ＝0.5×Irms…(式7) 另外，差电流Id/抑制电流Ires较大的一方的电流差动保护继电器1易于动作。因此，设想电流差动保护继电器1最容易动作的情况，设相对端电流的有效值Ir_rms为「0」。
此时，第1抑制电流Ires1通过上述(式2)，为 Ires1＝I1rms+I2rms+Ir_rms＝Irms+0.5×Irms+0 ＝1.5×Irms …(式8) 由上述(式7)以及(式8)，「差电流Id/抑制电流Ires1」为「1/3」。所以，若将整定值R1整定为使「R1>1/3」成立，则「差电流Id/第1抑制电流Ires1<整定值R1」，所述(条件2)便不成立。因此，第1比率差动运算部18将表示所述(条件1)～(条件3)中至少一个(此时为条件2)不成立的第1比率差动运算结果输出至发送部23以及输出部21。另外，第1比率差动运算结果通过发送部23发送至相对端侧的电流差动保护继电器2。
这样，在输出部21的输入端的一方，输入有无输出的第1比率差动运算结果。因此，输出部21与第2比率差动运算部19的输出结果无关，不输出继电器动作信号。
另外，电流差动保护继电器1的相对端电流Ir是从电流差动保护继电器2来看的本端电流I1r、I2r之和。因此，所述(式1)表示的电流差动保护继电器1的差电流也可以通过下式表示 Id＝(I1+I2+I1r+I2r)rms …(式9) 将上述(式4)和(式9)比较可知，电流差动保护继电器2的差电流部15求出的差电流Idr、与电流差动保护继电器1的差电流部15求出的差电流Id相等。因此，由于电流互感器CT2的饱和而电流I2为实际电流(未发生输电线外部故障的正常时的电流)的50％的时候的电流差动保护继电器2的差电流部15求出的差电流Idr为 Idr＝Id＝0.5×Irms …(式10) 这里，使用求出上述(式7)时的相同条件，即使用I1r_rms＝I2r_rms＝0、I1＝I2＝I的条件。此时，电流差动保护继电器2的第1抑制电流Ires1r由上述(式9)，为 Ires1r＝I1r_rms+I2r_rms+(I1+I2)rms ＝0+0+(I—0.5×I)rms ＝0.5×Irms …(式11) 另外，电流差动保护继电器2的第2抑制电流Ires2r由上述(式6)，为 Ires2r＝I1r_rms+I2r_rms+K×(I1+I2)rms ＝0+0+K×(I—0.5×I)rms ＝0.5×K×Irms …(式12) 这里，由上述(式10)以及(式11)，在电流差动保护继电器2中，由于差电流Idr与第1抑制电流Ires1r相等，所以「差电流Idr/第1抑制电流Ires1r＝1」。因此，为防止误动作，必须使「差电流Idr/第1抑制电流Ires1r>1」成立。然而，由于单端输入的内部故障中「差电流Idr/第1抑制电流Ires1r＝1」，所以无法进行使「差电流Idr/第1抑制电流Ires1r>1」成立那样的整定。因此，第1比率差动运算结果(第1比率差动运算部18的输出)有可能进入电流差动保护继电器2的动作范围而成为无效检测。即，有可能所述(条件1)～(条件3)全部成立，向输出部21的一方的输入端输出有输出的信号。
另一方面，如上所述，在电流差动保护继电器1中，由于所述(条件1)～(条件3)中的(条件2)不成立，因此第1比率差动运算结果(第1比率差动运算部18的输出)为无输出。其结果是，所述(式12)中乘法系数K被整定为满足K>1的实数值。这里，例如若整定为K＝3，则所述(式12)为 Ires2r＝0.5×3×Irms ＝1.5×Irms …(式13) 「差电流Idr/第2抑制电流Ires2r＝1/3」。因此，通过整定「R1>1/3」，可以使所述(条件1)～(条件3)中至少(条件2)不成立。其结果是，由于在输出部21的另一方的输入端输入无输出的第2比率差动运算结果(第2比率差动运算部19的输出)，所以不输出继电器动作信号，能防止误动作。另外，A端的电流差动保护继电器1的第1比率差动运算部18，由于继续不动作的状态，继续输出无输出的信号，所以可以维持所述乘法系数K的值，B端的电流差动保护继电器2不输出继电器动作信号。
接下来，说明图1所示的3/2断路器母线方式的母线结构中、例如在电流差动保护继电器1侧发生输电线内部故障时的动作。另外，作为动作的条件，使用与上述同样的条件，即I1＝I2＝I、I1_rms＝I2_rms＝0、「K＝3」、「R2＝1」等条件。
上述条件中，A端(电流差动保护继电器1)的差电流Id、第1抑制电流Ires1分别通过使用上述(式1)以及(式2)，以下式表示。
Id＝(I1+I2+Ir)rms ＝(I+I+0)rms ＝2×Irms …(式14) Ires1＝I1rms+I2rms+Ir_rms＝Irms+Irms+0＝2×Irms…(式15) 因此，「差电流Id/第1抑制电流Ires1＝1」。为了使上述(条件2)成立，将整定值R1整定为使「R1<1」成立。据此，A端(电流差动保护继电器1)的第1比率差动运算结果为有输出。
另外，A端(电流差动保护继电器1)的第2抑制电流Ires2通过使用上述(式3)，以下式表示。
Ires2＝I1rms+I2rms+3×Ir_rms＝(I+I+3×0)rms＝2×Irms…(式16) 因此，「差电流Id/第2抑制电流Ires2＝1」，电流差动保护继电器1的第2比率差动运算结果也与电流差动保护继电器1的第1比率差动运算结果一样，为有输出。
接下来，考虑对输电线内部故障难以动作的情况。作为其一个例子，例如考虑I1＝I2＝I1r＝I2r＝I的情况。此条件时，A端(电流差动保护继电器1)的差电流Id、第1抑制电流Ires1分别通过使用上述(式1)以及(式2)，以下式表示。
Id＝(I1+I2+Ir)rms ＝(I+I+I+I)rms ＝4×Irms …(式17) Ires1＝I1rms+I2rms+Ir_rms＝Irms+Irms+Irms+Irms＝4×Irms …(式18) 因此，「差电流Id/第1抑制电流Ires1＝1」。为了使上述(条件2)成立，将整定值R1整定为使「R1<1」成立。据此，A端(电流差动保护继电器1)的第1比率差动运算结果为有输出。
另外，A端(电流差动保护继电器1)的第2抑制电流Ires2通过使用上述(式3)，以下式表示。
Ires2＝I1rms+I2rms+3×Ir_rms＝(1+1+3×2)Irms＝8×Irms …(式19) 因此，「差电流Id/第2抑制电流Ires2＝4/8＝1/2」。为了使上述(条件2)成立，需要将整定值R1整定为为「R1<1/2」。另外，为了防止如上所述在输电线外部故障中因电流互感器CT2的饱和而带来的误动作，需要将整定值R1整定为「R1>1/3」。所以，只要将整定值R1设定(整定)为满足「1/3<R1<1/2」的值(例如，0.35～0.45的任意实数值)即可。通过使用这样的整定值，能够检测出输电线内部故障，并且防止由于输电线外部故障的电流互感器CT2的饱和而带来的误动作。另外，这里说明了将相对端电流K倍部14的整定值K作为「3」的情况，但并非限定于该值，只要使用输电线内部故障时可以动作的值为与输电线系统配合的整定值即可。
图3是表示第1比率差动运算部18以及第2比率差动运算部19的比率差动运算的动作范围、以及差动电流和抑制电流的比率的关系图。图3中，纵轴表示差电流Id，横轴表示抑制电流。另外，虚线表示的线L1的斜率表示对于输电线内部故障难以动作情况下的「差电流Id/抑制电流Ires＝1」的比率，虚线表示的线L2表示「差电流Id/抑制电流Ires＝1/2」的比率，虚线表示的线L3表示「差电流Id/抑制电流Ires＝1/3」的比率。另外，点划线表示的线L4表示上述(条件1)的边界值「差电流Id＝整定值K」，点划线表示的线L5表示「整定值R1＝0.4」时的上述(条件2)的边界值「差电流Id＝整定值R1×抑制电流Ires」，点划线表示的线L6表示「整定值R2＝1」时的上述(条件3)的边界值「差电流Id＝整定值R2×抑制电流Ires+整定值K2」，上述(条件1)～(条件3)全部成立的范围成为电流差动保护继电器1、2的动作范围。另外，作为第2比率差动运算部19的条件式，由于如上述说明也可知，是(条件2)，因此也可以只以(条件2)构成。
这样，在该实施形态1中，由于设置了通过本端电流以及相对端电流生成第1抑制电流的第1抑制电流部、与通过本端电流以及相对端电流生成第2抑制电流的第2抑制电流部，在相对端的比率差动运算结果(第1比率差动运算结果)的输出是无输出的时候，以该相对端电流乘以超过1的规定乘法系数来代替相对端电流作为输入，算出第2抑制电流，所以可以对输电线外部故障得到难以进行无效动作的比率差动运算结果。另外，由于在得到比率差动运算结果的时候，不是如以往那样，等待相对端的动作信号进行输出，而能以本端的比率差动运算结果(第1、第2比率差动运算结果)的输出进行动作，所以与以往因传送延迟时间相比，能够实现高速化。
实施形态2 在实施形态1的电流差动保护继电器中，使用了与第1抑制电流部不同的第2抑制电流部，该第2抑制电流部根据相对端的比率差动运算结果有无输出，输入相应乘以规定乘法系数的相对端电流，从而得到对于输电线外部故障难以进行无效动作的比率差动运算结果。另外，在实施形态1中，将基于第1抑制电流部的输出的第1比率差动运算结果、和基于第2抑制电流部的输出的第2比率差动运算结果输入至输出部，从而得到继电器动作信号。另一方面，由于在实施形态1的结构中，在第2抑制电流部中，根据有无相对端的比率差动运算结果的输出而相应改变输入的相对端电流的大小，所以第2比率差动运算部和第1比率差动运算部以相同的条件式构成的时候，对于输入信号在相对端反映有第1比率差动运算结果。并且，在实施形态1的结构中，相对端的比率差动运算结果的输出为「有」的时候，第1抑制电流部以及第2抑制电流部的判定处理为同一结果。因此，在实施形态1的结构中，对于继电器动作信号的输出即使不使用第1比率差动运算结果，也能得到与实施形态1相同的效果。基于这样的技术思想构成的是如图4所示的电流差动保护继电器1a。
在图4中，电流差动保护继电器1a只使用第2比率差动运算部19的输出，作为先前图2所示的实施形态1的电流差动保护继电器1的输出部21的输入，这一点有所不同。另外，对于与先前图2所示的实施形态1的电流差动保护继电器1具有同一功能的结构部分，标注了同样的标号，并省略重复的说明。
若采用实施形态2的电流差动保护继电器，则在得到比率差动运算结果的时候，由于不是如以往那样，等待相对端的动作信号并输出，而能以本端的比率差动运算结果(第1、第2比率差动运算结果)的输出进行动作，所以与以往因传送延迟时间相比，能够实现高速化。另外，若采用实施形态2，则与实施形态1比较，由于在输出部21不必设置AND电路等的逻辑电路，因此可以使结构简单。
工业上的实用性 如上所述，本发明的电流差动保护继电器对于3/2断路器结构的输电线的保护是有用的，特别适用于要求高速继电器输出的系统。
权利要求
1.一种电流差动保护继电器，包括算出从3/2断路器母线结构的设置于夹着输电线的母线连接线的各电流互感器得到的各本端电流、和将从输电线相对端的设置于夹着输电线的母线连接线的各电流互感器得到的电流进行合成的相对端电流的作为矢量和的有效值表示的差电流的差电流部；算出所述各本端电流的各有效值、和所述相对端电流的有效值的作为3个有效值的标量和表示的第1抑制电流的第1抑制电流部；基于所述差电流和所述第1抑制电流进行比率差动运算、并将该比率差动运算结果作为第1比率差动运算结果进行输出的第1比率差动运算部；以及基于所述第1比率差动运算结果、生成使得设置于所述母线连接线的断路器跳闸的继电器动作信号并输出的输出部，其特征在于，具备
第2抑制电流部，所述第2抑制电流部在从相对端侧发送的该相对端侧的所述第1比率差动运算结果无输出的情况下，根据所述各本端电流的各有效值、和所述相对端电流乘以超过1的规定实数值的值，算出作为这3个有效值的标量和表示的第2抑制电流，在从相对端侧发送的该相对端侧的所述第1比率差动运算结果有输出的情况下，根据所述各本端电流的各有效值、和所述相对端电流的有效值，算出作为这3个有效值的标量和表示的第2抑制电流；
以及基于所述差电流和所述第2抑制电流进行比率差动运算、并将该比率差动运算结果作为第2比率差动运算结果输出的第2比率差动运算部，
所述输出部在本端侧的所述第2比率差动运算结果有输出的情况下，输出所述继电器动作信号。
2.一种电流差动保护继电器，包括算出从3/2断路器母线结构的设置于夹着输电线的母线连接线的各电流互感器得到的各本端电流、和将从输电线相对端的设置于夹着输电线的母线连接线的各电流互感器得到的电流进行合成的相对端电流的作为矢量和的有效值表示的差电流的差电流部；算出所述各本端电流的各有效值、和所述相对端电流的有效值的作为3个有效值的标量和表示的第1抑制电流的第1抑制电流部；基于所述差电流和所述第1抑制电流进行比率差动运算、并将该比率差动运算结果作为第1比率差动运算结果进行输出的第1比率差动运算部；以及基于所述第1比率差动运算结果、生成使得设置于所述母线连接线的断路器跳闸的继电器动作信号并输出的输出部，其特征在于，具备
第2抑制电流部，所述第2抑制电流部在从相对端侧发送的该相对端侧的所述第1比率差动运算结果无输出的情况下，根据所述各本端电流的各有效值、和所述相对端电流乘以超过1的规定实数值的值，算出作为这3个有效值的标量和表示的第2抑制电流，在从相对端侧发送的该相对端侧的所述第1比率差动运算结果有输出的情况下，根据所述各本端电流的各有效值、和所述相对端电流的有效值，算出作为这3个有效值的标量和表示的第2抑制电流；
以及基于所述差电流和所述第2抑制电流进行比率差动运算、并将该比率差动运算结果作为第2比率差动运算结果输出的第2比率差动运算部，
所述输出部在本端侧的所述第1比率差动运算结果有输出、并且在本端侧的所述第2比率差动运算结果有输出的情况下，输出所述继电器动作信号。
全文摘要
本发明的课题是不降低动作的可靠性并缩短动作时间。解决手段是除了通过本端电流I1、I2的有效值和相对端电流Ir的有效值之和生成第1抑制电流Ires1的第1抑制电流部(16)，还具备通过本端电流I1、I2的有效值和相对端电流Ir的有效值或者相对端电流Ir的K倍(满足K＞1的实数)的电流的有效值中任意一方的值之和生成第2抑制电流Ires2的第2抑制电流部(17)，在第2抑制电流部(17)中，在从相对端侧发送的相对端侧的第1比率差动运算结果为无输出的时候，选择相对端电流Ir的K倍的值作为输入信号；在该第1比率差动运算结果为有输出的时候，选择相对端电流的有效值作为输入信号，在本端侧的第2比率差动运算结果为有输出的时候，对母线连接线上设置的断路器生成继电器动作信号并输出。
文档编号H02H7/00GK101521370SQ20081021467
公开日2009年9月2日 申请日期2008年8月28日 优先权日2008年2月29日
发明者尾田重远 申请人:三菱电机株式会社