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公開番号2024073819
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-30
出願番号2022184734
出願日2022-11-18
発明の名称保護システムおよび保護方法
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H02H 3/02 20060101AFI20240523BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】母線保護機能が不動作となった場合に、簡便な方法で母線保護機能を代替する。
【解決手段】電力系統4の保護システム1において、複数の送電線保護リレーTPRの各々は、互いに同期してサンプリングした交流電圧および交流電流のサンプリング値に基づいて対応する送電線TLの事故判定を行う。母線保護装置BPDは、複数の送電線保護リレーTPRの各々から受信した上記交流電流のサンプリング値に基づいて、電流差動リレー方式により母線BLの事故判定を行う。複数の送電線保護リレーTPRの各々は、母線保護装置BPDが故障の場合に、電力系統4での事故の有無の判定と事故点が母線側か対応する送電線側かを判定する方向判定を行う。マスタ局の送電線保護リレーTPR1は、複数の送電線保護リレーTPRの方向判定の結果が全て母線側である場合に、母線BLで事故が発生していると判定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
母線および前記母線から引き出された複数の送電線を含む電力系統を保護するための保護システムであって、
前記複数の送電線にそれぞれ対応する複数の送電線保護リレーと、
母線保護装置とを備え、
前記複数の送電線保護リレーの各々は、対応する送電線の交流電圧および交流電流を互いに同期してサンプリングし、交流電圧および交流電流のサンプリング値に基づいて対応する送電線の事故判定を行い、
前記母線保護装置は、前記複数の送電線保護リレーの各々から受信した前記交流電流のサンプリング値に基づいて、電流差動リレー方式により前記母線の事故判定を行い、
前記複数の送電線保護リレーの各々は、前記母線保護装置が故障の場合に、前記電力系統での事故の有無の判定と事故点が母線側か対応する送電線側かを判定する方向判定とを行い、前記複数の送電線保護リレーのうちのマスタ局の送電線保護リレーは、前記複数の送電線保護リレーの前記方向判定の結果が全て母線側である場合に、前記母線で事故が発生していると判定する、保護システム。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
前記複数の送電線保護リレーの各々は、
距離リレー要素によって対応する送電線で事故が発生しているか否かを判定し、
前記距離リレー要素によって事故点が前記母線側か前記対応する送電線側かを判定し、
前記距離リレー要素による計算ができないほど前記交流電流のサンプリング値の大きさが小さい場合には、前記事故点は前記母線側であると判定する、請求項１に記載の保護システム。
【請求項３】
前記複数の送電線保護リレーの各々は、
過電流リレー要素または不足電圧リレー要素と方向リレー要素との組み合わせによって対応する送電線で事故が発生しているか否かを判定し、
前記方向リレー要素によって前記事故点が前記母線側か前記対応する送電線側かを判定し、
前記方向リレー要素による計算ができないほど前記交流電流のサンプリング値の大きさが小さい場合には、前記事故点は前記母線側であると判定する、請求項１に記載の保護システム。
【請求項４】
前記複数の送電線保護リレーの各々は、前記対応する送電線に電源が接続されている場合には、距離リレー要素によって対応する送電線で事故が発生しているか否かを判定し、前記距離リレー要素によって事故点が前記母線側か前記対応する送電線側かを判定し、
前記複数の送電線保護リレーの各々は、前記対応する送電線に電源が接続されていない場合には、少なくとも１つの線間電圧について不足電圧リレー要素が動作すると共にΔ結線の全ての相電流について過電流リレー要素が不動作の場合、または、零相過電圧リレー要素が動作すると共に零相過電流リレー要素が不動作の場合に、前記母線側の事故と判定する、請求項１に記載の保護システム。
【請求項５】
前記複数の送電線保護リレーの各々は、前記対応する送電線に電源が接続されている場合には、過電流リレー要素または不足電圧リレー要素と方向リレー要素との組み合わせによって対応する送電線で事故が発生しているか否かを判定し、前記方向リレー要素によって前記事故点が前記母線側か前記対応する送電線側かを判定し、
前記複数の送電線保護リレーの各々は、前記対応する送電線に電源が接続されていない場合には、少なくとも１つの線間電圧について不足電圧リレー要素が動作すると共にΔ結線の全ての相電流について過電流リレー要素が不動作の場合、または、零相過電圧リレー要素が動作すると共に零相過電流リレー要素が不動作の場合に、前記母線側の事故と判定する、請求項１に記載の保護システム。
【請求項６】
前記複数の送電線の各々には遮断器が設けられ、
前記複数の送電線保護リレーの各々は、前記母線保護装置からの前記遮断器の開放指令に応答して、対応する送電線に設けられた前記遮断器にトリップ信号を出力することにより、前記対応する遮断器を開放するように構成され、
前記母線保護装置は、前記母線で事故発生と判定した場合に、前記複数の送電線保護リレーの各々に前記遮断器の前記開放指令を出力する、請求項１に記載の保護システム。
【請求項７】
前記複数の送電線保護リレーのうち前記マスタ局の送電線保護リレーを除く各スレーブ局の送電線保護リレーは、前記マスタ局からの前記遮断器の開放指令に応答して、対応する送電線に設けられた前記遮断器にトリップ信号を出力することにより、前記対応する遮断器を開放するように構成され、
前記マスタ局の送電線保護リレーは、前記母線で事故発生と判定した場合に、各前記スレーブ局の送電線保護リレーに前記遮断器の前記開放指令を出力する、請求項６に記載の保護システム。
【請求項８】
前記複数の送電線保護リレーと前記母線保護装置とは、情報通信ネットワークを介して互いに接続され、
前記複数の送電線保護リレーの各々は、前記情報通信ネットワークに接続された時刻同期サーバからの時刻同期信号に基づいて内蔵のタイマの時刻同期を行う、請求項１に記載の保護システム。
【請求項９】
母線および前記母線から引き出された複数の送電線を含む電力系統を保護する保護方法であって、
前記複数の送電線にそれぞれ対応する複数の送電線保護リレーと母線保護装置とが設けられ、
前記複数の送電線保護リレーの各々が、対応する送電線の交流電圧および交流電流を互いに同期してサンプリングし、交流電圧および交流電流のサンプリング値に基づいて対応する送電線の事故判定を行うステップと、
前記母線保護装置が、前記複数の送電線保護リレーの各々から受信した前記交流電流のサンプリング値に基づいて、電流差動リレー方式により前記母線の事故判定を行うステップと、
前記母線保護装置が故障の場合に、前記複数の送電線保護リレーの各々が、前記電力系統での事故の有無の判定と事故点が母線側か対応する送電線側かを判定する方向判定とを行うステップと、
前記複数の送電線保護リレーのうちのマスタ局の送電線保護リレーが、前記複数の送電線保護リレーの前記方向判定の結果が全て母線側である場合に、前記母線で事故が発生していると判定するステップとを備える、保護方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力系統を保護する保護システムおよび保護方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電力系統を構成する母線に事故が発生した場合には、母線保護リレーが主保護装置として動作し、遮断器を開放することで事故箇所を電力網から切り離す。母線保護リレーが不動作の場合には、たとえば、母線に接続された送電線の相手端の距離リレーが後備保護装置として動作する。しかし、後備保護装置が動作する場合には、一般に事故除去が遅れるために、停電範囲が拡大してしまう。
【０００３】
特開２０１５－０３５８６０号公報（特許文献１）は、母線保護リレーが不動作の場合に、送電線の相手端に設けられた方向距離リレーと送電線に設けられたＰＣＭ（Pulse Code Modulation）電流差動リレーとを用いることにより、早期に事故発生を判定して停電範囲を抑える技術を開示する。しかしながら、電気所間に保護リレー専用の通信設備が必要であり、保護システム全体が高コスト化するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－０３５８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、上記の背景技術を鑑みてなされたものであり、その目的は、母線保護機能が不動作となった場合に、簡便な方法で母線保護機能を代替することが可能な保護システムおよび保護方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ある態様の保護システムは、母線および母線から引き出された複数の送電線を含む電力系統を保護する。保護システムは、複数の送電線にそれぞれ対応する複数の送電線保護リレーと、母線保護装置とを備える。複数の送電線保護リレーの各々は、対応する送電線の交流電圧および交流電流を互いに同期してサンプリングし、交流電圧および交流電流のサンプリング値に基づいて対応する送電線の事故判定を行う。母線保護装置は、複数の送電線保護リレーの各々から受信した交流電流のサンプリング値に基づいて、電流差動リレー方式により母線の事故判定を行う。複数の送電線保護リレーの各々は、母線保護装置が故障の場合に、電力系統での事故の有無の判定と事故点が母線側か対応する送電線側かを判定する方向判定とを行う。複数の送電線保護リレーのうちのマスタ局の送電線保護リレーは、複数の送電線保護リレーの方向判定の結果が全て母線側である場合に、母線で事故が発生していると判定する。
【発明の効果】
【０００７】
上記の態様によれば、複数の送電線保護リレーの各々は、母線保護装置が故障の場合に、電力系統での事故の有無の判定と事故点が母線側か対応する送電線側かを判定する方向判定とを行い、複数の送電線保護リレーのうちのマスタ局の送電線保護リレーは、複数の送電線保護リレーの方向判定の結果に基づいて母線の事故判定を行う。これにより、母線保護装置による母線保護機能が不動作となった場合に、簡便な方法で母線保護機能を代替できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態の保護システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
送電線保護リレーＴＰＲのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
母線保護装置ＢＰＤのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
図１の送電線保護リレーＴＰＲおよび母線保護装置ＢＰＤの有する機能の概要を説明するための図である。
図１の保護システム１による母線保護機能を説明するためのフローチャートである。
図１の保護システム１による送電線保護機能を説明するためのフローチャートである。
代替母線保護機能の使用開始手順を示すフローチャートである。
図１の保護システム１による代替母線保護機能を説明するためのフローチャートである。
電源が接続されていない送電線における方向判定の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００１０】
実施の形態１．
［保護システムの全体構成］
図１は、本実施形態の保護システムの全体構成の一例を示すブロック図である。保護システム１は、母線ＢＬとこの母線ＢＬに接続された複数の送電線ＴＬを含む電力系統４を保護する。図１には、一例として母線ＢＬに接続された４本の送電線ＴＬ１～ＴＬ４が示されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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