專利名稱：短路距離繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字型短路距離繼電器，尤其涉及能夠?qū)崿F(xiàn)防止因超越(overreach) 引起的誤判斷和不需要的動(dòng)作的短路距離繼電器。
背景技術(shù)：
一般在電力系統(tǒng)的保護(hù)領(lǐng)域中，廣泛使用對(duì)保護(hù)對(duì)象輸電線的短路事故進(jìn)行檢測(cè) 的短路距離繼電器。所謂短路距離繼電器是指算出到事故點(diǎn)為止的電氣距離即阻抗，根據(jù) 其大小來(lái)進(jìn)行事故選擇，并對(duì)斷路器輸出斷路指令的電路。在此，說(shuō)明數(shù)字型短路距離繼電器的現(xiàn)有例。在短路距離繼電器中設(shè)有從三相交 流電力系統(tǒng)分別輸入電壓和電流的方向單元、以及短路距離繼電器單元。所謂方向單元是 指基于從系統(tǒng)輸入的電壓和電流來(lái)識(shí)別事故方向的單元。所謂短路距離繼電器單元是指基 于從系統(tǒng)輸入的電壓和電流算出到事故點(diǎn)為止的電氣距離即阻抗的電抗單元。進(jìn)而，短路距離繼電器單元具有第一級(jí)單元、第二級(jí)單元等多個(gè)距離單元。各距離 單元分別具有整定阻抗。短路距離繼電器單元將距離單元的整定阻抗與所算出的阻抗加以 比較，基于其比較結(jié)果進(jìn)行事故時(shí)的動(dòng)作判斷，通過(guò)該動(dòng)作判斷對(duì)斷路器輸出斷路指令。在如上所述的短路距離繼電器中，以方向單元進(jìn)行了動(dòng)作作為條件，如果由短路 距離繼電器單元算出的阻抗在距離單元的整定阻抗以內(nèi)，則認(rèn)定為算出阻抗落入了距離單 元的動(dòng)作范圍內(nèi)，該距離單元對(duì)斷路器輸出斷路指令。作為由距離單元加以判斷的動(dòng)作，第 一級(jí)單元中為瞬時(shí)斷路、在第二級(jí)單元之后為限時(shí)斷路。這種短路距離繼電器在現(xiàn)有技術(shù)中適用于對(duì)主保護(hù)進(jìn)行支援的后備保護(hù)成為主 流。但是，近年來(lái)，希望提高系統(tǒng)保護(hù)的可靠性和系統(tǒng)使用的自由度，期待短路距離繼電器 也用作主保護(hù)。因此，對(duì)于短路距離繼電器的高精度化，不僅重視測(cè)距精度的提高，還重視 防止超越的對(duì)策。在此，對(duì)超越進(jìn)行說(shuō)明。事故相的短路距離繼電器在除去負(fù)載電流和事故點(diǎn)阻 抗等之后，能夠準(zhǔn)確求出到事故點(diǎn)為止的電氣距離即阻抗。但是，已知在事故相之外的健 全相的距離繼電器中，算出的阻抗相對(duì)于整定阻抗變?yōu)槌?over reach)或不足(under reach)0作為阻抗為事故相的2倍以上的情況下的超越，代表性地有兩相短路事故時(shí)的超 前相超越(參考非專利文獻(xiàn)1)。即，在事故相所呈現(xiàn)的阻抗落入了第二級(jí)單元的動(dòng)作范圍 時(shí)，本來(lái)應(yīng)判斷為限時(shí)斷路，但是因超前相產(chǎn)生了超越現(xiàn)象，而使阻抗落入了第一級(jí)單元的 動(dòng)作范圍。結(jié)果，第一級(jí)單元判斷為瞬時(shí)斷路，盡管正確的應(yīng)該是不得進(jìn)行動(dòng)作，但卻進(jìn)行了 不需要的動(dòng)作。如前所述，由于第一級(jí)單元的動(dòng)作輸出為瞬時(shí)斷路，所以防止不需要的動(dòng)作 極其重要。因此，現(xiàn)有技術(shù)中，在短路距離繼電器中采取了各種防止超越的對(duì)策。具體而言，公知有實(shí)施了如下這種防止超越的對(duì)策的技術(shù)。首先，在圖11所示 的方式中，對(duì)作為距離單元的第一級(jí)單元sxi-ab、SXl-bc、SXl-ca、以及方向單元SM-ab、SM-bc、SM-ca分別連接基于相電流的過(guò)電流單元51cp-a、51cp-b、51cp-c而構(gòu)成“與”電路。 根據(jù)該方式，通過(guò)采用過(guò)電流繼電器的動(dòng)作條件，能夠阻止事故時(shí)的超前相的第一級(jí)單元 SXl輸出不需要的動(dòng)作。此外，如圖12所示，在第一級(jí)單元SXl上組合盲(blinder)單元BL來(lái)創(chuàng)建盲動(dòng)作 區(qū)域的方式也廣泛得以適用。圖12中，0是中繼設(shè)置點(diǎn)、P是電源點(diǎn)、R是電阻成份、JX是 電抗成份、Zbc是作為事故相的be相所呈現(xiàn)的阻抗、Zab是作為超前相的ab相所呈現(xiàn)的阻 抗、Zca是作為滯后相的ca相所呈現(xiàn)的阻抗(以上參考非專利文獻(xiàn)2、。該方式中，通過(guò)施 加盲單元BL，能夠限制作為超前相的ab相的超越。進(jìn)而，專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)通過(guò)選擇線間電壓最小的相來(lái)作為事故相，而阻 止了因超越引起的不需要的動(dòng)作?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1 東京電機(jī)大學(xué)出版局発行“保護(hù)繼電技術(shù)第3章”(第二 52 254 頁(yè))非專利文獻(xiàn)2 電気協(xié)同研究第37卷第1號(hào)“後備保護(hù)繼電方式”(第四1頁(yè))專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2000-125462號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題如上所述的防止超越的對(duì)策用于實(shí)現(xiàn)事故相之外的健全相中的短路距離繼電器 的作為正確情況的不進(jìn)行動(dòng)作，但是存在如下這種問(wèn)題。首先，在使用了圖11所示的過(guò)電 流繼電器的動(dòng)作條件的方式中，在重負(fù)載系統(tǒng)的情況下，必須進(jìn)行調(diào)整，使得過(guò)電流繼電器 的動(dòng)作靈敏度提高到一直不動(dòng)作的等級(jí)。作為提高過(guò)電流繼電器的動(dòng)作靈敏度后的結(jié)果，事故時(shí)的短路距離繼電器的動(dòng)作 檢測(cè)靈敏度必然會(huì)降低，產(chǎn)生難以對(duì)事故電流和負(fù)載電流進(jìn)行識(shí)別的問(wèn)題。也就是說(shuō)，在將 過(guò)電流繼電器的動(dòng)作條件與短路距離繼電器單元組合使用的情況下，短路距離繼電器中的 事故電流的檢測(cè)靈敏度將會(huì)依賴于負(fù)載電流的大小。這意味著短路距離繼電器的事故檢測(cè) 精度受負(fù)載電流大小的左右，在實(shí)現(xiàn)高精度的穩(wěn)定方面是不優(yōu)選的。此外，在圖12所示的使用了盲單元的防止超越的對(duì)策中，對(duì)于事故時(shí)的用于阻止 超越的盲單元的調(diào)整和用于避免負(fù)載阻抗的調(diào)整值，存在很難取得兩者間的使用方面上的 協(xié)調(diào)的問(wèn)題。尤其在短距離線路中考慮了事故點(diǎn)阻抗的情況下，進(jìn)行使阻止超越和避免負(fù) 載阻抗相兼顧的調(diào)整是非常困難的。因此，對(duì)盲單元中的最佳調(diào)整值進(jìn)行選定成為問(wèn)題。此外，在專利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)中，作為事故相篩選選擇了線間電壓最小的相，但 是若假定在雙線路輸電線中產(chǎn)生了經(jīng)2個(gè)線路的多重事故的情形，則有短路距離繼電器的 方向單元不動(dòng)作的危險(xiǎn)。即，在發(fā)生了多重事故的情況下，如果事故電壓相當(dāng)于三線接地， 則可能由于各相的電壓大致相同，所以線間電壓的大小沒(méi)有差異，而使識(shí)別事故方向的方 向單元不動(dòng)作。在這種情形下，事故相或與事故相有關(guān)的相中的第一級(jí)單元不能夠輸出動(dòng)作判斷。結(jié)果，變?yōu)榛诘诙?jí)單元的限時(shí)斷路，有引起消除事故延遲的危險(xiǎn)。因此，現(xiàn)有技術(shù) 中，需要對(duì)多重事故慎重地進(jìn)行檢測(cè)，事故的檢測(cè)處理復(fù)雜。如上所述，在為了阻止事故相之外的其他相的超越而利用了過(guò)電流繼電器的動(dòng)作 條件或盲單元的情況下，必然存在對(duì)系統(tǒng)的依賴。即，進(jìn)行調(diào)整時(shí)要著重注意系統(tǒng)條件，在 短路距離繼電器的使用時(shí)需要考慮特別的調(diào)整。此外，現(xiàn)有技術(shù)中由于有可能在多重事故 時(shí)不動(dòng)作，所以期待對(duì)此加以改善。本發(fā)明鑒于上述方面而作出，其目的在于提供一種短路距離繼電器，該短路距離 繼電器能夠基于兩線短路時(shí)或兩線接地時(shí)的各相所呈現(xiàn)的阻抗選擇事故相，從而能夠不受 系統(tǒng)條件所左右，并能夠防止因超越引起的誤判斷和不需要的動(dòng)作，并且在多重事故時(shí)也 能夠動(dòng)作，高精度且可靠性良好。解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)手段為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明在數(shù)字型的短路距離繼電器中，具有方向單元，從三 相交流電力系統(tǒng)分別輸入電壓和電流，根據(jù)該電壓和電流來(lái)識(shí)別事故方向；和短路距離繼 電器單元，根據(jù)所述電壓和所述電流算出阻抗，并將算出的阻抗與距離單元的整定阻抗相 比較，基于其比較結(jié)果判斷到事故點(diǎn)為止的電氣距離，來(lái)識(shí)別事故點(diǎn)，該短路距離繼電器具 有如下結(jié)構(gòu)。S卩，本發(fā)明的短路距離繼電器具備阻抗算出機(jī)構(gòu)，求出所述方向單元中動(dòng)作的相 的阻抗；以及最小相選擇機(jī)構(gòu)，將所述阻抗算出機(jī)構(gòu)求出的阻抗最小的相作為事故相加以 選擇；所述短路距離繼電器構(gòu)成為，在由所述最小相選擇機(jī)構(gòu)選擇出的相的阻抗在所述距 離單元的整定阻抗以內(nèi)時(shí)，通過(guò)使所述距離單元的輸出有效來(lái)對(duì)斷路器輸出斷路指令。如公知那樣，超前相和滯后相所呈現(xiàn)的阻抗位于相對(duì)事故相所呈現(xiàn)的阻抗以電源 點(diǎn)為中心轉(zhuǎn)60度的方向。因此，通過(guò)從方向單元?jiǎng)幼鞯南嘀羞x擇阻抗最小的相來(lái)作為事故 相，使得該事故相所呈現(xiàn)的阻抗的大小與事故相之外的其他相所呈現(xiàn)的阻抗相比為1/2以 下。由于兩線短路事故時(shí)、兩線接地事故時(shí)的超前相的超越作為阻抗為事故相的2倍 以上的值(電源阻抗為零時(shí)，大致為2倍)，因此通過(guò)從方向單元的動(dòng)作相中選擇阻抗最小 相來(lái)作為事故相，而將阻抗為其他相的1/2以下的相判斷為事故相，能夠阻止因超前相的 超越引起的誤判斷。即，根據(jù)本發(fā)明，能夠可靠地阻止因超越引起的誤判斷和不需要的動(dòng) 作，能夠?qū)崿F(xiàn)短路距離繼電器的精度提高。此外，在本發(fā)明中，基于各相所呈現(xiàn)的阻抗來(lái)判斷事故相，與著眼于線間電壓將電 壓最小相作為事故相的現(xiàn)有例相比，作為判斷要素還包含有各相的電流。因此，即使在發(fā) 生了相當(dāng)于各相的電壓相等的三線接地事故這種多重事故的情況下，也能夠以電流作為基 準(zhǔn)來(lái)決定阻抗的大小，能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)氖鹿蔬x擇。結(jié)果，即使在多重事故時(shí)也不用擔(dān)心不動(dòng) 作，能夠?qū)嵤┭杆俚氖鹿氏?。發(fā)明效果根據(jù)如上所述的本發(fā)明，能夠著眼于兩線短路時(shí)或兩線接地時(shí)的各相所呈現(xiàn)的阻 抗，求出方向單元進(jìn)行了動(dòng)作的相的阻抗，并將阻抗最小的相作為事故相加以選擇。因此， 能夠提供短路距離繼電器，該短路距離繼電器不依賴于系統(tǒng)地阻止因超越引起的誤判斷和 不需要的動(dòng)作，在使用時(shí)不需要特意考慮特別的調(diào)整，不會(huì)受系統(tǒng)條件的左右，并且即使在多重事故時(shí)也能夠進(jìn)行動(dòng)作，具有高精度和高可靠性。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的功能框圖結(jié)構(gòu)圖。圖2(a)、(b)都是表示短路距離繼電器的特性例的圖。圖3(a)是表示第一實(shí)施方式的系統(tǒng)圖、(b)是表示第一實(shí)施方式的調(diào)整例與前方 兩線短路事故時(shí)的各相所呈現(xiàn)的阻抗的圖。圖4是平行雙線路的多重事故時(shí)的例子，(a)是系統(tǒng)圖、(b)是電流、電壓矢量圖。圖5是平行雙線路的多重事故時(shí)的例子，(a)是系統(tǒng)圖、(b)是電流、電壓矢量圖。圖6是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的功能框圖結(jié)構(gòu)圖。圖7是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的功能框圖結(jié)構(gòu)圖。圖8是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的功能框圖結(jié)構(gòu)圖。圖9是本發(fā)明的第五實(shí)施方式的功能框圖結(jié)構(gòu)圖。圖10是本發(fā)明的第六實(shí)施方式的功能框圖結(jié)構(gòu)圖。圖11是用于說(shuō)明由過(guò)電流繼電器進(jìn)行的防止超越的對(duì)策的說(shuō)明圖。圖12是用于說(shuō)明由盲單元進(jìn)行的防止超越的對(duì)策的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式[1.第一實(shí)施方式][1-1.結(jié)構(gòu)]下面，參考附圖來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的一例。圖1是表示本發(fā)明的短路 距離繼電器的第一實(shí)施方式的功能框圖，圖2是表示短路距離繼電器的特性例的圖。圖1所示的44S-SMab、44S-SMbc、44S_SMca是短路距離繼電器單元44S的方向單 元SM。各方向單元SM具有圖2所示那樣的由姆歐(Mho)特性(如圖2(a)所圖示)或直線 特性(如圖2(b)所圖示)所包圍的動(dòng)作范圍。短路距離繼電器單元44S如圖2所示，作為通過(guò)電抗來(lái)判斷到事故點(diǎn)為止的電氣 距離的距離單元SX，具有第一級(jí)單元SX1、第二級(jí)單元SX2等，通過(guò)這些距離單元來(lái)進(jìn)行事 故點(diǎn)的識(shí)別。通常，第一級(jí)單元SXl被調(diào)整為到相對(duì)母線的80%左右，第二級(jí)單元SX2被調(diào) 整為到相對(duì)母線的120%左右。此外，距離單元SX在方向單元SM動(dòng)作的條件下向斷路器輸 出斷路指令。第一實(shí)施方式的特征在于如下方面。S卩，如圖1所示，設(shè)有對(duì)阻抗進(jìn)行運(yùn)算的阻抗 算出機(jī)構(gòu)11、和對(duì)阻抗最小的相進(jìn)行選擇的最小相選擇機(jī)構(gòu)12。這些阻抗算出機(jī)構(gòu)11和 最小相選擇機(jī)構(gòu)12與短路距離繼電器單元44S的方向單元44S-SMab、44S-SMbc、44S-SMca 一起構(gòu)成事故相選擇電路100。若方向單元44S-SMab、44S_SMbc、44S-SMca動(dòng)作，則阻抗算 出機(jī)構(gòu)11求出該動(dòng)作相所呈現(xiàn)的阻抗Zab、Zbc、Zca。具體而言，能夠通過(guò)下述的式(1)來(lái) 求出阻抗。[數(shù)式1]
權(quán)利要求
1.一種短路距離繼電器，該短路距離繼電器是數(shù)字型的短路距離繼電器，具有方向 單元，從三相交流電力系統(tǒng)分別輸入電壓和電流，根據(jù)該電壓和電流來(lái)識(shí)別事故方向；和 短路距離繼電器單元，根據(jù)所述電壓和所述電流算出阻抗，并將算出的阻抗與距離單元的 整定阻抗相比較，基于其比較結(jié)果判斷到事故點(diǎn)為止的電氣距離，來(lái)識(shí)別事故點(diǎn)，其特征在 于，具備阻抗算出機(jī)構(gòu)，求出所述方向單元中動(dòng)作的相的阻抗；以及 最小相選擇機(jī)構(gòu)，將所述阻抗算出機(jī)構(gòu)求出的阻抗最小的相作為事故相加以選擇； 所述短路距離繼電器構(gòu)成為，在由所述最小相選擇機(jī)構(gòu)選擇出的相的阻抗在所述距離 單元的整定阻抗以內(nèi)時(shí)，通過(guò)使所述距離單元的輸出有效來(lái)對(duì)斷路器輸出斷路指令。
2.一種短路距離繼電器，該短路距離繼電器是數(shù)字型的短路距離繼電器，具有方向 單元，從三相交流電力系統(tǒng)分別輸入電壓和電流，根據(jù)該電壓和電流來(lái)識(shí)別事故方向；和 短路距離繼電器單元，根據(jù)所述電壓和所述電流算出阻抗，并將算出的阻抗與距離單元的 整定阻抗相比較，基于其比較結(jié)果判斷到事故點(diǎn)為止的電氣距離，來(lái)識(shí)別事故點(diǎn)，其特征在 于，具備阻抗算出機(jī)構(gòu)，求出所述方向單元中動(dòng)作的相的阻抗；以及 最小相選擇機(jī)構(gòu)，將所述阻抗算出機(jī)構(gòu)求出的阻抗最小的相作為事故相加以選擇； 所述短路距離繼電器構(gòu)成為，使得與所述最小相選擇機(jī)構(gòu)選擇出的相相對(duì)應(yīng)的相的所 述距離單元的輸出有效。
3.一種短路距離繼電器，該短路距離繼電器是數(shù)字型的短路距離繼電器，具有方向 單元，從三相交流電力系統(tǒng)分別輸入電壓和電流，根據(jù)該電壓和電流來(lái)識(shí)別事故方向；和 短路距離繼電器單元，根據(jù)所述電壓和所述電流算出阻抗，并將算出的阻抗與距離單元的 整定阻抗相比較，基于其比較結(jié)果判斷到事故點(diǎn)為止的電氣距離，來(lái)識(shí)別事故點(diǎn)，其特征在 于，具備阻抗算出機(jī)構(gòu)，求出所述方向單元中動(dòng)作的相的阻抗；以及 最小相選擇機(jī)構(gòu)，將所述阻抗算出機(jī)構(gòu)求出的阻抗最小的相作為事故相加以選擇； 所述短路距離繼電器構(gòu)成為，使用由所述最小相選擇機(jī)構(gòu)選擇出的相的輸出，來(lái)阻止 超前相中的所述距離單元的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的短路距離繼電器，其特征在于，所述阻抗算出機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，對(duì)所述方向單元中動(dòng)作的相求出阻抗中的電阻成份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的短路距離繼電器，其特征在于，所述阻抗算出機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，算出各相的阻抗，并從中選擇所述方向單元?jiǎng)幼鞯南嗟淖?抗，由此求出方向單元?jiǎng)幼鞯南嗟淖杩埂?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的短路距離繼電器，其特征在于， 具備顯示機(jī)構(gòu)，該顯示機(jī)構(gòu)用于顯示短路事故的相名；所述顯示機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，在各相的所述方向單元中動(dòng)作的相為兩相以下的情況下，將所 述最小相選擇機(jī)構(gòu)選擇出的相顯示為二相短路事故，在各相的所述方向單元中動(dòng)作的相有三相、且三相的所述距離單元都在動(dòng)作的情況下，顯示為三相短路事故。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的短路距離繼電器，其特征在于， 具備顯示機(jī)構(gòu)，該顯示機(jī)構(gòu)用于顯示短路事故的相名；所述顯示機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，在各相的所述方向單元中動(dòng)作的相為兩相以下的情況下，將所 述最小相選擇機(jī)構(gòu)選擇出的相顯示為二相短路事故，在各相的所述方向單元中動(dòng)作的相有 三相、且此時(shí)的三相阻抗的差分全部為預(yù)定值以下的情況下，顯示為三相短路事故。
全文摘要
提供短路距離繼電器，能夠根據(jù)各相所呈現(xiàn)的阻抗來(lái)選擇事故相，不受系統(tǒng)條件左右，能夠防止因超越引起的誤判斷和不需要的動(dòng)作，并且在多重事故時(shí)也能夠動(dòng)作，具有高精度和良好的可靠性。阻抗算出機(jī)構(gòu)(11)求出方向單元(SM)動(dòng)作的相的阻抗，最小相算出機(jī)構(gòu)(11)將阻抗最小相選作事故相，并且在所選擇出的相的阻抗在距離單元的整定阻抗以內(nèi)時(shí)，通過(guò)使距離單元的輸出有效來(lái)對(duì)斷路器輸出斷路指令。由此，能夠不依賴于系統(tǒng)而可靠地阻止因超越引起的誤判斷和不需要?jiǎng)幼鳌?br> 文檔編號(hào)H02H3/40GK102138263SQ200980133709
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者堀政夫, 犬飼道彥, 齊田穰 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝