专利名称：短路距离继电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字型短路距离继电器，尤其涉及能够实现防止因超越(overreach) 引起的误判断和不需要的动作的短路距离继电器。
背景技术：
一般在电力系统的保护领域中，广泛使用对保护对象输电线的短路事故进行检测 的短路距离继电器。所谓短路距离继电器是指算出到事故点为止的电气距离即阻抗，根据 其大小来进行事故选择，并对断路器输出断路指令的电路。在此，说明数字型短路距离继电器的现有例。在短路距离继电器中设有从三相交 流电力系统分别输入电压和电流的方向单元、以及短路距离继电器单元。所谓方向单元是 指基于从系统输入的电压和电流来识别事故方向的单元。所谓短路距离继电器单元是指基 于从系统输入的电压和电流算出到事故点为止的电气距离即阻抗的电抗单元。进而，短路距离继电器单元具有第一级单元、第二级单元等多个距离单元。各距离 单元分别具有整定阻抗。短路距离继电器单元将距离单元的整定阻抗与所算出的阻抗加以 比较，基于其比较结果进行事故时的动作判断，通过该动作判断对断路器输出断路指令。在如上所述的短路距离继电器中，以方向单元进行了动作作为条件，如果由短路 距离继电器单元算出的阻抗在距离单元的整定阻抗以内，则认定为算出阻抗落入了距离单 元的动作范围内，该距离单元对断路器输出断路指令。作为由距离单元加以判断的动作，第 一级单元中为瞬时断路、在第二级单元之后为限时断路。这种短路距离继电器在现有技术中适用于对主保护进行支援的后备保护成为主 流。但是，近年来，希望提高系统保护的可靠性和系统使用的自由度，期待短路距离继电器 也用作主保护。因此，对于短路距离继电器的高精度化，不仅重视测距精度的提高，还重视 防止超越的对策。在此，对超越进行说明。事故相的短路距离继电器在除去负载电流和事故点阻 抗等之后，能够准确求出到事故点为止的电气距离即阻抗。但是，已知在事故相之外的健 全相的距离继电器中，算出的阻抗相对于整定阻抗变为超越(over reach)或不足(under reach)0作为阻抗为事故相的2倍以上的情况下的超越，代表性地有两相短路事故时的超 前相超越(参考非专利文献1)。即，在事故相所呈现的阻抗落入了第二级单元的动作范围 时，本来应判断为限时断路，但是因超前相产生了超越现象，而使阻抗落入了第一级单元的 动作范围。结果，第一级单元判断为瞬时断路，尽管正确的应该是不得进行动作，但却进行了 不需要的动作。如前所述，由于第一级单元的动作输出为瞬时断路，所以防止不需要的动作 极其重要。因此，现有技术中，在短路距离继电器中采取了各种防止超越的对策。具体而言，公知有实施了如下这种防止超越的对策的技术。首先，在图11所示 的方式中，对作为距离单元的第一级单元sxi-ab、SXl-bc、SXl-ca、以及方向单元SM-ab、SM-bc、SM-ca分别连接基于相电流的过电流单元51cp-a、51cp-b、51cp-c而构成“与”电路。 根据该方式，通过采用过电流继电器的动作条件，能够阻止事故时的超前相的第一级单元 SXl输出不需要的动作。此外，如图12所示，在第一级单元SXl上组合盲(blinder)单元BL来创建盲动作 区域的方式也广泛得以适用。图12中，0是中继设置点、P是电源点、R是电阻成份、JX是 电抗成份、Zbc是作为事故相的be相所呈现的阻抗、Zab是作为超前相的ab相所呈现的阻 抗、Zca是作为滞后相的ca相所呈现的阻抗(以上参考非专利文献2、。该方式中，通过施 加盲单元BL，能够限制作为超前相的ab相的超越。进而，专利文献1所记载的技术通过选择线间电压最小的相来作为事故相，而阻 止了因超越引起的不需要的动作。现有技术文献非专利文献非专利文献1 東京電機大学出版局発行“保護继電技術第3章”(第二 52 254 页)非专利文献2 電気協同研究第37卷第1号“後備保護继電方式”(第四1页)专利文献专利文献1 日本特开2000-125462号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题如上所述的防止超越的对策用于实现事故相之外的健全相中的短路距离继电器 的作为正确情况的不进行动作，但是存在如下这种问题。首先，在使用了图11所示的过电 流继电器的动作条件的方式中，在重负载系统的情况下，必须进行调整，使得过电流继电器 的动作灵敏度提高到一直不动作的等级。作为提高过电流继电器的动作灵敏度后的结果，事故时的短路距离继电器的动作 检测灵敏度必然会降低，产生难以对事故电流和负载电流进行识别的问题。也就是说，在将 过电流继电器的动作条件与短路距离继电器单元组合使用的情况下，短路距离继电器中的 事故电流的检测灵敏度将会依赖于负载电流的大小。这意味着短路距离继电器的事故检测 精度受负载电流大小的左右，在实现高精度的稳定方面是不优选的。此外，在图12所示的使用了盲单元的防止超越的对策中，对于事故时的用于阻止 超越的盲单元的调整和用于避免负载阻抗的调整值，存在很难取得两者间的使用方面上的 协调的问题。尤其在短距离线路中考虑了事故点阻抗的情况下，进行使阻止超越和避免负 载阻抗相兼顾的调整是非常困难的。因此，对盲单元中的最佳调整值进行选定成为问题。此外，在专利文献1记载的技术中，作为事故相筛选选择了线间电压最小的相，但 是若假定在双线路输电线中产生了经2个线路的多重事故的情形，则有短路距离继电器的 方向单元不动作的危险。即，在发生了多重事故的情况下，如果事故电压相当于三线接地， 则可能由于各相的电压大致相同，所以线间电压的大小没有差异，而使识别事故方向的方 向单元不动作。在这种情形下，事故相或与事故相有关的相中的第一级单元不能够输出动作判断。结果，变为基于第二级单元的限时断路，有引起消除事故延迟的危险。因此，现有技术 中，需要对多重事故慎重地进行检测，事故的检测处理复杂。如上所述，在为了阻止事故相之外的其他相的超越而利用了过电流继电器的动作 条件或盲单元的情况下，必然存在对系统的依赖。即，进行调整时要着重注意系统条件，在 短路距离继电器的使用时需要考虑特别的调整。此外，现有技术中由于有可能在多重事故 时不动作，所以期待对此加以改善。本发明鉴于上述方面而作出，其目的在于提供一种短路距离继电器，该短路距离 继电器能够基于两线短路时或两线接地时的各相所呈现的阻抗选择事故相，从而能够不受 系统条件所左右，并能够防止因超越引起的误判断和不需要的动作，并且在多重事故时也 能够动作，高精度且可靠性良好。解决技术问题的技术手段为了实现上述目的，本发明在数字型的短路距离继电器中，具有方向单元，从三 相交流电力系统分别输入电压和电流，根据该电压和电流来识别事故方向；和短路距离继 电器单元，根据所述电压和所述电流算出阻抗，并将算出的阻抗与距离单元的整定阻抗相 比较，基于其比较结果判断到事故点为止的电气距离，来识别事故点，该短路距离继电器具 有如下结构。S卩，本发明的短路距离继电器具备阻抗算出机构，求出所述方向单元中动作的相 的阻抗；以及最小相选择机构，将所述阻抗算出机构求出的阻抗最小的相作为事故相加以 选择；所述短路距离继电器构成为，在由所述最小相选择机构选择出的相的阻抗在所述距 离单元的整定阻抗以内时，通过使所述距离单元的输出有效来对断路器输出断路指令。如公知那样，超前相和滞后相所呈现的阻抗位于相对事故相所呈现的阻抗以电源 点为中心转60度的方向。因此，通过从方向单元动作的相中选择阻抗最小的相来作为事故 相，使得该事故相所呈现的阻抗的大小与事故相之外的其他相所呈现的阻抗相比为1/2以 下。由于两线短路事故时、两线接地事故时的超前相的超越作为阻抗为事故相的2倍 以上的值(电源阻抗为零时，大致为2倍)，因此通过从方向单元的动作相中选择阻抗最小 相来作为事故相，而将阻抗为其他相的1/2以下的相判断为事故相，能够阻止因超前相的 超越引起的误判断。即，根据本发明，能够可靠地阻止因超越引起的误判断和不需要的动 作，能够实现短路距离继电器的精度提高。此外，在本发明中，基于各相所呈现的阻抗来判断事故相，与着眼于线间电压将电 压最小相作为事故相的现有例相比，作为判断要素还包含有各相的电流。因此，即使在发 生了相当于各相的电压相等的三线接地事故这种多重事故的情况下，也能够以电流作为基 准来决定阻抗的大小，能够进行适当的事故选择。结果，即使在多重事故时也不用担心不动 作，能够实施迅速的事故消除。发明效果根据如上所述的本发明，能够着眼于两线短路时或两线接地时的各相所呈现的阻 抗，求出方向单元进行了动作的相的阻抗，并将阻抗最小的相作为事故相加以选择。因此， 能够提供短路距离继电器，该短路距离继电器不依赖于系统地阻止因超越引起的误判断和 不需要的动作，在使用时不需要特意考虑特别的调整，不会受系统条件的左右，并且即使在多重事故时也能够进行动作，具有高精度和高可靠性。
图1是本发明的第一实施方式的功能框图结构图。图2(a)、(b)都是表示短路距离继电器的特性例的图。图3(a)是表示第一实施方式的系统图、(b)是表示第一实施方式的调整例与前方 两线短路事故时的各相所呈现的阻抗的图。图4是平行双线路的多重事故时的例子，(a)是系统图、(b)是电流、电压矢量图。图5是平行双线路的多重事故时的例子，(a)是系统图、(b)是电流、电压矢量图。图6是本发明的第二实施方式的功能框图结构图。图7是本发明的第三实施方式的功能框图结构图。图8是本发明的第四实施方式的功能框图结构图。图9是本发明的第五实施方式的功能框图结构图。图10是本发明的第六实施方式的功能框图结构图。图11是用于说明由过电流继电器进行的防止超越的对策的说明图。图12是用于说明由盲单元进行的防止超越的对策的说明图。
具体实施例方式[1.第一实施方式][1-1.结构]下面，参考附图来具体说明本发明的实施方式的一例。图1是表示本发明的短路 距离继电器的第一实施方式的功能框图，图2是表示短路距离继电器的特性例的图。图1所示的44S-SMab、44S-SMbc、44S_SMca是短路距离继电器单元44S的方向单 元SM。各方向单元SM具有图2所示那样的由姆欧(Mho)特性(如图2(a)所图示)或直线 特性(如图2(b)所图示)所包围的动作范围。短路距离继电器单元44S如图2所示，作为通过电抗来判断到事故点为止的电气 距离的距离单元SX，具有第一级单元SX1、第二级单元SX2等，通过这些距离单元来进行事 故点的识别。通常，第一级单元SXl被调整为到相对母线的80%左右，第二级单元SX2被调 整为到相对母线的120%左右。此外，距离单元SX在方向单元SM动作的条件下向断路器输 出断路指令。第一实施方式的特征在于如下方面。S卩，如图1所示，设有对阻抗进行运算的阻抗 算出机构11、和对阻抗最小的相进行选择的最小相选择机构12。这些阻抗算出机构11和 最小相选择机构12与短路距离继电器单元44S的方向单元44S-SMab、44S-SMbc、44S-SMca 一起构成事故相选择电路100。若方向单元44S-SMab、44S_SMbc、44S-SMca动作，则阻抗算 出机构11求出该动作相所呈现的阻抗Zab、Zbc、Zca。具体而言，能够通过下述的式(1)来 求出阻抗。[数式1]
权利要求
1.一种短路距离继电器，该短路距离继电器是数字型的短路距离继电器，具有方向 单元，从三相交流电力系统分别输入电压和电流，根据该电压和电流来识别事故方向；和 短路距离继电器单元，根据所述电压和所述电流算出阻抗，并将算出的阻抗与距离单元的 整定阻抗相比较，基于其比较结果判断到事故点为止的电气距离，来识别事故点，其特征在 于，具备阻抗算出机构，求出所述方向单元中动作的相的阻抗；以及 最小相选择机构，将所述阻抗算出机构求出的阻抗最小的相作为事故相加以选择； 所述短路距离继电器构成为，在由所述最小相选择机构选择出的相的阻抗在所述距离 单元的整定阻抗以内时，通过使所述距离单元的输出有效来对断路器输出断路指令。
2.一种短路距离继电器，该短路距离继电器是数字型的短路距离继电器，具有方向 单元，从三相交流电力系统分别输入电压和电流，根据该电压和电流来识别事故方向；和 短路距离继电器单元，根据所述电压和所述电流算出阻抗，并将算出的阻抗与距离单元的 整定阻抗相比较，基于其比较结果判断到事故点为止的电气距离，来识别事故点，其特征在 于，具备阻抗算出机构，求出所述方向单元中动作的相的阻抗；以及 最小相选择机构，将所述阻抗算出机构求出的阻抗最小的相作为事故相加以选择； 所述短路距离继电器构成为，使得与所述最小相选择机构选择出的相相对应的相的所 述距离单元的输出有效。
3.一种短路距离继电器，该短路距离继电器是数字型的短路距离继电器，具有方向 单元，从三相交流电力系统分别输入电压和电流，根据该电压和电流来识别事故方向；和 短路距离继电器单元，根据所述电压和所述电流算出阻抗，并将算出的阻抗与距离单元的 整定阻抗相比较，基于其比较结果判断到事故点为止的电气距离，来识别事故点，其特征在 于，具备阻抗算出机构，求出所述方向单元中动作的相的阻抗；以及 最小相选择机构，将所述阻抗算出机构求出的阻抗最小的相作为事故相加以选择； 所述短路距离继电器构成为，使用由所述最小相选择机构选择出的相的输出，来阻止 超前相中的所述距离单元的输出。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的短路距离继电器，其特征在于，所述阻抗算出机构构成为，对所述方向单元中动作的相求出阻抗中的电阻成份。
5.根据权利要求1 3中任一项所述的短路距离继电器，其特征在于，所述阻抗算出机构构成为，算出各相的阻抗，并从中选择所述方向单元动作的相的阻 抗，由此求出方向单元动作的相的阻抗。
6.根据权利要求1 3中任一项所述的短路距离继电器，其特征在于， 具备显示机构，该显示机构用于显示短路事故的相名；所述显示机构构成为，在各相的所述方向单元中动作的相为两相以下的情况下，将所 述最小相选择机构选择出的相显示为二相短路事故，在各相的所述方向单元中动作的相有三相、且三相的所述距离单元都在动作的情况下，显示为三相短路事故。
7.根据权利要求1 3中任一项所述的短路距离继电器，其特征在于， 具备显示机构，该显示机构用于显示短路事故的相名；所述显示机构构成为，在各相的所述方向单元中动作的相为两相以下的情况下，将所 述最小相选择机构选择出的相显示为二相短路事故，在各相的所述方向单元中动作的相有 三相、且此时的三相阻抗的差分全部为预定值以下的情况下，显示为三相短路事故。
全文摘要
提供短路距离继电器，能够根据各相所呈现的阻抗来选择事故相，不受系统条件左右，能够防止因超越引起的误判断和不需要的动作，并且在多重事故时也能够动作，具有高精度和良好的可靠性。阻抗算出机构(11)求出方向单元(SM)动作的相的阻抗，最小相算出机构(11)将阻抗最小相选作事故相，并且在所选择出的相的阻抗在距离单元的整定阻抗以内时，通过使距离单元的输出有效来对断路器输出断路指令。由此，能够不依赖于系统而可靠地阻止因超越引起的误判断和不需要动作。
文档编号H02H3/40GK102138263SQ200980133709
公开日2011年7月27日 申请日期2009年8月28日 优先权日2008年8月29日
发明者堀政夫, 犬饲道彦, 齐田穰 申请人:株式会社东芝