JPH069426B2 - 保護継電器の点検装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は保護継電器の機能試験を自動的、かつＰＴ、
ＣＴに接続した状態で実施する保護継電器の点検装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

第４図、第５図、第６図は例えば電気協同研究報告書第
２８巻第１号２９頁に示された従来の保護リレーの自動
点検装置を示す図である。第４図において、１は保護継
電器設置場所である発・変電所の電灯・動力用の交流電
源を流用している点検電源、２は点検電源１に接続され
た電流制御用リアクトル、３は点検中閉路してＣＴ回路
用点検電流を制御するコンタクタ“Ｃ”、４はＣＴ電流
と点検電流を合成する総合ＣＴ、５は点検電源１から適
当な点検電圧を得る為の補助ＰＴ、６はＰＴ電圧と点検
電圧を切り替えるコンタクタ“Ｐ”、７は被点検対象で
ある保護継電器である。

第５図においては第４図と共通部は省略して説明する。
８はＣＴ回路を短絡するコンタクタ“Ｉ_１”、９はＣＴ
回路と保護継電器７を切り離すコンタクタ“Ｉ_２”であ
る。

第６図においても第４図、第５図との共通部は省略す
る。１０はＣＴ電流と点検電流を合成するよう構成され
た補助ＣＴ、１１はＰＴ信号を保護継電器７と分離し、
かつ補助ＣＴ１０の出力を保護継電器７へ接続するコン
タクタ“Ｘ”、１２は点検電源１からの点検電圧を保護
継電器７へ接続し、かつ点検電流を補助ＣＴ１０へ接続
するコンタクタ“Ｙ”、１３はＣＴ電流と補助ＣＴの出
力を合成するよう構成された補助ＣＴである。

次に動作について説明する。第４図において保護継電器
７が通常運用中はコンタクタ３は開状態で、総合ＣＴの
出力はＣＴ電流に対応したものとなつている。また、コ
ンタクタ“Ｐ”６はＰＴ回路側を閉路する状態となつて
おり、従つて保護継電器７にはＣＴ電流とＰＴ電圧が供
給される。

点検中においてはコンタクタ“Ｃ”３は閉路状態で、総
合ＣＴ４の出力はＣＴ電流に点検電流を重畳したものと
なる。また、コンタクタ“６”は点検電流側を閉路する
状態となつており、従つて保護継電器７にはＣＴ電流に
点検電流を重畳した電流と点検電圧が供給され、保護継
電器７は動作する。万一不動作の場合は、保護継電器７
が故障しているものとして、別に設置されている点検装
置により警報が発つせられる。

以上のようにして保護リレーの点検を実施する。

第５図と第４図の相違はコンタクタ“Ｉ_１”８、
“Ｉ_２”９を備えていることで、コンタクタ“Ｉ_１”８
は通常運用中閉路状態、点検中は閉路状態であり、コン
タクタ“Ｉ_２”９は通常運用中閉路状態、点検中は開路
状態である。従つて、点検中、ＣＴ電流はコンタクタ
“Ｉ_２”９により保護継電器７から分離され、同時に、
コンタクタ“Ｉ_１”８によりＣＴ開放となることを防止
する。従つて第５図は、点検中にＣＴ電流の影響で保護
継電器７に供給する点検電流値が変化することを防止し
たもので、第４図の方式に対し、より高精度の点検を可
能としたものである。

第６図は第５図に見られるＣＴ回路の直列接点の接触不
良等によるＣＴ焼損という大事故を未然に回避する工夫
がなされたものである。通常運転中、コンタクタ“Ｘ”
１１、“Ｙ”１２ともに開路状態で、補助ＣＴ１３のコ
イルＴは無励磁であり、ＣＴ電流に対応した信号のみが
保護継電器７に供給される。点検中は両コンタクタ共に
閉路状態となり、補助ＣＴ１０には点検電流とＣＴ電流
が流れ、出力は両電流の合成したものとなり、その出力
は更に補助ＣＴ１３によりＣＴ電流に重畳される。この
時、補助ＣＴ１０の入出力位相が１８０゜反転するよう
巻線方向を選択し、かつ補助ＣＴ１３のコイルＭとコイ
ルＴの巻数比を適当に設定することにより、補助ＣＴ１
３の出力はＣＴ電流が相殺され、点検電流のみが保護継
電器に供給されるよう構成したものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第４図から第５図、第６図と点検性能または、点検機構
のフエイルセーフ性が向上するよう改良されているがシ
ステム構成は複雑化・肥大化する。それにより装置コス
トの上昇および実装上の制約が生じることは明らかな
上、本来、点検機構は被点検対象である保護継電器に対
し、充分に高い信頼性を具備すべきであるが、その複雑
化と肥大化により、信頼性の低下を招いている。

また、故障検出精度は点検入出力信号の精度および、Ｃ
Ｔ電流、ＰＴ電圧の除去精度により制限されるが、ま
ず、点検入力信号精度は、第４図、第５図、第６図、何
れの方式においても、通常、点検電源として、約１０％
以上の変動幅を有す電気所々内用ＡＣ電源が使用され
る。次に、ＣＴ電流、ＰＴ電圧除去精度は、ＣＴ焼損防
止機構付という事で最も実用的な第６図について説明す
ると、ＰＴ電圧除去は、コンタクタによる切替えである
事から充分なものであるが、ＣＴ電流除去は、補助ＣＴ
１０、１３の巻線数精度、および各補助ＣＴの漏洩磁束
の多少等により、不充分なものとなる。従つて、従来技
術による点検電流誤差は下式の値となる。

点検電流誤差＝点検電源変動幅＋補助ＣＴによ るＣＴ電流除去誤差 ＝１０％＋５％ ＝１５％ この値は一般的リレー動作値精度の管理幅である±５％
に対し、大きすぎる。即ち、従来技術による点検方式で
は、動作値精度管理幅に見合う精度での保護継電器の故
障検出はできず、人手による精密検査と併用運用しなけ
ればならず、装置の保守の省力化に充分な効果を発揮で
きないなどの問題点を有す。

また、点検実施中はＰＴ電圧、ＣＴ電流を除去する事か
ら電力系統事故が発生しても、保護継電器としての機能
を発揮できない。所謂、無保護期間であるから、可能な
限り、短縮すべきであるが、従来技術では、機械的動作
による補助リレーにて制御しており、その動作時間はマ
ージンも含めると数１０ms程度は考慮しなければなら
ず、点検時間短縮の制約となつている。また、機械的補
助リレーは、動作回数に比例して接触不良等の故障発生
確率が増大する事は広く知られるところであり、これに
より、点検回数を制限せざるを得ない。１日１回点検の
場合、２０年間で７３００回の動作を行う。これは、機
械的補助リレーが本質的に最近の電子スイツチに比べ、
信頼性が低い事もあり、従来技術による点検方式の信頼
性を低下させる要因の一つとなつている。

更に、従来方式では点検開始に先立ち、他の設備から供
給される点検電源が有効である事の確認を要し、これも
また、点検機構の複雑さを増大させている。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、点検機構の簡素化により、高信頼度化と低コ
スト化を実現するとともに、点検信号の高精度化とＣＴ
電流、ＰＴ電圧除去の高精度化により、装置の無保守・
無点検化を実現することができる保護継電器の点検装置
を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は上記目的を達成するため、任意の周波数の発
振信号を発振する発振器と、この発振器の発振する発振
信号を計数するカウンタと、このカウンタの計数値に対
応するアドレスに記憶した任意の信号波形データを出力
するメモリと、このメモリの出力する信号波形データを
アナログ変換するＤ／Ａ変換器とからなり、任意の周波
数、任意の信号波形の点検信号を発生する点検信号生成
回路、この点検信号生成回路の発生する点検信号と電力
系統からの導入信号とを入力し、両信号を重畳し、かつ
反転した信号を発生するオペアンプからなる重畳反転回
路、この重畳反転回路の出力を点検時閉路する電子スイ
ツチを介して入力すると共に、上記導入信号を入力し、
これらの信号を重畳した信号を保護継電器の事故判定回
路に導入するオペアンプからなる重畳回路、点検時、上
記電子スイツチを閉路すると共に、上記事故判定回路の
判定結果を導入し、判定結果の良否判定をする点検起動
・判定回路を備えた構成としたものである。

［作用］ この発明における点検信号生成回路は、任意の周波数、
任意の信号波形を生成することができ、また重畳反転回
路の出力と電力系統から導入した導入信号とを重畳回路
で重畳することにより、該重畳回路は、点検信号生成回
路の生成する任意の周波数、任意の信号波形の点検信号
を保護継電器の事故判定回路へ供給することができる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図において、２０は電力系統からのＰＴ電圧、ＣＴ
電流を適当な信号レベルに変換するとともに絶縁を行行
う入力トランス、２１は電子回路により構成される点検
信号生成回路、２２は入力トランス２０からのＰＴ、Ｃ
Ｔ信号Ｅｓに点検信号生成回路２１からの点検信号を重
畳し、かつ １８０゜位相反転させるオペアンプからなる重畳・反転
回路、２３は予め設定された点検周期で点検起動信号を
出力し、点検結果の良否判定を行う点検起動・判定回
路、２４は点検起動・判定回路から出力される点検起動
信号、２５は点検起動信号により、開閉制御される電子
スイツチでその出力が点検信号となる。２６は入力トラ
ンス２０からのＰＴ、ＣＴ信号と点検信号とを重畳させ
るオペアンプからなる重畳回路、２７は重畳回路２６の
出力を受け、保護継電器としての動作判定を行う動作判
定回路、２８は動作判定回路２７がリレー動作と判定し
た時出力されるトリツプ出力である。

第２図は第１図で示した点検信号生成回路２１の１例を
示したもので、メモリ内に記憶している信号波形のデー
タを、任意の周期でＤ／Ａ変換器に出力し、監視用の交
流出力信号を得るもので、発振器の周波数を変化させる
ことにより、任意の周波数の交流信号をＤ／Ａ変換器か
ら得ることができる回路である。以下その動作について
説明する。カウンタ４０は発振器４１のクロツクで１つ
づつカウントアツプする。例えば、その出力が８本の場
合、２進数表現で“０００００００”から“１１１１１
１１１”まで、１０進数表現で“１”〜“２５５”まで
カウントする。実際の出力本数はメモリ４２のアドレス
本数に合わせる。メモリ４２はカウンタ４０の出力をア
ドレスとして、そのアドレスに対応し、予め書込まれた
デイジタルデータを、Ｄ／Ａ変換器４３に出力する。Ｄ
／Ａ変換器４３はメモリ４２からのデイジタルデータを
一定の規則に従つてアナログデータに変換し、これが点
検信号となる。ここで点検信号 Ｅrffは、メモリ４２に書き込むデイジタルデータによ
り、任意の波形とすることができ、また、発振器４１の
周波数により、任意の信号周波数とすることができる。
点検用信号の波形、周波数は以上のように、メモリ４２
に書き込まれたデイジタルデータと発振器４１の周波数
で決るが、メモリ４２の書き込みデータは変動すること
はなく、発振器も水晶発振器等、発振周波数変化がほと
んどないものを使用することにより、波形、周波数の変
動のない高精度の点検用信号を得ることができる。第２
図の構成部品コストについて、発振器４１は最近は時計
等で大量に使用される水晶発振器が安価に入手可能であ
るし、第１図で示した保護継電器がデイジタル型であれ
ば、そこに使用されているマイクロプロセツサ用の発振
信号の利用が可能で不要となる。メモリ４２は、比較的
小容量のものでよいこと、最近の半導体技術の進歩か
ら、安価に入手できるようになつている。Ｄ／Ａ変換器
４３も、８ビツト前後で低速のものでよく、その結果、
第２図の信号生成回路は第４図、第５図、第６図に示し
た、点検電源の導入結線費、リアクトル、補助リレー等
の部品費にし、極めて安価に実現できる。

第３図は第１図で示した重畳回路の１例を示したもので
ＰＴ、ＣＴ信号と点検信号はそれぞれ入力抵抗Ｒs （４
４）、Ｒr （４５）を通つてオペアンプ４６に接続され
ている。オペアンプ４６の出力は帰還抵抗Ｒf （４７）
により入力側にフイードバツクされている。この回路は
一般にオペアンプによる負帰還形の加算回路と呼ばれる
もので、その出力Ｅadは下式で表すことができる。

Ｅad＝Ｒf×（Ｅs／Ｒs＋Ｅref／Ｒr） 但し、ＥsはＰＴ、ＣＴ信号の電圧値、Ｅrefは点検信号
の電圧値である。

以上のようにオペアンプによる２つの信号の重畳は、少
ない部品と簡単な回路により、極めて安価に実現でき
る。また、その重畳精度は使用する抵抗素子４４、４
５、４７で決まり、充分な値が実現できる。このような
方式が第６図に示した補助ＣＴによる従来方式に対し、
コスト、精度ともに勝る事は明らかである。

次に、実施例の装置の動作を説明する。

通常状態では、点検起動・判定回路２３は点検起動信号
２４を無意側とし、電子スイツチ２５を開状態に保持
し、その結果、重畳回路２６には点検用信号Ｅadは入力
されず、重畳回路２６の出力はＰＴ、ＣＴ信号のみであ
る。動作判定回路２７はこのＰＴ、ＣＴ信号のみを入力
し、リレー動作判定処理を行い、電力系統に事故が発生
した時には速やかにトリツプ出力２８を出力する。

点検状態では、点検起動・判定回路２３は点検開始のた
めの点検起動信号２４を有意側に駆動し、電子スイツチ
２５を閉状態にする。重畳・反転回路２２はＰＴ、ＣＴ
信号に点検信号生成回路２１からの出力（点検信号）を
重畳し、反転した点検用信号Ｅadを出力しており、その
信号は電子スイツチ２５を通して、入力トランス２０か
らのＰＴ、ＣＴ信号Ｅｓとともに重畳回路２６に入力さ
れる。この時、重畳回路２６の入出力信号を第７図に示
す。重畳回路２６の一方の入力である点検用信号Ｅad
は，ＰＴ、ＣＴ信号に点検信号生成回路２１からの出力
Ｅrefを重畳し反転したものであるから、ＰＴ、ＣＴ信
号に重畳されると、重畳回路２６から得られる出力は点
検信号生成回路２１からの点検信号Ｅref となり、この
信号のみが動作判定回路２７に入力される。動作判定回
路２７はこの入力信号をチエツクした結果に応じ、点検
応答信号を点検起動・判定回路２３に返信する。

次に、本実施例における点検機構の故障対策について説
明する。

点検信号生成回路２１の故障、重畳・反転回路２２
の故障、重畳回路２６の故障時は動作判定回路２７に
正しい点検信号が入力されず、点検不良となるので、こ
れら故障は検出可能である。電子スイツチ２５の常時
閉故障 この場合、点検中以外の期間では動作判定回路２７にＰ
Ｔ、ＣＴ信号が入力されず、電力系統事故に応動できな
い。一方、点検中は点検信号が動作判定回路２７に入力
されるため、点検不良として検出することができない。
即ち、保護継電器の機能が損われているにもかかわら
ず、その検出はできない。このため、本実施例では、点
検信号生成回路２１は常時点検信号を出力し、その信号
レベルが通常保護継電器運用中の動作判定回路２７にと
つて動作側となるようにしてある。従つて、電子スイツ
チ２５の常時閉故障時には、動作判定回路２７は、その
入力が常時動作側となることによりトリツプ出力を連続
させることになり、トリツプ出力が一定時間以上継続し
た場合に監視不良として検出可能である。

なお、トリツプ出力は一旦出力されるが最終的なしや断
器トリツプは別保護継電器のトリツプ出力とのＡＮＤ条
件によりなされるため、早期にこれを検出し適切な処置
を取れば問題はない。

本実施例では、電子スイツチ２５の制御であるから、そ
の動作が高速であり、このため、無保護期間である点検
期間を短縮することができる。更に、スイツチの数自体
が第４図〜第６図と比較して明らかなように極端に少な
くなり、その制御はより簡素な回路で行える。また、Ｃ
Ｔ焼損の可能性もなく、フエイルセーフ方式である。

また、上記実施例における点検信号生成回路２１はメモ
リとＤ／Ａ変換器を組み合わせてなるが、該回路として
は、予め任意に定められた出力レベルと周波数を持つた
信号出力が得られる回路であればよく、例えば、ウイー
ンブリツジ発振器や、矩形波とローパスフイルタを組み
合わせた回路等で構成したものでもよい。

また、上記実施例における点検信号は系統入力と同一周
波数（基本波）であるが、点検対称回路の故障検出に有
利であれば、これに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、任意の周波数、任意の信
号波形の点検信号を保護継電器の事故判定回路へ供給で
き、また保護継電器の点検信号の生成、ＰＴ、ＣＴ信号
の除去のための回路電子化したことにより点検機構自体
の高信頼度化、低コスト化を実現し、点検期間の短縮に
より、無保護期間を短縮させ、また、点検による故障検
出精度を大幅に向上させ、人手による保守・点検を不要
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロツク図、第２図は
上記実施例における点検信号生成回路の回路例を示す
図、第３図は上記実施例における重畳回路の回路例を示
す図、第４図〜第６図は従来の保護リレーの点検回路を
示す図、第７図は上記実施例における重畳回路の入出力
波形図である。 図において、２０…入力トランス、２１…点検信号生成
回路、２２…重畳・反転回路、２３…点検起動・判定回
路、２５…電子スイツチ、２６…重畳回路。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力系統からＰＴ、又はＣＴを介して取り
   出した電圧、又は電流信号を導入し、この導入信号から
   上記電力系統の事故を判断する保護継電器の点検装置に
   おいて、任意の周波数の発振信号を発振する発振器と、
   この発振器の発振する発振信号を計数するカウンタと、
   このカウンタの計数値に対応するアドレスに記憶した任
   意の信号波形データを出力するメモリと、このメモリの
   出力する信号波形データをアナログ変換するＤ／Ａ変換
   器とからなり、任意の周波数、任意の信号波形の点検信
   号を発生する点検信号生成回路、この点検信号生成回路
   の発生する点検信号と上記導入信号とを入力し、両信号
   を重畳し、かつ反転した信号を発生するオペアンプから
   なる重畳反転回路、この重畳反転回路の出力を点検時閉
   路する電子スイッチを介して入力すると共に、上記導入
   信号を入力し、これらの信号を重畳した信号を保護継電
   器の事故判定回路に導入するオペアンプからなる重畳回
   路、点検時、上記電子スイッチを閉路すると共に、上記
   事故判定回路の判定結果を導入し、判定結果の良否判定
   をする点検起動・判定回路を備えたことを特徴とする保
   護継電器の点検装置。