TW201429096A

TW201429096A - 數位保護繼電器、數位保護繼電器試驗裝置及數位保護繼電器試驗方法

Info

Publication number: TW201429096A
Application number: TW102128984A
Authority: TW
Inventors: Seiichi Nakamura; Naoki Wakamatsu; Satoshi Ishida
Original assignee: Toshiba Kk
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2014-07-16
Also published as: CN104521087A; TWI504088B; US20150200534A1; JP2014039408A; RU2015109140A; IN2015DN00498A; KR20150020678A; WO2014027571A1; EP2887482A1; JP6058315B2; BR112015002668A2; EP2887482A4

Abstract

根據實施型態的話，數位保護繼電器，具有：把來自主電路變壓器(1)的電氣訊號的電壓進行降壓之輔助變壓器(2)，輸入側被連接於輔助變壓器(2)的輸出側之Π型或T型電路構成的檢測電阻電路(20)，被安裝於檢測電阻電路(20)的輸出側，檢測出來自輔助變壓器(2)的電氣訊號的電氣量之類比檢測電路(3)，被連接於類比檢測電路(3)的A/D變換電路(4)，被連接於A/D變換電路(4)，執行保護動作之中央處理裝置(5)，以及藉由中央處理裝置(5)的處理而動作使外部的斷路器(21)動作之跳脫輸出接點(9)。此數位保護繼電器，使把來自外部的試驗裝置(13)之往類比檢測電路(3)之定電壓構成的試驗用訊號作為相當於輔助變壓器(2)的輸出之訊號予以輸入之用的輸入接點端子(11)，設於檢測電阻電路(20)與類比檢測電路(3)之間。

Description

數位保護繼電器、數位保護繼電器試驗裝置及數位保護繼電器試驗方法

本發明之實施型態，係關於檢測出主電路系統的異常，進行保護動作的數位保護繼電器、數位保護繼電器試驗裝置及數位保護繼電器試驗方法。

從前，在進行作為數位保護繼電器是否正常動作的檢查之試驗的場合，被連接於主電路的變壓器的輸出被輸入的端子上連接試驗裝置。在此狀態，進行根據數位保護繼電器之保護機能的確認。

以下說明數位保護繼電器的試驗的程序之例。首先，於數位保護繼電器的外部之輔助變電器的一次側設置試驗用端子。接著，在使主電路停電的狀態，對試驗用端子施加數十安培的電流或一百數十伏特的電壓之試驗用訊號。這樣的技術，例如揭示於日本特開2009-171723號公報。

如前所述，於進行數位保護繼電器的試驗，必須要對設於數位保護繼電器的輔助變壓器之一次側的試驗用端子施加試驗用訊號。此外，一般而言，數位保護繼電器的試驗端子，例如跳脫輸出接點是設於數位保護繼電器的盤內。

因此，進行數位保護繼電器的試驗時，必須要有可以產生大電流/電壓的繼電器試驗裝置。此外，數位保護繼電器的試驗用端子設於盤門之中，所以連接試驗用端子與試驗裝置必須要開閉盤門。

此外，實施數位保護繼電器的試驗的話，在試驗中發生主電路的事故的場合，變得無法實施此主電路的保護動作。因此，進行試驗的場合，有必要預先使主電路停電。

因此，進行數位保護繼電器的試驗的時間帶，僅限於使主電路停電時的影響最小的時間帶，例如假日或者深夜等。此外，有必要使試驗時間(停電時間)限縮在最小限度內。

本發明所欲解決的課題，在於提供不預先使主電路停電，就可以安全而且容易地進行動作試驗的數位保護繼電器、數位保護繼電器試驗裝置、以及數位保護繼電器試驗方法。

根據實施型態，數位保護繼電器，具有降壓來自主電路變壓器的電氣訊號的電壓的輔助變壓器，與輸入側背連接於輔助變壓器的輸出側的Π型或T型電路所構成的檢測電阻電路。此數位保護繼電器，具有被安裝於檢測電阻電路的輸出側而檢測出來自輔助變電器的電氣訊號的電氣量之類比檢測電路、被連接於類比檢測電路的A/D變換電路、被連接於A/D變換電路而執行保護動作的中央處理裝置、以及藉由中央處理裝置的處理而動作使外部的斷路器動作的跳脫輸出接點。此數位保護繼電器，使把來自外部的試驗裝置之往類比檢測電路的定電壓構成的試驗用訊號作為相當於輔助變壓器的輸出之訊號予以輸入之用的輸入接點端子，設於檢測電阻電路與類比檢測電路之間。

1‧‧‧主電路變壓器(transformer)

2‧‧‧輔助變壓器

3‧‧‧類比檢測電路

4‧‧‧A/D變換電路

5‧‧‧CPU(中央處理裝置)

6‧‧‧記憶體

7‧‧‧顯示電路

8‧‧‧開關電路

9‧‧‧斷路器跳脫(trip)輸出接點

10‧‧‧通訊電路

11‧‧‧輔助變壓器二次側輸入接點

12‧‧‧繼電器試驗用跳脫(trip)輸出接點

13‧‧‧手提式試驗裝置

20a，20b，20c‧‧‧檢測電阻電路

21‧‧‧斷路器

圖1係顯示實施型態之數位保護繼電器的構成例之方塊圖。

圖2係顯示實施型態之數位保護繼電器的外觀之一例之立體圖。

圖3係顯示實施型態之數位保護繼電器的手提式試驗裝置的動作程序之一例之流程圖。

以下，參照圖面說明實施型態。

在此實施型態，可以不使保護對象的主電路停電，在繼續保護此主電路的狀態下，進行數位保護繼電器的動作試驗。

圖1係顯示實施型態之數位保護繼電器的構成例之方塊圖。

如圖1所示，實施型態之數位保護繼電器，具備：主電路變壓器1、輔助變壓器2、類比檢測電路3、A/D變換電路4、CPU(中央處理裝置)5、記憶體6、顯示電路7、開關電路8、斷路器跳脫輸出接點9、通訊電路10以及試驗用接點。

主電路變壓器1，係被連接於主電路的變壓器。輔助變壓器2，把來自主電路變壓器1的電氣訊號的電壓降壓為電子電路等級的電壓。

此外，在輔助變壓器2的輸出側與類比檢測電路3的輸入側之間，被連接因應於3相的各相的檢測電阻電路20a，20b，20c。可以把檢測電阻電路20a，20b，20c概括稱為檢測電阻電路20。

數位保護繼電器的試驗用接點(試驗用端子)，為輔助變壓器二次側輸入接點11，以及繼電器試驗用跳脫輸出接點12。輔助變壓器二次側輸入接點11，作為繼電器試驗用的輸入接點而發揮功能。這些試驗用接點，如圖2所示與通訊電路10的端子一起設於數位保護繼電器的盤30的正面。此外，此盤30的正面以開閉式的外蓋31覆蓋。通訊電路10、輔助變壓器二次側輸入接點11，及繼電器試驗用跳脫輸出接點12以單數的外蓋來覆蓋，另一方面使顯示電路7或開關電路8露出亦可。藉由以外蓋覆蓋各種接點，可以防止往各種接點之不必要的接觸。

不進行使用數位保護繼電器的試驗時，作業者可以關閉外蓋。此外，進行試驗時，作業者打開外蓋，可以在各種試驗用接點或通訊電路10的端子進行攜帶式試驗裝置13的連接。此攜帶式試驗裝置13，是可進行數位保護繼電器的動作試驗的作業員可以攜帶的試驗裝置。

此外，檢測電阻電路20a，20b，20c，是為了輸入來自主電路變壓器1的電氣訊號，同時使供數位保護繼電器的動作試驗之用的過電流等試驗用訊號，優先於來自主電路的電氣訊號而輸入至類比檢測電路3之用而設的。

檢測電阻電路20a，20b，20c為Π型電路。檢測電阻電路20a，20b，20c的一次側，1對1地被連接於對應於輔助變壓器2的輸出側的各相的端子。

檢測電阻電路20a，20b，20c的二次側之一方的端子，1對1地被連接於對應於類比檢測電路3的輸入側的各相的端子。此外，輸出電阻電路20a，20b，20c之二次側的另一方的端子，被連接於輔助變壓器二次側輸入接點11。

在本實施型態，輔助變壓器2與類比檢測電路3之間的檢測電阻電路20a，20b，20c構成Π型電路。此Π型電路，係第1電阻器、第2電阻器、第3電阻器組合而成的。

第1電阻器，為Π型電路之輔助變壓器2側的電阻器。第2電阻器，為Π型電路之中央的電阻器。第3電阻器，為Π型電路之類比檢測電路3側的電阻器。

第1電阻器的一端，被連接於第2電阻器之一端(輔助變壓器2側)。第1電阻器的另一端被連接於輔助變壓器二次側輸入接點11。

此外，第3電阻器的一端，被連接於第2電阻器之另一端(類比檢測電路3側)。第3電阻器的另一端被連接於輔助變壓器二次側輸入接點11。

作為這樣的構成，在來自主電路變壓器1的電氣訊號被輸入第1電阻器的狀態，於第3電阻器之一端(第2電阻器之另一端)，可以進行根據定電壓之試驗用訊號的輸入。如此一來，可以使由主電路變壓器1透過輔助變壓器2被施加於第1電阻器的電壓，與作為定電壓被施加至第3電阻器的電壓的差分藉由第2電阻器來負擔。

藉由這樣的構成，在本實施型態，即使來自主電路變壓器1的電氣訊號被輸入檢測電阻電路20a，20b，20c的狀態，也可以使試驗用訊號優先於來自主電路變壓器1的電氣訊號而輸入類比檢測電路3。

此外，檢測電阻電路20a，20b，20c，亦可為作為由Π型電路變換之等價電路的T型電路。

類比檢測電路3，檢測出由輔助變壓器2透過檢測電阻電路20a，20b，20c輸出的電流值。此被檢測出的電流值，為類比值之電流值。A/D變換電路4，把來自類比檢測電路3的類比值得電流值變換為數位值的電流值。

CPU5藉由處理來自A/D變換電路4的電流值，執行數位保護繼電器的保護動作。

CPU5被連接記憶體6、顯示電路7、開關電路8。記憶體6，使用於供藉由CPU5叫出或者是保存成為保護動作的基準的電流值或各種資料。顯示電路7，顯示主電路的異常等。開關電路8，具備供承受特定的操作之用的數位保護繼電器。此操作，是指設定或者變更保護動作的執行的基準的電流值之用的操作。

此外，於CPU5，被連接著使連接於主電路的斷路器21動作之用的斷路器跳脫輸出接點9。此斷路器跳脫輸出接點9被連接於繼電器試驗用跳脫輸出接點12。此繼電器試驗用跳脫輸出接點12，係由斷路器跳脫輸出接點9分歧的試驗用端子。斷路器跳脫輸出接點9，係串聯第1跳脫輸出接點9a、第2跳脫輸出接點9b而成。這些接點雙方動作而短路的話，斷路器21的跳脫線圈(TC)被激磁。藉此，保護主電路。

此外，於CPU5被連接通訊電路10。此通訊電路10，可以把特定的資訊通訊至外部的未圖示的中央監視裝置。此特定的資訊，顯示有無保護動作的執行的基準的電流值之變更或者有無斷路器跳脫輸出接點9的動作。

於數位保護繼電器之試驗時，作業員，可以在通訊電路10、輔助變壓器二次側輸入接點11、繼電器試驗用跳脫輸出接點12，連接作為數位保護繼電器的試驗裝置之攜帶式試驗裝置13。

如前所述，數位保護繼電器的通訊電路10、輔助變壓器二次側輸入接點11以及繼電器試驗用跳脫輸出接點12，設於數位保護繼電器的盤的正面。因此，作業員可以把攜帶式試驗裝置13容易地連接於數位保護繼電器。

攜帶式試驗裝置13具有試驗訊號產生電路13a。此試驗訊號產生電路13a，具有試驗用訊號的輸出機能。試驗用訊號，例如為數位保護繼電器的動作確認用的過電流。

作業員，以攜帶式試驗裝置13，可以進行供選擇3相之中試驗對象之相的設定。攜帶式試驗裝置13，可以在特定的檢測電阻電路與類比檢測電路3的輸入側的端子之間輸出試驗用訊號。所謂特定的檢測電阻電路，是檢測電阻電路20a，20b，20c之中，對應於此被選擇的相的電路。

如前所述，數位保護繼電器的輔助變壓器二次側輸入接點11被連接於類比檢測電路3之輸入側。因此，可以為了動作試驗而使施加於數位保護繼電器的電氣訊號設為電子電路程度的電壓(數伏特以下)的電氣訊號。藉此，攜帶式試驗裝置13的尺寸，與從前的試驗裝置相比可以大幅度的小型化。

進而，攜帶式試驗裝置13，具備來自數位保護繼電器的斷路器跳脫輸出接點9的訊號的輸入判定機能，以及與數位保護繼電器的通訊電路10之通訊機能。針對此通訊機能稍後詳述。

其次，說明數位保護繼電器的動作以及攜帶式試驗裝置的機能。圖3係顯示實施型態之數位保護繼電器的手提試驗裝置的動作程序之一例之流程圖。

首先，進行數位保護繼電器的動作試驗時，作業員，把攜帶式試驗裝置13的試驗訊號產生電路13a的端子連接於數位保護繼電器的輔助變壓器二次側輸入接點11。此外，作業員把攜帶型試驗裝置13保護繼電器動作檢測用的端子連接於數位保護繼電器的繼電器試驗用跳脫輸出接點12。此外，作業員連接攜帶式試驗裝置13與數位保護繼電器的通訊電路10(步驟S1)。

數位保護繼電器之試驗時，攜帶式試驗裝置13，藉由根據作業員的特定操作，設定複數種類之試驗條件，例如輸入訊號的電流/電壓值、試驗時間、輸出接點等)，以及3相之中所要的試驗對象之相(步驟S2)。

攜帶式試驗裝置13，根據在步驟S1設定的試驗條件，藉由透過通訊電路10的通訊，變更數位保護繼電器的整定值。

接著，攜帶式試驗裝置13，藉由根據通訊電路10的通訊，把數位保護繼電器的現在整定值由數位保護繼電器的記憶體6讀出(步驟S3)。攜帶式試驗裝置13，根據此現在整定值，由試驗訊號產生電路13a輸出對應於該保護繼電器的保護動作位準的定電壓之試驗用訊號(步驟S4)。此被輸出的試驗用訊號，透過數位保護繼電器的輔助變壓器二次側輸入接點11之對應於試驗對象的相的接點，被輸入至數位保護繼電器的類比檢測電路3。此試驗用訊號，透過A/D變換電路4往CPU5輸入。

CPU5因應於數位保護繼電器的現在整定值判定有無供進行數位保護繼電器的保護處理之用的跳脫輸出。藉由此判定，CPU5使對應於試驗對象相的繼電器動作。

在本實施型態，數位保護繼電器之試驗時，在未檢測出主電路的異常的狀態，來自攜帶型試驗裝置13的試驗訊號產生電路13a之往試驗對象相的輸出值，有超過特定閾值的場合。

所謂未檢測出主電路的異常的場合，是指往主電路系統的3相輸入之中，試驗對象相以外的相的電流/電壓的輸入值未超過特定的閾值的場合。

此外，所謂特定的閾值，是顯示針對試驗對象相的保護動作為正常之值。

往試驗對象相之輸出值，超過特定閾值的場合，是指3相之中僅試驗對象相在動作的場合。於此場合(步驟S5的YES)，CPU5僅使第1跳脫輸出接點9a、第2跳脫輸出接點9b之中的一方，例如第1跳脫輸出接點9a動作(關閉)。在此場合，CPU5不使另一方的跳脫輸出接點動作。

藉此，可以不使斷路器21的跳脫線圈激磁，而進行任意1相的保護繼電器的動作試驗。

此外，攜帶式試驗裝置13，透過數位保護繼電器的繼電器試驗用跳脫輸出接點12檢測出數位保護繼電器的動作(步驟S6)。藉此，可以不使主電路停電而繼續主電路的保護動作的情況下，進行數位保護繼電器的動作試驗。

此外，前述之除了成為保護繼電器動作試驗的對象的任意1相以外，針對作為保護繼電器動作試驗的對象以外的其餘2相，CPU5在數位保護繼電器的動作試驗中也監視來自主電路變壓器1的輸入。

CPU5，不管來自攜帶式試驗裝置13的試驗訊號產生電路13a之往試驗對象相的輸出值，是否超過針對此相的保護動作可以確認為正常的特定閾值，都進行特定的判定。此特定的判定，是判定在監視中於主電路發生事故，往主電路系統的3相輸入之中，試驗對象相以外的相的電流/電壓的輸入值，是否超過特定的閾值。

CPU5在步驟S7判定為「YES」的場合，使顯示試驗對象相以外的相的電流/電壓的輸入值超過特定的閾值的情況的訊號藉由通訊電路10輸出至攜帶型試驗裝置13，停止由攜帶型試驗裝置13輸出試驗用訊號。藉此，CPU5，中斷數位保護繼電器的動作試驗(步驟S8)。

CPU5，把往試驗中的相的輸入，由攜帶型試驗裝置13的輸入切換為來自主電路的輸入，使複數串聯的跳脫輸出接點9a、9b一起動作。如此進行，CPU5以對外部進行跳脫輸出的方式進行保護動作(步驟S9)。因此，可以不使主電路停電而在繼續主電路的保護動作的情況下，進行數位保護繼電器的檢修。

如以上所述，在實施型態，數位保護繼電器，具備檢測出成為保護對象的主電路系統的電氣量的類比檢測電路。此數位保護繼電器，可以檢測出主電路系統的異常狀態，輸出供使斷路器動作之用的跳脫訊號而進行保護動作，由輔助變壓器的二次側使用電子電路等級的試驗用訊號進行數位保護繼電器的動作試驗。因此，可以使試驗裝置可攜化(小型化)。

此外，把試驗所必要的端子設於數位保護繼電器的盤的正面等，所以作業員可以容易地把試驗所必要的端子連接於數位保護繼電器而進行動作試驗。

又，輔助變壓器2的可信賴度在主電路變壓器1的可信賴度之上，輔助變壓器2萬一故障也是斷線方向。因此，數位保護繼電器的CPU5，可以檢測出主電路系統的異常。因此，作業員，對於輔助變壓器2，沒有進行與主電路變壓器1同樣的定期檢修的必要。

此外，攜帶式試驗裝置13，於輔助變壓器2的二次側的3相的電流、電壓輸入之中的試驗對象相，施加作為對應於繼電器的保護動作位準的位準之電子電路程度的小的試驗用訊號。此外，數位保護繼電器，於各個相動作輸出被整定的輸出。藉此，可以進行各相的動作試驗。

根據這些各實施型態的話，可以提供不預先使主電路停電，就可以安全而且容易地進行動作試驗的數位保護繼電器、數位保護繼電器試驗裝置、以及數位保護繼電器試驗方法。

雖然說明了發明之幾個實施型態，但這些實施型態，僅係作為例子而提示的，並未意圖限定發明的範圍。這些新穎的實施型態，可以在其他種種型態被實施，在不逸脫於本發明要旨的範圍，可以進行種種的省略、置換、變更。這些實施型態或其變形，包含於本發明的範圍或要旨，同時也包含與記載於申請專利範圍的發明均等的範圍。

1‧‧‧主電路變壓器