TWI225325B - A directional comparison distance relay system - Google Patents
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Description
1225325 五、發明說明（1) 本發明宣告日本專利中請案號2002-029768之優先 權，其優先權日為2002年2月6曰，其内容在此一併做為 參考。 發明所屬之技術領域 本發明是有關於一種用於3相AC電力傳輸系統中之方 向性比較距離繼電系統，且特別是有關於可避免因多重 故障導致之過度跳脫（〇 v e r - t r i p p i n g )之繼電系統。 先前技術 第1 1圖顯示具保護繼電系統之傳統平行三相AC電力 傳輸系統。長度為平行三相A C電力傳輸線1 2之保護區1 0 分別設於第一與第二變電所1 4 a與1 4 b之間。第一與第二 變電所1 4 a與1 4 b分別具有保護繼電系統1 6 a與1 6 b，斷路 器18a與18b，變壓器20a與20b，以及變流器22a與22b。 保護繼電系統1 6 a與1 6 b分別包括傳輸裝置2 4 a與2 4 b。 第8圖是顯示傳統之方向性比較距離繼電系統之跳脫 次序邏輯之簡化圖。在此圖中，符號3 〇 〇代表傳輸裝置之 接收區，其接收並輸出由電力傳輸線之保護區之遠端（相 對端）所送來之跳脫許可信號。符號3〇2代表短路距離繼 電器之區l(zone 1)元件’其操作於從區域端與此保護區 之8 0〜9 0 %總長度内之順向保護方向内所發生之短路故 障。區1元件所導致之跳脫不需要從遠端所傳來之跳脫許 可信號。 ° 付號3 0 3代表順向短路方向性距離繼電器，其操作於 當短路故障順向發生於保護方向時。要注意°，在/此說明；
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符號3 04代表”及”邏輯閘，當接收該順 距離繼電器3 0 3與遠端傳來之跳脫許可信號3 〇 } 方向性 許跳_脫。符號3 0 5代表”或”邏輯閘，當短路距、，其允 區1元件3 0 2與”及”邏輯閘3 0 4變為”真，，時，其^電器之 符號3 0 6代表短路距離繼電器之跳脫條件、。又為真。 3 0 6增加做為"及，，邏輯閘3 0 7與3 0 8之輸入，因為f條件 中’斷路器較好是必需禁止跳脫/打開，即使:某些例 繼電器之區1元件3〇2與順向短路方向性距離田'2距離 在操作中。 、、越电為3 0 3正 符號3 0 9代表短路距離繼電器所送出之斷路 、 ，號。符號3 1 〇代表跳脫許可信號，其透過傳輸‘置=， 號送出埠3 1 1而送至遠端。短路距離繼電器之跳^ a 3 0 6將參考第9圖而詳細描述。 ^ 接地故障繼電器具有相似之斷路器跳脫次序邏輯。 符號3 1 2代表接地故障距離繼電器之第一階，符號3丨3代 表順向接地故障方向性繼電器，符號31 4代表，，及”邏輯 閘’符號3 1 5代表接地距離繼電器之跳脫條件，符號3 J 6 代表"或”邏輯閘，符號3丨7與31 8代表"及”邏輯閘，符號 319代表接地故障距離繼電器所送出之斷路器跳脫指令， 符號3 2 0代表跳脫許可信號。 傳統方向性比較距離繼電系統具有一接地故障距離 繼電器與一短路繼電器，如傳統般。即使在包括逆向阻
10815pif. ptd 第7頁 1225325 五、發明說明（3) 抗之某些條件下，短路繼電器可能啟動於f單一電綠中 之接地故障。如果在單一電線中之换地故f被短路繼電 器跳脫，將造成三相跳脫。因而，接地故障繼電器所造 成之單相跳脫較好在單一電線短路故陣二 第9圖是第8圖所示之短路距離繼電器之跳脫允許邏 輯3 06之邏輯電路圖。此邏輯電路町避免，路繼電器在單 一接地故障例中造成跳脫。在第9圖中’符號3 2 1代表相 A，相B與相C之低電壓繼電器（Uv — A，UV一B^UV —c)。符號 3 2 2代表一組之雙相"及”邏輯，其導通於當至少兩相之低 電壓繼電器操作時。符號3 2 3代表"成”邏輯，其導通於當 該至少一之雙相"及”邏輯操作時。 曰 在傳統單一電線故障中，良好相中之電壓減低少 量’，得兩個或更多個低電壓繼電器不會啟動。因而， Ϊ 1當短路繼電器誤操作於單一電線接地故障例中，藉 祕a!加此雙相及”邏輯條件至該跳脫允許邏輯’可避夯 tn国f10圖顯示第9圖中之跳脫允許邏輯之另一例。在m 在第9同’^貞測各電線對A —B，B —C與C-A間之電壓降低；而 器321 Ξ ί測相V: : :C内之電壓降低被低電壓繼電 輸入至」"邏輯門3圖：：三個低電壓繼電器之輸出乃 避免由短路距離、i電器所一電線接地故/之例中，可 壓只小量降低。 W斤仏成之跳脫，因為電線間之電 上述之傳統裝置可避免在單一電線接地故障中之短 1225325 五、發明說明（4) 路繼電器之誤操作例中之跳脫。然而，在内部單相故障 之例中，如果順向方向性中之相鄰區及在另一相中之逆 向方向性中之相鄰區同時或在一時間差内發生故障而導 致發展（e v ο 1 v i n g )故障發生時，此種裝置可能導致短路 距離繼電器所造成之三相跳脫。 這是因為當單一電線接地故障發生於順向與逆向相 鄰端時，將符合雙相或更多相中之相電壓降低之條件。 在此例中，當發生逆向故障且跳脫許可信號送至電 力傳輸線之保護區之遠端時，無法決定是否這是由遠端 所造成之簡單的雙相故障。因而，遠端跳脫於三相中。 比如，假設單一電線接地故障已發生於平行電力傳 輸線中之兩條電線中之不同相内之近端，已發生第一條 電線中之相A之接地故障與第二條電線中之相B之接地故 障，則此兩條電線皆跳脫於三相。這將造成斷線，其將 導致電力傳輸系統中之嚴重損壞。 在遠端之内部故障與逆向故障間存在有時間差之例 中，相缺陷狀態可能存在於當逆向故障發生於遠端時。 在此例中，”超伸（〇 v e r _ r e a c h ) π現象可能發生於接地故 障繼電器在更遠離保護區之處發生故障，因為其本身跳 脫緣故。 因此，本發明之目的之一是提供一種經改良的方向 性比較繼電系統，其可只選擇在目前電線中之故障相以 及在該單相中之跳脫。 本發明之又一目的是提供一種經改良的方向性比較
10815pif.ptd 第9頁 1225325 五、發明說明（5) 繼電系統，當一跳脫信號已存在或一跳脫已發生時，藉 由延遲操作時間來忽略暫態操作，其可避免因超伸現象 導致之誤動作。 發明内容 根據本發明的觀點之一，係提供一種方向性比較距 離繼電系統，用以控制安裝於一平行三相A C電力傳輸系 統中之斷路器，該繼電系統包括：一故障偵測單元，包 括用以決定一故障是在相關於偵測該電力傳輸系統中之 電流與電壓之一組轉換器之位置之順向或逆向方向中之 一方向性距離繼電器元件；一短路距離繼電器元件，其 根據該電流與電壓計算而得之距離來決定一故障是否在 一保護區内；一傳輸單元，傳送信號至與接收信號於在 該保護區之一遠端處之一鄰近繼電系統；一發展繼電器 偵測單元，當在一單相内之一順向接地故障方向性繼電 器與至少一相中之一逆向方向性繼電器處於操作時，其 決定一發展故障；以及一阻擋單元，其根據該發展故障 偵測單元之一操作而阻擋因該短路距離繼電器導致之在 一近端之一斷路器之跳脫，以及阻擋一跳脫許可信號傳 送至該遠端之一斷路器。 根據本發明的另一觀點，係提供一種方向性比較距 離繼電系統，用以控制安裝於一平行三相AC電力傳輸系 統中之斷路器，該繼電系統包括：一故障偵測單元，包 括用以決定一故障是在相關於偵測該電力傳輸系統中之 電流與電壓之一組轉換器之位置之順向或逆向方向中之
l〇815pif.ptd 第10頁 1225325 五、發明說明（6) 一方向性距離繼電器元 根據該電流與電壓計算 一保護區内，'一低電壓 低電 護區 單元 向接 障； 操作 路器 一斷 繼電 中之 用以 流與 方向 據該 保護 電壓 區之 元， 器處 其根 壓；一 之一遠 傳輸 端處 ，當至少雙 地故障方向 以及一阻擋 因該 ， 以 而阻擋 之跳脫 路器。 根據本 系統， 口 〇 一· 早兀 ， 之 鄰 件； 而得 繼電 傳送 近繼 低電 器處 其根 相内之 性繼電 Χ3Ό 一 早兀 ， 短路距離繼 及阻擋一跳 一短 之距 器元 信號 電系 壓繼 於操 據該 電器 脫許 路距 離來 件， 至與 統； 電器 作時 發展 導致 可信 離繼電 決定一 根據該 接收信 器元 故障 電壓 號於 繼電 一發展 與一單相中之 件，其 是否在 而偵測 在該保 器偵測 順 ，其決 故障偵 定一發展故 測單 之在一近端 號傳送至該 元之一 之一斷 遠端之 較距離 輸系統 ，包括 中之電 中之一 ，其根 否在一 偵測低 該保護 偵測單 性繼電 早兀， 路距離 提供一 平行三 種方向 相AC電 障偵測 力傳輸 或逆向 性比 力傳 口 〇 一》 早兀 糸統 方向 元件 障是 壓而 於在 電器 方向 阻擋 該短 發明 用以 ，該 的又一 控制安 繼電系 決定一故障是在相 一組轉換器 繼電器元件 電壓計算而 一低電壓繼 斷路器 電壓之 性距離 電流與 觀點 裝於 統包 關於 之位 區内； ;一傳 一遠端 當至少 於操作 據該發 輸單 處之 雙相 時， 展故 得之 電器 元，傳送信 一鄰近繼電 電壓 内之低 其決定 障偵測單元之 括： 偵測 置之 短路 距離 元件 號至 系統 繼電 一故 該電 順向 距離繼電器 來決 ，根 定一故 據該電 與接收信號 ;一發展繼 器與一逆向 一發展故障；以及一 操作而阻播
10815pif. ptd 第11頁 1225325 五、發明說明（7) 繼電器導致之在一近端之一斷路器之跳脫，以及阻擋一 跳脫許可信號傳送至該遠端之一斷路器。 根據本發明的又一觀點，提供一種方向性比較距離 繼電系統，用以控制安裝於一平行三相A C電力傳輸系統 中之一斷路器，該繼電系統包括：一故障 <貞測單元，包 括用以決定一故障是在相關於偵測該電力傳輸系統中之 電流與電壓之一組轉換器之位置之順向或逆向方向中之 一方向性距離繼電器元件；一短路距離繼電器元件，其 根據該電流與電壓計算而得之距離來決定一故障是否在 一保護區内；一低電壓繼電器元件，根據該電壓而偵測 低電壓；一傳輸單元，傳送信號至與接收信號於在該保 護區之一遠端處之一鄰近繼電系統；一發展繼電器偵測 單元，當一跳脫信號只輸出於一單相中且一逆向方向性 繼電器處於操作時，其決定一發展故障；以及一阻擋單 元，其根據該發展故障偵測單元之一操作而阻擋因該短 路距離繼電器導致之在一近端之一斷路器之跳脫，以及 阻擋一跳脫許可信號傳送至該遠端之一斷路器。 根據本發明的又一觀點之一，提供一種方向性比較 距離繼電系統，用以中止安裝於一平行三相A C電力傳輸 系統中之斷路器，該繼電系統包括：一故障偵測單元， 包括用以決定一故障是在相關於偵測該電力傳輸系統中 之電流與電壓之一組轉換器之位置之順向或逆向方向中 之一方向性距離繼電器元件；一短路距離繼電器元件， 其根據該電流與電壓計算而得之距離來決定一故障是否
10815pif. ptd 第12頁 1225325 五、發明說明（8) 在一保護區内；以及一延遲單元，當該些斷路器之至少 一個關閉時，如果一距離繼電器之一區1元件送出一操作 信號的話，其根據該操作信號而延遲要傳至該些斷路器 之一跳脫指令。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更 明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式， 作詳細說明如下： 實施方式： 在本說明書之描述中，相似參考符號代表相似元 件，因而其重覆描述將省略。 [第一實施例] 第一實施例之特徵在於，當在電力傳輸系統中發生 發展故障時，阻擋短路距離繼電器所造成之斷路器跳脫 與送出一跳脫允許信號。此發展故障是由第一故障所造 成，且造成於在第一故障後之一延遲時間。此發展故障 發生於不同於第一故障之相或電線之相或電線内。 第1圖是根據本發明之方向性比較距離繼電系統之該 第一實施例之方塊圖。相比於第8圖所示之系統，加入了 由虛線所環繞之發展故障偵測功能方塊1 ，禁止邏輯閘2 與3 〇 發展故障偵測功能方塊1輸出操作信號” 1π ，當其偵 測到在電力傳輸系統中之發展故障時。從發展故障偵測 功能方塊1傳來之輸出信號’’ 1”輸入至禁止邏輯閘2與3， 做成禁止信號。禁止邏輯閘2與3連接至第8圖所示之η及”
10815pif.ptd 第13頁 1225325 五、發明說明（9) 邏輯閘3 0 7與3 0 8。 如上述，如果短路距離繼電器3 0 6之跳脫條件產生效 果時，當短路距離繼電器3 0 2之區1元件操作時或當跳脫 δ午可#號3 1 2被接收且或順向短路方向性距離繼電器3 3 操作時，π及’’邏輯閘3 0 7與3 0 8輸出操作信號”丨，，。σ 如果發展故障偵測功能方塊1此時偵測到發展故障， 其輸出信號π 1 ” 。此信號輸入至禁止邏輯閘2與3，做為， 因此，禁止邏輯閘2與3之輸出信號變成"0，其阻授 方向性比較距離繼電系統之遠端處之斷路器跳脫i、且= 阻止將跳脫允許信號送出至遠端。 現參考第2圖來更詳細描述發展故障偵測功能方塊 1 °發展故障偵測功能方塊1具有發展故障偵測邏輯路 100，120與130 ;以及發展故障偵測方塊邏輯電路14〇。 發展故障偵測方塊邏輯電路1 40取消發展故障偵測 ° 路100，120與130之偵測結果。 貝、】邏輯電 當發展故障偵測邏輯電路1 〇 〇，1 2 〇與1 3 0之至少_ 偵測到發展故障時，輸出信號"1 ’，透過"或"邏輯閘^ 個 輸入至"及”邏輯閘160之輸入端之一，如第2圖所示。而 另一方面，如果在發展故障偵測方塊邏輯電路以 達到重設條件，其輸出變成"1"。此輸出在"反相"邏 151中被反相成"〇"，接著輸入至"及”邏輯閘16〇之另—二 入端。π及π邏輯閘1 6 0之輸出信號被重設。 雨 因此，只有當發展故障被發展故障偵測邏輯電路
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1225325 五、發明說明（ίο) 100，120與130之至少一個偵測到且發展故障偵測方塊邏 輯電路1 4 0未確定時，最終輸出變成"丨"。接著，此短路 繼電器所造成之最近端之斷路器跳脫被阻擋，跳 信號同樣也無法送至遠端。 底下將詳細描述發展故障偵測邏輯電路1 〇 〇，1 2 〇與 130。 ” 發展故障偵測邏輯電路1 〇 〇是一種能在保護區内可靠 地偵測單相故障與逆向故障之邏輯閘或電路。如第2圖所 示’發展故障彳貞測邏輯電路1 0 〇包括高速低電壓繼電器之 雙相操作（UVl-2-phase)101，順向接地故障方向性繼電 器（GI)102，逆向接地故障方向性繼電器（G〇)1〇3與逆向 短路方向性繼電器（SO) 1 03。 高速低電壓繼電器之雙相操作1 0 1偵測待操作之雙相 中之低電壓。當逆向接地故障方向性繼電器丨〇 3與逆向短 路方向性繼電器1 0 4之至少一個在操作時，”或，，邏輯閘 1 0 5 - 1輸出信號"1” 。高速低電壓繼電器之雙相操作丨〇 j ， 順向接地故障方向性繼電器1 〇 2與，，或”邏輯閘丨〇 5 —之輸 出分別經由延遲计時器106-1 ，1〇6 -2與106-3而輸入至，， 及’’邏輯閘1 0 7。延遲計時器1 〇 6 - 1，1 〇 6 - 2與1 〇 6 - 3使得輸 出信號延遲後才回歸。 "及"邏輯閘1 0 7之輸出乃輸入至相似於延遲計時器 106 - 1，106 - 2與106 - 3之延遲計時器108。 發展故障偵測邏輯電路1 〇 〇也包括用以偵測接地故障 之接地故障過電流繼電器（E F ) 1 0 9。逆向接地故障方向性
10815pif.ptd 第15頁 1225325 五、發明說明（11) 繼電器103與逆向短路方向性繼電器104之輸出也輸入至 另一 π或π邏輯閘1 0 5 - 2。 延遲計時器1 0 8，接地故障過電流繼電器1 0 9與’’或π 邏輯閘1 05-2之輸出乃輸入至”及’’邏輯閘1 1 0。’’及”邏輯 閘1 1 0之輸出乃輸入至π或π邏輯閘1 5 0。 現將討論發展故障偵測邏輯電路1 0 0之操作。在此實 施例中，高速低電壓繼電器之雙相操作1 0 1並非必要，但 可藉由加入此低電壓條件而可靠地偵測雙相故障。方向 性繼電器一般設為保護區之阻抗之3 0 0〜4 0 0 %，且此操作 範圍可再加大。發展故障偵測邏輯電路1 0 0之有效偵測範 圍可由考量低電壓繼電器之此設定值而加以限制。 使用高速低電壓繼電器之雙相操作1 0 1之目的是要偵 測或決定故障發生。因而，為此目的，也可使用如過電 流繼電器之其他繼電器元件。 如果高速低電壓繼電器之雙相操作1 0 1 ，順向接地故 障方向性繼電器1 0 2以及逆向接地故障方向性繼電器1 0 3 與逆向短路方向性繼電器1 0 4之至少一個處於操作中時， 信號π 1 π從π及’’邏輯閘1 0 7透過將於底下描述之延遲計時 器1 0 6 - 1〜1 0 6 - 3而輸出。因此，接地故障偵測於順向或 逆向方向。 另外，具電抗元件之距離繼電器可用以替代該順向 接地故障方向性繼電器。比如，順向接地故障方向性繼 電器之區1元件可用以限制確定區域，來取代該順向接地 故障方向性繼電器。
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藉由設定延遲計時器106 —丨〜 ，否為發…債測邏輯電路i。。必需= 及:故Λ過：流繼電器109之操作條件輸入至 ::免順向短路故障之故障痛測。延Ϊ 消條件變成"真"時，避免在//Λ 可在當取 歸愛。 在建立知作條件後之瞬間時間 於屮，甘t輯閘110之輸入端之一是，，或，，邏輯閘105 —2之 =杜，，、為逆向接地故障方向性繼電器10 3或10 4之操作 件。這意味著，當逆向接地故障方向性繼電器1〇3或
U 作條件回歸至操作時，"及，，邏輯閘H〇之輸出被 、羅t ΐ 、〇 。^而，當移除逆向故障時，發展故障偵測 螻輯電路1 〇 〇之輸出立刻變成，，〇 "。 ，將詳細討論發展故障偵測邏輯電路120。當順向 地故P早方向性繼電器變成只操作於單相時，如果雙相中 壓下降的話，發展故障偵測邏輯電路12〇是用以決 發展故障之邏輯閘或電路。 發展故障偵測邏輯電路120包括高速低電壓繼電器之 ，相刼作121CUV2-2-phase)。高速低電壓繼電器之雙相 操作1 2 1之操作速度較好尚於鬲速低電壓繼電器之雙相操 作1 0 1之操作速度。 '
比如，如果低電壓繼電器操作條件用於短路繼電器 ΐ造成之故障允許條件時，如傳統繼電器般，則高速低 電壓繼電器之雙相操作121必需操作於相同或較高速度。
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1225325 五、發明說明（13) 高速低電壓繼電器之雙相操作1 2 1之輸出是經由延遲計時 器106-4而輸入至’’及"邏輯閘122，延遲計時器1〇6 一4之功 能相似於發展故障偵測邏輯電路1 〇 〇内之延遲^計時器 106- 1 〜106-3〇 除了延遲計時器106-4之輸出，上述之接地故障過電 流繼電器1 09與順向接地故障方向性繼電器丨〇2之輸出皆 輸入至"及”邏輯閘1 2 2。只有變所有輸入都是，，丨，，時，”及 ’’邏輯問丨22之輸出才會是M” 。"及”邏輯閘122之輸出乃 輸入至一次式（one-shot)計時器，在”及”邏輯閘 出::1” 了次之後，一次式計時器123~〗於一段時間内 、准=及"邏輯閘122之輸出。一次式計時器123M之 乃輸入至”或”邏輯閘1 5 0。 雷@ 2將討論發展故障偵測邏輯電路120之功能。高速低 $反，電器之雙相操作121之目的是用以偵測雙相中之故 P早，如上述之高速低電壓繼電器之雙相操作丨〇 i般。因 ί繼Ϊ如說，高速低電壓繼電器之雙相操作121可被過電 :器所取代，#果其可偵測在雙相中之 速刼作的話。 ，收接地故障過電流繼電器109之輸出之目的是要避 1 f) 故障中之故障操作，如在發展故障偵測邏輯電路 =〇中般。發展故障债測邏輯電路12〇中之順向接地故 "繼電器10 2可被接地故障距離繼電器之區1元件所 取代，如發展故障偵測邏輯電路丨〇〇般。 n §只有單相中之順向接地故障方向性繼電器在操作
1225325 五、發明說明（14) 中且雙相中偵測到到電壓降低時，發展故障偵測邏輯電 路1 2 0決定發展故障。接著，發展故障彳貞測邏輯電路1 2 〇 輸出能阻擋短路繼電器導致之斷路器跳脫之阻擒信號以 及能阻擔故障允許信號送至遠端之阻擔信號。 此操作之理由在於，逆向接地故障方向性繼電器未 操作之该相疋可能處於逆向故障中，且這必需在逆向接 地故障方向性繼電器開始操作之前偵測到。因此，從順 向發展至逆向之發展故障可在高速下偵測到。 、
現將詳細討論發展故障偵測邏輯電路丨3 〇。發展故障 偵測邏輯電路1 3 0是上述之發展故障偵測邏輯電路丨2 〇之 變化。在發展故障偵測邏輯電路1 〇〇中，發展故障伯測邏 輯電路1 2 0内之順向接地故障方向性繼電器1 〇 2已被包括 逆向接地故障方向性繼電器1 0 3與逆向短路方向性繼電器 1 0 4之逆向方向性繼電器所取代。發展故障偵測邏輯電路 1 3 0内之逆向方向性繼電器也包括π或邏輯閘1 〇 & - 1 ，其 相似於π或π邏輯閘1 0 5 ’且其輸出π 1 ’’於當發展故障偵測 邏輯電路100内之逆向接地故障方向性繼電器1〇3與逆向 短路方向性繼電器1 0 4之至少一個在操作時。
高速低電壓繼電器之雙相操作121之輸出乃輸入至發 展故障偵測邏輯電路130内之延遲計時器1〇6一5。延遲計 時器106-5與"或"邏輯閘105之輸出乃輸入至，，及，，邏輯閘 1 3 1。接著，”及”邏輯閘1 3 1之輸出透過一次式計時器 1 2 3 - 2而輸入至π或”邏輯閘1 5 0。 ° 當逆向接地故障方向性繼電器只操作於單相中且雙
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展工^電,：發展故障偵測邏輯電路1 30偵測到發 130送出用曰以卩且/發展故障時，發展故障谓測邏輯電路 阻#要送至读她擒紐路繼電器導致之斷路器跳脫以及用以 阻拾要^至延端之故障允許信號之阻擋信號。 摔作2 23由在於’逆向接地故障方向性繼電器未 ，^卩早方向性繼電器開始操作之前偵測到。因此，從順 二&展^逆向之發展故障可在高速下偵測到。發展故障 測邏輯電路1 3 0之其他特徵都相似於發展故障偵測邏輯 電路120，故在此不揭露重復討論。 、現將描述發展故障偵測方塊邏輯電路丨4 〇。發展故障 偵測方塊邏輯電路1 4 0包括順向接地故障方向性繼電器之 雙相操作1 4 1與跳脫之雙相操作丨4 2。順向接地故障方向 性繼電器之雙相操作1 4 1與跳脫之雙相操作丨4 2之輸出乃 輸入至”或”邏輯閘1 4 3。”或”邏輯閘1 4 3之輸出乃輸入至’， 反相’’邏輯閘1 5 1。 ’’或’’邏輯閘1 5 0與π反相，，邏輯閘1 5 1之輸出乃輸入至π 及"邏輯閘1 6 0。π及，，邏輯閘丨6 〇之輸出乃輸入至第1圖所 示之禁止邏輯閘2與3，且用於短路距離繼電器3〇9所造成 之跳脫與跳脫許可信號3 1 〇。 發展故障偵測方塊邏輯電路1 4 〇用以重設短路繼電器 所造成之跳脫阻擋以及阻擋允許信號傳送至遠端之阻 擔。 在雙相或更多相中之順向接地故障被順向接地故障
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方向性繼電器之雙相操作1 4 1所偵測。因此，即使冬私 故障偵測方塊邏輯電路14()因為㈣區中之雙相接ς = 而啟動’被啟動之邏輯電路可被快速中止。 當使用者選擇所有例之三相跳脫，或在缺陷相條 中之故障所，致之殘留於該相中之低電壓而使得無法避 免被強迫之二相跳脫時，跳脫之雙相操作丨4 2可快速中 方塊。 [第二實施例]
第3圖是根據本發明之發展故障偵測功能之第二實施 例之次序邏輯圖。此實施例相似於第一實施例，除了第^ 圖中之發展故障偵測邏輯電路1 0 0被發展故障偵測邏輯電 路1 0 0-Α所取代。發展故障偵測邏輯電路1 00-Α具有：用 以取代順向接地故障方向性繼電器1 〇 2之接地故障距離繼 電器之區1元件（ZIG)in ;以及用以取代延遲計時器ι〇8 之一次式計時恭112。不論稍後之輸入為何，該一次式古十 時器1 1 2在某一段時間内可維持該輸出值。
延遲計時器1 〇 8被式計時器1 1 2取代，發展故障谓測 邏輯電路1 0 0 _ A被強迫在某一段時間後要重設，即使當發 展故障偵測方塊邏輯電路1 4 0内之重設條件未達到。因 此，可避免連績不斷的操作。 此外，因為順向接地故障方向性繼電器1 0 2被接地故 障距離繼電器之區1元件1 1 1所取代，可限制邏輯條件， 且可避免不需要的操作。
_5pif.ptd 第21頁 1225325 五、發明說明（π) [第三實施例] 第4圖是根據本發明之發展故障偵測功能之第三實施 例之次序邏輯圖。此實施例相似於第一實施例，除了第2 圖中之發展故障偵測邏輯電路1 0 0與1 3 0分別被發展故障 偵測邏輯電路1 〇 〇 - Β與1 3 0 - Β所取代。 第2圖中之發展故障偵測邏輯電路1 〇 〇内之逆向接地 故障方向性繼電器1 〇 3、逆向短路方向性繼電器1 0 4與’，或 ’’邏輯閘1 0 5 _ 1之組合被發展故障偵測邏輯電路1 〇 〇 - Β内之 逆向接地故障方向性繼電器1 〇 3取代。此外，發展故障偵 測邏輯電路1 0 0内之逆向接地故障方向性繼電器1 〇 3、逆 向短路方向性繼電器1〇4與”或，，邏輯閘1〇5_2之組合被發 展故障偵測邏輯電路1 〇 〇 - Β内之逆向接地故障方向性繼電 器1 0 3與一次式計時器丨丨3取代。在一既定時期後，一次 式計時器1 1 3消除逆向接地故障方向性繼電器1 〇 3之輸 出。 甚至，第2圖中之發展故障偵測邏輯電路1 3 0内之逆 向接地故障方向性繼電器i 〇 3、逆向短路方向性繼電器 1 0 4與"或π邏輯閘1 〇 5之組合被發展故障偵測邏輯電路 1 3 0 - Β内之逆向接地故障方向性繼電器丨〇 3取代。 這些變化是適當的，因為大氣中之電力傳輸線内之 大部份故障都是單一電線接地故障，且這足夠測量多重 故卩早以限制其目標至只有接地故障之多重故障。 此外，因為加入一次式計時器1 1 3至發展故障偵測邏
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五、發明說明（18) 輯電路100-B内之逆向接地故障方向性繼電器103之下 流’逆向接地故卩导方向性繼電為1 〇 3之輸出在既定時期後 被消除。因此，比如’即使當逆向故障因為斷路器之故 障而無法被消除，跳脫允許信號也可送至遠端以跳脫該 遠端。 [第四實施例] 第5圖是根據本發明之發展故障偵測功能之第四實施 例之次序邏輯圖。此實施例相似於第一實施例，除了第2 圖中之發展故障横測邏輯電路1 0 0分別被發展故障谓測邏 輯電路1 00-C所取代。發展故障偵測邏輯電路1 〇〇-C具 有··用以取代順向接地故障方向性繼電器1 〇 2之跳脫單相 操作1 8 1 ;以及用以取代延遲計時器1 〇 8之一次式計時器 1 1 2。該一次式計時器1 1 2相似於第3圖中之發展故障偵測 邏輯電路100 - Α内之一次式計時器112。 跳脫單相操作1 8 1輸出單相跳脫之信號。這是偵測到 内部單相故障之結果。因此，此實施例之操作相似於第 一實施例之操作。 [第五實施例] 第6圖是根據本發明之發展故障偵測功能之第五實施 例之次序邏輯圖。第6圖顯示短路距離繼電器3 〇 2或3 1 2之 區1元件之一例。當相A、相β與相c内之斷路器為，，導通" 時’相A、相Β與相C内斷路條件2 〇 〇、2 0 1與2 0 2皆輸出
1225325 五、發明說明（19) ，，1丨丨〇 距離繼電器之區1元件2 0 3送出跳脫之指令信號。顯 示於單一方塊内之距離繼電器之區1元件203 —般包括三 相各自之接地繼電器與短路繼電器。斷路條件2 0 0、2 0 1 與2 0 2之輸出乃輸入至”及’’邏輯閘20 4。接著，π及”邏輯 閘2 0 4與距離繼電器之區1元件2 0 3之輸出乃輸入”及”邏輯 閘2 0 5。距離繼電器之區1元件2 0 3之輸出也輸入延遲計時 器2 0 6。”及”邏輯閘2 0 5與延遲計時器2 0 6之輸出乃輸入π 或π邏輯閘2 0 7。 當所有斷路器為’’導通’’且距離繼電器之區1元件2 03 送出跳脫指令時，π及’’邏輯閘2 0 5係有動作。延遲計時器 206延遲距離繼電器之區1元件203所送出之跳脫指令。當 ’·及”邏輯閘2 0 5之輸出信號或距離繼電器之區1元件2 0 3之 輸出信號變成π 1 π時，”或”邏輯閘2 0 7輸出π 1 ’’ ，其為距離 繼電器之區1元件2 0 8之最終跳脫允許信號。 當所有斷路器皆為π導通π時，此最終跳脫允許信號 透過不含延遲計時器之路徑而輸出，這導致立即性跳 脫。在其他例中，此跳脫指令將因為延遲計時器2 0 6的緣 故而被延遲後才送出。此外，如果此跳脫指令突然消失 且延遲計時器2 0 6仍在計時之時，該最終跳脫指令將不會 被送出。 因此，在相不足（phase lacking)時，可避免因為距 離繼電器之暫態誤動作所導致之錯誤跳脫。
10815pif. ptd 第24頁 1225325 發明說明（20) [第六實施例] 第7圖是根據本發明之發展故障偵測功能之第六實施 例之次序邏輯圖。此實施例是第五實施例之變化。第6圖 中之斷路條件2 0 0 ’ 2 0 1與2 0 2 ;以及”及”邏輯閘2 〇 4被跳 ==所=式計時器211，延遲計時器212與”反相" a# Ϊ H f電器或接地方向性繼電器輸出跳脫信號 Ϊ 2 ^二2=輸出M1"。跳脫指令210之輸出乃輸人 之 期内維持該輸出值… 號延遲。…時器丄；；；；：：=將二脫： 2 ^i wn213將該信號反相，且當沒有跳脫指 仏就時，其會輸出” 1 "。 錄Π 2^3據施例1 t沒有跳脫指令信號時，，f反相，，邏 元0 3在^曰輸出1 "。在此例中，當距離繼電器之區1 上跳Λ V/立即輪出斷路器跳脫信號。 出” 〇，，田。接著曰令存在時，Π反相，1邏輯閘213持續輸 入h产會Λ 生及”邏輯問2 0 5之條件；且跳脫指 7仏號會因為延遲計時器2〇6之緣故而在一 :出。斷！條件可能會被延遲以執行該信號之條件遲後缺才 而，f脫4號不會被延遲，且可獲得穩定操作/。、 …、 電路ίΐΐΐϊ:::;用硬體電子電路或電腦程式來 J路式成電子式實施包括繼電器與計時器之任何邏輯電
1225325 五、發明說明（21) 雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並 非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發 明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾’因此本 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 準〇
10815pif. ptd 第26頁 1225325 圖式簡單說明 第1圖是根據本發明之方向性比較距離繼電系統之方 塊圖； 第2圖是根據本發明之發展故障偵測功能之第一實施 例之次序邏輯圖； 第3圖是根據本發明之發展故障偵測功能之第二實施 例之次序邏輯圖； 第4圖是根據本發明之發展故障偵測功能之第三實施 例之次序邏輯圖； 第5圖是根據本發明之發展故障偵測功能之第四實施 例之次序邏輯圖； 第6圖是根據本發明之發展故障偵測功能之第五實施 例之次序邏輯圖； 第7圖是根據本發明之發展故障偵測功能之第六實施 例之次序邏輯圖， 第8圖是傳統方向性比較距離繼電系統之故障次序之 方塊圖， 第9圖是傳統方向性比較距離繼電系統之短路距離繼 電器所造成之故障允許邏輯之邏輯圖； 第1 0圖是傳統方向性比較距離繼電系統之短路距離 繼電器所造成之故障允許邏輯之另一邏輯圖；以及 第1 1圖是具保護繼電系統之傳統平行三相A C電力傳 輸系統之圖不。 圖式標示說明： 1 :發展故障偵測功能方塊
10815pif.ptd 第27頁 1225325 圖式簡單說明 2與3 :禁止邏輯閘 1 0 :保護區 12 :平行 1 4a 與14b 1 6a 與16b 1 8a 與18b 20a 與20b 22a 與22b 2 4 a 與 2 4 b 1 1 0，1 07 308 ， 314 相A C電力傳輸線 變電所 保護繼電系統 斷路器 變壓器 變流器 傳輸裝置 122 ， 131 ， 160 317 與3 18 : ,f 及丨， 204 ， 205 邏輯閘 304 ， 307 ， 100，100-A，100-B，100-C，120，130，130-B :發展故 障偵測邏輯電路 101 102 103 104 高速低電壓繼電器之雙相操作 順向接地故障方向性繼電器 逆向接地故障方向性繼電器 逆向短路方向性繼電器 105 ，105-1 ，105-2 ，143 ，150 ，160 ，2 0 7 ，3 0 5 ，316 ， 323 或π邏輯閘 106-1 ^ 106-2 ，106-3 ，106-4 ，106-5 ，108 ，206 212 109 111 延遲計時器 接地故障過電流繼電器 接地故障距離繼電器之區1元件 1 12 ，1 13 ，123-1 ，123-2 ，211 次式計時器
l〇815pif. ptd 第28頁 1225325 圖式簡單說明 高速低電壓 發展故障偵 順向接地故 跳脫之雙相 213 : π反相 跳脫單相操 201 與202 ： 距離繼電器 距離繼電器 跳脫指令 接收區. 121 140 141 142 151 181 200 203 208 210 300 繼電器之雙相操作 測方塊邏輯電路 障方向性繼電器之雙相操作 操作 π邏輯閘 作 斷路條件 之區1元件 之區1元件之跳脫許可信號 301 ’ * 31 0 ,320 : 跳 脫 許 可 信 號 302 短 路 距離 繼 電 器 之 區 1元件 303 順 向 短路 方 向 性 距 離 繼 電 器 306 短 路 距離 繼 電 器 之 跳 脫 條 件 309 短 路 距離 繼 電 器 所 送 出 之 斷 路 器 之 跳 脫 信 號 31 1 信 號 送出 埠 312 接 地 故障 距 離 繼 電 器 之 第 一 階 313 順 向 接地 故 障 方 向 性 繼 電 器 315 接 地 距離 繼 電 器 之 跳 脫 條 件 319 接 地 故障 距 離 繼 電 器 所 送 出 之 斷 路 器 跳 脫 指令 321 低 電 壓繼 電 器 322 雙 相 ，’及" 邏 輯
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Claims (1)
1225325 六、申請專利範圍 1. 一種方向性比較距離繼電系統，用以控制安裝於 一平行三相A C電力傳輸系統中之斷路器’該繼電糸統包 括： 一故障偵測單元，包括用以決定一故障是在相關於 偵測該電力傳輸系統中之電流與電壓之一組轉換器之位 置之順向或逆向方向中之一方向性距離繼電器元件； 一短路距離繼電器元件，其根據該電流與電壓計算 而得之距離來決定一故障是否在一保護區内； 一傳輸單元，傳送信號至與接收信號於在該保護區 之一遠端處之一鄰近繼電系統； 一發展繼電器偵測單元，當在一單相内之一順向接 地故障方向性繼電器與至少一相中之一逆向方向性繼電 器處於操作時，其決定一發展故障；以及 一阻擋單元，其根據該發展故障偵測單元之一操作 而阻擋因該短路距離繼電器導致之在一近端之一斷路器 之跳脫，以及阻擋一跳脫許可信號傳送至該遠端之一斷 路器。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之方向性比較距離繼電 系統，更包括： 一阻檔中止單元，當該短路距離繼電器導致之該近 端之該斷路器之該跳脫被阻擋且該跳脫許可信號被阻擋 送至該斷路器時，如果在雙相中之順向接地故障方向性 繼電器處於操作中，其可中止該阻擋。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之方向性比較距離繼電
10815pif.ptd 第30頁 1225325 六、申請專利範圍 系統，更包括： 一阻擋中止單元，當該短路距離繼電器導致之該近 端之該斷路器之該跳脫被阻擋且該跳脫許可信號被阻擋 送至該斷路器時，如果在至少雙相中輸出跳脫信號，其 可中止該阻擋。 4 .如申請專利範圍第1項所述之方向性比較距離繼電 系統，更包括： 一阻擋中止單元，當該短路距離繼電器導致之該近 端之該斷路器之該跳脫被阻擋且該跳脫許可信號被阻擋 送至該斷路器時，如果在至少雙相中輸出跳脫信號，其 在一既定時期後可中止該阻擋。 5 . —種方向性比較距離繼電系統，用以控制安裝於 一平行三相A C電力傳輸系統中之斷路器，該繼電系統包 括： 一故障偵測單元，包括用以決定一故障是在相關於 偵測該電力傳輸系統中之電流與電壓之一組轉換器之位 置之順向或逆向方向中之一方向性距離繼電器元件； 一短路距離繼電器元件，其根據該電流與電壓計算 而得之距離來決定一故障是否在一保護區内； 一低電壓繼電器元件，根據該電壓而偵測低電壓； 一傳輸單元，傳送信號至與接收信號於在該保護區 之一遠端處之一鄰近繼電系統； 一發展繼電器偵測單元，當至少雙相内之低電壓繼 電器與一單相中之一順向接地故障方向性繼電器處於操
10815pif.ptd 第31頁 1225325 六、申請專利範圍 作時，其決定一發展故障；以及 一阻擋單元，其根據該發展故障偵測單元之一操作 而阻擋因該短路距離繼電器導致之在一近端之一斷路器 之跳脫，以及阻擋一跳脫許可信號傳送至該遠端之一斷 路器。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之方向性比較距離繼電 系統，更包括： 一阻擋中止單元，當該短路距離繼電器導致之該近 端之該斷路器之該跳脫被阻擋且該跳脫許可信號被阻擋 送至該斷路器時，如果在雙相中之順向接地故障方向性 繼電器處於操作中，其可中止該阻擋。 7.如申請專利範圍第5項所述之方向性比較距離繼電 系統，更包括： 一阻擋中止單元，當該短路距離繼電器導致之該近 端之該斷路器之該跳脫被阻擋且該跳脫許可信號被阻擋 送至該斷路器時，如果在至少雙相中輸出跳脫信號，其 可中止該阻擋。 8 .如申請專利範圍第5項所述之方向性比較距離繼電 系統，更包括： 一阻擋中止單元，當該短路距離繼電器導致之該近 端之該斷路器之該跳脫被阻擋且該跳脫許可信號被阻擋 送至該斷路器時，其在一既定時期後可中止該阻擋。 9 . 一種方向性比較距離繼電系統，用以控制安裝於 一平行三相A C電力傳輸系統中之斷路器，該繼電系統包 I κΗ 10815pif.ptd 第32頁 1225325 六、申請專利範圍 括： 一故障偵測單元，包括用以決定一故障是在相關於 偵測該電力傳輸系統中之電流與電壓之一組轉換器之位 置之順向或逆向方向中之一方向性距離繼電器元件； 一短路距離繼電器元件，其根據該電流與電壓計算 而得之距離來決定一故障是否在一保護區内； 一低電壓繼電器元件，根據該電壓而偵測低電壓； 一傳輸單元，傳送信號至與接收信號於在該保護區 之一遠端處之一鄰近繼電系統； 一發展繼電器偵測單元，當至少雙相内之低電壓繼 電器與一逆向方向性繼電器處於操作時，其決定一發展 故障；以及 一阻擋單元，其根據該發展故障偵測單元之一操作 而阻擋該短路距離繼電器導致之在一近端之一斷路器之 跳脫，以及阻擋一跳脫許可信號傳送至該遠端之一斷路 器。 1 0.如申請專利範圍第9項所述之方向性比較距離繼 電系統，更包括： 一阻擋中止單元，當該短路距離繼電器導致之該近 端之該斷路器之該跳脫被阻擋且該跳脫許可信號被阻擋 送至該斷路器時，如果在雙相中之順向接地故障方向性 繼電器處於操作中，其可中止該阻擋。 1 1 .如申請專利範圍第9項所述之方向性比較距離繼 電系統，更包括：
10815pif. ptd 第33頁 1225325 六、申請專利範圍 一阻擋中止單元，當該短路距離繼電器導致之該近 端之該斷路器之該跳脫被阻擋且該跳脫許可信號被阻擂 送至該斷路器時，如果在至少雙相中輸出跳脫信號，其 可中止該阻擔。 1 2.如申請專利範圍第9項所述之方向性比較距離繼 電系統，更包括： 一阻擋中止單元，當該短路距離繼電器導致之該近 端之該斷路器之該跳脫被阻擋且該跳脫許可信號被阻擋 送至該斷路器時，其在一既定時期後可中止該阻擋。 1 3. —種方向性比較距離繼電系統，用以控制安裝於 一平行三相A C電力傳輸系統中之一斷路器，該繼電系統 包括： 一故障彳貞測單元，包括用以決定一故障是在相關於 偵測該電力傳輸系統中之電流與電壓之一組轉換器之位 置之順向或逆向方向中之一方向性距離繼電器元件； 一短路距離繼電器元件，其根據該電流與電壓計算 而得之距離來決定一故障是否在一保護區内； 一低電壓繼電器元件，根據該電壓而偵測低電壓； 一傳輸單元，傳送信號至與接收信號於在該保護區 之一遠端處之一鄰近繼電系統； 一發展繼電器偵測單元，當一跳脫信號只輸出於一 單相中且一逆向方向性繼電器處於操作時，其決定一發 展故障；以及 一阻擋單元，其根據該發展故障偵測單元之一操作
10815pif.ptd 第34頁 1225325 六、申請專利範圍 而阻擋因該短路距離繼電器導致之在一近端之一斷路器 之跳脫，以及阻擋一跳脫許可信號傳送至該遠端之一斷 路器。 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之方向性比較距離繼 電系統，更包括： 一阻擋中止單元，當該短路距離繼電器導致之該近 端之該斷路器之該跳脫被阻擋且該跳脫許可信號被阻擋 送至該斷路器時，如果在雙相中之順向接地故障方向性 繼電器處於操作中，其可中止該阻擋。 1 5.如申請專利範圍第1 3項所述之方向性比較距離繼 電系統，更包括： 一阻擋中止單元，當該短路距離繼電器導致之該近 端之該斷路器之該跳脫被阻擋且該跳脫許可信號被阻擋 送至該斷路器時，如果在至少雙相中輸出跳脫信號，其 可中止該阻擔。 1 6.如申請專利範圍第1 3項所述之方向性比較距離繼 電系統，更包括： 一阻擋中止單元，當該短路距離繼電器導致之該近 端之該斷路器之該跳脫被阻擋且該跳脫許可信號被阻擋 送至該斷路器時，其在一既定時期後可中止該阻擋。 1 7 · —種方向性比較距離繼電系統，用以中止安裝於 一平行三相AC電力傳輸系統中之斷路器，該繼電系統包 括： 一故障彳貞測單元，包括用以決定一故障是在相關於
l〇815pif. ptd 第35頁 1225325 六、申請專利範圍 偵測該電力傳輸系統中之電流與電壓之一組轉換器之位 置之順向或逆向方向中之一方向性距離繼電器元件； 一短路距離繼電器元件，其根據該電流與電壓計算 而得之距離來決定一故障是否在一保護區内；以及 一延遲單元，當該些斷路器之至少一個關閉時，如 果一距離繼電器之一區1元件送出一操作信號的話，其根 據該操作信號而延遲要傳至該些斷路器之一跳脫指令。
10815pif. ptd 第36頁
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