遠隔保護リレーは高電圧送電線をどのように保護するのでしょうか?

06 11, 2025

現代の電力網はエンジニアリングの傑作であり、発電源からエンドユーザーまで驚くべき信頼性で電力を供給するように設計された相互接続された広大なネットワークです。このシステムの中心には、膨大な量のエネルギーを長距離にわたって運ぶ高電圧送電線、筋動脈が横たわっています。これらの重要な経路のセキュリティと安定性は最も重要であり、その保護は高度な規律です。この保護スキームで最も重要なコンポーネントの 1 つは、テレプロテクション リレーとして知られる特殊なデバイスです。

送電網の脆弱性とスピードの必要性を理解する

高電圧送電線は、落雷、機器の故障、異物との接触など、さまざまな潜在的な障害にさらされています。障害が発生すると、大規模な電流サージが発生し、変圧器やサーキットブレーカーなどの高価な機器に損傷を与え、広範囲にわたる停電につながる可能性があります。保護システムの主な目的は、障害をできるだけ早く特定して隔離し、損傷を最小限に抑え、システム全体の安定性を維持することです。

ローカル保護リレーは、これらの異常を検出するために伝送線路の両端に配置されます。これらは、指定されたゾーン内で直接発生する障害を除去するのに非常に効果的です。ただし、長い伝送路で障害が発生すると、重大な課題が発生します。回線の一端にある 1 つのリレーから見ると、遠端の障害を、通常の高負荷状態や隣接するセクションの障害と区別するのが難しい場合があります。この不確実性によりトリップの遅延が発生する可能性があり、これはシステムの安定性にとって容認できません。

ここでのコンセプトは、 テレプロテクション クリティカルになります。この用語自体は「電気通信」と「保護」のかばん語であり、その機能を正確に表しています。あ テレプロテクション relay はスタンドアロンのデバイスではなく、保護リレーと通信チャネルを統合したシステムであり、伝送線の両端のリレーが重要なステータスと障害情報をリアルタイムで交換できるようにします。これらのシステムの中核となる価値提案は次のとおりです。 速度と選択性 。リレーが通信できるようにすることで、局所的な保護スキームが単独で達成できるよりもはるかに速く、ミリ秒以内に障害を切り分けるための、より多くの情報に基づいた調整された決定を下すことができます。

中核原則: 通信による障害除去の高速化

の基本的な操作 テレプロテクション system 単純な 2 端子伝送線路を調べることで理解できます。各ターミナル (変電所 A と変電所 B) には、ローカル保護リレーによって制御される回路ブレーカーがあります。これらのリレーはそれぞれ、 テレプロテクション relay .

の主な役割は、 テレプロテクション relay リモートエンドとの間でトリップ信号またはブロッキング信号を送受信することです。リレーが障害を検出しても、リレー自身の測定値のみに基づいてローカルのサーキットブレーカーを直ちに作動させるわけではありません。代わりに、通信チャネルを使用して、反対側のリレーと視点を共有します。

たとえば、変電所 A と変電所 B の間の送電線で直接発生する内部障害について考えてみましょう。変電所 A のリレーが障害を検出し、瞬時にトリップ信号を送信します。 テレプロテクション relay 同時に、変電所 B のリレーも障害を検出し、変電所 A にトリップ信号を送信します。信号を受信すると、各端末の テレプロテクション relay ローカルサーキットブレーカーを開くように命令し、障害のある回線をほぼ同時に両端から切り離します。この調整されたアクションにより、障害の電源が完全に、できるだけ早く遮断されることが保証されます。

このプロセスは、変電所 B に接続された別の回線上の障害など、外部障害の場合は大きく異なります。このシナリオでは、変電所 A のリレーが外乱を認識する可能性がありますが、変電所 B のリレーはそれを外部イベントとして認識し、変電所 A にブロック信号を送信します。このブロックを受信すると、 テレプロテクション relay 変電所 A ではローカル ブレーカーが落ちるのを防ぎ、健全な送電線の不必要な停止を回避します。この選択性は重要な利点であり、ネットワーク全体の信頼性が向上します。

遠隔防御システムの構造: 主要コンポーネント

完全な テレプロテクション scheme は、調和して動作する複数の統合コンポーネントで構成されています。システムの信頼性を評価するには、この構造を理解することが重要です。

保護リレー: これは、電流、電圧、周波数などの電気パラメータを継続的に監視するインテリジェントなデバイスです。このデータを使用して、障害状態が存在するかどうかを判断します。最新の数値リレーには、故障検出と方向性のための高度なロジックが備わっています。

遠隔保護端末 (またはリレー): 専用の通信インターフェースです。保護リレーからコマンド (「トリップ」または「ブロック」など) を受け取り、それを通信チャネル経由で送信するための安全なメッセージ形式に変換します。受信側では、受信メッセージをデコードし、検証されたコマンドをローカル保護リレーに提示します。これらの端末は、極度の速度と高いノイズ耐性を実現するように設計されています。

コミュニケーションチャネル: これは、両端間で信号を伝送する物理的または論理的な媒体です。チャネルの選択は、システムのパフォーマンス、コスト、信頼性に大きな影響を与えます。 テレプロテクション system .

表: テレプロテクション システムの共通通信チャネル

インターフェース機器: これには、電気信号を光パルスに変換するなど、特定のチャネルを介して送信できるように信号を調整するモデム、マルチプレクサ、その他のデバイスが含まれます。 光ファイバー通信 .

主な遠隔保護スキーム: 直接移動旅行と許容的な超過行為

どのように実行されるかを制御するロジック テレプロテクション relays interact はスキームを定義します。最も一般的な 2 つのスキームは、直接転送トリップと許容超過転送トリップです。

直接送迎旅行 (DTT) は、特定のアプリケーションにとって最もシンプルで安全なスキームです。 DTT 方式では、一方の端のリレーが、自身の変電所内のバスバーの故障など、明確に特定した故障のためにローカル ブレーカーをトリップすると決定した場合、同時に直接の無条件のトリップ コマンドをリモート エンドに送信します。これにより、リモート ブレーカーも確実に開き、反対側からの障害の供給を防ぎます。 DTT は、バックアップとして、またはローカル トリップ ロジックがリモート トリップの開始に関して絶対的に信頼できると考えられる特定のシナリオによく使用されます。セキュリティは次のように維持されます 信号セキュリティ対策 スプリアス信号による誤トリップを防止します。

許容範囲を超えた移動旅行 (POTT) 最も広く使用されているものの 1 つです テレプロテクション schemes ラインの保護に。速度とセキュリティの優れたバランスを提供します。このスキームでは、各リレーにオーバーリーチング ゾーン、つまり回線のリモート エンドを超えて拡張する設定が装備されています。リレーがその超過ゾーンで障害を検出すると、リモート エンドに「許可」信号を送信します。 2 つの条件が同時に満たされた場合にのみ、ローカル ブレーカーがトリップします。1) オーバーリーチ ゾーンで障害を検出し、2) リモート エンドから許可信号を受信します。この「2 つのうち 2 つ」ロジックにより、誤った旅行に対する高いセキュリティが提供されます。許可信号を受信すると、リモートリレーも障害を認識し、保護された回線セクション内にあることが確認されます。

通信保護リレーの重要な性能特性

評価する場合 電気通信保護リレー 、いくつかのパフォーマンスパラメータが最も重要です。これらの仕様は、保護システムのセキュリティと信頼性に直接影響します。

稼働時間: これは、保護リレーがコマンドを発行した瞬間からリモートのリレーがコマンドを発行する瞬間までの合計時間です。 テレプロテクション relay 出力を提示します。この時間は常に超高速である必要があり、最新のデジタル デバイスでは通常 8 ～ 15 ミリ秒の範囲にあります。これには、サーキットブレーカー自体の動作時間は含まれません。

セキュリティ: 保護用語では、セキュリティとは、障害がない状態での誤った動作を回避するシステムの機能を指します。安全性の高い テレプロテクション relay は、ノイズ、干渉、または電力システムの過渡現象によって引き起こされる可能性のある誤ったコマンドを拒否する堅牢な機能を備えて設計されています。 セキュリティは最も重要です なぜなら、誤ったトリップはトリップの失敗と同じくらい系統を不安定にする可能性があるからです。

信頼性: これは、実際の障害状態が存在する場合にシステムが正しく動作する能力です。信頼性の高いシステムにより、チャネル条件が悪い場合でも、本物のトリップ コマンドが正常に送受信されることが保証されます。デザイナーはよく実装します 冗長通信チャネル 信頼性を高めるために。

可用性: これは、システムがその機能を実行する準備ができているかどうかの全体的な尺度です。これはセキュリティと信頼性の両方の機能であり、高信頼性コンポーネント、冗長電源、および堅牢な通信パス管理によって強化されます。

チャネルの監視と診断: モダン テレプロテクション relays 高度な自己診断機能とチャネル監視機能が装備されています。通信リンクの健全性と完全性を継続的に評価し、劣化や障害について警報を発することができます。これにより、予防的なメンテナンスが可能になり、保護システムが障害のある状態で動作するのを防ぎます。