JP2009177920A - 保護継電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】母線連絡遮断器が入状態でかつ地絡順序遮断器が不使用であるときに地絡事故が発生した配電線を自動で遮断することができる保護継電装置を提供する。
【解決手段】保護継電装置１０は、第１および第２の母線１₁，１₂間に設置された母線連絡遮断器４が入状態であり、かつ、第１乃至第６の配電線２₁〜２₆を所定の順序で遮断するための第１および第２の地絡順序遮断器が切状態であり、かつ、零相電圧Ｖ₀が零相電圧整定値Ｖ₀₀を超えた場合に、第１乃至第６の配電線２₁〜２₆を流れる第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆のうち最も大きい零相電流が流れた配電線に設置された第１乃至第６の遮断器６₁〜６₆を遮断するための第１乃至第６のトリップ信号ＴＲ₁〜ＴＲ₆を、この最も大きい零相電流以外の零相電流の位相がすべてこの最も大きい零相電流の位相に対して所定の角度範囲外にあることを条件に発生するトリップ信号発生手段４０，５０を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、保護継電装置に関し、特に、地絡保護継電器の後備保護として好適な保護継電装置に関する。

従来、図５に示すように、第１の変圧器３₁の２次側に接続された第１の母線１₁と第２の変圧器３₂の２次側に接続された第２の母線１₂とが母線連絡遮断器４を介して接続されている電力系統（６ｋＶの配電系統）において、たとえば第１の変圧器３₁に故障が生じてその修理作業のために第１の変圧器３₁の２次側と第１の母線１₁との接続を遮断すると、第１の母線１₁から分岐された第１乃至第３の配電線２₁〜２₃は停電するため、母線連絡遮断器４を入状態にして第２の変圧器３₂から第２の母線１₂を介して第１の母線１₁に電力を供給するようにしている。このとき、第１および第２の変圧器３₁，３₂の２次側にそれぞれ設置されたかつ第１乃至第６の配電線２₁〜２₆を所定の順序で遮断するための第１および第２の地絡順序遮断器（不図示）が動作しないようにされる。

このように第１および第２の地絡順序遮断器を不使用にしているときに、第１乃至第６の配電線２₁〜２₆のいずれかにおいて、第１乃至第６の配電線２₁〜２₆にそれぞれ設置された第１乃至第６の地絡方向継電器（ＤＧ）５₁〜５₆が動作しない程度の地絡事故が発生すると、地絡がなくなるまで第１乃至第６の配電線２₁〜２₆を作業員が１回線ずつ手動で遮断している。

なお、下記の特許文献１には、零相電圧の発生に関係なく零相電流のみで地絡事故回線を選択する地絡回線選択継電方式が開示されている。この地絡回線選択継電方式では、各回線に流れる零相電流を各零相変流器で検出し、これを比較判定回路に導入して、この比較判定回路で各零相電流値を比較し、一番大きい電流値の回線を事故回線と判定し、かつ、零相電流値が設定値を超えたとき出力を出し事故回線の遮断器を遮断する。

下記の特許文献２には、配電線遮断器（ＦＣＢ）を遮断することなく微地絡配電線の認識を行うことができ、従来は不可能であった送電状態による微地絡配電線の認識が可能となり、また、微地絡点が開閉器間にある場合のほか電源区間にある場合にも迅速かつ正確に微地絡点を特定できるようにした微地絡配電線認識装置が開示されている。この微地絡配電線認識装置では、微地絡配電線認識部において、バンクの地絡電圧および各配電線の地絡電流を使用し、各地絡電流の位相から電流方向を求め、地絡電流の大きさと方向から微地絡配電線を特定し、また、親局において、配電線の複数の開閉器のそれぞれに設置された子局装置と、微地絡配電線認識部とから地絡電流最大値を収集し、開閉器間の区間については隣り合う開閉器点の地絡電流最大値同士を電源区間については電源側の地絡電流の最大値および最初の開閉器側の地絡電流の最大値を比較して地絡有無を判定する。

下記の特許文献３には、配電用変電所において微地絡発生時に各配電線を試開放していき、微地絡回線を特定するにあたって補助ブスによる電力融通時においても試開放動作を可能とするようにした微地絡回線検知方法が開示されている。この微地絡回線検知方法では、各配電線に地絡順序開閉器を設け、これらの地絡順序開閉器が補助ブスに設けられた遮断器が導通されているか否かによって試開放動作の開始タイミングから自線の遮断器の試開放タイミングまでの時間を変更する。
特開平９−１９０４７号公報 特開平６−１１３４４６号公報 特開平９−１０３０２６号公報

しかしながら、上述したように第１および第２の地絡順序遮断器の不使用時に発生した地絡事故をなくすために作業員が第１乃至第６の配電線２₁〜２₆を１回線ずつ手動で遮断するのでは、操作に時間がかかるという問題があった。

また、上記特許文献１記載の地絡回線選択継電方式では、母線に零相電流を流すためのコンデンサが必要である。
上記特許文献２記載の微地絡配電線認識装置では、零相電流の方向を決めるのに従来の地絡方向継電器と同じ方式を用いている。
上記特許文献３記載の微地絡回線検知方法では、各配電線に地絡順序開閉器を設ける必要がある。

本発明の目的は、母線連絡遮断器が入状態でかつ地絡順序遮断器が不使用であるときに地絡事故が発生した配電線を自動で遮断することができる保護継電装置を提供することにある。

本発明の保護継電装置は、第１の母線（１₁）と第２の母線（１₂）との間に設置された母線連絡遮断器（４）が入状態であり、かつ、該第１および第２の母線からそれぞれ分岐された複数の配電線（２₁〜２₆）を所定の順序で遮断するための第１および第２の地絡順序遮断器が切状態であり、かつ、零相電圧（Ｖ₀）が零相電圧整定値（Ｖ₀₀）を超えた場合に、前記複数の配電線をそれぞれ流れる零相電流（Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆）のうち最も大きい零相電流が流れた配電線に設置された遮断器（６₁〜６₆）を遮断するためのトリップ信号（ＴＲ₁〜ＴＲ₆）を、該最も大きい零相電流以外の零相電流の位相がすべて該最も大きい零相電流の位相に対して所定の角度範囲外にあることを条件に発生するトリップ信号発生手段（４０，５０）を具備することを特徴とする。
ここで、前記トリップ信号発生手段が、前記母線連絡遮断器が入状態であり、かつ、前記第１および第２の地絡順序遮断器が切状態であるときに、前記零相電圧が前記零相電圧整定値を超えたか否かを判定するリレー判定手段と、該リレー判定手段が「前記零相電圧が前記零相電圧整定値を超えた」と判定すると、前記複数の配電線をそれぞれ流れる零相電流のうち最も大きい零相電流を最大零相電流（Ｉ_0MAX）として求め、該求めた最大零相電流以外の零相電流の位相がすべて該最大零相電流の位相に対して所定の角度範囲外にある場合に、該最大零相電流が流れた配電線に設置された遮断器（６₁〜６₆）を遮断するためのトリップ信号（ＴＲ₁〜ＴＲ₆）を発生する処理手段とを備えてもよい。
前記処理手段によって発生されたトリップ信号を、前記複数の配電線にそれぞれ設置された地絡保護継電器（５₁〜５₆）の動作時限よりも遅い動作時限で前記遮断器に出力する出力手段（６０）をさらに具備してもよい。
第１の地絡抵抗の地絡時の前記第１の母線の各相の零相電圧の平均値である第１の零相電圧平均値（Ｖ_0AVE1）および前記第２の母線の各相の零相電圧の平均値である第２の零相電圧平均値（Ｖ_0AVE2）を用いて前記第１および第２の母線の母線特性を人工地絡試験によって求めて、該第１および第２の母線の配電線系統の第１および第２の対地静電容量（Ｃ₁，Ｃ₂）をそれぞれ求め、該求めた第１および第２の対地静電容量を用いて前記第１の地絡抵抗の２倍の大きさの第２の地絡抵抗の地絡時の零相電圧を求めて、該求めた零相電圧を前記零相電圧整定値としてもよい。
前記零相電圧整定値を格納するための整定値メモリ（３０）をさらに具備し、前記リレー判定手段が、「前記母線連絡遮断器が入状態である」ことを示す母線連絡遮断器接点信号（Ｓ₀）が前記母線連絡遮断器から入力され、かつ、「前記第１および第２の地絡順序遮断器が切状態である」ことを示す第１および第２の地絡順序遮断器接点信号（Ｓ₁，Ｓ₂）が前記第１および第２の地絡順序遮断器からそれぞれ入力されると、前記零相電圧と前記整定値メモリから読み出した前記零相電圧整定値とを比較して、該零相電圧が該零相電圧整定値を超えると、その旨を示す比較結果信号を出力するリレー判定部（４０）を備えてもよい。
前記処理手段が、「前記零相電圧が前記零相電圧整定値を超えた」ことを示す前記比較結果信号が前記リレー判定部から入力されると、前記複数の配電線にそれぞれ流れた前記零相電流の絶対値をそれぞれ求め、該求めた絶対値が最も大きい零相電流を前記最大零相電流とする最大零相電流検出部（５１）と、前記複数の配電線にそれぞれ流れた前記零相電流のうち前記最大零相電流以外の零相電流の位相がすべて該最大零相電流の位相に対して所定の角度範囲外にある場合には、前記最大零相電流が流れた配電線に設置された遮断器を遮断させるトリップ信号を発生するように指示するトリップ信号発生指示信号を出力する位相比較部（５２）と、該位相比較部から入力される前記トリップ信号発生指示信号に応じて、前記最大零相電流が流れた配電線に設置された遮断器を遮断させるトリップ信号を発生するトリップ信号発生部（５３）とを備えてもよい。
地絡事故が発生していないときに前記複数の配電線にそれぞれ流れる残留零相電流が存在する場合には、前記最大零相電流検出部が、前記零相電流から該残留零相電流を引いて前記最大零相電流を求めるとともに、前記位相比較部が、前記零相電流から該残留零相電流を引いた位相を比較して、前記最大零相電流以外の零相電流の位相がすべて該最大零相電流の位相に対して所定の角度範囲外にあるか否かを調べてもよい。
前記所定の角度範囲が±９０°であってもよい。

本発明の保護継電装置は、以下に示す効果を奏する。
（１）複数の配電線をそれぞれ流れる零相電流のうち最も大きい零相電流が流れた配電線に設置された遮断器を遮断するためのトリップ信号を、この最も大きい零相電流以外の零相電流の位相がすべてこの最も大きい零相電流の位相に対して所定の角度範囲外にあることを条件に発生することにより、母線連絡遮断器が入状態でかつ地絡順序遮断器が不使用であるときに地絡事故が発生した配電線を自動で遮断することができる。
（２）複数の配電線を流れるすべての零相電流の大きさおよび位相を考慮することにより、地絡事故が発生した配電線を遮断する信頼度を向上させることができる。

上記の目的を、母線連絡遮断器が入状態でありかつ第１および第２の地絡順序遮断器が切状態でありかつ零相電圧が零相電圧整定値を超えた場合に、複数の配電線をそれぞれ流れる零相電流のうち最も大きい零相電流が流れた配電線に設置された遮断器を遮断するためのトリップ信号を、この最も大きい零相電流以外の零相電流の位相がすべてこの最も大きい零相電流の位相に対して所定の角度範囲外にあることを条件に発生することにより実現した。

以下、本発明の保護継電装置の実施例について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による保護継電装置１０は、図１に示すように、母線連絡遮断器４から入力される母線連絡遮断器接点信号Ｓ₀が「母線連絡遮断器４が入状態である」ことを示し、かつ、第１および第２の変圧器３₁，３₂の２次側にそれぞれ設置された第１および第２の地絡順序遮断器（不図示）からそれぞれ入力される第１および第２の地絡順序遮断器接点信号Ｓ₁，Ｓ₂が「第１および第２の地絡順序遮断器が切状態である」ことを示しているときに、第２の母線１₂に設置された第２の接地形計器用変圧器（ＧＰＴ）９₂から入力される零相電圧Ｖ₀と第１乃至第６の配電線２₁〜２₆にそれぞれ設置された第１乃至第６の保護継電装置用零相変流器（ＺＣＴ）８₁〜８₆から入力される第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆とに基づいて第１乃至第６の配電線２₁〜２₆のいずれかにおいて地絡事故が発生したことを検出すると、第１乃至第６の遮断器（配電線遮断器）６₁〜６₆のうち地絡事故が発生した配電線に設置された遮断器を遮断するためのトリップ信号（第１乃至第６のトリップ信号ＴＲ₁〜ＴＲ₆の該当するもの）を出力するためのものである。

保護継電装置１０は、図２に示すように、アナログ入力部２０と、整定値メモリ３０と、リレー判定部４０と、処理部５０と、出力部６０とを具備する。なお、アナログ入力部２０と整定値メモリ３０とリレー判定部４０と処理部５０と出力部６０とはバスを介して接続されている。

ここで、アナログ入力部２０は、入力変換器２１と、バンドパスフィルタ２２（以下、「ＢＰＦ２２」と称する。）と、サンプリングホールド回路２３（以下、「Ｓ／Ｈ回路２３」と称する。）と、マルチプレクサ回路２４（以下、「ＭＰＸ回路２４」と称する。）と、アナログ／ディジタル変換器２５（以下、「Ａ／Ｄ変換器２５」と称する。）とを備える。

ＢＰＦ２２は、第１乃至第６の保護継電装置用零相変流器（ＺＣＴ）８₁〜８₆および第２の接地形計器用変圧器９₂から入力変換器２１を介して入力される第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆および零相電圧Ｖ₀の交流成分（たとえば、商用周波数６０Ｈｚ）のみを抽出する。
Ｓ／Ｈ回路２３は、所定のサンプリング周波数（たとえば、商用周波数６０Ｈｚの場合には５，７６０Ｈｚ（電気角３．７５°））でＢＰＦ２２の出力信号をサンプリングしてホールドする。
ＭＰＸ回路２４は、Ｓ／Ｈ回路２３の出力信号を切り換えてＡ／Ｄ変換器２５に出力する。
Ａ／Ｄ変換器２５は、ＭＰＸ回路２４から入力されるアナログの第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆および零相電圧Ｖ₀の交流成分をディジタルの第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆および零相電圧Ｖ₀の交流成分（以下、特に明記しない限り、「第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆および零相電圧Ｖ₀」と称する。）に変換する。

整定値メモリ３０は、整定パネル１００から入力される零相電圧整定値Ｖ₀₀などの各種の整定値を格納するためのものである。
このとき、母線連絡遮断器４が入状態にされると第２の母線１₂の対地静電容量が第１の母線１₁が接続される分だけ増加して、第１および第２の母線１₁，１₂に設置された第１乃至第６の地絡方向継電器５₁〜５₆の零相電圧検出感度が低下する。そのため、零相電圧整定値Ｖ₀₀は以下のようにして設定される。
地絡抵抗Ｒ＝３０００Ωの地絡時の第１の母線１₁の各相の零相電圧Ｖ₀の第１の零相電圧平均値Ｖ_0AVE1および第２の母線１₂の各相の零相電圧Ｖ₀の第２の零相電圧平均値Ｖ_0AVE2を用いて第１および第２の母線１₁，１₂の母線特性を人工地絡試験によって求め、次式を用いて第１の母線１₁の配電線系統の第１の対地静電容量Ｃ₁と第２の母線１₂の配電線系統の第２の対地静電容量Ｃ₂とを求める。
Ｖ_0AVE1＝Ｅ／｛１＋（ωＣ₁Ｒ）²｝^1/2
Ｖ_0AVE2＝Ｅ／｛１＋（ωＣ₂Ｒ）²｝^1/2
ここで、Ｅは、母線電圧
求めた第１および第２の対地静電容量Ｃ₁，Ｃ₂から次式を用いて地絡抵抗Ｒ＝６０００Ωの地絡時の零相電圧Ｖ₀を求めて、求めた零相電圧Ｖ₀を零相電圧整定値Ｖ₀₀とする。
Ｖ₀₀＝Ｅ／［１＋｛ω（Ｃ₁＋Ｃ₂）Ｒ）｝²］^1/2

リレー判定部４０は、「母線連絡遮断器４が入状態である」ことを示す母線連絡遮断器接点信号Ｓ₀が母線連絡遮断器４から入力され、かつ、「第１および第２の地絡順序遮断器が切状態である」ことを示す第１および第２の地絡順序遮断器接点信号Ｓ₁，Ｓ₂が第１および第２の地絡順序遮断器からそれぞれ入力されると、アナログ入力部２０から入力される零相電圧Ｖ₀と整定値メモリ３０から読み出した零相電圧整定値Ｖ₀₀とを比較して、零相電圧Ｖ₀が零相電圧整定値Ｖ₀₀を超えると、その旨を示す比較結果信号を処理部５０に出力する。

処理部５０は、最大零相電流検出部５１と、位相比較部５２と、トリップ信号発生部５３とを備える。
最大零相電流検出部５１および位相比較部５２は、以下の考え方に基づいて、第１乃至第６の配電線２₁〜２₆のうち地絡事故が発生した配電線を検出するものである。
たとえば６ｋＶの配電系統の地絡事故では、事故回線（地絡事故が発生した配電線）に流れる零相電流Ｉ₀は健全回線（地絡事故が発生した配電線以外の配電線）を流れる零相電流Ｉ₀の総和となるため、全回線（第１乃至第６の配電線２₁〜２₆）の中で一番大きな零相電流Ｉ₀が流れる回線は事故回線である確率が高く、また、事故回線に流れる零相電流Ｉ₀は健全回線を流れる零相電流Ｉ₀と位相が逆である（第１の配電線２₁において地絡事故が発生したときの第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆の振幅および位相の一例を示す図３（ａ），（ｂ）参照）。
そこで、一番大きな零相電流Ｉ₀の位相と他の零相電流Ｉ₀の位相とを比較して、後者がすべて前者の所定の角度範囲外（たとえば、±９０°の範囲外）にある場合には、一番大きな零相電流Ｉ₀が流れた回線が事故回線であるとする。

このような考え方に基づいて事故回線を特定するために、最大零相電流検出部５１は、「零相電圧Ｖ₀が零相電圧整定値Ｖ₀₀を超えた」ことを示す比較結果信号がリレー判定部４０から入力されると、アナログ入力部２０から入力される第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆の絶対値を求め、求めた絶対値が最も大きい零相電流を最大零相電流Ｉ_0MAXとする。
位相比較部５２は、アナログ入力部２０から入力される第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆のうち最大零相電流検出部５１から入力される最大零相電流Ｉ_0MAX以外のものの位相がすべて、最大零相電流Ｉ_0MAXの位相に対して±９０°の範囲外にあるか否かを調べる。その結果、第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆のうち最大零相電流Ｉ_0MAX以外のものの位相がすべて最大零相電流Ｉ_0MAXの位相に対して±９０°の範囲外にある場合には、第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆のうち最大零相電流Ｉ_0MAXが流れた配電線（第１乃至第６の配電線２₁〜２₆のうちのいずれか１つ）に設置された遮断器（第１乃至第６の遮断器６₁〜６₆のうちのいずれか１つ）を遮断させるトリップ信号（第１乃至第６のトリップ信号ＴＲ₁〜ＴＲ₆のうちのいずれか１つ）を発生するように指示するトリップ信号発生指示信号をトリップ信号発生回路５３に出力する。
トリップ信号発生回路５３は、位相比較部５２から入力されるトリップ信号発生指示信号に応じて、第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆のうち最大零相電流Ｉ_0MAXが流れた配電線に設置された遮断器を遮断させるトリップ信号を発生し、発生したトリップ信号を出力部６０に出力する。

出力部６０は、トリップ信号発生回路５３から入力されるトリップ信号を所定の動作時限で該当の遮断器に出力する。
ここで、動作時限は、第１乃至第６の配電線２₁〜２₆にそれぞれ設置された第１乃至第６の地絡方向継電器５₁〜５₆（図１参照）の後備保護として保護継電装置１０を使用するために、第１乃至第６の地絡方向継電器５₁〜５₆との時限協調を考えて、第１乃至第６の地絡方向継電器５₁〜５₆の動作時限（たとえば、０．７ｓ）よりも遅くされる（たとえば、１ｓ）。

次に、第１の変圧器３₁に故障が生じてその修理作業のために母線連絡遮断器４を入状態にするとともに第１および第２の地絡順序遮断器を動作しないようにしているときに第１の配電線２₁において第１の地絡方向継電器５₁が動作しない程度の地絡事故が発生したときの保護継電装置１０の動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。

第１の変圧器３₁に故障が生じてその修理作業のために母線連絡遮断器４が入状態にされるとともに第１および第２の地絡順序遮断器が動作しないようにされると、「母線連絡遮断器４が入状態である」ことを示す母線連絡遮断器接点信号Ｓ₀が母線連絡遮断器４から保護継電装置１０に入力されるとともに、「第１および第２の地絡順序遮断器が切状態である」ことを示す第１および第２の地絡順序遮断器接点信号Ｓ₁，Ｓ₂が第１および第２の地絡順序遮断器から保護継電装置１０にそれぞれ入力される（ステップＳ１１）。

その後、第１の配電線２₁に地絡事故が発生すると、第１乃至第６の配電線２₁〜２₆にそれぞれ流れる第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆が第１乃至第６の保護継電器用零相変流器８₁〜８₆から保護継電装置１０にそれぞれ入力されるとともに、第２の母線１₂に発生した零相電圧Ｖ₀が第２の接地形計器用変圧器９₂から保護継電装置１０に入力される。
このアナログの第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆および零相電圧Ｖ₀は、保護継電装置１０のアナログ入力部２０においてディジタルの第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆および零相電圧Ｖ₀に変換される（以上、ステップＳ１２）。

リレー判定部４０は、母線連絡遮断器接点信号Ｓ₀が「母線連絡遮断器４が入状態である」ことを示し、かつ、第１および第２の地絡順序遮断器接点信号Ｓ₁，Ｓ₂が「第１および第２の地絡順序遮断器が切状態である」ことをそれぞれ示しているため、アナログ入力部２０から入力される零相電圧Ｖ₀と整定値メモリ３０から読み出した零相電圧整定値Ｖ₀₀とを比較して、零相電圧Ｖ₀が零相電圧整定値Ｖ₀₀を超えていると、その旨を示す比較結果信号を処理部５０に出力する（ステップＳ１３）。

処理部５０の最大零相電流検出部５１は、「零相電圧Ｖ₀が零相電圧整定値Ｖ₀₀を超えた」ことを示す比較結果信号がリレー判定部４０から入力されると、アナログ入力部２０から入力される第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆の絶対値を求めたのち、最大零相電流Ｉ_0MAXを求める。この例では、第１の配電線２₁において地絡事故が発生しているため、第１の零相電流Ｉ₀₁が最大零相電流Ｉ_0MAXとなる。
また、位相比較部５２は、アナログ入力部２０から入力される第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆のうち第２乃至第６の零相電流Ｉ₀₂〜Ｉ₀₆の位相がすべて最大零相電流Ｉ_0MAX（第１の零相電流Ｉ₀₁）の位相に対して±９０°の範囲外にあるか否かを調べる。その結果、第２乃至第６の零相電流Ｉ₀₂〜Ｉ₀₆の位相がすべて最大零相電流Ｉ_0MAX（第１の零相電流Ｉ₀₁）の位相に対して±９０°の範囲外にある場合には、最大零相電流Ｉ_0MAX（第１の零相電流Ｉ₀₁）が流れた第１の配電線２₁に設置された第１の遮断器６₁を遮断させる第１のトリップ信号ＴＲ₁を発生するように指示するトリップ信号発生指示信号をトリップ信号発生回路５３に出力する（以上、ステップＳ１４）。

トリップ信号発生回路５３は、位相比較部５２から入力されるトリップ信号発生指示信号に応じて、第１の遮断器６₁を遮断させる第１のトリップ信号ＴＲ₁を発生し、発生した第１のトリップ信号ＴＲ₁を出力部６０に出力する（ステップＳ１５）。

出力部６０は、トリップ信号発生回路５３から入力される第１のトリップ信号ＴＲ₁を所定の動作時限（たとえば、１ｓ）で第１の遮断器６₁に出力する（ステップＳ１６）。
これにより、この地絡事故により第１の地絡方向継電器５₁が動作しなかった場合でも、第１の遮断器６₁は保護継電装置１０によって遮断されるため、地絡事故から第１乃至第６の配電線２₁〜２₆を保護することができる。

以上の説明においては、保護継電装置１０を第１乃至第６の地絡方向継電器５₁〜５₆の後備保護用として使用したが、保護継電装置１０を主保護継電装置として使用してもよい。

第２の母線１₂に第４乃至第６の地絡方向継電器５₄〜５₆用に設置されている第２の接地形計器用変圧器９₂から零相電圧Ｖ₀を保護継電装置１０に入力したが、第１の母線２₁に第１乃至第３の地絡方向継電器５₁〜５₃用に設置されている第１の接地形計器用変圧器９₁から零相電圧Ｖ₀を保護継電装置１０に入力してもよい。

地絡事故が発生していないときに第１乃至第６の配電線２₁〜２₆にそれぞれ流れる第１乃至第６の残留零相電流が存在する場合には、最大零相電流検出部５１は、アナログ入力部２０から入力される第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆から第１乃至第６の残留零相電流をそれぞれ引いたのちに、最大零相電流Ｉ_0MAXを検出してもよい。
位相比較部５２についても同様である。

本発明の一実施例による保護継電装置１０について説明するための図である。 図１に示した保護継電装置１０の構成を示すブロック図である。 図１に示した第１の配電線２₁において地絡事故が発生したときの第１乃至第６の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆の振幅および位相の一例を示すグラフである。 図１に示した第１の変圧器３₁に故障が生じてその修理作業のために母線連絡遮断器４を入状態にするとともに第１および第２の地絡順序遮断器を動作しないようにしているときに第１の配電線２₁において第１の地絡方向継電器５₁が動作しない程度の地絡事故が発生したときの保護継電装置１０の動作について説明するためのフローチャートである。 第１および第２の変圧器３₁，３₂の２次側にそれぞれ設置された第１および第２の地絡順序遮断器を不使用にしているときに第１乃至第６の地絡方向継電器５₁〜５₆が動作しない程度の地絡事故が発生したときの従来の対処方法を説明するための図である。

符号の説明

１₁，１₂ 第１および第２の母線
２₁〜１₆ 第１乃至第６の配電線
３₁，３₂ 第１および第２の変圧器
４ 母線連絡遮断器
５₁〜５₆ 第１乃至第６の地絡方向継電器
６₁〜６₆ 第１乃至第６の遮断器
７₁〜７₆ 第１乃至第６の零相変流器
８₁〜８₆ 第１乃至第６の保護継電装置用零相変流器
９₁，９₂ 第１および第２の接地形計器用変圧器
１０ 保護継電装置
２０ アナログ入力部
２１ 入力変換器
２２ ＢＰＦ
２３ Ｓ／Ｈ回路
２４ ＭＰＸ回路
２５ Ａ／Ｄ変換器
３０ 整定値メモリ
４０ リレー判定部
５０ 処理部
５１ 最大零相電流検出部
５２ 位相比較部
５３ トリップ信号発生部
６０ 出力部
１００ 整定パネル
Ｖ₀ 零相電圧
Ｖ₀₀ 零相電圧整定値
Ｖ_0AVE1，Ｖ_0AVE2 第１および第２の零相電流平均値
Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆ 第１乃至第６の零相電流
Ｉ_01MAX 最大零相電流
Ｓ１１〜Ｓ１６ ステップ

Claims (8)

1. 第１の母線（１₁）と第２の母線（１₂）との間に設置された母線連絡遮断器（４）が入状態であり、かつ、該第１および第２の母線からそれぞれ分岐された複数の配電線（２₁〜２₆）を所定の順序で遮断するための第１および第２の地絡順序遮断器が切状態であり、かつ、零相電圧（Ｖ₀）が零相電圧整定値（Ｖ₀₀）を超えた場合に、前記複数の配電線をそれぞれ流れる零相電流（Ｉ₀₁〜Ｉ₀₆）のうち最も大きい零相電流が流れた配電線に設置された遮断器（６₁〜６₆）を遮断するためのトリップ信号（ＴＲ₁〜ＴＲ₆）を、該最も大きい零相電流以外の零相電流の位相がすべて該最も大きい零相電流の位相に対して所定の角度範囲外にあることを条件に発生するトリップ信号発生手段（４０，５０）を具備することを特徴とする、保護継電装置。
2. 前記トリップ信号発生手段が、
   前記母線連絡遮断器が入状態であり、かつ、前記第１および第２の地絡順序遮断器が切状態であるときに、前記零相電圧が前記零相電圧整定値を超えたか否かを判定するリレー判定手段と、
   該リレー判定手段が「前記零相電圧が前記零相電圧整定値を超えた」と判定すると、前記複数の配電線をそれぞれ流れる零相電流のうち最も大きい零相電流を最大零相電流（Ｉ_0MAX）として求め、該求めた最大零相電流以外の零相電流の位相がすべて該最大零相電流の位相に対して所定の角度範囲外にある場合に、該最大零相電流が流れた配電線に設置された遮断器（６₁〜６₆）を遮断するためのトリップ信号（ＴＲ₁〜ＴＲ₆）を発生する処理手段とを備える、
   ことを特徴とする、請求項１記載の保護継電装置。
3. 前記処理手段によって発生されたトリップ信号を、前記複数の配電線にそれぞれ設置された地絡保護継電器（５₁〜５₆）の動作時限よりも遅い動作時限で前記遮断器に出力する出力手段（６０）をさらに具備することを特徴とする、請求項１または２記載の保護継電装置。
4. 第１の地絡抵抗の地絡時の前記第１の母線の各相の零相電圧の平均値である第１の零相電圧平均値（Ｖ_0AVE1）および前記第２の母線の各相の零相電圧の平均値である第２の零相電圧平均値（Ｖ_0AVE2）を用いて前記第１および第２の母線の母線特性を人工地絡試験によって求めて、該第１および第２の母線の配電線系統の第１および第２の対地静電容量（Ｃ₁，Ｃ₂）をそれぞれ求め、
   該求めた第１および第２の対地静電容量を用いて前記第１の地絡抵抗の２倍の大きさの第２の地絡抵抗の地絡時の零相電圧を求めて、該求めた零相電圧を前記零相電圧整定値とする、
   ことを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の保護継電装置。
5. 前記零相電圧整定値を格納するための整定値メモリ（３０）をさらに具備し、
   前記リレー判定手段が、「前記母線連絡遮断器が入状態である」ことを示す母線連絡遮断器接点信号（Ｓ₀）が前記母線連絡遮断器から入力され、かつ、「前記第１および第２の地絡順序遮断器が切状態である」ことを示す第１および第２の地絡順序遮断器接点信号（Ｓ₁，Ｓ₂）が前記第１および第２の地絡順序遮断器からそれぞれ入力されると、前記零相電圧と前記整定値メモリから読み出した前記零相電圧整定値とを比較して、該零相電圧が該零相電圧整定値を超えると、その旨を示す比較結果信号を出力するリレー判定部（４０）を備える、
   ことを特徴とする、請求項１乃至４いずれかに記載の保護継電装置。
6. 前記処理手段が、
   「前記零相電圧が前記零相電圧整定値を超えた」ことを示す前記比較結果信号が前記リレー判定部から入力されると、前記複数の配電線にそれぞれ流れた前記零相電流の絶対値をそれぞれ求め、該求めた絶対値が最も大きい零相電流を前記最大零相電流とする最大零相電流検出部（５１）と、
   前記複数の配電線にそれぞれ流れた前記零相電流のうち前記最大零相電流以外の零相電流の位相がすべて該最大零相電流の位相に対して所定の角度範囲外にある場合には、前記最大零相電流が流れた配電線に設置された遮断器を遮断させるトリップ信号を発生するように指示するトリップ信号発生指示信号を出力する位相比較部（５２）と、
   該位相比較部から入力される前記トリップ信号発生指示信号に応じて、前記最大零相電流が流れた配電線に設置された遮断器を遮断させるトリップ信号を発生するトリップ信号発生部（５３）とを備える、
   ことを特徴とする、請求項５記載の保護継電装置。
7. 地絡事故が発生していないときに前記複数の配電線にそれぞれ流れる残留零相電流が存在する場合には、前記最大零相電流検出部が、前記零相電流から該残留零相電流を引いて前記最大零相電流を求めるとともに、前記位相比較部が、前記零相電流から該残留零相電流を引いた位相を比較して、前記最大零相電流以外の零相電流の位相がすべて該最大零相電流の位相に対して所定の角度範囲外にあるか否かを調べることを特徴とする、請求項６記載の保護継電装置。
8. 前記所定の角度範囲が±９０°であることを特徴とする、請求項１乃至７いずれかに記載の保護継電装置。