JP2012157115A - 断線検出保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】断線事故を確実に検出して送配電線を保護できる断線検出保護装置を提供する。
【解決手段】トリップ信号発生手段１４₁，１４₂，１５₄，１５₅は、地絡・短絡事故判定手段１３₃が地絡保護リレー動作信号Ｓ_67Gおよび短絡保護リレー動作信号Ｓ₅₁に基づいて送配電線に地絡および短絡事故が発生していないと判定していることを条件として、Ａ相、Ｂ相およびＣ相電流監視回路１１_A，１１_B，１１_CがＡ相、Ｂ相およびＣ相電流Ｉ_A，Ｉ_B，Ｉ_Cの大きさの変化量に基づいて断線事故を検出するか、ＡＢ相、ＢＣ相およびＣＡ相線間電流監視回路１２_AB，１２_BC，１２_CAがＡＢ相、ＢＣ相およびＣＡ相線間電流Ｉ_AB，Ｉ_BC，Ｉ_CAの大きさの変化量に基づいて断線事故を検出すると、送配電線のＡ相、Ｂ相およびＣ相に設置されているＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器を遮断するためのトリップ信号Ｓ_Tを出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、断線事故から送配電線を保護するのに好適な断線検出保護装置に関する。

近年、６ｋＶ以下の送配電線では、絶縁電線化に伴って、断線事故時に地絡を伴うケースが少なくなっているため、地絡保護リレーによる選択遮断が困難となってきている。
また、断線事故保護方式として、断線事故時の逆相電流を検出する逆相電流リレー方式（４６リレー方式）が実用化されているが、確実に断線を検出できないため、断線事故保護方式については標準方式が定められていないのが現状である。

なお、本出願人は、下記の特許文献１において、地絡を伴わない１線断線を的確に検出して遮断器を開放することによって断線部の活線状態を解消できるように、送配電線に装備された遮断器の開閉状態を入力して１回線運用状態か２回線運用状態かを判定する運用回線判定部と、回線の運用状態ごとに位相角に関する演算方法および整定条件を保存する整定条件保存部と、各相の電流値を入力し、いずれか一の相の電流値が予め定められた所定値以下になったことを検出する処理起動部と、処理起動部によって起動され、運用回線判定部によって判定された回線の運用状態に基づいて、整定条件保存部に保存されている運用状態の演算方法を抽出し、演算方法に従って位相角を算出する位相角演算部と、位相角演算部によって算出された位相角が整定条件を満たすか否かを判定し、整定条件を満たす場合には動作検出有りとする動作演算部と、動作演算部で一の相について動作検出が有り、かつ、動作検出の有った相以外の相については動作検出が無いときはこの一の相について断線検出ありと判定して断線検出信号を出力する動作判定部とを備える断線保護継電器を提案している。
また、下記の特許文献２には、１回線または２回線の送電構成に関係なく１線断線事故を確実に検出できるように、送配電線に設けられた変流器の２次回路に、３相電流の少なくとも１相の電流が所定値以上であることを検出する第１の要素と、最大の相間電流に対する相間電流の比が所定値以下であることを各相毎に検出する第２の要素とを備えた電流継電器を設け、第１の要素の動作と第２の要素の２相の動作を条件に送配電線の１線断線であると判定するようにした、送配電線の１線断線検出回路が開示されている。

特開２００９−８１９３７号公報 特開平６−２５３４４６号公報

しかしながら、実用化されている逆相電流リレー方式では、以下に示す問題がある。
（１）３相不平衡の大きい負荷では誤動作の恐れがある。
（２）２線断線および３線断線は検出できない。
（３）分岐線路では、分岐以降の断線は検出が困難となる。

本発明の目的は、断線事故を確実に検出して送配電線を保護することができる断線検出保護装置を提供することにある。

本発明の断線検出保護装置は、断線事故から送配電線を保護するための断線検出保護装置（１０）であって、前記送配電線の第１乃至第３の相を流れる第１乃至第３の相電流（Ｉ_A，Ｉ_B，Ｉ_C）の大きさを監視して、該第１乃至第３の相電流の大きさの変化量に基づいて該送配電線の第１乃至第３の相に断線事故が発生したか否かを検出する第１乃至第３の相電流監視手段（１１_A，１１_B，１１_C）と、前記送配電線の第１乃至第３の線間電流（Ｉ_AB，Ｉ_BC，Ｉ_CA）の大きさを監視して、第１乃至第３の線間電流の大きさの変化量に基づいて該送配電線の第１乃至第３の相に断線事故が発生したか否かを検出する第１乃至第３の線間電流監視手段（１２_A，１２_B，１２_C）と、前記送配電線に設置された地絡保護リレーおよび短絡保護リレーから入力される地絡保護リレー動作信号（Ｓ_67G）および短絡保護リレー動作信号（Ｓ₅₁）に基づいて、該送配電線に地絡事故および短絡事故が発生していないか否かを判定する地絡・短絡事故判定手段（１３₃）と、該地絡・短絡事故判定手段が前記送配電線に地絡事故および短絡事故が発生していないと判定していることを条件として、前記第１乃至第３の相電流監視手段および前記第１乃至第３の線間電流監視手段のうち少なくとも１つが前記送配電線の断線事故を検出すると、該送配電線の第１乃至第３の相に設置されている第１乃至第３の遮断器を遮断するためのトリップ信号（Ｓ_T）を出力するトリップ信号発生手段（１４₁，１４₂，１５₄，１５₅）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記送配電線の第１乃至第３の相に設置された第１乃至第３の不足電圧リレーから入力される第１乃至第３の不足電圧リレー動作信号（Ｓ_27A，Ｓ_27B，Ｓ_27C）に基づいて、該送配電線に地絡事故および短絡事故が発生していないか否かを判定する第１のフェールセーフ手段（１３₄）と、前記送配電線の第１乃至第３の相に設置された第１乃至第３の潮流検出リレーから入力される第１乃至第３の潮流検出リレー動作信号（Ｓ_57A，Ｓ_57B，Ｓ_57C）に基づいて、該送配電線の第１乃至第３の相のうち少なくとも１つの相に潮流がないか否かを判定する第２のフェールセーフ手段（１５₁〜１５₃，１３₅）と、前記第１乃至第３の遮断機から入力される第１乃至第３の遮断器入信号に基づいて、該第１乃至第３の遮断機が投入されているか否かを判定する第３のフェールセーフ手段（１５₄）とをさらに具備し、前記トリップ信号発生手段が、前記第１のフェールセーフ手段が前記送配電線に地絡事故および短絡事故が発生していないと判定しており、かつ、前記第２のフェールセーフ手段が前記送配電線の第１乃至第３の相のうち少なくとも１つの相に潮流がないと判定していることをさらに条件として、前記トリップ信号を出力してもよい。
前記第１乃至第３の相電流監視手段および前記第１乃至第３の線間電流監視手段のうち少なくとも１つが前記送配電線の断線事故を検出すると、前記送配電線の対向端側に設置されたかつ前記断線検出保護装置と同じ構成の他の断線検出保護装置に自端側断線検出信号（Ｓ₁）を伝送する断線検出信号伝送手段をさらに具備し、前記トリップ信号発生手段が、前記他の断線検出保護装置の第１乃至第３の他の相電流監視手段および第１乃至第３の他の線間電流監視手段のうち少なくとも１つが前記送配電線の断線事故を検出したことを示す対向端側断線検出信号（Ｓ₂）が該他の断線検出保護装置から伝送されてきていることを条件として、前記トリップ信号を出力してもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記地絡保護リレーとの協調時間だけ前記トリップ信号を送れて出力させるためのタイマ（１４₁，１４₂）をさらに具備してもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記対向端側断線検出信号の伝送遅延だけ遅れて前記トリップ信号を出力させるための他のタイマ（１４₃）をさらに具備してもよい。

本発明の断線検出保護装置は、以下の効果を奏する。
（１）送配電線に地絡および短絡事故が発生していないことを条件として、各相電流の大きさの変化量および各線間電流の大きさの変化量に基づいて断線事故を検出すると各相遮断器を遮断するためのトリップ信号を出力することにより、断線事故を確実に検出して送配電線を保護することができる。
（２）断線検出精度の向上を図ることができる。
（３）抵抗接地系統でも非接地系統でも適用可能である。
（４）自端判定か対向端との総合判定かを系統状況に応じて選択することができる。

本発明の一実施例による断線検出保護装置１０の構成を示す図である。 送配電線のＡ相が完全断線したときの図１に示した断線検出保護装置１０の動作について説明するための図である。 送配電線のＡ相が不完全断線したときの図１に示した断線検出保護装置１０の動作について説明するための図である。

上記の目的を、送配電線に地絡および短絡事故が発生していないことを条件として、各相電流の大きさの変化量に基づいて断線事故を検出するか各線間電流の大きさの変化量に基づいて断線事故を検出すると、各相遮断器を遮断するためのトリップ信号を出力することにより実現した。

以下、本発明の断線検出保護装置の実施例について図面を参照して説明する。
なお、本発明の断線検出保護装置は送配電線の２線断線事故および３線断線事故も検出することができるように断線事故前後の相電流および線間電流を監視するが、以下では、３つの相電流のうち少なくとも１つの大きさが３サイクル前の各相電流の大きさの５％未満である場合に「断線事故が発生した」と判定するとともに、３つの線間電流変化量のうち少なくとも１つの線間電流変化量が相電流の５％以上であり、かつ、線間電流と相電流との位相角が０°〜５°の範囲内である場合に「断線事故が発生した」と判定する場合を例として説明する。

本発明の一実施例による断線検出保護装置１０は、送配電線の両端にそれぞれ設置されており、図１に示すように、Ａ相、Ｂ相およびＣ相電流監視回路１１_A，１１_B，１１_Cと、ＡＢ相、ＢＣ相およびＣＡ相線間電流監視回路１２_AB，１２_BC，１２_CAと、第１乃至第５の論理和回路１３₁〜１３₅と、第１乃至第３のタイマ１４₁〜１４₃と、第１乃至第５の論理積回路１５₁〜１５₅とを具備する。

ここで、Ａ相電流監視回路１１_Aは、送配電線の自端側（断線検出保護装置１０が設置された側）のＡ相に設置された不図示のＡ相変流器から入力されるＡ相電流Ｉ_Aの大きさを監視し、Ａ相電流Ｉ_Aの大きさが３サイクル前のＡ相電流Ｉ_Aの大きさの５％未満である場合には、「Ａ相に断線事故が発生した」と判定して、ハイレベルの出力信号を第１の論理和回路１３₁に出力する。
同様に、Ｂ相電流監視回路１１_Bは、送配電線の自端側のＢ相に設置された不図示のＢ相変流器から入力されるＢ相電流Ｉ_Bの大きさを監視し、Ｂ相電流Ｉ_Bの大きさが３サイクル前のＢ相電流Ｉ_Bの大きさの５％未満である場合には、「Ｂ相に断線事故が発生した」と判定して、ハイレベルの出力信号を第１の論理和回路１３₁に出力する。
また、Ｃ相電流監視回路１１_Cは、送配電線の自端側のＣ相に設置された不図示のＣ相変流器から入力されるＣ相電流Ｉ_Cの大きさを監視し、Ｃ相電流Ｉ_Cの大きさが３サイクル前のＣ相電流Ｉ_Cの大きさの５％未満である場合には、「Ｃ相に断線事故が発生した」と判定して、ハイレベルの出力信号を第１の論理和回路１３₁に出力する。

ＡＢ相線間電流監視回路１２_ABは、Ａ相変流器から入力されるＡ相電流Ｉ_AとＢ相変流器から入力されるＢ相電流Ｉ_Bとに基づいてＡＢ相線間電流Ｉ_ABの大きさを監視し、ＡＢ相線間電流変化量ΔＩ_AB（１サイクル前のＡＢ相線間電流変化量ΔＩ_ABの大きさとの差の絶対値）がＢ相電流Ｉ_Bの大きさの５％以上であり、かつ、ＡＢ相線間電流Ｉ_ABとＢ相電流Ｉ_Bとの位相角が０°〜５°の範囲内である場合には、「Ａ相に断線事故が発生した」と判定して、ハイレベルの出力信号を第２の論理和回路１３₂に出力する。
同様に、ＢＣ相線間電流監視回路１２_BCは、Ｂ相変流器から入力されるＢ相電流Ｉ_BとＣ相変流器から入力されるＣ相電流Ｉ_Cとに基づいてＢＣ相線間電流Ｉ_BCの大きさを監視し、ＢＣ相線間電流変化量ΔＩ_BC（１サイクル前のＢＣ相線間電流変化量ΔＩ_BCの大きさとの差の絶対値）がＣ相電流Ｉ_Cの大きさの５％以上であり、かつ、ＢＣ相線間電流Ｉ_BCとＣ相電流Ｉ_Cとの位相角が０°〜５°の範囲内である場合には、「Ｂ相に断線事故が発生した」と判定して、ハイレベルの出力信号を第２の論理和回路１３₂に出力する。
また、ＣＡ相線間電流監視回路１２_CAは、Ｃ相変流器から入力されるＣ相電流Ｉ_CとＡ相変流器から入力されるＡ相電流Ｉ_Aとに基づいてＣＡ相線間電流Ｉ_CAの大きさを監視し、ＣＡ相線間電流変化量ΔＩ_CA（１サイクル前のＣＡ相線間電流変化量ΔＩ_CAの大きさとの差の絶対値）がＡ相電流Ｉ_Aの大きさの５％以上であり、かつ、ＣＡ相線間電流Ｉ_CAとＡ相電流Ｉ_Aとの位相角が０°〜５°の範囲内である場合には、「Ｃ相に断線事故が発生した」と判定して、ハイレベルの出力信号を第２の論理和回路１３₂に出力する。

第１の論理和回路１３₁（ＯＲ回路）は、Ａ相、Ｂ相およびＣ相電流監視回路１１_A，１１_B，１１_Cの出力信号の論理和とる。
第２の論理和回路１３₂（ＯＲ回路）は、ＡＢ相、ＢＣ相およびＣＡ相線間電流監視回路１２_AB，１２_BC，１２_CAの出力信号の論理和とる。

第３の論理和回路１３₃（ＯＲ回路）は、送配電線に地絡事故や短絡事故が発生した場合には断線検出保護装置１０からトリップ信号Ｓ_Tが出力されないようにするためのものであり、送配電線の自端側に設置された不図示の地絡方向リレー（６７Ｇ）から入力される地絡方向リレー動作信号Ｓ_67G（地絡方向リレーの動作時にハイレベルとなる信号）の反転信号と送配電線の自端側に設置された不図示の過電流リレー（５１）から入力される過電流リレー動作信号Ｓ₅₁（過電流リレーの動作時にハイレベルとなる信号）の反転信号との論理和をとる。

第１のタイマ１４₁は、地絡方向リレーとの協調をとるためのものであり、第１の論理和回路１３₁の出力信号を１秒間だけ遅れて出力する。すなわち、第１のタイマ１４₁は、第１の論理和回路１３₁からハイレベルの出力信号が入力されると、１秒遅れてハイレベルの出力信号を出力する。
同様に、第２のタイマ１４₂は、地絡方向リレーとの協調をとるためのものであり、第２の論理和回路１３₂の出力信号を１秒間だけ遅れて出力する。すなわち、第２のタイマ１４₂は、第２の論理和回路１３₂からハイレベルの出力信号が入力されると、１秒遅れてハイレベルの出力信号を出力する。

第４の論理和回路１３₄（ＮＯＲ回路）は、送配電線の自端側の母線の電圧は短絡事故時には低下するが断線事故時には低下しないことに着目して、この母線のＡ相、Ｂ相およびＣ相に設置された不図示のＡ相、Ｂ相およびＣ相不足電圧リレー（２７）がいずれも動作していないことをフェールセーフ要素として付加するためのものであり、Ａ相、Ｂ相およびＣ相不足電圧リレーから入力されるＡ相、Ｂ相およびＣ相不足電圧リレー動作信号Ｓ_27A，Ｓ_27B，Ｓ_27C（Ａ相、Ｂ相およびＣ相不足電圧リレーの動作時にハイレベルとなる信号）の否定論理和をとる。

第１乃至第３の論理積回路１５₁〜１５₃（ＡＮＤ回路）および第５の論理和回路１３₅（ＯＲ回路）は、送配電線のＡ相、Ｂ相およびＣ相の１相以上に潮流があることをフェールセーフ要素として付加するためのものである。
そのため、第１の論理積回路１５₁は、送配電線の自端側のＡ相に設置された不図示のＡ相潮流検出リレー（５７）から入力されるＡ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57A（Ａ相潮流検出リレーの動作時にハイレベルとなる信号）の反転信号と、送配電線の自端側のＢ相に設置された不図示のＢ相潮流検出リレーから入力されるＢ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57B（Ｂ相潮流検出リレーの動作時にハイレベルとなる信号）と、送配電線の自端側のＣ相に設置された不図示のＣ相潮流検出リレーから入力されるＣ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57C（Ｃ相潮流検出リレーの動作時にハイレベルとなる信号）との論理積をとる。
第２の論理積回路１５₂は、Ａ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57AとＢ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57Bの反転信号とＣ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57Cとの論理積をとる。
第３の論理積回路１５₃は、Ａ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57AとＢ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57BとＣ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57Cの反転信号との論理積をとる。
第５の論理和回路１３₅は、第１乃至第３の論理積回路１５₁〜１５₃の出力信号の論理和をとる。

第４の論理積回路１５₄は、第１および第２のタイマ１４₁，１４₂の出力信号と第３乃至第５の論理和回路１３₃〜１３₅の出力信号と送配電線の自端側のＡ相、Ｂ相およびＣ相に設置された不図示のＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器から入力されるＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器入信号Ｓ_CBA，Ｓ_CBB，Ｓ_CBC（Ａ相、Ｂ相およびＣ相遮断器が入状態であるとハイレベルとなる信号）との論理積をとる。
ここで、Ａ相、Ｂ相およびＣ相遮断器入信号Ｓ_CBA，Ｓ_CBB，Ｓ_CBCは、送配電線の作業時にＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器を遮断して切状態にしたときに断線検出保護装置１０をロックするためのフェールセーフ要素として付加するためのものである。
第４の論理積回路１５₄の出力信号は、断線検出保護装置１０によって断線事故が検出されたことを示す自端側断線検出信号Ｓ₁として、送配電線の対向端側に設置された断線検出保護装置１０（以下、「対向端側の断線検出保護装置１０」と称する。）に不図示の伝送回路および通信回線を介して伝送される。

第５の論理積回路１５₅は、対向端側の断線検出保護装置１０から通信回線を介して伝送されてくる対向端側断線検出信号Ｓ₂（対向端の断線検出保護装置１０によって断線事故が検出されるとハイレベルとなる信号）と第４の論理積回路１５₄の出力信号との論理積をとる。

第３のタイマ１４₃は、対向端の断線検出保護装置１０と同時にトリップ信号Ｓ_Tを出力するために通信回線の伝送遅延を考慮したものであり、第５の論理積回路１５₅の出力信号を２秒間だけ遅れて出力する。すなわち、第３のタイマ１４₃は、第５の論理積回路１５₅からハイレベルの出力信号が入力されると、２秒遅れてハイレベルの出力信号を出力する。
なお、第３のタイマ１４₃の出力信号は、トリップ信号Ｓ_Tとして自端側のＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器に出力される。これにより、自端側のＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器は、ハイレベルのトリップ信号Ｓ_Tによって遮断される。

次に、通常時の断線検出保護装置１０の動作について図２（ａ）を参照して説明する。
送配電線に断線事故が生じていない場合には、送配電線のＡ相、Ｂ相およびＣ相には図２（ａ）に示すように同じ大きさのＡ相、Ｂ相およびＣ相電流Ｉ_A，Ｉ_B，Ｉ_Cが１２０°の位相差で流れ続ける。
したがって、Ａ相電流監視回路１１_Aは、Ａ相電流変化量ΔＩ_A＝０（すなわち、Ａ相電流Ｉ_Aの大きさ＝３サイクル前のＡ相電流Ｉ_Aの大きさ）となるため、「Ａ相に断線事故が発生しない」と判定して、ロウレベルの出力信号を出力したままである。
同様にして、Ｂ相電流監視回路１１_BおよびＣ相電流監視回路１１_Cもロウレベルの出力信号を出力したままである。
その結果、第１の論理和回路１３₁もロウレベルの出力信号を出力したままであるため、第４の論理積回路１５₄の出力信号はロウレベルのままとなり、トリップ信号Ｓ_Tもロウレベルのままである。

次に、送配電線のＡ相が完全断線した場合の断線検出保護装置１０の動作について図２（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
送配電線のＡ相が完全断線した場合には、図２（ｂ）に示すように、Ａ相断線事故後のＡ相電流Ｉ_a＝０となり、Ａ相断線事故後のＢ相電流Ｉ_bおよびＣ相電流Ｉ_cは通常時のＢ相電流Ｉ_BおよびＣ相電流Ｉ_Cと同じ大きさで位相差＝１８０°となる。
したがって、Ａ相電流監視回路１１_Aは、Ａ相電流変化量ΔＩ_A＝｜Ｉ_A｜（すなわち、Ａ相断線事故後のＡ相電流Ｉ_aの大きさ＝０（３サイクル前のＡ相電流Ｉ_Aの大きさの５％未満））となるため、「Ａ相に断線事故が発生した」と判定して、ハイレベルの出力信号を第１の論理和回路１３₁に出力する。
その結果、第１の論理和回路１３₁の出力信号がロウレベルからハイレベルとなる。

また、図３（ｂ）に示すように、Ａ相断線事故後のＡＢ相線間電流Ｉ_ab＝−Ｉ_b＝−Ｉ_Bとなるため、ＡＢ相線間電流変化量ΔＩ_AB＝｜Ｉ_AB｜−｜Ｉ_ab｜＝（３^1/2−１）・｜Ｉ_B｜≒０．７３・｜Ｉ_B｜（すなわち、Ａ相断線事故後のＡＢ相線間電流Ｉ_abがＡ相断線事故後のＢ相電流Ｉ_bの５％以上）となる。また、Ａ相断線事故後のＡＢ相線間電流Ｉ_abとＡ相断線事故後のＢ相電流Ｉ_bとの位相角＝０°（すなわち、Ａ相断線事故後のＡＢ相線間電流Ｉ_abとＡ相断線事故後のＢ相電流Ｉ_bとの位相角が０°〜５°の範囲内）となる。
したがって、ＡＢ相線間電流監視回路１２_ABは、「Ａ相に断線事故が発生した」と判定して、ハイレベルの出力信号を第２の論理和回路１３₂に出力する。
その結果、第２の論理和回路１３₂の出力信号がロウレベルからハイレベルとなる。

送配電線のＡ相が完全断線しても地絡方向リレーおよび過電流リレーは動作しないため、地絡方向リレー動作信号Ｓ_67Gおよび過電流リレー動作信号Ｓ₅₁は共にロウレベルのままとなる。
その結果、第３の論理和回路１３₃の出力信号はハイレベルのままである。

送配電線のＡ相が完全断線してもＡ相、Ｂ相およびＣ相不足電圧リレーは動作しないため、Ａ相、Ｂ相およびＣ相不足電圧リレー動作信号Ｓ_27A，Ｓ_27B，Ｓ_27Cはすべてロウレベルのままとなる。
その結果、第４の論理和回路１３₄の出力信号はハイレベルのままである。

送配電線のＡ相が完全断線すると、Ｂ相およびＣ相潮流検出リレーは動作したままであるため、Ｂ相およびＣ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57B，Ｓ_57Cはハイレベルのままとなるが、Ａ相潮流検出リレーは動作しなくなるため、Ａ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57Aはハイレベルからロウレベルとなる。
その結果、第１の論理積回路１５₁の出力信号がロウレベルからハイレベルとなるため、第５の論理和回路１３₅の出力信号がロウレベルからハイレベルとなる。

これにより、第５の論理積回路１５₅の出力信号がロウレベルからハイレベルとなるため、ハイレベルの自端側断線検出信号Ｓ₁が対向端側の断線検出保護装置１０に通信回線を介して伝送される。

このとき、対向端側の断線検出保護装置１０においても、同様にして送配電線のＡ相の完全断線が検出されると、ハイレベルの対向側断線検出信号Ｓ₂が対向端側の断線検出保護装置１０から通信回線を介して伝送されてくる。

その結果、自端側のＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器がすべて投入されていると、第５の論理積回路１５₅の出力信号がロウレベルからハイレベルとなるため、ハイレベルのトリップ信号Ｓ_Tが断線検出保護装置１０から自端側のＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器に出力されて、自端側のＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器が遮断される。
同様にして、対向端側のＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器も、対向端側の断線検出保護装置１０によって遮断される。

次に、送配電線のＡ相が不完全断線した場合の断線検出保護装置１０の動作について図２（ｃ）および図３（ｃ）を参照して説明する。
送配電線のＡ相が不完全断線した場合には、図２（ｃ）に示すように、Ａ相断線事故後のＡ相電流Ｉ_aの大きさは通常時のＡ相電流Ｉ_Bの大きさよりも小さくなり、Ａ相断線事故後のＢ相およびＣ相電流Ｉ_b，Ｉ_cは通常時のＢ相およびＣ相電流Ｉ_B，Ｉ_Cと同じ大きさで、Ａ相断線事故後のＡ相電流Ｉ_aの大きさに応じて位相差が１２０°よりも大きく１８０°よりも小さくなる（図示した例では、位相差≒１７０°としている。）。
したがって、Ａ相断線事故後のＡ相電流Ｉ_aが３サイクル前のＡ相電流Ｉ_Aの大きさの５％未満であると、「Ａ相に断線事故が発生した」と判定して、ハイレベルの出力信号を第１の論理和回路１３₁に出力する。
その結果、第１の論理和回路１３₁の出力信号がロウレベルからハイレベルとなる。

また、図３（ｃ）に示すように、ＡＢ相線間電流変化量ΔＩ_AB＝｜Ｉ_AB｜−｜Ｉ_ab｜となり、Ａ相断線事故後のＡＢ相線間電流Ｉ_abとＡ相断線事故後のＢ相電流Ｉ_bとの位相角は、Ａ相断線事故後のＡ相電流Ｉ_aの大きさに応じて０°よりも大きく３０°よりも小さくなる（図示した例では、位相差≒１５°）。
したがって、ＡＢ相線間電流監視回路１２_ABは、Ａ相断線事故後のＡＢ相線間電流Ｉ_abがＡ相断線事故後のＢ相電流Ｉ_bの５％以上であり、かつ、Ａ相断線事故後のＡＢ相線間電流Ｉ_abとＡ相断線事故後のＢ相電流Ｉ_bとの位相角が０°〜５°の範囲内である場合には、「Ａ相に断線事故が発生した」と判定して、ハイレベルの出力信号を第２の論理和回路１３₂に出力する。
その結果、第２の論理和回路１３₂の出力信号がロウレベルからハイレベルとなる。

送配電線のＡ相が不完全断線しても地絡方向リレーおよび過電流リレーは動作しないため、地絡方向リレー動作信号Ｓ_67Gおよび過電流リレー動作信号Ｓ₅₁は共にロウレベルのままとなる。
その結果、第３の論理和回路１３₃の出力信号はハイレベルのままである。

送配電線のＡ相が不完全断線してもＡ相、Ｂ相およびＣ相不足電圧リレーは動作しないため、Ａ相、Ｂ相およびＣ相不足電圧リレー動作信号Ｓ_27A，Ｓ_27B，Ｓ_27Cはすべてロウレベルのままとなる。
その結果、第４の論理和回路１３₄の出力信号はハイレベルのままである。

ＡＢ相線間電流監視回路１２_ABが「Ａ相に断線事故が発生した」と判定する程度まで送配電線のＡ相が断線すると、Ｂ相およびＣ相潮流検出リレーは動作したままであるため、Ｂ相およびＣ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57B，Ｓ_57Cはハイレベルのままとなるが、Ａ相潮流検出リレーは動作しなくなるため、Ａ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57Aはロウレベルとなる。
その結果、第１の論理積回路１５₁の出力信号がロウレベルからハイレベルとなるため、第５の論理和回路１３₅の出力信号がロウレベルからハイレベルとなる。

これにより、第５の論理積回路１５₅の出力信号がロウレベルからハイレベルとなるため、ハイレベルの自端側断線検出信号Ｓ₁が対向端側の断線検出保護装置１０に通信回線を介して伝送される。

このとき、対向端側の断線検出保護装置１０においても、同様にして送配電線のＡ相の断線事故が検出されると、ハイレベルの対向端側断線検出信号Ｓ₂が対向端側の断線検出保護装置１０から通信回線を介して伝送されてくる。

その結果、自端側のＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器がすべて投入されていると、第５の論理積回路１５₅の出力信号がロウレベルからハイレベルとなるため、ハイレベルのトリップ信号Ｓ_Tが断線検出保護装置１０から自端側のＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器に出力されて、自端側のＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器が遮断される。
同様にして、対向端側のＡ相、Ｂ相およびＣ相遮断器も、対向端側の断線検出保護装置１０によって遮断される。

以上の説明では、分岐以降の断線も検出できるように自端と対向端（送電端と受電端）との総合判定方式とするために、断線検出保護装置１０は第５の論理積回路１５₅を備えたが、自端判定のみを行う場合には第５の論理積回路１５₅を備えていなくてもよい。この場合には、第４の論理積回路１５₄の出力信号を第３のタイマ１４₃に直接入力させればよいとともに、第４の論理積回路１５₄から出力される自端側断線検出信号Ｓ₁を対向端側の断線検出保護装置１０に通信回線を介して伝送する必要はない。
また、系統状況により自端判定と総合判定との選択を行えるようにするために、総合判定とする場合にのみ対向端側断線検出信号Ｓ₂を第５の論理積回路１５₅に入力させるスイッチを対向端側断線検出信号Ｓ₂の入力端子と第５の論理積回路１５₅との間に設けてもよい。

試験などで断線検出保護装置１０を使用しない場合にトリップ信号Ｓ_Tが出力されないように、装置使用中信号が入力されると閉じるスイッチを第５のタイマ１４₃とトリップ信号Ｓ_Tの出力端子との間に設けてもよい。
また、送配電線のＡ相、Ｂ相およびＣ相すべてに潮流がある場合にはトリップ信号Ｓ_Tが確実に出力されないように、Ａ相、Ｂ相およびＣ相潮流検出リレー動作信号Ｓ_57A，Ｓ_57B，Ｓ_57Cの論理積をとる論理積回路（ＡＮＤ回路）を設けて、この論理積回路の出力信号がハイレベルのときに第５のタイマ１４₃とトリップ信号Ｓ_Tの出力端子との間に設けたスイッチを閉じるようにしてもよい。

送配電線に地絡事故や短絡事故が発生した場合には断線検出保護装置１０からトリップ信号Ｓ_Tが出力されないようにするために、地絡方向リレー動作信号Ｓ_67Gを第３の論理和回路１３₃に入力したが、送配電線の自端側に地絡過電圧リレー（６４Ｖ）が設置されている場合には、地絡過電圧リレー動作信号を第３の論理和回路１３₃に入力してもよい。

１０ 断線検出保護装置
１１_A，１１_B，１１_C Ａ相、Ｂ相およびＣ相電流監視回路
１２_AB，１２_BC，１２_CA ＡＢ相、ＢＣ相およびＣＡ相線間電流監視回路
１３₁〜１３₅ 第１乃至第５の論理和回路
１４₁〜１４₃ 第１乃至第３のタイマ
１５₁〜１５₅ 第１乃至第５の論理積回路
Ｉ_A，Ｉ_B，Ｉ_C Ａ相、Ｂ相およびＣ相電流
Ｉ_a，Ｉ_b，Ｉ_c Ａ相断線事故後のＡ相、Ｂ相およびＣ相電流
ΔＩ_A，ΔＩ_B，ΔＩ_C Ａ相、Ｂ相およびＣ相電流変化量
Ｉ_AB，Ｉ_BC，Ｉ_CA ＡＢ相、ＢＣ相およびＣＡ相線間電流
Ｉ_ab Ａ相断線事故後のＡＢ相線間電流
ΔＩ_AB，ΔＩ_BC，ΔＩ_CA ＡＢ相、ＢＣ相およびＣＡ相線間電流変化量
Ｓ_67G 地絡方向リレー動作信号
Ｓ₅₁ 過電流リレー動作信号
Ｓ_27A，Ｓ_27B，Ｓ_27C Ａ相、Ｂ相およびＣ相不足電圧リレー動作信号
Ｓ_57A，Ｓ_57B，Ｓ_57C Ａ相、Ｂ相およびＣ相潮流検出リレー動作信号
Ｓ_CBA，Ｓ_CBB，Ｓ_CBC Ａ相、Ｂ相およびＣ相遮断器入信号
Ｓ₁，Ｓ₂ 自端側および対向端側断線検出信号
Ｓ_T トリップ信号

Claims (5)

1. 断線事故から送配電線を保護するための断線検出保護装置（１０）であって、
   前記送配電線の第１乃至第３の相を流れる第１乃至第３の相電流（Ｉ_A，Ｉ_B，Ｉ_C）の大きさを監視して、該第１乃至第３の相電流の大きさの変化量に基づいて該送配電線の第１乃至第３の相に断線事故が発生したか否かを検出する第１乃至第３の相電流監視手段（１１_A，１１_B，１１_C）と、
   前記送配電線の第１乃至第３の線間電流（Ｉ_AB，Ｉ_BC，Ｉ_CA）の大きさを監視して、第１乃至第３の線間電流の大きさの変化量に基づいて該送配電線の第１乃至第３の相に断線事故が発生したか否かを検出する第１乃至第３の線間電流監視手段（１２_A，１２_B，１２_C）と、
   前記送配電線に設置された地絡保護リレーおよび短絡保護リレーから入力される地絡保護リレー動作信号（Ｓ_67G）および短絡保護リレー動作信号（Ｓ₅₁）に基づいて、該送配電線に地絡事故および短絡事故が発生していないか否かを判定する地絡・短絡事故判定手段（１３₃）と、
   該地絡・短絡事故判定手段が前記送配電線に地絡事故および短絡事故が発生していないと判定していることを条件として、前記第１乃至第３の相電流監視手段および前記第１乃至第３の線間電流監視手段のうち少なくとも１つが前記送配電線の断線事故を検出すると、該送配電線の第１乃至第３の相に設置されている第１乃至第３の遮断器を遮断するためのトリップ信号（Ｓ_T）を出力するトリップ信号発生手段（１４₁，１４₂，１５₄，１５₅）と、
   を具備することを特徴とする、断線検出保護装置。
2. 前記送配電線の第１乃至第３の相に設置された第１乃至第３の不足電圧リレーから入力される第１乃至第３の不足電圧リレー動作信号（Ｓ_27A，Ｓ_27B，Ｓ_27C）に基づいて、該送配電線に地絡事故および短絡事故が発生していないか否かを判定する第１のフェールセーフ手段（１３₄）と、
   前記送配電線の第１乃至第３の相に設置された第１乃至第３の潮流検出リレーから入力される第１乃至第３の潮流検出リレー動作信号（Ｓ_57A，Ｓ_57B，Ｓ_57C）に基づいて、該送配電線の第１乃至第３の相のうち少なくとも１つの相に潮流がないか否かを判定する第２のフェールセーフ手段（１５₁〜１５₃，１３₅）と、
   前記第１乃至第３の遮断機から入力される第１乃至第３の遮断器入信号に基づいて、該第１乃至第３の遮断機が投入されているか否かを判定する第３のフェールセーフ手段（１５₄）とをさらに具備し、
   前記トリップ信号発生手段が、前記第１のフェールセーフ手段が前記送配電線に地絡事故および短絡事故が発生していないと判定しており、かつ、前記第２のフェールセーフ手段が前記送配電線の第１乃至第３の相のうち少なくとも１つの相に潮流がないと判定していることをさらに条件として、前記トリップ信号を出力する、
   ことを特徴とする、請求項１記載の断線検出保護装置。
3. 前記第１乃至第３の相電流監視手段および前記第１乃至第３の線間電流監視手段のうち少なくとも１つが前記送配電線の断線事故を検出すると、前記送配電線の対向端側に設置されたかつ前記断線検出保護装置と同じ構成の他の断線検出保護装置に自端側断線検出信号（Ｓ₁）を伝送する断線検出信号伝送手段をさらに具備し、
   前記トリップ信号発生手段が、前記他の断線検出保護装置の第１乃至第３の他の相電流監視手段および第１乃至第３の他の線間電流監視手段のうち少なくとも１つが前記送配電線の断線事故を検出したことを示す対向端側断線検出信号（Ｓ₂）が該他の断線検出保護装置から伝送されてきていることを条件として、前記トリップ信号を出力する、
   ことを特徴とする、請求項１または２記載の断線検出保護装置。
4. 前記トリップ信号発生手段が、前記地絡保護リレーとの協調時間だけ前記トリップ信号を送れて出力させるためのタイマ（１４₁，１４₂）をさらに具備することを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の断線検出保護装置。
5. 前記トリップ信号発生手段が、前記対向端側断線検出信号の伝送遅延だけ遅れて前記トリップ信号を出力させるための他のタイマ（１４₃）をさらに具備することを特徴とする、請求項３または４記載の断線検出保護装置。

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