JP5377178B2 - 電流差動保護継電装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数端子の電流入力のベクトル和の差動電流を動作量とし、区間内事故の判定を行う送電線保護用の電流差動保護継電装置に関する。

近年では、伝送技術の発展と共に、電流差動保護方式が送電線保護の主保護のために広く用いられている一方で、電力需要の拡大に伴う電源設備の増強等により、系統事故時の事故電流が増大している。そのため、事故時に電流を検出する変流器（以下、「ＣＴ」と称する。）の飽和に対して、電流差動継電器の内外部事故識別能力の向上が求められている。

ここで、従来から適用されてる電流差動継電器の一例を図１３〜１５を参照して説明する。なお、以下では、送電線の両端にあるＡ、Ｂの２端子を保護する場合を説明する。図１３に示す通り、Ａ端子とＢ端子の保護区間内の通過電流をＩａ、Ｉｂとしたとき、電流差動継電器では、ＩａとＩｂのベクトル和である差動電流Ｉｄを動作量として演算し（［数１］参照。）、各端子の電流値の大きさのスカラー和であるΣ｜Ｉ｜を抑制量として演算する（［数２］参照。）。

［数１］
動作量 ｜Ｉｄ｜＝｜Ｉａ＋Ｉｂ｜
［数２］
抑制量 Σ｜I｜＝｜Ｉａ｜＋｜Ｉｂ｜

そして、この電流差動継電器は、演算した動作量と抑制量に基づいて、下記に示す［数３］及び［数４］の動作式が成立するかを判定する小電流域及び大電流域の特性を有している。

［数３］
小電流域特性（ＤＦ１） ｜Ｉｄ｜≧Ｋｒ１Σ｜Ｉ｜＋Ｋ０１
［数４］
大電流域特性（ＤＦ２） ｜Ｉｄ｜≧Ｋｒ２Σ｜Ｉ｜＋Ｋ０２
但し、Ｋｒ１、Ｋｒ２、Ｋ０１、Ｋ０２は定数（Ｋｒ１＜Ｋｒ２）

このような電流差動継電器では、この小電流域特性と大電流域特性の双方が動作すると判定された場合に（ＤＦ１とＤＦ２の両条件が成立すると判定された場合）、リレー動作する。そのため、例えば、外部事故により保護区間に大電流が通過した場合では、ＣＴ飽和が発生すると、ＤＦ１は動作する可能性があるが、動作量は小さいのでＤＦ２が不動作であり、電流差動継電器としては不動作となる（図１４のα領域を参照。）。

しかしながら、このような状況下において、さらに、ＣＴ飽和が厳しくなってくると、図１５に示す通り、第２波目の飽和が深くなるため、ＤＦ２の動作域に至る可能性が生じ、大電流域特性であっても外部事故による誤動作を回避できない場合がある。このようなＣＴ飽和が厳しい場合の対策として、外部事故を検出した場合に、動作領域の設定を変更することで当該動作領域を狭める方法が提案されている（特許文献１参照。）。

特開２００２−１７０３７号公報

ところで、上記のような特許文献１に記載の方法では、上記［数３］及び［数４］に基づく動作領域をＣＴが飽和しても動作しない領域まで変更しているが、この動作領域の変更はＣＴ飽和の深さに影響されるので、確実に誤動作を抑制できるわけではない。

本発明は、上記のような問題を解消するために提案されたものであって、その目的は、ＣＴ飽和が深い場合であっても、内外部事故判定を確実に実施可能な電流差動保護継電装置を提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明は、送電線の各端子に設けられ、各端子の電流値のベクトル和である動作量と各端子の電流値のスカラー和である抑制量に基づいてリレー動作判定を実施する電流差動保護回路を備えた電流差動保護継電装置であって、相手端子間で電流値の大小を判定する電流値判定手段と、自端子と前記電流値判定手段により大きいと判定された端子間の電流位相を対比する対比手段と、前記対比手段により対比された全ての端子間の位相の重なりが所定の閾値以上であるかを判定する重なり判定手段と、を有する位相比較回路と、前記位相比較回路の重なり判定手段により全ての端子間の位相の重なりが所定の閾値以上であると判定され、かつ、前記電流差動保護回路によりリレー動作と判定された場合に、内部事故が生じていると判定する内部事故判定回路と、を備えたことを特徴とする。また、本発明は、送電線の各端子に設けられ、各端子の電流値のベクトル和である動作量と各端子の電流値のスカラー和である抑制量に基づいてリレー動作判定を実施する電流差動保護回路を備えた電流差動保護継電装置であって、相手端子間の電流値の和を算出する電流和算出手段と、自端子の電流と前記電流和算出手段により算出された和電流の位相を対比する対比手段と、前記対比手段により対比された全ての端子間の位相の重なりが所定の閾値以上であるかを判定する重なり判定手段と、を有する位相比較回路と、前記位相比較回路の重なり判定手段により全ての端子間の位相の重なりが所定の閾値以上であると判定され、かつ、前記電流差動保護回路によりリレー動作と判定された場合に、内部事故が生じていると判定する内部事故判定回路と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、前記電流差動保護回路において、前記動作量と前記抑制量から小電流域で動作するかを判定する小電流域判定手段と、前記動作量と前記抑制量から大電流域で動作するかを判定する大電流域判定手段と、前記小電流域で動作し、かつ、前記大電流域特性で動作する場合にリレーを動作すると判定するリレー動作判定手段と、を備え、前記小電流域判定手段により小電流域特性で動作し、かつ、大電流域判定手段により大電流域特性で不動作との条件が成立するかを判定する条件判定手段と、前記条件判定手段により前記条件が成立すると判定された場合に、前記位相比較回路に対して各端子間の電流位相の対比処理を実施するよう指令を下す指令手段と、を有する位相比較使用条件判定回路を備え、前記電流差動保護回路では、前記条件判定手段により前記条件が成立しないと判定された場合に、リレー動作判定手段が、前記小電流域で動作し、かつ、前記大電流域特性で動作するリレー動作であるかを判定し、前記位相比較回路では、前記条件判定手段により前記条件が成立すると判定された場合に、前記指令手段から指令に基づき、前記対比手段が、前記端子間の電流位相を重ねることで対比し、前記重なり判定手段が、前記対比手段により対比された全ての端子間の位相の重なりが所定の閾値以上であるかを判定し、前記内部事故判定回路は、前記電流差動保護回路のリレー動作判定手段によりリレー動作と判定された場合、あるいは、前記位相比較回路の重なり判定手段により全ての端子間の位相の重なりが所定の閾値以上であると判定された場合に、内部事故が生じていると判定する構成も一態様として包含する。

以上のような本発明によれば、位相比較回路において、電流の位相を対比することができるので、当該電流の位相の重なり度合いに応じて、内部事故であるかの判定を確実に行うことが可能となる。より詳細には、外部事故によりＣＴ飽和が発生し、図１５に示すような電流波形になる場合であっても、位相比較回路の電流位相の対比処理により当該位相に重なりが生じない結果となるので、当該位相比較回路の出力は０となり、内部事故判定回路からの出力も０となる。そのため、外部事故によりＣＴ飽和があっても不動作となり、一方で、内部事故の場合を適切に判断することができる。

第１の実施形態に係る３端子保護の場合の電流差動保護継電装置のシステム構成を示す図。 第１の実施形態に係る電流差動保護継電装置の構成を示すブロック図。 第１の実施形態に係る電流差動保護継電装置の位相比較回路の位相対比処理を示す図。 第１の実施形態に係る電流差動保護回路の電流差動演算手順の一例を示すフローチャート。 第１の実施形態に係る位相比較回路の通過電流の位相対比手順の一例を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る電流差動保護継電装置の位相比較回路の構成を示すブロック図。 第３の実施形態に係る電流差動保護継電装置の位相比較回路の構成を示すブロック図。 第４の実施形態に係る電流差動保護継電装置の構成を示すブロック図。 第５の実施形態に係る電流差動保護継電装置の位相比較回路の構成を示すブロック図。 第６の実施形態に係る電流差動保護継電装置の位相比較回路の構成を示すブロック図。 第６の実施形態に係る電流差動保護継電装置の構成を示すブロック図。 第６の実施形態に係る電流差動保護回路の内部事故の判定手順の一例を示すフローチャート。 従来の２端子の電流差動保護継電装置のシステム構成を示す図。 電流差動保護継電装置の動作領域の特性を示す図。 ＣＴ飽和時の電流波形を示す図。

［本実施形態］
［１．第１の実施形態］
［１．１．構成］
次に、本発明の第１の実施形態に係る電流差動保護継電装置の構成を、図１及び２を参照して以下に説明する。なお、図１は、第１の実施形態に係る３端子保護の場合の電流差動保護継電装置のシステム構成を示す図であり、図２は、第１の実施形態に係る電流差動保護継電装置の構成を示すブロック図である。以下では、Ａ〜Ｃの３端子を有する送電線を保護する場合を例に挙げて説明する。

図１に示す通り、送電線のＡ〜Ｃの３端子各々に電流差動保護継電装置１（Ｒｙ−Ａ〜Ｒｙ−Ｃ）が設けられ、各電流差動保護継電装置１は伝送路２を介して繋がっている。これにより、各電流差動保護継電装置１は伝送路２を介して、電流情報や遮断器情報の他、各種必要な情報を各端子間で受け渡している。なお、Ａ端子からの電流をＩａ、Ｂ端子からの電流をＩｂ、Ｃ端子からの電流をＩｃとする。

次に、電流差動保護継電装置１の具体的な構成を図２を参照して説明する。なお、Ａ〜Ｃの３端子のうち、Ａ端子の電流差動保護継電装置１を例に挙げて説明する。

図２に示す通り、電流差動保護継電装置１は、各端子からの電流に対して電流差動演算を行う電流差動保護回路１１０と、各端子からの電流の位相を比較する位相比較回路１２０と、電流差動保護回路１１０と位相比較回路１２０からの出力を基に、内部事故であるかを判定する内部事故判定回路１３０と、を備えている。

ここで、電流差動保護回路１１０（Ａ端子側）は、図１に示すシステム構成において、相手端子（Ｂ端子とＣ端子）の電流情報を受信し、電流差動保護演算を行うものである。具体的には、電流差動保護回路１１０は、図２に示す通り、前記［数１］に基づき、保護区間内の電流であるＩａ、Ｉｂ、Ｉｃのベクトル和である差動電流Ｉｄ（動作量）を演算する動作量演算手段１１１と、前記［数２］に基づき、各端子の電流値の大きさのスカラー和Σ｜Ｉ｜である抑制量を演算する抑制量演算手段１１２と、を備えている。

電流差動保護回路１１０は、また、リレー判定回路として、動作量演算手段１１１及び抑制量演算手段１１２により演算された動作量と抑制量に基づいて、前記［数３］式が成立するかにより、小電流域の動作領域に入るかを判定する小電流域特性判定手段１１３と、前記［数４］式が成立するかにより、大電流域の動作領域に入るかを判定する大電流域特性判定手段１１４と、を備えている。

加えて、小電流域特性判定手段１１３により前記［数３］が成立すると判定され、かつ、大電流域特性判定手段１１４により前記［数４］が成立すると判定された場合に、リレーを動作と判定するリレー動作判定手段１１５を備えている（図１０を参照。）。このリレー動作判定手段１１５は、小電流域特性判定手段１１３、大電流域特性判定手段１１４による判定処理において、どちらか一方でも条件を具備しない場合は、リレーを不動作とする。

一方、位相比較回路１２０は、自端子（Ａ端子）と相手端子（Ｂ端子とＣ端子）間において、電流の位相を対比する位相対比手段１２１と、位相対比手段１２１により対比された両電流位相の重なり度合いが所定の閾値以上であるかを判定する重なり位相判定手段１２２と、を備えている。この位相対比手段１２１は、自端子と相手端子間の位相のそれぞれ対比するので、Ａ〜Ｃの３端子で言えば、図２に示すように、電流ＩａとＩｂの位相を対比する手段１２１ａとＩａとＩｃの位相を対比する手段１２１ｂを備え、重なり位相判定手段１２２が、両端子間の対比結果である位相の重なり度合いが、所定の閾値以上であるかを判定する。

この位相比較回路１２０における位相対比手段１２１及び重なり位相判定手段１２２による自端子と相手端子間の電流の位相対比判定処理は、具体的には次のように行われる。特に、以下では、図３に示す通り、端子Ａからの電流であるＩａと端子Ｂからの電流であるＩｂの位相を比較する場合の原理を説明する。

図３に示す通り、位相対比手段１２１による対比はＩａとＩｂの位相を重なり合わせることにより行われ、通常時又は外部事故時においては、図３（ａ）のように、Ｉａ、Ｉｂの位相には重なりがなく、重なり位相判定手段１２２を介した位相比較回路１２０による対比結果の出力は０となる。一方、内部事故時においては、図３（ｂ）のように、ＩａとＩｂの位相には重なりが存在し、重なり位相判定手段１２２により当該重なり度合いが所定の閾値以上であると判定された場合に、位相比較回路１２０による対比結果が１として出力される。

ここで、位相比較回路１２０により位相の重なりを検出する方法として、下記のようなものが挙げられる。例えば、各電流に対して、電流波形が所定のレベル（例えば、図３のＩＬ）を超過している期間（時間）を計測し対比する方法や、または、サンプリングデータを用いて下記［数５］に示す関係式からＩａとＩｂの位相差θを求める方法、その他一般的に用いられている２つの電気量の位相角を求める方法などを適用することができる。

［数５］
Ｉａｍ・Ｉｂｍ＋Ｉａｎ・Ｉｂｎ＝｜Ｉａ｜・｜Ｉｂ｜ＣＯＳθ
但し、Ｉａｍ：Ｉａのｍ時点のサンプリング瞬時値
Ｉｂｍ：Ｉｂのｍ時点のサンプリング瞬時値
Ｉａｎ：Ｉａのｍ時点より電気角で９０度前のサンプリング瞬時値
Ｉｂｎ：Ｉｂのｍ時点より電気角で９０度前のサンプリング瞬時値

内部事故判定回路１３０は、電流差動保護回路１１０と位相比較回路１２０からの出力を基に、内部事故であるかを判定するものであり、具体的には、電流差動保護回路１１０のリレー動作判定手段１１５により動作判定され、かつ、位相比較回路１２０の重なり位相判定手段１２２により位相の重なり度合いが所定の閾値以上であると判定された場合に内部事故であると判定する。

［１．２．作用効果］
次に、上記のような構成を有する電流差動保護継電装置１の内部事故の判定手順の一例を、図４及び５を参照して以下に説明する。図４は、第１の実施形態に係る電流差動保護回路１１０における差動演算手順を示すフロチャートであり、図５は、第１の実施形態に係る位相比較回路１２０の位相対比手順を示すフローチャートである。

初めに、電流差動保護回路１１０における電流差動演算手順を、図４を参照して説明すると、まず、電流差動保護回路１１０の動作量演算手段１１１が、前記［数１］に基づき、保護区間内の電流であるＩａ、Ｉｂ、Ｉｃのベクトル和である差動電流Ｉｄ（動作量）を演算する（Ｓ４０１）。そして、抑制量演算手段１１２が、前記［数２］に基づき、各端子の電流値の大きさのスカラー和のΣ｜Ｉ｜である抑制量を演算する（Ｓ４０２）。

動作量演算手段１１１及び抑制量演算手段１１２により動作量、抑制量が演算されると、当該動作量と抑制量に基づいて、リレー動作判定手段１１５は、小電流域特性判定手段１１３により前記［数３］式が成立すると判定され、かつ、大電流域特性判定手段１１４により前記［数４］式が成立すると判定されるか、を判定する（Ｓ４０３）。

そして、リレー動作判定手段１１５が、小電流域特性判定手段１１３により前記［数３］式が成立し、かつ、大電流域特性判定手段１１４により前記［数４］式が成立すると判定した場合には（Ｓ４０３のＹＥＳ）、当該リレー動作判定手段１１５はリレーを動作とする（Ｓ４０４）。これに対し、リレー動作判定手段１１５が、小電流域特性判定手段１１３により前記［数３］式が成立しない、あるいは、大電流域特性判定手段１１４により前記［数４］式が成立しないと判定した場合には（Ｓ４０３のＮＯ）、リレーを不動作とする（Ｓ４０５）。

次に、位相比較回路１２０における電流の位相対比手順を、図５を参照して説明すると、まず、位相比較回路１２０の位相対比手段１２１が、自端子と相手端子間において、電流の位相を対比する（Ｓ５０１）。具体的には、自端子であるＡ端子と相手端子であるＢ、Ｃ端子のそれぞれに対して、各電流の位相を重なり合わせることで対比処理を実施する。

そして、重なり位相判定手段１２２は、全ての自端子と各相手端子間において、位相対比手段１２１により対比された位相の重なり度合いが所定の閾値以上であるかを判定する（Ｓ５０２）。

これにより、内部事故判定回路１３０は、図示しないが、図４及び５の電流差動保護回路１１０と位相比較回路１２０による差動演算処理及び位相対比処理を基に、電流差動保護回路１１０のリレー動作判定手段１１５により動作判定され（Ｓ４０４）、かつ、位相比較回路１２０の重なり位相判定手段１２２により全ての自端子と相手端子間において位相の重なり度合いが所定の閾値以上であると判定された場合に（Ｓ５０２のＹＥＳ）、内部事故であると判定する。

なお、この内部事故判定回路１３０は、リレーが動作され、かつ、全ての自端子と相手端子間において、位相の重なり度合いが閾値以上であると判定された場合に、内部事故と判定しているので、リレーが不動作と判定され（Ｓ４０５）、あるいは、重なり位相判定手段１２２により全ての自端子と相手端子間において、位相の重なり度合いが閾値以上でないと判定された場合は（Ｓ５０２のＮＯ）、外部事故であると判定する。

以上のような第１の実施形態によれば、位相比較回路１２０において、電流の位相を対比することができるので、当該電流の位相の重なり度合いに応じて、内部事故であるかの判定を確実に行うことが可能となる。より詳細には、外部事故によりＣＴ飽和が発生し、図１５に示すような電流波形になる場合であっても、位相比較回路１２０の電流位相の対比処理により当該位相に重なりが生じない結果となるので、当該位相比較回路１２０の出力は０となり、内部事故判定回路１３０からの出力も０となる。そのため、外部事故によりＣＴ飽和があっても不動作となり、一方で、内部事故の場合を適切に判断することができる。

［２．第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る電流差動保護継電装置について、図６及び７を参照して以下に説明する。なお、位相比較回路１２０以外の構成は第１の実施形態と共通するため、説明は省略し同じ符号を付すものとする。図６は、第２の実施形態に係る電流差動保護継電装置の位相比較回路１２０の構成を示すブロック図である。また、第１の実施形態と同様に、送電線の３端子Ａ〜Ｃを保護する場合を例に挙げ、Ａ端子の電流差動保護継電装置の位相比較回路１２０の構成を説明する。

図６に示す通り、第２の実施形態に係る位相比較回路１２０は、第１の実施形態が有する構成に加え、相手端子同士（Ｂ端子とＣ端子）でどちらの電流値が大きいかを判定する電流値判定手段１２３を備えている。これにより、位相対比手段１２１は、電流値判定手段１２３により判定された大きい電流側の位相を自端子の電流の位相と対比する。すなわち、電流値判定手段１２３は、位相比較を行う相手端子の電流であるＩｂとＩｃの大きさを比較し、位相対比手段１２１を通じて、大きい方の電流と自端子の電流Ｉａの位相対比を実施する。

なお、第２の実施形態に係る電流差動保護継電装置の内部事故の判定手順は、上記［１．２．作用効果］の図５に示すフローチャートにおいて、Ｓ５０１の前に、電流値判定手段１２３が相手端子同士の電流Ｉｂ、Ｉｃを対比し、そして、このＳ５０１により、位相対比手段１２１が、電流値が大きい方の電流位相と自端子の電流位相とを対比する。

以上のような第２の実施形態によれば、相手端子同士で電流値を比較し、電流値が大きいほうの端子と自端子の位相を対比することができるので、全ての相手端子の電流との位相比較を実施する必要がなくなり、処理の簡素化を図ることが可能となる。加えて、自端子は事故電流の最大流入端子又は最大流出端子と位相比較を実施することができるので、事故の内外部判定を確実に行うことが可能となる。

なお、第２の実施形態では、位相比較する相手端子として電流値の大きい端子を採用しているが、これに限定するものではなく、Ａ〜Ｃの３端子の例で言えば、Ａ端子の電流差動保護継電装置はＢ端子の電流と、Ｂ端子の電流差動保護継電装置はＣ端子の電流と、Ｃ端子の電流差動保護継電装置はＡ端子の電流と各々位相比較を実施するように予め設定しておく態様も包含する。

［３．第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係る電流差動保護継電装置について、図７を参照して以下に説明する。なお、位相比較回路１２０以外の構成は第１の実施形態と共通するため、説明は省略し同じ符号を付すものとする。図７は、第３の実施形態に係る電流差動保護継電装置の位相比較回路１２０の構成を示すブロック図である。また、第１の実施形態と同様に、送電線の３端子Ａ〜Ｃを保護する場合を例に挙げ、Ａ端子（自端子）の保護継電装置の位相比較回路１２０について説明する。

図７に示す通り、第３の実施形態に係る位相比較回路１２０では、第１の実施形態に係る構成に加え、相手端子同士の電流値の和を算出する電流和算出手段１２４を備えている。これにより、位相対比手段１２１は、位相比較を行う際の相手端子電流に、電流和算出手段１２４により算出されたベクトル和電流の位相を採用し、当該位相と自端子の位相を対比する。

すなわち、位相対比手段１２１は、第１の実施形態のような、自端子と各相手端子間毎に電流の位相を対比する手段を有する構成は採用せず、図７の通り、自端子の電流と電流和算出手段１２４により算出された電流和の位相とを対比する構成を有している。

また、第３の実施形態に係る電流差動保護継電装置の内部事故の判定手順は、上記［１．２．作用効果］の図５に示すフローチャートにおいて、Ｓ５０１の前に、電流和算出手段１２４が相手端子の電流Ｉｂ、Ｉｃの和を算出し、そして、このＳ５０１により、位相対比手段１２１が、算出された電流Ｉｂ、Ｉｃのベクトル和の位相と、自端子の電流の位相とを対比する。

以上のような第３の実施形態によれば、相手端子同士の電流和を算出し、当該和電流の位相と自端子の位相を対比することができるので、全ての相手端子の電流との位相比較を実施する必要がなくなり、処理の簡素化を図ることが可能となる。

［４．第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態に係る電流差動保護継電装置について、図８を参照して以下に説明する。なお、下記以外の基本的な構成は第１の実施形態と共通するため、説明は省略し同じ符号を付すものとする。

図８は、第４の実施形態に係る電流差動保護継電装置の概略構成を示すブロック図である。また、第１の実施形態と同様に、送電の３端子Ａ〜Ｃを保護する場合を例に挙げ、Ａ端子の電流差動保護継電装置１について説明する。

図８に示す通り、第４の実施形態に係る電流差動保護継電装置１は、第１の実施形態の構成に加え、内部事故判定回路１３０による判定結果を伝送路２を介してＢ端子、Ｃ端子へ転送する転送回路１４０を備えている。また、相手端子において内部事故判定回路１３０により判定された内部事故判定結果を受信する内部事故情報受信回路１５０（１５０ａ、１５０ｂ）と、内部事故情報受信回路１５０を介して受信した各相手端子からの内部事故判定結果と自端子の内部事故判定回路１３０による内部事故判定結果に基づいて、最終的な内部事故のトリップ判定を行う内部事故トリップ判定回路１６０と、を備えている。

この内部事故トリップ判定回路１６０は、自端子の内部事故判定回路１３０により内部事故と判定され、かつ、各相手端子の内部事故判定回路１３０により内部事故と判定された判定結果を受信した場合に、内部事故によるトリップ指令を出力する。すなわち、Ａ〜Ｃの３端子で言えば、Ｂ端子の内部事故判定結果を転送受信した条件と、Ｃ端子の内部事故判定結果を受信した条件を用い、自端の内部事故判定回路１３０による判定結果とのＡＮＤ条件で、最終的に内部事故Ｔｒｉｐ判定を行う。

以上のような第４の実施形態によれば、３端子以上の場合の外部事故において、流出電流の端子に対して位相対比を実施していない端子があっても、流出端子の電流との位相比較を実施し内部事故と判定されない（外部事故と判定する）他端子から当該判定結果が転送されることにより、トリップを阻止することができるので、確実に外部事故による誤動作を回避することが可能となる。

［５．第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態に係る電流差動保護継電装置について、図９を参照して以下に説明する。なお、位相比較回路１２０以外の構成は第１の実施形態と共通するため、説明は省略し同じ符号を付すものとする。図９は、第５の実施形態に係る電流差動保護継電装置の位相比較回路１２０の構成を示すブロック図である。また、第１の実施形態と同様に、送電線の３端子Ａ〜Ｃを保護する場合を例に挙げ、Ａ端子（自端子）の保護継電装置の位相比較回路１２０について説明する。

第５の実施形態に係る位相比較回路１２０は、伝送手段を通じて各端子からの電流情報を取得することができるので、第１の実施形態のように自端子を基準とするのではなく、各端子同士の全ての組み合わせに対して電流位相の対比を実施する点に特徴を有する。そのため、図９に示す通り、第５の実施形態に係る位相対比手段１２１は、ＩａとＩｂ、ＩｂとＩｃ、ＩｃとＩａといった、全ての端子電流の組み合わせに対して位相対比を実施する手段１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃから構成されている。
これにより、重なり位相判定手段１２２は、全ての端子間の組み合わせに対して位相対比手段１２１により電流位相が比較され、当該全ての端子間において検出された位相の重なり度合いが所定の閾値以上であるかを判定する。

また、第５の実施形態に係る電流差動保護継電装置の内部事故の判定手順は、上記［１．２．作用効果］の図５に示すフローチャートにおいて、Ｓ５０１で、位相対比手段１２１は、全ての端子間に対して電流の位相の対比を実施し（ＩａとＩｂ、ＩｂとＩｃ、ＩａとＩｃ）、重なり位相判定手段１２２は、全ての端子間において、位相対比手段１２１により対比された位相の重なり度合いが所定の閾値以上であるかを判定する（Ｓ５０２）。

以上のような第５の実施形態によれば、ある１つの端子の電流差動保護継電装置において、例えば、電流が小さくて当該電流に対する位相対比結果が得られない場合であっても、他端子同士の電流の位相対比結果を用いて、内外部事故かの判定を確実に行うことが可能となる。

［６．第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態に係る電流差動保護継電装置について、図１０を参照して以下に説明する。なお、位相比較回路１２０以外の構成は第１の実施形態と共通するため、説明は省略し同じ符号を付すものとする。

図１０は、第６の実施形態に係る電流差動保護継電装置の位相比較回路１２０の構成を示すブロック図である。また、第１の実施形態と同様に、送電線の３端子Ａ〜Ｃを保護する場合を例に挙げ、Ａ端子（自端子）の保護継電装置１の位相比較回路１２０について説明する。

図１０に示す通り、第６の実施形態に係る位相比較回路１２０は、第１の実施形態に係る位相比較回路１２０の構成に加えて、電流の大きさが位相対比に必要とする所定のレベル（電流量）以上であるかを判定する電流レベル判定手段１２５を備えている。なお、具体的には、各電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃに対してレベル判定を実施する手段１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃから構成されている。

これにより、位相対比手段１２１は、電流レベル判定手段１２５により所定のレベル以上と判定された端子の電流に対して位相の対比を実施する（ここでは、自端子と相手端子間の電流の位相を対比する）。

また、第６の実施形態に係る電流差動保護継電装置の内部事故の判定手順は、上記［１．２．作用効果］の図５に示すフローチャートにおいて、Ｓ５０１の位相対比処理の前に、電流レベル判定手段１２５により各電流に対して所定のレベル以上であるを判定し、その後、位相対比手段１２１が、所定のレベル以上の端子の電流に対して位相の対比を実施する。

より詳細には、電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの各々に対して、電流レベル判定手段１２５は、位相対比に必要な所定のレベル以上であるかを判定し、その上で、位相対比手段１２１は、対比する２つの電流が前記所定のレベル以上であれば、位相の対比を実施するが、いずれか１つでも所定のレベル以下であれば電流位相の対比は行わず、もちろん電流位相の重なりも検出されない。

以上のような第６の実施形態によれば、端子の電流が所定のレベルを下回る場合には、当該電流に対する位相対比は行わないので、当該位相対比の判定精度を向上させ、それ故に、内部事故の判定に対する確実性も高めることができる。

［７．第７の実施形態］
［７．１．構成］
次に、本発明の第７の実施形態に係る電流差動保護継電装置の構成について、図１１を参照して以下に説明する。なお、下記に示すもの以外の基本構成は第１の実施形態と共通するため、説明は省略し同じ符号を付すものとする。

図１１は、第７の実施形態に係る電流差動保護継電装置の構成を示すブロック図である。また、第１の実施形態と同様に、送電線の３端子Ａ〜Ｃを保護する場合を例に挙げ、Ａ端子（自端子）の保護継電装置１について説明する。

図１１に示す通り、第７の実施形態に係る電流差動保護継電装置１は、第１の実施形態と同様の電流差動保護回路１１０、位相比較回路１２０及び内部事故判定回路１３０に加え、下記に示す位相比較使用条件判定回路１７０を備えている。

この位相比較使用条件判定回路１７０は、電流差動保護回路１１０において、小電流域特性判定手段１１３により小電流域特性が動作すると判定され、かつ、大電流域特性判定手段１１４により大電流域特性が不動作であると判定されるといった条件が成立するかを判定する条件判定手段１７１を有している。加えて、位相比較使用条件判定回路１７０は、この条件判定手段１７１により上記条件が成立すると判定された場合に、位相比較回路１２０による位相対比処理を実施させる位相比較使用指令手段１７２と、を有している。

なお、第７の実施形態に係る内部事故判定回路１３０は、条件判定手段１７１により、小電流域特性が動作し、かつ、大電流域特性が不動作であるとの条件が成立すると判定された場合には、位相比較使用指令手段１７２を介して、位相比較回路１２０による位相対比処理の結果に基づいて内部事故判定を実施し、一方、上記条件が成立しないと判定された場合には、電流差動保護回路１１０による電流差動演算結果に基づいて内部事故判定を実施する。

［７．２．作用効果］
次に、上記のような構成を有する電流差動保護継電装置１による内部事故の判定手順を、図１２のフローチャートを参照して以下に説明する。

まず、第１の実施形態と同様に、電流差動保護回路１１０の動作量演算手段１１１が、前記［数１］に基づき、保護区間内の電流であるＩａ、Ｉｂ、Ｉｃのベクトル和である差動電流Ｉｄ（動作量）を演算し（Ｓ１２０１）、抑制量演算手段１１２が、前記［数２］に基づき、各端子の電流値の大きさのスカラー和のΣ｜Ｉ｜である抑制量を演算する（Ｓ１２０２）。

そして、動作量演算手段１１１及び抑制量演算手段１１２により動作量、抑制量が演算されると、当該動作量と抑制量に基づいて、位相比較使用条件判定回路１７０の条件判定手段１７１が、小電流域特性判定手段１１３により前記［数３］式が成立すると判定され、かつ、大電流域特性判定手段１１４により前記［数４］式が成立しないと判定されるか、を判定する（Ｓ１２０３）。すなわち、条件判定手段１７１は、小電流域特性が動作し、かつ、大電流域特性が不動作であるとの条件が成立するかを判定する。

条件判定手段１７１により上記条件が成立しないと判定されると（Ｓ１２０３のＮＯ）、電流差動保護回路１１０のリレー動作判定手段１１５を介して、小電流域特性判定手段１１３により前記［数３］式が成立し、かつ、大電流域特性判定手段１１４により前記［数４］式が成立するかを判定する（Ｓ１２０４）。

リレー動作判定手段１１５が、小電流域特性判定手段１１３により前記［数３］式が成立し、かつ、大電流域特性判定手段１１４により前記［数４］式が成立すると判定した場合には（Ｓ１２０４のＹＥＳ）、当該リレー動作判定手段１１５はリレーを動作とする（Ｓ１２０５）。これに対し、リレー動作判定手段１１５が、小電流域特性判定手段１１３により前記［数３］式が成立しない、あるいは、大電流域特性判定手段１１４により前記［数４］式が成立しないと判定した場合には（Ｓ１２０４のＮＯ）、リレーを不動作とする（Ｓ１２０６）。

一方、条件判定手段１７１により上記条件が成立すると判定された場合には（Ｓ１２０３のＹＥＳ）、位相比較使用条件判定回路１７０の位相比較使用指令手段１７２が、位相比較回路１２０に対して位相対比処理の指令を下す（Ｓ１２０７）。これにより、位相比較回路１２０の位相対比手段１２１が、自端子と相手端子間において、電流の位相を対比し（Ｓ１２０８）、重なり位相判定手段１２２は、全ての自端子と各相手端子間において、位相対比手段１２１により対比された位相の重なり度合いが所定の閾値以上であるかを判定する（Ｓ１２０９）。

そして、内部事故判定回路１３０は、電流差動保護回路１１０のリレー動作判定手段１１５により動作判定された場合（Ｓ１２０５）、あるいは。位相比較回路１２０の重なり位相判定手段１２２により全ての自端子と相手端子間において位相の重なり度合いが所定の閾値以上であると判定された場合には（Ｓ１２０９のＹＥＳ）、内部事故判定回路１３０は内部事故であると判定する（Ｓ１２１０）。

なお、内部事故判定回路１３０は、リレーが不動作と判定され（Ｓ１２０６）、あるいは、重なり位相判定手段１２２により全ての自端子と相手端子間において、位相の重なり度合いが閾値以上でないと判定された場合は（Ｓ１２０９のＮＯ）、外部事故であると判定する（Ｓ１２１１）。

以上のような第７の実施形態によれば、下記のような効果を奏することができる。ＣＴ飽和が発生する場合は、直流分の影響等により事故発生第１波目は飽和が浅く、第２波目以降に飽和が深くなる傾向があるため、第１波目では小電流域特性が動作し、大電流域特性が不動作の条件が成立する（図１０のα領域）。そこで、第７の実施形態では、電流差動保護演算の軌跡がα領域に存在したことを条件に位相比較回路１２０の出力を有効とすることにより、第２波目のＣＴ飽和による誤動作を確実に阻止することが可能となる。

一方、流出を伴う内部事故は高抵抗を伴う地絡など事故電流が小さい場合が殆どであり、この場合はＣＴ飽和を伴わず、電流差動保護演算の軌跡がα領域に存在せずに、電流差動保護回路の動作域に入ってくる。そのため、第７の実施形態では、位相比較回路１２０の出力を使用せずに電流差動保護回路１１０の出力のみで内部事故判定を実施することにより、流出を伴う内部事故でも、確実に内部事故判定を可能とすることができ、本来の内部事故検出感度を損なうことがない

［他の実施形態］
なお、本発明は、上記のようなＡ〜Ｃの３端子を用いた送電線保護システムの構成に限定するものではなく、２端子又は４端子以上の構成を採用する実施形態も包含し、もちろん、上記と同様の作用効果を奏することができる。

また、本発明は、電流差動保護継電回路に対して、小電流域特性と大電流域特性の２特性を判断する構成に限定するものではなく、中電流域特性も判断する３特性、あるいは４特性以上の組み合わせの特性を判断する実施形態も包含する。

１…電流差動保護継電装置
２…伝送路
１１０…電流差動保護回路
１１１…動作量演算手段
１１２…抑制量演算手段
１１３…小電流域特性判定手段
１１４…大電流域特性判定手段
１１５…リレー動作判定手段
１２０…位相比較回路
１２１、１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…位相対比手段
１２１ｂ…手段
１２２…重なり位相判定手段
１２３…電流値判定手段
１２４…電流和算出手段
１２５、１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ…電流レベル判定手段
１３０…内部事故判定回路
１４０…転送回路
１５０、１５０ａ、１５０ｂ…内部事故情報受信回路
１６０…内部事故トリップ判定回路
１７０…位相比較使用条件判定回路
１７１…条件判定手段
１７２…位相比較使用指令手段

Claims (5)

1. 送電線の各端子に設けられ、各端子の電流値のベクトル和である動作量と各端子の電流値のスカラー和である抑制量に基づいてリレー動作判定を実施する電流差動保護回路を備えた電流差動保護継電装置であって、
   相手端子間で電流値の大小を判定する電流値判定手段と、
   自端子と前記電流値判定手段により大きいと判定された端子間の電流位相を対比する対比手段と、
   前記対比手段により対比された全ての端子間の位相の重なりが所定の閾値以上であるかを判定する重なり判定手段と、を有する位相比較回路と、
   前記位相比較回路の重なり判定手段により全ての端子間の位相の重なりが所定の閾値以上であると判定され、かつ、前記電流差動保護回路によりリレー動作と判定された場合に、内部事故が生じていると判定する内部事故判定回路と、
   を備えたことを特徴とする電流差動保護継電装置。
2. 送電線の各端子に設けられ、各端子の電流値のベクトル和である動作量と各端子の電流値のスカラー和である抑制量に基づいてリレー動作判定を実施する電流差動保護回路を備えた電流差動保護継電装置であって、
   相手端子間の電流値の和を算出する電流和算出手段と、
   自端子の電流と前記電流和算出手段により算出された和電流の位相を対比する対比手段と、
   前記対比手段により対比された全ての端子間の位相の重なりが所定の閾値以上であるかを判定する重なり判定手段と、を有する位相比較回路と、
   前記位相比較回路の重なり判定手段により全ての端子間の位相の重なりが所定の閾値以上であると判定され、かつ、前記電流差動保護回路によりリレー動作と判定された場合に、内部事故が生じていると判定する内部事故判定回路と、
   を備えたことを特徴とする電流差動保護継電装置。
3. 前記内部事故判定回路による内部事故の判定結果を他の電流差動保護継電装置に転送する転送回路と、
   他の電流差動保護継電装置の内部事故判定回路からの判定結果を受信する受信回路と、
   自身の内部事故判定回路による判定結果と前記受信回路を通じて受信した他の端子における内部事故の判定結果から、全ての判定結果で内部事故であると判定されている場合にトリップ指令を出力するトリップ回路と、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電流差動保護継電装置。
4. 前記位相比較回路は、各端子の電流値が前記対比手段による位相対比に必要な所定値以上であるかを判定する電流レベル判定手段を備え、
   前記対比手段は、前記電流レベル判定手段により所定値以上と判定された端子間の電流位相を対比することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電流差動保護継電装置。
5. 前記電流差動保護回路は、
   前記動作量と前記抑制量から小電流域で動作するかを判定する小電流域判定手段と、
   前記動作量と前記抑制量から大電流域で動作するかを判定する大電流域判定手段と、
   前記小電流域で動作し、かつ、前記大電流域特性で動作する場合にリレーを動作すると判定するリレー動作判定手段と、を備え、
   前記小電流域判定手段により小電流域特性で動作し、かつ、大電流域判定手段により大電流域特性で不動作との条件が成立するかを判定する条件判定手段と、
   前記条件判定手段により前記条件が成立すると判定された場合に、前記位相比較回路に対して各端子間の電流位相の対比処理を実施するよう指令を下す指令手段と、
   を有する位相比較使用条件判定回路を備え、
   前記電流差動保護回路では、前記条件判定手段により前記条件が成立しないと判定された場合に、リレー動作判定手段が、前記小電流域で動作し、かつ、前記大電流域特性で動作するリレー動作であるかを判定し、
   前記位相比較回路では、前記条件判定手段により前記条件が成立すると判定された場合に、前記指令手段から指令に基づき、前記対比手段が、前記端子間の電流位相を重ねることで対比し、前記重なり判定手段が、前記対比手段により対比された全ての端子間の位相の重なりが所定の閾値以上であるかを判定し、
   前記内部事故判定回路は、前記電流差動保護回路のリレー動作判定手段によりリレー動作と判定された場合、あるいは、前記位相比較回路の重なり判定手段により全ての端子間の位相の重なりが所定の閾値以上であると判定された場合に、内部事故が生じていると判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電流差動保護継電装置。
   

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