(57)【要約】【課題】単相再閉路方式の電力保護システムに適用される距離リレーにおいて、１相欠相中に健全相で１線地絡故障が生じた場合でも正しく動作する距離リレーを提供する。【解決手段】距離リレーにおいて、メモリ回路８０は、距離リレーの設置点において取得した各相の電流値および各相の電圧値を時系列に格納する。演算回路８１は、電流値および電圧値を用いて計算されたインピーダンスに基づいて、各相の送電線における地絡故障の有無を判定する。演算回路８１は、三相のうち第１相が欠相状態のとき第２相でさらに地絡故障を検出した場合に、少なくとも第３相の過去の電流値を用いて現時点の零相電流の値を補正し、補正後の零相電流を用いた零相補償を含む計算式によって第２相のインピーダンスを計算する。【選択図】図７
2020178433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相の送電線を保護する距離リレーであって、
前記距離リレーの設置点において取得した各相の電流値および各相の電圧値を時系列に格納する第１のメモリ領域と、
前記電流値および前記電圧値を用いて計算されたインピーダンスに基づいて、各相の前記送電線における地絡故障の有無を判定する演算回路とを備え、
前記演算回路は、前記三相のうち第１相が欠相状態のとき第２相でさらに地絡故障を検出した場合に、少なくとも第３相の過去の電流値を用いて現時点の零相電流の値を補正し、補正後の零相電流を用いた零相補償を含む計算式によって前記第２相のインピーダンスを計算する、距離リレー。
【請求項２】
前記演算回路は、前記第１相の欠相後かつ前記第２相における地絡故障の発生前かつ現時点よりも整数サイクル前における前記第２相および前記第３相の電流値を用いて、前記現時点の零相電流の値を補正する、請求項１に記載の距離リレー。
【請求項３】
前記演算回路は、前記インピーダンスに基づいて、前記送電線のうち第１動作領域の故障であるか、前記第１動作領域を包含する第２動作領域の故障であるかを判定し、
前記演算回路は、前記第１相の欠相後に、零相補償を無効化した計算式を用いて前記第２相および前記第３相の各々のインピーダンスを計算し、前記第２相の前記第２動作領域おいて地絡故障を検出した場合に、前記補正後の零相電流を用いた零相補償を含む計算式によって前記第２相のインピーダンスを計算する、請求項２に記載の距離リレー。
【請求項４】
前記各相の電流値または前記各相の電流値を用いて計算した零相電流を、現時点から一定時間前まで時系列に格納する、前記第１のメモリ領域と異なる第２のメモリ領域をさらに備え、
前記演算回路は、前記第１相の欠相後に、前記零相補償を無効化した計算式を用いて計算されたインピーダンスに基づいて、前記第２相および前記第３相のいずれかの前記第２動作領域において１線地絡故障を検出したときに、前記第２のメモリ領域におけるデータの更新を停止し、
前記演算回路は、更新が停止された前記第２のメモリ領域におけるデータを用いて、前記現時点の零相電流の値を補正する、請求項３に記載の距離リレー。
【請求項５】
前記演算回路は、前記第１相に対して前記第２相が遅れ相である場合に、前記第３相の電流に対して６０°位相が進んだ電流における現時点の値を推定し、推定した値を用いて前記現時点の零相電流の値を補正し、
前記演算回路は、前記第１相に対して前記第２相が進み相である場合に、前記第３相の電流に対して６０°位相が遅れた電流における現時点の値を推定し、推定した値を用いて前記現時点の零相電流の値を補正する、請求項１に記載の距離リレー。
【請求項６】
前記第３相の電流に対して６０°位相が進んだ電流における現時点の値は、現時点よりも電気角で１２０°前の前記第３相の電流値の符号を判定させた値に等しく、
前記第３相の電流に対して６０°位相が遅れた電流における現時点の値は、現時点よりも電気角で６０°前の前記第３相の電流値に等しい、請求項５に記載の距離リレー。
【請求項７】
前記演算回路は、前記インピーダンスに基づいて、前記送電線のうち第１動作領域の故障であるか、前記第１動作領域を包含する第２動作領域の故障であるかを判定し、
前記演算回路は、前記第１相の欠相後に、零相補償を無効化した計算式を用いて前記第２相および前記第３相の各々のインピーダンスを計算し、前記第２相の前記第２動作領域おいて地絡故障を検出した場合に、前記補正後の零相電流を用いた零相補償を含む計算式によって前記第２相のインピーダンスを計算する、請求項６に記載の距離リレー。
【請求項８】
前記演算回路は、前記第１相の欠相の原因となる前記第１相の地絡故障が発生する前であり且つ現時点よりも整数サイクル前における前記第２相および前記第３相の電流値を用いて、前記現時点の零相電流の値を補正する、請求項１に記載の距離リレー。
【請求項９】
前記演算回路は、前記第１相の欠相後に、前記補正された零相電流を用いた零相補償を含む計算式によって、前記第２相および前記第３相のインピーダンスを計算する、請求項８に記載の距離リレー。
【請求項１０】
前記各相の電流値を現時点から一定時間前まで時系列に格納する、前記第１のメモリ領域と異なる第２のメモリ領域をさらに備え、
前記演算回路は、前記第１相の欠相の原因となる前記第１相の地絡故障を検出したときに、前記第２のメモリ領域におけるデータの更新を停止し、
前記演算回路は、更新が停止された前記第２のメモリ領域におけるデータを用いて、前記現時点の零相電流の値を補正する、請求項９に記載の距離リレー。
【請求項１１】
前記演算回路は、前記第１相が欠相してから第１時間が経過するまでは、前記第１相の欠相の原因となる前記第１相の地絡故障が発生する前であり且つ現時点よりも整数サイクル前における前記第２相および前記第３相の電流値を用いて、前記現時点の零相電流の値を補正し、
前記演算回路は、前記第１相が欠相してから前記第１時間が経過した後は、前記第１相の欠相後かつ前記第２相における地絡故障の発生前かつ現時点よりも整数サイクル前における前記第２相および前記第３相の電流値を用いて、前記現時点の零相電流の値を補正する、請求項１に記載の距離リレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、距離リレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
送電線を保護する距離リレーは、自端の電流に対する自端の電圧の比、すなわち、インピーダンスの変化に基づいて送電線の故障を検出する。短絡故障の場合には、零相電流が流れないので、線間電圧と線間電流とを用いて故障点までのインピーダンスを計算することができる。一方、地絡故障の場合には、正しいインピーダンスの計算結果を得るためには、相電圧と相電流以外に零相電流を考慮しなければならない。
【０００３】
通常、地絡故障時のインピーダンス測定値が、短絡故障時のインピーダンス測定値と同じ値になるように、地絡故障時の零相電流を用いてインピーダンスの補償が行われる。このインピーダンス補償を零相補償とも称する。
【０００４】
非特許文献１によれば、零相補償を考慮したＡ相のインピーダンスＺａは、
Ｚａ＝Ｖａ／（Ｉａ＋（Ｋ０−１）・Ｉ０）    …(1)
Ｋ０＝Ｚ０’／Ｚ１’    …(2)
によって表される。上式（１）および（２）において、ＶａはＡ相電圧を表し、ＩａはＡ相電流を表し、Ｉ０は零相電流を表す。Ｚ０’およびＺ１’は、距離リレーの設置点から故障点までの零相自己インピーダンスと正相インピーダンスとをそれぞれ表す。非特許文献１では、Ｋ０を零相補償係数と称しているが、本開示ではＫ０−１＝Ｋを零相補償係数と称する。また、非特許文献では、平行２回線の場合の隣回線の零相補償も考慮した式が示されているが、本開示では簡単のために隣回線の零相補償を上式（１）に含めていない。無論、本開示は平行２回線の場合にも適用可能である。
【０００５】
ところで、主に超高圧系統などでは、単相再閉路方式の送電線保護システムが採用される。単相再閉路方式の一般的な動作では、送電線上で１線地絡故障が発生した場合に、故障点を電力系統から外すために、故障相の遮断器のみを開放し、健全相の遮断器は開放しない。故障相の遮断器を開放してから一定時間経過したときに、故障相の遮断器が再閉路される。再閉路後に故障相の地絡故障が継続していれば、永久故障として３相共に遮断器が開放される。ここで、故障相の遮断器が開放されてから再閉路されるまでの間は、一相欠相した状態である。以下では、「一相欠相」を、単に「欠相」とも称する。
【０００６】
欠相中には、残りの２相の健全相には負荷電流が流れる。この結果、負荷電流の３分の１相当の零相電流が流れる。この零相電流は欠相によって生じた零相電流であり、地絡故障によって生じた零相電流ではない。しかしながら、負荷電流がある程度の大きさを有していると、零相電流もある程度の大きさを有するために、健全相のインピーダンスＺａが動作領域に入ることがある。この結果、地絡リレーがトリップ信号を誤出力する。
【０００７】
特許文献１の技術は、上記の問題点を解決することを目的とする。具体的に、特許文献１に開示された距離リレーでは、欠相に対して進み相の零相補償係数を小さくする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−４６７５１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】大浦好文監修、「保護リレーシステム工学」、初版、一般社団法人電気学会、２００２年３月、p.135
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の特許文献１に記載された距離リレーの場合、欠相中に新たに１線地絡故障が発生した場合が考慮されていない。この場合、零相補償係数が小さな値に変更されているために、故障点が距離リレーの動作領域内にあっても、インピーダンスの演算結果が動作領域外となり、距離リレーが動作しない場合がある。
【００１１】
この開示は、上記の問題点を考慮してなされた。この開示の目的は、単相再閉路方式の電力保護システムに適用される距離リレーにおいて、１相欠相中に１線地絡故障がさらに生じた場合でも正しく動作する距離リレーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一実施形態による距離リレーは、三相の送電線を保護する距離リレーであって、第１のメモリ領域と演算回路とを備える。第１のメモリ領域は、距離リレーの設置点において取得した各相の電流値および各相の電圧値を時系列に格納する。演算回路は、電流値および電圧値を用いて計算されたインピーダンスに基づいて、各相の送電線における地絡故障の有無を判定する。演算回路は、三相のうち第１相が欠相状態のとき第２相でさらに地絡故障を検出した場合に、少なくとも第３相の過去の電流値を用いて現時点の零相電流の値を補正し、補正後の零相電流を用いた零相補償を含む計算式によって第２相のインピーダンスを計算する。
【発明の効果】
【００１３】
上記の距離リレーによれば、少なくとも健全相の過去の電流値を用いて、現時点の零相電流を補正し、補正後の零相電流を用いた零相補償を含む計算式によって故障相のインピーダンスが計算される。この結果、１相欠相中に１線地絡故障がさらに生じた場合でも正しく動作する距離リレーを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】距離リレーの動作領域を示す図である。
【図２】図１の距離リレー３０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図１のゾーン１およびゾーン２の動作領域をインピーダンスマップ上に示した図である。
【図４】負荷電流が流れている状態におけるＡ相欠相中のベクトル図および距離リレーの設置点から見たインピーダンス図である。
【図５】Ａ相欠相中にＢ相地絡故障が発生した場合のベクトル図と、その場合に距離リレーの設置点から見たインピーダンス図である。
【図６】実施の形態１の距離リレーの動作の概要を説明するためのタイミング図である。
【図７】実施の形態１の距離リレーの詳細な動作を示す機能ブロック図である。
【図８】実施の形態１の距離リレーの動作を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態２における距離リレーの動作を説明するためのタイミング図である。
【図１０】実施の形態２の距離リレーの動作を示す機能ブロック図である。
【図１１】実施の形態２の距離リレーの動作を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態３の距離リレーにおいて零相電流の補正方法を説明するためのベクトル図である。
【図１３】実施の形態３の距離リレーの動作の概要を説明するためのタイミング図である。
【図１４】実施の形態３の距離リレーの詳細な動作を示す機能ブロック図である。
【図１５】実施の形態３の距離リレーの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。以下では、まず、各実施の形態で共通する構成および課題について説明する。次に、実施の形態１〜３を順に説明する。以下の説明において、複数の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない場合がある。
【００１６】
＜各実施の形態に共通する構成＞
［距離リレーの動作領域］
図１は、距離リレーの動作領域を示す図である。図１の例において、送電線２１は、発電機２０からの電力を送電する。距離リレー３０は、送電線２１のうち、当該距離リレー３０が設置されている自端変電所２２から相手端変電所２３までの送電線と相手端変電所２３以降の送電線とを保護するためのリレーである。距離リレー３０は、短絡距離リレー要素および地絡距離リレー要素を内蔵している。
【００１７】
図１の距離リレー３０は、自端変電所２２に設置されている。距離リレー３０は、送電線２１に設置された電流変成器２４から電流瞬時値の情報を取得し、送電線２１に設置された電圧変成器２５から電圧瞬時値の情報を取得する。距離リレー３０は、取得した送電線の電流および電圧の情報に基づいて、送電線２１の保護領域における故障を検出する。距離リレー３０は、送電線２１の保護領域（すなわち、距離リレー３０の動作領域）における故障を検出した場合には、遮断器２６にトリップ信号を出力する。
【００１８】
距離リレー３０の動作領域として複数の領域が設定される。通常、距離リレー３０の設置点（より詳細には、自端変電所２２における電流変成器２４の設置点）を起点として、どの地点までを保護するかによって動作領域が定められる。具体的に、ゾーン１は、自端変電所２２から相手端変電所２３までの送電線２１のインピーダンスの８０％程度までの領域をいう。ゾーン２は、自端変電所２２から相手端変電所２３までの送電線２１のインピーダンスの１２０〜１５０％程度までの領域をいう。ゾーン２はゾーン１を包含している。
【００１９】
ゾーン１で故障が検出された場合、距離リレー３０は直ちに動作する。ゾーン１を除くゾーン２で故障が検出された場合、距離リレー３０は、タイマによって定められた時間が経過してから動作する時限動作（タイマー動作とも称する）を実行する。この開示では、ゾーン１を第１動作領域、高速動作領域、または瞬時動作領域とも称し、ゾーン２を第２動作領域または時限動作領域とも称する。
【００２０】
図１には図示していないが、さらに遠方領域までを保護するためのゾーン３、および自端変電所２２よりも後方側の領域を保護するためのゾーン４を設定してもよい。ゾーン２〜ゾーン４は、後備保護としての役割を有する。
【００２１】
相手端変電所２３にも、相手端から自端方向のインピーダンスを検出する距離リレー（図示省略）が設置される。したがって、自端変電所２２から相手端変電所２３までの送電線２１は、両端の距離リレーによって保護される。
【００２２】
［距離リレーのハードウェア構成］
図２は、図１の距離リレー３０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図２の距離リレー３０は、いわゆるデジタルリレー装置と同様の構成を有している。具体的に図２を参照して、距離リレー３０は、入力変換部１００と、Ａ／Ｄ変換部１１０と、演算処理部１２０と、Ｉ／Ｏ（Input and Output）部１３０とを備える。
【００２３】
入力変換部１００は、各入力チャンネルごとに補助変成器１０１＿１，１０１＿２，…を備える。入力変換部１００には、図１のＡ相、Ｂ相、Ｃ相の電流変成器２４からそれぞれ出力されたＡ相電流Ｉａ、Ｂ相電流Ｉｂ、およびＣ相電流Ｉｃを表す信号が入力される。入力変換部１００には、さらに、図１のＡ相、Ｂ相、Ｃ相の電圧変成器２５からそれぞれ出力されたＡ相電圧Ｖａ、Ｂ相電圧Ｖｂ、およびＣ相電圧Ｖｃを表す信号が入力される。各補助変成器１０１は、電流変成器２４および電圧変成器２５から入力された信号を、Ａ／Ｄ変換部１１０および演算処理部１２０における信号処理に適した電圧レベルの信号に変換する。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換部１１０は、アナログフィルタ（ＡＦ：Analog  Filter）１１１＿１，１１１＿２，…と、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ：Sample  Hold  Circuit）１１２＿１，１１２＿２，…とを含む。Ａ／Ｄ変換部１１０は、さらに、マルチプレクサ（ＭＰＸ：Multiplexer）１１３と、Ａ／Ｄ変換器１１４とを含む。アナログフィルタ１１１およびサンプルホールド回路１１２は、入力信号のチャンネルごとに設けられる。
【００２５】
各アナログフィルタ１１１は、Ａ／Ｄ変換の際の折返し誤差を除去するために設けられたローパスフィルタである。各サンプルホールド回路１１２は、対応のアナログフィルタ１１１を通過した信号を規定のサンプリング周波数でサンプリングして保持する。サンプリング周波数は、たとえば、４８００Ｈｚである。マルチプレクサ１１３は、サンプルホールド回路１１２＿１，１１２＿２，…に保持された電圧信号を順次選択する。Ａ／Ｄ変換器１１４は、マルチプレクサ１１３によって選択された信号をデジタル値に変換する。
【００２６】
演算処理部１２０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１２１と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１２２と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１２３と、これらを接続するバス１２４とを含む。ＣＰＵ１２１は、距離リレー３０の全体の動作を制御する。ＲＡＭ１２２およびＲＯＭ１２３は、ＣＰＵ１２１の主記憶として用いられる。ＲＯＭ１２３は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリを用いることにより、プログラムおよび信号処理用の設定値などを収納することができる。
【００２７】
Ｉ／Ｏ部１３０は、デジタル入力（Ｄ／Ｉ：Digital  Input）回路１３２と、デジタル出力（Ｄ／Ｏ：Digital  Output）回路１３３とを含む。デジタル入力回路１３２およびデジタル出力回路１３３は、ＣＰＵ１２１と外部装置との間で通信する際のインターフェース回路である。たとえば、デジタル出力回路１３３から図１の遮断器２６にトリップ信号が出力される。
【００２８】
［インピーダンスマップ上での距離リレーの動作領域］
図３は、図１のゾーン１およびゾーン２の動作領域をインピーダンスマップ上に示した図である。図３において横軸は抵抗成分（Ｒ）を示し、縦軸はリアクタンス成分（ｊＸ）を示す。インピーダンスマップをＲ−ｊＸ図とも称する。
【００２９】
図３を参照して、Ｘ方向の動作領域は送電線インピーダンスのリアクタンス成分に応じて設定される。Ｒ方向の動作領域は、負荷電流では動作領域に入らない条件を満たした上で、故障点のアーク抵抗を考慮してなるべく大きく設定される。図３では、ゾーン１のインピーダンスの範囲とゾーン２のインピーダンスの範囲とが示されている。
【００３０】
さらに、図３では、送電線上のインピーダンスを表す直線３１と、送電線のインピーダンスを表す直線３１上での相手端変電所の位置３２が示されている。
【００３１】
［単相再閉路方式の問題点］
以下、送電線保護システムとして単相再閉路方式が適用された場合の問題点について説明する。
【００３２】
まず、前提として、前述の式（１）に示したように、零相補償を考慮したＡ相のインピーダンスＺａは、
Ｚａ＝Ｖａ／（Ｉａ＋Ｋ・Ｉ０）    …(3)
で表される。上式（３）において、Ｉ０は零相電流を表し、Ｋは零相補償係数を表す。零相補償係数Ｋは、
Ｋ＝Ｚ０’／Ｚ１’−１    …(4)
によって表される。Ｚ０’およびＺ１’は、距離リレーの設置点から故障点までの零相自己インピーダンスと正相インピーダンスとをそれぞれ表す。
【００３３】
以下の説明において、上式（３）のＫ・Ｉ０を零相補償項と称する。上式（３）に示すように、Ａ相インピーダンスは、Ａ相電流と零相補償項との和によってＡ相電圧を除算した値に等しい。零相補償項は、零相電流Ｉ０と零相補償係数Ｋとの積で表される。零相補償項には、さらに、隣回線の零相電流と隣回線の零相補償係数との積が加算されていてもよい。
【００３４】
Ａ相の場合と同様に、Ｂ相のインピーダンスＺｂおよびＣ相のインピーダンスＺｃは、
Ｚｂ＝Ｖｂ／（Ｉｂ＋Ｋ・Ｉ０）    …(5)
Ｚｃ＝Ｖｃ／（Ｉｃ＋Ｋ・Ｉ０）    …(6)
のように表される。
【００３５】
次に、単相再閉路方式について説明する。簡単なケースとして、１線地絡故障としてＡ相地絡故障が、自端に設置された距離リレーと相手端に設置された距離リレーとの両方のゾーン１に入る領域において発生した場合を想定する。この場合、自端に設置された距離リレーと相手端に設置された距離リレーとが共に瞬時にＡ相動作する。この結果、自端のＡ相遮断器と相手端のＡ相遮断器とが開放される。遮断器が開放してから定められた時間（以下、再閉路時間と称する）が経過したときに、自端と相手端のＡ相遮断器が再閉路される。再閉路時間はたとえば１秒である。再閉路後も、Ａ相の地絡故障が継続している場合に、距離リレーは、最終判断としてＡ相、Ｂ相、Ｃ相の３相とも遮断器を開放するようにトリップ信号を出力する。
【００３６】
上記のＡ相遮断器のみが開放した状態、すなわち、Ａ相が欠相中の状態で、新たに別の相（たとえば、Ｂ相）において地絡故障が生じた場合を想定する。この場合の再閉路ロジックは機種によって異なるので、以下ではその一例を示す。Ａ相遮断器の開放からある制限時間（たとえば、３００ミリ秒）以内に、Ｂ相の地絡故障が検出された場合には、まず、３相の遮断器が開放する。次に、３相の遮断器の開放からある定められた時間の経過後に３相の遮断器が再閉路する。一方、上記の制限時間の経過後に新たに別の相（たとえば、Ｂ相）で地絡故障が生じた場合には、最終的に３相の遮断器が開放され再閉路されない。
【００３７】
次に、上記のインピーダンスの表式（３）〜（６）および単相再閉路方式を前提として、送電線保護システムの問題点について説明する。
【００３８】
（問題点１）
第１の問題点は、一相欠相中に場合に他の２相の健全相に流れる負荷電流が零相補償に影響する点である。負荷電流の大きさによっては、計算されたインピーダンスの値が距離リレーの動作領域に入る（オーバーリーチと称する）ことがある。以下、図面を参照して説明する。
【００３９】
図４は、負荷電流が流れている状態におけるＡ相欠相中のベクトル図および距離リレーの設置点から見たインピーダンス図である。図４（Ａ）にベクトル図が示され、図４（Ｂ）にインピーダンス図が示される。
【００４０】
実際には、欠相（すなわち、Ａ相遮断器の開放）前は、Ａ相が地絡故障の状態である。図４（Ａ）では、欠相状態の電流ベクトルおよび電圧ベクトルを解りやすく表現するために、欠相前の状態を正常状態と考える。
【００４１】
図４（Ａ）を参照して、Ａ相が欠相していない正常時には、Ａ相電圧Ｖａ、Ｂ相電圧Ｖｂ、およびＣ相電圧Ｖｃとは、振幅が等しく、位相が互いに１２０度ずつ異なっている。また、これらの電圧にそれぞれ対応して、Ａ相負荷電流Ｉａ、Ｂ相負荷電流Ｉｂ、およびＣ相負荷電流Ｉｃが流れる。この場合、零相電流３×Ｉ０（＝Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ）は、０である。なお、本開示では、誤解が生じない限り、零相電流Ｉ０の３倍を単に零相電流と称する場合がある。
【００４２】
Ａ相が欠相している場合には、Ｉａ＝０になる。したがって、零相電流３×Ｉ０＝Ｉｂ＋Ｉｃは零にはならない。図４（Ａ）では、さらに、前述の式（５）の分母のベクトルＩｂ＋Ｋ・Ｉ０と、式（６）の分母のベクトルＩｃ＋Ｋ・Ｉ０とが示されている。なお、負荷電流がある状態で欠相が生じると、残り２相の電圧、電流ベクトルは、欠相前のベクトルとは一致しないが、負荷電流が極端に大きくない状態では、ほぼ同じと近似してよい。図４（Ａ）では、残り２相には欠相前後で変化しないと簡略化した。
【００４３】
図４（Ｂ）を参照して、距離リレーの設置点から見たＢ相インピーダンスおよびＣ相インピーダンスが、距離リレーの動作領域とともにＲ−ｊＸ図上に示されている。
【００４４】
Ａ相欠相が生じていない正常時の場合、零相電流Ｉ０は零である。したがって、距離リレーで計測されるＢ相インピーダンスＺｂはＶｂ／Ｉｂと表され、Ｃ相インピーダンスＺｃはＶｃ／Ｉｃと表される。距離リレーのＲ方向の動作領域は、このような正常時の負荷電流によって生じるインピーダンスＶｂ／ＩｂおよびＶｃ／Ｉｃがその動作領域に入らないように設定されている。
【００４５】
Ａ相欠相が生じている場合、零相電流Ｉ０は零にならない。したがって、前述の式（５）および（６）によって計算されたＢ相インピーダンスＺｂおよびＣ相インピーダンスＺｃは、誤ってゾーン１に入る可能性がある。特に、図４（Ｂ）に示すように、Ｒ方向の動作領域の設定値が比較的大きい場合にこのような誤判定が生じやすい。この結果、距離リレーはトリップ信号を誤出力する。
【００４６】
この誤出力を防止するために、本開示の距離リレーは、いずれかの相の欠相中には、残りの健全相の零相補償項を、その絶対値が欠相前の場合に比べて小さい値になるように設定する。たとえば、零相補償係数を１より小さい正の整数に設定してもよいし、０に設定してもよい。もしくは、インピーダンスの計算式における零相電流を、便宜的に０に設定してもよい。
【００４７】
本開示では、上記のように、１相欠相中の場合に他の健全相における負荷電流によって故障判定しない程度まで、零相補償項の絶対値を欠相前の値よりも小さくすることを、零相補償項の無効化と称する。零相補償項の絶対値を正規の値に戻すことを、零相補償項の無効化を停止すると称する。零相補償項の無効化を単に零相補償の無効化とも称する。
【００４８】
類似の技術が前述の特許文献１に記載されているが、本開示の技術と異なる点がある。具体的に、特許文献１の場合には、対象となる相に対して進み相の遮断器が開放された場合に、当該対象相の零相補償係数Ｋをより小さな値に設定するように構成される。たとえば、Ａ相欠相の場合には、Ｂ相の零相補償係数Ｋがより小さな値に変更される。しかしながら、図４（Ｂ）に示すように、Ａ相欠相の場合に、Ａ相が遅れ相となるＣ相のインピーダンスも、動作領域の設定次第で動作領域に入る可能性がある。したがって、本開示の距離リレーの場合には、進み相が欠相中であるか遅れ相が欠相中であるかによらず、単に１相欠相を条件として他の２相のインピーダンスの計算式における零相補償項を無効化する。
【００４９】
（問題点２）
第２の問題点は、上記のように欠相中に他の２相における零相補償項を無効化した状態で、他の２相のいずれかで一相地絡故障が生じた場合に関する。この場合、零相補償項が無効化されているために、本来であれば距離リレーは瞬時動作すべきところ、時限動作を行う（アンダーリーチと称する）ことがある。以下、図面を参照して説明する。
【００５０】
図５は、Ａ相欠相中にＢ相地絡故障が発生した場合のベクトル図と、その場合に距離リレーの設置点から見たインピーダンス図である。図５（Ａ）にベクトル図が示され、図５（Ｂ）にインピーダンス図が示される。
【００５１】
図５（Ａ）を参照して、Ａ相欠相中かつＢ相故障前のＢ相電圧、Ｃ相電圧、Ｂ相電流、およびＣ相電流をそれぞれＶｂ’，Ｖｃ’，Ｉｂ’，Ｉｃ’で表す。Ａ相欠相中かつＢ相故障後のＢ相電圧、Ｃ相電圧、Ｂ相電流、およびＣ相電流をそれぞれＶｂ，Ｖｃ，Ｉｂ，Ｉｃで表す。Ｃ相に関しては欠相も地絡故障もしていないので、Ｖｃ’≒Ｖｃ、Ｉｃ’≒Ｉｃである。Ｃ相電流Ｉｃ’，Ｉｃはほぼ負荷電流に等しい。
【００５２】
一方、Ｂ相故障後のＢ相電圧Ｖｂは、Ｂ相故障前のＢ相電圧Ｖｂ’よりも減少する。Ｂ相故障後のＢ相電流Ｉｂは、Ｂ相故障前のＢ相電流Ｉｂ’よりも増加する。Ｂ相故障後のＢ相電流Ｉｂは、地絡故障による故障電流と負荷電流との合成電流である。Ｂ相故障後のＢ相電圧ＶｂとＢ相電流Ｉｂとの位相差は、Ｂ相故障前の位相差に比べてより９０度に近くなる。
【００５３】
図５（Ａ）では、Ａ相欠相中かつＢ相故障後の零相電流３×Ｉ０（＝Ｉｂ＋Ｉｃ）と、前述の式（５）および（６）の分母の電流ベクトルも示されている。
【００５４】
図５（Ｂ）を参照して、距離リレーの設置点から見たＢ相インピーダンスおよびＣ相インピーダンスが、距離リレーの動作領域とともにＲ−ｊＸ図上に示されている。
【００５５】
Ａ相欠相中で零相補償項を無効化している場合、たとえば０に設定している場合は、Ｂ相インピーダンスＺｂはＶｂ／Ｉｂと表され、Ｃ相インピーダンスＺｃはＶｃ／Ｉｃと表される。一方、零相補償項を正規の値のままで変更していない場合には、Ｂ相インピーダンスＺｂおよびＣ相インピーダンスＺｃは、前述の式（５）および（６）によって表される。
【００５６】
図５（Ｂ）に示すように、零相補償項を０にすると地絡故障による零相電流を補償できないために、Ｂ相インピーダンスＺｂを正しく計算することができない。この結果、実際にはゾーン１での地絡故障であってもゾーン２の地絡故障と判定される（アンダーリーチ）ことがある。ゾーン２の地絡故障の場合には時限動作となるために、一時的な地絡故障であっても再閉路できずに最終的に遮断状態となる可能性がある。
【００５７】
したがって、本開示の課題は、単相再閉路方式の送電線保護システムにおいて、上記の問題点１，２を両方とも解決することが可能な距離リレーを提供することにある。すなわち、１相欠相中の場合には他の２相を流れる負荷電流によって距離リレーが動作しないようにする（言い替えると、オーバーリーチとならないようにする）。さらに、１相欠相中の場合に、さらに他の２相のいずれかの相のゾーン１で地絡故障が生じた場合には、距離リレーが正しく瞬時動作するようにする（言い替えると、アンダーリーチとならないようにする）。以下では、この問題を解決する手段を、実施の形態１〜３として提示する。
【００５８】
実施の形態１．
［実施の形態１の要点］
実施の形態１の距離リレーでは、１相欠相中に新たな１線地絡故障が生じた場合に故障点を正確に検出できるように、零相補償に用いられる零相電流の値から負荷電流に基づく部分を減算する。具体的には、１相欠相中かつ新たな故障発生前かつ現時点よりも整数サイクル前の零相電流の値を、負荷電流に基づく零相電流とみなし、この値を現時点の零相電流の値から減算する。このようにして補正された零相電流と正規の零相補償係数Ｋとを用いて、零相補償を含む計算式によってインピーダンスを計算することにより、故障点を正しく判定することができる。
【００５９】
上記の零相電流の補正演算では、新たな地絡故障が発生する前の零相電流データを用いる必要があるため、新たな地絡故障が発生したタイミングを大まかに知る必要がある。そこで、１相欠相状態になった最初の時点では、零相補償項を無効化したインピーダンス計算式を用いて、ゾーン２において１線地絡故障が新たに検出されるか否かを判定する。この結果、ゾーン２において故障が検出されたら、その検出タイミングに基づいて、新たな故障が発生する前の零相電流データを特定する。
【００６０】
メモリ容量を低減するために、電流データおよび電圧データの保存用のメモリ領域とは別に、零相電流データの保存用のメモリ領域を設けるのが望ましい。この別のメモリ領域には、現時点から数サイクル前までの零相電流データが時系列に格納される。最新のデータ値によって最も古いデータ値が順次置き換えられることによって、メモリ領域の記憶内容が更新される。前述のように、零相補償項を無効化した計算式によってインピーダンスを計算し、この結果、ゾーン２で１線地絡故障が新たに検出されたときに、記憶内容の更新を停止する。このようにしてラッチされた零相電流データから、上記の補正演算に必要なデータとして、たとえば、新たな故障の検出タイミングから３サイクル前から２サイクル前までのデータを取り出すことができる。以下、図面を参照して、さらに詳しく説明する。
【００６１】
［距離リレーの動作の概要］
図６は、実施の形態１の距離リレーの動作の概要を説明するためのタイミング図である。図６では、時間軸上において、電力系統の１サイクルごとのタイミングが矢印で示されている。以下、Ａ相で最初の１線地絡故障が発生し、Ａ相が欠相状態になった後に、Ｂ相で新たな１線地絡故障が発生したときの距離リレーの動作の概要を説明する。
【００６２】
図６を参照して、時刻ｔ１１においてＡ相の１線地絡故障（１ＬＧ−Ａ）が発生する。
次の時刻ｔ１２において、図２の距離リレー３０は、Ａ相のゾーン１において故障を検出する。これにより、距離リレー３０は、Ａ相の遮断器（ＣＢ）にトリップ信号を出力する。
【００６３】
次の時刻ｔ１３において、Ａ相の遮断器（ＣＢ）がオープンする。すなわち、Ａ相が欠相状態になる。距離リレー３０は、Ａ相の遮断器（ＣＢ）がオープン状態になったことを検知すると、Ｂ相およびＣ相のインピーダンスの計算式における零相補償項を無効化する。これにより、Ｂ相およびＣ相の負荷電流によって誤動作しないようにする。
【００６４】
その後、Ａ相が欠相中である時刻ｔ１７において、Ｂ相の１線地絡故障（１ＬＧ−Ｂ）が発生する。
【００６５】
次の時刻ｔ１８において、距離リレー３０は、Ｂ相のゾーン２において地絡故障を検出する。これにより、距離リレー３０は、零相電流の保存用のメモリ領域の書き込み更新を停止する。すなわち、零相電流データがラッチされる。図６の場合、時刻ｔ１４から時刻ｔ１８までの区間、すなわち、Ｂ相の故障検出の４サイクル前からＢ相の故障検出までの零相電流データが保存される。さらに、Ｂ相およびＣ相のインピーダンスの計算式における零相補償項の無効化を停止する。
【００６６】
ラッチ区間内のデータのうちどの１サイクル分のデータを、インピーダンス計算の際の零相電流の補正に用いるかは、距離リレーの故障検出時間を考慮して決定される。故障検出時間とは、故障が発生してからその故障を検出するまでの時間であり、通常、１サイクルから２サイクルである。そこで、故障発生の検出時点である時刻ｔ１８よりも、故障検出時間の最大時間である２サイクル以上前のデータを、Ｂ相故障前のデータとして利用する。具体的に図６の場合には、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６まで、すなわち、Ｂ相故障検出時の３サイクル前から２サイクル前までの１サイクル分のデータが、インピーダンス計算の際の零相電流の補正に用いられる。具体的な補正計算の手順は以下のとおりである。
【００６７】
Ｂ相の故障を検出した時点、すなわち、零相電流データ用のメモリの書き込み更新を停止した時点の時刻ｔを０とする。現時刻ｔを、１サイクル未満の時間ｔ１を用いて、
ｔ＝ｔ１＋ｎサイクル    …(7A)
のように表す。ただし、
ｎ＝０，１，２，…、０≦ｔ１＜１サイクル    …（7B)
である。
【００６８】
現時点の零相電流をＩ０（ｔ）とし、メモリにラッチされているＢ相故障前の零相電流データをＩ０’とする。その場合、補正後の零相電流Ｉ０’’（ｔ）は、
Ｉ０’’（ｔ）＝Ｉ０（ｔ）−Ｉ０’（ｔ１−３サイクル）
＝Ｉ０（ｔ１＋ｎサイクル）−Ｉ０’（ｔ１−３サイクル）    …(8)
と表される。
【００６９】
上式（８）に示すように、現時点の零相電流Ｉ０（ｔ）から減算されるＢ相故障の発生前の零相電流Ｉ０’は、現時点よりも整数サイクル前、具体的には（ｎ＋３）サイクル前である。たとえば、ｎ＝０、すなわち、Ｂ相の故障を検出した時点から１サイクルまでの零相電流データＩ０（ｔ）を補正する場合には、現時点から３サイクル前の零相電流値Ｉ０’が用いられる。ｎ＝１、すなわち、Ｂ相の故障を検出した時点から１サイクル後から２サイクル後までの間の零相電流データＩ０（ｔ）を補正する場合には、現時点から４サイクル前の零相電流値Ｉ０’が用いられる。したがって、Ｂ相故障の発生前の零相電流データＩ０’として、Ｂ相故障の検出した時点を基点として３サイクル前から２サイクル前までのデータが継続して使用される。
【００７０】
距離リレー３０は、補正後の零相電流Ｉ０’’（ｔ）を、前述の（５）式および（６）式の零相電流として用い、零相補償係数Ｋとして正規の値を用いることによってインピーダンスを計算する。この結果、図６の時刻ｔ１９において、距離リレー３０は、Ｂ相のインピーダンスがゾーン１の領域にあることを検出する。これにより、距離リレー３０は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各々の遮断器に直ちにトリップ信号を出力する。
【００７１】
上記において、補正演算に用いるＢ相故障前における零相電流は、Ａ相の遮断器が開放されてＡ相が欠相状態になった後（すなわち、図６で時刻ｔ１３よりも後）である必要がある。なぜなら、Ａ相が欠相状態となる直前の零相電流には、Ａ相の故障発生後の故障電流が含まれるからである。さらに、Ａ相の故障発生前の零相電流はほぼ０であるからである。
【００７２】
したがって、欠相となった直後に新たな故障が発生した場合には、時刻ｔ１３でＡ相の遮断器が開放されてから時刻ｔ１８でデータをラッチするまでの間隔が短い。このため、メモリにラッチされているＢ相故障を検出する前の零相電流には、Ａ相の遮断器が開放される前のデータが含まれる。結果として、欠相中かつＢ相故障が発生する前の零相電流データを１サイクル分確保することができないので、Ｂ相故障後の零相電流データを正しく補正することができない。よって、実際上、時刻ｔ１３でＡ相の遮断器が開放された後、時刻ｔ１８でＢ相の１線地絡故障を検出するまでに、４サイクル以上の時間が必要である。
【００７３】
後述する実施の形態２，３では、上記の制約がなく、欠相となった直後に別の相で新たな故障が発生した場合においても、正しく動作する距離リレーが示される。
【００７４】
［距離リレーの詳細な動作］
図７は、実施の形態１の距離リレーの詳細な動作を示す機能ブロック図である。
【００７５】
図７を参照して、距離リレー３０は、電流電圧データ取得部４５と、第１メモリ領域４６と、第２メモリ領域４７と、距離リレー演算部４８と、第１ロジック演算部４９とを含む。距離リレー３０は、さらに、論理積演算部５２，５３と、タイマ５４と、第２ロジック演算部５５と、遮断器情報取得部４１と、欠相判定部４２と、零相補償項を無効化する無効化部４４とを含む。
【００７６】
上記の構成要素のうち、電流電圧データ取得部４５は、図２の入力変換部１００およびＡ／Ｄ変換部１１０に対応する。第１メモリ領域４６および第２メモリ領域４７は、たとえば、図２のＲＡＭ１２２などに対応する。遮断器情報取得部４１は、図２のデジタル入力回路１３２に対応する。図７のその他の構成要素は、図２のＣＰＵ１２１に対応する。すなわち、その他の構成要素の機能は、ＣＰＵ１２１がプログラムに従って動作することによって実現される。
【００７７】
この開示において、第１メモリ領域４６および第２メモリ領域４７を総称してメモリ回路８０と称する。上記のその他の構成要素の機能は、ＣＰＵ１２１とプログラムとによって実現する以外に、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）またはＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）などの専用回路によっても実現可能である。そこで、これら構成要素を総称して演算回路８１と称する。ＣＰＵ１２１は演算回路８１の一例である。
【００７８】
図７を参照して、電流電圧データ取得部４５は、図１の電流変成器２４を介して取得した各相の電流データをサンプリングしてからＡ／Ｄ変換する。さらに、電流電圧データ取得部４５は、図１の電圧変成器２５を介して取得した各相の電圧データをサンプリングしてからＡ／Ｄ変換する。
【００７９】
第１メモリ領域４６は、取得した各相の時系列の電流データＩａ，Ｉｂ，Ｉｃおよび各相の時系列の電圧データＶａ，Ｖｂ，Ｖｃを格納する。このとき、第１メモリ領域４６に格納されるデータは、現時点の最新データから数サイクル前の過去データまで（たとえば、５サイクル前まで）の一定時間のデータである。新しいデータがサンプリングされる度に、最も古いデータが最新データに置き換わる。
【００８０】
また、ＣＰＵ１２１は、取得した各相の電流データＩａ，Ｉｂ，Ｉｃに基づいて零相電流Ｉ０を演算する。零相電流Ｉ０は、（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ）／３で与えられる。第２メモリ領域４７は、算出された時系列の零相電流Ｉ０のデータを格納する。第２メモリ領域４７は、第１メモリ領域４６とは異なるメモリ領域である。第１メモリ領域４６の場合と同様に、第２メモリ領域４７に格納される零相電流データは、現時点の最新データから数サイクル前の過去データまで（たとえば、５サイクル前まで）の一定時間のデータである。新しく計算された零相電流値は、最も古い零相電流値と置き換わることにより、零相電流データが更新される。
【００８１】
距離リレー演算部４８は、第１メモリ領域４６に格納された各相の電流データおよび各相の電圧データを用いてインピーダンス演算を実行する。１相欠相中の場合であり且つ残りの相で故障が発生していない場合には、後述する零相補償項の無効化部４４によって、インピーダンスの演算式における零相補償項が無効化される。また、一相欠相中において残りの相で故障が発生した場合には、零相補償項に含まれる零相電流の計算の際に、第２メモリ領域４７にラッチされた零相電流の値によって現時点の零相電流の値が補正される。
【００８２】
第１ロジック演算部４９は、距離リレー演算部４８によるインピーダンス演算の結果を用いて、距離リレーの領域判定および故障相判定を実行する。具体的に、第１ロジック演算部４９は、ゾーン１内の１線地絡故障であるか否かを判定し、判定結果を表す判定信号５０を第２ロジック演算部５５および論理積演算部５２に入力する。さらに、第１ロジック演算部４９は、ゾーン２内での１線地絡故障であるか否かを判定し、判定結果を表す判定信号５１を論理積演算部５３およびタイマ５４に入力する。
【００８３】
第２ロジック演算部５５は、ゾーン１内で１線地絡故障が発生したという判定信号５０を受け取ると、当該故障相の遮断器（ＣＢ）にトリップ信号Ｐ９を直ちに出力する。当該故障相の遮断器が開放状態になることにより、送電線は１相欠相状態になる。
【００８４】
遮断器情報取得部４１は、各相遮断器（ＣＢ）の補助接点の開閉状態の情報を、図２のデジタル入力回路１３２を介して取り込む。遮断器の開閉状態の情報に基づいて、欠相判定部４２は、１相欠相状態であるか３相とも通電されているかを判定する。欠相判定部４２は、判定結果を表す判定信号Ｐ２を、零相補償項の無効化部４４、第２ロジック演算部５５、および論理積演算部５２，５３に出力する。
【００８５】
零相補償項の無効化部４４は、１相欠相であるという判定信号Ｐ２を受け取ると、インピーダンスの計算式における零相補償項を無効化する。たとえば、インピーダンスの計算式における零相補償項が０に設定される。その後、距離リレー演算部４８は、零相補償項が無効化された演算式を用いて、インピーダンスの計算を実行する。
【００８６】
論理積演算部５３は、欠相判定部４２から判定信号Ｐ２を受け取り、第１ロジック演算部４９から判定信号５１を受け取る。以下、論理積演算部５３が、１相欠相状態であるという判定信号Ｐ２と、ゾーン２において新たに１線地絡故障が発生したという判定信号５１との両方を受け取った場合について説明する。
【００８７】
この場合、論理積演算部５３は、第２メモリ領域４７におけるデータ更新を停止する指令、すなわち、データラッチの実行指令Ｐ３を出力する。これによって、第２メモリ領域４７に格納されている零相電流データがラッチされる。第２メモリ領域４７にラッチされた零相電流データは、距離リレー演算部４８によって零相電流の補正用データとして使用される。実際に使用される補正用データは、一相欠相後であり且つ新たな地絡故障の発生前である必要がある。具体的に、距離リレーの故障検出時間の最大値である２サイクルを考慮して、新たな１線地絡故障の検出時点よりも３サイクル前から２サイクル前までの１サイクル期間のラッチデータが零相電流の補正に使用される。
【００８８】
さらに、上記の場合に、論理積演算部５３は、零相補償項の無効化を停止する停止指令Ｐ４を零相補償項の無効化部４４に出力する。この結果、距離リレー演算部４８は、正規の零相補償係数と上記の補正用のラッチデータを減算することにより補正された零相電流とを用いて、零相補償項の演算を実行する。結果として得られたインピーダンスの値からは、１相欠相中における負荷電流による影響が除去される。すなわち、距離リレー演算部４８は、新たな１線地絡故障によって生じた零相電流のみを用いて零相補償を実行できる。したがって、第１ロジック演算部４９は、ゾーン１で１線地絡故障が発生したか否かを正確に判定できる。
【００８９】
論理積演算部５２は、１相欠相状態であるという判定信号Ｐ２と、ゾーン１で１線地絡故障が発生したという判定信号５０との両方を受け取ると、出力Ｐ５をアサートする。出力Ｐ５がアサートされたことに応答して、第２ロジック演算部５５は、直ちに３相の各遮断器にトリップ信号Ｐ９を出力する。
【００９０】
タイマ５４は、ゾーン２において１線地絡故障が発生したという判定信号５１を第１ロジック演算部４９から受け取ると、カウントアップを開始する。タイマ５４は、カウント値が予め設定された時限Ｔ２に達すると、出力Ｐ６をアサートする。第２ロジック演算部５５は、ゾーン１での故障が検出されずに出力Ｐ６がアサートされた場合に、３相の各遮断器にトリップ信号Ｐ９を出力する。
【００９１】
次に、第２ロジック演算部５５における再閉路のためのロジックについて説明する。第２ロジック演算部５５は、１相欠相状態であるという判定信号Ｐ２を受け取った後、論理積演算部５２，５３からの出力Ｐ５，Ｐ６がアサートされるかどうかを判定する。第２ロジック演算部５５は、１相欠相状態となってから一定時間内に出力Ｐ５，Ｐ６がアサートされない場合に、現在欠相している相の遮断器を再閉路する指令Ｐ１０を出力する。
【００９２】
再閉路後に、第１ロジック演算部４９から再びゾーン１での１線地絡故障が発生したという判定信号５０を受け取った場合には、第２ロジック演算部５５は、直ちに３相の各遮断器にトリップ信号Ｐ９を出力する。再閉路後に地絡故障が検出されなかった場合、または、地絡故障検出によって最終的に３相の遮断状態となった場合、第２ロジック演算部５５は、零相補償項の無効化を停止するための停止指令Ｐ８を出力する。さらに、この場合に第２ロジック演算部５５は、第２メモリ領域４７におけるデータラッチの解除指令Ｐ７を出力する。
【００９３】
上記において、１相欠相かつゾーン２における１線地絡故障の検出という判定条件が満たされた場合に、零相補償項の無効化の停止指令Ｐ４と第２メモリ領域４７におけるデータラッチの実行指令Ｐ３とが出力された。この判定条件を、１相欠相中であって、かつ、ゾーン１での１線地絡故障を検出せず、ゾーン２での１線地絡故障を検出した場合と変更してもよい。判定条件をこのように変更しても、距離リレーの動作は同じである。
【００９４】
［距離リレーの動作手順のまとめ］
図８は、実施の形態１の距離リレーの動作を示すフローチャートである。以下、図７および図８を主として参照して、これまで説明した距離リレーの動作を総括する。
【００９５】
ステップＳ１０１において、メモリ回路８０の第１メモリ領域４６は、現時点までの一定時間内に取得された電流および電圧データを時系列に保存する。メモリ回路８０の第２メモリ領域４７は、各相の電流データに基づいて計算された零相電流データについて、現時点までの一定時間のデータを時系列に保存する。第１メモリ領域４６および第２メモリ領域４７へのデータ転送は、ＤＭＡ（Direct  Memory  Access）転送によって実行してもよいし、ＣＰＵ１２１を介して実行してもよい。
【００９６】
次のステップＳ１０２において、演算回路８１は、各相の遮断器の開閉状態の情報に基づいて、１相欠相状態であるか否かを判定する。１相欠相状態は、送電線で１線地絡故障が発生したことによって故障相の遮断器が開放されたことによって生じる。１相欠相状態でない場合（ステップＳ１０２でＮＯ）、処理はステップＳ１０１に戻る。
【００９７】
１相欠相状態（Ｐ２）と判定された場合（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、演算回路８１は、インピーダンスの計算式における零相補償項を無効化する。たとえば、零相補償項は０に設定される（ステップＳ１０３）。
【００９８】
次のステップＳ１０４において、演算回路８１は、送電線のインピーダンスの演算結果に基づいて、１相欠相中にゾーン２で１線地絡故障が発生したか否かを判定する。
【００９９】
１相欠相中にゾーン２で１線地絡故障が発生しなかった場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、演算回路８１は、次のステップＳ１０５において、１相欠相から一定時間（以下、Ｔ１時間とする）が経過したか判定する。１相欠相中に故障が発生せずにＴ１時間が経過した場合には（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ステップＳ１０７に処理が進む。ステップＳ１０７において、演算回路８１は、零相補償項の無効化を停止する（Ｐ８）。さらに、演算回路８１は、欠相状態にある相の遮断器を再閉路するための再閉路指令Ｐ１０を出力する。
【０１００】
１相欠相中に新たな故障は発生していないが、欠相からＴ１時間が経過していない場合には（ステップＳ１０５でＮＯ）、次のステップＳ１０６に処理が進む。ステップＳ１０６において、メモリ回路８０の第１メモリ領域４６は、次のサンプリングタイミングで取得された電流および電圧データを保存する。メモリ回路８０の第２メモリ領域４７は、各相の電流データに基づいて計算された零相電流データを保存する。その後、ステップＳ１０４に戻って、演算回路８１は、送電線のインピーダンスの演算結果に基づいて、１相欠相中にゾーン２で１線地絡故障が発生したか否かを判定する。
【０１０１】
なお、既に説明したように、第１メモリ領域４６および第２メモリ領域４７では、新しいデータがサンプリングされる度に、最も古いデータが最新データに置き換わる。したがって、第１メモリ領域４６および第２メモリ領域４７に格納されるデータは、たとえば、現時点の最新データから数サイクル前の過去データまで（たとえば、５サイクル前まで）の一定時間のデータである。
【０１０２】
一方、１相欠相中にゾーン２で新たな１線地絡故障が発生した場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、ステップＳ１０８に処理が進む。ステップＳ１０８において、演算回路８１は、第２メモリ領域４７におけるデータ更新を停止する（Ｐ３）。これによって、第２メモリ領域４７に格納されている零相電流データはラッチされる。さらに、ステップＳ１０９において、演算回路８１は、零相補償項の無効化を停止する（Ｐ４）。
【０１０３】
その次のステップＳ１１０において、演算回路８１は、第２メモリ領域４７にラッチされている新たな故障発生前の零相電流を用いて、現時点の零相電流を補正する。具体的には、式（７Ａ），（７Ｂ），（８）で示したように、演算回路８１は、現時点よりも整数サイクル前かつ１相欠相中かつ新たな１線地絡故障の発生前の零相電流を、現時点の零相電流から減算する。演算回路８１は、このようにして差分された零相電流と正規の零相補償係数Ｋとを用いて、インピーダンスの計算を実行する。
【０１０４】
その次のステップＳ１１１において、演算回路８１は、ステップＳ１１０で計算したインピーダンスに基づいてゾーン１で地絡故障が生じているか否かを判定する。
【０１０５】
ゾーン１で地絡故障が生じている場合（ステップＳ１１１でＹＥＳ）または、Ｔ２時間の間、ゾーン２での故障が継続している場合（ステップＳ１１３でＹＥＳ）、処理はステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２において、演算回路８１は、３相の各遮断器（ＣＢ）にトリップ信号Ｐ９を出力する。さらに、演算回路８１は、第２メモリ領域４７のデータラッチを解除する指令Ｐ７を出力する。
【０１０６】
一方、ゾーン１で地絡故障が生じておらず（ステップＳ１１１でＮＯ）かつ、ゾーン２での故障が継続せずに（ステップＳ１１３でＮＯ）かつ、欠相から一定時間（以下、Ｔ３時間とする）が経過した場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、処理はステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５において、演算回路８１は、第２メモリ領域４７のデータラッチを解除する指令Ｐ７を出力する。さらに、演算回路８１は、欠相状態にある相の遮断器の再閉路の指令Ｐ１０を出力する。欠相後、Ｔ３時間が経過していない場合には（ステップＳ１１４でＮＯ）、次のステップＳ１１６において、メモリ回路８０の第１メモリ領域４６は、次のサンプリングタイミングで取得された電流および電圧データを保存する。その後、ステップＳ１１０に戻って、演算回路８１は、第２メモリ領域４７にラッチされている新たな故障発生前の零相電流を用いて、現時点の零相電流を補正する。
【０１０７】
［実施の形態１の効果］
以上のとおり、実施の形態１の距離リレーは、１相欠相中のときには、零相補償項の絶対値を小さな値（たとえば、０）にして他の２相のインピーダンスの計算を実行する。距離リレーは、１相欠相中に新たな相のゾーン２において地絡故障を検出した場合には、１相欠相中かつ他相の故障検出前かつ現時点よりも整数サイクル前の零相電流を、現時点の零相電流から減算する。そして、距離リレーは、このようにして負荷電流の影響を除去した零相電流と、正規の零相補償係数Ｋとを用いて、インピーダンスの計算を実行する。これによって、１相欠相中に新たな相で１線地絡故障が生じた場合でも正しく動作する距離リレーを提供することができる。
【０１０８】
［実施の形態１の変形例］
上記の説明では、第２メモリ領域４７には零相電流データを格納するようにしたが、３相電流データを格納するようにしてもよい。この場合、たとえば、Ａ相の欠相中に他の相のゾーン２で地絡故障を検出した場合には、現時点のＢ相電流から新たな相の地絡故障発生前のＢ相電流が減算され、現時点のＣ相電流から新たな相の地絡故障発生前のＣ相電流が減算される。そして、差分後のＢ相電流とＣ相電流とを用いて零相電流が計算される。
【０１０９】
上記の零相電流の計算方法は、後述する実施の形態２の場合に類似している。ただし、実施の形態２では、最初の１線地絡故障が発生する前の相電流が現時点の対応する相の電流から減算される。これに対して、上記の変形例では、１相欠相中における新たな相での地絡故障の発生前における相電流が現時点の対応する相の電流から減算される。
【０１１０】
また、地絡故障の発生によって系統周波数が変化する場合を考慮して、１相欠相後の電圧データまたは電流データを用いて系統周波数を検出するようにしてもよい。この場合、演算回路８１は、検出された系統周波数を基準にして３サイクル前およびｎサイクル前のデータを計算する。系統周波数の定格周波数からずれがわかると、過去データを用いた補間処理によって現在の系統周波数における３サイクル前およびｎサイクル前の値を求めることができる。もしくは、サンプリング周波数が高い場合には、系統周波数の定格周波数からずれに基づいて、現在の系統周波数における３サイクル前およびｎサイクル前のサンプリング値を選定できる。演算回路８１は、求めた３サイクル前およびｎサイクル前の値に基づいて前述の式（８）の差分演算を実行する。
【０１１１】
実施の形態２．
［実施の形態２の要点］
実施の形態１では、１相欠相中で新たな１線地絡故障が発生した場合に、１相欠相中であり且つ新たな１線地絡故障が発生する前の電流データを用いて、現時点の零相電流値が補正される。
【０１１２】
さらに、実施の形態１では、上記の補正演算に使用する電流データを格納するためのメモリ領域が準備される。１相欠相状態のときには、まず、インピーダンスの計算式における零相補償項を無効化した上で、ゾーン２において新たな１線地絡故障が発生したか否かが検出される。そして、新たな相のゾーン２において１線地絡故障が検出された時点を基準にして、補正演算に使用するメモリ領域のデータが特定される。
【０１１３】
一方、実施の形態２では、１相欠相中で新たな１線地絡故障が発生した場合に、最初の１線地絡故障が発生する前（すなわち、３相とも健全な状態）の電流データを用いて、現時点の電流値が補正される。具体的には、１相欠相中における他の健全相の電流値から、最初の１線地絡故障が発生する前であり且つ現時点より整数サイクル前における対応する相の電流値が減算される。これによって、インピーダンスを計算する際の零相補償項に対する負荷電流の影響を除去できる。
【０１１４】
上記の補正演算が可能な理由は、負荷電流の大きさは１から２秒程度では演算結果に影響を及ぼす程には大きく変化しないと考えられるからである。言い替えると、最初の１線地絡故障発生前の負荷電流の大きさと欠相中の負荷電流の大きさとはほぼ同じと考えられる。
【０１１５】
なお、実施の形態２においても、上記の補正演算に使用する電流データを格納するためのメモリ領域が準備される。ただし、補正演算に使用する電流データは、最初の１線地絡故障を検出した時点を基準にして特定される。したがって、１相欠相状態になったときには、既に補正演算に使用する電流データは確定済みである。このため、実施の形態２の場合には、零相補償項を無効化する必要はないし、ゾーン２で新たな１線地絡故障が発生したか否かを検出せずに、直ちにゾーン１での１線地絡故障の発生の有無を検知できる。
【０１１６】
このように実施の形態２の場合には、最初の１線地絡故障の発生前の電流データを用いて補正された電流値と正規の零相補償係数とを用いて、インピーダンスの計算を実行できる。これによって、インピーダンスを計算する際の零相補償項に対する負荷電流の影響を除去できるので、故障点を正確に判定することができ、距離リレーの誤不動作を防止できる。以下、図面を参照して、さらに詳しく説明する。
【０１１７】
［距離リレーの動作の概要］
図９は、実施の形態２における距離リレーの動作を説明するためのタイミング図である。図９では、時間軸上において、電力系統の１サイクルごとのタイミングが矢印で示されている。以下、Ａ相で最初の１線地絡故障が発生し、Ａ相が欠相状態になった後に、Ｂ相で新たな１線地絡故障が発生したときの距離リレーの動作の概要を説明する。
【０１１８】
図９を参照して、時刻ｔ３４においてＡ相の１線地絡故障（１ＬＧ−Ａ）が発生する。
次の時刻ｔ３５において、図２の距離リレー３０は、Ａ相のゾーン１で故障を検出する。これにより、距離リレー３０は、Ａ相の遮断器（ＣＢ）にトリップ信号を出力する。
【０１１９】
さらに、時刻ｔ３５において、距離リレー３０は、零相電流の補正演算に用いる電流データを保存するためのメモリ領域において、新たなデータの書き込みを停止する。これにより、各相の電流データがラッチされる。図９の場合、時刻ｔ３１から時刻ｔ３５までの区間、すなわち、Ａ相の故障検出の４サイクル前からＡ相の故障検出時点までの各相の電流データが保存される。
【０１２０】
ラッチ区間内の各相の電流データのうちどの１サイクル分のデータを、インピーダンス計算の際の零相電流の補正に用いるかは、距離リレーの故障検出時間を考慮して決定される。具体的には、故障発生の検出時点である時刻ｔ３５よりも、故障検出時間の最大時間である２サイクル以上前のデータをＡ相故障前の電流データとして利用する。具体的に図９の場合には、時刻ｔ３２から時刻ｔ３３まで、すなわち、Ａ相故障の検出時点の３サイクル前から２サイクル前までの１サイクル分の電流データが、インピーダンス計算の際の零相電流の補正に用いられる。
【０１２１】
次の時刻ｔ３６において、Ａ相の遮断器（ＣＢ）がオープンする。すなわち、Ａ相が欠相状態になる。Ａ相欠相後のインピーダンスの計算において、零相補償項における零相電流の値は、ラッチ区間内の整数サイクル前の負荷電流の値を減算した値が用いられる。具体的な補正計算の手順は以下のとおりである。
【０１２２】
Ａ相の故障を検出した時点、すなわち、零相電流の補正用の電流データを保存するためのメモリ領域の書き込み更新を停止した時点の時刻ｔを０とする。現時刻ｔを、１サイクル未満の時間ｔ２を用いて、
ｔ＝ｔ２＋ｎサイクル    …(9A)
のように表す。ただし、
ｎ＝０，１，２，…、０≦ｔ２＜１サイクル    …（9B)
である。
【０１２３】
現時点のＢ相電流およびＣ相電流をそれぞれＩｂ（ｔ）およびＩｂ（ｃ）とする。メモリ領域にラッチされているＡ相故障前のＢ相電流およびＣ相電流データをそれぞれＩｂ’およびＩｃ’とする。補正後のＢ相電流Ｉｂ’’（ｔ）は、
Ｉｂ’’（ｔ）＝Ｉｂ（ｔ）−Ｉｂ’（ｔ２−３サイクル）
＝Ｉｂ（ｔ２＋ｎサイクル）−Ｉｂ’（ｔ２−３サイクル）    …(10)
と表される。同様に、補正後のＣ相電流Ｉｃ’’（ｔ）は、
Ｉｃ’’（ｔ）＝Ｉｃ（ｔ）−Ｉｃ’（ｔ２−３サイクル）
＝Ｉｃ（ｔ２＋ｎサイクル）−Ｉｃ’（ｔ２−３サイクル）    …(11)
と表される。
【０１２４】
上式（１０）に示すように、現時点のＢ相電流Ｉｂ（ｔ）から減算されるＡ相故障の発生前のＢ相電流Ｉｂ’は、現時点よりも整数サイクル前、具体的には（ｎ＋３）サイクル前である。上式（１１）で示されるＣ相電流Ｉｃ（ｔ）の場合も同様である。したがって、Ａ相故障の発生前におけるＢ相電流データＩｂ’およびＣ相電流データＩｃ’として、Ａ相故障の検出時点を基点として３サイクル前から２サイクル前までのデータが継続して使用される。図９の場合には、時刻ｔ３２から時刻ｔ３３までの１サイクルの期間の電流データが、Ａ相故障の発生前におけるＢ相電流およびＣ相電流として用いられる。
【０１２５】
上式（１０）および（１１）を用いて、Ａ相欠相後の零相補償項における零相電流Ｉ０（ｔ）は、
Ｉ０（ｔ）＝Ｉｂ’’（ｔ）＋Ｉｃ’’（ｔ）    …(12)
によって計算される。零相電流から負荷電流の影響が除去されているので、零相補償項を無効化する必要はない。
【０１２６】
したがって、Ｂ相インピーダンスＺｂの計算式は、上式（１２）を用いて、
Ｚｂ（ｔ）＝Ｖｂ（ｔ）／（Ｉｂ’’（ｔ）＋Ｋ・Ｉ０（ｔ））    …(13)
で与えられる。ただし、現時点のＢ相電圧をＶｂ（ｔ）とする。
【０１２７】
また、Ｃ相インピーダンスＺｃの計算式は、上式（１２）を用いて、
Ｚｃ（ｔ）＝Ｖｃ（ｔ）／（Ｉｃ’’（ｔ）＋Ｋ・Ｉ０（ｔ））    …(14)
で与えられる。ただし、現時点のＣ相電圧をＶｃ（ｔ）とする。
【０１２８】
次に、図９の時刻ｔ３７において、Ｂ相の１線地絡故障（１ＬＧ−Ｂ）が発生する。その次の時刻ｔ３９において、距離リレー３０は、Ｂ相のゾーン１における地絡故障を検出する。これにより、距離リレー３０は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各々の遮断器に直ちにトリップ信号を出力する。
【０１２９】
上記から明らかなように、インピーダンスの計算式における零相補償項の計算には、Ａ相故障の発生前の電流データが用いられる。この場合、電流データをラッチするタイミングは、最初のＡ相故障を検出した時点である。したがって、実施の形態２の場合には、Ａ相の遮断器がオープンされた時刻ｔ３６の直後に他の相で地絡故障が発生しても問題が生じない。さらに、１相欠相中におけるインピーダンスの計算には、負荷電流の影響を除去した零相電流値が用いられるので、零相補償項を無効化する必要がない。
【０１３０】
［距離リレーの詳細な動作］
図１０は、実施の形態２の距離リレーの動作を示す機能ブロック図である。
【０１３１】
図１０の距離リレー３０は、零相補償項の無効化部４４を含まない点で図７の距離リレー３０と異なる。さらに、図１０の距離リレー３０は、論理積演算部５３に代えて論理積演算部５６を含む点で、図７の距離リレー３０と異なる。図１０の距離リレー３０において、図７の場合と同じまたは相当する部分には同一または類似の参照符号を付して説明を繰り返さない場合がある。
【０１３２】
図１０に示す各構成要素のうち、電流電圧データ取得部４５は、図２の入力変換部１００およびＡ／Ｄ変換部１１０に対応する。第１メモリ領域４６および第２メモリ領域４７は、たとえば、図２のＲＡＭ１２２に対応する。遮断器情報取得部４１は、図２のデジタル入力回路１３２に対応する。図１０のその他の構成要素は、図２のＣＰＵ１２１に対応する。
【０１３３】
図７の場合と同様に、第１メモリ領域４６および第２メモリ領域４７を総称してメモリ回路８０と称する。上記のその他の構成要素を総称して演算回路８１と称する。演算回路８１の機能は、ＣＰＵ１２１とプログラムによって実現してもよいし、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣなどの専用回路によって実現してもよい。
【０１３４】
図１０を参照して、電流電圧データ取得部４５は、図１の電流変成器２４を介して取得した各相の電流データをサンプリングしてからＡ／Ｄ変換する。さらに、電流電圧データ取得部４５は、図１の電圧変成器２５を介して取得した各相の電圧データをサンプリングしてからＡ／Ｄ変換する。
【０１３５】
第１メモリ領域４６は、取得した各相の時系列の電流データＩａ，Ｉｂ，Ｉｃおよび各相の時系列の電圧データＶａ，Ｖｂ，Ｖｃを格納する。第２メモリ領域４７は、取得した各相の時系列の電流データＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを格納する。第２メモリ領域４７は、第１メモリ領域４６とは異なるメモリ領域である。
【０１３６】
第１メモリ領域４６および第２メモリ領域４７の各々に格納されるデータは、現時点の最新データから数サイクル前の過去データまでの一定時間のデータである。新しいデータがサンプリングされる度に、最も古いデータが最新データに置き換わる。
【０１３７】
距離リレー演算部４８は、第１メモリ領域４６に格納された各相の電流データおよび各相の電圧データを用いてインピーダンスの演算を実行する。１相欠相中おいて残りの相のインピーダンスの計算では、第２メモリ領域４７にラッチされた対応する相の電流のデータを用いて現時点の電流が補正される。
【０１３８】
第１ロジック演算部４９は、距離リレー演算部４８によるインピーダンス演算の結果を用いて、距離リレーの領域判定および故障相判定を実行する。具体的に、第１ロジック演算部４９は、ゾーン１内の１線地絡故障であるか否かを判定し、判定結果を表す判定信号５０を論理積演算部５６および論理積演算部５２に入力する。さらに、第１ロジック演算部４９は、ゾーン２内での１線地絡故障であるか否かを判定し、判定結果を表す判定信号５１をタイマ５４に入力する。
【０１３９】
遮断器情報取得部４１は、各相遮断器（ＣＢ）の補助接点の開閉状態の情報を、図２のデジタル入力回路１３２を介して取り込む。遮断器の開閉状態の情報に基づいて、欠相判定部４２は、１相欠相状態であるか３相とも通電されているかを判定する。欠相判定部４２は、判定結果を表す判定信号Ｑ１を、論理積演算部５６および論理積演算部５２に入力する。
【０１４０】
論理積演算部５６は、３相とも通電されているという判定信号Ｑ１と、ゾーン１で１線地絡故障が発生したという判定信号５０との両方を受け取ると、出力Ｑ４をアサートする。出力Ｑ４がアサートされたことに応答して、第２ロジック演算部５５は、故障相の遮断器に直ちにトリップ信号Ｑ８を出力する。さらに、論理積演算部５６の出力Ｑ４は、第２メモリ領域４７におけるデータ更新を停止する指令、すなわち、データラッチの実行指令Ｐ３として用いられる。
【０１４１】
論理積演算部５２は、１相欠相状態であるという判定信号Ｑ１と、ゾーン１で１線地絡故障が発生したという判定信号５０との両方を受け取ると、出力Ｑ５をアサートする。出力Ｐ５がアサートされたことに応答して、第２ロジック演算部５５は、直ちに３相の各遮断器にトリップ信号Ｑ８を出力する。
【０１４２】
タイマ５４は、ゾーン２において１線地絡故障が発生したという判定信号５１を第１ロジック演算部４９から受け取ると、カウントアップを開始する。タイマ５４は、カウント値が予め設定された時限Ｔ２に達すると、出力Ｑ６をアサートする。第２ロジック演算部５５は、出力Ｑ４，Ｑ５のいずれもアサートされずに出力Ｑ６がアサートされた場合に、３相の各遮断器にトリップ信号Ｑ８を出力する。
【０１４３】
第２ロジック演算部５５は、出力Ｑ４がアサートされてから、出力Ｑ５，Ｑ６のいずれもアサートされずに一定時間が経過すると、現在欠相してい相の遮断器を再閉路する指令Ｑ９を出力する。再閉路後に、再び出力Ｑ４がアサートされた場合に、第２ロジック演算部５５は、最終的に３相全ての遮断器を開放するトリップ信号Ｑ８を出力する。再閉路後に地絡故障が検出されなかった場合、または、最終的に３相の遮断状態となった場合、第２ロジック演算部５５は、第２メモリ領域４７におけるデータラッチの解除指令Ｑ７を出力する。
【０１４４】
［距離リレーの動作手順のまとめ］
図１１は、実施の形態２の距離リレーの動作を示すフローチャートである。以下、図１０および図１１を主として参照して、距離リレーの動作手順を総括する。
【０１４５】
ステップＳ２０１において、メモリ回路８０の第１メモリ領域４６は、現時点までの一定時間内に取得された各相の電流および電圧データを時系列に保存する。メモリ回路８０の第２メモリ領域４７は、現時点までの一定時間内に取得された各相の電流データを時系列に保存する。第１メモリ領域４６および第２メモリ領域４７へのデータ転送は、ＤＭＡ転送によって実行してもよいし、ＣＰＵ１２１を介して実行してもよい。
【０１４６】
次のステップＳ２０２において、演算回路８１は、第１メモリ領域４６に格納された電流データおよび電圧データを用いてインピーダンスを計算する。この計算結果からゾーン１において１線地絡故障を検出した場合には（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、演算回路８１は、ステップＳ２０３およびステップＳ２０４に処理を進める。
【０１４７】
ステップＳ２０３において、演算回路８１は、第２メモリ領域４７におけるデータ更新を停止する（Ｑ３）。これによって、第２メモリ領域４７に格納されている各相の電流データはラッチされる。さらに、ステップＳ２０４において、演算回路８１は、故障相の遮断器（ＣＢ）に対してトリップ信号（Ｑ８）を出力する。
【０１４８】
その次のステップＳ２０５において、演算回路８１は、第２メモリ領域４７にラッチされている最初の１線地絡故障発生前の零相電流を用いて、現時点の零相電流を補正する。具体的には、式（９Ａ），（９Ｂ），（１０），（１１）で示したように、演算回路８１は、現時点よりも整数サイクル前かつ最初の１線地絡故障の発生前の零相電流を、現時点の零相電流から減算する。演算回路８１は、このようにして差分された零相電流と正規の零相補償係数Ｋとを用いて、インピーダンスの計算を実行する。
【０１４９】
その次のステップＳ２０６において、演算回路８１は、ステップＳ２０５で計算したインピーダンスに基づいてゾーン１で地絡故障が生じているか否かを判定する。
【０１５０】
上記の判定の結果、ゾーン１で地絡故障が生じている場合（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、処理はステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７において、演算回路８１は、３相の各遮断器（ＣＢ）にトリップ信号Ｑ８を出力する。さらに、演算回路８１は、第２メモリ領域４７のデータラッチを解除する指令Ｑ７を出力する。
【０１５１】
一方、ゾーン１で地絡故障が生じていない場合（ステップＳ２０６でＮＯ）、処理はステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８において、演算回路８１は、ステップＳ２０５で計算したインピーダンスに基づいてゾーン２で１線地絡故障が生じているか否かを判定する。
【０１５２】
上記の判定の結果、ゾーン２で１線地絡故障が生じており（ステップＳ２０８でＹＥＳ）かつ、Ｔ２時間の間、ゾーン２での１線地絡故障が継続している場合（Ｓ２０９でＹＥＳ）、処理はステップＳ２０７に進む（Ｑ６）。ステップＳ２０７において、演算回路８１は、３相の各遮断器（ＣＢ）にトリップ信号Ｑ８を出力する。さらに、演算回路８１は、第２メモリ領域４７のデータラッチを解除する指令Ｑ７を出力する。
【０１５３】
一方、ゾーン１およびゾーン２のいずれでも新たな地絡故障が発生せずに（ステップＳ２０６およびＳ２０８でＹＥＳ）、欠相後一定時間（Ｔ１時間とする）経過した場合に、処理はステップＳ２１２に進む。ステップＳ２１２において、演算回路８１は、第２メモリ領域４７のデータラッチを解除する指令Ｑ７を出力する。さらに、演算回路８１は、欠相状態にある相の遮断器の再閉路の指令Ｑ９を出力する。
【０１５４】
ゾーン１で故障を検出せずにゾーン２で故障を検出しているが、故障がＴ２時間継続していない場合（ステップＳ２０９でＮＯ）、もしくは、ゾーン１，２のいずれでも故障を検出していないが、欠相からＴ１時間経過していない場合（ステップＳ２１０でＮＯ）、ステップＳ２１３に処理が進む。ステップＳ２１３において、メモリ回路８０の第１メモリ領域４６は、次のサンプリングタイミングで取得された電流および電圧データを保存する。その後、ステップＳ２０５に戻って、演算回路８１は、第２メモリ領域４７にラッチされている最初の１線地絡故障発生前の零相電流を用いて、現時点の零相電流を補正する。演算回路８１は、補正後の現時点の零相電流と正規の零相補償係数Ｋとを用いて、インピーダンスの計算を実行する。
【０１５５】
［実施の形態２の効果］
以上のとおり、実施の形態２の距離リレーは、１相欠相中のとき、欠相の原因となる１線地絡故障の発生前の電流データを用いて現時点の電流データを補正する。そして、この距離リレーは、補正後の電流データを用いた零相補償を含む計算式によってインピーダンス演算を実行する。これによって、１相欠相中の負荷電流の影響を受けることなくゾーン１での故障の有無を正確に判定することができる。したがって、欠相中のゾーン１での故障発生に対して時限経過を待たずに直ちに３相の遮断器を開放できる。
【０１５６】
また、実施の形態１の場合に、欠相となった直後に新たな１線地絡故障が発生した場合には判定ができないという制約があったが、本実施の形態２の場合にはそのような制約はない。
【０１５７】
なお、地絡故障の発生によって系統周波数が変化する場合を考慮して、１相欠相後の電圧データまたは電流データを用いて系統周波数を検出するようにしてもよい。この場合、式（１０）および（１１）の差分計算は、検出された系統周波数を基準にして実行される。
【０１５８】
また、実施の形態１と実施の形態２を組み合わせてもよい。具体的には、電流データおよび電圧データを格納する第１メモリ領域４６ならびに電流データを格納する第２メモリ領域４７の他に、零相電流を格納する第３メモリ領域が設けられる。最初の１線地絡故障の発生を検出したときに、第２メモリ領域４７のデータ更新が停止され、保存データがラッチされる。欠相後に第２の１線地絡故障の発生を検出したときに、第３メモリ領域のデータ更新が停止され、保存データがラッチされる。最初の故障発生で欠相になってから第２の故障発生までの時間が一定時間未満の場合は、実施の形態２の方法を適用することによってインピーダンスが計算される。欠相してから第２の１線故障の発生までの時間が一定時間を超えると、実施の形態１の方法を適用することによってインピーダンスが計算される。これにより、欠相直後に第２の故障が発生した場合、すなわち、実施の形態１の方法が適用できない場合でも、送電線のインピーダンスの際の負荷電流の影響を抑制することができる。また、実施の形態２の方法では、第１の地絡故障の発生から欠相後に第２の地絡故障が発生するまでの時間が長くなると、前述の式（１０）および（１１）における差分演算の誤差が大きくなるという問題があった。上記の実施の形態１，２を組み合わせた上記の方法によれば、この問題を解消することができる。
【０１５９】
実施の形態３．
［実施の形態３の要点］
実施の形態１および実施の形態２の場合には、欠相中の負荷電流の影響を除去するために行う補正演算に用いる電流データを格納するためのメモリ領域が準備されていた。実施の形態３では、欠相中に新たに１相地絡故障が生じた場合には、残りの健全相の電流データを用いて補正演算を行う。このため、実施の形態３では、補正演算に用いる電流データを格納するためのメモリ領域を準備する必要はない。
【０１６０】
具体的に、１相欠相状態のときには、まず、インピーダンスの計算式における零相補償項を無効化した上で、ゾーン２において新たな１線地絡故障が発生したか否かが検出される。この結果、ゾーン２で新たな１線地絡故障が検出された場合には、残りの健全相電流を６０°進ませるか又は遅らせる処理を行う。そして、位相を６０°進ませるか又は遅らせた電流データの３分の１を、１相欠相中の負荷電流に基づく零相電流と考える。そして、この位相が変更された電流値を用いて、新たな１線地絡故障の検出後の零相電流が補正される。
【０１６１】
具体的に、Ａ相欠相中の場合において、Ａ相に対して遅れ相であるＢ相が故障した場合には、Ａ相に対して進み相であるＣ相電流を６０°進相させた電流が、負荷電流に基づく零相電流の３倍にほぼ等しい。ただし、６０°進相させる操作に代えて、１２０°遅相させてさらに符号を反転させる操作が行われる。したがって、Ｃ相電流を１２０°遅相させた電流値（すなわち、現時点より電気角で１２０°前のＣ相電流値）の３分の１を加算することによって、現時点の零相電流を補正することができる。
【０１６２】
同様に、Ａ相欠相中の場合において、Ａ相に対して進み相であるＣ相が故障した場合には、Ａ相に対して遅れ相であるＢ相電流を６０°遅相させた電流が、負荷電流に基づく零相電流の３倍にほぼ等しい。したがって、Ｂ相電流を６０°遅相させた電流値（すなわち、現時点より電気角で６０°前のＢ相電流値）の３分の１を減算することによって、現時点の零相電流を補正することができる。
【０１６３】
上記のような零相電流の補正処理によって、インピーダンスを計算する際の零相補償項に対する負荷電流の影響を除去できる。これにより、故障点を正確に判定することができ、距離リレーの誤不動作を防止できる。以下、図面を参照して、さらに詳しく説明する。
【０１６４】
［零相電流の補正方法の原理］
図１２は、実施の形態３の距離リレーにおいて零相電流の補正方法を説明するためのベクトル図である。図１２（Ａ）においてＡ相欠相後かつＢ相地絡故障の発生前のベクトル図が示され、図１２（Ｂ）おいてＡ相欠相後かつＢ相地絡故障の発生後のベクトル図が示される。
【０１６５】
図１２（Ａ）を参照して、Ａ相欠相中の場合、健全なＢ相電流Ｉｂ’の大きさおよび位相並びに健全なＣ相電流Ｉｃ’の大きさおよび位相については、欠相前からの変化は小さい。すなわち、Ｂ相電流Ｉｂ’は欠相前のＡ相電流Ｉａに対してほぼ１２０°位相が遅れ、Ｃ相電流Ｉｃ’は欠相前のＡ相電流Ｉａに対してほぼ１２０°位相が進んでいる。したがって、Ａ相欠相後の零相電流３×Ｉ０’（＝Ｉｂ’＋Ｉｃ’）は、Ｂ相電流Ｉｂ’に対してほぼ６０°位相が遅れ、Ｃ相電流Ｉｃ’に対してほぼ６０°位相が進んでいる。
【０１６６】
図１２（Ｂ）を参照して、Ａ相欠相中の場合においてさらにＢ相で１線地絡故障が生じた場合について説明する。この場合、Ｂ相故障後のＢ相電圧Ｖｂは、Ｂ相故障前のＢ相電圧Ｖｂ’よりも減少する。Ｂ相故障後のＢ相電流Ｉｂは、Ｂ相故障前のＢ相電流Ｉｂ’よりも増加する。Ｂ相故障後のＢ相電流Ｉｂは、地絡故障による故障電流と負荷電流との合成電流である。
【０１６７】
一方、健全相であるＣ相については、Ｂ相故障後のＣ相電圧ＶｃはＢ相故障前のＣ相電圧Ｖｃ’にほぼ等しい。また、Ｂ相故障後のＣ相電流ＩｃはＢ相故障前のＣ相電流Ｉｃ’にほぼ等しい。したがって、健全相であるＣ相電流Ｉｃを６０°進相させた電流は、Ｂ相故障前の零相電流の３倍である３×Ｉ０’（＝Ｉｂ’＋Ｉｃ’）にほぼ等しくなる。なお、Ｃ相電流Ｉｃを６０°進相させた電流のおける現時点の値は、現時点から電気角で１２０°前のＣ相電流についてその符号を反転させた値に等しい。
【０１６８】
同様に、Ａ相欠相中の場合においてさらにＣ相で１線地絡故障が生じた場合には、Ｃ相故障後の健全相であるＢ相電流Ｉｂを用いる。具体的に、Ｂ相電流Ｉｂを６０°遅相させた電流は、Ｂ相故障前の零相電流の３倍である３×Ｉ０’（＝Ｉｂ’＋Ｉｃ’）にほぼ等しくなる。なお、Ｂ相電流Ｉｂを６０°遅相させた電流における現時点の値は、現時点から電気角で６０°前のＢ相電流に等しい。
【０１６９】
実施の形態１の場合には、Ａ相欠相中であり且つＢ相故障前の零相電流データを、実際にメモリ領域に格納する必要があった。これに対して、実施の形態３の場合には、Ｂ相故障後の健全相の電流データを用いて、より簡単にＢ相故障前の零相電流の近似データを得ることができる。
【０１７０】
以下、数式を用いてより一般的に説明する。なお、欠相中に新たに別の相で１線地絡故障が発生したか否かを検出するために、まず、零相補償項を無効化した上で欠相以外の２相のインピーダンスを計算する必要がある。なぜなら、負荷電流に基づく零相電流によって不要な距離リレーの動作を防止する必要があるからである。この状態においてゾーン２で１線地絡故障が検出された場合に、以下に説明する零相電流の補正演算が実行される。
【０１７１】
（１．地絡故障相が欠相に対して進み相である場合）
地絡故障相が欠相に対して進み相である場合について説明する。たとえば、Ａ相欠相中にＣ相で新たに地絡故障が生じた場合に相当する。この場合、欠相に対して遅れ相が健全相であるので、この健全な遅れ相電流をＩｘ（ｔ）とする。また、現時点の零相電流をＩ０（ｔ）とする。補正後の零相電流Ｉ０’（ｔ）は、
Ｉ０’（ｔ）＝Ｉ０（ｔ）−（１／３）・Ｉｘ（ｔ−６０°）    …(15)
と表される。
【０１７２】
上式（１５）において、現時点のＩｘ（ｔ−６０°）は、現時点よりも電気角で６０°前の遅れ相電流である。すなわち、Ｉｘ（ｔ−６０°）は、遅れ相の電流Ｉｘ（ｔ）を６０°遅相させた電流に相当する。サンプリング周期が３０°の場合には、現時点のＩｘ（ｔ−６０°）は、現時点から２個前のサンプリング値に相当する。
【０１７３】
上式（１５）のＩ０’（ｔ）と正規の零相補償係数Ｋとを用いて、ゾーン２で１線地絡故障が検出された故障相について現時点のインピーダンスが計算される。これによって、新たに発生した地絡故障がゾーン１の故障であるか否かを正確に判定できる。
【０１７４】
（２．地絡故障相が欠相に対して遅れ相である場合）
地絡故障相が欠相に対して遅れ相である場合について説明する。たとえば、Ａ相欠相中にＢ相で新たに地絡故障が生じた場合に相当する。欠相に対して進み相が健全相であるので、この健全な進み相電流をＩｘ（ｔ）とする。また、現時点の零相電流をＩ０（ｔ）とする。補正後の零相電流Ｉ０’（ｔ）は、
Ｉ０’（ｔ）＝Ｉ０（ｔ）＋（１／３）・Ｉｘ（ｔ−１２０°）    …(16)
と表される。
【０１７５】
上式（１６）において、現時点のＩｘ（ｔ−１２０°）は、現時点よりも電気角で１２０°前の進み相電流である。すなわち、Ｉｘ（ｔ−１２０°）は、進み相電流Ｉｘ（ｔ）を１２０°遅相させた電流に相当する。サンプリング周期が３０°の場合には、現時点のＩｘ（ｔ−１２０°）は、現時点から４個前のサンプリング値に相当する。なお、進み相の電流Ｉｘ（ｔ）を６０°進相させた電流は、進み相電流Ｉｘ（ｔ）を１２０°遅相させた電流について符号を反転させたものに等しい。
【０１７６】
上式（１６）のＩ０’（ｔ）と正規の零相補償係数Ｋとを用いて、ゾーン２で１線地絡故障が検出された故障相について現時点のインピーダンスが計算される。これによって、新たに発生した地絡故障がゾーン１の故障であるか否かを正確に判定できる。
【０１７７】
［距離リレーの動作の概要］
図１３は、実施の形態３の距離リレーの動作の概要を説明するためのタイミング図である。図１３では、時間軸上において、電力系統の１サイクルごとのタイミングが矢印で示されている。以下、Ａ相で最初の１線地絡故障が発生し、Ａ相が欠相状態になった後に、Ｂ相で新たな１線地絡故障が発生したときの距離リレーの動作の概要を説明する。
【０１７８】
図１３を参照して、時刻ｔ５１においてＡ相の１線地絡故障（１ＬＧ−Ａ）が発生する。
【０１７９】
次の時刻ｔ５２において、図２の距離リレー３０は、Ａ相のゾーン１で故障を検出する。これにより、距離リレー３０は、Ａ相の遮断器（ＣＢ）にトリップ信号を出力する。
【０１８０】
次の時刻ｔ５３において、Ａ相の遮断器（ＣＢ）がオープンする。すなわち、Ａ相が欠相状態になる。距離リレー３０は、Ａ相の遮断器（ＣＢ）がオープン状態になったことを検知すると、Ｂ相およびＣ相のインピーダンスの計算式における零相補償項を無効化する。これにより、Ｂ相およびＣ相の負荷電流によって誤動作しないようにする。
【０１８１】
その後、Ａ相が欠相中である時刻ｔ５４において、Ｂ相の１線地絡故障（１ＬＧ−Ｂ）が発生する。
【０１８２】
次の時刻ｔ５５において、距離リレー３０は、Ｂ相のゾーン２で故障を検出する。これにより、距離リレー３０は、Ｂ相およびＣ相のインピーダンスの計算式における零相補償項の無効化を停止する。そして、距離リレー３０は健全相のＣ相電流データを用いて現時点の零相電流を補正する。具体的な計算式は、前述の式（１５）による。そして、距離リレー３０は補正後の零相電流と正規の零相補償係数Ｋとを用いて故障相であるＢ相のインピーダンスを計算する。
【０１８３】
Ｂ相のインピーダンスの計算の結果、時刻ｔ５６において、距離リレー３０は、Ｂ相のインピーダンスがゾーン１の領域にあることを検出する。これにより、距離リレー３０は、Ａ相、Ｂ相、およびＣ相の各々の遮断器に直ちにトリップ信号を出力する。
【０１８４】
［距離リレーの詳細な動作］
図１４は、実施の形態３の距離リレーの詳細な動作を示す機能ブロック図である。
【０１８５】
図１４の距離リレー３０は、第２メモリ領域４７を含まない点で図７の距離リレー３０と異なる。図１４の距離リレー３０において、図７の場合と同じまたは相当する部分には同一または類似の参照符号を付して説明を繰り返さない場合がある。
【０１８６】
図１４に示す各構成要素のうち、電流電圧データ取得部４５は、図２の入力変換部１００およびＡ／Ｄ変換部１１０に対応する。第１メモリ領域４６は、たとえば、図２のＲＡＭ１２２に対応する。遮断器情報取得部４１は、図２のデジタル入力回路１３２に対応する。図１４のその他の構成要素は、図２のＣＰＵ１２１に対応する。
【０１８７】
図７の場合と同様に、第１メモリ領域４６をメモリ回路８０とも称する。上記のその他の構成要素を総称して演算回路８１と称する。演算回路８１の機能は、ＣＰＵ１２１とプログラムによって実現してもよいし、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣなどの専用回路によって実現してもよい。
【０１８８】
図１４を参照して、電流電圧データ取得部４５は、図１の電流変成器２４を介して取得した各相の電流データをサンプリングしてからＡ／Ｄ変換する。さらに、電流電圧データ取得部４５は、図１の電圧変成器２５を介して取得した各相の電圧データをサンプリングしてからＡ／Ｄ変換する。
【０１８９】
第１メモリ領域４６は、取得した各相の時系列の電流データＩａ，Ｉｂ，Ｉｃおよび各相の時系列の電圧データＶａ，Ｖｂ，Ｖｃを格納する。このとき、第１メモリ領域４６に格納されるデータは、現時点の最新データから数サイクル前の過去データまで（たとえば、５サイクル前まで）の一定時間のデータである。新しいデータがサンプリングされる度に、最も古いデータが最新データに置き換わる。
【０１９０】
距離リレー演算部４８は、第１メモリ領域４６に格納された各相の電流データおよび各相の電圧データを用いてインピーダンス演算を実行する。１相欠相中の場合であり且つ残りの相で故障が発生していない場合には、後述する零相補償項の無効化部４４によって、インピーダンスの演算式における零相補償項が無効化される。また、一相欠相中において残りの相で故障が発生した場合には、零相補償項に含まれる零相電流の計算の際に、健全相の電流データを用いて現時点の零相電流の値が補正される。この場合、零相補償項は無効化されない。
【０１９１】
第１ロジック演算部４９は、距離リレー演算部４８によるインピーダンス演算の結果を用いて、距離リレーの領域判定および故障相判定を実行する。具体的に、第１ロジック演算部４９は、ゾーン１内の１線地絡故障であるか否かを判定し、判定結果を表す判定信号５０を第２ロジック演算部５５および論理積演算部５２に入力する。さらに、第１ロジック演算部４９は、ゾーン２内での１線地絡故障であるか否かを判定し、判定結果を表す判定信号５１を論理積演算部５３およびタイマ５４に入力する。
【０１９２】
第２ロジック演算部５５は、ゾーン１内で１線地絡故障が発生したという判定信号５０を受け取ると、当該故障相の遮断器（ＣＢ）にトリップ信号Ｒ９を直ちに出力する。当該故障相の遮断器が開放状態になることにより、送電線は１相欠相状態になる。
【０１９３】
遮断器情報取得部４１は、各相遮断器（ＣＢ）の補助接点の開閉状態の情報を、図２のデジタル入力回路１３２を介して取り込む。遮断器の開閉状態の情報に基づいて、欠相判定部４２は、１相欠相状態であるか３相とも通電されているかを判定する。欠相判定部４２は、判定結果を表す判定信号Ｒ２を、零相補償項の無効化部４４、第２ロジック演算部５５、および論理積演算部５２，５３に出力する。
【０１９４】
零相補償項の無効化部４４は、１相欠相であるという判定信号Ｒ２を受け取ると、インピーダンスの計算式における零相補償項を無効化する。たとえば、インピーダンスの計算式における零相補償項が０に設定される。その後、距離リレー演算部４８は、零相補償項が無効化された計算式を用いて、インピーダンスの計算を実行する。
【０１９５】
論理積演算部５３は、欠相判定部４２から判定信号Ｒ２を受け取り、第１ロジック演算部４９から判定信号５１を受け取る。以下、論理積演算部５３が、１相欠相状態であるという判定信号Ｒ２と、ゾーン２において新たに１線地絡故障が発生したという判定信号５１との両方を受け取った場合について説明する。
【０１９６】
この場合、論理積演算部５３は、零相補償項の無効化を停止する停止指令Ｒ４を零相補償項の無効化部４４に出力する。この結果、距離リレー演算部４８は、正規の零相補償係数と健全相の電流データによって補正された零相電流とを用いて、零相補償項の演算を実行する。新たな故障相が欠相に対して進み相である場合には、零相電流の補正式として前述の式（１５）が用いられる。新たな故障相が欠相に対して遅れ相である場合には、零相電流の補正式として前述の式（１６）が用いられる。結果として得られたインピーダンスの値からは、１相欠相中における負荷電流による影響が除去される。すなわち、距離リレー演算部４８は、新たな１線地絡故障によって生じた零相電流のみを用いて零相補償を実行できる。したがって、第１ロジック演算部４９は、ゾーン１で１線地絡故障が発生したか否かを正確に判定できる。
【０１９７】
論理積演算部５２は、１相欠相状態であるという判定信号Ｒ２と、ゾーン１で１線地絡故障が発生したという判定信号５０との両方を受け取ると、出力Ｒ５をアサートする。出力Ｒ５がアサートされたことに応答して、第２ロジック演算部５５は、直ちに３相の各遮断器にトリップ信号Ｒ９を出力する。
【０１９８】
タイマ５４は、ゾーン２において１線地絡故障が発生したという判定信号５１を第１ロジック演算部４９から受け取ると、カウントアップを開始する。タイマ５４は、カウント値が予め設定された時限Ｔ２に達すると、出力Ｒ６をアサートする。第２ロジック演算部５５は、ゾーン１での故障が検出されずに出力Ｒ６がアサートされた場合に、３相の各遮断器にトリップ信号Ｒ９を出力する。
【０１９９】
次に、第２ロジック演算部５５における再閉路のためのロジックについて説明する。第２ロジック演算部５５は、１相欠相状態であるという判定信号Ｒ２を受け取った後、論理積演算部５２，５３からの出力Ｒ５，Ｒ６がアサートされるかどうかを判定する。第２ロジック演算部５５は、１相欠相状態となってから一定時間内に出力Ｒ５，Ｒ６がアサートされない場合に、現在欠相している相の遮断器を再閉路する指令Ｒ１０を出力する。
【０２００】
再閉路後に、第１ロジック演算部４９から再びゾーン１での１線地絡故障が発生したという判定信号５０を受け取った場合には、第２ロジック演算部５５は、直ちに３相の各遮断器にトリップ信号Ｒ９を出力する。再閉路後に地絡故障が検出されなかった場合、または、地絡故障検出によって最終的に３相の遮断状態となった場合、第２ロジック演算部５５は、零相補償項の無効化を停止するための停止指令Ｒ８を出力する。
【０２０１】
［距離リレーの動作手順のまとめ］
図１５は、実施の形態３の距離リレーの動作を示すフローチャートである。以下、図１４および図１５を主として参照して、これまで説明した距離リレーの動作を総括する。
【０２０２】
ステップＳ３０１において、メモリ回路８０の第１メモリ領域４６は、現時点までの一定時間内に取得された電流および電圧データを時系列に保存する。第１メモリ領域４６へのデータ転送は、ＤＭＡ転送によって実行してもよいし、ＣＰＵ１２１を介して実行してもよい。
【０２０３】
次のステップＳ３０２において、演算回路８１は、各相の遮断器の開閉状態の情報に基づいて、１相欠相状態であるか否かを判定する。１相欠相状態は、送電線で１線地絡故障が発生したことによって故障相の遮断器が開放されたことによって生じる。１相欠相状態でない場合（ステップＳ３０２でＮＯ）、処理はステップＳ３０１に戻る。
【０２０４】
１相欠相状態（Ｒ２）と判定された場合（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、演算回路８１は、インピーダンスの計算式における零相補償項を無効化する（ステップＳ３０３）。たとえば、零相補償項は０に設定される。
【０２０５】
次のステップＳ３０４において、演算回路８１は、送電線のインピーダンスの演算結果に基づいて、１相欠相中にゾーン２で１線地絡故障が発生したか否かを判定する。
【０２０６】
１相欠相中にゾーン２で１線地絡故障が発生しなかった場合（ステップＳ３０４でＮＯ）、演算回路８１は、次のステップＳ３０５において、１相欠相から一定時間（以下、Ｔ１時間とする）が経過したか判定する。１相欠相中に故障が発生せずにＴ１時間が経過した場合には（ステップＳ３０５でＹＥＳ）、ステップＳ３０７に処理が進む。ステップＳ３０７において、演算回路８１は、零相補償項の無効化を停止する（Ｒ８）。さらに、演算回路８１は、欠相状態にある相の遮断器を再閉路するための再閉路指令Ｒ１０を出力する。
【０２０７】
１相欠相中に新たな故障は発生していないが、欠相からＴ１時間が経過していない場合には（ステップＳ１０５でＮＯ）、次のステップＳ３０６に処理が進む。ステップＳ３０６において、メモリ回路８０の第１メモリ領域４６は、次のサンプリングタイミングで取得された電流および電圧データを保存する。その後、ステップＳ３０４に戻って、演算回路８１は、送電線のインピーダンスの演算結果に基づいて、１相欠相中にゾーン２で１線地絡故障が発生したか否かを判定する。
【０２０８】
なお、既に説明したように、第１メモリ領域４６では、新しいデータがサンプリングされる度に、最も古いデータが最新データに置き換わる。したがって、第１メモリ領域４６に格納されるデータは、たとえば、現時点の最新データから数サイクル前の過去データまで（たとえば、５サイクル前まで）の一定時間のデータである。
【０２０９】
一方、１相欠相中にゾーン２で新たな１線地絡故障が発生した場合（ステップＳ３０４でＹＥＳ）、ステップＳ３０８に処理が進む。ステップＳ３０８において、演算回路８１は、零相補償項の無効化を停止する（Ｒ４）。
【０２１０】
その次のステップＳ３０９において、演算回路８１は、新たな地絡故障相は欠相に対して進み相か遅れ相かを判定する。故障相が欠相に対して進み相である場合（ステップＳ３０９でＹＥＳ）、健全相は欠相に対して遅れ相である。この場合、次のステップＳ３１０において、演算回路８１は、遅れ相電流Ｉｘ（ｔ）のデータを用いて前述の式（１５）に従って、現時点の零相電流Ｉ０（ｔ）を補正する。演算回路８１は、補正後の零相電流と正規の零相補償係数Ｋとを用いて故障相のインピーダンスを計算する。
【０２１１】
一方、故障相が欠相に対して遅れ相である場合（ステップＳ３０９でＮＯ）、健全相は欠相に対して進み相である。この場合、次のステップＳ３１１において、演算回路８１は、進み相電流Ｉｘ（ｔ）のデータを用いて前述の式（１６）に従って、現時点の零相電流Ｉ０（ｔ）を補正する。演算回路８１は、補正後の零相電流と正規の零相補償係数Ｋとを用いて故障相のインピーダンスを計算する。
【０２１２】
上記のステップＳ３１０またはＳ３１１におけるインピーダンスの演算結果に基づいて、演算回路８１は、次のステップＳ３１２において、ゾーン１で１線地絡故障が発生したか否かを判定する。
【０２１３】
上記の判定の結果、ゾーン１で１線地絡故障が生じている場合（ステップＳ３１２でＹＥＳ）または、Ｔ２時間の間、ゾーン２での故障が継続している場合（ステップＳ３１４でＹＥＳ）、処理はステップＳ３１３に進む。ステップＳ３１３において、演算回路８１は、３相の各遮断器（ＣＢ）にトリップ信号Ｒ９を出力する。
【０２１４】
一方、ゾーン１で地絡故障が生じておらず（ステップＳ３１２でＮＯ）かつ、Ｔ２時間の間、ゾーン２での故障が継続していない場合（ステップＳ３１４でＮＯ）、処理はステップＳ３１５に進む。ステップＳ３１５において、メモリ回路８０の第１メモリ領域４６は、次のサンプリングタイミングで取得された電流および電圧データを保存する。その後、ステップＳ３０４に戻って、演算回路８１は、新たにサンプリングされたデータを用いてインピーダンスを計算することによって、ゾーン２での１線地絡故障が継続しているか否かを判定する。この場合のインピーダンスの計算では、零相補償項の無効化は停止され、ステップＳ３１０またはＳ３１１で説明した零相電流の補正演算式が用いられる。
【０２１５】
［実施の形態３の効果］
上記のとおり、実施の形態３の距離リレーによれば、１相欠相中の負荷電流による零相電流への影響を除去することによって、正規の零相補償係数を用いて正確に故障判定を行うことができる。これにより、欠相中の負荷電流による距離リレーの不要動作を防止することができる。欠相中にゾーン１で新たに１線地絡故障が生じた場合には、時限経過を待たずに正に３相の遮断器を開放することができる。
【０２１６】
また、インピーダンスの計算式における零相電流の計算では、負荷電流に基づく零相電流が、健全相の電流データに基づいて推定される。したがって、実施の形態１，２のように補正用の電流データを格納するためのメモリ領域が不要であり、そのラッチ処理も不要である。さらに、実施の形態１の場合と異なり、１相欠相後に直ちに新たな１線地絡故障が生じても正しく故障点を判定できる。さらに実施の形態１，２と異なり、整数サイクル前の過去値を使用した差分演算は実行されない。したがって、系統周波数が定格周波数より変位したとしても、差分演算における誤差の問題は生じない。
【０２１７】
なお、実際には、欠相中に１線地絡故障が生じた場合、地絡電流の１部が遠方の相手端の変圧器の接地中性点を経由して健全相に回り込む場合がある。この場合には、その回り込んだ地絡電流が誤差要因となり得る。しかしながら、地絡電流の大部分は発電機側に戻るのが通常であるため、欠相中に零相補償項を無効化するだけの従来技術における誤差に比べて、その誤差は小さい。
【０２１８】
［実施の形態３の変形例］
欠相中に新たな１相地絡故障が検出される前から、上記で説明した零相電流の補正を実行してもよい。たとえば、Ａ相欠相中にＢ相のインピーダンスを計算する場合には、Ｃ相電流を６０°進相させた電流を用いて現時点の零相電流を補正する。Ａ相欠相中にＣ相のインピーダンスを計算する場合には、Ｂ相電流を６０°遅相させた電流を用いて現時点の零相電流を補正する。そして、零相補償項を無効化したインピーダンスの計算式を用いてゾーン２で１線地絡故障が検出された場合には、正規の零相補償係数を用いた故障相のインピーダンスを評価する。
【０２１９】
地絡故障の発生によって系統周波数が変化する場合を考慮して、１相欠相後の電圧データまたは電流データを用いて系統周波数を検出するようにしてもよい。この場合、式（１５）および（１６）の計算結果は、検出された系統周波数に基づいて補正される。
【０２２０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０２２１】
２０  発電機、２１  送電線、２２  自端変電所、２３  相手端変電所、２４  電流変成器、２５  電圧変成器、２６  遮断器、３０  距離リレー、４１  遮断器情報取得部、４２  欠相判定部、４４  零相補償項の無効化部、４５  電流電圧データ取得部、４６  第１メモリ領域、４７  第２メモリ領域、４８  距離リレー演算部、４９  第１ロジック演算部、５２，５３，５６  論理積演算部、５４  タイマ、５５  第２ロジック演算部、８０  メモリ回路、８１  演算回路、１００  入力変換部、１０１  補助変成器、１１０  Ａ／Ｄ変換部、１１１  アナログフィルタ、１１２  サンプルホールド回路、１１３  マルチプレクサ、１１４  Ａ／Ｄ変換器、１２０  演算処理部、１２１  ＣＰＵ、１２２  ＲＡＭ、１２３  ＲＯＭ、１３０  Ｉ／Ｏ部、１３２  デジタル入力回路、１３３  デジタル出力回路。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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