(57)【要約】【課題】装置の構成を複雑化することなく、電気設備の早期の解列および電力系統の迅速な復旧を可能とする保護継電装置を提供すること。【解決手段】電力系統に接続され、少なくとも１台の発電機を含む電気設備に適用される保護継電装置において、電気設備６内には、電力系統との連系点の電圧低下を検出する不足電圧継電器１１と、連系点におけるＶ／Ｆを検出するＶ／Ｆ継電器１２と、が設けられており、不足電圧継電器１１が連系点の電圧低下を検出し、且つ、前記Ｖ／Ｆ継電器１２が検出したＶ／Ｆが正常である場合に、電力系統と電気設備との連系を遮断する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に接続され、少なくとも１台の発電機を含む電気設備に適用される保護継電装置において、
前記電気設備内には、前記電力系統との連系点の電圧低下を検出する不足電圧検出部と、前記連系点における電圧周波数比（Ｖ／Ｆ）を検出するＶ／Ｆ検出部と、が設けられており、
前記不足電圧検出部が前記連系点の電圧低下を検出し、且つ、前記Ｖ／Ｆ検出部が検出した電圧周波数比が正常である場合に、前記電力系統と前記電気設備との連系を遮断することを特徴とする保護継電装置。
【請求項２】
前記不足電圧検出部が不足電圧を検出する相の一部と、前記Ｖ／Ｆ検出部が電圧周波数比を検出する相の一部とが、異なっていることを特徴とする請求項１に記載の保護継電装置。
【請求項３】
前記不足電圧検出部が前記連系点の電圧低下を検出した状態と、前記Ｖ／Ｆ検出部が検出した電圧周波数比が正常である状態とが継続しているときに、前記発電機を前記電気設備から解列することを特徴とする請求項１または２に記載の保護継電装置。
【請求項４】
前記電力系統と前記電気設備との連系が遮断された後、前記不足電圧検出部によって前記連系点の電圧低下が検出され、且つ、前記Ｖ／Ｆ検出部によって電圧周波数比の正常が検出されたときに、前記発電機を前記電気設備から解列することを特徴とする請求項１または２に記載の保護継電装置。
【請求項５】
前記電気設備内に複数の負荷が接続されるとき、
前記負荷を順次遮断し、前記連系点の不足電圧が解消したときに、前記負荷に対する遮断制御を停止することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の保護継電装置。
【請求項６】
前記電気設備は第１の遮断器を介して前記電力系統に接続されると共に、前記発電機は、第２の遮断器を介して前記電気設備内の母線に接続され、
前記電気設備内には、不足電圧継電器およびＶ／Ｆ継電器が設けられると共に、前記不足電圧検出部の機能は前記不足電圧継電器によって具現され、前記Ｖ／Ｆ検出部の機能は前記Ｖ／Ｆ継電器によって具現される構成であるとき、
前記第１の遮断器が動作して前記電力系統と前記電気設備との連系が遮断されているとき、前記不足電圧継電器が前記連系点の電圧低下を検出し、且つ、前記Ｖ／Ｆ継電器が検出した電圧周波数比が正常である場合に、前記第２の遮断器を制御して前記発電機を前記電気設備から解列することを特徴とする請求項５に記載の保護継電装置。
【請求項７】
電力系統に接続され、少なくとも１台の発電機を含む電気設備に適用される保護継電装置において、
前記電気設備内には、前記電力系統との連系点の過電圧を検出する過電圧検出部と、前記連系点における電圧周波数比を検出する電圧周波数比検出部と、が設けられており、
前記過電圧検出部が前記連系点における過電圧を検出し、且つ、前記Ｖ／Ｆ検出部が検出した電圧周波数比が正常である場合に、前記電力系統と前記電気設備との連系を遮断することを特徴とする保護継電装置。
【請求項８】
前記過電圧検出部が過電圧を検出する相の一部と、前記Ｖ／Ｆ検出部が電圧周波数比を検出する相の一部とが、異なっていることを特徴とする請求項６に記載の保護継電装置。
【請求項９】
前記過電圧検出部が前記連系点の過電圧を検出した状態と、前記Ｖ／Ｆ検出部が検出した電圧周波数比が正常である状態とが継続しているときに、前記発電機を前記電気設備から解列することを特徴とする請求項６または７に記載の保護継電装置。
【請求項１０】
前記電力系統と前記電気設備との連系が遮断された後、前記過電圧検出部によって前記連系点の過電圧が検出され、且つ、前記Ｖ／Ｆ検出部によって電圧周波数比の正常が検出されたときに、前記発電機を前記電気設備から解列することを特徴とする請求項６または７に記載の保護継電装置。
【請求項１１】
前記電気設備内に複数の発電機が接続されるとき、
前記発電機を順次遮断し、前記連系点の過電圧が解消したときに、前記発電機に対する遮断制御を停止することを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載の保護継電装置。
【請求項１２】
前記電気設備は第１の遮断器を介して前記電力系統に接続され、前記発電機は、第２の遮断器を介して前記電気設備内の母線に接続され、
前記電気設備内には、過電圧継電器およびＶ／Ｆ継電器が設けられると共に、前記過電圧検出部の機能は前記過電圧継電器によって具現され、前記Ｖ／Ｆ検出部の機能は前記Ｖ／Ｆ継電器によって具現される構成であるとき、
前記第１の遮断器が動作して前記電力系統と前記電気設備との連系が遮断されているとき、前記過電圧継電器が前記連系点の過電圧を検出し、且つ、前記Ｖ／Ｆ継電器が検出した電圧周波数比が正常である場合に、前記第２の遮断器を制御して前記発電機を前記電気設備から解列することを特徴とする請求項１１に記載の保護継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に接続された電気設備に適用される保護継電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力系統に接続された電気設備に適用される装置であり、例えば電力系統側で事故が発生し電力系統側が無給電状態となったときに、電気設備を電力系統から切り離す手段を備えた単独運転検出装置と称される装置があった（例えば、特許文献１など）。
【０００３】
この特許文献１に示された技術は、発電機に定期的に動揺信号を与え、この動揺信号が、電力系統との連系時には電力系統側の同期化力によって発電機出力中に吸収され、電力系統側が無給電状態になったときには発電機出力として現れることを応用したものである。なお、この特許文献１のように、発電機側に動揺信号を与えるなどをして、単独運転を能動的に検出する装置は、能動形単独運転検出装置または能動形単独運転防止装置と呼ばれている。
【０００４】
一方、このような複雑な手法を用いないものとしては、地絡過電圧継電器、不足電圧継電器、短絡方向継電器、および不足周波数継電器などからの動作信号により、電力系統との連系を解消する装置があった（例えば、特許文献２など）。
【０００５】
なお、上記特許文献１，２が想定する電気設備は、例えば電気設備構内に発電機が設置されている電気設備である。このような電気設備、すなわち、電力系統が無給電状態となったときに電気設備構内から電力系統側に電力を供給する可能性のある電気設備に対しては、その設置要件や技術要件が規定されている（例えば、非特許文献１など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３１１９７号公報
【特許文献２】特開平９−２７５６３８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】系統連系規程  Ｇｒｉｄ−ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ  ＪＥＡＣ  ９７０１−２００６，社団法人  日本電気協会  系統連系専門部会（オーム社），ｐｐ１４，６６，６７，７２，７３，１２２−１２５，１３８−１４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記特許文献１，２は、電気設備の即時解列を求めるものではないため、電力系統側の保護（電力系統内の事故除去）との協調および発電機の安全な停止などの制約により、動作時限は数百ミリ秒から数秒に亘るものであった。したがって、この動作時限の間では、電気設備構内から電力系統側に電力の供給を行う形態が継続することとなる。
【０００９】
一方、電力系統側からの復旧（復電操作）は、迅速化が要求されており、復電時に電気設備内の発電機、電動機の内部位相角と電力系統側の電圧位相角との間にある値以上の位相差があると、機器の損傷の可能性があるので、電気設備の早期の解列が必要であった。
【００１０】
また、上記特許文献１に代表される能動形単独運転防止装置は、複雑な制御回路を要するので、装置が大型化する等の欠点があった。
【００１１】
また、上記特許文献１，２による従来手法では、電気設備内の発電容量と負荷のバランスがとれているはずの状態にも関わらず、電力系統に電力を供給することになり、電気設備内のバランスを崩すことになるなどの欠点もあった。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の構成を複雑化することなく、電気設備の早期の解列および電力系統の迅速な復旧を可能とする保護継電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる保護継電装置は、電力系統に接続され、少なくとも１台の発電機を含む電気設備に適用される保護継電装置において、前記電気設備内には、前記電力系統との連系点の電圧低下を検出する不足電圧検出部と、前記連系点における電圧周波数比（Ｖ／Ｆ）を検出するＶ／Ｆ検出部と、が設けられており、前記不足電圧検出部が前記連系点の電圧低下を検出し、且つ、前記Ｖ／Ｆ検出部が検出した電圧周波数比が正常である場合に、前記電力系統と前記電気設備との連系を遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる保護継電装置によれば、装置の構成を複雑化することなく、電気設備の早期の解列および電力系統の迅速な復旧を可能とする保護継電装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる保護継電装置が適用される電気設備を含んだ電力系統の全体構成図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる保護継電装置にて適用される論理回路（連系点遮断信号生成回路）の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態２にかかる保護継電装置にて適用される論理回路（連系点遮断信号生成回路）の構成を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態３における不足電圧継電器およびＶ／Ｆ継電器の接続構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態４にかかる保護継電装置が適用される電気設備を含んだ電力系統の全体構成図である。
【図６】図６は、実施の形態４にかかる保護継電装置にて適用される論理回路（連系点遮断信号生成回路および発電機遮断信号生成回路）の構成を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態５にかかる保護継電装置にて適用される論理回路（連系点遮断信号生成回路および発電機遮断信号生成回路）の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態６にかかる保護継電装置にて適用される論理回路（連系点遮断信号生成回路および発電機遮断信号生成回路）の構成を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態７にかかる保護継電装置にて適用される論理回路（連系点遮断信号生成回路および発電機遮断信号生成回路）の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態８にかかる保護継電装置が適用される電気設備を含む電力系統における部分構成図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態９にかかる保護継電装置が適用される電気設備を含む電力系統における部分構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態にかかる保護継電装置を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる保護継電装置が適用される電気設備を含んだ電力系統の全体構成図である。図１において、発電機１５が設置される電気設備６および、発電機が設置されていない電気設備７の双方が、送電線３を介して電力系統の変電所１，５に接続されている。変電所１，５は、送電線事故時の遮断用として送り出し遮断器２，４がそれぞれ設置されるとともに、発電機が設置される電気設備６、および発電機が設置されていない電気設備７は、電力系統との連系点において、第１の遮断器である連系点遮断器８をそれぞれ備えている。
【００１８】
電気設備６は、電力の分配接続のための受電点母線９を備え、受電点母線９より電気設備内変圧器１６を介して接続される負荷１７および発電機１５を有している。なお、発電機１５は、第２の遮断器である接続点遮断器１４を介して電気設備内変圧器１６に接続される構成である。
【００１９】
受電点母線９には、計器用変圧器１０を介して不足電圧継電器１１およびＶ／Ｆ継電器１２が接続されている。ここで、Ｖ／Ｆ継電器１２は、電圧と周波数との比（電圧周波数比）を整定値と比較する継電器である。
【００２０】
なお、図１中に模式的に示した太線矢印は、不足電圧継電器１１およびＶ／Ｆ継電器１２から連系点遮断器８に対して出力される遮断信号（連系点遮断信号）１３を表している。
【００２１】
また、発電機が接続されていない電気設備７には、別の電気設備である負荷１８が接続される構成を示している。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態１にかかる保護継電装置にて適用される論理回路（連系点遮断信号生成回路）の構成を示す図である。図２に示すように、不足電圧継電器１１の出力は否定端子付き論理積回路１９の一方の入力端子に入力され、Ｖ／Ｆ継電器１２の出力は否定端子付き論理積回路１９の他方の入力端子（否定端子）に入力され、否定端子付き論理積回路の出力が連系点遮断信号１３となる。
【００２３】
つぎに、実施の形態１にかかる保護継電装置の動作について説明する。ここでは、まず、背景技術の段落「０００８」に記載した事象に関する説明を簡単に行う。
【００２４】
電力系統の送電線３にて、事故が発生した場合を想定する。このとき、変電所１，５に設置された保護リレー（図示省略）によって変電所１，５に設けられた送電線送り出し遮断器２，４が遮断される。一方、変電所１，５は、一定時間後に送電線送り出し遮断器２，４を投入して送電線３を再課電（再閉路）する。したがって、再課電の際、送電線３の事故が復旧されておれば、そのまま接続されている電気設備に電力が供給（復電）されることとなる。なお、送電線３が再閉路されるまでの期間は、電気設備６，７は、送電線３に接続されたままの状態となる。
【００２５】
ここで、例えば電気設備６のように設備内に発電機がある場合は、この状態で、送電線３への事故電流を供給することになる場合と、事故が軽微であり、自然消滅後、他の電気設備に電力を供給することになる場合とがある。後者の場合、電力系統に接続される機器のうち、負荷を接続して回転している電動機などは電圧低下により急速に失速し停止するなどで自動脱落する一方で、発電機の発電力と負荷とがバランスし、一定の発電力と一定の負荷との間で平衡が成り立ち、電圧低下状態にもかかわらず低周波数で運転継続される場合があった。
【００２６】
なお、上記のような運転状態は、発電機にとっては異常状態であるが、周波数が低いのみであり、過励磁等の他の異常はない状態である。一方、この運転状態は、機械的損傷回避のために発電機保護が必要となる領域での運転となるため、必然的に発電機停止は発電機の機械的耐量に合わせた低速度で行われることとなり、課電状態が長時間（数秒以上）となることがあった。
【００２７】
この運転状態のときに、電力系統側で再閉路を行うと、周波数差および位相差が発生している状態での復電となり、発電機に過大なストレスが印加されるため、再閉路時間を長時間化する必要がある。
【００２８】
そこで、発電機が正常である状態のときに、電圧が異常状態であることを検出することで、電力系統との連系を遮断するというのが、本実施の形態における保護継電装置の要旨である。
【００２９】
図１に戻り、保護継電装置の動作の説明を続ける。変電所１，５の送り出し遮断器２，４が開放された場合でも、送電線３を介して電気設備６と電気設備７とは電気的に接続された状態下にある。この状態で、発電機１５は、自身の電気設備６内の負荷１７と、電気設備７内の負荷１８とに必要な電力を供給している。状況にもよるが、発電機１５は、一般的に、負荷１７，１８に定格電力を供給する能力を有してはいない。しかしながら、電圧が低下した場合であり、且つ、負荷１７，１８が、例えば定抵抗負荷のような場合には、需給バランスがとれる場合がある。このとき、発電機１５は、前述のように、周波数が低下した状態にあるものの、励磁的には正常である。したがって、Ｖ／Ｆ継電器１２は、電圧に対する周波数比が規定範囲内にあるため不動作であり、不足電圧継電器１１は、電圧が低下しているので動作となる。
【００３０】
不足電圧継電器１１が動作、Ｖ／Ｆ継電器１２が不動作であるとき、否定端子付き論理積回路１９は「真」となり、連系点遮断信号１３が出力されることになる。また、この連系点遮断信号１３により連系点遮断器８は遮断され、送電線３に接続される電源はなくなる。よって、送電線３は、完全な無給電状態となる。
【００３１】
ここで、上述した非特許文献１である「系統連系規程」に記載されている技術事項に従えば、不足電圧継電器を動作させることは必須である。したがって、上記のように需給バランスがとれた状態の運転が継続した場合、電気設備６は、いずれ電力系統から解列されることとなる。
【００３２】
しかしながら、「系統連系規程」のみを遵守した保護継電装置と、実施の形態１の保護継電装置との決定的な違いは、送電線３を完全な無給電状態とする時間の差異である。すなわち、実施の形態１の保護継電装置によれば、過渡的な確認時間後に電力系統からの解列が可能であるのに対し、「系統連系規程」のみを遵守した保護継電装置では、電力系統からの解列が遅延する。
【００３３】
このように実施の形態１の保護継電装置によれば、送電線３が無給電状態となり、発電機１５が低電圧および低周波数での運転状態となったとき、発電機１５が設置されている電気設備６を送電線３から速やかに解列することが可能となる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１では、発電機１５の定格電力より、負荷１７，１８の負荷容量の方が大きい場合を想定しているが、実施の形態２は、実施の形態１とは逆に、発電機１５の定格電力が負荷１７，１８の負荷容量より大きい場合を想定したものであり、本実施の形態に対応した論理回路（連系点遮断信号生成回路）の構成を図３に示している。具体的に、図３では、図２の不足電圧継電器１１に代えて、過電圧継電器２０が否定端子付き論理積回路１９に接続される構成としている。
【００３５】
つぎに、実施の形態２にかかる保護継電装置の動作について説明する。実施の形態１では、発電機１５の定格電力が負荷１７，１８の負荷容量より小さいため、電圧が低下して、需給バランスがとれる状況を示した。一方、発電機１５の定格電力が負荷１７，１８の負荷容量より大きい場合は、電圧が上昇して需給バランスがとれることとなる。このため、需給バランスがとれた状態では、過電圧継電器２０は動作し、Ｖ／Ｆ継電器１２は不動作となる。このとき、否定端子付き論理積回路１９は「真」となり、連系点遮断信号１３が出力される。また、この連系点遮断信号１３により連系点遮断器８は遮断され、送電線３に接続される電源はなくなる。よって、送電線３は、完全な無給電状態となる。
【００３６】
なお、実施の形態１で説明したように、「系統連系規程」のみを遵守した保護継電装置であっても、ある程度の時間の経過後に、電気設備６は電力系統から解列される。しかしながら、「系統連系規程」のみを遵守した保護継電装置と、実施の形態２の保護継電装置とを比較すると、送電線３を完全な無給電状態とする時間に大きな差異が生ずる。すなわち、実施の形態２の保護継電装置によれば、過渡的な確認時間後に電力系統からの解列が可能であるのに対し、「系統連系規程」のみを遵守した保護継電装置では、電力系統からの解列が遅延する。
【００３７】
このように実施の形態２の保護継電装置では、送電線３が無給電状態となり、発電機１５が過電圧および過周波数での運転状態となったとき、発電機１５が設置されている電気設備６を送電線３から速やかに解列することが可能となる。
【００３８】
実施の形態３．
実施の形態１では、不足電圧継電器１１およびＶ／Ｆ継電器１２を具備する保護継電装置について説明したが、それらを設ける相数に関する言及はしていない。なお、「系統連系規程」では、検出の確実化のため、相数は３相を基準として定めている。そこで、実施の形態３の保護継電装置では、「系統連系規程」が要求する同等の機能を具現するため、不足電圧継電器１１とＶ／Ｆ継電器１２とで、使用する相を違えることにより、１種類の継電器が他相を使用するのと同等の効果を生じさせる構成を開示する。なお、図４に示す構成がその一例を示すものであり、不足電圧継電器１１をａｂ相に配置し、Ｖ／Ｆ継電器１２をｂｃ相に配置している。
【００３９】
つぎに、実施の形態３にかかる保護継電装置の動作について説明する。図４において、計器用変圧器１０のａ相に異常があった場合、Ｖ／Ｆ継電器１２は異常を検知しないのに対し、不足電圧継電器１１は異常を検知する。また、計器用変圧器１０のｂ相に異常があった場合、Ｖ／Ｆ継電器１２および不足電圧継電器１１の双方が異常を検知する。さらに、計器用変圧器１０のｃ相に異常があった場合、ａ相のときとは逆に、不足電圧継電器１１は異常を検知せず、Ｖ／Ｆ継電器１２は異常を検知する。
【００４０】
このように、実施の形態３の保護継電装置によれば、各継電器を全ての相に設置することなく、各相の異常を検出することができるので、装置構成を複雑化することなく、電気設備の早期の解列および電力系統の迅速な復旧が可能となる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、不足電圧継電器とＶ／Ｆ継電器とで使用する相を違えた構成を例示したが、過電圧継電器とＶ／Ｆ継電器とで使用する相を違えた構成とすることも可能であり、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４２】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４にかかる保護継電装置が適用される電気設備を含んだ電力系統の全体構成図である。図１との相違点は、太線矢印で示した発電機遮断信号２１が追加されていることにある。すなわち、図５では、連系点遮断器８に向けて連系点遮断信号１３が出力され、接続点遮断器１４に向けて発電機遮断信号２１が出力される実施形態が示されている。
【００４３】
図６は、本発明の実施の形態４にかかる保護継電装置にて適用される論理回路（連系点遮断信号生成回路および発電機遮断信号生成回路）の構成を示す図である。図６に示すように、不足電圧継電器１１の出力は否定端子付き論理積回路１９の一方の入力端子に入力され、Ｖ／Ｆ継電器１２の出力は否定端子付き論理積回路１９の他方の入力端子（否定端子）に入力され、否定端子付き論理積回路の出力が連系点遮断信号１３となる。
【００４４】
また、論理積回路１９の出力が論理積回路２２の一方の入力端子に入力され、連系点遮断信号１３が論理積回路２２の他方の入力端子に入力され、論理積回路２２の出力が発電機遮断信号２１となる。
【００４５】
つぎに、実施の形態４にかかる保護継電装置の動作について説明する。なお、連系点遮断器８を遮断するまでの動きは、実施の形態１と同様であり、説明を省略する。連系点遮断信号１３が出力され連系点遮断器８が遮断されると、電気設備６は電力系統の送電線３からは解列された状態となっているので、発電機１５は、電気設備６内の負荷１７に電力を供給していることとなる。また、送電線３に接続される電源はなくなり、送電線３は完全な無給電状態となる。
【００４６】
このとき、不足電圧継電器１１およびＶ／Ｆ継電器１２の状態が変わらなければ、否定端子付き論理積回路１９の動作出力は継続するので、論理積回路２２の条件が成立して発電機遮断信号２１が出力される。すなわち、連系点遮断信号１３が出力されてから、不足電圧継電器１１およびＶ／Ｆ継電器１２の状態が変化しなければ、連系点遮断信号１３の出力に引き続き、発電機遮断信号２１が出力されることになる。
【００４７】
なお、発電機保護に関する技術を開示した従来技術として、例えば「電気学会技術報告  第８９８号」がある（以下、非特許文献２と称する）。この非特許文献２によれば、発電機は、過電圧あるいは周波数低下に対し励磁損失が増大するので、Ｖ／Ｆを測定し、測定したＶ／Ｆに基づいて当該発電機の耐量を超えない制御が可能である旨記載されている。したがって、不足電圧継電器１１が動作し、Ｖ／Ｆ継電器１２も動作するような状態になれば、発電機１５は、いずれ停止されることになる。
【００４８】
しかしながら、非特許文献２の技術を適用した保護継電装置と、実施の形態４の保護継電装置との決定的な違いは、発電機１５の切り離しを判断する時間の差異である。すなわち、実施の形態４の保護継電装置によれば、過渡的な確認時間後に発電機の動作を停止する制御が可能であるのに対し、非特許文献２の技術を適用した保護継電装置では、発電機の動作を停止させる制御が遅延する。
【００４９】
このように、実施の形態４の保護継電装置によれば、送電線３が無給電状態となり、発電機１５が低電圧および低周波数での運転状態となったとき、発電機１５の動作を速やかに停止することが可能となる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、発電機１５の動作を速やかに停止する際に、接続点遮断器１４を遮断するようにしたが、この制御に限定されるものではない。例えば、発電機１５の動作を速やかに停止することができる他の制御装置（図示省略）に対して制御信号を出力することでもよく、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５１】
実施の形態５．
実施の形態４では、電気設備６が電力系統から解列後、発電機１５の定格電力より、負荷１７，１８の負荷容量の方が大きい場合を想定しているが、実施の形態５は、実施の形態４とは逆に、発電機１５の定格電力が負荷１７，１８の負荷容量より大きい場合を想定したものであり、本実施の形態に対応した論理回路（連系点遮断信号生成回路および発電機遮断信号生成回路）の構成を図７に示している。具体的に、図７では、図６の不足電圧継電器１１に代えて、過電圧継電器２０が否定端子付き論理積回路１９に接続される構成としている。
【００５２】
つぎに、実施の形態５にかかる保護継電装置の動作について説明する。実施の形態４では、発電機１５の定格電力が負荷１７，１８の負荷容量より小さいため、電圧が低下して、需給バランスがとれる状況を示した。一方、発電機１５の定格電力が負荷１７，１８の負荷容量より大きい場合は、電圧が上昇して需給バランスがとれることとなる。このため、需給バランスがとれた状態では、過電圧継電器２０は動作し、Ｖ／Ｆ継電器１２は不動作となる。このとき、否定端子付き論理積回路１９は「真」となり、連系点遮断信号１３が出力される。また、この連系点遮断信号１３により連系点遮断器８は遮断され、送電線３に接続される電源はなくなる。よって、送電線３は、完全な無給電状態となる。
【００５３】
また、このとき、過電圧継電器２０およびＶ／Ｆ継電器１２の状態が変わらなければ、否定端子付き論理積回路１９の動作出力は継続するので、論理積回路２２の条件が成立して発電機遮断信号２１が出力される。すなわち、連系点遮断信号１３が出力されてから、過電圧継電器２０およびＶ／Ｆ継電器１２の状態が変化しなければ、連系点遮断信号１３の出力に引き続き、発電機遮断信号２１が出力されることになり、発電機１５の動作を速やかに停止することが可能となる。
【００５４】
このように、実施の形態５の保護継電装置によれば、送電線３が無給電状態となり、発電機１５が過電圧および過周波数での運転状態となったとき、発電機１５の動作を速やかに停止することが可能となる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、発電機１５の動作を速やかに停止する際に、接続点遮断器１４を遮断するようにしたが、この制御に限定されるものではない。例えば、発電機１５の動作を速やかに停止することができる他の制御装置（図示省略）に対して制御信号を出力することでもよく、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５６】
また、上記実施の形態４，５では、電気設備６が電力系統から解列される前後の動作状態が継続する場合について説明したが、それらの動作状態に限定されるものではなく、電気設備６が電力系統から解列される原因の現象と、電気設備６が電力系統から解列後の現象が異なっていても構わない。すなわち、実施の形態１の制御が行われた後に、実施の形態５の制御が行われることでもよいし、これとは逆に、実施の形態２の制御が行われた後に、実施の形態４の制御が行われることでもよい。
【００５７】
実施の形態６．
図８は、本発明の実施の形態６にかかる保護継電装置にて適用される論理回路（連系点遮断信号生成回路および発電機遮断信号生成回路）の構成を示す図である。図６に示した実施の形態４の論理回路との相違点は、論理積回路２２を省略した点にある。すなわち、実施の形態６の論理回路では、連系点遮断信号１３の出力と同時に発電機遮断信号２１が出力されるよう構成されている。
【００５８】
つぎに、実施の形態６にかかる保護継電装置の動作について説明する。連系点遮断器８を遮断するまでの動きは、実施の形態４と同様であり、説明を省略する。
【００５９】
一方、実施の形態６の保護継電装置は、連系点遮断信号１３の出力と同時に発電機遮断信号２１が出力される構成であるため、送電線３からの電気設備６の解列が行われると共に、発電機１５の停止制御が即時に行われることになる。
【００６０】
したがって、実施の形態６の保護継電装置によれば、実施の形態１〜５の保護継電装置と比べて、送電線３が無給電状態となった後における発電機１５の停止制御をより迅速に行うことができるという効果が得られる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、発電機１５の動作を速やかに停止する際に、接続点遮断器１４を遮断するようにしたが、この制御に限定されるものではない。例えば、発電機１５の動作を速やかに停止することができる他の制御装置（図示省略）に対して制御信号を出力することでもよく、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００６２】
実施の形態７．
実施の形態６では、発電機１５の定格電力より、負荷１７，１８の負荷容量の方が大きい場合を想定しているが、実施の形態７は、実施の形態６とは逆に、発電機１５の定格電力が負荷１７，１８の負荷容量より大きい場合を想定したものであり、本実施の形態に対応した論理回路（連系点遮断信号生成回路および発電機遮断信号生成回路）の構成を図９に示している。具体的に、図９では、図８の不足電圧継電器１１に代えて、過電圧継電器２０が否定端子付き論理積回路１９に接続される構成としている。
【００６３】
つぎに、実施の形態７にかかる保護継電装置の動作について説明する。実施の形態６では、不足電圧継電器１１が動作し、Ｖ／Ｆ継電器１２が不動作となるとき、連系点遮断信号１３および発電機遮断信号２１の双方が出力される制御態様を示したが、実施の形態７は、過電圧継電器２０が動作し、Ｖ／Ｆ継電器１２が不動作となるとき、連系点遮断信号１３および発電機遮断信号２１の双方が出力される制御態様となる。
【００６４】
したがって、実施の形態７の保護継電装置によれば、実施の形態１〜５の保護継電装置と比べて、送電線３が無給電状態となった後における発電機１５の停止制御をより迅速に行うことができるという効果が得られる。
【００６５】
なお、本実施の形態では、発電機１５の動作を速やかに停止する際に、接続点遮断器１４を遮断するようにしたが、この制御に限定されるものではない。例えば、発電機１５の動作を速やかに停止することができる他の制御装置（図示省略）に対して制御信号を出力することでもよく、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００６６】
実施の形態８．
図１０は、本発明の実施の形態８にかかる保護継電装置が適用される電気設備を含む電力系統における部分構成図であり、図５に示した全体構成図のうち、図５との相違点である電気設備６の部分を示したものである。ここで、図５との相違点は、接続点遮断器を介して接続される発電機の数を複数とした点にある。詳細には、接続点遮断器２３を介して接続される発電機２４および、接続点遮断器２５を介して接続される発電機２６が追加接続されている。なお、実施の形態８は、発電機１５，２４，２６によるトータルの定格電力が負荷１７の負荷容量より大きい場合を想定したものである。
【００６７】
つぎに、実施の形態８にかかる保護継電装置の動作について説明する。なお、連系点遮断器８を遮断するまでの動きは、実施の形態１，４などと同様であり、説明を省略する。連系点遮断信号１３が出力され連系点遮断器８が遮断されると、電気設備６は電力系統の送電線３（図５等参照）からは解列された状態となっているので、発電機１５，２４，２６は、電気設備６内の負荷１７に電力を供給していることとなる。
【００６８】
ここで、図１０のように発電機が複数個接続されている場合、発電機の遮断制御として、例えば接続点遮断器１４，２３，２５の順で、順次遮断することにする。このような制御を行った場合、遮断制御の途中で、過電圧が解消されることになる。その結果、過電圧継電器２０が復帰すると、その後の遮断は行われなくなる。本制御により、発電機は、継続運転可能な状態にあり、その後他の制御により発電機が遮断或いは停止されることはなく、電気設備６内の負荷１７が安全に運転継続される状態となる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、発電機１５，２４，２６のうちの１つ以上を速やかに停止する際に、接続点遮断器１４，２３，２５の１つ以上を順次遮断するようにしたが、この制御に限定されるものではない。例えば、発電機１５，２４，２６の動作を速やかに停止することができる他の制御装置（図示省略）に対して制御信号を出力することでもよく、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００７０】
実施の形態９．
図１１は、本発明の実施の形態９にかかる保護継電装置が適用される電気設備を含む電力系統における部分構成図であり、図５に示した全体構成図のうち、図５との相違点である電気設備６の部分を示したものである。ここで、図５との相違点は、負荷遮断器を介して接続される負荷の数を複数とした点にある。詳細には、負荷遮断器２８を介して接続される負荷３０が追加接続されている。なお、実施の形態９は、発電機１５による定格電力が負荷１７，３０，３１の負荷容量より小さい場合を想定したものである。
【００７１】
つぎに、実施の形態９にかかる保護継電装置の動作について説明する。なお、連系点遮断器８を遮断するまでの動きは、実施の形態１，４などと同様であり、説明を省略する。連系点遮断信号１３が出力され連系点遮断器８が遮断されると、電気設備６は電力系統の送電線３（図５等参照）からは解列された状態となっているので、発電機１５は、電気設備６内の負荷１７，３０，３１に電力を供給していることとなる。
【００７２】
ここで、図１１のように負荷が複数個接続されている場合、負荷の遮断制御として、例えば負荷遮断器２７，２８，２９の順で、順次遮断することにする。このような制御を行った場合、遮断制御の途中で、不足電圧が解消されることになる。その結果、不足電圧継電器１１が復帰すると、その後の遮断は行われなくなる。本制御により、発電機は、継続運転可能な状態にあり、その後他の制御により負荷が遮断されることはなく、電気設備６内の一定負荷が安全に運転継続される状態となる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、負荷１７，３０，３１のうちの１つ以上を速やかに停止する際に、負荷遮断器２７，２８，２９の１つ以上を順次遮断するようにしたが、この制御に限定されるものではない。例えば、負荷遮断器２７，２８，２９を速やかに停止することができる他の制御装置（図示省略）に対して制御信号を出力することでもよく、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００７４】
また、上記実施の形態１〜９では、電力系統との連系点における不足電圧の検出機能、当該連系点における過電圧検出機能および、当該連系点における電圧周波数比の検出機能を、不足電圧継電器１１、過電圧継電器２０およびＶ／Ｆ継電器１２に担任させる実施形態について説明したが、これら各継電器を用いずに、連系点における不足電圧の検出機能を有する不足電圧検出部、連系点における過電圧の検出機能を有する過電圧検出部および、連系点における電圧周波数比（Ｖ／Ｆ）の検出機能を有する電圧周波数比（Ｖ／Ｆ）検出部を各実施の形態の実施態様に応じて適宜設ける構成であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明にかかる保護継電装置は、装置の構成を複雑化することなく、電気設備の早期の解列および電力系統の迅速な復旧を可能とする発明として有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１，５  変電所
２，４  遮断器
３  送電線
６，７  電気設備
８  連系点遮断器（第１の遮断器）
９  受電点母線
１０  計器用変圧器
１１  不足電圧継電器
１２  Ｖ／Ｆ継電器
１３  連系点遮断信号
１４，２３，２５  接続点遮断器（第２の遮断器）
１５，２４，２６  発電機
１６  電気設備内変圧器
１７，１８，３０，３１  負荷
１９  否定端子付き論理積回路
２０  過電圧継電器
２１  発電機遮断信号
２２  論理積回路
２７，２８，２９  負荷遮断器
【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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