(57)【要約】【課題】発電所の受電点で使用しても送電線事故および構内事故を高速に除去することができる方向特性付き過電流継電器を提供する。【解決手段】短絡事故用の方向特性付き過電流継電器１０であって、送電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相の相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtと線間電流Ｉrs，Ｉst，Ｉtrとの線間電圧Ｖrs，Ｖst，Ｖtrに対する位相をそれぞれ求め、求めた位相に基づいて短絡事故の方向を判定する事故方向判定部２０と、事故方向判定部２０において短絡事故の方向が判定されると、線間電流Ｉrs，Ｉst，Ｉtrのいずれかまたは相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtのすべての電流値が送電方向電流整定値または受電方向電流整定値以上であるとトリップ信号ＳTを生成するリレー演算処理部１４とを具備する。【選択図】図１
2010148305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短絡事故用の方向特性付き過電流継電器（１０）であって、
送電線の第１乃至第３の相にそれぞれ流れる第１乃至第３の相電流（Ｉr，Ｉs，Ｉt）および該第１乃至第３の相間の第１乃至第３の線間電流（Ｉrs，Ｉst，Ｉtr）の基準電圧（Ｖrs，Ｖst，Ｖtr）に対する位相をそれぞれ求め、該求めた位相に基づいて前記短絡事故の方向を判定する事故方向判定手段（２０）と、
該事故方向判定手段において前記短絡事故の方向が判定されると、前記第１乃至第３の線間電流のいずれかまたは前記第１乃至第３の相電流のすべての電流値が該判定された短絡事故の方向に応じて予め定められた第１または第２の電流整定値以上であると、前記送電線に設置された遮断器を遮断するためのトリップ信号（ＳT）を生成するリレー演算処理手段（１４）と、
を具備することを特徴とする、方向特性付き過電流継電器。
【請求項２】
前記リレー演算処理手段（１４）が、位相が前記第１乃至第３の線間電流のインピーダンス角（θ）±所定の角度（α）内に入っておりかつ電流値が前記第１の電流整定値以上である範囲を第１の動作範囲（ＰS）とするとともに、位相が前記インピーダンス角＋１８０°±前記所定の角度内に入っておりかつ電流値が前記第２の電流整定値以上である範囲を第２の動作範囲（ＰR）としたときに、前記第１乃至第３の線間電流のいずれかまたは前記第１乃至第３の相電流のすべてが該第１または第２の動作範囲内に入っていると前記トリップ信号を生成することを特徴とする、請求項１記載の方向特性付き過電流継電器。
【請求項３】
前記基準電圧が、前記第１および第２の相間の第１の線間電圧（Ｖrs）と前記第２および第３の相間の第２の線間電圧（Ｖst）と前記第３および第１の相間の第３の線間電圧（Ｖtr）とであり、
前記事故方向判定手段（２０）が、
前記第１の線間電流（Ｉrs）の前記第１の線間電圧（Ｖrs）に対する第１の位相と前記第２の線間電流（Ｉst）の前記第２の線間電圧（Ｖst）に対する第２の位相と前記第３の線間電流（Ｉtr）の前記第３の線間電圧（Ｖtr）に対する第３の位相とを求め、該求めた第１乃至第３の位相が第１の位相範囲内に入っていると前記短絡事故の方向が第１の方向であると判定し、該求めた第１乃至第３の位相が第２の位相範囲内に入っていると該短絡事故の方向が前記第１の方向とは逆の第２の方向であると判定する第１の方向判定手段（２１1，２１2，２１3）と、
前記第１の相電流（Ｉr）の前記第１の線間電圧（Ｖrs）に対する第４の位相と前記第２の相電流（Ｉs）の前記第２の線間電圧（Ｖst）に対する第５の位相と前記第３の相電流（Ｉt）の前記第３の線間電圧（Ｖtr）に対する第６の位相とを求め、該求めた第４乃至第６の位相がすべて前記第１の位相範囲内に入っていると前記短絡事故の方向が前記第１の方向であると判定し、該求めた第４乃至第６の位相が前記第２の位相範囲内に入っていると前記短絡事故の方向が前記第２の方向であると判定する第２の方向判定手段（２１4〜２１6，２２1，２２2）とを備える、
ことを特徴とする、請求項１または２記載の方向特性付き過電流継電器。
【請求項４】
前記リレー演算処理手段（１４）が、
前記第１および第２の方向判定手段において前記短絡事故の方向が前記第１の方向であると判定された旨を示す事故方向判定結果信号が前記事故方向判定手段から入力された場合には、前記第１乃至第３の線間電流の電流値および前記第１乃至第３の相電流の電流値と前記第１の電流整定値とを比較して、前記第１乃至第３の線間電流のうちのいずれかの電流値または前記第１乃至第３の相電流のすべての電流値が該第１の電流整定値以上であると前記トリップ信号を生成し、
前記第１および第２の方向判定手段において前記短絡事故の方向が前記第２の方向であると判定された旨を示す前記事故方向判定結果信号が前記事故方向判定手段から入力された場合には、前記第１乃至第３の線間電流の電流値および前記第１乃至第３の相電流の電流値と前記第２の電流整定値とを比較して、前記第１乃至第３の線間電流のうちのいずれかの電流値または前記第１乃至第３の相電流のすべての電流値が該第２の電流整定値以上であると前記トリップ信号を生成する、
ことを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の方向特性付き過電流継電器。
【請求項５】
前記第１および第２の電流整定値が、共通電流整定値を補正係数で補正することにより定められることを特徴とする、請求項１乃至４いずれかに記載の方向特性付き過電流継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向特性付き過電流継電器に関し、特に、発電所の受電点などで使用するのに好適な方向特性付き過電流継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図７に示すように上位系統（Ｂ変電所およびＣ変電所）から電力が供給される２２．６６ｋＶ母線に変圧器２Aの１次側が接続されるとともに変圧器２Aの２次側に発電機１（水力発電機など）が接続されたＡ変電所（発電所）では、Ａ変電所とＢ変電所との間に敷設された送電線における短絡事故（以下、「送電線事故」と称する。）またはＡ変電所構内における短絡事故（以下、「構内事故」と称する。）から電力系統を保護するために、Ａ変電所の受電点に保護継電器を設置して遮断器３Aを遮断するようにしている。
このような保護継電器として、電流要素だけで短絡事故を検出する過電流継電器（ＯＣ）を使用してもよいが（たとえば、下記の特許文献１参照）、送電線事故時および構内事故時の事故電流が平常の負荷電流よりもあまり大きくならなかった場合には過電流継電器では対処することができないため、電圧値に応じて電流検出感度を補正する機能を具備した（すなわち、常時は電圧抑制効果により大きな電流でも動作しないが短絡事故時には電圧が低下するために抑制効果が減少して動作する）電圧抑制付き過電流継電器（ＯＣＶ）を使用している。
【０００３】
また、電圧階級が同じであるＣ変電所とＤ変電所との間に敷設された平衡２回線送電線では、短絡事故から平衡２回線送電線を保護するために、平衡２回線送電線のＣ変電所側に２つの過電流継電器を設置して２つの遮断器３C1，３C2をそれぞれ遮断するようにおり、また、平衡２回線送電線のＤ変電所側にも２つの過電流継電器を設置して２つの遮断器３D1，３D2をそれぞれ遮断するようにしている。
【０００４】
なお、方向特性を有する短絡保護継電器として短絡方向継電器があるが（下記の特許文献２など参照）、短絡方向継電器は一方向の短絡事故に対してしか保護することができず、また、事故電流が小さいと事故発生を検出することができないため、発電所の受電点などで使用するには不向きである。
【特許文献１】特開２００７−０６０７９７号公報
【特許文献２】特開２０００−１６６０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電圧抑制付き過電流継電器は、方向特性を有しないために送電線事故でも動作し構内事故でも動作するので、背後電源が大きい構内事故時の時限協調を考慮して整定を行う結果、電圧抑制付き過電流継電器の時限特性ＴOCVと次区間の過電流継電器（変圧器２Aの２次側に設置された過電流継電器）の時限特性ＴOC1とはたとえば図８（ａ）に示すように整定される。そのため、構内事故を除去するのに０．７５秒かかるという問題がある。また、送電線事故時の事故電流（流出電流）は構内事故時の事故電流よりも小さいため、電圧抑制付き過電流継電器の時限特性ＴOCVと次区間の過電流継電器（Ａ変電所とＢ変電所との間に敷設された送電線のＢ変電所母線側に設置された過電流継電器）の時限特性ＴOC2とはたとえば図８（ｂ）に示すような動作特性となる（電圧抑制付き過電流継電器の時限特性ＴOCVは同一整定であるため）ので、送電線事故を除去するのに２秒以上かかるという問題がある。
【０００６】
なお、構内事故を高速に（０．４秒で）遮断するために、電圧抑制付き過電流継電器のタップを大きくして倍率を下げることにより図８（ａ）に破線で示す時限特性ＴOCV’のように反限時特性の大きな部分を使用することも考えられるが、送電線事故時の倍率も下がるため電圧抑制付き過電流継電器のタップを大きくすることはできないという問題がある。
【０００７】
また、Ｃ変電所から送電した場合のＣ変電所側に設置された過電流継電器の時限特性を図９（ａ）に示す時限特性ＴOCcとなるように整定するとともに、Ｄ変電所から送電した場合のＤ変電所側に設置された過電流継電器の時限特性を図９（ｂ）に示す時限特性ＴOCdとなるように整定した場合、Ｃ変電所からＤ変電所以降も送電したときにＣ変電所側に設置された過電流継電器の時限特性ＴOCcとＤ変電所側に設置された過電流継電器の時限特性ＴOCdとは図９（ａ）に示すようになるため時限協調をかろうじてとることはできるが、Ｄ変電所からＣ変電所以降も送電したときには、Ｃ変電所側に設置された過電流継電器の時限特性ＴOCcとＤ変電所側に設置された過電流継電器の時限特性ＴOCdとは図９（ｂ）に示すように逆転してしまうため、選択性の低下が生じるという問題がある。
なお、Ｃ変電所からＤ変電所以降も送電したときにも、背後電源によっては時限特性ＴOCcと時限特性ＴOCdとが逆転して、選択性の低下が生じるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、発電所の受電点で使用しても送電線事故および構内事故を高速に除去することができるとともに電圧階級が同じである２つの変電所間に敷設された送電線で使用しても選択性の低下を防止することができる方向特性付き過電流継電器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の方向特性付き過電流継電器は、短絡事故用の方向特性付き過電流継電器（１０）であって、送電線の第１乃至第３の相にそれぞれ流れる第１乃至第３の相電流（Ｉr，Ｉs，Ｉt）および該第１乃至第３の相間の第１乃至第３の線間電流（Ｉrs，Ｉst，Ｉtr）の基準電圧（Ｖrs，Ｖst，Ｖtr）に対する位相をそれぞれ求め、該求めた位相に基づいて前記短絡事故の方向を判定する事故方向判定手段（２０）と、該事故方向判定手段において前記短絡事故の方向が判定されると、前記第１乃至第３の線間電流のいずれかまたは前記第１乃至第３の相電流のすべての電流値が該判定された短絡事故の方向に応じて予め定められた第１または第２の電流整定値以上であると、前記送電線に設置された遮断器を遮断するためのトリップ信号（ＳT）を生成するリレー演算処理手段（１４）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記リレー演算処理手段（１４）が、位相が前記第１乃至第３の線間電流のインピーダンス角（θ）±所定の角度（α）内に入っておりかつ電流値が前記第１の電流整定値以上である範囲を第１の動作範囲（ＰS）とするとともに、位相が前記インピーダンス角＋１８０°±前記所定の角度内に入っておりかつ電流値が前記第２の電流整定値以上である範囲を第２の動作範囲（ＰR）としたときに、前記第１乃至第３の線間電流のいずれかまたは前記第１乃至第３の相電流のすべてが該第１または第２の動作範囲内に入っていると前記トリップ信号を生成してもよい。
前記基準電圧が、前記第１および第２の相間の第１の線間電圧（Ｖrs）と前記第２および第３の相間の第２の線間電圧（Ｖst）と前記第３および第１の相間の第３の線間電圧（Ｖtr）とであり、前記事故方向判定手段（２０）が、前記第１の線間電流（Ｉrs）の前記第１の線間電圧（Ｖrs）に対する第１の位相と前記第２の線間電流（Ｉst）の前記第２の線間電圧（Ｖst）に対する第２の位相と前記第３の線間電流（Ｉtr）の前記第３の線間電圧（Ｖtr）に対する第３の位相とを求め、該求めた第１乃至第３の位相が第１の位相範囲内に入っていると前記短絡事故の方向が第１の方向であると判定し、該求めた第１乃至第３の位相が第２の位相範囲内に入っていると該短絡事故の方向が前記第１の方向とは逆の第２の方向であると判定する第１の方向判定手段（２１1，２１2，２１3）と、前記第１の相電流（Ｉr）の前記第１の線間電圧（Ｖrs）に対する第４の位相と前記第２の相電流（Ｉs）の前記第２の線間電圧（Ｖst）に対する第５の位相と前記第３の相電流（Ｉt）の前記第３の線間電圧（Ｖtr）に対する第６の位相とを求め、該求めた第４乃至第６の位相がすべて前記第１の位相範囲内に入っていると前記短絡事故の方向が前記第１の方向であると判定し、該求めた第４乃至第６の位相が前記第２の位相範囲内に入っていると前記短絡事故の方向が前記第２の方向であると判定する第２の方向判定手段（２１4〜２１6，２２1，２２2）とを備えてもよい。
前記リレー演算処理手段（１４）が、前記第１および第２の方向判定手段において前記短絡事故の方向が前記第１の方向であると判定された旨を示す事故方向判定結果信号が前記事故方向判定手段から入力された場合には、前記第１乃至第３の線間電流の電流値および前記第１乃至第３の相電流の電流値と前記第１の電流整定値とを比較して、前記第１乃至第３の線間電流のうちのいずれかの電流値または前記第１乃至第３の相電流のすべての電流値が該第１の電流整定値以上であると前記トリップ信号を生成し、前記第１および第２の方向判定手段において前記短絡事故の方向が前記第２の方向であると判定された旨を示す前記事故方向判定結果信号が前記事故方向判定手段から入力された場合には、前記第１乃至第３の線間電流の電流値および前記第１乃至第３の相電流の電流値と前記第２の電流整定値とを比較して、前記第１乃至第３の線間電流のうちのいずれかの電流値または前記第１乃至第３の相電流のすべての電流値が該第２の電流整定値以上であると前記トリップ信号を生成してもよい。
前記第１および第２の電流整定値が、共通電流整定値を補正係数で補正することにより定められてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の方向特性付き過電流継電器は、以下に示す効果を奏する。
（１）過電流継電器に方向特性を持たせることにより、送電方向および受電方向ともに時限協調点に目標とする動作時限で整定することができるので、発電所の受電点で使用しても送電線事故および構内事故を高速に除去することができるとともに、電圧階級が同じである２つの変電所間に敷設された送電線で使用しても選択性の低下を防止することができる。
（２）送電線事故および構内事故を高速に除去することができるので、送電線の溶断や焼損に至るおそれをなくすことができる。
（３）負荷電流では動作しないために従来の過電流継電器よりも容易に整定することができるので、複雑な整定検討が不要となり、検討時間の短縮化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上記の目的を、送電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相の相電流および線間電流の線間電圧に対する位相に基づいて短絡事故の方向を判定し、短絡事故の方向が判定されると線間電流のいずれかまたは相電流のすべての電流値が送電方向電流整定値または受電方向電流整定値以上であるとトリップ信号を生成することにより実現した。
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の方向特性付き過電流継電器の実施例について図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による方向特性付き過電流継電器１０は、図１に示すように、入力変換器１１と、アナログ入力部１２と、事故方向判定部２０と、リレー演算処理部１４と、整定・表示部１５と、入出力部１６と、外部機器インターフェース部（外部機器Ｉ／Ｆ部）１７とを備える。
【００１３】
入力変換器１１は、送電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された変流器（不図示）から入力されるＲ相電流Ｉr、Ｓ相電流ＩsおよびＴ相電流Ｉtのレベルとこの送電線が分岐された母線に設置された計器用変圧器（不図示）から入力されるＲ相電圧Ｖr、Ｓ相電圧ＶsおよびＴ相電圧Ｖtのレベルとをアナログ入力部１２の処理に適したレベルに変換する。
【００１４】
アナログ入力部１２は、バンドパスフィルタとサンプリングホールド回路とマルチプレクサ回路とアナログ／ディジタル変換器とを備え、入力変換器１１から入力されるアナログ信号のＲ相電流Ｉr、Ｓ相電流Ｉs、Ｔ相電流Ｉt、Ｒ相電圧Ｖr、Ｓ相電圧ＶsおよびＴ相電圧Ｖtをディジタル信号のＲ相電流Ｉr、Ｓ相電流Ｉs、Ｔ相電流Ｉt、Ｒ相電圧Ｖr、Ｓ相電圧ＶsおよびＴ相電圧Ｉtに変換する。
【００１５】
事故方向判定部２０は、アナログ入力部１２においてディジタル信号に変換されたＲ相電流Ｉr、Ｓ相電流Ｉs、Ｔ相電流Ｉt、Ｒ相電圧Ｖr、Ｓ相電圧ＶsおよびＴ相電圧Ｉtに基づいて短絡事故の方向を判定し、この判定結果を示す事故方向判定結果信号をリレー演算処理部１４に出力する。
【００１６】
ここで、事故方向判定部２０は、図２に示すように、第１乃至第６の位相比較回路２１1〜２１6と、第１および第２の論理積回路２２1，２２2とを備える。
Ｒ相−Ｓ相線間電圧Ｖrs、Ｓ相−Ｔ相線間電圧ＶstおよびＴ相−Ｒ相線間電圧Ｖtrのインピーダンス角をθとして所定の角度をα（たとえば、α＝１５°〜３０°）とすると、第１の位相比較回路２１1は、Ｒ相電流ＩrおよびＳ相電流Ｉsより求めたＲ相−Ｓ相線間電流ＩrsのＲ相電圧ＶrおよびＳ相電圧Ｖsより求めたＲ相−Ｓ相線間電圧Ｖrs（基準電圧）に対する位相を求め、求めた位相がθ±αの受電方向位相範囲内に入っているとハイレベルの第１の出力信号Ｓ1を出力し、求めた位相が（θ＋１８０°）±αの送電方向位相範囲内に入っているとハイレベルの第２の出力信号Ｓ2を出力する。
第２の位相比較回路２１2は、Ｓ相電流ＩsおよびＴ相電流Ｉtより求めたＳ相−Ｔ相線間電流ＩstのＳ相電圧ＶsおよびＴ相電圧Ｖtより求めたＳ相−Ｔ相線間電圧Ｖst（基準電圧）に対する位相を求め、求めた位相がθ±αの受電方向位相範囲内に入っているとハイレベルの第３の出力信号Ｓ3を出力し、求めた位相が（θ＋１８０°）±αの送電方向位相範囲内に入っているとハイレベルの第４の出力信号Ｓ4を出力する。
第３の位相比較回路２１3は、Ｔ相電流ＩtおよびＲ相電流Ｉrより求めたＴ相−Ｒ相線間電流ＩtrのＴ相電圧ＶtおよびＲ相電圧Ｖrより求めたＴ相−Ｒ相線間電圧Ｖtr（基準電圧）に対する位相を求め、求めた位相がθ±αの受電方向位相範囲内に入っているとハイレベルの第５の出力信号Ｓ5を出力し、求めた位相が（θ＋１８０°）±αの送電方向位相範囲内に入っているとハイレベルの第６の出力信号Ｓ6を出力する。
第４の位相比較回路２１4は、Ｒ相電流ＩrのＲ相電圧ＶrおよびＳ相電圧Ｖsより求めたＲ相−Ｓ相線間電圧Ｖrs（基準電圧）に対する位相を求め、求めた位相がθ±αの受電方向位相範囲内に入っているとハイレベルの第７の出力信号Ｓ7を出力し、求めた位相が（θ＋１８０°）±αの送電方向位相範囲内に入っているとハイレベルの第８の出力信号Ｓ8を出力する。
第５の位相比較回路２１5は、Ｓ相電流ＩsのＳ相電圧ＶsおよびＴ相電圧Ｖtより求めたＳ相−Ｔ相線間電圧Ｖst（基準電圧）に対する位相を求め、求めた位相がθ±αの受電方向位相範囲内に入っているとハイレベルの第９の出力信号Ｓ9を出力し、求めた位相が（θ＋１８０°）±αの送電方向位相範囲内に入っているとハイレベルの第１０の出力信号Ｓ10を出力する。
第６の位相比較回路２１6は、Ｔ相電流ＩtのＴ相電圧ＶtおよびＲ相電圧Ｖrより求めたＴ相−Ｒ相線間電圧Ｖtr（基準電圧）に対する位相を求め、求めた位相がθ±αの受電方向位相範囲内に入っているとハイレベルの第１１の出力信号Ｓ11を出力し、求めた位相が（θ＋１８０°）±αの送電方向位相範囲内に入っているとハイレベルの第１２の出力信号Ｓ12を出力する。
第１の論理積回路２２1は、第４の位相比較回路２１4から入力される第７の出力信号Ｓ7と第５の位相比較回路２１5から入力される第９の出力信号Ｓ9と第６の位相比較回路２１6から入力される第１１の出力信号Ｓ11との論理積をとり、第７、第９および第１１の出力信号Ｓ7，Ｓ9，Ｓ11がすべてハイレベルであると、ハイレベルの第１３の出力信号Ｓ13を出力する。
第２の論理積回路２２2は、第４の位相比較回路２１4から入力される第８の出力信号Ｓ7と第５の位相比較回路２１5から入力される第１０の出力信号Ｓ10と第６の位相比較回路２１6から入力される第１２の出力信号Ｓ12との論理積をとり、第８、第１０および第１２の出力信号Ｓ8，Ｓ10，Ｓ12がすべてハイレベルであると、ハイレベルの第１４の出力信号Ｓ14を出力する。
なお、第１、第３、第５および第１３の出力信号Ｓ1，Ｓ3，Ｓ5，Ｓ13は第１乃至第４の送電方向信号ＳS1〜ＳS4（すなわち、事故方向が送電方向であると判定された旨を示す事故方向判定結果信号）としてリレー演算処理部１４に出力される。また、第２、第４、第６および第１４の出力信号Ｓ2，Ｓ4，Ｓ6，Ｓ14は第１乃至第４の受電方向信号ＳR1〜ＳR4（すなわち、事故方向が受電方向であると判定された旨を示す事故方向判定結果信号）としてリレー演算処理部１４に出力される。
【００１７】
リレー演算処理部１４は、事故方向判定部２０から事故方向判定結果信号（第１乃至第４の送電方向信号ＳS1〜ＳS4および第１乃至第４の受電方向信号ＳR1〜ＳR4）が入力されると、以下のようにして動作判定を行う。
（１）ハイレベルの第１の送電方向信号ＳS1が入力されると、Ｒ相電流ＩrおよびＳ相電流Ｉsより求めたＲ相−Ｓ相線間電流Ｉrsの電流値と送電方向電流整定値とを比較して、Ｒ相−Ｓ相線間電流Ｉrsの電流値が送電方向電流整定値以上であると（すなわち、Ｒ相−Ｓ相線間電流Ｉrsが後述する送電方向動作範囲ＰSに入っていると）、Ｒ相−Ｓ相短絡事故が送電方向に発生したと判定する。
（２）ハイレベルの第２の送電方向信号ＳS2が入力されると、Ｓ相電流ＩsおよびＴ相電流Ｉtより求めたＳ相−Ｔ相線間電流Ｉstの電流値と送電方向電流整定値とを比較して、Ｓ相−Ｔ相線間電流Ｉstの電流値が送電方向電流整定値以上であると（すなわち、Ｓ相−Ｔ相線間電流Ｉstが送電方向動作範囲ＰSに入っていると）、Ｓ相−Ｔ相短絡事故が送電方向に発生したと判定する。
（３）ハイレベルの第３の送電方向信号ＳS3が入力されると、Ｔ相電流ＩtおよびＲ相電流Ｉrより求めたＴ相−Ｒ相線間電流Ｉtrの電流値と送電方向電流整定値とを比較して、Ｔ相−Ｒ相線間電流Ｉtrの電流値が送電方向電流整定値以上であると（すなわち、Ｔ相−Ｒ相線間電流Ｉtrが送電方向動作範囲ＰSに入っていると）、Ｔ相−Ｒ相短絡事故が送電方向に発生したと判定する。
（４）ハイレベルの第４の送電方向信号ＳS4が入力されると、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtの電流値と送電方向電流整定値とを比較して、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtの電流値がすべて送電方向電流整定値以上であると（すなわち、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtがすべて送電方向動作範囲ＰSに入っていると）、Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相短絡事故が送電方向に発生したと判定する。
（５）ハイレベルの第１の受電方向信号ＳR1が入力されると、Ｒ相電流ＩrおよびＳ相電流Ｉsより求めたＲ相−Ｓ相線間電流Ｉrsの電流値と受電方向電流整定値とを比較して、Ｒ相−Ｓ相線間電流Ｉrsの電流値が受電方向電流整定値以上であると（すなわち、Ｒ相−Ｓ相線間電流Ｉrsが後述する受電方向動作範囲ＰRに入っていると）、Ｒ相−Ｓ相短絡事故が受電方向に発生したと判定する。
（６）ハイレベルの第２の受電方向信号ＳR2が入力されると、Ｓ相電流ＩsおよびＴ相電流Ｉtより求めたＳ相−Ｔ相線間電流Ｉstの電流値と受電方向電流整定値とを比較して、Ｓ相−Ｔ相線間電流Ｉstの電流値が受電方向電流整定値以上であると（すなわち、Ｓ相−Ｔ相線間電流Ｉstが受電方向動作範囲ＰRに入っていると）、Ｓ相−Ｔ相短絡事故が受電方向に発生したと判定する。
（７）ハイレベルの第３の受電方向信号ＳR3が入力されると、Ｔ相電流ＩtおよびＲ相電流Ｉrより求めたＴ相−Ｒ相線間電流Ｉtrの電流値と受電方向電流整定値とを比較して、Ｔ相−Ｒ相線間電流Ｉtrの電流値が受電方向電流整定値以上であると（すなわち、Ｔ相−Ｒ相線間電流Ｉtrが受電方向動作範囲ＰRに入っていると）、Ｔ相−Ｒ相短絡事故が受電方向に発生したと判定する。
（８）ハイレベルの第４の受電方向信号ＳR4が入力されると、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉrの電流値と受電方向電流整定値とを比較して、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtの電流値がすべて受電方向電流整定値以上であると（すなわち、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtがすべて受電方向動作範囲ＰRに入っていると）、Ｒ相−Ｓ相−Ｔ相短絡事故が受電方向に発生したと判定する。
このようにリレー演算処理部１４において送電方向と受電方向とで別々の動作判定を行うことにより、送電方向の時限協調点および受電方向の時限協調点に対して一長一短となる整定ではなくて、送電方向の時限協調点および受電方向の時限協調点に応じた適正な整定を行うことができる。
【００１８】
リレー演算処理部１４は、短絡事故が発生したと判定すると、時限特性に従ってトリップ信号ＳTを生成し、生成したトリップ信号ＳTを入出力部１６および外部機器インターフェース部１７を介して遮断器に送信する。
【００１９】
整定・表示部１５は、送電方向電流整定値、受電方向電流整定値および時限特性を整定するためのリレー整定処理を行うとともに、整定した送電方向電流整定値、受電方向電流整定値および時限特性などを外部に表示する。
【００２０】
次に、インピーダンス角θ＝７５°およびα＝３０°（すなわち、受電方向位相範囲を４５°〜１０５°とし、送電方向位相範囲を２２５°〜２８５°）としたときの事故方向判定部２０およびリレー演算処理部１４の動作について、図３および図４を参照して説明する。
【００２１】
短絡事故が発生していない場合は、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にはＲ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉr，Ｉs，Ｉt（負荷電流）が図３（ａ−１）に示すように１２０°の位相差でそれぞれ流れる。
したがって、Ｒ相−Ｓ相線間電流ＩrsのＲ相−Ｓ相線間電圧Ｖrsに対する位相は０°となり、図３（ａ−２）に示すように送電方向位相範囲および受電方向位相範囲のいずれにも入らないため、第１の位相比較回路２１1から出力される第１および第２の出力信号Ｓ1，Ｓ2はロウレベルとなる。同様に、Ｓ相−Ｔ相線間電流ＩstのＳ相−Ｔ相線間電圧Ｖstに対する位相およびＴ相−Ｒ相線間電流ＩtrのＴ相−Ｒ相線間電圧Ｖtrに対する位相も０°となり、送電方向位相範囲および受電方向位相範囲のいずれにも入らないため、第２の位相比較回路２１2から出力される第３および第４の出力信号Ｓ3，Ｓ4と第３の位相比較回路２１3から出力される第５および第６の出力信号Ｓ5，Ｓ6もロウレベルとなる。
また、Ｒ相電流ＩrのＲ相−Ｓ相線間電圧Ｖrsに対する位相は３３０°（＝３６０°−３０°）となり、送電方向位相範囲および受電方向位相範囲のいずれにも入らないため、第４の位相比較回路２１4から出力される第７および第８の出力信号Ｓ7，Ｓ8はロウレベルとなる。同様に、Ｓ相電流ＩsのＳ相−Ｔ相線間電圧Ｖstに対する位相およびＴ相電流ＩtのＴ相−Ｒ相線間電圧Ｖtrに対する位相も３３０°となり、送電方向位相範囲および受電方向位相範囲のいずれにも入らないため、第５の位相比較回路２１5から出力される第９および第１０の出力信号Ｓ9，Ｓ10もロウレベルとなる。
その結果、事故方向判定部２０から出力される第１乃至第４の送電方向信号ＳS1〜ＳS4および第１乃至第４の受電方向信号ＳR1〜ＳR4はロウレベルとなるので、方向特性付き過電流継電器１０からはトリップ信号ＳTは出力されない。
このようにＲ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtの位相を常時監視しても負荷電流で方向特性付き過電流継電器１０が動作することはないため、負荷電流を考慮した整定タップとする必要がないので、小さな事故電流であっても短絡事故を確実に検出可能にすることができる。
【００２２】
送電線のＲ相およびＳ相間で受電方向に短絡事故が発生すると、図３（ｂ−１）に示すように、送電線のＲ相およびＳ相にＲ相電流ＩrおよびＳ相電流Ｉsが１８０°の位相差でそれぞれ流れ、Ｒ相−Ｓ相線間電流ＩrsのＲ相−Ｓ相線間電圧Ｖrsに対する位相は受電方向位相範囲に入る（図３（ｂ−２）の太実線の矢印参照）。
したがって、ハイレベルの第２の出力信号Ｓ2が第１の位相比較回路２１1から出力されるので、第１の受電方向信号ＳR1が事故方向判定部２０からリレー演算処理部１４に出力される。その結果、Ｒ相−Ｓ相線間電流Ｉrsの電流値が受電方向電流整定値以上であると、Ｒ相−Ｓ相線間電流Ｉrsは図３（ｂ−２）に太実線の矢印で示すように送電方向動作範囲ＰSに入るため、リレー演算処理部１４が動作してトリップ信号ＳTが時限特性に基づいて生成される。
一方、送電線のＲ相およびＳ相間で送電方向に短絡事故が発生すると、送電線のＲ相およびＳ相にＲ相電流ＩrおよびＳ相電流Ｉsが図３（ｂ−１）に示した方向と逆向きに１８０°の位相差でそれぞれ流れ、Ｒ相−Ｓ相線間電流ＩrsのＲ相−Ｓ相線間電圧Ｖrsに対する位相は送電方向位相範囲に入る（図３（ｂ−２）の太破線の矢印参照）。
したがって、ハイレベルの第１の出力信号Ｓ1が第１の位相比較回路２１1から出力されるので、第１の送電方向信号ＳS1が事故方向判定部２０からリレー演算処理部１４に出力される。その結果、Ｒ相−Ｓ相線間電流Ｉrsの電流値が送電方向電流整定値以上であると、Ｒ相−Ｓ相線間電流Ｉrsは図３（ｂ−２）に太破線の矢印で示すように送電方向動作範囲ＰSに入るため、リレー演算処理部１４が動作してトリップ信号ＳTが時限特性に基づいて生成される。
【００２３】
送電線のＳ相およびＴ相間で受電方向に短絡事故が発生すると、図３（ｃ−１）に示すように、送電線のＳ相およびＴ相にＳ相電流ＩsおよびＴ相電流Ｉtが１８０°の位相差でそれぞれ流れ、Ｓ相−Ｔ相線間電流ＩstのＳ相−Ｔ相線間電圧Ｖstに対する位相は受電方向位相範囲に入る（図３（ｃ−２）の太実線の矢印参照）。
したがって、ハイレベルの第４の出力信号Ｓ4が第２の位相比較回路２１2から出力されるので、第２の受電方向信号ＳR2が事故方向判定部２０からリレー演算処理部１４に出力される。その結果、Ｓ相−Ｔ相線間電流Ｉstの電流値が受電方向電流整定値以上であると、Ｓ相−Ｔ相線間電流Ｉstは図３（ｃ−２）に太実線の矢印で示すように受電方向動作範囲ＰRに入るため、リレー演算処理部１４が動作してトリップ信号ＳTが時限特性に基づいて生成される。
一方、送電線のＳ相およびＴ相間で送電方向に短絡事故が発生すると、送電線のＳ相およびＴ相にＳ相電流ＩsおよびＴ相電流Ｉtが図３（ｃ−１）に示した方向と逆向きに１８０°の位相差でそれぞれ流れ、Ｓ相−Ｔ相線間電流ＩstのＳ−Ｔ相線間電圧Ｖstに対する位相は送電方向位相範囲に入る（図３（ｃ−２）の太破線の矢印参照）。
したがって、ハイレベルの第３の出力信号Ｓ3が第２の位相比較回路２１2から出力されるので、第２の送電方向信号ＳS2が事故方向判定部２０からリレー演算処理部１４に出力される。その結果、Ｓ相−Ｔ相線間電流Ｉstの電流値が送電方向電流整定値以上であると、Ｓ相−Ｔ相線間電流Ｉstは図３（ｃ−２）に太破線の矢印で示すように送電方向動作範囲ＰSに入るため、リレー演算処理部１４が動作してトリップ信号ＳTが時限特性に基づいて生成される。
【００２４】
送電線のＴ相およびＲ相間で受電方向に短絡事故が発生すると、図４（ａ−１）に示すように、送電線のＴ相およびＲ相にＴ相電流ＩtおよびＲ相電流Ｉrが１８０°の位相差でそれぞれ流れ、Ｔ相−Ｒ相線間電流ＩtrのＴ相−Ｒ相線間電圧Ｖtrに対する位相は受電方向位相範囲に入る（図４（ａ−２）の太実線の矢印参照）。
したがって、ハイレベルの第６の出力信号Ｓ6が第３の位相比較回路２１3から出力されるので、第３の受電方向信号ＳR3が事故方向判定部２０からリレー演算処理部１４に出力される。その結果、Ｔ相−Ｒ相線間電流Ｉtrの電流値が受電方向電流整定値以上であると、Ｔ相−Ｒ相線間電流Ｉtrは図４（ａ−２）に太実線の矢印で示すように受電方向動作範囲ＰRに入るため、リレー演算処理部１４が動作してトリップ信号ＳTが時限特性に基づいて生成される。
また、送電線のＴ相およびＲ相間で送電方向に短絡事故が発生すると、送電線のＴ相およびＲ相にＴ相電流ＩtおよびＲ相電流Ｉrが図４（ａ−１）に示した方向と逆向きに１８０°の位相差でそれぞれ流れ、Ｔ相−Ｒ相線間電流ＩtrのＴ相−Ｒ相線間電圧Ｖtrに対する位相は送電方向位相範囲に入る（図４（ａ−２）の太破線の矢印参照）。
したがって、ハイレベルの第５の出力信号Ｓ5が第３の位相比較回路２１3から出力されるので、第３の送電方向信号ＳS3が事故方向判定部２０からリレー演算処理部１４に出力される。その結果、Ｔ相−Ｒ相線間電流Ｉtrの電流値が送電方向電流整定値以上であると、Ｔ相−Ｒ相線間電流Ｉtrは図４（ａ−２）に太破線の矢印で示すように送電方向動作範囲ＰSに入るため、リレー演算処理部１４が動作してトリップ信号ＳTが時限特性に基づいて生成される。
【００２５】
送電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相間で受電方向に短絡事故が発生すると、図４（ｂ−１）に示すように、送電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にＲ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtが１８０°の位相差でそれぞれ流れ、Ｒ相電流ＩrのＲ相−Ｓ相線間電圧Ｖrsに対する位相、Ｓ相電流ＩsのＳ相−Ｔ相線間電圧Ｖstに対する位相およびＴ相電流ＩtのＴ相−Ｒ相線間電圧Ｖtrに対する位相はすべて受電方向位相範囲に入る（図４（ｂ−２）乃至（ｂ−４）の太実線の矢印参照）。
したがって、ハイレベルの第８、第１０および第１２の出力信号Ｓ8，Ｓ10，Ｓ12が第４乃至第６の位相比較回路２１4〜２１6からそれぞれ出力され、ハイレベルの第１４の出力信号Ｓ14が第２の論理積回路２２2から出力されるので、第４の受電方向信号ＳR4が事故方向判定部２０からリレー演算処理部１４に出力される。その結果、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtの電流値がすべて受電方向電流整定値以上であると、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtはすべて図４（ｂ−２）乃至（ｂ−４）に太実線の矢印で示すように受電方向動作範囲ＰRに入るため、リレー演算処理部１４が動作してトリップ信号ＳTが時限特性に基づいて生成される。
一方、送電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相間で送電方向に短絡事故が発生すると、送電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にＲ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtが図４（ｂ−１）に示した方向と逆向きに１８０°の位相差でそれぞれ流れ、Ｒ相電流ＩrのＲ相−Ｓ相線間電圧Ｖrsに対する位相、Ｓ相電流ＩsのＳ相−Ｔ相線間電圧Ｖstに対する位相およびＴ相電流ＩtのＴ相−Ｒ相線間電圧Ｖtrに対する位相はすべて送電方向位相範囲に入る（図４（ｂ−２）乃至（ｂ−４）の太破線の矢印参照）。
したがって、ハイレベルの第７、第９および第１１の出力信号Ｓ7，Ｓ9，Ｓ11が第４乃至第６の位相比較回路２１4〜２１6からそれぞれ出力され、ハイレベルの第１３の出力信号Ｓ13が第１の論理積回路２２1から出力されるので、第４の送電方向信号ＳS4が事故方向判定部２０からリレー演算処理部１４に出力される。その結果、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtの電流値がすべて送電方向電流整定値以上であると、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電流Ｉr，Ｉs，Ｉtはすべて図４（ｂ−２）乃至（ｂ−４）に太破線の矢印で示すように送電方向動作範囲ＰSに入るため、リレー演算処理部１４が動作してトリップ信号ＳTが時限特性に基づいて生成される。
【００２６】
以上のように構成された方向特性付き過電流継電器１０を図７に示したＡ変電所（発電所）の受電点に設置する場合には、受電方向の時限特性ＴRを図５（ａ）に示すように次区間の過電流継電器の時限特性ＴOC1に対して０．４秒の時限協調を持たせるように整定することにより、同図に破線で示す時限特性ＴOCVに整定された電圧抑制付き過電流継電器よりも高速に構内事故を除去することができる。
また、送電方向の時限特性ＴSを図５（ｂ）に示すように次区間の過電流継電器の時限特性ＴOC2に対して１．１３秒の時限協調を持たせるように整定することにより、同図に破線で示す時限特性ＴOCVに整定された電圧抑制付き過電流継電器に比べて高速（２秒以内）に送電線事故を除去することができる。
【００２７】
さらに、方向特性付き過電流継電器１０を図７に示したＣ変電所とＤ変電所との間に敷設された平衡２回線送電線のＣ変電所側およびＤ変電所側に設置する場合には、Ｃ変電所側に設置した方向特性付き過電流継電器１０の受電方向の時限特性ＴcRを図６に示すようにＤ変電所側に設置した方向特性付き過電流継電器１０の送電方向の時限特性ＴdSに対して動作時限が小さくなるように整定することにより、従来の過電流継電器を設置したときに生じる逆転現象を防止することができる。
【００２８】
以上の説明では、リレー演算処理部１４は、送電方向電流整定値および受電方向電流整定値の２つの電流整定値を用いて動作判定を行ったが、共通電流整定値を用いて、事故時の各相電流の大きさや時限協調点までのインピーダンスなどを考慮して予め決定した補正係数で共通電流整定値を補正することにより送電方向電流整定値および受電方向電流整定値を定めて動作判定を行ってもよい。
【００２９】
また、Ｃ変電所とＤ変電所との間に敷設された送電線を平衡２回線送電線として説明したが、Ｃ変電所とＤ変電所との間に敷設された送電線は１回線送電線であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例による方向特性付き過電流継電器１０の構成を示す図である。
【図２】図１に示した事故方向判定部２０の構成を示す図である。
【図３】図２に示した事故方向判定部２０およびリレー演算処理部１４のインピーダンス角θ＝７５°およびα＝３０°としたときの動作について説明するための図である。
【図４】図２に示した事故方向判定部２０およびリレー演算処理部１４のインピーダンス角θ＝７５°およびα＝３０°としたときの動作について説明するための図である。
【図５】図１に示した方向特性付き過電流継電器１０を発電所の受電点に設置したときの効果を説明するための図である。
【図６】図１に示した方向特性付き過電流継電器１０をＣ変電所とＤ変電所との間に敷設された平衡２回線送電線のＣ変電所側およびＤ変電所側に設置したときの効果を説明するための図である。
【図７】従来技術を説明するための電力系統図である。
【図８】図７に示したＡ変電所の受電点に電圧抑制付き過電流継電器を設置したときの問題点を説明するための図である。
【図９】図７に示した平衡２回線送電線のＣ変電所側およびＤ変電所側に従来の過電流継電器を設置したときの問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  発電機
２A  変圧器
２G  発電機変圧器
３A，３C1，３C2，３D1，３D2  遮断器
１０  方向特性付き過電流継電器
１１  入力変換器
１２  アナログ入力部
１４  リレー演算処理部
１５  整定・表示部
１６  入出力部
１７  外部機器インターフェース部（外部機器Ｉ／Ｆ部）
２０  事故方向判定部
２１1〜２１6  第１乃至第６の位相比較回路
２２1，２２2  第１および第２の論理積回路
Ｉr  Ｒ相電流
Ｉs  Ｓ相電流
Ｉt  Ｔ相電流
Ｉrs，Ｉst，Ｉtr  線間電流
Ｖr  Ｒ相電圧
Ｖs  Ｓ相電圧
Ｉt  Ｔ相電圧
Ｖrs，Ｖst，Ｖtr  線間電圧
Ｓ1〜Ｓ14  第１乃至第１４の出力信号
ＳS1〜ＳS4  第１乃至第４の送電方向信号
ＳR1〜ＳR4  第１乃至第４の受電方向信号
ＳT  トリップ信号
ＴR，ＴS，ＴcR，ＴdS，ＴOCV，ＴOC1〜ＴOC4  時限特性
θ  インピーダンス角
α  所定の角度
【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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