(57)【要約】【課題】逆潮流から三相交流回路を保護するための変流器および電力方向継電器の設置台数を削減することができる電力方向継電装置を提供する。【解決手段】電力方向継電装置は、２次コイルを巻装した環状鉄心に送配電線のＲ相およびＳ相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させたクロス貫通変流器１０と、クロス貫通変流器１０から入力される電流ｉRyと計器用変圧器６から入力される送配電線の相電圧ＶR，ＶS，ＶTから求めた基準電圧（たとえばＲ相−Ｔ相の線間電圧ＶRT）とに基づいて逆潮流を検出すると、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された遮断器２1〜２3を一括遮断する電力方向継電器４０とを具備する。【選択図】図１
2010166773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆潮流から三相交流回路を保護するための電力方向継電装置であって、
２次コイルを巻装した環状鉄心に前記三相交流回路の第１の相および第２の相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させたクロス貫通変流器（１０）と、
該クロス貫通変流器から入力される電流（ｉRy）と計器用変圧器（６）から入力される前記三相交流回路の電圧情報から求めた基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、該三相交流回路の第１乃至第３の相にそれぞれ設置された第１乃至第３の遮断器（２1〜２3）を一括遮断する電力方向継電器（４０）と、
を具備することを特徴とする、電力方向継電装置。
【請求項２】
前記電力方向継電器が、前記クロス貫通変流器から入力される電流を１／３1/2倍して補正電流（ｉRy’）を算出し、該算出した補正電流と前記基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、前記第１乃至第３の遮断器を一括遮断することを特徴とする、請求項１記載の電力方向継電装置。
【請求項３】
前記電力方向継電器が、前記基準電圧の位相を９０°進めた電圧を他の基準電圧として、前記クロス貫通変流器から入力される電流または該電流を１／３1/2倍して算出した補正電流と該他の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出することにより、無効電力方向継電器として機能することを特徴とする、請求項１または２記載の電力方向継電装置。
【請求項４】
逆潮流から三相交流回路を保護するための電力方向継電装置であって、
２次コイルを巻装した環状鉄心に前記三相交流回路の第１の相および第２の相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させた第１のクロス貫通変流器（１０1）と、
２次コイルを巻装した環状鉄心に前記三相交流回路の第２の相および第３の相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させた第２のクロス貫通変流器（１０2）と、
前記第１のクロス貫通変流器から入力される第１の電流（ｉRy1）と計器用変圧器（６）から入力される前記三相交流回路の電圧情報から求めた第１の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、該三相交流回路の第１乃至第３の相にそれぞれ設置された第１乃至第３の遮断器（２1〜２3）を一括遮断する第１の電力方向継電器（４０1）と、
前記第２のクロス貫通変流器から入力される第２の電流（ｉRy2）と前記計器用変圧器から入力される前記三相交流回路の電圧情報から求めた第２の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、前記第１乃至第３の遮断器を一括遮断する第２の電力方向継電器（４０2）と、
を具備することを特徴とする、電力方向継電装置。
【請求項５】
前記第１の電力方向継電器が、前記第１のクロス貫通変流器から入力される第１の電流を１／３1/2倍して第１の補正電流（ｉRy1’）を算出し、該算出した第１の補正電流と前記第１の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、前記第１乃至第３の遮断器を一括遮断し、
前記第２の電力方向継電器が、前記第２のクロス貫通変流器から入力される第２の電流を１／３1/2倍して第２の補正電流（ｉRy2’）を算出し、該算出した第２の補正電流と前記第２の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、前記第１乃至第３の遮断器を一括遮断する、
ことを特徴とする、請求項４記載の電力方向継電装置。
【請求項６】
前記第１の電力方向継電器が、前記第１の基準電圧の位相を９０°進めた電圧を第３の基準電圧として、前記第１のクロス貫通変流器から入力される第１の電流または該第１の電流を１／３1/2倍して算出した第１の補正電流と該第３の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出することにより、無効電力方向継電器として機能することを特徴とする、請求項４または５記載の電力方向継電装置。
【請求項７】
前記第２の電力方向継電器が、前記第２の基準電圧の位相を９０°進めた電圧を第４の基準電圧として、前記第２のクロス貫通変流器から入力される第２の電流または該第２の電流を１／３1/2倍して算出した第２の補正電流と該第４の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出することにより、無効電力方向継電器として機能することを特徴とする、請求項４乃至６いずれかに記載の電力方向継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力方向継電装置に関し、特に、逆潮流から三相交流回路を保護するのに好適な電力方向継電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三相交流回路では、逆潮流から三相交流回路を保護するために、電力方向継電器（ＤＰ）が使用されている（たとえば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
たとえば、図７に示すように、母線の下流に設置された発電設備Ｇからの逆潮流から送配電線を保護するために、第１乃至第３の電力方向継電器４０1〜４０3を用いて、第１の電力方向継電器４０1には、送配電線のＲ相に設置された第１の変流器（ＣＴ）３1からＲ相の電流を入力するとともに母線に設置された計器用変圧器（ＰＴ）６からＲ相の相電圧ＶRおよびＴ相の相電圧ＶTを入力し、また、第２の電力方向継電器４０2には、送配電線のＳ相に設置された第２の変流器３2からＳ相の電流を入力するとともに計器用変圧器６からＲ相の相電圧ＶRおよびＳ相の相電圧ＶSを入力し、さらに、第３の電力方向継電器４０3には、送配電線のＴ相に設置された第３の変流器３3からＴ相の電流を入力するとともに計器用変圧器６からＳ相の相電圧ＶSおよびＴ相の相電圧ＶTを入力して、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相に発生した逆潮流を以下のようにして検出すると、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された第１乃至第３の遮断器２1〜２3を第１乃至第３の電力方向継電器４０1〜４０3で一括遮断している。
送配電線に逆潮流が発生すると、図７に破線の矢印で示すように、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相に母線と反対方向（以下、この方向を「＋方向」とする。）に有効電流ｉRP，ｉSP，ｉTPが位相差１２０°でそれぞれ流れる。
したがって、第１の電力方向継電器４０1は、計器用変圧器６から入力されるＲ相の相電圧ＶRおよびＴ相の相電圧ＶTより算出したＲ相−Ｔ相の線間電圧ＶRTを基準電圧として用いて、第１の変流器３1から入力されるＲ相の有効電流ｉRPと基準電圧（線間電圧ＶRT）とに基づいて動作して、Ｒ相の有効電流ｉRPが図８に示す動作範囲に入ると第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
第２の電力方向継電器４０2は、計器用変圧器６から入力されるＲ相の相電圧ＶRおよびＳ相の相電圧ＶSより算出したＳ相−Ｒ相の線間電圧ＶSRを基準電圧として用いて、第２の変流器３2から入力されるＳ相の有効電流ｉSPと基準電圧（線間電圧ＶSR）とに基づいて動作して、Ｓ相の有効電流ｉSPが動作範囲（図８参照）に入ると第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
第３の電力方向継電器４０3は、計器用変圧器６から入力されるＳ相の相電圧ＶSおよびＴ相の相電圧ＶTより算出したＴ相−Ｓ相の線間電圧ＶTSを基準電圧として用いて、第３の変流器３3から入力されるＴ相の有効電流ｉTPと基準電圧（線間電圧ＶTS）とに基づいて動作して、Ｔ相の電流ｉTPが動作範囲（図８参照）に入ると第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
【０００４】
なお、図７に示した第１乃至第３の電力方向継電器４０1〜４０3では、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相に発生する逆潮流を検出するための基準電圧として線間電圧ＶRT，ＶSR，ＶTSを用いたが、単相電圧を用いる電力方向継電器もある。
また、基準電圧として線間電圧ＶRT，ＶSR，ＶTSを用いる場合の最大感度角は３０°とし、基準電圧として単相電圧を用いる場合の最大感度角は０°とする。
さらに、３台の電力方向継電器を用いる代わりに、電力方向継電器を１台だけ用いて送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相のうちの１相のみについて逆潮流を検出することもなされている。
【特許文献１】特開昭５４−６７６５８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、送配電線につき変流器および電力方向継電器を３組設置しているため、変流器および電力方向継電器の設置台数を少なくして設備コストの削減を図りたいという要請がある。また、電力方向継電器を１台だけ用いる場合には、この電力方向継電器が故障または点検によって使用できなくなったときには逆潮流を検出することができない。
【０００６】
本発明の目的は、逆潮流から三相交流回路を保護するための変流器および電力方向継電器の設置台数を削減することができる電力方向継電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電力方向継電装置は、逆潮流から三相交流回路を保護するための電力方向継電装置であって、２次コイルを巻装した環状鉄心に前記三相交流回路の第１の相および第２の相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させたクロス貫通変流器（１０）と、該クロス貫通変流器から入力される電流（ｉRy）と計器用変圧器（６）から入力される前記三相交流回路の電圧情報から求めた基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、該三相交流回路の第１乃至第３の相にそれぞれ設置された第１乃至第３の遮断器（２1〜２3）を一括遮断する電力方向継電器（４０）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記電力方向継電器が、前記クロス貫通変流器から入力される電流を１／３1/2倍して補正電流（ｉRy’）を算出し、該算出した補正電流と前記基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、前記第１乃至第３の遮断器を一括遮断してもよい。
前記電力方向継電器が、前記基準電圧の位相を９０°進めた電圧を他の基準電圧として、前記クロス貫通変流器から入力される電流または該電流を１／３1/2倍して算出した補正電流と該他の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出することにより、無効電力方向継電器として機能してもよい。
また、本発明の電力方向継電装置は、逆潮流から三相交流回路を保護するための電力方向継電装置であって、２次コイルを巻装した環状鉄心に前記三相交流回路の第１の相および第２の相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させた第１のクロス貫通変流器（１０1）と、２次コイルを巻装した環状鉄心に前記三相交流回路の第２の相および第３の相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させた第２のクロス貫通変流器（１０2）と、前記第１のクロス貫通変流器から入力される第１の電流（ｉRy1）と計器用変圧器（６）から入力される前記三相交流回路の電圧情報から求めた第１の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、該三相交流回路の第１乃至第３の相にそれぞれ設置された第１乃至第３の遮断器（２1〜２3）を一括遮断する第１の電力方向継電器（４０1）と、前記第２のクロス貫通変流器から入力される第２の電流（ｉRy2）と前記計器用変圧器から入力される前記三相交流回路の電圧情報から求めた第２の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、前記第１乃至第３の遮断器を一括遮断する第２の電力方向継電器（４０2）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記第１の電力方向継電器が、前記第１のクロス貫通変流器から入力される第１の電流を１／３1/2倍して第１の補正電流（ｉRy1’）を算出し、該算出した第１の補正電流と前記第１の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、前記第１乃至第３の遮断器を一括遮断し、前記第２の電力方向継電器が、前記第２のクロス貫通変流器から入力される第２の電流を１／３1/2倍して第２の補正電流（ｉRy2’）を算出し、該算出した第２の補正電流と前記第２の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、前記第１乃至第３の遮断器を一括遮断してもよい。
前記第１の電力方向継電器が、前記第１の基準電圧の位相を９０°進めた電圧を第３の基準電圧として、前記第１のクロス貫通変流器から入力される第１の電流または該第１の電流を１／３1/2倍して算出した第１の補正電流と該第３の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出することにより、無効電力方向継電器として機能してもよい。
前記第２の電力方向継電器が、前記第２の基準電圧の位相を９０°進めた電圧を第４の基準電圧として、前記第２のクロス貫通変流器から入力される第２の電流または該第２の電流を１／３1/2倍して算出した第２の補正電流と該第４の基準電圧とに基づいて逆潮流を検出することにより、無効電力方向継電器として機能してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電力方向継電装置は、以下に示す効果を奏する。
（１）クロス貫通変流器を使用することにより、逆潮流から三相交流回路を保護するための変流器および電力方向継電器の設置台数を削減して、設備コストの削減を図ることができる。
（２）基準電圧の位相を９０°進めた他の基準電圧を使用することにより、電力方向継電器を無効電力方向継電器として機能させることができる。
（３）クロス貫通変流器および電力方向継電器を２組使用することにより、１台の電力方向継電器が故障または点検によって使用できなくなっても、他の１台の電力方向継電器でバックアップして、逆潮流から三相交流回路を保護することができる。
（４）クロス貫通変流器および電力方向継電器を２組使用することにより、２台の電力方向継電器を両方とも無効電力方向継電器として機能させることもできるし、１台の電力方向継電器を電力方向継電器として機能させて他の１台の電力方向継電器を無効電力方向継電器として機能させることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
上記の目的を、２次コイルを巻装した環状鉄心に三相交流回路の第１の相および第２の相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させたクロス貫通変流器を用いて、電力方向継電器が、クロス貫通変流器から入力される電流と計器用変圧器から入力される三相交流回路の電圧情報から求めた基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、三相交流回路の第１乃至第３の相にそれぞれ設置された第１乃至第３の遮断器を一括遮断することにより実現した。
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明の電力方向継電装置の実施例について図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施例による電力方向継電装置は、図１に示すように、送配電線のＲ相およびＳ相がクロスするように貫通されたクロス貫通変流器１０と、母線に設置された計器用変圧器６と、クロス貫通変流器１０から入力される電流ｉRyと計器用変圧器６から入力される電圧情報（Ｒ相、Ｓ相およびＴ相の相電圧ＶR，ＶS，ＶT）から求めた基準電圧とに基づいて逆潮流を検出すると、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する電力方向継電器４０とを具備する。
【００１１】
ここで、クロス貫通変流器１０は、２次コイルを巻装した環状鉄心に送配電線のＲ相およびＳ相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させた貫通形変流器である。
すなわち、送配電線のＲ相に流れる電流の向きが＋方向である場合にクロス貫通変流器１０から出力される電流の極性が“＋”となり、かつ、送配電線のＳ相に流れる電流の向きが＋方向である場合にクロス貫通変流器１０から出力される電流の極性が“−”となるように、送配電線のＲ相はクロス貫通変流器１０の極性方向（環状鉄心の第１の開口面から環状鉄心の第２の開口面への方向）に貫通されているが、送配電線のＳ相はクロス貫通変流器１０の反極性方向（環状鉄心の第２の開口面から環状鉄心の第１の開口面への方向）に貫通されている。
これにより、クロス貫通変流器１０からは、送配電線のＲ相を流れる電流とＳ相を流れる電流との差電流が出力される。
【００１２】
送配電線に逆潮流が発生すると、図１に破線の矢印で示すように送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相に有効電流ｉRP，ｉSP，ｉTPが＋方向にそれぞれ流れる。
このとき、送配電線のＲ相の有効電流ｉRPとＳ相の有効電流ｉSPとは図２（ａ）に示すように１２０°の位相差でクロス貫通変流器１０の環状鉄心を逆向きに貫通して流れる（すなわち、Ｒ相の有効電流ｉRPはクロス貫通変流器１０を極性方向に貫通して流れ、Ｓ相の有効電流ｉSPはクロス貫通変流器１０を反極性方向に貫通して流れる）。
そのため、クロス貫通変流器１０から電力方向継電器４０に入力される電流ｉRyに含まれる有効電流ｉRyPは、図１に実線の太矢印で示すように、Ｒ相の有効電流ｉRPとＳ相の有効電流ｉSPとのベクトル差となり、有効電流ｉRyPの振幅はＲ相の有効電流ｉRP（Ｓ相の有効電流ｉSP）の振幅の３1/2倍となる（図２（ａ）参照）。
ｉRyP＝ｉRP−ｉSP
｜ｉRyP｜＝｜ｉRP−ｉSP｜＝３1/2×｜ｉRP｜＝３1/2×｜ｉSP｜
そこで、電力方向継電器４０は、図７に示した従来の第１乃至第３の電力方向継電器４０1〜４０3に入力される有効電流の振幅と同じにするために、次式で示すように電流ｉRyを１／３1/2倍して補正電流ｉRy’を算出する。
ｉRy’＝ｉRy×１／３1/2
｜ｉRy’｜＝｜ｉRy｜×１／３1/2
（｜ｉRyP’｜＝｜ｉRP｜＝｜ｉSP｜）
電力方向継電器４０は、計器用変圧器６から入力されるＲ相、Ｓ相およびＴ相の相電圧ＶR，ＶS，ＶTより求めたＲ相−Ｔ相の線間電圧ＶRTを基準電圧として用いて、算出した補正電流ｉRy’と基準電圧（線間電圧ＶRT）とに基づいて動作して（最大感度角＝６０°）、補正電流ｉRy’に含まれる補正有効電流ｉRyP’が図２（ｂ）に破線の矢印で示すように動作範囲に入ると第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
【００１３】
なお、Ｒ相−Ｔ相の線間電圧ＶRTを基準電圧として用いたが、Ｓ相の相電圧ＶSの位相を９０°進めたものを用いてもよい。
【００１４】
また、クロス貫通変流器１０には送配電線のＲ相およびＳ相をクロスさせて貫通させたが、送配電線のＳ相およびＴ相をクロスさせて貫通させてもよいし、送配電線のＴ相およびＲ相をクロスさせて貫通させてもよい。
ただし、クロスさせる送配電線の相の組合せ（以下、「ＣＴ結線」と称する。）によって、電力方向継電器４０は、クロス貫通変流器１０から入力される電流ｉRyを１／３1/2倍して補正した補正電流ｉRy’と表１に示す基準電圧とに基づいて動作する。なお、表１において、ＣＴ結線の“＋”および“−”は、送配電線の各相を流れる電流の向きが＋方向である場合にクロス貫通変流器１０から出力される電流の極性が“＋”および“−”となることを示す。
【表１】
2010166773.tif 000003
【００１５】
また、電力方向継電器４０を以下のように動作させることにより、電力方向継電器４０を無効電力方向継電器（ＤＱ）として機能させることができる。
【００１６】
送配電線に逆潮流が発生すると、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相に無効電流ｉRQ，ｉSQ，ｉTQが＋方向にそれぞれ流れる。
このとき、送配電線のＲ相の無効電流ｉRQとＳ相の無効電流ｉSQとは図３（ａ）に示すように１２０°の位相差でクロス貫通変流器１０の環状鉄心を逆向きに貫通して流れる（すなわち、Ｒ相の無効電流ｉRQはクロス貫通変流器１０を極性方向に貫通して流れ、Ｓ相の無効電流ｉSQはクロス貫通変流器１０を反極性方向に貫通して流れる）。
そのため、クロス貫通変流器１０から電力方向継電器４０に入力される電流ｉRyに含まれる無効電流ｉRyQはＲ相の無効電流ｉRQとＳ相の無効電流ｉSQとのベクトル差となり、無効電流ｉRyQの振幅はＲ相の無効電流ｉRQ（Ｓ相の無効電流ｉSQ）の振幅の３1/2倍となる（図３（ａ）参照）。
ｉRyQ＝ｉRQ−ｉSQ
｜ｉRyQ｜＝｜ｉRQ−ｉSQ｜＝３1/2×｜ｉRQ｜＝３1/2×｜ｉSQ｜
そこで、電力方向継電器４０は、次式で示すように電流ｉRyを１／３1/2倍して補正電流ｉRy’を算出する。
ｉRy’＝ｉRy×１／３1/2
｜ｉRy’｜＝｜ｉRy｜×１／３1/2-
（｜ｉRyQ’｜＝｜ｉRQ｜＝｜ｉSQ｜）
電力方向継電器４０は、計器用変圧器６から入力されるＳ相の相電圧ＶSの極性を反転したもの（−ＶS）を基準電圧として用いて、算出した補正電流ｉRy’と基準電圧（極性が負のＳ相の相電圧−ＶS）とに基づいて動作して（最大感度角＝６０°）、補正電流ｉRy’に含まれる補正無効電流ｉRyQ’が図３（ｂ）に破線の矢印で示すように動作範囲に入ると第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
【００１７】
なお、極性が負のＳ相の相電圧−ＶSを基準電圧として用いたが、Ｒ相−Ｔ相の線間電圧ＶRTの位相を９０°進めたものを用いてもよい。
【実施例２】
【００１８】
次に、本発明の第２の実施例による電力方向継電装置について、図４および図５を参照して説明する。
本実施例による電力方向継電装置は、図４に示すように、送配電線のＲ相およびＳ相がクロスするように貫通された第１のクロス貫通変流器１０1と、送配電線のＳ相およびＴ相がクロスするように貫通された第２のクロス貫通変流器１０2と、母線に設置された計器用変圧器６と、第１のクロス貫通変流器１０1から入力される第１の電流ｉRy1と計器用変圧器６から入力される電圧情報（Ｒ相、Ｓ相およびＴ相の相電圧ＶR，ＶS，ＶT）から求めた第１の基準電圧とに基づいて送配電線の逆潮流を検出すると、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する第１の電力方向継電器４０1と、第２のクロス貫通変流器１０2から入力される第２の電流ｉRy2と計器用変圧器６から入力される電圧情報から求めた第２の基準電圧とに基づいて送配電線の逆潮流を検出すると、第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する第２の電力方向継電器４０2とを具備する。
【００１９】
ここで、第１のクロス貫通変流器１０1は、２次コイルを巻装した環状鉄心に送配電線のＲ相およびＳ相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させた貫通形変流器であり、第２のクロス貫通変流器１０2は、２次コイルを巻装した環状鉄心に送配電線のＳ相およびＴ相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させた貫通形変流器である。
すなわち、送配電線のＲ相に流れる電流の向きが＋方向である場合に第１のクロス貫通変流器１０1から出力される電流の極性が“＋”となり、かつ、送配電線のＳ相に流れる電流の向きが＋方向である場合に第１のクロス貫通変流器１０1から出力される電流の極性が“−”となるように、送配電線のＲ相は第１のクロス貫通変流器１０1の極性方向に貫通されているが、送配電線のＳ相は第１のクロス貫通変流器１０1の反極性方向に貫通されている。
同様に、送配電線のＳ相に流れる電流の向きが＋方向である場合に第２のクロス貫通変流器１０2から出力される電流の極性が“＋”となり、かつ、送配電線のＴ相に流れる電流の向きが＋方向である場合に第２のクロス貫通変流器１０2から出力される電流の極性が“−”となるように、送配電線のＳ相は第２のクロス貫通変流器１０2の極性方向に貫通されているが、送配電線のＴ相は第２のクロス貫通変流器１０2の反極性方向に貫通されている。
これにより、第１のクロス貫通変流器１０1からは送配電線のＲ相を流れる電流とＳ相を流れる電流との差電流が出力され、また、第２のクロス貫通変流器１０2からは送配電線のＳ相を流れる電流とＴ相を流れる電流との差電流が出力される。
【００２０】
送配電線に逆潮流が発生すると、図４に破線の矢印で示すように送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相に有効電流ｉRP，ｉSP，ｉTPが＋方向にそれぞれ流れる。
このとき、送配電線のＲ相の有効電流ｉRPとＳ相の有効電流ｉSPとは図５（ａ）に示すように１２０°の位相差で第１のクロス貫通変流器１０1の環状鉄心を逆向きに貫通して流れる（すなわち、Ｒ相の有効電流ｉRPは第１のクロス貫通変流器１０1を極性方向に貫通して流れ、Ｓ相の有効電流ｉSPは第１のクロス貫通変流器１０1を反極性方向に貫通して流れる）。
そのため、第１のクロス貫通変流器１０1から第１の電力方向継電器４０1に入力される第１の電流ｉRy1に含まれる第１の有効電流ｉRyP1は、図４に実線の太矢印で示すように、Ｒ相の有効電流ｉRPとＳ相の有効電流ｉSPとのベクトル差となり、第１の有効電流ｉRyP1の振幅はＲ相の有効電流ｉRP（Ｓ相の有効電流ｉSP）の振幅の３1/2倍となる（図５（ａ）参照）。
ｉRyP1＝ｉRP−ｉSP
｜ｉRyP1｜＝｜ｉRP−ｉSP｜＝３1/2×｜ｉRP｜＝３1/2×｜ｉSP｜
そこで、第１の電力方向継電器４０1は、図７に示した従来の第１乃至第３の電力方向継電器４０1〜４０3に入力される有効電流の振幅と同じにするために、次式で示すように第１の電流ｉRy1を１／３1/2倍して第１の補正電流ｉRy1’を算出する。
ｉRy1’＝ｉRy1×１／３1/2
｜ｉRy1’｜＝｜ｉRy1｜×１／３1/2-
（｜ｉRyP1’｜＝｜ｉRP｜＝｜ｉSP｜）
第１の電力方向継電器４０1は、計器用変圧器６から入力されるＲ相、Ｓ相およびＴ相の相電圧ＶR，ＶS，ＶTより求めたＲ相−Ｔ相の線間電圧ＶRTを基準電圧として用いて、算出した第１の補正電流ｉRy1’に含まれる第１の補正有効電流ｉRyP1’と基準電圧（線間電圧ＶRT）とに基づいて動作して（最大感度角＝６０°）、第１の補正有効電流ｉRyP1’が図５（ｂ）に破線の矢印で示すように動作範囲に入ると第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
同様に、送配電線のＳ相の有効電流ｉSPとＴ相の有効電流ｉSTとは図５（ｃ）に示すように１２０°の位相差で第２のクロス貫通変流器１０2の環状鉄心を逆向きに貫通して流れる（すなわち、Ｓ相の有効電流ｉSPは第２のクロス貫通変流器１０2を極性方向に貫通して流れ、Ｔ相の有効電流ｉSTは第２のクロス貫通変流器１０2を反極性方向に貫通して流れる）。
そのため、第２のクロス貫通変流器１０2から第２の電力方向継電器４０2に入力される第２の電流ｉRy2に含まれる第２の有効電流ｉRyP2は、図４に破線の太矢印で示すように、Ｓ相の有効電流ｉSPとＴ相の有効電流ｉSTとのベクトル差となり、第２の有効電流ｉRyP2の振幅はＳ相の有効電流ｉSP（Ｔ相の有効電流ｉST）の振幅の３1/2倍となる（図５（ｃ）参照）。
ｉRyP2＝ｉSP−ｉTP
｜ｉRyP2｜＝｜ｉSP−ｉTP｜＝３1/2×｜ｉSP｜＝３1/2×｜ｉTP｜
そこで、第２の電力方向継電器４０2は、図７に示した従来の第１乃至第３の電力方向継電器４０1〜４０3に入力される有効電流の振幅と同じにするために、次式で示すように第２の電流ｉRy2を１／３1/2倍して第２の補正電流ｉRy2’を算出する。
ｉRy2’＝ｉRy2×１／３1/2
｜ｉRy2’｜＝｜ｉRy2｜×１／３1/2
-    （｜ｉRyP2’｜＝｜ｉSP｜＝｜ｉTP｜）
第２の電力方向継電器４０2は、計器用変圧器６から入力されるＲ相、Ｓ相およびＴ相の相電圧ＶR，ＶS，ＶTより求めたＳ相−Ｒ相の線間電圧ＶSRを基準電圧として用いて、算出した第２の補正電流ｉRy2’に含まれる第２の補正有効電流ｉRyP2’と基準電圧（線間電圧ＶSR）とに基づいて動作して（最大感度角＝６０°）、第２の補正有効電流ｉRyP2’が図５（ｄ）に破線の矢印で示すように動作範囲に入ると第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
【００２１】
なお、第１のクロス貫通変流器１０1には送配電線のＲ相およびＳ相をクロスさせて貫通させるとともに第２のクロス貫通変流器１０2には送配電線のＳ相およびＴ相をクロスさせて貫通させたが、第１および第２のクロス貫通変流器１０1，１０2にクロスさせて貫通させる送配電線の２相は他の組合せでもよい。
【００２２】
ただし、ＣＴ結線によって、第１および第２の電力方向継電器４０1，４０2は、第１および第２のクロス貫通変流器１０1，１０2からそれぞれ入力される第１および第２の電流ｉRy1，ｉRy2を１／３1/2倍して補正した第１および第２の補正電流ｉRy1’，ｉRy2’と表１に示した基準電圧とに基づいて動作する。
【００２３】
また、第１および第２の電力方向継電器４０1，４０2を以下のように動作させることにより、第１および第２の電力方向継電器４０1，４０2を無効電力方向継電器（ＤＱ）として機能させることができる。
【００２４】
送配電線に逆潮流が発生すると、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相に無効電流ｉRQ，ｉSQ，ｉTQが＋方向にそれぞれ流れる。
このとき、送配電線のＲ相の無効電流ｉRQとＳ相の無効電流ｉSQとは図６（ａ）に示すように１２０°の位相差で第１のクロス貫通変流器１０1の環状鉄心を逆向きに貫通して流れる（すなわち、Ｒ相の無効電流ｉRQは第１のクロス貫通変流器１０1を極性方向に貫通して流れ、Ｓ相の無効電流ｉSQは第１のクロス貫通変流器１０1を反極性方向に貫通して流れる）。
そのため、第１のクロス貫通変流器１０1から第１の電力方向継電器４０1に入力される第１の電流ｉRy1に含まれる第１の無効電流ｉRyQ1はＲ相の無効電流ｉRQとＳ相の無効電流ｉSQとのベクトル差となり、第１の無効電流ｉRyQ1の振幅はＲ相の無効電流ｉRQ（Ｓ相の無効電流ｉSQ）の振幅の３1/2倍となる（図６（ａ）参照）。
ｉRyQ1＝ｉRQ−ｉSQ
｜ｉRyQ1｜＝｜ｉRQ−ｉSQ｜＝３1/2×｜ｉRQ｜＝３1/2×｜ｉSQ｜
そこで、第１の電力方向継電器４０1は、次式で示すように第１の電流ｉRy1を１／３1/2倍して第１の補正電流ｉRy1’を算出する。
ｉRy1’＝ｉRy1×１／３1/2
｜ｉRy1’｜＝｜ｉRy1｜×１／３1/2-
（｜ｉRyQ1’｜＝｜ｉRQ｜＝｜ｉSQ｜）
第１の電力方向継電器４０1は、計器用変圧器６から入力されるＳ相の相電圧ＶSの極性を反転したもの（−ＶS）を基準電圧として用いて、算出した第１の補正電流ｉRy1’に含まれる第１の補正無効電流ｉRyQ1’と基準電圧（極性が負のＳ相の相電圧−ＶS）とに基づいて動作して（最大感度角＝６０°）、第１の補正無効電流ｉRyQ1’が図６（ｂ）に破線の矢印で示すように動作範囲に入ると第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
同様に、送配電線のＳ相の無効電流ｉSQとＴ相の無効電流ｉSTとは図６（ｃ）に示すように１２０°の位相差で第２のクロス貫通変流器１０2の環状鉄心を逆向きに貫通して流れる（すなわち、Ｓ相の無効電流ｉSQは第２のクロス貫通変流器１０2を極性方向に貫通して流れ、Ｔ相の無効電流ｉSTは第２のクロス貫通変流器１０2を反極性方向に貫通して流れる）。
そのため、第２のクロス貫通変流器１０2から第２の電力方向継電器４０2に入力される第２の電流ｉRy2に含まれる第２の無効電流ｉRyQ2はＳ相の無効電流ｉSQとＴ相の無効電流ｉSTとのベクトル差となり、第２の無効電流ｉRyQ2の振幅はＳ相の無効電流ｉSQ（Ｔ相の無効電流ｉST）の振幅の３1/2倍となる（図６（ｃ）参照）。
ｉRyQ2＝ｉSQ−ｉTQ
｜ｉRyQ2｜＝｜ｉSQ−ｉTQ｜＝３1/2×｜ｉSQ｜＝３1/2×｜ｉTQ｜
そこで、第２の電力方向継電器４０2は、次式で示すように第２の電流ｉRy2を１／３1/2倍して第２の補正電流ｉRy2’を算出する。
ｉRy2’＝ｉRy2×１／３1/2
｜ｉRy2’｜＝｜ｉRy2｜×１／３1/2-
（｜ｉRyQ2’｜＝｜ｉSQ｜＝｜ｉTQ｜）
第２の電力方向継電器４０2は、計器用変圧器６から入力されるＴ相の相電圧ＶTの極性を反転したもの（−ＶT）を基準電圧として用いて、算出した第２の補正電流ｉRy2’に含まれる第２の補正無効電流ｉRyQ2’と基準電圧（極性が負のＴ相の相電圧−ＶT）とに基づいて動作して（最大感度角＝６０°）、第２の補正無効電流ｉRyQ2’が図６（ｄ）に破線の矢印で示すように動作範囲に入ると第１乃至第３の遮断器２1〜２3を一括遮断する。
【００２５】
なお、第１の電力方向継電器４０1では極性が負のＳ相の相電圧−ＶSを基準電圧として用いたが、Ｒ相−Ｔ相の線間電圧ＶRTの位相を９０°進めたものを用いてもよい。同様に、第２の電力方向継電器４０2では極性が負のＴ相の相電圧−ＶTを基準電圧として用いたが、Ｓ相−Ｒ相の線間電圧ＶSRの位相を９０°進めたものを用いてもよい。
【００２６】
上述した第２の実施例による電力方向継電装置では、送配電線につきクロス貫通変流器および電力方向継電器を２組使用することにより、たとえば第１の電力方向継電器４０1が故障または点検によって使用できなくなっても、第２の電力方向継電器４０2を動作させることにより第２の電力方向継電器４０2でバックアップすることができる。また、たとえば第１の電力方向継電器４０1を電力方向継電器として使用し、第２の電力方向継電器４０2を無効電力方向継電器として使用することもできる。
【００２７】
以上では、送配電線において使用される電力方向継電器との組合せでクロス貫通変流器について説明したが、クロス貫通変流器は、送配電線以外の三相交流回路において使用されている電力方向継電器と組み合わせても、同様の効果を得ることができる。
また、クロス貫通変流器の環状鉄心には三相交流回路の任意の２相を逆向きに１回クロスさせて貫通させたが、三相交流回路の任意の２相が２回以上クロスしてクロス貫通変流器を貫通するように、三相交流回路の任意の２相をクロス貫通変流器の環状鉄心に同じ回数または異なる回数だけ巻いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施例による電力方向継電装置について説明するための図である。
【図２】図１に示した電力方向継電器４０の動作について説明するための図である。
【図３】無効電力継電器として機能させるときの図１に示した電力方向継電器４０の動作について説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施例による電力方向継電装置について説明するための図である。
【図５】図４に示した第１および第２の電力方向継電器４０1，４０2の動作について説明するための図である。
【図６】無効電力継電器として機能させるときの図４に示した第１および第２の電力方向継電器４０1，４０2の動作について説明するための図である。
【図７】従来の電力方向継電器について説明するための図である。
【図８】図７に示した従来の第１の電力方向継電器４０1の動作について説明するための図である。
【符号の説明】
【００２９】
２1〜２3  第１乃至第３の遮断器
３1〜３3  第１乃至第３の変流器
６  計器用変圧器
１０  クロス貫通変流器
１０1，１０2  第１および第２のクロス貫通変流器
４０  電力方向継電器
４０1〜４０3  第１乃至第３の電力方向継電器
ｉRP，ｉSP，ｉTP，ｉRyP  有効電流
ｉRQ，ｉSQ，ｉTQ，ｉRyQ  無効電流
ｉRy  電流
ｉRy’  補正電流
ｉRyP’  補正有効電流
ｉRyQ’  補正無効電流
ｉRy1，ｉRy2  第１および第２の電流
ｉRyP1，ｉRyP2  第１および第２の有効電流
ｉRyQ1，ｉRyQ2  第１および第２の無効電流
ｉRy1’，ｉRy2’  第１および第２の補正電流
ｉRyP1’，ｉRyP2’  第１および第２の補正有効電流
ｉRyQ1’，ｉRyQ2’  第１および第２の補正無効電流
ＶR，ＶS，ＶT  相電圧
ＶRT，ＶSR，ＶTS  線間電圧
Ｇ  発電設備
Ｌ  負荷
【図１】
2010166773.tif 000004
【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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