(57)【要約】【課題】送電線に流れる電流の系統周波数が変動しても、１線地絡事故としての事故相を正確に選別できる事故相選別装置を得る。【解決手段】送電線に流れる電流値を基に送電線事故時の事故相を選別する事故相選別装置において、検出タイミングの異なる相電流の差分を各相毎に算出し、算出した差分相電流に基づいて各相間の差分線間電流のスカラー値をそれぞれ求め、現時点におけるスカラー値からそれ以前におけるスカラー値を減算して差分スカラー値を算出し、差分スカラー値のうち１つだけが所定値未満のとき１線地絡事故としての事故相を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線に流れる電流値を基に送電線事故時の事故相を選別する事故相選別装置において、
検出タイミングの異なる相電流の差分を各相毎に算出する差分相電流算出手段と、前記差分相電流算出手段で得られた各相の差分相電流に基づいて差分線間電流をそれぞれ算出する差分線間電流演算手段と、前記差分線間電流演算手段で得られた各相間の差分線間電流のスカラー値をそれぞれ算出するスカラー値算出手段と、現時点における差分線間電流のスカラー値からそれ以前における差分線間電流のスカラー値を各相間毎に減算する差分スカラー値演算手段と、前記差分スカラー値演算手段で得られた各相間の差分スカラー値のうち１つだけが所定値未満のときに１線地絡事故としての事故相を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする事故相選別装置。
【請求項２】
前記判定手段は、差分スカラー値演算手段で得られた各相間の差分スカラー値のうちすべてが所定値より大きいときに２線事故または３線事故としての事故相を判定することを特徴とする請求項１に記載の事故相選別装置。
【請求項３】
前記差分スカラー値演算手段は、現時点における差分線間電流のスカラー値から現時点より一定時間前における差分線間電流のスカラー値を減算することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の事故相選別装置。
【請求項４】
前記差分スカラー値演算手段は、現時点における差分線間電流のスカラー値から正常時における前記差分線間電流のスカラー値を減算することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の事故相選別装置。
【請求項５】
送電線に流れる電流値を基に送電線事故時の事故相を選別する事故相選別装置において、
検出タイミングの異なる相電流の位相差を補正して同一位相における差分を各相毎に算出する差分相電流算出手段と、前記差分相電流算出手段で得られた各相の差分相電流に基づいて差分線間電流をそれぞれ算出する差分線間電流演算手段と、前記差分線間電流演算手段で得られた各相間の差分線間電流のスカラー値をそれぞれ算出するスカラー値算出手段と、前記スカラー値算出手段で得られた各相間の差分線間電流のスカラー値のうち１つだけが所定値未満のときに１線地絡事故としての事故相を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする事故相選別装置。
【請求項６】
前記判定手段は、スカラー値算出手段で得られた各相間の差分線間電流のスカラー値のうちすべてが所定値より大きいときに２線事故または３線事故としての事故相を判定することを特徴とする請求項５に記載の事故相選別装置。
【請求項７】
前記判定手段は、各相間の差分線間電流のスカラー値のうち１つだけが所定値未満のときに１線地絡事故として、前記差分相電流算出手段で得られた差分相電流の最大相を事故相と判定することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の事故相選別装置。
【請求項８】
前記判定手段は、各相間の差分線間電流のスカラー値のすべてが所定値よりも大きいときに２線事故または３線事故として、３相のうち相電圧が最大振幅となる相を事故相と判定することを特徴とする請求項２または請求項７のいずれか一項に記載の事故相選別装置。
【請求項９】
前記判定手段は、各相間の差分線間電流のスカラー値のすべてが所定値よりも大きいときに２線事故または３線事故として、各相間のインピーダンスのうち最小インピーダンスを有する２相を事故相と判定することを特徴とする請求項２または請求項７のいずれか一項に記載の事故相選別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接接地系電力系統における送電線の事故相選別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
送電線上の事故を検出するために距離リレーが用いられ、送電線の事故点までの距離を求めるためには故障点標定装置が用いられる。この場合の標定方法としては、例えば事故相選別を行い、その選別相に応じたインピーダンス計測により事故点までの距離を求める方法がある。
【０００３】
従来、このような距離リレーや故障点標定装置に用いる事故相選別装置においては、各線間電流の事故分電流とその事故分電流の最大値との比をそれぞれ求め、これらの比の１つがある一定値より小さい場合に１線地絡事故とし、各相の変化分電流が最大となる相を事故相とするものがある。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平８−２２１３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような事故相選別装置においては、事故分電流を事故後の相電流瞬時値から事故前の潮流電流瞬時値の差としているため、現時点の電流瞬時値とそれ以前の同位相の電流瞬時値が必要である。しかしながら、事故相選別装置の入力電流は定格周波数の整数倍の周波数でサンプリングするため、入力電流の系統周波数が定格周波数から変動すると、系統事故による電流変化が無い場合であっても、サンプリング時の入力電流と差分を採るそれ以前の電流との間に位相差が生じるため、誤差差分電流が発生することになり、１線地絡事故としての事故相選別を誤る恐れがあった。
【０００６】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、入力電流の系統周波数が変動しても１線地絡事故としての事故相を正確に選別できる事故相選別装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る事故相選別装置は、送電線に流れる電流値を基に送電線事故時の事故相を選別する事故相選別装置において、検出タイミングの異なる相電流の差分を各相毎に算出する差分相電流算出手段と、差分相電流算出手段で得られた各相の差分相電流に基づいて差分線間電流をそれぞれ算出する差分線間電流演算手段と、差分線間電流演算手段で得られた各相間の差分線間電流のスカラー値をそれぞれ算出するスカラー値算出手段と、各相間毎に現時点における差分線間電流のスカラー値からそれ以前における差分線間電流のスカラー値を減算する差分スカラー値演算手段と、各相間の差分スカラー値のうち１つだけが所定値未満のとき１線地絡事故としての事故相を判定する判定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各相における検出タイミングの異なる相電流の差分に基づいて各相間の差分線間電流のスカラー値を求め、現時点におけるスカラー値からそれ以前におけるスカラー値を減算して差分スカラー値を算出し、差分スカラー値のうち１つだけが所定値未満のとき１線地絡事故としての事故相を判定することにより、入力電流の系統周波数が変動しても１線地絡事故の事故相を正確に選別できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る事故相選別装置を用いた距離リレーの構成を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る事故相選別のフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る１線地絡事故時の差分スカラー値と事故相の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る事故相選別のフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３に係る事故相選別のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
本発明を実施するための実施の形態１における事故相選別装置１を図１ないし図３を用いて説明する。図１において、事故相選別装置１は距離リレー２の一部であるＣＰＵ３に３相の送電線からの入力データを所定時間保持する入力データ保持部１０１と、事故相選別を行う事故相選別部１０２とから構成されている。また、ＣＰＵ３は事故点が距離リレー２の保護区間であることを判定する距離要素演算部３１と、距離リレー２の保護区間を記憶しておく整定部（図示しない）と、事故相選別部１０２及び距離要素演算部３１の結果に基づいて事故相の送電線遮断信号を生成するロジック演算部３２を備えている。
なお、ここでは事故相選別装置１をＣＰＵ３で構成したが、フリップフロップ等で形成した入力データ保持部及びロジック回路等で形成した事故相選別部のように一部または全部をハードウエアで構成してもよい。また、距離リレー２は他の直接接地系電力系統に適用される保護リレーであってもよい。
【００１１】
距離リレー２はＣＰＵ３の他に、各相の送電線７に設けられたＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）９及びＰＴ（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）１０にそれぞれ接続され、３相の送電線７から入力される電流及び電圧のアナログインタフェースとなるＡＩ回路４と、アナログ入力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路５と、ＣＰＵ３の演算結果を信号線１１を介して各相の送電線に設けられた遮断器８へ出力する出力回路６とで構成されている。
【００１２】
次に、動作について説明する。
送電線７のアナログ電流及びアナログ電圧は距離リレー２に入力されると、ＡＩ回路４を介してＡ／Ｄ変換回路５に入力され、サンプリングによりデジタルデータに変換された後にＣＰＵ３に出力される。ＣＰＵ３に入力されたデジタルデータは入力データ保持部１０１において適切な期間保持され、距離要素演算部３１及び事故相選別部１０２にそれぞれ出力される。距離要素演算部３１は入力データ保持部１０１からのデータに基づいて事故点までの距離を算出し、整定部に記憶された距離リレー２の保護区間内であればロジック演算部３２へ結果を出力する。
【００１３】
一方、事故相選別部１０２では入力データ保持部１０１からのデータに基づいて電力系統に発生した事故の種類と事故相を判定し、結果をロジック演算部３２へ出力する。ロジック演算部３２は事故相における事故点までの距離が距離リレー２の保護区間内であるときに事故と判定し、出力回路６はこの判定結果に基づいて該当する相の遮断器８へ遮断信号を出力する。
【００１４】
ここで、事故相選別装置１における事故の種類及び事故相の判定方法について図２を用いて説明する。ステップＳ１１では、各相において相電流を系統周波数のＮ周期分（Ｎは整数）の値を保持し、ステップＳ１２では、各相において現時点の相電流と（Ｎ−１）個前の相電流の差分をそれぞれ算出する。負荷電流に変化が無く、系統周波数の変動もない場合には差分相電流が３相共に零となる。
【００１５】
ステップＳ１３では、各相の差分相電流に基づいて各相間の差分線間電流をそれぞれ算出する。１相地絡事故時の健全相２相に含まれる零相電流は健全相２相の相電流に等しく含まれるため、線間電流を算出することで地絡事故発生時における健全相２相の零相電流を相殺できる。
【００１６】
ステップＳ１４では、各相間の差分線間電流からそれぞれのスカラー値（振幅値）を算出し、定格周波数のＰ倍（Ｐは整数）でサンプリングしたスカラー値Ｍ個分（Ｍは整数、かつＭ＜Ｎ＊Ｐ）の値を保持する。スカラー値を保持する最低期間を系統電流の位相差π／２相当とすると、差分線間電流のスカラー値は三平方の定理により次式で求められる。ただし、ＩAB（ｔ）は時刻ｔにおけるＡ−Ｂ相間の差分線間電流の瞬時値とし、式の左辺はスカラー値を示すものとする。Ｂ−Ｃ相間及びＣ−Ａ相間についても同様に求めることができる。
【００１７】
【数１】
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【００１８】
ステップＳ１５では、各相間において現時点における差分線間電流のスカラー値から（Ｍ−１）個前の差分線間電流のスカラー値を減算して差分スカラー値をそれぞれ求める。入力電流の系統周波数は変動するのに対し、サンプリング周波数は定格周波数の整数倍に固定されているため負荷電流が一定の場合にも差分相電流が発生する場合があるが、ステップＳ１５を踏むことで、負荷電流が一定の場合における前記スカラー値の差分は零となり、周波数変動による誤差を相殺できる。
【００１９】
ステップＳ１６では、各相間の差分スカラー値を１線地絡事故における差分スカラー値と事故相の関係を示す図３に基づいて１線地絡事故か否かの判定及び事故相の判定を行う。第１の判定基準値をｋ１、第２の判定基準値をｋ２とすると、各相間の差分スカラー値のうち１つだけがｋ１未満で、かつ他の２つの差分スカラー値が共にｋ２より大きい場合に１線地絡事故とし、差分相電流の最大相すなわち相間の差分スカラー値がｋ１未満となる２相以外を事故相と判定する。
【００２０】
ステップＳ１７では、ステップＳ１６において１線地絡事故でない場合に、事故なし、あるいは２線事故、３線事故の判定をし、２線事故または３線事故のときは事故相を選別する。各相間の差分スカラー値が全てｋ２より大きいときは２線事故または３線事故、全てｋ１より小さいときは事故なしとなる。それ以外の場合は事故相判定が困難な状態であり、３線事故と扱っても良い。例えば２線事故で１相電流がｋ２より小さく、もう１相がｋ２より大きいケースが相当し、その場合は距離要素演算部３１の結果が誤出力しないと考えられるので、ロジック演算部３２の出力は距離リレーとしての出力には影響が無く、問題とならないからである。
【００２１】
２線事故または３線事故の場合、３相の相電圧のうち最大振幅となる相が健全相、他の２相が事故相となる。事故相は線間電流が最大となる２相として判定することもできるが、各相間のアーク抵抗が不平衡の場合に健全相を含む線間電流が２相とも事故相の線間電流より大きくなり、誤判定する恐れがある。これに対し、相電圧による方法においては、健全相における相電圧の振幅は変化が小さいため事故相における相電圧よりも必ず大きくなり正確に判定できる。なお、３線事故の場合は２線事故と同様に判定していずれか２相を事故相とする。
また、２線事故の場合、事故相である２相のインピーダンスが他の健全相より必ず小さくなるため、事故相の判定は各相の相電圧の代わりに各相間のインピーダンスを求め、最小インピーダンスとなる２相を事故相としてもよい。
【００２２】
この実施の形態によれば、各相における検出タイミングの異なる相電流を入力データ保持部１０１にて所定期間保持し、この相電流の差分に基づいて事故相選別部１０２において各相間の差分線間電流のスカラー値を求め、現時点におけるスカラー値からそれ以前におけるスカラー値を減算して差分スカラー値を算出し、差分スカラー値のうち１つだけが所定値未満のとき１線地絡事故としての事故相を判定することにより、入力電流の系統周波数が変動しても負荷電流の誤差を相殺して１線地絡事故の事故相を正確に選別できる。
【００２３】
また、各相間の差分スカラー値が全て所定値よりも大きいか判定することにより、１線地絡事故だけでなく２線事故または３線事故の事故相選別もできる。
【００２４】
また、差分スカラー値は現時点における差分線間電流のスカラー値から（Ｍ−１）個前の差分線間電流のスカラー値を減算することにより、事故発生前の差分線間電流のスカラー値が周波数変動の影響を受けても負荷電流の誤差を相殺して１線地絡事故の事故相を正確に選別できる。
【００２５】
また、１線地絡事故の場合に差分相電流を用いることで事故相を容易に特定できる。
【００２６】
また、各相間の差分スカラー値が全て所定値よりも大きいときに２線事故または３線事故として、３相の相電圧のうち最大振幅となる２相を事故相と判定することにより、アーク事故等で相間のアーク抵抗が不平衡になった場合でも信頼性の高い２線事故の事故相選別ができる。
【００２７】
また、２線事故または３線事故の場合に各相間のインピーダンスを求めて最小インピーダンスとなる２相を事故相と判定することにより、電圧だけでなく電流の影響も加味するため事故相選別の信頼性をさらに向上できる。
【００２８】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、入力電流の系統周波数が定格周波数から変動した場合における負荷電流の誤差を相殺するために現時点における差分線間電流のスカラー値から一定期間前の差分線間電流のスカラー値を減算している。実施の形態２では、図５に示すように一定期間前の差分線間電流のスカラー値の代わりに正常時の差分線間電流のスカラー値を減算する。
【００２９】
ステップＳ２１では、各相において相電流を系統周波数のＮ周期分（Ｎは整数）の値を保持し、ステップＳ２２では、各相において現時点の相電流と（Ｎ−１）個前の相電流の差分をそれぞれ算出する。
ステップＳ２３では、各相の差分相電流に基づいて各相間の差分線間電流をそれぞれ算出し、定格周波数のＰ倍（Ｐは整数）でサンプリングした値をスカラー値換算したＬ個分（Ｌは整数、かつＬ≒Ｐ〜２Ｐ程度）の値を保持する。ただしスカラー値の保持期間は少なくとも系統電流の位相差π／２相当とする。
ステップＳ２４では、各相間の差分線間電流からそれぞれのスカラー値を算出する。
【００３０】
ステップＳ２５では、各相間において現時点における差分線間電流のスカラー値から正常時の差分線間電流のスカラー値を減算して差分スカラー値をそれぞれ求める。前回のサイクルで事故無し（事故有フラグ＝０）と判定していた場合、減算する正常時のスカラー値としてＬ個前の差分線間電流のスカラー値を用い、前回のサイクルで事故有り（事故有フラグ＝１）と判定していた場合は、減算するスカラー値として正常時に記憶していた値（詳細は後述する）を用いる。
算出した各相間における差分スカラー値がすべて第１の判定基準値ｋ１より小さい場合、事故有フラグは０のまま事故無しとして判定を終え、差分スカラー値のうちいずれか一つがｋ１より大きい場合、事故発生を検出して事故有フラグを１に更新すると共に、この時点よりＬ個前のスカラー値を正常時のスカラー値として記憶更新する。この記憶した正常時のスカラー値は、上述したように次サイクル以降の事故継続中、ステップＳ２５においてＬ個前の差分線間電流のスカラー値の代わりに正常時のスカラー値として用いる。
ステップＳ２６以降は実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【００３１】
この実施の形態によれば、各相における差分相電流に基づいて各相間の差分線間電流のスカラー値を求め、現時点におけるスカラー値からそれ以前におけるスカラー値を減算して差分スカラー値を算出し、差分スカラー値のうち１つだけが所定値未満のとき１線地絡事故としての事故相を判定することにより、入力電流の系統周波数が変動しても負荷電流の誤差を相殺して１線地絡事故の事故相を正確に選別できる。
【００３２】
また、差分スカラー値のいずれか１つが所定値よりも大きいときに事故発生を検出し、事故発生を検出した時点より一定時間前のスカラー値を記憶し、事故継続中は現時点におけるスカラー値から記憶した正常時のスカラー値を減算することにより、緩やかな周波数変動による負荷電流の誤差を軽減できる。
【００３３】
また、１線地絡事故の場合に差分相電流を用いることで事故相を容易に特定できる。
【００３４】
また、２線事故及び３線事故については実施の形態１と同様の効果を得る。
【００３５】
実施の形態３．
上記実施の形態１及び実施の形態２では、入力電流の系統周波数が定格周波数から変動した場合における負荷電流の誤差を相殺するために現時点における差分線間電流のスカラー値からそれ以前の差分線間電流のスカラー値を減算している。実施の形態３では、図６に示すようにスカラー値算出後に減算する代わりに、各相において現時点及び一定時間前における相電流の位相差θを求め、現時点の相電流から一定時間前の相電流を位相差θ分だけ補正した値を減算する。
【００３６】
ステップＳ３１では、各相において相電流を系統周波数のＮ周期分（Ｎは整数）の値を保持する。
ステップＳ３２では、各相において現時点の相電流と（Ｎ−１）個前の相電流の位相差θを計測した後、（Ｎ−１）個前の相電流を位相差θだけ補正して現時点の相電流の位相における相電流の差分をそれぞれ算出する。
【００３７】
ステップＳ３３では、各相の差分相電流に基づいて各相間の差分線間電流をそれぞれ算出し、ステップＳ３４では、各相間の差分線間電流からそれぞれのスカラー値を算出する。この実施の形態２では、ステップＳ２２において現時点とそれ以前の相電流の差分を補正したため、実施の形態１及び実施の形態２におけるステップＳ１５、Ｓ２５に相当する処理は行わない。
ステップＳ３５以降は、実施の形態１におけるステップＳ１６以降と同様のため、説明を省略する。
【００３８】
この実施の形態によれば、各相において検出タイミングの異なる相電流の位相差θを求め、この位相差θ分だけ補正して同一位相とした２つの相電流の差分を算出し、この相電流の差分に基づいて各相間の差分線間電流のスカラー値を求め、スカラー値のうち１つだけが所定値未満のとき１線地絡事故としての事故相を判定することにより、入力電流の系統周波数が変動しても負荷電流の誤差を相殺して１線地絡事故の事故相を正確に選別できる。さらに、事故継続中は正常時との位相差θを補正することにより、緩やかな周波数変動による負荷電流の誤差も軽減できる。
【００３９】
また、各相間のスカラー値が全て所定値よりも大きいか判定することにより、１線地絡事故だけでなく２線事故または３線事故の事故相選別もできる。
【００４０】
また、１線地絡事故の場合に差分相電流を用いることで事故相を容易に特定できる。
【００４１】
また、２線事故及び３線事故については実施の形態１と同様の効果を得る。
【符号の説明】
【００４２】
１  事故相選別装置
２  距離リレー
３  ＣＰＵ
４  ＡＩ回路
５  Ａ／Ｄ変換回路
６  出力回路
７  送電線
８  遮断器
９  ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）
１０  ＰＴ  （Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）
１１  信号線
１０１  入力データ保持部
１０２  事故相選別部
３１  距離要素演算部
３２  ロジック演算部
【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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