(57)【要約】【課題】高価な計器用変圧器を設置する必要なく送配電線の短絡保護を行うことができる短絡保護装置を提供する。【解決手段】短絡保護装置１０は、母線１から分岐された第１および第２の送配電線２1，２2の各相に設置された変流器４1R，４1S，４1T，４2R，４2S，４2Tからそれぞれ入力される各相短絡電流ＩFR1，ＩFS1，ＩFT1，ＩFR2，ＩFS2，ＩFT2と、母線１に接続された変圧器に設置されているサージアブソーバ５の各線電流ＩRSA，ＩSSA，ＩTSAとに基づいて、第１および第２の送配電線２1，２2における短絡事故発生の有無を検出するとともに短絡事故があった事故回線を特定する短絡事故判定回路１２および事故回線特定回路１３を具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母線から分岐された送配電線を短絡事故から保護するための短絡保護装置であって、
前記送配電線の各相に設置された変流器からそれぞれ入力される各相短絡電流と、前記母線に接続された変圧器に設置されているサージアブソーバの各線電流とに基づいて、前記送配電線における短絡事故の有無を判定する判定手段を具備することを特徴とする、短絡保護装置。
【請求項２】
前記短絡保護装置が、前記送配電線の短絡保護を過電流要素および方向要素の両方により行う短絡保護継電器であることを特徴とする、請求項１記載の短絡保護装置。
【請求項３】
母線（１）から分岐された複数の送配電線（２1，２2）を短絡事故から保護するための短絡保護装置（１０）であって、
前記複数の送配電線の各相に設置された変流器（４1R，４1S，４1T，４2R，４2S，４2T）からそれぞれ入力される各相短絡電流（ＩFR1，ＩFS1，ＩFT1，ＩFR2，ＩFS2，ＩFT2）と、前記母線に接続された変圧器に設置されているサージアブソーバ（５）の各線電流（ＩRSA，ＩSSA，ＩTSA）とに基づいて、前記送配電線における短絡事故の有無を検出するとともに短絡事故があった事故回線を特定する短絡事故検出手段（１２，１３）を具備することを特徴とする、短絡保護装置。
【請求項４】
前記短絡事故検出手段が、
前記各相短絡電流に基づいて前記複数の送配電線に短絡事故が発生したと判定する短絡事故判定手段（１２）と、
前記サージアブソーバの各線電流および前記各相短絡電流の位相に基づいて事故回線を特定する事故回線特定手段（１３）と、
を備えることを特徴とする、請求項３記載の短絡保護装置。
【請求項５】
前記短絡事故判定手段によって前記複数の送配電線に短絡事故が発生したと判定されたことを条件に、前記複数の送配電線のうち前記事故回線特定手段によって事故回線として特定された送配電線の各相に設置されている遮断器（３1R，３1S，３1T，３2R，３2S，３2T）を一括遮断するためのトリップ信号を生成するリレー出力手段（１４）をさらに具備することを特徴とする、請求項４記載の短絡保護装置。
【請求項６】
前記サージアブソーバの各線電流を検出するためのサージアブソーバ変流器（２０1〜２０3）が、該サージアブソーバの各相コンデンサを接地する接地線にそれぞれ設置されていることを特徴とする、請求項１乃至５記載の短絡保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短絡保護装置に関し、特に、母線から分岐された複数の送配電線の短絡保護に好適な短絡保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、送配電線の短絡保護は、過電流要素のみまたは過電流要素および方向要素の両方により行われている。
たとえば、下記の特許文献１に開示されている短絡方向継電器では、入力電流と入力電圧との位相差を検出する方向要素と、入力電流の大きさを検出する過電流要素と、これら両要素により検出された位相差および電流の大きさから短絡事故の有無を判定し、「短絡事故有り」と判定されると保護動作出力を送出する判定部と、この判定部によって短絡事故が発生していると判定されたことを条件に入力電流から短絡事故電流の大きさを検出して短絡事故が継続しているか否かを判定し、事故継続していると判定されると保護動作出力を送出する事故継続検出手段と、判定部および事故継続検出手段から出力される保護動作出力を電力系統上の他の保護継電器との保護協調に必要な時限後に送出する時限装置とを備えることにより、保護協調上必要な時間だけ継続して事故の検出および保護動作出力を送出可能にしている。
【０００３】
なお、送配電線の地絡保護に関しては、電圧要素を用いなくても確実に事故回線を遮断する手法がある。
たとえば、下記の特許文献２に開示されている地絡回線選択保護継電装置では、電流検出器で検出された線路零相電流および中性点零相電流の比が１／回線数よりも大きいか否かを判定し、比が１／回線数よりも大きい場合に地絡事故発生と判定し遮断信号を判遮断器に供給して事故回線を母線から分離することにより、地絡事故時における事故点抵抗の大小にかかわらず確実に事故回線を遮断することができるようにしている。
【特許文献１】特開２０００−９２６９３号公報
【特許文献２】特開平５−３２８５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の送配電線の短絡保護では、上記の特許文献１に開示されている短絡方向継電器のように過電流要素および方向要素の両方を用いて短絡事故の有無を判定するので、電圧要素（上記の特許文献１に開示されている短絡方向継電器における入力電圧）を取り込むための高価な計器用変圧器（ＰＴ）を設置する必要があるという問題があった。
また、従来の送配電線の地絡保護では、上記の特許文献２に開示されている地絡回線選択保護継電装置のように電圧要素を用いずに地絡事故の有無を判定することはできるが、送配電線の短絡事故時には中性点抵抗器（ＮＧＲ）には電流が流れないので、このような手法を送配電線の短絡保護に適用することはできない。
【０００５】
本発明の目的は、高価な計器用変圧器を設置する必要なく送配電線の短絡保護を行うことができる短絡保護装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の短絡保護装置は、母線から分岐された送配電線を短絡事故から保護するための短絡保護装置であって、前記送配電線の各相に設置された変流器からそれぞれ入力される各相短絡電流と、前記母線に接続された変圧器に設置されているサージアブソーバの各線電流とに基づいて、前記送配電線における短絡事故の有無を判定する判定手段を具備することを特徴とする。
ここで、前記短絡保護装置が、前記送配電線の短絡保護を過電流要素および方向要素の両方により行う短絡保護継電器であってもよい。
また、本発明の短絡保護装置は、母線（１）から分岐された複数の送配電線（２1，２2）を短絡事故から保護するための短絡保護装置（１０）であって、前記複数の送配電線の各相に設置された変流器（４1R，４1S，４1T，４2R，４2S，４2T）からそれぞれ入力される各相短絡電流（ＩFR1，ＩFS1，ＩFT1，ＩFR2，ＩFS2，ＩFT2）と、前記母線に接続された変圧器に設置されているサージアブソーバ（５）の各線電流（ＩRSA，ＩSSA，ＩTSA）とに基づいて、前記送配電線における短絡事故の有無を検出するとともに短絡事故があった事故回線を特定する短絡事故検出手段（１２，１３）を具備することを特徴とする。
ここで、前記短絡事故検出手段が、前記各相短絡電流に基づいて前記複数の送配電線に短絡事故が発生したと判定する短絡事故判定手段（１２）と、前記サージアブソーバの各線電流および前記各相短絡電流の位相に基づいて事故回線を特定する事故回線特定手段（１３）とを備えてもよい。
前記短絡事故判定手段によって前記複数の送配電線に短絡事故が発生したと判定されたことを条件に、前記複数の送配電線のうち前記事故回線特定手段によって事故回線として特定された送配電線の各相に設置されている遮断器（３1R，３1S，３1T，３2R，３2S，３2T）を一括遮断するためのトリップ信号を生成するリレー出力手段（１４）をさらに具備してもよい。
前記サージアブソーバの各線電流を検出するためのサージアブソーバ変流器（２０1〜２０3）が、該サージアブソーバの各相コンデンサを接地する接地線にそれぞれ設置されていてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の短絡保護装置は、以下に示す効果を奏する。
（１）母線電圧などの電圧要素の代わりに変圧器の２次側または３次側に設置されているサージアブソーバの各線電流（サージアブソーバ電流）を用いるので、電圧要素を取り込むための高価な計器用変圧器を設置する必要がない。
（２）サージアブソーバの各線電流を検出するためのサージアブソーバ変流器をサージアブソーバの各相コンデンサを接地する接地線にそれぞれ設置することにより、高圧接触部をなくすことができるので、作業の安全性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
上記の目的を、電圧要素の代わりにサージアブソーバの各線電流を用いて送配電線における短絡事故を検出することにより実現した。
【実施例１】
【０００９】
以下、本発明の短絡保護装置の実施例について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による短絡保護装置１０は、図１に示すように、母線１から分岐された第１の送配電線２1のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相変流器４1R，４1S，４1Tからそれぞれ入力される第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR1，ＩFS1，ＩFT1と、母線１から分岐された第２の送配電線２2のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相変流器４2R，４2S，４2Tからそれぞれ入力される第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR2，ＩFS2，ＩFT2と、母線１に接続された変圧器（不図示）の２次側に設置されたサージアブソーバ（ＳＡ）５の各線電流（すなわち、サージアブソーバ５のＲ相、Ｓ相およびＴ相のコンデンサを接地する接地線にそれぞれ設置された第１乃至第３のサージアブソーバ変流器２０1〜２０3からそれぞれ入力されるＲ相、Ｓ相およびＴ相サージアブソーバ電流ＩRSA，ＩSSA，ＩTSA）とに基づいて、第１および第２の送配電線２1，２2に発生した短絡事故を検出するとともに、短絡事故が発生した事故回線を特定し、特定した事故回線（第１または第２の送配電線２1，２2）のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された遮断器（第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相遮断器３1R，３1S，３1Tまたは第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相遮断器３2R，３2S，３2T）を一括遮断する。
【００１０】
短絡保護装置１０は、図２に示すように、リレー入力回路１１と、短絡事故判定回路１２と、事故回線特定回路１３と、リレー出力回路１４と、整定回路１５と、整定指令入出力回路１６と、伝送制御回路１７とを具備する。
【００１１】
リレー入力回路１１は、入力変換器、バンドパスフィルタ、サンプリングホールド回路、マルチプレクサ回路およびアナログ／ディジタル変換器を備え、第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相変流器４1R，４1S，４1Tからそれぞれ入力される第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR1，ＩFS1，ＩFT1、第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相変流器４2R，４2S，４2Tからそれぞれ入力される第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR2，ＩFS2，ＩFT2並びに第１乃至第３のサージアブソーバ変流器２０1〜２０3からそれぞれ入力されるＲ相、Ｓ相およびＴ相サージアブソーバ電流ＩRSA，ＩSSA，ＩTSAを、短絡事故判定回路１２および事故回線特定回路１３における処理を行うためのディジタルデータに変換する。
【００１２】
短絡事故判定回路１２は、リレー入力回路１１から入力されるディジタルデータに変換された第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR1，ＩFS1，ＩFT1並びに第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR2，ＩFS2，ＩFT2の電流値に基づいて短絡事故が発生したと判定すると、短絡事故発生信号をリレー出力回路１４に出力する。
【００１３】
すなわち、短絡事故判定回路１２は、短絡事故が発生すると事故相（短絡事故が発生した送配電線の相）の短絡電流が増加するため、第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR1，ＩFS1，ＩFT1並びに第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR2，ＩFS2，ＩFT2の電流値（または、電流変化量）が電流整定値以上になると第１および第２の送配電線２1，２2に短絡事故が発生したと判定して、短絡事故発生信号をリレー出力回路１４に出力する。
【００１４】
事故回線特定回路１３は、リレー入力回路１１から入力されるディジタルデータに変換された第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR1，ＩFS1，ＩFT1、第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR2，ＩFS2，ＩFT2並びにＲ相、Ｓ相およびＴ相サージアブソーバ電流ＩRSA，ＩSSA，ＩTSAに基づいて事故回線（第１または第２の送配電線２1，２2）を特定し、特定した事故回線を示す事故回線特定信号をリレー出力回路１４に出力する。
【００１５】
すなわち、事故回線特定回路１３は、短絡電流が進み相から遅れ相に向かって流れることから遅れ相側の短絡電流の向きが反転すること、および、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相サージアブソーバ電流ＩRSA，ＩSSA，ＩTSAが母線１のＲ相、Ｓ相およびＴ相の電圧（以下、「Ｒ相母線電圧ＶR、Ｓ相母線電圧ＶSおよびＴ相母線電圧ＶT」と称する。）に対して９０°だけ位相が進んだ波形をしていること（すなわち、θ（ＩRSA）＝θ（ＶR）＋９０°、θ（ＩSSA）＝θ（ＶS）＋９０°、θ（ＩTSA）＝θ（ＶT）＋９０°）に着目して、Ｒ相母線電圧ＶR、Ｓ相母線電圧ＶSおよびＴ相母線電圧ＶT（電圧要素）の代わりにＲ相、Ｓ相およびＴ相サージアブソーバ電流ＩRSA，ＩSSA，ＩTSAを用いて第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR1，ＩFS1，ＩFT1並びに第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR2，ＩFS2，ＩFT2の位相（または、第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR1，ＩFS1，ＩFT1並びに第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR2，ＩFS2，ＩFT2の電流変化ベクトルの位相）を求め、求めた位相と位相整定値とを比較して、事故回線を特定する。
【００１６】
なお、たとえばＲ相母線電圧ＶR、Ｓ相母線電圧ＶSおよびＴ相母線電圧ＶTの周波数ｆ＝６０Ｈｚ、サージアブソーバ５のＲ相、Ｓ相およびＴ相のコンデンサの静電容量Ｃ＝０．１μＦ、系統線間電圧Ｖ＝６６００ボルトとすると、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相サージアブソーバ電流ＩRSA，ＩSSA，ＩTSAは次式で示すように０．１４４アンペアの電流値Ｉを常時有するので、Ｒ相母線電圧ＶR、Ｓ相母線電圧ＶSおよびＴ相母線電圧ＶTの代わりにＲ相、Ｓ相およびＴ相サージアブソーバ電流ＩRSA，ＩSSA，ＩTSAを用いても事故回線を特定することができる。
Ｉ＝２πｆＣＶ／３1/2
＝２π×６０×０．１×６６００／３1/2
＝０．１４４（アンペア）
【００１７】
リレー出力回路１４は、短絡事故判定回路１２から短絡事故発生信号が入力されるとともに事故回線特定回路１３から事故回線特定信号が入力されると、事故回線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された遮断器を一括遮断するためのトリップ信号ＴＲを生成する。
【００１８】
すなわち、リレー出力回路１４は、短絡事故判定回路１２から短絡事故発生信号が入力されたことを条件として、第１の送配電線２1を事故回線として特定する事故回線特定信号が入力されると第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相遮断器３1R，３1S，３1T（図１参照）を一括遮断するためのトリップ信号ＴＲを生成し、また、第２の送配電線２2を事故回線として特定する事故回線特定信号が入力されると第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相遮断器３2R，３2S，３2T（図１参照）を一括遮断するためのトリップ信号ＴＲを生成する。
【００１９】
整定回路１５は、伝送制御回路１７および整定指令入出力回路１６を介して外部から受け取った整定指令信号に基づいて、短絡事故判定回路１２の電流整定値および事故回線特定回路１３の位相整定値を定める整定処理を行う。
【００２０】
次に、図１に示した第１の送配電線２1においてＲ相−Ｓ相間の短絡事故が発生したときの短絡保護装置１０の動作について、図３を参照して説明する。
第１の送配電線２1においてＲ相−Ｓ相間の短絡事故が発生すると、図３に破線の矢印で示すように、第１の送配電線２1のＲ相およびＳ相に第１のＲ相短絡電流ＩFR1および第１のＳ相短絡電流ＩFS1がそれぞれ流れる。このとき、第１のＲ相短絡電流ＩFR1は内部方向（母線１から第１の送配電線２1の末端への方向）に流れ、第１のＳ相短絡電流ＩFS1は外部方向（第１の送配電線２1の末端から母線１への方向）に流れる。
【００２１】
短絡保護装置１０の短絡事故判定回路１２は、第１のＲ相短絡電流ＩFR1および第１のＳ相短絡電流ＩFS1の電流値が電流整定値以上になると、短絡事故が発生したと判定して、短絡事故発生信号をリレー出力回路１４に出力する。
【００２２】
また、事故回線特定回路１３は、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相サージアブソーバ電流ＩRSA，ＩSSA，ＩTSAを用いて第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR1，ＩFS1，ＩFT1並びに第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR2，ＩFS2，ＩFT2の位相を求め、求めた位相と位相整定値とを比較する。この例の場合には、第１のＳ相短絡電流ＩFS1の位相が位相整定値内に入らないため、事故回線特定回路１３は、第１の送電線２1において短絡事故が発生したと判定して、第１の送電線２1を事故回線と特定した旨を示す事故回線特定信号をリレー出力回路１４に出力する。
【００２３】
リレー出力回路１４は、短絡事故判定回路１２から短絡事故発生信号が入力されるとともに、事故回線特定回路１３から第１の送電線２1を事故回線と特定した旨を示す事故回線特定信号が入力されると、第１の送電線２1のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置された第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相遮断器３1R，３1S，３1Tを一括遮断するためのトリップ信号ＴＲを生成する。
これにより、第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相遮断器３1R，３1S，３1Tが一括遮断されて、第１の送電線２1が母線１から切り離される。
【００２４】
以上の説明では、母線１から第１および第２の送配電線２1，２2が分岐されている電力系統を例として説明したが、母線１から分岐されている送配電線の本数は３本以上であってもよい。
【００２５】
また、母線１から第１および第２の送配電線２1，２2が分岐されている電力系統を短絡事故から保護するための短絡保護装置１０について説明したが、たとえば短絡方向継電器、距離継電器および回線選択継電器などにおいても、Ｒ相母線電圧ＶR、Ｓ相母線電圧ＶSおよびＴ相母線電圧ＶTの代わりにＲ相、Ｓ相およびＴ相サージアブソーバ電流ＩRSA，ＩSSA，ＩTSAを用いることにより、同様にして、短絡事故から送配電線を保護することができる。なお、この場合には、図２に示した短絡事故判定回路１２および事故回線特定回路１３の代わりに、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相に設置されたＲ相、Ｓ相およびＴ相変流器からそれぞれ入力されるＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流ＩFR，ＩFS，ＩFTを電流要素にするとともに第１乃至第３のサージアブソーバ変流器２０1〜２０3からそれぞれ入力されＲ相、Ｓ相およびＴ相サージアブソーバ電流ＩRSA，ＩSSA，ＩTSAを電圧要素の代わりとして短絡事故の有無を判定する判定回路を使用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例による短絡保護装置１０について説明するための図である。
【図２】図１に示した短絡保護装置１０の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示した第１の送配電線２1においてＲ相−Ｓ相間の短絡事故が発生したときの短絡保護装置１０の動作について説明するための図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  母線
２1，２2  第１および第２の送配電線
３1R，３1S，３1T  第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相遮断器
３2R，３2S，３2T  第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相遮断器
４1R，４1S，４1T  第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相変流器
４2R，４2S，４2T  第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相変流器
５  サージアブソーバ（ＳＡ）
１０  短絡保護装置
１１  リレー入力回路
１２  短絡事故判定回路
１３  事故回線特定回路
１４  リレー出力回路
１５  整定回路
１６  整定指令入出力回路
１７  伝送制御回路
２０1〜２０3  第１乃至第３のサージアブソーバ変流器
ＩFR1，ＩFS1，ＩFT1  第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流
ＩFR2，ＩFS2，ＩFT2  第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相短絡電流
ＩRSA，ＩSSA，ＩTSA  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相サージアブソーバ電流
ＶR，ＶS，ＶT  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相母線電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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