(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統の送電線に接続され測定電圧を出力する計器用変圧器と、前記送電線に接続され測定電流を出力する計器用変流器とに接続される距離継電器であって、
前記系統の故障発生時に、前記出力される測定電圧および測定電流から系統インピ−ダンスを演算し、この演算した系統インピ−ダンスが予め定められた系統の保護区間と対応する整定インピ−ダンス範囲の範囲内に所定の動作確認時間の間留まっていることを確認し、前記範囲内に留まっていることを確認したときに系統の所定の遮断器を駆動する出力信号を発するインピ−ダンス領域判定回路と、
前記系統の故障発生直後の前記測定電圧および測定電流から、前記故障発生時の測定電流に対する測定電圧の位相差である故障位相角を求め、この故障位相角が予め定められた判定位相角より進んでいるかを判定する位相判定回路と、
進んでいないと判定したときに前記所定の動作確認時間を第１動作確認時間とし、進んでいると判定したときに前記所定の動作確認時間を第２動作確認時間とする制御回路と、を備えた距離継電器。
【請求項２】
予め定められた判定位相角が系統の保護区間を含む送電線の故障位相角より小さい角度であって、第２動作確認時間が第１動作確認時間より長いことを特徴とする請求項１に記載の距離継電器。
【請求項３】
予め定められた判定位相角を、複素座標上の実軸に対して、原点を中心に系統の保護区間を含む送電線のインピ−ダンスを半径にした円に整定インピ−ダンス範囲の上限を重ね、その交わる交点と原点とを通る直線がなす角度としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の距離継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に発生する短絡故障や地絡故障を検出し、前記故障を系統より切り離す目的で設置される保護継電器に関し、特に送電線のインピ−ダンスを計測し、その計測値から推定される故障箇所が保護区間内であるかを判断する距離継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
距離継電器は系統の一次電圧と一次電流を計器用変圧器と計器用変流器を用いてそれぞれ計測し、それら計測した計測電圧と計測電流から故障点までの距離に対応するインピ−ダンスを演算し、その演算したインピ−ダンス値が予め距離継電器に設定された保護区間内にある場合に、送電線上に故障が発生したとして、系統の所定の遮断器を駆動するよう指令する出力信号を発する装置である。距離継電器において、故障時に計測されるインピ−ダンスは負荷電流、故障点抵抗等を除けば、故障相の故障点までのインピ−ダンスを正しく反映しているとして取扱われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
系統故障が発生すると、系統に流れる一次電流が急増する。このとき、計器用変流器に用いられるコアは磁気飽和に至る場合がある。計器用変流器ＣＴが磁気飽和に至ると、計測電流が正しく測定されないので、系統の故障点までのインピ−ダンス測定が困難となる。その結果、測定されたインピ−ダンスから求められる故障点の位置は、実際の位置と異なり、保護区間内に存在しないにもかかわらず、存在するとした間違った出力信号を発する、いわゆるオ−バ−リ−チ動作となる可能性が生じる。従来の距離継電器は、計器用変流器に生じる磁気飽和の影響を避けるため、比較的長い動作確認時間の設定を要するため応答性が遅かった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決し、オ−バ−リ−チ動作を発生させず、送電線のインピ−ダンス測定を１サイクル余りの短い時間で測定できる距離継電器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の距離継電器は、系統の送電線に接続され測定電圧を出力する計器用変圧器と、前記送電線に接続され測定電流を出力する計器用変流器とに接続される距離継電器であって、前記系統の故障発生時に、前記出力される測定電圧および測定電流から系統インピ−ダンスを演算し、この演算した系統インピ−ダンスが予め定められた系統の保護区間と対応する整定インピ−ダンス範囲の範囲内に所定の動作確認時間の間留まっていることを確認し、前記範囲内に留まっていることを確認したときに系統の所定の遮断器を駆動する出力信号を発するインピ−ダンス領域判定回路と、前記系統の故障発生直後の前記測定電圧および測定電流から、前記故障発生時の測定電流に対する測定電圧の位相差である故障位相角を求め、この故障位相角が予め定められた判定位相角より進んでいるかを判定する位相判定回路と、進んでいないと判定したときに前記所定の動作確認時間を第１動作確認時間とし、進んでいると判定したときに前記所定の動作確認時間を第２動作確認時間とする制御回路と、を備えた点を特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように構成された距離継電器においては、計器用変流器が磁気飽和する故障であっても、故障発生直後の故障位相角を求め、この故障位相角が予め定められた判定位相角より進んでいることを判定する位相判定回路と、進んでいないと判定したときに所定の動作確認時間を第１動作確認時間とし、進んでいると判定したときに第２動作確認時間とする制御回路と、故障発生時の系統インピ−ダンスが予め定められた整定インピ−ダンス範囲の範囲内に前記所定の動作確認時間の間留まっていることを確認するインピ−ダンス領域判定回路と、を備えているので、オ−バ−リ−チ動作の発生を前記所定の動作確認時間の選択によって抑止でき、応答性の速い距離継電器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１の距離継電器の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１の故障発生前後の測定電圧波形、測定電流波形である。
【図３】本発明の実施の形態１の故障発生前後のインピ−ダンス軌跡である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１の距離継電器の構成図、図２は故障発生前後の測定電圧波形、測定電流波形、図３は故障発生前後の計器用変流器のインピ−ダンス軌跡である。なお、図中の同一符号は、同一または相当部分を示している。
【００１０】
図１に示すように、系統電圧と系統電流は図示しない計器用変流器ＣＴ、計器用変圧器ＰＴを介して変換され測定電流、測定電圧として、距離継電器１に入力される。入力された測定電流と測定電圧は、Ａ／Ｄ変換部２により高調波成分の除去が行われた後、デジタル化処理によって電流デ−タと電圧デ−タに変換される。変換された電流デ−タと電圧デ−タは、デジタルフィルタ−処理部３に入力され、継電器演算に必要なフィルタリング処理が施され、電流演算デ−タと電圧演算デ−タとなって演算処理部４に入力される。なお、上記電流デ−タと電圧デ−タならびに電流演算デ−タと電圧演算デ−タは、いずれも測定電流と測定電圧から求められている。
【００１１】
演算処理部４は、インピ−ダンス領域判定回路５、位相判定回路６、故障検出回路７、ワンショットタイマ−回路８、第１アンド回路９、復帰タイマ−回路１０、制御回路１１、故障相選択回路１２および第２アンド回路１３から構成されている。以下にそれぞれの回路について説明する。
【００１２】
インピ−ダンス領域判定回路５は、予め設計者によって定められた第１動作確認時間Ｔ１または、第２動作確認時間Ｔ２（ここでは、５msまたは１５ms）の間、刻々演算されるインピ−ダンスが整定インピ−ダンスの範囲に全てあるか（留まっているか）を確認するための回路である。ただし、インピ−ダンス領域判定回路５からの信号出力は、位相判定回路６と比べて時間を要する。
【００１３】
予め設計者によって定められたサンプリング時間（例えば、５０Ｈｚで電気角が３０度進む時間：１．６７ms）ごとに、デジタルフィルタ−処理部３から刻々送られてくる電流演算デ−タと電圧演算デ−タを受け取り、受け取った電流演算デ−タと電圧演算デ−タから、系統インピ−ダンスＺを演算する。この演算されるインピ−ダンスが、後で説明する予め定められた保護区間と対応させた整定インピ−ダンス範囲Ｓの範囲内にあるかを判断する。第１動作確認時間または、第２動作確認時間Ｔ２の間、刻々演算した系統インピ−ダンスＺが全て整定インピ−ダンス範囲Ｓの範囲内にあれば、インピ−ダンス判定信号ＳＩＪを第２アンド回路１３に送信する。なお、上記第１動作確認時間、第２動作確認時間Ｔ２の選択は、後で詳述する制御回路１１によって制御される。
【００１４】
上記整定インピ−ダンス範囲Ｓは、距離継電器を管理する管理者によって、予め設定された保護区間と対応付けられたインピ−ダンスの範囲である。ここでは、対象とする送電線のインピ−ダンスＺｉの取り得る８０％を整定インピ−ダンス範囲Ｓの上限と設定する。以下、図１のインピ−ダンス領域判定回路５を用いて具体的に説明する。図には、一点鎖線の補助線で、送電線のインピ−ダンスＺｉを半径とし０点を原点とする円を記している。整定インピ−ダンス範囲Ｓの上限は、送電線路角上に送電線のインピ−ダンスＺｉをとり、その８０％の位置から実軸Ｒに平行に記している。また、整定インピ−ダンス範囲Ｓは、以下に説明する領域Ｚ１１と領域Ｚ１２とからなる範囲で記している。
【００１５】
領域Ｚ１１は、保護区間内で発生する故障があたかも金属で短絡されたような金属性故障にリレー設置点から送電線インピーダンスＺｉを半径とする円で規定される故障点抵抗以内の故障時に伴うインピ−ダンスの取り得る範囲であって、故障時の抵抗分が送電線の抵抗に対して同等以下の範囲である。言い換えると、領域Ｚ１１の範囲は整定インピ−ダンス範囲Ｓの中において、送電線のインピ−ダンスＺｉを半径とする円の内側となる。一方、領域Ｚ１２は、保護区間内で発生する故障がア−クの抵抗分で短絡されるような抵抗性故障に伴うインピ−ダンスの取り得る範囲であり、領域Ｚ１２の範囲は整定インピ−ダンス範囲Ｓの中において、送電線のインピ−ダンスＺｉを半径とした円の外側となる。そのため、抵抗性故障時の系統インピ−ダンスＺは、正常時の系統インピ−ダンスＺから近くにあり、後で図３を用いて詳細に説明するが、計器用変流器ＣＴが磁気飽和するタイミングの影響を受けにくく、オ−バ−リ−チ動作になる可能性が極めて少なく、実質的に発生しない領域である。ただし、金属故障時においては、系統インピーダンスＺが正常時の系統インピーダンスより離れているので、計器用変流器ＣＴが磁気飽和するタイミングで、Ｚ１２の範囲を通過する際に比較的長い滞在時間になり、その結果、オ−バ−リ−チ動作になる可能性がある。
【００１６】
位相判定回路６は、以下の演算をする回路である。デジタルフィルタ−処理部３からサンプリング時間（５０Ｈｚで電気角が３０度進む時間：１．６７ms）ごとに受け取った電流演算デ−タと電圧演算デ−タに基づき、複素座標系上の実軸上に電流演算デ−タをおき、そのとき電圧演算デ−タが成す故障位相角Θ（位相角）をそれぞれ演算し、以下に説明する予め定められた判定位相角φより進んでいるか、遅れているかを判定し、進んでいると判定したときに位相差判定信号ＳＤＪを出力する。
【００１７】
上記判定位相角φは、距離継電器を管理する管理者によって、予め監視する保護区間に用いた送電線のもつ故障位相角αより遅らせた（小さい）所定の角度である。ここでは、判定位相角φを図１の位相判定回路６に示す鎖線Ｌと実軸Ｒのなす角度として説明する。ここで、鎖線Ｌは、送電線のインピ−ダンスＺｉを半径とした円と整定インピ−ダンス範囲Ｓの上限との交点と原点を結ぶ線である（図１のインピ−ダンス領域判定回路５参照）。この場合、判定位相角φより進んだ故障位相角Θが存在するのは、比較的抵抗分の小さい故障、すなわち金属性故障に近い場合である。従って、位相判定回路６は金属性故障に近い故障である場合、位相差判定信号ＳＤＪを出力する回路とみなすことができる。すなわち、インピ−ダンス領域判定回路５で測定されるであろう故障位相角ΘがＺ１１内に存在することを知らせるための回路である。
【００１８】
故障の発生していないときに測定される故障位相角Θは、判定位相角φより大きく遅れ、負荷インピーダンス（通常、０度近傍）にある。これに対し、故障の発生したときに測定される故障位相角Θは、急速に増加する故障電流によって故障点インピ−ダンスＺｅに向かって急速に進み出す。ただし、この故障発生から計器用変流器ＣＴの励磁回路は磁気飽和に至るまでの時間は、故障電流の大きさとともに、故障発生前の計器用変流器ＣＴの残留磁束、故障電流に重畳されるＤＣ成分量により変化するので、通常1/４サイクル（５０Ｈｚ周波数で５ｍｓ）以上になる計器用変流器ＣＴが選択される。これにより、この故障発生から計器用変流器ＣＴが磁気飽和するまでの時間は、故障位相角Θが正しく演算されるタイミングとなる。なお、デジタルフィルター処理部３から出力される電流演算デ−タと電圧演算デ−タのデータ長は1/４サイクル（５ｍｓ）以内に設定されている。
【００１９】
故障発生から５ms以上の時間を経過し、磁気飽和し始めるケースにおいて、計器用変流器ＣＴの２次側に流れる測定電流は、系統を流れる故障電流をもはや反映しなくなり、やがて磁気飽和に至った時には、たとえ故障電流が増加していても急速に減少する。こうなると測定される故障位相角Θは本来の系統の持つ値より小さな角度として誤認識される。つまり、電圧波形位相と同位相近傍になる。また、系統インピ−ダンスＺも電流値が小さく見えるので本来の系統の持つ値より大きな値として算出され、その結果、整定インピーダンス範囲Ｓに留まっているように認識されて、オ−バ−リ−チと判断される可能性が高まる。このような誤認識を避けるために以下の回路を用いる。
【００２０】
故障検出回路７は、デジタルフィルタ−処理部３から受け取った電流演算デ−タから、故障を検出しその故障を知らせる故障信号ＳＴをワンショットタイマ−回路８に向けて出力する回路である。
【００２１】
ワンショットタイマ−回路８は、故障信号ＳＴを受けた後、位相判定回路６が位相判定に必要な時間を確保するために、僅かな時間ΔＴに相当する第１の所定の時間（５ms）だけ、アンド回路９に向けて故障処理信号ＳＤＴを出力する。なお、第１の所定の時間は僅かな時間ΔＴ（１／４サイクル：５ms）以下の時間に設定してもよい。
【００２２】
アンド回路９は、故障検出回路７が故障を検出してから最初に計器用変流器ＣＴに磁気飽和の影響が出る前の僅かな時間ΔＴで、位相判定回路６が故障位相角Θを正しく演算し、かつ、判定位相角φより進んでいることを確認する回路である。故障処理信号ＳＤＴと位相差判定信号ＳＤＪが同時に確認されたときに、復帰タイマ−回路１０に向けて位相差確認信号ＳＣ１を出力する。これにより、位相差確認信号ＳＣ１は、測定された故障位相角Θが、確実に判定位相角φより進んでいることを知らせる信号となる。言い換えると、前記インピ−ダンス領域判定回路５で演算される系統インピ−ダンスＺが、実際には整定インピ−ダンス範囲Ｓの範囲の外にあるにもかかわらず、後で図３を用いて詳細に説明するように領域Ｚ１２の中にしばらく（数ｍｓ〜１０ｍｓ程度）留まっていると判断される可能性がある（オ−バ−リ−チ動作になる可能性がある）ことを知らせる信号とみなせる。
【００２３】
復帰タイマ−回路１０は、位相差確認信号ＳＣ１を受け取った後、計器用変流器ＣＴの磁気飽和が解消するまでの時間（３サイクル程度以上）を確保するために第２の所定の時間復帰を遅らせて、即ち、第２の所定時間以上ＳＣ１が継続するようにしてから制御回路１１に向けて故障遅延判断信号ＳＴＪ１を出力する。
【００２４】
制御回路１１は故障遅延判断信号ＳＴＪ１を受け取らない場合に、第１動作確認時間Ｔ１に据え置く制御Ａ信号ＳＡ１を送信する。一方、故障遅延判断信号ＳＴＪ１を受け取る場合には、故障点インピ−ダンスＺが金属製故障に近い故障であることを知り、回路５での演算インピーダンスがＺ１２に滞留する時間を第１動作確認時間Ｔ１からこれより長い第２の所定時間にさせるための制御Ａ信号ＳＡ２を送信する。
【００２５】
制御Ａ信号ＳＡ１、またはＳＡ２を受信したインピ−ダンス領域判定回路５は、演算インピーダンスがＺ１１とＺ１２に滞留する時間を確認し、第１動作確認時間Ｔ１または、第２動作確認時間Ｔ２の間、刻々演算した系統インピ−ダンスＺが全て整定インピ−ダンス範囲Ｓ（すなわちＺ１１とＺ１２）の範囲内に各々所定の確認時間以上あれば、インピ−ダンス判定信号ＳＩＪを第２アンド回路１３に送信する。
【００２６】
故障相選択回路１２はデジタルフィルタ−処理部３から受け取った電流演算デ−タから、故障の発生した故障相を特定する判定回路であり、故障相と同期した同期信号ＳＦを第２アンド回路１３に向け出力する。
【００２７】
第２アンド回路１３は、系統の図示しない所定の遮断器を駆動するように指令する出力信号ＳＥを発する回路である。すなわち、第２アンド回路１３は、受信した同期信号ＳＦとインピ−ダンス判定信号ＳＩＪとを比較し、故障相の電流演算デ−タに基づいて判定された出力信号ＳＥを発信する。これにより、健全相の電流演算デ−タに基づく出力信号ＳＥの発信はなくなる。故障相の出力信号ＳＥの発信に基づき、距離継電器１に設定された保護区間と対応する所定の遮断器が開放され、系統から切り離される。上記のように制御したので、オ−バ−リ−チは発生しない。
【００２８】
図２は、送電線のＡ相に故障（Ａ相地絡）が発生する前後において、オッシロスコ−プで測定された計器用変圧器ＰＴおよび計器用変流器ＣＴの測定電圧波形、測定電流波形である。故障発生直後から、Ａ相の測定電流Ｉａは急増する一方、測定電圧Ｖａの増加は減少している。測定電流Ｉａは急増するため、計器用変流器ＣＴに磁気飽和が発生する。以下、測定電流Ｉａの変化について詳細に説明する。
【００２９】
図２において、Ａ相地絡発生により、計器用変流器ＣＴに入力されるＡ相の一次電流は増加している。第１期間は故障発生時点から計器用変流器ＣＴに磁気飽和の影響が現れない期間であって、測定電流Ｉａ波形は系統の一次電流の波形を正しく反映している期間である。第２期間は、計器用変流器ＣＴに磁気飽和の影響が現れている期間であって、磁気飽和に伴って測定電流Ｉａが流れなくなり、その後の一次電流の減少に伴って磁気飽和の影響が薄れるに従って、故障電圧Ｖａ波形に近い位相の測定電流Ｉａが流れ始める。すなわち、この期間の測定電流Ｉａ波形は系統の一次電流の波形を正しく反映していない。第３期間は、計器用変流器ＣＴに磁気飽和が現れない期間であって、測定電流Ｉａ波形は系統の一次電流の波形を正しく反映している期間である。第４期間は、再び計器用変流器ＣＴに磁気飽和の影響が現れ、測定電流Ｉａ波形と一次電流の波形は正しく反映されない期間である。第５期間は、計器用変流器ＣＴに磁気飽和が現れない期間であって、測定電流Ｉａ波形は系統の一次電流の波形を正しく反映している期間である。なお、計器用変流器ＣＴの磁気飽和は故障電流に重畳されるＤＣ成分の影響を受けるが、このＤＣ成分が送電線の持つ抵抗によってしだいに減衰するので、ＣＴの磁気飽和もしだいに減少する。
【００３０】
上記測定電流Ｉａと測定電圧Ｖａを用いて、距離継電器１のから見える系統インピ−ダンスＺは演算処理４のインピ−ダンス領域判定回路５によって演算される。送電線に故障が発生する前の系統の一次電流と一次電圧が成す力率はほぼ１に近い値（通常０．８６以上）に調整された状態で運転されるため、距離継電器１から見た系統インピ−ダンスＺはほぼ実軸上に給電先の負荷抵抗Ｗに近い値で位置する。
【００３１】
このような状態から送電線のＡ相に地絡故障が発生すると、地絡電流による急激な電流増加と共に継電器から見たインピーダンスは故障点のインピーダンスへと変化する。これに伴って距離継電器１のインダクタンス領域判定回路５で計測される系統インピ−ダンスＺも、急激に減少し始め、距離継電器１と故障箇所までの送電線の持つ故障点インピ−ダンスＺｅに過渡現象を伴いながら近づいていく。しかしながら、距離継電器１につながる計器用変流器ＣＴに磁気飽和の影響があると、その変化は図３に示すように複雑な経路をとる。
【００３２】
以下、図３を参照しながら、上記説明した第１期間から第５期間に対応して、インピ−ダンス領域判定回路５が演算する系統インピ−ダンスＺの軌跡について説明する。なお、前提条件として、図３で取扱う故障の発生箇所は、距離継電器１に設定された保護区間の外（送電線インピーダンスＺｉの延長線上の外部）にあり、すなわち、距離継電器１と故障箇所までの送電線の持つ故障点インピ−ダンスＺｅが、整定インピ−ダンス範囲の外にあるときについて記す。
【００３３】
第１期間について（故障発生からの僅かな時間ΔＴの磁気飽和のない期間）：  計器用変流器ＣＴに磁気飽和がないため、電圧演算デ−タと電流演算デ−タから求められる系統インピ−ダンスＺは、電流演算デ−タの急激な増加により、負荷抵抗Ｗから故障点インピ−ダンスＺｅに向かって急激に減少し始め、その位相は故障位相角Θに近づく。そのときの系統インピ−ダンスＺの示す軌跡は磁気飽和の影響を受けないので、ほぼ直線的な変化をする。なお、系統インピ−ダンスＺの示す軌跡の初期は整定インピ−ダンス範囲Ｓに含まれていない。なお、サンプリング時間が１．６７msのため、動作確認時間を５ｍｓとするとその間に最大３回の系統インピ−ダンスＺの演算が実施されているので、オ−バ−リ−チと判定される可能性はない。
【００３４】
第２期間について（磁気飽和の影響のある期間）：  一次電流の増加により、計器用変流器ＣＴの磁気飽和が発生し始めると、電流演算デ−タが減少し始め、演算される系統インピ−ダンスＺは位相の遅れを伴って増加し始める。一次電流の更なる増加により、磁気飽和がさらに進むと、演算される系統インピ−ダンスＺは一気に増加し、その位相も一気に遅れる。
【００３５】
計器用変流器ＣＴに入力する一次電流が減少し次第に磁気飽和の影響が少なくなると、系統インピ−ダンスＺは位相の進みを伴って一気に減少する。いずれにせよ、この間の電流演算デ−タは磁気飽和の影響を受け、演算される系統インピ−ダンスＺが位相の遅れを伴って大きな値となるため、実際の故障点インピ−ダンスＺｅが整定インピ−ダンス範囲Ｓの外にあっても、領域Ｚ１２内に属する確率が高くなり、オ−バ−リ−チと判定される可能性が生まれる。このオ−バ−リ−チを避けるために後述する動作確認時間の選択を行う。
【００３６】
第３期間について（磁気飽和が解消する期間）：  計器用変流器ＣＴに飽和が現れない期間である。演算される系統インピ−ダンスＺの示す軌跡は、磁気飽和の影響を受けていないので、故障点インピ−ダンスＺｅに向かって急激に減少し始め、その位相を進め、一気に減少する。このとき、故障点インピ−ダンスＺｅより小さいインピ−ダンスになることはないので、領域Ｚ１１内を通らず、５msの第１動作確認時間Ｔ１内に領域Ｚ１２の外に抜け出し、オ−バ−リ−チと判断されることはない。
【００３７】
第４期間について（再び磁気飽和の影響のある期間）：  一次電流の増加により、計器用変流器ＣＴの磁気飽和が再び発生し始めると、演算される系統インピ−ダンスＺは故障点インピ−ダンスＺｅから位相の遅れを伴って増加する。この例での位相遅れは、抵抗性方向へ移動する様相を示すので、整定インピ−ダンス範囲Ｓに入ることはない。従って、オ−バ−リ−チと判定される可能性はない。
【００３８】
第５期間について（磁気飽和が解消する間）：  計器用変流器ＣＴに磁気飽和が現れない期間であるため、インピ−ダンスは故障点に速やかに戻る。
【００３９】
以上説明したとおり、計器用変流器ＣＴに磁気飽和が発生するときの距離継電器１から見える系統インピ−ダンスＺは、大きくなる。特に第２期間、第３期間において整定インピ−ダンス範囲Ｓの中に存在する可能性が高くなり、オ−バ−リ−チ動作が生じる可能性も高くなる。
【００４０】
この発明の距離継電器１においては、オ−バ−リ−チ動作をなくすため、動作確認時間を以下に記すように調整する。図１の位相判定回路６、故障検出回路７、ワンショットタイマ−回路８、第１アンド回路９により、すなわち、故障検出回路７とワンショットタイマ−回路８の第３の所定の時間（例えば５ms）で定まる故障発生直後の第１期間の磁気飽和の影響の無い期間に、位相判定回路６で演算される故障位相角Θが、判定位相角φより進んでいることをアンド回路９で確認し、磁気飽和の影響が解消されるタイミングを得るために、復帰タイマ−回路１０により信号の復帰を第２の所定の時間遅らせてから、制御回路１１に向けて故障遅延判断信号ＳＴＪ１を出力する。このときの、故障遅延判断信号ＳＴＪ１は、故障位相角Θが、オ−バ−リ−チ動作になる可能性があることを知らせている。
【００４１】
インピ−ダンス領域判定回路５は、制御Ａ信号ＳＡ１を受信することで、故障が金属性故障に近い故障の可能性がある場合において、Ｚ１２領域の動作確認時間を第１動作確認時間Ｔ１より長い第２動作確認時間Ｔ２とし、オ−バ−リ−チ動作を起こさないインピ−ダンス判定信号ＳＩＪを第２アンド回路１３に送信する。
【００４２】
第２アンド回路１３は、オ−バ−リ−チ動作を起こさないインピ−ダンス判定信号ＳＩＪと故障相判定回路１２からの同期信号ＳＦとに基づき、オ−バ−リ−チ動作とならない出力信号ＳＥを送信することができる。
【００４３】
上記のように構成された距離継電器においては、計器用変流器が磁気飽和するような故障であっても、故障発生直後の測定電圧に対する測定電流の位相差である故障位相角を求め、この故障位相角が予め定められた判定位相角より進んでいることを判定し、進んでいると判定したときにＺ１２領域の第１動作確認時間より長い第２動作確認時間とする判定回路を備えているので、オ−バ−リ−チ動作の発生を抑止でき、応答性の速い距離継電器を実現できる。また、第１の所定の時間を僅かな時間ΔＴ（１／４サイクル）以下の時間に設定してもよい。その場合、より応答性の速い距離継電器を実現できる。
【００４４】
以上説明した通り、実施の形態１の距離継電器１においては、距離継電器１に設定された保護区間の外の領域で発生した故障に対して、金属性故障に近い故障のある可能性につき、故障発生直後の磁気飽和のない僅かな時間ΔＴにおいて、位相判定回路６で演算される故障位相角Θと判定位相角φとを比較することから、インピ−ダンス領域判定回路５に用いるＺ１２領域の動作確認時間を第１動作確認時間Ｔ１より長い第２動作確認時間Ｔ２とすることで、オ−バ−リ−チ動作を確実に防ぐことができるようにした。これにより、きわめて応答性の速い距離継電器を得ることができるようになった。
【００４５】
上記実施の形態１の距離継電器に用いられる整定インピ−ダンス範囲Ｓの上限を、送電線のインピ−ダンスＺｉを虚数軸にとり、その８０％の位置から実軸Ｒに平行に記されるように定義した。また、それを構成する領域Ｚ１１と領域Ｚ１２は、電線のインピ−ダンスＺｉを半径とした円弧で分けて説明した。しかしながら、整定インピ−ダンス範囲Ｓは、距離継電器を管理する管理者によって定義されるため、また、領域Ｚ１１と領域Ｚ１２の境界も必ずしも電線のインピ−ダンスＺｉを半径とした円弧で分けて考える必要はない。その場合、オ−バ−リ−チ動作を確実に防ぐには、第１動作確認時間Ｔ１ならびに第２動作確認時間Ｔ２を、定義した整定インピ−ダンス範囲Ｓならびに領域Ｚ１１と領域Ｚ１２のもつ形状に合わせて、オ−バ−リ−チ動作を防げるように設定すればよい。
【００４６】
上記実施の形態１の距離継電器に用いられる判定位相角φは、図１のインピ−ダンス領域判定回路５の送電線のインピ−ダンスＺｉを半径とした円と整定インピ−ダンス範囲Ｓの上限との交点と原点を結ぶ線である鎖線Ｌと実軸Ｒのなす角度として説明した。しかしながら、必ずしも鎖線Ｌと実軸Ｒのなす角度とする必要は無く、上記判定位相角φに近い値に定義した判定位相角にあわせて、第１動作確認時間Ｔ１ならびに第２動作確認時間Ｔ２を定義することで、オ−バ−リ−チ動作を防げるように設定すればよい。
【符号の説明】
【００４７】
１    距離継電器                            ４    演算処理部、
５    インピ−ダンス領域判定回路、          ６    位相判定回路、
７    故障検出回路、                      １１    制御回路、
Ｓ    整定インピ−ダンス範囲              Ｚｉ    送電線のインピ−ダンス
Ｚ    系統インピ−ダンス                    Θ    故障位相角
φ    判定位相角                      
【図１】
0005429089.tif 000002
【図２】
0005429089.tif 000003
【図３】
0005429089.tif 000004