(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連系運転される異なる電力系統の連系点に配置される事故検出装置が備える電力系統の方向判別装置であって、
電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電圧波形と計測したサンプリング電圧値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電圧波形を推定演算する電圧波形推定手段と、
電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電流波形と計測したサンプリング電流値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電流波形を推定演算する電流波形推定手段と、
前記電圧波形推定手段にて得られた推定電圧値と前記電流波形推定手段にて得られた推定電流値との位相差を算出する位相差算出手段と、
前記推定電圧値と前記推定電流値と前記位相差算出手段による算出位相差とを用いて作成した判別用位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値に応じて順方向と逆方向の判別領域を設定し、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値や電流値を前記判別領域に適用して短絡方向や電力方向を判別する方向判別手段と、
を備えたことを特徴とする電力系統の方向判別装置。
【請求項２】
前記方向判別手段は、
前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）を作成する位相平面作成手段と、
前記判別領域設定値として境界調整角度θ0，θ1を受けて、前記電力位相平面上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とを設定する判別領域設定手段と、
前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する電力方向判別手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力系統の方向判別装置。
【請求項３】
前記判別領域設定手段は、
前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定することを特徴とする請求項２に記載の電力系統の方向判別装置。
【請求項４】
前記方向判別手段は、
前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）を作成する位相平面作成手段と、
前記電力位相平面上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とを設定するとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定する判別領域設定手段と、
前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する電力方向判別手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力系統の方向判別装置。
【請求項５】
前記方向判別手段は、
前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから有効電力電流成分を算出する有効電力電流成分算出手段と、
前記有効電力電流成分算出手段にて算出された有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）を作成する位相平面作成手段と、
前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記電流位相平面上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とを設定する判別領域設定手段と、
前記有効電力電流成分算出手段にて算出された有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する電力方向判別手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力系統の方向判別装置。
【請求項６】
前記方向判別手段は、
前記判別領域設定値として境界調整角度θ0，θ1を受けて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域を設定し、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するかを判別する第１電力方向判別手段と、
前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出した有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とを設定し、前記算出した有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する第２電力方向判別手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力系統の方向判別装置。
【請求項７】
前記第１電力方向判別手段は、
前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定することを特徴とする請求項６に記載の電力系統の方向判別装置。
【請求項８】
前記方向判別手段は、
前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とを設定するとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定し、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するかを判別する第１電力方向判別手段と、
前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出した有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とを設定し、前記算出した有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する第２電力方向判別手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力系統の方向判別装置。
【請求項９】
前記判別領域設定値は、
前記事故検出装置が配置される場所での電流の大きさや高調波などの外来ノイズの大きさに応じて定められることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の電力系統の方向判別装置。
【請求項１０】
連系運転される異なる電力系統の連系点に配置される事故検出装置にて実施される電力系統の方向判別方法であって、
電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電圧波形と計測したサンプリング電圧値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電圧波形を推定演算する電圧波形推定工程と、
電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電流波形と計測したサンプリング電流値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電流波形を推定演算する電流波形推定工程と、
前記電圧波形推定工程にて得られた推定電圧値と前記電流波形推定工程にて得られた推定電流値との位相差を算出する位相差算出工程と、
前記推定電圧値と前記推定電流値と前記位相差算出工程による算出位相差とを用いて作成した判別用位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値に応じて順方向と逆方向の判別領域を設定し、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値や電流値を前記判別領域に適用して短絡方向や電力方向を判別する方向判別工程と、
を含むことを特徴とする電力系統の方向判別方法。
【請求項１１】
前記方向判別工程は、
前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）を作成する位相平面作成工程と、
前記判別領域設定値として境界調整角度θ0，θ1を受けて、前記電力位相平面上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とを設定する判別領域設定工程と、
前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する電力方向判別工程と、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の電力系統の方向判別方法。
【請求項１２】
前記判別領域設定工程は、
前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の電力系統の方向判別方法。
【請求項１３】
前記方向判別工程は、
前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）を作成する位相平面作成工程と、
前記電力位相平面上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とを設定するとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定する判別領域設定工程と、
前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する電力方向判別工程と、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の電力系統の方向判別方法。
【請求項１４】
前記方向判別工程は、
前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから有効電力電流成分を算出する有効電力電流成分算出工程と、
前記有効電力電流成分算出工程にて算出された有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）を作成する位相平面作成工程と、
前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記電流位相平面上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とを設定する判別領域設定工程と、
前記有効電力電流成分算出工程にて算出された有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する電力方向判別工程と、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の電力系統の方向判別方法。
【請求項１５】
前記方向判別工程は、
前記判別領域設定値として境界調整角度θ0，θ1を受けて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域を設定し、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するかを判別する第１電力方向判別工程と、
前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出した有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とを設定し、前記算出した有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する第２電力方向判別工程と、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の電力系統の方向判別方法。
【請求項１６】
前記第１電力方向判別工程は、
前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定する工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の電力系統の方向判別方法。
【請求項１７】
前記方向判別工程は、
前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とを設定するとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定し、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するかを判別する第１電力方向判別工程と、
前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出した有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とを設定し、前記算出した有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する第２電力方向判別工程と、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の電力系統の方向判別方法。
【請求項１８】
前記判別領域設定値は、
前記事故検出装置が配置される場所での電流の大きさや高調波などの外来ノイズの大きさに応じて定められることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか一つに記載の電力系統の方向判別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自家発電系統と商用電源系統とが連系運転される電力系統の連系点に配置される事故検出装置おいて電力方向や短絡方向を判別する方向継電器に利用される電力系統の方向判別装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、自家発電系統と商用電源系統とが連系運転される電力系統での事故検出装置の配置例を示す電力系統図である。図６において、自家発電機６１は自家発電系統母線６２を通して負荷系統母線６３に接続されている。また、商用電源系統受電設備６４は商用電源系統母線６５を通して負荷系統母線６３に接続されている。負荷系統母線６３には重要負荷設備６６と一般負荷設備６７とが接続されている。例えば、重要負荷設備６６は、工場内にある誘導機などの設備であり、一般負荷設備６７は工場内外にあるその他の設備である。
【０００３】
この電力系統には、例えば図６（ａ）（ｂ）に示すように、母線の連系点所定位置に事故検出装置６８が配置される。図６（ａ）では、自家発電機６１側の重要負荷設備６６を保護する目的で、重要負荷設備６６と一般負荷設備６７との間の負荷系統母線６３に事故検出装置６８を配置した例が示されている。図６（ｂ）では、商用電源系統側を保護する目的で、商用電源系統母線６５に事故検出装置６８を配置した例が示されている。事故検出装置６８では、計器用変圧器６９から取り込んだ母線電圧（線間電圧）と変流器７０から取り込んだ母線電流（相電流）とによって事故の発生方向を判別し、それに応じて遮断器７１を動作させ連系点を高速に解列する動作が行われる。
【０００４】
この事故検出装置の動作では、次のような配慮が必要である。すなわち、商用電源系統側での落雷事故などが原因で電圧低下が生じた場合には、自家発電機６１側の重要負荷設備６６を保護するために高速に連系点を解列する必要がある（図６（ａ））。また、商用電源系統受電設備６４側で電圧低下が生じた場合には、自家発電機６１側から有効電力が商用電源系統受電設備６４側もしくは一般負荷設備６７に供給されることが起こるが、自家発電機６１の電力供給能力を超える場合には自家発電機６１がダウンする可能性があり、逆に自家発電機６１の電力供給能力が充分にある場合には商用電源系統側の外部電力系統に悪影響を与えるので、高速に連系点を解列する必要がある（図６（ｂ））。
【０００５】
一方、自家発電機６１側の回線で事故が発生した場合に、高速に連系点および事故回線を遮断すると、電圧が不安定となり、最悪の場合には自家発電機６１がダウンしてしまう可能性がある。自家発電機６１を継続して安定運転するためには、連系点を解列すべきではない。また、事故の影響を受けて自家発電機６１がダウンする可能性もあるが、自家発電機６１がダウンしても健全回線の重要負荷設備６６を継続運転するためには、連系点を解列すべきではない。
【０００６】
要するに、事故検出装置６８が備える方向継電器では、事故発生などで商用電源系統側で電圧低下が生じた場合には、連系点において高速に短絡方向や電力方向を判別できる方向判別装置が必要がある。そして、重要負荷設備６６を継続運転するために連系点を解列する必要がある場合には、事故発生後の１サイクル以内に連系点を解列する必要があるので、遮断器の動作時間などを考慮すると１／４サイクル以内に方向判別が行える方向判別装置が必要である。
【０００７】
そこで、例えば、特開２００１−２５１７５４号公報（方向判別方法）では、短い時間において正確に方向判別が行える方向判別装置が提案されている。以下に、図７〜図９を参照して、従来の方向判別装置について概要を説明する。なお、図７は、従来の方向判別装置の構成例を示すブロック図である。図８は、図７に示す方向判別部が無効電力の方向性判別に用いる電力位相平面を説明する図である。図９は、図７に示す方向判別部が有効電力の方向性判別に用いる電力位相平面を説明する図である。
【０００８】
図７に示す方向判別装置は、電圧波形推定部７５と、電流波形推定部７６と、位相差算出部７７と、方向判別部７８とを備えている。
【０００９】
電圧波形推定部７５では、電圧波形を高調波成分が含まれていない電源周波数ω0 と同じ周波数の正弦波形（ｖ（ｔ）＝Ｖｓｉｎ（ω0 ｔ＋α））であると仮定する。この仮定した電圧波形では、振幅Ｖおよび位相αは不特定であるが、計測したサンプリング電圧値およびサンプリング周期に応じて最小二乗法を適用し、仮定した電圧波形とサンプリング電圧値との誤差が最小となる振幅Ｖおよび位相αの関数（Ｖｃｏｓα，Ｖｓｉｎα）を特定し、それら特定された関数から電圧波形が推定され、推定電圧値（Ｖｃｏｓα，Ｖｓｉｎα）が求められる。
【００１０】
電流波形推定部７６でも同様に、電流波形を高調波成分が含まれていない電源周波数ω0 と同じ周波数の正弦波形（ｉ（ｔ）＝Ｉｓｉｎ（ω0ｔ＋β））であると仮定し、計測したサンプリング電流値およびサンプリング周期に応じて最小二乗法を適用し、仮定した電流波形とサンプリング電流値との誤差が最小となる振幅Ｉおよび位相βの関数（Ｉｃｏｓβ，Ｉｓｉｎβ）を特定し、それら特定された関数から電流波形が推定され、推定電流値（Ｉｃｏｓβ，Ｉｓｉｎβ）が求められる。
【００１１】
位相差算出部７７では、電流と電圧との位相差（β−α）に関して、電流波形推定部７６にて得られた推定電流値（Ｉｓｉｎβ，Ｉｃｏｓβ）と電圧波形推定部７５にて得られた推定電圧値（Ｖｓｉｎα，Ｖｃｏｓα）とを用いて、式（１）が実行され、有効電力成分ＶＩｓｉｎ(β−α)および無効電力成分ＶＩｃｏｓ(β−α)が算出される。
0003727599.tif 000002
【００１２】
方向判別部７８では、算出された有効電力成分ＶＩｓｉｎ(β−α)と無効電力成分ＶＩｃｏｓ(β−α)とを電力位相平面（図８、図９）に適用して、無効電力の方向性（図８）と有効電力の方向性（図９）が判別される。なお、図８、図９において、この電力位相平面（ｘ、ｙ）は、推定電圧値ｖ、推定電流値ｉ、算出位相差θとしたとき、ｘ軸が無効電力成分ｖｉｃｏｓθで規定され、ｙ軸が有効電力成分ｖｉｓｉｎθで規定されている。
【００１３】
図８において、この電力位相平面は、無効電力成分の方向性を判別するために、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾いて原点を通る方向判別境界線８１によって、第１象限側の順方向判別領域８２と第３象限側の逆方向判別領域８３とに分けられている。なお、順方向とは、商用電源系統側から自家発電系統側に向かう方向である。
【００１４】
方向判別部７８では、このように位相特性を定めた電力位相平面において、算出された無効電力成分ＶＩｃｏｓ（β−α）の値が、順方向判別領域８２と逆方向判別領域８３とのいずれの判別領域に属するか、つまり系統事故などが発生したときの無効電力成分の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。図８では、無効電力成分の方向性が順方向である場合が示されている。
【００１５】
図９において、この電力位相平面は、有効電力成分の方向性を判別するために、方向判別境界線９１がｙ軸の負側に算出した皮相電力ＶＩだけ下がった位置にｘ軸と平行に設けられ、この方向判別境界線９１によって、第１象限および第２象限側の順電力判別領域９２と第３象限および第４象限側の逆電力判別領域９３とに分けられている。なお、順電力とは、電力の供給方向が商用電源系統側から自家発電系統側に向かう方向であること意味している。
【００１６】
方向判別部７８では、このように位相特性を定めた電力位相平面において、算出された有効電力成分ＶＩｓｉｎ（β−α）の値が、順電力判別領域９２と逆電力判別領域９３とのいずれの判別領域に属するか、つまり系統事故などが発生したときの有効電力成分の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。図９では、有効電力成分の方向性が逆電力、すなわち、自家発電機６１が商用電源系統に有効電力を供給していると判別された場合が示されている。
【００１７】
従来の方向判別装置は、以上のように、フィルタを使用しない計測値から電圧波形および電流波形を推定するように構成されているので、フィルタによる過渡特性による遅れがなく、短い時間で正確に方向判別をすることができる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方向判別装置では、次のような問題がある。すなわち、図６に示すように自家発電機と商用電源系統とを連系して使用しているような電力系統において、無効電力の方向性を問題とする短絡事故などが発生しても、自家発電機と商用電源系統の電力供給バランスが取れている場合がある。この場合には、電流の絶対値が小さいので、有効電力成分ＶＩｓｉｎ（β−α）および無効電力成分ＶＩｃｏｓ（β−α）の算出値は、図８に示した電力位相平面において方向判別境界線８１上原点に近い所に位置することになる。そして、電力系統の高調波成分の含有量などの影響によって電力位相平面上、算出値が一点に収束せず多少揺れることがある。このような場合、従来の方向判別装置では、安定した系であるにも関わらず、算出無効電力が逆方向判別領域８３に入っていると誤検出することがある。
【００１９】
また、図６に示したような電力系統が元々高調波成分の多い電力系統である場合には、算出電力値が摂動することがある。そのような電力系統において無効電力の方向性を問題とする短絡事故などが発生し、方向判別境界線８１上原点から離れた位置において算出電力値が摂動する場合にも同様に、従来の方向判別装置では、正確な方向判別ができない場合がある。
【００２０】
さらに、商用電源系統側もしくは一般負荷設備側での短絡事故などによる有効電力の方向性を問題とする事故では、自家発電機側から有効電力が商用電源系統側と一般負荷設備側に供給される有効逆電力に対し、従来の方向判別装置では、図９に示した電力位相平面において有効逆電力であることを事故時における算出電力値（ＶＩｓｉｎ（β−α））と当初に算出した皮相電力ＶＩとの大小比較から判別するが、自家発電機の電力供給能力を超えることによる電圧低下が生じた場合に、算出電力値が小さくなり、皮相電力ＶＩ以内となるようなことが起こる。したがって、従来の方向判別装置では、電圧低下のレベルによっては有効逆電力であることを検出できない場合がある。
【００２１】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、事故検出装置の配置場所に応じて判別感度が調整できるようにすることによって、商用電源系統側もしくは自家発電系統側がある程度の高調波を含む系である場合も含めて、逆電力値もしくは逆電流値の絶対値が小さい場合においても誤検出がなく、また電圧低下が生じた状況下においても誤検出がなく、正確に方向判別が行える電力系統の方向判別装置および方法を得ることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる電力系統の方向判別装置は、連系運転される異なる電力系統の連系点に配置される事故検出装置が備える電力系統の方向判別装置であって、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電圧波形と計測したサンプリング電圧値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電圧波形を推定演算する電圧波形推定手段と、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電流波形と計測したサンプリング電流値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電流波形を推定演算する電流波形推定手段と、前記電圧波形推定手段にて得られた推定電圧値と前記電流波形推定手段にて得られた推定電流値との位相差を算出する位相差算出手段と、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記位相差算出手段による算出位相差とを用いて作成した判別用位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値に応じて順方向と逆方向の判別領域を設定し、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値や電流値を前記判別領域に適用して短絡方向や電力方向を判別する方向判別手段とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、電圧波形推定手段にて、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電圧波形と計測したサンプリング電圧値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電圧波形が推定演算され、推定電圧値が求められる。また、電流波形推定手段にて、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電流波形と計測したサンプリング電流値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電流波形が推定演算され、推定電流値が求められる。そして、位相差算出手段にて、前記推定電圧値と前記推定電流値との位相差が算出される。その結果、方向判別手段にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記位相差算出手段による算出位相差とを用いて判別用位相平面が作成され、その作成した判別用位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値に応じて順方向と逆方向の判別領域が設定される。そして、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値や電流値を前記判別領域に適用し、系統事故などが発生したときの短絡方向や電力方向が判別される。
【００２４】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別装置は、上記の発明において、前記方向判別手段は、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）を作成する位相平面作成手段と、前記判別領域設定値として境界調整角度θ0，θ1を受けて、前記電力位相平面上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とを設定する判別領域設定手段と、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する電力方向判別手段とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、上記の発明において、前記方向判別手段では、位相平面作成手段にて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）が作成されると、判別領域設定手段にて、前記判別領域設定値として入力される境界調整角度θ0，θ1を受けて、前記電力位相平面上にｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線が設定される。その結果、前記電力位相平面は、前記方向判別境界線によって順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とに区分設定される。そして、電力方向判別手段にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。
【００２６】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別装置は、上記の発明において、前記判別領域設定手段は、前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、上記の発明において、前記判別領域設定手段では、前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定される。
【００２８】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別装置は、上記の発明において、前記方向判別手段は、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）を作成する位相平面作成手段と、前記電力位相平面上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とを設定するとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定する判別領域設定手段と、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する電力方向判別手段とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、上記の発明において、前記方向判別手段では、位相平面作成手段にて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）が作成されると、判別領域設定手段にて、前記電力位相平面上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とが設定されるとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定される。そして、電力方向判別手段にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。
【００３０】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別装置は、上記の発明において、前記方向判別手段は、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから有効電力電流成分を算出する有効電力電流成分算出手段と、前記有効電力電流成分算出手段にて算出された有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）を作成する位相平面作成手段と、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記電流位相平面上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とを設定する判別領域設定手段と、前記有効電力電流成分算出手段にて算出された有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する電力方向判別手段とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、上記の発明において、前記方向判別手段では、有効電力電流成分算出手段にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから有効電力電流成分が算出されると、位相平面作成手段にて、前記有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）が作成される。次いで、判別領域設定手段にて、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記電流位相平面上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に方向判別境界線が設定される。その結果、前記電流位相平面は、前記方向判別境界線によって順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とに区分設定される。そして、電力方向判別手段にて、前記有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。
【００３２】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別装置は、上記の発明において、前記方向判別手段は、前記判別領域設定値として境界調整角度θ0，θ1を受けて前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域を設定し、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するかを判別する第１電力方向判別手段と、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出した有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とを設定し、前記算出した有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する第２電力方向判別手段とを備えたことを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、上記の発明において、前記方向判別手段では、第１電力方向判別手段にて、前記判別領域設定値として境界調整角度θ0，θ1を受けて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域が設定され、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。また、第２電力方向判別手段にて、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出された有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とが設定され、前記算出された有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。
【００３４】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別装置は、上記の発明において、前記第１電力方向判別手段は、前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定することを特徴とする。
【００３５】
この発明によれば、上記の発明において、前記第１電力方向判別手段では、前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定される。
【００３６】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別装置は、上記の発明において、前記方向判別手段は、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とを設定するとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定し、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するかを判別する第１電力方向判別手段と、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出した有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とを設定し、前記算出した有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する第２電力方向判別手段とを備えたことを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、上記の発明において、前記方向判別手段では、第１電力方向判別手段にて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とが設定されるとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定され、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。また、第２電力方向判別手段にて、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出された有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とが設定され、前記算出された有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。
【００３８】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別装置は、上記の発明において、前記判別領域設定値は、前記事故検出装置が配置される場所での電流の大きさや高調波などの外来ノイズの大きさに応じて定められることを特徴とする。
【００３９】
この発明によれば、上記の発明において、前記判別領域設定値は、前記事故検出装置が配置される場所での電流の大きさや高調波などの外来ノイズの大きさに応じて定められる。
【００４０】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別方法は、連系運転される異なる電力系統の連系点に配置される事故検出装置にて実施される電力系統の方向判別方法であって、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電圧波形と計測したサンプリング電圧値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電圧波形を推定演算する電圧波形推定工程と、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電流波形と計測したサンプリング電流値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電流波形を推定演算する電流波形推定工程と、前記電圧波形推定工程にて得られた推定電圧値と前記電流波形推定工程にて得られた推定電流値との位相差を算出する位相差算出工程と、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記位相差算出工程による算出位相差とを用いて作成した判別用位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値に応じて順方向と逆方向の判別領域を設定し、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値や電流値を前記判別領域に適用して短絡方向や電力方向を判別する方向判別工程とを含むことを特徴とする。
【００４１】
この発明によれば、電圧波形推定工程にて、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電圧波形と計測したサンプリング電圧値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電圧波形が推定演算され、推定電圧値が求められる。また、電流波形推定工程にて、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電流波形と計測したサンプリング電流値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電流波形が推定演算され、推定電流値が求められる。そして、位相差算出工程にて、前記推定電圧値と前記推定電流値との位相差が算出される。その結果、方向判別工程にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記位相差算出工程による算出位相差とを用いて判別用位相平面が作成され、その作成した判別用位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値に応じて順方向と逆方向の判別領域が設定される。そして、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値や電流値を前記判別領域に適用して系統事故などが発生したときの短絡方向や電力方向が判別される。
【００４２】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別方法は、上記の発明において、前記方向判別工程は、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）を作成する位相平面作成工程と、前記判別領域設定値として境界調整角度θ0，θ1を受けて、前記電力位相平面上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とを設定する判別領域設定工程と、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する電力方向判別工程とを含むことを特徴とする。
【００４３】
この発明によれば、上記の発明において、前記方向判別工程では、位相平面作成工程にて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）が作成されると、判別領域設定工程にて、前記判別領域設定値として入力される境界調整角度θ0，θ1を受けて、前記電力位相平面上にｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線が設定される。その結果、前記電力位相平面は、前記方向判別境界線によって順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とに区分設定される。そして、電力方向判別工程にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。
【００４４】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別方法は、上記の発明において、前記判別領域設定工程は、前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定する工程を含むことを特徴とする。
【００４５】
この発明によれば、上記の発明において、前記判別領域設定工程では、前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定される。
【００４６】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別方法は、上記の発明において、前記方向判別工程は、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）を作成する位相平面作成工程と、前記電力位相平面上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とを設定するとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定する判別領域設定工程と、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する電力方向判別工程とを含むことを特徴とする。
【００４７】
この発明によれば、上記の発明において、前記方向判別工程では、位相平面作成工程にて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）が作成されると、判別領域設定工程にて、前記電力位相平面上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とが設定されるとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定される。そして、電力方向判別工程にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。
【００４８】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別方法は、上記の発明において、前記方向判別工程は、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから有効電力電流成分を算出する有効電力電流成分算出工程と、前記有効電力電流成分算出工程にて算出された有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）を作成する位相平面作成工程と、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記電流位相平面上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とを設定する判別領域設定工程と、前記有効電力電流成分算出工程にて算出された有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する電力方向判別工程とを含むことを特徴とする。
【００４９】
この発明によれば、上記の発明において、前記方向判別工程では、有効電力電流成分算出工程にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから有効電力電流成分が算出されると、位相平面作成工程にて、前記有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）が作成される。次いで、判別領域設定工程にて、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記電流位相平面上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に方向判別境界線が設定される。その結果、前記電流位相平面は、前記方向判別境界線によって順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とに区分設定される。そして、電力方向判別工程にて、前記有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。
【００５０】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別方法は、上記の発明において、前記方向判別工程は、前記判別領域設定値として境界調整角度θ0，θ1を受けて前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域を設定し、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するかを判別する第１電力方向判別工程と、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出した有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とを設定し、前記算出した有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する第２電力方向判別工程とを含むことを特徴とする。
【００５１】
この発明によれば、上記の発明において、前記方向判別工程では、第１電力方向判別工程にて、前記判別領域設定値として境界調整角度θ0，θ1を受けて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域が設定され、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。また、第２電力方向判別工程にて、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出された有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とが設定され、前記算出された有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。
【００５２】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別方法は、上記の発明において、前記第１電力方向判別工程は、前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定する工程を含むことを特徴とする。
【００５３】
この発明によれば、上記の発明において、前記第１電力方向判別工程では、前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定される。
【００５４】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別方法は、上記の発明において、前記方向判別工程は、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とを設定するとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内を逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定し、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するかを判別する第１電力方向判別工程と、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出した有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とを設定し、前記算出した有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するかを判別する第２電力方向判別工程とを含むことを特徴とする。
【００５５】
この発明によれば、上記の発明において、前記方向判別工程では、第１電力方向判別工程にて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とが設定されるとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定され、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。また、第２電力方向判別工程にて、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出された有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とが設定され、前記算出された有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。
【００５６】
つぎの発明にかかる電力系統の方向判別方法は、上記の発明において、前記判別領域設定値は、前記事故検出装置が配置される場所での電流の大きさや高調波などの外来ノイズの大きさに応じて定められることを特徴とする。
【００５７】
この発明によれば、上記の発明において、前記判別領域設定値は、前記事故検出装置が配置される場所での電流の大きさや高調波などの外来ノイズの大きさに応じて定められる。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる方向判別装置および方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００５９】
実施の形態１.
図１は、この発明の実施の形態１である方向判別装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態１では、図６（ａ）に示したように、重要負荷設備６６と一般負荷設備６７との間の負荷系統母線６３に配置される事故検出装置６８にて用いるのに好適な方向判別装置の構成例が示されている。
【００６０】
図１において、実施の形態１による方向判別装置は、電圧波形推定部１１と、電流波形推定部１２と、位相差算出部１３と、無効電力方向判別部１４とを備えている。
【００６１】
電圧波形推定部１１では、計測したサンプリング電圧値およびサンプリング周期に応じて最小二乗法を始めとする推定を含む各種の演算手法を適用し、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電圧波形とサンプリング電圧値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電圧波形が推定演算され、推定電圧値が求められる。
【００６２】
電流波形推定部１２では、計測したサンプリング電流値およびサンプリング周期に応じて最小二乗法を始めとする推定を含む各種の演算手法を適用し、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電流波形とサンプリング電流値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電流波形が推定演算され、推定電流値が求められる。
【００６３】
位相差算出部１３では、電圧波形推定部１１にて得られた推定電圧値と電流波形推定部１２にて得られた推定電流値との位相差が算出される。
【００６４】
無効電力方向判別部１４では、電圧波形推定部１１にて得られた推定電圧値と電流波形推定部１２にて得られた推定電流値と位相差算出部１３にて算出された位相差とを用いて作成した電力位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値に応じて順方向電力と逆方向電力の判別領域を設定し、上記の推定電圧値と推定電流値と算出位相差とで定まる電力値を判別領域に適用して無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。
【００６５】
ここで、外部から入力される判別領域設定値は、無効電力の方向性を判別する上記の電力位相平面において、原点近傍で逆電力と判別しない領域を規定するため原点からの半径値を与える所定値ｒと、従来例（図８）で示した方向判別境界線８１の傾斜角度を調整する境界調整角度θ0，θ1とからなる。これら値は、事故検出装置の配置場所における電流の大きさや、高調波等の外来ノイズの大きさに応じて適切な値に定められる。
【００６６】
次に、図１、図２を参照して、実施の形態１による方向判別装置の動作について説明する。なお、図２は、図１に示す無効電力方向判別部１４で用いる電力位相平面を説明する図である。
【００６７】
図において、電圧波形推定部１１では、電圧波形を高調波成分が含まれていない電源周波数ω0 と同じ周波数の正弦波形（ｖ（ｔ）＝Ｖｓｉｎ（ω0 ｔ＋α））であると仮定する。この仮定した電圧波形では、振幅Ｖおよび位相αは不特定であるが、計測したサンプリング電圧値およびサンプリング周期に応じて例えば最小二乗法を適用し、仮定した電圧波形とサンプリング電圧値との誤差が最小となる振幅Ｖおよび位相αの関数（Ｖｃｏｓα，Ｖｓｉｎα）を特定し、それら特定された関数から電圧波形が推定され、推定電圧値（Ｖｃｏｓα，Ｖｓｉｎα）が求められる。
【００６８】
電流波形推定部１２でも同様に、電流波形を高調波成分が含まれていない電源周波数ω0 と同じ周波数の正弦波形（ｉ（ｔ）＝Ｉｓｉｎ（ω0ｔ＋β））であると仮定し、計測したサンプリング電流値およびサンプリング周期に応じて例えば最小二乗法を適用し、仮定した電流波形とサンプリング電流値との誤差が最小となる振幅Ｉおよび位相βの関数（Ｉｃｏｓβ，Ｉｓｉｎβ）を特定し、それら特定された関数から電流波形が推定され、推定電流値（Ｉｃｏｓβ，Ｉｓｉｎβ）が求められる。
【００６９】
位相差算出部１３では、電流と電圧との位相差（β−α）に関して、電流波形推定部１２にて得られた推定電流値（Ｉｓｉｎβ，Ｉｃｏｓβ）と電圧波形推定部１１にて得られた推定電圧値（Ｖｓｉｎα，Ｖｃｏｓα）とを用いて前記式（１）が実行され、有効電力成分ＶＩｓｉｎ（β−α）および無効電力成分ＶＩｃｏｓ（β−α）が算出される。
【００７０】
無効電力方向判別部１４では、まず電圧波形推定部１１にて推定された電圧値ｖと電流波形推定部１２にて推定された電流値ｉと位相差算出部１３にて算出された位相差θとで規定される図２に示すような電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）が作成される。図２では、この発明の理解を容易にするため、従来例（図８）で示した方向判別境界線８１も合わせて示されている。
【００７１】
無効電力方向判別部１４では、次に、作成された電力位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値（ｒ，θ0，θ1）を用いて順方向電力判別領域１９と逆方向電力判別領域２０とが画成される。すなわち、第２象限側において方向判別境界線８１の傾斜角度３０°に境界調整角θ0を加えた境界線１７を設定する。同様に、第４象限側において方向判別境界線８１の傾斜角度３０°から境界調整角θ1を引き算した境界線１８を設定する。また、原点から所定値ｒを半径とする円１６を設定する。
【００７２】
その結果、電力位相平面には、境界線１７と境界線１８と円１６の円弧部分とをつないだ方向判別境界線によって区分された順方向電力判別領域１９と逆方向電力判別領域２０とが画成され、方向判別のための位相特性が定められる。
【００７３】
境界線１７，１８と方向判別境界線８１との間の領域も順方向電力判別領域１９の一部となっている。また、円１６内であって方向判別境界線８１から第３象限側の領域は、逆電力と判別しない順方向電力判別領域１９の一部となっている。図示例では、境界線１７と境界線１８があるので、円１６内の領域のうち、境界線１７と境界線１８とで挟まれた扇状部分の領域が順方向電力判別領域１９の一部として追加された領域に該当する。
【００７４】
このように、判別領域の境界位置は、従来例（図８）のように固定ではなく、順方向電力判別領域１９が、図８の例で言えば順方向判別領域８２を逆方向判別領域８３側に拡大するように、事故検出装置の配置場所に応じて入力される判定領域設定値（ｒ，θ0，θ1）によって調整できるようになっている。
【００７５】
無効電力方向判別部１４では、このように位相特性を定めた電力位相平面において、系統事故などが発生したときを含み、常時、電圧波形推定部１１による推定電圧値と電流波形推定部１２による推定電流値と位相差算出部１３による算出位相差とで定まる電力値が順方向電力判別領域１９と逆方向電力判別領域２０のいずれの判別領域に属するか、つまり無効電力成分の方向性が判別される。その結果、事故発生時において迅速に、しかも正確に短絡方向や電力方向が判別できることになる。
【００７６】
すなわち、図６（ａ）に示した電力系統において、例えば、自家発電系統と商用電源系統との電力の供給バランスが取れている状態、つまり電流の絶対値が小さい安定した系である状況下においては、有効電力ＶＩｓｉｎ（β−α）および無効電力ＶＩｃｏｓ（β−α）の算出値は原点近くの方向判別境界線８１の近傍にあって僅かに摂動している場合が多い。
【００７７】
このような場合でも、この実施の形態１では、算出電力値が摂動している原点の周囲は円１６内にあるので、算出値が多少揺れても円１６内にある限り、誤って逆方向電力であると判別するようなことがなくなり、正確な判別が行えるようになる。
【００７８】
また、元々高調波成分の多い電力系統では、有効電力ＶＩｓｉｎ（β−α）および無効電力ＶＩｃｏｓ（β−α）の算出値が摂動する場合がある。そのような電力系統で無効電力の方向性を問題とする事故が発生し、有効電力ＶＩｓｉｎ（β−α）および無効電力ＶＩｃｏｓ（β−α）の算出値が方向判別境界線８１上原点から離れた位置において摂動する場合でも、この実施の形態１では、境界線１７，１８と方向判別境界線８１との間の領域も順方向電力判別領域１９の一部であるので、同じように誤って逆方向電力であると判別するようなことがなくなり、正確な判別が行えるようになる。
【００７９】
そして、判別領域は、事故検出装置の配置場所に応じた適切な値に可変設定して電力系統の特性に応じて判別の感度を調節することができるので、商用電源系統側もしくは自家発電系統側がある程度の高調波を含む系である場合も含めて、逆電力値もしくは逆電流値の絶対値が小さい場合でも誤検出がなく、正確な方向判別が行えるようになる。
【００８０】
なお、実施の形態１では、外部から入力される判別領域設定値として、原点近傍で逆電力と判別しない領域を規定するため原点からの半径値を与える所定値ｒと、従来例（図８）で示した一般的な電力位相平面における方向判別境界線８１の傾斜角度を調整する境界調整角度θ0，θ1とが同時に与えられるとして説明したが、電力系統の特性によっては、所定値ｒと、境界調整角度θ0，θ1との一方のみを用いることでもよい場合がある。その場合もこの発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００８１】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２である方向判別装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態２では、図６（ｂ）に示したように、商用電源系統母線６５に配置される事故検出装置６８にて用いるのに好適な方向判別装置の構成例が示されている。なお、図３では、図１に示した構成要素と同一ないしは同等である要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００８２】
すなわち、図３に示すように、実施の形態２による方向判別装置では、図１に示した構成において、無効電力方向判別部１４に代えて、有効電力電流成分算出部２１と有効電力電流成分方向判別部２２とが設けられている。
【００８３】
有効電力電流成分算出部２１では、電流波形推定部１２による推定電流値と電圧波形推定部１１による推定電圧値と位相差算出部１３による算出位相差とから有効電力の電流成分が算出される。
【００８４】
有効電力電流成分方向判別部２２では、有効電力電流成分算出部２１にて算出された有効電力の電流成分で規定される電流位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値に応じて順方向電流と逆方向電流の判別領域を設定し、有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）判別の代理として、上記算出された有効電力電流成分の方向性が判別される。ここで、外部から入力される判別領域設定値は、順方向電流と逆方向電流を判別する方向判別境界線を規定する所定電流値Ｉ0である。この所定電流値Ｉ0は、実施の形態１と同様に、事故検出装置の配置場所における電流の大きさや、高調波などの外来ノイズの大きさに応じて定められる。
【００８５】
次に、図３、図４を参照して、実施の形態２による方向判別装置の動作について説明する。なお、図４は、図３に示す有効電力電流成分方向判別部で用いる電流位相平面を説明する図である。
【００８６】
有効電力電流成分算出部２１では、まず、電圧波形推定部１１による推定電圧値（Ｖｓｉｎα，Ｖｃｏｓα）と電流波形推定部１２による推定電流値（Ｉｓｉｎβ，Ｉｃｏｓβ）とを用いて式（２）が実行され、電流の絶対値Ｉが算出される。
【００８７】
【数１】
0003727599.tif 000003
【００８８】
次に、有効電力電流成分算出部２１では、上記のように算出した電流の絶対値Ｉと、位相差算出部１３にて得られた算出位相差（β−α）を持つ電力値（ＶＩｓｉｎ（β−α）、ＶＩｃｏｓ（β−α））とを用いて式（３）が実行され、有効電力の電流成分（Ｉｓｉｎ（β−α））が算出され、有効電力電流成分方向判別部２２に出力される。
【００８９】
【数２】
0003727599.tif 000004
【００９０】
有効電力電流成分方向判別部２２では、まず、有効電力電流成分算出部２１にて算出された有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される図４に示すような電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）が作成される。
【００９１】
次いで、有効電力電流成分方向判別部２２では、作成された電流位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値（所定電流値Ｉ0）を用いて、方向判別境界線４１がｘ軸からｙ軸の負側に所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に設けられる。その結果、作成された電流位相平面には、この方向判別境界線４１によって、第１象限側および第２象限側の順方向電流判別領域４２と第３象限側および第４象限側の逆方向電流判別領域４３とが画成され、方向判別の位相特性が定められる。しかも、判別領域の境界位置は、固定ではなく事故検出装置の配置場所に応じて入力される判定領域設定値（所定電流値Ｉ0）で調整できるようになっている。
【００９２】
有効電力電流成分方向判別部２２では、このように位相特性を定めた電流位相平面において、系統事故などが発生したときを含み、常時、有効電力電流成分算出部２１にて算出された有効電力電流成分の値が順方向電流判別領域４２と逆方向電流判別領域４３のいずれの判別領域に属するか、つまり有効電力成分の方向性が判別される。図４では、有効電力電流成分が逆方向、すなわち、自家発電機６１が商用電源系統に有効電力を供給していると判別された場合が示されている。
【００９３】
ここで、図６（ｂ）に示した電力系統において、例えば、商用電源系統側で電圧低下が生じると、自家発電機６１側から有効電力が商用電源系統受電設備６４側もしくは一般負荷設備６７に供給されることが起こる場合がある。この場合、自家発電機６１の電力供給能力を超える電圧低下があると、算出電力値が小さくなる。従来の判別方式（図９）では、電圧低下のレベルによっては、逆電力であることの判別ができない場合があった。
【００９４】
それに対し、この実施の形態２では、電圧成分を含まない電流成分Ｉｓｉｎ（β−α）の算出値と外部からの所定電流値Ｉ0とを用いて、電力方向の判別を行うようにしたので、電圧低下の影響やノイズの影響を受けることがない。したがって、上記のように算出電力値が小さくなる場合でも誤検出を無くすことができ、有効電力の方向判別が正確に行えるようになる。
【００９５】
しかも、有効電力の電流成分は、有効電力の方向性を問題とする事故が発生した場合、事故前後の過渡的状況における推定演算時でも高調波やノイズ等の影響を受けにくく、比較的安定的にかつ速やかに収束する特性を有するので、事故後非常に短い時間内で速やかに誤検出なく有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）判別が行えるようになる。
【００９６】
このように、実施の形態２によれば、電圧降下の影響を受けない有効電力の電流成分のみによって有効電力の方向性判別を行うようにし、判別基準を与える所定電流値として事故検出装置の配置場所に応じた適切な電流値を外部から設定できるようにしたので、商用電源系統側での落雷などによる事故などが原因で、自家用発電機の電力供給能力を超えることによる電圧低下が生じた場合にも逆電力であることが検出でき、正確な方向判別が可能となる。
【００９７】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３である方向判別装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態３では、図６（ａ）（ｂ）に示したいずれの事故検出装置６８においても用いることができる方向判別装置の構成例が示されている。一例として、実施の形態１による方向判別装置（図１）と実施の形態２による方向判別装置（図３）とを一体として構成した場合が示されている。したがって、図５では、図１、図３で用いた符号がそのまま使用されている。
【００９８】
図５に示すように、実施の形態３による方向判別装置は、電圧波形推定部１１と、電流波形推定部１２と、位相差算出部１３と、無効電力方向判別部１４と、有効電力電流成分算出部２１と、有効電力電流成分方向判別部２２とを備えている。
【００９９】
電圧波形推定部１１では、計測したサンプリング電圧値およびサンプリング周期に応じて最小二乗法を始めとする推定を含む各種の演算手法を適用し、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電圧波形とサンプリング電圧値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電圧波形が推定演算され、推定電圧値が求められる。
【０１００】
電流波形推定部１２では、計測したサンプリング電流値およびサンプリング周期に応じて最小二乗法を始めとする推定を含む各種の演算手法を適用し、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電流波形とサンプリング電流値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電流波形が推定演算され、推定電流値が求められる。
【０１０１】
位相差算出部１３では、電圧波形推定部１１による推定電圧値と電流波形推定部１２による推定電流値との位相差が算出される。
【０１０２】
無効電力方向判別部１４では、電圧波形推定部１１による推定電圧値ｖと電流波形推定部１２による推定電流値ｉと位相差算出部１３による算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）が作成される（図２）。
【０１０３】
そして、位相差算出部１３では、この電力位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値として所定値ｒおよび境界調整角度θ0，θ1を受けて、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋境界調整角度θ0 だけ傾いた境界線１７およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−境界調整角度θ1 だけ傾いた境界線１９と原点から所定値ｒを半径とする円１６の円弧とからなる方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域１９と逆方向電力判別領域２０が設定され、判別用の位相特性が定められる。
【０１０４】
位相差算出部１３では、このように位相特性を定めた電力位相平面において、系統事故などの発生時を含み、常時、上記の推定電圧値と推定電流値と算出位相差とで定まる電力値が順方向電力判別領域１９と逆方向電力判別領域２０とのいずれの判別領域に属するか、つまり無効電力成分の方向性が判別される。
【０１０５】
有効電力電流成分算出部２１では、まず、電圧波形推定部１１による推定電圧値（Ｖｓｉｎα、Ｖｃｏｓα）と電流波形推定部１２による推定電流値（Ｉｓｉｎβ、Ｉｃｏｓβ）とを用いて電流の絶対値が算出される（式（２））。そして、算出された電流の絶対値と、位相差算出部１３による算出位相差（β−α）を用いた電力値（ＶＩｓｉｎ（β−α）、ＶＩｃｏｓ（β−α））とによって有効電力ＶＩｓｉｎ（β−α）の電流成分Ｉｓｉｎ（β−α）が算出される（式（３））。
【０１０６】
有効電力電流成分方向判別部２２では、有効電力電流成分算出部２１にて算出された有効電力の電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）が作成される。
【０１０７】
そして、有効電力電流成分方向判別部２２では、この電流位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、図４に示したように、方向判別境界線４１がｘ軸からｙ軸の負側に所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に設定され、方向判別境界線４１によって区分される順方向電流判別領域４２と逆方向電流判別領域４３とが設定され、判別用の位相特性が定められる。
【０１０８】
有効電力電流成分方向判別部２２では、このように位相特性を定めた電流位相平面において、系統事故などの発生時を含み、常時、上記の算出された有効電力電流成分の値が順方向電流判別領域４２と逆方向電流判別領域４３のいずれの判別領域に属するか、つまり有効電力成分の方向性が判別される。
【０１０９】
この構成によれば、無効電力の方向性判別と有効電力の方向性判別の双方が行えるので、図６に示すような自家発電系統と商用電源系統とが連系運転される電力系統において、商用電源系統側もしくは自家発電系統側がある程度の高調波を含む系である場合も含めて、逆電力値もしくは逆電流値の絶対値が小さい場合においても誤検出がなく正確に無効電力の方向性判別が行えるとともに、電圧低下の生じた状況下においても正確に有効電力の方向性判別が行えるようになる。したがって、例えば、図６（ａ）に示すように配置される事故検出装置６８に適用した場合には、商用電源系統受電設備６４側が開放された場合に、自家発電機６１から一般負荷設備６７を切り離すことができ、容量不足が生じた自家発電機６１から一般負荷設備６７への電力供給によって自家発電機６１がダウンするのを未然に防止することが可能となる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、電圧波形推定手段にて、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電圧波形と計測したサンプリング電圧値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電圧波形が推定演算され、推定電圧値が求められる。また、電流波形推定手段にて、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電流波形と計測したサンプリング電流値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電流波形が推定演算され、推定電流値が求められる。そして、位相差算出手段にて、前記推定電圧値と前記推定電流値との位相差が算出される。その結果、方向判別手段にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記位相差算出手段による算出位相差とを用いて判別用位相平面が作成され、その作成した判別用位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値に応じて順方向と逆方向の判別領域が設定される。そして、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値や電流値を前記判別領域に適用して系統事故などが発生したときの短絡方向や電力方向が判別される。このように、順方向と逆方向の判別領域は、外部から入力される判別領域設定値に応じて設定されるので、誤検出が防止でき、正確な方向判別が行えるようになる。
【０１１１】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記方向判別手段では、位相平面作成手段にて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）が作成されると、判別領域設定手段にて、前記判別領域設定値として入力される境界調整角度θ0，θ1を受けて前記電力位相平面上にｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線が設定される。その結果、前記電力位相平面は、前記方向判別境界線によって順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とに区分設定される。そして、電力方向判別手段にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。このように、この発明では、第２象限では、ｙ軸の正側から３０°傾いた一般的な境界線とその外側に境界調整角度θ0を足して設けた第１境界線との間の領域が、および、第４象限では、ｙ軸の負側から３０°傾いた一般的な境界線とその内側に境界調整角度θ1引いて設けた第２境界線との間の領域がそれぞれ順方向電力判別領域の一部となるので、例えば、算出電力値が一般的な境界線の近傍で摂動する場合でも、誤検出なく、正確に方向判別が行えるようになる。
【０１１２】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記判別領域設定手段では、前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定される。したがって、例えば、算出電力値が原点の近傍で摂動する場合でも、誤検出なく、正確に方向判別が行えるようになる。
【０１１３】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記方向判別手段では、位相平面作成手段にて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）が作成されると、判別領域設定手段にて、前記電力位相平面上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とが設定されるとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定される。そして、電力方向判別手段にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。したがって、例えば、算出電力値が原点の近傍で摂動する場合でも、誤検出なく、正確に方向判別が行えるようになる。
【０１１４】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記方向判別手段では、有効電力電流成分算出手段にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから有効電力電流成分が算出されると、位相平面作成手段にて、前記有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）が作成される。次いで、判別領域設定手段にて、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記電流位相平面上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に方向判別境界線が設定される。その結果、前記電流位相平面は、前記方向判別境界線によって順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とに区分設定される。そして、電力方向判別手段にて、前記有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。このように、境界判別の位相平面を有効電力電流成分によって構成するようにしたので、電圧低下が生じるような有効電力の方向性を電圧低下のレベルに影響されることなく正確に、しかも短時間に判別できるようになる。
【０１１５】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記方向判別手段では、第１電力方向判別手段にて、前記判別領域設定値として境界調整角度θ0，θ1を受けて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域が設定され、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。また、第２電力方向判別手段にて、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出された有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とが設定され、前記算出された有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。このように、無効電力と有効電力の双方の方向性が正確に判別できる。このとき、無効電力の方向性判別では、算出電力値がｙ軸の正側から３０°傾き原点を通る一般的な境界線の近傍で摂動する場合でも正確に判別できる。また、有効電力の方向性判別では、電圧低下のレベルに影響されることなく正確に判別できるようになる。
【０１１６】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記第１電力方向判別手段では、前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定される。したがって、例えば、算出電力値が原点の近傍で摂動する場合でも、誤検出なく、正確に方向判別が行えるようになる。
【０１１７】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記方向判別手段では、第１電力方向判別手段にて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とが設定されるとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定され、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。また、第２電力方向判別手段にて、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出された有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とが設定され、前記算出された有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。このように、無効電力と有効電力の双方の方向性が正確に判別できる。このとき、無効電力の方向性判別では、算出電力値が原点の近傍で摂動する場合でも正確に判別できる。また、有効電力の方向性判別では、電圧低下のレベルに影響されることなく正確に判別できるようになる。
【０１１８】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記判別領域設定値は、前記事故検出装置が配置される場所での電流の大きさや高調波などの外来ノイズの大きさに応じて定められる。したがって、電力系統の特性に応じて適切に判別領域を調節設定することができる。
【０１１９】
つぎの発明によれば、電圧波形推定工程にて、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電圧波形と計測したサンプリング電圧値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電圧波形が推定演算され、推定電圧値が求められる。また、電流波形推定工程にて、電源周波数と同じ周波数の正弦波形であると仮定した電流波形と計測したサンプリング電流値との誤差が最小となる振幅および位相を有する電流波形が推定演算され、推定電流値が求められる。そして、位相差算出工程にて、前記推定電圧値と前記推定電流値との位相差が算出される。その結果、方向判別工程にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記位相差算出工程による算出位相差とを用いて判別用位相平面が作成され、その作成した判別用位相平面上に、外部から入力される判別領域設定値に応じて順方向と逆方向の判別領域が設定される。そして、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値や電流値を前記判別領域に適用して系統事故などが発生したときの短絡方向や電力方向が判別される。このように、順方向と逆方向の判別領域は、外部から入力される判別領域設定値に応じて設定されるので、誤検出が防止でき、正確な方向判別が行えるようになる。
【０１２０】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記方向判別工程では、位相平面作成工程にて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）が作成されると、判別領域設定工程にて、前記判別領域設定値として入力される境界調整角度θ0，θ1を受けて前記電力位相平面上にｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線が設定される。その結果、前記電力位相平面は、前記方向判別境界線によって順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とに区分設定される。そして、電力方向判別工程にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。このように、この発明では、第２象限では、ｙ軸の正側から３０°傾いた一般的な境界線とその外側に境界調整角度θ0を足して設けた第１境界線との間の領域が、第４象限では、ｙ軸の負側から３０°傾いた一般的な境界線とその内側に境界調整角度θ1を引いて設けた第２境界線との間の領域がそれぞれ順方向電力判別領域の一部となるので、例えば、算出電力値が一般的な境界線の近傍で摂動する場合でも、誤検出なく、正確に方向判別が行えるようになる。
【０１２１】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記判別領域設定工程では、前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定される。したがって、例えば、算出電力値が原点の近傍で摂動する場合でも、誤検出なく、正確に方向判別が行えるようになる。
【０１２２】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記方向判別工程では、位相平面作成工程にて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）が作成されると、判別領域設定工程にて、前記電力位相平面上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とが設定されるとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定される。そして、電力方向判別工程にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。したがって、例えば、算出電力値が原点の近傍で摂動する場合でも、誤検出なく、正確に方向判別が行えるようになる。
【０１２３】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記方向判別工程では、有効電力電流成分算出工程にて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから有効電力電流成分が算出されると、位相平面作成工程にて、前記有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）が作成される。次いで、判別領域設定工程にて、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記電流位相平面上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に方向判別境界線が設定される。その結果、前記電流位相平面は、前記方向判別境界線によって順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とに区分設定される。そして、電力方向判別工程にて、前記有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。このように、境界判別の位相平面を有効電力電流成分によって構成するようにしたので、電圧低下が生じるような有効電力の方向性を電圧低下のレベルに影響されることなく正確に判別できるようになる。このように、境界判別の位相平面を有効電力電流成分によって構成するようにしたので、電圧低下が生じるような有効電力の方向性を電圧低下のレベルに影響されることなく正確に、しかも短時間に判別できるようになる。
【０１２４】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記方向判別工程では、第１電力方向判別工程にて、前記判別領域設定値として境界調整角度θ0，θ1を受けて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°＋前記境界調整角度θ0 だけ傾いた第１境界線およびｙ軸の負側から第４象限側に３０°−前記境界調整角度θ1 だけ傾いた第２境界線からなる方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域が設定され、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。また、第２電力方向判別工程にて、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出された有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とが設定され、前記算出された有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。このように、無効電力と有効電力の双方の方向性が正確に判別できる。このとき、無効電力の方向性判別では、算出電力値がｙ軸の正側から３０°傾き原点を通る一般的な境界線の近傍で摂動する場合でも正確に判別できる。また、有効電力の方向性判別では、電圧低下のレベルに影響されることなく正確に判別できるようになる。
【０１２５】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記第１電力方向判別工程では、前記判別領域設定値としてさらに所定値ｒを受けて、前記電力位相平面の原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定される。したがって、例えば、算出電力値が原点の近傍で摂動する場合でも、誤検出なく、正確に方向判別が行える。
【０１２６】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記方向判別工程では、第１電力方向判別工程にて、前記推定電圧値ｖと前記推定電流値ｉと前記算出位相差θとで規定される電力位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｖｉｃｏｓθ、ｖｉｓｉｎθ ）上に、ｙ軸の正側から第２象限側に３０°傾き原点を通る方向判別境界線によって区分される順方向電力判別領域と逆方向電力判別領域とが設定されるとともに、前記判別領域設定値として所定値ｒを受けて、前記原点から前記所定値ｒを半径とする円内の領域が逆方向と判別しない前記順方向電力判別領域の一部として設定され、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とで定まる電力値が前記順方向電力判別領域と前記逆方向電力判別領域とのいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの無効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。また、第２電力方向判別工程にて、前記判別領域設定値として所定電流値Ｉ0を受けて、前記推定電圧値と前記推定電流値と前記算出位相差とから算出された有効電力電流成分の振幅ｉと位相θとで規定される電流位相平面（ｘ、ｙ）＝（ｉｃｏｓθ、ｉｓｉｎθ ）上に、ｘ軸からｙ軸の負側に前記所定電流値Ｉ0だけ下がった位置にｘ軸と平行に定めた方向判別境界線によって区分される順方向電流判別領域と逆方向電流判別領域とが設定され、前記算出された有効電力電流成分の値が前記順方向電流判別領域と前記逆方向電流判別領域のいずれの判別領域に属するか、すなわち系統事故などが発生したときの有効電力の方向性（短絡方向や電力方向）が判別される。このように、無効電力と有効電力の双方の方向性が正確に判別できる。このとき、無効電力の方向性判別では、算出電力値が原点の近傍で摂動する場合でも正確に判別できる。また、有効電力の方向性判別では、電圧低下のレベルに影響されることなく正確に判別できるようになる。
【０１２７】
つぎの発明によれば、上記の発明において、前記判別領域設定値は、前記事故検出装置が配置される場所での電流の大きさや高調波などの外来ノイズの大きさに応じて定められる。したがって、電力系統の特性に応じて適切に判別領域を調節設定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１である方向判別装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  図１に示す無効電力方向判別部で用いる電力位相平面を説明する図である。
【図３】  この発明の実施の形態２である方向判別装置の構成を示すブロック図である。
【図４】  図３に示す有効電力電流成分方向判別部で用いる電流位相平面を説明する図である。
【図５】  この発明の実施の形態３である方向判別装置の構成を示すブロック図である。
【図６】  自家発電系統と商用電源系統とが連系運転される電力系統での事故検出装置の配置例を示す電力系統図である。
【図７】  従来の方向判別装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】  図７に示す方向判別部が無効電力の方向性判別に用いる電力位相平面を説明する図である。
【図９】  図７に示す方向判別部が有効電力の方向性判別に用いる電力位相平面を説明する図である。
【符号の説明】
１１  電圧波形推定部、１２  電流波形推定部、１３  位相差算出部、１４  無効電力方向判別部、１６  所定値ｒを半径とする円（逆電力と判別しない順方向電力判別領域の一部）、１７  境界線（第１境界線）、１８  境界線（第２境界線）、１９  順方向電力判別領域、２０  逆方向電力判別領域、２１  有効電力電流成分算出部、２２  有効電力電流成分方向判別部、４１  方向判別境界線、４２  順方向電流判別領域、４３  逆方向電流判別領域、６１  自家発電機、６２  自家発電系統母線、６３  負荷系統母線、６４  商用電源系統受電設備、６５  商用電源系統母線、６６  重要負荷設備、６７  一般負荷設備、６８  事故検出装置、７１  遮断器、θ0，θ1  境界調整角度、Ｉ0  所定電流値。
【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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