(57)【要約】【課題】過渡現象に対する電流補償付不足電圧リレーの安定性を向上させる。【解決手段】電流補償付不足電圧リレーは、電圧整定値及び複素平面上の電圧ベクトルを用い、電圧ベクトルの終点が第１円内にあるか否かを判定する第１判定部と、電流補償ベクトルを用い、電圧ベクトルの終点が第２円内にあるか否かを判定する第２判定部と、電圧ベクトルの終点が第１直線に対して電流補償ベクトルの逆方向にあるか否かを判定する第３判定部と、電圧ベクトルの終点が二つの直線の間にあるか否かを判定する第４判定部と、電圧ベクトルの終点が第２直線に対して前記電流補償ベクトルの方向にあるか否かを判定する第５判定部と、第１判定部の判定結果、第２判定部の判定結果、第３判定部の判定結果、第４判定部の判定結果、及び第５判定部の判定結果に基づいて、事故を検出する検出部と、を備える。【選択図】図１
2014121150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統における電圧の測定結果と、前記電力系統に接続された送電線における電流の測定結果とを用いて、所定周期毎に前記送電線の事故を検出する電流補償付不足電圧リレーであって、
予め定められた電圧を示す電圧整定値を用い、複素平面上で前記電圧の測定結果を示すベクトルである電圧ベクトルを用い、前記複素平面の原点を中心とし前記電圧整定値を半径とする第１円を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第１円内にあるか否かを判定する第１判定部と、
前記電流の測定結果を前記送電線の線路角だけ移相して得られるベクトルに、予め定められたインピーダンスを示すインピーダンス整定値を乗じたベクトルである電流補償ベクトルを用い、前記電流補償ベクトルの終点を中心とし前記電圧整定値を半径とする第２円を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第２円内にあるか否かを判定する第２判定部と、
前記電流補償ベクトルに垂直であり且つ前記電流補償ベクトルの終点を通る第１直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第１直線に対して前記電流補償ベクトルの逆方向にあるか否かを判定する第３判定部と、
前記電流補償ベクトルに平行であり且つ前記電流補償ベクトルからの距離が前記電圧整定値である二つの直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記二つの直線の間にあるか否かを判定する第４判定部と、
前記電流補償ベクトルに垂直であり且つ前記原点を通る第２直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第２直線に対して前記電流補償ベクトルの方向にあるか否かを判定する第５判定部と、
前記第１判定部の判定結果、前記第２判定部の判定結果、前記第３判定部の判定結果、前記第４判定部の判定結果、及び前記第５判定部の判定結果に基づいて、前記事故を検出する検出部と、
を備える電流補償付不足電圧リレー。
【請求項２】
前記検出部は、前記第３判定部の判定結果と、前記第４判定部の判定結果と、前記第５判定部の判定結果との全てが所定回数に亘って連続して真になることを、前記検出の必要条件とする、
請求項１に記載の電流補償付不足電圧リレー。
【請求項３】
前記検出部は、
前記第１判定部の判定結果と、前記第２判定部の判定結果とのＯＲ演算を行う第１演算部と、
前記第３演算部の判定結果と、前記第４演算部の判定結果と、前記第５演算部の判定結果とのＡＮＤ演算を行う第２演算部と、
前記第１演算部の演算結果と前記第２演算部の演算結果とに基づいて、前記事故を検出する第３演算部と、
と有する、
請求項２に記載の電流補償付不足電圧リレー。
【請求項４】
前記検出部は、前記第２演算部の演算結果が前記所定回数に亘って連続して真になるか否かを判定する判定部を有し、
前記第３演算部は、前記第１演算部の演算結果と、前記判定部の判定結果とのＯＲ演算を行う、
請求項３に記載の電流補償付不足電圧リレー。
【請求項５】
前記所定回数は、２である、
請求項２乃至４に記載の電流補償付不足電圧リレー。
【請求項６】
前記電流補償付不足電圧リレーの動作時間について予め定められた上限を用いて、前記所定回数は、前記動作時間が前記上限以下になる回数に定められる、
請求項２乃至４に記載の電流補償付不足電圧リレー。
【請求項７】
電力系統における電圧の測定結果と、前記電力系統に接続された送電線における電流の測定結果とを用いて、所定の周期で前記送電線の事故を検出する保護リレーであって、
予め定められた電圧を示す電圧整定値を用い、複素平面上で前記電圧の測定結果を示すベクトルである電圧ベクトルを用い、前記複素平面の原点を中心とし前記電圧整定値を半径とする第１円を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第１円内にあるか否かを判定する第１判定部と、
前記電流の測定結果を前記送電線の線路角だけ移相して得られるベクトルに、予め定められたインピーダンスを示すインピーダンス整定値を乗じたベクトルである電流補償ベクトルを用い、前記電流補償ベクトルの終点を中心とし前記電圧整定値を半径とする第２円を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第２円内にあるか否かを判定する第２判定部と、
前記電流補償ベクトルに垂直であり且つ前記電流補償ベクトルの終点を通る第１直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第１直線に対して前記電流補償ベクトルの逆方向にあるか否かを判定する第３判定部と、
前記電流補償ベクトルに平行であり且つ前記電流補償ベクトルからの距離が前記電圧整定値である二つの直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記二つの直線の間にあるか否かを判定する第４判定部と、
前記電流補償ベクトルに垂直であり且つ前記原点を通る第２直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第２直線に対して前記電流補償ベクトルの方向にあるか否かを判定する第５判定部と、
前記第１判定部の判定結果、前記第２判定部の判定結果、前記第３判定部の判定結果、前記第４判定部の判定結果、及び前記第５判定部の判定結果に基づいて、前記事故を検出する第１検出部と、
前記電流の測定結果に基づいて、前記事故を検出する第２検出部と、
前記第１検出部及び前記第２検出部の両方が事故を検出した場合、前記電力系統と前記送電線の間に設けられた遮断器へトリップ指令を出力する指令部と、
を備える保護リレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の事故を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
保護リレー（保護装置、保護継電器）は、電力系統の事故を検出した際に遮断器に対してトリップ指令を出力する。保護リレーは、誤動作を防止するために、主検出要素と事故検出要素のリレーを有しており、各々のリレー動作条件のＡＮＤが成立した際にトリップ指令を出力する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
事故検出要素として電流補償付不足電圧リレーが知られている。例えば大容量電圧電源に接続されている長距離送電線において遠端で短絡や地絡等の事故が発生したような場合等、電圧が低下しないために不足電圧リレーでは事故を検出することが困難な場合がある。電流補償付不足電圧リレーは、このような事故も検出するための電流補償機能を有している。
【０００４】
事故発生よりトリップ指令を出力するまでの時間制約により、電流補償付不足電圧リレーは、高速動作を優先している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１７６４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電流補償付不足電圧リレーは、高速動作を優先することにより、過渡現象に対して安定しない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、電力系統における電圧の測定結果と、前記電力系統に接続された送電線における電流の測定結果とを用いて、所定周期毎に前記送電線の事故を検出する電流補償付不足電圧リレーであって、予め定められた電圧を示す電圧整定値を用い、複素平面上で前記電圧の測定結果を示すベクトルである電圧ベクトルを用い、前記複素平面の原点を中心とし前記電圧整定値を半径とする第１円を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第１円内にあるか否かを判定する第１判定部と、前記電流の測定結果を前記送電線の線路角だけ移相して得られるベクトルに、予め定められたインピーダンスを示すインピーダンス整定値を乗じたベクトルである電流補償ベクトルを用い、前記電流補償ベクトルの終点を中心とし前記電圧整定値を半径とする第２円を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第２円内にあるか否かを判定する第２判定部と、前記電流補償ベクトルに垂直であり且つ前記電流補償ベクトルの終点を通る第１直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第１直線に対して前記電流補償ベクトルの逆方向にあるか否かを判定する第３判定部と、前記電流補償ベクトルに平行であり且つ前記電流補償ベクトルからの距離が前記電圧整定値である二つの直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記二つの直線の間にあるか否かを判定する第４判定部と、前記電流補償ベクトルに垂直であり且つ前記原点を通る第２直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第２直線に対して前記電流補償ベクトルの方向にあるか否かを判定する第５判定部と、前記第１判定部の判定結果、前記第２判定部の判定結果、前記第３判定部の判定結果、前記第４判定部の判定結果、及び前記第５判定部の判定結果に基づいて、前記事故を検出する検出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、過渡現象に対する電流補償付不足電圧リレーの安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施例の電流補償付不足電圧リレーの構成を示す。
【図２】図２は、電力系統の構成を示す。
【図３】図３は、保護リレーの構成を示す。
【図４】図４は、Ｉ−Ｚ平面上の電圧ベクトル及び電流補償ベクトルを示す。
【図５】図５は、原点円条件Ｃａを示す。
【図６】図６は、前方円条件Ｃｂを示す。
【図７】図７は、前方直線条件Ｃｃを示す。
【図８】図８は、原点左右直線条件Ｃｅを示す。
【図９】図９は、原点直線条件Ｃｆを示す。
【図１０】図１０は、電流補償付不足電圧リレー１２２の動作領域を示す。
【図１１】図１１は、比較例の電流補償付不足電圧リレー１２２ｂの構成を示す。
【図１２】図１２は、前方左右直線条件Ｃｄを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施例の電流補償付不足電圧リレーの構成を示し、図２は、電力系統の構成を示し、図３は、保護リレーの構成を示す。
【００１２】
以下、図２を用いて、電力系統の構成について説明する。
【００１３】
電力系統は、電源１１１と、母線１１２ａ、１１２ｂと、送電線１１３ａ、１１３ｂと、ＶＴ（Voltage Transformer：計器用変圧器）１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄと、ＣＴ（Current Transformer：変流器）１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、遮断器１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄと、保護リレー１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄとを有する。電源１１１には母線１１２ａが接続されている。母線１１２ａには、送電線１１３ａの一端と送電線１１３ｂの一端とが接続されている。送電線１１３ａの他端と送電線１１３ｂの他端には、母線１１２ｂが接続されている。電源１１１は、例えば大容量電圧電源であり、送電線１１３ａ、１１３ｂは、長距離送電線である。
【００１４】
母線１１２ａのうち送電線１１３ａの近傍には、ＶＴ１１４ａが接続されており、母線１１２ａの電圧を測定する。送電線１１３ａのうち母線１１２ａの近傍には、ＣＴ１１５ａが設けられている。送電線１１３ａの電流を測定する。保護リレー１１７ａは、ＶＴ１１４ａにより測定された電圧とＣＴ１１５ａにより測定された電流とに基づいて、事故を検出し、事故を検出すると、遮断器１１６ａへトリップ指令を出力する。遮断器１１６ａは、トリップ指令に応じて母線１１２ａと送電線１１３ａの間を遮断し、母線１１２ａから送電線１１３ａを分離する。
【００１５】
同様に、ＶＴ１１４ｂは、母線１１２ｂのうち送電線１１３ａの近傍の電圧を測定し、ＣＴ１１５ｂは、送電線１１３ａのうち母線１１２ｂの近傍の電流を測定する。保護リレー１１７ｂは、ＶＴ１１４ｂ及びＣＴ１１５ｂの測定結果に基づいて、遮断器１１６ｂを制御する。
【００１６】
同様に、ＶＴ１１４ｃは、母線１１２ａのうち送電線１１３ｂの近傍の電圧を測定し、ＣＴ１１５ｃは、送電線１１３ｂのうち母線１１２ａの近傍の電流を測定する。保護リレー１１７ｃは、ＶＴ１１４ｃ及びＣＴ１１５ｃの測定結果に基づいて、遮断器１１６ｃを制御する。
【００１７】
同様に、ＶＴ１１４ｄは、母線１１２ｂのうち送電線１１３ｂの近傍の電圧を測定し、ＣＴ１１５ｄは、送電線１１３ｂのうち母線１１２ｂの近傍の電流を測定する。保護リレー１１７ｄは、ＶＴ１１４ｄ及びＣＴ１１５ｄの測定結果に基づいて、遮断器１１６ｄを制御する。
【００１８】
ＶＴ１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ、ＣＴ１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの代わりに、他の計器用変成器が用いられても良い。
【００１９】
以下、図３を用いて、保護リレー１１７ａの構成について説明する。
【００２０】
保護リレー１１７ａは、例えばディジタル形保護リレーである。この場合、保護リレー１１７ａは、ＶＴ１１４ａ及びＣＴ１１５ａの測定結果のディジタル演算により、送電線１１３ａの事故を検出する。保護リレー１１７ａは、所定の判定周期毎に、ＶＴ１１４ａ及びＣＴ１１５ａの測定結果を取得し、事故の有無を判定する。所定の判定周期は、電気角で３０度や６０度等である。また、保護リレー１１７ａの動作時間には、上限が定められている。送電線１１３ａが超高圧送電線（２２０ｋＶ又は２７５ｋＶ以上）である場合、上限は例えば２５ｍ秒である。
【００２１】
保護リレー１１７ａは、差動リレー１２１（第２検出部）と、電流補償付不足電圧リレー１２２と、ＡＮＤ演算部１２３（指令部）と、電圧取得部１２４と、電流取得部１２５とを有する。電圧取得部１２４は、ＶＴ１１４ａにより測定された電圧をディジタルの電圧データに変換する。電流取得部１２５は、ＣＴ１１５ａにより測定された電圧をディジタルの電流データに変換し、電流を送電線１１３ａにおける所定の線路角θだけ移相する。θは、例えば６０度や７５度等である。電圧データ及び電流データは、振幅と位相で表された複素数であっても良いし、実数部と虚数部で表された複素数であっても良い。差動リレー１２１は、電流データに基づいて、短絡又は地絡による電流を検出し、検出結果を示す主検出要素信号Ｅａを出力する。差動リレー１２１により事故が検出された場合、Ｅａは真になる。電流補償付不足電圧リレー１２２は、電圧データ及び電流データに基づいて、短絡又は地絡による電圧の不足等を検出し、検出結果を示す事故検出要素信号Ｅｂを出力する。電流補償付不足電圧リレー１２２により事故が検出された場合、Ｅｂは真になる。ＡＮＤ演算部１２３は、ＥａとＥｂのＡＮＤ演算を行い、演算結果をトリップ指令として遮断器１１６ａへ出力する。ＥａとＥｂの両方が真である場合にトリップ指令が出力される。
【００２２】
差動リレー１２１は例えば、ＰＣＭ（Pulse Code Modulation）電流差動リレーである。この場合、保護リレー１１７ａは、相手端の保護リレー１１７ｂと伝送路を介して接続される。ＣＴ１１５ａの測定結果を示すＰＣＭ信号を、伝送路を介して相手端の保護リレー１１７ｂへ送信し、ＣＴ１１５ｂの測定結果を示すＰＣＭ信号を、伝送路を介して相手端の保護リレー１１７ｂから受信する。保護リレー１１７ａは、ＣＴ１１５ａ、１１５ｂの測定結果の差である差電流を算出し、差電流が予め定められた整定値以上であるか否かを判定し、差電流が整定値以上である場合に、Ｅａを真にする。
【００２３】
保護リレー１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄの構成は、保護リレー１１７ａの構成と同様である。
【００２４】
以下、図１を用いて、電流補償付不足電圧リレー１２２の構成について説明する。
【００２５】
電流補償付不足電圧リレー１２２は、原点円判定部１３１（第１判定部）と、前方円判定部１３２（第２判定部）と、前方直線判定部１３３（第３判定部）と、原点左右直線判定部１３５（第４判定部）と、原点直線判定部１３６（第５判定部）と、検出部１４５（第１検出部）とを有する。電流補償付不足電圧リレー１２２の各部は、判定周期毎に判定を行う。
【００２６】
原点円判定部１３１は、ＶＴ１１４ａの測定結果に基づいて、原点円条件Ｃａが成立するか否かを判定し、判定結果を原点円要素信号Ｄａとして出力する。Ｃａが成立した場合、Ｄａは真になる。前方円判定部１３２は、ＶＴ１１４ａ及びＣＴ１１５ａの測定結果に基づいて、前方円条件Ｃｂが成立するか否かを判定し、判定結果を前方円要素信号Ｄｂとして出力する。Ｃｂが成立した場合、Ｄｂは真になる。前方直線判定部１３３は、ＶＴ１１４ａ及びＣＴ１１５ａの測定結果に基づいて、前方直線条件Ｃｃが成立するか否かを判定し、判定結果を前方直線要素信号Ｄｃとして出力する。Ｃｃが成立した場合、Ｄｃは真になる。原点左右直線判定部１３５は、ＶＴ１１４ａ及びＣＴ１１５ａの測定結果に基づいて、原点左右直線条件Ｃｅが成立するか否かを判定し、判定結果を原点左右直線要素信号Ｄｅとして出力する。Ｃｅが成立した場合、Ｄｅは真になる。原点直線判定部１３６は、ＶＴ１１４ａ及びＣＴ１１５ａの測定結果に基づいて、原点直線条件Ｃｆが成立するか否かを判定し、判定結果を原点直線要素信号Ｄｆとして出力する。Ｃｆが成立した場合、Ｄｆは真になる。
【００２７】
検出部１４５は、ＯＲ演算部１４１（第１演算部）と、ＡＮＤ演算部１４２（第２演算部）と、確認回数判定部１４３（判定部）と、ＯＲ演算部１４４（第３演算部）とを有する。ＯＲ演算部１４１は、ＤａとＤｂとのＯＲ演算を行い、演算結果を円要素信号Ｄｇとして出力する。ＡＮＤ演算部１４２は、ＤｃとＤｅとＤｆとのＡＮＤ演算を行い、演算結果を長方形要素信号Ｄｈとして出力する。確認回数判定部１４３は、過去に入力されたＤｈを記憶し、Ｄｈが所定の確認回数以上連続して真であるか否かを判定し、判定結果を確認信号Ｄｉとして出力する。Ｄｈが確認回数以上連続して真である場合、Ｄｉは真になる。ＯＲ演算部１４４は、ＤｇとＤｉのＯＲ演算を行い、演算結果を事故検出要素信号Ｅｂとして出力する。即ち、Ｄｈが所定の確認回数以上連続して真となることは、Ｅｂが真となることの必要条件である。確認回数判定部１４３は、判定周期に確認回数を乗じた時間の遅延を有するため、確認回数は、動作時間が上限以下になる回数に設定される。確認回数は、例えば２回である。
【００２８】
以下、Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｅ、Ｃｆについて、Ｉ−Ｚ平面を用いて説明する。
【００２９】
図４は、Ｉ−Ｚ平面上の電圧ベクトル及び電流補償ベクトルを示す。Ｉ−Ｚ平面は、電圧ベクトルを表す複素平面であり、Ｖ平面と呼ばれることがある。また、Ｉを軸としてＶを表すことによりＩ−Ｖ平面と呼ばれることがある。ここで、電圧データを示す電圧ベクトルをＶとし、電流データがθだけ移相された電流ベクトルをＩとする。ＶＴ１１４ａにおいて予め定められた電圧の大きさを示す電圧整定値をＶｓとし、送電線１１３ａにおいて予め定められたインピーダンスの大きさを示すインピーダンス整定値をＺｓとする。このとき、Ｖの電流補償のためのベクトルである電流補償ベクトルは、ＩＺｓで表される。また、ＩＺｓにより電流補償された電圧ベクトルであるＵは、ＩＺｓ−Ｖで表される。Ｉ−Ｚ平面上で、ＩＺｓの終点をＰとする。Ｉ−Ｚ平面上で、中心が原点Ｏであり半径がＶｓである円を原点円とする。Ｉ−Ｚ平面上で、中心がＰであり半径がＶｓである円を前方円とする。ＩＺｓとＶの成す角をφ（０≦φ≦π）とし、ＩＺｓとＵの成す角をζ（０≦ζ≦π）とする。
【００３０】
図５は、原点円条件Ｃａを示す。Ｃａは、この図中の斜線の領域で示され、Ｖの終点が原点円（第１円）の内部にあることである。言い換えれば、Ｃａは、Ｖの大きさがＶｓより小さいことである。従って、Ｃａは次式で表される。
【００３１】
｜Ｖ｜  ＜  Ｖｓ  …  （Ｅ１１）
【００３２】
図６は、前方円条件Ｃｂを示す。Ｃｂは、この図中の斜線の領域で示され、Ｖの終点が前方円（第２円）の内部にあることである。言い換えれば、Ｃｂは、Ｕの終点が原点円の内部にあることである。更に言い換えれば、Ｕの大きさがＶｓより小さいことである。従って、Ｃｂは次式で表される。
【００３３】
｜Ｕ｜  ＜  Ｖｓ  …  （Ｅ２１）
【００３４】
Ｖを用いることにより、Ｃｂは次式で表される。
【００３５】
｜ＩＺｓ−Ｖ｜  ＜  Ｖｓ  …  （Ｅ２２）
【００３６】
図７は、前方直線条件Ｃｃを示す。Ｉ−Ｚ平面上で、Ｏを通りＩＺｓに垂直な直線を原点直線（第２直線）とし、Ｐを通りＩＺｓに垂直な直線を前方直線（第１直線）とする。Ｃｃは、この図中の斜線の領域で示され、Ｖの終点が前方直線に対してＯ側（−ＩＺｓ方向）にあることである。言い換えれば、Ｃｃは、Ｕの終点が原点直線に対してＰ側（ＩＺｓ方向）にあることである。更に言い換えれば、Ｃｃは、ＵのうちＩに平行な成分が０より大きいことである。従って、ζを用いることにより、Ｃｃは次式で表される。
【００３７】
｜Ｕ｜ｃｏｓζ  ＞  ０  …  （Ｅ３１）
【００３８】
両辺を｜Ｕ｜で除することにより、Ｃｃは次式で表される。
【００３９】
ｃｏｓζ  ＞  ０  …  （Ｅ３２）
【００４０】
また、内積の演算子を「・」とし、Ｅ３１式にＵとＩＺｓの内積（｜Ｕ｜｜ＩＺｓ｜ｃｏｓζ）を用いることにより、Ｃｃは次式でも表される。
【００４１】
Ｕ・ＩＺｓ／｜ＩＺｓ｜  ＞  ０  …  （Ｅ３３）
【００４２】
両辺に｜ＩＺｓ｜を乗ずることにより、Ｃｃは次式で表される。
【００４３】
Ｕ・ＩＺｓ  ＞  ０  …  （Ｅ３４）
【００４４】
Ｖを用いることにより、Ｃｃは次式で表される。
【００４５】
（ＩＺｓ−Ｖ）・ＩＺｓ  ＞  ０  …  （Ｅ３５）
【００４６】
図８は、原点左右直線条件Ｃｅを示す。Ｉ−Ｚ平面上で、ＩＺｓに平行で原点円と前方円の両方に接する二つの直線を左右直線とする。言い換えれば、左右直線は、ＩＺｓに平行でＩＺｓからの距離がＶｓである二つの直線である。Ｃｅは、この図中の斜線の領域で示され、Ｖの終点が左右直線の間にあることである。言い換えれば、Ｃｅは、ＶのうちＩに垂直な成分の大きさがＶｓより小さいことである。φを用いることにより、Ｃｅは次式で表される。
【００４７】
｜Ｖ｜ｓｉｎφ  ＜  Ｖｓ  …  （Ｅ５１）
【００４８】
また、外積の演算子を「×」とし、ＶとＩＺｓの外積（｜Ｖ｜｜ＩＺｓ｜ｓｉｎφ）を用いることにより、Ｃｅは次式でも表される。
【００４９】
Ｖ×ＩＺｓ／｜ＩＺｓ｜  ＜  Ｖｓ  …  （Ｅ５２）
【００５０】
図９は、原点直線条件Ｃｆを示す。Ｃｆは、この図中の斜線の領域で示され、Ｖの終点が原点直線に対してＰ側（ＩＺｓ方向）にあることである。言い換えれば、Ｃｆは、ＶのうちＩに平行な成分が０より大きいことである。φを用いることにより、Ｃｆは次式で表される。
【００５１】
｜Ｖ｜ｃｏｓφ  ＞  ０  …  （Ｅ６１）
【００５２】
両辺を｜Ｖ｜で除することにより、Ｃｆは次式で表される。
【００５３】
ｃｏｓφ  ＞  ０  …  （Ｅ６２）
【００５４】
また、Ｅ６１式にＶとＩＺｓの内積（｜Ｖ｜｜ＩＺｓ｜ｃｏｓφ）を用いることにより、Ｃｆは次式で表されることができる。
Ｖ・ＩＺｓ／｜ＩＺｓ｜  ＞  ０  …  （Ｅ６３）
【００５５】
両辺に｜ＩＺｓ｜を乗ずることにより、Ｃｆは次式で表される。
Ｖ・ＩＺｓ  ＞  ０  …  （Ｅ６４）
【００５６】
図１０は、電流補償付不足電圧リレー１２２の動作領域を示す。Ｉ−Ｚ平面上で、原点円及び原点左右直線の二つの接点をＡ、Ｂとし、前方円及び原点左右直線の二つの接点をＣ、Ｄとする。前述の電流補償付不足電圧リレー１２２の構成により、原点円条件（Ｃａ）及び前方円条件（Ｃｂ）の何れかが成立した場合、又は、前方直線条件（Ｃｃ）と原点左右直線条件（Ｃｅ）と原点直線条件（Ｃｆ）との全て（Ｖの終点が長方形ＡＢＣＤ内であること）が２回連続して成立した場合、事故検出要素信号Ｅｂが出力される。
【００５７】
以下、比較例を用い、本発明の実施例の効果について説明する。
【００５８】
図１１は、比較例の電流補償付不足電圧リレー１２２ｂの構成を示す。電流補償付不足電圧リレー１２２ｂにおいて、電流補償付不足電圧リレー１２２の要素の同一物又は相当物である要素には同一符号を付し、その説明を省略する。電流補償付不足電圧リレー１２２と比較すると、電流補償付不足電圧リレー１２２ｂは、前方左右直線判定部１３４を有し、ＡＮＤ演算部１４２の代わりにＡＮＤ演算部１４２ｂを有し、確認回数判定部１４３を有しない。
【００５９】
前方左右直線判定部１３４は、ＶＴ１１４ａ及びＣＴ１１５ａの測定結果に基づいて、前方左右直線条件Ｃｄが成立するか否かを判定し、Ｃｄが成立した場合に前方左右直線要素信号Ｄｄを出力する。ＡＮＤ演算部１４２ｂは、ＤｃとＤｄとＤｅとＤｆとのＡＮＤ演算を行い、演算結果を長方形要素信号Ｄｊとして出力する。ＯＲ演算部１４４は、ＤｇとＤｊのＯＲ演算を行い、演算結果を事故検出要素信号Ｅｂとして出力する。
【００６０】
図１２は、前方左右直線条件Ｃｄを示す。Ｃｄは、この図中の斜線の領域で示され、Ｕの終点が左右直線の間にあることである。言い換えれば、Ｃｄは、ＵのうちＩに垂直な成分の大きさがＶｓより小さいことである。ζを用いることにより、Ｃｄは次式で表される。
【００６１】
｜Ｕ｜ｓｉｎζ  ＜  Ｖｓ  …  （Ｅ７１）
【００６２】
Ｖを用いることにより、Ｃｄは次式で表される。
【００６３】
｜ＩＺｓ−Ｖ｜ｓｉｎζ  ＜  Ｖｓ  …  （Ｅ７２）
【００６４】
また、Ｅ７１式にＵとＩＺｓの外積（｜Ｕ｜｜ＩＺｓ｜ｓｉｎζ）を用いることにより、Ｃｄは次式でも表される。
Ｕ×ＩＺｓ／｜ＩＺｓ｜  ＜  Ｖｓ  …  （Ｅ７３）
【００６５】
Ｖを用いることにより、Ｃｄは次式で表される。
【００６６】
（ＩＺｓ−Ｖ）×ＩＺｓ／｜ＩＺｓ｜  ＜  Ｖｓ  …  （Ｅ７４）
【００６７】
事故が発生した場合の電流及び電圧などの測定結果は、高調波が重畳された波形となる。前述のＣｅにより判定されるＶは、時間変化しない点Ｏを始点とするベクトルであるため、電流急変の影響を受けにくい。一方、Ｃｄにより判定されるＵは、時間変化する点Ｐ（ＩＺｓ）に基づくベクトルであるため、Ｖに比べて電流急変の影響を受けやすい。これにより、事故発生時等の過渡現象においてＣｄの判定結果が不安定になるため、Ｃｄの判定を加えることにより未検出が発生する場合がある。一方、電流補償付不足電圧リレー１２２は、Ｃｄの判定を行わないため、電流補償付不足電圧リレー１２２ｂに比べて過渡現象における安定性を向上させ、未検出の発生を低減することができる。
【００６８】
電流補償付不足電圧リレー１２２ｂにおけるＡＮＤ演算部１４２ｂは、ＤｃとＤｄとＤｅとＤｆの全てが真である場合に、出力Ｄｊを真にする。一方、電流補償付不足電圧リレー１２２におけるＡＮＤ演算部１４２は、Ｄｄを除いたＤｃとＤｅとＤｆの全てが真である場合に、出力Ｄｈを真にする。これにより、ＡＮＤ演算部１４２ｂに比べてＡＮＤ演算部１４２の誤検出が発生する確率が高くなる。そこで、確認回数判定部１４３がＡＮＤ演算部１４２の演算結果Ｄｈが連続して２回発生した場合に、出力Ｄｉを真にすることにより、電流補償付不足電圧リレー１２２の誤検出を低減することができる。
【００６９】
このように、電流補償付不足電圧リレー１２２は、事故発生時の過渡現象等に対して安定特性を保ちつつ、動作時間の制約を満足することができる。これにより、電流補償付不足電圧リレー１２２の動作の精度を向上させることができる。
【００７０】
なお、ＯＲ演算部１４４の後段に確認回数判定部１４３が設けられていても良いし、原点円判定部１３１と、前方円判定部１３２と、前方直線判定部１３３と、原点左右直線判定部１３５と、原点直線判定部１３６との何れかの後段に確認回数判定部１４３が設けられていても良い。電流補償付不足電圧リレー１２２の動作時間の短縮のためには、本実施例のように、ＡＮＤ演算部１４２とＯＲ演算部１４４の間に確認回数判定部１４３が設けられることが望ましい。
【００７１】
以上の実施例は次のように表現することができる。
【００７２】
（表現１）
電力系統における電圧の測定結果と、前記電力系統に接続された送電線における電流の測定結果とを用いて、所定周期毎に前記送電線の事故を検出する電流補償付不足電圧リレーであって、
予め定められた電圧を示す電圧整定値を用い、複素平面上で前記電圧の測定結果を示すベクトルである電圧ベクトルを用い、前記複素平面の原点を中心とし前記電圧整定値を半径とする第１円を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第１円内にあるか否かを判定する第１判定部と、
前記電流の測定結果を前記送電線の線路角だけ移相して得られるベクトルに、予め定められたインピーダンスを示すインピーダンス整定値を乗じたベクトルである電流補償ベクトルを用い、前記電流補償ベクトルの終点を中心とし前記電圧整定値を半径とする第２円を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第２円内にあるか否かを判定する第２判定部と、
前記電流補償ベクトルに垂直であり且つ前記電流補償ベクトルの終点を通る第１直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第１直線に対して前記電流補償ベクトルの逆方向にあるか否かを判定する第３判定部と、
前記電流補償ベクトルに平行であり且つ前記電流補償ベクトルからの距離が前記電圧整定値である二つの直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記二つの直線の間にあるか否かを判定する第４判定部と、
前記電流補償ベクトルに垂直であり且つ前記原点を通る第２直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第２直線に対して前記電流補償ベクトルの方向にあるか否かを判定する第５判定部と、
前記第１判定部の判定結果、前記第２判定部の判定結果、前記第３判定部の判定結果、前記第４判定部の判定結果、及び前記第５判定部の判定結果に基づいて、前記事故を検出する検出部と、
を備える電流補償付不足電圧リレー。
（表現２）
前記検出部は、前記第３判定部の判定結果と、前記第４判定部の判定結果と、前記第５判定部の判定結果との全てが所定回数に亘って連続して真になることを、前記検出の必要条件とする、
表現１に記載の電流補償付不足電圧リレー。
（表現３）
前記検出部は、
前記第１判定部の判定結果と、前記第２判定部の判定結果とのＯＲ演算を行う第１演算部と、
前記第３演算部の判定結果と、前記第４演算部の判定結果と、前記第５演算部の判定結果とのＡＮＤ演算を行う第２演算部と、
前記第１演算部の演算結果と前記第２演算部の演算結果とに基づいて、前記事故を検出する第３演算部と、
と有する、
表現２に記載の電流補償付不足電圧リレー。
（表現４）
前記検出部は、前記第２演算部の演算結果が前記所定回数に亘って連続して真になるか否かを判定する判定部を有し、
前記第３演算部は、前記第１演算部の演算結果と、前記判定部の判定結果とのＯＲ演算を行う、
表現３に記載の電流補償付不足電圧リレー。
（表現５）
前記所定回数は、２である、
表現２乃至４に記載の電流補償付不足電圧リレー。
（表現６）
前記電流補償付不足電圧リレーの動作時間について予め定められた上限を用いて、前記所定回数は、前記動作時間が前記上限以下になる回数に定められる、
表現２乃至４に記載の電流補償付不足電圧リレー。
（表現７）
電力系統における電圧の測定結果と、前記電力系統に接続された送電線における電流の測定結果とを用いて、所定の周期で前記送電線の事故を検出する保護リレーであって、
予め定められた電圧を示す電圧整定値を用い、複素平面上で前記電圧の測定結果を示すベクトルである電圧ベクトルを用い、前記複素平面の原点を中心とし前記電圧整定値を半径とする第１円を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第１円内にあるか否かを判定する第１判定部と、
前記電流の測定結果を前記送電線の線路角だけ移相して得られるベクトルに、予め定められたインピーダンスを示すインピーダンス整定値を乗じたベクトルである電流補償ベクトルを用い、前記電流補償ベクトルの終点を中心とし前記電圧整定値を半径とする第２円を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第２円内にあるか否かを判定する第２判定部と、
前記電流補償ベクトルに垂直であり且つ前記電流補償ベクトルの終点を通る第１直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第１直線に対して前記電流補償ベクトルの逆方向にあるか否かを判定する第３判定部と、
前記電流補償ベクトルに平行であり且つ前記電流補償ベクトルからの距離が前記電圧整定値である二つの直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記二つの直線の間にあるか否かを判定する第４判定部と、
前記電流補償ベクトルに垂直であり且つ前記原点を通る第２直線を用い、前記電圧ベクトルの終点が前記第２直線に対して前記電流補償ベクトルの方向にあるか否かを判定する第５判定部と、
前記第１判定部の判定結果、前記第２判定部の判定結果、前記第３判定部の判定結果、前記第４判定部の判定結果、及び前記第５判定部の判定結果に基づいて、前記事故を検出する第１検出部と、
前記電流の測定結果に基づいて、前記事故を検出する第２検出部と、
前記第１検出部及び前記第２検出部の両方が事故を検出した場合、前記電力系統と前記送電線の間に設けられた遮断器へトリップ指令を出力する指令部と、
を備える保護リレー。
【符号の説明】
【００７３】
１１２ａ、１１２ｂ：母線、  １１３ａ、１１３ｂ：送電線、  １１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ：ＶＴ、  １１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ：ＣＴ、  １１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ：遮断器、  １１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄ：保護リレー、  １２１：差動リレー、  １２２：電流補償付不足電圧リレー、  １２３：ＡＮＤ演算部、  １２４：電圧取得部、  １２５：電流取得部、  １３１：原点円判定部、  １３２：前方円判定部、  １３３：前方直線判定部、  １３５：原点左右直線判定部、  １３６：原点直線判定部、  １４１：ＯＲ演算部、  １４２：ＡＮＤ演算部、  １４３：確認回数判定部、  １４４：ＯＲ演算部、  １４５：検出部
【図１】
2014121150.tif 000003
【図２】
2014121150.tif 000004
【図３】
2014121150.tif 000005
【図４】
2014121150.tif 000006
【図５】
2014121150.tif 000007
【図６】
2014121150.tif 000008
【図７】
2014121150.tif 000009
【図８】
2014121150.tif 000010
【図９】
2014121150.tif 000011
【図１０】
2014121150.tif 000012
【図１１】
2014121150.tif 000013
【図１２】
2014121150.tif 000014