(57)【要約】【課題】オーバーリーチをより確実に抑制すること。【解決手段】距離継電装置１０は、三相交流の電力系統のインピーダンス値に基づいて前記電力系統の短絡事象を検出する装置であり、三相交流の電圧及び電流に基づいて得られる電力系統のインピーダンス値が所定のインピーダンス閾値よりも小さい場合に、電力系統の送電線を遮断するための第１動作信号を出力する第１距離要素１１と、第１距離要素１１が第１動作信号を出力した場合、所定の二相間の電圧が所定の電圧閾値以下であるときには送電線を遮断するために用いる第２動作信号を出力し、所定の二相間の電圧が所定の電圧閾値よりも大きいときには第２動作信号の出力を停止する出力制御部ＣＯＴと、を含む。【選択図】図６
2014103720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流の電力系統のインピーダンス値に基づいて前記電力系統の短絡事象を検出する距離継電装置であり、
前記三相交流の電圧及び電流に基づいて得られる前記電力系統のインピーダンス値が所定のインピーダンス閾値以下である場合に、前記電力系統の送電線を遮断するための第１動作信号を出力する動作制御部と、
前記動作制御部が前記第１動作信号を出力した場合、所定の二相間の電圧が所定の電圧閾値以下であるときには前記送電線を遮断するために用いる第２動作信号を出力し、前記所定の二相間の電圧が前記所定の電圧閾値よりも大きいときには前記第２動作信号の出力を停止する出力制御部と、
を含む距離継電装置。
【請求項２】
前記電圧及び前記電流に基づいて得られる前記電力系統のインピーダンス値が、前記所定のインピーダンス閾値より大きい値に設定されたインピーダンス閾値以下である場合に、前記出力制御部が前記第２動作信号を出力又は停止する時期よりも遅い時期に前記電力系統の送電線を遮断するための次段第１動作信号を出力する次段動作制御部を有する、請求項１に記載の距離継電装置。
【請求項３】
前記所定の二相間の電圧を検出する電圧検出部は、電流補償機能を有する、請求項１又は２に記載の距離継電装置。
【請求項４】
前記出力制御部は、
前記動作制御部からの前記第１動作信号と、前記所定の二相間の電圧を検出する電圧検出部からの信号との論理積を演算する、請求項１又は２に記載の距離継電装置。
【請求項５】
前記電力系統のインピーダンス値の抵抗成分の方向における前記動作制御部の動作域を制限する抵抗成分方向動作規制部を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の距離継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短絡事象が発生した箇所までの距離に応じて電力系統を保護する距離継電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統を保護するため、例えば送電線等の保護対象に発生した短絡事象を検出する距離継電装置が利用されている。距離継電装置は、その特性上、短絡事象が発生した相以外の健全相において、整定インピーダンスに対してインピーダンスが低くなるオーバーリーチという現象が発生することがある。オーバーリーチが発生すると、対応する相に短絡事象が発生したとして取り扱われて遮断器が動作する結果、予期しない送電停止が発生する可能性がある。このため、距離継電装置には、オーバーリーチを抑制する技術が用いられている（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２５４６２号公報
【特許文献２】特開２００２−２７６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２に記載された技術は、最も電圧の低下している相を短絡事象が発生している相として取り扱い、短絡事象が発生している相以外の情報に基づいた遮断器の動作をロックする。しかし、このようにすると、回線をまたがって短絡事象が多重に発生した場合において、自回線が最小電圧とならなかったときには、遮断器を動作させる条件が成立しなかったり、遮断器の動作が遅延したりする可能性がある。このため、特許文献１、２の技術は、オーバーリーチを確実に抑制できない可能性がある。
【０００５】
本発明は、オーバーリーチをより確実に抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、三相交流の電力系統のインピーダンス値に基づいて前記電力系統の短絡事象を検出する距離継電装置であり、前記三相交流の電圧及び電流に基づいて得られる前記電力系統のインピーダンス値が所定のインピーダンス閾値以下である場合に、前記電力系統の送電線を遮断するための第１動作信号を出力する動作制御部と、前記動作制御部が前記第１動作信号を出力した場合、所定の二相間の電圧が所定の電圧閾値以下であるときには前記送電線を遮断するために用いる第２動作信号を出力し、前記所定の二相間の電圧が前記所定の電圧閾値よりも大きいときには前記第２動作信号の出力を停止する出力制御部と、を含む距離継電装置である。
【０００７】
前記電圧及び前記電流に基づいて得られる前記電力系統のインピーダンス値が、前記所定のインピーダンス閾値より大きい値に設定されたインピーダンス閾値以下である場合に、前記出力制御部が前記第２動作信号を出力又は停止する時期よりも遅い時期に前記電力系統の送電線を遮断するための次段第１動作信号を出力する次段動作制御部を有することが好ましい。
【０００８】
前記所定の二相間の電圧を検出する電圧検出部は、電流補償機能を有することが好ましい。
【０００９】
前記出力制御部は、前記動作制御部からの前記第１動作信号と、前記所定の二相間の電圧を検出する電圧検出部からの信号との論理積を演算することが好ましい。
【００１０】
前記電力系統のインピーダンス値の抵抗成分の方向における前記動作制御部の動作域を制限する抵抗成分方向動作規制部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、オーバーリーチをより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、距離継電装置を備えた、三相交流の電力系統の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、インピーダンスに基づいた距離継電装置の動作範囲を示す特性図である。
【図３】図３は、次の保護区間で短絡事象が発生した場合の例を説明するための図である。
【図４】図４は、平行二回線の隣回線で短絡事象が発生した場合の例を説明するための図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る距離継電装置を示すブロック図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る距離継電装置のより具体的な構成例を示す図である。
【図７】図７は、三相交流の各相と線間電圧及びインピーダンスとの関係を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る距離継電装置の動作を検証した例を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る距離継電装置の動作を検証した例を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る距離継電装置の動作を検証した例を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係る距離継電装置の動作を検証した例を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係る距離継電装置の動作を検証した例を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係る距離継電装置の動作を検証した例を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る距離継電装置の動作を検証した例を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る距離継電装置の動作を検証した例を示す図である。
【図１６】図１６は、本実施形態に係る距離継電装置の動作を検証した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、距離継電装置の概要を説明する。
【００１４】
＜距離継電装置の概要＞
図１は、距離継電装置を備えた、三相交流の電力系統の一例を示す模式図である。図２は、インピーダンスに基づいた距離継電装置の動作範囲を示す特性図である。距離継電装置ＤＺは、電力系統１００に設けられている。距離継電装置ＤＺは、電力系統１００の送電線１０２及び設備類を保護する機能を有している。
【００１５】
図１に示す電力系統１００は、三相交流を発電する発電機１０１及び送電線１０２を含んでいる。図１に示す例において、距離継電装置ＤＺは、計測位置ＰＭと、計測位置ＰＭから所定距離ＬＧだけ離れた送電線１０２の位置ＰＧとの間を保護区間ＧＡとしている。所定距離ＬＧは、電気的距離であってもよいし、実際の距離であってもよい。距離継電装置ＤＺは、保護区間ＧＡに二相短絡、三相短絡又は地絡等の短絡事象が発生した場合、遮断器ＣＢに対して遮断指令ＣＣを出力する。
【００１６】
遮断器ＣＢは、距離継電装置ＤＺの保護区間ＧＡ内に取り付けられている。遮断指令ＣＣを受信した遮断器ＣＢは、自身が有する電極を開放することにより、送電線１０２の電流の流れを遮断する。このようにすることで、距離継電装置ＤＺは、短絡事象が発生した箇所（以下、適宜短絡箇所という）よりも発電機１０１側の送電線１０２及び発電機１０１等を保護する。
【００１７】
距離継電装置ＤＺは、短絡事象が発生した位置までの電気的距離であるインピーダンスを求め、その大きさに応じて短絡事象を選択し、遮断器ＣＢに対し遮断指令ＣＣを出力する。図１に示す距離継電装置ＤＺは、距離要素ＤＥ及び方向要素ＤＲを有している。これらは、例えば、リアクタンスリレー等の保護リレーである。距離要素ＤＥ及び方向要素ＤＲは、三相交流の電力系統１００から電圧Ｖ及び電流Ｉがそれぞれ入力される。電圧Ｖは、例えば、計器用変圧器ＰＤ（Potential  Device）又は計器用変圧器ＰＴ（Potential  Transformer）によって検出される。電流Ｉは、例えば、計器用変流器ＣＴ（Current  Transformer）によって検出される。
【００１８】
距離要素ＤＥは、電力系統１００から入力された電圧Ｖ及び電流Ｉに基づいて、短絡箇所までの電気的距離であるインピーダンスを求める。距離要素ＤＥは、第１距離要素ＤＥ１及び第２距離要素ＤＥ２である。第１距離要素ＤＥ１及び第２距離要素ＤＥ２は、それぞれの整定インピーダンスＸ１、Ｘ２と、求めた送電線１０２のインピーダンスとを比較する。そして、第１距離要素ＤＥ１及び第２距離要素ＤＥ２は、比較結果に基づいて遮断器ＣＢへの遮断指令を出力する。方向要素ＤＲは、電力系統１００から入力された電圧Ｖ及び電流Ｉに基づいて短絡箇所の方向を識別する要素である。この例において、方向要素ＤＲは、モー特性（図２にＭで示される整定インピーダンス）を利用して短絡箇所の方向及び距離を識別する。
【００１９】
送電線１０２はコイルと見なすことができる。このため、第１距離要素ＤＥ１の整定インピーダンスＸ１及び第２距離要素ＤＥ２の整定インピーダンスＸ２は、いずれもリアクタンス成分である。図２に示すように、整定インピーダンスＸ２は、整定インピーダンスＸ１よりも大きい。第１距離要素ＤＥ１は、送電線１０２のインピーダンスが整定インピーダンスＸ１以下である場合に、遮断指令としての第１遮断指令ＣＣ１を出力する。第２距離要素ＤＥ２は、送電線１０２のインピーダンスが整定インピーダンスＸ２以下である場合に、遮断指令としての第２遮断指令ＣＣ２を出力する。方向要素ＤＲは、短絡箇所に向かう電流を検出し、送電線１０２のインピーダンスが整定インピーダンスＭ以下である場合に、遮断指令としての第３遮断指令ＣＣ３を出力する。
【００２０】
第１遮断指令ＣＣ１及び第３遮断指令ＣＣ３は、論理積演算部ＡＮＤ１に入力される。また、第２遮断指令ＣＣ２及び第３遮断指令ＣＣ３は、論理積演算部ＡＮＤ２に入力される。論理積演算部ＡＮＤ１の出力及びタイマーＴ１の出力は、論理積演算部ＡＮＤ３に入力される。論理積演算部ＡＮＤ２の出力及びタイマーＴ２の出力は、論理積演算部ＡＮＤ４に入力される。方向要素ＤＲの出力、すなわち、第３遮断指令ＣＣ３は、タイマーＴ１、Ｔ２、Ｔ３に入力される。タイマーＴ１は、第３遮断指令ＣＣ３の入力があった場合、入力に対応した信号を、時間ｔ１が経過した後に出力する。タイマーＴ２は、第３遮断指令ＣＣ３の入力があった場合、入力に対応した信号を、時間ｔ２が経過した後に出力する。タイマーＴ３は、第３遮断指令ＣＣ３の入力があった場合、入力に対応した信号を、時間ｔ３が経過した後に出力する。距離継電装置ＤＺは、時間ｔ１＜時間ｔ２＜時間ｔ３に設定されている。論理積演算部ＡＮＤ３の出力、論理積演算部ＡＮＤ４の出力及びタイマーＴ３の出力は、論理和演算部ＯＲに入力される。論理和演算部ＯＲは、論理積演算部ＡＮＤ３の出力、論理積演算部ＡＮＤ４の出力及びタイマーＴ３の出力のうち少なくとも１つが入力されると、入力に対応した信号を出力する。論理和演算部ＯＲが出力する信号は、遮断器ＣＢを動作させるための遮断指令ＣＣである。
【００２１】
距離継電装置ＤＺは、このような装置構成とされることにより、送電線１０２に短絡事象が発生した場合には、短絡箇所までの距離に応じて、遮断器ＣＢを動作させることができる。この例では、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３に設定されているので、距離継電装置ＤＺは、第１距離要素ＤＥ１が瞬時遮断し、第２距離要素ＤＥ２及び方向要素ＤＲが限時遮断するようになっている。以下において、第１距離要素ＤＥ１に基づいた遮断器ＣＢの動作を一段動作、第２距離要素ＤＥ２に基づいた遮断器ＣＢの動作を二段動作、方向要素ＤＲに基づいた遮断器ＣＢの動作を三段動作ともいう。次に、距離継電装置ＤＺに発生するオーバーリーチについて説明する。
【００２２】
＜オーバーリーチ＞
電力系統１００に２相短絡又は２線地絡等の短絡事象が発生すると、距離継電装置ＤＺの特性上、進み相に対応した距離要素ＤＥが求めたインピーダンスが、見かけ上、距離要素ＤＥ又は方向要素ＤＲの動作範囲に対応する値となる場合がある。この現象をオーバーリーチという。オーバーリーチは、距離継電装置ＤＺの背後電源（図１に示す電力系統１００においては発電機１０１）が大きい、すなわち図２に示すバックインピーダンスＺＢが小さい場合に発生しやすい。
【００２３】
例えば、三相交流のｂｃ相に２相短絡又は２線地絡が発生した場合、図２に示す例において、ｂｃ相のインピーダンスＺｂｃのリアクタンス成分Ｘｂｃは、整定インピーダンスＸ１より大きく、整定インピーダンスＸ２よりも小さい。また、ｂｃ相のインピーダンスＺｂｃは方向要素ＤＲの動作範囲内（整定インピーダンスＭを示す円の内側）に入る。したがって、遮断器ＣＢは、本来、第２距離要素ＤＥ２が出力した第２遮断指令ＣＣ２に基づいて二段動作することになる。しかし、この例において、ｂｃ相に対する進み相であるａｂ相のインピーダンスＺａｂのリアクタンス成分ＸａｂはＸ１以下であり、かつａｂ相のインピーダンスＺａｂは方向要素ＤＲの動作範囲内に入っている。その結果、遮断器ＣＢは、第１距離要素ＤＥ１が出力した第１遮断指令ＣＣ１によって一段動作してしまう。すなわち、遮断器ＣＢは、本来動作すべきタイミングとは異なるタイミングで動作する。この例において、遮断器ＣＢは、本来動作すべきタイミングよりも早いタイミングで動作してしまう。その結果、保護区間ＧＡ外に発生した短絡事象によって保護区間ＧＡ内の遮断器ＣＢが動作してしまい、保護区間ＧＡ内では予期しない送電停止を招く可能性がある。
【００２４】
（次の保護区間で短絡事象が発生した場合）
図３は、次の保護区間で短絡事象が発生した場合の例を説明するための図である。図３に示す例において、距離継電装置ＤＺ１は保護区間ＧＡ１を対象としている。距離継電装置ＤＺ２及び遮断器ＣＢ２は、保護区間ＧＡ２を保護している。距離継電装置ＤＺ１、ＤＺ２は、図１に示す距離継電装置ＤＺと同様の構造である。図１に示す距離継電装置ＤＺ１の第１距離要素ＤＥ１は、整定インピーダンスＸ１を、保護区間ＧＡ１の全距離の８０％〜８５％程度に相当する値としている。これは、複数の誤差要因を考慮した上で、保護区間ＧＡ１内に短絡事象が発生した場合に、距離継電装置ＤＺ１の第１距離要素ＤＥ１が、確実に保護区間ＧＡ１内の送電を遮断するためである。複数の誤差要因は、例えば、送電線１０２のインピーダンス誤差、計器用変流器ＣＴ及び計器用変圧器ＰＤの誤差並びに第１距離要素ＤＥ１自身の誤差である。
【００２５】
図１に示す距離継電装置ＤＺ１の第２距離要素ＤＥ２は、整定インピーダンスＸ２を、保護区間ＧＡ１の全距離の１２０％〜１５０％程度に相当する値としている。これは、第１距離要素ＤＥ１が保護し切れない範囲において保護区間ＧＡ１内に短絡事象が発生した場合に、上述した複数の誤差要因を考慮しても、第２距離要素ＤＥ２によって確実に保護区間ＧＡ１内の送電を遮断するためである。距離継電装置ＤＺ２の整定インピーダンスＸ１、Ｘ２は、保護区間ＧＡ２の範囲に応じて、保護区間ＧＡ１を保護する距離継電装置ＤＺ１と同様に設定されている。
【００２６】
図３に示す例において、保護区間ＧＡ１に隣接して接続している次の保護区間ＧＡ２に、短絡事象としてｂｃ相に２相短絡が発生したとする。このときの短絡位置はＡＰである。この場合、保護区間ＧＡ２は、距離継電装置ＤＺ２及び遮断器ＣＢ２が動作することにより送電が遮断されて保護される。保護区間ＧＡ１においては、図２に示すように、ｂｃ相のインピーダンスＺｂｃのリアクタンス成分Ｘｂｃが距離継電装置ＤＺ１の第２距離要素ＤＥ２の動作範囲に対応するインピーダンスの範囲に入る。本例ではＸ２以下の範囲である。また、ａｂ相のインピーダンスＺａｂのリアクタンス成分Ｘａｂが、距離継電装置ＤＺ１の第１距離要素ＤＥ１の動作範囲に対応する範囲に入ることがある。この例ではＸ１以下の範囲である。すると、図３に示す例においては、２相短絡が発生したｂｃ相に対する進み相であるａｂ相にオーバーリーチが発生する。その結果、保護区間ＧＡ１の距離継電装置ＤＺ１は、送電線１０２における仮想の短絡位置ＤＰに短絡事象が発生したとして、第２距離要素ＤＥ２が動作する前に第１距離要素ＤＥ１が一段動作する。そして、保護区間ＧＡ１において、第１距離要素ＤＥ１が出力した第１遮断指令ＣＣ１によって遮断器ＣＢ１が動作するので、短絡事象が発生していない保護区間ＧＡ１の送電が遮断される。
【００２７】
（平行二回線の隣回線で短絡事象が発生した場合）
図４は、平行二回線の隣回線で短絡事象が発生した場合の例を説明するための図である。図４に示す例において、送電線１０３Ａ及び隣回線１０３Ｂは、平行二回線を形成する送電線である。送電線１０３Ａと隣回線１０３Ｂとは母線１０５に対して電気的に接続されている。距離継電装置ＤＺは、送電線１０３Ａの保護区間ＧＡ１を対象としている。距離継電装置ＤＺｒは、隣回線１０３Ｂの保護区間ＧＡ１ｒを対象としている。また、母線１０５にも距離継電装置ＤＺａ、ＤＺｂ及び遮断器ＣＢａ、ＣＢｂが設けられている。
【００２８】
図４に示す例において、隣回線１０３Ｂに、短絡事象として、例えば、ｂｃ相に２相短絡が発生したとする。短絡位置はＡＰｒである。この例において、送電線１０３Ａには短絡事象は発生していない。このため、本来であれば、母線１０５の距離継電装置ＤＺａ、ＤＺｂのうち短絡事象が発生した回線側（本例ではＤＺｂ側）の第１距離要素ＤＥ１が第１遮断指令ＣＣ１を出力し、隣回線１０３Ｂに設けられている距離継電装置ＤＺｒの第２距離要素ＤＥ２が第２遮断指令ＣＣ２を出力する。これを受けて、遮断器ＣＢａ、ＣＢｂのいずれか一方（本例では遮断器ＣＢｂ）が一段動作し、遮断器ＣＢｒが二段動作する結果、隣回線１０３Ｂの送電が遮断される。このため、本来であれば、送電線１０３Ａに設けられた距離継電装置ＤＺは動作せず、結果として短絡事象が発生していない送電線１０３Ａの送電は遮断されないことになる。
【００２９】
母線１０５を迂回した場合における、距離継電装置ＤＺから短絡位置ＡＰｒまでの距離は、インピーダンス（本例ではリアクタンス成分）に換算した場合、整定インピーダンスＸ１よりも大きくかつ整定インピーダンスＸ２以下であるとする。すると、図２に示すように、距離継電装置ＤＺにおいて、ｂｃ相のインピーダンスＺｂｃのリアクタンス成分Ｘｂｃは、第２距離要素ＤＥ２の動作範囲に対応する範囲に入る。この例において、ｂｃ相のインピーダンスＺｂｃのリアクタンス成分Ｘｂｃは、Ｘ１よりも大きくかつＸ２以下の範囲である。また、ａｂ相のインピーダンスＺａｂのリアクタンス成分Ｘａｂは、第１距離要素ＤＥ１の動作範囲に対応するインピーダンスの範囲に入る。この例において、ａｂ相のインピーダンスＺａｂのリアクタンス成分Ｘａｂは、Ｘ１以下の範囲である。
【００３０】
この場合、図４に示す例において、送電線１０３Ａに設けられた距離継電装置ＤＺは、２相短絡が発生したｂｃ相に対する進み相であるａｂ相にオーバーリーチが発生する。その結果、距離継電装置ＤＺは、送電線１０３Ａにおける仮想の短絡位置ＤＰに短絡事象が発生したとして、第２距離要素ＤＥ２による二段動作が行われる前に第１距離要素ＤＥ１による一段動作が行われる。すると、送電線１０３Ａに設けられた距離継電装置ＤＺの第１距離要素ＤＥ１が出力した第１遮断指令ＣＣ１によって遮断器ＣＢが動作するので、短絡事象が発生していない送電線１０３Ａの送電が遮断される。このように、平行二回線の隣回線１０３Ｂにおいて短絡事象が発生した場合、隣回線１０３Ｂに隣接する送電線１０３Ａの距離継電装置ＤＺにオーバーリーチが発生する結果、短絡事象が発生していない送電線１０３Ａの送電が遮断されることがある。
【００３１】
上述したような、オーバーリーチに起因する予期しない送電停止を抑制するためには、例えば、次のような手法がある。第１の手法として、方向要素ＤＲが動作する範囲を制限するものがある。この手法は、例えば、図２に示す例において、モー要素に対応するＭで示された円を小さくするものである。第２の手法として、例えば、ブラインダーリレーで実現されるブラインダー要素で方向要素ＤＲが動作する範囲を制限するものがある。ブラインダー要素は、例えば、図２の二点鎖線の直線で示す制限ラインＭＲよりもインピーダンスの抵抗成分（図２の横軸Ｒ）が大きい範囲は、方向要素ＤＲが動作しないようにするものである。第２の手法は、ブラインダー要素を用いて、方向要素ＤＲが動作する範囲、すなわち三段動作の範囲を制限することで、短絡が発生した相に対する進み相が動作域に入らないようにして、距離継電装置ＤＺが誤動作しないようにするものである。
【００３２】
しかし、第１の手法は、距離継電装置ＤＺの保護範囲が小さくなるという問題がある。また、第１の手法は、距離継電装置ＤＺが動作する必要がある場合であっても、例えば、アーク抵抗等の影響により、距離継電装置ＤＺが動作しない可能性があるという問題もある。第２の手法は、第１の手法と同様に、距離継電装置ＤＺの保護範囲、特に抵抗成分の方向（図２の横軸Ｒ方向）の保護範囲が小さくなるという問題がある。抵抗成分の方向の保護範囲が小さくなると、アーク抵抗が大きくなった短絡事象の場合に、距離継電装置ＤＺが動作しない可能性がある。また、ブラインダー要素は、本来、送電線１０２が重負荷である場合に、距離要素ＤＥの誤動作を回避するためのものである。このため、第２の手法は、使用用途が異なるブラインダー要素をオーバーリーチの対策に用いることになるので、ブラインダー要素の本来の目的が十分に達成できない可能性があるという問題がある。なお、送電線１０２が重負荷である場合とは、例えば、送電線１０２の設備容量に接近する程度の電力が送電線１０２に流れた場合である。
【００３３】
短絡事象が発生している相に対する進み相がオーバーリーチになる場合は、短絡事象として２相短絡又は２相地絡が発生した場合である。この場合、短絡事象が発生した相の電圧は低下するが、健全相、すなわち、短絡事象が発生していない相の電圧は低下しない。また、オーバーリーチが発生するのは距離継電装置ＤＺが有する要素のうち一段動作をする一段要素、すなわち、最も早い時期に動作する要素である。図１に示す距離継電装置ＤＺでは、第１距離要素ＤＥ１が一段要素に対応する。したがって、オーバーリーチを抑制するためには、一段要素の動作のみを対象として、これを抑制すればよい。本実施形態に係る距離継電装置は、上述した問題点を抑制しつつ、オーバーリーチに起因する予期しない送電停止を抑制するため、このような点に着目して完成されたものである。次に、本実施形態に係る距離継電装置について説明する。
【００３４】
＜本実施形態に係る距離継電装置＞
図５は、本実施形態に係る距離継電装置を示すブロック図である。距離継電装置１０は、三相交流の電力系統のインピーダンス値に基づいて、前記電力系統の短絡事象を検出する装置である。距離継電装置１０は、図１に示す距離継電装置ＤＺと基本的な構造は同様である。
【００３５】
本実施形態において、距離継電装置１０は、ディジタル形式の距離継電装置である。ディジタル形式の距離継電装置は、電力系統の電圧又は電流等のアナログ入力信号を２進符号のディジタル信号に変換し、マイクロプロセッサを用いてディジタル演算を行う装置である。なお、距離継電装置１０は、ディジタル形式には限定されず、アナログ形式の距離継電装置であってもよい。距離継電装置１０は主として電力系統１００の後備保護に用いられるが、これに限定されるものではなく、主保護に用いられてもよい。主保護とは、保護対象の異常状態を取り除くのに必要かつ最小限で済むように保護することである。また、後備保護とは、主保護が保護をし損じた場合又は保護し得ない場合に動作して保護することである。
【００３６】
距離継電装置１０は、動作制御部としての第１距離要素１１と、電圧検出部及び出力制御部ＣＯＴとしての不足電圧検出要素１２及び論理積演算部３１と、を含む。さらに、本実施形態において、距離継電装置１０は、次段動作制御部としての第２距離要素１３と、方向要素１４と、ブラインダー要素１５と、過電流保護要素１６と、計器用変成器異常検出要素１７とを含む。
【００３７】
第１距離要素１１は、電力系統の三相交流の電圧Ｖ及び電流Ｉに基づいて得られる電力系統のインピーダンス値Ｘが所定のインピーダンス閾値Ｘ１以下である場合に、電力系統の送電線を遮断するための動作信号を出力する。また、第１距離要素１１は、インピーダンス値Ｘが所定のインピーダンス閾値Ｘ１よりも大きい場合には、電力系統の送電線を遮断するための動作信号を出力しない。インピーダンス閾値Ｘ１は、上述した整定インピーダンスＸ１に相当する。
【００３８】
電圧Ｖ及び電流Ｉは、図１に示す、電圧検出部としての計器用変圧器ＰＤ又は計器用変圧器ＰＴと、電流検出部としての計器用変流器ＣＴとによって検出される。電力系統のインピーダンス値Ｘは、例えば、送電線の各相間又は各相のインピーダンスであり、より具体的には、インピーダンスのリアクタンス成分である。インピーダンス閾値Ｘ１は、図１に示す距離継電装置ＤＺの整定インピーダンスＸ１に相当する。インピーダンス閾値Ｘ１も、より具体的にはインピーダンスのリアクタンス成分である。第１距離要素１１が出力する、電力系統の送電線を遮断するための第１動作信号は、図１に示す距離継電装置ＤＺの第１距離要素ＤＥ１が出力する第１遮断指令ＣＣ１に相当する。第１動作信号は、直接遮断器ＣＢを動作させる信号ではないが、論理積演算部３３、３１、３５及び論理和演算部４１を介し、所定の条件が成立したときには遮断器ＣＢを動作させて、電力系統の送電線を遮断する。第１距離要素１１は、例えば、距離リレー４４ＳＸ１が用いられる。
【００３９】
不足電圧検出要素１２は、例えば、計器用変圧器ＰＤが検出した、電力系統における三相交流の所定の二相間の電圧（線間電圧ともいう）Ｖｓが所定の電圧閾値Ｖｃ以下である場合と、所定の二相間の電圧（線間電圧）Ｖｓが所定の電圧閾値Ｖｃよりも大きい場合とで異なる値を出力する。例えば、本実施形態において、不足電圧検出要素１２は、Ｖｓ≦Ｖｃである場合に、１又はＨ（Ｈｉｇｈ）信号を出力し、Ｖｓ＞Ｖｃである場合に、０又はＬ（Ｌｏｗ）信号を出力する。Ｖｓ≦Ｖｃである場合に不足電圧検出要素１２が出力した信号を、適宜電圧低下検出信号という。不足電圧検出要素１２は、例えば、不足電圧検出リレー２７が用いられる。
【００４０】
論理積演算部３１は、第１距離要素１１が第１遮断指令ＣＣ１を出力した場合、上述した所定の二相間の電圧Ｖｓの大きさに応じて次のように動作する。すなわち、論理積演算部３１は、所定の二相間の電圧Ｖｓが所定の電圧閾値Ｖｃ以下であるときには、送電線を遮断するために用いる第２動作信号ＣＣｃを出力する。また、論理積演算部３１は、所定の二相間の電圧Ｖｓが所定の電圧閾値Ｖｃよりも大きいときに、第２動作信号ＣＣｃの出力を停止する。論理積演算部３１が第２動作信号ＣＣｃの出力を停止するということは、論理積演算部３１が信号を出力しない場合と、第２動作信号ＣＣｃとは異なる信号を出力する場合との両方を含む。第２動作信号ＣＣｃは、直接遮断器ＣＢを動作させる信号ではないが、論理積演算部３１、３５及び論理和演算部４１を介し、所定の条件が成立したときには遮断器ＣＢを動作させて、電力系統の送電線を遮断する。
【００４１】
本実施形態において、例えば、論理積演算部３１が、１若しくは０又はＨ（Ｈｉｇｈ）若しくはＬ（Ｌｏｗ）の２段階の信号を出力可能である場合、第２動作信号ＣＣｃは、１又はＨ信号である。この場合、論理積演算部３１の出力が０又はＬ信号であるということは、論理積演算部３１が信号を出力しない場合でもあり、第２動作信号ＣＣｃとは異なる信号を出力する場合でもある。
【００４２】
また、本実施形態において、例えば、論理積演算部３１が、３段階以上の信号を出力可能である場合、第２動作信号ＣＣｃは、信号なし（出力なし）レベル以外の信号となる。この場合、論理積演算部３１が、第２動作信号ＣＣｃの出力を停止する場合には、信号を出力しない場合と、第２動作信号ＣＣｃとは異なるレベルの信号を出力する場合との両方が含まれる。本実施形態において、第２動作信号ＣＣｃは、上述したようなものに限定されない。
【００４３】
第２距離要素１３は、電力系統の三相交流の電圧Ｖ及び電流Ｉに基づいて得られる電力系統のインピーダンス値Ｘが、所定のインピーダンス閾値Ｘ１よりも大きく、かつ所定のインピーダンス閾値Ｘ２以下である場合に、電力系統の送電線を遮断するための次段第１動作信号を出力する。インピーダンス閾値Ｘ２は、より具体的にはインピーダンスのリアクタンス成分である。また、第２距離要素１３は、電力系統のインピーダンス値Ｘが所定のインピーダンス閾値Ｘ２よりも大きい場合に、電力系統の送電線を遮断するための次段第１動作信号を出力しない。インピーダンス閾値Ｘ２は、上述した整定インピーダンスＸ２に相当する。
【００４４】
インピーダンス閾値Ｘ２は、図１に示す距離継電装置ＤＺの整定インピーダンスＸ２に相当する。インピーダンス閾値Ｘ２の値は、第１距離要素１１のインピーダンス閾値Ｘ１の値よりも大きい。第２距離要素１３が出力する次段第１動作信号は、図１に示す距離継電装置ＤＺの第２距離要素ＤＥ２が出力する第２遮断指令ＣＣ２に相当する。第２距離要素１３は、例えば、距離リレー４４ＳＸ２が用いられる。
【００４５】
方向要素１４は、図１に示す方向要素ＤＲに相当する。方向要素１４は、モー特性に基づいて短絡箇所の方向及び距離を求める。方向要素１４は、例えば、電力系統のインピーダンス値Ｘがモー特性を示す円の範囲内にある場合に１又はＨ信号を出力し、前記円の範囲外にある場合に０又はＬ信号を出力する。方向要素１４は、例えば、方向距離リレー４４ＳＤが用いられる。
【００４６】
抵抗成分方向動作規制部としてのブラインダー要素１５は、送電線が重負荷である場合に、方向要素１４の動作域を規制して、重負荷時における方向要素１４の誤動作を回避する。具体的には、ブラインダー要素１５は、電力系統のインピーダンスの抵抗成分の方向における方向要素１４の動作域を制限する。図２に示す例において、抵抗成分に対応する横軸Ｒに対して所定の傾斜角度（例えば、７５度）を有する制限ラインＭＲと、インダクタ成分に対応する縦軸Ｘとの交点の値が適宜設定されることにより、ブラインダー要素１５が方向要素１４の動作域を制限する。方向要素１４とブラインダー要素１５とは、ＡＮＤ条件により信号を出力し、この出力によって方向要素１４の動作域、すなわち三段動作の範囲を制限する。
【００４７】
図２に示す例においては、インピーダンス閾値Ｘ１を示す直線と、モー特性を示す円と、ブラインダー要素１５に基づく制限ラインＭＲの負側とで囲まれる領域が、第１距離要素１１等の動作域となる。ブラインダー要素１５で方向要素１４の動作域を制限しない場合、インピーダンス閾値Ｘ１を示す直線の負側と、モー特性を示す円の正側とで囲まれる領域が、第１距離要素１１等の動作域となる。両者を比較すると前者の方が後者よりも小さくなっている。このため、ブラインダー要素１５は、第１距離要素１１等の動作域を制限することができる。ブラインダー要素１５は、例えば、電力系統のインピーダンス値Ｘが、制限された動作域の範囲内にある場合に１又はＨ信号を出力し、制限された動作域の範囲内にない場合に０又はＬ信号を出力する。ブラインダー要素１５は、例えば、ブラインダーリレー４４ＳＲが用いられる。
【００４８】
短絡事象が発生すると、定常時と比較して莫大な電流が送電線に流れる。このため、距離継電装置１０は、第１距離要素１１及び第２距離要素１３と、過電流保護要素１６との両方が動作したときに、短絡事象が発生したと判定するようになっている。過電流保護要素１６は、例えば、計器用変流器ＣＴが検出した送電線の電流Ｉが予め設定した閾値よりも大きい場合に、１又はＨ信号を出力する。また、過電流保護要素１６は、計器用変流器ＣＴが検出した送電線の電流Ｉが予め設定した閾値以下である場合に、０又はＬ信号を出力する。過電流保護要素１６は、例えば、過電流保護リレー５１Ｓが用いられる。
【００４９】
計器用変成器異常検出要素１７は、計器用変成器としての計器用変圧器ＰＤ又は計器用変圧器ＰＴ及び計器用変流器ＣＴの異常を検出する。例えば、計器用変圧器ＰＤの異常を検出する場合、計器用変成器異常検出要素１７は、計器用変圧器ＰＤから電圧Ｖｐｄを取得する。そして計器用変成器異常検出要素１７は、例えば、取得した電圧Ｖｐｄが計測上取り得ない値である場合に、計器用変圧器ＰＤが異常であると判定する。計器用変流器ＣＴ及び計器用変圧器ＰＴに対しても同様である。計器用変成器異常検出要素１７は、例えば、計器用変成器が異常でないと判定した場合に、１又はＨ信号を出力する。また、計器用変成器異常検出要素１７は、計器用変成器が異常であると判定した場合に、０又はＬ信号を出力する。計器用変成器異常検出要素１７は、例えば、計器用変成器異常検出リレー６０が用いられる。以下において、方向要素１４、ブラインダー要素１５、過電流保護要素１６及び計器用変成器異常検出要素１７を、適宜第３要素１８という。
【００５０】
方向要素１４の出力、ブラインダー要素１５の出力、過電流保護要素１６の出力及び計器用変成器異常検出要素１７の出力は、論理積演算部３２に入力される。論理積演算部３２は、方向要素１４、ブラインダー要素１５、過電流保護要素１６及び計器用変成器異常検出要素１７からの入力値がすべて１又はＨ信号である場合に、例えば、１又はＨ信号を出力する。また、論理積演算部３２は、前記入力値のうち少なくとも１つが０又はＬ信号である場合に、例えば、０又はＬ信号を出力する。
【００５１】
論理積演算部３２の出力は、論理積演算部３３、３４、第１タイマー１９、第２タイマー２０及び第３タイマー２１に入力される。第１タイマー１９としては例えばタイマー要素４４ＳＴ１が、第２タイマー２０としては例えばタイマー要素４４ＳＴ２が、第３タイマー２１としてはタイマー要素４４ＳＴ３が用いられる。第１タイマー１９、第２タイマー２０及び第３タイマー２１は、入力を受け付けてから、予め定められた所定の時間を経過した後に、所定の信号を出力する。所定の時間が経過する前に前記入力がなくなった場合、第１タイマー１９、第２タイマー２０及び第３タイマー２１は、所定の信号を出力しない。第１タイマー１９、第２タイマー２０及び第３タイマー２１が出力する所定の信号は、例えば、１又はＨ信号である。この場合、第１タイマー１９、第２タイマー２０及び第３タイマー２１が所定の信号は出力しないということには、信号をまったく出力しない場合と、所定の信号とは異なる信号を出力する場合とが含まれる。なお、第１タイマー１９、第２タイマー２０及び第３タイマー２１の出力が０又はＬ信号であるということは、第１タイマー１９等が信号を出力しない場合でもあり、所定の信号とは異なる信号を出力する場合でもある。
【００５２】
第１タイマー１９の所定の時間はｔ１、第２タイマー２０の所定の時間はｔ２、第３タイマー２１の所定の時間はｔ３である。本実施形態において、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３である。このようにすることで、距離継電装置１０は、第１距離要素１１に基づく遮断指令ＣＣと、第２距離要素１３に基づく遮断指令ＣＣと、適宜第３要素１８に基づく遮断指令ＣＣとを、この順序で出力することができる。その結果、距離継電装置１０は、自身の保護区間に隣接する保護区間との時限協調を図ることができる。なお、第１タイマー１９の所定の時間ｔ１は０としてもよい。このようにすることで、距離継電装置１０は、第１距離要素１１に基づいた遮断指令ＣＣを出力すると、瞬時に遮断器ＣＢを動作させて送電線の電流の流れを遮断することができる。
【００５３】
次に、第１距離要素１１に基づく遮断器ＣＢの動作、すなわち一段動作について説明する。第１距離要素１１の出力及び論理積演算部３２の出力は、論理積演算部３３に入力される。論理積演算部３３は、第１距離要素１１の出力、すなわち、第１遮断指令ＣＣ１と、論理積演算部３２からの１又はＨ信号とが入力された場合、１又はＨ信号を出力する。また、論理積演算部３３は、第１遮断指令ＣＣ１と、論理積演算部３２からの１又はＨ信号との少なくとも一方が入力されない場合、０又はＬ信号を出力する。
【００５４】
出力制御部ＣＯＴとしての論理積演算部３１には、論理積演算部３３の出力及び出力制御部ＣＯＴとしての不足電圧検出要素１２の出力が入力される。論理積演算部３１は、これらの論理積を演算する。論理積演算部３１は、両者の出力が１又はＨ信号である場合、１又はＨ信号を第２動作信号ＣＣｃとして出力する。また、論理積演算部３１は、両者の出力のうち少なくとも一方が０又はＬ信号である場合、０又はＬ信号を第２動作信号ＣＣｃとして出力する。
【００５５】
論理積演算部３１の出力及び第１タイマー１９の出力は、論理積演算部３５に入力される。論理積演算部３５は、両者の出力が１又はＨ信号である場合、１又はＨ信号を出力する。また、論理積演算部３５は、両者の出力のうち少なくとも一方が０又はＬ信号である場合、０又はＬ信号を出力する。
【００５６】
論理積演算部３５の出力は、論理和演算部４１に入力される。論理和演算部４１には、後述する論理積演算部３６の出力及び第３タイマー２１の出力が入力される。論理和演算部４１は、論理積演算部３６の出力、論理積演算部３６の出力及び第３タイマー２１の出力のうち少なくとも１つが１又はＨ信号である場合、遮断指令ＣＣを出力する。遮断指令ＣＣは、例えば、１又はＨ信号とすることができる。遮断器ＣＢは、遮断指令ＣＣを受信すると、送電線の電流の流れを遮断する。このようにして、距離継電装置１０は、第１距離要素１１に基づいた遮断指令ＣＣを出力し、遮断器ＣＢを一段動作させる。
【００５７】
なお、瞬時に遮断器ＣＢを動作させて送電線の電流の流れを遮断する場合、上述したように、第１タイマー１９の所定の時間ｔ１を０とするが、第１タイマー１９を用いなくてもよい。この場合、論理積演算部３１の出力は、直接論理和演算部４１に入力される。
【００５８】
次に、第２距離要素１３に基づく遮断器ＣＢの動作、すなわち二段動作について説明する。第２距離要素１３の出力及び論理積演算部３２の出力は、論理積演算部３４に入力される。論理積演算部３４は、第２距離要素１３の出力、すなわち、第２遮断指令ＣＣ２と、論理積演算部３２からの１又はＨ信号とが入力された場合、１又はＨ信号を出力する。また、論理積演算部３４は、第２遮断指令ＣＣ２と、論理積演算部３２からの１又はＨ信号との少なくとも一方が入力されない場合、０又はＬ信号を出力する。
【００５９】
論理積演算部３４の出力及び第２タイマー２０の出力は、論理積演算部３６に入力される。論理積演算部３６は、両者の出力が１又はＨ信号である場合、１又はＨ信号を出力する。また、論理積演算部３６は、両者の出力のうち少なくとも一方が０又はＬ信号である場合、０又はＬ信号を出力する。
【００６０】
論理積演算部３６の出力は、論理和演算部４１に入力される。論理和演算部４１は、論理積演算部３６の出力、論理積演算部３５の出力及び第３タイマー２１の出力のうち少なくとも１つが１又はＨ信号である場合、遮断指令ＣＣを出力する。遮断器ＣＢは、遮断指令ＣＣを受信すると、送電線の電流の流れを遮断する。
【００６１】
ｔ１＜ｔ２であるため、論理積演算部３６の出力は、第２タイマー２０の機能によって、論理積演算部３５の出力よりも後に論理和演算部４１へ入力される。第１距離要素１１に基づく遮断指令ＣＣにより遮断器ＣＢが一段動作した場合、距離継電装置１０の保護区間からは短絡事象による影響が取り除かれている。このため、第２距離要素１３及び第３要素１８の少なくとも一方からは、０又はＬ信号が出力される。その結果、論理積演算部３２からは、第２タイマー２０に０又はＬ信号が出力されるので、第２タイマー２０は０又はＬ信号を出力する。第２タイマー２０の出力が入力された論理積演算部３６も、０又はＬ信号を出力する。
【００６２】
論理積演算部３５が、第１距離要素１１に基づく遮断指令ＣＣとして０又はＬ信号を出力した場合、第２タイマー２０の入力が０又はＬ信号に遷移しない限り第２タイマー２０は時間を計数する。第２タイマー２０が入力を受け付けてから時間ｔ２が経過し、かつ入力が０又はＬ信号に遷移しない場合、第２タイマー２０は、１又はＨ信号を論理積演算部３６に出力する。この場合、論理積演算部３４の出力が１又はＨ信号であれば、論理積演算部３６は１又はＨ信号を出力する。その結果、上述したように、論理和演算部４１は、遮断指令ＣＣを出力する。遮断器ＣＢは、遮断指令ＣＣを受信すると、送電線の電流の流れを遮断する。このようにして、距離継電装置１０は、第２距離要素１３に基づいた遮断指令ＣＣを出力し、遮断器ＣＢを二段動作させる。
【００６３】
次に、第３要素１８に基づく遮断器ＣＢの動作、すなわち三段動作について説明する。第３要素１８の出力が入力される論理積演算部３２は、第３要素１８の出力に応じた信号を出力する。論理積演算部３２の出力は、第３タイマー２１に入力される。第３タイマー２１の出力は、論理和演算部４１に入力される。論理和演算部４１は、論理積演算部３６の出力、論理積演算部３５の出力及び第３タイマー２１の出力のうち少なくとも１つが１又はＨ信号である場合、遮断指令ＣＣを出力する。遮断器ＣＢは、遮断指令ＣＣを受信すると、送電線の電流の流れを遮断する。
【００６４】
ｔ２＜ｔ３であるため、第３タイマー２１の出力は、論理積演算部３６の出力よりも後に論理和演算部４１へ入力される。第２距離要素１３に基づく遮断指令ＣＣにより遮断器ＣＢが二段動作した場合、距離継電装置１０の保護区間からは短絡事象による影響が取り除かれている。このため、第３要素１８からは、０又はＬ信号が出力される。その結果、論理積演算部３２は０又はＬ信号を第３タイマー２１に入力する。すると、第３タイマー２１は、０又はＬ信号を出力する。
【００６５】
論理積演算部３５が０又はＬ信号を出力し、かつ論理積演算部３６が０又はＬ信号を出力した場合、第３タイマー２１の入力が０又はＬ信号に遷移しない限り第３タイマー２１は時間を計数する。第３タイマー２１が入力を受け付けてから時間ｔ３が経過すると、第３タイマー２１の入力が０又はＬ信号に遷移しない場合に、第３タイマー２１は、１又はＨ信号を論理和演算部４１に出力する。その結果、上述したように、論理和演算部４１は、遮断指令ＣＣを出力する。遮断器ＣＢは、遮断指令ＣＣを受信すると、送電線の電流の流れを遮断する。このようにして、距離継電装置１０は、第３要素１８に基づいた遮断指令ＣＣを出力し、遮断器ＣＢを三段動作させる。
【００６６】
図６は、本実施形態に係る距離継電装置のより具体的な構成例を示す図である。図７は、三相交流の各相と線間電圧及びインピーダンスとの関係を示す図である。図６に示す距離継電装置１０は、説明の便宜上、図５に示す距離継電装置１０から第１タイマー１９と、過電流保護要素１６と、計器用変成器異常検出要素１７とを省略してある。図６に示す第１距離要素１１、不足電圧検出要素１２、第２距離要素１３、方向要素１４及びブラインダー要素１５中に記載されている数字１、２、３は、それぞれ、図７に示す数字１、２、３に対応する。すなわち、数字１は、三相交流のａｂ相間に対応した値であることを意味し、数字２は、三相交流のｂｃ相間に対応した値であることを意味し、数字３は、三相交流のｃａ相間に対応した値であることを意味する。
【００６７】
距離継電装置１０が有する論理積演算部３１は、三相交流のそれぞれの相間における値に対応して、それぞれ３個ずつの要素３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを有している。他の論理積演算部３２、３３、３４も同様に、それぞれ３個ずつの要素３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、要素３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、要素３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを有している。また、論理積演算部３１のそれぞれの要素３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの出力は論理和演算部４２に入力される。論理積演算部３４のそれぞれの要素３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの出力は論理和演算部４３に入力される。論理積演算部３２のそれぞれの要素３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの出力は論理和演算部４４に入力される。
【００６８】
論理積演算部３１のそれぞれの要素３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃには、それぞれ、不足電圧検出要素１２のａｂ相に対応する要素１の出力、ｂｃ相に対応する要素２の出力、ｃａ相に対応する要素３の出力及び論理積演算部３３のそれぞれの要素３３Ａの出力、要素３３Ｂの出力、要素３３Ｃの出力が入力される。論理積演算部３３の要素３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃは、それぞれ、ａｂ相、ｂｃ相、ｃａ相に対応する。論理積演算部３３のそれぞれの要素３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃには、それぞれ、第１距離要素１１のａｂ相に対応する要素１の出力、ｂｃ相に対応する要素２の出力、ｃａ相に対応する要素３の出力及び論理積演算部３２のそれぞれの要素３２Ａの出力、要素３２Ｂの出力、要素３２Ｃの出力が入力される。論理積演算部３２の要素３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、それぞれ、ａｂ相、ｂｃ相、ｃａ相に対応する。
【００６９】
論理積演算部３２のそれぞれの要素３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃには、それぞれ、方向要素１４のａｂ相に対応する要素１の出力、ｂｃ相に対応する要素２の出力、ｃａ相に対応する要素３の出力及びブラインダー要素１５のａｂ相に対応する要素１の出力、ｂｃ相に対応する要素２の出力、ｃａ相に対応する要素３の出力が入力される。論理積演算部３４のそれぞれの要素３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃには、それぞれ、第２距離要素１３のａｂ相に対応する要素１の出力、ｂｃ相に対応する要素２の出力、ｃａ相に対応する要素３の出力及び論理積演算部３２のそれぞれの要素３２Ａの出力、要素３２Ｂの出力、要素３２Ｃの出力が入力される。
【００７０】
図６に示す例は、ｂｃ相（数字２に対応）に２相短絡が発生し、かつｂｃ相のインピーダンス値ＸｂｃがＸ１よりも大きくＸ２よりも小さい場合の例を示している。この場合、遮断器ＣＢは、二段動作によって送電線を遮断することになる。ａｂ相（数字１に対応）は、短絡事象が発生した相に対する進み相となる。ａｂ相のインピーダンス値ＸａｂはＸ１よりも小さくなっており、進み相にオーバーリーチが発生している。
【００７１】
上述した通り、短絡事象が発生した相の電圧（線間電圧）Ｖｂｃは低下するが、健全相、すなわち、短絡事象が発生していない相の電圧（線間電圧）Ｖａｂ、Ｖｃａは低下しない。このため、不足電圧検出要素１２は、所定の電圧閾値Ｖｃと線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａとを比較する。そして、不足電圧検出要素１２は、電圧閾値Ｖｃよりも小さい線間電圧Ｖｂｃに対応する要素２から、１又はＨ信号を出力する。また、不足電圧検出要素１２は、電圧閾値Ｖｃ以上の線間電圧Ｖａｂ、Ｖｃａに対応する要素１、３から、０又はＬ信号を出力する。なお、以下においては、１又はＨ信号を実線で表し、０又はＬ信号を点線で表す。
【００７２】
図６に示す例において、Ｘａｂ＜Ｘ１＜Ｘ２なので、第１距離要素１１の要素１及び第２距離要素１３の要素１、２からは、１又はＨ信号が出力されている。また、方向要素１４及びブラインダー要素１５の要素１、２からは、それぞれ１又はＨ信号が出力されている。このため、論理積演算部３２の要素３２Ａ、３２Ｂは、１又はＨ信号を出力する。したがって、論理積演算部３３の要素３３Ａも１又はＨ信号を出力する。しかし、論理積演算部３３の要素３３Ａの出力が入力される論理積演算部３１の要素３１Ａは、もう１つの入力が不足電圧検出要素１２の要素１からの出力である。不足電圧検出要素１２の要素１の出力は、ａｂ相間の線間電圧Ｖａｂと電圧閾値Ｖｃとの比較結果に基づくが、Ｖａｂ＞Ｖｃであるため、不足電圧検出要素１２の要素１は、０又はＬ信号を出力する。したがって、論理積演算部３１の要素３１Ａは、１と０との論理積又はＨとＬとの論理積を演算する結果、０又はＬ信号を出力することになる。
【００７３】
論理積演算部３１の要素３１Ｂは、不足電圧検出要素１２の要素２の出力が入力される。Ｖｂｃ≦Ｖｃであるため、論理積演算部３１の要素３１Ｂは、１又はＨ信号が入力される。しかし、論理積演算部３１の要素３１Ｂは、もう１つの入力が論理積演算部３３の要素３３Ｂからの出力であり、この例では０又はＬ信号である。したがって、論理積演算部３１の要素３１Ｂは、１と０との論理積又はＨとＬとの論理積を演算する結果、０又はＬ信号を出力する。論理積演算部３１の要素３１Ｃも、入力がいずれも０又はＬ信号である。結果として、論理積演算部３１の要素３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、第２動作信号ＣＣｃとして、すべて０又はＬ信号を出力する。このため、論理積演算部３１の出力が入力された論理和演算部４２は、０又はＬ信号を出力する。その結果、論理和演算部４２の出力が入力される論理和演算部４１は、第１距離要素１１に基づいた遮断指令ＣＣは出力しない。すなわち、距離継電装置１０は、第１距離要素１１の動作に基づいて、遮断器ＣＢを動作させない。これは、距離継電装置１０が遮断器ＣＢに一段動作をさせないことを意味する。
【００７４】
第２距離要素１３は、要素１、２から１又はＨ信号を出力している。また、方向要素１４及びブラインダー要素１５の要素１、２からは、それぞれ１又はＨ信号が出力されている。このため、論理積演算部３２の要素３２Ａ、３２Ｂの出力は、１又はＨである。したがって、第２距離要素１３及び論理積演算部３２の出力が入力される論理積演算部３４は、要素３４Ａ、要素３４Ｂから１又はＨ信号を出力する。
【００７５】
論理積演算部３４の要素３４Ａ、３４Ｂの出力が論理和演算部４３に入力されると、論理和演算部４３は、１又はＨ信号を論理積演算部３６に出力する。また、論理積演算部３２の要素３２Ａ、要素３２Ｂの出力が論理和演算部４４に入力されることにより、論理和演算部４４は１又はＨ信号を第２タイマー２０及び第３タイマー２１に出力する。この場合、上述したように、距離継電装置１０は、まず第２距離要素１３に基づいた遮断指令ＣＣを出力し、遮断器ＣＢを動作させる。すなわち、距離継電装置１０は、遮断器ＣＢに二段動作をさせる。
【００７６】
この結果から分かるように、距離継電装置１０は、三相交流のｂｃ相に２相短絡が発生し、かつｂｃ相の進み相であるａｂ相にオーバーリーチが発生した場合でも、第１距離要素１１の誤動作を確実に抑制することができる。また、この例においては、本来、第２距離要素１３に基づいた遮断指令ＣＣによって遮断器ＣＢが二段動作する必要がある。上述したように、距離継電装置１０は、ａｂ相のオーバーリーチを回避し、かつ、第２距離要素１３に基づいて遮断器ＣＢを二段動作させることができる。
【００７７】
距離継電装置１０は、電圧が最小である相又はインピーダンスが最小の相を短絡事象が発生した相としてオーバーリーチを抑制するのではない。距離継電装置１０は、線間電圧Ｖｓと電圧閾値Ｖｃとに基づき、第１距離要素１１に基づく遮断器ＣＢの一段動作を制御する。具体的には、距離継電装置１０は、線間電圧Ｖｓが電圧閾値Ｖｃ以下である相は短絡事象が発生している相であるとして、このような相について第１距離要素１１に基づく遮断器ＣＢの一段動作を許容する。そして、距離継電装置１０は、線間電圧Ｖｓが電圧閾値Ｖｃよりも大きい相は短絡事象が発生していない相であるとして、第１距離要素１１に基づく遮断器ＣＢの一段動作を許容しない。その結果、短絡事象が発生した相以外の相において、オーバーリーチに起因した、第１距離要素１１に基づく遮断器ＣＢの誤動作を確実に抑制することができる。また、距離継電装置１０は、オーバーリーチを確実に抑制できるので、電力系統を運用する際の信頼性が向上する。さらに、距離継電装置１０は、ブラインダー要素１５を利用してオーバーリーチを抑制する必要はない。このため、距離継電装置１０は、ブラインダー要素１５を、その本来の用途である、送電線１０２が重負荷である場合における第１距離要素１１及び第２距離要素１３等の誤動作回避のために特化して用いることができる。その結果、距離継電装置１０は、送電線１０２が重負荷である場合において、第１距離要素１１及び第２距離要素１３等の誤動作を確実に抑制することができる。
【００７８】
また、電圧が最小である相又はインピーダンスが最小の相を短絡事象が発生した相としてオーバーリーチを抑制する場合、最小電圧又は最小インピーダンスを検出するための回路が必要になる。また、最小電圧又は最小インピーダンスを検出するための制御は、線間電圧Ｖｓが電圧閾値Ｖｃ以下であるか否かを検出する制御よりも複雑である。このため、距離継電装置１０は、電圧が最小である相又はインピーダンスが最小の相を短絡事象が発生した相としてオーバーリーチを抑制する技術と比較して、装置構成及び検出の制御を簡易にすることができる。その結果、距離継電装置１０は、製造コスト及び保守・点検に要するコストを低減でき、さらに信頼性も向上するという利点がある。
【００７９】
距離継電装置１０が、不足電圧検出要素１２及び論理積演算部３１を含む出力制御部ＣＯＴを備えない場合、図６から明らかなように、第１距離要素１１に基づいて遮断器ＣＢが一段動作する。上述した通り、図６に示す例は、本来であれば、遮断器ＣＢは、第２距離要素１３に基づいた二段動作をする必要がある。距離継電装置１０は、出力制御部ＣＯＴを備えることにより、オーバーリーチに起因する第１距離要素１１の誤動作を確実に抑制できることが分かる。
【００８０】
上述した例は、距離継電装置１０が設けられている送電線のｂｃ相に短絡事象が発生し、かつａｂ相にオーバーリーチが発生したものである。平行二回線の隣回線に発生した短絡事象の影響で、距離継電装置１０が設けられている送電線、すなわち自回線にオーバーリーチが発生した場合も同様である。例えば、平行二回線における隣回線のｂｃ相に、自回線の距離継電装置１０から見て遮断器ＣＢが二段動作する必要がある短絡事象が発生し、かつ自回線のａｂ相、すなわち、短絡事象が発生した隣回線のｂｃ相に対する進み相にオーバーリーチが発生した場合を考える。この場合、距離継電装置１０が有する各要素の出力の関係は、図６に示すようになる。また、隣回線のｂｃ相に発生した短絡事象は、隣回線に設けられた距離継電装置１０が遮断器ＣＢを一段動作させる必要があるものとする。
【００８１】
このような場合、上述したように、自回線に設けられた距離継電装置１０は、ａｂ相のオーバーリーチを抑制することができる。また、上述したように、距離継電装置１０は、二段動作により遮断器ＣＢを動作させる。このため、距離継電装置１０は、第２タイマー２０が入力を受け付けてから所定の時間ｔ２が経過するまで、遮断器ＣＢの二段動作を保留している。この間に、隣回線に設けられた距離継電装置が、隣回線の遮断器を一段動作させる。すると、自回線のｂｃ相のインピーダンス値Ｘは、インピーダンス閾値Ｘ２よりも大きくなる。その結果、距離継電装置１０は、第２距離要素１３の各要素１、２、３が０又はＬ信号を出力するので、論理積演算部３４のすべての要素３４Ａ、３４Ｂ、３４ＣもＬ又は０信号を論理和演算部４３に出力する。このため、所定の時間ｔ２が経過して第２タイマー２０が１又はＨ信号を論理積演算部３６に出力したときには、論理積演算部３６の一方の入力である論理和演算部４３の出力は０又はＬ信号になっている。結果として、論理積演算部３６の出力は０又はＬ信号となるため、距離継電装置１０は、遮断器ＣＢを動作させることはない。このように、距離継電装置１０は、自回線に短絡事象が発生していない場合におけるオーバーリーチを抑制し、かつ自回線の遮断による送電の停止を回避することができる。次に、距離継電装置１０の他の動作について説明する。
【００８２】
図８から図１６は、本実施形態に係る距離継電装置の動作を検証した例を示す図である。
【００８３】
（第１の検証例）
図８に示す例は、三相交流のａ相、ｂ相及びｃ相のすべてが短絡し、かつそれぞれの相のインピーダンス値ＸがＸ１以下の場合である。この場合、距離継電装置１０は、第１距離要素１１の動作に基づいて、遮断器ＣＢを動作させることになる。
【００８４】
三相短絡なので、線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａはいずれも電圧閾値Ｖｃ以下である。したがって、不足電圧検出要素１２は、それぞれの要素１、２、３から１又はＨ信号を出力する。また、第１距離要素１１、第２距離要素１３、方向要素１４及びブラインダー要素１５は、それぞれの要素１、２、３から１又はＨ信号を出力する。結果として、論理和演算部４２は１又はＨ信号を論理和演算部４１に出力する。すると、論理和演算部４１は、第１距離要素１１に基づいた遮断指令ＣＣを出力する。したがって、距離継電装置１０は、第１距離要素１１の動作に基づいて、遮断器ＣＢを一段動作させることになる。この動作は、不足電圧検出要素１２及び論理積演算部３１を含む出力制御部ＣＯＴの有無によって異ならない。したがって、出力制御部ＣＯＴは、第１距離要素１１、第２距離要素１３、方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作に影響を与えないことが分かる。
【００８５】
（第２の検証例）
図９に示す例は、三相交流のａ相、ｂ相及びｃ相のすべてが短絡し、かつそれぞれの相のインピーダンス値Ｘａｂ、Ｘｂｃ、ＸｃａがＸ１よりも大きくかつＸ２以下の場合である。この場合、距離継電装置１０は、第２距離要素１３の動作に基づいて、遮断器ＣＢを二段動作させることになる。
【００８６】
三相短絡なので、線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａはいずれも電圧閾値Ｖｃよりも小さい。したがって、不足電圧検出要素１２は、それぞれの要素１、２、３から１又はＨ信号を出力する。また、第２距離要素１３、方向要素１４及びブラインダー要素１５は、それぞれの要素１、２、３から１又はＨ信号を出力する。Ｘ１＜Ｘａｂ、Ｘｂｃ、Ｘｃａ≦Ｘ２なので、第１距離要素１１の各要素１、２、３の出力は、１又はＨ信号ではなく、０又はＬ信号となる。
【００８７】
結果として、論理和演算部４３は１又はＨ信号を論理積演算部３６に出力する。論理積演算部３６は、第２タイマー２０が時間ｔ２の計数を完了することによって出力される１又はＨ信号が入力されたら、１又はＨ信号を論理和演算部４１へ入力する。すると、論理和演算部４１は、第２距離要素１３に基づいた遮断指令ＣＣを出力する。したがって、距離継電装置１０は、第２距離要素１３の動作に基づいて、遮断器ＣＢを二段動作させることになる。この動作は、出力制御部ＣＯＴの有無によって異ならない。このように、出力制御部ＣＯＴは、第１距離要素１１、第２距離要素１３、方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作に影響を与えないことが分かる。
【００８８】
（第３の検証例）
図１０に示す例は、三相交流のａ相、ｂ相及びｃ相のすべてが短絡し、かつそれぞれの相のインピーダンス値Ｘａｂ、Ｘｂｃ、ＸｃａがＸ２よりも大きく、かつ方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作範囲にある場合である。この場合、距離継電装置１０は、第３要素１８としての方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作に基づいて、遮断器ＣＢを三段動作させることになる。
【００８９】
三相短絡なので、線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａはいずれも電圧閾値Ｖｃ以下である。したがって、不足電圧検出要素１２は、それぞれの要素１、２、３から１又はＨ信号を出力する。また、Ｘ２＜Ｘａｂ、Ｘｂｃ、Ｘｃａなので、第１距離要素１１及び第２距離要素１３の各要素１、２、３の出力は、１又はＨ信号ではなく、０又はＬ信号となる。方向要素１４及びブラインダー要素１５は、それぞれの要素１、２、３から１又はＨ信号を出力する。
【００９０】
論理積演算部３２のすべての要素３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、１又はＨ信号を論理和演算部４４に出力する。論理和演算部４４は、第２タイマー２０及び第３タイマー２１に１又はＨ信号を出力する。第３タイマー２１は、時間ｔ３の計数が完了したことを条件として、１又はＨ信号を論理和演算部４１へ出力する。すると、論理和演算部４１は、第３要素１８に基づいた遮断指令ＣＣを出力する。したがって、距離継電装置１０は、第３要素１８の動作に基づいて、遮断器ＣＢを三段動作させることになる。この動作は、出力制御部ＣＯＴの有無によって異ならない。したがって、出力制御部ＣＯＴは、第１距離要素１１、第２距離要素１３、方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作に影響を与えないことが分かる。
【００９１】
（第４の検証例）
図１１に示す例は、三相交流のうちｂｃ相が短絡し、かつ、短絡したｂｃ相のインピーダンス値ＸｂｃがＸ１以下、かつ方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作範囲にある場合である。この場合、距離継電装置１０は、第１距離要素１１の動作に基づいて、遮断器ＣＢを一段動作させることになる。
【００９２】
二相短絡なので、短絡したｂｃ相の線間電圧Ｖｂｃは電圧閾値Ｖｃ以下である。また、短絡していないａｂ相及びｃａ相の線間電圧Ｖａｂ、Ｖｃａは、電圧閾値Ｖｃよりも大きい。したがって、不足電圧検出要素１２は、要素２から１又はＨ信号を出力する。不足電圧検出要素１２の要素１、３の出力は、１又はＨ信号ではなく、０又はＬ信号となる。また、Ｘｂｃ≦Ｘ１なので、第１距離要素１１及び第２距離要素１３の要素２は１又はＨ信号を出力し、要素１、３の出力は１又はＨ信号ではなく、０又はＬ信号となる。方向要素１４及びブラインダー要素１５は、それぞれの要素２から１又はＨ信号を出力し、要素１、３の出力は１又はＨ信号ではなく、０又はＬ信号となる。
【００９３】
論理和演算部４１は、論理積演算部３３の要素３３Ｂ、論理積演算部３１の要素３１Ｂ及び論理和演算部４２の演算結果に基づき、第１距離要素１１に基づいた遮断指令ＣＣを出力する。したがって、距離継電装置１０は、第１距離要素１１の動作に基づいて、遮断器ＣＢを一段動作させることになる。この動作は、出力制御部ＣＯＴの有無によって異ならない。したがって、出力制御部ＣＯＴは、第１距離要素１１、第２距離要素１３、方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作に影響を与えないことが分かる。
【００９４】
（第５の検証例）
図１２に示す例は、三相交流のうちｂｃ相が短絡し、かつ、短絡したｂｃ相のインピーダンス値ＸｂｃがＸ１よりも大きくＸ２以下、かつ方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作範囲にある場合である。この場合、距離継電装置１０は、第２距離要素１３の動作に基づいて、遮断器ＣＢを二段動作させることになる。
【００９５】
二相短絡なので、短絡したｂｃ相の線間電圧Ｖｂｃは電圧閾値Ｖｃ以下である。また、短絡していないａｂ相及びｃａ相の線間電圧Ｖａｂ、Ｖｃａは、電圧閾値Ｖｃよりも大きい。したがって、不足電圧検出要素１２は、要素２から１又はＨ信号を出力し、要素１、３の出力は、１又はＨ信号ではなく、０又はＬ信号となる。また、Ｘ１＜Ｘｂｃ≦Ｘ２なので、第２距離要素１３の要素２は１又はＨ信号を出力する。第２距離要素１３の要素１、３及び第１距離要素１１のすべての要素１、２、３の出力は、１又はＨ信号ではなく、０又はＬ信号となる。方向要素１４及びブラインダー要素１５は、それぞれの要素２から１又はＨ信号を出力し、要素１、３の出力は、１又はＨ信号ではなく、０又はＬ信号となる。
【００９６】
論理和演算部４１は、論理積演算部３２の要素３２Ｂ、論理積演算部３４の要素３４Ｂ、論理和演算部４３、４４、第２タイマー２０及び論理積演算部３６の演算結果に基づき、第２距離要素１３に基づいた遮断指令ＣＣを出力する。したがって、距離継電装置１０は、第２距離要素１３の動作に基づいて、遮断器ＣＢを二段動作させることになる。この動作は、出力制御部ＣＯＴの有無によって異ならない。したがって、出力制御部ＣＯＴは、第１距離要素１１、第２距離要素１３、方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作に影響を与えないことが分かる。
【００９７】
（第６の検証例）
図１３に示す例は、三相交流のうちｂｃ相が短絡し、かつ、短絡したｂｃ相のインピーダンス値ＸｂｃがＸ２よりも大きく、かつ方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作範囲にある場合である。この場合、距離継電装置１０は、第３要素１８の動作に基づいて、遮断器ＣＢを三段動作させることになる。
【００９８】
二相短絡なので、短絡したｂｃ相の線間電圧Ｖｂｃは電圧閾値Ｖｃ以下である。また、短絡していないａｂ相及びｃａ相の線間電圧Ｖａｂ、Ｖｃａは、電圧閾値Ｖｃよりも大きい。したがって、不足電圧検出要素１２は、要素２から１又はＨ信号を出力し、要素１、３からは１又はＨ信号を出力せず、代わりに０又はＬ信号を出力する。また、Ｘ２＜Ｘｂｃなので、第１距離要素１１及び第２距離要素１３のすべての要素１、２、３は、１又はＨ信号を出力せず、代わりに０又はＬ信号を出力する。方向要素１４及びブラインダー要素１５は、それぞれの要素２から１又はＨ信号を出力し、要素１、３は、１又はＨ信号を出力せず、代わりに０又はＬ信号を出力する。
【００９９】
論理和演算部４１は、論理積演算部３２の要素３２Ｂ、論理和演算部４４、第３タイマー２１の演算結果に基づき、第３要素１８に基づいた遮断指令ＣＣを出力する。したがって、距離継電装置１０は、第３要素１８の動作に基づいて、遮断器ＣＢを三段動作させることになる。この動作は、出力制御部ＣＯＴの有無によって異ならない。したがって、出力制御部ＣＯＴは、第１距離要素１１、第２距離要素１３、方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作に影響を与えないことが分かる。
【０１００】
（第７の検証例）
図１４に示す例は、二相短絡の多重事象が発生した場合の例である。この例においては、三相交流のうちａｂ相及びｂｃ相が短絡している。そして、短絡したａｂ相のインピーダンス値ＸａｂがＸ１以下である、短絡したｂｃ相のインピーダンス値ＸｂｃがＸ１よりも大きくＸ２以下である。さらに、インピーダンス値Ｘａｂ、Ｘｂｃが方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作範囲にある場合である。この場合、距離継電装置１０は、第１距離要素１１の動作に基づいて、遮断器ＣＢを一段動作させることになる。
【０１０１】
二相短絡が多重に発生しているので、短絡したａｂ相及びｂｃ相の線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃは電圧閾値Ｖｃ以下である。本例では、これらの影響により、短絡していないｃａ相の線間電圧Ｖｃａも電圧閾値Ｖｃ以下になっている。したがって、不足電圧検出要素１２は、すべての要素１、２、３から１又はＨ信号を出力する。また、Ｘａｂ≦Ｘ１なので、第１距離要素１１は要素１のみが１又はＨ信号を出力する。Ｘ１＜Ｘｂｃ≦Ｘ２なので、第２距離要素１３の要素１、２が１又はＨ信号を出力する。方向要素１４及びブラインダー要素１５は、それぞれの要素１、２が１又はＨ信号を出力する。
【０１０２】
論理和演算部４１は、論理積演算部３２の要素３２Ａ、３２Ｂ、論理積演算部３３の要素３３Ａ、論理積演算部３４の要素３４Ａ、３４Ｂ、論理積演算部３１の要素３１Ａ及び論理和演算部４２、４３、４４の演算結果に基づき、第１距離要素１１に基づいた遮断指令ＣＣを出力する。したがって、距離継電装置１０は、第１距離要素１１の動作に基づいて、遮断器ＣＢを一段動作させることになる。この動作は、出力制御部ＣＯＴの有無によって異ならない。したがって、出力制御部ＣＯＴは、第１距離要素１１、第２距離要素１３、方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作に影響を与えないことが分かる。すなわち、短絡事象が多重に発生した場合でも距離継電装置１０の動作を制限させないことが分かる。
【０１０３】
（第８の検証例）
図１５に示す例は、二相短絡の多重事象が発生した場合の例である。この例は、自回線のｂｃ相が短絡し、かつ、隣回線のａｂ相が短絡した場合である。自回線においては、短絡したｂｃ相のインピーダンス値ＸｂｃがＸ１及びＸ２以下であり、かつ方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作範囲にある。隣回線のａｂ相のインピーダンス値Ｘａｂは、Ｘ１よりも大きくＸ２以下、かつ方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作範囲にある。この場合、自回線のｂｃ相が短絡し、かつＸｂｃ≦Ｘ１なので、距離継電装置１０は、第１距離要素１１の動作に基づいて、遮断器ＣＢを一段動作させることになる。なお、隣回線において、ａｂ相のインピーダンス値ＸａｂはＸ１よりも大きくＸ２以下であるため、隣回線の距離継電装置１０は、対応する遮断器を、第２距離要素１３の動作に基づいて二段動作させることになる。
【０１０４】
自回線において、短絡したｂｃ相の線間電圧Ｖｂｃは、電圧閾値Ｖｃ以下である。また、隣回線において短絡したａｂ相の影響を受けるため、自回線のａｂ相の線間電圧Ｖａｂは、電圧閾値Ｖｃ以下である。さらに、これらの影響により、自回線のｃａ相の線間電圧Ｖｃａも、電圧閾値Ｖｃ以下である。したがって、不足電圧検出要素１２は、すべての要素１、２、３から１又はＨ信号を出力する。また、Ｘｂｃ≦Ｘ１＜Ｘ２なので、第１距離要素１１及び第２距離要素１３は、要素２のみが１又はＨ信号を出力する。方向要素１４及びブラインダー要素１５は、それぞれの要素２のみが１又はＨ信号を出力する。
【０１０５】
論理和演算部４１は、論理積演算部３２の要素３２Ｂ、論理積演算部３４の要素３４Ｂ、論理積演算部３３の要素３３Ｂ、論理積演算部３１の要素３１Ｂ及び論理和演算部４２、４３、４４の演算結果に基づき、第１距離要素１１に基づいた遮断指令ＣＣを出力する。したがって、距離継電装置１０は、第１距離要素１１の動作に基づいて、遮断器ＣＢを一段動作させることになる。この動作は、出力制御部ＣＯＴの有無によって異ならない。したがって、出力制御部ＣＯＴは、第１距離要素１１、第２距離要素１３、方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作に影響を与えないことが分かる。すなわち、短絡事象が多重に発生した場合でも距離継電装置１０の動作を制限させないことが分かる。
【０１０６】
（第９の検証例）
図１６に示す例は、二相短絡の多重事象が発生した場合の他の例である。この例は、自回線のｂｃ相が短絡し、かつ、隣回線のａｂ相が短絡した場合である。自回線においては、短絡したｂｃ相のインピーダンス値ＸｂｃがＸ１よりも大きくＸ２以下であり、かつ方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作範囲にある。隣回線のａｂ相のインピーダンス値Ｘａｂは、Ｘ１以下かつ方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作範囲にある。この場合、自回線のｂｃ相が短絡し、かつＸ１＜Ｘｂｃ≦Ｘ２なので、距離継電装置１０は、第２距離要素１３の動作に基づいて、遮断器ＣＢを二段動作させることになる。なお、隣回線において、ａｂ相のインピーダンス値ＸａｂはＸ１以下であるため、隣回線の距離継電装置１０は、対応する遮断器ＣＢを、第１距離要素１１の動作に基づいて一段動作させることになる。
【０１０７】
自回線において短絡したｂｃ相の線間電圧Ｖｂｃは、電圧閾値Ｖｃ以下である。また、隣回線において短絡したａｂ相の影響を受けるため、自回線のａｂ相の線間電圧Ｖａｂは、電圧閾値Ｖｃ以下である。さらに、これらの影響により、自回線のｃａ相の線間電圧Ｖｃａも、電圧閾値Ｖｃ以下である。したがって、不足電圧検出要素１２は、すべての要素１、２、３から１又はＨ信号を出力する。また、Ｘ１＜Ｘｂｃ≦Ｘ２なので、第１距離要素１１のすべての要素１、２、３の出力は、１又はＨ信号ではなく、０又はＬ信号になる。第２距離要素１３は、要素２のみが１又はＨ信号を出力する。方向要素１４及びブラインダー要素１５は、それぞれの要素２のみが１又はＨ信号を出力する。
【０１０８】
論理和演算部４１は、論理積演算部３２の要素３２Ｂ、論理積演算部３４の要素３４Ｂ、論理和演算部４３、４４、第２タイマー２０及び論理積演算部３６の演算結果に基づき、第２距離要素１３に基づいた遮断指令ＣＣを出力する。したがって、距離継電装置１０は、第２距離要素１３の動作に基づいて、遮断器ＣＢを二段動作させることになる。この動作は、出力制御部ＣＯＴの有無によって異ならない。したがって、出力制御部ＣＯＴは、第１距離要素１１、第２距離要素１３、方向要素１４及びブラインダー要素１５の動作に影響を与えないことが分かる。すなわち、短絡事象が多重に発生した場合でも距離継電装置１０の動作を制限させないことが分かる。
【０１０９】
回線をまたがる多重の短絡事象が発生した場合、電圧が最小の相を短絡事象が発生した相としてオーバーリーチを抑制する技術は、自回線の短絡した線間電圧が最小とならないと、オーバーリーチを抑制する動作が不動作となったり遅延したりする可能性がある。第７の検証例〜第９の検証例の結果から、自回線で短絡事象が多重で発生した場合及び自回線とその隣回線とをまたがって短絡事象が多重で発生した場合であっても、出力制御部ＣＯＴは距離継電装置１０の動作に影響を与えない。このように、距離継電装置１０は、短絡事象が多重で発生した場合であっても、確実に自回線を遮断することができるので、高い信頼性が得られる。
【０１１０】
＜電圧検出部の変形例＞
電圧検出部としての不足電圧検出要素１２が、電流補償機能を有してない場合、距離継電装置１０の保護区間における最遠端において短絡事象が発生した場合に、母線の残電圧が高いと、整定値としての電圧閾値も高くなる。すると、常時における送電線の電圧変動で、不足電圧検出要素１２が動作する可能性がある。その結果、距離継電装置１０は、短絡事象を確実に検出できない可能性がある。
【０１１１】
電流補償機能は、例えば、短絡事象が発生した場合に送電線を流れる短絡電流の値によって、不足電圧検出要素１２の検出感度を変化させる機能である。このため、電流補償機能を有する不足電圧検出要素１２は、最大負荷電流及び最大の電圧変動であっても動作しないように、かつ最小の電流でも確実に動作するように、整定値としての電圧閾値を設定することができる。このようにすることで、電流補償機能を有する不足電圧検出要素１２は、常時における送電線の電圧変動で、不足電圧検出要素１２が動作する可能性を低減できる。電流補償機能を有する不足電圧検出要素１２としては、例えば、電流補償付不足電圧検出リレーを用いることができる。
【０１１２】
以上、本実施形態を説明したが、上述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、上述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【０１１３】
例えば、上記説明において、距離継電装置１０は、第１距離要素１１及び出力制御部ＣＯＴに加えて、第２距離要素１３及び第３要素１８を備えている。しかし、距離継電装置１０は、少なくとも第１距離要素１１及び出力制御部ＣＯＴを備えていればよく、本実施形態で開示した形態に限定されるものではない。例えば、次の保護区間で発生した短絡事象によって、距離継電装置１０が設けられている保護区間においてオーバーリーチが発生した場合、第１距離要素１１によって遮断器ＣＢが一段動作する結果、距離継電装置１０が設けられている保護区間での無用な送電停止を招く可能性がある。このため、距離継電装置１０は、少なくとも第１距離要素１１及び出力制御部ＣＯＴを備えていれば、簡単な回路構成及び制御によってオーバーリーチをより確実に抑制することができるという効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  距離継電装置
１１  第１距離要素
１２  不足電圧検出要素
１３  第２距離要素
１４  方向要素
１５  ブラインダー要素
１６  過電流保護要素
１７  計器用変成器異常検出要素
１８  第３要素
１９  第１タイマー
２０  第２タイマー
２１  第３タイマー
３１〜３６  論理積演算部
４１〜４４  論理和演算部
１００  電力系統
１０１  発電機
１０２、１０３Ａ  送電線
１０３Ｂ  隣回線
１０５  母線
ＡＰｒ  短絡位置
ＣＢ、ＣＢ１、ＣＢ２、ＣＢｒ、ＣＢａ、ＣＢｂ  遮断器
ＣＣ  遮断指令
ＣＣ１  第１遮断指令
ＣＣ２  第２遮断指令
ＣＣ３  第３遮断指令
ＣＣｃ  第２動作信号
ＣＯＴ  出力制御部
ＣＴ  計器用変流器
ＤＥ  距離要素
ＤＰ  仮想の短絡位置
ＤＲ  方向要素
ＤＺ、ＤＺ１、ＤＺ２、ＤＺｒ、ＤＺａ、ＤＺｂ  距離継電装置
ＧＡ、ＧＡ１、ＧＡ１ｒ、ＧＡ２  保護区間
ＭＲ  制限ライン
ＯＲ  論理和演算部
【図１】
2014103720.tif 000003
【図２】
2014103720.tif 000004
【図３】
2014103720.tif 000005
【図４】
2014103720.tif 000006
【図５】
2014103720.tif 000007
【図６】
2014103720.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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