(57)【要約】【課題】放射状系統を想定した保護リレーを現状のまま活用しつつ、放射状系統にも多重ループ方式のループ系統にも対応可能である、信頼性、経済性に優れた配電系統の保護方式を提供する。【解決手段】ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉは、自端で計測した電流と電圧を用いて、配電系統に事故が発生したことを検出し、ループ線路４ｆ〜４ｉに流れる電流の大きさと方向を演算により求める。そして、演算結果を他のループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉに送り、自端側の演算結果と他端側の演算結果を比較して事故判定を行い、その判定結果に基づいてループ線路４ｆ〜４ｉを開放する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電線間をループ線路にて連系することで放射状系統の運用からループ系統で配電系統を運用する場合に、配電線の事故を検出し事故配電線を分離する配電系統の保護方式において、
放射状系統で運用する場合と同一の配電変電所の配電線保護リレーと、
連系する配電線の事故時に前記ループ線路を開放するループ線路保護リレーと、
同じ配電線に接続する前記ループ線路保護リレー同士の情報を送受信する情報通信手段、を備えており、
前記配電変電所の配電線保護リレーは、放射状系統で運用する場合と同様に動作して自回線の事故時には事故配電線の配電変電所端を開放し、
前記ループ線路保護リレーは、
前記ループ線路を通過する電流の大きさと方向を演算し、
その演算結果を、前記情報通信手段を介して同じ配電線に接続する他の前記ループ線路保護リレーと送受信し、
前記ループ線路を通過する電流の大きさが予め設定された所定値以上であり、且つ自端側の電流方向と相手端側の電流方向が、前記演算結果を送受信した２つの前記ループ線路保護リレーに共通して接続する配電線側に向いている場合にはその配電線内の事故であると判定し、
この判定結果に従って、前記ループ線路を開放して事故配電線の選択遮断を行うことを特徴とする配電系統の保護方式。
【請求項２】
配電線間をループ線路にて連系することで放射状系統の運用からループ系統で配電系統を運用する場合に、配電線の事故を検出し事故配電線を分離する配電系統の保護方式において、
放射状系統で運用する場合と同一の配電変電所の配電線保護リレーと、
連系する配電線の事故時に前記ループ線路を開放するループ線路保護リレー、を備えており、
各配電線に接続されるループ線路は最大で２回線とし、同じ組み合わせの配電線間に接続されるループ線路は１回線のみとしてループ系統を構成し、
前記配電変電所の配電線保護リレーは、放射状系統で運用する場合と同様に動作して自回線の事故時には事故配電線の配電変電所端を開放し、
前記ループ線路保護リレーは、
前記ループ線路を通過する電流の大きさと電圧低下量を算出し、
その算出結果に応じて前記ループ線路を開放するまでの動作時間を設定して、
設定した動作時間に基づいたタイミングで前記ループ線路を開放して事故配電線の選択遮断を行うことを特徴とする配電系統の保護方式。
【請求項３】
前記ループ線路保護リレーは、前記ループ線路の中で事故配電線に接続する前記ループ線路が最も早く開放されるようにして事故配電線の選択遮断を行うことを特徴とする請求項２に記載の配電系統の保護方式。
【請求項４】
前記ループ線路保護リレーは、前記ループ線路を通過する零相電流の大きさを計算し、計算した零相電流の大きさに応じて前記ループ線路の開放時間を設定することを特徴とする請求項２に記載の配電系統の保護方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統の保護方式に係り、特に、放射状系統の運用から配電線間を連系してループ系統で運用する場合の配電系統の保護方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配電系統の構成としては、配電線を樹枝状とした放射状系統や、配電線をループ化したループ系統、さらにはスポットネットワーク系統などがある。このうち、放射状系統は、潮流を制御し易い、保護が容易である、事故が波及し難いなどの利点がある。したがって従来は、特定地域を除いて放射状系統による系統運用が主流であった。
【０００３】
しかし、放射状系統を用いた系統運用では電圧降下や送電損失の大きさが問題となることがある。そこで、配電系統の信頼度向上が要請される近年では、ループ点開閉器で配電線間を連系することにより、放射状系統の配電系統を、ループ系統として運用することが知られている。
【０００４】
ループ系統は、連系する２つの配電線間で負荷特性が異なる場合でも、常時閉路ループにすることによって電流分布の改善が可能である。このようなループ系統で系統運用すれば、電圧降下や電力損失が低減し、融通性も高くなると言われている。
【０００５】
ループ系統の種類には、ループ点開閉器を常時閉路にする常時閉路ループ、ループ点開閉器を常時開路しておく常時開路ループ、ループ線路を複数個組み合わせた多重ループなどがある。これらの中で、常時開路ループは、故障発生時または作業停電時にこれを自動投入して逆送するようにした構成であって、高感度選択接地保護方式を使うことができる。そのため、非特許文献１にもあるように、ループ系統の多くは、常時開路ループで運転されている。
【０００６】
ところで、配電系統の保護方式は、系統構成に適したものが採用されている。このため、放射状系統での運用からループ系統での運用に切り替えた配電系統では、放射状系統に適した保護方式を、そのままループ系統に用いることになる。つまり、ループ系統で運用する配電系統に、放射状系統での事故時の応動を想定した保護リレーを設けることになる。この場合、次のような不具合があった。
【０００７】
ループ系統では、ある配電線で事故が発生した場合、事故電流はループする各配電線に分流する。したがって、各配電線に流れる事故電流は小さくなり、放射状系統を想定した保護リレーでは誤不動作となる可能性が高くなった。
【０００８】
また、配電線のインピーダンス比によっては各配電線に流れる事故電流がアンバランスとなる。この結果、事故の起きた配電線以外の健全な配電線に電流が多く流れてしまい、保護リレーが誤動作して不要な遮断を起こすおそれがあった。
【０００９】
したがって、系統運用を放射状系統からループ系統に切り替える場合には、現状の保護システムを見直して、上記の不具合を回避する必要がある。例えば、放射状系統で運用している配電系統を全て、ループ系統に対応可能な保護方式に置き換えることが考えられる。しかし、この場合には莫大なコストが掛かることは言うまでもない。そこで、系統構成を放射状系統からループ系統に切り替える場合、現状の保護リレーをできる限り活かした配電系統の保護方式が望まれている。
【００１０】
具体的には、配電変電所側の保護リレーについて、放射状系統で運用する場合と同様に動作するものとする。そして、配電系統に事故が発生したら、ループ点を開放することでループ系統から放射状系統に変更する。すなわち、配電系統の構成がループ系統であっても、配電変電所側の保護リレーと協調を取り、ループ点での事故を検出し、適切に遮断することができれば、配電系統の構成を放射状系統とすることが可能である。
【００１１】
したがって、配電変電所側の保護リレーによって事故を除去することができる。このような保護方式によれば、配電変電所側の保護リレーについては、ループ系統に対応可能なものに置き換える必要がなく、系統構成の変更に伴うコストを抑えることができる。
【００１２】
配電変電所側の保護リレーに関して、放射状系統を想定したものをそのまま利用するためには、ループ点での事故判定が配電変電所側の保護リレーと協調することが重要であって、高い事故判定精度が要求されている。例えば、特許文献１記載のループ系統保護装置では、大口需要家からの事故電流供給の影響を排除することで、事故判定精度の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−３１２５８３号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】「電気工学ハンドブック（第６版）」、(社)電気学会、２００１年２月２０日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来のループ系統の保護方式では、主に２回線ループを保護対象としている。つまり、２回線ループなどの限定的なループ系統に適用する限りにおいて、ループ系統の保護方式としての有効性を発揮することが可能である。しかしながら、上記の保護方式を、ループ線路を複数備えた多重ループ系統に適用した場合、事故配電線を正確に検出することが困難であった。
【００１６】
したがって、事故発生に伴い、事故が起きていないループ線路まで開放してしまうことがあり得る。このため、健全配電線がループを継続することができなくなるおそれがあった。すなわち、放射状系統の運用から多重ループ系統で配電系統を運用する場合に、現状の保護リレーをできる限り活かした保護方式を確立することが待たれていた。
【００１７】
本発明は、このような課題を解決するために提案されてものであり、放射状系統を想定した保護リレーを現状のまま活用しつつ、放射状系統にも多重ループ方式のループ系統にも対応可能である、信頼性、経済性に優れた配電系統の保護方式を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明は、配電線間をループ線路にて連系することで放射状系統の運用からループ系統で配電系統を運用する場合に、配電線の事故を検出し事故配電線を分離する配電系統の保護方式において、放射状系統で運用する場合と同一の配電変電所の配電線保護リレーと、連系する配電線の事故時に前記ループ線路を開放するループ線路保護リレーと、同じ配電線に接続する前記ループ線路保護リレー同士の情報を送受信する情報通信手段、を備えており、前記配電変電所の配電線保護リレーは、放射状系統で運用する場合と同様に動作して自回線の事故時には事故配電線の配電変電所端を開放し、前記ループ線路保護リレーが、次のような動作を行うことを特徴としている。
【００１９】
すなわち、前記ループ線路保護リレーは、前記ループ線路を通過する電流の大きさと方向を演算し、その演算結果を、前記情報通信手段を介して同じ配電線に接続する他の前記ループ線路保護リレーと送受信し、前記ループ線路を通過する電流の大きさが予め設定された所定値以上であり、且つ自端側の電流方向と相手端側の電流方向が、前記演算結果を送受信した２つの前記ループ線路保護リレーに共通して接続する配電線側に向いている場合にはその配電線内の事故であると判定し、この判定結果に従って、前記ループ線路を開放して事故配電線の選択遮断を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の配電系統の保護方式によれば、配電変電所の配電線保護リレーは従来の放射状系統の運用の場合と同一のもので、ループ系統での運用が可能であり、しかも多重ループ運用時でも事故配電線のみを配電系統から分離することができるため、健全配電線はループを維持してループ系統の運用による効果を継続して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の構成および配電系統を示す系統図。
【図２】第１の実施形態におけるループ線路保護リレーの構成図。
【図３】本発明に係る第２の実施形態の構成および配電系統を示す系統図。
【図４】第２の実施形態におけるループ線路保護リレーの構成図。
【図５】第２の実施形態に係る短絡事故時のループ線路保護リレーの動作時間特性の設定例を示す説明図。
【図６】第２の実施形態に係る地絡事故時のループ線路保護リレーの動作時間特性の設定例を示す説明図。
【図７】本発明に係る短絡事故時のループ線路保護リレーの動作時間特性の設定例を示す説明図。
【図８】本発明に係る短絡事故時のループ線路保護リレーの動作時間特性の設定例を示す説明図。
【図９】本発明に係る地絡事故時のループ線路保護リレーの動作時間特性の設定例を示す説明図。
【図１０】本発明に係る地絡事故時のループ線路保護リレーの動作時間特性の設定例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施形態の一例について、図面を参照して具体的に説明する。下記の実施形態はいずれも、配電線間をループ線路にて連系することで放射状系統の運用からループ系統で運用する場合の配電系統の保護方式である。
【００２３】
（１）第１の実施形態
［構成］  
本発明に係る第１の実施形態について図１および図２を用いて説明する。図１は本発明を適用した第１の実施形態に係る配電系統の系統図とシステム構成の一例を示す図、図２は第１の実施形態におけるループ線路保護リレーの構成図である。
【００２４】
図１に示すように、配電変電所に設置される配電用変圧器１には、配電変電所母線２および配電変電所の上位の電力系統１４が接続されている。配電変電所母線２にはそれぞれ配電線３ａ〜３ｅを有するフィーダ１〜５が設けられている。
【００２５】
図１に示す上下方向で隣接する２つのフィーダ１と２、フィーダ２と３、フィーダ３と４、フィーダ４と５には、配電線３ａと３ｂ、３ｂと３ｃ、３ｃと３ｄ、３ｄと３ｅ間を連系するために、それぞれループ線路４ｆ〜４ｉが接続されている。
【００２６】
配電線３ａ〜３ｅおよびループ線路４ｆ〜４ｉには、配電変電所の電圧変成器（ＶＴ）７ａ〜７ｉと、配電変電所の電流変成器（ＣＴ）８ａ〜８ｉが設けられている。なお、配電線３ａ〜３ｅおよびループ線路４ｆ〜４ｉには、下記の構成要素が設けられている。各符号の添え字であるアルファベット文字のａ〜ｅは配電線３ａ〜３ｅの要素であり、アルファベット文字のｆ〜ｉはループ線路４ｆ〜４ｉの要素であることを示している。
【００２７】
［配電線３ａ〜３ｅのみに含まれる要素］
配電線３ａ〜３ｅのみに含まれる要素としては、配電線３ａ〜３ｅの負荷線５ａ〜５ｅ、配電変電所の配電線保護リレー６ａ〜６ｅ、配電変電所の配電線用遮断器９ａ〜９ｅ、配電線３ａ〜３ｅの区間を区分する開閉器１０ａ〜１０ｅがある。
【００２８】
［配電変電所の配電線保護リレー６ａ〜６ｅ］
このうち、配電変電所の配電線保護リレー６ａ〜６ｅは、過電流リレーや地絡方向リレーなどが適用されるのが一般的である。配電線保護リレー６ａ〜６ｅは、これら既存の保護リレーを流用したものであり、従来の放射状系統で運用する場合と同様に動作して自回線の事故時に事故配電線の配電変電所端を開放するようになっている。
【００２９】
より詳しくは、配電線保護リレー６ａ〜６ｅは、配電変電所側から流入する事故電流が所定値以上ならば、後述するループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉの動作に関係なく、配電線用遮断器９ａ〜９ｅを開放するようになっている。
【００３０】
また、配電線保護リレー６ａ〜６ｅは、配電変電所側から流入する事故電流が所定値未満の場合には、ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉが先に動作し、ループ線路用遮断器１２ｆ〜１２ｉ（後述）が開放された後で、遮断器９ｂ〜９ｅを開放するようになっている。
【００３１】
［ループ線路４ｆ〜４ｉのみに含まれる要素］
ループ線路４ｆ〜４ｉのみに含まれる要素としては、ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉと、ループ線路用遮断器１２ｆ〜１２ｉが設けられている。このうち、ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉは、ループ線路４ｆ〜４ｉの事故検出と選択遮断を目的としたものである。
【００３２】
［ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉ］
ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉは、自端で計測した電流と電圧を用いて、配電系統に事故が発生したことを検出し、ループ線路４ｆ〜４ｉに流れる電流の大きさと方向を演算により求める。そして、演算結果を他のループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉに送り、自端側の演算結果と他端側の演算結果を比較して事故判定を行い、その判定結果に基づいてループ線路４ｆ〜４ｉを開放する点に特徴がある。
【００３３】
図２を参照してループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉを機能的な観点からさらに詳しく説明する。図２に示すように、機能的なブロックとして、電流・電圧計測部１１０、短絡事故検知部１１１、地絡事故検知部１１２、電流値・方向演算部１１３、演算結果送受信部１１４、事故判定部１１５および選択遮断部１１６が設けられている。
【００３４】
電流・電圧計測部１１０はループ線路４ｆ〜４ｉの電流および電圧を計測する部分である。短絡事故検知部１１１は、電流・電圧計測部１１０の計測結果に基づいてループ線路４ｆ〜４ｉの電圧低下量と電流の大きさを算出し、電圧低下量と電流の大きさが所定値以上であれば、短絡事故が発生したことを検知する部分である。
【００３５】
また、地絡事故検知部１１２は、電流・電圧計測部１１０の計測結果に基づいてループ線路４ｆ〜４ｉの零相電圧の大きさと零相電流の大きさを求め、これらが所定値以上の場合には地絡事故が発生したことを検知する部分である。
【００３６】
電流値・方向演算部１１３は、配電系統に事故が発生した場合、電流・電圧計測部１１０で計測した電流と電圧を用いて、ループ線路４ｆ〜４ｉを通過する電流の大きさと方向を演算により求める部分である。演算結果送受信部１１４は、同じ配電線３ｂ〜３ｄに接続するループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉに対し電流値・方向演算部１１１で求めた演算結果を送受信する部分である。
【００３７】
事故判定部１１５は、自端側の演算結果と、情報通信手段１３ｂ〜１３ｄを介して受信した相手端側の演算結果を用いて、接続する配電線３ｂ〜３ｄに向かって、２つのループ線路の組合せである４ｆと４ｇ、４ｇと４ｈ、あるいは４ｈと４ｉから、予め設定された所定値以上の電流が流入するかどうかによって、配電線３ｂ〜３ｄが事故配電線であるか否かを判定する部分である。
【００３８】
選択遮断部１１６は事故判定部１１３の判定結果に従って、ループ線路用遮断器１２ｆ〜１２ｉに遮断指令を送り、ループ線路用遮断器１２ｆ〜１２ｉを動作させてループ線路４ｆ〜４ｉを開放し、事故配電線の選択遮断を行う部分である。
【００３９】
［ループ線路用遮断器１２ｆ〜１２ｉ］
ループ線路用遮断器１２ｆ〜１２ｉは、ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉからの遮断指令を受けて遮断動作を行い、ループ線路４ｆ〜４ｉを開放するものである。なお、ループ線路用遮断器１２ｆ〜１２ｉは、ループ線路４ｆ〜４ｉの電圧、電流等を計測する機能を備えている。
【００４０】
［情報通信手段１３ｂ〜１３ｄ］
ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉ間は、情報通信手段１３ｂ〜１３ｄで接続されている。この点も第１の実施形態の特徴である。ループ線路保護リレー１１ｆおよび１１ｇには情報通信手段１３ｂが接続され、ループ線路保護リレー１１ｇおよび１１ｈには情報通信手段１３ｃが接続されている。
【００４１】
さらに、ループ線路保護リレー１１ｈおよび１１ｉには情報通信手段１３ｄが接続されている。これら情報通信手段１３ｂ〜１３ｄは、ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉの電流値・方向演算部１１３が求めた演算結果や動作情報を、ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉ間で送受信するための通信手段である。
【００４２】
［ループ線路保護リレーリレー１１ｆ〜１１ｉの応動］
続いて、第１の実施形態における事故発生時のループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉの応動について説明する。ここでは、フィーダ２に接続するループ線路４ｇのループ線路保護リレー１１ｇを例にとって説明するが、他のループ線路保護リレー１１ｆ、１１ｈ、１１ｉも同様の応動を取る。
【００４３】
ループ線路保護リレー１１ｇにおいて、電流・電圧計測部１１０はループ線路４ｇに流れる電流と電圧を計測する。短絡事故検知部１１１は、電流・電圧計測部１１０の計測結果を用いて、ループ線路４ｇにおける電圧低下量と電流の大きさを求める。そして、これらの電気量が、予め定められた所定値を超えた場合、短絡事故検知部１１１は短絡事故が発生したことを検知する。
【００４４】
また、地絡事故検知部１１２は、電流・電圧計測部１１０の計測結果を用いて、ループ線路４ｇにおける零相電圧の大きさと零相電流の大きさを求める。そして、これらの電気量が予め定められた所定値を超えれば、地絡事故検知部１１２は地絡事故の発生を検知する。
【００４５】
さらに、電流値・方向演算部１１３は、電流・電圧計測部１１０の計測結果からループ線路４ｇを通過する電流の大きさと方向を、演算により求める。演算結果送受信部１１４は、電流値・方向演算部１１３の演算結果を、情報通信手段１３ｂ、１３ｃによって、ループ線路保護リレー１１ｆ、１１ｈに送受信する。
【００４６】
事故判定部１１５は、自端であるループ線路保護リレー１１ｇの演算結果と、相手端すなわちループ線路保護リレー１１ｆ、１１ｈから受信した演算結果（ループ線路４ｆ、４ｈを通過する電流の大きさと方向）を取り入れる。このとき、事故判定部１１５は次のようにして事故の判定を行う。
【００４７】
すなわち、相手端側であるループ線路４ｆを流れる電流と、自端側であるループ線路４ｇを流れる電流の方向が共に、ループ線路４ｆ、４ｇを接続するフィーダ２向きであって、且つ電流の大きさが所定値以上であれば、短絡事故検知部１１１または地絡事故検知部１１２によって検知された事故が、ループ線路４ｆ、４ｇを接続するフィーダ２内に発生した事故であると判定する。
【００４８】
また、相手端側であるループ線路４ｈを流れる電流と、自端側であるループ線路４ｇを流れる電流が両方とも、ループ線路４ｇ、４ｈを接続するフィーダ３方向に向いており、且つ電流の大きさが所定値以上の場合は、短絡事故検知部１１１または地絡事故検知部１１２によって検知された事故が、ループ線路４ｇ、４ｈを接続するフィーダ３内に発生した事故であると判定する。
【００４９】
ループ線路保護リレー１１ｇでは、事故判定部１１５の判定結果に従って、選択遮断部１１６がループ線路用遮断器１２ｇに遮断指令を送る。遮断指令を受けたループ線路用遮断器１２ｇは遮断動作を行い、ループ線路４ｇを開放する。
【００５０】
なお、フィーダ２内の事故であれば、ループ線路保護リレー１１ｆは上記のループ線路保護リレー１１ｇと同様の判定結果となる。すなわち、ループ線路用遮断器１２ｆが動作し、ループ線路４ｆを開放する。これにより、事故発生が判定されたフィーダ２は、ループ系統での運用ではなく、放射状系統での運用となる。
【００５１】
一方、フィーダ３内の事故であれば、ループ線路保護リレー１１ｈが上記ループ線路保護リレー１１ｇと同様の判定結果となるので、ループ線路用遮断器１２ｈが動作し、ループ線路４ｈを開放する。これにより、事故の発生したフィーダ３はループ系統での運用ではなく、放射状系統での運用となる。
【００５２】
［事故の具体例］
ここで、短絡事故がフィーダ２上の事故点Ｆ１で発生したと仮定する。このとき、事故電流は、事故点Ｆ１に向かってフィーダ２の配電変電所側から流入すると共に、ループ線路４ｆ、４ｇ側から流入する。
【００５３】
ループ線路４ｆ、４ｇ側からの事故電流については、各配電線３ａ〜３ｅがループしているのでインピーダンス比に応じて分流する。そして、各ループ線路４ｆ〜４ｉを経由して最終的にフィーダ２に接続するループ線路４ｆ、４ｇに集約されて事故点Ｆ１に流入することになる。
【００５４】
すでに述べたように、各ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉは、ループ線路４ｆ〜４ｉに流れる事故電流の大きさと方向を求めて演算結果を出し、同じ配電線３ａ〜３ｅに接続するループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉ間で、演算結果を送受信して、自端と相手端の演算結果を事故発生の判定材料としている。
【００５５】
ループ線路保護リレー１１ｆ、１１ｇが、自端と相手端の電流方向がフィーダ２向きと判断する場合、フィーダ２内の事故と判定することになる。したがって、ループ線路用遮断器１２ｆ、１２ｇが遮断動作を行う。これにより、ループ線路４ｆ、４ｇを開放し、事故の起きたフィーダ２は放射状系統となる。
【００５６】
一方、ループ線路保護リレー１１ｈ、１１ｉは、自端と相手端で電流方向が同じフィーダ３あるいはフィーダ４向きとはならない。したがって、フィーダ３あるいはフィーダ４を連系する配電線内の事故であると判定することはない。このため、ループ線路用遮断器１２ｈ、１１ｉは遮断動作を行わず、ループ線路４ｈ、４はループを維持する。
【００５７】
［配電線保護リレー６ａ〜６ｅの応動］
第１の実施形態における事故発生時の配電線保護リレー６ａ〜６ｅの応動について説明する。ここでは、フィーダ２に接続する配電線保護リレー６ｂを例にとって説明するが、他の配電線保護リレー６ａ、６ｃ〜６ｅも同様の応動を取る。
【００５８】
図１において、フィーダ２の配電線保護リレー６ｂは、配電変電所側から流入する事故電流が所定値以上ならばループ線路保護リレー１１ｆ、１１ｇの動作に関係なく配電線用遮断器９ｂを開放する。しかし、事故電流が所定値未満の場合には、ループ線路保護リレー１１ｆ、１１ｇが先に動作し、ループ線路用遮断器１２ｆ、１２ｇが開放された後で配電線用遮断器９ｂを開放することになる。
【００５９】
配電線保護リレー６ａ〜６ｅとループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉが動作する順番が入れ替わるのは、事故電流の大きさを基準としているが、これは事故の発生地点による。例えば、図１において、事故点が配電変電所にごく近いフィーダ２上の事故点Ｆ２であり、これが短絡事故だったとする。
【００６０】
この場合、事故電流の供給元となる上位の電力系統１４から事故点Ｆ２までの電気的距離が近い。つまり、事故電流は、ほぼ配電変電所側から供給されるので、まず、フィーダ２の配電線保護リレー６ｂが動作して配電線用遮断器９ｂを開放する。
【００６１】
配電線用遮断器９ｂが開放されると、事故電流は配電線３ｂ以外の配電線３ａ、３ｃ〜３ｅに分流し、各ループ線路４ｆ〜４ｉを経由して最終的にはフィーダ２に接続するループ線路４ｇ、４ｇに集約されて事故点Ｆ２に流入する。したがって、ループ線路保護リレー１１ｆ、１１ｇが動作してループ線路用遮断器１２ｆ、１２ｇを開放し、フィーダ２が配電系統から分離されて事故除去される。
【００６２】
ループ系統において、事故電流は各配電線３ａ〜３ｅのインピーダンス比に応じて分流するが、事故点が配電変電所から遠方になると（例えば、フィーダ２上の事故点Ｆ１など）、分流の影響が大きくなる。このため、フィーダ２では配電変電所端からの流入量が低減し、放射状系統を想定している配電線保護リレー６ｂでは動作し難くなる。つまり、配電線保護リレー６ｂは誤不動作となる可能性が高くなる。
【００６３】
そこで、事故点が配電変電所から遠い場合には、ループ線路保護リレー１１ｆ、１１ｇが先に動作することになり、ループ線路用遮断器１２ｆ、１２ｇが開放される。この結果、事故電流の流入経路は配電変電所側からのみとなり、流入する事故電流が増加するので、フィーダ２の配電線保護リレー６ｂが適切に動作することができる。これにより、配電線用遮断器９ｂを開放し、フィーダ２が配電系統から分離されて事故除去される。
【００６４】
［作用効果］
以上のような第１の実施形態によれば、配電変電所の配電線保護リレー６ａ〜６ｅに関しては従来の放射状運用の場合と同一の保護方式としたままで、多重ループ運用時でも事故配電線のみ配電系統から分離可能であり、事故配電線のみを選択的に遮断することができる。
【００６５】
したがって、事故配電線に接続されていないループ線路を構成する健全配電線については、ループ系統を継続して維持することができる。これにより、電圧降下や電力損失の低減、さらには融通性の高さといったループ運用による効果を継続して得ることが可能である。
【００６６】
（２）第２の実施形態
［構成］
次に、本発明に係る第２の実施形態について図３〜図６を用いて説明する。図３は、第２の実施形態に係る配電系統の系統図とシステム構成の一例であって、前記第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６７】
第２の実施形態に係るループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉは、自端で計測した電流と電圧を用いて、配電系統に事故が発生したことを検出し、ループ線路４ｆ〜４ｉに流れる電流の大きさや電圧低下量を算出する。そして、算出結果に応じて予め設定した動作時間特性に基づき、ループ線路４ｆ〜４ｉを開放する点に特徴がある。
【００６８】
また、図３に示すように、第２の実施形態では、ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉ間で演算結果や動作情報の送受信は行っていない。このため、図１にある情報通信手段１３は設置されていない。
【００６９】
さらに、ループを構成する際は、各配電線３ａ〜３ｅに接続されるループ線路４ｆ〜４ｉは最大で２回線とし、同じ組み合わせの配電線間、つまり配電線３ａと３ｂ、３ｂと３ｃ、３ｃと３ｄ、３ｄと３ｅに接続されるループ線路は、それぞれ４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉの１回線のみとする。
【００７０】
［ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉ］
第２の実施形態に係るループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉは、第１の実施形態のそれと同じく、機能的なブロックとして、電流・電圧計測部１１０、短絡事故検知部１１１、地絡事故検知部１１２、電流値・方向演算部１１３および選択遮断部１１６が設けられている。これに加えて、第２の実施形態における特徴として、ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉには、電気量算出部１１７、時間設定部１１８が機能的なブロックとして設けられている（図４参照）。
【００７１】
電気量算出部１１７は、短絡事故検知部１１１にて短絡事故の発生を検知した場合、電圧低下量とループ線路４ｆ〜４ｉを通過する短絡電流の大きさを算出すると共に、地絡事故検知部１１２にて地絡事故の発生を検知した場合、ループ線路４ｆ〜４ｉを通過する零相電流の大きさを算出する部分である。
【００７２】
時間設定部１１８は、電気量算出部１１７の算出結果に応じて、ループ線路４ｆ〜４ｉを開放するまでの時間（待ち時間）を設定する部分である。選択遮断部１１６は、時間設定部１１８の設定した時間が経過した場合、ループ線路用遮断器１２ｆ〜１２ｉに遮断指令を送り、ループ線路用遮断器１２ｆ〜１２ｉを動作させてループ線路４ｆ〜４ｉを開放し、事故配電線の選択遮断を行うようになっている。
【００７３】
［時間設定部１１８における動作時間特性の設定］
図５、図６を用いて、時間設定部１１８における動作時間特性の設定例について説明する。まず、短絡事故検知部１１１にて短絡事故の発生を検知した場合について述べる。
【００７４】
時間設定部１１８は、電気量算出部１１７の算出した電圧低下量が大きく、且つ短絡電流が大きいときほど、開放する時間を早く（待ち時間を短く）設定するようになっている。また、時間設定部１１８は、電気量算出部１１７の算出した電圧低下量が小さく、且つ短絡電流が小さいときほど開放する時間を遅く（待ち時間を長く）設定するようになっている。
【００７５】
図５に示した動作時間特性の整定例では、開放時間（待ち時間）の関係は、開放時間が早い（待ち時間が短い）順に、Ａ１（瞬時）＜Ａ２＜Ａ３＜Ｂ１＜Ｂ２＜Ｂ３＜Ｃ１＜Ｃ２＜Ｃ３（単位［ｍｓ］）といったように設定する。また、各設定値はループ線路用遮断器１２ｆ〜１２ｉの遮断動作時間以上の差を設けるように設定している。
【００７６】
さらに、事故電流の判定基準Ｘ１、Ｘ２は、ループ運用時には事故電流が分流することを考慮して、配電線保護リレーの整定値をＩ［Ａ］（＝事故電流の最小値）としたら、Ｘ２は２端子あるいは１端子からの流入を想定しＩ／２［Ａ］、Ｘ１は３端子からの流入を想定しＩ／３［Ａ］、といったように設定する。
【００７７】
また、電圧低下の判定基準Ｙ１、Ｙ２は、電圧低下が大きいときほど開放時間が早くなるようにし、Ｙ２は定格電圧の１０％まで低下、Ｙ１は定格電圧の３０％まで低下、といったように設定する。なお、当然のことながら、これらの整定値は任意に設定可能である。
【００７８】
また、地絡事故検知部１１２にて地絡事故の発生を検知した場合には、電気量算出部１１７は、ループ線路４ｆ〜４ｉを通過する零相電流の大きさを算出するが、このとき、時間設定部１１８は零相電流が大きいときほど開放する時間を早く（待ち時間を短く）設定する（図６参照）。
【００７９】
ただし、以上のようにして時間設定部１１８が待ち時間を設定する場合、待ち時間中にループ線路４ｆ〜４ｉに流れる短絡電流や零相電流が増減したり、あるいは電圧低下量が変化した場合には、時間設定部１１８は待ち時間を見直すようになっている。
【００８０】
例えば、短絡電流や零相電流が増加した場合や電圧低下量が大きくなった場合には、時間設定部１１８は図５、図６に示す動作時間特性に応じて待ち時間を短くする。反対に、短絡電流や零相電流が低減した場合や電圧低下量が小さくなった場合には、時間設定部１１８は図５、図６に示す動作時間特性に応じて待ち時間を長くする。
【００８１】
また、事故発生時点を基準に見直し後の待ち時間を既に経過していた場合、選択遮断部１１６は即座にループ線路用遮断器１２ｆ〜１２ｉに遮断指令を送り、ループ線路用遮断器１２ｆ〜１２ｉを動作させてループ線路４ｆ〜４ｉを開放するようになっている。
【００８２】
さらに、短絡電流や零相電流の減少や、電圧低下量の低減が進み、電圧が所定値以上に回復したり、ループ線路４ｆ〜４ｉに流れる電流が所定値以下となった場合には、事故除去されたものとして、待ち時間のカウントは中止して、ループ線路４ｆ〜４ｉの開放は行わないようにしている。
【００８３】
［ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉの応動］
第２の実施形態における事故発生時のループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉの応動について説明する。ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉでは、上記第１の実施形態と同じく、短絡事故検知部１１１あるいは地絡事故検知部１１２にて事故（短絡事故、地絡事故）の検出を行う。
【００８４】
そして、電気量算出部１１７は、短絡事故の検知時には電圧低下量とループ線路４ｆ〜４ｉを流れる短絡電流の大きさを算出し、地絡事故の検知時にはループ線路４ｆ〜４ｉを流れる零相電流の大きさを算出する。時間設定部１１８は電気量算出部１１７の算出結果に応じてループ線路４ｆ〜４ｉを開放する時間（待ち時間）を設定し、設定された時間が経過したら、選択遮断部１１６からの遮断指令によってループ線路用遮断器１２ｆ〜１２ｉが遮断動作を行い、ループ線路４ｆ〜４ｉを解除する。
【００８５】
例えば、図３において、フィーダ２上の事故点Ｆ１で事故が発生したとすると、事故電流の流入経路は第１の実施形態で説明した通りとなり、フィーダ２に接続するループ線路４ｆ、４ｇに集約されて事故点に流入することになる。
【００８６】
そのため、ループ線路４ｆ〜４ｉの中では事故配電線（フィーダ２）に接続するループ線路４ｆ、４ｇに、より多くの事故電流が通過し、かつ、事故点Ｆ１に近いので、電圧低下量は大きくなる。したがって、図５、図６に示した動作時間特性に基づいて、ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉの中ではフィーダ２に接続するループ線路保護リレー１１ｆ、１１ｇがいち早く動作し、ループ線路４ｆ、４ｇを開放することになる。
【００８７】
［配電線保護リレー６ａ〜６ｅの応動］
配電変電所の配電線保護リレー６ａ〜６ｅは、上記第１の実施形態と同様に、既存の保護システムを流用し、従来の放射状系統で運用する場合と同様とする。例えば、フィーダ２の配電線保護リレー６ｂは、配電変電所側から流入する事故電流が所定値以上ならばループ線路保護リレー１１ｆ、１１ｇの動作に関係なく配電線用遮断器９ｂを開放する。
【００８８】
これによりループ線路４ｆ、４ｇを経由して流入する事故電流は増加し、前記の通り、フィーダ２に接続するループ線路保護リレー１１ｆ、１１ｇが他のループ線路保護リレー１１ｈ、１１ｉよりも早く動作して、ループ線路用遮断器１２ｆ、１２ｇを開放し、フィーダ２を配電系統から分離して事故を除去する。
【００８９】
なお、配電変電所側から流入する事故電流が所定値未満の場合は、ループ線路保護リレー１１ｆ、１１ｇの方が配電線保護リレー６ｂよりも先に動作することになる。前述した通り、フィーダ２に接続するループ線路保護リレー１１ｆ、１１ｇは、他のループ線路保護リレー１１ｈ、１１ｉよりも早く動作して、ループ線路用遮断器１２ｆ、１２ｇを開放する。
【００９０】
したがって、事故電流の流入経路は配電変電所側からのみとなり流入する事故電流が増加する。その結果、事故電流が所定値以上となれば配電線保護リレー６ｂ配電線用遮断器９ｂを開放し、フィーダ２を配電系統から分離して事故を除去する。このような動作により、事故配電線のみを選択遮断し、事故配電線に接続されないループ線路でループを構成する健全配電線についてはループ系統を維持する。
【００９１】
［作用効果］
上記の第２の実施形態によれば、前記第１の実施形態の持つ作用効果に加えて、次のような独自の作用効果を有している。すなわち、ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉの自端で計測可能な情報のみから動作時間特性を導く、これに基づいて事故配電線を選択遮断できる。したがって、ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉ間に情報通信手段１３ｂ〜１３ｄを設ける必要がなく、コストの低減化が実現する。
【００９２】
（３）他の実施形態
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、第１の実施形態では３つの情報通信手段１３ｂ〜１３ｄが設けられているが、送受信する情報を一元的に管理するようにして良い。
【００９３】
また、第２の実施形態のループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉにおける動作時間特性の設定についても、適宜変更可能である。すなわち、短絡事故の発生時、図５に示した動作時間特性の整定例に関しては、Ａ１（瞬時）＜Ａ２＜Ａ３＜Ｂ１＜Ｂ２＜Ｂ３＜Ｃ１＜Ｃ２＜Ｃ３（単位［ｍｓ］）という関係を維持しつつ、ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉの開放時間を決定する電流の大きさや電圧低下量の範囲については、自由に設定可能である。
【００９４】
さらに、地絡事故の発生時において、ループ線路保護リレー１１ｆ〜１１ｉの開放時間を決める場合も、零相電流が大きいときほど開放する時間を早く点では変わりないが、図６に示したように零相電流の大きさと開放時間の関係が直線的であっても良いし、図７に示すように反比例の関係であっても良いし、図８に示した表に示すように、段階的であっても構わない。
【符号の説明】
【００９５】
１…電圧調整機能を備えた配電用変圧器
２…配電変電所母線
３ａ〜３ｅ…配電線
４ｆ〜４ｉ…配電線間を連系するループ線路
５ａ〜５ｅ…配電線の負荷線
６ａ〜６ｅ…配電変電所の配電線保護リレー
７ａ〜７ｉ…配電変電所の電圧変成器（ＶＴ）
８ａ〜８ｉ…配電変電所の電流変成器（ＣＴ）
９ａ〜９ｅ…配電変電所の配電線用遮断器
１０ａ〜１０ｅ…配電線の区間を区分する開閉器
１１ｆ〜１１ｉ…ループ線路保護リレー
１２ｆ〜１２ｉ…ループ線路用遮断器
１３ｂ〜１３ｄ…情報通信手段
１４…上位の電力系統
【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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【図１０】
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