(57)【要約】【課題】２端子系統及び３端子以上の多端子系統においても、外部事故時にCT飽和による誤差電流が生じても不要動作しない電流差動継電装置を提供する。【解決手段】本発明の電流差動継電装置は、自端子電流３と対向端子電流４とのベクトル和及び、自端子電流３と対向端子電流４とのスカラ和により、小電流特性及び大電流特性が構成され、動作判定が行われる２端子系統の送電線を保護する電流差動継電装置１において、送電線内外の事故を検出する事故検出手段１７と、前記事故検出手段１７により、事故が発生したと判断された場合、前記スカラ和の内、事故検出時から事前に設定された時間前のスカラ和を記憶するスカラ和記憶手段１８と、前記スカラ和記憶手段１８により、記憶されたスカラ和の大きさに応じて、前記大電流特性の動作域を変化させる動作域変化手段１９とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端子電流と第２の端子電流とのベクトル和を算出するベクトル和算出手段と、
前記第１の端子電流と前記第２の端子電流のスカラ和を算出するスカラ和算出手段と、
前記ベクトル和算出手段によって算出されたベクトル和と、前記スカラ和算出手段によって算出されたスカラ和により、小電流特性及び大電流特性が構成され、遮断器の動作判定を行う動作判定手段とを
有する送電線を保護する電流差動継電装置において、
保護区間送電線内外の事故を検出する事故検出手段と、
前記事故検出手段により、事故が発生したと判断された場合、前記スカラ和の内、事故検出時から事前に設定された時間前のスカラ和を記憶するスカラ和記憶手段と、
前記スカラ和記憶手段により、記憶されたスカラ和の大きさに応じて、前記大電流特性の動作域を変化させる動作域変化手段とを
備えたことを特徴とする電流差動継電装置。
【請求項２】
前記電流差動継電装置は３端子以上の送電線を保護しており、
前記第１の端子電流は、各端子の内の最大電流であり、
前記第２の端子電流は、最大電流が流れる端子以外の端子のベクトル和であることを特徴とする請求項１記載の電流差動継電装置。
【請求項３】
前記動作域変化手段は、前記スカラ和記憶手段により記憶されたスカラ和に事前に設定された裕度電流値を加算した値に応じて、大電流特性の動作域を変化させる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の電流差動継電装置。
【請求項４】
前記事故検出手段により事故が検出された場合、前記電流差動継電装置の事故検出条件を、第２の電流差動継電装置へ伝送する事故検出条件伝送手段と、
前記第２の電流差動継電装置から伝送された事故検出条件を受信する事故検出条件受信手段とを
備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電流差動継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は送電線保護に使用する電流差動継電装置における外部事故時の電流変成器（以下CTと称す）の飽和対策を施した電流差動継電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電線保護用の電流差動継電装置は、送電線各端子の電流を利用して保護対象区間の内部事故、外部事故を高感度に検出し、事故区間を遮断することで送電線を保護する装置である。この内部事故と外部事故の識別検出には、各端子電流のベクトル和を動作量（Id）とし、各端子のスカラ和を抑制量（Ir）として求め、このベクトル和及びスカラ和を用いて、比率差動特性を構成してこの特性の動作、不動作により前記識別検出を行っている。図１０に２端子系統の送電線において、Ａ端子に設置された電流差動継電装置構成と比率差動特性の例を示す。
【０００３】
図１０（ａ）は送電線のＡ端子の電流差動継電装置を示しており、入力処理部によりディジタル化されたＡ端子電流ＩＡとB端子より伝送され、受信処理部で同期処理されたＢ端子電流ＩＢとにより、ベクトル和算出処理部で（１）式で示すベクトル和（動作量Id）とスカラ和算出処理部で（２）式で示すスカラ和（抑制量Ir）が算出される。
【０００４】
Id＝|IA+IB|  ・・・（１）
Ir＝|IA|+|IB|  ・・・（２）
さらに動作判定処理部によって、これらの動作量Idと抑制量Irとの関係が（３）式（４）式で表される関係にある場合に電流差動継電装置を動作させ、満たさない場合は動作させないと判断している。
【０００５】
Id−k1・Ir＞Ik1  ・・・（３）
Id−k2・Ir＞Ik2  ・・・（４）
ここで、k1、k2、Ik1、Ik2は事前に設定された定数を示し、これらを任意に設定することにより、電流差動継電装置を動作させる範囲を決定できる。
【０００６】
上記（３）式（４）式を図１０（ｂ）にて図示する。斜線により囲われた範囲が電流差動継電装置を動作させる範囲（比率差動特性）を示している。この電流差動継電装置は、内部事故時のみ動作させる比率差動特性の構成が求められるため、（３）式で表される内部事故時の事故電流が小さい場合でも動作させるための小電流域特性（Df1）と、（４）式で表される外部事故時に大電流が通過した場合のCTの増大した誤差電流でも動作させないための大電流域特性（Df2）との２組の特性で構成するように、上記定数を決定している。
【０００７】
しかし、この比率差動特性は事故点抵抗が大きい事故を検出するためや、３端子系統の場合は内部事故時の流出電流を考慮して、大電流域特性の動作域を大きく取るように定数を決定されている。この場合、CTに残留磁束がある場合や、使用しているCTの特性が悪い場合は、外部事故時にCTの磁気飽和が生じて誤差電流が増大した際に、この電流差動継電装置が不要動作することがある。また、小電流域特性Df1と大電流域特性Df2の特性の交点近傍の事故電流でCT飽和が生じることもあり、これらを考慮して例えば特許文献１や特許文献２に記載された種々の対策が考えられている。
【０００８】
特許文献１に記載の技術は、抑制量（Ir）の変化量（ΔIr）が所定値以上の場合に事故と判定し、このとき、外部事故検出用の比率差動特性の出力があれば外部事故と判定し、比率差動特性の大電流域特性（Df2）の動作領域を狭めるものである。
【０００９】
また、特許文献２に記載の技術は、小電流域特性（Df1）と大電流域特性（Df2）の交点近傍での事故のときのCT飽和対策である。過去所定時間内のうちの抑制量最大値を使用して比率差動特性の動作域を狭め、このとき比率差動特性の出力があれば内部事故と判定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開2002-17037号公報
【特許文献２】特開2000-224755号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１においては外部事故検出用の比率差動特性を別に持ち、CT飽和が発生するまでの電流情報により外部事故検出を行い、内部事故検出用の大電流域特性の動作域を狭めるものである。この方法では、CT飽和が発生するまでの極めて短い期間の電流情報を用いるため、CT飽和波形の忠実性が要求される。
【００１２】
しかし、装置の電流入力は電流をディジタル化するための入力フィルタや現在一般に使用されている54kbit／secの伝送データでは、対向端子へ伝送するためのディジタルフィルタが設けられており、CTの飽和電流波形の忠実性が失われ、比率差動特性による外部事故検出性能が劣化するという問題がある。
【００１３】
また、伝送データを1Mbit／sec程度にすれば、この飽和波形の忠実性は保たれるが、伝送容量が大きくなる。さらに、内部事故を検出する比率差動特性は、外部事故を検出する比率差動特性の動作を待つ必要があり、動作時間が遅延する。
【００１４】
一方、特許文献２においては従来の伝送速度で実現するものであるが、過大なCT飽和には対応できない。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、２端子系統及び３端子以上の多端子系統において、内部事故時に正動作し、外部事故時にCT飽和による誤差電流が生じても不要動作しない電流差動継電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電流差動継電装置は、第１の端子電流と第２の端子電流とのベクトル和を算出するベクトル和算出手段と、前記第１の端子電流と前記第２の端子電流のスカラ和を算出するスカラ和算出手段と、前記ベクトル和算出手段によって算出されたベクトル和と、前記スカラ和算出手段によって算出されたスカラ和により、小電流特性及び大電流特性が構成され、遮断器の動作判定を行う動作判定手段とを有する送電線を保護し、保護区間送電線内外の事故を検出する事故検出手段と、前記事故検出手段により、事故が発生したと判断された場合、前記スカラ和の内、事故検出時から事前に設定された時間前のスカラ和を記憶するスカラ和記憶手段と、前記スカラ和記憶手段により、記憶されたスカラ和の大きさに応じて、前記大電流特性の動作域を変化させる動作域変化手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、２端子及び３端子以上の多端子系統において、外部事故時にCT飽和による誤差電流が生じても不要動作せず、外部事故を正しく判定可能な電流差動継電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１における、電流差動継電装置のブロック図。
【図２】実施形態１における、抑制量記憶例を示す図。
【図３】実施形態１における、比率差動特性例を示す図。
【図４】実施形態２における、電流差動継電装置のブロック図。
【図５】実施形態２における、比率差動特性例を示す図。
【図６】実施形態３における、電流差動継電装置のブロック図。
【図７】実施形態４における、電流差動継電装置のブロック図。
【図８】実施形態５における、電流差動継電装置のブロック図。
【図９】実施形態６における、電流差動継電装置のブロック図。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、従来の電流差動継電装置の構成と比率差動特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る電流差動形動装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
（実施形態１）
本発明の実施形態１について図１及び図２を参照して説明する。
【００２１】
図１は２端子系統の送電線に設置される電流差動継電装置のブロック図を示す。電流差動継電装置１が設置される一方の端子を自端子、他方の端子を対向端子とする。自端子電圧２及び自端子電流（ＩＡ）３は電流差動継電装置１に入力され、入力処理部１１によりディジタル化される。同様に、対向端子電流（ＩＢ）４は伝送装置経由で電流差動継電装置１に入力され、受信処理部１２により時刻同期やサンプリングアドレスの同期などが確認される。
【００２２】
入力処理された自端子電圧２及び自端子電流（ＩＡ）３と、受信処理された対向端子電流（ＩＢ）４は、演算処理部１３に入力される。なお、演算処理部１３はベクトル和算出処理部１４と、スカラ和算出処理部１５および事故検出処理部１７から構成されている。
【００２３】
自端子電圧２及び自端子電流（ＩＡ）３と、受信処理された対向端子電流（ＩＢ）４は演算処理部１３のベクトル和算出処理部１４にてベクトル和（動作量Id）が、また、スカラ和算出処理部１５でスカラ和（抑制量Ir）が算出される。
【００２４】
事故を検出すると事故検出処理部１７から信号が発信される。ベクトル和算出処理部１４とスカラ和算出処理部１５で得られた動作量Idと抑制量Irとを用いた内部事故判定が動作判定処理部１６で行われる。
【００２５】
Ir記憶処理部１８が、事故検出処理部１７からの信号を受信すると、スカラ和算出処理部１５から出力された抑制量Irのうち事故前の負荷電流（Irm）を記憶する。Ir記憶処理部１８で記憶された抑制量Irのうち事故前の負荷電流Irmの大きさに応じて、動作域変化処理部１９では動作判定処理部１６で用いる比率差動特性の動作域を変化させる。
【００２６】
上記のように構成された本実施形態１について、図1及び図２を参照して作用を説明する。
【００２７】
自区間において事故が無い健全時は、入力処理部１１によりディジタル化された自端子電圧２と自端子電流（ＩＡ）３と、対向端子から伝送され、受信処理部１２にて受信された対向端子電流（ＩＢ）４に基づいて事故検出処理部１７によって事故が無いと判断され、事故検出処理部１７はIr値記憶処理部１８に対して事故検出条件を出力しないため、動作判定処理部１６で用いる比率差動特性の動作域は所定の位置に維持されている。動作判定処理部１６では、入力処理部１１にてディジタル処理された自端子電流（ＩＡ）３と受信処理部１２にて受信された対向端子電流（ＩＢ）４とに基づいて、スカラ和算出処理部１５とベクトル和算出処理部１４とにより算出された動作量（Id）と抑制量（Ir）と、所定の位置に維持されている比率差動特性に基づいて、電流差動継電装置１を動作させるか否かを判断する。
【００２８】
ここで、自区間において事故がある場合は、入力処理部１１によりディジタル化された自端子電圧２と自端子電流（ＩＡ）３と、対向端子から伝送され、受信処理部１２にて受信された対向端子電流（ＩＢ）４に基づいて事故検出処理部１７によって事故が有ると判断され、事故検出処理部１７がIr値記憶処理部１８に対して、事故検出条件を出力する。事故検出条件を受信したIr値記憶処理部１８では、スカラ和算出処理部１５から出力される抑制量Irのうち事故前の負荷電流（Irm）を記憶する。このIr記憶処理例を図２に示す。
【００２９】
Tkは事故検出時点からの遡り時間を示し、この遡り時間Tk以前のIr値をIrm（事故前の負荷電流）として記憶する。なお、常時、一定時間前のIr値を記憶しておき、事故検出処理部１７からの信号があれば、この記憶値を固定するようにしても良い。
【００３０】
動作域変化処理部１９では、Irm（事故前の負荷電流）に応じて動作判定に用いる比率差動特性の大電流域特性（Df2）と抑制量軸との交点を例えば図３に示すように変化させている。
【００３１】
大電流域特性（Df2）は
Id−k2・Ir＞Ik2
で与えられる。
【００３２】
ここで、k2＝１（1端流入特性と同じ）、Ik2＝−Irmとする。
【００３３】
動作判定処理部１６では、入力処理部１１にてディジタル処理された自端子電流（ＩＡ）３と受信処理部１２にて受信された対向端子電流（ＩＢ）４に基づいて、スカラ和算出処理部１５とベクトル和算出処理部１４とにより算出された動作量（Id）と抑制量（Ir）と、動作域変化処理部１９にて変化された比率差動特性とに基づいて、電流差動継電装置１を動作させるか否かを判断する。
【００３４】
本実施形態１によれば、２端子系統の送電線における電流差動継電装置において、事故後の比率差動特性を、事故前の負荷電流に応じて動作範囲を狭めることで、内部事故時には正動作し、外部事故時にCTが飽和することによって正常な電流を検出できない場合に差動電流が大きくなることで生じる、電流差動継電装置の不要動作を抑制することができる。
【００３５】
（実施形態２）
本発明の実施形態２について図４及び図５を参照して説明する。なお、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００３６】
図４は２端子系統の送電線に設置される電流差動継電装置のブロック図を示す。実施形態１と異なる構成は、動作域変化処理部１９´において、Ir値記憶処理部１８にて記憶されたIrm（事故前の負荷電流）に所定値Ir0（裕度電流）を加算している点である。
【００３７】
このように構成された本実施形態２の実施形態１と異なる動作域変化処理部１９´の作用について説明する。動作域変化処理部１９´では、Irm（事故前の負荷電流）＋Ir0（裕度電流）に応じて動作判定に用いる比率差動特性の大電流域特性（Df2）と抑制量軸との交点を例えば図５に示すように変化させている。
【００３８】
大電流域特性（Df2）は
Id−k2・Ir＞Ik2
で与えられる。ここで、k2＝１（1端流入特性と同じ）、Ik2＝−（Irm＋Ir0）とする。
【００３９】
本実施形態２によれば、実施形態１の効果に加え、内部事故時に各端子電流のディジタル変換誤差やサンプリング同期誤差などが生じても、動作量Idと抑制量Irとの関係を、本実施形態２によって変化された後の比率動作特性の動作域に入れることができ、内部事故時に本装置が誤不動作することを防ぐことが可能である。
【００４０】
（実施形態３）
本発明の実施形態３について図６を用いて説明する。なお、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００４１】
図６は２端子系統の送電線に設置される電流差動継電装置のブロック図を示す。実施形態１と異なる構成は、電流差動継電装置１の事故検出処理部１７の事故検出条件を対向端子の電流差動継電装置５へ伝送し、また対向端子の電流差動継電装置５からの事故検出条件を得る点である。
【００４２】
このように構成された本実施形態３の作用の実施形態１と異なる対向端子の電流差動継電装置５と事故検出処理部１７とIr値記憶処理部１８とについて説明する。入力処理部１１によりディジタル化された自端子電圧２と自端子電流（ＩＡ）３と、対向端子から伝送され、受信処理部１２にて受信された対向端子電流（ＩＢ）４に基づいて事故検出処理部１７によって事故が無いと判断された場合、Ir値記憶処理部１８及び対向端子の電流差動継電装置５に対して事故検出条件を出力しない。
【００４３】
事故検出処理部１７によって事故が有ると判断された場合、Ir値記憶処理部１８及び対向端子の電流差動継電装置５に対して事故検出条件を出力する。
【００４４】
また、事故検出処理部１７にて事故が無いと判断された場合であっても、対向端子の電流差動継電装置５からIr値記憶処理部１８に事故検出条件が入力されると、Ir値記憶処理部１８が動作する。
【００４５】
本実施形態３によれば、実施形態１の効果に加え、対向端子の電流差動継電装置５に対して事故検出条件を出力するため、自端子と対向端子で事故検出時間が異なっても、同一特性での判定ができ、両端子同時遮断が可能となる。
【００４６】
（実施形態４）
本発明の実施形態４について図７を用いて説明する。なお、実施形態１における図１と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００４７】
図７は多端子系統の送電線に設置される電流差動継電装置のブロック図を示す。本実施形態４が実施形態１と異なる点は、多端子系統の送電線において、電流値別処理部１５Cを設け、受信処理部１２からの出力を電流値別処理部１５Cを介してスカラ和算出処理部１５に入力している点である。
【００４８】
このように構成された本実施形態４の作用について説明する。
【００４９】
（ｎ＋１）個の端子を持つ多端子系統の送電線において、端子１電流乃至端子ｎ電流４´は伝送装置経由で電流差動継電装置１に入力され、受信処理部１２により時刻同期やサンプリングアドレスの同期などが確認される。
【００５０】
ここで、入力処理された自端子電圧２及び自端子電流３と、受信処理された端子１電流乃至端子ｎ電流４´は、演算処理部１３にて演算処理される。また、演算処理部１３には、各端子の電流からベクトル和（動作量Id）を算出するベクトル和算出処理部１４と、各端子のうち最大電流（IC）を持つ最大電流端子を選択する最大電流端子選択処理部１５Ａと、この最大電流端子以外の端子での電流ベクトル和（ID）を算出する最大電流以外ベクトル和算出処理部１５Ｂとから構成した電流値別処理部１５Cと、最大電流ICと電流ベクトル和IDのスカラ和（抑制量Ir）を算出するスカラ和算出処理部１５と、事故を検出する事故検出処理部１７により構成されている。
【００５１】
例えば、最大電流が端子２電流であるとすると、ベクトル和算出処理部１４では、
Id＝I1＋I2＋I3＋・・・＋In
が算出される。ここで、I1は端子１電流、Inは端子ｎ電流を示している。
【００５２】
したがって、最大電流端子選択処理部１５Aでは、最大電流（IC）として端子２電流I2が選択される。
【００５３】
また、最大電流以外ベクトル和算出処理部１５Bでは、
ID＝I1＋I3＋・・・＋In
が算出され、その結果、スカラ和算出処理部１５では、
Ir＝｜I2｜＋｜I1＋I3＋・・・＋In｜
が算出される。
【００５４】
上記以外の作用は実施形態１と同様であるため、説明は省略する。
【００５５】
本実施形態４によれば、多端子系統の送電線における電流差動継電装置おいても、各端子電流のベクトル和を動作量Idとし、各端子のうち最大電流（IC）と最大電流端子以外の端子での電流ベクトル和（ID）とのスカラ和を抑制量Irとすることで、２端子系統と同様に扱うことができ、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
（実施形態５）
本発明の実施形態５について図８を参照して説明する。なお、実施形態２及び４と同一の構成部分には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００５７】
図８は多端子系統の送電線に設置される電流差動継電装置のブロック図を示す。実施形態４と異なる構成は、動作域変化処理部１９´において、Ir値記憶処理部１８にて記憶された事故前の負荷電流Irmに所定値Ir0（裕度電流）を加算している点である。
【００５８】
このように構成された本実施形態５の作用は、入力処理部１１においてディジタル化された自端子電圧２と自端子電流３と、受信処理部１２に伝送された各端子の端子電流４´が演算処理部１３に入力され、また処理される点は、実施形態４と同様であり、演算処理部１３以降は実施形態２と同様である。
【００５９】
本実施形態５によれば、実施形態４の効果に加え、内部事故時に各端子電流のディジタル変換誤差やサンプリング同期誤差などが生じても、動作量Idと抑制量Irとの関係を、本実施形態４によって変化された後の比率動作特性の動作域に入れることができ、内部事故時に本装置が誤不動作することを防ぐことが可能である。
【００６０】
（実施形態６）
本発明の実施形態６について図９を参照して説明する。なお、実施形態３及び４と同一の構成部分には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００６１】
図９は多端子系統の送電線に設置される電流差動継電装置のブロック図を示す。実施形態４と異なる構成は、電流差動継電装置１の事故検出処理部１７の事故検出条件を、自端子以外端子の電流差動継電装置５´へ伝送し、また自端子を除く端子の電流差動継電装置５´からの事故検出条件を得る点である。自端子を除く端子の電流差動継電装置５´から受けた事故検出条件は、自端子の事故検出条件とオアでIr値記憶処理部１８の起動条件としている。
【００６２】
このように構成された本実施形態６の作用は、入力処理部１１においてディジタル化された自端子電圧２と自端子電流３と、受信処理部１２に伝送された各端子の端子電流４´が演算処理部１３に入力され、また処理される点は、実施形態４と同様であり、演算処理部１３以降は実施形態３と同様である。
【００６３】
本実施形態６によれば、実施形態４の効果に加え、対向端子の電流差動継電装置５に対して事故検出条件を出力するため、各端子で事故検出時間が異なっても、同一特性での判定ができ、各端子同時遮断が可能となる。
【符号の説明】
【００６４】
１…電流差動継電装置
２…自端子電圧
３…自端子電流
４…対向端子電流
５…対向端子の電流差動継電装置
５´…自端子を除く端子の電流差動継電装置
１１…入力処理部
１２…受信処理部
１３…演算処理部
１４…ベクトル和算出処理
１５…スカラ和算出処理
１５Ａ…最大電流端子選択処理部
１５Ｂ…最大電流以外ベクトル和算出処理部
１６…動作判定処理部
１７…事故検出処理部
１８…Ir値記憶処理部
１９、１９´…動作域変化処理部
【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】
2011193609.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011193609.tif 000009
【図８】
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【図９】
2011193609.tif 000011
【図１０】
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