(57)【要約】【課題】負荷電力が大きな場合でも事故の発生を正確に検出することが可能な距離継電器を提供する。【解決手段】この距離継電器６は、事故時の送電線２ａ，２ｂ，２ｃの電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃおよび電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃと、事故前の電流すなわち負荷電流ＩａＬ、ＩｂＬ、ＩｃＬと、所定の数式（１７）〜（１９）とに基づいて、送電線２ａ，２ｂ，２ｃのインピーダンスＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａを求める。所定の数式（１７）〜（１９）では、事故時の電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃから負荷電流ＩａＬ、ＩｂＬ、ＩｃＬをそれぞれ減算する。したがって、負荷電力の影響を除去できる。【選択図】図７
2011254654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の区間に分割され、各区間の一方端部に遮断器が介挿された３相交流送電線路において、各区間に対応して設けられ、前記３相交流送電線路に含まれる第１〜第３の送電線のうちの２本の送電線の短絡事故が対応の区間で発生した場合に対応の遮断器を開路する距離継電器であって、
対応の区間の一方端部において前記第１〜第３の送電線の各々の電圧および電流を予め定められた周期で検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果を順次記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された事故前の検出結果および事故時の検出結果と予め定められた動作式とに基づいて、前記第１および第２の送電線のインピーダンス、前記第２および第３の送電線のインピーダンス、および前記第３および第１の送電線のインピーダンスを求める演算手段と、
前記演算手段によって求められた３つのインピーダンスのうちの少なくとも１つのインピーダンスが抵抗−リアクタンス図のうちの予め定められた動作領域内に入ったことに応じて対応の遮断器を開路する制御手段とを備え、
前記予め定められた動作式では、事故時に前記第１〜第３の送電線に流れる電流から事故前に前記第１〜第３の送電線に流れる電流がそれぞれ減算されることを特徴とする、距離継電器。
【請求項２】
前記第１および第２の送電線のインピーダンス、前記第２および第３の送電線のインピーダンス、および前記第３および第１の送電線のインピーダンスをそれぞれＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａとし、前記距離継電器の背後インピーダンスをＺＢとし、事故前に前記第１〜第３の送電線に流れる電流をそれぞれＩａＬ、ＩｂＬ、ＩｃＬとし、事故時に前記第１〜第３の送電線に流れる電流をそれぞれＩａ、Ｉｂ、Ｉｃとし、事故時の前記第１〜第３の送電線の電圧をそれぞれＶａ、Ｖｂ、Ｖｃとすると、前記予め定められた動作式は、
Ｚａｂ＝[Ｖａ−Ｖｂ−（ＩａＬ−ＩｂＬ）ＺＢ]／[Ｉａ−Ｉｂ−（ＩａＬ−ＩｂＬ）]、
Ｚｂｃ＝[Ｖｂ−Ｖｃ−（ＩｂＬ−ＩｃＬ）ＺＢ]／[Ｉｂ−Ｉｃ−（ＩｂＬ−ＩｃＬ）]、
Ｚｃａ＝[Ｖｃ−Ｖａ−（ＩｃＬ−ＩａＬ）ＺＢ]／[Ｉｃ−Ｉａ−（ＩｃＬ−ＩａＬ）]であることを特徴とする、請求項１に記載の距離継電器。
【請求項３】
複数の区間に分割され、各区間の一方端部に遮断器が介挿された３相交流送電線路において、各区間に対応して設けられ、前記３相交流送電線路に含まれる第１〜第３の送電線のうちの２本の送電線の短絡事故がある区間で発生した場合にその区間の前記遮断器を開路する電力系統保護方法であって、
前記ある区間の一方端部において前記第１〜第３の送電線の各々の電圧および電流を予め定められた周期で検出し、検出結果を順次記憶する第１のステップと、
前記第１のステップで記憶された事故前の検出結果および事故時の検出結果と予め定められた動作式とに基づいて、前記第１および第２の送電線のインピーダンス、前記第２および第３の送電線のインピーダンス、および前記第３および第１の送電線のインピーダンスを求める第２のステップと、
前記第２のステップによって求められた３つのインピーダンスのうちの少なくとも１つのインピーダンスが抵抗−リアクタンス図のうちの予め定められた動作領域内に入ったことに応じて対応の遮断器を開路する第３のステップとを含み、
前記予め定められた動作式では、事故時に前記第１〜第３の送電線に流れる電流から事故前に前記第１〜第３の送電線に流れる電流がそれぞれ減算されることを特徴とする、電力系統保護方法。
【請求項４】
前記第１および第２の送電線のインピーダンス、前記第２および第３の送電線のインピーダンス、および前記第３および第１の送電線のインピーダンスをそれぞれＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａとし、前記距離継電器の背後インピーダンスをＺＢとし、事故前に前記第１〜第３の送電線に流れる電流をそれぞれＩａＬ、ＩｂＬ、ＩｃＬとし、事故時に前記第１〜第３の送電線に流れる電流をそれぞれＩａ、Ｉｂ、Ｉｃとし、事故時の前記第１〜第３の送電線の電圧をそれぞれＶａ、Ｖｂ、Ｖｃとすると、前記予め定められた動作式は、
Ｚａｂ＝[Ｖａ−Ｖｂ−（ＩａＬ−ＩｂＬ）ＺＢ]／[Ｉａ−Ｉｂ−（ＩａＬ−ＩｂＬ）]、
Ｚｂｃ＝[Ｖｂ−Ｖｃ−（ＩｂＬ−ＩｃＬ）ＺＢ]／[Ｉｂ−Ｉｃ−（ＩｂＬ−ＩｃＬ）]、
Ｚｃａ＝[Ｖｃ−Ｖａ−（ＩｃＬ−ＩａＬ）ＺＢ]／[Ｉｃ−Ｉａ−（ＩｃＬ−ＩａＬ）]であることを特徴とする、請求項３に記載の電力系統保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は距離継電器および電力系統保護方法に関し、特に、３相交流送電線路において２線短絡事故が発生した場合に遮断器を開路する距離継電器および電力系統保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、３相交流送電線路は複数の区間に分割されており、各区間の端部に遮断器が介挿され、各遮断器に対応して距離継電器が設けられている。たとえば落雷によって送電線路に地絡事故が発生した場合、距離継電器は、送電線路の電圧および電流に基づいて、距離継電器の設置点から事故点までの送電線路のインピーダンス（すなわち距離）を求める。また、距離継電器は、求めたインピーダンスに基づいて事故がどの区間で発生したかを判別し、事故が自区間で発生した場合は対応の遮断器を瞬時に開路し、電力系統を保護する（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−４７１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の距離継電器では、負荷電力の影響を十分に考慮していなかったので、負荷電力が大きな場合に誤動作が発生すると言う問題があった。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、負荷電力が大きな場合でも事故の発生を正確に検出することが可能な距離継電器および電力系統保護方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る距離継電器は、複数の区間に分割され、各区間の一方端部に遮断器が介挿された３相交流送電線路において、各区間に対応して設けられ、３相交流送電線路に含まれる第１〜第３の送電線のうちの２本の送電線の短絡事故が対応の区間で発生した場合に対応の遮断器を開路する距離継電器であって、対応の区間の一方端部において第１〜第３の送電線の各々の電圧および電流を予め定められた周期で検出する検出手段と、検出手段の検出結果を順次記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された事故前の検出結果および事故時の検出結果と予め定められた動作式とに基づいて、第１および第２の送電線のインピーダンス、第２および第３の送電線のインピーダンス、および第３および第１の送電線のインピーダンスを求める演算手段と、演算手段によって求められた３つのインピーダンスのうちの少なくとも１つのインピーダンスが抵抗−リアクタンス図のうちの予め定められた動作領域内に入ったことに応じて対応の遮断器を開路する制御手段とを備えたものである。予め定められた動作式では、事故時に第１〜第３の送電線に流れる電流から事故前に第１〜第３の送電線に流れる電流がそれぞれ減算される。
【０００７】
また、この発明に係る電力系統保護方法は、複数の区間に分割され、各区間の一方端部に遮断器が介挿された３相交流送電線路において、各区間に対応して設けられ、３相交流送電線路に含まれる第１〜第３の送電線のうちの２本の送電線の短絡事故がある区間で発生した場合にその区間の遮断器を開路する電力系統保護方法であって、ある区間の一方端部において第１〜第３の送電線の各々の電圧および電流を予め定められた周期で検出し、検出結果を順次記憶する第１のステップと、第１のステップで記憶された事故前の検出結果および事故時の検出結果と予め定められた動作式とに基づいて、第１および第２の送電線のインピーダンス、第２および第３の送電線のインピーダンス、および第３および第１の送電線のインピーダンスを求める第２のステップと、第２のステップによって求められた３つのインピーダンスのうちの少なくとも１つのインピーダンスが抵抗−リアクタンス図のうちの予め定められた動作領域内に入ったことに応じて対応の遮断器を開路する第３のステップとを含むものである。予め定められた動作式では、事故時に第１〜第３の送電線に流れる電流から事故前に第１〜第３の送電線に流れる電流がそれぞれ減算される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る距離継電器および電力系統保護方法では、事故時に第１〜第３の送電線に流れる電流から事故前に第１〜第３の送電線に流れる負荷電流をそれぞれ減算するので、負荷電力が大きな場合でも事故の発生を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本願発明の基礎となる電力系統保護方法を示す図である。
【図２】図１に示した遮断器および距離継電器の構成を示す回路ブロック図である。
【図３】図２に示した距離継電器の動作および問題点を説明するための図である。
【図４】図１に示した送電線路で発生した２線短絡事故を模式的に示す回路図である。
【図５】図４に示した回路の対称座標法を用いた等価回路図である。
【図６】図５で求めた理論式を使用したシミュレーション結果を示す図である。
【図７】事故前後において送電線に流れる電流を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本願発明について説明する前に、本願発明の基礎となる電力系統保護方法について説明する。図１において、この電力系統保護方法では、発電所のような電力供給源１で生成された３相交流電力が、送電線路２を介して負荷（図示せず）に供給される。送電線路２は、複数の区間Ｓに分割されている。図１では、３つの区間Ｓ１〜Ｓ３が例示されている。
【００１１】
区間Ｓ１〜Ｓ３の上流側（電力供給源１側）の端部の位置Ｐ１〜Ｐ３では、送電線路１に遮断器（ＣＢ）３〜５がそれぞれ介挿されている。また、遮断器３〜５に対応して距離継電器（ＤＲ）６〜８がそれぞれ設けられている。
【００１２】
距離継電器６は、送電線路２の３相交流電圧および３相交流電流を検出し、検出結果に基づいて、設置点Ｐ１から事故点までの送電線路２のインピーダンス（すなわち距離）を求める。距離継電器６は、事故点までの距離が自区間Ｓ１の距離のたとえば８０％以内である場合（すなわち設置Ｐ１点から事故点までのインピーダンスがＺ１以下である場合）、対応の遮断器３を瞬時（事故発生時刻から所定時間Ｔ１後）に開路させる。
【００１３】
また、距離継電器６は、事故点までの距離が自区間Ｓ１の距離のたとえば８０％から１２０％の範囲内である場合（すなわち設置点Ｐ１から事故点までのインピーダンスがＺ１からＺ２の範囲内である場合）、対応の遮断器３を事故発生時刻から所定時間Ｔ２（＞Ｔ１）後に開路させる。Ｔ２は、たとえば０．２secである。
【００１４】
また、距離継電器６は、事故点までの距離が自区間Ｓ１の距離のたとえば１２０％から３００％の範囲内である場合（すなわち設置点Ｐ１から事故点までのインピーダンスがＺ２からＺ３の範囲内である場合）、対応の遮断器３を事故発生時刻から所定時間Ｔ３（＞Ｔ２）後に開路させる。Ｔ２は、たとえば０．５secである。距離継電器７，８の各々も、距離継電器６と同様に動作する。
【００１５】
たとえば、区間Ｓ１の中央部で落雷などに起因して２線短絡事故が発生した場合、距離継電器６によって遮断器３が開路され、区間Ｓ１〜Ｓ３における送電線路２の送電が停止して電力系統が保護される。また、区間Ｓ２の中央部で２線短絡事故が発生した場合、距離継電器７によって遮断器４が開路され、区間Ｓ２，Ｓ３における送電線路２の送電が停止する。また、区間Ｓ３の中央部で２線短絡事故が発生した場合、距離継電器８によって遮断器５が開路され、区間Ｓ３における送電線路２の送電が停止する。事故原因が除去された場合は、遮断器３〜５が閉路されて送電が再開される。
【００１６】
また、区間Ｓ２の中央部で２線短絡事故が発生したが、距離継電器７が何らかの原因で動作しない場合、事故発生から所定時間Ｔ２の経過後に距離継電器６によって遮断器３が開路されて電力系統が保護される。また、区間Ｓ３の中央部で２線短絡事故が発生したが、距離継電器７，８が何らかの原因で動作しない場合、事故発生から所定時間Ｔ３の経過後に距離継電器６によって遮断器３が開路されて電力系統が保護される。距離継電器７，８の各々も、距離継電器６と同様に動作する。
【００１７】
図２は、遮断器３および距離継電器６の構成を示す回路ブロック図である。図２において、送電線路２は、３本の送電線２ａ，２ｂ，２ｃを含む。送電線２ａ，２ｂ，２ｃには、それぞれＡ相の交流電力、Ｂ相の交流電力、Ｃ相の交流電力が供給される。遮断器３は、それぞれ送電線２ａ，２ｂ，２ｃに介挿された３つのスイッチ３ａ，３ｂ，３ｃを含む。スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃは、距離継電器６の出力信号φ６が「Ｌ」レベルの場合は導通し、距離継電器６の出力信号φ６が「Ｈ」レベルの場合は非導通になる。
【００１８】
距離継電器６は、電圧検出器１１〜１３、電流検出器１４〜１６、入力変換部１７、フィルタ回路１８、サンプルホールド回路１９、Ａ／Ｄコンバータ２０、記憶部２１、および演算制御部２２を含む。
【００１９】
電圧検出器１１〜１３は、それぞれ送電線２ａ，２ｂ，２ｃの電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを検出する。電流検出器１４〜１６は、それぞれ送電線２ａ，２ｂ，２ｃの電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを検出する。入力変換部１７は、電圧検出器１１〜１３によって検出された電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを示す３つのアナログ信号を出力するとともに、電流検出器１４〜１６によって検出された電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを示す３つのアナログ信号を出力する。
【００２０】
フィルタ回路１８は、入力変換部１７で生成された６つのアナログ信号のうちの商用周波数成分を抽出してサンプルホールド回路１９に与える。サンプルホールド回路１９は、フィルタ回路１８を通過した６つのアナログ信号を所定の周期で保持および出力する。Ａ／Ｄコンバータ２０は、サンプルホールド回路１９から出力された６つのアナログ信号の各々をデジタル信号に変換する。記憶部２１は、Ａ／Ｄコンバータ２０で生成された６つのデジタル信号を記憶する。
【００２１】
演算制御部２１は、記憶部２１に記憶された６つのデジタル信号（すなわち送電線２ａ，２ｂ，２ｃの電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃおよび電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ）と所定の動作式とに基づいて、設置点Ｐ１から事故点までの送電線路２のインピーダンスを求める。また、演算制御部２１は、求めたインピーダンスがＺ１よりも小さい場合、瞬時に信号φ６を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルにしてスイッチ３ａ，３ｂ，３ｃを非導通にする。
【００２２】
また、演算制御部２１は、求めたインピーダンスがＺ１からＺ２の範囲内である場合、事故発生時から所定時間Ｔ２経過後に信号φ６を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルにしてスイッチ３ａ，３ｂ，３ｃを非導通にする。また、演算制御部２１は、求めたインピーダンスがＺ２からＺ３の範囲内である場合、事故発生時から所定時間Ｔ３経過後に信号φ６を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルにしてスイッチ３ａ，３ｂ，３ｃを非導通にする。
【００２３】
次に、送電線２ｂ，２ｃの２線短絡事故が発生した場合における演算制御部２２の動作について、より詳細に説明する。演算制御部２２は、記憶部２１に記憶された６つのデジタル信号（すなわち送電線２ａ，２ｂ，２ｃの電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃおよび電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ）と以下の所定の動作式（１）〜（３）とに基づいて、設置点Ｐ１から事故点までの送電線２ａ，２ｂのインピーダンスＺａｂ、送電線２ｂ，２ｃのインピーダンスＺｂｃ、および送電線２ｃ，２ａのインピーダンスＺｃａを求める。
Ｚａｂ＝（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｉａ−Ｉｂ）  …（１）
Ｚｂｃ＝（Ｖｂ−Ｖｃ）／（Ｉｂ−Ｉｃ）  …（２）
Ｚｃａ＝（Ｖｃ−Ｖａ）／（Ｉｃ−Ｉａ）  …（３）
【００２４】
これらのインピーダンスＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａは、送電線２ａ，２ｂ，２ｃの負荷電流や短絡部の抵抗値を考慮しない場合、距離継電器６の背後インピーダンス（電力供給源１と設置点Ｐ１の間のインピーダンス）をＺＢ＝ＲＢ＋ｊＸＢとし、設置点Ｐ１から事故点までのインピーダンスをＺＦ＝ＲＦ＋ｊＸＦとすると次式（４）〜（６）で表わされる。
Ｚａｂ＝[ＲＦ＋√３（ＸＢ＋ＸＦ）]＋ｊ[ＸＦ−√３（ＲＢ＋ＲＦ）]  …（４）
Ｚｂｃ＝ＲＦ＋ｊＸＦ  …（５）
Ｚｃａ＝[ＲＦ−√３（ＸＢ＋ＸＦ）]＋ｊ[ＸＦ＋√３（ＲＢ＋ＲＦ）]  …（６）
【００２５】
Ｚａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａは、それぞれ進み相インピーダンス、基準相インピーダンス、および遅れ相インピーダンスと呼ばれる。基準相インピーダンスＺｂｃは、設置点Ｐ１から事故点までのインピーダンスそのものを示している。
【００２６】
演算制御部２２には、図３に示すような抵抗−リアクタンス図が記憶されている。抵抗−リアクタンス図の横軸は抵抗値であり、縦軸はリアクタンス値である。図３には、１つの円Ｃと２本の直線Ｌ１，Ｌ２が示されている。円Ｃは、横軸の正の部分と２点で交差するとともに、縦軸の正の部分と２点で交差している。直線Ｌ１は、円Ｃと２点で交差するとともに、縦軸の正の部分と交差し、Ｘ＝Ｘ１を示している。直線Ｌ２は、円Ｃと２点で交差するとともに、縦軸の正の部分と交差し、Ｘ＝Ｘ２（ただし、Ｘ２＞Ｘ１である）を示している。
【００２７】
演算制御部２２は、数式（１）〜（３）を使用して求めたＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａのうちの少なくとも１つが円Ｃと直線Ｌ１で囲まれる動作領域Ａ１（斜線が施された領域）内に入った場合は、瞬時に信号φ６を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルにしてスイッチ３ａ，３ｂ，３ｃを非導通にする。
【００２８】
また、演算制御部２２は、数式（１）〜（３）を使用して求めたＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａのうちの少なくとも１つが円Ｃと２本の直線Ｌ１，Ｌ２で囲まれる動作領域Ａ２内に入った場合は、事故発生時から所定時間Ｔ２経過後に信号φ６を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルにしてスイッチ３ａ，３ｂ，３ｃを非導通にする。
【００２９】
また、演算制御部２２は、数式（１）〜（３）を使用して求めたＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａのうちの少なくとも１つが円Ｃと直線Ｌ２で囲まれる動作領域Ａ３内に入った場合は、事故発生時から所定時間Ｔ３経過後に信号φ６を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルにしてスイッチ３ａ，３ｂ，３ｃを非導通にする。
【００３０】
図３では、３つのインピーダンスＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａのうちの２つのインピーダンスＺａｂ、Ｚｂｃが動作領域Ａ２内に入った状態が白丸を用いて示されている。ある日、図１で示した区間Ｓ１のうちの位置Ｐ２の近傍に落雷があり、送電線２ｂ，２ｃの２線短絡事故が発生した。この場合、白丸で示されるように２つのインピーダンスＺａｂ、Ｚｂｃが動作領域Ａ２内に入り、事故発生から所定時間Ｔ２が経過した後に遮断器３が開路されるはずであった。しかし、実際には黒丸で示されるように、インピーダンスＺａｂが動作領域Ａ１内に入り、遮断器３が瞬時に開路された。
【００３１】
本願発明は、このような誤動作が発生した原因を究明し、そのような誤動作の発生を防止するものである。誤動作が発生した日は負荷電力が大きかったので、負荷電力が距離継電器６に与える影響を調べることにした。
【００３２】
図４は、その２線短絡事故を模式的に示す回路図である。区間Ｓ１のうちの位置Ｐ２の近傍に落雷があり、送電線２ｂ，２ｃの２線短絡事故が発生したものとする。位置Ｐ１と電力供給源１の間の背後インピーダンスをＺＢとし、位置Ｐ１と事故点（位置Ｐ２）の間のインピーダンスをＺＦとし、位置Ｐ２における負荷インピーダンスをＺＬとする。電力供給源１から送電線路２には、相順がＡ，Ｂ，Ｃである平衡３相交流電力が供給されているものとする。事故様相はＢＣ相短絡事故である。
【００３３】
図５は、対称座標法による図４の等価回路である。この等価回路から理論式を導出する。２線短絡事故であるので、正相インピーダンスと逆相インピーダンスを考慮して計算を行なう。ベクトルオペレータをａ＝−１／２＋ｊ√３／２とし、ベクトル記号「・」は省略する。事故点のアーク抵抗をＲｇとし、事故点の事故前電圧をＥ０′（≒Ｅ０）とする。事故点よりも上流側のインピーダンスをＺａとし、事故点よりも下流側のインピーダンスをＺｂとすると、次式（７）が求まる。
Ｉ１＝−Ｉ２＝Ｅ０′／[２（ＺａＺｂ）／（Ｚａ＋Ｚｂ）＋Ｒｇ]  …（７）
【００３４】
事故前の負荷電流をＩＬとすると、負荷インピーダンスＺＬはＺＬ＝Ｅ０／ＩＬとなる。また、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の負荷電流（送電線２ａ，２ｂ，２ｃに流れる負荷電流）は、それぞれＩａＬ＝ＩＬ、ＩｂＬ＝ａ２ＩＬ、ＩｃＬ＝ａＩＬとなる。
【００３５】
次に、事故点から上流側（距離継電器６側）に流れる電流の分流比をα＝Ｚｂ／（Ｚａ＋Ｚｂ）とすると、Ｉ１′＝αＩ１、Ｉ２′＝αＩ２＝−αＩ１となる。また、短絡事故であるので、Ｉ０′＝０である。事故時にＡ相、Ｂ相、Ｃ相に流れる電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃは、次式（８）〜（１０）で表わされる。
Ｉａ＝Ｉ１′＋Ｉ２′＋ＩａＬ  …（８）
Ｉｂ＝ａ２Ｉ１′＋ａＩ２′＋ＩｂＬ  …（９）
Ｉｃ＝ａＩ１′＋ａ２Ｉ２′＋ＩｃＬ  …（１０）
【００３６】
また、位置Ｐ１におけるＡ相、Ｂ相、Ｃ相の電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃは、次式（１１）〜（１３）で表わされる。
Ｖａ＝Ｅ０−ＺＢＩａ  …（１１）
Ｖｂ＝ａ２Ｅ０−ＺＢＩｂ  …（１２）
Ｖｃ＝ａＥ０−ＺＢＩｃ  …（１３）
【００３７】
数式（８）〜（１３）より、距離継電器６が検出するインピーダンスＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａは次式（１４）〜（１６）で表わされる。
Ｚａｂ＝（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｉａ−Ｉｂ）
＝[（１−ａ２）Ｅ０−（Ｉａ−Ｉｂ）ＺＢ]／[ＩａＬ−ＩｂＬ−αＩ１（ａ２−ａ）]
…（１４）
Ｚｂｃ＝（Ｖｂ−Ｖｃ）／（Ｉｂ−Ｉｃ）
＝[（ａ２−ａ）Ｅ０−（Ｉｂ−Ｉｃ）ＺＢ]／[ＩｂＬ−ＩｃＬ＋２αＩ１（ａ２−ａ）]
…（１５）
Ｚｃａ＝（Ｖｃ−Ｖａ）／（Ｉｃ−Ｉａ）
＝[（ａ−１）Ｅ０−（Ｉｃ−Ｉａ）ＺＢ]／[ＩｃＬ−ＩａＬ−αＩ１（ａ２−ａ）]
…（１６）
【００３８】
次に、数式（１４）〜（１６）を使用したシミュレーション結果について説明する。図６は、負荷有効電力を０から増加させた場合、インピーダンスＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａの各々がどのように変化するかをシミュレーションした結果を示す図である。図６から分かるように、負荷有効電力が０の場合はインピーダンスＺａｂは直線Ｌ１よりも上側にあるが、負荷有効電力を増加させると、インピーダンスＺａｂの抵抗値Ｒとリアクタンス値Ｘがともに減少し、インピーダンスＺａｂが直線Ｌ１よりも下側に移動した。
【００３９】
これにより、図３でインピーダンスＺａｂが直線Ｌ１よりも下側になったのは、負荷有効電力が増大したことが主な原因であることが分かった。なお、負荷有効電力が増大しても、インピーダンスＺｂｃは変化しなかった。また、負荷有効電力が増大すると、インピーダンスＺｃａのリアクタンス値Ｘが増大した。
【００４０】
つまり、図６のシミュレーション結果では、負荷有効電力が増大すると、インピーダンスＺａｂが斜め左下方向に移動し、直線Ｌ１の下側に入って誤動作が生じることが分かった。なお、数式（１４）〜（１６）を使用したシミュレーション結果は、Ｙ法を用いたシミュレーション結果とほぼ一致することが確認された。
【００４１】
また、図７は、事故前後の送電線２ａ，２ｂ，２ｃに流れる電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを示すタイムチャートである。図７において、電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃは一定の周期Ｔｓでサンプリングされて図２の記憶部２１に記憶される。事故前（時刻ｔ１）では、送電線２ａ，２ｂ，２ｃには負荷電流のみが流れているので、Ｉａ＝ＩａＬ、Ｉｂ＝ＩｂＬ、Ｉｃ＝ＩｃＬである。送電線２ｂ，２ｃの短絡事故が発生すると（時刻ｔ２）、送電線２ｂ，２ｃには、負荷電流ＩｂＬ、ＩｃＬに加えて事故電流が流れる。
【００４２】
そこで、本願発明では、負荷有効電力が増大しても誤動作が発生しないように、数式（１４）〜（１６）から負荷電流ＩａＬ、ＩｂＬ、ＩｃＬの影響を除去した次式（１７）〜（１９）を導入する。
Ｚａｂ
＝[（１−ａ２）Ｅ０−（Ｉａ−Ｉｂ）ＺＢ−（ＩａＬ−ＩｂＬ）ＺＢ]／[−αＩ１（ａ２−ａ）]
＝[Ｖａ−Ｖｂ−（ＩａＬ−ＩｂＬ）ＺＢ]／[Ｉａ−Ｉｂ−（ＩａＬ−ＩｂＬ）]  …（１７）
Ｚｂｃ
＝[（ａ２−ａ）Ｅ０−（Ｉｂ−Ｉｃ）ＺＢ−（ＩｂＬ−ＩｃＬ）ＺＢ]／[２αＩ１（ａ２−ａ）]＝[Ｖｂ−Ｖｃ−（ＩｂＬ−ＩｃＬ）ＺＢ]／[Ｉｂ−Ｉｃ−（ＩｂＬ−ＩｃＬ）]  …（１８）
Ｚｃａ
＝[（ａ−１）Ｅ０−（Ｉｃ−Ｉａ）ＺＢ−（ＩｃＬ−ＩａＬ）ＺＢ]／[−αＩ１（ａ２−ａ）]
＝[Ｖｃ−Ｖａ−（ＩｃＬ−ＩａＬ）ＺＢ]／[Ｉｃ−Ｉａ−（ＩｃＬ−ＩａＬ）]  …（１９）
【００４３】
なお、数式（１７）〜（１９）において、負荷電流を０とし、アーク抵抗を０とすると以下のように数式（４）〜（６）が求められる。すなわち、ＩａＬ＝ＩｂＬ＝ＩｃＬ＝０とし、Ｚｂ＝∞とすると、Ｉ１＝Ｅ０／２（ＺＢ＋ＺＦ）となる。また、ＺＢ＝ＲＢ＋ｊＸＢ、ＺＦ＝ＲＦ＋ｊＸＦを代入すると次式（４）〜（６）が得られる。
Ｚａｂ＝２（１−ａ２）（ＺＢ＋ＺＦ）＋（ａ２−ａ）ＺＢ]／（ａ−ａ２）
＝ＺＦ−ｊ√３（ＺＢ＋ＺＦ）
＝[ＲＦ＋√３（ＸＢ＋ＸＦ）]＋ｊ[ＸＦ−√３（ＲＢ＋ＲＦ）]  …（４）
Ｚｂｃ＝[２（ａ２−ａ）（ＺＢ＋ＺＦ）＋（２ａ２−ａ）ＺＢ]／２（ａ２−ａ）
＝ＺＦ＝ＲＦ＋ｊＸＦ  …（５）
Ｚｃａ＝[２（ａ−１）（ＺＢ＋ＺＦ）＋（ａ２−ａ）ＺＢ]／（ａ−ａ２）
＝−２ａ２（ＺＢ＋ＺＦ）−ＺＢ
＝ＺＦ＋ｊ√３（ＺＢ＋ＺＦ）
＝[ＲＬ−√３（ＸＢ＋ＸＬ）]＋ｊ[ＸＬ＋√３（ＲＢ＋ＲＬ）]  …（６）
【００４４】
本願発明では、図２の記憶部２１は、所定の周期Ｔｓで検出される送電線２ａ，２ｂ，２ｃの電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃおよび電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを所定の回数分順次記憶する。演算制御部２２は、送電線２ｂ，２ｃの短絡事故が発生した場合は、記憶部２１に記憶された事故時（たとえば、図２の時刻ｔ２）の電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃおよび電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃと、記憶部２１に記憶された事故前（たとえば、図２の時刻ｔ１）の電流Ｉａ＝ＩａＬ、Ｉｂ＝ＩｂＬ、Ｉｃ＝ＩｃＬと、数式（１７）〜（１９）とに基づいて、インピーダンスＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａを求める。
【００４５】
また、演算制御部２２は、数式（１７）〜（１９）に基づいて求めたインピーダンスＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａのうちの少なくとも１つが円Ｃと直線Ｌ１で囲まれる動作領域Ａ１（斜線が施された領域）内に入った場合は、瞬時に信号φ６を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルにしてスイッチ３ａ，３ｂ，３ｃを非導通にする。
【００４６】
また、演算制御部２２は、数式（１７）〜（１９）を使用して求めたＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａのうちの少なくとも１つが円Ｃと２本の直線Ｌ１，Ｌ２で囲まれる動作領域Ａ２内に入った場合は、事故発生時から所定時間Ｔ２経過後に信号φ６を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルにしてスイッチ３ａ，３ｂ，３ｃを非導通にする。
【００４７】
また、演算制御部２２は、数式（１７）〜（１９）を使用して求めたＺａｂ、Ｚｂｃ、Ｚｃａのうちの少なくとも１つが円Ｃと直線Ｌ２で囲まれる動作領域Ａ３内に入った場合は、事故発生時から所定時間Ｔ３経過後に信号φ６を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルにしてスイッチ３ａ，３ｂ，３ｃを非導通にする。したがって、本願発明によれば、負荷電力が大きな場合でも、事故の発生を正確に検出することができる。
【００４８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４９】
１  電力供給源、２  送電線路、２ａ〜２ｃ  送電線、３〜５  遮断器、３ａ〜３ｃ  スイッチ、６〜８  距離継電器、１１〜１３  電圧検出器、１４〜１６  電流検出器、１７  入力変換部、１８  フィルタ回路、１９  サンプルホールド回路、２０  Ａ／Ｄコンバータ、２１  記憶部、２２  演算制御部。
【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】
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【図６】
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【図７】
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