(57)【要約】【課題】欠相状態での送電時間を短縮して系統の安定度を向上することができる送電線の保護継電装置および遮断器の再投入方法を得る。【解決手段】送電線２Ａ１〜２Ｃ１（２Ａ２〜２Ｃ２）のそれぞれに接続される変成器５Ａ１〜５Ｆ１（５Ａ２〜５Ｆ２）で検出された電圧に基づいて、故障が発生している故障回線（２Ａ１〜２Ｃ１）における故障相（２Ａ１）の電圧と故障が発生していない健全回線（２Ａ２〜２Ｃ２）における前記故障相（２Ａ１）に対応する相（２Ａ２）の電圧との相関関係を示す相関値を故障相毎に算出すると共に、相関値の偏差の符号が変化したとき、遮断器３Ａ１の開放に伴い故障相が開放され、その後の一定時間経過後にアークが消失したことを検出するアーク消失検出部１３と、アーク消失検出信号に基づいて遮断器３Ａ１の投入指令を生成する指令生成部２０と、を備える。【選択図】図１
2011259528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線の故障発生時に故障相に設けられた遮断器を一旦開放した後、この遮断器を再投入させる送電線の保護継電装置であって、
送電回線を成す複数の送電線のそれぞれに接続される変成器で検出された電圧に基づいて、故障が発生している故障回線における故障相の電圧と故障が発生していない健全回線における前記故障相に対応する相の電圧との相関関係を示す相関値を故障相毎に算出すると共に、前記相関値の偏差の符号が変化したとき、前記遮断器の開放に伴うアークが消失したことを検出するアーク消失検出部と、
前記アーク消失検出部からのアーク消失検出信号に基づいて前記遮断器の投入指令を生成する指令生成部と、
を備えたことを特徴とする送電線の保護継電装置。
【請求項２】
前記アーク消失検出部は、前記相関値の偏差の符号が負から正または負から正に変化したときアーク消失検出信号を出力すること、を特徴とする請求項１に記載の送電線の保護継電装置。
【請求項３】
前記アーク消失検出部は、前記相関値の偏差の符号が負から正に変化し、かつ、前記遮断器の開放に伴うアークが消失したことが所定時間変化しない場合、または前記相関値の偏差の符号が正から負に変化し、かつ、前記遮断器の開放に伴うアークが消失したことが所定時間変化しない場合、アーク消失検出信号を出力すること、を特徴とする請求項１に記載の送電線の保護継電装置。
【請求項４】
送電線の故障発生時に故障相に設けられた遮断器を一旦開放した後、この遮断器を再投入させる送電線の保護継電装置に適用可能な遮断器の再投入方法であって、
前記送電線に接続される変成器で検出された電圧と前記送電線に接続される変流器で検出された電流とに基づいて故障回線を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにて検出された故障回線に設置された遮断器の開放指令を生成する開放指令生成ステップと、
送電回線を成す複数の送電線のそれぞれに接続される変成器で検出された電圧に基づいて、故障が発生している故障回線における故障相の電圧と故障が発生していない健全回線における前記故障相に対応する相の電圧との相関関係を示す相関値を故障相毎に算出する算出ステップと、
前記相関値の偏差の符号が変化したとき、前記遮断器の開放に伴うアークが消失したことを検出してアーク消失検出信号を生成するアーク消失検出信号生成ステップと、
前記アーク消失検出信号に基づいて前記遮断器の投入指令を生成する投入指令生成ステップと、
を含むことを特徴とする遮断器の再投入方法。
【請求項５】
前記アーク消失検出信号生成ステップでは、前記相関値の偏差の符号が負から正または負から正に変化したときアーク消失検出信号を生成すること、を特徴とする請求項４に記載の遮断器の再投入方法。
【請求項６】
前記アーク消失検出信号生成ステップでは、記相関値の偏差の符号が負から正に変化し、かつ、前記遮断器の開放に伴うアークが消失したことが所定時間変化しない場合、または前記相関値の偏差の符号が正から負に変化し、かつ、前記遮断器の開放に伴うアークが消失したことが所定時間変化しない場合、アーク消失検出信号を生成すること、を特徴とする請求項４に記載の遮断器の再投入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再投入機能を有する送電線の保護継電装置および遮断器の再投入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の保護継電装置としては、送電線故障が発生したとき、故障相に設けられた遮断器を一旦開放した後、アーク消失相当時間の経過を待ってこの遮断器を再投入して送電を継続するものがある（例えば、特許文献１参照）。この保護継電装置は、アーク消失相当時間を待って遮断器を再投入することにより、残存したアークによる三相遮断に至る可能性を低く抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１３１９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示される保護継電装置は、故障相のアークが消失した場合でも、アーク消失相当時間が経過するまでは遮断器が再投入されないため、この間は故障相を欠いた欠相状態で送電が行われることになり、三相送電による系統の安定度を劣化させるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、欠相状態での送電時間を短縮して系統の安定度を向上することができる送電線の保護継電装置および遮断器の再投入方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、送電線の故障発生時に故障相に設けられた遮断器を一旦開放した後、この遮断器を再投入させる送電線の保護継電装置であって、送電回線を成す複数の送電線のそれぞれに接続される変成器で検出された電圧に基づいて、故障が発生している故障回線における故障相の電圧と故障が発生していない健全回線における前記故障相に対応する相の電圧との相関関係を示す相関値を算出すると共に、前記相関値の偏差の符号が変化したとき、前記遮断器の開放に伴うアークが消失したことを検出するアーク消失検出部と、前記アーク消失検出部からのアーク消失検出信号に基づいて前記遮断器の投入指令を生成する指令生成部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、故障回線における故障相の電圧と故障が発生していない健全回線における前記故障相に対応する相の電圧との相関関係を示す相関値を算出し、相関値の偏差の符号が変化したときに遮断器の開放に伴うアークが消失したことを検出するようにしたので、欠相状態での送電時間を短縮して系統の安定度を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる送電線の保護継電装置を適用する系統を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかる送電線の保護継電装置を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、送電線で故障が発生した場合における健全回線電圧と故障回線電圧との相関関係を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる送電線の保護継電装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２にかかる送電線の保護継電装置を示す機能ブロック図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２にかかる送電線の保護継電装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる送電線の保護継電装置および遮断器の再投入方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる送電線の保護継電装置を適用する系統を示す図であり、図２は、本発明の実施の形態１にかかる送電線の保護継電装置を示す機能ブロック図である。
【００１１】
図１に示される母線１Ａ１と母線１Ｂ１との間には系統内の送電線２Ａ１〜２Ｃ１が接続され、送電線２Ａ１〜２Ｃ１の電源側には送電線の保護継電装置（以下単に「保護継電装置」と称する）７Ａが設けられており、送電線２Ａ１〜２Ｃ１の負荷側には保護継電装置７Ｂが設けられている。
【００１２】
保護継電装置７Ａは、変成器５Ａ１〜５Ｃ１を介して母線１Ａ１の各相に接続されると共に、送電線２Ａ１〜２Ｃ１に設けられた変流器４Ａ１〜４Ｃ１に接続されている。さらに、保護継電装置７Ａは、出力ケーブル８Ａ１〜８Ｃ１に接続され、各送電線２Ａ１〜２Ｃ１に設けられた遮断器３Ａ１〜３Ｃ１の開閉制御が可能に構成されている。同様に、保護継電装置７Ｂは、変成器５Ｄ１〜５Ｆ１を介して母線１Ｂ１の各相に接続されると共に、送電線２Ａ１〜２Ｃ１に設けられた変流器４Ｄ１〜４Ｆ１に接続されている。さらに、保護継電装置７Ｂは、出力ケーブル８Ｄ１〜８Ｆ１に接続され、各送電線２Ａ１〜２Ｃ１に設けられた遮断器３Ｄ１〜３Ｆ１の開閉制御が可能に構成されている。
【００１３】
図１では、母線１Ａ２、１Ｂ２が母線間遮断器９Ａ〜９Ｆを介して、母線１Ａ１、１Ｂ１に接続され、母線１Ａ２と母線１Ｂ２との間には系統内の送電線２Ａ２〜２Ｃ２が接続されている。送電線２Ａ２〜２Ｃ２の電源側には保護継電装置７Ａが設けられており、送電線２Ａ２〜２Ｃ２の負荷側には保護継電装置７Ｂが設けられている。
【００１４】
保護継電装置７Ａは、変成器５Ａ２〜５Ｃ２を介して母線１Ａ２の各相に接続されると共に、送電線２Ａ２〜２Ｃ２に設けられた変流器４Ａ２〜４Ｃ２に接続されている。さらに、保護継電装置７Ａは、出力ケーブル８Ａ２〜８Ｃ２に接続され、各送電線２Ａ２〜２Ｃ２に設けられた遮断器３Ａ２〜３Ｃ２の開閉制御が可能に構成されている。同様に、保護継電装置７Ｂは、変成器５Ｄ２〜５Ｆ２を介して母線１Ｂ２の各相に接続されると共に、送電線２Ａ２〜２Ｃ２に設けられた変流器４Ｄ２〜４Ｆ２に接続されている。さらに、保護継電装置７Ｂは、出力ケーブル８Ｄ２〜８Ｆ２に接続され、各送電線２Ａ２〜２Ｃ２に設けられた遮断器３Ｄ２〜３Ｆ２の開閉制御が可能に構成されている。
【００１５】
保護継電装置７Ａと保護継電装置１Ｂとの間には、互いの状態監視等に用いる情報ケーブル７が接続されている。各変流器４Ａ１〜４Ｆ２は、送電線電流を取り込むためのセンサであり、各変成器５Ａ１〜５Ｆ２は、母線電圧を取り込むためのセンサである。また、情報ケーブル６は、保護継電装置７Ａ、７Ｂ間の情報をやりとりするためのケーブルであり、各出力ケーブル８Ａ１〜８Ｆ２は、保護継電装置７Ａ、７Ｂからの開閉指令を各遮断器３Ａ１〜３Ｆ２に出力するためのケーブルである。
【００１６】
以下、図２を用いて、保護継電装置７Ａ、７Ｂの構成を説明する。保護継電装置７Ａ、７Ｂは、主たる構成として、アーク消失検出部１３と、故障検出部１１と、指令生成部２０とを有して構成されている。指令生成部２０は、遮断器再投入判定部１７と、開閉制御部１２と、タイマ１８とを有して構成され、アーク消失検出部１３は、判定値算出部１５と、アーク消失判定部１６と、データ保持部１４とを有して構成されている。なお、アーク消失検出部１３の詳細に関しては後述する。
【００１７】
保護継電装置７Ａの故障検出部１１は、変流器４Ａ１〜４Ｃ１（４Ａ２〜４Ｃ２）で計測された電流値と、変成器５Ａ１〜５Ｃ１（５Ａ２〜５Ｃ２）で計測された電圧値とに基づき故障相を検出する。保護継電装置７Ａの開閉制御部１２は、故障検出部１１で検出した故障相の遮断器３Ａ１〜３Ｃ１（３Ａ２〜３Ｃ２）に開放指令を出力する。この開放指令は、出力ケーブル８Ａ１〜８Ｃ１（８Ａ２〜８Ｃ２）を介して遮断器３Ａ１〜３Ｃ１（３Ａ２〜３Ｃ２）に出力される。すなわち、保護継電装置７Ａの故障検出部１１および開閉制御部１２は、送電線２Ａ１〜２Ｃ１（２Ａ２〜２Ｃ２）で故障が発生した場合（以下「故障発生時」と称する）、遮断器３Ａ１〜３Ｃ１（３Ａ２〜３Ｃ２）の開放手段として機能する。保護継電装置７Ａのアーク消失検出部１３は、故障相におけるアーク消失を検出し、遮断器再投入判定部１７にアーク消失検出信号を出力する。遮断器再投入判定部１７は、アーク消失検出信号を受信したとき開閉制御部１２に再投入指令を出力する。
【００１８】
保護継電装置７Ｂの故障検出部１１は、変流器４Ｄ１〜４Ｆ１（４Ｄ２〜４Ｆ２）で計測された電流値と、変成器５Ｄ１〜５Ｆ１（５Ｄ２〜５Ｆ２）で計測された電圧値とに基づき故障相を検出する。保護継電装置７Ｂの開閉制御部１２は、故障検出部１１で検出した故障相の遮断器３Ｄ１〜３Ｆ１（３Ｄ２〜３Ｆ２）に開放指令を出力する。この開放指令は、出力ケーブル８Ｄ１〜８Ｆ１（８Ｄ２〜８Ｆ２）を介して遮断器３Ｄ１〜３Ｆ１（３Ｄ２〜３Ｆ２）に出力される。すなわち、保護継電装置７Ｂの故障検出部１１および開閉制御部１２は、故障発生時に、遮断器３Ｄ１〜３Ｆ１（３Ｄ２〜３Ｆ２）の開放手段として機能する。保護継電装置７Ｂのアーク消失検出部１３は、故障相におけるアーク消失を検出し、遮断器再投入判定部１７にアーク消失検出信号を出力する。遮断器再投入判定部１７は、アーク消失検出信号を受信したとき開閉制御部１２に再投入指令を出力する。
【００１９】
保護継電装置７Ａ、７Ｂのタイマ１８は、開閉制御部１２からの開放指令をトリガーとして始動し、所定時間を計測する。タイマ１８の所定時間は、系統の安定度を一定以上に保つことができる時間を考慮して決定される。このことを説明すると、故障発生により送電線のインピーダンスが増大すると、同期発電機の出力が低下して過渡安定度、すなわち系統の安定度が劣化する。このため、系統の安定度を保つには故障発生から所定時間内に遮断器を再投入して同期発電機の出力を元に戻す必要がある。タイマ１８の所定時間は、このような事情を考慮して決定される。
【００２０】
以下、故障発生時における故障相および健全相の電圧の変化と、故障発生時における保護継電装置７Ａ、７Ｂの動作とを関連付けて説明する。なお、以下の説明では、図１に示される送電線２Ａ１〜２Ｃ１の内、送電線２Ａ１で故障が発生した場合を仮定し、送電線２Ａ１を故障相とし、送電線２Ｂ１、２Ｃ１を健全相とし、送電線２Ａ１〜２Ｃ１を故障回線とし、送電線２Ａ２〜２Ｃ２を健全回線として説明する。
【００２１】
まず、故障発生時における保護継電装置７Ａ、７Ｂの基本的な動作と、故障発生時における送電線２Ａ１の電圧の変化とを説明する。送電線２Ａ１で故障が発生した場合、保護継電装置７Ａ、７Ｂの開閉制御部１２は、故障除去のために、遮断器３Ａ１および遮断器３Ｄ１に対して開放指令を出力する。遮断器３Ａ１および遮断器３Ｄ１は、保護継電装置７Ａ、７Ｂからの開放指令を受信したとき、開放動作を開始する。
【００２２】
遮断器３Ａ１および遮断器３Ｄ１が開放動作を開始したことによってアークが継続しているとき、健全相である送電線２Ｂ１および送電線２Ｃ１の電圧と、故障相である送電線２Ａ１の電圧との間にはズレが生じることとなる。そして、アークが除去されたとき、故障相である送電線２Ａ１には、健全回線である送電線２Ａ２〜２Ｃ２からの誘起電圧が印加されている。この誘起電圧は、ノイズなどによる誤差が含まれ安定しないものであるので、検出電圧としては低い値である。実施の形態１にかかる保護継電装置７Ａ、７Ｂは、後述する相関関係式を用いることによって、この微小な誘起電圧による故障相（送電線２Ａ１）の電圧変化を検出して、アークが消失したタイミングを判定するものである。
【００２３】
次に、アーク消失検出部１３で実行されるアーク消失の検出動作と、図３の相関積分値と、を関連付けて説明する。
【００２４】
図３は、送電線で故障が発生した場合における健全回線電圧と故障回線電圧との相関関係を説明するための図である。図３には、故障相である送電線２Ａ１の相関積分値（以下単に「Ａ相の相関積分値」と称する）と、健全相である送電線２Ｂ１の相関積分値（以下単に「Ｂ相の相関積分値」と称する）と、健全相である送電線２Ｃ１の相関積分値（以下単に「Ｃ相の相関積分値」と称する）とが示されている。
【００２５】
上述した相関関係式は、（１）式で表すことができる。この相関関係式によって得られた判定値Ｄが上記各相の相関積分値である。
判定値Ｄ＝Σ［（（課電線路電圧瞬時値×係数）×無課電線路電圧瞬時値）／（（課電線路電圧瞬時値の二乗値）＋（無課電線路電圧瞬時値の二乗値）／２）］・・・（１）
【００２６】
課電線路電圧は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相別の健全回線相電圧の値であり、無課電線路電圧は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相別の故障回線相電圧の値であり、Σは、故障除去(回線遮断)後から再閉路相当時間まで（積分相当）の値の和である。なお、係数は系統の特性に応じて調整されるものであり、この係数を増減することによって判定値Ｄは顕著な値となる。
【００２７】
故障相である送電線２Ａ１に設置される遮断器３Ａ１を再投入する場合を想定して、（１）式の具体例を説明する。無課電線路電圧瞬時値は、例えば、故障回線（２Ａ１〜２Ｃ１）における故障相（２Ａ１）の電圧の瞬時値である。課電線路電圧瞬時値は、故障が発生していない健全回線（２Ａ２〜２Ｃ２）における故障相（２Ａ１）に対応する相（２Ａ２）の電圧の瞬時値である。このとき、判定値Ｄは、Σ［（課電線路２Ａ２の電圧瞬時値×係数）×無課電線２Ａ１の路電圧瞬時値）／（（課電線路２Ａ２の電圧瞬時値の二乗値）＋（無課電線路２Ａ１の電圧瞬時値の二乗値）／２）］と表すことができる。故障相（２Ａ１）以外の健全相（２Ｂ１、２Ｃ１）に関しても同様である。
【００２８】
次に、故障相である送電線２Ａ１に設置される遮断器３Ａ１を再投入する場合を想定して、保護継電装置７Ａのアーク消失検出部１３の各構成要素の機能を概説する。
【００２９】
保護継電装置７Ａの判定値算出部１５は、変成器５Ａ１〜５Ｃ１からの電圧値をサンプリングし、上記（１）式を用いて判定値Ｄを算出する。Ａ相の相関積分値を算出する場合、判定値算出部１５は、上記（１）式を用いて各相の相関積分値を算出する。この相関積分値は、所定のタイミングで算出される。データ保持部１４には、判定値算出部１５で算出された相関積分値が複数保持されており、例えば、所定時刻ｔ秒における相関積分値からｎ秒前までの相関積分値が記録されている。
【００３０】
アーク消失判定部１６は、相関積分値の偏差の符号が正から負、または負から正に変化したかを判定し、遮断器再投入判定部１７に対してアーク消失検出信号を出力する。なお、アーク消失判定部１６の具体的な動作は後述する。
【００３１】
次に、図３に示されるＡ〜Ｃ相の各相関積分値と、保護継電装置７Ａのアーク消失検出部１３における動作と、を関連付けて説明する。
【００３２】
例えば、図３の０．１０秒の時点において、送電線２Ａ１で故障が発生した場合、保護継電装置７Ａの故障検出部１１は、変流器４Ａ１〜４Ｃ１で計測された電流値と、変成器５Ａ１〜５Ｃ１で計測された電圧値とに基づいて、送電線２Ａ１で故障が発生したことを検出する。０．２０秒の時点において、開閉制御部１２は、故障相の遮断器３Ａ１に開放指令を出力すると共に、保護継電装置７Ａは、再閉路判定機能（アーク消失検出部１３および遮断器再投入判定部１７）を起動する。なお、この０．２０秒の時点が、（１）式に示されるΣの故障除去（回線遮断）のタイミングに相当する。
【００３３】
判定値算出部１５は、故障検出部１１の動作と平行して、変成器５Ａ１〜５Ｃ１からの電圧値および電圧位相を継続的に監視している。なお、この電圧値、電圧位相の算出方法は公知の方法で実施するものとする。さらに判定値算出部１５は、上記（１）式を用いて相関積分値を算出する。図３には、０．２０秒を起点として、判定値算出部１５によって算出されたＡ〜Ｃ相の相関積分値が示されている。Ａ相の相関積分値は、若干の積分遅れを伴った後、約０．３０秒まで負側に推移している。なお、０．０２〜０．３０秒付近の間では、遮断器３Ａ１の開放時におけるアークが残存している状態である。そして、約０．３０秒付近でアークが除去されたとき、健全回線である送電線２Ａ２〜２Ｃ２からの誘起電圧によって、Ａ相の相関積分値が正側に推移している。なお、図３には、ノイズなどの影響により、正側に推移するＡ相の相関積分値が細かく反転して様子が示されているが、フィルタ処理でこのような変動を軽減することが可能である。
【００３４】
ここで、データ保持部１４には、所定時刻をｔ秒とした場合、その時刻よりも過去の時刻（ｔ−１〜ｔ−ｎ）毎に算出されたＡ相の相関積分値が記録されている。アーク消失判定部１６は、データ保持部１４に記録されている相関積分値と、判定値算出部１５からの相関積分値とを用いて、以下のような動作を実行する。なお、アーク消失判定部１６の動作を分かり易く説明するため、時刻ｔをそれぞれｔ＝０．３５秒、ｔ−１＝０．３０秒、ｔ−２＝０．２５秒と仮定し、さらに、Ａ相の相関積分値は、ｔ−２秒のとき−０．０２、ｔ−１秒のとき−０．０６、ｔ秒のとき−０．０５と仮定する。
【００３５】
現在時刻がｔ−１秒であり、かつ、ｔ−１秒の一つ手前の時刻がｔ−２秒である場合、アーク消失判定部１６は、データ保持部１４に記録されているｔ−２秒におけるＡ相の相関積分値（−０．０２）と、判定値算出部１５で算出されたｔ−１秒におけるＡ相の相関積分値（−０．０６）とによって、ｔ−２秒からｔ−１秒の間ではＡ相の相関積分値の偏差の符号が負であると判定する。
【００３６】
また、現在時刻がｔ秒であり、かつ、ｔ秒の一つ手前の時刻がｔ−１秒である場合、アーク消失判定部１６は、データ保持部１４に記録されているｔ−１秒におけるＡ相の相関積分値（−０．０６）と、判定値算出部１５で算出されたｔ秒におけるＡ相の相関積分値（−０．０５）とによって、ｔ−１秒からｔ秒の間ではＡ相の相関積分値の偏差の符号が正であると判定する。
【００３７】
このように、アーク消失判定部１６は、Ａ相の相関積分値の偏差の符号が負から正に変化したときアーク消失検出信号を出力する。
【００３８】
なお、上記説明では、各相の相関積分値の一例として、Ｂ相の相関積分値およびＣ相の相関積分値が正側に推移し、Ａ相の相関積分値の偏差の符号が負から正に変化しているケースを説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、開放指令が出力されとき、Ｂ相の相関積分値とＣ相の相関積分値とが負側に推移し、Ａ相の相関積分値の偏差の符号が正から負に変化する場合も想定される。この場合、アーク消失判定部１６は、Ａ相の相関積分値の偏差の符号が正から負に変化したときにアーク消失検出信号を出力する。
【００３９】
タイマ１８は、遮断器３Ａ１の再投入時刻を判定するために、開閉制御部１２からの開放指令をトリガーとして、タイマＴ１＝０をセットし、このタイマＴ１を１ずつカウントアップする。遮断器再投入判定部１７は、このタイマＴ１が予め設定された判定値Ｄよりも大きくなったとき、開閉制御部１２に遮断器の再投入指令を出力し、開閉制御部１２は、遮断器３Ａ１を再投入する。
【００４０】
このようにタイマ１８の満了で強制的に遮断器３Ａ１を再投入することにより、万一、アークが消失しているにも関わらずアーク消失検出部１３の判定誤りなどによってアーク消失を検出できないときにも故障相を復旧することが可能となり、系統の安定度を確保することができる。
【００４１】
以下、実施の形態１にかかる保護継電装置７Ａ、７Ｂの動作を説明する。図４は、本発明の実施の形態１にかかる送電線の保護継電装置の動作を示すフローチャートである。「スタート」において保護継電装置７Ａ、７Ｂが起動され、故障検出部１１は、変成器５Ａ１〜５Ｆ２からの電圧値と、変流器４Ａ１〜４Ｆ２からの電流値とを取り込み、送電線２Ａ１〜２Ｃ１（２Ａ２〜２Ｃ２）内の故障発生を監視する（ステップＳ１）。故障検出部１１は、保護範囲内の送電線２Ａ１〜２Ｃ１（２Ａ２〜２Ｃ２）に故障が発生しているか否かを判定する。故障が発生している場合（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、開閉制御部１２によってステップＳ３の動作が実行され、故障が発生していない場合（ステップＳ２，Ｎｏ）、故障検出部１１によって、引き続きステップＳ１の監視処理が実行される。
【００４２】
送電線２Ａ１（Ａ相）に地絡故障が発生した場合、保護継電装置７Ａ、７Ｂの開閉制御部１２は、送電線２Ａ１（故障相）の遮断器３Ａ１、３Ｄ１を開放する（ステップＳ３）。なお、この際に用いる故障検出手段（故障検出部１１）には、公知の故障検出方法を使用するものとする。
【００４３】
保護継電装置７Ａ、７Ｂは、この保護継電装置７Ａ、７Ｂの再閉路判定機能を起動し（ステップＳ４）、保護継電装置７Ａ、７Ｂのタイマ１８は、開閉制御部１２から開放指令をトリガーとして、タイマＴ１＝０をセットする（ステップＳ５）。
【００４４】
保護継電装置７Ａ、７Ｂの判定値算出部１５は、再閉路判定の一環として、引き続き送電線２Ａ１〜２Ｃ１（２Ａ２〜２Ｃ２）の電圧値および電圧位相を継続監視し、上記（１）式に従ってタイマＴ１の刻み分の積分を行い、判定値（相関積分値）Ｄを算出する（ステップＳ６）。
【００４５】
保護継電装置７Ａ、７Ｂのタイマ１８は、タイマＴ１を１ずつカウントアップし（ステップＳ７）、保護継電装置７Ａ、７Ｂの遮断器再投入判定部１７は、タイマＴ１が予め設定された判定値Ｔ１ｓｅｔよりも大きいか否かを判定し、タイマＴ１が判定値Ｔ１ｓｅｔよりも大きい場合（ステップＳ８，Ｙｅｓ）、遮断器再投入判定部１７によってステップＳ１０の動作が実行され、タイマＴ１が判定値Ｔ１ｓｅｔ未満の場合（ステップＳ８，Ｎｏ）、アーク消失判定部１６によってステップＳ９の動作が実行される。
【００４６】
保護継電装置７Ａ、７Ｂのアーク消失判定部１６は、相関積分値の偏差の符号が正から負、または負から正に変化したかを判定する。ただし、相関積分値の偏差の符号の変化を判定する時間幅は事前に整定するものとする。アーク消失判定部１６は、相関積分値の偏差の符号（判定値Ｄの傾き）が変化したとき（ステップＳ９，Ｙｅｓ）、遮断器３Ａ１、３Ｄ１の開放に伴い故障相が開放され、その後の一定時間経過後にアークが消失したことを検出してアーク消失検出信号を出力し、遮断器再投入判定部１７によってステップＳ１０の動作が実行される。また、相関積分値の偏差の符号（判定値Ｄの傾き）が変化していないとき（ステップＳ９，Ｎｏ）、判定値算出部１５によってステップＳ６の動作が実行される。なお、ノイズなどの影響により、変化後の相関積分値（判定値Ｄ）が図３に示されるように細かく変動をする場合でも、フィルタ処理を行うことでこのような変動を軽減することが可能である。
【００４７】
保護継電装置７Ａ、７Ｂの遮断器再投入判定部１７は、アーク消失判定部１６からのアーク消失検出信号を受信したとき、故障が解消したと判断して再投入指令を出力し（ステップＳ１０）、開閉制御部１２は、出力ケーブル８Ａ１、８Ｄ１を通して遮断器３Ａ１、３Ｄ１に投入指令を出する。
【００４８】
故障検出部１１は、最終段遮断判定を行い、再閉路後の系統電圧、電流によって、万一アークが消失していない場合には、再び当該故障相の遮断器を遮断する（ステップＳ１１）。ただし、ステップＳ１１相当の処理は、公知の最終段判定処理方法によって実施するものとする。そして、保護継電装置７Ａ、７Ｂは、「エンド」において演算を停止する。
【００４９】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる保護継電装置７Ａ、７Ｂは、送電回線を成す複数の送電線２Ａ１〜２Ｃ１（２Ａ２〜２Ｃ２）のそれぞれに接続される変成器５Ａ１〜５Ｆ１（５Ａ２〜５Ｆ２）で検出された電圧に基づいて、故障が発生している故障回線２Ａ１〜２Ｃ１における故障相２Ａ１の電圧と故障が発生していない健全回線２Ａ２〜２Ｃ２における前記故障相２Ａ１に対応する相２Ａ２の電圧との相関関係を示す相関値（相関積分値）を故障相毎に算出すると共に、前記相関値の偏差の符号が負から正または正から負に変化したとき、遮断器の開放に伴い故障相が開放されその後の一定時間経過後にアークが消失したことを検出するアーク消失検出部１３と、アーク消失検出信号に基づいて遮断器３Ａ１の投入指令を生成する指令生成部２０と、を備えるようにしたので、最適なタイミングで遮断器３Ａ１を再投入することが可能である。上記特許文献１に代表される従来技術には、アーク消失時点において、健全回線（例えば、送電線２Ａ２〜２Ｃ２）から誘導される電圧値と、その電圧の電圧位相角との急変検出の組み合わせによって「アーク消失時刻検出」の精度向上を図っているものも存在する。ただし、電圧位相角は当該電圧値から加工演算されるものであり、また誘導される電圧値が微小であるので、このような従来技術では、「アーク消失時刻検出」の精度が不良となり、的確なアーク消失時刻が判定できない可能性があった。本実施の形態にかかる保護継電装置７Ａ、７Ｂは、誘起電圧の値が微小であっても検出精度を向上させることができるため、従来技術に比して、欠相状態での送電時間を短縮することができるため、系統の安定度を向上させることが可能となる。
【００５０】
実施の形態２．
実施の形態１にかかるアーク消失判定部１６は、判定値（相関積分値）Ｄの偏差の符号が正から負または負から正に変化したときに、遮断器再投入判定部１７に対してアーク消失検出信号を出力する態様であった。実施の形態２にかかるアーク消失判定部１６は、相関積分値の偏差の符号が正から負に変化し、かつ、タイマ１９によってアーク消失の確定した後、または相関積分値の偏差の符号が負から正に変化し、かつ、タイマ１９によってアーク消失の確定した後に、アーク消失検出信号を出力する態様である。以下、図５および図６を用いて、実施の形態２にかかる保護継電装置７Ａ、７Ｂの構成と動作を説明する。なお、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５１】
図５は、本発明の実施の形態２にかかる送電線の保護継電装置を示す機能ブロック図である。図５に示される保護継電装置７Ａ、７Ｂは、アーク消失検出部１３と、故障検出部１１と、指令生成部２０とを有して構成されている。指令生成部２０は、遮断器再投入判定部１７と、開閉制御部１２と、タイマ１８とを有して構成され、アーク消失検出部１３は、判定値算出部１５と、アーク消失判定部１６と、データ保持部１４と、タイマ１９とを有して構成されている。
【００５２】
判定値算出部１５で算出される相関積分値には、演算誤差（以下単に「演算誤差など」と称する）などが含まれる場合がある。より具体的には、例えば、Ａ相の相関積分値の偏差の符号が負から正に変化した後に、演算誤差などによってＡ相の相関積分値が変動する場合も想定される。このような演算誤差を許容するために、本実施の形態にかかる保護継電装置７Ａ、７Ｂでは、タイマ１９を用いることによって、相関積分値の偏差の符号が変化し、かつ、遮断器の開放に伴うアークが消失したことが所定時間変化しないときに、故障相のアークが消失したことを確定してアーク消失検出信号を出力するように構成されている。上述した所定時間は、後述する判定値Ｔ２ｓｅｔであり、この判定値Ｔ２ｓｅｔは、予めタイマ１９にセットされているものとする。
【００５３】
以下、実施の形態２にかかる保護継電装置７Ａ、７Ｂの動作を説明する。図６は、本発明の実施の形態２にかかる送電線の保護継電装置の動作を示すフローチャートである。「スタート」において保護継電装置７Ａ、７Ｂが起動され、故障検出部１１は、変成器５Ａ１〜５Ｆ２からの電圧値と、変流器４Ａ１〜４Ｆ２からの電流値とを取り込み、送電線２Ａ１〜２Ｃ１（２Ａ２〜２Ｃ２）内の故障発生を監視する（ステップＳ２１）。故障検出部１１は、保護範囲内の送電線２Ａ１〜２Ｃ１（２Ａ２〜２Ｃ２）に故障が発生しているか否かを判定する。故障が発生している場合（ステップＳ２２，Ｙｅｓ）、開閉制御部１２によってステップＳ２３の動作が実行され、故障が発生していない場合（ステップＳ２２，Ｎｏ）、故障検出部１１によって、引き続きステップＳ２１の監視処理が実行される。
【００５４】
送電線２Ａ１（Ａ相）に地絡故障が発生した場合、保護継電装置７Ａ、７Ｂの開閉制御部１２は、送電線２Ａ１（故障相）の遮断器３Ａ１、３Ｄ１を開放する（ステップＳ２３）。なお、この際に用いる故障検出手段（故障検出部１１）には、公知の故障検出方法を使用するものとする。
【００５５】
保護継電装置７Ａ、７Ｂは、この保護継電装置７Ａ、７Ｂの再閉路判定機能を起動し（ステップＳ２４）、保護継電装置７Ａ、７Ｂのタイマ１８は、開閉制御部１２から開放指令をトリガーとして、タイマＴ１＝０をセットする（ステップＳ２５）。
【００５６】
保護継電装置７Ａ、７Ｂの判定値算出部１５は、再閉路判定の一環として、引き続き送電線２Ａ１〜２Ｃ１（２Ａ２〜２Ｃ２）の電圧値および電圧位相を継続監視し、上記（１）式に従ってタイマＴ１の刻み分の積分を行い、判定値（相関積分値）Ｄを算出する（ステップＳ２６）。
【００５７】
タイマＴ１＝０である場合（ステップＳ２７，Ｙｅｓ）、タイマＴ１＝０のときにおける判定値Ｄの傾きがデータ保持部１４に保存され（ステップＳ２８）、ステップＳ２９の動作が実行される。また、タイマＴ１＝０ではない場合には（ステップＳ２７，Ｎｏ）、ステップＳ２８を介さずにステップＳ２９の動作が実行される。
【００５８】
保護継電装置７Ａ、７Ｂのタイマ１８は、タイマＴ１を１ずつカウントアップし（ステップＳ２９）、保護継電装置７Ａ、７Ｂの遮断器再投入判定部１７は、タイマＴ１が予め設定された判定値Ｔ１ｓｅｔよりも大きいか否かを判定し、タイマＴ１が判定値Ｔ１ｓｅｔよりも大きい場合（ステップＳ３０，Ｙｅｓ）、遮断器再投入判定部１７によってステップＳ３８の動作が実行され、タイマＴ１が判定値Ｔ１ｓｅｔ未満の場合（ステップＳ３０，Ｎｏ）、アーク消失判定部１６によってステップＳ３１の動作が実行される。
【００５９】
保護継電装置７Ａ、７Ｂのアーク消失判定部１６は、判定値Ｄの傾きが変化し、かつ、この傾きがタイマＴ１＝０のときにおける判定値Ｄの傾きと反転しているかを判定する。判定値Ｄの傾きが変化し、かつ、タイマＴ１＝０のときにおける判定値Ｄの傾きと反転していない場合（ステップＳ３１，Ｎｏ）、判定値算出部１５によってステップＳ２６の動作が実行され。一方、判定値Ｄの傾きが変化し、かつ、タイマＴ１＝０のときにおける判定値Ｄの傾きと反転している場合（ステップＳ３１，Ｙｅｓ）、タイマ１９によってステップＳ３２の動作が実行される。なお、ノイズなどの影響により、変化後の相関積分値（判定値Ｄ）が図３に示されるように細かく変動をする場合でも、フィルタ処理を行うことでこのような変動を軽減することが可能である。
【００６０】
保護継電装置７Ａ、７Ｂのタイマ１９は、アーク消失判定部１６からのアーク消失検出信号をトリガーとして、タイマＴ２＝０をセットし（ステップＳ３２）、さらに、タイマＴ２を１ずつカウントアップする（ステップＳ３３）。そして、保護継電装置７Ａ、７Ｂの判定値算出部１５は、タイマＴ２がカウントアップされる毎に、判定値Ｄを算出する（ステップＳ３４）。
【００６１】
保護継電装置７Ａ、７Ｂのアーク消失判定部１６は、判定値Ｄが再反転したか否かを判定する。積分過程における不具合などによって、判定値Ｄが例えば負、正、負という順、あるいは正、負、正という順に変化する場合がある。このように、判定値Ｄの傾きが変化（再反転）した場合（ステップＳ３５，Ｙｅｓ）、判定値Ｄの傾きが再反転したことを示す信号をタイマ１９に出力する。タイマ１９は、この信号によってタイマＴ２をリセットし（ステップＳ３６）、判定値算出部１５によってステップＳ２６の動作が実行される。判定値Ｄの傾きが変化していない場合（ステップＳ３５，Ｎｏ）、アーク消失判定部１６は、ステップＳ３７の動作を実行する。
【００６２】
保護継電装置７Ａ、７Ｂのアーク消失判定部１６は、タイマＴ２が予め設定された判定値Ｔ２ｓｅｔよりも大きいか否かを判定する。タイマＴ２が判定値Ｔ２ｓｅｔよりも大きい場合（ステップＳ３７，Ｙｅｓ）、遮断器再投入判定部１７によってステップＳ３８の動作が実行され、タイマＴ２が判定値Ｔ２ｓｅｔ未満の場合（ステップＳ３７，Ｎｏ）、タイマＴ２によってステップＳ３３の動作が実行される。なお、判定値Ｔ２ｓｅｔの値は、例えば、５ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃである。
【００６３】
保護継電装置７Ａ、７Ｂの遮断器再投入判定部１７は、アーク消失判定部１６からのアーク消失検出信号を受信したとき、故障が解消したと判断して再投入指令を出力し（ステップＳ３８）、開閉制御部１２は、出力ケーブル８Ａ１、８Ｄ１を通して遮断器３Ａ１、３Ｄ１に投入指令を出する。故障検出部１１は、最終段遮断判定を行い、再閉路後の系統電圧、電流によって、万一アークが消失していない場合には、再び当該故障相の遮断器３Ａ１、３Ｄ１を遮断する。ただし、この故障検出部１１の処理は、公知の最終段判定処理方法によって実施するものとする。そして、保護継電装置７Ａ、７Ｂは、「エンド」において演算を停止する。
【００６４】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる保護継電装置７Ａ、７Ｂは、送電回線を成す複数の送電線２Ａ１〜２Ｃ１（２Ａ２〜２Ｃ２）のそれぞれに接続される変成器５Ａ１〜５Ｆ１（５Ａ２〜５Ｆ２）で検出された電圧に基づいて、故障が発生している故障回線２Ａ１〜２Ｃ１における故障相２Ａ１の電圧と故障が発生していない健全回線２Ａ２〜２Ｃ２における前記故障相２Ａ１に対応する相２Ａ２の電圧との相関関係を示す相関値（相関積分値）を算出すると共に、前記相関値の偏差の符号が負から正に変化し、かつ、前記遮断器３Ａ１の開放に伴うアークが消失したことが所定時間（Ｔ２ｓｅｔ）変化しない場合、または前記相関値の偏差の符号が正から負に変化し、かつ、前記遮断器３Ａ１の開放に伴うアークが消失したことが所定時間（Ｔ２ｓｅｔ）変化しない場合、アーク消失検出信号を出力するアーク消失検出部１３と、アーク消失検出信号に基づいて遮断器３Ａ１の投入指令を生成する指令生成部２０と、を備えるようにしたので、故障相２Ａ１のアークが消失したことを確定してから再投入指令を出力することができる。その結果、判定値算出部１５で算出された相関積分値に演算誤差などが含まれる場合でも、この演算誤差などを許容して、アークが消失したタイミングを精度よく判定することが可能である。
【００６５】
なお、実施の形態１、２に示した保護継電装置７Ａ、７Ｂは、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明は、再投入機能を有する送電線の保護継電装置に適用可能であり、特に、欠相状態での送電時間を短縮して系統の安定度を向上することができる発明として有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１Ａ１、１Ｂ１、１Ａ２、１Ｂ２  母線
２Ａ１、２Ｂ１、２Ｃ１、２Ａ２、２Ｂ２、２Ｃ２  送電線
３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１、３Ｄ１、３Ｅ１、３Ｆ１、３Ａ２、３Ｂ２、３Ｃ２、３Ｄ２、３Ｅ２、３Ｆ２  遮断器
４Ａ１、４Ｂ１、４Ｃ１、４Ｄ１、４Ｅ１、４Ｆ１、４Ａ２、４Ｂ２、４Ｃ２、４Ｄ２、４Ｅ２、４Ｆ２  変流器
５Ａ１、５Ｂ１、５Ｃ１、５Ｄ１、５Ｅ１、５Ｆ１、５Ａ２、５Ｂ２、５Ｃ２、５Ｄ２、５Ｅ２、５Ｆ２  変成器
６  情報ケーブル
７Ａ、７Ｂ  送電線の保護継電装置
８Ａ１、８Ｂ１、８Ｃ１、８Ｄ１、８Ｅ１、８Ｆ１、８Ａ２、８Ｂ２、８Ｃ２、８Ｄ２、８Ｅ２、８Ｆ２  出力ケーブル
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅ、９Ｆ  母線間遮断器
１１  故障検出部
１２  開閉制御部
１３  アーク消失検出部
１４  データ保持部
１５  判定値算出部
１６  アーク消失判定部
１７  遮断器再投入判定部
１８、１９  タイマ
２０  指令生成部
【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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