(57)【要約】【課題】計器用変圧器および変流器の数を減らすことができるとともに、各相電流に不平衡があっても検出感度を低下させることなく断線事故から三相交流回路を保護することができる断線保護継電システムを提供する。【解決手段】Ｒ相電流ＩRおよびＳ相電流ＩSを合成した合成電流ＩRyを検出するためのクロス貫通変流器２１と、ＴＲ線間電圧ＶTRを検出するための計器用変圧器２と、クロス貫通変流器２１から入力される合成電流ＩRyの変化量または変化率および位相変化角と計器用変圧器２から入力されるＴＲ線間電圧ＶTRの変化量または変化率および位相変化角とに基づいて断線事故を判定する断線保護継電装置１０とを具備する。【選択図】図１
2011091910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断線事故から三相交流回路を保護するための断線保護継電システムであって、
前記三相交流回路の第１乃至第３の相をそれぞれ流れる第１乃至第３の相電流（ＩR，ＩS，ＩT）のうちの該第１および第２の相電流を合成した合成電流（ＩRy）を検出するための合成電流検出手段（３1，３2；２１；２２；２３）と、
前記三相交流回路の１つの線間電圧を検出するための計器用変圧器（２）または前記三相交流回路の３つの相電圧の合成電圧を検出するための電圧合成変圧器（５１；５２）と、
前記合成電流検出手段から入力される前記合成電流と前記計器用変圧器から入力される前記１つの線間電圧または前記電圧合成変圧器から入力される前記合成電圧とに基づいて断線事故を判定する断線保護継電装置（１０）と、
を具備することを特徴とする、断線保護継電システム。
【請求項２】
前記断線保護継電装置が、前記合成電流の変化量または変化率および位相変化角と前記線間電圧または前記合成電圧の変化量または変化率および位相変化角とに基づいて断線事故を判定することを特徴とする、請求項１記載の断線保護継電システム。
【請求項３】
前記合成電流検出手段が、前記三相交流回路の前記第１の相が極性方向に貫通されているとともに該三相交流回路の前記第２の相が反極性方向に貫通されているクロス貫通変流器（２１）、または、前記三相交流回路の前記第１および第２の相に設置されたかつ差接続された変流器（３1，３2）、または、前記三相交流回路の前記第１および第２の相が極性方向に貫通されているストレート貫通変流器（２２）、または、前記三相交流回路の前記第１および第２の相に設置されたかつ和接続された変流器（３1，３2）、または、前記三相交流回路の前記第２の相が前記第１の相と同じ向きに異なる回数だけ貫通されている二相貫通変流器（２３）であることを特徴とする、請求項１または２記載の断線保護継電システム。
【請求項４】
前記電圧合成変圧器が、前記三相交流回路の前記第１の相の相電圧を極性方向で、該三相交流回路の前記第２の相の相電圧を反極性方向で、該三相交流回路の前記第３の相の相電圧を極性方向で２倍して合成するように２次側が結線された電圧合成変圧器（５１）、または、前記三相交流回路の前記第１の相の相電圧を極性方向で、該三相交流回路の前記第２の相の相電圧を反極性方向で、該三相交流回路の前記第３の相の相電圧を反極性方向で２倍して合成するように２次側が結線された電圧合成変圧器（５２）であることを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の断線保護継電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断線保護継電システムに関し、特に、断線事故から三相交流回路を保護するのに好適な断線保護継電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、断線事故から３相の送配電線（三相交流回路の一つ）を保護するために、図１４（ａ）に示すように、送配電線の受電端（以下、「Ｂ端」と称する。）側に不足電圧継電器１１１（電圧リレー）を設置するとともに、Ｂ端母線に設置された計器用変圧器２からＲ相、Ｓ相およびＴ相電圧ＶR，ＶS，ＶTを不足電圧継電器１１１に入力し、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電圧ＶR，ＶS，ＶTのうち１つまたは２つが電圧整定値以下になると、不足電圧継電器１１１が断線事故と判定して送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相のＢ端側にそれぞれ設置された第１乃至第３の遮断器４1〜４3にトリップ信号ＳTを出力することにより、第１乃至第３の遮断器４1〜４3を一括遮断するようにしている。
【０００３】
また、図１４（ｂ）に示すように、送配電線のＢ端側に電流継電器１１２（電流リレー）を設置するとともに、送配電線のＲ相、Ｓ相およびＴ相のＢ端側にそれぞれ設置された第１乃至第３の変流器３1〜３3（説明の簡単のため、変流比は１：１とする。）からＲ相、Ｓ相およびＴ相電流ＩR，ＩS，ＩTを電流継電器１１２に入力し、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電流ＩR，ＩS，ＩTのうち１つまたは２つが電流整定値以下になると、電流継電器１１２が断線事故と判定して第１乃至第３の遮断器４1〜４3にトリップ信号ＳTを出力することにより、第１乃至第３の遮断器４1〜４3を一括遮断するようにしている。
【０００４】
さらに、断線事故時に発生する逆相電流Ｉ2（または、零相電流Ｉ0）を検出して、以下の３つの判定条件ａ1〜ａ3がすべて満たされた場合に断線事故と判定している。
［判定条件ａ1］逆相電流Ｉ2が正相電流Ｉ1のｋ倍（ｋ（逆相電流検出感度）＝１０〜２０％）以上であること（逆相電流の発生）。
なお、正相電流Ｉ1および逆相電流Ｉ2は、（１）式および（２）式により算出される。
Ｉ1＝（ＩR＋ａＩS＋ａ2ＩT）／３      （１）
Ｉ2＝（ＩR＋ａ2ＩS＋ａＩT）／３      （２）
ここで、ａ（ベクトルオペレータ）＝−１／２＋ｊ×３1/2／２
［判定条件ａ2］３相のうち１相または２相の負荷電流が最小負荷電流Ｉmin未満になったこと（事故相における負荷電流の喪失）。
［判定条件ａ3］３相のうち残りの２相または１相の負荷電流が最小負荷電流Ｉmin以上であること（健全相の存在）。
【０００５】
なお、下記の特許文献１には、ディジタル保護継電装置において負荷電流の変動や変流器の違いに関係なく１相断線を確実に判定するために、電力系統の３相電流を保護継電装置へ変流器を介して入力し、アナログ入力部を経てサンプリングしディジタル量化した３相電流を演算処理部に導き、零相電流Ｉ0，正相電流Ｉ1および逆相電流Ｉ2を算出して、次式がそれぞれ成立して所定時間継続する時に１相断線と判定する常時監視方式が開示されている。
３Ｉ0／（３Ｔ1＋Ｋ0）＞Ｋ1Ｉ1＞Ｋ2
３Ｔ0／３Ｉ1＞Ｋ3
ここで、Ｋ1，Ｋ3＝零相／正相設定値。
Ｋ0＝アナログ入力部誤差に相当した正相分オフセット量。
Ｋ2＝アナログ入力部における誤差を含めた正相電流設定値。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１０７６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の電圧リレーまたは電流リレーを用いる断線保護方式では、計器用変圧器および電圧リレー（計器用変圧器２および不足電圧継電器１１１）または変流器および電流リレー（第１乃至第３の変流器３1〜３3および電流継電器１１２）が３相分必要であるという問題があった。
また、断線事故時に発生する逆相電流Ｉ2（零相電流Ｉ0）を用いる断線保護方式では、変流器が３相分必要であるという問題のほかに、送配電線の各相電流が平衡である場合には逆相電流検出感度ｋを大きくしても特に問題ないが、送配電線の各相電流に不平衡がある場合には正常時に発生する逆相電流Ｉ2によって誤動作する可能性があるので、逆相電流検出感度ｋを大きくすることができないという問題もあった。
【０００８】
本発明の目的は、計器用変圧器および変流器の数を減らすことができるとともに、各相電流に不平衡があっても検出感度を低下させることなく断線事故から三相交流回路を保護することができる断線保護継電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の断線保護継電システムは、断線事故から三相交流回路を保護するための断線保護継電システムであって、前記三相交流回路の第１乃至第３の相をそれぞれ流れる第１乃至第３の相電流（ＩR，ＩS，ＩT）のうちの該第１および第２の相電流を合成した合成電流（ＩRy）を検出するための合成電流検出手段（３1，３2；２１；２２；２３）と、前記三相交流回路の１つの線間電圧を検出するための計器用変圧器（２）または前記三相交流回路の３つの相電圧の合成電圧を検出するための電圧合成変圧器（５１；５２）と、前記合成電流検出手段から入力される前記合成電流と前記計器用変圧器から入力される前記１つの線間電圧または前記電圧合成変圧器から入力される前記合成電圧とに基づいて断線事故を判定する断線保護継電装置（１０）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記断線保護継電装置が、前記合成電流の変化量または変化率および位相変化角と前記線間電圧または前記合成電圧の変化量または変化率および位相変化角とに基づいて断線事故を判定してもよい。
前記合成電流検出手段が、前記三相交流回路の前記第１の相が極性方向に貫通されているとともに該三相交流回路の前記第２の相が反極性方向に貫通されているクロス貫通変流器（２１）、または、前記三相交流回路の前記第１および第２の相に設置されたかつ差接続された変流器（３1，３2）、または、前記三相交流回路の前記第１および第２の相が極性方向に貫通されているストレート貫通変流器（２２）、または、前記三相交流回路の前記第１および第２の相に設置されたかつ和接続された変流器（３1，３2）、または、前記三相交流回路の前記第２の相が前記第１の相と同じ向きに異なる回数だけ貫通されている二相貫通変流器（２３）であってもよい。
前記電圧合成変圧器が、前記三相交流回路の前記第１の相の相電圧を極性方向で、該三相交流回路の前記第２の相の相電圧を反極性方向で、該三相交流回路の前記第３の相の相電圧を極性方向で２倍して合成するように２次側が結線された電圧合成変圧器（５１）、または、前記三相交流回路の前記第１の相の相電圧を極性方向で、該三相交流回路の前記第２の相の相電圧を反極性方向で、該三相交流回路の前記第３の相の相電圧を反極性方向で２倍して合成するように２次側が結線された電圧合成変圧器（５２）であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の断線保護継電システムは、合成電流検出手段から入力される合成電流と計器用変圧器から入力される１つの線間電圧または電圧合成変圧器から入力される合成電圧とに基づいて断線事故を判定するため、以下に示す効果を奏する。
（１）計器用変圧器および変流器の数を減らすことができる。
（２）各相の不平衡電流の影響を受けない合成電流の変化量または変化率に基づいて断線事故を判定するので、各相電流に不平衡があっても検出感度を低下させることなく断線事故から三相交流回路を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施例による断線保護継電システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示したクロス貫通変流器２１から出力される正常時の合成電流ＩRy’と図１に示した計器用変圧器２から出力される正常時のＴＲ線間電圧ＶTR’について説明するためのベクトル図である。
【図３】図１に示した断線保護継電装置１０の具体的構成例を示すブロック図である。
【図４】図１に示したクロス貫通変流器２１から出力される合成電流ＩRyと図１に示した計器用変圧器２から出力されるＴＲ線間電圧ＶTRについて説明するためのベクトル図であり、（ａ）はＲ相断線時のベクトル図であり、（ｂ）はＳ相断線時のベクトル図であり、（ｃ）はＴ相断線時のベクトル図である。
【図５】図１に示した計器用変圧器２の代わりに用いられる電圧合成変圧器の構成を示す図であり、（ａ）は電圧合成変圧器５１の構成を示す図であり、（ｂ）は電圧合成変圧器５２の構成を示す図である。
【図６】図５（ａ）に示した電圧合成変圧器５１から出力される合成電圧ＶR-S+2Tについて説明するためのベクトル図であり、（ａ）は正常時のベクトル図であり、（ｂ）はＲ相断線時のベクトル図であり、（ｃ）はＳ相断線時のベクトル図であり、（ｄ）はＴ相断線時のベクトル図である。
【図７】図５（ｂ）に示した電圧合成変圧器５２から出力される合成電圧ＶR-S-2Tについて説明するためのベクトル図であり、（ａ）は正常時のベクトル図であり、（ｂ）はＲ相断線時のベクトル図であり、（ｃ）はＳ相断線時のベクトル図であり、（ｄ）はＴ相断線時のベクトル図である。
【図８】本発明の第４の実施例による断線保護継電システムの構成を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施例による断線保護継電システムの構成を示す図である。
【図１０】図９に示したストレート貫通変流器２２から出力される合成電流ＩRyについて説明するためのベクトル図であり、（ａ）は正常時のベクトル図であり、（ｂ）はＲ相断線時のベクトル図であり、（ｃ）はＳ相断線時のベクトル図であり、（ｄ）はＴ相断線時のベクトル図である。
【図１１】本発明の第８の実施例による断線保護継電システムの構成を示す図である。
【図１２】本発明の第９の実施例による断線保護継電システムの構成を示す図である。
【図１３】図１２に示した二相貫通変流器２３から出力される合成電流ＩRyについて説明するためのベクトル図であり、（ａ）は正常時のベクトル図であり、（ｂ）はＲ相断線時のベクトル図であり、（ｃ）はＳ相断線時のベクトル図であり、（ｄ）はＴ相断線時のベクトル図である。
【図１４】従来の断線保護方式について説明するための図であり、（ａ）は電圧リレー用いる断線保護方式について説明するための図であり、（ｂ）は電流リレーを用いる断線保護方式について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上記の目的を、第１乃至第３の相電流のうちの第１および第２の相電流を合成した合成電流の変化量または変化率および位相変化角と第２および第３の相間の線間電圧または第３および第１の相間の線間電圧または３つの相電圧の合成電圧の変化量または変化率および位相変化角とに基づいて断線事故を判定することにより実現した。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の断線保護継電システムの実施例について図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、
（１）正常時のＲ相、Ｓ相およびＴ相電流ＩR’，ＩS’，ＩT’の大きさを基準（＝１）とし、正常時のＲ相電流ＩR’の位相θR’を基準（＝０°）とする。また、正常時のＲ相、Ｓ相およびＴ相電圧ＶR’，ＶS’，ＶT’の大きさを基準（＝１）とし、正常時のＲ相電圧ＶR’の位相を基準（＝０°）とする。
（２）合成電流ＩRyの正常時の合成電流ＩRy’に対する変化率を電流変化率ＫRyと称し、合成電流ＩRyの位相θRyの正常時の合成電流ＩRy’の位相θRy’に対する変化量（位相変化角）を電流位相変化角ΔθRyと称する。また、ＴＲ線間電圧ＶTRの正常時のＴＲ線間電圧ＶTR’に対する変化率を電圧変化率ＫTRと称し、ＴＲ線間電圧ＶTRの位相θTRの正常時のＴＲ線間電圧ＶTR’の位相θTR’に対する変化量（位相変化角）を電圧位相変化角ΔθTRと称し、合成電圧ＶR-S+2Tの正常時の合成電圧ＶR-S+2T’に対する変化率を電圧変化率ＫR-S+2Tと称し、合成電圧ＶR-S+2Tの位相θR-S+2Tの正常時の合成電圧ＶR-S+2T’の位相θR-S+2T’に対する変化角を電圧位相変化角ΔθR-S+2Tと称し、合成電圧ＶR-S-2Tの正常時の合成電圧ＶR-S-2T’に対する変化率を電圧変化率ＫR-S-2Tと称し、合成電圧ＶR-S-2Tの位相θR-S-2Tの正常時の合成電圧ＶR-S-2T’の位相θR-S-2T’に対する変化角を電圧位相変化角ΔθR-S-2Tと称する。
【００１４】
本発明の断線保護継電システムは、電流要素として三相交流回路の２つの相電流の合成電流を用いるとともに、電圧要素として三相交流回路の１つの線間電圧または３つの相電圧の合成電圧を用いることを特徴とする。
また、本発明の断線保護継電システムは、断線事故時における健全相を流れる相電流の大きさおよび位相の対称的変化（健全相の事故時／正常時の電流変化量と電流位相変化角の絶対値とが同じになる変化）と断線事故時における健全相の相電圧の大きさおよび位相の対称的変化（健全相の事故時／正常時の電圧変化量と電圧位相変化角の絶対値とが同じになる変化）に着目して断線事故と判定することを特徴とする。
【００１５】
三相交流回路が３相の送配電線である場合には、本発明の第１の実施例による断線保護継電システムでは、図１に示すように、断線保護継電装置１０は送配電線のＢ端側に設置される。
【００１６】
断線保護継電装置１０は、送配電線のＢ端側に設置されたクロス貫通変流器２１から入力される合成電流ＩRyに基づいて動作する。
【００１７】
ここで、クロス貫通変流器２１は、２次コイルを巻装した環状鉄心に送配電線のＲ相およびＳ相を逆向きにかつ任意の角度でクロスさせて貫通させた貫通形変流器である。
すなわち、送配電線のＲ相はクロス貫通変流器２１の極性方向（環状鉄心の第１の開口面側から環状鉄心の第２の開口面への方向）に貫通されているが、送配電線のＳ相はクロス貫通変流器２１の反極性方向（環状鉄心の第２の開口面から環状鉄心の第１の開口面への方向）に貫通されている。
【００１８】
したがって、正常時のＲ相電流ＩR’と正常時のＳ相電流ＩS’とは図２（ａ）に示すように１２０°の位相差でクロス貫通変流器２１の環状鉄心を逆向きに貫通して流れる（すなわち、正常時のＲ相電流ＩR’はクロス貫通変流器２１を極性方向に貫通して流れ、正常時のＳ相電流ＩS’はクロス貫通変流器２１を反極性方向に貫通して流れる）ため、クロス貫通変流器２１から断線保護継電装置１０に入力される正常時の合成電流ＩRy’は正常時のＲ相電流ＩR’と正常時のＳ相電流ＩS’とのベクトル差となり、正常時の合成電流ＩRy’の大きさおよび位相は３1/2および３３０°となる。
｜ＩRy’｜＝｜ＩR’−ＩS’｜＝３1/2×｜ＩR’｜＝３1/2
θRy’＝３３０°
【００１９】
また、計器用変圧器２から断線保護継電装置１０に入力される正常時のＴＲ相線間電圧ＶTR’ の大きさおよび位相は３1/2および２１０°となる（図２（ｂ）参照）。
｜ＶTR’｜＝｜ＶT’−ＶR’｜＝３1/2×｜ＶR’｜＝３1/2
θTR’＝２１０°
【００２０】
断線保護継電装置１０は、図２に示すように、入力変換器１１と、アナログ入力部１２と、メモリ１３と、電流変化率・電流位相変化角算出部１４と、電圧変化率・電圧位相変化角算出部１５と、リレー演算処理部１６と、整定・表示部１７と、入出力部１８と、外部機器インターフェース部（外部機器Ｉ／Ｆ部）１９とを具備する。
【００２１】
入力変換器１１は、クロス貫通変流器２１から入力される合成電流ＩRyおよび計器用変圧器２から入力されるＴＲ線間電圧ＶTRのレベルをアナログ入力部１２の処理に適したレベルに変換する。なお、説明の簡単のために、クロス貫通変流器２１の変流比および計器用変圧器２の変圧比は共に１：１とする。
アナログ入力部１２は、バンドパスフィルタとサンプリングホールド回路とマルチプレクサ回路とアナログ／ディジタル変換器とを備え、入力変換器１１から入力されるアナログの合成電流ＩRyおよびＴＲ線間電圧ＶTRをディジタルの合成電流ＩRyおよびＴＲ線間電圧ＶTRに変換する。
メモリ１３は、アナログ入力部１２によってディジタルデータに変換された合成電流ＩRyおよびＴＲ線間電圧ＶTRを格納するためのものである。
【００２２】
電流変化率・電流位相変化角算出部１４は、アナログ入力部１２から入力される合成電流ＩRyの大きさをメモリ１３に格納されている１サイクル前の合成電流ＩRyの大きさで割ることにより、合成電流ＩRyの変化率を算出する。
また、電流変化率・電流位相変化角算出部１４は、アナログ入力部１２から入力される合成電流ＩRyの位相θRyからメモリ１３に格納されている１サイクル前の合成電流ＩRyの位相θRyを引くことにより、合成電流ＩRyの位相変化角を算出する。
【００２３】
電圧変化率・電圧位相変化角算出部１５は、アナログ入力部１２から入力されるＴＲ線間電圧ＶTRの大きさをメモリ１３に格納されている１サイクル前のＴＲ線間電圧ＶTRの大きさで割ることにより、ＴＲ線間電圧ＶTRの変化率を算出する。
また、電圧変化率・電圧位相変化角算出部１５は、アナログ入力部１２から入力されるＴＲ線間電圧ＶTRの位相θTRからメモリ１３に格納されている１サイクル前のＴＲ線間電圧ＶTRの位相θTRを引くことにより、ＴＲ線間電圧ＶTRの位相変化角を算出する。
【００２４】
リレー演算処理部１６は、電流変化率・電流位相変化角算出部１４によって算出された合成電流ＩRyの変化率および位相変化角と電圧変化率・電圧位相変化角算出部１５によって算出されたＴＲ線間電圧ＶTRの変化率および位相変化角とに基づいて後述する断線事故判定処理を行うことにより断線事故を判定し、送配電線のＢ端側に設置された第１乃至第３の遮断器４1〜４3を一括遮断するためのトリップ信号ＳTを生成し、生成したトリップ信号ＳTを入出力部１８および外部機器インターフェース部１９を介して第１乃至第３の遮断器４1〜４3に送信する。
【００２５】
整定・表示部１７は、リレー整定処理を行うとともに、整定値などを外部に表示する。
【００２６】
次に、送配電線において断線事故が発生したときの電流変化率ＫRy、電流位相変化角ΔθRy、電圧変化率ＫTRおよび電圧位相変化角ΔθTRについて、図４を参照して説明する。
【００２７】
（１）Ｒ相断線時
送配電線のＲ相に断線事故が発生すると、図４（ａ−１）に示すように、Ｒ相電流ＩRは０となり、健全相を流れるＳ相およびＴ相電流ＩS，ＩTの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電流ＩRyの大きさおよび位相は（１−１）式および（１−２）式でそれぞれ表される。
｜ＩRy｜＝｜ＩR−ＩS｜＝｜０−ＩS｜＝｜ＩT｜＝３1/2／２    （１−１）
θRy＝２７０°    （１−２）
したがって、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは（１−３）式および（１−４）式でそれぞれ表される。
ＫRy＝｜ＩRy｜／｜ＩRy’｜＝（３1/2／２）／３1/2＝０．５    （１−３）
ΔθRy＝θRy−θRy’＝２７０°−３３０°＝−６０°    （１−４）
また、送配電線のＲ相に断線事故が発生すると、図４（ａ−２）に示すように、Ｒ相電圧ＶRは０となり、健全相のＳ相およびＴ相電圧ＶS，ＶTの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、ＴＲ相線間電圧ＶTRの大きさおよび位相は（１−５）式および（１−６）式でそれぞれ表される。
｜ＶTR｜＝｜ＶT−ＶR｜＝｜ＶT−０｜＝｜ＶT｜＝３1/2／２    （１−５）
θTR＝２７０°    （１−６）
したがって、電圧変化率ＫTRおよび電圧位相変化角ΔθTRは（１−７）式および（１−８）式でそれぞれ表される。
ＫTR＝｜ＶTR｜／｜ＶTR’｜＝（３1/2／２）／３1/2＝０．５    （１−７）
ΔθTR＝θTR−θTR’＝２７０°−２１０°＝６０°    （１−８）
【００２８】
（２）Ｓ相断線時
送配電線のＳ相に断線事故が発生すると、図４（ｂ−１）に示すように、Ｓ相電流ＩSは０となり、健全相を流れるＲ相およびＴ相電流ＩR，ＩTの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電流ＩRyの大きさおよび位相は（２−１）式および（２−２）式でそれぞれ表される。
｜ＩRy｜＝｜ＩR−ＩS｜＝｜ＩR−０｜＝｜ＩR｜＝３1/2／２    （２−１）
θRy1＝３０°    （２−２）
したがって、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは（２−３）式および（２−４）式でそれぞれ表される。
ＫRy＝｜ＩRy｜／｜ＩRy’｜＝（３1/2／２）／３1/2＝０．５    （２−３）
ΔθRy＝θRy−θRy’＝３０°−３３０°＝−３００°＝６０°    （２−４）
また、送配電線のＳ相に断線事故が発生すると、図４（ｂ−２）に示すように、Ｓ相電圧ＶSは０となり、健全相のＲ相およびＴ相電圧ＶR，ＶTの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、ＴＲ相線間電圧ＶTRの大きさおよび位相は（２−５）式および（２−６）式でそれぞれ表される。
｜ＶTR｜＝｜ＶT−ＶR｜＝２×｜ＶT｜＝２×３1/2／２＝３1/2    （２−５）
θTR＝２１０°    （２−６）
したがって、電圧変化率ＫTRおよび電圧位相変化角ΔθTRは（２−７）式および（２−８）式でそれぞれ表される。
ＫTR＝｜ＶTR｜／｜ＶTR’｜＝３1/2／３1/2＝１    （２−７）
ΔθTR＝θTR−θTR’＝２１０°−２１０°＝０°    （２−８）
【００２９】
（３）Ｔ相断線時
送配電線のＴ相に断線事故が発生すると、図４（ｃ−１）に示すように、Ｔ相電流ＩTは０となり、健全相を流れるＲ相およびＳ相電流ＩR，ＩSの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電流ＩRyの大きさおよび位相は（３−１）式および（３−２）式でそれぞれ表される。
｜ＩRy｜＝｜ＩR−ＩS｜＝２×｜ＩR｜＝２×３1/2／２＝３1/2    （３−１）
θRy＝３３０°    （３−２）
したがって、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは（３−３）式および（３−４）式でそれぞれ表される。
ＫRy＝｜ＩRy｜／｜ＩRy’｜＝３1/2／３1/2＝１    （３−３）
ΔθRy＝θRy−θRy’＝３３０°−３３０°＝０°    （３−４）
また、送配電線のＴ相に断線事故が発生すると、図４（ｃ−２）に示すように、Ｔ相電圧ＶTは０となり、健全相のＲ相およびＳ相電圧ＶR，ＶSの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、ＴＲ相線間電圧ＶTRの大きさおよび位相は（３−５）式および（３−６）式でそれぞれ表される。
｜ＶTR｜＝｜ＶT−ＶR｜＝｜０−ＶR｜＝｜ＶS｜＝３1/2／２    （３−５）
θTR＝１５０°    （３−６）
したがって、電圧変化率ＫTRおよび電圧位相変化角ΔθTRは（３−７）式および（３−８）式でそれぞれ表される。
ＫTR＝｜ＶTR｜／｜ＶTR’｜＝（３1/2／２）／３1/2＝０．５    （３−７）
ΔθTR＝θTR−θTR’＝１５０°−２１０°＝−６０°    （３−８）
【００３０】
次に、断線保護継電装置１０のリレー演算処理部１６における断線事故判定処理方法について説明する。
【００３１】
リレー演算処理部１６は、電流変化率ＫRyおよび電圧変化率ＫTRについては±１０％の裕度α（＝０．９〜１．１）を持たせ、電流位相変化角ΔθRyおよび電圧位相変化角ΔθTRについては±１０°の裕度β（＝−１０°〜１０°）を持たせて、以下のように断線回線を判定する。
（１）０．４５≦ＫRy≦０．５５、−７０°≦ΔθRy≦−５０°、０．４５≦ＫTR≦０．５５、５０°≦ΔθTR≦７０°の場合には、送配電線のＲ相で断線事故が発生したと判定する。
（２）０．４５≦ＫRy≦０．５５、５０°≦ΔθRy≦７０°、０．９≦ＫTR≦１．１、−１０°≦ΔθTR≦１０°の場合には、送配電線のＳ相で断線事故が発生したと判定する。
（３）０．９≦ＫRy≦１．１、−１０°≦ΔθRy≦１０°、０．４５≦ＫTR≦０．５５、−７０°≦ΔθTR≦−５０°の場合には、送配電線のＴ相で断線事故が発生したと判定する。
【実施例２】
【００３２】
次に、本発明の第２の実施例による断線保護継電システムについて、図５（ａ）および図６を参照して説明する。
本実施例による断線保護継電システムは、図１に示した計器用変圧器２の代わりに図５（ａ）に示す電圧合成変圧器５１を用いる点で、上述した第１の実施例による断線保護継電システムと異なる。
【００３３】
ここで、電圧合成変圧器５１の２次側は、Ｒ相電圧ＶRを極性方向で、Ｓ相電圧ＶSを反極性方向で、Ｔ相電圧ＶTを極性方向で２倍して合成するように結線されている。
【００３４】
したがって、電圧合成変圧器５１から断線保護継電装置１０に入力される正常時の合成電圧ＶR-S+2T’は正常時のＲ相電圧ＶR’と極性が負の正常時のＳ相電圧ＶS’（＝−ＶS’）と正常時のＴ相電圧ＶT’を２倍した電圧（＝２ＶT’）とのベクトル和となるが、正常時のＲ相、Ｓ相およびＴ相電圧ＶR’，ＶS’，ＶT’は図６（ａ）に示すように位相が１２０°間隔でずれているため、正常時の合成電圧ＶR-S+2T’の大きさおよび位相は７1/2および２８９．１°となる。
｜ＶR-S+2T’｜＝｜ＶR’−ＶS’＋２ＶT’｜＝７1/2
θR-S+2T’＝２８９．１°
【００３５】
次に、送配電線において断線事故が発生したときの電圧変化率ＫR-S+2Tおよび電圧位相変化角ΔθR-S+2Tについて、図６（ｂ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００３６】
（１）Ｒ相断線時
送配電線のＲ相に断線事故が発生すると、クロス貫通変流器２１から断線保護継電装置１０に入力される合成電流ＩRyの大きさおよび位相は上記（１−１）式および上記（１−２）式でそれぞれ表され、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは上記（１−３）式および上記（１−４）式でそれぞれ表される。
また、送配電線のＲ相に断線事故が発生すると、図６（ｂ）に示すように、Ｒ相電圧ＶRは０となり、健全相のＳ相およびＴ相電圧ＶS，ＶTの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電圧ＶR-S+2Tの大きさおよび位相は（４−１）式および（４−２）式でそれぞれ表される。
｜ＶR-S+2T｜＝｜ＶR−ＶS＋２ＶT｜＝｜０−ＶS＋２ＶT｜＝｜−ＶS＋２ＶT｜＝３×｜ＶT｜＝３×３1/2／２    （４−１）
θR-S+2T＝２７０°    （４−２）
したがって、電圧変化率ＫR-S+2Tおよび電圧位相変化角ΔθR-S+2Tは（４−３）式および（４−４）式でそれぞれ表される。
ＫR-S+2T＝｜ＶR-S+2T｜／｜ＶR-S+2T’｜＝（３×３1/2／２）／７1/2（≒０．９８）    （４−３）
ΔθR-S+2T＝θR-S+2T−θR-S+2T’＝２７０°−２８９．１°＝−１９．１°    （４−４）
【００３７】
（２）Ｓ相断線時
送配電線のＳ相に断線事故が発生すると、合成電流ＩRyの大きさおよび位相は上記（２−１）式および上記（２−２）式でそれぞれ表され、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは上記（２−３）式および上記（２−４）式でそれぞれ表される。
また、送配電線のＳ相に断線事故が発生すると、図６（ｃ）に示すように、Ｓ相電圧ＶSは０となり、健全相のＲ相およびＴ相電圧ＶR，ＶTの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電圧ＶR-S+2Tの大きさおよび位相は（５−１）式および（５−２）式でそれぞれ表される。
｜ＶR-S+2T｜＝｜ＶR−ＶS＋２ＶT｜＝｜ＶR−０＋２ＶT｜＝｜ＶR＋２ＶT｜＝｜ＶT｜＝３1/2／２    （５−１）
θR-S+2T＝２１０°    （５−２）
したがって、電圧変化率ＫR-S+2Tおよび電圧位相変化角ΔθR-S+2Tは（５−３）式および（５−４）式でそれぞれ表される。
ＫR-S+2T＝｜ＶR-S+2T｜／｜ＶR-S+2T’｜＝（３1/2／２）／７1/2（≒０．３３）    （５−３）
ΔθR-S+2T＝θR-S+2T−θR-S+2T’＝２１０°−２８９．１°＝−７９．１°    （５−４）
【００３８】
（３）Ｔ相断線時
送配電線のＴ相に断線事故が発生すると、合成電流ＩRyの大きさおよび位相は上記（３−１）式および上記（３−２）式でそれぞれ表され、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは上記（３−３）式および上記（３−４）式でそれぞれ表される。
また、送配電線のＴ相に断線事故が発生すると、図６（ｄ）に示すように、Ｔ相電圧ＶTは０となり、健全相のＲ相およびＳ相電圧ＶR，ＶSの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電圧ＶR-S+2Tの大きさおよび位相は（６−１）式および（６−２）式でそれぞれ表される。
｜ＶR-S+2T｜＝｜ＶR−ＶS＋２ＶT｜＝｜ＶR−ＶS＋０｜＝｜ＶR−ＶS｜＝２×｜ＶR｜＝２×３1/2／２＝３1/2    （５−１）
θR-S+2T＝３３０°    （６−２）
したがって、電圧変化率ＫR-S+2Tおよび電圧位相変化角ΔθR-S+2Tは（６−３）式および（６−４）式でそれぞれ表される。
ＫR-S+2T＝｜ＶR-S+2T｜／｜ＶR-S+2T’｜＝３1/2／７1/2（≒０．６５）    （６−３）
ΔθR-S+2T＝θR-S+2T−θR-S+2T’＝３３０°−２８９．１°＝４０．９°    （６−４）
【００３９】
次に、断線保護継電装置１０のリレー演算処理部１６における断線事故判定処理方法について説明する。
【００４０】
リレー演算処理部１６は、電流変化率ＫRyおよび電圧変化率ＫR-S+2Tについては±１０％の裕度α（＝０．９〜１．１）を持たせ、電流位相変化角ΔθRyおよび電圧位相変化角ΔθR-S+2Tについては±１０°の裕度β（＝−１０°〜１０°）を持たせて、以下のように断線回線を判定する。
（１）０．４５≦ＫRy≦０．５５、−７０°≦ΔθRy≦−５０°、０．８８≦ＫR-S+2T≦１．１、−２９．１°≦ΔθR-S+2T≦−９．１°の場合には、送配電線のＲ相で断線事故が発生したと判定する。
（２）０．４５≦ＫRy≦０．５５、５０°≦ΔθRy≦７０°、０．３０≦ＫR-S+2T≦０．３６、−８９．１°≦ΔθR-S+2T≦−６９．１°の場合には、送配電線のＳ相で断線事故が発生したと判定する。
（３）０．９≦ＫRy≦１．１、−１０°≦ΔθRy≦１０°、０．５９≦ＫR-S+2T≦０．７２、３０．９°≦ΔθR-S+2T≦５０．９°の場合には、送配電線のＴ相で断線事故が発生したと判定する。
【実施例３】
【００４１】
次に、本発明の第３の実施例による断線保護継電システムについて、図５（ｂ）および図７を参照して説明する。
本実施例による断線保護継電システムは、図１に示した計器用変圧器２の代わりに図５（ｂ）に示す電圧合成変圧器５２を用いる点で、上述した第１の実施例による断線保護継電システムと異なる。
【００４２】
ここで、電圧合成変圧器５２の２次側は、Ｒ相電圧ＶRを極性方向で、Ｓ相電圧ＶSを反極性方向で、Ｔ相電圧ＶTを反極性方向で２倍して合成するように結線されている。
【００４３】
したがって、電圧合成変圧器５２から断線保護継電装置１０に入力される正常時の合成電圧ＶR-S-2T’は正常時のＲ相電圧ＶR’と極性が負の正常時のＳ相電圧ＶS’（＝−ＶS’）と極性が負の正常時のＴ相電圧ＶT’を２倍した電圧（＝−２ＶT’）とのベクトル和となるが、正常時のＲ相、Ｓ相およびＴ相電圧ＶR’，ＶS’，ＶT’は図７（ａ）に示すように位相が１２０°間隔でずれているため、正常時の合成電圧ＶR-S-2T’の大きさおよび位相は７1/2および１９．１°となる。
｜ＶR-S-2T’｜＝｜ＶR’−ＶS’−２ＶT’｜＝７1/2
θR-S-2T’＝１９．１°
【００４４】
次に、送配電線において断線事故が発生したときの電圧変化率ＫR-S-2Tおよび電圧位相変化角ΔθR-S-2Tについて、図７（ｂ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００４５】
（１）Ｒ相断線時
送配電線のＲ相に断線事故が発生すると、クロス貫通変流器２１から断線保護継電装置１０に入力される合成電流ＩRyの大きさおよび位相は上記（１−１）式および上記（１−２）式でそれぞれ表され、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは上記（１−３）式および上記（１−４）式でそれぞれ表される。
また、送配電線のＲ相に断線事故が発生すると、図７（ｂ）に示すように、Ｒ相電圧ＶRは０となり、健全相のＳ相およびＴ相電圧ＶS，ＶTの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電圧ＶR-S-2Tの大きさおよび位相は（７−１）式および（７−２）式でそれぞれ表される。
｜ＶR-S-2T｜＝｜ＶR−ＶS−２ＶT｜＝｜０−ＶS−２ＶT｜＝｜−ＶS−２ＶT｜＝｜ＶS｜＝３1/2／２    （７−１）
θR-S-2T＝９０°    （７−２）
したがって、電圧変化率ＫR-S-2Tおよび電圧位相変化角ΔθR-S-2Tは（７−３）式および（７−４）式でそれぞれ表される。
ＫR-S-2T＝｜ＶR-S-2T｜／｜ＶR-S-2T’｜＝（３1/2／２）／７1/2（≒０．３３）    （７−３）
ΔθR-S-2T＝θR-S-2T−θR-S-2T’＝９０°−１９．１°＝７０．９°    （７−４）
【００４６】
（２）Ｓ相断線時
送配電線のＳ相に断線事故が発生すると、合成電流ＩRyの大きさおよび位相は上記（２−１）式および上記（２−２）式でそれぞれ表され、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは上記（２−３）式および上記（２−４）式でそれぞれ表される。
また、送配電線のＳ相に断線事故が発生すると、図７（ｃ）に示すように、Ｓ相電圧ＶSは０となり、健全相のＲ相およびＴ相電圧ＶR，ＶTの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電圧ＶR-S-2Tの大きさおよび位相は（８−１）式および（８−２）式でそれぞれ表される。
｜ＶR-S-2T｜＝｜ＶR−ＶS−２ＶT｜＝｜ＶR−０−２ＶT｜＝｜ＶR−２ＶT｜＝３×｜ＶR｜＝３×３1/2／２    （８−１）
θR-S-2T＝３０°    （８−２）
したがって、電圧変化率ＫR-S-2Tおよび電圧位相変化角ΔθR-S-2Tは（８−３）式および（８−４）式でそれぞれ表される。
ＫR-S-2T＝｜ＶR-S-2T｜／｜ＶR-S-2T’｜＝（３×３1/2／２）−７1/2（≒０．９８）    （８−３）
ΔθR-S-2T＝θR-S-2T−θR-S-2T’＝３０°−１９．１°＝１０．９°    （８−４）
【００４７】
（３）Ｔ相断線時
送配電線のＴ相に断線事故が発生すると、合成電流ＩRyの大きさおよび位相は上記（３−１）式および上記（３−２）式でそれぞれ表され、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは上記（３−３）式および上記（３−４）式でそれぞれ表される。
また、送配電線のＴ相に断線事故が発生すると、図７（ｄ）に示すように、Ｔ相電圧ＶTは０となり、健全相のＲ相およびＳ相電圧ＶR，ＶSの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電圧ＶR-S-2Tの大きさおよび位相は（９−１）式および（９−２）式でそれぞれ表される。
｜ＶR-S-2T｜＝｜ＶR−ＶS−２ＶT｜＝｜ＶR−ＶS−０｜＝｜ＶR−ＶS｜＝２×｜ＶR｜＝２×３1/2／２＝３1/2    （９−１）
θR-S-2T＝３３０°    （９−２）
したがって、電圧変化率ＫR-S-2Tおよび電圧位相変化角ΔθR-S-2Tは（９−３）式および（９−４）式でそれぞれ表される。
ＫR-S-2T＝｜ＶR-S-2T｜／｜ＶR-S-2T’｜＝３1/2／７1/2（≒０．６５）    （９−３）
ΔθR-S-2T＝θR-S-2T−θR-S-2T’＝３３０°−１９．１°＝３１０．９°＝−４９．１°    （９−４）
【００４８】
次に、断線保護継電装置１０のリレー演算処理部１６における断線事故判定処理方法について説明する。
【００４９】
リレー演算処理部１６は、電流変化率ＫRyおよび電圧変化率ＫR-S-2Tについては±１０％の裕度α（＝０．９〜１．１）を持たせ、電流位相変化角ΔθRyおよび電圧位相変化角ΔθR-S-2Tについては±１０°の裕度β（＝−１０°〜１０°）を持たせて、以下のように断線回線を判定する。
（１）０．４５≦ＫRy≦０．５５、−７０°≦ΔθRy≦−５０°、０．３０≦ＫR-S-2T≦０．３６、６０．９°≦ΔθR-S-2T≦８０．９°の場合には、送配電線のＲ相で断線事故が発生したと判定する。
（２）０．４５≦ＫRy≦０．５５、５０°≦ΔθRy≦７０°、０．８８≦ＫR-S-2T≦１．１、０．９°≦ΔθR-S-2T≦２０．９°の場合には、送配電線のＳ相で断線事故が発生したと判定する。
（３）０．９≦ＫRy≦１．１、−１０°≦ΔθRy≦１０°、０．５９≦ＫR-S-2T≦０．７２、−５９．１°≦ΔθR-S-2T≦−３９．１°の場合には、送配電線のＴ相で断線事故が発生したと判定する。
【実施例４】
【００５０】
次に、本発明の第４の実施例による断線保護継電システムについて、図８を参照して説明する。
本実施例による断線保護継電システムは、図１に示したクロス貫通変流器２１の代わりに図８に示すように差接続された第１および第２の変流器３1，３2を用いる点で、上述した第１の実施例による断線保護継電システムと異なる。
【００５１】
ここで、第１および第２の変流器３1，３2は、送配電線のＲ相およびＳ相にそれぞれ設置されている。
したがって、差接続された第１および第２の変流器３1，３2から断線保護継電装置１０に入力される合成電流ＩRyは、Ｒ相電流ＩRとＳ相電流ＩSとのベクトル差となり、図１に示したクロス貫通変流器２１から断線保護継電装置１０に入力される合成電流ＩRyと同じになる。
その結果、上述した第１の実施例による断線保護継電システムと同様の効果を得ることができる。
【００５２】
なお、本実施例による断線保護継電システムにおいても、計器用変圧器２の代わりに図５（ａ），（ｂ）に示した電圧合成変圧器５１，５２を用いてもよい。
【実施例５】
【００５３】
次に、本発明の第５の実施例による断線保護継電システムについて、図９および図１０を参照して説明する。
本実施例による断線保護継電システムは、図１に示したクロス貫通変流器２１の代わりに図９に示すストレート貫通変流器２２を用いる点で、上述した第１の実施例による断線保護継電システムと異なる。
【００５４】
ここで、ストレート貫通変流器２２は、２次コイルを巻装した環状鉄心に送配電線のＲ相およびＳ相を同じ向きにストレートに貫通させた貫通形変流器である。
すなわち、送配電線のＲ相およびＳ相は共にストレート貫通変流器２２の極性方向（環状鉄心の第１の開口面から環状鉄心の第２の開口面への方向）に貫通されている。
【００５５】
したがって、正常時のＲ相電流ＩR’と正常時のＳ相電流ＩS’とは図１０（ａ）に示すように１２０°の位相差でストレート貫通変流器２２の環状鉄心を極性方向に貫通して流れるため、ストレート貫通変流器２２から断線保護継電装置１０に入力される正常時の合成電流ＩRy’は正常時のＲ相電流ＩR’と正常時のＳ相電流ＩS’とのベクトル和となり、正常時の合成電流ＩRy1の大きさおよび位相は１および６０°となる。
｜ＩRy’｜＝｜ＩR’＋ＩS’｜＝１
θRy’＝６０°
【００５６】
次に、送配電線において断線事故が発生したときの電流変化率ＫRy、電流位相変化角ΔθRy、電圧変化率ＫTRおよび電圧位相変化角ΔθTRについて、図１０（ｂ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００５７】
（１）Ｒ相断線時
送配電線のＲ相に断線事故が発生すると、図１０（ｂ）に示すように、Ｒ相電流ＩRは０となり、健全相を流れるＳ相およびＴ相電流ＩS，ＩTの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電流ＩRyの大きさおよび位相は（１０−１）式および（１０−２）式でそれぞれ表される。
｜ＩRy｜＝｜ＩR＋ＩS｜＝｜０＋ＩS｜＝｜ＩS｜＝３1/2／２    （１０−１）
θRy＝９０°    （１０−２）
したがって、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは（１０−３）式および（１０−４）式でそれぞれ表される。
ＫRy＝｜ＩRy｜／｜ＩRy’｜＝（３1/2／２）／１＝３1/2／２（≒−０．８７）    （１０−３）
ΔθRy＝θRy−θRy’＝６０°−３０°＝３０°    （１０−２）
また、送配電線のＲ相に断線事故が発生すると、計器用変圧器２から断線保護継電器１０に入力されるＴＲ線間電圧ＶTRの大きさおよび位相は上記（１−５）式および上記（１−６）式でそれぞれ表される。
したがって、電圧変化率ＫTRおよび電圧位相変化角ΔθTRは上記（１−７）式および上記（１−８）式でそれぞれ表される。
【００５８】
（２）Ｓ相断線時
送配電線のＳ相に断線事故が発生すると、図１０（ｃ）に示すように、Ｓ相電流ＩSは０となり、健全相を流れるＲ相およびＴ相電流ＩR，ＩTの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電流ＩRyの大きさおよび位相は（１１−１）式および（１１−２）式でそれぞれ表される。
｜ＩRy｜＝｜ＩR＋ＩS｜＝｜ＩR＋０｜＝｜ＩR｜＝３1/2／２    （１１−１）
θRy＝３０°    （１１−２）
したがって、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは（１１−３）式および（１１−４）式でそれぞれ表される。
ＫRy＝｜ＩRy｜／｜ＩRy’｜＝（３1/2／２）／１＝３1/2／２（≒０．８７）    （１１−３）
ΔθRy＝θRy−θRy’＝３０°−６０°＝−３０°    （１１−４）
また、送配電線のＳ相に断線事故が発生すると、ＴＲ相線間電圧ＶTRの大きさおよび位相は上記（２−５）式および上記（２−６）式でそれぞれ表される。
したがって、電圧変化率ＫTRおよび電圧位相変化角ΔθTRは上記（２−７）式および上記（２−８）式でそれぞれ表される。
【００５９】
（３）Ｔ相断線時
送配電線のＴ相に断線事故が発生すると、図１０（ｄ）に示すように、Ｔ相電流ＩTは０となり、健全相を流れるＲ相およびＳ相電流ＩR，ＩSの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電流ＩRyの大きさおよび位相は（１２−１）式および（１２−２）式でそれぞれ表される。
｜ＩRy｜＝｜ＩR＋ＩS｜＝０    （１２−１）
θRy＝６０°    （１２−２）
したがって、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは（１２−３）式および（１２−４）式でそれぞれ表される。
ＫRy＝｜ＩRy｜／｜ＩRy’｜＝０／１＝０    （１２−３）
ΔθRy＝θRy−θRy’＝６０°−６０°＝０°    （１２−４）
また、送配電線のＴ相に断線事故が発生すると、ＴＲ相線間電圧ＶTRの大きさおよび位相は上記（３−５）式および上記（３−６）式でそれぞれ表される。
したがって、電圧変化率ＫTRおよび電圧位相変化角ΔθTRは上記（３−７）式および上記（３−８）式でそれぞれ表される。
【００６０】
次に、断線保護継電装置１０のリレー演算処理部１６における断線事故判定処理方法について説明する。
【００６１】
リレー演算処理部１６は、電流変化率ＫRyおよび電圧変化率ＫTRについては±１０％の裕度α（＝０．９〜１．１）を持たせ、電流位相変化角ΔθRyおよび電圧位相変化角ΔθTRについては±１０°の裕度β（＝−１０°〜１０°）を持たせて、以下のように断線回線を判定する。
（１）０．７８≦ＫRy≦０．９５、２０°≦ΔθRy≦４０°、０．４５≦ＫTR≦０．５５、５０°≦ΔθTR≦７０°の場合には、送配電線のＲ相で断線事故が発生したと判定する。
（２）０．７８≦ＫRy≦０．９５、−４０°≦ΔθRy≦−２０°、０．９≦ＫTR≦１．１、−１０°≦ΔθTR≦１０°の場合には、送配電線のＳ相で断線事故が発生したと判定する。
（３）−０．１≦ＫRy≦０．１、−１０°≦ΔθRy≦１０°、０．４５≦ＫTR≦０．５５、−７０°≦ΔθTR≦−５０°の場合には、送配電線のＴ相で断線事故が発生したと判定する。
【実施例６】
【００６２】
次に、本発明の第６の実施例による断線保護継電システムについて説明する。
本実施例による断線保護継電システムは、図９に示した計器用変圧器２の代わりに図５（ａ）に示した電圧合成変圧器５１を用いる点で、上述した第５の実施例による断線保護継電システムと異なる。
【００６３】
したがって、本実施例による断線保護継電システムでは、断線保護継電装置１０のリレー演算処理部１６は、電流変化率ＫRyおよび電圧変化率ＫR-S+2Tについては±１０％の裕度α（＝０．９〜１．１）を持たせ、電流位相変化角ΔθRyおよび電圧位相変化角ΔθR-S+2Tについては±１０°の裕度β（＝−１０°〜１０°）を持たせて、以下のように断線回線を判定する。
（１）０．７８≦ＫRy≦０．９５、２０°≦ΔθRy≦４０°、０．８８≦ＫR-S+2T≦１．１、−２９．１°≦ΔθR-S+2T≦−９．１°の場合には、送配電線のＲ相で断線事故が発生したと判定する。
（２）０．７８≦ＫRy≦０．９５、−４０°≦ΔθRy≦−２０°、０．３０≦ＫR-S+2T≦０．３６、−８９．１°≦ΔθR-S+2T≦−６９．１°の場合には、送配電線のＳ相で断線事故が発生したと判定する。
（３）−０．１≦ＫRy≦０．１、−１０°≦ΔθRy≦１０°、０．５９≦ＫR-S+2T≦０．７２、３０．９°≦ΔθR-S+2T≦５０．９°の場合には、送配電線のＴ相で断線事故が発生したと判定する。
【実施例７】
【００６４】
次に、本発明の第７の実施例による断線保護継電システムについて説明する。
本実施例による断線保護継電システムは、図９に示した計器用変圧器２の代わりに図５（ｂ）に示した電圧合成変圧器５２を用いる点で、上述した第５の実施例による断線保護継電システムと異なる。
【００６５】
したがって、本実施例による断線保護継電システムでは、断線保護継電装置１０のリレー演算処理部１６は、電流変化率ＫRyおよび電圧変化率ＫR-S-2Tについては±１０％の裕度α（＝０．９〜１．１）を持たせ、電流位相変化角ΔθRyおよび電圧位相変化角ΔθR-S-2Tについては±１０°の裕度β（＝−１０°〜１０°）を持たせて、以下のように断線回線を判定する。
（１）０．７８≦ＫRy≦０．９５、２０°≦ΔθRy≦４０°、０．３０≦ＫR-S-2T≦０．３６、６０．９°≦ΔθR-S-2T≦８０．９°の場合には、送配電線のＲ相で断線事故が発生したと判定する。
（２）０．７８≦ＫRy≦０．９５、−４０°≦ΔθRy≦−２０°、０．８８≦ＫR-S-2T≦１．１、０．９°≦ΔθR-S-2T≦２０．９°の場合には、送配電線のＳ相で断線事故が発生したと判定する。
（３）−０．１≦ＫRy≦０．１、−１０°≦ΔθRy≦１０°、０．５９≦ＫR-S-2T≦０．７２、−５９．１°≦ΔθR-S-2T≦−３９．１°の場合には、送配電線のＴ相で断線事故が発生したと判定する。
【実施例８】
【００６６】
次に、本発明の第８の実施例による断線保護継電システムについて、図１１を参照して説明する。
本実施例による断線保護継電システムは、図９に示したストレート貫通変流器２２の代わりに図１１に示すように和接続された第１および第２の変流器３1，３2を用いる点で、上述した第５の実施例による断線保護継電システムと異なる。
【００６７】
ここで、第１および第２の変流器３1，３2は、送配電線のＲ相およびＳ相にそれぞれ設置されている。
したがって、和接続された第１および第２の変流器３1，３2から断線保護継電装置１０に入力される合成電流ＩRyは、Ｒ相電流ＩRとＳ相電流ＩSとのベクトル和となり、図９に示したストレート貫通変流器２２から断線保護継電装置１０に入力される合成電流ＩRyと同じになる。
その結果、上述した第５の実施例による断線保護継電システムと同様の効果を得ることができる。
【００６８】
なお、本実施例による断線保護継電システムにおいても、計器用変圧器２の代わりに図５（ａ），（ｂ）に示した電圧合成変圧器５１，５２を用いてもよい。
【実施例９】
【００６９】
次に、本発明の第９の実施例による断線保護継電システムについて、図１２および図１３を参照して説明する。
本実施例による断線保護継電システムは、図１に示したクロス貫通変流器２１の代わりに図１２に示す二相貫通変流器２３を用いる点で、上述した第１の実施例による断線保護継電システムと異なる。
【００７０】
ここで、二相貫通変流器２３は、２次コイルを巻装した環状鉄心に送配電線のＲ相およびＳ相を同じ向きに貫通させた貫通形変流器である。すなわち、送配電線のＲ相およびＳ相はともに二相貫通変流器２３の極性方向（環状鉄心の第１の開口面から環状鉄心の第２の開口面への方向）に貫通されている。
また、送配電線のＲ相は１回だけ二相貫通変流器２３を貫通されているが、送配電線のＳ相は２回ほど二相貫通変流器２３を貫通されている。これにより、二相貫通変流器２３からは、送配電線のＲ相を流れる電流とＳ相を流れる電流を２倍した電流との和電流が出力される。
【００７１】
したがって、正常時のＲ相電流ＩR’と正常時のＳ相電流ＩS’とは図１３（ａ）に示すように１２０°の位相差で二相貫通変流器２３の環状鉄心を極性方向に貫通して流れるため、二相貫通変流器２３から断線保護継電装置１０に入力される正常時の合成電流ＩRy’は正常時のＲ相電流ＩR’と正常時のＳ相電流ＩS’を２倍した電流（＝２ＩS’）とのベクトル和となり、正常時の合成電流ＩRy1の大きさおよび位相は３1/2および９０°となる。
｜ＩRy’｜＝｜ＩR’＋２ＩS’｜＝３1/2
θRy’＝９０°
【００７２】
次に、送配電線において断線事故が発生したときの電流変化率ＫRy、電流位相変化角ΔθRy、電圧変化率ＫTRおよび電圧位相変化角ΔθTRについて、図１３（ｂ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００７３】
（１）Ｒ相断線時
送配電線のＲ相に断線事故が発生すると、図１３（ｂ）に示すように、Ｒ相電流ＩRは０となり、健全相を流れるＳ相およびＴ相電流ＩS，ＩTの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電流ＩRyの大きさおよび位相は（１３−１）式および（１３−２）式でそれぞれ表される。
｜ＩRy｜＝｜ＩR＋２ＩS｜＝｜０＋２ＩS｜＝２×｜ＩS｜＝２×３1/2／２＝３1/2    （１３−１）
θRy＝９０°    （１３−２）
したがって、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは（１３−３）式および（１３−４）式でそれぞれ表される。
ＫRy＝｜ＩRy｜／｜ＩRy’｜＝３1/2／３1/2＝１    （１３−３）
ΔθRy＝θRy−θRy’＝９０°−９０°＝０°    （１３−４）
また、送配電線のＲ相に断線事故が発生すると、計器用変圧器２から断線保護継電器１０に入力されるＴＲ線間電圧ＶTRの大きさおよび位相は上記（１−５）式および上記（１−６）式でそれぞれ表される。
したがって、電圧変化率ＫTRおよび電圧位相変化角ΔθTRは上記（１−７）式および上記（１−８）式でそれぞれ表される。
【００７４】
（２）Ｓ相断線時
送配電線のＳ相に断線事故が発生すると、図１３（ｃ）に示すように、Ｓ相電流ＩSは０となり、健全相を流れるＲ相およびＴ相電流ＩR，ＩTの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電流ＩRyの大きさおよび位相は（１４−１）式および（１４−２）式でそれぞれ表される。
｜ＩRy｜＝｜ＩR＋２ＩS｜＝｜ＩR＋０｜＝｜ＩR｜＝３1/2／２    （１４−１）
θRy＝３０°    （１４−２）
したがって、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは（１４−３）式および（１４−４）式でそれぞれ表される。
ＫRy＝｜ＩRy｜／｜ＩRy’｜＝（３1/2／２）／３1/2＝０．５    （１４−３）
ΔθRy＝θRy−θRy’＝３０°−９０°＝−６０°    （１４−４）
また、送配電線のＳ相に断線事故が発生すると、ＴＲ相線間電圧ＶTRの大きさおよび位相は上記（２−５）式および上記（２−６）式でそれぞれ表される。
したがって、電圧変化率ＫTRおよび電圧位相変化角ΔθTRは上記（２−７）式および上記（２−８）式でそれぞれ表される。
【００７５】
（３）Ｔ相断線時
送配電線のＴ相に断線事故が発生すると、図１３（ｄ）に示すように、Ｔ相電流ＩTは０となり、健全相を流れるＲ相およびＳ相電流ＩR，ＩSの大きさおよび位相は対称的に変化する。
その結果、合成電流ＩRyの大きさおよび位相は（１５−１）式および（１５−２）式でそれぞれ表される。
｜ＩRy｜＝｜ＩR＋２ＩS｜＝｜ＩS｜＝３1/2／２    （１５−１）
θRy＝１５０°    （１５−２）
したがって、電流変化率ＫRyおよび電流位相変化角ΔθRyは（１５−３）式および（１５−４）式でそれぞれ表される。
ＫRy＝｜ＩRy｜／｜ＩRy’｜＝（３1/2／２）／３1/2＝０．５    （１５−３）
ΔθRy＝θRy−θRy’＝１５０°−９０°＝６０°    （１５−４）
また、送配電線のＴ相に断線事故が発生すると、ＴＲ相線間電圧ＶTRの大きさおよび位相は上記（３−５）式および上記（３−６）式でそれぞれ表される。
したがって、電圧変化率ＫTRおよび電圧位相変化角ΔθTRは上記（３−７）式および上記（３−８）式でそれぞれ表される。
【００７６】
次に、断線保護継電装置１０のリレー演算処理部１６における断線事故判定処理方法について説明する。
【００７７】
リレー演算処理部１６は、電流変化率ＫRyおよび電圧変化率ＫTRについては±１０％の裕度α（＝０．９〜１．１）を持たせ、電流位相変化角ΔθRyおよび電圧位相変化角ΔθTRについては±１０°の裕度β（＝−１０°〜１０°）を持たせて、以下のように断線回線を判定する。
（１）０．９≦ＫRy≦１．１、−１０°≦ΔθRy≦１０°、０．４５≦ＫTR≦０．５５、５０°≦ΔθTR≦７０°の場合には、送配電線のＲ相で断線事故が発生したと判定する。
（２）０．４５≦ＫRy≦０．５５、−７０°≦ΔθRy≦−５０°、０．９≦ＫTR≦１．１、−１０°≦ΔθTR≦１０°の場合には、送配電線のＳ相で断線事故が発生したと判定する。
（３）０．４５≦ＫRy≦０．５５、５０°≦ΔθRy≦７０°、０．４５≦ＫTR≦０．５５、−７０°≦ΔθTR≦−５０°の場合には、送配電線のＴ相で断線事故が発生したと判定する。
【実施例１０】
【００７８】
次に、本発明の第１０の実施例による断線保護継電システムについて説明する。
本実施例による断線保護継電システムは、図１２に示した計器用変圧器２の代わりに図５（ａ）に示した電圧合成変圧器５１を用いる点で、上述した第９の実施例による断線保護継電システムと異なる。
【００７９】
したがって、本実施例による断線保護継電システムでは、断線保護継電装置１０のリレー演算処理部１６は、電流変化率ＫRyおよび電圧変化率ＫR-S+2Tについては±１０％の裕度α（＝０．９〜１．１）を持たせ、電流位相変化角ΔθRyおよび電圧位相変化角ΔθR-S+2Tについては±１０°の裕度β（＝−１０°〜１０°）を持たせて、以下のように断線回線を判定する。
（１）０．９≦ＫRy≦１．１、−１０°≦ΔθRy≦１０°、０．８８≦ＫR-S+2T≦１．１、−２９．１°≦ΔθR-S+2T≦−９．１°の場合には、送配電線のＲ相で断線事故が発生したと判定する。
（２）０．４５≦ＫRy≦０．５５、−７０°≦ΔθRy≦−５０°、０．３０≦ＫR-S+2T≦０．３６、−８９．１°≦ΔθR-S+2T≦−６９．１°の場合には、送配電線のＳ相で断線事故が発生したと判定する。
（３）０．４５≦ＫRy≦０．５５、５０°≦ΔθRy≦７０°、０．５９≦ＫR-S+2T≦０．７２、３０．９°≦ΔθR-S+2T≦５０．９°の場合には、送配電線のＴ相で断線事故が発生したと判定する。
【実施例１１】
【００８０】
次に、本発明の第１１の実施例による断線保護継電システムについて説明する。
本実施例による断線保護継電システムは、図１２に示した計器用変圧器２の代わりに図５（ｂ）に示した電圧合成変圧器５２を用いる点で、上述した第９の実施例による断線保護継電システムと異なる。
【００８１】
したがって、本実施例による断線保護継電システムでは、断線保護継電装置１０のリレー演算処理部１６は、電流変化率ＫRyおよび電圧変化率ＫR-S-2Tについては±１０％の裕度α（＝０．９〜１．１）を持たせ、電流位相変化角ΔθRyおよび電圧位相変化角ΔθR-S-2Tについては±１０°の裕度β（＝−１０°〜１０°）を持たせて、以下のように断線回線を判定する。
（１）０．９≦ＫRy≦１．１、−１０°≦ΔθRy≦１０°、０．３０≦ＫR-S-2T≦０．３６、６０．９°≦ΔθR-S-2T≦８０．９°の場合には、送配電線のＲ相で断線事故が発生したと判定する。
（２）０．４５≦ＫRy≦０．５５、−７０°≦ΔθRy≦−５０°、０．８８≦ＫR-S-2T≦１．１、０．９°≦ΔθR-S-2T≦２０．９°の場合には、送配電線のＳ相で断線事故が発生したと判定する。
（３）０．４５≦ＫRy≦０．５５、５０°≦ΔθRy≦７０°、０．５９≦ＫR-S-2T≦０．７２、−５９．１°≦ΔθR-S-2T≦−３９．１°の場合には、送配電線のＴ相で断線事故が発生したと判定する。
【００８２】
以上では、送配電線の各相電流が平衡である場合について説明したが、本発明による断線保護継電システムは、少なくとも２つの相電流を合成した合成電流（電流要素）に基づいて断線事故を判定するので、各相電流に不平衡があっても断線事故から送配電線を保護することができる。
また、裕度α＝０．９〜１．１（±１０％）とすることにより、不平衡電流±２０％程度まで判定可能とすることができる。たとえば、第１乃至第４の実施例による断線保護継電システムでは、Ｔ相電流ＩTが不平衡率１．２（＋２０％）の場合には送配電線のＲ相断線時またはＳ相断線時の合成電流ＩRyの電流変化率ＫRy＝０．５５となるが、上述したように判定条件は０．４５≦ＫRy≦０．５５であるため、判定可能となる。第５乃至第８の実施例による断線保護継電システムでは、Ｔ相電流ＩTが不平衡率１．２（＋２０％）の場合には送配電線のＲ相断線時またはＳ相断線時の合成電流ＩRyの電流変化率ＫRy＝０．９５となるが、上述したように判定条件は０．７８≦ＫRy≦０．９５であるため、判定可能となる。第９乃至第１１の実施例による断線保護継電システムでは、Ｔ相電流ＩTが不平衡率１．２（＋２０％）の場合には送配電線のＲ相断線時の合成電流ＩRyの電流変化率ＫRy＝１．１となりＳ相断線時の合成電流ＩRyの電流変化率ＫRy＝０．５５となるが、上述したようにＲ相断線時の判定条件は０．９≦ＫRy≦１．１でありＳ相断線時の判定条件は０．４５≦ＫRy≦０．５５であるため、判定可能となる。
同様にして、裕度α＝０．８〜１．２（±２０％）とすることにより、不平衡電流±４０％程度まで判定可能とすることができる。
【００８３】
また、ＴＲ線間電圧ＶTRを用いたが、ＳＴ線間電圧ＶSTを用いてもよい。
【００８４】
さらに、合成電流ＩRyの変化率、ＴＲ線間電圧ＶTRの変化率、合成電圧ＶR-S+2T，ＶR-S-2Tの変化率を用いたが、合成電流ＩRyの変化量（｜ＩRy｜−｜ＩRy’｜）、ＴＲ線間電圧ＶTRの変化量（｜ＶTR｜−｜ＶTR’｜）および合成電圧ＶR-S+2T，ＶR-S-2Tの変化量（｜ＶR-S+2T｜−｜ＶR-S+2T’｜、｜ＶR-S-2T｜−｜ＶR-S-2T’｜）を用いてもよい。
【００８５】
さらに、送配電線のＢ端側に設置されている送電線保護継電器に断線保護継電装置１０の機能を付加するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  電源
２  計器用変圧器
３1〜３3  第１乃至第３の変流器
４1〜４3  第１乃至第３の遮断器
１０  断線保護継電装置
１１  入力変換器
１２  アナログ入力部
１３  メモリ
１４  電流変化率・電流位相変化角算出部
１５  電圧変化率・電圧位相変化角算出部
１６  リレー演算処理部
１７  整定・表示部
１８  入出力部
１９  外部機器インターフェース部（外部機器Ｉ／Ｆ部）
２１  クロス貫通変流器
２２  ストレート貫通変流器
２３  二相貫通変流器
５１，５２  電圧合成変圧器
１１１  不足電圧継電器
１１２  電流継電器
ＩR，ＩS，ＩT  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電流
ＩR’，ＩS’，ＩT’  正常時のＲ相、Ｓ相およびＴ相電流
ＩRy  合成電流
ＩRy’  正常時の合成電流
Ｉ0  零相電流
Ｉ1  正相電流
Ｉ2  逆相電流
Ｉmin  最小負荷電流
ＶR，ＶS，ＶT  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相電圧
ＶR’，ＶS’，ＶT’  正常時のＲ相、Ｓ相およびＴ相電圧
ＶTR  ＴＲ線間電圧
ＶTR’  正常時のＴＲ線間電圧
ＶR-S+2T，ＶR-S-2T  合成電圧
ＶR-S+2T’，ＶR-S-2T’  正常時の合成電圧
θR’，θRy，θRy’，θTR，θTR’，θR-S+2T，θR-S-2T’，θR-S+2T，θR-S-2T’  位相
ＫRy  電流変化率
ＫTR，ＫR-S+2T，ＫR-S-2T  電圧変化率
ΔθRy  電流位相変化角
ΔθTR，ΔθR-S+2T，ΔθR-S-2T  電圧位相変化角
ＳT  トリップ信号
ａ  ベクトルオペレータ
ｋ  逆相電流検出感度
α  裕度
【図１】
2011091910.tif 000003
【図２】
2011091910.tif 000004
【図３】
2011091910.tif 000005
【図４】
2011091910.tif 000006
【図５】
2011091910.tif 000007
【図６】
2011091910.tif 000008
【図７】
2011091910.tif 000009
【図８】
2011091910.tif 000010
【図９】
2011091910.tif 000011
【図１０】
2011091910.tif 000012
【図１１】
2011091910.tif 000013
【図１２】
2011091910.tif 000014
【図１３】
2011091910.tif 000015
【図１４】
2011091910.tif 000016