(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できる送電線の保護継電装置を得る。【解決手段】送電線の事故検出時に事故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１Ａ、１Ｂにおいて、事故相のアーク消失を検出するアーク消失検出部１３すなわちアーク消失検出手段を設け、このアーク消失検出部１３からのアーク消失検出信号に基づいて事故相に設けられた遮断器の再投入を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線の事故発生時に事故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おいて、前記事故相のアーク消失を検出するアーク消失検出手段を設け、このアーク消失検出手段からのアーク消失検出信号に基づいて前記遮断器の再投入を行う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手段は、前記事故相における電圧の位相偏差が所定値よりも大きくなったときに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手段は、前記事故相における電圧の位相偏差が所定値よりも大きく、かつ、前記事故相の電圧が所定値よりも大きくなったときに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】
前記アーク消失検出手段は、前記事故相における電圧の位相偏差が健全相における電圧の位相偏差よりも大きくなったときに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５】
前記アーク消失検出手段は、前記事故相における電圧の位相偏差が健全相における電圧の位相偏差よりも大きく、かつ、前記事故相の電圧が所定値よりも大きくなったときに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６】
事故発生から所定時間内に前記アーク消失を検出しなかったときに、前記遮断器を再投入することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の送電線の保護継電装置。
【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事故が発生すると事故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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１３１９２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような送電線の保護継電装置においては、アーク消失相当時間を待って事故相に設けられた遮断器を再投入することにより、残存したアークにより三相遮断に至る可能性を低く抑えることができる。しかしながら、事故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、この間は事故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る。
【０００５】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、欠相状態での送電時間を短縮して系統の安定度を向上できる送電線の保護継電装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る送電線の保護継電装置は、送電線の事故検出時に事故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おいて、事故相のアーク消失を検出するアーク消失検出手段を設け、このアーク消失検出手段からのアーク消失検出信号に基づいて前記遮断器の再投入を行うものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、事故相のアーク消失を検出することにより、最適なタイミングで遮断器を再投入することが可能となり、欠相状態での送電時間を短縮して系統の安定度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係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】本発明の実施の形態１に係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】本発明の実施の形態１に係る三相の電圧位相関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る送電線の保護継電装置のフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る送電線の保護継電装置のフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３に係る送電線の保護継電装置のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明を実施するための実施の形態１における送電線の保護継電装置を図１ないし図３を用いて説明する。図１において、母線２Ａ〜２Ｃに接続された送電線３Ａ〜３Ｃの電源側には保護継電装置１Ａが、負荷側には保護継電装置１Ｂがそれぞれ設けられている。この保護継電装置１Ａは変成器６Ａ〜６Ｃを介して母線２Ａ〜２Ｃに接続されると共に、送電線３Ａ〜３Ｃに設けられた変流器５Ａ〜５Ｃに接続されている。さらに、保護継電装置１Ａは出力ケーブル８Ａ〜８Ｃに接続され、各送電線３Ａ〜３Ｃに設けられた遮断器４Ａ〜４Ｃの開閉制御が可能となっている。
【００１０】
同様に、保護継電装置１Ｂは変成器６Ｄ〜６Ｆを介して送電線３Ａ〜３Ｃに接続されると共に、これらの送電線３Ａ〜３Ｃに設けられた変流器５Ｄ〜５Ｆに接続されている。さらに保護継電装置１Ｂは出力ケーブル８Ｄ〜８Ｆと接続され、各送電線３Ａ〜３Ｃに設けられた遮断器４Ｄ〜４Ｆの開閉制御が可能となっている。このような送電線は通常２回線設けられ、同一の保護継電装置１Ａ、１Ｂと接続されている。また、保護継電装置１Ａ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。
なお、ここでは保護継電装置１Ａは変成器６Ａ〜６Ｃを介して母線２Ａ〜２Ｃと接続しているが、この地点における各相の電圧が計測できれば送電線３Ａ〜３Ｃに接続しても良い。また、保護継電装置１Ａ、１Ｂは両方とも母線と送電線の接続点に設けたものであっても良いし、両方とも送電線のみに接続するものであっても良い。
【００１１】
保護継電装置１Ａ（１Ｂ）は、図２に示すように、変流器５Ａ〜５Ｃ（５Ｄ〜５Ｆ）及び変成器６Ａ〜６Ｃ（６Ｄ〜６Ｆ）で計測された電流及び電圧に基づき事故相を検出する事故検出部１１と、事故検出部１１で検出した事故相の遮断器４Ａ〜４Ｃ（４Ｄ〜４Ｆ）の開放指令を出力ケーブル８Ａ〜８Ｃ（８Ｄ〜８Ｆ）に出力する開閉制御部１２と、事故相におけるアーク消失を検出するアーク消失検出部１３すなわちアーク消失検出手段と、アーク消失を検出すると開閉制御部１２に再投入指令を出力する遮断器再投入判定部１７とから構成されている。
【００１２】
図３はＡ相を事故相とし、Ｂ相及びＣ相を健全相としたときの三相の電圧位相関係を示すものである。健全相であるＢ相及びＣ相における電圧の位相はアーク消失の前後で変化しないのに対し、事故相であるＡ相の電圧の位相はアーク消失の前後でΔδだけ変化する。
【００１３】
アーク消失検出部１３は図３に示すような健全相と事故相の電圧位相変化を利用してアーク消失を検出するものであり、事故相におけるアーク消失前の電圧の位相を一定期間保持するデータ保持部１４と、保持したアーク消失前の電圧の位相と現時点における電圧の位相の差分を算出する位相偏差算出部１５と、算出した事故相の位相偏差Δδが予め設定した所定値よりも大きくなったときにアーク消失したと判定してアーク消失検出信号を出力するアーク消失判定部１６が設けられている。アーク消失検出部１３で用いられる事故相の情報は、変成器６Ａ〜６Ｃ（６Ｄ〜６Ｆ）からアーク消失検出部１３に入力される電圧がゼロ電位であることにより判断できるが、事故検出部１１の検出結果を参照しても良い。
なお、位相偏差算出部１５は現時点より一定期間前の電圧と現時点の電圧との位相偏差を求めるものであっても良いし、事故発生後の所定のタイミングにおける電圧と現時点の電圧との位相偏差を求めるものであっても良い。
【００１４】
アーク消失を検出すると遮断器の再投入を判定する遮断器再投入判定部１７には、開閉制御部１２からの開放指令の出力をトリガとして始動し、所定時間を計測するタイマ１８が設けられている。
タイマ１８の所定時間は以下の内容を考慮して決定される。事故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事故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り、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に決められる。
【００１５】
次に、動作について説明する。
図４に示すように、Ｓ１１において変流器５Ａ〜５Ｃ（５Ｄ〜５Ｆ）及び変成器６Ａ〜６Ｃ（６Ｄ〜６Ｆ）より計測された各相の電流および電圧が事故検出部１１に常時伝達される。事故検出部１１は事故発生を監視し（Ｓ１２）、事故を検出しなければ正常状態であると判断してＳ１１へ戻り、引き続き監視を行う。一方、事故を検出すると事故検出部１１は事故相の判定を行い（Ｓ１３）、この判定結果に基づいて開閉制御部１２は事故相に設けられた遮断器４Ａ〜４Ｃ（４Ｄ〜４Ｆ）の開放指令を出力すると共に（Ｓ１４）、再投入用のタイマ１８にＴ１＝０をセットする（Ｓ１５）。
【００１６】
タイマ１８はＳ１６で１ずつカウントアップし、Ｓ１７において、このタイマ値Ｔ１が予め設定された所定値以下であればＳ１８に進み、位相偏差算出部１５はデータ保持部１４に保持されたアーク消失前の電圧の位相と現時点の電圧の位相から事故相における電圧の位相偏差Δδを算出する。
【００１７】
アーク消失判定部１６は、Ｓ１９において、算出した電圧の位相偏差Δδと予め設定された所定値を比較し、算出した電圧の位相偏差Δδが所定値よりも大きければアーク消失と判定してアーク消失検出信号を遮断器再投入判定部１７へ出力する。遮断器再投入判定部１７はアーク消失検出信号を受信すると開閉制御部１２に遮断器の再投入指令を出力し（Ｓ２０）、事故相に設けられた遮断器を再投入する。このように、保護継電装置１Ａ、１Ｂはアーク消失を検出すると事故相に設けられた遮断器を再投入することにより、最適なタイミングで遮断器を再投入することが可能となり、欠相状態での送電時間を短縮できる。
ただし、Ｓ１９において事故相の電圧の位相偏差Δδが所定値以下である場合はＳ１６に戻り、同様の動作を繰り返す。
【００１８】
一方、Ｓ１７においてタイマ値Ｔ１が予め設定しておいた所定値よりも大きくなると、遮断器再投入判定部１７は開閉制御部１２に遮断器の再投入指令を出力し（Ｓ２０）、事故相に設けられた遮断器を再投入する。このようにタイマ１８の満了で強制的に遮断器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の故障等によりアーク消失を検出できない場合にも事故相を復旧することが可能となり、系統の安定度を向上できる。
【００１９】
この実施の形態によれば、事故相のアーク消失を検出するアーク消失検出部１３からのアーク消失検出信号に基づいて遮断器を再投入することにより、最適なタイミングで遮断器を再投入することが可能となり、欠相状態での送電時間を短縮して系統の安定度を向上できる。
【００２０】
また、事故発生からタイマ１８に予め設定した所定時間を経過するまでにアーク消失を検出しなかったときに遮断器を強制的に再投入するようにしたので、アークが消失しているにも関わらず故障等によりアーク消失を検出できない場合にも事故相を復旧することが可能となり、事故発生後の系統の安定度を一定以上に保持できる。
【００２１】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、アーク消失検出部１３としては事故相における電圧の位相偏差Δδが予め設定された所定値よりも大きくなったときにアーク消失検出信号を出力するものを説明したが、位相偏差Δδに加えて事故相の電圧Ｖａも所定値と比較し、位相偏差Δδが所定値よりも大きく、電圧Ｖａも所定値より大きくなったときにアーク消失検出信号を出力するものでも良い。図５はそのような実施の形態を示すフローチャートで、Ｓ１１ないしＳ１８は実施の形態１と同様である。
【００２２】
以下、動作について説明する。変流器５Ａ〜５Ｃ（５Ｄ〜５Ｆ）及び変成器６Ａ〜６Ｃ（６Ｄ〜６Ｆ）により計測された各相の電流および電圧が事故検出部１１に常時伝達される（Ｓ１１）。事故検出部１１は事故発生を監視し（Ｓ１２）、事故を検出しなければ正常なのでＳ１１へ戻り、引き続き監視を行う。一方、Ｓ１２で事故を検出すると、事故検出部１１は事故相の判定を行い（Ｓ１３）、この判定結果に基づいて開閉制御部１２は事故相に設けられた遮断器４Ａ〜４Ｃ（４Ｄ〜４Ｆ）の開放指令を出力すると共に（Ｓ１４）、再投入用のタイマ１８にＴ１＝０をセットする（Ｓ１５）。
【００２３】
タイマ１８はＳ１６で１ずつカウントアップし、Ｓ１７において、このタイマ値Ｔ１が所定値以下であればＳ１８に進み、位相偏差算出部１５はデータ保持部１４に保持されたアーク消失前の電圧の位相と現時点の電圧の位相から事故相における電圧の位相偏差Δδを算出する。
【００２４】
アーク存続中の事故相の電圧はほぼゼロであるが、アークが消失すると誘導電圧が生じる。この誘導電圧は微小な値であり、誘導電圧のみでアーク消失を検出するのは測定誤差等により困難であるが、上記実施の形態１に記載した位相偏差Δδと共に用いることで、アーク消失の検出性能を向上できる。
【００２５】
アーク消失判定部１６は、Ｓ１９において、算出した位相偏差Δδと予め設定された所定値を比較すると共に、事故相の電圧Ｖａも予め設定された所定値と比較し、電圧の位相偏差Δδが所定値より大きく、電圧Ｖａも所定値より大きければアーク消失と判定してアーク消失検出信号を遮断器再投入判定部１７へ出力する。遮断器再投入判定部１７はアーク消失検出信号を受信すると開閉制御部１２に遮断器の再投入指令を出力し（Ｓ２０）、事故相に設けられた遮断器を再投入する。このように、保護継電装置１Ａ、１Ｂはアーク消失を検出すると事故相に設けられた遮断器を再投入することにより、最適なタイミングで遮断器を再投入することが可能となり、欠相状態での送電時間を短縮できる。
ただし、Ｓ１９において事故相の電圧の位相偏差Δδが所定値以下である場合はＳ１６に戻り、同様の動作を繰り返す。
【００２６】
一方、Ｓ１７においてタイマ値Ｔ１が予め設定しておいた所定値よりも大きくなると、遮断器再投入判定部１７は開閉制御部１２に遮断器の再投入指令を出力し（Ｓ２０）、事故相に設けられた遮断器を再投入する。このように強制的に遮断器を再投入することにより、アークが消失していない場合は三相遮断に至るものの、系統の安定度をこれ以上劣化させることは無くなる。また万一、アークが消失しているにも係らずアーク消失検出部１３の故障等によりアーク消失を検出できない場合にも事故相を復旧することが可能となり、系統の安定度を向上できる。
【００２７】
この実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加えて、アーク消失検出部１３は事故相における電圧の位相偏差Δδが所定値よりも大きく、かつ、事故相の電圧Ｖａが所定値よりも大きくなったときにアーク消失検出信号を出力することにより、アーク消失を正確に検出できる。
【００２８】
実施の形態３．
上記実施の形態１および実施の形態２では、電圧の位相偏差Δδを予め設定された所定値と比較してアーク消失検出信号を出力しているが、実施の形態３では、事故相の位相偏差Δδを健全相の位相偏差Δδｓと比較し、事故相の位相偏差Δδの方が大きくなったときにアーク消失検出信号を出力するものでも良い。
【００２９】
この実施の形態に係る保護継電装置１Ａ、1Ｂはアーク消失検出部１３の構成が一部異なり、データ保持部１４は事故相の電圧の位相に加えて健全相の電圧の位相も一定期間保持し、位相偏差算出部１５は各相の位相偏差を算出する。そしてアーク消失判定部１６は算出した事故相の位相偏差Δδと健全相の位相偏差Δδｓに基づいてアーク消失検出信号を出力する。なお、その他の部分は実施の形態１と同じであり、その説明を省略する。
【００３０】
以下、動作について図６に示すフローチャートを用いて説明する。Ｓ１１ないしＳ１７は実施の形態１と同様であり、変流器５Ａ〜５Ｃ（５Ｄ〜５Ｆ）及び変成器６Ａ〜６Ｃ（６Ｄ〜６Ｆ）により計測された電流および電圧は事故検出部１１に常時伝達される（Ｓ１１）。事故検出部１１は事故発生を監視し（Ｓ１２）、事故を検出しなければ正常なのでＳ１１へ戻り、引き続き監視を行う。一方、Ｓ１２で事故を検出すると、事故検出部１１は事故相の判定を行い（Ｓ１３）、この判定結果に基づいて開閉制御部１２は事故相に設けられた遮断器４Ａ〜４Ｃ（４Ｄ〜４Ｆ）の開放指令を出力すると共に（Ｓ１４）、再投入用のタイマ１８にＴ１＝０をセットする（Ｓ１５）。
【００３１】
タイマ１８はＳ１６で１ずつカウントアップし、Ｓ１７において、このタイマ値Ｔ１が所定値以下であればＳ１８に進み、位相偏差算出部１５はデータ保持部１４に保持されたアーク消失前の電圧の位相と現時点の電圧の位相から事故相における電圧の位相偏差Δδと健全相における電圧の位相偏差Δδｓをそれぞれ算出する。
【００３２】
アーク消失判定部１６は、Ｓ１９において、算出した事故相の位相偏差Δδを健全相の位相偏差Δδｓと比較すると共に、事故相の電圧Ｖａも予め設定された所定値と比較し、事故相における電圧の位相偏差Δδが健全相における電圧の位相偏差Δδｓより大きく、かつ、事故相の電圧Ｖａが所定値よりも大きければアーク消失検出信号を遮断器再投入判定部１７に出力する。
なお、ここではアーク消失判定部１６は位相偏差と電圧でもってアーク消失を判定しているが、位相偏差のみに基づいてアーク消失検出信号を出力するものであっても良い。
【００３３】
遮断器再投入判定部１７はアーク消失検出信号を受信すると開閉制御部１２に遮断器の再投入指令を出力し（Ｓ２０）、事故相に設けられた遮断器を再投入する。このように、保護継電装置１Ａ、１Ｂはアーク消失を検出すると事故相に設けられた遮断器を再投入することにより、最適なタイミングで遮断器を再投入することが可能となり、欠相状態での送電時間を短縮できる。
ただし、Ｓ１９において事故相の位相偏差Δδが健全相の位相偏差Δδｓ以下、もしくは事故相の電圧Ｖａが所定値以下の場合はＳ１６に戻り、同様の動作を繰り返す。
【００３４】
一方、Ｓ１７においてタイマ値Ｔ１が予め設定しておいた所定値よりも大きくなると、遮断器再投入判定部１７は開閉制御部１２に遮断器の再投入指令を出力し（Ｓ２０）、事故相に設けられた遮断器を再投入する。このように強制的に遮断器を再投入することにより、アークが消失していない場合は三相遮断に至るものの、系統の安定度をこれ以上劣化させることは無くなる。また万一、アークが消失しているにも係らずアーク消失検出部１３の故障等によりアーク消失を検出できない場合にも事故相を復旧することが可能となり、系統の安定度を向上できる。
【００３５】
この実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加えて、アーク消失検出部１３は事故相における電圧の位相偏差Δδが健全相における電圧の位相偏差Δδｓよりも大きくなったときにアーク消失検出信号を出力することにより、系統の電圧が不安定な状態でもアーク消失を検出できる。
【００３６】
また、アーク消失検出部１３は、事故相における電圧の位相偏差Δδが健全相における電圧の位相偏差Δδｓよりも大きく、かつ、事故相の電圧Ｖａが所定値よりも大きくなったときにアーク消失検出信号を出力することにより、系統の電圧が不安定な状態でもアーク消失を正確に検出できる。
【符号の説明】
【００３７】
１Ａ、１Ｂ  保護継電装置
２Ａ〜２Ｃ  母線
３Ａ〜３Ｃ  送電線
４Ａ〜４Ｆ  遮断器
５Ａ〜５Ｆ  変流器
６Ａ〜６Ｆ  変成器
７  情報ケーブル
８Ａ〜８Ｆ  出力ケーブル
１１  事故検出部
１２  開閉制御部
１３  アーク消失検出部
１４  データ保持部
１５  位相偏差算出部
１６  アーク消失判定部  
１７  遮断器再投入判定部
１８  タイマ
【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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