(57)【要約】【課題】電力系統において、脱調中の系統故障をより精度よく検出することが可能な保護継電装置を提供する。【解決手段】保護継電装置は、電力系統の電流および電圧に基づいて、インピーダンス軌跡を算出するインピーダンス算出部と、インピーダンス軌跡が動作領域内に含まれた場合にトリップ指令を出力する距離継電器と、脱調検出領域におけるインピーダンス軌跡の滞在時間が第１規定時間以上である場合に、脱調を検出してトリップ指令をロックする脱調検出部と、脱調が検出されている場合に、距離継電器の動作領域を分割した複数のサブ領域の各々におけるインピーダンス軌跡の滞在時間に基づいて、電力系統に故障が発生したか否かを判定する故障判定部とを備える。故障判定部により電力系統において脱調中に故障が発生したと判定された場合、脱調検出部は、トリップ指令のロックを解除する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統を保護するための保護継電装置であって、
前記電力系統の電流および電圧に基づいて、インピーダンス軌跡を算出するインピーダンス算出部と、
前記インピーダンス軌跡が動作領域内に含まれた場合に、トリップ指令を出力する距離継電器と、
前記距離継電器の動作領域の外側に設けられた脱調検出領域における前記インピーダンス軌跡の滞在時間が第１規定時間以上である場合に、前記電力系統における脱調を検出して前記距離継電器のトリップ指令をロックする脱調検出部と、
前記脱調が検出されている場合に、前記距離継電器の動作領域を分割した複数のサブ領域の各々における前記インピーダンス軌跡の滞在時間に基づいて、前記電力系統に故障が発生したか否かを判定する故障判定部とを備え、
前記故障判定部により前記電力系統において脱調中に故障が発生したと判定された場合、前記脱調検出部は、前記トリップ指令のロックを解除する、保護継電装置。
【請求項２】
前記故障判定部は、前記複数のサブ領域のうちの１のサブ領域における前記インピーダンス軌跡の滞在時間が第２規定時間以上である場合、前記電力系統において脱調中に故障が発生したと判定する、請求項１に記載の保護継電装置。
【請求項３】
前記複数のサブ領域のうち、互いに隣接する２つのサブ領域から構成される各サブ領域群は、当該サブ領域群のうちの一方のサブ領域と他方のサブ領域との境界を含む境界領域を有し、
前記複数のサブ領域のうちの１のサブ領域における前記インピーダンス軌跡の滞在時間が第２規定時間以上である場合、または、複数の前記境界領域のうちの１の境界領域における前記インピーダンス軌跡の滞在時間が前記第２規定時間以上である場合に、前記故障判定部は、前記電力系統において脱調中に故障が発生したと判定する、請求項１に記載の保護継電装置。
【請求項４】
前記複数のサブ領域のうちの１のサブ領域における前記インピーダンス軌跡の滞在時間が第２規定時間以上である場合、または、複数のサブ領域群のうちの１のサブ領域群における前記インピーダンス軌跡の滞在時間が前記第２規定時間の２倍以上である場合に、前記故障判定部は、前記電力系統の脱調中に故障が発生したと判定し、
各前記サブ領域群は、前記複数のサブ領域のうち、互いに隣接する２つのサブ領域から構成されている、請求項１に記載の保護継電装置。
【請求項５】
前記複数のサブ領域のうちの１のサブ領域における前記インピーダンス軌跡の滞在時間が第２規定時間以上である場合であって、かつ、当該１のサブ領域における前記インピーダンス軌跡の大きさの変化率が基準変化率未満または前記インピーダンス軌跡の大きさの変化量が基準変化量未満である場合に、前記故障判定部は、前記電力系統の脱調中に故障が発生したと判定する、請求項１に記載の保護継電装置。
【請求項６】
前記第２規定時間は、前記脱調検出領域における前記インピーダンス軌跡の滞在時間と、予め定められた倍率とを乗算することにより算出される、請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の保護継電装置。
【請求項７】
前記距離継電器の動作領域は、前記脱調検出領域における、インピーダンスの抵抗成分方向の第１の幅よりも小さい第２の幅で分割される、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の保護継電装置。
【請求項８】
電力系統の電流および電圧に基づいて、インピーダンスを算出してインピーダンス軌跡を算出するインピーダンス算出部と、
前記電力系統の脱調を検出した場合に、前記電力系統を保護するための距離継電器のトリップ指令をロックする脱調検出部とを備え、
前記脱調検出部は、前記距離継電器の動作領域の外側に設けられた脱調検出領域における前記インピーダンス軌跡の滞在時間が第１規定時間以上である場合に、前記電力系統における脱調を検出し、
前記脱調が検出されている場合に、前記距離継電器の動作領域を分割した複数のサブ領域の各々における前記インピーダンス軌跡の滞在時間に基づいて、前記電力系統に故障が発生したか否かを判定する故障判定部とをさらに備え、
前記故障判定部により前記電力系統において脱調中に故障が発生したと判定された場合、前記脱調検出部は、前記トリップ指令のロックを解除する、故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、保護継電装置、および故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統において、系統事故あるいは負荷の急な変動などに伴い、発電機周波数の変化が生じ、電力潮流が振動してしまう現象（すなわち、脱調現象）が発生する場合がある。送電線保護継電器としての距離継電器では、脱調が発生すると誤動作する場合があるため、脱調が検出された場合には距離継電器の動作をロックすることが知られている。
【０００３】
例えば、特開２０００−２３３５０号公報（特許文献１）は、電力系統の脱調検出装置を開示している。この脱調検出装置は、電力系統の電流および電圧によりインピーダンスを求め、各インピーダンスの座標上における軌跡が円弧状と判断したことを条件に電力系統の脱調と判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、脱調が検出された場合には距離継電器の動作をロックする一方で、距離継電器の保護範囲にある送電線上に故障が発生した場合には、距離継電器を適切に動作させる必要がある。
【０００６】
特許文献１に係る脱調検出装置は、例えば、各インピーダンスの座標位置が一定方向かつ各インピーダンスの変化率が一定値以上であること等を条件として電力系統の脱調と判定している。しかしながら、両端の電源の周波数ずれが小さい場合には、インピーダンスの変化は小さいため、脱調判定条件として設定されるインピーダンスの変化率を小さくする必要がある。一方、系統故障時には、インピーダンスは、故障前インピーダンスから故障インピーダンスへ急変後、故障が除去されるまで故障インピーダンスに留まるため、故障中のインピーダンス変化率は小さい。この場合、脱調中におけるインピーダンスの変化率と、電力系統の故障中のインピーダンスの変化率との差異が小さくなるため、脱調中における系統故障を精度よく検出することができない。
【０００７】
本開示のある局面における目的は、電力系統において、脱調中の系統故障をより精度よく検出することが可能な保護継電装置、および故障検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施の形態に従う電力系統を保護するための保護継電装置は、電力系統の電流および電圧に基づいて、インピーダンス軌跡を算出するインピーダンス算出部と、インピーダンス軌跡が動作領域内に含まれた場合に、トリップ指令を出力する距離継電器と、距離継電器の動作領域の外側に設けられた脱調検出領域におけるインピーダンス軌跡の滞在時間が第１規定時間以上である場合に、電力系統における脱調を検出して距離継電器のトリップ指令をロックする脱調検出部と、脱調が検出されている場合に、距離継電器の動作領域を分割した複数のサブ領域の各々におけるインピーダンス軌跡の滞在時間に基づいて、電力系統に故障が発生したか否かを判定する故障判定部とを備える。故障判定部により電力系統において脱調中に故障が発生したと判定された場合、脱調検出部は、トリップ指令のロックを解除する。
【０００９】
他の実施の形態に従う故障検出装置は、電力系統の電流および電圧に基づいて、インピーダンスを算出してインピーダンス軌跡を算出するインピーダンス算出部と、電力系統の脱調を検出した場合に、電力系統を保護するための距離継電器のトリップ指令をロックする脱調検出部とを備える。脱調検出部は、距離継電器の動作領域の外側に設けられた脱調検出領域におけるインピーダンス軌跡の滞在時間が第１規定時間以上である場合に、電力系統における脱調を検出する。故障検出装置は、脱調が検出されている場合に、距離継電器の動作領域を分割した複数のサブ領域の各々におけるインピーダンス軌跡の滞在時間に基づいて、電力系統に故障が発生したか否かを判定する故障判定部とをさらに備える。故障判定部により電力系統において脱調中に故障が発生したと判定された場合、脱調検出部は、トリップ指令のロックを解除する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によると、電力系統において、脱調中の系統故障をより精度よく検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に従う保護継電装置が適用される電力系統を示す図である。
【図２】脱調中の電圧波形および電流波形を示す図である。
【図３】脱調検出領域および距離継電器の動作領域を説明するための図である。
【図４】実施の形態１に従う脱調中の故障判定方式を説明するための図である。
【図５】実施の形態１に従う保護継電装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図６】実施の形態１に従う故障検出回路の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図７】実施の形態１に従う脱調中における故障判定方式の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２に従う脱調中の故障判定方式を説明するための図である。
【図９】実施の形態２に従う脱調中における故障判定方式の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態３に従う脱調中の故障判定方式を説明するための図である。
【図１１】実施の形態３に従う脱調中における故障判定方式の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態４に従う脱調中の故障判定方式を説明するための図である。
【図１３】実施の形態４に従う脱調中における故障判定方式の処理手順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】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１３】
実施の形態１．
＜全体構成＞
図１は、実施の形態１に従う保護継電装置１００が適用される電力系統を示す図である。図１に示す電力系統では、送電線３の両端に母線２，４が接続されており、母線２および母線４の遠方に交流電源１０，１１がそれぞれ設けられている。交流電源１０，１１は、例えば、発電機である。
【００１４】
送電線３には、遮断器５が設けられている。また、送電線３には、電流変成器（ＣＴ：Current  Transformer）６が設けられる。電流変成器６は、送電線３の各相電流（例えば、ａ相電流、ｂ相電流、ｃ相電流）を検出する。保護継電装置１００は、電流変成器６から送電線３の各相電流を取り込む。
【００１５】
母線２には、電圧変成器（ＶＴ：Voltage Transformer）８が接続されている。電圧変成器８は、母線２側の送電線３の各相電圧（例えば、ａ相電圧、ｂ相電圧、ｃ相電圧）を検出する。
【００１６】
保護継電装置１００は、電力系統（例えば、送電線３）を保護するためのディジタル形の距離継電装置である。保護継電装置１００は、距離リレー要素であるとしての距離継電器２０と、故障検出回路２１とを含む。
【００１７】
距離継電器２０は、電流変成器６によって検出された送電線３の電流と、電圧変成器８によって検出された送電線３の電圧とを用いてインピーダンス演算を実行する。距離継電器２０は、演算したインピーダンスに基づいて送電線３の故障を検出すると、トリップ指令を遮断器５へ出力して、故障区間を電力系統から切り離す。
【００１８】
故障検出回路２１は、送電線３の電流および電圧を用いてインピーダンス演算を実行し、演算したインピーダンスに基づいて、電力系統における脱調を検出する。故障検出回路２１は、電力系統における脱調を検出した場合、距離継電器２０の動作をロックする。具体的には、故障検出回路２１は、距離継電器２０から出力されるトリップ指令をロックする。
【００１９】
また、故障検出回路２１は、電力系統が脱調状態であるときに系統故障（具体的には、送電線３の故障）が発生したか否かを判定する。故障検出回路２１は、脱調現象中（以下、「脱調中」とも称する。）に系統故障が発生したと判定した場合、距離継電器２０の動作ロックを解除する。
【００２０】
＜脱調中の故障判定方式＞
図２は、脱調中の電圧波形および電流波形を示す図である。図１に示す電力系統において、両端の交流電源１０，１１において周波数がずれると脱調現象が発生する。脱調現象は、各相において１２０°ずつ位相がずれて発生するが、説明の容易化のため、図２には、一例としてａ相電流およびａ相電圧の波形が示されている。図２を参照して、脱調が発生していない時刻ｔ１までは、ａ相電流およびａ相電圧が安定しているが、時刻ｔ１において脱調が発生するとａ相電流およびａ相電圧が大きく動揺していることがわかる。
【００２１】
図３は、脱調検出領域および距離継電器の動作領域を説明するための図である。具体的には、図３には、インピーダンス（例えば、ａｂ相のインピーダンス）を複素平面上に図示するＲ−Ｘ図が示されている。図３の横軸Ｒは抵抗成分を示し、縦軸Ｘはリアクタンス成分を示す。なお、Ｒ１，Ｒ２，Ｒｚ，ｄＲ，Ｘ１，Ｘ２，Ｘｚ，ｄＸはすべて正の数である。
【００２２】
距離継電器２０の動作領域Ｋｄは、例えば、原点Ｏを頂点とする四辺形Ｅｄの内部領域である。四辺形Ｅｄの右辺とＲ軸との交点座標は（Ｒｚ，０）であり、上辺とＸ軸との交点座標は（０，Ｘｚ）である。
【００２３】
脱調検出領域Ｋｏは、平行四辺形Ｅ１および平行四辺形Ｅ２で囲まれた領域である。平行四辺形Ｅ１の右辺とＲ軸との交点座標は（Ｒ１，０）であり、上辺とＸ軸との交点座標は（０，Ｘ１）であり、左辺とＲ軸との交点座標は（−Ｒ２，０）であり、下辺とＸ軸との交点座標は（０，−Ｘ２）である。平行四辺形Ｅ１は、動作領域Ｋｄの外側に存在している。
【００２４】
平行四辺形Ｅ２の右辺とＲ軸との交点座標は（Ｒ１＋ｄＲ，０）であり、上辺とＸ軸との交点座標は（０，Ｘ１＋ｄＸ）であり、左辺とＲ軸との交点座標は｛（−Ｒ２＋ｄＲ），０）｝であり、下辺とＸ軸との交点座標は｛０，−（Ｘ２＋ｄＸ）｝である。平行四辺形Ｅ２は、平行四辺形Ｅ１の外側に存在している。このことから、脱調検出領域Ｋｏは、動作領域Ｋｄの外側に存在していることがわかる。なお、送電線３のインピーダンス（以下、単に「送電線インピーダンス」とも称する。）は、Ｚｐで表されている。図３では、送電線インピーダンスは保護継電装置１００の設置点から遠方に渡って均一であるとしており、この場合、当該送電線インピーダンスは直線で表わすことができる。
【００２５】
ここで、図２に示すような脱調現象が発生した場合、保護継電装置１００により算出されるインピーダンスの軌跡（以下、「インピーダンス軌跡」と称する。）は、図３中のＺｔで表される。具体的には、インピーダンス軌跡Ｚｔは、脱調中のインピーダンスの軌跡である。なお、距離継電器２０は、インピーダンス軌跡Ｚｔが動作領域Ｋｄ内に含まれた場合であって、脱調検出によりロックされない場合に動作する（すなわち、トリップ指令を出力する）ように構成される。
【００２６】
時刻ｔ１で脱調が発生すると、インピーダンス軌跡Ｚｔは、Ｒ軸の正方向から負方向へ（あるいは、Ｒ軸の負方向から正方向へ）変化していき、脱調検出領域Ｋｏ、動作領域Ｋｄ、脱調検出領域Ｋｏの順に通過する。時刻ｔ２では、図２に示すように電流が最大かつ電圧が最小であり、インピーダンス軌跡Ｚｔの大きさが最小となる。そのため、インピーダンス軌跡Ｚｔは、時刻ｔ２において、送電線インピーダンスＺｐを示す直線上付近に存在する。
【００２７】
図４は、実施の形態１に従う脱調中の故障判定方式を説明するための図である。図４を参照して、故障検出回路２１は、インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏに侵入した場合、脱調検出領域Ｋｏにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔａの計測を開始し、当該滞在時間Ｔａが規定時間Ｔｘ１（例えば、４０ｍｓ）以上になったか否かを判断する。故障検出回路２１は、滞在時間Ｔａが規定時間Ｔｘ１以上になると、電力系統に脱調が発生したと判断し、距離継電器２０の動作をロックする。
【００２８】
これは、送電線３上の故障が発生した場合にはインピーダンス軌跡は瞬時に脱調検出領域Ｋｏを通過するが、脱調現象が発生した場合には比較的ゆっくりとインピーダンス軌跡が変化し、脱調検出領域Ｋｏを通過する時間が長くなることを利用している。なお、規定時間Ｔｘ１は、系統故障時における脱調検出領域Ｋｏの滞在時間よりも十分長い時間に設定される。
【００２９】
図４に示すように、動作領域Ｋｄは、複数のサブ領域Ｐ１〜Ｐｎに分割（すなわち、細分化）されている。具体的には、動作領域Ｋｄは、＋Ｒ軸側のブラインダ線（すなわち、四辺形Ｅｄの右辺）と平行な線で分割されている。なお、動作領域Ｋｄは、送電線インピーダンスＺｐを示す直線と平行な線で分割されていてもよいし、送電線インピーダンスＺｐおよびＲ軸のなす角度と、ブラインダ線およびＲ軸のなす角度との間の角度を有する直線で分割されていてもよい。典型的には、各サブ領域Ｐ１〜ＰｎにおけるＲ軸方向の幅Ｗは、脱調検出領域ＫｏにおけるＲ軸上の幅ｄＲよりも小さい幅に設定される。例えば、幅Ｗは、幅ｄＲのｙ分の１（例えば、１／５）に設定される。
【００３０】
ここで、脱調中に系統故障が発生すると、インピーダンス軌跡Ｚｔは、故障直前のインピーダンスから動作領域Ｋｄ内の故障点インピーダンスに急変し、当該故障点インピーダンスの付近に留まる。具体的には、故障点インピーダンスは、金属故障が発生した場合には送電線インピーダンスＺｐ上に位置し、抵抗故障が発生した場合には送電線インピーダンスＺｐの＋Ｒ軸方向側に位置する。
【００３１】
このように、インピーダンス軌跡Ｚｔは、脱調中に系統故障が発生した場合、動作領域Ｋｄ内の故障点インピーダンス付近に留まるため、サブ領域Ｐ１〜Ｐｎの任意の１のサブ領域に留まることになる。そこで、故障検出回路２１は、任意の１のサブ領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔｂが規定時間Ｔｘ２以上となった場合には、脱調検出中に系統故障が発生したと判定する。
【００３２】
図４の例では、インピーダンス軌跡Ｚｔは＋Ｒ軸側から−Ｒ軸側へ変化していくため、故障検出回路２１は、サブ領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・，Ｐｎの順に、インピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔｂが規定時間Ｔｘ２以上か否かを判断していき、あるサブ領域（例えば、サブ領域Ｐ２）における滞在時間Ｔｂが規定時間Ｔｘ２以上となった場合には、脱調検出中に系統故障が発生したと判定する。
【００３３】
そして、故障検出回路２１は、当該判定結果に基づいて、距離継電器２０の動作ロックを解除する。これにより、距離継電器２０は、遮断器５にトリップ指令を出力して、保護区間を電力系統から切り離す。
【００３４】
規定時間Ｔｘ２は、脱調検出領域Ｋｏにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔａに基づいて算出される。典型的には、規定時間Ｔｘ２は、滞在時間Ｔａよりも長く設定され、例えば、滞在時間Ｔａのｇ１倍（例えば、２倍）に設定される。
【００３５】
ここで、サブ領域の幅Ｗが幅ｄＲの１／５（すなわち、ｙ＝５）に設定され、規定時間Ｔｘ２が滞在時間Ｔａの２倍（すなわち、ｇ１＝２）に設定された場合を想定する。脱調中に、インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏを通過するときのＲ軸方向における変化速度Ｖｅ１は、幅ｄＲを滞在時間Ｔａで除算した除算値（すなわち、Ｖｅ１＝ｄＲ／Ｔａ）となる。
【００３６】
インピーダンス軌跡Ｚｔが任意の１のサブ領域に規定時間Ｔｘ２以上滞在している場合、そのときのインピーダンス軌跡Ｚｔの変化速度Ｖｅ２は、幅Ｗ（＝ｄＲ／５）を規定時間Ｔｘ２（＝２Ｔａ）で除算した除算値以下（すなわち、Ｖｅ２≦ｄＲ／１０Ｔａ）となる。すなわち、変化速度Ｖｅ２は、インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏを通過したときの変化速度Ｖｅ１の１／１０以下に大幅に低下している。この場合、故障検出回路２１は、脱調中に系統故障が発生したと判定する。具体的には、故障検出回路２１は、脱調を検出した後、各サブ領域Ｐ１〜Ｐｎにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの変化速度が、変化速度Ｖｅ１のｈ分の１（ただし、ｈは２以上の整数）以下になった場合に、脱調中に系統故障が発生したと判定する。
【００３７】
脱調中における系統故障の有無を早く判定するためには、規定時間Ｔｘ２を短くすればよいが、この場合、幅Ｗを小さくする必要がある。具体的には、動作領域Ｋｄの分割数を多くする必要があるため、上記判定の処理負荷が増大する。一方、処理負荷を低減するためには、幅Ｗを大きくすればよいが、この場合、規定時間Ｔｘ２を長くする必要がある。そのため、系統運用者は、例えば、ｈの値を決定した後、判定の早さおよび処理負荷を考慮して、適宜、幅Ｗおよび規定時間Ｔｘ２を定めればよい。
【００３８】
＜ハードウェア構成＞
図５は、実施の形態１に従う保護継電装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。図５を参照して、保護継電装置１００は、補助変成器５１と、ＡＤ（Analog  to  Digital）変換部５２と、演算処理部７０とを含む。
【００３９】
補助変成器５１は、各検出器からの電気量を取り込み、内部回路に適した電圧に変換して出力する。ＡＤ変換部５２は、補助変成器５１から出力される電圧を取り込んでディジタルデータに変換する。具体的には、ＡＤ変換部５２は、アナログフィルタと、サンプルホールド回路と、マルチプレクサと、ＡＤ変換器とを含む。
【００４０】
アナログフィルタは、補助変成器５１から出力される電流および電圧の波形信号から高周波のノイズ成分を除去する。サンプルホールド回路は、アナログフィルタから出力される電流および電圧の波形信号を予め定められたサンプリング周期でサンプリングする。マルチプレクサは、演算処理部７０から入力されるタイミング信号に基づいて、サンプルホールド回路から入力される波形信号を時系列で順次切り替えてＡＤ変換器に入力する。ＡＤ変換器は、マルチプレクサから入力される波形信号をアナログデータからディジタルデータに変換する。ＡＤ変換器は、ディジタル変換した波形信号（ディジタルデータ）を演算処理部７０へ出力する。
【００４１】
演算処理部７０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）７２と、ＲＯＭ７３と、ＲＡＭ７４と、ＤＩ（ディジタル入力）回路７５と、ＤＯ（ディジタル出力）回路７６と、入力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７７と、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７８とを含む。これらは、バス７１で結合されている。
【００４２】
ＣＰＵ７２は、予めＲＯＭ７３に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、保護継電装置１００の動作を制御する。なお、ＲＯＭ７３には、ＣＰＵ７２によって用いられる各種情報が格納されている。ＣＰＵ７２は、たとえば、マイクロプロセッサである。なお、当該ハードウェアは、ＣＰＵ以外のＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）およびその他の演算機能を有する回路などであってもよい。
【００４３】
ＣＰＵ７２は、バス７１を介して、ＡＤ変換部５２からディジタルデータを取り込む。ＣＰＵ７２は、ＲＯＭ７３に格納されているプログラムに従って、取り込んだディジタルデータを用いて制御演算を実行する。
【００４４】
ＣＰＵ７２は、制御演算結果に基づいて、ＤＯ回路７６を介して、外部の装置に制御指令を出力する。また、ＣＰＵ７２は、ＤＩ回路７５を介して、その制御指令に対する応答を受け取る。入力インターフェイス７７は、典型的には、各種ボタン等であり、系統運用者からの各種設定操作を受け付ける。また、ＣＰＵ７２は、通信インターフェイス７８を介して、他の装置と各種情報を送受信する。
【００４５】
＜機能構成＞
図６は、実施の形態１に従う故障検出回路２１の機能構成の一例を示すブロック図である。図６を参照して、故障検出回路２１は、主たる機能構成として、インピーダンス算出部２０２と、脱調検出部２０４と、故障判定部２０８とを含む。これらの各機能は、例えば、保護継電装置１００の演算処理部７０がメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部はハードウェアで実現されるように構成されていてもよい。
【００４６】
インピーダンス算出部２０２は、電力系統の電流および電圧に基づいてインピーダンスを演算してインピーダンス軌跡を算出する。具体的には、インピーダンス算出部２０２は、電流変成器６により検出された送電線３の電流と、電圧変成器８により検出された送電線３の電圧を順次取得し、インピーダンスを順次演算することでインピーダンス軌跡を算出する。インピーダンス算出部２０２は、算出したインピーダンス軌跡を、脱調検出部２０４および故障判定部２０８に出力する。
【００４７】
脱調検出部２０４は、インピーダンス軌跡に基づいて電力系統における脱調を検出する。具体的には、脱調検出部２０４は、距離継電器２０の動作領域Ｋｄの外側に設けられた脱調検出領域Ｋｏにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔａが規定時間Ｔｘ１以上である場合に、電力系統における脱調を検出して距離継電器２０のトリップ指令をロックする。例えば、脱調検出部２０４は、距離継電器２０にロック信号を出力することでトリップ指令をロックする。
【００４８】
上述したように、距離継電器２０の動作領域Ｋｄは、複数のサブ領域Ｐ１〜Ｐｎに分割されている。典型的には、動作領域Ｋｄは、脱調検出領域Ｋｏにおける、インピーダンスの抵抗成分方向（すなわち、Ｒ軸方向）の幅ｄＲよりも小さい幅Ｗ（例えば、Ｗ＝ｄＲ／５）で分割される。
【００４９】
故障判定部２０８は、脱調検出部２０４により脱調が検出されている場合に、動作領域Ｋｄを分割した複数のサブ領域Ｐ１〜Ｐｎの各々におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間に基づいて、電力系統に故障が発生したか否かを判定する。具体的には、故障判定部２０８は、複数のサブ領域Ｐ１〜Ｐｎのうちの１のサブ領域（例えば、サブ領域Ｐ２）におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間が規定時間Ｔｘ２以上である場合、電力系統（例えば、送電線３）において脱調中に故障が発生したと判定する。
【００５０】
脱調検出部２０４は、故障判定部２０８により脱調中に故障が発生したと判定された場合、距離継電器２０により出力されるトリップ指令のロックを解除する。例えば、脱調検出部２０４は、距離継電器２０にロック解除信号を出力することでトリップ指令のロックを解除する。
【００５１】
なお、距離継電器２０は、上記のインピーダンス算出部２０２に相当するインピーダンス演算機能と、演算されたインピーダンスに基づいて故障判定を行なう故障判定機能と、故障を検出した場合にトリップ指令を出力する出力機能とを有する。
【００５２】
＜処理手順＞
図７は、実施の形態１に従う脱調中における故障判定方式の処理手順を示すフローチャートである。図７に示す各ステップは、保護継電装置１００の故障検出回路２１により実行される。
【００５３】
故障検出回路２１は、インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏに侵入したか否かを判断する（ステップＳ１０）。インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏに侵入していない場合には（ステップＳ１０においてＮＯ）、故障検出回路２１はステップＳ１０の処理を繰り返す。
【００５４】
インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏに侵入した場合には（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、故障検出回路２１は、脱調検出領域Ｋｏにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔａの計測を開始し、当該滞在時間Ｔａが規定時間Ｔｘ１に到達したか否かを判断する（ステップＳ１２）。滞在時間Ｔａが規定時間Ｔｘ１に到達していない場合には（ステップＳ１２においてＮＯ）、故障検出回路２１は、ステップＳ１０の処理に戻る。
【００５５】
滞在時間Ｔａが規定時間Ｔｘ１に到達した場合には（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、故障検出回路２１は、電力系統における脱調を検出し、距離継電器２０から出力されるトリップ指令をロックする（ステップＳ１３）。続いて、故障検出回路２１は、インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏの外側に出たか否かを判断する（ステップＳ１４）。
【００５６】
インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏ内に滞在する場合には（ステップＳ１４においてＮＯ）、故障検出回路２１はステップＳ１４の処理を繰り返す。インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏの外側に出た場合には（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、故障検出回路２１は、インピーダンス軌跡Ｚｔが、脱調検出領域Ｋоの外側境界を形成する平行四辺形Ｅ２の外側方向に出たか否かを判断する（ステップＳ１５）。
【００５７】
インピーダンス軌跡Ｚｔが平行四辺形Ｅ２の外側方向に出た場合には（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、故障検出回路２１は、インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏを通過してから予め定められた時間経過後に、トリップ指令のロックを解除して（ステップＳ２４）、処理を終了する。なお、インピーダンス軌跡Ｚｔが平行四辺形Ｅ２の外側方向に出たことは、脱調が回復したことを示している。
【００５８】
一方、インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋоの内側境界を形成する平行四辺形Ｅ１の内側方向に出た場合には（ステップＳ１５においてＮＯ）、故障検出回路２１は、脱調検出領域Ｋｏにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔａを算出する（ステップＳ１６）。すなわち、故障検出回路２１は滞在時間Ｔａを確定する。
【００５９】
故障検出回路２１は、インピーダンス軌跡Ｚｔが距離継電器２０の動作領域Ｋｄに侵入したか否かを判断する（ステップＳ１８）。インピーダンス軌跡Ｚｔが動作領域Ｋｄに侵入していない場合には（ステップＳ１８においてＮＯ）、故障検出回路２１はステップＳ１８の処理を繰り返す。インピーダンス軌跡Ｚｔが動作領域Ｋｄに侵入した場合には（ステップＳ１８においてＹＥＳ）、故障検出回路２１は、複数のサブ領域Ｐ１〜Ｐｎの任意の１のサブ領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔｂが規定時間Ｔｘ２（例えば、Ｔｘ２＝ｇ１×Ｔａ）に到達したか否かを判断する（ステップＳ２０）。
【００６０】
当該１のサブ領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔｂが規定時間Ｔｘ２に到達した場合には（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、故障検出回路２１は、電力系統において脱調中に故障が発生したと判定して、距離継電器２０から出力されるトリップ指令のロックを解除して（ステップＳ２２）、処理を終了する。一方、各サブ領域Ｐ１〜Ｐｎにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間がいずれも規定時間Ｔｘ２に到達していない場合には（ステップＳ２０においてＮＯ）、故障検出回路２１は、インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏを通過してから予め定められた時間経過後に、トリップ指令のロックを解除して（ステップＳ２４）、処理を終了する。
【００６１】
＜利点＞
実施の形態１によると、インピーダンス軌跡Ｚｔが、各サブ領域Ｐ１〜Ｐｎのいずれかのサブ領域に、脱調検出領域Ｋｏの滞在時間Ｔａに従って定められる規定時間Ｔｘ２以上滞在する場合に、脱調中に故障が発生したと判定する。そのため、脱調によるインピーダンス軌跡Ｚｔの変化速度に関わらず（すなわち、インピーダンス軌跡Ｚｔの変化が早い場合でも遅い場合でも）、脱調中における故障の発生を精度よく検出できる。
【００６２】
また、動作領域Ｋｄを細分化したサブ領域Ｐ１〜Ｐｎを設けることにより、脱調が継続しているのか、系統故障が発生しているのかをより短い時間で判定できるため、脱調中でもより早い故障検出が可能になる。
【００６３】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、距離継電器２０の動作領域Ｋｄを細分化し、その細分化したサブ領域Ｐ１〜Ｐｎにインピーダンス軌跡Ｚｔが規定時間Ｔｘ２以上滞在した場合に、脱調中の故障発生を検出する構成について説明した。実施の形態２では、隣接する２つのサブ領域に境界領域を設け、その境界領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間も脱調中の故障発生の判定に用いる構成について説明する。
【００６４】
図８は、実施の形態２に従う脱調中の故障判定方式を説明するための図である。図８を参照して、動作領域Ｋｄは、複数のサブ領域Ｐ１〜Ｐｎに分割されている。ここで、互いに隣接する２つのサブ領域を、サブ領域群Ｐ（ｎ−１）Ｐｎと定義する。例えば、サブ領域群Ｐ１Ｐ２は、サブ領域Ｐ１およびＰ２とで構成され、サブ領域群Ｐ２Ｐ３は、サブ領域Ｐ２およびＰ３で構成される。
【００６５】
この場合、複数のサブ領域群Ｐ１Ｐ２〜Ｐ（ｎ−１）Ｐｎの各々は、当該サブ領域群のうちの一方のサブ領域と他方のサブ領域との境界を含む境界領域を有する。図８の例では、境界領域Ｐ１ａは、サブ領域群Ｐ１Ｐ２のうちの一方のサブ領域Ｐ１と他方のサブ領域Ｐ２との境界を含む。同様に、境界領域Ｐ（ｎ−１）ａは、サブ領域群Ｐ（ｎ−１）Ｐｎのうちの一方のサブ領域Ｐ（ｎ−１）と他方のサブ領域Ｐｎとの境界を含む。各境界領域Ｐ１ａ〜Ｐ（ｎ−１）ａにおけるＲ軸上の幅は、サブ領域の幅Ｗと同一である。
【００６６】
故障検出回路２１の脱調検出部２０４は、脱調検出領域Ｋｏにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔａが規定時間Ｔｘ１以上になると、電力系統に脱調が発生したと判断し、距離継電器２０の動作をロックする。続いて、故障検出回路２１の故障判定部２０８は、任意の１のサブ領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔｂが規定時間Ｔｘ２以上である場合、または任意の１の境界領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間が規定時間Ｔｘ２以上である場合に、脱調中に系統故障が発生したと判定する。脱調検出部２０４は、脱調中に系統故障が発生したとの判定結果に基づいて、距離継電器２０の動作ロックを解除する。
【００６７】
上記のように、実施の形態２では、故障点インピーダンスが境界付近において隣り合う２つのサブ領域間を行き来することにより、各サブ領域でのインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間が規定時間Ｔｘ２以上にならない場合でも、境界領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間が規定時間Ｔｘ２以上になった場合には、故障検出回路２１は脱調中に故障が発生したと判定する。これにより、脱調中に系統故障が発生した場合に、故障点インピーダンスが隣接する２つのサブ領域のうちの一方のサブ領域と他方のサブ領域とを行き来している場合であっても、当該系統故障をより精度よく判定できる。
【００６８】
図９は、実施の形態２に従う脱調中における故障判定方式の処理手順を示すフローチャートである。図９に示す各ステップは、保護継電装置１００の故障検出回路２１により実行される。
【００６９】
図９を参照して、ステップＳ３０〜Ｓ３８の処理は、それぞれ図７中のステップＳ１０〜Ｓ１８の処理と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。
【００７０】
ステップＳ４０において、故障検出回路２１は、複数のサブ領域Ｐ１〜Ｐｎの任意の１のサブ領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔｂが規定時間Ｔｘ２（例えば、Ｔｘ２＝ｇ１×Ｔａ）に到達した、あるいは、複数の境界領域Ｐ１ａ〜Ｐ（ｎ−１）ａの任意の１の境界領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間が規定時間Ｔｘ２に到達したか否かを判断する。
【００７１】
任意の１のサブ領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔｂ、あるいは、任意の１の境界領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間が規定時間Ｔｘ２に到達した場合には（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、故障検出回路２１は、脱調中に故障が発生したと判定し、トリップ指令のロックを解除して（ステップＳ４２）、処理を終了する。
【００７２】
一方、各サブ領域Ｐ１〜Ｐｎにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間および各境界領域Ｐ１ａ〜Ｐ（ｎ−１）ａにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間がいずれも規定時間Ｔｘ２に到達していない場合には（ステップＳ４０においてＮＯ）、故障検出回路２１は、インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏを通過してから予め定められた時間経過後に、トリップ指令のロックを解除して（ステップＳ４６）、処理を終了する。
【００７３】
＜利点＞
実施の形態２によると、実施の形態１の利点に加えて、隣接するサブ領域の境界付近で故障点インピーダンスが揺れている場合（例えば、抵抗故障等により、故障点インピーダンスが脱調の影響で小さく揺れている場合）であっても、より精度よく脱調中の系統故障を判定することができる。
【００７４】
実施の形態３．
実施の形態２では、隣接するサブ領域の境界領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間を用いて、各サブ領域の境界付近で故障インピーダンス点が揺れている場合でも、より精度よく脱調中の系統故障を判定する構成について説明した。実施の形態３では、実施の形態２とは異なる方式により、各サブ領域の境界付近で故障インピーダンス点が揺れている場合でも、脱調中の系統故障を精度よく判定する構成について説明する。
【００７５】
図１０は、実施の形態３に従う脱調中の故障判定方式を説明するための図である。図１０を参照して、動作領域Ｋｄは、複数のサブ領域Ｐ１〜Ｐｎに分割されている。実施の形態２と同様に、互いに隣接する２つのサブ領域を、サブ領域群Ｐ（ｎ−１）Ｐｎと定義する。
【００７６】
故障検出回路２１の脱調検出部２０４は、脱調検出領域Ｋｏにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔａが規定時間Ｔｘ１以上になると、電力系統に脱調が発生したと判断し、距離継電器２０の動作をロックする。
【００７７】
続いて、故障検出回路２１の故障判定部２０８は、任意の１のサブ領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔｂが規定時間Ｔｘ２に到達した場合に脱調中に系統故障が発生したと判定する。さらに、サブ領域群のＲ軸上の幅が、サブ領域の幅Ｗの２倍であることを利用して、故障判定部２０８は、複数のサブ領域群Ｐ（ｎ−１）Ｐｎのうちの任意の１のサブ領域群におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間が規定時間Ｔｘ２の２倍以上に到達した場合にも、脱調中に系統故障が発生したと判定する。脱調検出部２０４は、脱調中に系統故障が発生したとの判定結果に基づいて、距離継電器２０の動作ロックを解除する。
【００７８】
上記のように、実施の形態３に従う故障検出回路２１は、サブ領域群におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間が規定時間Ｔｘ２の２倍以上に到達した場合にも、脱調中に故障が発生したと判定する。これにより、脱調中に系統故障が発生した場合に、故障点インピーダンスが隣接する２つのサブ領域のうちの一方のサブ領域（例えば、サブ領域Ｐ１における点Ｑ１）と他方のサブ領域（例えば、サブ領域Ｐ２における点Ｑ２）とを行き来している場合であっても、当該系統故障をより精度よく判定できる。
【００７９】
図１１は、実施の形態３に従う脱調中における故障判定方式の処理手順を示すフローチャートである。図１１に示す各ステップは、保護継電装置１００の故障検出回路２１により実行される。
【００８０】
図１１を参照して、ステップＳ５０〜Ｓ５８の処理は、それぞれ図７中のステップＳ１０〜Ｓ１８の処理と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。
【００８１】
ステップＳ６０において、故障検出回路２１は、複数のサブ領域Ｐ１〜Ｐｎの任意の１のサブ領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔｂが規定時間Ｔｘ２に到達した、あるいは、複数のサブ領域群Ｐ１Ｐ２〜Ｐ（ｎ−１）Ｐｎの任意の１のサブ領域群におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間が規定時間Ｔｘ２の２倍に到達したか否かを判断する。
【００８２】
任意の１のサブ領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔｂが規定時間Ｔｘ２に到達した、あるいは、任意の１のサブ領域群におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間が規定時間Ｔｘ２の２倍に到達した場合には（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、故障検出回路２１は、脱調中に故障が発生したと判定し、トリップ指令のロックを解除して（ステップＳ６２）、処理を終了する。
【００８３】
一方、各サブ領域Ｐ１〜Ｐｎにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間がいずれも規定時間Ｔｘ２に到達しておらず、かつ、各サブ領域群Ｐ１Ｐ２〜Ｐ（ｎ−１）Ｐｎにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間がいずれも規定時間Ｔｘ２の２倍に到達していない場合には（ステップＳ６０においてＮＯ）、故障検出回路２１は、インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏを通過してから予め定められた時間経過後に、トリップ指令のロックを解除して（ステップＳ６６）、処理を終了する。
【００８４】
なお、上記のステップＳ６０において、故障検出回路２１は、任意の１のサブ領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間が規定時間Ｔｘ２に到達したか否かを判断せずに、任意の１のサブ領域群におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間が規定時間Ｔｘ２の２倍に到達したか否かのみを判断する構成であってもよい。この場合、故障検出回路２１は、肯定判定の場合にはステップＳ６２の処理を実行し、否定判定の場合にはステップＳ６６の処理を実行する。隣り合う２つのサブ領域群（例えば、サブ領域群Ｐ１Ｐ２と、サブ領域群Ｐ２Ｐ３）は、互いに重なり合っている（例えば、サブ領域Ｐ２で重なっている）。そのため、当該構成でも、サブ領域の境界付近で故障点インピーダンスが揺れている場合における脱調中の系統故障を精度よく判定することができる。
【００８５】
＜利点＞
実施の形態３によると、実施の形態２と同様の利点を有する。
【００８６】
実施の形態４．
実施の形態１では、動作領域Ｋｄを細分化した複数のサブ領域Ｐ１〜Ｐｎにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間を判定条件として、脱調中の故障発生の有無を判定していた。各サブ領域Ｐ１〜Ｐｎは、Ｒ軸方向に幅Ｗを有する領域であることから、インピーダンス軌跡Ｚｔの主にＲ軸方向の変化に基づいて、脱調中の故障発生の有無を判定しているともいえる。実施の形態４では、インピーダンス軌跡Ｚｔの大きさ（すなわち、スカラ値）の変化を、脱調中の故障発生の有無を判定条件に加える。具体的には、実施の形態４では、脱調検出後における、インピーダンス軌跡ＺｔのＲ軸方向の変化およびインピーダンスのスカラ量の変化に基づいて、脱調中の故障発生の有無を判定する。
【００８７】
図１２は、実施の形態４に従う脱調中の故障判定方式を説明するための図である。実施の形態１、２、３にそれぞれ対応する図３、図８、図１０中のインピーダンス軌跡Ｚｔと比較して、図１２中のインピーダンス軌跡Ｚｔは、動作領域ＫｄにおけるＸ軸方向の変化が大きい。そのため、図１２中のインピーダンス軌跡Ｚｔにおける滞在時間は、図３、図８、図１０中のインピーダンス軌跡Ｚｔのサブ領域の滞在時間よりも長くなる。例えば、３以上の設置場所の離れた交流電源を有する電力系統では、インピーダンス軌跡Ｚｔが図１２のような軌跡になる場合がある。
【００８８】
したがって、このような場合、インピーダンス軌跡ＺｔのＸ軸方向への変化が大きいことによりサブ領域における滞在時間が長くなっているのか、脱調中に故障が発生したことにより当該滞在時間が長くなっているのかを判断する必要がある。そこで、実施の形態４に従う故障検出回路２１の故障判定部２０８は、複数のサブ領域Ｐ１〜Ｐｎのうちの１のサブ領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間が規定時間Ｔｘ２以上である場合であって、かつ、当該１のサブ領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの大きさの変化率が基準変化率Ｃ１未満である場合に、脱調中に故障が発生したと判定する。なお、変化率に代えて変化量が用いられてもよい。この場合、基準変化率Ｃ１の代わりに基準変化量Ｃ２が用いられる。
【００８９】
インピーダンス軌跡Ｚｔのスカラ値｜Ｚ｜は、例えば、以下のように求められる。ここで、サンプリング周波数が、系統周波数の１２倍（すなわち、サンプリング間隔が３０°）であるとする。また、計測された現時点の電圧値および電流値をそれぞれＶ（ｍ）およびＩ（ｍ）とし、３サンプリング周期前の電圧値および電流値をＶ（ｍ−３）およびＩ（ｍ−１）とする。この場合、以下の式（１）〜（３）が成立する。
【００９０】
|V|*|I|*cosθ=V(m)*I(m)+V(m-3)*I(m-3)・・・（１）
|V|*|I|*sinθ=V(m-3)*I(m)-V(m)*I(m-3)・・・（２）
|I|*|I|=I(m)2+I(m-3)2・・・（３）
続いて、インピーダンスＺは、以下の式（４）で示される。
【００９１】
Z=(|V|/|I|)*cosθ＋j(|V|/|I|)*sinθ
=((|V|*|I|*cosθ)＋j(|V|*|I|*sinθ))/(|I|*|I|)
={(V(m)*I(m)+V(m-3)*I(m-3))+j(V(m-3)*I(m)−V(m)*I(m-3))}/(I(m)2+I(m-3)2)・・・・・（４）
したがって、インピーダンスＺのスカラ値（すなわち、インピーダンス軌跡Ｚｔのスカラ値）｜Ｚ｜は、以下の式（５）で示される。
【００９２】
|Z|=√｛{(V(m)*I(m)+V(m-3)*I(m-3))2+(V(m-3)*I(m)−V(m)*I(m-3))2}/(I(m)2+I(m-3)2)｝・・・・（５）
インピーダンス軌跡Ｚｔのスカラ値｜Ｚ｜の変化量は、例えば、サブ領域に侵入したときのスカラ値｜Ｚ１｜と、当該サブ領域に侵入してから一定時間経過後におけるスカラ量｜Ｚ２｜との差分の絶対値（すなわち、｜｜Ｚ２｜−｜Ｚ１｜｜）となる。また、インピーダンス軌跡Ｚｔのスカラ値｜Ｚ｜の変化率（％）は、例えば、１００×（｜｜Ｚ２｜−｜Ｚ１｜｜）／｜Ｚ１｜で表される。なお、上記の一定時間は、例えば、規定時間Ｔｘ２に設定されるが、規定時間Ｔｘ２と異なる場合であってもよい。
【００９３】
図１３は、実施の形態４に従う脱調中における故障判定方式の処理手順を示すフローチャートである。図１３に示す各ステップは、保護継電装置１００の故障検出回路２１により実行される。なお、以下では、インピーダンス軌跡Ｚｔの変化率を判定条件として用いる構成について説明するが、当該変化率に代えて変化量を判定条件として用いる構成であってもよい。
【００９４】
図１３を参照して、ステップＳ７０〜Ｓ８０の処理は、それぞれ図７中のステップＳ１０〜Ｓ２０の処理と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。
【００９５】
各サブ領域Ｐ１〜Ｐｎにおけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間がいずれも規定時間Ｔｘ２に到達していない場合には（ステップＳ８０においてＮＯ）、故障検出回路２１は、インピーダンス軌跡Ｚｔが脱調検出領域Ｋｏを通過してから予め定められた時間経過後に、トリップ指令のロックを解除して（ステップＳ８６）、処理を終了する。
【００９６】
一方、複数のサブ領域Ｐ１〜Ｐｎの任意の１のサブ領域におけるインピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔｂが規定時間Ｔｘ２に到達した場合には（ステップＳ８０においてＹＥＳ）、故障検出回路２１は、当該１のサブ領域に滞在しているときのインピーダンス軌跡Ｚｔの大きさの変化率が基準変化率Ｃ１未満であるか否かを判断する（ステップＳ８２）。
【００９７】
当該変化率が基準変化率Ｃ１未満である場合には（ステップＳ８２においてＹＥＳ）、故障検出回路２１は、脱調中に故障が発生したと判定し、トリップ指令のロックを解除して（ステップＳ８４）、処理を終了する。一方、当該変化率が基準変化率Ｃ１以上である場合には（ステップＳ８２においてＮＯ）、故障検出回路２１は、インピーダンス軌跡ＺｔがＸ軸方向へ大きく変化することで滞在時間Ｔａが長くなっていると判断し（すなわち、単なる脱調現象であると判断し）、ステップＳ８６の処理を実行して、処理を終了する。
【００９８】
上記では、実施の形態１の判定条件に、実施の形態４の判定条件を追加する構成について説明したが、当該構成に限られず、実施の形態２または３の判定条件に、実施の形態４の判定条件を追加する構成であってもよい。
【００９９】
実施の形態２に実施の形態４の判定条件を追加する場合について説明する。図９中のステップＳ４０において肯定判定（すなわち、ＹＥＳ判定）がなされた場合には、故障検出回路２１は、当該１のサブ領域、あるいは、当該１の境界領域に滞在しているときのインピーダンス軌跡Ｚｔの大きさの変化率が基準変化率Ｃ１未満と判定したときにトリップ指令のロックを解除する。
【０１００】
次に、実施の形態３に実施の形態４の判定条件を追加する場合について説明する。図１１中のステップＳ６０において肯定判定がなされた場合には、故障検出回路２１は、当該１のサブ領域、あるいは、当該１のサブ領域群に滞在しているときのインピーダンス軌跡Ｚｔの大きさの変化率が基準変化率Ｃ１未満と判定したときにトリップ指令のロックを解除する。
【０１０１】
＜利点＞
実施の形態４によると、インピーダンス軌跡ＺｔのＸ軸方向の変化が大きい場合であっても、より精度よく脱調中の系統故障を判定することができる。
【０１０２】
その他の実施の形態．
（１）上述した実施の形態では、保護継電装置が、距離継電器および故障検出回路を有する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、上述した故障検出回路の機能を有する故障検出装置を別に設けて、当該故障検出装置と、距離継電器を有する装置との組み合わせにより、電力系統を保護する保護システムを実現する構成であってもよい。この場合、故障検出装置および距離継電器のハードウェア構成は、図５に示すハードウェア構成と同様であってもよい。
【０１０３】
（２）上述した実施の形態では、動作領域Ｋｄの形状が四辺形（具体的には、四辺形Ｅｄ）である構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、動作領域Ｋｄの形状は、円形であってもよい。また、脱調検出領域Ｋｏが、平行四辺形Ｅ１およびＥ２で囲まれた領域としたが当該構成に限られず、２つの円で囲まれた領域であってもよい。脱調検出領域Ｋｏが動作領域Ｋｄの外側に設けられる構成であればよい。
【０１０４】
（３）上述した実施の形態では、インピーダンス軌跡Ｚｔが＋Ｒ軸側から−Ｒ軸側へ変化する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、インピーダンス軌跡Ｚｔが−Ｒ軸側から＋Ｒ軸側へ変化する構成であってもよい。この場合、故障検出回路２１は、サブ領域Ｐｎ，Ｐ（ｎ−１），・・・，Ｐ１の順に、インピーダンス軌跡Ｚｔの滞在時間Ｔｂが規定時間Ｔｘ２以上か否かを判断する。
【０１０５】
（４）上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、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。また、上述した実施の形態において、他の実施の形態で説明した処理および構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
【０１０６】
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、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】
【０１０７】
２，４  母線、３  送電線、５  遮断器、６  電流変成器、８  電圧変成器、１０，１１  交流電源、２０  距離継電器、２１  故障検出回路、５１  補助変成器、５２  ＡＤ変換部、７０  演算処理部、７１  バス、７２  ＣＰＵ、７３  ＲＯＭ、７４  ＲＡＭ、７５  ＤＩ回路、７６  ＤＯ回路、７７  入力インターフェイス、７８  通信インターフェイス、１００  保護継電装置、２０２  インピーダンス算出部、２０４  脱調検出部、２０８  故障判定部、Ｋｄ  動作領域、Ｋｏ  脱調検出領域、Ｐ１〜Ｐｎ  サブ領域、Ｚｐ  送電線インピーダンス、Ｚｔ  インピーダンス軌跡。 
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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