(57)【要約】【課題】ケーブルと架空線が混在した送電線において、ケーブル区間に故障点があるか否かを簡単かつ正確に判定する。【解決手段】送電線保護リレーにおいて、第１演算部１２８は、送電線の自端で検出された電流および電圧に基づいて、自端の正相電流が送電線に流れた場合に生じる電圧降下を自端の正相電圧から減じることによってケーブル区間の両端の正相電圧を算出する。第２演算部１３０は、送電線の相手端で検出された電流および電圧に基づいて、相手端の正相電流が送電線に流れた場合に生じる電圧降下を相手端の正相電圧から減じることによってケーブル区間の両端の正相電圧を算出する。判定部１３２は、第１演算部１２８によって算出されたケーブル区間の両端の正相電圧と、第２演算部１３０によって算出されたケーブル区間の両端の正相電圧とを比較することによって、ケーブル区間に故障点があるか否かを判定する。【選択図】図１１
2015116008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル区間を含む送電線を保護する送電線保護リレーであって、
前記送電線の自端で検出された電流および電圧に基づく前記自端の正相電流および正相電圧を用いて、前記自端の正相電流が前記送電線に流れた場合に生じる電圧降下を前記自端の正相電圧から減じることによって前記ケーブル区間の両端の正相電圧を算出する第１演算部と、
前記送電線の相手端で検出された電流および電圧に基づく前記相手端の正相電流および正相電圧を用いて、前記相手端の正相電流が前記送電線に流れた場合に生じる電圧降下を前記相手端の正相電圧から減じることによって前記ケーブル区間の両端の正相電圧を算出する第２演算部と、
前記第１演算部によって算出された前記ケーブル区間の両端の正相電圧と、前記第２演算部によって算出された前記ケーブル区間の両端の正相電圧とを比較することによって、前記ケーブル区間に故障点があるか否かを判定する判定部とを備える、送電線保護リレー。
【請求項２】
前記判定部は、前記第１演算部によって算出された前記自端側の第１ケーブル端における正相電圧の大きさが、前記第２演算部によって算出された前記第１ケーブル端における正相電圧の大きさ以上であり、かつ、前記第１演算部によって算出された前記相手端側の第２ケーブル端における正相電圧の大きさが、前記第２演算部によって算出された前記第２ケーブル端における正相電圧の大きさ以下のとき、前記ケーブル区間に故障点があると判定する、請求項１に記載の送電線保護リレー。
【請求項３】
前記第１演算部は、
前記自端から前記第１ケーブル端までの前記送電線の正相インピーダンスを前記自端の正相電流に乗算することにより得られた値を前記自端の正相電圧から減じることによって前記第１ケーブル端での正相電圧を求め、
前記自端から前記第２ケーブル端までの前記ケーブル区間を含む前記送電線の正相インピーダンスを前記自端の正相電流に乗算することにより得られた値を前記自端の正相電圧から減じることによって前記第２ケーブル端での正相電圧を求めるように構成され、
前記第２演算部は、
前記相手端から前記第１ケーブル端までの前記ケーブル区間を含む前記送電線の正相インピーダンスを前記相手端の正相電流に乗算することにより得られた値を前記相手端の正相電圧から減じることによって前記第１ケーブル端での正相電圧を求め、
前記相手端から前記第２ケーブル端までの前記送電線の正相インピーダンスを前記相手端の正相電流に乗算することにより得られた値を前記相手端の正相電圧から減じることによって前記第２ケーブル端での正相電圧を求めるように構成される、請求項２に記載の送電線保護リレー。
【請求項４】
前記送電線保護リレーは、電流差動リレー要素をさらに備え、
前記電流差動リレー要素は、
前記自端と前記相手端とで同時刻に検出された前記送電線の電流に基づいて、前記送電線で故障が生じているか否かを判定し、
前記送電線で故障が生じていると判定したときには、前記送電線に接続されている遮断器を開放するための信号を出力するように構成され、
前記判定部は、前記電流差動リレー要素が前記送電線で故障が生じていると判定した場合に、前記ケーブル区間に故障点があるか否かを判定するように構成される、請求項１〜３のいずれか１項記載の送電線保護リレー。
【請求項５】
前記判定部は、前記ケーブル区間に故障点があると判定したときには、開放された前記遮断器を再閉路しないようにするための信号を出力する、請求項４に記載の送電線保護リレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統の送電線を保護するための送電線保護リレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、送電線は、鉄塔によって空中を渡す架空線と地中ケーブルとに大別される。架空線の故障では落雷などによって生じる一時的な故障が多いのに対して、地中ケーブルの故障では永久故障となる場合が多い。このため、架空線の故障の場合には、故障を検出して遮断器を一旦開放した後、遮断器を再閉路する運用が行われるのに対して、地中ケーブルの故障の場合には、故障を検出して遮断器を開放した後、遮断器を再閉路しない運用が行われる。
【０００３】
上記のように地中ケーブルと架空線とでは、故障を検出して遮断器を開放した後に再閉路するか否かが異なるので、地中ケーブルと架空線とが混在する送電線では、地中ケーブル区間の故障か否かを判定する必要がある。地中ケーブル区間の故障と判定された場合には、遮断器の再閉路機能が停止される。
【０００４】
特開昭６１−２６６０１７号公報（特許文献１）は、中間部分に地中ケーブル区間を有する架空送電線において地中ケーブル区間の故障か否かを判定する方法を開示する。具体的には、架空送電線の両端に保護リレーが設けられる。各保護リレーは、架空送電線の故障を検出する短距離故障検出器と、地中ケーブル送電線の故障を検出する長距離故障検出器とを含む。
【０００５】
なお、平行２回線の送電線を保護する距離リレーについての発明が、たとえば、特開昭６３−２２４６２６号公報（特許文献２）に開示されている。平行２回線の送電線で地絡事故が生じたときには、距離リレーの見るインピーダンスは、自回線の零相インピーダンスおよび回線相互の零相インピーダンスの影響を受けるため、その影響を補正する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２６６０１７号公報
【特許文献２】特開昭６３−２２４６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特開昭６１−２６６０１７号公報（特許文献１）には、短距離故障検出器および長距離故障検出器がどのように故障を検出するかが具体的に記載されていないが、おそらく、距離リレー要素によってインピーダンスを計算していると考えられる。
【０００８】
しかしながら、地中ケーブルと架空線とが混在する送電線においては、距離リレー要素によって地絡故障時のインピーダンスを計算するのが簡単でない。その理由は、地中ケーブルと架空線とで正相インピーダンスおよび零相インピーダンスの値が異なるので、故障点の位置に応じてインピーダンスの補正が必要になるからである。複数回線の送電線の場合には、さらに隣回線との間の相互零相インピーダンスを考慮した補正も必要となり、インピーダンスの計算が一層複雑になる。
【０００９】
この発明は、上述の問題点を考慮してなされたものであって、その目的は、ケーブルと架空線が混在した送電線において、ケーブル区間に故障点があるか否かを簡単かつ正確に判定することが可能な送電線保護リレーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施の形態による送電線保護リレーは、ケーブル区間を含む送電線を保護するためのものであり、第１および第２演算部と判定部とを備える。第１演算部は、送電線の自端で検出された電流および電圧に基づく自端の正相電流および正相電圧を用いて、自端の正相電流が送電線に流れた場合に生じる電圧降下を自端の正相電圧から減じることによってケーブル区間の両端の正相電圧を算出する。第２演算部は、送電線の相手端で検出された電流および電圧に基づく相手端の正相電流および正相電圧を用いて、相手端の正相電流が送電線に流れた場合に生じる電圧降下を相手端の正相電圧から減じることによってケーブル区間の両端の正相電圧を算出する。判定部は、第１演算部によって算出されたケーブル区間の両端の正相電圧と、第２演算部によって算出されたケーブル区間の両端の正相電圧とを比較することによって、ケーブル区間に故障点があるか否かを判定する。
【発明の効果】
【００１１】
上記の実施の形態によれば、ケーブルと架空線が混在した送電線において、ケーブル区間に故障点があるか否かを簡単かつ正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】送電線保護リレー１００Ａが適用される電力系統のモデルを示す図である。
【図２】図１の送電線保護リレー１００Ａの構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図１に示すように送電線の両端に電源（発電機）が設置される電力系統において、送電線故障時における図１の電力系統モデルの等価回路を示す図である。
【図４】３相短絡故障の場合において、図１の電力系統モデルの等価回路を示す図である。
【図５】Ａ相地絡故障の場合において、図１の電力系統モデルの等価回路を示す図である。
【図６】ＢＣ相短絡故障の場合において、図１の電力系統モデルの等価回路を示す図である。
【図７】ＢＣ相地絡故障の場合において、図１の電力系統モデルの等価回路を示す図である。
【図８】図５〜図７の等価回路を１つの正相回路にまとめた図である。
【図９】図１の電力系統モデルにおいて、故障点Ｆがケーブル区間２４に存在する場合の等価回路と各点の正相電圧の大きさとを示す図である。
【図１０】図１の電力系統モデルにおいて、故障点Ｆが架空線２２に存在する場合の等価回路と各点の正相電圧の大きさとを示す図である。
【図１１】図２の正相演算部１２０および故障区間判定部１２２の構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】送電線保護リレー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】
【００１３】
以下、実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００１４】
［電力系統の全体構成］
図１は、送電線保護リレー１００Ａが適用される電力系統のモデルを示す図である。
【００１５】
図１に示すモデルでは、送電線２０の両端（Ａ端、Ｂ端）に変電所があり、Ａ端およびＢ端の遠方に発電機１０Ａ，１０Ｂがそれぞれ設けられている。
【００１６】
送電線２０は、架空線とケーブルの混成で構成される。図１の例では、送電線２０の中央部にケーブル区間２４が設けられ、ケーブル区間２４のＡ端側に架空線２２が設けられ、ケーブル区間２４のＢ端側に架空線２６が設けられている。Ａ端からＢ端までの送電線２０の正相インピーダンスをＺＬとする。ケーブル区間２４のＡ端側のケーブル端Ｐ１からＡ端までの正相インピーダンスをＺｃ１とし、ケーブル区間２４のＢ端側のケーブル端Ｐ２からＡ端までの正相インピーダンスをＺｃ２とする。
【００１７】
Ａ端の変電所では、送電線２０の各相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の電流および電圧を測定する計器用変成器３２Ａ、すなわち、計器用電流変成器（ＣＴ：Current Transformer）３０Ａおよび図示しない計器用電圧変成器（ＰＴ：Potential Transformer）が設けられる。同様に、Ｂ端の変電所では、送電線２０の各相の電流および電圧を測定する計器用変成器３２Ｂ、すなわち、計器用電流変成器３０Ｂおよび図示しない計器用電圧変成器が設けられる。
【００１８】
Ａ端およびＢ端の変電所には、さらに、送電線２０を保護するための送電線保護リレー１００Ａおよび１００Ｂがそれぞれ設けられる。言い替えると、送電線２０を保護する送電線保護システムは、送電線２０の両端に設けられた計器用変成器３２Ａ，３２Ｂと、送電線保護リレー１００Ａ，１００Ｂとを含む。
【００１９】
送電線保護リレー１００Ａは、計器用変成器３２Ａと接続され、計器用変成器３２Ａによって計測された送電線２０のＡ端側の電圧および電流を表わす信号の入力を受ける。同様に、送電線保護リレー１００Ｂは、計器用変成器３２Ｂと接続され、計器用変成器３２Ｂによって計測された送電線２０のＢ端側の電圧および電流を表わす信号の入力を受ける。送電線保護リレー１００Ａ，１００Ｂ同士は、信号伝送路３００によって相互に接続され、各々が、相手端の送電線保護リレーによって取得された相手端の送電線電圧および送電線電流に関する情報を、信号伝送路３００を介して取得する。
【００２０】
送電線保護リレー１００Ａ，１００Ｂの各々は、電流差動リレー要素（図２の参照符号１１５）を含む。電流差動リレー要素は、同時刻に検出された自端の送電線電流と相手端の送電線電流とに基づいて送電線２０に故障があるか否かを検出する。送電線２０に故障がないときには、送電線２０の両端で同時刻に検出された送電線電流の和が０になるのに対して、送電線２０に故障があるときには、送電線２０の両端で同時刻に検出された送電線電流の和が０にならない。ただし、Ａ端の計器用電流変成器３０Ａの極性とＢ端の計器用電流変成器３０Ｂの極性は逆向きになっているとする。
【００２１】
送電線保護リレー１００Ａ，１００Ｂは、同時刻に送電線電流および送電線電圧をサンプリングする必要があるため、互いに同期している。同期方法としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用するなど、公知の方法を用いることができる。本実施の形態の場合、送電線保護リレー１００Ａ，１００Ｂは、信号伝送路３００を介したＡ端側からＢ端側への伝送遅延時間とＢ端側からＡ端側への伝送遅延時間が等しいという前提で、相互に信号を伝送しながら同期を確立するという公知の同期方法を用いている。
【００２２】
さらに、送電線保護リレー１００Ａは、上記の電流差動リレー要素に加えて、故障点がケーブル区間２４にあるか、架空線区間２２，２６にあるかを従来よりも簡単かつ正確に検出する機能を有する。故障区間を検出する機能の詳細については、後で詳しく説明する。
【００２３】
［送電線保護リレーの構成］
図２は、図１の送電線保護リレー１００Ａの構成を示す機能ブロック図である。送電線保護リレー１００Ａは、入力部１０２と、ＡＤ（Analog to Digital）変換部１０４と、処理部１０６と、リレー動作信号出力部１０８と、再閉路ロック信号出力部１１０と、受信部１１２と、送信部１１４とを含む。
【００２４】
なお、Ｂ端の送電線保護リレー１００Ｂは、Ａ端の送電線保護リレー１００Ａと全く同じ構成であってもよいし、電流差動リレー要素を有するが故障区間の判定機能を有していない構成であってもよい。後者の場合、送電線保護リレー１００Ｂは、処理部１０６に設けられている正相演算部１２０および故障区間判定部１２２を含まない構成である。
【００２５】
図２を参照して、入力部１０２は、送電線保護リレー１００Ａの内部回路と外部との間の絶縁を確保するとともに、図１に示す送電線２０に設けられた計器用変成器３２Ａから入力される送電線電圧および送電線電流の検出信号を適当な電圧レベルの信号に変換する。入力部１０２は、さらに、変換後の送電線電圧信号および送電線電流信号に含まれる高周波信号成分を除去するためのローパスフィルタ回路を含む。
【００２６】
入力部１０２によって電圧レベルが変換され、高周波分が除去された送電線電圧信号および送電線電流信号は、ＡＤ変換部１０４に入力され、ＡＤ変換部１０４によってデジタルデータに変換される。
【００２７】
送信部１１４は、ＡＤ変換後の送電線電圧および送電線電流に関するデジタルデータを、Ｂ端の送電線保護リレー１００Ｂの受信部１１２に信号伝送路３００を介して送信する。逆に、送電線保護リレー１００Ａの受信部１１２は、Ｂ端の送電線保護リレー１００ＢのＡＤ変換部１０４によるＡＤ変換後の送電線電圧および送電線電流に関するデジタルデータを、信号伝送路３００を介して受信する。
【００２８】
処理部１０６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリ等を含むコンピュータをベースに構成される。処理部１０６は、ＡＤ変換部１０４から出力された送電線電圧および送電線電流を表わすデジタルデータと、予め設定されてメモリに記憶された内部データとを用いて演算処理を実行する。内部データは、たとえば、架空線２２，２６およびケーブル２４の正相インピーダンスの値を含む。
【００２９】
処理部１０６は、機能的には、電流差動リレー演算部１１６、故障判定部１１８、正相演算部１２０、および故障区間判定部１２２などの機能ブロックによって構成されている。これらの機能ブロックは、メモリに格納された制御プログラムがＣＰＵで実行されることによって実現される。なお、電流差動リレー演算部１１６および故障判定部１１８によって前述の電流差動リレー要素１１５が構成される。
【００３０】
電流差動リレー演算部１１６は、自端（Ａ端）の計器用変成器３２Ａによって検出された送電線電流データと、相手端（Ｂ端）の計器用変成器３２Ｂによって同時刻に検出された送電線電流データとに基づいて電流差動リレー演算を行う。具体的には、同時刻に計器用変成器３２Ａおよび３２Ｂによって検出された送電線電流の和が計算される。なお、相手端の送電線電流データは、受信部１１２によって相手端の送電線保護リレー１００Ｂから受信したものである。
【００３１】
故障判定部１１８は、電流差動リレー演算部１１６の演算結果に基づいて、送電線２０の内部に故障があるか否かを判定する。具体的に、故障判定部１１８は、送電線２０の両端の計器用電流変成器３０Ａおよび３０Ｂによって同時刻に検出された送電線電流の和が０の場合に、送電線の内部で故障が発生したと判定し、送電線電流の和が０でない場合に送電線の内部に故障はない判定する。故障判定部１１８は、送電線２０に故障有りと判定した場合は、リレー動作信号出力部１０８への出力信号を活性化する。
【００３２】
リレー動作信号出力部１０８は、故障判定部１１８の出力信号が活性化したとき（すなわち、送電線２０の内部で故障が発生したとき）、送電線２０を系統から切り離すため、送電線２０のＡ端に設置される遮断器（図示せず）を開放動作させる信号（リレー動作信号）を出力する。同様の動作がＢ端の送電線保護リレー１００Ｂによって実行され、Ｂ端に設置される遮断器（図示せず）も開放されることによって、電力系統が保護される。
【００３３】
正相演算部１２０は、故障判定部１１８の判定結果を受けて、故障判定部１１８が送電線２０の内部で故障発生と判定した場合に演算を開始する。正相演算部１２０は、自端（Ａ端）で検出された各相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の送電線電圧および各相の送電線電流に基づいて対称座標法の正相電圧Ｖ１Ａおよび正相電流Ｉ１Ａを算出する。正相演算部１２０は、さらに、自端（Ａ端）での検出と同時刻に相手端（Ｂ端）で検出された各相の送電線電圧および各相の送電線電流に基づいて、対称座標法の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを計算する。
【００３４】
故障区間判定部１２２は、正相演算部１２０で算出された正相電圧Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ａ，Ｉ１Ｂに基づいて、故障点がケーブル区間２４にあるか否かを判定する。したがって、故障区間判定部１２２がケーブル２４の故障か否か判定するのは、故障判定部１１８が送電線内部に故障があると判定した場合に限られる。故障区間判定部１２２の判定方法の詳細については後述する。
【００３５】
故障区間判定部１２２は、故障点がケーブル区間２４にあると判定した場合には、その旨を再閉路ロック信号出力部１１０に通知する。この通知を受けて、再閉路ロック信号出力部１１０から遮断器に出力される再閉路ロック信号によって、遮断器は再閉路しないようにロックされる。遮断器の再閉路がロックされない場合は、遮断器は故障検出によって開放された後、一定時限後に再閉路される。
【００３６】
なお、Ｂ端の送電線保護リレー１００Ｂが正相演算部１２０および故障区間判定部１２２を含まない構成の場合には、故障点がケーブル区間２４にあるという情報が信号伝送路３００を介してＡ端の送電線保護リレー１００ＡからＢ端の送電線保護リレー１００Ｂに通知される。この通知を受けて、Ｂ端の送電線保護リレー１００Ｂの再閉路ロック信号出力部１１０がＢ端側の遮断器に再閉路ロック信号を出力する。
【００３７】
以下、ケーブル区間２４に故障点が存在するか否かの判定方法について説明する。以下の説明では、まず、送電線故障時における図１の電力系統モデルの等価回路について説明し、次に、その等価回路を用いてケーブル区間の両端の正相電圧を計算する方法について説明する。次に、正相電圧の計算結果に基づいてケーブル区間２４内に故障点Ｆがあるか否かを判定する方法について説明する。
【００３８】
［送電線故障時の等価回路について］
図３は、図１に示すように送電線の両端に電源（発電機）が設置される電力系統において、送電線故障時における電力系統モデルの等価回路を示す図である。図３では、対称座標法における正相回路が示されている。故障点Ｆは、送電線２０の内部に存在し、図３の例では架空線２６の内部に存在する。図３の下側には、正相回路の各点での正相電圧の大きさが示されている。
【００３９】
図３の正相回路において、送電線２０の両端に接続される発電機（背後電源）１０Ａ，１０Ｂに対応する正相電源の電圧をそれぞれＥｇＡ，ＥｇＢとする（以下では、正相電源ＥｇＡ，ＥｇＢとも記載する）。Ａ端、Ｂ端における正相電圧をそれぞれＶ１Ａ，Ｖ１Ｂとし、Ａ端、Ｂ端における正相電流をそれぞれＩ１Ａ，Ｉ１Ｂとする。
【００４０】
図３の正相回路では、さらに、故障点Ｆにおいて、正相電源ＥｇＡ，ＥｇＢと並列にインピーダンスＺＳが接続されている。インピーダンスＺＳは、例えば、１相または２相地絡故障の場合には、零相電源インピーダンス、零相送電線インピーダンス、逆相電源インピーダンス、および逆相送電線インピーダンスの合成インピーダンスを意味している。注意すべきは、このインピーダンスＺＳを用いることによって、地絡故障に限らず短絡故障の場合も含めてどのような種類の送電線故障も、図３の等価回路で表わすことができる点である。以下、図４〜図８を参照して故障の種類に応じたインピーダンスＺＳの値について説明する。
【００４１】
なお、図４〜図８の説明において、Ａ端の背後電源の正相電源インピーダンスをＺ１ＡＳとし、逆相電源インピーダンスをＺ２ＡＳとし、零相電源インピーダンスをＺ０ＡＳとする。Ｂ端の背後電源の正相電源インピーダンスをＺ１ＢＳとし、逆相電源インピーダンスをＺ２ＢＳとし、零相電源インピーダンスをＺ０ＢＳとする。Ａ端から故障点Ｆまでの正相送電線インピーダンスをＺ１ＡＬとし、逆相送電線インピーダンスをＺ２ＡＬとし、零相送電線インピーダンスをＺ０ＡＬとする。Ｂ端から故障点Ｆまでの正相送電線インピーダンスをＺ１ＢＬとし、逆相送電線インピーダンスをＺ２ＢＬとし、零相送電線インピーダンスをＺ０ＢＬとする。
【００４２】
図４は、３相短絡故障の場合において、図１の電力系統モデルの等価回路を示す図である。３相短絡故障の場合には、図３で説明したインピーダンスＺＳは、
ＺＳ＝０      …(1)
で与えられる。なお、３相地絡故障の場合は、３相故障電流・電圧がバランスしているとして３相短絡故障と同じと考えてよい。
【００４３】
図５は、Ａ相地絡故障の場合において、図１の電力系統モデルの等価回路を示す図である。Ａ相地絡故障の場合には、図３で説明したインピーダンスＺＳは、下式のように逆相インピーダンスと零相インピーダンスとの合成インピーダンスとして表わされる。ただし、以下の式では、インピーダンスＺ１とＺ２との並列合成インピーダンスをＺ１//Ｚ２のように記載している。
【００４４】
ZS＝((Z2AS＋Z2AL)//(Z2BL＋Z2BS))＋((Z0AS＋Z0AL)//(Z0BL＋Z0BS))      …(2)
図６は、ＢＣ相短絡故障の場合において、図１の電力系統モデルの等価回路を示す図である。ＢＣ相短絡故障の場合には、図３で説明したインピーダンスＺＳは、下式のように逆相インピーダンス同士の合成によって与えられる。
【００４５】
ZS＝((Z2AS＋Z2AL)//(Z2BL＋Z2BS))      …(3)
図７は、ＢＣ相地絡故障の場合において、図１の電力系統モデルの等価回路を示す図である。ＢＣ相地絡故障の場合には、図３で説明したインピーダンスＺＳは、下式のように逆相インピーダンスと零相インピーダンスとの合成インピーダンスとして表わされる。
【００４６】
ZS＝(Z2AS＋Z2AL)//(Z2BL＋Z2BS)//(Z0AS＋Z0AL)//(Z0BL＋Z0BS)      …(4)
図８は、図５〜図７の等価回路を１つの正相回路にまとめた図である。図８において、インピーダンスＺＳは、三相短絡故障または三相地絡故障の場合には上式（１）で表わされ、一相地絡故障（たとえばＡ相地絡故障）の場合には上式（２）で表わされ、二相短絡故障（たとえばＢＣ相短絡故障）の場合には上式（３）で表わされ、二相地絡故障（たとえばＢＣ相地絡故障）の場合には上式（４）で表わされる。すなわち、どのような種類の故障であっても図８の正相回路で表わすことができる。図３の等価回路は、図８の等価回路において正相電源インピーダンスＺ１ＡＳ，Ｚ１ＢＳおよび正相送電線インピーダンスＺ１ＡＬ，Ｚ１ＢＬの記載を省略したものである。
【００４７】
［ケーブル区間２４の両端Ｐ１，Ｐ２における正相電圧の計算方法］
（１．故障点Ｆが架空線２６に存在する場合）
次に、再び図３を参照して、故障点Ｆが架空線２６に存在する場合において、ケーブル区間２４の両端Ｐ１，Ｐ２における正相電圧の計算方法について説明する。
【００４８】
本実施の形態では、送電線２０の両側に発電機１０Ａ，１０Ｂが接続されていること（すなわち、背後電源が存在すること）が前提条件となっている。たとえば、変電所間を連系する送電線ではこの前提条件は通常満たされている。
【００４９】
上記の前提条件によって、送電線２０の故障時に、故障点ＦよりもＡ端側の送電線２０には正相電圧ＥｇＡに起因する正相電流Ｉ１Ａが流れ、故障点ＦよりもＢ端側の送電線２０には正相電圧ＥｇＢに起因する正相電流Ｉ１Ｂが流れる。故障点Ｆに接続されるインピーダンスＺＳには、両方の正相電流Ｉ１Ａ＋Ｉ１Ｂが流れる。したがって、故障点ＦよりもＡ端側の送電線２０上の各点の正相電圧は、Ａ端の正相電流Ｉ１Ａによって生じる送電線２０の電圧降下をＡ端の正相電圧Ｖ１Ａから減じることによって計算できる。故障点ＦよりもＢ端側の送電線２０上の各点の正相電圧は、Ｂ端の正相電流Ｉ１Ｂによって生じる送電線２０の電圧降下をＢ端の正相電圧Ｖ１Ｂから減じることによって計算できる。故障点Ｆの正相電圧Ｖ１Ｆは、Ａ端の正相電流Ｉ１Ａおよび正相電圧Ｖ１Ａと、Ｂ端の正相電流Ｉ１Ｂおよび正相電圧Ｖ１Ｂとのどちらを用いても計算できる。
【００５０】
具体的に、Ａ端から故障点Ｆまでの送電線２０の正相インピーダンスをＺＦとすると、故障点Ｆの正相電圧Ｖ１Ｆは、正相インピーダンスＺＦによって生じる電圧降下（ＺＦ×Ｉ１Ａ）をＡ端の正相電圧Ｖ１Ａから減じることによって、
Ｖ１Ｆ＝Ｖ１Ａ−ＺＦ×Ｉ１Ａ      …(5)
で与えられる。
【００５１】
同様に、Ｂ端から故障点Ｆまでの送電線２０の正相インピーダンスはＺＬ−ＺＦであるので、故障点Ｆの正相電圧Ｖ１Ｆは、正相インピーダンスＺＬ−ＺＦによって生じる電圧降下（（ＺＬ−ＺＦ）×Ｉ１Ｂ）をＢ端の正相電圧Ｖ１Ｂから減じることによって
Ｖ１Ｆ＝Ｖ１Ｂ−（ＺＬ−ＺＦ）×Ｉ１Ｂ      …(6)
で与えられる。
【００５２】
図３に示す例では、ケーブル区間２４は故障点ＦよりもＡ端側に位置する。したがって、ケーブル端Ｐ１における正相電圧Ｖ１ｃ１Ａは、Ａ端からケーブル端Ｐ１までの正相インピーダンスＺｃ１によって生じる電圧降下（Ｚｃ１×Ｉ１Ａ）をＡ端の正相電圧Ｖ１Ａから減じることによって、
Ｖ１ｃ１Ａ＝Ｖ１Ａ−Ｚｃ１×Ｉ１Ａ      …(7)
で与えられる。
【００５３】
同様に、ケーブル端Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ２Ａは、Ａ端からケーブル端Ｐ２までのケーブル区間２４を含む正相インピーダンスＺｃ２によって生じる電圧降下（Ｚｃ２×Ｉ１Ａ）をＡ端の正相電圧Ｖ１Ａから減じることによって、
Ｖ１ｃ２Ａ＝Ｖ１Ａ−Ｚｃ２×Ｉ１Ａ      …(8)
で与えられる。
【００５４】
ここで、仮に、Ｂ端の正相電流Ｉ１Ｂが故障点ＦからインピーダンスＺＳに流れずに故障点Ｆを超えてケーブル２４に流入すると仮定すれば、ケーブル区間２４の両端Ｐ１，Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａを、形式的にＢ端の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを用いて表わすことができる。すなわち、ケーブル端Ｐ１における正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂは、Ｂ端からケーブル端Ｐ１までのケーブル区間２４を含む正相インピーダンスＺＬ−Ｚｃ１によって生じる電圧降下（（ＺＬ−Ｚｃ１）×Ｉ１Ｂ）をＢ端の正相電圧Ｖ１Ｂから減じることによって、
Ｖ１ｃ１Ｂ＝Ｖ１Ｂ−（ＺＬ−Ｚｃ１）×Ｉ１Ｂ      …(9)
で与えられる。
【００５５】
同様に、ケーブル端Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ２Ｂは、Ｂ端からケーブル端Ｐ２までの正相インピーダンスＺＬ−Ｚｃ２によって生じる電圧降下（（ＺＬ−Ｚｃ２）×Ｉ１Ｂ）をＢ端の正相電圧Ｖ１Ｂから減じることによって、
Ｖ１ｃ２Ｂ＝Ｖ１Ｂ−（ＺＬ−Ｚｃ２）×Ｉ１Ｂ      …(10)
で与えられる。
【００５６】
図３の電圧ベクトル図を見れば明らかなように、（９）および（１０）式によって形式的に計算されるケーブル２４の両端Ｐ１，Ｐ２の正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ｂの大きさ（波高値または実効値）は、（７）および（８）式によって計算されるケーブル２４の両端Ｐ１，Ｐ２の実際の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａの大きさよりも小さい。すなわち、以下の式が成立する。なお、本明細書において、電圧ベクトルＶの大きさは、絶対値の記号を用いて｜Ｖ｜と表記する。
【００５７】
｜Ｖ１ｃ１Ａ｜＞｜Ｖ１ｃ１Ｂ｜      …(11)
｜Ｖ１ｃ２Ａ｜＞｜Ｖ１ｃ２Ｂ｜      …(12)
なお、正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ａ，Ｖ１ｃ２Ｂの各々は複素ベクトルとして与えられるので、大小判定する際には、夫々の正相電圧の大きさは例えば、実部の２乗と虚部の２乗との和の平方根として計算する必要がある。
【００５８】
（２．故障点Ｆがケーブル区間２４に存在する場合）
図９は、図１の電力系統モデルにおいて、故障点Ｆがケーブル区間２４に存在する場合の等価回路と各点の正相電圧の大きさとを示す図である。図９において図３と同一または対応する部分には同一の参照符号を付している。
【００５９】
図９に示すように、故障点ＦよりもＡ端側に位置するケーブル２４のケーブル端Ｐ１における正相電圧Ｖ１ｃ１Ａは、Ａ端の正相電圧Ｖ１Ａおよび正相電流Ｉ１Ａを用いて、前述の式（７）に従って計算できる。同様に、故障点ＦよりもＢ端側に位置するケーブル２４のケーブル端Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ２Ｂは、Ｂ端の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを用いて、前述の式（１０）に従って計算できる。
【００６０】
ここで、仮に、Ｂ端の正相電流Ｉ１Ｂが故障点ＦからインピーダンスＺＳに流れずに、Ａ端の方向へ流入すると仮定すれば、ケーブル端Ｐ１における正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂは、Ｂ端の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを用いて形式的に前述の式（９）に従って計算できる。同様に、仮に、Ａ端で検出された正相電流Ｉ１Ａが故障点ＦからインピーダンスＺＳに流れずに、Ｂ端の方向へ流入すると仮定すれば、ケーブル端Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ２Ａは、Ａ端の正相電圧Ｖ１Ａおよび正相電流Ｉ１Ａを用いて形式的に前述の式（８）に従って形式的に計算することができる。
【００６１】
図９の電圧ベクトル図を見れば明らかなように、（９）および（８）式に従って形式的に計算されるケーブル２４の両端Ｐ１，Ｐ２の正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ａの大きさは、（７）および（１０）式に従って計算されるケーブル２４の両端Ｐ１，Ｐ２の実際の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ｂの大きさよりも小さい。すなわち、以下の式が成立する。
【００６２】
｜Ｖ１ｃ１Ａ｜≧｜Ｖ１ｃ１Ｂ｜      …(13)
｜Ｖ１ｃ２Ａ｜≦｜Ｖ１ｃ２Ｂ｜      …(14)
ただし、上式（１３）および（１４）において等号が成立するのは、それぞれ故障点Ｆがケーブル２４のケーブル端Ｐ１およびＰ２の場合である。
【００６３】
（３．故障点Ｆが架空線区間２２に存在する場合）
図１０は、図１の電力系統モデルにおいて、故障点Ｆが架空線２２に存在する場合の等価回路と各点の正相電圧の大きさとを示す図である。図１０において図３と同一または対応する部分には同一の参照符号を付している。
【００６４】
図１０に示すように、故障点ＦよりもＢ端側に位置するケーブル２４のケーブル端Ｐ１，Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ｂは、Ｂ端の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを用いて、前述の式（９）および（１０）式に従ってそれぞれ計算できる。
【００６５】
ここで、仮に、Ａ端の正相電流Ｉ１Ａが故障点ＦからインピーダンスＺＳに流れずに、ケーブル２４の方向へ流入すると仮定すれば、ケーブル端Ｐ１，Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａは、Ａ端の正相電圧Ｖ１Ａおよび正相電流Ｉ１Ａを用いて形式的に前述の式（７）および（８）に従ってそれぞれ計算することができる。
【００６６】
図１０の電圧ベクトル図を見れば明らかなように、（７）および（８）式に従って形式的に計算されるケーブル２４の両端Ｐ１，Ｐ２の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａの大きさは、（９）および（１０）式に従って計算されるケーブル２４の両端Ｐ１，Ｐ２の実際の正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ｂの大きさよりも小さい。すなわち、以下の式が成立する。
【００６７】
|Ｖ１ｃ１Ａ|＜|Ｖ１ｃ１Ｂ|      …(15)
|Ｖ１ｃ２Ａ|＜|Ｖ１ｃ２Ｂ|      …(16)
［ケーブル区間２４に故障点Ｆがあるか否かの判定方法］
上記のように、故障点Ｆが架空線２２，２６およびケーブル区間２４のうちのどの区間にあるかに応じて、正相電圧Ｖ１ｃ１Ａの大きさと正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂの大きさとの大小関係が変わり、正相電圧Ｖ１ｃ２Ａの大きさと正相電圧Ｖ１ｃ２Ｂの大きさとの大小関係が変わる。そうすると、逆に、正相電圧Ｖ１ｃ１Ａの大きさと正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ大きさとの大小関係ならびに正相電圧Ｖ１ｃ２Ａの大きさと正相電圧Ｖ１ｃ２Ｂの大きさとの大小関係に基づいてケーブル区間２４内に故障点Ｆが存在するか否かを判定することができる。具体的には、以下の手順による。
【００６８】
（ｉ）送電線２０の両端（Ａ端、Ｂ端）で同時に検出された各相の送電線電流および送電線電圧の計測値に基づいて、Ａ端およびＢ端での正相電圧Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ａ，Ｉ１Ｂを計算する。
【００６９】
（ｉｉ）算出したＡ端およびＢ端での正相電圧Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ａ，Ｉ１Ｂを用いて前述の式（７）〜（１０）に従って、ケーブル区間２４の両端Ｐ１，Ｐ２の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ａ，Ｖ１ｃ２Ｂを計算する。
【００７０】
（ｉｉｉ）計算した正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ａ，Ｖ１ｃ２Ｂの各々の大きさ（波高値または実効値）が、上式（１３）および（１４）で示される不等式を両方とも満足すれば、ケーブル区間２４内（両端Ｐ１，Ｐ２を含む）に故障点があると判定できる。
【００７１】
以下、上記の故障区間の判定法を実行するように構成されている図２の正相演算部１２０および故障区間判定部１２２の機能的構成について説明する。
【００７２】
［正相演算部および故障区間判定部の構成］
図１１は、図２の正相演算部１２０および故障区間判定部１２２の構成を示す機能ブロック図である。
【００７３】
図１１を参照して、正相演算部１２０は、故障判定部１１８の判定結果を受けて、故障判定部１１８が送電線２０の内部で故障発生と判定した場合に演算を開始する。故障区間判定部１２２は、正相演算部１２０の演算結果を受けて（したがって、送電線２０の内部故障の場合に）、ケーブル区間２４が故障しているか否かを判定する。
【００７４】
正相演算部１２０は、演算部１２４および１２６を含む。演算部１２４は、図１の自端（Ａ端）の計器用変成器３２Ａで検出された各相の送電線電流および送電線電圧を用いて、自端（Ａ端）の正相電圧Ｖ１Ａおよび正相電流Ｉ１Ａを算出する。
【００７５】
演算部１２６は、自端（Ａ端）での検出に同期して相手端（Ｂ端）の計器用変成器３２Ｂで検出された各相の送電線電流および送電線電圧を用いて、相手端（Ｂ端）の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを算出する。ここで、相手端（Ｂ端）の計器用変成器３２Ｂで検出された送電線電流および送電線電圧のデータは、相手端（Ｂ端）の送電線保護リレー１００Ｂが図１に示す信号伝送路３００を介して自端（Ａ端）の送電線保護リレー１００Ａに送信する。
【００７６】
なお、相手端（Ｂ端）の送電線保護リレー１００Ｂが、計器用変成器３２Ｂで検出された送電線電流および送電線電圧のデータを用いて正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを自ら算出し、算出した正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを、信号伝送路３００を介してＡ端の送電線保護リレー１００Ａに送信するようにしてもよい。この場合、Ａ端の送電線保護リレー１００ＡにＢ端の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを算出する演算部１２６を設ける必要はない。
【００７７】
故障区間判定部１２２は、自端（Ａ端）の正相電圧Ｖ１Ａおよび正相電流Ｉ１Ａを用いて、図１のケーブル区間２４の両端の正相電圧を算出する演算部１２８と、相手端（Ｂ端）の正相電圧Ｖ１Ｂおよび正相電流Ｉ１Ｂを用いて、図１のケーブル区間２４の両端の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａを算出する演算部１３０とを含む。
【００７８】
具体的には、演算部１２８は、自端（Ａ端）の正相電流Ｉ１Ａが送電線２０に流れた場合に生じる電圧降下を自端（Ａ端）の正相電圧Ｖ１Ａから減算することによってケーブル区間２４の両端の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａを算出する。具体的な計算式は、前述の式（７）および（８）に示されている。計算に使用する正相インピーダンスＺｃ１，Ｚｃ２の値は、処理部１０６内のメモリ（図示しない）に予め格納されている。
【００７９】
同様に、演算部１３０は、相手端（Ｂ端）の正相電流Ｉ１Ｂが送電線２０に流れた場合に生じる電圧降下を相手端（Ｂ端）の正相電圧Ｖ１Ｂから減算することによってケーブル区間２４の両端の正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ｂを算出する。具体的な計算式は、前述の式（９）および（１０）に示されている。計算に使用する正相インピーダンスＺＬ−Ｚｃ１およびＺＬ−Ｚｃ２の値は、処理部１０６内のメモリ（図示しない）に予め格納されている。
【００８０】
故障区間判定部１２２は、さらに、演算部１２８および１３０の演算結果に基づいて、ケーブル区間２４の内部で故障が発生しているか否かを判定する判定部１３２を含む。判定部１３２は、比較部１３４，１３６ならびにＡＮＤ回路１３８を含む。
【００８１】
比較部１３４は、演算部１２８および１３０でそれぞれ算出された自端（Ａ端）側のケーブル端Ｐ１における正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ１Ｂを比較し、正相電圧Ｖ１ｃ１Ａが正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ以上であるか否か（すなわち、前述の式（２１）が成立するか否か）を判定する。比較部１３６は、演算部１２８および１３０でそれぞれ算出された相手端（Ｂ端）側のケーブル端Ｐ２における正相電圧Ｖ１ｃ２Ａ，Ｖ１ｃ２Ｂを比較し、正相電圧Ｖ１ｃ２Ａが正相電圧Ｖ１ｃ２Ｂ以下であるか否か（すなわち、前述の式（２２）が成立するか否か）を判定する。
【００８２】
ＡＮＤ回路１３８は、比較部１３４，１３６での判定結果がいずれも成立するとき、再閉路ロック信号出力部１１０への出力信号を活性化する。再閉路ロック信号出力部１１０は、ＡＮＤ回路１３８の出力信号が活性化されると、遮断器を再閉路しないようにロックするための信号を出力する。
【００８３】
［送電線保護リレーの動作のまとめ］
図１２は、送電線保護リレーの動作を示すフローチャートである。以下、図１、図２、図１２を主として参照して、自端（Ａ端）に設けられた送電線保護リレー１００Ａの動作について総括する。
【００８４】
送電線保護リレー１００Ａは、計器用変成器３２Ａを用いて、一定のサンプリング周期で自端（Ａ端）の送電線電圧および送電線電流を測定している。相手端（Ｂ端）の送電線保護リレー１００Ｂは、計器用変成器３２Ｂを用いて、自端での測定に同期して相手端（Ｂ端）の送電線電圧および送電線電流を測定している。図１２のフローチャートは、自端および相手端の各々でサンプリングされた送電線電圧および送電線電流に基づく処理手順を示している。図１２の処理手順（ステップＳ１００〜Ｓ１５０）はサンプリング周期ごと、あるいは、予め定められた期間ごとに繰り返される。
【００８５】
なお、電流差動リレー演算のためには、自端（Ａ端）と相手端（Ｂ端）とでサンプリング時刻の同期が必要である。一方、故障区間の判定のためには１周期以上の期間にサンプリングされた複数の電流・電圧データが用いられるので、同一故障中の電流・電圧である必要はあるが、Ａ端とＢ端とで完全に同時刻に検出された電流・電圧データを必ずしも用いる必要はない。
【００８６】
自端（Ａ端）の送電線電圧および送電線電流は、ＡＤ変換部１０４でデジタルデータに変換された後、処理部１０６に入力される（ステップＳ１００）。相手端（Ｂ端）の送電線保護リレー１００Ｂによって測定された相手端（Ｂ端）の送電線電圧および送電線電流は、ＡＤ変換された後に送電線保護リレー１００Ａに送信される。相手端（Ｂ端）の送電線電圧および送電線電流のデータは、受信部１１２によって受信されて処理部１０６に入力される（ステップＳ１００）。
【００８７】
処理部１０６（電流差動リレー演算部１１６）は、同時刻に検出された自端および相手端の送電線電流のデータに基づいて電流差動リレー演算を行い（ステップＳ１０５）、送電線２０の内部で故障が発生したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。送電線内部に故障がない場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、処理は終了する。一方、送電線内部の故障の場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、リレー動作信号出力部１０８の出力信号に応答して遮断器が開放する（ステップＳ１１５）。
【００８８】
送電線内部の故障の場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、処理部１０６（正相演算部１２０）は、自端（Ａ端）の送電線電流および送電線電圧から対称座標法の正相電流Ｉ１Ａおよび正相電圧Ｖ１Ａをそれぞれ算出する（ステップＳ１２０）。処理部１０６（正相演算部１２０）は、さらに、相手端（Ｂ端）の送電線電流および送電線電圧から対称座標法の正相電流Ｉ１Ｂおよび正相電圧Ｖ１Ｂをそれぞれ算出する（ステップＳ１２５）。
【００８９】
処理部１０６（故障区間判定部１２２）は、算出した自端（Ａ端）の正相電流Ｉ１Ａおよび正相電圧Ｖ１Ａに基づき、前述の式（７）および（８）に従って、ケーブル区間２４の両端Ｐ１，Ｐ２の正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａをそれぞれ算出する（ステップＳ１３０）。処理部１０６（故障区間判定部１２２）は、さらに、算出した相手端（Ｂ端）の正相電流Ｉ１Ｂおよび正相電圧Ｖ１Ｂに基づき、前述の式（９）および（１０）に従って、ケーブル区間２４の両端Ｐ１，Ｐ２の正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ｂをそれぞれ算出する（ステップＳ１３５）。
【００９０】
処理部１０６（故障区間判定部１２２）は、算出したケーブル区間２４の両端での正相電圧Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ２Ａ，Ｖ１ｃ１Ｂ，Ｖ１ｃ２Ｂの大きさ（波高値または実効値）に基づいて、ケーブル区間２４の内部に故障点Ｆがあるか否かを判定する。具体的に、処理部１０６（故障区間判定部１２２）は、自端（Ａ端）側のケーブル端Ｐ１において、自端（Ａ端）の測定値に基づく正相電圧Ｖ１ｃ１Ａの大きさが、相手端（Ｂ端）の測定値に基づく正相電圧Ｖ１ｃ１Ｂの大きさ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。さらに、処理部１０６（故障区間判定部１２２）は、相手端（Ｂ端）側のケーブル端Ｐ２において、自端（Ａ端）の測定値に基づく正相電圧Ｖ１ｃ２Ａの大きさが、相手端（Ｂ端）の測定値に基づく正相電圧Ｖ１ｃ２Ｂの大きさ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４５）。処理部１０６（故障区間判定部１２２）は、上記のステップＳ１４０およびＳ１４５における判定結果が両方とも満たされているとき、故障点Ｆはケーブル区間２４の内部（ケーブル端を含む）であると判定し、遮断器が再閉路しないようにロックする信号を出力する（ステップＳ１５０）。
【００９１】
以上によって、送電線保護リレー１００Ａによる、送電線の故障検出、故障区間の判定、ならびにケーブル区間で故障と判定された場合の再閉路機能の停止処理が終了する。
【００９２】
［効果］
上記の実施の形態によれば、自端の送電線電流および送電線電圧の測定値と、相手端の送電線電流および送電線電圧の測定値とを用いて、正相回路による演算を行うことによって、ケーブル区間で故障が生じているか否かを従来よりも正確に判定することができる。この場合、短絡故障および地絡故障によらず全ての故障相の場合を１つの正相回路で扱うことができるので、故障相の判定は不要であるというメリットがある。正相回路の演算のみを行っているので、地絡故障の場合であっても零相インピーダンスの影響を受けることがなく、さらには、送電線が複数回線の場合であっても、零相相互インピーダンスによる相互誘導の影響を考慮する必要がないというメリットがある。
【００９３】
［変形例］
上記の実施例では、変電所間の送電線が架空線、ケーブル、および架空線の順に構成されている例を説明したが、送電線の構成はこの場合に限られるものでない。送電線が複数のケーブル区間を含む場合であって、各ケーブル区間ごとに上記と同じ判定を行うことによって、どのケーブル区間で故障が生じているかを判定することがきる。
【００９４】
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ないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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】
【００９５】
１０Ａ，１０Ｂ  発電機、２０  送電線、２２，２６  架空線（区間）、２４  ケーブル（区間）、３０Ａ，３０Ｂ  計器用電流変成器、３２Ａ，３２Ｂ  計器用変成器、１００Ａ，１００Ｂ  送電線保護リレー、１０２  入力部、１０４  ＡＤ変換部、１０６  処理部、１０８  リレー動作信号出力部、１１０  再閉路ロック信号出力部、１１２  受信部、１１４  送信部、１１５  電流差動リレー要素、１１６  電流差動リレー演算部、１１８  故障判定部、１２０  正相演算部、１２２  故障区間判定部、１２８，１３０  演算部（ケーブルの両端の電圧を算出）、１３２  判定部（ケーブル故障か否かを判定）、１３４，１３６  比較部、１３８  ＡＮＤ回路、３００  信号伝送路、Ｉ１Ａ，Ｉ１Ｂ  正相電流、Ｐ１，Ｐ２  ケーブル端、Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ  正相電圧、Ｖ１ｃ１Ａ，Ｖ１ｃ１Ｂ  ケーブル端Ｐ１での正相電圧、Ｖ１ｃ２Ａ，Ｖ１ｃ２Ｂ  ケーブル端Ｐ２での正相電圧、ＺＦ，ＺＬ，Ｚｃ１，Ｚｃ２  正相インピーダンス。
【図１】
2015116008.tif 000003
【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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