(57)【要約】【課題】リレー動作高速性の実現。【解決手段】電圧時系列瞬時値から電圧回転ベクトル変化分を算出する電圧回転ベクトル変化分算出手段４、電流時系列瞬時値から電流回転ベクトル変化分を算出する電流回転ベクトル変化分算出手段５、前記検出の場所から所定距離離れた場所である想定点までの送電線インピーダンスと保護対象線路の電流回転ベクトル変化分と母線電圧回転ベクトル変化分とを用いて前記想定点の故障起動時の起動電圧を計算する起動電圧算出手段７、保護対象線路電流と母線電圧と前記想定点までの送電線インピーダンスとを用いて前記想定点の故障前電圧を計算する故障前電圧算出手段６、及び前記起動電圧と前記故障前電圧とを比較して保護区内故障を判別する区内故障判別手段８を備え、前記区内故障判別手段での判別結果、前記起動電圧が前記故障前電圧より大きい場合に前記保護対象線路の遮断器へのトリップ出力を出す。【選択図】図５
2008187825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統から検出された電圧及び電流からサンプリングした電圧時系列瞬時値及び電流時系列瞬時値を取り込む電圧・電流計測手段、
電圧時系列瞬時値から電圧回転ベクトル変化分を算出する電圧回転ベクトル変化分算出手段、
電流時系列瞬時値から電流回転ベクトル変化分を算出する電流回転ベクトル変化分算出手段、
前記検出の場所から所定距離離れた場所である想定点までの送電線インピーダンスと保護対象線路の電流回転ベクトル変化分と母線電圧回転ベクトル変化分とを用いて前記想定点の故障起動時の起動電圧を計算する起動電圧算出手段、
保護対象線路電流と母線電圧と前記想定点までの送電線インピーダンスとを用いて前記想定点の故障前電圧を計算する故障前電圧算出手段、
及び前記起動電圧と前記故障前電圧とを比較して保護区内故障を判別する区内故障判別手段を備え、
前記区内故障判別手段での判別結果、前記起動電圧が前記故障前電圧より大きい場合に前記保護対象線路の遮断器へのトリップ出力を出す距離継電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の距離継電装置において、重ねの定理に基づく短絡故障回転ベクトル変化分等価回路に基づいて短絡故障起動時の前記起動電圧が計算され、短絡故障に応動することを特徴とする距離継電装置。
【請求項３】
請求項１に記載の距離継電装置において、重ねの定理に基づく地絡故障回転ベクトル変化分等価回路に基づいて地絡故障起動時の前記起動電圧が計算され、地絡故障に応動することを特徴とする距離継電装置。
【請求項４】
請求項１に記載の距離継電装置において、重ねの定理に基づく短絡故障回転ベクトル変化分等価回路に基づいて短絡故障起動時の前記起動電圧が計算されると共に、重ねの定理に基づく地絡故障回転ベクトル変化分等価回路に基づいて地絡故障起動時の前記起動電圧が計算され、短絡故障及び地絡故障に応動することを特徴とする距離継電装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一に記載の距離継電装置において、前記起動電圧は、前記回転ベクトルの実数部と虚数部とから算出されることを特徴とする距離継電装置。
【請求項６】
請求項２に記載の距離継電装置において、前記短絡故障起動時の起動電圧は以下の式(27)または式(28)により実効値として算出され、前記故障前電圧は以下の式(17)により実効値として算出されることを特徴とする距離継電装置。
【数２７】
2008187825.tif 000045
【数２８】
2008187825.tif 000046
【数１７】
2008187825.tif 000047
但し、式(17)、式(27)及び式(28)において、ＶSre(t)は起動電圧の実数部、ＶSim(t)は起動電圧の虚数部、ＶMre(t)はＭ母線側の電圧の実数部、ＶMim(t)はＭ母線側の電圧の虚数部、
Ｚ１は前記想定点までの送電線インピーダンス、ＶＭre(t)はＭ母線側の電圧の実数部、
ＶＭim(t)はＭ母線側の電圧の虚数部、ｉＭre(t)はＭ母線側の電流の実数部、ｉSim(t)はＭ母線側の電流の虚数部、Ｎは、基準波の１周期を４Ｎ（Ｎは正の整数）等分したサンプリング手法を使用した場合におけるＮである。
【請求項７】
請求項３に記載の距離継電装置において、前記地絡故障起動時の起動電圧は以下の式(37)または式(38)により実効値として算出され、前記故障前電圧は以下の式(17)により実効値として算出されることを特徴とする距離継電装置。
【数３７】
2008187825.tif 000048
【数３８】
2008187825.tif 000049
【数１７】
2008187825.tif 000050
但し、式(17)、式(37)及び式(38)において、ＶSre(t)は起動電圧の実数部、ＶSim(t)は起動電圧の虚数部、ＶMre(t)はＭ母線側の電圧の実数部、ＶMim(t)はＭ母線側の電圧の虚数部、
Ｚ１は前記想定点までの送電線インピーダンス、ＶＭre(t)はＭ母線側の電圧の実数部、
ＶＭim(t)はＭ母線側の電圧の虚数部、ｉＭre(t)はＭ母線側の電流の実数部、ｉSim(t)はＭ母線側の電流の虚数部、Ｎは、基準波の１周期を４Ｎ（Ｎは正の整数）等分したサンプリング手法を使用した場合におけるＮである。
【請求項８】
請求項４に記載の距離継電装置において、前記短絡故障起動時の起動電圧は以下の式(27)または式(28)により実効値として算出され、前記地絡故障起動時の起動電圧は以下の式(37)または式(38)により実効値として算出され、前記故障前電圧は以下の式(17)により実効値として算出されることを特徴とする距離継電装置。
【数２７】
2008187825.tif 000051
【数２８】
2008187825.tif 000052
【数３７】
2008187825.tif 000053
【数３８】
2008187825.tif 000054
【数１７】
2008187825.tif 000055
但し、式(17)、式(27)、式(28)、式(37)及び式(38)において、ＶSre(t)は起動電圧の実数部、ＶSim(t)は起動電圧の虚数部、ＶMre(t)はＭ母線側の電圧の実数部、ＶMim(t)はＭ母線側の電圧の虚数部、Ｚ１は前記想定点までの送電線インピーダンス、ＶＭre(t)はＭ母線側の電圧の実数部、ＶＭim(t)はＭ母線側の電圧の虚数部、ｉＭre(t)はＭ母線側の電流の実数部、ｉSim(t)はＭ母線側の電流の虚数部、Ｎは、基準波の１周期を４Ｎ（Ｎは正の整数）等分したサンプリング手法を使用した場合におけるＮである。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一に記載の距離継電装置において、現在の電流値と所定サンプリング数前の電流値との差分を算出し当該差分から故障であるか判別する故障起動判別手段を備え、前記故障起動判別手段による判別結果が故障である場合に前記前記区内故障判別手段が前記判別を行うことを特徴とする距離継電装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の距離継電装置において、前記故障起動判別手段は以下の式(39)〜(41)の少なくとも一つが満足された場合に故障起動であると判別することを特徴とする距離継電装置。
【数３９】
2008187825.tif 000056
【数４０】
2008187825.tif 000057
【数４１】
2008187825.tif 000058
但し、ｉAre(t)はＡ相の現在の電流、ｉAre(t-Ｔ)はＡ相の所定サンプリング数前の電流、ｉBre(t)はＢ相の現在の電流、ｉBre(t-Ｔ)はＢ相の所定サンプリング数前の電流、ｉCre(t)はＣ相の現在の電流、ｉCre(t-Ｔ)はＣ相の所定サンプリング数前の電流、ＩSETは整定値である。
【請求項１１】
請求項１０に記載の距離継電装置において、前記所定サンプリング数前の電流が１サイクル前の電流であることを特徴とする距離継電装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の距離継電装置において、前記サンプリングが、少なくとも１サイクル間隔及び電気角９０度のタイミングで行われることを特徴とする距離継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力系統の保護に使用される距離継電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の保護に使用される各種継電装置の中でも距離継電装置は最も重要な継電装置の１つであり、自端電気量情報のみで、送電線の短絡事故と地絡事故から母線等の電力系統の保護を行うものであって、電力系統に広く使用されている。しかし、従来の距離継電装置は、例えば特開２００４−４８８５５号公報（特許文献１）に見られるように、故障後の電圧/電流の全量(故障電圧電流そのもの)を用いて故障点までのインピーダンスを計算しているため、系統脱調や重負荷などにおいて誤動作しないように種々の対策を講じており、リレー動作高速性の実現が難しい(具体的に従来型距離継電装置の主保護動作時間は１サイクル(50Hz系統は20ms)以上である)。また、系統の脱調や動揺において、距離継電装置の誤動作により遮断器をミストリップすることは、電力系統の大規模停電の起因となっているといわれており、最悪の場合は系統が崩壊してしまうこともあり得る。系統脱調を解消するために、専用の脱調継電装置を設置する場合もある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４８８５５号公報（段落番号０００２〜００１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の距離継電装置は前述のように故障後の電圧/電流の全量(故障電流/電圧そのもの)を用いて故障点までのインピーダンスを計算しているため、系統脱調や重負荷などにおいて誤動作しないように種々の対策を講じており、リレー動作高速性の実現が難しい。また、従来の距離継電装置は故障点の接地抵抗の大きさに影響されやすい。
【０００５】
この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、リレー動作高速性の実現を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る距離継電装置は、電力系統から検出された電圧及び電流からサンプリングした電圧時系列瞬時値及び電流時系列瞬時値を取り込む電圧・電流計測手段、電圧時系列瞬時値から電圧回転ベクトル変化分を算出する電圧回転ベクトル変化分算出手段、電流時系列瞬時値から電流回転ベクトル変化分を算出する電流回転ベクトル変化分算出手段、前記検出の場所から所定距離離れた場所である想定点までの送電線インピーダンスと保護対象線路の電流回転ベクトル変化分と母線電圧回転ベクトル変化分とを用いて前記想定点の故障起動時の起動電圧を計算する起動電圧算出手段、保護対象線路電流と母線電圧と前記想定点までの送電線インピーダンスとを用いて前記想定点の故障前電圧を計算する故障前電圧算出手段、及び前記起動電圧と前記故障前電圧とを比較して保護区内故障を判別する区内故障判別手段を備え、前記区内故障判別手段での判別結果、前記起動電圧が前記故障前電圧より大きい場合に前記保護対象線路の遮断器へのトリップ出力を出すものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、電力系統から検出された電圧及び電流からサンプリングした電圧時系列瞬時値及び電流時系列瞬時値を取り込む電圧・電流計測手段、電圧時系列瞬時値から電圧回転ベクトル変化分を算出する電圧回転ベクトル変化分算出手段、電流時系列瞬時値から電流回転ベクトル変化分を算出する電流回転ベクトル変化分算出手段、前記検出の場所から所定距離離れた場所である想定点までの送電線インピーダンスと保護対象線路の電流回転ベクトル変化分と母線電圧回転ベクトル変化分とを用いて前記想定点の故障起動時の起動電圧を計算する起動電圧算出手段、保護対象線路電流と母線電圧と前記想定点までの送電線インピーダンスとを用いて前記想定点の故障前電圧を計算する故障前電圧算出手段、及び前記起動電圧と前記故障前電圧とを比較して保護区内故障を判別する区内故障判別手段を備え、前記区内故障判別手段での判別結果、前記起動電圧が前記故障前電圧より大きい場合に前記保護対象線路の遮断器へのトリップ出力を出すので、リレー動作高速性を実現できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１を図１〜図２２により説明する。図１は保護対象のモデル系統の図、図２は短絡故障における回転ベクトル変化分等価回路を示す接続図、図３は地絡故障における回転ベクトル変化分等価回路を示す接続図、図４は複素数平面上のリレー配置点の電圧・電流回転ベクトル変化分を示す図、図５は距離継電器の機能ブロック図の一例を示す図、図６は故障判別の処理フローをフローチャートで示す図、図７はリレー動作の検証シミュレーション実施時に採用した代表的な電気学会EAST10モデル系統を示す図、図８は検証シミュレーション実施時の或るケースＡの電圧波形を示す図、図９は検証シミュレーション実施時の或るケースＡの電流波形を示す図、図１０は検証シミュレーション実施時の或るケースＡのＡ相動作電圧波形を示す図、図１１は検証シミュレーション実施時の或るケースＢの電圧波形を示す図、図１２は検証シミュレーション実施時の或るケースＢの電流波形を示す図、図１３は検証シミュレーション実施時の或るケースＢのＡ相動作電圧波形を示す図、図１４は検証シミュレーション実施時の或るケースＣの電圧波形を示す図、図１５は検証シミュレーション実施時の或るケースＣの電流波形を示す図、図１６は検証シミュレーション実施時の或るケースＣのＡ相動作電圧波形を示す図、図１７は検証シミュレーション実施時の或るケースＤの電圧波形を示す図、図１８検証シミュレーション実施時の或るケースＤの電流波形を示す図、図１９は検証シミュレーション実施時の或るケースＤのＡ相動作電圧波形を示す図、図２０は検証シミュレーション実施時の或るケースＥの電圧波形を示す図、図２１は検証シミュレーション実施時の或るケースＥの電流波形を示す図、図２２は検証シミュレーション実施時の或るケースＤのＡ相動作電圧波形を示す図である。なお、各図中、同一符合は同一部分を示す。
【０００９】
図１はこの発明の距離継電装置の基本的な考え方を説明するためのモデル系統図とその等価回路を示すもので、図１（ａ）は保護対象である電力系統のモデル系統図、図１（ｂ）、（ｃ）は電気回路の重ね合わせの定理によってモデル系統（図１（ａ））を二つの等価回路に分けたもので、（ｂ）は電源・負荷を含む定常回路、（ｃ）は回転ベクトル変化分等価回路（故障成分等価回路とも呼ばれる）であり、図１（ｃ）の回転ベクトル変化分等価回路は更に、図２に示す短絡故障の場合の短絡故障回転ベクトル変化分等価回路(短絡故障に適用)と、図３に示す地絡故障の場合の地絡故障回転ベクトル変化分等価回路(地絡故障に適用)との二種類に分類し、これら二種類の回転ベクトル変化分回路では故障点に電圧源を入れることを想定し、これら二種類の回転ベクトル変化分回路に基づいて短絡故障及び地絡故障の少なくとも一方に高速に応動する原理的に新しい距離継電装置をこの発明では実現する。
【００１０】
短絡故障回転ベクトル変化分等価回路を示す図２において、距離継電装置はＭ母線端とＮ母線端に設置すると想定し、この発明の実施の形態１による距離継電装置では、短絡故障(AB相間故障，BC相間故障，AC相間故障，ABC相間故障)において、線間電流回転ベクトル変化分と線間電圧回転ベクトル変化分と想定点(母線ＭＮ間の送電線の検出電圧・検出電流の検出場所から所定距離離れた点、例えば従来の距離継電装置の第１段動作の保護範囲である送電線の80%（母線ＭＮ間の送電線の検出電圧・検出電流の検出場所から80%）)までのインピーダンスを用いて、起動電圧を計算し、起動電圧が前記想定点の故障前の電圧より大きい場合に、区内故障（内部故障）と判断し、線路遮断器にトリップ指令を出す。
Ｍ母線端の距離継電装置とＮ母線端の距離継電装置は同じものを使用するものとし、後述の短絡故障の場合について具体的な説明はＭ母線端に設置された距離継電装置を中心に行う。
【００１１】
地絡故障回転ベクトル変化分等価回路を示す図３において、距離継電装置はＭ母線端に設置すると想定し、この発明の実施の形態１による距離継電装置では、地絡故障(A相地絡故障，B相地絡故障，C相地絡故障，AB相地絡故障，BC相地絡故障，AC相地絡故障，ABC相地絡故障)において、相電流回転ベクトル変化分と相電圧回転ベクトル変化分と自己零相電流回転ベクトル変化分と相互零相電流回転ベクトル変化分と前記想定点までのインピーダンスを用いて、起動電圧を計算し、起動電圧が前記想定点の故障前の電圧より大きい場合、区内故障（内部故障）と判断し、線路遮断器にトリップ指令を出す。
【００１２】
また、この発明の実施の形態１による距離継電装置では、回転ベクトル変化分を計算するとき、1サイクル時間及び電気角度90度に対応するサンプリングを行い、サンプリング時間は本発明者が発明した特開２００４−３６１１２４号公報に記載の高精度周波数測定手法で得られた実測周波数に基づいて設定することで、高精度な回転ベクトル変化分と起動電圧を計算することができる。
【００１３】
また、この発明の実施の形態１による距離継電装置で計算された起動電圧は方向性があり、保護対象となる送電線の前方故障のみ大きな起動電圧が生じ、保護対象以外の系統故障に対しては動作電圧しきい値以上の起動電圧は生じない。
【００１４】
また、この発明の実施の形態１による距離継電装置では、系統動揺/脱調中に誤起動せず、脱調中に故障が発生したら高速起動する。
【００１５】
また、この発明の実施の形態１による距離継電装置では、接地抵抗を経て地絡した場合であっても、接地抵抗の値に関係なく正確な起動電圧が計算され、高精度の距離継電装置を実現できる。
【００１６】
以下、この発明の実施の形態１について、具体的に詳述する。
【００１７】
前述の図１（ａ）（ｂ）（ｃ）において、
Ｍ，Ｎは母線、ｍｎ１，ｍｎ２は各々Ａ，Ｂ，Ｃ３相の２回線の送電線、
Ｇ，Ｇ２は電源、
Ｆは故障点、
ＶＦは故障直前の定常電圧である想定故障電圧源、
である。
【００１８】
短絡故障回転ベクトル変化分等価回路を示す図２において、距離継電装置はＭ母線端とＮ母線端に設置すると想定し、Ｍ母線端の距離継電装置とＮ母線端の距離継電装置は同じものを使用するものとし、後述の短絡故障の場合について具体的な説明はＭ母線端に設置された距離継電装置を中心に行う。
前述の図２において、
ＺＭはＭ母線側背後インピーダンス、ＺＬは母線ＭＮ間のインピーダンス（1回線分）、
ＺＬＭは母線Ｍと故障点Ｆ間のインピーダンス、
ＺＬＮは母線Ｎと故障点Ｆ間のインピーダンス、
ＶＦは想定故障電圧源（その大きさは故障直前の故障点電圧、その存在時間は１サイクルである）、
ΔｉＭは母線Ｍ側の線路ＭＦの回転ベクトル電流変化分、
ΔｉＮは母線Ｎ側の線路ＮＦ（母線Ｎと故障点Ｆとの間の線路）の回転ベクトル電流変化分、
ΔｖＭは母線Ｍの回転ベクトル電圧変化分、
であり、これらの各符号は後に記載の各式においても同じ意味で使用する。
【００１９】
地絡故障回転ベクトル変化分等価回路を示す図３において、距離継電装置はＭ母線端に設置すると想定する。
【００２０】
前述の図３において、
ｚ１ＭはＭ母線側背後正相インピーダンス、ｚ１Ｌは母線MN間の正相インピーダンス（1回線分）、
ｚ１ＬＭは母線Ｍと故障点Ｆとの間の正相インピーダンス、
ｚ１ＬＮは母線Ｎと故障点Ｆとの間の正相インピーダンス、
ｖ１は想定故障正相電圧源（その存在時間は１サイクル）、
ΔｉＭ１は母線Ｍ側の線路ＭＦ（母線Ｍと故障点Ｆとの間の線路）の正相回転ベクトル電流変化分、
ΔｉＮ１は母線Ｎ側の線路ＮＦ（母線Ｎと故障点Ｆとの間の線路）の正相回転ベクトル電流変化分、
Δｖ１Ｍは母線Ｍの正相回転ベクトル電圧変化分、
ｚ２ＭはＭ母線側背後逆相インピーダンス、
ｚ２Ｌは母線ＭＮ間の逆相インピーダンス（1回線分）、
ｚ２ＬＭは母線Ｍと故障点Ｆ間の逆相インピーダンス、
ｚ２ＬＮは母線Ｎと故障点Ｆ間の逆相インピーダンス、
ｖ２は想定故障逆相電圧源（その存在時間は１サイクルである）、
ΔｉＭ２は母線Ｍ側の線路ＭＦの逆相回転ベクトル電流変化分、
ΔｉＮ２は母線Ｎ側の線路ＮＦの逆相回転ベクトル電流変化分、
Δｖ２Ｍは母線Ｍの逆相回転ベクトル電圧変化分である。
ｚ０ＭはＭ母線側背後零相インピーダンス、
ｚ０Ｌは母線ＭＮ間の零相インピーダンス（1回線分）、
ｚ０ＬＭは母線Ｍと故障点Ｆ間の零相インピーダンス、
ｚ０ＬＮは母線Ｎと故障点Ｆ間の零相インピーダンス、
ｖ０は想定故障零相電圧源（その存在時間は１サイクルである）、
ΔｉＭ０は母線Ｍ側の線路ＭＦ（母線Ｍと故障点Ｆとの間の線路）の零相回転ベクトル電流変化分、
ΔｉＮＯは母線Ｎ側の線路ＮＦ（母線Ｎと故障点Ｆとの間の線路）の零相回転ベクトル電流変化分、
Δｖ２０は母線Ｍの零相回転ベクトル電圧変化分、
であり、これらの各符号は後に記載の各式においても同じ意味で使用する。
【００２１】
複素数平面上のリレー配置点の電圧回転ベクトル変化分、電流回転ベクトル変化分を示す図４において、
ｖＮは故障前の電圧回転ベクトル（現時点より１サイクル時間前の電圧回転ベクトル）、
ｖＦは故障後の電圧回転ベクトル（現時点の電圧回転ベクトル）（但し、図４以外では故障前の電圧を表してある）、
Δｖは電圧回転ベクトル変化分（前記ｖＮ ，ｖＦ両者の差分）、
ｉＮは故障前の電流回転ベクトル（現時点より１サイクル時間前の電流回転ベクトル）、ｉＦは故障後の電流回転ベクトル（現時点の電流回転ベクトル）、
Δｉは電流回転ベクトル変化分（前記ｉＮ ，ｉＦ両者の差分）、
であり、これらの各符号は後に記載の各式においても同じ意味で使用する。
【００２２】
電圧回転ベクトル及び電流回転ベクトルは、複素数平面上に反時計回りで回転し、電圧及び電流の瞬時実測値は、電圧回転ベクトル及び電流回転ベクトルの実数部に相当する。
定常状態において、電圧回転ベクトル変化分及び電流回転ベクトル変化分は何れも零である(Δｖ＝０、Δｉ＝０)。
故障がある場合のみ、回転ベクトル変化分電圧と回転ベクトル変換分電流とが存在する。
【００２３】
この発明の実施の形態１に係わる距離継電装置の機能ブロック図である図５において、１は距離継電装置であり、その６個の計算ブロックは並列に計算している。６個の計算ブロックは、それぞれ短絡故障計算ブロックであるAB相間計算ブロック，BC相間計算ブロック，AC相間計算ブロックと、それぞれ地絡故障計算ブロックであるA相計算ブロック，B相計算ブロック，C相計算ブロックである。
【００２４】
２はＰＴ・ＣＴ等の出力である検出電圧・検出電流をサンプリングして計測する電圧・電流計測手段で、電力系統の電圧及び電流の瞬時値を時系列に計測し、電圧時系列瞬時値及び電流時系列瞬時値を取り込むものである。
３はA/D変換手段で、電圧・電流計測手段２が計測した電圧・電流の時系列瞬時値のA/D変換を行うものである。
【００２５】
４は電圧回転ベクトル変化分算出手段で、電圧時系列瞬時値から電圧回転ベクトル変化分を算出するものである。
５は電流回転ベクトル変化分算出手段で、電流時系列瞬時値から電流回転ベクトル変化分を算出するものである。
【００２６】
６は前記想定点の故障前電圧算出手段で、保護対象線路電流と母線電圧と前記想定点までのインピーダンス(例えば従来の距離継電装置の第１段動作の保護範囲である送電線の80%（母線ＭＮ間の送電線の検出電圧・検出電流の検出場所から80%）までのインピーダンス)を用いて、前記想定点の故障前電圧ｖＦを計算するものである。
７は前記想定点の起動電圧算出手段で、保護対象線路の電流回転ベクトル変化分と母線電圧回転ベクトル変化分と前記想定点までのインピーダンスを用いて前記想定点の故障起動時の起動電圧ｖＳを計算するものである。
８は故障起動判別手段で、故障起動かどうかを判別するものであり、例えば、電流瞬時値の１サイクル前後の差分で起動判別を行う。
９は区内故障判別手段で、前記算出した故障前電圧と起動電圧とを比較することで保護区内故障（内部故障とも呼ばれる）を判別するものである。
【００２７】
１０はインターフェースで、前述の計算結果を外部装置に出力するものである。
１１は記憶手段で、前述の計算結果を保存するものである。
１２は制御実施手段で、保護対象区間の両端の遮断器をトリップする指令を出すものである。
１３は遮断器CBであり、省略のため、単相のみを表示している。
１４は電圧測定用変圧器PTであり、省略のため、単相のみを表示している。
１５は電流測定用変圧器CTであり、省略のため、単相のみを表示している。
【００２８】
以下、図６に示すフローチャートによって、図６に示す矢印で示すフローの順にステップ１０１〜１１１が実行される具体的な手順を詳細に説明する。なお、以下の各式における下付文字（サフィックス）re，im，A，B，Cは、各々実数，虚数，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相を意味するものとする。また、（ｔ-Ｔ）は時点ｔより所定時間Ｔ前の時点を意味する。
【００２９】
ステップ１０１では、電力系統の電圧・電流計測手段であるPT/CTにより電圧・電流の時系列瞬時値データを計測し、その出力のA/D変換を行う。
Ａ相電圧（実数部および虚数部）の瞬時値の一般式は以下の(1)式の通りである。
【数１】
2008187825.tif 000003
但し、ＶＡは電圧の振幅、ωは角回転速度、φＡは初期位相角である。ｖＡre(t)は電圧瞬時値で、Ａ相電圧回転ベクトルの実数部である。ｖＡim(t)はＡ相電圧回転ベクトルの虚数部で、電気角度90度前の電圧瞬時値である。
角回転速度ωは次の(2)式のように計算される。
【数２】
2008187825.tif 000004
但し、fは実測系統周波数で、本発明者が発明した高精度周波数測定手法(特開２００４−３６１１２４号公報を参照)で計測された値である。T は所定時間であり、所定サンプリング数に相当する時間であり、例えば１サイクル時間である。１サイクル時間の場合は、例えば、或る基本波50Hz系統において、実測周波数は49.5Hzであれば、Tは0.02020秒となり、電気角度90度に対応する時間は0.00505秒となる。
【００３０】
同様にＢ相、Ｃ相電圧の瞬時値の一般式は以下(3)式、(4)式の通りである。
【数３】
2008187825.tif 000005
【数４】
2008187825.tif 000006
【００３１】
同様に各相電流計算式は以下の通りである。
Ａ相電流の瞬時値の一般式は以下の(5)式の通りである。
【数５】
2008187825.tif 000007
但し、IＡは電流の振幅、θＡは初期位相角である。ｉＡre(t)は電流瞬時値で、Ａ相電流回転ベクトルの実数部である。ｉＡim(t)はＡ相電流回転ベクトルの虚数部で、電気角度90度前の電流瞬時値である。
【００３２】
同様にＢ相、Ｃ相電流の瞬時値の一般式は以下の(6)式、(7)式の通りである。
【数６】
2008187825.tif 000008
【数７】
2008187825.tif 000009
【００３３】
零相電流実数部の一般式は以下の(8)式通りである。
【数８】
2008187825.tif 000010
【００３４】
零相電流虚数部の一般式は以下の(9)式通りである。
【数９】
2008187825.tif 000011
【００３５】
ステップ１０２では、電圧回転ベクトル変化分算出手段４により、電圧回転ベクトルの変化分（事故直後の時点ｔより所定時間Ｔ（所定サンプリング数に相当する時間、例えば１サイクル）前の時点（ｔ-Ｔ）から事故直後の時点ｔまでの変化分）を算出する。
【００３６】
ここでＡ相、Ｂ相、Ｃ相の電圧回転ベクトル変化分は以下の(10)〜(12)式の通りであり、電圧回転ベクトル変化分算出手段４により、前記瞬時値の式(1)(3)(4)から求められる。
【数１０】
2008187825.tif 000012
【数１１】
2008187825.tif 000013
【数１２】
2008187825.tif 000014
【００３７】
ステップ１０３では、電流回転ベクトル変化分算出手段５により、電流回転ベクトルの変化分（事故直後の時点ｔより所定時間Ｔ（所定サンプリング数に相当する時間、例えば１サイクル）前の時点（ｔ-Ｔ）から事故直後の時点ｔまでの変化分）を算出する。
【００３８】
ここでＡ相、Ｂ相、Ｃ相の電流回転ベクトル変化分は以下の(13)〜(15)式の通りであり、電流回転ベクトル変化分算出手段５により、前記瞬時値の式(5)(6)(7)から求められる。
【数１３】
2008187825.tif 000015
【数１４】
2008187825.tif 000016
【数１５】
2008187825.tif 000017
【００３９】
零相電流回転ベクトルの変化分は以下の(16)式の通りであり、電流回転ベクトル変化分算出手段５により、前記瞬時値の式(8)(9)から求められる。
【数１６】
2008187825.tif 000018
【００４０】
ステップ１０４では、前記想定点の故障前電圧の瞬時値を、前記想定点の故障前電圧VF算出手段６により算出する。
算出する故障前電圧の演算式は以下の(17)式の通りである。
【数１７】
2008187825.tif 000019
【００４１】
前記想定点までの送電線インピーダンスは以下の(18)式の通りである。
【数１８】
2008187825.tif 000020
但し、Ｒ１は前記想定点までの送電線抵抗、Ｘ１は前記想定点までの送電線インダクタンスである。
なお、これまでの本実施の形態１での説明は、Ｒ１を省略して式を展開したが、省略しない場合、同じ手法で式を展開することができる。
【００４２】
ステップ１０５では、前記想定点の故障起動電圧を、起動電圧算出手段７により算出する。
【００４３】
短絡故障の場合の、短絡故障起動電圧vＳの計算式は以下の(19)式の通りである。
【数１９】
2008187825.tif 000021
但し、ｖＳは起動電圧、ΔｖＭは母線Ｍの電圧回転ベクトル変化分(線間電圧)、ΔｉＭは線路ＭＮ(故障線)の電流回転ベクトル変化分、Ｚ１は前記想定点までのインピーダンス(例えば送電線の80%地点までのインピーダンス(例えば従来の距離継電装置の第１段動作の保護範囲である送電線の80%（母線ＭＮ間の送電線の検出電圧・検出電流の検出場所から80%）までのインピーダンス))である。
【００４４】
線間電圧の一般式は以下の(20)式の通りである。
【数２０】
2008187825.tif 000022
【００４５】
線間電流の一般式は以下の(21)式の通りである。
【数２１】
2008187825.tif 000023
【００４６】
電流回転ベクトルの変化分は以下の(22)式の通りであり、電流回転ベクトル変化分算出手段５により求められる。
【数２２】
2008187825.tif 000024
【００４７】
電圧回転ベクトルの変化分は以下の(23)式の通りであり、電圧回転ベクトル変化分算出手段４により求められる。
【数２３】
2008187825.tif 000025
【００４８】
電流回転ベクトル変化分とインピーダンスの式を展開すると、次の(24)式が得られる。
【数２４】
2008187825.tif 000026
【００４９】
起動電圧の実数部は以下の(25)式の通り計算される。
【数２５】
2008187825.tif 000027
【００５０】
起動電圧の虚数部は以下の(26)式の通り計算される。
【数２６】
2008187825.tif 000028
【００５１】
短絡故障時の短絡故障起動電圧の実効値ＶＳ(t)は、起動電圧算出手段７において、以下の(27)式により計算される。
【数２７】
2008187825.tif 000029
短絡故障時の短絡故障起動電圧の実効値ＶＳ(t)は、以下の(28)式の手法で計算することもできる。
【数２８】
2008187825.tif 000030
但し、Ｎは、基準波の１周期を４Ｎ（Ｎは正の整数）等分したサンプリング手法を使用した場合におけるＮである。（リレーの一般的な手法であり、日本の場合、Ｎ＝３、４Ｎ＝１２、３０度サンプリング手法を使用している）
前記二つ実効値計算式(27)(28)を比較した場合、式(27)の方式は、式(28)の方式より高速性がよい。式(28)の方式の起動は少し遅れているが、1サイクルの範囲で積分をしているため、数値の安定性はよい。
距離継電装置のデジタルフィルタの性能により、前記実効値計算式(27)(28)を選択する。デジタルフィルタの性能が高い装置では、式(27)の方式を使用する。デジタルフィルタの性能が低い装置では、式(28)の方式を使用する。
【００５２】
地絡故障の場合の、地絡故障起動電圧vＳの計算式は以下の(29)式の通りである。
【数２９】
2008187825.tif 000031
但し、Δｉは相電流変化分、Δｖは相電圧変化分、ｋ１は自己零相補償係数、Δｉ０は自己零相電流回転ベクトル変化分、ｋ２は相互零相補償係数(並行2回送電線の隣送電線の零相補償係数)、Δｉｍｏは相互零相電流回転ベクトル変化分である。
ここで図２を用いて、電力系統で広く使用された対称座標法における電圧回転ベクトル変化分(正相／逆相／零相)、電流回転ベクトル変化分(正相／逆相／零相)と三相(Ａ相／Ｂ相／Ｃ相)間の関係を示す(説明はＡ相を例としている)。以下の展開に相互零相成分は省略している。相互零相成分を考慮する場合、同じ手法を用いて、式を展開することができる。
Ａ相電圧回転ベクトル変化分は、以下の式(30)のように、正相電圧回転ベクトル変化分、逆相電圧回転ベクトル変化分、零相電圧回転ベクトル変化分に分解することができる。
【数３０】
2008187825.tif 000032
【００５３】
Ａ相電流回転ベクトル変化分は、以下の式(31)のように、正相電流回転ベクトル変化分、逆相電流回転ベクトル変化分、零相電流回転ベクトル変化分に分解することができる。
【数３１】
2008187825.tif 000033
【００５４】
Ａ相故障点の事故前電圧は、以下の式(32)のように、正相電圧回転ベクトル、逆相電圧回転ベクトル、零相電圧回転ベクトルに分解することができる。
【数３２】
2008187825.tif 000034
【００５５】
地絡故障の場合は、図３に基づいて、故障想定点までの地絡故障起動電圧は、以下の式(33)のように計算される。
【数３３】
2008187825.tif 000035
但し、ｋ１は自己零相補償係数で、以下の(34)式により求める。
【数３４】
2008187825.tif 000036
このように、(29)式は正しいことであると言える。
【００５６】
相互零相補償係数を零とする起動電圧の実数部は以下の(35)式の通りである。
【数３５】
2008187825.tif 000037
相互零相補償係数を零とする起動電圧の虚数部は以下の(36)式の通りである。
【数３６】
2008187825.tif 000038
相互零相補償係数は零でない場合，上式と同じやり方で展開することができる。ここでは省略する。
【００５７】
地絡故障時の地絡故障起動電圧の実効値ＶＳ(t)は、起動電圧算出手段７において、以下の(37)式により計算される。
【数３７】
2008187825.tif 000039
地絡故障時の地絡故障起動電圧の実効値ＶＳ(t)は、以下の(38)式の手法で計算することもできる。
【数３８】
2008187825.tif 000040
但し、Ｎは、基準波の１周期を４Ｎ（Ｎは正の整数）等分したサンプリング手法を使用した場合におけるＮである。（リレーの一般的な手法であり、日本の場合、Ｎ＝３、４Ｎ＝１２、３０度サンプリング手法を使用している）
【００５８】
ステップ１０６では、故障起動があるかどうかを、前記故障起動判別手段８により判定する。
即ち、故障が発生しているかどうかをチェックする。たとえば、現在の電流値と所定サンプリング数前、例えば１サイクル前、の電流の差分とを比較する。次の式(39)〜（41）任意の一個の条件を満足すれば、故障起動とする。
【数３９】
2008187825.tif 000041
【数４０】
2008187825.tif 000042
【数４１】
2008187825.tif 000043
但し、ISETは整定値である。
【００５９】
故障起動する場合は、ステップ１０７へ進む。
故障起動しない場合、ステップ１１１へ進む。
【００６０】
ステップ１０７では、つまり故障起動する場合は、前記想定点の故障前電圧をラッチする。
【００６１】
次いで、ステップ１０８では区内故障（内部故障）であるかどうかを、前記区内故障判別手段９により判別する。
以下の(42)式を満足する時点で、区内故障（内部故障）を確定する。(42)式を満足しない場合は、区外故障（外部故障）を確定する。
【数４２】
2008187825.tif 000044
但し、ＶＳ(ｔ)は計測された起動電圧、ＶＦ(ｔ０)は故障起動で前記記憶装置１１にラッチした故障前の電圧値である。
【００６２】
ステップ１０９では、区内故障（内部故障）であれば、前記制御実施手段１２により、線路遮断器ＣＢ１３へのトリップ指令を出す。
【００６３】
ステップ１１０では、つまり区外故障（外部故障）であれば、線路遮断器ＣＢ１３へのトリップ指令を出さない。
【００６４】
ステップ１１１では、終了しない場合は、ステップ１０１へ戻り、以後、前述の各ステップの処理が実行される。
【００６５】
図７に示す日本での代表的な電気学会EAST10モデル系統(50Hz系統)を用いて前述の本実施の形態１における距離継電装置の動作検証シミュレーションを行った結果を図８〜２２に示す。
【００６６】
図７において、線路<11>及び線路<13>は並列２回送電線である。距離継電装置は母線(21)に設置されると想定する。距離継電装置の保護範囲はノード２１からノード１１に向けて保護区内線路長の80%である。次のA,B,C,D,Eの５ケースのそれぞれについてシミュレーションを行った。
ケースA：設置ノード21のブランチ<11>における線路総長の10％のところにA相地絡故障が          発生した場合。
ケースB：設置ノード21のブランチ<11>における線路総長の50％のところにA相地絡故障が          発生した場合。
ケースC：設置ノード21のブランチ<11>における線路総長の70％のところにA相地絡故障が          発生した場合。
ケースD：設置ノード21のブランチ<11>における線路総長の90％のところにA相地絡故障が          発生した場合。
ケースE：設置ノード21のブランチ<13>における線路総長の50％のところにA相地絡故障が          発生した場合。
【００６７】
各ケースにおいて、三相電圧波形を図８，図１１，図１４，図１７，図２０に示し、三相電流波形及び零相電流波形を図９，図１２，図１５，図１８，図２１に示し、A相起動電圧波形を図１０，図１３，図１６，図１９，図２２に示す。
ケースA、ケースB、及びケースCにおいては、図１０，図１３，図１６に示すように、距離継電装置は動作範囲内で正動作し、故障点に近い方が動作は速くなる（ケースAの方がケースCより距離継電装置の動作が速い）ことを確認できた。
ケースDでは動作範囲外であるため、図１９に示すように、A相起動電圧波形は故障前電圧ＶＦ以下となり、距離継電装置は起動しない。
ケースEは背後故障であり、図２２に示すように、A相起動電圧波形は故障前電圧ＶＦ以下となり、距離継電装置は起動しない。このように、この距離継電装置は方向性をもつことも確認できた。
なお、例えば図１０に例示のケースAのA相動作電圧波形と距離継電装置の動作との関係を詳述すると、
故障発生前は、電圧回転ベクトル変化分と電流回転ベクトル変化分が零であるため、起動電圧は零である。
故障発生後、起動電圧の値は故障前電圧ＶＦより大きくなり、区内故障（内部故障）と判断し、母線(21)側の送電線<11>の遮断器にトリップ指令を出す。
故障発生の25ms後、故障は継続しているが、電圧回転ベクトル変化分と電流回転ベクトル変化分は再度零となり(1サイクルの差分値)、起動電圧は零に戻る。
このように、前述の本実施の形態１における距離継電装置は、以下の特徴、即ち、故障発生時のみ起動され、高速性(1サイクル以内で動作出力を出す)を有している。
【００６８】
前述のように、この発明の実施の形態１は、故障発生直後において、二つの電気回路に分け(電気回路の重ね定理)、その一つは電源を含む定常回路であり、もう一つは回転ベクトル変化分回路である。回転ベクトル変化分回路では、故障点に電圧源(故障直前の定常電圧)を入れることを想定する。距離継電装置配置点の電圧/電流回転ベクトル変化分を用いて、送電線保護範囲末端(例えば送電線の80%まで)までに動作電圧を求める。動作電圧が故障点電圧より大きければ、保護範囲内と判定し、動作する。動作電圧が故障点電圧より小さい場合、保護範囲以外と判定し、動作しない。
【００６９】
前述のように、この発明の実施の形態１では（図１を参照）、故障発生直後において、対象電気回路(a)を二つの電気回路(b)と(c)に分ける。(電気回路の重ね定理)。(b)は電源を含む定常回路である。(c)は回転ベクトル変化分等価回路(故障成分等価回路とも呼ばれる)である。母線MN間に並列２回送電線(それぞれABC３相で合計６相)がある。G1とG2は電源，Fは故障点である。vＦは想定故障電圧源(その値は故障直前の定常電圧)である。更に図１(c)の回路は図２の短絡故障回転ベクトル変化分等価回路(短絡故障に適用)と図3の地絡故障回転ベクトル変化分等価回路(地絡故障に適用)に二種類に分類する。回転ベクトル変化分回路では、故障点に電圧源を入れることを想定する。二種類の回転ベクトル変化分回路を用いて、地絡故障と短絡故障とも対応できる高速距離継電装置である。
【００７０】
前述のように、この発明の実施の形態１では、
【００７１】
前述のように、この発明の実施の形態１では（図２を参照）、短絡故障（AB相間故障，BC相間故障，AC相間故障，ABC相間故障）において、線間電流回転ベクトル変化分と線間電圧回転ベクトル変化分と想定点までのインピーダンスを用いて、起動電圧を計算する。起動電圧は想定点の故障前の電圧より大きい場合、区内故障と判断し、線路遮断器にトリップ指令を出す。
【００７２】
前述のように、この発明の実施の形態１では（図３を参照）、地絡故障（A相地絡故障，B相地絡故障，C相地絡故障，AB相地絡故障，BC相地絡故障，AC相地絡故障，ABC相地絡故障）において、相電流回転ベクトル変化分と相電圧回転ベクトル変化分と自己零相電流回転ベクトル変化分と相互零相電流回転ベクトル変化分と想定点までのインピーダンスを用いて、起動電圧を計算する。起動電圧は想定点の故障前の電圧より大きい場合、区内故障と判断し、線路遮断器にトリップ指令を出す。
【００７３】
前述のように、この発明の実施の形態１では、距離継電装置は回転ベクトル変化分を計算するとき、１サイクル時間及び電気角度90度に対応するサンプリング時間を使用する。サンプリング時間は本発明者が発明した特開２００４−３６１１２４号公報に記載の高精度周波数測定手法で得られた実測周波数を使用するため、高精度な回転ベクトル変化分と起動電圧を計算することができる。
【００７４】
前述のように、この発明の実施の形態１では、距離継電装置で計算された起動電圧は方向性がある。即ち、保護対象となる送電線の前方故障のみ大きな起動電圧が生じる。対象以外系統故障に対しては起動しない。
【００７５】
前述のように、この発明の実施の形態１では、系統動揺/脱調中に誤起動しない。脱調中に故障が発生したら高速起動する。
【００７６】
前述のように、この発明の実施の形態１では、故障は故障点の接地抵抗経て地絡した場合、接地抵抗の値に関係なく正確な起動電圧が計算されたため、高精度の距離継電装置を実現できる。
【００７７】
前述のように、この発明の実施の形態１では、高速動作できるし(１サイクル以内で動作する)、系統脱調/動揺/重負荷に誤起動しない。系統脱調／動揺／重負荷において、故障が発生したら、高速に故障起動できるし、故障判別方向性もある。
【００７８】
前述のように、この発明の実施の形態１は、電力系統から検出された電圧及び電流からサンプリングした電圧時系列瞬時値及び電流時系列瞬時値を取り込む電圧・電流計測手段、電圧時系列瞬時値から電圧回転ベクトル変化分を算出する電圧回転ベクトル変化分算出手段、電流時系列瞬時値から電流回転ベクトル変化分を算出する電流回転ベクトル変化分算出手段、前記検出の場所から所定距離離れた場所である想定点までの送電線インピーダンスと保護対象線路の電流回転ベクトル変化分と母線電圧回転ベクトル変化分とを用いて前記想定点の故障起動時の起動電圧を計算する起動電圧算出手段、保護対象線路電流と母線電圧と前記想定点までの送電線インピーダンスとを用いて前記想定点の故障前電圧を計算する故障前電圧算出手段、及び前記起動電圧と前記故障前電圧とを比較して保護区内故障を判別する区内故障判別手段を備え、前記区内故障判別手段での判別結果、前記起動電圧が前記故障前電圧より大きい場合に前記保護対象線路の遮断器へのトリップ出力を出す距離継電装置である。
【００７９】
前述のように、この発明の実施の形態１は、電力系統から検出された電圧及び電流からサンプリングした電圧時系列瞬時値及び電流時系列瞬時値を取り込む電圧・電流計測手段、電圧時系列瞬時値から電圧回転ベクトル変化分を算出する電圧回転ベクトル変化分算出手段、電流時系列瞬時値から電流回転ベクトル変化分を算出する電流回転ベクトル変化分算出手段、前記検出の場所から所定距離離れた場所である想定点までの送電線インピーダンスと保護対象線路の電流回転ベクトル変化分と母線電圧回転ベクトル変化分とを用いて前記想定点の故障起動時の起動電圧を計算する起動電圧算出手段、保護対象線路電流と母線電圧と前記想定点までの送電線インピーダンスとを用いて前記想定点の故障前電圧を計算する故障前電圧算出手段、及び前記起動電圧と前記故障前電圧とを比較して保護区内故障を判別する区内故障判別手段を備え、前記区内故障判別手段での判別結果、前記起動電圧が前記故障前電圧より大きい場合に前記保護対象線路の遮断器へのトリップ出力を出す距離継電装置において、重ねの定理に基づく短絡故障回転ベクトル変化分等価回路に基づいて短絡故障起動時の前記起動電圧が計算され、短絡故障に応動するものである。また、前記短絡故障起動時の起動電圧は前記式(27)または式(28)により実効値として算出され、前記故障前電圧は前記式(17)により実効値として算出されるものである。
【００８０】
前述のように、この発明の実施の形態１は、電力系統から検出された電圧及び電流からサンプリングした電圧時系列瞬時値及び電流時系列瞬時値を取り込む電圧・電流計測手段、電圧時系列瞬時値から電圧回転ベクトル変化分を算出する電圧回転ベクトル変化分算出手段、電流時系列瞬時値から電流回転ベクトル変化分を算出する電流回転ベクトル変化分算出手段、前記検出の場所から所定距離離れた場所である想定点までの送電線インピーダンスと保護対象線路の電流回転ベクトル変化分と母線電圧回転ベクトル変化分とを用いて前記想定点の故障起動時の起動電圧を計算する起動電圧算出手段、保護対象線路電流と母線電圧と前記想定点までの送電線インピーダンスとを用いて前記想定点の故障前電圧を計算する故障前電圧算出手段、及び前記起動電圧と前記故障前電圧とを比較して保護区内故障を判別する区内故障判別手段を備え、前記区内故障判別手段での判別結果、前記起動電圧が前記故障前電圧より大きい場合に前記保護対象線路の遮断器へのトリップ出力を出す距離継電装置において、重ねの定理に基づく地絡故障回転ベクトル変化分等価回路に基づいて地絡故障起動時の前記起動電圧が計算され、地絡故障に応動するものである。また、前記地絡故障起動時の起動電圧は前記式(37)または式(38)により実効値として算出され、前記故障前電圧は前記式(17)により実効値として算出されるものである。
【００８１】
前述のように、この発明の実施の形態１は、電力系統から検出された電圧及び電流からサンプリングした電圧時系列瞬時値及び電流時系列瞬時値を取り込む電圧・電流計測手段、電圧時系列瞬時値から電圧回転ベクトル変化分を算出する電圧回転ベクトル変化分算出手段、電流時系列瞬時値から電流回転ベクトル変化分を算出する電流回転ベクトル変化分算出手段、前記検出の場所から所定距離離れた場所である想定点までの送電線インピーダンスと保護対象線路の電流回転ベクトル変化分と母線電圧回転ベクトル変化分とを用いて前記想定点の故障起動時の起動電圧を計算する起動電圧算出手段、保護対象線路電流と母線電圧と前記想定点までの送電線インピーダンスとを用いて前記想定点の故障前電圧を計算する故障前電圧算出手段、及び前記起動電圧と前記故障前電圧とを比較して保護区内故障を判別する区内故障判別手段を備え、前記区内故障判別手段での判別結果、前記起動電圧が前記故障前電圧より大きい場合に前記保護対象線路の遮断器へのトリップ出力を出す距離継電装置において、重ねの定理に基づく短絡故障回転ベクトル変化分等価回路に基づいて短絡故障起動時の前記起動電圧が計算されると共に、重ねの定理に基づく地絡故障回転ベクトル変化分等価回路に基づいて地絡故障起動時の前記起動電圧が計算され、短絡故障及び地絡故障に応動するものである。また、前記短絡故障起動時の起動電圧は前記式(27)または式(28)により実効値として算出され、前記地絡故障起動時の起動電圧は前記式(37)または式(38)により実効値として算出され、前記故障前電圧は前記式(17)により実効値として算出されるものである。
【００８２】
前述のように、この発明の実施の形態１は、電力系統から検出された電圧及び電流からサンプリングした電圧時系列瞬時値及び電流時系列瞬時値を取り込む電圧・電流計測手段、電圧時系列瞬時値から電圧回転ベクトル変化分を算出する電圧回転ベクトル変化分算出手段、電流時系列瞬時値から電流回転ベクトル変化分を算出する電流回転ベクトル変化分算出手段、前記検出の場所から所定距離離れた場所である想定点までの送電線インピーダンスと保護対象線路の電流回転ベクトル変化分と母線電圧回転ベクトル変化分とを用いて前記想定点の故障起動時の起動電圧を計算する起動電圧算出手段、保護対象線路電流と母線電圧と前記想定点までの送電線インピーダンスとを用いて前記想定点の故障前電圧を計算する故障前電圧算出手段、及び前記起動電圧と前記故障前電圧とを比較して保護区内故障を判別する区内故障判別手段を備え、前記区内故障判別手段での判別結果、前記起動電圧が前記故障前電圧より大きい場合に前記保護対象線路の遮断器へのトリップ出力を出す距離継電装置において、現在の電流値と所定サンプリング数前の電流値との差分を算出し当該差分から故障であるか判別する故障起動判別手段を備え、前記故障起動判別手段による判別結果が故障である場合に前記前記区内故障判別手段が前記判別を行うものである。また、前記故障起動判別手段は前記式(39)〜(41)の少なくとも一つが満足された場合に故障起動であると判別するものである。また、前記所定サンプリング数前の電流は、例えば１サイクル前の電流である。また、前記サンプリングは、例えば少なくとも１サイクル間隔及び電気角９０度のタイミングで行われる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】この発明の実施の形態１を示す図で、保護対象のモデル系統の図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す図で、短絡故障における回転ベクトル変化分等価回路を示す接続図である。
【図３】この発明の実施の形態１を示す図で、地絡故障における回転ベクトル変化分等価回路を示す接続図である。
【図４】この発明の実施の形態１を示す図で、複素数平面上のリレー配置点の電圧・電流回転ベクトル変化分を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１を示す図で、距離継電器の機能ブロック図の一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１を示す図で、故障判別の処理フローをフローチャートで示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１を示す図で、リレー動作の検証シミュレーション実施時に採用した代表的な電気学会EAST10モデル系統を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＡの電圧波形を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＡの電流波形を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＡのＡ相動作電圧波形を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＢの電圧波形を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＢの電流波形を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＢのＡ相動作電圧波形を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＣの電圧波形を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＣの電流波形を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＣのＡ相動作電圧波形を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＤの電圧波形を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＤの電流波形を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＤのＡ相動作電圧波形を示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＥの電圧波形を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＥの電流波形を示す図である。
【図２２】この発明の実施の形態１を示す図で、検証シミュレーション実施時の或るケースＤのＡ相動作電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１    距離継電装置、
２    電圧・電流計測手段
３    A/D変換手段、
４    電圧回転ベクトル変化分算出手段、
５    電流回転ベクトル変化分算出手段、
６    想定点の故障前電圧VF算出手段、
７    想定点の起動電圧算出手段、
８    故障起動判別手段、
９    区内故障判別手段、
１０    インターフェース、
１１    記憶手段、
１２    制御実施手段、
１３    遮断器CB、
１４    ＰＴ、
１５    ＣＴ。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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