(57)【要約】【課題】電源端の至近位置で発生した地絡事故に良好に対処し得る並行２回線送電系統における地絡保護システムを提供する。【解決手段】電源端Ａの地絡方向継電器６７Ｇ−１１，１２の時限整定値を受電端Ｂの地絡過電圧継電器６７Ｇ−２１，２２の時限整定値よりも大きくして両地絡過電圧継電器６７Ｇ−１１乃至２２で電源端Ａと受電端Ｂとの時限協調をとる一方、電源端Ａの至近位置での地絡事故が生起された場合には、事故回線（例えば送電線Ｌ１）の電源端Ａの遮断器ＣＢ１１がトリップされた後、健全回線の電源端Ａの遮断器ＣＢ１２がトリップされるまでの時間を遅延させてその間に事故回線の受電端Ｂの遮断器ＣＢ２１がトリップされるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並行２回線を構成する各送電線の電源端及び受電端にそれぞれ配設した遮断器と、電源端及び受電端にそれぞれ配設した地絡過電圧継電器と、前記各遮断器に対応させて配設した地絡方向継電器と、前記各地絡過電圧継電器及び地絡方向継電器の動作とこれらの所定の時限整定値とを組み合わせて地絡事故時に前記遮断器をトリップさせて事故回線を切り離すように前記遮断器を制御する保護シーケンス回路とを有する並行２回線送電系統における地絡保護システムにおいて、
前記保護シーケンス回路は、電源端の地絡過電圧継電器の時限整定値を受電端の地絡過電圧継電器の時限整定値よりも大きくして両地絡過電圧継電器で電源端と受電端との時限協調をとる一方、通常は事故回線の受電端の遮断器が最初にトリップされるように制御するとともに、電源端の至近位置での地絡事故が生起された場合には、事故回線の電源端の遮断器がトリップされた後、健全回線の電源端の遮断器がトリップされるまでの時間を遅延させてその間に事故回線の受電端の遮断器がトリップされるように制御するものであることを特徴とする並行２回線送電系統における地絡保護システム。
【請求項２】
請求項１に記載する並行２回線送電系統における地絡保護システムにおいて、
前記保護シーケンス回路は、前記各地絡過電圧継電器の動作をそれぞれ一定時間遅延させる各第１のタイマのタイムアップ時の出力と、前記各地絡方向継電器の各動作に基づく出力とに基づいてそれぞれ成立するアンド条件の成立をそれぞれ一定時間遅延させる各第２のタイマの出力で前記各遮断器をトリップさせるように制御する一方、電源端の前記各第１のタイマの時限整定値を受電端の前記各第１のタイマの時限整定値よりも大きく設定するとともに、電源端の前記各第２のタイマの時限整定値と受電端の前記各第２のタイマの時限整定値を同じに設定し、
さらに一方の回線の電源端の遮断器のトリップ出力に基づき他方の回線の電源端の遮断器のトリップのための前記アンド条件の成立を、前記時限整定値に基づき前記一方の回線の受電端の遮断器がトリップされるまで遅延させる第１の遅延手段と、
前記他方の回線の電源端の遮断器のトリップ出力に基づき前記一方の回線の電源端の遮断器のトリップのための前記アンド条件の成立を、前記時限整定値に基づき前記他方の回線の受電端の遮断器がトリップされるまで遅延させる第２の遅延手段とを有することを特徴とする並行２回線送電系統における地絡保護システム。
【請求項３】
請求項２に記載する並行２回線送電系統における地絡保護システムにおいて、
前記保護シーケンス回路は、一方の回線の電源端の地絡方向継電器が動作していないことを条件として他方の回線の電源端の第２のリレーがタイムアップして出力する前記他方の回線の電源端の遮断器のトリップ出力により動作して前記アンド条件の成立を前記一方の回線の受電端の遮断器がトリップされるまで遅延させる第１の遅延手段と、
他方の回線の電源端の地絡方向継電器が動作していないことを条件として一方の回線の電源端の第２のリレーがタイムアップして出力する前記一方の回線の電源端の遮断器のトリップ出力により動作して前記アンド条件の成立を前記他方の回線の受電端の遮断器がトリップされるまで遅延させる第２の遅延手段とを有するものであることを特徴とする並行２回線送電系統における地絡保護システム。
【請求項４】
請求項２に記載する並行２回線送電系統における地絡保護システムにおいて、
前記保護シーケンス回路は、
一方の回線の電源端の地絡方向継電器の出力の反転出力と他方の回線の電源端の第２のタイマの出力とのアンド条件をとる第１のアンド回路と、この第１のアンド回路の出力により動作してこの出力を一定時間遅延する第１の遅延手段と、この第１の遅延手段の出力の反転出力と前記第１のタイマ及び前記地絡方向継電器の出力とのアンド条件をとる第２のアンド回路とを有するとともに、
前記他方の回線の電源端の地絡方向継電器の出力の反転出力と前記一方の回線の電源端の第２のタイマの出力とのアンド条件をとる第３のアンド回路と、この第３のアンド回路の出力により動作してこの出力を一定時間遅延する第２の遅延手段と、この第２の遅延手段の出力の反転出力と前記第１のタイマ及び前記地絡方向継電器の出力とのアンド条件をとる第４のアンド回路とを有することを特徴とする並行２回線送電系統における地絡保護システム。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４の何れか一つに記載する並行２回線送電系統における地絡保護システムにおいて、
前記第１及び第２の遅延手段による遅延時間は、電源端の第１及び第２のタイマの時限整定値で規定される電源端の遮断器のトリップまでの時間と、受電端の第１及び第２のタイマの時限整定値で規定される受電端の遮断器のトリップまでの時間との差に設定したことを特徴とする並行２回線送電系統における地絡保護システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は並行２回線送電系統における地絡保護システムに関し、特に電源端の至近位置での地絡事故の対策に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は並行２回線送電系統を示す回路図である。同図に示すように、並行２回線送電系統は電源端Ａと受電端Ｂとを接続する２本の送電線Ｌ１，Ｌ２を有しており、その保護継電器として、通常、各送電線Ｌ１，Ｌ２の電源端Ａ及び受電端Ｂにそれぞれ配設した回線選択継電器５０Ｇ，５０Ｓ、地絡方向継電器６７Ｇ、距離継電器４４Ｓ及び地絡過電圧継電器６４Ｖを有している。かくして、当該並行２回線送電系統の地絡乃至短絡事故時に、各送電線Ｌ１，Ｌ２の電源端Ａ及び受電端Ｂにそれぞれ配設した遮断器ＣＢ１１，ＣＢ１２，ＣＢ２１，ＣＢ２２を遮断して事故の影響を最小限度に止めるための保護システムを構築している。
【０００３】
ここで、回線選択継電器５０Ｇ，５０Ｓは、送電線Ｌ１，Ｌ２間の差電流及びその方向により事故回線を判定し、これを切り離すための遮断器ＣＢ１１乃至ＣＢ２２を瞬時に動作させる。
【０００４】
地絡過電圧継電器６４Ｖは送電線Ｌ１，Ｌ２の地絡事故時に発生する零相電圧を検出して動作するもので、通常地絡方向継電器６７Ｇと組み合わせて使用される。地絡方向継電器６７Ｇは所定の検出方向を有しており、その方向の地絡電流を検出した場合に動作する。
【０００５】
距離継電器４４Ｓは短絡事故を検出するもので、その設置点から事故点までのインピーダンスを短絡事故時の電流、電圧に基づいて算出し、それが自回線の範囲であれば瞬時に、また次区間であれば所定の時限をもって遮断器ＣＢ１１乃至ＣＢ２２を遮断する。
【０００６】
上述の如き保護継電器のうち、回線選択継電器５０Ｇ，５０Ｓは主保護用の継電器であり、地絡過電圧継電器６４Ｖ、地絡方向継電器６７Ｇ及び距離継電器４４Ｓは後備保護用の継電器である。ここで、主保護では、自回線の送電線Ｌ１，Ｌ２の事故を検出し、早い時限で事故点を切り離すことを目的とする。また、後備保護では、主保護が誤不動作となった場合、又は次区間の送電線Ｌ１，Ｌ２の継電器が誤不動作となった場合に動作することを目的とする。したがって、後備保護は、一般に主保護より長い時限をもって事故点を切り離すよう整定してある。
【０００７】
かかる保護システムでは、主保護用の継電器である回線選択継電器５０Ｇ，５０Ｓの不使用時には、各端子の地絡過電圧継電器６４Ｖと地絡方向継電器６７Ｇとにより地絡保護を行っている。
【０００８】
かかる地絡保護の具体例を、図６に基づきさらに詳細に説明する。同図では図面の錯綜を避けるため、保護継電器のうち、主保護用の継電器の不使用時における地絡保護に用いる後備保護用の継電器である地絡過電圧継電器６４Ｖ及び地絡方向継電器６７Ｇのみを示している。また、同図に示すように、地絡過電圧継電器６４Ｖに続けて付した「−１」、「−２」が電源端Ａ乃至受電端Ｂの継電器であることをそれぞれ意味するとともに、地絡方向継電器６７Ｇに続けて付した「−１１」、「−１２」、「−２１」、「−２２」が順に送電線Ｌ１の電源端Ａ、送電線Ｌ２の電源端Ａ、送電線Ｌ１の受電端Ｂ、送電線Ｌ２の受電端Ｂの継電器であることを意味している。かかる、符号に関する規則は、以降に説明する各機器においても同様に適用する。
【０００９】
ここで、地絡方向継電器６７Ｇ−１１，６７Ｇ−１２が電源端Ａから受電端Ｂに向かう地絡電流を検出するとともに、地絡方向継電器６７Ｇ−２１，６７Ｇ−２２が受電端Ｂから電源端Ａに向かう地絡電流を検出する。
【００１０】
また、電源端Ａでは、通常、地絡過電圧継電器６４Ｖ−１の時限整定値を、例えば０．４秒、地絡方向継電器６７Ｇ−１１，６７Ｇ−１２の時限整定値を、例えば０．１秒としており、受電端Ｂでは、通常、地絡過電圧継電器６４Ｖ−２の時限整定値を、例えば０．０秒、地絡方向継電器６７Ｇ−２１，６７Ｇ−２２の時限整定値を、例えば０．１秒としている。すなわち、電源端Ａの遮断器ＣＢ１１、ＣＢ１２が地絡事故発生から０．５秒後にトリップされるのに対し、受電端Ｂの遮断器ＣＢ２１，ＣＢ２２は、電源端Ａよりも早く、０．１秒後にトリップされるよう所定の時限を整定している。このときの時限協調は動作が安定している地絡過電圧継電器６４Ｖ−１，６４Ｖ−２でとり、地絡方向継電器６７Ｇ-１１乃至６７Ｇ−２２は不安定要素であることを考慮し、地絡事故時の過渡現象による誤動作防止として時限整定を０．１秒としている。
【００１１】
このように、時限整定を行った場合の保護シーケンス回路を図７に示す。同図に示すように、アンド回路１１，１２，２１，２２の各入力端子には、タイマ６４ＶＴ−１，６４ＶＴ−２で所定時間遅延させた地絡過電圧継電器６４Ｖ−１，６４Ｖ−２の出力と地絡方向継電器６７Ｇ−１１，６７Ｇ−１２，６７Ｇ−２１，６７Ｇ−２２の出力とが供給される。また、アンド回路１１乃至２２の出力は地絡方向継電器６７Ｇ−１１乃至６７Ｇ−２２のタイマ６７ＧＴ−１１，６７ＧＴ−１２，６７ＧＴ−２１，６７−２２で所定時間遅延させて該当する遮断器ＣＢ１１乃至ＣＢ２２をトリップさせる。すなわち、当該保護システムは、同構成のシーケンス回路を遮断器ＣＢ１１乃至ＣＢ２２に対応させて４個具備している。そして、ここでは遮断器ＣＢ１１，ＣＢ１２用の保護シーケンス回路のタイマ６４ＶＴ−１が０．４秒に時限整定してあり、タイマ６７ＧＴ−１１，ＧＴ−１２が０．１秒に時限整定してある。また、遮断器ＣＢ２１，ＣＢ２２用の保護シーケンス回路のタイマ６４ＶＴ−２は０．０秒に時限整定してあり、タイマ６７ＧＴ−２１，ＧＴ−２２は０．１秒に時限整定してある。
【００１２】
かかる保護システムを有する並行２回線送電系統で地絡事故が発生した場合、地絡過電圧継電器６４Ｖ−１，６４Ｖ−２は方向性を有しないので、地絡過電圧の発生により全端子が同時に動作するとともに、地絡方向継電器６７Ｇ−１１乃至６７Ｇ−２２は所定の方向に、所定値を超える地絡電流が流れたとき動作する。
【００１３】
図７に示す保護シーケンス回路のうち、電源端Ａのものは、地絡過電圧継電器６４Ｖ−１が動作するとともにその状態が０．４秒持続した時点で地絡方向継電器６７Ｇ−１１，６７Ｇ−１２が動作していればアンド条件が成立する。地絡過電圧継電器６４Ｖ−１のタイマ６４ＶＴ−１の時限整定が０．４秒であるからである。一方、この場合の地絡方向継電器６７Ｇ−１１，６７Ｇ−１２のタイマ６７ＧＴ−１１，６７ＧＴ−１２の時限整定は０．１秒であるので、このアンド条件が０．１秒持続した時点で制御対象である遮断器ＣＢ１１，ＣＢ１２をトリップする。すなわち、０．４＋０．１＝０．５秒後に所定の遮断器ＣＢ１１，ＣＢ１２のトリップが行われる。
【００１４】
一方、図７に示す保護シーケンス回路のうち、受電端Ｂのものは、地絡過電圧継電器６４Ｖ−２が動作した後、地絡方向継電器６７Ｇ−２１，６７Ｇ−２２が動作した時点でアンド条件が成立する。地絡過電圧継電器６４Ｖ−２のタイマ６４ＶＴ−２の時限整定が０．０秒であるからである。この場合は、地絡方向継電器６７Ｇ−２１，６７Ｇ−２２のタイマ６７ＧＴ−２１，６７ＧＴ−２２の時限整定が０．１秒であるので、このアンド条件が０．１秒持続した時点で制御対象である遮断器ＣＢ２１，ＣＢ２２をトリップする。すなわち、０．０＋０．１＝０．１秒後に所定の遮断器ＣＢ１２，ＣＢ２２のトリップが行われる。
【００１５】
かかる時限整定を行うことにより、送電線Ｌ１，Ｌ２の電源端Ａからある距離以上における地絡事故に対しては事故回線を迅速に切り離して健全回線による継続的な送電を行うことができる。
【００１６】
すなわち、図８に示すように、地絡事故の事故点Ｐが送電線Ｌ１の電源端Ａからある距離以上に存在する場合、図中に矢印で示す方向に地絡電流Ｉ１，Ｉ２が流れる。この結果、地絡方向継電器６７Ｇ−１１，６７Ｇ−１２，６７Ｇ−２１が動作する。地絡過電圧継電器６４Ｖ−１、６４Ｖ−２は方向性がないので全端子が同時に動作する。このため、時限整定値の関係で遮断器ＣＢ２１が先行遮断され、それにより地絡電流Ｉ２が消滅し，地絡方向継電器６７Ｇ−１２が復帰する。この復帰後に遮断器ＣＢ１１がトリップされるので、回線の選択性に問題はない。
【００１７】
ところが、地絡事故が電源端Ａの至近位置で発生した場合には、健全回線を巻き込んで受電端Ｂの全停電を生起する可能性がある。このことを、図９及び同図の各部の動作タイミングを示す図１０に基づきさらに詳細に説明する。なお、図１０における一桝は０．１秒にとってある。
【００１８】
図９（ａ）に示すように、送電線Ｌ１で地絡事故を発生した場合には図中に矢印で示す方向に地絡電流Ｉ１，Ｉ２が流れるが、地絡事故の事故点Ｐが送電線Ｌ１の電源端Ａの至近に位置する場合にはＩ１≒Ｉ、Ｉ２≒０となる。地絡電流Ｉ１，Ｉ２は電源端Ａから事故点Ｐに至るインピーダンスで規定されるからである。
【００１９】
したがって、地絡事故の発生に伴い地絡過電圧継電器６４Ｖ−１，６４Ｖ−２は何れも動作するが、地絡方向継電器６７Ｇは地絡方向継電器６７Ｇ−１１のみが動作する。この結果、時限整定値の関係で０．５秒〔６４ＶＴ（０．４秒）＋６７ＧＴ（０．１秒）〕後に遮断器ＣＢ１１がトリップされる。
【００２０】
遮断器ＣＢ１１のトリップに伴い、図９（ｂ）に示すように、地絡電流Ｉ１が消滅し，Ｉ２＝Ｉとなる。この結果、地絡方向継電器６７Ｇ−１２、６７Ｇ−２１が動作する。
【００２１】
このとき地絡発生からは０．５秒以上が経過しているので、タイマ６４ＶＴ−１（図７参照）はタイムアップしており地絡方向継電器６７Ｇ−１２，６７Ｇ−２１が動作すればアンド回路１２，２１（図７参照）のアンド条件が成立する状態となっている。ここで、タイマ６７ＧＴ−１２，２１の時限設定値は電源端Ａの地絡方向継電器６７Ｇ−１２及び受電端Ｂの地絡方向継電器６７Ｇ−２１で何れも０．１秒としているので、地絡方向継電器６７Ｇ−１２，６７Ｇ−２１が動作すれば０．１秒後に遮断器ＣＢ１２，ＣＢ２１が同時にトリップされる可能性がある。遮断器ＣＢ１２，ＣＢ２１が同時にトリップされた場合、図９（ｃ）に示すように、地絡電流Ｉ１，Ｉ２は消滅するが、健全回線である送電線Ｌ２も停電されるので受電端Ｂの全停電を生起する。これは、誤遮断であり避けなければならない。
【００２２】
かかる一連の動作は、図１０を参照することでより明確になる。すなわち、事故発生と同時に地絡過電圧継電器６４Ｖ―１，６４Ｖ−２及び地絡方向継電器６７Ｇ−１１が動作するとともに、タイマ６４ＶＴ−１のタイムアップ及びそれに続くタイマ６７ＧＴ−１１のタイムアップで遮断器ＣＢ１１がトリップされる。
【００２３】
遮断器ＣＢ−１１のトリップに伴い地絡方向継電器６７Ｇ−１２，６７Ｇ−２１が同時に動作し、しかも両者の時限整定は何れも０．１秒となっているので、タイマ６７ＧＴ−１２，６７ＧＴ−２１が同時にタイムアップする。この結果、遮断器ＣＢ１２，ＣＢ２１が同時にトリップされてしまう。
【００２４】
かかる電源端Ａの至近位置での地絡事故の場合の誤遮断を回避するため、従来技術では、主保護不使用時に、地絡過電圧継電器６４Ｖ−１及び地絡方向継電器６７Ｇ−１１，６７Ｇ−１２のタイマ６４ＶＴ−１，６７ＧＴ−１１，６７ＧＴ−１２（図７参照）の時限整定を変更し、タイマ６７ＧＴ−１１乃至６７ＧＴ−２２で電源端Ａと受電端Ｂとの協調をとるようにしている。すなわち、受電端Ｂはそのままで、電源端Ａの地絡過電圧継電器６４Ｖ−１のタイマ６４ＶＴ−１の時限整定時間を０．４秒から０．１秒に変更するとともに、地絡方向継電器６７Ｇ−１１，６７Ｇ−１２のタイマ６４ＧＴ−１１，６７ＧＴ−１２の時限整定値を０．１秒から０．４秒に変更している。
【００２５】
このような時限整定値の変更を行った状態で、図１１（ａ）に示すように地絡事故の事故点Ｐが送電線Ｌ１の電源端Ａの至近位置に存在する場合、図中に矢印で示す方向に地絡電流Ｉ１，Ｉ２が流れるが、この場合にも図９（ａ）に示す場合と同様に、Ｉ１≒Ｉ、Ｉ２≒０となる。
【００２６】
したがって、地絡事故の発生に伴い地絡過電圧継電器６４Ｖ−１，６４Ｖ−２は何れも動作するが、地絡方向継電器６７Ｇは地絡方向継電器６７Ｇ−１１のみが動作する。この結果、時限整定値の関係で０．５秒〔６４ＶＴ（０．１秒）＋６７ＧＴ（０．４秒）〕後に遮断器ＣＢ１１がトリップされる。
【００２７】
遮断器ＣＢ１１のトリップに伴い、図１１（ｂ）に示すように、地絡電流Ｉ１が消滅し，Ｉ２＝Ｉとなる。この結果、地絡方向継電器６７Ｇ−１２、６７Ｇ−２１が動作する。
【００２８】
このとき地絡発生からは０．５秒以上が経過しているので、タイマ６４ＶＴ−１（図７参照）はタイムアップしており地絡方向継電器６７Ｇ−２１，６７Ｇ−１２が動作すればアンド回路１２，２１（図７参照）のアンド条件が成立する状態となっている。
【００２９】
ここまでは、図１０に示す場合と同様であるが、本例の場合には、タイマ６７ＧＴ−１２，２１の時限設定値は電源端Ａの地絡方向継電器６７Ｇ−１２が０．４秒、受電端Ｂの地絡方向継電器６７Ｇ−２１が０．１秒である。したがって、地絡方向継電器６７Ｇ−１２，６７Ｇ−２１が同時に動作しても、その０．１秒後に、先ず遮断器ＣＢ２１がトリップされて地絡電流Ｉ２を消滅させる。この結果、地絡方向継電器６７Ｇ−１２は復帰する。したがって、事故回線である送電線Ｌ１を切り離し、送電線Ｌ２による受電端Ｂへの送電は継続される。
【００３０】
かかる一連の動作は、図１１の各部の動作タイミングを示す図１２を参照することでより明確になる。すなわち、事故発生と同時に地絡過電圧継電器６４Ｖ―１，６４Ｖ−２及び地絡方向継電器６７Ｇ−１１が動作するとともに、タイマ６４ＶＴ−１のタイムアップ及びそれに続くタイマ６７ＧＴ−１１のタイムアップで遮断器ＣＢ１１がトリップされる。この結果、図１１に示す場合と同様に、遮断器ＣＢ−１１のトリップに伴い地絡方向継電器６７Ｇ−１２，６７Ｇ−２１が同時に動作する。
【００３１】
ところが、本例では、タイマ６７ＧＴ−１２，６７ＧＴ−２１の時限設定値は地絡方向継電器６７Ｇ−１２が０．４秒、地絡方向継電器６７Ｇ−２１が０．１秒である。したがって、地絡方向継電器６７Ｇ−１２，６７Ｇ−２１が同時に動作しても、その０．１秒後にタイマ６７ＧＴ−２１がタイムアップして遮断器ＣＢ２１がトリップされる。このとき、タイマ６７ＧＴ−１２はタイムアップまでには０．３秒を残しているので、地絡方向継電器６７Ｇ−１２は復帰する。この結果、遮断器ＣＢ１２がトリップされることはない。
【００３２】
なお、並行２回線送電系統の地絡保護に関する公知技術として特許文献１に開示された技術を挙げることができる。
【００３３】
【特許文献１】特開平１１−２０６００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
しかしながら、図７に基づく保護システムでは、主保護不使用時における電源端の至近位置での地絡事故にも対処し得るようにするため、不安定な要素である地絡方向継電器６７Ｇ−１１乃至６７Ｇ−２２で電源端Ａと受電端Ｂとの時限協調をとっている。したがって、その分動作が不安定になるという問題を有している。
【００３５】
また、電源端Ａと受電端Ｂとの時限協調は安定な要素である地絡過電圧継電器６４Ｖ−１，６４Ｖ−２でとるのが好ましいため、通常は前述の如く図９及び図１０に示すような条件で電源端Ａの地絡過電圧継電器６４Ｖ−１と受電端Ｂの地絡過電圧継電器６４Ｖ−２とで所定の時限協調をとっている。このため、上述の従来技術では、主保護不使用時の都度、タイマ６４ＶＴ−１とタイマ６７ＧＴ−１１，ＧＴ−１２との時限整定値を変更するという面倒な作業が必要になるという問題も発生する。
【００３６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、主保護不使用時の後備保護のみで地絡保護を行う場合において、電源端の至近位置で発生した地絡事故にも、地絡過電圧継電器による時限協調で対処し得る並行２回線送電系統における地絡保護システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
並行２回線を構成する各送電線の電源端及び受電端にそれぞれ配設した遮断器と、電源端及び受電端にそれぞれ配設した地絡過電圧継電器と、前記各遮断器に対応させて配設した地絡方向継電器と、前記各地絡過電圧継電器及び地絡方向継電器の動作とこれらの所定の時限整定値とを組み合わせて地絡事故時に前記遮断器をトリップさせて事故回線を切り離すように前記遮断器を制御する保護シーケンス回路とを有する並行２回線送電系統における地絡保護システムにおいて、
前記保護シーケンス回路は、電源端の地絡過電圧継電器の時限整定値を受電端の地絡過電圧継電器の時限整定値よりも大きくして両地絡過電圧継電器で電源端と受電端との時限協調をとる一方、通常は事故回線の受電端の遮断器が最初にトリップされるように制御するとともに、電源端の至近位置での地絡事故が生起された場合には、事故回線の電源端の遮断器がトリップされた後、健全回線の電源端の遮断器がトリップされるまでの時間を遅延させてその間に事故回線の受電端の遮断器がトリップされるように制御するものであることを特徴とする並行２回線送電系統における地絡保護システムにある。
【００３８】
本発明の第２の態様は、
上記第１の態様に記載する並行２回線送電系統における地絡保護システムにおいて、
前記保護シーケンス回路は、前記各地絡過電圧継電器の動作をそれぞれ一定時間遅延させる各第１のタイマのタイムアップ時の出力と、前記各地絡方向継電器の各動作に基づく出力とに基づいてそれぞれ成立するアンド条件の成立をそれぞれ一定時間遅延させる各第２のタイマの出力で前記各遮断器をトリップさせるように制御する一方、電源端の前記各第１のタイマの時限整定値を受電端の前記各第１のタイマの時限整定値よりも大きく設定するとともに、電源端の前記各第２のタイマの時限整定値と受電端の前記各第２のタイマの時限整定値を同じに設定し、
さらに一方の回線の電源端の遮断器のトリップ出力に基づき他方の回線の電源端の遮断器のトリップのための前記アンド条件の成立を、前記時限整定値に基づき前記一方の回線の受電端の遮断器がトリップされるまで遅延させる第１の遅延手段と、
前記他方の回線の電源端の遮断器のトリップ出力に基づき前記一方の回線の電源端の遮断器のトリップのための前記アンド条件の成立を、前記時限整定値に基づき前記他方の回線の受電端の遮断器がトリップされるまで遅延させる第２の遅延手段とを有することを特徴とする並行２回線送電系統における地絡保護システムにある。
【００３９】
本発明の第３の態様は、
上記第２の態様に記載する並行２回線送電系統における地絡保護システムにおいて、
前記保護シーケンス回路は、一方の回線の電源端の地絡方向継電器が動作していないことを条件として他方の回線の電源端の第２のリレーがタイムアップして出力する前記他方の回線の電源端の遮断器のトリップ出力により動作して前記アンド条件の成立を前記一方の回線の受電端の遮断器がトリップされるまで遅延させる第１の遅延手段と、
他方の回線の電源端の地絡方向継電器が動作していないことを条件として一方の回線の電源端の第２のリレーがタイムアップして出力する前記一方の回線の電源端の遮断器のトリップ出力により動作して前記アンド条件の成立を前記他方の回線の受電端の遮断器がトリップされるまで遅延させる第２の遅延手段とを有するものであることを特徴とする並行２回線送電系統における地絡保護システムにある。
【００４０】
本発明の第４の態様は、
上記第２の態様に記載する並行２回線送電系統における地絡保護システムにおいて、
前記保護シーケンス回路は、
一方の回線の電源端の地絡方向継電器の出力の反転出力と他方の回線の電源端の第２のタイマの出力とのアンド条件をとる第１のアンド回路と、この第１のアンド回路の出力により動作してこの出力を一定時間遅延する第１の遅延手段と、この第１の遅延手段の出力の反転出力と前記第１のタイマ及び前記地絡方向継電器の出力とのアンド条件をとる第２のアンド回路とを有するとともに、
前記他方の回線の電源端の地絡方向継電器の出力の反転出力と前記一方の回線の電源端の第２のタイマの出力とのアンド条件をとる第３のアンド回路と、この第３のアンド回路の出力により動作してこの出力を一定時間遅延する第２の遅延手段と、この第２の遅延手段の出力の反転出力と前記第１のタイマ及び前記地絡方向継電器の出力とのアンド条件をとる第４のアンド回路とを有することを特徴とする並行２回線送電系統における地絡保護システムにある。
【００４１】
本発明の第５の態様は、
上記第２乃至第４の態様の何れか一つに記載する並行２回線送電系統における地絡保護システムにおいて、
前記第１及び第２の遅延手段による遅延時間は、電源端の第１及び第２のタイマの時限整定値で規定される電源端の遮断器のトリップまでの時間と、受電端の第１及び第２のタイマの時限整定値で規定される受電端の遮断器のトリップまでの時間との差に設定したことを特徴とする並行２回線送電系統における地絡保護システムにある。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、主保護不使用時の後備保護のみで地絡保護を行う場合においても地絡過電圧継電器による時限協調で対処し得る。この結果、不安定な要素である地絡過電流方向継電器で時限強調をとった場合の不安定な動作を除去することができ、その分安定した地絡保護を行うことができる。
【００４３】
一方、地絡過電圧継電器による時限協調で対処した状態で電源端至近位置での地絡事故が生起された場合でも、事故回線の電源端の遮断器がトリップされて健全回線の電源端の遮断器がトリップされるまでの時間を遅延させ、その間に事故回線の受電端の遮断器がトリップされるようにしているので、電源端の至近位置での地絡事故も含め、いかなる地絡事故が生起されても健全回線が誤遮断されることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、本形態に係る地絡保護システムは、従来と同様の並行２回線送電系統に適用するもので、その地絡保護システムの継電器及び遮断器の配置等、基本的な構成は図６等に示す従来技術と同じである。本形態は保護シーケンス回路を改良して電源端の至近位置での地絡事故も含め、いかなる地絡事故が生起されても事故回線のみを切り離し、健全回線が誤遮断されることはないようにしたものである。そこで、従来技術と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００４５】
図１は本形態に係る地絡保護システムにおける保護シーケンス回路を示す回路図である。同図に示すように、本形態における保護シーケンス回路は、電源端Ａにおいて図７に示す保護シーケンス回路にアンド回路１３,１４及び復帰遅延タイマ１５,１６を追加するとともにアンド回路１１，１２を３入力のアンド回路１１Ａ，１２Ａに変更したものである。受電端Ｂの回路は図７に示す従来技術と何ら変るところはない。また、各地絡過電圧継電器６４Ｖ−１，６４Ｖ−２及び地絡方向継電器６７Ｇ−１１乃至６７Ｇ−２２の時限整定は従来と同様に設定してある。すなわち、地絡過電圧継電器６４Ｖ−１が０．４秒、地絡過電圧継電器６４Ｖ−２が０．０秒、地絡方向継電器６７Ｇ−１１乃至６７ＧＴ−２２が０．１秒である。
【００４６】
アンド回路１３は地絡方向継電器６７Ｇ−１１の出力を反転した出力と地絡方向継電器６７ＧＴ−１２の出力とのアンド条件が成立したとき復帰遅延タイマ１５を動作させる。復帰遅延タイマ１５は、入力がなくなった後、一定時間出力を維持して実質的にアンド回路１３の出力を一定時間遅延する遅延手段として機能する。かくして、復帰遅延タイマ１５はその出力の反転出力でアンド回路１１Ａにおけるアンド条件の成立時点を一定時間遅延させ、その分遮断器ＣＢ１１のトリップ時点を遅延させる。
【００４７】
さらに詳言すると、復帰遅延タイマ１５は電源端Ａの至近位置での地絡事故の発生時に健全回線の電源端Ａの遮断器ＣＢ１１のトリップ時点を遅延させるもので、これにより事故回線の受電端Ｂの遮断器ＣＢ２２と協調をとる。このため、この場合の復帰遅延時間は、電源端Ａのトリップ時間と受電端Ｂのトリップ時間との差の時間に設定するのが最適となる。本形態においては、０．５秒−０．１秒＝０．４秒が最適となる。
【００４８】
ちなみに、これより長いと、地絡事故の消滅直後に、残りの回線に事故が発生した場合に適正時限（０．５秒）での遮断ができなくなる。また、これより短いと，受電端Ｂとの協調が取れなくなる（通常０．４乃至０．５秒の協調）。ただ、このような最適動作を求めないで、単に電源端Ａの至近位置での地絡事故に対処するだけで良ければ、電源端Ａの地絡過電圧継電器６４Ｖ−１の時限整定値を受電端Ｂの地絡過電圧継電器６４Ｖ−２の時限整定値よりも大きくして両地絡過電圧継電器６４Ｖ−１，６４Ｖ−２で電源端Ａと受電端Ｂとの時限協調をとる一方、通常は事故回線の受電端Ｂの遮断器ＣＢ２１乃至ＣＢ２２が最初にトリップされるように制御するとともに、電源端Ａの至近位置での地絡事故が生起された場合には、事故回線の電源端Ａの遮断器ＣＢ１１乃至ＣＢ１２がトリップされた後、残りの回線の電源端Ａの遮断器ＣＢ１２乃至ＣＢ１１がトリップされるまでの時間を遅延させてその間に事故回線の受電端Ｂの遮断器ＣＢ２１乃至ＣＢ２２がトリップされるように制御すれば良い。
【００４９】
本形態におけるアンド回路１３は地絡方向継電器６７Ｇ−１１が動作していないことを条件としてタイマ６７ＧＴ−１２のタイムアップ（遮断器ＣＢ１２のトリップ）によりアンド条件が成立するとともに、アンド回路１１Ａは、地絡過電圧継電器６４Ｖ−１の動作後におけるタイマ６４ＶＴ−１のタイムアップ、地絡方向継電器６７Ｇ−１１が動作していること及び復帰遅延タイマ１５が動作していないことを条件としてアンド条件を成立させる。
【００５０】
以上は遮断器ＣＢ１２，ＣＢ２２を有する回線がトリップした場合の説明であるが、遮断器ＣＢ１１，ＣＢ２１を有する回線がトリップした場合も同様に考えることができる。すなわち、アンド回路１１Ａ、アンド回路１３及び復帰遅延タイマ１５に対応してアンド回路１２Ａ、アンド回路１４及び復帰遅延タイマ１６が設けてあり、電源端Ａの至近位置の地絡事故で遮断器ＣＢ１１がトリップされた場合に、同様の機能を発揮する。
【００５１】
ここで、図１に示す保護シーケンス回路の制御態様について、発生する地絡事故の態様ごとに説明する。
【００５２】
＜電源端Ａの至近位置での送電線Ｌ１の地絡事故＞
図２（ａ）はこの場合の地絡事故の態様を示す回路図、（ｂ）はそのときの各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。なお、図２（ｂ）における一桝は０．１秒にとってある（以下、図３（ｂ）、図４（ｂ）において同じ）。
【００５３】
図２（ａ）に示すように、送電線Ｌ１で地絡事故が発生した場合には図中に矢印で示す方向に地絡電流Ｉ１，Ｉ２が流れるが、地絡事故の事故点Ｐが送電線Ｌ１の電源端Ａの至近に位置する場合にはＩ１≒Ｉ、Ｉ２≒０となる。
【００５４】
したがって、図２（ｂ）に示すように、地絡事故の発生に伴い地絡過電圧継電器６４Ｖ−１，６４Ｖ−２は何れも動作するが、地絡方向継電器６７Ｇは地絡方向継電器６７Ｇ−１１のみが動作する。この結果、時限整定値の関係で０．５秒〔６４ＶＴ（０．４秒）＋６７ＧＴ（０．１秒）〕後に遮断器ＣＢ１１がトリップされる。
【００５５】
この結果、地絡方向継電器６７Ｇ−１２，６７Ｇ−２１が同時に動作するが、本形態では同時に復帰遅延タイマ１６も動作してアンド回路１２Ａのアンド条件の成立を遅延させる。ここで、復帰遅延タイマ１６の遅延時間（０．４秒）はタイマ６７ＧＴ−２１の設定時間（０．１秒）よりも大きく設定してあるので、遮断器ＣＢ２１がタイマ６７ＧＴ−２１のタイムアップ後にトリップされる。このことにより事故回線である送電線Ｌ１が切り離され、健全回線である送電線Ｌ２を介して受電端Ｂへの送電が継続される。
【００５６】
＜送電線Ｌ１の地絡事故消滅直後の送電線Ｌ２の地絡事故＞
図３（ａ）はこの場合の地絡事故の態様を示す回路図、（ｂ）はそのときの各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【００５７】
図３（ａ）に示すように、地絡事故の事故点Ｐが送電線Ｌ１の中央部に存在する場合、図中に矢印で示す方向に地絡電流Ｉ１，Ｉ２が流れる。この結果、地絡方向継電器６７Ｇ−１１，６７Ｇ−１２，６７Ｇ−２１が動作する。地絡過電圧継電器６４Ｖ−１、６４Ｖ−２は方向性がないので全端子が同時に動作する。このため、時限整定値の関係で遮断器ＣＢ２１が先行遮断され、それにより地絡電流Ｉ２が消滅し，地絡方向継電器６７Ｇ−１２が復帰する。この復帰後に遮断器ＣＢ１１がトリップされるので、回線の選択性に問題はない。
【００５８】
さらに、本例は、遮断器ＣＢ１１のトリップの直後（０．１秒後）に、残りの健全回線である送電線Ｌ２で地絡事故が発生した場合である。この場合、復帰遅延タイマ１６の遅延時間が経過していない間は、アンド回路１２Ａにおけるアンド条件が成立しない。この結果、復帰遅延タイマ１６の遅延動作中の遮断器ＣＢ１２のトリップはロックされてしまう。このロック期間中は、遮断器ＣＢ１２のトリップのための前提条件であるタイマ６４ＶＴ−１のタイムアップも完了していない。ちなみに、前記ロックの解除後、０．１秒後にタイマ６４ＶＴ−１がタイムアップする。したがって、遮断器ＣＢ１２は、事故発生から所定の時間後（０．５秒後）にトリップされ事故回線である送電線Ｌ２を切り離すので、一連の動作に何の問題もない。
【００５９】
＜電源端Ａの至近位置での送電線Ｌ１の地絡事故時に遮断器ＣＢ２１
がトリップされなかった場合＞
図４（ａ）はこの場合の地絡事故の態様を示す回路図、（ｂ）はそのときの各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【００６０】
図４（ａ）に示すように、送電線Ｌ１で地絡事故を発生した場合には図中に矢印で示す方向に地絡電流Ｉ１，Ｉ２が流れるが、地絡事故の事故点Ｐが送電線Ｌ１の電源端Ａの至近に位置する場合にはＩ１≒Ｉ、Ｉ２≒０となる。
【００６１】
したがって、図４（ｂ）に示すように、地絡事故の発生に伴い地絡過電圧継電器６４Ｖ−１，６４Ｖ−２が動作するとともに、地絡方向継電器６７Ｇ−１１のみが動作する。この結果、時限整定値の関係で０．５秒〔６４ＶＴ（０．４秒）＋６７ＧＴ（０．１秒）〕後に遮断器ＣＢ１１がトリップされる。
【００６２】
この結果、地絡方向継電器６７Ｇ−１２，６７Ｇ−２１が同時に動作するが、本形態では同時に復帰遅延タイマ１６も動作してアンド回路１２Ａのアンド条件の成立を遅延させる。ここで、復帰遅延タイマ１６の遅延時間（０．４秒）はタイマ６７ＧＴ−２１の設定時間（０．１秒）よりも大きく設定してあるので、遮断器ＣＢ２１がタイマ６７ＧＴ−２１のタイムアップ後にトリップされるはずである。
【００６３】
ところが、何らかの原因で遮断器２１がトリップされず、事故回線である送電線Ｌ１の切り離しに失敗した場合、その時点において遮断器ＣＢ１２のトリップはロックされている。遮断器ＣＢ１１のトリップと同時に動作する復帰遅延タイマ１６の遅延時間が経過していない間は、アンド回路１２Ａにおけるアンド条件が成立しないからである。
【００６４】
ただ、前記ロック期間は遮断器ＣＢ２１のトリップ失敗後、０．３秒経過後に終了する。この終了により、アンド回路１２Ａのアンド条件が成立するので、タイマ６７ＧＴ−１２のカウントアップを待って遮断器ＣＢ１２がトリップされる。すなわち、送電線Ｌ２に事故電流である地絡電流Ｉ２が流れてから所定の時間後（０．５秒後）にはこの地絡電流Ｉ２を消滅させることができる。したがって、トリップまでの時間に問題はない。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は電力設備の保守・点検を行うとともにそれらに用いる電気機器を製造・販売する産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態に係る地絡保護システムにおける保護シーケンス回路を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す図で、（ａ）は図１に示す保護シーケンス回路で保護される並行２回線の一方の送電線の電源端の至近位置での地絡事故時の態様を示す回路図、（ｂ）はそのときの各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態を示す図で、（ａ）は図１に示す保護シーケンス回路で保護される並行２回線の一方の送電線で地絡事故が発生し、これが消滅した後、他方の送電線で地絡事故が発生した場合の態様を示す回路図、（ｂ）はそのときの各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態を示す図で、（ａ）は図１に示す保護シーケンス回路で保護される並行２回線の一方の送電線の電源端の至近位置での地絡事故時において事故回線の受電端の遮断器がトリップされなかった場合の態様を示す回路図、（ｂ）はそのときの各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】並行２回線送電系統の代表例を保護継電器とともに示す回路図である。
【図６】図５に示す並行２回線送電系統の主保護用の保護継電器の不使用時における地絡保護に関連する後備保護用の継電器を用いた従来技術に係る地絡保護システムを示す回路図である。
【図７】図５に示す地絡保護システムにおいて時限整定を行った場合の従来技術に係る保護シーケンス回路を示す回路図である。
【図８】従来技術において並行２回線の一方の送電線の中央部で地絡事故が発生した場合の態様を示す回路図である。
【図９】従来技術において並行２回線の一方の送電線の電源端の至近位置で地絡事故は発生した場合の態様を示す回路図である（電源至近端における地絡対策を講じていない場合）。
【図１０】図９の各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】従来技術において並行２回線の一方の送電線の電源端の至近位置で地絡事故は発生した場合の態様を示す回路図である（電源至近端における地絡対策を講じた場合）。
【図１２】図１１の各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
Ａ                              電源端
Ｂ                              受電端
Ｐ                              事故点
Ｌ１、Ｌ２                        送電線
Ｉ１、Ｉ２                              地絡電流
ＣＢ１１乃至ＣＢ２２              遮断器
１１、１２、２１、２２            アンド回路
１１Ａ、１２Ａ                    アンド回路
１３、１４                        アンド回路
１５、１６                        復帰遅延タイマ
６４Ｖ−１、６４Ｖ−２            地絡過電圧継電器
６７Ｇ−１１乃至６７Ｇ−２２      地絡方向継電器
６４ＶＴ−１、６４ＶＴ−２        タイマ
６７ＧＴ−１１乃至６７ＧＴ−２２  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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008187810.tif 000011
【図１０】
2008187810.tif 000012
【図１１】
2008187810.tif 000013
【図１２】
2008187810.tif 000014