(57)【要約】【課題】平衡２回線送電線に発生した地絡事故または短絡事故の事故除去時間を大幅に短縮することができる保護継電装置を提供する。【解決手段】電源端側の母線と対向端側の対向端母線との間に敷設された自回線１Ｌおよび他回線２Ｌからなる平衡２回線送電線の自回線１Ｌの電源端側に設置される第１の電源端地絡方向継電装置１０1は、健全回線の遮断器情報である第２の接点信号ＳC2と、事故回線の事故電流である第１の零相電流Ｉ01の増加量｜ΔＩ01｜および健全回線の事故電流である第２の零相電流Ｉ02の減少量｜ΔＩ02｜の比率｜ΔＩ01｜／｜ΔＩ02｜とに基づいて、自回線１Ｌの対向端側に設置された第３の遮断器４3が自回線１Ｌにおける地絡事故により遮断されたと判定すると、第１のトリップ信号Ｓ1を瞬時に発生するトリップ信号発生回路３０を具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源端側の母線と対向端側の対向端母線との間に敷設された自回線（１Ｌ）および他回線（２Ｌ）からなる平衡２回線送電線の該自回線の電源端側または対向端側に設置される保護継電装置（１０1；２０1；２１０1）であって、前記自回線および前記他回線のうちの一方である健全回線の遮断器情報、該自回線および該他回線のうちの他方である事故回線の事故電流の増加量、前記健全回線の事故電流の減少量、および該事故回線の事故電流の増加量と該健全回線の事故電流の減少量との比率に基づいて該事故回線における事故発生を検出すると、前記保護継電装置の動作時限よりも早くトリップ信号を発生する手段を具備することを特徴とする、保護継電装置。
【請求項２】
前記保護継電装置が、前記自回線における地絡事故の発生を検出すると、該自回線の電源端側または対向端側に設けられた自回線遮断器（４1；４3）を遮断するためのトリップ信号（Ｓ1；Ｓ3）を発生するトリップ信号発生回路（３０；４０；２３０）を具備し、
該トリップ信号発生回路が、前記自回線の電源端側または対向端側を流れる自回線事故電流（Ｉ01；Ｉ03）の増加量（ΔＩ01；ΔＩ03）、前記他回線の電源端側または対向端側を流れる他回線事故電流（Ｉ02；Ｉ04）の減少量（ΔＩ02；ΔＩ04）、および該自回線事故電流の増加量と該他回線事故電流の減少量との比率（ΔＩ01／ΔＩ02；ΔＩ03／ΔＩ04）に基づいて該自回線における地絡事故を検出すると、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生するトリップ信号発生手段を備える、
ことを特徴とする、請求項１記載の保護継電装置。
【請求項３】
前記トリップ信号発生手段が、前記自回線事故電流の増加量が第１の閾値（Ｋ1；Ｍ1）以上であり、かつ、前記他回線事故電流の減少量が第２の閾値（Ｋ2；Ｍ2）以上であり、かつ、該自回線事故電流の増加量と該他回線事故電流の減少量との比率が第３の閾値（Ｋ3；Ｍ3）よりも大きく第４の閾値（Ｋ4；Ｍ4）よりも小さい場合に、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生することを特徴とする、請求項２記載の保護継電装置。
【請求項４】
前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の電源端側または対向端側に設置された隣回線遮断器（４2；４4）が遮断されていないことを条件に、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生することを特徴とする、請求項２または３記載の保護継電装置。
【請求項５】
前記トリップ信号発生手段が、
前記自回線事故電流の増加量、前記他回線事故電流の減少量および該自回線事故電流の増加量と該他回線事故電流の減少量との比率を求め、該求めた自回線事故電流の増加量が前記第１の閾値以上であり、かつ、該求めた他回線事故電流の減少量が前記第２の閾値以上であり、かつ、該求めた自回線事故電流の増加量と他回線事故電流の減少量との比率が前記第３の閾値よりも大きく前記第４の閾値よりも小さいと出力信号を出力する自回線事故判定回路（３５；４５；２３５）と、
該自回線事故判定回路の出力信号と前記隣回線遮断器から入力される接点信号（ＳC2；ＳC4）との論理積をとる論理積回路（３３3；４３3；２３３3）と、
を備えることを特徴とする、請求項３または４記載の保護継電装置。
【請求項６】
前記第１および第２の閾値が、前記自回線事故電流および前記他回線事故電流の検出可能な最小値の３倍以上の値であり、
前記第３のおよび第４の閾値が、前記自回線の対向端の変流器誤差、リレー誤差および線路定数誤差を含む誤差に応じて定められる、
ことを特徴とする、請求項３乃至５いずれかに記載の保護継電装置。
【請求項７】
前記自回事故電流が、前記自回線に地絡事故が発生したときに該自回線の電源端側または対向端を流れる零相電流（Ｉ01；Ｉ03）であり、
前記他回事故電流が、前記自回線に地絡事故が発生したときに該他回線の電源端側または対向端を流れる他の零相電流（Ｉ02；Ｉ04）である、
ことを特徴とする、請求項２乃至６いずれかに記載の保護継電装置。
【請求項８】
前記自回線の対向端側に設置される前記保護継電装置（２０1）の前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の対向端側に設置される他の保護継電装置（２０2）が不動作であることを条件に、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生することを特徴とする、請求項２乃至７いずれかに記載の保護継電装置。
【請求項９】
前記他回線の電源端または対向端側に設置される他の保護継電装置（１０2；２０2；２１０2）が、前記保護継電装置と同じ構成を有しかつ一体に構成されていることを特徴とする、請求項２乃至８いずれかに記載の保護継電装置。
【請求項１０】
電源端側の母線と対向端側の対向端母線との間に敷設された自回線（１Ｌ）および他回線（２Ｌ）からなる平衡２回線送電線の該自回線の電源端側または対向端側に設置される保護継電装置（１１０1；１２０1；３１０1）であって、前記自回線および前記他回線のうちの一方である健全回線の遮断器情報、該自回線および該他回線のうちの他方である事故回線の事故電流の増加量、および前記健全回線の事故電流の減少量に基づいて該事故回線における事故発生を検出すると、トリップ信号を瞬時に発生する手段を具備することを特徴とする、保護継電装置。
【請求項１１】
前記保護継電装置が、前記自回線における短絡事故の発生を検出すると、該自回線の電源端側に設けられた自回線遮断器（４1；４3）を遮断するためのトリップ信号（Ｓ1；Ｓ3）を発生するトリップ信号発生回路（１３０；１４０；３３０）を具備し、
該トリップ信号発生回路が、前記自回線の電源端側を流れる自回線事故電流（Ｉ1；Ｉ3）の増加量（ΔＩ1；ΔＩ3）および前記他回線の電源端側を流れる他回線事故電流（Ｉ2；Ｉ4）の減少量（ΔＩ2；ΔＩ4）に基づいて該自回線における短絡事故を検出すると、前記トリップ信号を瞬時に発生するトリップ信号発生手段を備える、
ことを特徴とする、請求項１０記載の保護継電装置。
【請求項１２】
前記トリップ信号発生手段が、前記自回線事故電流の増加量が第１の閾値（Ｌ1；Ｎ1）以上であり、かつ、前記他回線事故電流の減少量が第２の閾値（Ｌ2；Ｎ2）以上である場合に、前記トリップ信号を瞬時に発生することを特徴とする、請求項１１記載の保護継電装置。
【請求項１３】
前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の電源端側に設置された隣回線遮断器（４2；４4）が遮断されていないことを条件に、前記トリップ信号を瞬時に発生することを特徴とする、請求項１１または１２記載の保護継電装置。
【請求項１４】
前記トリップ信号発生手段が、
前記自回線事故電流の増加量および前記他回線事故電流の減少量を求め、該求めた自回線事故電流の増加量が前記第１の閾値以上であり、かつ、該求めた他回線事故電流の減少量が前記第２の閾値以上であると出力信号を出力する自回線事故判定回路（１３５；１４５；３３５）と、
該自回線事故判定回路の出力信号と前記隣回線遮断器から入力される接点信号（ＳC2；ＳC4）との論理積をとる論理積回路（１３３；１４３；３３３）と、
を備えることを特徴とする、請求項１２または１３記載の保護継電装置。
【請求項１５】
前記第１および第２の閾値が、前記自回線事故電流および前記他回線事故電流の検出可能な最小値の３倍以上の値であることを特徴とする、請求項１２乃至１４いずれかに記載の保護継電装置。
【請求項１６】
前記自回事故電流が、前記自回線に短絡事故が発生したときに該自回線の電源端側または対向端を流れる短絡電流（Ｉ1；Ｉ3）であり、
前記他回事故電流が、前記自回線に短絡事故が発生したときに該他回線の電源端側または対向端を流れる他の短絡電流（Ｉ2；Ｉ4）である、
ことを特徴とする、請求項１１乃至１５いずれかに記載の保護継電装置。
【請求項１７】
前記自回線の対向端側に設置される前記保護継電装置（１２０1）の前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の対向端側に設置される他の保護継電装置（１２０2）が不動作であることを条件に、前記トリップ信号を瞬時に発生することを特徴とする、請求項１１乃至１６いずれかに記載の保護継電装置。
【請求項１８】
前記他回線の電源端または対向端側に設置される他の保護継電装置（１１０2；１２０2；３１０2）が、前記保護継電装置と同じ構成を有しかつ一体に構成されていることを特徴とする、請求項１１乃至１７いずれかに記載の保護継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護継電装置に関し、特に、平衡２回線送電線において使用するのに好適な保護継電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力系統における地絡事故時の保護に用いられている地絡方向継電装置（ＤＧ）は、自回線（地絡方向継電装置が設置された送電線）の電気量（零相電圧Ｖ0および零相電流Ｉ0）の大きさおよび方向に基づいて地絡事故発生を判定するものであり、事故区間を判定させるために、対向端（非電源端）背後の送電線に設置された他の地絡方向継電装置と時限協調（０．４ｓ〜０．５ｓの積上げ）をとっている。
そのため、電源端側に設置された地絡方向継電装置では、以下に説明するように、事故除去時間が長くなるので、地絡方向継電装置は平衡２回線送電線においては後備保護として用いられ、保護区間内の地絡事故によって瞬時に動作する別方式の主保護継電装置を別に設置することにより、事故除去時間の短縮を図っている。
【０００３】
図２１に示すように、電源１（零相電源）から電力を供給される母線から分岐された第１の送電線１Ｌ（以下、「自回線１Ｌ」と称する。）および第２の送電線２Ｌ（以下、「他回線２Ｌ」と称する。）の電源端側（母線側）に地絡方向継電装置（以下、「第１および第２の電源端地絡方向継電装置９１０1，９１０2」と称する。）がそれぞれ設置されており、自回線１Ｌおよび他回線２Ｌの対向端側（母線と反対側）にも地絡方向継電装置（以下、「第１および第２の対向端地絡方向継電装置９２０1，９２０2」と称する。）がそれぞれ設置されているとする。
【０００４】
第１の電源端地絡方向継電装置９１０1は、母線に設けられた第１の接地形計器用変圧器（ＥＶＴ）２1から入力される電源端零相電圧Ｖ0aと自回線１Ｌの電源端側に設置された第１の零相変流器（ＺＣＴ）３1から入力される第１の零相電流Ｉ01とに基づいて自回線１Ｌにおける地絡事故発生を検出すると、自回線１Ｌの電源端側に設置された第１の遮断器４1を遮断するための第１のトリップ信号Ｓ1を発生する。
第２の電源端地絡方向継電装置９１０2は、第１の接地形計器用変圧器２1から入力される電源端零相電圧Ｖ0aと他回線２Ｌに設置された第２の零相変流器３2から入力される第２の零相電流Ｉ02とに基づいて他回線２Ｌにおける地絡事故発生を検出すると、他回線２Ｌの電源端側に設置された第２の遮断器４2を遮断するための第２のトリップ信号Ｓ2を発生する。
【０００５】
第１の対向端地絡方向継電装置９２０1は、対向端側の母線（以下、「対向端母線」と称する。）に設けられた第２の接地形計器用変圧器２2から入力される対向端零相電圧Ｖ0bと自回線１Ｌの対向端側に設置された第３の零相変流器３3から入力される第３の零相電流Ｉ03とに基づいて自回線１Ｌにおける地絡事故発生を検出すると、自回線１Ｌの対向端側に設置された第３の遮断器４3を遮断するための第３のトリップ信号Ｓ3を発生する。
第２の対向端地絡方向継電装置９２０2は、第２の接地形計器用変圧器２2から入力される対向端零相電圧Ｖ0bと他回線２Ｌの対向端側に設置された第４の零相変流器３4から入力される第４の零相電流Ｉ04とに基づいて他回線２Ｌにおける地絡事故発生を検出すると、他回線２Ｌの対向端側に設置された第４の遮断器４4を遮断するための第４のトリップ信号Ｓ4を発生する。
【０００６】
第１の電源端地絡方向継電装置９１０1は、第１のトリップ信号Ｓ1を発生するために、図２２に示すようなトリップ信号発生回路９３０を具備する。
ここで、トリップ信号発生回路９３０は、リレー判定回路９３１と、第１乃至第３の遅延回路（タイマー）９３２1〜９３２3と、論理積回路９３３と、論理和回路９３４とを備える。
【０００７】
リレー判定回路９３１は、第１の零相電流Ｉ01の大きさと電源端零相電圧Ｖ0aおよび第１の零相電流Ｉ01の位相関係とに基づいて自回線１Ｌに発生した地絡事故を検出すると、ハイレベルの出力信号を出力する。
第１の遅延回路９３２1は、第１の地絡過電圧継電装置（ＯＶＧ）５1から入力される第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1を第１の時限協調時間Ｔ１1（＝５００ｍｓ）だけ遅延する。ここで、第１の地絡過電圧継電装置５1は、第１の接地形計器用変圧器２1から入力される電源端零相電圧Ｖ0aの大きさが整定値以上になるとハイレベルの第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1を出力する。
論理積回路９３３は、リレー判定回路９３１の出力信号と第１の遅延回路９３２1によって第１の時限協調時間Ｔ１1だけ遅延された第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1との論理積をとる。
第２の遅延回路９３２2は、論理積回路９３３の出力信号を第２の時限協調時間Ｔ２1（＝８００ｍｓ）だけ遅延する。ここで、第２の時限協調時間Ｔ２1は、自回線１Ｌの対向端背後の送電線に設置された他の地絡方向継電装置（不図示）との時限協調のために設定される。また、第１の電源端地絡方向継電装置９１０1の動作時限ＴDG1は第１の時限協調時間Ｔ１1と第２の時限協調時間Ｔ２1との合計時間（＝５００ｍｓ＋８００ｓｍ＝１．３ｓ）となる。
第３の遅延回路９３２3は、第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1をＯＶＧ遮断時間Ｔ３1だけ遅延する。ここで、ＯＶＧ遮断時間Ｔ３1は、第１の地絡過電圧継電装置５1の動作だけで第１の遮断器４1を遮断させるために設定される。
論理和回路９３４は、第２の遅延回路９３２2の出力信号と第３の遅延回路９３２3の出力信号との論理和をとる。
【０００８】
第２の電源端地絡方向継電装置９１０2は、上述したトリップ信号発生回路９３０と同様の構成のトリップ信号発生回路（不図示）を具備する。
【０００９】
第１の対向端地絡方向継電装置９２０1は、第３のトリップ信号Ｓ3を発生するために、図２３に示すようなトリップ信号発生回路９４０を具備する。
ここで、トリップ信号発生回路９４０は、リレー判定回路９４１と、第１乃至第３の遅延回路（タイマー）９４２1〜９４２3と、論理積回路９４３と、論理和回路９４４とを備える。
【００１０】
リレー判定回路９４１は、第３の零相電流Ｉ03の大きさと対向端零相電圧Ｖ0bおよび第３の零相電流Ｉ03の位相関係とに基づいて自回線１Ｌに発生した地絡事故を検出すると、ハイレベルの出力信号を出力する。
第１の遅延回路９４２1は、第２の地絡過電圧継電装置５2から入力される第２のＯＶＧ出力信号ＳOVG2を第１の時限協調時間Ｔ１3（＝５００ｍｓ）だけ遅延する。ここで、第２の地絡過電圧継電装置５2は、第２の接地形計器用変圧器２2から入力される対向端零相電圧Ｖ0bの大きさが整定値以上になるとハイレベルの第２のＯＶＧ出力信号ＳOVG2を出力する。
論理積回路９４３は、リレー判定回路９４１の出力信号と第１の遅延回路９４２1によって第１の時限協調時間Ｔ１3だけ遅延された第２のＯＶＧ出力信号ＳOVG2との論理積をとる。
第２の遅延回路９４２2は、論理積回路９４３の出力信号を第２の時限協調時間Ｔ２3（＝４００ｍｓ）だけ遅延する。ここで、図２２に示した第２の遅延回路９３２2において設定された第２の時限協調時間Ｔ２1（＝８００ｍｓ）は、時限協調のために、図２３に示した第２の遅延回路９４２2において設定される第２の時限協調時間Ｔ２3（＝４００ｍｓ）よりも大きくなるように設定される（Ｔ２1＞Ｔ２3）。また、第１の対向端地絡方向継電装置９２０1の動作時限ＴDG3は第１の時限協調時間Ｔ１3と第２の時限協調時間Ｔ２3との合計時間（＝５００ｍｓ＋４００ｍｓ＝９００ｍｓ）となる。
第３の遅延回路９４２3は、第２のＯＶＧ出力信号ＳOVG2をＯＶＧ遮断時間Ｔ３3だけ遅延する。ここで、ＯＶＧ遮断時間Ｔ３3は、第２の地絡過電圧継電装置５2の動作だけで第３の遮断器４3を遮断させるために設定される。
論理和回路９４４は、第２の遅延回路９４２2の出力信号と第３の遅延回路９４２3の出力信号との論理和をとる。
【００１１】
第２の対向端地絡方向継電装置９２０2は、上述したトリップ信号発生回路９４０と同様の構成のトリップ信号発生回路（不図示）を具備する。
【００１２】
自回線１Ｌの対向端側において図２４に示す時刻ｔ0に地絡事故が発生したとすると、事故電流（零相電流Ｉ0）は図２１に破線の矢印で示すように事故点に向かって流れるため、零相電流（第１乃至第３の零相電流Ｉ01〜Ｉ03）の向きが動作方向（内部方向＝＋方向）と同じである第１の電源端地絡方向継電装置９１０1、第２の電源端地絡方向継電装置９１０2および第１の対向端地絡方向継電装置９２０1が動作する。
【００１３】
第１の対向端地絡方向継電装置９２０1の動作時限ＴDG3は第１および第２の電源端地絡方向継電装置９１０1，９１０2の動作時限ＴDG1，ＴDG2よりも短いため、まず、第１の対向端地絡方向継電装置９２０1から出力される第３のトリップ信号Ｓ3によって第３の遮断器４3が遮断される。このとき、第３の遮断器４3は、図２４に示すように、事故発生時刻ｔ0から第１の対向端地絡方向継電装置９２０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および動作時限ＴDG3（＝９００ｍｓ）と第３の遮断器４3の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）との合計時間（＝５０ｍｓ＋９００ｍｓ＋５０ｍｓ＝１ｓ）だけ経過した時刻ｔ3に完全に遮断される。
【００１４】
時刻ｔ3に第３の遮断器４3が完全に遮断されると、事故電流は自回線１Ｌの電源端から事故点に向かってのみ流れるため（すなわち、図２４に示すように第１の零相電流Ｉ01のみが流れるため）、第１の電源端地絡方向継電装置９１０1のみが動作を続けて、第１の電源端地絡方向継電装置９１０1から出力される第１のトリップ信号Ｓ1によって第１の遮断器４1が遮断される。このとき、第１の遮断器４1は、事故発生時刻ｔ0から第１の電源端地絡方向継電装置９１０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および動作時限ＴDG1（＝１．３ｓ）と第１の遮断器４1の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）との合計時間（＝５０ｍｓ＋１．３ｓ＋５０ｍｓ＝１．４ｓ）だけ経過した時刻ｔ5に完全に遮断される。
【００１５】
また、自回線１Ｌの電源端側において図２５に示す時刻ｔ0に地絡事故が発生したとすると、事故電流のほとんどは第１の零相変流器３1を流れる第１の零相電流Ｉ01であるため、第１の電源端地絡方向継電装置９１０1が動作して、第１の電源端地絡方向継電装置９１０1から出力される第１のトリップ信号Ｓ1によって第１の遮断器４1が遮断される。このとき、第１の遮断器４1は、事故発生時刻ｔ0から第１の電源端地絡方向継電装置９１０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および動作時限ＴDG1（＝１．３ｓ）と第１の遮断器４1の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）との合計時間（＝５０ｍｓ＋１．３ｓ＋５０ｍｓ＝１．４ｓ）だけ経過した時刻ｔ5に完全に遮断される。
【００１６】
時刻ｔ5に第１の遮断器４1が完全に遮断されると事故電流は他回線２Ｌの電源端から対向端母線を介して自回線１Ｌの対向端に回り込んで事故点に流れるため、第２の電源端地絡方向継電装置９１０2および第１の対向端地絡方向継電装置９２０1が動作するが、動作時限ＴDG3が短い方である第１の対向端地絡方向継電装置９２０1から出力される第３のトリップ信号Ｓ3によって第３の遮断器４3が遮断される。このとき、第３の遮断器４3は、時刻ｔ5から第１の対向端地絡方向継電装置９２０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および第２の時限協調時間Ｔ２3（＝４００ｍｓ）と第３の遮断器４3の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）との合計時間（＝５０ｍｓ＋４００ｍｓ＋５０ｍｓ＝５００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ8に完全に遮断される。
【００１７】
下記の特許文献１には、段階限時の距離継電方式により３端子系統送電線を保護する後備保護手段を備えた保護継電装置において事故遮断の選択性を確保し高速遮断ができるようにするために、対向母線を含み対向母線方向の事故を検出する第２段リレーの動作条件を伝送する手段と、対向端からの転送信号を受信する手段と、自端の保護リレーの動作を受信した転送信号が所定時間以上継続したことを条件に自端の遮断器に遮断指令を出力する手段とを備えた保護継電装置が開示されている。
【特許文献１】特開平５−７６１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上述した第１の電源端地絡方向継電装置９１０1では、自回線１Ｌの対向端において地絡事故が発生した場合に第１の遮断器４1は事故発生時刻ｔ0からリレー判定時間ＴRY、動作時限ＴDG1および遮断器遮断時間ＴCBの合計時間だけ経過した時刻ｔ5に遮断され（図２４参照）、また、上述した第１の対向端地絡方向継電装置９２０1では、自回線１Ｌの電源端において地絡事故が発生した場合に第３の遮断器４3は時刻ｔ5からリレー判定時間ＴRY、第２の時限協調時間Ｔ２3および遮断器遮断時間ＴCBの合計時間だけ経過した時刻ｔ8に遮断されるため（図２５参照）、地絡事故を除去するのに時間を要し、設備に悪影響を与えるという問題がある。
【００１９】
同様の問題は、短絡方向継電装置を電源端および対向端にそれぞれ設置して短絡事故から平衡２回線送電線を保護する場合、地絡過電流継電装置を電源端に設置するとともに地絡方向継電装置を対向端に設置して地絡事故から平衡２回線送電線を保護する場合や、過電流継電装置を電源端に設置するとともに短絡方向継電装置を対向端に設置して短絡事故から平衡２回線送電線を保護する場合にも生じる。
【００２０】
上記特許文献１記載の保護継電装置では、自回線１Ｌの第２の保護区間における事故発生時に事故除去時間を短縮することはできるが、対向端子（電源端または対向端）からの転送信号を継続して受信することにより自端子の遮断器を遮断する方式であるので、この転送信号の伝送路が必要であるという問題がある。
【００２１】
本発明の目的は、平衡２回線送電線に発生した地絡事故または短絡事故の事故除去時間を大幅に短縮することができる保護継電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の保護継電装置は、電源端側の母線と対向端側の対向端母線との間に敷設された自回線（１Ｌ）および他回線（２Ｌ）からなる平衡２回線送電線の該自回線の電源端側または対向端側に設置される保護継電装置（１０1；２０1；２１０1）であって、前記自回線および前記他回線のうちの一方である健全回線の遮断器情報、該自回線および該他回線のうちの他方である事故回線の事故電流の増加量、前記健全回線の事故電流の減少量、および該事故回線の事故電流の増加量と該健全回線の事故電流の減少量との比率に基づいて該事故回線における事故発生を検出すると、前記保護継電装置の動作時限よりも早くトリップ信号を発生する手段を具備することを特徴とする。
ここで、前記保護継電装置が、前記自回線における地絡事故の発生を検出すると、該自回線の電源端側または対向端側に設けられた自回線遮断器（４1；４3）を遮断するためのトリップ信号（Ｓ1；Ｓ3）を発生するトリップ信号発生回路（３０；４０；２３０）を具備し、該トリップ信号発生回路が、前記自回線の電源端側または対向端側を流れる自回線事故電流（Ｉ01；Ｉ03）の増加量（ΔＩ01；ΔＩ03）、前記他回線の電源端側または対向端側を流れる他回線事故電流（Ｉ02；Ｉ04）の減少量（ΔＩ02；ΔＩ04）、および該自回線事故電流の増加量と該他回線事故電流の減少量との比率（ΔＩ01／ΔＩ02；ΔＩ03／ΔＩ04）に基づいて該自回線における地絡事故を検出すると、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生するトリップ信号発生手段を備えてもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記自回線事故電流の増加量が第１の閾値（Ｋ1；Ｍ1）以上であり、かつ、前記他回線事故電流の減少量が第２の閾値（Ｋ2；Ｍ2）以上であり、かつ、該自回線事故電流の増加量と該他回線事故電流の減少量との比率が第３の閾値（Ｋ3；Ｍ3）よりも大きく第４の閾値（Ｋ4；Ｍ4）よりも小さい場合に、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生してもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の電源端側または対向端側に設置された隣回線遮断器（４2；４4）が遮断されていないことを条件に、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生してもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記自回線事故電流の増加量、前記他回線事故電流の減少量および該自回線事故電流の増加量と該他回線事故電流の減少量との比率を求め、該求めた自回線事故電流の増加量が前記第１の閾値以上であり、かつ、該求めた他回線事故電流の減少量が前記第２の閾値以上であり、かつ、該求めた自回線事故電流の増加量と他回線事故電流の減少量との比率が前記第３の閾値よりも大きく前記第４の閾値よりも小さいと出力信号を出力する自回線事故判定回路（３５；４５；２３５）と、該自回線事故判定回路の出力信号と前記隣回線遮断器から入力される接点信号（ＳC2；ＳC4）との論理積をとる論理積回路（３３3；４３3；２３３3）とを備えてもよい。
前記第１および第２の閾値が、前記自回線事故電流および前記他回線事故電流の検出可能な最小値の３倍以上の値であり、前記第３のおよび第４の閾値が、前記自回線の対向端の変流器誤差、リレー誤差および線路定数誤差を含む誤差に応じて定められてもよい。
前記自回事故電流が、前記自回線に地絡事故が発生したときに該自回線の電源端側または対向端を流れる零相電流（Ｉ01；Ｉ03）であり、前記他回事故電流が、前記自回線に地絡事故が発生したときに該他回線の電源端側または対向端を流れる他の零相電流（Ｉ02；Ｉ04）であってもよい。
前記自回線の対向端側に設置される前記保護継電装置（２０1）の前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の対向端側に設置される前記他の保護継電装置（２０2）が不動作であることを条件に、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生してもよい。
前記他回線の電源端または対向端側に設置される他の保護継電装置（１０2；２０2；２１０2）が、前記保護継電装置と同じ構成を有しかつ一体に構成されていてもよい。
また、本発明の保護継電装置は、電源端側の母線と対向端側の対向端母線との間に敷設された自回線（１Ｌ）および他回線（２Ｌ）からなる平衡２回線送電線の該自回線の電源端側または対向端側に設置される保護継電装置（１１０1；１２０1；３１０1）であって、前記自回線および前記他回線のうちの一方である健全回線の遮断器情報、該自回線および該他回線のうちの他方である事故回線の事故電流の増加量、および前記健全回線の事故電流の減少量に基づいて該事故回線における事故発生を検出すると、トリップ信号を瞬時に発生する手段を具備することを特徴とする。
ここで、前記保護継電装置が、前記自回線における短絡事故の発生を検出すると、該自回線の電源端側に設けられた自回線遮断器（４1；４3）を遮断するためのトリップ信号（Ｓ1；Ｓ3）を発生するトリップ信号発生回路（１３０；１４０；３３０）を具備し、該トリップ信号発生回路が、前記自回線の電源端側を流れる自回線事故電流（Ｉ1；Ｉ3）の増加量（ΔＩ1；ΔＩ3）および前記他回線の電源端側を流れる他回線事故電流（Ｉ2；Ｉ4）の減少量（ΔＩ2；ΔＩ4）に基づいて該自回線における短絡事故を検出すると、前記トリップ信号を瞬時に発生するトリップ信号発生手段を備えてもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記自回線事故電流の増加量が第１の閾値（Ｌ1；Ｎ1）以上であり、かつ、前記他回線事故電流の減少量が第２の閾値（Ｌ2；Ｎ2）以上である場合に、前記トリップ信号を瞬時に発生してもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の電源端側に設置された隣回線遮断器（４2；４4）が遮断されていないことを条件に、前記トリップ信号を瞬時に発生してもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記自回線事故電流の増加量および前記他回線事故電流の減少量を求め、該求めた自回線事故電流の増加量が前記第１の閾値以上であり、かつ、該求めた他回線事故電流の減少量が前記第２の閾値以上であると出力信号を出力する自回線事故判定回路（１３５；１４５；３３５）と、該自回線事故判定回路の出力信号と前記隣回線遮断器から入力される接点信号（ＳC2；ＳC4）との論理積をとる論理積回路（１３３；１４３；３３３）とを備えてもよい。
前記第１および第２の閾値が、前記自回線事故電流および前記他回線事故電流の検出可能な最小値の３倍以上の値であってもよい。
前記自回事故電流が、前記自回線に短絡事故が発生したときに該自回線の電源端側または対向端を流れる短絡電流（Ｉ1；Ｉ3）であり、前記他回事故電流が、前記自回線に短絡事故が発生したときに該他回線の電源端側または対向端を流れる他の短絡電流（Ｉ2；Ｉ4）であってもよい。
前記自回線の対向端側に設置される前記保護継電装置（１２０1）の前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の対向端側に設置される前記他の保護継電装置（１２０2）が不動作であることを条件に、前記トリップ信号を瞬時に発生してもよい。
前記他回線の電源端または対向端側に設置される他の保護継電装置（１１０2；１２０2；３１０2）が、前記保護継電装置と同じ構成を有しかつ一体に構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の保護継電装置は、以下に示す効果を奏する。
（１）健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量、健全回線の事故電流の減少量、および事故回線の事故電流の増加量と健全回線の事故電流の減少量との比率に基づいて事故回線における事故発生を検出すると動作時限よりも早くトリップ信号を発生し、または、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量および健全回線の事故電流の減少量に基づいて事故回線における事故発生を検出するとトリップ信号を瞬時に発生するので、事故除去時間を大幅に短縮することができる。
（２）事故継続時間も大幅に短縮するので、事故時の設備への悪影響を低減することができる。
（３）主保護継電装置を省略することも可能であるため、設備への投資コストの低減も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
上記の目的を、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量、健全回線の事故電流の減少量、および事故回線の事故電流の増加量と健全回線の事故電流の減少量との比率に基づいて事故回線における事故発生を検出すると動作時限よりも早くトリップ信号を発生するか、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量および健全回線の事故電流の減少量に基づいて事故回線における事故発生を検出するとトリップ信号を瞬時に発生することにより実現した。
【実施例１】
【００２５】
以下、本発明の保護継電装置の実施例について、図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施例による保護継電装置は、平衡２回線送電線の電源端側または対向に設置される地絡方向継電装置であって、地絡事故発生時には平衡２回線送電線の一方の端子（電源端または対向端）側では他方の端子（対向端または電源端）側に設置された遮断器の遮断時に事故回線の事故電流（零相電流）の増加量と健全回線の事故電流（零相電流）の減少量とが同じになることに着目し、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量、健全回線の事故電流の減少量、および事故回線の事故電流の増加量と健全回線の事故電流の減少量との比率に基づいて事故回線における事故発生を検出すると、地絡方向継電装置の動作時限よりも早くトリップ信号を発生することを特徴とする。
【００２６】
したがって、図１に示す第１の電源端地絡方向継電装置１０1（本発明の第１の実施例による保護継電装置）は、健全回線である他回線２Ｌの電源端側に設置された第２の遮断器４2が遮断されておらず、かつ、次式に示す自回線事故判定条件が満たされると、第１の電源端地絡方向継電装置１０1の動作時限ＴDG1（＝１．３ｓ）よりも短くなるように整定された自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４1（＝１００ｍｓ）で第１のトリップ信号Ｓ1を発生する機能を備えている点で、図２１に示した従来の第１の電源端地絡方向継電装置９１０1と相違する。（＝１．３ｓ）
ΔＩ01≧Ｋ1
ΔＩ02≧Ｋ2
Ｋ3＜ΔＩ01／ΔＩ02＜Ｋ4
ここで、第１および第２の閾値Ｋ1，Ｋ2は、第１および第２の零相電流Ｉ01，Ｉ02の検出可能な最小値の３倍以上とする。たとえば、第１および第２の零相電流Ｉ01，Ｉ02の検出可能な最小値が２．５ｍＡの場合には、７．５ｍＡとする。
また、第３および第４の閾値Ｋ3，Ｋ4は、自回線１Ｌの対向端の変流器誤差（ＣＴ誤差）、リレー誤差および線路定数誤差などの誤差に応じて定められる。たとえば、この誤差を±１０％とする場合には、Ｋ3＝０．９／１．１=０．８１およびＫ4＝１．１／０．９=１．２３とし、この誤差を±１５％とする場合には、Ｋ3＝０．８５／１．１５=０．７３およびＫ4＝１．１５／０．８５=１．３６とする。
【００２７】
すなわち、第１の電源端地絡方向継電装置１０1は、第２の遮断器４2から入力される第２の接点信号ＳC2がハイレベルであり（第２の遮断器４2が遮断されていないことを示す。）、かつ、第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01が第１の閾値Ｋ1以上であり、かつ、第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02が第２の閾値Ｋ2以上であり、かつ、第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01を第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02で割った値ΔＩ01／ΔＩ02（比率Ｉ01／ΔＩ02）が第３の閾値Ｋ3よりも大きくて第４の閾値Ｋ4よりも小さいことを条件に、自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４1で第１のトリップ信号Ｓ1を発生する。
なお、自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４1は、自回線事故判定時の誤動作防止のために設定され、１００ｍｓ程度とされる。
【００２８】
これを実現するために、第１の電源端地絡方向継電装置１０1は、図２２に示したトリップ信号発生回路９２０の代わりに、図２に示すトリップ信号発生回路３０を具備する。
【００２９】
トリップ信号発生回路３０は、図２に示すように、リレー判定回路３１と、第１乃至第４の遅延回路（タイマー）３２1〜３２4と、第１乃至第４の論理積回路３３1〜３３4と、論理和回路３４と、自回線事故判定回路３５とを備える。
【００３０】
リレー判定回路３１は、図２２に示したリレー判定回路９３１と同様に、第１の零相電流Ｉ01の大きさと電源端零相電圧Ｖ0aおよび第１の零相電流Ｉ01の位相関係とに基づいて自回線１Ｌに発生した地絡事故を検出すると、ハイレベルの出力信号を出力する。
第１の遅延回路３２1は、図２２に示した第１の遅延回路９３２1と同様に、第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1を第１の時限協調時間Ｔ１1だけ遅延する。
第１の論理積回路３３1は、図２２に示した論理積回路９３３と同様に、リレー判定回路３１の出力信号と第１の遅延回路３２1によって第１の時限協調時間Ｔ１1だけ遅延された第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1との論理積をとる。
第２の遅延回路３２2は、図２２に示した第２の遅延回路９３２2と同様に、第１の論理積回路３３1の出力信号を第２の時限協調時間Ｔ２1だけ遅延する。
第３の遅延回路３２3は、図２２に示した第３の遅延回路９３２3と同様に、第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1をＯＶＧ遮断時間Ｔ３1だけ遅延する。
第２の論理積回路３３2は、リレー判定回路３１が地絡事故を検出していないとき（第１の電源端地絡方向継電装置１０1が動作していないとき）に第１のトリップ信号Ｓ1が誤って自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４1で出力されないようにするためのものであり、リレー判定回路３１の出力信号と第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1との論理積をとる。
自回線事故判定回路３５は、第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01、第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02および第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01と第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02との比率ΔＩ01／ΔＩ02を求め、求めた第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01が第１の閾値Ｋ1以上で、かつ、求めた第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02が第２の閾値Ｋ2以上で、かつ、求めた比率ΔＩ01／ΔＩ02が第３の閾値Ｋ3よりも大きくて第４の閾値Ｋ4よりも小さいとハイレベルの出力信号を出力する。
第３の論理積回路３３3は、自回線事故判定回路３５の出力信号と第２の接点信号ＳC2との論理積をとる。
第４の論理積回路３３4は、第２の論理積回路３３2の出力信号と第３の論理積回路３３3の出力信号との論理積をとる。
第４の遅延回路３２4は、第４の論理積回路３３4の出力信号を自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４1だけ遅延する。
論理和回路３４は、第２の遅延回路３２2の出力信号と第３の遅延回路３２3の出力信号と第４の遅延回路３２4の出力信号との論理和をとる。
【００３１】
図１に示す第１の対向端地絡方向継電装置２０1（本発明の第１の実施例による保護継電装置）は、健全回線である他回線２Ｌの対向端側に設置された第４の遮断器４4が遮断されておらず、かつ、次式に示す自回線事故判定条件が満たされると、第１の対向端地絡方向継電装置２０1の動作時限ＴDG3（＝９００ｍｓ）よりも短くなるように整定された自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４3（＝１００ｍｓ）で第３のトリップ信号Ｓ3を発生する機能を備えている点で、図２１に示した従来の第１の対向端地絡方向継電装置９２０1と相違する。
ΔＩ03≧Ｋ1
ΔＩ04≧Ｋ2
Ｋ3＜ΔＩ03／ΔＩ04＜Ｋ4
【００３２】
すなわち、第１の対向端地絡方向継電装置２０1は、第４の遮断器４4から入力される第４の接点信号ＳC4がハイレベルであり（第４の遮断器４4が遮断されていないことを示す。）、かつ、第３の零相電流Ｉ03の増加量ΔＩ03が第１の閾値Ｋ1以上であり、かつ、第４の零相電流Ｉ04の減少量ΔＩ04が第２の閾値Ｋ2以上であり、かつ、第３の零相電流Ｉ03の増加量ΔＩ03を第４の零相電流Ｉ04の減少量ΔＩ04で割った値ΔＩ03／ΔＩ04（比率Ｉ03／ΔＩ04）が第３の閾値Ｋ3よりも大きくて第４の閾値Ｋ4よりも小さいことを条件に、自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４3で第３のトリップ信号Ｓ3を発生する。
なお、自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４3は、自回線事故判定時の誤動作防止のために設定され、１００ｍｓ程度とされる。
【００３３】
これを実現するために、第１の対向端地絡方向継電装置２０1は、図２３に示したトリップ信号発生回路９４０の代わりに、図３に示すトリップ信号発生回路４０を具備する。
【００３４】
トリップ信号発生回路４０は、図３に示すように、リレー判定回路４１と、第１乃至第４の遅延回路（タイマー）４２1〜４２4と、第１乃至第４の論理積回路４３1〜４３4と、論理和回路４４と、自回線事故判定回路４５とを備える。
【００３５】
リレー判定回路４１は、図２３に示したリレー判定回路９４１と同様に、第３の零相電流Ｉ03の大きさと対向端零相電圧Ｖ0bおよび第３の零相電流Ｉ03の位相関係とに基づいて自回線１Ｌに発生した地絡事故を検出すると、ハイレベルの出力信号を出力する。
第１の遅延回路４２1は、図２３に示した第１の遅延回路９４２1と同様に、第２のＯＶＧ出力信号ＳOVG2を第１の時限協調時間Ｔ１3だけ遅延する。
第１の論理積回路４３1は、図２３に示した論理積回路９４３と同様に、リレー判定回路４１の出力信号と第１の遅延回路４２1によって第１の時限協調時間Ｔ１3だけ遅延された第２のＯＶＧ出力信号ＳOVG2との論理積をとる。
第２の遅延回路４２2は、図２３に示した第２の遅延回路９４２2と同様に、第１の論理積回路４３1の出力信号を第２の時限協調時間Ｔ２3だけ遅延する。
第３の遅延回路４２3は、図２３に示した第３の遅延回路９４２3と同様に、第２のＯＶＧ出力信号ＳOVG2をＯＶＧ遮断時間Ｔ３3だけ遅延する。
第２の論理積回路４３2は、リレー判定回路４１が地絡事故を検出していないとき（第１の対向端地絡方向継電装置２０1が動作していないとき）に第３のトリップ信号Ｓ3が誤って自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４3で出力されないようにするためのものであり、リレー判定回路４１の出力信号と第２のＯＶＧ出力信号ＳOVG2との論理積をとる。
自回線事故判定回路４５は、第３の零相電流Ｉ03の増加量ΔＩ03、第４の零相電流Ｉ04の減少量ΔＩ04および第３の零相電流Ｉ03の増加量ΔＩ03と第４の零相電流Ｉ04の減少量ΔＩ04との比率ΔＩ03／ΔＩ04を求め、求めた第３の零相電流Ｉ03の増加量ΔＩ03が第１の閾値Ｋ1以上で、かつ、求めた第４の零相電流Ｉ04の減少量ΔＩ04が第２の閾値Ｋ2以上で、かつ、求めた比率ΔＩ03／ΔＩ04が第３の閾値Ｋ3よりも大きくて第４の閾値Ｋ4よりも小さいとハイレベルの出力信号を出力する。
第３の論理積回路４３3は、自回線事故判定回路４５の出力信号と第４の接点信号ＳC4との論理積をとる。
第４の論理積回路４３4は、第２の論理積回路４３2の出力信号と第３の論理積回路４３3の出力信号との論理積をとる。
第４の遅延回路４２4は、第４の論理積回路４３4の出力信号を自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４3だけ遅延する。
論理和回路４４は、第２の遅延回路４２2の出力信号と第３の遅延回路４２3の出力信号と第４の遅延回路４２4の出力信号との論理和をとる。
【００３６】
次に、図１に示す自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生した場合の第１の電源端地絡方向継電装置１０1および第１の対向端地絡方向継電装置２０1の動作について説明する。
【００３７】
まず、自回線１Ｌの対向端側において地絡事故が発生した場合について、図４を参照して説明する。
【００３８】
自回線１Ｌの対向端側において時刻ｔ0に地絡事故が発生すると、零相電流（第１乃至第３の零相電流Ｉ01〜Ｉ03）の向きが動作方向（内部方向＝＋方向）と同じである第１の電源端地絡方向継電装置１０1、第２の電源端地絡方向継電装置１０2および第１の対向端地絡方向継電装置２０1が動作する（図２１参照）。
【００３９】
第１の対向端地絡方向継電装置２０1の動作時限ＴDG3は第１および第２の電源端地絡方向継電装置１０1，１０2の動作時限ＴDG1，ＴDG2よりも短いため、まず、第１の対向端地絡方向継電装置２０1が具備するトリップ信号発生回路４０（図３参照）のリレー判定回路４１が、対向端零相電圧Ｖ0bと第３の零相電流Ｉ03とに基づいて自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。第２の地絡過電圧継電装置５2は、対向端零相電圧Ｖ0bの大きさが整定値以上であると、ハイレベルの第２のＯＶＧ出力信号ＳOVG2を出力する。ハイレベルの第２のＯＶＧ出力信号ＳOVG2は、第１の遅延回路４２1によって第１の時限協調時間Ｔ１3だけ遅延されたのちに第１の論理積回路４３1に入力される。
これにより、第１の論理積回路４３1の出力信号は、第１の時限協調時間Ｔ１3経過後にロウレベルからハイレベルになる。第１の論理積回路４３1のハイレベルの出力信号は、第２の遅延回路４２2によって第２の時限協調時間Ｔ２3だけ遅延されたのちに論理和回路４４に入力される。これにより、論理和回路４４の出力信号は、ロウレベルからハイレベルになる。
その結果、第３のトリップ信号Ｓ3が第１の対向端地絡方向継電装置２０1から出力されて、第３の遮断器４3が事故発生時刻ｔ0から第１の対向端地絡方向継電装置２０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および動作時限ＴDG3（＝９００ｍｓ）と第３の遮断器４3の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋９００ｍｓ＋５０ｍｓ＝１ｓ）だけ経過した時刻ｔ3に完全に遮断される。
【００４０】
また、第１の電源端地絡方向継電装置１０1が具備するトリップ信号発生回路３０（図２参照）のリレー判定回路３１は、電源端零相電圧Ｖ0aと第１の零相電流Ｉ01とに基づいて自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。第１の地絡過電圧継電装置５1は、電源端零相電圧Ｖ0aの大きさが整定値以上であると、ハイレベルの第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1を出力する。これにより、第２の論理積回路３３2の出力信号は、ロウレベルからハイレベルになる。
しかしながら、地絡事故が発生すると第１および第２の零相電流Ｉ01，Ｉ02は共に増加するため、自回線事故判定回路３５の出力信号はロウレベルのままとなる。したがって、第３の論理積回路３３3の出力信号もロウレベルのままとなるため、第１のトリップ信号Ｓ1がトリップ信号発生回路３０から出力されることはない。
【００４１】
時刻ｔ3において第３の遮断器４3が完全に遮断されると、事故電流は自回線１Ｌの電源端から事故点に向かってのみ流れるため、第１の零相変流器３1を流れる第１の零相電流Ｉ01は増加し、第２の零相変流器３2を流れる第２の零相電流Ｉ02は減少する。このとき、第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01は第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02とほぼ等しくなる。
その結果、第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01が第１の閾値Ｋ1（＝７．５ｍＡ）以上であり、かつ、第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02が第２の閾値Ｋ2（＝７．５ｍＡ）以上であり、かつ、第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01と第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02との比率ΔＩ01／ΔＩ02が第３の閾値Ｋ3（＝０．８１）よりも大きく第４の閾値Ｋ4（＝１．２３）よりも小さいと、第１の電源端地絡方向継電装置１０1が具備するトリップ信号発生回路３０の自回線事故判定回路２５は、この地絡事故により第３の遮断器４3が遮断されたと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第２の遮断器４2から入力される第２の接点信号ＳC2がハイレベルであると、第３の論理積回路３３3の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。
【００４２】
その結果、第４の論理積回路３３4に第２の論理積回路３３2のハイレベルの出力信号と第３の論理積回路３３3のハイレベルの出力信号とが入力されるため、第４の論理積回路３３4の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。第４の論理積回路３３4のハイレベルの出力信号は、第４の遅延回路３２4によって自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４1だけ遅延されたのちに論理和回路３４に入力される。これにより、第１のトリップ信号Ｓ1が、時刻ｔ3から第１の電源端地絡方向継電装置１０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４1（＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ3aに、第１の遮断器４1に出力される。
【００４３】
その結果、第１の遮断器４1は、時刻ｔ3aから遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ3bに完全に遮断されるので、図４に破線で示した従来の第１の電源端地絡方向継電装置９１０1を用いた場合（図２４参照）と比べて、第１の遮断器４1をｔ5−ｔ3b＝ＴDG1−ＴDG3−ＴRY−ＴCB−Ｔ４1（＝１．３ｓ−９００ｍｓ−５０ｍｓ−５０ｍｓ−１００ｍｓ＝２００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。
【００４４】
なお、短絡優先を考慮する場合には、母線に接続された不足電圧継電装置（不図示）の不動作条件を付加してもよい。この場合には、図２に示したトリップ信号発生回路３０に、不足電圧継電装置の動作を示すハイレベルの不足電圧継電装置動作信号の極性を反転させるインバータ回路を追加し、このインバータ回路の出力信号を第３の論理積回路３３3に入力させて、自回線事故判定回路３５の出力信号と第２の接点信号ＳC2とこのインバータ回路の出力信号との論理積を第３の論理積回路３３3にとらせるようにすればよい。
【００４５】
また、第２の電源端地絡方向継電装置１０2も第１の電源端地絡方向継電装置１０1と同様に構成することにより、他回線２Ｌの対向端側において地絡事故が発生した場合に、従来の第２の電源端地絡方向継電装置９１０2と比べて第２の遮断器４2をＴDG2−ＴDG4−ＴRY−ＴCB−Ｔ４2だけ早く遮断することができる。ここで、ＴDG2は第２の電源端地絡方向継電装置１０2の動作時限であり、ＴDG4は第２の対向端地絡方向継電装置２０2の動作時限であり、Ｔ４2は第２の電源端地絡方向継電装置１０2の動作時限ＴDG2よりも短くなるように整定された自回線事故判定時誤動作防止時間である。
【００４６】
次に、自回線１Ｌの電源端側において地絡事故が発生した場合について、図５を参照して説明する。
【００４７】
自回線１Ｌの電源端側において時刻ｔ0に地絡事故が発生すると、事故電流のほとんどは第１の零相変流器３1を流れる第１の零相電流Ｉ01になるため、第１の電源端地絡方向継電装置１０1が動作する。
【００４８】
その結果、第１の電源端地絡方向継電装置１０1が具備するトリップ信号発生回路３０のリレー判定回路３１は、電源端零相電圧Ｖ0aと第１の零相電流Ｉ01とに基づいて自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。第１の地絡過電圧継電装置５1は、電源端零相電圧Ｖ0aの大きさが整定値以上であると、ハイレベルの第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1を出力する。ハイレベルの第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1は、第１の遅延回路３２1によって第１の時限協調時間Ｔ１1だけ遅延されたのちに第１の論理積回路３３1に入力される。
これにより、第１の論理積回路３３1の出力信号は、第１の時限協調時間Ｔ１1経過後にロウレベルからハイレベルになる。第１の論理積回路３３1のハイレベルの出力信号は、第２の遅延回路３２2によって第２の時限協調時間Ｔ２1だけ遅延されたのちに論理和回路３４に入力される。これにより、論理和回路３４の出力信号は、ロウレベルからハイレベルになる。
その結果、第１の遮断器４1は、事故発生時刻ｔ0から第１の電源端地絡方向継電装置１０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および動作時限ＴDG1（＝１．３ｓ）だけ経過した時刻ｔ4に第１の電源端地絡方向継電装置１０1から出力される第１のトリップ信号Ｓ1によって遮断されるが、第１の遮断器４1が完全に遮断されるのは、時刻ｔ4から遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ5となる。
【００４９】
時刻ｔ5において第１の遮断器４1が完全に遮断されると事故電流は他回線２Ｌの電源端から対向端母線を介して自回線１Ｌの対向端に回り込んで事故点に流れるため、第３の零相変流器３3を流れる第３の零相電流Ｉ03は増加するが、第４の零相変流器３4を流れる第４の零相電流Ｉ04は減少する（第１乃至第４の零相電流Ｉ01〜Ｉ04は内部方向を正の値とするため、第４の零相電流Ｉ04は外部方向に流れるので負の値となる結果として減少したことになる。）。このとき、第３の零相電流Ｉ03の増加量ΔＩ03は第４の零相電流Ｉ04の減少量ΔＩ04とほぼ等しくなる。
その結果、第３の零相電流Ｉ03の増加量ΔＩ03が第１の閾値Ｋ1（＝７．５ｍＡ）以上であり、かつ、第４の零相電流Ｉ04の減少量ΔＩ04が第２の閾値Ｋ2（＝７．５ｍＡ）以上であり、かつ、第３の零相電流Ｉ03の増加量ΔＩ03と第４の零相電流Ｉ04の減少量ΔＩ04との比率ΔＩ03／ΔＩ04が第３の閾値Ｋ3（＝０．８１）よりも大きく第４の閾値Ｋ4（＝１．２３）よりも小さいと、第１の対向端地絡方向継電器２０1が具備するトリップ信号発生回路４０の自回線事故判定回路４５は、この地絡事故により第１の遮断器４1が遮断されたと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第４の遮断器４4から入力される第４の接点信号ＳC4がハイレベルであると、第３の論理積回路４３3の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。
【００５０】
その結果、第４の論理積回路４３4に第２の論理積回路４３2のハイレベルの出力信号と第３の論理積回路４３3のハイレベルの出力信号とが入力されるため、第４の論理積回路４３4の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。第４の論理積回路４３4のハイレベルの出力信号は、第４の遅延回路４２4によって自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４3（＝１００ｍｓ）だけ遅延されたのちに論理和回路４４に入力される。これにより、第３のトリップ信号Ｓ3が、時刻ｔ5から第１の対向端地絡方向継電装置２０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４3（＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ6aに、第３の遮断器４3に出力される。
【００５１】
その結果、第３の遮断器４3は、時刻ｔ6aから第３の遮断器４3の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ6bに完全に遮断されるので、図５に破線で示した従来の第１の対向端地絡方向継電装置９２０1を用いた場合（図２５参照）と比べて、第３の遮断器４3をｔ8−ｔ6b＝Ｔ２3−Ｔ４3（＝４００ｍｓ−１００ｍｓ＝３００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。
【００５２】
なお、短絡優先を考慮する場合には、対向端母線に接続された他の不足電圧継電装置（不図示）の不動作条件を付加してもよい。この場合には、図４に示したトリップ信号発生回路４０に、他の不足電圧継電装置の動作を示すハイレベルの他の不足電圧継電装置動作信号の極性を反転させるインバータ回路を追加し、このインバータ回路の出力信号を第３の論理積回路４３3に入力させて、自回線事故判定回路４５の出力信号と第４の接点信号ＳC4とこのインバータ回路の出力信号との論理積を第３の論理積回路４３3にとらせるようにすればよい。
【００５３】
また、隣回線である他回線２Ｌの対向端側に設置された第２の対向端地絡方向継電装置２０2が不動作であることを条件に付加してもよい。この場合には、図３に示したトリップ信号発生回路４０に、第２の対向端地絡方向継電装置２０2が具備するトリップ信号発生回路（トリップ信号発生回路４０参照）のリレー判定回路の出力信号の極性を反転するインバータ回路を追加し、このインバータ回路の出力信号を第３の論理積回路４３3に入力させて、自回線事故判定回路４５の出力信号と第４の接点信号ＳC4とこのインバータ回路の出力信号との論理積を第３の論理積回路４３3にとらせるようにすればよい。
【００５４】
さらに、第２の対向端地絡方向継電装置２０2も第１の対向端地絡方向継電装置２０1と同様に構成することにより、他回線２Ｌの電源端側において地絡事故が発生した場合に、従来の第２の対向端地絡方向継電装置９２０2と比べて第４の遮断器４4をＴ２4−Ｔ４4だけ早く遮断することができる。ここで、Ｔ４4は第２の対向端地絡方向継電装置２０2の動作時限ＴDG4よりも短くなるように整定された自回線事故判定時誤動作防止時間である。
【００５５】
さらにまた、対向端母線の背後に地絡電源容量がないか非常に小さい電力系統では、自回線１Ｌに地絡事故が発生した場合には、図６に示すように地絡事故発生時に第３の零相電流Ｉ03が増加し第４の零相電流Ｉ04が減少する。このとき、第３の零相電流Ｉ03の増加量ΔＩ03は第４の零相電流Ｉ04の減少量ΔＩ04とほぼ等しくなる。
その結果、第３の零相電流Ｉ03の増加量ΔＩ03が第１の閾値Ｋ1（＝７．５ｍＡ）以上であり、かつ、第４の零相電流Ｉ04の減少量ΔＩ04が第２の閾値Ｋ2（＝７．５ｍＡ）以上であり、かつ、第３の零相電流Ｉ03の増加量ΔＩ03と第４の零相電流Ｉ04の減少量ΔＩ04との比率ΔＩ03／ΔＩ04が第３の閾値Ｋ3（＝０．８１）よりも大きく第４の閾値Ｋ4（＝１．２３）よりも小さいと、第１の対向端地絡方向継電器２０1が具備するトリップ信号発生回路４０の自回線事故判定回路４５はハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第４の遮断器４4から入力される第４の接点信号ＳC4がハイレベルであると、第３のトリップ信号Ｓ3が、時刻ｔ0から第１の対向端地絡方向継電装置２０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４3（＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ1aに、第３の遮断器４3に出力される。
その結果、第３の遮断器４3は、時刻ｔ1aから第３の遮断器４3の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ1bに完全に遮断されるので、図６に破線で示した従来の第１の対向端地絡方向継電装置９２０1を用いた場合（図２５参照）と比べて、第３の遮断器４3をｔ8−ｔ1b＝ＴDG1＋ＴRY＋ＴCB＋Ｔ２3−Ｔ４3（＝１．３ｓ＋５０ｍｓ＋５０ｍｓ＋４００ｍｓ−１００ｍｓ＝１．７ｓ）だけ早く遮断することができる。
【００５６】
以上の説明では、第１および第２の電源端地絡方向継電装置１０1，１０2を個々に構成したが、一体に構成してもよい。第１および第２の対向端地絡方向継電装置２０1，２０2についても同様である。
【実施例２】
【００５７】
次に、本発明の第２の実施例による保護継電装置について、図７乃至図１３２を参照して説明する。
本発明の第２の実施例による保護継電装置は、平衡２回線送電線の電源端側または対向に設置される短絡方向継電装置であって、短絡事故発生時には平衡２回線送電線の一方の端子（電源端または対向端）側では他方の端子（対向端または電源端）側に設置された遮断器の遮断時に事故回線の事故電流（短絡電流）の増加量と健全回線の事故電流（短絡電流）の減少量とが同じになることに着目し、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量および健全回線の事故電流の減少量に基づいて事故回線における事故発生を検出するとトリップ信号を瞬時に発生することを特徴とする。
【００５８】
したがって、図７に示す第１の電源端短絡方向継電装置１１０1（本発明の第２の実施例による保護継電装置）は、健全回線である他回線２Ｌの電源端側に設置された第２の遮断器４2が遮断されておらず、かつ、次式に示す自回線事故判定条件が満たされると、第１のトリップ信号Ｓ1を瞬時に発生する機能を備えている点を特徴とする。
ΔＩ1≧Ｌ1
ΔＩ2≧Ｌ2
ここで、第１および第２の閾値Ｌ1，Ｌ2は、第１および第２の短絡電流Ｉ1，Ｉ2の検出可能な最小値の３倍以上とする。たとえば、第１および第２の短絡電流Ｉ1，Ｉ2の検出可能な最小値が４０ｍＡの場合には、１２０ｍＡとする。
【００５９】
すなわち、第１の電源端短絡方向継電装置１１０1は、第２の遮断器４2から入力される第２の接点信号ＳC2がハイレベルであり（第２の遮断器４2が遮断されていないことを示す。）、かつ、第１の計器用変流器１０３1から入力される第１の短絡電流Ｉ1の増加量ΔＩ1が第１の閾値Ｌ1以上であり、かつ、第２の計器用変流器１０３2から入力される第２の短絡電流Ｉ2の減少量ΔＩ2が第２の閾値Ｌ2以上であることを条件に、第１のトリップ信号Ｓ1を瞬時に発生する。
【００６０】
これを実現するために、第１の電源端短絡方向継電装置１１０1は、図８に示すトリップ信号発生回路１３０を具備する。
【００６１】
トリップ信号発生回路１３０は、図８に示すように、リレー判定回路１３１と、遅延回路（タイマー）１３２と、論理積回路１３３と、自回線事故判定回路１３５とを備える。
【００６２】
リレー判定回路１３１は、第１の短絡電流Ｉ1の大きさと第１の線間電圧Ｖ1および第１の短絡電流Ｉ1の位相関係とに基づいて自回線１Ｌの瞬時要素動作範囲内に発生した短絡事故を検出するとハイレベルの第１の瞬時要素トリップ信号ＳＴa1を出力するとともに、第１の短絡電流Ｉ1の大きさと第１の線間電圧Ｖ1および第１の短絡電流Ｉ1の位相関係とに基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内に発生した短絡事故を検出するとハイレベルの第１の限時遮断出力信号を遅延回路１３２および論理積回路１３３に出力する。ここで、第１の線間電圧Ｖ1は、母線に設けられた第１の計器用変圧器１０２1から入力される。
遅延回路１３２は、リレー判定回路１３１の第１の限時遮断出力信号を時限協調時間Ｔ1だけ遅延して第１の限時要素トリップ信号ＳＴb1を生成する。ここで、時限協調時間Ｔ1は、自回線１Ｌの対向端背後の送電線に設置された他の短絡方向継電装置（不図示）との時限協調のために設定される。
自回線事故判定回路１３５は、第１の短絡電流Ｉ1の増加量ΔＩ1および第２の短絡電流Ｉ2の減少量ΔＩ2を求め、求めた第１の短絡電流Ｉ1の増加量ΔＩ1が第１の閾値Ｌ1以上であり、かつ、求めた第２の短絡電流Ｉ2の減少量ΔＩ2が第２の閾値Ｌ2以上であると、ハイレベルの出力信号を出力する。
論理積回路１３３は、リレー判定回路１３１の第１の限時遮断出力信号と自回線事故判定回路１３５の出力信号と第２の接点信号ＳC2との論理積をとって第１の瞬時トリップ信号ＳＴc1を生成する。ここで、リレー判定回路１３１の第１の限時遮断出力信号を論理積回路１３３に入力しているのは、リレー判定回路１３１が短絡事故を検出していないとき（第１の電源端短絡方向継電装置１１０1が動作していないとき）に第１のトリップ信号Ｓ1が誤って瞬時に出力されないようにするためである。
第１の瞬時要素トリップ信号ＳＴa1、第１の限時要素トリップ信号ＳＴb1および第１の瞬時トリップ信号ＳＴc1は、第１のトリップ信号Ｓ1として第１の遮断器４1に出力される。
【００６３】
図７に示す第１の対向端短絡方向継電装置１２０1（本発明の第２の実施例による保護継電装置）は、健全回線である他回線２Ｌの対向端側に設置された第４の遮断器４4が遮断されておらず、かつ、次式に示す自回線事故判定条件が満たされると、第３のトリップ信号Ｓ3を瞬時に発生する機能を備えている点を特徴とする。
ΔＩ3≧Ｌ1
ΔＩ4≧Ｌ2
【００６４】
すなわち、第１の対向端短絡方向継電装置１２０1は、第４の遮断器４4から入力される第４の接点信号ＳC4がハイレベルであり（第４の遮断器４4が遮断されていないことを示す。）、かつ、第３の計器用変流器１０３3から入力される第３の短絡電流Ｉ3の増加量ΔＩ3が第１の閾値Ｌ1以上であり、かつ、第４の計器用変流器１０３4から入力される第４の短絡電流Ｉ4の減少量ΔＩ4が第２の閾値Ｌ2以上であることを条件に、第３のトリップ信号Ｓ3を瞬時に発生する。
これを実現するために、第１の対向端短絡方向継電装置１２０1は、図９に示すトリップ信号発生回路１４０を具備する。
【００６５】
トリップ信号発生回路１４０は、図９に示すように、リレー判定回路１４１と、遅延回路（タイマー）１４２と、論理積回路１４３と、自回線事故判定回路１４５とを備える。
【００６６】
リレー判定回路１４１は、第３の短絡電流Ｉ3の大きさと第２の線間電圧Ｖ2および第３の短絡電流Ｉ3の位相関係とに基づいて自回線１Ｌの瞬時要素動作範囲内に発生した短絡事故を検出するとハイレベルの第３の瞬時要素トリップ信号ＳＴa3を出力するとともに、第３の短絡電流Ｉ3の大きさと第２の線間電圧Ｖ2および第３の短絡電流Ｉ3の位相関係とに基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内に発生した短絡事故を検出するとハイレベルの第３の限時遮断出力信号を遅延回路１４２および論理積回路１４３に出力する。ここで、第２の線間電圧Ｖ2は、対向端母線に設けられた第２の計器用変圧器１０２2から入力される。
遅延回路１４２は、リレー判定回路１４１の第３の限時遮断出力信号を時限協調時間Ｔ3だけ遅延して第３の限時要素トリップ信号ＳＴb3を生成する。ここで、図８に示した遅延回路１３２において設定された時限協調時間Ｔ1（＝８００ｍｓ）は、時限協調のために、時限協調時間Ｔ3（＝４００ｍｓ）よりも大きくなるように設定される（Ｔ1＞Ｔ3）。
自回線事故判定回路１４５は、第３の短絡電流Ｉ3の増加量ΔＩ3および第４の短絡電流Ｉ4の減少量ΔＩ4を求め、求めた第３の短絡電流Ｉ3の増加量ΔＩ3が第１の閾値Ｌ1以上であり、かつ、第４の短絡電流Ｉ4の減少量ΔＩ4が第２の閾値Ｌ2以上であると、ハイレベルの出力信号を出力する。
論理積回路１４３は、リレー判定回路１４１の第３の限時遮断出力信号と自回線事故判定回路１４５の出力信号と第４の接点信号ＳC4との論理積をとって第３の瞬時トリップ信号ＳＴc3を生成する。ここで、リレー判定回路１４１の第３の限時遮断出力信号を論理積回路１４３に入力しているのは、第１の対向端短絡方向継電装置１２０1が動作していないときに第３のトリップ信号Ｓ3が誤って瞬時に出力されないようにするためである。
第３の瞬時要素トリップ信号ＳＴa3、第３の限時要素トリップ信号ＳＴb3および第３の瞬時トリップ信号ＳＴc3は、第３のトリップ信号Ｓ3として第３の遮断器４3に出力される。
【００６７】
次に、図７に示す自回線１Ｌにおいて短絡事故が発生した場合の第１の電源端短絡方向継電装置１１０1および第１の対向端短絡方向継電装置１２０1の動作について説明する。
【００６８】
まず、自回線１Ｌの第１の対向端短絡方向継電装置１２０1が先に動作する箇所において短絡事故が発生した場合について、図１０を参照して説明する。
【００６９】
自回線１Ｌのこのような箇所において時刻ｔ0に短絡事故が発生すると、短絡電流（第１乃至第３の短絡電流Ｉ1〜Ｉ3）の向きが動作方向（内部方向＝＋方向）と同じである第１の電源端短絡方向継電装置１１０1、第２の電源端短絡方向継電装置１１０2および第１の対向端短絡方向継電装置１２０1が動作する。
【００７０】
第１の対向端短絡方向継電装置１２０1の時限協調時間Ｔ3は第１および第２の電源端短絡方向継電装置１１０1，１１０2の時限協調時間Ｔ1，Ｔ2よりも短いため、第１の対向端短絡方向継電装置１２０1がまず動作する。第１の対向端短絡方向継電装置１２０1が具備するトリップ信号発生回路１４０（図９参照）のリレー判定回路１４１は、第２の線間電圧Ｖ2と第３の短絡電流Ｉ03とに基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内において短絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの第３の限時遮断出力信号を出力する。
リレー判定回路１４１のハイレベルの第３の限時遮断出力信号は、遅延回路１４２によって時限協調時間Ｔ3だけ遅延される。これにより、第３の限時要素トリップ信号ＳＴb3が生成される。
その結果、第３の遮断器４3は、事故発生時刻ｔ0から第１の対向端短絡方向継電装置１２０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および時限協調時間Ｔ3（＝４００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ2に第１の対向端短絡方向継電装置１２０1から出力される第３のトリップ信号Ｓ3によって遮断されるが、第３の遮断器４3が完全に遮断されるのは、時刻ｔ2から遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ3となる。
【００７１】
また、第１の電源端短絡方向継電装置１１０1が具備するトリップ信号発生回路１３０（図８参照）のリレー判定回路１３１は、第１の線間電圧Ｖ1と第１の短絡電流Ｉ1とに基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内において短絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの第１の限時遮断出力信号を出力する。
しかしながら、短絡事故が発生すると第１および第２の短絡電流Ｉ1，Ｉ2は共に増加するため、自回線事故判定回路１３５の出力信号はロウレベルのままとなる。したがって、論理積回路１３３の出力信号もロウレベルのままとなるため、第１のトリップ信号Ｓ1がトリップ信号発生回路１３０から出力されることはない。
【００７２】
時刻ｔ3において第３の遮断器４3が完全に遮断されると、事故電流は自回線１Ｌの電源端から事故点に向かってのみ流れるため、第１の計器用変流器１０３1を流れる第１の短絡電流Ｉ1は増加し、第２の計器用変流器１０３2を流れる第２の短絡電流Ｉ2は減少する。
その結果、第１の短絡電流Ｉ1の増加量ΔＩ1が第１の閾値Ｌ1以上であり、かつ、第２の短絡電流Ｉ2の減少量ΔＩ2が第２の閾値Ｌ2以上であると、自回線事故判定回路１３５は、この短絡事故により第３の遮断器４3が遮断されたと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第２の遮断器４2から入力される第２の接点信号ＳC2がハイレベルであると、論理積回路１３３からハイレベルの第１の瞬時トリップ信号ＳＴc1が出力される。
【００７３】
これにより、第１のトリップ信号Ｓ1が、時刻ｔ3から第１の電源端短絡方向継電装置１１０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ3aに、第１の遮断器４1に出力される。
その結果、第１の遮断器４1は、時刻ｔ3aから遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ3bに完全に遮断される。
【００７４】
自回線事故判定回路１３５を有しない短絡方向継電装置を第１の電源端短絡方向継電装置として用いた場合には、第１の遮断器４1は、図１０に破線で示すように、事故発生時刻ｔ0からこの短絡方向継電装置のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）、時限協調時間Ｔ1（＝８００ｍｓ）および第１の遮断器４1の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋８００ｍｓ＋５０ｍｓ＝９００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ5に完全に遮断されるので、本実施例による第１の電源端短絡方向継電装置１１０1を用いることにより第１の遮断器４1をｔ5−ｔ3b＝Ｔ1−Ｔ3−ＴRY−ＴCB＝８００ｍｓ−４００ｍｓ−５０ｍｓ−５０ｍｓ＝３００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。
【００７５】
なお、第２の電源端短絡方向継電装置１１０2も第１の電源端短絡方向継電装置１１０1と同様に構成することにより、他回線２Ｌの対向端側において短絡事故が発生した場合に、自回線事故判定回路１３５を有しない短絡方向継電装置を第２の電源端短絡方向継電装置として用いた場合と比べて第２の遮断器４2をＴ2−Ｔ4−ＴRY−ＴCBだけ早く遮断することができる。ここで、Ｔ2は第２の電源端短絡方向継電装置１１０2の時限協調時間であり、Ｔ4は第２の対向端短絡方向継電装置１２０2の時限協調時間である。
【００７６】
また、図１１に示すように短絡事故発生前に自回線１Ｌおよび他回線２Ｌに負荷電流が流れており短絡事故の発生により第１の短絡電流Ｉ1が第１の閾値Ｌ1以上増加するとともに第２の短絡電流Ｉ2が第２の閾値Ｌ2以上減少したときには、第１の電源端短絡方向継電装置１１０1が具備するトリップ信号発生回路１３０から第１の瞬時トリップ信号ＳＴc1が瞬時に出力される。その結果、第１の遮断器は、事故発生時刻ｔ0から第１の電源端短絡方向継電装置１１０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および第１の遮断器４1の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋５０ｍｓ＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ1aに完全に遮断されるので、第１の遮断器４1をｔ5−ｔ1b＝Ｔ1＝８００ｍｓだけ早く遮断することができる。
【００７７】
次に、自回線１Ｌの電源端付近において短絡事故が発生した場合について、図１２を参照して説明する。
【００７８】
自回線１Ｌの電源端付近において時刻ｔ0に短絡事故が発生すると、短絡電流のほとんどは第１の計器用変流器１０３1を流れる第１の短絡電流Ｉ1になるため、第１の電源端短絡方向継電装置１１０1が動作する。
【００７９】
その結果、第１の電源端短絡方向継電装置１１０1が具備するトリップ信号発生回路１３０のリレー判定回路１３１は、第１の線間電圧Ｖ1と第１の短絡電流Ｉ1とに基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内において短絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの第１の限時遮断出力信号を出力する。
リレー判定回路１３１のハイレベルの第１の限時遮断出力信号は、遅延回路１３２によって時限協調時間Ｔ1だけ遅延される。これにより、ハイレベルの第１の限時要素トリップ信号ＳＴb1が出力される。
その結果、第１の遮断器４1は、第１の電源端短絡方向継電装置１１０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および時限協調時間Ｔ1（＝８００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ4に第１の電源端短絡方向継電装置１１０1から出力される第１のトリップ信号Ｓ1によって遮断されるが、第１の遮断器４1が完全に遮断されるのは、時刻ｔ4から第１の遮断器４1の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ5となる。
【００８０】
時刻ｔ5において第１の遮断器４1が完全に遮断されると事故電流は他回線２Ｌの電源端から対向端母線を介して自回線１Ｌの対向端に回り込んで事故点に流れるため、第３の計器用変流器１０３3を流れる第３の短絡電流Ｉ3は増加するが、第４の計器用変流器１０３4を流れる第４の短絡電流Ｉ4は減少する（第１乃至第４の短絡電流Ｉ1〜Ｉ4は内部方向を正の値とするため、第４の短絡電流Ｉ4は外部方向に流れるので負の値となる結果として減少したことになる。）。
その結果、第３の短絡電流Ｉ3の増加量ΔＩ3が第１の閾値Ｌ1以上であり、かつ、第４の短絡電流Ｉ4の減少量ΔＩ4が第２の閾値Ｌ2以上であると、第１の対向端短絡方向継電装置１２０1が具備するトリップ信号発生回路１４０の自回線事故判定回路１４５は、この短絡事故により第１の遮断器４1が遮断されたと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第４の遮断器４4から入力される第４の接点信号ＳC4がハイレベルであると、論理積回路１４３の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。
【００８１】
その結果、論理積回路１４３から第３の瞬時トリップ信号ＳＴc3が出力されるので、第３のトリップ信号Ｓ3が、時刻ｔ5から第１の対向端短絡方向継電装置１２０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ6に、第３の遮断器４3に出力される。これにより、第３の遮断器４3は、時刻ｔ6から遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ6aに完全に遮断される。
【００８２】
自回線事故判定回路１４５を有しない短絡方向継電装置を第１の対向端短絡方向継電装置として用いた場合には、第１の遮断器４1は、図１２に破線で示すように、時刻ｔ5からこの短絡方向継電装置のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）、時限協調時間Ｔ3（＝４００ｍｓ）および遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋４００ｍｓ＋５０ｍｓ＝５００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ7に完全に遮断されるので、本実施例による第１の対向端短絡方向継電装置１２０1を用いることにより第３の遮断器４3をｔ7−ｔ6a＝Ｔ3（＝４００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。
【００８３】
なお、隣回線である他回線２Ｌの対向端側に設置された第２の対向端短絡継電装置１２０2が不動作であることを条件に付加してもよい。この場合には、図９に示したトリップ信号発生回路１４０に、第２の対向端短絡継電装置１２０2が具備するトリップ信号発生回路（トリップ信号発生回路１４０参照）のリレー判定回路の出力信号の極性を反転させるインバータ回路を追加し、このインバータ回路の出力信号を論理積回路１４３に入力させて、リレー判定回路１４１の出力信号と自回線事故判定回路１４５の出力信号と第４の接点信号ＳC4とこのインバータ回路の出力信号との論理積を論理積回路１４３にとらせるようにすればよい。
【００８４】
また、第２の対向端短絡方向継電装置１２０2も第１の対向端短絡方向継電装置１２０1と同様に構成することにより、他回線２Ｌの電源端側において短絡事故が発生した場合に、自回線事故判定回路１４５を有しない短絡方向継電装置を第２の対向端短絡方向継電装置として用いた場合と比べて第４の遮断器４4を第２の対向端短絡方向継電装置１２０2の時限協調時間Ｔ4だけ早く遮断することができる。
【００８５】
さらに、図１３に示すように短絡事故発生時に第３の短絡電流Ｉ3が第１の閾値Ｌ1以上増加するとともに第４の短絡電流Ｉ4が第２の閾値Ｌ2以上減少すると、第１の対向端短絡方向継電装置１２０1が具備するトリップ信号発生回路１４０から第３の瞬時トリップ信号ＳＴc3が瞬時に出力される。その結果、第３の遮断器４3は、事故発生時刻ｔ0から第１の対向端短絡方向継電装置１２０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および第３の遮断器４3の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋５０ｍｓ＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ1aに完全に遮断されるので、第３の遮断器４3をｔ7−ｔ1b＝Ｔ1＋Ｔ3＋ＴRY＋ＴCB（＝８００ｍｓ＋４００ｍｓ＋５０ｍｓ＋５０ｍｓ＝１．３ｓ）だけ早く遮断することができる。
【００８６】
以上の説明では、第１および第２の電源端短絡方向継電装置１１０1，１１０2を個々に構成したが、一体に構成してもよい。第１および第２の対向端短絡方向継電装置１２０1，１２０2についても同様である。
【実施例３】
【００８７】
次に、本発明の第３の実施例による保護継電装置について、図１４乃至図１６を参照して説明する。
【００８８】
本発明の第３の実施例による保護継電装置は、平衡２回線送電線の電源端側に設置される地絡過電流継電装置であって、地絡事故発生時には平衡２回線送電線の一方の端子（電源端）側では他方の端子（対向端）側に設置された遮断器の遮断時に事故回線の事故電流（零相電流）の増加量と健全回線の事故電流（零相電流）の減少量とが同じになることに着目し、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量、健全回線の事故電流の減少量、および事故回線の事故電流の増加量と健全回線の事故電流の減少量との比率に基づいて事故回線における事故発生を検出すると、地絡過電流継電装置の動作時限よりも早くトリップ信号を発生することを特徴とする。
なお、図１４に示すように、平衡２回線送電線の電源端には第１および第２の地絡過電流継電装置２１０1，２１０2が設置され、平衡２回線送電線の対向端には図２１に示した第１および第２の地絡方向継電装置９２０1，９２０2が設置される。
【００８９】
したがって、図１４に示す第１の電源端地絡過電流継電装置２１０1（本発明の第３の実施例による保護継電装置）は、健全回線である他回線２Ｌの電源端側に設置された第２の遮断器４2が遮断されておらず、かつ、次式に示す自回線事故判定条件が満たされると、第１の電源端地絡過電流継電装置２１０1の動作時限ＴOCG1よりも短くなるように整定された自回線事故判定誤動作防止時間Ｔ４1で第１のトリップ信号Ｓ1を発生する機能を備えている。
ΔＩ01≧Ｍ1
ΔＩ02≧Ｍ2
Ｍ3＜ΔＩ01／ΔＩ02＜Ｍ4
ここで、第１および第２の閾値Ｍ1，Ｍ2は、第１および第２の零相電流Ｉ01，Ｉ02の検出可能な最小値の３倍以上とする。たとえば、第１および第２の零相電流Ｉ01，Ｉ02の検出可能な最小値が２．５ｍＡの場合には、７．５ｍＡとする。
また、第３および第４の閾値Ｍ3，Ｍ4は、自回線１Ｌの対向端の変流器誤差（ＣＴ誤差）、リレー誤差および線路定数誤差などの誤差に応じて定められる。たとえば、この誤差を±１０％とする場合には、Ｍ3＝０．９／１．１=０．８１およびＭ4＝１．１／０．９=１．２３とし、この誤差を±１５％とする場合には、Ｍ3＝０．８５／１．１５=０．７３およびＭ4＝１．１５／０．８５=１．３６とする。
【００９０】
すなわち、第１の電源端地絡過電流継電装置２１０1は、第２の遮断器４2から入力される第２の接点信号ＳC2がハイレベルであり（第２の遮断器４2が遮断されていないことを示す。）、かつ、第１の零相変流器３1から入力される第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01が第１の閾値Ｍ1以上であり、かつ、第２の零相変流器３2から入力される第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02が第２の閾値Ｍ2以上であり、かつ、第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01を第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02で割った値ΔＩ01／ΔＩ02（比率ΔＩ01／ΔＩ02）が第３の閾値Ｍ3よりも大きくて第４の閾値Ｍ4よりも小さいことを条件に、自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４1で第１のトリップ信号Ｓ1を発生する。
なお、自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４1は、自回線事故判定時の誤動作防止のために設定され、１００ｍｓ程度にされる。
【００９１】
これを実現するために、第１の電源端地絡過電流継電装置２１０1は、図１５に示すトリップ信号発生回路２３０を具備する。
【００９２】
トリップ信号発生回路２３０は、図１５に示すように、リレー判定回路２３１と、第１乃至第４の遅延回路（タイマー）２３２1〜２３２4と、第１乃至第４の論理積回路２３３1〜２３３4と、論理和回路２３４と、自回線事故判定回路２３５とを備える。
【００９３】
リレー判定回路２３１は、第１の零相電流Ｉ01の大きさに基づいて自回線１Ｌに発生した地絡事故を検出すると、ハイレベルの出力信号を出力する。
第１の遅延回路２３２1は、第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1を第１の時限協調時間Ｔ１1（＝５００ｍｓ）だけ遅延する。ここで、第１の地絡過電圧継電装置５1は、第１の接地形計器用変圧器２1から入力される電源端零相電圧Ｖ0aの大きさが整定値以上になるとハイレベルの第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1を出力する。
第１の論理積回路２３３1は、リレー判定回路２３１の出力信号と第１の遅延回路２３２1によって第１の時限協調時間Ｔ１1だけ遅延された第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1との論理積をとる。
第２の遅延回路２３２2は、第１の論理積回路２３３1の出力信号を第２の時限協調時間Ｔ２1（＝８００ｍｓ）だけ遅延する。ここで、第２の時限協調時間Ｔ２1は、自回線１Ｌの対向端背後の送電線に設置された他の地絡過電流継電装置（不図示）との時限協調のために設定される。また、第１の電源端地絡過電流継電装置２１０1の動作時限ＴOCG1は第１の時限協調時間Ｔ１1と第２の時限協調時間Ｔ２1との合計時間（ＴOCG1＝Ｔ１1＋Ｔ２1）となる。
第３の遅延回路２３２3は、第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1をＯＶＧ遮断時間Ｔ３1だけ遅延する。ここで、ＯＶＧ遮断時間Ｔ３1は、第１の地絡過電圧継電装置５1の動作だけで第１の遮断器４1を遮断させるために設定される。
第２の論理積回路２３３2は、リレー判定回路２３１が地絡事故を検出していないとき（第１の電源端地絡過電流継電装置２１０1が動作していないとき）に第１のトリップ信号Ｓ1が誤って自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４1で出力されないようにするためのものであり、リレー判定回路２３１の出力信号と第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1との論理積をとる。
自回線事故判定回路２３５は、第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01、第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02および第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01と第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02との比率ΔＩ01／ΔＩ02を求め、求めた第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01が第１の閾値Ｍ1以上で、かつ、求めた第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02が第２の閾値Ｍ2以上で、かつ、求めた比率ΔＩ01／ΔＩ02が第３の閾値Ｍ3よりも大きくて第４の閾値Ｍ4よりも小さいとハイレベルの出力信号を出力する。
第３の論理積回路２３３3は、自回線事故判定回路２３５の出力信号と第２の接点信号ＳC2との論理積をとる。
第４の論理積回路２３３4は、第２の論理積回路２３３2の出力信号と第３の論理積回路２３３3の出力信号との論理積をとる。
第４の遅延回路２３２4は、第４の論理積回路２３３4の出力信号を自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４1だけ遅延する。
論理和回路２２４は、第２の遅延回路２３２2の出力信号と第３の遅延回路２３２3の出力信号と第４の遅延回路２３２4の出力信号との論理和をとる。
【００９４】
次に、図１４に示す自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生した場合の第１の電源端地絡過電流継電装置２１０1の動作について、図１６を参照して説明する。
【００９５】
自回線１Ｌにおいて時刻ｔ0に地絡事故が発生すると、零相電流（第１乃至第３の零相電流Ｉ01〜Ｉ03）の向きが動作方向（内部方向＝＋方向）と同じである第１および第２の電源端地絡過電流継電装置２１０1，２１０2と第１の対向端地絡方向継電装置２２０1とが動作する。
第１の対向端地絡方向継電装置２２０1の動作時限ＴDG3は第１および第２の電源端地絡過電流継電装置２１０1，２１０2の動作時限ＴOCG1，ＴOCG2よりも短いため、第１の対向端地絡方向継電装置２２０1が先に動作して、図１６に示すように、事故発生時刻ｔ0から第１の対向端地絡方向継電装置２２０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）、動作時限ＴDG3（＝９００ｍｓ）および第３の遮断器４3の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋９００ｍｓ＋５０ｍｓ＝１ｓ）だけ経過した時刻ｔ3に、第３の遮断器４3が完全に遮断される。
【００９６】
また、第１の電源端地絡過電流継電装置２１０1が具備するトリップ信号発生回路２３０（図１５参照）のリレー判定回路２３１は、第１の零相電流Ｉ01に基づいて自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。第１の地絡過電圧継電装置５1は、電源端零相電圧Ｖ0aの大きさが整定値以上であると、ハイレベルの第１のＯＶＧ出力信号ＳOVG1を出力する。これにより、第２の論理積回路２３３2の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。
しかしながら、地絡事故が発生すると第１および第２の零相電流Ｉ01，Ｉ02は共に増加するため、自回線事故判定回路２３５の出力信号はロウレベルのままとなる。したがって、第３の論理積回路２３３3の出力信号もロウレベルのままとなるため、第１のトリップ信号Ｓ1がトリップ信号発生回路２３０から出力されることはない。
【００９７】
時刻ｔ3において第３の遮断器４3が完全に遮断されると、事故電流は自回線１Ｌの電源端から事故点に向かってのみ流れるため、第１の零相変流器３1を流れる第１の零相電流Ｉ01は増加し、第２の零相変流器３2を流れる第２の零相電流Ｉ02は減少する。このとき、第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01は第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02とほぼ等しくなる。
自回線事故判定回路２３５は、第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01、第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02および第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01と第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02との比率ΔＩ01／ΔＩ02を求め、求めた第１の零相電流Ｉ01の増加量ΔＩ01が第１の閾値Ｍ1以上で、かつ、求めた第２の零相電流Ｉ02の減少量ΔＩ02が第２の閾値Ｍ2以上で、かつ、求めた比率ΔＩ01／ΔＩ02が第３の閾値Ｍ3よりも大きくて第４の閾値Ｍ4よりも小さいと、この地絡事故により第３の遮断器４3が遮断されたと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第２の遮断器４2から入力される第２の接点信号ＳC2がハイレベルであると、第３の論理積回路２３３3の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。
【００９８】
その結果、第４の論理積回路２３３4に第２の論理積回路２３３2のハイレベルの出力信号と第３の論理積回路２３３3のハイレベルの出力信号とが入力されるため、第４の論理積回路２３３4の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。第４の論理積回路２３３4のハイレベルの出力信号は、第４の遅延回路２３２4によって自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４1だけ遅延されたのちに論理和回路２３４に入力される。これにより、第１のトリップ信号Ｓ1が、時刻ｔ3から第１の電源端地絡過電流継電装置２１０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４1（＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ3aに、第１の遮断器４1に出力される。
その結果、第１の遮断器４1は、時刻ｔ3aから第１の遮断器４1の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ3bに完全に遮断される。
【００９９】
自回線事故判定回路２３５を有しない地絡過電流継電装置を第１の電源端地絡過電流継電装置として用いた場合には、第１の遮断器４1は、図１６に破線で示すように、事故発生時刻ｔ0からこの地絡過電流継電装置のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）、動作時限ＴOCG1（＝１．３ｓ）および第１の遮断器４1の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋１．３ｓ＋５０ｍｓ＝１．４ｓ）だけ経過した時刻ｔ5に完全に遮断されるので、本実施例による第１の電源端地絡過電流継電装置２１０1を用いることにより第１の遮断器４1をｔ5−ｔ3b＝ＴOCG1−ＴDG3−ＴRY−ＴCB−Ｔ４1（＝１．３ｓ−９００ｍｓ−５０ｍｓ−５０ｍｓ−１００ｍｓ＝２００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。
【０１００】
なお、短絡優先を考慮する場合には、母線に接続された不足電圧継電装置（不図示）の不動作条件を付加してもよい。この場合には、図１５に示したトリップ信号発生回路２３０に、不足電圧継電装置の動作を示すハイレベルの不足電圧継電装置動作信号の極性を反転させるインバータ回路を追加し、このインバータ回路の出力信号を第３の論理積回路２３３3に入力させて、第２の論理積回路２３３2の出力信号と自回線事故判定回路２３５の出力信号と第２の接点信号ＳC2とこのインバータ回路の出力信号との論理積を第３の論理積回路２３３3にとらせるようにすればよい。
【０１０１】
また、第２の電源端地絡過電流継電装置２１０2も第１の電源端地絡過電流継電装置２１０1と同様に構成することにより、他回線２Ｌにおいて地絡事故が発生した場合に、自回線事故判定回路を有しない地絡過電流継電装置を第２の電源端地絡過電流継電装置として用いたときと比べて第２の遮断器４2をＴOCG2−ＴDG4−ＴRY−ＴCB−Ｔ４2だけ早く遮断することができる。ここで、ＴDG4は第２の対向端地絡方向継電装置９２０2の動作時限であり、Ｔ４2は第２の電源端地絡過電流継電装置２１０2の動作時限ＴOVG2よりも短くなるように整定された自回線事故判定時誤動作防止時間である。
【実施例４】
【０１０２】
次に、本発明の第４の実施例による保護継電装置について、図１７乃至図２０を参照して説明する。
本発明の第４の実施例による保護継電装置は、平衡２回線送電線の電源端側に設置される過電流継電装置であって、短絡事故発生時には平衡２回線送電線の一方の端子（電源端）側では他方の端子（対向端）側に設置された遮断器の遮断時に事故回線の事故電流（短絡電流）の増加量と健全回線の事故電流（短絡電流）の減少量とが同じになることに着目し、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量および健全回線の事故電流の減少量に基づいて事故回線における事故発生を検出するとトリップ信号を瞬時に発生することを特徴とする。
なお、図１７に示すように、平衡２回線送電線の電源端には第１および第２の過電流継電装置３１０1，３１０2が設置され、平衡２回線送電線の対向端には第１および第２の対向端短絡方向継電装置３２０1，３２０2が設置される。
【０１０３】
したがって、図１７に示す第１の電源端過電流継電装置３１０1（本発明の第４の実施例による保護継電装置）は、健全回線である他回線２Ｌの電源端側に設置された第２の遮断器４2が遮断されておらず、かつ、次式に示す自回線事故判定条件が満たされると、第１のトリップ信号Ｓ1を瞬時に発生する機能を備えている。
ΔＩ1≧Ｎ1
ΔＩ2≧Ｎ2
ここで、第１および第２の閾値Ｎ1，Ｎ2は、第１および第２の短絡電流Ｉ1，Ｉ2の検出可能な最小値の３倍以上とする。たとえば、第１および第２の短絡電流Ｉ1，Ｉ2の検出可能な最小値が４０ｍＡの場合には、１２０ｍＡとする。
【０１０４】
すなわち、第１の電源端過電流継電装置３１０1は、第２の遮断器４2から入力される第２の接点信号ＳC2がハイレベルであり（第２の遮断器４2が遮断されていないことを示す。）、かつ、第１の計器用変流器１０３1から入力される第１の短絡電流Ｉ1の増加量ΔＩ1が第１の閾値Ｎ1以上であり、かつ、第２の計器用変流器１０３2から入力される第２の短絡電流Ｉ2の減少量ΔＩ2が第２の閾値Ｎ2以上であることを条件に、第１のトリップ信号Ｓ1を瞬時に発生する。
【０１０５】
これを実現するために、第１の電源端過電流継電装置３１０1は、図１８に示すトリップ信号発生回路３３０を具備する。
【０１０６】
トリップ信号発生回路３３０は、図１８に示すように、リレー判定回路３３１と、遅延回路（タイマー）３３２と、論理積回路３３３と、自回線事故判定回路３３５とを備える。
【０１０７】
リレー判定回路３３１は、第１の短絡電流Ｉ1に基づいて自回線１Ｌの瞬時要素動作範囲内に発生した短絡事故を検出するとハイレベルの第１の瞬時要素トリップ信号ＳＴa1を出力するとともに、第１の短絡電流Ｉ1に基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内に発生した短絡事故を検出するとハイレベルの第１の限時遮断出力信号を出力する。
遅延回路３３２は、リレー判定回路３３１の第１の限時遮断出力信号を時限協調時間Ｔ1（＝８００ｍｓ）だけ遅延して、第１の限時要素トリップ信号ＳＴb1を生成する。ここで、時限協調時間Ｔ1は、自回線１Ｌの対向端背後の送電線に設置された他の過電流継電装置（不図示）との時限協調のために設定される。
自回線事故判定回路３３５は、第１の短絡電流Ｉ1の増加量ΔＩ1および第２の短絡電流Ｉ2の減少量ΔＩ2を求め、求めた第１の短絡電流Ｉ1の増加量ΔＩ1が第１の閾値Ｎ1以上であり、かつ、求めた第２の短絡電流Ｉ2の増加量ΔＩ2が第２の閾値Ｎ2以上であると、ハイレベルの出力信号を出力する。
論理積回路３３３は、リレー判定回路３３１の第１の限時遮断出力信号と自回線事故判定回路３３５の出力信号と第２の接点信号ＳC2との論理積をとって第１の瞬時トリップ信号ＳＴc1を生成する。ここで、リレー判定回路３３１の第１の限時遮断出力信号を論理積回路３３３に入力しているのは、第１の電源端過電流継電装置３１０1が動作していないときに第１のトリップ信号Ｓ1が誤って瞬時に出力されないようにするためである。
第１の瞬時要素トリップ信号ＳＴa1、第１の限時要素トリップ信号ＳＴb1および第１の瞬時トリップ信号ＳＴc1は、第１のトリップ信号Ｓ1として第１の遮断器４1に出力される。
【０１０８】
次に、図１７に示す自回線１Ｌにおいて短絡事故が発生した場合の第１の電源端過電流継電装置３１０1の動作について、図１９を参照して説明する。
【０１０９】
自回線１Ｌにおいて時刻ｔ0に短絡事故が発生すると、短絡電流（第１乃至第３の短絡電流Ｉ1〜Ｉ3）の向きが動作方向（内部方向＝＋方向）と同じである第１および第２の電源端過電流継電装置３１０1，３１０2と第１の対向端短絡方向継電装置３２０1とが動作する。
第１の対向端短絡方向継電装置３２０1の時限協調時間Ｔ3は第１および第２の電源端過電流継電装置３１０1，３１０2の時限協調時間Ｔ1よりも短いため、第１の対向端短絡方向継電装置３２０1が先に動作して、図１９に示すように、事故発生時刻ｔ0から第１の対向端短絡方向継電装置３２０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）、時限協調時間Ｔ3（＝４００ｍｓ）および第３の遮断器４3の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝４０ｍｓ＋４００ｍｓ＋５０ｍｓ＝５００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ3に、第３の遮断器４3が完全に遮断される。
【０１１０】
また、第１の電源端過電流継電装置３１０1が具備するトリップ信号発生回路３３０（図１８参照）のリレー判定回路３３１は、第１の短絡電流Ｉ1に基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内において短絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの第１の限時遮断出力信号を出力する。
しかしながら、短絡事故が発生すると第１および第２の短絡電流Ｉ1，Ｉ2は共に増加するため、自回線事故判定回路３３５の出力信号はロウレベルのままとなる。したがって、論理積回路３３３の出力信号もロウレベルのままとなるため、第１のトリップ信号Ｓ1がトリップ信号発生回路３３０から出力されることはない。
【０１１１】
時刻ｔ3において第３の遮断器４3が完全に遮断されると、事故電流は自回線１Ｌの電源端から事故点に向かってのみ流れるため、第１の計器用変流器１０３1を流れる第１の短絡電流Ｉ1は増加し、第２の計器用変流器１０３2を流れる第２の短絡電流Ｉ2は減少する。
その結果、第１の短絡電流Ｉ1の増加量ΔＩ1が第１の閾値Ｎ1以上であり、かつ、第２の短絡電流Ｉ2の減少量ΔＩ2が第１の閾値Ｎ2以上であると、自回線事故判定回路３３５は、この短絡事故により第３の遮断器４3が遮断されたと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第２の遮断器４2から入力される第２の接点信号ＳC2がハイレベルであると、論理積回路３３３からハイレベルの第１の瞬時トリップ信号ＳＴC1が出力される。
【０１１２】
その結果、第１のトリップ信号Ｓ1が、時刻ｔ3から第１の電源端過電流継電装置３１０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ3aに、第１の遮断器４1に出力される。これにより、第１の遮断器４1は、時刻ｔ3aから第１の遮断器４1の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ3bに完全に遮断される。
【０１１３】
自回線事故判定回路３３５を有しない過電流継電装置を第１の電源端過電流継電装置として用いた場合には、第１の遮断器４1は、図１９に破線で示すように、事故発生時刻ｔ0からこの過電流継電装置のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）、時限協調時間Ｔ1（＝８００ｍｓ）および第１の遮断器４1の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋８００ｍｓ＋５０ｍｓ＝９００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ5に完全に遮断されるので、本実施例による第１の電源端過電流継電装置３１０1を用いることにより第１の遮断器４1をｔ5−ｔ3b＝Ｔ1−Ｔ3−ＴRY−ＴCB（＝８００ｍｓ−４００ｍｓ−５０ｍｓ−５０ｍｓ＝３００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。
【０１１４】
なお、短絡優先を考慮する場合には、母線に接続された不足電圧継電装置（不図示）の不動作条件を付加してもよい。この場合には、図１８に示したトリップ信号発生回路３３０に、不足電圧継電装置の動作を示すハイレベルの不足電圧継電装置動作信号の極性を反転させるインバータ回路を追加し、このインバータ回路の出力信号を論理積回路３３３に入力させて、論理積回路３３３の出力信号と自回線事故判定回路３３５の出力信号と第２の接点信号ＳC2とこのインバータ回路の出力信号との論理積を論理積回路３３３にとらせるようにすればよい。
【０１１５】
また、第２の電源端過電流継電装置３１０2も第１の電源端過電流継電装置３１０1と同様に構成することにより、他回線２Ｌにおいて地絡事故が発生した場合に、自回線事故判定回路を有しない過電流継電装置を第２の電源端短絡方向継電装置として用いたときと比べて第２の遮断器４2をＴ2−Ｔ4−ＴRY−ＴCBだけ早く遮断することができる。ここで、Ｔ2は自回線事故判定回路３３５を有しない過電流継電装置を第２の電源端過電流継電装置として用いた場合の第２の電源端過電流継電装置の時限協調時間であり、Ｔ１4は第２の対向端短絡方向継電装置３２０2の時限協調時間である。
【０１１６】
さらに、図２０に示すように、図２０に示すように短絡事故発生前に自回線１Ｌおよび他回線２Ｌに負荷電流が流れており短絡事故の発生により第１の短絡電流Ｉ1が第１の閾値Ｎ1以上増加するとともに第２の短絡電流Ｉ2が第２の閾値Ｎ2以上減少したときには、第１の電源端過電流継電装置３１０1が具備するトリップ信号発生回路３３０から第１の瞬時トリップ信号ＳＴc1が瞬時に出力される。その結果、第１の遮断器４1は、事故発生時刻ｔ0から第１の電源端過電流継電装置３１０1のリレー判定時間ＴRY（＝５０ｍｓ）および第１の遮断器４1の遮断器遮断時間ＴCB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋５０ｍｓ＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ1aに完全に遮断されるので、第１の遮断器４1をｔ5−ｔ1b＝Ｔ1（＝８００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。
【０１１７】
図２に示した第１乃至第４の遅延回路３２1〜４２4などの遅延回路は、入力信号を所定の時間だけ遅延する回路で構成してもよいし、入力信号が入力されると所定の回数だけカウントしたのちに出力信号を出力するタイマーで構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の第１の実施例による保護継電装置である第１および第２の電源端地絡方向継電装置１０1，１０2並びに第１および第２の対向端地絡方向継電装置２０1，２０2について説明するための図である。
【図２】図１に示した第１の電源端地絡方向継電装置１０1が具備するトリップ信号発生回路３０の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示した第１の対向端地絡方向継電装置２０1が具備するトリップ信号発生回路４０の構成を示すブロック図である。
【図４】自回線１Ｌの対向端において地絡事故が発生した場合の図１に示した第１の電源端地絡方向継電装置１０1および第１の対向端地絡方向継電装置２０1の動作について説明するための図である。
【図５】自回線１Ｌの電源端において地絡事故が発生した場合の図１に示した第１の電源端地絡方向継電装置１０1および第１の対向端地絡方向継電装置２０1の動作について説明するための図である。
【図６】対向端母線の背後に地絡電源容量がないか非常に小さい電力系統において自回線１Ｌに地絡事故が発生した場合の図１に示した第１の対向端地絡方向継電装置２０1の動作について説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施例による保護継電装置である第１および第２の電源端短絡方向継電装置１１０1，１１０2並びに第１および第２の対向端短絡方向継電装置１２０1，１２０2について説明するための図である。
【図８】図７に示した第１の電源端短絡方向継電装置１１０1が具備するトリップ信号発生回路１３０の構成を示すブロック図である。
【図９】図７に示した第１の対向端短絡方向継電装置１２０1が具備するトリップ信号発生回路１４０の構成を示すブロック図である。
【図１０】自回線１Ｌ第１の対向端短絡方向継電装置１２０1が先に動作する箇所において短絡事故が発生した場合の第１の電源端短絡方向継電装置１１０1および第１の対向端短絡方向継電装置１２０1の動作について説明するための図である。
【図１１】自回線１Ｌにおいて短絡事故が発生したときに図７に示した第１の電源端短絡方向継電装置１１０1によって第１のトリップ信号Ｓ1が瞬時に出力される場合について説明するための図である。
【図１２】自回線１Ｌの電源端付近において短絡事故が発生した場合の第１の電源端短絡方向継電装置１１０1および第１の対向端短絡方向継電装置１２０1の動作について説明するための図である。
【図１３】自回線１Ｌにおいて短絡事故が発生したときに図７に示した第１の対向端短絡方向継電装置１２０1によって第３のトリップ信号Ｓ3が瞬時に出力される場合について説明するための図である。
【図１４】本発明の第３の実施例による保護継電装置である第１および第２の電源端地絡過電流継電装置２１０1，２１０2について説明するための図である。
【図１５】図１４に示した第１の電源端地絡過電流継電装置２１０1が具備するトリップ信号発生回路２３０の構成を示すブロック図である。
【図１６】自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生した場合の図１４に示した第１の電源端地絡過電流継電装置２１０1の動作について説明するための図である。
【図１７】本発明の第４の実施例による保護継電装置である第１および第２の電源端過電流継電装置３１０1，３１０2について説明するための図である。
【図１８】図１７に示した第１の電源端過電流継電装置３１０1が具備するトリップ信号発生回路３３０の構成を示すブロック図である。
【図１９】自回線１Ｌにおいて短絡事故が発生した場合の図１７に示した第１の電源端過電流継電装置３１０1の動作について説明するための図である。
【図２０】自回線１Ｌにおいて短絡事故が発生したときに図１７に示した第１の電源端過電流継電装置３１０1によって第１のトリップ信号Ｓ1が瞬時に出力される場合について説明するための図である。
【図２１】地絡方向継電装置が平衡２回線送電線において後備保護として用いられていることを説明するための図である。
【図２２】図２１に示した第１の電源端地絡方向継電装置９１０1が具備するトリップ信号発生回路９３０の構成を示すブロック図である。
【図２３】図２１に示した第１の対向端地絡方向継電装置９２０1が具備するトリップ信号発生回路９４０の構成を示すブロック図である。
【図２４】自回線１Ｌの対向端において地絡事故が発生したときの図２１に示した第１の電源端地絡方向継電装置９１０1および第１の対向端地絡方向継電装置９２０1の動作について説明するための図である。
【図２５】自回線１Ｌの電源端において地絡事故が発生したときの図２１に示した第１の電源端地絡方向継電装置９１０1および第１の対向端地絡方向継電装置９２０1の動作について説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１  電源
２1，２2  第１および第２の接地形計器用変圧器
３1〜３4  第１乃至第４の零相変流器
４1〜４4  第１乃至第４の遮断器
５1，５2  第１および第２の地絡過電圧継電装置
１０1，１０2，９１０1，９１０2  第１および第２の電源端地絡方向継電装置
２０1，２０2，９２０1，９２０2  第１および第２の対向端地絡方向継電装置
３０，４０，１３０，１４０，２３０，３３０，９３０，９４０  トリップ信号発生回路
３１，４１，１３１，１４１，２３１，３３１，９３１，９４１  リレー判定回路
３２1〜３２4，４２1〜４２4，２３２1〜２３２4  第１乃至第４の遅延回路
３３1〜３３4，４３1〜４３4，２３３1〜２３３4  第１乃至第４の論理積回路
３４，４４，２３４，９３４，９４４  論理和回路
３５，４５，１３５，１４５，２３５，３３５  自回線事故判定回路
１０２1，１０２2  第１および第２の計器用変圧器
１０３1〜１０３4  第１乃至第４の計器用変流器
１１０1，１１０2  第１および第２の電源端短絡方向継電装置
１２０1，１２０2，３２０1，３２０2  第１および第２の対向端短絡方向継電装置
１３２，１４２，３３２  遅延回路
１３３，１４３，３３３，９３３，９４３  論理積回路
２１０1，２１０2  第１および第２の電源端地絡過電流継電装置
３１０1，３１０2  第１および第２の電源端過電流継電装置
９３２1〜９３２3，９４２1〜９４２3  第１乃至第３の遅延回路
１Ｌ  自回線
２Ｌ  他回線
Ｉ0  零相電流
Ｉ01〜Ｉ04  第１乃至第４の零相電流
Ｉ1〜Ｉ4  第１乃至第４の短絡電流
ΔＩ01，ΔＩ03，ΔＩ1，ΔＩ3  増加量
ΔＩ02，ΔＩ04，ΔＩ2，ΔＩ4  減少量
Ｖ0  零相電圧
Ｖ0a  電源端零相電圧
Ｖ0b  対向端零相電圧
Ｖ1，Ｖ2  第１および第２の線間電圧
Ｓ1〜Ｓ4  第１乃至第４のトリップ信号
ＳＴa1〜ＳＴa4  第１乃至第４の瞬時要素トリップ信号
ＳＴb1〜ＳＴb4  第１乃至第４の限時要素トリップ信号
ＳＴc1〜ＳＴc4  第１乃至第４の瞬時トリップ信号
ＳOVG1，ＳOVG2  第１および第２のＯＶＧ出力信号
ＳC1〜ＳC4  第１乃至第４の接点信号
Ｔ１1〜Ｔ１4，Ｔ２1〜Ｔ２4  第１および第２の時限協調時間
Ｔ３1〜Ｔ３4  ＯＶＧ遮断時間
Ｔ４1〜Ｔ４4  自回線事故判定時誤動作防止時間
Ｔ1〜Ｔ4  時限協調時間
ＴDG1〜ＴDG4，ＴDS1〜ＴDS4，ＴOCG1，ＴOCG2，ＴOC1，ＴOC2  動作時限
ＴRY  リレー判定時間
ＴCB  遮断器遮断時間
Ｋ1〜Ｋ4，Ｍ1〜Ｍ4  第１乃至第４の閾値
Ｌ1，Ｌ2，Ｎ1，Ｎ2  第１および第２の閾値
ｔ0〜ｔ8，ｔ1a，ｔ1b，ｔ3a，ｔ3b，ｔ6a，ｔ6b  時刻
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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