(57)【要約】【課題】電流差動継電方式をベースとする環線継電の保護に、光ファイバ等の伝送路の布設を不要にする。【解決手段】各需要家位置にそれぞれ設けた端末装置１８〜２１は、自装置の両端に設けられる一対の変流器ＣＴで検出する事故電流の有無と事故電流方向をもつ電流パターン情報を生成して電力線を通して搬送波伝送し、この電流パターン情報の送受信で需要家の外部事故と内部事故を判定および事故方向を判定し、この判定から、各需要家位置の両端に設けられる一対のしゃ断器の両方トリップ、一方のしゃ断器のトリップ、事故電流通過、右方向または左方向の事故電流通過終端の判定を得る。事故電流通過判定で、自装置の右側または左側が通過電流終端に位置する判定が得られたとき、一定時限後に終端側のしゃ断器を開放して主保護のバックアップを行うことも含む。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源変電所から需要家位置までの電力線を環線接続とする環線系統の保護方式であって、
各需要家位置にそれぞれ設けた端末装置は、
自装置の両端に設けられる一対の変流器で検出する事故電流の有無と事故電流方向をもつ電流パターン情報を生成して前記電力線を通して搬送波伝送する手段と、
前記電流パターン情報の送受信で需要家の外部事故と内部事故を判定および事故方向を判定する手段と、
前記判定から、各需要家位置の両端に設けられる一対のしゃ断器の両方トリップ、一方のしゃ断器のトリップ、事故電流通過、自装置の右側または左側の隣接需要家の事故電流通過終端の判定を得る手段を備えたことを特徴とする環線系統の保護方式。
【請求項２】
前記事故電流通過判定で、自装置の右側または左側の隣接需要家が通過電流終端の判定が得られたとき、一定時限後に終端側のしゃ断器を開放して主保護のバックアップを行う手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の環線系統の保護方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源変電所から需要家位置までの電力線を環線接続とする環線系統の保護方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、環線系統の保護には、電流差動継電方式が採用され、電源変電所から離れた各需要家位置に設けた計器用変流器（ＣＴ）からの電流情報を光ファイバなどの伝送路を通して電源変電所の中央装置に収集し、中央装置で保護リレー演算を行っている。
【０００３】
図１０は、２端末を設備する環線系統の保護装置の構成例を示す。２箇所の電源変電所１、２から２箇所の需要家３、４まで環状の電力線を布設し、それぞれの需要家３、４に配電する環線系統において、電源変電所に設けられる中央装置５から需要家端末装置６、７までをループ構成の光ファイバ伝送路８で通信接続する。
【０００４】
中央装置５では各需要家位置での左右一対の変流器（ＣＴ）での電流検出情報を光ファイバ伝送路８を通して収集し、さらに電源変電所１、２での変流器の電流検出情報を収集し、需要家位置での左右一対の変流器情報から当該需要家の内部事故または外部事故の判定および外部事故ではいずれの電源変電所側で事故が発生したかの判定、さらに事故区間の判定をすることで停電区間を系統から切り離す保護リレー演算を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の保護方式では、変流器の検出電流情報を各需要家位置から電源変電所まで伝送するために、光ファイバ伝送路など情報伝送量の大きい高速伝送路を布設する必要があり、大掛かりな設備になるし、大きな設備コストを伴う問題があった。
【０００６】
さらに、設備の計画状況によっては、電源変電所と需要家間に通信伝送設備がない場合があり、この場合には当該需要家区間の保護が不能になる。
【０００７】
本発明の目的は、前記の課題を解決した環線系統の保護方式を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電力線は需要家位置まで必ず布設されることに着目し、各需要家位置の端末装置からの情報伝送には電力線を利用した搬送波伝送を行う。この搬送波伝送は、光ファイバ伝送路に比べて低速になるため、データ量としては非常に多い電流情報をそのまま伝送すると保護に遅れが生じる。そこで、変流器で検出する事故電流情報として事故点の違いに対応する事故電流の有無および事故電流方向をもつ電流パターン情報を送受信し、この電流パターン情報から各端末装置が外部事故と内部事故を判定および事故方向を判定し、系統保護に適切なしゃ断器の開放などの処理を行う。この電流パターン情報は、一対の変流器の事故電流の有無と事故電流方向と端末装置の位置（または番号）情報で済み、従来の変流器の電流情報をそのまま伝送するのに比べてデータ量が極めて少なく、搬送波伝送によるも保護に十分な速度で伝送できることになる。以上のことから、本発明は以下の方式を特徴とする。
【０００９】
（１）電源変電所から需要家位置までの電力線を環線接続とする環線系統の保護方式であって、
各需要家位置にそれぞれ設けた端末装置は、
自装置の両端に設けられる一対の変流器で検出する事故電流の有無と事故電流方向をもつ電流パターン情報を生成して前記電力線を通して搬送波伝送する手段と、
前記電流パターン情報の送受信で需要家の外部事故と内部事故を判定および事故方向を判定する手段と、
前記判定から、各需要家位置の両端に設けられる一対のしゃ断器の両方トリップ、一方のしゃ断器のトリップ、事故電流通過、自装置の右側または左側の隣接需要家の事故電流通過終端の判定を得る手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
（２）前記事故電流通過判定で、自装置の右側または左側の隣接需要家が通過電流終端の判定が得られたとき、一定時限後に終端側のしゃ断器を開放して主保護のバックアップを行う手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す環線系統と保護装置の構成図であり、２箇所の電源変電所１１、１２から４箇所の需要家１３〜１６までを環線で接続する配電系統に適用した場合である。
【００１２】
電源変電所位置には電流差動継電方式をベースとして系統保護を行う中央装置１７を設け、各需要家端末装置１８〜２１とは電力線を利用した搬送波伝送によって系統保護情報の伝送を行う。
【００１３】
端末装置１８〜２１は、端末装置１８に代表して機能ブロックを示すように、事故発生時に自需要家位置の左右一対の変流器（ＣＴ）の事故電流の有無と事故電流方向を基にした電流パターン情報生成と内部事故判定時にしゃ断器トリップ信号を発生するシーケンサ２２と、このシーケンサ２２からの電流パターン情報を電力線を利用して環線系統に搬送波伝送で送信および他の端末装置から受信する搬送波送受信部２３と、シーケンサ２２からのトリップ信号で自需要家位置の一対のしゃ断器の一方を開放制御または両方を開放制御、もしくは制御無しにするしゃ断器トリップ部２４とを設ける。
【００１４】
図２は、各需要家位置での事故状況による左右一対の変流器の電流方向（電流パターン）の違いを示す。同図の（ａ）〜（ｃ）は需要家内部事故時の事故電流の方向を示し、（ａ）では両端に電源がある場合で内部事故が発生したとき、左右一対の変流器で検出される電流方向（両端のしゃ断器Ｏ１、Ｏ２に流れる電流方向）が需要家母線方向（内向き）になる。（ｂ）では図面上で左側に電源がある場合で内部事故が発生したとき、片方の変流器（しゃ断器Ｏ２側）に内向きの事故電流が検出され、残りの変流器には事故電流が流れない。（ｃ）では図面上で右側に電源がある場合で内部事故が発生したとき、片方の変流器（しゃ断器Ｏ１側）に内向きの事故電流が検出され、残りの変流器には事故電流が流れない。また、図２の（ｄ）と（ｅ）は需要家外部事故時の事故電流の方向を示し、（ｄ）では図面上で左側に事故が発生したときの一対の変流器の電流方向が共に左側になり、（ｅ）では図面上で右側に事故が発生したときの一対の変流器の電流方向が共に右側になる。これらの電流方向は、一方が需要家母線に対して内向き方向で、他方が需要家母線に対して外向き方向となる。
【００１５】
上記の図２に示す各電流パターン情報は各端末装置での変流器の検出電流方向と電源構成からそれぞれ判定・生成され、各端末装置は自端末装置で生成した電流パターン情報と、その左右に設置される他端末装置から搬送波伝送される電流パターン情報から、内部事故と外部事故の判定および事故方向の判定を行い、開放すべきしゃ断器（ＣＢ）を決定する。以下、保護シーケンス処理を具体的に説明する。
【００１６】
まず、図３は、電流パターンの違いを区別するためのパターン名称の例を示し、パターンＡ，Ｂ，Ｃは需要家の内部事故時のもの、パターンＤは電源変電所での事故、パターンＲ，Ｌは需要家の外部事故時のもので、電流パターンは全部で６種類とする。
【００１７】
図４は、系統線路事故の場合の電流パターンの伝送例を示す。同図の（ａ）は両端電源構成でＮｏ．１とＮｏ．２の需要家間で線路事故が発生した場合を示し、Ｎｏ．１の端末装置はパターンＲを搬送波伝送で送信し、Ｎｏ．２の端末装置はパターンＬを送信する。これらパターン情報を互いに送受信することで、Ｎｏ．１側端末装置のシーケンサはＯ１側しゃ断器を開放し、Ｎｏ．２側端末装置のシーケンサはＯ２側しゃ断器を開放することで事故区間を系統から切り離すことができる。
【００１８】
図４の（ｂ）は片端電源構成での線路事故の場合を示し、Ｎｏ．１の端末装置はパターンＲを送信し、Ｎｏ．２の端末装置は事故電流が流れないため、パターンを送信しない。これらパターン情報から、Ｎｏ．１側端末装置のシーケンサは事故電流通過終端Ｒとし、Ｏ１側しゃ断器を開放することでＮｏ．２側を含めて事故区間を系統から切り離すことができる。
【００１９】
図５は、需要家母線事故の場合の電流パターンの伝送例を示す。同図の（ａ）は両端電源構成でＮｏ．１の需要家母線に事故が発生した場合を示し、Ｎｏ．１の端末装置はパターンＡを送信し、Ｎｏ．２の端末装置はパターンＬを送信する。これらパターン情報を互いに送受信することで、Ｎｏ．１側端末装置のシーケンサはＯ１とＯ２の両しゃ断器を開放し、系統から切り離す。Ｎｏ．２側端末装置のシーケンサはしゃ断器を開放することなく、片端電源への移行を判定する。
【００２０】
図５の（ｂ）は片端電源構成でＮｏ．１の需要家母線に事故が発生した場合を示し、Ｎｏ．１の端末装置はパターンＢを送信し、Ｎｏ．２の端末装置は事故電流が流れないため、パターンを送信しない。これらパターン情報から、Ｎｏ．１側端末装置のシーケンサは事故電流通過終端Ｌとし、Ｏ２側しゃ断器を開放することでＮｏ．２側を含めて事故区間を系統から切り離すことができる。
【００２１】
以上のように、需要家母線事故の場合は母線両端の一対のしゃ断器の一方を開放することで系統から切り離すことができるが、図６のような盲点故障（需要家のしゃ断器の故障）の場合も想定し、両方のしゃ断器を開放させるのが好ましい。
【００２２】
図７は、端末装置のシーケンサ２２のシーケンス論理構成を示す。自装置の一対の変流器の事故検出電流状況を基にした判定Ｊ１〜Ｊ５により、オンディレー、オフディレータイマＴによる判定継続と継続動作で、前記の電流パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｌ，Ｒのいずれかを搬送波伝送する。また、需要家母線事故になるパターンＡ〜Ｃのいずれかの判定では論理Ｇ１で自己の両しゃ断器Ｏ１，Ｏ２のトリップ信号を発生する。
【００２３】
パターンＬの判定状態では、しゃ断器Ｏ１側の隣接装置からのパターンＡ（Ｂ，Ｃも同様）の受信判定Ｊ６によって、論理Ｇ２，Ｇ３でＮＧ（事故様相からは考えられない組み合わせであり、何らかの装置異常とみなす）を発生する。また、しゃ断器Ｏ２側の隣接装置からのパターンＡ（Ｂ，Ｃも同様）の受信判定Ｊ７によって、論理Ｇ４，Ｇ５で自装置のＯ２側しゃ断器のトリップ信号を発生する。
【００２４】
同様の手法で、パターンＬ、Ｒ、Ｄの受信判定Ｊ８〜Ｊ１３によって、Ｏ１側しゃ断器のトリップや事故電流通過終端Ｌの判定、事故電流通過の判定を得る。例えば、自装置にパターンＬの判定が得られ、Ｏ１側の隣接装置からのパターンＬの受信判定Ｊ８とＯ２側の隣接装置からのパターンＬの受信判定Ｊ９が無しの場合には論理Ｇ６．Ｇ７によって左側の隣接装置が事故電流通過終端Ｌと判定する。また、自装置にパターンＬの判定が得られ、Ｏ１側の隣接装置からのパターンＬの受信判定Ｊ８、またはＯ２側の隣接装置からのパターンＬの受信判定Ｊ９、またはＯ１側の隣接装置からのパターンＤの受信判定Ｊ１２の場合、事故電流通過と判定する。
【００２５】
これら処理は、パターンＲの判定状態においてもトリップさせるしゃ断器がＯ１側になることや終端Ｒ側の判定の違いはあるが同様のものになる。
【００２６】
ここで、自装置での事故電流の通過判定が得られ、左右いずれかの隣接需要家も事故電流が通過するような場合、基本的には自装置は事故区間両端の装置動作を期待し、シーケンス処理としては何もしない。しかし、相手からの情報が何らかの理由で誤りまたは遮断された場合、主保護不動作で後備保護となり、系統全体が停電となる。この不都合に対処するため、自装置が通過電流終端Ｒ，Ｌに位置する判定が得られたとき、一定時限後に終端側のしゃ断器を開放することで主保護のバックアップを行う。
【００２７】
この例を、図８および図９で説明する。図８は、線路事故で相手装置が不応動の場合を示し、Ｎｏ．１の端末装置と中央装置との間の線路で事故が発生し、中央装置が不応動でパターン信号が来ないとき、Ｎｏ．１装置では通過電流が自装置の左側で止まっているのか、隣接装置を通過してさらに左側装置に行っているかを判断できない。
【００２８】
そこで、図９に追加のバックアップシーケンス論理の要部を示すように、図８の構成において、Ｎｏ．１端末装置は自装置のパターンＬを判定したとき、図７の論理ではＯ１側隣接装置パターンＬ（あるいはパターンＤ）を受信し、Ｏ２側隣接装置パターンＬを受信しなければ、事故電流通過の終端と判断している。
【００２９】
ここで、図９では、終端であれば、事故時には一定時限内にＯ２側隣接装置パターンＲを受信するはずが、一定時限経過してもパターンＲを受信しなければ、何らかの不具合が発生したものとみなし、自装置のＯ２側しゃ断器をトリップさせる論理とし、全体の停電を防止する。同様に、自装置パターンＲの判定の場合は自装置Ｏ１側しゃ断器をトリップさせる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、各需要家位置の端末装置では一対の変流器で検出する事故電流の有無および事故電流方向をもつ電流パターン情報を電力線を利用した搬送波伝送で互いに送受信し、この電流パターン情報から各端末装置が外部事故と内部事故を判定および事故方向を判定し、系統保護に適切なしゃ断器の開放などの処理を行うようにしたため、従来の変流器の電流情報を伝送するための光ファイバ伝送路を不要にし、簡易で低コスト化を図り、しかも高速保護動作を得ることができる。
【００３１】
また、電源変電所と需要家間に通信伝送設備がない場合にも当該需要家区間の保護ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す環線系統と保護装置の構成図。
【図２】実施形態における事故電流の方向（電流パターン）の例。
【図３】実施形態における電流パターンの名称の例。
【図４】実施形態における線路事故とパターン送信の例。
【図５】実施形態における需要家母線事故とパターン送信の例。
【図６】実施形態における盲点故障とパターン送信の例。
【図７】実施形態におけるシーケンス論理構成の例。
【図８】実施形態における線路事故で相手装置不応動の場合の例。
【図９】実施形態におけるバックアップシーケンス論理の要部構成。
【図１０】環線系統の構成例（２端末対応の場合）。
【符号の説明】
１１、１２…電源変電所
１３〜１６…需要家
１７…中央装置
１８〜２１…端末装置
２２…シーケンサ
２３…搬送波送受信部
２４…しゃ断器トリップ部
Ｎｏ．１、Ｎｏ．２…端末装置
【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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