(57)【要約】【課題】外部の地絡事故時における短絡事故に付随して起こる零相差動リレ−システムの誤動作により不用意な遮断器のトリップを生起。【解決手段】零相電流を入力し対象保護区間内の地絡事故時に対応遮断器へのトリップ信号を出力する零相差動リレ−機能を有する零相差動リレ−システムにおいて、短絡事故を検出する短絡検出リレ−機能を設け、この短絡検出リレ−機能の出力により前記トリップ信号をロックするようにしたもので、外部の地絡事故時における短絡事故に付随して起こる零相差動リレ−システムの誤動作により不用意な遮断器のトリップを生起しないようにでき、電力系統のエネルギ−安定供給に寄与できる。【選択図】　　　　図１
2004023876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
零相電流を入力し対象保護区間内の地絡事故時に対応遮断器へのトリップ信号を出力する零相差動リレ−機能を有する零相差動リレ−システムにおいて、短絡事故を検出する短絡検出リレ−機能を設け、この短絡検出リレ−機能の出力により前記トリップ信号をロックすることを特徴とする零相差動リレ−システム。
【請求項２】
請求項１に記載の零相差動リレ−システムにおいて、前記零相差動リレ−機能の入力となる出力を出す計器用変流器の出力を、前記短絡検出リレ−機能の入力とすることを特徴とする零相差動リレ−システム。
【請求項３】
請求項１に記載の零相差動リレ−システムにおいて、前記零相差動リレ−機能の入力となる出力を出す計器用変流器とは別の計器用変流器ＣＴの出力を、前記短絡検出リレ−機能の入力とすることを特徴とする零相差動リレ−システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一に記載の零相差動リレ−システムにおいて、前記零相差動リレ−機能と前記短絡検出リレ−機能とが各々別の継電器であることを特徴とする零相差動リレ−システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れか一に記載の零相差動リレ−システムにおいて、前記零相差動リレ−機能と前記短絡検出リレ−機能とが各々同一ユニットに設けられていることを特徴とする零相差動リレ−システム。
【請求項６】
零相電流を入力し対象保護区間内の地絡事故時に対応遮断器へのトリップ信号を出力する零相差動リレ−機能を有する零相差動リレ−システムにおいて、比率差動リレ−機能を設け、この比率差動リレ−機能の抑制量の出力により前記トリップ信号をロックすることを特徴とする零相差動リレ−システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、零相電流を入力し対象保護区間内の地絡事故時に対応遮断器へのトリップ信号を出力する零相差動リレ−機能を有し、電力系統保護、変圧器保護、等に適用される零相差動リレ−システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の零相差動リレ−システムを示すシステム構成図で、同図において、１は電力線、ＣＴ１は電力線１側の計器用変流器、ＣＴ２は後述の中性点接地線６１側の計器用変流器、１ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の１次側の電流、即ち前記電力線１の電流である。２ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の２次側の電流、３ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流、４は零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器、５は前記中性点接地線６１側の計器用変流器ＣＴ２の２次側の電流、６は被保護変圧器、６１はこの変圧器の中性点接地線、７は時限既協調用のタイマ−、８は遮断器である。
【０００３】
９は前記零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器４の保護区間で、この区間内での地絡事故（内部事故）を前記零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器４が検出して前記遮断器８をトリップし、この保護区間を充電系統から切り離し、この保護区間を保護する。図は主として前記被保護変圧器６の保護であり、変圧器保護用の零相差動リレ−システムの事例である。なお、この保護区間９外の事故は外部事故と言う。１０は前記保護区間９を貫通する外部地絡時の事故電流である。
【０００４】
次に動作について説明する。従来においては零相差動継電器４には電力線側計器用変流器ＣＴ１の２次側電流２ｄは用いず、中性点側計器用変流器ＣＴ２の２次側電流５と、前記電力線側計器用変流器ＣＴ１の３次側電流３ｄとが零相差動継電器４に入力されている。そして、前記零相差動継電器４は前記入力される電流の総和が整定値より大きければ動作となり、前記遮断器８をトリップする。即ち、前記零相差動継電器４は、前記中性点側計器用変流器ＣＴ２の２次側電流５と前記電力線側計器用変流器ＣＴ１の３次側電流３ｄとの総和が整定値より大きければ動作となり、前記遮断器８をトリップする。
【０００５】
電力系統が健全であれば、前記中性点側計器用変流器ＣＴ２の２次側電流５も前記電力線側計器用変流器ＣＴ１の３次側電流３ｄも夫々零でるので、その総和も零であり、前記零相差動継電器４は動作しない。従って、前記遮断器８は投入（ＯＮ）状態を維持する。
【０００６】
次に外部の地絡事故の場合は、保護区間９に同じ大きさの零相電流１０が貫通し、この零相電流１０による前記中性点側計器用変流器ＣＴ２の２次側電流５と前記電力線側計器用変流器ＣＴ１の３次側電流３ｄとは同じ大きさの電流であって電流の向きが逆なので、それら２次側電流５と３次側電流３ｄとの総和は零となり、前記零相差動継電器４はやはり動作しない。従って、前記遮断器８は投入（ＯＮ）状態を依然として維持し、前記保護区間９は充電状態を維持する。
【０００７】
また、前記保護区間９内部の地絡事故の場合は、地絡電流は地絡事故点に流入するので、地絡事故点が前記前記中性点側計器用変流器ＣＴ２と前記電力線側計器用変流器ＣＴ１との間であれば、前記中性点側計器用変流器ＣＴ２の２次側電流５と前記電力線側計器用変流器ＣＴ１の３次側電流３ｄとは電流の向きが逆となるので、両者の電流の総和が整定値を超えれば前記零相差動継電器４は動作し、この動作が継続すればタイマ−７のカウントが進みカウント数が所定値を超えれば、当該タイマ−７が出力して、前記遮断器８をトリップし、この保護区間９を充電系統から切り離し、この保護区間９を保護する。即ち、変圧器６は保護される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような電力線側ＣＴ１の３次側電流３ｄを使った従来の零相差動リレ−システムでは、外部の地絡事故に短絡事故が重なったとき、例えば外部の２線地絡の場合、短絡電流のために計器用変流器ＣＴが飽和すれば、前記計器用変流器ＣＴ１の３次側電流３ｄが正規の値より減少し、外部の地絡事故であるにも拘わらず、前記零相差動継電器４の見る前記総和の電流は零にはならず、前記遮断器８のトリップに至る（即ち誤動作に至る）場合が生じる。
【０００９】
電力系統の安定したエネルギ−供給の観点で、従来の零相差動リレ−システムでは、前述のような遮断器８の不用意なトリップが起こり得ることから、エネルギ−安定供給の信頼度が低下する。また、これを避けるために、前記タイマ−７の設定値を伸ばして前記計器用変流器ＣＴ１の飽和の回復を待つことは、地絡事故のみの場合における他の保護装置との協調上、問題がある。
【００１０】
この発明は前述のような課題を解決するためになされたものであり、電力系統のエネルギ−安定供給のため、前述のような不用意な遮断器のトリップを生起しないように、外部の地絡事故時における短絡事故に付随して起こる零相差動リレ−システムの誤動作を防止することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る零相差動リレ−システムは、零相電流を入力し対象保護区間内の地絡事故時に対応遮断器へのトリップ信号を出力する零相差動リレ−機能を有する零相差動リレ−システムにおいて、短絡事故を検出する短絡検出リレ−機能を設け、この短絡検出リレ−機能の出力により前記トリップ信号をロックするものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明に係る零相差動リレ−システムは、請求項１に記載の零相差動リレ−システムにおいて、前記零相差動リレ−機能の入力となる出力を出す計器用変流器の出力を、前記短絡検出リレ−機能の入力とするものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明に係る零相差動リレ−システムは、請求項１に記載の零相差動リレ−システムにおいて、前記零相差動リレ−機能の入力となる出力を出す計器用変流器とは別の計器用変流器ＣＴの出力を、前記短絡検出リレ−機能の入力とするものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明に係る零相差動リレ−システムは、請求項１〜請求項３の何れか一に記載の零相差動リレ−システムにおいて、前記零相差動リレ−機能と前記短絡検出リレ−機能とを各々別の継電器としたものである。
【００１５】
請求項５に記載の発明に係る零相差動リレ−システムは、請求項１〜請求項３の何れか一に記載の零相差動リレ−システムにおいて、前記零相差動リレ−機能と前記短絡検出リレ−機能とを各々同一ユニットに設けたものである。
【００１６】
請求項６に記載の発明に係る零相差動リレ−システムは、零相電流を入力し対象保護区間内の地絡事故時に対応遮断器へのトリップ信号を出力する零相差動リレ−機能を有する零相差動リレ−システムにおいて、比率差動リレ−機能を設け、この比率差動リレ−機能の抑制量の出力により前記トリップ信号をロックするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１における零相差動リレ−システムを変圧器の保護に適用した場合の一例を示す回路図である。
【００１８】
図１において、１は電力系統の電力線、ＣＴ１はこの電力線１側の計器用変流器、ＣＴ２は後述の中性点接地線６１側の計器用変流器、１ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の１次側の電流、即ち前記電力線１の電流である。２ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の２次側の電流、３ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流、４は零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器、５は前記中性点接地線６１側の計器用変流器ＣＴ２の２次側の電流、６は被保護変圧器、６１はこの変圧器の中性点接地線、７１は時限協調用のタイマ−で、入力が所定時間続くと出力ＯＮとなる。７２は出力制限用タイマ−で、入力がなくなると所定時間後に出力ＯＦＦとなる。
【００１９】
８は遮断器、９は前記零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器４の保護区間で、この区間内での地絡事故（内部事故）を前記零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器４が検出して前記遮断器８をトリップし、この保護区間を充電系統から切り離し、この保護区間を保護する。なお、この保護区間９外における地絡事故、短絡事故は一般的に、外部地絡、外部短絡と言い、広義には外部事故と言う。
【００２０】
１０は前記保護区間９を貫通する外部地絡時の事故電流、１１は短絡検出リレ−機能を有する継電器で、前記零相差動リレ−機能を有する零相差動継電器４とは別体の継電器が当該零相差動継電器４と独立して設けられている。１２はロック回路で、前記零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器４の動作出力をロックする。
【００２１】
１３はＡＮＤ回路で、前記出力制限用タイマ−７２からの入力側がインヒビットとなっており、前記零相差動継電器４からの入力があっても前記出力制限用タイマ−７２からの入力があれば動作出力はなく、前記零相差動継電器４からの入力があり且つ前記出力制限用タイマ−７２からの入力が無ければ動作出力を出す。尚、前記ロック回路１２は、前記出力制限用タイマ−７２と前記ＡＮＤ回路１３とで構成されている。
【００２２】
次に図１の動作について説明する。図１において、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとを、零相差動リレ−機能を有する零相差動継電器４に入力し、且つ、前記電力線側の計器用変流器ＣＴ１の２次側の電流２ｄを、別の短絡検出リレ−機能を有する継電器１１に入力する。
【００２３】
このような入力構成において、電力系統が健全であれば、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５も、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄも、それぞれ零であるので、両電流５，３ｄの総和は零であり、零相差動リレ−機能を有する零相差動継電器４は動作しない。
【００２４】
次に外部の地絡事故の場合は、保護区間９に同じ大きさの零相電流１０が貫通し、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ大きさの電流でその向きが逆であるので、両電流５，３ｄの総和は零となり、やはり零相差動継電器４は動作しない。
【００２５】
また、内部の地絡事故の場合は、保護区間９内の地絡点に流れ込む電流により、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ向きであり、両電流５，３ｄの総和が整定値を超えれば零相差動継電器４は動作し、動作が継続すれば、時限協調用タイマ７１はカウントし続け、所定量カウントした結果としてトリップ信号を遮断器８に送り、遮断器８はトリップ（開放）する。
【００２６】
更に、外部で短絡事故と地絡事故とが同時に起こった場合（例えば２相地絡時など）は、保護区管９に同じ大きさの零相電流１０が貫通し、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ大きさの電流でその向きが逆であるので、両電流５，３ｄの総和は零となる筈である。しかしながら、短絡電流も重なっているために電力線側の計器用変流器ＣＴ１が飽和することで、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄが正規の値（ＣＴ飽和が無い場合の値）より減少し、外部事故であるにも拘わらず、零相差動継電器４の見る前記両電流５，３ｄの総和が零でなくなる場合、零相差動継電器４は動作（不要動作）することがある。
【００２７】
そこで短絡検出機能を有する短絡検出継電器１１において、前記計器用変流器ＣＴ１が飽和した原因となる短絡電流を検出動作しその動作出力を、ロック回路１２に送ることで、前記零相差動継電器４の動作信号が継続して時限協調用タイマ７１をカウントアップし遮断器８をトリップ（開放）するル−トを、一定の時間（前記出力制限用タイマ−７２の機能）、ロックする。その結果、遮断器８は不要なトリップ（開放）には至らなく、全体として零相差動リレ−システムとして誤動作防止対策がなされる。なお、前述のロックする時間は、変圧器６が破壊するまでの時間との時限協調によるが、短絡事故に比べては、地絡事故時のエネルギ−の流入は小さく一般に協調はとりやすい。
【００２８】
このようにして、保護区間９の外部で短絡事故と地絡事故とが同時に起こった場合（２相地絡事故時など）にも遮断器８の不要なトリップ（開放）には至らなく、零相差動リレ−システムによる誤動作防止対策が実現できる。
【００２９】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２における零相差動リレ−システムを変圧器の保護に適用した場合の一例を示す回路図である。図２において、１は電力系統の電力線、ＣＴ１はこの電力線１側の計器用変流器、ＣＴ２は後述の中性点接地線６１側の計器用変流器、ＣＴ３は電力送電線１側に前記計器用変流器ＣＴ１とは別に設けられた短絡検出用の計器用変流器、１ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の１次側の電流、即ち前記電力線１の電流である。２ｄは前記短絡検出用の計器用変流器ＣＴ３の２次側の電流、３ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流、４は零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器、５は前記中性点接地線６１側の計器用変流器ＣＴ２の２次側の電流、６は被保護変圧器、６１はこの変圧器の中性点接地線、７１は時限協調用のタイマ−で、入力が所定時間続くと出力ＯＮとなる。７２は出力制限用タイマ−で、入力がなくなると所定時間後に出力ＯＦＦとなる。
【００３０】
８は遮断器、９は前記零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器４の保護区間で、この区間内での地絡事故（内部事故）を前記零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器４が検出して前記遮断器８をトリップし、この保護区間を充電系統から切り離し、この保護区間を保護する。なお、この保護区間９外における地絡事故、短絡事故は一般的に、外部地絡、外部短絡と言い、広義には外部事故と言う。
【００３１】
１０は前記保護区間９を貫通する外部地絡時の事故電流、１１は短絡検出リレ−機能を有する継電器で、前記零相差動リレ−機能を有する零相差動継電器４とは別体の継電器が当該零相差動継電器４と独立して設けられている。１２はロック回路で、前記零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器４の動作出力をロックする。
【００３２】
１３はＡＮＤ回路で、前記出力制限用タイマ−７２からの入力側がインヒビットとなっており、前記零相差動継電器４からの入力があっても前記出力制限用タイマ−７２からの入力があれば動作出力はなく、前記零相差動継電器４からの入力があり且つ前記出力制限用タイマ−７２からの入力が無ければ動作出力を出す。尚、前記ロック回路１２は、前記出力制限用タイマ−７２と前記ＡＮＤ回路１３とで構成されている。
【００３３】
次に図２の動作について説明する。図２において、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとを、零相差動リレ−機能を有する零相差動継電器４に入力し、且つ、前記電力線側の短絡検出用の計器用変流器ＣＴ３の２次側の電流２ｄを、別の短絡検出リレ−機能を有する継電器１１に入力する。
【００３４】
このような入力構成において、電力系統が健全であれば、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５も、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄも、それぞれ零であるので、両電流５，３ｄの総和は零であり、零相差動リレ−機能を有する零相差動継電器４は動作しない。
【００３５】
次に外部の地絡事故の場合は、保護区間９に同じ大きさの零相電流１０が貫通し、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ大きさの電流でその向きが逆であるので、両電流５，３ｄの総和は零となり、やはり零相差動継電器４は動作しない。
【００３６】
また、内部の地絡事故の場合は、保護区間９内の地絡点に流れ込む電流により、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ向きであり、両電流５，３ｄの総和が整定値を超えれば零相差動継電器４は動作し、動作が継続すれば、時限協調用タイマ７１はカウントし続け、所定量カウントした結果としてトリップ信号を遮断器８に送り、遮断器８はトリップ（開放）する。
【００３７】
更に、外部で短絡事故と地絡事故とが同時に起こった場合（例えば２相地絡時など）は、保護区管９に同じ大きさの零相電流１０が貫通し、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ大きさの電流でその向きが逆であるので、両電流５，３ｄの総和は零となる筈である。しかしながら、短絡電流も重なっているために送電線側の計器用変流器ＣＴ１が飽和することで、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄが正規の値（ＣＴ飽和が無い場合の値）より減少し、外部事故であるにも拘わらず、零相差動継電器４の見る前記両電流５，３ｄの総和が零でなくなる場合、零相差動継電器４は動作（不要動作）することがある。
【００３８】
そこで短絡検出機能を有する短絡検出継電器１１において、前記計器用変流器ＣＴ１が飽和した原因となる短絡電流を検出動作しその動作出力を、ロック回路１２に送ることで、前記零相差動継電器４の動作信号が継続して時限協調用タイマ７１をカウントアップし遮断器８をトリップ（開放）するル−トを、一定の時間（前記出力制限用タイマ−７２の機能）、ロックする。その結果、遮断器８は不要なトリップ（開放）には至らなく、全体として零相差動リレ−システムとして誤動作防止対策がなされる。なお、変圧器６の保護の場合に限らず、電力線１に３次巻線付の計器用変流器を複数個設置し、各計器用変流器の夫々の３次側電流を零相差動継電器４に導入した構成にこの実施の形態３を適用してもよく、その場合も、複数個の計器用変流器のうちの何れかのＣＴ飽和で零相差動継電器４が前記不要動作をする場合でも、前述と同様な誤動作防止対策効果を呈する。
【００３９】
このようにして、短絡検出に地絡検出用の計器用変流器とは別の計器用変流器を使っても、保護区間９の外部で短絡事故と地絡事故とが同時に起こった場合（２相地絡事故時など）に遮断器８の不要なトリップ（開放）には至らなく、零相差動リレ−システムによる誤動作防止対策が実現できる。
【００４０】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３における零相差動リレ−システムを変圧器の保護に適用した場合の一例を示す回路図である。図１において、１は電力系統の電力線、ＣＴ１はこの電力線１側の計器用変流器、ＣＴ２は後述の中性点接地線６１側の計器用変流器、１ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の１次側の電流、即ち前記電力線１の電流である。２ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の２次側の電流、３ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流、４は零相差動リレ−機能、５は前記中性点接地線６１側の計器用変流器ＣＴ２の２次側の電流、６は被保護変圧器、６１はこの変圧器の中性点接地線、７１は時限協調用のタイマ−で、入力が所定時間続くと出力ＯＮとなる。７２は出力制限用タイマ−で、入力がなくなると所定時間後に出力ＯＦＦとなる。
【００４１】
８は遮断器、９は前記零相差動リレ−機能４の保護区間で、この区間内での地絡事故（内部事故）を前記零相差動リレ−機能４が検出して前記遮断器８をトリップし、この保護区間を充電系統から切り離し、この保護区間を保護する。なお、この保護区間９外における地絡事故、短絡事故は一般的に、外部地絡、外部短絡と言い、広義には外部事故と言う。
【００４２】
１０は前記保護区間９を貫通する外部地絡時の事故電流、１１は短絡検出リレ−機能、１２はロック回路機能で、前記零相差動リレ−機能４の動作出力をロックする。１３はＡＮＤ回路機能で、前記出力制限用タイマ−７２からの入力側がインヒビットとなっており、前記零相差動リレ−機能４からの入力があっても前記出力制限用タイマ−７２からの入力があれば動作出力はなく、前記零相差動リレ−機能４からの入力があり且つ前記出力制限用タイマ−７２からの入力が無ければ動作出力を出す。尚、前記ロック回路機能１２は、前記出力制限用タイマ−７２と前記ＡＮＤ回路機能１３とで構成されている。１４はディジタルリレ−機能ユニットで、前記零相差動リレ−機能４、前記短絡検出リレ−機能１１、及び前記ロック回路機能１２を、単一ユニットとして有している。
【００４３】
次に図３の動作について説明する。図３において、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとを、零相差動リレ−機能４に入力し、且つ、前記電力線側の計器用変流器ＣＴ１の２次側の電流２ｄを、別の短絡検出リレ−機能１１に入力する。
【００４４】
このような入力構成において、電力系統が健全であれば、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５も、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄも、それぞれ零であるので、両電流５，３ｄの総和は零であり、零相差動リレ−機能４は動作しない。
【００４５】
次に外部の地絡事故の場合は、保護区間９に同じ大きさの零相電流１０が貫通し、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ大きさの電流でその向きが逆であるので、両電流５，３ｄの総和は零となり、やはり零相差動リレ−機能４は動作しない。
【００４６】
また、内部の地絡事故の場合は、保護区間９内の地絡点に流れ込む電流により、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ向きであり、両電流５，３ｄの総和が整定値を超えれば零相差動リレ−機能４は動作し、動作が継続すれば、時限協調用タイマ７１はカウントし続け、所定量カウントした結果としてトリップ信号を遮断器８に送り、遮断器８はトリップ（開放）する。
【００４７】
更に、外部で短絡事故と地絡事故とが同時に起こった場合（例えば２相地絡時など）は、保護区管９に同じ大きさの零相電流１０が貫通し、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ大きさの電流でその向きが逆であるので、両電流５，３ｄの総和は零となる筈である。しかしながら、短絡電流も重なっているために電力線側の計器用変流器ＣＴ１が飽和することで、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄが正規の値（ＣＴ飽和が無い場合の値）より減少し、外部事故であるにも拘わらず、零相差動リレ−機能４の見る前記両電流５，３ｄの総和が零でなくなる場合、零相差動リレ−機能４は動作（不要動作）することがある。
【００４８】
そこで短絡検出リレ−機能１１において、前記計器用変流器ＣＴ１が飽和した原因となる短絡電流を検出動作しその動作出力を、ロック回路機能１２に送ることで、前記零相差動リレ−機能４の動作信号が継続して時限協調用タイマ７１をカウントアップし遮断器８をトリップ（開放）するル−トを、一定の時間（前記出力制限用タイマ−７２の機能）、ロックする。その結果、遮断器８は不要なトリップ（開放）には至らなく、全体として零相差動リレ−システムとして誤動作防止対策がなされる。なお、前述のロックする時間は、変圧器６が破壊するまでの時間との時限協調によるが、短絡事故に比べては、地絡事故時のエネルギ−の流入は小さく一般に協調はとりやすい。
【００４９】
このようにして、零相差動リレ−機能４、短絡検出リレ−機能１１、及びロック回路機能１２を、単一の同一のディジタルリレ−機能ユニット上に設けた零相差動リレ−システムにおいて、保護区間９の外部で短絡事故と地絡事故とが同時に起こった場合（２相地絡事故時など）にも遮断器８の不要なトリップ（開放）には至らなく、零相差動リレ−システムによる誤動作防止対策が実現できる。
【００５０】
なお、前述のディジタルリレ−機能ユニット１４は、前記零相差動リレ−機能４、前記短絡検出リレ−機能１１、及び前記ロック回路機能１２をハ−ドウェアとして有していても良い。また、このディジタルリレ−機能ユニット１４は、前記零相差動リレ−機能４、前記短絡検出リレ−機能１１、及び前記ロック回路機能１２の各々の処理アルゴリズムをソフトウェアで実行するようにしても良く、その場合は、前記ディジタルリレ−機能ユニット１４は、マイクロプロセッサ等に前記各機能のソフトを搭載したものとなる。
【００５１】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４における零相差動リレ−システムを変圧器の保護に適用した場合の一例を示す回路図である。図４において、１は電力系統の電力線、ＣＴ１はこの電力線１側の計器用変流器、ＣＴ２は後述の中性点接地線６１側の計器用変流器、ＣＴ３は電力線１側に前記計器用変流器ＣＴ１とは別に設けられた短絡検出用の計器用変流器、１ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の１次側の電流、即ち前記電力線１の電流である。２ｄは前記短絡検出用の計器用変流器ＣＴ３の２次側の電流、３ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流、４は零相差動リレ−機能、５は前記中性点接地線６１側の計器用変流器ＣＴ２の２次側の電流、６は被保護変圧器、６１はこの変圧器の中性点接地線、７１は時限協調用のタイマ−で、入力が所定時間続くと出力ＯＮとなる。７２は出力制限用タイマ−で、入力がなくなると所定時間後に出力ＯＦＦとなる。
【００５２】
８は遮断器、９は前記零相差動リレ−機能４の保護区間で、この区間内での地絡事故（内部事故）を前記零相差動リレ−機能４が検出して前記遮断器８をトリップし、この保護区間を充電系統から切り離し、この保護区間を保護する。なお、この保護区間９外における地絡事故、短絡事故は一般的に、外部地絡、外部短絡と言い、広義には外部事故と言う。
【００５３】
１０は前記保護区間９を貫通する外部地絡時の事故電流、１１は短絡検出リレ−機能、１２はロック回路機能で、前記零相差動リレ−機能４の動作出力をロックする。１３はＡＮＤ回路機能で、前記出力制限用タイマ−７２からの入力側がインヒビットとなっており、前記零相差動リレ−機能４からの入力があっても前記出力制限用タイマ−７２からの入力があれば動作出力はなく、前記零相差動リレ−機能４からの入力があり且つ前記出力制限用タイマ−７２からの入力が無ければ動作出力を出す。尚、前記ロック回路機能１２は、前記出力制限用タイマ−７２と前記ＡＮＤ回路機能１３とで構成されている。１４はディジタルリレ−機能ユニットで、前記零相差動リレ−機能４、前記短絡検出リレ−機能１１、及び前記ロック回路機能１２を、単一ユニットとして有している。
【００５４】
次に図４の動作について説明する。図４において、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとを、零相差動リレ−機能４に入力し、且つ、前記電力線側の短絡検出用の計器用変流器ＣＴ３の２次側の電流２ｄを、別の短絡検出リレ−機能１１に入力する。
【００５５】
このような入力構成において、電力系統が健全であれば、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５も、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄも、それぞれ零であるので、両電流５，３ｄの総和は零であり、零相差動リレ−機能４は動作しない。
【００５６】
次に外部の地絡事故の場合は、保護区間９に同じ大きさの零相電流１０が貫通し、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ大きさの電流でその向きが逆であるので、両電流５，３ｄの総和は零となり、やはり零相差動動リレ−機能４は動作しない。
【００５７】
また、内部の地絡事故の場合は、保護区間９内の地絡点に流れ込む電流により、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ向きであり、両電流５，３ｄの総和が整定値を超えれば零相差動動リレ−機能４は動作し、動作が継続すれば、時限協調用タイマ７１はカウントし続け、所定量カウントした結果としてトリップ信号を遮断器８に送り、遮断器８はトリップ（開放）する。
【００５８】
更に、外部で短絡事故と地絡事故とが同時に起こった場合（例えば２相地絡時など）は、保護区管９に同じ大きさの零相電流１０が貫通し、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ大きさの電流でその向きが逆であるので、両電流５，３ｄの総和は零となる筈である。しかしながら、短絡電流も重なっているために電力線側の計器用変流器ＣＴ１が飽和することで、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄが正規の値（ＣＴ飽和が無い場合の値）より減少し、外部事故であるにも拘わらず、零相差動動リレ−機能４の見る前記両電流５，３ｄの総和が零でなくなる場合、零相差動動リレ−機能４は動作（不要動作）することがある。
【００５９】
そこで短絡検出機能を有する短絡検出動リレ−機能１１において、前記計器用変流器ＣＴ１が飽和した原因となる短絡電流を検出動作しその動作出力を、ロック回路１２に送ることで、前記零相差動動リレ−機能４の動作信号が継続して時限協調用タイマ７１をカウントアップし遮断器８をトリップ（開放）するル−トを、一定の時間（前記出力制限用タイマ−７２の機能）、ロックする。その結果、遮断器８は不要なトリップ（開放）には至らなく、全体として零相差動リレ−システムとして誤動作防止対策がなされる。なお、変圧器６の保護の場合に限らず、電力線１に３次巻線付の計器用変流器を複数個設置し、各計器用変流器の夫々の３次側電流を零相差動動リレ−機能４に導入した構成にこの実施の形態３を適用してもよく、その場合も、複数個の計器用変流器のうちの何れかのＣＴ飽和で零相差動動リレ−機能４が前記不要動作をする場合でも、前述と同様な誤動作防止対策効果を呈する。
【００６０】
このようにして、零相差動リレ−機能４、短絡検出リレ−機能１１、及びロック回路機能１２を、単一の同一のディジタルリレ−機能ユニット上に設けた零相差動リレ−システムとし、且つ、前記短絡検出に地絡検出用の計器用変流器とは別の計器用変流器を使っても、保護区間９の外部で短絡事故と地絡事故とが同時に起こった場合（２相地絡事故時など）に遮断器８の不要なトリップ（開放）には至らなく、零相差動リレ−システムによる誤動作防止対策が実現できる。
【００６１】
なお、前述のディジタルリレ−機能ユニット１４は、前記零相差動リレ−機能４、前記短絡検出リレ−機能１１、及び前記ロック回路機能１２をハ−ドウェアとして有していても良い。また、このディジタルリレ−機能ユニット１４は、前記零相差動リレ−機能４、前記短絡検出リレ−機能１１、及び前記ロック回路機能１２の各々の処理アルゴリズムをソフトウェアで実行するようにしても良く、その場合は、前記ディジタルリレ−機能ユニット１４は、マイクロプロセッサ等に前記各機能のソフトを搭載したものとなる。
【００６２】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５における零相差動リレ−システムを変圧器の保護に適用した場合の一例を示す回路図である。図５において、１は電力系統の電力線、ＣＴ１はこの電力線１側の計器用変流器、ＣＴ２は後述の中性点接地線６１側の計器用変流器、ＣＴ３１及びＣＴ３２は電力線１側に前記計器用変流器ＣＴ１とは別に設けられた計器用変流器で、後述の比率差動継電器用である。１ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の１次側の電流、即ち前記電力線１の電流である。２ｄ１及び２ｄ２は前記比率差動継電器用の計器用変流器ＣＴ３１及びＣＴ３２の２次側の電流、３ｄは前記計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流、４は零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器、５は前記中性点接地線６１側の計器用変流器ＣＴ２の２次側の電流、６は被保護変圧器、６１はこの変圧器の中性点接地線、７１は時限協調用のタイマ−で、入力が所定時間続くと出力ＯＮとなる。７２は出力制限用タイマ−で、入力がなくなると所定時間後に出力ＯＦＦとなる。
【００６３】
８は遮断器、９は前記零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器４の保護区間で、この区間内での地絡事故（内部事故）を前記零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器４が検出して前記遮断器８をトリップし、この保護区間を充電系統から切り離し、この保護区間を保護する。なお、この保護区間９外における地絡事故、短絡事故は一般的に、外部地絡、外部短絡と言い、広義には外部事故と言う。
【００６４】
１０は前記保護区間９を貫通する外部地絡時の事故電流、１１は短絡検出リレ−機能を有する継電器で、前記零相差動リレ−機能を有する零相差動継電器４とは別体の継電器が当該零相差動継電器４と独立して設けられている。１２はロック回路で、前記零相差動リレ−機能を有した零相差動継電器４の動作出力をロックする。
【００６５】
１３はＡＮＤ回路で、前記出力制限用タイマ−７２からの入力側がインヒビットとなっており、前記零相差動継電器４からの入力があっても前記出力制限用タイマ−７２からの入力があれば動作出力はなく、前記零相差動継電器４からの入力があり且つ前記出力制限用タイマ−７２からの入力が無ければ動作出力を出す。尚、前記ロック回路１２は、前記出力制限用タイマ−７２と前記ＡＮＤ回路１３とで構成されている。１５は比率差動リレ−機能を有する比率差動継電器で、前記比率差動継電器用の計器用変流器ＣＴ３１及びＣＴ３２の２次側の電流２ｄ１及び２ｄ２を入力し、出力（抑制量）を前記出力制限用タイマ−７２へ送出する。
【００６６】
次に図５の動作について説明する。図５において、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとを、零相差動リレ−機能を有する零相差動継電器４に入力し、且つ、前記電力線側の計器用変流器ＣＴ３１及びＣＴ３２の２次側の電流２ｄ１及び２ｄ２を、別の比率差動リレ−機能を有する比率差動継電器１５に入力する。
【００６７】
このような入力構成において、電力系統が健全であれば、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５も、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄも、それぞれ零であるので、両電流５，３ｄの総和は零であり、零相差動リレ−機能を有する零相差動継電器４は動作しない。
【００６８】
次に外部の地絡事故の場合は、保護区間９に同じ大きさの零相電流１０が貫通し、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ大きさの電流でその向きが逆であるので、両電流５，３ｄの総和は零となり、やはり零相差動継電器４は動作しない。
【００６９】
また、内部の地絡事故の場合は、保護区間９内の地絡点に流れ込む電流により、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ向きであり、両電流５，３ｄの総和が整定値を超えれば零相差動継電器４は動作し、動作が継続すれば、時限協調用タイマ７１はカウントし続け、所定量カウントした結果としてトリップ信号を遮断器８に送り、遮断器８はトリップ（開放）する。
【００７０】
更に、外部で短絡事故と地絡事故とが同時に起こった場合（例えば２相地絡時など）は、保護区管９に同じ大きさの零相電流１０が貫通し、中性点側の計器用変流器ＣＴ２の２次電流５と電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄとは同じ大きさの電流でその向きが逆であるので、両電流５，３ｄの総和は零となる筈である。しかしながら、短絡電流も重なっているために電力線側の計器用変流器ＣＴ１が飽和することで、電力線側の計器用変流器ＣＴ１の３次側の電流３ｄが正規の値（ＣＴ飽和が無い場合の値）より減少し、外部事故であるにも拘わらず、零相差動継電器４の見る前記両電流５，３ｄの総和が零でなくなる場合、零相差動継電器４は動作（不要動作）することがある。
【００７１】
そこで比率差動リレ−機能を有する比率差動継電器１５の抑制量出力をもって当該比率差動継電器１５の外部の短絡事故を知り、前記計器用変流器ＣＴ１が飽和した原因となる短絡電流を検出する。そして零相差動継電器４の動作出力をロックするロック回路１２に、比率差動継電器１５の抑制量出力があることを示す信号を送ることで、前記零相差動継電器４の動作信号が継続して時限協調用タイマ７１をカウントアップし遮断器８をトリップ（開放）するル−トを、一定の時間（前記出力制限用タイマ−７２の機能）、ロックする。その結果、遮断器８は不要なトリップ（開放）には至らなく、全体として零相差動リレ−システムとして誤動作防止対策がなされる。
【００７２】
このようにして、零相差動継電器４とは別の継電器として比率差動継電器１５を使っても、保護区間９の外部で短絡事故と地絡事故とが同時に起こった場合（２相地絡事故時など）に遮断器８の不要なトリップ（開放）には至らなく、零相差動リレ−システムによる誤動作防止対策が実現できる。
【００７３】
なお、この発明の実施の形態５において、前述の実施の形態３及び実施の形態４の場合と同様に、前記零相差動継電器（零相差動リレ−機能）４、比率差動継電器（比率差動リレ−機能）１５、及び前記ロック回路（ロック回路機能）１２を同一ユニット上に、ハ−ドウェアとして設けてもよい。また、前記零相差動リレ−機能４、前記比率差動リレ−機能１５、及び前記ロック回路機能１２の各々の処理アルゴリズムをソフトウェアで実行するようにしてもよく、その場合は、前記ディジタルリレ−機能ユニット１４は、マイクロプロセッサ等に前記各機能のソフトを搭載したものとなる。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１に記載の零相差動リレ−システムの発明は、零相電流を入力し対象保護区間内の地絡事故時に対応遮断器へのトリップ信号を出力する零相差動リレ−機能を有する零相差動リレ−システムにおいて、短絡事故を検出する短絡検出リレ−機能を設け、この短絡検出リレ−機能の出力により前記トリップ信号をロックするようにしたので、外部の地絡事故時における短絡事故に付随して起こる零相差動リレ−システムの誤動作により不用意な遮断器のトリップを生起しないようにでき、電力系統のエネルギ−安定供給に寄与できる効果がある。
【００７５】
請求項２に記載の零相差動リレ−システムの発明は、請求項１に記載の零相差動リレ−システムにおいて、前記零相差動リレ−機能の入力となる出力を出す計器用変流器の出力を、前記短絡検出リレ−機能の入力とするようにしたので、短絡事故を検出する短絡検出リレ−機能を設けこの短絡検出リレ−機能の出力により前記トリップ信号をロックするようにすることに併せ、単に、前記零相差動リレ−機能の入力となる出力を出す計器用変流器を利用してその出力を前記短絡検出リレ−機能の入力とすることで、外部の地絡事故時における短絡事故に付随して起こる零相差動リレ−システムの誤動作により不用意な遮断器のトリップを生起しないようにでき、電力系統のエネルギ−安定供給に寄与できる効果がある。
【００７６】
請求項３に記載の零相差動リレ−システムの発明は、請求項１に記載の零相差動リレ−システムにおいて、前記零相差動リレ−機能の入力となる出力を出す計器用変流器とは別の計器用変流器ＣＴの出力を、前記短絡検出リレ−機能の入力とするようにしたので、短絡事故を検出する短絡検出リレ−機能を設けこの短絡検出リレ−機能の出力により前記トリップ信号をロックするようにすることに併せ、単に、前記零相差動リレ−機能の入力となる出力を出す計器用変流器とは別に前記短絡検出リレ−機能用の別の計器用変流器を設けることで、外部の地絡事故時における短絡事故に付随して起こる零相差動リレ−システムの誤動作により不用意な遮断器のトリップを生起しないようにでき、電力系統のエネルギ−安定供給に寄与できる効果がある。
【００７７】
請求項４に記載の零相差動リレ−システムの発明は、請求項１〜請求項３の何れか一に記載の零相差動リレ−システムにおいて、前記零相差動リレ−機能と前記短絡検出リレ−機能とを各々別の継電器としたので、短絡事故を検出する短絡検出リレ−機能を設けこの短絡検出リレ−機能の出力により前記トリップ信号をロックするようにすることに併せ、単に、既存の零相差動継電器以外に短絡検出継電器を追加設置してその出力により、既存の零相差動継電器による前記トリップ信号をロックすることで、外部の地絡事故時における短絡事故に付随して起こる零相差動リレ−システムの誤動作により不用意な遮断器のトリップを生起しないようにでき、電力系統のエネルギ−安定供給に寄与できる効果がある。
【００７８】
請求項５に記載の零相差動リレ−システムの発明は、請求項１〜請求項３の何れか一に記載の零相差動リレ−システムにおいて、前記零相差動リレ−機能と前記短絡検出リレ−機能とを各々同一ユニットに設けたので、短絡事故を検出する短絡検出リレ−機能を設けこの短絡検出リレ−機能の出力により前記トリップ信号をロックするようにすることに併せ、前記前記零相差動リレ−機能と前記短絡検出リレ−機能とをディジタル化且つ単一ユニット化して小形軽量化もすることで、外部の地絡事故時における短絡事故に付随して起こる零相差動リレ−システムの誤動作により不用意な遮断器のトリップを生起しないようにでき、電力系統のエネルギ−安定供給に寄与できる効果がある。
【００７９】
請求項６に記載の零相差動リレ−システムの発明は、零相電流を入力し対象保護区間内の地絡事故時に対応遮断器へのトリップ信号を出力する零相差動リレ−機能を有する零相差動リレ−システムにおいて、比率差動リレ−機能を設け、この比率差動リレ−機能の抑制量の出力により前記トリップ信号をロックするようにしたので、請求項１の発明における短絡検出リレ−機能に代え、比率差動リレ−機能を利用することで、外部の地絡事故時における短絡事故に付随して起こる零相差動リレ−システムの誤動作により不用意な遮断器のトリップを生起しないようにでき、電力系統のエネルギ−安定供給に寄与できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における零相差動リレ−システムを変圧器の保護に適用した場合の一例を示す回路図。
【図２】この発明の実施の形態２における零相差動リレ−システムを変圧器の保護に適用した場合の一例を示す回路図。
【図３】この発明の実施の形態３における零相差動リレ−システムを変圧器の保護に適用した場合の一例を示す回路図。
【図４】この発明の実施の形態４における零相差動リレ−システムを変圧器の保護に適用した場合の一例を示す回路図。
【図５】この発明の実施の形態５における零相差動リレ−システムを変圧器の保護に適用した場合の一例を示す回路図。
【図６】従来の零相差動リレ−システムを示す回路図。
【符号の説明】
１　電力線、
ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３，ＣＴ３１，ＣＴ３２　計器用変流器、
１ｄ　ＣＴ１の１次電流、　　　　　　　２ｄ　ＣＴ３の２次電流、
２ｄ１，２ｄ２　ＣＴ３１，ＣＴ３２の２次電流、
３ｄ　ＣＴ１の３次電流、　　　　　　　　４　零相差動リレ−機能、
５　ＣＴ２の２次電流、　　　　　　　　　６　変圧器、
８　遮断器、　　　　　　　　　　　　　　９　保護区間、
１０　地絡電流、　　　　　　　　　　　１１　短絡検出リレ−機能、
１２　ロック回路機能、　　　　　　　　１３　ＡＮＤ回路機能、
１４　ディジタルリレ−機能ユニット、　１５　比率差動リレ−機能。
【図１】
2004023876.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004023876.tif 000005
【図４】
2004023876.tif 000006
【図５】
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【図６】
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