(57)【要約】【課題】事故点位置ｋの標定計算速度を高速化する。【解決手段】事前計算手段１１と、常時計算手段１３とを設ける。  事前計算手段１１は、系統の設備データに基づき、固定マトリックスと、事故点電流計算用の中間マトリックスとを計算して事前データ記憶手段１２に記憶する。常時計算手段１３は、データサンプリングによって収集される系統の運転データに基づき、事前計算手段１１により記憶される固定マトリックス、中間マトリックスを使用して、キルヒホッフの第一法則、第二法則から導かれる基本式に基づき、区間の事故点位置ｋを十分高速に特定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統の設備データに基づいて固定マトリックスを計算して記憶する事前計算手段と、データサンプリングごとに作動する常時計算手段とを備えてなり、前記事前計算手段は、区間の中間地点を含む複数地点における事故点電流計算用の中間マトリックスを計算して記憶し、前記常時計算手段は、データサンプリングによって収集される系統の運転データに基づき、前記事前計算手段により記憶される固定マトリックス、中間マトリックスを使用して、キルヒホッフの第一法則、第二法則から導かれる基本式に基づき、区間の中間地点における事故点電流から事故点位置の近似解を求め、近似解の近傍の複数地点における事故点電流から区間の事故点位置を特定することを特徴とする電力系統用の保護装置。
【請求項２】
前記常時計算手段は、事故前の負荷電流を推定して更新記憶することを特徴とする請求項１記載の電力系統用の保護装置。
【請求項３】
前記常時計算手段には、事故区間判定手段を付設し、該事故区間判定手段は、前記常時計算手段により特定される各区間の事故点位置と、各区間の健全線の事故点電流とに基づいて事故区間を判定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電力系統用の保護装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか記載の電力系統用の保護装置と、前記常時計算手段からのトリップ指令によりトリップ信号を出力するトリップ信号出力手段とを備えてなる電力系統用の保護リレー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、事故点位置の標定計算速度を一層高速化することができる電力系統用の保護装置と、それを使用する保護リレー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
キルヒホッフの第一法則、第二法則から導かれる方程式により、事故標定計算を高精度に実行することができるコンピュータ方式の電力系統の保護リレー装置が知られている（特許文献１）。このものは、系統構成に基づいて固定マトリックスを事前計算し、データサンプリングによって収集される系統の運転データに基づき、固定マトリックスを使用して事故点位置を高精度に標定することにより、あらゆる系統のあらゆる事故に対し、適確な系統保護機能を実現することができる。
【０００３】
なお、系統の構成変化を検出して対応する固定マトリックスを抽出し、抽出された固定マトリックスを使用することによって、系統の構成変化に追随してダイナミックな系統保護機能を実現することができる（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−６４９２６号公報
【特許文献２】特開２００３−１４３７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる従来技術によるときは、事故点位置の標定計算は、たとえばＮｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法による繰返し計算を使用しているため、計算時間が過大になることがあるという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、事故点位置の近似解を求める線形一次解法（ＬＥ法）と、事故点位置の近似解を使用する補間法（ＦＫ法）とを併用することによって、繰返し計算を使用することなく、事故点位置の標定計算速度を格段に高速化することができる電力系統用の保護装置と、それを使用する保護リレー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するためのこの出願に係る第１発明の構成は、系統の設備データに基づいて固定マトリックスを計算して記憶する事前計算手段と、データサンプリングごとに作動する常時計算手段とを備えてなり、事前計算手段は、区間の中間地点を含む複数地点における事故点電流計算用の中間マトリックスを計算して記憶し、常時計算手段は、データサンプリングによって収集される系統の運転データに基づき、事前計算手段により記憶される固定マトリックス、中間マトリックスを使用して、キルヒホッフの第一法則、第二法則から導かれる基本式に基づき、区間の中間地点における事故点電流から事故点位置の近似解を求め、近似解の近傍の複数地点における事故点電流から区間の事故点位置を特定することをその要旨とする。ただし、電力系統用の保護装置とは、事故点位置を標定するフォールトロケータ装置や、事故時の系統擾乱に関する事故データ収集用のオシログラフ装置をいう。
【０００７】
なお、常時計算手段は、事故前の負荷電流を推定して更新記憶することができる。
【０００８】
また、常時計算手段には、事故区間判定手段を付設し、事故区間判定手段は、常時計算手段により特定される各区間の事故点位置と、各区間の健全線の事故点電流とに基づいて事故区間を判定することができる。
【０００９】
第２発明の構成は、第１発明に係る電力系統用の保護装置と、常時計算手段からのトリップ指令によりトリップ信号を出力するトリップ信号出力手段とを備えることをその要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
かかる第１、第２発明の構成によるときは、事前計算手段は、系統のインピーダンスを含む設備データが入力されると、それに基づいて、事故点位置に依存しない固定マトリックスを計算して記憶し、さらに、区間の中間地点を含む複数地点における事故点電流計算用の中間マトリックスを計算して記憶する。そこで、常時計算手段は、事前計算手段によりあらかじめ記憶される固定マトリックス、中間マトリックスを使用し、線形一次解法（ＬＥ法）、補間法（ＦＫ法）を適用することによって、区間の事故点位置を十分高速に演算して特定することができる。常時計算手段は、多大な演算時間を要する繰返し計算を実行する必要がないからである。
【００１１】
なお、常時計算手段は、事前計算手段により記憶される区間の中間地点における事故点電流計算用の中間マトリックスを使用して中間地点における事故点電流を計算し、この事故点電流から事故点位置の近似解を求め（線形一次解法（ＬＥ法））、近似解の近傍の複数地点における事故点電流計算用の中間マトリックスを使用して複数地点における事故点電流を求め、これらの事故点電流から区間の事故点位置を特定することができる（補間法（ＦＫ法））。
【００１２】
常時計算手段は、事故前の負荷電流を推定して更新記憶することにより、高価なテレメータ装置などを使用する必要がなく、完全な片端計測形の保護リレー装置を構成することができる。ただし、ここでいう「事故前」とは、たとえば事故発生の１サイクル前をいうものとする。
【００１３】
常時計算手段に付設する事故区間判定手段は、複数の区間を包含する多端子送電線を保護対象とするとき、送電線の分岐点の近傍で事故が発生した場合であっても、各区間の健全線の事故点電流の大きさを評価することにより、実際に事故が発生した区間を適確に判定して事故復旧作業の能率向上に貢献することができる。なお、事故区間判定手段は、健全線の事故点電流が小さい区間から順に事故区間の優先順位を設け、判定確度の順位付けをしてもよい。
【００１４】
第２発明の構成によるときは、トリップ信号出力手段を設けることによって、事故線を速やかにしゃ断して切り離し、事故をクリアすることができる。
【発明の実施の形態】
【００１５】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
電力系統用の保護リレー装置１０は、事前計算手段１１、常時計算手段１３、トリップ信号出力手段１４、出力手段１６を備えてなる（図１）。ただし、保護リレー装置１０は、たとえば電源Ｇを含む送電端と、定電流負荷Ｌを含む受電端とを連系する２回線送電線Ｌ1 、Ｌ2 の保護用として使用するものとする（図２）。
【００１７】
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る。なお、図２には、その他の符号の説明が併せて表示されている。
【００１８】
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０の事前計算手段１１に入力される（図１）。また、事前計算手段１１の出力は、事前データ記憶手段１２を介して常時計算手段１３に接続されており、常時計算手段１３には、
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【００１９】
常時計算手段１３の一方の出力は、トリップ指令Ｓ1 としてトリップ信号出力手段１４に入力されており、トリップ信号出力手段１４の出力は、トリップ信号Ｓとして、送電線Ｌ1 、Ｌ2 の各送電端側の図示しないしゃ断器に導かれている。また、常時計算手段１３の別の出力は、事故データ記憶手段１５を介し、たとえばプリンタ装置、ディスプレイ装置などの出力手段１６に接続されている。
【００２０】
事前計算手段１１は、図示しないデータ入力機器を介して送電線Ｌ1 、Ｌ2 のインピー
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、プログラムは、まず、図５−２の（２．５）式、図５−３の（３．８）〜（３．１０）
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BWを計算し、固定マトリックスとして事前データ記憶手段１２に記憶する（図３のプログラムステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）。なお、図５−１〜７は、事前計算手段１１、常時計算手段１３によって実行される一連の計算内容の技術的根拠を数式により説明しており、この説明における各式の番号は、図５−１〜７に記載の各式番号に対
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（行列）、ベクトル量、スカラ量を表わす。
【００２１】
つづいて、プログラムは、送電線Ｌ1 、Ｌ2 の亘長をたとえば１０等分し、事故点位置
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を計算し、事故点電流計算用の中間マトリックスとして事前データ記憶手段１２に記憶して終了する（２）。なお、事故点電流計算用の中間マトリックスには、事故点位置ｋ＝０
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トリックスとして必ず含まれるものとする。
【００２２】
一方、常時計算手段１３は、たとえば系統電圧波形の３０°ごと、すなわち系統周波数の１０倍以上の高頻度に設定されるデータサンプリングごとに起動され、図４のプログラムフローチャートに従って作動する。すなわち、常時計算手段１３は、直近にサンプリン
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【００２３】
プログラムは、まず、事故が継続中でないことを確認して（図４のプログラムステップ
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るに代えて、図示しないテレメータ装置を介してデータを送信し、常時計算手段１３のデータサンプリングの対象としてもよい。
【００２４】
つづいて、プログラムは、事前データ記憶手段１２に記憶されている区間の中間地点における事故点電流計算用の中間マトリックスを使用して、（２．８）式に従って、送電線
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とに計算する（３）。さらに、プログラムは、たとえば０．０５p.u.のしきい値を超える
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を特定する（４）。なお、プログラムは、送電線Ｌ1 、Ｌ2 の各線に事故がなければ（５）、そのまま終了して次の作動まで待機する。
【００２５】
プログラムは、送電線Ｌ1 、Ｌ2 のいずれかの線に発生した事故を検出すると（５）、
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（４．５）式に従って事故点位置ｋの近似解を求める（７）。次に、プログラムは、（５．１）〜（５．７）式に従って、事故点位置ｋの近似解の近傍で補間法（ＦＫ法）を適用し、事故点位置ｋを特定する（８）。
【００２６】
このようにして、常時計算手段１３のプログラムは、図５−１〜７に示される一連の計算手順を適用することにより、キルヒホッフの第一法則、第二法則に基づいて定立される（１．７）式、（１．１）〜（１．４）式をベースとし、これらの式から導かれる（２．６）式、（３．７）式を基本式として、線形一次解法（ＬＥ法）、補間法（ＦＫ法）の各計算を経て事故点位置ｋを特定することができる。
【００２７】
つづいて、プログラムは、特定された事故点位置ｋが保護対象とする送電線Ｌ1 、Ｌ2 の区間内にあるか否かを判定し（９）、区間外であるときは、そのまま終了する。一方、プログラムは、事故点位置ｋが区間内にあるときは（９）、トリップ信号出力手段１４に対してトリップ指令Ｓ1 を出力し（１０）、トリップ信号出力手段１４は、送電線Ｌ1 、Ｌ2 のうち、事故線を含む回線の送電端側のしゃ断器にトリップ信号Ｓを送出してトリップさせる。
【００２８】
その後、プログラムは、（２．８）、（２．９）式により、特定された事故点位置ｋに
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プログラムは、事故がしゃ断されるまで、この動作をデータサンプリングごとに繰り返す
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事故データとして収集し、事故データ記憶手段１５に記憶させることができる。
【００２９】
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タを出力手段１６に出力して（１３）、終了する。
【他の実施の形態】
【００３０】
常時計算手段１３には、事故区間判定手段１７を付設することができる（図６）。
【００３１】
常時計算手段１３は、たとえば図７のように、複数の区間を有する多端子送電線を保護対象とするとき、各区間ごとに順次図４のプログラムステップ（１）〜（１２）を実行する。この場合、送電線の分岐点の近傍で事故が発生すると、内部事故と判定される区間が複数個発生し、事故区間が特定できないことが生じ得る。そこで、常時計算手段１３は、全区間について事故がしゃ断されると（図４のプログラムステップ（１２）、（１３））、事故区間判定手段１７を起動し、事故区間判定手段１７は、図８のプログラムフローチャートに従って作動する。
【００３２】
プログラムは、図４のプログラムステップ（８）において特定される各区間の事故点位置ｋが０≦ｋ≦１＋Δの範囲にある区間を抽出し（図８のプログラムステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）、図５−２の（２．８）、（２．９）式に従って、その区
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│を算出する（２）。ただし、Δは、事故点位置ｋの許容誤差であり、たとえばΔ＝０．０５に設定する。また、ｈ、ｈm は、それぞれ健全線の番号、本数であり、各健全線は、図４のプログラムステップ（４）により、事故線でない線として特定することができる。
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発生から約１サイクル程度経過後のあらかじめ定めるタイミングにおけるデータを使用することが好ましい。
【００３３】
つづいて、プログラムは、すべての区間についてチェックを完了すると（３）、平均値ｉfaが最も小さい区間を事故区間と判定し（４）、事故区間と、事故区間における事故点位置ｋとに関する情報を出力手段１６に出力して（５）、終了する。実際の事故区間をほぼ確実に特定することができるので、事故復旧作業の能率を大きく向上させることができる。
【００３４】
なお、この発明の作動原理は、事故点位置ｋを標定するフォールトロケータ装置や、事故時の系統擾乱に関する事故データ収集用のオシログラフ装置などの電力系統用の保護装置に対しても、そのまま適用可能である。ただし、これらの用途には、常時計算手段１３のトリップ指令の出力機能（図４のプログラムステップ（１０））や、トリップ信号出力
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．７）式または（４．１）式に従って算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】全体ブロック系統図
【図２】適用系統説明図
【図３】プログラムフローチャート（１）
【図４】プログラムフローチャート（２）
【図５−１】計算手順説明図（１）
【図５−２】計算手順説明図（２）
【図５−３】計算手順説明図（３）
【図５−４】計算手順説明図（４）
【図５−５】計算手順説明図（５）
【図５−６】計算手順説明図（６）
【図５−７】計算手順説明図（７）
【図６】他の実施の形態を示す要部ブロック系統図
【図７】他の実施の形態を示す適用系統図
【図８】他の実施の形態を示すプログラムフローチャート
【符号の説明】
【００３６】
ｋ…事故点位置
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Ｓ1 …トリップ指令
Ｓ…トリップ信号
１０…保護リレー装置
１１…事前計算手段
１３…常時計算手段
１４…トリップ信号出力手段
１７…事故区間判定手段
特許出願人                辻    浩  一
株式会社  キューキ
代理人  弁理士          松  田  忠  秋
【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５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図５−４】
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【図５−５】
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【図５−６】
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【図５−７】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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