(57)【要約】【課題】複数の送電線を一括保護するために統合配置される距離継電装置を効率的に構成する。【解決手段】入力変換部５１Ａ，５２Ａは、送電線Ｌ１，Ｌ２に設けられた変流器３３Ａ１，３３Ａ２によって検出された電流Ｉ１，Ｉ２の間で変流比を整合させる。入力変換部５４は、変流比が整合された電流Ｉ１，Ｉ２を合成して和電流Ｉｓを生成する。リレー演算部１５０は、送電線Ｌ１，Ｌ２の電圧と、和電流Ｉｓとに基づくインピーダンス演算によって、事故点までの距離を測定するとともに、電流Ｉ１，Ｉ２に基づいて送電線Ｌ１，Ｌ２のそれぞれにおける過電流発生を検出する。さらに、リレー演算部１５０は、過電流発生が検出された送電線Ｌ１またはＬ２に設けられた遮断器３２Ａ１または３２Ａ２に対して、測定された事故点までの距離に応じた動作時限に従ってトリップ指令ＴＲ１またはＴＲ２を出力する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置点から事故点までの距離を測定し動作時限を決定して遮断器を選択遮断するための距離継電装置であって、
共通の母線に接続された複数の送電線にそれぞれ設けられた複数の変流器からの複数の入力電流の間で変流比を整合させるための整合手段と、
前記整合手段によって変流比が整合された複数の入力電流を合成した和電流を生成するための生成手段と、
前記送電線の電圧と前記生成手段による和電流とに基づくインピーダンス演算によって、前記設置点から事故点までの距離を測定するための演算手段と、
前記複数の送電線にそれぞれに対応して設けられ、前記複数の入力電流に基づいて前記複数の送電線のそれぞれにおける過電流発生を検出するための複数の過電流検出手段と、
前記複数の過電流検出手段によって過電流発生が検出された送電線に設けられた前記遮断器に対して、前記演算手段によって測定された距離に応じた前記動作時限に従ってトリップ指令を発生するための指令生成手段とを備える、距離継電装置。
【請求項２】
前記生成手段は、前記整合手段から出力された前記複数の入力電流をディジタル変換した信号に対するソフトウェア処理によって、前記和電流を生成する、請求項１記載の距離継電装置。
【請求項３】
前記整合手段は、前記複数の変流器からの前記複数の入力電流をディジタル変換した信号に対するソフトウェア処理によって、前記変流比が整合された前記複数の入力電流を生成する、請求項１記載の距離継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統に用いられる距離継電装置に関し、より特定的には、複数の送電線に対して共通に設けられる距離継電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
距離継電装置は、変流器および計器用変圧器によって取り出された送電線の電流および電圧に基づいて、送電線のインピーダンスを測定することによって、過電流発生時に事故点までの距離を判断するように構成される。距離継電装置は、他の継電装置に比べて、事故点の選択性が高く高速保護も可能であるという特徴を有する。このため、電力が大きくかつ複雑な送電線であっても事故に対する正確な選択遮断を実行可能であるという利点を有する。
【０００３】
たとえば、特開平１０−３３６８８２号公報（特許文献１）には、送電線の２回線分の電流を用いて和電流および差電流を生成し、これらの大小比較に基づいて事故点が変流器に対して母線方向および送電方向のいずれであるかを判別することが可能な距離継電装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３３６８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、距離継電装置は、回線毎の事故を検出するために、各回線の送電線毎に配置されている。これに対して、限られたハードウェア制約の中で２回線以上の複数の送電線を保護するように距離継電装置を統合配置するニーズがある。
【０００６】
この点について、特許文献１の距離継電装置は、２回線一括型の距離継電装置を構成する。しかしながら、２回線の和電流および差電流を求めることによって事故点が変流器に対して送電線方向および母線方向のいずれであるかを判別するように構成されているため、演算処理負荷が増大することが懸念される。すなわち、ハードウェア要素および／またはソフトウェア処理負荷の増大を抑制するように、複数の送電線を一括保護するために統合配置される距離継電装置を効率的に構成する点からは、改善の余地がある。
【０００７】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、複数の送電線を一括保護するために統合配置される距離継電装置を効率的に構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る距離継電装置は、設置点から事故点までの距離を測定し動作時限を決定して遮断器を選択遮断するための距離継電装置であって、整合手段と、生成手段と、演算手段と、複数の過電流検出手段と、指令生成手段とを備える。整合手段は、共通の母線に接続された複数の送電線にそれぞれ設けられた複数の変流器からの複数の入力電流の間で変流比を整合させる。生成手段は、整合手段によって変流比が整合された複数の入力電流を合成した和電流を生成する。演算手段は、送電線の電圧と生成手段による和電流とに基づくインピーダンス演算によって、設置点から事故点までの距離を測定する。複数の過電流検出手段は、複数の送電線にそれぞれに対応して設けられ、複数の入力電流に基づいて複数の送電線のそれぞれにおける過電流発生を検出する。指令生成手段は、複数の過電流検出手段によって過電流発生が検出された送電線に設けられた遮断器に対して、演算手段によって測定された距離に応じた動作時限に従ってトリップ指令を発生する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の送電線を一括保護するために統合配置される距離継電装置を効率的に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】比較例として示される距離継電装置の概略構成を説明するブロック図である。
【図２】図１に示したリレー演算部による演算処理のアルゴリズムを説明するための論理回路図である。
【図３】図１および図２に示した比較例の距離継電装置を２回線の電力系統に適用した場合の構成例を説明するブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１による距離継電装置の概略構成を説明するブロック図である。
【図５】図４に示したリレー演算部による演算処理のアルゴリズムを説明するための論理回路図である。
【図６】本発明の実施の形態２による距離継電装置の概略構成を説明するブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態３による距離継電装置の概略構成を説明するブロック図である。
【図８】図７に示した整合処理部の機能を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［比較例の説明］
まず比較例として、１回線に対する一般的な距離継電装置の構成について説明する。
【００１２】
図１は、比較例として示される距離継電装置１００の概略構成を説明するブロック図である。
【００１３】
図１を参照して、距離継電装置１００は、電源３０、母線８Ａ，８Ｂ、送電線Ｌ、および負荷３４を含む電力系統に配置される。電源３０は、発電所の発電機に相当し、系統周波数（たとえば、５０Ｈｚないし６０Ｈｚ）の交流電力を発生する。送電線Ｌは、電源３０からの交流電力を負荷３４に対して供給するために配置される。負荷３４は、電力を使用する機器に相当する。
【００１４】
送電線Ｌは、三相交流の１回線を構成する３本の送電線のうちの１本に相当する。すなわち、図１の比較例では、各送電線に対して、図１と同様の距離継電装置１００が設けられる。
【００１５】
距離継電装置１００は、遮断器４Ａから遮断器４Ｂまでの区間である自区間Ｓ１に対応して設けられる。また、区間Ｓ２は、自区間Ｓ１における全インピーダンスを１００％としたときに、全インピーダンスの８０〜９０％の区間、すなわち遮断器４Ａから遮断器４Ｂの手前までの区間を示すものである。
【００１６】
送電線Ｌには、遮断器４Ａおよび４Ｂが設けられる。複数の遮断器４Ａ，４Ｂは、各電気所に設置された遮断器に相当する。遮断器４Ａおよび４Ｂに対応して、送電線Ｌの電流を検出するための変流器５Ａおよび５Ｂがそれぞれ設けられている。さらに、送電線Ｌの電圧を検出するための計器用変圧器（図示せず）が設けられる。すなわち、距離継電装置１００には、送電線Ｌの電圧および電流として、計器用変圧器からの電圧（以下、入力電圧とも称する）および変流器５Ａからの電流（以下、入力電流とも称する）が入力されている。
【００１７】
図１に示した距離継電装置１００は、変流器５Ａによって検出された電流と、計器用変圧器（図示せず）によって検出された電圧とに基づいて、遮断器４Ａのトリップを制御するように構成されている。
【００１８】
距離継電装置１００は、入力変換部４１と、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器４２と、演算処理部４３とを含む。
【００１９】
入力変換部４１は、変流器５Ａおよび計器用変圧器からの入力電流および入力電圧に応じたアナログ電圧信号を発生するように構成される。Ａ／Ｄ変換器４２は、入力変換部４１によって出力されたアナログ電圧信号を所定周期でサンプリングしたディジタル信号を発生する。したがって、演算処理部４３は、Ａ／Ｄ変換器４２の出力信号に基づいて、送電線Ｌの電圧および電流を検知することができる。
【００２０】
演算処理部４３は、たとえば、マイクロプロセッサによって構成されて、所定の演算処理を実行する。この演算処理は、代表的には、図示しないメモリ領域に予め記憶されたプログラムおよびデータによるソフトウェア処理によって実行される。あるいは、演算処理の少なくとも一部については、電子回路等の専用のハードウェアによって実行されてもよい。
【００２１】
演算処理部４３は、リレー演算部４４を含む。リレー演算部４４は、上記演算処理によって実現される機能ブロックである。リレー演算部４４は、演算処理部４３に入力された送電線の電圧および電流を示す信号に基づいて、遮断器４Ａのトリップを指示するトリップ信号ＴＲのオンオフを制御する。トリップ信号ＴＲがオンされると、遮断器４Ａが開放されて、送電線Ｌ上の電流が遮断される。一方で、トリップ信号ＴＲのオフ時には、遮断器４Ａが閉状態を維持することにより、送電線Ｌが電力を供給する。
【００２２】
図２は、図１に示したリレー演算部４４による演算処理のアルゴリズムを説明するための論理回路図である。
【００２３】
図２を参照して、リレー演算部４４は、第１段保護要素１０、第２段保護要素１１、第３段保護要素１２、ブラインダ要素１３、過電流検出要素１４、論理（ＡＮＤ）ゲート１５〜２０、時限協調タイマ（以下、単にタイマ）２１〜２３および、論理（ＯＲ）ゲート２４を有する。
【００２４】
第１段保護要素１０（図２中では４４ＳＸ１で示す）は、図１に示した区間Ｓ２、すなわち自区間Ｓ１の全インピーダンスの８０〜９０％の区間の事故を検出する。第２段保護要素１１（図２中４４ＳＸ２で示す）は、自区間Ｓ１の全インピーダンスの１５０％までの区間、すなわち、遮断器４Ａから４Ｂまでの区間を通り越して、自区間Ｓ１の全インピーダンスの１５０％に相当する地点までの区間の事故を検出する。第３段保護要素１２（図２中では４４ＳＩで示す）は、自区間Ｓ１の全インピーダンスの３００〜４００％の区間、すなわち、遮断器４Ａから４Ｂまでの区間を通り越して、自区間Ｓ１の全インピーダンスの３００〜４００％に相当する区間の事故を検出する。
【００２５】
このように距離継電装置には、事故点７までの距離に比例する動作時限が整定されている。第１段保護要素１０が自区間Ｓ１の全インピーダンスの１００％ではなく８０〜９０％に整定されているのは、自区間の全インピーダンスの１００％に整定すると、距離継電装置の誤差、変流器・計器用変圧器の誤差、送電線インピーダンスの計算誤差などによって、自区間Ｓ１に隣接する次区間での事故に応答して遮断器４Ａを誤ってトリップさせてしまう虞があるからである。このため、第１段保護要素１０は、実際には自区間Ｓ１の全インピーダンスよりも１０〜２０％短く整定されている。
【００２６】
第１段保護要素１０、第２段保護要素１１および、第３段保護要素１２による段階的なインピーダンス区間に対応した事故検出によって、距離継電装置（変流器）の設置点から事故点までの距離が測定される。
【００２７】
ブラインダ要素１３（図２中４４ＳＩＲで示す）は、自端、すなわち、距離継電装置１００（変流器５Ａ）の設置点から、送電線Ｌ方向（図１の紙面上で右方向）のインピーダンスを導出することによって、事故の発生有無を判定する。
【００２８】
第１段保護要素１０、第２段保護要素１１、第３段保護要素１２および、ブラインダ要素１３の各々は、変流器５Ａおよび計器用変圧器（図示せず）によって検出された、送電線Ｌの電流および電圧から測定されたインピーダンスにより、送電線Ｌについての事故検出または事故発生判定を実行する。
【００２９】
過電流検出要素１４（図２中５１Ｓで示す）は、変流器５Ａによって検出された電流に基づいて、過電流の発生時に送電線Ｌの短絡事故を検出する。
【００３０】
第１段保護要素１０、第２段保護要素１１および、第３段保護要素１２の各々は、それぞれの区間での事故発生の検出時に動作して、論理ハイレベル（以下、単にＨレベル）の信号を発生する。一方で、事故発生の非検出時には、第１段保護要素１０、第２段保護要素１１および、第３段保護要素１２の各出力信号は、論理ローレベル（以下、単にＬレベル）に維持される。ブラインダ要素１３は、自端から送電線方向での事故発生を検知したときに動作して、Ｈレベルの信号を出力する。一方で、ブラインダ要素１３の出力信号は、当該方向での事故発生の非検知時には、Ｌレベルに維持される。同様に、過電流検出要素１４は、過電流の検出時に動作してＨレベルの信号を出力する。一方、過電流の非検知時には、過電流検出要素１４の出力信号はＬレベルに維持される。
【００３１】
論理ゲート１５は、ブラインダ要素１３の出力信号および第３段保護要素１２の出力信号のＡＮＤ演算結果を出力する。論理ゲート１６は、第１段保護要素１０の出力信号と、論理ゲート１５の出力信号との間のＡＮＤ演算結果を出力する。論理ゲート１７は、第２段保護要素１１の出力信号と、論理ゲート１５の出力信号とのＡＮＤ演算結果を出力する。
【００３２】
自区間Ｓ１の全インピーダンスの３００〜４００％の区間に、自端から送電線方向での事故発生が検知されることによって、論理ゲート１５の出力がＨレベルに変化する。さらに、区間Ｓ２での事故発生の場合には、論理ゲート１６の出力がＨレベルに変化する。また、自区間Ｓ１の全インピーダンスの１５０％までの区間での事故発生の場合には、論理ゲート１７の出力がＨレベルに変化する。
【００３３】
論理ゲート１８は、論理ゲート１６の出力と、過電流検出要素１４の出力とのＡＮＤ演算結果を出力する。論理ゲート１９は、論理ゲート１７の出力と、過電流検出要素１４の出力とのＡＮＤ演算結果を出力する。論理ゲート２０は、論理ゲート１５の出力と、過電流検出要素１４の出力とのＡＮＤ演算結果を出力する。
【００３４】
したがって、送電線Ｌについて、過電流検出を伴って、自端から送電線方向での事故発生が検出されると、事故の発生位置（事故点７）と距離継電装置１００との距離に応じて、論理ゲート１８〜２０の少なくともいずれかがＨレベルに変化する。
【００３５】
タイマ２１〜２３（図２中４４ＳＴ１〜４４ＳＴ３で示す）は、論理ゲート１８〜２０の出力を、所定時間遅延させて出力する。たとえば、タイマ２１の出力信号は、論理ゲート１８の出力がＨレベルに変化してから遅延時間Ｔ１が経過したときに、Ｈレベルに変化する。タイマ２２および２３についても、論理ゲート１９および２０の出力信号に対して、遅延時間Ｔ２およびＴ３をそれぞれ付与するように動作する。遅延時間Ｔ１〜Ｔ３の間には、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３の関係がある。自端と事故点との距離が短い事故が検出される程、タイマ２１〜２３によって付与される遅延時間が短くなることが理解される。これにより、距離継電装置（変流器）の設置点と事故点との距離に応じた動作時限に従って、遮断器４Ａがトリップされる。
【００３６】
特に、第２段保護要素１１および第３段保護要素１２は、次区間の事故を検出するためのものであるため、タイマ２２，２３による遅延時間Ｔ２，Ｔ３は、次区間に設けられる距離継電装置との間での保護協調を考慮して設定する必要がある。
【００３７】
論理ゲート２４は、タイマ２１〜２３のＯＲ演算結果を、トリップ信号ＴＲとして出力する。したがって、タイマ２１〜２３のいずれかの出力がＨレベルに変化するのに応答して、遮断器４Ａをトリップさせるためのトリップ信号ＴＲが出力される。
【００３８】
なお、第１段保護要素１０、第２段保護要素１１、第３段保護要素１２および、ブラインダ要素１３の各々では、送電線の電圧および電流に基づくインピーダンス測定が必要である一方で、過電流検出要素１４では、取り込まれた電流と閾値の大小比較によって過電流を検出できる。したがって、過電流検出要素１４での演算負荷は、第１段保護要素１０、第２段保護要素１１、第３段保護要素１２および、ブラインダ要素１３の各々での演算負荷と比較して軽いことが理解される。
【００３９】
図２に示したリレー演算部４４の動作例について説明する。
図１の事故点７で送電線Ｌに短絡事故が発生すると、自区間Ｓ１のインピーダンスの８０〜９０％程度までの区間Ｓ２の事故を検出する第１段保護要素１０、第２段保護要素１１、第３段保護要素１２、ブラインダ要素１３および、過電流検出要素１４が動作する。すなわち、これらの要素の出力がＨレベルに変化する。
【００４０】
これにより、論理ゲート１５〜１７および１８〜２０の各出力が、Ｈレベルに変化する。その結果、タイマ２１によるカウントアップによる遅延時間Ｔ１が経過した後、論理ゲート２４は、トリップ信号ＴＲをオンする。トリップ信号ＴＲに応じて遮断器４Ａが開放されることにより、電源３０からの電力供給が中止される。したがって、最小限に事故区間を切離して、電力系統上での広範囲への事故波及を防止することができる。
【００４１】
次に、図３により、図１，２に示した比較例の距離継電装置を２回線の送電線に適用した場合の構成例を説明する。
【００４２】
図３を参照して、電源３０からの電力は、母線３１Ａに供給される。母線３１Ａには、送電線Ｌ１およびＬ２が接続される。送電線Ｌ１は、母線３１Ｂ１に接続されて、負荷３４Ｃ１へ交流電力を供給する。送電線Ｌ２は、母線３１Ｂ２に接続されて、負荷３４Ｃ２へ交流電力を供給する。送電線Ｌ１およびＬ２は、異なる回線のうちの同一相を構成する送電線である。
【００４３】
負荷３４Ｃ１は、母線３１Ｂ１を介して送電線Ｌ１からの電力の供給を受ける。同様に負荷３４Ｃ２は、母線３１Ｂ２を介して送電線Ｌ２からの電力の供給を受ける。
【００４４】
送電線Ｌ１には遮断器３２Ａ１および３２Ｂ１が配置される。遮断器３２Ａ１，３２Ｂ１にそれぞれ対応して、変流器３３Ａ１，３３Ｂ１が設けられる。変流器３３Ａ１，３３Ｂ１は、送電線Ｌ１の電流を検出する。送電線Ｌ１には、さらに、計器用変圧器（図示せず）が設けられる。距離継電装置１００Ａ１は、図１および図２に示された距離継電装置１００と同様に構成されて、送電線Ｌ１における事故発生を検出すると、遮断器３２Ａ１のトリップを指示するトリップ信号ＴＲ１をオンする。
【００４５】
送電線Ｌ２には、遮断器３２Ａ２および３２Ｂ２が設けられる。遮断器３２Ａ２および３２Ｂ２にそれぞれ対応して、変流器３３Ａ２および３３Ｂ２が設けられる。変流器３３Ａ２および３３Ｂ２は、送電線Ｌ２の電流を検出する。送電線Ｌ２には、さらに、計器用変圧器（図示せず）が設けられる。距離継電装置１００Ａ２は、図１および図２に示された距離継電装置１００と同様に構成されて、送電線Ｌ２における事故発生を検出すると、遮断器３２Ａ２のトリップを指示するトリップ信号ＴＲ２をオンする。
【００４６】
図３に示された電力系統では、送電線Ｌ１の事故点３７で短絡事故が発生すると、送電線Ｌ１に事故電流が流れ込む。距離継電装置１００Ａ１は、この事故電流と送電線Ｌ１の電圧を、変流器３３Ａ１および計器用変圧器（図示しない）により取込む。この結果、距離継電装置１００Ａ１は、送電線Ｌ１に発生した過電流に応答して、トリップ信号ＴＲ１をオンする。
【００４７】
これにより、遮断器３２Ａ１がトリップして事故点３７が電力系統より切離される。一方で、複数回線の電力系統の場合には、事故電流は事故の発生した送電線にしか流れ込まない。したがって、事故が発生していない他の送電線Ｌ２に配置されている距離継電装置１００Ａ２は動作しない。すなわち、遮断器３２Ａ２を遮断するためのトリップ信号ＴＲ２はオンされない。
【００４８】
このように図３の構成では、各回線の各送電線毎に、図１および図２に示した構成の距離継電装置１００を配置している。このようにすると、距離継電装置１００の配置個数が増加する。特に、各距離継電装置において、リレー演算部４４による演算処理をパラレルに実行するための構成（たとえば、マイクロプロセッサ）が必要になる。
【００４９】
［実施の形態１］
実施の形態１による距離継電装置では、複数回線間で同一相の送電線に対して統合配置される距離継電装置の構成を説明する。
【００５０】
図４は、本発明の実施の形態１による距離継電装置の概略構成を説明するブロック図である。
【００５１】
図４を参照して、実施の形態１による距離継電装置１０１は、図３に示したのと同様の電力系統に対して設けられる。図４に示す距離継電装置１０１は、図３と同様の送電線Ｌ１およびＬ２に対して、図３に示した距離継電装置１００Ａ１および１００Ａ２の機能を１台に集約したものに相当する。
【００５２】
距離継電装置１０１には、変流器３３Ａ１によって検出された送電線Ｌ１の電流Ｉ１と、変流器３３Ａ２によって検出された送電線Ｌ２の電流Ｉ２とが入力される。さらに、母線３１Ａを介して電気的に接続された送電線Ｌ１，Ｌ２の電圧は、両送電線Ｌ１，Ｌ２の共通値として取り扱う。すなわち、図示しない計器用変圧器から送電線Ｌ１，Ｌ２の電圧Ｖが取り込まれる。
【００５３】
距離継電装置１０１は、送電線Ｌ１およびＬ２のそれぞれの電流Ｉ１，Ｉ２と、送電線Ｌ１およびＬ２に共通の電圧Ｖとに基づいて、遮断器３２Ａ１のトリップ信号ＴＲ１と、遮断器３２Ａ２のトリップ信号ＴＲ２を出力する。
【００５４】
距離継電装置１０１は、送電線Ｌ１の電流Ｉ１と、送電線Ｌ２の電流Ｉ２との和電流に基づいて事故点を検出する。しかしながら、複数の送電線にそれぞれ設けられた変流器ごとに電流変流比（ＣＴ比）が異なる場合に、各変流器からの電流を単純に合計して和電流を求めると問題が生じる。具体的には、和電流に占める各送電線の電流の重み付けが均等でなくなるため、和電流に基づくインピーダンス測定によって事故点までの距離を正しく検知できなることにより、誤検出された事故点に従って遮断器を誤って動作あるいは非動作させてしまう虞がある。
【００５５】
距離継電装置１０１は、入力変換部５１Ａ，５１Ｂと、入力変換部５４と、Ａ／Ｄ変換器４２と、演算処理部１１０とを有する。演算処理部１１０は、リレー演算部１５０を有する。演算処理部１１０は、演算処理部４３と同様に、ソフトウェア処理および／またはハードウェアによって所定の演算処理を実行するためのマイクロプロセッサにより構成される。リレー演算部１５０は、上記演算処理によって実現される機能ブロックである。
【００５６】
入力変換部５１Ａは、一次巻線側に切換タップ５２Ａを有する変圧器である。すなわち、切換タップ５２Ａの選択を切換えることにより、変流器３３Ａ１の二次電流と、入力変換部５１Ａの二次電流との間の変換比を切換えることができる。
【００５７】
同様に、入力変換部５１Ｂは、一次巻線側に切換タップ５２Ｂを有する変圧器である。すなわち、切換タップ５２Ｂの選択を切換えることにより、変流器３３Ｂ１の二次電流と、入力変換部５１Ｂの二次電流との間の変換比を切換えることができる。
【００５８】
入力変換部５４は、入力変換部５１Ａの二次電流と、入力変換部５１Ｂの二次電流を変圧器によって合成することで和電流Ｉｓを生成するように構成される。切換タップ５２Ａ，５２Ｂによる巻数比の選択によって、電流Ｉ１および入力変換部５１Ａの二次電流の比と、電流Ｉ２および入力変換部５１Ｂの二次電流の比とが揃えられる。これにより、送電線Ｌ１（変流器３３Ａ１）および送電線Ｌ２（変流器３３Ａ２）の間でＣＴ比が整合された状態で、電流Ｉ１および電流Ｉ２の和電流Ｉｓが生成される。すなわち、和電流Ｉｓに対する電流Ｉ１および電流Ｉ２の重み付けは揃えられている。
【００５９】
Ａ／Ｄ変換器４２は、入力変換部５４の出力を所定周期でサンプリングすることによって、和電流Ｉｓを表すディジタル信号を出力する。リレー演算部１５０は、Ａ／Ｄ変換器４２の出力信号（すなわち、和電流Ｉｓ）に基づいて、トリップ信号ＴＲ１，ＴＲ２のオンオフを制御する。
【００６０】
図５は、リレー演算部１５０による演算処理のアルゴリズムを説明するための論理回路図である。
【００６１】
図５を参照して、リレー演算部１５０は、第１段保護要素６０と、第２段保護要素６１と、第３段保護要素６２と、ブラインダ要素６３と、過電流検出要素６４と、過電流検出要素８０とを有する。リレー演算部１５０は、さらに、論理（ＡＮＤ）ゲート６５〜７０，８１〜８３と、タイマ７１〜７３，８４〜８６と、論理（ＯＲ）ゲート７４，８７とを有する。
【００６２】
第１段保護要素６０（図５中ではΣ４４ＳＸ１で示す）は、ＣＴ比が整合された和電流Ｉｓに対して、図２に示した第１段保護要素１０と同様の演算処理を実行する。したがって、第１段保護要素６０は、送電線Ｌ１およびＬ２のいずれかで、自区間の全インピーダンスの８０〜９０％の区間で事故が検出されたときに動作する。
【００６３】
第２段保護要素６１（図５中ではΣ４４ＳＸ２で示す）は、ＣＴ比が整合された和電流Ｉｓに対して、図２に示した第２段保護要素１１と同様の演算処理を実行する。したがって、第２段保護要素６１は、送電線Ｌ１およびＬ２のいずれかで、自区間の全インピーダンスの１５０％までの区間で事故が検出されたときに動作する。
【００６４】
第３段保護要素６２（図５中ではΣ４４ＳＩで示す）は、ＣＴ比が整合された和電流Ｉｓに対して、図２に示した第３段保護要素１２と同様の演算処理を実行する。したがって、第３段保護要素６２は、送電線Ｌ１およびＬ２のいずれかで、自区間Ｓ１の全インピーダンスの３００〜４００％の区間で事故が検出されたときに動作する。
【００６５】
ブラインダ要素６３（図５中ではΣ４４ＳＩＲで示す）は、ＣＴ比が整合された和電流Ｉｓに対して、図２に示したブラインダ要素１３と同様の演算処理を実行する。したがって、ブラインダ要素６３は、送電線Ｌ１およびＬ２のいずれかで、自端から送電線Ｌ１，Ｌ２方向での事故が検出されたときに動作する。
【００６６】
このように、第１段保護要素６０、第２段保護要素６１、第３段保護要素６２および、ブラインダ要素６３の各々は、計器用変圧器（図示せず）によって検出された送電線Ｌ１，Ｌ２の電圧Ｖおよび和電流Ｉｓから測定されたインピーダンスにより、送電線Ｌ１，Ｌ２での事故検出または事故発生判定を実行する。
【００６７】
過電流検出要素６４（図５中１５１Ｓで示す）は、変流器３３Ａ１からの入力電流をＡ／Ｄ変換した信号に基づいて、過電流の発生時に送電線Ｌ１の短絡事故を検出する。過電流検出要素８０（図５中２５１Ｓで示す）は、変流器３３Ａ２からの入力電流をＡ／Ｄ変換した信号に基づいて、過電流の発生時に送電線Ｌ２の短絡事故を検出する。
【００６８】
論理ゲート６５〜６７は、第１段保護要素６０、第２段保護要素６１、第３段保護要素６２および、ブラインダ要素６３の出力に対して、図２に示した論理ゲート１５〜１７と同様に配置される。
【００６９】
論理ゲート６８、６９および７０は、過電流検出要素６４の出力信号と、論理ゲート６７、６６および６５の出力信号との間でのＡＮＤ演算結果をそれぞれ出力する。これに対して、論理ゲート８１、８２および８３は、過電流検出要素８０の出力信号と、論理ゲート６７、６６および６５の出力信号との間でのＡＮＤ論理積演算をそれぞれ実行する。
【００７０】
和電流Ｉｓに基づいて、ブラインダ要素１３と、第１段保護要素１０、第２段保護要素１１および第３段保護要素１２の少なくとも１つとが動作した場合には、過電流検出要素６４，８０の出力信号に基づいて、論理ゲート６８〜７０の出力信号または論理ゲート８１〜８３の出力信号が選択的にＨレベルに変化する。これにより、過電流が発生した送電線に対応するトリップ信号ＴＰ１またはＴＰ２がオンされる。
【００７１】
距離継電装置１０１においても、第１段保護要素６０、第２段保護要素６１、第３段保護要素６２および、ブラインダ要素６３による段階的なインピーダンス区間に対応した事故検出によって、変流器３３Ａ１，３３Ａ２の設置点から事故点までの距離が測定される。さらに、測定された事故点までの距離に応じた動作時限に従って、遮断器３２Ａ１または３２Ａ２がトリップされる。
【００７２】
たとえば、図４に示された電力系統において、送電線Ｌ１の事故点３７で短絡事故が発生すると、送電線Ｌ１だけに事故電流が流れ込む。一方で、送電線Ｌ２には、過電流は発生しない。事故点３７は、事故点７と同様に、遮断器３２Ａ１および３２Ｂ１の間の自区間のインピーダンスの８０〜９０％程度までの区間に存在するものとする。
【００７３】
変流器３３Ａ１によって取り出された送電線Ｌ１の事故電流と、変流器３３Ａ２によって取り出された送電線Ｌ２の電流とは、入力変換部５１Ａ，５１ＢによってＣＴ比が整合された後、入力変換部５４によって合成される。これにより、入力変換部５４は、ＣＴ比が整合された和電流Ｉｓを出力する。
【００７４】
Ａ／Ｄ変換器４２は、和電流Ｉｓをディジタル信号に変換した電流データを、演算処理部１１０へ送出する。さらに、Ａ／Ｄ変換器４２は、図示しない計器用変圧器からの送電線Ｌ１，Ｌ２の電圧Ｖをディジタル信号に変換した電圧データを、演算処理部１１０へ送出する。
【００７５】
リレー演算部１５０（図５）では、上記電圧データおよび電流データに基づいて、第１段保護要素６１、第２段保護要素６１、第３段保護要素６２、ブラインダ要素６３が動作して、これらの要素の出力がＨレベルに変化する。
【００７６】
さらに、送電線Ｌ１に対応する過電流検出要素６４が動作するので、論理ゲート６８〜７０の出力は、図２での論理ゲート１８〜２０と同様にＨレベルに変化する。一方、送電線Ｌ２に対応する過電流検出要素８０は動作しないので、論理ゲート８１〜８３の出力はＬレベルに維持される。
【００７７】
したがって、論理ゲート７４の出力は、タイマ７１によって遅延時間Ｔ１が付与されたタイミングでＨレベルに変化する。これにより、遮断器３２Ａ１をトリップさせるためのトリップ信号ＴＲ１がオンされる。一方で、論理ゲート８７の出力はＬレベルに維持されるので、トリップ信号ＴＲ２はオンされない。すなわち、距離継電装置１０１は、トリップ信号ＴＲ１，ＴＲ２を、図３での距離継電装置１００Ａ１，１００Ａ２と同様に出力できることが理解される。このように、リレー演算部１５０によって、図３の距離継電装置１００Ａ１および１００Ａ２でのリレー演算部４４（図２）の機能が集約されている。
【００７８】
さらに、リレー演算部１５０では、電流データおよび電圧データの両方に基づくインピーダンス演算が必要となる、第１段保護要素６０、第２段保護要素６１、第３段保護要素６２および、ブラインダ要素６３による演算処理は、和電流Ｉｓに対して実行されることにより、送電線Ｌ１および送電線Ｌ２に対して共通化されている。したがって、距離継電装置１００Ａ１，１００Ａ２の両方のリレー演算部４４による演算処理を単純に並列実行する構成と比較して、リレー演算部１５０（たとえば、マイクロプロセッサ）の演算負荷を軽減することが可能となる。言い換えると、複数の送電線に対応するリレー演算部の演算処理を単純に集約する構成では、高い演算負荷に対応可能な高速のリレー演算部（マイクロプロセッサ）が必要となる一方で、図５に示したリレー演算部１５０では、機能集約による演算負荷の増大を抑制することが可能である。
【００７９】
図４および図５に示された構成において、入力変換部５１Ａ，５１Ｂは「整合手段」に対応し、入力変換部５４は「生成手段」に対応する。また、リレー演算部１５０のうちの、第１段保護要素６０、第２段保護要素６１、第３段保護要素６２および、ブラインダ要素６３は「演算手段」に対応し、論理ゲート６５〜７０、８１〜８３，７４，８７およびタイマ７１〜７３，８４〜８６は「指令生成手段」に対応する。
【００８０】
このように、実施の形態１による距離継電装置１０１では、送電線毎に距離継電装置１００Ａ１，１００Ａ２を配置する構成と比較して、機能集約による配置個数の削減効果に加えて、リレー演算部による演算負荷（ＣＰＵ負荷）を軽減することが可能となる。これにより、複数の送電線を保護するために統合配置される距離継電装置を効率的に構成することができる。
【００８１】
特に、複数の送電線間でＣＴ比を整合して和電流Ｉｓを求める構成としているので、ＣＴ比が異なる変流器が設けられた複数の送電線間においても、事故点までの距離を誤検出することなく、距離継電装置を統合配置することが可能となる。
【００８２】
なお、実施の形態１では、２回線に属する２本の送電線に対して共通に配置される距離継電装置の構成を説明したが、Ｎ個（Ｎ：３以上の整数）の回線に属するＮ本の送電線に対して同様の構成を適用してもよい。このような構成でも、第１段保護要素６０〜第３段保護要素６２およびブラインダ要素６３といったインピーダンス演算を伴う要素では、Ｎ本の送電線の間でＣＴ比整合した和電流に対して演算が実行される。一方で、過電流検出要素は、Ｎ本の送電線のそれぞれについて独立に設けることが必要となる。
【００８３】
［実施の形態２］
以降の実施の形態では、距離継電装置内部でのデータ処理のバリエーションを説明する。
【００８４】
図６は、本発明の実施の形態２による距離継電装置１０２の概略構成を説明するブロック図である。
【００８５】
図６を参照して、距離継電装置１０２は、図４に示した距離継電装置１０１と同様の電力系統に対して設けられている。距離継電装置１０２は、図２の距離継電装置１０１と比較して、入力変換部５４の配置が省略されている点ならびに、演算処理部１１０に代えて演算処理部１１１が設けられている点が異なる。演算処理部１１１は、リレー演算部１５０（図４）に加えて、和電流生成部５５をさらに含む。演算処理部１１１は、演算処理部１１０と同様に、代表的にはマイクロプロセッサによって構成される。距離継電装置１０２のその他の部分の構成は、距離継電装置１０１（図４）と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００８６】
実施の形態２による距離継電装置１０２では、Ａ／Ｄ変換器４２は、入力変換部５１Ａおよび５１Ｂの二次電流をそれぞれ取込んでディジタル信号に変換する。すなわちＡ／Ｄ変換器４２は、送電線Ｌ１の電流Ｉ１および送電線Ｌ２の電流Ｉ２の両方について、ＣＴ比が整合された電流データを出力する。
【００８７】
和電流生成部５５は、Ａ／Ｄ変換器４２によって出力された電流データ（ディジタル信号）に基づいて和電流を生成する。すなわち、和電流生成部５５は、ディジタル信号に対する演算、すなわちソフトウェア処理によって、ＣＴ比が整合された和電流Ｉｓを求めている。リレー演算部１５０は、和電流生成部５５によって得られた和電流Ｉｓに基づいて、実施の形態１で説明したのと同様の演算処理を実行することにより、トリップ信号ＴＲ１，ＴＲ２のオンオフを制御する。
【００８８】
図６に示された構成において、入力変換部５１Ａ，５１Ｂは「整合手段」に対応し、和電流生成部５５は「生成手段」に対応する。
【００８９】
このように、実施の形態２による距離継電装置１０２では、送電線Ｌ１，Ｌ２間でのＣＴ比の整合処理までをハードウェア（変圧器）で実行するとともに、ＣＴ比が整合された電流間同士の和電流を求める処理は、ソフトウェア処理によって実行される。
【００９０】
このように構成しても、実施の形態１と同様に、複数の送電線を一括保護するための距離継電装置の機能を集約した距離継電装置を構成することができる。さらに実施の形態１の構成と比較して、ハードウェア（入力変換部５４）の配置が省略できるので、装置を小型化することが可能となる。
【００９１】
［実施の形態３］
図７は、実施の形態３による距離継電装置１０３の構成を説明するためのブロック図である。
【００９２】
図７を参照して、実施の形態３による距離継電装置１０３は、実施の形態２による距離継電装置１０２の構成と比較して、変圧器で構成された入力変換部５１Ａ，５１Ｂに代えて、入力変換部４１Ａ，４１Ｂを有する。さらに、距離継電装置１０３は、図６に示した演算処理部１１１に代えて、演算処理部１１２を有する。演算処理部１１２は、演算処理部１１１と同様の和電流生成部５５およびリレー演算部１５０に加えて、整合処理部５６をさらに有する。演算処理部１１２は、演算処理部１１０，１１１と同様に、代表的にはマイクロプロセッサによって構成される。距離継電装置１０３のその他の部分の構成は、距離継電装置１０２（図６）と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００９３】
入力変換部４１Ａは、送電線Ｌ１に設けられた変流器３３Ａ１の二次電流に応じた電圧を出力する。同様に、入力変換部４１Ｂは、送電線Ｌ２に設けられた変流器３３Ａ２の二次電流に応じた電圧を出力する。
【００９４】
Ａ／Ｄ変換器４２は、入力変換部４１Ａが出力したアナログ電圧および入力変換部４１Ｂが出力したアナログ電圧をディジタル信号に変換する。すなわち、Ａ／Ｄ変換器４２が出力するディジタル信号は、変流器３３Ａ１，３３Ａ２の間でのＣＴ比の整合処理が未完の電流Ｉ１，Ｉ２を示すものである。
【００９５】
整合処理部５６は、Ａ／Ｄ変換器４２の出力信号に対して、送電線Ｌ１の電流Ｉ１および送電線Ｌ２の電流Ｉ２の間でＣＴ比を整合させるための演算処理を実行する。
【００９６】
図８は、整合処理部５６の動作を詳細に説明するための機能ブロック図である。
図８を参照して、整合処理部５６は、整合係数算出部５７と、整合演算部５８とを有する。整合係数算出部５７は、送電線Ｌ１の電流Ｉ１に対する整合係数Ｋ１と、送電線Ｌ２の電流Ｉ２に対する整合係数Ｋ２とを算出する。
【００９７】
図８の例では、送電線Ｌ１に設けられた変流器３３Ａ１のＣＴ比が３０００／１Ａであり、送電線Ｌ２に設けられた変流器３３Ａ２のＣＴ比は１０００／１Ａである。ここで、送電線Ｌ１およびＬ２に各々３０００Ａの電流が流れたとすると、変流器３３Ａ１の二次電流が１Ａになるのに対して、変流器３３Ａ２の出力は３Ａとなる。
【００９８】
ここで、整合係数算出部５７は、整合係数Ｋ１，Ｋ２を、変流器３３Ａ１，３３Ａ２のＣＴ比に応じて算出する。具体的には、変流器それぞれのＣＴ比と、最大のＣＴ比との比に従って整合係数Ｋ１，Ｋ２が算出される。
【００９９】
具体的には、ＣＴ比の最大値３０００／１Ａを基準に、電流Ｉ１に対する整合係数Ｋ１は、Ｋ１＝（３０００／１Ａ）／（３０００／１Ａ）＝１と算出される。これに対して、整合係数Ｋ２は、Ｋ２＝（１０００／１Ａ）／（３０００／１Ａ）＝１／３と算出される。
【０１００】
整合演算部５８は、Ａ／Ｄ変換器４２から出力される電流Ｉ１，Ｉ２のそれぞれに対して、整合係数Ｋ１，Ｋ２を乗算する。これにより、送電線Ｌ１については、ＣＴ比の整合処理の結果、１Ａ×Ｋ１＝１Ａが得られる。同様に、送電線Ｌ２の電流Ｉ２についても、３０００Ａの電流に対して、３Ａ×Ｋ２＝１Ａの電流が得られる。すなわち、送電線Ｌ１，Ｌ２の電流Ｉ１，Ｉ２の重み付けが揃えられている。このように、整合処理部５６の出力電流では、送電線Ｌ１，Ｌ２の間での変流器のＣＴ比が整合されている。
【０１０１】
再び図７を参照して、和電流生成部５５は、整合処理部５６によってＣＴ比が整合された電流の間で和電流Ｉｓを求める。この結果、リレー演算部１５０に対しては、実施の形態１，２と同等の和電流Ｉｓが入力される。したがって、実施の形態３による距離継電装置１０３によって、実施の形態１，２による距離継電装置１０１，１０２と同様のトリップ信号ＴＲ１，ＴＲ２を出力することができる。
【０１０２】
図７および図８に示された構成において、整合処理部５６は「整合手段」に対応し、和電流生成部５５は「生成手段」に対応する。
【０１０３】
実施の形態３による距離継電装置１０３によれば、変流器３３Ａ１，３３Ａ２の二次電流を取り込んだ後の演算処理を、ＣＴ比整合演算を含めてすべてディジタル信号処理、すなわちソフトウェア処理によって実行することができる。このため、ハードウェア要素の配置をさらに省略できるので、装置を小型化することが可能となる。
【０１０４】
なお、実施の形態２および３による距離継電装置１０２，１０３についても、実施の形態１による距離継電装置１０１と同様に、３以上のＮ回線にそれぞれ属するＮ本の送電線に対する距離継電装置の機能を集約するように設けることも可能である。
【０１０５】
実施の形態１〜３による距離継電装置の間では、送電線の電流・電圧に基づく事故検出の機能は同等である一方で、事故検出処理におけるハードウェア処理およびソフトウェア処理の切り分けが異なる。したがって、マイクロプロセッサのスペックや、ハードウェア要素の許容配置スペース等を考慮して、実施の形態１〜３による構成を使い分けることが好ましい。
【０１０６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０７】
４Ａ，４Ｂ，３２Ａ１，３２Ｂ１，３２Ａ２  遮断器、５Ａ，３３Ａ１，３３Ｂ１，３３Ａ２，３３Ｂ２，変流器、７，３７  事故点、８Ａ，８Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ１，３１Ｂ２  母線、１０  第１段保護要素、１１，６１  第２段保護要素、１２，６２  第３段保護要素、１３，６３  ブラインダ要素、１４，６４，８０  過電流検出要素、１５〜２０，６５〜７０，８１〜８３  論理（ＡＮＤ）ゲート、２４，７４，８７  論理（ＯＲ）ゲート、２１〜２３，７１〜７３，８４〜８６  タイマ、３０  電源、３４，３４Ｃ１，３４Ｃ２  負荷、４１，４１Ａ，４１Ｂ，５１Ａ，５１Ｂ，５４  入力変換部、４２  Ａ／Ｄ変換器、４３，１１０〜１１２  演算処理部、４４，１５０  リレー演算部、５２Ａ，５２Ｂ  切換タップ、５５  和電流生成部、５６  整合処理部、５７  整合係数算出部、５８  整合演算部、１００，１００Ａ１，１００Ａ２，１０１〜１０３  距離継電装置、Ｉ１，Ｉ２  電流（送電線）、Ｉｓ  和電流（ＣＴ比整合後）、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２  送電線、Ｓ１  自区間、Ｓ２  インピーダンス整定区間（８０〜９０％）、ＴＲ，ＴＲ１，ＴＲ２  トリップ信号。
【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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