(57)【要約】【課題】安価な方法で電磁誘導の影響による誤動作を防止することが可能な電流差動リレー装置を提供する。【解決手段】電流差動リレー装置１において、比率差動演算部１７は、変圧器４の１次電流、２次電流および中性点電流の各検出値に基づいて比率差動演算を行う。整定値調整部１６は、比率差動演算において変圧器４の内部事故であるか否かの判定基準となる整定値Ｋ１を調整する。整定値調整部１７は、第１の判定値ＩＤと第２の判定値ＩＭとの比較に基づいて整定値Ｋ１を調整する。ここで、第１の判定値ＩＤは、１次電流および２次電流の少なくとも一方ならびに中性点電流の各検出値から計算される零相電流の大きさである。第２の判定値ＩＭは、第１の判定値の計算において１次および２次電流の検出値と中性点電流の検出値のうちの一方の符号を反転するとともに、中性点電流を予め定める定数倍することによって得られる値である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器の１次巻線を流れる１次電流、前記変圧器の２次巻線を流れる２次電流、ならびに前記１次または２次巻線の中性点もしくは前記１次および２次巻線に共通に設けられた中性点を流れる中性点電流の各検出値をＡＤ（Analog  to  Digital）変換するＡＤ変換器と、
ＡＤ変換された前記１次電流、２次電流および中性点電流の各検出値に基づいて比率差動演算を行う比率差動演算部と、
前記比率差動演算において前記変圧器の内部事故であるか否かの判定基準となる整定値を調整する整定値調整部とを備え、
前記整定値調整部は、第１の判定値と第２の判定値との比較に基づいて前記整定値を調整し、
前記第１の判定値は、前記１次電流および前記２次電流のうち前記中性点を有する巻線を流れる電流の検出値と前記中性点電流の検出値とから計算される零相回路の差電流の大きさであり、
前記第２の判定値は、前記第１の判定値の計算において、前記１次および２次電流の検出値と前記中性点電流の検出値とのうちの一方の符号を反転するとともに、前記中性点電流の検出値を予め定める定数倍することによって得られる値である、電流差動リレー装置。
【請求項２】
前記予め定める定数は、前記１次電流、２次電流および中性点電流の各検出値に含まれている、電磁誘導による誤差分がキャンセルするように設定される、請求項１に記載の電流差動リレー装置。
【請求項３】
前記変圧器は、Ｙ−Δ結線またはΔ−Ｙ結線の３相変圧器であり、
前記第１の判定値は、Ｙ巻線に接続される３相電線の電流と中性点電流とを加算した値の大きさであり、
前記第２の判定値は、前記３相電線の電流から中性点電流の３倍を減算した値の大きさである、請求項１または２に記載の電流差動リレー装置。
【請求項４】
前記変圧器は、オート変圧器であり、
前記第１の判定値は、前記変圧器の１次電流と２次電流と中性点電流とを加算した値の大きさであり、
前記第２の判定値は、前記１次電流と前記２次電流との和から前記中性点電流の２倍を減算した値の大きさである、請求項１または２に記載の電流差動リレー装置。
【請求項５】
母線に接続される複数の回線の各電流の検出値をＡＤ（Analog  to  Digital）変換するＡＤ変換器と、
ＡＤ変換された前記複数の回線の各電流の検出値に基づいて比率差動演算を行う比率差動演算部と、
前記比率差動演算において前記母線の内部事故であるか否かの判定基準となる整定値を調整する整定値調整部とを備え、
前記整定値調整部は、第１の判定値と第２の判定値との比較に基づいて前記整定値を調整し、
前記第１の判定値は、前記複数の回線の各電流の検出値から計算される零相回路の差電流の大きさであり、
前記第２の判定値は、前記第１の判定値の計算において、前記複数の回線のうち各奇数番目の配列順の回線を流れる電流の検出値と、各偶数番目の配列順の回線を流れる電流の検出値とのうちの一方の符号を反転することによって得られる値である、電流差動リレー装置。
【請求項６】
前記整定値調整部は、
前記第１の判定値が予め定める範囲内にあるという第１の条件、前記第２の判定値が第１の基準値より小さいという第２の条件、前記第２の判定値の前記第１の判定値に対する比が第２の基準値より大きいという第３の条件、および前記第２の判定値から前記第１の判定値を減算した値が第３の基準値よりも大きいという第４の条件の成否を判定し、
前記第１および第２の条件がともに成立する場合、もしくは、前記第１、第３および第４の条件がともに成立する場合に、前記整定値をより大きな値に変更するように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電流差動リレー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に設けられた変圧器または母線等を保護するための電流差動リレー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
保護リレー装置は、電力系統の保護すべき領域（保護区間）に故障があるか否かを判定し、保護区間に故障を検出するとその故障区間を系統より切り離すために、対応する遮断器に対して開放指令を出力するものである。したがって、保護区間内で故障が発生していないときに誤動作をすることは許されない。誤動作の原因として、電力系統への雷撃による雷サージ、遮断器および断路器などの開閉サージ、保護区間外に生じた大電流に起因した電磁誘導などが挙げられる。
【０００３】
電磁誘導の影響が問題となるのは、スイッチギア盤などのように、保護リレー装置が遮断器などと共に金属製の箱に収納される場合である。この場合、保護リレー装置の近傍に電力系統の１次電線が配置されるので、その１次電線に数１０ｋＡの電流が流れる可能性があり、電磁誘導の影響が無視できなくなる。
【０００４】
また、保護リレー装置のうちでも電流差動リレーは電磁誘電の影響を特に受けやすい。電流差動リレーでは、保護区間に流れ込む全ての電流を検出してその総和が０であるか否かを判定するので、各検出信号に重畳する誘導起電力が微弱であっても、各検出信号を足し合わせた場合に誘導起電力の影響が無視できなくなることがあるからである。
【０００５】
従来の保護リレー装置では、電磁誘導対策として、磁気遮蔽筐体を用いる方法、プリント基板上の配線パターンのループ面積を小さくする方法、アナログ入力部に設けられている補助変成器の２次巻線を２個以上の巻線に分割し、各分割巻線の極性を逆にして誘導電流を打ち消す方法などが提案されている（たとえば、特開２０１１−２２３８７３号公報（特許文献１）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２２３８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来技術のうち、磁気遮蔽筐体を用いる方法および分割２次巻線を用いる方法は、ハードウェアの変更を要するのでコスト増につながりやすい。また、完全な磁気遮蔽を行おうとすると筐体が大型化するという問題もある。回路基板上の配線パターンのループ面積を小さくする方法は、特に問題となる補助変成器に生じる誘導起電力を抑制できない。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであって、その目的は、安価な方法で電磁誘導の影響による誤動作を防止することが可能な電流差動リレー装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の電流差動リレー装置は、ＡＤ（Analog  to  Digital）変換器と、比率差動演算部と、整定値調整部とを備える。ＡＤ変換器は、変圧器の１次巻線を流れる１次電流、変圧器の２次巻線を流れる２次電流、ならびに１次または２次巻線の中性点もしくは１次および２次巻線に共通に設けられた中性点を流れる中性点電流の各検出値をＡＤ変換する。比率差動演算部は、ＡＤ変換された１次電流、２次電流および中性点電流の各検出値に基づいて比率差動演算を行う。整定値調整部は、比率差動演算において変圧器の内部事故であるか否かの判定基準となる整定値を調整する。ここで、整定値調整部は、第１の判定値と第２の判定値との比較に基づいて整定値を調整する。第１の判定値は、１次電流および２次電流のうち中性点を有する巻線を流れる電流の検出値と中性点電流の検出値とから計算される零相回路の差電流の大きさである。第２の判定値は、第１の判定値の計算において、１次および２次電流の検出値と中性点電流の検出値とのうちの一方の符号を反転するとともに、中性点電流の検出値を予め定める定数倍することによって得られる値である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、第１および第２の判定値との比較に基づいて整定値を調整することによって、事故の有無の判定を内部事故時でのみ高感度に行うようにすることができる。これによってハードウェアの変更を伴わずに電磁誘導に起因した誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態による電流差動リレー装置の構成を示すブロック図である。
【図２】電流差動リレー装置に対する電磁誘導の影響について説明するための図である。
【図３】図１のデジタル信号処理部の動作を示すフローチャートである。
【図４】整定値制御部の動作を示すブロック図である。
【図５】内部地絡故障の場合の、第２の差電流および抑制電流とパラメータｍとの関係を示す図である。
【図６】第２の実施形態による電流差動リレー装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図６のデジタル信号処理部の動作を示すフローチャートである。
【図８】第３の実施形態による電流差動リレー装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８のデジタル信号処理部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、各実施形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
［電流差動リレー装置の構成］
図１は、第１の実施形態による電流差動リレー装置の構成を示すブロック図である。図１を参照して、電流差動リレー装置１は、１次側がＹ巻線であり２次側がΔ巻線であるＹ−Δ結線方式の三相変圧器４を保護する。変圧器４の１次側に電流変成器５Ａ，５Ｂ，５Ｃが設けられ、変圧器４の２次側に電流変成器６Ａ，６Ｂ，６Ｃが設けられる。さらに、変圧器４の１次側巻線の中性点ＮＰと接地極ＧＮＤとの間を接続する接地線に電流変成器７が設けられる。これらの電流変成器によって検出された１次巻線を流れる１次電流Ｉａ１，１ｂ１，Ｉｃ１、２次巻線を流れる２次電流Ｉａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２、および１次巻線の中性点を流れる中性点電流ＩＮを表す信号が電流差動リレー装置１に取り込まれる。
【００１４】
電流差動リレー装置１は、マイクロコンピュータをベースに構成されたデジタル保護リレー装置である。図１に示すように、電流差動リレー装置１は、入力変換ブロック２と、アナログ回路１１と、フィルタ処理部１２と、補正処理部１３と、第１の差電流・抑制電流演算部１４と、第２の差電流・抑制電流演算部１５と、整定値制御部１６と、比率差動演算部１７と、故障判定部１８と、出力回路１９とを含む。
【００１５】
入力変換ブロック２は、電流変成器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７にそれぞれ対応する複数の補助変成器（図２の参照符号３）を含む。補助変成器によって、対応する電流変成器の２次電圧信号が電流差動リレー装置１に適した大きさの電圧信号に変換される。
【００１６】
アナログ回路１１は、図示しないアナログフィルタ、サンプルホールド回路、ＡＤ（Analog  to  Digital）変換器などを含む。アナログフィルタは、ＡＤ変換の際の折り返し誤差を除去するためのローパスフィルタである。サンプルホールド回路は、変圧器の１次電流、２次電流、および中性点電流を表す電圧信号にそれぞれ対応して設けられ、対応する電圧信号をサンプリングして保持する。ＡＤ変換器は、サンプルホールド回路に保持されている信号をＡＤ変換する。ＡＤ変換されたデジタルデータはマイクロコンピュータに取り込まれる。
【００１７】
フィルタ処理部１２、補正処理部、第１の差電流・抑制電流演算部１４、第２の差電流・抑制電流演算部１５、整定値制御部１６、比率差動演算部１７、および故障判定部１８は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）によるソフトウェア処理によって実現される。以下、これらの構成要素１２〜１８をまとめて、デジタル信号処理部２１と称する。
【００１８】
デジタル信号処理部２１は、アナログ回路１１から出力されたデジタル信号に基づいてリレー演算を行い、リレー演算の結果に基づいて、保護対象である変圧器４に故障があるか否かを判定する。デジタル信号処理部２１を構成する各構成要素１２〜１８の詳細な機能は、図３のフローチャートを参照して後述する。
【００１９】
出力回路１９は、デジタル信号処理部２１の判定結果に基づいて、変圧器４の内部故障の場合には、変圧器４を電力系統から切り離すために、図示しない遮断器に対して開放信号２０を出力する。遮断器は、通常、電流変成器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７よりも変圧器４に近い側に設置される。遮断器が開放されることによって変圧器４が電力系統から切り離される。
【００２０】
［電磁誘導の影響について］
図２は、電流差動リレー装置に対する電磁誘導の影響について説明するための図である。
【００２１】
図２を参照して、電流差動リレー装置１には、近傍の電力線によって生じる磁界（磁力線ＭＬ）の影響を受ける。磁界（磁力線ＭＬ）の方向は、近傍の電力線の配置状態に応じて異なる。たとえば、図２（Ａ）に示すように上下方向（Ｚ方向）、図２（Ｂ）に示すように左右方向（Ｙ方向）、図２（Ｃ）に示すように前後方向（Ｘ方向）に磁力線ＭＬが生じ得る。電流差動リレー装置１は、どのような方向に磁界が印加されても、誘導起電力によって誤動作しないようにする必要がある。
【００２２】
電流差動リレー装置１は、通常、金属ケースなどの筐体内に内蔵される。筐体内には、図１で説明した入力変換ブロック２、アナログ回路１１、デジタル信号処理部２１、および出力回路１９が内蔵される。これらのうち、入力変換ブロック２に設けられる補助変成器３が、特に電磁誘導の影響を受けやすい。
【００２３】
電磁誘導の影響が全くない場合には、電流変成器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７からの信号は補助変成器３で正しく変換される。一方、電磁誘導の影響がある場合には、電流変成器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７からの信号に誘導起電力が重畳する。ここで、通常の電流差動リレー装置では、同一仕様の補助変成器がすべての入力信号に対して用いられる。したがって、磁力線ＭＬが各補助変成器３を均等に貫くとすれば、各補助変成器３でほぼ同一の大きさの誘導起電力が生じることになる。この誘電起電力が、電流差動リレー装置１の誤動作の原因となる。
【００２４】
［電流差動リレー装置の動作］
図３は、図１のデジタル信号処理部の動作を示すフローチャートである。以下、図１および図３を参照して、デジタル信号処理部２１の動作についてさらに説明する。
【００２５】
まず、フィルタ処理部１２は、ＡＤ変換後のデータに対して変圧器保護に必要なフィルタ処理を行う。ＡＤ変換時のサンプリングレートは、たとえば、９６×ｆｎ（ｆｎは電力系統の定格周波数）であるのに対して、フィルタ処理部１２によってフィルタリングされた結果、サンプリングレートが１２×ｆｎもしくは１６×ｆｎに変換される。１２×ｆｎの場合、定格周波数の３０度ごとに変圧器の１次電流Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１、２次電流Ｉａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２、および中性点電流ＩＮのデータが得られる（ステップＳ１００）。
【００２６】
補正処理部１３は、位相補正およびゲイン補正を行う。位相補正では、変圧器４の１次側の位相と２次側の位相とが合わせられる。Ｙ−Δ結線の場合には、１次電流Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１に対してΔ演算を行うことによって位相を合わせることができる。なお、Δ演算とは、（Ｉａ１−Ｉｂ１）、（Ｉｂ１−Ｉｃ１）、（Ｉｃ１−Ｉａ１）のような相間の差分をとる処理をいう。
【００２７】
ゲイン補正では、変圧器４の変圧比および電流変成器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７の変成比に基づいて、負荷電流が変圧器を流れる正常時に、比率差動演算で用いる差電流が零になるようにゲインが補正される。以下では、簡単のために、変圧器４の変成比を補正するように、電流変成器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７の変成比が設定されているとする。
【００２８】
比率差動演算は、変圧器４の保護とＹ巻線の保護とに分けることができる。まず、変圧器保護について説明する。演算部１４は、比率差動演算に用いる差電流ＩＤａ，ＩＤｂ，ＩＤｃを、
ＩＤａ＝｜（Ｉａ１−Ｉｂ１）＋Ｉａ２｜      …(1)
ＩＤｂ＝｜（Ｉｂ１−Ｉｃ１）＋Ｉｂ２｜      …(2)
ＩＤｃ＝｜（Ｉｃ１−Ｉａ１）＋Ｉｃ２｜      …(3)
に従って算出する（ステップＳ１０５）。なお、上式において、｜｜の記号は実効値を表す。実効値に代えて振幅値を演算に用いてもよい。この明細書では、実効値および振幅値を総称して大きさと称する場合がある。
【００２９】
演算部１４は、さらに、比率差動演算に用いる抑制電流ＩＲａ，ＩＲｂ，ＩＲｇを、
ＩＲａ＝ｍａｘ（｜Ｉａ１−Ｉｂ１｜，｜Ｉａ２｜）      …(4)
ＩＲｂ＝ｍａｘ（｜Ｉｂ１−Ｉｃ１｜，｜Ｉｂ２｜）      …(5)
ＩＲｃ＝ｍａｘ（｜Ｉｃ１−Ｉａ１｜，｜Ｉｃ２｜）      …(6)
に従って算出する（ステップＳ１１０）。なお、上式において関数ｍａｘは引数のうちで最大のものを表す。なお、実効値の最大値に代えて、スカラー和を抑制電流としてもよい。
【００３０】
比率差動演算部１７は、
ＩＤａ＞Ｋ２      …(7)
ＩＤａ＞Ｐ２・ＩＲａ      …(8)
が成立するか否かを判定する（ステップＳ１４５）。故障判定部１８は、上式（７）および（８）が共に満たされる場合に、変圧器内部に故障（短絡故障、地絡故障）があると判定する（ステップＳ１５０）。なお、上式（７）、（８）において、Ｋ２およびＰ２は定数である。ＩＤｂ，ＩＲｂ，ＩＤｃ，ＩＲｃについても同様の判定が行われる。
【００３１】
上記の演算では、Ｉａ１−Ｉｂ１のように変圧器４の１次電流が差分されるので、電磁誘導による誤差はキャンセルされる。したがって、差電流ＩＤａ，ＩＤｂ，ＩＤｃの演算では１個の補助変成器に重畳される誘電起電力のみが誤差となるので、電磁誘導の影響を無視することができる。
【００３２】
次に、Ｙ巻線の保護について説明する。演算部１４は、Ｙ巻線保護のための比率差動演算に用いる差電流ＩＤｇ（以下、第１の差電流とも称する）を、
ＩＤｇ＝｜Ｉａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ１＋ＩＮ｜      …(9)
に従って算出する（ステップＳ１０５）。すなわち、Ｙ巻線に接続された３相電線を流れる１次電流Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１と中性点電流ＩＮとを加算し、加算結果の実効値が差電流ＩＤｇとして算出される（１次電流の極性と中性点電流の極性とは正常時または外部地絡故障時に上記の加算結果が０となるように選択される）。
【００３３】
演算部１４は、さらに、Ｙ巻線保護のための比率差動演算に用いる抑制電流ＩＲｇ（以下、第１の抑制電流とも称する）を、
ＩＲｇ＝ｍａｘ（｜Ｉａ１｜，｜Ｉｂ１｜，｜Ｉｃ１｜，｜ＩＮ｜）      …(10)
に従って算出する（ステップＳ１１０）。なお、実効値の最大値に代えてスカラー和を抑制電流としてもよい。
【００３４】
比率差動演算部１７は、
ＩＤｇ＞Ｋ１      …(11)
ＩＤｇ＞Ｐ１・ＩＲｇ      …(12)
が成立するか否かを判定する（ステップＳ１３５）。故障判定部１８は、上式（１１）および（１２）が共に満たされる場合に、Ｙ巻線に地絡故障があると判定する（ステップＳ１４０）。なお、上式（１１）、（１２）において、Ｋ１およびＰ１は定数である。
【００３５】
上記の差電流ＩＤｇの演算では、４個の補助変成器に生じる誘導起電力が加算されるので、電磁誘導による誤差が無視できないレベルとなり得る。具体的に、電磁誘導による補助変成器１個の誤差分をＩｅとすると、電磁誘導による誤差を考慮した差電流ＩＤｇ（以下、差電流ＩＤｇｅと記載する）は、
IDge＝|(Ia1＋Ie)＋(Ib1＋Ie)＋(Ic1＋Ie)＋(IN＋Ie)|
＝|Ia1＋Ib1＋Ic1＋IN＋4・Ie|＝|Dg＋4・Ie|      …(13)
で表される。
【００３６】
上式（１３）の４・Ｉｅが電流差動リレーの動作感度を超えると誤動作する可能性がある。そこで、演算部１５は、以下に示すように第２の差電流ＩＤ（第１の判定値とも称する）および第２の抑制電流ＩＭ(第２の判定値とも称する）を算出する（ステップＳ１１５，Ｓ１２０）。整定値制御部１６は、算出した第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭに基づいて、整定値Ｋ１を変更すべきか否かを判定する（ステップＳ１２５）。具体的に、整定値制御部１６は、変圧器内部の地絡故障でなく、電磁誘導による誤差の影響があると判定すると（ステップＳ１２５でＹＥＳ）、整定値Ｋ１をＫ１＋ＫＭ（ただし、ＫＭ＞４Ｉｅ）に増加させる（ステップＳ１３０）。これによって、Ｙ巻線保護用の電流差動リレー要素の誤動作を防止することができる。以下、演算部１５および整定値制御部１６の動作についてさらに詳しく説明する。
【００３７】
［比率差動演算の整定値の制御］
前述の式（９）は零相回路の差電流であるので負荷電流の影響がない。したがって、演算部１５は、前述の式（９）を用いて第２の差電流ＩＤを計算する。すなわち、ＩＤ＝ＩＤｇとする。電磁誘導による誤差分Ｉｅを考慮した場合には、第２の差電流ＩＤは、式（１３）のＩＤｇｅで与えらえる。
【００３８】
演算部１５は、さらに、電磁誘導の影響をキャンセルするように、第２の抑制電流ＩＭを、
ＩＭ＝｜Ｉａ１＋Ｉｅ＋Ｉｂ１＋Ｉｅ＋Ｉｃ１＋Ｉｅ−３・（ＩＮ＋Ｉｅ）｜
＝｜（Ｉａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ１）−３・ＩＮ｜      …(14)
に従って算出する。具体的には、第２の差電流ＩＤの計算において、１次電流Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１と中性点電流ＩＮとのうちの一方の符号を反転するとともに（上式では中性点電流ＩＮの符号が反転される）、中性点電流ＩＮを予め定める定数倍（この例では、３倍）することによって第２の抑制電流ＩＭが得られる。上式（１４）で与えられる第２の抑制電流ＩＭは、負荷電流が流れる通常時には、電磁誘導の影響の有無にかかわらず０になる。
【００３９】
以下、電力系統の状態に応じて第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭの値がどのように変化するかについて説明する。整定値制御部１６が整定値Ｋ１を変更するか否かの判定方法は、以下の計算結果に基づくものである。
【００４０】
（ｉ）  通常負荷時、外部短絡故障、変圧器内部の２相および３相短絡故障の場合
Ｉａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ１＝ＩＮ＝０であるので、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭは、
ＩＤ＝｜Ｉａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ＋ＩＮ＋４・Ｉｅ｜＝｜４・Ｉｅ｜      …(15)
ＩＭ＝＝｜（Ｉａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ１）−３ＩＮ｜＝０      …(16)
で与えられる。
【００４１】
（ｉｉ）  外部１相地絡故障、外部２相地絡故障の場合
地絡故障が変圧器４の１次側で生じたとする。地絡故障電流をＩｆとすれば、Ｉａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ１＝−ＩＮ＝Ｉｆであるので、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭは、
ＩＤ＝｜Ｉａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ１＋ＩＮ  ＋  ４Ｉｅ｜＝｜４Ｉｅ｜      …(17)
ＩＭ＝｜（Ｉａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ１）−３ＩＮ｜＝｜４Ｉｆ｜      …(18)
で与えられる。
【００４２】
（ｉｉｉ）  内部１相地絡故障、内部２相地絡故障の場合
地絡故障がＹ巻線の内部で生じているとすると、地絡故障電流Ｉｆを用いてＩａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ１＝Ｉｆの関係が成り立つ。この場合、中性点電流ＩＮは、ＩＮ＝ｍ×Ｉｆ（ただし、０≦ｍ≦１）と表されるので、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭは、
ＩＤ＝｜Ｉａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ１＋ＩＮ＋４Ｉｅ｜
＝｜（１＋ｍ）Ｉｆ＋４・Ｉｅ｜      …(19)
ＩＭ＝｜（Ｉａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ１）−３ＩＮ｜
＝｜（１−３ｍ）Ｉｆ｜      …(20)
で与えられる。
【００４３】
図４は、整定値制御部の動作を示すブロック図である。図４を参照して、整定値制御部１６は、判定部３０と、ＡＮＤ回路３１，３２と、ＯＲ回路３３と、整定値設定部３４とを含む。
【００４４】
判定部３０は、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭと定数Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｑとの関係について、
Ｍ１＞ＩＤ＞Ｍ２      …(21A)
ＩＭ＜Ｍ３      …(21B)
ＩＭ＞ＩＤ／Ｑ      …(21C)
ＩＭ−ＩＤ＞Ｍ４      …(21D)
で表される式（２１Ａ）〜（２１Ｄ）が成立するか否かを判定する。
【００４５】
ただし、定数Ｍ１、Ｍ２は、
Ｍ１＞４Ｉｅ＋Ｍ２      …(22)
Ｍ２＞（負荷電流状態での誤差分（電流変成器の誤差など））      …(23)
の関係を満たすように設定される。
【００４６】
定数Ｍ３，Ｍ４，Ｑは、
Ｍ３＞３相の平衡誤差分、かつ、Ｍ３＜４Ｉｆ      …(24)
Ｍ４＞４Ｉｅ＋Ｍ２      …(25)
Ｑ＞１＋（４Ｉｅ／Ｉｆ）      …(26)
の関係を満たすように設定される。なお、通常、３相の平衡誤差分は、故障電流よりも小さいので、Ｍ３＜４・Ｉｆの条件は特に考慮しなくても構わない。
【００４７】
上式（２１Ａ）および（２１Ｂ）がともに成立するとき、ＡＮＤ回路３１の出力３５が“１”となる。この場合は、通常負荷状態または短絡故障状態を示す。
【００４８】
上式（２１Ａ）、（２１Ｃ）、および（２１Ｄ）が全て成立するとき、ＡＮＤ回路３２の出力３６が“１”となる。この場合は、外部１相地絡故障状態または外部２相地絡故障状態を示す。
【００４９】
内部地絡故障の場合、前述の式（１９）および式（２０）が成立し、さらに、０≦ｍ≦１のとき、１≦（１＋ｍ）／｜１−３ｍ｜が成立するので、
ＩＤ／ＩＭ＝｜（１＋ｍ）／（１−３ｍ）＋４・Ｉｅ／Ｉｆ｜
≧｜１＋４・Ｉｅ／Ｉｆ｜      …(27)
が成り立つ（等号はｍ＝０と１のときに成立する）。したがって、内部地絡故障でない場合、上式（２１Ｃ）が成立する。なお、通常Ｉｆ＞Ｉｅであるので、この条件を考慮して定数Ｑが定められる。
【００５０】
ただし、電流量が小さい場合には、式（２１Ｃ）の関係だけでは誤差が生じ得るので、内部地絡故障でない場合の判定式として式（２１Ｄ）も追加している。
【００５１】
図５は、内部地絡故障の場合の、第２の差電流および抑制電流とパラメータｍとの関係を示す図である。図５の横軸は式（１９）および式（２０）のパラメータｍを示し、図５の縦軸は第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭの大きさを示す。図５に示すように、０≦ｍ≦１の範囲では、ＩＤ≧ＩＭ＋４・Ｉｅが成立するので、内部地絡故障でない場合には、上式（２１Ｄ）が成立する。
【００５２】
再び図４を参照して、ＯＲ回路３３は、ＡＮＤ回路３１，３２のいずれかの出力が“１”の場合に“１”を出力する。整定値設定部３４は、ＯＲ回路３３の出力が“１”の場合に比率差動演算の整定値Ｋ１をＫ１＋ＫＭ（ただし、ＫＭ＞４・Ｉｅ）に増加させる。整定値設定部３４からの制御信号は、比率差動演算部１７に入力され、比率差動リレーの動作感度が変更される。これによって、内部故障ではＯＲ回路３３の出力がないので内部故障でのリレー感度低下の問題がなく、通常状態または外部故障状態のときに、電流差動リレー装置の電磁誘導に起因した不要動作を防止できる。
【００５３】
［第１の実施形態の効果］
上記のとおり、第１の実施形態の電流差動リレー装置によれば、補助変成器の出力電圧に誘導起電力が均一に重畳しても、不要動作を行わないようにできる。ハードウェアの変更を伴わず、ソフトウェア処理のみであるので安価な方法である。
【００５４】
なお、上記ではＹ−Δ結線の変圧器の場合のＹ巻線保護の場合を例に挙げて説明したが、Δ−Ｙ結線、Ｙ−Ｙ結線のＹ巻線保護の場合も同様の方法で電磁誘導に起因した不要動作を防止することができる。
【００５５】
Ｙ−Ｙ結線の変圧器の場合の短絡故障の判定では、変圧器の１次電流および２次電流のいずれにも対してもΔ演算を施すことによって、電磁誘導に起因した誤差分をキャンセルすることができる。Δ−Δ結線の変圧器の短絡故障および地絡故障を判定する場合には、１次電流および２次電流に対してそれぞれΔ−Ｙ変換を施すことによって、電磁誘導に起因した誤差分をキャンセルできる。したがって、いずれの判定の場合も、上述したような整定値Ｋ１の制御は特に必要とされない。
【００５６】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、電流差動リレー装置によってオート変圧器（単巻線変圧器）を保護する場合について説明する。
【００５７】
図６は、第２の実施形態による電流差動リレー装置の構成を示すブロック図である。図６の電流差動リレー装置１Ａにおいて、図１の電流差動リレー装置１に対応する部分には同一の参照符号を付している。
【００５８】
図７は、図６のデジタル信号処理部の動作を示すフローチャートである。図６において、図３のステップと対応するステップには同一の参照符号を付している。
【００５９】
図６および図７を参照して、電流差動リレー装置１Ａは、オート変圧器８の保護に用いられる。オート変圧器８では、各巻線の変圧比に応じた分岐点から２次側の電線が分岐する。図６に示すように、変圧器８の１次側に電流変成器５Ａ，５Ｂ，５Ｃが設けられ、変圧器８の２次側に電流変成器６Ａ，６Ｂ，６Ｃが設けられる。さらに、変圧器８の各巻線の中性点ＮＰ側に電流変成器７Ａ，７Ｂ，７Ｃが設けられる。したがって、Ａ相巻線の両端に電流変成器５Ａ，７Ａが設けられ、Ｂ相巻線の両端に電流変成器５Ｂ，７Ｂが設けられ、Ｃ相巻線の両端に電流変成器５Ｃ，７Ｃが設けられる。
【００６０】
入力変換ブロック２およびアナログ回路１１の動作は、実施の形態１の場合と同様であるので説明を繰り返さない。デジタル信号処理部２１には、変圧器の１次巻線を流れる１次電流Ｉａ１，１ｂ１，Ｉｃ１、変圧器の２次巻線を流れる２次電流Ｉａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２、ならびに１次および２次巻線に共通の中性点を流れる中性点電流Ｉａｎ，Ｉｂｎ，Ｉｃｎを表すデジタル信号が取り込まれる（ステップＳ１００）。フィルタ処理部１２では実施の形態１の場合と同様のフィルタ処理が施される。
【００６１】
実施の形態２の場合の変圧器保護では、Ａ，Ｂ，Ｃの各相ごとに差動保護が実行される。演算部１４は、比率差動演算に用いる差電流ＩＤａ，ＩＤｂ，ＩＤｃを、
ＩＤａ＝｜Ｉａ１＋Ｉａ２＋Ｉａｎ｜      …(28)
ＩＤｂ＝｜Ｉｂ１＋Ｉｂ２＋Ｉｂｎ｜      …(29)
ＩＤｃ＝｜Ｉｃ１＋Ｉｃ２＋Ｉｃｎ｜      …(30)
に従って算出する（ステップＳ１０５）。
【００６２】
演算部１４は、さらに、比率差動演算に用いる抑制電流ＩＲａ，ＩＲｂ，ＩＲｇを、
ＩＲａ＝ｍａｘ（｜Ｉａ１｜，｜Ｉａ２｜，｜Ｉａｎ｜）      …(31)
ＩＲｂ＝ｍａｘ（｜Ｉｂ１｜，｜Ｉｂ２｜，｜Ｉｂｎ｜）      …(32)
ＩＲｃ＝ｍａｘ（｜Ｉｃ１｜，｜Ｉｃ２｜，｜Ｉｃｎ｜）      …(33)
に従って算出する（ステップＳ１１０）。なお、実効値の最大値に代えて、スカラー和を抑制電流としてもよい。
【００６３】
比率差動演算部１７は、
ＩＤａ＞Ｋ１      …(34)
ＩＤａ＞Ｐ１・ＩＲａ      …(35)
が成立するか否かを判定する（ステップＳ１３５）。故障判定部１８は、上式（３４）および（３５）が共に満たされる場合に、変圧器内部に故障（短絡故障、地絡故障）があると判定する（ステップＳ１４０）。なお、上式（３４）、（３５）において、Ｋ１およびＰ１は定数である。ＩＤｂ，ＩＲｂ，ＩＤｃ，ＩＲｃについても同様の判定が行われる。
【００６４】
上記の差電流ＩＤａ，ＩＤｂ，ＩＤｃの演算では、３個の補助変成器に生じる誘導起電力が加算されるので、電磁誘導による誤差が無視できないレベルとなり得る。電磁誘導による補助変成器１個の誤差分をＩｅとすると、電磁誘導による誤差を考慮した差電流ＩＤａ，ＩＤｂ，ＩＤｃ（以下、ＩＤａｅ，ＩＤｂｅ，ＩＤｃｅと記載する）は、
ＩＤａｅ＝｜（Ｉａ１＋Ｉｅ）＋（Ｉａ２＋Ｉｅ）＋（Ｉａｎ＋Ｉｅ）｜
＝｜ＩＤａ＋３・Ｉｅ｜      …(36)
ＩＤｂｅ＝｜（Ｉｂ１＋Ｉｅ）＋（Ｉｂ２＋Ｉｅ）＋（Ｉｂｎ＋Ｉｅ）｜
＝｜ＩＤｂ＋３・Ｉｅ｜      …(37)
ＩＤｃｅ＝｜（Ｉｃ１＋Ｉｅ）＋（Ｉｂｃ＋Ｉｅ）＋（Ｉｃｎ＋Ｉｅ）｜
＝｜ＩＤｃ＋３・Ｉｅ｜      …(38)
で表される。
【００６５】
上式の３・Ｉｅが電流差動リレーの動作感度を超えると誤動作する可能性がある。そこで、演算部１５は、
ＩＤ＝｜ＩＤａ＋ＩＤｂ＋ＩＤｃ｜      …(39)
IM＝|Ia1＋Ib1＋Ic1＋Ia2＋Ib2＋Ic2−2・(Ian＋Ibn＋Icn)|      …(40)
で表される第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭを算出する（ステップＳ１１５，Ｓ１２０）。
【００６６】
第２の差電流ＩＤは、負荷電流の影響を無くすために３相合成した零相電流の差電流とする。すなわち、第２の差電流ＩＤは、１次電流Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１と、２次電流Ｉａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２と、中性点電流Ｉａｎ，Ｉｂｎ，Ｉｃｎとを加算し、加算結果の実効値として与えられる（１次電流の極性と２次電流の極性と中性点電流の極性とは、正常時または外部地絡故障時に上記の加算結果が０となるように選択される）。
【００６７】
第２の抑制電流ＩＭは、電磁誘導の有無にかかわらず同じ値になるように定められている。具体的に第２の抑制電流ＩＭは、第２の差電流ＩＤの計算において、１次および２次電流Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１，Ｉａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２と中性点電流Ｉａｎ，Ｉｂｎ，Ｉｃｎとのうちの一方の符号を反転するとともに（上式では中性点電流の符号が反転される）、各中性点電流Ｉａｎ，Ｉｂｎ，Ｉｃｎを予め定める定数倍（この例では、２倍）することによって得られる。
【００６８】
誤差分Ｉｅを考慮すると第２の差電流ＩＤは、
ＩＤ＝｜ＩＤａ＋ＩＤｂ＋ＩＤｃ＋９・Ｉｅ｜      …(41)
のように変形される。第２の抑制電流ＩＭは誤差分がキャンセルされるために、誤差分を考慮した場合と考慮しない場合とで同じ値になる。
【００６９】
以下、電力系統の状態に応じて第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭの値がどのように変化するかについて説明する。整定値制御部１６が整定値Ｋ１を変更するか否かについての判定方法は、以下の計算結果に基づくものである。
【００７０】
（ｉ）  通常負荷時、外部短絡故障、変圧器内部の２相および３相短絡故障の場合
Ｉａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ１＝Ｉａ２＋Ｉｂ２＋Ｉｃ２＝Ｉａｎ＋Ｉｂｎ＋Ｉｃｎ＝０であるので、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭは、
ＩＤ＝｜９・Ｉｅ｜      …(42)
ＩＭ＝０      …(43)
で与えられる。
【００７１】
（ｉｉ）  外部１相地絡故障の場合
外部地絡故障が変圧器８の１次側のＡ相で生じたとする。地絡故障電流をＩｆとすれば、Ｉａ１＋Ｉａ２＝−Ｉａｎ＝Ｉｆ、Ｉｂ１＋Ｉｂ２＝Ｉｂｎ＝Ｉｃ１＋Ｉｃ２＝Ｉｃｎ＝０となるので、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭは、
ＩＤ＝｜９・Ｉｅ｜      …(44)
ＩＭ＝｜３・Ｉｆ｜      …(45)
で与えられる。
【００７２】
（ｉｉｉ）  外部２相地絡故障の場合
外部地絡故障が変圧器８の１次側のＡ相およびＢ相で生じたとする。地絡故障電流をＩｆとすれば、Ｉａ１＋Ｉａ２＋Ｉｂ１＋Ｉｂ２＝−（Ｉａｎ＋Ｉｂｎ）＝Ｉｆ、Ｉｃ１＋Ｉｃ２＝Ｉｃｎ＝０となるので、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭは、
ＩＤ＝｜９・Ｉｅ｜      …(46)
ＩＭ＝｜３・Ｉｆ｜      …(47)
で与えられる。
【００７３】
（ｉｖ）  内部１相地絡故障の場合
内部地絡故障が変圧器８の１次側のＡ相で生じたとする。地絡故障電流をＩｆとすれば、Ｉａ１＋Ｉａ２＝Ｉｆ、Ｉａｎ＝ｍ×Ｉｆ（ただし、０≦ｍ≦１）、Ｉｂ１＋Ｉｂ２＝Ｉｂｎ＝Ｉｃ１＋Ｉｃ２＝Ｉｃｎ＝０となるので、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭは、
ＩＤ＝｜（１＋ｍ）・Ｉｆ＋９・Ｉｅ｜      …(48)
ＩＭ＝｜（１−２ｍ）・Ｉｆ｜      …(49)
で与えられる。
【００７４】
（ｖ）  内部２相地絡故障の場合
内部地絡故障が変圧器８の１次側のＡ相およびＢ相で生じたとする。地絡故障電流をＩｆとすれば、Ｉａ１＋Ｉａ２＋Ｉｂ１＋Ｉｂ２＝Ｉｆ、Ｉａｎ＋Ｉｂｎ＝ｍ×Ｉｆ（ただし、０≦ｍ≦１）、Ｉｃ１＋Ｉｃ２＝Ｉｃｎ＝０となるので、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭは、
ＩＤ＝｜（１＋ｍ）・Ｉｆ＋９・Ｉｅ｜      …(50)
ＩＭ＝｜（１−２ｍ）・Ｉｆ｜      …(51)
で与えられる。
【００７５】
次に、整定値制御部１６の動作について説明する。整定値制御部１６の動作は基本的には図４のブロック図で表される。すなわち、整定値制御部１６は、判定部３０と、ＡＮＤ回路３１，３２と、ＯＲ回路３３と、整定値設定部３４とを含む。
【００７６】
判定部３０は、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭと定数Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｑとの関係について、
Ｍ１＞ＩＤ＞Ｍ２      …(52A)
ＩＭ＜Ｍ３      …(52B)
ＩＭ＞ＩＤ／Ｑ      …(52C)
ＩＭ−ＩＤ＞Ｍ４      …(52D)
によって表される各式が成立するか否かを判定する。
【００７７】
定数Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｑは、
Ｍ１＞９Ｉｅ＋Ｍ２      …(53)
Ｍ２＞（負荷電流状態での誤差分（電流変成器の誤差など））      …(54)
Ｍ３＞３相の平衡誤差分、かつ、Ｍ３＜３Ｉｆ      …(55)
Ｍ４＞９Ｉｅ＋Ｍ２      …(56)
Ｑ＞１＋（９Ｉｅ／Ｉｆ）      …(57)
で表される各関係式を満たすように設定される。なお、通常、３相の平衡誤差分は、故障電流よりも小さいので、上式（５５）のＭ３＜３・Ｉｆの条件は特に考慮しなくても構わない。
【００７８】
上式（５２Ａ）および（５２Ｂ）がともに成立するとき、ＡＮＤ回路３１の出力３５が“１”となる。この場合は、通常負荷状態または短絡故障状態を示す。
【００７９】
上式（５２Ａ）、（５２Ｃ）、および（５２Ｄ）が全て成立するとき、ＡＮＤ回路３２の出力３６が“１”となる。この場合は、外部１相地絡故障状態または外部２相地絡故障状態を示す。
【００８０】
内部地絡故障の場合、前述の式（４８）〜（５１）が成立し、さらに、０≦ｍ≦１のとき、１≦（１＋ｍ）／｜１−２ｍ｜が成立するので、
ＩＤ／ＩＭ＝｜（１＋ｍ）／（１−２ｍ）＋９・Ｉｅ／Ｉｆ｜
≧｜１＋９Ｉｅ／Ｉｆ｜      …(58)
が成り立つ（等号はｍ＝０のときに成立する）。したがって、内部地絡故障でない場合、上式（５２Ｃ）が成立する。
【００８１】
ＯＲ回路３３は、ＡＮＤ回路３１，３２のいずれかの出力が“１”の場合に“１”を出力する。整定値設定部３４は、ＯＲ回路３３の出力が“１”の場合に比率差動演算の整定値Ｋ１をＫ１＋ＫＭ（ただし、ＫＭ＞９・Ｉｅ）に増加させる。整定値設定部３４からの制御信号は、比率差動演算部１７に入力され、比率差動リレーの動作感度が変更される。これによって、内部故障ではＯＲ回路３３の出力がないので内部故障でのリレー感度低下の問題がなく、通常状態または外部故障状態のときに、電流差動リレー装置の電磁誘導に起因した不要動作を防止できる。
【００８２】
なお、第２の差電流ＩＤや第２の抑制電流ＩＭについて３相電流を合成とした理由は、通常負荷電流について第２の抑制電流ＩＭを０（実際は、３相の平衡誤差分）だけにすることができるので、条件式（５２Ｂ）が適用でき、判定ロジックが簡単になるメリットがあるからである。
【００８３】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、電流差動リレー装置によって母線保護を行う場合について説明する。
【００８４】
図８は、第３の実施形態による電流差動リレー装置の構成を示すブロック図である。図８の電流差動リレー装置１Ｂにおいて、図１の電流差動リレー１に対応する部分には同一の参照符号を付している。
【００８５】
図９は、図８のデジタル信号処理部の動作を示すフローチャートである。図９において、図３のステップと対応するステップには同一の参照符号を付している。
【００８６】
図８および図９を参照して、母線４０からｎ本のフィーダ回線４１−１〜４１−ｎが分岐する。フィーダ回線４１−１〜４１−ｎは、それぞれ電流変成器４２−１〜４２−ｎが設けられる。
【００８７】
入力変換ブロック２およびアナログ回路１１の動作は、実施の形態１の場合と同様であるので説明を繰り返さない。デジタル信号処理部２１には、各フィーダ回線を流れる３相電流（Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１）〜（Ｉａｎ，Ｉｂｎ，Ｉｃｎ）が取り込まれる（ステップＳ１００）。フィルタ処理部１２では実施の形態１の場合と同様のフィルタ処理が施される。
【００８８】
実施の形態３の母線保護では、Ａ，Ｂ，Ｃの各相ごとに差動保護が実行される。演算部１４は、比率差動演算に用いる差電流ＩＤａ，ＩＤｂ，ＩＤｃを、
ＩＤａ＝｜Ｉａ１＋Ｉａ２＋…＋Ｉａｎ｜      …(59)
ＩＤｂ＝｜Ｉｂ１＋Ｉｂ２＋…＋Ｉｂｎ｜      …(60)
ＩＤｃ＝｜Ｉｃ１＋Ｉｃ２＋…＋Ｉｃｎ｜      …(61)
に従って算出する（ステップＳ１０５）。
【００８９】
演算部１４は、さらに、比率差動演算に用いる抑制電流ＩＲａ，ＩＲｂ，ＩＲｇを、
ＩＲａ＝ｍａｘ（｜Ｉａ１｜，｜Ｉａ２｜，…，｜Ｉａｎ｜）      …(62)
ＩＲｂ＝ｍａｘ（｜Ｉｂ１｜，｜Ｉｂ２｜，…，｜Ｉｂｎ｜）      …(63)
ＩＲｃ＝ｍａｘ（｜Ｉｃ１｜，｜Ｉｃ２｜，…，｜Ｉｃｎ｜）      …(64)
に従って算出する（ステップＳ１１０）。なお、実効値の最大値に代えて、スカラー和を抑制電流としてもよい。
【００９０】
比率差動演算部１７は、
ＩＤａ＞Ｋ１      …(65)
ＩＤａ＞Ｐ１・ＩＲａ      …(66)
が成立するか否かを判定する（ステップＳ１３５）。故障判定部１８は、上式（６５）および（６６）が共に満たされる場合に、母線内部に故障（短絡故障、地絡故障）があると判定する（ステップＳ１４０）。なお、上式（６５）、（６６）において、Ｋ１およびＰ１は定数である。ＩＤｂ，ＩＲｂ，ＩＤｃ，ＩＲｃについても同様の判定が行われる。
【００９１】
上記の差電流ＩＤａ，ＩＤｂ，ＩＤｃの演算では、ｎ個の補助変成器に生じる誘導起電力が加算されるので、電磁誘導による誤差が無視できないレベルとなり得る。電磁誘導による補助変成器１個の誤差分をＩｅとすると、電磁誘導による誤差を考慮した差電流ＩＤａ，ＩＤｂ，ＩＤｃ（以下、ＩＤａｅ，ＩＤｂｅ，ＩＤｃｅと記載する）は、
ＩＤａｅ＝｜（Ｉａ１＋Ｉｅ）＋（Ｉａ２＋Ｉｅ）＋…＋（Ｉａｎ＋Ｉｅ）｜
＝｜ＩＤａ＋ｎ・Ｉｅ｜      …(67)
ＩＤｂｅ＝｜（Ｉｂ１＋Ｉｅ）＋（Ｉｂ２＋Ｉｅ）＋…＋（Ｉｂｎ＋Ｉｅ）｜
＝｜ＩＤｂ＋ｎ・Ｉｅ｜      …(68)
ＩＤｃｅ＝｜（Ｉｃ１＋Ｉｅ）＋（Ｉｂｃ＋Ｉｅ）＋…＋（Ｉｃｎ＋Ｉｅ）｜
＝｜ＩＤｃ＋ｎ・Ｉｅ｜      …(69)
で表される。
【００９２】
上式のｎ・Ｉｅが電流差動リレーの動作感度を超えると誤動作する可能性がある。そこで、演算部１５は、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭを、
ＩＤ＝｜ＩＤａ＋ＩＤｂ＋ＩＤｃ｜      …(70)
IM＝|(Ia1＋Ib1＋Ic1)−(Ia2＋Ib2＋Ic2)＋(Ia3＋Ib3＋Ic3)−…｜      …(71)
に従って算出する（ステップＳ１１５，Ｓ１２０）。
【００９３】
上式（７０），（７１）において、第２の差電流ＩＤは零相回路の差電流の大きさである。すなわち、第２の差電流ＩＤは、ｎ本のフィーダ線をそれぞれ流れる３相電流を加算し、加算結果の実効値を求めることによって算出される（各フィーダ線の３相電流の極性は、正常時または外部地絡故障時に上記の加算結果が０となるように選択される）。
【００９４】
第２の抑制電流ＩＭは、ｎ本のフィーダ線のうち奇数番目の配列順のフィーダ線における３相合成電流を加算（または減算）し、偶数番目の配列順のフィーダ線における３相合成電流を減算（または加算）し、加減算結果の実効値を求めることによって算出される。言い換えると、第２の抑制電流ＩＭは、第２の差電流ＩＤの計算において、奇数番目の配列順のフィーダ線を流れる電流と偶数番目の配列順のフィーダ線を流れる電流とのうち一方の符号を反転することによって得られる値である。
【００９５】
第２の差電流ＩＤは、電磁誘導の誤差分Ｉｅを考慮すると、
ＩＤ＝｜ＩＤａ＋ＩＤｂ＋ＩＤｃ＋３ｎ・Ｉｅ｜      …(72)
と表される。
【００９６】
第２の抑制電流ＩＭは、電磁誘導の有無にかかわらずほぼ同じ値になるように定められている。すなわち、フィーダ回線の本数が偶数の場合は、電磁誘導による誤差分はキャンセルされる。フィーダ回線の本数が奇数の場合には、補助変成器１個分の誤差Ｉｅが残るが、無視できるレベルであるので問題とならない。なお、３相合成にすることで短絡故障の結果が負荷状態と同じ結果になり、単純化できる。
【００９７】
以下、電力系統の状態に応じて第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭの値がどのように変化するかについて説明する。整定値制御部１６が整定値Ｋ１を変更するか否かの判定方法は、以下の計算結果に基づくものである。
【００９８】
（ｉ）  通常負荷時、外部短絡故障、変圧器内部の２相および３相短絡故障の場合
Ｉａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ１＝…＝Ｉａｎ＋Ｉｂｎ＋Ｉｃｎ＝０であるので、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭは、
ＩＤ＝｜３ｎ・Ｉｅ｜      …(73)
ＩＭ＝０      …(74)
で与えられる。
【００９９】
（ｉｉ）  外部１相地絡故障、外部２相地絡故障の場合
フィーダ回線４１−１のＡ相で外部地絡故障が生じ、他のフィーダ回線４１−２〜４１−ｎの電流が回線４１−１のＡ相の地絡故障点に流れ込むとする。地絡電流をＩｆとすれば、Ｉａ１＝−（Ｉａ２＋Ｉａ３＋…＋Ｉａｎ）＝Ｉｆなので、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭは、
ＩＤ＝｜３ｎ・Ｉｅ｜      …(75)
ＩＭ＝｜ｍ１×Ｉｆ｜      …(76)
で与えられる。なお、ｍ１は系統構成によって変化するが、２≧ｍ１≧０である。
【０１００】
（ｉｉｉ）  内部１相地絡故障、内部２相地絡故障の場合
フィーダ回線４１−１のＡ相で内部地絡故障が生じ、他のフィーダ回線４１−２〜４１−ｎの電流が回線４１−１のＡ相の地絡故障点に流れ込むとする。地絡電流をＩｆとすれば、Ｉａ１＋Ｉａ２＋Ｉａ３＋…＋Ｉａｎ＝Ｉｆなので、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭは、
ＩＤ＝｜Ｉｆ＋３ｎ・Ｉｅ｜      …(77)
ＩＭ＝｜ｍ２×Ｉｆ｜      …(78)
で与えられる。なお、ｍ２は系統構成によって変化するが、１≧ｍ２≧０である。
【０１０１】
次に、整定値制御部１６の動作について説明する。整定値制御部１６の動作は基本的には図４のブロック図で表される。すなわち、整定値制御部１６は、判定部３０と、ＡＮＤ回路３１，３２と、ＯＲ回路３３と、整定値設定部３４とを含む。
【０１０２】
判定部３０は、第２の差電流ＩＤおよび第２の抑制電流ＩＭと定数Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｑとの関係について、
Ｍ１＞ＩＤ＞Ｍ２      …(79A)
ＩＭ＜Ｍ３      …(79B)
ＩＭ＞ＩＤ／Ｑ      …(79C)
ＩＭ−ＩＤ＞Ｍ４      …(79D)
で表される各式が成立するか否かを判定する。
【０１０３】
定数Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｑは、
Ｍ１＞３ｎ・Ｉｅ＋Ｍ２      …(80)
Ｍ２＞（負荷電流状態での誤差分（電流変成器の誤差など））      …(81)
Ｍ３＞３相の平衡誤差分、かつ、Ｍ３＜ｍ１×Ｉｆ      …(82)
Ｍ４＞３ｎ・Ｉｅ＋Ｍ２      …(83)
Ｑ＞１＋（３ｎ・Ｉｅ／Ｉｆ）      …(84)
で表される各関係式を満たすように設定される。なお、通常、Ｉｆ＞Ｉｅなので、これを考慮して各定数を設定する。３相の平衡誤差分は、故障電流よりも小さいので、上式（８２）のＭ３＜ｍ１×Ｉｆの条件は特に考慮しなくても構わない。
【０１０４】
上式（７９Ａ）および（７９Ｂ）がともに成立するとき、ＡＮＤ回路３１の出力３５が“１”となる。この場合は、通常負荷状態または短絡故障状態を示す。
【０１０５】
上式（７９Ａ）、（７９Ｃ）、および（７９Ｄ）が全て成立するとき、ＡＮＤ回路３２の出力３６が“１”となる。この場合は、外部１相地絡故障状態または外部２相地絡故障状態を示す。
【０１０６】
内部地絡故障の場合、前述の式（７７）、（７８）が成立し、さらに、０≦ｍ２≦１であるので、
ＩＤ／ＩＭ＝｜１／ｍ２＋３ｎ・Ｉｅ／Ｉｆ｜
≧｜１＋３ｎ・Ｉｅ／Ｉｆ｜      …(85)
が成り立つ（等号はｍ２＝１のときに成立する）。したがって、内部地絡故障でない場合、上式（７９Ｃ）が成立する。
【０１０７】
ＯＲ回路３３は、ＡＮＤ回路３１，３２のいずれかの出力が“１”の場合に“１”を出力する。整定値設定部３４は、ＯＲ回路３３の出力が“１”の場合に比率差動演算の整定値Ｋ１をＫ１＋ＫＭ（ただし、ＫＭ＞ｎ・Ｉｅ）に増加させる。整定値設定部３４からの制御信号は、比率差動演算部１７に入力され、比率差動リレーの動作感度が変更される。これによって、内部故障ではＯＲ回路３３の出力がないので内部故障でのリレー感度低下の問題がなく、通常状態または外部故障状態のときに、電流差動リレー装置の電磁誘導に起因した不要動作を防止できる。
【０１０８】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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】
【０１０９】
１，１Ａ，１Ｂ  電流差動リレー装置、２  入力変換ブロック、３  補助変成器、４，８  変圧器、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ  電流変成器、１１  アナログ回路、１２  フィルタ処理部、１３  補正処理部、１４  第１の差電流・抑制電流演算部、１５  第２の差電流・抑制電流演算部、１６  整定値制御部、１７  比率差動演算部、１８  故障判定部、１９  出力回路、２０  開放信号、２１  デジタル信号処理部、４０  母線、４１  フィーダ回線。
【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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