(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の母線の相ごとに設置された変圧器（１）保護用の遮断器（３1X〜３3X）をそれぞれ遮断させるトリップ信号（Ｔ1X〜Ｔ3X）を出力する比率差動継電器（１０）であって、
前記変圧器の近傍に設置された変流器（２1X〜２3X）から変流器回路（５1X〜５3X）を介して入力される該変流器の２次電流（ｉ1X〜ｉ3X）に基づいて該変圧器に関する事故を検出すると前記トリップ信号を出力する比率差動継電回路（１１）と、
前記２次電流のスカラー電流値（｜ｉ1X｜〜｜ｉ3X｜）および該２次電流のスカラー電流値の変化率（Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜）を算出する電流値／変化率算出回路（１２）と、
該電流値／変化率算出回路から入力される前記２次電流のスカラー電流値および変化率に基づいて、前記トリップ信号が出力されないように該比率差動継電回路をロックするためのロック信号（Ｌ）を生成するロック回路（１３）と、
を具備することを特徴とする、比率差動継電器。
【請求項２】
前記ロック回路が、前記２次電流が瞬時に“０”になったか前記変化率が自回路電流無変化検出値（β）以上になり、かつ、自回路の該当相に対応する前記母線の相に設置された前記遮断器が投入状態であり、かつ、他回路の該当相における前記変化率が他回路電流無変化検出値（α）以下である場合に、該自回路の該当相に対応する前記母線の相に設置された前記遮断器を遮断させる前記トリップ信号を出力させないようにするための前記ロック信号を生成して、該生成したロック信号を前記比率差動継電回路に出力することを特徴とする、請求項１記載の比率差動継電器。
【請求項３】
前記他回路電流無変化検出値が事前スカラー電流値の２０％の値であり、
前記自回路電流無変化検出値が前記事前スカラー電流値の５０％の値であり、
前記事前スカラー電流値が、前記２次電流をサンプリングしている場合には、該サンプリングの０．５周期または１周期前のスカラー電流値である、
ことを特徴とする、請求項２記載の比率差動継電器。
【請求項４】
前記２次電流をサンプリングしている場合には、１ビットの変化検出量を２０％未満にして該２次電流を“０”として扱うことを特徴とする、請求項３記載の比率差動継電器。
【請求項５】
前記変流器回路の前記変流器の近傍に設けられた、かつ、該変流器の２次側を相ごとに短絡させるための短絡装置（２０1〜２０3）をさらに具備し、
前記ロック回路が、前記２次電流のスカラー電流値および変化率に基づいて前記変流器回路の相について異常を検出すると、該異常を検出した変流器回路の相に対応する前記変流器の相の２次側を短絡させる短絡指令信号（Ｓ）を生成して、該生成した短絡指令信号を前記短絡装置に出力する、
ことを特徴とする、請求項１乃至４いずれかに記載の比率差動継電器。
【請求項６】
前記短絡装置が、前記ロック回路から入力される前記短絡指令信号に応じてオン／オフされるスイッチ（２１1X〜２１3X）を備えることを特徴とする、請求項５記載の比率差動継電器。
【請求項７】
前記ロック回路が、前記２次電流のスカラー電流値および変化率に基づいて前記変流器回路の相について異常を検出すると、外部に出力する警報信号（ＡＬＭ）をさらに生成することを特徴とする、請求項５または６記載の比率差動継電器。
【請求項８】
複数の母線の相ごとに設置された変圧器（１）保護用の遮断器（３1X〜３3X）をそれぞれ遮断させるトリップ信号（Ｔ1X〜Ｔ3X）を出力する比率差動継電回路（１１）の誤動作を防止するための比率差動継電器誤動作防止方法であって、
ロック回路（１３）が、前記変圧器の近傍に設置された変流器（２1X〜２3X）の２次電流のスカラー電流値（｜ｉ1X｜〜｜ｉ3X｜）および該２次電流のスカラー電流値の変化率（Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜）に基づいて、前記２次電流が瞬時に“０”になったか、また、前記変化率が自回路電流無変化検出値（β）以上であるかを監視するステップ（Ｓ１１）と、
前記ロック回路が、前記２次電流が瞬時に“０”になったか前記変化率が前記自回路電流無変化検出値以上になった場合には、自回路の該当相に対応する前記母線の相に設置された前記遮断器が投入状態であるか否かを調べるステップ（Ｓ１２）と、
前記ロック回路が、前記自回路の該当相に対応する前記母線の相に設置された前記遮断器が投入状態である場合には、他回路の該当相における前記変化率が他回路電流無変化検出値（α）以下であるか否かを調べるステップ（Ｓ１３）と、
前記ロック回路が、前記他回路の該当相における前記変化率が前記他回路電流無変化検出値以下である場合には、前記自回路の該当相に対応する前記母線の相に設置された前記遮断器を遮断させる前記トリップ信号を出力させないようにするためのロック信号（Ｌ）を生成して、該生成したロック信号を前記比率差動継電回路に出力するステップ（Ｓ１４）と、
を具備することを特徴とする、比率差動継電器誤動作防止方法。
【請求項９】
前記他回路電流無変化検出値が事前スカラー電流値の２０％の値であり、
前記自回路電流無変化検出値が前記事前スカラー電流値の５０％の値であり、
前記事前スカラー電流値が、前記２次電流をサンプリングしている場合には、該サンプリングの０．５周期または１周期前のスカラー電流値である、
ことを特徴とする、請求項８記載の比率差動継電器誤動作防止方法。
【請求項１０】
前記ロック回路が、前記２次電流のスカラー電流値および変化率に基づいて前記自回路の該当相について異常を検出すると、外部に出力する警報信号（ＡＬＭ）を生成するとともに、該自回路の該当相に対応する前記変流器の相の２次側を短絡させるための短絡装置（２０1〜２０3）に出力する短絡指令信号（Ｓ）を生成するステップ（Ｓ１４，Ｓ１５）をさらに具備することを特徴とする、請求項８または９記載の比率差動継電器誤動作防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比率差動継電器および比率差動継電器誤動作防止方法に関し、特に、作業員の人為的ミスなどによる誤動作を防止するのに好適な比率差動継電器および比率差動継電器誤動作防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の変圧器保護用の比率差動継電器は、比率差動継電器用の変流器回路（ＣＴ回路）を作業員が人為的に誤って短絡したり開放したりしてしまうと、誤動作して変圧器を停電させてしまう。
この対策として変流器回路に試験用端子（ＣＴＴ）を挿入して作業を行う場合には、試験用端子の挿入時に瞬間的に変流器回路が遮断される（瞬断される）ため、作業員が比率差動継電器をロックしている。また、「比率差動継電器がある」ことを注意喚起用シールなどで試験用端子に表示して、作業員が不用意に試験用端子を挿入しないようにしている。
このように、比率差動継電器用の変流器回路に関わる作業時には、比率差動継電器をロックする必要があるため、保護信頼度を低下させてしまう。
また、作業員がケーブル作業などで比率差動継電器用の変流器回路のケーブルを切り離してしまった場合にも、比率差動継電器が誤動作して変圧器を停電させてしまう。
【０００３】
従来、比率差動継電器の誤動作防止対策としては、変圧器を充電する際の突入電流（第２高調波成分）を検出して誤動作を防止する方法がある。また、比率差動継電器の信頼度の向上対策として、事故検出用に過電流要素付きとした方法がある。さらに、ディジタル継電器の場合には、３相電流不平衡を監視する方法、差電流を監視する方法、電流変化などにより電流入力回路を監視する方法がある。
【０００４】
下記の特許文献１には、変圧器の１次電流と２次電流の差をリレー演算部で演算してトリップ信号を出力する比率差動継電器においてリレー要素やアナログ入力部を二重化しなくてもミストリップが発生しないようにするために、１次電流および２次電流のうちいずれか１つが一定値以上減少したらリレー演算部をロックするΔＩリレーと、１次電流が一定値以上増加したらΔＩリレーの動作をロックする主変圧器一次用交流過電流継電器を設けた比率差動継電器が開示されている。
【０００５】
また、下記の特許文献２には、本来保護すべき監視対象が正常であるにもかかわらず異常と判断することを防いで無用に電力の安定な供給を妨げる要因を取り除くために、監視対象を流れる３相交流の電流を検出する電流検出部により検出された信号を受付ける入力部と、検出された信号をディジタル信号に変換する入力変換部と、ディジタル信号を処理して監視対象の異常を判別する演算部と、その判別結果を外部へ出力する出力部を有するディジタル式保護継電装置において、演算部が、３相分の電流のベクトル和がゼロのときには電流検出部が正常と判断し、ゼロでないときには電流検出部が異常と判断する検出部異常判定手段を有し、出力部が、電流検出部の異常を検知したときに監視対象を異常と判別した判別結果を外部へ出力しないようにしたディジタル式保護継電装置が開示されている。
【特許文献１】実開平５−３９１３８号公報
【特許文献２】特開平５−１６１２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の方法では、運用中の比率差動継電器用の変流器回路が人為的ミスなどで１〜３相の短絡または断線状態になった場合には、以下に示す問題から、すべてのケースを瞬時に判断して比率差動継電器の誤動作を防止することはできない。
（１）過電流要素付きとした方法では、整定タップ値が小さい場合や負荷電流が大きい場合に過電流要素が動作してしまう。
（２）３相電流不平衡を監視する方法や差電流を監視する方法では、実際の事故との判別が必要になるため、ある程度の検出時間が必要であるので、比率差動継電器を瞬時にロックすることはできない。
（３）上記特許文献１記載の比率差動継電器では、すべての回路のうちいずれか１相の電流のΔＩ減少により検出する方法であるので、２相または３相異常時の検出ができない。
（４）上記特許文献２記載のディジタル式保護継電装置では、３相電流不平衡を監視する方法と差電流を監視する方法とを組み合わせて検出しているので、３相異常時の検出ができない。
【０００７】
本発明の目的は、運用中の比率差動継電器用の変流器回路が人為的ミスなどで１〜３相の短絡または断線状態になっても誤動作することがない比率差動継電器および比率差動継電器誤動作防止方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の比率差動継電器は、複数の母線の相ごとに設置された変圧器（１）保護用の遮断器（３1X〜３3X）をそれぞれ遮断させるトリップ信号（Ｔ1X〜Ｔ3X）を出力する比率差動継電器（１０）であって、前記変圧器の近傍に設置された変流器（２1X〜２3X）から変流器回路（５1X〜５3X）を介して入力される該変流器の２次電流（ｉ1X〜ｉ3X）に基づいて該変圧器に関する事故を検出すると前記トリップ信号を出力する比率差動継電回路（１１）と、前記２次電流のスカラー電流値（｜ｉ1X｜〜｜ｉ3X｜）および該２次電流のスカラー電流値の変化率（Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜）を算出する電流値／変化率算出回路（１２）と、該電流値／変化率算出回路から入力される前記２次電流のスカラー電流値および変化率に基づいて、前記トリップ信号が出力されないように該比率差動継電回路をロックするためのロック信号（Ｌ）を生成するロック回路（１３）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記ロック回路が、前記２次電流が瞬時に“０”になったか前記変化率が自回路電流無変化検出値（β）以上になり、かつ、自回路の該当相に対応する前記母線の相に設置された前記遮断器が投入状態であり、かつ、他回路の該当相における前記変化率が他回路電流無変化検出値（α）以下である場合に、該自回路の該当相に対応する母線の相に設置された前記遮断器を遮断させる前記トリップ信号を出力させないようにするための前記ロック信号を生成して、該生成したロック信号を前記比率差動継電回路に出力してもよい。
前記他回路電流無変化検出値が事前スカラー電流値の２０％の値であり、前記自回路電流無変化検出値が前記事前スカラー電流値の５０％の値であり、前記事前スカラー電流値が、前記２次電流をサンプリングしている場合には、該サンプリングの０．５周期または１周期前のスカラー電流値であってもよい。
前記２次電流をサンプリングしている場合には、１ビットの変化検出量を２０％未満にして該２次電流を“０”として扱ってもよい。
前記変流器回路の前記変流器の近傍に設けられた、かつ、該変流器の２次側を相ごとに短絡させるための短絡装置（２０1〜２０3）をさらに具備し、前記ロック回路が、前記２次電流のスカラー電流値および変化率に基づいて前記変流器回路の相について異常を検出すると、該異常を検出した変流器回路の相に対応する前記変流器の相の２次側を短絡させる短絡指令信号（Ｓ）を生成して、該生成した短絡指令信号を前記短絡装置に出力してもよい。
前記短絡装置が、前記ロック回路から入力される前記短絡指令信号に応じてオン／オフされるスイッチ（２１1X〜２１3X）を備えてもよい。
前記ロック回路が、前記２次電流のスカラー電流値および変化率に基づいて前記変流器回路の相について異常を検出すると、外部に出力する警報信号（ＡＬＭ）をさらに生成してもよい。
【０００９】
本発明の比率差動継電器誤動作防止方法は、複数の母線の相ごとに設置された変圧器（１）保護用の遮断器（３1X〜３3X）をそれぞれ遮断させるトリップ信号（Ｔ1X〜Ｔ3X）を出力する比率差動継電回路（１１）の誤動作を防止するための比率差動継電器誤動作防止方法であって、ロック回路（１３）が、前記変圧器の近傍に設置された変流器（２1X〜２3X）の２次電流のスカラー電流値（｜ｉ1X｜〜｜ｉ3X｜）および該２次電流のスカラー電流値の変化率（Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜）に基づいて、前記２次電流が瞬時に“０”になったか、また、前記変化率が自回路電流無変化検出値（β）以上であるかを監視するステップ（Ｓ１１）と、前記ロック回路が、前記２次電流が瞬時に“０”になったか前記変化率が前記自回路電流無変化検出値以上になった場合には、自回路の該当相に対応する前記母線の相に設置された前記遮断器が投入状態であるか否かを調べるステップ（Ｓ１２）と、前記ロック回路が、前記自回路の該当相に対応する前記母線の相に設置された前記遮断器が投入状態である場合には、他回路の該当相における前記変化率が他回路電流無変化検出値（α）以下であるか否かを調べるステップ（Ｓ１３）と、前記ロック回路が、前記他回路の該当相における前記変化率が前記他回路電流無変化検出値以下である場合には、前記自回路の該当相に対応する前記母線の相に設置された前記遮断器を遮断させる前記トリップ信号を出力させないようにするためのロック信号（Ｌ）を生成して、該生成したロック信号を前記比率差動継電回路に出力するステップ（Ｓ１４）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記他回路電流無変化検出値が事前スカラー電流値の２０％の値であり、前記自回路電流無変化検出値が前記事前スカラー電流値の５０％の値であり、前記事前スカラー電流値が、前記２次電流をサンプリングしている場合には、該サンプリングの０．５周期または１周期前のスカラー電流値であってもよい。
前記ロック回路が、前記２次電流のスカラー電流値および変化率に基づいて前記自回路の該当相について異常を検出すると、外部に出力する警報信号（ＡＬＭ）を生成するとともに、該自回路の該当相に対応する前記変流器の相の２次側を短絡させるための短絡装置（２０1〜２０3）に出力する短絡指令信号（Ｓ）を生成するステップ（Ｓ１４，Ｓ１５）をさらに具備してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の比率差動継電器および比率差動継電器誤動作防止方法は、以下に示す効果を奏する。
（１）運用中の比率差動継電器用の変流器回路が作業員の人為的ミスなどで１〜３相の短絡または断線状態になっても、比率差動継電回路は瞬時にロックされるので、比率差動継電器の誤動作を防止することができる。
（２）電流入力回路の新たな監視手段としても有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上記の目的を、電流値／変化率算出回路から入力される２次電流のスカラー電流値および変化率に基づいて、トリップ信号が出力されないように比率差動継電回路をロックするためのロック信号を生成することにより実現した。
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の比率差動継電器および比率差動継電器誤動作防止方法の実施例について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による比率差動継電器１０は、図１に示すように、比率差動継電回路１１と、電流値／変化率算出回路１２と、ロック回路１３とを備える。
また、比率差動継電器１０は、図２に示すように、一次乃至三次母線の変圧器１の近傍にそれぞれ設置された一次乃至三次変流器２1〜２3の２次側と一次乃至三次変流器回路５1〜５3を介して接続されている。
【００１３】
ここで、一次変流器２1は、一次母線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置されたＲ相、Ｓ相およびＴ相一次変流器２1R，２1S，２1T（以下、まとめて「各相一次変流器２1X」とも称する。）を備え、二次変流器２2は、二次母線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置されたＲ相、Ｓ相およびＴ相二次変流器２2R，２2S，２2T（以下、まとめて「各相二次変流器２2X」とも称する。）を備え（図３参照）、三次変流器２3は、三次母線のＲ相、Ｓ相およびＴ相にそれぞれ設置されたＲ相、Ｓ相およびＴ相三次変流器２3R，２3S，２3T（以下、まとめて「各相三次変流器２3X」とも称する。）を備える。
また、一次変流器回路５1は、各相一次変流器２1Xの２次側と比率差動継電器１０とをそれぞれ接続するＲ相、Ｓ相およびＴ相一次変流器回路５1R，５1S，５1T（以下、まとめて「各相一次変流器回路５1X」とも称する。）からなり、二次変流器回路５2は、各相二次変流器２2Xの２次側と比率差動継電器１０とをそれぞれ接続するＲ相、Ｓ相およびＴ相二次変流器回路５2R，５2S，５2T（以下、まとめて「各相二次変流器回路５2X」とも称する。）からなり、三次変流器回路５3は、各相三次変流器２3Xの２次側と比率差動継電器１０とをそれぞれ接続するＲ相、Ｓ相およびＴ相三次変流器回路５3R，５3S，５3T（以下、まとめて「各相三次変流器回路５3X」とも称する。）からなる。
【００１４】
一次母線のＲ相、Ｓ相およびＴ相を流れる第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相１次電流Ｉ1R，Ｉ1S，Ｉ1T（以下、まとめて「第１の各相１次電流Ｉ1X」とも称する。）は、各相一次変流器２1Xの１次側に入力されたのち所定の変流比で変換されて、各相一次変流器２1Xの２次側から第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相２次電流ｉ1R，ｉ1S，ｉ1T（以下、まとめて「第１の各相２次電流ｉ1X」とも称する。）として出力される。二次母線のＲ相、Ｓ相およびＴ相を流れる第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相１次電流Ｉ2R，Ｉ2S，Ｉ2T（以下、まとめて「第２の各相１次電流Ｉ2X」とも称する。）は、各相二次変流器２2Xの１次側に入力されたのち所定の変流比で変換されて、各相二次変流器２2Xの２次側から第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相２次電流ｉ2R，ｉ2S，ｉ2T（以下、まとめて「第２の各相２次電流ｉ2X」とも称する。）として出力される。三次母線のＲ相、Ｓ相およびＴ相を流れる第３のＲ相、Ｓ相およびＴ相１次電流Ｉ3R，Ｉ3S，Ｉ3T（以下、まとめて「第３の各相１次電流Ｉ3X」とも称する。）は、各相三次変流器２3Xの１次側に入力されたのち所定の変流比で変換されて、各相三次変流器２3Xの２次側から第３のＲ相、Ｓ相およびＴ相２次電流ｉ3R，ｉ3S，ｉ3T（以下、まとめて「第３の各相２次電流ｉ3X」とも称する。）として出力される。
【００１５】
一次乃至三次変流器回路５1〜５3の一次乃至三次変流器２1〜２3の近傍には、異常時に一次乃至三次変流器２1〜２3の２次側を相ごとに短絡させるための第１乃至第３の短絡装置２０1〜２０3がそれぞれ設けられている。
【００１６】
ここで、図３（ａ）に第２の短絡装置２０2について示すように、第１の短絡装置２０1は、一次変流器２1の２次側をＲ相、Ｓ相およびＴ相ごとに短絡させるためのＲ相、Ｓ相およびＴ相一次スイッチ２１1R，２１1S，２１1T（以下、まとめて「各相一次スイッチ２１1X」とも称する。）を備え、第２の短絡装置２０2は、二次変流器２2の２次側をＲ相、Ｓ相およびＴ相ごとに短絡させるためのＲ相、Ｓ相およびＴ相二次スイッチ２１2R，２１2S，２１2T（以下、まとめて「各相二次スイッチ２１2X」とも称する。）を備え、第３の短絡装置２０3は、三次変流器２3の２次側をＲ相、Ｓ相およびＴ相ごとに短絡させるためのＲ相、Ｓ相およびＴ相三次スイッチ２１3R，２１3S，２１3T（以下、まとめて「各相三次スイッチ２１3X」とも称する。）を備える。
なお、図３（ａ）は、一次乃至三次変流器回路５1〜５3がＹ結線である場合における第２の短絡装置２０2の構成を示し、図３（ｂ）は、一次乃至三次変流器回路５1〜がΔ結線である場合における第２の短絡装置２０2の構成を示す。
【００１７】
各相一次乃至三次スイッチ２１1X〜２１3Xは、比率差動継電器１０のロック回路１３から入力される後述の短絡指令信号Ｓに応じてオン／オフされる。
【００１８】
一次乃至三次母線の変圧器１の近傍には、変圧器１保護用の一次乃至三次遮断器３1〜３3がそれぞれ設置されている。ここで、一次遮断器３1は、一次母線のＲ相、Ｓ相およびＴ相ごとに設置されたＲ相、Ｓ相およびＴ相一次遮断器３1R，３1S，３1T（以下、まとめて「各相一次遮断器３1X」とも称する。）を備え、二次遮断器３2は、二次母線のＲ相、Ｓ相およびＴ相ごとに設置されたＲ相、Ｓ相およびＴ相二次遮断器３2R，３2S，３2T（以下、まとめて「各相二次遮断器３2X」とも称する。）を備え、三次遮断器３3は、三次母線のＲ相、Ｓ相およびＴ相ごとに設置されたＲ相、Ｓ相およびＴ相三次遮断器３3R，３3S，３3T（以下、まとめて「各相三次遮断器３3X」とも称する。）を備える。
各相一次遮断器３1Xは、比率差動継電回路１１から入力される第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相トリップ信号Ｔ1R，Ｔ1S，Ｔ1T（以下、まとめて「第１の各相トリップ信号Ｔ1X」とも称する。）によってそれぞれ遮断され、各相二次遮断器３2Xは、比率差動継電回路１１から入力される第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相トリップ信号Ｔ2R，Ｔ2S，Ｔ2T（以下、まとめて「第２の各相トリップ信号Ｔ2X」とも称する。）によってそれぞれ遮断され、各相三次遮断器３3Xは、比率差動継電回路１１から入力される第３のＲ相、Ｓ相およびＴ相トリップ信号Ｔ3R，Ｔ3S，Ｔ3T（以下、まとめて「第３の各相トリップ信号Ｔ3X」とも称する。）によってそれぞれ遮断される。
【００１９】
比率差動継電回路１１は、第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xに基づいて、従来の比率差動継電継電器と同様の動作を行う。すなわち、第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xのベクトル和ｉdX（Ｘ＝Ｒ，Ｓ，Ｔ）は常時“０”（ｉdR＝ｉ1R＋ｉ2R＋ｉ3R＝０、ｉdS＝ｉ1S＋ｉ2S＋ｉ3S＝０、ｉdT＝ｉ1T＋ｉ2T＋ｉ3T＝０）であるが変圧器１の内部事故時には“０”でなくなるため、比率差動継電回路１１は、第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xのベクトル和ｉdR，ｉdS，ｉdTが所定の動作整定値ｋ以上になると、変圧器１の内部事故が発生したと判定して、第１乃至第３の各相トリップ信号Ｔ1X，Ｔ2X，Ｔ3Xを出力して各相一次乃至三次遮断器３1X〜３3Xをそれぞれ遮断させる。また、比率差動継電回路１１は、変圧器１の誤差などにより外部事故時に誤動作することを防止するために、動作電流と変圧器通過電流の比率がある一定以上になったときに動作するように設計されている。
【００２０】
電流値／変化率算出回路１２は、第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xのスカラー電流値｜ｉ1X｜〜｜ｉ3X｜と、第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xのスカラー電流値｜ｉ1X｜〜｜ｉ3X｜の変化率Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜とを算出する。
【００２１】
ロック回路１３は、電流値／変化率算出回路１２から入力される第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xのスカラー電流値｜ｉ1X｜〜｜ｉ3X｜および変化率Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜に基づいて第１乃至第３の各相トリップ信号Ｔ1X，Ｔ2X，Ｔ3Xが出力されないように比率差動継電回路１１をロックするためのロック信号Ｌを生成する。
また、ロック回路１３は、第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xのスカラー電流値｜ｉ1X｜〜｜ｉ3X｜および変化率Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜に基づいて一次乃至三次変流器回路５1〜５3のＲ相、Ｓ相およびＴ相の短絡および断線などの異常を検出すると、常時監視箇所に警報を表示させるとともに現地に警報を鳴動させるための警報信号ＡＬＭと、異常を検出した変流器回路の相に対応する一次、二次または三次母線の相に設置された一次、二次または三次各相変流器２1X〜２3Xの２次側を短絡させる短絡指令信号Ｓとを生成する。
【００２２】
次に、比率差動継電器１０のロック回路１３における異常検出方法について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
ロック回路１３は、電流値／変化率算出回路１２から入力される第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xのスカラー電流値｜ｉ1X｜〜｜ｉ3X｜および変化率Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜に基づいて、第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xが瞬時に“０”になったか、また、変化率Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜が自回路電流無変化検出値β以上であるかを監視する（ステップＳ１１）。
【００２３】
その結果、第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xが瞬時に“０”になったか、変化率Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜が自回路電流無変化検出値β以上になった場合には、ロック回路１３は、自回路の該当相に対応する一次、二次または三次母線のＲ相、Ｓ相またはＴ相に設置された遮断器（各相一次乃至三次遮断器３1X〜３3Xのうちの一つ）が投入状態であるか否かを調べる（ステップＳ１２）。
ここで、自回路の該当相とは、第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xが瞬時に“０”になったか変化率Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜が自回路電流無変化検出値β以上になった一次、二次または三次変流器回路５1〜５3のＲ相、Ｓ相またはＴ相をいう。
【００２４】
その結果、自回路の該当相に対応する一次、二次または三次母線のＲ相、Ｓ相またはＴ相に設置された遮断器が投入状態である場合には、ロック回路１３は、他回路の該当相における変化率Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜が他回路電流無変化検出値α以下であるか否かを調べる（ステップＳ１３）。
ここで、他回路の該当相とは、第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xが瞬時に“０”になったか変化率Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜が自回路電流無変化検出値β以上になった一次、二次または三次変流器回路５1〜５3以外の一次、二次または三次変流器回路５1〜５3のＲ相、Ｓ相またはＴ相をいう。
【００２５】
その結果、他回路の該当相における変化率Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜が他回路電流無変化検出値α以下である場合には、ロック回路１３は、自回路の該当相に対応する一次、二次または三次母線のＲ相、Ｓ相またはＴ相に設置された遮断器を遮断させるトリップ信号（第１乃至第３の各相トリップ信号Ｔ1X〜Ｔ3Xのうちの一つ）を出力させないようにするためのロック信号Ｌを生成して、生成したロック信号Ｌを比率差動継電回路１１に出力する（ステップＳ１４）。これにより、変圧器１の該当相の遮断器が不要に遮断されることを防止することができる。
【００２６】
また、ロック回路１３は、「自回路の該当相において異常が生じた」旨の警報を通知する警報信号ＡＬＭを生成して、生成した警報信号ＡＬＭを外部に出力する（ステップＳ１４）。これにより、「自回路の該当相において異常が生じた」旨の警報を常時監視箇所に表示させて監視員に知らせたり、作業現場に警報音を鳴動させて作業員に知らせたりすることができる。
【００２７】
さらに、ロック回路１３は、自回路の該当相に対応する一次、二次または三次母線のＲ相、Ｓ相またはＴ相に設置された変流器（各相一次乃至三次変流器２1X〜２3Xのうちの一つ）の２次側を短絡させる短絡指令信号Ｓを生成して、生成した短絡指令信号Ｓを第１乃至第３の短絡装置２０1〜２０3に出力する（ステップＳ１５）。これにより、第１乃至第３の短絡装置２０1〜２０3の各相一次乃至三次スイッチ２１1X〜２１3Xのうちの該当する一つが閉じられて、自回路の該当相に対応する一次、二次または三次母線のＲ相、Ｓ相またはＴ相に設置された変流器の２次側が短絡される。
【００２８】
なお、他回路電流無変化検出値αは、事前スカラー電流値（第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xをサンプリングしている場合には、このサンプリングの０．５周期または１周期前のスカラー電流値）の２０％の値とし、自回路電流無変化検出値βは、事前スカラー電流値の５０％の値とする。
また、第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xをサンプリングしている場合のフルスケールを１６３．８４Ａとすると、１ビット当りのスカラー電流値（ＬＳＢ）は５０ｍＡとなるため、たとえば１ビットの変化検出量を２０％未満にするためには、０．０３Ａ以上の電流値を検出する必要があるので、異常検出時には、０．０３Ａ未満をデッドゾーンとして、第１乃至第３の各相２次電流ｉ1X〜ｉ3Xを“０”として扱う。
【００２９】
次に、本実施例による比率差動継電器１０の動作の一例について、Ｒ相二次変流器回路５2Rにおいて時刻ｔ0に作業員の人為的ミスによって断線または短絡が生じた場合を例として、Ｒ相一次乃至三次変流器回路５1R〜５3Rを流れる第１乃至第３のＲ相２次電流ｉ1R〜ｉ3Rのスカラー電流値｜ｉ1R｜〜｜ｉ3R｜および第１乃至第３のＲ相２次電流ｉ1R〜ｉ3Rのベクトル和ｉdR（＝ｉ1R＋ｉ2R＋ｉ3R）のスカラー値｜ｉdR｜の時間的変化を示す図５を参照して説明する。
【００３０】
比率差動継電器１０のロック回路１３は、電流値／変化率算出回路１２から入力されてくる第２のＲ相２次電流ｉ2Rのスカラー電流値｜ｉ2R｜に基づいて、時刻ｔ0においてＲ相二次変流器回路５2Rを流れる第２のＲ相２次電流ｉ2Rが瞬時に“０”になったことを検出すると、二次母線のＲ相に設置されたＲ相二次遮断器３2Rが投入状態か否かを調べる。
【００３１】
その結果、Ｒ相二次遮断器３2Rが投入状態であると、ロック回路１３は、Ｒ相一次および三次変流器回路５1R，５3R（他回路）を流れる第１および第３のＲ相２次電流ｉ1R，ｉ3Rのスカラー電流値｜ｉ1R｜，｜ｉ3R｜の変化率Δ｜ｉ1R｜，Δ｜ｉ3R｜がともに他回路電流無変化検出値α以下であるか否かを調べる。
【００３２】
その結果、これらの変化率Δ｜ｉ1R｜，Δ｜ｉ3R｜がともに他回路電流無変化検出値α以下であると、ロック回路１３は、ロック信号Ｌを比率差動継電回路１１に出力して、Ｒ相二次遮断器３2Rを遮断させる第２のＲ相トリップ信号Ｔ2Rを出力させないようにするとともに、警報信号ＡＬＭを外部に出力して「Ｒ相二次変流器回路５2Rにおいて断線または短絡が生じた」旨を通知する。これにより、Ｒ相二次遮断器３2Rが不要に遮断されることを防止することができるとともに、「Ｒ相二次変流器回路５2Rにおいて断線または短絡が生じた」旨を常時監視箇所に警報を表示させて監視員に知らせたり作業現場に警報音を鳴動させて作業員に知らせたりすることができる。
【００３３】
また、ロック回路１３は、Ｒ相二次変流器回路５2Rに対応する二次母線のＲ相に設置されたＲ相二次変流器２2Rの２次側を短絡させる短絡指令信号Ｓを第２の短絡装置２０2に出力する。これにより、第２の短絡装置２０2のＲ相二次スイッチ２１2Rが閉じられて、Ｒ相二次変流器２2Rの２次側が短絡される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例による比率差動継電器１０の構成を示す図である。
【図２】図１に示した比率差動継電器１０と一次乃至三次変流器２1〜２3との接続関係について説明するための図である。
【図３】図２に示した第１乃至第３の短絡装置２０1〜２０3の構成を示す図である。
【図４】図１に示した比率差動継電器１０の動作について説明するためのフローチャートである。
【図５】図２に示したＲ相二次変流器回路５2において時刻ｔ0に作業員の人為的ミスによって断線または短絡が生じた場合における比率差動継電器１０の動作について説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１  変圧器
２1〜２3  一次乃至三次変流器
２1R，２1S，２1T  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相一次変流器
２2R，２2S，２2T  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相二次変流器
２3R，２3S，２3T  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相三次変流器
２1X〜２3X  各相一次乃至三次変流器
３1〜３3  一次乃至三次遮断器
３1R，３1S，３1T  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相一次遮断器
３2R，３2S，３2T  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相二次遮断器
３3R，３3S，３3T  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相三次遮断器
３1X〜３3X  各相一次乃至三次遮断器
５1〜５3  一次乃至三次変流器回路
５1R，５1S，５1T  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相一次変流器回路
３2R，３2S，３2T  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相二次変流器回路
３3R，３3S，３3T  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相三次変流器回路
５1X〜５3X  各相一次乃至三次変流器回路
１０  比率差動継電器
１１  比率差動継電回路
１２  電流値／変化率算出回路
１３  ロック回路
２０1〜２０3  第１乃至第３の短絡装置
２１1R，２１1S，２１1T  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相一次スイッチ
２１2R，２１2S，２１2T  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相二次スイッチ
２１3R，２１3S，２１3T  Ｒ相、Ｓ相およびＴ相三次スイッチ
２１1X〜２１3X  各相一次乃至三次スイッチ
Ｉ1R，Ｉ1S，Ｉ1T  第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相１次電流
Ｉ2R，Ｉ2S，Ｉ2T  第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相１次電流
Ｉ3R，Ｉ3S，Ｉ3T  第３のＲ相、Ｓ相およびＴ相１次電流
Ｉ1X〜Ｉ3X  第１乃至第３の各相１次電流
ｉ1R，ｉ1S，ｉ1T  第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相２次電流
ｉ2R，ｉ2S，ｉ2T  第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相２次電流
ｉ3R，ｉ3S，ｉ3T  第３のＲ相、Ｓ相およびＴ相２次電流
ｉ1 X〜ｉ3X  第１乃至第３の各相２次電流
ｉRX  ベクトル和
｜ｉ1X｜〜｜ｉ3X｜  スカラー電流値
Δ｜ｉ1X｜〜Δ｜ｉ3X｜  変化率
｜ｉdR｜  スカラー値
ｋ  動作整定値
ＡＬＭ  警報信号
Ｌ  ロック信号
Ｓ  短絡指令信号
Ｔ1R，Ｔ1S，Ｔ1T  第１のＲ相、Ｓ相およびＴ相トリップ信号
Ｔ2R，Ｔ2S，Ｔ2T  第２のＲ相、Ｓ相およびＴ相トリップ信号
Ｔ3R，Ｔ3S，Ｔ3T  第３のＲ相、Ｓ相およびＴ相トリップ信号
Ｔ1X〜Ｔ3X  第１乃至第３の各相トリップ信号
Ｓ１１〜Ｓ１５  ステップ
ｔ0  時刻
【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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