(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自端の変流器から得られる自端側３相電流の零相電流と、相手端の変流器から得られる相手端側３相電流の零相電流とに基づく差動演算結果に基づいて電力線用送電線における地絡故障の有無を判定する判定部を備えた零相電流差動リレーにおいて、
前記判定部は、
前記自端側３相電流と前記相手端側３相電流の同一相の電流を合成して得られた各相毎の合成電流に基づいて各相を基準相とした正相電流を求める正相合成部と、
前記自端側３相電流と前記相手端側３相電流の同一相の電流を合成して得られた各相毎の合成電流に基づいて各相を基準相とした逆相電流を求める逆相合成部と、
前記自端側３相電流の零相電流と、前記相手端側３相電流の零相電流とを合成して合成零相電流を求める両端零相合成部と、
を備え、
前記正相電流、前記逆相電流、および前記合成零相電流に基づき、電力用送電線上に発生した地絡故障が１相地絡故障で故障相判定可能であるか否かの切り分けを行うことを特徴とする零相電流差動リレー。
【請求項２】
前記判定部は、
前記合成零相電流、および各相における前記逆相電流に基づき、前記地絡故障が１相地絡故障であるか否かを判定するとともに、
前記地絡故障が１相地絡故障ではないと判定した場合に、当該地絡故障ではないと判定した相以外の２相による２相地絡故障であると判定することを特徴とする請求項１に記載の零相電流差動リレー。
【請求項３】
自端の変流器から得られる自端側３相電流の零相電流と、相手端の変流器から得られる相手端側３相電流の零相電流とに基づく差動演算結果に基づいて電力線用送電線における地絡故障の有無を判定する判定部を備えた零相電流差動リレーにおいて、
前記判定部は、
前記自端側３相電流と前記相手端側３相電流の同一相の電流を合成して得られた各相毎の合成電流に基づいて各相毎のβ電流を求めるβ電流演算部と、
前記自端側３相電流の零相電流と、前記相手端側３相電流の零相電流とを合成して合成零相電流を求める両端零相合成部と、
を備え、
前記β電流および前記合成零相電流に基づき、電力用送電線上に発生した地絡故障が１相地絡故障で故障相判定可能であるか否かの切り分けを行うことを特徴とする零相電流差動リレー。
【請求項４】
前記判定部は、各相毎の前記β電流のレベルに基づき、前記地絡故障が１相地絡故障であるか否かを判定するとともに、
前記地絡故障が１相地絡故障ではないと判定した場合に、前記各相におけるβ電流の中で最大レベルを有する相以外の２相による２相地絡故障であると判定することを特徴とする請求項３に記載の零相電流差動リレー。
【請求項５】
前記判定部は、
前記自端側３相電流と前記相手端側３相電流の同一相の電流を合成して得られた各相毎の合成電流に基づいて各相毎のα電流を求めるα電流演算部、
をさらに備え、
前記判定部は、
前記β電流のレベルに基づいて前記地絡故障が自相における地絡故障であるか否かを判定する第１の判定処理と、
前記第１の判定処理によって前記地絡故障が１相地絡故障の可能性が有りと判定された場合に、前記合成零相電流の同相成分と前記α電流との位相差に基づいて前記地絡故障が１相地絡故障で故障相判定可能であるか否かを判定する第２の判定処理と、
前記第１の判定処理によって前記地絡故障が１相地絡故障の可能性はないと判定した場合に、前記合成零相電流の逆位相の電流と前記α電流との位相差に基づいて前記１相地絡故障出ではないと判定された相以外の２相地絡故障であるか否かを判定する第３の判定処理と、
による各判定処理を各相毎に実行することを特徴とする請求項３または４に記載の零相電流差動リレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力用送電線両端の零相電流を用いた零相電流差動リレーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電流差動リレーは、各相に対応する３つの相電流差動リレー要素と、１相故障を高感度で検出可能な零相電流差動リレー要素とで構成される。従来の電流差動リレーは、電力用送電線の内部の１相故障においては、各相の相電流差動リレー要素の検出感度以上の故障電流が流れると当該故障相に対応する相電流差動リレー要素の動作によって故障相の遮断器へ制御信号（リレー出力）を出力する。これにより、故障相のみ電力用送電線を遮断して電力用送電線の故障を除去する。
【０００３】
しかしながら、従来の電流差動リレーは、故障電流が電流差動リレーの動作感度未満の故障を検出することができない。この場合、より高感度の零相電流差動リレー要素を用いることで故障を検出することは可能となるが、零相電流差動リレー要素では故障相を特定することができない。そのため、相電流差動リレー要素では動作しない小さな地絡故障電流では３相動作を行い、電力用送電線の３相をすべて遮断してしまうという問題があった。このような問題を改善するために、従来の電力差動リレーでは、零相電流差動リレー要素の出力を相電流差動リレー要素の出力より遅延させて出力するようにしている。
【０００４】
また、１相地絡故障で故障相を判定する従来技術としては、自端側の零相電流と逆相電流との基準相がほぼ同じ位相になる相と３相電圧の中で最小故障電圧相が一致する場合に当該相の１相地絡故障であると判定する技術が特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６４３７６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、上記特許文献１に記載の従来技術では、系統条件によっては、自端側の故障電流が小さく、零相電流差動リレー要素が動作しても１相地絡故障の判定が正しくできない場合があり、自端電流での判定では零相電流差動リレーの動作に不要な制約となることがある。
【０００７】
また、上記特許文献１に記載の故障相判定では、零相電流差動リレー自体には電圧入力は不要であるにもかかわらず、１相地絡故障であるか否かを判定するために３相電圧のなかで最小電圧相を判定するなどの電圧判定が必要であるため、電圧情報を入力しなければならないという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、自端側の故障電流が小さい場合であっても、電圧判定を行うことなく、電力用送電線に発生した地絡故障が１相地絡故障であるか否かの切り分けおよび、その故障相の判定を確実に行うことができる零相電流差動リレーを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、自端の変流器から得られる自端側３相電流の零相電流と、相手端の変流器から得られる相手端側３相電流の零相電流とに基づく差動演算結果に基づいて電力線用送電線における地絡故障の有無を判定する判定部を備えた零相電流差動リレーにおいて、前記判定部は、前記自端側３相電流と前記相手端側３相電流の同一相の電流を合成して得られた各相毎の合成電流に基づいて各相を基準相とした正相電流を求める正相合成部と、前記自端側３相電流と前記相手端側３相電流の同一相の電流を合成して得られた各相毎の合成電流に基づいて各相を基準相とした逆相電流を求める逆相合成部と、前記自端側３相電流の零相電流と、前記相手端側３相電流の零相電流とを合成して合成零相電流を求める両端零相合成部と、を備え、前記正相電流、前記逆相電流、および前記合成零相電流に基づき、電力用送電線上に発生した地絡故障が１相地絡故障であるか否かの切り分けを行うことと、その故障相を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、自端の変流器から得られる自端側３相電流の零相電流と、相手端の変流器から得られる相手端側３相電流の零相電流とに基づく差動演算結果に基づいて電力線用送電線における地絡故障が検出された場合に、自端側３相電流と相手端側３相電流の同一相の電流を合成して得られた各相毎の合成電流に基づく各相を基準相とする正相電流と、自端側３相電流と相手端側３相電流の同一相の電流を合成して得られた各相毎の合成電流に基づく各相を基準相とする逆相電流と、自端側３相電流の零相電流と相手端側３相電流の零相電流とを合成した合成零相電流と、に基づいて、電力用送電線上に発生した地絡故障が１相地絡故障であるか否かの切り分けを行い、かつ故障相判定を行うようにしているので、自端側の故障電流が小さい場合であっても、電圧判定を行うことなく、電力用送電線に発生した地絡故障が故障相と共に１相地絡故障であるか否かの切り分けを確実に行うことができる零相電流差動リレーを得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる零相電流差動リレーの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１〜図５を用いてこの発明の実施の形態１を説明する。図１は、この発明における零相電流差動リレーが適用される電力用システムの構成を示す図である。図１において、電力用システムは、電源Ｅ１と電源Ｅ２とが電力用送電線１で接続されており、電力用送電線１の両端に変流器２（２−１，２−２を示す）が配置され、変流器２の２次電流を取り込んで電力用送電線１上の故障の発生の有無を検出し、検出結果に基づいて電力用送電線１の両端に設置された遮断器（図示せず）を制御して電力用送電線１を保護する零相電流差動リレー３（３−１，３−２を示す）とを備えている。図１においては、電源Ｅ１側に変流器２−１が配置され、電源Ｅ２側に変流器２−２が配置され、零相電流差動リレー３−１が変流器２−１の２次電流を取り込み、零相電流差動リレー３−２が変流器２−２の２次電流を取り込む構成となっている。
【００１３】
零相電流差動リレー３は、自端側の変流器２（零相電流差動リレー３−１の場合は変流器２−１であり、零相電流差動リレー３−２の場合は変流器２−２）からの電流を取り込み、取り込んだ電流の電流値を電流情報として相手端側の零相電流差動リレー３（零相電流差動リレー３−１の場合は零相電流差動リレー３−２であり、零相電流差動リレー３−２の場合は零相電流差動リレー３−１）に送信する通信機能を備えている。零相電流差動リレー３は、自端側の変流器２からの電流と、相手端側の零相電流差動リレー３から受信した電流情報とに基づいて電力用送電線１上の故障の発生の有無を検出する比率差動演算を行い、比率差動演算結果に基づいて遮断器を制御する制御信号を出力する。
【００１４】
図２は、図１に示した零相電流差動リレー３の構成を示すブロック図である。なお、零相電流差動リレーは、電力用送電線１上の故障を検出する送電線保護リレー要素の一つとしての構成要素であるが、ここでは、本発明の本旨である零相電流差動リレー要素とその単相動作に関する構成のみを説明する。
【００１５】
図２において、零相電流差動リレー３は、入力電流変換部４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃを示す）、送信部１７、受信部５、受信電流変換部６（６Ａ，６Ｂ，６Ｃを示す）、電流時刻同期部７、合成部８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃを示す）、正相合成部１１、逆相合成部１２、自端零相合成部９、相手端零相合成部１０、両端零相合成部１３、零相電流差動リレー要素部１４、故障相判定部１５、およびＡＮＤ回路１６（１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６ＢＣ，１６ＣＡ，１６ＡＢを示す）を備えている。
【００１６】
入力電流変換部４Ａは、自端側の変流器２から入力される３相入力のうちＡ相の自端電流ＩＡに変換処理を施して得られたＡ相の自端電流データＩ１Ａを送信部１７と電流時刻同期部７に出力する。入力電流変換部４Ｂは、自端側の変流器２から入力される３相入力のうちＢ相の自端電流ＩＢに変換処理を施して得られたＢ相の自端電流データＩ１Ａを送信部１７と電流時刻同期部７に出力する。入力電流変換部４Ｃは、自端側の変流器２から入力される３相入力のうちＣ相の自端電流ＩＣに変換処理を施して得られたＣ相の自端電流データＩ１Ｃを送信部１７と電流時刻同期部７に出力する。変換処理は、自端側の変流器２からの当該相の自端電流Ｉ（ＩＡ，ＩＢ，ＩＣを示す）を零相電流差動リレー３内に取り込んで零相電流差動リレー３で扱う電流データに変換する処理である。具体的には、当該電流Ｉを取り込んで変流器２の２次側と絶縁し、取り込んだ電流の高調波を除去し、高調波を除去した自端電流Ｉをデジタル信号の自端電流データＩ１（Ｉ１Ａ．Ｉ１Ｂ，Ｉ１Ｃを示す）に変換する。
【００１７】
送信部１７は、相手端側の零相電流差動リレー３との通信インタフェースを有し、入力電流変換部４から入力される電流データＩ１を電流情報として相手端零相電流差動リレー３に送信する。通信インタフェースとしては、たとえば、ＰＣＭ（Pulse  Code  Modulation）伝送を用いる。
【００１８】
受信部５は、相手端側の零相電流差動リレー３との通信インタフェースを有し、相手端側の零相電流差動リレー３の送信部１７からの電流情報を受信する。受信部５は、受信した電流情報を受信電流変換部６に出力するとともに、電流情報を受信した旨を電流時刻同期部７に通知する。
【００１９】
受信電流変換部６Ａは、受信部５から入力される電流情報から相手端の零相電流差動リレー３のＡ相の自端電流データＩ１Ａを抽出してＡ相の相手端電流データＩＲ１Ａとして合成部８Ａと相手端零相合成部１０とに出力する。受信電流変換部６Ｂは、受信部５から入力される電流情報から相手端の零相電流差動リレー３のＢ相の自端電流データＩ１Ｂを抽出してＢ相の相手端電流データＩＲ１Ｂとして合成部８Ｂと相手端零相合成部１０とに出力する。受信電流変換部６Ｃは、受信部５から入力される電流情報から相手端の零相電流差動リレー３のＣ相の自端電流データＩ１Ｃを抽出してＣ相の相手端電流データＩＲ１Ｃとして合成部８Ｃと相手端零相合成部１０とに出力する。
【００２０】
電流時刻同期部７は、受信部５からの電流情報を受信した旨の通知に基づいて相手端の零相電流差動リレー３の電流の伝搬遅延時間を補正して、受信電流変換部６が出力する相手端電流データＩＲ１（ＩＲ１Ａ，ＩＲ１Ｂ，ＩＲ１Ｃを示す）と、入力電流変換部４が出力する自端電流データＩ１との時刻関係を同期させ、同期させた自端電流データＩ２（Ｉ２Ａ，Ｉ２Ｂ，Ｉ２Ｃを示す）を合成部８と自端零相合成部９とに出力する。
【００２１】
合成部８は、電流時刻同期部７から入力される各相毎の自端電流データＩ２と、受信電流変換部６から入力される各相毎の相手端電流データＩＲ１とのベクトル和を求め、求めたベクトル和を当該相の合成電流データＩＳ（ＩＡＳ，ＩＢＳ，ＩＣＳを示す）として正相合成部１１と逆相合成部１２とに出力する。合成部８Ａは、Ａ相の自端電流データＩ２ＡとＡ相の相手端電流データＩＲ１Ａとのベクトル和をＡ相の合成電流ＩＡＳとして正相合成部１１と逆相合成部１２とに出力する。合成部８Ｂは、Ｂ相の自端電流データＩ２ＢとＢ相の相手端電流データＩＲ１Ｂとのベクトル和をＢ相の合成電流ＩＢＳとして正相合成部１１と逆相合成部１２とに出力する。合成部８Ｃは、Ｃ相の自端電流データＩ２ＣとＣ相の相手端電流データＩＲ１Ｃとのベクトル和をＣ相の合成電流ＩＣＳとして正相合成部１１と逆相合成部１２とに出力する。
【００２２】
正相合成部１１は、合成部８から入力される各相毎の合成電流データＩＳに基づいて、各相を基準相として正相電流を合成した各相の正相電流データＩ１Ｓ（Ｉ１ＳＡ，Ｉ１ＳＢ，Ｉ１ＳＣを示す）を求める。ここで、Ａ相の合成電流データをＩＡＳとし、Ｂ相の合成電流データをＩＢＳとし、Ｃ相の合成電流データをＩＣＳとすると、Ａ相を基準相とする合成電流の正相電流データＩ１ＳＡは、
Ｉ１ＳＡ＝（ＩＡＳ＋ＩＢＳ∠１２０°＋ＩＣＳ∠２４０°）／３      …  （式１）
で表すことができる。
また、Ｂ相を基準相とする合成電流の正相電流データＩ１ＳＢは、
Ｉ１ＳＢ＝（ＩＡＳ∠２４０°＋ＩＢＳ＋ＩＣＳ∠１２０°）／３      …  （式２）
で表すことができる。
また、Ｃ相を基準相とする合成電流の正相電流データＩ１ＳＣは、
Ｉ１ＳＣ＝（ＩＡＳ∠１２０°＋ＩＢＳ∠２４０°＋ＩＣＳ）／３      …  （式３）
で表すことができる。
正相合成部１１は、上記（式１）〜（式３）を用いて各相を基準とした正相電流データＩ１Ｓを求め、求めた正相電流データＩ１Ｓを故障相判定部１５に出力する。
【００２３】
逆相合成部１２は、合成部８から入力される各相毎の合成電流データＩＳに基づいて、各相を基準相として逆相電流を合成した各相の逆相電流データＩ２Ｓ（Ｉ２ＳＡ，Ｉ２ＳＢ，Ｉ２ＳＣを示す）を求める。ここで、Ａ相の合成電流データをＩＡＳとし、Ｂ相の合成電流データをＩＢＳとし、Ｃ相の合成電流をＩＣＳとすると、Ａ相を基準相とする合成電流の逆相電流データＩ２ＳＡは、
Ｉ２ＳＡ＝（ＩＡＳ＋ＩＢＳ∠２４０°＋ＩＣＳ∠１２０°）／３      …  （式４）
で表すことができる。
また、Ｂ相を基準相とする合成電流の逆相電流データＩ２ＳＢは、
Ｉ２ＳＢ＝（ＩＡＳ∠１２０°＋ＩＢＳ＋ＩＣＳ∠２４０°）／３      …  （式５）
で表すことができる。
また、Ｃ相を基準相とする合成電流の逆相電流データＩ２ＳＣは、
Ｉ２ＳＣ＝（ＩＡＳ∠２４０°＋ＩＢＳ∠１２０°＋ＩＣＳ）／３      …  （式６）
で表すことができる。
逆相合成部１２は、上記（式４）〜（式６）を用いて各相を基準とした逆相電流データＩ２Ｓを求め、求めた逆相電流データＩ２Ｓを故障相判定部１５に出力する。
【００２４】
自端零相合成部９は、電流時刻同期部７から入力される同期された自端電流データＩ２の零相電流を合成する。自端零相合成部９は合成した電流を自端合成零相電流データＩ０Ｌとして両端零相合成部１３と零相電流差動リレー要素部１４とに出力する。
【００２５】
相手端零相合成部１０は、受信電流変換部６から入力される相手端電流データＩＲ１の零相電流を合成する。相手端零相合成部１０は、合成した電流を相手端合成零相電流データＩ０Ｒとして両端零相合成部１３と零相電流差動リレー要素部１４とに出力する。
【００２６】
両端零相合成部１３は、自端零相合成部９から入力される自端合成零相電流データＩ０Ｌと相手端零相合成部１０から入力される相手端合成零相電流データＩ０Ｒとを合成する。両端零相合成部１３は、合成した電流データを合成零相電流データＩ０Ｓとして故障相判定部１５に出力する。
【００２７】
零相電流差動リレー要素部１４は、自端零相合成部９から入力される自端合成零相電流データＩ０Ｌ、および相手端零相合成部１０から入力される相手端合成零相電流データＩ０Ｒに基づいて差動演算を行い、差動演算結果をＡＮＤ回路１６に出力するとともに、零相電流差動リレー要素出力として外部に出力する。
【００２８】
故障相判定部１５は、正相合成部１１から入力される各相毎の正相電流データＩ１Ｓ、逆相合成部１２から入力される各相毎の逆相電流データＩ２Ｓ、および両端零相合成部１３から入力される合成零相電流データＩ０Ｓに基づいて、電力用送電線１上の故障の発生の有無、および故障が発生している場合の故障相を判定する。故障相判定部１５は、Ａ相の１相地絡故障であると判定した場合には判定出力ＯＡを有効（「有効」とは制御動作を行わせる信号を出力するという意味で使用、以下同じ）にし、その他の判定出力ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効（「無効」とは制御動作を行わせる信号を出力しないという意味で使用、以下同じ）にする。故障相判定部１５は、Ｂ相の１相地絡故障であると判定した場合には判定出力ＯＢを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする。故障相判定部１５は、Ｃ相の１相地絡故障であると判定した場合には判定出力ＯＣを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする。
【００２９】
また、故障相判定部１５は、ＢＣ相の２相地絡故障であると判定した場合は、判定出力ＯＢＣを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする。故障相判定部１５は、ＣＡ相の２相地絡故障であると判定した場合は、判定出力ＯＣＡを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＡＢを無効にする。故障相判定部１５は、ＡＢ相の２相地絡故障であると判定した場合は、判定出力ＯＡＢを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡを無効にする。
【００３０】
ＡＮＤ回路１６は、故障相判定部１５から入力される各相の判定結果を示す判定出力Ｏ（ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを示す）と、零相電流差動リレー要素部１４から入力される零相電流要素出力との論理積を各相の動作判定結果ＡΦＴ，ＢΦＴ，ＣΦＴ，ＢＣΦＴ，ＣＡΦＴ，ＡＢΦＴとして出力する。なお、上述した故障相判定部１５およびＡＮＤ回路１６は、本発明における判定部の機能を提供する。
【００３１】
つぎに、この実施の形態１の零相電流差動リレー３の動作について説明する。入力電流変換部４は、自端側の変流器２から入力される３相入力のうちの当該相の電流Ｉに変換処理を施す。当該相の電流Ｉに変換処理を施して得られた自端電流データＩ１を送信部１７と電流時刻同期部７とに出力する。送信部１７は、入力電流変換部４から入力された自端電流データＩ１を電流情報として相手端側の零相電流差動リレー３に送信する。
【００３２】
一方、受信部５は、相手端側の零相電流差動リレー３の送信部１７が送信した電流情報を受信し、受信した電流情報を受信電流変換部６に出力するとともに、電流情報を受信した旨を電流時刻同期部７に通知する。受信電流変換部６は、電流情報から相手端側の零相電流差動リレー３の当該相における相手端電流データを抽出し、抽出した相手端電流データを相手端電流データＩＲ１として当該相に対応する合成部８と相手端零相合成部１０とに出力する。
【００３３】
電流時刻同期部７は、受信部５からの電流情報を受信した旨の通知に基づいて相手端の零相電流差動リレー３の電流の伝搬遅延時間を補正して、相手端電流データＩＲ１と自端電流データＩ１との時刻関係を同期させ、同期させた自端電流データＩ２を当該相に対応する合成部８と自端零相合成部９とに出力する。
【００３４】
合成部８は、当該相の自端電流データＩ２と当該相の相手端電流データＩＲ１とのベクトル和を求め、求めたベクトル和を当該相の合成電流データＩＳとして正相合成部１１と逆相合成部１２とに出力する。
【００３５】
正相合成部１１は、各相毎の合成電流データＩＳを用いて上記（式１)〜（式３）によって各相を基準相とする合成電流の正相電流データＩ１Ｓを求めて故障相判定部１５に出力する。逆相合成部１２は、各相毎の合成電流データＩＳを用いて上記(式４）〜（式６）によって各相を基準相とする合成電流の逆相電流データＩ２Ｓを求めて故障相判定部１５に出力する。
【００３６】
自端零相合成部９は、電流時刻同期部７から入力される各相の自端電流データＩ２の零相電流を合成して得られた自端合成零相電流データＩ０Ｌを両端零相合成部１３と零相電流差動リレー要素部１４とに出力する。相手端零相合成部１０は、受信電流変換部６から入力される各相の相手端電流データＩＲ１の零相電流を合成して得られた相手端合成零相電流データＩ０Ｒを両端零相合成部１３と零相電流差動リレー要素部１４とに出力する。
【００３７】
両端零相合成部１３は、自端合成零相電流データＩ０Ｌと合成零相電流データＩ０Ｒとを合成して得られた合成零相電流データＩ０Ｓを故障相判定部１５に出力する。零相電流差動リレー要素部１４は、自端合成零相電流データＩ０Ｌおよび相手端合成零相電流データＩ０Ｒに基づいて差動演算を行い、差動演算結果をＡＮＤ回路１６に出力するとともに、零相電流差動リレー要素出力として外部に出力する。
【００３８】
故障相判定部１５は、各相毎の正相電流データＩ１Ｓ、各相毎の逆相電流データＩ２Ｓ、および合成零相電流データＩ０Ｓに基づいて、電力用送電線１上の故障の発生の有無、および故障が発生している場合の故障相を判定する。
【００３９】
図３のフローチャートを参照して、故障相判定部１５の判定処理動作を詳細に説明する。故障相判定部１５は、合成零相電流データＩ０Ｓが予め定められた閾値ε１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１００）。ここで、閾値ε１は、零相電流差動リレー要素部１４の零相差電流リレー要素感度と同等の感度を示す値、または零相電流差動リレー要素部１４の零相差電流リレー要素感度以上とする。
【００４０】
合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１より大きい場合（ステップＳ１００，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５は、合成零相電流データＩ０ＳとＡ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＡとの位相差が動作領域の範囲内であるか否かを判定する。合成零相電流データＩ０ＳとＡ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＡとの位相差が動作領域の範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、故障相判定部１５は、合成零相電流データＩ０ＳとＢ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＢとの位相差が動作領域の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００４１】
合成零相電流データＩ０ＳとＢ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＢとの位相差が動作領域の範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、故障相判定部１５は、合成零相電流データＩ０ＳとＣ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＣとの位相差が動作領域の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００４２】
合成零相電流データＩ０ＳとＣ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＣとの位相差が動作領域の範囲内であると判定した場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５は、Ｃ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＣとＣ相を基準相とした合成電流に対する正相電流データＩ１ＳＣとの位相差が動作領域の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００４３】
Ｃ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＣとＣ相を基準相とした合成電流に対する正相電流データＩ１ＳＣとの位相差が動作領域の範囲内であると判定した場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５は、Ｃ相の１相地絡故障判定を示す判定出力ＯＣのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ１０５）。
【００４４】
Ｃ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＣとＣ相を基準相とした合成電流に対する正相電流データＩ１ＳＣとの位相差が動作領域の範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、故障相判定部１５は、ＡＢ相の２相地絡故障判定を示す判定出力ＯＡＢのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡを無効にする（ステップＳ１０６）。
【００４５】
一方、合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１より以下の場合（ステップＳ１００，Ｎｏ）、または合成零相電流データＩ０ＳとＣ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＣとの位相差が動作領域の範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、故障相判定部１５は、電力用送電線１上に地絡故障が発生していないと判定して、すべての判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ１０７）。
【００４６】
一方、合成零相電流データＩ０ＳとＢ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＢとの位相差が動作領域の範囲内であると判定した場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５は、Ｂ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＢとＢ相を基準相とした合成電流に対する正相電流データＩ１ＳＢとの位相差が動作領域の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。
【００４７】
Ｂ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＢとＢ相を基準相とした合成電流に対する正相電流データＩ１ＳＢとの位相差が動作領域の範囲内であると判定した場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５は、Ｂ相の１相地絡故障判定を示す判定出力ＯＢのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ１０９）。
【００４８】
Ｂ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＢとＢ相を基準相とした合成電流に対する正相電流データＩ１ＳＢとの位相差が動作領域の範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、故障相判定部１５は、ＣＡ相の２相地絡故障判定を示す判定出力ＯＣＡのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ１１０）。
【００４９】
一方、合成零相電流データＩ０ＳとＡ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＡとの位相差が動作領域の範囲内であると判定した場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５は、Ａ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＡとＡ相を基準相とした合成電流に対する正相電流データＩ１ＳＡとの位相差が動作領域の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１１１）。
【００５０】
Ａ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＡとＡ相を基準相とした合成電流に対する正相電流データＩ１ＳＡとの位相差が動作領域の範囲内であると判定した場合（ステップＳ１１１，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５は、Ａ相の１相地絡故障判定を示す判定出力ＯＡのみを有効にし、その他の判定出力ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ１１２）。
【００５１】
Ａ相を基準相とした合成電流に対する逆相電流データＩ２ＳＡとＡ相を基準相とした合成電流に対する正相電流データＩ１ＳＡとの位相差が動作領域の範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ１１１，Ｎｏ）、故障相判定部１５は、ＢＣ相の２相地絡故障判定を示す判定出力ＯＢＣのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ１１３）。
【００５２】
このように、故障相判定部１５は、合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１以上の場合に、合成零相電流データＩ０Ｓに対してＡ相を基準相にした合成電流の逆相電流データＩ２ＳＡ、Ｂ相を基準相にした合成電流の逆相電流データＩ２ＳＢ、Ｃ相を基準相にした合成電流の逆相電流データＩ２ＳＣのどの基準相で演算した逆相電流データＩ２Ｓが動作領域に入るかを判定し、動作領域に入った逆相電流データＩ２Ｓと当該相の正相電流データＩ１Ｓの位相差が動作領域に入るかどうかを判定する。この当該相基準におけるＩ１ＳとＩ２Ｓとの比較において、故障相判定部１５は、当該相の逆相電流データＩ２Ｓに対して当該相の正相電流データＩ１Ｓが±９０度未満、すなわち同位相のほうが逆相より近い関係にある場合を動作と判定する。そして、この判定結果が動作出力の場合には、故障相判定部１５は、１相地絡故障として当該相を故障相と判定して出力する。一方、当該判定結果が動作出力ではない場合には、当該相が健全相に相当するため、２相地絡故障として当該相以外の２相を故障相と判定して出力する。なお、動作領域は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の基準相のいずれかの相が動作領域の範囲内となるような値を設定する。
【００５３】
ＡＮＤ回路１６Ａは、零相電流差動リレー要素出力と故障相判定部１５の判定出力ＯＡとの論理積を出力ＡΦＴとして出力し、ＡＮＤ回路１６Ｂは、零相電流差動リレー要素出力と故障相判定部１５の判定出力ＯＢとの論理積を出力ＢΦＴとして出力し、ＡＮＤ回路１６Ｃは、零相電流差動リレー要素出力と故障相判定部１５の判定出力ＯＣとの論理積を出力ＣΦＴとして出力し、ＡＮＤ回路１６ＢＣは、零相電流差動リレー要素出力と故障相判定部１５の判定出力ＯＢＣとの論理積を出力ＢＣΦＴとして出力し、ＡＮＤ回路１６ＣＡは、零相電流差動リレー要素出力と故障相判定部１５の判定出力ＯＣＡとの論理積を出力ＣＡΦＴとして出力し、ＡＮＤ回路１６ＡＢは、零相電流差動リレー要素出力と故障相判定部１５の判定出力ＯＡＢとの論理積を出力ＡＢΦＴとして出力する。
【００５４】
つぎに、図４および図５を参照して、上述した零相電流差動リレー３の動作の正当性を説明する。図４は、Ａ相の１相地絡故障（Ａ相地絡故障）の場合における対称座標法での等価回路を示している。また、図５は、ＢＣ相の２相地絡故障（ＢＣ相地絡故障）の場合における対称座標法での等価回路を示している。図４に示されるように、Ａ相地絡故障の場合には、電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ０には、ほぼ同相電流が流れる。一方、図５に示されるように、ＢＣ相地絡故障の場合には、電流Ｉ２と電流Ｉ０とは同相であるが、電流Ｉ２と電流Ｉ１とは逆位相の電流が流れる。また、送電線内部故障発生時には、両端の電源位相がほぼ等しい場合には、両端においてＣＴの極性が逆極性に接続されるので、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ０の位相はそれぞれほぼ等しくなる。そのため、両端の合成電流に対してもＡ相地絡故障の場合には、正相電流データＩ１ＳＡが示す電流、逆相電流データＩ２ＳＡが示す電流、合成零相電流データＩ０Ｓが示す電流には、ほぼ同相電流が流れるという条件が成立する。一方、ＢＣ相地絡故障の場合には、逆相電流データＩ２ＳＡが示す電流と合成零相電流データＩ０Ｓが示す電流は同相であるが、逆相電流データＩ２Ｓが示す電流と正相電流データＩ１Ｓが示す電流とは、逆位相の電流が流れるという条件が成立する。
【００５５】
以上説明したように、この実施の形態１においては、自端の変流器から得られる自端側３相電流の零相電流と、相手端の変流器から得られる相手端側３相電流の零相電流とに基づく差動演算結果に基づいて電力線用送電線における地絡故障が検出された場合に、自端側３相電流と相手端側３相電流の同一相の電流を合成して得られた各相毎の合成電流（自端と相手端との同一相のベクトル和電流）に基づく各相を基準相とする正相電流と、自端側３相電流と相手端側３相電流の同一相の電流を合成して得られた各相毎の合成電流に基づく各相を基準相とする逆相電流と、自端側３相電流の零相電流と相手端側３相電流の零相電流とを合成した合成零相電流と、に基づいて、電力用送電線上に発生した地絡故障が１相地絡故障であるか否かの切り分けを行い、故障相判定を行うようにしているので、自端側の故障電流が小さい場合であっても、従来の故障相判定のように電圧入力を用いることなく、電力用送電線に発生した地絡故障が故障相判定と共に、１相地絡故障であるか否かの切り分けを確実に行うことができる。また、この実施の形態１においては、零相電流の位相とほぼ一致する逆相電流の基準相と、その基準相の正相電流との位相差が動作領域の範囲内である場合に、当該相の１相地絡故障であると判定するようにしているので、従来の故障相判定のように電圧入力を用いることなく、自端側の故障電流が極めて小さい場合であっても、電力用送電線上の故障相を確実に検出することができる。
【００５６】
なお、先の図３のフローチャートを参照して説明した故障判定処理部の判定処理動作において、合成零相電流データＩ０Ｓと予め定められた閾値ε１とを比較するようにしたが、合成零相電流データＩ０Ｓと予め定められた閾値ε１とを比較するのではなく、零相電流差動リレー要素部１４の出力である零相電流差動リレー要素出力の有効／無効を判定するようにしてもよい。この場合、「零相電流差動リレー要素出力が有効」である場合が、「合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１より大きい」場合に相当し、「零相電流差動リレー要素出力が無効」の場合が、「合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１以下」の場合に相当する。
【００５７】
実施の形態２．
図６〜図９を用いて、この発明の実施の形態２を説明する。先の実施の形態１では、対称座標法による正相、逆相、および零相演算に基づいて位相判定を行ったが、この実施の形態２では、クラーク座標法によるα電流、β電流、および零相電流に基づいた位相判定を行う。
【００５８】
この実施の形態２の零相電流差動リレーが適用される電力用システムの構成は、先の図１に示した実施の形態１の電力用システムと同じであり、零相電流差動リレー３−１，３−２の代わりに、零相電流差動リレー３ａ−１，３ａ−２を用いる。
【００５９】
図６は、この実施の形態２の零相電流差動リレー３ａ（３ａ−１，３ａ−２を示す）の構成を示すブロック図である。図６に示したこの実施の形態２の零相電流差動リレー３ａは、先の図２に示した実施の形態１の零相電流差動リレー３の正相合成部１１、逆相合成部１２、および故障相判定部１５の代わりに、α電流演算部１８、β電流演算部１９、および故障相判定部１５ａを備えている。先の図２に示した実施の形態１の零相電流差動リレー３と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６０】
α電流演算部１８は、合成部８から入力される各相毎の合成電流データＩＳに基づいて各相毎のα電流データを求める。Ａ相の合成電流データをＩＡＳとし、Ｂ相の合成電流データをＩＢＳとし、Ｃ相の合成電流データをＩＣＳとすると、Ａ相を基準相としたα電流データＩαＳＡは、
ＩαＳＡ＝（２×ＩＡＳ−ＩＢＳ−ＩＣＳ）／３      …  （式７）
で表すことができる。また、Ｂ相を基準相としたα電流データＩαＳＢは、
ＩαＳＢ＝（−ＩＡＳ＋２×ＩＢＳ−ＩＣＳ）／３      …  （式８）
で表すことができる。またＣ相を基準相としたα電流データＩαＳＣは、
ＩαＳＣ＝（−ＩＡＳ−ＩＢＳ＋２×ＩＣＳ）／３      …  （式９）
で表すことができる。α電流演算部１８は、上記（式７）〜(式９）を用いて各相毎のα電流データＩαＳ（ＩαＳＡ，ＩαＳＢ，ＩαＳＣを示す）を求める。α電流演算部１８は、各相毎のα電流データＩαＳを故障相判定部１５ａに出力する。
【００６１】
β電流演算部１９は、合成部８から入力される各相毎の合成電流データＩＳに基づいて各相毎のβ電流データを求める。Ａ相の合成電流データをＩＡＳとし、Ｂ相の合成電流データをＩＢＳとし、Ｃ相の合成電流データをＩＣＳとすると、Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡは、
ＩβＳＡ＝（ＩＢＳ−ＩＣＳ）×（√３／３）      …  （式１０）
で表すことができる。また、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢは、
ＩβＳＢ＝（ＩＣＳ−ＩＡＳ）×（√３／３）      …  （式１１）
で表すことができる。また、Ｃ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣは、
ＩβＳＣ＝（ＩＡＳ−ＩＢＳ）×（√３／３）      …  （式１２）
で表すことができる。β電流演算部１９は、上記（式１０）〜(式１２）を用いて各相毎のβ電流データＩβＳ（ＩβＳＡ，ＩβＳＢ，ＩβＳＣを示す）を求める。β電流演算部１９は、各相毎のβ電流データＩβＳを故障相判定部１５ａに出力する。
【００６２】
故障相判定部１５ａは、α電流演算部１８から入力される各相毎のα電流データＩαＳ、β電流演算部１９から入力される各相毎のβ電流データＩβＳ、および両端零相合成部１３から入力される合成零相電流データＩ０Ｓに基づいて、電力用送電線１上の故障の発生の有無、および故障が発生している場合の故障相を判定する。故障相判定部１５ａは、Ａ相の１相地絡故障であると判定した場合には判定出力ＯＡを有効にし、その他の判定出力ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする。故障相判定部１５ａは、Ｂ相の１相地絡故障であると判定した場合には判定出力ＯＢを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする。故障相判定部１５ａは、Ｃ相の１相地絡故障であると判定した場合には判定出力ＯＣを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする。
【００６３】
また、故障相判定部１５ａは、ＢＣ相の２相地絡故障であると判定した場合は、判定出力ＯＢＣを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする。故障相判定部１５ａは、ＣＡ相の２相地絡故障であると判定した場合は、判定出力ＯＣＡを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＡＢを無効にする。故障相判定部１５ａは、ＡＢ相の２相地絡故障であると判定した場合は、判定出力ＯＡＢを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡを無効にする。
【００６４】
つぎに、この実施の形態２の零相電流差動リレー３ａの動作について説明する。この実施の形態２の零相電流差動リレー３ａと、先の実施の形態１の零相電流差動リレー３との相違点は、先の実施の形態１の零相電流差動リレー３では、対称座標法による正相、逆相、および零相演算に基づいて位相判定を行うのに対して、この実施の形態２の零相電流差動リレー３ａは、クラーク座標法によるα電流、β電流、および零相電流に基づいた位相判定を行うことであり、その他の動作については、先の実施の形態１の零相電流差動リレー３と同じであるので、ここでは、相違点のみを説明する。
【００６５】
α電流演算部１８は、合成部８から入力される各相毎の合成電流データＩＳを用いて上記(式７）〜（式９）によって各相のα電流データＩαＳを求めて故障相判定部１５ａに出力する。β電流演算部１９は、合成部８から入力される各相毎の合成電流データＩＳを用いて上記(式１０）〜（式１２）によって各相のβ電流データＩβＳを求めて故障相判定部１５ａに出力する。両端零相合成部１３は、自端合成零相電流データＩ０Ｌと合成零相電流データＩ０Ｒとを合成して得られた合成零相電流データＩ０Ｓを故障相判定部１５ａに出力する。故障相判定部１５ａは、各相毎のα電流データＩαＳ、各相毎のβ電流データＩβＳ、および合成零相電流データＩ０Ｓに基づいて、電力用送電線１上の地絡故障の発生の有無、および地絡故障が発生している場合の故障相を判定する。
【００６６】
図７のフローチャートを参照して、故障相判定部１５ａの判定処理動作を詳細に説明する。合成零相電流データＩ０Ｓが予め定められた閾値ε１より大きいか否かを判定する（ステップＳ２００）。ここで、閾値ε１は、零相電流差動リレー要素部１４の零相差電流リレー要素感度と同等の感度を示す値、または零相電流差動リレー要素部１４の零相差電流リレー要素感度以上とする。
【００６７】
合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１より大きい場合（ステップ２００，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ａは、Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡが予め定められた閾値ε２より小さいか否かを判定する（ステップＳ２０１）。Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡが予め定められた閾値ε２より小さいと判定した場合（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ａは、合成零相電流データＩ０ＳとＡ相を基準相としたα電流データＩαＳＡとの位相差が動作領域の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。すなわち、合成零相電流データＩ０Ｓの電流位相に対してＡ相を基準相としたα電流の基準相で演算したα電流が動作領域の範囲内であるか否かを判定する。
【００６８】
合成零相電流データＩ０ＳとＡ相を基準相としたα電流データＩαＳＡとの位相差が動作領域の範囲内であると判定した場合（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ａは、Ａ相の１相地絡故障判定を示す判定出力ＯＡのみを有効にし、その他の判定出力ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ２０３）。
【００６９】
一方、Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡが予め定められた閾値ε２以上であると判定した場合（ステップＳ２０１，Ｎｏ）、故障相判定部１５ａは、合成零相電流データＩ０Ｓの逆位相の電流データとＡ相を基準相としたα電流データＩαＳＡとの位相差が動作領域の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。すなわち、合成零相電流データＩ０Ｓの逆位相の電流に対してＡ相を基準相として演算したα電流データＩαＳＡが動作領域の範囲内であるか否かを判定する。
【００７０】
合成零相電流データＩ０Ｓの逆相のデータとＡ相を基準相としたα電流データＩαＳＡとの位相差が動作領域の範囲内であると判定した場合（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ａは、ＢＣ相の２相地絡故障判定を示す判定出力ＯＢＣのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ２０５）。
【００７１】
合成零相電流データＩ０Ｓの逆相のデータとＡ相を基準相としたα電流データＩαＳＡとの位相差が動作領域の範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ２０４，Ｎｏ）、または、合成零相電流データＩ０ＳとＡ相を基準相としたα電流データＩαＳＡとの位相差が動作領域の範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、故障相判定部１５ａは、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢが予め定められた閾値ε２より小さいか否かを判定する（ステップＳ２０６）。Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢが予め定められた閾値ε２より小さいと判定した場合（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ａは、合成零相電流データＩ０ＳとＢ相を基準相としたα電流データＩαＳＢとの位相差が動作領域の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。すなわち、合成零相電流データＩ０Ｓの電流位相に対してＢ相を基準相としたα電流の基準相で演算したα電流が動作領域の範囲内であるか否かを判定する。
【００７２】
合成零相電流データＩ０ＳとＢ相を基準相としたα電流データＩαＳＢとの位相差が動作領域の範囲内であると判定した場合（ステップＳ２０７，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ａは、Ｂ相の１相地絡故障判定を示す判定出力ＯＢのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ２０８）。
【００７３】
一方、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢが予め定められた閾値ε２以上であると判定した場合（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、故障相判定部１５ａは、合成零相電流データＩ０Ｓの逆位相の電流データとＢ相を基準相としたα電流データＩαＳＢとの位相差が動作領域の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２０９）。すなわち、合成零相電流データＩ０Ｓの逆位相の電流に対してＢ相を基準相として演算したα電流データＩαＳＢが動作領域の範囲内であるか否かを判定する。
【００７４】
合成零相電流データＩ０Ｓの逆相のデータとＢ相を基準相としたα電流データＩαＳＢとの位相差が動作領域の範囲内であると判定した場合（ステップＳ２０９，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ａは、ＣＡ相の２相地絡故障判定を示す判定出力ＯＣＡのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ２１０）。
【００７５】
合成零相電流データＩ０Ｓの逆相のデータとＢ相を基準相としたα電流データＩαＳＢとの位相差が動作領域の範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ２０９，Ｎｏ）、または、合成零相電流データＩ０ＳとＢ相を基準相としたα電流データＩαＳＢとの位相差が動作領域の範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ２０７，Ｎｏ）、故障相判定部１５ａは、Ｃ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣが予め定められた閾値ε２より小さいか否かを判定する（ステップＳ２１１）。Ｃ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣが予め定められた閾値ε２より小さいと判定した場合（ステップＳ２１１，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ａは、合成零相電流データＩ０ＳとＣ相を基準相としたα電流データＩαＳＣとの位相差が動作領域の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２１２）。すなわち、合成零相電流データＩ０Ｓの電流位相に対してＣ相を基準相としたα電流の基準相で演算したα電流が動作領域の範囲内であるか否かを判定する。
【００７６】
合成零相電流データＩ０ＳとＣ相を基準相としたα電流データＩαＳＣとの位相差が動作領域の範囲内であると判定した場合（ステップＳ２１２，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ａは、Ｃ相の１相地絡故障判定を示す判定出力ＯＣのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ２１３）。
【００７７】
一方、Ｃ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣが予め定められた閾値ε２以上であると判定した場合（ステップＳ２１１，Ｎｏ）、故障相判定部１５ａは、合成零相電流データＩ０Ｓの逆位相の電流データとＣ相を基準相としたα電流データＩαＳＣとの位相差が動作領域の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２１４）。すなわち、合成零相電流データＩ０Ｓの逆位相の電流に対してＣ相を基準相として演算したα電流データＩαＳＣが動作領域の範囲内であるか否かを判定する。
【００７８】
合成零相電流データＩ０Ｓの逆相のデータとＣ相を基準相としたα電流データＩαＳＣとの位相差が動作領域の範囲内であると判定した場合（ステップＳ２１４，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ａは、ＡＢ相の２相地絡故障判定を示す判定出力ＯＡＢのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡを無効にする（ステップＳ２１５）。
【００７９】
一方、合成零相電流データＩ０Ｓの逆相のデータとＣ相を基準相としたα電流データＩαＳＣとの位相差が動作領域の範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ２１４，Ｎｏ）、合成零相電流データＩ０ＳとＣ相を基準相としたα電流データＩαＳＣとの位相差が動作領域の範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ２１２，Ｎｏ）、または、合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１以下の場合（ステップＳ２００，Ｎｏ）、故障相判定部１５ａは、電力用送電線１上に故障が発生していないと判定して、すべての判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ２１６）。
【００８０】
このように、故障相判定部１５ａは、合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１以上の場合に、Ａ相、Ｂ相、またはＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳが、閾値ε２以下であって、当該相を基準相としたα電流データＩαＳと合成零相電流データＩ０Ｓとの位相差が動作領域の範囲内の場合（当該相を基準相としたα電流データＩαＳが同相に近い場合）には、当該相が１相地絡故障における故障相であると判定し、Ａ相、Ｂ相、またはＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳが、閾値ε２より大きく、かつ当該相を基準としたα電流データＩαＳと合成零相電流データＩ０Ｓの逆相との位相差が動作領域の範囲内の場合（当該相を基準相としたα電流データＩαＳが逆相に近い場合）には当該相が２地絡故障における健全相であると判定し、健全相以外の２相を故障相と判断する。なお、動作領域は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の基準相のいずれかの相が動作領域の範囲内となるような値を設定する。
【００８１】
つぎに、図８および図９を参照して、上述した零相電流差動リレー３ａの動作の正当性を説明する。図８は、Ａ相の１相地絡故障（Ａ相地絡故障）の場合におけるクラーク座標法での等価回路を示している。また、図９は、ＢＣ相の２相地絡故障（ＢＣ相地絡故障）の場合におけるクラーク座標法での等価回路を示している。図８に示されるようにＡ相地絡故障の場合には、β電流Ｉβには電流が流れず、α電流データＩαと電流データＩ０とには、ほぼ同相電流が流れる。一方、図９に示されるようにＢＣ相地絡故障の場合には、β電流データＩβには電流が流れ、α電流データＩαと電流データＩ０とは、ほぼ逆位相となる。また、送電線内部故障の発生時において、両端の電源位相がほぼ等しい場合には、両端におけるα電流データＩα、β電流データＩβ、および電流データＩ０の位相はそれぞれほぼ等しくなる。そのため、両端の合成電流に対してもＡ相地絡故障の場合には、β電流データＩβには電流が流れず、α電流データＩαと電流データＩ０とには、ほぼ同相電流が流れる。一方、ＢＣ相地絡故障の場合には、β電流データＩβには電流が流れ、α電流データＩαと電流データＩ０とが、ほぼ逆位相であるという条件が成立する。
【００８２】
以上説明したように、この実施の形態２においては、自端の変流器から得られる自端側３相電流の零相電流と相手端の変流器から得られる相手端側３相電流の零相電流とに基づく差動演算結果に基づいて電力線用送電線における地絡故障が検出された場合に、自端側３相電流の零相電流と相手端側３相電流の零相電流とを合成した合成零相電流と、自端側３相電流と相手端側３相電流の同一相の電流を合成して得られた各相毎の合成電流（自端と相手端との同一相のベクトル和電流）に基づく各相毎のα電流と、この合成電流に基づく各相毎のβ電流と、に基づいて、電力用送電線上に発生した地絡故障が１相地絡故障であるか否かの切り分けを行うようにしているので、自端側の故障電流が小さい場合であっても、従来の故障相判定のように電圧入力を用いることなく、電力用送電線に発生した地絡故障が１相地絡故障であるか否かの切り分けを確実に行い、故障相判定を行うことができる。また、この実施の形態２においては、β電流が零付近であって、零相電流の位相とほぼ一致するα電流の基準相を１相地絡故障の故障相と判定するようにしているので、従来の故障相判定のように電圧入力を用いることなく、自端側の故障電流が極めて小さい場合であっても、電力用送電線上の故障相を確実に検出することができる。
【００８３】
なお、先の図７のフローチャートを参照して説明した故障判定処理部の判定処理動作において、合成零相電流データＩ０Ｓと予め定められた閾値ε１とを比較するようにしたが、合成零相電流データＩ０Ｓと予め定められた閾値ε１とを比較するのではなく、零相電流差動リレー要素部１４の出力である零相電流差動リレー要素出力の有効／無効を判定するようにしてもよい。この場合、「零相電流差動リレー要素出力が有効」である場合が、「合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１より大きい」場合に相当し、「零相電流差動リレー要素出力が無効」の場合が、「合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１以下」の場合に相当する。
【００８４】
実施の形態３．
図１０および図１１を用いて、この発明の実施の形態３を説明する。先の実施の形態２では、各相を基準相としたα電流データＩαＳ、各相を基準相としたβ電流データＩβＳ、および合成零相電流Ｉ０Ｓを用いて電力用送電線１上の地絡故障発生の有無、およびその故障相を特定した。この実施の形態３では、各相を基準相としたα電流データＩαＳを用いることなく、各相を基準相としたβ電流データＩβＳ、および合成零相電流Ｉ０Ｓを用いて電力用送電線１上の地絡故障発生の有無、およびその故障相を特定するものである。
【００８５】
この実施の形態３の零相電流差動リレーが適用される電力用システムの構成は、先の図１に示した実施の形態１の電力用システムと同じであり、零相電流差動リレー３−１，３−２の代わりに、零相電流差動リレー３ｂ−１、３ｂ−２を用いる。
【００８６】
図１０は、この実施の形態３の零相電流差動リレー３ｂ（３ｂ−１，３ｂ−２を示す）の構成を示すブロック図である。図１０に示したこの実施の形態３の零相電流差動リレー３ｂは、先の図６に示した実施の形態２の零相電流差動リレー３ａからα電流演算部１８が削除され、故障相判定部１５ａの代わりに故障相判定部１５ｂを備えている。先の図６に示した実施の形態２の零相電流差動リレー３ａと同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８７】
故障相判定部１５ｂは、β電流演算部１９から入力される各相毎のβ電流データＩβＳ、および両端零相合成部１３から入力される合成零相電流データＩ０Ｓに基づいて、電力用送電線１上の故障の発生の有無を判定する。故障相判定部１５ｂは、Ａ相の１相地絡故障であると判定した場合には判定出力ＯＡを有効にし、その他の判定出力ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする。故障相判定部１５ｂは、Ｂ相の１相地絡故障であると判定した場合には判定出力ＯＢを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする。故障相判定部１５ｂは、Ｃ相の１相地絡故障であると判定した場合には判定出力ＯＣを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする。
【００８８】
また、故障相判定部１５ｂは、ＢＣ相の２相地絡故障であると判定した場合は、判定出力ＯＢＣを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする。故障相判定部１５ｂは、ＣＡ相の２相地絡故障であると判定した場合は、判定出力ＯＣＡを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＡＢを無効にする。故障相判定部１５ｂは、ＡＢ相の２相地絡故障であると判定した場合は、判定出力ＯＡＢを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡを無効にする。
【００８９】
つぎに、この実施の形態３の零相電流差動リレー３ｂの動作について説明する。この実施の形態３の零相電流差動リレー３ｂと、先の実施の形態２の零相電流差動リレー３ａとの相違点は、先の実施の形態２の零相電流差動リレー３ａでは、各相を基準相としたα電流データＩαＳ、各相を基準相としたβ電流データＩβＳ、および合成零相電流Ｉ０Ｓを用いて電力用送電線１上の故障発生の有無およびその故障相を特定するのに対し、この実施の形態３では、各相を基準相としたα電流データＩαＳを用いることなく、各相を基準相としたβ電流データＩβＳ、および合成零相電流Ｉ０Ｓを用いて電力用送電線１上の故障発生の有無、およびその故障相を特定する点であり、その他の動作については、先の実施の形態２の零相電流差動リレー３ａと同じであるので、ここでは、相違点である故障相判定処理を行なう故障相判定部１５ｂの動作のみを説明する。
【００９０】
図１１のフローチャートを参照して、この発明の実施の形態３の零相電流差動リレー３ｂの故障相判定部１５ｂの動作を説明する。故障相判定部１５ｂは、合成零相電流データＩ０Ｓが予め定められた閾値ε１より大きいか否かを判定する（ステップＳ３００）。ここで、閾値ε１は、零相電流差動リレー要素部１４の零相差電流リレー要素感度と同等の感度を示す値、または零相電流差動リレー要素部１４の零相差電流リレー要素感度以上とする。
【００９１】
合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１以下の場合（ステップ３００，Ｎｏ）、故障相判定部１５ｂは、電力用送電線１上に故障が発生していないと判定して、すべての判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ３０１）。合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１より大きい場合（ステップ３００，Ｙｅｓ）、Ａ相に１相地絡故障が発生しているか否か、すなわちＡ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡが予め定められた閾値ε２より小さく、かつＢ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢおよびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣがともに予め定められた閾値ε３より大きいか否かを判定する（ステップＳ３０２）。なお、閾値ε２，ε３の値については後述する。
【００９２】
Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡが閾値ε２より小さく、かつＢ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢおよびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣがともに閾値ε３より大きい場合（ステップＳ３０２，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ｂは、Ａ相に１相地絡故障が発生していると判定し、Ａ相の１相地絡故障判定を示す判定出力ＯＡのみを有効にし、その他の判定出力ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ３０３）。
【００９３】
Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡが予め定められた閾値ε２以上である場合、またはＢ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢおよびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣの少なくとも１つが閾値ε３以下の場合（ステップＳ３０２，Ｎｏ）、故障相判定部１５ｂは、Ｂ相に１相地絡故障が発生しているか否か、すなわちＢ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢが閾値ε２より小さく、かつＡ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡおよびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣがともに閾値ε３より大きいか否かを判定する（ステップＳ３０４）。
【００９４】
Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢが閾値ε２より小さく、かつＡ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡおよびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣがともに閾値ε３より大きい場合（ステップＳ３０４，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ｂは、Ｂ相に１相地絡故障が発生していると判定し、Ｂ相の１相地絡故障判定を示す判定出力ＯＢのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ３０５）。
【００９５】
Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢが予め定められた閾値ε２以上である場合、またはＡ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡおよびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣの少なくとも１つが閾値ε３以下の場合（ステップＳ３０４，Ｎｏ）、故障相判定部１５ｂは、Ｃ相に１相地絡故障が発生しているか否か、すなわちＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣが閾値ε２より小さく、かつＡ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡおよびＢ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢがともに閾値ε３より大きいか否かを判定する（ステップＳ３０６）。
【００９６】
Ｃ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣが閾値ε２より小さく、かつＡ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡおよびＢ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢがともに閾値ε３より大きい場合（ステップＳ３０６，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ｂは、Ｃ相に１相地絡故障が発生していると判定し、Ｃ相の１相地絡故障判定を示す判定出力ＯＣのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＢＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ３０７）。
【００９７】
Ｃ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣが予め定められた閾値ε２以上である場合、またはＡ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡおよびＢ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢの少なくとも１つが閾値ε３以下の場合（ステップＳ３０６，Ｎｏ）、故障相判定部１５ｂは、Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡ、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢ、およびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣの中の最大値がＡ相を基準としたβ電流データＩβＳＡであるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。
【００９８】
Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡ、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢ、およびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣの中の最大値がＡ相を基準としたβ電流データＩβＳＡであると判定した場合（ステップＳ３０８，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ｂは、Ａ相が健全相でありＢＣ相に２相地絡故障が発生したと判定し、ＢＣ相の２相地絡故障判定を示す判定出力ＯＢＣのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＣＡ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ３０９）。
【００９９】
Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡ、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢ、およびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣの中の最大値がＡ相を基準としたβ電流データＩβＳＡではないと判定した場合（ステップＳ３０８，Ｎｏ）、故障相判定部１５ｂは、Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡ、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢ、およびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣの中の最大値がＢ相を基準としたβ電流データＩβＳＢであるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。
【０１００】
Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡ、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢ、およびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣの中の最大値がＢ相を基準としたβ電流データＩβＳＢであると判定した場合（ステップＳ３１０，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ｂは、Ｂ相が健全相でありＣＡ相に２相地絡故障が発生したと判定し、ＣＡ相の２相地絡故障判定を示す判定出力ＯＣＡのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＡＢを無効にする（ステップＳ３１１）。
【０１０１】
Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡ、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢ、およびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣの中の最大値がＢ相を基準としたβ電流データＩβＳＢではないと判定した場合（ステップＳ３１０，Ｎｏ）、すなわち相を基準相としたβ電流データＩβＳＡ、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢ、およびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣの中の最大値がＣ相を基準としたβ電流データＩβＳＣであると判定した場合、故障相判定部１５ｂは、Ｃ相が健全相でありＡＢ相に２相地絡故障が発生したと判定し、ＡＢ相の２相地絡故障判定を示す判定出力ＯＡＢのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＢＣ，ＯＣＡを無効にする（ステップＳ３１２）。
【０１０２】
つぎに、上述した故障相判定部１５ｂの故障判定処理の正当性を説明する。まず、Ａ相の１相地絡故障（Ａ相地絡故障）の場合について説明する。Ａ相地絡故障の場合、零相電流差動リレー３ｂに入力されるＡ相の自端電流ＩＡには故障電流が流れ、Ｂ相およびＣ相の自端電流ＩＢ，ＩＣには負荷電流が流れる。両端の合成電流を取るため、負荷電流のように両端で貫通する場合の合成電流には故障電流のみが残り、下記の（式１３）および（（式１４）が成り立つ。
ＩＡＳ＝Ｉｆ            …  （式１３）
ＩＢＳ＝ＩＣＳ＝０      …  （式１４）
なお、ＩＡＳはＡ相の合成電流データであり、ＩＢＳはＢ相の合成電流データであり、ＩＣＳはＣ相の合成電流データであり、Ｉｆは両端の故障電流の和である。
【０１０３】
すなわち、上記（式１０）〜（式１２）（式１３）、（式１４）により、Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡ、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢ、およびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣは、
ＩβＳＡ＝（ＩＢＳ−ＩＣＳ）×（√３／３）＝０
ＩβＳＢ＝（ＩＣＳ−ＩＡＳ）×（√３／３）＝−Ｉｆ（√３／３）
ＩβＳＣ＝（ＩＡＳ−ＩＢＳ）×（√３／３）＝Ｉｆ（√３／３）
となって、故障相を基準相とするβ電流データＩβＳは「０」となり、β電流の健全相には故障電流が流れる。したがって、「ＩβＳＡ＜ε２」、「ＩβＳＢ＞ε３」、「ＩβＳＣ＞ε３」の３つの条件が成立する。ここで、閾値ε３は、電力用送電線１の内部故障によって零相電流差動リレー要素出力が動作する(有効となる）電流で検出可能な値である。また、閾値ε２は、変流器の誤差による誤検出が生じない値であり、閾値ε３より小さい値と明確に区別できる値とする。
【０１０４】
また、１相地絡故障の条件である、「ＩβＳＡ＜ε２」、「ＩβＳＢ＞ε３」、「ＩβＳＣ＞ε３」の３つの条件、「ＩβＳＢ＜ε２」、「ＩβＳＡ＞ε３」、「ＩβＳＣ＞ε３」の３つの条件、「ＩβＳＣ＜ε２」、「ＩβＳＡ＞ε３」、「ＩβＳＢ＞ε３」の３つの条件の何れの条件も成立しない場合には２相地絡故障となる。たとえば、ＢＣ相の２相地絡故障（ＢＣ相地絡故障）の場合には、Ａ相の自端電流ＩＡには負荷電流が流れ、Ｂ相およびＣ相の自端電流ＩＢ，ＩＣには故障電流が流れる。両端の合成電流を取るため、負荷電流のように両端で貫通する場合の合成電流には故障電流のみが残り、下記の（式１５）が成り立つ。
ＩＡＳ＝０      …  （式１５）
なお、ＩＡＳはＡ相の合成電流データである。上記（式１０）〜（式１２）、（式１５）より、Ｂ相とＣ相間に流れる電流の電流データをＩＢＣＳとすると、Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡ、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢ、およびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣは、
ＩβＳＡ＝（ＩＢＳ−ＩＣＳ）×（√３／３）＝ＩＢＣＳ（√３／３）
ＩβＳＢ＝（ＩＣＳ−ＩＡＳ）×（√３／３）＝ＩＣＳ（√３／３）
ＩβＳＣ＝（ＩＡＳ−ＩＢＳ）×（√３／３）＝−ＩＢＳ（√３／３）
ここで、「ＩＢＣＳの実効値＞ＩＢＳの実効値＝ＩＣＳの実効値」の関係が成り立つので、Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＡ、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＢ、Ｃ相を基準相としたβ電流データＩβＣの３つの電流データに対して、最大電流データを示す基準相が２相地絡故障の健全相となる。このように、故障相判定処理を各相毎のβ電流データＩβＳの実効値判定で実行することが可能となる。
【０１０５】
以上説明したように、この実施の形態３においては、自端の変流器から得られる自端側３相電流の零相電流と相手端の変流器から得られる相手端側３相電流の零相電流とに基づく差動演算結果に基づいて電力線用送電線における地絡故障が検出された場合に、自端側３相電流の零相電流と相手端側３相電流の零相電流とを合成した合成零相電流と、自端側３相電流と相手端側３相電流の同一相の電流を合成して得られた各相毎の合成電流（自端と相手端との同一相のベクトル和電流）に基づく各相毎のβ電流と、に基づいて、電力用送電線上に発生した地絡故障が１相地絡故障であるか否かの切り分けと故障相判定を行うようにしているので、自端側の故障電流が小さい場合であっても、従来の故障相判定のように電圧入力を用いることなく、電力用送電線に発生した地絡故障が１相地絡故障であるか否かの切り分けと故障相判定を確実に行うことができる。また、この実施の形態３においては、各相毎のβ電流の実効値のレベルによって１相地絡故障の故障相を判定し、各相毎のβ電流の最大値によって２相地絡故障の故障相を判定するようにしているので、従来の故障相判定のように電圧入力を用いることなく、自端側の故障電流が極めて小さい場合であっても、電力用送電線上の故障相を確実に検出することができる。また、クラーク座標を用いることで、対称座標の正相電流、逆相電流の演算に必要な位相シフト演算が不要となり、処理を簡易化することができる。
【０１０６】
なお、先の図１１のフローチャートを参照して説明した故障判定処理部の判定処理動作において、合成零相電流データＩ０Ｓと予め定められた閾値ε１とを比較するようにしたが、合成零相電流データＩ０Ｓと予め定められた閾値ε１とを比較するのではなく、零相電流差動リレー要素部１４の出力である零相電流差動リレー要素出力の有効／無効を判定するようにしてもよい。この場合、「零相電流差動リレー要素出力が有効」である場合が、「合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１より大きい」場合に相当し、「零相電流差動リレー要素出力が無効」の場合が、「合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε以下」の場合に相当する。
【０１０７】
実施の形態４．
図１２および図１３を用いてこの発明の実施の形態４を説明する。先の実施の形態１〜３では、電力用送電線１上の１相地絡故障または２相地絡故障の発生の有無および故障が発生した相を特定したが、この実施の形態４では、電力用送電線１上の１相地絡故障または２相地絡故障の発生の有無および１相地絡故障が発生した相のみを特定するものである。
【０１０８】
この実施の形態４の零相電流差動リレーが適用される電力用システムの構成は、先の図１に示した実施の形態１の電力用システムと同じであり、零相電流差動リレー３−１，３−２の代わりに、零相電流差動リレー３ｃ−１、３ｃ−２を用いる。
【０１０９】
図１２は、この実施の形態４の零相電流差動リレー３ｃ（３ｃ−１，３ｃ−２を示す）の構成を示すブロック図である。図１２に示したこの実施の形態４の零相電流差動リレー３ｃは、先の図１０に示した実施の形態３の零相電流差動リレー３ｂからＡＮＤ回路１６ＢＣ，１６ＣＡ，１６ＡＢが削除され、ＡＮＤ回路１６３が追加され、故障相判定部１５ｂの代わりに故障相判定部１５ｃを備えている。先の図１０に示した実施の形態３の零相電流差動リレー３ｂと同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１１０】
故障相判定部１５ｃは、β電流演算部１９から入力される各相毎のβ電流データＩβＳ、および両端零相合成部１３から入力される合成零相電流データＩ０Ｓに基づいて、電力用送電線１上の故障の発生の有無を判定する。故障相判定部１５ｃは、Ａ相の１相地絡故障であると判定した場合には判定出力ＯＡを有効にし、その他の判定出力ＯＢ，ＯＣ，Ｏ３Φを無効にする。故障相判定部１５ｃは、Ｂ相の１相地絡故障であると判定した場合には判定出力ＯＢを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＣ，Ｏ３Φを無効にする。故障相判定部１５ｃは、Ｃ相の１相地絡故障であると判定した場合には判定出力ＯＣを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，Ｏ３Φを無効にする。また、故障相判定部１５ｃは、１相地絡故障以外の故障が発生していると判定した場合には、判定出力Ｏ３Φを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣを無効にする。
【０１１１】
ＡＮＤ回路１６３は、故障相判定部１５ｃから入力される３相動作を示す判定出力Ｏ３Φと、零相電流差動リレー要素部１４から入力される零相電流要素出力との論理積を３相動作判定結果３ΦＴとして出力する。
【０１１２】
つぎに、この発明の実施の形態４の零相電流差動リレー３ｃと、先の実施の形態３の零相電流差動リレー３ｂとの相違点は、先の実施の形態３の零相電流差動リレー３ｂが２相地絡故障における故障相を特定するのに対して、この実施の形態４の零相電流差動リレー３ｃでは、２相地絡故障における故障相を特定することなく、３相動作の有無を出力することであり、その他の動作については先の実施の形態３の零相電流差動リレー３ｂと同じであるので、ここでは、相違点である故障相判定処理を行う故障相判定部１５ｃの動作のみを説明する。
【０１１３】
図１３のフローチャートを参照して、この発明の実施の形態４の零相電流差動リレー３ｃの故障相判定部１５ｃの動作を説明する。故障相判定部１５ｃは、合成零相電流データＩ０Ｓが予め定められた閾値ε１より大きいか否かを判定し（ステップＳ４００）、合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１以下の場合（ステップＳ４００，Ｎｏ）、故障相判定部１５ｃは、電力用送電線１上に故障が発生していないと判定して、すべての判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，Ｏ３Φを無効にする（ステップＳ４０１）。
【０１１４】
合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１より大きい場合（ステップ４００，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ｃは、Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡが予め定められた閾値ε２より小さく、かつＢ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢおよびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣがともに予め定められた閾値ε３より大きいか否かを判定し（ステップＳ４０２）、Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡが閾値ε２より小さく、かつＢ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢおよびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣがともに閾値ε３より大きい場合（ステップＳ４０２，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ｃは、Ａ相に１相地絡故障が発生していると判定し、Ａ相の１相地絡故障判定を示す判定出力ＯＡのみを有効にし、その他の判定出力ＯＢ，ＯＣ，Ｏ３Φを無効にする（ステップＳ４０３）。
【０１１５】
Ａ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡが予め定められた閾値ε２以上である場合、またはＢ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢおよびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣの少なくとも１つが閾値ε３以下の場合（ステップＳ４０２，Ｎｏ）、故障相判定部１５ｃは、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢが閾値ε２より小さく、かつＡ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡおよびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣがともに閾値ε３より大きいか否かを判定し（ステップＳ４０４）、Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢが閾値ε２より小さく、かつＡ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡおよびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣがともに閾値ε３より大きい場合（ステップＳ４０４，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ｃは、Ｂ相に１相地絡故障が発生していると判定し、Ｂ相の１相地絡故障判定を示す判定出力ＯＢのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＣ，Ｏ３Φを無効にする（ステップＳ４０５）。
【０１１６】
Ｂ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢが予め定められた閾値ε２以上である場合、またはＡ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡおよびＣ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣの少なくとも１つが閾値ε３以下の場合（ステップＳ４０４，Ｎｏ）、故障相判定部１５ｃは、Ｃ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣが閾値ε２より小さく、かつＡ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡおよびＢ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢがともに閾値ε３より大きいか否かを判定し（ステップＳ４０６）、Ｃ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣが閾値ε２より小さく、かつＡ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡおよびＢ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢがともに閾値ε３より大きい場合（ステップＳ４０６，Ｙｅｓ）、故障相判定部１５ｃは、Ｃ相に１相地絡故障が発生していると判定し、Ｃ相の１相地絡故障判定を示す判定出力ＯＣのみを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，Ｏ３Φを無効にする（ステップＳ４０７）。
【０１１７】
Ｃ相を基準相としたβ電流データＩβＳＣが予め定められた閾値ε２以上である場合、またはＡ相を基準相としたβ電流データＩβＳＡおよびＢ相を基準相としたβ電流データＩβＳＢの少なくとも１つが閾値ε３以下の場合（ステップＳ４０６，Ｎｏ）、故障相判定部１５ｃは、１相地絡故障以外の故障が発生していると判定し、３相動作を示す判定出力Ｏ３Φを有効にし、その他の判定出力ＯＡ，ＯＢ，ＯＣを無効にする（ステップＳ４０８）。
【０１１８】
このように、故障相判定部１５ｃは、先の実施の形態３の故障相判定部１５ｂの２相地絡故障の判定処理を省略し、合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１より大きい場合には電力用送電線１に故障が発生していないと判定し、発生している故障がＡ相、Ｂ相、Ｃ相の１相地絡故障の何れの故障でもない場合には故障相を特定することなく、故障が発生していることのみを出力する。
【０１１９】
以上説明したように、この実施の形態４においては、自端の変流器から得られる自端側３相電流の零相電流と相手端の変流器から得られる相手端側３相電流の零相電流とに基づく差動演算結果に基づいて電力線用送電線における地絡故障が検出された場合に、自端側３相電流の零相電流と相手端側３相電流の零相電流とを合成した合成零相電流と、自端側３相電流と相手端側３相電流の同一相の電流を合成して得られた各相毎の合成電流（自端と相手端との同一相のベクトル和電流）に基づく各相毎のβ電流と、に基づいて、電力用送電線上に発生した地絡故障が１相地絡故障であるか否かの切り分けと故障相判定を行うようにしているので、自端側の故障電流が小さい場合であっても、従来の故障相判定のように電圧入力を用いることなく、電力用送電線に発生した地絡故障が１相地絡故障であるか否かの切り分けと故障相判定を確実に行うことができる。また、この実施の形態４においては、各相毎のβ電流の実効値のレベルによって１相地絡故障の故障相を判定するようにしているので、従来の故障相判定のように電圧入力を用いることなく、自端側の故障電流が極めて小さい場合であっても、電力用送電線上の故障相を確実に検出することができる。
【０１２０】
また、１相地絡故障においては故障相を特定した各相動作とし、２相地絡故障の場合には故障相を特定することなく３相動作とするようにしているため、β電流における各相の実効値のレベル判定のみとなり、処理を簡易化することができる。
【０１２１】
なお、先の図１３のフローチャートを参照して説明した故障判定処理部の判定処理動作において、合成零相電流データＩ０Ｓと予め定められた閾値ε１とを比較するようにしたが、合成零相電流データＩ０Ｓと予め定められた閾値ε１とを比較するのではなく、零相電流差動リレー要素部１４の出力である零相電流差動リレー要素出力の有効／無効を判定するようにしてもよい。この場合、「零相電流差動リレー要素出力が有効」の場合が、「合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε１より大きい」場合に相当し、「零相電流差動リレー要素出力が無効」の場合が、「合成零相電流データＩ０Ｓが閾値ε以下」の場合に相当する。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
以上のように、本発明にかかる零相電流差動リレーは、電力用送電線の故障時に故障相のみを遮断する発明として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】この発明における零相電流差動リレーが適用される電力用システムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１の零相電流差動リレーの構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１の零相電流差動リレーの故障相判定部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】Ａ相地絡故障の場合における対称座標法での等価回路を示す図である。
【図５】ＢＣ相地絡故障の場合における対称座標法での等価回路を示す図である。
【図６】実施の形態２の零相電流差動リレーの構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態２の零相電流差動リレーの故障相判定部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】Ａ相地絡故障の場合におけるクラーク座標法での等価回路を示す図である。
【図９】ＢＣ相地絡故障の場合におけるクラーク座標法での等価回路を示す図である。
【図１０】実施の形態３の零相電流差動リレーの構成を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態３の零相電流差動リレーの故障相判定部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】実施の形態４の零相電流差動リレーの構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態４の零相電流差動リレーの故障相判定部の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２４】
１  電力用送電線
２−１，２−２  変流器
３，３ａ，３ｂ，３ｃ  零相電流差動リレー
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ  入力電流変換部
５  受信部
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ  受信電流変換部
７  電流時刻同期部
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ  合成部
９  自端零相合成部
１０  相手端零相合成部
１１  正相合成部
１２  逆相合成部
１３  両端零相合成部
１４  零相電流差動リレー要素部
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  故障相判定部
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６ＢＣ，１６ＣＡ，１６ＡＢ，１６３  ＡＮＤ回路
１７  送信部
１８  α電流演算部
１９  β電流演算部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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