(57)【要約】【課題】対向端からの転送信号の伝送路を設けることなく分流効果の影響を低減することができる負荷端側用の短絡距離継電装置を提供する。【解決手段】第１の負荷端距離継電装置３０1の保護区間送電線である自回線１Ｌおよび自分岐回線３Ｌにおける事故発生を検出すると、自分岐回線３Ｌに設けられた第５の遮断器４5を遮断するための第５のトリップ信号Ｓ5を発生するトリップ信号発生回路２０を具備する。トリップ信号発生回路２０は、負荷端母線の負荷端母線電圧Ｖcおよび自分岐回線３Ｌを流れる第５の線路電流Ｉ5に基づいて第５のインピーダンスＺ5を算出し、算出したインピーダンスＺ5に基づいて自回線１Ｌの対向端側に設置された第３の遮断器４3が自回線１Ｌにおける事故により遮断されたと判定すると第５のトリップ信号Ｓ5を発生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母線から分岐された平衡２回線送電線を構成する自回線（１Ｌ）および他回線（２Ｌ）から分岐された自分岐回線（３Ｌ）および他分岐回線（４Ｌ）の負荷端側に設置される短絡距離継電装置（３０1）であって、
該短絡距離継電装置の保護区間送電線である前記自回線および前記自分岐回線における事故発生を検出すると、該自分岐回線に設けられた遮断器（４5）を遮断するためのトリップ信号（Ｓ5）を発生するトリップ信号発生回路（２０）を具備し、
該トリップ信号発生回路が、負荷端母線の負荷端母線電圧（Ｖc）および前記自分岐回線を流れる線路電流（Ｉ5）に基づいてインピーダンス（Ｚ5）を算出し、該算出したインピーダンスに基づいて前記自回線の対向端側に設置された他の遮断器（４3）が該自回線における事故により遮断されたと判定するとトリップ信号（Ｓ5）を発生する手段を備える、
ことを特徴とする、短絡距離継電装置。
【請求項２】
前記トリップ信号発生回路が、
前記負荷端母線電圧（Ｖc）および前記線路電流（Ｉ5）に基づいて前記インピーダンス（Ｚ5）を算出し、該算出したインピーダンスに基づいて前記短絡距離継電装置の動作域が１段乃至３段動作域（Ａ１〜Ａ３）のいずれであるかを判定する動作域判定回路（２１）と、
該動作域判定回路から出力される判定結果出力信号（Ｖｄ1〜Ｖｄ3）に基づいて、前記短絡距離継電装置の動作域が引延し時間（ＤＬ）内に前記３段動作域（Ａ３）から前記２段動作域（Ａ２）に遷移したことを検出する動作域遷移検出手段（２３3，２３4，２５，２６）と、
を備えることを特徴とする、請求項１記載の短絡距離継電装置。
【請求項３】
前記引延し時間（ＤＬ）が、前記短絡距離継電装置のリレー判定時間（ＴRY）および前記遮断器の遮断器遮断時間（ＴCB）の合計時間よりも長いことを特徴とする、請求項１または２記載の短絡距離継電装置。
【請求項４】
前記動作域遷移検出手段が、
前記動作域判定回路（２１）から入力される「前記短絡距離継電装置の動作域が前記２段動作域（Ａ２）である」ことを示す判定結果出力信号（Ｖｄ2）の極性を反転するためのインバータ回路（２６）と、
前記判定結果出力信号（Ｖｄ2）と前記動作域判定回路（２１）から入力される「前記短絡距離継電装置の動作域が前記３段動作域（Ａ３）である」ことを示す他の判定結果出力信号（Ｖｄ3）との論理積をとる論理積回路（２３3）と、
該論理積回路（２３3）の出力信号の時間軸を前記引延し時間（ＤＬ）だけ伸張する引延し回路（２５）と、
該引延し回路の出力信号と前記判定結果出力信号（Ｖｄ2）との論理積をとる他の論理積回路（２３4）と、
を備えることを特徴とする、請求項２または３記載の短絡距離継電装置。
【請求項５】
前記動作域判定回路（２１）が、前記インピーダンス（Ｚ5）のリアクタンス分（Ｘ5）に基づいて前記短絡距離継電装置の動作域を判定することを特徴とする、請求項１乃至４いずれかに記載の短絡距離継電装置。
【請求項６】
前記動作域遷移検出手段が、前記インピーダンス（Ｚ5）のリアクタンス分（Ｘ5）が前記引延し時間（ＤＬ）内に閾値（Ｔｈ）以下になったときに前記他の遮断器（４3）が前記自回線における事故により遮断されたと判定して前記トリップ信号（Ｓ5）を発生し、
前記閾値が、前記短絡距離継電装置の動作域が前記２段動作域（Ａ２）であるときの前記インピーダンス（Ｚ5）のリアクタンス分（Ｘ5）の最大値（Ｂ2’）以上である、
ことを特徴とする、請求項２乃至５いずれかに記載の短絡距離継電装置。
【請求項７】
前記他分岐回線（４Ｌ）の負荷端側に設置される他の短絡距離継電装置（３０2）が、前記短絡距離継電装置（３０1）と同じ構成を有しかつ一体に構成されていることを特徴とする、請求項１乃至６いずれかに記載の短絡距離継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短絡距離継電装置に関し、特に、平衡２回線送電線から分岐された分岐回線の負荷端側に設置するのに好適な短絡距離継電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平衡２回線送電線の保護のために、３段階距離リレー方式が用いられている。３段階距離リレー方式では、短絡距離継電装置（ＤＺＳ）は、たとえば、保護区間送電線である自回線の８０％までの第１の保護区間（短絡距離継電装置の１段動作域Ａ１）の短絡事故に対しては瞬時（第１の時限協調時間ＳＴ１＝０ｓ）に遮断器を遮断するように整定され、自回線の１２０％までの第２の保護区間（短絡距離継電装置の２段動作域Ａ２）の短絡事故に対しては第２の時限協調時間ＳＴ２（たとえば、４００ｍｓ）経過後に遮断器を遮断するように整定され、自回線の３００％までの第３の保護区間（短絡距離継電装置の３段動作域Ａ３）の短絡事故に対しては第３の時限協調時間ＳＴ３（たとえば、１．５ｓ）経過後に遮断器を遮断するように整定されることにより、次区間送電線保護用の短絡距離継電装置との距離整定および時間整定の協調を図っている。
【０００３】
このような３段階距離リレー方式において使用される短絡距離継電装置の動作について、図５を参照して説明する。
電源１から電力を供給される母線から分岐された第１の送電線１Ｌ（以下、「自回線１Ｌ」と称する。）および第２の送電線２Ｌ（以下、「他回線２Ｌ」と称する。）の電源端側（母線側）には、短絡距離継電装置（以下、「第１および第２の電源端距離継電装置１１０1，１１０2」と称する。）がそれぞれ設置されている。また、自回線１Ｌおよび他回線２Ｌの対向端側（母線と反対側）にも、短絡距離継電装置（以下、「第１および第２の対向端距離継電装置１２０1，１２０2」と称する。）がそれぞれ設置されている。
【０００４】
第１の電源端距離継電装置１１０1は、母線に設けられた第１の変成器２1から入力される母線電圧Ｖaと自回線１Ｌの電源端側に設けられた第１の変流器３1から入力される第１の線路電流Ｉ1とに基づいて第１のインピーダンスＺ1（Ｚ1＝Ｖa／Ｉ1）を算出する。第１の電源端距離継電装置１１０1は、算出した第１のインピーダンスＺ1に基づいて自回線１Ｌにおける短絡事故発生を検出すると、自回線１Ｌの電源端側に設けられた第１の遮断器４1を遮断するための第１のトリップ信号Ｓ1を発生する。
第２の電源端距離継電装置１１０2は、第１の変成器２1から入力される母線電圧Ｖaと他回線２Ｌ（第２の電源端距離継電装置１１０2の自回線）の電源端側に設けられた第２の変流器３2から入力される第２の線路電流Ｉ2とに基づいて第２のインピーダンスＺ2（Ｚ2＝Ｖa／Ｉ2）を算出する。第２の電源端距離継電装置１１０2は、算出した第２のインピーダンスＺ2に基づいて他回線２Ｌにおける短絡事故発生を検出すると、他回線２Ｌの電源端側に設けられた第２の遮断器４2を遮断するための第２のトリップ信号Ｓ2を発生する。
【０００５】
第１の対向端距離継電装置１２０1は、対向端の母線（以下、「対向端母線」と称する。）に設けられた第２の変成器２2から入力される対向端母線電圧Ｖbと自回線１Ｌの対向端側に設けられた第３の変流器３3から入力される第３の線路電流Ｉ3とに基づいて第３のインピーダンスＺ3（Ｚ3＝Ｖb／Ｉ3）を算出する。第１の対向端距離継電装置１２０1は、算出した第３のインピーダンスＺ3に基づいて自回線１Ｌにおける短絡事故発生を検出すると、自回線１Ｌの対向端側に設けられた第３の遮断器４3を遮断するための第３のトリップ信号Ｓ3を発生する。
第２の対向端距離継電装置１２０2は、第２の変成器２2から入力される対向端母線電圧Ｖbと他回線２Ｌ（第２の対向端距離継電装置１２０2の自回線）の対向端側に設けられた第４の変流器３4から入力される第４の線路電流Ｉ4とに基づいて第４のインピーダンスＺ4（Ｚ4＝Ｖb／Ｉ4）を算出する。第２の対向端距離継電装置１２０2は、算出した第４のインピーダンスＺ4に基づいて他回線２Ｌにおける短絡事故発生を検出すると、他回線２Ｌの対向端側に設けられた第４の遮断器４4を遮断するための第４のトリップ信号Ｓ4を発生する。
【０００６】
次に、第１および第２の電源端距離継電装置１１０1，１１０2と第１および第２の対向端距離継電装置１２０1，１２０2とにおける第１乃至第４のトリップ信号Ｓ1〜Ｓ4の発生方法について、第１の電源端距離継電装置１１０1における第１のトリップ信号Ｓ1の発生方法を例として図６乃至図８を参照して説明する。
第１のトリップ信号Ｓ1を発生するためのトリップ信号発生回路２２０は、図６に示すように、母線電圧Ｖaおよび第１の線路電流Ｉ1に基づいて第１の電源端距離継電装置１１０1の動作域を判定する動作域判定回路２２１と、動作域判定回路２２１から入力される第３の判定結果出力信号ＶＤ3を第２および第３の時限協調時間ＳＴ２，ＳＴ３だけそれぞれ遅延する第１および第２の遅延回路（タイマー）２２２1，２２２2と、動作域判定回路２２１から入力される第１および第３の判定結果出力信号ＶＤ1，ＶＤ3の論理積をとる第１の論理積回路２２３1と、第２の判定結果出力信号ＶＤ2と第１の遅延回路２２２1によって遅延された第３の判定結果出力信号ＶＤ3との論理積をとる第２の論理積回路２２３2と、第２の遅延回路２２２2によって遅延された第３の判定結果出力信号ＶＤ3と第１および第２の論理積回路２２３1，２２３2の出力信号との論理和をとる論理和回路２２４と、フェールセーフ用の他の継電装置（不図示）からのＦＤリレー出力信号ＳFDと論理和回路２２４の出力信号との論理積をとる第３の論理積回路２２３3とを備える。
【０００７】
動作域判定回路２２１は、母線電圧Ｖaを第１の線路電流Ｉ1で割って第１のインピーダンスＺ1（Ｚ1＝Ｖa／Ｉ1）を算出する。動作域判定回路２２１は、算出した第１のインピーダンスＺ1に基づいて第１の電源端距離継電装置１１０1の動作域を判定し、判定結果を示す第１乃至第３の判定結果出力信号ＶＤ1〜ＶＤ3を出力する。
すなわち、動作域判定回路２２１は、図７に示すように、第１のインピーダンスＺ1のリアクタンス分Ｘ1が第１の値Ｂ1以下であると、「第１の電源端距離継電装置１１０1の動作域が１段動作域Ａ１である」と判定して、ハイレベルの第１の判定結果出力信号ＶＤ1を出力する。また、動作域判定回路２２１は、第１のインピーダンスＺ1のリアクタンス分Ｘ1が第２の値Ｂ2以下であると、「第１の電源端距離継電装置１１０1の動作域が２段動作域Ａ２である」と判定して、ハイレベルの第２の判定結果出力信号ＶＤ2を出力する。さらに、動作域判定回路２２１は、第１のインピーダンスＺ1の抵抗分Ｒ1およびリアクタンス分Ｘ1が図７の円内に入っていると、「第１の電源端距離継電装置１１０1の動作域が３段動作域Ａ３である」と判定して、ハイレベルの第３の判定結果出力信号ＶＤ3を出力する。
【０００８】
たとえば、自回線１Ｌの第１の保護区間（第１の電源端距離継電装置１１０1の１段動作域Ａ１）において図８（ａ）に示す時刻ｔ0に短絡事故が発生して、第１のインピーダンスＺ1が図７に点Ｐ１で示す値となった場合には、動作域判定回路２２１は、第１のインピーダンスＺ1に基づいて「第１の電源端距離継電装置１１０1の動作域が１段動作域Ａ１である」と判定して、ハイレベルの第１の判定結果出力信号ＶＤ1を出力する。また、動作域判定回路２２１は、第１のインピーダンスＺ1が図７の円内にも入っているため、ハイレベルの第３の判定結果出力信号ＶＤ3も出力する。
ハイレベルの第１および第３の判定結果出力信号ＶＤ1，ＶＤ3が入力されると第１の論理積回路２２３1の出力信号はロウレベルからハイレベルとなるため、論理和回路２２４の出力信号がロウレベルからハイレベルとなる。その結果、ＦＤリレー出力信号ＳFDがハイレベルであると、第３の論理積回路２２３3の出力信号がロウレベルからハイレベルとなるため、第１のトリップ信号Ｓ1がトリップ信号発生回路２２０から第１の遮断器４1に出力される。なお、第１のトリップ信号Ｓ1は、第１の電源端距離継電装置１１０1におけるリレー判定時間ＴRYが経過した時刻ｔ1にトリップ信号発生回路２２０から出力される。
これにより、第１の遮断器４1は第１のトリップ信号Ｓ1が入力されてから遮断器遮断時間ＴCBの経過後に遮断が完了するため、第１の遮断器４1は、図８（ａ）に示すように、リレー判定時間ＴRYおよび遮断器遮断時間ＴCBの合計時間（たとえば、５０ｍｓ）が経過した時刻ｔ2に完全に遮断される。
【０００９】
図５に示す自回線１Ｌの第２の保護区間（第１の電源端距離継電装置１１０1の２段動作域Ａ２）において図８（ｂ）に示す時刻ｔ0に短絡事故が発生して、第１のインピーダンスＺ1が図７に点Ｐ２で示す値となった場合には、動作域判定回路２２１は、第１のインピーダンスＺ1に基づいて「第１の電源端距離継電装置１１０1の動作域が２段動作域Ａ２である」と判定して、ハイレベルの第２の判定結果出力信号ＶＤ2を出力する。また、動作域判定回路２２１は、第１のインピーダンスＺ1が図７の円内にも入っているため、ハイレベルの第３の判定結果出力信号ＶＤ3も出力する。
第３の判定結果出力信号ＶＤ3は、第１の遅延回路２２２1によって第２の時限協調時間ＳＴ２（たとえば、４００ｍｓ）だけ遅延されたのち第２の論理積回路２２３2に入力される。
ハイレベルの第１の遅延回路２２２1の出力信号およびハイレベルの第２の判定結果出力信号ＶＤ2が入力されると第２の論理積回路２２３2の出力信号はロウレベルからハイレベルとなるため、論理和回路２２４の出力信号がロウレベルからハイレベルとなる。
その結果、ＦＤリレー出力信号ＳFDがハイレベルであると、第３の論理積回路２２３3の出力信号がロウレベルからハイレベルとなるため、第１のトリップ信号Ｓ1がトリップ信号発生回路２２０から第１の遮断器４1に出力される。なお、第１のトリップ信号Ｓ1は、第１の電源端距離継電装置１１０1におけるリレー判定時間ＴRYおよび第２の時限協調時間ＳＴ２の合計時間が経過した時刻ｔ5にトリップ信号発生回路２２０から出力される。
これにより、第１の遮断器４1は、図８（ｂ）に示すように、リレー判定時間ＴRY、第２の時限協調時間ＳＴ２および遮断器遮断時間ＴCBの合計時間（たとえば、５０ｍｓ＋４００ｍｓ＝４５０ｍｓ）が経過した時刻ｔ6に完全に遮断される。
【００１０】
自回線１Ｌの第３の保護区間（第１の電源端距離継電装置１１０1の３段動作域Ａ３）において図８（ｃ）に示す時刻ｔ0に短絡事故が発生して、第１のインピーダンスＺ1が図７の円内の値となった場合には、動作域判定回路２２１は、第１のインピーダンスＺ1に基づいて「第１の電源端距離継電装置１１０1の動作域が３段動作域Ａ３である」と判定して、ハイレベルの第３の判定結果出力信号ＶＤ3を出力する。
第３の判定結果出力信号ＶＤ3は、第２の遅延回路２２２2によって第３の時限協調時間ＳＴ３（たとえば、１．５ｓ）だけ遅延されたのち論理和回路２２４に入力される。
ハイレベルの第２の遅延回路２２２2の出力信号が入力されると、論理和回路２２４の出力信号がロウレベルからハイレベルとなる。
その結果、ＦＤリレー出力信号ＳFDがハイレベルであると、第３の論理積回路２２３3の出力信号がロウレベルからハイレベルとなるため、第１のトリップ信号Ｓ1がトリップ信号発生回路２２０から第１の遮断器４1に出力される。なお、第１のトリップ信号Ｓ1は、第１の電源端距離継電装置１１０1におけるリレー判定時間ＴRYおよび第３の時限協調時間ＳＴ３の合計時間が経過した時刻ｔ9にトリップ信号発生回路２２０から出力される。
これにより、第１の遮断器４1は、図８（ｃ）に示すように、リレー判定時間ＴRY、第３の時限協調時間ＳＴ３および遮断器遮断時間ＴCBの合計時間（たとえば、５０ｍｓ＋１．５ｓ＝１．５５ｓ）が経過した時刻ｔ10に完全に遮断される。
【００１１】
下記の特許文献１には、段階限時の距離継電方式により３端子系統送電線を保護する後備保護手段を備えた保護継電装置において事故遮断の選択性を確保し高速遮断ができるようにするために、対向母線を含み対向母線方向の事故を検出する第２段リレーの動作条件を伝送する手段と、対向端からの転送信号を受信する手段と、自端の保護リレーの動作を受信した転送信号が所定時間以上継続したことを条件に自端の遮断器に遮断指令を出力する手段とを備えた保護継電装置が開示されている。
また、下記の特許文献２には、後備第２段時限延長制御が必要な端子にのみ制御指令を行うために、送電線の電圧と電流により系統事故を検出する手段と、遠方の事故に対して時限遮断を行う後備保護手段と、当該変電所と対向する他の変電所に設置された同一方向の遠方保護機能を有する継電装置に対して後備保護時限を変更制御する判断手段を備えた距離継電装置において、自母線の母線連絡遮断器の開閉状態に応じ、後備保護機能を有する継電装置の時限変更制御指令を行う距離継電装置が開示されている。
【特許文献１】特開平５−０７６１３４号公報
【特許文献２】特開平６−１６５３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図９に示すように自回線１Ｌおよび他回線２Ｌから分岐された自分岐回線３Ｌおよび他分岐回線４Ｌがある場合には、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、電源端から事故点までのインピーダンスＺA（＝Ｚ１＋Ｚ２（１＋Ｉm／Ｉn））は、分流効果によって、自分岐回線３Ｌおよび他分岐回線４Ｌがない場合の電源端から事故点までのインピーダンスＺA（＝Ｚ１＋Ｚ２）に比べて見掛上大きくなる。
そのため、第１および第２の電源端距離継電装置１１０1，１１０2と自分岐回線３Ｌおよび他分岐回線４Ｌの負荷端側に設置された短絡距離継電装置（以下、「第１および第２の負荷端距離継電装置１３０1，１３０2」と称する。）とに分流効果対策が施されていない場合には、自回線１Ｌの対向端至近で発生した短絡事故により第１の対向端距離継電装置１２０1によって第３の遮断器４3が瞬時に遮断されても、第１の電源端距離継電装置１１０1および第１の負荷端距離継電装置１３０1は分流効果の影響によりアンダーリーチ（不動作）となる。
その結果、実際には第２の保護区間（第１の電源端距離継電装置１１０1の２段動作域Ａ２）における短絡事故であるにもかかわらず、第１の電源端距離継電装置１１０1では、第３の保護区間（第１の電源端距離継電装置１１０1の３段動作域Ａ３）における短絡事故であると判定されるため、自回線１Ｌの電源端側に設置された第１の遮断器４1はリレー判定時間ＴRY、第３の時限協調時間ＳＴ３および遮断器遮断時間ＴCBの合計時間（たとえば、５０ｍｓ＋１．５ｓ＝１．５５ｓ）経過後に第１の電源端距離継電装置１１０1によって遮断され、また、自分岐回線３Ｌの負荷端側に設置された第５の遮断器４5は第１の遮断器４1が第１の電源端距離継電装置１１０1によって遮断されたのちに第１の負荷端距離継電装置１３０1によって遮断されるので、事故継続時間が長くなり、設備損壊や電圧低下による社会的影響が非常に大きくなるという問題がある。
【００１３】
このような分流効果の対策として、従来では、第１の電源端距離継電装置１１０1の２段整定については送電線１Ｌのインピーダンスのリアクタンス分（第１のインピーダンスＺ1のリアクタンス分Ｘ1）を分流効果最大時（分流効果の影響が最大となる時）の見掛上のリアクタンス分Ｘ1’に対して１２０〜１５０％程度で整定して２段動作域Ａ２を大きくするとともに、３段整定については送電線１Ｌのインピーダンス（第１のインピーダンスＺ1）を分流効果最大時の見掛上のインピーダンスＺ1’に対して２００〜３００％程度で整定して３段動作域Ａ３を大きくすることにより、第１の電源端距離継電装置１１０1の保護範囲がアンダーリーチとならないようにしている。
しかし、このような分流効果の対策では、作業などで負荷端が片回線受電となった場合には、分流効果がなくなるため、第１の電源端距離継電装置１１０1のオーバーリーチ（保護範囲を超えて次区間送電線の短絡距離継電装置との協調が崩れること）により、第１の電源端距離継電装置１１０1が次区間送電線で生じた短絡事故によっても動作して第１の遮断器４1を遮断してしまい、供給支障を生じるという問題がある。
【００１４】
上記特許文献１，２記載の保護継電装置では、分流効果の影響を低減することはできるが、対向端子からの転送信号を継続して受信することにより自端子の遮断器を遮断する方式であるので、この転送信号の伝送路が必要であるという問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、対向端からの転送信号の伝送路を設けることなく分流効果の影響を低減することができる負荷端側用の短絡距離継電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の短絡距離継電装置は、母線から分岐された平衡２回線送電線を構成する自回線（１Ｌ）および他回線（２Ｌ）から分岐された自分岐回線（３Ｌ）および他分岐回線（４Ｌ）の負荷端側に設置される短絡距離継電装置（３０1）であって、該短絡距離継電装置の保護区間送電線である前記自回線および前記自分岐回線における事故発生を検出すると、該自分岐回線に設けられた遮断器（４5）を遮断するためのトリップ信号（Ｓ5）を発生するトリップ信号発生回路（２０）を具備し、該トリップ信号発生回路が、負荷端母線の負荷端母線電圧（Ｖc）および前記自分岐回線を流れる線路電流（Ｉ5）に基づいてインピーダンス（Ｚ5）を算出し、該算出したインピーダンスに基づいて前記自回線の対向端側に設置された他の遮断器（４3）が該自回線における事故により遮断されたと判定するとトリップ信号（Ｓ5）を発生する手段を備えることを特徴とする。
ここで、前記トリップ信号発生回路が、前記負荷端母線電圧（Ｖc）および前記線路電流（Ｉ5）に基づいて前記インピーダンス（Ｚ5）を算出し、該算出したインピーダンスに基づいて前記短絡距離継電装置の動作域が１段乃至３段動作域（Ａ１〜Ａ３）のいずれであるかを判定する動作域判定回路（２１）と、該動作域判定回路から出力される判定結果出力信号（Ｖｄ1〜Ｖｄ3）に基づいて、前記短絡距離継電装置の動作域が引延し時間（ＤＬ）内に前記３段動作域（Ａ３）から前記２段動作域（Ａ２）に遷移したことを検出する動作域遷移検出手段（２３3，２３4，２５，２６）とを備えてもよい。
前記引延し時間（ＤＬ）が、前記短絡距離継電装置のリレー判定時間（ＴRY）および前記遮断器の遮断器遮断時間（ＴCB）の合計時間よりも長くてもよい。
前記動作域遷移検出手段が、前記動作域判定回路（２１）から入力される「前記短絡距離継電装置の動作域が前記２段動作域（Ａ２）である」ことを示す判定結果出力信号（Ｖｄ2）の極性を反転するためのインバータ回路（２６）と、前記判定結果出力信号（Ｖｄ2）と前記動作域判定回路（２１）から入力される「前記短絡距離継電装置の動作域が前記３段動作域（Ａ３）である」ことを示す他の判定結果出力信号（Ｖｄ3）との論理積をとる論理積回路（２３3）と、該論理積回路（２３3）の出力信号の時間軸を前記引延し時間（ＤＬ）だけ伸張する引延し回路（２５）と、該引延し回路の出力信号と前記判定結果出力信号（Ｖｄ2）との論理積をとる他の論理積回路（２３4）とを備えてもよい。
前記動作域判定回路（２１）が、前記インピーダンス（Ｚ5）のリアクタンス分（Ｘ5）に基づいて前記短絡距離継電装置の動作域を判定してもよい。
前記動作域遷移検出手段が、前記インピーダンス（Ｚ5）のリアクタンス分（Ｘ5）が前記引延し時間（ＤＬ）内に閾値（Ｔｈ）以下になったときに前記他の遮断器（４3）が前記自回線における事故により遮断されたと判定して前記トリップ信号（Ｓ5）を発生し、前記閾値が、前記短絡距離継電装置の動作域が前記２段動作域（Ａ２）であるときの前記インピーダンス（Ｚ5）のリアクタンス分（Ｘ5）の最大値（Ｂ2’）以上であってもよい。
前記他分岐回線（４Ｌ）の負荷端側に設置される他の短絡距離継電装置（３０2）が、前記短絡距離継電装置（３０1）と同じ構成を有しかつ一体に構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の短絡距離継電装置は、以下に示す効果を奏する。
（１）負荷端側に設置された短絡距離継電装置では、算出したインピーダンスに基づいて、対向端側に設置された遮断器が事故により遮断されたことを検出するので、対向端からの転送信号の伝送路を設ける必要がない。
（２）自回線の第２の保護区間で短絡事故が生じた場合に負荷端側に設置された遮断器を遮断する時間を大幅に短縮することができるので、分流効果の影響を低減することができる。
（３）事故継続時間も大幅に短縮するので、事故時の設備への悪影響を低減することができる。
（４）主保護継電装置を省略することも可能であるため、設備への投資コストの低減も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
上記の目的を、負荷端側に設置された短絡距離継電装置が、負荷端母線の負荷端母線電圧および自分岐回線を流れる線路電流に基づいて算出したインピーダンスに基づいて、自回線の対向端側に設置された遮断器が自回線における事故により遮断されたと判定するとトリップ信号を発生することにより実現した。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の短絡距離継電装置の実施例について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による短絡距離継電装置である第１の負荷端短絡距離継電装置３０1（以下、「第１の負荷端距離継電装置３０1」と称する。）は、図１に示すように、負荷端の母線（以下、「負荷端母線」と称する。）に設けられた第３の変成器２3から入力される負荷端母線電圧Ｖcと自分岐回線３Ｌの負荷端側に設けられた第５の変流器３5から入力される第５の線路電流Ｉ5とに基づいて第５のインピーダンスＺ5（Ｚ5＝Ｖc／Ｉ5）を算出する。第１の負荷端距離継電装置３０1は、算出した第５のインピーダンスＺ5に基づいて自回線１Ｌおよび自分岐回線３Ｌにおける短絡事故発生を検出すると、自分岐回線３Ｌの負荷端側に設けられた第５の遮断器４5を遮断するための第５のトリップ信号Ｓ5を発生する。
本発明の一実施例による短絡距離継電装置である第２の負荷端短絡距離継電装置３０2（以下、「第２の負荷端距離継電装置３０2」と称する。）は、第３の変成器２3から入力される負荷端母線電圧Ｖcと他分岐回線４Ｌ（第２の負荷端距離継電装置３０2の自分岐回線）の負荷端側に設けられた第６の変流器３6から入力される第６の線路電流Ｉ6とに基づいて他分岐回線４Ｌの第６のインピーダンスＺ6（Ｚ6＝Ｖc／Ｉ6）を算出する。第２の負荷端距離継電装置３０2は、算出した第６のインピーダンスＺ6に基づいて他回線２Ｌおよび他分岐回線４Ｌにおける短絡事故発生を検出すると、他分岐回線４Ｌの負荷端側に設けられた第６の遮断器４6を遮断するための第６のトリップ信号Ｓ6を発生する。
【００２０】
ここで、第１および第２の負荷端距離継電装置３０1，３０2は、上述した第１の電源端距離継電装置１１０1と同様に、算出した第５および第６のインピーダンスＺ5，Ｚ6が第１および第２の負荷端距離継電装置３０1，３０2の１段乃至３段動作域Ａ１’〜Ａ３’（自回線１Ｌ並びに自分岐回線３Ｌおよび他回線２Ｌ並びに他分岐回線４Ｌの第１乃至第３の保護区間）の短絡事故発生を示した場合に第５および第６のトリップ信号Ｓ5，Ｓ6をそれぞれ発生する点では、図９に示した従来の第１および第２の負荷端距離継電装置１３０1，１３０2と同じである。
しかし、第１および第２の負荷端距離継電装置３０1，３０2は、算出した第５および第６のインピーダンスＺ5，Ｚ6が第１および第２の負荷端距離継電装置３０1，３０2の３段動作域Ａ３’（自回線１Ｌ並びに自分岐回線３Ｌおよび他回線２Ｌ並びに他分岐回線４Ｌの第３の保護区間）の短絡事故発生を示したのちに第１および第２の負荷端距離継電装置３０1，３０2の２段動作域Ａ２’（自回線１Ｌ並びに自分岐回線３Ｌおよび他回線２Ｌ並びに他分岐回線４Ｌの第２の保護区間）の短絡事故発生を示した場合にも第１の遅延回路を介さず第５および第６のトリップ信号Ｓ5，Ｓ6をそれぞれ瞬時に発生する機能を備えている点で、図９に示した従来の第１および第２の負荷端距離継電装置１３０1，１３０2と異なる。
すなわち、第１および第２の負荷端距離継電装置３０1，３０2は、図２に示すようなトリップ信号発生回路２０を具備する点で、従来の第１および第２の負荷端距離継電装置１３０1，１３０2と異なる。なお、図２に示したトリップ信号発生回路２０は、第１の負荷端距離継電装置３０1が具備するものである。
【００２１】
トリップ信号発生回路２０は、図２に示すように、動作域判定回路２１と、第１および第２の遅延回路（タイマー）２２1，２２2と、第１乃至第５の論理積回路２３1〜２３5と、論理和回路２４と、引延し回路２５と、インバータ回路２６とを備える。
【００２２】
動作域判定回路２１は、負荷端母線電圧Ｖcを第５の線路電流Ｉ5で割って第５のインピーダンスＺ5（Ｚ5＝Ｖc／Ｉ5）を算出したのち、算出した第５のインピーダンスＺ5に基づいて第１の負荷端距離継電装置３０1の動作域を判定する。
すなわち、動作域判定回路２１は、図３に示すように、第５のインピーダンスＺ5のリアクタンス分Ｘ5が第１の値Ｂ1’以下であると、「第１の負荷端距離継電装置３０1の動作域が１段動作域Ａ１’である」と判定して、ハイレベルの第１の判定結果出力信号Ｖｄ1を出力する。また、動作域判定回路２１は、第５のインピーダンスＺ5のリアクタンス分Ｘ5が第２の値Ｂ2’以下であると、「第１の負荷端距離継電装置３０1の動作域が２段動作域Ａ２’である」と判定して、ハイレベルの第２の判定結果出力信号Ｖｄ2を出力する。さらに、動作域判定回路２１は、第５のインピーダンスＺ5の抵抗分Ｒ5およびリアクタンス分Ｘ5が図３の円内に入っていると、「第１の負荷端距離継電装置３０1の動作域が３段動作域Ａ３’である」と判定して、ハイレベルの第３の判定結果出力信号Ｖｄ3を出力する。
【００２３】
第１および第２の遅延回路２２1，２２2は、動作域判定回路２１から入力される第３の判定結果出力信号Ｖｄ3を第２および第３の時限協調時間ＳＴ２，ＳＴ３だけそれぞれ遅延する。
【００２４】
第１の論理積回路２３1は、動作域判定回路２１から入力される第１および第３の判定結果出力信号Ｖｄ1，Ｖｄ3の論理積をとる。
第２の論理積回路２３2は、第２の判定結果出力信号Ｖｄ2と第１の遅延回路２２1によって遅延された第３の判定結果出力信号Ｖｄ3との論理積をとる。
インバータ回路２６は、動作域判定回路２１から入力される第２の判定結果出力信号Ｖｄ2の極性を反転する。
第３の論理積回路２３3は、インバータ回路２６によって極性が反転された第２の判定結果出力信号Ｖｄ2と動作域判定回路２１から入力される第３の判定結果出力信号Ｖｄ3との論理積をとる。
引延し回路２５は、第３の論理積回路２３3の出力信号の時間軸を引延し時間ＤＬだけ伸張する。ここで、引延し時間ＤＬは、リレー判定時間ＴRYおよび遮断器遮断時間ＴCBの合計時間よりも長い値に設定される（ＤＬ＞ＴRY＋ＴCB）。
第４の論理積回路２３4は、動作域判定回路２１から入力される第２の判定結果出力信号Ｖｄ2と引延し回路２５によって時間軸が伸張された第３の論理積回路２３3の出力信号との論理積をとる。
論理和回路２４は、第１の論理積回路２３1の出力信号と第２の論理積回路２３2の出力信号と第２の遅延回路２２2の出力信号と第４の論理積回路２３4の出力信号との論理和をとる。
第５の論理積回路２３5は、フェールセーフ用の別の継電装置（不図示）からのＦＤリレー出力信号ＳFD’と論理和回路２４の出力信号との論理積をとる。
【００２５】
次に、自回線１Ｌの第２の保護区間（第１の電源端距離継電装置１１０1の２段動作域Ａ２）内である対向端至近において時刻ｔ0に短絡事故が発生した場合のトリップ信号発生回路２０の動作について説明する。
【００２６】
対向端至近において時刻ｔ0に発生した短絡事故の事故点が第１の対向端距離継電装置１２０1の１段動作域に入っている場合には、図４（ａ）に示すように、自回線１Ｌの対向端側に設けられた第３の遮断器３3は、第１の対向端距離継電装置１２０1によってリレー判定時間ＴRYおよび遮断器遮断時間ＴCBの合計時間（たとえば、５０ｍｓ）が経過した時刻ｔ2に完全に遮断される。
【００２７】
また、この事故により第５のインピーダンスＺ5が図３に点Ｐ３で示した値になった場合には、第１の負荷端距離継電装置３０1が具備するトリップ信号発生回路２０の動作域判定回路２１（図２参照）は、負荷端母線電圧Ｖcおよび第５の線路電流Ｉ5に基づいて算出した第５のインピーダンスＺ5のリアクタンス分Ｘ5が図３の円内に入りかつ第２の値Ｂ２’よりも大きいため、「第１の負荷端距離継電装置３０1の動作域が３段動作域Ａ３’である」と判定して、ハイレベルの第３の判定結果出力信号Ｖｄ3を出力する。このとき、第２の判定結果出力信号Ｖｄ2の極性はロウレベルのままである。
【００２８】
ロウレベルの第２の判定結果出力信号Ｖｄ2は、インバータ回路２６によって極性が反転されてハイレベルの信号となる。
インバータ回路２６から出力されるハイレベルの第２の判定結果出力信号Ｖｄ2は、第３の論理積回路２３3によってハイレベルの第３の判定結果出力信号Ｖｄ3との論理積がとられる。その結果、第３の論理積回路２３3からはハイレベルの出力信号が出力される。
ハイレベルの第３の論理積回路２３3の出力信号は、引延し回路２５によって引延し時間ＤＬだけ時間軸が引き延ばされる。
第４の論理積回路２３4にはハイレベルの引延し回路２５の出力信号が入力されるが、動作域判定回路２１から入力される第２の判定結果出力信号Ｖｄ2の極性はロウレベルであるため、第４の論理積回路２３4からはロウレベルの出力信号が出力される。その結果、トリップ信号発生回路２０からは第５のトリップ信号Ｓ5は出力されない。
【００２９】
その後、上述したように第３の遮断器４3が時刻ｔ2に第１の対向端距離継電装置１２０1によって遮断されると、電源端の健全線である他回線２Ｌを流れる第２の線路電流Ｉ2は他分岐回路４Ｌを経由して負荷端母線を迂回するため、第１の負荷端距離継電装置１３０1が見る見掛上の第５のインピーダンスＺ5のリアクタンスＸ5は低下して、図３に点Ｐ４で示すように第１の値Ｂ1’と第２の値Ｂ2’との間の値となる。その結果、トリップ信号発生回路２０の動作域判定回路２１は、「第１の負荷端距離継電装置３０1の動作域が２段動作域Ａ２’である」と判定して、ハイレベルの第２の判定結果出力信号Ｖｄ2を出力する。このとき、引延し回路２５の出力信号はハイレベルのままとなっているため、第４の論理積回路２３4の出力信号はロウレベルからハイレベルとなる。その結果、ＦＤリレー出力信号ＳFD’がハイレベルであると、第５の論理積回路２３5の出力信号がロウレベルからハイレベルとなるため、第５のトリップ信号Ｓ5がトリップ信号発生回路２０から第５の遮断器４5に出力される。なお、第５のトリップ信号Ｓ5は、時刻ｔ2から第１の負荷端距離継電装置３０1におけるリレー判定時間ＴRYが経過した時刻ｔ3にトリップ信号発生回路２０から出力される。
これにより、第５の遮断器４5は、図４（ｂ）に実線で示すように、時刻ｔ2からリレー判定時間ＴRYおよび遮断器遮断時間ＴCBの合計時間（たとえば、５０ｍｓ）が経過した時刻ｔ4に完全に遮断される。
【００３０】
このように第５の遮断器４5は早く遮断されるので、第１の電源端距離継電装置１１０1は分流効果の影響を受けることがなくなる。そのため、第１の電源端距離継電装置１１０1のトリップ信号発生回路２２０（図６参照）は、上述した第１のインピーダンスＺ1が図７に点Ｐ２で示した値になった場合と同様の動作を行って、第１の電源端距離継電装置１１０1におけるリレー判定時間ＴRYおよび第２の時限協調時間ＳＴ２の合計時間が経過した時刻ｔ5に第１のトリップ信号Ｓ1を出力する。
これにより、第１の遮断器４1は、図４（ｃ）に示すように、リレー判定時間ＴRY、第２の時限協調時間ＳＴ２および遮断器遮断時間ＴCBの合計時間（たとえば、５０ｍｓ＋４００ｍｓ＝４５０ｍｓ）が経過した時刻ｔ6に完全に遮断される。
その結果、従来の第１の負荷端距離継電装置１３０1と分流効果の対策を施されていない第１の電源端距離継電装置１１０1とを使用した場合には、第１の遮断器４1は図８（ｃ）に示したようにリレー判定時間ＴRY、第３の時限協調時間ＳＴ３および遮断器遮断時間ＴCBの合計時間（たとえば、５０ｍｓ＋１．５ｓ＝１．５５ｓ）経過後の時刻ｔ10に第１の電源端距離継電装置１１０1によって遮断されたのに比べて、本実施例による第１の負荷端距離継電装置３０1と分流効果の対策を施していない第１の電源端距離継電装置１１０1とを使用した場合には、第１の遮断器４1をｔ10−ｔ6＝（ＴRY＋ＳＴ３＋ＴCB）−（ＴRY＋ＳＴ２＋ＴCB）＝ＳＴ３−ＳＴ２（たとえば、１．５ｓ−４００ｍｓ＝１．１ｓ）だけ早く遮断することができる。
なお、このように第１の遮断器４1が時刻ｔ6に遮断された場合でも、従来の第１の負荷端距離継電装置１３０1を用いたときには、第５の遮断器４5が遮断される時刻は、図４（ｂ）に破線で示すように、時刻ｔ6から第１の負荷端距離継電装置１３０1におけるリレー判定時間ＴRYおよび遮断器遮断時間ＴCBの合計時間（たとえば、５０ｍｓ）経過後の時刻ｔ8である。
【００３１】
以上説明したように、第１の負荷端距離継電装置３０1のトリップ信号発生回路２０は、第１の負荷端距離継電装置３０1の動作域が引延し時間ＤＬ内に３段動作域Ａ３’から２段動作域Ａ２’に遷移した場合に、自回線１Ｌの対向端側に設置された第３の遮断器４3が自回線１Ｌにおける事故により遮断されたと判定して第５のトリップ信号Ｓ5を発生するため、上記特許文献１記載の保護継電装置のように「第３の遮断器４3が遮断された」旨を示す転送信号を第１の対向端距離継電装置１２０1から第１の負荷端距離継電装置３０1に転送する必要はない。
【００３２】
第２の負荷端距離継電装置３０2においても、他回線２Ｌの第２の保護区間（第２の電源端距離継電装置１１０2の２段動作域Ａ２）において短絡事故が発生した場合に、従来の第２の負荷端距離継電装置１３０2に比べて第６の遮断器４6を早く遮断することができる。
【００３３】
以上の説明においては、第１の対向端距離継電装置１２０1が具備するトリップ信号発生回路２０の動作域判定回路２１は、図３に点Ｐ４で示したように第５のインピーダンスＺ5のリアクタンスＸ5が第２の値Ｂ2’（第１の負荷端距離継電装置３０1の動作域が２段動作域Ａ２’であるときのインピーダンスＺ5のリアクタンス分Ｘ5の最大値）以下の値となった場合に第５のトリップ信号Ｓ5を発生したが、図３に破線で示すように第２の値Ｂ2’よりも大きい閾値Ｔｈを設定し、第５のインピーダンスＺ5のリアクタンスＸ5が閾値Ｔｈ以下となった場合に第５のトリップ信号Ｓ5を発生するようにしてもよい。
この場合には、動作域判定回路２１に、負荷端母線電圧Ｖcおよび第５の線路電流Ｉ5に基づいて算出した第５のインピーダンスＺ5のリアクタンスＸ5が閾値Ｔｈ以下となったときにハイレベルの第４の判定結果出力信号を出力する手段を備えるとともに、第２の判定結果出力信号Ｖｄ2の代わりに第４の判定結果出力信号をインバータ回路２６および第４の論理積回路２３4に入力すればよい。
【００３４】
また、第１および第２の負荷端距離継電装置３０1，３０2を個々に構成したが、一体に構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例による短絡距離継電装置である第１および第２の負荷端距離継電装置３０1，３０2について説明するための図である。
【図２】図１に示した第１および第２の負荷端距離継電装置３０1，３０2が具備するトリップ信号発生回路２０の構成を示す図である。
【図３】図２に示したトリップ信号発生回路２０の動作を説明するための図である。
【図４】図２に示したトリップ信号発生回路２０の動作を説明するための図である。
【図５】３段階距離リレー方式において使用される短絡距離継電装置の動作を説明するための図である。
【図６】図５に示した第１の電源端距離継電装置１１０1が具備するトリップ信号発生回路２２０の構成を示す図である。
【図７】図６に示したトリップ信号発生回路２２０の動作を説明するための図である。
【図８】図６に示したトリップ信号発生回路２２０の動作を説明するための図である。
【図９】自回線１Ｌおよび他回線２Ｌから分岐された自分岐回線３Ｌおよび他分岐回線４Ｌがある場合の分流効果による電源端から事故点までのインピーダンスＺAの増加を説明するための図である。
【図１０】自回線１Ｌおよび他回線２Ｌから分岐された自分岐回線３Ｌおよび他分岐回線４Ｌがある場合の分流効果による電源端から事故点までのインピーダンスＺAの増加を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  電源
２1〜２3  第１乃至第３の変成器
３1〜３6  第１乃至第６の変流器
４1〜４6  第１乃至第６の遮断器
２０，２２０  トリップ信号発生回路
２１，２２１  動作域判定回路
２２1，２２2，２２２1，２２２2  第１および第２の遅延回路
２３1〜２３5  第１乃至第５の論理積回路
２４，２２４  論理和回路
２５  引延し回路
２６  インバータ回路
３０1，３０2，１３０1，１３０2  第１および第２の負荷端距離継電装置
１１０1，１１０2  第１および第２の電源端距離継電装置
１２０1，１２０2  第１および第２の対向端距離継電装置
２２３1〜２２３3  第１乃至第３の論理積回路
１Ｌ  自回線
２Ｌ  他回線
３Ｌ  自分岐回線
４Ｌ  他分岐回線
Ｖa  母線電圧
Ｖb  対向端母線電圧
Ｖc  負荷端母線電圧
Ｉ1〜Ｉ6  第１乃至第６の線路電流
Ｉm，Ｉn  電流
Ｚ1〜Ｚ6  第１乃至第６のインピーダンス
ＺA，Ｚ１，Ｚ２  インピーダンス
Ｚ1’  見掛上のインピーダンス
Ｒ1〜Ｒ6  抵抗分
Ｘ1〜Ｘ6  リアクタンス分
Ｘ1’  見掛上のリアクタンス分
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’  １段乃至３段動作域
Ｂ1，Ｂ2，Ｂ1’，Ｂ2’  第１および第２の値
Ｓ1〜Ｓ6  第１乃至第６のトリップ信号
ＳFD，ＳFD’  ＦＤリレー出力信号
Ｖｄ1〜Ｖｄ3，ＶＤ1〜ＶＤ3  第１乃至第３の判定結果出力信号
ＳＴ１〜ＳＴ３  第１乃至第３の時限協調時間
ｔ0〜ｔ10  時刻
ＴRY  リレー判定時間
ＴCB  遮断器遮断時間
Ｐ１〜Ｐ４  点
【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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