(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ相およびｂ相間の相間電圧が第１の所定値以上であることを検出する第１の電圧検出リレー、ａ相およびｂ相の相電圧がそれぞれ第２の所定値以上であることを検出する第２および第３の電圧検出リレー、および前記第１，第２および第３の電圧検出リレーの検出出力の論理積を得る第１の論理積回路と、
ｂ相およびｃ相間の相間電圧が第１の所定値以上であることを検出する第４の電圧検出リレー、ｂ相およびｃ相の相電圧がそれぞれ第２の所定値以上であることを検出する第５および第６の電圧検出リレー、および前記第４，第５および第６の電圧検出リレーの検出出力の論理積を得る第２の論理積回路と、
ｃ相およびａ相間の相間電圧が第１の所定値以上であることを検出する第７の電圧検出リレー、ｃ相およびａ相の相電圧がそれぞれ第２の所定値以上であることを検出する第８および第９の電圧検出リレー、および前記第７，第８および第９の電圧検出リレーの検出出力の論理積を得る第３の論理積回路と、
前記第１，第２および第３の論理積回路出力の論理和を得る論理和回路と、
短絡検出リレーの検出出力と前記論理和回路出力の否定出力との論理積を得る論理積回路を備え、該論理積回路出力により短絡事故を検出することを特徴とする保護リレー装置。
【請求項２】
ａ相およびｂ相間の相間電圧が第１の所定値以上であることを検出する第１の電圧検出リレー、ａ相およびｂ相の相電圧がそれぞれ第２の所定値以上であることを検出する第２および第３の電圧検出リレー、および前記第１，第２および第３の電圧検出リレーの検出出力の論理積を得る第１の論理積回路と、
ｂ相およびｃ相間の相間電圧が第１の所定値以上であることを検出する第４の電圧検出リレー、ｂ相およびｃ相の相電圧がそれぞれ第２の所定値以上であることを検出する第５および第６の電圧検出リレー、および前記第４，第５および第６の電圧検出リレーの検出出力の論理積を得る第２の論理積回路と、
ｃ相およびａ相間の相間電圧が第１の所定値以上であることを検出する第７の電圧検出リレー、ｃ相およびａ相の相電圧がそれぞれ第２の所定値以上であることを検出する第８および第９の電圧検出リレー、および前記第７，第８および第９の電圧検出リレーの検出出力の論理積を得る第３の論理積回路と、
前記第１，第２および第３の論理積回路出力の論理和を得る論理和回路と、
地絡検出リレーの検出出力と前記論理和回路出力との論理積を得る論理積回路を備え、該論理積回路出力により地絡事故を検出することを特徴とする保護リレー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護リレー装置にかかり、特に、地絡過渡応答による誤動作を防止して、電力系統に発生した短絡事故と地絡事故とを確実に判別できる保護リレー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は誘導成分および容量成分の十分小さい系統、すなわちケーブルを含まない系統における従来の地絡および短絡事故を検出する保護リレー装置を説明する図である。図において（ａ）は誘導成分および容量成分の十分小さい系統を示す単線結線図、（ｂ）は１線地絡時の地絡事故ベクトル図、（ｃ）は２線短絡時の短絡事故ベクトル図、（ｄ）は不足電圧リレーの特性図、（ｅ）は地絡事故および短絡事故の別を判定する地絡および短絡判定回路である。
【０００３】
これらの図において、ｅは三相交流電源、Ｒは中性点接地抵抗、Ｔｒ1およびＴｒ2は変圧器、ＶaはＡ相電圧、ＶbはＢ相電圧、ＶcはＣ相電圧である。
【０００４】
Ｒy1は方向距離リレーなどの短絡検出リレー、Ｒy2は方向地絡リレーなどの地絡検出リレー、Ｒy3は線間電圧で作動する不足電圧リレー、ＡＮＤ1、ＡＮＤ2はそれぞれ論理積回路である。
【０００５】
１線地絡時の地絡事故ベクトル図、および２線短絡時の短絡事故ベクトル図に示すように、誘導成分および容量成分の十分小さい系統において、短絡事故時に線間電圧が低下するが、地絡事故時に線間電圧が低下することはない。
【０００６】
したがって、図（ｅ）に示すように短絡検出リレーＲy1および不足電圧リレーＲy3の各出力の論理積を論理積回路ＡＮＤ1でとると、不足電圧時のみ短絡検出リレーＲy1の出力を得ることができ、誤って短絡遮断することを防止することができる。また、絡検出リレーＲy2および不足電圧リレーＲy3の否定出力の論理積を論理積回路ＡＮＤ2でとると、不足電圧でないときのみ地絡検出リレーＲy2の出力を得ることができ、誤って地絡遮断することを防止することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図６は誘導成分および容量成分の十分小さい系統、すなわちケーブルを含まない架空線系統と誘導成分および容量成分の大きい系統、すなわちケーブルを含む系統における１線地絡事故時のベクトル図を対比して説明する図であり、図（ａ）はケーブルを含まない系統における系統図および１線地絡事故時のベクトル図、図（ｂ）ケーブルを含む系統における系統図および１線地絡事故時のベクトル図である。
【０００８】
図においてＣはケーブルの対地容量、Ｌは中性点接地リアクトルである。なお、図において図５に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【０００９】
図（ｂ）のベクトル図に示すようにケーブルを含む系統は、ケーブルを含まない系統とは異なり、地絡事故であるにも関わらず過渡応答により線間電圧（図の場合はＶab）が大幅に低下する。
【００１０】
すなわち、前記従来の不足電圧リレーＲy3を用いた地絡および短絡判定回路はケーブルを含む系統においては、地絡事故が発生しているにも関わらず線間電圧が低下するため、地絡事故を短絡事故と誤って判定する可能性がある。
【００１１】
ところで、電力用ケーブルは心線を絶縁物で強固の被覆しているため、２本の電力用ケーブル間に短絡事故が発生することはきわめて希である。したがって、従来の保護リレー装置においては、短絡事故を検出したとき短絡事故の発生地点は系統におけるケーブル区間ではなく架空線区間であると判断し、事故発生時に遮断器を開路して事故電流を遮断した後、遮断器を再投入して送電を継続して運用する方式（再閉路方式）が採用されている。
【００１２】
一方、電力用ケーブルは地絡事故を発生する可能性があり、電力用ケーブルに発生した地絡事故は自然に回復することはあり得ない。
【００１３】
したがって、実際に発生した事故が短絡事故ではなく地絡事故であった場合に、これを短絡事故と誤判別し、再閉路を行うと地絡事故点の損傷を拡大することになる。
【００１４】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたもので、地絡事故時に過渡応答により線間電圧が低下した場合においても地絡事故の判別が可能であり、誤って短絡事故と判断することを防止できる保護リレー装置を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【００１６】
ａ相およびｂ相間の相間電圧が第１の所定値以上であることを検出する第１の電圧検出リレー、ａ相およびｂ相の相電圧がそれぞれ第２の所定値以上であることを検出する第２および第３の電圧検出リレー、および前記第１，第２および第３の電圧検出リレーの検出出力の論理積を得る第１の論理積回路と、ｂ相およびｃ相間の相間電圧が第１の所定値以上であることを検出する第４の電圧検出リレー、ｂ相およびｃ相の相電圧がそれぞれ第２の所定値以上であることを検出する第５および第６の電圧検出リレー、および前記第４，第５および第６の電圧検出リレーの検出出力の論理積を得る第２の論理積回路と、ｃ相およびａ相間の相間電圧が第１の所定値以上であることを検出する第７の電圧検出リレー、ｃ相およびａ相の相電圧がそれぞれ第２の所定値以上であることを検出する第８および第９の電圧検出リレー、および前記第７，第８および第９の電圧検出リレーの検出出力の論理積を得る第３の論理積回路と、前記第１，第２および第３の論理積回路出力の論理和を得る論理和回路と、短絡検出リレーの検出出力と前記論理和回路出力の否定出力との論理積を得る論理積回路を備え、該論理積回路出力により短絡事故を検出することを特徴とする。
【００１７】
また、ａ相およびｂ相間の相間電圧が第１の所定値以上であることを検出する第１の電圧検出リレー、ａ相およびｂ相の相電圧がそれぞれ第２の所定値以上であることを検出する第２および第３の電圧検出リレー、および前記第１，第２および第３の電圧検出リレーの検出出力の論理積を得る第１の論理積回路と、ｂ相およびｃ相間の相間電圧が第１の所定値以上であることを検出する第４の電圧検出リレー、ｂ相およびｃ相の相電圧がそれぞれ第２の所定値以上であることを検出する第５および第６の電圧検出リレー、および前記第４，第５および第６の電圧検出リレーの検出出力の論理積を得る第２の論理積回路と、ｃ相およびａ相間の相間電圧が第１の所定値以上であることを検出する第７の電圧検出リレー、ｃ相およびａ相の相電圧がそれぞれ第２の所定値以上であることを検出する第８および第９の電圧検出リレー、および前記第７，第８および第９の電圧検出リレーの検出出力の論理積を得る第３の論理積回路と、前記第１，第２および第３の論理積回路出力の論理和を得る論理和回路と、地絡検出リレーの検出出力と前記論理和回路出力との論理積を得る論理積回路を備え、該論理積回路出力により地絡事故を検出することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用することができるケーブルを含む三相交流送電線の単線結線図である。図において、１１および１２は三相交流電源、１３は三相交流電源１１および１２を接続する送電線であり、Ａ端子およびＢ端子はそれぞれ電源端子を示す。
【００２１】
１４および１５はそれぞれＡ端子およびＢ端子側の送電線に接続した計器変流器、１６および１７はそれぞれＡ端子およびＢ端子側の送電線に接続した回路遮断器、１８，１９はそれぞれＡ端子およびＢ端子側の送電線に接続した変成器（計器用変圧器）、２０，２１はそれぞれＡ端子およびＢ端子側に配置した、例えば方向距離リレー、方向地絡リレーなどの保護リレー装置であり、各回線毎に設けてある。回線毎に設けた端子Ａ側の保護リレー装置２０は変流器１４および変成器１８から送電系統の電流および電圧並びに端子Ｂ側に配置した保護リレー装置２１の保護出力を取り込み、例えば送電線１３に事故が発生した場合には回路遮断器１６をトリップ（開路）する。
【００２２】
図２は、本実施形態にかかる地絡および短絡判定回路を示す図である。図において、２２は方向距離リレーなどの短絡検出リレー、２３は方向地絡リレーなどの地絡検出リレー、２４は後述する地絡判定回路、２５、２６はそれぞれ論理積回路、２７は短絡検出時に回路遮断器を開路する短絡遮断装置、２８は地絡検出時に回路遮断器を開路する地絡遮断装置、２９は遅延回路であり、地絡検出リレー２３の過渡応答が減衰するに要する遅延時間を与える。
【００２３】
図に示すように短絡検出リレー２２の出力および地絡判定回路２４の否定出力の論理積を論理積回路２５でとると、地絡判定出力がないときのみ短絡検出リレー２２の出力を論理積回路２５を介して短絡遮断装置２７に供給することができる。
【００２４】
また、地絡検出リレー２３の出力および地絡判定回路２４の出力の論理積を論理積回路２６でとると、地絡判定出力があるときのみ地絡検出リレー２３の出力を遅延回路２９および論理積回路２６を介して地絡遮断装置２８に供給することができる。
【００２５】
図３はケーブルを含む系統における地絡事故時のベクトル図および地絡判定回路を示す図であり、（ａ）は正常時のベクトル図、ａ相地絡事故時のベクトル図およびａ相地絡判定回路を示す図 、（ ｂ）は正常時のベクトル図、ｂ相地絡事故時のベクトル図およびｂ相地絡判定回路を示す図、（ｃ）は正常時のベクトル図、ｃ相地絡事故時のベクトル図およびｃ相地絡判定回路を示す図である。図において２４ａはａ相地絡判定回路、２４ｂはｂ相地絡判定回路、２４ｃはｃ相地絡判定回路である。
【００２６】
図（ａ）の正常時のベクトル図およびケーブル系ａ相地絡事故時のベクトル図に示すように、ａ相地絡事故時には、ａ相電圧は低下するが、ｂ相電圧Ｖbおよびｃ相電圧Ｖcは正常時の相電圧６３．５Ｖよりも大きくなり、ｂ相およびｃ相間の相間電圧Ｖbcは正常時の相間電圧１１０Ｖよりも大きくなる。なお、この結果は実事故の解析結果およびシュミレーション結果とよく一致している。
【００２７】
したがって、Ｖbc＞１１０Ｖ、 Ｖb＞６３．５Ｖ  および  Ｖc＞６３．５Ｖの３条件を満足するとき、発生している事故はａ相地絡事故であると判定することができる。
【００２８】
図において、Ｒ1はＶbc＞１１０Ｖの条件を検出する電圧検出リレー、Ｒ2はＶb＞６３．５Ｖの条件を検出する電圧検出リレー、Ｒ3はＶc＞６３．５Ｖの条件を検出する電圧検出リレーであり、これらの電圧検出リレーの論理積を論理積回路ＡＮＤで得ることによりａ相地絡事故を判定することができる。
【００２９】
なお、この判定法はケーブルを含む系統および架空系統に関わらず適用することができる。また前記３条件は短絡事故時に成立することはない。
【００３０】
図（ｂ）に示すｂ相地絡事故時、および図（ｃ）に示すｃ相地絡事故時のベクトル図および地絡事故判定回路の構成および作用効果は、図（ａ）に示すａ相地絡事故時のそれと同じであるから説明は省略する。
【００３１】
図４は本実施形態にかかる地絡判定回路を備えた保護リレー装置を示す図である。図において３０は論理和回路であり、ａ相地絡判定回路２４ａ、ｂ相地絡判定回路２４ｂ、およびｃ相地絡判定回路２４ｃの各判定出力の論理和をとる。なお、図において図２ないし図３に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
図に示すように、ａ相の地絡事故を判定するａ相地絡判定回路２４ａ、ｂ相の地絡事故を判定するｂ相地絡判定回路２４ｂ、およびｃ相の地絡事故を判定するｃ相地絡判定回路２４ｃの各判定出力の論理をとることにより地絡事故を確実に検出することができる。すなわち論理和回路３０の出力が「１」となるのは地絡事故時のみであり、短絡事故時には「１」となることはあり得ない。したがって地絡事故および短絡事故を確実に判別することができる。
【００３３】
なお、以上は誘導成分および容量成分の大きい系統としてケーブル系を例に説明したが、ケーブルを一部に含む系統においても同様に適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ケーブルを含む系統のように地絡事故発生時の過渡応答により線間電圧が低下する系統においても、短絡事故と地絡事故とを確実に判別できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用することができるケーブル系統を有する三相送電線の単線結線図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる地絡および短絡判定回路を示す図である。
【図３】ケーブル系統を有する系統における地絡事故時のベクトル図および地絡判定回路を示す図である。
【図４】地絡判定回路を備えた保護リレー装置を示す図である。
【図５】従来のケーブル系を有しない系統における従来の地絡および短絡事故を検出する保護リレー装置を説明する図である。
【図６】架空線系統およびケーブル系統における１線地絡事故時のベクトル図を対比して示す図である。
【符号の説明】
１１，１２  三相交流電源
１３  送電線
１４，１５  計器用変流器
１６，１７  回路遮断器
１８，１９  変成器（計器用変圧器）
２０，２１  保護リレー
２２  短絡検出リレー
２３  地絡検出リレー
２４  地絡判別回路
２５，２６  論理積回路
２７  短絡遮断回路
２８  地絡遮回路
２９  遅延回路
３０  論理和回路
【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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