保護継電システム
【課題】 保護対象の送電線の両端子に配設され機器情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が喪失されている場合に、多段階限時差距離継電方式の後備保護継電装置により前記送電線を保護する保護継電システムを提供する。
【解決手段】 後備保護継電装置２Ａは、送電線１Ｌの対向端子方向に発生した事故が検出されてから所定時限経過後に、自端子の遮断器ＣＢＡ１に遮断指令を出力する。また、対向端子の主保護継電装置１Ｂから自端子の主保護継電装置１Ａに送信された機器情報のなかから、対向端子の遮断器ＣＢＢ１の遮断情報を遮断情報取得部２４で取得した場合は、所定時限を削減して、自端子の遮断器ＣＢＡ１に遮断指令を出力する。
【解決手段】 後備保護継電装置２Ａは、送電線１Ｌの対向端子方向に発生した事故が検出されてから所定時限経過後に、自端子の遮断器ＣＢＡ１に遮断指令を出力する。また、対向端子の主保護継電装置１Ｂから自端子の主保護継電装置１Ａに送信された機器情報のなかから、対向端子の遮断器ＣＢＢ１の遮断情報を遮断情報取得部２４で取得した場合は、所定時限を削減して、自端子の遮断器ＣＢＡ１に遮断指令を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、保護対象の送電線の両端子に配設され機器情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が喪失されている場合に、多段階限時差距離継電方式の後備保護継電装置により送電線を保護する保護継電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
送電線は、自然災害や設備劣化などにより生じる事故の発生時に、事故区間を除去して、停電範囲が最小となるように保護継電システムが設置されている。この保護継電装置は、主保護継電装置と、主保護継電装置の不動作時のための後備保護継電装置とによって構成されている。
【０００３】
主保護継電装置としては、例えば、系統に発生した事故を高感度で検出し、事故区間を正確に算出することが可能なＰＣＭ電流差動保護継電装置（ＰＣＭリレー）などが知られている。
【０００４】
また、後備保護継電装置としては、例えば、多段階限時差距離継電方式で構成される距離継電装置（ＤＺリレー）などが知られており、３段階の距離リレーが適用されている。距離継電器第１段（ＤＺ１段保護範囲）は、自端から保護区間の例えば０〜約８０％の地点までの区間で、瞬時保護動作を行い、発生した事故による影響が拡大することを防いでいる。また、距離継電器第２段（ＤＺ２段保護範囲）は、保護区間の約８０％〜１２０％までの区間で、距離継電器第３段（ＤＺ３段保護範囲）は、保護区間の約１２０％〜３００％までの区間で、後備保護動作を行う。
【０００５】
主保護継電装置が１系列しか設置されていない場合は、主保護継電装置が不良となると、該保護継電装置が配設されている送電線を運用停止とするか、後備保護継電装置のみで送電線を保護しなくてはならなくなってしまう。
【０００６】
図６ないし図８は、従来の保護継電システムを示している。図６に示す送電系統には、電気所（図示略）が設置されている自端（Ａ端）および対向端（Ｂ端）の間に、２回線の互いに隣接する送電線１０１Ｌ、１０２Ｌが敷設されている。また、自端側には、送電電圧を測定用に降圧する計器用変圧器（図示略）が備えられている。さらに、自端側の送電線１０１Ｌ、１０２Ｌには、送電電流を測定用に小さくする変流器ＣＴＡ１０１、ＣＴＡ１０２と、事故などが発生したとき、この事故などを検出する保護継電装置３００Ａ、６００Ａと、保護継電装置３００Ａ、６００Ａの指示により、事故の影響が拡大しないように送電線１０１Ｌ、１０２Ｌを遮断する遮断器ＣＢＡ１０１、ＣＢＡ１０２とが備えられている。ここで、保護継電装置３００Ａは、主保護継電装置１００Ａおよび後備保護継電装置２００Ａによって構成され、保護継電装置６００Ａは、主保護継電装置４００Ａおよび後備保護継電装置５００Ａによって構成されている。
【０００７】
同様に、対向端には、計器用変圧器（図示略）と、変流器ＣＴＢ１０１、ＣＴＢ１０２と、保護継電装置３００Ｂ、６００Ｂと、遮断器ＣＢＢ１０１、ＣＢＢ１０２とが備えられている。ここで、自端と対向端とは同様に構成されるとともに、送電線１０１Ｌと送電線１０２Ｌとは同様に構成されているので、以下では主として自端側で送電線１０１Ｌを保護する保護継電装置３００Ａについて説明する。
【０００８】
この保護継電システムの後備保護継電装置２００Ａには、図７に示すように、リレー要素Ｐ１１〜Ｐ１４と動作時限タイマＳＴ１２、ＳＴ１３とにもとづいて、判定を行い、自区間送電線の短絡保護を行うための基本回路が備えられている。
【０００９】
第１のリレー要素Ｐ１１は、事故検出リレー（ＦＤリレー）から、送電線１０１Ｌに事故が発生した場合に、事故電流が検出されると論理値「１」が出力され、第２のリレー要素Ｐ１２は、距離継電器第１段を構成するリアクタンス継電器（リアクタンス形短絡距離リレー）であり、送電線１０１Ｌの保護区間０〜約８０％で事故が発生して距離継電器第１段が動作した場合に、論理値「１」が出力される。また、第３のリレー要素Ｐ１３は、距離継電器第３段を構成するモー継電器（モー形短絡距離リレー）であり、送電線１０１Ｌの保護区間で対向端子方向の事故が発生して距離継電器第３段が動作した場合に、論理値「１」が出力され、第４のリレー要素Ｐ１４は、距離継電器第２段を構成するリアクタンス継電器（リアクタンス形短絡距離リレー）であり、送電線１０１Ｌの保護区間約８０〜１２０％で事故が発生して距離継電器第２段が動作した場合に、論理値「１」が出力される。
【００１０】
このように、特に、相手母線付近（対向端付近）のＤＺ２段保護範囲での事故は、動作時限タイマＳＴ１２によって、所定時限がカウントされ、遅延してアンドゲートＥ１３に加えられるようになっている。このため、図８に示すように、自端側の遮断器ＣＢＡ１は、（Ｒｙ判定時間＋動作時限タイマＳＴ１２のカウント時限＋ＣＢＡ１遮断時間）で遮断つまり切（開路）になる。
【００１１】
つまり、対向端付近での事故の場合は、ＤＺ２段保護範囲となるため、動作時限タイマＳＴ１２によって所定時限がカウントされるので、事故除去時間が長期化し、系統に与える影響が大きくなる恐れがあった。そこで、動作時限タイマＳＴ１２によってカウントされる時限を短縮してしまうと、相手端母線事故や次区間での事故で本来動作すべきリレーよりも先に動作してしまうおそれがあり、このような場合には停電範囲を最小と出来ずに広範囲にわたって停電を生じる恐れがあった。
【００１２】
そこで、保護継電装置が１系列しかない場合、主保護装置のロック時に当該送電線設備を停止させることなく、しかも送電線設備に事故が発生しても、後備保護装置により停電範囲を拡大させることなく事故が発生した送電線設備のみを短時間に分離する保護継電装置に関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−２７４８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、主保護継電装置は自端子および対向端子の電流情報を互いに伝送し、差電流演算した結果、動作領域であった場合には、後備保護継電装置にその情報を伝送する必要があった。また、主保護継電装置の事故判定処理部（いわゆるリレー演算部）が動作していない場合には、主保護継電装置動作条件を後備保護継電装置では正常に受信できないものであった。
【００１５】
そこで、この発明の目的は、前記の課題を解決し、保護対象の送電線の両端子に配設され機器情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が喪失されている場合に、新たな情報を伝送することなく、多段階限時差距離継電方式の後備保護継電装置により前記送電線を保護する保護継電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、保護対象の送電線の両端子に配設され機器情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が喪失されている場合に、多段階限時差距離継電方式の後備保護継電装置により前記送電線を保護する保護継電システムにおいて、前記後備保護継電装置は、送電線の対向端子方向に発生した事故を検出する検出手段と、前記検出手段によって事故が検出されてから所定時限経過後に、自端子の遮断器に遮断指令を出力する第１の遮断指令手段と、対向端子の主保護継電装置から自端子の主保護継電装置に送信された機器情報のなかから、対向端子の遮断器の遮断情報を取得する遮断情報取得手段と、前記遮断情報取得手段で前記遮断情報を取得した場合に、前記所定時限を削減して、自端子の遮断器に遮断指令を出力する第２の遮断指令手段と、を備えることを特徴とする保護継電システムである。
【００１７】
請求項１の発明では、対向端子の主保護継電装置から自端子の主保護継電装置に送信された機器情報のなかから、対向端子の遮断器の遮断情報が取得された場合に、所定時限を削減して、自端子の遮断器に遮断指令が出力される。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、主保護継電装置の主保護機能が喪失されている場合であっても、後備保護継電装置は、遮断情報取得手段で対向端子の遮断器の遮断情報を取得すると、第２の遮断指令手段によって、所定時限を削減して、自端子の遮断器に遮断指令を出力することができるので、自端子の遮断器を高速で遮断することができる。
【００１９】
これにより、自端子の遮断器の遮断時間が短縮され、事故電流が設備に流れる時間を短縮できるので、事故電流が流れたことに起因する設備の故障などの悪影響を低減させることができる。また、事故電流が系統に流れる時間を削減できるので、系統に生じる瞬低（瞬時電圧低下）の発生時間を短縮したりできるので、電力の安定供給を継続することが可能となる。
【００２０】
また、主保護継電装置の不使用や不良などによって主保護機能が喪失されている場合であっても、後備保護継電装置によって自端子の遮断器を高速遮断することができるので、送電線の保護信頼度を高度に保つことができる。
【００２１】
さらにまた、従来より対向端子の主保護継電装置から自端子の主保護継電装置に送信されている機器情報を、後備保護設備の遮断情報取得手段によって取得すればよいので、新たな情報を追加して伝送する必要がない。つまり伝送装置間の伝送フォーマットを変更する必要がないので、後備保護継電装置に遮断情報取得手段を追加し、演算回路を改修すればよいため、既存の保護継電システムへの適用が容易である。また、伝送不良の発生時以外は主保護継電装置の不動作時などであっても、このような機器情報を伝送可能であるので、自端子の遮断器を高速で遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る図１の保護継電システムが配設された送電系統を説明する構成図である。
【図２】図１の保護継電システムにおける後備保護継電装置の構成を示す構成図である。
【図３】図１の保護継電システムにおける後備保護継電装置の構成を示す構成図である。
【図４】図１の保護継電システムによる送電系統の遮断器の遮断時間を示す説明図である。
【図５】図１の保護継電システムにおける伝送経路を示す概略構成図である。
【図６】従来の保護継電システムが配設された送電系統を説明する構成図である。
【図７】図６の保護継電システムにおける後備保護継電装置の構成を示す構成図である。
【図８】図６の保護継電システムによる送電系統の遮断器の遮断時間を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００２４】
図１ないし図５は、この発明の実施の形態を示している。図１は、この発明の保護継電システムを適用した送電系統を示している。送電系統には、電気所（図示略）が設置されている自端（Ａ端）および対向端（Ｂ端）の間に、２回線の互いに隣接する送電線１Ｌ、２Ｌが敷設されている。また、自端側には、送電電圧を測定用に降圧する計器用変圧器（図示略）が備えられている。さらに、自端側の送電線１Ｌ、２Ｌには、送電電流を測定用に小さくする変流器ＣＴＡ１、ＣＴＡ２と、事故などが発生したとき、この事故などを検出する保護継電装置３Ａ、６Ａと、保護継電装置３Ａ、６Ａの指示により、事故の影響が拡大しないように送電線１Ｌ、２Ｌを遮断する遮断器ＣＢＡ１、ＣＢＡ２とが備えられている。ここで、保護継電装置３Ａは、主保護継電装置１Ａおよび後備保護継電装置２Ａによって構成され、保護継電装置６Ａは、主保護継電装置４Ａおよび後備保護継電装置５Ａによって構成されている。
【００２５】
同様に、対向端には、計器用変圧器（図示略）と、変流器ＣＴＢ１、ＣＴＢ２と、保護継電装置３Ｂ、６Ｂと、遮断器ＣＢＢ１、ＣＢＢ２とが備えられている。
【００２６】
この実施の形態では、自端側において、送電線１Ｌを保護する保護継電システムが、計器用変圧器と変流器ＣＴＡ１と保護継電装置３Ａと遮断器ＣＢＡ１とで構成され、送電線２Ｌを保護する保護継電システムが、計器用変圧器と変流器ＣＴＡ２と保護継電装置６Ａと遮断器ＣＢＡ２とで構成されている。同様に、対向端側において、送電線１Ｌを保護する保護継電システムが、計器用変圧器と変流器ＣＴＢ１と保護継電装置３Ｂと遮断器ＣＢＢ１とで構成され、送電線２Ｌを保護する保護継電システムが、計器用変圧器と変流器ＣＴＢ２と保護継電装置６Ｂと遮断器ＣＢＢ２とで構成されている。
【００２７】
自端側の遮断器ＣＢＡ１、ＣＢＡ２は、後述するように保護継電装置３Ａ、６Ａからの遮断信号により、それぞれ切（開路）になる。これにより、遮断器ＣＢＡ１、ＣＢＡ２は、自端側で送電線１Ｌ、２Ｌをそれぞれ遮断する。同様に、対向端側の遮断器ＣＢＢ１、ＣＢＢ２は保護継電装置３Ｂ、６Ｂからの遮断信号により、対向端で送電線１Ｌ、２Ｌをそれぞれ遮断する。
【００２８】
そして、保護継電システムは、保護対象の送電線１Ｌ、２Ｌの自端子および他端子に配設され機器情報を伝送可能な主保護継電装置１Ａ、４Ａ、１Ｂ、４Ｂの主保護機能が喪失されている場合に、多段階限時差距離継電方式の後備保護継電装置２Ａ、５Ａ、２Ｂ、５Ｂにより送電線１Ｌ、２Ｌを保護するものである。ここで、自端と対向端とは同様に構成されるとともに、送電線１Ｌと送電線２Ｌとは同様に構成されているので、以下では主として自端側で送電線１Ｌを保護する保護継電装置３Ａについて説明し、残りの保護継電装置６Ａ、３Ｂ、６Ｂの説明を省略する。
【００２９】
主保護継電装置１Ａは、送電線１Ｌを保護区間とし、主保護動作を行う。主保護継電装置１Ａは、各端子の電流瞬時値を一定周期でサンプリングし、得られたディジタルデータをＰＣＭ伝送により、相手端に伝送する。受信データと自端データとにより、差動演算を実施し、故障が内部か外部かを判定して遮断信号を出力し、遮断器ＣＢＡ１を遮断するものである。
【００３０】
後備保護継電装置２Ａは、送電線１Ｌを保護区間とし、自端を基にした保護区間の０％〜約８０％の区間で発生した短絡事故などを検出する。そして、後備保護継電装置２Ａは、自端側で発生した事故を検出すると、対応する遮断器ＣＢＡ１に対して、切（開路）の指示である遮断信号を直ちに送る。これにより、保護区間の０％〜約８０％の区間つまり自端側に事故点がある場合には、発生した事故による影響が拡大することを防いでいる。ここで、後備保護とは、（イ）送電線１Ｌの自端側の主保護継電装置１Ａが不動作、不使用時における自区間送電線の保護をする動作、（ロ）保護対象外である次区間送電線の保護継電装置であって、対向端側に設置されている保護継電装置が不動作であるとき、および対向端側の次区間送電線の遮断器が不動作であるとき、次区間送電線のバックアップ保護をする動作、のことである。
【００３１】
この後備保護継電装置２Ａは、図２に示すように、入力変換器２１と、アナログ入力処理部２２と、ＤＩ入力回路２３と、遮断情報取得部２４と、演算部２５と、ＤＯ出力部（出力部）２６とを備えている。入力変換器２１は、計器用変圧器からの計測電圧と変流器ＣＴＡ１からの計測電流とを受け取り、アナログ入力処理部２２でこれらのＡ／Ｄ変換を行い演算部２５に出力する。また、ＤＩ入力回路２３は、接点情報などを受け取り、演算部２５に出力する。
【００３２】
遮断情報取得部２４は、対向端子の主保護継電装置１Ｂから自端子の主保護継電装置１Ａに送信された機器情報のなかから、対向端子の遮断器ＣＢＢ１の遮断情報を取得するものである。具体的には、遮断情報取得部２４は、後述する伝送装置７Ａに伝送された伝送情報の伝送フォーマットにもとづいて、機器情報から対向端子の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報（遮断情報）を取得する。そして、遮断情報取得部２４は、対向端子の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報（遮断情報）を取得した場合に、演算部２５に論理値「１」を出力する。そして、演算部２５は、自端側で発生した事故を検出し、動作条件が成立したと判断すると、遮断信号を出力部２６に出力する。出力部２６は、演算部２５からの遮断信号を受け取ると、信号レベルなどを調整した遮断信号を遮断器ＣＢＡ１に出力する。
【００３３】
また、後備保護継電装置２Ａは、図３に示すように、距離継電器第１段を構成する第１のリアクタンス継電器（第２のリレー要素）Ｐ２と、距離継電器第２段を構成する第２のリアクタンス継電器（第４のリレー要素）Ｐ４と、送電線１Ｌの対向端子方向に発生した事故を検出する距離継電器第３段を構成するモー継電器（検出手段、第３のリレー要素）Ｐ３とにもとづいて、動作条件を判定して、遮断器ＣＢＡ１に対して遮断信号を出力する演算部２５とを有している。
【００３４】
演算部２５は、リレー要素Ｐ１〜Ｐ５にもとづいて、検出手段によって事故が検出されてから所定時限経過後に、自端子の遮断器ＣＢＡ１にトリップ指令（遮断指令）を出力する第１の遮断指令手段としての動作時限タイマＳＴ２、ＳＴ３と、所定の動作条件を判定するアンドゲートＥ１〜Ｅ４とを備えている。つまり、演算部２５は、リレー要素Ｐ１〜Ｐ５と動作時限タイマＳＴ２、ＳＴ３とにもとづいて、動作条件の成否の判定を行い、自区間送電線の短絡保護を行うための基本回路である。ここで、リレー要素Ｐ５は、後述する伝送装置７Ａ、７Ｂを介して後備保護継電装置２Ａに入力される。
【００３５】
第１のリレー要素Ｐ１は、事故検出リレー（ＦＤリレー）であり、送電線１Ｌに事故が発生した場合に、事故電流が検出されると論理値「１」を出力する。この第１のリレー要素Ｐ１は、アンドゲートＥ４に加えられるようになっている。
【００３６】
第２のリレー要素Ｐ２は、距離継電器第１段を構成するリアクタンス継電器（リアクタンス形短絡距離リレー）であり、送電線１Ｌの保護区間０〜約８０％（ＤＺ１段保護範囲）で事故が発生して距離継電器第１段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。この第２のリレー要素Ｐ２は、アンドゲートＥ１に加えられるようになっている。
【００３７】
第３のリレー要素Ｐ３は、距離継電器第３段を構成するモー継電器（モー形短絡距離リレー）であり、送電線１Ｌの保護区間（ＤＺ３段保護範囲）で対向端子方向の事故が発生して距離継電器第３段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。この第３のリレー要素Ｐ３は、アンドゲートＥ１、Ｅ３に加えられ、または、動作時限タイマＳＴ２、ＳＴ３によって時限協調が図られるようになっている。
【００３８】
第４のリレー要素Ｐ４は、距離継電器第２段を構成するリアクタンス継電器（リアクタンス形短絡距離リレー）であり、送電線１Ｌの保護区間約８０％〜１２０％（ＤＺ２段保護範囲）で事故が発生して距離継電器第２段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。この第４のリレー要素Ｐ４は、アンドゲートＥ２、Ｅ３に加えられるようになっている。
【００３９】
第５のリレー要素Ｐ５は、遮断情報取得部２４によって対向端の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報が取得された場合に、論理値「１」を出力する。この第５のリレー要素Ｐ５は、アンドゲートＥ３に加えられるようになっている。
【００４０】
動作時限タイマＳＴ２は、第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力されると、動作時限のカウントを開始する。そして、所定時間のカウントが完了すると、論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ２に加えるようになっている。つまり、動作時限タイマＳＴ２は、誤動作防止のために、第３のリレー要素Ｐ３からの検出信号を、所定時間だけ遅延してアンドゲートＥ２に加える。
【００４１】
動作時限タイマＳＴ３は、第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力されると、動作時限のカウントを開始する。所定時間のカウントが完了すると、論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ４に加えるようになっている。つまり、動作時限タイマＳＴ３は、誤動作防止のために、第３のリレー要素Ｐ３からの検出信号を、所定時間だけ遅延してアンドゲートＥ４に加える。この動作時限タイマＳＴ３は、動作時限タイマＳＴ２よりも長く設定されている。
【００４２】
アンドゲートＥ１は、第２のリレー要素Ｐ２の論理値「１」が入力され、第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立するため論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ４に加えるようになっている。
【００４３】
アンドゲートＥ２は、動作時限タイマＳＴ２の論理値「１」が入力され、第４のリレー要素Ｐ４の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立するため論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ４に加えるようになっている。
【００４４】
アンドゲートＥ３は、第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力され、第４のリレー要素Ｐ４の論理値「１」が入力され、第５のリレー要素Ｐ５の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立するため論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ４に加えるようになっている。つまり、アンドゲートＥ３は、遮断情報取得部２４で対向端の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報を取得した場合に、動作時限タイマＳＴ２や動作時限タイマＳＴ３を経由しないことにより所定時限を削減して（時限協調をオフにして）、自端子の遮断器ＣＢＡ１に出力部２６を介して遮断指令を出力する第２の遮断指令手段である。これは、遮断情報取得部２４で対向端の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報を取得した場合は、自回線の事故、または、次区間リレーとの協調不要、と判定することができるためである。
【００４５】
アンドゲートＥ４は、第１のリレー要素Ｐ１の論理値「１」が入力され、（１）アンドゲートＥ１の論理値「１」が入力される、（２）動作時限タイマＳＴ３の論理値「１」が入力される、（３）アンドゲートＥ２の論理値「１」が入力される、（４）アンドゲートＥ３の論理値「１」が入力される、のいずれかを満たすと、動作条件が成立するため遮断器ＣＢＡ１に対する遮断信号（トリップ指令）を出力する。ここで、（２）は動作時限タイマＳＴ３によって遅延して入力され、（３）は動作時限タイマＳＴ２によって遅延して入力される。また、（４）は、動作時限タイマＳＴ２や動作時限タイマＳＴ３の時限協調を待たずに、遮断器ＣＢＡ１を高速遮断する。
【００４６】
具体的には、図１に示すように、事故点が対向端から全送電線距離の約２０％以内の地点、つまり自端から全送電線距離の約８０％以上の地点である場合、自端側では、この地点がＤＺ２段保護範囲になる。つまり、アンドゲートＥ４は（４）の動作条件が成立するため、遮断器ＣＢＡ１を高速遮断する。これにより、図４に示すように、自端側の遮断器ＣＢＡ１は、（（Ｒｙ判定時間＋ＣＢＢ１遮断時間）＋（Ｒｙ判定時間＋ＣＢＡ１遮断時間））で遮断つまり切（開路）になる。また、対向端側では、瞬時保護動作をする１段動作範囲内であるので、アンドゲートＥ４は（１）の動作条件が成立するため、遮断器ＣＢＢ１に遮断信号を出力する。これにより、図４に示すように、対向端側の遮断器ＣＢＢ１は、（Ｒｙ判定時間＋ＣＢＢ１遮断時間）で遮断つまり切（開路）になる。この結果、事故回線でない回線（送電線２Ｌ）には事故電流が流れなくなる。
【００４７】
伝送装置７Ａ、７Ｂは、図５に示すように、自端と対向端との間で主保護継電装置１Ａ、１Ｂの伝送情報を相互通信するものである。ここで、伝送情報とは、各相の電流データや、例えば遮断器や断路器の動作情報などの機器情報などのことである。機器情報は、遮断器や断路器などの各機器が動作した際に「入」「切」情報が伝送されるようになっている。伝送装置７Ａは、自端の送電線１Ｌ側に配設され、送電線１Ｌ側に設けられた主保護継電装置１Ａの伝送情報を、伝送ルート７により対向端に設置された伝送装置７Ｂに伝送すると共に、逆に伝送装置７Ｂから伝送されてきた伝送情報を保護継電装置３Ａの主保護継電装置１Ａに渡し、さらに主保護継電装置１Ａを介して後備保護継電装置２Ａに渡すように構成されている。
【００４８】
このように、伝送された伝送情報の機器情報は、後備保護継電装置２Ａの遮断情報取得部２４によって、対向端の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報が取得されるようになっている。また、対向端に設置した伝送装置７Ｂも、自端の伝送装置７Ａと同様に構成されている。
【００４９】
次に、このような構成の保護継電システムによる送電線の保護方法について説明する。具体的には、図１に示すように送電線１Ｌの対向端付近で事故が発生した場合であって、主保護継電装置１Ａ、１Ｂが不良である場合について説明する。
【００５０】
対向端においては、図３に示すアンドゲートＥ４に、第１のリレー要素Ｐ１の論理値「１」が入力されるとともに、１段動作範囲（対向端から０〜約８０％以内）の事故であるため、第２のリレー要素Ｐ２の論理値「１」が入力される。このため、アンドゲートＥ４の動作条件が成立し、論理値「１」を出力する。そして、出力回路２６は、遮断器ＣＢＢ1へトリップ指令を送信する。このように、対向端においては、図４に示すように、遮断器ＣＢＢ1が高速（Ｒｙ判定時間＋ＣＢＢ１遮断時間）で遮断される。また、遮断器ＣＢＢ1が遮断されると、伝送措置７Ｂ、７Ａを介して保護継電装置３Ａ、６Ａに該遮断器ＣＢＢ1の「切」情報が伝送される。
【００５１】
一方、自端においては、この事故はＤＺ２段保護範囲（自端から約８０％〜１２０％以内）で発生している。図３に示すアンドゲートＥ４に、第１のリレー要素Ｐ１の論理値「１」が入力される。また、ＤＺ２段保護範囲の事故であるため、アンドゲートＥ２に第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力されるとともに、第４のリレー要素Ｐ４の論理値「１」が入力される。そして、Ｒｙ判定時間＋ＣＢＢ１遮断時間の経過後、対向端の遮断器ＣＢＢ１が遮断されると、主保護継電装置１Ｂから自端の主保護継電装置１Ａに遮断器情報取得部２４を介して伝送された対向端の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報にもとづいて、第５のリレー要素Ｐ５の論理値「１」がアンドゲートＥ３に入力される。そして、アンドゲートＥ３の動作条件が成立し、論理値「１」をアンドゲートＥ４に出力する。このため、アンドゲートＥ４の動作条件が成立し、論理値「１」（遮断信号）を出力する。そして、出力回路２６は、遮断器ＣＢＡ1へ遮断信号を送信する。このように、自端においては、図４に示すように、遮断器ＣＢＡ1が、動作時限タイマＳＴ２およびＳＴ３のカウントを待たずに、高速（（Ｒｙ判定時間＋ＣＢＢ１遮断時間）＋（Ｒｙ判定時間＋ＣＢＡ１遮断時間））で遮断される。
【００５２】
この結果、自端の後備保護継電装置２Ａでは、リレー要素Ｐ１、Ｐ３〜Ｐ５が事故発生を表す検出信号を出力すると、動作時限タイマＳＴ３およびＳＴ２による時限協調時間を待たずに、遮断器ＣＢＡ１に遮断信号が出力されることになる。
【００５３】
以上のように、この保護継電システムによれば、主保護継電装置１Ａ、１Ｂ、４Ａ、４Ｂの主保護機能が喪失されている場合であっても、例えば、後備保護継電装置２Ａは、遮断情報取得部２４で対向端子の遮断器ＣＢＢ１の遮断情報を取得すると、演算部２５によって、所定時限を削減して、すなわち、動作時限タイマＳＴ２による時限協調を待たずに、直ちに自端子の遮断器ＣＢＡ１に遮断指令を出力することができるので、自端子の遮断器ＣＢＡ１を高速で遮断することができる。つまり、図４に示すように、従来であれば、ＤＺ２段保護範囲での事故の場合、動作時限タイマＳＴ２による時限協調を待っていたものが、高速（（Ｒｙ判定時間＋ＣＢ遮断時間）＋（Ｒｙ判定時間＋ＣＢ遮断時間））で遮断されるので、事故電流が系統を流れることを短縮時間分だけ削減することができる。
【００５４】
これにより、自端子の遮断器ＣＢＡ１の遮断時間が短縮され、事故電流が設備に流れる時間を削減できるので、事故電流が流れたことに起因する設備の故障などの悪影響を低減させることができる。また、遮断器ＣＢＡ１が遮断されることにより、事故電流が系統に流れる時間を削減できるので、系統に生じる瞬低（瞬時電圧低下）の発生時間を短縮したりできるので、電力の安定供給を継続することが可能となる。
【００５５】
このように、主保護継電装置１Ａ、１Ｂ、４Ａ、４Ｂの不使用や不良などによって主保護機能が喪失されている場合であっても、自端子の遮断器ＣＢＡ１、ＣＢＡ２、ＣＢＢ１、ＣＢＢ２を高速遮断することができるので、送電線１Ｌ、２Ｌの保護信頼度を高度に保つことができる。
【００５６】
さらにまた、従来より対向端子の主保護継電装置４Ａ、４Ｂから自端子の主保護継電装置１Ａ、１Ｂに送信されている機器情報を、遮断情報取得部２４によって取得すればよいので、新たな情報を追加することなく、つまり伝送フォーマットを変更する必要がない。このため、後備保護継電装置２Ａ、２Ｂ、５Ａ、５Ｂに、遮断情報取得部２４を追加し、演算部２５の演算回路を改修すればよいため、既存の保護継電システムへの適用が容易である。また、伝送不良の発生時以外は主保護継電装置１Ａ、１Ｂ、４Ａ、４Ｂの不動作時などであっても、このような機器情報を伝送可能であるので、自端子の遮断器ＣＢＡ１、ＣＢＡ２、ＣＢＢ１、ＣＢＢ２を高速で遮断することができる。
【００５７】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、これらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。例えば、伝送装置７Ａ、７Ｂは、送電線１Ｌの主保護継電装置１Ａ、１Ｂの伝送情報を相互通信するものとして説明したが、後備保護継電装置２Ａ、２Ｂにも伝送情報を通信するようにしてもよい。また、伝送装置を送電線１Ｌ、２Ｌにそれぞれ配設するなどして、伝送ルートを多重化することにより、保護継電システムは、より安定して運用が可能である。
【００５８】
また、主保護継電装置が１系列しか設置されていない場合であっても、複数列が設置されている場合であっても、この発明の保護継電システムを適用することができる。例えば、主保護継電装置を２系列にした場合には、送電線をより確実、適切に保護することができる。また、後備保護継電装置が２系列ある場合であっても、それぞれに機器情報を伝送することができる。
【００５９】
また、上記の実施の形態では電源端（自端）について説明したが、負荷端側（対向端）にこの機能を付加してもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１、４ 主保護継電装置
２、５ 後備保護継電装置
３、６ 保護継電装置
７ 伝送装置
Ｐ３ 第３のリレー要素（モー継電器、検出手段）
ＳＴ２、ＳＴ３ 動作時限タイマ（第１の遮断指令手段）
２４ 遮断情報取得部遮断情報取得手段）
Ｅ３ アンドゲート（第２の遮断指令手段）
１Ｌ、２Ｌ 送電線
Ａ 自端子
Ｂ 他端子
【技術分野】
【０００１】
この発明は、保護対象の送電線の両端子に配設され機器情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が喪失されている場合に、多段階限時差距離継電方式の後備保護継電装置により送電線を保護する保護継電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
送電線は、自然災害や設備劣化などにより生じる事故の発生時に、事故区間を除去して、停電範囲が最小となるように保護継電システムが設置されている。この保護継電装置は、主保護継電装置と、主保護継電装置の不動作時のための後備保護継電装置とによって構成されている。
【０００３】
主保護継電装置としては、例えば、系統に発生した事故を高感度で検出し、事故区間を正確に算出することが可能なＰＣＭ電流差動保護継電装置（ＰＣＭリレー）などが知られている。
【０００４】
また、後備保護継電装置としては、例えば、多段階限時差距離継電方式で構成される距離継電装置（ＤＺリレー）などが知られており、３段階の距離リレーが適用されている。距離継電器第１段（ＤＺ１段保護範囲）は、自端から保護区間の例えば０〜約８０％の地点までの区間で、瞬時保護動作を行い、発生した事故による影響が拡大することを防いでいる。また、距離継電器第２段（ＤＺ２段保護範囲）は、保護区間の約８０％〜１２０％までの区間で、距離継電器第３段（ＤＺ３段保護範囲）は、保護区間の約１２０％〜３００％までの区間で、後備保護動作を行う。
【０００５】
主保護継電装置が１系列しか設置されていない場合は、主保護継電装置が不良となると、該保護継電装置が配設されている送電線を運用停止とするか、後備保護継電装置のみで送電線を保護しなくてはならなくなってしまう。
【０００６】
図６ないし図８は、従来の保護継電システムを示している。図６に示す送電系統には、電気所（図示略）が設置されている自端（Ａ端）および対向端（Ｂ端）の間に、２回線の互いに隣接する送電線１０１Ｌ、１０２Ｌが敷設されている。また、自端側には、送電電圧を測定用に降圧する計器用変圧器（図示略）が備えられている。さらに、自端側の送電線１０１Ｌ、１０２Ｌには、送電電流を測定用に小さくする変流器ＣＴＡ１０１、ＣＴＡ１０２と、事故などが発生したとき、この事故などを検出する保護継電装置３００Ａ、６００Ａと、保護継電装置３００Ａ、６００Ａの指示により、事故の影響が拡大しないように送電線１０１Ｌ、１０２Ｌを遮断する遮断器ＣＢＡ１０１、ＣＢＡ１０２とが備えられている。ここで、保護継電装置３００Ａは、主保護継電装置１００Ａおよび後備保護継電装置２００Ａによって構成され、保護継電装置６００Ａは、主保護継電装置４００Ａおよび後備保護継電装置５００Ａによって構成されている。
【０００７】
同様に、対向端には、計器用変圧器（図示略）と、変流器ＣＴＢ１０１、ＣＴＢ１０２と、保護継電装置３００Ｂ、６００Ｂと、遮断器ＣＢＢ１０１、ＣＢＢ１０２とが備えられている。ここで、自端と対向端とは同様に構成されるとともに、送電線１０１Ｌと送電線１０２Ｌとは同様に構成されているので、以下では主として自端側で送電線１０１Ｌを保護する保護継電装置３００Ａについて説明する。
【０００８】
この保護継電システムの後備保護継電装置２００Ａには、図７に示すように、リレー要素Ｐ１１〜Ｐ１４と動作時限タイマＳＴ１２、ＳＴ１３とにもとづいて、判定を行い、自区間送電線の短絡保護を行うための基本回路が備えられている。
【０００９】
第１のリレー要素Ｐ１１は、事故検出リレー（ＦＤリレー）から、送電線１０１Ｌに事故が発生した場合に、事故電流が検出されると論理値「１」が出力され、第２のリレー要素Ｐ１２は、距離継電器第１段を構成するリアクタンス継電器（リアクタンス形短絡距離リレー）であり、送電線１０１Ｌの保護区間０〜約８０％で事故が発生して距離継電器第１段が動作した場合に、論理値「１」が出力される。また、第３のリレー要素Ｐ１３は、距離継電器第３段を構成するモー継電器（モー形短絡距離リレー）であり、送電線１０１Ｌの保護区間で対向端子方向の事故が発生して距離継電器第３段が動作した場合に、論理値「１」が出力され、第４のリレー要素Ｐ１４は、距離継電器第２段を構成するリアクタンス継電器（リアクタンス形短絡距離リレー）であり、送電線１０１Ｌの保護区間約８０〜１２０％で事故が発生して距離継電器第２段が動作した場合に、論理値「１」が出力される。
【００１０】
このように、特に、相手母線付近（対向端付近）のＤＺ２段保護範囲での事故は、動作時限タイマＳＴ１２によって、所定時限がカウントされ、遅延してアンドゲートＥ１３に加えられるようになっている。このため、図８に示すように、自端側の遮断器ＣＢＡ１は、（Ｒｙ判定時間＋動作時限タイマＳＴ１２のカウント時限＋ＣＢＡ１遮断時間）で遮断つまり切（開路）になる。
【００１１】
つまり、対向端付近での事故の場合は、ＤＺ２段保護範囲となるため、動作時限タイマＳＴ１２によって所定時限がカウントされるので、事故除去時間が長期化し、系統に与える影響が大きくなる恐れがあった。そこで、動作時限タイマＳＴ１２によってカウントされる時限を短縮してしまうと、相手端母線事故や次区間での事故で本来動作すべきリレーよりも先に動作してしまうおそれがあり、このような場合には停電範囲を最小と出来ずに広範囲にわたって停電を生じる恐れがあった。
【００１２】
そこで、保護継電装置が１系列しかない場合、主保護装置のロック時に当該送電線設備を停止させることなく、しかも送電線設備に事故が発生しても、後備保護装置により停電範囲を拡大させることなく事故が発生した送電線設備のみを短時間に分離する保護継電装置に関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−２７４８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、主保護継電装置は自端子および対向端子の電流情報を互いに伝送し、差電流演算した結果、動作領域であった場合には、後備保護継電装置にその情報を伝送する必要があった。また、主保護継電装置の事故判定処理部（いわゆるリレー演算部）が動作していない場合には、主保護継電装置動作条件を後備保護継電装置では正常に受信できないものであった。
【００１５】
そこで、この発明の目的は、前記の課題を解決し、保護対象の送電線の両端子に配設され機器情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が喪失されている場合に、新たな情報を伝送することなく、多段階限時差距離継電方式の後備保護継電装置により前記送電線を保護する保護継電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、保護対象の送電線の両端子に配設され機器情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が喪失されている場合に、多段階限時差距離継電方式の後備保護継電装置により前記送電線を保護する保護継電システムにおいて、前記後備保護継電装置は、送電線の対向端子方向に発生した事故を検出する検出手段と、前記検出手段によって事故が検出されてから所定時限経過後に、自端子の遮断器に遮断指令を出力する第１の遮断指令手段と、対向端子の主保護継電装置から自端子の主保護継電装置に送信された機器情報のなかから、対向端子の遮断器の遮断情報を取得する遮断情報取得手段と、前記遮断情報取得手段で前記遮断情報を取得した場合に、前記所定時限を削減して、自端子の遮断器に遮断指令を出力する第２の遮断指令手段と、を備えることを特徴とする保護継電システムである。
【００１７】
請求項１の発明では、対向端子の主保護継電装置から自端子の主保護継電装置に送信された機器情報のなかから、対向端子の遮断器の遮断情報が取得された場合に、所定時限を削減して、自端子の遮断器に遮断指令が出力される。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、主保護継電装置の主保護機能が喪失されている場合であっても、後備保護継電装置は、遮断情報取得手段で対向端子の遮断器の遮断情報を取得すると、第２の遮断指令手段によって、所定時限を削減して、自端子の遮断器に遮断指令を出力することができるので、自端子の遮断器を高速で遮断することができる。
【００１９】
これにより、自端子の遮断器の遮断時間が短縮され、事故電流が設備に流れる時間を短縮できるので、事故電流が流れたことに起因する設備の故障などの悪影響を低減させることができる。また、事故電流が系統に流れる時間を削減できるので、系統に生じる瞬低（瞬時電圧低下）の発生時間を短縮したりできるので、電力の安定供給を継続することが可能となる。
【００２０】
また、主保護継電装置の不使用や不良などによって主保護機能が喪失されている場合であっても、後備保護継電装置によって自端子の遮断器を高速遮断することができるので、送電線の保護信頼度を高度に保つことができる。
【００２１】
さらにまた、従来より対向端子の主保護継電装置から自端子の主保護継電装置に送信されている機器情報を、後備保護設備の遮断情報取得手段によって取得すればよいので、新たな情報を追加して伝送する必要がない。つまり伝送装置間の伝送フォーマットを変更する必要がないので、後備保護継電装置に遮断情報取得手段を追加し、演算回路を改修すればよいため、既存の保護継電システムへの適用が容易である。また、伝送不良の発生時以外は主保護継電装置の不動作時などであっても、このような機器情報を伝送可能であるので、自端子の遮断器を高速で遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る図１の保護継電システムが配設された送電系統を説明する構成図である。
【図２】図１の保護継電システムにおける後備保護継電装置の構成を示す構成図である。
【図３】図１の保護継電システムにおける後備保護継電装置の構成を示す構成図である。
【図４】図１の保護継電システムによる送電系統の遮断器の遮断時間を示す説明図である。
【図５】図１の保護継電システムにおける伝送経路を示す概略構成図である。
【図６】従来の保護継電システムが配設された送電系統を説明する構成図である。
【図７】図６の保護継電システムにおける後備保護継電装置の構成を示す構成図である。
【図８】図６の保護継電システムによる送電系統の遮断器の遮断時間を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００２４】
図１ないし図５は、この発明の実施の形態を示している。図１は、この発明の保護継電システムを適用した送電系統を示している。送電系統には、電気所（図示略）が設置されている自端（Ａ端）および対向端（Ｂ端）の間に、２回線の互いに隣接する送電線１Ｌ、２Ｌが敷設されている。また、自端側には、送電電圧を測定用に降圧する計器用変圧器（図示略）が備えられている。さらに、自端側の送電線１Ｌ、２Ｌには、送電電流を測定用に小さくする変流器ＣＴＡ１、ＣＴＡ２と、事故などが発生したとき、この事故などを検出する保護継電装置３Ａ、６Ａと、保護継電装置３Ａ、６Ａの指示により、事故の影響が拡大しないように送電線１Ｌ、２Ｌを遮断する遮断器ＣＢＡ１、ＣＢＡ２とが備えられている。ここで、保護継電装置３Ａは、主保護継電装置１Ａおよび後備保護継電装置２Ａによって構成され、保護継電装置６Ａは、主保護継電装置４Ａおよび後備保護継電装置５Ａによって構成されている。
【００２５】
同様に、対向端には、計器用変圧器（図示略）と、変流器ＣＴＢ１、ＣＴＢ２と、保護継電装置３Ｂ、６Ｂと、遮断器ＣＢＢ１、ＣＢＢ２とが備えられている。
【００２６】
この実施の形態では、自端側において、送電線１Ｌを保護する保護継電システムが、計器用変圧器と変流器ＣＴＡ１と保護継電装置３Ａと遮断器ＣＢＡ１とで構成され、送電線２Ｌを保護する保護継電システムが、計器用変圧器と変流器ＣＴＡ２と保護継電装置６Ａと遮断器ＣＢＡ２とで構成されている。同様に、対向端側において、送電線１Ｌを保護する保護継電システムが、計器用変圧器と変流器ＣＴＢ１と保護継電装置３Ｂと遮断器ＣＢＢ１とで構成され、送電線２Ｌを保護する保護継電システムが、計器用変圧器と変流器ＣＴＢ２と保護継電装置６Ｂと遮断器ＣＢＢ２とで構成されている。
【００２７】
自端側の遮断器ＣＢＡ１、ＣＢＡ２は、後述するように保護継電装置３Ａ、６Ａからの遮断信号により、それぞれ切（開路）になる。これにより、遮断器ＣＢＡ１、ＣＢＡ２は、自端側で送電線１Ｌ、２Ｌをそれぞれ遮断する。同様に、対向端側の遮断器ＣＢＢ１、ＣＢＢ２は保護継電装置３Ｂ、６Ｂからの遮断信号により、対向端で送電線１Ｌ、２Ｌをそれぞれ遮断する。
【００２８】
そして、保護継電システムは、保護対象の送電線１Ｌ、２Ｌの自端子および他端子に配設され機器情報を伝送可能な主保護継電装置１Ａ、４Ａ、１Ｂ、４Ｂの主保護機能が喪失されている場合に、多段階限時差距離継電方式の後備保護継電装置２Ａ、５Ａ、２Ｂ、５Ｂにより送電線１Ｌ、２Ｌを保護するものである。ここで、自端と対向端とは同様に構成されるとともに、送電線１Ｌと送電線２Ｌとは同様に構成されているので、以下では主として自端側で送電線１Ｌを保護する保護継電装置３Ａについて説明し、残りの保護継電装置６Ａ、３Ｂ、６Ｂの説明を省略する。
【００２９】
主保護継電装置１Ａは、送電線１Ｌを保護区間とし、主保護動作を行う。主保護継電装置１Ａは、各端子の電流瞬時値を一定周期でサンプリングし、得られたディジタルデータをＰＣＭ伝送により、相手端に伝送する。受信データと自端データとにより、差動演算を実施し、故障が内部か外部かを判定して遮断信号を出力し、遮断器ＣＢＡ１を遮断するものである。
【００３０】
後備保護継電装置２Ａは、送電線１Ｌを保護区間とし、自端を基にした保護区間の０％〜約８０％の区間で発生した短絡事故などを検出する。そして、後備保護継電装置２Ａは、自端側で発生した事故を検出すると、対応する遮断器ＣＢＡ１に対して、切（開路）の指示である遮断信号を直ちに送る。これにより、保護区間の０％〜約８０％の区間つまり自端側に事故点がある場合には、発生した事故による影響が拡大することを防いでいる。ここで、後備保護とは、（イ）送電線１Ｌの自端側の主保護継電装置１Ａが不動作、不使用時における自区間送電線の保護をする動作、（ロ）保護対象外である次区間送電線の保護継電装置であって、対向端側に設置されている保護継電装置が不動作であるとき、および対向端側の次区間送電線の遮断器が不動作であるとき、次区間送電線のバックアップ保護をする動作、のことである。
【００３１】
この後備保護継電装置２Ａは、図２に示すように、入力変換器２１と、アナログ入力処理部２２と、ＤＩ入力回路２３と、遮断情報取得部２４と、演算部２５と、ＤＯ出力部（出力部）２６とを備えている。入力変換器２１は、計器用変圧器からの計測電圧と変流器ＣＴＡ１からの計測電流とを受け取り、アナログ入力処理部２２でこれらのＡ／Ｄ変換を行い演算部２５に出力する。また、ＤＩ入力回路２３は、接点情報などを受け取り、演算部２５に出力する。
【００３２】
遮断情報取得部２４は、対向端子の主保護継電装置１Ｂから自端子の主保護継電装置１Ａに送信された機器情報のなかから、対向端子の遮断器ＣＢＢ１の遮断情報を取得するものである。具体的には、遮断情報取得部２４は、後述する伝送装置７Ａに伝送された伝送情報の伝送フォーマットにもとづいて、機器情報から対向端子の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報（遮断情報）を取得する。そして、遮断情報取得部２４は、対向端子の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報（遮断情報）を取得した場合に、演算部２５に論理値「１」を出力する。そして、演算部２５は、自端側で発生した事故を検出し、動作条件が成立したと判断すると、遮断信号を出力部２６に出力する。出力部２６は、演算部２５からの遮断信号を受け取ると、信号レベルなどを調整した遮断信号を遮断器ＣＢＡ１に出力する。
【００３３】
また、後備保護継電装置２Ａは、図３に示すように、距離継電器第１段を構成する第１のリアクタンス継電器（第２のリレー要素）Ｐ２と、距離継電器第２段を構成する第２のリアクタンス継電器（第４のリレー要素）Ｐ４と、送電線１Ｌの対向端子方向に発生した事故を検出する距離継電器第３段を構成するモー継電器（検出手段、第３のリレー要素）Ｐ３とにもとづいて、動作条件を判定して、遮断器ＣＢＡ１に対して遮断信号を出力する演算部２５とを有している。
【００３４】
演算部２５は、リレー要素Ｐ１〜Ｐ５にもとづいて、検出手段によって事故が検出されてから所定時限経過後に、自端子の遮断器ＣＢＡ１にトリップ指令（遮断指令）を出力する第１の遮断指令手段としての動作時限タイマＳＴ２、ＳＴ３と、所定の動作条件を判定するアンドゲートＥ１〜Ｅ４とを備えている。つまり、演算部２５は、リレー要素Ｐ１〜Ｐ５と動作時限タイマＳＴ２、ＳＴ３とにもとづいて、動作条件の成否の判定を行い、自区間送電線の短絡保護を行うための基本回路である。ここで、リレー要素Ｐ５は、後述する伝送装置７Ａ、７Ｂを介して後備保護継電装置２Ａに入力される。
【００３５】
第１のリレー要素Ｐ１は、事故検出リレー（ＦＤリレー）であり、送電線１Ｌに事故が発生した場合に、事故電流が検出されると論理値「１」を出力する。この第１のリレー要素Ｐ１は、アンドゲートＥ４に加えられるようになっている。
【００３６】
第２のリレー要素Ｐ２は、距離継電器第１段を構成するリアクタンス継電器（リアクタンス形短絡距離リレー）であり、送電線１Ｌの保護区間０〜約８０％（ＤＺ１段保護範囲）で事故が発生して距離継電器第１段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。この第２のリレー要素Ｐ２は、アンドゲートＥ１に加えられるようになっている。
【００３７】
第３のリレー要素Ｐ３は、距離継電器第３段を構成するモー継電器（モー形短絡距離リレー）であり、送電線１Ｌの保護区間（ＤＺ３段保護範囲）で対向端子方向の事故が発生して距離継電器第３段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。この第３のリレー要素Ｐ３は、アンドゲートＥ１、Ｅ３に加えられ、または、動作時限タイマＳＴ２、ＳＴ３によって時限協調が図られるようになっている。
【００３８】
第４のリレー要素Ｐ４は、距離継電器第２段を構成するリアクタンス継電器（リアクタンス形短絡距離リレー）であり、送電線１Ｌの保護区間約８０％〜１２０％（ＤＺ２段保護範囲）で事故が発生して距離継電器第２段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。この第４のリレー要素Ｐ４は、アンドゲートＥ２、Ｅ３に加えられるようになっている。
【００３９】
第５のリレー要素Ｐ５は、遮断情報取得部２４によって対向端の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報が取得された場合に、論理値「１」を出力する。この第５のリレー要素Ｐ５は、アンドゲートＥ３に加えられるようになっている。
【００４０】
動作時限タイマＳＴ２は、第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力されると、動作時限のカウントを開始する。そして、所定時間のカウントが完了すると、論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ２に加えるようになっている。つまり、動作時限タイマＳＴ２は、誤動作防止のために、第３のリレー要素Ｐ３からの検出信号を、所定時間だけ遅延してアンドゲートＥ２に加える。
【００４１】
動作時限タイマＳＴ３は、第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力されると、動作時限のカウントを開始する。所定時間のカウントが完了すると、論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ４に加えるようになっている。つまり、動作時限タイマＳＴ３は、誤動作防止のために、第３のリレー要素Ｐ３からの検出信号を、所定時間だけ遅延してアンドゲートＥ４に加える。この動作時限タイマＳＴ３は、動作時限タイマＳＴ２よりも長く設定されている。
【００４２】
アンドゲートＥ１は、第２のリレー要素Ｐ２の論理値「１」が入力され、第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立するため論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ４に加えるようになっている。
【００４３】
アンドゲートＥ２は、動作時限タイマＳＴ２の論理値「１」が入力され、第４のリレー要素Ｐ４の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立するため論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ４に加えるようになっている。
【００４４】
アンドゲートＥ３は、第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力され、第４のリレー要素Ｐ４の論理値「１」が入力され、第５のリレー要素Ｐ５の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立するため論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ４に加えるようになっている。つまり、アンドゲートＥ３は、遮断情報取得部２４で対向端の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報を取得した場合に、動作時限タイマＳＴ２や動作時限タイマＳＴ３を経由しないことにより所定時限を削減して（時限協調をオフにして）、自端子の遮断器ＣＢＡ１に出力部２６を介して遮断指令を出力する第２の遮断指令手段である。これは、遮断情報取得部２４で対向端の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報を取得した場合は、自回線の事故、または、次区間リレーとの協調不要、と判定することができるためである。
【００４５】
アンドゲートＥ４は、第１のリレー要素Ｐ１の論理値「１」が入力され、（１）アンドゲートＥ１の論理値「１」が入力される、（２）動作時限タイマＳＴ３の論理値「１」が入力される、（３）アンドゲートＥ２の論理値「１」が入力される、（４）アンドゲートＥ３の論理値「１」が入力される、のいずれかを満たすと、動作条件が成立するため遮断器ＣＢＡ１に対する遮断信号（トリップ指令）を出力する。ここで、（２）は動作時限タイマＳＴ３によって遅延して入力され、（３）は動作時限タイマＳＴ２によって遅延して入力される。また、（４）は、動作時限タイマＳＴ２や動作時限タイマＳＴ３の時限協調を待たずに、遮断器ＣＢＡ１を高速遮断する。
【００４６】
具体的には、図１に示すように、事故点が対向端から全送電線距離の約２０％以内の地点、つまり自端から全送電線距離の約８０％以上の地点である場合、自端側では、この地点がＤＺ２段保護範囲になる。つまり、アンドゲートＥ４は（４）の動作条件が成立するため、遮断器ＣＢＡ１を高速遮断する。これにより、図４に示すように、自端側の遮断器ＣＢＡ１は、（（Ｒｙ判定時間＋ＣＢＢ１遮断時間）＋（Ｒｙ判定時間＋ＣＢＡ１遮断時間））で遮断つまり切（開路）になる。また、対向端側では、瞬時保護動作をする１段動作範囲内であるので、アンドゲートＥ４は（１）の動作条件が成立するため、遮断器ＣＢＢ１に遮断信号を出力する。これにより、図４に示すように、対向端側の遮断器ＣＢＢ１は、（Ｒｙ判定時間＋ＣＢＢ１遮断時間）で遮断つまり切（開路）になる。この結果、事故回線でない回線（送電線２Ｌ）には事故電流が流れなくなる。
【００４７】
伝送装置７Ａ、７Ｂは、図５に示すように、自端と対向端との間で主保護継電装置１Ａ、１Ｂの伝送情報を相互通信するものである。ここで、伝送情報とは、各相の電流データや、例えば遮断器や断路器の動作情報などの機器情報などのことである。機器情報は、遮断器や断路器などの各機器が動作した際に「入」「切」情報が伝送されるようになっている。伝送装置７Ａは、自端の送電線１Ｌ側に配設され、送電線１Ｌ側に設けられた主保護継電装置１Ａの伝送情報を、伝送ルート７により対向端に設置された伝送装置７Ｂに伝送すると共に、逆に伝送装置７Ｂから伝送されてきた伝送情報を保護継電装置３Ａの主保護継電装置１Ａに渡し、さらに主保護継電装置１Ａを介して後備保護継電装置２Ａに渡すように構成されている。
【００４８】
このように、伝送された伝送情報の機器情報は、後備保護継電装置２Ａの遮断情報取得部２４によって、対向端の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報が取得されるようになっている。また、対向端に設置した伝送装置７Ｂも、自端の伝送装置７Ａと同様に構成されている。
【００４９】
次に、このような構成の保護継電システムによる送電線の保護方法について説明する。具体的には、図１に示すように送電線１Ｌの対向端付近で事故が発生した場合であって、主保護継電装置１Ａ、１Ｂが不良である場合について説明する。
【００５０】
対向端においては、図３に示すアンドゲートＥ４に、第１のリレー要素Ｐ１の論理値「１」が入力されるとともに、１段動作範囲（対向端から０〜約８０％以内）の事故であるため、第２のリレー要素Ｐ２の論理値「１」が入力される。このため、アンドゲートＥ４の動作条件が成立し、論理値「１」を出力する。そして、出力回路２６は、遮断器ＣＢＢ1へトリップ指令を送信する。このように、対向端においては、図４に示すように、遮断器ＣＢＢ1が高速（Ｒｙ判定時間＋ＣＢＢ１遮断時間）で遮断される。また、遮断器ＣＢＢ1が遮断されると、伝送措置７Ｂ、７Ａを介して保護継電装置３Ａ、６Ａに該遮断器ＣＢＢ1の「切」情報が伝送される。
【００５１】
一方、自端においては、この事故はＤＺ２段保護範囲（自端から約８０％〜１２０％以内）で発生している。図３に示すアンドゲートＥ４に、第１のリレー要素Ｐ１の論理値「１」が入力される。また、ＤＺ２段保護範囲の事故であるため、アンドゲートＥ２に第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力されるとともに、第４のリレー要素Ｐ４の論理値「１」が入力される。そして、Ｒｙ判定時間＋ＣＢＢ１遮断時間の経過後、対向端の遮断器ＣＢＢ１が遮断されると、主保護継電装置１Ｂから自端の主保護継電装置１Ａに遮断器情報取得部２４を介して伝送された対向端の遮断器ＣＢＢ１の「切」情報にもとづいて、第５のリレー要素Ｐ５の論理値「１」がアンドゲートＥ３に入力される。そして、アンドゲートＥ３の動作条件が成立し、論理値「１」をアンドゲートＥ４に出力する。このため、アンドゲートＥ４の動作条件が成立し、論理値「１」（遮断信号）を出力する。そして、出力回路２６は、遮断器ＣＢＡ1へ遮断信号を送信する。このように、自端においては、図４に示すように、遮断器ＣＢＡ1が、動作時限タイマＳＴ２およびＳＴ３のカウントを待たずに、高速（（Ｒｙ判定時間＋ＣＢＢ１遮断時間）＋（Ｒｙ判定時間＋ＣＢＡ１遮断時間））で遮断される。
【００５２】
この結果、自端の後備保護継電装置２Ａでは、リレー要素Ｐ１、Ｐ３〜Ｐ５が事故発生を表す検出信号を出力すると、動作時限タイマＳＴ３およびＳＴ２による時限協調時間を待たずに、遮断器ＣＢＡ１に遮断信号が出力されることになる。
【００５３】
以上のように、この保護継電システムによれば、主保護継電装置１Ａ、１Ｂ、４Ａ、４Ｂの主保護機能が喪失されている場合であっても、例えば、後備保護継電装置２Ａは、遮断情報取得部２４で対向端子の遮断器ＣＢＢ１の遮断情報を取得すると、演算部２５によって、所定時限を削減して、すなわち、動作時限タイマＳＴ２による時限協調を待たずに、直ちに自端子の遮断器ＣＢＡ１に遮断指令を出力することができるので、自端子の遮断器ＣＢＡ１を高速で遮断することができる。つまり、図４に示すように、従来であれば、ＤＺ２段保護範囲での事故の場合、動作時限タイマＳＴ２による時限協調を待っていたものが、高速（（Ｒｙ判定時間＋ＣＢ遮断時間）＋（Ｒｙ判定時間＋ＣＢ遮断時間））で遮断されるので、事故電流が系統を流れることを短縮時間分だけ削減することができる。
【００５４】
これにより、自端子の遮断器ＣＢＡ１の遮断時間が短縮され、事故電流が設備に流れる時間を削減できるので、事故電流が流れたことに起因する設備の故障などの悪影響を低減させることができる。また、遮断器ＣＢＡ１が遮断されることにより、事故電流が系統に流れる時間を削減できるので、系統に生じる瞬低（瞬時電圧低下）の発生時間を短縮したりできるので、電力の安定供給を継続することが可能となる。
【００５５】
このように、主保護継電装置１Ａ、１Ｂ、４Ａ、４Ｂの不使用や不良などによって主保護機能が喪失されている場合であっても、自端子の遮断器ＣＢＡ１、ＣＢＡ２、ＣＢＢ１、ＣＢＢ２を高速遮断することができるので、送電線１Ｌ、２Ｌの保護信頼度を高度に保つことができる。
【００５６】
さらにまた、従来より対向端子の主保護継電装置４Ａ、４Ｂから自端子の主保護継電装置１Ａ、１Ｂに送信されている機器情報を、遮断情報取得部２４によって取得すればよいので、新たな情報を追加することなく、つまり伝送フォーマットを変更する必要がない。このため、後備保護継電装置２Ａ、２Ｂ、５Ａ、５Ｂに、遮断情報取得部２４を追加し、演算部２５の演算回路を改修すればよいため、既存の保護継電システムへの適用が容易である。また、伝送不良の発生時以外は主保護継電装置１Ａ、１Ｂ、４Ａ、４Ｂの不動作時などであっても、このような機器情報を伝送可能であるので、自端子の遮断器ＣＢＡ１、ＣＢＡ２、ＣＢＢ１、ＣＢＢ２を高速で遮断することができる。
【００５７】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、これらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。例えば、伝送装置７Ａ、７Ｂは、送電線１Ｌの主保護継電装置１Ａ、１Ｂの伝送情報を相互通信するものとして説明したが、後備保護継電装置２Ａ、２Ｂにも伝送情報を通信するようにしてもよい。また、伝送装置を送電線１Ｌ、２Ｌにそれぞれ配設するなどして、伝送ルートを多重化することにより、保護継電システムは、より安定して運用が可能である。
【００５８】
また、主保護継電装置が１系列しか設置されていない場合であっても、複数列が設置されている場合であっても、この発明の保護継電システムを適用することができる。例えば、主保護継電装置を２系列にした場合には、送電線をより確実、適切に保護することができる。また、後備保護継電装置が２系列ある場合であっても、それぞれに機器情報を伝送することができる。
【００５９】
また、上記の実施の形態では電源端（自端）について説明したが、負荷端側（対向端）にこの機能を付加してもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１、４ 主保護継電装置
２、５ 後備保護継電装置
３、６ 保護継電装置
７ 伝送装置
Ｐ３ 第３のリレー要素（モー継電器、検出手段）
ＳＴ２、ＳＴ３ 動作時限タイマ（第１の遮断指令手段）
２４ 遮断情報取得部遮断情報取得手段）
Ｅ３ アンドゲート（第２の遮断指令手段）
１Ｌ、２Ｌ 送電線
Ａ 自端子
Ｂ 他端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護対象の送電線の両端子に配設され機器情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が喪失されている場合に、多段階限時差距離継電方式の後備保護継電装置により前記送電線を保護する保護継電システムにおいて、
前記後備保護継電装置は、
送電線の対向端子方向に発生した事故を検出する検出手段と、
前記検出手段によって事故が検出されてから所定時限経過後に、自端子の遮断器に遮断指令を出力する第１の遮断指令手段と、
対向端子の主保護継電装置から自端子の主保護継電装置に送信された機器情報のなかから、対向端子の遮断器の遮断情報を取得する遮断情報取得手段と、
前記遮断情報取得手段で前記遮断情報を取得した場合に、前記所定時限を削減して、自端子の遮断器に遮断指令を出力する第２の遮断指令手段と、
を備えることを特徴とする保護継電システム。
【請求項１】
保護対象の送電線の両端子に配設され機器情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が喪失されている場合に、多段階限時差距離継電方式の後備保護継電装置により前記送電線を保護する保護継電システムにおいて、
前記後備保護継電装置は、
送電線の対向端子方向に発生した事故を検出する検出手段と、
前記検出手段によって事故が検出されてから所定時限経過後に、自端子の遮断器に遮断指令を出力する第１の遮断指令手段と、
対向端子の主保護継電装置から自端子の主保護継電装置に送信された機器情報のなかから、対向端子の遮断器の遮断情報を取得する遮断情報取得手段と、
前記遮断情報取得手段で前記遮断情報を取得した場合に、前記所定時限を削減して、自端子の遮断器に遮断指令を出力する第２の遮断指令手段と、
を備えることを特徴とする保護継電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６２９７４（Ｐ２０１３−６２９７４Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００５０７（Ｐ２０１１−２００５０７）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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