断線保護継電器
【課題】地絡を伴わない１線断線を的確に検出して遮断器を開放することによって断線部の活線状態を解消することのできる断線保護継電器を提供すること。
【解決手段】自端子の電流と電圧を入力する入力変換部１１と、電流データを送受信する送受信部１２と、自端子と相手端子の電流データから、予め定めた整定条件に基づいて、動作の有無を判定する電流演算部１３と、送配電線に装備された遮断器の開閉状態を入力して、１回線運用状態か、２回線運用状態かを判定する運用回線判定部１８と、自端子と相手端子の各相の差電流から、予め定めた整定条件に基づいて、動作の有無を判定する差電流演算部１４と、自端子の電圧データより不足電圧および地絡過電圧を検出する事故検出部１６と、事故検出部１６で事故を検出していない条件と、差電流演算部１４での差電流がない条件と、他の相に断線がない条件で断線検出信号を出力する動作判定部１５とを備える。
【解決手段】自端子の電流と電圧を入力する入力変換部１１と、電流データを送受信する送受信部１２と、自端子と相手端子の電流データから、予め定めた整定条件に基づいて、動作の有無を判定する電流演算部１３と、送配電線に装備された遮断器の開閉状態を入力して、１回線運用状態か、２回線運用状態かを判定する運用回線判定部１８と、自端子と相手端子の各相の差電流から、予め定めた整定条件に基づいて、動作の有無を判定する差電流演算部１４と、自端子の電圧データより不足電圧および地絡過電圧を検出する事故検出部１６と、事故検出部１６で事故を検出していない条件と、差電流演算部１４での差電流がない条件と、他の相に断線がない条件で断線検出信号を出力する動作判定部１５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力の送配電系統の地絡を伴わない断線事故を検出して遮断器を動作させることによって、断線系統への電力の供給を停止させる断線保護継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の送電線や配電線（以下、送配電線という。）は、地下はもちろん架空に張られるものも近年絶縁シールドした絶縁電線が使われている。このため、断線してもこの絶縁シールドにより導体が大地に接触せず、地絡事故にならないことがほとんどであり、大地に流れる零相電流（Ｉｏ）が発生しないため、地絡保護継電器では地絡を検出することができず、事故の送配電線を遮断することができないという問題がある。
【０００３】
図７を用いてこの問題を説明する。一般的な送配電系統は、電源系の変電所の電源３１から繋がる３相の送配電線３２により、負荷となる変電所の変圧器３７を介して下位の負荷系統３８に接続される。各変電所の送配電線の引き出し口には、遮断器３３、３４が挿入されている。電源系の変電所には、送配電線の地絡事故時に、地絡保護継電器を確実に動作させるため、中性点接地抵抗器５０が設けられている。また、地絡事故を検出して該当する遮断器３３を開放する地絡保護継電器４０が変流器３５を介して接続されている。この系統において、たとえば、絶縁電線であるｃ相の送配電線３２ｃが断線した場合、導体が大地に接触せず、零相電流（Ｉｏ）は流れないため、地絡保護継電器４０が動作せず、該当の遮断器３３は開放されない。
【０００４】
従来、この断線を検出する技術が提案されている。たとえば、特許文献１には、３相の電流の少なくとも１相の電流が所定値以上であり、ある相間の電流が、最大の相間電流に対する相間電流の比が、所定値以下であることより１線断線を検出する技術が提案されている。しかし、これも不平衡な負荷電流が流れる送配電線では、常に相間電流に差が生じるため、１線断線を検出する相間電流の比の所定値を大きくして、感度を上げることに限界があり、断線の検出精度が上がらないという問題がある。
【特許文献１】特開平６―２５３４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の係る事情に鑑みてなされたものであり、地絡を伴わない１線断線、および並行２回線での１線および２線断線を的確に検出して遮断器を開放することによって断線部の活線状態を解消することのできる断線保護継電器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の特徴は、断線時において、断線した相の電流が零になることと、相電流が不平衡になり変流器の残留回路の残留電流が流れることと、自端子と相手端子の各相の電流が同じ値になって相互に電流を受け渡し、その差電流が零になることに着目して、線断線を検出するようにしたところにある。
【０００７】
具体的には、本発明にかかわる断線保護継電器は、電力系統の送配電線の各端子に設けられ、測定したディジタル信号の電流値により、各端子間で相互に伝送し合い保護を行う電流差動式の断線保護継電器であって、送配電線に装備された遮断器の開閉状態を入力して、１回線運用状態か、２回線運用状態かを判定する運用回線判定部と、測定した自端子の各相の電流値と、伝送路を介して受信した相手端子の各相の電流値とに基づき、断線相の条件の判定を行う電流演算部と、前記運用回線判定部によって判定された回線の運用状態と、前記自端子の電流値と相手端子の電流値から演算した各相の差電流の値と、測定した自端子の残留電流の値と、伝送路を介して受信した相手端子の残留電流の値とに基づいて断線の条件を判定する差電流演算部と、前記電流演算部における断線相の条件の判定と、前記差電流演算部における断線の条件の判定とに基づいて断線検出信号を出力する動作判定部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、送配電線の電流値のみに着目して断線を検出することができるので、断線保護継電器を比較的簡易な構成とすることができる。また、回線運用状態に基づいて断線の判定を行うので、正確な断線判定を行うことが出来る。
【０００９】
また、本発明にかかる断線保護継電器において、前記電流演算部における断線相の条件の判定は、前記自端子と相手端子の各相の電流値が整定値以下である場合に、断線相の必要条件を満たすものと判定し、前記差電流演算部における断線の条件の判定は、前記自端子と相手端子の各相における差電流の値が整定値以下であって、前記自端子と相手端子のいずれかの相における残留電流の値が整定値以上である場合に、断線の必要条件を満たすものと判定することを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明にかかわる断線保護継電器は、測定した自端子の電圧値に基づいて、不足電圧および地絡過電圧による送配電線の事故を検出する事故検出部を備え、前記動作判定部は、前記電流演算部による断線相の条件と、前記差電流演算部による断線の条件と、前記事故検出部により事故を検出していない条件とに基づいて、断線検出信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
これにより、断線によらない事故を排除して断線を判定することができるので、判定の精度を向上させるという効果を奏する。
【００１２】
本発明の電流差動式保護継電器を用いた断線検出方法は、電力系統の送配電線の各端子に配した電流差動式保護継電器を用い、各端子における電流値を測定して相互に電流値データの伝送を行うことで、送配電線の断線を検出する断線検出方法であって、送配電線に装備された遮断器の開閉状態を入力して、１回線運用状態か、２回線運用状態かの運用状態を判定するステップと、測定した自端子の各相の電流値と、伝送路を介して受信した相手端子の各相の電流値とに基づき、断線相の条件の判定を行うステップと、前記運用状態と、前記自端子の電流値と相手端子の電流値から演算した各相の差電流の値と、測定した自端子の残留電流の値と、伝送路を介して受信した相手端子の残留電流の値とに基づいて断線の条件を判定するステップと、前記断線相の条件の判定結果と、前記断線の条件の判定結果とに基づいて断線検出信号を出力するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、既存の電流差動式保護継電器を用いて容易に断線を検出することができるので、断線検出用に新たに保護継電器を増設する必要がなく、コストを削減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上の如く本発明によれば、地絡の有無に係わらず、全ての線断線事故を的確に検出して遮断器を動作させることができる。また、従来の電流差動式の保護継電器の機能に本発明の機能を加えることにより、絶縁電線の送配電線の地絡および断線事故時の保護ができるため設備コストの削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本実施の形態による断線保護継電器１の機能ブロック図である。断線保護継電器１は、送電線（回線）の遮断器の開閉状態を入力して１回線の設備か、または、並行２回線の設備で片方の回線の遮断器だけが閉状態の１回線運用か、両回線の遮断器が閉状態の２回線運用かを判定する運用回線判定部１８、３相の送電線の電流信号や電圧信号を入力して、この後の演算処理に必要な電流データや電圧データに変換する入力変換部１１、この自端子電流データを相手端子の断線保護継電器へ伝送路４１を介して送信し、また相手端子の電流データを受信する送受信部１２、入力した各相の自端子電流データと相手端子電流データから、断線などに起因して各相の両端電流が整定値以下（零）となった相（断線相）を演算して検出する電流演算部１３、運用回線判定部１８からの回線運用状態や、各相の両端電流の差を演算し、整定値以下（零）の値であって、両端の変流器の残留電流が両方とも予め整定した値以上である場合に断線条件を検出する差電流演算部１４、入力変換部１１からの各相の自端子電圧が整定値以下の不足電圧事故や、零相電圧が整定値以上の地絡事故などの、断線事故以外の事故の発生を検出する事故検出部１６、電流演算部１３が検出した断線相に基づく第１の断線条件と、差電流演算部１４が検出した第２の断線条件と、前記事故検出部１６の他の事故無しの条件で最終的に断線事故と判定して、該当する遮断器を開放させる動作判定部１５とで構成さている。
【００１６】
入力変換部１１は、信号をフィルタリングするフィルタ回路１１１、信号を一定時間保持するサンプルホールド回路１１２、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１１３を備え、サンプリング信号を生成してサンプルホールド回路１１２に供給するサンプリング信号発生回路１１５、Ａ／Ｄ変換処理された電流信号を時間のデータなどを付加した電流データファイル１１６へ保存する電流信号入力処理手段１１４とで構成される。
【００１７】
上記の構成を有する断線保護継電器１について、図３の１回線運用時の系統図と図８の位相特性図により断線事故時の動作を説明する。
【００１８】
図３において、電源３１から繋がる３相の送電線の３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、負荷側の変圧器３７を介して負荷の系統３８に接続されている。３相の各送電線には、その両端に遮断器３３と３４が挿入されている。また、各回線の送電線の引き出し口には、変流器３５，３６と接地変圧器３９，４０を介して断線保護継電器１ａ，１ｂが設置される。両端の断線保護継電器１ａ，１ｂ間は、伝送路４１で相互のデータを送受できるよう接続される。各電流の記号は、変流器３５，３６に流れる各相の電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃと電流Ｉａ′、Ｉｂ′、Ｉｃ′、その帰還回路である残留回路の残留電流Ｉｘ，Ｉｘ′である。
【００１９】
この系統での各相の位相特性の変化について図８を用いて説明する。平常時（１）は、各相の電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、１２０度の位相関係で流れる。平衡負荷の場合（１ａ）、残留電流Ｉｘは流れず、不平衡負荷の場合は（１ｂ）、その不平衡分だけ残留電流Ｉｘが流れる。１線断線が発生すると（２）、当然、残った２相で閉回路を形成するため、その相間は、逆相の１８０度の関係になる。このような系統で断線保護継電器１ａ，１ｂが１線断線を検出したら、その回線の遮断器３３，３４を開放して、給電を停止する。
【００２０】
次に、図３に基づいて断線保護継電器１ａの動作を説明する。
平常時において、断線保護継電器１ａは、送電線に取り付けられた変流器３５を介して電流信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｘを取り込む。その電流信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、図１に示す入力変換部１１のフィルタ回路１１１、サンプルホールド回路１１２、Ａ／Ｄ変換回路１１３を通して、ディジタル信号に変換され、電流信号入力処理手段１１４によって、後述するサンプリングの識別番号または、時刻などを付加して電流データファイル１１６に保存される。なお、Ａ／Ｄ変換回路１１３の前段にマルチプレクサを設けて、複数の電流データを時分割でスキャンして入力するようにしても良い。
【００２１】
サンプルホールド回路１１２と電流信号入力処理手段１１４は、サンプリング信号発生回路１１５から出力されるサンプリング信号に同期して動作する。また、電流データファイル１１６は、サンプリング周期ごとに入力された電流値が系統上の電流にスケール変換されて電流データファイル１１６に保存される。なお、サンプリング周期とは、サンプリングの間隔であるが、例えば、系統周波数に対して３０°ごとにサンプリングを実行する。電流データファイルには、このサンプリングの識別番号あるいは時刻を付して電流データを保存するようにする。
【００２２】
送受信部１２では、入力変換部１１でＡ／Ｄ変換した電流データファイル１１６から自端子の電流値を定周期で入力して伝送路４１に送信し、また、相手端子から定周期で送信された電流値を受信して電流演算部１３に出力する。
【００２３】
電流演算部１３では、入力変換部１１からの自端子の電流値や、送受信部１２からの相手端子からの電流値を、実効値データなどに演算するとともに、各相の両端の電流が整定値以下に変化した場合に断線相条件を満たすとして、「断線相信号」を生成して動作判定部１５に出力する。「断線相信号」は、動作判定部１５において後述の条件判定のもと「第１の断線条件信号」として出力される。
【００２４】
差電流演算部１４では、電流演算部１３で演算された自端子および相手端子の電流値を使用して、各相の差電流が整定値以下である場合に生成される「差電流無信号」と、運用回線判定部１８からの回線運用状態や、両端の残留電流が整定値以上である場合に生成される「残留電流信号」とに基づいて、「第２の断線条件信号」を生成して動作判定部１５に出力する。
【００２５】
事故検出部１６では、入力変換部１１からの各相の電圧が整定値以下である場合に生成される「不足電圧信号」と、零相電圧の整定値以上の過電圧である場合に生成される「地絡事故信号」とに基づいて、断線事故以外の事故の発生を示す「他事故信号」を生成して動作判定部１５に出力する。
【００２６】
動作判定部１５では、先述の「断線相信号」に基づき１線と２線の断線条件を検出し、その信号から「第１の断線条件信号」を生成し、前記「第２の断線条件信号」と、前記「他事故信号」の否定論理とのＡＮＤにより、最終的に断線と判定して、「遮断器開放信号」を生成して時限継電器１７に出力する。
【００２７】
図３に示す系統において、たとえばｂ相の１線断線が発生したとき、図８（２）の位相特性図に示すように、ａ相とｃ相で電気を供給するため両端の電流は、Ｉｂ＝Ｉｂ′＝０、Ｉａ＝Ｉａ′>０、Ｉｃ＝Ｉｃ′>０および、差電流はＩｂ−Ｉｂ′＝０、Ｉａ−Ｉａ′＝０、Ｉｃ−Ｉｃ′＝０となり、また運用回線判定は一回線運用となる。断線保護継電器１ａは、この条件成立に加え、さらに「他の事故なし」の条件成立によって該当する遮断器３３を開放する。相手端の断線保護継電器１ｂも、上記と同じ判定動作によって、該当する遮断器３４を開放する。なお、実際の比較判定は計測誤差等を考慮し、それぞれ所定値を定めその値を基準に行う。
【００２８】
図２は、上記の断線保護継電器１の動作論理を示すシーケンス図である。
電流演算部１３は第1のＡＮＤ回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃを備え、各相の自端子電流（Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ）と相手端子電流（Ｉａ′，Ｉｂ′，Ｉｃ′）の両方が整定値以下の不足電流である場合を検出して、断線相の条件を満たすとする「断線相信号」を生成して、動作判定部１５に出力する。
【００２９】
動作判定部１５は、電流演算部１３から出力された各相の「断線相信号」すなわちＡＮＤ回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃの各出力と、残りの他の２相の「断線相信号」との否定論理と、をそれぞれ第２のＡＮＤ回路１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃへ入力することによって、１相の断線条件を検出して「１線断線信号」を生成する（第２のＡＮＤ回路１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃの出力）。また、ある２相の「断線相信号」と残りの１相の「断線相信号」の否定論理とを第３のＡＮＤ回路１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃに入力することによって、２相の断線条件を検出して「２線断線信号」を生成する（第２のＡＮＤ回路１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃの出力）。さらに、その全てをＯＲする第１のＯＲ回路１５ｄにより、「第１の断線条件信号」を生成する。
【００３０】
また、運用回線判定部１８は、各回線の遮断器の入切状態を入力して、この両状態信号をＮＡＮＤ回路１８ａに入力して、１回線運用状態のときは、「１」、２回線運用状態のときは「０」が出力されるようにする。
【００３１】
次に、差電流演算部１４は、各相の差電流Ｉｄａ（＝Ｉａ−Ｉａ′）、Ｉｄｂ（＝Ｉｂ−Ｉｂ′）、Ｉｄｃ（＝Ｉｃ−Ｉｃ′）の否定論理をＡＮＤして両端の入出力電流に差がないことを検出する第４のＡＮＤ回路１４ａの出力信号と、両端の残留電流Ｉｘ、Ｉｘ′が整定値以上である場合を検出する第５のＡＮＤ回路１４ｂの出力と運用回線判定部１８のＮＡＮＤ回路１８ａの出力とのＯＲ演算を実行する第２のＯＲ回路１４ｄの出力信号と、その両信号をＡＮＤして断線条件を検出する第６のＡＮＤ回路１４ｃにより「第２の断線条件信号」を生成する。
【００３２】
一方、事故検出部１６では、断線以外の事故を検出する。具体的には、相電圧が整定値以下になる「不足電圧信号」と、零相電圧が整定値以上の過電圧である場合の「地絡事故信号」を検出して、第３のＯＲ回路１６ａにより、両信号をＯＲすることで断線事故以外の事故を示す「他事故信号」を生成する。
【００３３】
そして、動作判定部１５は、「第１の断線条件信号」、「第２の断線条件信号」、および、「他事故信号」の否定論理、の各信号のＡＮＤを行う第７のＡＮＤ回路１５ｅにより、最終的に断線であると判定して、他の保護システムなどとの時間協調をとるための時限継電器１７を介して、該当する遮断器へ「遮断器開放信号」を出力する。
以上、１回線運用状態での１線断線事故での断線保護継電器１の動作について説明した。
【００３４】
次に２回線運用状態での１線断線事故での断線保護継電器１の動作を図４の２回線系統図と、図５の位相特性図および図６の断線判定用位相特性図を用いて説明する。
【００３５】
図４において、図３と同一部分には同一符号または補助符号を追加した符号にして説明を省く。電源３１から繋がる３相の２回線送電線すなわち第１回線送電線３２ａ１，３２ｂ１，３２ｃ１と第２回線送電線３２ａ２，３２ｂ２，３２ｃ２が負荷側の変圧器３７を介して負荷の系統３８に接続されている。３相の各送電線には、その両端に遮断器３３１，３４１と、遮断器３３２，３４２が挿入されている。また、各回線の送電線の引き出し口には、変流器３５１，３５２と接地変圧器３９を介して断線保護継電器１ａ，１ｃが、変流器３６１，３６２と接地変圧器４０を介して断線保護継電器１ｂ，１ｄが、それぞれ設置される。両端の断線保護継電器１ａ，１ｂ間と断線保護継電器１ｃ，１ｄ間は、それぞれ伝送路４１，４２で接続されている。
【００３６】
このような系統での平衡負荷において、平常時と１線断線時の各相の位相特性を図５に示す。図５（１）に示す平常時は、両回線とも同じ電流値と位相を示し、平衡負荷の場合、変流器３５１の残留電流Ｉｘ１と変流器３６１の残留電流Ｉｘ１′は零であり、変流器３５２の残留電流Ｉｘ２と変流器３６２の残留電流Ｉｘ２′も零である。
【００３７】
平衡負荷における１線断線時で、たとえば第１回線のｂ相３２ｂ１が断線した場合、第１回線の位相特性は、図５（２）に示すようにｂ相の電流Ｉｂ１および電流Ｉｂ１′が零になり、その不平衡分残留電流Ｉｘ１＝−Ｉｂ１、Ｉｘ１′＝−Ｉｂ１′がｂ相に対して１８０度の位相角を持って現れる。第２回線側は、平常時における第１回線のｂ相の電流Ｉｂ１，Ｉｂ１′が平常時における第２回線のｂ相の電流Ｉｂ２，Ｉｂ２′に加算された電流値で現れる。この不平衡電流により、残留電流Ｉｘ２，Ｉｘ２′には、ｂ相の位相と同じ位相の第１回線のｂ相の電流Ｉｂ１，Ｉｂ１′と同じ値の電流が現れる。
【００３８】
図６にこの位相特性の変化により断線条件を判定する位相特性を示す。この図は、電流または電圧の位相特性が、実線の円の内側に影を付けたものではその円の内側にある時、円の外側に影を付けたものではその外側にある時は、断線の条件となる事故であることを示す。そして、電流または電圧の位相特性により断線と判定する条件として、（イ）各相の電流がＩ以下の不足電流であること（図６ａ）、（ロ）各相の両端の差電流がＩ以下であること（図６ｂ）、（ハ）両端の残留電流がＩ以上で不平衡な状態であること（図６ｃ）、（ニ）他の事故として各相の電圧がＶ以下の不足電圧（２７）、または零相電圧がＶｏ以上の地絡事故（６４Ｖ）（図６ｄ，図６ｅ）ではないことを示す。
【００３９】
このような位相特性の変化を検出して、図６に示す判定条件を全て満足した場合、図２の判定シーケンスに従って断線と判定し、断線保護継電器１ａ，１ｂまたは断線保護継電器１ｃ，１ｄは「遮断器開放信号」を出力して、その回線の遮断器３３１，３４１または遮断器３３２，３４２を開放して電力の供給を停止する。
【００４０】
以下、第１回線側のｂ相の１線断線事故時の断線保護継電器１ａと断線保護継電器１ｃの動作を説明する。断線のある第１回線側の断線保護継電器１ａは、上記した図５（２）の位相特性図の状態になり、上記した１回線運用時の断線保護継電器１ａと同じ動作をして、図６に示す判定条件の（イ）Ｉｂ１が不足電流、（ロ）差電流Ｉｄａ，Ｉｄｂ，Ｉｄｃがない、（ハ）残留電流Ｉｘ，Ｉｘ′がある不平衡状態、（ニ）不足電圧でなく、地絡でもない、ことにより、ｂ相の１線断線を図２のシーケンスにより検出して該当の遮断器３３１を開放する。
【００４１】
第２回線側の断線保護継電器１ｃは、図６の判定条件で、（イ）の不足電流が検出されないため断線を検出しない。このため該当の遮断器３３２は、開放されない。
【００４２】
同様に、相手端子の断線保護継電器１ｂ，１ｄも、断線保護継電器１ａ，１ｃと同じ動作を行い、第１回線の断線保護継電器１ｂは、断線を検出して該当の遮断器３４１を開放し、第２回線の断線保護継電器１ｄは、断線を検出せず該当の遮断器３４２を開放しない。
【００４３】
以上、本実施の形態によれば、各相の電流値と残留電流の変化と、断線以外の他の事故である各相の電圧や零相電圧の変化を監視して、予め決められた整定値の条件を満たすことによって断線と判定することにより、該当する遮断器を開放することができる。
【００４４】
特に、電流差動式保護継電器により各相の差電流を判定条件に組み込むことによって、既存の構成を利用して精度の高い断線検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による断線保護継電器の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態による断線保護継電器のシーケンス図である。
【図３】本発明の実施の形態による断線保護継電器の１回線系統への接続状態を示す系統図である。
【図４】本発明の実施の形態による断線保護継電器の２回線系統への接続状態を示す系統図である。
【図５】本発明の実施の形態による断線保護継電器の２回線系統での位相特性図である。
【図６】本発明の実施の形態による断線保護継電器の断線判定用位相特性図である。
【図７】従来の電力系統における保護継電装置の接続状態の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態による断線保護継電器の１回線系統への接続状態を示す位相特性図である。
【符号の説明】
【００４６】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 断線保護継電器
１１ 入力変換部
１２ 送受信部
１３ 電流演算部
１４ 差電流演算部
１５ 動作判定部
１６ 事故検出部
１７ 時限継電器
１８ 運用回線判定部
３１ 電源
３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２１ａ，・・・，３２２ｃ 送電線
３３，３４，３３１，３３２，３４１，３４２ 遮断器
３５，３６，３５１，３５２，３６１，３６２ 変流器
３７ 変圧器
３８ 負荷側系統
３９，４０ 接地変圧器
４１，４２ 伝送路
１１１ フィルタ回路
１１２ サンプルホールド回路
１１３ Ａ／Ｄ変換回路
１１４ 電流信号入力処理手段
１１５ サンプリング信号発生回路
１１６ 電流データファイル
Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｘ，Ｉａ′，Ｉｂ′，Ｉｃ′，Ｉｘ′ 電流
Ｉｄａ，Ｉｄｂ，Ｉｄｃ 差電流
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力の送配電系統の地絡を伴わない断線事故を検出して遮断器を動作させることによって、断線系統への電力の供給を停止させる断線保護継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の送電線や配電線（以下、送配電線という。）は、地下はもちろん架空に張られるものも近年絶縁シールドした絶縁電線が使われている。このため、断線してもこの絶縁シールドにより導体が大地に接触せず、地絡事故にならないことがほとんどであり、大地に流れる零相電流（Ｉｏ）が発生しないため、地絡保護継電器では地絡を検出することができず、事故の送配電線を遮断することができないという問題がある。
【０００３】
図７を用いてこの問題を説明する。一般的な送配電系統は、電源系の変電所の電源３１から繋がる３相の送配電線３２により、負荷となる変電所の変圧器３７を介して下位の負荷系統３８に接続される。各変電所の送配電線の引き出し口には、遮断器３３、３４が挿入されている。電源系の変電所には、送配電線の地絡事故時に、地絡保護継電器を確実に動作させるため、中性点接地抵抗器５０が設けられている。また、地絡事故を検出して該当する遮断器３３を開放する地絡保護継電器４０が変流器３５を介して接続されている。この系統において、たとえば、絶縁電線であるｃ相の送配電線３２ｃが断線した場合、導体が大地に接触せず、零相電流（Ｉｏ）は流れないため、地絡保護継電器４０が動作せず、該当の遮断器３３は開放されない。
【０００４】
従来、この断線を検出する技術が提案されている。たとえば、特許文献１には、３相の電流の少なくとも１相の電流が所定値以上であり、ある相間の電流が、最大の相間電流に対する相間電流の比が、所定値以下であることより１線断線を検出する技術が提案されている。しかし、これも不平衡な負荷電流が流れる送配電線では、常に相間電流に差が生じるため、１線断線を検出する相間電流の比の所定値を大きくして、感度を上げることに限界があり、断線の検出精度が上がらないという問題がある。
【特許文献１】特開平６―２５３４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の係る事情に鑑みてなされたものであり、地絡を伴わない１線断線、および並行２回線での１線および２線断線を的確に検出して遮断器を開放することによって断線部の活線状態を解消することのできる断線保護継電器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の特徴は、断線時において、断線した相の電流が零になることと、相電流が不平衡になり変流器の残留回路の残留電流が流れることと、自端子と相手端子の各相の電流が同じ値になって相互に電流を受け渡し、その差電流が零になることに着目して、線断線を検出するようにしたところにある。
【０００７】
具体的には、本発明にかかわる断線保護継電器は、電力系統の送配電線の各端子に設けられ、測定したディジタル信号の電流値により、各端子間で相互に伝送し合い保護を行う電流差動式の断線保護継電器であって、送配電線に装備された遮断器の開閉状態を入力して、１回線運用状態か、２回線運用状態かを判定する運用回線判定部と、測定した自端子の各相の電流値と、伝送路を介して受信した相手端子の各相の電流値とに基づき、断線相の条件の判定を行う電流演算部と、前記運用回線判定部によって判定された回線の運用状態と、前記自端子の電流値と相手端子の電流値から演算した各相の差電流の値と、測定した自端子の残留電流の値と、伝送路を介して受信した相手端子の残留電流の値とに基づいて断線の条件を判定する差電流演算部と、前記電流演算部における断線相の条件の判定と、前記差電流演算部における断線の条件の判定とに基づいて断線検出信号を出力する動作判定部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、送配電線の電流値のみに着目して断線を検出することができるので、断線保護継電器を比較的簡易な構成とすることができる。また、回線運用状態に基づいて断線の判定を行うので、正確な断線判定を行うことが出来る。
【０００９】
また、本発明にかかる断線保護継電器において、前記電流演算部における断線相の条件の判定は、前記自端子と相手端子の各相の電流値が整定値以下である場合に、断線相の必要条件を満たすものと判定し、前記差電流演算部における断線の条件の判定は、前記自端子と相手端子の各相における差電流の値が整定値以下であって、前記自端子と相手端子のいずれかの相における残留電流の値が整定値以上である場合に、断線の必要条件を満たすものと判定することを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明にかかわる断線保護継電器は、測定した自端子の電圧値に基づいて、不足電圧および地絡過電圧による送配電線の事故を検出する事故検出部を備え、前記動作判定部は、前記電流演算部による断線相の条件と、前記差電流演算部による断線の条件と、前記事故検出部により事故を検出していない条件とに基づいて、断線検出信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
これにより、断線によらない事故を排除して断線を判定することができるので、判定の精度を向上させるという効果を奏する。
【００１２】
本発明の電流差動式保護継電器を用いた断線検出方法は、電力系統の送配電線の各端子に配した電流差動式保護継電器を用い、各端子における電流値を測定して相互に電流値データの伝送を行うことで、送配電線の断線を検出する断線検出方法であって、送配電線に装備された遮断器の開閉状態を入力して、１回線運用状態か、２回線運用状態かの運用状態を判定するステップと、測定した自端子の各相の電流値と、伝送路を介して受信した相手端子の各相の電流値とに基づき、断線相の条件の判定を行うステップと、前記運用状態と、前記自端子の電流値と相手端子の電流値から演算した各相の差電流の値と、測定した自端子の残留電流の値と、伝送路を介して受信した相手端子の残留電流の値とに基づいて断線の条件を判定するステップと、前記断線相の条件の判定結果と、前記断線の条件の判定結果とに基づいて断線検出信号を出力するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、既存の電流差動式保護継電器を用いて容易に断線を検出することができるので、断線検出用に新たに保護継電器を増設する必要がなく、コストを削減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上の如く本発明によれば、地絡の有無に係わらず、全ての線断線事故を的確に検出して遮断器を動作させることができる。また、従来の電流差動式の保護継電器の機能に本発明の機能を加えることにより、絶縁電線の送配電線の地絡および断線事故時の保護ができるため設備コストの削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本実施の形態による断線保護継電器１の機能ブロック図である。断線保護継電器１は、送電線（回線）の遮断器の開閉状態を入力して１回線の設備か、または、並行２回線の設備で片方の回線の遮断器だけが閉状態の１回線運用か、両回線の遮断器が閉状態の２回線運用かを判定する運用回線判定部１８、３相の送電線の電流信号や電圧信号を入力して、この後の演算処理に必要な電流データや電圧データに変換する入力変換部１１、この自端子電流データを相手端子の断線保護継電器へ伝送路４１を介して送信し、また相手端子の電流データを受信する送受信部１２、入力した各相の自端子電流データと相手端子電流データから、断線などに起因して各相の両端電流が整定値以下（零）となった相（断線相）を演算して検出する電流演算部１３、運用回線判定部１８からの回線運用状態や、各相の両端電流の差を演算し、整定値以下（零）の値であって、両端の変流器の残留電流が両方とも予め整定した値以上である場合に断線条件を検出する差電流演算部１４、入力変換部１１からの各相の自端子電圧が整定値以下の不足電圧事故や、零相電圧が整定値以上の地絡事故などの、断線事故以外の事故の発生を検出する事故検出部１６、電流演算部１３が検出した断線相に基づく第１の断線条件と、差電流演算部１４が検出した第２の断線条件と、前記事故検出部１６の他の事故無しの条件で最終的に断線事故と判定して、該当する遮断器を開放させる動作判定部１５とで構成さている。
【００１６】
入力変換部１１は、信号をフィルタリングするフィルタ回路１１１、信号を一定時間保持するサンプルホールド回路１１２、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１１３を備え、サンプリング信号を生成してサンプルホールド回路１１２に供給するサンプリング信号発生回路１１５、Ａ／Ｄ変換処理された電流信号を時間のデータなどを付加した電流データファイル１１６へ保存する電流信号入力処理手段１１４とで構成される。
【００１７】
上記の構成を有する断線保護継電器１について、図３の１回線運用時の系統図と図８の位相特性図により断線事故時の動作を説明する。
【００１８】
図３において、電源３１から繋がる３相の送電線の３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、負荷側の変圧器３７を介して負荷の系統３８に接続されている。３相の各送電線には、その両端に遮断器３３と３４が挿入されている。また、各回線の送電線の引き出し口には、変流器３５，３６と接地変圧器３９，４０を介して断線保護継電器１ａ，１ｂが設置される。両端の断線保護継電器１ａ，１ｂ間は、伝送路４１で相互のデータを送受できるよう接続される。各電流の記号は、変流器３５，３６に流れる各相の電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃと電流Ｉａ′、Ｉｂ′、Ｉｃ′、その帰還回路である残留回路の残留電流Ｉｘ，Ｉｘ′である。
【００１９】
この系統での各相の位相特性の変化について図８を用いて説明する。平常時（１）は、各相の電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、１２０度の位相関係で流れる。平衡負荷の場合（１ａ）、残留電流Ｉｘは流れず、不平衡負荷の場合は（１ｂ）、その不平衡分だけ残留電流Ｉｘが流れる。１線断線が発生すると（２）、当然、残った２相で閉回路を形成するため、その相間は、逆相の１８０度の関係になる。このような系統で断線保護継電器１ａ，１ｂが１線断線を検出したら、その回線の遮断器３３，３４を開放して、給電を停止する。
【００２０】
次に、図３に基づいて断線保護継電器１ａの動作を説明する。
平常時において、断線保護継電器１ａは、送電線に取り付けられた変流器３５を介して電流信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｘを取り込む。その電流信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、図１に示す入力変換部１１のフィルタ回路１１１、サンプルホールド回路１１２、Ａ／Ｄ変換回路１１３を通して、ディジタル信号に変換され、電流信号入力処理手段１１４によって、後述するサンプリングの識別番号または、時刻などを付加して電流データファイル１１６に保存される。なお、Ａ／Ｄ変換回路１１３の前段にマルチプレクサを設けて、複数の電流データを時分割でスキャンして入力するようにしても良い。
【００２１】
サンプルホールド回路１１２と電流信号入力処理手段１１４は、サンプリング信号発生回路１１５から出力されるサンプリング信号に同期して動作する。また、電流データファイル１１６は、サンプリング周期ごとに入力された電流値が系統上の電流にスケール変換されて電流データファイル１１６に保存される。なお、サンプリング周期とは、サンプリングの間隔であるが、例えば、系統周波数に対して３０°ごとにサンプリングを実行する。電流データファイルには、このサンプリングの識別番号あるいは時刻を付して電流データを保存するようにする。
【００２２】
送受信部１２では、入力変換部１１でＡ／Ｄ変換した電流データファイル１１６から自端子の電流値を定周期で入力して伝送路４１に送信し、また、相手端子から定周期で送信された電流値を受信して電流演算部１３に出力する。
【００２３】
電流演算部１３では、入力変換部１１からの自端子の電流値や、送受信部１２からの相手端子からの電流値を、実効値データなどに演算するとともに、各相の両端の電流が整定値以下に変化した場合に断線相条件を満たすとして、「断線相信号」を生成して動作判定部１５に出力する。「断線相信号」は、動作判定部１５において後述の条件判定のもと「第１の断線条件信号」として出力される。
【００２４】
差電流演算部１４では、電流演算部１３で演算された自端子および相手端子の電流値を使用して、各相の差電流が整定値以下である場合に生成される「差電流無信号」と、運用回線判定部１８からの回線運用状態や、両端の残留電流が整定値以上である場合に生成される「残留電流信号」とに基づいて、「第２の断線条件信号」を生成して動作判定部１５に出力する。
【００２５】
事故検出部１６では、入力変換部１１からの各相の電圧が整定値以下である場合に生成される「不足電圧信号」と、零相電圧の整定値以上の過電圧である場合に生成される「地絡事故信号」とに基づいて、断線事故以外の事故の発生を示す「他事故信号」を生成して動作判定部１５に出力する。
【００２６】
動作判定部１５では、先述の「断線相信号」に基づき１線と２線の断線条件を検出し、その信号から「第１の断線条件信号」を生成し、前記「第２の断線条件信号」と、前記「他事故信号」の否定論理とのＡＮＤにより、最終的に断線と判定して、「遮断器開放信号」を生成して時限継電器１７に出力する。
【００２７】
図３に示す系統において、たとえばｂ相の１線断線が発生したとき、図８（２）の位相特性図に示すように、ａ相とｃ相で電気を供給するため両端の電流は、Ｉｂ＝Ｉｂ′＝０、Ｉａ＝Ｉａ′>０、Ｉｃ＝Ｉｃ′>０および、差電流はＩｂ−Ｉｂ′＝０、Ｉａ−Ｉａ′＝０、Ｉｃ−Ｉｃ′＝０となり、また運用回線判定は一回線運用となる。断線保護継電器１ａは、この条件成立に加え、さらに「他の事故なし」の条件成立によって該当する遮断器３３を開放する。相手端の断線保護継電器１ｂも、上記と同じ判定動作によって、該当する遮断器３４を開放する。なお、実際の比較判定は計測誤差等を考慮し、それぞれ所定値を定めその値を基準に行う。
【００２８】
図２は、上記の断線保護継電器１の動作論理を示すシーケンス図である。
電流演算部１３は第1のＡＮＤ回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃを備え、各相の自端子電流（Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ）と相手端子電流（Ｉａ′，Ｉｂ′，Ｉｃ′）の両方が整定値以下の不足電流である場合を検出して、断線相の条件を満たすとする「断線相信号」を生成して、動作判定部１５に出力する。
【００２９】
動作判定部１５は、電流演算部１３から出力された各相の「断線相信号」すなわちＡＮＤ回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃの各出力と、残りの他の２相の「断線相信号」との否定論理と、をそれぞれ第２のＡＮＤ回路１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃへ入力することによって、１相の断線条件を検出して「１線断線信号」を生成する（第２のＡＮＤ回路１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃの出力）。また、ある２相の「断線相信号」と残りの１相の「断線相信号」の否定論理とを第３のＡＮＤ回路１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃに入力することによって、２相の断線条件を検出して「２線断線信号」を生成する（第２のＡＮＤ回路１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃの出力）。さらに、その全てをＯＲする第１のＯＲ回路１５ｄにより、「第１の断線条件信号」を生成する。
【００３０】
また、運用回線判定部１８は、各回線の遮断器の入切状態を入力して、この両状態信号をＮＡＮＤ回路１８ａに入力して、１回線運用状態のときは、「１」、２回線運用状態のときは「０」が出力されるようにする。
【００３１】
次に、差電流演算部１４は、各相の差電流Ｉｄａ（＝Ｉａ−Ｉａ′）、Ｉｄｂ（＝Ｉｂ−Ｉｂ′）、Ｉｄｃ（＝Ｉｃ−Ｉｃ′）の否定論理をＡＮＤして両端の入出力電流に差がないことを検出する第４のＡＮＤ回路１４ａの出力信号と、両端の残留電流Ｉｘ、Ｉｘ′が整定値以上である場合を検出する第５のＡＮＤ回路１４ｂの出力と運用回線判定部１８のＮＡＮＤ回路１８ａの出力とのＯＲ演算を実行する第２のＯＲ回路１４ｄの出力信号と、その両信号をＡＮＤして断線条件を検出する第６のＡＮＤ回路１４ｃにより「第２の断線条件信号」を生成する。
【００３２】
一方、事故検出部１６では、断線以外の事故を検出する。具体的には、相電圧が整定値以下になる「不足電圧信号」と、零相電圧が整定値以上の過電圧である場合の「地絡事故信号」を検出して、第３のＯＲ回路１６ａにより、両信号をＯＲすることで断線事故以外の事故を示す「他事故信号」を生成する。
【００３３】
そして、動作判定部１５は、「第１の断線条件信号」、「第２の断線条件信号」、および、「他事故信号」の否定論理、の各信号のＡＮＤを行う第７のＡＮＤ回路１５ｅにより、最終的に断線であると判定して、他の保護システムなどとの時間協調をとるための時限継電器１７を介して、該当する遮断器へ「遮断器開放信号」を出力する。
以上、１回線運用状態での１線断線事故での断線保護継電器１の動作について説明した。
【００３４】
次に２回線運用状態での１線断線事故での断線保護継電器１の動作を図４の２回線系統図と、図５の位相特性図および図６の断線判定用位相特性図を用いて説明する。
【００３５】
図４において、図３と同一部分には同一符号または補助符号を追加した符号にして説明を省く。電源３１から繋がる３相の２回線送電線すなわち第１回線送電線３２ａ１，３２ｂ１，３２ｃ１と第２回線送電線３２ａ２，３２ｂ２，３２ｃ２が負荷側の変圧器３７を介して負荷の系統３８に接続されている。３相の各送電線には、その両端に遮断器３３１，３４１と、遮断器３３２，３４２が挿入されている。また、各回線の送電線の引き出し口には、変流器３５１，３５２と接地変圧器３９を介して断線保護継電器１ａ，１ｃが、変流器３６１，３６２と接地変圧器４０を介して断線保護継電器１ｂ，１ｄが、それぞれ設置される。両端の断線保護継電器１ａ，１ｂ間と断線保護継電器１ｃ，１ｄ間は、それぞれ伝送路４１，４２で接続されている。
【００３６】
このような系統での平衡負荷において、平常時と１線断線時の各相の位相特性を図５に示す。図５（１）に示す平常時は、両回線とも同じ電流値と位相を示し、平衡負荷の場合、変流器３５１の残留電流Ｉｘ１と変流器３６１の残留電流Ｉｘ１′は零であり、変流器３５２の残留電流Ｉｘ２と変流器３６２の残留電流Ｉｘ２′も零である。
【００３７】
平衡負荷における１線断線時で、たとえば第１回線のｂ相３２ｂ１が断線した場合、第１回線の位相特性は、図５（２）に示すようにｂ相の電流Ｉｂ１および電流Ｉｂ１′が零になり、その不平衡分残留電流Ｉｘ１＝−Ｉｂ１、Ｉｘ１′＝−Ｉｂ１′がｂ相に対して１８０度の位相角を持って現れる。第２回線側は、平常時における第１回線のｂ相の電流Ｉｂ１，Ｉｂ１′が平常時における第２回線のｂ相の電流Ｉｂ２，Ｉｂ２′に加算された電流値で現れる。この不平衡電流により、残留電流Ｉｘ２，Ｉｘ２′には、ｂ相の位相と同じ位相の第１回線のｂ相の電流Ｉｂ１，Ｉｂ１′と同じ値の電流が現れる。
【００３８】
図６にこの位相特性の変化により断線条件を判定する位相特性を示す。この図は、電流または電圧の位相特性が、実線の円の内側に影を付けたものではその円の内側にある時、円の外側に影を付けたものではその外側にある時は、断線の条件となる事故であることを示す。そして、電流または電圧の位相特性により断線と判定する条件として、（イ）各相の電流がＩ以下の不足電流であること（図６ａ）、（ロ）各相の両端の差電流がＩ以下であること（図６ｂ）、（ハ）両端の残留電流がＩ以上で不平衡な状態であること（図６ｃ）、（ニ）他の事故として各相の電圧がＶ以下の不足電圧（２７）、または零相電圧がＶｏ以上の地絡事故（６４Ｖ）（図６ｄ，図６ｅ）ではないことを示す。
【００３９】
このような位相特性の変化を検出して、図６に示す判定条件を全て満足した場合、図２の判定シーケンスに従って断線と判定し、断線保護継電器１ａ，１ｂまたは断線保護継電器１ｃ，１ｄは「遮断器開放信号」を出力して、その回線の遮断器３３１，３４１または遮断器３３２，３４２を開放して電力の供給を停止する。
【００４０】
以下、第１回線側のｂ相の１線断線事故時の断線保護継電器１ａと断線保護継電器１ｃの動作を説明する。断線のある第１回線側の断線保護継電器１ａは、上記した図５（２）の位相特性図の状態になり、上記した１回線運用時の断線保護継電器１ａと同じ動作をして、図６に示す判定条件の（イ）Ｉｂ１が不足電流、（ロ）差電流Ｉｄａ，Ｉｄｂ，Ｉｄｃがない、（ハ）残留電流Ｉｘ，Ｉｘ′がある不平衡状態、（ニ）不足電圧でなく、地絡でもない、ことにより、ｂ相の１線断線を図２のシーケンスにより検出して該当の遮断器３３１を開放する。
【００４１】
第２回線側の断線保護継電器１ｃは、図６の判定条件で、（イ）の不足電流が検出されないため断線を検出しない。このため該当の遮断器３３２は、開放されない。
【００４２】
同様に、相手端子の断線保護継電器１ｂ，１ｄも、断線保護継電器１ａ，１ｃと同じ動作を行い、第１回線の断線保護継電器１ｂは、断線を検出して該当の遮断器３４１を開放し、第２回線の断線保護継電器１ｄは、断線を検出せず該当の遮断器３４２を開放しない。
【００４３】
以上、本実施の形態によれば、各相の電流値と残留電流の変化と、断線以外の他の事故である各相の電圧や零相電圧の変化を監視して、予め決められた整定値の条件を満たすことによって断線と判定することにより、該当する遮断器を開放することができる。
【００４４】
特に、電流差動式保護継電器により各相の差電流を判定条件に組み込むことによって、既存の構成を利用して精度の高い断線検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による断線保護継電器の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態による断線保護継電器のシーケンス図である。
【図３】本発明の実施の形態による断線保護継電器の１回線系統への接続状態を示す系統図である。
【図４】本発明の実施の形態による断線保護継電器の２回線系統への接続状態を示す系統図である。
【図５】本発明の実施の形態による断線保護継電器の２回線系統での位相特性図である。
【図６】本発明の実施の形態による断線保護継電器の断線判定用位相特性図である。
【図７】従来の電力系統における保護継電装置の接続状態の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態による断線保護継電器の１回線系統への接続状態を示す位相特性図である。
【符号の説明】
【００４６】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 断線保護継電器
１１ 入力変換部
１２ 送受信部
１３ 電流演算部
１４ 差電流演算部
１５ 動作判定部
１６ 事故検出部
１７ 時限継電器
１８ 運用回線判定部
３１ 電源
３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２１ａ，・・・，３２２ｃ 送電線
３３，３４，３３１，３３２，３４１，３４２ 遮断器
３５，３６，３５１，３５２，３６１，３６２ 変流器
３７ 変圧器
３８ 負荷側系統
３９，４０ 接地変圧器
４１，４２ 伝送路
１１１ フィルタ回路
１１２ サンプルホールド回路
１１３ Ａ／Ｄ変換回路
１１４ 電流信号入力処理手段
１１５ サンプリング信号発生回路
１１６ 電流データファイル
Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｘ，Ｉａ′，Ｉｂ′，Ｉｃ′，Ｉｘ′ 電流
Ｉｄａ，Ｉｄｂ，Ｉｄｃ 差電流
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の送配電線の各端子に設けられ、測定したディジタル信号の電流値により、各端子間で相互に伝送し合い保護を行う電流差動式の断線保護継電器であって、
送配電線に装備された遮断器の開閉状態を入力して、１回線運用状態か、２回線運用状態かを判定する運用回線判定部と、
測定した自端子の各相の電流値と、伝送路を介して受信した相手端子の各相の電流値とに基づき、断線相の条件の判定を行う電流演算部と、
前記運用回線判定部によって判定された回線の運用状態と、前記自端子の電流値と相手端子の電流値から演算した各相の差電流の値と、測定した自端子の残留電流の値と、伝送路を介して受信した相手端子の残留電流の値とに基づいて断線の条件を判定する差電流演算部と、
前記電流演算部における断線相の条件の判定と、前記差電流演算部における断線の条件の判定とに基づいて断線検出信号を出力する動作判定部と、
を備えたことを特徴とする断線保護継電器。
【請求項２】
前記電流演算部における断線相の条件の判定は、前記自端子と相手端子の各相の電流値が共に整定値以下である場合に、断線相の条件を備えるものと判定し、
前記差電流演算部における断線の条件の判定は、１回線運用状態の場合は、前記自端子と相手端子の各相における差電流の値が整定値以下である場合に断線の条件を備えるものと判定し、２回線運用状態の場合は、前記自端子と相手端子の各相における差電流の値が整定値以下であって、前記自端子と相手端子の残留電流の値が共に整定値以上である場合に断線の条件を備えるものと判定することを特徴とする請求項１記載の断線保護継電器。
【請求項３】
測定した自端子の電圧値に基づいて、不足電圧および地絡過電圧による送配電線の事故を検出する事故検出部を備え、
前記動作判定部は、前記電流演算部による断線相の条件と、前記差電流演算部による断線の条件と、前記事故検出部により事故を検出していない条件とに基づいて、断線検出信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の断線保護継電器。
【請求項４】
電力系統の送配電線の各端子に配した電流差動式保護継電器を用い、各端子における電流値を測定して相互に電流値データの伝送を行うことで、送配電線の断線を検出する断線検出方法であって、
送配電線に装備された遮断器の開閉状態を入力して、１回線運用状態か、２回線運用状態かの運用状態を判定するステップと、
測定した自端子の各相の電流値と、伝送路を介して受信した相手端子の各相の電流値とに基づき、断線相の条件の判定を行うステップと、
前記運用状態と、前記自端子の電流値と相手端子の電流値から演算した各相の差電流の値と、測定した自端子の残留電流の値と、伝送路を介して受信した相手端子の残留電流の値とに基づいて断線の条件を判定するステップと、
前記断線相の条件の判定結果と、前記断線の条件の判定結果とに基づいて断線検出信号を出力するステップと、
を含むことを特徴とする電流差動式保護継電器を用いた断線検出方法。
【請求項１】
電力系統の送配電線の各端子に設けられ、測定したディジタル信号の電流値により、各端子間で相互に伝送し合い保護を行う電流差動式の断線保護継電器であって、
送配電線に装備された遮断器の開閉状態を入力して、１回線運用状態か、２回線運用状態かを判定する運用回線判定部と、
測定した自端子の各相の電流値と、伝送路を介して受信した相手端子の各相の電流値とに基づき、断線相の条件の判定を行う電流演算部と、
前記運用回線判定部によって判定された回線の運用状態と、前記自端子の電流値と相手端子の電流値から演算した各相の差電流の値と、測定した自端子の残留電流の値と、伝送路を介して受信した相手端子の残留電流の値とに基づいて断線の条件を判定する差電流演算部と、
前記電流演算部における断線相の条件の判定と、前記差電流演算部における断線の条件の判定とに基づいて断線検出信号を出力する動作判定部と、
を備えたことを特徴とする断線保護継電器。
【請求項２】
前記電流演算部における断線相の条件の判定は、前記自端子と相手端子の各相の電流値が共に整定値以下である場合に、断線相の条件を備えるものと判定し、
前記差電流演算部における断線の条件の判定は、１回線運用状態の場合は、前記自端子と相手端子の各相における差電流の値が整定値以下である場合に断線の条件を備えるものと判定し、２回線運用状態の場合は、前記自端子と相手端子の各相における差電流の値が整定値以下であって、前記自端子と相手端子の残留電流の値が共に整定値以上である場合に断線の条件を備えるものと判定することを特徴とする請求項１記載の断線保護継電器。
【請求項３】
測定した自端子の電圧値に基づいて、不足電圧および地絡過電圧による送配電線の事故を検出する事故検出部を備え、
前記動作判定部は、前記電流演算部による断線相の条件と、前記差電流演算部による断線の条件と、前記事故検出部により事故を検出していない条件とに基づいて、断線検出信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の断線保護継電器。
【請求項４】
電力系統の送配電線の各端子に配した電流差動式保護継電器を用い、各端子における電流値を測定して相互に電流値データの伝送を行うことで、送配電線の断線を検出する断線検出方法であって、
送配電線に装備された遮断器の開閉状態を入力して、１回線運用状態か、２回線運用状態かの運用状態を判定するステップと、
測定した自端子の各相の電流値と、伝送路を介して受信した相手端子の各相の電流値とに基づき、断線相の条件の判定を行うステップと、
前記運用状態と、前記自端子の電流値と相手端子の電流値から演算した各相の差電流の値と、測定した自端子の残留電流の値と、伝送路を介して受信した相手端子の残留電流の値とに基づいて断線の条件を判定するステップと、
前記断線相の条件の判定結果と、前記断線の条件の判定結果とに基づいて断線検出信号を出力するステップと、
を含むことを特徴とする電流差動式保護継電器を用いた断線検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１３１０１６（Ｐ２００９−１３１０１６Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０２２９８（Ｐ２００７−３０２２９８）
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【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２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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