JP2008160910A - 保護継電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平衡２回線送電線に発生した地絡事故または短絡事故の事故除去時間を大幅に短縮することができる保護継電装置を提供する。
【解決手段】電源端側の母線と対向端側の対向端母線との間に敷設された自回線１Ｌおよび他回線２Ｌからなる平衡２回線送電線の自回線１Ｌの電源端側に設置される第１の電源端地絡方向継電装置１０₁は、健全回線の遮断器情報である第２の接点信号Ｓ_C2と、事故回線の事故電流である第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量｜ΔＩ₀₁｜および健全回線の事故電流である第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量｜ΔＩ₀₂｜の比率｜ΔＩ₀₁｜／｜ΔＩ₀₂｜とに基づいて、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における地絡事故により遮断されたと判定すると、第１のトリップ信号Ｓ₁を瞬時に発生するトリップ信号発生回路３０を具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、保護継電装置に関し、特に、平衡２回線送電線において使用するのに好適な保護継電装置に関する。

一般に、電力系統における地絡事故時の保護に用いられている地絡方向継電装置（ＤＧ）は、自回線（地絡方向継電装置が設置された送電線）の電気量（零相電圧Ｖ₀および零相電流Ｉ₀）の大きさおよび方向に基づいて地絡事故発生を判定するものであり、事故区間を判定させるために、対向端（非電源端）背後の送電線に設置された他の地絡方向継電装置と時限協調（０．４ｓ〜０．５ｓの積上げ）をとっている。
そのため、電源端側に設置された地絡方向継電装置では、以下に説明するように、事故除去時間が長くなるので、地絡方向継電装置は平衡２回線送電線においては後備保護として用いられ、保護区間内の地絡事故によって瞬時に動作する別方式の主保護継電装置を別に設置することにより、事故除去時間の短縮を図っている。

図２１に示すように、電源１（零相電源）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）に地絡方向継電装置（以下、「第１および第２の電源端地絡方向継電装置９１０₁，９１０₂」と称する。）がそれぞれ設置されており、自回線１Ｌおよび他回線２Ｌの対向端側（母線と反対側）にも地絡方向継電装置（以下、「第１および第２の対向端地絡方向継電装置９２０₁，９２０₂」と称する。）がそれぞれ設置されているとする。

第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁は、母線に設けられた第１の接地形計器用変圧器（ＥＶＴ）２₁から入力される電源端零相電圧Ｖ_0aと自回線１Ｌの電源端側に設置された第１の零相変流器（ＺＣＴ）３₁から入力される第１の零相電流Ｉ₀₁とに基づいて自回線１Ｌにおける地絡事故発生を検出すると、自回線１Ｌの電源端側に設置された第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の電源端地絡方向継電装置９１０₂は、第１の接地形計器用変圧器２₁から入力される電源端零相電圧Ｖ_0aと他回線２Ｌに設置された第２の零相変流器３₂から入力される第２の零相電流Ｉ₀₂とに基づいて他回線２Ｌにおける地絡事故発生を検出すると、他回線２Ｌの電源端側に設置された第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。

第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁は、対向端側の母線（以下、「対向端母線」と称する。）に設けられた第２の接地形計器用変圧器２₂から入力される対向端零相電圧Ｖ_0bと自回線１Ｌの対向端側に設置された第３の零相変流器３₃から入力される第３の零相電流Ｉ₀₃とに基づいて自回線１Ｌにおける地絡事故発生を検出すると、自回線１Ｌの対向端側に設置された第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の対向端地絡方向継電装置９２０₂は、第２の接地形計器用変圧器２₂から入力される対向端零相電圧Ｖ_0bと他回線２Ｌの対向端側に設置された第４の零相変流器３₄から入力される第４の零相電流Ｉ₀₄とに基づいて他回線２Ｌにおける地絡事故発生を検出すると、他回線２Ｌの対向端側に設置された第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。

第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁は、第１のトリップ信号Ｓ₁を発生するために、図２２に示すようなトリップ信号発生回路９３０を具備する。
ここで、トリップ信号発生回路９３０は、リレー判定回路９３１と、第１乃至第３の遅延回路（タイマー）９３２₁〜９３２₃と、論理積回路９３３と、論理和回路９３４とを備える。

リレー判定回路９３１は、第１の零相電流Ｉ₀₁の大きさと電源端零相電圧Ｖ_0aおよび第１の零相電流Ｉ₀₁の位相関係とに基づいて自回線１Ｌに発生した地絡事故を検出すると、ハイレベルの出力信号を出力する。
第１の遅延回路９３２₁は、第１の地絡過電圧継電装置（ＯＶＧ）５₁から入力される第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1を第１の時限協調時間Ｔ１₁（＝５００ｍｓ）だけ遅延する。ここで、第１の地絡過電圧継電装置５₁は、第１の接地形計器用変圧器２₁から入力される電源端零相電圧Ｖ_0aの大きさが整定値以上になるとハイレベルの第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1を出力する。
論理積回路９３３は、リレー判定回路９３１の出力信号と第１の遅延回路９３２₁によって第１の時限協調時間Ｔ１₁だけ遅延された第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1との論理積をとる。
第２の遅延回路９３２₂は、論理積回路９３３の出力信号を第２の時限協調時間Ｔ２₁（＝８００ｍｓ）だけ遅延する。ここで、第２の時限協調時間Ｔ２₁は、自回線１Ｌの対向端背後の送電線に設置された他の地絡方向継電装置（不図示）との時限協調のために設定される。また、第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁の動作時限Ｔ_DG1は第１の時限協調時間Ｔ１₁と第２の時限協調時間Ｔ２₁との合計時間（＝５００ｍｓ＋８００ｓｍ＝１．３ｓ）となる。
第３の遅延回路９３２₃は、第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1をＯＶＧ遮断時間Ｔ３₁だけ遅延する。ここで、ＯＶＧ遮断時間Ｔ３₁は、第１の地絡過電圧継電装置５₁の動作だけで第１の遮断器４₁を遮断させるために設定される。
論理和回路９３４は、第２の遅延回路９３２₂の出力信号と第３の遅延回路９３２₃の出力信号との論理和をとる。

第２の電源端地絡方向継電装置９１０₂は、上述したトリップ信号発生回路９３０と同様の構成のトリップ信号発生回路（不図示）を具備する。

第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁は、第３のトリップ信号Ｓ₃を発生するために、図２３に示すようなトリップ信号発生回路９４０を具備する。
ここで、トリップ信号発生回路９４０は、リレー判定回路９４１と、第１乃至第３の遅延回路（タイマー）９４２₁〜９４２₃と、論理積回路９４３と、論理和回路９４４とを備える。

リレー判定回路９４１は、第３の零相電流Ｉ₀₃の大きさと対向端零相電圧Ｖ_0bおよび第３の零相電流Ｉ₀₃の位相関係とに基づいて自回線１Ｌに発生した地絡事故を検出すると、ハイレベルの出力信号を出力する。
第１の遅延回路９４２₁は、第２の地絡過電圧継電装置５₂から入力される第２のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG2を第１の時限協調時間Ｔ１₃（＝５００ｍｓ）だけ遅延する。ここで、第２の地絡過電圧継電装置５₂は、第２の接地形計器用変圧器２₂から入力される対向端零相電圧Ｖ_0bの大きさが整定値以上になるとハイレベルの第２のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG2を出力する。
論理積回路９４３は、リレー判定回路９４１の出力信号と第１の遅延回路９４２₁によって第１の時限協調時間Ｔ１₃だけ遅延された第２のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG2との論理積をとる。
第２の遅延回路９４２₂は、論理積回路９４３の出力信号を第２の時限協調時間Ｔ２₃（＝４００ｍｓ）だけ遅延する。ここで、図２２に示した第２の遅延回路９３２₂において設定された第２の時限協調時間Ｔ２₁（＝８００ｍｓ）は、時限協調のために、図２３に示した第２の遅延回路９４２₂において設定される第２の時限協調時間Ｔ２₃（＝４００ｍｓ）よりも大きくなるように設定される（Ｔ２₁＞Ｔ２₃）。また、第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁の動作時限Ｔ_DG3は第１の時限協調時間Ｔ１₃と第２の時限協調時間Ｔ２₃との合計時間（＝５００ｍｓ＋４００ｍｓ＝９００ｍｓ）となる。
第３の遅延回路９４２₃は、第２のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG2をＯＶＧ遮断時間Ｔ３₃だけ遅延する。ここで、ＯＶＧ遮断時間Ｔ３₃は、第２の地絡過電圧継電装置５₂の動作だけで第３の遮断器４₃を遮断させるために設定される。
論理和回路９４４は、第２の遅延回路９４２₂の出力信号と第３の遅延回路９４２₃の出力信号との論理和をとる。

第２の対向端地絡方向継電装置９２０₂は、上述したトリップ信号発生回路９４０と同様の構成のトリップ信号発生回路（不図示）を具備する。

自回線１Ｌの対向端側において図２４に示す時刻ｔ₀に地絡事故が発生したとすると、事故電流（零相電流Ｉ₀）は図２１に破線の矢印で示すように事故点に向かって流れるため、零相電流（第１乃至第３の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃）の向きが動作方向（内部方向＝＋方向）と同じである第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁、第２の電源端地絡方向継電装置９１０₂および第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁が動作する。

第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁の動作時限Ｔ_DG3は第１および第２の電源端地絡方向継電装置９１０₁，９１０₂の動作時限Ｔ_DG1，Ｔ_DG2よりも短いため、まず、第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁から出力される第３のトリップ信号Ｓ₃によって第３の遮断器４₃が遮断される。このとき、第３の遮断器４₃は、図２４に示すように、事故発生時刻ｔ₀から第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および動作時限Ｔ_DG3（＝９００ｍｓ）と第３の遮断器４₃の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）との合計時間（＝５０ｍｓ＋９００ｍｓ＋５０ｍｓ＝１ｓ）だけ経過した時刻ｔ₃に完全に遮断される。

時刻ｔ₃に第３の遮断器４₃が完全に遮断されると、事故電流は自回線１Ｌの電源端から事故点に向かってのみ流れるため（すなわち、図２４に示すように第１の零相電流Ｉ₀₁のみが流れるため）、第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁のみが動作を続けて、第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁から出力される第１のトリップ信号Ｓ₁によって第１の遮断器４₁が遮断される。このとき、第１の遮断器４₁は、事故発生時刻ｔ₀から第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および動作時限Ｔ_DG1（＝１．３ｓ）と第１の遮断器４₁の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）との合計時間（＝５０ｍｓ＋１．３ｓ＋５０ｍｓ＝１．４ｓ）だけ経過した時刻ｔ₅に完全に遮断される。

また、自回線１Ｌの電源端側において図２５に示す時刻ｔ₀に地絡事故が発生したとすると、事故電流のほとんどは第１の零相変流器３₁を流れる第１の零相電流Ｉ₀₁であるため、第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁が動作して、第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁から出力される第１のトリップ信号Ｓ₁によって第１の遮断器４₁が遮断される。このとき、第１の遮断器４₁は、事故発生時刻ｔ₀から第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および動作時限Ｔ_DG1（＝１．３ｓ）と第１の遮断器４₁の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）との合計時間（＝５０ｍｓ＋１．３ｓ＋５０ｍｓ＝１．４ｓ）だけ経過した時刻ｔ₅に完全に遮断される。

時刻ｔ₅に第１の遮断器４₁が完全に遮断されると事故電流は他回線２Ｌの電源端から対向端母線を介して自回線１Ｌの対向端に回り込んで事故点に流れるため、第２の電源端地絡方向継電装置９１０₂および第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁が動作するが、動作時限Ｔ_DG3が短い方である第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁から出力される第３のトリップ信号Ｓ₃によって第３の遮断器４₃が遮断される。このとき、第３の遮断器４₃は、時刻ｔ₅から第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および第２の時限協調時間Ｔ２₃（＝４００ｍｓ）と第３の遮断器４₃の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）との合計時間（＝５０ｍｓ＋４００ｍｓ＋５０ｍｓ＝５００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ₈に完全に遮断される。

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。
特開平５−７６１３４号公報

しかしながら、上述した第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁では、自回線１Ｌの対向端において地絡事故が発生した場合に第１の遮断器４₁は事故発生時刻ｔ₀からリレー判定時間Ｔ_RY、動作時限Ｔ_DG1および遮断器遮断時間Ｔ_CBの合計時間だけ経過した時刻ｔ₅に遮断され（図２４参照）、また、上述した第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁では、自回線１Ｌの電源端において地絡事故が発生した場合に第３の遮断器４₃は時刻ｔ₅からリレー判定時間Ｔ_RY、第２の時限協調時間Ｔ２₃および遮断器遮断時間Ｔ_CBの合計時間だけ経過した時刻ｔ₈に遮断されるため（図２５参照）、地絡事故を除去するのに時間を要し、設備に悪影響を与えるという問題がある。

同様の問題は、短絡方向継電装置を電源端および対向端にそれぞれ設置して短絡事故から平衡２回線送電線を保護する場合、地絡過電流継電装置を電源端に設置するとともに地絡方向継電装置を対向端に設置して地絡事故から平衡２回線送電線を保護する場合や、過電流継電装置を電源端に設置するとともに短絡方向継電装置を対向端に設置して短絡事故から平衡２回線送電線を保護する場合にも生じる。

上記特許文献１記載の保護継電装置では、自回線１Ｌの第２の保護区間における事故発生時に事故除去時間を短縮することはできるが、対向端子（電源端または対向端）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。

本発明の目的は、平衡２回線送電線に発生した地絡事故または短絡事故の事故除去時間を大幅に短縮することができる保護継電装置を提供することにある。

本発明の保護継電装置は、電源端側の母線と対向端側の対向端母線との間に敷設された自回線（１Ｌ）および他回線（２Ｌ）からなる平衡２回線送電線の該自回線の電源端側または対向端側に設置される保護継電装置（１０₁；２０₁；２１０₁）であって、前記自回線および前記他回線のうちの一方である健全回線の遮断器情報、該自回線および該他回線のうちの他方である事故回線の事故電流の増加量、前記健全回線の事故電流の減少量、および該事故回線の事故電流の増加量と該健全回線の事故電流の減少量との比率に基づいて該事故回線における事故発生を検出すると、前記保護継電装置の動作時限よりも早くトリップ信号を発生する手段を具備することを特徴とする。
ここで、前記保護継電装置が、前記自回線における地絡事故の発生を検出すると、該自回線の電源端側または対向端側に設けられた自回線遮断器（４₁；４₃）を遮断するためのトリップ信号（Ｓ₁；Ｓ₃）を発生するトリップ信号発生回路（３０；４０；２３０）を具備し、該トリップ信号発生回路が、前記自回線の電源端側または対向端側を流れる自回線事故電流（Ｉ₀₁；Ｉ₀₃）の増加量（ΔＩ₀₁；ΔＩ₀₃）、前記他回線の電源端側または対向端側を流れる他回線事故電流（Ｉ₀₂；Ｉ₀₄）の減少量（ΔＩ₀₂；ΔＩ₀₄）、および該自回線事故電流の増加量と該他回線事故電流の減少量との比率（ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂；ΔＩ₀₃／ΔＩ₀₄）に基づいて該自回線における地絡事故を検出すると、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生するトリップ信号発生手段を備えてもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記自回線事故電流の増加量が第１の閾値（Ｋ₁；Ｍ₁）以上であり、かつ、前記他回線事故電流の減少量が第２の閾値（Ｋ₂；Ｍ₂）以上であり、かつ、該自回線事故電流の増加量と該他回線事故電流の減少量との比率が第３の閾値（Ｋ₃；Ｍ₃）よりも大きく第４の閾値（Ｋ₄；Ｍ₄）よりも小さい場合に、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生してもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の電源端側または対向端側に設置された隣回線遮断器（４₂；４₄）が遮断されていないことを条件に、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生してもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記自回線事故電流の増加量、前記他回線事故電流の減少量および該自回線事故電流の増加量と該他回線事故電流の減少量との比率を求め、該求めた自回線事故電流の増加量が前記第１の閾値以上であり、かつ、該求めた他回線事故電流の減少量が前記第２の閾値以上であり、かつ、該求めた自回線事故電流の増加量と他回線事故電流の減少量との比率が前記第３の閾値よりも大きく前記第４の閾値よりも小さいと出力信号を出力する自回線事故判定回路（３５；４５；２３５）と、該自回線事故判定回路の出力信号と前記隣回線遮断器から入力される接点信号（Ｓ_C2；Ｓ_C4）との論理積をとる論理積回路（３３₃；４３₃；２３３₃）とを備えてもよい。
前記第１および第２の閾値が、前記自回線事故電流および前記他回線事故電流の検出可能な最小値の３倍以上の値であり、前記第３のおよび第４の閾値が、前記自回線の対向端の変流器誤差、リレー誤差および線路定数誤差を含む誤差に応じて定められてもよい。
前記自回事故電流が、前記自回線に地絡事故が発生したときに該自回線の電源端側または対向端を流れる零相電流（Ｉ₀₁；Ｉ₀₃）であり、前記他回事故電流が、前記自回線に地絡事故が発生したときに該他回線の電源端側または対向端を流れる他の零相電流（Ｉ₀₂；Ｉ₀₄）であってもよい。
前記自回線の対向端側に設置される前記保護継電装置（２０₁）の前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の対向端側に設置される前記他の保護継電装置（２０₂）が不動作であることを条件に、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生してもよい。
前記他回線の電源端または対向端側に設置される他の保護継電装置（１０₂；２０₂；２１０₂）が、前記保護継電装置と同じ構成を有しかつ一体に構成されていてもよい。
また、本発明の保護継電装置は、電源端側の母線と対向端側の対向端母線との間に敷設された自回線（１Ｌ）および他回線（２Ｌ）からなる平衡２回線送電線の該自回線の電源端側または対向端側に設置される保護継電装置（１１０₁；１２０₁；３１０₁）であって、前記自回線および前記他回線のうちの一方である健全回線の遮断器情報、該自回線および該他回線のうちの他方である事故回線の事故電流の増加量、および前記健全回線の事故電流の減少量に基づいて該事故回線における事故発生を検出すると、トリップ信号を瞬時に発生する手段を具備することを特徴とする。
ここで、前記保護継電装置が、前記自回線における短絡事故の発生を検出すると、該自回線の電源端側に設けられた自回線遮断器（４₁；４₃）を遮断するためのトリップ信号（Ｓ₁；Ｓ₃）を発生するトリップ信号発生回路（１３０；１４０；３３０）を具備し、該トリップ信号発生回路が、前記自回線の電源端側を流れる自回線事故電流（Ｉ₁；Ｉ₃）の増加量（ΔＩ₁；ΔＩ₃）および前記他回線の電源端側を流れる他回線事故電流（Ｉ₂；Ｉ₄）の減少量（ΔＩ₂；ΔＩ₄）に基づいて該自回線における短絡事故を検出すると、前記トリップ信号を瞬時に発生するトリップ信号発生手段を備えてもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記自回線事故電流の増加量が第１の閾値（Ｌ₁；Ｎ₁）以上であり、かつ、前記他回線事故電流の減少量が第２の閾値（Ｌ₂；Ｎ₂）以上である場合に、前記トリップ信号を瞬時に発生してもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の電源端側に設置された隣回線遮断器（４₂；４₄）が遮断されていないことを条件に、前記トリップ信号を瞬時に発生してもよい。
前記トリップ信号発生手段が、前記自回線事故電流の増加量および前記他回線事故電流の減少量を求め、該求めた自回線事故電流の増加量が前記第１の閾値以上であり、かつ、該求めた他回線事故電流の減少量が前記第２の閾値以上であると出力信号を出力する自回線事故判定回路（１３５；１４５；３３５）と、該自回線事故判定回路の出力信号と前記隣回線遮断器から入力される接点信号（Ｓ_C2；Ｓ_C4）との論理積をとる論理積回路（１３３；１４３；３３３）とを備えてもよい。
前記第１および第２の閾値が、前記自回線事故電流および前記他回線事故電流の検出可能な最小値の３倍以上の値であってもよい。
前記自回事故電流が、前記自回線に短絡事故が発生したときに該自回線の電源端側または対向端を流れる短絡電流（Ｉ₁；Ｉ₃）であり、前記他回事故電流が、前記自回線に短絡事故が発生したときに該他回線の電源端側または対向端を流れる他の短絡電流（Ｉ₂；Ｉ₄）であってもよい。
前記自回線の対向端側に設置される前記保護継電装置（１２０₁）の前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の対向端側に設置される前記他の保護継電装置（１２０₂）が不動作であることを条件に、前記トリップ信号を瞬時に発生してもよい。
前記他回線の電源端または対向端側に設置される他の保護継電装置（１１０₂；１２０₂；３１０₂）が、前記保護継電装置と同じ構成を有しかつ一体に構成されていてもよい。

本発明の保護継電装置は、以下に示す効果を奏する。
（１）健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量、健全回線の事故電流の減少量、および事故回線の事故電流の増加量と健全回線の事故電流の減少量との比率に基づいて事故回線における事故発生を検出すると動作時限よりも早くトリップ信号を発生し、または、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量および健全回線の事故電流の減少量に基づいて事故回線における事故発生を検出するとトリップ信号を瞬時に発生するので、事故除去時間を大幅に短縮することができる。
（２）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。
（３）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。

上記の目的を、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量、健全回線の事故電流の減少量、および事故回線の事故電流の増加量と健全回線の事故電流の減少量との比率に基づいて事故回線における事故発生を検出すると動作時限よりも早くトリップ信号を発生するか、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量および健全回線の事故電流の減少量に基づいて事故回線における事故発生を検出するとトリップ信号を瞬時に発生することにより実現した。

以下、本発明の保護継電装置の実施例について、図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施例による保護継電装置は、平衡２回線送電線の電源端側または対向に設置される地絡方向継電装置であって、地絡事故発生時には平衡２回線送電線の一方の端子（電源端または対向端）側では他方の端子（対向端または電源端）側に設置された遮断器の遮断時に事故回線の事故電流（零相電流）の増加量と健全回線の事故電流（零相電流）の減少量とが同じになることに着目し、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量、健全回線の事故電流の減少量、および事故回線の事故電流の増加量と健全回線の事故電流の減少量との比率に基づいて事故回線における事故発生を検出すると、地絡方向継電装置の動作時限よりも早くトリップ信号を発生することを特徴とする。

したがって、図１に示す第１の電源端地絡方向継電装置１０₁（本発明の第１の実施例による保護継電装置）は、健全回線である他回線２Ｌの電源端側に設置された第２の遮断器４₂が遮断されておらず、かつ、次式に示す自回線事故判定条件が満たされると、第１の電源端地絡方向継電装置１０₁の動作時限Ｔ_DG1（＝１．３ｓ）よりも短くなるように整定された自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₁（＝１００ｍｓ）で第１のトリップ信号Ｓ₁を発生する機能を備えている点で、図２１に示した従来の第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁と相違する。（＝１．３ｓ）
ΔＩ₀₁≧Ｋ₁
ΔＩ₀₂≧Ｋ₂
Ｋ₃＜ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂＜Ｋ₄
ここで、第１および第２の閾値Ｋ₁，Ｋ₂は、第１および第２の零相電流Ｉ₀₁，Ｉ₀₂の検出可能な最小値の３倍以上とする。たとえば、第１および第２の零相電流Ｉ₀₁，Ｉ₀₂の検出可能な最小値が２．５ｍＡの場合には、７．５ｍＡとする。
また、第３および第４の閾値Ｋ₃，Ｋ₄は、自回線１Ｌの対向端の変流器誤差（ＣＴ誤差）、リレー誤差および線路定数誤差などの誤差に応じて定められる。たとえば、この誤差を±１０％とする場合には、Ｋ₃＝０．９／１．１=０．８１およびＫ₄＝１．１／０．９=１．２３とし、この誤差を±１５％とする場合には、Ｋ₃＝０．８５／１．１５=０．７３およびＫ₄＝１．１５／０．８５=１．３６とする。

すなわち、第１の電源端地絡方向継電装置１０₁は、第２の遮断器４₂から入力される第２の接点信号Ｓ_C2がハイレベルであり（第２の遮断器４₂が遮断されていないことを示す。）、かつ、第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁が第１の閾値Ｋ₁以上であり、かつ、第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂が第２の閾値Ｋ₂以上であり、かつ、第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁を第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂で割った値ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂（比率Ｉ₀₁／ΔＩ₀₂）が第３の閾値Ｋ₃よりも大きくて第４の閾値Ｋ₄よりも小さいことを条件に、自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₁で第１のトリップ信号Ｓ₁を発生する。
なお、自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₁は、自回線事故判定時の誤動作防止のために設定され、１００ｍｓ程度とされる。

これを実現するために、第１の電源端地絡方向継電装置１０₁は、図２２に示したトリップ信号発生回路９２０の代わりに、図２に示すトリップ信号発生回路３０を具備する。

トリップ信号発生回路３０は、図２に示すように、リレー判定回路３１と、第１乃至第４の遅延回路（タイマー）３２₁〜３２₄と、第１乃至第４の論理積回路３３₁〜３３₄と、論理和回路３４と、自回線事故判定回路３５とを備える。

リレー判定回路３１は、図２２に示したリレー判定回路９３１と同様に、第１の零相電流Ｉ₀₁の大きさと電源端零相電圧Ｖ_0aおよび第１の零相電流Ｉ₀₁の位相関係とに基づいて自回線１Ｌに発生した地絡事故を検出すると、ハイレベルの出力信号を出力する。
第１の遅延回路３２₁は、図２２に示した第１の遅延回路９３２₁と同様に、第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1を第１の時限協調時間Ｔ１₁だけ遅延する。
第１の論理積回路３３₁は、図２２に示した論理積回路９３３と同様に、リレー判定回路３１の出力信号と第１の遅延回路３２₁によって第１の時限協調時間Ｔ１₁だけ遅延された第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1との論理積をとる。
第２の遅延回路３２₂は、図２２に示した第２の遅延回路９３２₂と同様に、第１の論理積回路３３₁の出力信号を第２の時限協調時間Ｔ２₁だけ遅延する。
第３の遅延回路３２₃は、図２２に示した第３の遅延回路９３２₃と同様に、第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1をＯＶＧ遮断時間Ｔ３₁だけ遅延する。
第２の論理積回路３３₂は、リレー判定回路３１が地絡事故を検出していないとき（第１の電源端地絡方向継電装置１０₁が動作していないとき）に第１のトリップ信号Ｓ₁が誤って自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₁で出力されないようにするためのものであり、リレー判定回路３１の出力信号と第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1との論理積をとる。
自回線事故判定回路３５は、第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁、第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂および第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁と第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂との比率ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂を求め、求めた第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁が第１の閾値Ｋ₁以上で、かつ、求めた第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂が第２の閾値Ｋ₂以上で、かつ、求めた比率ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂が第３の閾値Ｋ₃よりも大きくて第４の閾値Ｋ₄よりも小さいとハイレベルの出力信号を出力する。
第３の論理積回路３３₃は、自回線事故判定回路３５の出力信号と第２の接点信号Ｓ_C2との論理積をとる。
第４の論理積回路３３₄は、第２の論理積回路３３₂の出力信号と第３の論理積回路３３₃の出力信号との論理積をとる。
第４の遅延回路３２₄は、第４の論理積回路３３₄の出力信号を自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₁だけ遅延する。
論理和回路３４は、第２の遅延回路３２₂の出力信号と第３の遅延回路３２₃の出力信号と第４の遅延回路３２₄の出力信号との論理和をとる。

図１に示す第１の対向端地絡方向継電装置２０₁（本発明の第１の実施例による保護継電装置）は、健全回線である他回線２Ｌの対向端側に設置された第４の遮断器４₄が遮断されておらず、かつ、次式に示す自回線事故判定条件が満たされると、第１の対向端地絡方向継電装置２０₁の動作時限Ｔ_DG3（＝９００ｍｓ）よりも短くなるように整定された自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₃（＝１００ｍｓ）で第３のトリップ信号Ｓ₃を発生する機能を備えている点で、図２１に示した従来の第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁と相違する。
ΔＩ₀₃≧Ｋ₁
ΔＩ₀₄≧Ｋ₂
Ｋ₃＜ΔＩ₀₃／ΔＩ₀₄＜Ｋ₄

すなわち、第１の対向端地絡方向継電装置２０₁は、第４の遮断器４₄から入力される第４の接点信号Ｓ_C4がハイレベルであり（第４の遮断器４₄が遮断されていないことを示す。）、かつ、第３の零相電流Ｉ₀₃の増加量ΔＩ₀₃が第１の閾値Ｋ₁以上であり、かつ、第４の零相電流Ｉ₀₄の減少量ΔＩ₀₄が第２の閾値Ｋ₂以上であり、かつ、第３の零相電流Ｉ₀₃の増加量ΔＩ₀₃を第４の零相電流Ｉ₀₄の減少量ΔＩ₀₄で割った値ΔＩ₀₃／ΔＩ₀₄（比率Ｉ₀₃／ΔＩ₀₄）が第３の閾値Ｋ₃よりも大きくて第４の閾値Ｋ₄よりも小さいことを条件に、自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₃で第３のトリップ信号Ｓ₃を発生する。
なお、自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₃は、自回線事故判定時の誤動作防止のために設定され、１００ｍｓ程度とされる。

これを実現するために、第１の対向端地絡方向継電装置２０₁は、図２３に示したトリップ信号発生回路９４０の代わりに、図３に示すトリップ信号発生回路４０を具備する。

トリップ信号発生回路４０は、図３に示すように、リレー判定回路４１と、第１乃至第４の遅延回路（タイマー）４２₁〜４２₄と、第１乃至第４の論理積回路４３₁〜４３₄と、論理和回路４４と、自回線事故判定回路４５とを備える。

リレー判定回路４１は、図２３に示したリレー判定回路９４１と同様に、第３の零相電流Ｉ₀₃の大きさと対向端零相電圧Ｖ_0bおよび第３の零相電流Ｉ₀₃の位相関係とに基づいて自回線１Ｌに発生した地絡事故を検出すると、ハイレベルの出力信号を出力する。
第１の遅延回路４２₁は、図２３に示した第１の遅延回路９４２₁と同様に、第２のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG2を第１の時限協調時間Ｔ１₃だけ遅延する。
第１の論理積回路４３₁は、図２３に示した論理積回路９４３と同様に、リレー判定回路４１の出力信号と第１の遅延回路４２₁によって第１の時限協調時間Ｔ１₃だけ遅延された第２のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG2との論理積をとる。
第２の遅延回路４２₂は、図２３に示した第２の遅延回路９４２₂と同様に、第１の論理積回路４３₁の出力信号を第２の時限協調時間Ｔ２₃だけ遅延する。
第３の遅延回路４２₃は、図２３に示した第３の遅延回路９４２₃と同様に、第２のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG2をＯＶＧ遮断時間Ｔ３₃だけ遅延する。
第２の論理積回路４３₂は、リレー判定回路４１が地絡事故を検出していないとき（第１の対向端地絡方向継電装置２０₁が動作していないとき）に第３のトリップ信号Ｓ₃が誤って自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₃で出力されないようにするためのものであり、リレー判定回路４１の出力信号と第２のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG2との論理積をとる。
自回線事故判定回路４５は、第３の零相電流Ｉ₀₃の増加量ΔＩ₀₃、第４の零相電流Ｉ₀₄の減少量ΔＩ₀₄および第３の零相電流Ｉ₀₃の増加量ΔＩ₀₃と第４の零相電流Ｉ₀₄の減少量ΔＩ₀₄との比率ΔＩ₀₃／ΔＩ₀₄を求め、求めた第３の零相電流Ｉ₀₃の増加量ΔＩ₀₃が第１の閾値Ｋ₁以上で、かつ、求めた第４の零相電流Ｉ₀₄の減少量ΔＩ₀₄が第２の閾値Ｋ₂以上で、かつ、求めた比率ΔＩ₀₃／ΔＩ₀₄が第３の閾値Ｋ₃よりも大きくて第４の閾値Ｋ₄よりも小さいとハイレベルの出力信号を出力する。
第３の論理積回路４３₃は、自回線事故判定回路４５の出力信号と第４の接点信号Ｓ_C4との論理積をとる。
第４の論理積回路４３₄は、第２の論理積回路４３₂の出力信号と第３の論理積回路４３₃の出力信号との論理積をとる。
第４の遅延回路４２₄は、第４の論理積回路４３₄の出力信号を自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₃だけ遅延する。
論理和回路４４は、第２の遅延回路４２₂の出力信号と第３の遅延回路４２₃の出力信号と第４の遅延回路４２₄の出力信号との論理和をとる。

次に、図１に示す自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生した場合の第１の電源端地絡方向継電装置１０₁および第１の対向端地絡方向継電装置２０₁の動作について説明する。

まず、自回線１Ｌの対向端側において地絡事故が発生した場合について、図４を参照して説明する。

自回線１Ｌの対向端側において時刻ｔ₀に地絡事故が発生すると、零相電流（第１乃至第３の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃）の向きが動作方向（内部方向＝＋方向）と同じである第１の電源端地絡方向継電装置１０₁、第２の電源端地絡方向継電装置１０₂および第１の対向端地絡方向継電装置２０₁が動作する（図２１参照）。

第１の対向端地絡方向継電装置２０₁の動作時限Ｔ_DG3は第１および第２の電源端地絡方向継電装置１０₁，１０₂の動作時限Ｔ_DG1，Ｔ_DG2よりも短いため、まず、第１の対向端地絡方向継電装置２０₁が具備するトリップ信号発生回路４０（図３参照）のリレー判定回路４１が、対向端零相電圧Ｖ_0bと第３の零相電流Ｉ₀₃とに基づいて自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。第２の地絡過電圧継電装置５₂は、対向端零相電圧Ｖ_0bの大きさが整定値以上であると、ハイレベルの第２のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG2を出力する。ハイレベルの第２のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG2は、第１の遅延回路４２₁によって第１の時限協調時間Ｔ１₃だけ遅延されたのちに第１の論理積回路４３₁に入力される。
これにより、第１の論理積回路４３₁の出力信号は、第１の時限協調時間Ｔ１₃経過後にロウレベルからハイレベルになる。第１の論理積回路４３₁のハイレベルの出力信号は、第２の遅延回路４２₂によって第２の時限協調時間Ｔ２₃だけ遅延されたのちに論理和回路４４に入力される。これにより、論理和回路４４の出力信号は、ロウレベルからハイレベルになる。
その結果、第３のトリップ信号Ｓ₃が第１の対向端地絡方向継電装置２０₁から出力されて、第３の遮断器４₃が事故発生時刻ｔ₀から第１の対向端地絡方向継電装置２０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および動作時限Ｔ_DG3（＝９００ｍｓ）と第３の遮断器４₃の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋９００ｍｓ＋５０ｍｓ＝１ｓ）だけ経過した時刻ｔ₃に完全に遮断される。

また、第１の電源端地絡方向継電装置１０₁が具備するトリップ信号発生回路３０（図２参照）のリレー判定回路３１は、電源端零相電圧Ｖ_0aと第１の零相電流Ｉ₀₁とに基づいて自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。第１の地絡過電圧継電装置５₁は、電源端零相電圧Ｖ_0aの大きさが整定値以上であると、ハイレベルの第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1を出力する。これにより、第２の論理積回路３３₂の出力信号は、ロウレベルからハイレベルになる。
しかしながら、地絡事故が発生すると第１および第２の零相電流Ｉ₀₁，Ｉ₀₂は共に増加するため、自回線事故判定回路３５の出力信号はロウレベルのままとなる。したがって、第３の論理積回路３３₃の出力信号もロウレベルのままとなるため、第１のトリップ信号Ｓ₁がトリップ信号発生回路３０から出力されることはない。

時刻ｔ₃において第３の遮断器４₃が完全に遮断されると、事故電流は自回線１Ｌの電源端から事故点に向かってのみ流れるため、第１の零相変流器３₁を流れる第１の零相電流Ｉ₀₁は増加し、第２の零相変流器３₂を流れる第２の零相電流Ｉ₀₂は減少する。このとき、第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁は第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂とほぼ等しくなる。
その結果、第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁が第１の閾値Ｋ₁（＝７．５ｍＡ）以上であり、かつ、第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂が第２の閾値Ｋ₂（＝７．５ｍＡ）以上であり、かつ、第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁と第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂との比率ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂が第３の閾値Ｋ₃（＝０．８１）よりも大きく第４の閾値Ｋ₄（＝１．２３）よりも小さいと、第１の電源端地絡方向継電装置１０₁が具備するトリップ信号発生回路３０の自回線事故判定回路２５は、この地絡事故により第３の遮断器４₃が遮断されたと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第２の遮断器４₂から入力される第２の接点信号Ｓ_C2がハイレベルであると、第３の論理積回路３３₃の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。

その結果、第４の論理積回路３３₄に第２の論理積回路３３₂のハイレベルの出力信号と第３の論理積回路３３₃のハイレベルの出力信号とが入力されるため、第４の論理積回路３３₄の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。第４の論理積回路３３₄のハイレベルの出力信号は、第４の遅延回路３２₄によって自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₁だけ遅延されたのちに論理和回路３４に入力される。これにより、第１のトリップ信号Ｓ₁が、時刻ｔ₃から第１の電源端地絡方向継電装置１０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₁（＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_3aに、第１の遮断器４₁に出力される。

その結果、第１の遮断器４₁は、時刻ｔ_3aから遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_3bに完全に遮断されるので、図４に破線で示した従来の第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁を用いた場合（図２４参照）と比べて、第１の遮断器４₁をｔ₅−ｔ_3b＝Ｔ_DG1−Ｔ_DG3−Ｔ_RY−Ｔ_CB−Ｔ４₁（＝１．３ｓ−９００ｍｓ−５０ｍｓ−５０ｍｓ−１００ｍｓ＝２００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。

なお、短絡優先を考慮する場合には、母線に接続された不足電圧継電装置（不図示）の不動作条件を付加してもよい。この場合には、図２に示したトリップ信号発生回路３０に、不足電圧継電装置の動作を示すハイレベルの不足電圧継電装置動作信号の極性を反転させるインバータ回路を追加し、このインバータ回路の出力信号を第３の論理積回路３３₃に入力させて、自回線事故判定回路３５の出力信号と第２の接点信号Ｓ_C2とこのインバータ回路の出力信号との論理積を第３の論理積回路３３₃にとらせるようにすればよい。

また、第２の電源端地絡方向継電装置１０₂も第１の電源端地絡方向継電装置１０₁と同様に構成することにより、他回線２Ｌの対向端側において地絡事故が発生した場合に、従来の第２の電源端地絡方向継電装置９１０₂と比べて第２の遮断器４₂をＴ_DG2−Ｔ_DG4−Ｔ_RY−Ｔ_CB−Ｔ４₂だけ早く遮断することができる。ここで、Ｔ_DG2は第２の電源端地絡方向継電装置１０₂の動作時限であり、Ｔ_DG4は第２の対向端地絡方向継電装置２０₂の動作時限であり、Ｔ４₂は第２の電源端地絡方向継電装置１０₂の動作時限Ｔ_DG2よりも短くなるように整定された自回線事故判定時誤動作防止時間である。

次に、自回線１Ｌの電源端側において地絡事故が発生した場合について、図５を参照して説明する。

自回線１Ｌの電源端側において時刻ｔ₀に地絡事故が発生すると、事故電流のほとんどは第１の零相変流器３₁を流れる第１の零相電流Ｉ₀₁になるため、第１の電源端地絡方向継電装置１０₁が動作する。

その結果、第１の電源端地絡方向継電装置１０₁が具備するトリップ信号発生回路３０のリレー判定回路３１は、電源端零相電圧Ｖ_0aと第１の零相電流Ｉ₀₁とに基づいて自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。第１の地絡過電圧継電装置５₁は、電源端零相電圧Ｖ_0aの大きさが整定値以上であると、ハイレベルの第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1を出力する。ハイレベルの第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1は、第１の遅延回路３２₁によって第１の時限協調時間Ｔ１₁だけ遅延されたのちに第１の論理積回路３３₁に入力される。
これにより、第１の論理積回路３３₁の出力信号は、第１の時限協調時間Ｔ１₁経過後にロウレベルからハイレベルになる。第１の論理積回路３３₁のハイレベルの出力信号は、第２の遅延回路３２₂によって第２の時限協調時間Ｔ２₁だけ遅延されたのちに論理和回路３４に入力される。これにより、論理和回路３４の出力信号は、ロウレベルからハイレベルになる。
その結果、第１の遮断器４₁は、事故発生時刻ｔ₀から第１の電源端地絡方向継電装置１０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および動作時限Ｔ_DG1（＝１．３ｓ）だけ経過した時刻ｔ₄に第１の電源端地絡方向継電装置１０₁から出力される第１のトリップ信号Ｓ₁によって遮断されるが、第１の遮断器４₁が完全に遮断されるのは、時刻ｔ₄から遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ₅となる。

時刻ｔ₅において第１の遮断器４₁が完全に遮断されると事故電流は他回線２Ｌの電源端から対向端母線を介して自回線１Ｌの対向端に回り込んで事故点に流れるため、第３の零相変流器３₃を流れる第３の零相電流Ｉ₀₃は増加するが、第４の零相変流器３₄を流れる第４の零相電流Ｉ₀₄は減少する（第１乃至第４の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₄は内部方向を正の値とするため、第４の零相電流Ｉ₀₄は外部方向に流れるので負の値となる結果として減少したことになる。）。このとき、第３の零相電流Ｉ₀₃の増加量ΔＩ₀₃は第４の零相電流Ｉ₀₄の減少量ΔＩ₀₄とほぼ等しくなる。
その結果、第３の零相電流Ｉ₀₃の増加量ΔＩ₀₃が第１の閾値Ｋ₁（＝７．５ｍＡ）以上であり、かつ、第４の零相電流Ｉ₀₄の減少量ΔＩ₀₄が第２の閾値Ｋ₂（＝７．５ｍＡ）以上であり、かつ、第３の零相電流Ｉ₀₃の増加量ΔＩ₀₃と第４の零相電流Ｉ₀₄の減少量ΔＩ₀₄との比率ΔＩ₀₃／ΔＩ₀₄が第３の閾値Ｋ₃（＝０．８１）よりも大きく第４の閾値Ｋ₄（＝１．２３）よりも小さいと、第１の対向端地絡方向継電器２０₁が具備するトリップ信号発生回路４０の自回線事故判定回路４５は、この地絡事故により第１の遮断器４₁が遮断されたと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第４の遮断器４₄から入力される第４の接点信号Ｓ_C4がハイレベルであると、第３の論理積回路４３₃の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。

その結果、第４の論理積回路４３₄に第２の論理積回路４３₂のハイレベルの出力信号と第３の論理積回路４３₃のハイレベルの出力信号とが入力されるため、第４の論理積回路４３₄の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。第４の論理積回路４３₄のハイレベルの出力信号は、第４の遅延回路４２₄によって自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₃（＝１００ｍｓ）だけ遅延されたのちに論理和回路４４に入力される。これにより、第３のトリップ信号Ｓ₃が、時刻ｔ₅から第１の対向端地絡方向継電装置２０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₃（＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_6aに、第３の遮断器４₃に出力される。

その結果、第３の遮断器４₃は、時刻ｔ_6aから第３の遮断器４₃の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_6bに完全に遮断されるので、図５に破線で示した従来の第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁を用いた場合（図２５参照）と比べて、第３の遮断器４₃をｔ₈−ｔ_6b＝Ｔ２₃−Ｔ４₃（＝４００ｍｓ−１００ｍｓ＝３００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。

なお、短絡優先を考慮する場合には、対向端母線に接続された他の不足電圧継電装置（不図示）の不動作条件を付加してもよい。この場合には、図４に示したトリップ信号発生回路４０に、他の不足電圧継電装置の動作を示すハイレベルの他の不足電圧継電装置動作信号の極性を反転させるインバータ回路を追加し、このインバータ回路の出力信号を第３の論理積回路４３₃に入力させて、自回線事故判定回路４５の出力信号と第４の接点信号Ｓ_C4とこのインバータ回路の出力信号との論理積を第３の論理積回路４３₃にとらせるようにすればよい。

また、隣回線である他回線２Ｌの対向端側に設置された第２の対向端地絡方向継電装置２０₂が不動作であることを条件に付加してもよい。この場合には、図３に示したトリップ信号発生回路４０に、第２の対向端地絡方向継電装置２０₂が具備するトリップ信号発生回路（トリップ信号発生回路４０参照）のリレー判定回路の出力信号の極性を反転するインバータ回路を追加し、このインバータ回路の出力信号を第３の論理積回路４３₃に入力させて、自回線事故判定回路４５の出力信号と第４の接点信号Ｓ_C4とこのインバータ回路の出力信号との論理積を第３の論理積回路４３₃にとらせるようにすればよい。

さらに、第２の対向端地絡方向継電装置２０₂も第１の対向端地絡方向継電装置２０₁と同様に構成することにより、他回線２Ｌの電源端側において地絡事故が発生した場合に、従来の第２の対向端地絡方向継電装置９２０₂と比べて第４の遮断器４₄をＴ２₄−Ｔ４₄だけ早く遮断することができる。ここで、Ｔ４₄は第２の対向端地絡方向継電装置２０₂の動作時限Ｔ_DG4よりも短くなるように整定された自回線事故判定時誤動作防止時間である。

さらにまた、対向端母線の背後に地絡電源容量がないか非常に小さい電力系統では、自回線１Ｌに地絡事故が発生した場合には、図６に示すように地絡事故発生時に第３の零相電流Ｉ₀₃が増加し第４の零相電流Ｉ₀₄が減少する。このとき、第３の零相電流Ｉ₀₃の増加量ΔＩ₀₃は第４の零相電流Ｉ₀₄の減少量ΔＩ₀₄とほぼ等しくなる。
その結果、第３の零相電流Ｉ₀₃の増加量ΔＩ₀₃が第１の閾値Ｋ₁（＝７．５ｍＡ）以上であり、かつ、第４の零相電流Ｉ₀₄の減少量ΔＩ₀₄が第２の閾値Ｋ₂（＝７．５ｍＡ）以上であり、かつ、第３の零相電流Ｉ₀₃の増加量ΔＩ₀₃と第４の零相電流Ｉ₀₄の減少量ΔＩ₀₄との比率ΔＩ₀₃／ΔＩ₀₄が第３の閾値Ｋ₃（＝０．８１）よりも大きく第４の閾値Ｋ₄（＝１．２３）よりも小さいと、第１の対向端地絡方向継電器２０₁が具備するトリップ信号発生回路４０の自回線事故判定回路４５はハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第４の遮断器４₄から入力される第４の接点信号Ｓ_C4がハイレベルであると、第３のトリップ信号Ｓ₃が、時刻ｔ₀から第１の対向端地絡方向継電装置２０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₃（＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_1aに、第３の遮断器４₃に出力される。
その結果、第３の遮断器４₃は、時刻ｔ_1aから第３の遮断器４₃の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_1bに完全に遮断されるので、図６に破線で示した従来の第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁を用いた場合（図２５参照）と比べて、第３の遮断器４₃をｔ₈−ｔ_1b＝Ｔ_DG1＋Ｔ_RY＋Ｔ_CB＋Ｔ２₃−Ｔ４₃（＝１．３ｓ＋５０ｍｓ＋５０ｍｓ＋４００ｍｓ−１００ｍｓ＝１．７ｓ）だけ早く遮断することができる。

以上の説明では、第１および第２の電源端地絡方向継電装置１０₁，１０₂を個々に構成したが、一体に構成してもよい。第１および第２の対向端地絡方向継電装置２０₁，２０₂についても同様である。

次に、本発明の第２の実施例による保護継電装置について、図７乃至図１３２を参照して説明する。
本発明の第２の実施例による保護継電装置は、平衡２回線送電線の電源端側または対向に設置される短絡方向継電装置であって、短絡事故発生時には平衡２回線送電線の一方の端子（電源端または対向端）側では他方の端子（対向端または電源端）側に設置された遮断器の遮断時に事故回線の事故電流（短絡電流）の増加量と健全回線の事故電流（短絡電流）の減少量とが同じになることに着目し、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量および健全回線の事故電流の減少量に基づいて事故回線における事故発生を検出するとトリップ信号を瞬時に発生することを特徴とする。

したがって、図７に示す第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁（本発明の第２の実施例による保護継電装置）は、健全回線である他回線２Ｌの電源端側に設置された第２の遮断器４₂が遮断されておらず、かつ、次式に示す自回線事故判定条件が満たされると、第１のトリップ信号Ｓ₁を瞬時に発生する機能を備えている点を特徴とする。
ΔＩ₁≧Ｌ₁
ΔＩ₂≧Ｌ₂
ここで、第１および第２の閾値Ｌ₁，Ｌ₂は、第１および第２の短絡電流Ｉ₁，Ｉ₂の検出可能な最小値の３倍以上とする。たとえば、第１および第２の短絡電流Ｉ₁，Ｉ₂の検出可能な最小値が４０ｍＡの場合には、１２０ｍＡとする。

すなわち、第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁は、第２の遮断器４₂から入力される第２の接点信号Ｓ_C2がハイレベルであり（第２の遮断器４₂が遮断されていないことを示す。）、かつ、第１の計器用変流器１０３₁から入力される第１の短絡電流Ｉ₁の増加量ΔＩ₁が第１の閾値Ｌ₁以上であり、かつ、第２の計器用変流器１０３₂から入力される第２の短絡電流Ｉ₂の減少量ΔＩ₂が第２の閾値Ｌ₂以上であることを条件に、第１のトリップ信号Ｓ₁を瞬時に発生する。

これを実現するために、第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁は、図８に示すトリップ信号発生回路１３０を具備する。

トリップ信号発生回路１３０は、図８に示すように、リレー判定回路１３１と、遅延回路（タイマー）１３２と、論理積回路１３３と、自回線事故判定回路１３５とを備える。

リレー判定回路１３１は、第１の短絡電流Ｉ₁の大きさと第１の線間電圧Ｖ₁および第１の短絡電流Ｉ₁の位相関係とに基づいて自回線１Ｌの瞬時要素動作範囲内に発生した短絡事故を検出するとハイレベルの第１の瞬時要素トリップ信号ＳＴ_a1を出力するとともに、第１の短絡電流Ｉ₁の大きさと第１の線間電圧Ｖ₁および第１の短絡電流Ｉ₁の位相関係とに基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内に発生した短絡事故を検出するとハイレベルの第１の限時遮断出力信号を遅延回路１３２および論理積回路１３３に出力する。ここで、第１の線間電圧Ｖ₁は、母線に設けられた第１の計器用変圧器１０２₁から入力される。
遅延回路１３２は、リレー判定回路１３１の第１の限時遮断出力信号を時限協調時間Ｔ₁だけ遅延して第１の限時要素トリップ信号ＳＴ_b1を生成する。ここで、時限協調時間Ｔ₁は、自回線１Ｌの対向端背後の送電線に設置された他の短絡方向継電装置（不図示）との時限協調のために設定される。
自回線事故判定回路１３５は、第１の短絡電流Ｉ₁の増加量ΔＩ₁および第２の短絡電流Ｉ₂の減少量ΔＩ₂を求め、求めた第１の短絡電流Ｉ₁の増加量ΔＩ₁が第１の閾値Ｌ₁以上であり、かつ、求めた第２の短絡電流Ｉ₂の減少量ΔＩ₂が第２の閾値Ｌ₂以上であると、ハイレベルの出力信号を出力する。
論理積回路１３３は、リレー判定回路１３１の第１の限時遮断出力信号と自回線事故判定回路１３５の出力信号と第２の接点信号Ｓ_C2との論理積をとって第１の瞬時トリップ信号ＳＴ_c1を生成する。ここで、リレー判定回路１３１の第１の限時遮断出力信号を論理積回路１３３に入力しているのは、リレー判定回路１３１が短絡事故を検出していないとき（第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁が動作していないとき）に第１のトリップ信号Ｓ₁が誤って瞬時に出力されないようにするためである。
第１の瞬時要素トリップ信号ＳＴ_a1、第１の限時要素トリップ信号ＳＴ_b1および第１の瞬時トリップ信号ＳＴ_c1は、第１のトリップ信号Ｓ₁として第１の遮断器４₁に出力される。

図７に示す第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁（本発明の第２の実施例による保護継電装置）は、健全回線である他回線２Ｌの対向端側に設置された第４の遮断器４₄が遮断されておらず、かつ、次式に示す自回線事故判定条件が満たされると、第３のトリップ信号Ｓ₃を瞬時に発生する機能を備えている点を特徴とする。
ΔＩ₃≧Ｌ₁
ΔＩ₄≧Ｌ₂

すなわち、第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁は、第４の遮断器４₄から入力される第４の接点信号Ｓ_C4がハイレベルであり（第４の遮断器４₄が遮断されていないことを示す。）、かつ、第３の計器用変流器１０３₃から入力される第３の短絡電流Ｉ₃の増加量ΔＩ₃が第１の閾値Ｌ₁以上であり、かつ、第４の計器用変流器１０３₄から入力される第４の短絡電流Ｉ₄の減少量ΔＩ₄が第２の閾値Ｌ₂以上であることを条件に、第３のトリップ信号Ｓ₃を瞬時に発生する。
これを実現するために、第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁は、図９に示すトリップ信号発生回路１４０を具備する。

トリップ信号発生回路１４０は、図９に示すように、リレー判定回路１４１と、遅延回路（タイマー）１４２と、論理積回路１４３と、自回線事故判定回路１４５とを備える。

リレー判定回路１４１は、第３の短絡電流Ｉ₃の大きさと第２の線間電圧Ｖ₂および第３の短絡電流Ｉ₃の位相関係とに基づいて自回線１Ｌの瞬時要素動作範囲内に発生した短絡事故を検出するとハイレベルの第３の瞬時要素トリップ信号ＳＴ_a3を出力するとともに、第３の短絡電流Ｉ₃の大きさと第２の線間電圧Ｖ₂および第３の短絡電流Ｉ₃の位相関係とに基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内に発生した短絡事故を検出するとハイレベルの第３の限時遮断出力信号を遅延回路１４２および論理積回路１４３に出力する。ここで、第２の線間電圧Ｖ₂は、対向端母線に設けられた第２の計器用変圧器１０２₂から入力される。
遅延回路１４２は、リレー判定回路１４１の第３の限時遮断出力信号を時限協調時間Ｔ₃だけ遅延して第３の限時要素トリップ信号ＳＴ_b3を生成する。ここで、図８に示した遅延回路１３２において設定された時限協調時間Ｔ₁（＝８００ｍｓ）は、時限協調のために、時限協調時間Ｔ₃（＝４００ｍｓ）よりも大きくなるように設定される（Ｔ₁＞Ｔ₃）。
自回線事故判定回路１４５は、第３の短絡電流Ｉ₃の増加量ΔＩ₃および第４の短絡電流Ｉ₄の減少量ΔＩ₄を求め、求めた第３の短絡電流Ｉ₃の増加量ΔＩ₃が第１の閾値Ｌ₁以上であり、かつ、第４の短絡電流Ｉ₄の減少量ΔＩ₄が第２の閾値Ｌ₂以上であると、ハイレベルの出力信号を出力する。
論理積回路１４３は、リレー判定回路１４１の第３の限時遮断出力信号と自回線事故判定回路１４５の出力信号と第４の接点信号Ｓ_C4との論理積をとって第３の瞬時トリップ信号ＳＴ_c3を生成する。ここで、リレー判定回路１４１の第３の限時遮断出力信号を論理積回路１４３に入力しているのは、第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁が動作していないときに第３のトリップ信号Ｓ₃が誤って瞬時に出力されないようにするためである。
第３の瞬時要素トリップ信号ＳＴ_a3、第３の限時要素トリップ信号ＳＴ_b3および第３の瞬時トリップ信号ＳＴ_c3は、第３のトリップ信号Ｓ₃として第３の遮断器４₃に出力される。

次に、図７に示す自回線１Ｌにおいて短絡事故が発生した場合の第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁および第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁の動作について説明する。

まず、自回線１Ｌの第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁が先に動作する箇所において短絡事故が発生した場合について、図１０を参照して説明する。

自回線１Ｌのこのような箇所において時刻ｔ₀に短絡事故が発生すると、短絡電流（第１乃至第３の短絡電流Ｉ₁〜Ｉ₃）の向きが動作方向（内部方向＝＋方向）と同じである第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁、第２の電源端短絡方向継電装置１１０₂および第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁が動作する。

第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁の時限協調時間Ｔ₃は第１および第２の電源端短絡方向継電装置１１０₁，１１０₂の時限協調時間Ｔ₁，Ｔ₂よりも短いため、第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁がまず動作する。第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁が具備するトリップ信号発生回路１４０（図９参照）のリレー判定回路１４１は、第２の線間電圧Ｖ₂と第３の短絡電流Ｉ₀₃とに基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内において短絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの第３の限時遮断出力信号を出力する。
リレー判定回路１４１のハイレベルの第３の限時遮断出力信号は、遅延回路１４２によって時限協調時間Ｔ₃だけ遅延される。これにより、第３の限時要素トリップ信号ＳＴ_b3が生成される。
その結果、第３の遮断器４₃は、事故発生時刻ｔ₀から第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および時限協調時間Ｔ₃（＝４００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ₂に第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁から出力される第３のトリップ信号Ｓ₃によって遮断されるが、第３の遮断器４₃が完全に遮断されるのは、時刻ｔ₂から遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ₃となる。

また、第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁が具備するトリップ信号発生回路１３０（図８参照）のリレー判定回路１３１は、第１の線間電圧Ｖ₁と第１の短絡電流Ｉ₁とに基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内において短絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの第１の限時遮断出力信号を出力する。
しかしながら、短絡事故が発生すると第１および第２の短絡電流Ｉ₁，Ｉ₂は共に増加するため、自回線事故判定回路１３５の出力信号はロウレベルのままとなる。したがって、論理積回路１３３の出力信号もロウレベルのままとなるため、第１のトリップ信号Ｓ₁がトリップ信号発生回路１３０から出力されることはない。

時刻ｔ₃において第３の遮断器４₃が完全に遮断されると、事故電流は自回線１Ｌの電源端から事故点に向かってのみ流れるため、第１の計器用変流器１０３₁を流れる第１の短絡電流Ｉ₁は増加し、第２の計器用変流器１０３₂を流れる第２の短絡電流Ｉ₂は減少する。
その結果、第１の短絡電流Ｉ₁の増加量ΔＩ₁が第１の閾値Ｌ₁以上であり、かつ、第２の短絡電流Ｉ₂の減少量ΔＩ₂が第２の閾値Ｌ₂以上であると、自回線事故判定回路１３５は、この短絡事故により第３の遮断器４₃が遮断されたと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第２の遮断器４₂から入力される第２の接点信号Ｓ_C2がハイレベルであると、論理積回路１３３からハイレベルの第１の瞬時トリップ信号ＳＴ_c1が出力される。

これにより、第１のトリップ信号Ｓ₁が、時刻ｔ₃から第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_3aに、第１の遮断器４₁に出力される。
その結果、第１の遮断器４₁は、時刻ｔ_3aから遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_3bに完全に遮断される。

自回線事故判定回路１３５を有しない短絡方向継電装置を第１の電源端短絡方向継電装置として用いた場合には、第１の遮断器４₁は、図１０に破線で示すように、事故発生時刻ｔ₀からこの短絡方向継電装置のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）、時限協調時間Ｔ₁（＝８００ｍｓ）および第１の遮断器４₁の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋８００ｍｓ＋５０ｍｓ＝９００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ₅に完全に遮断されるので、本実施例による第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁を用いることにより第１の遮断器４₁をｔ₅−ｔ_3b＝Ｔ₁−Ｔ₃−Ｔ_RY−Ｔ_CB＝８００ｍｓ−４００ｍｓ−５０ｍｓ−５０ｍｓ＝３００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。

なお、第２の電源端短絡方向継電装置１１０₂も第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁と同様に構成することにより、他回線２Ｌの対向端側において短絡事故が発生した場合に、自回線事故判定回路１３５を有しない短絡方向継電装置を第２の電源端短絡方向継電装置として用いた場合と比べて第２の遮断器４₂をＴ₂−Ｔ₄−Ｔ_RY−Ｔ_CBだけ早く遮断することができる。ここで、Ｔ₂は第２の電源端短絡方向継電装置１１０₂の時限協調時間であり、Ｔ₄は第２の対向端短絡方向継電装置１２０₂の時限協調時間である。

また、図１１に示すように短絡事故発生前に自回線１Ｌおよび他回線２Ｌに負荷電流が流れており短絡事故の発生により第１の短絡電流Ｉ₁が第１の閾値Ｌ₁以上増加するとともに第２の短絡電流Ｉ₂が第２の閾値Ｌ₂以上減少したときには、第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁が具備するトリップ信号発生回路１３０から第１の瞬時トリップ信号ＳＴ_c1が瞬時に出力される。その結果、第１の遮断器は、事故発生時刻ｔ₀から第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および第１の遮断器４₁の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋５０ｍｓ＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_1aに完全に遮断されるので、第１の遮断器４₁をｔ₅−ｔ_1b＝Ｔ₁＝８００ｍｓだけ早く遮断することができる。

次に、自回線１Ｌの電源端付近において短絡事故が発生した場合について、図１２を参照して説明する。

自回線１Ｌの電源端付近において時刻ｔ₀に短絡事故が発生すると、短絡電流のほとんどは第１の計器用変流器１０３₁を流れる第１の短絡電流Ｉ₁になるため、第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁が動作する。

その結果、第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁が具備するトリップ信号発生回路１３０のリレー判定回路１３１は、第１の線間電圧Ｖ₁と第１の短絡電流Ｉ₁とに基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内において短絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの第１の限時遮断出力信号を出力する。
リレー判定回路１３１のハイレベルの第１の限時遮断出力信号は、遅延回路１３２によって時限協調時間Ｔ₁だけ遅延される。これにより、ハイレベルの第１の限時要素トリップ信号ＳＴ_b1が出力される。
その結果、第１の遮断器４₁は、第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および時限協調時間Ｔ₁（＝８００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ₄に第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁から出力される第１のトリップ信号Ｓ₁によって遮断されるが、第１の遮断器４₁が完全に遮断されるのは、時刻ｔ₄から第１の遮断器４₁の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ₅となる。

時刻ｔ₅において第１の遮断器４₁が完全に遮断されると事故電流は他回線２Ｌの電源端から対向端母線を介して自回線１Ｌの対向端に回り込んで事故点に流れるため、第３の計器用変流器１０３₃を流れる第３の短絡電流Ｉ₃は増加するが、第４の計器用変流器１０３₄を流れる第４の短絡電流Ｉ₄は減少する（第１乃至第４の短絡電流Ｉ₁〜Ｉ₄は内部方向を正の値とするため、第４の短絡電流Ｉ₄は外部方向に流れるので負の値となる結果として減少したことになる。）。
その結果、第３の短絡電流Ｉ₃の増加量ΔＩ₃が第１の閾値Ｌ₁以上であり、かつ、第４の短絡電流Ｉ₄の減少量ΔＩ₄が第２の閾値Ｌ₂以上であると、第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁が具備するトリップ信号発生回路１４０の自回線事故判定回路１４５は、この短絡事故により第１の遮断器４₁が遮断されたと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第４の遮断器４₄から入力される第４の接点信号Ｓ_C4がハイレベルであると、論理積回路１４３の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。

その結果、論理積回路１４３から第３の瞬時トリップ信号ＳＴ_c3が出力されるので、第３のトリップ信号Ｓ₃が、時刻ｔ₅から第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ₆に、第３の遮断器４₃に出力される。これにより、第３の遮断器４₃は、時刻ｔ₆から遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_6aに完全に遮断される。

自回線事故判定回路１４５を有しない短絡方向継電装置を第１の対向端短絡方向継電装置として用いた場合には、第１の遮断器４₁は、図１２に破線で示すように、時刻ｔ₅からこの短絡方向継電装置のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）、時限協調時間Ｔ₃（＝４００ｍｓ）および遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋４００ｍｓ＋５０ｍｓ＝５００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ₇に完全に遮断されるので、本実施例による第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁を用いることにより第３の遮断器４₃をｔ₇−ｔ_6a＝Ｔ₃（＝４００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。

なお、隣回線である他回線２Ｌの対向端側に設置された第２の対向端短絡継電装置１２０₂が不動作であることを条件に付加してもよい。この場合には、図９に示したトリップ信号発生回路１４０に、第２の対向端短絡継電装置１２０₂が具備するトリップ信号発生回路（トリップ信号発生回路１４０参照）のリレー判定回路の出力信号の極性を反転させるインバータ回路を追加し、このインバータ回路の出力信号を論理積回路１４３に入力させて、リレー判定回路１４１の出力信号と自回線事故判定回路１４５の出力信号と第４の接点信号Ｓ_C4とこのインバータ回路の出力信号との論理積を論理積回路１４３にとらせるようにすればよい。

また、第２の対向端短絡方向継電装置１２０₂も第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁と同様に構成することにより、他回線２Ｌの電源端側において短絡事故が発生した場合に、自回線事故判定回路１４５を有しない短絡方向継電装置を第２の対向端短絡方向継電装置として用いた場合と比べて第４の遮断器４₄を第２の対向端短絡方向継電装置１２０₂の時限協調時間Ｔ₄だけ早く遮断することができる。

さらに、図１３に示すように短絡事故発生時に第３の短絡電流Ｉ₃が第１の閾値Ｌ₁以上増加するとともに第４の短絡電流Ｉ₄が第２の閾値Ｌ₂以上減少すると、第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁が具備するトリップ信号発生回路１４０から第３の瞬時トリップ信号ＳＴ_c3が瞬時に出力される。その結果、第３の遮断器４₃は、事故発生時刻ｔ₀から第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および第３の遮断器４₃の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋５０ｍｓ＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_1aに完全に遮断されるので、第３の遮断器４₃をｔ₇−ｔ_1b＝Ｔ₁＋Ｔ₃＋Ｔ_RY＋Ｔ_CB（＝８００ｍｓ＋４００ｍｓ＋５０ｍｓ＋５０ｍｓ＝１．３ｓ）だけ早く遮断することができる。

以上の説明では、第１および第２の電源端短絡方向継電装置１１０₁，１１０₂を個々に構成したが、一体に構成してもよい。第１および第２の対向端短絡方向継電装置１２０₁，１２０₂についても同様である。

次に、本発明の第３の実施例による保護継電装置について、図１４乃至図１６を参照して説明する。

本発明の第３の実施例による保護継電装置は、平衡２回線送電線の電源端側に設置される地絡過電流継電装置であって、地絡事故発生時には平衡２回線送電線の一方の端子（電源端）側では他方の端子（対向端）側に設置された遮断器の遮断時に事故回線の事故電流（零相電流）の増加量と健全回線の事故電流（零相電流）の減少量とが同じになることに着目し、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量、健全回線の事故電流の減少量、および事故回線の事故電流の増加量と健全回線の事故電流の減少量との比率に基づいて事故回線における事故発生を検出すると、地絡過電流継電装置の動作時限よりも早くトリップ信号を発生することを特徴とする。
なお、図１４に示すように、平衡２回線送電線の電源端には第１および第２の地絡過電流継電装置２１０₁，２１０₂が設置され、平衡２回線送電線の対向端には図２１に示した第１および第２の地絡方向継電装置９２０₁，９２０₂が設置される。

したがって、図１４に示す第１の電源端地絡過電流継電装置２１０₁（本発明の第３の実施例による保護継電装置）は、健全回線である他回線２Ｌの電源端側に設置された第２の遮断器４₂が遮断されておらず、かつ、次式に示す自回線事故判定条件が満たされると、第１の電源端地絡過電流継電装置２１０₁の動作時限Ｔ_OCG1よりも短くなるように整定された自回線事故判定誤動作防止時間Ｔ４₁で第１のトリップ信号Ｓ₁を発生する機能を備えている。
ΔＩ₀₁≧Ｍ₁
ΔＩ₀₂≧Ｍ₂
Ｍ₃＜ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂＜Ｍ₄
ここで、第１および第２の閾値Ｍ₁，Ｍ₂は、第１および第２の零相電流Ｉ₀₁，Ｉ₀₂の検出可能な最小値の３倍以上とする。たとえば、第１および第２の零相電流Ｉ₀₁，Ｉ₀₂の検出可能な最小値が２．５ｍＡの場合には、７．５ｍＡとする。
また、第３および第４の閾値Ｍ₃，Ｍ₄は、自回線１Ｌの対向端の変流器誤差（ＣＴ誤差）、リレー誤差および線路定数誤差などの誤差に応じて定められる。たとえば、この誤差を±１０％とする場合には、Ｍ₃＝０．９／１．１=０．８１およびＭ₄＝１．１／０．９=１．２３とし、この誤差を±１５％とする場合には、Ｍ₃＝０．８５／１．１５=０．７３およびＭ₄＝１．１５／０．８５=１．３６とする。

すなわち、第１の電源端地絡過電流継電装置２１０₁は、第２の遮断器４₂から入力される第２の接点信号Ｓ_C2がハイレベルであり（第２の遮断器４₂が遮断されていないことを示す。）、かつ、第１の零相変流器３₁から入力される第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁が第１の閾値Ｍ₁以上であり、かつ、第２の零相変流器３₂から入力される第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂が第２の閾値Ｍ₂以上であり、かつ、第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁を第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂で割った値ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂（比率ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂）が第３の閾値Ｍ₃よりも大きくて第４の閾値Ｍ₄よりも小さいことを条件に、自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₁で第１のトリップ信号Ｓ₁を発生する。
なお、自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₁は、自回線事故判定時の誤動作防止のために設定され、１００ｍｓ程度にされる。

これを実現するために、第１の電源端地絡過電流継電装置２１０₁は、図１５に示すトリップ信号発生回路２３０を具備する。

トリップ信号発生回路２３０は、図１５に示すように、リレー判定回路２３１と、第１乃至第４の遅延回路（タイマー）２３２₁〜２３２₄と、第１乃至第４の論理積回路２３３₁〜２３３₄と、論理和回路２３４と、自回線事故判定回路２３５とを備える。

リレー判定回路２３１は、第１の零相電流Ｉ₀₁の大きさに基づいて自回線１Ｌに発生した地絡事故を検出すると、ハイレベルの出力信号を出力する。
第１の遅延回路２３２₁は、第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1を第１の時限協調時間Ｔ１₁（＝５００ｍｓ）だけ遅延する。ここで、第１の地絡過電圧継電装置５₁は、第１の接地形計器用変圧器２₁から入力される電源端零相電圧Ｖ_0aの大きさが整定値以上になるとハイレベルの第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1を出力する。
第１の論理積回路２３３₁は、リレー判定回路２３１の出力信号と第１の遅延回路２３２₁によって第１の時限協調時間Ｔ１₁だけ遅延された第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1との論理積をとる。
第２の遅延回路２３２₂は、第１の論理積回路２３３₁の出力信号を第２の時限協調時間Ｔ２₁（＝８００ｍｓ）だけ遅延する。ここで、第２の時限協調時間Ｔ２₁は、自回線１Ｌの対向端背後の送電線に設置された他の地絡過電流継電装置（不図示）との時限協調のために設定される。また、第１の電源端地絡過電流継電装置２１０₁の動作時限Ｔ_OCG1は第１の時限協調時間Ｔ１₁と第２の時限協調時間Ｔ２₁との合計時間（Ｔ_OCG1＝Ｔ１₁＋Ｔ２₁）となる。
第３の遅延回路２３２₃は、第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1をＯＶＧ遮断時間Ｔ３₁だけ遅延する。ここで、ＯＶＧ遮断時間Ｔ３₁は、第１の地絡過電圧継電装置５₁の動作だけで第１の遮断器４₁を遮断させるために設定される。
第２の論理積回路２３３₂は、リレー判定回路２３１が地絡事故を検出していないとき（第１の電源端地絡過電流継電装置２１０₁が動作していないとき）に第１のトリップ信号Ｓ₁が誤って自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₁で出力されないようにするためのものであり、リレー判定回路２３１の出力信号と第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1との論理積をとる。
自回線事故判定回路２３５は、第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁、第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂および第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁と第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂との比率ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂を求め、求めた第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁が第１の閾値Ｍ₁以上で、かつ、求めた第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂が第２の閾値Ｍ₂以上で、かつ、求めた比率ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂が第３の閾値Ｍ₃よりも大きくて第４の閾値Ｍ₄よりも小さいとハイレベルの出力信号を出力する。
第３の論理積回路２３３₃は、自回線事故判定回路２３５の出力信号と第２の接点信号Ｓ_C2との論理積をとる。
第４の論理積回路２３３₄は、第２の論理積回路２３３₂の出力信号と第３の論理積回路２３３₃の出力信号との論理積をとる。
第４の遅延回路２３２₄は、第４の論理積回路２３３₄の出力信号を自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₁だけ遅延する。
論理和回路２２４は、第２の遅延回路２３２₂の出力信号と第３の遅延回路２３２₃の出力信号と第４の遅延回路２３２₄の出力信号との論理和をとる。

次に、図１４に示す自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生した場合の第１の電源端地絡過電流継電装置２１０₁の動作について、図１６を参照して説明する。

自回線１Ｌにおいて時刻ｔ₀に地絡事故が発生すると、零相電流（第１乃至第３の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃）の向きが動作方向（内部方向＝＋方向）と同じである第１および第２の電源端地絡過電流継電装置２１０₁，２１０₂と第１の対向端地絡方向継電装置２２０₁とが動作する。
第１の対向端地絡方向継電装置２２０₁の動作時限Ｔ_DG3は第１および第２の電源端地絡過電流継電装置２１０₁，２１０₂の動作時限Ｔ_OCG1，Ｔ_OCG2よりも短いため、第１の対向端地絡方向継電装置２２０₁が先に動作して、図１６に示すように、事故発生時刻ｔ₀から第１の対向端地絡方向継電装置２２０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）、動作時限Ｔ_DG3（＝９００ｍｓ）および第３の遮断器４₃の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋９００ｍｓ＋５０ｍｓ＝１ｓ）だけ経過した時刻ｔ₃に、第３の遮断器４₃が完全に遮断される。

また、第１の電源端地絡過電流継電装置２１０₁が具備するトリップ信号発生回路２３０（図１５参照）のリレー判定回路２３１は、第１の零相電流Ｉ₀₁に基づいて自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。第１の地絡過電圧継電装置５₁は、電源端零相電圧Ｖ_0aの大きさが整定値以上であると、ハイレベルの第１のＯＶＧ出力信号Ｓ_OVG1を出力する。これにより、第２の論理積回路２３３₂の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。
しかしながら、地絡事故が発生すると第１および第２の零相電流Ｉ₀₁，Ｉ₀₂は共に増加するため、自回線事故判定回路２３５の出力信号はロウレベルのままとなる。したがって、第３の論理積回路２３３₃の出力信号もロウレベルのままとなるため、第１のトリップ信号Ｓ₁がトリップ信号発生回路２３０から出力されることはない。

時刻ｔ₃において第３の遮断器４₃が完全に遮断されると、事故電流は自回線１Ｌの電源端から事故点に向かってのみ流れるため、第１の零相変流器３₁を流れる第１の零相電流Ｉ₀₁は増加し、第２の零相変流器３₂を流れる第２の零相電流Ｉ₀₂は減少する。このとき、第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁は第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂とほぼ等しくなる。
自回線事故判定回路２３５は、第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁、第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂および第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁と第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂との比率ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂を求め、求めた第１の零相電流Ｉ₀₁の増加量ΔＩ₀₁が第１の閾値Ｍ₁以上で、かつ、求めた第２の零相電流Ｉ₀₂の減少量ΔＩ₀₂が第２の閾値Ｍ₂以上で、かつ、求めた比率ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂が第３の閾値Ｍ₃よりも大きくて第４の閾値Ｍ₄よりも小さいと、この地絡事故により第３の遮断器４₃が遮断されたと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第２の遮断器４₂から入力される第２の接点信号Ｓ_C2がハイレベルであると、第３の論理積回路２３３₃の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。

その結果、第４の論理積回路２３３₄に第２の論理積回路２３３₂のハイレベルの出力信号と第３の論理積回路２３３₃のハイレベルの出力信号とが入力されるため、第４の論理積回路２３３₄の出力信号はロウレベルからハイレベルになる。第４の論理積回路２３３₄のハイレベルの出力信号は、第４の遅延回路２３２₄によって自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₁だけ遅延されたのちに論理和回路２３４に入力される。これにより、第１のトリップ信号Ｓ₁が、時刻ｔ₃から第１の電源端地絡過電流継電装置２１０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および自回線事故判定時誤動作防止時間Ｔ４₁（＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_3aに、第１の遮断器４₁に出力される。
その結果、第１の遮断器４₁は、時刻ｔ_3aから第１の遮断器４₁の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_3bに完全に遮断される。

自回線事故判定回路２３５を有しない地絡過電流継電装置を第１の電源端地絡過電流継電装置として用いた場合には、第１の遮断器４₁は、図１６に破線で示すように、事故発生時刻ｔ₀からこの地絡過電流継電装置のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）、動作時限Ｔ_OCG1（＝１．３ｓ）および第１の遮断器４₁の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋１．３ｓ＋５０ｍｓ＝１．４ｓ）だけ経過した時刻ｔ₅に完全に遮断されるので、本実施例による第１の電源端地絡過電流継電装置２１０₁を用いることにより第１の遮断器４₁をｔ₅−ｔ_3b＝Ｔ_OCG1−Ｔ_DG3−Ｔ_RY−Ｔ_CB−Ｔ４₁（＝１．３ｓ−９００ｍｓ−５０ｍｓ−５０ｍｓ−１００ｍｓ＝２００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。

なお、短絡優先を考慮する場合には、母線に接続された不足電圧継電装置（不図示）の不動作条件を付加してもよい。この場合には、図１５に示したトリップ信号発生回路２３０に、不足電圧継電装置の動作を示すハイレベルの不足電圧継電装置動作信号の極性を反転させるインバータ回路を追加し、このインバータ回路の出力信号を第３の論理積回路２３３₃に入力させて、第２の論理積回路２３３₂の出力信号と自回線事故判定回路２３５の出力信号と第２の接点信号Ｓ_C2とこのインバータ回路の出力信号との論理積を第３の論理積回路２３３₃にとらせるようにすればよい。

また、第２の電源端地絡過電流継電装置２１０₂も第１の電源端地絡過電流継電装置２１０₁と同様に構成することにより、他回線２Ｌにおいて地絡事故が発生した場合に、自回線事故判定回路を有しない地絡過電流継電装置を第２の電源端地絡過電流継電装置として用いたときと比べて第２の遮断器４₂をＴ_OCG2−Ｔ_DG4−Ｔ_RY−Ｔ_CB−Ｔ４₂だけ早く遮断することができる。ここで、Ｔ_DG4は第２の対向端地絡方向継電装置９２０₂の動作時限であり、Ｔ４₂は第２の電源端地絡過電流継電装置２１０₂の動作時限Ｔ_OVG2よりも短くなるように整定された自回線事故判定時誤動作防止時間である。

次に、本発明の第４の実施例による保護継電装置について、図１７乃至図２０を参照して説明する。
本発明の第４の実施例による保護継電装置は、平衡２回線送電線の電源端側に設置される過電流継電装置であって、短絡事故発生時には平衡２回線送電線の一方の端子（電源端）側では他方の端子（対向端）側に設置された遮断器の遮断時に事故回線の事故電流（短絡電流）の増加量と健全回線の事故電流（短絡電流）の減少量とが同じになることに着目し、健全回線の遮断器情報、事故回線の事故電流の増加量および健全回線の事故電流の減少量に基づいて事故回線における事故発生を検出するとトリップ信号を瞬時に発生することを特徴とする。
なお、図１７に示すように、平衡２回線送電線の電源端には第１および第２の過電流継電装置３１０₁，３１０₂が設置され、平衡２回線送電線の対向端には第１および第２の対向端短絡方向継電装置３２０₁，３２０₂が設置される。

したがって、図１７に示す第１の電源端過電流継電装置３１０₁（本発明の第４の実施例による保護継電装置）は、健全回線である他回線２Ｌの電源端側に設置された第２の遮断器４₂が遮断されておらず、かつ、次式に示す自回線事故判定条件が満たされると、第１のトリップ信号Ｓ₁を瞬時に発生する機能を備えている。
ΔＩ₁≧Ｎ₁
ΔＩ₂≧Ｎ₂
ここで、第１および第２の閾値Ｎ₁，Ｎ₂は、第１および第２の短絡電流Ｉ₁，Ｉ₂の検出可能な最小値の３倍以上とする。たとえば、第１および第２の短絡電流Ｉ₁，Ｉ₂の検出可能な最小値が４０ｍＡの場合には、１２０ｍＡとする。

すなわち、第１の電源端過電流継電装置３１０₁は、第２の遮断器４₂から入力される第２の接点信号Ｓ_C2がハイレベルであり（第２の遮断器４₂が遮断されていないことを示す。）、かつ、第１の計器用変流器１０３₁から入力される第１の短絡電流Ｉ₁の増加量ΔＩ₁が第１の閾値Ｎ₁以上であり、かつ、第２の計器用変流器１０３₂から入力される第２の短絡電流Ｉ₂の減少量ΔＩ₂が第２の閾値Ｎ₂以上であることを条件に、第１のトリップ信号Ｓ₁を瞬時に発生する。

これを実現するために、第１の電源端過電流継電装置３１０₁は、図１８に示すトリップ信号発生回路３３０を具備する。

トリップ信号発生回路３３０は、図１８に示すように、リレー判定回路３３１と、遅延回路（タイマー）３３２と、論理積回路３３３と、自回線事故判定回路３３５とを備える。

リレー判定回路３３１は、第１の短絡電流Ｉ₁に基づいて自回線１Ｌの瞬時要素動作範囲内に発生した短絡事故を検出するとハイレベルの第１の瞬時要素トリップ信号ＳＴ_a1を出力するとともに、第１の短絡電流Ｉ₁に基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内に発生した短絡事故を検出するとハイレベルの第１の限時遮断出力信号を出力する。
遅延回路３３２は、リレー判定回路３３１の第１の限時遮断出力信号を時限協調時間Ｔ₁（＝８００ｍｓ）だけ遅延して、第１の限時要素トリップ信号ＳＴ_b1を生成する。ここで、時限協調時間Ｔ₁は、自回線１Ｌの対向端背後の送電線に設置された他の過電流継電装置（不図示）との時限協調のために設定される。
自回線事故判定回路３３５は、第１の短絡電流Ｉ₁の増加量ΔＩ₁および第２の短絡電流Ｉ₂の減少量ΔＩ₂を求め、求めた第１の短絡電流Ｉ₁の増加量ΔＩ₁が第１の閾値Ｎ₁以上であり、かつ、求めた第２の短絡電流Ｉ₂の増加量ΔＩ₂が第２の閾値Ｎ₂以上であると、ハイレベルの出力信号を出力する。
論理積回路３３３は、リレー判定回路３３１の第１の限時遮断出力信号と自回線事故判定回路３３５の出力信号と第２の接点信号Ｓ_C2との論理積をとって第１の瞬時トリップ信号ＳＴ_c1を生成する。ここで、リレー判定回路３３１の第１の限時遮断出力信号を論理積回路３３３に入力しているのは、第１の電源端過電流継電装置３１０₁が動作していないときに第１のトリップ信号Ｓ₁が誤って瞬時に出力されないようにするためである。
第１の瞬時要素トリップ信号ＳＴ_a1、第１の限時要素トリップ信号ＳＴ_b1および第１の瞬時トリップ信号ＳＴ_c1は、第１のトリップ信号Ｓ₁として第１の遮断器４₁に出力される。

次に、図１７に示す自回線１Ｌにおいて短絡事故が発生した場合の第１の電源端過電流継電装置３１０₁の動作について、図１９を参照して説明する。

自回線１Ｌにおいて時刻ｔ₀に短絡事故が発生すると、短絡電流（第１乃至第３の短絡電流Ｉ₁〜Ｉ₃）の向きが動作方向（内部方向＝＋方向）と同じである第１および第２の電源端過電流継電装置３１０₁，３１０₂と第１の対向端短絡方向継電装置３２０₁とが動作する。
第１の対向端短絡方向継電装置３２０₁の時限協調時間Ｔ₃は第１および第２の電源端過電流継電装置３１０₁，３１０₂の時限協調時間Ｔ₁よりも短いため、第１の対向端短絡方向継電装置３２０₁が先に動作して、図１９に示すように、事故発生時刻ｔ₀から第１の対向端短絡方向継電装置３２０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）、時限協調時間Ｔ₃（＝４００ｍｓ）および第３の遮断器４₃の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝４０ｍｓ＋４００ｍｓ＋５０ｍｓ＝５００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ₃に、第３の遮断器４₃が完全に遮断される。

また、第１の電源端過電流継電装置３１０₁が具備するトリップ信号発生回路３３０（図１８参照）のリレー判定回路３３１は、第１の短絡電流Ｉ₁に基づいて自回線１Ｌの限時要素動作範囲内において短絡事故が発生したと判定して、ハイレベルの第１の限時遮断出力信号を出力する。
しかしながら、短絡事故が発生すると第１および第２の短絡電流Ｉ₁，Ｉ₂は共に増加するため、自回線事故判定回路３３５の出力信号はロウレベルのままとなる。したがって、論理積回路３３３の出力信号もロウレベルのままとなるため、第１のトリップ信号Ｓ₁がトリップ信号発生回路３３０から出力されることはない。

時刻ｔ₃において第３の遮断器４₃が完全に遮断されると、事故電流は自回線１Ｌの電源端から事故点に向かってのみ流れるため、第１の計器用変流器１０３₁を流れる第１の短絡電流Ｉ₁は増加し、第２の計器用変流器１０３₂を流れる第２の短絡電流Ｉ₂は減少する。
その結果、第１の短絡電流Ｉ₁の増加量ΔＩ₁が第１の閾値Ｎ₁以上であり、かつ、第２の短絡電流Ｉ₂の減少量ΔＩ₂が第１の閾値Ｎ₂以上であると、自回線事故判定回路３３５は、この短絡事故により第３の遮断器４₃が遮断されたと判定して、ハイレベルの出力信号を出力する。これにより、第２の遮断器４₂から入力される第２の接点信号Ｓ_C2がハイレベルであると、論理積回路３３３からハイレベルの第１の瞬時トリップ信号ＳＴ_C1が出力される。

その結果、第１のトリップ信号Ｓ₁が、時刻ｔ₃から第１の電源端過電流継電装置３１０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_3aに、第１の遮断器４₁に出力される。これにより、第１の遮断器４₁は、時刻ｔ_3aから第１の遮断器４₁の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_3bに完全に遮断される。

自回線事故判定回路３３５を有しない過電流継電装置を第１の電源端過電流継電装置として用いた場合には、第１の遮断器４₁は、図１９に破線で示すように、事故発生時刻ｔ₀からこの過電流継電装置のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）、時限協調時間Ｔ₁（＝８００ｍｓ）および第１の遮断器４₁の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋８００ｍｓ＋５０ｍｓ＝９００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ₅に完全に遮断されるので、本実施例による第１の電源端過電流継電装置３１０₁を用いることにより第１の遮断器４₁をｔ₅−ｔ_3b＝Ｔ₁−Ｔ₃−Ｔ_RY−Ｔ_CB（＝８００ｍｓ−４００ｍｓ−５０ｍｓ−５０ｍｓ＝３００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。

なお、短絡優先を考慮する場合には、母線に接続された不足電圧継電装置（不図示）の不動作条件を付加してもよい。この場合には、図１８に示したトリップ信号発生回路３３０に、不足電圧継電装置の動作を示すハイレベルの不足電圧継電装置動作信号の極性を反転させるインバータ回路を追加し、このインバータ回路の出力信号を論理積回路３３３に入力させて、論理積回路３３３の出力信号と自回線事故判定回路３３５の出力信号と第２の接点信号Ｓ_C2とこのインバータ回路の出力信号との論理積を論理積回路３３３にとらせるようにすればよい。

また、第２の電源端過電流継電装置３１０₂も第１の電源端過電流継電装置３１０₁と同様に構成することにより、他回線２Ｌにおいて地絡事故が発生した場合に、自回線事故判定回路を有しない過電流継電装置を第２の電源端短絡方向継電装置として用いたときと比べて第２の遮断器４₂をＴ₂−Ｔ₄−Ｔ_RY−Ｔ_CBだけ早く遮断することができる。ここで、Ｔ₂は自回線事故判定回路３３５を有しない過電流継電装置を第２の電源端過電流継電装置として用いた場合の第２の電源端過電流継電装置の時限協調時間であり、Ｔ１₄は第２の対向端短絡方向継電装置３２０₂の時限協調時間である。

さらに、図２０に示すように、図２０に示すように短絡事故発生前に自回線１Ｌおよび他回線２Ｌに負荷電流が流れており短絡事故の発生により第１の短絡電流Ｉ₁が第１の閾値Ｎ₁以上増加するとともに第２の短絡電流Ｉ₂が第２の閾値Ｎ₂以上減少したときには、第１の電源端過電流継電装置３１０₁が具備するトリップ信号発生回路３３０から第１の瞬時トリップ信号ＳＴ_c1が瞬時に出力される。その結果、第１の遮断器４₁は、事故発生時刻ｔ₀から第１の電源端過電流継電装置３１０₁のリレー判定時間Ｔ_RY（＝５０ｍｓ）および第１の遮断器４₁の遮断器遮断時間Ｔ_CB（＝５０ｍｓ）の合計時間（＝５０ｍｓ＋５０ｍｓ＝１００ｍｓ）だけ経過した時刻ｔ_1aに完全に遮断されるので、第１の遮断器４₁をｔ₅−ｔ_1b＝Ｔ₁（＝８００ｍｓ）だけ早く遮断することができる。

図２に示した第１乃至第４の遅延回路３２₁〜４２₄などの遅延回路は、入力信号を所定の時間だけ遅延する回路で構成してもよいし、入力信号が入力されると所定の回数だけカウントしたのちに出力信号を出力するタイマーで構成してもよい。

本発明の第１の実施例による保護継電装置である第１および第２の電源端地絡方向継電装置１０₁，１０₂並びに第１および第２の対向端地絡方向継電装置２０₁，２０₂について説明するための図である。 図１に示した第１の電源端地絡方向継電装置１０₁が具備するトリップ信号発生回路３０の構成を示すブロック図である。 図１に示した第１の対向端地絡方向継電装置２０₁が具備するトリップ信号発生回路４０の構成を示すブロック図である。 自回線１Ｌの対向端において地絡事故が発生した場合の図１に示した第１の電源端地絡方向継電装置１０₁および第１の対向端地絡方向継電装置２０₁の動作について説明するための図である。 自回線１Ｌの電源端において地絡事故が発生した場合の図１に示した第１の電源端地絡方向継電装置１０₁および第１の対向端地絡方向継電装置２０₁の動作について説明するための図である。 対向端母線の背後に地絡電源容量がないか非常に小さい電力系統において自回線１Ｌに地絡事故が発生した場合の図１に示した第１の対向端地絡方向継電装置２０₁の動作について説明するための図である。 本発明の第２の実施例による保護継電装置である第１および第２の電源端短絡方向継電装置１１０₁，１１０₂並びに第１および第２の対向端短絡方向継電装置１２０₁，１２０₂について説明するための図である。 図７に示した第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁が具備するトリップ信号発生回路１３０の構成を示すブロック図である。 図７に示した第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁が具備するトリップ信号発生回路１４０の構成を示すブロック図である。 自回線１Ｌ第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁が先に動作する箇所において短絡事故が発生した場合の第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁および第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁の動作について説明するための図である。 自回線１Ｌにおいて短絡事故が発生したときに図７に示した第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁によって第１のトリップ信号Ｓ₁が瞬時に出力される場合について説明するための図である。 自回線１Ｌの電源端付近において短絡事故が発生した場合の第１の電源端短絡方向継電装置１１０₁および第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁の動作について説明するための図である。 自回線１Ｌにおいて短絡事故が発生したときに図７に示した第１の対向端短絡方向継電装置１２０₁によって第３のトリップ信号Ｓ₃が瞬時に出力される場合について説明するための図である。 本発明の第３の実施例による保護継電装置である第１および第２の電源端地絡過電流継電装置２１０₁，２１０₂について説明するための図である。 図１４に示した第１の電源端地絡過電流継電装置２１０₁が具備するトリップ信号発生回路２３０の構成を示すブロック図である。 自回線１Ｌにおいて地絡事故が発生した場合の図１４に示した第１の電源端地絡過電流継電装置２１０₁の動作について説明するための図である。 本発明の第４の実施例による保護継電装置である第１および第２の電源端過電流継電装置３１０₁，３１０₂について説明するための図である。 図１７に示した第１の電源端過電流継電装置３１０₁が具備するトリップ信号発生回路３３０の構成を示すブロック図である。 自回線１Ｌにおいて短絡事故が発生した場合の図１７に示した第１の電源端過電流継電装置３１０₁の動作について説明するための図である。 自回線１Ｌにおいて短絡事故が発生したときに図１７に示した第１の電源端過電流継電装置３１０₁によって第１のトリップ信号Ｓ₁が瞬時に出力される場合について説明するための図である。 地絡方向継電装置が平衡２回線送電線において後備保護として用いられていることを説明するための図である。 図２１に示した第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁が具備するトリップ信号発生回路９３０の構成を示すブロック図である。 図２１に示した第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁が具備するトリップ信号発生回路９４０の構成を示すブロック図である。 自回線１Ｌの対向端において地絡事故が発生したときの図２１に示した第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁および第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁の動作について説明するための図である。 自回線１Ｌの電源端において地絡事故が発生したときの図２１に示した第１の電源端地絡方向継電装置９１０₁および第１の対向端地絡方向継電装置９２０₁の動作について説明するための図である。

符号の説明

１ 電源
２₁，２₂ 第１および第２の接地形計器用変圧器
３₁〜３₄ 第１乃至第４の零相変流器
４₁〜４₄ 第１乃至第４の遮断器
５₁，５₂ 第１および第２の地絡過電圧継電装置
１０₁，１０₂，９１０₁，９１０₂ 第１および第２の電源端地絡方向継電装置
２０₁，２０₂，９２０₁，９２０₂ 第１および第２の対向端地絡方向継電装置
３０，４０，１３０，１４０，２３０，３３０，９３０，９４０ トリップ信号発生回路
３１，４１，１３１，１４１，２３１，３３１，９３１，９４１ リレー判定回路
３２₁〜３２₄，４２₁〜４２₄，２３２₁〜２３２₄ 第１乃至第４の遅延回路
３３₁〜３３₄，４３₁〜４３₄，２３３₁〜２３３₄ 第１乃至第４の論理積回路
３４，４４，２３４，９３４，９４４ 論理和回路
３５，４５，１３５，１４５，２３５，３３５ 自回線事故判定回路
１０２₁，１０２₂ 第１および第２の計器用変圧器
１０３₁〜１０３₄ 第１乃至第４の計器用変流器
１１０₁，１１０₂ 第１および第２の電源端短絡方向継電装置
１２０₁，１２０₂，３２０₁，３２０₂ 第１および第２の対向端短絡方向継電装置
１３２，１４２，３３２ 遅延回路
１３３，１４３，３３３，９３３，９４３ 論理積回路
２１０₁，２１０₂ 第１および第２の電源端地絡過電流継電装置
３１０₁，３１０₂ 第１および第２の電源端過電流継電装置
９３２₁〜９３２₃，９４２₁〜９４２₃ 第１乃至第３の遅延回路
１Ｌ 自回線
２Ｌ 他回線
Ｉ₀ 零相電流
Ｉ₀₁〜Ｉ₀₄ 第１乃至第４の零相電流
Ｉ₁〜Ｉ₄ 第１乃至第４の短絡電流
ΔＩ₀₁，ΔＩ₀₃，ΔＩ₁，ΔＩ₃ 増加量
ΔＩ₀₂，ΔＩ₀₄，ΔＩ₂，ΔＩ₄ 減少量
Ｖ₀ 零相電圧
Ｖ_0a 電源端零相電圧
Ｖ_0b 対向端零相電圧
Ｖ₁，Ｖ₂ 第１および第２の線間電圧
Ｓ₁〜Ｓ₄ 第１乃至第４のトリップ信号
ＳＴ_a1〜ＳＴ_a4 第１乃至第４の瞬時要素トリップ信号
ＳＴ_b1〜ＳＴ_b4 第１乃至第４の限時要素トリップ信号
ＳＴ_c1〜ＳＴ_c4 第１乃至第４の瞬時トリップ信号
Ｓ_OVG1，Ｓ_OVG2 第１および第２のＯＶＧ出力信号
Ｓ_C1〜Ｓ_C4 第１乃至第４の接点信号
Ｔ１₁〜Ｔ１₄，Ｔ２₁〜Ｔ２₄ 第１および第２の時限協調時間
Ｔ３₁〜Ｔ３₄ ＯＶＧ遮断時間
Ｔ４₁〜Ｔ４₄ 自回線事故判定時誤動作防止時間
Ｔ₁〜Ｔ₄ 時限協調時間
Ｔ_DG1〜Ｔ_DG4，Ｔ_DS1〜Ｔ_DS4，Ｔ_OCG1，Ｔ_OCG2，Ｔ_OC1，Ｔ_OC2 動作時限
Ｔ_RY リレー判定時間
Ｔ_CB 遮断器遮断時間
Ｋ₁〜Ｋ₄，Ｍ₁〜Ｍ₄ 第１乃至第４の閾値
Ｌ₁，Ｌ₂，Ｎ₁，Ｎ₂ 第１および第２の閾値
ｔ₀〜ｔ₈，ｔ_1a，ｔ_1b，ｔ_3a，ｔ_3b，ｔ_6a，ｔ_6b 時刻

Claims (18)

1. 電源端側の母線と対向端側の対向端母線との間に敷設された自回線（１Ｌ）および他回線（２Ｌ）からなる平衡２回線送電線の該自回線の電源端側または対向端側に設置される保護継電装置（１０₁；２０₁；２１０₁）であって、前記自回線および前記他回線のうちの一方である健全回線の遮断器情報、該自回線および該他回線のうちの他方である事故回線の事故電流の増加量、前記健全回線の事故電流の減少量、および該事故回線の事故電流の増加量と該健全回線の事故電流の減少量との比率に基づいて該事故回線における事故発生を検出すると、前記保護継電装置の動作時限よりも早くトリップ信号を発生する手段を具備することを特徴とする、保護継電装置。
2. 前記保護継電装置が、前記自回線における地絡事故の発生を検出すると、該自回線の電源端側または対向端側に設けられた自回線遮断器（４₁；４₃）を遮断するためのトリップ信号（Ｓ₁；Ｓ₃）を発生するトリップ信号発生回路（３０；４０；２３０）を具備し、
   該トリップ信号発生回路が、前記自回線の電源端側または対向端側を流れる自回線事故電流（Ｉ₀₁；Ｉ₀₃）の増加量（ΔＩ₀₁；ΔＩ₀₃）、前記他回線の電源端側または対向端側を流れる他回線事故電流（Ｉ₀₂；Ｉ₀₄）の減少量（ΔＩ₀₂；ΔＩ₀₄）、および該自回線事故電流の増加量と該他回線事故電流の減少量との比率（ΔＩ₀₁／ΔＩ₀₂；ΔＩ₀₃／ΔＩ₀₄）に基づいて該自回線における地絡事故を検出すると、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生するトリップ信号発生手段を備える、
   ことを特徴とする、請求項１記載の保護継電装置。
3. 前記トリップ信号発生手段が、前記自回線事故電流の増加量が第１の閾値（Ｋ₁；Ｍ₁）以上であり、かつ、前記他回線事故電流の減少量が第２の閾値（Ｋ₂；Ｍ₂）以上であり、かつ、該自回線事故電流の増加量と該他回線事故電流の減少量との比率が第３の閾値（Ｋ₃；Ｍ₃）よりも大きく第４の閾値（Ｋ₄；Ｍ₄）よりも小さい場合に、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生することを特徴とする、請求項２記載の保護継電装置。
4. 前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の電源端側または対向端側に設置された隣回線遮断器（４₂；４₄）が遮断されていないことを条件に、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生することを特徴とする、請求項２または３記載の保護継電装置。
5. 前記トリップ信号発生手段が、
   前記自回線事故電流の増加量、前記他回線事故電流の減少量および該自回線事故電流の増加量と該他回線事故電流の減少量との比率を求め、該求めた自回線事故電流の増加量が前記第１の閾値以上であり、かつ、該求めた他回線事故電流の減少量が前記第２の閾値以上であり、かつ、該求めた自回線事故電流の増加量と他回線事故電流の減少量との比率が前記第３の閾値よりも大きく前記第４の閾値よりも小さいと出力信号を出力する自回線事故判定回路（３５；４５；２３５）と、
   該自回線事故判定回路の出力信号と前記隣回線遮断器から入力される接点信号（Ｓ_C2；Ｓ_C4）との論理積をとる論理積回路（３３₃；４３₃；２３３₃）と、
   を備えることを特徴とする、請求項３または４記載の保護継電装置。
6. 前記第１および第２の閾値が、前記自回線事故電流および前記他回線事故電流の検出可能な最小値の３倍以上の値であり、
   前記第３のおよび第４の閾値が、前記自回線の対向端の変流器誤差、リレー誤差および線路定数誤差を含む誤差に応じて定められる、
   ことを特徴とする、請求項３乃至５いずれかに記載の保護継電装置。
7. 前記自回事故電流が、前記自回線に地絡事故が発生したときに該自回線の電源端側または対向端を流れる零相電流（Ｉ₀₁；Ｉ₀₃）であり、
   前記他回事故電流が、前記自回線に地絡事故が発生したときに該他回線の電源端側または対向端を流れる他の零相電流（Ｉ₀₂；Ｉ₀₄）である、
   ことを特徴とする、請求項２乃至６いずれかに記載の保護継電装置。
8. 前記自回線の対向端側に設置される前記保護継電装置（２０₁）の前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の対向端側に設置される他の保護継電装置（２０₂）が不動作であることを条件に、前記保護継電装置の動作時限よりも早く前記トリップ信号を発生することを特徴とする、請求項２乃至７いずれかに記載の保護継電装置。
9. 前記他回線の電源端または対向端側に設置される他の保護継電装置（１０₂；２０₂；２１０₂）が、前記保護継電装置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２乃至８いずれかに記載の保護継電装置。
10. 電源端側の母線と対向端側の対向端母線との間に敷設された自回線（１Ｌ）および他回線（２Ｌ）からなる平衡２回線送電線の該自回線の電源端側または対向端側に設置される保護継電装置（１１０₁；１２０₁；３１０₁）であって、前記自回線および前記他回線のうちの一方である健全回線の遮断器情報、該自回線および該他回線のうちの他方である事故回線の事故電流の増加量、および前記健全回線の事故電流の減少量に基づいて該事故回線における事故発生を検出すると、トリップ信号を瞬時に発生する手段を具備することを特徴とする、保護継電装置。
11. 前記保護継電装置が、前記自回線における短絡事故の発生を検出すると、該自回線の電源端側に設けられた自回線遮断器（４₁；４₃）を遮断するためのトリップ信号（Ｓ₁；Ｓ₃）を発生するトリップ信号発生回路（１３０；１４０；３３０）を具備し、
    該トリップ信号発生回路が、前記自回線の電源端側を流れる自回線事故電流（Ｉ₁；Ｉ₃）の増加量（ΔＩ₁；ΔＩ₃）および前記他回線の電源端側を流れる他回線事故電流（Ｉ₂；Ｉ₄）の減少量（ΔＩ₂；ΔＩ₄）に基づいて該自回線における短絡事故を検出すると、前記トリップ信号を瞬時に発生するトリップ信号発生手段を備える、
    ことを特徴とする、請求項１０記載の保護継電装置。
12. 前記トリップ信号発生手段が、前記自回線事故電流の増加量が第１の閾値（Ｌ₁；Ｎ₁）以上であり、かつ、前記他回線事故電流の減少量が第２の閾値（Ｌ₂；Ｎ₂）以上である場合に、前記トリップ信号を瞬時に発生することを特徴とする、請求項１１記載の保護継電装置。
13. 前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の電源端側に設置された隣回線遮断器（４₂；４₄）が遮断されていないことを条件に、前記トリップ信号を瞬時に発生することを特徴とする、請求項１１または１２記載の保護継電装置。
14. 前記トリップ信号発生手段が、
    前記自回線事故電流の増加量および前記他回線事故電流の減少量を求め、該求めた自回線事故電流の増加量が前記第１の閾値以上であり、かつ、該求めた他回線事故電流の減少量が前記第２の閾値以上であると出力信号を出力する自回線事故判定回路（１３５；１４５；３３５）と、
    該自回線事故判定回路の出力信号と前記隣回線遮断器から入力される接点信号（Ｓ_C2；Ｓ_C4）との論理積をとる論理積回路（１３３；１４３；３３３）と、
    を備えることを特徴とする、請求項１２または１３記載の保護継電装置。
15. 前記第１および第２の閾値が、前記自回線事故電流および前記他回線事故電流の検出可能な最小値の３倍以上の値であることを特徴とする、請求項１２乃至１４いずれかに記載の保護継電装置。
16. 前記自回事故電流が、前記自回線に短絡事故が発生したときに該自回線の電源端側または対向端を流れる短絡電流（Ｉ₁；Ｉ₃）であり、
    前記他回事故電流が、前記自回線に短絡事故が発生したときに該他回線の電源端側または対向端を流れる他の短絡電流（Ｉ₂；Ｉ₄）である、
    ことを特徴とする、請求項１１乃至１５いずれかに記載の保護継電装置。
17. 前記自回線の対向端側に設置される前記保護継電装置（１２０₁）の前記トリップ信号発生手段が、前記他回線の対向端側に設置される他の保護継電装置（１２０₂）が不動作であることを条件に、前記トリップ信号を瞬時に発生することを特徴とする、請求項１１乃至１６いずれかに記載の保護継電装置。
18. 前記他回線の電源端または対向端側に設置される他の保護継電装置（１１０₂；１２０₂；３１０₂）が、前記保護継電装置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１１乃至１７いずれかに記載の保護継電装置。

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