JP2010074952A - 送電線路の再閉路方式 - Google Patents

Abstract

【課題】線路電圧検出の精度をそれほど必要とせず、簡便に事故相のアークイオンの消滅タイミングを検出できる方法を提供し、併せて再閉路時の事故発生を防止するようにした送電線路の再閉路方式を提供する。
【解決手段】送電線路ＴＬの各端子で検出した電圧信号Ｖ_Ｌおよび電流信号Ｉを入力して所定の保護演算を行うことにより送電線路の事故相を遮断する保護演算機能部Ｐｒｏおよび当該事故遮断相に再閉路条件が整ったときに自端子の遮断器に再閉路指令を出力する再閉路機能部Ｒｅｃを備えた保護リレーＲＹにより高速再閉路を行うようにした送電線路の再閉路方式において、自端子で検出された事故遮断後の事故相の線路電圧の値Ｖ_Ｌが、事故相の開放健全時の線路電圧値Ｖｋで定めた許容範囲（｜｜Ｖ_Ｌ｜―｜Ｖｋ｜｜＜ｋ１）に存在するとき、事故相遮断器に投入指令を送出する。
【選択図】図４

Description

本発明は簡便な方法で事故相のアークイオンの消滅タイミングを検出して再閉路を行うようにした送電線路の再閉路方式に関する。

送電線路の再閉路方式には直接接地系統の場合、事故相が１相のときに事故相のみ遮断して再投入する単相再閉路方式、あるいは２相以上の事故の場合３相遮断して再投入する３相再閉路方式が採用されている。また、平行２回線系統の場合事故相を遮断し、健全相が２相残りまたは３相残りを条件に再投入する多相再閉路方式が採用され、系統の安定運用に寄与している。

一般に遮断器が遮断してから再投入するまでの時間を無電圧時間と呼び、この無電圧時間の長さは、遮断器が事故電流を遮断したあと事故点のアークイオンが消弧するまでの時間を想定して決められる。無電圧時間は事故様相により異なり、単相再閉路および多相再閉路では約１秒程度、３相再閉路では約０．５秒〜０．８秒程度が選択される。

図１９は１回線送電線ＴＬに落雷などで事故Ｆが発生した場合に送電線保護リレー（ＲＹ）による遮断器（ＣＢ）の遮断から無電圧時間後のＣＢ再閉路迄のタイムチャートを示したもので、（ａ）は電力系統図、（ｂ）は遮断器（ＣＢ）の応答図、（ｃ）は保護リレー（ＲＹ）の応答図である。

図１９（ａ）〜（ｃ）において、時刻ｔ_１で落雷等による事故Ｆが発生し、送電線保護リレー（ＲＹ）に故障電流が取り込まれることにより送電線保護リレー（ＲＹ）が動作し、時刻ｔ_２で遮断器（ＣＢ）に遮断指令が出され、時刻ｔ_３で遮断器（ＣＢ）の開放により事故電流が消滅される。

事故点Ｆではアークによって周囲の空気がイオン化されており、アークイオンが拡散して消滅しないうちに再送電した場合、再びアーク電流が流れて再閉路は失敗する。このため、通常、アークイオンが完全に消滅すると想定される時間経過後の時刻ｔ_５で遮断器（ＣＢ）を再投入できるように、遮断器（ＣＢ）の動作遅れ時間を考慮して時刻ｔ_４（ｔ_４＜ｔ_５）に投入指令を出するようにしている。

事故電流が遮断した後、アークイオンが消滅するまでの時間（消イオン時間）は、一次アーク電流、系統電圧、線路恒長（線間分布容量は線路恒長に依存する）、風速などに依存するが、いずれにせよ、再閉路までの無電圧時間は、消イオン時間より若干長く取る必要がある。

一般に、絶縁回復時間と消イオン時間は事故電流が大きいほど、また系統電圧に比例して長くなる傾向があり、再閉路の無電圧時間は、５００ｋＶ系統の場合、１．０秒程度、また、１８７ｋＶから２７５ｋＶ系統の場合では、０．５秒〜０．８秒程度に設定されている。

図２０は事故電流が約２０ｋＡの場合で、事故遮断後のイオン消去に要する時間と公称電圧との関係を示したグラフである。事故点Ｆではアークによって空気がイオン化しており、事故電流が遮断された後も残留イオンが存在する。この残留イオンが消滅する時間すなわち、消イオン時間は系統電圧と深い関係があり、系統電圧が高くなるにつれ、長くなるということである。

電力系統にとっては、再閉路の無電圧時間は安定度に与える影響が大きいためにできるだけ短いほうが好ましい。そこで、アークイオンが消滅するタイミングを、事故遮断相の線路電圧に含まれる高調波の含有率が減衰方向であることを検出して無電圧時間をアダプティブに(自由に)変化させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３７１０７７１号公報

特許文献１に開示された方法は、事故時の線路電圧がほぼ零からアークイオン消滅後の誘導によって生じた電圧までの変化を検出する必要があり、電圧の検出精度が極めて高く要求される。特に、送電線の事故点の位置によって自端子の線路側電圧としてアークイオンが消弧する前の電圧の大きさが異なることから、この変化を検出し判定するためには高精度の電圧検出が必要である。

このようにアークイオン消滅時のタイミングが検出でき、その時点で再投入指令を出せば、再閉路による事故発生が無く系統の安定度に大きく寄与することができるが、前述したようにアークイオン消滅時のタイミングは極めて高精度な電圧検出を必要としており、特許文献１に開示された方法を実用化することは現状では困難である。

そこで本発明は上記の課題に鑑みなされたもので、線路電圧検出の精度をそれほど必要とせず、簡便に事故相のアークイオンの消滅タイミングを検出できる方法を提供し、併せて再閉路時の事故発生を防止するようにした送電線路の再閉路方式を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、送電線路の各端子に設置され、計器用変圧器および計器用変流器で検出した電圧信号および電流信号を入力して所定の保護演算を行うことにより送電線路の事故相を遮断する保護演算機能部および当該事故遮断相に再閉路条件が整ったときに自端子の遮断器に再閉路指令を出力する再閉路機能部を備えた保護リレーにより高速再閉路を行うようにした送電線路の再閉路方式において、前記自端子の線路電圧検出用の計器用変圧器によって検出された事故遮断後の事故相の線路電圧の値が、事故相の開放健全時の線路電圧値で定めた許容範囲内に存在するとき、事故相遮断器に投入指令を送出することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、送電線路の各端子に設置され、計器用変圧器および計器用変流器で検出した電圧信号および電流信号を入力して所定の保護演算を行うことにより送電線路の事故相を遮断する保護演算機能部および当該事故遮断相に再閉路条件が整ったときに自端子の遮断器に再閉路指令を出力する再閉路機能部を備えた保護リレーにより高速再閉路を行うようにした送電線路の高速再閉路方式において、前記自端子の線路電圧検出用の計器用変圧器によって検出された事故遮断後の事故相の線路電圧の値が、送電線健全相の電流、電圧から演算により事故相が開放健全状態としたときに求めた線路電圧値で定めた許容範囲内に存在するとき、事故相遮断器に投入指令を送出することを特徴とする。

本発明によれば健全相から誘導される電圧を予め求めて再閉路機能付き保護リレーに所定値として保存しておき、事故時に測定された誘導電圧がその保存されている所定値と比較して測定された誘導電圧が予め求められている所定値と近似したときに再閉路を実施するようにした送電線路の再閉路方式を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各実施形態を通じて共通する部分には同一番号または関連する符号を付けて重複する説明は適宜省略する。

［第１の実施形態］
以下、図１乃至図３を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。
この第１の実施形態は、事故遮断後の事故相の線路電圧値が、隣回線連系条件等が整い、かつ、予め決めてある所定値と近似したときに遮断器へ投入指令を送出するようにした送電線路の再閉路方式である。

（構成）
図１は計器用変圧器ＶＴ_Ｌで検出した線路電圧信号Ｖ_Ｌのみを用いて再閉路の実施可否を判定する再閉路機能付き保護リレーＲＹを相対向するＡ端子およびＢ端子にそれぞれ設置した電力系統図であり、図２は再閉路機能付き保護リレーＲＹの一例を示す構成図である。

図１に示した電力系統は、Ａ端子およびＢ端子において、母線ＢＵＳ−Ａ、ＢＵＳ−Ｂと送電線ＴＬとを接続する各遮断器ＣＢ−Ａ、ＣＢ−Ｂの母線ＢＵＳ側にそれぞれ線路電流ｉを検出する計器用変流器ＣＴを設置するとともに、送電線ＴＬ側に線路電圧Ｖ_Ｌを検出する計器用変圧器ＶＴ_Ｌ−Ａ、ＶＴ_Ｌ−Ｂを設置するように構成されている。

ここで、再閉路機能付き保護リレーＲＹ−ＡおよびＲＹ−Ｂは同一構成、同一機能なので、以下は再閉路機能付き保護リレーＲＹ−Ａを代表して説明する。

図２で示すように、再閉路機能付き保護リレーＲＹ−Ａは、計器用変流器ＣＴ−Ａから線路電流Ｉを、また、計器用変圧器ＶＴ_Ｌ−Ａから線路電圧Ｖ_Ｌをそれぞれ常時取り込み、この取り込んだ系統電圧Ｖ_Ｌ、電流Ｉを所定の保護演算アルゴリズムに基づいて常時演算し、演算結果によって送電線ＴＬの事故Ｆ発生を検出したときは、自端子の遮断器ＣＢ−Ａに遮断指令を出力して事故点の遮断を行う保護演算機能Ｐｒｏと、事故遮断後の事故相の線路電圧の計測値が予め決めてある電圧許容範囲に存在するときに、自端子の遮断器ＣＢ−Ａに対して再閉路指令を送出する再閉路機能Ｒｅｃと、を備え、保護演算機能Ｐｒｏは動作すると、前述したように自端子の遮断器ＣＢ−Ａに遮断指令を出力するとともに、再閉路機能Ｒｅｃに対して再閉路起動信号を送出するように構成されている。なお、保護演算機能Ｐｒｏは、一例を挙げれば主保護用の電流差動継電器であり、また、再閉路機能Ｒｅｃは再閉路継電器ともいう。

図１に戻って、送電線ＴＬのａ相に事故Ｆが生じると、再閉路機能付き保護リレーＲＹ−Ａの保護演算機能Ｐｒｏからａ相遮断器に遮断指令が出力され、ａ相の事故遮断が行われる。すると、事故点Ｆのアークイオン消滅後に以下の図３で説明するように、健全相であるｂ相送電線路およびｃ相送電線路からの誘導により、欠相状態（開放状態）となっているａ相の送電線路に誘導電圧が発生する。

図３（ａ）、（ｂ）はともに１回線送電線ａ相欠相状態での単相再閉路中にａ相が健全相のｂ相およびｃ相から誘導される電圧について示したものである。特に（ａ）はａ相が健全相のｂ相およびｃ相との間に生じる静電結合の例を示す図で、（ｂ）はａ相が健全相との間に生じる電磁誘導結合の例を示す図である。

まず、図３（ａ）により、ａ相事故遮断後の欠相中に、健全相であるｂ相およびｃ相からの誘導電圧の求め方について説明する。

静電結合による送電線路間に生じる相間静電容量をＣｍ、対地静電容量をＣｓとすると、ａ相には、式（１）で示す電流、すなわちａ相から対地静電容量Ｃｓを通って流れる電流ｊωＣｓＶａは、ｂ相から相間静電容量Ｃｍを通って流れる電流ｊωＣｍ（Ｖｂ−Ｖａ）と、ｃ相から相間静電容量Ｃｍを通って流れる電流ｊωＣｍ（Ｖｃ−Ｖａ）との合成電流である。

ｊωＣｍ（Ｖｂ−Ｖａ）＋ｊωＣｍ（Ｖｃ−Ｖａ）＝ｊωＣｓＶａ ・・・（１）
この式（１）から式（２）の電圧ｓＶａが導かれる。

一方、図３（ｂ）において、電磁結合による電線間に生じる相互インピーダンスをＭとすると、欠相中のａ相には下記式（３）のｍＶａで表す電圧が生じる。
ｍＶａ＝ｊωＭ（Ｉｂ＋Ｉｃ） ・・・（３）
従って、事故遮断されて欠相中のａ相には静電結合電圧ｓＶａと、電磁結合電圧ｍＶａとを合成した電圧ｓＶａ＋ｍＶａが生じることになる。
なお、Ｃｓ、Ｃｍ、Ｍについてはａ相、ｂ相、ｃ相に関連して表記すべきであるが図および式が煩雑になることから簡略化した。

図３に示す静電結合電圧ｓＶａは事故点に関係なく、次の式（４）が成立し、送電電圧Ｅが高いほど、対地静電容量をＣｓに比べて線間容量Ｃｍの大きいほど大きくなる。
Ｖｃ＝ＣｍＥ／（Ｃｓ＋２Ｃｍ） ・・・（４）
但し、Ｅ：系統の定格相電圧
また、電磁結合電圧ｍＶａは、前記式（３）で示したように、欠相状態の相に誘導電圧が誘起される。

なお、静電結合電圧によるアーク電流Ｉｃは式（５）で表される。
Ｉｃ＝ｊωＣｍ・Ｌ（Ｖｂ＋Ｖｃ） ・・・（５）
但し、Ｌ：線路長
なお、事故遮断により欠相状態となったａ相送電線路が健全状態のときに、遮断器ＣＢ−Ａを開放させて健全相のｂ相およびｃ相送電線路に設置されている計器用変流器ＣＴ−Ａから導入された電流Ｉと計器用変圧器ＶＴ_Ｌ−Ａから導入された電圧Ｖ_Ｌとを用いて前記式（４）により予め求めておいた（計算しておいた）電圧値Ｖｋとして、再閉路機能付き保護リレーＲＹ−Ａの記憶手段に保存しておく。なお、この予め計算しておいた電圧値Ｖｋは、誘導電圧値（ｓＶａ＋ｍＶａ）に相当する。

表１は１回線送電線における１相開放時の健全回線の電流の大きさを大、中、小の３つのランクに分け、予め誘導電圧αを計算したものである。

この表に示した例では、電流；大は送電線の定格電流１００％、電流；中は５０％、電流；小は１０％程度としたものである。これら以外にも２回線送電線における種々の遮断相に応じたデータも用意しておく。

（再閉路機能Ｒｅｃの第１例）
図４は再閉路機能付き保護リレーＲＹの再閉路機能Ｒｅｃの一例を示す構成図であり、この例の誘導電圧検出部Ｒｅｃ-１は誘導された線路電圧Ｖ_Ｌを絶対値比較で検出する例を示す。

すなわち、図４の再閉路機能Ｒｅｃの誘導電圧検出部Ｒｅｃ-１の例は、式（６）で示すように事故時に開放された例えばａ相に誘導された線路電圧Ｖ_Ｌの計測値の絶対値（｜Ｖ_Ｌ｜）と、送電線が健全状態のときに予め求めておいた誘導電圧の計算値の絶対値｜Ｖｋ｜とから差分の絶対値（｜｜Ｖ_Ｌ｜―｜Ｖｋ｜｜）を求め、これと予め計算で求めておいた再閉路の許容定数ｋ１とを（式６）で比較し、所定値との差分が計測値、計算値、計器用変流器ＣＴ、計器用変圧器ＶＴ_Ｌなどの誤差を考慮して一定値以内であるという誘導電圧検出部Ｒｅｃ−１と、このときに遮断指令が保持状態であること、隣回線連系がとられていること、等の再閉路条件検出部Ｒｅｃ−２との双方のアンド条件が成立したとき、遮断器ＣＢに対して「再閉路指令」を送出するようにしたものである。

｜｜Ｖ_Ｌ｜―｜Ｖｋ｜｜＜ｋ１ ・・・（６）
電圧条件検出部Ｒｅｃ−１の一例として、Ｖ_Ｌの大きさがＶｋの大きさに対して再閉路許容定数ｋ１で定めた０．９Ｖｋ〜１．１Ｖｋ（Ｖｋの０．９〜１．１）倍の範囲に入ったとき、Ｖ_ＬがＶｋに近似した大きさになったと判定し、遮断器ＣＢへ再閉路指令を送出する。

ここで、所定値とは送電線の事故点に生じたアークイオン消滅後に健全相から事故時に開放された相へ誘起される誘導電圧値である。

（作用）
図５は第１の実施形態による送電線路の高速再閉路方式に関するフローチャートを示す。
ステップ１で送電線に事故が発生して保護リレーで事故遮断（Ｙｅｓ）し、その後、ステップ２で再閉路条件（図４の再閉路条件検出部Ｒｅｃ−２）が不成立（Ｎｏ）の場合、最終遮断とする（ステップ３）。

しかし、ステップ２で再閉路条件（図４の再閉路条件検出部Ｒｅｃ−２）が成立（Ｙｅｓ）していれば、ステップ４で事故相を選択する。そして、事故前に保護リレーＲＹの記憶手段に保存されている事故相の開放健全時の電圧データＶｋを取り出し（ステップ５）、次に事故相の開放健全時の電圧データＶｋと線路電圧の計測値Ｖ_Ｌとを比較する（ステップ６）。

その際に計測誤差や計算上の誤差、計器用変流器ＣＴ、計器用変圧器ＶＴ_Ｌの機器誤差を考慮して、計測値Ｖ_Ｌが０．９Ｖｋ＜Ｖ_Ｌ＜１．１Ｖｋの範囲に入っていれば再閉路を許可し（ステップ７）、遮断器を投入する（ステップ８）。

ステップ６において、計測値Ｖ_Ｌが０．９Ｖｋ＜Ｖ_Ｌ＜１．１Ｖｋの条件を満たさない場合（Ｎｏ）は、オンディレータイマーによる再閉路あきらめ時間Ｔ_Ｆを経過（ｔ＞Ｔ_Ｆ）した後にステップ９で最終遮断とする（ステップ１０）。

図６は、式（６）の誘導電圧Ｖ_Ｌ（計測値）と、予め求めておいた所定値Ｖｋおよび予め求めておいた再閉路の許容定数ｋ１との関係を示す再閉路許容範囲の概念を示す図である。

この図によれば、計器用変圧器ＶＴ_Ｌ―Ａで測定された誘導電圧Ｖ_Ｌが予め決めてある所定値ＶＬに近似する値、すなわち、所定値ＶＬの上下限値を決める再閉路許容定数ｋ１の上下限値（０．９〜１．１）内にあれば、式（６）が成立し、再閉路が可能であることを示している。

（再閉路機能Ｒｅｃの第２例）
図７は再閉路機能Ｒｅｃの誘導電圧検出部Ｒｅｃ-１の第２例を示す構成図である。
前述の図４で示した誘導電圧検出部Ｒｅｃ-１の第１例の場合、線路電圧が式（６）のＶ_Ｌが０．９Ｖｋ＜Ｖ_Ｌ＜１．１Ｖｋ満たしている場合再閉路指令を出力したが、誘導電圧検出部Ｒｅｃ-１の第２例の場合、以下の式（７）で示すように、計測値Ｖ_Ｌの絶対値と計算値Ｖｋの絶対値との差分と、計算値Ｖｋの絶対値との比率が一定値ｋ２以内に入っていれば再閉路を実施するようにしたものである。
｜｜Ｖ_Ｌ｜―｜Ｖｋ｜｜／｜Ｖｋ｜＜ｋ２ ・・・（７）

（効果）
以上述べたように本発明の第１の実施形態によれば、健全相から誘導される電圧を予め求めておいて再閉路機能付き保護リレーに所定値Ｖｋとして保存しておき、この保存されている所定値と事故時に測定された誘導電圧Ｖ_Ｌとを比較することにより、容易に再閉路実施の判断を行うことができる。なお、この方式は送電線の電流を取り込んでいない再閉路専用装置の場合も同様である。

［第２の実施形態］
次に本発明の第２の実施形態について説明する。
（構成）
この第２の実施形態と前記第１の実施形態との違いは、第１の実施形態が誘導電圧を事前に求めておく方式であるのに対して、本実施形態では、事故遮断後に健全相の計器用変流器ＣＴ、計器用変圧器ＶＴ_Ｌから導入する電流と電圧とを用いて事故相のアークイオンが消滅したものとして求めた計算値Ｖｋと事故相の計測値Ｖ_Ｌとを比較し、両方の値が近似していれば遮断器へ投入指令を送出するようにしたものである。

なお、再閉路機能付き保護リレーＲＹの概念構成および再閉路機能Ｒｅｃについては第１の実施形態の図１、２、４、７と同様なので、概念構成図および再閉路機能Ｒｅｃの説明は省略する。また、近似値については第１の実施形態で説明したのでここでは割愛する。

（作用）
図８は第２の実施形態による送電線路の高速再閉路方式のフローチャートである。
図８が、図５と異なる点は、ステップ５をステップ５Ａに置換えた点にある。すなわち、ステップ４の事故相選択の次に処理するステップ５Ａでは、健全相の端子電流および電圧から、事故相の開放健全時の電圧（Ｖｋ）を演算する。その他の演算処理については同じなので説明を省略する。

（効果）
以上述べたように本発明の第２の実施形態によれば、事故遮断後の事故相の線路電圧の値Ｖ_Ｌが、健全相から誘導される電圧から再閉路機能付き保護リレー内で演算により求めた誘導電圧（Ｖｋ）と近似しているかを確認するだけで容易に再閉路実施の判断ができる。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図９は本実施形態による再閉路機能付き保護リレーＲＹを設置した電力系統図であり、図１０は本実施形態による再閉路機能付き保護リレーＲＹの一例を示す図である。

（構成）
本実施形態の再閉路機能付き保護リレーＲＹは、図９および１０で示すように、図１、２で示した再閉路機能付き保護リレーＲＹの構成に対して、自端子（Ａ端子）に設置した計器用変圧器ＶＴ_Ｌで検出した線路電圧Ｖ_Ｌ信号を対向する相手端子に送信する送信手段Ｓと、相手端子から送信されてきた線路電圧Ｖ_Ｌ信号を受信する受信手段Ｒとを新たに付加するとともに、これら自端子および相手端子の線路電圧信号Ｖ_Ｌを用いて再閉路の実施可否を判定する手段を再閉路機能Ｒｅｃに付加するように構成されている。ＣＬは、自端子と対向する相手端子間を結ぶ伝送路である。

（作用）
自端子（Ａ端子）及び対向する相手端子（Ｂ端子）でそれぞれ検出した線路電圧Ｖ_Ｌデータは送信手段Ｓおよび伝送路ＣＬを使用して相互に再閉路機能付き保護リレーＲＹへ受け渡しする。

自端子及び対向する相手端子から導入された事故相の線路電圧と再閉路機能付き保護リレーＲＹ内に予め設定された所定値（再閉路許可と判断する値）とを比較する。比較した結果、所定値と近似していれば自端子、相手端子の遮断器へ投入指令を送出する。

図１１は本実施形態による送電線路の高速再閉路方式に関するフローチャートを示す。
本実施形態による送電線路の高速再閉路方式が、第１の実施形態による高速再閉路方式に関するフローチャート（図５）と異なる点は、自端子でステップ１により事故遮断を判定する前に、自端子から相手端子へ線路電圧の送信する処理ステップＡを実施し、次に相手端子からの線路電圧を受信する処理ステップＢを実施する点と、処理ステップ５および６に替えて、事前に保護リレーに保存しておいた事故相の開放健全時の電圧データ（Ｖｋ_Ａ、ＶＫ_Ｂ）を用いて、それぞれ線路電圧のＶ_ＬＡ，Ｖ_ＬＢとＶｋを比較する（ステップ５_１、６および６_１）ようにした点である。その他の点は図５と同じである。

なお、Ａ端子で送信する線路電圧値はＶ_ＬＡ、受信する線路電圧値はＶ_ＬＢ、そしてステップ５_１に示す予め求めておいた事故時に開放された相に生じる誘導電圧の自端子の計算値をＶｋ_Ａ、相手端子側の計算値をＶｋ_Ｂで示す。

処理ステップ６では、再閉路許可の判定式は自端子の分として０．９Ｖｋ_Ａ＜Ｖ_ＬＡ＜１．１Ｖｋ_Ａ、処理ステップ６_１では、対向端子の分として０．９Ｖｋ_Ｂ＜Ｖ_ＬＢ＜１．１Ｖｋ_Ｂで示す。なお、Ｖ_ＬＡとＶ_ＬＢの両方が成立すれば再閉路を許可し、遮断器を投入する。

（効果）
第３の実施形態によれば、第１の実施形態に比べて自端子と対向端子で検出した線路電圧Ｖ_Ｌを相互に受け渡し、自端子と対向端子データの両方を使用することで両端子間の判定レベルを同一レベルに合わせられることから、再閉路実施可否の判定の信頼度を向上させることができる。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
（構成）
本実施形態に用いられる再閉路機能付き保護リレーＲＹは、線路電圧を対向端子と送受する手段を持ち、事故遮断後の線路両端の事故相線路電圧の値が、送電線健全相の電流、電圧から演算により事故相が開放健全状態としたときに求めた線路電圧値と近似したときに遮断器へ投入指令を送出するように機能するものである。なお、本実施形態に用いられる再閉路機能付き保護リレーＲＹの構成は第３の実施形態で用いた図９、１０と同様なので説明を省略する。

（作用）
本実施形態は、自端子及び対向端子で検出した線路電圧Ｖ_Ｌのデータは伝送路を使用して自端子と対向端子の再閉路機能付き保護リレーＲＹへ受け渡しする。再閉路機能付き保護リレーＲＹでは健全回線からの誘導電圧を演算で求め、この演算で求めた値と事故相の線路電圧Ｖ_Ｌとを比較する。そして、自端子及び対向端子の演算値と線路電圧Ｖ_Ｌの値がそれぞれ近似していれば遮断器へ投入指令を送出する。

図１２は本実施形態に関するフローチャートを示す。
本実施形態が第３の実施形態と違うところは、ステップ５_１Ａで、事故相選択後に用いるのは健全相端子電流・電圧から、事故相の開放健全時の電圧を演算で求める箇所で自端子のＶｋ_Ａと対向端子のＶｋ_Ｂを用いる点である。その他は図１１のフローチャートと同じなので説明を省略する。

（効果）
自端子および対向端子で検出したＶ_Ｌのデータを相互に受け渡し、そのデータと送電線健全相の電流、電圧から演算により事故相が開放健全状態としたときに求めた線路電圧値と近似していることの確認を自端子と対向端子データの両方で比較するようにしたので、両端子間の判定レベルを同一レベルに合わせられることができ、再閉路実施可否の判定の信頼度を向上させることができる。

［第５の実施形態］
次に本発明の第５の実施形態について説明する。
（構成）
本実施形態は、第３の実施形態または第４の実施形態における線路側電圧データの送信条件として、特に、再閉路の起動条件で行うようにしたことを特徴とするものである。なお、本実施形態に用いられる再閉路機能付き保護リレーＲＹの構成は第３の実施形態で用いた図９、１０と同様なので説明を省略する。

（作用）
第３の実施形態または第４の実施形態に比べ異なる点は、第３の実施形態または第４の実施形態の場合、それぞれの端子の線路電圧情報は常時送受しているが、本実施形態では図１３のフローチャートで示すように、再閉路を必要とするタイミング（再閉路の起動時）に合わせて送信するように、ステップ２の再閉路条件が成立したか否かを判定するステップ２と、対向端子へ線路電圧値Ｖ_ＬＡ送信ステップＡとの間に、再閉路起動のステップＣを介在させるようにしたものである。なお、ステップ４以降の処理ステップについては、図１２等の既出のフローチャートと同様であるので図示および説明を省略する。

本実施形態のように、線路電圧を再閉路時の起動条件で伝送する場合、伝送するデータは再閉路中に使用しない電流データの領域を使用することもできる。

（効果）
常時、電圧情報を伝送しないことで再閉路機能付き保護リレーＲＹ内の演算負担を軽減することと、伝送量に制限のある伝送路を使用することができる。

［第６の実施形態］
次に本発明の第６の実施形態について説明する。
（構成）
本実施形態は、第１の実施形態乃至第５の実施形態において、事故遮断後の事故相の線路電圧の値が所定値と近似しない場合は、所定時間経過で遮断器へ投入指令を送出するようにしたものである。

本実施形態に用いられる再閉路機能付き保護リレーＲＹ、再閉路機能Ｒｅｃの構成は、第１の実施形態で用いた図１、２、４、７第３の実施形態で用いた図９、１０と同様なので説明を省略する。

（作用）
図１４は第６の実施形態に関するフローチャートを示す。
本実施形態は、ステップ６において、事故遮断後の事故相の線路電圧の値Ｖ_Ｌが所定値Ｖ_ｋと近似しない場合（Ｎｏ）は、ステップ９で所定時間（Ｔ_ｍ；無電圧時間設定値）経過すると、ステップ７をパスしてステップ８で遮断器を投入する。無電圧時間タイマーは遮断器ＣＢの遮断と同時に起動する。この間に線路電圧が所定値と近似の有無を検出し、近似しない場合はタイマーがカウントアップのうえ遮断器へ投入指令を送出する。

（効果）
線路電圧が所定値と近似しない場合に再閉路できないことを防ぐため、従来から使用されている無電圧時間カウントタイマーによる再閉路方式を併用することでバックアップの効果がある。

［第７の実施形態］
次に本発明の第７の実施形態について説明する。
（構成）
本実施形態は、第１乃至第５実施形態における事故遮断後の事故相の線路電圧と健全相との間に生じる電圧と位相（θ）の値が、予め決めてある所定値と近似したときに遮断器へ投入指令を送出するようにしたものである。

図１５は、本実施形態に用いられる再閉路機能付き保護リレーＲＹの構成を示す図である。この図１５は、第１の実施形態で用いた図４あるいは図７において、誘導電圧検出部Ｒｅｃ−１を、線路電圧の計算値Ｖ_ｋを基準に計測値Ｖ_Ｌが所定の電圧と位相の許容範囲であることを検出する電圧と位相の許容範囲検出部Ｒｅｃ−３に置き換えただけなので説明を省略する。

図１６は誘導電圧に位相の許容範囲を加えた説明図であり、ＶｋとＶ_Ｌの電圧の大きさと位相を示す。

（作用）
本実施形態が第１乃至第５の実施形態と異なるのは、健全相から事故相に誘導される電圧とその位相は３相交流電圧である。再閉路機能付き保護リレーに予め設定した所定の電圧と位相との関係をデータベース化したものを保存しておく。事故遮断後の事故相の線路電圧の値と位相を予め関連づけた所定値と比較する。比較した結果、近似していれば遮断器へ投入指令を送出する。

図１７は本実施形態に関するフローチャートである。
ステップ６において、事故相の開放健全時の線路電圧Ｖｋと線路電圧のＶ_Ｌを比較し、以下の式（８）で示すように、予め関連づけた所定の電圧と位相の範囲に入っていれば再閉路を許可し、遮断器を投入する。
０．９Ｖｋ＜Ｖ_Ｌ＜１．１Ｖｋ・・・（８）
（Ｖ_Ｌ∧Ｖｋ≦θ）

（効果）
事故相に誘導される電圧とその位相は３相交流電圧であることから容易に判断でき、再閉路実施判定の信頼性をより向上することができる。

［第８の実施形態］
次に第８の実施形態について説明する。
（構成）
本実施形態は、前記した第３の実施形態乃至第５の実施形態、および第７の実施形態において、自端子の装置で再閉路の許可判定をしたら対向端子にも送信して双方の条件が一致した時のみ再閉路を実施するようにしたものである。なお、本実施形態に用いられる再閉路機能付き保護リレーＲＹの構成、再閉路機能Ｒｅｃの構成は、第１の実施形態で用いた図１、２、４、７あるいは、第３の実施形態で用いた図９、１０と同様なので説明を省略する。

（作用）
第３の実施形態乃至第５の実施形態、および第７の実施形態に比べて異なる点は、自端子の装置で再閉路の許可判定をしたら対向端子に送信し、対向端子でも再閉路許可の可否を判定し、双方の条件が一致した時に再閉路するようにしたものである。

図１８は本実施形態に関するフローチャートを示す。
本実施形態では、図１１、１２のフローチャートで説明したステップ７の後に、対向端子へ投入許可信号を送信するステップ７_１および対向端子より許可信号を受信するステップ７_２を設け、ステップ７_２が不成立の場合、ステップ９の無電圧時間カウント用オンディレータイマーＴ_Ｆを起動するとともに、再閉路条件に対向端子も再閉路許可条件が成立した時のみ、再閉路を許可し遮断器を投入する。

（効果）
第８の実施形態では、対向端子へ投入許可信号を送信すると共に、対向端子より許可信号を受信することで両端子同時に遮断器を投入することができる。対向端からの投入許可信号を受信できなかった場合、一定時間後に最終遮断とする。両端子とも再閉路許可条件が成立した時のみ再閉路を許可し遮断器を投入するようにしたので、再閉路実施判定の信頼性をより向上することができる。

本発明の第１および第２の実施形態に共通する再閉路機能付き保護リレーを設置した電力系統図。 本発明の第１および第２の実施形態に共通する再閉路機能付き保護リレーの構成図。 単相再閉路中の誘導電圧（ａ相欠相の例）を示す図であり、（ａ）は静電結合電圧を示す図、（ｂ）は電磁結合電圧を示す図。 本発明の第１の実施形態における線路電圧を絶対値比較により検出する例を示す図。 本発明の第１の実施形態に関するフローチャート。 本発明の第１の実施形態における再閉路許容範囲の概念を示す図。 本発明の第１の実施形態における線路電圧を比率により検出する例を示す図。 本発明の第２の実施形態に関するフローチャート。 本発明の第３乃至第５の実施形態に共通する再閉路機能付き保護リレーを設置した電力系統図。 本発明の第３乃至第６の実施形態に共通する再閉路機能付き保護リレーの構成図。 本発明の第３の実施形態に関するフローチャート。 本発明の第４の実施形態に関するフローチャート。 本発明の第５の実施形態に関するフローチャート。 本発明の第６の実施形態に関するフローチャート。 本発明の第７の実施形態に関する再閉路機能付き保護リレーの構成図。 誘導電圧に位相の許容範囲を加えた説明図。 本発明の第７の実施形態に関するフローチャート。 本発明の第８の実施形態に関するフローチャート。 従来の送電線路の再閉路方式を説明する図であり、（ａ）は再閉路対象の電力系統図、（ｂ）は無電圧時間説明用の遮断器動作タイムチャート、（ｃ）は保護リレー動作のタイムチャート。 系統電圧と絶縁回復時間の関係を示す図。

符号の説明

ＴＬ…送電線路、ＣＴ…計器用変流器、ＶＴ_Ｌ…計器用変圧器、ＲＹ…再閉路機能付き保護リレー、Ｐｒｏ…保護演算機能、Ｒｅｃ…再閉路機能、Ｒｅｃ-１…再閉路条件検出部、Ｒｅｃ-２…誘導電圧検出部、Ｒｅｃ−３…電圧と位相の許容範囲検出部。

Claims (10)

1. 送電線路の各端子に設置され、計器用変圧器および計器用変流器で検出した電圧信号および電流信号を入力して所定の保護演算を行うことにより送電線路の事故相を遮断する保護演算機能部および当該事故遮断相に再閉路条件が整ったときに自端子の遮断器に再閉路指令を出力する再閉路機能部を備えた保護リレーにより高速再閉路を行うようにした送電線路の再閉路方式において、
   前記自端子の線路電圧検出用の計器用変圧器によって検出された事故遮断後の事故相の線路電圧の値が、事故相の開放健全時の線路電圧値で定めた許容範囲内に存在するとき、事故相遮断器に投入指令を送出することを特徴とする送電線路の再閉路方式。
2. 送電線路の各端子に設置され、計器用変圧器および計器用変流器で検出した電圧信号および電流信号を入力して所定の保護演算を行うことにより送電線路の事故相を遮断する保護演算機能部および当該事故遮断相に再閉路条件が整ったときに自端子の遮断器に再閉路指令を出力する再閉路機能部を備えた保護リレーにより高速再閉路を行うようにした送電線路の高速再閉路方式において、
   前記自端子の線路電圧検出用の計器用変圧器によって検出された事故遮断後の事故相の線路電圧の値が、送電線健全相の電流、電圧から演算により事故相が開放健全状態としたときに求めた線路電圧値で定めた許容範囲内に存在するとき、事故相遮断器に投入指令を送出することを特徴とする送電線路の再閉路方式。
3. 線路電圧を対向する相手端子と送受する送信手段および受信手段を備え、事故遮断後の送電線路の両端子の事故相線路電圧が予め決めてある許容範囲内にあるとき、遮断器へ投入指令を送出することを特徴とする請求項１又は２記載の送電線路の再閉路方式。
4. 線路電圧を対向する相手端子と送受する送信手段および受信手段を備え、事故遮断後の線路両端子の事故相線路電圧の値が、送電線健全相の電流、電圧から演算により事故相が開放健全状態としたときに求めた線路電圧値と近似したときに遮断器へ投入指令を送出することを特徴とする請求項１又は２記載の送電線路の再閉路方式。
5. 線路側電圧データの送信は、再閉路の起動条件で行うことを特徴とした請求項３又は４に記載の送電線路の再閉路方式。
6. 事故遮断後の事故相の線路電圧の値が許容範囲に存在しない場合は、所定時間で遮断器へ投入指令を送出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の送電線路の再閉路方式。
7. 事故遮断後の事故相の線路電圧と位相の値が予め決めてある所定値と近似したときに遮断器へ投入指令を送出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の送電線路の再閉路方式。
8. 自端子の装置で再閉路の許可判定をしたら対向する相手端子にも送信して双方の再閉路許可条件が一致した時のみ再閉路を実施することを特徴とする請求項３、４、５、７のいずれかに記載の送電線路の再閉路方式。
9. 前記許容範囲を、
   ｜｜Ｖ_Ｌ｜―｜Ｖｋ｜｜＜ｋ１とし、Ｖ_Ｌが０．９Ｖｋ〜１．１Ｖｋに入っていることを特徴とする請求項１又は２記載の送電線路の再閉路方式。
   （ただし、Ｖ_Ｌ；事故相の線路電圧の値、Ｖｋ；事故相の送電線路に健全相から誘導された電圧を予め算出しておいた電圧値、ｋ１；送電線路に流れる電流に基づいて予め算出しておいた再閉路許容定数）
10. 前記許容範囲を、
    ｜｜Ｖ_Ｌ｜―｜Ｖｋ｜｜／｜Ｖｋ｜＜ｋ２とし、Ｖ_Ｌが０．９Ｖｋ〜１．１Ｖｋに入っていること）を特徴とする請求項１又は２記載の送電線路の再閉路方式。
    （ただし、Ｖ_Ｌ；事故相の線路電圧の値、Ｖｋ；事故相の送電線路に健全相から誘導された電圧を予め算出しておいた電圧値、ｋ２；送電線路に流れる電流に基づいて予め算出しておいた再閉路許容比率）

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