JP2011199962A - 送電線代替保護システム - Google Patents

Abstract

【課題】 下位の負荷供給線の保護リレーが使用不可の状態になると、上位の変圧器保護リレー（５１Ｐ）がバックアップとして機能するが、かかる状態において該当する負荷供給線に事故が発生すると、上位の変圧器がトリップすることになり、他の健全負荷供給線にも停電が及んでしまうという問題があった。
【解決手段】 下位の負荷供給線の保護リレーと改良した上位の変圧器保護リレーとに本発明にかかるトリップ装置を接続し、下位の負荷供給線の保護リレーが使用不可となった状態で、上位の変圧器保護リレーが事故を検知した場合に、上位の変圧器保護リレーからの信号で下位の負荷供給線をトリップさせた後、なお事故が継続している場合にのみ、上位の変圧器をトリップさせる。
【選択図】 図４

Description

上位に位置する変圧器保護リレー（５１Ｐ）のバックアップ機能を活用して、保護リレーが使用不可の状態にある下位の負荷供給線をトリップさせることができる送電線代替保護システムの技術に関する。

従来における低位系の負荷供給変電所では、負荷供給線のリレーが１系列であることや、母線が単母線構成であることから、臨時保護用の母線連絡線リレーがなく、バックアップによる保護が受けられないというケースが一般的であった。

そのため、保護継電装置不良時のバックアップ保護継電装置に関する技術が提案されている。（例えば特許文献１を参照）。
また、本願出願人により、可搬式簡易トリップ装置に関する技術が提案されている。（特許文献２を参照）。

特開２０００−１６６０８５号公報 特願２００９−２４０８９９号

従来における低位系の負荷供給変電所では、負荷供給線リレーの作業時に短時間ロックを行う場合やリレーの障害時には、該当する負荷供給線が無保護となってしまうため、事故が発生すると上位の変圧器保護リレー（５１Ｐ）がバックアップ保護として機能して、上位の変圧器等をトリップさせることになる。そのため、他の健全負荷供給線も停電となり、広範囲の供給支障が発生するという問題があった。

図９には、低位系の負荷供給変電所等の現状を示す。負荷供給線であるＡ線の保護リレー（Ｒｙ）において、作業時の短時間ロックやリレー障害が発生した場合、Ａ線保護リレーはロックされて動作しなくなる。

この状態でＡ線に事故が発生すると、変圧器保護リレー（５１Ｐ）が変圧器（Ｔｒ）１次側のＣＢを遮断して変圧器をトリップさせる。これにより健全負荷供給線であるＢ線やＣ線にも停電が及んでしまうことになる。

また、上記の特許文献１の発明では、バックアップ用保護継電装置を用いることにより、かかる問題の解決を提案するが、バックアップ用保護継電装置はディジタル型であるため高価であり、実用的ではないという問題がある。

そこで、本発明では、リレー不良および短時間ロックを行う送電線保護リレーが設置された負荷供給線に、バックアップリレーとして機能する変圧器保護リレー（５１Ｐ）を活用した安価なトリップ装置を設置することで、送電線の事故に対し、該当する負荷供給線と母線等を段階的にトリップさせることができる送電線代替保護システムを提供することを目的とする。

本発明の送電線代替保護システムは、上位の送電線における事故を検知した場合に、上位の送電線をトリップすることで上位の送電線を保護する上位保護リレーと、下位の送電線における事故を検知した場合に、下位の送電線をトリップすることで下位の送電線を保護する下位保護リレーと、前記上位保護リレーと連携して、トリップする上位又は下位の送電線を切り替えるトリップ装置と、を具備して、前記下位保護リレーの故障に際し、上位と下位の送電線の保護を行う送電線代替保護システムであって、前記上位保護リレーは、事故を検知している間、送電線をトリップさせるトリップ信号を生成するトリップ信号生成回路と、前記トリップ信号生成回路と接続して、前記トリップ信号を前記トリップ装置に送信する第１の回路と、前記トリップ信号生成回路と接続して、前記トリップ信号を上位の送電線に送信してトリップする第２の回路と、前記トリップ信号生成回路との接続を、前記第１の回路から前記第２の回路に切り替える回路切り替え手段と、を備え、前記トリップ装置には、前記上位保護リレーの第１の回路から受信したトリップ信号を、下位の送電線に送信してトリップするトリップ回路と、該トリップ回路により下位の送電線にトリップ信号を送信した後、一定時間の経過後に、前記上位保護リレーの回路切り替え手段を実行させる切り替え指令を生成して、前記上位保護リレーに送信する切り替え指令送信回路と、を備え、前記上位保護リレーが備えるトリップ信号生成回路は、前記トリップ装置のトリップ回路から下位の送電線に前記トリップ信号を送信した後も事故を検知する場合に、前記トリップ信号を生成し、前記第２の回路から上位の送電線に該トリップ信号を送信することを特徴とする。

ここで「送電線」とは、送・配電線および付帯する電気設備を含む意味である。また「上位の送電線」とは、母線より上位の電気設備（母線を含む。）を意味し、「下位の送電線」とは、母線より下位の電気設備（母線を含まない。）を意味する。

「上位保護リレー」とは、上位の母線等の送電線を保護するリレーであって、たとえば変圧器保護リレー（５１Ｐ）等を意味する。

また、「前記下位保護リレーの故障に際し、」とは、下位保護リレーに障害が発生したような場合に加えて、作業のために保護リレーを短時間ロックすることで、保護リレーの動作をさせないようにした場合も含むものである。

なお、ここでいう「保護リレー」には、送電線から事故信号が検出される間、事故を解消するためのトリップ信号を送信する機能を備えている。

また、「前記トリップ信号生成回路と接続して、前記トリップ信号を上位の送電線に送信してトリップする第２の回路」とは、結果的に上位の電線路の保護リレーが本来的に備える機能を発揮させる回路を意味する。

一方、「前記トリップ信号生成回路と接続して、前記トリップ信号を前記トリップ装置に送信する第１の回路」とは、本来的には上位の送電線をトリップさせるために送信されるトリップ信号をトリップ装置に取り込み、さらに、使用不可の状態にある下位の送電線の保護リレーに送り込むことで、下位の電線路をトリップさせるように構成された回路を意味する。

本発明によれば、上位の保護リレーで、いずれかの送電線における事故が検出された場合に、保護リレーが使用不可の状態にある下位の送電線と、保護リレーが使用不可の状態にない上位の送電線とを、段階的にトリップさせることができる。

すなわち、上位の送電線の保護リレーが事故を検出した場合に、保護リレーが使用不可の状態にある下位の送電線をトリップさせた後も、事故が継続している場合にのみ、上位の送電線をトリップさせることができるので、下位の送電線の事故において、広範囲の送電線に停電の影響を与えるような事態を回避することができる。

また、本発明によれば、下位の送電線にトリップ信号を送信した後、タイマー等を用いて一定時間の経過後に、上位の送電線をトリップさせる回路への切り替えを行うことになるので、下位の送電線をトリップさせたことによる事故の消長を確実に把握したうえで、切り替えを行うことになり、リレーの特性に関わらず送電線の保護の万全を期すことができる。

なお、本発明の送電線代替保護システムは、上位の送電線に対して下位の送電線は複数あり、複数の下位の送電線には前記下位保護リレーが夫々に設置されており、前記トリップ装置には、前記夫々の下位保護リレーの使用状態を条件に含むインターロック機構が組み込まれており、故障した前記下位保護リレーを判定して、該下位保護リレーが設置された下位の送電線のみをトリップさせることを特徴とする。

ここで「複数の下位の送電線には前記下位保護リレーが夫々に設置されており」とは、かならずしも１対１で対応することを要せず、ひとつの下位保護リレーが２以上の下位の送電線を保護することもありうる。

また、トリップ回路に組み込まれている「前記夫々の下位保護リレーの使用状態を条件に含むインターロック機構」については、各種の条件を設定することができるが、たとえば、該当する下位保護リレーが「不使用」であることに加えて、該当しない下位保護リレーが「使用」であることを条件に加えることにより、複数の下位保護リレーが選択されることがなくなり、確実に一つの下位保護リレーを特定して下位の送電線を保護することができる。

なお、「前記夫々の下位保護リレーの使用状態を条件に含む」こととするが、ここで条件とされる「下位保護リレーの使用状態」の情報は、たとえば、これらの下位送電線を保護するリレー盤が備えるそれぞれの下位保護リレーの状態表示回路と、トリップ装置のインターロック機構が備える該当する下位保護リレーの使用状態を示す接点とを接続して、取得した下位保護リレーの使用・不使用の状態情報を、該当する接点に反映させるようにする。ここで、リレー盤における下位保護リレーの使用・不使用の状態は、たとえば、リレー盤を遠方監視制御装置に接続することで、遠方にいる設備保守の担当者が行うように設定する。

また、該当する下位の送電線に設置した遮断機（ＣＢ）が「入」、該当する下位の送電線に設置した断路機（ＬＬＳ）が「入」を条件とすることで、不使用となっている下位保護リレーが保護する下位の送電線であって、安全にトリップできる場合にのみ実行するように制限することが可能となる。

本発明によれば、トリップさせるべき下位の送電線を確実に選択することができるので、他の健全な送電線に対して、誤操作等により停電の影響を与えるような事態を回避することができる。

さらに、本発明の送電線代替保護システムにおいて、前記上位保護リレーと前記トリップ装置とは、前記下位保護リレーが故障か否かにかかわらず常時設置されており、前記上位保護リレーには、前記下位保護リレーが故障ではないときに、前記トリップ信号生成回路と接続して、前記トリップ信号を上位の送電線に送信してトリップする第３の回路と、遠方監視制御装置の子局と接続して、前記下位保護リレーが故障したときに、遠方監視制御装置の親局から送信される信号に基づき、前記トリップ信号生成回路との接続を切り替える切り替え操作指令を生成する切り替え操作指令生成手段と、を備え、前記上位保護リレーが備える回路切り替え手段は、前記切り替え操作指令生成手段が生成した切り替え操作指令に基づいて、前記トリップ信号生成回路との接続を、前記第３の回路から前記第１の回路に切り替えることを特徴とする。

ここで「前記トリップ信号生成回路との接続を、前記第３の回路から前記第１の回路に切り替える」回路切り替え手段とは、たとえば、第３の回路と第１の回路の間に接続状態の切り替えスイッチ（４３ＢＴ）等を配して、遠方監視制御装置の子局が受信した信号に基づき切り替え操作指令生成手段が生成した切り替え指令により、接点の「ＯＮ」「ＯＦＦ」を切り替えるような機構を意味する。

本発明によれば、上位の送電線の保護リレーとトリップ装置とを、常時設置することが可能になるので、下位の送電線の保護リレーが使用不可の状態になった場合に、遠方監視制御装置等により遠方からの切り替えを行うことができ、迅速に電力系統を保護することができる。

本発明の送電線代替保護システムを採用することで、送電線における作業のために短時間ロックが必要になったような場合でも、安心して作業を行うことができる。また、リレーが不良の場合にも、復旧するまでの仮復旧とすることができる。

また、バックアップ用に新たに事故検出リレーを準備することとすれば、大きな経費負担が必要となるが、本発明の送電線代替保護システムによれば、小さな経費で実現することができる。

さらに、本発明の送電線代替保護システムは、既設回路への取り付けが容易であることから、現地における迅速な対応が可能になる。他にも、電源分割が可能となり混触がないという利点も有する。

本実施形態にかかる送電線代替保護システム１の使用状態を説明する図である。 本実施形態にかかる送電線代替保護システム１が接続する保護リレーの特性を示した図である。 本実施形態にかかる送電線代替保護システム１を用いない通常時におけるタイムチャートを示す図である。 本実施形態にかかる送電線代替保護システム１の全体構成を説明する図である。 本実施形態にかかる送電線代替保護システム１を構成するトリップ装置１０とリレー盤４１との接続を説明する図である。 本実施形態にかかる送電線代替保護システム１を構成するトリップ装置１０における回路の一部を説明する図である。 本実施形態にかかる送電線代替保護システム１を構成する変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１を説明する図である。 本実施の形態にかかる送電線代替保護システム１を用いた場合のタイムチャートを示す図である。 従来における一般的な負荷供給変電所において、変圧器保護リレー（５１Ｐ）が負荷供給線のバックアップとして機能することを説明する図である。

以下、本発明の送電線代替保護システムにおける一実施の形態について説明する。
本実施形態の送電線代替保護システム１は、低位系の負荷供給変電所等の現状を示す図９において、本来の機能としてＴｒ１次ＣＢ２２をトリップさせる変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１と、その変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１と、Ａ線３ａの保護リレー３１ａ等に、あらかじめトリップ装置１０を接続して、Ａ線保護リレー３１ａ等がロックされたような場合に発生した事故に対するバックアップ保護を行う。

ここで「負荷供給線」とは、電力系統の下位に位置する送配電線であって、負荷に電力を供給するためのフィーダ線等の電線路を意味する。

図１は、低位系の負荷供給変電所等において、本実施形態の送電線代替保護システム１を構成するトリップ装置１０を、上位保護リレーである変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１と、下位保護リレーであるＡ線保護リレー（Ｒｙ−Ａ）３１ａ等の端子に取り付けて使用する状態を示す図である。変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１は、さらに遠方監視制御装置（ＴＣ）の子局６２と接続し、制御所等の担当者から遠方監視制御装置（ＴＣ）の親局６１になされた指令を受けつける。

通常において変圧器２や母線４等を保護する変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１は、Ａ線３ａの保護リレー（Ｒｙ−Ａ）３１ａに障害等が発生してロックされたような場合に、Ａ線３ａのバックアップリレーとしても機能する。

また、Ａ線３ａ等の負荷供給線には、Ａ線ＣＢ（遮断機）３２ａ，Ａ線ＬＬＳ（断路機）３３ａ等の設備が設置されている。

図２は、本実施形態の送電線代替保護システム１が接続する変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１，Ａ線保護リレー（Ｒｙ−Ａ）３１ａのリレー特性を示した図である。本図では、横軸において検出した事故のインピーダンス（％Ｚ）を、縦軸においてリレーが動作するまでの事故信号の検出時間（秒）をそれぞれ示している。

母線４で発生した事故（Ｆ１）の後、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が０．７秒継続して事故信号を検出すると動作し、変圧器２および母線４をトリップすべく、Ｔｒ１次ＣＢ２２にトリップ信号を送信する。一方、母線事故（Ｆ１）はインピーダンスが低いため、Ａ線保護リレー（Ｒｙ−Ａ）３１ａが事故信号を検出することはない（図２）。ここでのタイムチャートは図３（ア）に示す。

次に、Ａ線３ａで発生した事故（Ｆ２）では、Ａ線保護リレー（Ｒｙ−Ａ）３１ａが０．３秒継続して事故信号を検出すると動作し（図２）、Ａ線３ａをトリップすべく、Ａ線ＣＢ３２ａにトリップ信号を送信する。一方、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１は、Ａ線事故（Ｆ２）の事故信号を０．８秒継続して検出しない場合には動作しない（図２）。ここでは、Ａ線事故（Ｆ２）から０．３秒後に、Ａ線保護リレー（Ｒｙ−Ａ）３１ａがＡ線３ａをトリップさせて事故を解消させているので、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１は０．８秒を経過する前に復帰する。ここでのタイムチャートは図３（イ）に示す。

次に、Ａ線保護リレー（Ｒｙ−Ａ）３１ａが故障等により「使用不可」になっている状態において、Ａ線３ａで事故（Ｆ２）が発生した場合には、Ａ線保護リレー（Ｒｙ−Ａ）３１ａは働かないので、バックアップリレーでもある変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が、Ａ線事故（Ｆ２）の事故信号を０．８秒継続して検出した後、変圧器２および母線４をトリップさせるべく、Ｔｒ１次ＣＢ２２にトリップ信号を送信する（図２）。ここでのタイムチャートは図３（ウ）に示す。

なお、従前においては、上記のように変圧器２および母線４をトリップさせることにより、Ａ線３ａに加えて、健全負荷供給線であるＢ線３ｂ，Ｃ線３ｃ等についても停電が発生することとなる。しかし、本実施形態の送電線代替保護システム１を採用することで、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１から取り込んだトリップ信号を、トリップ装置１０を経由して、Ａ線保護リレー３１ａが備えるＡ線リレー他装置トリップ回路３１１ａに送り込み、Ａ線ＣＢ３２ａを遮断してＡ線３ａのみをトリップさせることができる。

図４は、本実施の形態における送電線代替保護システム１の全体構成を示す図である。本実施形態の送電線代替保護システム１を構成するトリップ装置１０は、図示しない変圧器２や母線４を保護する変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１と、ケーブル５を介して接続する。さらにトリップ装置１０は、ケーブル５を介してＡ線リレー他装置トリップ回路３１１ａ，Ｂ線リレー他装置トリップ回路３１１ｂ，Ｃ線リレー他装置トリップ回路３１１ｃ等と接続する。また、トリップ装置１０は、切り替え可能な複数の電源を取り込むことで、装置内部における混触を防止する。

本実施形態のトリップ装置１０の内部には、それぞれの負荷供給線についてのトリップ回路を備え、いずれかの負荷供給線の保護リレーがロック等された状態で、送電線の事故が発生した場合に、該当する負荷供給線をトリップさせることができる。

負荷供給線についてのトリップ回路は、それぞれの負荷供給線ごとに構成されており、ここでは、Ａ線３ａを保護するトリップ回路を例に説明する（図４）。遮断機（ＣＢ）１１３ａや断路機（ＬＬＳ）１１４ａのパレットが備える端子と接続し、各機器の動作状態に応じて接点を切り替える。また、それぞれの負荷供給線における保護リレーの使用状態を取得して判定に用いることとする。

これにより、該当する保護リレーの下位に位置する送電線に設置した遮断機（ＣＢ）が「入」、断路機（ＬＬＳ）が「入」を条件とすることで、安全にトリップできる場合にのみ実行するように制限することができる。

図５には、本実施形態において、それぞれの負荷供給線における保護リレーの使用状態を取得する方法を示す。リレー盤４１には、それぞれの保護リレーの「不使用」を示す状態表示回路が設けられており、トリップ装置１０が備えるそれぞれの負荷供給線についてのトリップ回路は、それぞれの保護リレーにおける状態表示回路の接点と接続して使用状態情報を取得する。なお、リレー盤４１におけるそれぞれの保護リレーについての使用状態の設定は、たとえば、リレー盤４１を遠方監視制御装置等と接続することで遠方から行うことができる。

具体的には、Ｃ線３ｃを保護するトリップ回路（図５）において、接点１１７ｃは、リレー盤４１の状態表示回路４１１ｂから、Ｂ線保護リレー３１ｂの使用状態情報を取得する。本例では、状態表示回路４１１ｂは接点が「オフ」になっている。すなわち、Ｂ線保護リレー３１ｂが「使用」の状態にあるので、接点１１７ｃは「オン」となっている。同様にＡ線３ａが備える保護リレー３１ａも「使用」の状態にあるので、状態表示回路４１１ａの接点は「オフ」であり、接点１１６ｃは「オン」となっている。

一方、図示はしないが、Ｃ線３ｃに備える保護リレー３１ｃも「使用」であり、使用状態情報を示す状態表示回路は接点が「オフ」になっている。接点１１５ｃについては、Ｃ線保護リレー３１ｃが「不使用」であるときに「オン」になるので、「使用」である本例では「オフ」となっている。

以上のように、それぞれの負荷供給線についてのトリップ回路は一種のインターロック機構を備えることになり、条件を備えた負荷供給線にのみトリップ信号が送信されることになる。図５の例では、接点１１５ｃが「オフ」であるため条件を備えておらず、この状態で変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が事故を検知した場合には、Ｃ線３ｃに対し先行してトリップ信号が送信されることはない。

これにより、複数の負荷供給線に設置された保護リレーのうち、いずれか１か所が「不使用」の場合に発生した事故時にのみ、該当する負荷供給線にトリップ信号が送信されることになるので、保護リレーが「使用」である負荷供給線に、誤ってトリップ信号が送信されるような事態を確実に回避することができる。

また、本実施形態におけるトリップ装置１０を構成する回路の一部は、図６に詳細を示すワンショット回路を形成している。同回路は、タイマー（ＴＬ）１２，接点１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６，リセットボタン１４，コイルＹ，コイルＺ等により構成される。

次に、図７には、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１の詳細な構成を示す。変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１は、変圧器保護リレー（５１Ｐ）（本体）２１１，切り替えスイッチ（４３ＢＴ）２１２，接点２１３，２１４，２１５，コイルＸ等により構成されている。他にも、接続する回路を切り替える回路切り替え手段２２１（図示しない），遠方監視制御装置（子局）６２からの信号に基づき、切り替え操作指令を生成する切り替え操作指令生成手段２２２（図示しない）等を備える。

＜下位の負荷供給線の保護リレーに問題が生じた場合の対応＞
図１において、本実施形態における送電線代替保護システム１を構成するトリップ装置１０および変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が取り付けられた状態で、負荷供給線であるＡ線３ａの保護リレー３１ａがロックされた等の問題が生じた場合の対応について説明する。

はじめに、制御所の担当者は、Ａ線３ａの保護リレー３１ａがロックされた等の情報を取得すると、遠方監視制御装置（親局）６１に、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が備える切り替えスイッチ（４３ＢＴ）２１２を「使用」にするように指令を送る。指令を受けた遠方監視制御装置（子局）６２は、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が備える切り替えスイッチ（４３ＢＴ）２１２を「使用」にする信号を送信することで、通常の上位の送電線をトリップさせる回路（第３の回路）から、下位の負荷供給線のトリップ回路にトリップ信号を誘導する回路（第１の回路）に切り替える。

図７に基づいて具体的な動作を説明する。
通常においては、切り替えスイッチ（４３ＢＴ）２１２は「不使用」（接点はＯＦＦ）であり、接点２１３は「ＯＮ」になっている。そのため、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１からのトリップ信号は、接点２１３を経由して直接Ｔｒ１次ＣＢ２２を遮断して、変圧器２をトリップさせることができる。

しかし、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が備える切り替え操作指令生成手段２２２は、遠方監視制御装置（子局）６２からの信号を受信すると、切り替え操作指令を生成して切り替えスイッチ（４３ＢＴ）２１２を「使用」（接点はＯＮ）にすることにより、接点２１１は「不使用」（接点はＯＦＦ）となるので（回路切り替え手段２２１）、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１からのトリップ信号は、直接Ｔｒ１次ＣＢ２２には到達しない。

この状態において、変圧器保護リレー（５１Ｐ）（本体）２１１からトリップ信号が送信された場合には、切り替えスイッチ（４３ＢＴ）２１２を経由した後、「※１」のルートをたどることになる。

＜Ａ線３ａ事故時＞
上記の状態において、Ａ線３ａに事故が発生した場合の動作について説明する。
Ａ線３ａにおける事故（Ｆ２）の発生に対して設置されたＡ線保護リレー３１ａはロックされているので、事故を検知した変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１がバックアップリレーとして機能してトリップ信号を送信する。

変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１から送信されるトリップ信号は、本来は変圧器２をトリップさせるための信号であるが、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１から、トリップ装置１０の内部に取り込まれる。

すなわち、図７において、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１からのトリップ信号は「※１」のルートでコイルＸを励磁する。さらに、コイルＸからの信号はケーブル５を介してトリップ装置１０に送られ、接点１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃを「ＯＮ」にする（図４）。
これにより、下位の負荷供給線のトリップ回路が形成されて、各種条件を判定した結果に基づき該当する負荷供給線をトリップさせる。

具体的には、図４に示す「※１」のルートを例に説明する。ここでのインターロック条件は、Ａ線ＣＢ３２ａが「入」（接点１１３ａ），Ａ線ＬＬＳ３３ａが「入」（接点１１４ａ），Ａ線保護リレー３１ａが「不使用」（接点１１５ａ），Ｂ線保護リレー３１ｂが「使用」（接点１１６ａ），Ｃ線保護リレー３１ｃが「使用」（接点１１７ａ）となっている。

上記条件を満たした場合に、８Ｄ−２（Ａ線）からの信号が「※１」のルートをたどり、ケーブル５を介してＡ線リレー他装置トリップ回路３１１ａに送られる。本例では、これによりＡ線３ａをトリップして事故が除去される。
なお、これらの条件については、Ｂ線３ｂ，Ｃ線３ｃについても、Ａ線３ａの場合と同様である。

一方、図６に示すトリップ装置１０の内部のワンショット回路（切り替え指令送信回路）では、「※１」のルートにより変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１のコイルＸが励磁されたことで（図６）、接点１３２が「ＯＮ」となり、さらに、コイルＺが励磁されて接点１３３，１３４を「ＯＮ」にする。これにより、タイマー（ＴＬ）１２で整定した時間の経過後、接点１３５を「ＯＮ」にして「※２」のルートを形成する。これにより接点１３６が逆に接点してコイルＹの励磁がキープされる。

続いて図４を基に説明する。コイルＹの励磁により、接点１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃが「ＯＦＦ」になる。図４における（１）（図内ではマル数字の「１」。以下同じ。）では、接点１１２ａが「ＯＦＦ」になることを説明する。これにより、下位の負荷供給線のトリップ回路は成立しなくなる。一方、コイルＹからの信号は、ケーブル５を介して変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１に送られる。

図７において、ケーブル５を介して送られた信号（切り替え指令）は、接点２１５を「ＯＮ」にすることで「※２」のルートを形成する（回路切り替え手段２２１）。これにより「※１」から「※２」のルートに切り替わり（図７における（２））、Ｔｒトリップ回路（第２の回路）が形成されることになる。なお、図４・図６の説明における「※２」のルートとは、図７に示すＴｒトリップ回路である「※２」のルートを最終的に形成させるための信号の流れを意味する。

一方、ケーブル５を介して送られた信号は、接点２１４を「ＯＦＦ」にすることで「※１」のルートを遮断する（図７における（３））。なお、接点２１４には、タイマーを備えることとして、タイマーで設定した時間の経過後に接点を離すようにする。これにより、Ｔｒ１次ＣＢトリップ電流を分流させないようにすることができる。

ここで、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が検出した事故がＡ線３ａにおける事故であった場合には、先述のとおり、Ａ線３ａをトリップすることで事故が除去されている。そのため、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１は、事故の除去を検知して復帰している。

図８（イ）は、本実施形態における送電線代替保護システム１において、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が備える切り替えスイッチ（４３ＢＴ）２１２が「使用」となり、「※１」のルートが形成された状態で、Ａ線３ａに事故（Ｆ２）が発生した場合のタイムチャートを示した図である。

ここでは、Ａ線保護リレー３１ａが「使用不可」となり機能しないため、Ａ線３ａに発生した事故（Ｆ２）は、バックアップリレーである変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が検出する。変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１は、０．８秒継続して事故信号を検出すると、トリップ信号を送信する（図２）。

変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１から送信されたトリップ信号は、「※１」のルートを通じてＡ線保護リレー３１ａが備えるＡ線リレー他装置トリップ回路３１１ａに送られて、Ａ線ＣＢ３２ａを遮断することでＡ線３ａをトリップさせる。これにより、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１は、事故が解消したことを検出して復帰する。

＜母線４事故時＞
次に、図１において、発生した事故がＡ線３ａ（Ｆ２）ではなく、母線４における事故（Ｆ１）であった場合を、図４に基づいて説明する。

はじめに、事故を検出した変圧器保護リレー（５１Ｐ）（本体）２１１が動作して、先述のＡ線３ａ事故時と同様に、「※１」のルートを形成してＡ線３ａをトリップさせる。しかし、ここではＡ線３ａの事故（Ｆ２）ではなく、母線４の事故（Ｆ１）であるため、Ａ線３ａのトリップ後も事故の検出は継続する。そのため、変圧器保護リレー（５１Ｐ）（本体）２１１では、かかる事故の継続により動作を継続し、引き続きトリップ信号を送信する。

先述の通り、本実施形態における送電線代替保護システム１では、「※１」のルートによりＡ線３ａをトリップさせた後は、「※２」のルートが形成されている。
したがって、引き続き変圧器保護リレー（５１Ｐ）（本体）２１１から送信されるトリップ信号は「※２」のルートを伝い、図示しない変圧器２の１次側のＣＢ２２を遮断して変圧器２をトリップさせる。これにより、変圧器２の内部や母線４に生じた事故についても解消することができる。

なお、図６において、タイマー（ＴＬ）１２で設定した時間の経過後に「※２」のルートに切り替えられて、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１からのトリップ信号が送信されるため、それまでに、確実にＡ線３ａをトリップさせる必要がある。すなわち、「※１」のルートが動作した時間に、タイマー（ＴＬ）１２で整定した時間を加えた時間が、Ａ線３ａをトリップさせるために必要な時間より大きい必要がある。ただし、あまり大きな値を設定すると、電線路の保護までに要する時間が長くなるため、それぞれの機器に応じた適切な値を設定することが好ましい。

図８（ア）は、本実施形態における送電線代替保護システム１において、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が備える切り替えスイッチ（４３ＢＴ）２１２が「使用」となり、「※１」のルートが形成された状態で、母線４に事故が発生した場合のタイムチャートを示した図である。

ここでは、母線４に発生した事故（Ｆ１）であり、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が検出する。変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１は、０．７秒継続して事故信号を検出すると、トリップ信号を送信する（図２）。

変圧器保護リレー２１からのトリップ信号は、初期状態である「※１」のルートを通じてＡ線保護リレー３１ａに送信されて、Ａ線ＣＢ３２ａを遮断することでＡ線３ａをトリップする。

しかし、Ａ線ＣＢ３２ａにおける事故（Ｆ２）ではなく、母線４における事故（Ｆ１）なので、Ａ線３ａのトリップ後も事故信号は継続するため、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１の動作は継続する。

ここで、トリップ信号のルートは、Ａ線ＣＢ３２ａが作動するまでの時間「０．７秒」に、ＴＬ（タイマー）１２で設定した値を加算した時間の経過後、「※１」から「※２」のルートに切り替わる。「※２」への切り替え後は、Ｔｒ１次ＣＢ２２にトリップ信号が送信されて、Ｔｒ１次ＣＢ２２が動作して変圧器２および母線４をトリップさせる。これにより、母線４における事故（Ｆ１）についても解消することができる。
その後、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１は、母線４における事故（Ｆ１）の解消により復帰する。

＜リセット操作＞
上述のＡ線事故後または母線事故後の送電線代替保護システム１において、トリップ装置１０の内部には、「※２」ルートによるＴｒトリップ回路が形成されている。そのため、送電線代替保護システム１を、引き続き負荷供給線（Ａ線）の保護リレー３１ａ等のバックアップとして待機させた状態にするためには、リセットボタン１４を押下する必要がある。

具体的には、リセットボタン１４の押下により接点が「ＯＮ」になり、コイルＹの励磁が解かれて（図６）、接点１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃは「ＯＦＦ」になり（図４）、接点１３６は通電により逆に接点する（図６）。これにより、トリップ装置１０は、初期状態に戻ることになる。

また、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１では、ケーブル５を介して接続するコイルＹの励磁が解かれることで（図４）、接点２１５が「ＯＦＦ」になり、接点２１４が「ＯＮ」になる。

さらに、Ａ線事故後または母線事故後において、切り替えスイッチ（４３ＢＴ）２１２は「ＯＮ」となっており、接点２１３は「ＯＦＦ」となっているので、制御所等の担当者は、遠方監視制御装置（親局）６１に、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が備える切り替えスイッチ（４３ＢＴ）２１２を「不使用」にするように指令を送る。指令を受けた遠方監視制御装置（子局）６２は、切り替えスイッチ（４３ＢＴ）２１２を「不使用」にすることで、通常のＴｒトリップ回路が形成される。

これにより、制御所等の担当者は、負荷供給線であるＡ線３ａの保護リレー３１ａがロックされた等の問題が生じた場合に、再度、遠方監視制御装置（親局）６１に対し、変圧器保護リレー（５１Ｐ）２１が備える切り替えスイッチ（４３ＢＴ）２１２を「使用」にする指令を送ることで、先述した下位の負荷供給線のバックアップ保護を行うことができる。

なお、本実施形態においてリセットボタン１４を手動として示したが、遠方監視制御装置等と接続してボタンの押下を行うように設定することもできる。これにより、バックアップの設定からリセットまでを、すべて遠方から行うようにすることができる。

以上の通り、本実施形態の送電線代替保護システム１によれば、短時間ロックが必要な場合や、ロックができないような場合であっても、現地における作業が可能になる。また、リレーが不良の場合にも、復旧までの仮復旧を行うことができる。

１ 送電線代替保護システム
２ 変圧器
３ａ Ａ線
３ｂ Ｂ線
３ｃ Ｃ線
４ 母線
５ ケーブル
７ ネットワーク
１０ トリップ装置
１２ タイマー（ＴＬ）
１４ リセットボタン
２１ 変圧器保護リレー（５１Ｐ）
２２ Ｔｒ１次ＣＢ
２３ Ｔｒ２次ＣＢ
３１ａ Ａ線保護リレー
３１ｂ Ｂ線保護リレー
３１ｃ Ｃ線保護リレー
３２ａ Ａ線ＣＢ
３２ｂ Ｂ線ＣＢ
３２ｃ Ｃ線ＣＢ
３３ａ Ａ線ＬＬＳ
３３ｂ Ｂ線ＬＬＳ
３３ｃ Ｃ線ＬＬＳ
４１ リレー盤
６１ 遠方監視制御装置（親局）
６２ 遠方監視制御装置（子局）
１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃ，１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６，２１３，２１４，２１５ 接点
２１１ 変圧器保護リレー（５１Ｐ）（本体）
２１２ 切り替えスイッチ（４３ＢＴ）
２２１ 回路切り替え手段
２２２ 切り替え操作指令生成手段
３１１ａ Ａ線リレー他装置トリップ回路
３１１ｂ Ｂ線リレー他装置トリップ回路
３１１ｃ Ｃ線リレー他装置トリップ回路
４１１ａ Ａ線状態表示回路
４１１ｂ Ｂ線状態表示回路
Ｘ，Ｙ，Ｚ コイル

Claims (3)

1. 上位の送電線における事故を検知した場合に、上位の送電線をトリップすることで上位の送電線を保護する上位保護リレーと、下位の送電線における事故を検知した場合に、下位の送電線をトリップすることで下位の送電線を保護する下位保護リレーと、前記上位保護リレーと連携して、トリップする上位又は下位の送電線を切り替えるトリップ装置と、を具備して、前記下位保護リレーの故障に際し、上位と下位の送電線の保護を行う送電線代替保護システムであって、
   前記上位保護リレーは、
   事故を検知している間、送電線をトリップさせるトリップ信号を生成するトリップ信号生成回路と、
   前記トリップ信号生成回路と接続して、前記トリップ信号を前記トリップ装置に送信する第１の回路と、
   前記トリップ信号生成回路と接続して、前記トリップ信号を上位の送電線に送信してトリップする第２の回路と、
   前記トリップ信号生成回路との接続を、前記第１の回路から前記第２の回路に切り替える回路切り替え手段と、
   を備え、
   前記トリップ装置には、
   前記上位保護リレーの第１の回路から受信したトリップ信号を、下位の送電線に送信してトリップするトリップ回路と、
   該トリップ回路により下位の送電線にトリップ信号を送信した後、一定時間の経過後に、前記上位保護リレーの回路切り替え手段を実行させる切り替え指令を生成して、前記上位保護リレーに送信する切り替え指令送信回路と、
   を備え、
   前記上位保護リレーが備えるトリップ信号生成回路は、前記トリップ装置のトリップ回路から下位の送電線に前記トリップ信号を送信した後も事故を検知する場合に、前記トリップ信号を生成し、前記第２の回路から上位の送電線に該トリップ信号を送信することを特徴とする送電線代替保護システム。
2. 上位の送電線に対して下位の送電線は複数あり、複数の下位の送電線には前記下位保護リレーが夫々に設置されており、
   前記トリップ装置には、前記夫々の下位保護リレーの使用状態を条件に含むインターロック機構が組み込まれており、故障した前記下位保護リレーを判定して、該下位保護リレーが設置された下位の送電線のみをトリップさせることを特徴とする請求項１記載の送電線代替保護システム。
3. 前記上位保護リレーと前記トリップ装置とは、前記下位保護リレーが故障か否かにかかわらず常時設置されており、
   前記上位保護リレーには、
   前記下位保護リレーが故障ではないときに、前記トリップ信号生成回路と接続して、前記トリップ信号を上位の送電線に送信してトリップする第３の回路と、
   遠方監視制御装置の子局と接続して、前記下位保護リレーが故障したときに、遠方監視制御装置の親局から送信される信号に基づき、前記トリップ信号生成回路との接続を切り替える切り替え操作指令を生成する切り替え操作指令生成手段と、
   を備え、
   前記上位保護リレーが備える回路切り替え手段は、前記切り替え操作指令生成手段が生成した切り替え操作指令に基づいて、前記トリップ信号生成回路との接続を、前記第３の回路から前記第１の回路に切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の送電線代替保護システム。