JP2012135150A - ディジタル保護継電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部からプログラムを取り込まなくても、保護リレー方式を変更することのできる保護継電装置を提供することにある。
【解決手段】電力系統１０の電気量を取得し、取得した電気量に基づいて、送電線６の保護をするために、回線選択リレーによる演算処理又は電流差動リレーによる演算処理をする演算処理部１６と、送電線６の保護方式として、回線選択保護と電流差動保護を切り替える保護機能切替部１７とを備えるディジタル式の送電線保護継電装置１。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、ディジタル保護継電装置に関する。

一般に、保護継電装置は、専用のハードウェアと専用のソフトウェアを用いて、電気量の計測、リレー演算、及び動作判定などを行う。

また、保護リレー方式（リレー機種）の変更をするために、プログラム払い出し部から動作プログラムを読み出し、その動作プログラムをプログラム記憶部に書き込むことによって、ソフトウェアを変更する保護継電装置が提案されている（特許文献１参照）。さらに、Ｗｅｂ(world wide web)サーバを用いてプログラムデータをダウンロードし、ソフトウェアを更新する保護継電装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００４−２７４９６４号公報 特開２００５−６３７０号公報

しかしながら、上述のような保護継電装置は、保護リレー方式を変更するには、外部から変更後の保護リレー方式にするためのプログラムを取り込む必要がある。このため、容易には保護方式を変更できず、かつ保護リレー方式を変更するための構成が複雑になる。

そこで、本発明の実施形態による目的は、外部からプログラムを取り込まなくても、保護リレー方式を変更することのできる保護継電装置を提供することにある。

本発明の実施形態の観点に従ったディジタル保護継電装置は、電力系統の電気量を取得する電気量取得手段と、前記電気量取得手段により取得された電気量に基づいて、回線選択リレーによる前記電力系統の保護をするための演算処理をする回線選択保護手段と、前記電気量取得手段により取得された電気量に基づいて、電流差動リレーによる前記電力系統の保護をするための演算処理をする電流差動リレー保護手段と、前記電力系統の保護方式として、前記回線選択保護手段による保護と前記電流差動保護手段による保護を選択する保護方式選択手段とを備える。

本発明の実施形態によれば、外部からプログラムを取り込まなくても、保護リレー方式を変更することのできる保護継電装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電力系統に適用された送電線保護継電装置のハードウェアの構成を示す構成図。 本実施形態に係る演算処理部により実現される機能の構成を示す概念図。 本実施形態に係る演算処理部の保護機能として通信形回線選択リレーが選択されている場合のソフトウェアの構成を示す構成図。 本実施形態に係る演算処理部の保護機能として電流差動リレーが選択されている場合のソフトウェアの構成を示す構成図。 通信形回線選択リレーの基本原理を説明するための外部事故時における電流の流れを示す電力系統の構成図。 通信形回線選択リレーの基本原理を説明するための内部事故時における電流の流れを示す電力系統の構成図。 多端子系統の各端子に設けられた送電線保護継電装置による通信形回線選択保護を行うための構成を示す構成図。 １区間内の各端子に設けられた送電線保護継電装置による通信形回線選択保護における通信方法を説明するための構成を示す構成図。 電流差動リレーの基本原理を説明するための構成の概略を示す構成図。 電流差動リレーの基本原理を説明するための正常時における電流差動リレーの状態を示す電力系統の構成図。 電流差動リレーの基本原理を説明するための内部事故時における電流差動リレーの状態を示す電力系統の構成図。 本実施形態に係る多端子系統の各端子に設けられた送電線保護継電装置による電流差動保護を行うための構成を示す構成図。 本実施形態に係る各端子に設けられた送電線保護継電装置による電流差動保護における通信方法を説明するための構成を示す構成図。 本発明の第２の実施形態に係る演算処理部により実現される機能の構成を示す概念図。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力系統１０に適用された送電線保護継電装置１（電力系統システム）の構成を示す構成図である。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。

送電線保護継電装置１は、マイクロコンピュータによる演算処理によりリレー動作するディジタル形保護継電装置である。送電線保護継電装置１は、多端子系統である電力系統１０の送電線６を保護するための保護継電装置である。送電線保護継電装置１は、電力系統１０の複数箇所の電気量（電流又は電圧など）に基づいて、事故を検出する。送電線保護継電装置１は、事故を検出すると、トリップ信号を出力して、送電線６を保護するために遮断器４を開放する。なお、ここでは、説明の便宜上、電力系統１０の電流と電圧をそれぞれ１箇所計測する構成について説明するが、電力系統１０の何箇所の電気量を計測する構成であっても、同様に構成することができる。また、電力系統１０の電気量を計測する１箇所とは、電力系統１０の２箇所以上の電気量を、結線などのハードウェアの構成により、実質的に１箇所の電気量として取り込んで演算処理する構成も含むものとする。

送電線保護継電装置１は、２つの入力変換器１１ｉ，１１ｖと、２つのアナログフィルタ１２ｉ，１２ｖと、２つのサンプリングホールド回路１３ｉ，１３ｖと、マルチプレクサ１４と、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器１５と、演算処理部１６と、保護機能切替部１７とを備えている。

入力変換器１１ｉには、補助計器用変流器（補助ＣＴ）が内蔵されている。入力変換器１１ｖには、補助計器用変圧器（補助ＰＴ）が内蔵されている。入力変換器１１ｉは、補助計器用変流器により、電力系統１０の送電線６に設置された計器用変流器（ＣＴ）２から取り込まれた電気量（電流値）を電子回路の処理に適した値にレベル変換する。入力変換器１１ｉは、補助計器用変圧器により、電力系統１０の母線５に設置された計器用変圧器（ＰＴ）３から取り込まれた電気量（電圧値）を電子回路の処理に適した値にレベル変換する。入力変換器１１ｉ，１１ｖは、電子回路の処理に適した値のレベルに変換した電気量をそれぞれアナログフィルタ１２ｉ，１２ｖを介して、サンプリングホールド回路１３ｉ，１３ｖに出力する。

アナログフィルタ１２ｉ，１２ｖは、それぞれ入力変換器１１ｉ，１１ｖからサンプリングホールド回路１３ｉ，１３ｖに入力される電流又は電圧の高調波成分を除去する。また、アナログフィルタ１２ｉ，１２ｖは、それぞれサンプリングホールド回路１３ｉ，１３ｖによる折り返し誤差の影響を低減する。これらにより、アナログフィルタ１２ｉ，１２ｖは、リレーの特性を安定させる。

サンプリングホールド回路１３ｉ，１３ｖは、それぞれアナログフィルタ１２ｉ，１２ｖから入力された電気量を一定時間おきにサンプリング（標本化）する。サンプリングホールド回路１３ｉ，１３ｖは、以降の処理であるＡ／Ｄ変換器１５によるＡ／Ｄ変換が終了するまでの間、サンプリングした電気量を保持（ホールド）する。

マルチプレクサ１４は、サンプリングホールド回路１３ｉ，１３ｖにより保持されている電気量を順次選択して、Ａ／Ｄ変換器１５に出力するスイッチである。

Ａ／Ｄ変換器１５は、マルチプレクサ１４により選択されたアナログの電気量の瞬時値データを順次にコンピュータで処理するためのディジタル量に変換する。Ａ／Ｄ変換器１５は、変換したディジタルの電気量を演算処理部１６に出力する。

演算処理部１６は、送電線保護継電装置１のソフトウェアを実行するための演算処理をする。例えば、演算処理部１６は、Ａ／Ｄ変換器１５から入力された電気量を、各リレー要素の特性を実現するための演算処理をすることにより、事故を検出する。演算処理部１６は、事故を検出すると、送電線６を保護するために遮断器４を開放するトリップ（引き外し）信号を出力する。その他に、演算処理部１６は、常時監視などをするための演算処理、又はＨＩ(human-computer interface)（送電線保護継電装置１を操作するための電子的な操作パネル）のための各種の演算処理も行う。

保護機能切替部１７は、送電線保護継電装置１の保護機能を切り替えるための部分である。保護機能切替部１７を操作することにより、送電線保護継電装置１の保護機能は、通信形回線選択保護と電流差動保護とを相互に切り換える。なお、保護機能切替部１７は、ハードウェアのスイッチに限らず、演算処理部１６により実行されるソフトウェアでもよい。例えば、ＨＩ画面に表示されるソフトウェアのスイッチでもよいし、整定の１つとして整定できるようにしてもよい。

図２は、本実施形態に係る演算処理部１６により実現される機能の構成を示す概念図である。

演算処理部１６による機能の構成は、通信形回線選択保護機能Ｂ１と、電流差動保護機能Ｂ２と、選択機能Ｂ３と、共通機能Ｂ４とを備えている。

通信形回線選択保護機能Ｂ１は、通信形回線選択保護を行うための機能である。

電流差動保護機能Ｂ２は、電流差動保護を行うための機能である。

選択機能Ｂ３は、通信形回線選択保護機能Ｂ１と電流差動保護機能Ｂ２のどちらの保護機能を機能させるかを選択する機能である。選択機能Ｂ３は、保護機能切替部１７から入力される切替信号により選択する保護機能を切り替える。

共通機能Ｂ４は、通信形回線選択保護と通信形回線選択保護の共通の機能である。即ち、共通機能Ｂ４は、選択されている保護機能に関係なく、動作する機能である。共通機能Ｂ４は、例えば、アナログ共通処理（ゲイン、位相補正など）、２つの保護機能に共通のリレー要素及び事故検出シーケンス、ＤＩ／ＤＯ(digital input/ digital output)制御機能、常時監視機能、又は２つの保護機能に共通のＨＩ画面表示機能などである。

演算処理部１６に入力される電気量などの情報は、選択機能Ｂ３により選択される保護機能Ｂ１，Ｂ２により処理される。共通機能Ｂ４には、保護機能Ｂ１，Ｂ２により処理された情報（事故検出シーケンスに用いる各リレー要素による動作結果など）又は演算処理部１６に入力される直接（保護機能Ｂ１，Ｂ２による処理を介さない）の情報（異常などを判断するための情報など）が処理される。

まず、送電線保護継電装置１の保護機能として通信形回線選択リレーが選択されている構成について説明する。例えば、保護機能が通信形回線選択リレーに選択される場合とは、まだ、電力系統１０の全端子に送電線保護継電装置１が設置されていないなどの理由により、電流差動リレーを保護機能として運用できない場合が考えられる。

図３は、本実施形態に係る演算処理部１６の保護機能として通信形回線選択リレーが選択されている場合のソフトウェアの構成を示す構成図である。

通信形回線選択リレーを選択している場合の演算処理部１６の構成は、アナログ共通処理部６１と、リレー要素部６２ａと、事故検出シーケンス部６３ａと、常時監視部６４とを備えている。

アナログ共通処理部６１は、例えば入力される電気量に対するゲイン又は位相補正などである。アナログ共通処理部６１は、演算処理した電気量をリレー要素部６２ａに出力する。

リレー要素部６２ａは、各種のリレー要素の機能を実現するための演算処理をする。リレー要素部６２ａは、各演算処理部６２１ａ，６２２ａ，６２３で演算処理された結果（動作又は復帰など）を信号として、事故検出シーケンス部６３ａに出力する。

リレー要素部６２ａは、短絡を検出するための短絡用通信形回線選択リレー演算処理部６２１ａと、地絡を検出するための地絡用通信形回線選択リレー演算処理部６２２ａと、不足電圧リレー演算処理部６２３とを含む演算処理部である。また、リレー要素部６２ａは、この他にも、零相電圧の増加、逆相電圧の増加、又は相電流の増加など、事故検出シーケンス部６３ａにおける事故検出シーケンスの実行に必要な電気量を検出するリレー要素が含まれている。

事故検出シーケンス部６３ａは、リレー要素部６２ａから入力された各リレー要素の信号に基づいて、事故検出シーケンスを実行する演算処理をする。事故検出シーケンスは、各リレー要素の信号に基づいて、送電線６の事故と判断する場合は、トリップ信号を遮断器４に出力する。

常時監視部６４は、送電線保護継電装置１の状態を各種情報に基づいて常時監視する。常時監視部６４は、異常を検出すると、外部に知らせるための警報（表示又は音など）を鳴らしたり、異常による送電線保護継電装置１の誤動作を防止するための制御をしたりする。

次に、送電線保護継電装置１の保護機能として電流差動リレーが選択されている構成について説明する。例えば、保護機能として電流差動リレーが選択される場合とは、電力系統１０の全端子に送電線保護継電装置１が設置されたなどの理由により、電流差動リレーを保護機能として運用できる状態になった場合などが考えられる。

図４は、本実施形態に係る演算処理部１６の保護機能として電流差動リレーが選択されている場合のソフトウェアの構成を示す構成図である。

電流差動リレーを選択している場合の演算処理部１６の構成は、アナログ共通処理部６１と、リレー要素部６２ｂと、事故検出シーケンス部６３ｂと、常時監視部６４とを備えている。即ち、本構成は、図３に示す通信形回線選択リレーを選択している場合の演算処理部１６の構成において、リレー要素部６２ａをリレー要素部６２ｂに、事故検出シーケンス部６３ａを事故検出シーケンス部６３ｂに、それぞれ切り替えたものである。従って、ここでは、通信形回線選択リレーを選択している場合の構成と同様の構成については、適宜説明を省略する。

リレー要素部６２ｂは、各種のリレー要素の機能を実現するための演算処理をする。リレー要素部６２ｂは、各演算処理部６２１ｂ，６２２ｂ，６２３で演算処理された結果（動作又は復帰）を信号として、事故検出シーケンス部６３ｂに出力する。

リレー要素部６２ｂは、短絡を検出するための短絡用電流差動リレー演算処理部６２１ｂと、地絡を検出するための地絡用電流差動リレー演算処理部６２２ｂと、不足電圧リレー演算処理部６２３とを含む演算処理部である。また、リレー要素部６２ｂは、この他にも、零相電圧の増加、逆相電圧の増加、又は相電流の増加など、事故検出シーケンス部６３ｂにおける事故検出シーケンスの実行に必要な電気量を検出するリレー要素を含む。

事故検出シーケンス部６３ｂは、リレー要素部６２ｂから入力された各リレー要素の信号に基づいて、事故検出シーケンスを実行する演算処理をする。事故検出シーケンスは、各リレー要素の信号に基づいて、送電線６の事故と判断する場合は、トリップ信号を遮断器４に出力する。

ここで、送電線保護継電装置１の通信形回線選択リレーによる保護について説明する。

図５及び図６を参照して、通信形回線選択リレーの基本原理について説明する。図５は、外部事故時における電流の流れを示す電力系統１０の構成図である。図６は、内部事故時における電流の流れを示す電力系統１０の構成図である。図５及び図６に示す矢印は、電流の流れを示している。

電力系統１０は、Ｓ端子及びＴ端子の２端子が回線１Ｌ及び回線２Ｌの平行２回線送電線で接続された構成である。Ｓ端子及びＴ端子には、それぞれ図１に示す送電線保護継電装置１と同等の送電線保護継電装置１ｓ，１ｔが設置されている。送電線保護継電装置１ｓ，１ｔは、それぞれ回線１Ｌ及び回線２Ｌの両回線に流れる電流を交差接続回路により取り込む。

Ｓ端子側に設置された送電線保護継電装置１ｓは、回線１ＬのＳ端子側に設置された計器用変流器２ｓａと回線２ＬのＳ端子側に設置された計器用変流器２ｓｂのそれぞれにより取り込まれる電流を交差接続回路を介して取り込む。

Ｔ端子側に設置された送電線保護継電装置１ｔは、回線１ＬのＴ端子側に設置された計器用変流器２ｔａと回線２ＬのＴ端子側に設置された計器用変流器２ｔｂのそれぞれにより取り込まれる電流を交差接続回路を介して取り込む。

平行２回線送電線では、特殊な場合を除いて、両回線１Ｌ，２Ｌに等しい電流が流れている。しかし、どちらかの回線に短絡又は地絡などの系統事故が発生すると、その電流平衡状態が崩れる。送電線保護継電装置１ｓ，１ｔは、この電流平衡状態が崩れたことを判定することにより、系統事故を検出する。

送電線保護継電装置１ｓ，１ｔは、平行２回線の両端で両回線１Ｌ，２Ｌの電流を両回線１Ｌ，２Ｌの交差接続回路に挿入された方向リレー（取り込んだ電流、電圧の位相関係から事故方向を判別するリレー）により常時比較する。

図５に示すように、外部事故時は、両回線１Ｌ，２Ｌにほぼ等しい電流が流れるため、方向リレーは、事故を検出しない。

図６に示すように、内部事故時は、事故点に流れる事故電流Ｉｆにより、両回線１Ｌ，２Ｌに流れる電流は、不平衡になる。これにより、送電線保護継電装置１ｓ，１ｔの各方向リレーは、事故回線を検出する。

図７は、本実施形態に係る多端子系統１０の各端子に設けられた送電線保護継電装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈによる通信形回線選択保護を行うための構成を示す構成図である。図８は、本実施形態に係る１区間内の各端子に設けられた送電線保護継電装置１ａ，１ｂ，１ｈによる通信形回線選択保護における通信方法を説明するための構成を示す構成図である。

図７及び図８を参照して、８端子系統の電力系統１０のＡ端子からＨ端子にそれぞれ設けられた送電線保護継電装置１ａ〜１ｈ（電力系統システム）による通信形回線選択保護について説明する。８端子のそれぞれに設けられている送電線保護継電装置１ａ〜１ｈは、図１に示す送電線保護継電装置１と同等の装置である。なお、ここでは、全ての端子に送電線保護継電装置１ａ〜１ｈが設けられた構成を図示しているが、全ての端子に設けられていなくてもよい。

送電線保護継電装置１に用いる通信形回線選択保護継電装置とは、適用を３端子までとしていた通信形でない回線選択保護継電装置を、通信により４端子以上の多端子系統でも使用可能とした装置である。具体的には、通信形回線選択保護継電装置は、一部の端子間を伝送路で結び、複数端子を見かけ上の1端子として扱う。そのため、通信形回線選択保護継電装置は、多端子系統に順次導入していくと、複数端子を１端子として扱えるように区切られた区間で、伝送系を構築される。通信形回線選択保護継電装置は、この区切られた区間毎に、電力系統１０を保護する。

図７に示す電力系統１０では、Ａ端子、Ｂ端子及びＨ端子を含む区間と、Ｃ端子及びＧ端子を含む区間と、Ｄ端子、Ｅ端子及びＦ端子を含む区間の３つの区間に区切られている。

１つの区間に属する全ての送電線保護継電装置１ａ〜１ｈは、相互に情報を送受信するための伝送路Ｌｕ，Ｌｄ、で接続されている。Ａ端子の送電線保護継電装置１ａとＨ端子の送電線保護継電装置１ｈとの接続、及びＥ端子の送電線保護継電装置１ｅとＦ端子の送電線保護継電装置１ｆとの接続は、予備伝送路Ｌｓで接続されている。なお、この予備伝送路Ｌｓは、接続されていなくてもよい。

図８を参照して、Ａ端子、Ｂ端子及びＨ端子を含む区間の送電線保護継電装置１ａ，１ｂ，１ｈによる保護について説明する。なお、他の区間については、同様に構成されているものとして説明を割愛する。

この区間では、Ａ端子の送電線保護継電装置１ａを主局、Ｂ端子の送電線保護継電装置１ｂを中間局、Ｈ端子の送電線保護継電装置１ｈを折返し局としている。

主局であるＡ端子の送電線保護継電装置１ａは、担当するＡ端子近傍の２つの回線１Ｌ，２Ｌのそれぞれの電流の交差接続回路を介した電流Ｉ０Ａを計測する。送電線保護継電装置１ａは、計測した電流Ｉ０Ａを次の中間局であるＢ端子の送電線保護継電装置１ｂに下り伝送路Ｌｄを介して送信する。

中間局であるＢ端子の送電線保護継電装置１ｂは、Ａ端子の送電線保護継電装置１ａと同様に、担当するＢ端子近傍の電流Ｉ０Ｂを計測する。送電線保護継電装置１ｂは、受信したＡ端子の電流Ｉ０Ａを含む情報に、計測した電流Ｉ０Ｂを加えて、次の折返し局であるＨ端子の送電線保護継電装置１ｈに下り伝送路Ｌｄを介して送信する。

折返し局であるＨ端子の送電線保護継電装置１ｈは、Ａ端子の送電線保護継電装置１ａと同様に、担当するＨ端子近傍の電流Ｉ０Ｈを計測する。送電線保護継電装置１ｈは、受信した各端子の電流Ｉ０Ａ，Ｉ０Ｂを含む情報に、計測した電流Ｉ０Ｈを加える。これにより、折返し局である送電線保護継電装置１ｈは、区間に属する全てのＡ，Ｂ，Ｈ端子の電流Ｉ０Ａ，Ｉ０Ｂ，Ｉ０Ｈを取得した状態になる。送電線保護継電装置１ｈは、区間に属する全てのＡ，Ｂ，Ｈ端子の電流Ｉ０Ａ，Ｉ０Ｂ，Ｉ０Ｈを含む情報を、上り伝送路Ｌｕを介して、同一の区間に属する他のＡ，Ｂ端子の送電線保護継電装置１ａ，１ｂに送信する。

各送電線保護継電装置１ａ，１ｂ，１ｈは、区間に属する全てのＡ，Ｂ，Ｈ端子の電流Ｉ０Ａ，Ｉ０Ｂ，Ｉ０Ｈに基づいて、回線選択保護リレーの特性により、系統事故を検出することで、担当する区間の送電線を保護する。

次に、図９、図１０及び図１１を参照して、電流差動リレーの基本原理について説明する。

図９は、電流差動リレーの構成の概略を示す構成図である。図１０は、正常時における電流差動リレーの状態を示す電力系統１０の構成図である。図１１は、内部事故時における電流差動リレーの状態を示す電力系統１０の構成図である。図１０及び図１１に示す矢印の方向は、電流差動リレー１ａ，１ｂによる電流Ｉａ，Ｉｂの測定方向を示している。

送電線保護継電装置１ａ，１ｂは、電力系統１０の送電線６の保護区間の両端にそれぞれ設けられている。送電線保護継電装置１ａ，１ｂの保護対象は、送電線６である。送電線保護継電装置１ａ，１ｂは、送電線６に流れる電流を、計器用変流器２ａ，２ｂによりそれぞれ計測する。ここで、送電線保護継電装置１ｂが計測する電流Ｉｂの向きは、送電線保護継電装置１ａが計測する電流Ｉａの向きと反対の向きである。

送電線保護継電装置１ａ，１ｂは、それぞれ計測した電流の瞬時値をサンプリングする。各送電線保護継電装置１ａ，１ｂは、サンプリングした電流の瞬時値を自己の差動演算に用いる。また、各送電線保護継電装置１ａ，１ｂは、サンプリングした電流の瞬時値を他方の送電線保護継電装置１ａ，１ｂに伝送する。各電線保護継電装置１ａ，１ｂは、他方の送電線保護継電装置１ａ，１ｂから受信した電流の瞬時値及び自己の計測した電流の瞬時値を用いて、差動演算する。各送電線保護継電装置１ａ，１ｂは、差動演算による演算結果に基づいて、送電線６を保護する。

ここで、電流差動保護とは、任意の回路網に対して流入及び流出する電流の総和が零になるというキルヒホッフの電流法則に基づいた保護方式である。キルヒホッフの電流法則を電力系統１０に対して適用すると、保護区間に事故が無い場合、保護区間において、流入する全ての電流の瞬時値と流出する全て電流の瞬時値は、等しくなる。従って、保護区間内に事故がなければ、保護区間において、流入する電流の瞬時値の総和と流出する電流の瞬時値の総和との差は零になる。

図１０を参照して、保護区間に事故が無い場合について説明する。

送電線保護継電装置１ａが計測する電流Ｉａを送電線６の保護区間に流入する電流とすると、送電線保護継電装置１ｂが計測する電流Ｉａと反対向きの電流Ｉｂは、送電線６の保護区間から流出する電流となる。従って、保護区間に事故が無い場合、キルヒホッフの電流法則により、電流Ｉａと電流Ｉｂの和は零になる。

図１１を参照して、保護区間に事故がある場合について説明する。

今、送電線６の保護区間に、地絡事故が継続しているものとする。この場合、電流Ｉａと電流Ｉｂの和は、地絡電流Ｉｇとなり、零ではない。

このように、送電線保護継電装置１ａ，Ｉｂは、相互に相手端子の電流データを受信して、自己の計測した電流と差動演算をすることにより、送電線６の保護区間の事故を検出する。

図１２は、本実施形態に係る多端子系統１０の各端子に設けられた送電線保護継電装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ（電力系統システム）による電流差動保護を行うための構成を示す構成図である。図１３は、本実施形態に係る各端子に設けられた送電線保護継電装置１ａ〜１ｈによる電流差動保護における通信方法を説明するための構成を示す構成図である。

図１２及び図１３を参照して、８端子系統の電力系統１０のＡ端子からＨ端子にそれぞれ設けられた送電線保護継電装置１ａ〜１ｈによる送電線保護ついて説明する。８端子のそれぞれに設けられている送電線保護継電装置１ａ〜１ｈは、図１に示す送電線保護継電装置１と同等の装置である。なお、ここでは、回線１Ｌ側の構成について説明し、回線２Ｌ側の構成については同様に構成されているものとして詳しい説明を適宜省略する。

送電線保護継電装置１ａ〜１ｈは、回線１Ｌ，２Ｌ毎に、伝送路Ｌｕ，Ｌｄで接続されている。Ａ端子の送電線保護継電装置１ａとＨ端子の送電線保護継電装置１ｈとの接続は、予備伝送路Ｌｓで接続されている。なお、この予備伝送路Ｌｓは、接続されていなくてもよい。

各送電線保護継電装置１ａ〜１ｈは、伝送路Ｌｕ，Ｌｄにより、全ての送電線保護継電装置により計測された電流ＩＡ１〜ＩＨ１，ＩＡ２〜ＩＨ２を回線１Ｌ，２Ｌ毎に受信する。各送電線保護継電装置１ａ〜１ｈは、回線毎の電流ＩＡ１〜ＩＨ１，ＩＡ２〜ＩＨ２に基づいて、差動演算をする。各送電線保護継電装置１ａ〜１ｈは、差動演算の結果（流入電流と流出電流の総和が零か否かの判断結果）に基づいて、送電線６の保護区間の事故を検出する。

送電線保護継電装置１ａ〜１ｈによる回線１Ｌの伝送について説明する。

図１２に示す電力系統システムでは、Ａ端子の送電線保護継電装置１ａを主局、Ｈ端子の送電線保護継電装置１ｈを折返し局、その他のＢ〜Ｇ端子の送電線保護継電装置１ｂ〜１ｇを中間局としている。

主局であるＡ端子の送電線保護継電装置１ａは、担当するＡ端子近傍の回線１Ｌの電流ＩＡ１を計測する。送電線保護継電装置１ａは、計測した電流ＩＡ１を次の中間局であるＢ端子の送電線保護継電装置１ｂに下り伝送路Ｌｄを介して送信する。

中間局である送電線保護継電装置１ｂは、Ａ端子の送電線保護継電装置１ａと同様に、担当するＢ端子近傍の回線１Ｌの電流ＩＢ１を計測する。送電線保護継電装置１ｂは、受信したＡ端子の電流ＩＡ１を含む情報に、計測した電流ＩＢ１を加えて、次の中間局であるＣ端子の送電線保護継電装置１ｃに下り伝送路Ｌｄを介して送信する。各中間局である送電線保護継電装置１ｂ〜１ｇは、順次に同様の動作をすることにより、折返し局であるＨ端子の送電線保護継電装置１ｈにＨ端子以外のＡ端子からＧ端子までの回線１Ｌの電流ＩＡ１〜１Ｇ１に下り伝送路Ｌｄを介して送信する。

折返し局である送電線保護継電装置１ｈは、Ａ端子の送電線保護継電装置１ａと同様に、担当するＨ端子近傍の回線１Ｌの電流ＩＨ１を計測する。送電線保護継電装置１ｈは、受信したＡ端子からＧ端子までの電流ＩＡ１〜ＩＧ１を含む情報に、電流ＩＨ１を加える。これにより、折返し局である送電線保護継電装置１ｈは、全てのＡ〜Ｈ端子の回線１Ｌの電流ＩＡ１〜ＩＨ１を取得した状態になる。送電線保護継電装置１ｈは、全てのＡ〜Ｈ端子の回線１Ｌの電流ＩＡ１〜ＩＨ１を含む情報を、上り伝送路Ｌｕを介して、他の各送電線保護継電装置１ａ〜１ｇに送信する。

各送電線保護継電装置１ａ〜１ｈは、回線１Ｌの全ての端子Ａ〜Ｈの電流ＩＡ１〜ＩＨ１に基づいて、差動電流保護リレーの特性により系統事故を検出することで、保護区間の送電線６を保護する。

本実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。

一般に、電流差動保護継電装置は、それ自体が高価である。また、多端子系統に電流差動保護継電装置を導入する場合、全端子一斉に電流差動保護継電装置を作動させる必要がある。このため、電流差動保護継電装置は、費用及び作業等に掛かるコストが高くなる。

送電線保護継電装置１は、始めは端子毎に独立して保護することができる通信形回線選択保護継電装置として順次導入することができる。全端子に揃ったところで、各送電線保護継電装置１は、電流差動保護継電装置に機能を切替える。

これにより、送電線保護継電装置１は、初期コスト及び作業量などを分散させることができる。

また、送電線保護継電装置１は、通信形回線選択保護リレーを電流差動保護リレーに保護方式を切替えるための外部装置等を必要としない。また、送電線保護継電装置１は、予め設けられた選択機能により、保護方式を簡単に切替えることができる。これにより、送電線保護継電装置１は、ハードウェアとソフトウェアの両方とも特別な改造等の作業をすることなく、容易に保護方式を切替えることができる。これにより、送電線保護継電装置１は、切替え作業による費用及び作業量のコストを低減することができる。

さらに、保護方式を選択するための設定を、ＨＩ画面で整定の１つとして整定できるように構成することで、保護方式を変更するための特別な作業員でなくとも、送電線保護継電装置１を操作できる作業員（例えば、普段、送電線保護継電装置１の操作をする作業員）であれば、容易に保護方式の切り替えをすることができる。

（第２の実施形態）
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る演算処理部１６Ａにより実現される機能の構成を示す概念図である。

本実施形態に係る送電線保護継電装置は、図１に示す第１の実施形態に係る送電線保護継電装置１において、演算処理部１６を図１４に示す演算処理部１６Ａに代えたものである。演算処理部１６Ａは、図２に示す演算処理部１６において、選択機能Ｂ３を選択機能Ｂ３Ａに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

演算処理部１６Ａに入力される電気量などの情報は、通信形回線選択保護機能Ｂ１及び電流差動保護機能Ｂ２の両方でそれぞれ処理される。

選択機能Ｂ３Ａは、保護機能切替部１７から入力される切替信号により、２つの保護機能Ｂ１，Ｂ２のうち選択されている保護機能により処理された情報のみを処理結果として共通機能Ｂ４に出力する。

本実施形態によれば、選択されている保護機能に関わらず、通信形回線選択保護機能Ｂ１及び電流差動保護機能Ｂ２のそれぞれで常に演算させ、出力する処理結果を選択する構成とすることで、演算処理部１６Ａに相当するソフトウェアの構成を単純化することができる。

従って、本実施形態に係る送電線保護継電装置は、第１の実施形態による作用効果に加え、製造コストを低減することができる。

なお、各実施形態では、通信形回線選択保護リレーと電流差動保護リレーとの切替えをする送電線保護継電装置について説明したが、他の２つの形式の保護リレーを組み合わせてもよい。また、３以上の形式の保護リレーを相互に切替え可能に組み合わせてもよい。例えば、多端子系統に設置される送電線保護継電装置には、ハードウェアがほぼ同様な機種がある。このような送電線保護継電装置において、予め実装されている保護リレーを切替えることにより、容易に異なる保護機能（異なる機種）へと切替えることができる。これにより、設備更新にかかるコストを抑制することができる。また、送電線保護に限らず、他の保護リレーまたは保護系以外のリレー機能を有する装置に適用してもよい。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…送電線保護継電装置、２…計器用変流器、３…計器用変圧器、４…遮断器、５…母線、６…送電線、１０…電力系統、１１ｉ，１１ｖ…入力変換器、１２ｉ，１２ｖ…アナログフィルタ、１３ｉ，１３ｖ…サンプリングホールド回路、１４…マルチプレクサ、１５…Ａ／Ｄ変換器、１６…演算処理部、１７…保護機能切替部。

Claims (7)

1. 電力系統の電気量を取得する電気量取得手段と、
   前記電気量取得手段により取得された電気量に基づいて、回線選択リレーによる前記電力系統の保護をするための演算処理をする回線選択保護手段と、
   前記電気量取得手段により取得された電気量に基づいて、電流差動リレーによる前記電力系統の保護をするための演算処理をする電流差動リレー保護手段と、
   前記電力系統の保護方式として、前記回線選択保護手段による保護と前記電流差動保護手段による保護を選択する保護方式選択手段と
   を備えたことを特徴とするディジタル保護継電装置。
2. 前記回線選択保護手段及び前記電流差動保護手段は、前記保護方式選択手段により選択された場合に、演算処理をすること
   を特徴とする請求項１に記載のディジタル保護継電装置。
3. 前記回線選択保護手段及び前記電流差動保護手段は、前記保護方式選択手段による選択に関係なく演算処理をし、前記保護方式選択手段により選択された保護方式による演算処理を前記電力系統の保護に適用すること
   を特徴とする請求項１に記載のディジタル保護継電装置。
4. 前記保護方式選択手段は、ソフトウェアで構成されたこと
   を特徴とする請求項１に記載のディジタル保護継電装置。
5. 前記保護方式選択手段は、整定により保護方式を選択すること
   を特徴とする請求項４に記載のディジタル保護継電装置。
6. 前記保護方式選択手段は、ハードウェアで構成されたこと
   を特徴とする請求項１に記載のディジタル保護継電装置。
7. 多端子系統である電力系統の送電線を保護するための少なくとも２つのディジタル式の送電線保護継電装置が適用された電力系統システムであって、
   前記各送電線保護継電装置は、
   前記電力系統の電気量を取得する電気量取得手段と、
   前記電気量取得手段により取得された電気量に基づいて、回線選択リレーによる前記電力系統の保護をするための演算処理をする回線選択保護手段と、
   前記電気量取得手段により取得された電気量に基づいて、電流差動リレーによる前記電力系統の保護をするための演算処理をする電流差動保護手段と、
   前記電力系統の保護方式として、前記回線選択保護手段による保護と前記電流差動保護手段による保護を選択する保護方式選択手段とを備えたこと
   を特徴とする電力系統システム。

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