JP2013255306A - 構内保護継電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受電ループ切替操作時におけるループ潮流などによる不要遮断を防止することができる構内保護継電装置を提供する。
【解決手段】位相比較部１４は、Ａ／Ｄ変換部１１から入力される現在電流Ｉ₍₀₎の遅延部１２から入力されるＴサイクル前電流Ｉ_(-T)に対する位相増加分Δθが０°±４０°の不動作域または１８０°±４０°の不動作域に入っているとロウレベルの出力信号を出力し、現在電流Ｉ₍₀₎のＴサイクル前電流Ｉ_(-T)に対する位相増加分Δθがこの２つの不動作域以外の動作域に入っているとハイレベルの出力信号を出力する。論理積回路１５は、電流値比較部１３および位相比較部１４からハイレベルの出力信号が入力されるとともにハイレベルの第１および第２の相手側送電線保護継電装置不動作信号Ｓ_Ry1，Ｓ_Ry2が第１および第２の相手側送電線保護継電装置から入力されているとトリップ信号ＴＲを出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、変電所における受電ループ切替操作時にループ潮流による不要動作を防止するのに好適な構内保護継電装置に関する。

図６（ａ）に示すようにＢ変電所から第１および第２のＡＢ変電所間送電線１Ｌ_AB，２Ｌ_AB（平行２回線送電線）を介して受電しているＡ変電所では、Ｂ変電所からＣ変電所への受電ループ切替操作（送電系統ループ切替操作）の際に第１および第２のＡＣ変電所間送電線１Ｌ_AC，２Ｌ_AC（平行２回線送電線）にそれぞれ設置されている第３および第４の構内保護継電装置３₃，３₄（過電流継電装置）の不要動作を防止するために、第１および第２のＡＢ変電所間送電線１Ｌ_AB，２Ｌ_ABにそれぞれ設置されている第１および第２のＡ変電所遮断器１_A1，１_A2のパレット接点を条件に第３および第４の構内保護継電装置３₃，３₄の遮断回路をそれぞれロックする第３および第４のインターロック回路（不図示）を設けている。
同様に、Ｃ変電所からＢ変電所への受電ループ切替操作の際に第１および第２のＡＢ変電所間送電線１Ｌ_AB，２Ｌ_ABにそれぞれ設置されている第１および第２の構内保護継電装置３₁，３₂（過電流継電装置）の不要動作を防止するために、第１および第２のＡＣ変電所間送電線１Ｌ_AC，２Ｌ_ACにそれぞれ設置されている第３および第４のＡ変電所遮断器１_A3，１_A4のパレット接点を条件に第１および第２の構内保護継電装置３₁，３₂の遮断回路をそれぞれロックする第１および第２のインターロック回路（不図示）を設けている。

しかし、たとえばＢ変電所からＣ変電所への受電ループ切替のために図６（ｂ）に示すように第３および第４のＡ変電所遮断器１_A3，１_A4を投入すると、ループ潮流による大きなループ電流がＣ変電所からＡ変電所を介してＢ変電所に向けて流れるため、第３および第４の構内保護継電装置３₃，３₄の接点と第３および第４のインターロック回路の遮断回路ロック接点との時限協調の整合が取れていないと、第３および第４の構内保護継電装置３₃，３₄が復帰する前に第３および第４のインターロック回路が復帰して、第３および第４の構内保護継電装置３₃，３₄によって第３および第４のＡ変電所遮断器１_A3，１_A4が遮断（開放）されてしまう。
その結果、受電ループ切替操作により第１および第２のＡ変電所遮断器１_A1，１_A2も遮断されてしまうため、図６（ｃ）に示すように第１乃至第４のＡ変電所遮断器１_A1〜１_A4がすべて遮断されてしまい、Ａ変電所において全停電が発生するという問題がある。

このような問題の解決策として、下記の特許文献１に開示されている配電線短絡検知装置のように、現時点の電流の電流振幅値および電流位相と所定時間前の電流の電流振幅値および電流位相とをそれぞれ比較して、電流振幅値および電流位相の増加分が共に予め整定された電流増加しきい値および位相変化しきい値をそれぞれ越えたときに構内保護継電装置を動作させることが考えられる。

特開２００５−２０４４６９号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示されている配電線短絡検知装置では、以下に示すような問題がある。
（１）位相要素の不動作域が一方向であるため、受電ループ切替操作直後の電流位相（ループ電流の位相）は１８０°程度反転するので、ループ電流により動作して不要遮断する恐れがある。
（２）配電線に分散型電源が存在する場合には、保護範囲外の短絡事故に対し分散型電源から事故電流が供給されるため、位相要素の動作域の関係から不要遮断する恐れがある。

本発明の目的は、受電ループ切替操作時におけるループ潮流などによる不要遮断を防止することができる構内保護継電装置を提供することにある。

本発明の構内保護継電装置は、受電ループ切替操作が行われる変電所に設置するための構内保護継電装置（１０）であって、前記変電所の母線から分岐された送電線に設置された変流器からの入力電流（Ｉ）を所定の遅延時間だけ遅延するための遅延手段（１２）と、前記変流器からの入力電流の前記遅延手段によって遅延された入力電流に対する電流値増加分（ΔＩ）が所定の電流しきい値以上であると出力信号を出力する電流値比較手段（１３）と、前記変流器からの入力電流の前記遅延手段によって遅延された入力電流に対する位相増加分（Δθ）が０°を中心とした所定の第１の不動作域および１８０°を中心とした所定の第２の不動作域以外の動作域に入っていると出力信号を出力する位相比較手段（１４）と、前記電流値比較手段および前記位相比較手段からの出力信号に応じて前記送電線に設置された遮断器を遮断するためのトリップ信号（ＴＲ）を出力するトリップ信号出力手段（１５）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記電流値比較手段および前記位相比較手段が、前記変流器からの入力電流または前記遅延手段によって遅延された入力電流の電流値が“０”である場合には出力信号を出力しなくてもよい。
前記トリップ信号出力手段が、前記変電所の母線から分岐された相手側送電線に設置された相手側送電線保護継電装置が不動作であることを示す相手側送電線保護継電装置不動作信号（Ｓ_Ry）が該相手側送電線保護継電装置から入力されている場合にのみ前記トリップ信号を出力してもよい。
前記構内保護継電装置が前記相手側送電線にも設置されていてもよい。
前記第１および第２の不動作域が負荷の力率の最低値に基づいて定められており、前記遅延時間が前記変流器からの入力電流の数サイクル分の時間であってもよい。

本発明の構内保護継電装置は、以下に示す効果を奏する。
（１）位相比較手段に１８０°を中心とした第２の不動作域を備えさせることにより、受電ループ切替操作時におけるループ潮流による不要遮断を防止することができる。
（２）ループ潮流による不要遮断が防止できるため、供給支障の発生を防止することができる。
（３）送電線に分散型電源が接続されていても、保護範囲外の短絡事故による不要遮断を防止することができる。
（４）多端子引出し箇所の発変電所の母線保護は母線保護継電装置または遠端保護によるが、本発明による構内保護継電装置によって保護が可能となるため、事故点への試充電回数の削減および機器損傷の防止を図ることができる。
（５）受電ループ切替操作を考慮したインターロック回路およびリレーロック操作を不要にすることができる。

本発明の一実施例による構内保護継電装置１０の構成および位相要素について説明するための図である。 図１に示した構内保護継電装置１０を図６に示したＡ変電所に設置したときの受電ループ切替操作時の第１の構内保護継電装置１０₁の動作について説明するための図である。 図１に示した構内保護継電装置１０を図６に示したＡ変電所に設置したときの通常時にＡ変電所において母線短絡事故が発生した際の図２（ａ）に示した第１および第２の構内保護継電装置１０₁，１０₂の動作について説明するための図である。 Ａ変電所がＢ変電所から受電してＣ変電所側に送電している場合に第１のＣ変電所遮断器１_C1が投入されたときの図２（ａ）に示した第１乃至第４の構内保護継電装置１０₁〜１０₄の動作について説明するための図である。 図４（ａ）に示したようにＡ変電所がＢ変電所から受電してＣ変電所側に送電している場合にＡ変電所において母線短絡事故が発生したときの図２（ａ）に示した第１乃至第４の構内保護継電装置１０₁〜１０₄の動作について説明するための図である。 Ａ変電所におけるＢ変電所からＣ変電所への受電ループ切替時の問題について説明するための図である。

上記の目的を、現在の入力電流のＴサイクル前の入力電流に対する位相増加分が０°を中心とした不動作域および１８０°を中心とした不動作域以外の動作域に入っていると位相比較手段に出力信号を出力させることにより実現した。

以下、本発明の構内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。
本発明の一実施例による構内保護継電装置１０は、図１（ａ）に示すように、アナログ入力電流ｉをディジタル入力電流Ｉ（以下、「入力電流Ｉ」と称する。）に変換するためのＡ／Ｄ変換部１１と、Ａ／Ｄ変換部１１から入力される入力電流Ｉを所定の遅延時間（たとえば、入力電流ＩＴサイクル（Ｔは整数）分の時間）だけ遅延するための遅延部１２と、Ａ／Ｄ変換部１１から入力される入力電流Ｉ（以下、「現在電流Ｉ₍₀₎」と称する。）の電流値と遅延部１２から入力される入力電流Ｉ（以下、「Ｔサイクル前電流Ｉ_(-T)」と称する。）の電流値とを比較して、現在電流Ｉ₍₀₎のＴサイクル前電流Ｉ_(-T)に対する電流増加分ΔＩが所定の電流しきい値以上になるとハイレベルの出力信号を出力する電流値比較部１３と、現在電流Ｉ₍₀₎の位相とＴサイクル前電流Ｉ_(-T)の位相とを比較して、現在電流Ｉ₍₀₎のＴサイクル前電流Ｉ_(-T)に対する位相増加分Δθが所定の動作域に入っているとハイレベルの出力信号を出力する位相比較部１４と、電流値比較部１３の出力信号と位相比較部１４の出力信号と第１および第２の相手側送電線保護継電装置不動作信号Ｓ_Ry1，Ｓ_Ry2（相手側平行２回線送電線の第１および第２の相手側送電線にそれぞれ設置されている第１および第２の相手側送電線保護継電装置からそれぞれ入力される、かつ、第１および第２の相手側送電線保護継電装置の不動作時にはハイレベルの信号）との論理積を取る論理積回路１５とを具備する。

ここで、電流値比較部１３および位相比較部１４は、遮断ロック機能を備えるように、現在電流値Ｉ₍₀₎またはＴサイクル前電流Ｉ_(-T)の電流値が“０”である場合にはロウレベルの出力信号を出力するようにされている。
これにより、従来の構内保護継電装置の遮断回路をロックするインターロック回路（上述した第１乃至第４のインターロック回路）を不要にすることができる。

位相比較部１４は、位相増加分Δθが０°±４０°の不動作域（−４０°≦Δθ≦４０°）または１８０°±４０°の不動作域（１４０°≦Δθ≦２２０°）に入っているとロウレベルの出力信号を出力し、位相増加分Δθがこの２つの不動作域以外の動作域（すなわち、４０°＜Δθ＜１４０°または２２０°＜Δθ＜３４０°）に入っているとハイレベルの出力信号を出力する（図１（ｂ）参照）。
このように、０°±４０°の範囲を不動作域とする理由は、たとえば高圧受電のお客様に対しては負荷の力率８０％以上（０．８以上）を保つように供給約款で定められている場合には、Ｔサイクル前の負荷電流の力率＝０．８から現在の負荷電流の力率＝１．０に変化したときには、現在の負荷電流の位相はＴサイクル前の負荷電流の位相に対して３６．８°程増加し（進み）、また、Ｔサイクル前の負荷電流の力率＝１．０から現在の負荷電流の力率＝０．８に変化したときには、現在の負荷電流の位相はＴサイクル前の負荷電流の位相に対して−３６．８°程増加する（遅れる）ことから、０°±４０°（力率＝０．７７に相当）の範囲を不動作域として負荷電流によって位相比較部１４が動作しない（すなわち、ハイレベルの出力信号を出力しない）ようにするためである。
また、１８０°±４０°の範囲を不動作域とする理由は、ループ電流による不要遮断を防止するためである。

論理積回路１５の出力信号はトリップ信号ＴＲとして対応の遮断器に出力され、対応の遮断器はハイレベルのトリップ信号ＴＲによって遮断される。

次に、図２（ａ）に示すようにＢ変電所から受電しているＡ変電所において図６（ａ）に示した第１乃至第４の構内保護継電装置３₁〜３₄の代わりに図１（ａ）に示した構内保護継電装置１０で構成された第１乃至第４の構内保護継電装置１０₁〜１０₄を設置したときの第１乃至第４の構内保護継電装置１０₁〜１０₄の動作について、遅延部１２の遅延時間＝入力電流Ｉの３サイクル（Ｔ＝３）分の時間として説明する。

Ｂ変電所からＣ変電所への受電ループ切替のために第３および第４のＡ変電所遮断器１_A3，１_A4が投入されると、Ｃ変電所からＡ変電所を介してＢ変電所に向けて大きなループ電流が流れる（図６（ｂ）参照）。
その結果、ループ電流の電流値は負荷電流の電流値よりも大きいため、第１のＡＢ変電所間送電線１Ｌ_ABに設置された第１のＡ変電所変流器２_A1から第１の構内保護継電装置１０₁に入力される現在電流Ｉ₍₀₎（現在のループ電流）の３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前の負荷電流）に対する電流増加分ΔＩが電流しきい値以上になるので、第１の構内保護継電装置１０₁の電流値比較部１３からはハイレベルの出力信号が出力される。

また、このループ電流はＢ変電所からＡ変電所に向かって流れていた負荷電流に対して逆方向に流れる。
その結果、第１のＡ変電所変流器２_A1からの現在電流Ｉ₍₀₎（現在のループ電流）の位相は図２（ｂ）に示すように３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前の負荷電流）の位相に比べて１８０°程増加するが、現在電流Ｉ₍₀₎の３サイクル前電流Ｉ_(-3)に対する位相増加分Δθ（＝１８０°）は１８０°±４０°の不動作域に入っているため、第１の構内保護継電装置１０₁の位相比較部１４からはロウレベルの出力信号が出力されたままとなる。

したがって、第１の構内保護継電装置１０₁の論理積回路１５から出力されるトリップ信号ＴＲはロウレベルのままとなる。

その後、第３のＡ変電所遮断器１_A3が投入されてから入力電流Ｉの３サイクル分だけ時間が経過すると、第１のＡ変電所変流器２_A1からの現在電流Ｉ₍₀₎（現在のループ電流）の位相は図２（ｃ）に示すように３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前のループ電流）の位相と同じになるが、現在電流Ｉ₍₀₎の３サイクル前電流Ｉ_(-3)に対する位相増加分Δθ（＝０°）は０°±４０°の不動作域に入っているため、第１の構内保護継電装置１０₁の位相比較部１４からはロウレベルの出力信号が出力されたままとなる。
したがって、第１の構内保護継電装置１０₁の論理積回路１５から出力されるトリップ信号ＴＲはロウレベルのままとなる。

また、受電ループ切替操作により第１および第２のＡ変電所遮断器１_A1，１_A2が遮断されると、第１の構内保護継電装置１０₁に入力される現在電流Ｉ₍₀₎は“０”となるため、第１の構内保護継電装置１０₁の電流値比較部１３および位相比較部１４は共にロウレベルの出力信号を出力する（電流値比較部１３および位相比較部１４の遮断ロック機能）。
したがって、第１の構内保護継電装置１０₁の論理積回路１５から出力されるトリップ信号ＴＲはロウレベルのままとなる。

よって、受電ループ切替時に第１のＡ変電所遮断器１_A1が第１の構内保護継電装置１０₁によって不要遮断されることを防止することができる。

第２の構内保護継電装置１０₂は上述した第１の構内保護継電装置１０₁と同様に動作するため、受電ループ切替時に第２のＡ変電所遮断器１_A2が第２の構内保護継電装置１０₂によって不要遮断されることを防止することができる。

第３の構内保護継電装置１０₃については、受電ループ切替前は、第３のＡ変電所遮断器１_A3が遮断されているため、第１のＡＣ変電所間送電線１Ｌ_ACに設置された第３のＡ変電所変流器２_A3から第３の構内保護継電装置１０₃に入力される現在電流Ｉ₍₀₎は“０”であるので、第３の構内保護継電装置１０₃の電流値比較部１３および位相比較部１４は共にロウレベルの出力信号を出力したままとなる（電流値比較部１３および位相比較部１４の遮断ロック機能）。
したがって、第３の構内保護継電装置１０₃の論理積回路１５から出力されるトリップ信号ＴＲはロウレベルのままとなる。

また、Ｂ変電所からＣ変電所への受電ループ切替のために第３および第４のＡ変電所遮断器１_A3，１_A4が投入されると、Ｃ変電所からＡ変電所を介してＢ変電所に向けて大きなループ電流が流れるが、第３のＡ変電所遮断器１_A3が投入されてから入力電流Ｉの３サイクル分だけ時間が経過する前は、第３のＡ変電所変流器２_A3から第３の構内保護継電装置１０₃に入力される現在電流Ｉ₍₀₎は“０”であるので、第３の構内保護継電装置１０₃の電流値比較部１３および位相比較部１４は共にロウレベルの出力信号を出力したままとなる（電流値比較部１３および位相比較部１４の遮断ロック機能）。
したがって、第３の構内保護継電装置１０₃の論理積回路１５から出力されるトリップ信号ＴＲはロウレベルのままとなる。

その後、第３のＡ変電所遮断器１_A3が投入されてから入力電流Ｉの３サイクル分だけ時間が経過すると、第３のＡ変電所変流器２_A3からの現在電流Ｉ₍₀₎はループ電流となり、現在電流Ｉ₍₀₎（現在のループ電流）の位相は図２（ｃ）に示したように３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前のループ電流）の位相と同じになるが、現在電流Ｉ₍₀₎の３サイクル前電流Ｉ_(-3)に対する位相増加分Δθ（＝０°）は０°±４０°の不動作域に入っているため、第３の構内保護継電装置１０₃の位相比較部１４からはロウレベルの出力信号が出力されたままとなる。
したがって、第３の構内保護継電装置１０₃の論理積回路１５から出力されるトリップ信号ＴＲはロウレベルのままとなる。

また、受電ループ切替操作のために第１および第２のＡ変電所遮断器１_A1，１_A2が遮断されても、第３の構内保護継電装置１０₁に入力される現在電流Ｉ₍₀₎（ループ電流または負荷電流）が流れる方向は変わらないため、第３の構内保護継電装置１０₃の位相比較部１４はロウレベルの出力信号を出力したままとなる。
したがって、第３の構内保護継電装置１０₃の論理積回路１５から出力されるトリップ信号ＴＲはロウレベルのままとなる。

よって、受電ループ切替時に第３のＡ変電所遮断器１_A3が第３の構内保護継電装置１０₃によって不要遮断されることを防止することができる。

第４の構内保護継電装置１０₄は上述した第３の構内保護継電装置１０₃と同様に動作するため、受電ループ切替時に第４のＡ変電所遮断器１_A4が第４の構内保護継電装置１０₄によって不要遮断されることを防止することができる。

次に、通常時（すなわち、第１および第２のＡ変電所遮断器１_A1，１_A2が投入されているとともに第３および第４のＡ変電所遮断器１_A3，１_A4が遮断されているとき）にＡ変電所において母線短絡事故が発生した際の第１および第２の構内保護継電装置１０₁，１０₂の動作について、図３を参照して説明する。

Ａ変電所において母線短絡事故が発生すると、第１および第２のＡＢ変電所間送電線１Ｌ_AB，２Ｌ_ABに事故電流がＢ変電所からＡ変電所に向かって流れるが、この事故電流の電流値は負荷電流の電流値よりも大きく、また、この事故電流の位相は送電線特性により負荷電流の位相に対して６０°〜７５°程遅れる。
したがって、第１のＡ変電所変流器２_A1から第１の構内保護継電装置１０₁に入力される現在電流Ｉ₍₀₎（事故電流）の３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前の負荷電流）に対する電流増加分ΔＩが電流しきい値以上になるので、第１の構内保護継電装置１０₁の電流値比較部１３からはハイレベルの出力信号が出力される。
また、第１のＡ変電所変流器２_A1からの現在電流Ｉ₍₀₎（事故電流）の３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前の負荷電流）に対する位相増加分Δθ（＝−６０°〜−７５°）は図３に示すように０°±４０°の不動作域および１８０°±４０°の不動作域以外の動作域に入っているため、第１の構内保護継電装置１０₁の位相比較部１４からはハイレベルの出力信号が出力される。
さらに、第１および第２のＡＣ変電所間送電線１Ｌ_AC，２Ｌ_AC（第１および第２の相手側送電線）にそれぞれ設置されている第３および第４のＡ変電所送電線保護継電装置（不図示）は共にＡ変電所における母線短絡事故によっては動作しないため、第３および第４のＡ変電所送電線保護継電装置から第１の構内保護継電装置１０₁に入力される第１および第２の相手側送電線保護継電装置不動作信号Ｓ_Ry1，Ｓ_Ry2は共にハイレベルのままとなる。
その結果、第１の構内保護継電装置１０₁の論理積回路１５からハイレベルのトリップ信号ＴＲが第１のＡ変電所遮断器１_A1に出力されるため、第１のＡ変電所遮断器１_A1が第１の構内保護継電装置１０₁によって遮断される。

第２の構内保護継電装置１０₂は上述した第１の構内保護継電装置１０₁と同様に動作するため、第２のＡ変電所遮断器１_A2が第２の構内保護継電装置１０₂によって遮断される。

よって、通常時にＡ変電所において母線短絡事故が発生すると、第１および第２の構内保護継電装置１０₁，１０₂によってこの母線短絡事故を除去することができる。

次に、図４（ａ）に示すようにＡ変電所の全遮断器（第１乃至第４のＡ変電所遮断器１_A1〜１_A4）が投入されているとともにＣ変電所の全遮断器（第１および第２のＣ変電所遮断器１_C1，１_C2）が遮断されており、Ａ変電所がＢ変電所から受電してＣ変電所側に送電している場合に、同図（ｂ）に示すように第１のＡＣ変電所間送電線１Ｌ_ACに設置された第１のＣ変電所遮断器１_C1が投入されたときの第１乃至第４の構内保護継電装置１０₁〜１０₄の動作について説明する。

第１のＣ変電所遮断器１_C1が投入される前には、図４（ａ）に矢印で示すように負荷電流がＢ変電所からＡ変電所を介してＣ変電所に向かって流れているが、第１のＣ変電所遮断器１_C1が投入されると、図４（ｂ）に矢印で示すようにループ電流がＣ変電所からＡ変電所を介してＢ変電所に向かって流れる。

その結果、ループ電流の電流値は負荷電流の電流値よりも大きいため、第１のＡ変電所変流器２_A1から第１の構内保護継電装置１０₁に入力される現在電流Ｉ₍₀₎（現在のループ電流）の３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前の負荷電流）に対する電流増加分ΔＩが電流しきい値以上になるので、第１の構内保護継電装置１０₁の電流値比較部１３からはハイレベルの出力信号が出力される。
また、このループ電流はＢ変電所からＡ変電所に向かって流れていた負荷電流に対して逆方向に流れるため、第１のＡ変電所変流器２_A1からの現在電流Ｉ₍₀₎（現在のループ電流）の位相は図４（ｃ）に示すように３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前の負荷電流）の位相に比べて１８０°程増加するが、現在電流Ｉ₍₀₎の３サイクル前電流Ｉ_(-3)に対する位相増加分Δθ（＝１８０°）は１８０°±４０°の不動作域に入っているため、第１の構内保護継電装置１０₁の位相比較部１４からはロウレベルの出力信号が出力されたままとなる。
したがって、第１の構内保護継電装置１０₁の論理積回路１５から出力されるトリップ信号ＴＲはロウレベルのままとなる。

第２乃至第４の構内保護継電装置１０₂〜１０₄は上述した第１の構内保護継電装置１０₁と同様に動作するため、第２乃至第４の構内保護継電装置１０₂〜１０₄の論理積回路１５から出力されるトリップ信号ＴＲはロウレベルのままとなる。

よって、第１のＣ変電所遮断器１_C1が投入されても、第１乃至第４のＡ変電所遮断器１_A1〜１_A4が第１乃至第４の構内保護継電装置１０₁〜１０₄によって不要遮断されることを防止することができる。

次に、図４（ａ）に示したようにＡ変電所がＢ変電所から受電してＣ変電所側に送電している場合にＡ変電所において母線短絡事故が発生したときの第１乃至第４の構内保護継電装置１０₁〜１０₄の動作について、図５（ａ），（ｂ）を参照して説明する。

Ａ変電所において母線短絡事故が発生すると、第１および第２のＡＢ変電所間送電線１Ｌ_AB，２Ｌ_ABに事故電流がＢ変電所からＡ変電所に向かって流れるが、この事故電流の電流値は負荷電流の電流値よりも大きく、また、この事故電流の位相は送電線特性により負荷電流の位相に対して６０°〜７５°程遅れる。

したがって、第１のＡ変電所変流器２_A1から第１の構内保護継電装置１０₁に入力される現在電流Ｉ₍₀₎（事故電流）の３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前の負荷電流）に対する電流増加分ΔＩが電流しきい値以上になるので、第１の構内保護継電装置１０₁の電流値比較部１３からはハイレベルの出力信号が出力される。
また、第１のＡ変電所変流器２_A1からの現在電流Ｉ₍₀₎（事故電流）の３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前の負荷電流）に対する位相増加分Δθ（＝−６０°〜−７５°）は図５（ａ）に示すように０°±４０°の不動作域および１８０°±４０°の不動作域以外の動作域に入っているため、第１の構内保護継電装置１０₁の位相比較部１４からはハイレベルの出力信号が出力される。
さらに、第１および第２のＡＣ変電所間送電線１Ｌ_AC，２Ｌ_AC（第１および第２の相手側送電線）にそれぞれ設置されている第３および第４のＡ変電所送電線保護継電装置は共にこの母線短絡事故によっては動作しないため、第３および第４のＡ変電所送電線保護継電装置から第１の構内保護継電装置１０₁に入力される第１および第２の相手側送電線保護継電装置不動作信号Ｓ_Ry1，Ｓ_Ry2は共にハイレベルのままとなる。
その結果、第１の構内保護継電装置１０₁の論理積回路１５からハイレベルのトリップ信号ＴＲが第１のＡ変電所遮断器１_A1に出力されて、第１のＡ変電所遮断器１_A1が第１の構内保護継電装置１０₁によって遮断される。

第２の構内保護継電装置１０₂は上述した第１の構内保護継電装置１０₁と同様に動作するため、第２のＡ変電所遮断器１_A2が第２の構内保護継電装置１０₂によって遮断される。

第３および第４の構内保護継電装置１０₃，１０₄は、Ａ変電所において母線短絡事故が発生しても、Ｃ変電所側にＡ変電所に向けて事故電流を供給する電源がない場合には、第１および第２のＡＣ変電所間送電線１Ｌ_AC，２Ｌ_ACに事故電流が流れないため、動作しない。

一方、Ｃ変電所側にＡ変電所に向けて事故電流を供給する電源がある場合には、第１および第２のＡＣ変電所間送電線１Ｌ_AC，２Ｌ_ACに事故電流がＣ変電所からＡ変電所に向かって流れるが、この事故電流の電流値は負荷電流の電流値よりも大きく、また、この事故電流の位相図５（ａ）に示した事故電流の位相に対して反転する（図５（ｂ）参照）。

したがって、第３のＡ変電所変流器２_A3から第３の構内保護継電装置１０₃に入力される現在電流Ｉ₍₀₎（事故電流）の３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前の負荷電流）に対する電流増加分ΔＩが電流しきい値以上になるので、第３の構内保護継電装置１０₃の電流値比較部１３からはハイレベルの出力信号が出力される。
また、第３のＡ変電所変流器２_A3からの現在電流Ｉ₍₀₎（事故電流）の３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前の負荷電流）に対する位相増加分Δθ（＝１８０°−６５°〜１８０°−７０°）は図５（ｂ）に示すように０°±４０°の不動作域および１８０°±４０°の不動作域以外の動作域に入っているため、第３の構内保護継電装置１０₃の位相比較部１４からはハイレベルの出力信号が出力される。
さらに、第１および第２のＡＢ変電所間送電線１Ｌ_AB，２Ｌ_AB（第１および第２の相手側送電線）にそれぞれ設置されている第１および第２のＡ変電所送電線保護継電装置（不図示）は共にこの母線短絡事故によっては動作しないため、第１および第２のＡ変電所送電線保護継電装置から第３の構内保護継電装置１０₃に入力される第１および第２の相手側送電線保護継電装置不動作信号Ｓ_Ry1，Ｓ_Ry2は共にハイレベルのままとなる。
その結果、第３の構内保護継電装置１０₃の論理積回路１５からハイレベルのトリップ信号ＴＲが第３のＡ変電所遮断器１_A3に出力されて、第３のＡ変電所遮断器１_A3が第３の構内保護継電装置１０₃によって遮断される。

第４の構内保護継電装置１０₄は上述した第３の構内保護継電装置１０₃と同様に動作するため、第４のＡ変電所遮断器１_A4が第４の構内保護継電装置１０₄によって遮断される。

よって、このような場合でも、第１乃至第４の構内保護継電装置１０₁〜１０₄によってＡ変電所における母線短絡事故を除去することができる。

次に、図４（ａ）に示したようにＡ変電所がＢ変電所から受電してＣ変電所側に送電している場合に第１および第２のＡＣ変電所間送電線１Ｌ_AC，２Ｌ_ACにおいて送電線短絡事故が発生したときの第１乃至第４の構内保護継電装置１０₁〜１０₄の動作について説明する。

第１および第２のＡＣ変電所間送電線１Ｌ_AC，２Ｌ_ACにおいて送電線事故が発生すると、第１および第２のＡＣ変電所間送電線１Ｌ_AC，２Ｌ_ACに事故電流がＢ変電所からＡ変電所を介してＣ変電所に向けて流れるが、この事故電流の電流値は負荷電流の電流値よりも大きく、また、この事故電流の位相は負荷電流に位相に対して６０°〜７５°程遅れる。

したがって、第１のＡ変電所変流器２_A1から第１の構内保護継電装置１０₁に入力される現在電流Ｉ₍₀₎（事故電流）の３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前の負荷電流）に対する電流増加分ΔＩが電流しきい値以上になるので、第１の構内保護継電装置１０₁の電流値比較部１３からはハイレベルの出力信号が出力される。
また、第１のＡ変電所変流器２_A1からの現在電流Ｉ₍₀₎（事故電流）の３サイクル前電流Ｉ_(-3)（３サイクル前の負荷電流）に対する位相増加分Δθ（＝−６５°〜−７０°）は図３に示したように０°±４０°の不動作域および１８０°±４０°の不動作域以外の動作域に入っているため、第１の構内保護継電装置１０₁の位相比較部１４からはハイレベルの出力信号が出力される。
しかし、第１および第２のＡＣ変電所間送電線１Ｌ_AC，２Ｌ_AC（第１および第２の相手側送電線）にそれぞれ設置されている第３および第４のＡ変電所送電線保護継電装置はこの送電線短絡事故によって動作するため、第１の構内保護継電装置１０₁に入力される第１および第２の相手側送電線保護継電装置不動作信号Ｓ_Ry1，Ｓ_Ry2がロウレベルとなる。
その結果、第１の構内保護継電装置１０₁の論理積回路１５からはロウレベルのトリップ信号ＴＲが出力されたままとなるため、第１のＡ変電所遮断器１_A1が第１の構内保護継電装置１０₁によって不要遮断されることを防止することができる。

第２の構内保護継電装置１０₂は上述した第１の構内保護継電装置１０₁と同様に動作するため、第２のＡ変電所遮断器１_A2が第２の構内保護継電装置１０₂によって不要遮断されることを防止することができる。

第３の構内保護継電装置１０₃では、電流値比較部１３および位相比較部１４は上述した第１の構内保護継電装置１０₁の電流値比較部１３および位相比較部１４と同様に動作してハイレベルの出力信号を出力する。
また、第１および第２のＡＢ変電所間送電線１Ｌ_AB，２Ｌ_AB（第１および第２の相手側送電線）にそれぞれ設置されている第１および第２のＡ変電所送電線保護継電装置は共にこの送電線短絡事故によっては動作しないため、第３の構内保護継電装置１０₃に入力される第１および第２の相手側送電線保護継電装置不動作信号Ｓ_Ry1，Ｓ_Ry2は共にハイレベルのままとなる。
その結果、第３の構内保護継電装置１０₃の論理積回路１５からはハイレベルのトリップ信号ＴＲが第３のＡ変電所遮断器１_A3に出力されるため、第３のＡ変電所遮断器１_A3が第３の構内保護継電装置１０₃によって遮断される。

第４の構内保護継電装置１０₄は上述した第３の構内保護継電装置１０₃と同様に動作するため、第４のＡ変電所遮断器１_A4が第４の構内保護継電装置１０₄によって遮断される。

よって、第１および第２の構内保護継電装置１０₁，１０₂によって第１および第２のＡ変電所遮断器１_A1，１_A2を不要遮断することなく、第３および第４の構内保護継電装置１０₃，１０₄によってこの送電線短絡事故を除去することができる。
また、第３および第４の構内保護継電装置１０₃，１０₄に第３および第４のＡ変電所送電線保護継電装置のバックアップの要素を含ませることができる。

同様にして、図４（ａ）に示したようにＡ変電所がＢ変電所から受電してＣ変電所側に送電している場合に第１および第２のＡＢ変電所間送電線１Ｌ_AB，２Ｌ_ABにおいて送電線短絡事故が発生したときには、第１および第２の構内保護継電装置１０₁，１０₂によって第１および第２のＡ変電所遮断器１_A1，１_A2をそれぞれ遮断するとともに第３および第４の構内保護継電装置１０₃，１０₄によって第３および第４のＡ変電所遮断器１_A3，１_A4が不要遮断されることを防止することができる。
よって、第３および第４の構内保護継電装置１０₃，１０₄によって第３および第４のＡ変電所遮断器１_A3，１_A4を不要遮断することなく、第１および第２の構内保護継電装置１０₁，１０₂によってこの送電線短絡事故を除去することができるとともに、第１および第２の構内保護継電装置１０₁，１０₂に第１および第２のＡ変電所送電線保護継電装置のバックアップの要素を含ませることができる。

以上の説明では、図１（ａ）に示すように構内保護継電装置１０には遅延部１２を１個だけ設けたが、Ａ／Ｄ変換部１１と電流値比較部１３との間に１個の遅延部１２を設けるとともにＡ／Ｄ変換部１１と位相比較部１４との間に１個の遅延部１２を設けてもよい。

１Ｌ_AB，２Ｌ_AB 第１および第２のＡＢ変電所間送電線
１Ｌ_AC，２Ｌ_AC 第１および第２のＡＣ変電所間送電線
１_A1〜１_A4 第１乃至第４のＡ変電所遮断器
１_C1，１_C2 第１および第２のＣ変電所遮断器
２_A1〜２_A4 第１乃至第４のＡ変電所変流器
３₁〜３₄ 第１乃至第４の構内保護継電装置
１０ 構内保護継電装置
１１ Ａ／Ｄ変換部
１２ 遅延部
１３ 電流値比較部
１４ 位相比較部
１５ 論理積回路
ｉ アナログ入力電流
Ｉ 入力電流
Ｉ₍₀₎ 現在電流
Ｉ_(-T) Ｔサイクル前電流
ΔＩ 電流増加分
Δθ 位相増加分
Ｓ_Ry1，Ｓ_Ry2 第１および第２の相手側送電線保護継電装置不動作信号
ＴＲ トリップ信号

Claims (5)

1. 受電ループ切替操作が行われる変電所に設置するための構内保護継電装置（１０）であって、
   前記変電所の母線から分岐された送電線に設置された変流器からの入力電流（Ｉ）を所定の遅延時間だけ遅延するための遅延手段（１２）と、
   前記変流器からの入力電流の前記遅延手段によって遅延された入力電流に対する電流値増加分（ΔＩ）が所定の電流しきい値以上であると出力信号を出力する電流値比較手段（１３）と、
   前記変流器からの入力電流の前記遅延手段によって遅延された入力電流に対する位相増加分（Δθ）が０°を中心とした所定の第１の不動作域および１８０°を中心とした所定の第２の不動作域以外の動作域に入っていると出力信号を出力する位相比較手段（１４）と、
   前記電流値比較手段および前記位相比較手段からの出力信号に応じて前記送電線に設置された遮断器を遮断するためのトリップ信号（ＴＲ）を出力するトリップ信号出力手段（１５）と、
   を具備することを特徴とする、構内保護継電装置。
2. 前記電流値比較手段および前記位相比較手段が、前記変流器からの入力電流または前記遅延手段によって遅延された入力電流の電流値が“０”である場合には出力信号を出力しないことを特徴とする、請求項１記載の構内保護継電装置。
3. 前記トリップ信号出力手段が、前記変電所の母線から分岐された相手側送電線に設置された相手側送電線保護継電装置が不動作であることを示す相手側送電線保護継電装置不動作信号（Ｓ_Ry）が該相手側送電線保護継電装置から入力されている場合にのみ前記トリップ信号を出力することを特徴とする、請求項１または２記載の構内保護継電装置。
4. 前記構内保護継電装置が前記相手側送電線にも設置されていることを特徴とする、請求項３記載の構内保護継電装置。
5. 前記第１および第２の不動作域が負荷の力率の最低値に基づいて定められており、
   前記遅延時間が前記変流器からの入力電流の数サイクル分の時間である、
   ことを特徴とする、請求項１乃至４いずれかに記載の構内保護継電装置。

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