JP2014192953A - 送電線保護装置、及び送電線保護システム - Google Patents

Abstract

【課題】送電線保護装置の動作を検出した場合に、試充電用整定へ自動変更することにより、送電線全体をカバーし、遮断時間を１段整定時間（瞬時）に同一化させる。
【解決手段】後備保護部１３Ａ_４は、送電線１から検出された電圧及び電流に基づいて送電線１の方向距離に対応した短絡を検出処理するとともに、送電線１の短絡を検出した場合に所定の待ち時間後にトリップ指令を送電線１に設けられた遮断器ＣＢに出力する。トリップ指令を出力した場合に、方向距離が最大になるように方向距離継電処理部４４Ｓを制御し、短絡検出時の所定の待ち時間が零となるように方向距離継電処理部タイマ部４４Ｔを制御する。この制御の後、所定時間６０秒が経過した場合に、送電線への試充電を可能にする。
【選択図】図８

Description

本発明は、短絡事故等から送電線を保護する送電線保護装置、及び送電線保護システムに関する。

従来、送電線事故が発生して送電線が停電した１分程度後、変電所より自動復旧装置（ＡＲＥ）にて送電線への試充電を実施する。
特許文献１には、対向端側での保護装置による遮断器の動作を検出した場合に電流変化を検出すると、後備保護の時限協調をオフにして、自端側に設けられている遮断器を動作させるという技術が開示されている。
特許文献２には、距離継電器の背後のインピーダンスを整定する手段と、保護範囲のインピーダンスを整定する手段とから背後インピーダンスと保護範囲のインピーダンスの比を算出し、このインピーダンスの比が予め設定した所定の範囲に従って動作遅延を行なうようにしたため、事故発生前後の電圧差が大きい場合でも事故相における距離継電器の過渡オーバーリーチによる誤動作の防止が図れるという技術が開示されている。

特開２０１１−２５４６２６公報 特開平０９−９３７９３号公報

特許文献１にあっては、対向端側での保護装置による遮断器の動作を検出した場合に、電流変化を検出すると後備保護の時限協調をオフにして、自端側に設けられている遮断器を動作させる点、保護区間の０［％］〜約８５［％］の区間で発生した短絡事故等を検出する点が開示されている。
特許文献２には、オーバーリーチによる誤動作を防止する点が開示されている。
しかしながら、図１０に示すように、事故点が相手至近端８５％前後（線路７０％〜１００％地点）事故の場合、０．４ｓ後の遮断となり電力系統へのショックを与えてしまい、脱調して同期運転ができず解列が発生する虞があり、または設備損壊を招く恐れがある。
特に、事故時の電流と、相手端子が切断されたことによる電流の変化により自区間故障を判定しているため、試充電時に正常に動作するか不明であった。また、隣回線が停電している場合（１回線の場合）は使用できないといった問題があった。

そこで、送電線保護装置の動作を検出した場合に、試充電用整定（１、２、３段リーチ最大（８５％、１５０％、３００％）、時限０ｓ）へ自動変更することにより、送電線全体をカバーし、遮断時間を１段整定時間（瞬時）に同一化させることができることが切望されている。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、送電線保護装置の動作を検出した場合に、試充電用整定へ自動変更することにより、送電線全体をカバーし、遮断時間を１段整定時間（瞬時）に同一化させることができる送電線保護装置、及び送電線保護システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、送電線から検出された電圧及び電流に基づいて前記送電線の方向距離に対応した短絡を検出処理するとともに、前記送電線の短絡を検出した場合に所定の待ち時間後にトリップ指令を前記送電線に設けられた遮断器に出力する方向距離継電処理手段と、前記方向距離継電処理手段がトリップ指令を出力した場合に、前記方向距離が最大になるように前記方向距離継電処理手段を制御し、前記短絡検出時の前記所定の待ち時間が零となるように前記方向距離継電処理手段を制御する制御部手段と、を備え、前記制御手段による制御の後、所定時間が経過した場合に、前記送電線への試充電を可能にすることを特徴とする。

本発明によれば、トリップ指令を出力した場合に、方向距離が最大になるように制御し、短絡検出時の所定の待ち時間が零となるように制御しておき、この制御の後、所定時間が経過した場合に、送電線への試充電を可能にすることで、送電線全体をカバーし、遮断時間を１段整定時間（瞬時）に同一化させることができる。
これにより、自区間線路の試充電に対して、全ての事故点で瞬時遮断が期待できるため、系統ショックを抑えることができ、設備の損壊を防げるため系統の信頼度を向上することができる。

本発明の実施形態が適用されている送電系統の一例を示す構成図である。 保護継電器の構成を示す構成図である。 短絡事故電流を説明する説明図であり、（ａ）は短絡事故直後の短絡事故電流を示す図、（ｂ）は対向端側の遮断器が動作したときの短絡事故電流を示す図、（ｃ）は自端側および対向端側の遮断器が動作したときの短絡事故電流を示す図である。 別の短絡事故電流を説明する説明図であり、（ａ）は短絡事故直後の短絡事故電流を示す図、（ｂ）は対向端側の遮断器が動作したときの短絡事故電流を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る後備保護部と自動復旧装置との関係を示す図である。 後備保護部の詳細な構成を示す構成図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態に係る送電線保護装置の動作の様子を示す図である。 本発明の実施形態に係る送電線保護装置の動作について説明するための手順フロー図である。 本発明の第１実施形態に係る送電線保護装置の動作について説明するための手順フロー図である。 （ａ）（ｂ）は従来の保護継電器と遮断器の動作の様子を示す図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１に本実施形態が適用されている送電系統の一例を示す。この送電系統では、電気所が設置されている自端および対向端の間に、２回線の送電線１、２が敷設されている。また、自端側には、送電電圧を測定用に降圧する計器用変圧器（ＶＴ）１１が備えられている。さらに、自端側の互いに隣接する送電線１、２には、送電電流を測定用に小さくする変流器１２Ａ、１２Ｂと、事故等が発生したとき、この事故等を検出する保護継電器１３Ａ、１３Ｂと、保護継電器１３Ａ、１３Ｂの指示により、事故の影響が拡大しないように送電線１、２を遮断する遮断器１４Ａ、１４Ｂとが備えられている。同様に、対向端には、計器用変圧器（ＶＴ）２１と、変流器（ＣＴ）２２Ａ、２２Ｂと、保護継電器２３Ａ、２３Ｂと、遮断器２４Ａ、２４Ｂとが備えられている。

本実施形態では、自端側において送電線１を保護する送電線保護装置が計器用変圧器１１と変流器１２Ａと保護継電器１３Ａと遮断器１４Ａとで構成され、送電線２を保護する送電線保護装置が計器用変圧器１１と変流器１２Ｂと保護継電器１３Ｂと遮断器１４Ｂとで構成されている。
同様に、対向端において、送電線１を保護する送電線保護装置が計器用変圧器２１と変流器２２Ａと保護継電器２３Ａと遮断器２４Ａとで構成され、送電線２を保護する送電線保護装置が計器用変圧器２１と変流器２２Ｂと保護継電器２３Ｂと遮断器２４Ｂとで構成されている。

自端側の遮断器１４Ａ、１４Ｂは、保護継電器１３Ａ、１３Ｂからの遮断指示であるハイレベルの遮断信号により、それぞれ切（開路）になる。これにより、遮断器１４Ａ、１４Ｂは、自端側で送電線１、２をそれぞれ遮断する。同様に、対向端の遮断器２４Ａ、２４Ｂは保護継電器２３Ａ、２３Ｂからのハイレベルの遮断信号により、対向端で送電線１、２をそれぞれ遮断する。
本実施形態では、各送電線保護装置はすべて同じであるので、以下では自端側で送電線１を保護する送電線保護装置について説明し、残りの送電線保護装置の説明を省略する。

自端側に設置されている送電線保護装置の保護継電器１３Ａは、図２に示すように、入力部１３Ａ_１と、主保護部１３Ａ_２と、出力部１３Ａ_３と、後備保護部１３Ａ_４とを備えている。
入力部１３Ａ１は、計器用変圧器１１からの計測電圧と変流器１２Ａからの計測電流とを受け取り、これらのレベルを調整して主保護部１３Ａ_２と後備保護部１３Ａ_４とに出力する。主保護部１３Ａ_２は、送電線１を保護区間とし、自端を基にした、保護区間の０［％］〜約８５［％］の区間で発生した短絡事故等を検出する。そして、主保護部１３Ａ_２は、自端側で発生した事故を検出すると、遮断信号を出力部１３Ａ_３に出力する。出力部１３Ａ_３は、主保護部１３Ａ_２からの遮断信号や、後備保護部１３Ａ_４からの遮断信号を受け取ると、信号のレベル等を調整した遮断信号を遮断器１４Ａに出力する。
後備保護部１３Ａ_４は、保護区間の約８５［％］〜３００［％］までの区間で、後備保護動作を行う。後備保護部１３Ａ_４は、対向端側で短絡事故等が発生した場合に、対向端側で遮断器が動作したときに、自端側で検出した電流変化を検出し、検出結果を基にして遮断信号を出力する。このために、保護継電器１３Ａは、事故発生前から電流を監視しており、事故発生と共に短時間間隔毎の電流ＩＳ（１）、ＩＳ（２）をその前後で比較して、電流変化を検出している。

ここで、こうした電流変化が発生する様子について説明する。保護継電器１３Ａは、対向端側の事故点で短絡事故等が発生した場合に、対向端側で遮断器が動作したときに、先に述べたように自端側での電流変化を検出する。送電線１および送電線２を並用状態とした送電形態において、送電線１または送電線２に短絡事故が発生すると、
各回線の単位長さ当たりのインピーダンス×事故点距離
を変数とする関数によって、図３（ａ）に示すように、自端側の発電機から供給される例えば事故電流ＩＳＡ（１）、ＩＳＢ（１）は、それぞれの回線に分流する。なお、図３（ａ）では、自端側から事故点に向けて送電線１を流れる事故電流を符号Ａで表し、対向端側から事故点に向けて送電線１を流れる事故電流を符号Ｂで表している。

事故点が対向端から全送電線距離の１５［％］以内の地点つまり自端から全送電線距離の８５％以上の地点である場合、自端側ではこの地点が時限協調時間Ｔ１をもった２段動作範囲になる。なお、図３（ａ）では、値Ｔ０が誤動作を防止するための誤動作防止時間である。
この状態のとき、送電線の単位長さ当たりのインピーダンスＺ、送電線全体の長さＬから、送電線全体の長さ当たりのインピーダンスは、ＺＬになる。
また、全体の送電長に対する、自端から事故点までの割合ｘ、係数Ｋから、全電流と事故電流とは、
ΣＩＳ（１）＝Ｋ／（ＺＢ＋ｘ・（２−ｘ）・ＺＬ^２／２・ＺＬ）
ＩＳＡ（１）＝ΣＩＳ（１）・（２−ｘ）／２
となる。なお、ＺＢは自端から発電機までのインピーダンスである。

対向端側の保護継電器２３Ａは、誤動作防止時間Ｔ０で瞬時保護動作をする１段動作範囲内であるので、図３（ｂ）に示すように、この短絡事故を検出し、遮断器２４Ａに遮断信号出力する。これにより、対向端側の遮断器２４Ａは遮断つまり切（開路）になる。この結果、事故回線でない回線（送電線２）には事故電流ＩＳＢ（１）が流れなくなる。このときの事故回線（送電線１）の事故電流ＩＳＡ（２）は、次ぎのようになる。
ΣＩＳ（２）＝ＩＳＡ（２）＝Ｋ／（ＺＢ＋ｘ・ＺＬ）
従って、
ＩＳＡ（２）／ＩＳＡ（１）＝（２・ＺＢ＋ｘ・（２−ｘ）・ＺＬ）／（（ＺＢ＋ｘ・ＺＬ）・（２−ｘ））
となる。例えば、
ＺＢ：ＺＬ＝１：３
の割合で想定する。このとき、ｘ＝８５［％］の場合、
ＩＳＡ（２）／ＩＳＡ（１）＝１．２０８２
となる。また、ｘ＝１００［％］の場合、
ＩＳＡ（２）／ＩＳＡ（１）＝１．２５００
となる。つまり、事故点が８５［％］〜１００［％］の範囲である場合、電流変化が１２０［％］〜１２５［％］となり、電流値が増えることになる。このとき、位相は変化しない。

こうして、短絡事故等により電流変化が発生する。なお、通常であれば、図３（ｃ）に示すように、時限協調時間Ｔ１が経過すると、自端側では保護継電器１３Ａが短絡事故を検出して、後備保護部１３Ａ_４が遮断器１４Ａに遮断信号を送る。

自端と対向端とが逆になった場合にも同様にして、電流変化が発生する。具体的には、図４（ａ）に示すように、短絡の事故点が対向端から全送電線距離の１５［％］以内の地点つまり自端から全送電線距離の８５％以上の地点である場合、全電流と事故電流とは、
ΣＩＳ（１）＝Ｋ／（ＺＢ＋（１−ｘ）・（１＋ｘ）・ＺＬ^２／２・ＺＬ）
ＩＳＢ（１）＝ΣＩＳ（１）・（１−ｘ）／２
となる。

対向端側の保護継電器１３Ａは、１段動作範囲内であるので、この短絡事故を検出し、遮断器１４Ａに遮断信号を出力する。これにより、図４（ｂ）に示すように、対向端側の遮断器１４Ａは遮断つまり切（開路）になる。この結果、対向端側の回線（送電線１）には事故電流ＩＳＡ（１）が流れなくなり、事故回線の事故電流ＩＳＡ（２）は次ぎのようになる。
ΣＩＳ（２）＝ＩＳＢ（２）＝Ｋ／（ＺＢ＋（１＋ｘ）・ＺＬ）
従って、
ＩＳＡ（２）／ＩＳＡ（１）＝（（１−ｘ）・（１＋ｘ）・ＺＬ＋２・ＺＢ）／
（（ＺＢ＋（１＋ｘ）・ＺＬ）・（１−ｘ））
となる。例えば、
ＺＢ：ＺＬ＝１：３
の割合で想定する。このとき、ｘ＝８５［％］の場合、
ＩＳＢ（２）／ＩＳＢ（１）＝２．８８３０
となる。また、ｘ＝９９［％］の場合、
ＩＳＢ（２）／ＩＳＢ（１）＝２９．５５０９
となる。
つまり、事故点が８５［％］〜１００［％］の範囲である場合、電流変化が２８０［％］〜∞［％］となり、電流値が増えることになる。このとき、位相は変化しない。

このように、自端と対向端とが逆になった場合でも、同様にして電流変化が発生する。
保護継電器１３Ａの後備保護部１３Ａ_４は、こうした初期の事故電流ＩＳ（１）と、対向端遮断器が１段保護動作により遮断した後の事故電流ＩＳ（２）との電流変化を検出し、検出結果に基づいて１段動作範囲と同様に、つまり瞬時（零秒）に遮断信号を遮断器１４Ａに出力する。
また、後備保護部１３Ａ_４は、自回線の遮断器１４Ａが切（開路）である場合に、試充電するときに、保護区間の８５％以上の地点に短絡事故があっても、１段動作範囲と同様に、つまり瞬時に遮断信号を遮断器１４Ａに出力する。

図５は、本発明の第１実施形態に係る後備保護部１３Ａ_４と自動復旧装置３１との関係を示す図である。
後部保護部１３Ａ_４は、計器用変圧器１１、変流器１２Ａから入力部１３Ａ_１（図示しない）を介して入力された電流値、電圧値をＡ／Ｄ変換器１３Ａａにおいてサンプリングクロックでサンプリングして検出データに変換しており、ＣＰＵ１３ＡｂはＲＡＭ（図示しない）上に展開されたプログラムに従って保護処理を行っている。
送電線１の箇所Ｐにおいて、例えば地絡事故が発生した場合、後部保護部１３Ａ_４からＣＢ遮断信号を送電線１に設けられた遮断器ＣＢに出力すると共に、自動復旧装置３１に向けてリレー動作信号を出力する。
自動復旧装置３１は、後部保護部１３Ａ_４からリレー動作信号を受信すると、一定時限（例えば、６０秒）後に遮断器ＣＢへＣＢ投入信号を出力する。次いで、自動復旧装置３１は、送電線に試験用変圧器を介して試充電を行う。

図６は、後備保護部１３Ａ_４の詳細な構成を示す構成図である。
後部保護部１３Ａ_４には、自動復旧装置３１から出力されるＣＢ投入信号、主保護部１３Ａ_２から出力部１３Ａ_３を介して出力されるＣＢ遮断信号、ＯＲ４から出力されるトリップ指令［Ｓ８］、遠方に設けられた保護継電器（図示しない）から出力される４３試充電使用信号および４３試充電不使用信号が入力されている。
後部保護部１３Ａ_４には、自動復旧装置３１から出力されるＣＢ投入信号が入力された場合に所定の時間（例えば、１〜２秒）後にＣＢ投入パルスを出力するＣＢ入確認タイマＣＢＴが設けられ、ＣＢ投入パルスは方向距離継電処理部４４Ｓ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに出力される。

主保護部１３Ａ_２から出力部１３Ａ_３を介して出力されるＣＢ遮断信号、ＯＲ４から出力されるトリップ指令［Ｓ８］が同時にＡＮＤ１に入力されている場合に、ＡＮＤ１はＣＢ遮断パルスが方向距離継電処理部４４Ｓ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに出力される。
遠方に設けられた保護継電器（図示しない）から出力される４３試充電使用信号がＢＵＦＦ１に入力され、ＢＵＦＦ１のオープンコレクタ出力がＡＮＤ１の出力端子に結合され、方向距離継電処理部４４Ｓ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに出力される。同様に、遠方に設けられた保護継電器（図示しない）から出力される４３試充電不使用信号がＢＵＦＦ２に入力され、ＢＵＦＦ２のオープンコレクタ出力がＣＢ入確認タイマＣＢＴの出力端子に結合され、方向距離継電処理部４４Ｓ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに出力される。
方向距離継電処理部４４Ｓは、常時整定処理モジュール４４Ｓａ、試充電整定処理モジュール４４Ｓｂを備えている。方向距離継電処理タイマ部４４Ｔは、常時処理モジュール４４Ｔａ、試充電処理モジュール４４Ｔｂを備えている。

方向距離継電処理部４４Ｓは、超高圧の送電線に生じる短絡から送電線１を保護する機能を有しており、計器用変圧器（ＶＴ）と変流器（ＣＴ）とから検出された信号に基づいて、第１段が送電線の８５％、第２段が送電線の１５０％、第３段が３００％の方向距離に対応して短絡を検出し、夫々に検出信号［Ｓ１］、［Ｓ２］、［Ｓ３］を出力する。方向距離継電処理部４４Ｓが検出信号［Ｓ１］、［Ｓ２］、［Ｓ３］を出力すると、シーケンス部１３Ａｃはトリップ指令［Ｓ８］を出力部１３Ａ_３に出力する。
方向距離継電処理部４４Ｓは、送電線に配置されている遮断器ＣＢの近傍領域に夫々に配置された１対の変流器（ＣＴ）１２と計器用変圧器（ＶＴ）１１とにより検出された電流値Ｉｎと電圧値ＶｎによりインピーダンスＺｎ（Ｚｎ＝Ｖｎ／Ｉｎ）を算出しておき、このインピーダンスＺｎが送電線の距離に比例することを利用して事故点判定を行う。
常時整定処理モジュール４４Ｓａは、内部に、インピーダンスを実数軸と虚数軸とで表すとき、実数軸に対して平行な直線から、実数軸までの範囲を動作特性とする第１処理モジュール（図示しない）を備える。
つまり、第１処理モジュールは、第１段において、保護区間の約０［％］〜８５［％］までの区間で送電線に事故が発生すると、インピーダンスの変化を基に事故を検出して、ハイレベルの検出信号［Ｓ１］をＡＮＤ８に出力する。

また、第１処理モジュールは、第２段において、保護区間の約８５［％］〜１５０［％］までの区間で送電線に事故が発生すると、インピーダンスの変化を基に事故を検出して、ハイレベルの検出信号［Ｓ２］をＡＮＤ９に出力する。さらに、第１処理モジュールは、第３段において、保護区間の約１５０［％］〜３００［％］までの区間で送電線に事故が発生すると、インピーダンスの変化を基に事故を検出して、ハイレベルの検出信号［Ｓ３］をＡＮＤ２〜ＡＮＤ７に出力する。

一方、常時処理モジュール４４Ｔａは、実数軸と虚数軸との交点（原点）を通る円の範囲を動作特性とする第２処理モジュール（図示しない）とを備える。
つまり、第２処理モジュールは、送電線に事故が発生すると、インピーダンスの変化を基に事故を検出して、ハイレベルの検出信号［Ｓ４］をＡＮＤ２〜ＡＮＤ７に出力する。

ＣＢ遮断信号、ＯＲ４から出力されるトリップ指令［Ｓ８］が同時にＡＮＤ１に入力されている場合、ＡＮＤ１はＣＢ遮断パルスが方向距離継電処理部４４Ｓ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに出力され、このＣＢ遮断パルスの入力に応じて方向距離継電処理部４４Ｓの試充電整定処理モジュール４４Ｓｂ側へスイッチ４４Ｓｃ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔの試充電処理モジュール４４Ｔｂ側へスイッチ４４Ｔｃが切り替る。

一方、ＣＢ投入信号がＣＢ入確認タイマＣＢＴに入力され、ＣＢ入確認タイマＣＢＴからＣＢ投入パルスが方向距離継電処理部４４Ｓ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに出力された場合、方向距離継電処理部４４Ｓに設けられたスイッチ４４Ｓｃは常時整定処理モジュール側に、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに設けられたスイッチ４４Ｔｃは常時処理モジュール４４Ｔａ側に切り替る。
なお、送電線１に発生した事故に対する除去作業を確実に行うためには、試充電整定処理を保持させるため、上述したＣＢ入確認タイマＣＢＴを具備しており、任意整定（１秒程度）に変更可能とする。

方向距離継電処理部４４Ｓ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔでは、１ショットのパルス信号を受け付けた場合、それまで保持していたスイッチ状態を保持する。例えば、トリップ指令とＣＢ切信号とがＡＮＤ１の入力端子に夫々入力されるように接続されており、トリップ指令とＣＢ切信号とが同時にＨｉｇｈレベルのときにＡＮＤ１から１ショットのパルス信号が試充電整定処理モジュール４４Ｓｂ側に入力されると、試充電整定処理モジュール４４Ｓｂの出力側へ切替り、試充電整定処理を保持する。一方、ＣＢ投入信号を受信し、ＣＢ入確認タイマＣＢＴからＣＢ投入パルスが常時整定処理モジュール４４Ｓａ側に入力されると、常時整定処理モジュール４４Ｓａの出力側へ切り替り常時整定処理を保持する。方向距離継電処理タイマ部４４Ｔも同様の動作を行う。
また、方向距離継電処理部４４Ｓの試充電整定処理モジュールには、１段、２段、３段ともにリーチ最大整定処理を行うソフトウエアモジュールが格納されている。

次に、図６に示す後備保護部１３Ａ_４に設けられたシーケンス部１３Ａｃの構成について説明する。
上述したように、方向距離継電処理部４４Ｓは、超高圧の送電線に短絡が生じた場合、計器用変圧器（ＶＴ）および変流器（ＣＴ）を介して検出された電圧および電流に基づいて、常時整定処理モジュール４４Ｓａからスイッチ４４Ｓｃの接点を介して、第１段が送電線の８５％、第２段が送電線の１５０％、第３段が３００％の方向距離に対応して短絡を検出し、夫々に検出信号［Ｓ１］、［Ｓ２］、［Ｓ３］を出力する。
検出信号［Ｓ１］は、ＡＮＤ８の一端に入力され、検出信号［Ｓ２］はＡＮＤ９の一端に入力され、検出信号［Ｓ３］は、ＡＮＤ２〜７の夫々の一端に入力されている。
方向距離継電処理タイマ部４４Ｔの出力信号［Ｓ４］は、ＡＮＤ２〜７の夫々の他端に入力されている。

ＡＮＤ２の出力端はタイマ４４ＳＴ１１（０秒）を介してＯＲ１の一端に接続され、ＡＮＤ３の出力端はＯＲ１の他端に接続されている。ＡＮＤ４の出力端はタイマ４４ＳＴ２１（０．４秒）を介してＯＲ２の一端に接続され、ＡＮＤ５の出力端はＯＲ２の他端に接続されている。ＡＮＤ６の出力端はタイマ４４ＳＴ３１（１．５秒）を介してＯＲ３の一端に接続され、ＡＮＤ７の出力端はＯＲ３の他端に接続されている。
さらに、ＯＲ１の出力端はＡＮＤ８の他端に接続され、ＯＲ２の出力端はＡＮＤ９の他端に接続されている。また、ＡＮＤ８の出力端はＯＲ４の一端に接続され、ＡＮＤ９の出力端はＯＲ４の他端に接続され、ＯＲ３の出力端はＯＲ４の別の他端に接続されている。ＯＲ４の出力端は出力部１３Ａ_３に接続されているとともに、ＡＮＤ１の一端に接続されている。
なお、図６に示すＣＢ入確認タイマＣＢＴ、ＡＮＤ１、ＢＵＦＦ１、ＢＵＦＦ２が処理の移行を制御する制御部（制御手段）の役割を果たしている。

次に、図８に示す手順フローを参照して、本発明の第１実施形態に係る送電線保護装置の動作について説明する。
まず、ステップＴＪ１では、図７（ａ）に示す送電線１上の地点Ｐにおいて、例えば短絡事故が発生したこととする。
送電線１上の地点Ｐに事故が発生した場合、ステップＴＪ２では、図７（ｂ）に示すように、方向距離継電処理部４４Ｓは、計器用変圧器（ＶＴ）と変流器（ＣＴ）を介して検出された電圧および電流に基づいて、常時整定処理モジュール４４Ｓａからスイッチ４４Ｓｃの接点を介して、第１段が時限０秒で送電線の０％〜８５％までの範囲、第２段が時限０．４秒で送電線の８５％〜１５０％までの範囲、第３段が時限１．５秒で１５０％〜３００％までの範囲の方向距離に対応して短絡を検出した場合に、検出信号［Ｓ１］、［Ｓ２］、［Ｓ３］の何れか１つを出力する。

一方、送電線に事故が発生した場合に、常時処理モジュール４４Ｔａからスイッチ４４Ｔｃの接点を介して、インピーダンスの変化を基に事故を検出して、ハイレベルの検出信号［Ｓ４］をＡＮＤ２〜ＡＮＤ７に出力する。
例えば、常時整定処理モジュール４４Ｓａは、第１段が時限０秒で送電線の０％〜８５％までの範囲において、短絡を検出した場合に、ハイレベルの検出信号［Ｓ１］を出力する。一方、常時処理モジュール４４Ｔａは、ハイレベルの検出信号［Ｓ４］をＡＮＤ２〜ＡＮＤ７に出力する。
この結果、ＡＮＤ８からハイレベルの検出信号［Ｓ５］をＯＲ４に出力するので、ＯＲ４からトリップ指令［Ｓ８］が出力部１３Ａ_３に出力される。
後備保護部１３Ａ_４は、Ａ（変電所）−Ｂ（変電所）間に設けられた遮断器に対してＣＢ遮断信号を出力し、事故点Ｐに対して送電線１を遮断する。なお、事故遮断については、通常リレー整定値によって動作する。

次いで、ステップＴＪ３では、自端側の遮断器１４ＡからＣＢ遮断信号が後備保護部１３Ａ_４に入力される。
ＣＢ遮断信号と、ＯＲ４から出力されるトリップ指令［Ｓ８］が同時にＡＮＤ１に入力されている場合、ＡＮＤ１はＣＢ遮断パルスが方向距離継電処理部４４Ｓ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに出力され、このＣＢ遮断パルスの入力に応じて方向距離継電処理部４４Ｓの試充電整定処理モジュール４４Ｓｂ側へスイッチ４４Ｓｃ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔの試充電処理モジュール４４Ｔｂ側へスイッチ４４Ｔｃが切り替る。
後備保護部１３Ａ_４は、自動でリーチを変更して１段、２段、３段ともに方向距離が最大になるようにリーチ最大整定処理を行う。後備保護部１３Ａ_４は、自端側の遮断器１４Ａに切断信号を出力して遮断し、自動で時限を変更して１段、２段、３段ともに待ち時間が零秒となるように瞬時処理を行う。なお、自端側の遮断器１４Ａが投入されるまで、（試充電まで）変更した状態を保持する。

なお、リーチとは保護可能な範囲を示す。基本的な整定の考え方では、１段は該当送電線の０〜８５％、２段は８５％〜１５０％、３段は１５０％〜３００％の範囲を保護するようにしている。リーチ最大とは１段、２段、３段のそれぞれを整定可能な範囲いっぱい（最大整定）に保護することを意味する。従って、リーチ最大に設定した場合、１段は０〜３００％、２段は０〜３００％、３段は０〜３００％のそれぞれを整定可能な範囲となる。

時限零秒とは、１段、２段、３段のそれぞれに時限を整定して次区間の送電線等と協調をとっており、その時限を０秒（最小整定）として、全ての範囲を瞬時遮断とするように設定する。本実施形態では、図７（ｃ）に示すように、リーチ最大、時限最小とすることで、あらゆる系統条件によるリレー運用でも試充電時は瞬時時限で全ての範囲を保護できるようにする。
例えば、試充電整定処理モジュール４４Ｓｂは、第１段が時限０秒で送電線の０％〜３００％までの範囲において、短絡を検出した場合に、ハイレベルの検出信号［Ｓ１］を出力する。また、第２段が時限０秒で送電線の０％〜３００％までの範囲において、短絡を検出した場合に、ハイレベルの検出信号［Ｓ２］を出力する。さらに、第３段が時限０秒で送電線の０％〜３００％までの範囲において、短絡を検出した場合に、ハイレベルの検出信号［Ｓ３］を出力する。一方、試充電処理モジュール４４Ｔｂは、ハイレベルの検出信号［Ｓ４］をＡＮＤ２〜ＡＮＤ７に出力する。
この結果、ＯＲ４からトリップ指令［Ｓ８］が出力部１３Ａ_３に出力される。

次いで、ステップＴＪ４では、６０秒後、Ａ（変電所）自動復旧装置３１、又は変電所の職員により送電線１に対して試充電を行う。この試充電時はリーチ最大、時限最小の試充電整定により実施が可能となる。
ここで、試充電について説明する。例えば、交流電源（図示しない）から計器用変圧器（図示しない）の３次側巻線に対して試充電を行う。計器用変圧器の１次側巻線に発生する数万Ｖの交流電圧を送電線１に対して印加しておき、２次側巻線に発生する交流電圧を監視し、各相（Ｒ、Ｓ、Ｔ）に発生する交流電圧値のバランスから短絡事故を検知する。短絡事故が発生した事故点Ｐでは、例えば１つの相の電圧が異常低下（例えば、０Ｖ）しているので、電圧低下が生じている相に注目して最も電圧が低下した箇所を事故点とすればよい。

事故点Ｐでの短絡事故が復旧した場合、ステップＴＪ５では、遮断器１４ＡにＣＢ投入信号を送信する。遮断器が復帰し、常時リーチ・時限に戻す。なお、確実に事故除去を行うため、タイマにより数秒（１秒程度）の時間を待って、常時整定処理及び常時処理に処理を戻す。
このように、トリップ指令を出力した場合に、方向距離が最大になるように制御し、短絡検出時の所定の待ち時間が零となるように制御しておき、この制御の後、所定時間が経過した場合に、送電線への試充電を可能にすることで、送電線全体をカバーし、遮断時間を１段整定時間（瞬時）に同一化させることができる。
これにより、自区間線路の試充電に対して、全ての事故点で瞬時遮断が期待できるため、系統ショックを抑えることができ、設備の損壊を防げるため系統の信頼度を向上することができる。例えば、発電器の脱調を未然に防ぐことができ、同期運転から解列するのを防止することができる。

次に、図９に示すフロー図を参照して、本発明の第１実施形態に係る送電線保護装置の動作について説明する。なお、図９に示す手順フローは変電所の職員による作業手順を示すものである。
まず、ステップＴＪ１１では、図７（ａ）に示す送電線１上の地点Ｐにおいて、例えば短絡事故が発生したこととする。
次いで、ステップＴＪ１２では、後備保護部１３Ａ_４は、出力部１３Ａ_３へトリップ指令を出力する。この結果、ステップＴＪ１３では、保護継電器１３Ａは、Ａ（変電所）−Ｂ（変電所）間に設けられた遮断器２４Ａに対してＣＢ遮断信号を出力し、送電線１を遮断する。

ここで、ステップＴＪ１２でトリップ指令が出力されている期間、かつ、ステップＴＪ１３でＣＢ遮断信号が遮断器に出力されている期間、図６に示すＡＮＤ１から論理「１」のＣＢ遮断パルスが出力される。
この結果、このＣＢ遮断パルスの入力に応じて、方向距離継電処理部４４Ｓの試充電整定処理モジュール４４Ｓｂ側へスイッチ４４Ｓｃが切り替り、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔの試充電処理モジュール４４Ｔｂ側へスイッチ４４Ｔｃが切り替る。

また、後部保護部１３Ａ_４は、上述したように、ＣＢ遮断信号を送電線１に設けられた遮断器ＣＢに出力すると共に、後備保護部１３Ａ_４が動作したことを示すリレー動作信号を自動復旧装置３１に向けて出力する。
次いで、ステップＴＪ１４では、後部保護部１３Ａ_４からリレー動作信号を受信すると、自動復旧装置３１が起動する。
次いで、ステップＴＪ１５では、自動復旧装置３１は、送電線に試験用変圧器を介して試充電を行う。この試充電時は方向距離のリーチを最大、時限が最小となる零秒の試充電整定により実施が可能となる。
このように、送電線に試充電を行う自動復旧装置を備え、例えば６０秒（所定時間）が経過した場合に、自動復旧装置３１により送電線１へ試充電を行うことで、自区間線路に対する試充電への移行を速やかに行え、設備の損壊を防げるため系統の信頼度を向上することができる。

次いで、ステップＴＪ１６では、自動復旧装置３１は、一定時限（例えば、６０秒）後に遮断器ＣＢへＣＢ投入信号を出力する。
このように、自動復旧装置３１から遮断器投入信号を受信した場合には、試充電監視状態から常時監視状態に復帰するように制御することで、試充電から通常状態への移行を速やかに行え、系統の信頼度を向上することができる。
次いで、ステップＴＪ１７では、後部保護部１３Ａ_４は、自動復旧装置３１からＣＢ投入信号が入力された場合に所定の時間（例えば、１〜２秒）後にＣＢ入確認タイマＣＢＴからＣＢ投入パルスが方向距離継電処理部４４Ｓ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに出力される。次いで、ＣＢ入確認タイマＣＢＴからＣＢ投入パルスが方向距離継電処理部４４Ｓ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに出力された場合、方向距離継電処理部４４Ｓに設けられたスイッチ４４Ｓｃは常時整定処理モジュール側に、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに設けられたスイッチ４４Ｔｃは常時処理モジュール４４Ｔａ側に切り替り、通常状態に復帰する。

ところで、ステップＴＪ１１〜ＴＪ１７とは別に、後部保護部１３Ａ_４は、遠方に設けられた保護継電器（図示しない）からの信号にも応答する。
すなわち、遠方に設けられた保護継電器（図示しない）から出力される４３試充電使用信号がＢＵＦＦ１に入力され、ＢＵＦＦ１のオープンコレクタ出力がＡＮＤ１の出力端子に結合され、方向距離継電処理部４４Ｓ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに出力される。ステップＴＪ２１では、ＢＵＦＦ１からの４３試充電使用信号に応じて、方向距離継電処理部４４Ｓの試充電整定処理モジュール４４Ｓｂ側へスイッチ４４Ｓｃが切り替り、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔの試充電処理モジュール４４Ｔｂ側へスイッチ４４Ｔｃが切り替る。
このように、遠方に設けられた送電線保護装置から試充電使用信号を受信した場合には、所定時間が経過したときに、送電線への試充電を可能にすることで、遠方に設けられた送電線保護装置との連携動作を速やかに行うことができる。

一方、遠方に設けられた保護継電器（図示しない）から出力される４３試充電不使用信号がＢＵＦＦ２に入力され、ＢＵＦＦ２のオープンコレクタ出力がＣＢ入確認タイマＣＢＴの出力端子に結合され、方向距離継電処理部４４Ｓ、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに出力される。ステップＴＪ２２では、ＢＵＦＦ２からの４３試充電不使用信号に応じて、方向距離継電処理部４４Ｓに設けられたスイッチ４４Ｓｃは常時整定処理モジュール側に、方向距離継電処理タイマ部４４Ｔに設けられたスイッチ４４Ｔｃは常時処理モジュール４４Ｔａ側に切り替り、通常状態に復帰する。
このように、遠方に設けられた送電線保護装置から試充電不使用信号を受信した場合には、試充電監視状態から常時監視状態に復帰することで、遠方に設けられた送電線保護装置との連携動作を速やかに行うことができる。

１、２…送電線、１１、２１…計器用変圧器、１２Ａ、１２Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ…変流器、１３Ａ、１３Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ…保護継電器、１３Ａ_１…入力部、１３Ａ_２…主保護部、１３Ａ_３…出力部、１３Ａ_４…後備保護部、１３Ａｃ…シーケンス部、１４Ａ、１４Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ…遮断器、３１…自動復旧装置４４Ｓ…方向距離継電処理部、４４Ｔ…方向距離継電処理タイマ部

Claims (5)

1. 送電線から検出された電圧及び電流に基づいて前記送電線の方向距離に対応した短絡を検出処理するとともに、前記送電線の短絡を検出した場合に所定の待ち時間後にトリップ指令を前記送電線に設けられた遮断器に出力する方向距離継電処理手段と、
   前記方向距離継電処理手段がトリップ指令を出力した場合に、前記方向距離が最大になるように前記方向距離継電処理手段を制御し、前記短絡検出時の前記所定の待ち時間が零となるように前記方向距離継電処理手段を制御する制御部手段と、を備え、
   前記制御手段による制御の後、所定時間が経過した場合に、前記送電線への試充電を可能にすることを特徴とする送電線保護装置。
2. 遠方に設けられた送電線保護装置から試充電使用信号を受信した場合には、前記制御手段による制御の後、所定時間が経過したときに、前記送電線への試充電を可能にすることを特徴とする請求項１記載の送電線保護装置。
3. 前記制御手段は、遠方に設けられた送電線保護装置から試充電不使用信号を受信した場合には、試充電監視状態から常時監視状態に復帰するように制御することを特徴とする請求項１記載の送電線保護装置。
4. 前記送電線に試充電を行う自動復旧装置を備え、
   請求項１記載の送電線保護装置は、前記制御手段による制御の後、所定時間が経過した場合に、前記自動復旧装置により前記送電線へ試充電を可能とすることを特徴とする送電線保護システム。
5. 前記制御手段は、前記自動復旧装置から遮断器投入信号を受信した場合には、試充電監視状態から常時監視状態に復帰するように制御することを特徴とする請求項４記載の送電線保護システム。

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