JP2014204607A - 保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電気所の間を中継するように設けられる電気所における母線事故を確実に検出する。【解決手段】第１電気所との間の電力供給路である第１送電線と、第２電気所との間の電力供給路である第２送電線と、が共に接続される母線を有する第３電気所に設けられる保護装置であって、第１送電線と母線との間に設けられる第１遮断器を遮断させる第１送電線リレーの作動状況及び第２送電線と母線との間に設けられる第２遮断器を遮断させる第２送電線リレーの作動状況を検知する送電線リレー作動検知部と、第１送電線を流れる交流電流の振幅及び位相を所定サイクル前と比較することにより振幅及び位相の変化量を検出する電流変化検出部と、第１及び第２送電線リレーがいずれも作動していないにもかかわらず振幅及び位相の変化量が判定値以上である場合に第１遮断器を遮断させる送電線遮断部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、保護装置に関する。

図１０に示すように、電気所Ａ１００の発電機１７０により発電された電力を、電気所Ｂ２００を中継して電気所Ｃ３００に送電する場合がある。なお電気所は、発電所や変電所の総称である。

このような、送電系統で発生する事故を検出する技術は様々に開発されている（例えば特許文献１参照）。

特開平９−９３７８９号公報

しかしながら、電気所Ｂ２００には電気所Ａ１００から電気所Ｃ３００に向かうループ潮流等も流れるため、電気所Ｂ２００の母線２１０に短絡等の事故が生じた場合の保護装置を電気所Ｂ２００の構内に設置するのは容易ではない。

電気所Ｂ２００に流れるループ潮流等によってこの保護装置が誤作動しないようにするためには、母線２１０に事故が発生した場合にのみ保護装置を動作させるようなインタロック回路も併せて設置することが必要となる。そしてこのようなインタロック回路を構築する際には、電気所Ｂ２００において起こり得る様々な潮流の状態を考慮して、保護装置の作動条件等の設定を行わなければならない。また電気所Ｂ２００内の各所に設置されるリレー等の経時変化等に起因して、インタロック回路の誤作動が起こり得ることも考慮しなければならない。

そのため、このような保護装置及びインタロック回路を電気所Ｂ２００の構内に設けるのではなく、電源端側の電気所Ａ１００の送電線リレーＬＰ−Ａ１４０及びＬＰ−Ｂ１４１を用いて電気所Ｂ２００の母線２１０の事故を検出し、遮断器ＣＢ−Ａ１２０及びＣＢ−Ｂ１２１をトリップさせるようにしている。

ところが、遮断器ＣＢ−Ａ１２０及びＣＢ−Ｂ１２１をトリップさせると、電気所Ａ１００から受電している電気所Ｄ４００のような他の電気所への送電も停止してしまう。電気所Ｄ４００は、電気所Ｂ２００の母線事故とは何の関係もないのに受電できないことになる。

このようなことから、電気所Ａ１００と電気所Ｃ３００との間を中継するように設けられる電気所Ｂ２００における母線事故を、インタロック回路等を構成しなくても確実に検出でき、電気所Ｂ２００の構内に設置可能な保護装置が求められている。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、複数の電気所の間を中継するように設けられる電気所における母線事故を確実に検出可能な保護装置を提供することを一つの目的とする。

一つの側面に係る保護装置は、第１電気所との間の電力供給路である第１送電線と、第２電気所との間の電力供給路である第２送電線と、が共に接続される母線を有して構成される第３電気所に設けられる保護装置であって、前記第１送電線と前記母線との間に設けられる第１遮断器を、前記第１送電線に事故が発生した場合に遮断させる第１送電線リレーの作動状況を検知する第１送電線リレー作動検知部と、前記第２送電線と前記母線との間に設けられる第２遮断器を、前記第２送電線に事故が発生した場合に遮断させる第２送電線リレーの作動状況を検知する第２送電線リレー作動検知部と、前記第１送電線を流れる交流電流の振幅及び位相を、前記交流電流の所定サイクル前の振幅及び位相と比較することにより、前記交流電流の振幅及び位相の変化量を検出する電流変化検出部と、前記第１送電線リレー及び前記第２送電線リレーがいずれも作動していないにもかかわらず、前記振幅の変化量が第１判定値以上であり、かつ前記位相の変化量が第２判定値以上である場合に、前記第１遮断器を遮断させる送電線遮断部と、を備える。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄の記載、及び図面の記載等により明らかにされる。

複数の電気所の間を中継するように設けられる電気所における母線事故を確実に検出可能な母線保護装置を提供することができる。

本実施形態に係る送電系統を示す図である。 本実施形態に係る保護装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る送電系統において事故が発生した場合の動作を説明するための図である。 本実施形態に係る位相比較を説明するための図である。 本実施形態に係る電流の流れを示す図である。 本実施形態に係る保護装置への電流の流れを示す図である。 本実施形態に係る電流の流れを示す図である。 本実施形態に係る保護装置への電流の流れを示す図である。 本実施形態に係る送電系統を示す図である。 他の実施形態に係る送電系統を示す図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

第１の実施形態について説明する。
本発明の実施形態に係る保護装置ＢＰ−Ｃ２５０が電気所Ｂ２００に設けられる様子を図１に示す。電気所は、発電所や変電所の総称である。

電気所Ｂ２００（第３電気所）は、電気所Ａ１００（第１電気所）の発電機１７０により発電された電力を、送電線Ｌ１（ＡＢ）（第１回線送電線）及びＬ２（ＡＢ）（第２回線送電線）を介して受電すると共に、電気所Ｃ３００（第２電気所）に対し、送電線Ｌ１（ＢＣ）（第３回線送電線）及びＬ２（ＢＣ）（第４回線送電線）を介して送電する電気所である。

各電気所は、需要者に供給される電力の品質（振幅や位相等）が事前に定められた品質の規定範囲に収まるように、発電機や変圧器等に対する制御を行なっている。例えば電力の力率は８０％以上を保つように制御されている。
また各電気所には、落雷等により事故が発生した場合には送電線を遮断する等の制御を行なう様々な保護装置が設置されている。

＝＝電気所Ａ＝＝
電気所Ａ１００には、電気所Ａ１００の母線１１０に地絡等の事故が生じた場合の保護装置として、母線保護リレーＢＰ−Ａ１５０及び母線保護リレーＢＰ−Ｂ１５１が設置されている。
母線保護リレーＢＰ−Ａ１５０は、電力供給路である送電線Ｌ１（ＡＢ）に設けられている変流器１３０よりも母線１１０に近い側において発生した事故を検出すると、遮断器ＣＢ−Ａ１２０をトリップさせる。
また母線保護リレーＢＰ−Ｂ１５１は、電力供給路である送電線Ｌ２（ＡＢ）に設けられている変流器１３１よりも母線１１０に近い側において発生した事故を検出すると、遮断器ＣＢ−Ｂ１２１をトリップさせる。

また電気所Ａ１００には、電気所Ａ１００と電気所Ｂ２００との間の送電線Ｌ１（ＡＢ）やＬ２（ＡＢ）に事故が生じた場合の保護装置として、送電線リレーＬＰ−Ａ１４０及びＬＰ−Ｂ１４１が設置されている。
送電線リレーＬＰ−Ａ１４０は、送電線Ｌ１（ＡＢ）に設けられている変流器１３０よりも電気所Ｂ２００に近い側において発生した事故を検出すると、遮断器ＣＢ−Ａ１２０をトリップさせる。
送電線リレーＬＰ−Ｂ１４１は、送電線Ｌ２（ＡＢ）に設けられている変流器１３１よりも電気所Ｂ２００に近い側において発生した事故を検出すると、遮断器ＣＢ−Ｂ１２１をトリップさせる。

＝＝電気所Ｃ＝＝
電気所Ｃ３００にも、電力供給路である送電線Ｌ１（ＢＣ）や送電線Ｌ２（ＢＣ）、電気所Ｃ３００の母線３１０に地絡等の事故が生じた場合の保護装置として、母線保護リレーや送電線リレーが設けられている（不図示）。図１には、これらの母線保護リレーや送電線リレーに応動して送電線Ｌ１（ＢＣ）や送電線Ｌ２（ＢＣ）を遮断する遮断器ＣＢ−Ｇ３２０及びＣＢ−Ｈ３２１が電気所Ｃ３００に設置されている様子が示されている。

＝＝電気所Ｄ＝＝
電気所Ｄ４００は、電気所Ａ１００と電気所Ｂ２００とを接続する送電線Ｌ１（ＡＢ）から分岐する送電線を介して、電気所Ａ１００から送電される電力を受電する電気所である。

電気所Ｄ４００にも、電気所Ｄ４００の母線４１０や送電線Ｌ１（ＡＢ）に地絡等の事故が生じた場合の保護装置として、母線保護リレーや送電線リレーが設けられている（不図示）。図１には、これらの母線保護リレーや送電線リレーに応動して送電線Ｌ１（ＡＢ）を遮断する遮断器ＣＢ−Ｉ４２０が電気所Ｄ４００に設置されている様子が示されている。

＝＝電気所Ｂ＝＝
電気所Ｂ２００は、送電線Ｌ１（ＡＢ）及びＬ２（ＡＢ）を介して電気所Ａ１００と接続されると共に、送電線Ｌ１（ＢＣ）及びＬ２（ＢＣ）を介して電気所Ｃ３００と接続される。

また電気所Ｂ２００は、第１母線２１１及び第２母線２１２を有して構成されている。第１母線２１１には、送電線Ｌ１（ＡＢ）及び送電線Ｌ１（ＢＣ）が接続されている。第２母線２１２には、送電線Ｌ２（ＡＢ）及び送電線Ｌ２（ＢＣ）が接続されている。
また第１母線２１１と第２母線２１２とは、母線分割開閉器２６０を介して接続されている。母線分割開閉器２６０は、第１母線２１１と第２母線２１２との間を開閉可能に接続する。

本実施形態に係る母線分割開閉器２６０は通常は閉じられているが、母線分割開閉器２６０を開放した場合、電気所Ａ１００から電気所Ｃ３００の間は、送電線Ｌ１（ＡＢ）、第１母線２１１、送電線Ｌ１（ＢＣ）を経由する回線と、送電線Ｌ２（ＡＢ）、第２母線２１２、送電線Ｌ２（ＢＣ）を経由する回線と、の２回線で送電可能になる。この場合、一方の回線に地絡等の事故が発生して電力供給に支障が生じた場合でも、他方の回線を用いて電力の供給を継続することが可能である。

電気所Ｂ２００には、電気所Ｂ２００と電気所Ａ１００との間の送電線Ｌ１（ＡＢ）やＬ２（ＡＢ）に事故が生じた場合の保護装置として、送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０（第１回線送電線リレー）及びＬＰ−Ｄ２４１（第２回線送電線リレー）が設置されている。

送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０は、送電線Ｌ１（ＡＢ）に設けられている変流器２３０よりも電気所Ａ１００に近い側において発生した事故を検出すると、送電線Ｌ１（ＡＢ）と第１母線２１１との間に設けられている遮断器ＣＢ−Ｃ２２０（第１回線遮断器）をトリップ（遮断）させる。これにより送電線Ｌ１（ＡＢ）の保護を図っている。

送電線リレーＬＰ−Ｄ２４１は、送電線Ｌ２（ＡＢ）に設けられている変流器２３１よりも電気所Ａ１００に近い側において発生した事故を検出すると、送電線Ｌ２（ＡＢ）と第２母線２１２との間に設けられている遮断器ＣＢ−Ｄ２２１（第２回線遮断器）をトリップ（遮断）させる。これにより送電線Ｌ２（ＡＢ）の保護を図っている。

さらに、電気所Ｂ２００には、電気所Ｂ２００と電気所Ｃ３００との間の送電線Ｌ１（ＢＣ）やＬ２（ＢＣ）に事故が生じた場合の保護装置として、送電線リレーＬＰ−Ｅ２４２（第３回線送電線リレー）及びＬＰ−Ｆ２４３（第４回線送電線リレー）が設置されている。

送電線リレーＬＰ−Ｅ２４２は、送電線Ｌ１（ＢＣ）に設けられている変流器２３２よりも電気所Ｃ３００に近い側において発生した事故を検出すると、送電線Ｌ１（ＢＣ）と第１母線２１１との間に設けられている遮断器ＣＢ−Ｅ２２２をトリップ（遮断）させる。これにより送電線Ｌ１（ＢＣ）の保護を図っている。

同様に、送電線リレーＬＰ−Ｆ２４３は、送電線Ｌ２（ＢＣ）に設けられている変流器２３３よりも電気所Ｃ３００に近い側において発生した事故を検出すると、送電線Ｌ２（ＢＣ）と第２母線２１２との間に設けられている遮断器ＣＢ−Ｆ２２３をトリップ（遮断）させる。これにより送電線Ｌ２（ＢＣ）の保護を図っている。

さらに、電気所Ｂ２００には、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０が設けられている。
保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は、電気所Ｂ２００内の母線２１０に地絡等の事故が発生したことを検知し、送電線Ｌ１（ＡＢ）と第１母線２１１との間に設けられている遮断器ＣＢ−Ｃ２２０、及び送電線Ｌ２（ＡＢ）と第２母線２１２との間に設けられている遮断器ＣＢ−Ｄ２２１をトリップさせる。

また保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は、母線２１０に事故が発生し、遮断器ＣＢ−Ｃ２２０及び遮断器ＣＢ−Ｄ２２１をトリップさせた場合に、母線分割開閉器２６０を開放させる機能も有する。これにより、母線２１０を構成する第１母線２１１と第２母線２１２とを切り離すことができる。すなわち、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０が検出した母線２１０の事故が、第１母線２１１で発生した場合であっても、第２母線２１２で発生した場合であっても、事故が発生していない一方の母線を、事故が発生している他方の母線から切り離すことが可能となる。これにより、母線２１０に発生した事故の影響が及ぶ範囲を抑制することが可能となる。

また保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は、母線分割開閉器２６０を開放させて、事故が発生していない方の母線（第１母線２１１又は第２母線２１２）を用いて電気所Ａ１００から電気所Ｃ３００への送電を再開する場合に、送電を再開する方の遮断器ＣＢ−Ｃ２２０又は遮断器ＣＢ―Ｄ２２１のいずれか一方が指定された信号の入力を受けて、指定された方の遮断器を接続するようにする。

これにより、電気所Ｂ２００の母線（第１母線２１１又は第２母線２１２）に事故が発生した場合であっても、事故を起こしていない方の母線（第１母線２１１又は第２母線２１２）を用いて、迅速に送電を再開することが可能となる。

以下、図２から図４を参照しながら、本実施形態に係る保護装置ＢＰ−Ｃ２５０について説明する。

図２に示すように保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は、保護継電部５００と、開放支援部６００と、復旧支援部７００と、を備えて構成される。
保護継電部５００は、電気所Ｂ２００内の母線２１０に地絡等の事故が発生したことを検知し、送電線Ｌ１（ＡＢ）と第１母線２１１との間に設けられている遮断器ＣＢ−Ｃ２２０、及び送電線Ｌ２（ＡＢ）と第２母線２１２との間に設けられている遮断器ＣＢ−Ｄ２２１をトリップさせる。

具体的にはまず、保護継電部５００は、送電線Ｌ１（ＡＢ）に設置されている変流器２３０、および送電線Ｌ２（ＡＢ）に設置されている変流器２３１を通じて、交流電流Ｉの入力を受ける。
そうすると、ＡＤ変換部５１０はこの交流電流Ｉを所定のサンプリングのタイミングで順次デジタル値に変換する。

そしてこのデジタル値は、遅延部５２０と、電流比較部５３０と、位相比較部５４０に入力される。
遅延部５２０は、デジタル処理により、交流電流Ｉを所定サイクル（例えば２サイクル又は３サイクル）だけ遅延させる。

そして電流比較部５３０は、デジタル処理により、遅延されていない交流電流Ｉの振幅と遅延された交流電流Ｉｄの振幅とを比較し、振幅の変化量を検出する。例えば電流比較部５３０は、｜Ｉ｜−｜Ｉｄ｜が第１判定値以上（例えば１ｋＡ以上）であるか否かを検出し、｜Ｉ｜−｜Ｉｄ｜が第１判定値以上である場合には、その旨の信号を出力する。なお｜Ｉ｜は交流電流Ｉの振幅を示し、｜Ｉｄ｜は交流電流Ｉｄの振幅を示す。
あるいは電流比較部５３０は、｜Ｉ｜／｜Ｉｄ｜が第１判定値以上（例えば２以上）であるか否かを検出し、｜Ｉ｜／｜Ｉｄ｜が第１判定値以上である場合には、その旨の信号を出力する。

一方、位相比較部５４０は、デジタル処理により、遅延されていない交流電流Ｉの位相と遅延された交流電流Ｉｄの位相とを比較し、位相の変化量を検出する。例えば位相比較部５４０は、位相差が第２判定値以上（例えば４０°以上）であるか否かを検出し、位相差が第２判定値以上である場合には、その旨の信号を出力する。

ここで、上述したように、電気所Ａ１００や電気所Ｂ２００、電気所Ｃ３００、電気所Ｄ４００においては、送電線Ｌ１（ＡＢ）、Ｌ２（ＡＢ）、Ｌ１（ＢＣ）、Ｌ２（ＢＣ）や母線２１０等を含む送電系統における電力が一定以上の品質となるように様々な制御が行なわれている。また送電系統における電力の品質は、電力需要家の設備の稼働状況等によっても影響を受けるが、供給約款等によって例えば力率を８０％以上に保つように使用することが定められている。

そのため、送電線や母線等に事故が起きなければ、交流電流Ｉの位相や振幅、周波数等の変化は所定値未満に維持される。つまり、上記｜Ｉ｜−｜Ｉｄ｜は第１判定値未満に維持され、ＩとＩｄの位相差も第２判定値未満に維持される。

具体的には、例えば図４に示すように、原点からの距離を交流電流Ｉ及びＩｄの振幅とし、横軸正の向き（図４では右向き）からの角度を交流電流Ｉｄからの位相差とするように交流電流Ｉ及びＩｄをベクトル表示した場合に、図４にケース１として示すように、交流電流ＩとＩｄとの位相差が４０°未満である場合には、事故は発生していないと判定する（不動作域）ことができる。なお上記のように、電力需要家の設備の稼動状況による力率は８０％以上に保たれるから、事故が発生していない場合には、交流電流ＩとＩｄとの位相差はcos^-1(0.8)=36.86°以内に維持される。

一方、ケース２として示すように、交流電流ＩとＩｄとの位相差が４０°以上であり、交流電流ＩとＩｄとの振幅の変化量が第１判定値以上である場合には、事故が発生していると判定する（動作域）ことができる。

また、図４に示すように、本実施形態の保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は、交流電流ＩとＩｄとの位相差が４０°以上であっても、１４０°を超え１８０°以下となる場合は、事故は発生していない（不動作域）と判定する。
つまり保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は、交流電流Ｉの位相を１８０度変化させることによって位相の変化量が第２判定値未満（４０°未満）となる場合には、事故は発生していない（不動作域）と判定する。

このようにすることにより、送電線のループ切り替え作業等を行なうことによって交流電流Ｉの位相が１８０°反転し、交流電流ＩとＩｄとの位相差が広がった場合であっても、事故ではないことを正しく判定することが可能となる。

図２に戻って、ＡＮＤ回路５５０は、電流比較部５３０から振幅の変化量が第１判定値以上である旨の信号が出力され、位相比較部５４０から位相の変化量が第２判定値以上である旨の信号が出力されると、事故が発生していることを示す信号を出力する。

一方で、上述したように、送電線Ｌ１（ＡＢ）、Ｌ２（ＡＢ）、Ｌ１（ＢＣ）、Ｌ２（ＢＣ）には、それぞれ、送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０（第１回線送電線リレー）、ＬＰ−Ｄ２４１（第２回線送電線リレー）、ＬＰ−Ｅ２４２（第３回線送電線リレー）、及びＬＰ−Ｆ２４３（第４回線送電線リレー）が設置されている。これらの送電線リレーは、送電線に事故が発生した場合に作動する。

従って、送電線Ｌ１（ＡＢ）、Ｌ２（ＡＢ）、Ｌ１（ＢＣ）、Ｌ２（ＢＣ）のいずれかに事故が発生したことによって、交流電流Ｉの振幅の変化量が第１判定値以上となり、交流電流Ｉの位相の変化量が第２判定値以上となった場合には、送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０、ＬＰ−Ｄ２４１、ＬＰ−Ｅ２４２、ＬＰ−Ｆ２４３のいずれかが作動する。

逆に、交流電流Ｉの振幅の変化量が第１判定値以上となり、交流電流Ｉの位相の変化量が第２判定値以上となった場合に、送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０、ＬＰ−Ｄ２４１、ＬＰ−Ｅ２４２、及びＬＰ−Ｆ２４３のいずれも作動していなければ、電気所Ｂ２００の母線２００に事故が発生したことが判別できる。

ＡＮＤ回路５８０は、送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０、ＬＰ−Ｄ２４１、ＬＰ−Ｅ２４２、及びＬＰ−Ｆ２４３の作動状況を検知し、いずれの送電線リレーも作動していない場合に、その旨を示す信号を出力する。

なお、送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０、ＬＰ−Ｄ２４１、ＬＰ−Ｅ２４２、及びＬＰ−Ｆ２４３が作動する際には、所定の作動時間（数十ミリ秒程度）を要する。そのため、これらの送電線リレーが作動しているか、作動していないかを判定するためには所定の時間を要する。

そのため、タイマ５６０は、ＡＮＤ回路５５０から事故が発生していることを示す信号が出力された場合に、この信号を、送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０、ＬＰ−Ｄ２４１、ＬＰ−Ｅ２４２、ＬＰ−Ｆ２４３が作動しているか、作動していないかの判定をするのに要する所定時間だけ待機させてから出力する。

ＡＮＤ回路５７０は、タイマ５６０から事故が発生していることを示す信号が出力され、ＡＮＤ回路５８０から送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０、ＬＰ−Ｄ２４１、ＬＰ−Ｅ２４２、及びＬＰ−Ｆ２４３のいずれも作動していないことを示す信号が出力されている場合に、ＣＢ−Ｃトリップ信号及びＣＢ−Ｄトリップ信号を出力する。

ＣＢ−Ｃトリップ信号は、遮断器ＣＢ−Ｃ２２０をトリップさせるための信号である。ＣＢ−Ｃトリップ信号が遮断器ＣＢ−Ｃ２２０に入力されることにより、遮断器ＣＢ−Ｃ２２０はトリップする。
ＣＢ−Ｄトリップ信号は、遮断器ＣＢ−Ｄ２２１をトリップさせるための信号である。ＣＢ−Ｄトリップ信号が遮断器ＣＢ−Ｄ２２１に入力されることにより、遮断器ＣＢ−Ｄ２２１はトリップする。

このように、本実施形態に係る保護装置ＢＰ―Ｃ２５０によれば、送電線Ｌ１（ＡＢ）及びＬ２（ＡＢ）を流れる交流電流Ｉの位相変化及び振幅変化に基づいて、事故の有無を判定することができると共に、さらに、送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０、ＬＰ−Ｄ２４１、ＬＰ−Ｅ２４２、及びＬＰ−Ｆ２４３の作動状況によって、送電線Ｌ１（ＡＢ）、Ｌ２（ＡＢ）、Ｌ１（ＢＣ）、Ｌ２（ＢＣ）の事故であるのか、母線２１０の事故であるのかを判別することができる。

これにより、電気所Ａ１００と電気所Ｃ３００との間を中継するように設けられる電気所Ｂ２００における母線事故を、インタロック回路等を構成しなくても確実に検出できるようになるため、保護装置ＢＰ―Ｃ２５０を電気所Ｂ２００の構内に設置することが可能となる。

なお、遮断器ＣＢ−Ｃ２２０あるいはＣＢ−Ｄ２２１がトリップ状態から接続状態に切り替わった直後は、交流電流Ｉが入力されても交流電流Ｉｄはゼロであるので、電流比較部５３０及び位相比較部５４０は、交流電流ＩとＩｄとの位相及び振幅を比較できない。そのため、保護継電部５００は、遮断器ＣＢ−Ｃ２２０及びＣＢ−Ｄ２２１が接続された直後は位相や振幅の比較を行なわないようにし、位相や振幅の比較を行えるようになるまで遮断器ＣＢ−Ｃ２２０及びＣＢ−Ｄ２２１をトリップさせる動作をロックするようにすると良い。

次に、図２に示すように、本実施形態に係る保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は、開放支援部６００を有して構成されている。

開放支援部６００は、母線２１０に事故が発生し、保護継電部５００が遮断器ＣＢ−Ｃ２２０及び遮断器ＣＢ−Ｄ２２１をトリップさせた場合に、母線分割開閉器２６０を開放させる。
具体的には、開放支援部６００は、遮断器ＣＢ−Ｃ２２０及び遮断器ＣＢ−Ｄ２２１がトリップしており、かつ、母線２１０の電圧が所定値以下に低下しており（例えば０ボルト）、かつ、保護継電部５００からＣＢ−Ｃトリップ信号及びＣＢ−Ｄトリップ信号が出力されている場合に、ＡＮＤ回路６１０から、母線分割開閉器切信号を出力する。
母線分割開閉器２６０は、母線分割開閉器切信号が入力されると、接点を開放する。
つまり開放支援部６００は、電気所Ｂ２００の母線２１０に事故が発生した場合に母線分割開閉器２６０を開放させる。

これにより、母線２１０を構成する第１母線２１１と第２母線２１２とを切り離すことができる。すなわち、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０が検出した母線２１０の事故が、第１母線２１１で発生した場合であっても、第２母線２１２で発生した場合であっても、事故が発生していない一方の母線を、事故が発生している他方の母線から切り離すことが可能となる。これにより、母線２１０に発生した事故の影響が及ぶ範囲を抑制することが可能となる。

また本実施形態に係る保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は、復旧支援部７００を有して構成されている。
復旧支援部７００は、母線分割開閉器２６０を開放させて、事故が発生していない方の母線（第１母線２１１又は第２母線２１２）を用いて電気所Ａ１００から電気所Ｃ３００への送電を再開しようとする場合に、送電を再開する方の遮断器ＣＢ−Ｃ２２０又は遮断器ＣＢ―Ｄ２２１のいずれか一方が指定された信号の入力を受けて、指定された方の遮断器を接続するようにする。

具体的には、復旧支援部７００は、母線分割開閉器２６０が開放している場合に、遮断器ＣＢ−Ｃ２２０を接続する旨の信号の入力を受けると、ＡＮＤ回路７１０からＣＢ−Ｃ投入信号を出力する。
ＣＢ−Ｃ投入信号は、遮断器ＣＢ−Ｃ２２０を接続させるための信号である。ＣＢ−Ｃ投入信号が遮断器ＣＢ−Ｃ２２０に入力されることにより、遮断器ＣＢ−Ｃ２２０が接続される。

同様に、復旧支援部７００は、母線分割開閉器２６０が開放している場合に、遮断器ＣＢ−Ｄ２２１を接続する旨の信号の入力を受けると、ＡＮＤ回路７２０からＣＢ−Ｄ投入信号を出力する。
ＣＢ−Ｄ投入信号は、遮断器ＣＢ−Ｄ２２１を接続させるための信号である。ＣＢ−Ｄ投入信号が遮断器ＣＢ−Ｄ２２１に入力されることにより、遮断器ＣＢ−Ｄ２２１が接続される。

このようにして、本実施形態に係る復旧支援部７００によれば、電気所Ｂ２００の母線（第１母線２１１又は第２母線２１２）に事故が発生した場合であっても、事故を起こしていない方の母線（第１母線２１１又は第２母線２１２）を用いて、迅速に送電を再開することが可能となる。

次に、図１及び図３を参照しながら、本実施形態に係る保護装置ＢＰ−Ｃ２５０の動作を具体的に説明する。

まず、図１において、送電線Ｌ１（ＢＣ）の「（Ａ）」で示す地点において地絡事故が発生した場合について説明する。

この場合は、事故電流は電気所Ａ１００から電気所Ｃ３００に向かって流れる。
そうすると、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は、交流電流Ｉの位相変化及び振幅の変化を検知し、タイマ５６０からは事故が発生していることを示す信号が出力される。

一方で、送電線リレーＬＰ−Ｅ２４２及びＬＰ−Ｆ２４３は、交流電流が電気所Ｂ２００から電気所Ｃ３００に向かって流れるので作動し、遮断器ＣＢ−Ｅ２２２及びＣＢ−Ｆ２２３がトリップする。送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０及びＬＰ−Ｄ２４１は、交流電流が電気所Ａ１００から電気所Ｂ２００に向かって流れるので不作動となる。
そうすると、タイマ５６０からは、事故が発生していることを示す信号が出力されるが、ＡＮＤ回路５８０からは、送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０、ＬＰ−Ｄ２４１、ＬＰ−Ｅ２４２、及びＬＰ−Ｆ２４３のいずれも作動していないことを示す信号は出力されないため、ＡＮＤ回路５７０から、ＣＢ−Ｃトリップ信号及びＣＢ−Ｄトリップ信号は出力されない。
そのため、遮断器ＣＢ−Ｃ２２０及びＣＢ−Ｄ２２１はトリップせずに、接続のままとなる。

次に、図１において、電気所Ｂ２００の第２母線２１２の「（Ｂ）」で示す地点において地絡事故が発生した場合について説明する。

この場合は、図５中に矢印で示すように、事故電流は、送電線Ｌ１（ＡＢ）及びＬ２（ＡＢ）上を、電気所Ａ１００から電気所Ｂ２００の第２母線２１２に向かって流れる。
そうすると、図６に示すように、変流器２３０及び変流器２３１によりそれぞれ検出された電流が変流器３４１において加算される向きに電流が流れるため、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０のＡＤ変換部５１０に電流が入力される。そして、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は、交流電流Ｉの位相変化及び振幅の変化を検知し、タイマ５６０からは事故が発生していることを示す信号が出力される。

一方で、送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０、ＬＰ−Ｄ２４１は、交流電流が電気所Ｂ２００に向かって流れるので不作動となる。また送電線リレーＬＰ−Ｅ２４２、ＬＰ−Ｆ２４３には、事故電流が流れないため不作動となる。
そうすると、タイマ５６０からは、事故が発生していることを示す信号が出力されると共に、ＡＮＤ回路５８０からは、送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０、ＬＰ−Ｄ２４１、ＬＰ−Ｅ２４２、及びＬＰ−Ｆ２４３のいずれも作動していないことを示す信号が出力されるので、ＡＮＤ回路５７０から、ＣＢ−Ｃトリップ信号及びＣＢ−Ｄトリップ信号が出力される。
そのため、遮断器ＣＢ−Ｃ２２０及びＣＢ−Ｄ２２１がトリップする。

次に、図１において、送電線Ｌ１（ＡＢ）の「（Ｃ）」で示す地点において地絡事故が発生した場合について説明する。

この場合は、図７中に矢印で示すように、事故電流は、送電線Ｌ１（ＡＢ）及びＬ２（ＡＢ）上を、送電線Ｌ１（ＡＢ）においては電気所Ｂ２００から電気所Ａ１００に向かって流れ、送電線Ｌ２（ＡＢ）においては電気所Ａ１００から電気所Ｂ２００に向かって流れる。

そうすると、図８に示すように、変流器２３０及び変流器２３１によりそれぞれ検出された電流が変流器３４１において打ち消しあう向きに電流が流れるため、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０のＡＤ変換部５１０には電流が入力されない。そして、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は、交流電流Ｉの入力がゼロとなり、位相及び振幅の比較が行えないので、遮断器ＣＢ−Ｃ２２０及びＣＢ−Ｄ２２１をトリップさせる動作をロックする。

一方で、送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０は、交流電流が電気所Ａ１００に向かって流れるので作動し、送電線リレーＬＰ−Ｄ２４１は、交流電流が電気所Ｂ２００に向かって流れるので不作動となる。また送電線リレーＬＰ−Ｅ２４２、ＬＰ−Ｆ２４３には、事故電流が流れないため不作動となる。

そうすると、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０への交流電流Ｉの入力がゼロとなり、位相及び振幅の比較が行えないため、ＡＮＤ回路５５０からは事故が発生していることを示す信号が出力されず、ＡＮＤ回路５８０からは、送電線リレーＬＰ−Ｃ２４０、ＬＰ−Ｄ２４１、ＬＰ−Ｅ２４２、及びＬＰ−Ｆ２４３のいずれも作動していないことを示す信号は出力されないため、ＡＮＤ回路５７０から、ＣＢ−Ｃトリップ信号及びＣＢ−Ｄトリップ信号は出力されない。

そのため、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０から遮断器ＣＢ−Ｃ２２０及びＣＢ−Ｄ２２１はトリップさせる信号は出力されないが，ＬＰ−Ｃ２４０により遮断器ＣＢ−Ｃ２２０はトリップする。

以上説明したように、本実施形態に係る保護装置ＢＰ―Ｃ２５０によれば、複数の電気所の間を中継するように設けられる電気所における母線事故を、インタロック回路等を構成しなくても確実に検出することが可能となる。

電気所Ａ１００と電気所Ｃ３００との間を中継するように設けられる電気所Ｂ２００における母線事故を、インタロック回路等を構成しなくても確実に検出できるようになるため、保護装置ＢＰ―Ｃ２５０を電気所Ｂ２００の構内に設置することが可能となる。

また、図４に示したように、本実施形態の保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は、交流電流ＩとＩｄとの位相差が４０°以上であっても、交流電流Ｉの位相を１８０度変化させることによって位相の変化量が第２判定値未満（４０°未満）となる場合には、事故は発生していない（不動作域）と判定するようにしている。

このようにすることにより、送電線のループ切り替え作業等を行なうことによって交流電流Ｉの位相が１８０°反転し、交流電流ＩとＩｄとの位相差が広がった場合であっても、事故ではないと正しく判定することが可能となる。

また本実施形態の保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は、電気所Ｂ２００の母線２１０に事故が発生した場合には、母線分割開閉器２６０を開放させるようにしている。

これにより、母線２１０を構成する第１母線２１１と第２母線２１２とを切り離すことができる。すなわち、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０が検出した母線２１０の事故が、第１母線２１１で発生した場合であっても、第２母線２１２で発生した場合であっても、事故が発生していない一方の母線を、事故が発生している他方の母線から切り離すことが可能となる。これにより、母線２１０に発生した事故の影響が及ぶ範囲を抑制することが可能となる。

また本実施形態に係る保護装置ＢＰ−Ｃ２５０によれば、電気所Ｂ２００の母線（第１母線２１１又は第２母線２１２）に事故が発生した場合であっても、事故を起こしていない方の母線（第１母線２１１又は第２母線２１２）を用いて、迅速に送電を再開することが可能となる。

次に第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態においては、図９に示すように、電気所Ｃ３００の母線３１０に発電機３３０が接続されている。また電気所Ｂ２００には保護装置ＢＰ−Ｄ２５１や変流器３４２が設けられている。保護装置ＢＰ−Ｄ２５１は、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０と同様の構成であり、保護継電部５００や開放支援部６００、復旧支援部７００を備えている。

このような構成において、電気所Ｂ２００の母線２１０（図９の（Ｂ）で示す地点）に事故が発生した場合を例に説明する。この場合、発電機１７０と発電機３３０から事故電流が電気所Ｂ２００の母線２１０に流れる。

この場合、仮に、電気所Ｂ２００に保護装置ＢＰ−Ｄ２５１や変流器３４２が設けられていない場合には、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０が、発電機１７０の事故電流を検知して遮断器ＣＢ−Ｃ２２０およびＣＢ−Ｄ２２１を遮断（トリップ）させるとともに、送電線Ｌ１（ＢＣ）および送電線Ｌ２（ＢＣ）に流れる発電機３３０からの事故電流を検知して遮断器ＣＢ−Ｃ２２０およびＣＢ−Ｄ２２１を遮断させることもできる。

しかしながら、発電機１７０が作業等により停止している際に、電気所Ｂ２００の母線２１０に事故が発生した場合には、発電機１７０からの事故電流が保護装置ＢＰ−Ｃ２５０に供給されないため、変流器３４１に事故電流が流れず保護装置ＢＰ−Ｃ２５０は作動しない。

よって、送電線Ｌ１（ＢＣ）及び送電線Ｌ２（ＢＣ）の変流器２３２および２３３に変流器３４１と同様の変流器３４２を設けると共に、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０と同様の機能を備える保護装置ＢＰ−Ｄ２５１を設置し、遮断器ＣＢ−Ｃ２２０およびＣＢ−Ｄ２２１を保護装置ＢＰ−Ｄ２５１からの遮断信号で遮断させることで、発電機３３０からの事故電流が電気所Ｂの母線２１０に流れることを防ぐ。

発電機１７０および発電機３００が送電線系統に接続されている場合、電気所Ｂ２００の母線２１０の事故時の事故除去機能を保護装置ＢＰ−Ｃ２５０および保護装置ＢＰ―Ｄ２５１に機能分担させることが出来ると共に、発電機１７０の運転状態に左右されない母線保護が可能となる。

また、開放支援部６００および復旧支援部７００も、保護装置ＢＰ−Ｃ２５０および保護装置ＢＰ―Ｄ２５１がそれぞれ備えているため、電気所Ｂ２００の開閉器２６０を切、電気所Ａ１００の遮断器ＣＢ−Ａ１２０を切（電気所Ｄ４００は、電気所Ｃ３００経由した電力供給の系統）といった、変則的な作業時の系統にも柔軟に対応することが可能となる。

なお上述した実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

１００ 電気所Ａ
１１０ 母線
１２０ 遮断器Ａ
１２１ 遮断器Ｂ
１３０ 変流器
１３１ 変流器
１４０ 送電線リレーＡ
１４１ 送電線リレーＢ
１５０ 母線保護リレーＡ
１５１ 母線保護リレーＢ
１７０ 発電機
２００ 電気所Ｂ
２１０ 母線
２１１ 第１母線
２１２ 第２母線
２２０ 遮断器Ｃ
２２１ 遮断器Ｄ
２２２ 遮断器Ｅ
２２３ 遮断器Ｆ
２３０ 変流器
２３１ 変流器
２３２ 変流器
２３３ 変流器
２４０ 送電線リレーＣ
２４１ 送電線リレーＤ
２４２ 送電線リレーＥ
２４３ 送電線リレーＦ
２５０ 保護装置
２５１ 保護装置
２６０ 母線分割開閉器
３００ 電気所Ｃ
３３０ 発電機
３４１ 変流器
３４２ 変流器
４００ 電気所Ｄ
５００ 保護継電部
５１０ ＡＤ変換部
５２０ 遅延部
５３０ 電流比較部
５４０ 位相比較部
５５０ ＡＮＤ回路
５６０ タイマ
５７０ ＡＮＤ回路
５８０ ＡＮＤ回路
６００ 開放支援部
６１０ ＡＮＤ回路
７００ 復旧支援部
７１０ ＡＮＤ回路
７２０ ＡＮＤ回路
Ｌ１（ＡＢ） 送電線
Ｌ２（ＡＢ） 送電線
Ｌ１（ＢＣ） 送電線
Ｌ２（ＢＣ） 送電線

Claims (4)

1. 第１電気所との間の電力供給路である第１送電線と、第２電気所との間の電力供給路である第２送電線と、が共に接続される母線を有して構成される第３電気所に設けられる保護装置であって、
   前記第１送電線と前記母線との間に設けられる第１遮断器を、前記第１送電線に事故が発生した場合に遮断させる第１送電線リレーの作動状況を検知する第１送電線リレー作動検知部と、
   前記第２送電線と前記母線との間に設けられる第２遮断器を、前記第２送電線に事故が発生した場合に遮断させる第２送電線リレーの作動状況を検知する第２送電線リレー作動検知部と、
   前記第１送電線を流れる交流電流の振幅及び位相を、前記交流電流の所定サイクル前の振幅及び位相と比較することにより、前記交流電流の振幅及び位相の変化量を検出する電流変化検出部と、
   前記第１送電線リレー及び前記第２送電線リレーがいずれも作動していないにもかかわらず、前記振幅の変化量が第１判定値以上であり、かつ前記位相の変化量が第２判定値以上である場合に、前記第１遮断器を遮断させる送電線遮断部と、
   を備えることを特徴とする保護装置。
2. 請求項１に記載の保護装置であって、
   前記送電線遮断部は、前記第１送電線リレー及び前記第２送電線リレーがいずれも作動していないにもかかわらず、前記振幅の変化量が前記第１判定値以上であり、かつ前記位相の変化量が前記第２判定値以上である場合であっても、前記交流電流の位相を１８０度変化させることによって前記位相の変化量が前記第２判定値未満となる場合には、前記第１遮断器を遮断させない
   ことを特徴とする保護装置。
3. 請求項１又は２に記載の保護装置であって、
   前記母線は、第１母線と、第２母線と、前記第１母線と前記第２母線との間を開閉可能に接続する母線分割開閉器と、を有して構成され、
   前記第１送電線は、前記第１母線に接続される第１回線送電線と、前記第２母線に接続される第２回線送電線と、を有し、
   前記第２送電線は、前記第１母線に接続される第３回線送電線と、前記第２母線に接続される第４回線送電線と、を有し、
   前記第１遮断器は、前記第１回線送電線と前記第１母線との間に設けられる第１回線遮断器と、前記第２回線送電線と前記第２母線との間に設けられる第２回線遮断器と、を有し、
   前記第２遮断器は、前記第３回線送電線と前記第１母線との間に設けられる第３回線遮断器と、前記第４回線送電線と前記第２母線との間に設けられる第４回線遮断器と、を有し、
   前記第１送電線リレーは、前記第１回線送電線に事故が発生した場合に前記第１回線遮断器を遮断させる第１回線送電線リレーと、前記第２回線送電線に事故が発生した場合に前記第２回線遮断器を遮断させる第２回線送電線リレーと、を有し、
   前記第２送電線リレーは、前記第３回線送電線に事故が発生した場合に前記第３回線遮断器を遮断させる第３回線送電線リレーと、前記第４回線送電線に事故が発生した場合に前記第４回線遮断器を遮断させる第４回線送電線リレーと、を有し、
   前記第１送電線リレー作動検知部は、前記第１回線送電線リレーと前記第２回線送電線リレーとの作動状況を検知し、
   前記第２送電線リレー作動検知部は、前記第３回線送電線リレーと前記第４回線送電線リレーとの作動状況を検知し、
   前記電流変化検出部は、前記第１回線送電線及び前記第２回線送電線を流れる交流電流の振幅及び位相を、前記交流電流の所定サイクル前の振幅及び位相と比較することにより、前記交流電流の振幅及び位相の変化量を検出し、
   前記送電線遮断部は、前記第１回線送電線リレー、前記第２回線送電線リレー、前記第３回線送電線リレー及び前記第４回線送電線リレーがいずれも作動していないにもかかわらず、前記振幅の変化量が前記第１判定値以上であり、かつ前記位相の変化量が前記第２判定値以上である場合に、前記第１回線遮断器及び前記第２回線遮断機を遮断させ、
   前記送電線遮断部が前記第１回線遮断器及び前記第２回線遮断器を遮断させた場合に、前記母線分割開閉器を開放させる母線分割制御部と、
   をさらに備えることを特徴とする保護装置。
4. 請求項３に記載の保護装置であって、
   前記第１回線遮断器または前記第２回線遮断器の何れか一方が指定された信号の入力を受ける遮断器指定入力部と、
   前記母線分割制御部が前記母線分割開閉器を開放させている場合に、指定された方の前記第１回線遮断器または前記第２回線遮断器を接続させる遮断器接続部と、
   をさらに備えることを特徴とする保護装置。

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