JP2014217103A - 電流差動保護継電装置および送電線保護システム - Google Patents

Abstract

【課題】演算処理を最小限に抑え、且つ、伝送路の障害が発生した場合や伝送品質が低い場合にも、信頼性が改善された保護継電装置を提供する。
【解決手段】電流差動保護継電装置１−０，２−０は、送電線ＴＬの保護区間の端部に配置され、端部の電流値を互いに伝送し合う。電流差動保護継電装置１−０は、第１伝送路６Ａから第１データを受信する第１伝送部１−７Ａと、第１伝送路６Ａとは異なる第２伝送路６Ｂから第１データと同じ情報を含む第２データを受信する第２伝送部１−７Ｂと、第１伝送部１−７Ａおよび第２伝送部１−７Ｂからデータを受信することが可能に構成され、第１データおよび第２データのうちの先着のデータと自端の電流値とを使用した電流差動演算を行なう演算処理部１−１０とを備える。第１データおよび第２データは、自端の電流値と同時刻に測定された他端の電流値をともに含む。
【選択図】図１

Description

この発明は、電流差動保護継電装置および送電線保護システムに関し、特に、複数の伝送路を使用し送電線を保護する電流差動保護継電装置および送電線保護システムに関する。

一般に、変電所間の送電線系統では、送電線の保護区間の各端部に電流差動継電装置を配置し、これらの電流差動継電装置間において、検出した電流値を互いに伝送しあい、その二つの電流のベクトル和から保護区間内の事故であるか、保護区間外の事故であるかを判別している。

ディジタル形電流差動保護継電装置では、各地点の情報（電流・電圧など）を伝送路に乗せて、やり取りすることにより、高精度の故障検出を実現している。システムの信頼度を高めるために伝送路を二重化することも行なわれている。

複数の伝送路を使用している保護リレーシステムにおいて、伝送路に障害があった場合に、保護機能が一時的に成り立たなくなり、無保護期間が発生する。この対策として、伝送路が切断された場合には、健全な伝送路に切り替えを実施する方法が一般的である。この方法の場合、伝送路の切り替えのために保護機能の一時停止が発生する。これを補うための方策として、同機能の保護装置を複数台配置することも考えられるが、保護装置数が増えてしまう。特開２００７−２３６０９７号公報（特許文献１）は、二重化された伝送路の一方が伝送不良であっても、送電線機能を停止することなく継続可能な電流差動継電装置を開示する。

特開２００７−２３６０９７号公報

塩山拓人、外１名、"系統保護リレーシステム用ＩＰ系ネットワークの信頼度評価"、［online］、平成２４年３月２９日、電力中央研究所、［平成２５年２月２５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://criepi.denken.or.jp/jp/kenkikaku/report/detail/R11032.html＞

ＩＰ系ネットワークの普及に伴い、専用線の伝送路の代わりに電流差動保護継電装置に使用される伝送路にＩＰ系ネットワークを使用することが検討されている（非特許文献１）。これにより、機器のコストダウンや軽量化などが期待できる。

しかし、保護継電装置では高速動作のために、常に最新のデータを用いた演算を、高精度に実施する必要があり、リアルタイム性も非常に重要である。伝送路にＩＰ系ネットワークを使用した場合に、データ誤りやパケットロスの発生のために、保護リレーの信頼度が低下するという問題がある。また、ＩＰ系ネットワーク以外の伝送路を使用した場合にも、同様の問題が発生する。

また、特許文献１に記載の電流差動継電装置では、装置数を増やさずに伝送路、伝送手段、電流差動演算手段を２重化することによって、伝送不良と系統事故の同時発生時にも保護機能の停止を避けているが、演算処理部または、演算能力が２倍必要となる問題がある。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、演算処理を最小限に抑え、且つ、伝送路の障害が発生した場合や伝送品質が低い場合にも、信頼性が改善された電流差動保護継電装置および送電線保護システムを提供することである。

この発明は、要約すると、送電線の保護区間の複数の端部のいずれかに配置され、複数の端部の電流値を互いに伝送し合う電流差動保護継電装置であって、第１伝送路から第１データを受信する第１伝送部と、第１伝送路とは異なる第２伝送路から第１データと同じ情報を含む第２データを受信する第２伝送部と、第１伝送部および第２伝送部からデータを受信することが可能に構成され、第１データおよび第２データのうちの先着のデータと自端の電流値とを使用した電流差動演算を行なう演算処理部とを備える。第１データおよび第２データは、自端の電流値と同時刻に測定された他端の電流値をともに含む。

本発明によれば、演算処理を最小限に抑え、且つ、伝送路の障害が発生した場合や伝送品質が低い場合にも、高信頼の保護継電装置の動作が可能である。

また、伝送路の障害に対しても、障害箇所が複数の場合にも保護の継続が可能である。加えて、複数の伝送路の伝送遅延時間が異なる場合には、自動的にもっとも遅延時間が短い方のデータを用いることが可能であり、高速動作が可能となる。

実施の形態１のリレー保護システムおよび電流差動保護継電装置の構成図である。 図１の電流差動保護継電装置で実行される処理を説明するためのフローチャートである。 ２つの伝送路からのデータが同時に到着した場合の受信データテーブルの内容と演算に用いられるデータ群とを示した図である。 ２つの伝送路からのデータの到着時刻が異なり、伝送路Ｂ系の方が到着時刻が早い場合の受信データテーブルの内容と演算に用いられるデータ群とを示した図である。 図４に示した場合と同様に、伝送路Ｂ系の方が到着時刻が早いが途中でＢ系伝送路に障害発生したときの受信データテーブルの内容と演算に用いられるデータ群とを示した図である。 ２つの伝送路からのデータが同時に到着する場合であるが、Ａ系、Ｂ系で複数のデータ誤りが発生したときの受信データテーブルの内容と演算に用いられるデータ群とを示した図である。 ３端子の場合の送電線の電流差動演算について説明するための図である。 基本的な検討例である３端子での構成図である。 図８に示した検討例の伝送路に障害が発生した場合の電流差動演算の成否について示した図である。 他の検討例である３端子での構成図である。 図１０に示した検討例の伝送路に障害が発生した場合の電流差動演算の成否について示した図である。 実施の形態２の送電線保護システムの３端子での構成図である。 図１２に示した構成の送電線保護システムの伝送路に障害が発生した場合の電流差動演算の成否について示した図である。 図１２に示した送電線保護システムの端子１でのデータ遅延について説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１のリレー保護システムおよび電流差動保護継電装置の構成図である。図１を参照して、電気所１と電気所２間は、送電線ＴＬおよび互いに独立した伝送路６Ａ，６Ｂで接続されている。伝送路６Ａ，６Ｂとしては、たとえば、ＰＤＨ（Plesiochronous Digital Hierarchy）網や、イーサネット（登録商標）網が使用されるが、他のネットワークを使用してもよい。

電気所１は、送電線ＴＬの事故時などに送電線を切り離す遮断器１−２と、送電線ＴＬの電流情報を変換する電流変換器１−３と、電流差動保護継電装置１−０とを含む。

電気所２は、送電線ＴＬの事故時などに送電線を切り離す遮断器２−２と、送電線ＴＬの電流情報を変換する電流変換器２−３と、電流差動保護継電装置２−０とを含む。

電流差動保護継電装置１−０は、入力部１−５と、伝送部１−７Ａと、伝送部１−７Ｂと、処理部１−１２と、電流差動演算部１−１３と、シーケンス演算部１−１４と、出力部１−１５とを含む。電流差動保護継電装置を慣例的に端子と呼ぶ場合があるので電流差動保護継電装置１−０を端子１とも表記している。

電流差動保護継電装置２−０（端子２）は、入力部２−５と、伝送部２−７Ａと、伝送部２−７Ｂと、処理部２−１２と、電流差動演算部２−１３と、シーケンス演算部２−１４と、出力部２−１５とを含む。

電流差動保護継電装置１−０では、次のように処理が行なわれる。まず、入力部１−５は、送電線ＴＬの電流情報をディジタル変換した後、伝送部１−７Ａ、１−７Ｂへ電流情報を渡す。伝送部１−７Ａは、伝送路Ａ系（６Ａ）を介して電流情報を電流差動保護継電装置２−０とやり取りする。伝送部１−７Ｂは、伝送路Ｂ系（６Ｂ）を介して電流情報を電流差動保護継電装置２−０とやり取りする。

また、入力部１−５は、のちに他端の電流値と比較するために、処理部１−１２にも電流情報を送信する。

処理部１−１２は、入力部１−５、伝送部１−７Ａ、１−７Ｂからの電流情報等のデータをデータテーブルに格納し、フィルタ処理および選択処理したのち、処理結果を電流差動演算部１−１３に渡す。電流差動演算部１−１３は、処理部１−１２で選択された同時刻の自端の電流情報と、伝送部１−７Ａ，１−７Ｂのいずれか一方から得られた他端の電流情報とに基づいて電流差動演算を実施し、所定のしきい値に基づいてトリップ判定を行なってその結果をシーケンス演算部１−１４に渡す。シーケンス演算部１−１４は、遮断器１−２のＯＮ／ＯＦＦ設定や、その他パーソナルコンピュータからの諸設定に基づいて、電流差動演算部１−１３によってトリップ判定された結果をトリップ信号ＴＰ１として出力させるか否かを決定する。事故判定の場合は、シーケンス演算部１−１４は、出力部１−１５にトリップ出力ＴＰ等を出力させる。トリップ出力ＴＰは、たとえば、単独でまたは他の保護装置の出力と組み合わせて、遮断器１−２の遮断制御に用いられる。

なお、電流差動保護継電装置２−０でも電流差動保護継電装置１−０と同様な処理が行なわれるので、ここでは説明は繰返さない。

図２は、図１の電流差動保護継電装置で実行される処理を説明するためのフローチャートである。図１、図２を参照して、ステップＳ１Ａ〜Ｓ３Ａは、伝送路Ａ系に関する受信処理を示し、ステップＳ１Ｂ〜Ｓ３Ｂは、伝送路Ｂ系に関する受信処理を示す。これらの処理は、伝送路Ｂ系の受信処理を伝送路Ａ系の受信処理よりも先に実行するように順序を入れ替えてもよいし、両方の受信処理を同時並行して行なってもよい。

伝送路Ａ系（６Ａ）、伝送路Ｂ系（６Ｂ）からデータが各々伝送部１−７Ａ、伝送部１−７Ｂで受信される。

ステップＳ１Ａでは、伝送部１−７Ａが伝送路Ａ系からの受信データが正常であるか確認を実施する。ステップＳ１Ａでデータが正常に受信されている場合にはステップＳ２Ａに処理が進められ、正常に受信されていなかった場合にはステップＳ３Ａに処理が進められる。

ステップＳ２Ａでは、伝送部１−７Ａは、処理部１−１２中にあるＡ系データテーブルに受信したデータを保持する。一方、ステップＳ３Ａでは、伝送部１−７Ａは、処理部１−１２中にあるＡ系データテーブルは更新しないか、または、データを正しく受信できなかったことをＡ系データテーブルに書き込む。

ステップＳ１Ｂでは、伝送部１−７Ｂが伝送路Ｂ系からの受信データが正常であるか確認を実施する。ステップＳ１Ｂでデータが正常に受信されている場合にはステップＳ２Ｂに処理が進められ、正常に受信されていなかった場合にはステップＳ３Ｂに処理が進められる。

ステップＳ２Ｂでは、伝送部１−７Ｂは、処理部１−１２中にあるＢ系データテーブルに受信したデータを保持する。一方、ステップＳ３Ｂでは、伝送部１−７Ｂは、処理部１−１２中にあるＢ系データテーブルは更新しないか、または、データを正しく受信できなかったことをＢ系データテーブルに書き込む。

続いて、ステップＳ１Ｃにおいて、処理部１−１２が、Ａ系データテーブルとＢ系データテーブルより不到着データを除き、差動電流演算に用いるデータ群を抽出する。そして、ステップＳ２Ｃにおいて、電流差動演算部１−１３が抽出された最新のデータ群を差動演算電流に用いる。

電流差動演算部１−１３は、基本的には、自端の電流値と同時刻における他端の電流値とを比較してその差があらかじめ定められたしきい値を超えた場合に保護区間の送電線に地絡等の事故が発生したと判断する。

図３は、２つの伝送路からのデータが同時に到着した場合の受信データテーブルの内容と演算に用いられるデータ群とを示した図である。

図１の電流差動演算部１−１３，２−１３は、最新のデータだけではなく、図３中に「電流差動演算に用いるデータ群」と示すように、複数のデータを差動電流演算に用いる。図３に示す例では、５つのデータが演算に用いるデータ群である。また、演算は一定周期（破線で区切る間隔）で実施されており、ある一定期間に到着したデータが次回の差動電流演算に用いられる。たとえば、期間Ｔ１で受信されたデータＡ（１）が期間Ｔ２の電流差動演算に用いられる。

送付するデータには、時刻情報（一定の連続する番号、または、全体時刻情報）が付加されている。ここでは、Ａ（ｔ）のｔがどのタイミングで取得されたかの時間情報を示す。

電流差動保護継電装置２−０（端子２）は、同じデータ（Ａ（１）＝Ｂ（１）、Ａ（２）=Ｂ（２）、…、Ａ（Ｎ）=Ｂ（Ｎ））を別伝送路である伝送路Ａと伝送路Ｂを介して、電流差動保護継電装置１−０（端子１）に送信している。

また、図１の処理部１−１２は、伝送路Ａ系からのデータを保持するデータテーブル、伝送路Ｂ系からのデータを保持するデータテーブル、電流差動演算に使用するデータを保持するデータテーブルを含んでおり、これらのデータテーブルの内容が図３に示されている。

図３には、伝送路Ａ経由のデータと伝送路Ｂ経由のデータの到着時刻が同時の場合が示されている。期間Ｔ１では、処理部１−１２中の伝送路Ａ系からのデータテーブルには、データＡ（−４），Ａ（−３），Ａ（−２），Ａ（−１），Ａ（０）が保持されている。また、処理部１−１２中の伝送路Ｂ系からのデータテーブルには、データＢ（−４），Ｂ（−３），Ｂ（−２），Ｂ（−１），Ｂ（０）が保持されている。また、処理部１−１２は、電流差動演算に用いるデータ群として、伝送路Ａ系からのデータテーブルが保持しているデータＡ（−４），Ａ（−３），Ａ（−２），Ａ（−１），Ａ（０）を電流差動演算部１−１３に出力している。

データテーブルがこのような状態において、期間Ｔ１において、電流差動保護継電装置２−０（端子２）から同時刻にデータＡ（１），Ｂ（１）が到着したことが示される。

期間Ｔ２では、期間Ｔ１の間に到着したデータＡ（１），Ｂ（１）が伝送路Ａ系データテーブルおよび伝送路Ｂ系データテーブルにそれぞれ格納される。このとき、一番古いデータＡ（−４），Ｂ（−４）がデータテーブルから消える。処理部１−１２は、Ａ系、Ｂ系のデータがともに同時にかつ正常に受信されている場合には、Ａ系のデータを電流差動演算部１−１３に出力する。したがって、期間Ｔ２では、電流差動演算に用いるデータ群にデータＡ（１）が追加されデータＡ（−４）は削除されている。

すなわち、図３に示す例では、電流差動保護継電装置２−０（端子２）からの２つの経路を経由する情報が電流差動保護継電装置１−０（端子１）に同時刻に到着しているが、あらかじめ優先する順位を決めた経路（ここでは仮に伝送路Ａ系）からのデータを用いて、演算が実施される。

以降、期間Ｔ３〜Ｔ６においても、１つ前の期間Ｔ２〜Ｔ５で受信された伝送路Ａ経由のデータＡ（２）〜Ａ（５）が電流差動演算に用いられるデータ群にそれぞれ追加されている。

図４は、２つの伝送路からのデータの到着時刻が異なり、伝送路Ｂ系の方が到着時刻が早い場合の受信データテーブルの内容と演算に用いられるデータ群とを示した図である。

図４を参照して、期間Ｔ１１では電流差動保護継電装置２−０（端子２）の伝送路Ａ系からはデータＡ（−１）が入力され、伝送路Ｂ系からはデータＢ（１）が入力される。伝送路Ａ系からデータＢ（１）に対応するデータＡ（１）が入力されるのは、期間Ｔ１３である。したがって伝送路Ｂ系の方が伝送路Ａ系よりもデータが早く到着する。

定常的に伝送路Ｂ系の方がデータが先着である場合には、図４の電流差動演算に用いるデータ群としては、処理部１−１２は常時伝送部１−７Ｂからのデータを採用する。先着のデータを使用することにより、遮断器１−２を速やかに制御することが可能となる。

たとえば、同期通信を行ない常時遅延速度が固定の場合であっても、伝送路は独立したルートに敷設するため、工事が完了してみないとどちらの伝送路のデータが先着かわからない場合も多い。このような場合にも本実施の電流差動保護継電装置を使用すれば、自動的に先着のデータが採用されるので、両方の伝送路の通信が正常な場合に最速の制御が可能となる。

なお、図４では、差動電流演算に用いるデータ群としては、到着時間の早いＢ系からのデータを使用しているが、逆に信頼性を高めるために、遅いＡ系からのデータ到着を待ってから演算することも可能である。

図５は、図４に示した場合と同様に、伝送路Ｂ系の方が到着時刻が早いが途中でＢ系伝送路に障害発生したときの受信データテーブルの内容と演算に用いられるデータ群とを示した図である。

図５を参照して、期間Ｔ２１，Ｔ２２においては、伝送路Ａ系、伝送路Ｂ系ともに正常な通信が行なわれているが、期間Ｔ２３以降は、伝送路Ｂ系で障害が発生しデータが到着していない（またはデータに問題がある）様子が示される。

データが未着であるので、期間Ｔ２４以降は、処理部１−１２中の伝送路Ｂ系からのデータを格納するデータテーブルは更新されていない。この時、伝送路Ａ系のデータは伝送路Ｂ系からのデータよりも到着が遅かったので、処理部１−１２は、期間Ｔ２３で入力されるはずであったデータＢ（３）に対応するデータＡ（３）が到着するまで待つことになる。したがって、期間Ｔ２４、Ｔ２５では電流差動演算に用いるデータ群も更新されていない。

期間Ｔ２５において、次に必要なデータＡ（３）が到着すると、期間Ｔ２６において、処理部１−１２中の伝送路ＡからのデータテーブルにデータＡ（３）が保持され、これに応じて処理部１−１２は、電流差動演算に用いるデータ群を保持するデータテーブルにもデータＡ（３）を書き込み、このデータが電流差動演算部１−１３に送られる。

期間Ｔ２６では、処理部１−１２が電流差動演算に用いるデータを、Ａ系からＢ系に最後の１つのみ切り替えて、Ｂ（−１），Ｂ（０），Ｂ（１），Ｂ（２），Ａ（３）がデータテーブルに保持されている。この保持されたデータ群が電流差動演算に使用される。

図６は、２つの伝送路からのデータが同時に到着する場合であるが、Ａ系、Ｂ系で複数のデータ誤りが発生したときの受信データテーブルの内容と演算に用いられるデータ群とを示した図である。

各データには、誤り検出ビットが付加されており、誤りを受信側で検出することが可能である。処理部１−１２はこのような誤り検出処理を併せて行っている。

図６の期間Ｔ３２では、伝送路Ｂ系からのデータＢ（２)に誤りが検出され、期間Ｔ３４では、伝送路Ａ系からのデータＡ（４)に誤りが検出されたことが示されている。

その結果、伝送路Ｂ系のデータテーブルの期間Ｔ３３では、データが更新されておらず、期間Ｔ３４〜Ｔ３６では、データＢ（２）の部分に受信ができなかった旨が書き込まれている。

また、伝送路Ａ系のデータテーブルの期間Ｔ３５では、データが更新されておらず、期間Ｔ３６では、データＡ（４）の部分に受信ができなかった旨が書き込まれている。

このような場合に、処理部１−１２は、正常に受信できた先着のデータを採用するので（ただしＡ系、Ｂ系同時着の場合にはＡ系を採用）、期間Ｔ３５，Ｔ３６においては、受信できなかったデータＡ（４）に代えて正常に受信できたデータＢ（４）が採用されるので正常に電流差動演算を行なうことができる。

すなわち、図６に示すようなＡ系、Ｂ系の複数のデータに障害が発生した場合であっても、演算に用いるデータとしては、Ａ（１）＝Ｂ（１）、Ａ（２）＝Ｂ（２）、…、Ａ（Ｎ）＝Ｂ（Ｎ）であるため図３と同じ演算結果となる。

実施の形態１では、処理部１−１２は、正常に受信された同着のＡ系データＢ系データがあればＡ系データを採用し、いずれかのデータが遅いか受信でなかったか誤りが検出された場合には、正常に受信された先着のデータを採用する。

これにより、正常時には、応答速度が速く遮断器を制御可能であり、通信異常発生時でも遮断器の制御を継続することが可能となる。

実施の形態１の保護継電装置は、要約すると、送電線ＴＬの保護区間の複数の端部のいずれかに配置され、複数の端部の電流値を互いに伝送し合う電流差動保護継電装置であって、図１に示すように、第１伝送路６Ａから第１データを受信する第１伝送部１−７Ａと、第１伝送路６Ａとは異なる第２伝送路６Ｂから第１データと同じ情報を含む第２データを受信する第２伝送部１−７Ｂと、第１伝送部１−７Ａおよび第２伝送部１−７Ｂからデータを受信することが可能に構成され、第１データおよび第２データのうちの先着のデータと自端の電流値とを使用した電流差動演算を行なう演算処理部１−１０とを備える。第１データおよび第２データは、自端の電流値と同時刻に測定された他端の電流値をともに含む。

好ましくは、第１伝送部１−７Ａおよび第２伝送部１−７Ｂは、各々が随時伝送遅延時間が変化し得る規格（たとえばイーサネット（登録商標））で通信を行なう。演算処理部１−１０は、たとえば図４に示したように時間Ｔ１５において現時点で受信した先着データＢ（５）と、過去に時間Ｔ１１〜Ｔ１４において受信したデータＢ（１）〜Ｂ（４）とから計測データを抽出した計測データ列を使用する演算を時間Ｔ１６において実行する。

好ましくは、後に図７および図１２に示すように、保護区間の複数の端部は、３以上である。演算処理部１−１０は、２以上の他端の電流値を第１伝送路Ａ−１を経由して第１伝送部１−７Ａで取得することを試み、並行して２以上の他端の電流値を第２伝送路Ｂ−１を経由して第２伝送部１−７Ｂで取得することを試み、受信に成功した第１伝送路Ａ−１を経由したデータと第２伝送路Ｂ−１を経由したデータから、２以上の他端（端子２、端子３）の電流値がすべて揃った場合には、電流差動演算を行なう。この複数の端部を備える場合について実施の形態２で詳述する。

［実施の形態２］
実施の形態１では、送電線の端部が２である例を示して説明した。しかし、本発明は３端子以上の端子構成の場合にも適用が可能であり、実施の形態２では、３端子の例を示して説明する。

この場合には、複数個所の伝送路の障害に対して信頼度の向上が可能であり、かつ、伝送路の遅延時間が異なる場合には、到着が早い（伝送遅延時間の短い）方のデータを自動的に選択して使用し、高速に動作することが可能となる。

図７は、３端子の場合の送電線の電流差動演算について説明するための図である。図７を参照して、送電線ＴＬには第１端から電流Ｉ１が流入し、第２端から電流Ｉ２が流入し、第３端から電流Ｉ３が流入する。この場合、送電線に事故が発生していなければ、理想的にはキルヒホッフの法則によりＩ１＋Ｉ２＋Ｉ３＝０が成立する。したがって、各端において同時刻の電流を計測し、Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３が所定のしきい値以下であるか否かによって送電線に事故が発生したか否かを各端の電流差動保護継電装置は判断する。

図８は、基本的な検討例である３端子での構成図である。図８を参照して、電流差動保護継電装置１−０Ｙ（端子１）は伝送路Ａ−１を使用して各端と電流値の計測データを通信する。電流差動保護継電装置２−０Ｙ（端子２）は伝送路Ａ−２を使用して各端と電流値の計測データを通信する。電流差動保護継電装置３−０Ｙ（端子３）は伝送路Ａ−３を使用して各端と電流値の計測データを通信する。

伝送路Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３は、ともに伝送路Ａ系の通信網に接続されている。
図９は、図８に示した検討例の伝送路に障害が発生した場合の電流差動演算の成否について示した図である。

図８、図９を参照して、ケース１は、伝送路Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３のいずれにも障害が発生していない場合である。ケース１では、端子１、端子２、端子３の計測データが相互に通信可能であるので、端子１〜３のすべてにおいて差動電流演算が可能である。

ケース２は、伝送路Ａ−２、Ａ−３のいずれにも障害が発生していないが、伝送路Ａ−１に障害が発生した場合である。ケース２では、端子１の計測データが端子２または３に送信できず、また端子２、３のデータが端子１に送信できないので、端子１〜３のすべてにおいて差動電流演算が不可能である。

ケース３は、伝送路Ａ−３には障害が発生していないが、伝送路Ａ−１、Ａ−２に障害が発生した場合である。ケース３では、端子１〜３のいずれも相互の通信ができないので、端子１〜３のすべてにおいて差動電流演算が不可能である。

図１０は、他の検討例である３端子での構成図である。図１０の構成は、伝送路および電流差動保護継電装置を２重化したものである。

図１０を参照して、電流差動保護継電装置１−０Ａ（端子１Ａ）は伝送路Ａ−１を使用して各端と電流値の計測データを通信する。電流差動保護継電装置２−０Ａ（端子２Ａ）は伝送路Ａ−２を使用して各端と電流値の計測データを通信する。電流差動保護継電装置３−０Ａ（端子３Ａ）は伝送路Ａ−３を使用して各端と電流値の計測データを通信する。

伝送路Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３は、ともに伝送路Ａ系の通信網に接続されている。
電流差動保護継電装置１−０Ｂ（端子１Ｂ）は伝送路Ｂ−１を使用して各端と電流値の計測データを通信する。電流差動保護継電装置２−０Ｂ（端子２Ｂ）は伝送路Ｂ−２を使用して各端と電流値の計測データを通信する。電流差動保護継電装置３−０Ｂ（端子３Ｂ）は伝送路Ｂ−３を使用して各端と電流値の計測データを通信する。

伝送路Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３は、ともに伝送路Ｂ系の通信網に接続されている。
電流差動保護継電装置１−０Ａ（端子１Ａ）と電流差動保護継電装置１−０Ｂ（端子１Ｂ）とは、同じ電気所に設置されている。電流差動保護継電装置２−０Ａ（端子２Ａ）と電流差動保護継電装置２−０Ｂ（端子２Ｂ）とは、同じ電気所に設置されている。電流差動保護継電装置３−０Ａ（端子３Ａ）と電流差動保護継電装置３−０Ｂ（端子３Ｂ）とは、同じ電気所に設置されている。

図１１は、図１０に示した検討例の伝送路に障害が発生した場合の電流差動演算の成否について示した図である。

図１０、図１１を参照して、ケース１は、伝送路Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３、Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３のいずれにも障害が発生していない場合である。ケース１では、端子１Ａ、端子２Ａ、端子３Ａの計測データが相互に通信可能であり、端子１Ｂ、端子２Ｂ、端子３Ｂの計測データが相互に通信可能であるので、端子１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂのすべてにおいて差動電流演算が可能である。

ケース２は、伝送路Ａ−２、Ａ−３、Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３のいずれにも障害が発生していないが、伝送路Ａ−１に障害が発生した場合である。ケース２では、端子１Ａの計測データが端子２Ａ、端子３Ａに送信できず、また端子２Ａ、端子３Ａのデータが端子１Ａに送信できないので、端子１Ａ〜３Ａにおいて差動電流演算が不可能である。

一方、ケース２では伝送路Ｂ系を使用して端子１Ｂ〜３Ｂは相互に電流計測値の送受信が可能であるため、端子１Ｂ〜３Ｂにおいて差動電流演算が可能である。

ケース３は、ケース２の場合に加えて伝送路Ａ−２に障害が発生した場合である。この場合もケース２と同様に伝送路Ａ系を使用する端子１Ａ〜３Ａにおいて差動電流演算が不可能である一方で、伝送路Ｂ系を使用する端子１Ｂ〜３Ｂにおいては差動電流演算が可能である。

ケース４は、ケース２の場合に加えて伝送路Ａ−３に障害が発生した場合である。この場合もケース２と同様に伝送路Ａ系を使用する端子１Ａ〜３Ａにおいて差動電流演算が不可能である一方で、伝送路Ｂ系を使用する端子１Ｂ〜３Ｂにおいては差動電流演算が可能である。

ケース５は、ケース２の場合に加えて伝送路Ｂ−１に障害が発生した場合である。この場合は、ケース２と同様に伝送路Ａ系を使用する端子１Ａ〜３Ａにおいて差動電流演算が不可能である。さらに、伝送路Ｂ系を使用する端子１Ｂ〜３Ｂにおいてもデータの相互通信ができなくなるので、差動電流演算が不可能である。

ケース６，７は、それぞれケース２の場合に加えて伝送路Ｂ−２，Ｂ−３に障害が発生した場合であるが、これらのケースもケース５の場合と同様に、端子１Ａ〜３Ａ、１Ｂ〜３Ｂのすべてにおいて差動電流演算が不可能である。

図１２は、実施の形態２の送電線保護システムの３端子での構成図である。図１２の構成は、伝送路を２重化し、各端子として図１に示した電流差動保護継電装置を配置したものである。

図１２を参照して、電流差動保護継電装置１−０（端子１）は伝送路Ａ−１および伝送路Ｂ−１を使用して各端と電流値の計測データを通信する。電流差動保護継電装置２−０（端子２）は伝送路Ａ−２および伝送路Ｂ−２を使用して各端と電流値の計測データを通信する。電流差動保護継電装置３−０（端子３）は伝送路Ａ−３および伝送路Ｂ−３を使用して各端と電流値の計測データを通信する。

電流差動保護継電装置１−０（端子１）、電流差動保護継電装置２−０（端子２）、電流差動保護継電装置３−０（端子３）は、図１で説明した電流差動保護継電装置１−０と同様に各々伝送部を２つ有しており、２つの伝送路に対して計測データを送受信することができる。各電流差動保護継電装置の内部の構成は図１で説明したので、ここでは説明は繰返さない。

伝送路Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３は、ともに伝送路Ａ系の通信網に接続されている。伝送路Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３は、ともに伝送路Ｂ系の通信網に接続されている。伝送路Ａ系の通信網と伝送路Ｂ系の通信網は、互いに独立した通信網である。

各伝送路Ａ−１〜Ａ−３、Ｂ−１〜Ｂ−３はそれぞれ伝送遅延時間がある。たとえば、図１２に示すように、伝送路Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３の遅延時間は、それぞれ、１，５，１単位時間である。また、伝送路Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３の遅延時間は、それぞれ、１，１，５単位時間である。またここでは固定の遅延時間である例を示したが、各々の伝送路で遅延時間が変動する場合もある。

図１３は、図１２に示した構成の送電線保護システムの伝送路に障害が発生した場合の電流差動演算の成否について示した図である。

図１２、図１３を参照して、ケース１は、伝送路Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３、Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３のいずれにも障害が発生していない場合である。ケース１では、端子１、端子２、端子３の計測データが相互に通信可能であるので、端子１〜３のすべてにおいて差動電流演算が可能である。

ケース２は、伝送路Ａ−２、Ａ−３、Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３のいずれにも障害が発生していないが、伝送路Ａ−１に障害が発生した場合である。ケース２では、端子１は、伝送路Ａ−１を使用することはできないが、代わりに伝送路Ｂ−１を使用することによって計測データを端子２、端子３に送信でき、また端子２、端子３のデータを伝送路Ｂ−１を経由して取得できるので、端子１〜３において差動電流演算が可能である。

ケース２では、端子１は伝送路Ｂ系を使用して端子２および端子３とデータの授受を行ない、端子２と端子３の間の通信は伝送路Ａ系、伝送路Ｂ系の遅延時間の短い方で通信が行なわれる。

ケース３は、ケース２の場合に加えて伝送路Ａ−２に障害が発生した場合である。この場合は、端子３しか伝送路Ａ系に接続されていないので、伝送路Ａ系では、データの通信ができなくなる。しかし、伝送路Ｂ系に接続された伝送路Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３のいずれにも障害が発生していないので、伝送路Ｂ系を用いて端子１〜３は相互の通信を行なうことができる。

ケース４は、ケース２の場合に加えて伝送路Ａ−３に障害が発生した場合である。この場合は、端子２しか伝送路Ａ系に接続されていないので、伝送路Ａ系では、データの通信ができなくなる。しかし、伝送路Ｂ系に接続された伝送路Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３のいずれにも障害が発生していないので、伝送路Ｂ系を用いて端子１〜３は相互の通信を行なうことができる。

ケース５は、ケース２の場合に加えて伝送路Ｂ−１に障害が発生した場合である。この場合は、端子１は、伝送路Ａ系、伝送路Ｂ系のいずれとも通信不可能となるため、端子１〜３の間で相互のデータ通信ができなくなるので、差動電流演算が不可能である。

ケース６は、ケース２の場合に加えて伝送路Ｂ−２に障害が発生した場合である。伝送路Ａ−１に障害が発生しているので、端子１は伝送路Ｂ系を使用して他の端子のデータを収集する。伝送路Ｂ−２に障害が発生しているので、端子２は伝送路Ａ系を使用して他の端子にデータを送信する。

ケース６の場合であれば、端子３の計測データは、伝送路Ｂ−３、伝送路Ｂ系通信網、伝送路Ｂ−１を順に経由して端子１に送信される。また、端子２の計測データは、伝送路Ａ−２、伝送路Ａ系通信網、伝送路Ａ−３を経由して端子３に送信され、その後伝送路Ｂ−３、伝送路Ｂ系通信網、伝送路Ｂ−１を順に経由して端子１に送信される。

なお、ケース６の場合は、端子３は、伝送路Ａ−３を使用して伝送路Ａ系通信網と通信可能であり、かつ伝送路Ｂ−３を使用して伝送路Ｂ系通信網と通信可能である。そこで、端子３が伝送路Ｂ系通信網を経由して端子１の計測データを取得し、伝送路Ａ系通信網を経由して端子２の計測データを取得して、差動電流演算を行なって、その判定結果を端子１、端子２に送信するようにしてもよい。

ケース７は、ケース２の場合に加えて伝送路Ｂ−３に障害が発生した場合である。伝送路Ａ−１に障害が発生しているので、端子１は伝送路Ｂ系を使用して他の端子のデータを収集する。伝送路Ｂ−３に障害が発生しているので、端子３は伝送路Ａ系を使用して他の端子にデータを送信する。

ケース７の場合であれば、端子２の計測データは、伝送路Ｂ−２、伝送路Ｂ系通信網、伝送路Ｂ−１を順に経由して端子１に送信される。また、端子３の計測データは、伝送路Ａ−３、伝送路Ａ系通信網、伝送路Ａ−２を経由して端子２に送信され、その後伝送路Ｂ−２、伝送路Ｂ系通信網、伝送路Ｂ−１を順に経由して端子１に送信される。

なお、ケース７の場合は、端子２は、伝送路Ａ−２を使用して伝送路Ａ系通信網と通信可能であり、かつ伝送路Ｂ−２を使用して伝送路Ｂ系通信網と通信可能である。そこで、端子２が伝送路Ｂ系通信網を経由して端子１の計測データを取得し、伝送路Ａ系通信網を経由して端子３の計測データを取得して、差動電流演算を行なって、その判定結果を端子１、端子３に送信するようにしてもよい。

図１１と図１３とを比較してみると、図１２で示した実施の形態２の構成の場合には、伝送路の複数個所で障害が発生しても、図１０の構成よりも演算可能なケースが多く、高い信頼性を確保できることがわかる。

また、ここでの伝送路の障害は、継続的なものに限らず、瞬時的、断続的を含む。
図１４は、図１２に示した送電線保護システムの端子１でのデータ遅延について説明するための図である。図１２、図１４を参照して、伝送路Ａ系を経由した端子２から端子１までのデータ遅延は、伝送路Ａ−１の遅延時間“１”と伝送路Ａ−２の遅延時間“５”の和であり、遅延時間“６”となる。一方、伝送路Ｂ系を経由した端子２から端子１までのデータ遅延は、伝送路Ｂ−１の遅延時間“１”と伝送路Ｂ−２の遅延時間“１”の和であり、遅延時間“２”となる。通信正常時には先着のデータが採用されるので、結局、端子２から端子１への遅延時間は、短い方である遅延時間“２”となる。

また、伝送路Ａ系を経由した端子３から端子１までのデータ遅延は、伝送路Ａ−１の遅延時間“１”と伝送路Ａ−３の遅延時間“１”の和であり、遅延時間“２”となる。一方、伝送路Ｂ系を経由した端子３から端子１までのデータ遅延は、伝送路Ｂ−１の遅延時間“１”と伝送路Ｂ−３の遅延時間“５”の和であり、遅延時間“６”となる。通信正常時には先着のデータが採用されるので、結局、端子２から端子１への遅延時間は、短い方である遅延時間“２”となる。

このように、正常に通信が行なわれている場合には、常時短い方の遅延時間の伝送ルートが使用されることになる。

たとえば、図１０に示したような構成では、伝送路Ａ系では、伝送路Ａ−２（遅延時間＝５）が端子１Ａの電流差動演算のボトルネックとなり、伝送路Ｂ系では、伝送路Ｂ−３（遅延時間＝５）が端子１Ｂの電流差動演算のボトルネックとなる。したがって、端子１Ａと端子１Ｂのデータ到着の早い方を採用したとしても、図１２に示した実施の形態２の伝送線保護システムよりも動作が遅くなる。

図１２、図１４に示すように、実施の形態２の送電線保護システムでは、伝送路Ａでは、端子２から端子１へのデータの遅延時間は“６”であるが、伝送路Ｂでは、同データが遅延時間２で端子２から端子１へ到着する。したがって、端子１としては、端子２、３からの情報がそれぞれ遅延時間２で到着し、図１０で示す例と比較し、高速な動作が可能となる。

実施の形態２について再び図を参照して総括する。ｍを３以上の自然数とすると、送電線保護システムは、送電線の保護区間の第１端〜第ｍ端にそれぞれ対応して設けられた第１〜第ｍの遮断器を遮断するためのトリップ信号を出力する第１〜第ｍの電流差動保護継電装置を備える。

ｍは３以上の自然数であれば３より多くてもよい。ｍ＝３の場合が図７および図１２に示される。この場合、送電線保護システムは、送電線の保護区間の第１端〜第３端にそれぞれ対応して設けられた第１〜第３の遮断器を遮断するためのトリップ信号を出力する第１〜第３の電流差動保護継電装置１−０，２−０，３−０を備える。

電流差動保護継電装置１−０，２−０，３−０の各々は、図１の電流差動保護継電装置１−０に示したように、送電線の対応する端部での計測データを冗長に送受信する第１の伝送部１−７Ａおよび第２の伝送部１−７Ｂと、自端での計測データと第１の伝送部１−７Ａおよび第２の伝送部１−７Ｂで受信された他端での計測データとを用いてトリップ信号を生成するための演算を行なう演算処理部１−１０とを含む。第１〜第３の電流差動保護継電装置の各第１の伝送部１−７Ａは、第１の通信網Ａ−１、Ａ−２，Ａ−３を経由して送受信を行ない、第１〜第３の電流差動保護継電装置の各第２の伝送部１−７Ｂは、第２の通信網Ｂ−１、Ｂ−２，Ｂ−３を経由して送受信を行ない、第１の電流差動保護継電装置の演算処理部１−１０は、第２〜第３端の各々のデータについて、第１の伝送部１−７Ａから第１の通信網Ａ−１を経由した受信と、第２の伝送部１−７Ｂから第２の通信網Ｂ−１を経由した受信とを行ない、成功した受信によって得た他端での計測データを用いて演算を行なう。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，２ 電気所、１−２，２−２ 遮断器、１−３，２−３ 電流変換器、１−０，２−０，３−０ 電流差動保護継電装置、１−５，２−５ 入力部、１−７Ａ，１−７Ｂ，２−７Ａ，２−７Ｂ 伝送部、１−１０，２−１０ 演算処理部、１−１２，２−１２ 処理部、１−１３，２−１３ 電流差動演算部、１−１４，２−１４ シーケンス演算部、１−１５，２−１５ 出力部、６Ａ，６Ｂ，Ａ−１〜Ａ−３，Ｂ−１〜Ｂ−３ 伝送路、ＴＬ 送電線。

Claims (7)

1. 送電線の保護区間の複数の端部のいずれかに配置され、前記複数の端部の電流値を互いに伝送し合う電流差動保護継電装置であって、
   第１伝送路から第１データを受信する第１伝送部と、
   前記第１伝送路とは異なる第２伝送路から前記第１データと同じ情報を含む第２データを受信する第２伝送部と、
   前記第１伝送部および前記第２伝送部からデータを受信することが可能に構成され、前記第１データおよび前記第２データのうちの先着のデータと自端の電流値とを使用した電流差動演算を行なう演算処理部とを備え、
   前記第１データおよび前記第２データは、前記自端の電流値と同時刻に測定された他端の電流値をともに含む、電流差動保護継電装置。
2. 前記第１伝送部および前記第２伝送部は、各々が随時伝送遅延時間が変化し得る規格で通信を行ない、
   前記演算処理部は、現時点で受信した先着データと、過去に受信したデータとから計測データを抽出した計測データ列を使用する演算を実行する、請求項１に記載の電流差動保護継電装置。
3. 前記保護区間の前記複数の端部は、３以上であり、
   前記演算処理部は、２以上の他端の電流値を前記第１伝送路を経由して前記第１伝送部で取得することを試み、並行して２以上の他端の電流値を前記第２伝送路を経由して前記第２伝送部で取得することを試み、
   受信に成功した前記第１伝送路を経由したデータと前記第２伝送路を経由したデータから、前記２以上の他端の電流値がすべて揃った場合には、前記電流差動演算を行なう、請求項１または２に記載の電流差動保護継電装置。
4. 送電線の保護区間の第１端に設けられた第１遮断器を遮断するための第１トリップ信号を出力する第１電流差動保護継電装置と、
   前記送電線の第２端に設けられた第２遮断器を遮断するための第２トリップ信号を出力する第２電流差動保護継電装置とを備え、
   前記第１電流差動保護継電装置は、
   前記第２電流差動保護継電装置から第１伝送路を用いて前記第２遮断器の付近の前記送電線の状態を計測した計測データと計測時刻を示す時刻データを含む第１データを受信する第１伝送部と、
   前記第２電流差動保護継電装置から前記第１伝送路とは別の第２伝送路を用いて前記第１データと同じ計測データおよび時刻データを含む第２データを受信する第２伝送部と、
   前記第１データおよび前記第２データのいずれか一方を選択し、選択した前記一方に含まれる計測データと同時刻における前記第１遮断器付近の前記送電線の状態を計測した計測データとを用いて前記第１トリップ信号を生成するための演算を行なう演算処理部とを含み、
   前記演算処理部は、前記第１データと前記第２データのうち先着の情報を使用して前記演算を行なう、送電線保護システム。
5. ｎを２以上の自然数とすると、
   前記第１伝送部は、等間隔の計測時刻である第１時刻〜第ｎ時刻に対応する前記第１データを前記第２電流差動保護継電装置から受信し、
   前記第２伝送部は、前記第１時刻〜前記第ｎ時刻に対応する前記第２データを前記第２電流差動保護継電装置から受信し、
   前記演算処理部は、前記第１時刻〜前記第ｎ時刻の各々について前記第１データおよび前記第２データのうち先着の情報から前記計測データを抽出した計測データ列を用いて前記演算を行なう、請求項４に記載の送電線保護システム。
6. 前記第１伝送部および前記第２伝送部は、前記第２電流差動保護継電装置に含まれる第１送信部および第２送信部との間で、各々が随時伝送遅延時間が変化し得る規格で通信を行なう、請求項４または５に記載の送電線保護システム。
7. ｍを３以上の自然数とすると、
   送電線の保護区間の第１端〜第ｍ端にそれぞれ対応して設けられた第１〜第ｍの遮断器を遮断するためのトリップ信号を出力する第１〜第ｍの電流差動保護継電装置を備え、
   前記第１〜第ｍの電流差動保護継電装置の各々は、
   前記送電線の対応する端部での計測データを冗長に送受信する第１、第２の伝送部と、
   自端での計測データと前記第１、第２の伝送部で受信された他端での計測データとを用いてトリップ信号を生成するための演算を行なう演算処理部とを含み、
   第１〜第ｍの電流差動保護継電装置の各前記第１の伝送部は、第１の通信網を経由して送受信を行ない、
   第１〜第ｍの電流差動保護継電装置の各前記第２の伝送部は、第２の通信網を経由して送受信を行ない、
   前記第１の電流差動保護継電装置の前記演算処理部は、前記第２〜第ｍ端の各々のデータについて、前記第１の伝送部から前記第１の通信網を経由した受信と、前記第２の伝送部から前記第２の通信網を経由した受信とを行ない、成功した受信によって得た前記他端での計測データを用いて前記演算を行なう、送電線保護システム。

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