JP2014217106A - 距離継電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】事故相以外の健全相の短絡距離継電器のオーバーリーチによる不要動作を確実に防止するとともに、三相事故に対する遮断指令の高信頼度化が可能な距離継電装置を少ない演算負荷で実現する。【解決手段】インピーダンス演算部は、短絡距離継電器の設置点での各２相間のインピーダンス値を、電力系統の対応する２相から得られた電圧および電流を用いて算出する。事故検出部３０は、インピーダンス演算部が算出した各２相間のインピーダンス値と予め定められた整定値とを比較し、各２相間のインピーダンス値が短絡距離継電器の保護範囲内であるときに遮断器への遮断指令を出力する。オーバーリーチ判定部５０は、各２相間のインピーダンス値を相互比較し、第１の相のインピーダンス値が第２の相のインピーダンス値の所定倍以上となる場合に、事故検出部３０が出力する第１の相に対する遮断指令を無効とするように構成される。【選択図】図６

Description

この発明は、距離継電装置に関し、特に、距離継電装置におけるオーバーリーチによる不要動作を防止する技術に関する。

距離継電装置は、自端の電圧および電流の入力のみにより事故検出ができることから、保護継電器としての構成が比較的簡単で信頼度が高く、系統保護における主保護継電器および予備保護継電器として広く使用されている。

距離継電装置は、距離継電装置の設定にて導入される送電線の電圧を電流で除することにより事故点までの電気的距離であるインピーダンスを算出する。そして、距離継電装置は、この算出されたインピーダンスが距離継電装置の動作責務となる整定インピーダンス以下であれば遮断指令を出力する。一方、インピーダンスが整定インピーダンスを超えていれば、距離継電装置は、遮断指令の出力を行なわない。

距離継電装置は、保護対象の送電線の短絡事故を検出する短絡距離継電器と、保護対象の送電線の地絡事故を検出する地絡距離継電器とに分けられる。短絡距離継電器は、三相短絡、三相地絡、二相短絡および二相地絡事故時に、ほぼ正確に事故相のインピーダンスを見ることができるが、２相を１組としているので一相地絡事故時は距離測定ができない。一方、地絡距離継電器は、三相短絡、三相地絡および直接接地系の一相地絡事故時に、ほぼ正確に事故相のインピーダンスを見ることができる。

短絡距離継電器の従来例として、たとえば特開２０１０−５７３４１号公報（特許文献１）には、三相交流電力系統により入力される電圧および電流に基づいて事故方向を識別する方向要素、事故点までの電気的距離であるインピーダンスを算出するリアクタンス要素、および第１段要素、第２段要素などの複数の距離要素を有するものが開示される。短絡距離継電器は、距離要素の整定インピーダンスと算出したインピーダンスとを比較し、その比較結果に基づいて事故時の動作判定を行ない、当該動作判定により遮断器への遮断指令を出力するように構成される。

このような短絡距離継電器においては、事故相の短絡距離継電器が事故点までのインピーダンスを正確に求めることができるが、事故相以外の健全相の距離継電器では、整定インピーダンスに対して算出するインピーダンスがオーバーリーチあるいはアンダーリーチとなることが知られている。オーバーリーチの代表例としては、二相短絡事故時の進み相オーバーリーチがある。事故相に対して進み相となる健全相にてオーバーリーチが起きたことによって、健全相の距離継電器が動作領域と見てしまい、正しくは不動作となるべきであるにもかかわらず、不要動作をしてしまう。

オーバーリーチ対策として、特許文献１には、方向要素のうち動作した相のインピーダンスを求める第１の手段と、上記第１の手段で求めたインピーダンスが最小である相を、事故相として選択する第２の手段とを備える短絡距離継電器が開示されている。短絡距離継電器は、上記第２の手段で選択した相のインピーダンスが、距離要素の整定インピーダンス以内であるときに、距離要素が遮断器への遮断指令を出力するように構成される。

特開２０１０−５７３４１号公報 特開２００８−２７１６５３号公報 特開平３−５２５１４号公報 国際公開第２０１０／０２３９５６号

特許文献１では、オーバーリーチ対策として、第１の手段にて得られた各２相間のインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａのうち、その値が最小である相を事故相として選択する。これにより、二相短絡事故時の進み相によるオーバーリーチを防止する。その一方で、最小値を示す相だけが選択されるため、三相事故（三相短絡事故または三相地絡事故）であっても、二相短絡事故と判断されるため、三相分の遮断指令が並列して出力されないという問題がある。また、距離継電装置の動作相表示は、遮断指令の出力された相を表示することが一般的であるところ、三相事故であるにもかかわらず、最小インピーダンスと判定された１相の事故として表示されるため、事故相の特定ができず、事故相の誤判断を引き起こす可能性がある。

そのため、特許文献１では、三相事故を判定するための専用の三相事故判定回路を設けることにより、三相事故に対する遮断指令の信頼度および事故相表示の正確度を向上させている。その一方で、専用の三相事故判定回路が必要となるために距離継電装置を構成するプロセッサの演算負荷が大きくなる。このため、距離継電装置の高コスト化や、距離継電装置の制御応答性の低下が懸念される。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、事故相以外の健全相の短絡距離継電器のオーバーリーチによる不要動作を確実に防止するとともに、三相事故に対する遮断指令の高信頼度化が可能な距離継電装置を、少ない演算負荷で実現することである。

この発明に係る距離継電装置は、電力系統のインピーダンス値に応じて当該電力系統の短絡事故を検出する短絡距離継電器を備える。距離継電装置は、短絡距離継電器の設置点での各２相間のインピーダンス値を、電力系統の対応する２相から得られた電圧および電流を用いて算出するためのインピーダンス演算手段と、上記インピーダンス演算手段が算出した各２相間のインピーダンス値と予め定められた整定値とを比較し、各２相間のインピーダンス値が短絡距離継電器の保護範囲内であるときに遮断器への遮断指令を出力するための事故検出手段と、各２相間のインピーダンス値を相互比較し、第１の相のインピーダンス値が第２の相のインピーダンス値の所定倍以上となる場合に、事故検出手段が出力する第１の相に対する遮断指令を無効とするように構成されたオーバーリーチ判定手段とを備える。

この発明によれば、事故相以外の健全相の短絡距離継電器のオーバーリーチによる不要動作を確実に防止するとともに、三相事故に対する遮断指令の高信頼度化が可能な距離継電装置を、少ない演算負荷で実現することができる。

距離継電装置による送電線保護を説明する図である。 複数の基本特性要素を組み合わせた標準的な距離継電器の特性を示す図である。 二相短絡事故が発生したときに各相の短絡距離継電器の見るインピーダンスを示したベクトル図である。 二相短絡事故時におけるオーバーリーチを説明する図である。 実施の形態１による距離継電装置の制御構造を示すブロック図である。 図５における事故検出部およびオーバーリーチ判定部の構成をさらに詳細に説明する機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１による距離継電装置のオーバーリーチ対策処理に係るフローチャートである。 この発明の実施の形態２による距離継電装置の制御構造を示すブロック図である。 図８における三相事故判定部の構成をさらに詳細に説明する機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２による距離継電装置における三相事故判定部の処理を説明するフローチャートである。 この発明の実施の形態３による距離継電装置のオーバーリーチ対策処理に係るフローチャートである。

以下、実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。

実施の形態１．
（距離継電装置の構成）
最初に、距離継電装置の基本的構成を説明する。図１は、距離継電装置による送電線保護を説明する図である。

図１に示す電力系統において、送電線Ｌは、一方端が電源Ｐに接続され、他方端が変電所Ａを経由して図示しない受電設備に接続される。変電所Ａには距離継電装置１０が設けられている。距離継電装置１０は、送電線Ｌに設けられた変成器１２および変流器１４に接続される。

距離継電装置１０は、変成器１２の二次電圧に基づいて設置点Ａでの送電線Ｌの電圧Ｖを検知する。また、距離継電装置１０は、変流器１４の二次電流に基づいて送電線Ｌの電流Ｉを検知する。距離継電装置１０は、送電線Ｌ上の点Ｆで事故が発生したとき、設置点の電圧Ｖを電流Ｉで除することにより事故点Ｆまでの電気的距離であるインピーダンスＺを算出する。そして、距離継電装置１０は、この算出されたインピーダンスＺが距離継電装置１０の動作責務となる整定インピーダンス以下であれば遮断指令を出力する。一方、インピーダンスＺが整定インピーダンス値を超えていれば、距離継電装置１０は、遮断指令の出力を行なわない。

距離継電装置１０は、一般的に、事故点Ｆまでの電気的な距離を測定する測距特性をもつリアクタンス要素や、事故点Ｆの方向を判定する方向特性をもつモー要素などの複数の基本特性要素を組み合わせて実現される。図２に、複数の基本特性要素を組み合わせた標準的な距離継電器の特性を示す。なお、距離継電器の特性を表わすには、図２に示すＲ−Ｘ図表を使用する。Ｒ−Ｘ図表は、インピーダンスＺを極座標ベクトルとして示したものである。

図２（ａ）は、方向検出としてモー要素Ｍを使用する場合の距離継電器の構成例である。モー要素Ｍは、方向特性と測距特性とをあわせもつもので、距離３段要素として使用される。保護区間が短い１，２段領域は、事故点抵抗の検出目標Ｒｓを確保するため、モー要素Ｍとリアクタンス要素Ｘとを組み合わせて保護する。一方、保護区間が長い３段領域をカバーするモー要素Ｍの場合は、動作範囲が広くなり、潮流で動作する可能性があるため、オーム要素Ｒと組み合わせて保護する。

図２（ｂ）は、方向検出として方向要素Ｄを使用する場合の距離継電器の構成例である。距離３段としてリアクタンス要素Ｘ、オーム要素Ｒおよび方向要素Ｄの組み合わせで構成する以外は、モー要素Ｍを使用した場合と同様であるが、３段領域まで事故点抵抗の検出性能を高くできる。

図１に示した距離継電装置１０においては、設置点である変電所Ａから受電端までの例えば８０％までを保護範囲として整定する。距離継電装置１０は、保護範囲の一端側に短絡距離継電器を相毎に配置して保護範囲内での事故検出を行なう。この保護範囲の境界付近の点Ｆで事故が発生した場合、各相の短絡距離継電器の見るインピーダンスＺは、例えば図３に示すようになる。

図３は、図１の点Ｆで二相短絡事故が発生したときに各相の短絡距離継電器の見るインピーダンスを示したベクトル図である。図３の横軸Ｒは抵抗成分を示し、縦軸Ｘはリアクタンス成分を示す。また、縦軸Ｘの原点から正方向の所定範囲を示すＺｓは、リアクタンス要素Ｘの整定値である。

図３を参照して、点Ｆでｂｃ相の２相で短絡事故が発生した場合を想定する。Ｚｂｃは、事故相短絡距離継電器であるｂｃ相短絡距離継電器が事故点Ｆを見るインピーダンスであり、図１に示す前方インピーダンスＺｆに相当する。また、Ｚｂは、ｂｃ相短絡距離継電器が電源Ｐを見るインピーダンスであり、図１に示す後方インピーダンスＺｂに相当する。Ｚａｂは、健全相短絡距離継電器であるａｂ相短絡距離継電器が事故点Ｆを見るインピーダンスである。Ｚｃａは、健全相短絡距離継電器であるｃａ相短絡距離継電器が事故点Ｆを見るインピーダンスである。

事故相短絡距離継電器であるｂｃ相短絡距離継電器は、事故点Ｆまでの正しいインピーダンスＺｂｃ＝Ｚｆを測距するが、健全相短絡距離継電器であるａｂ相短絡距離継電器およびｃａ相短絡距離継電器は測距に誤差を含んでいる。すなわち、ａｂ相短絡距離継電器は、事故点Ｆまでのリアクタンス成分を整定値Ｚｓより小さく測距するので、リアクタンス要素のオーバーリーチが生じる。逆に、ｃａ相短絡距離継電器は、事故点Ｆまでのリアクタンス成分を整定値Ｚｓより大きく測距するので、リアクタンス要素のアンダーリーチが生じる。なお、これらの測距誤差は、事故点抵抗や負荷電流の影響を受けてさらに大きくなる。

このように、事故相（例えばｂｃ相二相短絡事故時のｂｃ相）に対応する短絡距離継電器は、事故点までの正しいインピーダンスを測距するので何ら問題はないが、事故相に関連した相（例えばｂｃ相二相短絡事故時のａｂ相、ｃａ相）に対応する短絡距離継電器では、事故点までのインピーダンスを正しいインピーダンス角以外のところに見るので、オーバーリーチあるいはアンダーリーチとなる。アンダーリーチは、事故相の短絡距離継電器が正確に測距してカバーするので何ら問題ではない。一方、オーバーリーチは不要動作となり好ましくない。図４を用いて、二相短絡事故時におけるオーバーリーチについてさらに説明する。

図４（ａ）は、図１に示す点Ｆでｂｃ相二相短絡事故が発生した場合に変電所Ａに設置された各相短絡距離継電器の見るインピーダンスを示している。事故相短絡距離継電器であるｂｃ相短絡距離継電器が事故点Ｆを見るインピーダンスＺｂｃが第１段要素Ｘ１の動作範囲に入ったとき、進み相であるａｂ相短絡距離継電器が事故点Ｆを見るインピーダンスＺａｂにおいてオーバーリーチが起きることによって、インピーダンスＺａｂも第１段要素Ｘ１の動作範囲に入ってしまう場合がある。このような場合、健全相であるａｂ相は正しくは遮断指令を出力しない不動作でなくてはならないにもかかわらず、不要動作をしてしまう。

あるいは図４（ｂ）に示すように、ｂｃ相短絡距離継電器が見るインピーダンスＺｂｃが第２段要素Ｘ２の動作範囲に入ったときに、オーバーリーチが起こることによって、進み相であるａｂ相短絡距離継電器が見るインピーダンスＺａｂが第１段要素Ｘ１の動作範囲に入ってしまう場合が起こり得る。この場合、本来は、第２段要素Ｘ２が限時遮断と判断すべきところ、第１段要素Ｘ１が瞬時遮断と判定してしまう。その結果、健全相であるａｂ相は不要動作をしてしまう。第１段要素の動作出力は遮断器の瞬時遮断となるため、不要動作を防ぐことが極めて重要である。

すなわち、距離継電装置は、算出されるインピーダンスＺが整定値として定められる保護範囲の外にある場合には遮断指令を出力しない不動作となることが必要である。しかしながら、距離継電装置の事故検出原理から、事故相以外の距離継電器、つまり、健全相の距離継電器が、本来、保護範囲の外で発生した事故に対して不動作であるべきところ、保護範囲内にインピーダンスが誤って算出されてしまうオーバーリーチが起きたことで遮断指令を出力する虞がある。

そこで、実施の形態１による距離継電装置では、事故相以外の健全相の短絡距離継電器のオーバーリーチを判定し、この健全相の距離継電器をロックすることによって遮断指令を出力できなくする。以下に、図面を参照して、実施の形態１による距離継電装置におけるオーバーリーチ対策について説明する。

（オーバーリーチ対策）
図５は、実施の形態１による距離継電装置１０の制御構造を示すブロック図である。なお、図５に示した各機能ブロックについては、距離継電装置１０の内部に、当該機能に相当する回路（ハードウェア）を構成してもよいし、予め設定された制御プログラムに従って距離継電装置１０がソフトウェア処理を実行する構成としてもよい。

図５を参照して、距離継電装置１０は、第１インピーダンス演算部２０と、事故検出部３０と、第２インピーダンス演算部４０と、オーバーリーチ判定部５０とを備える。

第１インピーダンス演算部２０は、距離継電装置１０が備える各相短絡距離継電器が見る各２相間のインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａを、電力系統の対応する２相から得られた電圧および電流を用いて演算する。具体的には、第１インピーダンス演算部２０は、送電線Ｌに設けられた変成器１２から電力系統の相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを受け、変流器１４から相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを受ける。第１インピーダンス演算部２０は、これらの相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃおよび相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃから直接演算またはベクトル演算することにより、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａを演算する。

事故検出部３０は、第１インピーダンス演算部２０により算出されたインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａに基づいて、距離継電装置１０の設置点Ａから事故点Ｆまでの距離および方向を判別する。具体的には、事故検出部３０は、ａｂ相インピーダンスＺａｂ、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃおよびｃａ相インピーダンスＺｃａの各々と、距離継電装置１０の保護範囲に定められた整定値Ｚｓとの大小関係を比較する。事故検出部３０は、比較結果に基づいてインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａの各々が整定値Ｚｓ以上であるか否かを判定する。事故検出部３０は、インピーダンスが整定値Ｚｓ以上である場合、距離継電装置１０の保護範囲外の事故であると判断して論理値“０”の信号（遮断指令）を出力する。一方、インピーダンスが整定値Ｚｓより小さい場合、事故検出部３０は、距離継電装置１０の保護範囲内の事故であると判断して論理値“１”の信号（遮断指令）を出力する。

第２インピーダンス演算部４０は、点Ｆで短絡事故が発生した場合に、後述するオーバーリーチ判定部５０での判定動作に用いる各２相間のインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａを演算する。具体的には、第２インピーダンス演算部４０は、電力系統の相電圧Ｖａ，Ｖｂの差分である線間電圧Ｖａｂの実効値を相電流Ｉａ，Ｉｂの差分の実効値で割り算することにより、ａｂ相インピーダンスＺａｂを算出する。同様に、第２インピーダンス演算部４０は、電力系統の相電圧Ｖｂ，Ｖｃの差分である線間電圧Ｖｂｃの実効値を相電流Ｉｂ，Ｉｃの差分の実効値で割り算することにより、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃを算出する。さらに第２インピーダンス演算部４０は、電力系統の相電圧Ｖｃ，Ｖａの差分である線間電圧Ｖｃａの実効値を相電流Ｉｃ，Ｉａの差分の実効値で割り算することにより、ｃａ相インピーダンスＺｃａを算出する。すなわち、第２インピーダンス演算部４０は、式（１）〜（３）によりインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａを演算する。

オーバーリーチ判定部５０は、第２インピーダンス演算部４０により算出されたインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａに基づいて、健全相の短絡距離継電器のオーバーリーチが生じているか否かを判定する。オーバーリーチ判定部５０は、健全相の短絡継電器のオーバーリーチが生じていると判定したときには、健全相の短絡距離継電器をロックすることにより、健全相の遮断指令の出力を無効とする。このようにして、事故相以外の健全相短絡距離継電器のオーバーリーチによる不要動作を防止する。

なお、第１インピーダンス演算部２０は、事故検出部３０が事故点Ｆまでの距離を判別するとともに、事故点Ｆの方向を判別することができるように、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａを直接演算またはベクトル演算により算出する。これに対して、第２インピーダンス演算部４０は、オーバーリーチ判定部５０がａｂ相インピーダンスＺａｂ、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃおよびｃａ相インピーダンスＺｃａ相互間の大小関係を比較できればよいため、相電圧および相電流の実効値からインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａを算出する。このように第２インピーダンス演算部４０の演算負荷を減らして演算時間を短くすることにより、オーバーリーチ判定部５０はオーバーリーチを早急に判定して直ちに健全相の距離継電器をロックすることができる。

図６を参照して、図５における事故検出部３０およびオーバーリーチ判定部５０についてさらに説明する。

図６を参照して、事故検出部３０は、各相の短絡距離継電器の第１段要素４４ＳＸ１として、４４ＳＸ１−ａｂ，４４ＳＸ１−ｂｃ，４４ＳＸ１−ｃａを含む。第１段要素４４ＳＸ１は、リアクタンス要素Ｘ、モー要素Ｍ、方向要素Ｄおよびオーム要素Ｒなどの複数の基本特性要素を組み合わせて構成される。なお、図６では、第１段要素４４ＳＸ１のみを図示したが、実際には第２段要素や第３段要素などの他の要素も実装されている。

第１段要素４４ＳＸ１−ａｂは、ａｂ相短絡距離継電器に対応する。第１段要素４４ＳＸ１−ａｂは、第１インピーダンス演算部２０により演算されたａｂ相インピーダンスＺａｂが保護範囲内に入ったとき、遮断器への遮断指令を論理値“１”に活性化させて出力する。

第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃは、ｂｃ相短絡距離継電器に対応する。第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃは、第１インピーダンス演算部２０により演算されたｂｃ相インピーダンスＺｂｃが保護範囲内に入ったとき、遮断器への遮断指令を論理値“１”に活性化させて出力する。

第１段要素４４ＳＸ１−ｃａは、ｃａ相短絡距離継電器に対応する。第１段要素４４ＳＸ１−ｃａは、第１インピーダンス演算部２０により演算されたｃａ相インピーダンスＺｃａが保護範囲内に入ったとき、遮断器への遮断指令を論理値“１”に活性化させて出力する。第１段要素４４ＳＸ１−ａｂ，４４ＳＸ１−ｂｃ，４４ＳＸ１−ｃａの出力は、３つの２入力論理積回路（ＡＮＤ回路）７４，７５，７６にそれぞれ入力される。

オーバーリーチ判定部５０は、第２インピーダンス演算部４０により算出されたインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａ相互間の大小関係を比較し、比較結果に応じて第１段要素４４ＳＸ１−ａｂ，４４ＳＸ１−ｂｃ，４４ＳＸ１−ｃａの出力（遮断指令）を有効化または無効化する。

図４および図５を用いて、オーバーリーチ判定部５０における判定原理について説明する。図４および図５に示すように、ｂｃ相の２相で短絡事故が発生したとき、事故相短絡距離継電器であるｂｃ相短絡距離継電器が事故点Ｆを見るインピーダンスＺｂｃに対して、進み相であるａｂ相距離継電器が事故点Ｆを見るインピーダンスＺａｂは電源点Ｐから６０°の方向となる。また、遅れ相であるｃａ相距離継電器が事故点Ｆを見るインピーダンスＺｃａも、ｂｃ相距離継電器が事故点Ｆを見るインピーダンスＺｂｃに対して６０°の方向となる。

したがって、ａｂ相短絡距離継電器が事故点Ｆを見るインピーダンスＺａｂとｂｃ相短絡距離継電器が電源Ｐを見るインピーダンス（後方インピーダンス）Ｚｂとの合成ベクトルをベクトルＰＮとすると、ベクトルＰＮの大きさは、ｂｃ相短絡距離継電器が事故点Ｆを見るインピーダンスＺｂｃ（＝前方インピーダンスＺｆ）および後方インピーダンスＺｂの和（＝Ｚｆ＋Ｚｂ）のほぼ２倍となる。よって、ａｂ相インピーダンスＺａｂとｂｃ相インピーダンスＺｂｃとの間には、式（４）に示す関係が成り立つ。

同様にして、ｃａ相短絡距離継電器が事故点Ｆを見るインピーダンスＺｃａとｂｃ相短絡距離継電器が電源Ｐを見るインピーダンス（後方インピーダンス）Ｚｂとの合成ベクトルをベクトルＰＭとすると、ベクトルＰＭの大きさは、ｂｃ相短絡距離継電器が事故点Ｆを見るインピーダンスＺｂｃ（＝前方インピーダンスＺｆ）および後方インピーダンスＺｂの和（＝Ｚｆ＋Ｚｂ）のほぼ２倍となる。よって、ｃａ相インピーダンスＺｃａとｂｃ相インピーダンスＺｂｃとの間には、式（５）に示す関係が成り立つ。

上記式（４），（５）に示したように、進み相および遅れ相の見るインピーダンスＺａｂ，Ｚｃａの大きさは、事故相の見るインピーダンスＺｂｃの大きさの２倍以上となる。換言すれば、上記式（４）が成立する場合、すなわちａｂ相インピーダンスＺａｂが他相のインピーダンスＺｂｃ（またはＺｃａ）の２倍以上となる場合には、ａｂ相は事故相ではないと判断できる。同様に、上記式（５）が成立する場合、すなわちｃａ相インピーダンスＺｃａが他相のインピーダンスＺｂｃ（またはＺａｂ）の２倍以上となる場合には、ｃａ相が事故相ではないと判断できる。

そこで、オーバーリーチ判定部５０は、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａの各々について、他相のインピーダンスの２倍以上であるか否かを判定する。そして、インピーダンスが他相のインピーダンスの２倍以上であると判定された場合、オーバーリーチ判定部５０は、対応する第１段要素４４ＳＸ１の出力を無効化する。

図６に戻って、オーバーリーチ判定部５０は、ａｂ相短絡距離継電器におけるオーバーリーチを判定するための手段として、比較回路５１，５２と、２入力論理和回路（ＯＲ回路）５７とを有する。比較回路５１，５２は、ａｂ相インピーダンスＺａｂと他相のインピーダンスＺｂｃ，Ｚｃａを２倍した値とを比較する。具体的には、比較回路５１は、ａｂ相インピーダンスＺａｂとｂｃ相インピーダンスＺｂｃを２倍した値（＝２×Ｚｂｃ）とを比較し、上記の式（４）の関係が成立した場合に論理値“１”の信号を出力する。比較回路５２は、ａｂ相インピーダンスＺａｂとｃａ相インピーダンスＺｃａを２倍した値（＝２×Ｚｃａ）とを比較し、下記の式（６）の関係が成立した場合に論理値“１”の信号を出力する。

２入力論理和回路５７は、比較回路５１，５２の出力の論理和を出力する。２入力論理和回路５７の出力は、インバータ７１によって論理レベルが反転されて２入力論理積回路７４に入力される。ａｂ相インピーダンスＺａｂがｂｃ相インピーダンスＺｂｃの２倍以上のとき、またはａｂ相インピーダンスＺａｂがｃａ相インピーダンスＺｃａの２倍以上のとき、２入力論理和回路５７からは論理値“１”の信号が出力される。これにより、２入力論理積回路７４には、インバータ７１を介して論理値“０”の信号が入力される。

オーバーリーチ判定部５０は、ｂｃ相短絡距離継電器におけるオーバーリーチを判定するための手段として、比較回路５３，５４と、２入力論理和回路（ＯＲ回路）５８とを有する。比較回路５３，５４は、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃと他相のインピーダンスＺａｂ，Ｚｃａを２倍した値とを比較する。具体的には、比較回路５３は、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃとａｂ相インピーダンスＺａｂを２倍した値（＝２×Ｚａｂ）とを比較し、下記の式（７）の関係が成立した場合に論理値“１”の信号を出力する。

比較回路５４は、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃとｃａ相インピーダンスＺｃａを２倍した値（＝２×Ｚｃａ）とを比較し、下記の式（８）の関係が成立した場合に論理値“１”の信号を出力する。

２入力論理和回路５８は、比較回路５３，５４の出力の論理和を出力する。２入力論理和回路５８の出力は、インバータ７２によって論理レベルが反転されて２入力論理積回路７５に入力される。ｂｃ相インピーダンスＺｂｃがａｂ相インピーダンスＺａｂの２倍以上のとき、またはｂｃ相インピーダンスＺｂｃがｃａ相インピーダンスＺｃａの２倍以上のとき、２入力論理和回路５８からは論理値“１”の信号が出力される。これにより、２入力論理積回路７５には、インバータ７２を介して論理値“０”の信号が入力される。

オーバーリーチ判定部５０は、ｃａ相短絡距離継電器におけるオーバーリーチを判定するための手段として、比較回路５５，５６と、２入力論理和回路（ＯＲ回路）５９とを有する。比較回路５５，５６は、ｃａ相インピーダンスＺｃａと他相のインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃを２倍した値とを比較する。具体的には、比較回路５５は、ｃａ相インピーダンスＺｃａとｂｃ相インピーダンスＺｂｃを２倍した値（＝２×Ｚｂｃ）とを比較し、上記の式（５）の関係が成立した場合に論理値“１”の信号を出力する。

比較回路５６は、ｃａ相インピーダンスＺｃａとａｂ相インピーダンスＺａｂを２倍した値（＝２×Ｚａｂ）とを比較し、下記の式（９）の関係が成立した場合に論理値“１”の信号を出力する。

２入力論理和回路５９は、比較回路５５，５６の出力の論理和を出力する。２入力論理和回路５９の出力は、インバータ７３によって論理レベルが反転されて２入力論理積回路７６に入力される。ｃａ相インピーダンスＺｃａがａｂ相インピーダンスＺａｂの２倍以上のとき、またはｃａ相インピーダンスＺｃａがｂｃ相インピーダンスＺｂｃの２倍以上のとき、２入力論理和回路５９からは論理値“１”の信号が出力される。これにより、２入力論理積回路７６には、インバータ７３を介して論理値“０”の信号が入力される。

２入力論理積回路７４は、第１段要素４４ＳＸ１−ａｂの出力と、論理レベルをインバータ７１で反転させた２入力論理和回路５７の出力との論理積を出力する。２入力論理和回路５７の出力が論理値“１”のとき、すなわち、ａｂ相インピーダンスＺａｂが他相のインピーダンスＺｂｃまたはＺｃａの２倍以上となるとき、第１段要素４４ＳＸ１−ａｂの出力の論理レベルにかかわらず、２入力論理積回路７４の出力は、論理値“０”に固定される。これにより、第１段要素４４ＳＸ１−ａｂの出力は無効化される。

このようにして、ａｂ相インピーダンスＺａｂが他相のインピーダンスＺｂｃ，Ｚｃａの２倍以上となるとき、すなわち、ａｂ相が事故相でないとき、第１段要素４４ＳＸ１−ａｂから出力される遮断指令は無効化される。よって、ａｂ相におけるオーバーリーチを防止できる。

第１段要素４４ＳＸ１−ａｂと同様の方法によって、第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃ，４４ＳＸ１−ｃａから出力される遮断指令も、２入力論理和回路５８，５９の出力によってそれぞれ無効化される。

具体的には、２入力論理積回路７５は、第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃの出力と、論理レベルをインバータ７２で反転させた２入力論理和回路５８の出力との論理積を出力する。２入力論理和回路５８の出力が論理値“１”のとき、すなわち、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃが他相のインピーダンスＺａｂまたはＺｃａの２倍以上となるとき、第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃの出力の論理レベルにかかわらず、２入力論理積回路７５の出力は、論理値“０”に固定される。このようにしてｂｃ相が事故相でないとき、第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃの出力は無効化されるため、ｂｃ相におけるオーバーリーチを防止できる。

２入力論理積回路７６は、第１段要素４４ＳＸ１−ｃａの出力と、論理レベルをインバータ７３で反転させた２入力論理和回路５９の出力との論理積を出力する。２入力論理和回路５９の出力が論理値“１”のとき、すなわち、ｃａ相インピーダンスＺｃａが他相のインピーダンスＺａｂまたはＺｂｃの２倍以上となるとき、第１段要素４４ＳＸ１−ｃａの出力の論理レベルにかかわらず、２入力論理積回路７６の出力は、論理値“０”に固定される。このようにしてｃａ相が事故相でないとき、第１段要素４４ＳＸ１−ｃａの出力は無効化されるため、ｃａ相におけるオーバーリーチを防止できる。

３入力論理和回路７７は、２入力論理積回路７４，７５，７６の出力の論理和を、第１段要素４４ＳＸ１による遮断指令として出力する。３入力論理和回路７７からは、２入力論理積回路７４，７５，７６によって有効とされた第１段要素の出力が遮断指令として出力される。

以上のような制御構造によって、本実施の形態１による距離継電装置１０におけるオーバーリーチ対策処理が実現される。これらの処理は、次のような処理フローにまとめることができる。

図７は、この発明の実施の形態１による距離継電装置１０のオーバーリーチ対策処理に係るフローチャートである。なお、図７に示すフローチャートは、距離継電装置１０において予め格納したプログラムを実行することで実現できる。

図７を参照して、点Ｆで二相短絡事故が発生した場合、距離継電装置１０は、最初に、ステップＳ０１により、上記の式（１）〜（３）を用いてａｂ相インピーダンスＺａｂ、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃおよびｃａ相インピーダンスＺｃａを演算する。ステップＳ０１の処理は図５に示した第２インピーダンス演算部４０の機能に対応する。

次に、距離継電装置１０は、ステップＳ０２〜Ｓ１３により、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａ相互間の大小関係を比較し、比較結果に応じて第１段要素４４ＳＸ１−ａｂ，４４ＳＸ１−ｂｃ，４４ＳＸ１−ｃａの出力（遮断指令）を有効化または無効化する。ステップＳ０２〜Ｓ１３の処理は図５に示したオーバーリーチ判定部５０の機能に対応する。

具体的には、距離継電装置１０は、ステップＳ０２により、ａｂ相インピーダンスＺａｂがｃａ相インピーダンスＺｃａの２倍以上であるか否かを判定する。ａｂ相インピーダンスＺａｂがｃａ相インピーダンスＺｃａの２倍以上であると判定された場合（ステップＳ０２においてＹＥＳ）、距離継電装置１０は、ステップＳ０３により、第１段要素４４ＳＸ１−ａｂをロックすることによって第１段要素４４ＳＸ１−ａｂから出力される遮断指令を無効化する。

一方、ａｂ相インピーダンスＺａｂがｃａ相インピーダンスＺｃａの２倍以上でないと判定された場合（ステップＳ０２においてＮＯ）、距離継電装置１０はステップＳ０４により、ａｂ相インピーダンスＺａｂがｂｃ相インピーダンスＺｂｃの２倍以上であるか否かを判定する。ａｂ相インピーダンスＺａｂがｂｃ相インピーダンスＺｂｃの２倍以上であると判定された場合（ステップＳ０４においてＹＥＳ）、距離継電装置１０は、ステップＳ０５により、第１段要素４４ＳＸ１−ａｂをロックすることによって第１段要素４４ＳＸ１−ａｂから出力される遮断指令を無効化する。

ａｂ相インピーダンスＺａｂがｂｃ相インピーダンスＺｂｃの２倍以上でないと判定された場合、すなわち、ａｂ相インピーダンスＺａｂが他相のインピーダンスＺｃａ，Ｚｂｃの２倍以上でないと判定された場合（ステップＳ０４においてＮＯ）、距離継電装置１０はステップＳ０６に進み、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃがａｂ相インピーダンスＺａｂの２倍以上であるか否かを判定する。ｂｃ相インピーダンスＺｂｃがａｂ相インピーダンスＺａｂの２倍以上であると判定された場合（ステップＳ０６においてＹＥＳ）、距離継電装置１０は、ステップＳ０７により、第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃをロックすることによって第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃから出力される遮断指令を無効化する。

一方、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃがａｂ相インピーダンスＺａｂの２倍以上でないと判定された場合（ステップＳ０６においてＮＯ）、距離継電装置１０はステップＳ０８により、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃがｃａ相インピーダンスＺｃａの２倍以上であるか否かを判定する。ｂｃ相インピーダンスＺｂｃがｃａ相インピーダンスＺｃａの２倍以上であると判定された場合（ステップＳ０８においてＹＥＳ）、距離継電装置１０は、ステップＳ０９により、第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃをロックすることによって第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃから出力される遮断指令を無効化する。

ｂｃ相インピーダンスＺｂｃがｃａ相インピーダンスＺｃａの２倍以上でないと判定された場合、すなわち、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃが他相のインピーダンスＺａｂ，Ｚｃａの２倍以上でないと判定された場合（ステップＳ０８においてＮＯ）、距離継電装置１０はステップＳ１０に進み、ｃａ相インピーダンスＺｃａがａｂ相インピーダンスＺａｂの２倍以上であるか否かを判定する。ｃａ相インピーダンスＺｃａがａｂ相インピーダンスＺａｂの２倍以上であると判定された場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、距離継電装置１０は、ステップＳ１１により、第１段要素４４ＳＸ１−ｃａをロックすることによって第１段要素４４ＳＸ１−ｃａから出力される遮断指令を無効化する。

一方、ｃａ相インピーダンスＺｃａがａｂ相インピーダンスＺａｂの２倍以上でないと判定された場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、距離継電装置１０はステップＳ１２により、ｃａ相インピーダンスＺｃａがｂｃ相インピーダンスＺｂｃの２倍以上であるか否かを判定する。ｃａ相インピーダンスＺｃａがｂｃ相インピーダンスＺｂｃの２倍以上であると判定された場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、距離継電装置１０は、ステップＳ１３により、第１段要素４４ＳＸ１−ｃａをロックすることによって第１段要素４４ＳＸ１−ｃａから出力される遮断指令を無効化する。

これに対して、ｃａ相インピーダンスＺｃａがｂｃ相インピーダンスＺｂｃの２倍以上でないと判定された場合（ステップＳ１２においてＮＯ）、距離継電装置１０はステップＳ１４により、有効とされている第１段要素４４ＳＸ１の出力を遮断指令として遮断器へ出力する。

（作用効果）
このように、本実施の形態１による距離継電装置によれば、各２相間のインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａを相互比較し、インピーダンスが他相のインピーダンスの２倍以上となる場合には、当該インピーダンスに対応する相を事故相でないと判断して当該相の短絡距離継電器をロックすることにより、遮断指令の出力を無効化する。これにより、事故相以外の健全相の短絡距離継電器のオーバーリーチによる不要動作を防止することができる。

また、本実施の形態１による距離継電装置は、以下に述べるように、従来の距離継電装置にはない作用効果を奏する。

従来の距離継電装置は、オーバーリーチ対策として、各２相間のインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａのうち、その値が最小である相を事故相として選択する構成を採用している。これにより、二相短絡事故時の進み相によるオーバーリーチを防止する。しかしながら、最小値を示す相だけが選択されるため、三相事故（三相短絡事故または三相地絡事故）であっても、二相短絡事故と判断される。その結果、ａｂ相、ｂｃ相、ｃａ相の３相分の遮断指令を並列して出力すべき事故に対して、１相分の遮断指令しか出力されなくなる。

また、距離継電装置の動作相表示は、遮断指令の出力された相を表示することが一般的であるところ、三相事故であるにもかかわらず、最小インピーダンスと判定された１相の事故として表示されるため、事故相の特定ができず、事故相の誤判断を引き起こす可能性がある。

そのため、従来の距離継電装置においては、三相事故を判定するための専用の三相事故判定回路を設けることにより、二相短絡事故と三相短絡事故とを別々に表示することを可能としている。この三相事故判定回路は、下記の式（１０）に示すように、各相を加算したインピーダンスＺｓｕｍに係数を掛けて比較を行ない、各２相間のインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａがすべて所定値以下の場合に三相短絡事故であると判定する。

ただし、Ｚｓｕｍ＝｜Ｚａｂ｜＋｜Ｚｂｃ｜＋｜Ｚｃａ｜
このように従来の距離継電装置は、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａのうち、その値が最小である相を事故相として選択するのと並行して、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａのすべてが所定範囲内の大きさであるかを判定することにより、三相事故に対する遮断指令の信頼度および事故相表示の正確度を向上させている。その一方で、専用の三相事故判定回路が必要となるため、距離継電装置を構成するプロセッサの演算負荷が大きくなる。このため、距離継電装置の高コスト化や、距離継電装置の制御応答性の低下が懸念される。

これに対して、本実施の形態１による距離継電装置は、各２相間のインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａを相互比較し、インピーダンス最小相を事故相として選択する構成に代えて、インピーダンスが他相のインピーダンスの２倍以上であるか否かを判定し、インピーダンスが他相のインピーダンスの２倍以上である場合に当該相が健全相であると判定するように構成される。このような構成としたことにより、三相事故が発生した場合、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａはいずれも他相のインピーダンスの２倍以上にはならないため、ａｂ相、ｂｃ相、ｃａ相のいずれも健全相と判定されることがない。したがって、第１段要素４４ＳＸ１−ａｂ，４４ＳＸ１−ｂｃ，４４ＳＸ１−ｃａはいずれもロックされることなく、ａｂ相、ｂｃ相、ｃａ相の３相分の遮断指令を並列して出力することができる。また、距離継電装置の動作相表示においても、遮断指令の出力された３相が表示されるため、事故相の特定を正確に行なうことができる。

さらに、三相事故判定回路の設置が不要となるため、距離継電装置を構成するプロセッサの演算負荷が軽減される。これにより、プロセッサのスペックダウンによる低コスト化を実現できる。また、距離継電装置の制御応答性を向上できる。

実施の形態２．
上述の実施の形態１による距離継電装置１０では、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａの各々と他相のインピーダンスを２倍した値との大小を比較する構成について説明したが、三相事故の発生時には、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａの値が小さくなるため、変成器１２および変流器１４（図１）の誤差や第２インピーダンス演算部４０における演算誤差などの影響を受けやすくなる。そのため、三相事故発生時のインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａは全く同じ値になる保障はなく、わずかな誤差をオーバーリーチが生じていると誤って判定してしまう可能性がある。その結果、誤って事故相の短絡距離継電器をロックしてしまう虞がある。

そこで、この発明の実施の形態２では、誤差の影響が懸念される場合には、オーバーリーチ判定を行なわないことで、上述した事故相の短絡距離継電器に対する誤ロックを防止する。

この発明の実施の形態２による距離継電装置１０Ａにおいて、事故相を検出する構成および健全相のオーバーリーチを判定する構成は、実施の形態１による距離継電装置１０と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。

図８は、この発明の実施の形態２による距離継電装置１０Ａの制御構造を示すブロック図である。

図８を参照して、距離継電装置１０Ａにおける制御構造は、図５に示す距離継電装置１０の制御構造において、三相事故判定部６０をさらに備えたものである。

三相事故判定部６０は、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａの各々と閾値Ｚｔｈとを比較する。インピーダンスＺａ，Ｚｂｃ，Ｚｃａのいずれもが閾値Ｚｔｈ以下となる場合、三相事故判定部６０は、三相事故が発生したと判定してオーバーリーチ判定部５０におけるオーバーリーチ判定を行なわないこととする。なお、閾値Ｚｔｈは、変成器１２および変流器１４の誤差や第２インピーダンス演算部４０の演算誤差などがインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａに及ぼす影響を考慮して設定される。

図９を参照して、図８における三相事故判定部６０についてさらに説明する。なお、事故検出部５０およびオーバーリーチ判定部５０の構成は、図６と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。

図９を参照して、三相事故判定部６０は、比較回路６１，６２，６３と、３入力論理積回路（ＡＮＤ回路）６４と、インバータ６５とを含む。

比較回路６１は、ａｂ相インピーダンスＺａｂと閾値Ｚｔｈとを比較する。ａｂ相インピーダンスＺａｂが閾値Ｚｔｈ以下となる場合、比較回路６１は論理値“１”の信号を出力する。

比較回路６２は、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃと閾値Ｚｔｈとを比較する。ｂｃ相インピーダンスＺｂｃが閾値Ｚｔｈ以下となる場合、比較回路６２は論理値“１”の信号を出力する。

比較回路６３は、ｃａ相インピーダンスＺｃａと閾値Ｚｔｈとを比較する。ｃａ相インピーダンスＺｃａが閾値Ｚｔｈ以下となる場合、比較回路６３は論理値“１”の信号を出力する。

３入力論理積回路６４は、比較回路６１，６２，６３の出力の論理積を出力する。３入力論理積回路６４の出力は、インバータ６５によって論理レベルが反転されて２入力論理積回路７８，７９，８０に入力される。

２入力論理積回路７８は、２入力論理和回路５７の出力と、論理レベルをインバータ６５で反転させた３入力論理積回路６４の出力との論理積を出力する。３入力論理積回路６４の出力が論理値“１”のとき、すなわち、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａがすべて閾値Ｚｔｈ以下となるとき、２入力論理和回路５７の出力の論理レベルにかかわらず、２入力論理積回路７８の出力は論理値“０”に固定される。これにより、２入力論理積回路７４には、インバータ７１を介して論理値“１”の信号が入力される。

２入力論理積回路７４は、第１段要素４４ＳＸ１−ａｂの出力と、論理レベルが反転された２入力論理積回路７８の出力との論理積を出力する。２入力論理積回路７８の出力が論理値“０”に固定されているとき、すなわち、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａがすべて閾値Ｚｔｈ以下となるとき、２入力論理積回路７４の出力は、第１段要素４４ＳＸ１−ａｂの出力と同じ論理レベルとなる。このようにして、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａがすべて閾値Ｚｔｈ以下となるとき、第１段要素４４ＳＸ１−ａｂの出力は有効化されるため、ａｂ相における誤ロックを防止できる。

２入力論理積回路７９は、２入力論理和回路５８の出力と、論理レベルをインバータ６５で反転させた３入力論理積回路６４の出力との論理積を出力する。３入力論理積回路６４の出力が論理値“１”のとき、すなわち、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａがすべて閾値Ｚｔｈ以下となるとき、２入力論理和回路５８の出力の論理レベルにかかわらず、２入力論理積回路７９の出力は、論理値“０”に固定される。これにより、２入力論理積回路７５には、インバータ７２を介して論理値“１”の信号が入力される。

２入力論理積回路７５は、第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃの出力と、論理レベルが反転された２入力論理積回路７９の出力との論理積を出力する。２入力論理積回路７９の出力が論理値“０”に固定されているとき、すなわち、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａがすべて閾値Ｚｔｈ以下となるとき、２入力論理積回路７５の出力は、第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃの出力と同じ論理レベルとなる。このようにして、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａがすべて閾値Ｚｔｈ以下となるとき、第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃの出力は有効化されるため、ｂｃ相における誤ロックを防止できる。

２入力論理積回路８０は、２入力論理和回路５９の出力と、論理レベルをインバータ６５で反転させた３入力論理積回路６４の出力との論理積を出力する。３入力論理積回路６４の出力が論理値“１”のとき、すなわち、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａがすべて閾値Ｚｔｈ以下となるとき、２入力論理和回路５９の出力の論理レベルにかかわらず、２入力論理積回路８０の出力は、論理値“０”に固定される。これにより、２入力論理積回路７６には、インバータ７３を介して論理値“１”の信号が入力される。

２入力論理積回路７６は、第１段要素４４ＳＸ１−ｃａの出力と、論理レベルが反転された２入力論理積回路８０の出力との論理積を出力する。２入力論理積回路８０の出力が論理値“０”に固定されているとき、すなわち、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａがすべて閾値Ｚｔｈ以下となるとき、２入力論理積回路７６の出力は、第１段要素４４ＳＸ１−ｃａの出力と同じ論理レベルとなる。このようにして、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａがすべて閾値Ｚｔｈ以下となるとき、第１段要素４４ＳＸ１−ｃａの出力は有効化されるため、ｃａ相における誤ロックを防止できる。

図１０は、この発明の実施の形態２による距離継電装置１０Ａにおける三相事故判定部６０の処理を説明するフローチャートである。なお、図１０に示すフローチャートは、距離継電装置１０Ａにおいて予め格納したプログラムを実行することで実現できる。

図１０を参照して、点Ｆで二相短絡事故が発生した場合、距離継電装置１０Ａは、最初に、ステップＳ２１により、上記の式（１）〜（３）を用いてａｂ相インピーダンスＺａｂ、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃおよびｃａ相インピーダンスＺｃａを演算する。ステップＳ１１の処理は図８に示した第２インピーダンス演算部４０の機能に対応する。

次に、距離継電装置１０Ａは、ステップＳ２２〜Ｓ２４により、各２相間のインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａと閾値Ｚｔｈとの大小関係を比較し、比較結果に応じてオーバーリーチ判定処理を行なうか否かを決定する。なお、オーバーリーチ判定処理とは、図７のステップＳ０２〜Ｓ１３の処理に対応し、図９のオーバーリーチ判定部５０の機能に対応する。

具体的には、距離継電装置１０Ａは、ステップＳ２２により、ａｂ相インピーダンスＺａｂが閾値Ｚｔｈ以下であるか否かを判定する。ａｂ相インピーダンスインＺａｂが閾値Ｚｔｈより大きい場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、距離継電装置１０Ａは、ステップＳ２６により、オーバーリーチ判定を実行する。すなわち、距離継電装置１０Ａは、図７に示した処理フローに従って、健全相の短絡距離継電器のオーバーリーチが生じているか否かを判定する。オーバーリーチ判定部５０は、健全相の短絡継電器のオーバーリーチが生じていると判定したときには、健全相の短絡距離継電器をロックすることにより、健全相の遮断指令の出力を無効とする。

これに対して、ａｂ相インピーダンスＺａｂが閾値Ｚｔｈ以下である場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、距離継電装置１０Ａは、ステップＳ２３により、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃが閾値Ｚｔｈ以下であるか否かを判定する。ｂｃ相インピーダンスインＺｂｃが閾値Ｚｔｈより大きい場合（ステップＳ２３においてＮＯ）、距離継電装置１０Ａは、ステップＳ２６により、オーバーリーチ判定を実行する。

一方、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃが閾値Ｚｔｈ以下である場合（ステップＳ２３においてＹＥＳ）、距離継電装置１０Ａは、ステップＳ２４により、ｃａ相インピーダンスＺｃａが閾値Ｚｔｈ以下であるか否かを判定する。ｃａ相インピーダンスインＺｃａが閾値Ｚｔｈより大きい場合（ステップＳ２４においてＮＯ）、距離継電装置１０Ａは、ステップＳ２６により、オーバーリーチ判定を実行する。

これに対して、ｃａ相インピーダンスＺｃａが閾値Ｚｔｈ以下である場合、すなわち、各２相間のインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａがすべて閾値Ｚｔｈ以下である場合（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、距離継電装置１０Ａは、ステップＳ２５により、オーバーリーチ判定を不実行とする。すなわち、距離継電装置１０Ａは、ａｂ相距離継電器、ｂｃ相距離継電器およびｃａ相距離継電器のいずれもロックしないものとする。

（作用効果）
このように、本実施の形態２による距離継電装置によれば、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａがすべて閾値Ｚｔｈ以下である場合には、オーバーリーチ判定を行なわないことにより、変成器１２および変流器１４の誤差および第２インピーダンス演算部５０の演算誤差などの影響を受けて事故相の短絡距離継電器が誤ってロックされるのを防止することができる。

なお、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａのいずれかが閾値Ｚｔｈより大きい場合には、実施の形態１による距離継電装置と同様に、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａを相互比較し、インピーダンスが他相のインピーダンスの２倍以上となる場合に当該相を事故相でないと判断して当該相の短絡距離継電器をロックする。これにより、実施の形態１と同様に、事故相以外の健全相の短絡距離継電器のオーバーリーチによる不要動作を防止できる。

また、実施の形態２による距離継電装置によれば、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａがすべて閾値Ｚｔｈ以下である場合には、オーバーリーチ判定が行なわれないため、距離継電装置を構成するプロセッサの演算負荷をさらに軽減することができる。

なお、実施の形態２による三相事故判定部６０は、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａと閾値Ｚｔｈとの比較に基づいて三相事故を判定する点において、各相を加算したインピーダンスＺｓｕｍに係数を掛けて比較を行なう、従来の距離継電装置における三相事故判定回路とは相違する。三相事故判定回路では、各相を加算したインピーダンスＺｓｕｍに変成器、変流器およびインピーダンス演算部などの誤差が含まれるため、三相事故を正確に判定できない可能性がある。これに対して、実施の形態２による三相事故判定部６０は、各２相間のインピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａとこれらの誤差を考慮して予め設定された閾値Ｚｔｈとを比較するため、より正確に三相事故を判定することができる。

実施の形態３．
上述のこの発明の実施の形態１および２による距離継電装置１０，１０Ａでは、インピーダンスと他相のインピーダンスを２倍した値とを比較する構成について説明したが、他相のインピーダンスに掛ける係数を距離継電装置における測距誤差に応じて可変に設定するようにしてもよい。この発明の実施の形態３では、他相のインピーダンスに掛ける係数を予め定められた範囲内で変化させる構成について説明する。

この発明の実施の形態３による距離継電装置１０Ｂにおいて、事故相を検出する構成および健全相のオーバーリーチを判定する構成は、実施の形態１による距離継電装置１０と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。また、距離継電装置１０Ｂにおける制御構造についても、図６と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。

図１１は、この発明の実施の形態３による距離継電装置１０Ｂのオーバーリーチ対策処理に係るフローチャートである。なお、図１１に示すフローチャートは、距離継電装置において予め格納したプログラムを実行することで実現できる。

図１１を参照して、点Ｆで二相短絡事故が発生した場合、距離継電装置１０Ｂは、最初に、図７と同様のステップＳ０１により、上記の式（１）〜（３）を用いてａｂ相インピーダンスＺａｂ、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃおよびｃａ相インピーダンスＺｃａを演算する。

次に、距離継電装置１０Ｂは、ステップＳ０２１〜Ｓ１３により、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａ相互間の大小関係を比較し、比較結果に応じて第１段要素４４ＳＸ１−ａｂ，４４ＳＸ１−ｂｃ，４４ＳＸ１−ｃａの出力（遮断指令）を有効化または無効化する。ステップＳ０２〜Ｓ１３の処理は図５に示したオーバーリーチ判定部５０の機能に対応する。

具体的には、距離継電装置１０Ｂは、ステップＳ０２１により、ａｂ相インピーダンスＺａｂがｃａ相インピーダンスＺｃａのｋ倍以上であるか否かを判定する。係数ｋは、距離継電装置１０の測距誤差を考慮して所定の範囲（たとえば１．９≦ｋ≦２．１とする）に設定される。ａｂ相インピーダンスＺａｂがｃａ相インピーダンスＺｃａのｋ倍以上であると判定された場合（ステップＳ０２１においてＹＥＳ）、距離継電装置１０Ｂは、図７と同様のステップＳ０３により、第１段要素４４ＳＸ１−ａｂをロックすることによって第１段要素４４ＳＸ１−ａｂから出力される遮断指令を無効化する。

一方、ａｂ相インピーダンスＺａｂがｃａ相インピーダンスＺｃａのｋ倍以上でないと判定された場合（ステップＳ０２１においてＮＯ）、距離継電装置１０ＢはステップＳ０４１により、ａｂ相インピーダンスＺａｂがｂｃ相インピーダンスＺｂｃのｋ倍以上であるか否かを判定する。ａｂ相インピーダンスＺａｂがｂｃ相インピーダンスＺｂｃのｋ倍以上であると判定された場合（ステップＳ０４１においてＹＥＳ）、距離継電装置１０Ｂは、図７と同様のステップＳ０５により、第１段要素４４ＳＸ１−ａｂをロックすることによって第１段要素４４ＳＸ１−ａｂから出力される遮断指令を無効化する。

ａｂ相インピーダンスＺａｂがｂｃ相インピーダンスＺｂｃのｋ倍以上でないと判定された場合、すなわち、ａｂ相インピーダンスＺａｂが他相のインピーダンスＺｃａ，Ｚｂｃのｋ倍以上でないと判定された場合（ステップＳ０４１においてＮＯ）、距離継電装置１０ＢはステップＳ０６１に進み、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃがａｂ相インピーダンスＺａｂのｋ倍以上であるか否かを判定する。ｂｃ相インピーダンスＺｂｃがａｂ相インピーダンスＺａｂのｋ倍以上であると判定された場合（ステップＳ０６１においてＹＥＳ）、距離継電装置１０Ｂは、図７と同様のステップＳ０７により、第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃをロックすることによって第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃから出力される遮断指令を無効化する。

一方、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃがａｂ相インピーダンスＺａｂのｋ倍以上でないと判定された場合（ステップＳ０６１においてＮＯ）、距離継電装置１０ＢはステップＳ０８１により、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃがｃａ相インピーダンスＺｃａのｋ倍以上であるか否かを判定する。ｂｃ相インピーダンスＺｂｃがｃａ相インピーダンスＺｃａのｋ倍以上であると判定された場合（ステップＳ０８１においてＹＥＳ）、距離継電装置１０Ｂは、図７と同様のステップＳ０９により、第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃをロックすることによって第１段要素４４ＳＸ１−ｂｃから出力される遮断指令を無効化する。

ｂｃ相インピーダンスＺｂｃがｃａ相インピーダンスＺｃａのｋ倍以上でないと判定された場合、すなわち、ｂｃ相インピーダンスＺｂｃが他相のインピーダンスＺａｂ，Ｚｃａのｋ倍以上でないと判定された場合（ステップＳ０８１においてＮＯ）、距離継電装置１０ＢはステップＳ１０１に進み、ｃａ相インピーダンスＺｃａがａｂ相インピーダンスＺａｂのｋ倍以上であるか否かを判定する。ｃａ相インピーダンスＺｃａがａｂ相インピーダンスＺａｂのｋ倍以上であると判定された場合（ステップＳ１０１においてＹＥＳ）、距離継電装置１０Ｂは、図７と同様のステップＳ１１により、第１段要素４４ＳＸ１−ｃａをロックすることによって第１段要素４４ＳＸ１−ｃａから出力される遮断指令を無効化する。

一方、ｃａ相インピーダンスＺｃａがａｂ相インピーダンスＺａｂのｋ倍以上でないと判定された場合（ステップＳ１０１においてＮＯ）、距離継電装置１０ＢはステップＳ１２１により、ｃａ相インピーダンスＺｃａがｂｃ相インピーダンスＺｂｃのｋ倍以上であるか否かを判定する。ｃａ相インピーダンスＺｃａがｂｃ相インピーダンスＺｂｃのｋ倍以上であると判定された場合（ステップＳ１２１においてＹＥＳ）、距離継電装置１０Ｂは、図７と同様のステップＳ１３により、第１段要素４４ＳＸ１−ｃａをロックすることによって第１段要素４４ＳＸ１−ｃａから出力される遮断指令を無効化する。

これに対して、ｃａ相インピーダンスＺｃａがｂｃ相インピーダンスＺｂｃのｋ倍以上でないと判定された場合（ステップＳ１２１においてＮＯ）、距離継電装置１０Ｂは図７と同様のステップＳ１４により、有効とされている第１段要素４４ＳＸ１の出力を遮断指令として遮断器へ出力する。

（作用効果）
このように、本実施の形態３による距離継電装置によれば、インピーダンスＺａｂ，Ｚｂｃ，Ｚｃａを相互比較し、インピーダンスが他相のインピーダンスのｋ倍以上となる場合には、当該相を事故相でないと判断して当該相の短絡距離継電器をロックすることにより、遮断指令の出力を無効化する。このように他相のインピーダンスに掛ける係数ｋを距離継電装置の測距誤差に応じて可変に設定する構成としたことにより、オーバーリーチ判定の精度が向上する。これにより、健全相の短絡距離継電器が誤ってロックされないこと、および、事故相の短絡距離継電器が誤ってロックされることを確実に防止できる。

今回開示された実施の形態が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。

１０，１０Ａ，１０Ｂ 距離継電装置、１２ 変成器、１４ 変流器、２０ 第１インピーダンス演算部、３０ 事故検出部、４０ 第２インピーダンス演算部、５０ オーバーリーチ判定部、６０ 三相事故判定部、Ｐ 電源。

Claims (4)

1. 電力系統のインピーダンス値に応じて当該電力系統の短絡事故を検出する短絡距離継電器を備える距離継電装置であって、
   前記短絡距離継電器の設置点での各２相間のインピーダンス値を、前記電力系統の対応する２相から得られた電圧および電流を用いて算出するためのインピーダンス演算手段と、
   前記インピーダンス演算手段が算出した各２相間のインピーダンス値と予め定められた整定値とを比較し、前記各２相間のインピーダンス値が前記短絡距離継電器の保護範囲内であるときに遮断器への遮断指令を出力するための事故検出手段と、
   前記各２相間のインピーダンス値を相互比較し、第１の相のインピーダンス値が第２の相のインピーダンス値の所定倍以上となる場合に、前記事故検出手段が出力する前記第１の２相間に対する前記遮断指令を無効とするように構成されたオーバーリーチ判定手段とを備える、距離継電装置。
2. 前記インピーダンス演算手段が算出した各２相間のインピーダンス値がすべて閾値以下である場合に、前記オーバーリーチ判定手段を不実行とする、請求項１に記載の距離継電装置。
3. 前記オーバーリーチ判定手段は、前記第１の相のインピーダンス値が前記第２の相のインピーダンス値の２倍以上となる場合に、前記事故検出手段が出力する前記第１の相に対する前記遮断指令を無効とする、請求項１または２に記載の距離継電装置。
4. 前記所定倍は、予め定められた範囲内から選択される、請求項１または２に記載の距離継電装置。

Images