JP2015012732A - 地絡保護リレーの誤動作防止装置及び誤動作防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、誤動作防止のためのロック信号の解除の応答性を犠牲にせずに、中性点不安定現象による地絡保護リレーの誤動作を防止することができる地絡保護リレーの誤動作防止装置及び誤動作防止方法を提供する。
【解決手段】地絡保護リレーの誤動作防止装置２５は、零相電圧と零相電流の少なくとも一方を対象電気量とし、対象電気量の基本波成分の強度である第１の強度と、基本波成分を抽出するための第１の周波数特性との間でクロス点を有する第２の周波数特性に基づき抽出した、対象電気量の、基本波と異なる周波数の成分の強度である第２の強度と、を取得する強度取得手段と、第１の強度と第２の強度の大小関係が所定の基準を満たすとき、ロック信号を出力する比較部８と、ロック信号が出力されないとき、遮断信号を遮断器に供給し、ロック信号が出力されるとき、遮断信号の遮断器経への供給を停止するロック部９と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、非接地方式の配電系統の各配電線に設置される地絡保護リレーの誤動作防止装置及び誤動作防止方法に関する。

各配電線には、地絡事故時の配電系統保護のために地絡保護リレーが設置されている。地絡保護リレーは、地絡事故が生じたことを検知すると、遮断器を動作させ、地絡事故の発生した配電線を遮断することにより、地絡事故の生じていない健全な配電線への地絡事故の影響を排除する。

しかし、非接地方式の配電系統（抵抗接地方式の配電系統で中性点接地インピーダンスの高いものも含む）の場合は、地絡事故の発生した配電線が遮断器により遮断された後、地絡事故の発生していない他の健全な配電線に設置された地絡保護リレーが誤動作して健全な配電線を遮断してしまうことがある。

これは、配電線の遮断により、他の健全な配電線において、配電系統の中性点に不安定現象（中性点不安定現象）が発生するためである。この中性点不安定現象とは、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、地絡事故の発生した配電線が遮断された後、零相電圧及び健全な配電線の零相電流が配電系統の基本波の周波数よりも低い周波数でその振幅が時間と共に減少しつつ自由振動する現象である。なお、地絡事故の発生した配電線は遮断されるため、地絡事故が発生した配電線の零相電流は、図１０（ｃ）に示すように、遮断された後は０になる。

中性点不安定現象により、本来は遮断器を動作させるべきではないときに、地絡保護リレーが動作し、その結果遮断器が動作することを防止するために、様々な提案がなされている。なお、以下では、中性点不安定現象により、地絡保護リレーが動作し、その結果、健全な配電線に設置された遮断器が動作することを、地絡保護リレーの誤動作と呼ぶ。

特許文献１には、中性点不安定現象による地絡保護装置の誤動作を防止する誤動作防止回路（誤動作防止装置）が開示されている。この誤動作防止回路は、遮断器の投入時点より所定の期間、地絡検出器の出力信号を抑止（ロック）する。

特許文献２には、次のような方向地絡保護継電装置が開示されている。方向地絡保護継電装置は、非接地配電系統の零相電圧Ｖ_０と配電線の零相電流Ｉ_０との位相比較によって地絡事故の有無を検出する。地絡事故があることを検出すると、地絡事故後の配電系統の零相電圧Ｖ_０の周期が配電系統の基本波の周波数に対応する周期と異なる期間だけ、方向地絡事故検出の出力をロックする。方向地絡事故検出の出力とは、遮断器への遮断信号のことである。

特開２００２−８４６５６号公報 特開２００１−１７７９８３号公報

特許文献１に記載された地絡保護装置の誤動作防止回路（誤動作防止装置）は、遮断器の投入時点より所定の期間、地絡検出器の出力信号をロックする。しかし、中性点不安定現象による零相電圧や零相電流の低周波振動の振幅の減衰時間は、零相電圧検出装置のオープンデルタ結線に接続される制限抵抗と系統の対地静電容量等に依存するため、誤動作防止回路の適用環境を含む条件によって変化する。従って、この条件の違いに対処するためには、例えば地絡検出器の出力信号をロックする所定の期間は十分に大きな値に設定しなければならない。しかし、その場合は、ロック状態を発生させているロック信号をできるだけ早く解除したい（ロック信号解除の応答性）という要請に十分に応えられない。

また、特許文献１の地絡保護装置の誤動作防止回路では、新たなハードウェアとして、制御回路と、制御回路で開閉制御される２つの補助接点とが必要となる。そのため、装置構成が複雑になり装置コストもアップする。

特許文献２に記載された方向地絡保護継電装置では、零相電圧Ｖ_０の周期が基本周波数に対応する周期と異なるかどうかで、方向地絡事故検出器の出力をロックする。そのため、地絡保護リレーが誤動作しない程度に零相電圧Ｖ_０の低周波振動が十分減衰している状態であっても、零相電圧Ｖ_０に対して基本周波数と異なる周期が算出されればロック信号は継続される。すなわち、ロック信号解除の応答性に問題が残る。

本発明は、上記の事情の下になされたもので、簡単な構成で、誤動作防止のためのロック信号の解除の応答性を犠牲にせずに、中性点不安定現象による地絡保護リレーの誤動作を防止することができる誤動作防止装置及び誤動作防止方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る地絡保護リレーの誤動作防止装置は、保護対象の配電系統の零相電圧と零相電流とのそれぞれの基本波成分に基づき、配電線の地絡事故を検知し、前記配電線に設置された遮断器を動作させるための遮断信号を出力する地絡保護リレーが、中性点不安定現象により誤動作することを防止する地絡保護リレーの誤動作防止装置であって、
前記零相電圧と前記零相電流の少なくとも一方を対象電気量としたとき、
前記対象電気量の前記基本波成分の強度である第１の強度と、前記基本波成分を抽出するための第１の周波数特性を示す曲線との間でクロス点を有する曲線で示される第２の周波数特性に基づき抽出された、前記対象電気量の、前記基本波成分の周波数と異なる他の周波数成分の強度である第２の強度と、を取得する強度取得手段と、
前記第１の強度と前記第２の強度とを比較し、両者の大小関係が所定の基準を満たすとき、ロック信号を出力する比較部と、
前記ロック信号が出力されていないときには、前記遮断信号を前記遮断器に供給し、前記ロック信号が出力されているときには、前記遮断信号を前記遮断器に供給することを停止するロック部と、
を備える。

本発明の第２の観点に係る地絡保護リレーの誤動作防止方法は、保護対象の配電系統の零相電圧と零相電流とのそれぞれの基本波成分に基づき、配電線の地絡事故を検知し、前記配電線に設置された遮断器を動作させるための遮断信号を出力する地絡保護リレーが、中性点不安定現象により誤動作することを防止する地絡保護リレーの誤動作防止方法であって、
前記零相電圧と前記零相電流の少なくとも一方を対象電気量としたとき、
前記対象電気量の前記基本波成分の強度である第１の強度と、前記基本波成分を抽出するための第１の周波数特性を示す曲線との間でクロス点を有する曲線で示される第２の周波数特性に基づき抽出された、前記対象電気量の、前記基本波成分の周波数と異なる他の周波数成分の強度である第２の強度と、を取得する強度取得ステップと、
前記第１の強度と前記第２の強度とを比較し、両者の大小関係が所定の基準を満たすとき、ロック信号を出力する比較ステップと、
前記ロック信号が出力されていないときには、前記遮断信号を前記遮断器に供給し、前記ロック信号が出力されているときには、前記遮断信号を前記遮断器に供給することを停止するロックステップと、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る地絡保護リレーの誤動作防止装置及び誤動作防止方法によれば、簡単な構成で、誤動作防止のためのロック信号の解除の応答性を犠牲にせずに、中性点不安定現象による地絡保護リレーの誤動作を防止することができる。

本願発明の実施形態に係る誤動作防止装置を地絡保護リレーに適用したときの構成を示すブロック図である。 図１に示す誤動作防止装置の比較部の詳細構成例を示すブロック図である。 実施形態に係る誤動作防止装置のフィルタ部の周波数特性の例を示す図である。 実施形態に係る誤動作防止装置のフィルタ部の周波数特性の他の例１、２を示す図であり、（ａ）はフィルタ部がローパスフィルタにより構成されているときの他の例１の周波数特性、（ｂ）はフィルタ部がバンドストップフィルタにより構成されているときの他の例２の周波数特性を示す。 実施形態に係る誤動作防止装置のフィルタ部の周波数特性の他の例３、４を示す図であり、（ａ）はフィルタ部がハイパスフィルタにより構成されているときの他の例３の周波数特性、（ｂ）はフィルタ部が基本波の周波数を中心周波数としたバンドパスフィルタにより構成されているときの他の例４の周波数特性を示す。 実施形態に係る誤動作防止装置を他の方式の地絡保護リレーに適用したときの構成例を示すブロック図である。 図６に示す誤動作防止装置の詳細構成例を示すブロック図である。 図６に示す他の方式の地絡保護リレーへの入力情報の詳細を示す説明図である。 実施形態に係る誤動作防止装置の変形例の構成を示すブロック図である。 零相電圧及び健全な配電線の零相電流が低周波で自由振動する中性点不安定現象を説明するための図であり、（ａ）は零相電圧の時間変化、（ｂ）は健全配電線の零相電流の時間変化、（ｃ）は地絡配電線の零相電流の時間変化を示す。

（実施形態）
以下では、地絡保護リレーの誤動作防止装置を単に誤動作防止装置と呼ぶ。本願発明の実施形態に係る誤動作防止装置の構成を図１と図２に示す。図２は図１の一部を詳細に示した図である。

図１には変圧器１００の二次側の母線２００と、母線２００に接続された配電線２１０、２２０等が示されている。配電線２１０、２２０にはそれぞれ母線との間に遮断器３００、３１０が配置されるとともに、それぞれ地絡保護リレー装置１０、１１が設置されている。

地絡保護リレー装置１０は、地絡保護リレー２０とその誤動作防止装置２５とを備えている。地絡保護リレー装置１１も同様の構成を有する。地絡保護リレー２０には、母線２００の零相電圧Ｖ_０と、配電線２１０の零相電流Ｉ_０のそれぞれの計測信号が入力される。零相電圧Ｖ_０の計測には、ＥＶＴ（接地形計器用変圧器：Earthed Voltage Transformer）４００、零相電流Ｉ_０の計測には、ＺＣＴ（零相変流器：Zero-Phase-Sequence Current Transformer）５００が使用される。地絡保護リレー装置１１の場合は、零相電圧Ｖ_０は地絡保護リレー装置１０の場合と同じくＥＶＴ４００による計測信号が入力されるが、零相電流Ｉ_０については配電線２２０の零相電流Ｉ_０をＺＣＴ５１０で計測した計測信号が入力される。それ以外は同一の構成を有する。このため、以下の説明では地絡保護リレー装置１０を構成する地絡保護リレー２０とその誤動作防止装置２５の構成について、いずれもディジタル方式である場合を例に説明する。なお、以下の説明では零相電圧及び零相電流という用語は特に断らない限りそれぞれについての計測信号をも意味するものとする。

地絡保護リレー２０は、アナログフィルタ部３と、ＡＤ（Analogue to Digital）変換部４と、フィルタ部５と、地絡判定部６と、を備える。

アナログフィルタ部３は、電流信号入力用のアナログフィルタ（ＡＦ）３１と電圧信号入力用のアナログフィルタ（ＡＦ）３２とを備える。いずれも専用のアナログ回路で構成され、入力信号から、所定の基準周波数よりも高い成分をカットして出力する。従って、例えばローパスフィルタが使用される。アナログフィルタ３１にはＺＣＴ５００で計測された配電線２１０の零相電流Ｉ_０が入力され、アナログフィルタ３２にはＥＶＴ４００で計測された母線２００の零相電圧Ｖ_０が入力される。

アナログフィルタ部３は、フィルタ部５でディジタルフィルタ処理を行う際に生じる折り返し誤差（エイリアシング誤差）を避けるための構成である。なお、アナログフィルタ３１とアナログフィルタ３２との少なくともいずれか一方の前段に、入力信号を処理しやすい振幅値に変換するための入力変換器（補助変流器及び／又は補助変圧器)を備えてもよい。

ＡＤ変換部４は、ＡＤＣ（Analogue to Digital Converter）４１と４２を備える。ＡＤＣ４１は、アナログフィルタ３１のアナログ出力を所定の間隔でサンプリングしてディジタルデータに変換し、ＡＤＣ４２は、アナログフィルタ３２のアナログ出力を所定の間隔でサンプリングしてディジタルデータに変換する。なお、ＡＤ変換部４は、１台のＡＤＣと前置されたマルチプレクサとで構成されてもよい。

フィルタ部５は、ディジタルフィルタ（ＤＦ）５１と５２を備える。ディジタルフィルタ５１と５２は、図３に例示するように、零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０の基本波の周波数にピークを有する周波数特性Ａを有する。日本の場合、基本波の周波数は５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。このため、ディジタルフィルタ５１は、ＡＤＣ４１の出力するディジタルデータから零相電流Ｉ_０の基本波成分（基本波の周波数成分）を抽出し出力する。また、ディジタルフィルタ５２は、ＡＤＣ４２の出力するディジタルデータから、零相電圧Ｖ_０の基本波成分を抽出し出力する。

図１に示す地絡判定部６は、ＣＰＵを備えるデータ処理装置で構成され、ディジタルフィルタ５１と５２の出力に基づき配電線２１０で地絡事故が発生しているかどうかを判定する。さらに、地絡事故が発生していると判定したときは、配電線２１０を系統から切り離すことを指示する遮断信号を出力する。

地絡判定部６は、具体的には、ディジタルフィルタ５１と５２の出力から、零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０の少なくとも一方の基本波成分の振幅と、零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０の位相差を算定する。地絡判定部６は、さらに、得られた振幅が基準値以上で、且つ得られた位相差が所定の基準範囲にあると判定すれば、地絡事故が発生したと判定し、遮断器３００に対して遮断信号を出力する。なお、この判定方法自体は、一般的に使用されている公知の方法である。

誤動作防止装置２５は、フィルタ部７と、比較部８と、ロック部９と、を備える。

なお、誤動作防止装置２５は、誤動作防止のために、地絡保護リレー２０で地絡事故の検知に使用される２つの電気量、すなわち零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０のうち、予め選択された少なくとも一方（以下ではこれを対象電気量と呼ぶ）を利用する。以下では対象電気量として零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０を共に選択した場合を例に説明する。

フィルタ部７は、対象電気量を零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０としたことに対応して、ディジタルフィルタ（ＤＦ）７１と７２を備える。

ディジタルフィルタ７１と７２は、図３に例示するように、零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０の基本波の周波数ｆ_０よりも低い所定の周波数ｆ_１にゲインのピークを有し、且つ、周波数特性Ａと交差するクロス点を有する周波数特性Ｂを備える。図３の例では、ゲインがピークを示す所定の周波数ｆ_１は、基本周波数ｆ_０の１／２に設定されている。
このため、ディジタルフィルタ７１は、ＡＤＣ４１の出力するディジタルデータから、零相電流Ｉ_０の低周波成分（基本波の周波数ｆ_０よりも低い周波数成分）を主に抽出し出力する。また、ディジタルフィルタ７２は、ＡＤＣ４２の出力するディジタルデータから、零相電圧Ｖ_０の低周波成分（基本波の周波数ｆ_０よりも低い周波数成分）を主に抽出し出力する。中性点不安定現象が発生した場合、基本周波数ｆ_０よりも低い周波数での振動が発生するため、ディジタルフィルタ７１、７２の出力の振幅は相対的に大きくなる。

基本波成分や１／２調波成分などを目標周波数成分として、ディジタルフィルタにより抽出するためには、特開平５−２０７６４０に開示されているように、例えば、フーリエ積分方式を利用することができる。

この方法は、目標周波数をω、次数をｎとして、信号を目標周波数の基本波成分（ｎ＝１）と高調波成分（ｎ＝２、３、４・・・）とを用いてフーリエ級数展開する。それぞれの位相を考慮すると、時間変化する信号ｉ（ｔ）は、ｎ次高調波の周波数ｎωを持つ正弦時間関数及び余弦時間関数にそれぞれのフーリエ係数（正弦係数及び余弦係数）を乗じたものの次数ｎに対する和として表すことができる。基本波の一周期２π／ωを２ｋ等分した各時点ｔ_ｍ毎に信号をサンプリングし、そのときのサンプリングデータｉ_ｍを用いてｎ次のフーリエ係数Ｉ_ｎｃ、Ｉ_ｎｓを求めると、次式のようになる。
Ｉ_ｎｃ＝１／ｋ・Σ［ｉ_ｍ＋（−１）^ｎｉ_ｍ＋ｋ］ｓｉｎ（ｍ・ｎ・π／ｋ） （１）
Ｉ_ｎｓ＝１／ｋ・Σ［ｉ_ｍ＋（−１）^ｎｉ_ｍ＋ｋ］ｃｏｓ（ｍ・ｎ・π／ｋ） （２）
いずれもΣはｍ＝０からｋ−１までの和を表す。

（１）式と（２）式でｎ＝１とすると、ｎ＝２以上の高調波成分を遮断し、目標周波数成分のみ透過させる（抽出する）ことができる。

今、目標周波数を１／２調波の周波数に設定し、ｎ＝１にすると、図３に示すゲインの周波数特性Ｂが得られ、１／２調波成分が抽出される。目標周波数を基本波周波数に設定し、ｎ＝１にすると、図３に示すゲインの周波数特性Ａが得られ、基本波成分が抽出される。なお、目標周波数を１／２調波の周波数に設定し、ｎ＝２にすることにより、図３に示すゲインの周波数特性Ａを近似して、基本波成分を抽出してもよい。ただし、この場合は、基本波は通過し、直流、整数次及び半整数次高調波は遮断されるというフィルタになっており、基本波成分を抽出するための周波数特性Ａとは厳密には一致しない。そのため、このような形での目標周波数成分の抽出には誤差が含まれる。

なお、Ｉ_ｎｃ、Ｉ_ｎｓを算定する（１）、（２）式において、基本波及び１／２調波とも、同じサンプリング間隔でデータのサンプリングを行う場合は、１／２調波に対しては、サンプリング点数を基本波の２倍（すなわちこれで１周期分になる）にして１つ置きのサンプリングデータを使用すれば、両者のＩ_ｎｃ、Ｉ_ｎｓを算定する式は同じ式になり、数式の設定上便利である。

比較部８は、ＣＰＵを備えるデータ処理装置で構成され、図２に示すように、振幅算定部８１と、振幅比算定部８２と、ロック判定部８３と、を備える。

振幅算定部８１には、予め選択された対象電気量についてのフィルタ部５の出力、及びフィルタ部７の出力が入力される。この例では、対象電気量は零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０の２つの種類があるので、振幅算定部８１には、ディジタルフィルタ５１、５２，７１、７２の出力が供給される。振幅算定部８１は、ディジタルフィルタ５１の出力である零相電流Ｉ_０の基本波成分の振幅（以下、第１の電流振幅）を算定し、ディジタルフィルタ５２の出力である零相電圧Ｖ_０の基本波成分の振幅（以下、第１の電圧振幅）を算定する。また、振幅算定部８１は、ディジタルフィルタ７１の出力である零相電流Ｉ_０の低周波成分の振幅（第２の電流振幅）を算定し、ディジタルフィルタ７２の出力である零相電圧Ｖ_０の低周波成分の振幅（第２の電圧振幅）を算定する。

上述のフーリエ積分方式を使用する場合には、振幅算定部８１は、対象電気量である零相電流Ｉ_０及び零相電圧Ｖ_０について、フィルタ部５で求めた基本波成分のそれぞれのフーリエ係数Ｉ_ｎｃ、Ｉ_ｎｓ、及びフィルタ部７で求めた１／２調波成分のそれぞれのフーリエ係数Ｉ_ｎｃ、Ｉ_ｎｓから、それぞれのフーリエ係数Ｉ_ｎｃ、Ｉ_ｎｓ毎にその二乗和の平方根算定し、その結果をそれぞれの振幅とする。

振幅比算定部８２は、電流振幅比算定部８２１と電圧振幅比算定部８２２とを備える。電流振幅比算定部８２１は、下記（３）式に従って、電流振幅比Ｒ_Ｉを算定する。電圧振幅比算定部８２２は、下記（４）式に従って、電圧振幅比Ｒ_Ｖを算定する。なお、電流振幅比Ｒ_Ｉ及び電圧振幅比Ｒ_Ｖを区別する必要のないときは両者を振幅比Ｒと呼ぶ。
Ｒ_Ｉ＝第１の電流振幅／第２の電流振幅 （３）
Ｒ_Ｖ＝第１の電圧振幅／第２の電圧振幅 （４）

ロック判定部８３は振幅比算定部８２で算定された振幅比Ｒが所定のロック判定条件を満たすかどうかを判定し、満たすと判定したとき、地絡保護リレー２０から出力された遮断信号が遮断器３００に入力されることを抑止（ロック）するためのロック信号を発生する。ロック判定部８３は、電流振幅比判定部８３１と、電圧振幅比判定部８３２と、ロック信号発生部８３３と、を備える。

電流振幅比判定部８３１は、電流振幅比Ｒ_Ｉが、下記（５）式で与えられるロック判定条件を満たすかどうかを判定し、満たすと判定すれば、ＹＥＳ（例えば１）を、満たさないと判定すればＮＯ（例えば０）を、それぞれ出力する。
電圧振幅比判定部８３２は、電圧振幅比Ｒ_Ｖが、下記（６）式で与えられるロック判定条件を満たすかどうかを判定し、満たすと判定すれば、ＹＥＳ（例えば１）を、満たさないと判定すればＮＯ（例えば０）を、出力する。
Ｒ_Ｉ＜Ｋ_１ （５）
Ｒ_Ｖ＜Ｋ_２ （６） Ｋ_１とＫ_２は予め設定された判定閾値である。Ｋ_１とＫ_２を区別する必要のないときはＫと記す。

（５）、（６）式に示すロック判定条件について補足する。このロック判定条件は零相電流Ｉ_０の１／２調波の振幅のＫ_１倍又は零相電圧Ｖ_０の１／２調波成分の振幅のＫ_２倍が、それぞれの基本波成分の振幅を超えたときにロック信号を出すという条件である。中性点不安定現象では零相電流Ｉ_０、零相電圧Ｖ_０が基本波よりも低い周波数で振動するので、１／２調波成分の振幅は、中性点不安定現象における零相電流Ｉ_０、零相電圧Ｖ_０の低周波成分の振幅に依存して変化すると考えることができる。すなわち、比較部８は、このロック判定条件が満たされているときは、１／２調波成分の振幅によって観察されている中性点不安定現象が大きいと判断し、ロック部９に対してロック信号を出力する。これにより、地絡保護リレー２０から遮断信号が出されても、この遮断信号を入力したロック部９は、ロック信号の入力が継続される間、遮断器３００への遮断信号の出力をロックし、ロック信号の入力がなくなると遮断器３００への遮断信号の出力のロックを解除する。中性点不安定現象では、時間と共に零相電流Ｉ_０及び零相電圧Ｖ_０の振幅が減衰するので、電流比判定部８３１及び電圧比判定部８３２は、誤動作を起こさない程度まで中性点不安定現象が減衰したかどうかを（５）、（６）式により判定する。

Ｋ_１とＫ_２の値は、例えば、基本波の周波数の両側１０％の範囲の周波数ではロック信号が発生しないように、この周波数範囲に対してディジタルフィルタ演算を周波数特性Ｂに基づきシミュレーションすることにより決められる。１／２調波に対応した周波数特性Ｂの例では、Ｋ_１とＫ_２の値は例えば０．５程度に設定される。

なお、（５）、（６）式のロック判定条件は、Ｋ_１とＫ_２をそれぞれ１として単純化すると、図３に示す周波数特性ＡとＢのクロス点より低い周波数領域がロック信号発生の周波数領域であることを示す。これより高い周波数領域では振幅比Ｒの算定に係る２種類の振幅、例えば第１の電流振幅と第２の電流振幅、又は第１の電圧振幅と第２の電圧振幅、の相互の大小関係が逆転する。周波数特性ＢにＫ_１又はＫ_２の値を乗じたものを新たな周波数特性Ｂとすると、（５）、（６）式のロック判定条件のＫ_１又はＫ_２の値は１になる。

また、周波数特性Ｂに係数を乗じることは、その特性に対応した成分の振幅が、乗じた係数に応じて増減することになるため、ロック信号の発生しやすさを示す感度の調整をすることにもなる。このように周波数特性Ａで抽出された成分の振幅とこれと異なる周波数特性Ｂで抽出された成分の振幅との比較によりロック信号の発生、解除を判断するので、この方式によれば、ロック信号の発生、解除に対する誤動作防止装置２５の感度の調整が容易である。

ロック信号発生部８３３は、電流振幅比判定部８３１及び電圧振幅比判定部８３２からのＹＥＳ／ＮＯの出力に基づき、ロック条件を満たすかどうかによりロック信号を出力する。ロック条件は、例えば電流振幅比判定部８３１と電圧振幅比判定部８３２の少なくとも一方からＹＥＳの出力があることとする。この場合、ロック信号発生部８３３は、ＯＲ回路で構成することが出来る。両方からＹＥＳの出力があることを条件としてもよい。この場合、ロック信号発生部８３３はＡＮＤ回路で構成することが出来る。

ロック部９は、地絡保護リレー２０からの遮断信号を入力し、ロック信号発生部８３３からロック信号が入力されたときは、ロック信号の入力期間中、遮断器３００への遮断信号の出力をロックし、ロック信号が消えたとき、遮断器３００への遮断信号の出力のロックを解除する。ロック部９は、例えば遮断信号とロック信号とのＡＮＤ回路で構成することができる。このときはロック信号を反転させてＡＮＤ回路に入力すればよい。

次に、図１−３を参照して、上記構成を有する誤動作防止装置２５の動作を、地絡保護リレー２０の動作を含めて説明する。

通常状態では、遮断機３００、３１０は閉状態にある。
この状態で、ＥＶＴ４００は、計測した零相電圧Ｖ_０をアナログフィルタ部３のアナログフィルタ３２に入力し、ＺＣＴ５００は、計測した零相電流Ｉ_０をアナログフィルタ３１に入力する。アナログフィルタ３１と３２は、それぞれ、入力された零相電圧Ｖ_０と零相電流Ｉ_０の高周波成分をカットし、ＡＤＣ４１と４２に出力する。
ＡＤＣ４１と４２は、供給された各信号をディジタルデータに変換し、フィルタ部５に出力する。

フィルタ部５のディジタルフィルタ５１は、入力された零相電流Ｉ_０から、周波数特性Ａに従って、基本波成分を抽出し、また、ディジタルフィルタ５２は、入力された零相電圧Ｖ_０から、周波数特性Ａに従って基本波成分を抽出し、それぞれ、地絡判定部６に出力する。

ＡＤＣ４１と４２の出力は、フィルタ部７にも入力される。
また、フィルタ部５の出力中、対象電気量に関する出力、この例では零相電圧Ｖ_０及び零相電流Ｉ_０についての出力は、誤動作防止装置２５の比較部８にも入力される。

地絡判定部６は、フィルタ部５で抽出された零相電圧Ｖ_０及び零相電流Ｉ_０の基本波成分から、両者の位相差と少なくとも一方の振幅を算定する。更に地絡判定部６は、零相電圧Ｖ_０と零相電流Ｉ_０の基本波成分の少なくとも一方の振幅と双方の位相差が遮断条件、すなわち遮断信号を出力する条件を満たすかどうかを判定する。配電線２１０で地絡事故が発生すると、地絡判定部６は遮断信号を出力し、遮断信号は誤動作防止装置２５のロック部９に入力される。

次に、誤動作防止装置２５の動作を説明する。
比較部８は、デジタルフィルタ７１で抽出された零相電流Ｉ_０の低周波成分とデジタルフィルタ７２で抽出された零相電圧Ｖ_０の低周波成分、更に、地絡保護リレー２０のデジタルフィルタ５１で抽出された零相電流Ｉ_０基本波成分とデジタルフィルタ５２で抽出された零相電圧Ｖ_０の基本波成分を、それぞれ入力する。比較部８の振幅算定部８１は、入力された零相電流Ｉ_０の基本波成分から第１の電流振幅を、低周波成分から第２の電流振幅を算定し、入力された零相電圧Ｖ_０の基本波成分から第１の電圧振幅を、低周波成分から第２の電圧振幅を算定する。次に、比較部８の振幅比算定部８２は、これら算定された振幅から、（３）、（４）式により電流振幅比Ｒ_Ｉと電圧振幅比Ｒ_Ｖを算定する。比較部８のロック判定部８３の電流比判定部８３１は、算定された電流振幅比Ｒ_Ｉが、ロック判定基準の一つである（５）式を満たすかどうかの判定を行い、電圧比判定部８３２は、算定された電圧振幅比Ｒ_Ｖが、ロック判定基準の一つである（６）式を満たすかどうかの判定を行う。ロック判定部８３のロック信号発生部８３３は、例えばこれらのロック判定基準の少なくとも一方が満たされているときにロック信号を出力する。

ロック信号発生部８３３から出力されたロック信号は、ロック部９に入力される。ロック部９には地絡保護リレー２０から出力された遮断信号が一旦入力される。このとき、ロック部９にロック信号が入力されていないときはロック部９から遮断器３００への遮断信号の出力はロックされず、そのまま出力され、ロック信号が入力されていればロック部９から遮断器３００への遮断信号の出力はロックされる。

すなわち、どの配電線でも地絡事故が発生していないときは、配電線の遮断に伴う中性点不安定現象は発生せず、フィルタ部７の出力である零相電流Ｉ_０及び零相電圧Ｖ_０の低周波成分の振幅は基本波成分の振幅に比べて十分に小さい。そのため、電流比判定部８３１と電圧比判定部８３２は、それぞれ（５）、（６）式のロック判定条件は満たされないと判定する。従って、ロック信号発生部８３３はロック信号を出力しない。

配電線２１０で地絡事故が発生したときは、地絡保護リレー２０が遮断信号を出力する。遮断信号はロック部９に入力される。遮断前には、未だ、母線２００及び配電線２１０の中性点不安定現象は発生していないため、誤動作防止装置２５のフィルタ部７の出力である零相電流Ｉ_０及び零相電圧Ｖ_０の低周波成分の振幅は、基本波成分の振幅に比べて十分に小さい。そのため、電流比判定部８３１と電圧比判定部８３２は、それぞれ（５）、（６）式のロック判定条件は満たされないと判定する。従って、ロック信号発生部８３３はロック信号をロック部９に出力しない。ロック信号が入力されないため、ロック部９は遮断信号の出力をロックせずにそのまま遮断器３００に出力し、遮断器３００が動作する。これにより、配電線２１０が配電系統から遮断される。

次に、例えば、配電線２２０で地絡事故が発生し、遮断器３１０が動作した後に、中性点不安定現象が発生した場合、零相電流Ｉ_０及び零相電圧Ｖ_０は基本波よりも低周波で振動する。この振動の振幅が小さいときは、地絡事故が発生していない配電線２１０に設置された地絡保護リレー２０が、誤動作により遮断信号を出力することはない。また、このときは、誤動作防止装置２５のフィルタ部７の出力である零相電流Ｉ_０及び零相電圧Ｖ_０の低周波成分の振幅は、基本波成分の振幅に比べて十分に小さい。そのため、電流比判定部８３１と電圧比判定部８３２は、それぞれ（５）、（６）式のロック判定条件は満たされないと判定する。従って、ロック信号発生部８３３はロック信号をロック部９に出力しない。

一方、配電線２２０で地絡事故が発生した場合で、且つ中性点不安定現象が発生し、零相電流Ｉ_０及び零相電圧Ｖ_０の振動の振幅が大きく、位相差に係る条件も含めて遮断条件が満たされた場合は、配電線２１０が健全であるにも拘わらず、地絡保護リレー２０は遮断信号をロック部９に出力するという誤動作が発生する。このとき、誤動作防止装置２５のフィルタ部７の出力である零相電流Ｉ_０及び零相電圧Ｖ_０の低周波成分の振幅は、それぞれの基本波成分の振幅に対して、それぞれ判定閾値Ｋ_１及びＫ_２を超える倍率の大きさになる。これは、中性点不安定現象による零相電流Ｉ_０及び零相電圧Ｖ_０は基本波の周波数よりも低い周波数の成分を多く含むためである。そのため、電流比判定部８３１と電圧比判定部８３２は、それぞれ（５）、（６）式のロック判定条件が満たされると判定する。従って、ロック信号発生部８３３は、ロック信号をロック部９に出力する。ロック信号の入力により、ロック部９は、遮断器３００への遮断信号の出力をロックする。すなわち、地絡保護リレー２０の誤動作が防止される。このロック状態はロック判定条件の判定結果が変わらない限り維持される。

配電線２２０の遮断後、時間の経過によって、中性点不安定現象の程度が小さくなった場合は、誤動作防止装置２５のフィルタ部７の出力である零相電流Ｉ_０及び零相電圧Ｖ_０の低周波成分の振幅は、基本波成分の振幅に比べて小さくなる。そのため、電流比判定部８３１と電圧比判定部８３２は、それぞれ（５）、（６）式のロック判定条件は満たされないと判定する。従って、ロック信号発生部８３３は、ロック部９へのロック信号の出力を停止する。そのため、ロック部９は遮断信号を遮断器３００に出力する。すなわちロック部９は、遮断信号のロック状態を解除する。この状態で配電線２１０において地絡事故が発生した場合、地絡保護リレー２０で出力した遮断信号は、誤動作防止装置２５でロックされることはなく遮断器３００に入力され、遮断器３００は配電線２１０を配電系統から遮断する。

なお、ロック判定部８３が（５）式又は（６）式の一方のみ満たされると判定した場合も、ロック信号発生部８３３はロック信号を出力するので、上記と同様の結果となる。

これまで説明した例では、誤動作防止装置２５は、中性点不安定現象による地絡保護リレー２０の誤動作を防止するために使用する電気量である対象電気量を、零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０の両方としている。しかし、中性点不安定現象は零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０の双方に低周波振動現象として現れるので、計測対象は零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０の一方であってもよい。

零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０の一方を対象電気量としたときは、図１及び２に示すフィルタ部７はディジタルフィルタ７１と７２のうちの対象電気量に対応したものだけで構成すればよい。また、これに伴い、比較部８に入力されるデータも、対象電気量に対応したデータのみでよい。図２に示す比較部８の詳細についても同様で、振幅算定部８１、振幅比算定部８２、ロック判定部８３も対象電気量に対応した部分のみで構成される。

すなわち、振幅算定部８１は、対象電気量に対応した振幅、すなわち、第１の電流振幅と第２の電流振幅のセットと、Ｖ_０第１の電圧振幅と第２の電圧振幅のセットのいずれか一方を算定する。振幅比算定部８２は、電流振幅比算定部８２１と電圧振幅比算定部８２２のうち対象電気量に対応した方を備える。ロック判定部８３は、電流振幅比判定部８３１と電圧振幅比判定部８３２のうち対象電気量に対応した方を備える。また、ロック信号発生部８３３は、論理回路であるＯＲ回路又はＡＮＤ回路のいずれも不要となり、電流振幅比判定部８３１と電圧振幅比判定部８３２のうち、装備された方からＹＥＳの信号が入力されるとロック信号を発生する。従って、ロック信号発生部８３３を省き、電流振幅比判定部８３１と電圧振幅比判定部８３２のうち装備された方が、ロック信号発生部８３３の機能を含むように構成してもよい。

フィルタ部７の周波数特性Ｂは、図３に示すように、１／２調波の抽出のためのバンドパスフィルタに対応したものとして説明したが、抽出対象は１／２調波に限定されない。基本波に対して２／３調波、１／３調波など分調波であれば何でもよい。その場合に、１／２調波で既に説明したとおり、フィルタ部５及び７でのフィルタ演算の演算式は、基本波に対するフィルタ演算に使用する一周期当たりのサンプリング点数と、分調波に対するフィルタ演算に使用するデータを入力されたデータから間引いて作成するときの間引き間隔とを調整することにより、同じ式を使用することができる。

また、フィルタ部７の周波数特性Ｂは図３に示す特性に限定されない。図４及び５に周波数特性Ｂの他の例１〜４を示す。図４（ａ）に示す他の例１は、フィルタ部７のディジタルフィルタがローパスフィルタで構成されている場合である。ローパスフィルタは基本波よりも低周波の成分を抽出するように設計される。図示されている周波数特性Ａとこの例に示す周波数特性Ｂとの間にもクロス点が存在する。このフィルタによっても中性点不安定現象に起因する対象電気量の低周波振動現象を抽出できるので、これまでの説明と同様にロック信号を発生することができる。

図４（ｂ）に示す他の例２は、フィルタ部７のディジタルフィルタがバンドストップフィルタで構成されている場合である。バンドストップフィルタは基本波に対応する周波数領域を除く周波数の成分を抽出するように設計される。図示されている周波数特性Ａとこの例に示す周波数特性Ｂとの間にもクロス点が存在する。このとき、クロス点は低周波数と高周波数の２箇所で発生するが、中性点不安定現象に対応して抽出する電気量の成分は基本波よりも低い周波数の成分になるので、ロック信号発生に関与してくるのは低周波でのクロス点である。基本波よりも高い周波数でのクロス点よりも高い周波数成分はアナログフィルタ３１及び／又は３２でカットされる。このような周波数特性Ｂであっても中性点不安定現象に起因する対象電気量の低周波振動現象を抽出できるので、これまでの説明と同様にロック信号を発生することができる。

図５（ａ）に示す他の例３は、フィルタ部７のディジタルフィルタがハイパスフィルタで構成されている場合の周波数特性Ｂである。ハイパスフィルタは基本波よりも高周波の成分を抽出し、基本波の周波数よりも低い周波数で、周波数特性Ａと周波数特性Ｂとの間にクロス点が存在するように設計される。これによってクロス点以下の周波数領域において両周波数特性間でゲインが異なるため、この差を利用してロック部９からの遮断信号の出力をロックするロック信号を発生させる。

なお、図５（ａ）に示す他の例３の場合は、周波数特性Ａの方が周波数特性Ｂよりも低周波成分を抽出しやすい。すなわち、誤動作防止装置２５における両周波数特性の位置づけは、図３及び図４に示す例の場合とは逆になる。従って、図５（ａ）に示す他の例３の場合は、振幅比Ｒの算式を、（３）式、（４）式に代え、その分子、分母を互いに入れ替えた下記（７）式、（８）式とするか、又はロック判定条件を、（５）式、（６）式に示すＲの判定式の不等号を反転させた下記（９）式、（１０）式にする。
Ｒ_Ｉ＝第２の電流振幅／第１の電流振幅 （７）
Ｒ_Ｖ＝第２の電圧振幅／第１の電圧振幅 （８）
Ｒ_Ｉ＞Ｋ１ （９）
Ｒ_Ｖ＞Ｋ２ （１０）
このように変更することで、これまでの説明と同様にロック信号を発生させることができる。

クロス点前後の周波数での両周波数特性のゲインの大小関係が図５（ａ）とは逆になり、周波数特性Ｂの方が周波数特性Ａよりも低周波成分を抽出しやすい場合は、誤動作防止装置２５は、（３）から（６）式を使用したこれまでの説明と同様にロック信号を発生させることができる。

図５（ｂ）に示す他の例４は、フィルタ部７のディジタルフィルタが基本波抽出用のバンドパスフィルタで構成され、且つそのときの図示された周波数特性Ｂが周波数特性Ａとの間にクロス点を有するように設計されている。この例でもクロス点は低周波と高周波の２箇所となる。図４（ｂ）の場合と同様の理由により、ロック信号発生に関与する周波数は基本波よりも低周波でのクロス点である。基本波よりも高周波でのクロス点以上の周波数成分はアナログフィルタ３１及び／又は３２でカットされる。このクロス点以下の周波数領域において両周波数特性間でゲインが異なるため、誤動作防止装置２５は、ゲインの差を利用してロック部９からの遮断信号の出力をロックするロック信号を発生させる。

なお、図５（ｂ）に示す他の例４の場合も、周波数特性Ａの方が周波数特性Ｂよりも低周波成分を抽出しやすい。そのため、図５（ａ）の場合と同様に、振幅比Ｒの算式を（３）式、（４）式に代え、その分子、分母を互いに入れ替えた、（７）、（８）式とするか、又はロック判定条件を（５）式、（６）式に示す振幅比Ｒの判定式の不等号を反転させた（９）、（１０）式にする。クロス点前後の周波数での両周波数特性のゲインの大小関係が図５（ｂ）とは逆になり、周波数特性Ｂの方が周波数特性Ａよりも低周波成分を抽出しやすい場合は、誤動作防止装置２５はこれまでの説明と同様にロック信号を発生することができる。

周波数特性Ａ及び図３に示す周波数特性Ｂも含めて、図４（ａ）、（ｂ）及び図５（ａ）、（ｂ）の周波数特性Ｂを実現するためのディジタルフィルタは、「電気協同研究」第４１巻 第４号の４１頁から４２頁に記載されているように第４−１−１表の各種ディジタルフィルタを組み合わせたもので構成することができる。また、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタ、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）などにより構成することもできる。各電気量の振幅は、「電気協同研究」第４１巻 第４号の４４頁の第４−１−２表等に基づき算定出来る。

なお、（５）、（６）式に使用されるＫ_１、Ｋ_２の値は、使用される周波数特性Ｂに基づきディジタルフィルタ演算を使ったシミュレーション等により求める。

誤動作防止装置２５のフィルタ部７、比較部８及びロック部９は、振幅の算定、比較機能等の演算機能を有すればよく、ＣＰＵを備えた１台のデータ処理装置で簡単に構成できる。さらに、フィルタ部７、比較部８及びロック部９を地絡保護リレー２０の地絡判定部６を構成するＣＰＵを備えたデータ処理装置に統合し、ソフトウェアの追加・修正でフィルタ部７、比較部８及びロック部９の機能を実現することもできる。そのようなＣＰＵを備えたデータ処理装置がフィルタ部５を含むものであってもよい。

本実施形態に係る誤動作防止装置２５は、対象電気量として、零相電流Ｉ_０及び零相電圧Ｖ_０のいずれも選択できる。この点は特許文献２が零相電圧Ｖ_０の利用に限定されていたことと比べると大きな利点となる。

更に、誤動作防止装置２５は、振幅比Ｒに基づきロック信号を発生するかどうかを判定するため、中性点不安定現象の減衰状況を反映してロック信号の発生／解除を行うこととなる。従って、ロック信号をいたずらに継続させることがなく、ロック信号の解除の応答性を犠牲にせずに、中性点不安定現象による地絡保護リレー２０の誤動作を防止することができる。

誤動作防止装置２５は、また、振幅比Ｒと判定閾値Ｋとの大小の判定結果に従ってロック信号を発生するので、周波数特性のゲインを増減、又は振幅比Ｒに対する判定閾値Ｋを増減することによりロック信号発生の感度を容易に調整することができる。ゲインの増減は周波数特性ＡとＢのクロス点の位置の調整にもつながるため、ロック信号の発生を禁止する周波数領域の設定も容易となる。

また、本実施形態に係る誤動作防止装置２５は、フィルタ部７、比較部８、及びロック部９をＣＰＵを備えた１台のデータ処理装置を使ってソフトウェアにより簡単に実現できる。地絡保護リレー２０がディジタル方式であれば、フィルタ部５、地絡判定部６がＣＰＵを備えたデータ処理装置で構成されていることがあり、その場合は、地絡保護リレー２０の備えるＣＰＵを備えたデータ処理装置に、誤動作防止装置２５の機能をソフトウェアにより簡単に組み込むことができる。従って誤動作防止装置２５として、新たなハードウェアを補充する必要がない。

これまでは、誤動作防止装置２５では、対象電気量の低周波成分の振幅を求めることにより、中性点不安定現象による振動の強度を求めたが、振幅を、中性点振動の強度に対応するパラメータに変更してもよい。例えば、対象電気量の振幅に代えてその実効値を採用してもよい。この場合、誤動作防止装置２５の構成要素中、「振幅」に関連するものは、「強度」又は「実効値」と読み替える。この場合も、誤動作防止装置２５は、これまで説明したとおりの効果を奏することができる。

以上の説明では、誤動作防止装置２５が対象とする地絡保護リレー２０はディジタル方式であるとした。しかし、地絡保護リレー２０は、フィルタ部５を構成するディジタルフィルタがアナログフィルタで構成されたアナログ式のものであってもよい。ただし、その場合は、フィルタ部５がディジタルフィルタで構成されているときに発生する折り返し誤差を考慮する必要はなくなるため、折り返し誤差を回避するために使用されるアナログフィルタ部３は使用されない。しかし、誤動作防止装置２５ではフィルタ部７がディジタル方式であるため、折り返し誤差を回避するためにアナログフィルタ部３をフィルタ部７の前に設置する必要がある。また、アナログ式のフィルタ部５の出力を比較部８の振幅算定部８１に入力するときはＡＤ変換して入力する必要がある。このような点を留意すれば、アナログ式の地絡保護リレー２０に対しても、誤動作防止装置２５を適用でき、これまで説明した効果と同様の効果を奏することができる。

また、誤動作防止装置２５のフィルタ部７はディジタルフィルタで構成されるとしたが、アナログフィルタで構成してもよい。地絡保護リレー２０のアナログフィルタ部３は、地絡保護リレー２０がアナログ式であれば不要で、ディジタル方式の場合は必要である。この場合も、誤動作防止装置２５は、これまで説明した効果と同様の効果を奏することができる。

これまでは、誤動作防止装置２５の誤動作防止の対象である地絡保護リレー２０は、零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０の計測結果に基づき遮断信号を発生するという方式の地絡保護リレー２０であった。以下では他の方式の地絡保護リレー２０に対しても本願の誤動作防止装置２５が有効に機能することを説明する。

図６に他の方式の地絡保護リレー２０とその誤動作防止装置２５を示す。図６に示す地絡保護リレー２０の構成はこれまで説明した地絡保護リレー２０の構成と同じである。また、誤動作防止装置２５の構成も、フィルタ部７、比較部８、及びロック部９からなるという点でこれまで説明した誤動作防止装置２５の構成と同じである。

異なる点は、地絡保護リレー２０に通常６４φと呼ばれる地絡相判別リレー４５０を組み合わせ、地絡保護リレー２０に入力される電圧の情報は、ＥＶＴ４００で計測された零相電圧Ｖ_０ではなく地絡相判別リレー４５０から出力される基準電圧Ｖ_ｓとしたこと、及び誤動作防止装置２５の対象電気量を零相電流Ｉ_０のみとしたことである。従って、フィルタ部７、比較部８の詳細については、図２ではなく、図７の構成に置き替えられる。

図７は、図６の一部についての詳細を示し、図２に対応するものである。比較部８が、振幅算定部８１と振幅比算定部８２とロック判定部８３で構成されていることは、図２に示す場合と同じである。

しかし、比較部８に入力されるのは零相電流Ｉ_０についてのディジタルフィルタ５１と７１の出力である。振幅算定部８１は、これらの入力からそれぞれの第１の電流振幅と第２の電流振幅を算定する。振幅比算定部８２は、電流振幅比算定部８２１を介して、第１の電流振幅と第２の電流振幅から（３）式に基づき電流振幅比Ｒ_Ｉを算定する。ロック判定部８３は、電流振幅比判定部８３１を介して、電流振幅比Ｒ_Ｉが（５）式を満たすかどうかを判定するとともに、満たすという判定の場合は、ロック信号発生部８３３を介してロック信号を出力する。なお、対象電気量が一つの場合の誤動作防止装置２５では、ロック信号発生部８３３を省き、その機能を電流振幅比判定部８３１に含めてもよい。ロック部９の機能については図１及び２に示す場合と同じである。

地絡相判別リレー４５０は、ＥＶＴ４００の計測信号に基づき、母線の三相の電圧を監視することにより、地絡相を判別して地絡事故の発生を検知し、所定の基準電圧Ｖ_ｓを出力する。ＥＶＴ４００は、図８に示すように、ＥＶＴ４００の変圧器の二次側で母線の各相の電圧Ｖ_ａ、Ｖ_ｂ、Ｖ_ｃを計測するとともに、その変圧器の三次側で、オープンデルタ結線に接続された制限抵抗Ｒ_ｎを介して零相電圧Ｖ_０を計測する。地絡相判別リレー４５０は、ＥＶＴ４００で計測された母線の各相の電圧Ｖ_ａ、Ｖ_ｂ、Ｖ_ｃと零相電圧Ｖ_０を入力し、母線の各相の電圧から地絡相を検出すると、入力した零相電圧Ｖ_０の位相に見合った基準電圧Ｖ_ｓを発生し出力する。地絡保護リレー２０は、零相電圧Ｖ_０に代え、この基準電圧Ｖ_ｓを入力する。

基準電圧Ｖ_ｓは、地絡事故時の中性点不安定現象の際にも一定であり、低周波の変動は生じない。そのため、このような方式の地絡保護リレーに対しては、ロック信号を零相電圧Ｖ_０に基づき発生させるという特許文献２に示されている方式では、地絡保護リレーの誤動作を防止できない。しかし、本実施形態の誤動作防止装置２５は、対象電気量を零相電流Ｉ_０とし、これに基づき、ロック信号発生、解除の判定を行う。すなわち本実施形態の誤動作防止装置２５は、中性点不安定現象とその減衰状況を零相電流Ｉ_０の振幅で把握するので、このような方式の地絡保護リレー２０の誤動作防止にも適用できる。

このように構成された地絡保護リレー２０では、入力される電圧は、ＥＶＴ４００で計測された零相電圧Ｖ_０ではなく、地絡相判別リレー４５０から出力される基準電圧Ｖ_ｓであるから、これまで説明した地絡保護リレー２０の各構成要素の機能中零相電圧Ｖ_０に関する記載は基準電圧Ｖ_ｓと読み替える。

図６及び７に示す誤動作防止装置２５の動作は、地絡保護リレー２０の動作を含め、零相電圧Ｖ_０を地絡相判別リレー４５０から出力される基準電圧Ｖ_ｓに置き換え、対象電気量を零相電流Ｉ_０とすれば、これまでの説明と同じである。

地絡保護リレー２０は、地絡相判別リレー４５０から入力された基準電圧Ｖ_ｓとＺＣＴ５００で計測して入力された零相電流Ｉ_０について、両者の位相差を求め、位相差が所定の基準範囲にあり、零相電流Ｉ_０の振幅が所定の基準値より大きいと判断したときは遮断信号を送信する。

地絡保護リレー２０をこのような方式にする理由は次の通りである。零相電圧Ｖ_０は、地絡抵抗によってその大きさが異なり、地絡抵抗が高い場合、その値は小さい。地絡保護リレー２０に地絡相判別リレー４５０を組み合わせる方式では、その構成は少し複雑になるが、地絡抵抗が高い場合でも確実に動作する大きさが得られるように、零相電圧Ｖ_０に代え、地絡相判別リレー４５０から出力される基準電圧Ｖ_ｓが利用されるため、地絡保護リレー２０の動作感度の安定、向上を図ることができる。

このような方式においても、地絡事故の発生した配電線を遮断するときの電気的衝撃により、健全配電線の中性点不安定現象が起こり地絡保護リレー２０に入力される零相電流Ｉ_０は、図１０（ｂ）に示すように、低周波の減衰振動を起こす。零相電圧Ｖ_０と同位相の基準電圧Ｖ_ｓと零相電流Ｉ_０との位相差の算定結果は、周波数に依存することになるため、算定された位相差が地絡事故と判定される位相差の範囲に入ることがある。その場合に、零相電流Ｉ_０の振幅が所定値よりも大きくなると、健全な配電線の場合であっても地絡事故が発生したと判定されることがある。

誤動作防止装置２５は、対象電気量を零相電流Ｉ_０とすることによって、このような他の方式の地絡保護リレー２０の場合であっても、中性点不安定現象の大きさとその時間減衰状況を把握することができるので、ロック信号の適切な発生と解除を行うことができる。誤動作防止装置２５が、零相電流Ｉ_０を計測対象として誤動作を防止することの意義はこのような方式の地絡保護リレー２０にも対応できるという点にある。すなわち、本実施形態に係る誤動作防止装置２５は、零相電圧Ｖ_０と零相電流Ｉ_０の少なくとも一方を、地絡保護リレーの方式に応じて選択して、ロック信号の発生を判断するために使用することができるので、簡単な構成で、誤動作防止のためのロック信号の解除の応答性を犠牲にせずに、中性点不安定現象による地絡保護リレーの誤動作を防止することができる。

次に、図２に示す誤動作防止装置２５の変形例を図９に示す。この変形例に係る誤動作防止装置２５は、比較部８が、対象電気量についての振幅算定部８１を備えていないという点でこれまで説明した誤動作防止装置２５と異なる。誤動作防止装置２５の振幅比算定部８２は、振幅算定部８１に代え、地絡保護リレー２０の地絡判定部６が備えている振幅算定部６１を利用して対象電気量の振幅を取得して振幅比を算定する。なお、振幅算定部８１を比較部８から独立させ、振幅取得部８１と呼んでもよい。また、フィルタ部７と振幅取得部８１にフィルタ部７を含めて振幅取得手段と呼んでもよい。図９に示す例では、振幅取得部８１の図示は省略されており、その機能は、比較部８に含まれている。

具体的には、フィルタ部７でフィルタ処理された対象電気量のデータは、地絡保護リレー２０の振幅算定部６１に入力される。振幅算定部６１は、フィルタ部５でフィルタ処理された対象電気量を含む零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０の少なくとも一方の振幅に加えて、誤動作防止装置２５から入力された、フィルタ部７でフィルタ処理された対象電気量、すなわち零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０の少なくとも一方、の振幅も算定する。なお、図９は、零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０の両方が対象電気量である場合を示す。フィルタ部５及び７でそれぞれ処理された対象電気量の振幅の算定結果である第１の電流振幅、第２の電流振幅、第１の電圧振幅、及び第２の電圧振幅は、誤動作防止装置２５の比較部８の振幅比算定部８２に入力される。振幅比算定部８２、ロック判定部８３，及びロック部９の機能、構成、動作は、これまで説明した誤動作防止装置２５と同じである。

この変形例に係る誤動作防止装置２５よれば、地絡保護リレー２０の地絡判定部６が装備している振幅算定部６１でフィルタ処理Ａ及びＢ後の対象電気量の振幅を算定し、誤動作防止装置２５は、その結果を取得し利用するので、誤動作防止装置２５が振幅算定部８２を保有する必要がない。振幅算定部６１を利用するためにはソフトウェアを少しだけ変更すればよく、新たなハードウェアは不要である。そのため、装置構成の簡略化に資するという効果がある。

図９に示す変形例に係る誤動作防止装置２５では、対象電気量を零相電流Ｉ_０と零相電圧Ｖ_０としたが、いずれか一方であってもよい。又零相電圧Ｖ_０に代え、他の方式の地絡保護リレー２０で説明した基準電圧Ｖ_ｓとしてもよい。いずれの場合も、誤動作防止装置２５は、これまで説明した効果と同様の効果を奏することができる。

誤動作防止装置２５を構成するフィルタ部７、比較部８、及びロック部９は、ＣＰＵを備えたデータ処理装置を使ってソフトウェアにより実現できる。具体的には、データ処理装置は、デジタルフィルタ演算処理、振幅算定処理、及び判定処理を行うＣＰＵと、ＣＰＵで実行するソフトウェアと判定閾値等の値を記憶するとともに、ＣＰＵでの各種処理のための作業エリアを提供するためのメモリと、遮断信号の入力部と、遮断信号を送信する送信部とを備えデータ処理装置とで構成される。

３ アナログフィルタ部
４ ＡＤ変換部
５、７ フィルタ部
６ 地絡判定部
８ 比較部
９ ロック部
１０、１１ 地絡保護リレー装置
２０ 地絡保護リレー
２５ 誤動作防止装置
３１、３２ アナログフィルタ（ＡＦ）
４１、４２ ＡＤＣ
５１、５２、７１、７２ ディジタルフィルタ（ＤＦ）
６１ 振幅算定部
８１ 振幅算定部（振幅取得部）
８２ 振幅比算定部
８３ ロック判定部
１００ 変圧器
２００ 母線
２１０、２２０ 配電線
３００、３１０ 遮断器
４００ ＥＶＴ
４５０ 地絡相判別リレー
５００、５１０ ＺＣＴ
８２１ 電流振幅比算定部
８２２ 電圧振幅比算定部
８３１ 電流比判定部
８３２ 電圧比判定部
８３３ ロック信号発生部

Claims (10)

1. 保護対象の配電系統の零相電圧と零相電流とのそれぞれの基本波成分に基づき、配電線の地絡事故を検知し、前記配電線に設置された遮断器を動作させるための遮断信号を出力する地絡保護リレーが、中性点不安定現象により誤動作することを防止する地絡保護リレーの誤動作防止装置であって、
   前記零相電圧と前記零相電流の少なくとも一方を対象電気量としたとき、
   前記対象電気量の前記基本波成分の強度である第１の強度と、前記基本波成分を抽出するための第１の周波数特性を示す曲線との間でクロス点を有する曲線で示される第２の周波数特性に基づき抽出された、前記対象電気量の、前記基本波成分の周波数と異なる他の周波数成分の強度である第２の強度と、を取得する強度取得手段と、
   前記第１の強度と前記第２の強度とを比較し、両者の大小関係が所定の基準を満たすとき、ロック信号を出力する比較部と、
   前記ロック信号が出力されていないときには、前記遮断信号を前記遮断器に供給し、前記ロック信号が出力されているときには、前記遮断信号を前記遮断器に供給することを停止するロック部と、
   を備えることを特徴とする地絡保護リレーの誤動作防止装置。
2. 前記対象電気量は前記零相電流と前記零相電圧の両方であり、
   前記比較部は、いずれか一方について、前記第１の強度と前記第２の強度との相互の大小関係が前記所定の基準を満たすとき、ロック信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の地絡保護リレーの誤動作防止装置。
3. 前記強度取得手段は、
   前記第２の周波数特性を有し、前記対象電気量について、前記他の周波数成分を抽出するフィルタと、
   前記基本波成分に基づき前記第１の強度を算定し、更に前記フィルタにより抽出された他の周波数成分に基づき前記第２の強度を算定する強度算定部と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の地絡保護リレーの誤動作防止装置。
4. 前記地絡保護リレーは、入力された周波数成分に基づき当該周波数成分の強度を算定する強度算定部を備え、
   前記強度取得手段は、
   前記第２の周波数特性を有し、前記対象電気量について、前記他の周波数成分を抽出するフィルタを備えるとともに、
   前記フィルタで抽出された前記他の周波数成分を前記強度算定部に送り、該強度算定部で算定された前記第２の強度と、前記基本波成分に基づき前記強度算定部で算定された前記第１の強度とを取得する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の地絡保護リレーの誤動作防止装置。
5. 前記比較部は、前記第１の強度の前記第２の強度に対する強度比を求め、
   前記所定の基準は、前記クロス点よりも低周波側における前記第１の周波数特性と前記第２の周波数特性ゲインの大小関係に応じて前記強度比が所定の閾値よりも小さい又は大きいという基準である、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の地絡保護リレーの誤動作防止装置。
6. 前記フィルタは、前記基本波成分の周波数よりも低い周波数成分を抽出するローパスフィルタにより形成され、
   前記強度比は、前記第１の強度の前記第２の強度に対する強度比である、
   ことを特徴とする請求項５に記載の地絡保護リレーの誤動作防止装置。
7. 前記フィルタは、前記基本波成分の周波数よりも低い周波数成分を抽出するバンドパスフィルタにより形成され、
   前記強度比は、前記第１の強度の前記第２の強度に対する強度比である、
   ことを特徴とする請求項５に記載の地絡保護リレーの誤動作防止装置。
8. 前記バンドパスフォルタは、前記基本波成分の周波数の１／２の周波数成分を抽出するための前記第２の周波数特性を有する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の地絡保護リレーの誤動作防止装置。
9. 前記フィルタはディジタルフィルタで構成されており、
   前記フィルタへの入力信号は、少なくとも所定の周波数以上の成分がアナログフィルタによりカットされた信号である、
   ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の地絡保護リレーの誤動作防止装置。
10. 保護対象の配電系統の零相電圧と零相電流とのそれぞれの基本波成分に基づき、配電線の地絡事故を検知し、前記配電線に設置された遮断器を動作させるための遮断信号を出力する地絡保護リレーが、中性点不安定現象により誤動作することを防止する地絡保護リレーの誤動作防止方法であって、
    前記零相電圧と前記零相電流の少なくとも一方を対象電気量としたとき、
    前記対象電気量の前記基本波成分の強度である第１の強度と、前記基本波成分を抽出するための第１の周波数特性を示す曲線との間でクロス点を有する曲線で示される第２の周波数特性に基づき抽出された、前記対象電気量の、前記基本波成分の周波数と異なる他の周波数成分の強度である第２の強度と、を取得する強度取得ステップと、
    前記第１の強度と前記第２の強度とを比較し、両者の大小関係が所定の基準を満たすとき、ロック信号を出力する比較ステップと、
    前記ロック信号が出力されていないときには、前記遮断信号を前記遮断器に供給し、前記ロック信号が出力されているときには、前記遮断信号を前記遮断器に供給することを停止するロックステップと、
    を備えることを特徴とする地絡保護リレーの誤動作防止方法。

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