JP2015154670A

JP2015154670A - 短絡保護継電システム

Info

Publication number: JP2015154670A
Application number: JP2014028446A
Authority: JP
Inventors: 重穗松本; Shigeo Matsumoto
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2015-08-24

Abstract

【課題】主保護継電装置の主保護機能が失われた場合であっても、高速かつ確実に事故を除去する。
【解決手段】短絡距離継電装置２_Ａ１は、距離継電器第１段が動作したことを示す１段動作情報をＰＣＭ情報に含めて、自端子の主保護継電装置１_Ａ１から対向端子の主保護継電装置１_Ｂ１に送信する情報送信部２３と、対向端子の主保護継電装置１_Ｂ１から自端子の主保護継電装置１_Ａ１に送信されたＰＣＭ情報のなかから、対向端子の短絡距離継電装置２_Ｂ１の１段動作情報を取得する情報取得部２４と、情報取得部２４で１段動作情報を取得し、かつ、自端子の距離継電器第２段が動作している場合に、所定時限を削減して自端子の遮断器ＣＢ_Ａ１に遮断指令を出力する演算出力部２５と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、保護対象の送電線の両端子に配設され情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が失われた場合に、後備保護継電装置である短絡距離継電装置により送電線を保護する短絡保護継電システムに関する。

送電線には、自然災害や設備劣化などによって事故が発生した場合に、事故区間を除去して停電範囲を最小限にするための保護継電システムが設置されている。この保護継電システムは、主保護継電装置と、主保護継電装置が不動作時または不使用時のための後備保護継電装置とによって構成され、送電線の短絡保護の後備保護継電装置として短絡距離継電装置（ＤＺリレー）が広く使用されている。

主保護継電装置としては、例えば、系統に発生した事故を高感度で検出し、事故区間を正確に算出することが可能なＰＣＭ電流差動保護継電装置（ＰＣＭリレー）などが知られている。また、短絡距離継電装置は、多段階限時差距離継電方式で３段階の距離リレーが適用されている。すなわち、距離継電器第１段（ＤＺ１段保護範囲）は、自端から保護区間の例えば０〜約８０％の地点までの区間で瞬時保護動作を行い、発生した事故による影響が拡大することを防いでいる。また、距離継電器第２段（ＤＺ２段保護範囲）は、保護区間の約８０％〜１２０％までの区間で、距離継電器第３段（ＤＺ３段保護範囲）は、保護区間の約１２０％〜３００％までの区間で、後備保護動作を行う。

ところで、主保護継電装置が１系列しか設置されていない場合などには、主保護継電装置の主保護機能が失われると、この主保護継電装置が配設されている送電線を運用停止とするか、次のようにして、後備保護継電装置としての短絡距離継電装置のみで送電線を保護しなければならない。すなわち、図１２に示す送電系統には、電気所（図示省略）が設置されている自端（Ａ端）および対向端（Ｂ端）の間に、２回線の互いに隣接する送電線１０１Ｌ、１０２Ｌ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（図示省略）が備えられ、さらに、自端側の送電線１０１Ｌ、１０２Ｌには、送電電流を測定用に小さくする変流器ＣＴ_Ａ１０１、ＣＴ_Ａ１０２と、事故などを検出する保護継電装置３００Ａ、６００Ａと、保護継電装置３００Ａ、６００Ａの指示により、事故の影響が拡大しないように送電線１０１Ｌ、１０２Ｌを遮断する遮断器ＣＢ_Ａ１０１、ＣＢ_Ａ１０２とが備えられている。ここで、保護継電装置３００Ａは、主保護継電装置１００Ａおよび短絡距離継電装置２００Ａによって構成され、保護継電装置６００Ａは、主保護継電装置４００Ａおよび短絡距離継電装置５００Ａによって構成されている。また、主保護継電装置１００Ａおよび主保護継電装置４００Ａを１体にしてもよい。

同様に、対向端には、計器用変圧器（図示省略）と、変流器ＣＴ_Ｂ１０１、ＣＴ_Ｂ１０２と、保護継電装置３００Ｂ、６００Ｂと、遮断器ＣＢ_Ｂ１０１、ＣＢ_Ｂ１０２とが備えられている。ここで、自端と対向端とは同様に構成されるとともに、送電線１０１Ｌと送電線１０２Ｌとは同様に構成されているので、以下では主として自端側で送電線１０１Ｌを保護する保護継電装置３００Ａについて説明する。

この短絡距離継電装置２００Ａには、図１３に示すように、リレー要素Ｐ１１〜Ｐ１４と動作時限タイマＳＴ１２、ＳＴ１３とに基づいて判定を行い、自区間送電線の短絡保護を行うための基本回路が備えられている。すなわち、第１のリレー要素Ｐ１１は、送電線１０１Ｌに事故が発生した場合に、事故検出リレー（ＦＤリレー）から事故電流が検出されると論理値「１」を出力する。第２のリレー要素Ｐ１２は、距離継電器第１段を構成するリアクタンス継電器（リアクタンス形短絡距離リレー）であり、送電線１０１Ｌの保護区間０〜約８０％で事故が発生して距離継電器第１段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。第３のリレー要素Ｐ１３は、距離継電器第３段を構成するモー継電器（モー形短絡距離リレー）であり、送電線１０１Ｌの保護区間で対向端子方向の事故が発生して距離継電器第３段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。第４のリレー要素Ｐ１４は、距離継電器第２段を構成するリアクタンス継電器（リアクタンス形短絡距離リレー）であり、送電線１０１Ｌの保護区間約８０〜１２０％で事故が発生して距離継電器第２段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。

そして、相手母線付近（対向端付近）のＤＺ２段保護範囲での事故は、動作時限タイマＳＴ１２によって所定時限がカウントされ、遅延してアンドゲートＥ１３に入力されるようになっている。このため、図１４に示すように、自端側の遮断器ＣＢ_Ａ１０１は、「Ｒｙ判定時間＋動作時限タイマＳＴ１２の満了時間＋ＣＢ_Ａ１０１遮断時間」で遮断、つまり切（開路）になる。

このように、対向端付近での事故の場合は、ＤＺ２段保護範囲となって動作時限タイマＳＴ１２で所定時限がカウントされるため、事故除去時間が長期化し、系統に与える影響が大きくなるおそれがあった。一方、動作時限タイマＳＴ１２でカウントされる時限を短縮すると、相手端母線事故や次区間での事故で本来動作すべきリレーよりも先に動作してしまうおそれがあり、このような場合には停電範囲を最小限にすることができずに、広範囲にわたって停電が生じるおそれがあった。

そこで、対向母線方向の事故を検出する保護リレーの動作条件を伝送し、対向端からの転送信号と自端の保護リレーの動作とにより遮断器を遮断する、という技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０５−０７６１３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、リレー動作時にのみ転送信号を出力するため、平衡２回線におけるシリーズ遮断の場合に、相手端が先行動作した後に自端がリレー動作するため、本機能が動作しないおそれがあり、３端子系統の場合には、なおさら不動作のおそれがある。

そこでこの発明は、主保護継電装置の主保護機能が失われた場合であっても、高速かつ確実に短絡事故を除去することが可能な短絡保護継電システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、保護対象の送電線の両端子に配設されＰＣＭ情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が失われている場合に、多段階限時差距離継電方式の短絡距離継電装置により前記送電線を保護する短絡保護継電システムにおいて、前記短絡距離継電装置は、ＤＺ１段保護範囲で動作する距離継電器第１段と、ＤＺ２段保護範囲で動作する距離継電器第２段と、ＤＺ３段保護範囲で動作する距離継電器第３段と、前記距離継電器第２段または前記距離継電器第３段が動作してから所定時限経過後に、自端子の遮断器に遮断指令を出力する第１の遮断指令手段と、前記距離継電器第１段が動作したことを示す１段動作情報をＰＣＭ情報に含めて、自端子の主保護継電装置から対向端子の主保護継電装置に送信する情報送信手段と、対向端子の主保護継電装置から自端子の主保護継電装置に送信されたＰＣＭ情報のなかから、対向端子の短絡距離継電装置の前記１段動作情報を取得する情報取得手段と、前記情報取得手段で前記１段動作情報を取得し、かつ、自端子の前記距離継電器第２段が動作している場合に、前記所定時限を削減して自端子の遮断器に遮断指令を出力する第２の遮断指令手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、自端子で距離継電器第２段または距離継電器第３段が動作すると、第１の遮断指令手段によって所定時限経過後に自端子の遮断器に遮断指令が出力される。また、自端子で距離継電器第１段が動作すると、情報送信手段によって自端子の主保護継電装置から対向端子の主保護継電装置に１段動作情報が送信される。そして、情報取得手段によって対向端子の短絡距離継電装置の１段動作情報が取得され、かつ、自端子の距離継電器第２段が動作している場合には、第２の遮断指令手段によって所定時限が削減されて自端子の遮断器に遮断指令が出力される。つまり、自端子の距離継電器第２段が動作し、かつ、対向端子の距離継電器第１段が動作した場合には、瞬時に自端子の遮断器が遮断される。

請求項２の発明は、請求項１に記載の短絡保護継電システムにおいて、前記１段動作情報は、所定時間継続して前記情報取得手段によって取得可能となっている、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、自端子の距離継電器第２段が動作し、かつ、対向端子の距離継電器第１段が動作した場合には、自回線事故であると判断されて瞬時に自端子の遮断器が遮断される。このため、主保護継電装置の主保護機能が失われた場合であっても、高速かつ確実に短絡事故を除去することが可能となり、送電線の保護信頼度が高まる。また、主保護継電装置を利用して１段動作情報を送受信するため、通信装置を別途設ける必要がなく、システム構築が容易となる。

請求項２の発明によれば、所定時間継続して１段動作情報を取得可能なため、自端子の短絡距離継電装置の動作タイミングと対向端子の短絡距離継電装置の動作タイミングとがずれた場合であっても、確実に１段動作情報を取得して自回線事故であると判断することができる。この結果、より確実に事故除去することが可能となる。

この発明の実施の形態に係る短絡保護継電システムを適用した送電系統を示す系統図である。図１のシステムにおける短絡距離継電装置の概略構成ブロック図である。図１のシステムにおけるＰＣＭ伝送系統の構成図である。図１のシステムにおける短絡距離継電装置の動作シーケンス図である。図１のシステムによる送電系統の遮断器の遮断時間を示す説明図である。２端子系統のＢ端至近端で送電線事故が発生した場合における、従来のシステムの動作を示す図（ａ）と図１のシステムの動作を示す図（ｂ）である。２端子系統のＡ端至近端で送電線事故が発生した場合における、従来のシステムの動作を示す図（ａ）と図１のシステムの動作を示す図（ｂ）である。３端子系統のＢ端至近端で送電線事故が発生した場合における、従来のシステムの動作を示す図（ａ）と図１のシステムの動作を示す図（ｂ）である。図８の続きを示す図である。３端子系統のＡ端至近端で送電線事故が発生した場合における、従来のシステムの動作を示す図（ａ）と図１のシステムの動作を示す図（ｂ）である。図１０の続きを示す図である。従来の保護継電システムを適用した送電系統を示す系統図である。図１２のシステムにおける短絡距離継電装置の動作シーケンス図である。図１２のシステムによる送電系統の遮断器の遮断時間を示す説明図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

図１は、この発明の実施の形態に係る短絡保護継電システムを適用した送電系統を示す系統図である。この短絡保護継電システムは、保護対象の送電線Ｌ１、Ｌ２の両端子に配設されＰＣＭ情報を伝送可能な主保護継電装置１_Ａ１、１_Ａ２、１_Ｂ１、１_Ｂ２の主保護機能が失われている場合（通信機能は保持されている場合）に、多段階限時差距離継電方式の短絡距離継電装置２_Ａ１、２_Ａ２、２_Ｂ１、２_Ｂ２により送電線Ｌ１、Ｌ２を保護する機能を備えた保護継電システムである。

ここで、送電系統には、電気所（図示省略）が設置されている自端（Ａ端）および対向端（Ｂ端）の間に、２回線の互いに平行・並行に隣接する送電線Ｌ１、Ｌ２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（図示省略）が備えられている。さらに、自端側の送電線Ｌ１、Ｌ２には、送電電流を測定用に小さくする変流器ＣＴ_Ａ１、ＣＴ_Ａ２と、事故などが発生したときに事故などを検出する保護継電装置３_Ａ１、３_Ａ２と、保護継電装置３_Ａ１、３_Ａ２の指示により、事故の影響が拡大しないように送電線Ｌ１、Ｌ２を遮断する遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ａ２とが備えられている。ここで、保護継電装置３_Ａ１は、主保護継電装置１_Ａ１および短絡距離継電装置２_Ａ１によって構成され、保護継電装置３_Ａ２は、主保護継電装置１_Ａ２および短絡距離継電装置２_Ａ２によって構成されている。

同様に、対向端には、計器用変圧器（図示省略）と、変流器ＣＴ_Ｂ１、ＣＴ_Ｂ２と、保護継電装置３_Ｂ１（主保護継電装置１_Ｂ１および短絡距離継電装置２_Ｂ１）、３_Ｂ２（主保護継電装置１_Ｂ２および短絡距離継電装置２_Ｂ２）と、遮断器ＣＢ_Ｂ１、ＣＢ_Ｂ２とが備えられている。

このように、自端と対向端とは同様に構成されているとともに、送電線Ｌ１と送電線Ｌ２とは同様に構成されているので、以下では主として、自端側で送電線Ｌ１を保護する保護継電装置３_Ａ１について説明し、保護継電装置３_Ａ２、３_Ｂ１、３_Ｂ２の説明を省略する。

主保護継電装置１_Ａ１は、送電線Ｌ１を保護区間とし、主保護動作を行う。すなわち、各端子の電流瞬時値を一定周期でサンプリングし、得られたディジタルデータ（ＰＣＭ情報）をＰＣＭ伝送により、相手端に伝送する。そして、受信データと自端データとにより、差動演算を実施し、故障が内部か外部かを判定して遮断信号を出力し、遮断器ＣＢ_Ａ１を遮断するものである。

短絡距離継電装置２_Ａ１は、送電線Ｌ１を保護区間とし、自端を基準にした保護区間の０％〜約８０％の区間で発生した短絡事故などを検出する。そして、自端側で発生した事故を検出すると、対応する遮断器ＣＢ_Ａ１に対して、切（開路）の指示である遮断信号を直ちに送る。これにより、保護区間の０％〜約８０％の区間、つまり、自端側に事故点がある場合には、発生した事故による影響が拡大することを防いでいる。ここで、短絡距離継電装置２_Ａ１は、送電線Ｌ１の自端側の主保護継電装置１_Ａ１が不動作、不使用時における自区間送電線を保護し、また、保護対象外である次区間送電線の保護継電装置であって、対向端側の次区間送電線に設置されている保護継電装置が不動作であるとき、および対向端側の次区間送電線の遮断器が不動作であるとき、次区間送電線をバックアップ保護する、という後備保護として機能する。

この短絡距離継電装置２_Ａ１は、後述するＤＺ１段保護範囲で動作する距離継電器第１段と、ＤＺ２段保護範囲で動作する距離継電器第２段と、ＤＺ３段保護範囲で動作する距離継電器第３段と、図２に示すように、入力変換器２１と、アナログ入力処理部２２と、情報送信部（情報送信手段）２３と、情報取得部（情報取得手段）２４と、演算出力部（第１の遮断指令手段、第２の遮断指令手段）２５などを備えている。入力変換器２１は、計器用変圧器からの計測電圧と変流器ＣＴ_Ａ１からの計測電流とを受け取り、アナログ入力処理部２２でこれらのＡ／Ｄ変換を行い演算出力部２５に出力する。

情報送信部２３は、自端子の短絡距離継電装置２_Ａ１の距離継電器第１段が動作したことを示す１段動作情報をＰＣＭ情報に含めて、自端子の主保護継電装置１_Ａ１から対向端子の主保護継電装置１_Ｂ１に送信するものである。具体的には、自端子の短絡距離継電装置２_Ａ１の距離継電器第１段が動作した場合に、後述するようにして演算出力部２５からの指令に従って、ＰＣＭ伝送フォーマットの予備データエリア（例えば、制御（１））に１段動作情報を入力する。これにより、図３に示すように、自端子の主保護継電装置１_Ａ１の伝送装置４_Ａ１から対向端子の主保護継電装置１_Ｂ１の伝送装置４_Ｂ１に、伝送路４を介して１段動作情報を含むＰＣＭ情報が伝送されるものである。

情報取得部２４は、対向端子の主保護継電装置１_Ｂ１から自端子の主保護継電装置１_Ａ１に送信されたＰＣＭ情報のなかから、対向端子の短絡距離継電装置２_Ｂ１の１段動作情報を取得するものである。具体的には、図３に示すように、対向端子の主保護継電装置１_Ｂ１の伝送装置４_Ｂ１から自端子の主保護継電装置１_Ａ１の伝送装置４_Ａ１に伝送された、ＰＣＭ情報のなかの所定の予備データエリアに格納されている１段動作情報を検索することで、対向端子の短絡距離継電装置２_Ｂ１の１段動作情報を取得する。そして、１段動作情報を取得した場合には、演算出力部２５に論理値「１」を出力する。

演算出力部２５は、自端側で発生した事故を検出し、動作条件が成立したと判断すると、遮断信号を遮断器ＣＢ_Ａ１に出力する。基本的には、図４に示すように、距離継電器第１段を構成する第１のリアクタンス継電器（第２のリレー要素）Ｐ２と、距離継電器第２段を構成する第２のリアクタンス継電器（第４のリレー要素）Ｐ４と、送電線Ｌ１の対向端子方向に発生した事故を検出する距離継電器第３段を構成するモー継電器（第３のリレー要素）Ｐ３に基づいて、動作条件を判定して、遮断器ＣＢ_Ａ１に遮断信号を出力する。

演算出力部２５は、リレー要素Ｐ１〜Ｐ６に基づいて、事故が検出されてから所定時限経過後に、自端子の遮断器ＣＢ_Ａ１にトリップ指令（遮断指令）を出力する動作時限タイマＳＴ２、ＳＴ３と、所定の動作条件を判定するアンドゲートＥ１〜Ｅ５と、を備えている。つまり、演算出力部２５は、リレー要素Ｐ１〜Ｐ６と動作時限タイマＳＴ２、ＳＴ３とに基づいて、動作条件の成否の判定を行い、自区間送電線の短絡保護を行うための基本回路である。

第１のリレー要素Ｐ１は、事故検出リレー（ＦＤリレー）であり、送電線Ｌ１に事故が発生した場合に、事故電流が検出されると論理値「１」を出力する。この第１のリレー要素Ｐ１は、アンドゲートＥ３に加えられるようになっている。

第２のリレー要素Ｐ２は、距離継電器第１段を構成するリアクタンス継電器（リアクタンス形短絡距離リレー）であり、送電線Ｌ１の保護区間０〜約８０％（ＤＺ１段保護範囲）で事故が発生して距離継電器第１段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。この第２のリレー要素Ｐ２は、アンドゲートＥ１に加えられるようになっている。

第３のリレー要素Ｐ３は、距離継電器第３段を構成するモー継電器（モー形短絡距離リレー）であり、送電線Ｌ１の保護区間（ＤＺ３段保護範囲）で対向端子方向の事故が発生して距離継電器第３段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。この第３のリレー要素Ｐ３は、アンドゲートＥ１、Ｅ４に加えられ、または、動作時限タイマＳＴ２、ＳＴ３によって時限協調が図られるようになっている。

第４のリレー要素Ｐ４は、距離継電器第２段を構成するリアクタンス継電器（リアクタンス形短絡距離リレー）であり、送電線Ｌ１の保護区間約８０％〜１２０％（ＤＺ２段保護範囲）で事故が発生して距離継電器第２段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。この第４のリレー要素Ｐ４は、アンドゲートＥ２、Ｅ４に加えられるようになっている。

第５のリレー要素Ｐ５は、後述する高速遮断を行う場合に、論理値「１」を出力し、この第５のリレー要素Ｐ５は、アンドゲートＥ４に加えられるようになっている。この第５のリレー要素Ｐ５は、通常時は「１」を出力し、何らかの予期せぬ状況変化により、高速遮断（時限短縮）を行うことが好ましくない状態の場合に、「０」を出力可能となっている。

第６のリレー要素Ｐ６は、情報取得部２４によって対向端子の短絡距離継電装置２_Ｂ１の１段動作情報が取得された場合、つまり、対向端子の短絡距離継電装置２_Ｂ１の距離継電器第１段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。また、多端子系統の場合には、いずれかの対向端子の短絡距離継電装置２の距離継電器第１段が動作した場合に、論理値「１」を出力する。この第６のリレー要素Ｐ６は、アンドゲートＥ４に加えられるようになっている。

動作時限タイマＳＴ２は、第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力されると、動作時限のカウントを開始する。そして、所定時間のカウントが満了すると、論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ２に加えるようになっている。つまり、動作時限タイマＳＴ２は、誤動作防止のために、第３のリレー要素Ｐ３からの検出信号を、所定時間だけ遅延してアンドゲートＥ２に加える。

動作時限タイマＳＴ３は、第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力されると、動作時限のカウントを開始する。そして、所定時間のカウントが満了すると、論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ５に加えるようになっている。つまり、動作時限タイマＳＴ３は、誤動作防止のために、第３のリレー要素Ｐ３からの検出信号を、所定時間だけ遅延してアンドゲートＥ５に加える。この動作時限タイマＳＴ３の満了時間は、動作時限タイマＳＴ２の満了時間よりも長く設定されている。

動作時限タイマＳＴ４は、第６のリレー要素Ｐ６の論理値「１」が入力されると、動作時限のカウントを開始する。そして、所定時間のカウントが満了するまで、論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ４に加えるようになっている。つまり、動作時限タイマＳＴ４は、ＰＣＭ伝送時間や演算出力部２５の処理時間を考慮して後述する高速遮断処理を確実に行えるようにするために、第６のリレー要素Ｐ６からの検出信号を、所定時間だけ保持してアンドゲートＥ４に加える。このようにして、対向端子からの１段動作情報を所定時間継続して取得、保持可能となっている。ここで、動作時限タイマＳＴ４の満了時間は、後述する３端子系統などにおいて、各端子の短絡距離継電装置２で高速遮断条件を確実に判定できるように設定されている。

アンドゲートＥ１は、第２のリレー要素Ｐ２の論理値「１」が入力され、第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立して論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ５に加えるようになっている。

アンドゲートＥ２は、動作時限タイマＳＴ２が満了して論理値「１」が入力され、第４のリレー要素Ｐ４の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立して論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ５に加えるようになっている。

アンドゲートＥ３は、第１のリレー要素Ｐ１の論理値「１」が入力され、アンドゲートＥ１の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立して論理値「１」を出力する。これにより、１段動作情報を送信すべき指令が情報送信部２３に出力されるようになっている。

アンドゲートＥ４は、第３のリレー要素Ｐ３、第４のリレー要素Ｐ４および第５のリレー要素Ｐ５の論理値「１」が入力され、第６のリレー要素Ｐ６の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立して論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ５に加えるようになっている。

アンドゲートＥ５は、第１のリレー要素Ｐ１の論理値「１」が入力され、かつ、（条件１）アンドゲートＥ１の論理値「１」が入力される、（条件２）動作時限タイマＳＴ３の論理値「１」が入力される、（条件３）アンドゲートＥ２の論理値「１」が入力される、（条件４）アンドゲートＥ４の論理値「１」が入力される、のいずれかを満たすと、動作条件が成立して遮断器ＣＢ_Ａ１に対する遮断信号（トリップ指令）を出力する。

ここで、（条件２）の場合は、動作時限タイマＳＴ３によって遅延して入力され、（条件３）の場合は、動作時限タイマＳＴ２によって遅延して入力される。つまり、（条件２）、（条件３）の場合には、距離継電器第２段または距離継電器第３段が動作してから所定時限経過後に、自端子の遮断器ＣＢ_Ａ１に遮断指令を出力する第１の遮断指令手段が構成される。また、（条件４）の場合は、動作時限タイマＳＴ２や動作時限タイマＳＴ３の時限協調を待たずに、遮断器ＣＢ_Ａ１を高速遮断する。つまり、（条件４）の場合には、情報取得部２４で１段動作情報を取得し、かつ、自端子の距離継電器第２段が動作している場合に、タイマＳＴ３、ＳＴ２の所定時限を削減して即座に自端子の遮断器ＣＢ_Ａ１に遮断指令を出力する第２の遮断指令手段（高速遮断処理）が構成される。

具体的には、図１に示すように、事故点が対向端から全送電線距離の約２０％以内の地点、つまり自端から全送電線距離の約８０％以上の地点である場合、自端側では、この地点がＤＺ２段保護範囲になる。つまり、アンドゲートＥ５は（条件４）の動作条件が成立するため、遮断器ＣＢ_Ａ１を高速遮断する。これにより、図５に示すように、自端側の遮断器ＣＢ_Ａ１は、「Ｒｙ判定時間＋ＣＢ_Ａ１遮断時間」のみで遮断される。また、対向端側では、瞬時保護動作をする１段動作範囲内であるため、アンドゲートＥ５で（条件１）の動作条件が成立し、遮断器ＣＢ_Ｂ１に遮断信号を出力する。これにより、図５に示すように、対向端側の遮断器ＣＢ_Ｂ１も、「Ｒｙ判定時間＋ＣＢ_Ｂ１遮断時間」のみで遮断される。この結果、事故回線でない回線（送電線２Ｌ）には事故電流が流れなくなる。

次に、このような構成の短絡保護継電システムの作用および短絡保護継電システムによる送電線の保護方法について説明する。ここで、主保護継電装置１の主保護機能は失われているが通信機能は保持されているものとする。また、図６〜図１１では簡略化して図示しているが、各端子および各送電線における構成は、上記と同等なものである。さらに、各短絡距離継電装置２および遮断器ＣＢの動作順序は、系統や事故時の事故電流、インピーダンスによって異なり、例を以下に説明する。

図１、図６（ｂ）に示すように、送電線Ｌ１の対向端（Ｂ端）付近で短絡事故が発生した場合、対向端においては、図４に示すアンドゲートＥ５に、第１のリレー要素Ｐ１の論理値「１」が入力されるとともに、１段動作範囲（対向端から０〜約８０％以内）の事故であるため、（条件１）アンドゲートＥ１の論理値「１」が入力される。このため、アンドゲートＥ５の動作条件が成立し、論理値「１」を出力して、遮断器ＣＢ_Ｂ１にトリップ指令を送信する。このように、対向端においては、図５に示すように、遮断器ＣＢ_Ｂ１が「Ｒｙ判定時間＋ＣＢ_Ｂ１遮断時間」で高速遮断される。また、１段動作範囲の事故であるため、アンドゲートＥ３の動作条件が成立して論理値「１」を出力し、１段動作情報を送信すべき指令が情報送信部２３に出力される。これにより、距離継電器第１段が動作したことを示す１段動作情報が、自端子（Ａ端）の主保護継電装置１_Ａ１に送信される。

一方、自端においては、この事故はＤＺ２段保護範囲（自端から約８０％〜１２０％以内）で発生しているため、図４に示すアンドゲートＥ５に、第１のリレー要素Ｐ１の論理値「１」が入力されるとともに、アンドゲートＥ４に、第３のリレー要素Ｐ３および第４のリレー要素Ｐ４の論理値「１」が入力される。また、情報取得部２４によって対向端子の短絡距離継電装置２_Ｂ１の１段動作情報が取得されると、第６のリレー要素Ｐ６で論理値「１」が出力され、アンドゲートＥ４の動作条件が成立する。この結果、アンドゲートＥ５の動作条件が成立し、遮断器ＣＢ_Ａ１に遮断信号が送信され、自端においても遮断器ＣＢ_Ａ１が、図５に示すように、動作時限タイマＳＴ２およびＳＴ３のカウントを待たずに、「Ｒｙ判定時間＋ＣＢ_Ａ１遮断時間」で高速遮断される。

つまり、本短絡保護継電システムでは、自端と対向端において、ともに高速に遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ｂ１が遮断され、高速に（例えば、１００ｍｓ以内で）事故が除去される。これに対して、従来のシステムでは、図６（ａ）に示すように、動作時限タイマＳＴ２またはＳＴ３が満了するまで遮断器ＣＢ_Ａ１が遮断されないため、事故除去までに長時間（例えば、５００ｍｓ以内の時間）を要する。

このように、本短絡保護継電システムによれば、自端子の距離継電器第２段が動作し、かつ、対向端子の距離継電器第１段が動作した場合には、自回線事故であると判断されて瞬時に自端子の遮断器ＣＢ_Ａ１が遮断される。このとき、対向端子の遮断器ＣＢ_Ｂ１が動作した時点ではなく、距離継電器第１段が動作した時点で自端子の遮断器ＣＢ_Ａ１が遮断される。このため、主保護継電装置１_Ａ１、１_Ｂ１の主保護機能が失われた場合であっても、高速かつ確実に事故を除去することが可能となり、送電線Ｌ１、Ｌ２の保護信頼度が高まる。また、主保護継電装置１_Ａ１、１_Ｂ１を利用して１段動作情報を送受信するため、通信装置を別途設ける必要がなく、システム構築が容易となる。

また、動作時限タイマＳＴ４によって所定時間継続して１段動作情報を取得、保持可能なため、自端子の短絡距離継電装置２_Ａ１の動作タイミングと対向端子の短絡距離継電装置２_Ｂ１の動作タイミングとがずれた場合であっても、確実に１段動作情報を取得して自回線事故であると判断することができる。この結果、より確実に事故除去することが可能となる。

このような作用、効果は、送電線Ｌ１の自端付近で事故が発生した場合や、３端子系統などの場合にも得られるものである。例えば、図７に示すように、送電線Ｌ１の自端（Ａ端）付近で事故が発生した場合、上記の場合と逆の動作となり、自端子の短絡距離継電装置２_Ａ１の距離継電器第１段が動作すると、対向端子に１段動作情報が送信される。そして、自端子では、１段動作範囲の事故であるため遮断器ＣＢ_Ａ１を高速遮断し、対向端子では、自端子のＣＢ_Ａ１が遮断したことにより距離継電器第２段で検出し、かつ、自端子の距離継電器第１段で検出された動作情報をＳＴ４により保持しているため、遮断器ＣＢ_Ｂ１が高速遮断される。

また、図８、図９に示すように、３端子系統においてＢ端（対向端）付近で送電線Ｌ１の事故が発生した場合（ｂの１）、例えば、まず、Ａ端の２つの短絡距離継電装置２_Ａ１、２_Ａ２が距離継電器第２段で検出し、Ｂ端の短絡距離継電装置２_Ｂ１が距離継電器第１段で検出し、短絡距離継電装置２_Ｂ２およびＣ端の短絡距離継電装置２_Ａ１、２_Ａ２が動作しない（ｂの２）。このとき、Ｂ端の短絡距離継電装置２_Ｂ１からＡ端およびＣ端の短絡距離継電装置２_Ａ１、２_Ｃ１に対して、１段動作情報が送信される。

次に、上記と同様にして、Ａ端とＢ端において、ともに遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ｂ１が高速遮断され（ｂの３）、続いて、Ｃ端の短絡距離継電装置２_Ｃ１が距離継電器第２段で検出する（ｂの４）。そして、Ｃ端の短絡距離継電装置２_Ｃ１では、動作時限タイマＳＴ４によってＢ端の短絡距離継電装置２_Ｂ１からの１段動作情報が保持されているため、自端子において距離継電器第２段で検出し、かつ、対向端子において距離継電器第１段で検出する、という高速遮断条件が成立し、遮断器ＣＢ_Ｃ１（Ｃ端の送電線Ｌ１の遮断器）が高速遮断される（ｂの５）。このようにして、Ａ端、Ｂ端およびＣ端において、ともに高速遮断が行われ、高速に（例えば、２００ｍｓ以内で）事故が除去される（ｂの６）。一方、従来のシステムでは、図８（ａ）、図９（ａ）に示すように、Ａ端およびＣ端において、それぞれ動作時限タイマＳＴ２が順次満了するまで遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ｃ１が遮断されないため、事故除去までに長時間（例えば、６００ｍｓ以内の時間）を要する。

同様に、図１０、図１１に示すように、３端子系統においてＡ端（自端）付近で送電線Ｌ１の事故が発生した場合（ｂの１）、例えば、まず、Ａ端の短絡距離継電装置２_Ａ１が距離継電器第１段で検出し、他の短絡距離継電装置２_Ａ２、２_Ｂ１、２_Ｂ２、２_Ｃ１、２_Ｃ２が動作しない（ｂの２）。このとき、Ａ端の短絡距離継電装置２_Ａ１からＢ端およびＣ端の短絡距離継電装置２_Ｂ１、２_Ｃ１に対して、１段動作情報が送信される。

次に、Ａ端の遮断器ＣＢ_Ａ１が高速遮断され（ｂの３）、続いて、Ｂ端およびＣ端の短絡距離継電装置２_Ｂ１、２_Ｃ１が距離継電器第２段で検出するとともに、Ａ端の短絡距離継電装置２_Ａ２が距離継電器第３段で検出する（ｂの４）。そして、Ｂ端およびＣ端の短絡距離継電装置２_Ｂ１、２_Ｃ１では、動作時限タイマＳＴ４によってＡ端の短絡距離継電装置２_Ａ１からの１段動作情報が保持されているため、自端子において距離継電器第２段で検出し、かつ、対向端子において距離継電器第１段で検出する、という高速遮断条件が成立し、遮断器ＣＢ_Ｂ１、ＣＢ_Ｃ１が高速遮断される（ｂの５）。このようにして、Ａ端、Ｂ端およびＣ端において、ともに高速遮断が行われ、高速に（例えば、２００ｍｓ以内で）事故が除去される（ｂの６）。一方、従来のシステムでは、図１０（ａ）、図１１（ａ）に示すように、Ｂ端およびＣ端において、それぞれ動作時限タイマＳＴ２が順次満了するまで遮断器ＣＢ_Ｂ１、ＣＢ_Ｃ１が遮断されないため、事故除去までに長時間（例えば、６００ｍｓ以内の時間）を要する。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、動作時限タイマＳＴ４を設けることで、対向端子からの１段動作情報を所定時間継続して取得、保持可能となっているが、情報送信部２３によって１段動作情報を所定時間継続して送信することで、対向端子において相手端の１段動作情報を所定時間継続して取得、保持できるようにしてもよい。

１主保護継電装置
２短絡距離継電装置
２３情報送信部（情報送信手段）
２４情報取得部（情報取得手段）
２５演算出力部（第１の遮断指令手段、第２の遮断指令手段）
３保護継電装置
Ｐ２第２のリレー要素（距離継電器第１段）
Ｐ３第３のリレー要素（距離継電器第３段）
Ｐ４第４のリレー要素（距離継電器第２段）
ＣＴ変流器
ＣＢ遮断器
Ａ端自端子
Ｂ端、Ｃ端対向端子
Ｌ１、Ｌ２送電線
ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４動作時限タイマ

Claims

保護対象の送電線の両端子に配設されＰＣＭ情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が失われている場合に、多段階限時差距離継電方式の短絡距離継電装置により前記送電線を保護する短絡保護継電システムにおいて、
前記短絡距離継電装置は、
ＤＺ１段保護範囲で動作する距離継電器第１段と、ＤＺ２段保護範囲で動作する距離継電器第２段と、ＤＺ３段保護範囲で動作する距離継電器第３段と、
前記距離継電器第２段または前記距離継電器第３段が動作してから所定時限経過後に、自端子の遮断器に遮断指令を出力する第１の遮断指令手段と、
前記距離継電器第１段が動作したことを示す１段動作情報をＰＣＭ情報に含めて、自端子の主保護継電装置から対向端子の主保護継電装置に送信する情報送信手段と、
対向端子の主保護継電装置から自端子の主保護継電装置に送信されたＰＣＭ情報のなかから、対向端子の短絡距離継電装置の前記１段動作情報を取得する情報取得手段と、
前記情報取得手段で前記１段動作情報を取得し、かつ、自端子の前記距離継電器第２段が動作している場合に、前記所定時限を削減して自端子の遮断器に遮断指令を出力する第２の遮断指令手段と、
を備えることを特徴とする短絡保護継電システム。
前記１段動作情報は、所定時間継続して前記情報取得手段によって取得可能となっている、
ことを特徴とする請求項１に記載の短絡保護継電システム。