JP2565958B2 - 方向継電器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔本発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、３相電力系統の逆相電圧および逆相電流を
用いて、地絡または短絡の事故点の方向を識別する方向
継電器に関する。

（従来の技術） ３相電力系統に生じた不平衡事故すなわち１相地絡、
２相地絡および２相短絡事故の方向を識別するための方
向継電器として、逆送電圧V₂および逆相電流I₂を用いる
ものが知られている。このものは、常時の負荷状態では
負荷電流中の逆相分が少いため、不平衡事故の方向を高
感度に識別し得るものとして知られている。逆相電圧V₂
および逆相電流I₂を用いる方向継電器（以下逆相方向継
電器という）の公知のもの以下に説明する。

公知の逆相方向継電器の第１のもの（公知例１と称
す）は逆相電圧V₂および逆相電流I₁の位相関係に応動す
るものである。このものは一般に動作条件を次式とす
る。

−|I₂|cos（φ−θ）＞K₁ ……（１） 但し、I₂は逆相電流を複素数で表わした値、φはV₂が
I₂より進む角度、θは一定角度、K₁は正の定数である。

公知の逆相方向継電器の第２のもの（公知例２と称
す）は特公昭49−25588号に示されるもので、逆相電圧V
₂の逆相電流I₂の比V₂/I₂に応動する距離継電器を用いる
ものである。このもので最も代表的なものは次式を動作
条件とする。

−|V₂I₂|cos（φ−θ）＋K₂I₂ ²＞K₁ ……（２） 但し、V₂は逆相電圧を複素数で表わした値、K₂は正の
定数である。

（２）式はV₂/I₂の比に応動するリアクタンス形距離継
電器の動作条件式であり、逆相電流I₂の大きさが零でな
いとすると次式に変形される。

以上の公知例のものは、通常の場合はいずれも不平衡
事故の方向を識別する。これを図面を用いて説明する。

第５図は不平衡事故時の対称分等価回路である。図で
C₁は正相および零相回路を一括して示す正零相回路、C₂
は逆相回路、T₁〜T₅は端子、Z_BおよびZ_Fはインピーダン
スである。

逆相回路C₂で、端子T₅は継電器設置端子である。V₂お
よびI₂はこの端子T₅の逆相電圧および逆相電流であり、
矢印方向を正とする。継電器は図示の電流I₂の矢印方向
（以下前方と呼ぶ）の事故で動作し、矢印と反対方向
（以下後方と呼ぶ）の事故では不動作でなければならな
い。

前方事故の最は、逆相回路C₂は端子T₃のような前方部
分から正零相回路C₁に接続される。逆相回路に電圧およ
び電流を供給する電源は正零相回路C₁にある。したがっ
て端子T₅の逆相電圧V₂および逆相電流I₂の関係は次式で
示される。

V₂＝−I₂Z_B ……（４） 後方事故の際は、逆相回路C₂は端子T₄のような後方部
分から正零回路C₁に接続される。このため、端子T₅では
次式の条件が成立する。

V₂＝I₂Z_F ……（５） 前方事故の場合、逆相電圧V₂がI₂より進む角度φは、
（４）式の関係から180゜＋θ_Ｂ（但しθ_ＢはZ_Bの角
度）である。後方事故の場合は（５）式の関係から角度
φはθ_Ｆ（但しθ_ＦはZ_Fの角度）である。逆相インピー
ダスの角度は系統の各部でそれぞれ90゜弱のほぼ一様の
角度であるため、角度θ_Ｂおよびθ_Ｆも90゜弱でありほ
ぼ等しい。

前述の一定角度θをこのほぼ等しい角度θ_Ｂおよびθ
_Ｆにほぼ等しく選ぶと、事故点が前方の場合次の関係が
成立する。

φ＝180゜＋θ_Ｂ≒180゜＋θ ……（６） また、後方事故の場合は次の関係が成立する。

φ＝θ_Ｆ≒θ ……（７） 公知例１の継電器は、前方事故では（６）式の関係か
ら（１）式の左辺が正となるため、逆相電流I₂の値が十
分な値であれば動作する。また後方事故では、（７）式
の関係から（１）式の左辺が負となるため動作しない。

公知例２の継電器では、前方事故では（６）式の関係
から（３）式の左辺が負となるため、逆相電流I₂の大き
さが十分大きく、K₁がI₂ ²に対して無視できれば確実に
動作する。後方事故では（３）式の関係から、cos（φ
−θ）≒１であり、また（５）式の関係から|V₂/I₂|は|
Z_F|に等しいのでK₂＜|Z_F|としておけば確実に不動作と
なる。

以上のように各公知例の継電器は、通常の事故の場
合、不平衡事故の事故点方向を識別する。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、前方事故でも事故による逆相電圧V₂および逆
相電流I₂の値が小さい場合は動作し得なくなる。一般に
前方保護範囲内の事故では、不平衡事故時の逆相電流I₂
が著しく小さいことはないが、逆相電圧V₂は著しく小さ
い場合がある。すなわち、第５図で前方事故点T₃がかな
りの遠方であり、事故点端子T₃から端子T₅までの逆相イ
ンピーダンスが大きく、且つ逆相インピーダンスZ_Bが小
さい場合は、逆相電圧V₂が著しく小さくなる。継電器が
長距離送電線の保護に用いられる場合、保護範囲内事故
でも遠方事故の場合は事故による逆相電圧V₂の値が小さ
く、定格電圧の１％程度の場合もある。

一方、電力系統では常時運転中でも、各等の不平衡に
より若干の逆相電圧V₂および逆相電流I₂を生じており、
また計器用変成器や継電器の入力回路の各相の不平衡で
も若干の逆相電圧V₂および逆相電流I₂を生ずる。このよ
うな原因による誤差分逆相電圧は定格電圧の２％程度に
達する場合がある。

事故中の逆相電圧V₂および逆相電流I₂は、前記の常時
運転中に存在する誤差分と事故により生ずる事故分の和
となり次式で表わされる。

V₂＝V_2f＋V_2e ……（８） I₂＝I_2f＋I_2e ……（９） 但し、V_2fおよびI_2fは各々事故分の逆相電圧および逆
相電流 V_2eおよびI_2eは各々誤差分の逆相電圧および逆相電流 長距離送電線保護の場合、保護範囲内事故では事故分
逆相電流I_2fは誤差分逆相電流I_2eより十分に大きいが、
事故分逆相電圧V_2fは誤差分逆相電圧V_2eより小さくなる
場合がある。

事故分逆相電圧V_2fが誤差分逆相電圧V_2eより小さい場
合、（８）式で表わされる事故中逆相電圧V₂は事故分逆
相電圧V_2fと逆位相となる場合がある。このような場
合、公知例１の継電器は、保護範囲内事故では（１）式
の左辺が正であるべきであるにも拘らず負になって動作
し得ない不都合を生じる。

公知例２の継電器はこのような問題を解決する。すな
わち第５図の前方の逆相インピーダンスZ_Fは保護範囲の
送電線のインピーダンスとそれより更に遠方のインピー
ダンスの和である。したがって長距離送電線保護の場合
はZ_Fの値が大きく、（２）式の定数K₂はK₂＜|Z_F|に整定
するので、定数K₂の値が大きな値となる。このため、事
故中逆相電圧V₂が事故分逆相電圧V_2fと逆位相となり、
（３）式の左辺が正になるようなことがあっても、この
ような場合の逆相電圧V₂の値は小さく且つ逆相電流I₂の
値は大きいので、（３）式が成立し動作する。

なお、公知例２の継電器は、通常逆相過電流継電器と
組み合わされ、逆相電流I₂が大きいときのみ動作を有効
とするようになっている。このため長距離送電線保護で
インピーダンスZ_Fが大きい場合、後方事故で逆相電流I₂
が大きいときは（５）式の関係から逆相電圧V₂も大きい
ので、誤差分逆相電圧V_2eの影響は僅かである。

以上のように公知例２の継電器は長距離送電線にも適
用し得るものであるが、適用条件によっては不具合な場
合がある。その１つの例は各端子送電線の保護の場合で
ある。これを３端子送電線について説明する。

第６図は３端子送電線保護の場合の逆相等価回路であ
る。図で、Z_BおよびZ_F1〜Z_F5は逆相インピーダンス、T₅
〜T₇は端子である。継電器は端子T₅に設置され、端子T₅
〜T₇で囲まれる範囲を保護範囲とする。

図の場合、送電線分岐点Ｊから端子T₇までの距離が長
いためインピーダンスZ_F4が大きく、分岐点Ｊから端子T
₆およびT₅までの距離が短いためインピーダンスZ_F1およ
びZ_F2が小さい場合がある。このような場合、更にイン
ピーダンスZ_BおよびZ_F3が小さいと公知例２の継電器で
も適用が困難となる場合がある。

すなわち、後方事故（Z_Bの方向の事故）の場合、
（５）式のZ_Fは となり、Z_F1〜Z_F3が小さいため、Z_Fが小さくなり（２）
式のK₂を大きくできない（K₂＜|Z_F|）。一方、前方事故
が端子T₇付近で起こると、インピーダンスZ_F4が大きく
且つZ_Bが小さいため、事故分逆相電圧V_2fは大きくなら
ない。したがって誤差分逆相電圧V_2eにより（８）式の
逆相電圧V₂が事故分逆相電圧V_2fと逆位相となり（３）
式の左辺が正となるような場合、左辺の定数K₂の値が小
さいので動作の確実の期し難い不具合を生ずる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、動作条件
を後方事故で確実に不動作を保証し得る限度のものと
し、前方事故でより高感度に動作し得る方向継電器を提
供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の第１は逆相電流I₂および逆相電圧V₂に応動
し、動作条件を次式とする逆相方向継電器である。

−|V₂|cos（φ−θ）＋K₂|I₂|＞K₁ ……（11） 継電器の入力電流および電圧あ、例えば送電線端子の
逆相電流および逆相電圧、または同一母線に接続される
複数の端子の逆相電流の和および該母線の逆相電圧など
とする。

本発明の第２は平行２回線電線の第１および第２の回
線の各々の逆相電流I₂およびI₂′ならびに第１の回線の
端子の逆相電圧V₂に応動し、動作条件を次式とする逆相
方向継電器である。

−|V₂|cos（φ−θ）＋K₂|I₂|cosα＞K₁ ……（12） 但しαはI₂がI₂＋I₂′より進む角度である。

送電線端子が逆相電圧V₂は、その端子に設けられる遮
断器の線路側または母線側もしくは送電線端子が接続さ
れる母線より取得される。

（作用） 第１の発明についてその作用を図面を用いて説明す
る。第７図は誤差を考慮した場合の事故時の逆相電圧の
有効成分|V₂|cos（φ−θ）と逆相電流の大きさ|I₂|
（以下両者を一括して両駆動量という）の関係を示す図
である。

後方事故時に於て、誤差を無視した場合の両駆動量の
値は直線（イ）より矢印方向にある。すなわち、後方事
故時の事故分の逆相電圧V₂および逆相電流I₂の関係は
（５）式より次式で示される。

逆相電圧V₂は逆相電流I₂より角度θ_Ｆだけ進みであ
り、（７）式の関係から次式が得られる。

インピーダンスZ_Fは系統の運転状態によって変化する
が、Z_Fの最小値が与えられると、このときの両駆動量の
関係が直線（イ）で示される。Z_Fの値がこの最小値より
大きいときは両入力量の関係はこの直線（イ）より矢印
方向にプロットされる。

前方保護範囲内の事故で、誤差を無視した場合の両駆
動量の関係の例が直線（ロ）および（ハ）で示される。
すなわち、前方事故時の事故分の逆相電圧V₂および逆相
電流I₂の関係は（４）式より次式で示される。

逆相電圧V₂は逆相電流I₂より角度（180゜＋θ_Ｂ）だ
け進みであり、（６）式の関係から次式が得られる。

直線（ロ）および（ハ）は、各々インピーダンスZ_Bの
値が最小値および最大値に保たれ、且つ事故点が保護範
囲内の任意の点にある場合の両駆動量の関係を示す。前
方保護範囲以遠の事故を考えると、直線（ロ）および
（ハ）はいずれも、点（ニ）および（ホ）より更に原点
に向って延長され、無限遠の事故では原点に到達する。
しかし、保護範囲内の事故のみを対象とする場合は、イ
ンピーダンスZ_Bの値ごとに両駆動量の最小値が定まり、
各直線の点（ニ）および（ホ）より原点に近い部分が除
かれる。

後方事故に関して、誤差を考慮すると両駆動量の関係
が存在する範囲は折線（ヘ）より斜線方向に拡大され
る。折線（ヘ）は図示のように原点より横軸負方向にY_v
縦軸正方向にY_iの距離にある点（ト）より右上方向への
直線（イ）と平行な部分と、点（ト）より下方向への横
軸垂直部分とよりなる。（但しY_vおよびY_iは各々誤差分
逆相電圧V_2eおよび誤差分逆相電圧I_2eの大きさの最大値
である。） すなわち誤差分の各導入量（逆相電圧および逆相電流
I₂を一括して導入量と言う）V_2eおよびI_2eは電力系統の
常時運転中に存在するもので種種の位相角となり得る。
また、事故分の各導入量V_2fおよびI_2fの位相各も事故相
や事故種類に応じて変化する。したがって、事故分およ
び誤差分の各導入量の位相関係が最悪の状態で加算され
る場合を考える必要があり、後方事故時の両駆動量の関
係の限界は誤差により直線（イ）から折線（ヘ）に移
る。

前方事故で、誤差を無視した場合の両駆動量の関係が
点（ニ）および（ホ）の場合について、誤差を考慮する
と両駆動量の関係は各々斜線範囲（チ）および（リ）と
なる。点（ニ）および（ホ）は誤差を無視したときの各
駆動力の関係が各々直線（ロ）および（ハ）示される運
転状態にあるとき、保護範囲内事故で継荷器が最も動作
しにくい状態となる場合を示すものであり、これに誤差
を考慮した範囲（チ）および（ホ）で確実に動作するこ
とを継電器は要請される。

以上の両駆動量の関係に対して第１の発明の継電器が
どのように応動するかを第８図を用いて説明する。図で
第７図と同一部分は同一記号を用いて示す。直線
（ヌ）、折線（ル）および曲線（オ）は各々本発明の
（12）式、公知例の（１）式および（２）式を動作条件
とし、後方事故時の範囲（ヘ）でぎりぎり不動作にした
場合の動作特性を示す。

本発明の特性（ヌ）は後方事故時の範囲（ヘ）以外の
範囲の殆どすべてを動作範囲とするものであり、後方事
故時の不動作を条件としたとき最も高感度に前方事故を
検出し得る。これにより図示の保護範囲前方事故の範囲
（チ）および（リ）のすべてで動作し得る。

これに対して公知例１の特性（ル）および公知例２の
特性（オ）は範囲（ヘ）以外の範囲にもかなりの不動作
範囲があり、特性（ヌ）に対して前方事故を検出する感
度が低い。図示の例では両特性とも範囲（チ）および
（リ）の一部の事故で動作し得ない。

以上のように第１の発明の継電器は、誤差分の逆相電
圧および逆相電流を考慮したとき、後方事故での不動作
を条件とした場合に前方事故を最も高感度に検出し得る
利点を有するものである。

次の第２の発明を図面を用いて説明する。第９図は平
行２回線送電系統を示す単線図である。電源P₁およびP₂
の間に平行送電線ＬおよびＬ′がある。方向継電器は送
電線Ｌの端子T₈の逆相電流I₂および逆相電圧V₂ならびに
送電線Ｌ′の逆相電流I₂′を導入量とし、逆相電流I₂に
より事故点が端子８からどの方向にあるかを判別する。
逆相電流I₂とI₂′の和I₂＋I₂′は図示の部分に流れる電
流として表わされる。F₁〜F₅は事故時の現象を説明する
ための事故点である。

継電器の応動を、端子T₈より送電線Ｌの方向を前方と
して説明する。後方の事故点F₁の事故および前方の事故
点F₃の場合は、逆相電流I₂と逆相電流和I₂＋I₂′の関係
は、送電線ＬおよびＬ′の両者が運転されているとき、 送電線Ｌの運転されているとき I₂＝I₂＋I₂′ ……（18） である。これらの関係から逆相電流I₂と逆相電流和I₂＋
I₂′は同位相であり、（12）式のcosαは１である。こ
の条件で（12）式と（11）式は等しい。

送電線Ｌの事故点F₂の場合は、送電線Ｌを経由して事
故点F₂に向って事故電流が流れる。この事故電流は電源
P₁およびP₂より供給される。したがって逆相電流I₂と電
流和I₂＋I₂′は同位相であり、（12）式のcosαは１と
なり、（12）式は（11）式と等しい。

送電線Ｌ′の事故点F₄およびF₅の場合は、電源P₁およ
びP₂より送電線Ｌ′を経由して事故点に向って事故電流
が流れる。事故点F₅は電源P₂の側に近いため、事故点F₅
の事故では送電線Ｌでは事故電流は電源P₁の側より電源
P₂の側に向う。この条件では逆相電流I₂と電流和I₂＋
I₂′は同位相であり、したがってcosαが１となり（1
2）式は（11）式と等しい。

事故点F₄の事故では、この事故点は電源P₁の側に近い
ため、送電線Ｌでは事故電流は電源P₂の側から電源P₁の
側に向う。この条件では、逆相電流I₂と電流和I₂＋I₂′
の間には180゜の位相差があり、（12）式のcosαは−１
となる。したがって、（12）式は −|V₂|cos（φ−θ）＋K₂|I₂|＞K₁ ……（19） となり、（11）式より動作しにくい条件となる。

事故点F₅の事故のように、事故電流が送電線Ｌを電源
P₂の側より電源P₁の側に流れる事故は、後方事故であ
る。したがって（19）式のようにより不動作側となるこ
とは、隣り回線Ｌ′に生じた後方事故での不動作をより
確実にするものである。

以上のように、第２の本発明は、隣り回線事故のうち
の後方事故での不動作をより確実にする以外は、第１の
発明と全く同様に作用するものであり、第１の発明と同
様の効果を有するものである。

（第１の実施例） 第１の発明に関して、第１の実施例を図面を用いて説
明する。第１図は第１の実施例のハードウェアの構成を
示す図である。図で１はデータ取得器、２は処理装置で
ある。３相交流電力系統のa,b,c各相の電流I_a,I_bおよび
I_cならびに電圧V_a,V_bおよびV_cがデータ取得器１に加え
られる。データ取得器１は、これらの電流および電圧の
瞬時値を同時刻に予定周期でサンプルし、デジタルデー
タD_mに変換して処理装置２に送る。処理装置２は送られ
たデータD_mを用いて演算処理を行ない、処理結果が動作
条件にあれば 出力信号O_Pを出力する。この出力信号O_P
は処理装置２の外部への信号出力として取り出される場
合もあり、また処理装置２の内部で用いられ、他の処理
結果と組合わされた処理結果が外部に取り出される場合
もある。

データ取得器１および処理装置２は、通常のデジタル
形継電器に用いられるものと同様であるので、簡単のた
め詳細な説明を省略する。

処理装置２に於ける処理内容を図面を用いて説明す
る。第２図はその処理内容を示すフロー図である。以下
特記しない限りすべてをサンプル周期が電力系統周波数
の周期の1/12の場合すなわちサンプル間隔が電気角で60
゜前の場合について説明する。

処理が開始されると先ず処理３で、データ取得器１で
得られたデータD_mを取得し記憶する。次いで処理の逆相
データ算出処理で逆相電流I₂および逆相電圧V₂の各々の
データi_2mおよびv_2mを作成する。更に処理５で判定演算
を行ない、動作条件にあれば処理結果をＹとし、動作条
件になければ処理結果をＮとする。処理５の処理結果が
Ｙであれば処理６で出力信号O_pを出力した後、処理７で
データ書替え処理を行なう。処理５の処理結果がＮであ
れば、処理６がバイパスされる。処理７が終わると処理
３に戻り前記の処理を繰り返す。

次に各処理の詳細を説明する。処理３で取得されるデ
ータD_mは３相の各相の電流I_a,I_bおよびI_cならびに電圧V
_a,V_bおよびV_cの各々のデータi_am,i_bm,i_cm,v_am,v_bmおよ
びv_cmより構成され、これらのデータがすべて取得され
る。

処理７では前記のデータD_mおよび逆相電流および逆相
電圧の各々のデータi_2mおよびv_2mが次式のように書換え
られる。

すなわち、データD_mの各データはD_m-1として記憶さ
れ、データD_m-1の各データはD_m-2として記憶される。以
下、順送りにされ、データD_m-12が棄却される。逆相電
流データi_2m〜i_2m-12および逆相電圧データv_2m-12も同
様に処理される。

処理４での逆相電流・電圧データi_2mおよびv_2mの算出
処理の例を次式に示す。

処理５は（11）式の判定を行なう処理であり、この処
理では例えば（11）式を次式に変換して処理する。

−|V₂I₂|cos（φ−θ）＋K₂I₂ ²＞K₁|I₂| ……（23） （23）式は（11）式の各項に|I₂|を乗じた式であり、
判定条件は（11）式と等しい。（23）式の各項は例えば
次のようにして算出される。

|V₂I₂|cos（φ−θ）＝（v_2m-3・i_2m−v_2m・i_2m-3） …
…（24） I₂ ²＝i_2m ²＋i_2m-3 ² ……（25） 上記で（24）式はθ＝90゜とした場合の処理である。

これらの処理を説明する。（21）式で、データi_amお
よびi_bmがサンプルされた時刻を時刻ｍとし、データi
_bm-2およびi_cm-2がサンプルされた時刻を時刻ｍ−２と
すると、時刻ｍ−２は時刻ｍより電気角で60゜前であ
る。したがって、データi_amおよびi_bmが各々電流I_aおよ
びI_bを時刻ｍにサンプルした値であるのに対して、デー
タi_bm-2およびi_cm-2は各々電流I_bおよびI_cを60゜遅られ
た電流 （以下同様の記号で示す）を時刻ｍにサンプルした値に
等しい。

この関係から（21）式のデータi_2mは次のように表わ
される。

（27）式の右辺で対称分との間に次の関係がある。

但し、I₁およびI₂は各々ａ相基準の正相電流および逆
相電流である。また は位相角を だけ進めることを意味し、例えば はI₂を120゜進めたものである。

（28）式の関係からデータi_2mは次のようになる。

i_2m＝I₂の時刻ｍでのサンプル値 ……（29） 電圧についても電流の関係があり、データv_2mは次の
ようになる。

v_2m＝V₂の時刻ｍでのサンプル値 ……（30） （29）および（30）式のデータi_2mおよびv_2mが（20）
式のように書換え処理される。書き換えられた各データ
をi_2m-nおよびv_2m-nで表わすと、データi_2m-nおよびv
_2m-nは各々データi_2mおよびv_2mよりｎサンプルすなわち
ｎ×30゜前の逆相電流I₂および逆相電圧V₂のサンプルデ
ータとなる。

次に（24）式を説明する。逆相電流I₂および逆相電圧
V₂の各サンプルデータi_2m-nおよびv_2m-nは次式で表わさ
れる。

i_2m-n＝|I₂|sin（α−n30゜） v_2m-n＝|V₂|sin（α＋φ−n30゜） ……（31） 但しαはサンプル時刻で定まる角度 （31）式の関係から（24）式の各項は次のようにな
る。

（32）および（33）式の関係から（24）式が得られ
る。

（25）および（26）式については、電気学会大学講座
保護継電工学、昭和56年７月20日発行初版（以下参考文
献１と称す）の112頁第6.2表で説明されているので簡単
のため説明を省略する。

以上のように本実施例は第１図のハードウェア構成と
第２図の処理フローを用い、一定角度θを90゜として処
理（23）を行ない、（11）式に応動する出力信号を生じ
させるものである。

（第２の実施例） 第２の実施例は（24）式の処理を次式とするほかは第
１の実施例と全く同様のものである。

|V₂I₂|cos（φ−θ）＝v_2m′i_2m＋ｖ′_2m-3i_2m-3 ……
（34） この式で、ｖ′_2mおよびｖ′_2m-3は次式で算出され
る。

ｖ′_2m＝v_2m-3sinθ＋v_2mcosθ ……（35） ｖ′_2m-3＝−v_2msinθ＋v_2m-3cosθ ……（36） （35）式で、 v_2m-3＝V₂∠90゜の時刻ｍでのサンプル値 ……（37） （30）および（37）式の関係から（35）式は次のよう
になる。

v_2m′＝（sinθV₂∠90゜＋cosθV₂）の時刻ｍでのサンプル値＝V₂∠θの時刻ｍ
でのサンプル値 ……（38） （36）式で−v_2mはv_2m-6に等しいので、同様の関係か
ら v_2m-3′＝V₂∠θの時刻ｍ−３でのサンプル値 ……（3
9） となる。

したがって、 V₂′＝V₂∠θ ……（40） で表わすと、 |V₂′I₂|cos（φ−θ）＝|V₂′I₂|cosφ ……（41） となり、参考文献１の前記第6.2表より明らかなよう
に、 |V₂′I₂|cosφ＝ｖ′_2mi_2m＋ｖ′_2m-3i_2m-3 ……（42） であるので、（35）および（36）式の算出値を用いて、
（34）式の右辺の演算を行なうことにより、左辺の値を
算出し得る。

以上のように本実施例により一定角度θを任意の角度
として、（11）式に応動する方向継電器を得ることがで
きる。

なお、（21），（22），（24），（25）および（26）
式の算出手段は上記で述べたものの他に種々の手段があ
り、他の手段を用いて同様に実施し得るものである。

（第３の実施例） 第３の実施例は、（23）式の処理を次式とするほかは
第１または第２の実施例と同様のものである。

この処理は、（11）式の|V₂|cos（φ−θ）を算出す
る手段として|V₂I₂|cos（φ−θ）/|I₂|を用いるほか
は、（11）式と等しい。|V₂I₂|cos（φ−θ）および|I₂
|の値は第１または第２の実施例と同様に算出され、（1
1）式に応動する出力信号を得ることができる。

以上のように、（11）式の条件を得る手段は（23）式
に限定されることなく種々変形実施し得るものである。

（第４の実施例） 第４の実施例は逆相電流I₂を電力系統の複数の端子の
逆相電流の和とするものであり、他は第１〜第３の実施
例と同様のものである。これを図面を用いて説明する。

第３図は本実施例を説明するための電力系統単線図で
ある。図で、B₁〜B₅は母線、D₁〜D₇は遮断器、L₁および
L₂は送電線、CT₁およびCT₂は変流器、VTは計器用変圧器
である。変流器CT₁およびCT₂は各々並列接続され、各相
の二次電流の和I_a,I_bおよびI_cならびに計器用変圧器VT
の各相の電圧V_a,V_bおよびV_cが第１図の継電器のデータ
取得器１に供給される。

処理を含む他の部分は第１〜第３の実施例と同様であ
り、（11）式に応動する出力信号が得られる。

本実施例は逆相電流I₂が複数端子の逆相電流の和であ
るほかは第１〜第３の実施例と全く同様に作用し送電線
L₁およびL₂ならびに母線B₁の方向の事故を高感度に検出
する。

以上のように本発明は複数端子の逆相電流の和をI₂と
して、適用することができ、同様の効果を有するもので
ある。

なお、第３図の変流器CT₁およびCT₂の二次回路を並列
接続することなく、各々の二次電流をデータ取得器に個
別にとりこみ、サンプル値をデジタルデータに変換した
後に加算するようにしても、複数端子の逆相電流の和I₂
のデータが得られることは勿論である。

（第５の実施例） 第５の実施例は第２の発明に対するものである。これ
を図面を用いて説明する。第４図は本実施例のハードウ
ェアの構成を示す図で、第１図と同一部分は同一記号で
示される。８はデータ取得器である。

データ取得器８には平行２回戦送電線の第１の回線Ｌ
の端子の各相電流I_a,I_bおよびI_cならびに各相の電圧V_a,
V_bおよびV_cと、第２の回線Ｌ′の端子の各相電流I_a′,I
_b′およびI_c′が供給される。各相の電圧V_a,V_bおよびV_c
は送電線に隣接する母線など、送電線端子とほぼ同一電
圧となるところから送電線Ｌの端子の電圧として供給さ
れる場合もある。

これらの電流および電圧は第１図の場合と同様にサン
プルされてデジタルデータD_mに変換され、処理装置２で
処理される。

処理装置２での処理を説明する。処理フローは第１の
実施例と同様に第２図で示される。しかし、各処理の内
容が異なる。これを説明する。処理３で取得されるデー
タD_mには第１の実施例で取得されるデータi_am,i_bm,i_cm,
v_am,v_bmおよびv_cmのほかに、送電Ｌ′の電流i_a′,i_b′
およびi_c′の各々のデータｉ′_am,i′_bmおよびｉ′_cmが
取得される。

処理７では、（20）式の書き換えのほかに次式の書き
換えが追加される。

ｉ″_2m→ｉ″_2m-1,i″_2m-1→ｉ″_2m-2,…ｉ″_2m-11→ｉ″_2m-12i″_2m-12→棄却
……（44） 但し、データｉ″_2mは（45）式に示される。

処理４の逆相データ算出処理では、第１の実施例のデ
ータi_2mおよびv_2mのほかに、次式のデータｉ″_2mを算出
する。

ｉ″_2m＝i_2m＋ｉ′_2m ……（45） （46）式は（21）式と同様の式であり、ｉ′_2mは回線
Ｌ′のａ相基準の逆相電流I₂′の時刻ｍにおけるサンプ
ル値である。また、（45）式のデータｉ″_2mは回線Ｌお
よびＬ′のａ相基準の逆相電流I₂とＩ′_２の和I₂＋Ｉ′
_２の時刻ｍにおけるサンプル値である。

処理５は（12）式の判定を行なう処理であり、この処
理では例えば（12）式を次式に変換して処理する。

（47）式で左辺第１項の|V₂I₂|cos（φ−θ）および|
I₂|は、第１の実施例の場合と同様に例えば各々（24）
式および（26）式で算出される。また、左辺第２項の分
母および分子は、例えば各々次式で算出される。

|I₂（I₂＋Ｉ′_２）|cosα＝i_2mi″_2m＋i_2m-3i″_2m-3 …
…（49） （48）および（49）式は、前記参考文献１の第6.2表
に説明されているので簡単のため説明を省略する。

以上のように本実施例は（12）式に応動する出力信号
を生ずるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、逆相電圧V₂および逆相電流I₂を用い
て事故点の方向を判定する方向継電器において、従来装
置に対して十分に高感度の保護を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のハードウェアの構成を示す
図、第２図は本発明の一実施例のソフトウェアの構成を
示す図、第３図は逆相電流が複数端子の逆相電流の和と
する場合を説明する電力系統単線図、第４図は平行２回
線送電線に適用した場合を説明するハードウェアの構成
を示す図、第５図は不平衡事故時の対称分等価回路を示
す図、第６図は３端子送電線系統の逆相等価回路を示す
図、第７図は誤差を考慮した場合の事故時の逆相電圧の
有効成分と逆相電流の大きさの関係を示す図、第８図は
本発明の継電器の応動を説明するための特性図、第９図
は平行２回線送電系統に適用する場合の動作を説明する
単線図である。 １……データ取得器、２……処理装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 隆文 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東京電力株式会社内 (72)発明者 五十嵐 公二 東京都府中市東芝町１ 株式会社東芝府 中工場内 (72)発明者 安藤 文郎 東京都港区西新橋１丁目18番17号 東芝 エンジニアリング株式会社内

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３相交流電力系の逆相電圧及び逆相電流を
   用いて事故点方向を判別する方向継電器において、下記
   式を動作条件とすることを特徴とする方向継電器。 −|V₂|cos（φ−θ）＋K₂|I₂|＞K₁ 但し、V₂,I₂:逆相電圧および逆相電流を複素数で表わし
   た値 φ:V₂がI₂より進む位相角 θ：一定位相角 K₁,K₂:正の定数
2. 【請求項２】３相交流電力系の逆相電圧及び逆相電流を
   用いて事故点方向を判別する方向継電器において、下記
   式を動作条件とすることを特徴とする方向継電器。 −|V₂|cos（φ−θ）＋K₂|I₂|cosα＞K₁ 但し、V₂,I₂:平行２回線送電線の第１の回線の逆相電圧
   および逆相電流を複素数で表わした値 Ｉ′₂:第２の回線の逆相電流 α：逆相電流I₂が逆相電流の和I₂＋I₂′より進む角 φ:V₂がI₂より進む位相角 θ：一定位相角 K₁,K₂:正の定数