JP3798346B2 - 距離リレ−方式及び距離リレ−装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、送電線上に直列コンデンサを有する電力系統を保護する距離リレ−方式、及び送電線上に直列コンデンサを有する電力系統の保護に適用できる距離リレ−装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７〜図１１は、例えば特公昭５３−２６２９５号公報に示される従来の距離リレ−方式及び距離リレ−装置を示す図で、図７は誤動作防止対策回路を示す図、図８は距離リレ−装置の背後故障における誤動作説明図、図９は誤動作対策の説明図、図１０は距離リレ−装置の前方故障における誤不動作となる系統構成を示す図、図１１は距離リレ−装置の前方故障における誤不動作の説明図である。
【０００３】
図７〜図１１において、１は電源、２及び３は送電線、４は直列コンデンサ、５は母線、６は計器用変圧器、７は計器用変流器、８は距離リレ−、９は故障点、１０は前記距離リレ−８の動作領域、１１は入力端子、１２は記憶回路、１３は位相比較回路、１４は前記位相比較回路１３の出力信号、１５は入力電圧、１６は前記記憶回路１２の出力電圧、１７はＮＯＴ回路、１８はＡＮＤ回路、１９はリレ−出力、２０は相手端の第２の電源、２１は前記距離リレ−８の前方の直列コンデンサ、２２は前記直列コンデンサ２１直後の故障点である。
【０００４】
なお、前記距離リレ−８は、前記送電線２を保護するためのものであり、その保護領域は、例えばモ−リレ−とすると図８に示すように横軸を抵抗分Ｒ、縦軸をリアクタンス分Ｘとして１０で示す円内となる。ここで、前記送電線２の方向が図８の第１象限である。
【０００５】
次に図７〜図１１によって動作について説明する。図７において、送電線２上の背後（距離リレ−の後方）方向で且つ直列コンデンサ４の母線５と反対側で故障９が発生した場合、故障点９の位置は、図８におけるＸ軸上に見ることになり、距離リレ−８の動作特性内に入る場合があり、誤動作に至る。従来技術におけるこの誤動作防止対策の考え方は図９（ａ）（ｂ）に示されている。
【０００６】
図９（ａ）（ｂ）において、Ｖ１は電源１の電圧、Ｖ５は母線５における電圧とする。電力系統の健全時には、図９（ａ）に示すように、前記電圧Ｖ１，Ｖ５は或る程度の電圧位相差を持っており、この電圧位相差に対応した電力が前記電源１から母線５の方に流れている。即ち、電圧Ｖ１と電圧Ｖ５の各頂点を結ぶ線上に送電線各部の電圧ベクトルがあると見ることができる。
【０００７】
ところが、図７における地点９に故障が発生すると、図９（ｂ）に示すように、直列コンデンサ４の為に母線５の電圧Ｖ５は極性が反転してしまう。前記母線５の電圧Ｖ５の極性が反転したときには距離リレ−８から見て背後故障であるとして出力をロックするという手段で誤動作を防ぐ。即ち、図７において、電圧位相を記憶する記憶回路１２の出力１６と電圧入力（計器用変圧器６の出力）１５とが比較回路１３に入力され、前記記憶回路１２の出力１６に対し前記電圧入力（計器用変圧器６の出力）１５の位相が反転しておれば、前記比較回路１３は出力する。この比較回路１３の出力１４を次段のＮＯＴ回路１７で反転して、次段のＡＮＤ回路１８をロックする。即ち、距離リレ−８の動作出力があっても、比較回路１３の出力１４が出力しておれば、リレ−出力端子１９からリレ−動作信号（通常は遮断器トリップ信号）が出力されないようにロックし、距離リレ−装置は正不動作となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の距離リレ−方式及び距離リレ−装置は、前述のように構成されているので、前述のように背後故障での誤動作を防ぐことはできるが、例えば図１０のように、電源１の相手端に第２の電源２０があり、直列コンデンサ２１が距離リレ−８の前方にもある場合には、直列コンデンサ２１の直後の地点２２で故障が発生した場合には、距離リレ−８の見るインピ−ダンスが図１１に示すように、距離リレ−８の動作領域１０外にくるために、前方故障（内部故障）に対して正動作できないという不具合が生じる。
【０００９】
この発明は前述のような課題を解決するためになされたものであり、外部故障に対する正不動作と内部故障に対する正動作ができる距離リレ−方式及び距離リレ−装置を得ることを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る距離リレ−方式は、電力送電線上に直列にコンデンサを有する電力系統における故障前の定常電圧を検出するとともに前記電力系統における故障発生時の電圧を検出し、前記故障前の定常電圧と前記故障発生時の電圧との位相差の程度に応動する距離リレ−装置を前記電力系統に設け、前記距離リレ−装置により前記電力系統を保護する距離リレ−方式であって、前記距離リレ−装置が、前記電力系統における故障を検出する故障検出機能と、故障前の定常電圧を記憶し前記故障検出機能の出力に応動して前記故障の数サイクル前の故障前定常電圧をベクトル電圧Ｖ pol として出力し続ける記憶機能と、故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op を得る機能と、前記故障発生の複数サイクル前の定常電圧Ｖ pol と前記故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定する距離リレー動作判定機能とを備えているものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明に係る距離リレ−装置は、電力系統における故障を検出する故障検出機能と、故障前の定常電圧を記憶し前記故障検出機能の出力に応動して前記故障の数サイクル前の故障前定常電圧をベクトル電圧Ｖ pol として出力し続ける記憶機能と、故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op を得る機能と、前記故障発生の複数サイクル前の定常電圧Ｖ pol と前記故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定する距離リレー動作判定機能とを備えているものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明に係る距離リレ−装置は、請求項２に記載の距離リレ−装置において、前記故障検出機能は、電圧変化幅または電流変化幅から前記故障を検出するものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明に係る距離リレ−装置は、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転しない系統故障に応動する第１の動作領域を有する第１の距離リレー動作判定機能、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転する系統故障に応動する第２の動作領域を有する第２の距離リレー動作判定機能、および前記故障前の定常電圧に対する故障発生時の電圧の位相の反転の有無を検出する位相反転検出機能を備え、前記故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転した場合は、前記位相反転検出機能の出力により、前記第１の距離リレー動作判定機能から前記第２の距離リレー動作判定機能に切り換えられて前記第２の距離リレー動作判定機能の出力がリレー出力となるものである。
【００１４】
請求項５に記載の発明に係る距離リレ−装置は、電力系統における故障前の定常電圧に対する故障発生時の電圧の位相の反転の有無を検出する位相反転検出機能、および前記故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転した場合は、前記位相反転検出機能の出力により、故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転しない系統故障に応動する第１の動作領域から、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転する系統故障に応動する第２の動作領域に、動作領域を調整する動作領域調整機能、を備えたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の一例を図１〜図３に基づいて説明する。図１は接続図、図２は記憶機能による電圧記憶時間を示す図、図３は図１の動作説明図である。なお、前述の従来技術を示す図７〜図１１と同一又は相当する部分には図７〜図１１と同一符号を付し、その構成、機能の説明は割愛する。
【００１６】
図１〜図３において、８Ｄは距離リレ−装置で、後述の乗算回路（乗算機能）１０１と後述の動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２と後述の故障検出回路（故障検出機能）１０３と後述の記憶回路（記憶機能）１０４と後述の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）１０５とで構成されている。１０１は乗算回路（乗算機能）で、入力電流Ｉ（計器用変流器７の出力電流Ｉ）にモ−特性の動作整定値を乗算する機能を有しており、距離リレ−特性を設定するものである。１０２は動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）で、電圧入力（計器用変圧器６の出力Ｖ）と前記乗算回路（乗算機能）１０１の出力とをベクトル除算して動作電圧ベクトルＶop（Ｖop＝Ｖ−Ｚ・Ｉ）を生成するものである。１０３は故障検出回路（故障検出機能）で、電圧変化幅検出リレ−要素（図示省略）とタイマ−要素（図示省略）とで構成され、電圧Ｖの変化（故障発生）から、少なくとも故障が解除されるまで、出力１０３ｏを継続するように構成されている。
【００１７】
１０４は記憶回路（記憶機能）で、常時数サイクル分の電圧波形を記憶し、前記故障検出回路（故障検出機能）１０３の出力１０３ｏをトリガ−信号として受けて、例えば図２に示すように、故障発生前複数サイクル前（この実施の形態１では３サイクル前を例示）の１サイクル間の定常電圧の電圧波形１ＣＶＷのデ−タを出力Ｖpolとするものである。この故障発生前複数サイクル前の１サイクル間の電圧波形デ−タは、後段回路での演算処理において故障終了まで繰り返し使用される。
【００１８】
なお、故障発生の複数サイクル前（この実施の形態１では３サイクル前を例示）の１サイクル間の定常電圧の電圧波形１ＣＶＷのデ−タを出力Ｖpolとする理由は、例えば故障発生直前の電圧波形は、デ−タの取り方によっては故障時波形を含んでしまう可能性があったり、正確な定常電圧とならない可能性があり、従って、正確な定常電圧を得るためには故障発生の複数サイクル前の定常電圧デ−タをＶpolとした方が好ましい。
【００１９】
１０５は距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）で、前記動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２の出力Ｖop（Ｖop＝Ｖ−Ｚ・Ｉ）と前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolとから得られるベクトルからモ−特性の動作領域を構成する回路（機能）で、ベクトルＶopとベクトルＶpolとのなす角が、例えば９０°以上で動作するように構成することでモ−特性を得るものである。つまり、距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）１０５の動作判定は、例えば、∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）＜９０°⇒ 不動作、∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）≧９０°⇒ 動作、と設定されている。
【００２０】
次に動作について説明する。図１の地点９での故障（距離リレ−８の外部故障）の場合には、図３（ａ）に示すように、前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolは故障前３サイクル前の電圧位相であり、一方、前記動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２の出力ＶopはＶ−Ｚ・Ｉ（Ｖは現在の距離リレ−入力電圧（計器用変圧器６の出力電圧）、Ｉは現在の距離リレ−入力電流（計器用変流器７の出力電流））であるので、これら両電圧Ｖpol，Ｖop間のベクトル位相差の程度は９０°未満となり、動作外となる。つまりリレ−出力１９からリレ−動作出力は出ない。
【００２１】
一方、地点２２での故障（距離リレ−８の内部故障）の場合には、図３（ｂ）に示すように、前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolは故障前３サイクル前の電圧位相であり、一方、前記動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２の出力ＶopはＶ−Ｚ・Ｉ（Ｖは現在の距離リレ−入力電圧（計器用変圧器６の出力電圧）、Ｉは現在の距離リレ−入力電流（計器用変流器７の出力電流））であるので、これら両電圧Ｖpol，Ｖop間のベクトル位相差の程度は９０°以上となり、動作する。つまりリレ−出力１９からリレ−動作出力が出る。リレ−出力１９からリレ−動作出力が出れば、電力系統における距離リレ−８の保護区間の両端遮断器（図示省略）がトリップして、電力系統から保護区間が切り離され所期の系統保護が行われる。
【００２２】
なお、図３（ａ）と図３（ｂ）とで、前記距離リレ−入力電圧（計器用変圧器６の出力電圧）Ｖが逆位相になるのは、故障地点９（図３（ａ））の場合の距離リレ−入力電流（計器用変流器７の出力電流）Ｉの方向と、故障地点２２（図３（ｂ））の場合の距離リレ−入力電流（計器用変流器７の出力電流）Ｉの方向とが逆位相となるので、図３（ａ）および図３（ｂ）においてリレ−入力電流ＩをＲ軸方向にとると、故障地点２２（図３（ｂ））は後方故障であるので前記ＶはＲ軸から９０°進みの電圧ベクトルとなり、故障地点９（図３（ａ））は前方故障であるので前記ＶはＲ軸から９０°遅れの電圧ベクトルとなる。
【００２３】
また、図３（ａ）（故障地点９）と図３（ｂ）（故障地点２２）において、前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolは、故障前３サイクル前の１サイクル間の定常時電圧を記憶した電圧であるので電圧ベクトル方向自体は同じであるが、図３（ａ）および図３（ｂ）では電流をＲ軸方向に固定してあり、且つ、故障後の電流Ｉは直列コンデンサ４，２１の影響で故障前と逆極性になるので、図３（ａ）および図３（ｂ）では、Ｖpol電圧位相が逆になっているように見える。
【００２４】
また、前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力、つまり、前記記憶回路（記憶機能）１０４に記憶されたデ−タを故障中に使用するデ−タは、例えば、故障発生時の時刻をｔ、距離リレ−装置８Ｄの電圧サンプリングが３０度電気角毎、３０度電気角に相当する時間をＴ、デ−タは故障前２-３サイクル前のデ−タとすれば、Ｖ（ｔ-３６Ｔ）、Ｖ（ｔ-３５Ｔ）、Ｖ（ｔ-３４Ｔ）、・・・、Ｖ（ｔ-２５Ｔ）の１２サンプルデ−タとなる。
【００２５】
この１２サンプルデ−タを、
Ｖ（ｔ） → Ｖ（ｔ−３６Ｔ）
Ｖ（ｔ＋１Ｔ） → Ｖ（ｔ−３５Ｔ）
Ｖ（ｔ＋２Ｔ） → Ｖ（ｔ−３４Ｔ）
Ｖ（ｔ＋３Ｔ） → Ｖ（ｔ−３３Ｔ）
・・・・・・・・・・・・・・
Ｖ（ｔ＋１２Ｔ） → Ｖ（ｔ−３６Ｔ）
Ｖ（ｔ＋１３Ｔ） → Ｖ（ｔ−３５Ｔ）
Ｖ（ｔ＋１４Ｔ） → Ｖ（ｔ−３４Ｔ）
Ｖ（ｔ＋１５Ｔ） → Ｖ（ｔ−３３Ｔ）
・・・・・・・・・・・・・・
Ｖ（ｔ＋２４Ｔ） → Ｖ（ｔ−３６Ｔ）
Ｖ（ｔ＋２５Ｔ） → Ｖ（ｔ−３５Ｔ）
Ｖ（ｔ＋２６Ｔ） → Ｖ（ｔ−３４Ｔ）
Ｖ（ｔ＋２７Ｔ） → Ｖ（ｔ−３３Ｔ）
のように繰り返し、故障が終了するまで、故障発生前電圧Ｖpolとして前記記憶回路（記憶機能）１０４は出力する。
【００２６】
尚、前記故障検出回路（故障検出機能）１０３は、前述同様に例えば、故障発生時の時刻をｔ、距離リレ−装置８Ｄの電圧サンプリングが３０度電気角毎、３０度電気角に相当する時間をＴ、とすれば、｜Ｖ（ｔ）−Ｖ（ｔ−１２Ｔ）｜＞ｄＶ１の式を演算して当該式を満足することで故障検出し、復帰タイマ−でその出力を継続する。なお、ｄＶ１は電圧変化幅設定値、｜ ｜は演算後実行値処理計算することを意味する。
【００２７】
このように、この発明の実施の形態１においては、コンデンサを有する電力系統における故障発生の複数サイクル前の定常電圧Ｖpolと故障発生時動作電圧Ｖop（Ｖ−Ｚ・Ｉ）との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定（∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）＜９０°⇒ 不動作、∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）≧９０°⇒ 動作）する距離リレ−装置を設け、前記距離リレ−装置により前記電力系統を保護する距離リレ−方式としたものであり、また、電力系統における故障発生の複数サイクル前の定常電圧Ｖpolと故障発生時動作電圧Ｖop（Ｖ−Ｚ・Ｉ）との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定（∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）＜９０°⇒ 不動作、∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）≧９０°⇒ 動作）して前記電力系統を保護する距離リレ−装置としたものであり、更に具体的には、電力系統における故障を検出する故障検出機能１０３、故障前定常電圧を記憶し前記故障検出機能の出力に応動して前記故障の数サイクル前の故障前定常電圧をベクトル電圧Ｖpolとして出力し続ける記憶機能１０４、及び前記ベクトル電圧Ｖpolと故障発生時動作電圧Ｖop（Ｖ−Ｚ・Ｉ）との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定（∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）＜９０°⇒ 不動作、∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）≧９０°⇒ 動作）する距離リレ−動作判定機能１０５を備え、前記距離リレ−動作判定機能１０５の判定結果により前記電力系統を保護する距離リレ−装置としたものであり、前述のように、コンデンサ４，２１を含む電力系統の保護に適用した場合、外部故障（故障点９）に対する正不動作、内部故障（故障点２２）に対する正動作、を確実に行うことができる。
【００２８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２は、前述の実施の形態１における電圧変化幅ｄＶを検出する故障検出回路（機能）１０３に代えて、図４に示すように電流変化幅ｄＩを検出する故障検出回路（機能）１０６を使用した場合の一例を示す。前記故障検出回路（機能）１０３は、前述のように、電力系統の故障を検出して前記記憶回路（機能）に対しその記憶デ−タから故障発生数サイクル前の１サイクル間のデ−タをＶpolとして出力させるトリガ−機能であり、従って、この機能は、前述の実施の形態１における電圧変化幅ｄＶを検出する故障検出回路（機能）１０３（図１）に限られるものではなく、実施の形態２のように電流変化幅ｄＩを検出する故障検出回路（機能）１０６（図４）としても良く、更には、不足電圧検出要素、過電流検出要素、等であっても、また、それらの組み合わせであっても、前述の実施の形態１の場合と同様な効果が得られる。なお、距離リレ−装置８Ｄは、乗算回路（乗算機能）１０１と動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２と記憶回路（記憶機能）１０４と距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）１０５と故障検出回路（故障検出機能）１０６とで構成されている。なお、前述の図１〜図３、及び前述の従来技術を示す図７〜図１１と同一又は相当する部分には図１〜図３、及び図７〜図１１と同一符号を付し、その構成、機能の説明は割愛してある。
【００２９】
実施の形態３．
以下にこの発明の実施の形態３の一例を図５に基づいて説明する。図５において、前述の図１〜図４、及び前述の従来技術を示す図７〜図１１と同一又は相当する部分には図１〜図４、及び図７〜図１１と同一符号を付し、その構成、機能の説明は割愛する。
【００３０】
図５において、８１は第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）で、直列コンデンサ４，２１による位相反転が生じてない系統故障に応動する第１の動作領域を有する第１の距離リレ−特性を有するものである。８２は第２の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）で、直列コンデンサ４，２１による位相反転が生じる系統故障に的確に応動する第２の動作領域を有する第２の距離リレ−特性、即ち地点２２の故障（内部故障）には応動するが地点９の故障（外部故障）には応動しない距離リレ−特性を有するものである。
【００３１】
１０８は位相反転検出回路（位相反転検出機能）で、記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolと、計器用変圧器６の出力Ｖとを入力し、両出力Ｖpol，Ｖを比較して前記計器用変圧器６の出力Ｖの位相が反転した場合に出力するものである。１０９はＡＮＤ回路、１１０はＯＲ回路である。なお、距離リレ−装置８Ｄは、前記第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８１と前記第２の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８２と故障検出回路（故障検出機能）１０３と記憶回路（記憶機能）１０４と位相反転検出回路（位相反転検出機能）１０８とＮＯＴ回路１７とＡＮＤ回路１８とＡＮＤ回路１０９とＯＲ回路１１０とで構成されている。
【００３２】
次に動作について説明する。位相反転検出回路（位相反転検出機能）１０８は、前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolと、前記計器用変圧器６の出力Ｖとを比較し、故障発生に伴って前記計器用変圧器６の出力Ｖの電圧位相が反転した場合に動作出力して、ＮＯＴ回路１７を介して、第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８１のリレ−出力をロックし、第２の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８２のリレ−出力をＡＮＤ回路１０９及びＯＲ回路１１０を介して最終出力としてリレ−出力１９に出力する。即ち、地点２２の故障（内部故障）には応動するが地点９の故障（外部故障）には応動しない前述の実施の形態１及び実施の形態２と同様に正動作、正不動作を確実に行う。
【００３３】
一方、位相反転検出回路（位相反転検出機能）１０８は、前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolと、前記計器用変圧器６の出力Ｖとを比較し、故障発生に伴って前記計器用変圧器６の出力Ｖの電圧位相が反転していない場合には動作出力を出さないので、ＮＯＴ回路１７にはロック信号は入らない。従って、第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８１のリレ−出力をＡＮＤ回路１８及びＯＲ回路１１０を介して最終出力としてリレ−出力１９に出力する。
【００３４】
即ち、前述の実施の形態３では、故障前電圧位相と故障発生後の電圧位相とを比較して、故障発生後の電圧の位相反転の有無によって、第１の動作領域（第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８１）と第２の動作領域（第２の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８２）の判定出力を自動的に切り替えるリレ−回路構成にすることによって、外部故障、内部故障に対して前述の実施の形態１及び実施の形態２と同様に正不動作、正動作を確実に行うものである。
【００３５】
実施の形態４．
以下にこの発明の実施の形態４の一例を図６に基づいて説明する。図６において、前述の図１〜図５、及び前述の従来技術を示す図７〜図１１と同一又は相当する部分には図１〜図５、及び図７〜図１１と同一符号を付し、その構成、機能の説明は割愛する。
【００３６】
図６において、１１１はＺ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）で、例えば前述の実施の形態３における第１の動作領域（第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８１）に設定するベクトルインピ−ダンスＺの整定値として（Ｚ１，θ１）を有するとともに、例えば前述の実施の形態３における第２の動作領域（第２の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８２）に設定するベクトルインピ−ダンスＺの整定値としてとして（Ｚ２，θ２）を有している。
【００３７】
１１２は選択Ｚ乗算回路で、前記Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１から選択的に出力されたベクトルインピ−ダンスＺ１の整定値（Ｚ１，θ１）またはベクトルインピ−ダンスＺ２の整定値（Ｚ２，θ２）を乗算するものである。１１３は動作領域調整回路（動作領域調整機能）で、動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２と、前記Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１と、前記選択Ｚ乗算回路（選択Ｚ乗算機能）１１２とで構成されている。なお、距離リレ−装置８Ｄは、選択Ｚ乗算回路（選択Ｚ乗算機能）１１２と動作電圧生成回路（動作電圧生成機能１０２と距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）１０５と故障検出回路（故障検出機能）１０３と記憶回路（記憶機能）１０４と
位相反転検出回路（位相反転検出機能）１０８とＺ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１とで構成されている。
【００３８】
次に動作について説明する。位相反転検出回路（位相反転検出機能）１０８が、前述の実施の形態３と同様に機能して、系統故障検出に伴い計器用変圧器６の電圧位相が反転していないことによりその動作出力を出さない場合は、Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１はベクトルインピ−ダンスＺ１の整定値（Ｚ１，θ１）を選択して出力する。この出力は前記選択Ｚ乗算回路（乗算機能）１１２の入力となり、動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２は、前記Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１からの前記選択的出力に応じて、電圧入力（計器用変圧器６の出力Ｖ）と前記選択Ｚ乗算回路（乗算機能）１１２の出力とをベクトル除算して、動作電圧ベクトルＶop１（Ｖop＝Ｖ−Ｚ１・Ｉ）を生成し、その結果、距離リレ−８は、例えば前述の実施の形態３における第１の動作領域（第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８１）に設定される。
【００３９】
次に、位相反転検出回路（位相反転検出機能）１０８が、前述の実施の形態３と同様に機能して、系統故障検出に伴い計器用変圧器６の電圧位相が反転していることによりその動作出力を出した場合は、Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１はベクトルインピ−ダンスＺ２の整定値（Ｚ２，θ２）を選択して出力する。この出力は前記選択Ｚ乗算回路（乗算機能）１１２の入力となり、動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２は、前記Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１からの前記選択的出力に応じて、電圧入力（計器用変圧器６の出力Ｖ）と前記選択Ｚ乗算回路（乗算機能）１１２の出力とをベクトル除算して、動作電圧ベクトルＶop２（Ｖop＝Ｖ−Ｚ２・Ｉ）を生成し、その結果、距離リレ−８は、例えば前述の実施の形態３における第２の動作領域（第２の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８２）に設定される。
【００４０】
即ち、前述の実施の形態４では、故障前電圧位相と故障発生後の電圧位相とを比較して、故障発生後の電圧の位相反転の有無によって、前記Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１がベクトルインピ−ダンスＺの整定値を選択して、後段の動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２で生成する動作電圧ベクトルＶop（Ｖop＝Ｖ−Ｚ・Ｉ）におけるベクトルインピ−ダンスＺを自動的に制御することよって、外部故障、内部故障に対して前述の実施の形態１〜実施の形態３と同様に正不動作、正動作を確実に行うものである。なお、この実施の形態４においては、動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２で生成する動作電圧ベクトルＶop（Ｖop＝Ｖ−Ｚ・Ｉ）におけるベクトルインピ−ダンスＺを切替変更するだけであるので、演算処理の負担は軽くなる。
【００４１】
なお、前述の実施の形態１〜実施の形態４において、それらの一例としてＨ／Ｗ回路的に図示（図１、図４〜図６）してあるが、各図における各機能をＳ／Ｗで実行するようにしても前述の実施の形態１〜実施の形態４と同様な機能、効果を奏し、この出願の発明に包含される。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１に記載の距離リレ−方式の発明は、電力送電線上に直列にコンデンサを有する電力系統における故障前の定常電圧を検出するとともに前記電力系統における故障発生時の電圧を検出し、前記故障前の定常電圧と前記故障発生時の電圧との位相差の程度に応動する距離リレ−装置を前記電力系統に設け、前記距離リレ−装置により前記電力系統を保護する距離リレ−方式であって、前記距離リレ−装置が、前記電力系統における故障を検出する故障検出機能と、故障前の定常電圧を記憶し前記故障検出機能の出力に応動して前記故障の数サイクル前の故障前定常電圧をベクトル電圧Ｖ pol として出力し続ける記憶機能と、故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op を得る機能と、前記故障発生の複数サイクル 前の定常電圧Ｖ pol と前記故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定する距離リレー動作判定機能とを備えている距離リレ−方式としたので、電力送電線上に直列にコンデンサを有する電力系統であっても、外部故障に対する正不動作、内部故障に対する正動作、を確実に行うことができる効果がある。
【００４３】
請求項２に記載の距離リレ−装置の発明は、電力系統における故障を検出する故障検出機能と、故障前の定常電圧を記憶し前記故障検出機能の出力に応動して前記故障の数サイクル前の故障前定常電圧をベクトル電圧Ｖ pol として出力し続ける記憶機能と、故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op を得る機能と、前記故障発生の複数サイクル前の定常電圧Ｖ pol と前記故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定する距離リレー動作判定機能とを備えているので、この発明の距離リレ−装置を電力送電線上に直列にコンデンサを有する電力系統の保護に適用した場合や、この発明の距離リレ−装置を使用した電力系統の電力送電線上に直列にコンデンサを設置した場合でっても、外部故障に対する正不動作、内部故障に対する正動作、を確実に行うことができる距離リレ−装置を実現する具体的構成の距離リレ−装置を提供できる効果がある。
【００４４】
請求項４に記載の距離リレ−装置の発明は、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転しない系統故障に応動する第１の動作領域を有する第１の距離リレー動作判定機能、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転する系統故障に応動する第２の動作領域を有する第２の距離リレー動作判定機能、および前記故障前の定常電圧に対する故障発生時の電圧の位相の反転の有無を検出する位相反転検出機能を備え、前記故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転した場合は、前記位相反転検出機能の出力により、前記第１の距離リレー動作判定機能から前記第２の距離リレー動作判定機能に切り換えられて前記第２の距離リレー動作判定機能の出力がリレー出力となるので、この発明の距離リレ−装置を電力送電線上に直列にコンデンサを有する電力系統の保護に適用した場合や、この発明の距離リレ−装置を使用した電力系統の電力送電線上に直列にコンデンサを設置した場合であっても、前記請求項２の発明と具体的構成が異なる構成でありながら、外部故障に対する正不動作、内部故障に対する正動作、を確実に行うことができる距離リレ−装置を実現する具体的構成の距離リレ−装置を提供できる効果がある。
【００４５】
請求項５に記載の距離リレ−装置の発明は、電力系統における故障前の定常電圧に対する故障発生時の電圧の位相の反転の有無を検出する位相反転検出機能、および前記故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転した場合は、前記位相反転検出機能の出力により、故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転しない系統故障に応動する第１の動作領域から、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転する系統故障に応動する第２の動作領域に、動作領域を調整する動作領域調整機能、を備えているので、この発明の距離リレ−装置を電力送電線上に直列にコンデンサを有する電力系統の保護に適用した場合や、この発明の距離リレ−装置を使用した電力系統の電力送電線上に直列にコンデンサを設置した場合であっても、前記請求項２及び請求項４の発明と具体的構成が異なる構成でありながら、外部故障に対する正不動作、内部故障に対する正動作、を確実に行うことができる距離リレ−装置を実現する具体的構成の距離リレ−装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の一例を示す接続図。
【図２】 図１における記憶機能による電圧記憶時間を示す図。
【図３】 図１の動作説明図。
【図４】 この発明の実施の形態２の一例を示す接続図。
【図５】 この発明の実施の形態３の一例を示す接続図。
【図６】 この発明の実施の形態３の一例を示す接続図。
【図７】 従来技術における誤動作防止対策回路を示す図。
【図８】 従来技術における距離リレ−装置の背後故障における誤動作説明図。
【図９】 従来技術における誤動作対策の説明図。
【図１０】 従来技術における距離リレ−装置の前方故障における誤不動作となる系統構成を示す図。
【図１１】 従来技術における距離リレ−装置の前方故障における誤不動作の説明図。
【符号の説明】
Ｖpol 故障前の定常電圧、 Ｖop 故障発生時の電圧（Ｖ−Ｚ・Ｉ）、
４ コンデンサ、 ８ 距離リレ−、
８Ｄ 距離リレ−装置、 ９ 故障点（外部故障）、
１９ リレ−出力、 ２１ コンデンサ、
２２ 故障点（内部故障）、
８１ 第１の動作領域（第１の距離 リレ−動作判定回路（機能））、
８２ 第２の動作領域（第２の距離 リレ−動作判定回路（機能））、
１０３ 故障検出機能、 １０４ 記憶機能、
１０５ 距離リレ−動作判定機能、 １０８ 位相反転検出機能、
１１２ 動作領域調整機能。
【発明の属する技術分野】
この発明は、送電線上に直列コンデンサを有する電力系統を保護する距離リレ−方式、及び送電線上に直列コンデンサを有する電力系統の保護に適用できる距離リレ−装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７〜図１１は、例えば特公昭５３−２６２９５号公報に示される従来の距離リレ−方式及び距離リレ−装置を示す図で、図７は誤動作防止対策回路を示す図、図８は距離リレ−装置の背後故障における誤動作説明図、図９は誤動作対策の説明図、図１０は距離リレ−装置の前方故障における誤不動作となる系統構成を示す図、図１１は距離リレ−装置の前方故障における誤不動作の説明図である。
【０００３】
図７〜図１１において、１は電源、２及び３は送電線、４は直列コンデンサ、５は母線、６は計器用変圧器、７は計器用変流器、８は距離リレ−、９は故障点、１０は前記距離リレ−８の動作領域、１１は入力端子、１２は記憶回路、１３は位相比較回路、１４は前記位相比較回路１３の出力信号、１５は入力電圧、１６は前記記憶回路１２の出力電圧、１７はＮＯＴ回路、１８はＡＮＤ回路、１９はリレ−出力、２０は相手端の第２の電源、２１は前記距離リレ−８の前方の直列コンデンサ、２２は前記直列コンデンサ２１直後の故障点である。
【０００４】
なお、前記距離リレ−８は、前記送電線２を保護するためのものであり、その保護領域は、例えばモ−リレ−とすると図８に示すように横軸を抵抗分Ｒ、縦軸をリアクタンス分Ｘとして１０で示す円内となる。ここで、前記送電線２の方向が図８の第１象限である。
【０００５】
次に図７〜図１１によって動作について説明する。図７において、送電線２上の背後（距離リレ−の後方）方向で且つ直列コンデンサ４の母線５と反対側で故障９が発生した場合、故障点９の位置は、図８におけるＸ軸上に見ることになり、距離リレ−８の動作特性内に入る場合があり、誤動作に至る。従来技術におけるこの誤動作防止対策の考え方は図９（ａ）（ｂ）に示されている。
【０００６】
図９（ａ）（ｂ）において、Ｖ１は電源１の電圧、Ｖ５は母線５における電圧とする。電力系統の健全時には、図９（ａ）に示すように、前記電圧Ｖ１，Ｖ５は或る程度の電圧位相差を持っており、この電圧位相差に対応した電力が前記電源１から母線５の方に流れている。即ち、電圧Ｖ１と電圧Ｖ５の各頂点を結ぶ線上に送電線各部の電圧ベクトルがあると見ることができる。
【０００７】
ところが、図７における地点９に故障が発生すると、図９（ｂ）に示すように、直列コンデンサ４の為に母線５の電圧Ｖ５は極性が反転してしまう。前記母線５の電圧Ｖ５の極性が反転したときには距離リレ−８から見て背後故障であるとして出力をロックするという手段で誤動作を防ぐ。即ち、図７において、電圧位相を記憶する記憶回路１２の出力１６と電圧入力（計器用変圧器６の出力）１５とが比較回路１３に入力され、前記記憶回路１２の出力１６に対し前記電圧入力（計器用変圧器６の出力）１５の位相が反転しておれば、前記比較回路１３は出力する。この比較回路１３の出力１４を次段のＮＯＴ回路１７で反転して、次段のＡＮＤ回路１８をロックする。即ち、距離リレ−８の動作出力があっても、比較回路１３の出力１４が出力しておれば、リレ−出力端子１９からリレ−動作信号（通常は遮断器トリップ信号）が出力されないようにロックし、距離リレ−装置は正不動作となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の距離リレ−方式及び距離リレ−装置は、前述のように構成されているので、前述のように背後故障での誤動作を防ぐことはできるが、例えば図１０のように、電源１の相手端に第２の電源２０があり、直列コンデンサ２１が距離リレ−８の前方にもある場合には、直列コンデンサ２１の直後の地点２２で故障が発生した場合には、距離リレ−８の見るインピ−ダンスが図１１に示すように、距離リレ−８の動作領域１０外にくるために、前方故障（内部故障）に対して正動作できないという不具合が生じる。
【０００９】
この発明は前述のような課題を解決するためになされたものであり、外部故障に対する正不動作と内部故障に対する正動作ができる距離リレ−方式及び距離リレ−装置を得ることを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る距離リレ−方式は、電力送電線上に直列にコンデンサを有する電力系統における故障前の定常電圧を検出するとともに前記電力系統における故障発生時の電圧を検出し、前記故障前の定常電圧と前記故障発生時の電圧との位相差の程度に応動する距離リレ−装置を前記電力系統に設け、前記距離リレ−装置により前記電力系統を保護する距離リレ−方式であって、前記距離リレ−装置が、前記電力系統における故障を検出する故障検出機能と、故障前の定常電圧を記憶し前記故障検出機能の出力に応動して前記故障の数サイクル前の故障前定常電圧をベクトル電圧Ｖ pol として出力し続ける記憶機能と、故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op を得る機能と、前記故障発生の複数サイクル前の定常電圧Ｖ pol と前記故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定する距離リレー動作判定機能とを備えているものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明に係る距離リレ−装置は、電力系統における故障を検出する故障検出機能と、故障前の定常電圧を記憶し前記故障検出機能の出力に応動して前記故障の数サイクル前の故障前定常電圧をベクトル電圧Ｖ pol として出力し続ける記憶機能と、故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op を得る機能と、前記故障発生の複数サイクル前の定常電圧Ｖ pol と前記故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定する距離リレー動作判定機能とを備えているものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明に係る距離リレ−装置は、請求項２に記載の距離リレ−装置において、前記故障検出機能は、電圧変化幅または電流変化幅から前記故障を検出するものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明に係る距離リレ−装置は、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転しない系統故障に応動する第１の動作領域を有する第１の距離リレー動作判定機能、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転する系統故障に応動する第２の動作領域を有する第２の距離リレー動作判定機能、および前記故障前の定常電圧に対する故障発生時の電圧の位相の反転の有無を検出する位相反転検出機能を備え、前記故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転した場合は、前記位相反転検出機能の出力により、前記第１の距離リレー動作判定機能から前記第２の距離リレー動作判定機能に切り換えられて前記第２の距離リレー動作判定機能の出力がリレー出力となるものである。
【００１４】
請求項５に記載の発明に係る距離リレ−装置は、電力系統における故障前の定常電圧に対する故障発生時の電圧の位相の反転の有無を検出する位相反転検出機能、および前記故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転した場合は、前記位相反転検出機能の出力により、故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転しない系統故障に応動する第１の動作領域から、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転する系統故障に応動する第２の動作領域に、動作領域を調整する動作領域調整機能、を備えたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の一例を図１〜図３に基づいて説明する。図１は接続図、図２は記憶機能による電圧記憶時間を示す図、図３は図１の動作説明図である。なお、前述の従来技術を示す図７〜図１１と同一又は相当する部分には図７〜図１１と同一符号を付し、その構成、機能の説明は割愛する。
【００１６】
図１〜図３において、８Ｄは距離リレ−装置で、後述の乗算回路（乗算機能）１０１と後述の動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２と後述の故障検出回路（故障検出機能）１０３と後述の記憶回路（記憶機能）１０４と後述の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）１０５とで構成されている。１０１は乗算回路（乗算機能）で、入力電流Ｉ（計器用変流器７の出力電流Ｉ）にモ−特性の動作整定値を乗算する機能を有しており、距離リレ−特性を設定するものである。１０２は動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）で、電圧入力（計器用変圧器６の出力Ｖ）と前記乗算回路（乗算機能）１０１の出力とをベクトル除算して動作電圧ベクトルＶop（Ｖop＝Ｖ−Ｚ・Ｉ）を生成するものである。１０３は故障検出回路（故障検出機能）で、電圧変化幅検出リレ−要素（図示省略）とタイマ−要素（図示省略）とで構成され、電圧Ｖの変化（故障発生）から、少なくとも故障が解除されるまで、出力１０３ｏを継続するように構成されている。
【００１７】
１０４は記憶回路（記憶機能）で、常時数サイクル分の電圧波形を記憶し、前記故障検出回路（故障検出機能）１０３の出力１０３ｏをトリガ−信号として受けて、例えば図２に示すように、故障発生前複数サイクル前（この実施の形態１では３サイクル前を例示）の１サイクル間の定常電圧の電圧波形１ＣＶＷのデ−タを出力Ｖpolとするものである。この故障発生前複数サイクル前の１サイクル間の電圧波形デ−タは、後段回路での演算処理において故障終了まで繰り返し使用される。
【００１８】
なお、故障発生の複数サイクル前（この実施の形態１では３サイクル前を例示）の１サイクル間の定常電圧の電圧波形１ＣＶＷのデ−タを出力Ｖpolとする理由は、例えば故障発生直前の電圧波形は、デ−タの取り方によっては故障時波形を含んでしまう可能性があったり、正確な定常電圧とならない可能性があり、従って、正確な定常電圧を得るためには故障発生の複数サイクル前の定常電圧デ−タをＶpolとした方が好ましい。
【００１９】
１０５は距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）で、前記動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２の出力Ｖop（Ｖop＝Ｖ−Ｚ・Ｉ）と前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolとから得られるベクトルからモ−特性の動作領域を構成する回路（機能）で、ベクトルＶopとベクトルＶpolとのなす角が、例えば９０°以上で動作するように構成することでモ−特性を得るものである。つまり、距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）１０５の動作判定は、例えば、∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）＜９０°⇒ 不動作、∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）≧９０°⇒ 動作、と設定されている。
【００２０】
次に動作について説明する。図１の地点９での故障（距離リレ−８の外部故障）の場合には、図３（ａ）に示すように、前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolは故障前３サイクル前の電圧位相であり、一方、前記動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２の出力ＶopはＶ−Ｚ・Ｉ（Ｖは現在の距離リレ−入力電圧（計器用変圧器６の出力電圧）、Ｉは現在の距離リレ−入力電流（計器用変流器７の出力電流））であるので、これら両電圧Ｖpol，Ｖop間のベクトル位相差の程度は９０°未満となり、動作外となる。つまりリレ−出力１９からリレ−動作出力は出ない。
【００２１】
一方、地点２２での故障（距離リレ−８の内部故障）の場合には、図３（ｂ）に示すように、前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolは故障前３サイクル前の電圧位相であり、一方、前記動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２の出力ＶopはＶ−Ｚ・Ｉ（Ｖは現在の距離リレ−入力電圧（計器用変圧器６の出力電圧）、Ｉは現在の距離リレ−入力電流（計器用変流器７の出力電流））であるので、これら両電圧Ｖpol，Ｖop間のベクトル位相差の程度は９０°以上となり、動作する。つまりリレ−出力１９からリレ−動作出力が出る。リレ−出力１９からリレ−動作出力が出れば、電力系統における距離リレ−８の保護区間の両端遮断器（図示省略）がトリップして、電力系統から保護区間が切り離され所期の系統保護が行われる。
【００２２】
なお、図３（ａ）と図３（ｂ）とで、前記距離リレ−入力電圧（計器用変圧器６の出力電圧）Ｖが逆位相になるのは、故障地点９（図３（ａ））の場合の距離リレ−入力電流（計器用変流器７の出力電流）Ｉの方向と、故障地点２２（図３（ｂ））の場合の距離リレ−入力電流（計器用変流器７の出力電流）Ｉの方向とが逆位相となるので、図３（ａ）および図３（ｂ）においてリレ−入力電流ＩをＲ軸方向にとると、故障地点２２（図３（ｂ））は後方故障であるので前記ＶはＲ軸から９０°進みの電圧ベクトルとなり、故障地点９（図３（ａ））は前方故障であるので前記ＶはＲ軸から９０°遅れの電圧ベクトルとなる。
【００２３】
また、図３（ａ）（故障地点９）と図３（ｂ）（故障地点２２）において、前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolは、故障前３サイクル前の１サイクル間の定常時電圧を記憶した電圧であるので電圧ベクトル方向自体は同じであるが、図３（ａ）および図３（ｂ）では電流をＲ軸方向に固定してあり、且つ、故障後の電流Ｉは直列コンデンサ４，２１の影響で故障前と逆極性になるので、図３（ａ）および図３（ｂ）では、Ｖpol電圧位相が逆になっているように見える。
【００２４】
また、前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力、つまり、前記記憶回路（記憶機能）１０４に記憶されたデ−タを故障中に使用するデ−タは、例えば、故障発生時の時刻をｔ、距離リレ−装置８Ｄの電圧サンプリングが３０度電気角毎、３０度電気角に相当する時間をＴ、デ−タは故障前２-３サイクル前のデ−タとすれば、Ｖ（ｔ-３６Ｔ）、Ｖ（ｔ-３５Ｔ）、Ｖ（ｔ-３４Ｔ）、・・・、Ｖ（ｔ-２５Ｔ）の１２サンプルデ−タとなる。
【００２５】
この１２サンプルデ−タを、
Ｖ（ｔ） → Ｖ（ｔ−３６Ｔ）
Ｖ（ｔ＋１Ｔ） → Ｖ（ｔ−３５Ｔ）
Ｖ（ｔ＋２Ｔ） → Ｖ（ｔ−３４Ｔ）
Ｖ（ｔ＋３Ｔ） → Ｖ（ｔ−３３Ｔ）
・・・・・・・・・・・・・・
Ｖ（ｔ＋１２Ｔ） → Ｖ（ｔ−３６Ｔ）
Ｖ（ｔ＋１３Ｔ） → Ｖ（ｔ−３５Ｔ）
Ｖ（ｔ＋１４Ｔ） → Ｖ（ｔ−３４Ｔ）
Ｖ（ｔ＋１５Ｔ） → Ｖ（ｔ−３３Ｔ）
・・・・・・・・・・・・・・
Ｖ（ｔ＋２４Ｔ） → Ｖ（ｔ−３６Ｔ）
Ｖ（ｔ＋２５Ｔ） → Ｖ（ｔ−３５Ｔ）
Ｖ（ｔ＋２６Ｔ） → Ｖ（ｔ−３４Ｔ）
Ｖ（ｔ＋２７Ｔ） → Ｖ（ｔ−３３Ｔ）
のように繰り返し、故障が終了するまで、故障発生前電圧Ｖpolとして前記記憶回路（記憶機能）１０４は出力する。
【００２６】
尚、前記故障検出回路（故障検出機能）１０３は、前述同様に例えば、故障発生時の時刻をｔ、距離リレ−装置８Ｄの電圧サンプリングが３０度電気角毎、３０度電気角に相当する時間をＴ、とすれば、｜Ｖ（ｔ）−Ｖ（ｔ−１２Ｔ）｜＞ｄＶ１の式を演算して当該式を満足することで故障検出し、復帰タイマ−でその出力を継続する。なお、ｄＶ１は電圧変化幅設定値、｜ ｜は演算後実行値処理計算することを意味する。
【００２７】
このように、この発明の実施の形態１においては、コンデンサを有する電力系統における故障発生の複数サイクル前の定常電圧Ｖpolと故障発生時動作電圧Ｖop（Ｖ−Ｚ・Ｉ）との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定（∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）＜９０°⇒ 不動作、∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）≧９０°⇒ 動作）する距離リレ−装置を設け、前記距離リレ−装置により前記電力系統を保護する距離リレ−方式としたものであり、また、電力系統における故障発生の複数サイクル前の定常電圧Ｖpolと故障発生時動作電圧Ｖop（Ｖ−Ｚ・Ｉ）との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定（∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）＜９０°⇒ 不動作、∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）≧９０°⇒ 動作）して前記電力系統を保護する距離リレ−装置としたものであり、更に具体的には、電力系統における故障を検出する故障検出機能１０３、故障前定常電圧を記憶し前記故障検出機能の出力に応動して前記故障の数サイクル前の故障前定常電圧をベクトル電圧Ｖpolとして出力し続ける記憶機能１０４、及び前記ベクトル電圧Ｖpolと故障発生時動作電圧Ｖop（Ｖ−Ｚ・Ｉ）との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定（∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）＜９０°⇒ 不動作、∠（Ｖ pol，Ｖ-ＺＩ）≧９０°⇒ 動作）する距離リレ−動作判定機能１０５を備え、前記距離リレ−動作判定機能１０５の判定結果により前記電力系統を保護する距離リレ−装置としたものであり、前述のように、コンデンサ４，２１を含む電力系統の保護に適用した場合、外部故障（故障点９）に対する正不動作、内部故障（故障点２２）に対する正動作、を確実に行うことができる。
【００２８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２は、前述の実施の形態１における電圧変化幅ｄＶを検出する故障検出回路（機能）１０３に代えて、図４に示すように電流変化幅ｄＩを検出する故障検出回路（機能）１０６を使用した場合の一例を示す。前記故障検出回路（機能）１０３は、前述のように、電力系統の故障を検出して前記記憶回路（機能）に対しその記憶デ−タから故障発生数サイクル前の１サイクル間のデ−タをＶpolとして出力させるトリガ−機能であり、従って、この機能は、前述の実施の形態１における電圧変化幅ｄＶを検出する故障検出回路（機能）１０３（図１）に限られるものではなく、実施の形態２のように電流変化幅ｄＩを検出する故障検出回路（機能）１０６（図４）としても良く、更には、不足電圧検出要素、過電流検出要素、等であっても、また、それらの組み合わせであっても、前述の実施の形態１の場合と同様な効果が得られる。なお、距離リレ−装置８Ｄは、乗算回路（乗算機能）１０１と動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２と記憶回路（記憶機能）１０４と距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）１０５と故障検出回路（故障検出機能）１０６とで構成されている。なお、前述の図１〜図３、及び前述の従来技術を示す図７〜図１１と同一又は相当する部分には図１〜図３、及び図７〜図１１と同一符号を付し、その構成、機能の説明は割愛してある。
【００２９】
実施の形態３．
以下にこの発明の実施の形態３の一例を図５に基づいて説明する。図５において、前述の図１〜図４、及び前述の従来技術を示す図７〜図１１と同一又は相当する部分には図１〜図４、及び図７〜図１１と同一符号を付し、その構成、機能の説明は割愛する。
【００３０】
図５において、８１は第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）で、直列コンデンサ４，２１による位相反転が生じてない系統故障に応動する第１の動作領域を有する第１の距離リレ−特性を有するものである。８２は第２の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）で、直列コンデンサ４，２１による位相反転が生じる系統故障に的確に応動する第２の動作領域を有する第２の距離リレ−特性、即ち地点２２の故障（内部故障）には応動するが地点９の故障（外部故障）には応動しない距離リレ−特性を有するものである。
【００３１】
１０８は位相反転検出回路（位相反転検出機能）で、記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolと、計器用変圧器６の出力Ｖとを入力し、両出力Ｖpol，Ｖを比較して前記計器用変圧器６の出力Ｖの位相が反転した場合に出力するものである。１０９はＡＮＤ回路、１１０はＯＲ回路である。なお、距離リレ−装置８Ｄは、前記第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８１と前記第２の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８２と故障検出回路（故障検出機能）１０３と記憶回路（記憶機能）１０４と位相反転検出回路（位相反転検出機能）１０８とＮＯＴ回路１７とＡＮＤ回路１８とＡＮＤ回路１０９とＯＲ回路１１０とで構成されている。
【００３２】
次に動作について説明する。位相反転検出回路（位相反転検出機能）１０８は、前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolと、前記計器用変圧器６の出力Ｖとを比較し、故障発生に伴って前記計器用変圧器６の出力Ｖの電圧位相が反転した場合に動作出力して、ＮＯＴ回路１７を介して、第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８１のリレ−出力をロックし、第２の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８２のリレ−出力をＡＮＤ回路１０９及びＯＲ回路１１０を介して最終出力としてリレ−出力１９に出力する。即ち、地点２２の故障（内部故障）には応動するが地点９の故障（外部故障）には応動しない前述の実施の形態１及び実施の形態２と同様に正動作、正不動作を確実に行う。
【００３３】
一方、位相反転検出回路（位相反転検出機能）１０８は、前記記憶回路（記憶機能）１０４の出力Ｖpolと、前記計器用変圧器６の出力Ｖとを比較し、故障発生に伴って前記計器用変圧器６の出力Ｖの電圧位相が反転していない場合には動作出力を出さないので、ＮＯＴ回路１７にはロック信号は入らない。従って、第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８１のリレ−出力をＡＮＤ回路１８及びＯＲ回路１１０を介して最終出力としてリレ−出力１９に出力する。
【００３４】
即ち、前述の実施の形態３では、故障前電圧位相と故障発生後の電圧位相とを比較して、故障発生後の電圧の位相反転の有無によって、第１の動作領域（第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８１）と第２の動作領域（第２の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８２）の判定出力を自動的に切り替えるリレ−回路構成にすることによって、外部故障、内部故障に対して前述の実施の形態１及び実施の形態２と同様に正不動作、正動作を確実に行うものである。
【００３５】
実施の形態４．
以下にこの発明の実施の形態４の一例を図６に基づいて説明する。図６において、前述の図１〜図５、及び前述の従来技術を示す図７〜図１１と同一又は相当する部分には図１〜図５、及び図７〜図１１と同一符号を付し、その構成、機能の説明は割愛する。
【００３６】
図６において、１１１はＺ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）で、例えば前述の実施の形態３における第１の動作領域（第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８１）に設定するベクトルインピ−ダンスＺの整定値として（Ｚ１，θ１）を有するとともに、例えば前述の実施の形態３における第２の動作領域（第２の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８２）に設定するベクトルインピ−ダンスＺの整定値としてとして（Ｚ２，θ２）を有している。
【００３７】
１１２は選択Ｚ乗算回路で、前記Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１から選択的に出力されたベクトルインピ−ダンスＺ１の整定値（Ｚ１，θ１）またはベクトルインピ−ダンスＺ２の整定値（Ｚ２，θ２）を乗算するものである。１１３は動作領域調整回路（動作領域調整機能）で、動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２と、前記Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１と、前記選択Ｚ乗算回路（選択Ｚ乗算機能）１１２とで構成されている。なお、距離リレ−装置８Ｄは、選択Ｚ乗算回路（選択Ｚ乗算機能）１１２と動作電圧生成回路（動作電圧生成機能１０２と距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）１０５と故障検出回路（故障検出機能）１０３と記憶回路（記憶機能）１０４と
位相反転検出回路（位相反転検出機能）１０８とＺ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１とで構成されている。
【００３８】
次に動作について説明する。位相反転検出回路（位相反転検出機能）１０８が、前述の実施の形態３と同様に機能して、系統故障検出に伴い計器用変圧器６の電圧位相が反転していないことによりその動作出力を出さない場合は、Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１はベクトルインピ−ダンスＺ１の整定値（Ｚ１，θ１）を選択して出力する。この出力は前記選択Ｚ乗算回路（乗算機能）１１２の入力となり、動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２は、前記Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１からの前記選択的出力に応じて、電圧入力（計器用変圧器６の出力Ｖ）と前記選択Ｚ乗算回路（乗算機能）１１２の出力とをベクトル除算して、動作電圧ベクトルＶop１（Ｖop＝Ｖ−Ｚ１・Ｉ）を生成し、その結果、距離リレ−８は、例えば前述の実施の形態３における第１の動作領域（第１の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８１）に設定される。
【００３９】
次に、位相反転検出回路（位相反転検出機能）１０８が、前述の実施の形態３と同様に機能して、系統故障検出に伴い計器用変圧器６の電圧位相が反転していることによりその動作出力を出した場合は、Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１はベクトルインピ−ダンスＺ２の整定値（Ｚ２，θ２）を選択して出力する。この出力は前記選択Ｚ乗算回路（乗算機能）１１２の入力となり、動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２は、前記Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１からの前記選択的出力に応じて、電圧入力（計器用変圧器６の出力Ｖ）と前記選択Ｚ乗算回路（乗算機能）１１２の出力とをベクトル除算して、動作電圧ベクトルＶop２（Ｖop＝Ｖ−Ｚ２・Ｉ）を生成し、その結果、距離リレ−８は、例えば前述の実施の形態３における第２の動作領域（第２の距離リレ−動作判定回路（距離リレ−動作判定機能）８２）に設定される。
【００４０】
即ち、前述の実施の形態４では、故障前電圧位相と故障発生後の電圧位相とを比較して、故障発生後の電圧の位相反転の有無によって、前記Ｚ設定制御回路（Ｚ設定制御機能）１１１がベクトルインピ−ダンスＺの整定値を選択して、後段の動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２で生成する動作電圧ベクトルＶop（Ｖop＝Ｖ−Ｚ・Ｉ）におけるベクトルインピ−ダンスＺを自動的に制御することよって、外部故障、内部故障に対して前述の実施の形態１〜実施の形態３と同様に正不動作、正動作を確実に行うものである。なお、この実施の形態４においては、動作電圧生成回路（動作電圧生成機能）１０２で生成する動作電圧ベクトルＶop（Ｖop＝Ｖ−Ｚ・Ｉ）におけるベクトルインピ−ダンスＺを切替変更するだけであるので、演算処理の負担は軽くなる。
【００４１】
なお、前述の実施の形態１〜実施の形態４において、それらの一例としてＨ／Ｗ回路的に図示（図１、図４〜図６）してあるが、各図における各機能をＳ／Ｗで実行するようにしても前述の実施の形態１〜実施の形態４と同様な機能、効果を奏し、この出願の発明に包含される。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１に記載の距離リレ−方式の発明は、電力送電線上に直列にコンデンサを有する電力系統における故障前の定常電圧を検出するとともに前記電力系統における故障発生時の電圧を検出し、前記故障前の定常電圧と前記故障発生時の電圧との位相差の程度に応動する距離リレ−装置を前記電力系統に設け、前記距離リレ−装置により前記電力系統を保護する距離リレ−方式であって、前記距離リレ−装置が、前記電力系統における故障を検出する故障検出機能と、故障前の定常電圧を記憶し前記故障検出機能の出力に応動して前記故障の数サイクル前の故障前定常電圧をベクトル電圧Ｖ pol として出力し続ける記憶機能と、故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op を得る機能と、前記故障発生の複数サイクル 前の定常電圧Ｖ pol と前記故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定する距離リレー動作判定機能とを備えている距離リレ−方式としたので、電力送電線上に直列にコンデンサを有する電力系統であっても、外部故障に対する正不動作、内部故障に対する正動作、を確実に行うことができる効果がある。
【００４３】
請求項２に記載の距離リレ−装置の発明は、電力系統における故障を検出する故障検出機能と、故障前の定常電圧を記憶し前記故障検出機能の出力に応動して前記故障の数サイクル前の故障前定常電圧をベクトル電圧Ｖ pol として出力し続ける記憶機能と、故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op を得る機能と、前記故障発生の複数サイクル前の定常電圧Ｖ pol と前記故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定する距離リレー動作判定機能とを備えているので、この発明の距離リレ−装置を電力送電線上に直列にコンデンサを有する電力系統の保護に適用した場合や、この発明の距離リレ−装置を使用した電力系統の電力送電線上に直列にコンデンサを設置した場合でっても、外部故障に対する正不動作、内部故障に対する正動作、を確実に行うことができる距離リレ−装置を実現する具体的構成の距離リレ−装置を提供できる効果がある。
【００４４】
請求項４に記載の距離リレ−装置の発明は、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転しない系統故障に応動する第１の動作領域を有する第１の距離リレー動作判定機能、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転する系統故障に応動する第２の動作領域を有する第２の距離リレー動作判定機能、および前記故障前の定常電圧に対する故障発生時の電圧の位相の反転の有無を検出する位相反転検出機能を備え、前記故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転した場合は、前記位相反転検出機能の出力により、前記第１の距離リレー動作判定機能から前記第２の距離リレー動作判定機能に切り換えられて前記第２の距離リレー動作判定機能の出力がリレー出力となるので、この発明の距離リレ−装置を電力送電線上に直列にコンデンサを有する電力系統の保護に適用した場合や、この発明の距離リレ−装置を使用した電力系統の電力送電線上に直列にコンデンサを設置した場合であっても、前記請求項２の発明と具体的構成が異なる構成でありながら、外部故障に対する正不動作、内部故障に対する正動作、を確実に行うことができる距離リレ−装置を実現する具体的構成の距離リレ−装置を提供できる効果がある。
【００４５】
請求項５に記載の距離リレ−装置の発明は、電力系統における故障前の定常電圧に対する故障発生時の電圧の位相の反転の有無を検出する位相反転検出機能、および前記故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転した場合は、前記位相反転検出機能の出力により、故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転しない系統故障に応動する第１の動作領域から、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転する系統故障に応動する第２の動作領域に、動作領域を調整する動作領域調整機能、を備えているので、この発明の距離リレ−装置を電力送電線上に直列にコンデンサを有する電力系統の保護に適用した場合や、この発明の距離リレ−装置を使用した電力系統の電力送電線上に直列にコンデンサを設置した場合であっても、前記請求項２及び請求項４の発明と具体的構成が異なる構成でありながら、外部故障に対する正不動作、内部故障に対する正動作、を確実に行うことができる距離リレ−装置を実現する具体的構成の距離リレ−装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の一例を示す接続図。
【図２】 図１における記憶機能による電圧記憶時間を示す図。
【図３】 図１の動作説明図。
【図４】 この発明の実施の形態２の一例を示す接続図。
【図５】 この発明の実施の形態３の一例を示す接続図。
【図６】 この発明の実施の形態３の一例を示す接続図。
【図７】 従来技術における誤動作防止対策回路を示す図。
【図８】 従来技術における距離リレ−装置の背後故障における誤動作説明図。
【図９】 従来技術における誤動作対策の説明図。
【図１０】 従来技術における距離リレ−装置の前方故障における誤不動作となる系統構成を示す図。
【図１１】 従来技術における距離リレ−装置の前方故障における誤不動作の説明図。
【符号の説明】
Ｖpol 故障前の定常電圧、 Ｖop 故障発生時の電圧（Ｖ−Ｚ・Ｉ）、
４ コンデンサ、 ８ 距離リレ−、
８Ｄ 距離リレ−装置、 ９ 故障点（外部故障）、
１９ リレ−出力、 ２１ コンデンサ、
２２ 故障点（内部故障）、
８１ 第１の動作領域（第１の距離 リレ−動作判定回路（機能））、
８２ 第２の動作領域（第２の距離 リレ−動作判定回路（機能））、
１０３ 故障検出機能、 １０４ 記憶機能、
１０５ 距離リレ−動作判定機能、 １０８ 位相反転検出機能、
１１２ 動作領域調整機能。
Claims (5)
- 電力送電線上に直列にコンデンサを有する電力系統における故障前の定常電圧を検出するとともに前記電力系統における故障発生時の電圧を検出し、前記故障前の定常電圧と前記故障発生時の電圧との位相差の程度に応動する距離リレ−装置を前記電力系統に設け、前記距離リレ−装置により前記電力系統を保護する距離リレ−方式であって、前記距離リレ−装置が、前記電力系統における故障を検出する故障検出機能と、故障前の定常電圧を記憶し前記故障検出機能の出力に応動して前記故障の数サイクル前の故障前定常電圧をベクトル電圧Ｖ pol として出力し続ける記憶機能と、故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op を得る機能と、前記故障発生の複数サイクル前の定常電圧Ｖ pol と前記故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定する距離リレー動作判定機能とを備えている距離リレ−方式。
- 電力系統における故障を検出する故障検出機能と、故障前の定常電圧を記憶し前記故障検出機能の出力に応動して前記故障の数サイクル前の故障前定常電圧をベクトル電圧Ｖ pol として出力し続ける記憶機能と、故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op を得る機能と、前記故障発生の複数サイクル前の定常電圧Ｖ pol と前記故障発生時の距離リレー動作電圧Ｖ op との位相差が所定角以上の場合に内部故障と判定する距離リレー動作判定機能とを備えている距離リレ−装置。
- 請求項２に記載の距離リレ−装置において、前記故障検出機能は、電圧変化幅または電流変化幅から前記故障を検出することを特徴とする距離リレ−装置。
- 電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転しない系統故障に応動する第１の動作領域を有する第１の距離リレー動作判定機能、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転する系統故障に応動する第２の動作領域を有する第２の距離リレー動作判定機能、および前記故障前の定常電圧に対する故障発生時の電圧の位相の反転の有無を検出する位相反転検出機能を備え、前記故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転した場合は、前記位相反転検出機能の出力により、前記第１の距離リレー動作判定機能から前記第２の距離リレー動作判定機能に切り換えられて前記第２の距離リレー動作判定機能の出力がリレー出力となる距離リレ−装置。
- 電力系統における故障前の定常電圧に対する故障発生時の電圧の位相の反転の有無を検出する位相反転検出機能、および前記故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転した場合は、前記位相反転検出機能の出力により、故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転しない系統故障に応動する第１の動作領域から、電力系統における故障前の定常電圧に対して故障発生時の電圧の位相が反転する系統故障に応動する第２の動作領域に、動作領域を調整する動作領域調整機能、を備えた距離リレ−装置。
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