JP5063171B2 - 距離継電装置 - Google Patents

Description

この発明は、送電線の事故点までの距離に応じて送電線を保護する距離継電装置に関
し、特に事故相以外の健全相距離リレーの進み相オーバーリーチによる不要応動対策を講じた距離継電装置に関するものである。

信頼性の高い安定した電力供給が要求される電力系統の運用において距離継電装置は、一般に、距離リレー（短絡距離リレー、地絡距離リレー）を主要素とし、過電流リレーや不足電圧リレーを従要素とし、それらを組み合わせて電力系統の送電線を保護する機能を持たせている。

ここで、距離継電装置が適用される電力系統には、大きく分けて、直接接地系と高抵抗接地系とがある。短絡距離リレーは、接地方式に関わらず、３相短絡、３相地絡、２相短絡および２相地絡事故時に、ほぼ正確に故障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１相地絡事故時は距離測定ができない。一方、地絡距離リレーは、３相短絡、３相地絡および直接接地系の１相地絡事故時に、ほぼ正確に故障相のインピーダンスを見ることができる。そのため、直接接地系では、１相地絡事故に備えて、１相毎に事故有無を判断できる地絡距離リレーが適用される。

我が国での電力系統は、高抵抗接地系が多いので、ここでは、３相および２相の短絡事故などに対応する短絡距離リレーを中心に説明することとし、直接接地系の１相地絡事故に対応する地絡距離リレーは、特徴ある部分について説明する。

距離リレーの事故検出の原理は、距離リレーの設置点にて導入される送電線の電圧を電流で除すことで事故点までのインピーダンスを算出し、算出されたインピーダンス値が、距離リレーの動作責務となるインピーダンス値以下であれば動作出力（遮断指令出力）を行い、動作責務となるインピーダンス値を超えていれば動作出力（遮断指令出力）を行わないとするものである。

一般に、距離継電装置に用いる距離リレーの事故検出特性は、事故点までの距離測定（以降、「測距」という）機能を要求するリアクタンスリレーと、事故点の方向判定機能を要求するモーリレーとを論理積（ＡＮＤ）で組み合わせて実現している場合が多い。

距離継電装置は、送電線路に定めた保護範囲の一端側に距離リレーを相毎に配置して保護範囲内での事故検出を行うが、保護協調の考え方から、保護範囲の他端側（相手端）での事故に対してはリアクタンスリレーでは測距しない整定としている。換言すれば、リアクタンスリレーは、例えば、相手端側の８０％〜９０％程度までの保護区間送電線の区間での測距を行う整定としている。

そのため、相手端など保護範囲外の事故に対しては、事故発生相に設けたリアクタンスリレーは応動しないが、事故相以外の健全相に設けたリアクタンスリレーが応動する場合がある。特に、事故相に対して進み位相となる健全相側のリアクタンスリレーが動作領域と見てしまう不要応動現象が起こる場合がある。これを距離リレーの進み相オーバーリーチと称して、従来から種々の不要応動対策が採られている。ここでは、非特許文献１に示されている２つの対策例（対策例１，２）と特許文献１に示されている対策例（対策例３）とを示す。

対策例１は、非特許文献１の第３−２−１０図に示すように、ａｂ相、ｂｃ相、ｃａ相それぞれの短絡距離リレーを、リアクタンスリレーおよび方向リレー（モーリレー）に対して過電流リレーを並直列に設け、ＡＮＤ回路にてそれらの論理積を取り、ａｂ相、ｂｃ相、ｃａ相のいずれか１つのＡＮＤ回路にて出力を論理値“１”にするＡＮＤ条件が成立したときにＯＲ回路から遮断指令を出力するように構成するものである。

この対策例１によれば、ｂｃ相２相の短絡事故時の例で言えば、整定値以遠で発生したｂｃ相２相短絡事故時に、健全相のａｂ相リアクタンスリレーがオーバーリーチ動作しても事故電流は流れないので、ａ相過電流リレーは動作しない。したがって、ＡＮＤ回路ではＡＮＤ条件が成立せず、ＯＲ回路から遮断指令が出力されるような不要応動はしない。

対策例２は、非特許文献１の第３−２−１１図に示すように、対策例１における過電流リレーに代えて抵抗成分方向の動作域を狭めるブライダルリレーを用いた構成である。この対策例２によれば、ブライダルリレーのブラインダ特性によって不要応動の動作域である抵抗成分方向の動作域がカットされて狭められるので、距離継電装置として総合的に不要応動が発生しないようになる。

また、対策例３は、特許文献１の第１図に示すように、方向要素検出部と、リアクタンス要素検出部と、各２相のそれぞれに設けた３つの測距インピーダンス要素検出部と、３つの測距インピーダンス要素検出部の各出力の絶対値を演算して大小関係を比較し、絶対値が最小になる相のみを出力する最小インピーダンス検出回路とを備えた短絡距離リレーであって、方向要素検出部、リアクタンス要素検出部および最小インピーダンス検出回路の各出力のＡＮＤを取ることで、オーバーリーチした進み健全相からの出力を無効にするようにしたものである。

特開平３−５２５１４号公報 "電気協同研究"第３７巻第１号（３−２−３節 事故相以外のリレー不要応動）、（社）電気協同研究会、昭和５６年６月５日 "保護リレーシステム工学"編集兼発行者：櫛間良弘、（社）電気学会、２００２年３月１５日、初版

しかしながら、対策例１，２では、付加する過電流リレーやブライダルリレーの設備費用や運用保守費用が増大するだけでなく、以下に説明するように、検出値や動作域を決定する整定値の協調検討や管理維持の業務が煩雑になるという問題がある。

すなわち、対策例１では、ｂｃ相２相短絡事故時の例で言えば、進み健全相であるａｂ相に負荷電流が流れ、系統の負荷が大きい場合は、ａ相の過電流リレーが動作する可能性がある。特に、長距離送電線では、インピーダンス値が大きくなり事故電流が小さくなるので、この事故相電流を検出する過電流リレーの整定値を低くして高感度設定にする必要がある。そのため、事故相電流に対して各相の過電流リレーの整定値を決める際に、ｂ相とｃ相は検出させ、ａ相は検出させない整定値を選ぶ必要がある。しかし、系統によっては、この事故相電流と負荷電流とを明確に区別する整定値を決定することは困難な場合があり、過電流リレーによるオーバーリーチ対策には限界がある。

また、アーク抵抗を伴う事故は、抵抗分に見えるので、距離リレーの特性を示す横軸（Ｒ軸）方向の動作域は、極力大きく整定してアーク抵抗検出能力を向上する必要がある。しかし、対策例２では、事故点抵抗を検出する能力がブライダルリレーの整定値で制限されるので、保護区間内でアーク抵抗を伴った事故に対しては、距離継電装置としての事故検出能力が低下するという問題がある。

一方、対策例３は、進み相オーバーリーチに対して過電流リレーやブライダルリレーを付加する必要がないので、上記した対策例１，２の問題点を改善したものと言えるが、３相短絡事故や３相地絡事故が発生した場合、遮断指令の信頼度が低下するのに加えて、遮断指令を出力した事故相の特定ができないという問題とがある。

すなわち、距離リレーが保護すべき整定値内の３相事故に対して、対策例３では、３つの測距インピーダンス検出部は、整定値内の３相に事故有りと判定しても、電力系統自体の系統定数のアンバランス、取り込む各相電圧および各相電流の変換器類による誤差、３つのインピーダンス値を演算する過程での演算誤差のために、３つの測距インピーダンス検出部がそれぞれ検出したインピーダンス値が全く同じ値になる保証は無く、バラツキが生じる。

これに対して、最小インピーダンス検出回路では、最小値を示す相だけが選択されるので、３相事故であっても単相事故と判断される。その結果、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相のみの遮断指令しか出力されなくなり、遮断指令の信頼度が低下する。

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。しかし、対策例３では、３相事故であるにも関わらず、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ので、事故相の特定ができない。つまり、事故相の誤判断を引き起こすので、系統の復旧作業や保守運用上、問題である。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、事故相電流値が電力系統や事故点によって大幅に変わっても、またアーク抵抗を伴った事故であっても、それらの影響を受けることなく、事故相以外の健全相距離リレーの進み相オーバーリーチによる不要応動を防止することができ、かつ、３相事故に対する遮断指令の高信頼度化および事故相表示の正確な判定を可能にする距離継電装置を得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、この発明は、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リレーを備える距離継電装置において、前記短絡距離リレーは、設置点の各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に関する電気量を用いて算出する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演算値と予め定めた整定値とを比較して各２相間のインピーダンス演算値が動作責務範囲内の値であるか否かの距離判定を行う距離判定手段と、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演算値を相互比較して最小相を判定する最小相判定手段と、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演算値を相互比較して全てが等しいと見なせる許容範囲内か否かを判定する全相等価判定手段と、前記距離判定手段が判定した２相と前記最小相判定手段が判定した２相とが同一相である場合に、または、前記距離判定手段が全ての相を動作責務範囲と判定し、かつ前記全相等価判定手段が全てのインピーダンス演算値が前記許容範囲内にあると判定した場合に、動作出力を行う動作出力判定手段とを備えていることを特徴とする。

この発明によれば、各２相間のインピーダンス演算値と整定値とを大小比較して動作責務範囲内の値であるか否かを判定するのと並行して、各２相間のインピーダンス演算値相互間の大きさを比較判定し、最小値を示す２相が動作責務範囲と判定した２相と同一である場合に動作出力を行うようにしたので、短絡距離リレーがオーバーリーチ動作して誤って測距した２相があっても整定値以遠の事故であると判定して誤動作しない距離継電装置を実現することができるという効果を奏する。

また、各２相間のインピーダンス演算値の全てが動作責務範囲内の値であり、かつ各２相間のインピーダンス演算値の全てが等しいと見なされる許容範囲内の大きさである場合に動作出力を行うようにしたので、３相事故相に対する遮断指令の信頼性を高めることができ、同時に３相事故時の事故相表示を正確に判定することができる距離継電装置が得られるという効果を奏する。

まず、この発明の理解を容易にするため、図９〜図１１を参照して、距離リレーの進み相オーバーリーチ現象を概略説明する。なお、図９〜図１１は、距離リレーの進み相オーバーリーチ現象を説明するために非特許文献１の第３−２−７図を再掲したものである。

図９は、距離継電装置が配置される電力系統の構成例を示す系統図である。図９において、電源Ｐに一端が接続される送電線Ｌの他端は、変電所Ａを経由して図示しない受電設備に接続される。この電力系統において変電所Ａに距離継電装置Ｒｙが設置されている。距離継電装置Ｒｙでは、設置点である変電所Ａから受電端に向かう相手端までの例えば８０％までを保護範囲とする整定値が定められているが、この保護範囲の境界付近のＦ点で事故（２相短絡事故、１相地絡事故）が発生した場合に変電所Ａに設置された各相距離リレーの見るインピーダンスは、例えば図１０、図１１に示すようになる。

図１０は、図９に示すＦ点での２相短絡事故時に距離継電装置が備える各相短絡距離リレーの見るインピーダンスを説明するベクトル図である。図１１は、図９に示すＦ点での１相地絡事故時に距離継電装置が備える各相地絡距離リレーの見るインピーダンスを説明するベクトル図である。なお、図１０と図１１において、横軸Ｒは抵抗成分であり、縦軸Ｘはリアクタンス成分である。また、縦軸Ｘの原点から正方向の所定範囲を示すＺｓは、リアクタンスリレーＸｒｙの整定値である。

図１０は、Ｆ点でｂｃ相の２相で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リレーの見るインピーダンスを示している。図１０において、ベクトルＡＦは、事故相短絡距離リレーであるｂｃ相短絡距離リレーが事故点Ｆを見るインピーダンスであり、図９に示す前方ｉｍｐ（前方インピーダンス）Ｚｆである。また、ベクトルＡＰは、同じｂｃ相短絡距離リレーが電源Ｐを見るインピーダンスであり、図９に示す後方ｉｍｐ（後方インピーダンス）Ｚｂである。ベクトルＡＮは、健全相短絡距離リレーであるａｂ相短絡距離リレーが事故点Ｆを見るインピーダンスである。ベクトルＡＭは、健全相短絡距離リレーであるｃａ相短絡距離リレーが事故点Ｆを見るインピーダンスである。

事故相短絡距離リレーであるｂｃ相短絡距離リレーは、事故点Ｆまでの正しいインピーダンスＡＦ＝Ｚｆを測距するが、健全相短絡距離リレーであるａｂ相短絡距離リレー、ｃａ相短絡距離リレーは測距に誤差を含んでいる。すなわち、ａｂ相短絡距離リレーは、事故点Ｆまでのリアクタンス成分を整定値Ｚｓよりも小さく測距するので、リアクタンスリレーのオーバーリーチが生じる。逆に、ｃａ相短絡距離リレーは、事故点Ｆまでのリアクタンス成分を整定値Ｚｓよりも大きく測距するので、リアクタンスリレーのアンダーリーチが生じる。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。

また、図１１は、Ｆ点でのａ相の１相で地絡事故が発生した場合に変電所Ａに設置された各相地絡距離リレーの見るインピーダンスを示している。図１１において、ベクトルＡＦは、事故相地絡距離リレーであるａ相地絡距離リレーが事故点Ｆを見るインピーダンスである。ベクトルＡＮは、健全相地絡距離リレーであるｂ相地絡距離リレーが事故点Ｆを見るインピーダンスである。ベクトルＡＭは、健全相地絡距離リレーであるｃ相地絡距離リレーが事故点Ｆを見るインピーダンスである。

図１１では、ｂ相地絡距離リレーとｃ相地絡距離リレーは、それぞれ事故点Ｆまでのリアクタンス成分を整定値Ｚｓよりも小さく測距するので、リアクタンスリレーのオーバーリーチが生じることが示されている。

このように、事故相の距離リレー（短絡距離リレー、地絡距離リレー）は、事故点までの正しいインピーダンスを測距するのでなんら問題ないが、事故相に関連した相（例えばｂｃ相２相短絡事故時のａｂ相、ｃａ相、或いは、ａ相１相地絡事故時のｂ相とｃ相など）の距離リレーは、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、オーバーリーチ或いはアンダーリーチとなる。アンダーリーチ動作は、事故相の距離リレーが正確に測距してカバーするので、なんら問題ではない。しかし、オーバーリーチ動作は、不要動作となり好ましくない。

すなわち、距離継電装置は、整定値として与える動作責務範囲の外にインピーダンスを算出した場合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、距離リレーの事故検出原理から、一般に、事故相以外の距離リレー、つまり、健全相の距離リレーが、本来、不動作であるべき動作責務範囲の外で発生した事故に対して動作責務範囲内にインピーダンスを誤って算出し遮断指令を出力するおそれがある。

そこで、この発明にかかる距離継電装置では、上記した構成によって事故相以外の健全相距離リレーの進み相オーバーリーチによる不要応動を防止するようにしている。以下に図面を参照して、この発明にかかる距離継電装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１として、この発明にかかる距離継電装置が装備する短絡距離リレーの構成を示すブロック図である。なお、この実施の形態１および以降で説明する実施の形態２では、インピーダンスに関する説明を電力系統の解析で一般に用いられている対称座標法によって行っている。

図１示す短絡距離リレー１は、ｂｃ相測距演算判定部２，ｃａ相測距演算判定部３およびａｂ相測距演算判定部４と、オーバーリーチ判定演算部５と、動作出力判定部６とを備えている。

ｂｃ相測距演算判定部２，ｃａ相測距演算判定部３およびａｂ相測距演算判定部４は、それぞれ同様の構成であって、インピーダンス演算回路８と距離判定演算回路９とを備えている。

インピーダンス演算回路８は、電力系統の相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの対応する２相の電圧と相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの対応する２相の電流とが入力され、短絡した２相の事故点までのインピーダンスＺｒｙｂｃ，ＺｒｙｃａおよびＺｒｙａｂの１つを測距演算する。

距離判定演算回路９は、比較回路１２にて距離リレー整定回路１１が出力する整定値Ｚｓとインピーダンス演算回路８の測距演算結果との大小関係を比較し、大小判定回路１３にて比較回路１２の比較結果を判定することで、インピーダンス演算回路８の測距演算結果が整定値Ｚｓ以内か否かを判定する。

オーバーリーチ判定演算部５は、ｂｃ相測距演算判定部２，ｃａ相測距演算判定部３およびａｂ相測距演算判定部４の各インピーダンス演算回路８の測距演算結果Ｚｒｙｂｃ，Ｚｒｙｃａ，Ｚｒｙａｂの大小比較を行う大小比較回路１５と、大小比較回路１５における各２相の比較結果を並列に受けるｂｃ相大小判定回路１６−１，ｃａ相大小判定回路１６−２，ａｂ相大小判定回路１６−３および３相等価判定回路１７を備えている。

動作出力判定部６は、３つの２入力論理和回路（ＯＲ回路）１８−１，１８−２，１８−３と、３つの２入力論理積回路（ＡＮＤ回路）１９−１，１９−２，１９−３とを備えている。この実施の形態１では、３つのＡＮＤ回路１９−１〜１９−３の各ＡＮＤ結果は３入力のＯＲ回路２０で１つにまとめて出力される。ＯＲ回路２０の出力は、図示しない送電線の遮断器に接続されている。

３つのＯＲ回路１８−１，１８−２，１８−３の各２入力は、次のようになっている。すなわち、一方の入力は共通に３相等価判定回路１７の出力である。そして、他方の入力が、ＯＲ回路１８−１ではｂｃ相大小判定回路１６−１の出力であり、ＯＲ回路１８−２ではｃａ相大小判定回路１６−２の出力であり、ＯＲ回路１８−３はａｂ相大小判定回路１６−３の出力である。

また、３つのＡＮＤ回路１９−１，１９−２，１９−３の各２入力は、次のようになっている。ＡＮＤ回路１９−１には、ｂｃ相測距演算判定部２の距離判定演算回路９での判定結果とＯＲ回路１８−１の出力とが入力される。ＡＮＤ回路１９−２には、ｃａ相測距演算判定部３の距離判定演算回路９での判定結果とＯＲ回路１８−２の出力とが入力される。ＡＮＤ回路１９−３には、ａｂ相測距演算判定部４の距離判定演算回路９での判定結果とＯＲ回路１８−３の出力とが入力される。

以上の構成において、まず、ｂｃ相測距演算判定部２，ｃａ相測距演算判定部３およびａｂ相測距演算判定部４では、次のような動作が行われる。各インピーダンス演算回路８での短絡距離リレーとしてのインピーダンス演算方法は、非特許文献２の「７．２距離リレー」中の１３４頁〜１３５頁に詳述されているので、ここでは結果のみを示す。

ｂｃ相測距演算判定部２のインピーダンス演算回路８は、電力系統の相電圧Ｖｂ，Ｖｃおよび相電流Ｉｂ，Ｉｃを用いて、ｂｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃを、相電圧Ｖｂ，Ｖｃの差分である線間電圧を相電流Ｉｂ，Ｉｃの差分で割り算することで求める。すなわち、
Ｚｒｙｂｃ＝（Ｖｂ−Ｖｃ）／（Ｉｂ−Ｉｃ）……（１）
の演算を行う。このように測距演算されたｂｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃが、図９に示したｂｃ相２相短絡事故時での距離継電装置Ｒｙの設置点Ａから事故点Ｆまでの距離に相当する。

ｃａ相測距演算判定部３のインピーダンス演算回路８は、電力系統の相電圧Ｖｃ，Ｖａおよび相電流Ｉｃ，Ｉａを用いて、ｃａ相インピーダンス演算Ｚｒｙｃａを、相電圧Ｖｃ，Ｖａの差分である線間電圧を相電流Ｉｃ，Ｉａの差分で割り算することで求める。すなわち、
Ｚｒｙｃａ＝（Ｖｃ−Ｖａ）／（Ｉｃ−Ｉａ）……（２）
の演算を行う。

ａｂ相測距演算判定部４のインピーダンス演算回路８は、電力系統の相電圧Ｖａ，Ｖｂおよび相電流Ｉａ，Ｉｂを用いて、ａｂ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａｂを、相電圧Ｖａ，Ｖｂの差分である線間電圧を相電流Ｉａ，Ｉｂの差分で割り算することで求める。すなわち、
Ｚｒｙａｂ＝（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｉａ−Ｉｂ）……（３）
の演算を行う。

ｂｃ相測距演算判定部２の距離判定演算回路９では、距離リレー整定回路１１は、当該距離継電装置が動作責務とする保護区間に定められた整定値Ｚｓを出力する。比較回路１２では、インピーダンス演算回路８が求めたｂｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃと距離リレー整定回路１１が出力する整定値Ｚｓとの大小関係を比較し、その比較結果を大小判定回路１３に与える。大小判定回路１３は、比較回路１２での比較結果がＺｒｙｂｃ≦Ｚｓである場合に、つまりｂｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃが整定値Ｚｓ以下である場合に、動作責務範囲の事故であると判断してＡＮＤ回路１９−１に論理値“１”を出力する。ｂｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃが整定値Ｚｓ以上である場合に、動作責務範囲の外での事故であると判断してＡＮＤ回路１９−１に論理値“０”を出力する。ｃａ相測距演算判定部３およびａｂ相測距演算判定部４の各距離判定演算回路９でも同様である。

すなわち、ｃａ相測距演算判定部３の距離判定演算回路９では、ｃａ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｃａが整定値Ｚｓ以下である場合に、動作責務範囲の事故であると判断してＡＮＤ回路１９−２に論理値“１”を出力する。そして、ｃａ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｃａが整定値Ｚｓ以上である場合に、動作責務範囲の外での事故であると判断してＡＮＤ回路１９−２に論理値“０”を出力する。

また、ａｂ相測距演算判定部４の距離判定演算回路９では、ａｂ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａｂが整定値Ｚｓ以下である場合に、動作責務範囲の事故であると判断してＡＮＤ回路１９−３に論理値“１”を出力する。そして、ａｂ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａｂが整定値Ｚｓ以上である場合に、動作責務範囲の外での事故であると判断してＡＮＤ回路１９−３に論理値“０”を出力する。

次に、オーバーリーチ判定演算部５では、電力系統の事故には、２相短絡事故だけでなく、３相短絡事故や３相地絡事故も発生しそれらの３相事故にも短絡距離リレーが適用されるので、それらにも並行して対応できるように、大小比較回路１５と、各相の大小判定回路（ｂｃ相大小判定回路１６−１，ｃａ相大小判定回路１６−２およびａｂ相大小判定回路１６−３）と、３相等価判定回路１７とを設けてある。

すなわち、大小比較回路１５は、ｂｃ相測距演算判定部２，ｃａ相測距演算判定部３およびａｂ相測距演算判定部４の各インピーダンス演算回路８が測距演算したｂｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃ，ｃａ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｃａおよびａｂ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａｂ相互間の大小関係を比較し、それらの比較結果をｂｃ相大小判定回路１６−１，ｃａ相大小判定回路１６−２，ａｂ相大小判定回路１６−３および３相等価判定回路１７に並列に出力する。

ｂｃ相大小判定回路１６−１は、大小比較回路１５の比較結果を受けて最小値を示すインピーダンス値がｂｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃである場合に、ＯＲ回路１８−１に論理値“１”を出力する。

ｃａ相大小判定回路１６−２は、大小比較回路１５の比較結果を受けて最小値を示すインピーダンス値がｃａ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｃａである場合に、ＯＲ回路１８−２に論理値“１”を出力する。

ａｂ相大小判定回路１６−３は、大小比較回路１５の比較結果を受けて最小値を示すインピーダンス値がａｂ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａｂである場合に、ＯＲ回路１８−３に論理値“１”を出力する。

３相等価判定回路１７は、大小比較回路１５の比較結果を受けて、各２相のインピーダンス演算値が等しい場合、つまりＺｒｙｂｃ＝Ｚｒｙｃａ＝Ｚｒｙａｂである場合に、ＯＲ回路１８−１，１８−２および１８−３に論理値“１”を出力する。

そして、動作出力判定部６では、２相短絡事故時に、３つの距離判定回路９のいずれか１つで動作責務範囲の事故であると距離判定された２相と、３つの大小判定回路１６−１〜１６−３のいずれか１つで最小インピーダンス値を示すと判定された２相とがある場合に、３つのＡＮＤ回路１９−１〜１９−３のいずれか１つで両２相が同一相であると検出されると、その一致を検出した１つＡＮＤ回路がＡＮＤ条件の成立によって出力を論理値“１”にするので、ＯＲ回路２０から図示しない遮断器に遮断指令２５が出力される。

また、動作出力判定部６では、３相事故（３相短絡事故、３相地絡事故）時に、３つのＡＮＤ回路１９−１〜１９−３の全てでＡＮＤ条件が成立すると、つまり３相において動作責務範囲の事故であると距離判定され、かつ３相のインピーダンス演算値が等しい場合に、３つのＡＮＤ回路１９−１〜１９−３の全てが出力を論理値“１”にするので、ＯＲ回路２０から図示しない遮断器に遮断指令２５が出力される。

次に、２相短絡事故時の動作と３相事故時の動作とについて、具体例を挙げてこの順に説明する。まず、２相短絡事故として送電線のｂｃ相の２相に短絡事故が発生した場合について説明する。図２は、ｂｃ相２相短絡事故時のベクトル図である。図３は、ｂｃ相２相短絡事故時の各相短絡距離リレーの入力ベクトル図である。

図９に示す系統の構成において、送電線Ｌのｂｃ相の２相にＦ点で短絡事故が発生した場合のベクトル図は、図２に示すようになることが知られている。図２に示すように、健全時の相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃに対して、図９におけるＦ点でｂｃ相の２相に短絡事故が発生すると、ｂ相の電圧Ｖｂは低い電圧Ｖｂｆとなり、ｃ相の電圧Ｖｃは低い電圧Ｖｃｆとなり、短絡したｂｃ相間の電圧が低下する。そして、ｂ相に流れる事故電流Ｉｂｆの位相は、電圧Ｖｂｆ，Ｖｃｆよりも送電線Ｌのインピーダンス角θだけ遅れ位相となり、このｂ相に流れる事故電流Ｉｂｆとｃ相に流れる事故電流Ｉｃｆとは互いに１８０度の位相差のある関係となる。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、この場合のａｂ相短絡距離リレー、ｂｃ相短絡距離リレーおよびｃａ相短絡距離リレーのそれぞれから見た入力電圧と入力電流の大きさと位相の関係を示している。この図３は、前記した非特許文献１の「３−２−３節 事故相以外のリレーの不要応動」の基礎になっているベクトル関係を示している。

さて、ｂｃ相の２相に短絡事故が発生した場合に、ｂｃ相測距演算判定部２，ｃａ相測距演算判定部３およびａｂ相測距演算判定部４の各インピーダンス演算回路８では、図２に示すｂｃ相２相短絡時のベクトル図および図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す各相の短絡距離リレー入力の大きさから、次のようにしてｂｃ相短絡時のインピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃ、ＺｒｙｃａおよびＺｒｙａｂを求める。

すなわち、ｂｃ相測距演算判定部２のインピーダンス演算回路８は、ｂｃ相短絡時のｂｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃを、
Ｚｒｙｂｃ＝（Ｖｂｆ−Ｖｃｆ）／｛Ｉｂｆ−（−Ｉｃｆ）｝
＝（Ｖｂｆ−Ｖｃｆ）／｛Ｉｂｆ＋Ｉｃｆ）｝ ……（４）
の演算を行って求める。

また、ｃａ相測距演算判定部３のインピーダンス演算回路８は、ｂｃ相短絡時のｃａ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｃａを、
Ｚｒｙｃａ＝（Ｖｃｆ−Ｖａ）／Ｉｃｆ ……（５）
の演算を行って求める。

また、ａｂ相測距演算判定部４のインピーダンス演算回路８は、ｂｃ相短絡時のａｂ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａｂを、
Ｚｒｙａｂ＝（Ｖａ−Ｖｂｆ）／（−Ｉｂｆ） ……（６）
の演算を行って求める。

次に、ｂｃ相測距演算判定部２の距離判定演算回路９では、上記の式（４）によって求めたｂｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃが整定値Ｚｓ以下である場合に、動作責務範囲の事故であると判断してＡＮＤ回路１９−１に論理値“１”を出力する。ｃａ相測距演算判定部３の距離判定演算回路９では、上記の式（５）によって求めたｃａ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｃａが整定値Ｚｓ以下である場合に、動作責務範囲の事故であると判断してＡＮＤ回路１９−２に論理値“１”を出力する。また、ａｂ相測距演算判定部４の距離判定演算回路９では、上記の式（６）によって求めたａｂ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａｂが整定値Ｚｓ以下である場合に、動作責務範囲の事故であると判断してＡＮＤ回路１９−３に論理値“１”を出力する。

そして、式（４）〜式（６）を比較して見れば解るように、求められた各相のインピーダンス値の中で、分子の電圧が最低値で分母の電流値が最大値である式（４）によるｂｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃが最小値となる。

したがって、オーバーリーチ判定演算部５では、ｂｃ相大小判定回路１６−１が出力を論理値“１”にし、残りのｃａ相大小判定回路１６−２，ａｂ相大小判定回路１６−３および３相等価判定回路１７は、共に出力を論理値“０”にする。

斯くして、ｂｃ相測距演算判定部２の距離判定演算回路９で、正しく動作責務範囲の事故であるとの距離判定が行われた場合に、動作出力判定部６では、ＡＮＤ回路１９−１で出力を論理値“１”にするＡＮＤ条件が成立し、ＯＲ回路２０から図示しない遮断器に遮断指令２５が出力され、送電線の事故が除去される。

ここで、ｂｃ相測距演算判定部２の距離判定演算回路９で、正しく動作責務範囲の事故であるとの距離判定が行われない場合は、ｂｃ相の２相短絡事故が当該距離継電装置の整定値Ｚｓ以遠で発生した場合であるので、ｂｃ相測距演算判定部２の距離判定演算回路９からＡＮＤ回路１９−１に与える判定出力は論理値“０”である。

この場合、図１０に示したように、ａｂ相短絡距離リレーでは進み相オーバーリーチ動作を示し、求めたａｂ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａｂは整定値Ｚｓ以下であるので、ａｂ相測距演算判定部２の距離判定演算回路９からＡＮＤ回路１９−３に与える判定出力が論理値“１”となる。

しかし、各２相のインピーダンス演算値のうち最小値はｂｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃであり、前記したように、ｂｃ相大小判定回路１６−１からＡＮＤ回路１９−１に与える判定出力が論理値“１”であり、ａｂ相大小判定回路１６−３からＡＮＤ回路１９−３に与える判定出力は論理値“０”である。

したがって、ｂｃ相の２相短絡事故が当該距離継電装置の整定値Ｚｓ以遠で発生した場合は、ＡＮＤ回路１９−１とＡＮＤ回路１９−３とでは、共にＡＮＤ条件不成立となり、遮断指令２５は発行されず、オーバーリーチによる不要応動は起こらない。

なお、ｃａ相の２相短絡事故時やａｂ相の２相短絡事故時でも同様の動作が行われる。

次に、図４は、３相短絡事故時のベクトル図である。図５は、３相短絡事故時の各相短絡距離リレーの入力ベクトル図である。図９に示す系統の構成において、送電線Ｌのａｂｃ相の３相にＦ点で短絡事故が発生した場合のベクトル図は、図４に示すようになることが知られている。なお、３相に地絡事故が発生した場合も同様である。

図４に示すように、健全時の相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃに対して、図９におけるＦ点でａｂｃ相の３相に短絡事故が発生すると、ａ相の電圧Ｖａは低い電圧Ｖａｆとなり、ｂ相の電圧Ｖｂは低い電圧Ｖｂｆとなり、ｃ相の電圧Ｖｃは低い電圧Ｖｃｆとなり、短絡したａｂ相間の電圧、ｂｃ相間の電圧、およびａｂ相間の電圧は、それぞれが低下するが、それぞれほぼ等しい大きさである。そして、ａｂｃの各相に流れる事故電流Ｉａｆ，ＩｂｆおよびＩｃｆもそれぞれほぼ等しい大きさである。

図５（ａ）〜図５（ｃ）は、この場合のａｂ相短絡距離リレー、ｂｃ相短絡距離リレーおよびｃａ相短絡距離リレーのそれぞれから見た入力電圧と入力電流の大きさと位相の関係を示している。各短絡距離リレーにおいて、入力電圧と入力電流の大きさと位相の関係は、同じであることが示されている。

さて、ａｂｃ相３相の短絡事故が発生した場合に、ｂｃ相測距演算判定部２，ｃａ相測距演算判定部３およびａｂ相測距演算判定部４の各インピーダンス演算回路８では、図４に示す３相短絡時のベクトル図および図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す各相の短絡距離リレー入力の大きさから、次のようにして３相短絡時のインピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃ、ＺｒｙｃａおよびＺｒｙａｂを求める。

すなわち、ｂｃ相測距演算判定部２のインピーダンス演算回路８は、３相短絡時のｂｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃを、
Ｚｒｙｂｃ＝（Ｖｂｆ−Ｖｃｆ）／（Ｉｂｆ−Ｉｃｆ） ……（７）
の演算を行って求める。

また、ｃａ相測距演算判定部３のインピーダンス演算回路８は、３相短絡時のｃａ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｃａを、
Ｚｒｙｃａ＝（Ｖｃｆ−Ｖａｆ）／（Ｉｃｆ−Ｉａｆ） ……（８）
の演算を行って求める。

また、ａｂ相測距演算判定部４のインピーダンス演算回路８は、３相短絡時のａｂ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａｂを、
Ｚｒｙａｂ＝（Ｖａｆ−Ｖｂｆ）／（Ｉａｆ−Ｉｂｆ） ……（９）
の演算を行って求める。

次に、ｂｃ相測距演算判定部２の距離判定演算回路９では、上記の式（７）によって求めたｂｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃが整定値Ｚｓ以下である場合に、動作責務範囲の事故であると判断してＡＮＤ回路１９−１に論理値“１”を出力する。ｃａ相測距演算判定部３の距離判定演算回路９では、上記の式（８）によって求めたｃａ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｃａが整定値Ｚｓ以下である場合に、動作責務範囲の事故であると判断してＡＮＤ回路１９−２に論理値“１”を出力する。また、ａｂ相測距演算判定部４の距離判定演算回路９では、上記の式（９）によって求めたａｂ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａｂが整定値Ｚｓ以下である場合に、動作責務範囲の事故であると判断してＡＮＤ回路１９−３に論理値“１”を出力する。

そして、図５（ａ）〜（ｃ）に示す関係から、式（７）〜式（９）の演算によって得られる各相のインピーダンス演算値は互いに等しい値になることが解る。したがって、オーバーリーチ判定演算部５では、３相等価判定回路１７が出力を論理値“１”にし、残りのｂｃ相大小判定回路１６−１，ｃａ相大小判定回路１６−２およびａｂ相大小判定回路１６−３は共に出力を論理値“０”にする。

斯くして、ｂｃ相測距演算判定部２，ｃａ相測距演算判定部３およびａｂ相測距演算判定部４の各距離判定演算回路９で、正しく動作責務範囲の事故であるとの距離判定が行われた場合に、動作出力判定部６では、ＡＮＤ回路１９−１，１９−２および１９−３の全てで出力を論理値“１”にするＡＮＤ条件が成立し、ＯＲ回路２０から図示しない遮断器に遮断指令２５が出力され、送電線の事故が除去される。

ここで、一般に、電力系統自体の系統定数のアンバランス、取り込む各２相の電圧および電流の変換器類による誤差、各２相間のインピーダンス値を演算する過程での演算誤差のため、各２相間のインピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃ，Ｚｒｙｃａ，Ｚｒｙａｂは誤差を含んでいる。また、オーバーリーチ判定演算部５の大小比較回路１５自体にも演算誤差が発生する。そこで、３相等価判定回路１７では、これらの３相間の誤差を考慮して、各２相間のインピーダンス演算値Ｚｒｙｂｃ，Ｚｒｙｃａ，Ｚｒｙａｂの差が所定値以内であれば、Ｚｒｙｂｃ＝Ｚｒｙｃａ＝Ｚｒｙａｂであると判定して出力を論理値“１”にするようにし、動作責務範囲の３相事故を確実に除去できるようにしてある。

以上のように、実施の形態１によれば、従来の短絡距離リレーが求めていた各２相間のインピーダンス演算値をそのまま用いて、各２相間のインピーダンス演算値と整定値とを大小比較して動作責務範囲内の値であるか否かを判定するのと並行して、各２相間のインピーダンス演算値相互間の大きさを比較判定し、最小値を示す２相が動作責務範囲と判定した２相と同一である場合に動作出力を行うようにしたので、短絡距離リレーがオーバーリーチ動作して誤って測距した２相があっても整定値以遠の事故であると判定して誤動作しない距離継電装置を実現することができる。

また、動作出力判定部６における３つのＡＮＤ回路おいて、各２相間のインピーダンス演算値の全てが動作責務範囲内の値であり、かつ各２相間のインピーダンス演算値の全てが等しいと見なせる許容範囲内の大きさである場合に動作出力を行うようにしたので、３相事故相に対する遮断指令の信頼性を高めることができる。

そして、実施の形態１では、動作出力判定部６における３つのＡＮＤ回路の出力をＯＲ回路２０でまとめているので、３相事故に対する遮断指令は３相一括で出力されるが、３つのＡＮＤ回路の出力を事故相表示に用いることができるので、事故相表示を正確に判定することができる。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２として、この発明にかかる距離継電装置が装備する地絡距離リレーの構成を示すブロック図である。

図６に示す地絡距離リレー３０は、ａ相測距演算判定部３１，ｂ相測距演算判定部３２およびｃ相測距演算判定部３３と、オーバーリーチ判定演算部３４と、動作出力判定部３５とを備えている。

ａ相測距演算判定部３１，ｂ相測距演算判定部３２およびｃ相測距演算判定部３３は、それぞれ同様の構成であって、インピーダンス演算回路３７と距離判定演算回路３８とを備えている。

インピーダンス演算回路３７は、電力系統の相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの対応する１相の電圧と相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃとが入力され、地絡した１相の事故点までのインピーダンスＺｒｙａ，ＺｒｙｂおよびＺｒｙｃの１つを、自回線零相電流Ｉ₀および隣回線零相電流Ｉ_0Mで補償する形で測距演算する。なお、自回線零相電流Ｉ₀および隣回線零相電流Ｉ_0Mは、相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの和を３で割り算して求められる。

距離判定演算回路３８は、符号は違えてあるが図１に示した距離判定演算回路９と同様の構成であって、比較回路４０にて距離リレー整定回路３９が出力する整定値Ｚｇとインピーダンス演算回路３７の測距演算結果との大小関係を比較し、大小判定回路４１にて比較回路４０の比較結果を判定することで、インピーダンス演算回路３７の測距演算結果が整定値Ｚｇ以内か否かを判定する。

オーバーリーチ判定演算部３４は、符号は違えてあるが図１に示したオーバーリーチ判定演算部５と同様の構成であって、ａ相測距演算判定部３１，ｂ相測距演算判定部３２およびｃ相測距演算判定部３３の各インピーダンス演算回路３７の測距演算結果Ｚｒｙａ，Ｚｒｙｂ，Ｚｒｙｃの大小比較を行う大小比較回路４２と、大小比較回路４２における各相の比較結果を並列に受けるａ相大小判定回路４３−１，ｂ相大小判定回路４３−２，ｃ相大小判定回路４３−３および３相等価判定回路４４を備え、１相地絡事故時のオーバーリーチ判定と３相事故の判定とが行えるようになっている。

動作出力判定部３５は、符号は違えてあるが図１に示した動作出力判定部６と同様の構成であって、３つの２入力ＯＲ回路４７−１，４７−２，４７−３と、３つの２入力ＡＮＤ回路４８−１，４８−２，４８−３とを備え、３つのＡＮＤ回路４８−１〜４８−３の各ＡＮＤ結果はＯＲ回路４９で１つにまとめて出力される。ＯＲ回路４９の出力は、図示しない送電線の遮断器に接続されている。

以上の構成において、地絡距離リレー３０は、図１に示した短絡距離リレー１とは、インピーダンス測距演算の内容が異なるのみで、その他の構成要素は、同様の構成で同様の動作を行う。この実施の形態２では、異なる部分、つまり、各１相のインピーダンス演算回路３７の演算内容を説明し、その後、地絡距離リレーの特徴的な適用分野である直接接地系の１相地絡事故の保護において、オーバーリーチによる不要応動を防止できることを示す。

ａ相測距演算判定部３１，ｂ相測距演算判定部３２およびｃ相測距演算判定部３３の各インピーダンス演算回路３７での地絡距離リレーとしてのインピーダンス演算方法は、非特許文献２の「７．２距離リレー」中の１３５頁〜１３６頁に詳述されているので、ここでは結果のみを示す。

１相地絡事故時の事故相インピーダンスは、事故相を含む自回線および隣回線がある場合の回線相互間の零相インピーダンスの影響を受けるので、事故相地絡距離リレーが正確に事故点までの距離を測距するためには、自回線零相電流Ｉ₀および隣回線零相電流Ｉ_0Mによる補償を掛ける必要がある。なお、隣回線の無い１回線送電線の場合は、隣回線零相電流Ｉ_0Mはゼロである。

すなわち、ａ相地絡距離リレーであるａ相測距演算判定部３１のインピーダンス演算回路３７は、電力系統の相電圧Ｖａおよび相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを取り込み、その相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃから自回線零相電流Ｉ₀および隣回線零相電流Ｉ_0Mを求め、ａ相電圧Ｖａを、ａ相電流Ｉａと補償した零相電流との和で割り算することで、ａ相地絡事故時の事故点までのインピーダンス演算値Ｚｒｙａを求める。このａ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａは、自回線補償係数を（Ｋ₀−１）とし、隣回線補償係数をＫ_0Mとして次の式（１０）で表せる。
Ｚｒｙａ＝Ｖａ／｛Ｉａ＋（Ｋ₀−１）×Ｉ₀＋Ｋ_0M×Ｉ₀｝ ……（１０）

ｂ相地絡距離リレーであるｂ相測距演算判定部３２およびｃ相地絡距離リレーであるｃ相測距演算判定部３３の各インピーダンス演算回路３７でも同様であり、ｂ相地絡距離リレーであるｂ相測距演算判定部３２のインピーダンス演算回路３７が求めるｂ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂは式（１１）となり、ｃ相地絡距離リレーであるｃ相測距演算判定部３３の各インピーダンス演算回路３７が求めるｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｃは式（１２）となる。
Ｚｒｙｂ＝Ｖｂ／｛Ｉｂ＋（Ｋ₀−１）×Ｉ₀＋Ｋ_0M×Ｉ₀｝ ……（１１）
Ｚｒｙｃ＝Ｖｃ／｛Ｉｃ＋（Ｋ₀−１）×Ｉ₀＋Ｋ_0M×Ｉ₀｝ ……（１２）

さて、直接接地系の１相地絡事故としてａ相地絡事故を例に挙げて説明する。図７は、ａ相１相地絡事故時のベクトル図である。図８は、ａ相１相地絡事故時の各相地絡距離リレーの入力ベクトル図である。

図７に示すように、健全時の相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃに対して、ａ相に地絡事故が発生すると、相電圧Ｖｂ，Ｖｃは変わらず、相電圧Ｖａが低い電圧Ｖａｆとなる。そして、隣回線の無い１回線送電線である場合は、ａ相には事故電流Ｉａｆと自回線零相電流Ｉ₀ｆとが流れるが、ｂ相とｃ相には事故電流は流れず、自回線零相電流Ｉ₀ｆのみが流れる。

図８（ａ）は、ａ相地絡距離リレーから見た入力電圧Ｖａｆと入力電流Ｉａｆおよび自回線零相電流Ｉ₀ｆの大きさと位相の関係を示す。図８（ｂ）は、ｂ相地絡距離リレーから見た入力電圧Ｖｂと零相電流Ｉ₀ｆの大きさと位相の関係を示す。図８（ｃ）は、ｃ相地絡距離リレーから見た入力電圧Ｖｃと自回線零相電流Ｉ₀ｆの大きさと位相の関係を示す。

ここで、図８（ｂ）（ｃ）に示すように、ｂ相地絡距離リレーとｃ相地絡距離リレーには、事故電流は流れないが、Ｉ₀ｆ＝Ｉａｆ／３である自回線零相電流Ｉ₀ｆが流れるので、ｂ相地絡距離リレーであるｂ相測距演算判定部３２のインピーダンス演算回路３７が求めるｂ相インピーダンスＺｒｙｂと、ｃ相地絡距離リレーであるｃ相測距演算判定部３３の各インピーダンス演算回路３７が求めるｃ相インピーダンスＺｒｙｃとは、それぞれ有限の値になる。

したがって、隣回線の無い１回線送電線におけるａ相に地絡事故が発生した場合に、ａ相測距演算判定部３１，ｂ相測距演算判定部３２およびｃ相測距演算判定部３３の各インピーダンス演算回路３７では、図７に示すａ相地絡時のベクトル図および図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す各相の地絡距離リレー入力の大きさから、次のようにしてａ相地絡事故時のインピーダンス演算値Ｚｒｙａ、ＺｒｙｂおよびＺｒｙｃを求める。

すなわち、ａ相測距演算判定部３１のインピーダンス演算回路３７は、ａ相地絡事故時のａ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａを、
Ｚｒｙａ＝Ｖａｆ／｛Ｉａｆ＋（Ｋ₀−１）×Ｉ₀ｆ｝
＝Ｖａｆ／｛（２＋Ｋ₀）／３×Ｉａｆ）｝ ……（１３）
の演算を行って求める。

また、ｂ相測距演算判定部３２のインピーダンス演算回路３７は、ａ相地絡事故時のｂ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂを、
Ｚｒｙｂ＝Ｖｂ／｛（Ｋ₀−１）／３×Ｉａｆ｝ ……（１４）
の演算を行って求める。

また、ｃ相測距演算判定部３３のインピーダンス演算回路３７は、ａ相地絡事故時のｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｃを、
Ｚｒｙｃ＝Ｖｃ／｛（Ｋ₀−１）／３×Ｉａｆ｝ ……（１５）
の演算を行って求める。

次に、ａ相測距演算判定部３１の距離判定演算回路３８では、上記の式（１３）によって求めたａ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａが整定値Ｚｇ以下である場合に、動作責務範囲の事故であると判断してＡＮＤ回路４８−１に論理値“１”を出力する。ｂ相測距演算判定部３２の距離判定演算回路３８では、上記の式（１４）によって求めたｂ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｂが整定値Ｚｇ以下である場合に、動作責務範囲の事故であると判断してＡＮＤ回路４８−２に論理値“１”を出力する。また、ｃ相測距演算判定部３３の距離判定演算回路３８では、上記の式（１５）によって求めたｃ相インピーダンス演算値Ｚｒｙｃが整定値Ｚｇ以下である場合に、動作責務範囲の事故であると判断してＡＮＤ回路４８−３に論理値“１”を出力する。

そして、式（１３）〜式（１５）を比較して見れば解るように、求められた各１相のインピーダンス演算値の中で、分子の電圧値が最低値で分母の電流値が最大値である式（１３）によるａ相インピーダンス演算値Ｚｒｙａが最小値となる。

したがって、オーバーリーチ判定演算部３４では、ａ相大小判定回路４３−１が出力を論理値“１”にし、残りのｂ相大小判定回路４３−２，ｃ相大小判定回路４３−３および３相等価判定回路４４は、共に出力を論理値“０”にする。

斯くして、ａ相測距演算判定部３１の距離判定演算回路３８で、正しく動作責務範囲の事故であるとの距離判定が行われた場合に、動作出力判定部３５では、ＡＮＤ回路４８−１で出力を論理値“１”にするＡＮＤ条件が成立し、ＯＲ回路４９から図示しない遮断器に遮断指令５５が出力され、送電線の事故が除去される。

そして、ａ相測距演算判定部３１の距離判定演算回路３８で、正しく動作責務範囲の事故であるとの距離判定が行われない場合、つまりａ相の地絡事故が当該距離継電装置の整定値Ｚｇ以遠で発生した場合は、ａ相測距演算判定部３１の距離判定演算回路３８からＡＮＤ回路４８−１に与える判定出力は論理値“０”であるので、オーバーリーチ判定演算部３４のａ相大小判定回路４３−１が出力を論理値“１”にしても、ＡＮＤ回路４８−１で出力を論理値“１”にするＡＮＤ条件は成立せず、オーバーリーチによる不要応動は起こらない。

３相事故に関しては、同様の手法で同様に対応できるので説明を省略するが、実施の形態１にて説明したように、各１相のインピーダンス演算値Ｚｒｙａ，Ｚｒｙｂ，Ｚｒｙｃは誤差を含んでいる。また、オーバーリーチ判定演算部３４の大小比較回路４２自体にも演算誤差が発生する。そこで、３相等価判定回路４４では、これらの３相間の誤差を考慮して、各相のインピーダンス演算値Ｚｒｙａ，Ｚｒｙｂ，Ｚｒｙｃの差が所定値以内であれば、Ｚｒｙａ＝Ｚｒｙｂ＝Ｚｒｙｃであると判定して出力を論理値“１”にするようにし動作責務範囲の３相事故を確実に除去できるようにしてある。

以上のように、実施の形態２によれば、従来の地絡距離リレーが求めていた各１相のインピーダンス値をそのまま用いて、各１相のインピーダンス演算値と整定値とを大小比較して動作責務範囲内の値であるか否かを判定するのと並行して、各１相のインピーダンス演算値相互間の大きさを比較判定し、最小値を示す１相が動作責務範囲と判定した１相と同一である場合に動作出力を行うようにしたので、地絡距離リレーがオーバーリーチ動作して誤って測距した１相があっても整定値以遠の事故であると判定して誤動作しない距離継電装置を実現することができる。

また、動作出力判定部３５における３つのＡＮＤ回路おいて、各１相のインピーダンス演算値の全てが動作責務範囲内の値であり、かつ各１相のインピーダンス演算値の全てが等しいと見なせる許容範囲内の大きさである場合に動作出力を行うようにしたので、３相事故相に対する遮断指令の信頼性を高めることができる。

そして、実施の形態２では、動作出力判定部３５における３つのＡＮＤ回路の出力をＯＲ回路４９でまとめているので、３相事故に対する遮断指令は３相一括で出力されるが、３つのＡＮＤ回路の出力を事故相表示に用いることができるので、事故相表示を正確に判定することができる。

なお、実施の形態１，２では、上記のように、３相に対する遮断指令は３相一括で出力する例を示したが、電力系統が直接接地系の送電線で、各１相を遮断する単相遮断運用である場合には、ＯＲ回路２０，４９を省略し、３つのＡＮＤ回路（１９−１〜１９−３，４８−１〜４８−３）の出力を直接遮断指令とすればよいので、簡単に対応することができる。

また、この明細書では、この発明の距離継電装置は、短絡距離リレー（実施の形態１）と地絡距離リレー（実施の形態２）とを装備していると説明しているが、電力系統が高抵抗接地系である場合は、この発明の距離継電装置は、短絡距離リレー（実施の形態１）のみを装備したものになることは言うまでもない。

以上のように、この発明によれば、事故相電流値が電力系統や事故点によって大幅に変わっても、またアーク抵抗を伴った事故であっても、それらの影響を受けることなく、事故相以外の健全相距離リレーの進み相オーバーリーチによる不要応動を防止することができ、かつ、３相事故に対する遮断指令の高信頼度化および事故相表示の正確な判定を可能にするので、広い範囲の電力系統に適用可能な距離継電装置が得られる。

以上のように、この発明にかかる距離継電装置は、広い範囲の電力系統において事故相以外の健全相距離リレーの進み相オーバーリーチによる不要応動を防止し、かつ３相事故に対する遮断指令の高信頼度化および事故相表示の正確な判定を可能にするのに有用である。

この発明の実施の形態１として、この発明にかかる距離継電装置が装備する短絡距離リレーの構成を示すブロック図である。 ｂｃ相２相短絡事故時のベクトル図である。 ｂｃ相２相短絡事故時の各相短絡距離リレーの入力ベクトル図である。 ３相短絡事故時のベクトル図である。 ３相短絡事故時の各相短絡距離リレーの入力ベクトル図である。 この発明の実施の形態２として、この発明にかかる距離継電装置が装備する地絡距離リレーの構成を示すブロック図である。 ａ相１相地絡事故時のベクトル図である。 ａ相１相地絡事故時の各相地絡距離リレーの入力ベクトル図である。 距離継電装置が配置される電力系統の構成例を示す系統図である。 図９に示すＦ点での２相短絡事故時に距離継電装置が備える各相短絡距離リレーの見るインピーダンスを説明するベクトル図である。 図９に示すＦ点での地絡事故時に距離継電装置が備える各相地絡距離リレーの見るインピーダンスを説明するベクトル図である。

符号の説明

１ 短絡距離リレー
２ ｂｃ相測距演算判定部
３ ｃａ相測距演算判定部
４ ａｂ相測距演算判定部
５ オーバーリーチ判定演算部
６ 動作出力判定部
８ インピーダンス演算回路
９ 距離判定演算回路
１１ 距離リレー整定回路
１２ 比較回路
１３ 大小判定回路
１５ 大小比較回路
１６−１ ｂｃ相大小判定回路
１６−２ ｃａ相大小判定回路
１６−３ ａｂ相大小判定回路
１７ ３相等価判定回路
１８−１，１８−２，１８−３ ２入力の論理和回路（ＯＲ回路）
１９−１，１９−２，１９−３ ２入力の論理積回路（ＡＮＤ回路）
２０ ３入力の論理和回路（ＯＲ回路）
３０ 地絡距離リレー
３１ ａ相測距演算判定部
３２ ｂ相測距演算判定部
３３ ｃ相測距演算判定部
３４ オーバーリーチ判定演算部
３５ 動作出力判定部
３７ インピーダンス演算回路
３８ 距離判定演算回路
３９ 距離リレー整定回路
４０ 比較回路
４１ 大小判定回路
４２ 大小比較回路
４３−１ ａ相大小判定回路
４３−２ ｂ相大小判定回路
４３−３ ｃ相大小判定回路
４４ ３相等価判定回路
４７−１，４７−２，４７−３ ２入力の論理和回路（ＯＲ回路）
４８−１，４８−２，４８−３ ２入力の論理積回路（ＡＮＤ回路）
４９ ３入力の論理和回路（ＯＲ回路）

Claims (2)

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リレーを備える距離継電装置において、
   前記短絡距離リレーは、
   当該短絡距離リレーの設置点での各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に関する電気量を用いて算出する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演算値と予め定めた整定値とを比較して各２相間のインピーダンス演算値が動作責務範囲内の値であるか否かの距離判定を行う距離判定手段と、
   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演算値を相互比較して最小相を判定する最小相判定手段と、
   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演算値を相互比較して全てが等しいと見なせる許容範囲内か否かを判定する全相等価判定手段と、
   前記距離判定手段が判定した２相と前記最小相判定手段が判定した２相とが同一相である場合に、または、前記距離判定手段が少なくとも一つの相を動作責務範囲と判定し、かつ前記全相等価判定手段が全てのインピーダンス演算値が前記許容範囲内にあると判定した場合に、動作出力を行う動作出力判定手段と、
   を備えていることを特徴とする距離継電装置。
2. 電力系統のインピーダンス値に応じて当該電力系統の地絡事故を検出する地絡距離リレーを備える距離継電装置において、
   前記地絡距離リレーは、
   当該地絡距離リレーの設置点での各１相のインピーダンス値を電力系統の対応する１相から得られた電圧および３相の電流に関する電気量を用いて算出する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１相のインピーダンス演算値と予め定めた整定値とを比較して各１相のインピーダンス演算値が動作責務範囲内の値であるか否かの距離判定を行う距離判定手段と、
   前記インピーダンス演算手段が算出した各１相のインピーダンス演算値を相互比較して最小相を判定する最小相判定手段と、
   前記インピーダンス演算手段が算出した各１相のインピーダンス演算値を相互比較して全てが等しいと見なせる許容範囲内か否かを判定する全相等価判定手段と、
   前記距離判定手段が判定した１相と前記最小相判定手段が判定した１相とが同一相である場合に、または、前記距離判定手段が少なくとも一つの相を動作責務範囲と判定し、かつ前記全相等価判定手段が全てのインピーダンス演算値が前記許容範囲内にあると判定した場合に、動作出力を行う動作出力判定手段と、
   を備えていることを特徴とする距離継電装置。

Images