JP5289070B2 - 過電流継電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、過電流継電装置に関し、特に、電力系統における送電線の短絡事故時の保護に用いられるのに好適な過電流継電装置に関する。
一般に、電力系統における送電線の短絡事故時の保護に用いられている過電流継電装置（ＯＣ）は、３相短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性に従って求められた動作時限で動作する。そのため、次区間の過電流継電装置との協調を考慮した場合には、保護範囲が狭くなったり動作時限が長くなったりするケースがある。
たとえば、図８（ａ）に示すような電源１側に設置された第１の過電流継電装置（ＯＣ）１１０1と第１の過電流継電装置１１０1よりも後方（電源１の反対側）に設置された第２の過電流継電装置（ＯＣ）１１０2とが時限協調をとって送電線を保護する電力系統においては、限時要素の動作時限が最も短くなる最大事故電流（３相短絡事故時）で時限協調をとるために、第１および第２の過電流継電装置１１０1，１１０2の動作時限は同図（ｂ）のグラフで示す動作時限特性曲線Ａ，Ｂに従って決定される。
ここで、動作時限特性曲線Ａ，Ｂは、第１および第２の過電流継電装置１１０1，１１０2の近傍で短絡事故が発生した場合には第１および第２の遮断器４1，４2を瞬時に遮断するとともに第１および第２の過電流継電装置１１０1，１１０2の限時要素動作範囲における必要な保護範囲を確保するために、瞬時要素動作範囲における定限時特性と限時要素動作範囲における普通反限時特性（強反限時特性では限時要素動作範囲における保護範囲が狭くなる。）との組合せによって規定される。
なお、このグラフの横軸は、電源１からの距離に対応する総合インピーダンス（合成インピーダンス）％Ｚとしている。
したがって、第２の過電流継電装置１１０2よりも後方で３相短絡事故が発生して３０Ａの事故電流Ｉが送電線の各相に流れたとすると、図８（ｂ）に白丸で示すように、事故点に近い第２の過電流継電装置１１０2は、第２の変流器３2から入力される事故電流Ｉに基づいて動作時限特性曲線Ｂに従って瞬時に第２の遮断器４2を遮断し、また、第２の過電流継電装置１１０2が動作しなかった場合には、第１の過電流継電装置１１０1が、第１の変流器３1から入力される事故電流Ｉに基づいて動作時限特性曲線Ａに従って動作時限（約０．６ｓ）経過後に第１の遮断器４1を遮断することにより、送電線の保護性能および保護信頼度を確保している。
しかし、第１の過電流継電装置１１０1は、普通反限時特性に従って動作するため、動作時限が長くなり、第１の遮断器４1を遮断するのに時間がかかる。
また、同じ事故点で２相短絡事故が発生した場合には、事故電流Ｉが３相短絡事故時の事故電流（３０Ａ）の３1/2／２倍＝約０．８６６倍（約２６Ａ）に減少する（すなわち、図８（ｃ）の横軸の総合インピーダンス％Ｚが見かけ上大きくなる）ので、第１および第２の過電流継電装置１１０1，１１０2は、３相短絡事故時で時限協調をとるために整定された動作時限特性曲線Ａ，Ｂの同図（ｃ）に白丸で示す点ではなく黒丸で示す点の動作時限で動作する。その結果、事故点に近い第２の過電流継電装置１１０2は約０．３５ｓの動作時限後に第２の遮断器４2を遮断し、また、第２の過電流継電装置１１０2が動作しなかった場合には、第１の過電流継電装置１１０1は、約１．１秒の動作時限後に第１の遮断器４1を遮断するので、３相短絡事故時に比べて第１および第２の遮断器４1，４2を遮断するタイミングが遅れて、保護性能および保護信頼度を確保することができなくなる。
換言すると、２相短絡事故時には、第１および第２の過電流継電装置１１０1，１１０2は動作時限特性曲線Ａ，Ｂではなくて同図（ｃ）に一点鎖線で示す動作時限特性曲線Ａ’，Ｂ’に基づいて動作することになるので、第１および第２の過電流継電装置１１０1，１１０2の瞬時要素動作範囲が短縮するとともに限時要素動作時限が伸張する。
また、図９（ａ）に示すような電源１側に設置された短絡距離継電装置（ＤＺ）２１０と短絡距離継電装置２１０よりも後方に設置された過電流継電装置（ＯＣ）２２０とが時限協調をとって送電線を保護する電力系統においては、限時要素の動作時限が最も短くなる最大事故電流（３相短絡事故時）で時限協調をとると、短絡距離継電装置２１０および過電流継電装置２２０の動作時限は同図（ｂ）のグラフで示す動作時限特性曲線Ｃ，Ｄとなるように整定される。
そのため、２相短絡事故時には、上述したように過電流継電装置２２０は動作時限特性曲線Ｄではなくて同図（ｂ）に一点鎖線で示す動作時限特性曲線Ｄ’に従って動作することになるので、短絡距離継電装置（ＤＺ）２１０と過電流継電装置（ＯＣ）２２０との時限協調をとることができなくなる。
そこで、２相短絡事故時においても時限協調をとることができるように、短絡距離継電装置２１０を同図（ｃ）に一点鎖線で示す動作時限特性曲線Ｃ’に従って動作するようにしているが、短絡距離継電装置２１０の２段動作領域（この例では、動作時限が約０．３ｓの範囲）が狭くなり、かつ、短絡距離継電装置２１０は過電流継電装置２２０の不動作時の遠端保護を３段動作領域（この例では、動作時限が約０．８ｓの範囲）で行うことになるので、保護信頼度が低下する。
なお、下記の特許文献１には、保護協調を可能とする動作特性の設定を少ない労力で簡単かつ手早く行うために、過電流継電器へ、上位の過電流継電器が保護する負荷の回路電圧、限時要素の種別、設定電流タップ値、動作時限ダイヤル値、瞬時要素の動作電流値およびＣＴ比を入力し、また、自己の過電流継電器が保護する負荷の回路電圧、負荷の種類、負荷容量、負荷の短絡容量をおよびＣＴ比を入力して、これらの入力情報に基づき、論理演算回路が、上位の過電流継電器との保護協調を可能とする動作特性設定値（限時要素の種別、設定電流タップ値、動作時限ダイヤル値、瞬時要素の動作電流値）を求めて表示部に表示する過電流継電器および過電流保護システムが開示されている。
下記の特許文献２には、配電系統の運用形態の変更に伴う動作管理を含めた検討・見直し業務の煩雑さを解消するために、配電線母線から複数分岐した樹枝状配電線により各需要家に配電する樹枝状運用と樹枝状配電線を組み合わせるループ運用とを選択可能な配電系統で短絡が発生した時に過電流検出要素が配電線電流に基づき短絡した配電線を配電系統から切離す遮断信号（ＦＣＢトリップ信号）を各配電線引出口遮断器に出力する配電線短絡保護継電装置において、短絡保護継電器が、配電線樹枝状運用時に反限時特性を有する過電流検出要素と、配電線ループ運用時により強い反限時特性を有する過電流検出要素と、ループ運用状態に応じて過電流検出要素の出力を択一的に切替えるループ運用情報取り込み手段とを備えた配電線短絡保護継電装置が開示されている。
下記の特許文献３には、多段に渡る限時差整定において短絡領域における保護協調を容易に実現できるようにするために、電流入力部の電流値について瞬時要素判断部および限時要素判断部でそれぞれ動作の是非を判断し、この判断部からの信号に基づいて動作判断部にて動作特性切換手段の状態を兼ね合わせて動作時間特性を制御する過電流継電器が開示されている。
下記の特許文献４には、商用電源と並設される非常用発電機を備えた受変電設備に設けられる過電流保護継電器において整定値の変更を容易とし電源状態に対応した最適な保護環境が維持できるようにするために、過電流保護継電器に、外部からの電気信号などにより設定および変更が可能な商用電源給電時に用いる整定パターンおよび非常用発電機給電時に用いる整定パターンを内蔵し、受変電設備の電源状態が商用電源であるか非常用発電機であるかを判別する電源状態判別回路と、電源状態判別回路で判別された電源に応じて整定パターンを適正な整定パターンに切り替えて整定する切替スイッチとを設けた、整定パターン自動切替機能付過電流保護継電器が開示されている。
特開平７−３２２４７５号公報 特開２００４−２５４３６９号公報 特開平８−２０５３８２号公報 特開平９−１３５５２７号公報
上述したように、過電流継電装置においては、瞬時要素動作範囲における定限時特性と限時要素動作範囲における普通反限時特性との組合せにより規定された動作時限特性曲線に従って動作するように整定されているため、限時要素動作範囲で短絡事故が発生した場合には動作時限が指数関数的に長くなるという問題があるほか、３相短絡事故時の事故電流の大きさに基づいて整定された動作時限で動作するように整定されているため、２相短絡事故時には動作時限が遅くなって事故除去に時間を要するので、設備に悪影響を与えるという問題がある。
本発明の目的は、限時要素動作範囲で短絡事故が発生した場合に動作時限を短縮することができるとともに事故様相（３相短絡事故および２相短絡事故）によって事故除去時間が変わらないようにすることができる過電流継電装置を提供することにある。
本発明の過電流継電装置は、電力系統における送電線の短絡事故時の保護に用いられる過電流継電装置であって、短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて前記過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求める動作時限決定手段を具備し、前記動作時限特性が、瞬時要素動作範囲における動作時限が一定である定限時特性と限時要素動作範囲における動作時限が指数関数的に長くなる普通反限時特性との組合せによって規定された他の動作時限特性の代わりに、範囲指定動作時限特性とされており、前記範囲指定動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記範囲指定動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、電源（１）からの総合インピーダンスによって動作時限が一定である第１の定限時特性、前記総合インピーダンスに比例して動作時限が増加する比例限時特性および前記総合インピーダンスによって動作時限が一定である第２の定限時特性の組合せにより規定され、前記第１の定限時特性、前記比例限時特性および前記第２の定限時特性で定まる動作時限が、時限協調をとる他の過電流継電装置との協調点を除いて、前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされていることを特徴とする。
本発明の過電流継電装置は、電力系統における送電線の短絡事故時の保護に用いられる過電流継電装置であって、短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて前記過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求める動作時限決定手段を具備し、前記動作時限特性が、瞬時要素動作範囲における動作時限が一定である定限時特性と限時要素動作範囲における動作時限が指数関数的に長くなる普通反限時特性との組合せによって規定された他の動作時限特性の代わりに、比例動作時限特性とされており、前記比例動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記比例動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、電源（１）からの総合インピーダンスに比例して動作時限が増加する比例限時特性により規定され、前記比例動作時限特性で定まる動作時限が、時限協調をとる他の過電流継電装置との協調点を除いて、前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされていることを特徴とする。
本発明の過電流継電装置は、電力系統における送電線の短絡事故時の保護に用いられる過電流継電装置であって、短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて前記過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求める動作時限決定手段を具備し、前記動作時限特性が、瞬時要素動作範囲における動作時限が一定である定限時特性と限時要素動作範囲における動作時限が指数関数的に長くなる普通反限時特性との組合せによって規定された他の動作時限特性の代わりに、多段動作時限特性とされており、前記多段動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記多段動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、時限協調をとる他の過電流継電装置の瞬時要素動作範囲内では動作時限が前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされている複数の動作限時特性の組合せにより規定されることを特徴とする。
本発明の過電流継電装置は、電力系統における送電線の短絡事故時の保護に用いられる過電流継電装置（５０1，５０2）であって、瞬時要素動作範囲における動作時限が一定である定限時特性と限時要素動作範囲における動作時限が指数関数的に長くなる普通反限時特性との組合せによって規定された他の動作時限特性の代わりに、３相短絡事故時の事故電流の振幅値または２相短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて前記過電流継電装置の動作時限を定める範囲指定動作時限特性、比例動作時限特性または多段動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求める動作時限決定手段（１２1〜１２3，１３1〜１３3，１４1〜１４3）と、３相短絡事故か２相短絡事故かを判定する事故様相判定手段（１５）とを具備し、前記範囲指定動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記範囲指定動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、電源（１）からの総合インピーダンスによって動作時限が一定である第１の定限時特性、前記総合インピーダンスに比例して動作時限が増加する比例限時特性および前記総合インピーダンスによって動作時限が一定である第２の定限時特性の組合せにより規定され、前記第１の定限時特性、前記比例限時特性および前記第２の定限時特性で定まる動作時限が、時限協調をとる他の過電流継電装置との協調点を除いて、前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされ、前記比例動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記比例動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、前記総合インピーダンスに比例して動作時限が増加する比例限時特性により規定され、前記比例動作時限特性で定まる動作時限が、前記他の過電流継電装置との協調点を除いて、前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされ、前記多段動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記多段動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の過電流継電装置の瞬時要素動作範囲内では動作時限が前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされている複数の動作限時特性の組合せにより規定され、前記動作時限決定手段が、前記事故様相判定手段における判定結果に応じて２相短絡事故時の事故電流の振幅値を３相短絡事故時の事故電流の振幅値に換算してまたは３相短絡事故時の事故電流の振幅値を２相短絡事故時の事故電流の振幅値に換算して、該換算した事故電流の振幅値に基づいて前記範囲指定動作時限特性、前記比例動作時限特性または前記多段動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求めることを特徴とする。
ここで、前記動作時限決定手段が、２相短絡事故時の事故電流の振幅値を３1/2／２で割ることにより、２相短絡事故時の事故電流の振幅値を３相短絡事故時の事故電流の振幅値に換算してもよい。
前記動作時限決定手段が、３相短絡事故時の事故電流の振幅値に３1/2／２を掛けることにより、３相短絡事故時の事故電流の振幅値を２相短絡事故時の事故電流の振幅値に換算してもよい。
前記動作時限決定手段が、前記短絡事故時の事故電流の振幅値が整定限時タップ値以上であるか否かを判定する限時要素動作判定手段（１２1〜１２3）と、前記範囲指定動作時限特性、前記比例動作時限特性または前記多段動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求める時限処理手段（１３1〜１３3）とを備え、前記事故様相判定手段における判定結果が３相短絡事故である場合には、前記限時要素動作判定手段が、前記短絡事故時の事故電流の振幅値が整定限時タップ値以上であるか否かを判定し、また、前記時限処理手段が、前記限時要素動作判定手段から入力される前記事故電流の振幅値に基づいて前記範囲指定動作時限特性、前記比例動作時限特性または前記多段動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求め、前記事故様相判定手段における判定結果が２相短絡事故である場合には、前記限時要素動作判定手段が、前記短絡事故時の事故電流の振幅値が整定限時タップ値以上であるか否かを判定し、また、前記時限処理手段が、前記限時要素動作判定手段から入力される前記事故電流の振幅値に基づいて前記範囲指定動作時限特性、前記比例動作時限特性または前記多段動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求め、前記短絡事故時の事故電流の振幅値を３1/2／２で割った値である事故電流の振幅換算値を算出し、該算出した事故電流の振幅換算値が前記整定限時タップ値以上であるか否かを判定し、また、前記限時要素動作判定手段から入力される前記事故電流の振幅換算値に基づいて前記範囲指定動作時限特性、前記比例動作時限特性または前記多段動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求めてもよい。
前記動作時限決定手段が、瞬時要素動作判定手段（１４1〜１４3）を備え、該瞬時要素動作判定手段が、前記事故様相判定手段における判定結果が３相短絡事故である場合には、前記短絡事故時の事故電流の振幅値が整定瞬時タップ値以上であるか否かを判定し、前記瞬時要素動作判定手段が、前記事故様相判定手段における判定結果が２相短絡事故である場合には、前記短絡事故時の事故電流の振幅値を３1/2／２で割った値である事故電流の振幅換算値を算出し、該算出した事故電流の振幅換算値が前記整定瞬時タップ値以上であるか否かを判定してもよい。
前記事故様相判定手段が、前記短絡事故時に前記送電線の各相を流れる事故電流の振幅値がすべて所定の閾値よりも大きいときに３相短絡事故と判定し、それ以外のときには２相短絡事故と判定してもよい。
本発明の過電流継電装置は、電力系統における送電線の短絡事故時の保護に用いられる過電流継電装置（５０1，５０2）であって、前記送電線に設置された遮断器を遮断するためのトリップ信号を発生するためのトリップ信号発生回路（１０）を具備し、該トリップ信号発生回路が、前記短絡事故時の事故電流から変換された事故電流データ（ＩR，ＩW，ＩB）の振幅値を求める振幅値演算部（１１1〜１１3）と、前記振幅値演算部から入力される前記事故電流データの振幅値に基づいて、事故様相が３相短絡事故であるか２相短絡事故であるかを判定する事故様相判定部（１５）と、該事故様相判定部が「短絡事故が３相短絡事故である」と判定すると、前記事故電流データの振幅値が整定限時タップ値以上であるか否かを判定し、一方、該事故様相判定部が「短絡事故が２相短絡事故である」と判定すると、前記事故電流データの振幅値を３1/2／２で割った値である事故電流データの振幅換算値を算出し、該算出した事故電流の振幅換算値が前記整定限時タップ値以上であるか否かを判定する限時要素動作判定部（１２1〜１２3）と、該限時要素動作判定部の出力信号に応じて、該限時要素動作判定部から入力される前記事故電流データの振幅値または前記事故電流の振幅換算値から、瞬時要素動作範囲における動作時限が一定である定限時特性と限時要素動作範囲における動作時限が指数関数的に長くなる普通反限時特性との組合せによって規定された他の動作時限特性の代わりに、前記過電流継電装置の動作時限を定める範囲指定動作時限特性、比例動作時限特性または多段動作時限特性に従って動作時限を求め、該求めた動作時限の経過後に前記遮断器を遮断するための限時要素トリップ信号（Ｔ１R，Ｔ１W，Ｔ１B）を出力する時限処理部（１３1〜１３3）とを備え、前記範囲指定動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記範囲指定動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、電源（１）からの総合インピーダンスによって動作時限が一定である第１の定限時特性、前記総合インピーダンスに比例して動作時限が増加する比例限時特性および前記総合インピーダンスによって動作時限が一定である第２の定限時特性の組合せにより規定され、前記第１の定限時特性、前記比例限時特性および前記第２の定限時特性で定まる動作時限が、時限協調をとる他の過電流継電装置との協調点を除いて、前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされ、前記比例動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記比例動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、前記総合インピーダンスに比例して動作時限が増加する比例限時特性により規定され、前記比例動作時限特性で定まる動作時限が、前記他の過電流継電装置との協調点を除いて、前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされ、前記多段動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記多段動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の過電流継電装置の瞬時要素動作範囲内では動作時限が前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされている複数の動作限時特性の組合せにより規定されることを特徴とする。
ここで、前記トリップ信号発生回路が、前記遮断器を瞬時に遮断するための瞬時要素トリップ信号（Ｔ２R，Ｔ２W，Ｔ２B）を出力する瞬時要素動作判定部（１４1〜１４3）をさらに備え、該瞬時要素動作判定部が、前記事故様相判定部が「短絡事故が３相短絡事故である」と判定すると、前記事故電流データの振幅値が整定瞬時タップ値以上であるか否かを判定し、「前記事故電流データの振幅値が整定瞬時タップ値以上である」と判定すると前記瞬時要素トリップ信号を出力し、一方、前記事故様相判定部が「短絡事故が２相短絡事故である」と判定すると、前記事故電流データの振幅値を３1/2／２で割った値である事故電流データの振幅換算値を算出し、該算出した事故電流の振幅換算値が前記整定瞬時タップ値以上であるか否かを判定し、「前記事故電流データの振幅換算値が整定瞬時タップ値以上である」と判定すると前記瞬時要素トリップ信号を出力してもよい。
前記短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて前記過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性の代わりに、３相短絡事故時のタップ倍率または２相短絡事故時のタップ倍率に基づいて前記過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性を使用し、前記動作時限決定手段が、前記事故様相判定手段における判定結果に応じて、３相短絡事故時の整定タップ値を２相短絡事故時の整定タップ値に換算してまたは２相短絡事故時の整定タップ値を３相短絡事故時の整定タップ値に換算して、短絡事故時の事故電流の振幅値を該換算した整定タップ値で割ってタップ倍率を算出し、該算出しタップ倍率に基づいて前記動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求めてもよい。
前記動作時限決定手段が、３相短絡事故時の整定タップ値に３1/2／２を掛けることにより、３相短絡事故時の整定タップ値を２相短絡事故時の整定タップ値に換算してもよい。
前記動作時限決定手段が、２相短絡事故時の整定タップ値を３1/2／２で割ることにより、２相短絡事故時の整定タップ値を３相短絡事故時の整定タップ値に換算してもよい。
本発明の過電流継電装置は、以下に示す効果を奏する。
（１）動作時限特性を範囲指定動作時限特性、比例動作時限特性または多段動作時限特性とすることにより、普通反時限特性としたときに比べて限時要素動作範囲の動作時限を短くすることができるので、限時要素動作範囲で短絡事故が発生した場合の動作時限を短縮することができる。
（２）事故様相判定手段を具備することにより、事故様相に応じた動作時限で過電流継電装置を動作させることができるので、事故様相によって事故除去時間が変わらないようにすることができる。
（３）範囲指定動作時限特性と事故様相判定手段とを組み合わせることにより、過電流継電装置を短絡距離継電装置としても用いることができる。
（４）２相短絡事故時の動作時限の遅延を抑制することができるので、保護性能の向上を図ることができる。
（５）リレー協調をとり易くすることができるので、保護系統全体のリレー動作時間の短縮を図ることができる。
（５）他の過電流継電装置との時限協調が容易になるとともに、短絡距離継電装置との時限協調も容易になる。
上記の目的を、動作時限特性を範囲指定動作時限特性、比例動作時限特性または多段動作時限特性とすることにより、また、３相短絡事故時の事故電流の振幅値またはタップ倍率に基づいて過電流継電装置の動作時限を定める範囲指定動作時限特性、比例動作時限特性または多段動作時限特性を用いるが、事故様相判定手段における判定結果が２相短絡事故である場合には、短絡事故時の事故電流の振幅値を３1/2／２で割った値またはタップ倍率に３1/2／２を掛けた値に基づいて範囲指定動作時限特性、比例動作時限特性または多段動作時限特性に従って過電流継電装置の動作時限を求めることにより実現した。
以下、本発明の過電流継電装置の実施例について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による過電流継電装置（不図示）は、送電線の赤相、白相および青相にそれぞれ設置された各相遮断器（不図示）を遮断するためのトリップ信号を発生するためのトリップ信号発生回路として図１に示すトリップ信号発生回路１０を具備することを特徴とする。
トリップ信号発生回路１０は、第１乃至第３の振幅値演算部１１1〜１１3と、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3と、第１乃至第３の時限処理部１３1〜１３3と、第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４1〜１４3と、事故様相判定部１５と、第１および第２の論理和回路１６1，１６2とを備える。
第１乃至第３の振幅値演算部１１1〜１１3は、本実施例による過電流継電装置が具備する入力フィルタ（不図示）によって必要な帯域の周波数成分のみが抽出されたのちにアナログ／ディジタル変換部（不図示）によってアナログ電流からディジタル電流に変換された赤相事故電流データＩR、白相事故電流データＩWおよび青相事故電流データＩBの振幅値をそれぞれ求める。
第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3は、事故様相判定部１５からハイレベルの事故様相判定結果信号（３相短絡事故発生を示す。）が入力されると、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値が整定限時タップ値以上である否かを判定する。その結果、「赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値が整定限時タップ値以上である」と判定すると、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3は、ハイレベルの出力信号と赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値とを第１乃至第３の時限処理部１３1〜１３3にそれぞれ出力する。
一方、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3は、事故様相判定部１５からロウレベルの事故様相判定結果信号（２相短絡事故発生を示す。）が入力されると、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値を約０．８６６で割った値（以下、「振幅換算値」と称する。）を算出して、算出した赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅換算値が整定限時タップ値以上であるか否かを判定する。その結果、「赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅換算値が整定限時タップ値以上である」と判定すると、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3は、ハイレベルの出力信号と赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅換算値とを第１乃至第３の時限処理部１３1〜１３3にそれぞれ出力する。
第１乃至第３の時限処理部１３1〜１３3は、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3からハイレベルの出力信号が入力されると、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3から入力される赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値または振幅換算値を用いて範囲指定動作時限特性曲線ａに従って動作時限を求め、求めた動作時限の経過後に各相遮断器を遮断するための第１乃至第３の限時要素トリップ信号Ｔ１R，Ｔ１W，Ｔ１Bをそれぞれ出力する。
ここで、範囲指定動作時限特性曲線ａは、以下に示す点で図８（ｂ）に示した動作時限特性曲線Ａと相違する。
（１）範囲指定動作時限特性曲線ａの限時要素動作範囲における動作時限特性は、図２に示すように、総合インピーダンス％Ｚによって動作時限が一定である第１の定限時特性と、総合インピーダンス％Ｚに比例して動作時限が増加する比例限時特性と、総合インピーダンス％Ｚによって動作時限が一定である第２の定限時特性との組合せにより規定される。
（２）第１の定限時特性における動作時限は、動作時限特性曲線Ａにおける動作時限よりも小さくされている。
（３）比例限時特性の比例係数は、協調点の時限とＩＴ限界地点の時限との差を協調点の倍率とＩＴ限界地点の倍率との差で割った値、または、協調点の時限とＩＴ限界地点の時限との差を協調点の事故電流の振幅値とＩＴ限界地点の事故電流の振幅値との差で割った値とする。
（４）第２の定限時特性における動作時限は、動作時限特性曲線Ａにおける動作時限よりも小さくされている。
このような範囲指定動作時限特性曲線ａを使用することにより、動作時限特性曲線Ａを使用する場合に比べて、協調点を除いて過電流継電装置の動作時限を全体的に短縮することができる。
また、図８（ｂ）に示した動作時限特性曲線Ｂの代わりに図２に示す範囲指定動作時限特性曲線ｂを使用することにより、次々区間において短絡事故が発生したときに次区間の過電流継電装置（たとえば図８（ａ）に示した第２の過電流継電装置１１０2）が図２に黒バツで示すように動作しなかった場合でも、電源側の過電流継電装置（たとえば図８（ａ）に示した第１の過電流継電装置１１０1）が図２に黒丸で示すように短い動作時限（約０．７ｓ）で動作するので、送電線の保護信頼度を向上させることができる。
第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４1〜１４3は、事故様相判定部１５からハイレベルの事故様相判定結果信号（３相短絡事故発生を示す。）が入力されると、第１乃至第３の振幅値演算部１１1〜１１3から入力される赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値が整定瞬時タップ値以上であるか否かをそれぞれ判定する。その結果、「赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値が整定瞬時タップ値以上である」と判定すると、第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４1〜１４3は、各相遮断器を瞬時に遮断するための第１乃至第３の瞬時要素トリップ信号Ｔ２R，Ｔ２W，Ｔ２Bをそれぞれ出力する。
一方、第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４1〜１４は、事故様相判定部１５からロウレベルの事故様相判定結果信号（２相短絡事故発生を示す。）が入力されると、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅換算値（振幅値を約０．８６６で割った値）を算出して、算出した赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅換算値が整定瞬時タップ値以上であるか否かをそれぞれ判定する。その結果、「赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅換算値が整定瞬時タップ値以上である」と判定すると、第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４1〜１４3は、各相遮断器を瞬時に遮断するための第１乃至第３の瞬時要素トリップ信号Ｔ２R，Ｔ２W，Ｔ２Bをそれぞれ出力する。
事故様相判定部１５は、第１乃至第３の振幅値演算部１１1〜１１3から入力される赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値に基づいて、事故様相が３相短絡事故であるか２相短絡事故であるかを判定する。その結果、「事故様相が３相短絡事故である」と判定すると、事故様相判定部１５はハイレベルの事故様相判定結果信号を出力する。一方、「事故様相が２相短絡事故である」と判定すると、事故様相判定部１５はロウレベルの事故様相判定結果信号を出力する。
このとき、事故様相判定部１５は、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値がすべて所定の閾値（整定限時タップ値でもよい。）よりも大きい場合に「事故様相が３相短絡事故である」と判定し、それ以外の場合には「事故様相が２相短絡事故である」と判定する。
第１の論理和回路１６1は、第１乃至第３の時限処理部１３1〜１３3から入力される第１乃至第３の限時要素トリップ信号Ｔ１R，Ｔ１W，Ｔ１Bの論理和をとることにより、各相遮断器を一括して動作時限経過後に遮断するための第１のトリップ信号Ｔ１を生成する。
第２の論理和回路１６2は、第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４1〜１４3から入力される第１乃至第３の瞬時要素トリップ信号Ｔ２R，Ｔ２W，Ｔ２Bの論理和をとることにより、各相遮断器を一括して瞬時に遮断するための第２のトリップ信号Ｔ２を生成する。
次に、図８（ａ）に示した電力系統において短絡事故が発生したときの本実施例による過電流継電装置である第１および第２の過電流継電装置５０1，５０2の動作について、図３乃至図５を参照して説明する。
まず、発生した短絡事故が３相短絡事故であった場合の第１および第２の過電流継電装置５０1，５０2の動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
図３（ａ）に示すように第２の過電流継電装置５０2よりも後方で３相短絡事故が発生すると、所定の閾値よりも大きな振幅値の事故電流Ｉが送電線の赤相、白相および青相にそれぞれ流れる。この事故電流Ｉは、第１および第２の変流器３1，３2（送電線の相ごとに設置されている。）を介して第１および第２の過電流継電装置５０1，５０2に入力され、入力フィルタによって必要な帯域の周波数成分のみが抽出され、さらにアナログ／ディジタル変換部によってアナログ電流からディジタル電流に変換されることにより、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBに変換される（ステップＳ１１）。
第１および第２の過電流継電装置５０1，５０2では、トリップ信号発生回路１０の第１乃至第３の振幅値演算部１１1〜１１3が、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値をそれぞれ求める（ステップＳ１２）。
また、事故要素判定部１５は、第１乃至第３の振幅値演算部１１1〜１１3から入力される赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値がすべて所定の閾値よりも大きいため、「事故様相が３相短絡事故である」と判定してハイレベルの事故様相判定結果信号を出力する（ステップＳ１３）。
第２の過電流継電装置５０2では、第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４1〜１４3が、事故様相判定部１５からハイレベルの事故様相判定結果信号（３相短絡事故発生を示す。）が入力されると、第１乃至第３の振幅値演算部１１1〜１１3から入力される赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値が整定瞬時タップ値以上であるか否かを判定する。その結果、たとえば赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値が３０Ａであると、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値が整定瞬時タップ値以上である（図３（ｂ）の白丸参照）ため、第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４1〜１４3は、第１乃至第３の瞬時要素トリップ信号Ｔ２R，Ｔ２W，Ｔ２Bをそれぞれ出力する（ステップＳ１４）。
これにより、ハイレベルの第２のトリップ信号Ｔ２が第２の論理和回路１６2から第２の遮断器４2（送電線の相ごとに設置されている。）に出力されて、第２の遮断器４2が瞬時に遮断される。
また、第１の過電流継電装置５０1では、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3が、事故様相判定部１５からハイレベルの事故様相判定結果信号（３相短絡事故発生を示す。）が入力されると、第１乃至第３の振幅値演算部１１1〜１１3から入力される赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値が整定限時タップ値以上であるか否かを判定する。その結果、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3は、「赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値が整定限時タップ値以上である」と判定して、ハイレベルの出力信号と赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値とを第１乃至第３の時限処理部１３1〜１３3にそれぞれ出力する（ステップＳ１５）。
第１乃至第３の時限処理部１３1〜１３3は、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3からハイレベルの出力信号が入力されると、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3から入力される赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値に基づいて図３（ｂ）に示す範囲指定動作時限特性曲線ａに従って求めた動作時限の経過後に、第１乃至第３の限時要素トリップ信号Ｔ１R，Ｔ１W，Ｔ１Bをそれぞれ出力する（ステップＳ１６）。
これにより、ハイレベルの第１のトリップ信号Ｔ１が第１の論理和回路１６1から第１の遮断器４1（送電線の相ごとに設置されている。）に出力されて、第１の遮断器４1が動作時限経過後に遮断される。
次に、発生した短絡事故が赤相と白相との間の２相短絡事故であった場合の第１および第２の過電流継電装置５０1，５０2の動作について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
第２の過電流継電装置５０2よりも後方で赤相と白相との２相短絡事故が発生すると、所定の閾値よりも大きな振幅値の事故電流Ｉが送電線の赤相および白相にそれぞれ流れる。送電線の赤相、白相および青相にそれぞれ流れる事故電流Ｉは、第１および第２の変流器３1，３2を介して第１および第２の過電流継電装置５０1，５０2に入力され、入力フィルタによって必要な帯域の周波数成分のみが抽出され、さらにアナログ／ディジタル変換部によってアナログ電流値からディジタル電流値に変換されることにより、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBに変換される（ステップＳ２１）。
第１および第２の過電流継電装置５０1，５０2では、トリップ信号発生回路１０の第１乃至第３の振幅値演算部１１1〜１１3が、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値をそれぞれ求める（ステップＳ２２）。
また、事故要素判定部１５は、第１乃至第３の振幅値演算部１１1〜１１3から入力される赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値のうち赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅値のみが所定の閾値よりも大きいため、「事故様相が２相短絡事故である」と判定して、ロウレベルの事故様相判定結果信号を出力する（ステップＳ２３）。
第２の過電流継電装置５０2では、第１および第２の瞬時要素動作判定部１４1，１４2が、事故様相判定部１５からロウレベルの事故様相判定結果信号（２相短絡事故発生を示す。）が入力されると、第１および第２の振幅値演算部１１1，１１2から入力される赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅値を約０．８６６で割って赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅換算値を算出し、算出した赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅換算値が整定瞬時タップ値以上であるか否かを判定する。その結果、たとえば図３（ｂ）に示すように赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅値が２６Ａであっても、第１および第２の瞬時要素動作判定部１４1，１４2は、同図（ｂ）に白矢印で示す２６Ａを約０．８６６で割って赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅換算値＝３０Ａを算出し、「赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅換算値が整定瞬時タップ値以上である」と判定して、第１および第２の瞬時要素トリップ信号Ｔ２R，Ｔ２Wをそれぞれ出力する（ステップＳ２４）。
これにより、ハイレベルの第２のトリップ信号Ｔ２が第２の論理和回路１６2から第２の遮断器４2に出力されて、第２の遮断器４2が瞬時に遮断される。
また、第１の過電流継電装置５０1では、第１および第２の限時要素動作判定部１２1，１２2が、事故様相判定部１５からロウレベルの事故様相判定結果信号（２相短絡事故発生を示す。）が入力されると、第１および第２の振幅値演算部１１1，１１2から入力される赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅値を約０．８６６で割って赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅換算値を算出し、算出した赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅換算値が整定限時タップ値以上であるか否かを判定する。その結果、たとえば図３（ｂ）に示すように赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅値が２６Ａであっても、第１および第２の限時要素動作判定部１２1，１２2は、同図（ｂ）に白矢印で示す２６Ａを約０．８６６で割って赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅換算値＝３０Ａを算出し、「赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅換算値が整定限時タップ値以上である」と判定して、ハイレベルの出力信号を第１および第２の時限処理部１３1，１３2にそれぞれ出力する（ステップＳ２５）。
第１および第２の時限処理部１３1，１３2は、第１および第２の限時要素動作判定部１２1，１２2からハイレベルの出力信号が入力されると、第１および第２の限時要素動作判定部１２1，１２2から入力される赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅換算値に基づいて図３（ｂ）に示す範囲指定動作時限特性曲線ａに従って求めた動作時限の経過後に、第１および第２の限時要素トリップ信号Ｔ１R，Ｔ１Wをそれぞれ出力する（ステップＳ２６）。
これにより、ハイレベルの第１のトリップ信号Ｔ１が第１の論理和回路１６1から第１の遮断器４1に出力されて、第１の遮断器４1が動作時限経過後に遮断される。
なお、図９（ａ）に示した過電流継電装置２２０の代わりに本実施例による過電流継電装置を用いることにより、短絡距離継電装置の２段動作領域が狭くなることを防ぐことができるとともに、短絡距離継電装置が過電流継電装置の不動作時の遠端保護を３段動作領域で行うことを防ぐことができる。
以上の説明では、第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４1〜１４3および第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3は、２相短絡事故時の事故電流の振幅値を３1/2／２で割ることにより２相短絡事故時の事故電流の振幅値を３相短絡事故時の事故電流の振幅値に換算したが、３相短絡事故時の事故電流の振幅値に３1/2／２を掛けることにより３相短絡事故時の事故電流の振幅値を２相短絡事故時の事故電流の振幅値に換算してもよい。なお、この場合には、３相短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて過電流継電装置の動作時限を定める範囲指定動作時限特性曲線の代わりに、２相短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて過電流継電装置の動作時限を定める範囲指定動作時限特性曲線を使用する。
また、第１乃至第３の時限処理部１３1〜１３3では範囲指定動作時限特性曲線ａを使用して動作時限を求めたが、図６に示す比例動作時限特性曲線ｍまたは図７に示す多段動作時限特性曲線ｐを使用して動作時限を求めてもよい。
ここで、比例動作時限特性曲線ｍは、以下に示す点で図８（ｂ）に示した動作時限特性曲線Ａと相違する。
（１）比例動作時限特性曲線ｍの限時要素動作範囲における動作時限特性は、図６に示すように、総合インピーダンス％Ｚに比例して動作時限が増加する比例限時特性により規定される。
（２）比例限時特性における動作時限は、協調点を除いて動作時限特性曲線Ａにおける動作時限よりも小さくされている。
（３）比例係数は、協調点の時限とＩＴ限界地点の時限との差を協調点の倍率とＩＴ限界地点の倍率との差で割った値、または、協調点の時限とＩＴ限界地点の時限との差を協調点の事故電流の振幅値とＩＴ限界地点の事故電流の振幅値との差で割った値とする。
このような比例動作時限特性曲線ｍを使用することにより、動作時限特性曲線Ａを使用する場合に比べて、協調点を除いて過電流継電装置の動作時限を全体的に短縮することができる。
また、図８（ｂ）に示した動作時限特性曲線Ｂの代わりに図６に示す比例動作時限特性曲線ｎを使用することにより、次々区間において短絡事故が発生したときに次区間の過電流継電装置（たとえば図８（ａ）に示した第２の過電流継電装置１１０2）が図６に黒バツで示すように動作しなかった場合でも、電源側の過電流継電装置（たとえば図８（ａ）に示した第１の過電流継電装置１１０1）は図６に黒丸で示すように短い動作時限（約１．５ｓ）で動作するので、送電線の保護信頼度を向上させることができる。
多段動作時限特性曲線ｐは、以下に示す点で図８（ｂ）に示した動作時限特性曲線Ａと相違する。
（１）多段動作時限特性曲線ｐの限時要素動作範囲における動作時限特性は、図７に示す強反限時特性と普通反限時特性との組合せのように、複数の動作限時特性の組合せにより規定される。
（２）後備保護継電装置（図８（ｂ）の第２の過電流継電装置１１０2など）の瞬時要素動作範囲内では、多段動作時限特性曲線ｐの限時要素動作範囲における動作時限特性（図７に示す例では強反限時特性）は、動作時限が動作時限特性曲線Ａ（図７に示す例では普通反限時特性）よりも小さくされている。
また、図８（ｂ）に示した動作時限特性曲線Ｂの代わりに図７に示す多段動作時限特性曲線ｑを使用すると、限時要素動作範囲をすべてたとえば強反限時特性として規定した動作時限特性曲線を使用した場合に比べて限時要素動作範囲における必要な保護範囲を確保することができる。
さらに、３相短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性曲線を使用したが、タップ倍率に基づいて過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性曲線を使用する場合には、事故様相判定部１５における判定結果に応じて、３相短絡事故時の整定タップ値を２相短絡事故時の整定タップ値に換算してまたは２相短絡事故時の整定タップ値を３相短絡事故時の整定タップ値に換算して、短絡事故時の事故電流の振幅値をこの換算した整定タップ値で割ってタップ倍率を算出し、この算出しタップ倍率に基づいて動作時限特性曲線に従って過電流継電装置の動作時限を求めてもよい。
すなわち、３相短絡事故時のタップ倍率に基づいて過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性を使用する場合には、第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４1〜１４3は、事故様相判定部１５からロウレベルの事故様相判定結果信号（２相短絡事故発生を示す。）が入力されると、赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅換算値を算出する代わりに整定瞬時タップ値に３1/2／２を掛けた整定瞬時タップ換算値を用いて、赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅値を整定瞬時タップ換算値で割ってタップ倍率を算出し、算出しタップ倍率に基づいて動作時限特性曲線に従って第１および第２の瞬時要素トリップ信号Ｔ２R，Ｔ２Wをそれぞれ出力する。
同様に、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3は、事故様相判定部１５からロウレベルの事故様相判定結果信号（２相短絡事故発生を示す。）が入力されると、赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅換算値を算出する代わりに整定限時タップ値に３1/2／２を掛けた整定限時タップ換算値を用いて、赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅値が整定限時タップ換算値以上であるか否かを判定し、赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅値が整定限時タップ換算値以上である場合にハイレベルの出力信号を第１および第２の時限処理部１３1，１３2に出力する。このとき、第１および第２の時限処理部１３1，１３2は、第１および第２の限時要素動作判定部１２1，１２2から入力される赤相および白相事故電流データＩR，ＩWの振幅値を第１および第２の限時要素動作判定部１２1，１２2から入力される整定限時タップ換算値で割ってタップ倍率を算出し、算出しタップ倍率に基づいて動作時限特性曲線から求めた動作時限の経過後に、第１および第２の限時要素トリップ信号Ｔ１R，Ｔ１Wをそれぞれ出力する。
また、２相短絡事故時のタップ倍率に基づいて過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性を使用する場合には、第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４1〜１４3は、事故様相判定部１５からハイレベルの事故様相判定結果信号（３相短絡事故発生を示す。）が入力されると、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅換算値を算出する代わりに整定瞬時タップ値を３1/2／２で割った整定瞬時タップ換算値を用いて、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値を整定瞬時タップ換算値で割ってタップ倍率を算出し、算出しタップ倍率に基づいて動作時限特性曲線に従って第１乃至第３の瞬時要素トリップ信号Ｔ２R，Ｔ２W，Ｔ２Bをそれぞれ出力する。
同様に、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3は、事故様相判定部１５からハイレベルの事故様相判定結果信号（３相短絡事故発生を示す。）が入力されると、赤相、白相および青事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅換算値を算出する代わりに整定限時タップ値を３1/2／２で割った整定限時タップ換算値を用いて、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値が整定限時タップ換算値以上であるか否かを判定し、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値が整定限時タップ換算値以上である場合にハイレベルの出力信号を第１乃至第３の時限処理部１３1〜１３3に出力する。このとき、第１乃至第３の時限処理部１３1〜１３3は、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3から入力される赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値を第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3から入力される整定限時タップ換算値で割ってタップ倍率を算出し、算出しタップ倍率に基づいて動作時限特性曲線から求めた動作時限の経過後に、第１乃至第３の限時要素トリップ信号Ｔ１R，Ｔ１W，Ｔ１Bをそれぞれ出力する。
さらにまた、トリップ信号発生回路１０は、事故様相判定部１５を備える代わりに、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3が、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3の出力信号がすべてハイレベルとなっている場合には「事故様相が３相短絡事故である」として上述した処理を行い、一方、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２1〜１２3の出力信号のいずれか１つがロウレベルとなっている場合には「事故様相が２相短絡事故である」として上述した処理を行ってもよい。第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４1〜１４3についても同様である。
さらにまた、トリップ信号発生回路１０は事故様相判定部１５を備えたが、事故様相判定部１５はなくてもよい。この場合でも、第１乃至第３の時限処理部１３1〜１３3は、赤相、白相および青相事故電流データＩR，ＩW，ＩBの振幅値に基づいて範囲指定動作時限特性ａ，ｂ、比例動作時限特性ｍ，ｎまたは多段動作時限特性ｐ，ｑに従って過電流継電装置５０1，５０2の動作時限を求めることにより、従来の動作時限特性Ａ，Ｂを使用する場合に比べて過電流継電装置５０1，５０2の動作時限を短縮することができる。
本発明の一実施例による過電流継電装置が具備するトリップ信号発生回路１０の構成を示すブロック図である。 図１に示した第１乃至第３の時限処理部１３1〜１３3において使用される範囲指定動作時限特性曲線ａについて説明するための図である。 電力系統において送電線の短絡事故が発生したときの第１および第２の過電流継電装置５０1，５０2の動作を説明するための図である。 図３（ａ）に示した電力系統において３相短絡事故が発生したときの第１および第２の過電流継電装置５０1，５０2の動作を説明するためのフローチャートである。 図３（ａ）に示した電力系統において２相短絡事故が発生したときの第１および第２の過電流継電装置５０1，５０2の動作を説明するためのフローチャートである。 図２に示した範囲指定動作時限特性曲線ａの代わりに使用することができる比例動作時限特性曲線ｍについて説明するための図である。 図２に示した範囲指定動作時限特性曲線ａの代わりに使用することができる多段動作時限特性曲線ｐについて説明するための図である。 従来の過電流継電装置において２相短絡事故時に動作時限が遅くなることを説明するための図である。 従来の過電流継電装置において２相短絡事故時に動作時限が遅くなることを説明するための図である。
１ 電源
３1，３2 第１および第２の変流器
４1，４2 第１および第２の遮断器
１０ トリップ信号発生回路
１１1〜１１3 第１乃至第３の振幅値演算部
１２1〜１２3 第１乃至第３の限時要素動作判定部
１３1〜１３3 第１乃至第３の時限処理部
１４1〜１４3 第１乃至第３の瞬時要素動作判定部
１５ 事故様相判定部
１６1，１６2 第１および第２の論理和回路
１１０1，１１０2 第１および第２の過電流継電装置
２１０ 短絡距離継電装置
２２０ 過電流継電装置
Ａ，Ｂ，Ａ’，Ｂ’，Ｃ，Ｄ，Ｃ’，Ｄ’ 動作時限特性曲線
ａ，ｂ 範囲指定動作時限特性曲線
ｍ，ｎ 比例動作時限特性曲線
ｐ，ｑ 多段動作時限特性曲線
Ｉ 事故電流
ＩR，ＩW，ＩB 赤相、白相および青相事故電流データ
Ｔ１R，Ｔ１W，Ｔ１B 第１乃至第３の限時要素トリップ信号
Ｔ２R，Ｔ２W，Ｔ２B 第１乃至第３の瞬時要素トリップ信号
Ｔ１，Ｔ２ 第１および第２のトリップ信号
Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６ ステップ

Claims (14)

  1. 電力系統における送電線の短絡事故時の保護に用いられる過電流継電装置であって、
    短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて前記過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求める動作時限決定手段を具備し、
    前記動作時限特性が、瞬時要素動作範囲における動作時限が一定である定限時特性と限時要素動作範囲における動作時限が指数関数的に長くなる普通反限時特性との組合せによって規定された他の動作時限特性の代わりに、範囲指定動作時限特性とされており、
    前記範囲指定動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、
    前記範囲指定動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、電源（１）からの総合インピーダンスによって動作時限が一定である第１の定限時特性、前記総合インピーダンスに比例して動作時限が増加する比例限時特性および前記総合インピーダンスによって動作時限が一定である第２の定限時特性の組合せにより規定され、
    前記第１の定限時特性、前記比例限時特性および前記第２の定限時特性で定まる動作時限が、時限協調をとる他の過電流継電装置との協調点を除いて、前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされている、
    ことを特徴とする、過電流継電装置。
  2. 電力系統における送電線の短絡事故時の保護に用いられる過電流継電装置であって、
    短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて前記過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求める動作時限決定手段を具備し、
    前記動作時限特性が、瞬時要素動作範囲における動作時限が一定である定限時特性と限時要素動作範囲における動作時限が指数関数的に長くなる普通反限時特性との組合せによって規定された他の動作時限特性の代わりに、比例動作時限特性とされており、
    前記比例動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、
    前記比例動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、電源（１）からの総合インピーダンスに比例して動作時限が増加する比例限時特性により規定され、
    前記比例動作時限特性で定まる動作時限が、時限協調をとる他の過電流継電装置との協調点を除いて、前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされている、
    ことを特徴とする、過電流継電装置。
  3. 電力系統における送電線の短絡事故時の保護に用いられる過電流継電装置であって、
    短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて前記過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求める動作時限決定手段を具備し、
    前記動作時限特性が、瞬時要素動作範囲における動作時限が一定である定限時特性と限時要素動作範囲における動作時限が指数関数的に長くなる普通反限時特性との組合せによって規定された他の動作時限特性の代わりに、多段動作時限特性とされており、
    前記多段動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、
    前記多段動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、時限協調をとる他の過電流継電装置の瞬時要素動作範囲内では動作時限が前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされている複数の動作限時特性の組合せにより規定される、
    ことを特徴とする、過電流継電装置。
  4. 電力系統における送電線の短絡事故時の保護に用いられる過電流継電装置（５０1，５０2）であって、
    瞬時要素動作範囲における動作時限が一定である定限時特性と限時要素動作範囲における動作時限が指数関数的に長くなる普通反限時特性との組合せによって規定された他の動作時限特性の代わりに、３相短絡事故時の事故電流の振幅値または２相短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて前記過電流継電装置の動作時限を定める範囲指定動作時限特性、比例動作時限特性または多段動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求める動作時限決定手段（１２1〜１２3，１３1〜１３3，１４1〜１４3）と、
    ３相短絡事故か２相短絡事故かを判定する事故様相判定手段（１５）とを具備し、
    前記範囲指定動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記範囲指定動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、電源（１）からの総合インピーダンスによって動作時限が一定である第１の定限時特性、前記総合インピーダンスに比例して動作時限が増加する比例限時特性および前記総合インピーダンスによって動作時限が一定である第２の定限時特性の組合せにより規定され、前記第１の定限時特性、前記比例限時特性および前記第２の定限時特性で定まる動作時限が、時限協調をとる他の過電流継電装置との協調点を除いて、前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされ、
    前記比例動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記比例動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、前記総合インピーダンスに比例して動作時限が増加する比例限時特性により規定され、前記比例動作時限特性で定まる動作時限が、前記他の過電流継電装置との協調点を除いて、前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされ、
    前記多段動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記多段動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の過電流継電装置の瞬時要素動作範囲内では動作時限が前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされている複数の動作限時特性の組合せにより規定され、
    前記動作時限決定手段が、前記事故様相判定手段における判定結果に応じて２相短絡事故時の事故電流の振幅値を３相短絡事故時の事故電流の振幅値に換算してまたは３相短絡事故時の事故電流の振幅値を２相短絡事故時の事故電流の振幅値に換算して、該換算した事故電流の振幅値に基づいて前記範囲指定動作時限特性、前記比例動作時限特性または前記多段動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求める、
    ことを特徴とする、過電流継電装置。
  5. 前記動作時限決定手段が、２相短絡事故時の事故電流の振幅値を３1/2／２で割ることにより、２相短絡事故時の事故電流の振幅値を３相短絡事故時の事故電流の振幅値に換算することを特徴とする、請求項４記載の過電流継電装置。
  6. 前記動作時限決定手段が、３相短絡事故時の事故電流の振幅値に３1/2／２を掛けることにより、３相短絡事故時の事故電流の振幅値を２相短絡事故時の事故電流の振幅値に換算することを特徴とする、請求項４記載の過電流継電装置。
  7. 前記動作時限決定手段が、
    前記短絡事故時の事故電流の振幅値が整定限時タップ値以上であるか否かを判定する限時要素動作判定手段（１２1〜１２3）と、
    前記範囲指定動作時限特性、前記比例動作時限特性または前記多段動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求める時限処理手段（１３1〜１３3）とを備え、
    前記事故様相判定手段における判定結果が３相短絡事故である場合には、前記限時要素動作判定手段が、前記短絡事故時の事故電流の振幅値が整定限時タップ値以上であるか否かを判定し、また、前記時限処理手段が、前記限時要素動作判定手段から入力される前記事故電流の振幅値に基づいて前記範囲指定動作時限特性、前記比例動作時限特性または前記多段動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求め、
    前記事故様相判定手段における判定結果が２相短絡事故である場合には、前記限時要素動作判定手段が、前記短絡事故時の事故電流の振幅値が整定限時タップ値以上であるか否かを判定し、また、前記時限処理手段が、前記限時要素動作判定手段から入力される前記事故電流の振幅値に基づいて前記範囲指定動作時限特性、前記比例動作時限特性または前記多段動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求め、前記短絡事故時の事故電流の振幅値を３1/2／２で割った値である事故電流の振幅換算値を算出し、該算出した事故電流の振幅換算値が前記整定限時タップ値以上であるか否かを判定し、また、前記限時要素動作判定手段から入力される前記事故電流の振幅換算値に基づいて前記範囲指定動作時限特性、前記比例動作時限特性または前記多段動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求める、
    ことを特徴とする、請求項５記載の過電流継電装置。
  8. 前記動作時限決定手段が、瞬時要素動作判定手段（１４1〜１４3）を備え、
    該瞬時要素動作判定手段が、前記事故様相判定手段における判定結果が３相短絡事故である場合には、前記短絡事故時の事故電流の振幅値が整定瞬時タップ値以上であるか否かを判定し、
    前記瞬時要素動作判定手段が、前記事故様相判定手段における判定結果が２相短絡事故である場合には、前記短絡事故時の事故電流の振幅値を３1/2／２で割った値である事故電流の振幅換算値を算出し、該算出した事故電流の振幅換算値が前記整定瞬時タップ値以上であるか否かを判定する、
    ことを特徴とする、請求項７記載の過電流継電装置。
  9. 前記事故様相判定手段が、前記短絡事故時に前記送電線の各相を流れる事故電流の振幅値がすべて所定の閾値よりも大きいときに３相短絡事故と判定し、それ以外のときには２相短絡事故と判定することを特徴とする、請求項４乃至８いずれかに記載の過電流継電装置。
  10. 電力系統における送電線の短絡事故時の保護に用いられる過電流継電装置（５０1，５０2）であって、
    前記送電線に設置された遮断器を遮断するためのトリップ信号を発生するためのトリップ信号発生回路（１０）を具備し、
    該トリップ信号発生回路が、
    前記短絡事故時の事故電流から変換された事故電流データ（ＩR，ＩW，ＩB）の振幅値を求める振幅値演算部（１１1〜１１3）と、
    前記振幅値演算部から入力される前記事故電流データの振幅値に基づいて、事故様相が３相短絡事故であるか２相短絡事故であるかを判定する事故様相判定部（１５）と、
    該事故様相判定部が「短絡事故が３相短絡事故である」と判定すると、前記事故電流データの振幅値が整定限時タップ値以上であるか否かを判定し、一方、該事故様相判定部が「短絡事故が２相短絡事故である」と判定すると、前記事故電流データの振幅値を３1/2／２で割った値である事故電流データの振幅換算値を算出し、該算出した事故電流の振幅換算値が前記整定限時タップ値以上であるか否かを判定する限時要素動作判定部（１２1〜１２3）と、
    該限時要素動作判定部の出力信号に応じて、該限時要素動作判定部から入力される前記事故電流データの振幅値または前記事故電流の振幅換算値から、瞬時要素動作範囲における動作時限が一定である定限時特性と限時要素動作範囲における動作時限が指数関数的に長くなる普通反限時特性との組合せによって規定された他の動作時限特性の代わりに、前記過電流継電装置の動作時限を定める範囲指定動作時限特性、比例動作時限特性または多段動作時限特性に従って動作時限を求め、該求めた動作時限の経過後に前記遮断器を遮断するための限時要素トリップ信号（Ｔ１R，Ｔ１W，Ｔ１B）を出力する時限処理部（１３1〜１３3）とを備え、
    前記範囲指定動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記範囲指定動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、電源（１）からの総合インピーダンスによって動作時限が一定である第１の定限時特性、前記総合インピーダンスに比例して動作時限が増加する比例限時特性および前記総合インピーダンスによって動作時限が一定である第２の定限時特性の組合せにより規定され、前記第１の定限時特性、前記比例限時特性および前記第２の定限時特性で定まる動作時限が、時限協調をとる他の過電流継電装置との協調点を除いて、前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされ、
    前記比例動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定され、前記比例動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、前記総合インピーダンスに比例して動作時限が増加する比例限時特性により規定され、前記比例動作時限特性で定まる動作時限が、前記他の過電流継電装置との協調点を除いて、前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされ、
    前記多段動作時限特性の瞬時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の動作時限特性の定限時特性により規定にされ、前記多段動作時限特性の限時要素動作範囲における動作時限特性が、前記他の過電流継電装置の瞬時要素動作範囲内では動作時限が前記他の動作時限特性における前記普通反限時特性で定まる動作時限よりも小さくされている複数の動作限時特性の組合せにより規定される、
    ことを特徴とする、過電流継電装置。
  11. 前記トリップ信号発生回路が、前記遮断器を瞬時に遮断するための瞬時要素トリップ信号（Ｔ２R，Ｔ２W，Ｔ２B）を出力する瞬時要素動作判定部（１４1〜１４3）をさらに備え、
    該瞬時要素動作判定部が、前記事故様相判定部が「短絡事故が３相短絡事故である」と判定すると、前記事故電流データの振幅値が整定瞬時タップ値以上であるか否かを判定し、「前記事故電流データの振幅値が整定瞬時タップ値以上である」と判定すると前記瞬時要素トリップ信号を出力し、一方、前記事故様相判定部が「短絡事故が２相短絡事故である」と判定すると、前記事故電流データの振幅値を３1/2／２で割った値である事故電流データの振幅換算値を算出し、該算出した事故電流の振幅換算値が前記整定瞬時タップ値以上であるか否かを判定し、「前記事故電流データの振幅換算値が整定瞬時タップ値以上である」と判定すると前記瞬時要素トリップ信号を出力する、
    ことを特徴とする、請求項１０記載の過電流継電装置。
  12. 前記短絡事故時の事故電流の振幅値に基づいて前記過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性の代わりに、３相短絡事故時のタップ倍率または２相短絡事故時のタップ倍率に基づいて前記過電流継電装置の動作時限を定める動作時限特性を使用し、
    前記動作時限決定手段が、前記事故様相判定手段における判定結果に応じて、３相短絡事故時の整定タップ値を２相短絡事故時の整定タップ値に換算してまたは２相短絡事故時の整定タップ値を３相短絡事故時の整定タップ値に換算して、短絡事故時の事故電流の振幅値を該換算した整定タップ値で割ってタップ倍率を算出し、該算出しタップ倍率に基づいて前記動作時限特性に従って前記過電流継電装置の動作時限を求める、
    ことを特徴とする、請求項１乃至１１いずれかに記載の過電流継電装置。
  13. 前記動作時限決定手段が、３相短絡事故時の整定タップ値に３1/2／２を掛けることにより、３相短絡事故時の整定タップ値を２相短絡事故時の整定タップ値に換算することを特徴とする、請求項１２記載の過電流継電装置。
  14. 前記動作時限決定手段が、２相短絡事故時の整定タップ値を３1/2／２で割ることにより、２相短絡事故時の整定タップ値を３相短絡事故時の整定タップ値に換算することを特徴とする、請求項１２記載の過電流継電装置。
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