JP5289071B2 - 過電流継電装置 - Google Patents

Description

本発明は、過電流継電装置に関し、特に、系統変更があったか否かを判定する系統変更判定機能を備えた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、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。

また、複数の動作時限特性の中から１つの動作時限特性を選択できるタイプの過電流継電装置では、次区間の保護継電装置との時限協調検討を行って動作時限特性を選定しているが、１つの動作時限特性しか選択することができないため、系統変更などにより背後電源が変化した場合には、同一の事故点であっても動作時限が異なってしまい、動作時限が遅くなって遮断器を遮断するタイミングが遅れることがある。

たとえば、図１１に示す電力系統では、電源１から１１０ｋＶ母線と第１および第２の送電線２₁，２₂と２２ｋＶ母線とを介して電力が供給される第３の送電線２₃に設置されている第３の過電流継電装置１１０₃の動作時限は、次区間の保護継電装置との時限協調を考慮して、図１２のグラフに示すような動作時限特性曲線Ａ（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反限時特性との組合せ）に従って整定される。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１および第２の送電線２₁，２₂にそれぞれ設置された第１および第２の変圧器５₁，５₂が並用運転されている場合に、第３の送電線２₃の線路インピーダンス（２２ｋＶ母線からのインピーダンス）が２０％の所で短絡事故が発生したとすると、この事故点の電源１からの総合インピーダンス％Ｚは、
％Ｚ＝１０％＋（４０％／２）＋２０％＝５０％
であるため、図１２に黒丸で示すように、第３の過電流継電装置１１０₃は、第３の送電線２₃に設置された第３の変流器３₃からの事故電流Ｉ（３５Ａに相当）に基づいて瞬時要素動作範囲内での短絡事故であると判定して、第３の送電線２₃に設置された第５の遮断器４₅を瞬時に遮断する。

しかし、第２の送電線２₂に設置された第２および第４の遮断器４₂，４₄の少なくとも一方が遮断されて第１の変圧器５₁のみの単独運転に切り換えられると、同じ事故点において短絡事故が発生しても、この事故点の電源１からの総合インピーダンス％Ｚは、
％Ｚ＝１０％＋４０％＋２０％＝７０％
となるため、図１２に白丸で示すように、第３の過電流継電装置１１０₃は、第３の変流器３₃からの事故電流Ｉ（２５Ａに相当）に基づいて限時要素動作範囲内での短絡事故であると判定して、約０．４ｓの動作時限後に第５の遮断器４₅を遮断するので、第５の遮断器４₅を遮断するタイミングが遅れる。

なお、下記の特許文献１には、同一回路に接続した発電機および変圧器における放熱などの許容耐量などから逆相および過励磁などの各種保護継電器における保護特性の作動整定補正をして異常事象に際して各機器を適切に保護するために、発電機主回路における逆相電流により作動する逆相過電流継電器と、発電機のロータ温度の放熱演算による発電機の逆相耐量補正データから逆相過電流継電器における逆相電流−動作時間特性の作動整定値を補正する演算部とからなる保護継電装置が開示されている。
また、下記の特許文献２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２０００−１３４７９０号公報 特開平９−１３５５２７号公報

上述したように、従来の過電流継電装置においては、１つの動作時限特性に従って求められた動作時限で動作するため、系統変更などにより背後電源が変化した場合には、同じ事故点であっても動作時限が遅くなって遮断器を遮断するタイミングが遅れることがあり、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という問題がある。

なお、上記特許文献１に開示されている保護継電装置は、発電機のロータ温度の放熱演算による発電機の逆相耐量補正データから逆相過電流継電器における逆相電流−動作時間特性の作動整定値を補正するものであり、系統変更時の補正方法については何ら開示されていない。
また、上記の特許文献２は、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るものであるが、電源状態判別回路において受変電設備の電源状態の変化を検出し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具体的な方法については何ら開示されていない。

本発明の目的は、系統変更前後で遮断器の遮断タイミング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（５０；５０’）であって、系統変更前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該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、前記過電流継電装置が設置されている送電線（２₃）の区間よりも電源（１）側である前区間の他の送電線（２₁，２₂；２₂）に設置されたかつ系統変更により遮断される遮断器（４₁〜４₄；４₂）の遮断情報（Ｓ_C1〜Ｓ_C4；Ｓ_C2）に基づいて系統変更があったか否かを判定する系統変更判定手段（１５）とを具備し、前記動作時限決定手段が、前記系統変更判定手段における判定結果に応じて、前記事故電流の振幅値に基づいて前記短絡事故の事故点の前記電源からの総合インピーダンスを算出し、該電源から前記過電流継電装置が設置されている送電線の母線までの系統変更前後の総合インピーダンスの差である総合インピーダンス差を前記算出した総合インピーダンスから引いて補正総合インピーダンスを算出し、該算出した補正総合インピーダンスに基づいて前記事故電流の振幅値を補正した事故電流補正振幅値を算出し、該事故電流補正振幅値を用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。
ここで、前記動作時限特性が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、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ていてもよい。
前記動作時限決定手段が、前記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、前記事故電流の振幅値を用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時限処理手段（１３₁〜１３₃）とを備え、前記系統変更判定手段における判定結果が「系統変更あり」である場合には、前記限時要素動作判定手段が、前記事故電流補正振幅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、前記時限処理手段が、前記事故電流補正振幅値を用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、前記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する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、前記系統変更判定手段における判定結果が「系統変更あり」である場合には、前記事故電流補正振幅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。
前記系統変更判定手段が、前記前区間の他の送電線に前記遮断器が複数設置されている場合には、該複数の遮断器のいずれか１つが遮断されると「系統変更あり」と判定してもよい。
また、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（５０；５０’）であって、前記過電流継電装置が設置されている送電線（２₃）に設置された遮断器（４₅；４₃）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の振幅値を求める振幅値演算部（１１₁〜１１₃）と、該振幅値演算部から入力される前記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部（１２₁〜１２₃）と、該限時要素動作判定部が「前記事故電流の振幅値が前記整定限時タップ値以上である」と判定すると、系統変更前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事故電流の振幅値を用いて動作時限を求め、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（Ｔ１_R，Ｔ１_W，Ｔ１_B）を出力する時限処理部（１３₁〜１３₃）と、前記過電流継電装置が設置されている送電線の区間よりも電源（１）側である前区間の他の送電線（２₁，２₂）に設置されたかつ系統変更により遮断される他の遮断器（４₁〜４₄；４₂）の遮断情報（Ｓ_C1〜Ｓ_C4；Ｓ_C2）に基づいて系統変更があったか否かを判定する系統変更判定部（１５）とを備え、前記系統変更判定部が「系統変更あり」と判定すると、前記限時要素動作判定部が、前記事故電流の振幅値に基づいて前記短絡事故の事故点の前記電源からの総合インピーダンスを算出し、該電源から前記過電流継電装置が設置されている送電線の母線までの系統変更前後の総合インピーダンスの差である総合インピーダンス差を前記算出した総合インピーダンスから引いて補正総合インピーダンスを算出し、該算出した補正総合インピーダンスに基づいて前記事故電流の振幅値を補正した事故電流補正振幅値を算出し、該事故電流補正振幅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、前記時限処理部が、前記事故電流補正振幅値を用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。
ここで、前記トリップ信号発生回路が、前記振幅値演算部から入力される前記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、「前記事故電流の振幅値が前記整定瞬時タップ値以上である」と判定すると、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（Ｔ２_R，Ｔ２_W，Ｔ２_B）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、前記系統変更判定部が「系統変更あり」と判定すると、前記事故電流の振幅値に基づいて前記総合インピーダンスを算出し、前記総合インピーダンス差を該算出した総合インピーダンスから引いて前記補正総合インピーダンスを算出し、該算出した補正総合インピーダンスに基づいて前記事故電流の振幅値を補正した前記事故電流補正振幅値を算出し、該事故電流補正振幅値が整定瞬時タップ値以上であるか否かを判定してもよい。

本発明の過電流継電装置は、以下に示す効果を奏する。
（１）系統変更があっても同じ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、系統変更前後で遮断器の遮断タイミングが変わらないようにすることができる。
（２）事故継続時間を短縮することができるので、設備の損壊や社会的影響を与えるリスクを低減することができる。
（３）次区間リレーとの協調がとれるため、事故波及により遮断器の不要遮断の恐れがなくなるので、保護信頼度を保つことができる。
（４）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、系統変更前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を使用するが、前区間の送電線に設置されたかつ系統変更により遮断される遮断器の遮断情報に基づいて系統変更判定手段が「系統変更あり」と判定した場合には、事故電流の振幅値を補正した値を用いてこの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５０は、図１に示すように、図１１に示した第３の過電流継電装置１１０₃の代わりに使用され、第５の遮断器４₅（第３の送電線２₃の赤相、白相および青相にそれぞれ設置されている。）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２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、系統変更判定部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、過電流継電装置５０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Ｉ_R、白相事故電流データＩ_Wおよび青相事故電流データＩ_B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、系統変更判定部１５からロウレベルの系統変更判定結果信号（系統変更なしを示す。）が入力されると、赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値が整定限時タップ値（＝５Ａ）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Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_B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Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_B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、系統変更判定部１５からハイレベルの系統変更判定結果信号（系統変更ありを示す。）が入力されると、赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値に基づいて事故点の電源１からの総合インピーダンス％Ｚを算出し、電源１から２２ｋＶ母線までの系統変更前後の総合インピーダンス％Ｚの差である総合インピーダンス差（＝５０％（電源１から２２ｋＶ母線までの系統変更後の総合インピーダンス％Ｚ）−３０％（電源１から２２ｋＶ母線までの系統変更前の総合インピーダンス％Ｚ）＝２０％）を算出した総合インピーダンス％Ｚから引いて補正総合インピーダンスを算出し、算出した補正総合インピーダンスに基づいて赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値を補正した値（以下、「振幅補正値」と称する。）を算出したのち、算出した赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正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Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正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Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正値とを第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Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値または振幅補正値を用いて、第１および第２の変圧器５₁，５₂の並用運転時（系統変更前）の事故電流の振幅値に基づいて過電流継電装置５０の動作時限を定める動作時限特性曲線Ａ（図３参照）に従って動作時限を求め、求めた動作時限の経過後に第５の遮断器４₅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Ｔ１_R，Ｔ１_W，Ｔ１_Bをそれぞれ出力する。

第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４₁〜１４₃は、系統変更判定部１５からロウレベルの系統変更判定結果信号（系統変更なしを示す。）が入力されると、赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値が整定瞬時タップ値（＝３２Ａ）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Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_B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、第５の遮断器４₅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Ｔ２_R，Ｔ２_W，Ｔ２_B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１４₁〜１４₃は、系統変更判定部１５からハイレベルの系統変更判定結果信号（系統変更ありを示す。）が入力されると、赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値に基づいて事故点の電源１からの総合インピーダンス％Ｚを算出し、算出した総合インピーダンス％Ｚから総合インピーダンス差（＝２０％）を引いて補正総合インピーダンスを算出し、算出した補正総合インピーダンスに基づいて赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正値を算出したのち、算出した赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正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、「赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正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、第５の遮断器４₅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Ｔ２_R，Ｔ２_W，Ｔ２_Bをそれぞれ出力する。

系統変更判定部１５は、第２の送電線２₂（前区間の送電線）に設置された第２および第４の遮断器４₂，４₄からそれぞれ入力される第２および第４の接点信号Ｓ_C2，Ｓ_C4（遮断情報）に基づいて、系統変更があったか否かを判定する。その結果、系統変更判定部１５は、「系統変更なし」と判定するとロウレベルの系統変更判定結果信号を出力し、一方、「系統変更あり」と判定するとハイレベルの系統変更判定結果信号を出力する。
このとき、系統変更判定部１５は、第２および第４の接点信号Ｓ_C2，Ｓ_C4のレベルが変化しない場合には「系統変更なし」と判定し、第２および第４の接点信号Ｓ_C2，Ｓ_C4の少なくとも一方のレベルが変化した場合には「系統変更あり」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Ｔ１_R，Ｔ１_W，Ｔ１_Bの論理和をとることにより、第５の遮断器４₅（第３の送電線２₃の相ごとに設置されている。）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Ｔ２_R，Ｔ２_W，Ｔ２_Bの論理和をとることにより、第５の遮断器４₅（第３の送電線２₃の相ごとに設置されている。）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１に示した第３の送電線２₃において過電流継電装置５０の近傍で短絡事故が発生したときの過電流継電装置５０の動作について説明する。

まず、第１および第２の変圧器５₁，５₂の並用運転時（系統変更前）に短絡事故が発生した場合の過電流継電装置５０の動作について、図３および図４を参照して説明する。
過電流継電装置５０の近傍で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（たとえば、３５Ａ）が第３の送電線２₃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３の送電線２₃の相ごとに設置された第３の変流器３₃を介して過電流継電装置５０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Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bに変換される（図４のステップＳ１１）。

過電流継電装置５０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Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値をそれぞれ求める（ステップＳ１２）。

また、系統変更判定部１５は、第２および第４の接点信号Ｓ_C2，Ｓ_C4のレベルが変化しないため、「系統変更なし」と判定してロウレベルの系統変更判定結果信号を出力する（ステップＳ１３）。

第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４₁〜１４₃は、系統変更判定部１５からロウレベルの系統変更判定結果信号が入力されると、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Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値（＝３５Ａ）が整定瞬時タップ値（＝３２Ａ）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Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値は整定瞬時タップ値以上であるため（図３の黒丸参照）、第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４₁〜１４₃は、「赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値が整定瞬時タップ値以上である」と判定して、第１乃至第３の瞬時要素トリップ信号Ｔ２_R，Ｔ２_W，Ｔ２_B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５の遮断器４₅に出力されて、第５の遮断器４₅が瞬時に遮断される。

次に、第１および第２の変圧器５₁，５₂の並用運転から第１の変圧器５₁のみの単独運転に切り換えられた後（系統変更後）に短絡事故が発生した場合の過電流継電装置５０の動作について、図３および図５を参照して説明する。
第２の送電線２₂に設置された第２および第４の遮断器４₂，４₄が遮断されると、第２および第４の遮断器４₂，４₄からそれぞれ出力される第２および第４の接点信号Ｓ_C2，Ｓ_C4のレベルがハイレベルからロウレベルに変化する。その結果、過電流継電装置５０では、トリップ信号発生回路１０の系統変更判定部１５が、「系統変更あり」と判定してハイレベルの系統変更判定結果信号を出力する（ステップＳ２１）。

その後、過電流継電装置５０の近傍で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（たとえば、２５Ａ）が第３の送電線２₃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３の送電線２₃の相ごとに設置された第３の変流器３₃を介して過電流継電装置５０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Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bに変換される（ステップＳ２２）。

過電流継電装置５０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Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値をそれぞれ求める（ステップＳ２３）。

第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４₁〜１４₃は、従来のように、赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値＝２５Ａが整定瞬時タップ値（＝３２Ａ）以上であるか否かを判定すると、「赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値は整定瞬時タップ値以上ではない」と判定してしまう（図３の白丸参照）。

しかしながら、本実施例による過電流継電装置５０では、第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４₁〜１４₃は、系統変更判定部１５からハイレベルの系統変更判定結果信号が入力されると、赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値（＝２５Ａ）に基づいて事故点の電源１からの総合インピーダンス％Ｚ（＝７０％）を算出し、算出した総合インピーダンス％Ｚから総合インピーダンス差（＝２０％）を引いて補正総合インピーダンス（＝７０％−２０％＝５０％）を算出し、算出した補正総合インピーダンスに基づいて赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正値（＝３５Ａ）を算出したのち、算出した赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正値が整定瞬時タップ値（＝３２Ａ）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Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正値（＝３５Ａ）は整定瞬時タップ値（＝３２Ａ）以上であるため（図３の黒丸参照）、第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４₁〜１４₃は、「赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正値が整定瞬時タップ値以上である」と判定して、第１乃至第３の瞬時要素トリップ信号Ｔ２_R，Ｔ２_W，Ｔ２_Bをそれぞれ出力する（以上、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５の遮断器４₅に出力されて、第５の遮断器４₅が瞬時に遮断される。

以上では、過電流継電装置５０の瞬時要素動作範囲内で短絡事故が発生した場合について説明したが、過電流継電装置５０の限時要素動作範囲内で短絡事故が発生した場合にも、系統変更後には、第１乃至第３の限時要素動作判定部１２₁〜１２₃が、赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値に基づいて事故点の電源１からの総合インピーダンス％Ｚを算出し、算出した総合インピーダンス％Ｚから総合インピーダンス差を引いて補正総合インピーダンスを算出し、算出した補正総合インピーダンスに基づいて赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正値を算出したのち、算出した赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正値が整定限時タップ値以上であるか否かを判定し、また、第１乃至第３の時限処理部１３₁〜１３₃が、赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正値を用いて動作時限特性曲線Ａに従って動作時限を求めることにより、動作時限の遅れによる第５の遮断器４₅の遮断タイミングの遅れを防止することができる。

また、系統変更後には赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅補正値を用いたが、図６に示すように、系統変更前の動作時限特性曲線Ａと、この動作時限特性曲線Ａを総合インピーダンス％Ｚが大きくなる方向にスライドさせた系統変更後の動作時限特性曲線Ａ’とを用意しておき、系統変更判定部１５からロウレベルの系統変更判定結果信号が入力されると、系統変更前の動作時限特性曲線Ａを使用して第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４₁〜１４₃が赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_B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とともに第１乃至第３の時限処理部１３₁〜１３₃が赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値を用いて動作時限を求め、一方、系統変更判定部１５からハイレベルの系統変更判定結果信号が入力されると、系統変更後の動作時限特性曲線Ａ’を使用して第１乃至第３の瞬時要素動作判定部１４₁〜１４₃が赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_B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とともに第１乃至第３の時限処理部１３₁〜１３₃が赤相、白相および青相事故電流データＩ_R，Ｉ_W，Ｉ_Bの振幅値を用いて動作時限を求めてもよい。

さらに、図３に示した動作時限特性曲線Ａの代わりに、図７に示すような比例動作時限特性曲線Ｂを用いてもよい。ここで、比例動作時限特性曲線Ｂは、以下に示す点で動作時限特性曲線Ａと相違する。
（１）比例動作時限特性曲線Ｂの限時要素動作範囲における動作時限特性は、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、動作時限特性曲線Ａにおける動作時限よりも協調点以外では小さくされている。
（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Ｂ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、過電流継電装置５０の動作時限を全体的に短縮することができる。

さらにまた、図１に示した電力系統だけでなく、図８および図９に示すような電力系統においても本発明による過電流継電装置を使用することにより、系統変更後の遮断器の遮断タイミングの遅れを防止することができる。

図８に示す電力系統では、第３の送電線２₃に設置された過電流継電装置５０’の動作時限は、第３の送電線２₃が図８（ａ）に示すように第１の送電線２₁を介してＡ変電所（短絡容量大）から受電しているときの動作時限特性に従って整定されているとする。
この場合に、系統変更により第３の送電線２₃が図８（ｂ）に示すように第２の送電線２₂を介してＢ変電所（短絡容量小）から受電することになると、過電流継電装置５０’は、背後の短絡容量が小さくなるので、第３の送電線２₃における同一の事故点であっても、系統変更後の総合インピーダンス％Ｚは系統変更前の総合インピーダンス％Ｚよりも大きくなる（すなわち、事故電流の大きさが小さくなる）。

そこで、過電流継電装置５０’が具備するトリップ信号発生回路（図２に示したトリップ信号発生回路１０参照）の系統変更判定部（図２に示した系統変更判定部１５参照）が、第２の送電線２₂（前区間の送電線）に設置された第２の遮断器４₂から入力される第２の接点信号Ｓ_C2（遮断情報）に基づいて第２の遮断器４₂が復帰したことを検出することにより「系統変更があった」と判定すると、ハイレベルの系統変更判定結果信号を出力するようにしておく。これにより、第３の送電線２₃に設置された第３の遮断器４₃の遮断タイミングが系統変更後に遅れることを防止することができる。

図９に示す電力系統では、図２に示したトリップ信号発生回路１０を具備する過電流継電装置５０を第３の送電線２₃に設置することにより、図１に示した電力系統の場合と同様にして、第３の送電線２₃に設置された第５の遮断器４₅の遮断タイミングが系統変更後に遅れることを防止することができる（図１０参照）。
また、第１および第２の送電線２₁，２₂にそれぞれ設置された第１および第２の短絡距離継電装置（ＤＺ）１２０₁，１２０₂（図１０に示す動作時限特性曲線Ｃに従って動作時限が求められる。）の第２の保護区間と過電流継電装置５０の瞬時要素動作範囲との協調が崩れることを防止することもできる。すなわち、系統変更後により総合インピーダンス％Ｚが大きくなると、過電流継電装置５０の動作時限特性曲線Ａは図１０に破線で示すように第１および第２の短絡距離継電装置１２０₁，１２０₂の動作時限特性曲線Ｃに近づくことになるため、同図に三角印で示すように過電流継電装置５０と第１および第２の短絡距離継電装置１２０₁，１２０₂との時限協調が崩れるが、本発明による過電流継電装置ではこれを防ぐことができる。

なお、図１に示した電力系統においては、第１の送電線２₁に設置された第１および第３の遮断器４₁，４₃から第１および第３の接点信号Ｓ_C1，Ｓ_C3（不図示）も過電流継電装置５０に入力することにより、第１および第２の変圧器５₁，５₂の並用運転から第２の変圧器５₂のみの単独運転に切り換えられた後（系統変更後）に短絡事故が発生した場合にも対応できるようにしてもよい。
この場合には、図２に示したトリップ信号発生回路１０の系統変更判定部１５は、第１および第３の接点信号Ｓ_C1，Ｓ_C3に基づいて第１および第２の変圧器５₁，５₂の並用運転から第２の変圧器５₂のみの単独運転に切り換えられたか否か（系統変更が生じたか否か）を判定するとともに、第２および第４の接点信号Ｓ_C2，Ｓ_C4に基づいて第１および第２の変圧器５₁，５₂の並用運転から第１の変圧器５₁のみの単独運転に切り換えられたか否か（系統変更が生じたか否か）を判定する。

本発明の一実施例による過電流継電装置５０が使用される電力系統について説明するための図である。 図１に示した過電流継電装置５０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に示した過電流継電装置５０の動作時限特性曲線Ａを示すグラフである。 系統変更前に短絡事故が発生した場合の過電流継電装置５０の動作について説明するためのフローチャートである。 系統変更後に短絡事故が発生した場合の過電流継電装置５０の動作について説明するためのフローチャートである。 図１に示した過電流継電装置５０の変形例を説明するための系統変更前の動作時限特性曲線Ａおよび系統変更後の動作時限特性曲線Ａ’を示すグラフである。 図１に示した過電流継電装置５０の他の変形例を説明するための系統変更前の比例動作時限特性曲線Ｂおよび系統変更後の比例動作時限特性曲線Ｂ’を示すグラフである。 他の電力系統においても本発明による過電流継電装置を使用することにより系統変更後の遮断器の遮断タイミングの遅れを防止することができることを説明するための図である。 更に他の電力系統においても本発明による過電流継電装置を使用することにより系統変更後の遮断器の遮断タイミングの遅れを防止することができることを説明するための図である。 図９に示した過電流継電装置５０の動作時限特性曲線Ａおよび図９に示した第１および第２の短絡距離継電装置１２０₁，１２０₂の動作時限特性曲線Ｃを示すグラフである。 従来の過電流継電装置において遮断器を遮断するタイミングが系統変更後に遅れることについて説明するための図である。 図１１に示した第３の過電流継電装置１１０₃の動作時限特性曲線Ａを示すグラフである。

１ 電源
２₁〜２₃ 第１乃至第３の送電線
３₁〜３₃ 第１乃至第３の変流器
４₁〜４₅ 第１乃至第５の遮断器
５₁，５₂ 第１および第３の変圧器
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 系統変更判定部
１６₁，１６₂ 第１および第２の論理和回路
５０，５０’ 過電流継電装置
１１０₁〜１１０₃ 第１乃至第３の過電流継電装置
１２０₁，１２０₂ 第１および第２の短絡距離継電装置
Ａ，Ａ’，Ｃ 動作時限特性曲線
Ｂ，Ｂ’ 比例動作時限特性曲線
Ｉ 事故電流
Ｉ_R，Ｉ_W，Ｉ_B 赤相、白相および青相事故電流データ
Ｓ_C1〜Ｓ_C4 第１乃至第４の接点信号
Ｔ１_R，Ｔ１_W，Ｔ１_B 第１乃至第３の限時要素トリップ信号
Ｔ２_R，Ｔ２_W，Ｔ２_B 第１乃至第３の瞬時要素トリップ信号
Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４ ステップ

Claims (7)

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（５０；５０’）であって、
   系統変更前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該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、
   前記過電流継電装置が設置されている送電線（２₃）の区間よりも電源（１）側である前区間の他の送電線（２₁，２₂；２₂）に設置されたかつ系統変更により遮断される遮断器（４₁〜４₄；４₂）の遮断情報（Ｓ_C1〜Ｓ_C4；Ｓ_C2）に基づいて系統変更があったか否かを判定する系統変更判定手段（１５）とを具備し、
   前記動作時限決定手段が、前記系統変更判定手段における判定結果に応じて、前記事故電流の振幅値に基づいて前記短絡事故の事故点の前記電源からの総合インピーダンスを算出し、該電源から前記過電流継電装置が設置されている送電線の母線までの系統変更前後の総合インピーダンスの差である総合インピーダンス差を前記算出した総合インピーダンスから引いて補正総合インピーダンスを算出し、該算出した補正総合インピーダンスに基づいて前記事故電流の振幅値を補正した事故電流補正振幅値を算出し、該事故電流補正振幅値を用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、過電流継電装置。
2. 前記動作時限特性が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、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る、
   ことを特徴とする、請求項１記載の過電流継電装置。
3. 前記動作時限決定手段が、
   前記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、
   前記事故電流の振幅値を用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時限処理手段（１３₁〜１３₃）とを備え、
   前記系統変更判定手段における判定結果が「系統変更あり」である場合には、前記限時要素動作判定手段が、前記事故電流補正振幅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、前記時限処理手段が、前記事故電流補正振幅値を用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または２記載の過電流継電装置。
4. 前記動作時限決定手段が、前記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する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、前記系統変更判定手段における判定結果が「系統変更あり」である場合には、前記事故電流補正振幅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３記載の過電流継電装置。
5. 前記系統変更判定手段が、前記前区間の他の送電線に前記遮断器が複数設置されている場合には、該複数の遮断器のいずれか１つが遮断されると「系統変更あり」と判定することを特徴とする、請求項１乃至４いずれかに記載の過電流継電装置。
6. 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（５０；５０’）であって、
   前記過電流継電装置が設置されている送電線（２₃）に設置された遮断器（４₅；４₃）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の振幅値を求める振幅値演算部（１１₁〜１１₃）と、
   該振幅値演算部から入力される前記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部（１２₁〜１２₃）と、
   該限時要素動作判定部が「前記事故電流の振幅値が前記整定限時タップ値以上である」と判定すると、系統変更前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事故電流の振幅値を用いて動作時限を求め、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（Ｔ１_R，Ｔ１_W，Ｔ１_B）を出力する時限処理部（１３₁〜１３₃）と、
   前記過電流継電装置が設置されている送電線の区間よりも電源（１）側である前区間の他の送電線（２₁，２₂）に設置されたかつ系統変更により遮断される他の遮断器（４₁〜４₄；４₂）の遮断情報（Ｓ_C1〜Ｓ_C4；Ｓ_C2）に基づいて系統変更があったか否かを判定する系統変更判定部（１５）とを備え、
   前記系統変更判定部が「系統変更あり」と判定すると、前記限時要素動作判定部が、前記事故電流の振幅値に基づいて前記短絡事故の事故点の前記電源からの総合インピーダンスを算出し、該電源から前記過電流継電装置が設置されている送電線の母線までの系統変更前後の総合インピーダンスの差である総合インピーダンス差を前記算出した総合インピーダンスから引いて補正総合インピーダンスを算出し、該算出した補正総合インピーダンスに基づいて前記事故電流の振幅値を補正した事故電流補正振幅値を算出し、該事故電流補正振幅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、前記時限処理部が、前記事故電流補正振幅値を用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、過電流継電装置。
7. 前記トリップ信号発生回路が、前記振幅値演算部から入力される前記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、「前記事故電流の振幅値が前記整定瞬時タップ値以上である」と判定すると、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（Ｔ２_R，Ｔ２_W，Ｔ２_B）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、前記系統変更判定部が「系統変更あり」と判定すると、前記事故電流の振幅値に基づいて前記総合インピーダンスを算出し、前記総合インピーダンス差を該算出した総合インピーダンスから引いて前記補正総合インピーダンスを算出し、該算出した補正総合インピーダンスに基づいて前記事故電流の振幅値を補正した前記事故電流補正振幅値を算出し、該事故電流補正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、
   ことを特徴とする、請求項６記載の過電流継電装置。