JP5383095B2

JP5383095B2 - リレー動作判定装置、リレー動作判定方法およびリレー動作判定プログラム

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Publication number: JP5383095B2
Application number: JP2008147581A
Authority: JP
Inventors: 充司大田; 明文西山
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: JP2009296783A

Description

この発明は、電力系統に設けられている保護リレーの動作を判定するリレー動作判定装置、リレー動作判定方法およびリレー動作判定プログラムに関する。

電力系統を保護するために、変電所などの電気所には保護リレーが設置されている。保護リレーは、電力系統に発生した短絡や地絡を検出し、電気所に設置されている遮断器に対して、必要に応じてトリップ信号を出力する。こうした保護リレーについては、定期的に特性試験が行われている。つまり、担当者は、保護リレーに計測器や電圧発生器、電流発生器を接続して、リレー動作を確認する。

このような特性試験を行う担当者は、保護リレーの動作や特性を理解しておく必要がある。この保護リレーのリレー動作を学習する際に用いられるシステムがある（例えば、特許文献１参照。）。このシステムに保護リレーの整定値を学習者が入力すると、このシステムは入力された整定値に対応する試験結果を出力して、保護リレーについての学習者の理解を深めている。
特開２００４−２９１７７号公報

ところで、保護リレーは電力系統を保護するので、保護リレーの整定値を担当者が検討するときや、電力系統で発生した事故を解析するときに、保護リレーのリレー入力に対するリレー動作を確認する作業が必要となる場合がある。このために、担当者は、保護リレーの整定値、リレー入力である電流値および電圧値を用いて、保護リレーのリレー動作の有無を検証するための計算を行う。この保護リレーには、電力系統の電圧値および電流値である一次値に対応する二次値がリレー入力として加えられる。つまり、保護リレーの整定値は二次値であり、一次値に変換する必要がある。また、電圧および電流は複素数である。さらに、リレーの動作は複雑なベクトル計算で得られる。この結果、複雑な計算が担当者の負担となり、しかも、複雑な計算を担当者が行うので、計算結果にも誤りの発生する場合がある。

一方、先に述べたシステムは、入力された整定値に対応する試験結果を出力する。しかし、このシステムでは、保護リレーの整定値、リレー入力である電流値および電圧値を用いて、保護リレーのリレー動作を判定することはできない。

この発明の目的は、前記の課題を解決し、保護リレーの動作の有無を自動で判定することを可能にする、リレー動作判定装置、リレー動作判定方法およびリレー動作判定プログラムを提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、送電線の事故を検出するリレーの動作を判定するリレー動作判定装置であって、前記リレーが前記送電線の事故を検出したときの電圧および電流の少なくとも一つから成る検出結果が入力される入力部と、前記入力部によって入力され、大きさと位相角とで表されている前記入力電圧と前記入力電流を複素数に変換し、変換した前記複素数を用いて、事故相、進み相、遅れ相に対応する線間電圧と、線間電流とを算出し、前記線間電圧と前記線間電流とを用いて、保護リレーから見るインピーダンスを算出し、複素数のインピーダンスの大きさと位相角を算出し、事故相を含む線間のインピーダンスから成る事故条件を算出し、整定値に対応する各リレーの動作条件と該事故条件とを比較し、比較結果を基にして事故相を基準として、事故相に対する進み相側および遅れ相側で、該各リレーが動作するかどうかを判定する処理部と、を備えることを特徴とするリレー動作判定装置である。

請求項１の発明では、担当者が入力部を操作して、リレーが送電線の事故を検出したときの電圧および電流の少なくとも一つから成る検出結果を入力する。処理部は、大きさと位相角とで表されている入力電圧と入力電流を複素数に変換し、変換した複素数を用いて、事故相、進み相、遅れ相に対応する線間電圧と、線間電流とを算出し、線間電圧と線間電流とを用いて、保護リレーから見るインピーダンスを算出し、複素数のインピーダンスの大きさと位相角を算出する。また、事故相を含む線間のインピーダンスから成る事故条件を算出する。この後、処理部は、整定値に対応する各リレーの動作条件と該事故条件とを比較し、比較結果を基にして事故相を基準として、事故相に対する進み相側および遅れ相側で、該各リレーが動作するかどうかを判定する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のリレー動作判定装置において、前記各リレーが距離リレーであり、前記検出結果が電圧と電流とから成る場合、前記処理部は、該各リレーに整定されたインピーダンスを動作条件とし、前記事故条件として該各リレーが見るインピーダンスを、該検出結果を用いて算出し、該動作条件のインピーダンスと、該事故条件のインピーダンスとの比較結果を基にして、該各リレーが動作するかどうかを判定する、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載のリレー動作判定装置において、前記処理部は、前記リレーに対する判定結果を基にして算出した、進み相側のリレーの不要動作防止を踏まえた整定値を出力する、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、送電線の事故を検出する各リレーの動作を判定するリレー動作判定方法であって、前記リレーが前記送電線の事故を検出したときの電圧および電流の少なくとも一つから成る検出結果が入力され、前記入力部によって入力され、大きさと位相角とで表されている前記入力電圧と前記入力電流を複素数に変換し、変換した前記複素数を用いて、事故相、進み相、遅れ相に対応する線間電圧と、線間電流とを算出し、前記線間電圧と前記線間電流とを用いて、保護リレーから見るインピーダンスを算出し、複素数のインピーダンスの大きさと位相角を算出し、事故相を含む線間のインピーダンスから成る事故条件を算出し、整定値に対応する各リレーの動作条件と該事故条件とを比較し、比較結果を基にして事故相を基準として、事故相に対する進み相側および遅れ相側で、該各リレーが動作するかどうかを判定する、ことを特徴とするリレー動作判定方法である。

請求項５の発明は、送電線の事故を検出する各リレーの動作を判定するリレー動作判定プログラムであって、前記リレーが前記送電線の事故を検出したときの電圧および電流の少なくとも一つから成る検出結果を受け取るステップと、前記入力部によって入力され、大きさと位相角とで表されている前記入力電圧と前記入力電流を複素数に変換するステップと、変換した前記複素数を用いて、事故相、進み相、遅れ相に対応する線間電圧と、線間電流とを算出するステップと、前記線間電圧と前記線間電流とを用いて、保護リレーから見るインピーダンスを算出するステップと、複素数のインピーダンスの大きさと位相角を算出するステップと、事故相を含む線間のインピーダンスから成る事故条件を算出するステップと、整定値に対応する各リレーの動作条件と該事故条件とを比較するステップと、比較結果を基にして事故相を基準として、事故相に対する進み相側および遅れ相側で、該各リレーが動作するかどうかを判定するステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とするリレー動作判定プログラムである。

請求項１、請求項４および請求項５の発明によれば、リレーが事故を検出したときの検出結果を入力することにより、電力系統に設置されている各リレーが動作するかどうかを自動で判定することを可能にする。また、この発明によれば、事故相に対する進み相側および遅れ相側で、各リレーが動作するかどうかを判定するので、事故が各リレーに及ぼす影響を検証することを可能にする。

請求項２の発明によれば、事故が発生した際の条件で、各距離リレーが動作するかどうかを検証することを可能にする。

請求項３の発明によれば、リレーに対する判定結果を基にして、進み相側のリレーの不要動作防止を踏まえた整定値、つまり、進み相側のリレーの影響を踏まえた整定値を算出するので、リレーの適正な整定値を得ることができる。

次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。

（実施の形態１）
この実施の形態によるリレー動作判定装置を図１に示す。図１のリレー動作判定装置１は、保護リレーの動作判定を行うコンピュータであり、処理部１１、記憶部１２、入力部１３、表示部１４および出力部１５を備えている。

リレー動作判定装置１は、例えば図２に示す電力系統に設置されている保護リレー装置１１０のリレー動作を判定する。ここで、リレー動作判定装置１が判定の対象とする保護リレー装置１１０について述べる。電力系統のＡ端側には、Ａ端とＢ端との間の送電線Ｌ１、Ｌ２に保護リレー装置がそれぞれ設置されているが、図２では送電線Ｌ１に設置されている保護リレー装置１１０を示し、他は省略している。また、送電線Ｌ１、Ｌ２は三相交流を送電する。保護リレー装置１１０は、計器用変圧器（ＰＴ：ＰｏｔｅｎｔｉａｌＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）で検出した送電線Ｌ１のａ相、ｂ相およびｃ相の電圧と、変流器（ＣＴ：ＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）で検出した、送電線Ｌ１を流れるａ相、ｂ相およびｃ相の電流とにより、送電線Ｌ１の事故などを検出する。

保護リレー装置１１０は、検出したａ相、ｂ相およびｃ相の電圧および電流を、数値データやオシロ波形データとして記録している。保護リレー装置１１０が記録しているオシロ波形データの一例を図３に示す。このオシロ波形データは、ｂ相とｃ相の２線地絡が発生した場合のａ相、ｂ相およびｃ相の電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃと電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃとを表している。なお、図３では、Ｖｏが零相電圧であり、Ｉｏが零相電流である。

保護リレー装置１１０は、送電線Ｌ１を保護する保護リレーとしての機能を持っている。例えば、保護リレー装置１１０は、保護リレーとして短絡距離リレー（４４Ｓ）の機能を持つ。４４Ｓは、数値データやオシロ波形データとして記録されているａ相、ｂ相およびｃ相の電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃと電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃから算出したインピーダンスを利用して、事故を検出する。つまり、インピーダンスが前もって整定された値以下になると、保護リレー装置１１０は事故点までの距離に応じて動作する。

保護リレー装置１１０は、短絡距離リレー（４４Ｓ）のリレー要素として、
４４ＳＭ（モー形短絡距離リレー）
４４ＳＸ１（リアクタンス形短絡距離リレー）
４４ＳＸ２
４４ＳＭＲ（オーム形短絡距離リレー）
を備えている。４４ＳＭには、２線事故時に事故相、進み相、遅れ相の各リレー特性が変化しない特性Ａタイプ（４４ＳＭ（Ａ））と、２線事故時に事故相のリレー特性は変化しないが、進み相、遅れ相の各リレー特性が変化する特性Ｂタイプ（４４ＳＭ（Ｂ））がある。各リレー要素は図４に示す位相特性を持ち、保護リレー装置１１０はこれらのリレー要素を組み合わせて、送電線Ｌ１を保護している。なお、４４ＳＭ（Ｂ）は、２線事故時の進み相側リレーの特性変化を表している。

４４ＳＭは、モー形で動作する保護リレーであり、ｊＸ軸（虚軸）とＲ軸（実軸）とが交差する原点を通る円を動作特性としている。つまり、４４ＳＭは、円内を動作範囲とし、円外を非動作範囲としている。保護リレー装置１１０の保護リレーは原点を設置位置としている。

４４ＳＸ１と４４ＳＸ２は、リアクタンス形で動作する保護リレーであり、Ｒ軸（実軸）と平行な直線を動作特性としている。つまり、４４ＳＸ１と４４ＳＸ２は、直線より低い原点側のインピーダンスを動作範囲とし、原点と反対側の直線より高いインピーダンスを非動作範囲としている。

４４ＳＭＲは、オーム形の保護リレーであり、傾斜した直線を動作特性としている。つまり、この実施の形態で４４ＳＭＲは、原点側を動作範囲とし、原点と反対側を非動作範囲としている。この４４ＳＭＲは、前述の各リレー要素が誤動作することを防ぐブラインダー機能を持つ。

この実施の形態によるリレー動作判定装置１は、こうした保護リレーの各種のリレー要素をリレー動作の判定対象にしている。次にリレー動作判定装置１の構成について説明する。リレー動作判定装置１の入力部１３は、キーボードやマウスのような、担当者によって操作される入力装置である。また、入力部１３は、外部メモリからデータを読み取るためのインターフェースも備えている。入力部１３により、保護リレーの整定値、リレー入力である電流値および電圧値、計器用変圧器のＰＴ比、変流器のＣＴ比を表すデータが入力される。入力部１３は、各入力データを、バス１６を経て処理部１１に送る。

表示部１４は、データを表示するＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の表示装置である。表示部１４は、バス１６に接続されて、処理部１１に表示制御される。表示部１４は、処理部１１の制御によって、後述する判定結果などを表示する。

出力部１５は、データをプリントアウトする出力装置である。出力部１５は、バス１６に接続されて、処理部１１に制御される。出力部１５は、処理部１１の制御によって、表示部１４に表示されたデータ等を出力する。

記憶部１２は、入力部１３に入力された各種のデータを記憶する記憶装置である。記憶部１２が記憶するデータには、保護リレー装置１１０の各リレー要素である４４ＳＭ、４４ＳＸ１、４４ＳＸ２および４４ＳＭＲの動作特性をそれぞれ記憶している。また、記憶部１２は、リレー動作判定装置１の動作に必要とする各種のプログラムをあらかじめ記憶している。さらに、記憶部１２は、保護リレーの各リレー要素の動作判定に必要とするプログラムをあらかじめ記憶している。

処理部１１は、記憶部１２に記憶されているプログラムを実行する。処理部１１が実行するプログラムには、保護リレーの動作判定プログラムがある。処理部１１は、保護リレーの動作判定プログラムを実行すると、図５に示す保護リレーの動作判定処理を行う。処理部１１は、保護リレーの動作判定処理を開始すると、保護リレー装置１１０の各リレー要素のリレー整定値を受け取り（ステップＳ１）、これらの整定値を記憶部１２に記憶する（ステップＳ２）。各リレー整定値は担当者によって入力部１３に入力された値である。各リレー整定値を、
特性Ａタイプの４４ＳＭの整定値Ｓ_ＳＭＡ
特性Ｂタイプの４４ＳＭの整定値Ｓ_ＳＭＢ
４４ＳＸ１の整定値Ｓ_ＳＸ１
４４ＳＸ２の整定値Ｓ_ＳＸ２
４４ＳＭＲの整定値Ｓ_ＳＭＲ
として表す。

この後、処理部１１は、保護リレー装置１１０が記憶しているリレー入力電圧とリレー入力電流とを受け取り（ステップＳ３）、入力電圧と入力電流に変換して記憶部１２に記憶する（ステップＳ４）。リレー入力電圧とリレー入力電流は、ＰＴおよびＣＴから保護リレー装置１１０に入力される二次値のデータであり、数値データやオシロ波形データである。処理部１１は、これらのデータを記憶する際に、ＣＴ比とＰＴ比とを用いて、送電線Ｌ１の実際の電圧と電流に、つまり、一次値のデータに変換する。そして、処理部１１は、一次値に変換したデータを入力電圧および入力電流として記憶部１２に記憶する。各入力電圧と入力電流を、
ａ相の入力電圧Ｖａａ相の入力電流Ｉａ
ｂ相の入力電圧Ｖｂｂ相の入力電流Ｉｂ
ｃ相の入力電圧Ｖｃｃ相の入力電流Ｉｃ
として表す。これらのデータは、大きさと位相角で表されたベクトル量である。

ステップＳ４が終了すると、処理部１１は演算処理を行う（ステップＳ５）。この演算処理を図６に示す。処理部１１は、演算処理を開始すると、ステップＳ４で記憶され、かつ、大きさと位相角で表されている入力電圧および入力電流を、複素数の入力電圧および入力電流に変換する（ステップＳ２１）。入力電圧と入力電流を、
ａ相の入力電圧Ｖａ：Ｖ_ａ１＋ｊＶ_ａ２
ａ相の入力電流Ｉａ：Ｉ_ａ１＋ｊＩ_ａ２
ｂ相の入力電圧Ｖｂ：Ｖ_ｂ１＋ｊＶ_ｂ２
ｂ相の入力電流Ｉｂ：Ｉ_ｂ１＋ｊＩ_ｂ２
ｃ相の入力電圧Ｖｃ：Ｖ_ｃ１＋ｊＶ_ｃ２
ｃ相の入力電流Ｉｃ：Ｉ_ｃ１＋ｊＩ_ｃ２
として表す。

この後、処理部１１は、入力電圧と入力電流とから線間電圧と線間電流とを算出する（ステップＳ２２）。各線間電圧と各線間電流とを、
ａｂ相の線間電圧Ｖａｂａｂ相の線間電流Ｉａｂ
ｂｃ相の線間電圧Ｖｂｃｂｃ相の線間電流Ｉｂｃ
ｃａ相の線間電圧Ｖｃａｃａ相の線間電流Ｉｃａ
として表す。処理部１１は、例えばａｂ相の線間電圧Ｖａｂを、
Ｖａｂ＝Ｖａ−Ｖｂ
＝（Ｖ_ａ１＋ｊＶ_ａ２）−（Ｖ_ｂ１＋ｊＶ_ｂ２）
の式から算出し、ａｂ相の線間電流Ｉａｂを、
Ｉａｂ＝Ｉａ−Ｉｂ
＝（Ｉ_ａ１＋ｊＩ_ａ２）−（Ｉ_ｂ１＋ｊＩ_ｂ２）
の式から算出する。処理部１１は残りの線間電圧および線間電流も同じように算出する。なお、送電線Ｌ１で二相短絡事故が発生した場合には、例えばｂ相とｃ相との間で短絡事故が発生すると、事故相はｂｃ相である。また、進み相はａｂ相となり、遅れ相はｃａ相となる。

ステップＳ２２が終了すると、処理部１１は、保護リレー装置１１０の保護リレーが見るインピーダンスを計算し（ステップＳ２３）、計算結果を記憶部１２に記憶する（ステップＳ２４）。処理部１１は、保護リレー装置１１０の見るインピーダンスを次のようにして計算する。例えば、保護リレー装置１１０の見るａｂ相のインピーダンスを計算する場合に、処理部１１は次のようにする。処理部１１は、ステップＳ２２で算出した線間電圧Ｖａｂと線間電流Ｉａｂとから、
Ｖａｂ／Ｉａｂ＝（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｉａ−Ｉｂ）
＝（（Ｖ_ａ１−Ｖ_ｂ１）＋ｊ（Ｖ_ａ２−Ｖ_ｂ２））／
（（Ｉ_ａ１−Ｉ_ｂ１）＋ｊ（Ｉ_ａ２−Ｉ_ｂ２））
により、ａｂ相のインピーダンスを計算する。ｂｃ相、ｃａ相についても、処理部１１は同じように計算する。こうして、処理部１１は、保護リレー装置１１０の保護リレーが見るインピーダンスであって、複素数で表示された各相のインピーダンスを算出する。

この後、処理部１１は、複素数で表示された各相のインピーダンスから、保護リレー装置１１０の保護リレーが見るインピーダンスの大きさおよび位相角を算出する。保護リレーが見る各相のインピーダンスの大きさおよび位相角を、
ａｂ相のインピーダンスの大きさＺａｂ
ａｂ相のインピーダンスの位相角θａｂ
ｂｃ相のインピーダンスの大きさＺｂｃ
ｂｃ相のインピーダンスの位相角θｂｃ
ｃａ相のインピーダンスの大きさＺｃａ
ｃａ相のインピーダンスの位相角θｃａ
と表す。

ステップＳ２４が終了すると、処理部１１は、整定された各リレー要素と、記憶部１２に記憶されている、保護リレー装置１１０の見るインピーダンスとを比較して、各リレー要素のリレー動作を判定する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５で、処理部１１は次のようにして各リレー要素のリレー動作を判定する。

リレー要素が特性Ａタイプの４４ＳＭである場合、インピーダンスが整定された４４ＳＭの位相特性は、図７に示すようになる。リレー要素が特性Ａタイプの４４ＳＭである場合、整定値はステップＳ２で記憶されているように、
特性Ａタイプの４４ＳＭの整定値Ｓ_ＳＭＡ
である。こうした特性を持つ特性Ａタイプの４４ＳＭが、例えば、保護リレーが見るａｂ相のインピーダンスでリレー動作するかどうかを判定するために、処理部１１は、ａｂ相のインピーダンスの位相角θａｂに対応する４４ＳＭの実質感度ＳＴθａｂ（破線で示す大きさ）を算出する。この後、処理部１１は、４４ＳＭの実質感度ＳＴθａｂとａｂ相のインピーダンスの大きさＺａｂとを比較する。そして、処理部１１は、
ＳＴθａｂ＜Ｚａｂ
の関係が成り立つときに、特性Ａタイプの４４ＳＭが「不動作」であると判定し、
ＳＴθａｂ＞Ｚａｂ
の関係が成り立つときに、４４ＳＭが「動作」であると判定する。特性Ｂタイプの４４ＳＭについても、処理部１１は同じようにしてリレー動作を判定する。

リレー要素が４４ＳＸである場合、インピーダンスが整定された４４ＳＸの位相特性は、図８に示すようになる。リレー要素が４４ＳＸ１である場合、整定値はステップＳ２で記憶されているように、
４４ＳＸ１の整定値Ｓ_ＳＸ１
である。こうした特性を持つ４４ＳＸ１が、例えば、保護リレーが見るａｂ相のインピーダンスでリレー動作するかどうかを判定するために、処理部１１は、ａｂ相のインピーダンスの大きさＺａｂのリアクタンス分である９０度に対応する感度換算値ＳＴ９０ａｂを算出する。この後、処理部１１は、４４ＳＸ１の整定値Ｓ_ＳＸ１とａｂ相のインピーダンスの感度換算値ＳＴ９０ａｂとを比較する。そして、処理部１１は、
Ｓ_ＳＸ１＜ＳＴ９０ａｂ
の関係が成り立つときに、４４ＳＸ１が「不動作」であると判定し、
Ｓ_ＳＸ１＞ＳＴ９０ａｂ
の関係が成り立つときに、４４ＳＸ１が「動作」であると判定する。４４ＳＸ２についても、処理部１１は同じようにしてリレー動作を判定する。

リレー要素が４４ＳＭＲである場合、インピーダンスが整定された４４ＳＭＲの位相特性は、図９に示すようになる。リレー要素が４４ＳＭＲである場合、整定値はステップＳ２で記憶されているように、
４４ＳＭＲの整定値Ｓ_ＳＭＲ
である。こうした特性を持つ４４ＳＭＲが、例えば、保護リレーが見るａｂ相のインピーダンスでリレー動作するかどうかを判定するために、処理部１１は、リレー要素４４ＳＭと同じようにして、ａｂ相の位相角θａｂに対応する４４ＳＭＲの実質感度ＳＴθａｂを用いて、リレー動作をするかどうかを判断する。

こうして、処理部１１はステップＳ２５でリレー動作を判定する。特に、ステップＳ２５で、処理部１１は、事故が発生した場合の事故相側で各リレー要素のリレー動作を判定すると共に、事故相を基準として、事故相に対する進み相側および遅れ相側で、各リレー要素のリレー動作を判定する。

ステップＳ２５が終了すると、処理部１１は、リレー動作の判定結果と、グラフ化したリレー動作とを作成する（ステップＳ２６）。この後、処理部１１は、作成した判定結果とグラフ化したリレー動作とを、出力部１５を制御して出力すると共に、表示部１４を制御して、判定結果とリレー動作を表示し（ステップＳ２７）、ステップＳ５の演算処理を終える。そして、処理部１１は保護リレーの動作判定処理を終了する。

次に、この実施の形態によるリレー動作判定装置１を用いたリレー動作判定方法について説明する。担当者は、例えばｂｃ相短絡時の保護リレー装置１１０における各リレー要素の動作を調べる場合、リレー動作判定装置１を操作して、保護リレーの動作判定プログラムを起動する。

この後、担当者は、保護リレーの各リレー要素のリレー整定値を、リレー動作判定装置１の入力部１３を操作して入力する。また、担当者は、保護リレー装置１１０に記録されているデータの中から、ｂｃ相短絡時のオシロ波形データまたは数値データを取り出し、または故障計算により数値データを求め、リレー動作判定装置１の入力部１３を操作して、オシロ波形データまたは数値データを入力する。リレー動作判定装置１の処理部１１は、ＰＴ比とＣＴ比とを用いて、入力された値を、送電線Ｌ１に対応する実際の値に変換し、入力電圧Ｖａ〜Ｖｃと入力電流Ｉａ〜Ｉｃを、リレー動作判定装置１の記憶部１２に記憶する。このときに記憶される入力電圧Ｖａ〜Ｖｃと入力電流Ｉａ〜Ｉｃの例を図１０に示す。

この後、リレー動作判定装置１の処理部１１は、演算処理を行い、大きさと位相角とで表されている入力電圧Ｖａ〜Ｖｃと入力電流Ｉａ〜Ｉｃを複素数に変換する。図１０に示す値を処理部１１が変換した結果である入力電圧Ｖａ〜Ｖｃと入力電流Ｉａ〜Ｉｃを図１１（ａ）に示す。リレー動作判定装置１の処理部１１は、この複素数を用いて、事故相、進み相、遅れ相に対応する線間電圧と、線間電流とを算出する。処理部１１が算出する線間電圧および線間電流を図１１（ｂ）に示す。これらの線間電圧と線間電流とを用いて、リレー動作判定装置１の処理部１１は、保護リレーから見るインピーダンスを計算し、さらに、複素数のインピーダンスの大きさと位相角を算出する。処理部１１が算出した複素数のインピーダンスと、インピーダンスの大きさと位相角とを図１１（ｃ）に示す。

この後、リレー動作判定装置１の処理部１１は、演算処理で算出した、ａｂ相、ｂｃ相、ｃａ相における保護リレー装置１１０の保護リレーが見るインピーダンスの大きさと、同じく演算処理で算出した感度換算値や実質感度とを比較し、各リレー要素のリレー動作を判定する。そして、リレー動作判定装置１の処理部１１は、図１２に示すリレー動作の判定結果と、図１３に示すグラフ化したリレー動作とを、表示部１４に表示すると共に出力部１５から出力する。

こうして、この実施の形態によれば、保護リレーの各リレー要素のリレー動作を自動で判定することを可能にする。特に、この実施の形態によれば、事故発生時の保護リレーの各リレー要素のリレー動作を検証可能にする。このときに、進み相側のリレー要素に対する影響も検証可能にする。

（実施の形態２）
この実施の形態では、記憶部１２が保護リレーの整定支援プログラムを記憶し、処理部１１は、この保護リレー整定支援プログラムを実行する。処理部１１は、保護リレーの整定支援プログラムを実行すると、図１４に示す保護リレーの整定支援処理を行う。処理部１１は、保護リレーの整定支援処理を開始すると、保護リレー装置１１０の保護リレーの設置点における背後インピーダンスを入力部１３から受け取り（ステップＳ４１）、このインピーダンスを記憶部１２に記憶する（ステップＳ４２）。背後インピーダンスは担当者によって入力部１３に入力された値である。この後、事故点までのインピーダンスを入力部１３から受け取り（ステップＳ４３）、この事故点インピーダンスを記憶部１２に記憶する（ステップＳ４４）。事故点インピーダンスは入力部１３に入力された値である。

ステップＳ４４が終了すると、処理部１１はステップＳ４２で記憶している背後インピーダンスの影響をチェックする（ステップＳ４５）。ステップＳ４５で、処理部１１は、各区間との進み相側リレーの影響を含めた協調をチェックする場合には、Ａ端つまり自端の保護リレー装置１１０の保護リレーにおける背後インピーダンスが最小であるかを、記憶部１２を参照して確認する。

ステップＳ４５が終了すると、処理部１１は、保護リレー装置１１０の各リレー要素の整定値を入力部１３から受け取る（ステップＳ４６）。整定値は担当者によって入力部１３に入力された値である。この後、処理部１１は、整定支援処理を行う（ステップＳ４７）。ステップＳ４７の整定支援処理を図１５に示す。処理部１１は、整定支援処理を開始すると、背後インピーダンスと事故点までのインピーダンスとを、記憶部１２から読み出す（ステップＳ６１）。この実施の形態では、事故点までのインピーダンスを４４ＳＸの整定値地点としている。ステップＳ６１が終了すると、処理部１１は、各インピーダンスを複素数に変換し（ステップＳ６２）、以後の演算を複素数で行う。ステップＳ６２が終了すると、処理部１１は、４４ＳＸの整定値を、送電線の線路インピーダンスの位相角に応じた値に変換する（ステップＳ６３）。この様子を図１６に示す。図１６では、送電線Ｌ１の線路インピーダンスがＺＬ１であり、線路インピーダンスの位相角がθＬ１である。そして、線路インピーダンスＺＬ１の位相角θＬ１に応じた４４ＳＸの整定値がＺａである。

ステップＳ６３が終了すると、処理部１１は、線路インピーダンスの位相角に応じた４４ＳＸの整定値と、背後インピーダンスとを加えて、合成値を算出する（ステップＳ６４）。この様子を図１７に示す。図１７では、背後インピーダンスがＺｂである。そして、図１６に示されている４４ＳＸの整定値Ｚａと背後インピーダンスＺｂとを合成したものが、合成値Ｚｃである。合成値Ｚｃは、原点Ｏを通るインピーダンスであるが、実質的には破線で示すインピーダンスに対応するものである。

ステップＳ６４が終了すると、処理部１１は、合成値に対して、
（−ｊ√３）×合成値
の演算をして、修正値を算出する（ステップＳ６５）。つまり、処理部１１は、−ｊを合成値に掛けることにより、合成値を−９０度回転する。さらに、処理部１１は回転した合成値を√３倍する。こうした様子を図１８に示す。図１８では、図１７の合成値Ｚｃに対して、処理部１１は−ｊを掛けて、合成値Ｚｃを−９０度回転する。さらに、処理部１１は、−９０度回転した合成値Ｚｃを√３倍することにより、修正値Ｚｄを算出する。こうした一連の演算は、２つの角度が６０度と３０度の直角三角形、つまり、一辺と斜辺との関係が、
１：√３
である三角形を形成するようにする。この三角形については、次のステップで説明する。

ステップＳ６５が終了すると、処理部１１は、修正値に対して、ステップＳ６３で変換した、４４ＳＸの整定値、つまり、線路インピーダンスの位相角に応じた値を加えて、進み相側のリレーの見るインピーダンスを算出する（ステップＳ６６）。この様子を図１９に示す。図１９では、処理部１１は、図１８の修正値Ｚｄ（破線）に対して、送電線Ｌ１の線路インピーダンスＺＬ１の位相角θＬ１に応じた、４４ＳＸの整定値Ｚａを加えて、進み相側のリレーの見るインピーダンスＺを算出する。

つまり、処理部１１は、次のことを利用して、進み相側のリレーの見るインピーダンスＺを算出している。線路インピーダンスＺＬ１とＳＸ１の交点と背後インピーダンスＺｂとを結ぶ線（破線）を形成し、この線に対して６０度の角度で、背後インピーダンスＺｂ側から線を引く。また、線路インピーダンスＺＬ１とＳＸ１の交点側から直角に線を引く。さらに、引いた２つの線が交差する点が、進み相側のリレーの見るインピーダンスＺになる。このとき、６０度と直角とで形成される三角形、つまり、２つの角度が６０度と３０度の直角三角形が形成される。そして、線路インピーダンスＺＬ１とＳＸ１の交点と背後インピーダンスＺｂとを結ぶ線（破線）に対応するのが合成値Ｚｃであり、この合成値Ｚｃの√３倍の大きさが、進み相側のリレーの見るインピーダンスＺの大きさになっている。

ステップＳ６６が終了すると、処理部１１は、進み相側のリレーの見るインピーダンスの位相角に応じた、各リレーの感度を算出し（ステップＳ６７）、進み相側のリレーの見るインピーダンスの大きさと、算出した各リレーの感度とを比較する（ステップＳ６８）。この様子を図２０に示す。図２０では、図１９で算出した、進み相側のリレーの見るインピーダンスＺの位相角をθとすると、処理部１１は、この位相角θでの４４ＳＭの感度ＳＮ１と、４４ＳＭＲの感度ＳＮ２とを比較する。

ステップＳ６８が終了すると、処理部１１は、比較結果から、リレーがオーバリーチをするかどうかを判断する（ステップＳ６９）。例えば、比較結果が、
インピーダンスＺの大きさ＜４４ＳＭの感度
であると、処理部１１はオーバリーチをすると判断し、リレーの整定値を次の値に更新して（ステップＳ７０）、処理をステップＳ６３に戻す。また、比較結果が、
インピーダンスＺの大きさ＞４４ＳＭの感度
であると、処理部１１はオーバリーチをしない判断し、整定値を目標値として（ステップＳ７１）、整定支援処理を終了する。

整定支援処理が終了して、ステップＳ４７が終わると、処理部１１は、算出した目標値を出力部１５から出力する（ステップＳ４８）。この後、処理部１１は、担当者による入力部１３の操作で、整定値の変更が入力部１３に入力されたかどうかを判断する（ステップＳ４９）。ステップＳ４９で整定値の変更が入力されたと判断すると、処理部１１は処理をステップＳ４６に戻し、変更なしが入力されたと判断すると、処理部１１は保護リレーの整定支援処理を終了する。

次に、この実施の形態によるリレー動作判定装置１を用いたリレー動作判定方法について説明する。担当者は、保護リレー装置１１０の整定値を検証するために、例えばｂｃ相短絡が発生した場合に、進み相による保護リレーの各リレー要素の動作を調べるとき、リレー動作判定装置１を操作して保護リレーの整定支援プログラムを起動する。次に、担当者は、リレー動作判定装置１の入力部１３を操作して、保護リレー装置１１０の設置点の背後インピーダンスや、事故点までのインピーダンスを入力した後、保護リレーの整定値を入力する。

この後、リレー動作判定装置１の処理部１１は演算処理を行う。そして、処理部１１は、事故相であるｂｃ相、進み相であるａｂ相における保護リレーのリレー動作を、演算処理で判定する。そして、処理部１１は、リレー動作の判定結果とグラフ化したリレー動作とを、表示部１４に表示すると共に、これらを出力部１５から出力する。また、処理部１１は整定値の目標値を算出して出力する。この後、出力された目標値に応じてリレー整定値が担当者により入力されると、リレー動作判定装置１の処理部１１は演算処理を繰り返す。

こうして、この実施の形態によれば、保護リレー装置１１０の各保護リレーが事故発生時の進み相の影響をどのように受けるかを判定すると共に、影響がある場合に、この影響を除くためのリレー整定値を自動で算出することができる。

なお、この実施の形態による保護リレーの整定支援プログラムは、実施の形態１の保護リレーの動作判定プログラムと共に実行してもよく、また、単独で実行してもよい。

以上、この発明の各実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は各実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、各実施の形態では、保護リレー装置１１０が距離リレーであったが、特にこのリレーに限定されることはない。

この発明の実施の形態１による保護リレーの動作判定装置の一例を示すブロック図である。電力系統の一例を示す図である。オシロ波形を示す図であり、図３（ａ）は２線地絡の様子を示す波形図、図３（ｂ）は図３（ａ）の破線部分の位相関係を示す図である。各リレー要素の特性を示す図である。保護リレーの動作判定処理を示すフローチャートである。演算処理を示すフローチャートである。４４ＳＭの動作条件を説明する図である。４４ＳＸの動作条件を説明する図である。４４ＳＭＲの動作条件を説明する図である。入力電圧と入力電流の一例を示す図である。演算処理による計算例を示す図であり、図１１（ａ）は複素数に変換された入力電圧と入力電流のデータを示す図、図１１（ｂ）は線間電圧と線間電流のデータを示す図、図１１（ｃ）は保護リレーの見るインピーダンスを示す図である。リレー動作の判定結果を示す図である。グラフ化したリレー動作を示す図である。実施の形態２による保護リレーの整定支援処理を示すフローチャートである。整定支援処理を示すフローチャートである。整定値の変換を説明する図である。合成値の算出を説明する図である。修正値の算出を説明する図である。進み相側のリレーの見るインピーダンスの算出を説明する図である。リレーの感度を説明する図である。

符号の説明

１リレー動作判定装置
１１処理部
１２記憶部
１３入力部
１４表示部
１５出力部
１１０保護リレー装置
４４Ｓ距離リレー（リレー）

Claims

送電線の事故を検出するリレーの動作を判定するリレー動作判定装置であって、
前記リレーが前記送電線の事故を検出したときの電圧および電流の少なくとも一つから成る検出結果が入力される入力部と、
前記入力部によって入力され、大きさと位相角とで表されている前記入力電圧と前記入力電流を複素数に変換し、変換した前記複素数を用いて、事故相、進み相、遅れ相に対応する線間電圧と、線間電流とを算出し、前記線間電圧と前記線間電流とを用いて、保護リレーから見るインピーダンスを算出し、複素数のインピーダンスの大きさと位相角を算出し、事故相を含む線間のインピーダンスから成る事故条件を算出し、整定値に対応する各リレーの動作条件と該事故条件とを比較し、比較結果を基にして事故相を基準として、事故相に対する進み相側および遅れ相側で、該各リレーが動作するかどうかを判定する処理部と、
を備えることを特徴とするリレー動作判定装置。
前記各リレーが距離リレーであり、前記検出結果が電圧と電流とから成る場合、前記処理部は、該各リレーに整定されたインピーダンスを動作条件とし、前記事故条件として該各リレーが見るインピーダンスを、該検出結果を用いて算出し、該動作条件のインピーダンスと、該事故条件のインピーダンスとの比較結果を基にして、該各リレーが動作するかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のリレー動作判定装置。
前記処理部は、前記リレーに対する判定結果を基にして算出した、進み相側のリレーの不要動作防止を踏まえた整定値を出力する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のリレー動作判定装置。
送電線の事故を検出する各リレーの動作を判定するリレー動作判定方法であって、
前記リレーが前記送電線の事故を検出したときの電圧および電流の少なくとも一つから成る検出結果が入力され、
前記入力部によって入力され、大きさと位相角とで表されている前記入力電圧と前記入力電流を複素数に変換し、
変換した前記複素数を用いて、事故相、進み相、遅れ相に対応する線間電圧と、線間電流とを算出し、
前記線間電圧と前記線間電流とを用いて、保護リレーから見るインピーダンスを算出し、
複素数のインピーダンスの大きさと位相角を算出し、
事故相を含む線間のインピーダンスから成る事故条件を算出し、
整定値に対応する各リレーの動作条件と該事故条件とを比較し、
比較結果を基にして事故相を基準として、事故相に対する進み相側および遅れ相側で、該各リレーが動作するかどうかを判定する、
ことを特徴とするリレー動作判定方法。
送電線の事故を検出する各リレーの動作を判定するリレー動作判定プログラムであって、
前記リレーが前記送電線の事故を検出したときの電圧および電流の少なくとも一つから成る検出結果を受け取るステップと、
前記入力部によって入力され、大きさと位相角とで表されている前記入力電圧と前記入力電流を複素数に変換するステップと、
変換した前記複素数を用いて、事故相、進み相、遅れ相に対応する線間電圧と、線間電流とを算出するステップと、
前記線間電圧と前記線間電流とを用いて、保護リレーから見るインピーダンスを算出するステップと、
複素数のインピーダンスの大きさと位相角を算出するステップと、
事故相を含む線間のインピーダンスから成る事故条件を算出するステップと、
整定値に対応する各リレーの動作条件と該事故条件とを比較するステップと、
比較結果を基にして事故相を基準として、事故相に対する進み相側および遅れ相側で、該各リレーが動作するかどうかを判定するステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするリレー動作判定プログラム。