JP5876519B2

JP5876519B2 - 地絡保護継電システム

Info

Publication number: JP5876519B2
Application number: JP2014028445A
Authority: JP
Inventors: 重穗松本
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2034-02-18
Also published as: JP2015154669A

Description

この発明は、保護対象の送電線の両端子に配設され情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が失われた場合に、後備保護継電装置である地絡方向継電装置により送電線を保護する地絡保護継電システムに関する。

送電線には、自然災害や設備劣化などによって事故が発生した場合に、事故区間を除去して停電範囲を最小限にするための保護継電システムが設置されている。この保護継電システムは、主保護継電装置と、主保護継電装置が不動作時または不使用時のための後備保護継電装置とによって構成され、送電線の地絡保護の後備保護継電装置として地絡方向継電装置（ＤＧリレー）が広く使用されている。

主保護継電装置としては、例えば、系統に発生した事故を高感度で検出し、事故区間を正確に算出することが可能なＰＣＭ電流差動保護継電装置（ＰＣＭリレー）などが知られている。また、地絡方向継電装置は、零相電圧と零相電流とに基づいて地絡方向を判定して、地絡配電線を選択遮断するものである。この地絡方向継電装置は、地絡の方向性のみを判定可能で、故障点までの距離を測定、判定することができないため、末端から零相電源端に向かって時限を積み上げて協調をとり、故障区間を選択遮断している。

ところで、主保護継電装置が１系列しか設置されていない場合などには、主保護継電装置の主保護機能が失われると、この主保護継電装置が配設されている送電線を運用停止とするか、次のようにして、後備保護継電装置としての地絡方向継電装置のみで送電線を保護しなければならない。すなわち、図１４に示す送電系統には、電気所（図示省略）が設置されている自端（Ａ端、零相電源端）および対向端（Ｂ端）の間に、２回線の互いに隣接する送電線１０１Ｌ、１０２Ｌが敷設されている。また、自端側には、送電電圧を測定用に降圧する計器用変圧器（図示省略）が備えられ、さらに、自端側の送電線１０１Ｌ、１０２Ｌには、送電電流を測定用に小さくする変流器ＣＴ_Ａ１０１、ＣＴ_Ａ１０２と、事故などを検出する保護継電装置３００Ａ、６００Ａと、保護継電装置３００Ａ、６００Ａの指示により、事故の影響が拡大しないように送電線１０１Ｌ、１０２Ｌを遮断する遮断器ＣＢ_Ａ１０１、ＣＢ_Ａ１０２とが備えられている。ここで、保護継電装置３００Ａは、主保護継電装置１００Ａおよび地絡方向継電装置２００Ａによって構成され、保護継電装置６００Ａは、主保護継電装置４００Ａおよび地絡方向継電装置５００Ａによって構成されている。また、主保護継電装置１００Ａおよび主保護継電装置４００Ａを１体にしてもよい。

同様に、対向端には、計器用変圧器（図示省略）と、変流器ＣＴ_Ｂ１０１、ＣＴ_Ｂ１０２と、保護継電装置３００Ｂ、６００Ｂと、遮断器ＣＢ_Ｂ１０１、ＣＢ_Ｂ１０２とが備えられている。ここで、自端と対向端とは同様に構成されるとともに、送電線１０１Ｌと送電線１０２Ｌとは同様に構成されているので、以下では主として自端側で送電線１０１Ｌを保護する保護継電装置３００Ａについて説明する。

この地絡方向継電装置２００Ａには、図１５に示すように、リレー要素Ｐ１１〜Ｐ１３と動作時限タイマ６４ＶＴ、６７ＧＴとに基づいて判定を行い、自区間送電線の地絡保護を行うための基本回路が備えられている。すなわち、第１のリレー要素Ｐ１１は、送電線１０１Ｌに事故が発生した場合に、事故検出リレー（ＦＤリレー）から零相電圧が検出されると論理値「１」を出力する。第２のリレー要素Ｐ１２は、系統内の地絡事故を検出する地絡過電圧継電器であり、零相電圧を検出すると論理値「１」を出力する。第３のリレー要素Ｐ１３は、対向端子方向の地絡事故を検出する地絡方向継電器であり、地絡事故を検出すると論理値「１」を出力する。また、動作時限タイマ６４ＶＴは、時限協調用のタイマであり、動作時限タイマ６７ＧＴは、誤動作防止用のタイマである。

そして零相電源端側の事故は、動作時限タイマ６４ＶＴによって所定時限がカウントされ、遅延してアンドゲートＥ１１に入力されるようになっている。このため、図１６に示すように、自端側（零相電源端側）の遮断器ＣＢ_Ａ１０１は、「Ｒｙ判定時間＋動作時限タイマ６４ＶＴの満了時間＋動作時限タイマ６７ＧＴの満了時間＋ＣＢ_Ａ１０１遮断時間」で遮断、つまり切（開路）になる。

このように、零相電源端側での事故の場合は、動作時限タイマ６４ＶＴで所定時限がカウントされ、しかも、図１７に示すように、区間ごとに動作時限タイマ６４ＶＴが積み上がっていくため、事故除去時間が遅延・長期化し、系統に与える影響が大きくなるおそれがあった。一方、動作時限タイマ６４ＶＴでカウントされる時限を短縮すると、次区間での事故で本来動作すべきリレーよりも先に動作してしまうおそれがあり、このような場合には停電範囲を最小限にすることができずに、広範囲にわたって停電が生じるおそれがあった。

一方、対向母線方向の事故を検出する保護リレーの動作条件を伝送し、対向端からの転送信号と自端の保護リレーの動作とにより遮断器を遮断する、という技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０５−０７６１３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、リレー動作時にのみ転送信号を出力するため、平衡２回線におけるシリーズ遮断の場合に、相手端が先行動作した後に自端がリレー動作するため、本機能が動作しないおそれがあり、３端子系統の場合には、なおさら不動作のおそれがある。

そこでこの発明は、主保護継電装置の主保護機能が失われた場合であっても、高速かつ確実に地絡事故を除去することが可能な地絡保護継電システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、平行２回線の送電線の両端子に配設されＰＣＭ情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が失われている場合に、前記各送電線に配設された地絡方向継電装置により前記送電線を保護する地絡保護継電システムにおいて、前記地絡方向継電装置は、地絡事故を検出してから所定時限経過後に、自端子の遮断器に遮断指令を出力する第１の遮断指令手段と、地絡事故を検出したことを示す地絡検出情報をＰＣＭ情報に含めて、自端子の主保護継電装置から対向端子の主保護継電装置に送信する情報送信手段と、対向端子の主保護継電装置から自端子の主保護継電装置に送信されたＰＣＭ情報のなかから、対向端子の地絡方向継電装置の前記地絡検出情報を取得する情報取得手段と、自端子で地絡事故を検出し、かつ、前記情報取得手段で前記地絡検出情報を取得した場合に、または、自端子で地絡事故を検出し、かつ、前記情報取得手段で前記地絡検出情報を取得せず、しかも、自端子の隣接する送電線で地絡事故を検出しない場合に、前記所定時限を削減して自端子の遮断器に遮断指令を出力する第２の遮断指令手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、自端子で地絡事故を検出すると、第１の遮断指令手段によって所定時限経過後に自端子の遮断器に遮断指令が出力される。また、自端子で地絡事故を検出すると、情報送信手段によって自端子の主保護継電装置から対向端子の主保護継電装置に地絡検出情報が送信される。そして、自端子で地絡事故が検出され、かつ、情報取得手段によって対向端子の地絡方向継電装置の地絡検出情報が取得された場合に、第２の遮断指令手段によって所定時限が削減されて自端子の遮断器に遮断指令が出力される。つまり、自端子および対向端子で地絡方向継電装置が動作した場合に、瞬時に自端子の遮断器が遮断される。また、自端子で地絡事故が検出され、かつ、情報取得手段によって対向端子の地絡方向継電装置の地絡検出情報が取得されず、しかも、自端子の隣接する送電線で地絡事故が検出されない場合に、第２の遮断指令手段によって所定時限が削減されて自端子の遮断器に遮断指令が出力される。つまり、自端子で地絡方向継電装置が動作し、対向端子で地絡方向継電装置が動作せず、しかも、自端子の隣接する送電線の地絡方向継電装置が動作しない場合に、瞬時に自端子の遮断器が遮断される。

請求項２の発明は、請求項１に記載の地絡保護継電システムにおいて、前記地絡検出情報は、所定時間継続して前記情報取得手段によって取得可能となっている、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の地絡保護継電システムにおいて、前記第２の遮断指令手段は、前記送電線が平行に２回線運用されている時にのみ作動するようになっている、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、自端子および対向端子で地絡方向継電装置が動作した場合には、自回線事故である（次区間リレーとの協調不要）と判断されて瞬時に自端子の遮断器が遮断される。また、自端子で地絡方向継電装置が動作し、対向端子で地絡方向継電装置が動作せず、しかも、自端子の隣接する送電線の地絡方向継電装置が動作しない場合には、電源至近端事故であると判断されて瞬時に自端子の遮断器が遮断される。このため、主保護継電装置の主保護機能が失われた場合であっても、高速かつ確実に地絡事故を除去することが可能となり、送電線の保護信頼度が高まる。また、主保護継電装置を利用して地絡検出情報を送受信するため、通信装置を別途設ける必要がなく、システム構築が容易となる。

請求項２の発明によれば、所定時間継続して地絡検出情報を取得可能なため、自端子の地絡方向継電装置の動作タイミングと対向端子の地絡方向継電装置の動作タイミングとがずれた場合であっても、確実に地絡検出情報を取得して自回線事故であると判断することができる。この結果、より確実に事故除去することが可能となる。

請求項３の発明によれば、送電線が平行に２回線運用されている時にのみ、第２の遮断指令手段が作動するようになっているため、つまり、自端子の遮断器が高速遮断されるようになっているため、上記のような判断を適正に行って適正に高速遮断を行うことができる。

この発明の実施の形態に係る地絡保護継電システムを適用した送電系統を示す系統図である。図１のシステムにおける地絡方向継電装置の概略構成ブロック図である。図１のシステムにおけるＰＣＭ伝送系統の構成図である。図１のシステムにおける地絡方向継電装置の動作シーケンス図である。図１のシステムによる送電系統の遮断器の遮断時間を示す説明図である。２端子系統のＢ端至近端で送電線事故が発生した場合における、従来のシステムの動作を示す図（ａ）と図１のシステムの動作を示す図（ｂ）である。２端子系統のＡ端至近端で送電線事故が発生した場合における、従来のシステムの動作を示す図（ａ）と図１のシステムの動作を示す図（ｂ）である。３端子系統のＡＢ中間部で送電線事故が発生した場合における、従来のシステムの動作を示す図（ａ）と図１のシステムの動作を示す図（ｂ）である。図８の続きを示す図である。３端子系統のＢ端至近端で送電線事故が発生した場合における、従来のシステムの動作を示す図（ａ）と図１のシステムの動作を示す図（ｂ）である。図１０の続きを示す図である。３端子系統のＡ端至近端で送電線事故が発生した場合における、従来のシステムの動作を示す図（ａ）と図１のシステムの動作を示す図（ｂ）である。図１２の続きを示す図である。従来の保護継電システムを適用した送電系統を示す系統図である。図１４のシステムにおける地絡方向継電装置の動作シーケンス図である。図１４のシステムによる送電系統の遮断器の遮断時間を示す説明図である。図１６の遮断時間が累積される状態を示す図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

図１は、この発明の実施の形態に係る地絡保護継電システムを適用した送電系統を示す系統図である。この地絡保護継電システムは、平行２回線の送電線Ｌ１、Ｌ２の両端子に配設されＰＣＭ情報を伝送可能な主保護継電装置１_Ａ１、１_Ａ２、１_Ｂ１、１_Ｂ２の主保護機能が失われている場合（通信機能は保持されている場合）に、各送電線Ｌ１、Ｌ２に配設された地絡方向継電装置２_Ａ１、２_Ａ２、２_Ｂ１、２_Ｂ２により送電線Ｌ１、Ｌ２を保護する機能を備えた保護継電システムである。

ここで、送電系統には、電気所（図示省略）が設置されている自端（Ａ端、零相電源端）および対向端（Ｂ端）の間に、２回線の互いに平行・並行に隣接する送電線Ｌ１、Ｌ２が敷設されている。また、自端側には、送電電圧を測定用に降圧する計器用変圧器（図示省略）が備えられている。さらに、自端側の送電線Ｌ１、Ｌ２には、送電電流を測定用に小さくする変流器ＣＴ_Ａ１、ＣＴ_Ａ２と、事故などが発生したときに事故などを検出する保護継電装置３_Ａ１、３_Ａ２と、保護継電装置３_Ａ１、３_Ａ２の指示により、事故の影響が拡大しないように送電線Ｌ１、Ｌ２を遮断する遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ａ２とが備えられている。ここで、保護継電装置３_Ａ１は、主保護継電装置１_Ａ１および地絡方向継電装置２_Ａ１によって構成され、保護継電装置３_Ａ２は、主保護継電装置１_Ａ２および地絡方向継電装置２_Ａ２によって構成されている。また、隣接する地絡方向継電装置２_Ａ１、２_Ａ２同士は、通信自在に接続され、後述するように相互に動作状態（検出状態）を知得できるようになっている。

同様に、対向端には、計器用変圧器（図示省略）と、変流器ＣＴ_Ｂ１、ＣＴ_Ｂ２と、保護継電装置３_Ｂ１（主保護継電装置１_Ｂ１および地絡方向継電装置２_Ｂ１）、３_Ｂ２（主保護継電装置１_Ｂ２および地絡方向継電装置２_Ｂ２）と、遮断器ＣＢ_Ｂ１、ＣＢ_Ｂ２とが備えられている。

このように、自端と対向端とは同様に構成されているとともに、送電線Ｌ１と送電線Ｌ２とは同様に構成されているため、以下では主として、自端側で送電線Ｌ１を保護する保護継電装置３_Ａ１について説明し、保護継電装置３_Ａ２、３_Ｂ１、３_Ｂ２の説明を省略する。

主保護継電装置１_Ａ１は、送電線Ｌ１を保護区間とし、主保護動作を行う。すなわち、各端子の電流瞬時値を一定周期でサンプリングし、得られたディジタルデータ（ＰＣＭ情報）をＰＣＭ伝送により、相手端に伝送する。そして、受信データと自端データとにより、差動演算を実施し、故障が内部か外部かを判定して遮断信号を出力し、遮断器ＣＢ_Ａ１を遮断するものである。

地絡方向継電装置２_Ａ１は、零相電圧と零相電流とに基づいて地絡方向を判定し、自回線方向の事故と判定した場合に、所定の時限経過後に遮断器ＣＢ_Ａ１に対して切（開路）の指示である遮断信号を送り、発生した事故による影響が拡大することを防ぐものである。この地絡方向継電装置２_Ａ１は、地絡の方向性のみを判定可能で、故障点までの距離を測定、判定することができないため、末端から零相電源端に向かって時限を積み上げて協調をとり、故障区間を選択遮断することを基本とする。ここで、地絡方向継電装置２_Ａ１は、送電線Ｌ１の自端側の主保護継電装置１_Ａ１が不動作、不使用時における自区間送電線を保護し、また、保護対象外である次区間送電線の保護継電装置であって、対向端側の次区間送電線に設置されている保護継電装置が不動作であるとき、および対向端側の次区間送電線の遮断器が不動作であるとき、次区間送電線をバックアップ保護する、という後備保護として機能する。

この地絡方向継電装置２_Ａ１は、図２に示すように、入力変換器２１と、アナログ入力処理部２２と、情報送信部（情報送信手段）２３と、情報取得部（情報取得手段）２４と、演算出力部（第１の遮断指令手段、第２の遮断指令手段）２５などを備えている。入力変換器２１は、計器用変圧器からの計測電圧と変流器ＣＴ_Ａ１からの計測電流とを受け取り、アナログ入力処理部２２でこれらのＡ／Ｄ変換を行い演算出力部２５に出力する。

情報送信部２３は、自端子で地絡事故を検出したことを示す地絡検出情報をＰＣＭ情報に含めて、自端子の主保護継電装置１_Ａ１から対向端子の主保護継電装置１_Ｂ１に送信するものである。具体的には、自端子の地絡方向継電装置２_Ａ１が動作して地絡事故を検出した場合に、後述するようにして演算出力部２５からの指令に従って、ＰＣＭ伝送フォーマットの予備データエリア（例えば、制御（１））に地絡検出情報を入力する。これにより、図３に示すように、自端子の主保護継電装置１_Ａ１の伝送装置４_Ａ１から対向端子の主保護継電装置１_Ｂ１の伝送装置４_Ｂ１に、伝送路４を介して地絡検出情報を含むＰＣＭ情報が伝送されるものである。

情報取得部２４は、対向端子の主保護継電装置１_Ｂ１から自端子の主保護継電装置１_Ａ１に送信されたＰＣＭ情報のなかから、対向端子の地絡方向継電装置２_Ｂ１の地絡検出情報を取得するものである。具体的には、図３に示すように、対向端子の主保護継電装置１_Ｂ１の伝送装置４_Ｂ１から自端子の主保護継電装置１_Ａ１の伝送装置４_Ａ１に伝送された、ＰＣＭ情報のなかの所定の予備データエリアに格納されている地絡検出情報を検索することで、対向端子の地絡方向継電装置２_Ｂ１の地絡検出情報を取得する。そして、地絡検出情報を取得した場合には、演算出力部２５に論理値「１」を出力する。

演算出力部２５は、自端側で発生した事故を検出し、動作条件が成立したと判断すると、遮断信号を遮断器ＣＢ_Ａ１に出力する。この演算出力部２５は、図４に示すように、リレー要素Ｐ１〜Ｐ６と、リレー要素Ｐ１〜Ｐ６に基づいて事故が検出されてから所定時限経過後に、自端子の遮断器ＣＢ_Ａ１にトリップ指令（遮断指令）を出力する動作時限タイマ６４ＶＴ、６７ＧＴ、６７ＧＴ０、６７ＧＴ１と、所定の動作条件を判定するゲートＥ１〜Ｅ７と、を備えている。つまり、演算出力部２５は、リレー要素Ｐ１〜Ｐ６と動作時限タイマ６４ＶＴ、６７ＧＴ、６７ＧＴ０、６７ＧＴ１とに基づいて、動作条件の成否の判定を行い、自区間送電線の地絡保護を行うための基本回路である。

第１のリレー要素Ｐ１は、事故検出リレー（ＦＤリレー）であり、系統内に事故が発生した場合に、零相電圧が検出されると論理値「１」を出力する。この第１のリレー要素Ｐ１の出力は、アンドゲートＥ１、Ｅ７に加えられるようになっている。

第２のリレー要素Ｐ２は、系統内の地絡事故を検出する地絡過電圧継電器であり、零相電圧を検出すると論理値「１」を出力する。この第２のリレー要素Ｐ２の出力は、アンドゲートＥ１、Ｅ６および動作時限タイマ６４ＶＴを経てアンドゲートＥ２に加えられるようになっている。

第３のリレー要素Ｐ３は、対向端子方向の地絡事故を検出する地絡方向継電器であり、地絡事故を検出すると論理値「１」を出力する。この第３のリレー要素Ｐ３の出力は、アンドゲートＥ１、Ｅ２、Ｅ６に加えられるようになっている。

第４のリレー要素Ｐ４は、後述する高速遮断を行う場合に、論理値「１」を出力し、この第４のリレー要素Ｐ４の出力は、アンドゲートＥ６に加えられるようになっている。ここで、高速遮断を行うのは（第２の遮断指令手段の動作は）、送電線Ｌ１、Ｌ２が平行に２回線運用されている時のみであり、一方が遮断されているときには高速遮断は行わない。従って、対向端子からＰＣＭ情報を受信して、対向端子の遮断器ＣＢ_Ｂ１の「切」情報（遮断情報）を取得した場合には、高速遮断は行わず、第４のリレー要素Ｐ４は、論理値「０」を出力する。換言すると、対向端子の遮断器ＣＢ_Ｂ１の「切」情報を取得しなければ、論理値「１」を出力する。

第５のリレー要素Ｐ５は、情報取得部２４によって対向端子の地絡方向継電装置２_Ｂ１の地絡検出情報が取得された場合、つまり、対向端子の地絡方向継電装置２_Ｂ１で地絡事故を検出した場合に、論理値「１」を出力する。また、多端子系統の場合には、いずれかの対向端子の地絡方向継電装置２_Ｂ１で地絡事故を検出した場合に、論理値「１」を出力する。この第５のリレー要素Ｐ５の出力は、ノットオアゲートＥ４および動作時限タイマ６７ＧＴ１を経てオアゲートＥ５に加えられるようになっている。

第６のリレー要素Ｐ６は、自端の隣接する地絡方向継電装置２_Ａ２が動作して地絡事故を検出した場合に、論理値「１」を出力する。この第６のリレー要素Ｐ６の出力は、ノットオアゲートＥ４に加えられるようになっている。

動作時限タイマ６４ＶＴは、時限協調用のタイマであり、第２のリレー要素Ｐ２の論理値「１」が入力されると、動作時限のカウントを開始する。そして、所定時間のカウントが満了すると、論理値「１」を出力してアンドゲートＥ２に加えるようになっている。

動作時限タイマ６７ＧＴは、誤動作防止用のタイマであり、アンドゲートＥ２の論理値「１」が入力されると、動作時限のカウントを開始する。そして、所定時間のカウントが満了すると、論理値「１」を出力してオアゲートＥ３に加えるようになっている。

動作時限タイマ６７ＧＴ１は、第５のリレー要素Ｐ５の論理値「１」が入力されると、動作時限のカウントを開始する。そして、所定時間のカウントが満了するまで、論理値「１」を出力してオアゲートＥ５に加えるようになっている。つまり、動作時限タイマ６７ＧＴ１は、ＰＣＭ伝送時間や演算出力部２５の処理時間を考慮して後述する高速遮断処理を確実に行えるようするために、第５のリレー要素Ｐ５からの検出信号を、所定時間だけ保持してオアゲートＥ５に加える。このようにして、対向端子からの地絡検出情報を所定時間継続して取得、保持可能となっている。ここで、動作時限タイマ６７ＧＴ１の満了時間は、後述する３端子系統などにおいて、各端子の地絡方向継電装置２で高速遮断条件を確実に判定できるように設定されている。

動作時限タイマ６７ＧＴ０は、アンドゲートＥ６の論理値「１」が入力されると、動作時限のカウントを開始する。そして、所定時間のカウントが満了すると、論理値「１」を出力してオアゲートＥ３に加えるようになっている。つまり、動作時限タイマ６７ＧＴ０は、伝送遅延などを考慮して仕上がり時間が所定時間となるように時限協調するものである。

アンドゲートＥ１は、リレー要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立して論理値「１」を出力する。これにより、地絡検出情報を送信すべき指令が情報送信部２３に出力されるようになっている。

アンドゲートＥ２は、動作時限タイマ６４ＶＴが満了して論理値「１」が入力され、第３のリレー要素Ｐ３の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立して論理値「１」を出力し、動作時限タイマ６７ＧＴに加えるようになっている。

オアゲートＥ３は、動作時限タイマ６７ＧＴまたは動作時限タイマ６７ＧＴ０が満了して論理値「１」が入力されると、動作条件が成立して論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ７に加えるようになっている。

ノットオアゲートＥ４は、リレー要素Ｐ５、Ｐ６のいずれからも論理値「１」が入力されないと、動作条件が成立して論理値「１」を出力し、オアゲートＥ５に加えるようになっている。

オアゲートＥ５は、動作時限タイマ６７ＧＴ１が満了するまで論理値「１」が入力され、あるいは、ノットオアゲートＥ４の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立して論理値「１」を出力し、アンドゲートＥ６に加えるようになっている。

アンドゲートＥ６は、リレー要素Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の論理値「１」が入力され、オアゲートＥ５の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立して論理値「１」を出力し、動作時限タイマ６７ＧＴ０に加えるようになっている。

アンドゲートＥ７は、第１のリレー要素Ｐ１の論理値「１」が入力され、オアゲートＥ３の論理値「１」が入力されると、動作条件が成立して遮断器ＣＢ_Ａ１に対する遮断信号（トリップ指令）を出力する。

ここで、オアゲートＥ３で論理値「１」が出力される遮断器条件は、まず、従来と同様に、リレー要素Ｐ２、Ｐ３が動作して動作時限タイマ６４ＶＴ、６７ＧＴが満了する場合である。つまり、動作時限タイマ６７ＧＴが満了してオアゲートＥ３から論理値「１」が出力さる場合には、自端子で地絡事故を検出してから所定時限経過後に、自端子の遮断器に遮断指令を出力する第１の遮断指令手段が構成される。

また、動作時限タイマ６７ＧＴ０が満了してオアゲートＥ３から論理値「１」が出力さる場合としては、次の場合である。まず、第１の高速遮断条件として、第５のリレー要素Ｐ５が動作した場合、つまり、情報取得部２４で対向端子の地絡方向継電装置２_Ｂ１の地絡検出情報を取得した場合である。また、第２の高速遮断条件として、リレー要素Ｐ５、Ｐ６がいずれも動作しない場合、つまり、情報取得部２４で対向端子の地絡方向継電装置２_Ｂ１の地絡検出情報を取得せず、かつ、自端の隣接する地絡方向継電装置２_Ａ２が動作しない場合である。

そして、このような高速遮断条件を満たす場合には、オアゲートＥ３から論理値「１」が出力され、動作時限タイマ６４ＶＴの時限協調を待たずに、遮断器ＣＢ_Ａ１を高速遮断する。つまり、動作時限タイマ６７ＧＴ０が満了してオアゲートＥ３から論理値「１」が出力さる場合には、自端子で地絡事故を検出し、かつ、情報取得部２４で地絡検出情報を取得した場合（第１の高速遮断条件成立時）に、または、自端子で地絡事故を検出し、かつ、情報取得部２４で地絡検出情報を取得せず、しかも、自端子の隣接する送電線Ｌ２で地絡事故を検出しない場合（第２の高速遮断条件成立時）に、所定時限を削減して自端子の遮断器ＣＢ_Ａ１に遮断指令を出力する第２の遮断指令手段（高速遮断処理）が構成される。

具体的には、図１に示すように、事故点がＡＢ端の中間の地点である場合、自端子および対向端子では、ともにリレー要素Ｐ１〜Ｐ３が動作し、自端子の第５のリレー要素Ｐ５も動作する。これにより、第１の高速遮断条件が成立してアンドゲートＥ６から論理値「１」を出力して、遮断器ＣＢ_Ａ１を高速遮断する。これにより、図５に示すように、自端側の遮断器ＣＢ_Ａ１は、「Ｒｙ判定時間＋動作時限タイマ６７ＧＴ０＋ＣＢ_Ａ１遮断時間」のみで遮断される。同様に、対向端子においても、第１の高速遮断条件が成立して遮断器ＣＢ_Ｂ１を高速遮断する。これにより、図５に示すように、対向端子の遮断器ＣＢ_Ｂ１も、「Ｒｙ判定時間＋動作時限タイマ６７ＧＴ０＋ＣＢ_Ｂ１遮断時間」のみで遮断される。この結果、事故回線でない回線（送電線２Ｌ）には事故電流が流れなくなる。

次に、このような構成の地絡保護継電システムの作用および地絡保護継電システムによる送電線の保護方法について説明する。ここで、主保護継電装置１_Ａ１、１_Ａ２、１_Ｂ１、１_Ｂ２の主保護機能は失われているが通信機能は保持されているものとする。また、図６〜図１３では簡略化して図示しているが、各端子および各送電線における構成は、上記と同等なものである。さらに、各地絡方向継電装置２および遮断器ＣＢの動作順序は、系統や事故時の事故電流、インピーダンスによって異なり、例を以下に説明する。

図６に示すように、送電線Ｌ１のＢ端（対向端）付近で事故が発生した場合（ｂの１）、例えば、Ａ端（自端）の地絡方向継電装置２_Ａ１、２_Ａ２およびＢ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１が動作して（ｂの２）、それぞれにおいてリレー要素Ｐ１〜Ｐ３から論理値「１」が出力されるとともに、動作時限タイマ６４ＶＴがカウントされる。と同時に、アンドゲートＥ１の動作条件が成立して論理値「１」が出力され、地絡検出情報を送信すべき指令が情報送信部２３に出力される。これにより、地絡事故を検出したことを示す地絡検出情報が、Ａ端の主保護継電装置１_Ａ１、１_Ａ２からＢ端の主保護継電装置１_Ｂ１、１_Ｂ２に送信されるとともに、Ｂ端の主保護継電装置１_Ｂ１からＡ端の主保護継電装置１_Ａ１に送信される。

そして、Ａ端の地絡方向継電装置２_Ａ１およびＢ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１において、第５のリレー要素Ｐ５から論理値「１」が出力されてアンドゲートＥ６の動作条件（第１の高速遮断条件）が成立し、論理値「１」が出力され、動作時限タイマ６７ＧＴ０が満了すると、アンドゲートＥ７の動作条件が成立する。この結果、遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ｂ１に遮断信号が送信され、Ａ端およびＢ端において送電線Ｌ１の遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ｂ１が、動作時限タイマ６４ＶＴのカウントを待たずに、「Ｒｙ判定時間＋動作時限タイマ６７ＧＴ０＋ＣＢ遮断時間」で高速遮断される（ｂの３）。一方、送電線Ｌ２の地絡方向継電装置２_Ａ２では、Ｂ端（対向端）の地絡方向継電装置２_Ｂ２が不動作で、隣接する送電線Ｌ１の地絡方向継電装置２_Ａ１が動作しているため、ノットオアゲートＥ４の動作条件が不成立となり、送電線Ｌ２の遮断器ＣＢ_Ａ２は遮断されない。同様に、送電線Ｌ２の地絡方向継電装置２_Ｂ２は、自端（Ｂ端）の地絡方向継電装置２_Ｂ２が不動作であるため、アンドゲートＥ６の動作条件が不成立となり、送電線Ｌ２の遮断器ＣＢ_Ｂ２は遮断されない。ここで、遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ｂ１が遮断された後は、送電線２Ｌに事故電流が流れなくなるため、地絡方向継電装置２_Ａ２は不動作となる。

このように、送電線Ｌ１のＡ端とＢ端において、ともに高速に遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ｂ１が遮断され、高速に（例えば、２００ｍｓ以内で）事故が除去される（ｂの４）。これに対して、従来のシステムでは、図６（ａ）に示すように、Ｂ端において動作時限タイマ６４ＶＴ、６７ＧＴが満了した後に遮断器ＣＢ_Ｂ１が遮断され、その後、Ａ端において動作時限タイマ６４ＶＴ、６７ＧＴが満了した後に遮断器ＣＢ_Ａ１が遮断されるため、事故除去までに長時間（例えば、１０００ｍｓ以内の時間）を要する。

同様に、図７に示すように、送電線Ｌ１のＡ端付近で事故が発生した場合（７の１）、例えば、Ａ端の地絡方向継電装置２_Ａ１のみが動作し、Ｂ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１に地絡検出情報が送信される（７の２）。そして、Ａ端の地絡方向継電装置２_Ａ１では、対向端であるＢ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１から地絡検出情報が送信されず、かつ、Ａ端の隣接する地絡方向継電装置２_Ａ２が動作しないため、ノットオアゲートＥ４の動作条件（第２の高速遮断条件）が成立して、遮断器ＣＢ_Ａ１が高速遮断される（７の３）。

その後、Ｂ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１とＡ端の送電線Ｌ２の地絡方向継電装置２_Ａ２とが動作する（７の４）。そして、Ｂ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１では、動作時限タイマ６７ＧＴ１によってＡ端の地絡方向継電装置２_Ａ１からの地絡検出情報が保持されているため、第５のリレー要素Ｐ５からの論理値「１」が出力維持されてアンドゲートＥ６の動作条件（第１の高速遮断条件）が成立し、遮断器ＣＢ_Ｂ１が高速遮断される（７の５）。このように、送電線Ｌ１のＡ端とＢ端において、遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ｂ１が高速遮断され（例えば、４００ｍｓ以内で）事故が除去される。

このように、本地絡保護継電システムによれば、自端子および対向端子で地絡方向継電装置２_Ａ１、２_Ｂ１が動作した場合には、自回線事故である（次区間リレーとの協調不要）と判断されて瞬時に自端子の遮断器ＣＢ_Ａ１が遮断される。また、自端子で地絡方向継電装置２_Ａ１が動作し、対向端子で地絡方向継電装置２_Ｂ１が動作せず、しかも、自端子の隣接する送電線Ｌ２の地絡方向継電装置２_Ａ２が動作しない場合には、電源至近端事故であると判断されて瞬時に自端子の遮断器ＣＢ_Ａ１が遮断される。このため、主保護継電装置１_Ａ１、１_Ａ２、１_Ｂ１、１_Ｂ２の主保護機能が失われた場合であっても、高速かつ確実に地絡事故を除去することが可能となり、送電線Ｌ１、Ｌ２の保護信頼度が高まる。また、主保護継電装置１_Ａ１、１_Ａ２、１_Ｂ１、１_Ｂ２を利用して地絡検出情報を送受信するため、通信装置を別途設ける必要がなく、システム構築が容易となる。

また、所定時間継続して地絡検出情報を取得可能なため、自端子の地絡方向継電装置２_Ａ１の動作タイミングと対向端子の地絡方向継電装置２_Ｂ１の動作タイミングとがずれた場合であっても、確実に地絡検出情報を取得して自回線事故であると判断することができる。この結果、より確実に事故除去することが可能となる。

さらに、電源至近端事故の場合、２回線遮断のおそれがあるため、主保護継電装置１_Ａ１、１_Ａ２、１_Ｂ１、１_Ｂ２の不使用時は、電源端側の地絡方向継電装置２_Ａ１の動作時限タイマ６７ＧＴを対向端の地絡方向継電装置２_Ｂ１の動作時限タイマ６７ＧＴと協調をとって、不要遮断を防止する必要があった。このため、従来は、夜間や休日であっても動作時限タイマ６７ＧＴの整定変更を必要とする系統線路も存在していたが、本地絡保護継電システムによれば、このような整定変更を要しない。

また、送電線Ｌ１、Ｌ２が平行に２回線運用されている時にのみ、高速遮断処理が行われて自端子の遮断器ＣＢ_Ａ１が高速遮断されるようになっているため、上記のような判断を適正に行って適正に高速遮断を行うことができる。つまり、送電線Ｌ１または送電線Ｌ２の１回線のみが運用されている場合には、高速遮断処理が不適切であり、このような不適切な高速遮断が行われることがない。

このような作用、効果は、３端子系統などの場合にも得られるものである。例えば、図８、図９に示すように、３端子系統においてＡＢ端の中間部で送電線Ｌ１の地絡事故が発生した場合（ｂの１）、例えば、まず、Ａ端の２つの地絡方向継電装置２_Ａ１、２_Ａ２が動作・検出し、Ｂ端およびＣ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１、２_Ｃ１が動作する（ｂの２）。このとき、Ａ端の地絡方向継電装置２_Ａ１、２_Ａ２からＢ端およびＣ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１、２_Ｂ２、２_Ｃ１、２_Ｃ２に対して地絡検出情報が送信され、Ｂ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１からＡ端およびＣ端の地絡方向継電装置２_Ａ１、２_Ｃ１に対して地絡検出情報が送信され、Ｃ端の地絡方向継電装置２_Ｃ１からＡ端およびＢ端の地絡方向継電装置２_Ａ１、２_Ｂ１に対して地絡検出情報が送信される。

次に、Ａ端、Ｂ端およびＣ端において、上記と同様にして、自端子の地絡方向継電装置２が動作し、かつ、対向端子の地絡方向継電装置２が動作する、という第１の高速遮断条件が成立し、ともに遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ｂ１、ＣＢ_Ｃ１が高速遮断される（ｂの３）。ここで、Ａ端の地絡方向継電装置２_Ａ２は、対向端である地絡方向継電装置２_Ｂ２、２_Ｃ２から地絡検出情報を受信しないため高速遮断は行わない。このようにして、Ａ端、Ｂ端およびＣ端において、ともに高速遮断が行われ、高速に（例えば、２００ｍｓ以内で）事故が除去される（ｂの４）。一方、従来のシステムでは、図８（ａ）、図９（ａ）に示すように、Ｂ端、Ｃ端およびＡ端において、それぞれ動作時限タイマ６４ＶＴ、６７ＧＴが順次満了するまで遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ｂ１、ＣＢ_Ｃ１が遮断されないため、事故除去までに長時間（例えば、１０００ｍｓ以内の時間）を要する。

同様に、図１０、図１１に示すように、３端子系統においてＢ端（対向端）付近で送電線Ｌ１の事故が発生した場合（ｂの１）、例えば、まず、Ａ端の２つの地絡方向継電装置２_Ａ１、２_Ａ２が動作・検出し、Ｂ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１が動作する（ｂの２）。このとき、Ａ端の地絡方向継電装置２_Ａ１、２_Ａ２からＢ端およびＣ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１、２_Ｂ２、２_Ｃ１、２_Ｃ２に対して地絡検出情報が送信され、Ｂ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１からＡ端およびＣ端の地絡方向継電装置２_Ａ１、２_Ｃ１に対して地絡検出情報が送信される。

次に、Ａ端およびＢ端において第１の高速遮断条件が成立し、ともに遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ｂ１が高速遮断される（ｂの３）。ここで、Ａ端の地絡方向継電装置２_Ａ２は、対向端である地絡方向継電装置２_Ｂ２、２_Ｃ２から地絡検出情報を受信しないため高速遮断は行わないが、事故電流が継続しているため動作したままの状態となる。続いて、Ｃ端の地絡方向継電装置２_Ｃ１が動作し（ｂの４）、Ｃ端の地絡方向継電装置２_Ｃ１からＡ端およびＢ端の地絡方向継電装置２_Ａ１、２_Ｂ１に対して地絡検出情報が送信される。そして、Ｃ端の地絡方向継電装置２_Ｃ１では、Ａ端およびＢ端からの地絡検出情報が保持されているため、第１の高速遮断条件が成立して遮断器ＣＢ_Ｃ１が高速遮断される（ｂの５）。

このようにして、Ａ端、Ｂ端およびＣ端において、ともに高速遮断が行われ、高速に（例えば、４００ｍｓ以内で）事故が除去される（ｂの６）。一方、従来のシステムでは、図１０（ａ）、図１１（ａ）に示すように、Ｂ端、Ｃ端およびＡ端において、それぞれ動作時限タイマ６４ＶＴ、６７ＧＴが順次満了するまで遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ｂ１、ＣＢ_Ｃ１が遮断されないため、事故除去までに長時間（例えば、１０００ｍｓ以内の時間）を要する。

さらに、図１２、図１３に示すように、３端子系統においてＡ端（自端）付近で送電線Ｌ１の事故が発生した場合（ｂの１）、例えば、まず、Ａ端の地絡方向継電装置２_Ａ１が動作・検出し（ｂの２）、Ａ端の地絡方向継電装置２_Ａ１からＢ端およびＣ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１、２_Ｃ１に対して地絡検出情報が送信される。次に、Ａ端において、自端子の地絡方向継電装置２_Ａ１が動作し、かつ、対向端子の地絡方向継電装置２_Ｂ１、２_Ｃ１が動作せず、しかも、自端子の隣接する送電線Ｌ２の地絡方向継電装置２_Ａ２が動作しない、という第２の高速遮断条件が成立するため、遮断器ＣＢ_Ａ１が高速遮断される（ｂの３）。

続いて、Ａ端の地絡方向継電装置２_Ａ２、Ｂ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１およびＣ端の地絡方向継電装置２_Ｃ１が動作する（ｂの４）。そして、Ｂ端およびＣ端の地絡方向継電装置２_Ｂ１、２_Ｃ１では、Ａ端からの地絡検出情報が保持されているため、第１の高速遮断条件が成立して遮断器ＣＢ_Ｂ１、ＣＢ_Ｃ１が高速遮断される（ｂの５）。

このようにして、Ａ端、Ｂ端およびＣ端において、ともに高速遮断が行われ、高速に（例えば、４００ｍｓ以内で）事故が除去される（ｂの６）。一方、従来のシステムでは、図１２（ａ）、図１３（ａ）に示すように、Ａ端、Ｂ端およびＣ端において、それぞれ動作時限タイマ６４ＶＴ、６７ＧＴが順次満了するまで遮断器ＣＢ_Ａ１、ＣＢ_Ｂ１、ＣＢ_Ｃ１が遮断されないため、事故除去までに長時間を要する。また、電源端側の動作時限タイマ６７ＧＴは対向端の動作時限タイマ６７ＧＴと協調をとっておかないと、電源端が２回線遮断し、全停電となるおそれもある。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の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、上記の実施の形態では、動作時限タイマ６７ＧＴ１を設けることで、対向端子からの地絡検出情報を所定時間継続して取得、保持可能となっているが、情報送信部２３によって地絡検出情報を所定時間継続して送信することで、対向端子において相手端の地絡検出情報を所定時間継続して取得、保持できるようにしてもよい。

１主保護継電装置
２地絡方向継電装置
２３情報送信部（情報送信手段）
２４情報取得部（情報取得手段）
２５演算出力部（第１の遮断指令手段、第２の遮断指令手段）
３保護継電装置
Ｐ１第１のリレー要素
Ｐ２第２のリレー要素
Ｐ３第３のリレー要素
ＣＴ変流器
ＣＢ遮断器
Ａ端自端子
Ｂ端、Ｃ端対向端子
Ｌ１、Ｌ２送電線
６４ＶＴ、６７ＧＴ、６７ＧＴ０、６７ＧＴ１動作時限タイマ

Claims

平行２回線の送電線の両端子に配設されＰＣＭ情報を伝送可能な主保護継電装置の主保護機能が失われている場合に、前記各送電線に配設された地絡方向継電装置により前記送電線を保護する地絡保護継電システムにおいて、
前記地絡方向継電装置は、
地絡事故を検出してから所定時限経過後に、自端子の遮断器に遮断指令を出力する第１の遮断指令手段と、
地絡事故を検出したことを示す地絡検出情報をＰＣＭ情報に含めて、自端子の主保護継電装置から対向端子の主保護継電装置に送信する情報送信手段と、
対向端子の主保護継電装置から自端子の主保護継電装置に送信されたＰＣＭ情報のなかから、対向端子の地絡方向継電装置の前記地絡検出情報を取得する情報取得手段と、
自端子で地絡事故を検出し、かつ、前記情報取得手段で前記地絡検出情報を取得した場合に、または、自端子で地絡事故を検出し、かつ、前記情報取得手段で前記地絡検出情報を取得せず、しかも、自端子の隣接する送電線で地絡事故を検出しない場合に、前記所定時限を削減して自端子の遮断器に遮断指令を出力する第２の遮断指令手段と、
を備えることを特徴とする地絡保護継電システム。
前記地絡検出情報は、所定時間継続して前記情報取得手段によって取得可能となっている、
ことを特徴とする請求項１に記載の地絡保護継電システム。
前記第２の遮断指令手段は、前記送電線が平行に２回線運用されている時にのみ作動するようになっている、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の地絡保護継電システム。