JP6315552B2 - 電力系統の保護システム及び電力系統の保護方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力系統を広域に亘って保護するための電力系統の保護システム及び電力系統の保護方法に関する。

電力の安定供給に不可欠な電力系統の保護システムは、最近のマイクロプロセッサ技術や情報通信技術を活用したものが主流になっている。例えば、送電線保護リレーについては、デジタル通信回線と組合せた高性能なデジタル電流差動リレーの適用が多数を占めている。電流差動方式は、遮断器で区分された送電線全端子の電流値を常時計測し、それをマイクロ波や光ファイバ通信回線を用いて端子間で相互に交換し合って、差動演算による事故判定を行うものである。

送電線全端子の電流値を常時計測し、差動演算による事故判定を行う方式においては、全端子の電流を瞬時値レベルで同時にサンプリングする必要がある。電流差動リレーでは、電流値のサンプリングタイミングを全端子にわたって同期（サンプリング同期）化するため、専用の通信回線で電流値データとともにサンプリングタイミングの同期化制御信号を端子間でやり取りしている。

一方、主保護装置不動作時のバックアップを行う後備保護リレーについては、自端の情報のみで事故の検出・除去を行う距離リレーが多く適用されている。しかし、距離リレーによる後備保護は、時間協調を考慮して事故除去時間を遅く設定する必要が生じる場合や、系統の分流誤差や負荷電流の影響によって保護能力の低下する場合など、事故除去時間の高速化や事故区間の選択性に課題がある。

事故除去時間が遅れるケースとしては、長距離送電線と短距離送電線が混在する系統で、長距離送電線の対向母線事故を検出する目的の後備保護第２段距離リレーが短距離線路の対向母線事故までを検出する整定値となる場合があり、短距離線路の後備保護リレーと協調が取り難く、長距離送電線の後備保護第２段の動作を遅延する必要がでてくる。このため、近年では、動作時間の遅延やルート断および運用の煩雑さをなくす目的で、後備保護方式や、従来の遮断器不動作対策の向上策として広域保護装置などが考えられている。

特開平６−２７６６６３号公報 特開平４−１３３６１４号公報

上記のような従来例においては、いずれも、事故除去時間の高速化、遮断器不動作時の対策などについて、個別に性能を向上することは可能である。しかしながら、総合的な性能を考慮した場合、高速・高感度で事故を検出し、最小区間で事故除去を行う主保護機能を持ちながら、しかも、広域の電力系統に亘って総合的な保護機能を有するシステムを実現するものではない。

本発明の目的は、既存システムで実現されてきた主保護機能を有し、主保護機能が作動後、差動演算範囲を拡大し保護機能を作動させる。これにより、最小区間で即時に除去可能であり、広域の電力系統に亘って総合的な保護機能を有する優れた広域保護システムとその方法を提供することである。

本発明の電力系統の保護システムは、上記の目的を達成するために、電力系統内の電気量を用いて電力系統の事故区間を判別し、事故区間に応じた遮断器を動作せしめる電力系統の保護システムにおいて、前記保護システムは、事故区間に応じた遮断器へ遮断指令を出力する複数の端末装置と、前記端末間で情報を伝達するためのネットワークと、前記ネットワークに接続し、前記端末装置に保護演算に使用する電気量データを指定する使用電気量の取得箇所を指示する演算装置を備え、前記端末装置は、前記電力系統内の電気量データを取得する電気量取得部と、取得した前記電力系統内の電気量データを記憶する電気量記憶部と、前記電気量記憶部に記憶された電気量データと前記演算装置からの使用電気量に基づいて保護演算を行う保護演算部を備えることを特徴とする。

前記端末装置は、自らの電気量取得部で取得した電気量データと、他の端末装置の電気取得部で取得され前記ネットワークを介して取得した電気量データとを、電気量記憶部に記憶することを特徴とする。

前記演算装置は、主保護用の使用電気量、主保護区間より１区間広いＮ−１保護用の使用電気量、及び主保護区間より２区間広いＮ−２保護用の使用電気量を指示しても良い。

前記演算装置は、前記電力系統に系統構成の変化があった場合に、前記使用電気量の取得箇所の更新を行っても良い。

前記演算装置は、前記電力系統で事故が発生した場合に、前記使用電気量の取得箇所の更新を行っても良い。

本発明の他の態様の電力系統の保護システムとして、電力系統内の電気量を用いて電力系統の事故区間を判別し、事故区間に応じた遮断器を動作せしめる電力系統の保護システムにおいて、前記保護システムは、事故区間に応じた遮断器へ遮断指令を出力する複数の端末装置と、前記端末装置間で情報を伝達するためのネットワークと、を備え、前記端末装置は、前記電力系統内の電気量データを取得する電気量取得部と、取得した前記電力系統内の電気量データを記憶する電気量記憶部と、前記電気量記憶部に記憶された複数の保護区間の電気量データの中から保護演算に使用する保護区間の電気量データを設定する使用電気量設定部と、前記使用電気量設定部が設定した電気量データに基づいて保護演算を行う保護演算部を備えることを特徴とする。

また、電力系統の事故区間に応じた遮断器へ遮断指令を出力する複数の端末装置と、前記端末間で情報を伝達するためのネットワークと、前記ネットワークに接続し、前記端末装置に保護演算に使用する電気量データを指定する使用電気量の指示をする演算装置を備える電力系統の保護方法も、本発明の一態様である。

本発明の第１の実施形態における電力系統の保護システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態におけるＤＭＤ端末の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における電気量テーブルに記憶する電気量データの一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態における演算処理部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における主保護区間、Ｎ−１保護区間、Ｎ−２保護区間をしめす概略図である。 本発明の第１の実施形態における演算用データベースに記憶する使用電気量の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態における電力系統の保護の工程を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態においる電力系統の保護を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態においる電力系統の保護におけるタイムチャートである。 本発明の他の実施形態における演算用データベースに記憶する使用電気量の一例を示す図である。

［１．第１の実施の形態］
以下には、本発明による第１の実施の形態として、電力系統の保護システムの実施の形態を、図１〜図６を用いて説明する。本実施形態の電力系統の保護システムは、電力系統内の電気量を用いて電力系統の事故区間を判別し、事故区間に応じた遮断器を動作せしめる。事故区間は、遮断器の動作状況に応じて、最短区間、最短区間より１区間広いＮ−１区間、最短区間より２区間広いＮ−２区間と拡大させる。また、事故を検出するために行う差動演算を行うＤＭＤ端末では、ネットワークを介して系統内の変流器ＣＴからの電気量データを受信し、その電気量データを基にして演算を行う。ＤＭＤ端末は、同じくネットワークを介して演算処理部から、どの電気量データを使用し、差動演算を行うかの指示を受け付ける。

［１−１．構成］
図１は、本発明の電力系統の保護システムの概略を示す構成図である。本発明の電力系統１０には、変流器ＣＴ１〜６と遮断器ＣＢ１〜６が設けられる。電力系統の保護システム１は、事故区間に応じた遮断器ＣＢへ遮断指令を送出するためにＤＭＤ端末２ａ〜２ｆと、ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆ間を繋ぐネットワーク３、ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆにおいて、差動演算を行う際に使用する電気量を指示する演算処理部４を備える。

図示はしないが電力系統１０には電気所が含まれる。この電気所に対して送電するための母線１１Ａ〜１１Ｄや、電気所間を結ぶ送電線１２Ａ〜１２Ｃにより電力系統１０は構成される。本発明の電力系統の保護システム１は、その電力系統１０内の送電線１２Ａ〜１２Ｃに設けられた変流器ＣＴ１〜６と遮断器ＣＢ１〜６のデータを基にして、動作させる遮断器ＣＢ１〜６を決定し電力系統の保護を行う。

電力系統の保護システム１では、電力系統を構成する母線１１Ａ〜１１Ｄや、送電線１２Ａ〜１２Ｃの任意の場所に変流器ＣＴ及び遮断器ＣＢを設置する。本実施形態では、母線１１Ａに対して送電線１２Ａの一端が接続している。この送電線１２Ａの母線１１Ａと接続する端部に変流器ＣＴ１と遮断器ＣＢ１とを配置する。

また、送電線１２Ａの一方の端部には、母線１１Ｂと送電線１２Ｂとが接続される。送電線１２Ａの母線１１Ｂと送電線１２Ｂと接続する端部には、変流器ＣＴ２と遮断器ＣＢ２とを配置する。

送電線１２Ｂの母線１１Ｂと接続する端部には、変流器ＣＴ３と遮断器ＣＢ３とを配置する。送電線１２Ｂの一方の端部には、母線１１Ｃと送電線１２Ｃが接続される。送電線１２Ｂの母線１１Ｃと接続する端部には、変流器ＣＴ４と遮断器ＣＢ４とを配置する。

送電線１２Ｃの母線１１Ｃと接続する端部には、変流器ＣＴ５と遮断器ＣＢ５とを配置する。送電線１２Ｃの一方の端部には、母線１１Ｄが接続される。送電線１２Ｃの母線１１Ｄと接続する端部には、変流器ＣＴ６と遮断器ＣＢ６とを配置する。

送電線１２Ａの端部に配置された変流器ＣＴ１と遮断器ＣＢ１はＤＭＤ端末２ａと、送電線１２Ａの他端に配置された変流器ＣＴ２と遮断器ＣＢ２はＤＭＤ端末２ｂと、送電線１２Ｂの端部に配置された変流器ＣＴ３と遮断器ＣＢ３はＤＭＤ端末２ｃと、送電線１２Ｂの他端に配置された変流器ＣＴ４と遮断器ＣＢ４はＤＭＤ端末２ｄと、送電線１２Ｃの端部に配置された変流器ＣＴ５と遮断器ＣＢ５はＤＭＤ端末２ｅと、送電線１２Ｃの他端に配置された変流器ＣＴ６と遮断器ＣＢ６はＤＭＤ端末２ｆと、データの送受信可能に構成される。変流器ＣＴ１〜６からＤＭＤ端末２ａ〜２ｆに対しては、変流器ＣＴ１〜６で検出した電流データが送信される。遮断器ＣＢ１〜６からＤＭＤ端末２ａ〜２ｆに対しては、遮断器の動作情報が送信される。ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆから遮断器ＣＢ１〜６に対しては、遮断器の遮断指令が送信される。

ＤＭＤ端末２ａで受信した変流器ＣＴ１で検出した電気量は、ネットワーク３を介して、ＤＭＤ端末２ｂ〜２ｆに対して伝達される。同様にＤＭＤ端末２ｂ〜２ｆで受信した変流器ＣＴ２〜６で検出した電気量は、ネットワーク３を介して各ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆに対して伝達される。

ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆで受信した変流器ＣＴ１〜６で検出した電気量は、ネットワーク３を介して、演算処理部４に対して伝達される。また、ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆで受信した遮断器ＣＢ１〜ＣＢ６の遮断器データもネットワーク３を介して、演算処理部４に対して伝達される。演算処理部４では、受信した電気量ＣＴ１〜６及び遮断器ＣＢ１〜ＣＢ６の遮断器データに基づいて、各ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆの保護演算を行うために使用する電気量を指示する使用電気量指示を出力する。

ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆは、事故区間に応じた遮断器へ遮断指令を出力する。図２に示すようにＤＭＤ端末２ａは、電気量取得部２１、遮断器データ取得部２２、送信部２３、受信部２４、電気量テーブル２５、電気量選択部２６、保護演算部２７、出力部２８を備える。

電気量取得部２１は、電力系統１０に設置された変流器ＣＴ１で検出した電気量データＩ_ｔ１を取得する。電気量データＩ_ｔ１は、時間ｔにおける瞬時値データである。変流器ＣＴ１で検出した電気量データＩ_ｔ１はアナログデータであり、電気量取得部２１はアナログデータの電気量データＩ_ｔ１をデジタルデータに変換する機能を備える。電気量取得部２１で取得した電気量データＩ_ｔ１は、電気量テーブル２５と、送信部２３とに対して出力される。

遮断器データ取得部２２は、電力系統に設置された遮断器ＣＢ１の遮断器情報である遮断器データを取得する。遮断器情報は、遮断器の投入／遮断情報を示す情報である。遮断器データ取得部２２で取得した遮断器情報は、送信部２３に対して出力される。

送信部２３は、ネットワーク３と接続し電気量データＩ_ｔ１及び遮断器情報ｂ１を送信する。送信部２３から送信される電気量データＩ_ｔ１は、ＤＭＤ端末２ｂ〜２ｆの受信部２４に対して出力される。受信部２４は、ネットワーク３と接続し、ＤＭＤ端末２ｂ〜２ｆから送信された電気量データＩ_ｔ２〜Ｉ_ｔ６を受信する。受信部２４で受信した電気量データＩ_ｔ２〜Ｉ_ｔ６は、電気量テーブル２５に対して出力される。

電気量テーブル２５は、電気量取得部２１で取得した電気量データＩ_ｔ１と、受信部２４で受信した電気量データＩ_ｔ２〜Ｉ_ｔ６を記憶する。図３は、電気量テーブル２５に記憶される電気量テーブルの一例である。電気量は、各ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆの時間ｔにおける電気量として記憶される。例えば、時間ｔ１におけるＤＭＤ端末２ａ〜２ｆの電気量は、Ｉ_ｔ１〜Ｉ_ｔ６として表される。

電気量選択部２６は、保護演算部２７で差動演算を行う際に使用する電気量の選択を行う。すなわち、保護演算部２７は、差動演算を行う演算部である。差動演算を行うためには、保護区間の端の電流値が必要である。電気量選択部２６は、電気量テーブルに記憶された電気量データＩ_ｔ１〜Ｉ_ｔ６の中から適切なデータを選択することにより、所定の保護区間における差動演算を可能にする。

保護演算部２７は、電気量データＩ_ｔ１〜Ｉ_ｔ６の中から電気量選択部２６で選択した電気量データに基づいて保護演算を行う演算部である。保護演算の結果、遮断器ＣＢ１で遮断が必要となった場合には、遮断指示を出力部に対して出力する。

出力部２８は、受信した遮断指示を遮断器ＣＢ１に対して出力する。遮断指示を受信した遮断器ＣＢ１は、遮断状態となるように動作する。

演算処理部４は、ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆから送信された変流器ＣＴ１〜６で検出した電気量データＩ_ｔ１〜Ｉ_ｔ６と、遮断器ＣＢ１〜６の遮断器データに基づいて、対象となるＤＭＤ端末２ａ〜２ｆで差動演算を行う際の電気量を選択する基準となる使用電気量を指示する。演算処理部４は、図４に示すように、受信部４１、演算範囲選択部４２、使用電気量決定部４３、演算用データベース４４、出力部４５とを備える。

受信部４１は、ネットワーク３と接続し、変流器ＣＴ１〜６で検出した電気量データＩ_ｔ１〜Ｉ_ｔ６と、遮断器ＣＢ１〜６の遮断器データを受信する。

演算範囲選択部４２は、演算用データベース４４を参照し、受信した電気量データＩ_ｔ１〜Ｉ_ｔ６と、遮断器ＣＢ１〜６の遮断器データに基づき演算範囲を主保護、Ｎ−１、Ｎ−２から選択する。主保護の場合の演算範囲は、最少の区間の演算を行う範囲であり、Ｎ−１の場合は、主保護区間より１区間広い範囲、Ｎ−２の場合は、主保護区間より２区間広い範囲である。

例えば、図５は、送電線１２Ｂで事故が起こった場合の主保護区間、Ｎ−１の保護区間、Ｎ−２の保護区間を示す図である。図５に示すように、主保護区間は、送電線１２Ｂに設置されたＣＢ３とＣＢ４の間の区間ＬＰ１となる。この場合、Ｎ−１の保護区間は、主保護区間より１区間広くなり、送電線１２Ａに設置されたＣＢ２と、送電線１２Ｃに設置されたＣＢ５との間の区間となる。さらに、Ｎ−１の保護区間内の遮断器の動作状態を検出し、保護区間の範囲を限定することもできる。つまり、Ｎ−１の保護区間の範囲を、後述のＣＢＦ検出部４６の検出結果に基づいて、主保護区間ＬＰ１の左右どちらかにだけ１区間広く設定する。換言すれば、限定したＮ−１の保護区間内に、事故区間が残るようＮ−１の区間を設定する。例えば、Ｎ−１の保護区間の範囲を主保護区間ＬＰ１の左に１区間広く設定した場合（図５のＮ−１（左））の保護区間は、送電線１２Ａに設置されたＣＢ２と、送電線１２Ｂに設置されたＣＢ４の間の区間である。また、Ｎ−１の保護区間の範囲を主保護区間ＬＰ１の右に１区間広く設定し場合（図５のＮ−１（右））の保護区間は、送電線１２Ｂに設置されたＣＢ３と、送電線１２Ｃに設置されたＣＢ５との間の区間である。

また、Ｎ−２の保護区間は、主保護区間より２区間広くなり、送電線１２Ａに設置されたＣＢ１と、送電線１２Ｃに設置されたＣＢ６との間の区間となる。また、Ｎ−２の保護区間もＮ−１の保護区間と同様に、範囲を限定することもできる。つまり、Ｎ−２の保護区間の範囲として、Ｎ−１の保護区間の左右どちらかにだけ１区間広く設定する。この場合も、限定したＮ−２の保護区間内に、事故区間が残るようＮ−２の区間を設定する。例えば、Ｎ−２の保護区間をＮ−１保護区間の左に１区間広く設定した場合（図５のＮ−２（左））の保護区間は、送電線１２Ａに設置されたＣＢ１と、送電線１２Ｃに設置されたＣＢ５との間の区間である。また、Ｎ−２の保護区間の範囲をＮ−１保護区間の右に１区間広く設定した場合（図５のＮ−２（右））の保護区間は、送電線１２Ａに設置されたＣＢ２と、送電線１２Ｃに設置されたＣＢ６との間の区間である。同様に、主保護区間を送電線１２Ａや１２Ｃの区間とした場合も、図示されない範囲も含めて左右にＮ−１の保護区間とＮ−２の保護区間が定義される。

また、演算範囲選択部４２における演算範囲の選択には、電気力系統内の遮断器ＣＢの遮断器不動作（ＣＢＦ）を検出するＣＢＦ検出部４６と、そのＣＢＦ検出部４６での検出結果に基づいてＮ−１及びＮ−２の保護区間を決定する拡大方向決定部４７を備える。

使用電気量決定部４３は、演算用データベース４４を参照し、演算範囲選択部４２で選択した保護区間の際に各ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆの保護演算で使用する電気量を決定する。演算用データベース４４は、図６に示すように、主保護区ごとの主保護の際に使用する使用電気量、Ｎ−１区間の使用電気量、Ｎ−２区間の使用電気量が記憶されている。使用電気量決定部４３は、演算用データベース４４に記憶されている使用電気量を基に、使用電気量指示を出力する。すなわち、主保護区間ＬＰ１の場合に、Ｎ−１区間で差動演算を行うためには、変流器ＣＴ２、ＣＴ５の電流データを使用するとの使用電気量指示を出力し、Ｎ−２区間で差動演算を行うためには、変流器ＣＴ１、ＣＴ６の電流データを使用するとの使用電気量指示を出力する。

出力部４５は、使用電気量決定部４３が決定した使用電気量をネットワーク３を介して各ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆに出力する。出力された使用電気量指示は各ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆの電気量選択部に入力する。

［１−２．システム動作］
以上のような構成を有する図１の電力系統の保護システム１の動作の概略は次の通りである。図７は、電力系統の保護システム１の保護における工程を示すフローチャートである。ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆは、電力系統１０の各部の電流を変流器ＣＴ１〜６より取り込む。また、ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆは、自ら取り込んだ電流データを、ネットワーク３を介して他のＤＭＤ端末に対して送信する。ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆは、電力系統内で取り込んだ電流データを電気量テーブル２５内に記憶しておく。また、ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆは、自ら取り込んだ電流データを、ネットワーク３を介して演算処理部４に伝送する。

演算処理装置４は、ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆに対して、主保護用の電流データを使用し差動演算による保護演算を行うように指示する（Ｓ０１）。各ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆでは、遮断器ＣＢで区分された最小の事故区間と事故様相を判定するために、ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆから伝送された電力系統１０内の電流データに基づき、差動演算による保護演算を行う（Ｓ０２）。

保護演算では、事故が発生していない場合には、差動電流値Ｉｄは０近傍にあることから、ＣＴ固有誤差を考慮して差動電流値Ｉｄが設定値Ｋ以上である事を判定する（Ｓ０３）。なお具体的な差動演算では右辺が固定的な設定値Ｋと電流の大きさに比例する設定値との和からなるが、公知であり、ここでは簡略化して設定値Ｋとのみ記している。

差動電流値Ｉｄが設定値Ｋ未満である場合（Ｓ０３のＮＯ）には、引き続き保護演算を行う（Ｓ０２）。差動電流値Ｉｄが設定値Ｋを超える場合（Ｓ０３のＹＥＳ）には、確認のため例えば５ｍｓ待機する（Ｓ０４）。その後、遮断対象となる遮断器を選択する。遮断器の選択は、ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆでの差動演算の結果に基づき選択される（Ｓ０５）。そして対象となる遮断器ＣＢに対して遮断指示を出力可能なＤＭＤ端末２ａ〜２ｆから遮断指示が出力される（Ｓ０６）。

その後、各ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆは、演算処理装置４からの指示に基づき、Ｎ−１保護区間用の電流データを使用した差動演算による保護演算に切り替える（Ｓ１１）。各ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆでは、演算処理装置４からの使用電気量指示に基づいて、電気量テーブルに記憶された電気量データを使用し、差動演算による保護演算を行う（Ｓ１２）。

保護演算の方法は、主保護用の電流データを使用する場合と同様であり、事故が発生していない場合には、差動電流値Ｉｄは０近傍にあることから、ＣＴ固有誤差を考慮して差動電流値Ｉｄが設定値Ｋ以上である事を判定する（Ｓ１３）。差動電流値Ｉｄが設定値Ｋ未満である場合（Ｓ１３のＮＯ）には、主保護用の電流データを使用した遮断器の動作により、保護が行われているので、Ｎ−１保護区間用の電流データを使用した差動演算による保護演算を行わず終了する。差動電流値Ｉｄが設定値Ｋ以上である場合（Ｓ１３のＹＥＳには、遮断器不動作（ＣＢＦ）と判定し、不動作の遮断器ＣＢの検出を行う（Ｓ１５、Ｓ１６）。

動作をしなかった遮断器ＣＢの場所に基づいて、Ｎ−１区間の決定を行う（Ｓ１６）。その後、Ｎ−１で拡大処理を行うために遮断対象となる遮断器を選択する。遮断器の選択は、演算処理部４の拡大方向決定部により決定する（Ｓ１７）。そして対象となる遮断器ＣＢに対して遮断指示を出力可能なＤＭＤ端末２ａ〜２ｆから遮断指示が出力される（Ｓ１８）。

その後、各ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆは、演算処理装置４からの指示に基づき、Ｎ−２保護区間用の電流データを使用した差動演算による保護演算に切り替える（Ｓ２１）。以下の工程は、Ｎ−１保護区間用の電流データを使用した保護演算時と同様である（Ｓ２２〜２８）。

［１−３．事故除去動作の具体例］
例えば、図８（ａ）では、主保護区間ＬＰ１として送電線１２Ｂの両端にある変流器ＣＴ３とＣＴ４から取り込まれた電流データＩ_ｔ３とＩ_ｔ４を用いた保護演算を行う。主保護区間ＬＰ１において、系統事故が発生した場合には、Ｉ_ｔ３＋Ｉ_ｔ４より求められる差動電流値Ｉｄは、設定値Ｋ以上となる。この結果を受けて、遮断器ＣＢ３と遮断器ＣＢ４に対して遮断指示が行われる。その後、保護区間をＮ−１に拡大した差動演算が行われる。保護演算における差動電流値Ｉｄは、Ｉ_ｔ２＋Ｉ_ｔ５より求められる。図８（ａ）では、遮断器ＣＢ３、ＣＢ４が正常に動作し、電流を遮断しているのでＩ_ｔ３とＩ_ｔ４は０である。また、事故電気流が遮断器ＣＢ３、ＣＢ４で遮断されているためＮ−１区間に流れる電流はＩ_ｔ２＋Ｉ_ｔ５は設定値Ｋ未満となり、保護演算を終了する。

一方、図８（ｂ）では、遮断器ＣＢ２、ＣＢ３、ＣＢ５が正常、ＣＢ４が不動作である。このため、遮断器ＣＢ４では遮断が行われずＮ−１区間には故障による電流が流れることとなる。そのためＩ_ｔ２＋Ｉ_ｔ５は、設定値Ｋ以上となる。この結果と、遮断を拡大すべき方向が主保護区間ＬＰ１の左側（ＣＢ２側）と右側（ＣＢ５側）のいずれであるのかの拡大方向決定を受けて、遮断器ＣＢ５に対して遮断指示が行われる。図８（ｂ）では、遮断を拡大すべき方向が右側（ＣＢ５側）という決定を受けた場合の、主保護区間ＬＰ１の右へ１区間広げた区間（Ｎ−１保護（右））が保護区間である。

その後、保護区間をＮ−２に拡大した差動演算が行われる。保護演算における差動電流値Ｉｄは、Ｉ_ｔ１＋Ｉ_ｔ６より求められる。図８（ｂ）では、遮断器ＣＢ３、ＣＢ５が共に正常に動作しているので、遮断器ＣＢ３、ＣＢ５により遮断が行われためＮ−１区間を超えて事故による電流が流れることはない。そのため、Ｎ−２区間に流れる電流Ｉ_ｔ１＋Ｉ_ｔ６は設定値Ｋ未満となり、保護演算を終了する。

一方、図８（ｃ）では、遮断器ＣＢ１、ＣＢ２、ＣＢ３、ＣＢ６が正常、遮断器ＣＢ４、ＣＢ５が不動作であるため、遮断器ＣＢ５では遮断が行われずＮ−２区間には故障による電流が流れることとなる。そのためＩ_ｔ１＋Ｉ_ｔ６は、設定値Ｋ以上となる。この結果と、遮断を拡大すべき方向がＮ−１区間の左側（ＣＢ１側）と右側（ＣＢ６側）のいずれであるのかの拡大方向決定を受けて、遮断器ＣＢ６に対して遮断指示が行われる。図８（ｃ）では、遮断を拡大すべき方向が右側（ＣＢ６側）という決定を受けた場合の、Ｎ−１の区間の右へ１区間広げた区間（Ｎ−２保護（右））が保護区間である。

図８（ｃ）では、遮断器ＣＢ６は正常に動作しているので、遮断器ＣＢ３、ＣＢ６により遮断が行われた時点でＮ−２区間を超えて事故電流が流れないため、保護演算を終了する。

以上の様に、保護演算における差動電流値Ｉｄとして選択する電気量を変更することにより、同じ構成のままに、保護区間を主保護区間、主保護区間より１区間拡大したＮ−１区間、主保護区間より２区間拡大したＮ−２区間と拡大することができる。

［拡大差動シークエンス］
図９（ａ）のタイムチャートに示すように、主保護区間の保護演算における差動電流値Ｉｄは設定値Ｋ以上という結果を受けた主保護区間の保護演算後、一定時間（例えば５ｍｓ）の待機の後に遮断器に対して遮断指示が出力される。その後、行われる保護区間をＮ−１に拡大した差動演算の結果、差動電流値Ｉｄは設定値Ｋ未満となり、保護演算を終了する。

図９（ｂ）のタイムチャートに示すように、主保護区間の保護演算における差動電流値Ｉｄは設定値Ｋ以上という結果を受けた主保護区間の保護演算後、例えば５ｍｓの待機の後に遮断器に対して遮断指示が出力される。その後、行われる保護区間をＮ−１に拡大した差動演算の結果、差動電流値Ｉｄは設定値Ｋ以上となる。

その結果を受けて一定時間（例えば１５０ｍｓ）の遮断器ＣＢの遮断器不動作（ＣＢＦ）を検出時間後、遮断器に対して遮断指示が出力される。その後、行われる保護区間をＮ−２に拡大した差動演算の結果、差動電流値Ｉｄは設定値Ｋ未満となり、保護演算を終了する。

図９（ｃ）のタイムチャートでは、保護区間をＮ−１に拡大した差動演算の結果、差動電流値Ｉｄは設定値Ｋ以上となる。その結果を受けて例えば１５０ｍｓの遮断器ＣＢの遮断器不動作（ＣＢＦ）を検出時間後、遮断器に対して遮断指示が出力される。その後、行われる保護区間をＮ−２に拡大した差動演算の結果、差動電流値Ｉｄは設定値Ｋ以上となる。その結果を受けて例えば１５０ｍｓの遮断器ＣＢの遮断器不動作（ＣＢＦ）を検出時間後、遮断器に対して遮断指示が出力される。

［１−４．効果］
以上のように、本発明の電力系統の保護システムによれば、ＤＭＤ端末における保護演算部において、差動演算を行うための電気量データを切替えることで、最短区間、最短区間より１区間広いＮ−１区間、最短区間より２区間広いＮ−２区間と拡大させることができる。

また、本発明では、ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆは、自らの電気量取得部で取得した電気量データと、電力系統１０内の他のＤＭＤ端末の電気取得部で取得した電気量データを電気量テーブルに記憶する。この際、電気量データをネットワーク３を介して送受信することで、系統内の電気量データをほぼリアルタイムで電気量テーブルに記憶することができる。

さらに、保護区間を拡大する場合に、系統における遮断器の動作情報に基づいて拡大方向を決定する。これにより、保護区間をＮ−１、Ｎ−２と拡大した場合にでも、保護区間の範囲を最低限に抑えることができる。そのため、保護動作により影響を受ける区間を狭くすることができる。また、この第１の実施形態では、拡大方向の決定を遮断器の動作情報に基づいて決定したが、他の情報に基づいて決定してもよい。

［２．他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、第１の実施形態では、演算範囲選択部４２における演算範囲を主保護、Ｎ−１、Ｎ−２から選択したが、Ｎは３以上でもよい。Ｎ−３まで選択する場合には、図１０の様に演算データベースにおいて、Ｎ−３を選択した場合の使用電気量の取得箇所を記憶しておく。

また、演算処理部４の演算用データベースには、主保護区間における使用電気量取得箇所、Ｎ−１区間における使用電気量取得箇所、Ｎ−２区間における使用電気量取得箇所を記憶しておくが、それぞれの使用電気量の記憶のタイミングは、電力系統１０に新たな変電所を追加するなどの系統構成の変化があったタイミングで内容を更新することもできる。これにより、実情に合う電力系統１０に対して保護を行うことができる。

さらに、使用電気量取得箇所の記憶のタイミングは、系統において事故が発生したタイミングでも良い。系統において事故が発生したタイミングで更新を行うことにより、その事故の内容に合わせた使用電気量のみを記憶すればよいので、データの容量が少なくなると共に、更新の手間も減少する。

また例えば、第１の実施形態では、使用電気量や拡大方向の決定を演算処理部４で実行したが、これらの一方もしくは両方を、ＤＭＤ端末２ａ〜２ｆで実行させてもよい。この場合、使用電気量の決定には、演算用データベース４４をＤＭＤ端末２ａ〜２ｆに持たせずに、あらかじめ手動でＤＭＤ端末に設定しておく方法をとることもできる。

１ … 保護システム
１０ … 電力系統
１１Ａ〜１１Ｄ… 母線
１２Ａ〜１２Ｃ… 送電線
２ａ〜２ｆ … ＤＭＤ端末
２１ … 電気量取得部
２２ … 遮断器データ取得部
２３ … 送信部
２４ … 受信部
２５ … 電気量テーブル
２６ … 電気量選択部
２７ … 保護演算部
２８ … 出力部
３ … ネットワーク
４ … 演算処理部
４１ … 受信部
４２ … 演算範囲選択部
４３ … 使用電気量決定部
４４ … 演算用データベース
４５ … 出力部
４６ … 遮断器不動作検出部
４７ … 拡大方向決定部

Claims (9)

1. 電力系統内の電気量を用いて電力系統の事故区間を判別し、事故区間に応じた遮断器を動作せしめる電力系統の保護システムにおいて、
   前記保護システムは、事故区間に応じた遮断器へ遮断指令を出力する複数の端末装置と、
   前記端末装置間で情報を伝達するためのネットワークと、
   前記ネットワークに接続し、前記端末装置に保護演算に使用する電気量データを指定する使用電気量の取得箇所を指示する演算装置を備え、
   前記端末装置は、前記電力系統内の電気量データを取得する電気量取得部と、
   取得した前記電力系統内の電気量データを記憶する電気量記憶部と、
   前記電気量記憶部に記憶された電気量データと前記演算装置からの使用電気量に基づいて保護演算を行う保護演算部を備えることを特徴とする電力系統の保護システム。
2. 前記端末装置は、自らの電気量取得部で取得した電気量データと、他の端末装置の電気取得部で取得され前記ネットワークを介して取得した電気量データとを、電気量記憶部に記憶することを特徴とする請求項１に記載の電力系統の保護システム。
3. 前記演算装置は、主保護用の使用電気量、主保護区間より１区間広いＮ−１保護用の使用電気量、及び主保護区間より２区間広いＮ−２保護用の使用電気量を指示することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力系統の保護システム。
4. 前記演算装置は、前記電力系統に系統構成の変化があった場合に、
   前記使用電気量の取得箇所の更新を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電力系統の保護システム。
5. 前記演算装置は、前記電力系統で事故が発生した場合に、
   前記使用電気量の取得箇所の更新を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電力系統の保護システム。
6. 電力系統内の電気量を用いて電力系統の事故区間を判別し、事故区間に応じた遮断器を動作せしめる電力系統の保護システムにおいて、
   前記保護システムは、事故区間に応じた遮断器へ遮断指令を出力する複数の端末装置と、
   前記端末装置間で情報を伝達するためのネットワークと、
   を備え、
   前記端末装置は、前記電力系統内の電気量データを取得する電気量取得部と、
   取得した前記電力系統内の電気量データを記憶する電気量記憶部と、
   前記電気量記憶部に記憶された複数の保護区間の電気量データの中から保護演算に使用する保護区間の電気量データを設定する使用電気量設定部と、
   前記使用電気量設定部が設定した電気量データに基づいて保護演算を行う保護演算部を備えることを特徴とする電力系統の保護システム。
7. 前記使用電気量設定部は、主保護用の使用電気量、主保護区間より１区間広いＮ−１保護用の使用電気量、及び主保護区間より２区間広いＮ−２保護用の使用電気量を設定できることを特徴とする請求項６に記載の電力系統の保護システム。
8. 電力系統の事故区間に応じた遮断器へ遮断指令を出力する複数の端末装置と、
   前記端末装置間で情報を伝達するためのネットワークと、
   前記ネットワークに接続し、前記端末装置に保護演算に使用する電気量データを指定する使用電気量の指示をする演算装置を備える電力系統の保護方法において、
   前記端末装置により、前記電力系統内の電気量データを取得する電気量取得処理と、
   取得した前記電力系統内の電気量データを記憶する電気量記憶部と、
   前記記憶された電気量データと前記演算装置からの使用電気量に基づいて保護演算を行う保護演算処理と、
   を含むことを特徴とする電力系統の保護方法。
9. 電力系統の事故区間に応じた遮断器へ遮断指令を出力する複数の端末装置と、
   前記端末装置間で情報を伝達するためのネットワークを備える電力系統の保護方法において、
   前記端末装置により、前記電力系統内の電気量データを取得する電気量取得処理と、
   取得した前記電力系統内の電気量データを記憶する電気量記憶部と、
   前記電気量記憶部に記憶された複数の保護区間の電気量データから保護演算に使用する保護区間の電気量データを設定する使用電気量設定処理と、
   前記使用電気量設定処理の設定に基づいて保護演算を行う保護演算処理と、
   を含むことを特徴とする電力系統の保護方法。

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