JP7008551B2 - 故障判定装置、および保護継電装置 - Google Patents

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Description

本開示は、故障判定装置、および保護継電装置に関する。
従来、電力系統を安全に運用するため、電力系統で発生した故障または異常を検出する各種の保護継電器が用いられている。例えば、保護継電器の一例としては、不足電圧継電器が挙げられる。
例えば、特許文献１（特開２００１－１６７６７号公報）では、方向継電器および不足電圧継電器を用いた故障区間判定装置を開示している。この故障区間判定装置では、送電用変電所の内部で地絡または短絡事故が発生した際に、故障区間を自動的に検出することを検討している。
特開２００１－１６７６７号公報
特許文献１に係る故障区間判定装置は、不足電圧継電器を用いて母線の故障の故障相を検出している。例えば、特許文献１の図３には、故障区間判定装置に用いられる不足電圧継電器の作用が記載されている。これによると、１線地絡（すなわち、１相故障）が発生した場合には、健全相の相電圧はほとんど変化しないと記載されている。ここで、故障点までの正相および零相のインピーダンスが等しい場合には、健全相の相電圧は変化しない。しかしながら、一般的には故障点までの正相および零相のインピーダンスは異なるため、健全相の相電圧が変化する場合も多い。そのため、特許文献１に係る技術では、精度の良い故障相の検出は難しい場合がある。
本開示のある局面における目的は、故障相をより精度よく検出することが可能な故障判定装置、および保護継電装置を提供することである。
ある実施の形態に従う故障判定装置は、３相の電力系統の各相電圧の入力を受ける電圧入力部と、各相電圧について、当該相電圧が第１閾値未満か否かを判定する第１判定部と、各相電圧に基づいて算出される各線間電圧について、当該線間電圧の変化量が第２閾値未満であるか否かを判定する第２判定部と、電力系統の故障相を判定する故障相判定部とを備える。３相のうちの第１相の相電圧が第１閾値未満であって、かつ３相のうちの第２相および第３相間の線間電圧の変化量が第２閾値未満である場合、故障相判定部は、第１相に故障が発生したと判定する。
他の実施の形態に従うと、３相の電力系統の母線を保護するための保護継電装置が提供される。保護継電装置は、母線の各相電圧の入力を受ける電圧入力部と、各相電圧について、当該相電圧が第１閾値未満か否かを判定する第１判定部と、各相電圧に基づいて算出される各線間電圧について、当該線間電圧の変化量が第２閾値未満であるか否かを判定する第２判定部と、電力系統の故障相を判定する故障相判定部と、母線の各相電流と、母線から分岐された複数の回線の各相電流とに基づく予め定められた差動演算により母線における故障を検出する差動継電演算部と、電力系統に設けられた遮断器へ遮断指令を出力する出力制御部とを備える。３相のうちの第１相の相電圧が第１閾値未満であって、かつ３相のうちの第２相および第３相間の線間電圧の変化量が第２閾値未満である場合、故障相判定部は、第１相に故障が発生したことを示す第１信号を出力する。出力制御部は、故障相判定部により第１信号が出力され、かつ、差動継電演算部により母線における故障を検出したことを示す第２信号が出力された場合に、３相の各々に流れる電流を遮断するための指令を出力する。
本開示によると、故障相をより精度よく検出することが可能となる。
実施の形態１に従う保護継電装置が適用される電力系統を示す図である。 対称座標法による１相故障時の等価回路を示す図である。 実施の形態１に従う１相故障時の各相電圧の関係を示すベクトル図である。 実施の形態１に従う２相短絡故障時の各相電圧の関係を示すベクトル図である。 実施の形態１に従う故障相の判定方式を説明するための図である。 実施の形態１に従う保護継電装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 実施の形態１に従う保護継電装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態２に従う１相故障時の各相電圧の関係を示すベクトル図である。 実施の形態２に従う２相短絡故障時の各相電圧の関係を示すベクトル図である。 実施の形態２に従う故障相の判定方式を説明するための図である。 実施の形態２に従う保護継電装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
実施の形態１．
＜全体構成＞
図１は、実施の形態１に従う保護継電装置１００が適用される電力系統を示す図である。図１を参照して、実施の形態１に従う電力系統は、母線６と、母線６から分岐した複数の回線（例えば、フィーダ線）とを含む３相（例えば、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の電力系統である。図１には、複数の回線として、回線Ｌ１～Ｌ４が設けられた例が示されている。典型的には、実施の形態１に従う電力系統の中性点接地方式は、直接接地方式である。
回線Ｌ１には、変圧器４を介して母線６の背後電源２が接続されている。背後電源２は、例えば、発電機である。また、回線Ｌ２～Ｌ４には、負荷、送電線等が接続される。変圧器４は、負荷と背後電源２との間に接続されており、背後電源２からの高圧電力を、需要家が利用可能な低圧電力に変圧する。
回線Ｌ１～Ｌ４には、遮断器２１～２４がそれぞれ挿入される。遮断器２１～２４の開閉状態に関する情報は、図示しないインターフェイス部を介して保護継電装置１００の内部に取り込まれる。
また、回線Ｌ１～Ｌ４には、電流変成器（ＣＴ：Current Transformer）３１～３４が設けられる。電流変成器に代えて空心変成器を設けてもよい。電流変成器３１～３４によって検出された回線Ｌ１～Ｌ４を流れる電流値の情報は、保護継電装置１００の内部に取り込まれる。具体的には、電流変成器３１～３４は、それぞれ回線Ｌ１～Ｌ４の各相電流を出力する。
母線６には、電圧変成器（ＶＴ：Voltage Transformer）８が設けられる。電圧変成器８は、母線６の各相電圧を検出して保護継電装置１００に出力する。具体的には、電圧変成器８は、母線６のＡ相，Ｂ相，Ｃ相の相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを出力する。
保護継電装置１００は、電力系統の母線６を保護するためのディジタル形の保護継電装置である。保護継電装置１００は、故障判定部１０と、差動継電演算部１２と、出力制御部１４とを含む。
故障判定部１０は、電圧変成器８によって検出された母線６の電圧値に基づいて、母線６の内部で故障が生じている場合の故障相を判定する。差動継電演算部１２は、電流変成器３１～３４によって検出された各回線の電流値に基づいて、母線６の内部で故障が生じているか否かを判定する。
出力制御部１４は、故障判定部１０の判定結果と差動継電演算部１２の判定結果との論理積を演算し、演算結果に基づいて遮断器２１～２４に開放指令を出力する。
ここで、本実施の形態の理解のため、関連技術における課題等について説明する。関連技術に係る電流差動保護継電器は、電力系統の保護対象（例えば、母線）に接続される各回線に設けられたＣＴによって検出された各電流を用いて、保護対象区間の内外部故障を識別し、内部故障の場合には保護対象区間を電力系統より切り離すべく、当該保護区間に設けられた遮断器に開放指令を出力する。
このような電流差動保護継電器では、ＣＴの相間誘導がある場合、母線６の外部（例えば、母線６から見て、回線Ｌ２に設けられた電流変成器３２の外側）に１相故障が発生して故障相に大電流が流れると、故障相ではない健全相のＣＴにも、ＣＴの２次側にＣＴの１次側にはない電流が流れる可能性がある。なお、各相のＣＴ間の誘導については、基本的には発生しないように３相のＣＴを配置すべきであるが、変電設備の小型化を図るために、３相一体型のＣＴの採用、あるいはＧＩＳ（Gas Insulated substation）の構成によっては、各相のＣＴ間の距離が近くなるために誘導が生じやすくなる場合がある。
例えば、保護対象区間の外部故障が発生した場合を想定する。この場合、故障相の比率差動要素は、故障電流によるＣＴ飽和などの誤差電流による差電流（すなわち、動作量）があった場合でも、大きな抑制量が期待できるため動作することはない。しかしながら、健全相の比率差動要素では、ＣＴ間の誘導による電流が一組のＣＴにのみ発生した場合、その誘導電流は差電流となり、抑制量も生じる。この場合、電流差動保護継電器の動作域に入るような大きい差電流が発生した場合には、健全相の比率差動要素が誤動作する。
そこで、本実施の形態では、故障判定部１０よる判定結果と、差動継電演算部１２の判定結果とに基づいて、遮断器２１～２４へ開放指令が出力される。本実施の形態に従う故障判定部１０は、単に、母線６の故障の有無を判定するだけではなく、母線６の故障相を精度よく判定することができる。そのため、外部故障による各相ＣＴ間の誘導によって差動継電演算部１２が故障相以外の相において誤判定した場合であっても、故障判定部１０の判定結果により遮断器２１～２４への開放指令の出力（すなわち、保護継電装置１００の誤動作）を防止することができる。
＜故障相の判定方式＞
次に、故障相の判定方式について説明する。電力系統の中性点接地方式は、直接接地方式であるとする。
（１相故障）
図２は、対称座標法による１相故障時の等価回路を示す図である。ここでは、母線６のＡ相の１相地絡故障が発生した場合について説明する。
図２を参照して、Ｅａ、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ０は、それぞれ電源電圧、正相インピーダンス、逆相インピーダンス、零相インピーダンスを示している。また、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ０、Ｉ０は、それぞれ正相電圧、逆相電圧、零相電圧、零相電流を示している。
対称座標法成分と母線６の各相電圧との関係は以下の式（１）のように表わされる。ここでは、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは、Ａ相地絡故障時に電圧変成器８により検出された各相電圧であり、Ｖａ０，Ｖｂ０，Ｖｃ０は、負荷電流を無視するとＡ相地絡故障前に電圧変成器８により検出された各相電圧に相当する。また、「ａ」はベクトルオペレータである。
Figure 0007008551000001
式（１）に示したＢ相電圧Ｖｂの導出方式を説明する。ここで、図２より、Ｉ０＝Ｅａ／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ０）、Ｖ１＝Ｅａ－Ｚ１×Ｉ０、Ｖ２＝－Ｚ２×Ｉ０、Ｖ０＝－Ｚ０×Ｉ０が成立するため、電圧Ｖｂは以下の式（２）のように表わされる。
Figure 0007008551000002
式（２）において、「ａ２Ｅａ」は、「ａ２＝２４０°」の位相回転を表わすため、「ａ２Ｅａ」は、Ａ相の１２０°前であるＢ相電圧Ｖｂ０を表わす。また、一般的には、Ｚ１＝Ｚ２であるため、以下の式（３）が導かれる。
Figure 0007008551000003
さらに、式（３）における「（ａ２＋ａ）」は、式（４）に示すように展開することができる。
Figure 0007008551000004
したがって、式（４）を式（３）に代入すると、以下の式（５）が導かれる。
Figure 0007008551000005
同様に、Ｃ相電圧Ｖｃは以下の式（６）のように表わされる。
Figure 0007008551000006
Ａ相地絡故障時のＢ相電圧ＶｂおよびＣ相電圧Ｖｃが、それぞれ上述した式（５）および（６）のように表わされることから、各相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの関係は、図３のように表わされる。
図３は、実施の形態１に従う１相故障時の各相電圧の関係を示すベクトル図である。図３を参照して、Ａ相電圧は故障前後でＶａ０からＶａに変化しており、健全相であるＢ相およびＣ相の相電圧も変化している。具体的には、正相インピーダンスは零相インピーダンスと異なることから、（Ｚ０－Ｚ１）は０にならない。そのため、Ｂ相電圧は故障前後でＶｂ０からＶｂに変化し、Ｃ相電圧は故障前後でＶｃ０からＶｃに変化する。
しかしながら、健全相であるＢ相およびＣ相間の線間電圧は故障前後で変化しない。すなわち、Ａ相故障前の線間電圧Ｖｂｃ０は、Ａ相故障後の線間電圧Ｖｂｃとほぼ同一であり、線間電圧の変化量ΔＶｂｃはほぼ０である。
このように、１相故障の場合には、故障相の電圧は大幅に低下し、健全相である２相の線間電圧は変化しない。そのため、例えば、Ａ相の電圧Ｖａの大きさ（すなわち、｜Ｖａ｜）が閾値Ｋ１Ｇ（例えば、定格相電圧の７０％～８０％程度）未満であって、かつＢＣ相間の線間電圧Ｖｂｃの大きさの変化量（すなわち、Δ｜Ｖｂｃ｜）が閾値Ｋ２Ｇ（例えば、定格線間電圧の５％程度）未満である場合には、Ａ相故障（すなわち、Ａ相の１相故障）が発生したと判定できる。なお、Δ｜Ｖ｜は、電圧Ｖの大きさの変化量のベクトルである。
（２相故障）
図４は、実施の形態１に従う２相短絡故障時の各相電圧の関係を示すベクトル図である。ここでは、ＢＣ相の短絡故障を想定している。図４を参照して、ＢＣ相故障時において、故障相であるＢ相およびＣ相の相電圧は低下しているが、健全相であるＡ相の相電圧は故障前後で変化していない（すなわち、Ｖａ０＝Ｖａである）。また、各２相間（すなわち、ＡＢ相間、ＢＣ相間、およびＣＡ相間）の線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａは低下している。
このように、２相故障の場合には、健全相の電圧は変化せず、各２相間の線間電圧は変化する。そのため、例えば、ＢＣ相間の線間電圧Ｖｂｃの大きさ（すなわち、｜Ｖｂｃ｜）が閾値Ｋ１Ｓ（例えば、定格線間電圧の７０％～８０％程度）未満であって、かつＡ相の電圧Ｖａの大きさの変化量（すなわち、Δ｜Ｖａ｜）が閾値Ｋ２Ｓ（例えば、定格相電圧の５％程度）未満である場合には、ＢＣ相故障（すなわち、Ｂ相およびＣ相の２相故障）が発生したと判定できる。
（３相故障）
３相故障が発生した場合には、３相の各相電圧と、各２相間の線間電圧がすべて変化する。そのため、例えば、各相電圧の変化量が閾値Ｋ３Ｇ（例えば、定格相電圧の５％程度）よりも大きく、かつ各線間電圧の変化量が閾値Ｋ３Ｓ（例えば、定格線間電圧の５％程度）よりも大きい場合には、３相故障が発生したと判定できる。
なお、健全時の系統電圧は、負荷状況に応じて変化する。そのため、変圧器４が、電圧比操作により電圧をできるだけ定格電圧に近づけるように調整できるタップ付変圧器の場合があるが、一般的には定格電圧より上下している場合が多い。この場合には、上記の閾値Ｋ１Ｇ，Ｋ２Ｓ，Ｋ３Ｇを「故障前の相電圧」を用いて設定してもよいし、閾値Ｋ２Ｇ，Ｋ１Ｓ，Ｋ３Ｓを「故障前の線間電圧」を用いて設定してもよい。故障前電圧を１００％とした場合には、閾値Ｋ１ＧおよびＫ１Ｓは、例えば、故障前電圧の９０％に設定することができ、より高感度な判定が可能となる。
（まとめ）
図５は、実施の形態１に従う故障相の判定方式を説明するための図である。図５を参照して、故障判定部１０は、判定回路１０１～１１８と、ＡＮＤゲート１３１～１３７と、ＯＲゲート１４１～１４３とを含む。
判定回路１０１は、｜Ｖａ｜＜Ｋ１Ｇを満たすと判定した場合には、出力値“１”をＡＮＤゲート１３１に出力し、そうではないと判定した場合には、出力値“０”をＡＮＤゲート１３１に出力する。｜Ｖｂ｜，｜Ｖｃ｜に関する判定回路１０３，１０５の動作も同様である。
判定回路１０２は、Δ｜Ｖｂｃ｜＜Ｋ２Ｇを満たすと判定した場合には、出力値“１”をＡＮＤゲート１３１に出力し、そうではないと判定した場合には、出力値“０”をＡＮＤゲート１３１に出力する。Δ｜Ｖｃａ｜，Δ｜Ｖａｂ｜に関する判定回路１０４，１０６の動作も同様である。
ＡＮＤゲート１３１は、判定回路１０１の出力値と、判定回路１０２の出力値とのＡＮＤ演算を行なう。具体的には、｜Ｖａ｜＜Ｋ１ＧおよびΔ｜Ｖｂｃ｜＜Ｋ２Ｇを満たす場合（すなわち、判定回路１０１および１０２の出力値が”１”の場合）、ＡＮＤゲート１３１は、Ａ相の１相故障を示す信号（すなわち、出力値”１”）をＯＲゲート１４１に出力する。そうではない場合には、ＡＮＤゲート１３１は、出力値”０”をＯＲゲート１４１に出力する。
ＡＮＤゲート１３２は、｜Ｖｂ｜＜Ｋ１ＧおよびΔ｜Ｖｃａ｜＜Ｋ２Ｇを満たす場合、Ｂ相の１相故障を示す信号（すなわち、出力値”１”）をＯＲゲート１４２に出力する。ＡＮＤゲート１３３は、｜Ｖｃ｜＜Ｋ１ＧおよびΔ｜Ｖａｂ｜＜Ｋ２Ｇを満たす場合、Ｃ相の１相故障を示す信号（すなわち、出力値”１”）をＯＲゲート１４３に出力する。
判定回路１０７は、｜Ｖａｂ｜＜Ｋ１Ｓを満たすと判定した場合には、出力値“１”をＡＮＤゲート１３４に出力し、そうではないと判定した場合には、出力値“０”をＡＮＤゲート１３４に出力する。｜Ｖｂｃ｜，｜Ｖｃａ｜に関する判定回路１０９，１１１の動作も同様である。
判定回路１０８は、Δ｜Ｖｃ｜＜Ｋ２Ｓを満たすと判定した場合には、出力値“１”をＡＮＤゲート１３４に出力し、そうではないと判定した場合には、出力値“０”をＡＮＤゲート１３４に出力する。Δ｜Ｖａ｜，Δ｜Ｖｂ｜に関する判定回路１１０，１１２の動作も同様である。
ＡＮＤゲート１３４は、判定回路１０７の出力値と、判定回路１０８の出力値とのＡＮＤ演算を行なう。具体的には、｜Ｖａｂ｜＜Ｋ１ＳおよびΔ｜Ｖｃ｜＜Ｋ２Ｓを満たす場合（すなわち、判定回路１０７および１０８の出力値が”１”の場合）、ＡＮＤゲート１３４は、ＡＢ相の２相故障を示す信号（すなわち、出力値”１”）をＯＲゲート１４１，１４２に出力する。
ＡＮＤゲート１３５は、｜Ｖｂｃ｜＜Ｋ１ＳおよびΔ｜Ｖａ｜＜Ｋ２Ｓを満たす場合、ＢＣ相の２相故障を示す信号（すなわち、出力値”１”）をＯＲゲート１４２，１４３に出力する。ＡＮＤゲート１３６は、｜Ｖｃａ｜＜Ｋ１ＳおよびΔ｜Ｖｂ｜＜Ｋ２Ｓを満たす場合、ＣＡ相の２相故障を示す信号（すなわち、出力値”１”）をＯＲゲート１４１，１４３に出力する。
判定回路１１３は、Δ｜Ｖａ｜＞Ｋ３Ｇを満たすと判定した場合には、出力値“１”をＡＮＤゲート１３７に出力し、そうではないと判定した場合には、出力値“０”をＡＮＤゲート１３７に出力する。Δ｜Ｖｂ｜，Δ｜Ｖｃ｜に関する判定回路１１４，１１５の動作も同様である。
判定回路１１６は、Δ｜Ｖａｂ｜＞Ｋ３Ｓを満たすと判定した場合には、出力値“１”をＡＮＤゲート１３７に出力し、そうではないと判定した場合には、出力値“０”をＡＮＤゲート１３７に出力する。Δ｜Ｖｂｃ｜，Δ｜Ｖｃａ｜に関する判定回路１１７，１１８の動作も同様である。
ＡＮＤゲート１３７は、判定回路１１３～１１８の各出力値がすべて”１”である場合に、３相故障を示す信号（すなわち、出力値”１”）をＯＲゲート１４１，１４２，１４３に出力する。
ＯＲゲート１４１は、ＡＮＤゲート１３１，１３４，１３６，１３７の各出力値のＯＲ演算を行なう。具体的には、これらの各出力値の少なくとも１つが”１”である場合には、ＯＲゲート１４１は、Ａ相に故障が発生していることを示す信号を出力する。
ＯＲゲート１４２は、ＡＮＤゲート１３２，１３４，１３５，１３７の各出力値の少なくとも１つが”１”である場合には、Ｂ相に故障が発生していることを示す信号を出力する。ＯＲゲート１４３は、ＡＮＤゲート１３３，１３５，１３６，１３７の各出力値の少なくとも１つが”１”である場合には、Ｃ相に故障が発生していることを示す信号を出力する。
＜ハードウェア構成＞
図６は、実施の形態１に従う保護継電装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。図６を参照して、保護継電装置１００は、補助変成器５１と、ＡＤ（Analog to Digital）変換部５２と、演算処理部７０とを含む。
補助変成器５１は、各検出器からの電気量を取り込み、リレー内部回路に適した電圧に変換して出力する。ＡＤ変換部５２は、補助変成器５１から出力される電圧を取り込んでディジタルデータに変換する。具体的には、ＡＤ変換部５２は、アナログフィルタと、サンプルホールド回路と、マルチプレクサと、ＡＤ変換器とを含む。
アナログフィルタは、補助変成器５１から出力される電流および電圧の波形信号から高周波のノイズ成分を除去する。サンプルホールド回路は、アナログフィルタから出力される電流および電圧の波形信号を予め定められたサンプリング周期でサンプリングする。マルチプレクサは、演算処理部７０から入力されるタイミング信号に基づいて、サンプルホールド回路から入力される波形信号を時系列で順次切り替えてＡＤ変換器に入力する。ＡＤ変換器は、マルチプレクサから入力される波形信号をアナログデータからディジタルデータに変換する。ＡＤ変換器は、ディジタル変換した波形信号（ディジタルデータ）を演算処理部７０へ出力する。
演算処理部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７２と、ＲＯＭ７３と、ＲＡＭ７４と、ＤＩ（ディジタル入力）回路７５と、ＤＯ（ディジタル出力）回路７６と、入力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７７と、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７８とを含む。これらは、バス７１で結合されている。
ＣＰＵ７２は、予めＲＯＭ７３に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、保護継電装置１００の動作を制御する。なお、ＲＯＭ７３には、ＣＰＵ７２によって用いられる各種情報が格納されている。ＣＰＵ７２は、たとえば、マイクロプロセッサである。なお、当該ハードウェアは、ＣＰＵ以外のＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびその他の演算機能を有する回路などであってもよい。
ＣＰＵ７２は、バス７１を介して、ＡＤ変換部５２からディジタルデータを取り込む。ＣＰＵ７２は、ＲＯＭ７３に格納されているプログラムに従って、取り込んだディジタルデータを用いて制御演算を実行する。
ＣＰＵ７２は、制御演算結果に基づいて、ＤＯ回路７６を介して、外部の装置に制御指令を出力する。また、ＣＰＵ７２は、ＤＩ回路７５を介して、その制御指令に対する応答を受け取る。入力インターフェイス７７は、典型的には、各種ボタン等であり、系統運用者からの各種設定操作を受け付ける。また、ＣＰＵ７２は、通信インターフェイス７８を介して、他の装置と各種情報を送受信する。
＜機能構成＞
図７は、実施の形態１に従う保護継電装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。図７を参照して、保護継電装置１００は、主たる機能構成として、故障判定部１０と、差動継電演算部１２と、出力制御部１４とを含む。これらの各機能は、例えば、保護継電装置１００のマイクロプロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部はハードウェアで実現されるように構成されていてもよい。
故障判定部１０は、電圧入力部２０１と、線間電圧変化量算出部２０３と、相電圧変化量算出部２０５と、判定部２１１～２１６と、故障相判定部２２０とを含む。
電圧入力部２０１は、電圧変成器８から出力される母線６の各相電圧Ｖａ～Ｖｃの入力を受け付ける。
線間電圧変化量算出部２０３は、Ａ相およびＢ相間の線間電圧Ｖａｂの変化量ΔＶａｂと、Ｂ相およびＣ相間の線間電圧Ｖｂｃの変化量ΔＶｂｃと、Ｃ相およびＡ相間の線間電圧Ｖｃａの変化量ΔＶｃａとを算出する。例えば、線間電圧の変化量は、現在の線間電圧から、数サイクル（例えば、１～２サイクル）前の線間電圧を減算することにより算出される。
相電圧変化量算出部２０５は、Ａ相の相電圧Ｖａの変化量ΔＶａと、Ｂ相の相電圧Ｖｂの変化量ΔＶｂと、Ｃ相の相電圧Ｖｃの変化量ΔＶｃとを算出する。例えば、相電圧の変化量は、現在の相電圧から、数サイクル（例えば、１～２サイクル）前の相電圧を減算することにより算出される。
判定部２１１は、各相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃについて、当該相電圧が閾値Ｋ１Ｇ未満か否かを判定する。具体的には、判定部２１１は、図５に示す判定回路１０１，１０３，１０５に対応する。
判定部２１２は、各線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａについて、当該線間電圧の変化量が閾値Ｋ２Ｇ未満であるか否かを判定する。具体的には、判定部２１２は、図５に示す判定回路１０２，１０４，１０６に対応する。
判定部２１３は、各線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａについて、当該線間電圧が閾値Ｋ１Ｓ未満であるか否かを判定する。具体的には、判定部２１３は、図５に示す判定回路１０７，１０９，１１１に対応する。
判定部２１４は、各相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃについて、当該相電圧の変化量が閾値Ｋ２Ｓ未満か否かを判定する。具体的には、判定部２１４は、図５に示す判定回路１０８，１１０，１１２に対応する。
判定部２１５は、各相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃについて、当該相電圧の変化量が閾値Ｋ３Ｇよりも大きいか否かを判定する。具体的には、判定部２１５は、図５に示す判定回路１１３～１１５に対応している。
判定部２１６は、各線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａについて、当該線間電圧の変化量が閾値Ｋ３Ｓよりも大きいか否かを判定する。具体的には、判定部２１６は、図５に示す判定回路１１６～１１８に対応している。
故障相判定部２２０は、判定部２１１～２１６の各判定結果に基づいて、電力系統の故障相（例えば、母線６の故障相）を判定する。ここで、故障相判定部２２０による判定には、現在の相電圧から、数サイクル前の相電圧を減算した変化量が用いられる。故障相判定部２２０は、判定結果を示す信号を数サイクル期間よりも長い期間出力する。例えば、故障相判定部２２０は、復帰タイマを用いて、判定結果を示す信号を予め定められた時間Ｔ（例えば、外部故障除去に要する時間）以上出力するように構成される。
ある局面では、３相のうちの第１相（例えば、Ａ相）の相電圧が閾値Ｋ１Ｇ未満であって、かつ３相のうちの第２相（例えば、Ｂ相）および第３相（例えば、Ｃ相）間の線間電圧の変化量が閾値Ｋ２Ｇ未満である場合、故障相判定部２２０は、第１相に故障が発生したと判定して、当該判定結果を示す信号を出力する。この場合、故障相判定部２２０はＡＮＤゲート１３１～１３３および復帰タイマに対応する。
他の局面では、第１相（例えば、Ａ相）および第２相（例えば、Ｂ相）間の線間電圧が閾値Ｋ１Ｓ未満であって、かつ第３相（例えば、Ｃ相）の相電圧の変化量が閾値Ｋ２Ｓ未満である場合、故障相判定部２２０は、第１相および第２相に故障が発生したと判定して、当該判定結果を示す信号を出力する。この場合、故障相判定部２２０はＡＮＤゲート１３４～１３６および復帰タイマに対応する。
さらに他の局面では、各相電圧の変化量が閾値Ｋ３Ｇよりも大きく、各線間電圧の変化量が閾値Ｋ３Ｓよりも大きい場合、故障相判定部２２０は３相すべてに故障が発生したと判定して、当該判定結果を示す信号を出力する。この場合、故障相判定部２２０はＡＮＤゲート１３７および復帰タイマに対応する。
差動継電演算部１２は、母線６の各相電流と回線Ｌ１～Ｌ４の各相電流とに基づく予め定められた差動演算により母線６における故障を検出する。具体的には、差動継電演算部１２は、電流入力部２５０と、差動電流演算部２５２と、抑制電流演算部２５４と、差動判定部２５６とを含む。
差動電流演算部２５２は、電流変成器３１～３４によって検出された各回線Ｌ１～Ｌ４の電流Ｉ１～Ｉ４のベクトル和を算出し、算出したベクトル和の大きさを差動電流ＩＤとして出力する。
抑制電流演算部２５４は、電流変成器３１～３４によって検出された各回線Ｌ１～Ｌ４の電流Ｉ１～Ｉ４のうち、大きさが最大のものを出力する。なお、最大値抑制方式に代えて、スカラー和抑制方式を用いてもよい。すなわち、検出された各回線Ｌ１～Ｌ４の電流Ｉ１～Ｉ４のスカラー和を抑制電流ＩＲとしてもよい。
差動判定部２５６は、抑制電流ＩＲと差動電流ＩＤとの関係が予め定められた関係を満たすか否かを判定する。具体的には、差動判定部２５６は、抑制電流ＩＲに定数αを乗算し、定数βを加算した値よりも差動電流ＩＤが大きいか否か、すなわち、以下の式（７）が成立するか否かを判定する。
ＩＤ＞α・ＩＲ＋β・・・（７）
なお、差動判定部２５６は、抑制電流ＩＲを用いずに差動電流ＩＤのみを用いて判定を行なってもよい。具体的には、差動判定部２５６は、差動電流ＩＤが閾値ＩＰよりも大きいか否か、すなわち、以下の式（８）が成立するか否かを判定する。
ＩＤ＞ＩＰ・・・（８）
差動判定部２５６は、判定結果を示す信号を出力制御部１４に出力する。
出力制御部１４は、故障判定部１０による故障相の判定結果と、差動継電演算部１２による判定結果とに基づいて、遮断器２１～２４を開放するための開放指令を出力する。
例えば、故障相判定部２２０により故障相が第１相であることを示す判定結果が出力され、差動継電演算部１２により第１相について上記の式（７）または（８）が成立したとの判定結果（すなわち、第１相の故障を検出したとの結果）が出力されている場合、出力制御部１４は第１相に流れる電流を遮断するための指令を出力する。
具体的には、保護継電装置１００は母線６を保護対象としているため、出力制御部１４は、故障相である第１相だけでなく３相の各々に流れる電流を遮断するために遮断器２１～２４に開放指令を出力する。すなわち、出力制御部１４は、各相に設けられた遮断器２１～２４に開放指令を出力する。
＜利点＞
実施の形態１によると、相電圧および線間電圧の大きさだけではなく、変化量の大きさも鑑みて故障相の判定が行なわれるため、１相故障および２相故障の故障相判定をより精度よく実行することができる。そのため、アーク故障等の故障点インピーダンスが高い地絡故障でも、高感度に故障相を判定できる。また、故障相を精度よく判定できるため、保護継電装置のＣＴ間の誘導による誤動作を防止でき、高信頼性の保護システムを構成できる。
実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１とは異なる故障相の判定方式について説明する。＜全体構成＞および＜ハードウェア構成＞については、実施の形態１のそれらと同様であるため、詳細な説明は繰り返さない。なお、電力系統の中性点接地方式は、直接接地方式であるとする。
＜故障相の判定方式＞
（１相故障）
上述した式（５）および（６）から、Ａ相地絡故障時の電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃとの関係は、図８のように表わされる。
図８は、実施の形態２に従う１相故障時の各相電圧の関係を示すベクトル図である。図８を参照して、Ａ相故障前後において、故障相を含むＡＢ相およびＣＡ相の線間電圧は変化しているが、健全相であるＢＣ相の線間電圧は変化していない。すなわち、ＡＢ相の線間電圧の変化量ΔＶａｂ、およびＣＡ相の線間電圧の変化量ΔＶｃａは、一定値以上となり、ＢＣ相の線間電圧の変化量ΔＶｂｃはほぼ０である。
これを利用して、例えば、Δ｜Ｖｂｃ｜が閾値Ｋ２Ｇ未満、かつΔ｜Ｖｃａ｜およびΔ｜Ｖａｂ｜が閾値Ｋ２Ｇ以上である場合には、Ａ相の１相故障が発生したと判定できる。
（２相故障）
図９は、実施の形態２に従う２相短絡故障時の各相電圧の関係を示すベクトル図である。ここでは、Ｂ相およびＣ相の短絡故障を想定している。図９を参照して、ＢＣ相故障前後において、故障相であるＢ相およびＣ相の各相電圧は変化しているが、健全相であるＡ相の相電圧は変化していない。すなわち、Ｂ相電圧の変化量ΔＶｂおよびＣ相電圧の変化量ΔＶｃは、一定値以上であり、Ａ相電圧の変化量ΔＶａはほぼ０である。
これを利用して、例えば、Δ｜Ｖａ｜が閾値Ｋ２Ｓ未満、かつΔ｜Ｖｂ｜およびΔ｜Ｖｃ｜が閾値Ｋ２Ｓ以上である場合には、ＢＣ相の２相故障が発生したと判定できる。
（３相故障）
３相故障の判定方式は、実施の形態１の当該判定方式と同様である。
（まとめ）
図１０は、実施の形態２に従う故障相の判定方式を説明するための図である。図１０を参照して、実施の形態２に従う故障判定部１０は、判定回路１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２，１１３～１１８と、ＡＮＤゲート１３７，１５１～１５６と、ＯＲゲート１６１～１６３とを含む。判定回路１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２，１１３～１１８の動作、およびＡＮＤゲート１３７の動作は、図５で説明した動作と同様である。
ＡＮＤゲート１５１は、判定回路１０２の出力値と、判定回路１０４の出力の論理レベルを反転した値と、判定回路１０６の出力の論理レベルを反転した値とのＡＮＤ演算を行なう。具体的には、Δ｜Ｖｂｃ｜＜Ｋ２Ｇを満たし、Δ｜Ｖｃａ｜＜Ｋ２Ｇを満たさず（すなわち、Δ｜Ｖｃａ｜≧Ｋ２Ｇを満たし）、Δ｜Ｖａｂ｜＜Ｋ２Ｇを満たさない（すなわち、Δ｜Ｖａｂ｜≧Ｋ２Ｇを満たす）場合に、ＡＮＤゲート１５１は、Ａ相の１相故障を示す信号（すなわち、出力値”１”）をＯＲゲート１６１に出力する。
ＡＮＤゲート１５２は、Δ｜Ｖｃａ｜＜Ｋ２Ｇを満たし、Δ｜Ｖｂｃ｜＜Ｋ２ＧおよびΔ｜Ｖａｂ｜＜Ｋ２Ｇを満たさない場合に、Ｂ相の１相故障を示す信号（すなわち、出力値”１”）をＯＲゲート１６２に出力する。ＡＮＤゲート１５３は、Δ｜Ｖａｂ｜＜Ｋ２Ｇを満たし、Δ｜Ｖｂｃ｜＜Ｋ２ＧおよびΔ｜Ｖｃａ｜＜Ｋ２Ｇを満たさない場合に、Ｃ相の１相故障を示す信号（すなわち、出力値”１”）をＯＲゲート１６３に出力する。
ＡＮＤゲート１５４は、判定回路１０８の出力値と、判定回路１１０の出力の論理レベルを反転した値と、判定回路１１２の出力の論理レベルを反転した値とのＡＮＤ演算を行なう。具体的には、Δ｜Ｖｃ｜＜Ｋ２Ｓを満たし、Δ｜Ｖａ｜＜Ｋ２Ｓを満たさず（すなわち、Δ｜Ｖａ｜≧Ｋ２Ｓを満たし）、Δ｜Ｖｂ｜＜Ｋ２Ｇを満たさない（すなわち、Δ｜Ｖｂ｜≧Ｋ２Ｓを満たす）場合に、ＡＮＤゲート１５４は、ＡＢ相の２相故障を示す信号（すなわち、出力値”１”）をＯＲゲート１６１，１６２に出力する。
ＡＮＤゲート１５５は、Δ｜Ｖｃ｜＜Ｋ２Ｓを満たし、Δ｜Ｖａ｜＜Ｋ２ＳおよびΔ｜Ｖｃ｜＜Ｋ２Ｓを満たさない場合に、ＢＣ相の２相故障を示す信号（すなわち、出力値”１”）をＯＲゲート１６２，１６３に出力する。ＡＮＤゲート１５６は、Δ｜Ｖｂ｜＜Ｋ２Ｓを満たし、Δ｜Ｖｃ｜＜Ｋ２ＳおよびΔ｜Ｖａ｜＜Ｋ２Ｓを満たさない場合に、ＣＡ相の２相故障を示す信号（すなわち、出力値”１”）をＯＲゲート１６１，１６３に出力する。
ＯＲゲート１６１は、ＡＮＤゲート１５１，１５４，１５６，１３７の各出力値のＯＲ演算を行なう。具体的には、これらの各出力値の少なくとも１つが”１”である場合には、ＯＲゲート１６１は、Ａ相に故障が発生していることを示す信号を出力する。
ＯＲゲート１６２は、ＡＮＤゲート１５２，１５４，１５５，１３７の各出力値の少なくとも１つが”１”である場合には、Ｂ相に故障が発生していることを示す信号を出力する。ＯＲゲート１６３は、ＡＮＤゲート１５３，１５５，１５６，１３７の各出力値の少なくとも１つが”１”である場合には、Ｃ相に故障が発生していることを示す信号を出力する。
＜機能構成＞
図１１は、実施の形態２に従う保護継電装置１００Ａの機能構成の一例を示すブロック図である。図１１を参照して、保護継電装置１００Ａは、主たる機能構成として、故障判定部１０Ａと、差動継電演算部１２と、出力制御部１４とを含む。差動継電演算部１２および出力制御部１４の機能は、図７で説明した機能と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。
故障判定部１０Ａは、電圧入力部２０１と、線間電圧変化量算出部２０３と、相電圧変化量算出部２０５と、判定部２１５，２１６と、変化量判定部２７１，２７２と、故障相判定部２２０Ａとを含む。なお、電圧入力部２０１と、線間電圧変化量算出部２０３と、相電圧変化量算出部２０５と、判定部２１５，２１６との機能は、図７で説明した当該機能と同様であるためその詳細な説明は繰り返さない。
変化量判定部２７１は、線間電圧Ｖａｂの変化量ΔＶａｂ、線間電圧Ｖｂｃの変化量ΔＶｂｃ、および線間電圧Ｖｃａの変化量ΔＶｃａの各々について、当該変化量がＫ２Ｇ未満であるか否かを判定する。具体的には、変化量判定部２７１は、図１０に示す判定回路１０２，１０４，１０６に対応する。換言すると、変化量判定部２７１は、図７に示す判定部２１２と実質的に同一の機能を有する。
変化量判定部２７２は、相電圧Ｖａの変化量ΔＶａ、相電圧Ｖｂの変化量ΔＶｂ、および相電圧Ｖｃの変化量ΔＶｃの各々について、当該変化量がＫ２Ｓ未満であるか否かを判定する。具体的には、変化量判定部２７２は、図１０に示す判定回路１０８，１１０，１１２に対応する。換言すると、変化量判定部２７２は、図７に示す判定部２１４と実質的に同一の機能を有する。
故障相判定部２２０Ａは、判定部２１５，２１６および変化量判定部２７１，２７２の各判定結果に基づいて、電力系統の故障相を判定し、当該判定結果を示す信号を時間Ｔ以上出力する。ある局面では、第１相（例えば、Ａ相）ならびに第２相（例えば、Ｂ相）間の線間電圧の変化量、および第３相（例えば、Ｃ相）ならびに第１相間の線間電圧の変化量が閾値Ｋ２Ｇ以上であって、かつ、第２相ならびに第３相間の線間電圧の変化量が閾値Ｋ２Ｇ未満である場合、故障相判定部２２０は第１相に故障が発生したと判定して、当該判定結果を示す信号を出力する。この場合、故障相判定部２２０ＡはＡＮＤゲート１５１～１５３および復帰タイマに対応する。
他の局面では、第１相（例えば、Ａ相）の相電圧の変化量および第２相（例えば、Ｂ相）の相電圧の変化量が閾値Ｋ２Ｓ以上であって、かつ第３相（例えば、Ｃ相）の相電圧の変化量が閾値Ｋ２Ｓ未満である場合、故障判定部１０Ａは、第１相および第２相に故障が発生したと判定して、当該判定結果を示す信号を出力する。この場合、故障相判定部２２０はＡＮＤゲート１５４～１５６および復帰タイマに対応する。
さらに他の局面では、各相電圧の変化量が閾値Ｋ３Ｇよりも大きく、各線間電圧の変化量が閾値Ｋ３Ｓよりも大きい場合、故障相判定部２２０Ａは３相すべてに故障が発生したと判定して、当該判定結果を示す信号を出力する。この場合、故障相判定部２２０ＡはＡＮＤゲート１３７および復帰タイマに対応する。
＜利点＞
実施の形態２によると、簡易なロジックで故障相判定部を構築できる。その他の利点は、実施の形態１と同様である。
その他の実施の形態．
（１）上述した実施の形態では、保護継電装置が、故障判定部、差動継電演算部および出力制御部を有する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、上述した故障判定部の機能を有する故障判定装置を別に設けて、当該故障判定装置と、差動継電演算部および出力制御部を有する装置との組み合わせにより、上記保護継電装置を実現する構成であってもよい。この場合、故障判定装置のハードウェア構成は、図６に示すハードウェア構成と同様であってもよい。
（２）上述した実施の形態では、故障判定部が母線の故障を判定する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、保護継電装置が送電線を保護対象としている場合には、故障判定部は、送電線の故障を判定するように構成されていてもよい。また、故障相が第１相である場合には、出力制御部は、第１相に設けられた遮断器２１～２４に開放指令を出力してもよいし、３相の各々に流れる電流を遮断するために遮断器２１～２４に開放指令を出力してもよい。故障相に流れる電流のみを遮断するのか、故障相および健全相に流れる電流をすべて遮断するのかは、系統運用者により任意に定められる。
（３）上述した実施の形態では、故障判定部は、各相電圧の変化量および閾値Ｋ３Ｇの比較結果と、各線間電圧の変化量および閾値Ｋ３Ｓの比較結果とに基づいて、３相故障を判定する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、故障判定部は、各相電圧および閾値Ｋ１Ｇの比較結果と、各線間電圧および閾値Ｋ１Ｓの比較結果とに基づいて、３相故障を判定する構成であってもよい。
この場合、判定回路１１３に代えて、｜Ｖａ｜＜Ｋ１Ｇを満たす場合に出力値“１”を出力し、そうではない場合に出力値“０”を出力する判定回路が用いられる。同様に、判定回路１１４，１１５についても、代わりの判定回路が用いられる。また、判定回路１１６に代えて、｜Ｖａｂ｜＜Ｋ１Ｓを満たす場合に出力値“１”を出力し、そうではない場合に出力値“０”を出力する判定回路が用いられる。同様に、判定回路１１７，１１８についても、代わりの判定回路が用いられる。
（４）上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。
また、上述した実施の形態において、他の実施の形態で説明した処理および構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
２ 背後電源、４ 変圧器、６ 母線、８ 電圧変成器、１０，１０Ａ 故障判定部、１２ 差動継電演算部、１４ 出力制御部、２１～２４ 遮断器、３１～３４ 電流変成器、５１ 補助変成器、５２ ＡＤ変換部、７０ 演算処理部、７１ バス、７２ ＣＰＵ、７３ ＲＯＭ、７４ ＲＡＭ、７５ ＤＩ回路、７６ ＤＯ回路、７７ 入力インターフェイス、７８ 通信インターフェイス、１００，１００Ａ 保護継電装置、１０１～１１８ 判定回路、１３１～１３７，１５１～１５６ ＡＮＤゲート、１４１～１４３，１６１～１６３ ＯＲゲート、２０１ 電圧入力部、２０３ 線間電圧変化量算出部、２０５ 変化量算出部、２１１～２１６ 判定部、２２０，２２０Ａ 故障相判定部、２５０ 電流入力部、２５２ 差動電流演算部、２５４ 抑制電流演算部、２５６ 差動判定部、２７１，２７２ 変化量判定部。

Claims (7)

  1. ３相の電力系統の各相電圧の入力を受ける電圧入力部と、
    前記各相電圧について、当該相電圧が第１閾値未満か否かを判定する第１判定部と、
    前記各相電圧に基づいて算出される各線間電圧について、当該線間電圧の変化量が第２閾値未満であるか否かを判定する第２判定部と、
    前記電力系統の故障相を判定する故障相判定部とを備え、
    前記３相のうちの第１相の相電圧が前記第１閾値未満であって、かつ前記３相のうちの第２相および第３相間の線間電圧の変化量が前記第２閾値未満である場合、前記第２相および前記第３相の各々の相電圧の変化量の大きさに関わらず、前記故障相判定部は、前記第１相に故障が発生したと判定する、故障判定装置。
  2. 前記各線間電圧について、当該線間電圧が第３閾値未満であるか否かを判定する第３判定部と、
    前記各相電圧について、当該相電圧の変化量が第４閾値未満である否かを判定する第４判定部とをさらに備え、
    前記第１相および前記第２相間の線間電圧が前記第３閾値未満であって、かつ前記第３相の相電圧の変化量が前記第４閾値未満である場合、前記故障相判定部は、前記第１相および前記第２相に故障が発生したと判定する、請求項１に記載の故障判定装置。
  3. ３相の電力系統の各相電圧の入力を受ける電圧入力部と、
    前記３相のうちの第１相ならびに第２相間の線間電圧の第１変化量、前記３相のうちの前記第２相ならびに第３相間の線間電圧の第２変化量、および前記第３相ならびに前記第１相間の線間電圧の第３変化量の各々について、当該変化量が第１基準値未満であるか否かを判定する第１変化量判定部と、
    前記電力系統の故障相を判定する故障相判定部とを備え、
    前記第１変化量および前記第３変化量が前記第１基準値以上であって、かつ前記第２変化量が前記第１基準値未満である場合、前記第２相および前記第３相の各々の相電圧の変化量の大きさに関わらず、前記故障相判定部は、前記第１相に故障が発生したと判定する、故障判定装置。
  4. 前記第１相の相電圧の変化量、前記第２相の相電圧の変化量、および前記第３相の相電圧の変化量の各々について、当該変化量が第２基準値未満であるか否かを判定する第２変化量判定部をさらに備え、
    前記第１相の相電圧の変化量および前記第２相の相電圧の変化量が前記第２基準値以上であって、かつ第３相の相電圧の変化量が前記第２基準値未満である場合、前記故障相判定部は、前記第１相および前記第２相に故障が発生したと判定する、請求項３に記載の故障判定装置。
  5. 前記電圧入力部は、前記電力系統の母線の各相電圧の入力を受け付ける、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の故障判定装置。
  6. ３相の電力系統の母線を保護するための保護継電装置であって、
    前記母線の各相電圧の入力を受ける電圧入力部と、
    前記各相電圧について、当該相電圧が第１閾値未満か否かを判定する第１判定部と、
    前記各相電圧に基づいて算出される各線間電圧について、当該線間電圧の変化量が第２閾値未満であるか否かを判定する第２判定部と、
    前記電力系統の故障相を判定する故障相判定部と、
    前記母線の各相電流と、前記母線から分岐された複数の回線の各相電流とに基づく予め定められた差動演算により前記母線における故障を検出する差動継電演算部と、
    前記電力系統に設けられた遮断器へ遮断指令を出力する出力制御部とを備え、
    前記３相のうちの第１相の相電圧が前記第１閾値未満であって、かつ前記３相のうちの第２相および第３相間の線間電圧の変化量が前記第２閾値未満である場合、前記第２相および前記第３相の各々の相電圧の変化量の大きさに関わらず、前記故障相判定部は、前記第１相に故障が発生したことを示す第１信号を出力し、
    前記出力制御部は、前記故障相判定部により前記第１信号が出力され、かつ、前記差動継電演算部により前記母線における故障を検出したことを示す第２信号が出力された場合に、前記３相の各々に流れる電流を遮断するための指令を出力する、保護継電装置。
  7. ３相の電力系統の母線を保護するための保護継電装置であって、
    前記母線の各相電圧の入力を受ける電圧入力部と、
    前記３相のうちの第１相ならびに第２相間の線間電圧の第１変化量、前記３相のうちの前記第２相ならびに第３相間の線間電圧の第２変化量、および前記第３相ならびに前記第１相間の線間電圧の第３変化量の各々について、当該変化量が基準値未満であるか否かを判定する第１変化量判定部と、
    前記電力系統の故障相を判定する故障相判定部と、
    前記母線の各相電流と、前記母線から分岐された複数の回線の各相電流とに基づく予め定められた差動演算により前記母線における故障を検出する差動継電演算部と、
    前記電力系統に設けられた遮断器へ遮断指令を出力する出力制御部とを備え、
    前記第１変化量および前記第３変化量が前記基準値以上であって、かつ前記第２変化量が前記基準値未満である場合、前記第２相および前記第３相の各々の相電圧の変化量の大きさに関わらず、前記故障相判定部は、前記第１相に故障が発生したことを示す第１信号を出力し、
    前記出力制御部は、前記故障相判定部により前記第１信号が出力され、かつ、前記差動継電演算部により前記母線における故障を検出したことを示す第２信号が出力された場合に、前記３相の各々に流れる電流を遮断するための指令を出力する、保護継電装置。
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