JP7098511B2 - 保護リレー装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、保護リレー装置に関する。

電力系統の保護を目的とした保護リレー装置に一つとして、電力系統の周波数が低下した場合に、電力系統に接続される負荷を遮断することにより周波数の回復を図るＵＦリレー（Under Frequency Relay）装置がある。ＵＦリレー装置においては、一旦低下した周波数が回復した後、再度、電力系統の周波数が低下してしまうと、負荷を遮断するタイミングが遅れてしまう場合があり、低下した周波数の回復が遅くなる。または場合によっては回復させることが困難となる要因となっていた。

特開平１－２９８９１５号公報

本発明が解決しようとする課題は、一旦低下した周波数が回復した後、再度、電力系統の周波数が低下した場合に、負荷を遮断するタイミングが遅れないように制御することができる保護リレー装置を提供することである。

実施形態の保護リレー装置は、電力情報取得部と、遮断部と、遮断条件変更部と、を持つ。前記電力情報取得部は、電力系統における送電線に供給される電力に関する情報を取得する。前記遮断部は、前記電力情報取得部により取得された情報に基づいて、前記電力における周波数が低下した場合に、前記送電線から電力の供給を受ける複数の負荷の各々に対応して設けられ、前記送電線と当該負荷とを接続又は遮断する遮断器を、前記周波数が回復するまで順次遮断する。前記遮断条件変更部は、前記周波数が低下した後に前記周波数が回復した場合、前記遮断部による前記遮断器の各々を遮断する遮断条件を変更する。

第１の実施形態の保護リレー装置２０が適用される保護リレーシステム１の構成を示すブロック図。 第１の実施形態の保護リレー装置２０の構成を示すブロック図。 第１の実施形態の遮断部２５の構成を示すブロック図。 第１の実施形態の周波数下限値記憶部２５６に記憶される情報の構成を示す図。 第１の実施形態の出力時間記憶部２５８に記憶される情報の構成を示す図。 第１の実施形態の保護リレー装置２０の動作の流れを示すフローチャート。 第２の実施形態の保護リレー装置２０Ａの構成を示すブロック図。 第２の実施形態の出力時間変更部２９の動作を説明する図。 第３の実施形態の保護リレー装置２０Ａの構成を示すブロック図。

以下、実施形態の保護リレー装置を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態の保護リレー装置２０が適用される保護リレーシステム１の構成を示すブロック図である。保護リレーシステム１は、例えば、電力系統に設けられる送電線２と、計器用変成部１０と、保護リレー装置２０と、複数の負荷４０（負荷４０－１、４０－２、…、４０－Ｎ）と、複数の負荷４０の各々に対応して設けられる複数の遮断器３０（遮断器３０－１、３０－２、…、３０－Ｎ）とを備える。ここで、Ｎは任意の自然数である。

図１では、電力系統に一つの保護リレーシステム１が設けられる場合を例示したが、電力系統に複数の保護リレーシステム１が設けられていてもよい。

計器用変成部１０は、送電線２に供給される電力に関する測定値を測定する。計器用変成部１０は、例えば、送電線２に供給される電力の電圧を、抵抗により測定可能な電圧に降圧させ、降圧後の電圧波形（アナログ波形）を保護リレー装置２０に出力する。保護リレー装置２０は、計器用変成部１０により測定された電圧値に基づいて、遮断器３０の各々に遮断信号を出力する。遮断信号は、遮断器３０を遮断するための信号である。遮断器３０は、送電線２と負荷４０とに接続され、保護リレー装置２０の制御により、送電線２と負荷４０とを接続、又は遮断する。負荷４０は、例えば、需要家の負荷であり、遮断器３０が接続状態である場合に送電線２から電力の供給を受けるが、遮断器３０が遮断状態である場合には送電線２から電力が供給されずに停電状態となる。

図２は、第１の実施形態の保護リレー装置２０の構成を示すブロック図である。保護リレー装置２０は、例えば、電力情報取得部２２と、ＵＦリレー回路２４と、遮断条件変更部２６とを備える。保護リレー装置２０を構成するこれらの機能部は、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアが協働することで実現されてもよい。

電力情報取得部２２は、計器用変成部１０より、電力系統における送電線２に供給される電力に関する情報を取得し、取得した情報をＵＦリレー回路２４に出力する。電力に関する情報は、電力に関係する情報であって、例えば、電力値、電圧値、電流値などである。

ＵＦリレー回路２４は、例えば、複数の遮断部２５（遮断部２５－１、２５－２、…、２５－Ｍ）を備える。ここで、Ｍは任意の自然数である。遮断部２５は、電力情報取得部２２により取得された電圧値の周波数が低下した場合に、遮断器３０の各々を、周波数が回復するまで順次遮断する。

遮断部２５は、電源のトリップなどにより送電線２に供給される電力の周波数が低下した場合に、遮断器３０を遮断して負荷４０への電力の供給を停止することにより、周波数を発電側で制御できる範囲にまで回復させる。

遮断部２５は、周波数の動揺による連鎖的な電源のトリップや大規模な停電を防ぐため、何段階かの時限を設定し、各々の時限で周波数が低下している状態が継続しており、周波数が回復していない場合には順次、遮断器３０を遮断する。遮断部２５は、周波数が回復した時点で、遮断器３０の遮断を止める。

遮断部２５の各々は、互いに異なる遮断条件により、遮断器３０に遮断信号を出力する。遮断条件は、遮断器３０を遮断するための条件であって、例えば、周波数が低下していると判定する周波数の値（周波数下限値）や、周波数が低下してから遮断器３０を遮断するまでの時限（出力時間）などである。

例えば、基準とする周波数が５０［Ｈｚ］である場合、遮断部２５－１は周波数が４９［Ｈｚ］未満となった場合に周波数が低下したと判定し、遮断部２５－２は周波数が４８．５［Ｈｚ］未満となった場合に周波数が低下したと判定する。また、周波数が低下したと判定された場合、遮断部２５－１は周波数が低下した状態が１秒間継続した場合に３０-１に遮断信号を出力し、２秒間継続した場合に３０-２に遮断信号を出力する。遮断部２５－２は周波数が低下した状態が０．５秒間継続した場合に３０-１に遮断信号を出力し、０．８秒間継続した場合に３０-２に遮断信号を出力する。この場合、遮断部２５－１、及び２５－２の何れか一方が、より早く遮断器３０－１における遮断条件を充足した時点において遮断器３０－１に遮断信号が出力され、遮断器３０が遮断される。

ここで、従来の遮断部２５においては、周波数が低下した後に回復した場合において、再度、周波数が低下することが想定されていなかった。このため、再度の周波数の低下が発生した場合、負荷を遮断するタイミング（遮断信号を出力するタイミング）が遅れてしまう場合があった。

例えば、従来の遮断部２５において、一回目に周波数が低下した際に、複数の遮断器３０のうち一部の遮断器３０が遮断されることにより周波数が回復したとする。その後、当該一部の遮断された遮断器３０が接続状態に戻されて復電される前、つまり、一部の遮断器３０が遮断された状態において、二回目に周波数が低下すると、遮断部２５は、すでに遮断状態にある遮断器３０と比較して時限の遅い遮断器３０を遮断せざるを得ない。この場合、遮断部２５が遮断器３０に遮断信号を出力するまでの時限は、一回目に周波数が低下した場合と比較して遅れてしまう。遮断器３０に遮断信号を出力するタイミングが遅れてしまうと、遅れた分、周波数の低下が進んでしまい、遮断器３０を遮断しても、周波数を回復させる効果が得られなくなる可能性があった。

この対策として、本実施形態では、遮断条件変更部２６が、周波数が低下した後に回復した場合、遮断部２５による遮断器３０の各々を遮断する遮断条件を変更する。これにより、二回目に周波数が低下した場合を想定して、遮断信号を出力するタイミングが遅れないようにする。

遮断条件変更部２６は、例えば、変更判定部２７と、下限値変更部２８とを備える。変更判定部２７は、周波数が低下してから回復するまでの時間に応じて、遮断条件を変更するか否かを判定する。変更判定部２７は、例えば、周波数が低下してから回復するまでの時間、つまり周波数が低下した状態が継続した時間に応じて、後述する出力時間記憶部２５８を参照する。

ここで、遮断条件変更部２６により周波数が低下したと判定する閾値は、ＵＦリレー２５０により周波数が低下したと判定する閾値（周波数下限値）と同じ値である必要はない。例えば、遮断条件変更部２６は、保護リレーシステム１における周波数下限値として設定され得る値のうち、最も大きな値を、周波数が低下したと判定する閾値として用いてよい。

或いは、遮断条件変更部２６は、遮断部２５－１～２５－Ｍの各々に設けられたＵＦリレー２５０の周波数下限値のうち最も大きな値を、周波数が低下したと判定する閾値として用いてよい。

或いは、遮断部２５－１～２５－Ｍの各々に設けられたＵＦリレー２５０の周波数下限値ごとに、周波数が低下したか否かを判定するようにしてもよい。

変更判定部２７は、周波数が低下した状態が継続した時間と出力時間記憶部２５８に記憶されている遮断器３０の各々の出力時間とを比較することにより、遮断器３０の各々が遮断状態であるか、接続状態であるかを判定する。変更判定部２７は、遮断器３０の各々のうち、一部の遮断器３０が遮断状態であり、残りの遮断器３０が接続状態であると判断する場合、遮断条件を変更すると判定する。一方、変更判定部２７は、全ての遮断器３０が一律に遮断状態又は接続状態であると判断する場合、遮断条件を変更しないと判定する。

なお、後述する、電力系統において複数の保護リレーシステム１が設けられる場合など、条件によっては、変更判定部２７は、全ての遮断器３０が接続状態であると判断する場合であっても、遮断条件を変更する場合がある。

上記においては、変更判定部２７が、周波数が低下した状態が継続した時間に基づいて、遮断器３０の各々が遮断状態であるか、接続状態であるかを判定する場合を例示して説明したが、これに限定されない。例えば、変更判定部２７は、遮断信号出力部２５４による遮断器３０への遮断信号を出力した結果に基づいて、遮断器３０の各々が遮断状態であるか、接続状態であるかを判定するようにしてもよい。

下限値変更部２８は、変更判定部２７により遮断条件を変更すると判定される場合に、周波数下限値を、より大きい値に変更する。下限値変更部２８は、例えば、一回目に周波数が低下した際には周波数下限値が４９［Ｈｚ］であった場合、二回目以降では、周波数下限値を、一回目の周波数下限値よりも大きい４９．５［Ｈｚ］にする。これにより、二回目以降では、周波数が低下したと判定される時点が早まり、遮断器３０に遮断信号が出力されるまでの時間を早めることができる。下限値変更部２８は、より大きな値に変更した周波数下限値を、後述する周波数下限値記憶部２５６に記憶させる。

なお、下限値変更部２８は、基準とする周波数（例えば、５０［Ｈｚ］）を超えない範囲において、二回目以降の周波数下限値を、一回目の周波数下限値よりも大きい値に設定する。

遮断条件変更部２６は、例えば、一回目に周波数が低下した際には周波数が４９［Ｈｚ］未満となった場合に周波数が低下したと判定された場合、二回目以降では、周波数が４９．５［Ｈｚ］未満となった場合に周波数が低下したと判定されるようにする。これにより、二回目以降では、周波数が低下したと判定される時点が早まり、遮断器３０に遮断信号が出力されるまでの時間を早めることができる。

図３は、第１の実施形態の遮断部２５の構成を示すブロック図である。遮断部２５は、例えば、ＵＦリレー２５０と、複数のタイマー２５２（タイマー２５２－１、２５２－２、…、２５２－Ｎ）と、複数のタイマー２５２の各々に対応して設けられる複数の遮断信号出力部２５４（遮断信号出力部２５４－１、２５４－２、…、２５４－Ｎ）と、周波数下限値記憶部２５６と、出力時間記憶部２５８とを備える。ここで、ＵＦリレー２５０は、「周波数判定部」の一例である。タイマー２５２は、「時間測定部」の一例である。

ＵＦリレー２５０は、送電線２に供給される電力の周波数が低下しているか否かを、周波数下限値記憶部２５６に記憶される周波数下限値に基づいて判定する。ＵＦリレー２５０には、電力情報取得部２２により取得された送電線２に供給される電力に関する情報が入力される。ＵＦリレー２５０は、電力情報取得部２２からの情報に基づいて、例えば、送電線２に供給される電力における電圧の周波数を検出する。ＵＦリレー２５０は、周波数下限値記憶部２５６を参照し、検出した周波数と自身のＵＦリレー２５０に設定された周波数下限値とを比較する。ＵＦリレー２５０は、検出した周波数が周波数下限値未満である場合、周波数が低下したと判定する。ＵＦリレー２５０は、判定結果をタイマー２５２に出力する。

タイマー２５２は、ＵＦリレー２５０による判定結果に基づいて、周波数が低下している状態が継続している時間を測定する。タイマー２５２は、出力時間記憶部２５８を参照し、周波数が低下している状態が継続している時間と、自身のタイマー２５２に設定された出力時間とを比較する。タイマー２５２は、周波数が低下している状態が継続している時間が出力時間に達している場合、その出力時間に対応する遮断器３０に遮断信号を出力すると判定し、その旨の命令を示す信号を遮断信号出力部２５４に出力する。

遮断信号出力部２５４は、タイマー２５２から遮断器３０に遮断信号を出力する旨の命令を示す信号を取得した場合、遮断器３０に遮断信号を出力する。周波数下限値記憶部２５６は、ＵＦリレー２５０ごとの周波数下限値を記憶する。出力時間記憶部２５８は、ＵＦリレー２５０ごとに、当該ＵＦリレー２５０に接続するタイマー２５２の各々における出力時間を記憶する。
周波数下限値記憶部２５６、及び出力時間記憶部２５８は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどにより実現される。周波数下限値記憶部２５６はＵＦリレー２５０により参照される。また、出力時間記憶部２５８はタイマー２５２により参照される。

図４は、第１の実施形態の周波数下限値記憶部２５６に記憶される周波数下限値を示す情報の構成を示す図である。図４に示すように、周波数下限値を示す情報には、ＵＦリレー識別番号と、周波数下限値との項目を備える。ＵＦリレー識別番号には、保護リレー装置２０に設けられた複数のＵＦリレー２５０を一意に識別する番号が示される。周波数下限値には、ＵＦリレー識別番号に対応するＵＦリレー２５０における周波数下限値が示される。

図５は、第１の実施形態の出力時間記憶部２５８に記憶される出力時間を示す情報の構成を示す図である。図５に示すように、出力時間を示す情報には、ＵＦリレー識別番号と、タイマー識別番号と、遮断器識別番号と、出力時間との項目を備える。ＵＦリレー識別番号には、ＵＦリレー２５０を一意に識別する番号が示される。タイマー識別番号には、ＵＦリレー識別番号に対応するＵＦリレー２５０に接続される複数のタイマー２５２を一意に識別する番号が示される。遮断器識別番号には、複数のタイマー２５２の各々に接続される遮断器３０を一意に識別する番号が示される。出力時間には、ＵＦリレー識別番号に対応するＵＦリレー２５０において、遮断器識別番号に対応する遮断器３０に遮断信号を出力するまでの時間が示される。

図６は、第１の実施形態の保護リレー装置２０の動作の流れを示すフローチャートである。
保護リレー装置２０は、電力情報取得部２２により送電線２に供給される電力の電圧を示す情報を取得する（ステップＳ１）。電力情報取得部２２は取得した電圧を示す情報をＵＦリレー回路２４に出力する。

ＵＦリレー回路２４は、遮断部２５の各々に設けられたＵＦリレー２５０により、送電線２に供給される電力の周波数が低下しているか否かを判定する（ステップＳ２）。ＵＦリレー２５０は、判定結果をタイマー２５２に出力する。

送電線２に供給される電力の周波数が低下していると判定された場合、タイマー２５２は、周波数が低下した状態が継続している時間を測定し、測定した時間が、予め定められた所定の出力時間に達したか否かを判定する（ステップＳ３）。タイマー２５２は、例えば、出力時間記憶部２５８を参照して予め定められた所定の出力時間を取得する。

周波数が低下した状態が継続している時間が、予め定められた所定の出力時間に達した場合、遮断信号出力部２５４は、対応する遮断器３０に遮断信号を出力して、遮断器３０を遮断させる（ステップＳ４）。そして、保護リレー装置２０は、ステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ２において、ＵＦリレー回路２４により送電線２に供給される電力の周波数が低下していないと判定された場合、変更判定部２７は、周波数が低下した後に回復したか否かを判定する（ステップＳ５）。

周波数が低下した後に回復した場合、変更判定部２７は、周波数が低下してから回復するまでの時間に応じて、遮断条件を変更するか否かを判定する（ステップＳ６）。変更判定部２７は、例えば、保護リレー装置２０が制御する複数の遮断器３０のうち、一部の遮断器３０が遮断され、残りの遮断器３０が接続状態であると判断する場合、遮断条件を変更すると判定する。一方、変更判定部２７は、保護リレー装置２０が制御する複数の遮断器３０の全てが遮断されているか、又は接続状態であると判断する場合、遮断条件を変更しないと判定する。

遮断条件を変更すると判定された場合、下限値変更部２８は、周波数下限値をより大きな値に変更する（ステップＳ７）。

一方、ステップＳ３において、周波数が低下した状態が継続している時間が、予め定められた所定の出力時間に達していない場合、ステップＳ５において、送電線２に供給される電力の周波数は、周波数が一旦低下した後に回復したものでないと判定される場合、ステップＳ６において遮断条件を変更しないと判定される場合の各々の場合には、保護リレー装置２０は、ステップＳ１に戻る。

以上説明したように、第１の実施形態の保護リレー装置２０は、周波数が低下した後に回復した場合、遮断部２５による遮断器３０の各々を遮断する遮断条件を変更する遮断条件変更部２６を備える。これにより、第１の実施形態の保護リレー装置２０は、周波数が低下し、遮断器３０を遮断することにより周波数を回復させた場合において、遮断した遮断器３０を接続状態に戻して復電される前に、再度、周波数が低下した場合であっても、変更した後の遮断条件により遮断器３０の各々を遮断することができるために、負荷４０を遮断するタイミングが遅れないように制御することができる。

また、第１の実施形態の保護リレー装置２０では、変更判定部２７により遮断条件を変更すると判定される場合に、周波数下限値を、より大きい値に変更する下限値変更部２８を備えるため、一回目に周波数が低下した後に回復した場合に、周波数下限値をより大きな値に変更することができ、二回目以降に周波数が低下した場合に、周波数の低下をより早く検知することができるために、負荷４０を遮断するタイミングが遅れないように制御することができる。

また、第１の実施形態の保護リレー装置２０では、遮断条件変更部２６は、遮断信号出力部２５４により複数の遮断器３０のうち一部の遮断器３０に遮断信号が出力された後に、ＵＦリレー２５０（周波数判定部）により周波数が低下していないと判定された場合に、遮断条件を変更するようにしてもよい。これにより、第１の実施形態の保護リレー装置２０では、一部の遮断器３０が遮断されたことを確実に認識した上で遮断条件を変更することができ、二回目の周波数の低下に備えることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、遮断条件を変更する場合に、周波数が低下してから遮断器３０を遮断するまでの時限（出力時間）を変更する点において、上述した実施形態と相違する。以下の説明では、上述した実施形態と相違する構成について説明し、上述した実施形態と同等の構成には同じ符号を付してその説明を省略する。

図７は、第２の実施形態の保護リレー装置２０Ａの構成を示すブロック図である。保護リレー装置２０Ａは、例えば、遮断条件変更部２６Ａを備える。遮断条件変更部２６Ａは、出力時間変更部２９を備える。

出力時間変更部２９は、変更判定部２７により遮断条件を変更すると判定される場合に、複数の遮断器３０の各々における出力時間を、より小さい時間に変更する。この場合、出力時間変更部２９は、複数の遮断器３０の各々における出力時間を、少なくとも遮断条件を変更する前の出力時間より小さい値に変更すればよく、例えば、複数の遮断器３０の各々における出力時間を、一律、変更する前の出力時間より所定の時間（例えば、０．５［ｓｅｃ］）短縮させる。

出力時間変更部２９は、複数の遮断器３０のうち、遮断信号出力部２５４により遮断信号が出力されていない（つまり、遮断状態ではなく、接続状態にある）と判定される遮断器３０における出力時間を、より小さい時間に変更するようにしてもよい。

この場合、例えば、変更判定部２７は、周波数が低下した状態が継続した時間に応じて、遮断器３０の各々が遮断状態であるか、接続状態であるかを判定し、判定結果を、遮断条件を変更する旨の通知と共に、出力時間変更部２９に出力する。

出力時間変更部２９は、変更判定部２７により遮断条件を変更する旨の通知を取得した場合、遮断器３０の各々が遮断状態であるか、接続状態であるかを判定した判定結果に基づいて、接続状態にある遮断器３０の出力時間を変更する。出力時間変更部２９は、例えば、接続状態にある遮断器３０のうち、最も出力時間が小さい遮断器３０の出力時間を、すでに遮断済みの遮断器３０のうち最も出力時間が小さい遮断器３０の出力時間に変更する。

ここで、遮断条件を変更する前において、遮断器３０－１における出力時間がＴ１［ｓｅｃ］、であり、遮断器３０－２における出力時間がＴ２［ｓｅｃ］であり、…、遮断器３０－Ｎにおける出力時間がＴ（Ｎ）［ｓｅｃ］である場合を考える。

この場合、例えば、出力時間変更部２９は、遮断器３０－１のみが遮断され、残りの遮断器３０－２、…、遮断器３０－Ｎが接続された状態である場合には、遮断器３０－２における出力時間をＴ２［ｓｅｃ］からＴ１［ｓｅｃ］に変更する。そして、出力時間変更部２９は、遮断器３０－Ｋ（但し、Ｋは２＜Ｋ＜Ｎを満たす任意の自然数）における出力時間をＴ（Ｋ）［ｓｅｃ］からＴ（Ｋ－１）［ｓｅｃ］に変更する、というように順次変更し、最終的に、遮断器３０－Ｎにおける出力時間をＴ（Ｎ）［ｓｅｃ］からＴ（Ｎ－１）［ｓｅｃ］に変更する。この場合、出力時間変更部２９は、すでに遮断された遮断器３０－１における出力時間については、Ｔ１［ｓｅｃ］のまま変更しない。

或いは、出力時間変更部２９は、遮断器３０－１及び３０－２が遮断され、残りの遮断器３０－３、…、遮断器３０－Ｎが接続された状態である場合には、遮断器３０－３における出力時間をＴ３［ｓｅｃ］からＴ１［ｓｅｃ］に変更する。そして、出力時間変更部２９は、遮断器３０－Ｋ（但し、Ｋは３＜Ｋ＜Ｎを満たす任意の自然数）における出力時間をＴ（Ｋ）［ｓｅｃ］からＴ（Ｋ－２）［ｓｅｃ］に変更する、というように順次変更し、最終的に、遮断器３０－Ｎにおける出力時間をＴ（Ｎ）［ｓｅｃ］からＴ（Ｎ－２）［ｓｅｃ］に変更する。この場合、出力時間変更部２９は、すでに遮断された遮断器３０－１及び３０－２における出力時間については、遮断器３０－１における出力時間をＴ１［ｓｅｃ］のまま、遮断器３０－２における出力時間をＴ２［ｓｅｃ］のまま、として変更しない。

また、出力時間変更部２９は、変更判定部２７により遮断条件を変更すると判定される場合に、複数の遮断器３０の各々における出力時間を、ＵＦリレー２５０において周波数が低下したと判定されてから周波数が回復したと判定されるまでの時間を減少させた値に変更するようにしてもよい。

例えば、変更判定部２７は、周波数が低下した状態が継続した時間に応じて、遮断部２５の各々におけるＵＦリレー２５０において周波数が低下したと判定されてから回復するまでの時間を判定し、その判定結果を、遮断条件を変更する旨の通知と共に、出力時間変更部２９に出力する。

出力時間変更部２９は、変更判定部２７により遮断条件を変更する旨の通知を取得した場合、遮断器３０の各々が遮断状態であるか、ＵＦリレー２５０において周波数が低下したと判定されてから回復するまでの時間を判定した判定結果に基づいて、接続状態にある遮断器３０の出力時間を変更する。

図８は、第２の実施形態における出力時間変更部２９が行う処理を説明する図である。図８の横軸は時間、縦軸は送電線２に供給される電力の周波数を示す。図８の例では、周波数が、時間ｔａにおいて周波数ｆ（ｔａ）、時間ｔｂにおいて周波数ｆ（ｔｂ）、時間ｔｃにおいて周波数ｆ（ｔｃ）、時間ｔｄにおいて周波数ｆ（ｔｄ）と変化している。また、周波数ｆ（ｔａ）、及びｆ（ｔｄ）は基準周波数ｆ０、周波数ｆ（ｔｂ）、及びｆ（ｔｃ）はＵＦリレー２５０における周波数下限値ＦＬである。

この場合、ＵＦリレー２５０により周波数が低下したと判定される周波数は、周波数ｆ（ｔｂ）から周波数ｆ（ｔｃ）までの間の周波数である。この場合、周波数が低下して周波数が回復したと判定されるまでの時間は、ＵＦＴ（＝ｔｃ－ｔｂ）である。

そして、この場合、出力時間変更部２９は、周波数が回復した後、ＵＦリレー２５０に接続されるタイマー２５２の各々における出力時間を、一律、ＵＦＴ（＝ｔｃ－ｔｂ）短縮する。なお、出力時間変更部２９は、出力時間を変更した後の値が負（マイナス）の値となる場合には、例えば、出力時間を０（ゼロ）[ｓｅｃ]とし、変更後の出力時間がマイナスの値とならないようにする。

以上説明したように、第２の実施形態における保護リレー装置２０Ａでは、出力時間変更部２９を備える。出力時間変更部２９は、変更判定部２７により遮断条件を変更すると判定される場合に、複数の遮断器３０の各々における出力時間を、変更する前より小さい時間に変更する。これにより、第２の実施形態における保護リレー装置２０Ａでは、二回目に周波数が低下した場合であっても、周波数が低下したと判定されてから遮断器３０に遮断信号が出力されるまでの時間を、出力時間を変更しない場合よりも、早めることができ、周波数がさらに低下してしまう前に回復させることが可能となる。

また、第２の実施形態の保護リレー装置２０Ａでは、出力時間変更部２９は、複数の遮断器３０のうち、遮断信号出力部２５４により遮断信号が出力されていないと判定される遮断器３０における出力時間を、変更する前より小さい時間に変更するようにしてもよい。これにより、第２の実施形態における保護リレー装置２０Ａでは、二回目に周波数が低下した場合に遮断され得る遮断器３０について出力時間を変更し、二回目に周波数が低下した場合に遮断され得ない遮断器３０について出力時間を変更しないようにすることができ、二回目に周波数が低下した場合における対策を効率よく行うことが可能となる。

また、第２の実施形態の保護リレー装置２０Ａでは、出力時間変更部２９は、変更判定部２７により遮断条件を変更すると判定される場合に、複数の遮断器３０の各々における出力時間を、遮断部２５の各々に設けられるＵＦリレー２５０において周波数が低下したと判定されてから周波数が回復したと判定されるまでの時間を減少させた値に変更するようにしてもよい。これにより、第２の実施形態における保護リレー装置２０Ａでは、一回目に周波数が低下した際に遮断された遮断器３０に対応するタイマー２５２に設定されていた出力時間のうち最も遅い時間とほぼ同じ時間だけ、出力時間を短縮させることができる。このため、二回目に周波数が低下した場合であっても、一回目に周波数が低下した場合と同様か、それよりも早く、残りの遮断器３０を遮断することができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について、説明する。本実施形態では、ＵＦリレー回路２４が予備の遮断部２５（予備遮断部２５Ｂ）（図９参照）を備える点において、上述した実施形態と相違する。

本実施形態は、電力系統に複数の保護リレーシステム１が設けられる場合に適用されてよい。

従来、電力系統に設けられた複数の保護リレーシステム１では、互いに異なる周波数下限値及び出力時間が用いられる。つまり、電力系統において、周波数が基準周波数ｆ０よりも低下した場合、第１の保護リレーシステム１では全ての遮断器３０が遮断されるが、第２の保護リレーシステム１においては全ての遮断器３０が接続状態である場合が発生し得る。

例えば、一回目に周波数が低下した場合において、第１の保護リレーシステム１における全ての遮断器３０が遮断されることにより周波数が回復したとする。この場合、一回目と同等の低下幅で、二回目に周波数が低下すると、第１の保護リレーシステム１が既に全ての遮断器３０を遮断してしまったために、周波数の回復を図る処理を行うことができないにもかかわらず、第２の保護リレーシステム１においては、二回目の周波数の変化が、第２の保護リレーシステム１に設定された周波数下限値未満とならないために、遮断器３０を遮断するに至らない。このため、二回目に周波数が低下した場合に対応が遅れてしまう場合があった。

この対策として、本実施形態では、第２の保護リレーシステム１では遮断器３０に遮断信号を出力していないが、周波数における低下の度合いと、周波数が低下した状態が継続した時間とから、第１の保護リレーシステム１が、すでに全部又は一部の遮断器３０に遮断信号を出力したと推測される場合、第２の保護リレーシステム１における予備遮断部２５Ｂを起動させる。これにより、第２の保護リレーシステム１では予備遮断部２５Ｂを起動させる前には遮断器３０を遮断するに至らない周波数の変化に対しても、遮断器３０に遮断信号を出力できるようになり、電力系統の全体として、周波数の低下に適切に対応し周波数の回復を図ることが可能となる。

図９は、第３の実施形態の保護リレー装置２０Ｂの構成を示すブロック図である。保護リレー装置２０Ｂは、例えば、ＵＦリレー回路２４Ｂと、遮断条件変更部２６Ｂとを備える。ＵＦリレー回路２４Ｂは、予備遮断部２５Ｂを備える。遮断条件変更部２６Ｂは、予備起動制御部１２６を備える。

予備の遮断部２５は、二回目に周波数が低下した場合に備えて起動される機能部であって、予備遮断部２５Ｂは、遮断部２５と同様の構成を備え、二回目に周波数が低下した場合に備えて起動される。予備遮断部２５Ｂは、遮断部２５と比較して、感度よく周波数の低下に反応する。ここで、感度よく周波数の低下に反応するとは、周波数の低下をより早く検知することであり、例えば、遮断部２５に設定された周波数下限値よりも大きな閾値（後述する予備周波数下限値）により周波数が低下したか否かを判定したり、遮断部２５に設定された出力時間をよりも小さな時間（後述する予備出力時間）で遮断器３０に遮断信号を出力したりすることをいう。

予備遮断部２５Ｂは、例えば、予備ＵＦリレー２５０Ｂと、予備タイマー２５２Ｂと、予備遮断信号出力部２５４Ｂとを備える。ここで、予備ＵＦリレー２５０Ｂは、「予備周波数判定部」の一例である。また、予備タイマー２５２Ｂは、「予備時間測定部」の一例である。

予備ＵＦリレー２５０Ｂは、遮断部２５におけるＵＦリレー２５０に対応し、周波数が低下しているか否かを、遮断部２５におけるＵＦリレー２５０に設定される周波数下限値よりも大きい予備周波数下限値に基づいて判定する。

予備タイマー２５２Ｂは、遮断部２５におけるタイマー２５２に対応し、予備ＵＦリレー２５０Ｂによる判定結果に基づいて、周波数が低下している状態が継続している時間を測定する。

予備遮断信号出力部２５４Ｂは、遮断部２５における遮断信号出力部２５４に対応し、周波数が低下してから複数の遮断器３０の各々に遮断信号を出力するまでの時間として複数の遮断器３０ごとに定められた予備出力時間に基づいて、複数の遮断器３０のうち特定の遮断器３０に遮断信号を出力する。

予備起動制御部１２６は、変更判定部２７により遮断条件を変更すると判定される場合に、予備遮断部２５Ｂを起動させる。

以上説明したように、第３の実施形態における保護リレー装置２０Ｂは、予備遮断部２５Ｂと予備起動制御部１２６を備える。予備遮断部２５Ｂは、遮断部２５よりも感度よく周波数の低下に反応するように設定され、変更判定部２７により遮断条件を変更すると判定される場合に、予備起動制御部１２６により起動される。これにより、二回目に周波数が低下した場合であっても、一回目と同様に、適切なタイミングで遮断器３０に遮断信号を出力させることができる。

特に、周波数の変化に伴い、電力系統における一部の遮断器３０が遮断され、負荷４０に電力が供給されなくなると、電力系統における総需要が変化し、一旦回復した周波数が、再度急激に変化することが想定される。このような急激な変化には、一回目に周波数が低下した場合よりも、より早い対応が必要となる可能性がある。このため、遮断条件として、特に、出力時間や、複数の遮断器３０を順次遮断する際の出力時間の時間差を短縮させることが望ましい。こうすることで、周波数の急激な変化に対し、短時間により多くの負荷４０を電力系統から遮断することができるために、より早く周波数を回復させることが可能となる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、周波数が低下した後に回復した場合において、遮断条件を変更する遮断条件変更部２６を備えことにより、再度、周波数が低下した場合であっても、変更した後の遮断条件により遮断器３０の各々を遮断することができるために、負荷４０を遮断するタイミングが遅れないようにすることが可能となる。

なお、上記では、遮断条件を変更する場合についてのみ説明したが、上述した実施形態の保護リレー装置２０において、変更した遮断条件を元に戻す処理が行われてもよい。例えば、保護リレー装置２０は、遮断条件回復部を備える。遮断条件回復部は、ＵＦリレー２５０により、周波数が回復したと判定された後、周波数が低下していない状態が一定時間継続した場合に、変更した遮断条件を元に戻す。或いは、遮断条件回復部は、遮断信号を出力した遮断器３０が全て接続状態となり、負荷４０への電力の供給が再開された場合に、変更した遮断条件を元に戻すようにしてもよい。ここでの遮断条件の変更には、周波数下限値の変更、出力時間の変更、及び予備遮断部２５Ｂの起動が含まれる。変更した遮断条件を元に戻す処理には、変更した周波数下限値を元に戻す処理、変更した出力時間を元に戻す処理、及び予備遮断部２５Ｂの起動を停止させる処理を含む。

また、第３の実施形態において、電力系統に複数の保護リレーシステム１が設けられる場合に適用される場合を説明したが、これに限定されない。第１の実施形態、及び第２の実施形態においても、電力系統に複数の保護リレーシステム１が設けられる場合に適用されてよい。
例えば、電力系統における周波数の低下の度合いと、周波数が低下した状態が継続した時間とから、第１の保護リレーシステム１が、すでに全部又は一部の遮断器３０に遮断信号を出力したと推測され、第２の保護リレーシステム１では遮断器３０に遮断信号を出力していない場合に、第２の保護リレーシステム１において用いられる周波数下限値をより大きな値に変更してよい。同様に、第１の保護リレーシステム１が、すでに全部又は一部の遮断器３０に遮断信号を出力したと推測され、第２の保護リレーシステム１では遮断器３０に遮断信号を出力していない場合に、第２の保護リレーシステム１において用いられる出力時間をより小さな値に変更してよい。つまり、ある保護リレーシステム１において、全ての遮断器が接続状態であっても、遮断条件を変更する場合がある。

本発明のいくつか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り、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら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。

１…保護リレーシステム、２…送電線、１０…計器用変成部、２０…保護リレー装置、２２…電力情報取得部、２５…遮断部、２５Ｂ…予備遮断部、２５０…ＵＦリレー（周波数判定部）、２５２…タイマー（時間測定部）、２５４…遮断信号出力部、２５６…周波数下限値記憶部、２５８…出力時間記憶部、２６…遮断条件変更部、２７…変更判定部、２８…下限値変更部、２９…出力時間変更部、１２６…予備起動制御部、３０…遮断器、４０…負荷

Claims (8)

1. 電力系統における送電線に供給される電力に関する情報を取得する電力情報取得部と、
   前記電力情報取得部により取得された情報に基づいて、前記電力における周波数が低下した場合に、前記送電線から電力の供給を受ける複数の負荷の各々に対応して設けられ、前記送電線と当該負荷とを接続又は遮断する遮断器を、前記周波数が回復するまで順次遮断する遮断部と、
   前記周波数が低下した後に前記周波数が回復した場合、前記遮断部による前記遮断器の各々を遮断する遮断条件を、より成立しやすい側に変更する遮断条件変更部と、
   を備える保護リレー装置。
2. 前記遮断部は、
   前記周波数が低下しているか否かを、前記周波数の下限値を示す周波数下限値に基づいて判定する周波数判定部と、
   前記周波数判定部による判定結果に基づいて、前記周波数が低下している状態が継続している時間を測定する時間測定部と、
   前記周波数が低下してから前記複数の遮断器の各々に遮断信号を出力するまでの時間として前記複数の遮断器ごとに定められた出力時間に基づいて、前記複数の遮断器のうち特定の遮断器に遮断信号を出力する遮断信号出力部と、を有し、
   前記遮断条件変更部は、
   前記周波数が低下してから前記周波数が回復するまでの時間に応じて、前記遮断条件を変更するか否かを判定する変更判定部と、
   前記変更判定部により前記遮断条件を変更すると判定される場合に、前記周波数下限値を、より大きい値に変更する下限値変更部と、を有する、
   請求項１に記載の保護リレー装置。
3. 前記遮断条件変更部は、前記遮断信号出力部により前記複数の遮断器のうち一部の遮断器に遮断信号が出力された後に、前記周波数判定部により前記周波数が低下していないと判定された場合に、前記遮断条件を変更する、
   請求項２に記載の保護リレー装置。
4. 前記遮断部は、
   前記周波数が低下しているか否かを、前記周波数の下限値を示す周波数下限値に基づいて判定する周波数判定部と、
   前記周波数判定部による判定結果に基づいて、前記周波数が低下している状態が継続している時間を測定する時間測定部と、
   前記周波数が低下してから前記複数の遮断器の各々に遮断信号を出力するまでの時間として前記複数の遮断器ごとに定められた出力時間に基づいて、前記複数の遮断器のうち特定の遮断器に遮断信号を出力する遮断信号出力部と、を有し、
   前記遮断条件変更部は、
   前記周波数が低下してから前記周波数が回復するまでの時間に応じて、前記遮断条件を変更するか否かを判定する変更判定部と、
   前記変更判定部により前記遮断条件を変更すると判定される場合に、前記複数の遮断器の各々における前記出力時間を、より小さい時間に変更する出力時間変更部と、を有する、
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載の保護リレー装置。
5. 前記出力時間変更部は、前記複数の遮断器のうち、前記遮断信号出力部により遮断信号が出力されていないと判定される遮断器における前記出力時間を、より小さい時間に変更する、
   請求項４に記載の保護リレー装置。
6. 前記出力時間変更部は、前記変更判定部により前記遮断条件を変更すると判定される場合に、前記複数の遮断器の各々における前記出力時間を、前記周波数判定部において前記周波数が低下したと判定されてから前記周波数が回復したと判定されるまでの時間を減少させた値に変更する、
   請求項４又は請求項５に記載の保護リレー装置。
7. 前記周波数が低下しているか否かを、前記遮断部における前記周波数の下限値を示す周波数下限値よりも大きい予備周波数下限値に基づいて判定する予備周波数判定部と、
   前記予備周波数判定部による判定結果に基づいて、前記周波数が低下している状態が継続している時間を測定する予備時間測定部と、
   前記周波数が低下してから前記複数の遮断器の各々に遮断信号を出力するまでの時間として前記複数の遮断器ごとに定められた予備出力時間に基づいて、前記複数の遮断器のうち特定の遮断器に遮断信号を出力する予備遮断信号出力部と、
   を有する予備遮断部を更に備え、
   前記遮断条件変更部は、
   前記周波数が低下してから前記周波数が回復するまでの時間に応じて、前記遮断条件を変更するか否かを判定する変更判定部と、
   前記変更判定部により前記遮断条件を変更すると判定される場合に、前記予備遮断部を起動させる予備起動制御部と、を有する、
   請求項１から請求項６の何れか一項に記載の保護リレー装置。
8. 前記予備出力時間は、前記遮断部における前記周波数が低下してから前記複数の遮断器の各々に遮断信号を出力するまでの時間として前記複数の遮断器ごとに定められた出力時間よりも小さい時間である、
   請求項７に記載の保護リレー装置。

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