JPH0145809B2 - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】

本発明は電力系統の保護装置に係り、特に共架
多回線の高抵抗接地系統（；PC系を含む）が並
行２回線でＴ分岐負荷をもつ場合の共架多回線の
誘導によつて発生する回線間零相循環電流及び零
相縦電圧を補償する地絡保護リレーに関するもの
である。 超高圧送電線と共架される高抵抗接地系統の送
電線には、超高圧送電線が非ねん架、逆相配置で
あるために超高圧送電線の潮流による誘導によつ
て回線間零相循環電流（単に零相循環電流と言え
ばこれをさす）及び零相縦電圧が生じ、このため
に地絡保護リレーが誤動作、誤不動作するので零
相循環電流、零相縦電圧を補償しなければならな
い。 第１図Ａ〜Ｃは本発明を適用する共架多回線モ
デル系統を示すもので第１図Ａにおいて回線１，
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、回線２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃは
187〜500KVの超高圧送電線（以下起誘導系統と
称する）、Ａ，Ｂ，Ｃは相順を示し母線５，５Ａ，
５Ｂ，５Ｃは超高圧送電線のＡ、Ｂ、Ｃ相の母線
である。Ｉはａ、ｂ、ｃ各相の電流である。第１
図Ｂにおいて回線３，３ａ，３ｂ，３ｃ、回線
４，４ａ，４ｂ，４ｃは66KV〜154KVの高抵抗
接地系送電線（以下被誘導系統とする）ａ，ｂ，
ｃは相順を示し回線６，６ａ，６ｂ，６ｃは高抵
抗接地系送電線のａ、ｂ、ｃ相の母線である。７
は送電線３ａ〜３ｃのＴ分岐負荷である。３７ａ
〜３７ｃ及び４７ａ〜４７ｃは電流変成器で、３
ａ，３ｂ，３ｃ及び４ａ，４ｂ，４ｃのａ、ｂ、
ｃ各相の回線間差電流検出器５０ａ〜５０ｃを介
してそれぞれ差回路接続されており電流検出部８
が形成される。Ｉ・_ath，Ｉ・_bth，Ｉ・_cthは第１図Ａ
の誘
導系統の潮流の誘導によつて３から４へ循環する
ａ、ｂ、ｃ各相の循環電流である。Ｖ・₀ ^Aは同じく
誘導によつて電気所S_Aに発生する零相縦電圧で
ある。 被誘導系統の母線６側の電気所S_A、反対側の
それをS_Bとする。S_A及びS_Bの中性点は、それぞ
れ中性点接地抵抗R_NA，R_NBを通して大地に接地
されている。 第１図Ｃは第１図Ａ及びＢの起誘導系統と被誘
導系統を同一鉄塔５１に共架した状態を示し起誘
導系統回線１Ａ〜１Ｃと２Ａ〜２Ｃは逆相配置で
あり、被誘導系統回線３ａ〜３ｃと４ａ〜４ｃは
同相配置である。Ｗ，Ｄ，D′及びｄ，Ｈは電線
配置を示すもので、一例としてＷ＝８ｍ、Ｄ＝８
ｍ、D′＝8.5ｍ、ｄ＝３ｍ、Ｈ＝20ｍである。 回線１と２に流れるＡ、Ｂ、Ｃ各相の電流をＩ・
_１Ａ，Ｉ・_1B，Ｉ・_1C及びＩ・_2A，Ｉ・_2B，Ｉ・_2Cとす
る。回線
１と２に流れる電流によつて回線３と４の各相に
発生する電磁誘導電圧をＶ・_3na，Ｖ・_3nb，Ｖ・_3nc及
び
Ｖ・_4na，Ｖ・_4nb，Ｖ・_4ncとすれば、誘導によつて３
と
４のａ、ｂ、ｃ各相に流れる電流をＩ・_3a，Ｉ・_3b，
Ｉ・_3c，Ｉ・_4a，Ｉ・_4b，Ｉ・_4cとし線路抵抗と大地抵
抗を
無視して被誘導系統の電圧は誘導系統からの電磁
誘導によつて被誘導系統の回線３と４を循環する
ａ、ｂ、ｃ各相の電流Ｉ・_ath，Ｉ・_bth，Ｉ・_cthは起
誘導
系統の回線１と２の潮流に比例し、その比例定数
は、起誘導系統の運用状態で次のようになる。 Ｉ・_ath＝Ｋ・_aＩ・ …(1) Ｉ・_bth＝Ｋ・_bＩ・ …(2) Ｉ・_cth＝Ｋ・_cＩ・ …(3) と表現すると 起誘導系統の回線１，２とも運用の場合はＩ・₁＝
Ｉ・₂＝Ｉ・とおき、Ｉ・_ath，Ｉ・_bth，Ｉ・_cthと起誘
導系統
の潮流Ｉ・との比例定数Ｋ・_a，Ｋ・_b，Ｋ・_cは電線配
置
と起誘導系統の運用状態によつて定まる。 Ｉ・_ath，Ｉ・_bth，Ｉ・_cthの零相分すなわち零相循
環電
流Ｉ・_pthは起誘導系統の回線１と２の潮流に比例
し、その比例定数は、起誘導系統の運用状態で次
のようになる。 Ｉ・_pth＝Ｋ・Ｉ・ …(4) と表現すると 起誘導系統が回線１，２とも運用の場合はＩ・_pth と起誘導系統の潮流Ｉ・との比例定数Ｋ・は電線配置
と起誘導系統の運用状態によつて定まる。各循環
電流Ｉ・_ath，Ｉ・_bth，Ｉ・_cth，Ｉ・_pthと起誘導系統
の潮流
Ｉ・との関係を、ある共架モデル系統から計算した
結果を第３図に示す。 大地間零相縦循環電流Ｉ・^g _pthは電気所S_A及びS_B
の中性点接地抵抗R_NA，R_NBを流れ、電気所S_A及
びS_Bに零相縦電圧Ｖ・^A _p及びＶ・^B _pを発生させる。 但しＶ・^A _p，Ｖ・^B _pは大地の電位を基準電位しした。
Ｖ・^A _pとＩ・_pthとは比例関係にあり、その比例定数Ｋ
は電線配置と起誘導系統の運用状態とによつて定
まる。Ｖ・^B _pも同様のことが言える。ある共架モデ
ル系統において、Ｖ・^A _pとＩ・_pthとの関係式を計算し
た結果を第４図に示す。Ｖ・^A _p，Ｖ・^B _p及びＩ・^g _pth，
Ｉ・_pth
は被誘導系統が健全時、故障時にかかわらず発生
するのでこれらによつて地絡保護リレーが誤動作
又は誤不動作するのでこれを補償する必要があ
る。以上で次のことを立証した。 (1) ａ、ｂ、ｃ各相回線間循環電流Ｉ・_ath，Ｉ・_bth
，
Ｉ・_cthと起誘導系統の潮流とは比例関係にある。 (2) 回線間零相循環電流Ｉ・_pthと起誘導系統の潮流
とは比例関係にある。（第３図参照） (3) 零相縦電圧Ｖ・^A _p，Ｖ・^B _pとＩ・_pthは比例関係に
あ
る。（第４図参照） (4) 上記(1)、(2)、(3)項の比例定数は系統固有の値
でいずれも電線配置と起誘導系統の運用状態に
よつて定まる。 上記の(1)〜(4)項の性質に基づいて、まず零相循
環電流と各相循環電流から正相分を除外した量と
の比率は一定である性質に着目して、まず１線地
絡時に健全相循環電流を演算する。次にこの演算
値を用いて実際の零相循環電流を補償して中性点
抵抗器電流を検出し、これによつて地絡回線を選
択するようにしたことは、本発明者によつて提案
された特願昭54年第67184号（特開昭55年第
160929号）で述べられている。しかし、超高圧併
架系では超高圧系故障時及び欠相時の零相循環電
流は過酷な場合があり、先の発明の方式によつて
もその性能限界を超え、地絡保護の信頼性に欠け
る場合もある。 本発明は上述の問題点を解決したもので、その
目的は零相循環電流、零相電圧の影響を少なくす
るとともに、零相循環電流が過酷な場合でも誤動
作することなく、高性能にして高信頼性の地絡保
護リレーを提供することである。 以下に本発明の実施例に係る共架多回線地絡保
護リレーについて第２図〜第５図によつて説明す
る。 第２図はこの実施例による共架多回線地絡保護
リレーを示すもので、第１図と同一部分は同一符
号で示してある。９はしや断器９ａ〜９ｆが図示
したように接続されたしや断部、１０は電流検出
部８からの電気量S₁すなわちａ、ｂ、ｃ各相の回
線間差電流Ｉ・as，Ｉ・bs，Ｉ・csを一定周期でサンプ
リングしてAD変換をする第１のデータ変換器、
１１は電圧検出部で母線６ａ〜６ｃに設置された
第１の電圧検出部１２（零相電圧検出用変成器）
と第２の電圧検出部１３（相電圧検出用変成器）
を有する。１４は第２のデータ変換器で、第１の
電圧検出部１２の検出信号S₂すなわち零相電圧Ｖ・
_ｐＦを入力して前記第１のデータ変換器と同期して
一定周期でＶ・_pFをサンプリングしてAD変換する。
１５はフイルタ部で第１のデータ変換器１０の出
力であるＩ・as，Ｉ・bs，Ｉ・csの各デイジタル量S₃を
入力して２つの相の回線間差電流よりそれぞれＩ・
as−ａＩ・bs，Ｉ・bs−ａＩ・cs，Ｉ・cs−ａＩ・as（
但し
ａ＝εj２／３π）になる演算処理を行い正相分を除 去する。１６は第１の演算部で、前記第１のデー
タ変換器１０の出力S₃と、フイルタ部１５の出力
S₅を入力し、地絡故障の有無の判定を行う第１の
判定部１９が系統健全時に出力するS₉の入力を条
件に各相の定数Ra、Rb、Rcを求めるための演算
をサンプリング周期毎又は倍周基毎に行う。１７
は第３の演算部で、第１のデータ変換器１０の出
力S₃、第２のデータ変換器１４の出力S₄を入力
し、第１の判定部１９が系統健全時に出力する信
号S₉の入力を条件に地絡時の零相設定電圧を求め
るために必要な定数Ｋ・^A _pの演算を前記第１の演算
部と同じくサンプリング周期または倍周期毎に行
う。なおＫ・^A _pは前記第２のデータ変換器出力S₄の
零相電圧と回線間差電流S₃の零相分との大きさの
比及び位相差である。１８は零相循環電流を演算
するための第２の演算部で前記フイルタ部１５の
出力S₅と前記第１の演算部１６の出力S₆、すなわ
ちＲ・ａ，Ｒ・ｂ，Ｒ・ｃを入力して演算処理を行う。
１９は地絡故障の判定を行う第１の判定部。２０
は第３データ変換部で、第２の電圧検出部１３で
検出された出力S₁₆をデイジタル量に変換し、第
３の判定部２１にS₁₇を出力する。第３の判定部
２１は第３のデータ変換部２０の出力信号S₁₇、
すなわちａ、ｂ、ｃ相電圧のデイジタル量を入力
し、予め定められた定数εと比較して地絡相を判
定する。２２は第１の選択部で第２の演算部の出
力S₈すなわち地絡時における零相循環電流を各地
絡相に応じて求めた各演算値と第３の判定部の地
絡相検出流信号S₁₁を入力し、地絡相によつて零
相循環電流の演算値を選択する。２３は第４の演
算部で、第１の選択部で選択された零相循環電流
S₁₂と第３の演算部の出力S₇であるＫ・^A _pを入力し零
相循環電流の大きさの比及び位相差Ｋ・^A _pによつて
補正して地絡時の零相縦電圧Ｖ・^A _pを求める。２４
は第１の補償部で第１のデータ変換部１０の出力
S₃、第２のデータ変換部１４の出力S₄、第１の選
択部２２の出力S₁₂、第４の演算部２３の出力S₁₃
を入力して、回線間差電流の零相分に含まれる零
相循環電流と第２のデータ変換器の出力S₄、すな
わち零相電圧に含まれる零相縦電圧をそれぞれ
S₁₂とS₁₃を使つて消去（補償）する。２５は地絡
回線選択部で、第１の補償部２４で零相循環電流
が補償された回線間差電流の零相分と、零相電圧
が補償された零相電圧とをS₁₄として入力し地絡
回線の選択を行う地絡回線選択部である。地絡回
線選択部２５は地絡回線トリツプ信号S₁₅を出力
し、この信号S₁₅は地絡回線のしや断器９をトリ
ツプして共架多回路の高抵抗接地系送電線の地絡
保護するためのものである。超高圧線と共架され
る場合は、超高圧系の故障または欠相時に発生す
る零相循環電流に対しての補償誤差電流が大きく
なり、地絡回線選択継電器にとつて過酷となる。
このため、零相循環電流の演算値すなわち後述の
（22）式によつて演算された値2I^a _pthである信号
S₁₂が、設定値S₁₆を上まわると、零相循環電流の
補償誤差電流が大きくなり、地絡回線選択継電器
が地絡回線選択能力をそう失、すなわち性能限界
を越えることが容易に予測可能である。 しかるに、２６は第１の選択部２２の出力S₁₂
と基準電圧信号S₁₆を入力とする比較部である。
この比較部２６は第１の選択部２２の出力信号
S₁₂と基準電圧信号S₁₆を比較し、零相循環電流の
演算値I^a _pthが性能限界を越えたときすなわち｜2I^a
_ｐｔｈ｜＞S₁₆のとき出力信号S₁₇を発する。２７は地
絡回線選択部２５の地絡回線トリツプ信号S₁₅と
比較部２６の出力信号S₁₇を入力とするアンド回
路である。このアンド回路２７は、比較部２６の
出力信号S₁₇が発せられS₁₇＝１の場合は、当該リ
レーの性能限界を越えた時であるので、当該リレ
ーのトリツプ信号S₁₅をロツクする機能を有する。
すなわち、アンド回路２７の出力S₁₈は最終的な
しや断器トリツプ信号であり、S₁₇＝１の場合は
信号S₁₅と無関係S₁₈＝０としてトリツプ信号をロ
ツクする。S₁₇＝０の場合は、S₁₅の信号に応じて
トリツプ信号をS₁₈を通じて出力する。 上記構成の地絡保護リレーにおいて、一例とし
て被誘導系統ａ相地絡時の各相の循環電流及びａ
相の回線３ａと４ａに流れる地絡電流と回線３と
４に流れる負荷電流の分布が第２図に示されてい
る。 ここで、回線３から回線４の方向へ循環する
ａ、ｂ、ｃ各相の循環電流はＩ・ath，Ｉ・bth，Ｉ・
cthであり、回線３と回線４のａ、ｂ、ｃ各相に
流れる負荷電流はそれぞれＩ・³ _a，Ｉ・³ _b，Ｉ・³ _c及び
Ｉ・
⁴ _a，Ｉ・⁴ _b，Ｉ・⁴ _cである。また回線３のａ相を流れる
地絡電流はＩ・³ _F、回線４のａ相を流れる地絡電流
はＩ・⁴ _Fである。 第２図は被誘導系統のみ示され本発明による地
絡保護リレーは電気所S_Aに設置されている。被
誘導系統が図示したようなＴ分岐負荷７をもつ場
合は、回線３の負荷電流Ｉ・³ _a，Ｉ・³ _b，Ｉ・³ _cと回線
４
の負荷電流Ｉ・⁴ _a，Ｉ・⁴ _b，Ｉ・⁴ _cとで対応する相電流
は
大きさが異なる。 地絡時の零相循環電流Ｉ・othを地絡相に応じて
演算するために、あらかじめ定数Ｒ・ａ、Ｒ・ｂ、Ｒ・
ｃを求めておく必要がある。これらは、第１の演
算部１６で求められる。これら定数は、次のよう
に定義されたものである。 循環電流Ｉ・oth，Ｉ・ath，Ｉ・bth，Ｉ・cthは、起
誘
導系統の潮流Ｉ・に比例する。 よつて、(6)式で定義された定数Ｒ・ａ、Ｒ・ｂ、Ｒ
・
ｃは次の性質をもつ。 性質(1) 定数Ｒ・ａ、Ｒ・ｂ、Ｒ・ｃは、循環電流の
大
小、言い換えると起誘導系統の潮流の大小にか
かわらず一定である 性質(2) これら定数は、電線配置と起誘導系統の
運用状態によつて定まる。 第１図ｃに示す電線配置から循環電流を演算
し、定数Ｒ・ａ、Ｒ・ｂ、Ｒ・ｃを求めた結果を第１表
に示す。

【表】 〓 〓 〓
定数Ra、Rb、Rcは、あらかじめ系統健全時に
各回線間差電流から求める。
系統健全時の電流分布は、第２図で地絡電流が
ない状態に等しい。系統健全時のａ、ｂ及びｃ相
回線間差電流Ｉ・as，Ｉ・bs及びＩ・csは Ｉ・as（ｏ）＝Ｉ・³ _a（ｏ）−Ｉ・⁴ _a（ｏ）＋２Ｉ・at
h（ｏ）
…(7) Ｉ・bs（ｏ）＝Ｉ・³ _b（ｏ）−Ｉ・⁴ _b（ｏ）＋２Ｉ・bt
h（ｏ）
…(8) Ｉ・cs（ｏ）＝Ｉ・³ _c（ｏ）−Ｉ・⁴ _c（ｏ）＋２Ｉ・ct
h（ｏ）
…(9) 回線間差電流には、Ｔ分岐負荷のために負荷電
流成分が含まれる。８の電流検出部で検出された
Ｉ・as，Ｉ・bs，Ｉ・csは第１のデータ変換器１０に入
力され、デイジタル量に変換され、出力される。
回線間差電流に含まれる負荷電圧成分を消去する
ために、第１のデータ変換器１０の出力S₃を、フ
イルタ部１５に入力して次の演算を行う。 Ｉ・bs（ｏ）−ａＩ・cs（ｏ） …(10) Ｉ・cs（ｏ）−ａＩ・as（ｏ） …(11) Ｉ・as（ｏ）−ａＩ・bs（ｏ） …(12) 但し、（ｏ）：健全時の量を表わす。 (8)、(9)式を(10)式に代入すると Ｉ・bs（ｏ）−ａＩ・cs（ｏ）＝Ｉ・³ _b（ｏ）−Ｉ・⁴ _b
（ｏ）＋２Ｉ・bth（ｏ）−ａ｛Ｉ・³ _c（ｏ）−Ｉ・⁴ _c
（ｏ）＋２Ｉ・cth（ｏ）｝ ＝Ｉ・³ _b（ｏ）−ａＩ・³ _c（ｏ）−｛Ｉ・⁴ _b（ｏ）−
ａＩ・⁴ _c（ｏ）｝＋２Ｉ・bth（ｏ）−ａ・２Ｉ・cth（
ｏ）…（13） 負荷電流が平衡していると Ｉ・³ _b（ｏ）＝ａＩ・³ _c（ｏ） Ｉ・⁴ _b（ｏ）＝ａＩ・⁴ _b（ｏ） …（14） であるので、（14）式を（13）式に代入すると、
負荷電流成分は消去される。 Ｉ・bs（ｏ）−ａＩ・cs（ｏ）＝２｛Ｉ
・bth（ｏ）−ａＩ・cth（ｏ）｝…（15） 同様に(11)、(12)式は Ｉ・bs（ｏ）−ａＩ・as（ｏ）＝２｛Ｉ
・cth（ｏ）−ａＩ・ath（ｏ）｝…（16） Ｉ・as（ｏ）−ａＩ・bs（ｏ）＝２｛Ｉ
・ath（ｏ）−ａＩ・bth（ｏ）｝…（17） となる。 第１の演算部１６は、第１のデータ変換器１０
の出力S₃、フイルタ部１５の出力S₅及び第１の判
定部１９の地絡判定信号S₉を入力して、信号S₉に
より系統健全時に定数Ｒ・ａ、Ｒ・ｂ、Ｒ・ｃを演算す
る。第１のデータ変換器１０の出力S₃すなわち回
線間差電流の零相分Ｉ・osは、(7)、(8)、(9)式より Ｉ・os（ｏ）＝Ｉ・³ _a（ｏ）＋Ｉ・³ _b（ｏ）＋Ｉ・³ _c（
ｏ）−｛Ｉ・⁴ _a（ｏ）＋Ｉ・⁴ _b（ｏ）＋Ｉ・⁴ _c（ｏ） ＋２｛Ｉ・ath（ｏ）＋Ｉ・bth（ｏ）＋Ｉ・cht（ｏ
）｝＝２Ｉ・oth（ｏ）…（18） （負荷電流には零相分はほとんど含まれない） よつて(5)式の定数Ｒ・ａ、Ｒ・ｂ、Ｒ・ｃは、回線間
差
電流の零相分Ｉ・os（ｏ）すなわち（18）式と、フ
イルタ部１５の出力S₅すなわち（15）、（16）、
（17）式とから次の演算によつて求められる。 （19）式の定数Ｒ・ａ、Ｒ・ｂ、Ｒ・ｃを求める演算
は、サンプリング周期毎、または倍周期毎に行な
われる。 次に被誘導系統が地絡した場合の零相循環電流
の演算法について述べる。この演算を行うのは第
２の演算部１８である。この第２の演算部１８
は、フイルタ部１５の出力S₅と第１の演算部１６
の出力S₆を入力する。 例えば、ａ相地絡を想定すると電流分布は、第
２図に示すようになる健全相のｂ相及びｃ相の回
線間差電流Ｉ・bs，Ｉ・csは Ｉ・bs＝Ｉ・³ _b−Ｉ・⁴ _b＋２Ｉ・bth Ｉ・cs＝Ｉ・³ _c−Ｉ・⁴ _c＋２Ｉ・cth …（20） となる。Ｉ・bs，Ｉ・csには、地絡による電流は含ま
れない。 フイルタ部１５の出力Ｉ・bs−ａＩ・csは Ｉ・bs−ａＩ・cs＝２（Ｉ・bth−ａＩ・cth）
…（21） となる。（負荷電流は平衡） 被誘導系統の地絡の有無は、循環電流に影響を
与えない。従つて定数Ra｛＝Ｉ・oth／（Ｉ・bth−ａ
Ｉ・cth）は、被誘導系統の地絡の有無に無関係に
一定である。また、循環電流の大小にかかわらず
一定である（性質１）。 ａ相地絡時のフイルタ部１５の出力Ｉ・bs−ａＩ・
csは、健全相の循環電流２（Ｉ・bth−ａＩ・cth）の
値となる（21式）。 従つて、定数Ｒ・ａの上記の性質を利用して、健
全時に求めた１６の出力Raとフイルタ部１５の
出力Ｉ・bs−ａＩ・csを乗ずることにより、２倍の零
相循環電流が求まる。 ２Ｉ・^a _pth＝Ｒ・ａ（Ｉ・bs−ａＩ・cs）…（22
） 但し、Ｉ・^a _pth：演算値を示す。 （19）式のＲ・ａ、及び（21）式を（22）式に代
入すると ２Ｉ・^a _pth＝I〓oth（ｏ）／Ibth（ｏ）−aI
cth（ｏ）・２（Ｉ・bth−ａＩ・cth）…（23） ここでＩ・bth（ｏ）−ａＩ・cth（ｏ）は健全時に求
めたＲ・ａ、２（Ｉ・bth−ａＩ・cth）はａ相地絡時の
健全相の循環電流、Ｒ・ａは健全時、地絡時にかか
わらず常時一定値であるから I〓oth（ｏ）／Ibth（ｏ）−aIcth（ｏ）＝I
〓oth／Ibth−aIcth＝常時一定値…（24） （24）式の関係式を（23）式に代入すると ２Ｉ・^a _pth＝I〓oth／Ibth−aIcth・２（Ｉ
・bth−ａＩ・cth）＝２Ｉ・oth…（25） ａ相地絡時における零相循環電流を演算可能で
ある。 同様にｂ相地絡時は、フイルタ部１５の出力Ｉ・
cs−ａＩ・asと第１の演算部１６の出力Rbを乗じ
て ２Ｉ・^a _pth＝Rb（Ｉ・cs−ａＩ・as） …（26） ２倍の零相循環電流を求める。 同様に、ｃ相地絡時は、フイルタ部１５の出力
Ｉ・as−ａＩ・bsと第１の演算部１６の出力Ｒ・ｃを乗
じて ２Ｉ・^c _pth＝Ｒ・ｃ（Ｉ・as−ａＩ・bs）…（27
） ２倍の零相循環電流を求めることができる。 （22）、（26）、（27）式によつて、地絡直後に起
誘導系統の電流の急変あるいは運用の変更が生じ
ても、ほぼ正しい零相循環電流の演算が可能であ
る。 次に、零相縦電圧Ｖ・^A _pの導出法について述べる。 零相縦電圧と零相循環電流とは比例関係にあ
る。（第４図） Ｖ・^A _p＝Ｋ・^A _pＩ・oth …（28） 地絡時の零相縦電圧を演算するためには、系統
健全時に（28）式の比例定数Ｋ・^A _pを求めておく必
要がある。Ｋ・^A _pは、第３の演算部１７で演算され
る。１７は、１４の出力S₄、１０の出力S₃及び１
９の出力S₉を入力して信号S₉により健全時にＫ・^A _p
を演算する。１４は、１１の電圧検出部で出力さ
れた零相電圧を入力して、これをデイジタル量に
変換して出力する。 系統健全時の零相電圧Ｖ・ｏ及び１０の出力S₃の
零相分、すなわち回線間差電流の零相分Ｉ・osは Ｖ・ｏ（ｏ）＝Ｖ・^A _p（ｏ）…（29） Ｉ・os（ｏ）＝２Ｉ・oth（ｏ） …（30） となる。よつて（28）式の１／２Ｋ・^A _pは次の演算によ つて求められる。 １／２Ｋ・^A _p＝V〓o（ｏ）／Ios（ｏ）＝V〓^A／_p（
ｏ）／2Ioth（ｏ）…（31） （31）式の演算は、１９の出力信号S₉（地絡判
定信号）をもとに、健全時にサンプリング周期
毎、倍周期毎に行なわれる。 第１図Ｃの電線配置から零相循環電流および零
相縦電圧を計算し、定数Ｋ・^A _pを求めた結果を第２
表に示す。

【表】 次に零相縦電圧の演算は、第４の演算部２３で
行なわれる。第４の演算部２３は第３の演算部１
７で健全時に求めた１／２Ｋ・^A _pすなわちS₇と、第１の 選択部２２で地絡相に応じて選択された２倍の零
相循環電流の演算値S₁₂を入力する。 （28）式のＫ・^A _pは、零相縦電圧及び零相循環電
流の大小にかかわらず一定値である。従つて、第
１の選択部で選択された２倍の零相循環電流の演
算値２・Ｉ・othと１／２Ｋ・^A _pを乗ずることによつて
地 絡時の零相縦電圧を演算することができる。 Ｖ・^Aes _p＝１／２Ｋ・^A _p・２Ｉ・oth …（32） ここで、Ｖ・^Aes _pは演算値、２Ｉ・othは第１の選択
部２２の出力である。 （22）、（26）、（27）式の演算値を地絡相に応じ
て選択し零相循環電流を導出するには地絡相の検
出を行なわなければならない。地絡相検出は第３
の判定部２１で行なわれる。そこで次に、ａ、
ｂ、ｃ各相の電圧Ｅ・ａ，Ｅ・ｂ，Ｅ・ｃによる地絡相
の検出法を述べる。Ｅ・ａ，Ｅ・ｂ，Ｅ・ｃは第２図の
第２の電圧検出部１３で測定する。これらを２０
の第３のデータ変換器でデイジタル量に変換して
第３の判定部２１へ入力して次式の成否の判定を
行う。 ｜（｜Ｅ・ｂ＋Ｅ・ｃ｜−｜Ｅ・ａ｜）｜＞ε
…（33） ｜（｜Ｅ・ａ＋Ｅ・ｃ｜−｜Ｅ・ｂ｜）｜＞ε
…（34） ｜（｜Ｅ・ｂ＋Ｅ・ａ｜−｜Ｅ・ｃ｜）｜＞ε
…（35） 但しε；十分小さな正の定数 ｜｜；絶対値を表現 第５図に超高圧送電線の誘導を無視した場合の
被誘導系統ａ相地絡時の各相電圧のベクトル図を
一点鎖線で示す。実線は健全時のベクトル図であ
る。 健全時の相電圧の大きさをＥとしてａ相を基準
ベクトルにとりａ相地絡時の各相電圧を求めると Ｅ・ａ＝０ …（36） Ｅ・ｂ＝√３Eε^j-150゜ …（37） Ｅ・ｃ＝√３Eε^+j150゜ …（38） （36）、（37）、（38）式を（33）、（34）、（35）
式
に代入すると 3E＞ε …（39） ０＞ε …（40） ０＞ε …（41） εは十分小さな正の定数に選んでいるから
（33）式のみ成分して（34）、（35）式は成立しな
い。 同様にｂ相地絡時には、（34）式のみ成立して
（33）、（35）式は成立しない。かつ同様にｃ相地
絡時には（35）式のみ成立して（33）、（34）式は
成立しない。従つて（33）〜（35）式の成否を判
定することによつて地絡相の検出ができる。各相
の地絡に対する（33）〜（35）式の成否を第３表
に示す。

【表】 ○〜成立、×〜不成立
以上、２１の第３の判定部で地絡相の検出を行
う方法を述べた。その出力である地絡相検出信号
S₁₁と、第２の演算部１８の出力すなわち地絡相
に応じて演算された零相循環電流の演算値S₈が第
１の選択部２２に入力される。２２は、地絡相検
出信号S₁₁から、地絡相に対応する零相循環電流
の演算値S₁₂を選択して、第４の演算部２３及び
第１の補償部２４に入力する。 次に地絡故障の検出について述べる。この検出
は、１９の第１の判定部で行なわれる。１９は、
１８の出力S₈を入力する。 系統健全時の（22）、（26）、（27）式の演算値す
なわちS₈は、それぞれ正しい零相循環電流となり
共に等しい。被誘導系統地絡時は、地絡相の回線
間差電流に地絡による電流成分が含まれるので、
（22）、（26）、（27）式の演算値のいづれも等しく
ない。そこで、任意の２式を選択して、比較する
ことによつて地絡検出を行うことができる。 例えば（22）式と（26）式とを選択すると Ｒ・ａ（Ｉ・bs−ａＩ・cs）＝Ｒ・ｂ（Ｉ・cs−ａＩ・
as）
…（42） （42）式は健全時は成立する。しかし地絡時は
上記の理由から成立しない。 １９の第１の判定部は、１８の出力S₈の任意の
２つの演算値を入力し比較することによつて地絡
検出を行う。１９の地絡検出信号S₉は、１６と１
７に入力される。 以上で被誘導系統の地絡時の零相循環電流及び
零相縦電圧の導出法について述べた。次に、以上
の過程から求められた零相循環電流及び零相縦電
圧を使つて、地絡回線選択リレーの不正動作の原
因となる零相循環電流と零相縦電圧を補償する方
法について述べる。 ２４は、上記の補償を行う第１の補償部であ
る。２４は、２２の出力S₁₂、２３の出力S₁₃、１
０の出力S₃、及び１４の出力S₄を入力する。 ａ相地絡時を例にとると、この場合のａ、ｂ、
ｃ各相の回線間差電流Ｉ・as，Ｉ・bs，Ｉ・csすなわち
S₃は、第２図を参照して Ｉ・as＝Ｉ・F³−Ｉ・F⁴＋２Ｉ・ath＋Ｉ・a³−Ｉ・⁴ Ｉ・bs＝２Ｉ・bth＋Ｉ・b³−Ｉ・b⁴ Ｉ・cs＝２Ｉ・cth＋Ｉ・c³−Ｉ・c⁴ （43） また、零相電圧Ｖ・ｏすなわちS₄は Ｖ・ｏ＝Ｖ・^A _p＋Ｖ・Ｆ （44） 但し、Ｖ・Ｆ：地絡による零相電圧 地絡回線選択リレーは、電流入力として回線間
差電流の零相分Ｉ・oss及び電圧入力として零相電
圧Ｖ・ｏを使うこれらは、 Ｉ・os＝Ｉ・as＋Ｉ・bs＋Ｉ・cs＝Ｉ・F³−Ｉ・F⁴＋２
Ｉ・oth
（45） （45）式及び（43）式で示される。 （45）式、（43）式から明らかなように、回線
間差電流には２倍の零相循環電流２Ｉ・othが、零
相電圧には零相縦電圧Ｖ・^A _pが重畳して、これらに
よつて地絡回線選択リレーが不正動作する。 本発明は、この不正動作防止対策を提供するも
のである。 先に述べた方法によつて、地絡時の零相循環電
流の演算値S₁₂及び零相縦電圧の演算値S₁₃が導出
され、S₁₃すなわちＩ・^a _pth（（22）式）、Ｖ・^Aes _p（
（32）
式）は２４に入力される。そして次のように、回
線間差電流の零相分に含まれる２倍の零相循環電
流2Ioth及び、零相電圧に含まれる零相縦電圧Ｖ・^A _p
は、演算値２Ｉ・^a _pthとＶ・^Aes _pを使つて打ち消す。（
補
償する） Ｉ・ｃ＝Ｉ・os−2I^aoth＝Ｉ・F³−Ｉ・F⁴＋
２Ｉ・oth−２Ｉ・^a _pth（46） Ｖ・ｃ＝Ｖ・ｏ−Ｖ・^Aes _p＝Ｖ・^A _p＋Ｖ・Ｆ＋Ｖ・
^Aes _p（47） 前記方式によつて、地絡時の零相循環電流及び
零相縦電圧は高精度で演算される。従つて、（48）
式Ｉ・ｃ及び（49）式Ｖ・^cは Ｉ・^c≒Ｉ・F³−Ｉ・F⁴ （48） Ｖ・^c≒Ｖ・Ｆ （49） で、ほぼ地絡成分のみとなる。ここで、上記Ｉ・^c
及びＶ・^cを地絡回線選択リレーの電流・電圧の入
力として使用することによつて、零相循環電流及
び零相縦電圧による不正動作が防止される。 ｂ、ｃ相地絡時も同様に考えられる。 第１の補償部２４で補償されたＩ・^c、Ｖ・^cは、
S₁₄として、地絡選択部２５に入力される。 ２５は一般的な地絡回線選択リレーを示し、零
相循環電流成分をほとんど含まない零相電流Ｉ・^c
と零相縦電圧をほとんど含まない零相電圧Ｖ・^cと
から、正しく地絡回線を判定し、トリツプ信号
S₁₅を出力する。しかるに、超高圧故障時および
欠相時の零相循環電流Iothは大きくなり、必然的
に零相循環電流Ｉ・othは性能限界よりも大きくな
り、S₁₂＞S₁₆すなわち｜Ioth｜＞S₁₆（一定値）に
なると地絡選択リレー（図示せず）をロツクし、
これによりしや断部９のしや断器９ａ，９ｂ，９
ｃまたは９ｄ，９ｅ，９ｆがしや断動作しないよ
うにする。 第６図は本発明の原理をマイクロコンピユータ
によつて実現した場合の処理フローの一例を示す
もので主要な処理について述べる。 第６図においてブロツB₂は、第１、２、３の
データ変換器に相当しａ、ｂ、ｃ各相の電圧Ｅ・
ａ，Ｅ・ｂ，Ｅ・ｃと回線間差電流Ｉ・as，Ｉ・bs，Ｉ
・cs
及び零相電圧Ｖ・ｏを電流変成器、電圧変成器で測
定したものを一定周期でサンプリングホールドし
てAD変換処理する。 ブロツクＢ・₃はフイルタ部１５に相当しＩ・as，
Ｉ・bs，Ｉ・csの各相の回線間差電流のうち２相の回
線間差電流から正相分を除去する。ａ、ｂ相、
ｂ、ｃ相、ｃ、ａ相回線間差電流より正相分を除
去したものをＩ・ab，Ｉ・bc，Ｉ・caとする。ブロツ
クB₄は第２の演算部１８に相当し後記したブロ
ツクB₇で求めたＲ・ａ、Ｒ・ｂ、Ｒ・ｃとブロツクB₃
で求めたＩ・ab，Ｉ・bc，Ｉ・caから前記の（22）、
（26）、（27）式を演算する。 ブロツクB₅は第１の判定部１９に相当し、ブ
ロツクB₄で求めた演算結果である前記の（22）、
（26）式を前記の（42）式の成否を判定する。 言い替えると ｜Ｒ・ａＩ・bc−Ｒ・ｂＩ・ca｜＜δ…（50） 但し｜ ｜：絶対値を示す。 （50）式の左辺が十分小さな定数δより小なら
ば（50）式成立と判定して系統健全状態とみな
す。そうでないならば地絡事故とみなす。 ブロツクB₅で系統健全と判定すると第１、第
３の演算部１６，１７に相当するブロツクB₇に
於いて、サンプリング周期、または倍周期毎にブ
ロツクB₂でデイジタル量に変換したＩ・as，Ｉ・bs，
Ｉ・cs，Ｖ・ｏを入力して前記した（47）式のＲ・ａ、
Ｒ・ｂＲ・ｃ及び式の１／２Ｋ・^A _pを演算する。演算す
る周 期を定めるためブロツクB₆を付加する。 ブロツクB₇からブロツクB₂へ戻り測定量の次
のサンプリングに備える。 ブロツクB₅で地絡故障と判定すると２１の第
３の判定部に相当するブロツクB₈，B₉，B₁₀で地
絡相の検出を行う。これらのブロツクは、前記の
（33）、（34）、（35）式の成否を判定して地絡相の
検出を行う。再記すると Ｋ・Ａ＝｜（｜Ｅ・ｂ＋Ｅ・ｃ｜−｜Ｅ・ａ｜）｜＞
ε
（51） Ｋ・Ｂ＝｜（｜Ｅ・ａ＋Ｅ・ａ｜−｜Ｅ・ａ｜）｜＞
ε
（52） Ｋ・Ｃ＝｜（｜Ｅ・ａ＋Ｅ・ｂ｜−｜Ｅ・ｃ｜）｜＞
ε
（53） （51）〜（53）式の成否の判定を行い、（51）
式が成立するとａ相地絡、（52）式が成立すると
ｂ相地絡、式が成立するとｃ相地絡と判定する。 ブロツクB₁₁，B₁₂，B₁₃は第１の選択部２２に
相当し、ブロツクB₈〜B₁₀で検出さたａ、ｂ、ｃ
相地絡検出信号を入力して、ブロツクB₄で求め
た演算値を地絡相に応じて選択して零相循環電流
Ｉ・othを導出するブロツクである。ａ相地絡なら
前記の（22）式、ｂ相地絡ならば前記の（32）
式、ｃ相地絡ならば前記の（27）式より演算され
た結果を零相循環電流とする。 ブロツク１７は比較部２６とアンド回路２７に
相当し、零相循環電流の絶対値｜Ｉ・oth｜が所定
値以上（性能限界以上）すなわち｜Ｉ・oth｜＞S₁₆
になればリレーロツク信号を発し、リレーの動作
をロツクし、ブロツクB₂へ戻し、｜Ｉ・oth｜＜S₁₆
のときはブロツク１４の演算を遂行させる。 ブロツクB₁₄は第４の演算部２３に相当しブロ
ツクB₁₁〜B₁₃で求めた零相循環電流とブロツク
B₇で求めた１／２Ｋ・^A _pを入力し前記の（26）式を演 算して零相縦電圧Ｖ・^A _pを導出する。 ブロツクB₁₅は第１の補償部２４に相当しブロ
ツクB₂でデイジタル量に変換したＩ・as，Ｉ・bs，
Ｉ・cs，Ｖ・ｏ、ブロツクB₁₄で求めた零相縦電圧及
びブロツクB₁₁〜B₁₅で導出した零相循環電流を
入力して回線間差電流の零相分Ｉ・as＋Ｉ・bs＋Ｉ・cs
と零相分Ｖ・ｏに重畳している零相循環電流、零相
縦電圧を前記の（43）、（44）式によつて補償す
る。 ブロツクB₁₆は地絡回線選択部２５に相当しブ
ロツクB₁₅で、零相循環電流を補償した回線間差
電流の零相分と、零相縦電圧を補償した零相電圧
を入力して地絡回線の選択し地絡回線に対してし
や断器トリツプ信号を発する。 これは地絡回線選択器２５に相当する。 以上説明した通り本発明は、被誘導系統のａ、
ｂ、ｃ各相の回線間循環電流Ｉ・ath，Ｉ・bth，Ｉ・
cth、零相循環電流Ｉ・oth及び零相縦電圧Ｖ・^A _pは起
誘導系統の潮流に比例する関系すなわち、Ｉ・ath，
Ｉ・bth，Ｉ・cth，Ｉ・oth及びＶ・^A _pの関係は起誘導
系統
の潮流の大きさと位相に無関係に一定比率である
関係を利用してまず系統が健全である状態でＲ・
ａ、Ｒ・ｂ、Ｒ・ｃ及びＫ・^A _pなる定数を自動設定し、
これら定数Ｒ・ａ、Ｒ・ｂ、Ｒ・ｃによつて各２相の回
線間差電流から正相分を除去した量の大きさ及び
位相を補正して互いに比較することによつて地絡
相を検出すると共に、健全相の回線間差電流とＲ・
ａ、Ｒ・ｂ、Ｒ・ｃ及びＫ・^A _pの定数から地絡時の零相
循環電流、零相縦電圧を求めてこれらを補償する
ようにしたものである。 また、第１の選択部の出力を導入し零相循環電
流を所定の基準値と比較するための比較部を設
け、この比較部の出力信号によつてリレーをロツ
クするようにしたから、前記零相循環電流が適用
限界を超えた場合にも誤動作することはない。 従つて本発明によつて、共架多回線において被
誘導系統の地絡直後で起誘導系統の電流が急変あ
るいは運用状態が変更しても零相循環電流と零相
縦電圧の影響をほとんどなくすことができるとと
もに、零相循環電流がリレーの性能限界を越えた
ことを判定して該リレーをロツクするから、超高
圧故障時および欠相時でも高精度に地絡事故の検
出可能な地絡保護リレーを得ることができるもの
でその効果は大である。 第２図に示したような当該送電線においてＴ分
岐負荷がない送電機に対しても本発明は適用可能
であるし、フイルタ部を除去して言いかえるとａ
＝０として原理式でも適用できる。また、回線間
差電流は電流検出部から検出したが、当該送電線
の両回線の各相電流を電流変成器によつて検出し
てデイジタル量に変換これより演算によつて得る
方法もある。また、回線間差電流の零相分は、各
回線に零相CTを設置してその差接続により得る
方法もある。 さらに本発明は、超高圧系統と高抵抗接地系と
の共架系統ばかりでなく、高抵抗接地系と高抵抗
接地系との共架系統の地絡保護へも適用できるこ
とは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜Ｃは共架多回線モデル系統図、第２
図は本発明による共架多回線地絡保護リレーの一
実施例、第３図は第１図のモデル系統で求めた各
循環電流と起誘導系統の潮流との関係を示す図、
第４図は零相縦電圧と零相循環電流との関係を示
す図、第５図はａ相地絡時の各相電圧のベクトル
図、第６図は本発明の原理をマイクロコンピユー
タによつて実現した場合の処理フロー図である。 １Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃ……超高圧系送電線、
３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｃ……高抵抗接地系送電
線、５Ａ〜５Ｃ……超高圧系送電線の母線、６ａ
〜６ｃ……高抵抗接地系送電線の母線、３７ａ〜
３７ｃ，４７ａ〜４７ｃ……電流変成器、５０ａ
〜５０ｃ……被誘導系統の回線間差電流検出器、
７……Ｔ分岐負荷、８……電流検出部、５１……
共架鉄塔、９……しや断部、１０……第１のデー
タ変換器、１１……電圧検出部、１２……零相電
圧変成器、１３……相電圧変成器、１４……第２
のデータ変換器、１５……フイルタ部、１６……
第１の演算部、１７……第３の演算部、１８……
第２の演算部、１９……第１の判定部、２０……
第３のデータ変換器、２１……第３の判定部、２
２……第１の選択部、２３……第４の演算部、２
４……第１の補償部、２５……地絡回線選択部、
２６……比較部、２７……アンド回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 並行２回線送電線のａ、ｂ、ｃ各相の回線間
   差電流を検出し、検出されたａ、ｂ相回線間差電
   流、ｂ、ｃ相回線間差電流ｃ、ａ相回線間差電流
   をそれぞれ入力して各２相の回線間差電流から正
   相分を除去し、前記検出された回線間差電流から
   零相分を演算しさらにこの零相分と前記正相分を
   除去した各出力との大きさの比及び位相差を系統
   健全時に演算する第１の演算部と、この第１の演
   算部の演算によつて導出された値と前記回線間差
   電流から正相分を除去した値との積を演算する第
   ２の演算部と、地絡相の検出を行う判定部と第２
   の演算部の各導出値から地絡相に応じた零相循環
   電流の演算値を選択する選択部とからなり、当該
   送電線の地絡時の零相循環電流を前記第２の演算
   部から前記選択部により選択して求め当該送電線
   の地絡時の零相循環電流を補償する補償部と、前
   記選択部の出力値に対して、所定の値を越えたと
   判定するための比較部を設けこの比較部の出力に
   よつて地絡回線トリツプ信号をロツクすることに
   より当該系統の故障または欠相時に誘導される零
   相循環電流による当該地絡回線選択継電器の誤動
   作を防止することを特徴とする共架多回線地絡保
   護リレー。