JPH0389810A - 共架多回線系統用地絡回線選択継電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、共架多回線系統用地絡回線選択継電器に関す
る。

Ｂ１発明の概要 本発明は、他回線と併架される平行２回線の零相電圧と
零相電流より地絡故障回線を検出するにおいて、 相手端先行しゃ断検出時に継電器動作状態によって負荷
電流正相分変化量を故障電流に和算又は減算することに
より、 分岐点近傍に他の受電端が存在する場合も含めて故障回
線を確実に判別できるようにしたものである。

Ｃ１従来の技術 高抵抗接地系平行２回線送電線が他の送電線と同一鉄塔
に併架されると、他の送電線の負荷電流等の誘導によっ
て第二回路に零相循環電流が生じる。この平行二回線の
地絡保護として、零相電圧と回線間！相差電流（以下、
単に零相差電流と呼ぶ）との位相関係（零相電圧の逆位
相成分−ｖＯに対する零相差電流の有効分の符号）によ
って故障回線を検出する地絡回線選択継電器（以下、５
０Ｇリレーと呼ぶ）が適用されると、零相循環電流の補
償が必要となる。

この電流の補償方式として、優れた補償性能をもつベク
トル補償方式が発明されている（例えば、特公昭６１−
５３３４号公報）。これは、−線地絡時に２組の健全相
同１１Ｍ差電流から負荷電流正相成分の消去演算を行っ
た値に、補償定数設定値をかけて零相循環電流の演算値
を求め、この演算値によって零相循環電流の補償演算を
行うものである。

しかし、保護回線の受電端にスコツトＴ変圧器を通して
供給される負荷等があると、保護回線に流れる負荷電流
は逆相成分をもつ。前記補償方式に対して、この逆相成
分は零相循環電流の補償誤差電流として現れるので、５
０Ｇリレーは要求される保護性能を維持できなくなるこ
とがある。そこで、逆相成分の対策を講じたものとして
特開昭５９−１７８９２１号公報が提案されている。

以下、特公昭６１−５３３４号公報に記載される方式に
おける保護回線負荷電流逆相成分の影響及びその対策を
講じた特開昭５９−１７８９２１号公報の補償方式につ
いて詳細に説明する。

第３図は他回線と併架される平行二回線三端子送電系統
図であり、他回線になる平行二回線ｌ。

２と保護回線になる平行二回線３．４とが同一鉄塔にＯ
［架され、回線３．４に受電端負荷５及び−回線受電の
Ｔ分岐負荷６がある場合を示す。この系統は三端子とも
平行二回線運用され、送電端子数ｌ、受電端子数２で構
成される。保護回線内の１回線だけから受電している負
荷電流（以下、Ｔ分岐負荷と呼ぶ）は、各回線に等分に
分流しないので、常時、回線間差電流として現れる（保
護区間への流入方向を正として、回線３の電流になるＩ
Ｌ雷電流回線４の電流になる２し電流との回線間差電流
を以下、差電流と呼ぶ）。２回線受電されている受電端
の負＃電流（以下、受電端負荷と呼ぶ）は、各回線に等
分に分流し、差電流として現れない。相手端近傍の地絡
故障は、相手端の故障回線が先行遮断され、次に自端が
遮断される順次遮断（シリーズトリップ）により除去さ
れる。

相手端先行遮断時に故障回線の負荷電流が健全回線へ転
移し、受電端の負荷電流成分が未遮断端子の差電流とし
て現れる。−線地絡故障時に、故障電流成分を含まない
２組の健全相差電流から循環電流成分を検出するため、
前述のとおり差電流に現れる負Ｆ７電流を消去しなけれ
ばならない。このため、遅れ相差電流の位相を１２０°
進めた値を進み相差電流（ａ相地絡時で進み相す相、遅
れ相Ｃ相）からひく正相成分消去演算を行う。この演算
値に補償定数値を掛けて零相循環電流を演算し、零相差
電流に含まれる零相循環電流をこの電流の演算値を使っ
て補償して、故障電流成分だけを検出する。ａ相−線地
絡時を例にすると検出値ＩＲＹは、（１）式で与えられ
る。

ＩＲＹ　＝　３　ＬｄＫａ”ｔ（Ｉｂｄａ　Ｉ　ｃｄ）
・・・・・・（１）但し、３ｒｏａ、Ｉｂａ、■ｃｄ：
零、ｂＳｃ相差電流。

ａ＝εＪ″ＩＳｍ、Ｋ１＠ｔ：補償定数値の設定値。

健全相差電流は、循環電流成分と負荷電流成分とからな
る。負荷電流を正相、逆相成分で示すと、健全相差電流
は次式で表現される。

Ｉｈｄ＝＝２ＩｂＣ＋ａ”ｌ１１２　＋−ａｆｔ（！）
・・・・・・（２） Ｉｃｄ＝　２１ｃｃ＋　ａ　ｔ　１１２　＋　ａＪ　ｔ
Ｑ但し、Ｉｂｅ、１．、ｅ：　ｂ、Ｃ相循環電流。

ａｔ＝　ａＪ　！／３　ｆ １＋１２．Ｉｄ！：負荷電流正相および逆相成分（２）
式を（＋）式に代入すると、以下のとおり負荷電流逆相
成分が誤差として現れる。

ｌａｙ　＝　Ｉ　ｔａ　＋　２　Ｘ　３１ｏｃ　　２Ｋ
ａ”°ｔ（Ｉｂｃ　　ａ　Ｉｃｅ）（ａ−１）Ｋａ″”
　ｒ＊Ｎ　　　　　　−−−−−−−−−（３）但し、
Ｉｒ＋：差電流（ＩＬ−２Ｌ）として現れる故障電流の
零相成分、 ３１ｏｃ：零相循環電流 （３）式の右辺第１項は故障電流、第２項は零相循環電
流であり、これらは零相差電流３【。６を構成する成分
である。第３．４項は零相循環電流の演算値を構成する
成分である。

上述の（３）式は特公昭６１−５３３４号公報による補
償方式に相当し、第２項の零相循環電流は、補償定数値
の設定値が適切であれば第３項の零相循環電流の演算値
によって補償（消去）される。しかし、第４項の負荷電
流の逆相成分による補償誤差電流を消去することは、ｌ
変電所の電流情報から得られる式の数と、求めなければ
ならない電流値（未知数）の数とを比較すると後者が多
いので、数学的には不可能である。

特開昭５９−１７８９２１号公報による負荷電流逆相成
分の影響を取り除いた補償方式を以下に説明する。

同時遮断または順次遮断のいずれかにより、故障は除去
される。よって、故障時の保護回線の遮断器は全てが閉
である状態と、相手端の故障回線の遮断器だけが先行遮
断によって開の状態とがある。地絡故障発生直前から相
手端が先行遮断される迄の間は、Ｔ分岐負荷電流の逆相
成分による補償誤差電流値がほぼ一定に保たれる。相手
端先行遮断が検出される迄は、この性質を利用した手段
が用いられる。相手端先行遮断検出後は、負荷電流の正
相成分を故障回線検出に利用した手段が用いられる。

（Ａ）相手端先行遮断が検出されない場合この系統状態
では、保護回線の全ての遮断器が閉である。または、負
荷電流が小さくて相手端先行遮断が後述する方法により
検出されない場合である。（３）式について故障中の量
と、故障発生直前の記憶量とのベクトル差電流（以下、
変化分と呼ぶ。記号はΔとする）ＩＲＹＩがリレー入力
端子として導入される。Ｉ＊ｙ＋は次式で与えられる。

ＩＲＹＩ　＝　（３１゜ａ　Ｋａ”’　（ｌｙ　　ａ　
Ｔｅｄ）　）　　（３１ｏｄ−Ｋａ”’　（Ｉｂａ　　
ａ　１ｅａ）　）＝Δ（３Ｌｄ−Ｋａ”ｔ（Ｉｂａ−ａ
ｌｃｄ））　　　・・・・・・（７）但し、記号の上部
の−は地絡故障発生直前の記憶量を示す。Δ：変化分演
算を示す。

零相循環電流は完全に補償されると仮定すると、（３）
式より（７）式の右辺は ３　Ｉｏａ−Ｋａ”ｔ（Ｉｂｄ−ａ　ｒｅａ）　＝　Ｉ
ｒｄ（ａ−１）　・Ｋ１１・Ｉｔ１２　　　　　　　　
　　・・・・・・（８）３１、ｌ、ｄ−Ｋａ”’（Ｉｂ
ｄａＬｄ）＝　　（、ａ−１）・Ｋ　、ｓｅｔ・Ｌｘ（
１・・・・・・（９）となる。よって、（７）式は次式
で表現される。

Ｉｓｎ＋＝Ｉｒｄ−（ａ　　１）・Ｋａ”ｔ・ΔＩ　！
１２　−−（１０）高抵抗接地系統の一線地絡故障電流
は、１００％地絡の場合数百Ａ（１００〜４００Ａ）程
度なので、−線地絡故障時の正相電圧は系統健全時の値
とほとんど同じである。また、逆相電圧は非常に小さい
。これは併架模擬送電線による試験でも確認された。よ
って、Ｔ分岐負荷の需要が故障中に変化しないと仮定す
ると（−船釣な負荷は、この仮定が十分に成立する）、
差電流に現れる負荷電流成分もほとんど変化せず、Δ１
．（１＃０　が成立する。従って、（１０）式のＩＲＹ
Ｉは故障電流の零相成分だけなので、通常の５０Ｇリレ
ーと同様に零相電圧の逆位相成分−ＶＯに対するＩ　Ｒ
ＹＩの有効分の符号によって故障回線が検出される。

（Ｂ）　ｌ（］手端先行遮断が検出された場合この系統
状態では、故障回線の負荷電流が健全回線へ転移するの
で、差電流に現れる負荷電流は変化する。よって、差電
流に現れる負荷電流正相成分の変化分ΔＮ、（ｌが一定
値以上により相手端先行遮断が検出される。また、この
場合の負荷電流逆相成分■、１！と地絡故障発生直前の
記憶量１！１２とは異なる値となるので、（７）式の［
ＲＹＩによって故障回線を検出することは困難となる。

後述するとおり、相手端先行遮断後の故障電流Ｉｒａと
Δｌｌ７２との位相は、一定の関係にある。

よって、この位相関係と負荷電流逆相成分による補償誤
差電流に較べてΔＩｌ＆が十分大きなことを利用して、
（７）式のＩ＊ｙ＋と　ΔＩｔ＆との合成値をリレー入
力端子Ｉ　＊ｖｔとして導入することにより、以下に述
べるとおり故障回線を検出することができる。なおΔ１
．Ｑは地絡相を基準とした正相成分であり、このときの
リレー入力端子Ｉ　Ｒｒｔ　　は次式に示される。

ＩＲＹ！＝Δ（３Ｉｏｎ−Ｋａ”’　（Ｉｂａ−ａ　ｔ
ｃ、ｔ）　）±ΔＬｉ２＝Ｉｆｄ±ΔＩ　ＩＱ　−（ａ
−１）・Ｋ１１・Δｆｔ＋２　　・・・・・・（１１）
（１１）式で、右辺第１項の故障電流Ｅｒｄと第２項の
差電流に現れる負荷電流正相成分の変化分Δ１１１２と
が、はぼ同じ位相となるようにΔｔｉｃの符号を選択す
ることが必要である。従って、ＩｒｄとΔ■１１２との
位相関係を利用し、後述する方法により先行遮断端子が
受電端・送電端のいずれであるかを検出して、次のとお
りその符号を選択する。

（ｉ）先行遮断端子が受電端であれば、ＩｒａとΔ１．
１２とは逆位相なので、Δ１１Ｑの符号として負を選択
する。

（１１）先行遮断端子が送電端であれば、ＩｒｄとΔＩ
、ｔ）とは同相なので、Δｌ１１２の符号として正を選
択する。

（１１）式の右辺第３項は、負荷電流逆相成分の変化分
Δｈ１２による補償誤差電流である。−船釣に、Ｔ分岐
負荷電流に較べて受電端負荷電流が十分大きいので、負
荷電流の正相成分に対する逆相成分の含有率α＝Δ■Ｒ
Ｑ／ΔＩｌｃの最大値は５％、（ａ−１）Ｋａ”’の最
大値は７と考えられる。よって、第３項の補償誤差電流
（ａ−１）・Ｋａｌｌ・α・ΔｔｔＱの最大値は、０．
３５ΔＥ＋９であり、Δｉ＋＆の大きさに対して３５％
となる。

また、Ｅｔａの位相とΔ［劃の位相とがほぼ等しくなる
ようにΔ１．（ｌの符号が選択されるので、零相電圧の
逆位相成分−Ｖｏに対するＩ　＊ｖｔの有効分の符号と
Ｉｒａの有効分の符号とは、（１）式の第３項の補償誤
差電流に影響されることなく一致する。従って、−Ｖｏ
に対する１　＊ｙｔの有効分の符号によって故障回線を
検出することができる。

以下では、最初に負荷電流正相成分の変化量Δｔ＋（ｌ
をリレー入力端子として導入するため基本となる、相手
端先行遮断後のΔ１．（ｌとＥｒａとの位相関係につい
て述べる。次に、Δ１１Ｑの符号を選択するため、先行
遮断端子が受・送電端のいずれであるかを検出すること
が必要なので、その検出方法について述べる。以下には
受電端の回線に流れる負荷電流の方向は受は方向として
説明する。

（１）受電端先行遮断時 第４図（ａ）に示されるとおり受電端の負荷電流を１１
７とすると、二回線運用時に回１１１［、，２Ｌに流れ
る負荷電流はＩＣｌ３である。受電端ではその方向は受
は方向である（保護区間から流出方向。その方向が実線
矢印で示される）。第４図（ｂ）、（ｃ）に示されるよ
うに先行遮断端子では、遮断によって故障回線の負荷電
流が零になる。

その変化は、変化分Ｈ！／２、送り方向（その方向が鎖
線矢印で示される）となり、この回線の負荷電流は全て
健全回線へ転移する。よって、未遮断端子（Ａｓｓ）に
おける負荷電流の変化は、故障回線では変化分１（１／
２、受は方向になる。健全回線では変化分Ｈ！　／２、
送り方向になる。この端子の差電流（保護区間流入方向
が正、１Ｌ−２Ｌ）に現れる負荷電流の変化は、故障回
線がＩＬの場合、変化分ＩＱ、受は方向になる。力率が
２である送り方向の負荷電流の正相成分（地絡相が基準
）と地絡相の中性点電圧とはほぼ同相になる。また、こ
の電圧と中性点接地抵抗器による故障電流■、および零
相電圧の逆位相成分−Ｖｏとは、はぼ同相になる。各相
および零相電圧Ｖａ。

Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｏ、差電流に現れる負荷電流およびその
正相成分の変化分Δ１１Ｉ２、故障電流Ｉｒａのベクト
ル図が、同図（ｂ）に示される。−Ｖ。

に対するΔｔ＋２の位相はほぼ逆位相、【、６の位相は
ほぼ同相となる。故障回線が２Ｌの場合、ＩＬの場合に
較べて負荷電流の変化および故障電流の位相は反対とな
る。よって、Δ１．ｅは変化分ＩＱ、送り方向となる。

これらのベクトル図が、同図（ｃ）に示される。−Ｖｏ
に対するΔｔｈＱの位相はほぼ同相、Ｉｒｄの位相はほ
ぼ逆位相となる。すなわち、故障回線にかかわらずΔ■
１ｅとＩ　ｔａとの位相は逆位相になる。系統は説明を
簡単にするため二端子系統であるが、三端子系統でもこ
れらの位相関係は同様である。

（２）送電端先行遮断時 第４図（ｄ）、（ｅ）ζこ示されるように先行遮断端子
では、遮断によって故障回線の送り方向の負Ｆ１１１流
１１２　／２が零になる。その変化は、変化分＋１２／
２、受は方向になる。したがって未遮断端子（Ｂｓｓ）
の差電流に現れる負荷電流の変化は、故障回線がＩＬの
場合、変化分ＩＱ、送り方向になる。故Ｆｌ電流の位相
は受電端先行遮断時と同じになる。ベクトル図が同図（
ｄ）に示される。

Ｖｏに対するΔ■劃およびＩｒｄの位相は、いずれとも
ほぼ同相となる。故障回線が２Ｌの場合、ＩＬの場合に
較べて負荷電流の変化および故障電流の位相は反対とな
る。よって、Δｌ１１２は変化分ＩＱ、受は方向になる
。ベクトル図が同図（ｅ）に示される。−ＶＯに対する
Δ１．ＱおよびＩｒ＋の位相は、いずれともほぼ逆位相
となる。すなわち、故障回線にかかわらずΔｒ＋１２と
Ｅｔａとは同相になる。

なお、Δ■劃は特開昭５９−１７８９２１号公報に第７
表として示されるように、例えばａ相については次式か
ら求められる。

ΔＩ＋ｌ２（ａ相）＝　［”Ｋａ”’　（（［ｂａ　　
ａ’Ｌｄ）ｒ）−Ｋａ″”　（（ｌｂｄａ　ｒｅ、＋）
−σ−ａ　　ａｌｃａ））×　　　　　　　　　　　　
・・・・・・・・・（Ｉ２）（ａ’−１）”Ｋａ”’ 但し、　Ｋ　、　ｇｅｔは補償定数値 ”Ｋａ″１はＫ　ａ＠６１の共役複素数ａ　＝εＪ″／
３　ＩＴ ａ！＝ε−Ｊ　１３　Ｗ Ｉｂｄ、ｌｅｄは回線間す、ｃ相差電流上付線は地絡発
生直前の算定値 り１発明が解決しようとする課題 ） コ 上述のように、Δ夏、ｅを故障回線検出に利用するのに
、先行遮断端子が送電端か受電端かによってΔ１．Ｑの
符号を選択する。例えば、第３図の三端子系統では送電
端子数１．受電端子数２であり、送電端からみればいず
れの相手端子ら受電端なので、先行遮断端子の検出は容
易である。しかし受電端からみれば相手先行遮断端子は
送電端ともう一方の受電端とが考えられる。このため、
特開昭５９−１７８９２１号公報の発明では、受電端で
相手端先行遮断が検出されると、送電端の次先行遮断（
もう一方の受電端が最先行遮断の場合）を期待して一定
時限の間５０Ｇリレーをロックした後に、（１１）式の
Δ［，１２の符号として正を選択する。これは、この場
合に（例、第３図のＡｓｓ、Ｃｓｓ遮断後）、受電端（
Ｂｓｓ）のΔ■Ｉ１２の変化方向は、遮断回線に流れて
いた負荷電流は受電端（Ｂｓｓ）より送電端（Ａｓｓ）
の方が大きいため必ず保護区間流入方向になるからであ
る。しかし、例えば第３図に示す系統で分岐から受電端
（Ｂｓｓ）迄め距離が極端に短くｅ、＃０　の場合は、
Ｃ変電所最先行遮断時には、次先行遮断端子として送電
端であるＡ変電所が期待できない。

本発明の目的は、分岐点から他の受電端までの距離が短
い場合にも故障回線の確実な選択ができる地絡回線選択
継電器を提供することにある。

Ｅ、課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するため、他回線と同じ鉄塔
に件架される平行二回線の零相電圧と回線間零相差電流
より該平行二回線の地絡故障回線を検出する地絡回線選
択継電器において、平行二回線の回線間差電流から正相
分を除外する第１の演算手段と、前記第１の演算手段か
ら得られる差電流にベクトル定数を乗算する第２の演算
手段と、前記回線間差電流から地絡故障発生前後の負荷
電流正相分の変化量を求める第３の演算手段と、系統健
全時に自端子が送電端か受電端かによって地絡回線選択
継電器の限時タイマーの整定値を調整する第４の演算手
段と、前記第３の演算手段によって得られた変化量が一
定値以下のときに零相差電流と前記第２の演算手段の演
算値との差について地絡故障発生前後の変化分を求める
第５の演算手段と、前記第３の演算手段によって得られ
た変化量が一定値を越えるときに、零相差電流と前記第
２の演算手段の演算値との差について地絡故障発生前後
の変化分を求めた値に対して、地絡故障検出時点から前
記第３の演算手段により得られた値が一定値以上になる
迄の時間が、ある一定の時間以上になるか否かによって
前記第３の演算手段により得られた値を和演算又は差演
算する第６の演算手段とを備え、零相電圧と前記第５の
演算手段又は第６の演算手段により得られた電流値との
位相関係により地絡故障回線を検出することを特徴とす
る。

１１作用 第１の演算手段による回線間差電流から正相分除去はａ
相地格では（［ｂｄａｌｇａ）から求め、第２の演算手
段によるベクトル定数乗算は、この値に補償定数Ｋ　ａ
ｓ＋ｅｌを掛けることで零相循環電流を求め、すなわち
（１）式の右辺第２項、第５の演算手段において零相差
電流３１６ｄと第２の演算手段によって得られた零相循
環電流の演算値との差ＩＲＹについて（７）式に示す故
障前後の変化量　ＩＲＹＩ　＝　ＩＲＹ　−ＩＲＹを求
める。

一方、第３の演算手段では回線間差電流から故障前後の
負荷電流正相分の変化量Δｒ、ｆｆ＝Δ［ｌｃ−τＴ１
を求め、この変化量ΔＩＩｅについて第５及び第６の演
算手段ではΔ１，１２が一定値以上か否かによって相手
端先行遮断を検出しくこのリレーを５１ＤＬと称する）
、相手端先行遮断でなければ（ΔＩ＋Ｉ２が一定値以下
で５１Ｄしリレー不動作）第５の演算手段の算定値Ｉ　
ＲＹ＋を５０Ｇリレー入力端子として使用し、相手端先
行遮断であれば（Δ１＋（が一定値以上で５１Ｄしリレ
ー動作）第６の演算手段により零相差電流３■。ｄと零
相循環電流の演算値との差について故障前後の変化量Ｉ
ＲＹＩを求め、さらにこの変化量に負荷電流正相分の変
化量Δ１１Ｑを和算又は減算して５０Ｇリレー入力端子
１　＊ｒｔとして使用する。尚、相手端先行遮断検出（
５１ＤＬ）リレーが動作時点での、地絡過電圧（６４Ｖ
）リレーで駆動される限時タイマー（６４Ｖ’Ｆｌ）の
動作、不動作に応じて、Δｌｌ１２の和算・減算を選択
する。

そして、第５又は第６の演算手段による５０Ｇリレー入
力端子１１１１ＹＩ又はＩ　１１ｒｔは零相電圧ＶＯと
のは相関係によって故障回線の検出（５０Ｇリレー）を
行うのに使用する。

ここで、第４の演算手段による５０Ｇリレーの限時タイ
マーの整定値の調整は先行遮断する相手端子が送電端・
受電端のいずれであるかを検出するためにある。よって
、第６の演算手段において、地絡故障検出時点から、５
１ＤＬリレー（相手端先行遮断検出リレー）が動作する
迄の時間により、すなわち５１ＤＬリレ一動作時点での
地絡過電圧（６４Ｖ）リレーで駆動される限時タイマー
（６４ｖＴＩ）の動作・不動作に応じて、Δ■劃の和算
・減算を選択する。これを以下に詳細に説明する。

５０Ｇリレーの遮断指令出力時間を、送電端と受電端と
で異なる値にすれば、相手端先行遮断が検出される迄の
時間差によって、遮断端子が容易に検出される。−線地
格故障回線が５０Ｇリレーにより検出されると、限時タ
イマー（５０ＧＴ。

−船釣に整定値５０　ｍ　ｓ程度）を通して遮断指令が
出力される。これは、故障発生直後の零相電流の過渡振
動による不正動作防止のためである。受電端の５０ＧＴ
を５０　ｍ　ｓ整定、送電端の５０ＧＴを２００　ｍ　
ｓ整定とする。第５図（ａ）に受電端先行遮断時のリレ
ー動作時間等が示される。５０Ｇリレーの動作時間は、
故障発生から約２５〜４０　ｍ　ｓである。５０ＧＴは
５０　ｍ　ｓなので、５０Ｇリレーの動作後５０　ｍ　
ｓ経過すると遮断指令が出力される。遮断器の遮断時間
は３〜５サイクル（６０Ｈ２で５０〜８３　ｍ　ｓ　）
なので、最先行遮断は故障発生から１２５〜１７３ｍ５
後に行われる。未遮断端子の相手端先行遮断検出リレー
（５１ＤＬ）の動作時間は、先行遮断されてから約２０
〜３０ｍｓなので、その端子で受電端最先行遮断が検出
される時間は、故障発生から約１４５〜２０３ｍ５後と
なる。第５図（ｂ）に送電端最先行遮断時のリレー動作
時間等が示される。前記のケースに対して異なる条件は
、送電端の５０ＧＴが２００　ｍ　ｓ整定となるだけで
ある。よって、未遮断端子で、送電端最先行遮断が検出
される時間は、故障発生から約２９５〜３５３ｍｓ後と
なる。以上から最先行遮断検出時間は、送電端先行遮断
で最長は２０３　ｍ　ｓ　、送電端先行遮断で最短は２
９５ｍ５である。地絡過電圧（６４Ｖ）リレー（動作時
間２５　ｍ　ｓ程度）の出力で駆動される限時タイマー
（６４ＶＴ、、整定値約２３０ｍ５）は、故障発生から
約２５５　ｍ　ｓ後に動作する。よって、相手端先行遮
断検出（５１ＤＬ）リレーが動作した時点で６４　Ｖ　
Ｔ　＋が不動作ならば受電端、動作ならば送電端が先行
遮断端子として検出される。このことから、第４の演算
手段で自端子が送電端か受電端かに応じて５０ＧＴリレ
ーの動作時間を調整しておき、第６の演算手段によって
５１ＤＬリレーが動作時点での６４　ＶＴ、の動作、不
動作に応じて、先行遮断した相手端が送電端・受電端の
いずれであるかを検出して、相手端先行遮断時の５０Ｇ
リレー入力端子Ｉｖｙｓ　　に対するΔ１，１２の和算
または減算を選択する（送電端で和算、受電端で減算）
。

以上で述べた５０Ｇリレーを実現するため、多数のベク
トル量の演算を行わなければならない。

このため、高性能・高機能のマイクロプロセッサ−を中
心に構成されるディジタルリレーで実現するのが最も適
している。この場合の演算フローを第１図に示す。各相
回線間差電流、各相電圧を電気ＩＴＪ３０°毎に同一時
刻でサンプリングし、アナログ・ディジタル変換して１
２ビツト（符号１ビット含む）のデータに量子化し、ス
テップＢｌで各相電圧・電流が入力される。ステップＢ
２で、地絡過電圧リレー（６４Ｖ）により地絡故障が検
出される。電力供給の都合上、送電状態にある端子と受
電状態にある端子とが互いに入れ替わることがある。系
統健全時にＢ３で、回線ＩＬと２Ｌとの和電流の正相成
分が、保護回線へ流入方向であることにより送電状態が
検出される。Ｂ４，５で、送・受電端の検出結果に応じ
て５０ＧＴの整定値が選択される。よって、このリレー
は送・受電状態の変更に対して対応可能である。また、
Ｂ６で、（７）式の変化分演算のため記憶量が求められ
る。以下、ａ相−線地絡時の処理を述べる。

Ｂ７〜９で、−線地絡相が検出される。ＢＩＯ〜１２で
、地絡相を基準に（７）式の変化分Ｉ　ＲＹＩ、Δｒ、
（ｌが演算される。Ｂ１３で、Δ１．１２が一定値以下
により相手端先行遮断が検出されない場合はＢ１４で、
ＩＲＹＩがリレー入力端子とされる。

相手端先行遮断が検出され、かつ系統健全時に８３で送
電端として判定されていた場合は、受電端先行遮断なの
で８２１で、八１．９の符号が負である（１１）式のＩ
ＲＹＩがリレー入力端子とされる。Ｂ３で受電端として
判定され、かつＢ１８で６４ＶＴＩタイマーが不動作な
らば、受電端先行遮断が検出される。よって、Ｂ２１で
、前記の１　＋＋ｙｔがリレー入力端子とされる。８１
８で６４Ｖ　’ｒ　＋タイマーが動作ならば、送電端先
行遮断が検出される。よって、Ｂ２２で、Δ１１Ｑの符
号が正である（１１）式のｈＹ、がリレー入力端子とさ
れる。Ｂ１０で、ＶｏとＩＲ□またはｌ　ＲＹｔとの位
相関係により故障回線が検出されると、５０Ｇ　Ｔ限時
タイマーを通して遮断指令が出力される。

以上から、通過ルートは次のとおりである。相手端先行
遮断が検出されるまではルートＦｌ、５゜６．９である
。送電端で相手端先行遮断が検出された場合は、ルート
Ｆｌ、５，６．＋０．１１゜１２である。受電端でもう
一方の受電端先行遮断が検出された場合は、Ｆｌ、５．
６，１０，１３゜１４．１２である。送電端先行遮断が
検出された場合は、Ｆｌ、５，６，１０，１３．１５で
ある。

また、受電端先行遮断検出直後は６４　ｖ’ｒ、は不動
作である。この場合に時間の経過と共に６４Ｖ′ｒｌが
動作し、誤って送電端先行遮断が検出されないようＢ１
９．２０に示す処理がなされる。次に送電端で相手端先
行遮断が検出されると、Ｂ１７で５０　Ｇ　’ｒの整定
値を２５０　ｍ　ｓ程度にする。

以下その理由を述べる。

故障発生直後に、送電端（Ａ）といずれか一端子だけの
受電端（例、Ｂ）の５０Ｇリレーが動作した場合を想定
する。５０ＧＴの整定値が小さい受電端（Ｂ）が最先行
遮断端子となる。最先行遮断後に送電端ともう一方の受
電端（Ｃ）で、同時に相手端先行遮断が検出されたとす
る。この時受電端（Ｃ）の６４ＶＴＩタイマーは不動作
なので、両端子（Ａ、Ｃ）のリレーは（１１）式でΔ１
．Ｑの符号が負である量をリレー入力端子として故障回
線を正しく検出する。もし、先行遮断検出後に送電端の
５０ＧＴの整定値が５０　ｍ　ｓ程度へ戻されたとする
。この端子の５０Ｇリレーは故障発生直後から動作して
いるので、次先行遮断端子は送電端となる。この場合に
（Ａ、Ｂ遮断後）、受電端（Ｃ）のΔ１１１２の変化方
向は、遮断回線に流れていた負ＦＩＴＩ流は受電端（Ｂ
）より送電端（Ａ）の方が大きいので保護区間流入方向
である。よって、（１１）式のリレー入力端子でΔ１ｒ
Ｑの符号を正に変えなければ、故障回線を正しく検出す
ることができない。しかし、この処理を行うことは極め
て困難である。従って、相手端先行遮断検出時に送電端
の５０ＧＴの整定値を２５０ｍ５程度にして、受電端（
Ｃ）が次先行遮断端子となるようにする。その後も送電
端の５０Ｇリレーは、（Ｉ　Ｉ）式でΔ■劃の符号が負
である量をリレー入力端子として故障回線を正しく検出
することができ、最後続の遮断指令を出力する。

また、５０ＧＴ整定値は、受電端の方を送電端より長く
することも考えられる。

Ｇ、実施例 以下に、本発明の一実施例として併架送電線用地絡回線
選択継電器を送電端に設置した場合を第２図に基づいて
説明する。同図は第３図に示す３端系統を３相表示した
もので、６ａ〜６ｆはしゃ断器、７ａ、７ｂ、７ｃは自
端及び夫々の相手端の電気所母線、８は送電線の電源を
示す。１０は中性点抵抗器、３１ａ〜３１ｃ及び４１ａ
〜４１Ｃは電流変流器を示す。１５は第１のデータ変換
器を示し、電流変流器によって検出されたアナログ用の
回線３および４のａ、ｂ、ｃ相及び零相電流１３ａ、　
Ｉｆｆｂ、　Ｉｓｅ＋　Ｉｊｄ＋　１４ｇ＋　１４ｂ＋
　１４ｅ＋ｔ　４１１　（これらを信号Ｓ１と称す）を
一定周期でサンプリング及びアナログ−ディジタル（Ａ
／Ｄ　＞変換してこれらのディジタル量Ｓ４を出力する
。

１２は電圧検出部であり母線７ａに接続された第１の電
圧検出部１３（相電圧検出用変成器）と第２の電圧検出
部１４（零相電圧検出用変成器）から成る。１６は第２
のデータ変換器を示し、電圧検出部１２によって検出さ
れたアナログ量のａ。

ｂ、ｃ相電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ　（Ｓｔ　）及び零相電
圧Ｖｏ　（Ｓｓ　）をＡ／Ｄ変換してディジタル量Ｓ＠
　　（Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ）及び５ｔ（ＶＯ）を出力する
。

■７は第１のフィルタ部（第１の演算手段に相当）であ
り、第１のデータ変換器１５の出力Ｓ４（１３ａ、　　
１３ｂ、　　Ｉ３ｃ、　　Ｉｓａ＋　　１４ｇ、　　１
４ｂ、　　■４ｃ。

＋、ｄ）のディジタル量を入力して回線間差電流Ｔ　ａ
ｄ、　　Ｉ　ｂｄｌ　　Ｉ　ｃ、、を演算し、これより
正相分を除外した量Ｓ８を出力する。ディジタルｌｓｓ
は次の３つの量になる。

５ｓａ＝（Ｉ＋ｂ−Ｉ４ｂ）　　ａ（Ｉｓｃ−１４ｃ）
＝Ｉｂ＋　　ａ　ｒｅｄＳｓｂ＝（１３ｃｍ１＊ｃ）ａ
（Ｉｓａ−１ｉａ）＝Ｉｅｄａｌａａ　　）”’（１３
）Ｓｅｃ＝（１＊ａ−１ａａ）　　ａ（１３ｂ−ｒ４ｂ
）＝　Ｅａｄａ　Ｉｂａ但し　３＝　εＪ　！／３　ｔ １８は補償定数値設定部であり、前述の（１）式に示す
補償定数Ｋａ＊＊Ｌのほかｂ＃ＩＪおよびＣ相地絡に対
してＫｂ”ｒ　、　Ｋ　Ｃｓ　ｅ　’を設定することが
可能であり、かつそれらの値Ｓ、を出力する。１９は第
１の演算部（第２の演算手段に相当）であり、フィルタ
部１７の出力Ｓ、に設定部１８の出力Ｓ、を乗算して零
相循環電流の演算値Ｓ１゜を求める。このＳ１０は次の
３つの演算値である。

Ａａ＝Ｋａ”’＠５ｓａ＝Ｋａ”ｔ（Ｉｂｄ−ａＩｃｄ
）Ａｂ＝Ｋｂ”’−８＠ｂ＝Ｋｂ…（Ｉ　ｃｄａ　Ｉ　
−ｄ）　　）　−−（１４）ＡＣ＝ＫＣ””Ｓ＠ｃ＝Ｋ
ｃ”’（Ｉａａ　　ａＩｂｄ＞２０は第２のフィルタ部
であり、第１のデータ変換部１５の出力Ｓ、を入力して
回線間長電流を演算し、さらにこれらより逆相分を除外
した量Ｓ、を出力する。このＳ、は次の３つの量である
。

５１１ａ＝Ｉｂｄ　ａ″ｌＣｄ ５＋＋ｂ＝Ｉｅｄ　ｈ”ｌｊｄ　　）−・・（１５）Ｓ
　１１　Ｃ”　Ｉ　ａａ　　ａ″Ｉｂａ２２は第２の演
算部であり、フィルタ部２０の出力Ｓ　１１と補償定数
値設定部２１の出力Ｓａｔすなわち前記補償定数値の設
定値Ｋ　ａ　”Ｌ、　Ｋ　ｂ　”’Ｋ　ｃ＠＊ｔに対し
て共役な値＊Ｋ　ａｓｅｔ　　ＩＫ　ｂｓｅｔ＊Ｋｃｌ
ｌｅｔを乗算して零相循環電流の演算値ＳＩ３を求める
。このＳ、は次の３つの演算値である。

Ｂａ＝”Ｋａ””５ｕａ＝”Ｋａ”’（Ｉｂｄ　ａ”ｌ
ｅ＋）Ｂｂ＝’Ｋａ″１・Ｓ＋＋ｂ＝”Ｋｂ”ｔ（ｌｅ
ａ　　ａ”Ｉａｄ）Ｂｃ＝″Ｋ　ａ””９１１Ｃ＝”Ｋ
Ｃ”’（ＩａｄａＪｂｄ）２３は地絡相検出部であり、
−線地絡時の地絡相を判別するらのである。その１例を
示すと第２のデータ変換器１６の出力Ｓ６であるａ、ｂ
、ｃ相電圧のディジタル量を入力して次の演算を行う。

Ｌ＋＝ｌＥｂ’ｌ＋ｍ１Ｅｃｌ”　（１ｍ）ｌＥａＬｔ
＝ｍ　ｌ　Ｅ　ｂ　ｌ　’＋　ｌ　Ｅ　ｃ　ｌ″−（１
−ｍ）ｌＥａ）・・・・・・（１６） １、＝＝ｍｌＥｃ　Ｉ’＋ｌＥａ　ｌ’−（１−ｍ）ｌ
Ｅｂ　ｌ’Ｌｓ＝ｌＥａｌ’＋ｍ１Ｅｂｌ’　　（１−
ｍ）ｌＥｃＬｓ＝ｍｌＥａ　１″＋ｌＥｂ　Ｉ”　　（
１−ｍ）ｌＥａ但し、ＩＥＩ″は絶対値の二乗 ｍ　　はスカラー係数 さらに、地絡相検出部２３は前述のし１〜Ｌ６から次の
第１表に示す判定式により地絡相を判別して一線地絡時
の地絡相判別信号Ｓ、を出力する。

第　　Ｉ　　表 ２４は地絡故障検出部であり、その１例を示すと第２の
データ変換器１６の出力ｓ７すなわち零ｍ電圧のディジ
タル量を入力しその大きさが一定値以上になることによ
って地絡故障を検出し、地絡故障検出信号Ｓ、を出力す
る。

２５は第１の選択部であり、地絡相検出部２３の判別信
号Ｓ　＋４と演算部１９の演算値Ｓｌｏを入力し、地絡
相判別信号Ｓ　＋４によって零相循環電流の演算値Ｓ１
゜を次の第２表のように選択して出力Ｓ、を得る。

第２表 ２６は第３の演算部であり（第５の演算手段に相当）、
系統１線地絡時に相手端先行しゃ断時までの回線選択地
絡継電器の入力電流Ｉ　ＲＹＩを演算する。この演算部
２６へは、選択部２５の出力Ｓ、になる系統１線地絡時
の正相分除外法による零相循環電流の演算値と、第１の
データ変換部１５の出力Ｓ、になる零相差電流３ｒ、、
のディジタル量及び地絡故障検出部２４の出力５Ｉｌｌ
になる地絡故障検出信号を人力して前述の（７）式の演
算をし、その演算値Ｉ　ＲＹＩ（Ｓ　ｌ？）を出力する
。すなわち零相差電流３１．、から正相分除外法にょる
零相循環電流の演算値Ａを差し引き、さらにその値につ
いて信号Ｓ、によって地絡故障発生を知り、地絡故障発
生前後の変化分を演算する。

２７は第２の選択部であり、地絡相判別信号Ｓ　＋４及
び演算部２２の演算値Ｓ　１３を入力し、地絡相判別信
号Ｓ１４によって系統ｌ線地格時の逆相性除外法による
零相循環電流の演算値Ｓ、を次の第３表のように選択し
て出力Ｓ　＋８とする。

第 表 ２８は第４の演算部であり（第３の演算手段に相当）、
地絡故障発生前後の負荷電流正相分の変化分ΔＩ＋Ｃを
演算し、そのｌｉｌ　Ｓ　＋　ｓを出力する。

この演算部２ｇへは選択部２５の出力Ｓ、。になる系統
１線地絡時の正相分除外法による零相循環電流の演算値
へと、選択部２７の出力ｓ＋ｅになる系統１線地絡時の
逆相性除外法による零相循環電流の演算＠Ｂと、地絡故
障検出部２４の出力Ｓ＋ｓになる地絡故障検出信号と、
設定部２１の出力Ｓ＋ｔになる補償定数”　Ｋ　ａ＠　
１１　ｔ　、　＊　Ｋ　ｂ″＠ｔ、　ＩＩＫ　ｃｍａｔ
と、地絡相検出部２３の出力Ｓ　＋４になる地絡相判別
信号とを入力し、地絡相に応じて回線間差電流に現れる
負荷電流正相分の故障発生前後の変化分ΔＩ＋＋２を前
述の第（■２）式に従って求め、この値５ｌｌｌを出力
する。

２９は相手端先行しゃ断検出部であり、演算部２８の出
力Ｓ　ＩＩになる負荷電流正相分の故障発生前後の変化
分ΔｈＩ２を入力し、この絶対値が一定値以上の場合に
は相手端先行しゃ断有りと判定して信号Ｓｔ＋を出力す
るし、絶対値が一定値未満で相手端先行しゃ断無しと判
定するときには信号Ｓ、。を出力する。

３０は、５０Ｇリレーの限時タイマー５０ＧＴの整定値
調整部であり（第４の演算手段に相当）、１５の第１の
データ変換器の出力Ｓ４とＳ　ｆｆ１４の地絡故障検出
部の出力Ｓ　＋ｓを入力し、系統健全時に、回線３と４
との和電流の正相成分が、保護回線へ流入方向であるこ
とにより、自端子が送電端であると判定し、５０ＧＴの
整定値を２００ｍｓとする。そうでなければ、受電端と
判定し、５０ＧＴの整定値を５０ｍｓとする。そうして
、Ｓ！ｔである５０ＧＴ整定値を出力する。

３１は第■の地絡回線選択部であり、演算部２６の出力
Ｓ、になるＩＲ□と、データ変換部Ｉ６の出力Ｓ？にな
る零相電圧Ｖｏのディジタル量と、相手端先行しゃ断検
出部２９の出力ＳｔＯになる相手端先行しゃ断なし信号
と凋整部３０の出力Ｓ□になる５０ＧＴ限時タイマー整
定値を入力し、系統１線地絡でかつ相手端が先行しゃ断
されない期間までの地絡回線の選択を行って内部故障を
検出した場合は、地絡回線判別信号Ｓｌ！またはＳｔ４
を５０ＧＴタイマーを通して出力する。この選択部３１
において、地絡故障が発生して相手端が先行しゃ断する
までの期間の演算部２６からの入力Ｓ　＋、（＝　Ｉ　
ＲＹＩ）は（１０）式からΔｒｔ１２Ｌ、ｏトした Δ１１（！＃Ｉｒ＋　　　・・・・・・・・・（１８）
となり、はぼ故障電流成分のため相手端先行しゃ断なし
信号Ｓ！。の成立条件で地絡回線の判定を行う。その１
例として、次の（１９）、（２０）式から零相電圧Ｖｏ
を極性電圧としてＩＲＹＩの有効分が一定値ε以上又は
以下の判定から地絡回線を判別する。

０ （１＊ｙ＋・Ｖｏ） 但し、（Ｉ　ＲＹＩ・Ｖｏ）はベクトル内債値、１Ｖｏ
ｌは絶対値を示す。

選択部３■はこの（１９）式成立で回線３の地絡、（２
０）式成立で回線４の地絡と判定し、回線３の地絡では
地絡回線判別信号Ｓｔｉを出力し、回線４の地絡では判
別信号Ｓ２４を出力する。

３２は、地籍過電圧リレー限時タイマ一部（６、ｉｖ′
ｒ、）であり、地絡故障検出部２４の出力Ｓ　＋５にな
る地絡故障検出信号を入力し、その信号を限時タイマー
（６４ＶＴＩ　）を通してＳｏを出力する。

３３は、第２の地絡回線選択部であり（第６の演算手段
に相当）、演算部２６の出力Ｓ　１７になるＩ　ＲＹＩ
と、データ変換部１６の出力ｓ７になる零相電圧Ｖｏの
ディジタル量と、演算部２８の出力Ｓ　ＩＳになるΔ１
．１２と、検出部２９の出力Ｓ、になる相手端先行しゃ
断有り信号と、地絡過電圧リレー、限時タイマ一部３２
の出力ＳｔＳになる地絡故障遅延検出信号とを入力し、
Ｓ、の相手端先行遮断有り信号が動作時点で、かつＳｔ
Ｓの地絡故障遅延検出信号が動作の場合は、先行遮断端
子が送電端と判定し、ｒ　ＲＹＩに対してΔ■１Ｑを和
算した値を５０Ｇリレー入力端子１　＊ｙｚとする。Ｓ
、が動作時点で、かっＳ□が不動作の場合は、先行遮断
端子が受電端と判定し、Ｉ　ＲＹＩに対してΔＩＩＱを
減算した値をＩ　ＲＹＩとする。この選択部３３では、
選択部３１と同様に、零相電圧Ｖｏを極性電圧としてＩ
　ＲＹＩの有効分が一定値ε以上でかっ、その符号によ
り、地絡回線の選択を行い、地絡回線判別信号Ｓ’ｓま
たはＳｔ？を出力する。これら選択部３１と３３の出力
のうち、回線３の地絡回線判別信号Ｓ＝ｓ、Ｓｔ。はオ
アゲート３４による論理和を取って回線３のしゃ断器６
ａのトリップ指令Ｓｔ＠とされるし、回線４の地絡回線
判別信号Ｓｔ４＋９２７はオアゲート３５による論理和
を取って回線４のしゃ断器６ｂのトリップ指令ＳｔＳと
される。

なお、実施例において、１７〜３４で示される各部演算
処理回路はコンピュータによるディジタル演算で実施可
能である。また、実施例では３端子系統を例にとって説
明したが２端子系統にも適用できるのは勿論、超高圧共
架系に限らず高抵抗接地系統のみからなる共架系や平行
４回線にも適用できる。

Ｈ０発明の効果 以上のとおり、本発明によれば、共架多回線系統での高
抵抗接地系統に発生する零相循環電流及び負荷電流の逆
相成分に殆ど影響されることなく地絡回線を選択でき、
しかも分岐回線から他の受電端までの距離が短い場合に
も確実な選択ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る地絡回線選択継電器のフローチャ
ート、１２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第
３図は併架平行二回線三端子送電系統図、第４図は先行
しゃ新制のベクトル図、第５図は先行遮断端子のタイム
チャートである。 １．２，３．４・・・送電線、５．６・・・負荷、！５
゜１６・・・データ変換器、１７．２０・・・フィルタ
部、１８．２１・・・補償定数設定部、１９．２２・・
・演算部、２３・・・地絡相検出部、２４・・・地絡故
障検出部、２５．２７・・・選択部、２６．２８・・・
演算部、２９田手端先行しゃ断検出部、３１．３３・・
・地絡回線選択部。 第３図 併架平行二回線三端子送電系統図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）他回線と同じ鉄塔に併架される平行二回線の零相
   電圧と回線間零相差電流より該平行二回線の地絡故障回
   線を検出する地絡回線選択継電器において、平行二回線
   の回線間差電流から正相分を除外する第１の演算手段と
   、前記第１の演算手段から得られる差電流にベクトル定
   数を乗算する第２の演算手段と、前記回線間差電流から
   地絡故障発生前後の負荷電流正相本分の変化量を求める
   第３の演算手段と、系統健全時に自端子が送電端か受電
   端かによって地絡回線選択継電器の限時タイマーの整定
   値を調整する第４の演算手段と、前記第３の演算手段に
   よって得られた変化量が一定値以下のときに零相差電流
   と前記第２の演算手段の演算値との差にっいて地絡故障
   発生前後の変化分を求める第５の演算手段と、前記第３
   の演算手段によって得られた変化量が一定値を越えると
   きに、零相差電流と前記第２の演算手段の演算値との差
   について地絡故障発生前後の変化分を求めた値に対して
   、地絡故障検出時点から前記第３の演算手段により得ら
   れた値が一定値以上になる迄の時間が、ある一定の時間
   以上になるか否かによって前記第３の演算手段により得
   られた値を和演算又は差演算する第６の演算手段とを備
   え、零相電圧と前記第５の演算手段又は第６の演算手段
   により得られた電流値との位相関係により地絡故障回線
   を検出することを特徴とする共架多回線系統用地絡回線
   選択継電器。