JPH10327529A - ディジタル形地絡距離リレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送電線の線路定数の実抵抗分とリアクタンス
分の（零相成分／α成分）の比が異なっても、リアクタ
ンスの計測誤差が生じないようにする。 【解決手段】 平行２回線送電線のａ相１線地絡時のａ
相電圧をクラーク座標法（サンプリング時系列で展開）
で示すと下記式となる。 【数１】Ｓ_vam ＝Ｒ_α・Ｓ_{i αm} ＋Ｒ₀ ・Ｓ_i0m ＋
Ｒ₀ ′・Ｓ_i0′_m＋Ｌ_α・ｄ_{i αm} ＋Ｌ₀ ・ｄ_i0m ＋Ｌ
₀ ′・ｄ_i0′_m そこで、任意の時系列としてｍ＝ｋ_j （ｊ＝１〜６）を
入れて６個の方程式を立てて、（α，０，０′）成分に
おける６個の未知数インピーダンス（Ｒ_α，Ｌ_α），
（Ｒ₀ ，Ｌ₀ ），（Ｒ₀ ′，Ｌ₀ ′）を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統の地絡事
故点までのインピーダンスを計測する地絡距離リレーに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から電力系統の地絡事故点が所定区
間内にあるか否かを検出するのに、事故点までのインピ
ーダンスを計測する方式が採用されている。リレー設置
点と事故点迄の電圧降下分を計測し、その値を当該相電
流で除してインピーダンスを計測することを基本原理と
している。

【０００３】しかし、地絡事故の場合、正相インピーダ
ンス（厳密には逆相分があるが正相分と同じとして扱っ
ている）と零相インピーダンスによる降下分がある。そ
して地絡事故相電圧が零相インピーダンスの降下分に依
存しないように正相電流に零相電流を補償して、正相イ
ンピーダンスに比例した降下電圧分を抽出するようにし
ている（「電気工学ハンドブック」１９７８電気学会、
ｐ９４７）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】２回線平行送電線の地
絡事故点までの正相インピーダンスを測定する地絡距離
リレーのインピーダンス算出原理は(1) 式に基づいてい
る。なお、(1) 式はａ相リレーの例で示す。

【数１】 ただし、Ｚ₁ ：正相インピーダンス、 Ｚ₂ ：逆相インピーダンス、 Ｚ₀ ：零相インピーダンス、 Ｚ_0m：零相相互インピーダンス、 Ｉ₁ ：正相電流、 Ｉ₂ ：逆相電流、 Ｉ₀ ：零相電流、 Ｉ₀ ′：他回線零相電流。

【０００５】なお、(1) 式は図５に示すａ相１線地絡事
故の対称分等価回路から導出される。ただし、(1) 式に
おける（Ｚ₀ −Ｚ₁ ）／Ｚ₁ ，Ｚ_0m／Ｚ₁ の各項は零相
補償係数である。この値として従来は以下のように、先
ず単位長当たりのインピーダンスを計算した。

【数２】Ｚ₀ ＝ｒ₀ ＋ｊｘ₀ Ｚ₁ ＝ｒ₁ ＋ｊｘ₁ Ｚ_0m＝ｒ₀ ′＋ｊｘ₀ ′

【０００６】次いで、次式に基づいて補償係数を計算
し、(1) 式へ代入して事故点までの正相インピーダンス
Ｚ₁ を算出するようにしていた。

【数３】（Ｚ₀ −Ｚ₁ ）／Ｚ₁ ≒（ｘ₀ −ｘ₁ ）／ｘ₁ Ｚ_0m／Ｚ₁ ≒ｘ₀ ′／ｘ₁

【０００７】しかし、上記した補償方式ではインピーダ
ンスの抵抗分もリアクタンスで近似補償しているために
リアクタンス測距誤差が生じることになる。これを是正
するためにａ相１線地絡時のａ相電圧の電圧降下分を次
式のようにおく。これはａ相１線地絡時の（αβ０）回
路方程式（クラーク座標法）で表すと(2) 式となる。

【０００８】

【数４】 Ｖ_a ＝Ｒ_α・Ｉ_α＋Ｒ₀ ・Ｉ₀ ＋Ｒ₀ ′・Ｉ₀ ′ ＋ｄ｛Ｌ_α・Ｉ_α＋Ｌ₀ ・Ｉ₀ ＋Ｌ₀ ′・Ｉ₀ ′｝／ｄｔ …(2) なんとなれば、 Ｒ_α＝Ｒ_aa−（Ｒ_ab＋Ｒ_ac）／２， Ｌ_α＝Ｌ_aa−（Ｌ
_ab＋Ｌ_ac）／２ Ｒ₀ ＝Ｒ_aa＋Ｒ_ab＋Ｒ_ac ， Ｌ₀ ＝Ｌ_aa＋Ｌ_ab
＋Ｌ_ac Ｒ₀ ′＝Ｒ_aa′＋Ｒ_ab′＋Ｒ_ac′， Ｌ₀ ′＝Ｌ_aa′＋
Ｌ_ab′＋Ｌ_ac′ ただし、Ｌ_α′＝Ｌ_aa′−（Ｌ_ab′＋Ｌ_ac′）／２＝０

【０００９】(2) 式においてＲ，Ｌ分の零相補償効果と
その影響を定性的に示すため、隣回線の零相電流分につ
いては省略して以下説明する。省略しても定性的な効果
を説明する上では自回線零相補償と何等変わるところは
ない。この場合、前記した(2) 式は(3) 式となる。

【００１０】

【数５】

【００１１】(3) 式を複素数表現で示すと(4) 式とな
る。零相補償電流，電圧ベクトルの関係を電流Ｉ_αを基
準に図６に示す。

【数６】 Ｖ_a ＝Ｒ_αＫＲ・｜Ｉ_α｜・ｅｘｐ（ｊθｒｉ） ＋ｊ｛Ｘ_a ＫＸ・｜Ｉ_α｜・ｅｘｐ（ｊθｘｉ）｝ ＝Ｖ・ｅｘｐ（ｊθｖ） …………………(4)

【００１２】ただし、電流Ｉ_αを基準に、以下のように
している。 電圧Ｖ_a の大きさ，位相：Ｖ，Ｑ_v ，Ｘ_α＝ωＬ_α 零相電流の位相：θＩ 電流（Ｉ_α＋Ｋ_r ・Ｉ₀ ）の位相：θ_ri 電流（Ｉ_α＋Ｋ_x ・Ｉ₀ ）の位相：θ_xi

【００１３】又、θ_ri，θ_xi，ＫＲ，ＫＸは次式として
いる。

【数７】

【００１４】更に(4) 式の複素数から実数部と虚数部の
関係から(5) ，(6) 式が成立し、(5) ，(6) 式をもとに
Ｒ_α，Ｘ_αを算出すると、(7) ，(8) 式が得られる。

【数８】 Ｖ・cos（θ_v ）＝（Ｒ_α・ＫＲ・cos（θ_ri） −Ｘ_α・ＫＸ・sin（θ_xi））・｜Ｉ_α｜ ……(5) Ｖ・sin（θ_v ）＝（Ｒ_α・ＫＲ・sin（θ_ri） ＋Ｘ_α・ＫＸ・cos（θ_xi））・｜Ｉ_α｜ ……(6) Ｒ_α＝Ｖ・cos（θ_v −θ_xi）／｛ＫＲ・｜Ｉ_α｜ ・cos（θ_ri−θ_xi）｝ ……(7) Ｘ_α＝Ｖ・sin（θ_v −θ_ri）／｛ＫＸ・｜Ｉ_α｜ ・cos（θ_ri−θ_xi）｝ ……(8)

【００１５】(8) 式において従来の補償方法では、θ_ri
＝θ_xiとしていたので、その時のＸ_α′と真値Ｘ_αとの
関係は次式で表される。

【数９】Ｘ_α′／Ｘ_α＝sin（θ_v −θ_xi）・cos（Δ
θ）／sin（θ_v −θ_xi−Δθ） （Δθ＝θ_ri−θ_xi）

【００１６】従って、送電線の線路定数の実抵抗分とリ
アクタンス分の（零相成分／α成分）の比が異なれば従
来の補償方式ではα成分のリアクタンスの計測誤差が生
じる。本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、
送電線の線路定数の実抵抗分とリアクタンス分の（零相
成分／α成分）の比が異なっても、リアクタンスの計測
誤差を生じないディジタル形地絡距離リレーを提供する
ことを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
ディジタル形地絡距離リレーは、サンプリング時点ｋ_j
（ｊ＝１〜６）の事故相（ａ相）電圧の積分量Ｓ_vakjを
得る第１の手段と、第１の手段のサンプリング時点と同
様の自回線事故相電流から零相電流を差し引いたα成分
（クラーク座標のα成分）の電流の積分量Ｓ_{i αkj}を得
る第２の手段と、第１の手段のサンプリング時点と同様
の自回線零相電流の積分量Ｓ_i0kjを得る第３の手段と、
第１の手段のサンプリング時点と同様の隣回線零相電流
の積分量Ｓ_i0′_kjを得る第４の手段と、第１の手段のサ
ンプリング時点と同様の第２の手段で得られる電流の積
分量と直行する差分量ｄ_{i αkj}を得る第５の手段と、第
１の手段のサンプリング時点と同様の第３の手段で得ら
れる電流の積分量と直行する差分量ｄ_i0kjを得る第６の
手段と、第１の手段のサンプリング時点と同様の第４の
手段で得られる電流の積分量と直行する差分量ｄ_i0′_kj
を得る第７の手段と、事故発生時近傍のサンプリング時
点をｎ，Ｍを任意の整数とし、前記サンプリング時点ｋ
_j （ｊ＝１〜６）をｋ1 ＝ｎ，ｋ2 ＝ｎ−Ｍ，ｋ3 ＝ｎ
−２Ｍ，ｋ4＝ｎ−３Ｍ，ｋ5 ＝ｎ−４Ｍ，ｋ6 ＝ｎ−
５Ｍとして送電線の事故点までのα成分の抵抗Ｒ_α，イ
ンダクタンスＬ_α，自回線零相成分の抵抗Ｒ₀ ，インダ
クタンスＬ₀ ，隣回線零相成分の抵抗Ｒ₀ ′，インダク
タンスＬ₀ ′を下式から算出する第８の手段と、第８の
手段で得られたインピーダンス値と所定の設定値との大
小を判別して動作判定する第８Ａの手段とからなる。

【数10】

【００１８】本発明のディジタル形地絡距離リレーは、
１線地絡事故で生じる事故点からリレー設置点までの電
圧降下分を、自回線α成分と零相成分，隣回線相互零相
成分に分解して個別に算出しようとするものである。そ
して請求項１では(2) 式の関係を６個のサンプリング時
系列に分けて未知数６個の方程式を解こうとするもので
ある。

【００１９】本発明の請求項２に係るディジタル形地絡
距離リレーは、請求項１において、自回線零相電流と隣
回線零相電流の位相が該当するサンプリング時点全時点
ｋ_j（ｊ＝１〜４）において同位相か否かを検出する第
９の手段と、第９の手段で同位相と判定された時に、第
３の手段で得られる自回線零相電流の積分量Ｓ_i0kjと第
４の手段で得られる隣回線零相電流の積分量Ｓ_i0′_KJに
所定の定数ｋ_r ′を乗じて得られる電気量との和電流
（Ｓ_i0kj＋ｋ_r ′・Ｓ_i0′_KJ）を得る第１０の手段と、
第６の手段で得られる自回線零相電流の差分量ｄ_i0kjと
第７の手段で得られる隣回線零相電流の差分量ｄ_i0′_kj
に所定の定数ｋ_x ′を乗じて得られる電気量との和電流
（ｄ_i0kj＋ｋ_x ′・ｄ_i0′_kj）を得る第１１の手段とか
ら事故点までのα成分の抵抗Ｒ_α，インダクタンス
Ｌ_α，自回線零相成分の抵抗Ｒ₀ ，インダクタンスＬ₀
を下式から算出する第１２の手段と、第１２の手段で得
られたインピーダンスと所定の設定値との大小を判定し
て動作判定する第８Ａの手段とからなる。

【数11】

【００２０】請求項２は請求項１で自回線零相電流と隣
回線零相電流の位相が等しいと、自回線零相電流列ベク
トルｉ_0kj と隣回線零相電流列ベクトルｉ₀ ′_kjとの間
がスカラ倍の関係が成立し、その行列式は零となってし
まうので、各インピーダンスが算出できなくなってしま
う。その解決手段として、同位相か否かを検出して、隣
回線零相電流に補償係数を乗じて自回線零相電流に加算
した電流を合成して、未知数４個の方程式を解いて自回
線α，０成分の抵抗分，リアクタンス分を算出しようと
するものである。

【００２１】本発明の請求項３に係るディジタル形地絡
距離リレーは、請求項１において、第２の手段で得られ
る電流のα成分の積分量Ｓ_{i αkj}と、第３の手段で得ら
れる自回線零相電流の積分量Ｓ_i0kjと第４の手段で得ら
れる隣回線零相電流の積分量Ｓ_i0′_kjに所定の定数
ｋ_r ′を乗じて得られる電気量との和電流（Ｓ_i0kj＋ｋ
_r′・Ｓ_i0′_kj）を得る第１０の手段とを入力し、これ
らの位相が該当するサンプリング時点全時点ｋ_j （ｊ＝
１〜３）において同位相か否かを検出する第１３の手段
と、第１３の手段で同位相を検出した場合、第２の手段
で得られる電流Ｓ_iαkjと第１０の手段で得られる値と
の和電流｛Ｓ_{i αkj}＋ｋ_r ′・（Ｓ_i0kj＋ｋ_r ′・
Ｓ_i0′_kj）｝を得る第１４の手段と、第６の手段で得ら
れる自回線零相電流の差分量ｄ_i0kjと第７の手段で得ら
れる自回線零相電流の差分量ｄ_i0′_kjに所定の定数
ｋ_x ′を乗じて得られる電気量との和電流（ｄ_i0kj＋ｋ
_x ′・ｄ_i0′_kj）を得る第１１の手段とから事故点まで
のα成分の抵抗Ｒ_α，インダクタンスＬ_α及び零相分の
インダクタンスＬ₀ を下式から算出する第１５の手段と
からなる。

【数12】

【００２２】請求項３はα電流と隣回線零相電流に抵抗
分補償定数を乗じた零相電流に自回線零相電流を加算し
た電流との位相が同位相の場合、請求項２の行列式が零
になってしまうので、α電流と前述の加算した電流を更
に加算して、未知数３個の方程式を解いて、自回線のα
成分の抵抗とリアクタンス及び零相のリアクタンスを算
出しようとするものである。

【００２３】本発明の請求項４に係るディジタル形地絡
距離リレーは、請求項１において、第３の手段で得られ
る自回線零相電流の積分量Ｓ_i0kjと第４の手段で得られ
る隣回線零相電流の積分量Ｓ_i0′_kjに所定の定数ｋ_r ′
を乗じて得られる電気量との和電流（Ｓ_i0kj＋ｋ_r ′・
Ｓ_i0′_kj）を得る第１０の手段と、第６の手段で得られ
る自回線零相電流の差分量ｄ_i0kjと第７の手段で得られ
る自回線零相電流の差分量ｄ_i0′_kjに所定の定数ｋ_x ′
を乗じて得られる電気量との和電流（ｄ_i0kj＋ｋ_x ′・
ｄ_i0′_kj）を得る第１１の手段と、第５の手段で得られ
る電流のα成分の差分量ｄ_{i αkj}と第１１の手段で得ら
れる電流（ｄ_i0kj＋ｋ_x ′・ｄ_i0′_kj）の位相が該当す
るサンプリング時点全時点ｋ_j （ｊ＝１〜６）において
同位相か否かを検出する第１６の手段と、前記第１６の
手段で同位相を検出した場合、第１１の手段で得られる
電流に定数ｋ_x を乗じて第５の手段で得られる電流ｄ
_{i αkj}との和電流｛ｄ_{i αkj}＋ｋ_x ・（ｄ_i0kj＋ｋ_x ′
・ｄ_i0′_kj）｝を得る第１７の手段とから事故点までの
α成分の抵抗Ｒ_α，リアクタンスＬ_α及び零相分の抵抗
Ｒ₀ を下式から算出する第１８の手段とからなる。

【数13】

【００２４】請求項４はα電流と隣回線零相電流にリア
クタンス分補償定数を乗じた零相電流に自回線零相電流
を加算した電流との位相が同位相の場合、請求項２の行
列式が零になってしまうので、α電流と前述の加算した
電流を更に加算して、未知数３個の方程式を解いて、自
回線のα成分の抵抗とリアクタンス及び零相の抵抗分を
算出しようとうするものである。

【００２５】本発明の請求項５に係るディジタル形地絡
距離リレーは、請求項２又は請求項３又は請求項４にお
いて、２つの被検出電気量ｉ_Akj とｉ_Bkj の位相差は、
下式により２量の電流の瞬時値比の変化に基づいて算出
し、所定のサンプリング時点全時点において位相差ε_kg
が０近傍か否かを検出するように構成した。

【数14】｜（ｉ_Akj ／ｉ_Bkj ）−（ｉ_Akj-1 ／
ｉ_Bkj-1 ）｜＜εｋ

【００２６】２つの電流の位相が同位相か否かを検出す
る手段を具体的に示したものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】図７は本発明に係る送電線用ディ
ジタル形地絡距離リレーを説明する実施の形態のハード
ウェアを示す構成図である。図において、１は対象とな
る平行２回線送電線、２は変流器、３は変成器、４は変
流器２の電流出力と電圧変成器３の電圧出力とを入力し
て各々適当なレベルに変換する入力変換器、５は入力変
換器の電流・電圧出力をサンプリングするサンプリング
保持回路、６は５の電流・電圧出力をアナログ・ディジ
タル変換する回路、７は事故前後のデータを記憶する回
路、８は前記電流・電圧データを用いて所定の周期で演
算処理を実行して地絡距離リレーの動作判定を行なう演
算回路（ＣＰＵ）、９は地絡距離リレーの動作判定結果
を出力するＩ／Ｏインターフェース回路である。

【００２８】図１は請求項１の演算回路18で行なう地絡
距離リレーの動作判定演算の内容を示す図である。ａ相
１線地絡事故でａ相のリレーに注目する。事故点残り電
圧を無視し、対称線路を想定した場合、Ｌ_α′＝Ｌaa′
−（Ｌab′＋Ｌac′）／２＝０となり、(2) 式が成立す
ることは前記した通りである。

【００２９】この(2) 式の両辺を所定の時間（Ｔ）だけ
定積分すると(9) 式となる。

【数15】

【００３０】この微分式をサンプリング時系列で表すと
次式となる。

【数16】

【００３１】本式に基づいて、(9) 式を表すと(11)式と
なる。

【数17】 Ｓ_vam ＝Ｒ_α・Ｓ_{i αm} ＋Ｒ₀ ・Ｓ_i0m ＋Ｒ₀ ′・Ｓ_i0′_m ＋Ｌ_α・ｄ_{i αm} ＋Ｌ₀ ・ｄ_i0m ＋Ｌ₀ ′・ｄ_i0′_m …(11)

【００３２】ここでＳ_vam は図１の第１の手段11で、Ｓ
_{i αm} は第２の手段12で、Ｓ_i0m は第３の手段13で、Ｓ
_i0′_m は第４の手段14で、ｄ_{i αm} は第５の手段15で、
ｄ_i0m は第６の手段16で、ｄ_i0′_m は第７の手段17で得
られる電気量である。

【００３３】ここで任意の時系列としてｍ＝ｋ_j （ｊ＝
１〜６）を入れて６個の方程式を立てて、図１の第８の
手段18で(13)式を解いて、未知数（Ｒ_α，Ｒ₀ ，
Ｒ₀ ′，Ｌ_α，Ｌ₀ ，Ｌ₀ ′）を算出する。又、第８ａ
の手段18A では、この値を使って例えば（12）式のよう
にα成分のインダクタンスが整定値ＬＳＥＴより小か否
かを判断し、小ならば動作と判定し、従来のリアクタン
スリレーが実現できる。

【数18】 Ｌ_α＜Ｌ ＳＥＴ ……………………(12)

【００３４】

【数19】

【００３５】図２は請求項２の演算回路22で行なう地絡
距離リレーの動作判定演算の内容を示す図である。図２
において図１と同一部分については同一符号を付して説
明を省略する。ここで(13)式の自回線零相電流と隣回線
零相電流の位相が同位相の場合、次式の関係が成立す
る。

【数20】Ｓ_i0m ＝ｋ・Ｓ_i0′_m ， Ｓ_i0m ＝ｋ・
Ｓ_i0′_m （ｍ＝ｋ_j （ｊ＝１〜６）） ここにｋはスカラー定数である。従って行列式の２つの
定理から(14)式の関係が成立する。

【００３６】＜行列式の定理＞ （ａ）１つの行（列）の要素をｃ倍すると、行列式はｃ
倍になる。 （ｂ）１つの行（列）の要素が互いに等しければ、その
行列式は０となる。

【００３７】

【数21】

【００３８】従って(14)式で示される行列の行列式は零
となり、その逆行列(15)式は求まらない。即ち、(13)式
の解が存在しないことになる。

【数22】 ［Ａ］^-1＝［Ａ］^T ／｜Ａ｜ ………………(15) 従って、本実施の形態では第９の手段19にて自回線零相
電流と隣回線零相電流の位相が同位相か否かをチェック
する。

【００３９】その結果、同位相であると判定したとき、
第１０の手段20と第１１の手段21とを活かし、単位長当
たりの自回線零相インピーダンスと隣回線零相相互イン
ピーダンスの抵抗分、リアクタンス分の各々の比が既知
として定数を予め設定して、以下の演算を行なう。

【００４０】先ず、第１０の手段20ではＳ_i0KJ＋ｋ_r ′
・Ｓ_i0′_kjを、又、第１１の手段21ではｄ_i0kj＋ｋ_x ′
・ｄ_i0′_kjを作成し、第１２の手段22にて(16)式に基づ
いて定数（Ｒ_α，Ｒ₀ ，Ｌ_α，Ｌ₀ ）を算出し、第１８
ａの手段18にて所望の動作判定を行なう。又、第９の手
段19にて所定の時系列の中で何れか１つでも同位相でな
ければ図１の判定を行なう。

【００４１】

【数23】

【００４２】図３は請求項３の演算回路25で行なう地絡
距離リレーの動作判定演算の内容を示す図である。図３
において、図１，図２と同一部分については同一符号を
付して説明を省略する。

【００４３】本実施の形態で新たに付加したものは第１
３の手段23と第１４の手段24とであり、これらの手段を
第２の手段12と第１０の手段20に接続する構成とした。
そして、第１０の手段20で得られた電気量（Ｓ_i0kj＋Ｒ
_r ′・Ｓ_i0′_kj）と第２の手段12で得られた電気量Ｓ
_{i αkj}との位相が同位相か否かを第１３の手段23でチェ
ックする。

【００４４】そして同位相ならば単位長当たりの自回線
α成分インピーダンスと自回線零相インピーダンスの抵
抗分の比が既知として定数を予め設定して、第１４の手
段24で｛Ｓ_{i αkj}＋ｋ_r ・（Ｓ_i0kj＋ｋ_r ′・
Ｓ_i0′_kj）｝を作成する。そして第１５の手段25にて、
(17)式に基づいて定数（Ｒ_α，Ｌ_α，Ｌ₀ ）を算出し、
図１の場合と同様に動作判定をする。

【００４５】

【数24】

【００４６】図４は請求項４の演算回路28で行なう地絡
距離リレーの動作判定演算の内容を示す図である。図４
において、図１，図２，図３と同一部分については同一
符号を付して説明を省略する。

【００４７】本実施の形態で新たに付加したものは第１
６の手段26と第１７の手段27とであり、これらの各手段
を第５の手段15と第１１の手段21に接続する構成とし
た。そして、第１１の手段21で得られた電気量（ｄ_i0kj
＋ｋ_x ′・ｄ_i0′_kj）と第５の手段15で得られた電気量
ｄ_{i αkj}との位相が同位相か否かをチェックする。

【００４８】そして同位相ならば単位長当たりの自回線
α成分インピーダンスと自回線零相インピーダンスの比
が既知として定数を予め設定して、第１７の手段27で
｛ｄ_iαkj＋ｋ_x ・（ｄ_i0kj＋ｋ_x ′・ｄ_i0′_kj）｝を
作成する。そして第１８の手段28にて、(18)式に基づい
て定数（Ｒ_α，Ｒ₀ ，Ｌ_α）を算出し、図１の場合と同
様に動作判定をする。又、第１６の手段26で、所定の時
系列の中で何れか１つでも同位相でなければ、図２の判
定を行なう。

【００４９】

【数25】

【００５０】なお、請求項５は２つの交流量の位相差を
算出するアルゴリズムそのものであり、図２の第９の手
段，図３の第１３の手段，図４の第６の手段のアルゴリ
ズムを具体的に示したものである。これは次のようなア
ルゴリズムにしてもよい。

【００５１】２量の電流の瞬時値比の変化を見る。

【数26】｜（ｉ_Akj ／ｉ_Bkj ）−（ｉ_Akj-1 ／
ｉ_Bkj-1 ）｜＜εｋ ただし、ｉ_Akj ，ｉ_Bkj はＡ，Ｂ各回線の同一サンプリ
ング時点ｋ_j の電流の値。 ｉ_Akj-1 ／ｉ_Bkj-1 は前記ｋ_j 時点よりも１サンプリン
グ前の電流の値。

【００５２】又、図２，図３，図４で示した第９の手段
19，第１３の手段23，第１６の手段26で記載した２つの
交流量の位相差が零か否かを検出する条件手段を設けず
に、そのまま第１２の手段22，第１５の手段25，第１８
の手段28で線路のインピーダンスを算出する方法であっ
てもよい。

【００５３】その場合、逆行列を求める際に分母の行列
式が零近傍となり不定と判定されることになる。その様
なケースになったならば先の位相差検出の結果と同様な
処理をすればよい。又、(2) 式に示す微分方程式は事故
時高調波が重畳しても原理的に成立するので、精度よく
線路のインダクタンスが算出できる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば送
電線の抵抗分の零相成分，α成分のリアクタンス，抵抗
分を複数の零相電流，α電流，事故相電圧の時系列デー
タから直接算出し、事故時高調波等が重畳しても精度良
く測距できるディジタル形地絡距離リレーを実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディジタル形地絡距離リレーの実施の
形態を示す図。

【図２】本発明のディジタル形地絡距離リレーの他の実
施の形態を示す図。

【図３】本発明のディジタル形地絡距離リレーの更に他
の実施の形態を示す図。

【図４】本発明のディジタル形地絡距離リレーの更に他
の実施の形態を示す図。

【図５】送電線の１線地絡時の対称分等価回路。

【図６】本発明が解決しようとする現行リレーの零相補
償誤差を定性的に説明するベクトル図。

【図７】本発明が適用される平行２回線送電線の一方端
に設けた保護装置を説明する図。

【符号の説明】

１ 送電線 ２ 変流器 ３ 変成器 ４ 入力変換器 ５ Ｓ／Ｈ ６ Ａ／Ｄ ７ ＲＡＭ ８ ＣＰＵ ９ Ｉ／Ｏインターフェース 11 第１の手段 12 第２の手段 13 第３の手段 14 第４の手段 15 第５の手段 16 第６の手段 17 第７の手段 18 第８の手段 18A 第８Ａａの手段 19 第９の手段 20 第１０の手段 21 第１１の手段 22 第１２の手段 23 第１３の手段 24 第１４の手段 25 第１５の手段 26 第１６の手段 27 第１７の手段 28 第１８の手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒沢 保広 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力系統の２回線送電線の電流，電圧を
   所定の周期でサンプリングして取り込んで、地絡事故点
   を検出するディジタル形地絡距離リレーにおいて、サン
   プリング時点ｋ_j （ｊ＝１〜６）の事故相（ａ相）電圧
   の積分量Ｓ_vakjを得る第１の手段と、前記第１の手段の
   サンプリング時点と同様の自回線事故相電流から零相電
   流を差し引いたα成分（クラーク座標のα成分）の電流
   の積分量Ｓ_{i αkj}を得る第２の手段と、前記第１の手段
   のサンプリング時点と同様の自回線零相電流の積分量Ｓ
   _i0kjを得る第３の手段と、前記第１の手段のサンプリン
   グ時点と同様の隣回線零相電流の積分量Ｓ_i0′_kjを得る
   第４の手段と、前記第１の手段のサンプリング時点と同
   様の第２の手段で得られる電流の積分量と直行する差分
   量ｄ_{i αkj}を得る第５の手段と、前記第１の手段のサン
   プリング時点と同様の第３の手段で得られる電流の積分
   量と直行する差分量ｄ_i0kjを得る第６の手段と、前記第
   １の手段のサンプリング時点と同様の第４の手段で得ら
   れる電流の積分量と直行する差分量ｄ_i0′_kjを得る第７
   の手段と、事故発生時近傍のサンプリング時点をｎ，Ｍ
   を任意の整数とし、前記サンプリング時点ｋ_j （ｊ＝１
   〜６）をｋ1 ＝ｎ，ｋ2 ＝ｎ−Ｍ，ｋ3 ＝ｎ−２Ｍ，ｋ
   4 ＝ｎ−３Ｍ，ｋ5 ＝ｎ−４Ｍ，ｋ6 ＝ｎ−５Ｍとして
   送電線の事故点までのα成分の抵抗Ｒ_α，インダクタン
   スＬ_α，自回線零相成分の抵抗Ｒ₀ ，インダクタンスＬ
   ₀ ，隣回線零相成分の抵抗Ｒ₀ ′，インダクタンス
   Ｌ₀ ′を下式から算出する第８の手段と、前記第８の手
   段で得られたインピーダンス値と所定の設定値との大小
   を判別して動作判定する第８Ａの手段とからなることを
   特徴とするディジタル形地絡距離リレー。 【数１】
2. 【請求項２】 自回線零相電流と隣回線零相電流の位相
   が該当するサンプリング時点全時点ｋ_j （ｊ＝１〜４）
   において同位相か否かを検出する第９の手段と、前記第
   ９の手段で同位相と判定された時に、第３の手段で得ら
   れる自回線零相電流の積分量Ｓ_i0kjと第４の手段で得ら
   れる隣回線零相電流の積分量Ｓ_i0′_KJに所定の定数
   ｋ_r ′を乗じて得られる電気量との和電流（Ｓ_i0kj＋ｋ
   _r ′・Ｓ_i0′_KJ）を得る第１０の手段と、前記第６の手
   段で得られる自回線零相電流の差分量ｄ_i0kjと第７の手
   段で得られる隣回線零相電流の差分量ｄ_i0′_kjに所定の
   定数ｋ_x ′を乗じて得られる電気量との和電流（ｄ_i0kj
   ＋ｋ_x ′・ｄ_i0′_kj）を得る第１１の手段とから事故点
   までのα成分の抵抗Ｒ_α，インダクタンスＬ_α，自回線
   零相成分の抵抗Ｒ₀ ，インダクタンスＬ₀ を下式から算
   出する第１２の手段と、前記第１２の手段で得られたイ
   ンピーダンスと所定の設定値との大小を判定して動作判
   定する第８Ａの手段とからなることを特徴とする請求項
   １記載のディジタル形地絡距離リレー。 【数２】
3. 【請求項３】 第２の手段で得られる電流のα成分の積
   分量Ｓ_{i αkj}と、第３の手段で得られる自回線零相電流
   の積分量Ｓ_i0kjと第４の手段で得られる隣回線零相電流
   の積分量Ｓ_i0′_kjに所定の定数ｋ_r ′を乗じて得られる
   電気量との和電流（Ｓ_i0kj＋ｋ_r ′・Ｓ_i0′_kj）を得る
   第１０の手段とを入力し、これらの位相が該当するサン
   プリング時点全時点ｋ_j （ｊ＝１〜３）において同位相
   か否かを検出する第１３の手段と、第１３の手段で同位
   相を検出した場合、第２の手段で得られる電流Ｓ_{i αkj}
   と第１０の手段で得られる値との和電流｛Ｓ_{i αkj}＋ｋ
   _r ′・（Ｓ_i0kj＋ｋ_r ′・Ｓ_i0′_kj）｝を得る第１４の
   手段と、第６の手段で得られる自回線零相電流の差分量
   ｄ_i0kjと第７の手段で得られる自回線零相電流の差分量
   ｄ_i0′_kjに所定の定数ｋ_x ′を乗じて得られる電気量と
   の和電流（ｄ_i0kj＋ｋ_x ′・ｄ_i0′_kj）を得る第１１の
   手段とから事故点までのα成分の抵抗Ｒ_α，インダクタ
   ンスＬ_α及び零相分のインダクタンスＬ₀ を下式から算
   出する第１５の手段とからなることを特徴とする請求項
   １記載のディジタル形地絡距離リレー。 【数３】
4. 【請求項４】 第３の手段で得られる自回線零相電流の
   積分量Ｓ_i0kjと第４の手段で得られる隣回線零相電流の
   積分量Ｓ_i0′_kj に所定の定数ｋ_r′を乗じて得られる電
   気量との和電流（Ｓ_i0kj＋ｋ_r ′・Ｓ_i0′_kj）を得る第
   １０の手段と、第６の手段で得られる自回線零相電流の
   差分量ｄ_i0kjと第７の手段で得られる自回線零相電流の
   差分量ｄ_i0′_kjに所定の定数ｋ_x ′を乗じて得られる電
   気量との和電流（ｄ_i0kj＋ｋ_x ′・ｄ_i0′_kj）を得る第
   １１の手段と、第５の手段で得られる電流のα成分の差
   分量ｄ_{i αkj}と第１１の手段で得られる電流（ｄ_i0kj＋
   ｋ_x ′・ｄ_i0′_kj）の位相が該当するサンプリング時点
   全時点ｋ_j （ｊ＝１〜６）において同位相か否かを検出
   する第１６の手段と、前記第１６の手段で同位相を検出
   した場合、第１１の手段で得られる電流に定数ｋ_x を乗
   じて第５の手段で得られる電流ｄ_{i αkj}との和電流｛ｄ
   _{i αkj}＋ｋ_x ・（ｄ_i0kj＋ｋ_x ′・ｄ_i0′_kj）｝を得る
   第１７の手段とから事故点までのα成分の抵抗Ｒ_α，リ
   アクタンスＬ_α及び零相分の抵抗Ｒ₀ を下式から算出す
   る第１８の手段とからなることを特徴とする請求項１記
   載のディジタル形地絡距離リレー。 【数４】
5. 【請求項５】 ２つの被検出電気量ｉ_Akj とｉ_Bkj の位
   相差は、下式により２量の電流の瞬時値比の変化に基づ
   いて算出し、所定のサンプリング時点全時点において位
   相差ε_kgが０近傍か否かを検出するように構成すること
   を特徴とする請求項２又は請求項３又は請求項４記載の
   ディジタル形地絡距離リレー。 【数５】｜（ｉ_Akj ／ｉ_Bkj ）−（ｉ_Akj-1 ／
   ｉ_Bkj-1 ）｜＜εｋ