JPH10336883A - 電力系統の脱調検出方法および脱調検出装置 - Google Patents

電力系統の脱調検出方法および脱調検出装置

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JPH10336883A
JPH10336883A JP10001330A JP133098A JPH10336883A JP H10336883 A JPH10336883 A JP H10336883A JP 10001330 A JP10001330 A JP 10001330A JP 133098 A JP133098 A JP 133098A JP H10336883 A JPH10336883 A JP H10336883A
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current
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angle difference
transmission line
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JP10001330A
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Masahiro Sato
正弘 佐藤
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゾーンを設定したり、特別な伝送手段を
用いることなく、高い判定精度で脱調を判定することに
ある。 【解決手段】 発電機群１1 ，１2 を連係する送電線３
の端子から電圧および電流を測定するとともに、これら
電圧と電流とを用いて位相角差演算手段１７で位相角差
を算出し、さらに脱調判定手段１８にて算出される位相
角差と予め定めた脱調判定用位相角差とを比較し、位相
角差が予め定めた脱調判定用位相角差を越えたとき脱調
と判定する脱調検出装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統の連係線
の両側の発電機群の間に生ずる脱調を検出する電力系統
の脱調検出方法および脱調検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】発電機群間に連係する母線を含む送電線
に生ずる脱調を検出する場合、図２０に示すような脱調
検出装置１０１が設けられている。同図においてＧは発
電機、ＢＵＳは母線、ＴＬは送電線、ＴＲは変圧器、Ｌ
は負荷、１０２は変流器、１０３は電圧変成器である。
【０００３】ところで、以上のような脱調検出装置１０
１を用いて脱調を検出する場合、幾つかの脱調検出方法
が知られている。その１つは送電線の端子に設置した脱
調検出装置１０１がみる電力系統のインピーダンスの変
化から脱調を検出する方法であり、他の１つは送電線両
端電圧の位相差から脱調を検出する方法である。以下、
各脱調検出方法について説明する。
【０００４】（１） インピーダンスの変化から脱調を
検出する方法。
【０００５】この脱調検出方法には、２重円方式（図２
１（ａ）参照）と３ゾーン方式（図２１（ｂ）参照）と
がある。
【０００６】２重円方式は、図２０に示すごとく、送電
線ＴＬの端子に設置した継電器のインピーダンス特性か
ら脱調を検出する方法である。具体的には、予め継電器
が接地点からみるインピーダンスを２つの円Ａ，Ｂに区
分し、３つのインピーダンスゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３を
設定する。ゾーンＺ１は、円Ａの内側であり、系統事故
時に継電器がみるインピーダンスである。ゾーンＺ２は
円Ａと円Ｂとの間にあるインピーダンスである。ゾーン
Ｚ３は円Ｂの外にあり、通常の運転状態に継電器がみる
インピーダンスである。
【０００７】一般に、電力系統の脱調時、継電器がみる
インピーダンスＺは、比較的緩慢な変化をしながら、ゾ
ーンＺ３→ゾーンＺ２→ゾーンＺ１へと移行するが、こ
のときゾーンＺ２に滞在する時間が一定時間を越えた後
にゾーンＺ１に移行したとき、脱調と判定する方式であ
る。
【０００８】３ゾーン方式は、２重円方式と同様な要領
で予め３つのゾーンＺ１１，Ｚ１２，Ｚ１３が設定され
る。この状態において継電器がみるインピーダンスＺ
は、比較的緩慢な変化をしながら、ゾーンＺ１３→ゾー
ンＺ１２→ゾーンＺ１１へと移行するが、ゾーンＺ１３
に滞在する時間が一定時間を越えた後にゾーンＺ１２に
移行したとき、脱調と判定する方式である。
【０００９】（２） 送電線両端電圧の位相差から脱調
を検出する方法。
【００１０】この脱調検出方法は、図２０に示すごと
く、送電線ＴＬの両端子の電圧をそれぞれ検出する電圧
検出手段を設け、この検出電圧をマイクロ回線などの伝
送手段によって相互に伝送し合い、両端の電圧の位相角
差が１８０°以上になったとき、脱調と判定する方法で
ある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ようなインピーダンスの変化から脱調を検出する方法
は、各ゾーンを通過する時間差から脱調を検出するもの
であるが、インピーダンスが緩慢な変化をしながらゾー
ンを通過するので、ゾーン幅の決め方が非常に難しい。
つまり、ゾーン幅の決め方によって、脱調と判定した
り、脱調なしと判定したりし、検出の信頼性に欠ける問
題がある。また、予めインピーダンスＺが各ゾーンを通
過する時間を定めているが、その時間よりも速い速度で
インピーダンスＺが変化する脱調の場合には検出できな
い。
【００１２】一方、送電線両端電圧の位相差から脱調を
検出する方法は、送電線両端の電圧をマイクロ回線など
の伝送手段を用いて伝送を行うので、コスト増は避けら
れず、また電圧零となる脱調軌跡（脱調ローカス）が送
電線の何れの個所で生じているか判断しにくい問題があ
る。
【００１３】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、その目的は予めゾーンを定めることなく脱調を検出
することができる電力系統の脱調検出方法および脱調検
出装置を提供することにある。
【００１４】また、本発明の他の目的は、特別な伝送手
段を利用せずに低コストで脱調を確実に検出することが
できる電力系統の脱調検出方法および脱調検出装置を提
供することにある。
【００１５】さらに、本発明の他の目的は、将来的に脱
調を予測し、事故の波及を未然に回避することができる
電力系統の脱調予測方法および脱調予測装置を提供する
ことにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、上記課題を解決するために、発電機群に接続される
母線を含む送電線の電圧および電流を測定し、これら電
圧と電流との位相角差の測定間隔毎の変化分が予め定め
られた急変用閾値以下で、且つ位相角差が予め設定され
た脱調判定用位相角差よりも大きくなったとき、当該時
間内に母線を含む送電線に脱調が発生したと判定する電
力系統の脱調検出方法である。
【００１７】このような手段を講じることにより、特別
な伝送手段を用いることなく、電力系統の事故以外に起
きる脱調を確実に判定できる。
【００１８】請求項２および請求項３に対応する発明
は、発電機群に接続される母線を含む送電線の電圧およ
び電流を取り込む電圧および電流取込み手段と、これら
電圧および電流取込み手段で取り込んだ電圧と電流とを
当該電圧および電流の基本周期よりも短い時間間隔でサ
ンプリングするサンプリング手段と、このサンプリング
手段で取り込んだ電圧および電流を用いて実効電圧およ
び実効電流を算出するとともに、これら実効電圧と実効
電流とから位相角差と測定間隔毎の位相角差の変化分を
算出する位相角差演算手段と、この位相角差演算手段で
算出される位相角差の測定間隔毎の変化分が予め定めら
れた急変用閾値以下で、且つ位相角差が予め設定された
脱調判定用位相角差を超えたとき、送電線の両側の電源
系統に脱調が発生したと判定する脱調判定手段とを設け
た電力系統の脱調検出装置である。
【００１９】このような手段を講じたことにより、例え
ば送電線の片側から高速で電圧および電流を測定サンプ
リングし、これら電圧と電流の位相角差を算出し、この
位相角差と８５°〜９０°内の特定の値例えば９０°の
脱調判定用位相角差とを比較し、位相角差が脱調判定用
位相角差を越えたとき脱調と判定するので、予めゾーン
を定めることなく、特別な伝送手段を用いることなく、
確実に電力系統の脱調を判定でき、しかも精度の高い脱
調有無の判定結果が得られる。
【００２０】なお、送電線の両側で個別に脱調を検出し
てもよいものである。
【００２１】請求項４に対応する発明は、発電機群に接
続される母線を含む送電線の電圧および電流を測定し、
これら電圧と電流との位相角差の測定間隔毎の変化分が
予め定められた急変用閾値以下で、且つ位相角差が予め
設定された脱調判定用位相角差よりも大きい値くなって
当該時間内に母線を含む送電線に脱調が発生したと判定
したとき、前記電力系統の脱調軌跡を求めるために、前
記脱調判定時の電圧および電流を用いてインピーダンス
を算出する電力系統の脱調検出方法である。
【００２２】請求項５に対応する発明は、請求項２また
は請求項３に対応する発明の構成要素に新たに、前記脱
調判定手段によって脱調と判定されたとき、実効値電圧
および実効値電流を用いて前記送電線上の電圧が零とな
る点までのインピーダンスを算出するインピーダンス算
出手段を付加した電力系統の脱調検出装置である。
【００２３】請求項４および請求項５に対応する発明
は、以上のような手段を講ずることにより、請求項１お
よび請求項２と同様な作用を有する他、インピーダンス
算出手段によって脱調と判定されたときの電圧，電流を
用いてインピーダンスを算出するので、脱調軌跡となる
送電線の個所を見い出すことが容易になる。
【００２４】請求項６に対応する発明は、請求項５に対
応する発明の構成要素に新たに、前記インピーダンス算
出手段で算出されるインピーダンスと前記送電線の単位
距離あたりのインピーダンスとを用いて距離を算出し、
前記脱調軌跡となる送電線を特定する脱調送電線特定手
段とを付加した電力系統の脱調検出装置である。
【００２５】このような手段を講じたことにより、脱調
と判定されたときの電圧と電流とを用いてインピーダン
スを算出した後、脱調送電線特定手段では、算出される
インピーダンスと送電線の単位距離あたりのインピーダ
ンスとを用いて距離を算出すれば、この距離と予め定め
られる送電線全長とから脱調軌跡となる送電線を特定で
き、必要な送電線に対して迅速に所要とする処置を講じ
ることことができる。
【００２６】請求項７に対応する発明は、発電機群に接
続される母線を含む送電線の各相の電圧および各相の電
流を取り込む電圧および電流取込み手段と、これら電圧
および電流取込み手段で取り込んだ対応する各相電圧と
各相電流から各相の電力量を求めるとともに、これら３
相の電力量を合計する電力量演算処理手段と、前記電流
測定手段で測定される電流が増加方向から減少に転じ、
かつ、合計された電力量の正負極性が反転したとき、脱
調と判定する脱調判定手段とを設けた電力系統の脱調検
出装置である。
【００２７】請求項７に対応する発明は、電流測定手段
で測定される電流と各相電力量を加算した合計電力量と
に着目し、電流が増加方向から減少に転じ、かつ、合計
された電力量の正負極性が反転したとき、脱調と判定す
るので、予めゾーンを定めることなく、特別な伝送手段
を用いることなく、確実に電力系統の脱調を判定でき、
精度の高い脱調判定を行うことができる。
【００２８】請求項８に対応する発明は、発電機群に接
続される母線を含む送電線の電圧および電流を測定し、
これら複数時点の電圧と電流とから得られる複数の位相
角差から将来の予測式となるパラメータを推定するとと
もに、このパラメータを用いて予め設定される脱調判定
用位相角差となる将来の位相角差に到達する時間を見付
け出し、脱調予測時間を求める電力系統の脱調検出方法
である。
【００２９】請求項９に対応する発明は、発電機群に接
続される母線を含む送電線の電圧および電流を取り込む
電圧および電流取込み手段と、これら電圧および電流取
込み手段で取り込んだ電圧と電流との位相角差を算出す
る位相角差処理手段と、この位相角差処理手段で算出さ
れる複数の位相角差から将来の予測式となるパラメータ
を推定するパラメータ推定手段と、このパラメータ推定
手段で推定されるパラメータを用いて得られる２次式か
ら将来の位相角差を予測する位相角差予測手段と、この
位相角差予測手段で予測される位相角差の予測式を用い
て、予め設定される脱調判定用位相角差に到達する将来
の脱調予測時間を予測する脱調予測手段とを備えたこと
を特徴とする電力系統の脱調予測装置。
【００３０】請求項８および請求項９に対応する発明
は、以上のような手段を講じたことにより、電圧および
電流から求める複数時点の位相角差から将来の予測式と
なるパラメータを推定した後、推定されるパラメータを
用いて得られる２次式から将来の位相角差を予測し、将
来の脱調予測時間を予測するので、早期の対策をとるこ
とができ、事故の波及を未然に回避できる。
【００３１】請求項１０に対応する発明は、発電機群に
接続される母線を含む送電線の電圧および電流を取り込
む電圧および電流取込み手段と、これら電圧および電流
取込み手段で取り込んだ各相電圧および各相電流を用い
て正相電圧および正相電流に変換する正相成分変換手段
と、この正相成分変換手段で変換された正相電圧および
正相電流を用いて位相角差とこの位相角差の測定間隔毎
の変化分を算出する位相角差処理手段と、この位相角差
処理手段で算出される位相角差の測定間隔毎の変化分が
予め定められた急変用閾値以下で、且つ位相角差と予め
設定される脱調判定用位相角差とを比較し脱調を判定す
る脱調判定手段と、この脱調判定手段によって脱調と判
定されたとき、正相電圧および正相電流を用いて前記送
電線上の電圧が零となる点までのインピーダンスを算出
するインピーダンス算出手段と、このインピーダンス算
出手段で算出されるインピーダンスと前記送電線の単位
距離あたりのインピーダンスとを用いて距離を算出し、
前記脱調軌跡となる送電線を特定する脱調送電線特定手
段とを設けた電力系統の脱調検出装置である。
【００３２】このような手段を講じたことにより、事故
除去後などに相電流が零となる送電線が存在しても、正
相電流を用いることにより、事故様相に無関係に脱調軌
跡となる送電線を特定でき、迅速に特定された送電線を
解列することができる。
【００３３】請求項１１に対応する発明は、発電機群に
接続される母線を含む送電線の電圧および電流を取り込
む電圧および電流取込み手段と、これら電圧および電流
取込み手段で取り込んだ電圧と電流とのうち、測定電圧
から電圧の振幅値を求める振幅演算手段と、前記電圧測
定手段および電流測定手段で測定された電圧と電流との
位相角差を算出する位相角差演算手段と、この位相角差
演算手段で算出される複数の位相角差から予測式となる
位相角差パラメータを推定する位相角差パラメータ推定
手段と、前記振幅演算手段で得られた複数の電圧振幅値
を用いて予測式となる電圧パラメータを推定する電圧振
幅パラメータ推定手段と、前記電流測定手段で測定され
た複数の電流値を用いて予測式となる電流パラメータを
推定する電流振幅パラメータ推定手段と、前記位相角差
パラメータ推定手段で推定された位相角差パラメータを
もつ位相角差予測式に基づいて所定の将来時点の位相角
差を予測し、脱調の有無を予測する脱調予測手段と、こ
の脱調予測手段によって将来脱調と判定されたとき、前
記電圧パラメータおよび電流パラメータをもつそれぞれ
の予測式から所定の将来時点の電圧および電流を予測
し、これら予測電圧および予測電流とから測定送電線に
脱調軌跡が入っているか否かを推定する脱調推定手段と
を設けた電力系統の脱調予測装置である。
【００３４】このような手段を講じたことにより、複数
の位相角差から予測式となる位相角差パラメータを推定
し、また複数の電圧および電流から予測式となる電圧パ
ラメータおよび電流パラメータを推定した後、位相角差
パラメータをもつ位相角差予測式に基づいて所定の将来
時点の位相角差を予測し、将来脱調と判定されたとき、
前記電圧パラメータおよび電流パラメータをもつそれぞ
れの予測式から所定の将来時点の電圧および電流を予測
し、測定送電線に脱調軌跡が入っているか否かを推定す
るので、脱調軌跡に入っている送電線を早めに解列で
き、電圧低下を伴う負荷脱落などの悪影響を未然に防止
できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】図１は請求項１ないし請求項３の
発明に係わる電力系統の脱調検出方法および脱調検出装
置の一実施の形態を示す構成図である。この図に示す電
力系統は図２０で示した電力系統のうち、任意の送電線
近傍の脱調検出部分を詳細に、他の部分を簡略化して表
したものである。すなわち、２つの電力系統１1 ，１2
を送電線３で連係している様子を示している。２1 ，２
2 はそれぞれ母線である。ここで、送電線に付した記号
ａ，ｂ，ｃは相名を示す。すなわち、ａはａ相，ｂはｂ
相，ｃはｃ相を意味する。なお、脱調検出は、３相の母
線２1 ，送電線３からそれぞれ電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃお
よび電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを測定して行なうが、以下、
説明の便宜上、１相のみについて説明する。
【００３６】ここで、脱調検出装置は、大きく分けて母
線２1 から電圧、送電線３から電流を取り込む電圧・電
流取込み手段としてのアナログ／ディジタル変換ユニッ
ト１０と、ディジタル演算処理ユニット２０とから構成
されている。
【００３７】アナログ／ディジタル変換ユニット１０
は、電圧変成器１１を介して母線２1から取り込む電圧
のノイズ成分を除去して電力系統の周波数と同じ成分で
ある基本波成分（例えば５０Ｈｚ）を出力するフィルタ
１２と、変流器１３を介して送電線３から取り込む電流
のノイズ成分を除去して基本波成分（例えば５０Ｈｚ）
を出力するフィルタ１４と、これらフィルタ１２，１４
を通過する基本波成分の電圧および電流を同時刻に例え
ば基本波の１２倍の周波数（６００Ｈｚ）のサンプリン
グ周期で高速にサンプリングし、そのサンプリング値を
ホールドするサンプルホールド手段１５，１６と、この
サンプルホールド手段１５，１６でサンプリングされた
電圧および電流を時系列的に並び変えるマルチプレクサ
１７と、このマルチプレクサ１７の出力をディジタル的
な電圧および電流に変換するＡ／Ｄ変換手段１８とによ
って構成されている。
【００３８】一方、前記ディジタル演算処理ユニット２
０は、ディジタル変換された電圧，電流のサンプル値を
記憶するサンプリングデータ記憶手段２１と、このサン
プリングデータ記憶手段２１からデータを例えば１０ｍ
ｓ程度の時間間隔で取り込み、順次実効値電圧、実効値
電流を演算し、さらにこれら実効値電圧、実効値電流に
基づいて位相角差と測定間隔毎の位相角差の変化分を算
出する位相角差演算手段２２と、この位相角差演算手段
２２の出力のうち、実効値を次々と記憶する実効値デー
タ記憶手段２５と、位相角差分を次々と記憶する位相角
差データ記憶手段２３と、この位相角差データ記憶手段
２３に記憶されている位相角差分のデータを用いて脱調
判定する脱調判定手段２４とによって構成されている。
【００３９】なお、電圧変成器１１から出力する電圧
は、中性点接地或いは対地接地の場合には相電圧を考え
ているが、各相間の線間電圧であってもよい。線間電圧
の場合には当該線間電圧に所定の変換係数を乗算し相電
圧と同等に扱うことができる。前記変流器１３から入力
する電流は送電線３の線電流を意味する。
【００４０】前記サンプルホールド１５，１６は、図示
しない発振器から出力されるサンプリング信号を受け
て、フィルタ１２，１４から出力されるアナログ量の電
圧および電流を毎秒例えば６００Ｈｚでサンプリングす
る。従って、６００Ｈｚでサンプリングすれば、図２に
示すように３０°毎の電圧サンプル値Ｖm-2 ，Ｖm-1 ，
Ｖm 、電流サンプル値Ｉm-2 ，Ｉm-1 ，Ｉm をマルチプ
レクサ１７を介してＡ／Ｄ変換手段１８に取り込むこと
ができる。
【００４１】なお、図２においてm は今回サンプリング
番号、m-1 は前回サンプリング番号、m-2 は前々回サン
プリング番号を表す。
【００４２】前記位相角差演算手段２２は、サンプリン
グデータ記憶手段２１に記憶されている電圧および電流
データのうち、複数の電圧例えばＶm-1 ，Ｖm および複
数の電流Ｉm-1 ，Ｉm を用いて、実効値電圧Ｖおよび実
効値電流Ｉを求める電圧・電流演算機能と、これら実効
値電圧Ｖと実効値電流Ｉとから脱調判定に十分な時間，
例えば１０ms〜２０ms相当時間ごとに位相角差分θを求
める位相角差算出機能とを有している。
【００４３】前記脱調判定手段２４は、予め位相角差の
測定間隔毎の変化分に対して急変検出用閾値εが定めら
れると共に、位相角差に対して脱調判定用位相角差θc
が設定され、順次求められた位相角差の変化分Δθが急
変検出用閾値εより小さいとき、位相角差θと脱調判定
用位相角差θc とを比較し脱調の有無を判定する。
【００４４】次に、以上のように構成された装置の動作
について説明する。
【００４５】フィルタ１２は母線２1 から変成器１１を
介して得られる電圧を取り込んで高調波成分を除去し、
基本波成分をサンプルホールド手段１５に送出する。同
様に、フィルタ１４は送電線３から変流器１３を介して
得られる電流を取り込んで高調波成分を除去した後、基
本波成分をサンプルホールド手段１６に送出する。
【００４６】このサンプルホールド手段１５，１６は、
サンプリング信号を受けて、例えば６００Ｈｚで電圧お
よび電流を同時刻にサンプリングした後、そのサンプル
値をマルチプレクサ機能１７により時系列に並べてＡ／
Ｄ変換手段１８に送出する。このＡ／Ｄ変換手段１８
は、順次入力される電圧および電流のサンプル値（アナ
ログ量）をデジタル電圧……，Ｖm-2 ，Ｖm-1 ，Ｖm お
よびデジタル電流……，Ｉm-2 ，Ｉm-1 ，Ｉm に変換
し、サンプリングデータ記憶手段２１に格納する。
【００４７】ここで、位相角差演算手段２２は、サンプ
リングデータ記憶手段２１から例えば前回と今回との電
圧Ｖm-1 ，Ｖm および前回と今回の電流Ｉm-1 ，Ｉm を
取り出し、下式に従って実効値電圧Ｖおよび実効値電流
Ｉを算出する。すなわち、 Ｖ2 ＝Ｖm 2 ＋Ｖm-1 2 ……（１） Ｉ2 ＝Ｉm 2 ＋Ｉm-1 2 ……（２） による演算式を用いて電圧Ｖおよび電流Ｉを算出し、そ
れぞれ実効値記憶手段２５に記憶する。
【００４８】しかる後、位相角差演算手段２２は、実効
値記憶手段２５に記憶されている電圧Ｖおよび電流Ｉを
用いて位相角差を算出する。この位相角差をθとする
と、 Ｖ・Ｉ・ｃｏｓ（θ）＝Ｖm ・Ｉm ＋Ｖm-3 ・Ｉm-3 ……（３） の式から位相角差θを求めることができる。すなわち、
（３）式を変形し、 θ＝ａｒｃ ｃｏｓ｛（Ｖm ・Ｉm ＋Ｖm-3 ・Ｉm-3 ）／Ｖ・Ｉ｝ ……（４） から位相角差θを求める。
【００４９】以上のようにして順次算出した位相角差θ
は位相角差データ記憶手段２３に時系列的に記憶する。
【００５０】ここで、脱調判定手段２４に位相角差デー
タ記憶手段２３より位相角差θのデータを取り込んで脱
調の有無の判定について詳細に説明する。
【００５１】電力系統においては、送電線の事故発生時
やリアクトル負荷を投入した瞬時に電圧と電流の位相差
が急変して９０°に近い値となるため、送電線の両側に
ある発電機群の間に生ずる脱調と区別することができな
い場合がある。
【００５２】しかし、送電線の両側にある発電機群の間
に生ずる脱調の場合は、電圧と電流の位相角差の急変は
なく連続的に変化するので、脱調判定手段２４ではその
性質を用いて発電機群の間に生ずる脱調のみを以下のよ
うに判定している。
【００５３】まず、測定点における位相角差の変化分が
急変検出用閾値以下であり、事故やリアクトル負荷の接
続で変化したのではないことを判定するための条件を次
に示す。
【００５４】図３（ａ）に示すように、電圧と電流の位
相角差θは、発電機間の位相角の拡大と共に拡大する。
一定周期で測定した値の差分をΔθとすると、図３
（ｂ）のように変化する。そこで、脱調判定手段２４で
はΔθが急変せず、急変検出用閾値ε以下のとき、位相
角差θが脱調判定用位相角差θc を超えたとき脱調と判
定する。
【００５５】ここで、処理手順を図３（ｃ）により説明
する。
【００５６】いま、時刻Ｔの位相角差をθT とすると、
時刻Ｔ−１と時刻Ｔの位相角変化分は、 ΔθT ＝θT −θT-1 …（５） により算出される（Ｓ１）。事故中の変化と区別するた
めの条件は、急変検出用閾値をεとしたとき、 ΔθT-n の絶対値＜ε …（６） ・・・・ ΔθT-1 の絶対値＜ε …（７） ΔθT の絶対値＜ε …（８） が成立することである。ここで、ｎは指定する回数であ
る。
【００５７】上記式が成立しなければ、事故などによる
位相角差の変化とみなす。
【００５８】また、時刻Ｔと時刻Ｔ−１の間隔は１Ｈｚ
ないし０．５Ｈｚ程度、判定回数ｎは３ないし１０程度
として考える。
【００５９】次に電圧と電流の位相角差が脱調判定用位
相角差θc を超えて脱調することを判定する判定条件を
示す。
【００６０】 条件１：時刻Ｔにおいて θT ＜θc ……（９） 条件２：時刻Ｔ＋１において θT+1 ＞θc ……（１０） と変化したときに、時刻Ｔと時刻Ｔ＋１の間に脱調した
と判定する。
【００６１】ここで、脱調検出用位相角差θc は送電線
の抵抗が虫できるほど小さい場合は９０°程度の値であ
り、例えば５００ＫＶの送電線の場合、線路の抵抗分を
考慮するとθc は８５°〜９０°の範囲の値とするのが
妥当である。
【００６２】次に、脱調前後のベクトル関係について説
明する。
【００６３】説明を簡単にするために、図４（ａ）に示
すように、発電機Ｇと発電機Ｓとからなる二発電機系を
用いる。ここで、発電機Ｇおよび発電機Ｓの内部電圧を
それぞれＥG 、ＥS とし、母線Ｎの電圧をＶ、送電線Ｔ
Ｌの電流をＩとすると、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すよう
なベクトル関係が成立する。
【００６４】（１） 脱調前のベクトル関係について。
【００６５】定常状態中或いは動揺中の何れでも脱調と
なる前であれば、図４（ｂ）に示すように両発電機内部
電圧ＥG 、ＥS 間の位相角差は１８０以内である。ま
た、一般に、送電線路の抵抗値はリアクタンス値と比較
すると極めて小さいので、ここでは抵抗を無視して考え
る。この場合、電流Ｉと発電機間の電圧（ＥG −ＥS ）
はほぼ直交し、また、電圧Ｖと電流Ｉとの位相角差θは
９０°以下である。
【００６６】（２） 脱調時点のベクトル関係につい
て。
【００６７】また、図４（ｃ）に示すように、両発電機
間の電圧ＥG 、ＥS 間の位相角差が拡大して１８０°と
なると、脱調と判定する時点では母線電圧Ｖ、送電線電
流Ｉは直交する。つまり、電圧Ｖと電流Ｉとの位相角差
θは９０°となる。
【００６８】（３） 脱調した後のベクトル関係につい
て。
【００６９】さらに、図４（ｄ）に示すように、両発電
機間の電圧ＥG 、ＥS 間の位相角差が１８０°を越える
と、電圧Ｖと電流Ｉとの位相角差θは９０°以上とな
り、脱調となる。
【００７０】この図４に示すベクトル関係は、発電機
Ｇ，Ｓの電圧ＥG 、ＥS を用いたが、送電線両端の母線
の電圧関係についても、電圧Ｖと電流Ｉとの間には同じ
関係が成立する。
【００７１】なお、以上の説明は、抵抗を無視した例で
あるが、送電線の抵抗を含めた場合には、電圧および電
流との関係は、図５（ａ）に示すようなベクトル関係と
なる。すなわち、発電機Ｇの電圧ＥG と発電機Ｓの電圧
ＥS との位相角差は１８０°となる時点では、母線Ｎの
電圧Ｖと送電線の電流Ｉの位相角差θは、 ｔａｎθ＝Ｘ・Ｉ／（ｒ・Ｉ）＝Ｘ／ｒ ……（１１） による演算式から算出できる。この演算式から算出でき
る値は９０°に一致しない。しかし、一般に、Ｘ》ｒで
あるので、ほぼθ＝９０°である。例えばＸ／ｒ＝２０
であれば、８７．１°である。この値は、前述する例え
ば８５°〜９０°の範囲内に存在する。
【００７２】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、母線の例えば相電圧および送電線電流を測定し、こ
れら相電圧および線電流とから位相角差θを算出し、こ
の位相角差θの測定間隔毎の変化分Δθが予め定められ
た急変用閾値以下で、かつ位相角差θが脱調判定用位相
角差θc よりも大きくなったとき、脱調と判定するの
で、予めゾーンを設定せず、また通信網を用いることな
く、母線を含む送電線両端の発電機群間の脱調を確実に
判定することができる。
【００７３】図６は請求項４および請求項５の発明に係
わる電力系統の脱調検出方法および脱調検出装置の一実
施の形態を説明する構成図で、図１と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。
【００７４】図６に示す実施の形態では、ディジタル演
算処理ユニット２０において、脱調判定手段２４で脱調
と判定されたとき、実効値データ記憶手段２５から脱調
と判定された時点の実効値電圧Ｖおよび実効値電流Ｉを
読み出し、電圧Ｖが零となる送電線の点、つまり脱調ロ
ーカスの入っている場所を定めるためのインピーダンス
を算出するインピーダンス算出手段２６を新たに設けた
ものである。
【００７５】次に、以上のような装置の動作を説明する
に先立ち、インピーダンスを算出する理由を説明する。
【００７６】この脱調検出装置は、送電線の両端電圧の
位相角差が１８０°を越えたとき、送電線路上のどこか
に電圧が零となる，いわゆる脱調ローカスが生ずる。
【００７７】この脱調ローカスについて図７を用いて説
明する。図７（ａ）は、送電線上の電圧分布を示す図で
あって、Ａは電圧が零となる点（脱調ローカス）であ
る。同図（ｂ）は、電圧と電流とのベクトル関係を示す
図である。
【００７８】今、送電線３両端の母線２1 と２2 を母線
ＭとＮに置き換えて、母線Ｎと母線Ｍとの電圧がそれぞ
れＶN とＶM とすると、これら電圧ＶN と電圧ＶM との
位相角差が１８０°となったとき、図７（ｂ）に示すよ
うに電圧の大きさが零となる点が存在する。そこで、本
発明は、送電線路の長さがインピーダンスの値と依存関
係にあることから、電圧と電流からインピーダンスの値
を求めることにより、送電線上の電圧が零となる脱調ロ
ーカスの場所を把握可能とするものである。
【００７９】以下、脱調検出装置の動作について説明す
るに、アナログ／ディジタル変換ユニット１０およびデ
ィジタル演算処理ユニット２０において、送電線両端の
発電機群間の脱調を検出するまでの動作は図１乃至図５
を用いて説明したのと同様なので、その説明を省略し、
ここでは脱調判定手段２４により脱調が判定された後の
動作について述べる。
【００８０】いま、脱調判定手段２４により送電線両端
の発電機群間の脱調が判定されると、その旨の判定信号
をインピーダンス算出手段手段２６に送出する。このイ
ンピーダンス算出手段２６は、図７（ｂ）に示すように
電圧Ｖと電流Ｉとの位相角差が９０°のとき、送電線３
上において脱調ローカスの生ずる個所は、 Ｖ−Ｉ・Ｚ＝０ ……（１２） なる関係が成立するので、下記式からインピーダンスＺ
を計算する。
【００８１】 Ｚ＝Ｖ／Ｉ ……（１３） この式において、送電線路の抵抗分がリアクタンスに比
較して小さい場合、Ｚ＝ｊＸとなるので、前記（１１）
式はＶ−ｊＩ・Ｘ＝０で表せる。よって、 Ｘ＝Ｖ／ｊＸ ……（１４）からリアク タンスＸを求めることができる。
【００８２】このように実効値電圧Ｖと実効値電流Ｉと
の位相角差θを求めた後、この位相角差θが前記（９）
式の条件から（１０）式の条件に移行する例えば９０°
となったとき、かかる電圧Ｖと電流Ｉを用いて前記（１
２）式または（１３）式からインピーダンスＺまたはリ
アクタンスＸを求める。
【００８３】送電線のインピーダンスＺまたはリアクタ
ンスＸが算出されると、送電線の単位長さのインピーダ
ンスまたはリアクタンスが既知であるので、算出された
インピーダンスＺまたはリアクタンスＸから脱調ローカ
スの生じている個所を把握可能となる。
【００８４】なお、位相角差θが９０°丁度の場合だけ
でなく、例えば前述したように位相角差にある幅，例え
ば８５°〜９０°の範囲に入る時点における電圧Ｖ，電
流Ｉを用いることも可能である。
【００８５】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、図１の実施の形態と同様な効果を有する他、電圧Ｖ
と電流Ｉとの位相角差θが９０°となったとき、当該電
圧Ｖと電流Ｉを用いてインピーダンスを正確に算出で
き、送電線上の電圧が零となる脱調ローカスの生じてい
る個所を把握可能である。
【００８６】図８は請求項６の発明に係わる電力系統の
脱調検出装置の一実施の形態を示す構成図である。
【００８７】この実施の形態は、図６の構成要素に新た
に、インピーダンス算出手段２６で算出されるインピー
ダンスと予め知り得る送電線の単位距離あたりのインピ
ーダンスとを用いて距離を算出し、脱調ローカスとなる
送電線を特定する脱調送電線特定手段２７を追加したこ
とにある。２８は送電線特定用データ記憶手段であっ
て、例えばインピーダンス算出手段２６で算出されるイ
ンピーダンスの値Ｚなどの他、送電線を特定するために
必要なデータ、例えば送電線単位長さあたりのインピー
ダンス値ｕ、母線Ｎ・Ｍ間の送電線の長さＬなどを記憶
する。
【００８８】その他の構成要素は、図６と全く同じであ
るので、ここでは同一構成部分は説明を省略する。
【００８９】次に、装置の動作を説明するに先立ち、脱
調ローカスとなる送電線を特定する理由ついて説明す
る。
【００９０】送電線両端の電圧の位相角差が１８０°と
なったとき、送電線路のどこかに電圧が零となる点、つ
まり脱調ローカスが現れる。図７（ａ）は送電線両端の
電圧ＶN と電圧ＶM の位相角差が１８０°となったとき
の電圧分布図であって、図示Ａの電圧が零となる脱調ロ
ーカスの点である。図７（ｂ）は電圧と電流とのベクト
ル関係を示す図である。今、送電線両端の母線Ｎ，Ｍの
電圧ＶN と電圧ＶM の位相角差が１８０°となったと
き、電圧の大きさが零となる点が現れる。例えば母線Ｎ
のＶN （Ｖ）と送電線３の電流Ｉとから前記（１３）式
に基づいて脱調ローカスまでのインピーダンスを計算し
た後、この計算されたインピーダンスに基づいて母線Ｎ
から脱調ローカスまでの距離を求めることができる。一
方、母線ＮとＭとの間の送電線の長さが予め把握されて
いるので、この送電線の長さと計算されたインピーダン
スから求める距離とを比較すれば、母線Ｎ，Ｍ間の送電
線に脱調ローカスが存在するか否かを判定することが可
能である。
【００９１】以下、図８に示す装置の動作について説明
するに、アナログ／ディジタル変換ユニット１０および
ディジタル演算処理ユニット２０において、送電線両端
の発電機群間の脱調を検出するまでの動作は図１乃至図
５を用いて説明したのと同様なので、その説明を省略
し、ここでは脱調判定手段２４により脱調が判定された
後の動作について述べる。
【００９２】いま、脱調判定手段２４により送電線両端
の発電機群間の脱調が判定されると、その旨の判定信号
をインピーダンス算出手段手段２６に送出する。このイ
ンピーダンス算出手段２６は、図７（ｂ）に示すように
電圧Ｖと電流Ｉとの位相角差が９０°のとき、送電線３
上において脱調ローカスの生ずる個所は、前記（１２）
式なる関係が成立するので、前記（１３）式からインピ
ーダンスＺを計算することができる。
【００９３】いま、送電線路の抵抗分がリアクタンスに
比較して小さい場合、Ｚ＝ｊＸとなるので、前記（１
２）式はＶ−ｊＩ・Ｘ＝０となり、前記（１５）式から
リアクタンスＸを求めることができる。
【００９４】なお、位相角差は９０°としたが、前述し
たように所定の範囲例えば８５°〜９０°の間にあると
きの電圧Ｖと電流Ｉを用いてもよい。
【００９５】以上のようにしてインピーダンスＺまたは
リアクタンスＸを求めた後、脱調送電線特定手段２７に
送出する。
【００９６】この脱調送電線特定手段２７は、脱調ロー
カスの現れる個所が電圧および電流を測定した送電線で
あるかどうかを特定する。先ず、予め送電線特定用デー
タ記憶手段２８に送電線の単位長さ当たりのインピーダ
ンスの値ｕが格納されているので、このインピーダンス
の値ｕ＝（ｒ＋ｊｘ）とすると、この単位長さ当たりの
インピーダンスの値ｕとインピーダンス算出手段手段２
１で算出されたインピーダンスＺとを用いて、 ｄ＝Ｚ／ｕ ……（１５） なる演算式から図９（ａ）に示すように母線Ｎから脱調
ローカスの現れる個所までの距離ｄを算出できる。そこ
で、送電線の抵抗分ｒを無視すれば、 ｄ＝Ｘ／ｘ ……（１６） が得られる。
【００９７】ここで、脱調送電線特定手段２７は、送電
線特定用データ記憶手段２８から母線Ｎ、Ｍ間の送電線
の長さＬを読み出し、この送電線の長さＬと距離ｄとを
比較し、 ｄ≦Ｌ ……（１７） の関係が成立すれば、送電線Ｌ内に距離ｄが存在するの
で、図９（ｂ）に示すように当該送電線Ｌに脱調ローカ
スが入っていると判定する。逆に、 ｄ＞Ｌ ……（１８） の関係にあれば、送電線Ｌより遠方に脱調ローカスが存
在することが分かる。
【００９８】但し、誤差の影響を考慮すれば、係数αを
用いて、 ｄ≦αＬ，（例えばα＝０．９５） ……（１９） の関係にあれば、電圧および電流を測定した送電線路に
脱調ローカスが存在すると判定する。この判定結果をＣ
ＲＴやプリンター等の出力装置に出力する。
【００９９】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、電圧Ｖと電流Ｉとの位相角差θが９０°となったと
き、当該電圧Ｖと電流Ｉを用いて、送電線上の電圧が零
となる特定の点（脱調ローカス）までのインピーダンス
を算出した後、この算出されたインピーダンスの値と予
め送電線の単位長さ当たりのインピーダンスの値とから
脱調ローカスの点までの距離を求め、この距離と送電線
全長とを比較し、脱調ローカスが母線に接続される特定
の送電線に入っているかを判定できる。よって、従来の
ようにゾーンを定めたり、特別な伝送手段を必要とせ
ず、母線を含む送電線の電圧Ｖと電流Ｉとを用いて、脱
調ローカスの生じている特定の送電線を特定でき、その
結果を出力装置２９によって運転員に提供できる。
【０１００】図１０は請求項７の発明に係わる電力系統
の脱調検出方法および脱調検出装置の一実施の形態を説
明する構成図である。
【０１０１】この脱調検出装置は、アナログ／ディジタ
ル変換ユニット１０と、ディジタル演算処理ユニット２
０とからなっている。
【０１０２】前記アナログ／ディジタル変換ユニット１
０は、図１で説明したものと同じなので、ここでの説明
を省略する。ディジタル演算処理ユニット２０は、サン
プリングデータ記憶手段２１に記憶されている各相毎の
電圧，電流サンプル値、すなわち電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ
および電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを入力し、これらを各相ご
とに乗算して各相の有効電力量Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを算出
し、さらに有効電力量Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを加算して合計
有効電力量を求めて電力量データ記憶手段３２に記憶す
る電力量演算処理手段３３と、この合計有効電力量とサ
ンプリングデータ記憶手段２１に記憶される電流とを用
いて脱調を判定する脱調判定手段３４とが設けられてい
る。
【０１０３】次に、以上のような装置の動作について説
明する。
【０１０４】サンプルホールド手段１５は、各相の母線
２1 から変成器１１を介して得られる各相の電圧を測定
し、マルチプレクサ１７に送出する。サンプルホールド
手段１６は、同じく各相の送電線３から変流器１３を介
して得られる電流を測定し、マルチプレクサ１７に送出
する。
【０１０５】このマルチプレクサ１７は、所定の周期ご
とに各相の電圧および各相の電流を取り込んでＡ／Ｄ変
換手段１８に送出する。このＡ／Ｄ変換手段１８は、各
相の電圧および各相の電流をディジタル電圧Ｖａ，Ｖ
ｂ，Ｖｃおよびデジタル電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃに変換
し、サンプリングデータ記憶手段２１に記憶する。ここ
までの動作は、既に説明した図１およびその他の実施の
形態の場合と同じである。
【０１０６】本実施の形態では、電力量演算処理手段３
３は、サンプリングデータ記憶手段２１から各相の電圧
Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃおよび電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを読み出
し、各相ごとに下式に基づいて有効電力量Ｐａ，Ｐｂ，
Ｐｃを算出する。
【０１０７】 Ｐａ＝Ｖａ・Ｉａ ……（２０） Ｐｂ＝Ｖｂ・Ｉｂ ……（２１） Ｐｃ＝Ｖｃ・Ｉｃ ……（２２） 以上のようにして各相の電力量Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを求め
たならば、引き続き、各相の有効電力量Ｐａ，Ｐｂ，Ｐ
ｃを合計して合計有効電力量Ｐを算出し、電力量データ
記憶手段３２に記憶する。
【０１０８】 Ｐ＝Ｐａ＋Ｐｂ＋Ｐｃ ……（２３） しかる後、脱調判定手段３４は、電力量データ記憶手段
３２に記憶される合計有効電力量Ｐおよびサンプリング
データ記憶手段２１に記憶される電流を用いて、脱調の
判定を行う。
【０１０９】この脱調の判定は、図１１に示すように所
定の周期で時々刻々測定した電流Ｉａ（またはＩｂ，Ｉ
ｃ）が増加傾向から減少傾向に転じ、かつ、同図に示す
ように合計有効電力量Ｐの正負極性が反転する時点
（ロ）を検出することで、脱調と判定する。
【０１１０】すなわち、脱調判定手段３４は、各時刻△
ｔごとに得られる電力Ｐｔおよび電流Ｉｔの変化傾向を
調べ、電流が増加から減少に転じ、かつ、有効電力量Ｐ
の正負極性が反転した時点で脱調と判定する。図１１を
用いて説明すると、 Ｉt-△t ＜Ｉt ，Ｉt ＞Ｉt+△t ……（２４） Ｐt ・Ｐt+△t ＜０ ……（２５） が成立したとき、時刻ｔと時刻（ｔ＋△ｔ）の間に脱調
が発生したと判定する。
【０１１１】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、各相の電圧および各相の電流を測定し、各相ごとに
有効電力量を加算して得られる合計電力量が零となった
とき脱調と判定するので、各相の電圧および各相の電流
を測定するだけで脱調を判定できる。
【０１１２】図１２は電力系統の脱調検出装置の一実施
の形態を説明する構成図である。
【０１１３】この電力系統の脱調検出装置は、図１、図
８および図１１の何れにも適用できるが、便宜上、図１
に適用した例について説明する。従って、図１２におい
て図１と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省
略し、特に異なる部分について説明する。
【０１１４】この脱調検出装置は、図１における脱調判
定手段２４の出力系に、当該脱調判定手段２４で脱調と
判定されたとき、電圧および電流を測定した母線を含む
送電線を解列する開列制御手段４１を設けた構成であ
る。
【０１１５】次に、以上のような装置の動作について説
明するに、アナログ／ディジタル変換ユニット１０およ
びディジタル演算処理ユニット２０において、送電線両
端の発電機群間の脱調を検出するまでの動作は図１乃至
図５を用いて説明したのと同様なので、その説明を省略
し、ここでは脱調判定手段２４により脱調が判定された
後の動作について述べる。
【０１１６】いま、脱調判定手段２４により送電線両端
の発電機群間の脱調が判定されると、解列制御手段４１
は、送電線３に設置されている遮断器４２を遮断し、該
当送電線を解列する。
【０１１７】また、図８に示す電力系統の脱調検出装置
に適用する場合、脱調送電線特定手段２２の出力系に、
当該脱調送電線特定手段２７で脱調ローカスの入ってい
る送電線が判定されたとき、当該母線を含む送電線を解
列する解列制御手段４１を設けた構成となる。
【０１１８】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、脱調と判定されたとき、または脱調ローカスの生じ
ている送電線が判定されたとき、該当する送電線を解列
するので、従来のようにゾーンを設定することなく、ま
た特別の伝送手段を必要とせず、脱調が発生したとき、
高速、かつ、確実に送電線を解列できる。
【０１１９】図１３は請求項１０および請求項１１の発
明に係わる電力系統の脱調検出方法および脱調検出装置
の一実施の形態を説明する構成図である。
【０１２０】この電力系統の脱調検出装置は、図１また
は図８と図１１とを組み合わせ、これら両組み合わせ構
成からそれぞれ脱調と判定されたとき、該当する送電線
を解列する実施の形態である。従って、図１３では、図
１および図１０と同一部分には同一符号を付し、その詳
しい説明は省略する。
【０１２１】この脱調検出装置のうち、アナログ／ディ
ジタル変換ユニット１０には、フィルタ１２，１４、サ
ンプルホールド手段１５，１６、マルチプレクサ１７お
よびＡ／Ｄ変換手段１８が設けられている。
【０１２２】一方、ディジタル演算処理ユニット２０に
は、Ａ／Ｄ変換手段１６で変換されたディジタル電圧お
よびディジタル電流データを記憶するサンプリングデー
タ記憶手段２１、位相角差演算手段２２、位相角差デー
タ記憶手段２３、第１の脱調判定手段２４、実効値デー
タ記憶手段２５の他、電力量データ記憶手段３２、電力
量演算処理手段３３、第２の脱調判定手段３４が設けら
れている。
【０１２３】また、ディジタル演算処理ユニット２０に
は、第１の脱調判定手段２４および第２の脱調判定手段
３４がともに脱調と判定したか否かを判断する脱調条件
成立判断手段４３と、この脱調条件成立判断手段４３で
脱調条件が成立したとき、母線を含む送電線を開列する
開列制御手段４４とが設けられ、該当する送電線の遮断
器を遮断する構成となっている。
【０１２４】次に、以上のような装置の動作について説
明する。
【０１２５】マルチプレクサ１７により例えば６００Ｈ
ｚで取り込んだ電圧および電流データはＡ／Ｄ変換手段
１８に送出する。このＡ／Ｄ変換手段１８では、サンプ
リングされたアナログ電圧およびアナログ電流を順次デ
ィジタル電圧……，Ｖm-2 ，Ｖm-1 ，Ｖm および電流…
…，Ｉm-2 ，Ｉm-1 ，Ｉm に変換し、サンプリングデー
タ記憶手段２１に格納する。
【０１２６】ここで、位相角差演算手段２２は、サンプ
リングデータ記憶手段２１から例えば前回と今回の電圧
Ｖm-1 ，Ｖm および電流Ｉm-1 ，Ｉm を取り出し、前記
（１）式および（２）式によって実効値電圧Ｖおよび実
効値電流Ｉを算出するとともに、前記（３）式および
（４）式に基づいて電圧Ｖと電流Ｉの位相角差θを算出
する。
【０１２７】さらに、第１の脱調判定手段２４は、例え
ば１０ms〜２０ms相当時間ごとの位相角差変化分Δθが
急変検出用閾値εより小さいとき、位相角差θと予め設
定される脱調判定用位相角差θc とを比較し、θ＜θc
からθ＞θc に変化したとき、脱調と判定する。
【０１２８】一方、電力量演算処理手段３３は、サンプ
リングデータ記憶手段２１から各相の電圧Ｖａ，Ｖｂ，
Ｖｃおよび電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを読み出し、各相ごと
にｐ前記（２０）〜（２２）式に基づいて有効電力量Ｐ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃを算出する。
【０１２９】以上のようにして各相の有効電力量Ｐａ，
Ｐｂ，Ｐｃを求めたならば、引き続き、各相の有効電力
量Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを（２３）式のように合計して合計
有効電力量Ｐを算出し、電力量データ記憶手段３８に記
憶する。
【０１３０】しかる後、第２の脱調判定手段３４は、前
述したように各時刻△ｔごとに得られる電力Ｐｔおよび
電流Ｉｔの変化傾向を調べ、図１１に示すように電流が
増加から減少に転じ、かつ、合計有効電力量Ｐの正負極
性が反転した時点で脱調と判定する。
【０１３１】そこで、脱調条件成立判断手段４３は、第
１の脱調判定手段２４と第２の脱調判定手段３４とがそ
れぞれ脱調と判定したか否かを判断し、両方とも脱調と
する判定条件が成立したとき初めて脱調と判断し、開列
制御手段４４にその旨を通知する。開列制御手段４４
は、脱調条件成立判断手段４３で脱調条件が成立したと
き、電圧、電流を取り込んだ送電線に設置される遮断器
を開放し、該当送電線を開列制御する。
【０１３２】なお、図８に示す電力系統の脱調検出装置
に適用する場合、第１の脱調判定手段２４に代えて脱調
送電線特定手段２７を用いてもよい。この場合には、あ
る送電線が脱調ローカスに入っていることを特定し、そ
の特定された送電線の遮断器に解列指令を出力する。
【０１３３】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、異なる２つの脱調判定手段２４、３４の判定結果を
用いて、脱調の有無を判定するので、非常に正確に脱調
を判定でき、信頼度を高めることができる。
【０１３４】図１４は請求項１２および請求項１３の発
明に係わる電力系統の脱調予測方法および脱調予測装置
の一実施の形態を説明する構成図である。
【０１３５】この脱調予測装置は、フィルタ１２，１
４、サンプルホールド手段１５，１６、マルチプレクサ
１７およびこのマルチプレクサ１７によりサンプリング
されたアナログ電圧および電流をディジタル的な電圧お
よび電流に変換してサンプリングデータ記憶手段５１に
記憶するＡ／Ｄ変換手段１８とが設けられている。
【０１３６】また、脱調予測装置は、サンプリングデー
タ記憶手段５１に記憶される電圧Ｖm-1,Ｖm および電流
Ｉm-1,Ｉm を用いて前記（１）式および（２）式に基づ
いて順次実効値電圧Ｖおよび実効値電流Ｉを求めて実効
値データ記憶手段２５に記憶する一方、前記（３），
（４）式により位相角差θを算出して位相角差データ記
憶手段５２に記憶する位相角差演算手段５３と、現時点
を含む過去の複数時点の位相角差を用いて、位相角差に
対する例えば２次予測式となるパラメータを推定するパ
ラメータ推定手段５４と、このパラメータ推定手段５４
で推定されるパラメータをもつ例えば２次予測式を用い
て、将来時刻に対する位相角差θを予測する位相角差予
測手段５５と、予め８５°〜９０°の脱調判定用位相角
差θc が設定され、前記位相角差予測手段５５で予測さ
れる位相角差θと脱調判定用位相角差θc とを比較し、
θ≧θc となる将来時刻Ｔを特定し脱調を予測する脱調
予測手段５６とが設けられている。
【０１３７】次に、以上のような装置の動作について説
明する。
【０１３８】フィルタ１２，１４、サンプルホールド手
段１５，１６、マルチプレクサ１７およびＡ／Ｄ変換手
段１８の動作については前述した通りであり、ここでは
その説明は省略する。
【０１３９】位相角差演算手段５３は、順次サンプリン
グされる電圧Ｖm-1,Ｖm および電流Ｉm-1,Ｉm を用い
て、前記（１）式および（２）式から実効値電圧Ｖおよ
び実効値電流Ｉを求めた後、前記（３），（４）式を用
いて順次位相角差θを算出し位相角差データ記憶手段５
２に記憶していく。ここで、パラメータ推定手段５４で
は、図１５に示すように現時点を含む過去の複数時点例
えばｔ−２△ｔ，ｔ−△ｔ，ｔに対する位相角差θ
t-2 △t ，θt-△t ，θt を用いて、位相角差θが例え
ば２次予測式であれば、 θ＝ａ・ｔ2 ＋ｂ・ｔ＋ｃ ……（２６） で表せるので、この２次予測式となるパラメータａ，
ｂ，ｃを推定し、位相角差データ記憶手段５２に記憶す
る。この推定法は例えば最小自乗法などを用いる。
【０１４０】以上のようにしてパラメータａ，ｂ，ｃを
推定した後、位相角差予測手段５５は、将来時刻Ｔの位
相角差θを求めるために、前記（２６）式に示すｔ＝任
意のＴを代入し、前記（２６）式を用いて現時点ｔから
Ｔ経過後の予測位相角差θf，…を算出でき、８５°〜
９０°となる脱調判定用位相角差θc に到達する将来時
刻Ｔを得ることができる。
【０１４１】また、前記（２６）式のθの代わりにθc
とすれば、 θc ＝ａ・ｔ2 ＋ｂ・ｔ＋ｃ ……（２７） を変形すると、 ０＝ａ・ｔ2 ＋ｂ・ｔ＋（ｃ−θc ） ……（２８） で表せるが、この２次方程式を解くと、 ｔ＝ｂ±｛ｂ2 −４ａ（ｃ−θc ）｝1/2 ／２ａ ……（２９） となる。ここで、 α2 ＝ｂ2 −４ａ（ｃ−θc ） ……（３０） とおくと、予測位相角差θf が９０°となる時点ｔf
は、 ｔf ＝（−ｂ＋α）／２ａ ……（３１） が得られる。
【０１４２】そこで、脱調予測手段５６は、現在時刻ｔ
とすれば、脱調を予測できる時刻ｔf との差分Ｔは、 Ｔ＝ｔf −ｔ ……（３２） を求めることにより、脱調するまでの時間Ｔを予測でき
る。
【０１４３】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、サンプリングされた電圧および電流から過去の複数
時点の位相角差を求めた後、これら位相角差から例えば
２次予測式となるパラメータを推定し、このパラメータ
をもつ２次予測式を用いて将来の脱調となる時刻を予測
するので、早期の対策を講じることができ、事故の波及
を未然に回避できる。
【０１４４】図１６は請求項１４の発明に係わる電力系
統の脱調検出装置の一実施の形態を説明する構成図であ
る。この装置は、図８と同様の構成を有しているので、
図８と同一部分の場合には同一符号を付して説明する。
【０１４５】この実施の形態は、正相電圧および正相電
流を用いることにより、事故様相に関係なく脱調を判定
することにある。
【０１４６】この脱調検出装置は、変成器１１およびフ
ィルタ１２を介して例えば母線２1の各相電圧をホール
ドするサンプルホールド手段１５と、変流器１２および
フィルタ１４を介して送電線３の各相電流をホールドす
るサンプルホールド手段１６と、これらサンプルホール
ドされた電圧および電流を取り込むマルチプレクサ１７
と、このマルチプレクサ１７で取り込んだ各相電圧およ
び各相電流をディジタル的な各相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ
および各相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃに変換してサンプリン
グデータ記憶手段２１に記憶するＡ／Ｄ変換手段１８と
が設けられている。
【０１４７】５８は各相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃおよび各
相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを用いて正相電圧および正相電
流を算出し、正相成分データ記憶手段５９に記憶する正
相成分変換手段である。
【０１４８】この正相成分変換手段５８の出力側には、
正相電圧および正相電流を用いて位相角差を求めて位相
角差データ記憶手段２３に記憶する位相角差演算手段２
２と、予め脱調判定用位相角差θc が設定され、脱位相
角差θの測定間隔毎の変化分Δθが予め定められた急変
用閾値以下のとき、位相角差θと脱調判定用位相角差θ
c とを比較し脱調を判定する脱調判定手段２４と、この
脱調判定手段２４により脱調と判定されたとき、正相電
圧および正相電流を用いて送電線３の脱調ローカスの生
じている場所を定めるためのインピーダンスを算出する
インピーダンス算出手段２６と、インピーダンス算出手
段２６で算出されるインピーダンスと予め知り得る送電
線の単位距離あたりのインピーダンスとを用いて距離を
算出し、脱調ローカスとなる送電線を特定する脱調送電
線特定手段２７と、特定された送電線の遮断器を遮断し
送電線を解列する解列制御手段６０とが設けられてい
る。２８は脱調ローカスを生じている送電線を特定する
ために必要な各種のデータを記憶する送電線特定用デー
タ記憶手段である。
【０１４９】次に、以上のような装置の動作について説
明する。
【０１５０】マルチプレクサ１７は順次各相電圧および
各相電流を取り込んでＡ／Ｄ変換手段１８に送出する。
このＡ／Ｄ変換手段１８は、マルチプレクサ１７で取り
込んだ各相電圧および各相電流をディジタル的な各相電
圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃおよび各相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃに
変換してサンプリングデータ記憶手段２１に記憶する。
【０１５１】しかる後、正相成分変換手段５８は、サン
プリングデータ記憶手段２１の各相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖ
ｃを用いて、下記の演算式を用いて正相電圧Ｖ１に変換
し、正相成分データ記憶手段５９に記憶する。
【０１５２】 Ｖ１＝Ｖａ＋α・Ｖｂ＋β・Ｖｃ ……（３３） 但し、係数α，βは、 α＝ｃｏｓ（２π／３）＋ｊｓｉｎ（２π／３） ……（３４） β＝ｓｉｎ（−２π／３）＋ｊｓｉｎ（２π／３） ……（３５） 正相電流Ｉ１についても、各相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを
用いて、同様に変換し、正相成分データ記憶手段５９に
記憶する。
【０１５３】以上のようにして正相電圧Ｖ１および正相
電流Ｉ１に変換した後、位相角差演算手段２２は、正相
成分データ記憶手段５９に記憶される正相電圧Ｖ１と正
相電流Ｉ１とを用いて位相角差θを算出し、位相角差デ
ータ記憶手段２３に記憶する。
【０１５４】しかる後、脱調判定手段２４では、位相角
差データ記憶手段２３に記憶される各位相角差θに対
し、予め設定される脱調判定用位相角差θc を用いて、
前記（９）式、（１０）式のように、条件１から条件２
に変化するとき、脱調と判定する。なお、条件１の状態
の場合には電力系統が安定と判定し、繰返し次の時刻の
正相電圧Ｖ１と正相電流Ｉ１とから得られる位相角差θ
を用いて、脱調の有無を判定する。
【０１５５】そこで、脱調と判定されたとき、インピー
ダンス算出手段２６および脱調送電線特定手段２７を用
いて脱調ローカスとなる送電線を特定する。
【０１５６】因みに、送電線両端の電圧の位相角差が１
８０°となったとき、送電線路のどこかに電圧が零とな
る点，つまり脱調ローカスが現れる。図７（ａ）は送電
線両端の電圧ＶN と電圧ＶM の位相角差が１８０°とな
ったときの電圧分布図であって、図示Ａが電圧が零とな
る脱調ローカスの点である。図７（ｂ）は電圧と電流と
のベクトル関係を示す図である。今、送電線両端の電圧
ＶN と電圧ＶM の位相角差が１８０°となったとき、電
圧の大きさが零となる点が現れる。例えばＶNと送電線
路の電流Ｉとから前記（１３）式に基づいて脱調ローカ
スまでのインピーダンスを計算した後、この計算された
インピーダンスに基づいて母線Ｎから脱調ローカスまで
の距離を求めることができる。
【０１５７】すなわち、インピーダンス算出手段手段２
６は、図７（ｂ）に示すように正相電圧Ｖ１と正相電流
Ｉ１との位相角差が９０°のとき、送電線３上で脱調ロ
ーカスの生ずる個所は、前記（１２）式、（１３）式か
らインピーダンスＺを計算できる。
【０１５８】なお、送電線路の抵抗分がリアクタンスに
比較して小さい場合、リアクタンスＸは、Ｘ＝−Ｖ／ｊ
Ｘとなる。位相角差は９０°としたが、所定の範囲例え
ば８５°〜９０°の間にあるときの正相電圧Ｖ１と正相
電流Ｉ１を用いてもよい。
【０１５９】以上のようにしてインピーダンスＺを求め
た後、脱調送電線特定手段２７は、脱調ローカスの生じ
ている個所が正相電圧および正相電流を測定した送電線
であるかどうかを特定する。先ず、予め送電線特定用デ
ータ記憶手段２８に送電線の単位長さ当たりのインピー
ダンスの値ｕが格納されているので、このインピーダン
スの値ｕ＝（ｒ＋ｊｘ）とすると、この単位長さ当たり
のインピーダンスの値ｕとインピーダンス算出手段手段
２６で算出されたインピーダンスＺとを用いて、前記
（１５）なる演算式から母線から脱調ローカスの生じて
いる個所までの距離ｄを算出する。そこで、送電線の抵
抗分ｒを無視すれば、前記（１６）式のｄ＝Ｘ／ｘが得
られる。
【０１６０】ここで、脱調送電線特定手段２７は、送電
線特定用データ記憶手段２８から両母線間の送電線の長
さＬを読み出し、この送電線の長さＬと距離ｄとを比較
し、前記（１７）式のｄ≦Ｌの関係が成立すれば、送電
線Ｌ内に距離ｄが存在するので、当該送電線Ｌに脱調ロ
ーカスとなる点が入っていると判定する。逆に、前記
（１８）式のｄ＞Ｌの関係にあれば、送電線Ｌより遠方
に脱調ローカスが存在することが分かる。
【０１６１】そこで、解列制御手段６０は、脱調ローカ
スとなる点の入っている送電線を特定したならば、当該
送電線を解列する指令を出力する。
【０１６２】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、正相電圧と正相電流とから位相角差θが９０°とな
ったとき、当該正相電圧と正相電流を用いて、送電線上
の電圧が零となる特定の点（脱調ローカス）までのイン
ピーダンスを算出し、この算出されたインピーダンスの
値と予め送電線の単位長さ当たりのインピーダンスの値
とから脱調ローカスの点まで距離を求め、この距離と送
電線全長とを比較し、脱調ローカスが母線に接続される
特定の送電線に入っている場合には、当該送電線を解列
する。よって、不平衡事故除去後その他の事故除去後に
相電流が零となる送電線があるので、正相電圧および正
相電流を用いることにより、事故様相に無関係に脱調ロ
ーカスとなる部分の送電線を特定し、送電線の解列する
ことができる。
【０１６３】図１７は請求項１５の発明に係わる電力系
統の脱調予測装置の一実施の形態を説明する構成図であ
る。
【０１６４】この図１７において図５と同一部分には同
一符号を付し、その詳しい説明は省略する。
【０１６５】この脱調予測装置は、前述した構成要素１
１〜１８、２１〜２３，２５の他、この位相角差演算手
段２２によって求めた過去の複数時点の位相角差を用い
て前記（４２）式および図１５に基づいて位相角差が例
えば２次予測式であれば、その２次予測式となるパラメ
ータａ，ｂ，ｃを推定する位相角差パラメータ推定手段
６１と、この位相角差パラメータ推定手段５４で推定さ
れたパラメータをもつ例えば２次予測式を用いて、将来
時刻に対する位相角差θを予測する位相角差予測手段６
２と、実効値データ記憶手段２５に記憶される電圧から
電圧振幅値を推定する電圧振幅値推定手段６３と、この
電圧振幅値推定手段６３によって推定された現時点まで
の電圧振幅値の時系列値から電圧パラメータを推定する
電圧振幅パラメータ推定手段６４と、この電圧振幅パラ
メータ推定手段６４で推定された電圧パラメータを用い
て電圧の振幅値を予測する電圧振幅値予測手段６５と、
実効値データ記憶手段２５に記憶される電流から電流振
幅値を推定する電流振幅値推定手段６６と、この電流振
幅値推定手段６６によって推定された現時点までの電流
振幅値の時系列値から電流パラメータを推定する電流振
幅パラメータ推定手段６７と、この電流振幅パラメータ
推定手段６７で推定された電流パラメータを用いて電流
の振幅値を予測する電流振幅値予測手段６８とが設けら
れている。、さらに、この脱調予測装置は、予め８５°
〜９０°の脱調判定用位相角差θcが設定され、前記位
相角差予測手段６２で予測される位相角差θと脱調判定
用位相角差θc とを用いて、脱調を予測する脱調予測手
段６９と、この脱調予測手段６９の予測値から脱調の有
無を判定する脱調判定手段７０と、脱調ローカス推定手
段７１と、脱調ローカスの入っている送電線を解列する
解列制御手段７２とが設けられている。
【０１６６】次に、以上のような装置の動作について説
明する。
【０１６７】サンプルホールド手段１５，１６およびマ
ルチプレクサ１７を用いて電圧および電流を高速にサン
プリングした後、Ａ／Ｄ変換手段１８にてデジタル的な
電圧および電流に変換し、サンプリングデータ記憶手段
２１に順次記憶していく。しかる後、位相角差演算手段
２２は、サンプリングデータ記憶手段２１に記憶される
例えば６００Ｈｚ（３０°）で取り込んだ電圧Ｖm-1,Ｖ
m および電流Ｉm-1,Ｉm を用いて前記（１）式および
（２）式に基づいて実効値電圧Ｖおよび実効値電流Ｉを
順次求めて実効値データ記憶手段２５に記憶する一方、
前記（３）式および（４）式を用いて位相角差θを求め
て位相角差データ記憶手段２３に記憶した後、位相角差
パラメータ推定手段６１を実行する。
【０１６８】この位相角差パラメータ推定手段６１は、
図１５に示すように現時点を含む過去の時点例えばｔ−
２△ｔ，ｔ−△ｔ，ｔに対する位相角差θt-2 △t ，θ
t-△t ，θt を用いて、位相角差θが例えば２次予測式
であれば、 θ＝ａ・ｔ2 ＋ｂ・ｔ＋ｃ ……（３６） で表せるので、この２次予測式となるパラメータａ，
ｂ，ｃを推定する。この推定法は例えば最小自乗法など
を用いる。
【０１６９】以上のようにしてパラメータａ，ｂ，ｃを
推定した後、位相角差予測手段６２を実行する。この位
相角差予測手段６２は、将来時刻Ｔの位相角差θを求め
るために、前記（２６）式に示すｔ＝任意のＴを代入
し、前記（２６）式を用いて現時点ｔからＴ経過後の位
相角差θf が８５°〜９０°となる脱調判定用位相角差
θc に到達するか予測する。
【０１７０】一方、電圧振幅値推定手段６３は、実効値
データ記憶手段２５に記憶される例えば６００Ｈｚ（３
０°）で取り込んだ電圧のうち、９０°ごとの電圧Ｖm
，Ｖm-3 を用いて、 Ｕ＝Ｖm ・Ｖm ＋Ｖm-3 ・Ｖm-3 ……（３７） の平方根から電圧の振幅値Ｖを推定する。しかる後、電
圧振幅パラメータ推定手段６４は、図１８（ａ）に示す
ように現時点ｔまで測定した電圧の振幅値の時系列値を
内挿する下記の予測式からパラメータｄ，ｅ，ｆを推定
する。推定法は最小自乗法などの既知の手法を用いる。
さらに、電圧振幅値予測手段６５は、予測パラメータ
ｄ，ｅ，ｆを用いて、下記式に基づいて、 Ｖ＝ｄ・ｔ2 ＋ｅ・ｔ＋ｆ ……（３８） 電圧振幅値を予測する。
【０１７１】また、電流振幅値推定手段６６は、実効値
データ記憶手段２５に記憶される例えば６００Ｈｚ（３
０°）で取り込んだ電流のうち、９０°ごとの電流Ｉm
，Ｉm-3 を用いて、前記（３７）式と同様な要領で電
流の振幅値Ｉを推定する。しかる後、電流振幅パラメー
タ推定手段６７は、図１８（ｂ）に示すように現時点ｔ
まで測定した電圧の振幅値の時系列値を内挿する下記の
予測式からパラメータｇ，ｈ，ｉを推定する。推定法は
最小自乗法などの既知の手法を用いる。さらに、電流振
幅値予測手段６８は、予測パラメータｇ，ｈ，ｉを用い
て、下記式に基づいて、 Ｉ＝ｇ・ｔ2 ＋ｈ・ｔ＋ｉ ……（３９） の予測式から電流振幅値Ｉを推定する。
【０１７２】さらに、脱調予測手段６９では、前記（２
６）式の位相角差θの代わりにθcを代入し、前記（２
７）式ないし（３１）式を用いて、脱調を予測できる時
刻ｔf を求めた後、現在時刻ｔとすれば、脱調を予測で
きる時刻ｔf との差分Ｔは、 Ｔ＝ｔf −ｔ ……（４０） を求める。そして、この時間から脱調するか否かを判定
し、脱調と判定しないとき、再度次時刻のサンプリング
データについて一連の処理を繰り返す。
【０１７３】一方、脱調と判定したとき、脱調ローカス
推定手段７１は、図１８（ａ）に示すようにパラメータ
ｄ，ｅ，ｆをもつ前記（３８）式のｔ＝Ｔを代入するこ
とにより、将来時点Ｔの電圧Ｖｐを予測する。また、脱
調ローカス推定手段７１は、図１８（ｂ）に示すように
ｇ，ｈ，ｉをもつ前記（３９）式のｔ＝Ｔを代入するこ
とにより、同様に将来時点Ｔの電流Ｉｐを予測する。
【０１７４】そして、予測電圧Ｖｐと予測電流Ｉｐとを
用いて、 Ｖｐ＝−Ｉｐ・Ｘ ……（４１） による演算式からリアクタンスＸを算出する（図１９参
照）。さらに、脱調ローカス推定手段７１は、予め送電
線特定用データ記憶手段７３に送電線の単位長さ当たり
のインピーダンスのリアクタンス値ｕが格納されている
ので、リアクタンスＸとリアクタンスｕとを用いて、下
式から測定点からの距離ｄを求める。
【０１７５】 ｄ＝Ｘ／ｕ ……（４２） そこで、脱調ローカス推定手段７１は、送電線特定用デ
ータ記憶手段７３から母線Ｎ、Ｍ間の送電線の長さＬを
読み出し、この送電線の長さＬと距離ｄとを比較し、ｄ
≦Ｌ関係が成立すれば、送電線Ｌ内に脱調ローカスが入
ったと判定する。一方、ｄ＞Ｌの関係にあれば、送電線
Ｌより遠方に脱調ローカスが存在することが分かる。
【０１７６】但し、誤差の影響を考慮すれば、係数αを
用いて、 ｄ≦αＬ，（例えばα＝０．９５）の関係に
あれば、電圧および電流を測定した送電線に脱調ローカ
スが存在すると判定する。
【０１７７】このようにして脱調ローカスが存在する送
電線を特定すると、解列制御手段７２は、脱調ローカス
が存在する送電線に設置される遮断器に対し、送電線を
解列するための指令を送出する。
【０１７８】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、将来時点Ｔの位相角差、電圧および電流を用いるこ
とにより、送電線を早めに解列できるので、電圧低下に
伴う歩かの脱落などの悪影響を未然に回避できる。
【０１７９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような種々の効果を奏する。
【０１８０】請求項１ないし請求項３の発明によれば、
従来のようにゾーンを設定したり、特別な伝送手段を用
いることなく、母線を含む送電線の電圧および電流を測
定して高い判定精度で脱調を判定できる。
【０１８１】請求項４および請求項５の発明によれば、
従来のようにゾーンを設定したり、特別な伝送手段を用
いることなく、母線を含む送電線の電圧および電流を測
定するだけで、送電線の脱調ローカスまでのインピーダ
ンスを求めることができる。
【０１８２】請求項６の発明によれば、母線を含む送電
線の電圧および電流を測定するだけで、脱調ローカスが
母線に接続される特定の送電線に入っているかどうかを
容易に判定できる。
【０１８３】請求項７および請求項８の発明によれば、
母線を含む送電線の電力量の極性反転から送電線の両側
の発電機群の脱調を容易に判定できる。
【０１８４】請求項９の発明によれば、脱調ローカスと
なっている送電線を確実、かつ、高速で解列でき、事故
範囲を限定し事故の波及を未然に回避できる。
【０１８５】請求項１０および請求項１１の発明によれ
ば、母線を含む送電線の電圧と電流とから得られる位相
角差と、母線を含む送電線の電力量とからそれぞれ個別
に脱調を判定し、両方とも脱調と判定されたとき送電線
を解列するので、より判定精度が高くなり、事故の波及
を未然に回避できる。
【０１８６】請求項１２および請求項１３の発明によれ
ば、予め脱調するまでの時間を予測でき、早期に必要な
対策を講じることができ、ひいては事故の拡大を未然に
回避できる。
【０１８７】請求項１４の発明によれば、事故除去後な
どに送電線の相電流が零となる場合があるが、正相電圧
および正相電流を用いることにより、事故様相に無関係
に脱調を判定できる。
【０１８８】請求項１５の発明によれば、母線を含む送
電線の複数時点の電圧および電流から予測式のパラメー
タを推定し、これらパラメータの予測式を用いて脱調を
予測するので、該当送電線を早めに解列でき、電圧低下
に伴う負荷脱落などの悪影響を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１〜請求項３の発明に係わる電力系統
の脱調検出方法および脱調検出装置の一実施の形態を説
明する構成図。
【図２】 母線の電圧および送電線の電流をサンプリン
グするサンプリング周期を説明する図。
【図３】 位相角差と位相角差の変化分から脱調の有無
を判定を説明するための図。
【図４】 脱調発生前後の発電機内部電圧および母線電
圧・送電線電流などのベクトル関係を説明する図。
【図５】 送電線の抵抗を考慮したときの発電機内部電
圧および送電線電流などのベクトル関係を説明する図。
【図６】 請求項４および請求項５の発明に係わる電力
系統の脱調検出方法および脱調検出装置の一実施の形態
を説明する構成図。
【図７】 脱調判定時に電圧が零となる点（脱調ローカ
ス）を見い出すために算出するインピーダンスを説明す
る図
【図８】 請求項６の発明に係わる電力系統の脱調検出
装置の一実施の形態を説明する構成図。
【図９】 送電線の長さとインピーダンスから求める距
離との関係を説明する図。
【図１０】 請求項７および請求項８の発明に係わる電
力系統の脱調検出方法および脱調検出装置の一実施の形
態を説明する構成図。
【図１１】 脱調する時点の電流および電力量の関係を
説明する図。
【図１２】 請求項９の発明に係わる電力系統の脱調検
出装置の一実施の形態を説明する構成図。
【図１３】 請求項１０および請求項１１の発明に係わ
る電力系統の脱調検出方法および脱調検出装置の一実施
の形態を説明する構成図。
【図１４】 請求項１２および請求項１３の発明に係わ
る電力系統の脱調予測方法および脱調予測装置の一実施
の形態を説明する構成図。
【図１５】 複数時点の位相角差から脱調の予測時間を
求めるための説明図。
【図１６】 請求項１４の発明に係わる電力系統の脱調
検出装置の一実施の形態を説明する構成図。
【図１７】 請求項１５の発明に係わる電力系統の脱調
予測装置の一実施の形態を説明する構成図。
【図１８】 複数時点の電圧および電流から将来時点に
おける脱調を予測する説明図。
【図１９】 将来の予測電圧および予測電流からリアク
タンスを予測するための説明図。
【図２０】 従来の電力系統と脱調検出装置との関係を
示す構成図。
【図２１】 従来の脱調検出方法を説明する図。
【符号の説明】
１1 ，１2 …電力系統 ２1 ，２2 …母線 ３…送電線 １０…アナログ／ディジタル変換ユニット １２，１４…フィルタ １５，１６…サンプルホールド手段 １７…マルチプレクサ ２０…ディジタル演算処理ユニット ２２，５３…位相角差演算手段 ２４，３４…脱調判定手段 ２６…インピーダンス算出手段 ２７…脱調送電線特定手段 ３３…電力量演算処理手段 ４１…解列制御手段 ４３…脱調条件成立手段 ５４…パラメータ推定手段 ５５…位相角差予測手段 ５６…脱調予測手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｈ 3/38 Ｈ０２Ｈ 3/38 Ｄ Ｈ０２Ｊ 3/24 Ｈ０２Ｊ 3/24 Ｄ 3/38 3/38 Ｌ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電力系統の送電線の電圧および電流を
    測定し、これら電圧と電流との位相角差の測定間隔毎の
    変化分が予め定められた急変用閾値以下で、且つ位相角
    差が予め設定された脱調判定用位相角差を超えたとき、
    送電線の両側の電源系統に脱調が発生したと判定するこ
    とを特徴とする電力系統の脱調検出方法。
  2. 【請求項２】 電力系統の電圧および電流を時系列的
    に取り込む電圧および電流取込み手段と、これら電圧お
    よび電流取込み手段で取り込んだ電圧と電流との位相角
    差とこの位相角差の測定間隔毎の変化分を算出する位相
    角差演算手段と、前記位相角差演算手段で求めた位相角
    差の測定間隔毎の変化分が予め定められた急変用閾値以
    下で、且つ位相角差が予め設定された脱調判定用位相角
    差を超えると送電線の両側の電源系統に脱調が発生した
    と判定する脱調判定手段とを備えたことを特徴とする電
    力系統の脱調検出装置。
  3. 【請求項３】 電力系統の電圧および電流を取り込む
    電圧および電流取込み手段と、これら電圧および電流取
    込み手段で取り込んだ電圧と電流とを当該電圧および電
    流の基本周期よりも短い時間間隔でサンプリングするサ
    ンプリング手段と、このサンプリング手段で取り込んだ
    電圧および電流を用いて実効値電圧および実効値電流を
    算出するとともに、これら実効値電圧と実効値電流とか
    ら位相角差とこの位相角差の測定間隔毎の変化分を算出
    する位相角差処理手段と、この位相角差処理手段で算出
    される位相角差の測定間隔毎の変化分が予め定められた
    急変用閾値以下で、且つ位相角差が予め設定される脱調
    判定用位相角差よりも大きくなったとき、脱調を判定す
    る脱調判定手段とを備えたことを特徴とする電力系統の
    脱調検出装置。
  4. 【請求項４】 電力系統の電圧および電流を測定し、
    これら電圧と電流との位相角差の測定間隔毎の変化分が
    予め定められた急変用閾値以下で、且つ位相角差が予め
    設定された脱調判定用位相角差よりも大きい値になって
    脱調と判定したとき、前記電力系統の脱調軌跡を求める
    ために、前記脱調判定時の電圧および電流を用いてイン
    ピーダンスを算出することを特徴とする電力系統の脱調
    検出方法。
  5. 【請求項５】 請求項２または請求項３記載の電力系
    統の脱調検出装置において、 前記脱調判定手段によって脱調と判定されたとき、実効
    値電圧および実効値電流を用いて前記送電線上の電圧が
    零となる点までのインピーダンスを算出するインピーダ
    ンス算出手段を付加したことを特徴とする電力系統の脱
    調検出装置。
  6. 【請求項６】 請求項５記載される電力系統の脱調検
    出装置において、 前記インピーダンス算出手段で算出されるインピーダン
    スと前記送電線の単位距離あたりのインピーダンスとを
    用いて距離を算出し、前記脱調軌跡となる送電線を特定
    する脱調送電線特定手段とを付加したことを特徴とする
    電力系統の脱調検出装置。
  7. 【請求項７】 電力系統の各相電圧および各相電流を
    取り込む電圧および電流取込み手段と、これら電圧およ
    び電流取込み手段で取り込んだ対応する各相電圧と各相
    電流から各相の有効電力量を求めるとともに、これら３
    相の有効電力量を合計する電力量演算処理手段と、前記
    電流測定手段で測定される電流が増加方向から減少に転
    じ、かつ、合計された電力量の正負極性が反転したと
    き、脱調と判定する脱調判定手段とを備えたことを特徴
    とする電力系統の脱調検出装置。
  8. 【請求項８】 電力系統の電圧および電流を測定し、こ
    れら複数時点の電圧と電流とから得られる複数の位相角
    差から将来の予測式となるパラメータを推定するととも
    に、このパラメータを用いて予め設定される脱調判定用
    位相角差となる将来の位相角差に到達する時間を見付け
    出し、脱調予測時間を求めることを特徴とする電力系統
    の脱調検出方法。
  9. 【請求項９】 電力系統の電圧および電流を取り込む電
    圧および電流取込み手段と、これら電圧および電流取込
    み手段で取り込んだ電圧と電流との位相角差を算出する
    位相角差処理手段と、この位相角差処理手段で算出され
    る複数の位相角差から将来の予測式となるパラメータを
    推定するパラメータ推定手段と、このパラメータ推定手
    段で推定されるパラメータを用いて得られる高次式から
    将来の位相角差を予測する位相角差予測手段と、この位
    相角差予測手段で予測される位相角差の予測式を用い
    て、予め設定される脱調判定用位相角差に到達する将来
    の脱調予測時間を予測する脱調予測手段とを備えたこと
    を特徴とする電力系統の脱調予測装置。
  10. 【請求項１０】 電力系統の電圧および電流を取り込む
    電圧および電流取込み手段と、これら電圧および電流取
    込み手段で取り込んだ各相電圧および各相電流を用いて
    正相電圧および正相電流に変換する正相成分変換手段
    と、この正相成分変換手段で変換された正相電圧および
    正相電流を用いて位相角差とこの位相角差の測定間隔毎
    の変化分を算出する位相角差処理手段と、この位相角差
    処理手段で算出される位相角差の測定間隔毎の変化分が
    予め定められた急変用閾値以下で、且つ位相角差と予め
    設定される脱調判定用位相角差とを比較し脱調を判定す
    る脱調判定手段と、この脱調判定手段によって脱調と判
    定されたとき、正相電圧および正相電流を用いて前記送
    電線上の電圧が零となる点までのインピーダンスを算出
    するインピーダンス算出手段と、このインピーダンス算
    出手段で算出されるインピーダンスと前記送電線の単位
    距離あたりのインピーダンスとを用いて距離を算出し、
    前記脱調軌跡となる送電線を特定する脱調送電線特定手
    段とを備え、この脱調送電線特定手段によって特定され
    た送電線を解列することを特徴とする電力系統の脱調検
    出装置。
  11. 【請求項１１】 電力系統の電圧および電流を取り込む
    電圧および電流取込み手段と、これら電圧および電流取
    込み手段で取り込んだ電圧と電流とのうち、測定電圧か
    ら電圧の振幅値を求める振幅演算手段と、前記電圧およ
    び電流取込み手段で取り込んだ電圧と電流との位相角差
    を算出する位相角差演算手段と、この位相角差演算手段
    で算出される複数の位相角差から予測式となる位相角差
    パラメータを推定する位相角差パラメータ推定手段と、
    前記振幅演算手段で得られた複数の電圧振幅値を用いて
    予測式となる電圧パラメータを推定する電圧振幅パラメ
    ータ推定手段と、前記電流測定手段で測定された複数の
    電流値を用いて予測式となる電流パラメータを推定する
    電流振幅パラメータ推定手段と、前記位相角差パラメー
    タ推定手段で推定された位相角差パラメータをもつ位相
    角差予測式に基づいて所定の将来時点の位相角差を予測
    し、脱調の有無を予測する脱調予測手段と、この脱調予
    測手段によって将来脱調と判定されたとき、前記電圧パ
    ラメータおよび電流パラメータをもつそれぞれの予測式
    から所定の将来時点の電圧および電流を予測し、これら
    予測電圧および予測電流とから測定送電線に脱調軌跡が
    入っているか否かを推定する脱調推定手段とを備え、脱
    調軌跡が入っている送電線を解列することを特徴とする
    電力系統の脱調予測装置。
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