JPS61147734A - 地絡リレ−の循環電流対策方法 - 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】 く技術分野〉 この発明は地絡リレーの循環電流対策方法に関し、さら
に詳細にいえば、少なくとも１の送電線と併架される高
抵抗接地系平行２回線送電線に一線地絡故障が発生した
ことを検出して、地絡故障発生送電線を遮断させる地絡
リレーにおいて、上記地絡リレーの動作に障害を与える
零相循環電流を除去し、真の故障電流のみにより地絡リ
レーを作動させ得るようにする循環電流対策方法に関す
る。

〈従来技術〉 高抵抗接地系平行２回線送電線の地絡保護においては、
主保護リレーとして、両回線の差電流を利用して故障回
線を選択遮断させる地絡回線リレーを、後備保護リレー
として、単回線送電線にも適用されている地絡方向リレ
ーを設置する考え方が主流である。これらの地絡リレー
は、送電線の両端部に設置されており、リレーへの電流
入力は、主保護の地絡回線選択リレーへは両回線間の零
相差電流、後備保護の地絡方向リレーへは回線の零相電
流が入力される。

一方、近年鉄塔建設用地の確保難等の理由で、１つの鉄
塔に、例えば直接接地系統と高抵抗接地系統の如く異系
統の送電線、或は高抵抗接地系統同士の如く同系統の送
電線が併架されることが多くなっている。そして、この
ような併架送電線では、両系統の送電線の導体間隔の不
平衡から導体間相互インダクタンスに差ができ、平行２
回線送電線においては、回線間を環流する、いわゆる循
環電流が流れることが知られている。

第３図は、併架送電線の関係を概略的に示す図であり、
起誘導系としての送電線（Ａ）と、被誘導系としての高
抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）とが併架されている
。同図において、起誘導系は平行２回線送電線として示
されている。

この高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）において、負
荷に供給される負荷電流■しは、回線Ｂ１，８２により
それぞれＩＬ／２ずつ流れ、また、回線Ｂ１．Ｂ２には
破線で示す方向に循環電流１ｊが流れる。そして、故障
が発生した場合には、地絡故障発生送電線に故障電流（
ｆが流れる。

但し、負荷電流、循環電流、および故障電流については
、正確には回線の相数に対応する行列式で表現されるも
のであるが、簡素化のために、ＩＬ。

ｒｒ、ｒｊとして表現している。例えｉよ、の如くであ
り、また各行列の各要素は複素数である。

したがって、高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）の電
源端の両回線８１．８２の電流１１ｓ。

１２ｓおよび負荷端の両回線８１．８２の電流ｒ１ｒ。

Ｉ２ｒは、健全時には、 １１Ｓ＝　Ｉ　Ｌ／２−１　ｊ、　■２ｓ＝　Ｉ　Ｌ／
２＋　Ｉ　ｊ。

１１ｒ＝−ＩＬ／２＋Ｉｊ、　ｌ２ｒ＝　−ＩＬ／２−
Ｉｊで表わされることになり、故障時には、Ｉ　１ｓ＝
　Ｉ　Ｌ／２＋（２１−ｘ）　Ｉ　ｆ／２１−１　、ｔ
。

Ｉ　２ｓ＝　ｒ　Ｌ／２＋　ｘ　Ｉ　ｆ／２１＋Ｉ　ｊ
。

１１ｒ＝　−ＩＬ／２＋　ｘｌｆ／２１＋　Ｉｊ。

Ｉ　２ｒ＝　−Ｉ　Ｌ／２−　ｘ　Ｉ　ｆ／２１−　Ｉ
　ｊで表わされることになる。

但し、１は高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）の全長
であり、Ｘは電源側から故障点までの距離である。そし
て、循環電流１ｊは、 Ｉｊ・（Ｚｓ−２ｍ）　−１［（２３１−２４１）１１
＋（Ｚ３２−Ｚ４２）Ｉ２］Ｌ／２１である。ここで、
Ｚｓは高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）の回線８１
．８２の単位長当りのインピーダンス行列であり、ｌｒ
Ａは高抵抗接地系平行２回線送電線（８）の回線８１，
８２間の単位長当りの相互インダクタンス行列であり、
Ｚ３１は、平行２回線送電線（Ａ）の回線Ａ１と、高抵
抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）の回線Ｂ１との間の単
位長当りの相互インダクタンス行列であり、２４１は、
平行２回線送電線（Ａ）の回線Ａ１と、高抵抗接地系平
行２回線送電線（Ｂ）の回線Ｂ２との間の単位長当りの
相互インダクタンス行列であり、Ｚ３２は、平行２回線
送電線（Ａ）の回線Ａ２と、高抵抗接地系平行２回線送
電線（Ｂ）の回線Ｂ１との間の単位長当りの相互インダ
クタンス行列であり、Ｚ４２は、平行２回線送電線（Ａ
）の回線Ａ２と、高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）
の回線Ｂ２との間の単位長当りの相互インダクタンス行
列であり、１１．Ｉ２は起Ｍｌ系である平行２回線送電
線＜Ａ）の回線ＡＩ、Ａ２の電流であり、Ｌ／ｌは併架
区間率である。

以上の如き関係で、特に−線地絡故障時においては、故
障電流１ｆは、故障相以外の健全２相の成分は零である
から、例えばａ相−線地絡故障時は を、各相および零相分で表せば、 電源端の各回線８１．Ｂ２では、 Ｉ　　１ｓａ＝　Ｉ　　Ｌａ／２＋（２１−ｘ）　　Ｉ
　　ｆａ／２１−　Ｉ　　ｊａＩ　１ｓｂ＝　Ｉ　Ｌｂ
／２　　　　　　　−１　ｊｂｌ　１ｓｃ＝　Ｉ　Ｌｂ
／２　　　　　　　−　Ｉ　ＪＣ３１１ｓＯ＝　Ｉ　１
ｓａ＋　Ｉ　１ｓｂ＋　Ｉ　１ｓｃ＝（２１−ｘ）　Ｉ
　ｆａ／２１−３　Ｉ　ｊＯｌ　　２ｓａ＝　Ｉ　　Ｌ
ａ／２＋ｘ　Ｉ　　ｆａ／２巨Ｉｊａ１２ｓｂ＝　Ｉ　
Ｌｂ／２　　　　　＋　Ｉ　ｊｂＩ　２ｓｃ＝　Ｉ　Ｌ
ｂ／２　　　　　　　＋　Ｉ　ＪＣ３１１ｓＯ＝　ｌ２
ｓａ＋　（２ｓｂ＋　ｌ　２ｓｃ＝　ｘＪ　ｆａ／２１
＋３１　ｊＯ 負荷端の各回線Ｂ１．Ｂ２では、 １１ｒａ＝　−Ｉ　Ｌａ／２＋ｘ　Ｉ　ｆａ／２１＋　
Ｉ　ｊａｒ１ｒｂ＝−ＩＬｂ／２　　　　　＋Ｉｊｂ１
１ｒｃ＝−ＩＬｂ／２　　　　　＋１ＪＣ３１１ｒＯ＝
　Ｉ　１ｒａ＋　Ｉ　Ｒｂ＋　Ｉ　Ｉｒｃ＝　ｘ　ｌ　
ｆａ／２１＋３　Ｔ　ｊＯＩ　２ｒａ＝　−Ｉ　Ｌａ／
２−ｘ　Ｉ　ｆａ／２１−　Ｉ　ｊａＩ２ｒｂ＝−Ｉｌ
ｂ／２　　　　−Ｉｊｂ１２ｒｃ＝−ＩＬｂ／２　　　
　−ＩＪＣ３１２ｒＯ＝　Ｉ　２ｓａ＋　ｌ　２ｓｂ＋
　ｌ　２ｓｃ−ｘ　Ｉ　ｆａ／２１−３　Ｔ　ｊＯ となる。ここで、３　ＩｊＯ＝　Ｉ　ｊａ＋　Ｉ　ｊｂ
＋　Ｉ　ｊｃであり、これがいわゆる零相循環電流とよ
ばれるものである。また、負荷電流には零相分が含まれ
ないから、Ｉ　Ｌａ＋　Ｉ　Ｌｂ＋　Ｉ　Ｌｃ＝　Ｏで
ある。さらに、電源端、負荷端の両回線間差電流、和電
流についてみると、電源端では、 ｌ　５ｄａ＝）　１ｓａ−（２ｓａ−（１−ｘ）　Ｉｆ
ａ／ｌ　　−２１ｊａｌ　５ｄｂ＝　Ｉ　ｌ５ｂ−Ｉ　
２ｓｂ＝　　　　　　　　　　−２Ｉ　ｊｂＩ　５ｄｃ
＝　Ｉ　１ｓｃ−Ｉ　２ｓｃ＝　　　　　　　　　−２
１ｊＣ３１５ｄＯ＝３１１ｓＯ−３１２ｓＯ ＝（Ｉ−ｘ）Ｉｆａ／ｌ　　−２−３１ｊＯＩ　５ｓａ
＝　Ｉ　１ｓａ＋　１２ｓａ−Ｉ　Ｌａ　＋　Ｉ　ｆａ
Ｉ　５ｓｂ＝　ｒ　１ｓｂ÷ｌ　２Ｓｂ＝　ｌ　ＬｂＩ
　５ｓｃ＝　Ｉ　１ｓｃ＋　Ｉ　２ｓｃ＝　Ｉ　Ｌａ３
１５ｓｏ＝　Ｉ　１ｓＯ＋　Ｉ　２ｓＯ＝　　　　Ｉ　
ｆａ負荷端では、 Ｉ　ｒｄａ＝Ｉ　１ｒａ−Ｉ２ｒａ＝　ｘＩ　ｆａ／ｌ
　＋２　ＩｊａＩ　ｒｄｂ＝　Ｉ　Ｉｒｂ−１２ｒｂ＝
　　　　　＋２１　ｊｂＩ　ｒｄｃ＝　Ｉ　１ｒｃ−１
２ｒｃ−＋２１　ｊｃ３１　ｒ＋ｊＯ＝３　ｒ　１ｒＯ
−３１２ｒＯ＝　ｘｌｆａ／ｌ　＋２　・３１ｊＯ Ｉ　ｒｓａ＝　Ｉ　１ｒａ＋　１２ｒａ−−Ｉ　ＬａＩ
　ｒｓｂ＝　１１ｒｂ＋　Ｉ　２ｒｂ＝　−Ｉ　ＬｂＩ
　ｒｓｃ＝　１１ｒｃ＋　１２ｒｃ＝　−Ｉ　Ｌａ３１
　ｒｓｏ＝　Ｉ　１ｒＯ＋　Ｉ　２ｒＯ＝０となる。

以上に説明したように、地絡回線選択リレーへの電流入
力である、両回線間の零相差電流、或は方向地絡リレー
への電流入力である回線の零相電流には、故障電流と、
零相循環電流とが含まれることになり、高抵抗接地系平
行２回線送電線における一線地格故障時の故障電流はか
なり小さいのであるから、零相循環電流の大きさ、位相
によっては、地絡リレーの検出感度の低下、方向誤認（
誤って地絡故障発生回線以外の健全回線を誤遮断するこ
と）等の不都合を発生させることがある。

以下に従来リレーのもつ問題点を、先ず主保護リレーで
ある地絡回線選択リレーについて詳細に説明する。

電源端の零相和電流には零相循環電流が含まれず、故障
電流のみとなることに着目して、零相和電流を入力とす
る地絡回線選択リレーを使用することも行なわれている
。しかし、この場合には、負荷端の零相和電流がＯとな
るので、電源端にしか使用することができず、負荷端に
おいては、電流感度を低下させる、或は時限をもたせ、
電源端が先行遮断され、循環電流が消滅した後に時限遮
断させる等、地絡回線選択リレーの高感度、高速動作と
いった本来の性能を犠牲にした使用をぜざるを得ない実
情にある。

さらには、循環電流が、鉄塔構造と平行２回線送電線（
Ａ）の電流のみに基いて定まり、高抵抗接地系平行２回
線送電線（Ｂ）の故障の有無には無関係であることに着
目して、高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）の故障前
後における零相循環電流が一定であるという仮定の下に
、故障前後の零相差電流の変化旦から故障電流分を抽出
することも考えられるが、例えば、高抵抗接地系平行２
回線送電線（Ｂ）、或は多端子系統であって、１端子が
先行遮断された場合等の如く、故障発生時に零相循環電
流が変化する場合も考えられるのであるから、確実な一
線地格故障の検出を行ない得ないという不都合がある。

一方、後備保護リレーである地絡方向リレーは回線の零
相電流を利用しており、この零相電流にも零相循環電流
が含まれていることは先に述べたとおりである。したが
って、地絡方向リレーについても前記のような不都合を
はらんでいるといえる。

即ち、地絡リレーを用いて、故障電流を確実に検出し、
確実、かつ迅速に地絡故障発生回線を遮断することは極
めて困難であった。

であった。

〈目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
循環電流を除去して真の故障電流のみを地絡リレーに印
加することができる地絡リレーの循環電流対策方法を提
供することを目的としてい・　る。

く構成〉 上記の目的を達成するための、第１の発明の循環電流対
策方法は、各相の回線間差電流を負荷電流、故障電流、
および循環電流で表す式と、各相の回線間差電流に含ま
れる循環電流を第１の定数倍して加算することによりＯ
となることを表す式と、各相の回線間差電流に含まれる
循環電流の２乗値を第２の定数倍して加算することによ
りＯとなることを表す式とから、真の故障電流のみを得
るものであり、上記第１および第２の定数としては、鉄
塔構造、導体配置等の固定ファクタにより定まるものが
使用される。

即ち、既に説明したように、−線地格故障時の回線間の
各相の差電流、零相差電流は、電源端、負荷端の区別な
く、一般に、 ｒｄａ＝　Ｉ　ｆａ　　＋　Ｉｊａ Ｉｄｂ＝　　　　　Ｉ　ｊｂ （ｄｃ＝　　　　　ｌ　ｊｃ ３１ｄＯ＝　Ｉｆａ＋３１ｊＯ の形で表現されることが理解される。なぜならば、（１
−ｘ）　Ｉ　ｆａ／ｌを新しくＩｆａ、−２Ｉｊａを新
しくＩｊａ等と考えればよいからである。この式からも
わかるように、各相差電流には負荷電流が含まれていな
い。しかるに、平行２回線送電線に不平衡分岐がある場
合や、多端子系で一端が先行遮断された場合等には、各
相差電流には負荷電流が含まれるものとなる。したがっ
て、上式は、さらに一般的に、 Ｉｄａ＝　ＩＬａ＋Ｉｆａ　　＋　ＩｊａＩｄｂ＝ＩＬ
ｂ＋　　　　　Ｉｊｂ Ｉｄｃ＝　Ｉ　Ｌｃ＋Ｉ　ｊｃ ３　ＩｄＯ＝　Ｉｄａ＋　Ｉｄｂ＋ｒｄｃ＝　　　　［
ａ＋３１ｊＯ の形で表現できることになる。負荷電流には零相分が含
まれないことより、ＩＬａ＋　Ｉ　Ｌｂ＋　Ｉ　ＬＣ＝
　０は明らかである。

この表現式は、先に示した一線地絡故障時の各相電流、
零相電流の表現とも一致することも理解されよう。した
がって、以下に説明する循環電流対策方法は、回線間差
電流を入力とする地絡回線選択リレーのみならず、回線
の電流を入力とする地絡方向リレーにも適用できること
はいうまでもない。

また、上式は、ａ相−線地格故障時を示すものであり、
ｂ相の場合にはｂ相差電流に、Ｃ相の場合にはＣ相差電
流に故障電流分が現れることになるが、以下ではａ相−
線故障時について説明する。

これは何ら一般性を失うものではない。

この発明の目的は、循環電流を除去し、真の故障電流を
得ようとするものであるが、故障電流は、零相以外に故
障相にも含まれている。この発明は、この点に着目して
、各相差電流の含まれる負荷電流、および循環電流を除
去し、真の故障電流を抽出しようとするものである。

負荷電流Ｉ　Ｌａ・、、　　Ｉ　Ｌｂ、　　Ｉ　Ｌｃは
大半が正相分であることを考慮すれば、α＝−１／２　
＋ｊ　Ｊ３／２とし、ＩＬａ＝ＩＬ、ｌ１ｂ＝α２　Ｉ
Ｌ、ＩＬＣ＝（２１Ｌと表現できる。したがって、 １ｄａ＝　　　ＩＬ＋１ｆａ＋Ｉｊａ ）ｄｌ）−α２ＩＬ　　　　＋Ｉｊｂ ｌ　ｄｃ＝　　α１１　　　　＋Ｉｊｃと表現できる。

また、循環電流Ｉｊａ、　　Ｉｊｂ、　　Ｉｊｃについ
ても既に説明したが、一般的に、 ＝（Ｚｓ−Ｚｍ）　　　［（２３１−Ｚ４１）　Ｉ　１
　　＋（Ｚ３２−１４２）　Ｉ　２］で表されると考え
てよい。なぜなら、（Ｌ／２１）　Ｉ　１゜（Ｌ／２１
）　Ｉ　２を新しい１１．Ｉ２と考えればよいからであ
る。さらに上式は第４図に示すように、導体配置により
、第４図Ａにおいでは、 （７３１−７４１）　Ｉ　１　＋（Ｚ３２−Ｚ４２）　
Ｉ　２第４図Ｂにおいては、 （Ｚ３１−Ｚ４１）　Ｉ　１　＋（Ｚ３２−７４２）　
Ｉ　２第４図Ｃにおいては、 （Ｚ３１−Ｚ４１）　１１　＋（Ｚ３２−２４２）　Ｉ
　２となることが容易に証明され、一般的に、として表
現することができる。

また、本件発明者が鋭意努力の結果、インダクタンス行
列（２３１−７４１）の要素間において、第１行、第２
行、および第３行の各行ベクトルが残余の２つの行ベク
トルの線形結合として極めて高精度に近似できるという
関係、換言すれば、（２３１−７４１）が非正則な行列
に近いという関係があることを見出した。そして、（２
３１−７４１）に（Ｚｓ−Ｚｍ）−１についても同様な
関係、即ち、ｋａ（ｋｌｌｋ１２ｋ１３）＋ｋｂ（ｋ２
１に２２に２３）＋ｋｃ（ｋａ１に３２に３３）　−〇
という関係があることを見出した。

また、 にツイテも、Ｌａ（ｋｌｌ　　ｋ１２２に１３２２に１
１ｋ１２２に１２に１３２ｋ１３に１１）　＋　Ｌ　ｂ
（ｋ２１２に２２２に２３２２に２１に２２２に２２に
２３２に２３に２１）　＋Ｌｃ（ｋ３１２に３２２に３
３２２に３１に３２２に３２に３３２に３３に３１）　
−Ｑという関係があることを見出した。

上記第１の定数ｋａ、ｋｂ、ｋＣおよび第２の定数ｌａ
、１−ｂ、Ｉｃについても、後に例示する如き鉄塔構造
、導体配置等の固定ファクタのみにより定まるものであ
り、起誘導系の健全運転時、故障時、あるいは欠相時に
大きく変化する起誘導系の電流の影響を受けることが全
くないのである。

さて、各相の差電流は、 Ｉｄａ＝　　　　Ｔ　Ｌ　＋Ｉｆａ＋ＩｊａＩｄｂ−α
　Ｉｔ　　　　＋ｒｊｂ ｌｃｌｃ−αＩＬ　　　　＋Ｉｊｃ で表されることは先に述べたとおりであり、これらの式
から真の故ＩＩＩ電流１ｆａを求めるためには、本件発
明者の上記知見に基いた、 ｋａ　　［ｊａ＋ｋｂ　　Ｉｊｂ＋ｋｃ　　Ｉｊｃ＝０
（ｋａ　Ｉｊａ＋ｋｂ　Ｉｊｂ＋ｋｃ　Ｉｊｃ＝　ｋａ
（ｋｌｌ　−Ｉ　１２ａ＋ｋ１２−１１２ｂ＋に１３−
１１２ｃ）＋　ｋｂ（ｋ２１−１１２ａ＋に２２−１１
２ｂ＋に２３−　Ｉ　１２ｃ）＋　ｋｃ（ｋａ１−　Ｔ
　１２ａ＋に３２−１１２ｂ＋に３３−　Ｉ　１２ｃ）
−（ｋａ　ｋ１１＋ｋｂ　ｋ２１＋ｋｃ　ｋａ１）　１
１２ａ＋（ｋａ　ｋ１２＋ｋｂ　ｋ２２＋ｋｃ　ｋａ２
）　ｒ１２ｂ＋　　（ｋａ　　ｋ１３＋ｋｂ　　ｋ２３
＋ｋｃ　　ｋａ３）　　Ｉ　１２ｃ　　＝Ｏ１何故なら
、Ｉ　１２ａ、　Ｉ　１２ｂ、　Ｉ　１２ｃの各計数が
０であるからであり、上記関係式は、循環電流除去のた
めの第１次フィルタ演算と考えられる。）Ｌａ（Ｉｊａ
）　２＋　Ｌ　ｂＢｊｂ）　２＋　Ｌｃｒｌｊｃ）２＝
　０（この関係についても、上記関係式と同様に得られ
るのであるが、詳細は省略づ−る。尚、この関係式は循
環電流除去のための第２次フィルタ演算と考えられる。

） なる２つの関係式を用いることになる。これら５つの関
係式により故障電流１１’ａを既知の差電流Ｉｄａ、　
　Ｉ　ｄｂ、　　Ｉ　ｄｃに基く２次方程式として表す
ことができ、２次方程式の解を韓出することにより、故
障電流１ｆａを得ることができる。

即ち、上記各相の差電流を表す３つの式と、ｋａ　Ｉｊ
ａ＋ｋｂ　Ｉｊｂ＋ｋｃ　Ｉｊｃ＝Ｏの式から、ＩＬ＝
（ｋａ　Ｉｄａ＋Ｋｂ　Ｉｄｂ＋−ｋｃ　Ｉｄｃ）　／
　（ｋａ＋ａ２ｋｂ＋αｋｃ）−ｋａ　Ｉ　ｆａ／（ｋ
ａ＋α２ｋｂ＋αｋｃ）＝１”−Ｋｌｆａの関係式と、 Ｉｄａ−Ｉｆ　＝（Ｉｄａ−１−３＋Ｋ　［ａ＝　Ｉ　
ｒａ＋　ＩｊａＩｄｂ−α　ＩＬ＝（Ｉｄｂ−ａ　　Ｉ
−）＋α２Ｋｌｆａ＝Ｉｊｂ ｚｃ−αＩＬ　＝（Ｉｄｃ−αＩ　−）＋α）（Ｉｆａ
＝　Ｉｊｃの関係式とを得ることができ、さらに、・　
　２２ Ｌａ（ＩＪａ）　　＋Ｌｂ（Ｉｊｂ）　　＋Ｌｃ（Ｉｊ
ｃ）２＝０の式を用イテ、（Ｌａ（Ｋ　−１）　　＋Ｌ
ｂ　αに２＋Ｌｃ　ａ　　Ｋ　　）　Ｉｆａ２＋２　（
Ｌａ（Ｋ−１）　Ｔｄａ’＋Ｌｂ　　ａ２Ｋ　Ｉｄｂ’
＋ｌｃ　　（ＸＫ　Ｉｄｃ’　　）　　Ｉｆａ＋、２２ （Ｌａ　Ｉｄａ　　　＋Ｌｂ　Ｉｄｂ’　　十Ｌｃ　Ｉ
ｄｃ’　２）＝０の２次方程式を得ることができる。

但し、Ｉ　−＝（ｋａ　Ｉｄａ＋ｋｂ　Ｉｄｂ＋ｋｃ　
Ｉｄｃ）　／（ｋ　ａ十ａ　２　ｋ　ｂ＋α　ｋ　ｃ）
。

Ｋ　＝　ｋａ　／（ｋａ＋α”　ｋｂ＋αｋｃ）。

Ｉ　ｄａ’＝　Ｉ　ｄａ−ド、Ｉｄｂ’弓ｄｂ−ａ２ド
。

Ｉｄｃ’＝Ｉｄｃ−αＩ　− であり、上記２次方程式の各計数は定数であるがら、単
純化すれば、Ａ　Ｉｆａ２−２８　Ｉｆａ＋Ｃ＝０で表
ずごとができる。

したがって、上記２次方程式の解を求めることにより、
故１１１ｉｉ電流１ｆａを得ることができ、得られた故
障電流１ｆａによって地絡回線選択リレーを駆動すれば
、−線地絡故障発生回線のみを、正確、かつ迅速に選択
遮断することができる。

さらに、この方法は、電源端、負荷端の区別、或は多端
子系へも適用でき、故障発生時に循環電流の変化があっ
ても何ら影響されることのない方法である。

上記の目的を達成Ｊ゛るための、第２の発明の循　　　
　゛環電流対策方法は、各相の電流を負荷電流、故障電
流、および循環電流で表す式と、各相の電流に含まれる
循環電流を第１の定数倍しで加算することによりＯとな
ることを表す式と、各相の電流に含まれる循環電流の２
乗値を第２の定数倍して加算することによりＯとなるこ
とを表す式とから、真の故障電流のみを得るものであり
、上記第１および第２の定数としては、鉄塔構造、導体
配置等の固定ファクタにより定まるものが使用される。

この場合にも上記と同様に真の故障電流ｒｆａを得るこ
とができ、得られた故障電流１ｆａによって地絡方向リ
レーを駆動することができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第３図は高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）に異系統
の平行２回線送電線（Ａ）が併架されている状態を示す
図であり、高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）の電源
側を、Ｙ−Ｙ結線の主変圧器（月）を介して電源（図示
せず）に接続しているとともに、負荷側を、Ｙ−Δ結線
の主変圧器（Ｔ２）を介して負荷（図示せず）に接続し
ている。そして、上記主変圧器（Ｔ１）の二次側の中性
点を抵抗（Ｒ）を介して接地している。

第５図は高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）の電源側
における各相差電流、および零相差電流を得るための一
般的な回路構成であり、第１回線Ｂ１の各相毎にカレン
トトランス（ＣＴＩ　）　（ＣＴ２　）　（ＣＴ３）を
取付けているとともに、第２回線Ｂ２の各相毎にカレン
トトランス　（ＣＴ４）（ＣＴ５）（ＣＴ６）を取付け
ている。そして、両回線８１．８２の各相毎のカレント
トランスを、互に差回路に接続し、カレントトランス（
ＣＴ４）（ＣＴ５）（ＣＴ＆）の一方の端子を、零相電
流検出用の補助カレントトランス（ＣＴ７）の一端に一
点接続し、カレントトランス（ＣＴＩ）（ＣＴ２）（Ｃ
Ｔ３）の一方の端子を、それぞれ各相差電流検出用の補
助カレントトランス（ＣＴ８）（ＣＴ９）（ＣＴＩＯ）
の各々の一端に接続し、補助カレントトランス（ＣＴ８
）（ＣＴ９）（ＣＴ１０）の各々の他端を、上記カレン
トトランス（ＣＴ７）の他端に一点接続している。

第２図は平行２回線送電線（Ａ）と高抵抗接地系平行２
回線送電線（Ｂ）とを同一の鉄塔（Ｐ）に併架した状態
を示す図であり、鉄塔（Ｐ）の上部に平行２回線送電線
（Ａ＞を架設し、下部に高抵抗接地系平行２回線送電線
（Ｂ）を架設している。そして、同図中Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ
は、それぞれ鉄塔の高さ、導体間隔等が異なる送電線鉄
塔の例を示している。

第３図は高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）に異系統
の平行２回線送電線（Ａ）が併架されている状態を示す
図であり、高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）の電源
側を、Ｙ−Ｙ結線の主変圧器（Ｔ１）を介して電源（図
示せず）に接続しているとともに、負荷側を、Ｙ−Δ結
線の主変圧器（Ｔ２）（Ｔ３）を介して負荷（図示せず
）に接続している。

そして、上記主変圧器（Ｔ１）の二次側の中性点を抵抗
（Ｒ）を介して接地している。

第４図は高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）の電源側
における各相差電流を得るための電気回路図であり、第
１回線Ｂ１の各相毎にカレントトランス（ＣＴＩ）（Ｃ
Ｔ２）（ＣＴ３）を取付けているとともに、第２回線Ｂ
２の各相毎にカレントトランス（ＣＴ４）（ＣＴ５）（
ＣＴ６）を取付けている。そして、両回線Ｂ１゜Ｂ２の
各相毎のカレットトランスを、互に直列に接続し、カレ
ントトランス（ＣＴ４）　（ＣＴ５）（ＣＴ６）の一方
の端子を零相電流検出用の補助カレントトランス（ＣＴ
７）に接続し、カレントトランス（ＣＴ１）（ＣＴ２）
（ＣＴ３）の一方の端子をそれぞれ各相差電流検出用の
補助カレン１〜トランス（ｃｒａ）（ｃＴ９）　（ＣＴ
ＩＯ）に接続し、補助カレントトランス（ＣＴ８）（Ｃ
Ｔ９）（ＣＴ１０）を、それぞれ上記カレントトランス
（ＣＴ７）に直列接続している。

第２図は平行２回線送電！！（Ａ）と高抵抗接地系平行
２回線送電線（Ｂ）とを同一の鉄塔（Ｐ）に併架した状
態を示す図であり、鉄塔（Ｐ）の上部に平行２回線送電
線（Ａ）を架設し、下部に高抵抗接地系平行２回線送電
線（Ｂ）を架設している。そして、同図中Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄは、それぞれ鉄塔の高さ、導体間隔等を異ならせた状
態を示している。

第１図は循環電流対策を施すためのブロック図であり、
カレントトランス（ＣＴ８）（ＣＴ９）（ＣＴＩＯ）の
出力信号を、負荷電流算出回路（７）に印加するととも
に、それぞれ減算回路（１）　（２）　（３１に印加し
、負荷電流算出回路（刀の出力信号を減算回路（１）　
（２）　（３）に印加している。そして、減算回路（１
１（２１（３１の出力信号を２漠方程式導出回路（４）
に印加するとともに、地絡相判別回路（６）からの出力
信号をも２次方程式導出回路（４）に印加し、２次方程
式導出回路（４）の出力信号を解算出回路（９に印加し
ている。但し、上記負荷電流算出回路（′７）は、カレ
ントトランス（ＣＴ８）（ＣＴ９）（ＣＴ１０）の出力
信号、および鉄塔構造、導体間隔等の固定ファクタによ
り定まる第１の定数ｋ　ａ、　ｋ　ｂ。

ｋｃに基いて補償すべき電流Ｉ　−＝　（ｋａ　Ｉｄａ
＋ｋｂ　　Ｉ　ｄｂ十ｋｃ　　Ｉ　ｄｃ）　７（ｋａ＋
ａ２ｋｂ＋αｋｃ）を算出するものであり、減算回路（
１１（２）　（３１は各相の差電流から上記電流Ｉ′を
減算するものであり、地絡相判別回路（６）は、例えば
地絡リレー接地端母線の線間電圧、零相電圧等に基いて
、地絡発生相を検出するものであり、２次方程式導出回
路（４）は、上記検出信号に基いて２次方程式 ％式％ を導出するものであり、解算出回路（５）は、上記２次
方程式の解Ｉｆａを算出するものである。

さらに詳細に説明すると、 （１１第２図Ａは、平行２回線送電線（Ａ）の各回線Ａ
Ｉ、Ａ２が互に逆向きに架設され、高さ方向に隣合う導
体の間隔が８．５ｍ、水平方向に隣合う導体の間隔が１
１．０ｍ、高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）の各回
線Ｂ１．Ｂ２が同じ向きに架設され、高さ方向に隣合う
導体の間隔が３゜５ｍ、水平方向に隣合う導体の間隔が
、上から順に１０．０ｍ、１０．５ｍ、１１．０ｍ、平
行２面線送電線（Ａ）と高抵抗接地系平行２回線送電線
（Ｂ）との高さ方向の間隔が８．０ｍにそれぞれ設定さ
れている場合である。

この場合の行列（Ｚ３１−２４１）および（Ｚｓ−２ｍ
戸（Ｚ３１−７４１）を以下ニ示すが、行列（７）　各
要素は以下の計算式に従って与えられることが知られて
いる。

の４つの行列について、ＺＳの対角要素Ｚａａ。

Ｚ　ｂｂ、　Ｚ　ＣＣは、導体の自己インピーダンスを
示し、抵抗弁は殆ど無視でき、 Ｚ　ｍｍ＝　ｊ　ωＸ　［０，１０＋０．４６０５１０
０１０（２Ｈｅ／ｒ）］で与えられる。

Ｚａａ、　Ｚｂｂ、　Ｚｃｃ以外の要素ＺＩＩＩｎは導
体ｍ、ｎ間の相互インダクタンスを示し、 Ｚ　Ｉｎｎ＝　ｊ　ωＸ　［０，０５＋０．４６０５１
０ｇ１０（２１１ｅ／ＤＩＯｎ）］で与えられる。

これらの式において、 ω−２πｆ、ｆ：系統周波数（Ｈ２） ｒ：導体の半径（ｍ） ［）　ｍｎ　：導体ｍ、ｎ間の距離（ｍ）２Ｈｅ　：等
価対地深さくｍ） を示ずものであり、Ｚｍｍ、　Ｚｍｎの単位はｍΩ／ｋ
ｍである。

これらの計算式に従って、行列（２３１−７４１１と計
算される。

そして、上記行列の第１行にｘ＝０．３００を乗じ、第
３行にｙ＝０．７６４を乗じ、両者を加算すれば、ｊω
Ｘ　１０−１（０，１３４０，２５３０，６２８）とな
り、上記行列の第２行と精度より−・致する。

また、行列（Ｚｓ−Ｚｍ） （但し、高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）の線種を
ＡＣ３Ｒ６１０、導体半径が１７．１ｍｍ、２Ｈｅ　＝
８００ｍとしている。）と計算されるから、行列（ＺＳ
−Ｚｍ）−’　（Ｚ３１−Ｚ４１）となる。

そして、上記行列（Ｚｓ−２ｍ戸（２３１−２４１）の
第１行、第３行にそれぞれｋａ−０，２４０、ｋｃ＝０
．７６２を乗じ、両者を加算すれば、１０’（０，７１
２１，３３３３，１９７）となり、上記行列の第２行と
精度よく一致する。

即ち、行列（Ｚ３１−７４１）について上記のようなＸ
。

ｙカ存在ｔ　し１．ｉ、行列（Ｚｓ−Ｚ＋＋＋）−１（
２３１−２４１）　ニラいても上記のようなｋａ、ｋｃ
が存在することがわかる。

したがって、ｋａ　＝０．２４０．ｋｂ　＝−１゜００
、ｋｃ−０，７６２とすることにより、ｋａ　　Ｉｊａ
＋Ｋｂ　　Ｉｊｂ＋Ｋｃ　　Ｉｊｃ−０の式を得ること
ができる。

尚、上記ｘ、ｙの算出について詳細に説明すると、最小
２乗法の原理に従って、 ｆ　（ｘ、　ｙ）　−（０，１６２ｘ＋　０．１１２ｙ
−０，１３３）２十（０，３３９ｘ　＋　０１１９８ｙ
　−０，２５４）２十（０，９９８Ｘ　＋　ｏ、４３ｏ
ｙ−０，６２７）２を最小とするｘ、ｙを定数として採
用すればよ（、これはδｆ／δｘ−０．δｆ／δｙ−ｏ
の偏微分方程式を解くことにより、ｘ、ｙを得ることが
できる。

ｋａ、ｋｃについても同様にして求めることができるが
、詳細は省略する。

また、行列し についてみれば、 と計算される。

そして、上記行列りの第１行、第３行にそれぞれＬａ＝
０．１１７、Ｌｃ　＝１．１３９を乗じ、両者を加算す
れば、 １Ｏ−４（０，５６２１，８２９１０，２１６２，０１
７８，４４８４，５５１）となり、上記行列の第２行と
精度よく一致する。

したがッテ、ｋａ　＝０．２４０．ｋｂ　＝−−１゜０
０、ｋｃ　＝０．７６２．１ａ　＝０．１１７゜Ｌｂ　
＝−１，００，Ｌｃ　＝１．１３９と’することにより
、故障電流Ｉｆａのみを未知数とする２次方程式Ａ　Ｉ
ｆａ”　−２Ｂ　Ｉｆａ＋Ｃ＝０を得ることができ、こ
の２次方程式の解を求めることにより、正確な故障電流
を得ることができる。そして、得られた故障電流を地絡
回線選択リレー（図示せず）に印加することにより、正
確、かつ迅速に地絡故障発生回線を選択遮断することが
できる。

尚、上記定数Ｌ　ａ、　Ｌ　ｃの算出についても、Ｘ。

ｙの場合と同様に最小２乗法によって得ることができる
。

以下に他の鉄塔構造についての定数を示すことにする。

［１［）　　第２図Ｂに示すように、平行２回線送電線
（Ａ）の各回線ＡＩ、Ａ２が互に逆向きに架設され、高
さ方向に隣合う導体の間隔が８．０ｍ、水平方向に隣合
う導体の間隔が８．０ｍ、高抵抗接地系平行２回線送電
線（Ｂ）の各回線８１．８２が同じ向きに架設され、高
さ方向に隣合う導体の間隔が３．０ｍ、水平方向に隣合
う導体の間隔が、８．５ｍ、平行２回線送電線（Ａ）と
高抵抗接地系平行２回線送電線、（Ｂ）との高さ方向の
間隔が８．５ｍにそれぞれ設定されている場合には、　
、行列（２３１−２４１） と計算される。

そして、上記行列の第１行にＸ＝０．２９９を乗じ、第
３行にｙ＝０．７７３を乗じ、両者を加算すれば、 ｊωＸ　１０”（０，０８７０，１６４０，４１５）と
なり、上記行列の第２行と精度よく一致する。

したがって、行列（Ｚｓ−Ｚｍ）”（Ｚ３１−２４１）
にライても、前記と同様、最小２乗法により、定数ｋａ
。

ｋｃ、ｌａ、ｌ−ｃを得ることができ、定数ｋ　ａ、　
ｋ　ｃ。

ｌ　ａ、　ｌ　ｃに基いて、故障電流の２次方程式を得
ることができ、２次方程式を解くことにより、正確な故
障電流を得ることができる。

（１１０第２図Ｃに示すように、平行２回線送電線＜Ａ
＞の各回線Ａｌ、Ａ２が同じ向きに架設され、高さ方向
に隣合う導体の間隔が上から順に２．８ｍ、２．４．ｍ
、水平方向に隣合う導体の間隔が上から順に４．４ｍ、
５．０ｍ、４．４ｍ、高抵抗接地系平行２回線送電線（
Ｂ）の各回線８１．８２が同じ向きに架設され、高さ方
向に隣合う導体の間隔が上から順に２．４ｍ、２．８ｍ
、水平方向に隣合う導体の間隔が、上から順に５．０ｍ
。

４．４ｍ、５．０ｍ、平行２回線送電線（Ａ＞と高抵抗
接地系平行２回線送電線（Ｂ）との高さ方向の間隔が５
．０ｍにそれぞれ設定されている場合には、 行列（Ｚ３１−７４１） と計算される。

そして、上記行列の第１行にＸ＝Ｑ。２４５を乗じ、第
３行にｙ、＝０．７７４を乗じ、両者を加算すれば、 ｊωＸ　１０’　（０，３０３０，２０５０，１１６）
となり、上記行列の第２行と精度よく一致する。

したがって、行列（Ｚｓ−Ｚ＋ａ）−’　（Ｚ３１−Ｚ
４１）にライても、前記と同様に、最小２乗法により定
数ｋａ。

ｋｃ、ｌａ、ｌｃを得ることができ、定数ｋ　ａ、　ｋ
　ｃ。

ｌ　ａ、　ｌ　ｃに基いて、故障電流の２次方程式を（
ｑることができ、２次方程式を解くことにより、正確な
故障電流を得ることができる。

■　第２図りに示すように、平行２回線送電線（Ａ＞の
各回線Ａ１．Ａ２が同じ向きに架設され、高さ方向に隣
合う導体の間隔が３．０ｍ、水平方向に隣合う導体の間
隔が上から順に４．４ｍ、６゜０ｍ、４．８ｍ、高抵抗
接地系平行２回線送電線（Ｂ）の各回線８１．８２が同
じ向きに架設され、高さ方向に隣合う導体の間隔が３．
０ｍ１水平方向に隣合う導体の間隔が、上から順に６．
４ｍ。

５゜２ｍ、６．４ｍ、平行２回線送電線（Ａ）と高抵抗
接地系平行２回線送電線（Ｂ）との高さ方向の間隔が３
．５ｍにそれぞれ設定されている場合には、 行列（１３１−２４１） と計算される。

そして、上記行列の第１行にｘ＝０．１９９を乗じ、第
３行にｙ＝０．７６２を乗じ、両者を加算すれば、 ｊωｘ　１０−１（０，４６４０，２９６０，１３７）
となり、上記行列の第２行と精度よく一致する。

シタがッテ、行列（Ｚｓ−Ｚｍ）−’（２３１−Ｚ４１
）　ニツイても、前記と同様に、最小２乗法により定数
ｋａ。

ｋ　Ｃ，ｌ　ａ、　Ｌ　Ｃを得ることができ、定数ｋａ
、ｋｃ。

しａ、　Ｌ　Ｃに基いて、故障電流の２次方程式を得る
ことができ、２次方程式を解くことにより、正確な故ｌ
ａ電流を得ることができる。

く効果〉 以上のようにこの発明は、電源端、負荷端の区別なく、
多端子系統においても、簡単な四則演算を行なうととも
に、２次方程式を解くのみで正確な故障電流を得ること
ができ、故障電流のみによって地絡リレーを作動させ、
正確、かつ迅速に地格故障発生回線を遮断することがで
きるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は循環１流対策を施すためのブロック図、第２図
は鉄塔構造、導体配置を示す図、第３図は平行２回線送
電線（Ａ）と高抵抗接地系平行２回線送電線（Ｂ）との
関係を示す図、第４図は平行２回線送電線（Ａ）と高抵
抗接地系平行２回線送電線（８）とが併架された状態を
示す図、 第５図は各相差電流を得るための電気的接続を示す図。 （１１（２）　（３）・・・減算回路、（４）・・・２
次方程式導出回路、（５１・・・解算出回路、（７）・
・・負荷電流算出回路、（Ｂ）・・・高抵抗接地系平行
２回線送電線第２図Ａ Δ 第２図Ｃ Δ 第３図Ａ 端　　　　　　　　　　　　　端 第３図Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１の送電線と併架される高 抵抗接地系平行２回線送電線に一線地絡 が発生したことを検出して、地絡故障発 生回線を選択遮断させる地絡回線選択リ レーにおいて、各相の回線間差電流を負 荷電流、故障電流、および循環電流で表 す式と、各相の回線間差電流に含まれる 循環電流を鉄塔構造、導体配置等の固定 ファクタにより定まる第１の定数倍し、 加算することにより０となることを示す 式と、各相の回線間差電流に含まれる循 環電流の２乗値を鉄塔構造、導体配置等 の固定ファクタにより定まる第２の定数 倍し、加算することにより０となること を示す式とから、真の故障電流のみを得 ることを特徴とする地絡回線選択リレー の循環電流対策方法。 ２、少なくとも１の送電線と併架される高 抵抗接地系平行２回線送電線に一線地絡 が発生したことを検出して、送電線を遮 断させる地絡方向リレーにおいて、各相 の電流を負荷電流、故障電流、および循 環電流で表す式と、各相の電流に含まれ る循環電流を鉄塔構造、導体配置等の固 定ファクタにより定まる第１の定数倍し、 加算することにより０となることを示す 式と、各相の電流に含まれる循環電流の ２乗値を鉄塔構造、導体配置等の固定フ ァクタにより定まる第２の定数倍し、加 算することにより０となることを示す式 とから、真の故障電流のみを得ることを 特徴とする地絡方向リレーの循環電流対 策方法。