JPS646608B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はその動作判定を確実に行なえるように
したデジタル形距離継電装置に関する。

一般に、電力系統に事故が発生した場合、その
事故点までの距離及び方向を検出する継電器とし
て、モー特性を備えた距離継電器（以下、モー継
電器と称する）が多く用いられている。

第１図はこのような従来から行なわれている距
離継電方式の構成を示すものである。図におい
て、１は背後インピーダンス２を介して送電線３
が接続された電源である。４，５は送電線３の電
流、電圧を夫々検出する電流、電圧変成器で、そ
の検出信号Ｉ，Ｖを距離継電器６に入力するよう
にしている。この距離継電器６では、所定の原理
に基づいて故障点までの距離を測定し、所定の方
向及び距離内にあるか否かを判定する。

従来、起動要素としてよく用いられるモー継電
器の動作としては、第２図に示す方式のものがあ
る。この第２図に示す方式は、次式のような動作
原理式に基づくものである。

V_PL（Ｉ・Z₁−Ｖ）＝｜Ｉ・Z₁｜×｜V_PL｜・cos（
−θ−Δθ）−｜V_PL｜ ・｜Ｖ｜cos（Δθ）K₁ ……(1) ここで、Ｉ，Ｖは電流、電圧、V_PLは極性電圧
K₁は最小感度定数、は最大感度角、θは電圧
Ｖの電流Ｉに対する進み位相角、Z₁は整定値であ
る。また、印はベクトルの内積を表わし、Δθ
は電圧Ｖと極性電圧V_PLとの位相差を表わす。一
方、第２図においてOP→は極性電圧V_PLであり、
この極性電圧V_PLを90度進ませた電圧ベクトル
EN→が、ベクトル（Ｉ・Z¹−Ｖ）つまりGF→に対し
て“進み”であるが“遅れ”であるかにより、電
圧Ｖ（OG→）が所定の範囲にあるか否かを判定す
るものである。

ところで、このような判定をデジタル計算機に
より実行する場合は(1)式からもわかるように、そ
の演算過程において乗算が必要である。一般に、
デジタル計算機で乗算を行なう場合には、単純な
加減算に比べて十数倍の演算処理時間を要する
が、この事は高速判定の要求される距離継電器の
要件に反するものである。そこで、従来このよう
な演算処理方法を改善するために、加減算のみに
てモー継電器の機能を構成する方法として、次式
で示すような動作原理式が提案されている。

｜Ｉ・Z_p｜−｜Ｉ・Z_p−Ｖ｜K_p ……(2) ここで、Ｉ，Ｖは電流、電圧、Z_pは整定値、
K_pは最小感度定数である。

第３図はこの(2)式の動作原理を示すものであ
る。図において、ベクトルEM→の大きさつまり、
｜Ｉ・Z_p−Ｖ｜が、ベクトルOM→の大きさ｜Ｉ・
Z_p｜よりも“大”であるか“小”であるかによつ
て動作判定を行なう。すなわち、このような構成
のモー継電器にすれば、容易にデジタル処理を行
なわせることができる。

しかしながら、このような動作原理のモー継電
器においては、継電器設置点の至近端で電力系統
の事故が発生した場合には、その系統電圧Ｖが零
レベル、すなわち(2)式における左辺の項が｜Ｉ・
Z_p｜−｜Ｉ・Z_p−０｜＝０となつて、右辺の最小
感度定数K_pより小となる為、方向判定つまり動
作判定が不可能になつてしまうという欠点があ
る。その為、継電器設置点の至近端で事故が発生
して、系統電圧Ｖが零レベルになつても方向誤認
をせずに正確に応動する距離継電器が要望されて
いる。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたも
ので、電力系統の電流、電圧等のアナログ電気量
をデジタル量に変換し、これを定められた演算ア
ルゴリズムに基づいて演算を行ないベクトルの大
きさを比較すことによつて動作判定を行ない前記
電力系統の保護を行なうようにしたデジタル形距
離継電装置において、上記電力系統に事故発生時
その系統電圧が零レベルとなつた場合においても
方向誤認をせずに確実にその動作判定を行なうこ
とができる信頼性の高いデジタル形距離継電装置
を提供することを目的とする。

先ず、本発明の動作原理について説明する。本
発明の動作原理は、次式のように表わされる。

｜Ｉ・Z_p＋K₁・V_P｜ −｜Ｉ・Z_p−Ｖ−K₂・V_P｜K_p ……(3) ここで、Ｉ，Ｖは電流、電圧、Z_pは整定値、
K_pは最小感度定数、K₁，K₂は定数である。ま
た、V_Pは電圧Ｖとは異なる電圧で、例えば電圧
Ｖに対して次式のような関係となるように導出さ
れた電圧である。

V_P＝K_p・Ｖ∠ψ ……(4) ここで、K_pは定数でありψは電圧V_Pの電圧Ｖ
に対する進み位相を表わすものである。が、この
場合V_PはＶそのものをk_p倍し、ψだけ位相を進
めた電圧を意味するのではなく、ＶとV_Pとの関
係はＶが零になつてもV_Pが零にならないような
関係になつている。このようなV_PとＶとの関係
は例えば特開昭48−99634号公報に記載の保護リ
レーで周知である。いま、(4)式を(3)式に代入して
次式を得る。

｜Ｉ・Z_p＋K₁・k_p・Ｖ∠ψ｜−｜Ｉ・Z_p−（１＋K₂・
k_p∠ψ）・Ｖ｜≧K_p……(5) 次に、この(5)式に１／｜k₁∠ψ｜を乗じて変形
し次式を得る。

｜Ｉ・Z_p／k₁∠ψ＋Ｖ｜−｜１＋k₂∠ψ｜／｜k₁∠ψ
｜・｜Ｉ・Z_p／１＋k₂∠ψ−Ｖ｜K_p・１／k₁∠ψ｜…
…(6) 但し、k₁＝k_p・K₁，k₂＝K_p・K₂ また、(6)式において ｛Ｉ・Z_p／k₁∠ψ＝a〓， Ｉ・Z_p／１＋k₂∠ψ＝b〓 ｜１＋k₂∠ψ｜／｜k₁∠ψ｜＝Ｃ｝ ……(7) と置くと、(6)式は次のように表わされる。

｜a〓＋Ｖ｜−ｃ・｜b〓−Ｖ｜K_p・１／｜k₁∠ψ｜ ……(8) (8)式において、右辺の項はベクトルの解析を容
易にするため、またその値が実際的に非常に小さ
いことから、これを無視すると、 ｜a〓＋Ｖ｜ｃ・｜b〓−Ｖ｜ ……(9) が得られる。この(9)式のベクトル関係を示す
と、第４図のように表わされる。図において、ベ
クトルＡ（＝a〓）の逆方向に引いたベクトル
OA→′（＝−a〓）と、ベクトルＢ（＝b〓）とを結ぶ
ベクトルAB→＝（a〓＋b〓）を基本に考える。いま、
ベクトルA′B→を底辺とする△A′BPにおいて、ベ
クトルA′P→（＝Ｖ＋a〓）とベクトルBP→（＝Ｖ−b〓
）
の大きさ、つまり辺A′P→とBP→の比がｃ：１であ
る。従つて、ベクトル頭Ｐは辺をｃ：１に内
分する点Ｘ、及び同じく外分する点Ｙとを結ぶ線
分を直径とする円を描くことになり、(9)式を
満足する範囲はその円内部となり、第５図にその
様相を示す。この第５図において、ベクトルＸ
及びベクトルＹは次のように表わされる。

従つて、円の中心Ｚと点とを結ぶベクトル
Ｚ、及び半径（＝｜YX／２｜）は、次のように表 わされる。

また、ベクトルa〓とベクトルb〓の大きさもｃ：
１であるので、点も円上にあることは明らかで
ある。以上の関係を示すと、第６図のように表わ
される。図において、角度は電流Ｉに対する
IZ_pの進み角度を表わすものである。また、ベク
トルＵは Ｕ＝１／｜１＋k₂∠ψ｜−k₁2・IZ_p であり、ベクトルＺとベクトルZU→の角度はψ
で、その大きさの比は１：（k₁＋k₂）である。従
つて、最大感度角ψ_nは次のように表わされる。

ψ_n＝＋tan^-1（（k₁＋k₂）sinψ／１＋（k₁＋k₂）c
osψ）……(12) 本発明は上記のような動作原理に基づいてなさ
れたものである。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。第７図はデジタル形距離継電方式の構成を
示すもので、第１図と同一部分には同一符号を付
して示し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。７は電流変成器４、電圧変成器５により検出
れる送電線３の電流、電圧を夫々入力としそれを
デジタル量に変換するアナログ／デジタル変換器
（以下、Ａ／Ｄ変換器と称する）で、その出力を
電圧信号Ｖ，V_P、電流信号Ｉとして出力する。
この場合V_PはＶとV_P＝k_p・Ｖ∠ψなる関係にあ
る送電線電圧信号である。８は演算制御部（以
下、CPUと称する）81、プログラムメモリ部
（以下、ＲＭ部と称する）８２、メモリ部８３、
整定部８４を備えたデジタル計算機である。メモ
リ部８３は、上記各信号Ｖ，V_P，Ｉが書込まれ
るもの、また整定部８４はCPU８１における演
算に必要な各定数K₁，K₂，整定値Z_p，最小感度
定数K_pを設定するものである。ＲＭ部８２は
詳細を後述する演算アルゴリズムがプログラミン
グ化して記憶されているもの、CPU８１はメモ
リ部８３のデータ、整定部８４の整定値を基に、
ＲＭ部８２の演算アルゴリズムに沿つた演算処
理を行なうものである。

第８図はＲＭ部８２にプログルミング化して
記憶されている。CPU部８１が実行する演算ア
ルゴリズムの内容を示すフローチヤートである。
１０１はメモリ部８３に書込まれたデータＶ，
V_P，Ｉを、また整定部８４に設定された定数K₁，
K₂，整定値Z_p，最小感度定数K_pを読取るべくス
テツプである。１０２はステツプ１０１で読取つ
たデータＶ，Ｉ、整定値Z_pを基に、交流量Ｉ・Z_p
と（Ｉ・Z_p−Ｖ）を得るべく演算を行なうステツ
プである。１０３はステツプ１０１で読取つたデ
ータV_P，定数K₁，K₂を基に、交流量K₁・V_Pと
K₂・V_Pを得るべく演算を行なうステツプである。
１０４はステツプ１０２，１０３の処理内容を基
に、交流量（Ｉ・Z_p＋K₁・V_P）を得るべく演算
を行なうステツプである。１０５はステツプ１０
４の処理内容を基に、交流量振幅値｜Ｉ・Z_p＋
K₁・V_P｜を得るべく演算を行なうステツプであ
る。１０６はステツプ１０２，１０３の処理内容
を基に、交流量（Ｉ・Z_p−Ｖ−K₂V_P）を得るべ
く演算を行なうステツプである。１０７はステツ
プ１０６の処理内容を基に、交流量振幅値｜Ｉ・
Z_p−Ｖ−K₂・V_Pを得るべく演算を行なうステツ
プである。１０８はステツプ１０５の処理内容｜
Ｉ・Z_p＋K₁・V_P｜及びステツプ１０７の処理内
容｜Ｉ・Z_p−Ｖ−K₂・V_P｜を基に、交流量振幅
値差｜Ｉ・Z_p＋K₁・V_P｜−｜Ｉ・Z_p−Ｖ−K₂V_P
｜を得るべく演算を行ない、且つその結果とステ
ツプ１０１で読取つた最小感度定数K_pとの大小
関係を ｜Ｉ・Z_p＋K₁・V_P｜ −｜Ｉ・Z_p−Ｖ−K₂・V_P｜K_p なる判別式を基に比較し、判別式成立時には次の
ステツプ１０９にて“動作”と判定し、また不成
立時にはステツプ１１０にて“不動作”と判定す
るものである。

次に、かかる構成のデジタル形距離継電装置の
作用について述べる。いま、送電線３の電圧、電
流が電圧、電流変成器５，４によつて検出され、
Ａ／Ｄ変換器７に加えられてその大きさに応じた
デジタル信号に変換され、電圧信号Ｖ、電流信号
Ｉ、及び電圧信号Ｖとの関係がk_p・Ｖ∠ψなる電
圧信号V_Pが、デジタル計算機８のメモリ部８３
に書込まれる。これより、CDU８１においては
ＲＭ部８２にプログラミングされている演算ア
ルゴリズムに従つて演算が行なわれる。つまり、
まずステツプ１０１においては、CPU８１にメ
モリ部８３のデータＶ，V_P，Ｉ、整定部８４の
整定値Z_p、定数K₁，K₂、最小感度定数K_pが夫々
読込まれる。次のステツプ１０２においては、ス
テツプ１０１で読込んだデータＶ，Ｉ，整定値Z_p
を基に演算を行ない、交流量Ｉ・Z_pと（IZ_p−Ｖ）
が得られる。次のステツプ１０３においては、ス
テツプ１０１で読込んだデータV_P、定数K₁，K₂
を基に演算を行ない、交流量K₁V_PをK₂V_Pが得ら
れる。また、次のステツプ１０４においては、ス
テツプ１０２で得られた交流量IZ_pと、ステツプ
１０３で得られた交流量K₁V_Pとを基に演算を行
ない、交流量（IZ_p＋K₁V_P）が得られる。次のス
テツプ１０５においては、ステツプ１０４で得ら
れた交流量（IZ_p＋K₁V_P）の絶対値演算を行な
い、交流量振幅値｜IZ_p＋K₁V_P｜が得られる。次
のステツプ１０６においては、ステツプ１０２，
１０３で得られた交流量（IZ_p−Ｖ），K₂V_Pを基
に演算を行ない、交流量IZ_p−Ｖ−K₂V_Pが得られ
る。また、次のステツプ１０７においては、ステ
ツプ１０６で得られた交流量IZ_p−Ｖ−K₂V_Pを基
に絶対値演算を行ない、交流量振幅値｜IZ_p−Ｖ
−K₂V_P｜が得られる。更に、次のステツプ１０
８においては、ステツプ１０５で得られた交流振
幅値｜IZ_p＋K₁V_P｜と、ステツプ１０７で得られ
た交流振幅値｜IZ_p−Ｖ−K₂V_P｜、及びステツプ
１０１で読込んだ最小感度定数K_pを基に、 ｜IZ_p＋K₁V_P｜−｜IZ_p−Ｖ−K₂V_P｜K_p なる判定演算が行なわれる。その判定演算の結
果、交流量（IZ_p＋K₁V_P）と（IZ_p−Ｖ−K₂V_P）
との振幅値差が、最小感度定数K_pよりも大なる
時には上記ステツプ１０８の判定式が成立し、ス
テツプ１０９において“動作”と判定される。ま
た、上記において逆に振幅値差が最小感度定数
K_pよりも小なる時には、その判定式は不成立で
ありステツプ１１０において“不動作”と判定さ
れる。

このように、電力系統の電圧Ｖ，電流Ｉをデジ
タル量に変換し、これを予め定められた演算アル
ゴリズムに基づいてデジタル演算を行ないベクト
ルの大きさを比較することによつて動作判定を行
ない電力系統の保護を行なうようにしてデジタル
形距離継電装置において、上記電圧Ｖに対して
K_p・Ｖ∠ψなる関係（k_pは定数、ψは電圧Ｖに
対する進み位相）となるように導出された上記電
圧Ｖとは異なる電圧V_P，整定部に設定された演
算に必要な各定数K₁，K₂，整定値Z_p，最小感度
定数K_pとを用いて、 ｜IZ_p＋K₁V_P｜−｜IZ_p−Ｖ−K₂V_P｜K_pなる判
定演算を行なうようにしたので、継電器設置至近
点の電力系統に事故発生時上記電圧Ｖが零レベル
になつても方向誤認をせずに確実に動作判定を行
なうことができる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。
先ず、その動作原理について述べる。この動作原
理は次式のように表わされる。

｜IZ_p＋K₁V_P｜−｜IZ_p−K₂V_P｜K_p ……(13) ここで、V_P及びK₁，K₂は前記実施例と全く同
様のものである。また、前記(3)式と全く同様に考
えて a〓＝IZ_p／k₁∠ψ，b〓＝IZ_p／k₂∠ψ，ｃ＝k₂／k₁ と置き、更に定数k₁＝k₂と仮定した場合は、 ｜a〓＋Ｖ｜−｜a〓−Ｖ｜K_p となり、一方定数k₁≠k₂と仮定した場合には ｜a〓＋Ｖ｜−ｃ・｜b〓−Ｖ｜k_p となる。以上の関係を図に示すと第９図のように
表わされる。図において、ベクトルＢ（＝b〓）
はIZ_pより角度ψだけ遅れている。また、ベクト
ルＡ（＝−a〓）はベクトルＢと180度異なつて
いる。まず、k₁＝k₂の時は上式からも明らかなよ
うに原点を通る直線となり、斜線部で示した領
域が動作域となり、一方、k₁≠k₂の時には円特性
となり、この円の中心ベクトルZ_1,2及び半径
（＝｜YX／２｜）は次式のようになる。

Z_1,2＝IZ_p／k₂−k₁∠−ψ， ｜YX／２｜＝｜IZ_p｜／｜k₂−k₁｜ k₁＜k₂の場合には、中心Z₁の円内部が動作域とな
り、また逆にk₁＞k₂の場合には中心Z₂の円外部が
動作域となる。

本実施例はこのような原理に基づいてなされた
ものである。

第１０図はＲＭ部８２にプログラミング化し
て記憶されている、CPU１が実行する演算アル
ゴリズムの内容を示すフローチヤートである。２
０１はメモリ部８３に書込まれたデータV_P，Ｉ
を、また整定部８４に設定された定数K₁，K₂，
整定値Z_p，最小感度定数K_pを読取るべくステツ
プである。２０２はステツプ２０１で読取つたデ
ータＩ、整定値Z_pを基に、交流量Ｉ・Z_pを得るべ
く演算を行なうステツプである。２０３はステツ
プ２０１で読取つたデータV_P，定数K₁，K₂を基
に、交流量K₁・V_PとK₂・V_Pを得るべく演算を行
なうステツプである。２０４はステツプ２０２，
２０３の処理内容を基に、交流量（Ｉ・Z_p＋
K₁・V_P）を得るべく演算を行なうステツプであ
る。２０５はステツプ２０４の処理内容を基に、
交流量振幅値｜Ｉ・Z_p＋K₁・V_P｜を得るべく演
算を行なうステツプである。２０６はステツプ２
０２，２０３の処理内容を基に、交流量（Ｉ・Z_p
−K₂V_P）を得るべく演算を行なうステツプであ
る。２０７はステツプ２０６の処理内容を基に、
交流量振幅値｜IZ_p−K₂・V_P｜を得るべく演算を
行なうステツプである。２０８はステツプ２０５
の処理内容｜Ｉ・Z_p＋K₁・V_P｜及びステツプ２
０７の処理内容｜Ｉ・Z_p−K₂・V_P｜を基に、交
流量振幅値差｜IZ_p＋K₁・V_P｜−｜Ｉ・Z_p−
K₂V_P｜を得るべく演算を行ない、且つその結果
とステツプ２０１で読取つた最小感度定数K_pと
の大小関係を ｜Ｉ・Z_p＋K₁・V_P｜ −｜Ｉ・Z_p−K₂・V_P｜K_p なる判別式を基に比較し、判別式成立時には次の
ステツプ２０９にて“動作”と判定し、また不成
立時にはステツプ２１０にて“不動作”と判定す
るものである。

次に、かかる構成のデジタル形距離継電装置の
作用について述べる。いま、送電線３の電圧、電
流が前述同様に電圧、電流変成器５，４によつて
検出され、Ａ／Ｄ変換器７に加えられてその大き
さに応じたデジタル信号に変換され、電圧信号
Ｖ、電流信号Ｉ、及び電圧信号Ｖとの関係がk_p・
Ｖ∠ψなる電圧信号V_Pが、デジタル計算機８の
メモリ部８３に書込まれる。これより、CPU８
１においてはＲＭ部８２にプログラミングされ
ている演算アルゴリズムに従つて演算が行なわれ
る。つまり、まずステツプ２０１においては、
CPU８１にメモリ部８３のデータV_P，Ｉ、整定
部８４の整定値Z_p、定数K₁，K₂、最小感度定数
K_pが夫々読込まれる。次のステツプ２０２にお
いては、ステツプ２０１で読込んだデータＩ、整
定値Z_pを基に演算を行ない、交流量Ｉ・Z_pが得ら
れる。次のステツプ２０３においては、ステツプ
２０１で読込んだデータV_P、定数K₁，K₂を基に
演算を行ない、交流量K₁V_PとK₂V_Pが得られる。
また、次のステツプ２０４においては、ステツプ
２０２で得られた交流量IZ_pと、ステツプ１０３
で得られた交流量K₁V_Pとを基に演算を行ない、
交流量（IZ_p＋K₁V_P）が得られる。次のステツプ
２０５においては、ステツプ２０４で得られた交
流量（IZ_p＋K₁V_P）の絶対値演算を行ない、交流
量振幅値｜IZ_p＋K₁V_P｜が得られる。次のステツ
プ２０６においては、ステツプ２０２，２０３で
得られた交流量（IZ_p），K₂V_Pを基に演算を行な
い、交流量IZ_p−K₂V_Pが得られる。また、次のス
テツプ２０７においては、ステツプ２０６で得ら
れた交流量IZ_p−K₂V_Pを基に絶対値演算を行な
い、交流量振幅値｜IZ_p−K₂V_P｜が得られる。更
に、次のステツプ２０８においては、ステツプ２
０５で得られた交流振幅値｜IZ_p＋K₁V_P｜と、ス
テツプ２０７で得られた交流振幅値｜IZ_p−K₂V_P
｜、及びステツプ２０１で読込んだ最小感度定数
K_pを基に、 ｜IZ_p＋K₁V_P｜−｜IZ_p−K₂V_P｜K_p なる判定演算が行なわれる。その判定演算の結
果、交流量（IZ_p＋K₁V_P）と（IZ_p−K₂V_P）との
振幅値差が、最小感度定数K_pよりも大なる時に
は上記ステツプ２０８の判定式が成立し、ステツ
プ２０９において“動作”と定される。また、上
記において逆に振幅値差が最小感度定数K_pより
も小なる時には、その判定式は不成立でありステ
ツプ２１０において“不動作”と判定される。

このように、電力系統の電圧Ｖ，電流Ｉをデジ
タル量に変換し、これを予め定められた演算アル
ゴリズムに基づいてデジタル演算を行ないベクト
ルの大きさを比較することによつて動作判定を行
ない電力系統の保護を行なうようにしたデジタル
形距離継電装置において、上記電圧Ｖと（k_p・Ｖ
∠ψ）なる関係にある電圧V_Pを導出し、整定部
に設定された演算に必要な各定数K₁，K₂，整定
値Z_p，最小感度定数K_pとを用いて、｜IZ_p＋K₁V_P
｜−｜IZ_p−K₂V_P｜K_pなる判定演算を行なうよ
うにしたので、同様に継電器設置至近点の電力系
統に事故発生時上記電圧Ｖが零レベルになつても
方向誤認をせずに確実に動作判定を行なうことが
できる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではない。

(1) 上記各実施例では、電圧Ｖと異なる電圧V_P
として、V_P＝k_p・Ｖ∠ψなる関係にある場合
つついて述べたが、この電圧V_Pとして電圧Ｖ
のｎサイクル若しくは（ｎ−１／２）サイクル前 の値を適用しても同様に実施することができる
ものである。

（V_P＝V_N：Ｖよりｎサイクル前の電圧 V_P＝−V_W：Ｖより（ｎ−１／２）サイクル前の 電圧） 但し、ｎは１より大なる整数 第１１図は、このような関係を前記(3)式の動
作原理に適用する場合の演算アルゴリズムの内
容を示すフローチヤートである。３０１はメモ
リ部８３に書込まれたデータＶ，Ｉを、また整
定部８４に設定された定数K₁，K₂，整定値Z_p，
最小感度定数K_pを読取るべくステツプである。
３０２はステツプ３０１で読取つたデータＶ，
Ｉ、整定値Z_pを基に、交流量Ｉ・Z_pと（Ｉ・Z_p
−Ｖ）を得るべく演算を行なうステツプであ
る。３０３は電圧Ｖのｎサイクル前の電圧V_P
を導出するステツプである。３０４はステツプ
３０３で読取つたデータV_P，定数K₁，K₂を基
に、交流量K₁・V_PとK₂・V_Pを得るべく演算を
行なうステツプである。３０５はステツプ３０
２，３０４の処理内容を基に、交流量（Ｉ・Z_p
＋K₁・V_P）を得るべく演算を行なうステツプ
である。３０６はステツプ３０５の処理内容を
基に、交流量振幅値｜Ｉ・Z_p＋K₁・V_P｜を得
るべく演算を行なうステツプである。３０７は
ステツプ３０２，３０４の処理内容及びステツ
プ３０１で読取つたデータＶを基に、交流量
（Ｉ・Z_p−Ｖ−K₂V_P）を得るべく演算を行なう
ステツプである。３０８はステツプ３０７の処
理内容を基に、交流量振幅値｜Ｉ・Z_p−Ｖ−
K₂・V_P｜を得るべく演算を行なうステツプで
ある。３０９はステツプ３０６の処理内容｜
Ｉ・Z_p＋K₁・V_P｜及びステツプ３０８の処理
内容｜Ｉ・Z_p−Ｖ−K₂・V_P｜を基に、交流量
振幅値差｜Ｉ・Z_p＋K₁・V_P｜−｜Ｉ・Z_p−K₁
−K₂V_P｜を得るべく演算を行ない、且つその
結果とステツプ３０１で読取つた最小感度定数
K_pとの大小関係を Ｉ・Z_p＋K₁・V_P｜ −｜Ｉ・Z_p−Ｖ−K₂・V_P｜K_p なる判別式を基に比較し、判別式成立時には次
のステツプ３１０にて“動作”と判定し、また
不成立時にはステツプ３１１にて“不動作”と
判定するものである。

電力系統に事故がない場合には、電圧Ｖと電
圧V_Pとの間の関係は大きさが等しく、且つ周
波数の変動がなければ、その間の位相差は
（2nπ）若しくは（2n−１）πと異なつている
ことは明らかである。また、系統に事故が発生
した場合はその様相が異なつてくる。このこと
を３相短絡故障等の事故を例にとり説明する。
第１２図は事故時における等価回路を示すもの
である。この場合、故障Ｆの発生前の電圧E_F
は、図からもわかるように E_F＝I_F（Zs＋Zl＋R_F／C₁） にて表わされる。また、故障時における故障点
の電圧V₁は、V₁＝I_F・R_F／C₁にて表わされる。
従つて、故障時における継電器設置点の電圧Ｖ
は、Ｖ＝I_F・Zl＋V₁となる為、故障発生前の電
圧E_Fとの間には E_F＝Ｖ＋I_F・Z_s ……(14) なる関係がある。（第１３図参照）従つて、こ
の（14）式で示した電圧が事故発生後ｎサイク
ル、若しくは（ｎ−１／２）サイクル間電圧V_Pと なることは明らかである。但し、上記において
Z_sは背後インピーダンス、Zlは継電器設置点か
ら事故点までの送電線インピーダンス、R_Fは
故障点抵抗、またC₁は電流の分流比である。

今、この（14）式の関係を前記(3)式に適用し
た場合、つまり事故発生過渡時の応動を示すと
第１４図のようになる。但し、(3)式においては
説明を容易にするめに、K₁＝K₂＝ｋとする。
第１４図において、点Ｐは円Ｂつまり過渡時の
特性の中心、また半径は｜PR｜であり、次式
のように表わされる。

また、同図において円Ａは事故発生前の特性で
あり、ベクトルＳはＩ・Z_SPでまたベクトル
QP→はｋ／１＋2k・Ｉ・Z_SPである。以上の事から わかるように、定数ｋの値を小さくすればする
ほど、円Ｂは円Ａに近づくことがわかる。従つ
て、この定数ｋの値を故障点抵抗R_Fや潮流等
の影響を考慮して設定するようにすれば、良好
な特性を得ることができる。

一方、（14）式の関系を前記（13）式に適用
した場合は、上記同様にK₁＝K₂＝ｋとすると、 ｜IZ_p＋KIZ_SP＋kV｜ −｜IZ_p−kIZ_SP−kV｜K_p ……(16) となり、この時の特性は第１５図のように表わ
される。図において、ベクトルＳはＩ・Z_S、
ＯＭはIZ_p、Ｎは（−IZ_p）、MP→は（−
kIZ_SP）、またNQ→＝MP→である。また、ベクト
ルＡが故障発生前の特性を、ベクトルＢが過渡
時の特性を表わすものである。

以上の説明からわかるように、電力系統にお
ける継電器設置至近点での事故発生時、電圧Ｖ
の値が零になつても、電圧V_Pの値としては前
述したようにｎサイクル若しくは（ｎ−１／２） サイクル間事故前の電圧を示すため、背後イン
ピーダンスZ_Sが整定値Z_pの角度と大きく相違し
ない限り、方向誤認することなく良好な特性を
得ることができる。

(2) 上記各実施例における電圧V_Pとして、電圧
Ｖとは異なる電力系統の電圧を適用しても同様
に実施することができるものである。この場
合、電圧V_Pは例えば第１６図に示すような３
相の電圧量を用いて、次のように表わされる。

Ｒ相：V_P(R)＝（V_ST∠90゜＋K₃・V_R）のｎサイク
ル若しくは（ｎ−１／２）サイクル前の電圧 Ｓ相：V_P(S)＝（V_TR∠90゜＋K₃・V_S）のｎサイク
ル若しくは（ｎ−１／２）サイクル前の電圧 Ｔ相：V_P(T)＝（V_RS∠90゜＋K₃・V_T）のｎサイク
ル若しくは（ｎ−１／２）サイクル前の電圧 このような関係を、前記(3)式或いは（13）式
で示した動作原理式に適用する場合は、次のよ
うになる。

｜I_{( )}Z_p＋K₁・V_{P( )}｜−｜I_{( )}・Z_p−V_{( )}−K₂・V
_{P( )}｜K_p……(17) ｜I_{( )}Z_p＋K₁・V_{P( )}｜−｜I_{( )}・Z_p−K₂・V_{P( )}｜
K_p……(18) 但し、（ ）はＲ，Ｓ，Ｔ相の相を表わす。

１７図はこの（17）式をＲ相を例に適用する
場合の演算アルゴリズムの内容を示すフローチ
ヤートである。４０１はメモリ部８３に書込ま
れたＲ相のデータV_R，I_Rを、また整定部８４に
設定された定数K₁，K₂，整定値Z_p，最小感度
定数K_pを読取るべくステツプである。４０２
はステツプ４０１で読取つたデータV_R，I_R，整
定値Z_pを基に、交流量I_R・Z_pと（I_R・Z_p−V_R）
を得るるべく演算を行なうステツプである。４
０３はＳ相とＴ相の相間電圧V_STを90度進ませ
た交流量のｎサイクル前のデータを導出するス
テツプである。４０４はＲ相の電圧V_Rのｎサ
イクル前のデータを導出するステツプである。
４０５はステツプ４０３，４０５の処理内容を
基に、その和をとり交流量V_P(R)を導出するス
テツプである。４０６はステツプ４０２の処理
内容I_RZ_p，ステツプ４０５の処理内容V_P(R)にス
テツプ４０１で読込んだ定数K₁を乗じ、交流
量（I_R・Z_p＋K₁・V_P(R)を得るべく演算を行なう
ステツプである。４０７はステツプ４０６の処
理内容を基に、交流量振幅値｜I_R・Z_p＋K₁・
V_P(R)｜を得るべく演算を行なうステツプであ
る。４０８はステツプ４０１，４０２の処理内
容定数K₂を乗じ、交流量及びステツプ４０５
の処理内容V_P(R)にステツプ４０１で読込んだ
（I_R・Z_p．V_R−K₂V_P(R)）を得るべく演算を行な
うステツプである。４０９はステツプ４０８の
処理内容を基に、交流量振幅値｜I_R・Z_p−V_R−
K₂・V_P(R)｜を得べく演算を行なうステツプで
ある。４１０はステツプ４０７の処理内容｜
I_R・Z_p＋K₁・V_P(R)｜及びステツプ４０９の処理
内容｜I_R・Z_p−V_R−K₂・V_P(R)｜を基に、交流
量振幅値差｜I_R・Z_p＋K₁・V_P(R)｜−｜I_R・Z_p−
V_R−K₂V_P(R)｜を得るべく演算を行ない、且つ
その結果とステツプ４０１で読取つた最小感度
定数K_pとの大小関係を ｜I_R・Z_p＋K₁・V_P(R)｜−｜I_R・Z_p ・V_R−K₂・V_P(R)｜K_p なる判定式を基に比較し、判別式成立時には次
のステツプ４１１にて“動作”と判定し、また
不成立時にはステツプ４１２にて“不動作”と
判定するものである。なお、上記においてはＲ
相に関する場合をを述べたが、Ｓ相，Ｔ相に関
しても同様に実現することができることは言う
までもない。結局、電圧V_{P( )}として電圧V_{( )}
とは異なる相の電圧を用いても同様の効果が得
られるものである。すなわち、この場合には電
力系統に１線地絡事故が発生し、地絡相電圧が
零レベルになつても他の相の電圧の相間電圧は
健全時と変らず、前述したように方向誤認する
ことを防止することができる。なお、上記にお
いてＲ相１線地絡時の電圧のベクトル偏向を示
すと第１８図に示すようになることは周知のこ
とである。図において、ベクトルRR→′＝2V_2F
（：逆相電圧）、SS→′，TT→′＝−V_2Fである。ま
た、Ｒ相の電位は地絡時対地電位になる。更
に、図からもわかるように事故後の相間電圧
V_S′_T′は健全時の相間電圧V_STと変わらない。な
お、１点鎖線は健全時の相電圧を表わすもので
ある。

(3) 上記各実施例において、故障点抵抗や負荷の
影響に対しても系統条件に則して、適切に前記
各定数k₁，k₂，k_pを設定するようにすれば、更
に正確な装置の応動を期待することができるも
のである。

以上説明したように本発明によれば、電力系統
の電流Ｉ，電圧Ｖ等のアナログ電気量をデジタル
量に変換し、これを定められた演算アルゴリズム
に基づいて演算を行ないベクトルの大きさを比較
することによつて動作判定を行ない前記電力系統
の保護を行なうようにしたデジタル形距離継電装
置において、電圧Ｖに対してk_p・Ｖ∠ψなる関係
（k_pは定数，ψは電圧Ｖに対する進み位相）とな
るように導出された上記電圧Ｖとは異なる電圧
V_P，上記電圧Ｖのｎもしくは（ｎ−1/2）サイク
ル前の電圧V_P，上記電圧Ｖとは異なる相の相間
電圧V_Pのうちいずれか一つの電圧V_Pと、予め設
定された定数K₁，K₂・整定値Z_p・最小感度値K_p
等の整定値と、上記電圧Ｖもしくは電流Ｉとを用
いて、予め定められた演算アルゴリズムに従つて
判定演算を行なうようにしたので、上記電力系統
に事故発生時その系統電圧が零レベルになつた場
合においても方向誤認をせずに確実にその動作判
定を行なうことができるデジタル形距離継電装置
が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は距離継電方式の一般的な構成を示す
図、第２図はモー継電器の一般的な特性を示す
図、第３図はモー継電器の動作原理を説明するた
めの図、第４図、第５図、第６図、第９図、第１
２図、第１３図、第１４図、第１５図、第１６
図、第１８図は本発明の動作原理及び特性を説明
するための図、第７図は本発明のデジタル形距離
継電装置の一実施例を示す構成ブロツク図、第８
図は第７図におけるROM部の演算アルゴリズム
を示すフローチヤート、第１０図、第１１図、第
１７図は本発明の他の実施例における演算アルゴ
リズムを示すフローチヤートである。 １…電源、２…背後インピーダンス、３…送電
線、４…電流変成器、５…電圧変成器、６…距離
継電器、７…Ａ／Ｄ変換器、８…デジタル計算
機、８１…CPU、８２…ＲＭ部、８３…メモ
リ部、８４…整定部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力系統の電流Ｉ，電圧Ｖ等のアナログ電気
   量をデジタル量に変換し、これを定められた演算
   アルゴリズムに基づいて演算を行ないベクトルの
   大きさを比較することによつて動作判定を行ない
   前記電力系統を保護するようにしたデジタル形距
   離継電装置において、前記電圧Ｖに対してk_p・Ｖ
   ∠ψなる関係（k_pは定数、ψは電圧Ｖに対する進
   み位相）となるように導出された前記電圧Ｖとは
   異なる電圧V_P、前記電圧Ｖのｎもしくは（ｎ―
   １／２）サイクル前の電圧V_P、前記電圧Ｖとは異な
   る相の相間電圧V_Pのうちいずれか一つの電圧V_P
   と、予め設定された定数K₁，K₂・整定値Z_p・最
   小感度値K_p等の整定値と、前記電流Ｉ，電圧Ｖ
   とを用い、前記演算アルゴリズムとして ｜IZ_p＋K₁V_P｜−｜IZ_p−Ｖ−K₂V_P｜K_p なる判定演算を行なつて動作判定を行なうように
   したことを特徴とするデジタル形距離継電装置。 ２ 電力系統の電流Ｉ，電圧Ｖ等のアナログ電気
   量をデジタル量に変換し、これを定められた演算
   アルゴリズムに基づいて演算を行ないベクトルの
   大きさを比較することによつて動作判定を行ない
   前記電力系統を保護するようにしたデジタル形距
   離継電装置において、前記電圧Ｖに対してk_p・Ｖ
   ∠ψなる関係（k_pは定数、ψは電圧Ｖに対する進
   み位相）となるように導出された前記電圧Ｖとは
   異なる電圧V_P、前記電圧Ｖのｎもしくは（ｎ―
   １／２）サイクル前の電圧V_P、前記電圧Ｖとは異な
   る相の相間電圧V_Pのうちいずれか一つの電圧V_P
   と、予め設定された定数K₁，K₂・整定値Z_p・最
   小感度値K_p等の整定値と、前記電流Ｉとを用い、
   前記演算アルゴリズムとして ｜IZ_p＋K₁V_P｜−｜IZ_p−K₂V_P｜K_p なる判定演算を行なつて動作判定を行なうように
   したことを特徴とするデジタル形距離継電装置。