WO2010103741A1 - 過電圧抑制装置 - Google Patents

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circuit breaker
transmission line
overvoltage
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腰塚正
齋藤実
楠山宏
前原宏之
佐藤純正
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H33/593—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the AC cycle for ensuring operation of the switch at a predetermined point of the AC cycle

Definitions

  • This invention relates to the overvoltage suppression apparatus which suppresses the overvoltage which arises when throwing a circuit breaker.
  • a breaker with a resistor as a method of suppressing an overvoltage when the no-load transmission line is turned on.
  • a resistor insertion type circuit breaker is employed to suppress such an overvoltage.
  • the circuit breaker with a resistor has a configuration in which an input resistor and a contact are connected in series.
  • the breaker with a resistor is connected in parallel with the breaker main contact.
  • the circuit breaker with a resistor is inserted before the main contact of the circuit breaker. Thereby, overvoltage is suppressed (for example, refer nonpatent literature 1 of Japan).
  • the transmission line in the no-load transmission line compensated by the reactor, after the breaker breaks, the transmission line generates an oscillating voltage due to its capacitance and the reactor. Even in such a case, if the circuit breaker is turned on again when the voltage between the electrodes of the circuit breaker is large, an overvoltage is generated.
  • a method for suppressing overvoltage when a power transmission line compensated by a reactor is turned on again a method of controlling the circuit breaker closing phase is known. In this case, the circuit breaker is restarted when the voltage between the electrodes is small. The following is known as a method for predicting the time point at which the interelectrode voltage decreases.
  • the power supply (side) voltage is a sine wave of commercial frequency. Further, if the oscillation voltage on the line side is also a single frequency, it can be regarded as a sine wave. These two voltages are approximated by a function of a sine wave to predict the interelectrode voltage. Based on this inter-electrode voltage, the closing time of the circuit breaker is determined (see, for example, Patent Document 1 in Japan).
  • a method is disclosed in which the circuit breaker is inserted at a future inter-pole voltage zero by measuring the time between the inter-pole voltage zeros of the circuit breaker. The time between the voltage zero points of one cycle of the interpolar voltage after the interruption and the voltage zero point of the next cycle of the interpolar voltage is measured. If the time between these two inter-electrode voltage zeros is the same, the frequency of the inter-electrode voltage is known. Thereby, the future inter-electrode voltage zero can be estimated regardless of the inter-electrode voltage waveform (see, for example, Non-Patent Document 2).
  • a reactor may be installed on the transmission line to compensate for its reactive power.
  • the circuit breaker opens the power transmission line on which the reactor is installed, a voltage oscillation with a frequency determined by the capacitance of the power transmission line and the inductance of the reactor occurs in the power transmission line.
  • the voltage oscillation frequency of the line is generally different from the frequency of the power supply voltage. In this case, the voltage across the circuit breaker has a multi-frequency aspect.
  • the capacitance of the transmission line that determines the frequency of voltage oscillation of the line has its own phase ground component, mutual components with other phases, and other phase ground components. These capacitances have different values in each phase depending on the geometric arrangement of the transmission lines. For this reason, it is extremely rare that the vibration waveform of the line side voltage becomes a single frequency sine wave. In general, the vibration waveform itself often already has multiple frequencies. In this case, it is difficult to approximate the voltage oscillation of the line by a function. Therefore, it is extremely difficult to obtain the interelectrode voltage from the function approximation in practice.
  • the voltage when the inter-electrode voltage of the circuit breaker is a double frequency, the voltage may have a peak value higher than the power supply voltage.
  • the circuit breaker if the circuit breaker is turned on when the voltage between the electrodes is zero, the circuit may be turned on due to the discharge caused by the pre-arc when the voltage between the electrodes is large. In this case, a large overvoltage is generated. Therefore, when the voltage between the electrodes is a multi-frequency, overvoltage cannot be suppressed only by measuring only the zero voltage between the electrodes.
  • An object of the present invention is to provide an overvoltage suppressing device capable of suppressing an overvoltage generated when a circuit breaker is turned on even when the voltage between the electrodes of the circuit breaker has a double frequency.
  • An overvoltage suppressing device has the following configuration. That is, After opening the circuit breaker that opens and closes the connection between the power system with the power supply and the transmission line, an overvoltage suppression device that suppresses the overvoltage that occurs when the circuit breaker is turned on, A power supply side voltage measuring means for measuring a waveform of a power supply side voltage which is a ground voltage on the power system side of the circuit breaker, and Transmission line side voltage measuring means for measuring the waveform of the transmission line side voltage, which is the ground voltage on the transmission line side of the circuit breaker, and Multiplication means for calculating a waveform obtained by multiplying the waveform of the power supply side voltage measured by the power supply side voltage measurement means and the waveform of the transmission line side voltage measured by the transmission line side voltage measurement means; Extraction means for extracting a waveform of a component in a frequency band lower than the frequency of the power supply and higher than the frequency of the DC component from the waveform calculated by the multiplication means; A period detecting means for detecting
  • an overvoltage suppressing device capable of suppressing an overvoltage generated when the circuit breaker is turned on even when the voltage between the electrodes of the circuit breaker is a double frequency.
  • the lineblock diagram showing the composition of the electric power system to which the overvoltage control device concerning the 1st example of the present invention was applied.
  • the block diagram which shows the structure of the overvoltage suppression apparatus which concerns on a 1st Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform of the power supply side voltage of the circuit breaker measured by the power supply side voltage measurement part which concerns on a 1st Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform of the line side voltage of the circuit breaker measured by the line side voltage measurement part which concerns on a 1st Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform of the voltage between electrodes of the circuit breaker which concerns on a 1st Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform arithmetic-processed by the multiplier which concerns on a 1st Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform arithmetic-processed by the low-pass filter which concerns on a 1st Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform arithmetic-processed by the high pass filter which concerns on a 1st Example.
  • the block diagram which shows the structure of the electric power grid
  • the block diagram which shows the structure of the overvoltage suppression apparatus which concerns on a 2nd Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform of the power supply side voltage of the circuit breaker measured by the power supply side voltage measurement part which concerns on a 2nd Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform of the line side voltage of the circuit breaker measured by the line side voltage measurement part which concerns on a 2nd Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform of the voltage between electrodes of the circuit breaker calculated by the subtractor which concerns on a 2nd Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform arithmetic-processed by the multiplier which concerns on a 2nd Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform calculated by the low-pass filter which concerns on a 2nd Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform arithmetic-processed by the high pass filter which concerns on a 2nd Example.
  • the block diagram which shows the structure of the electric power grid
  • the block diagram which shows the structure of the overvoltage suppression apparatus which concerns on a 3rd Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform of the power supply side voltage of the circuit breaker measured by the power supply side voltage measurement part which concerns on a 3rd Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform W of the line side voltage of the circuit breaker measured by the line side voltage measurement part which concerns on a 3rd Example.
  • the wave form diagram which shows the voltage waveform of the voltage between electrodes of the circuit breaker calculated by the subtractor which concerns on a 3rd Example.
  • the wave form diagram which drew typically the closing surge which generate
  • the characteristic view which shows the pre-arc generation voltage characteristic at the time of injection
  • the block diagram which shows the structure of the electric power grid
  • the block diagram which shows the structure of the overvoltage suppression apparatus which concerns on the 4th Example of this invention.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a power system 1 to which an overvoltage suppressing device 10 according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • symbol is attached
  • the power system 1 includes a power bus 2, a three-phase circuit breaker 3U, 3V, 3W, a power transmission line 4, a three-phase power-side voltage detector 5U, 5V, 5W, and a three-phase line. Side voltage detectors 6U, 6V, 6W and an overvoltage suppression device 10 are provided.
  • the power source bus 2 is a power system bus provided with a three-phase AC power source composed of a U phase, a V phase, and a W phase.
  • the power transmission line 4 is electrically connected to the power bus 2 via the circuit breakers 3U, 3V, 3W. Although not shown, a reactor is installed between the ground of each phase of the transmission line 4. These reactors may be installed at both ends of the transmission line 4 or may be installed only at one end.
  • Circuit breakers 3U, 3V, 3W connect the phases of power transmission line 4 and power supply bus 2 to each other.
  • the circuit breakers 3U, 3V, 3W are each phase operation type circuit breakers operated individually for each phase.
  • the circuit breakers 3U, 3V, 3W are provided in the U phase, the V phase, and the W phase, respectively.
  • Each power supply side voltage detector 5U, 5V, 5W is provided in each corresponding phase of the power supply bus 2.
  • the power supply side voltage detectors 5U, 5V, 5W are, for example, instrument transformers.
  • Each power supply side voltage detector 5U, 5V, 5W detects a corresponding phase voltage (ground voltage) of each power supply bus 2. That is, each power supply side voltage detector 5U, 5V, 5W detects the voltage of the power supply side of each corresponding circuit breaker 3U, 3V, 3W.
  • Each power supply side voltage detector 5U, 5V, 5W outputs each detected phase voltage of the power supply bus 2 to the overvoltage suppressing device 10.
  • Each line-side voltage detector 6U, 6V, 6W is provided in each corresponding phase of the transmission line 4.
  • the line side voltage detectors 6U, 6V, 6W are, for example, instrument transformers.
  • Each line-side voltage detector 6U, 6V, 6W detects a corresponding phase voltage (ground voltage) of the transmission line 4. That is, each line side voltage detector 6U, 6V, 6W detects the voltage on the line side of the circuit breakers 3U, 3V, 3W of the corresponding phases.
  • Each line side voltage detector 6U, 6V, 6W outputs each detected phase voltage of the transmission line 4 to the overvoltage suppressing device 10.
  • the overvoltage suppressing device 10 includes each phase voltage of the power source bus 2 detected by the power source side voltage detectors 5U, 5V, 5W and each phase voltage of the transmission line 4 detected by the line side voltage detectors 6U, 6V, 6W. Is entered. When the circuit breakers 3U, 3V, 3W are opened, the overvoltage suppressing device 10 turns on the circuit breakers 3U, 3V, 3W based on the phase voltages of the power supply bus 2 and the phase voltages of the power transmission line 4.
  • the overvoltage suppression device 10 includes a power supply side voltage measurement unit 11, a line side voltage measurement unit 12, a waveform calculation unit 13, a phase detection unit 14, and a closing command output unit 15.
  • the power source side voltage measuring unit 11 measures the power source side voltages of the circuit breakers 3U, 3V, 3W detected by the power source side voltage detectors 5U, 5V, 5W.
  • the power supply side voltage measurement unit 11 outputs the measured voltage waveform data on the power supply side of the circuit breakers 3U, 3V, 3W to the waveform calculation unit 13.
  • the line side voltage measuring unit 12 measures the voltage of the transmission line 4 detected by the line side voltage detectors 6U, 6V, 6W.
  • the line side voltage measurement unit 12 outputs the measured voltage waveform data of the power transmission line 4 to the waveform calculation unit 13.
  • the waveform calculation unit 13 applies the circuit breakers 3U and 3V to the voltage waveform data of the power supply bus 2 measured by the power supply side voltage measurement unit 11 and the voltage waveform data of the transmission line 4 measured by the line side voltage measurement unit 12. , Waveform calculation processing for detecting the phase (timing) at which 3 W is input is performed. The waveform calculation unit 13 outputs the voltage waveform data subjected to the waveform calculation process to the phase detection unit 14.
  • the phase detection unit 14 detects the phase at which the circuit breakers 3U, 3V, and 3W are respectively turned on based on the voltage waveform data that has been subjected to waveform calculation processing by the waveform calculation unit 13.
  • the phase detection unit 14 outputs the detected phase to be input for each phase to the input command output unit 15.
  • the closing command output unit 15 outputs a closing command for turning on the circuit breakers 3U, 3V, and 3W at the phase of each phase detected by the phase detector 14.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the overvoltage suppressing device 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 although the structure of only one phase among circuit breakers 3U, 3V, and 3W is illustrated, the other two phases shall be comprised similarly.
  • the waveform calculation unit 13 includes a multiplier 131, a low-pass filter 132, and a high-pass filter 133.
  • the multiplier 131 receives the voltage waveform data on the power supply side of the circuit breaker 3U measured by the power supply side voltage measurement unit 11 and the voltage waveform data on the line side of the circuit breaker 3U measured by the line side voltage measurement unit 12. The The multiplier 131 multiplies the voltage waveform data on the power source side of the circuit breaker 3U by the voltage waveform data on the line side of the circuit breaker 3U. The multiplier 131 outputs the voltage waveform data calculated by multiplication to the low-pass filter 132.
  • the voltage waveform data calculated by the multiplier 131 is input to the low pass filter 132.
  • the cutoff frequency of the low-pass filter 132 is set to a frequency that can cut the commercial frequency.
  • the low-pass filter 132 allows only the frequency component lower than the cutoff frequency to pass through the input voltage waveform data. Thereby, the low pass filter 132 removes the commercial frequency component which is a high frequency component from the input voltage waveform data.
  • the low pass filter 132 outputs the passed voltage waveform data to the high pass filter 133.
  • the frequency of the voltage oscillation of the transmission line 4 after breaking the circuit breakers 3U, 3V, 3W varies depending on the compensation rate of the installed reactor, but is close to the commercial frequency that is the frequency of the power supply side voltage. For this reason, a component having a frequency lower than the commercial frequency appears in the voltage between the electrodes of the circuit breakers 3U, 3V, and 3W. Therefore, the cutoff frequency of the low-pass filter 133 is set to a frequency that can cut the commercial frequency.
  • the voltage waveform data that has passed through the low pass filter 132 is input to the high pass filter 133.
  • the cut-off frequency of the high-pass filter 133 is set to a frequency that can cut an extremely low frequency component close to a DC component.
  • the high pass filter 133 allows only the frequency component higher than the cutoff frequency to pass through the input voltage waveform data. Thereby, the high-pass filter 133 removes an extremely low frequency component from the input voltage waveform data.
  • the high pass filter 133 outputs the passed voltage waveform data to the period detection unit 141 of the phase detection unit 14.
  • the phase detection unit 14 includes a period detection unit 141 and a closing phase calculation unit 142.
  • the voltage waveform data that has passed through the high-pass filter 133 is input to the period detection unit 141.
  • the cycle detection unit 141 calculates a cycle in which the voltage between the electrodes of the circuit breaker 3U is minimized based on the input voltage waveform data.
  • the period detection unit 141 outputs the calculated period to the input phase calculation unit 142.
  • the cycle calculated by the cycle detection unit 141 is input to the input phase calculation unit 142.
  • the closing phase calculation unit 142 calculates the optimal time (phase) for closing the circuit breaker 3U based on the input cycle.
  • the optimal closing time is a time when the voltage waveform of the inter-electrode voltage of the circuit breaker 3U is estimated to be minimized thereafter.
  • the making phase calculation unit 142 outputs the calculated time to the making command output unit 15.
  • FIGS. 3 to 8 are waveform diagrams showing voltage waveforms W3 to W8 for explaining the arithmetic processing in the overvoltage suppressing device 10 according to the present embodiment.
  • FIGS. 3 to 8 show the respective voltage waveforms W3 to W8 from around time t0 when the circuit breaker 3U shuts off the power transmission line 4.
  • FIG. 3 is a waveform diagram showing a voltage waveform W3 of the power source side voltage (voltage of the power source bus 2) of the circuit breaker 3U measured by the power source side voltage measuring unit 11.
  • FIG. 4 is a waveform diagram showing a voltage waveform W4 of the line side voltage (voltage of the power transmission line 4) of the circuit breaker 3U measured by the line side voltage measurement unit 12.
  • FIG. 5 is a waveform diagram showing a voltage waveform W5 of the interelectrode voltage of the circuit breaker 3U.
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing a voltage waveform W6 calculated by the multiplier 131. As shown in FIG. FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a waveform diagram showing a voltage waveform W7 that has been arithmetically processed by the low-pass filter 132.
  • FIG. 8 is a waveform diagram showing a voltage waveform W8 that is arithmetically processed by the high-pass filter 133. As shown in FIG.
  • a voltage represented by a voltage waveform W3 shown in FIG. 3 is applied to the power supply side of the circuit breaker 3U.
  • a voltage represented by a voltage waveform W4 shown in FIG. 4 is applied to the line side of the circuit breaker 3U.
  • the voltage between the electrodes of the circuit breaker 3U is represented by a voltage waveform W5 shown in FIG.
  • the voltage waveform W5 is obtained by subtracting the voltage waveform W4 on the line side of the circuit breaker 3U from the voltage waveform W3 on the power supply side of the circuit breaker 3U.
  • the voltage waveform W5 is zero before the time t0 because the voltage on the power source side of the circuit breaker 3U and the voltage on the line side of the circuit breaker 3U are the same.
  • the multiplier 131 receives the voltage waveform data on the power source side of the circuit breaker 3U indicating the voltage waveform W3 and the voltage waveform data on the line side of the circuit breaker 3U indicating the voltage waveform W4.
  • the multiplier 131 multiplies the input two voltage waveform data. Thereby, the multiplier 131 calculates voltage waveform data indicating the voltage waveform W6 shown in FIG.
  • a commercial frequency component that is a harmonic component, a low frequency component FL1, and a very low frequency component FL2 are superimposed on the voltage waveform W6.
  • the low-pass filter 132 receives voltage waveform data indicating the voltage waveform W6 calculated by the multiplier 131. Thereby, the low pass filter 132 calculates voltage waveform data indicating the voltage waveform W7 shown in FIG.
  • the voltage waveform W7 is a waveform in which the commercial frequency component is suppressed and the low frequency component FL1 and the extremely low frequency component FL2 are extracted from the voltage waveform W6.
  • the voltage waveform data representing the voltage waveform W7 calculated by the low pass filter 132 is input to the high pass filter 133. Accordingly, the high pass filter 133 calculates voltage waveform data indicating the voltage waveform W8 shown in FIG.
  • the voltage waveform W8 is a waveform in which the extremely low frequency component FL2 is suppressed with respect to the voltage waveform W7, and the low frequency component FL1 in the frequency band lower than the frequency of the power supply bus 2 and higher than the frequency of the DC component is extracted. ing.
  • the period detector 141 receives voltage waveform data indicating the voltage waveform W8 that has been subjected to waveform calculation by the waveform calculator 13.
  • the period detector 141 monitors the voltage waveform data indicating the voltage waveform W8 until a preset time elapses after the circuit breaker 3U blocks the power transmission line 4.
  • the period detector 141 detects the time tc that is the maximum in the positive polarity in the monitored voltage waveform W8. By this detection, the cycle detection unit 141 measures the interval at which the time tc appears.
  • the period detector 141 calculates the period TM based on the measured interval.
  • the period detection unit 141 outputs the calculated period TM to the input phase calculation unit 142.
  • the time tc at which the positive polarity in the voltage waveform W8 is maximized coincides with the time tc at which the voltage of the double frequency of the voltage waveform W5 is minimized. Therefore, the period TM calculated by the period detection unit 141 is the same as the period TM in which the multi-frequency voltage of the voltage waveform W5 of the interelectrode voltage is minimized.
  • the closing phase calculation unit 142 calculates a closing phase (closing time) that is optimal for turning on the circuit breaker 3U based on the cycle TM calculated by the cycle detection unit 141.
  • This input phase is one of the phases in which the voltage waveform W8 is estimated to be maximum at the positive polarity thereafter.
  • the closing command output unit 15 outputs a closing command to the circuit breaker 3U so that the circuit breaker 3U is turned on at the closing phase calculated by the closing phase calculation unit 142.
  • a low frequency component FL1 in a frequency band lower than the frequency of the power supply bus 2 and higher than the frequency of the DC component appears remarkably.
  • FL1 is a multi-frequency component of the circuit breaker pole voltage W5.
  • the low frequency component FL1 is extracted by the low pass filter 132 and the high pass filter 133.
  • the time when the interpolar voltage of the circuit breakers 3U, 3V, 3W becomes small can be estimated by obtaining the period TM having the maximum positive polarity.
  • the overvoltage suppressing device 10 turns on the circuit breaker 3U, 3V, 3W at an optimum time when the circuit voltage of the circuit breakers 3U, 3V, 3W becomes small, so that the voltage between the electrodes becomes double frequency. Even if it is, the overvoltage generated when the circuit breakers 3U, 3V, and 3W are turned on can be suppressed.
  • FIG. 9 is a block diagram which shows the structure of 1 A of electric power grid systems with which the overvoltage suppression apparatus 10A which concerns on the 2nd Example of this invention was applied.
  • Power system 1A has a configuration in which overvoltage suppression device 10A is provided in place of overvoltage suppression device 10 in power system 1 according to the first embodiment shown in FIG. In other respects, the power system 1A is the same as the power system 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing the configuration of the overvoltage suppressing device 10A according to the present embodiment.
  • the overvoltage suppression device 10A has a configuration in which a waveform calculation unit 13A is provided instead of the waveform calculation unit 13 in the overvoltage suppression device 10 according to the first embodiment illustrated in FIG. In other respects, the overvoltage suppressing device 10A is the same as the overvoltage suppressing device 10 according to the first embodiment.
  • the waveform calculation unit 13A includes a subtractor 13A1, a multiplier 13A2, a low-pass filter 13A3, and a high-pass filter 13A4.
  • the voltage waveform data on the power source side of the circuit breaker 3U measured by the power source side voltage measuring unit 11 and the voltage waveform data on the line side of the circuit breaker 3U measured by the line side voltage measuring unit 12 are input to the subtractor 13A1.
  • the subtractor 13A1 subtracts the voltage waveform data on the line side of the circuit breaker 3U from the voltage waveform data on the power supply side of the circuit breaker 3U. By this calculation, voltage waveform data of the voltage between the electrodes of the circuit breaker 3U is calculated.
  • the subtractor 13A1 outputs the calculated voltage waveform data of the interelectrode voltage to the multiplier 13A2.
  • the voltage waveform data of the interelectrode voltage calculated by the subtractor 13A1 is input to the multiplier 13A2.
  • the multiplier 13A2 squares the input voltage waveform data.
  • the multiplier 13A2 outputs the voltage waveform data calculated by squaring to the low-pass filter 13A3.
  • the voltage waveform data squared by the multiplier 13A2 is input to the low-pass filter 13A3.
  • the cut-off frequency of the low-pass filter 13A3 is set to a frequency that can cut the commercial frequency.
  • the low-pass filter 13A3 allows only the frequency component lower than the cutoff frequency to pass through the input voltage waveform data. Thereby, the low pass filter 13A3 removes the commercial frequency component which is a high frequency component from the input voltage waveform data.
  • the low pass filter 13A3 outputs the passed voltage waveform data to the high pass filter 13A4.
  • the voltage waveform data that has passed through the low-pass filter 13A3 is input to the high-pass filter 13A4.
  • the cut-off frequency of the high-pass filter 13A4 is set to a frequency that can cut a very low frequency component close to a direct current component.
  • the high-pass filter 13A4 allows only the frequency component higher than the cutoff frequency to pass through the input voltage waveform data. Thereby, the high pass filter 13A4 removes an extremely low frequency component from the input voltage waveform data.
  • the high pass filter 13A4 outputs the passed voltage waveform data to the period detection unit 141 of the phase detection unit 14.
  • FIGS. 11 to 16 are waveform diagrams showing voltage waveforms for explaining the calculation processing in the overvoltage suppressing device 10A according to the present embodiment.
  • 11 to 16 show the respective voltage waveforms W11 to W16 from around time t1 when the circuit breaker 3U shuts off the power transmission line 4.
  • FIG. 11 is a waveform diagram showing a voltage waveform W11 of the power supply side voltage (voltage of the power supply bus 2) of the circuit breaker 3U measured by the power supply side voltage measurement unit 11.
  • FIG. 12 is a waveform diagram showing a voltage waveform W12 of the line side voltage (voltage of the power transmission line 4) of the circuit breaker 3U measured by the line side voltage measuring unit 12.
  • FIG. 13 is a waveform diagram showing a voltage waveform W13 of the inter-electrode voltage of the circuit breaker 3U that has been subjected to arithmetic processing by the subtractor 13A1.
  • FIG. 14 is a waveform diagram showing a voltage waveform W14 that has been arithmetically processed by the multiplier 13A2.
  • FIG. 15 is a waveform diagram showing a voltage waveform W15 calculated by the low pass filter 13A3.
  • FIG. 16 is a waveform diagram showing a voltage waveform W16 calculated by the high-pass filter 13A4.
  • a voltage represented by a voltage waveform W11 shown in FIG. 11 is applied to the power supply side of the circuit breaker 3U.
  • a voltage represented by a voltage waveform W12 shown in FIG. 12 is applied to the line side of the circuit breaker 3U.
  • the voltage waveform data on the power source side of the circuit breaker 3U indicating the voltage waveform W11 and the voltage waveform data on the line side of the circuit breaker 3U indicating the voltage waveform W12 are input to the subtractor 13A1.
  • the subtractor 13A1 subtracts the voltage waveform data on the line side of the circuit breaker 3U from the voltage waveform data on the power supply side of the circuit breaker 3U. Thereby, the subtractor 13A1 calculates the voltage waveform data of the voltage between the electrodes of the circuit breaker 3U indicating the voltage waveform W13 shown in FIG.
  • the voltage waveform W13 is zero before the time t1, since the voltage on the power supply side of the circuit breaker 3U and the voltage on the line side of the circuit breaker 3U are the same.
  • the voltage waveform data of the voltage between the electrodes of the circuit breaker 3U indicating the voltage waveform W13 calculated by the subtractor 13A1 is input to the multiplier 13A2.
  • the multiplier 13A2 squares the input voltage waveform data. Thereby, the multiplier 13A2 calculates voltage waveform data indicating the voltage waveform W14 shown in FIG.
  • a commercial frequency component that is a harmonic component, a low frequency component FL3, and an extremely low frequency component FL4 shown in FIG. 15 are superimposed.
  • the voltage waveform data indicating the voltage waveform W14 calculated by the subtractor 13A2 is input to the low-pass filter 13A3.
  • the low-pass filter 13A3 calculates voltage waveform data indicating the voltage waveform W15 shown in FIG.
  • the voltage waveform W15 is a waveform in which the commercial frequency component is suppressed and the low frequency component FL3 and the extremely low frequency component FL4 are extracted from the voltage waveform W14.
  • the voltage waveform data representing the voltage waveform W15 calculated by the low-pass filter 13A3 is input to the high-pass filter 13A4.
  • the high-pass filter 13A4 calculates voltage waveform data indicating the voltage waveform W16 shown in FIG.
  • the voltage waveform W16 is a waveform in which the extremely low frequency component FL4 is suppressed with respect to the voltage waveform W15, and the low frequency component FL3 in the frequency band lower than the frequency of the power supply bus 2 and higher than the frequency of the DC component is extracted. ing.
  • the period detector 141 receives voltage waveform data indicating the voltage waveform W16 that has been waveform-calculated by the waveform calculator 13A.
  • the period detector 141 monitors the voltage waveform data indicating the voltage waveform W16 until a preset time elapses after the circuit breaker 3U blocks the power transmission line 4.
  • the period detection unit 141 detects a time tc1 that is negative and maximum in the monitored voltage waveform W16. By this detection, the period detection unit 141 measures an interval at which the time tc1 appears.
  • the period detector 141 calculates the period TM1 based on the measured interval.
  • the period detector 141 outputs the calculated period TM1 to the input phase calculator 142.
  • the time tc1 at which the voltage waveform W16 has the maximum negative polarity coincides with the time tc1 at which the double frequency voltage of the voltage waveform W13 decreases. Therefore, the period TM1 calculated by the period detection unit 141 is the same as the period TM1 in which the multi-frequency voltage of the voltage waveform W13 of the interelectrode voltage decreases.
  • the closing phase calculation unit 142 calculates a closing phase (closing time) optimum for turning on the circuit breaker 3U based on the cycle TM1 calculated by the cycle detection unit 141.
  • This input phase is one of the phases in which the voltage waveform W16 is estimated to be negative and maximum in the future.
  • the closing command output unit 15 outputs a closing command to the circuit breaker 3U so that the circuit breaker 3U is turned on at the closing phase calculated by the closing phase calculation unit 142.
  • the overvoltage suppression device 10A turns on the circuit breaker 3U, 3V, 3W at the optimum time when the circuit voltage of the circuit breakers 3U, 3V, 3W becomes small, so that the voltage between the electrodes becomes double frequency. Even if it is, the overvoltage generated when the circuit breakers 3U, 3V, and 3W are turned on can be suppressed.
  • the overvoltage suppressing device 10A the interpolar voltage is directly obtained, and this interpolar voltage is squared. Therefore, the difference in the voltage between the electrodes is more clearly defined than in the overvoltage suppressing device 10 according to the first embodiment. can do. Thereby, the overvoltage suppressing device 10A can perform control with higher accuracy than the overvoltage suppressing device 10 according to the first embodiment.
  • the overvoltage suppression device 10A instead of the calculation in the multiplier 131 in the overvoltage suppression device 10 according to the first embodiment, the calculation by the subtractor A1 and the multiplier 13A2 is necessary. For this reason, the overvoltage suppression device 10 according to the first embodiment is faster in calculation speed than the overvoltage suppression device 10A.
  • FIG. 17 is a block diagram which shows the structure of the electric power grid
  • the electric power system 1B is the structure which provided the overvoltage suppression apparatus 10B instead of the overvoltage suppression apparatus 10 in the electric power system 1 which concerns on the 1st Example shown in FIG. About other points, electric power system 1B is the same as electric power system 1 concerning a 1st example.
  • FIG. 18 is a configuration diagram showing the configuration of the overvoltage suppressing device 10B according to the present embodiment.
  • the overvoltage suppressing device 10 ⁇ / b> B is provided with a waveform calculating unit 13 ⁇ / b> B instead of the waveform calculating unit 13, and a closing command output unit 15 ⁇ / b> B instead of the closing command output unit 15. Is provided.
  • the overvoltage suppressing device 10B is the same as the overvoltage suppressing device 10 according to the first embodiment.
  • the waveform calculation unit 13B has a configuration in which a subtractor 13B1 and a waveform monitoring unit 13B2 are added to the waveform calculation unit 13 according to the first embodiment.
  • the voltage waveform data on the power source side of the circuit breaker 3U measured by the power source side voltage measuring unit 11 and the voltage waveform data on the line side of the circuit breaker 3U measured by the line side voltage measuring unit 12 are input to the subtractor 13B1.
  • the subtractor 13B1 subtracts the voltage waveform data on the line side of the circuit breaker 3U from the voltage waveform data on the power supply side of the circuit breaker 3U. By this calculation, voltage waveform data of the voltage between the electrodes of the circuit breaker 3U is calculated.
  • the subtractor 13B1 outputs the voltage waveform data of the calculated interelectrode voltage to the waveform monitoring unit 13B2.
  • the voltage waveform data of the interelectrode voltage calculated by the subtractor 13B1 is input to the waveform monitoring unit 13B2.
  • the secondary arc current that flows on the line side (transmission line 4) of the circuit breaker 3U is preset based on the voltage waveform data of the interelectrode voltage after the transmission line 4 is interrupted by the circuit breaker 3U. It is monitored whether or not the arc is extinguished within a set time (for example, 100 milliseconds).
  • the judgment method of extinction of the secondary arc current by the waveform monitoring unit 13B2 is performed by detecting that the waveform of the interelectrode voltage has changed. For example, as a method of detecting a change in the waveform of the interelectrode voltage, there is a method of determining based on the frequency of the interelectrode voltage. While the secondary arc current is not extinguished, the voltage on the line side of the circuit breaker 3U is zero. For this reason, the voltage between the electrodes becomes the same as the voltage (for example, commercial frequency) on the power source side of the circuit breaker 3U.
  • the waveform monitoring unit 13B2 can detect that the secondary arc current has been extinguished by detecting that the frequency of the interelectrode voltage has decreased.
  • the waveform monitoring unit 13B2 ends the calculation process when the secondary arc current is extinguished within the set time.
  • the waveform monitoring unit 13B2 does not perform waveform processing by calculation by the multiplier 131 or the like based on the voltage waveform data of the interelectrode voltage, and performs a surge surge ( Overvoltage) is suppressed, and arithmetic processing for turning on the circuit breaker 3U is performed.
  • the waveform monitoring unit 13B2 outputs to the input command output unit 15B based on the calculation result.
  • the circuit breaker in the case of a high-speed reclosing circuit, the circuit breaker has a duty of breaking- ⁇ -turning-on / breaking- (1 minute) -turning-on / breaking.
  • ⁇ is 0.35 seconds as a standard.
  • the time until the secondary arc current is extinguished after the circuit breaker 3U is opened depends on weather conditions and is not constant. Therefore, if the arc extinguishing time of the secondary arc current is delayed, it may be difficult to estimate by the waveform processing the time when the interelectrode voltage decreases within the time ⁇ of the high-speed reclosing circuit.
  • the waveform monitoring unit 13B2 opens the circuit breaker 3U within the time when the circuit breaker 3U can be turned on within the time ⁇ even if the time when the voltage between the electrodes is reduced is estimated by waveform processing.
  • the maximum time that can be spent until the secondary arc current is extinguished is set as the set time. That is, when it takes a long time for the secondary arc current to extinguish for longer than this set time, the overvoltage suppression device 10B performs waveform processing to estimate the time when the interelectrode voltage decreases, This means that the unit 3U cannot be re-inserted within the time ⁇ required for the above-mentioned operation responsibility.
  • the overvoltage suppressing device 10B performs waveform processing to estimate a point in time when the interelectrode voltage becomes small.
  • the overvoltage suppressing device 10B turns on the circuit breaker 3U at the turning-on time calculated by the waveform monitoring unit 13B2.
  • FIGS. 19 to 21 are waveform diagrams showing voltage waveforms for explaining the calculation processing in the overvoltage suppressing device 10B according to the present embodiment.
  • FIGS. 19 to 21 show states of voltage waveforms W19 to W21 from around time t2 when the circuit breaker 3U shuts off the power transmission line 4, respectively.
  • the vertical axis represents voltage (p.u.) and the horizontal axis represents time (seconds).
  • FIG. 19 is a waveform diagram showing a voltage waveform W19 of the power source side voltage (voltage of the power source bus 2) of the circuit breaker 3U measured by the power source side voltage measuring unit 11.
  • FIG. 20 is a waveform diagram showing a voltage waveform W20 of the line side voltage (voltage of the power transmission line 4) of the circuit breaker 3U measured by the line side voltage measurement unit 12.
  • FIG. 21 is a waveform diagram showing a voltage waveform W21 of the inter-electrode voltage of the circuit breaker 3U that has been subjected to arithmetic processing by the subtractor 13B1.
  • a voltage represented by a voltage waveform W19 shown in FIG. 19 is applied to the power supply side of the circuit breaker 3U.
  • a voltage represented by a voltage waveform W20 shown in FIG. 20 is applied to the line side of the circuit breaker 3U.
  • the transmission line U phase is in a 1-wire ground fault condition. For this reason, the voltage side voltage W19 and the line side voltage W20 are zero before time t2 in FIGS. Since the circuit breaker 3U is cut off at time t2, the power supply voltage W19 appears as the power supply voltage thereafter. On the other hand, the failure of the power transmission line 4 continues until time t21. That is, the secondary arc voltage continues until time t21. Time t21 indicates a point in time when the secondary arc current is extinguished. Accordingly, the voltage waveform W20 representing the voltage of the transmission line 4 is zero until time t21.
  • the voltage waveform data on the power supply side of the circuit breaker 3U indicating the voltage waveform W19 and the voltage waveform data on the line side of the circuit breaker 3U indicating the voltage waveform W20 are input to the subtractor 13B1.
  • the subtractor 13B1 subtracts the voltage waveform data on the line side of the circuit breaker 3U from the voltage waveform data on the power supply side of the circuit breaker 3U. Thereby, subtractor 13B1 calculates the voltage waveform data of the voltage between electrodes of circuit breaker 3U which shows voltage waveform W21 shown in FIG.
  • the voltage waveform W21 is zero before the time t2, since the voltage on the power source side of the circuit breaker 3U and the voltage on the line side of the circuit breaker 3U are the same.
  • the waveform monitoring unit 13B2 receives the voltage waveform data of the voltage across the circuit breaker 3U indicating the voltage waveform W21 calculated by the subtractor 13B1 and the voltage waveform data on the line side of the circuit breaker 3U indicating the voltage waveform W20. .
  • the waveform monitoring unit 13B2 measures the time from time t2 when the circuit breaker 3U is opened to time t21 when the secondary arc current is extinguished.
  • the waveform monitoring unit 13B2 ends the calculation process when the time from the time t2 when the circuit breaker 3U is opened to the time t21 when the secondary arc current is extinguished is shorter than the set time.
  • the waveform monitoring unit 13B2 displays the voltage across the circuit breaker 3U indicating the voltage waveform W21.
  • a time point at which the voltage waveform data has a voltage value lower than preset voltage thresholds THP and THN (here, ⁇ 1.5 p.u.) is detected. Based on this detection result, the waveform monitoring unit 13B2 determines that the inter-pole voltage of the circuit breaker 3U is 1.5 p. u. In the following, a closing command is output to the charging command output unit 15B so that the circuit breaker 3U is switched on.
  • FIG. 22 is a waveform diagram schematically illustrating a closing surge VS generated when the circuit breaker inserts a no-load transmission line.
  • FIG. 22 shows that the circuit breaker is turned on at time t3 and 3p. u. This shows a state in which a surge (overvoltage) VS is generated.
  • the power supply voltage VP has a peak value of 1p. u. Is a sine wave.
  • the DC voltage VL remaining on the transmission line before the circuit breaker is turned on again is 1 p. u. It is. 3p. u.
  • the inter-electrode voltage (the difference between the instantaneous value of the power supply voltage VP and the DC voltage VL) at the time t3 when the input surge VS occurs is 2p. u. It is. That is, the input surge VS is about 1.5 times the voltage between the electrodes.
  • the waveform monitoring unit 13B2 has an interelectrode voltage of 2p. u.
  • the overvoltage due to the applied surge is reduced by 3p. u. Control lower than.
  • FIG. 23 is a characteristic diagram showing pre-arc generation voltage characteristics VT0, VT1, and VT2 when the circuit breaker 3U according to the present embodiment is turned on.
  • the interelectrode voltage VD is shown as an absolute value.
  • the peak value of the interelectrode voltage VD is 1.5 p. u. It is said.
  • the pre-arc generation voltage characteristic VT0 indicates a pre-arc generation voltage characteristic that is a standard for the circuit breaker 3U. Moreover, the circuit breaker generally has an operation variation and a discharge variation.
  • the pre-arc generation voltage characteristics VT1 and VT2 indicate the pre-arc generation voltage characteristics in consideration of the operation variation and the discharge variation of the circuit breaker 3U with the pre-arc generation voltage characteristic VT0 as a reference.
  • the circuit breaker 3U If the circuit breaker 3U is turned on so that the pre-arc generation voltage characteristic VT2 considering variation does not contact the inter-electrode voltage VD, the intersection of the pre-arc generation voltage characteristic VT1 and inter-electrode voltage VD considering the other variation is About 1 p. u. It is. Therefore, even when the variation of the circuit breaker 3U is taken into consideration, in FIG. u.
  • the circuit breaker 3U can be turned on within.
  • Pre-arc generation voltage characteristics, operation variation, and discharge variation vary depending on the circuit breaker. That is, the slopes of the pre-arc generation voltage characteristics VT0, VT1, and VT2 as shown in FIG.
  • the pre-arcing voltage characteristics are straight to the right with respect to time, regardless of individual circuit breaker differences. That is, in any circuit breaker, the voltage at which the insulation between the breaker poles breaks down in proportion to the passage of time, that is, as the distance between the contacts decreases. Therefore, the inter-electrode voltage of the circuit breaker is 1.5 p. u.
  • the circuit breaker 3U must be 1.5p. u.
  • the circuit breaker 3U can be turned on at the following interelectrode voltage.
  • the waveform monitoring unit 13B2 is capable of generating an instantaneous voltage of 1.5p. u.
  • the phase at which the circuit breaker 3U is inserted as described below can be estimated by arithmetic processing. Therefore, when it takes time for the secondary arc current to extinguish for longer than the set time, the waveform monitoring unit 13B2 considers the pre-arc generation voltage characteristics VT0, VT1, VT2 of the circuit breaker 3U, and determines the voltage between the electrodes. 1.5 p. u.
  • the circuit breaker 3U is inserted at the following timing. As a result, the circuit breaker 3U has a maximum overvoltage of 3p. u. It is suppressed smaller than.
  • the overvoltage suppressing device 10B is provided with a waveform monitoring unit 13B2, and monitors each of the circuit breakers 3U, 3V, 3W until the secondary arc current is extinguished after being interrupted. When the secondary arc current is not extinguished within the set time, the overvoltage suppressing device 10B turns on the circuit breakers 3U, 3V, and 3W at the time of suppressing the overvoltage to some extent without performing the waveform processing by the multiplier 131 or the like. .
  • the overvoltage suppression device 10B calculates the phase at which the circuit breakers 3U, 3V, and 3W are turned on without performing the waveform processing, so the circuit breakers 3U, 3V, and 3W are turned on in a shorter time than when the waveform processing is performed. Can be thrown in.
  • the overvoltage suppression device 10B delays the time during which the secondary arc current is extinguished, and even if it is unable to perform the operation duty if the waveform processing by the multiplier 131 or the like is performed to calculate the input phase,
  • the waveform monitoring unit 13B2 can turn on the circuit breakers 3U, 3V, and 3W while suppressing the overvoltage due to the closing surge within the time when the operation duty can be fulfilled.
  • FIG. 24 is a configuration diagram showing a configuration of a power system 1C to which the overvoltage suppressing device 10C according to the fourth example of the present invention is applied.
  • the power system 1C of electric power systems are the structures which provided the overvoltage suppression apparatus 10C instead of the overvoltage suppression apparatus 10 in the electric power system 1 which concerns on the 1st Example shown in FIG.
  • the power system 1C is the same as the power system 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 25 is a configuration diagram showing the configuration of the overvoltage suppressing device 10C according to the present embodiment.
  • the overvoltage suppression device 10C has a configuration in which a waveform calculation unit 13C is provided instead of the waveform calculation unit 13B in the overvoltage suppression device 10B according to the third embodiment illustrated in FIG. In other respects, the overvoltage suppressing device 10C is the same as the overvoltage suppressing device 10B according to the third embodiment.
  • the waveform calculation unit 13C is configured by adding a waveform monitoring unit 13B2 according to the third embodiment shown in FIG. 18 to the waveform calculation unit 13A according to the second embodiment shown in FIG. Voltage waveform data of the voltage between the electrodes calculated by the subtractor 13A1 is input to the waveform monitoring unit 13B2. In other respects, the waveform calculation unit 13C is the same as the waveform calculation unit 13A according to the second embodiment.
  • the overvoltage suppression device 10C is provided with a waveform monitoring unit 13B2, and monitors each of the circuit breakers 3U, 3V, 3W until the secondary arc current is extinguished after being interrupted. When the secondary arc current is not extinguished within the set time, the overvoltage suppressing device 10C turns on the circuit breakers 3U, 3V, and 3W at the time of suppressing the overvoltage to some extent without performing the waveform processing by the multiplier 13A2. .
  • the overvoltage suppression device 10C calculates the phase at which the circuit breakers 3U, 3V, and 3W are turned on without performing the waveform processing, so that the circuit breakers 3U, 3V, and 3W are installed in a shorter time than when the waveform processing is performed. Can be thrown in.
  • the overvoltage suppressing device 10C delays the time during which the secondary arc current is extinguished, and even if the operation phase cannot be fulfilled by calculating the input phase by performing waveform processing using the multiplier 13A2, etc.
  • the waveform monitoring unit 13B2 can turn on the circuit breakers 3U, 3V, and 3W while suppressing the overvoltage due to the closing surge within the time when the operation duty can be fulfilled.
  • the low-pass filter and the high-pass filter are used.
  • a band-pass filter may be used instead of these filters.
  • the bandpass filter can transmit only a specific frequency band.
  • the band pass filter can be set to transmit a frequency band that is not cut by the respective cutoff frequencies of the low pass filter and the high pass filter. That is, the band pass filter can be set to transmit only a predetermined frequency band lower than the commercial frequency (power supply frequency) and higher than the low frequency corresponding to the DC component.
  • the components used in each embodiment may be software, hardware, or a combination of these.
  • the various filters may be analog filters or digital filters.
  • various arithmetic units such as a subtractor may have a hardware configuration (including calculation based on connection of wiring for taking in a voltage) or a configuration in which digital data is calculated by a computer.
  • each embodiment it is possible to deal with an algorithm for calculating the maximum value and the minimum value of the waveform without providing a high-pass filter. For example, if low frequency components FL1 and FL3 in a frequency band lower than the frequency of the power supply bus 2 and higher than the frequency of the DC component appear to some extent clearly, the low frequency components FL1 and FL1 are detected by an algorithm without removing the DC components.
  • the maximum value or the minimum value of FL3 may be obtained. That is, as long as the maximum and minimum values of the low frequency components FL1 and FL3 can be obtained substantially, this is the same as the extraction of the low frequency components FL1 and FL3.
  • the configuration can be changed as appropriate depending on the performance of the calculation speed of the computer used for the overvoltage suppression device and the balance with the operation responsibilities of the circuit breaker.
  • the voltage waveform data of the interelectrode voltage is squared, but any number may be used as long as it is an even number of 2 or more. That is, if the power is 2 ⁇ n (n is a natural number), the value raised to the nth power is squared, and as a result, the power is still squared.
  • the determination of extinction of the secondary arc current flowing on the line side (transmission line 4) of the circuit breaker 3U is not limited to the embodiment.
  • the determination of extinction of the secondary arc current may be based on other factors (phase or voltage value, etc.) instead of the frequency of the interelectrode voltage, or may not be determined based on the interelectrode voltage.
  • the power transmission line 4 may be provided with a direct current detector or a direct current voltage detector to detect the secondary arc current.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiments. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
  • the present invention is used in a power system and a distribution system using a circuit breaker.
  • SYMBOLS 1 ... Power system system, 2 ... Power supply bus, 3U, 3V, 3W ... Circuit breaker for three phases, 4 ... Power transmission line, 5U, 5V, 5W ... Power supply side voltage detector for three phases, 6U, 6V, 6W ... Line-side voltage detectors for three phases, 10 ... overvoltage suppression device, 11 ... power supply-side voltage measurement unit, 12 ... line-side voltage measurement unit, 13 ... waveform calculation unit, 14 ... phase detection unit, 15 ... input command output Department.

Landscapes

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Abstract

　電源母線(２)と送電線(４)との接続を開閉する遮断器(３Ｕ)，(３Ｖ)，(３Ｗ)を開放後、遮断器(３Ｕ)，(３Ｖ)，(３Ｗ)を投入する際に発生する過電圧を抑制する過電圧抑制装置(１０)であって、電源側電圧の波形を計測し、送電線側電圧の波形を計測し、電源側電圧の波形と送電線側電圧の波形とを乗算した波形から所定の周波数帯の成分の波形を抽出し、この波形が最大となる周期に基づいて遮断器(３Ｕ)，(３Ｖ)，(３Ｗ)を投入する。

Description

過電圧抑制装置
　本発明は、遮断器を投入する際に生じる過電圧を抑制する過電圧抑制装置に関する。
　一般に、リアクトルで補償されていない無負荷送電線では、遮断器が遮断した後、送電線には直流電圧が残留する。この直流電圧が残留している状態で、遮断器が再投入されると、過電圧（投入サージ）が発生することが知られている。この過電圧の大きさは、系統の電圧の数倍になる。このように大きな過電圧が発生すると、系統に設置される機器の絶縁に影響することが懸念される。
　このため、無負荷送電線投入時の過電圧を抑制する方法としては、抵抗体付き遮断器を設けることが知られている。例えば、日本の５００ｋＶ系統では、このような過電圧を抑制するため、抵抗投入方式の遮断器が採用されている。抵抗体付き遮断器は、投入抵抗と接点とを直列に接続した構成である。抵抗体付き遮断器は、遮断器主接点と並列接続される。抵抗体付き遮断器は、遮断器主接点よりも先行して投入される。これにより、過電圧を抑制する（例えば、日本国の非特許文献１参照）。
　一方、リアクトルで補償された無負荷送電線では、遮断器が遮断した後、送電線にはその静電容量とリアクトルとによる振動電圧が発生する。このような場合でも、遮断器の極間電圧が大きい時点で遮断器が再投入されると、過電圧が発生することになる。リアクトルで補償された送電線を再投入するときの過電圧抑制方法として、遮断器の投入位相を制御する方法が知られている。これは極間電圧が小さな時点で遮断器を再投入させるものである。極間電圧が小さくなる時点を予測する方法として、以下が知られる。
　一つ目の方法としては、遮断器の極間電圧を関数近似し、最適タイミングで遮断器投入する方法が、次のように開示されている。まず、電源(側)電圧を、商用周波の正弦波とする。また、線路側の振動電圧も単一周波数であれば、正弦波と見做すことができる。これらの両電圧を正弦波で関数近似して、極間電圧を予測する。この極間電圧に基づいて、遮断器の投入時刻を決定する（例えば、日本国の特許文献１参照）。
　二つ目の方法としては、遮断器の極間電圧零点間の時間を計測することにより、将来の極間電圧零点で遮断器を投入する方法が次のように開示されている。遮断後の極間電圧１周期の電圧零点間の時間と次の極間電圧１周期の電圧零点間の時間を計測する。これらの２つの極間電圧零点間の時間が同じであれば、極間電圧の周波数が分かる。これにより、極間電圧の波形に係らず、将来の極間電圧零点が推測できる（例えば、非特許文献２参照）。
特開２００３－１６８３３５号公報
長谷良秀，"電力系統技術の実用理論ハンドブック"，丸善株式会社，２００４年３月３０日，ｐ３０７－３０８ K.Froehlich，"Controlled Closing on Shunt Reactor Compensated Transmission Lines Part I: Closing Control Device Development"，IEEE Transactions on Power Delivery，The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.，１９９７年４月，Ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．２，ｐ７３４－７４０
　しかしながら、上述のような過電圧抑制方法には、それぞれ以下のような問題がある。
　抵抗体付き遮断器を用いて過電圧抑制する場合、通常の遮断器に対して抵抗体付き遮断器を特別に付加する必要がある。このため、遮断器全体としてみた場合、遮断器が大型化してしまう。
　送電線には、その無効電力を補償するために、リアクトルが設置されることがある。リアクトルが設置された送電線を遮断器が開放すると、送電線の静電容量とリアクトルのインダクタンスで決まる周波数の電圧振動が送電線に発生する。線路の電圧振動周波数は一般に電源電圧の周波数とは異なる。この場合、遮断器の極間電圧は、複周波の様相となる。
　このとき遮断器の極間電圧を関数近似し、最適タイミングで遮断器投入する場合、次のような問題がある。
　線路の電圧振動の周波数を決定する送電線の静電容量には、自相の対地成分、他相との間の相互成分、及び他相の対地成分がある。これらの静電容量は、送電線の幾何学的配置によって、各相で異なる値になる。このため、線路側電圧の振動波形が単一周波の正弦波となることは、極めて稀である。一般には、その振動波形自体が既に複周波となることが多い。この場合、線路の電圧振動を関数近似させること自体が困難である。よって、極間電圧を関数近似から求めるのは、現実的には極めて困難である。
　さらに、遮断器の極間電圧零点間の時間を計測して、遮断器を投入する場合、次のような問題がある。
　遮断器極間に電圧が印加された状態で投入する場合、接点間の絶縁耐力を接点間の電圧が上回ると、接点間で放電が発生する。この放電が発生すると、接点が機械的に接触する前に、遮断器は電気的な接触状態となる。この放電は、プレアークと呼ばれる。
　ここで、遮断器の極間電圧が複周波となっている場合、その電圧は電源電圧以上の波高値となる場合もある。このような場合、極間電圧が零点のときに、遮断器を投入させようとすると、極間電圧が大きな時点で、前述のプレアークによる放電によって投入状態となることもあり得る。この場合、大きな過電圧が発生することになる。よって、極間電圧が複周波の場合、極間電圧零点のみを計測するだけでは、過電圧の抑制はできない。
　本発明の目的は、遮断器の極間電圧が複周波となっている場合でも、遮断器を投入する際に発生する過電圧を抑制することのできる過電圧抑制装置を提供することにある。
　本発明の観点に従った過電圧抑制装置は、次の構成から成る。即ち、
　電源を備えた電力系統と送電線との接続を開閉する遮断器を開放後、前述の遮断器を投入する際に発生する過電圧を抑制する過電圧抑制装置であって、
　前述の遮断器の前述の電力系統側の対地電圧である電源側電圧の波形を計測する電源側電圧計測手段と、
　前述の遮断器の前述の送電線側の対地電圧である送電線側電圧の波形を計測する送電線側電圧計測手段と、
　前述の電源側電圧計測手段により計測された前述の電源側電圧の波形と送電線側電圧計測手段により計測された前述の送電線側電圧の波形とを乗算した波形を演算する乗算手段と、
　前述の乗算手段により演算された前述の波形から前述の電源の周波数よりも低く直流成分の周波数よりも高い周波数帯の成分の波形を抽出する抽出手段と、
　前述の抽出手段により抽出された前述の波形が最大となる周期を検出する周期検出手段と、
　前述の周期検出手段により検出された前述の周期に基づいて、前述の遮断器を投入する投入手段とを備えている。
　本発明によれば、遮断器の極間電圧が複周波となっている場合でも、遮断器を投入する際に発生する過電圧を抑制することのできる過電圧抑制装置を提供することができる。
本発明の第１の実施例に係る過電圧抑制装置の適用された電力系統の構成を示す構成図。 第１の実施例に係る過電圧抑制装置の構成を示す構成図。 第１の実施例に係る電源側電圧計測部により計測された遮断器の電源側電圧の電圧波形を示す波形図。 第１の実施例に係る線路側電圧計測部により計測された遮断器の線路側電圧の電圧波形を示す波形図。 第１の実施例に係る遮断器の極間電圧の電圧波形を示す波形図。 第１の実施例に係る乗算器により演算処理された電圧波形を示す波形図。 第１の実施例に係るローパスフィルタにより演算処理された電圧波形を示す波形図。 第１の実施例に係るハイパスフィルタにより演算処理された電圧波形を示す波形図。 本発明の第２の実施例に係る過電圧抑制装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。 第２の実施例に係る過電圧抑制装置の構成を示す構成図。 第２の実施例に係る電源側電圧計測部により計測された遮断器の電源側電圧の電圧波形を示す波形図。 第２の実施例に係る線路側電圧計測部により計測された遮断器の線路側電圧の電圧波形を示す波形図。 第２の実施例に係る減算器により演算処理された遮断器の極間電圧の電圧波形を示す波形図。 第２の実施例に係る乗算器により演算処理された電圧波形を示す波形図。 第２の実施例に係るローパスフィルタにより演算処理された電圧波形を示す波形図。 第２の実施例に係るハイパスフィルタにより演算処理された電圧波形を示す波形図。 本発明の第３の実施例に係る過電圧抑制装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。 第３の実施例に係る過電圧抑制装置の構成を示す構成図。 第３の実施例に係る電源側電圧計測部により計測された遮断器の電源側電圧の電圧波形を示す波形図。 第３の実施例に係る線路側電圧計測部により計測された遮断器の線路側電圧の電圧波形Ｗを示す波形図。 第３の実施例に係る減算器により演算処理された遮断器の極間電圧の電圧波形を示す波形図。 第３の実施例に係る遮断器が無負荷送電線を投入する際に発生する投入サージを模式的に描いた波形図。 第３の実施例に係る遮断器の投入時におけるプレアーク発生電圧特性を示す特性図。 本発明の第４の実施例に係る過電圧抑制装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。 本発明の第４の実施例に係る過電圧抑制装置の構成を示す構成図。
　以下図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。
（第１の実施例）
　図１は、本発明の第１の実施例に係る過電圧抑制装置１０の適用された電力系統システム１の構成を示す構成図である。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施例も同様にして重複する説明を省略する。
　電力系統システム１は、電源母線２と、三相分の遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗと、送電線４と、三相分の電源側電圧検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗと、三相分の線路側電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗと、過電圧抑制装置１０とを備えている。
　電源母線２は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相からなる三相交流の電源を備えた電力系統の母線である。
　送電線４は、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを介して、電源母線２に電気的に接続される。なお、図示していないが、送電線４の各相の対地間にリアクトルが設置されている。これらのリアクトルは、送電線４の両端に設置される場合又は片端のみに設置される場合等がある。
　遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗは、送電線４と電源母線２との各相を互いに接続する。遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗは、相毎に個別に操作する各相操作型の遮断器である。遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に、それぞれ設けられている。
　各電源側電圧検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは、電源母線２のそれぞれの対応する相に設けられている。電源側電圧検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは、例えば計器用変圧器である。各電源側電圧検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは、電源母線２のそれぞれの対応する相電圧（対地電圧）を検出する。即ち、各電源側電圧検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは、それぞれの対応する遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの電源側の電圧を検出する。各電源側電圧検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは、それぞれの検出した電源母線２の各相電圧を過電圧抑制装置１０に出力する。
　各線路側電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、送電線４のそれぞれの対応する相に設けられている。線路側電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、例えば計器用変圧器である。各線路側電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、送電線４のそれぞれの対応する相電圧（対地電圧）を検出する。即ち、各線路側電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、それぞれの対応する相の遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの線路側の電圧を検出する。各線路側電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、それぞれの検出した送電線４の各相電圧を過電圧抑制装置１０に出力する。
　過電圧抑制装置１０には、電源側電圧検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗにより検出された電源母線２の各相電圧及び線路側電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗにより検出された送電線４の各相電圧が入力される。過電圧抑制装置１０は、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗが開放された場合、電源母線２の各相電圧及び送電線４の各相電圧に基づいて、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入する。
　過電圧抑制装置１０は、電源側電圧計測部１１と、線路側電圧計測部１２と、波形演算部１３と、位相検出部１４と、投入指令出力部１５とを備えている。
　電源側電圧計測部１１は、電源側電圧検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗにより検出された遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの電源側の電圧を計測する。電源側電圧計測部１１は、計測した遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの電源側の電圧波形データを波形演算部１３に出力する。
　線路側電圧計測部１２は、線路側電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗにより検出された送電線４の電圧を計測する。線路側電圧計測部１２は、計測した送電線４の電圧波形データを波形演算部１３に出力する。
　波形演算部１３は、電源側電圧計測部１１により計測された電源母線２の電圧波形データ及び線路側電圧計測部１２により計測された送電線４の電圧波形データに対して、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入する位相（タイミング）を検出するための波形演算処理をする。波形演算部１３は、波形演算処理がされた電圧波形データを位相検出部１４に出力する。
　位相検出部１４は、波形演算部１３により波形演算処理された電圧波形データに基づいて、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗをそれぞれ投入する位相を検出する。位相検出部１４は、検出した各相の投入する位相を、投入指令出力部１５に出力する。
　投入指令出力部１５は、位相検出部１４により検出された各相の位相で、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗをそれぞれ投入するための投入指令を出力する。
　図２は、本発明の第１の実施例に係る過電圧抑制装置１０の構成を示す構成図である。なお、図２においては、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗのうちの一相分のみの構成を図示しているが、他の二相も同様に構成されているものとする。
　なお、ここでは、一相（Ｕ相）分の構成について主に説明し、他の二相（Ｖ相及びＷ相）については、同様に構成されているものとして、説明を適宜省略する。以降の実施例も同様にして、説明を適宜省略する。
　波形演算部１３は、乗算器１３１と、ローパスフィルタ１３２と、ハイパスフィルタ１３３とを備えている。
　乗算器１３１には、電源側電圧計測部１１により計測された遮断器３Ｕの電源側の電圧波形データ及び線路側電圧計測部１２により計測された遮断器３Ｕの線路側の電圧波形データが入力される。乗算器１３１は、遮断器３Ｕの電源側の電圧波形データと遮断器３Ｕの線路側の電圧波形データを乗算する。乗算器１３１は、乗算して算出した電圧波形データを、ローパスフィルタ１３２に出力する。
　ローパスフィルタ１３２には、乗算器１３１により演算された電圧波形データが入力される。ローパスフィルタ１３２のカットオフ周波数は、商用周波数をカットできる周波数に設定されている。ローパスフィルタ１３２は、入力された電圧波形データに対して、カットオフ周波数よりも低い周波成分のみを通過させる。これにより、ローパスフィルタ１３２は、入力された電圧波形データに対して、高周波成分である商用周波数成分を取り除く。ローパスフィルタ１３２は、通過した電圧波形データを、ハイパスフィルタ１３３に出力する。
　ここで、ローパスフィルタ１３２のカットオフ周波数について説明する。
　遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを遮断後の送電線４の電圧振動の周波数は、設置されているリアクトルの補償率によっても変わるが、電源側電圧の周波数である商用周波数に近くなる。このため、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの極間電圧には、商用周波数よりも低周波の成分が現れる。そこで、ローパスフィルタ１３３のカットオフ周波数は、商用周波をカットできる周波数に設定される。
　ハイパスフィルタ１３３には、ローパスフィルタ１３２を通過した電圧波形データが入力される。ハイパスフィルタ１３３のカットオフ周波数は、直流成分に近い極低周波の周波数成分をカットできる周波数に設定されている。ハイパスフィルタ１３３は、入力された電圧波形データに対して、カットオフ周波数よりも高い周波成分のみを通過させる。これにより、ハイパスフィルタ１３３は、入力された電圧波形データに対して、極低周波成分を取り除く。ハイパスフィルタ１３３は、通過した電圧波形データを、位相検出部１４の周期検出部１４１に出力する。
　位相検出部１４は、周期検出部１４１と、投入位相演算部１４２とを備えている。
　周期検出部１４１には、ハイパスフィルタ１３３を通過した電圧波形データが入力される。周期検出部１４１は、入力された電圧波形データに基づいて、遮断器３Ｕの極間電圧が最小となる周期を演算する。周期検出部１４１は、演算した周期を投入位相演算部１４２に出力する。
　投入位相演算部１４２には、周期検出部１４１により演算された周期が入力される。投入位相演算部１４２は、入力された周期に基づいて、遮断器３Ｕを投入するのに最適な時刻（位相）を演算する。ここで、最適な投入時刻とは、このあとに、遮断器３Ｕの極間電圧の電圧波形が最小になると推定される時刻である。投入位相演算部１４２は、演算した時刻を投入指令出力部１５に出力する。
　図３～図８は、本実施例に係る過電圧抑制装置１０における演算処理を説明するための電圧波形Ｗ３～Ｗ８を示す波形図である。図３～図８は、遮断器３Ｕが送電線４を遮断した時刻ｔ０付近からのそれぞれの電圧波形Ｗ３～Ｗ８の状態を示している。図３～図８に示す座標は、縦軸を電圧（p．u．：per unit）、横軸を時間（秒）としている。
　図３は、電源側電圧計測部１１により計測された遮断器３Ｕの電源側電圧（電源母線２の電圧）の電圧波形Ｗ３を示す波形図である。図４は、線路側電圧計測部１２により計測された遮断器３Ｕの線路側電圧（送電線４の電圧）の電圧波形Ｗ４を示す波形図である。図５は、遮断器３Ｕの極間電圧の電圧波形Ｗ５を示す波形図である。図６は、乗算器１３１により演算処理された電圧波形Ｗ６を示す波形図である。図７は、ローパスフィルタ１３２により演算処理された電圧波形Ｗ７を示す波形図である。図８は、ハイパスフィルタ１３３により演算処理された電圧波形Ｗ８を示す波形図である。
　遮断器３Ｕの電源側には、図３に示された電圧波形Ｗ３で表される電圧が印加されている。遮断器３Ｕの線路側には、図４に示された電圧波形Ｗ４で表される電圧が印加されている。
　このとき、遮断器３Ｕの極間電圧は、図５に示された電圧波形Ｗ５で表される。電圧波形Ｗ５は、遮断器３Ｕの電源側の電圧波形Ｗ３から遮断器３Ｕの線路側の電圧波形Ｗ４を減算することで求まる。電圧波形Ｗ５は、時刻ｔ０よりも前では、遮断器３Ｕの電源側の電圧と遮断器３Ｕの線路側の電圧とは同一であるため、零である。
　乗算器１３１には、電圧波形Ｗ３を示す遮断器３Ｕの電源側の電圧波形データと電圧波形Ｗ４を示す遮断器３Ｕの線路側の電圧波形データが入力される。乗算器１３１は、入力された２つの電圧波形データを乗算する。これにより、乗算器１３１は、図６に示された電圧波形Ｗ６を示す電圧波形データを算出する。電圧波形Ｗ６には、高調波成分である商用周波数成分と、低周波成分ＦＬ１と、極低周波成分ＦＬ２とが重畳されている。
　ローパスフィルタ１３２には、乗算器１３１により算出された電圧波形Ｗ６を示す電圧波形データが入力される。これにより、ローパスフィルタ１３２は、図７に示された電圧波形Ｗ７を示す電圧波形データを算出する。電圧波形Ｗ７は、電圧波形Ｗ６に対して、商用周波数成分が抑制され、低周波成分ＦＬ１及び極低周波成分ＦＬ２が抽出された波形になっている。
　ハイパスフィルタ１３３には、ローパスフィルタ１３２により算出された電圧波形Ｗ７を表す電圧波形データが入力される。これにより、ハイパスフィルタ１３３は、図８に示された電圧波形Ｗ８を示す電圧波形データを算出する。電圧波形Ｗ８は、電圧波形Ｗ７に対して、極低周波成分ＦＬ２が抑制され、電源母線２の周波数よりも低く直流成分の周波数よりも高い周波数帯の低周波成分ＦＬ１が抽出された波形になっている。
　周期検出部１４１は、波形演算部１３により波形演算された電圧波形Ｗ８を示す電圧波形データが入力される。周期検出部１４１は、遮断器３Ｕが送電線４を遮断してから予め設定された時間が経過するまで、電圧波形Ｗ８を示す電圧波形データを監視する。周期検出部１４１は、監視した電圧波形Ｗ８において、正極性で最大となる時刻ｔｃを検出する。この検出により、周期検出部１４１は、時刻ｔｃが現れる間隔を測定する。周期検出部１４１は、この測定した間隔に基づいて、周期ＴＭを演算する。周期検出部１４１は、演算した周期ＴＭを投入位相演算部１４２に出力する。
　図５及び図８に示すように、電圧波形Ｗ８における正極性で最大となる時刻ｔｃと電圧波形Ｗ５の複周波の電圧が最小となる時刻ｔｃとは、一致する。よって、周期検出部１４１により演算された周期ＴＭは、極間電圧の電圧波形Ｗ５の複周波の電圧が最小となる周期ＴＭと同じである。
　投入位相演算部１４２は、周期検出部１４１により演算された周期ＴＭに基づいて、遮断器３Ｕを投入するのに最適な投入位相（投入時刻）を演算する。この投入位相は、このあとに、電圧波形Ｗ８が正極性で最大になると推定される位相の１つである。
　投入指令出力部１５は、投入位相演算部１４２により演算された投入位相で、遮断器３Ｕが投入されるように、遮断器３Ｕに投入指令を出力する。
　本実施例によれば、以下の作用効果を得ることができる。
　遮断器３Ｕの電源側の電圧と遮断器３Ｕの線路側の電圧とを乗算することによって、電源母線２の周波数よりも低く直流成分の周波数よりも高い周波数帯の低周波成分ＦＬ１が顕著に現れる。ＦＬ１は遮断器極間電圧Ｗ５の複周波の周波数成分である。ローパスフィルタ１３２及びハイパスフィルタ１３３により、低周波成分ＦＬ１を抽出する。低周波成分ＦＬ１が抽出された電圧波形Ｗ８において、正極性の最大となる周期ＴＭを求めることで、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの極間電圧が小さくなる時点を推定することができる。
　これらの処理により、過電圧抑制装置１０は、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの極間電圧が小さくなる最適な投入時点で遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入することで、極間電圧が複周波となっている場合でも、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入する際に発生する過電圧を抑制することができる。
（第２の実施例）
　図９は、本発明の第２の実施例に係る過電圧抑制装置１０Ａの適用された電力系統システム１Ａの構成を示す構成図である。
　電力系統システム１Ａは、図１に示す第１の実施例に係る電力系統システム１において、過電圧抑制装置１０の代わりに過電圧抑制装置１０Ａを設けた構成である。その他の点については、電力系統システム１Ａは、第１の実施例に係る電力系統システム１と同様である。
　図１０は、本実施例に係る過電圧抑制装置１０Ａの構成を示す構成図である。
　過電圧抑制装置１０Ａは、図２に示す第１の実施例に係る過電圧抑制装置１０において、波形演算部１３の代わりに波形演算部１３Ａを設けた構成である。その他の点については、過電圧抑制装置１０Ａは、第１の実施例に係る過電圧抑制装置１０と同様である。
　波形演算部１３Ａは、減算器１３Ａ１と、乗算器１３Ａ２と、ローパスフィルタ１３Ａ３と、ハイパスフィルタ１３Ａ４とを備えている。
　減算器１３Ａ１には、電源側電圧計測部１１により計測された遮断器３Ｕの電源側の電圧波形データ及び線路側電圧計測部１２により計測された遮断器３Ｕの線路側の電圧波形データが入力される。減算器１３Ａ１は、遮断器３Ｕの電源側の電圧波形データから遮断器３Ｕの線路側の電圧波形データを減算する。この演算により、遮断器３Ｕの極間電圧の電圧波形データが算出される。減算器１３Ａ１は、算出した極間電圧の電圧波形データを、乗算器１３Ａ２に出力する。
　乗算器１３Ａ２には、減算器１３Ａ１により演算された極間電圧の電圧波形データが入力される。乗算器１３Ａ２は、入力された電圧波形データを２乗する。乗算器１３Ａ２は、２乗して演算された電圧波形データを、ローパスフィルタ１３Ａ３に出力する。
　ローパスフィルタ１３Ａ３には、乗算器１３Ａ２により２乗された電圧波形データが入力される。ローパスフィルタ１３Ａ３のカットオフ周波数は、商用周波数をカットできる周波数に設定されている。ローパスフィルタ１３Ａ３は、入力された電圧波形データに対して、カットオフ周波数よりも低い周波成分のみを通過させる。これにより、ローパスフィルタ１３Ａ３は、入力された電圧波形データに対して、高周波成分である商用周波数成分を取り除く。ローパスフィルタ１３Ａ３は、通過した電圧波形データを、ハイパスフィルタ１３Ａ４に出力する。
　ハイパスフィルタ１３Ａ４には、ローパスフィルタ１３Ａ３を通過した電圧波形データが入力される。ハイパスフィルタ１３Ａ４のカットオフ周波数は、直流成分に近い極低周波の周波数成分をカットできる周波数に設定されている。ハイパスフィルタ１３Ａ４は、入力された電圧波形データに対して、カットオフ周波数よりも高い周波成分のみを通過させる。これにより、ハイパスフィルタ１３Ａ４は、入力された電圧波形データに対して、極低周波成分を取り除く。ハイパスフィルタ１３Ａ４は、通過した電圧波形データを、位相検出部１４の周期検出部１４１に出力する。
　図１１～図１６は、本実施例に係る過電圧抑制装置１０Ａにおける演算処理を説明するための電圧波形を示す波形図である。図１１～図１６は、遮断器３Ｕが送電線４を遮断した時刻ｔ１付近からのそれぞれの電圧波形Ｗ１１～Ｗ１６の状態を示している。図１１～図１６に示す座標は、縦軸を電圧（p．u．）、横軸を時間（秒）としている。
　図１１は、電源側電圧計測部１１により計測された遮断器３Ｕの電源側電圧（電源母線２の電圧）の電圧波形Ｗ１１を示す波形図である。図１２は、線路側電圧計測部１２により計測された遮断器３Ｕの線路側電圧（送電線４の電圧）の電圧波形Ｗ１２を示す波形図である。図１３は、減算器１３Ａ１により演算処理された遮断器３Ｕの極間電圧の電圧波形Ｗ１３を示す波形図である。図１４は、乗算器１３Ａ２により演算処理された電圧波形Ｗ１４を示す波形図である。図１５は、ローパスフィルタ１３Ａ３により演算処理された電圧波形Ｗ１５を示す波形図である。図１６は、ハイパスフィルタ１３Ａ４により演算処理された電圧波形Ｗ１６を示す波形図である。
　遮断器３Ｕの電源側には、図１１に示された電圧波形Ｗ１１で表される電圧が印加されている。遮断器３Ｕの線路側には、図１２に示された電圧波形Ｗ１２で表される電圧が印加されている。
　減算器１３Ａ１には、電圧波形Ｗ１１を示す遮断器３Ｕの電源側の電圧波形データと電圧波形Ｗ１２を示す遮断器３Ｕの線路側の電圧波形データが入力される。減算器１３Ａ１は、遮断器３Ｕの電源側の電圧波形データから遮断器３Ｕの線路側の電圧波形データを減算する。これにより、減算器１３Ａ１は、図１３に示された電圧波形Ｗ１３を示す遮断器３Ｕの極間電圧の電圧波形データを算出する。電圧波形Ｗ１３は、時刻ｔ１よりも前では、遮断器３Ｕの電源側の電圧と遮断器３Ｕの線路側の電圧とは同一であるため、零である。
　乗算器１３Ａ２には、減算器１３Ａ１により算出された電圧波形Ｗ１３を示す遮断器３Ｕの極間電圧の電圧波形データが入力される。乗算器１３Ａ２は、入力された電圧波形データを２乗する。これにより、乗算器１３Ａ２は、図１４に示された電圧波形Ｗ１４を示す電圧波形データを算出する。電圧波形Ｗ１４には、高調波成分である商用周波数成分と、低周波成分ＦＬ３と、図１５に示す極低周波成分ＦＬ４とが重畳されている。
　ローパスフィルタ１３Ａ３には、減算器１３Ａ２により算出された電圧波形Ｗ１４を示す電圧波形データが入力される。これにより、ローパスフィルタ１３Ａ３は、図１５に示された電圧波形Ｗ１５を示す電圧波形データを算出する。電圧波形Ｗ１５は、電圧波形Ｗ１４に対して、商用周波数成分が抑制され、低周波成分ＦＬ３及び極低周波成分ＦＬ４が抽出された波形になっている。
　ハイパスフィルタ１３Ａ４には、ローパスフィルタ１３Ａ３により算出された電圧波形Ｗ１５を表す電圧波形データが入力される。これにより、ハイパスフィルタ１３Ａ４は、図１６に示された電圧波形Ｗ１６を示す電圧波形データを算出する。電圧波形Ｗ１６は、電圧波形Ｗ１５に対して、極低周波成分ＦＬ４が抑制され、電源母線２の周波数よりも低く直流成分の周波数よりも高い周波数帯の低周波成分ＦＬ３が抽出された波形になっている。
　周期検出部１４１は、波形演算部１３Ａにより波形演算された電圧波形Ｗ１６を示す電圧波形データが入力される。周期検出部１４１は、遮断器３Ｕが送電線４を遮断してから予め設定された時間が経過するまで、電圧波形Ｗ１６を示す電圧波形データを監視する。周期検出部１４１は、監視した電圧波形Ｗ１６において、負極性で最大となる時刻ｔｃ１を検出する。この検出により、周期検出部１４１は、時刻ｔｃ１が現れる間隔を測定する。周期検出部１４１は、この測定した間隔に基づいて、周期ＴＭ１を演算する。周期検出部１４１は、演算した周期ＴＭ１を投入位相演算部１４２に出力する。
　図１３及び図１６に示すように、電圧波形Ｗ１６における負極性で最大となる時刻ｔｃ１と電圧波形Ｗ１３の複周波電圧の小さくなる時刻ｔｃ１とは、一致する。よって、周期検出部１４１により演算された周期ＴＭ１は、極間電圧の電圧波形Ｗ１３の複周波電圧の小さくなる周期ＴＭ１と同じである。
　投入位相演算部１４２は、周期検出部１４１により演算された周期ＴＭ１に基づいて、遮断器３Ｕを投入するのに最適な投入位相（投入時刻）を演算する。この投入位相は、将来において、電圧波形Ｗ１６が負極性で最大になると推定される位相の１つである。
　投入指令出力部１５は、投入位相演算部１４２により演算された投入位相で、遮断器３Ｕが投入されるように、遮断器３Ｕに投入指令を出力する。
　本実施例によれば、以下の作用効果を得ることができる。
　遮断器３Ｕの極間電圧を２乗することによって、電源母線２の周波数よりも低く直流成分の周波数よりも高い周波数帯の低周波成分ＦＬ３が顕著に現れる。ローパスフィルタ１３Ａ３及びハイパスフィルタ１４Ａ４により、低周波成分ＦＬ３を抽出する。低周波成分ＦＬ３が抽出された電圧波形Ｗ１６において、負極性の最大となる周期ＴＭ１を求めることで、極間電圧が小さくなる時点を推定することができる。これらの処理により、過電圧抑制装置１０Ａは、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの極間電圧が小さくなる最適な投入時点で遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入することで、極間電圧が複周波となっている場合でも、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入する際に発生する過電圧を抑制することができる。
　また、過電圧抑制装置１０Ａでは、極間電圧を直接求め、この極間電圧を２乗しているため、第１の実施例に係る過電圧抑制装置１０よりも、極間電圧の高低差を明確にすることができる。これにより、過電圧抑制装置１０Ａは、第１の実施例に係る過電圧抑制装置１０よりも精度の高い制御をすることができる。
　一方、過電圧抑制装置１０Ａでは、第１の実施例に係る過電圧抑制装置１０での乗算器１３１での演算の代わりに、減算器Ａ１及び乗算器１３Ａ２による演算が必要である。このため、第１の実施例に係る過電圧抑制装置１０は、過電圧抑制装置１０Ａよりも演算速度が速い。
（第３の実施例）
　図１７は、本発明の第３の実施例に係る過電圧抑制装置１０Ｂの適用された電力系統システム１Ｂの構成を示す構成図である。
　電力系統システム１Ｂは、図１に示す第１の実施例に係る電力系統システム１において、過電圧抑制装置１０の代わりに過電圧抑制装置１０Ｂを設けた構成である。その他の点については、電力系統システム１Ｂは、第１の実施例に係る電力系統システム１と同様である。
　図１８は、本実施例に係る過電圧抑制装置１０Ｂの構成を示す構成図である。
　過電圧抑制装置１０Ｂは、図２に示す第１の実施例に係る過電圧抑制装置１０において、波形演算部１３の代わりに波形演算部１３Ｂを設け、投入指令出力部１５の代わりに投入指令出力部１５Ｂを設けた構成である。その他の点については、過電圧抑制装置１０Ｂは、第１の実施例に係る過電圧抑制装置１０と同様である。
　波形演算部１３Ｂは、第１の実施例に係る波形演算部１３に、減算器１３Ｂ１及び波形監視部１３Ｂ２を追加した構成である。
　減算器１３Ｂ１には、電源側電圧計測部１１により計測された遮断器３Ｕの電源側の電圧波形データ及び線路側電圧計測部１２により計測された遮断器３Ｕの線路側の電圧波形データが入力される。減算器１３Ｂ１は、遮断器３Ｕの電源側の電圧波形データから遮断器３Ｕの線路側の電圧波形データを減算する。この演算により、遮断器３Ｕの極間電圧の電圧波形データが算出される。減算器１３Ｂ１は、算出した極間電圧の電圧波形データを、波形監視部１３Ｂ２に出力する。
　波形監視部１３Ｂ２には、減算器１３Ｂ１により演算された極間電圧の電圧波形データが入力される。波形監視部１３Ｂ２は、遮断器３Ｕによる送電線４の遮断後、極間電圧の電圧波形データに基づいて、遮断器３Ｕの線路側（送電線４）に流れる２次アーク電流が予め設定された設定時間（例えば、１００ミリ秒）以内に消弧したか否かを監視する。
　波形監視部１３Ｂ２による２次アーク電流の消弧の判断方法は、極間電圧の波形が変化したことを検出することにより行う。例えば、極間電圧の波形の変化を検出する方法としては、極間電圧の周波数により判断する方法がある。２次アーク電流が消弧していない間は、遮断器３Ｕの線路側の電圧は零である。このため、極間電圧は、遮断器３Ｕの電源側の電圧（例えば商用周波数）と同じになる。また、送電線側にリアクトルが設置されている場合、２次アーク電流が消弧すると、極間電圧は、遮断器３Ｕの電源側の周波数よりも低い低周波となる。よって、波形監視部１３Ｂ２は、極間電圧の周波数が低くなったことを検出して、２次アーク電流が消弧したことを判断することができる。
　波形監視部１３Ｂ２は、設定時間内に２次アーク電流が消弧した場合、演算処理を終了する。波形監視部１３Ｂ２は、設定時間内に２次アーク電流が消弧しなかった場合、極間電圧の電圧波形データに基づいて、乗算器１３１などの演算による波形処理を行わずに、投入サージ（過電圧）を抑制させて、遮断器３Ｕを投入するための演算処理を行う。波形監視部１３Ｂ２は、演算結果に基づいて、投入指令出力部１５Ｂに出力する。
　ここで、２次アーク電流について説明する。
　一般に、送電線に故障が発生し、遮断器が送電線を遮断した後、健全相若しくは健全回線からの誘導によって故障点に小さな電流が流れることが知られている。この電流は、２次アーク電流と呼ばれる。２次アーク電流は、遮断器が送電線を遮断した後、数十ミリ秒から数百ミリ秒程度で、自然消弧するといわれている。この２次アーク電流が流れている間は、故障が継続している。その間、２次アークによるアーク電圧が存在するが、その大きさは電源電圧に比べて小さいため、遮断器が送電線を遮断しても、送電線の電圧は、ほぼ零である。２次アーク電流が消弧すると、送電線の電圧振動が始まる。そこで、波形監視部１３Ｂ２では、遮断器３Ｕの線路側の電圧が零でなくなったことを検知して、２次アーク電流が消弧したと判断する。
　次に、波形監視部１３Ｂ２に設定される設定時間について説明する。
　財団法人電気学会（IEEJ: The Institute of Electrical Engineers of Japan）における電気規格調査会（JEC: Japanese Electrotechnical Committee）標準規格ＪＥＣ－２３００－１９９８「交流遮断器」では、遮断器の動作責務が決められている。この規格では、遮断器は、高速度再閉路の場合、遮断－θ－投入・遮断－（１分）－投入・遮断という責務が決められている。ここで、θは、０．３５秒が標準とされている。
　一方、遮断器３Ｕが開放されてから２次アーク電流が消弧するまでの時間は、気象条件によっても左右されるため、一定ではない。よって、２次アーク電流の消弧時点が遅れると、上述の高速度再閉路のθの時間内に、極間電圧が小さくなる時点を波形処理によって推定することが困難となる場合がある。
　そこで、波形監視部１３Ｂ２には、極間電圧が小さくなる時点を波形処理により推定をしても、θの時間内に遮断器３Ｕを投入することができる時間内で、遮断器３Ｕが開放されてから２次アーク電流が消弧するまでに費やすことのできる最大時間が、設定時間として設定されている。即ち、この設定時間よりも長く２次アーク電流が消弧するまでに時間が掛かった場合には、過電圧抑制装置１０Ｂは、波形処理をして、極間電圧が小さくなる時点を推定すると、遮断器３Ｕの再投入を上述の動作責務に必要なθの時間内に出来なくなるということである。
　設定時間内に２次アーク電流が消弧すれば、過電圧抑制装置１０Ｂは、波形処理をして、極間電圧が小さくなる時点を推定する。設定時間内に２次アーク電流が消弧しない場合、過電圧抑制装置１０Ｂは、波形監視部１３Ｂ２により演算された投入時点で、遮断器３Ｕの投入を行う。
　図１９～図２１は、本実施例に係る過電圧抑制装置１０Ｂにおける演算処理を説明するための電圧波形を示す波形図である。図１９～図２１は、遮断器３Ｕが送電線４を遮断した時刻ｔ２付近からのそれぞれの電圧波形Ｗ１９～Ｗ２１の状態を示している。図１９～図２１に示す座標は、縦軸を電圧（p．u．）、横軸を時間（秒）としている。
　図１９は、電源側電圧計測部１１により計測された遮断器３Ｕの電源側電圧（電源母線２の電圧）の電圧波形Ｗ１９を示す波形図である。図２０は、線路側電圧計測部１２により計測された遮断器３Ｕの線路側電圧（送電線４の電圧）の電圧波形Ｗ２０を示す波形図である。図２１は、減算器１３Ｂ１により演算処理された遮断器３Ｕの極間電圧の電圧波形Ｗ２１を示す波形図である。
　遮断器３Ｕの電源側には、図１９に示された電圧波形Ｗ１９で表される電圧が印加されている。遮断器３Ｕの線路側には、図２０に示された電圧波形Ｗ２０で表される電圧が印加されている。
　図１９及び図２０では、送電線Ｕ相が１線地絡故障状態としている。このため、図１９及び図２０の時刻ｔ２以前において、電圧側電圧Ｗ１９及び線路側電圧Ｗ２０が零となっている。時刻ｔ２で遮断器３Ｕが遮断するため、その後、電源側電圧Ｗ１９は電源電圧が現れている。一方、送電線４の故障は時刻ｔ２１まで継続している。即ち、時刻ｔ２１まで２次アーク電圧が継続している。時刻ｔ２１は、２次アーク電流が消弧した時点を示している。従って、送電線４の電圧を表している電圧波形Ｗ２０は、時刻ｔ２１までは、零である。
　減算器１３Ｂ１には、電圧波形Ｗ１９を示す遮断器３Ｕの電源側の電圧波形データ及び電圧波形Ｗ２０を示す遮断器３Ｕの線路側の電圧波形データが入力される。減算器１３Ｂ１は、遮断器３Ｕの電源側の電圧波形データから遮断器３Ｕの線路側の電圧波形データを減算する。これにより、減算器１３Ｂ１は、図２１に示された電圧波形Ｗ２１を示す遮断器３Ｕの極間電圧の電圧波形データを算出する。電圧波形Ｗ２１は、時刻ｔ２よりも前では、遮断器３Ｕの電源側の電圧と遮断器３Ｕの線路側の電圧とは同一であるため、零である。
　波形監視部１３Ｂ２には、減算器１３Ｂ１により算出された電圧波形Ｗ２１を示す遮断器３Ｕの極間電圧の電圧波形データ及び電圧波形Ｗ２０を示す遮断器３Ｕの線路側の電圧波形データが入力される。波形監視部１３Ｂ２は、遮断器３Ｕが開放された時刻ｔ２から２次アーク電流が消弧した時刻ｔ２１までの時間を計測する。
　波形監視部１３Ｂ２は、遮断器３Ｕが開放された時刻ｔ２から２次アーク電流が消弧した時刻ｔ２１までの時間が設定時間よりも短い場合、演算処理を終了する。
　波形監視部１３Ｂ２は、遮断器３Ｕが開放された時刻ｔ２から２次アーク電流が消弧した時刻ｔ２１までの時間が設定時間よりも長い場合、電圧波形Ｗ２１を示す遮断器３Ｕの極間電圧の電圧波形データが予め設定された瞬時値の電圧閾値ＴＨＰ，ＴＨＮ（ここでは、±１．５ｐ．ｕ．とする。）よりも低い電圧値の時点を検出する。この検出結果に基づいて、波形監視部１３Ｂ２は、遮断器３Ｕの極間電圧が定常時の電源電圧の波高値の１．５ｐ．ｕ．以下で、遮断器３Ｕが投入されるように、投入指令出力部１５Ｂに投入指令を出力する。
　ここで、投入サージＶＳについて説明する。
　図２２は、遮断器が無負荷送電線を投入する際に発生する投入サージＶＳを模式的に描いた波形図である。図２２は、時刻ｔ３で遮断器を投入し、対地で３ｐ．ｕ．の投入サージ（過電圧）ＶＳが発生した状態を示している。
　電源電圧ＶＰは、波高値が１ｐ．ｕ．の正弦波である。遮断器が再投入される前に送電線に残留していた直流電圧ＶＬは、１ｐ．ｕ．である。対地で３ｐ．ｕ．の投入サージＶＳが発生した時刻ｔ３での極間電圧（電源電圧ＶＰの瞬時値と直流電圧ＶＬと差）は、２ｐ．ｕ．である。即ち、投入サージＶＳは、極間電圧の約１．５倍の電圧となる。
　そこで、波形監視部１３Ｂ２は、極間電圧が２ｐ．ｕ．よりも低い電圧の時点で、遮断器３ｕを投入することで、投入サージによる過電圧を３ｐ．ｕ．よりも低く抑制する。
　次に、波形監視部１３Ｂ２による遮断器３Ｕを投入するタイミングについて説明する。
　図２３は、本実施例に係る遮断器３Ｕの投入時におけるプレアーク発生電圧特性ＶＴ０，ＶＴ１，ＶＴ２を示す特性図である。図２３において、極間電圧ＶＤは、絶対値で示している。極間電圧ＶＤの波高値は、１．５ｐ．ｕ．としている。
　プレアーク発生電圧特性ＶＴ０は、遮断器３Ｕの標準となるプレアーク発生電圧特性を示している。また、遮断器には、一般的に、動作ばらつき及び放電ばらつきがある。プレアーク発生電圧特性ＶＴ１，ＶＴ２は、プレアーク発生電圧特性ＶＴ０を基準として、遮断器３Ｕの動作ばらつき及び放電ばらつきを考慮したプレアーク発生電圧特性を示している。
　ばらつきを考慮したプレアーク発生電圧特性ＶＴ２が極間電圧ＶＤと接触しないように遮断器３Ｕを投入させようとすると、もう一方のばらつきを考慮したプレアーク発生電圧特性ＶＴ１と極間電圧ＶＤとの交点が約１ｐ．ｕ．である。よって、遮断器３Ｕのばらつきを考慮しても、図２３においては、極間電圧ＶＤを１ｐ．ｕ．以内で遮断器３Ｕを投入できる。
　プレアーク発生電圧特性、動作ばらつき、及び放電ばらつきは、遮断器によって異なる。即ち、図２３に示すようなプレアーク発生電圧特性ＶＴ０，ＶＴ１，ＶＴ２の傾きは、遮断器によって異なる。
　但し、プレアーク発生電圧特性は、遮断器の個体差に関係なく、時間に対して右下がりの直線になる。即ち、どの遮断器であっても、遮断器の極間の絶縁が破壊する電圧は、時間の経過に伴い、即ち、接点間距離の低下に伴い、比例して低下する。よって、遮断器の極間電圧が波高値で１．５ｐ．ｕ．であれば、遮断器３Ｕは必ず１．５ｐ．ｕ．以下の極間電圧のときに遮断器３Ｕを投入できる。
　また、波形監視部１３Ｂ２は、波形処理をしなくとも、極間電圧が瞬時値で１．５ｐ．ｕ．以下となるような遮断器３Ｕを投入する位相を、演算処理により推定することができる。従って、波形監視部１３Ｂ２は、設定時間よりも長く２次アーク電流が消弧するまでに時間が掛かった場合、遮断器３Ｕのプレアーク発生電圧特性ＶＴ０，ＶＴ１，ＶＴ２を考慮して、極間電圧が１．５ｐ．ｕ．以下のタイミングで遮断器３Ｕを投入する。これにより、遮断器３Ｕは、投入される際の投入サージによる過電圧が最大の３ｐ．ｕ．よりも小さく抑制される。
　本実施例によれば、第１の実施例による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
　過電圧抑制装置１０Ｂは、波形監視部１３Ｂ２を設け、各遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗのそれぞれに対して、遮断されてから２次アーク電流が消弧するまで時間を監視する。過電圧抑制装置１０Ｂは、設定時間以内に２次アーク電流が消弧しない場合、乗算器１３１などによる波形処理を行わずに、過電圧をある程度抑制する時点で、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入する。このとき、過電圧抑制装置１０Ｂは、波形処理を行わずに、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入する位相を演算するため、波形処理を行う場合よりも短時間で遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入できる。
　これにより、過電圧抑制装置１０Ｂは、２次アーク電流が消弧する時間が遅くなり、乗算器１３１などによる波形処理をして投入位相を演算すると、動作責務を果せない場合であっても、波形監視部１３Ｂ２により、動作責務を果せる時間内に、投入サージによる過電圧を抑制させて、各遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入することができる。
（第４の実施例）
　図２４は、本発明の第４の実施例に係る過電圧抑制装置１０Ｃの適用された電力系統システム１Ｃの構成を示す構成図である。
　電力系統システム１Ｃは、図１に示す第１の実施例に係る電力系統システム１において、過電圧抑制装置１０の代わりに過電圧抑制装置１０Ｃを設けた構成である。その他の点については、電力系統システム１Ｃは、第１の実施例に係る電力系統システム１と同様である。
　図２５は、本実施例に係る過電圧抑制装置１０Ｃの構成を示す構成図である。
　過電圧抑制装置１０Ｃは、図１８に示す第３の実施例に係る過電圧抑制装置１０Ｂにおいて、波形演算部１３Ｂの代わりに波形演算部１３Ｃを設けた構成である。その他の点については、過電圧抑制装置１０Ｃは、第３の実施例に係る過電圧抑制装置１０Ｂと同様である。
　波形演算部１３Ｃは、図１０に示す第２の実施例に係る波形演算部１３Ａに、図１８に示す第３の実施例に係る波形監視部１３Ｂ２を追加した構成である。波形監視部１３Ｂ２には、減算器１３Ａ１により演算された極間電圧の電圧波形データが入力される。その他の点については、波形演算部１３Ｃは、第２の実施例に係る波形演算部１３Ａと同様である。
　本実施例によれば、第２の実施例による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
　過電圧抑制装置１０Ｃは、波形監視部１３Ｂ２を設け、各遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗのそれぞれに対して、遮断されてから２次アーク電流が消弧するまで時間を監視する。過電圧抑制装置１０Ｃは、設定時間以内に２次アーク電流が消弧しない場合、乗算器１３Ａ２などによる波形処理を行わずに、過電圧をある程度抑制する時点で、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入する。このとき、過電圧抑制装置１０Ｃは、波形処理を行わずに、遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入する位相を演算するため、波形処理を行う場合よりも短時間で遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入できる。
　これにより、過電圧抑制装置１０Ｃは、２次アーク電流が消弧する時間が遅くなり、乗算器１３Ａ２などによる波形処理をして投入位相を演算すると、動作責務を果せない場合であっても、波形監視部１３Ｂ２により、動作責務を果せる時間内に、投入サージによる過電圧を抑制させて、各遮断器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入することができる。
　なお、各実施例において、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを用いる構成としたが、これらのフィルタの代わりに、バンドパスフィルタを用いる構成としてもよい。バンドパスフィルタは、特定の周波数帯のみを透過させることができる。このため、バンドパスフィルタには、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタのそれぞれのカットオフ周波数によりカットされない周波数帯を透過させる設定することができる。即ち、バンドパスフィルタを、商用周波数（電源周波数）よりも低く直流成分相当の低周波数よりも高い所定の周波数帯のみを透過させる設定をすることができる。このようにすることにより、バンドパスフィルタを用いて構成することにより、各実施例と同様の作用効果を得ることができる。
　また、各実施例で用いる構成要素は、ソフトウェアでもよいし、ハードウェアでもよいし、これらを組み合わせたものでもよい。例えば、各種フィルタは、アナログフィルタでもよいし、ディジタルフィルタでもよい。また、減算器などの各種演算器は、ハードウェアの構成（電圧を取り込む配線の結線による演算なども含む。）でもよいし、ディジタルデータをコンピュータで計算させる構成でもよい。
　さらに、各実施例において、ハイパスフィルタを設けずに、波形の最大値や最小値を算出するアルゴリズムで対処してもよい。例えば、電源母線２の周波数よりも低く直流成分の周波数よりも高い周波数帯の低周波成分ＦＬ１，ＦＬ３がある程度明確に現れていれば、直流成分を取り除かずに、アルゴリズムにより、低周波成分ＦＬ１，ＦＬ３の最大値や最小値を求めてもよい。即ち、実質的に低周波成分ＦＬ１，ＦＬ３の最大値や最小値を求められるのであれば、低周波成分ＦＬ１，ＦＬ３を抽出したことと同じであるため、どのような構成としてもよい。過電圧抑制装置に用いるコンピュータの計算速度の性能や、遮断器の動作責務との兼ね合いなどにより、適宜構成を変更することができる。
　また、第２の実施例及び第４の実施例において、極間電圧の電圧波形データを２乗する構成としているが、２以上の偶数であれば、何乗してもよい。即ち、２×ｎ（ｎは自然数）乗であれば、ｎ乗した値を２乗することになるため、結果として、２乗していることに変わりはないからである。
　さらに、第３の実施例及び第４の実施例において、遮断器３Ｕの線路側（送電線４）に流れる２次アーク電流の消弧の判断は、実施例に限らない。例えば、２次アーク電流の消弧の判断は、極間電圧の周波数ではなく、他の要素（位相又は電圧値など）によるものでもよいし、極間電圧に基づいて判断しなくてもよい。送電線４に直流電流検出器や直流電圧検出器を設けて、２次アーク電流を検出する構成としてもよい。
　なお、本発明は上記実施例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　本発明は、遮断器を用いる電力系統システム、配電系統システムにおいて利用される。
　１…電力系統システム、２…電源母線、３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ…三相分の遮断器、４…送電線、５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ…三相分の電源側電圧検出器、６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ…三相分の線路側電圧検出器、１０…過電圧抑制装置、１１…電源側電圧計測部、１２…線路側電圧計測部、１３…波形演算部、１４…位相検出部、１５…投入指令出力部。

Claims (12)

  1. 　電源を備えた電力系統と送電線との接続を開閉する遮断器を開放後、前記遮断器を投入する際に発生する過電圧を抑制する過電圧抑制装置であって、
    　前記遮断器の前記電力系統側の対地電圧である電源側電圧の波形を計測する電源側電圧計測手段と、
    　前記遮断器の前記送電線側の対地電圧である送電線側電圧の波形を計測する送電線側電圧計測手段と、
    　前記電源側電圧計測手段により計測された前記電源側電圧の波形と送電線側電圧計測手段により計測された前記送電線側電圧の波形とを乗算した波形を演算する乗算手段と、
    　前記乗算手段により演算された前記波形から前記電源の周波数よりも低く直流成分の周波数よりも高い周波数帯の成分の波形を抽出する抽出手段と、
    　前記抽出手段により抽出された前記波形が最大となる周期を検出する周期検出手段と、
    　前記周期検出手段により検出された前記周期に基づいて、前記遮断器を投入する投入手段と
    を備えたことを特徴とする過電圧抑制装置。
  2. 　前記送電線に流れる２次アーク電流が所定時間内に消弧したか否かを判断する消弧判断手段と、
    　前記電源側電圧計測手段により計測された前記電源側電圧の波形と送電線側電圧計測手段により計測された前記送電線側電圧の波形との差分である前記遮断器の極間電圧の波形を演算する極間電圧演算手段と、
    　前記消弧判断手段により前記所定時間内に前記２次アーク電流が消弧しなかったと判断された場合、前記極間電圧演算手段により演算された前記極間電圧の波形に基づいて、前記極間電圧の瞬時値の絶対値が閾値より低い電圧値となる前記遮断器を投入するための時点を推定する遮断器投入時点推定手段と、
    　前記遮断器投入時点推定手段により推定された前記時点で、前記遮断器を投入する短時間投入手段と
    を備えたことを特徴とする請求項１に記載の過電圧抑制装置。
  3. 　電源を備えた電力系統と送電線との接続を開閉する遮断器を開放後、前記遮断器を投入する際に発生する過電圧を抑制する過電圧抑制装置であって、
    　前記遮断器の前記電力系統側の対地電圧である電源側電圧の波形を計測する電源側電圧計測手段と、
    　前記遮断器の前記送電線側の対地電圧である送電線側電圧の波形を計測する送電線側電圧計測手段と、
    　前記電源側電圧計測手段により計測された前記電源側電圧の波形と送電線側電圧計測手段により計測された前記送電線側電圧の波形との差分である前記遮断器の極間電圧の波形を演算する極間電圧演算手段と、
    　前記極間電圧演算手段により演算された前記極間電圧の波形を２乗した波形を演算する２乗演算手段と、
    　前記２乗演算手段により演算された前記波形から前記電源の周波数よりも低く直流成分の周波数よりも高い周波数帯の成分の波形を抽出する抽出手段と、
    　前記抽出手段により抽出された前記波形が最小となる周期を検出する周期検出手段と、
    　前記周期検出手段により検出された前記周期に基づいて、前記遮断器を投入する投入手段と
    を備えたことを特徴とする過電圧抑制装置。
  4. 　前記送電線に流れる２次アーク電流が所定時間内に消弧したか否かを判断する消弧判断手段と、
    　前記消弧判断手段により前記所定時間内に前記２次アーク電流が消弧しなかったと判断された場合、前記極間電圧演算手段により演算された前記極間電圧の波形に基づいて、前記極間電圧の瞬時値の絶対値が閾値値より低い電圧値となる前記遮断器を投入するための時点を推定する遮断器投入時点推定手段と、
    　前記遮断器投入時点推定手段により推定された前記時点で、前記遮断器を投入する短時間投入手段と
    を備えたことを特徴とする請求項３に記載の過電圧抑制装置。
  5. 　前記抽出手段は、
    　低周波成分を抽出するローパスフィルタと、
    　高周波成分を抽出するハイパスフィルタとを備えたこと
    を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の過電圧抑制装置。
  6. 　前記抽出手段は、所定の周波数帯を抽出するバンドパスフィルタであること
    を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の過電圧抑制装置。
  7. 　電源を備えた電力系統と送電線との接続を開閉する遮断器を開放後、前記遮断器を投入する際に発生する過電圧を抑制する過電圧抑制方法であって、
    　前記遮断器の前記電力系統側の対地電圧である電源側電圧の波形を計測するステップと、
    　前記遮断器の前記送電線側の対地電圧である送電線側電圧の波形を計測するステップと、
    　前記電源側電圧の波形と前記送電線側電圧の波形とを乗算した波形を演算するステップと、
    　前記乗算した波形から前記電源の周波数よりも低く直流成分の周波数よりも高い周波数帯の成分の波形を抽出するステップと、
    　抽出された前記波形が最大となる周期を検出するステップと、
    　前記周期に基づいて、前記遮断器を投入するステップと
    を含むことを特徴とする過電圧抑制方法。
  8. 　前記送電線に流れる２次アーク電流が所定時間内に消弧したか否かを判断するステップと、
    　前記電源側電圧の波形と前記送電線側電圧の波形との差分である前記遮断器の極間電圧の波形を演算するステップと、
    　前記所定時間内に前記２次アーク電流が消弧しなかったと判断された場合、前記極間電圧の波形に基づいて、前記極間電圧の瞬時値の絶対値が閾値より低い電圧値となる前記遮断器を投入するための時点を推定するステップと、
    　前記時点で、前記遮断器を投入するステップと
    を含むことを特徴とする請求項７に記載の過電圧抑制方法。
  9. 　電源を備えた電力系統と送電線との接続を開閉する遮断器を開放後、前記遮断器を投入する際に発生する過電圧を抑制する過電圧抑制方法であって、
    　前記遮断器の前記電力系統側の対地電圧である電源側電圧の波形を計測するステップと、
    　前記遮断器の前記送電線側の対地電圧である送電線側電圧の波形を計測するステップと、
    　前記電源側電圧の波形と前記送電線側電圧の波形との差分である前記遮断器の極間電圧の波形を演算するステップと、
    　前記極間電圧の波形を２乗した波形を演算するステップと、
    　前記２乗した波形から前記電源の周波数よりも低く直流成分の周波数よりも高い周波数帯の成分の波形を抽出するステップと、
    　抽出された前記波形が最小となる周期を検出するステップと、
    　前記周期に基づいて、前記遮断器を投入するステップと
    を含むことを特徴とする過電圧抑制方法。
  10. 　前記送電線に流れる２次アーク電流が所定時間内に消弧したか否かを判断するステップと、
    　前記所定時間内に前記２次アーク電流が消弧しなかったと判断された場合、前記極間電圧の波形に基づいて、前記極間電圧の瞬時値の絶対値が閾値より低い電圧値となる前記遮断器を投入するための時点を推定するステップと、
    　前記時点で、前記遮断器を投入するステップと
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の過電圧抑制方法。
  11. 　前記抽出するステップは、低周波成分を抽出するローパスフィルタ及び高周波成分を抽出するハイパスフィルタを用いて抽出すること
    を特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の過電圧抑制方法。
  12. 　前記抽出するステップは、所定の周波数帯を抽出するバンドパスフィルタを用いて抽出すること
    を特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の過電圧抑制方法。
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