JPH0210651B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、交流送電線を保護するための保護継
電方法、特に測定点から故障点への方向を判定す
る方法に関する。

発明の背景技術 ３相送電線を保護するための従来の距離継電方
式は、電力周波数、すなわち50又は60Hzで線路イ
ンピーダンス変化を検出する。故障過渡破を波
するのに必要な波動作のため、この方式の応答
時間は制限されてしまう。故障検出速度及び故障
除去速度を高めると系統の安定性が改善されるの
で、故障によつて発生される入射進行波により生
ずる線路電圧及び線路電流の初期変化を利用する
ことにより、電力周波数測定値を使用する場合よ
りも速く故障を検出し除去できることが提案され
ている。

進行波を使用する従来の１つの方式は、故障に
よつて発生された電圧偏差及び故障によつて発生
された電流偏差の時間関数としての軌跡を、電圧
偏差をＸ軸に、電流偏差をＹ軸にとつて偏差平面
にプロツトすることである。このようなプロツト
の軌跡は、２つの成分からなる。その第１の成分
は、電力周波数信号に応答するもので、楕円軌跡
となる。その時計方向回転は、前方向の故障を指
示し、反時計方向回転は、逆（後）方向の故障を
指示する。第２の成分は、進行波に応答するもの
で、その基本的楕円軌跡を楕円でない高周波成分
で歪ませるようにする。各象限に適当なしきい値
境界を設定することにより、継電点に対する故障
の方向は、故障軌跡による第１のしきい値境界と
の交差を検出することで判定できる。その軌跡
は、Ｘ軸から開始される。従つて、交差された第
１のしきい値境界が第２又は第４象限にあるなら
ば、その軌跡は時計方向であり、その故障は、保
護線路の方向、すなわち、前方向故障である。も
し、交差された第１のしきい値境界が第１又は第
３象限にあるならば、その軌跡は反時計方向であ
り、その故障は逆方向故障である。この方式によ
れば非常に素早く方向を判定できるのであるが、
この方式は、その適用を困難にさせるいくつかの
実際上の問題点を有している。例えば、故障相と
の相互結合のため非故障相に高周波過渡波が生じ
ないようにし、また、雷インパルス及び開閉故障
による高周波過渡波の影響を最少にするために
は、偏差信号は約1KHzのしや断周波数を有する
低域フイルタを通過しなければならない。このよ
うな波動作により、軌跡の初期値が減下してし
まい、入口象限においてしきい値境界と交差せず
に次の象限においてしきい値境界と交差してしま
うことが起り得る。このようなことが起こると、
その検出結果は、その故障が実際の場所とは反対
の方向にあることを指示してしまう。また、楕円
軌跡は前方向及び逆方向のしきい値境界の両方と
交差するので、軌跡が入口象限でしきい値境界と
交差することが必須であるだけでなく、最初のし
きい値境界との交差がラツチされ又は記憶される
とともに、その後のしきい値境界との交差が無視
されなければならないということも重要である。
従つて、雷雨中の如く多重の故障が生じたときに
は、逆方向の故障を検知し、それをラツチし、そ
の後の検知を阻止するので、そのすぐ次に生ずる
前方向の故障を見逃してしまうことがあり得る。

電力周波数電圧及び電流偏差は、故障の方向を
指示する楕円軌跡を発生するのに加えて、直接又
はゾーン１引外し判定を可能にするに十分な故障
点までの距離に関する情報を含んでいる。軌跡が
前方向しきい値境界と交差するならば故障が保護
区域内に生じたことがわかるようにしきい値境界
が設定されている。しかしながら、このゾーン１
引外し判定は、軌跡の楕円成分の位置及び形状が
故障開始角γ及び電源インピーダンスの両方に応
答するという事実によつて複雑なものになつてい
る。従つて、直接引外しのためしきい値境界を設
定するのは非常に難しい。また、進行波過渡波に
より意図した保護区域を越えて過剰動作してしま
う。このような過剰動作を除去するために波を
行なうと、前述したように、誤動作を生じてしま
うことがある。

発明の開示 本発明は、端的に言うと、電流偏差信号を微分
しこの微分信号をＹ軸座標として使用することに
よつて楕円軌跡法に伴なう実際的な問題を解決し
ようとするものである。また、電圧偏差は積分し
てもよい。故障の方向に応答した回転方向を有す
る楕円軌跡の代りに、前方向故障は、第２象限と
第４象限との間で原点と交差する直線軌跡をその
変換偏差平面に発生し、逆方向故障は、第１象限
と第３象限との間で原点と交差する直線軌跡を発
生する。保護継電機能の目的が前方向故障の検出
だけにあるならば、しきい値境界は第２及び第４
象限に定められる。１電力サイクルにおいて少な
くとも４回発生するしきい値境界との交差は、前
方向故障を指示する。もし保護継電機能の目的が
適当な継電器へ阻止信号を送つて送電系統の安全
性を高めるために逆方向故障をも検出することに
あるならば、第１及び第３象限にもしきい値境界
が定められる。従つて、前方向故障は前方向境界
のみと交差し、逆方向故障は逆方向境界のみと交
差する。このような変換偏差平面を使用すると、
誤つた方向情報を得ることはない。

本発明によれば、逆方向故障にすぐ続いて生ず
る前方向故障も検知されるので、多重故障に関連
した問題も解消される。

また、本発明によれば、進行波応答が偏差信号
から波され又は除去されるとき、独立又はゾー
ン１引外し判定を行なう方法が簡単に使用でき
る。位置及び形状が故障開始角γ及び電源インピ
ーダンスX_sに依存している楕円軌跡と違つて、
直線軌跡は、故障開始角によつて影響されない。
直線軌跡の勾配のみが電源インピーダンスに従つ
て変化する。従つて、従来の楕円軌跡法のように
可能性のあるX_s及びγ値の全範囲をカバーする
ため、最悪の場合に対してゾーン１故障を検出す
るためのしきい値境界を設定する必要はない。従
つて、本発明を使用した保護継電器は、保護すべ
き線路に対しはるかに広い範囲に亘つて設定する
ことができ、楕円軌跡法を使用した従来装置にお
けるよりも多くのゾーン１故障を検出し除去する
ことができる。

本発明の好ましい実施例の説明 次に、添付図面に示された本発明の実施例につ
いて本発明をより詳細に説明する。

添付図面、特に、第１図において、本発明の原
理に従つて構成された自端及び遠方端保護継電器
１２および１４のそれぞれによつて保護される３
相交流送電系統１０が示されている。本発明の新
規な方法は、一例として、継電器１２及び１４に
使用するものとして説明されているが、本発明
は、多くの色々な保護継電器においても使用でき
るものである。

自端及び遠方端保護継電器１２および１４は同
様の構成であるので、局部保護継電器１２のみを
詳細に示している。また、この実施例では、３相
交流送電系統１０の各相は、同様の継電器で故障
監視されているので、自端保護継電器１２の相Ａ
のための継電器のみを詳細に示している。

より詳細に述べると、３相交流送電系統すなわ
ち送電線１０は、50Hz又は60Hz等の電力周波数を
有する第１の３相交流電源１６を含んでいる。こ
の電源１６は、自端回路しや断器１８を介して送
電線１０に接続されている。送電線１０の遠方端
は、遠方端しや断器２２を介して第２の３相交流
電源２０に接続することができる。継電器１２及
び１４は、故障によつて発生する進行波の情報を
介して最初の電力サイクル内で故障の方向を判定
する超高速方向継電器である。継電器１２の方向
要素は、一点鎖線のブロツク２５内に示されてい
る。継電器１２及び１４の各々が前方向、すなわ
ち、保護される送電線１０の方向において故障を
検出するならば、これら継電器の各々は、マイク
ロ波、電力線搬送波、電話又は、他の任意の適当
な通信リンクを介して或る信号を他方の継電器へ
送信して、或る接点を閉じさせるか又は回路しや
断器引外し回路を動作可能にさせて、それと組み
合わされた継電器がそれと組み合わされた回路し
や断器を引き外しできるようにする。このように
して、ある継電器が前方向における故障を検出
し、それと組み合わされた遠方端継電器が保護さ
れる送電線区間の方向に故障をも検出した時のみ
引外しを行なうような方向継電動作が可能であ
る。

また継電器１２及び１４は、通信路が故障した
ときは、又は、通信機が低速であるとき、直接又
はゾーン１故障判定を行なうことのできる距離継
電器でもあり、ある継電器は、そのゾーン１引外
し判定をその通信路遅延時間より速くする。進行
波情報から方向指示を発生したのと同じ原理によ
り、定常状態からの電圧及び電流の偏差を使用し
て方向及び距離情報も発生する。それら電圧及び
電流偏差は、高周波過渡波をほとんど含まないよ
うに波されている。直線引外し動作部は、全体
として参照番号２５′で示されており、方向要素
と同じものでよいので、その方向要素と同じ参照
番号が付されている。電力周波数成分から進行波
成分を波するのに必要な付加的波回路は、参
照番号２７及び２９で示されている。フイルタ２
７及び２９は、160Hz以下のしや断周波数を有し
た低域フイルタである。ブロツク２５′内の直接
引外し動作部は、各々に対して適当にしきい値を
設定すれば、方向比較機能要素と同じでよいの
で、ブロツク２５内の装置のみについて詳細に説
明する。

３相送電線１０の相Ａを保護する継電器１２
は、故障前の定常状態における交流電流からの故
障電流の偏差の時間関数である信号△ｉを導き出
す手段を含んでいる。この方向要素２５の「手
段」は、変流器２４と、約1KHzのしや断周波数
を有する１次低域フイルタ２６と、定常状態阻止
フイルタ２８とを含んでいる。第２図に詳細に例
示されているように、相Ａに関連した変流器２４
から発生された信号ｉ（ｔ）は、絶縁変圧器３０
に印加される。この絶縁変圧器３０の出力は、抵
抗器３２の両端に加えられている。従つて、抵抗
器３２の両端間の電圧は、相Ａの電流の関数であ
り、低域フイルタ２６の入力に加えられる。

低域フイルタ２６は、相互結合による故障相か
ら非故障相へ誘導され得る高周波過渡波による誤
動作を防止するために必要である。フイルタ２６
は、これらの過渡波を減少させ、また、雷及び開
閉故障による過渡波をも減少させる。従来の楕円
軌跡法では、このフイルタは、誤方向指示するこ
とがあつた。何故ならば、このフイルタは、進行
波電圧及び電流の偏差の前縁を減衰させ、その軌
跡を、入口象限におけるしきい値境界から外させ
てしまうからである。従つて、従来の楕円軌跡法
では、このフイルタの設計は危いところにあり困
難であり、楕円軌跡法で正確な動作を行なわせる
ためには何らかの妥協が必要である。このような
臨界的な難しさは、以下に詳しく説明するよう
に、本発明の原理によつて解消される。

第２図に示されるように、フイルタ２６は、差
動増幅器３４を含んでいる。変流器３０の出力端
子から差動増幅器３４の反転入力端子へ入力抵抗
器３６が接続されている。その非反転入力端子
は、抵抗器３８を介して接地されており、その出
力端子から反転入力端子への帰還路には、並列接
続された抵抗器４０及びコンデンサ４２が含まれ
ている。

定常状態阻止フイルタ２８は、第１及び第２の
差動増幅器４４及び４６を使用して構成できる。
第１の差動増幅器４４は、故障前の定常状態電流
の尺度を与えるためある「メモリ」として機能す
る高Ｑ帯域フイルタとして作用するように接続さ
れている。フイルタ２６の出力は、抵抗器４８及
びコンデンサ５０を介して差動増幅器４４の反転
入力端子に加えられる。その非反転入力端子は、
抵抗器５２を介して接地されている。差動増幅器
４４の出力端子からその反転入力端子への帰還
は、抵抗器５４を介して行なわれ、その出力端子
から抵抗器４８とコンデンサ５０との接続点５８
へコンデンサ５６が接続されている。

差動増幅器４６は、入力抵抗器６０及び６２を
介してその反転入力端子にそれぞれ加えられる差
動増幅器３４及び４４の出力を加算する加算増幅
器として接続されている。抵抗器６４は、非反転
入力端子を接地しており、その出力からその反転
入力端子への帰還は、抵抗器６６によつて行なわ
れている。差動増幅器４４は差動増幅器３４の出
力の極性を反転させるので、差動増幅器４６は、
差動増幅器３４の出力と差動増幅器４６の出力と
の差に応答した出力△ｉを出力する。従つて、信
号△ｉは、故障前の定常状態電流からの故障電流
偏差の関数であり、また、この信号△ｉは、進行
波過渡波を含んでいる。

本発明の原理によつて、この電流偏差信号△ｉ
は、微分器６８によつて微分され、信号△′ｉと
なる。第２図に示されるように、微分器６８は、
適当に接続された差動増幅器７０によつて形成す
ることができる。差動増幅器４６の出力△ｉは、
コンデンサ７２を介して差動増幅器７０の反転入
力端子に加えられ、その非反転入力端子は、抵抗
器７４を介して接地されており、その出力端子か
ら反転入力端子への負帰還は、抵抗器７６によつ
て与えられている。

また、継電器１２は、時間の関数としての故障
前の定常状態交流電圧からの故障電圧偏差の関数
である信号△ｖを導出する出段も含んでいる。こ
の「手段」は、変圧器７８、約1KHzのしや断周
波数を有する１次低域フイルタ８０、及び定常状
態阻止フイルタ８２を含んでいる。第２図に示さ
れるように、変圧器７８から発生される信号ｖ
（ｔ）は、絶縁変圧器８１を介してフイルタ８０
へ加えられる。フイルタ８０及び８２は、それぞ
れフイルタ２６及び２８と同様に構成すればよい
ので、特に詳述しない。

電圧偏差信号△ｉを微分する代りに、電流偏差
信号△ｖを積分してもよい。換言すると、その必
要な条件は、微分が積分の逆であると考えて、電
流信号△ｉの微分の階数が電圧信号△ｖより１階
だけ高くなるようにそれらの信号の一方を変換す
ることである。実際には、それらの信号の一方の
みが変換される。すなわち、電流信号△ｉが微分
されるか、又は、電圧信号△ｖが積分されること
となる。しかしながら、使用される電流信号は△
ｉの２階微分であり、使用される電圧信号は△ｖ
の１階微分でもよく、或いは、使用される電流信
号は△ｉの１階積分であり、使用される電圧信号
は△ｖの２階積分でもよい。以下、一例として、
電流信号△ｉの微分を使用して本発明を説明す
る。

従来の楕円軌跡法においては、故障電流及び電
圧偏差△ｉ及び△ｖを使い且つ平面直交座標を使
用してその横軸すなわちＸ軸に△ｖをプロツトし
縦軸すなわちＹ軸に乗率Ｒで換算した△ｉをプロ
ツトすることによつて軌跡が作り出されていた。
第３図に示されるように、この偏差平面における
電力周波数信号の軌跡は、原点８８に対する中心
８６が故障開始角γに依存した楕円となる。重畳
された高周波成分は、楕円軌跡を例示している第
３図又は他の図には示されていない。従つて、そ
れらの図は完全な楕円を示しているのであるが、
実際の軌跡は実質的に楕円であるのであつて、進
行波による高周波成分がその軌跡を歪ませてほぼ
楕円路を辿るようなものとしてしまうのである。
もし故障が最大電圧の所で生ずるならば、その中
心８６と原点８８とが一致する。もし電圧０の所
で故障が生ずるならば、その楕円は、原点を通じ
過ぎて、故障開始角に依存してＸ軸より上又は下
に移動してしまう。もし故障開始角が最大電圧と
電圧０との間に入るならば、そのずれは、sinγに
比例する。

時刻ｔ＝０で、その軌跡は、原点８８にある。
故障が生ずると、その軌跡は、即座にＸ軸に沿つ
て飛ぶ。何故ならば、その電流は、故障開始角に
依存して、瞬時に点９０又は点９２まで変化でき
ないからである。もし、その故障が前方向の故障
であるならば、その軌跡は時計方向であり、それ
ぞれ矢印９４及び９６によつて示されるように、
点９０から第２象限に入るか又は点９２から第
４象限に入る。

故障が測定点から反対の方向に生ずるならば、
すなわち、逆方向故障であるならば、その軌跡
は、反時計方向であり、点９０から第３象限に
入るか又は点９２から第１象限に入る。楕円軌
跡８４の完全な１周は、電力周波数の１サイク
ル、すなわち、16.67ミリ秒を示している。それ
ぞれ象限、、及びに境界しきい値を定め
て高周波成分を重畳させた状態で楕円軌道８４に
よるしきい値境界との最初の交差を検出すること
によつて、すばやく、すなわち、約４ミリ秒より
短い時間内に、故障の方向を測定することが可能
である。しきい値境界１００又はしきい値境界１
０４が、それぞれれ点１０６又は１０８で最初に
交差するなら、その故障は前方向にあり、しきい
値境界９８又はしきい値境界１０２がそれぞれ点
１１０又は１１２で最初に交差するならば、その
故障は逆方向にあることになる。

この方法を適用する場合、低域フイルタ２６及
び８０があるため問題が生ずる。何故ならば、低
域フイルタ２６及び８０は、軌跡８４が入口象限
の境界と交差せず次の象限のしきい値境界と交差
してしまう程、最初の数ミリ秒間に進行波電流及
び電圧偏差を減衰させてしまうことがあるからで
ある。もしこのようなことが起こるならば、それ
から得られる情報は、故障が実際の方向とは反対
の方向であるというようなことを指示してしま
う。故障の種類及び場所によつては、しきい値が
どこにあるかとは無関係に最初の交差を逸してし
まう可能性がある。また、入口象限で初期軌道を
「捕える」ためにしきい値境界を原点により近づ
けて設定すると、雷及び／又は開閉サージ、並び
に故障相からの誘導過渡波により誤引外しが生じ
てしまう。従つて、感度と波との間に妥協が必
要であり、このため、しきい値境界の位置を正し
く決定するのが難しくなる。

また、軌跡８４が象限の境界１０２に正しく
交差して逆方向の故障が指示されるとする。その
軌跡は、前方向境界とも交差することになる。従
つて、所定時間、最初の交差がラツチされ、その
後の交差を無視しなければならない。この所定期
間中に前方向故障が生ずるならば、その故障は見
逃されてしまうことになる。

楕円軌跡法に関連したこれらの問題は、電流偏
差信号△ｉを微分して信号△′ｉを得るという本
発明によつて排除される。Ｙ軸においては△ｉの
代りに信号△′ｉが使用される。これは、第４Ａ
図に示すように、楕円軌跡８４が時計方向回転し
ているとき、象限ととの間で、原点８８′と
交差する直線軌跡１１４に変換され、楕円軌跡８
４が反時計方向回転しているとき、象限とと
の間で原点８８′と交差する直線軌跡１１６に変
換される。第３図における点９０は、故障の方向
に従つて、第４Ａ図の点９０′又は９０″に変換さ
れている。そして、第３図における点９２は、故
障の方向に従つて、第４Ａ図における点９２′又
は９２″に変換されている。第３図に示した楕円
は原点からずれているので、点９０′，９０″，９
２′及び９２″は、最大電圧△ｖより小さい。第３
図におけるＹ軸交差は、第４Ａ図においては原点
に変換されている。第４Ａ図は電力周波数偏差を
プロツトしているが、第４Ｂ図は、進行波のため
の高周波成分が電力周波数成分に重畳されている
ときの軌跡が変換偏差平面で実質的に直線である
ことを例示している。第４Ｂ図における曲線９
９，１０１及び１０３は、故障開始角γが０度
で、ユニツト当りの電源インダクタンスL_sがそれ
ぞれ１、0.5及び0.1である場合の軌跡を例示して
いる。従つて、もし前方向の故障のみを検出する
必要がある場合には、しきい値境界１１８及び１
２０がそれぞれ象限及びに定められればよ
い。もし前方向故障が起こるならば、変換された
偏差平面の軌跡は、原点８８′から故障開始角γ
によつて決定される直線軌跡上のある点へ飛ぶ。
それから、電源周波数の１サイクル中に、その軌
跡は、故障開始角γによつて決定される方向にお
いてその軌跡の終点まで進み、そこで反転して反
対方向の終点まで進み、その軌跡の開始点へ戻
る。従つて、その軌跡は、１電力サイクル中に４
回まで前方向境界と交差し得る。高周波進行波過
渡現象のため、１電力サイクル中に４回以上境界
に交差することがある。また、逆方向故障を検出
することが望ましい場合には、それぞれ象限及
びに、しきい値境界１２２及び１２４を定めれ
ばよい。もし逆方向故障が生ずるならば、その軌
跡は、故障開始角γによつて決定される直線１１
６上のある点へ飛び、直線１１４上の前方向故障
に関して説明したように進む。従つて、前方向故
障は前方向境界に交差するだけであり、逆方向故
障は逆方向境界に交差するだけである。従つて、
誤つた方向情報が与えられる可能性は全くない。
逆方向故障が検出されても、その後のしきい値境
界との交差指示を阻止する必要はない。従つて、
前方向故障が逆方向故障に引き続いて起きても、
別の軌跡が発生され、その前方向故障は検出され
るのである。前述したように、第４Ａ図に示した
変換された偏差平面における直線軌跡１１４及び
１１６の位置は、故障開始角によつて影響されな
い。電源インダクタンスL_sは、第４Ｂ図に示され
るように、直線軌跡の勾配を制御する。

第１図は、しきい値境界１１８，１２０，１２
２及び１２４を定めそれとの交差を検出するため
の構成をブロツク図で示しており、第２図は、こ
れらの機能を実現するのに使用される回路を例示
している。一般に、こゝに例示した方法は、勾配
及び１つの軸交差点を選定することによつて各し
きい値境界を定めている。１つの象限の境界が別
の象限と交差しないように注意しなければならな
い。何故ならば、さもないと誤動作が生じてしま
うからである。それから、軌跡上の１つの点とな
る信号△′ｉの最大値を発生するため△ｖの瞬時
値及び各しきい値境界が使用される。換言する
と、△ｖの現在値が１つの座標を形成する。Ｘ軸
からこの座標への垂直線は関連したしきい値境界
に当たる。この交差点からＹ軸への水平線が△ｖ
の現在値に対する△′ｉの値を定め、しきい値境
界上のある点となる。従つて、△′ｉに対するこ
の座標は、信号△′ｉの実際値と比較するための
しきい値信号として使用できる。

信号△′ｉは、微分器６８による付加的な極性
反転を１回受けているので、信号△ｖは、元の極
性関係を維持するため反転部１２６に加えられ
る。前方向しきい値境界１１８及び１２０の勾配
は、しきい値勾配選択部１２８で選択され、その
しきい値勾配選択部１２８の出力は、交差部１３
０及び１３２に加えられる。交差部１３０及び１
３２は、それぞれしきい値境界１１８及び１２０
のための正及び負のＹ軸交差点１３４及び１３６
を選択する手段を含んでおり、特定の△ｖ入力に
対する△′ｉの最大値を決定し出力する。保護継
電器が逆方向故障を検出する必要のある場合に
は、反転部１２６の出力は、逆方向しきい値境界
１２２及び１２４の勾配を選定するしきい値勾配
選択部１３８にも接続される。勾配選択部１３８
の出力は、正及び負のＹ軸交差点を選定する交差
部１４０及び１４２へ加えられる。これは、前方
向しきい値境界に対するものと同じであるように
第４図に例示されているが、これらは同じである
必要はなく、これら交差部は、特定の△ｖ入力に
対する△′ｉの最大値を発生し出力するものであ
ればよい。従つて、交差部１３０，１３２，１４
０及び１４２の出力は、それぞれ象限、、
及びにおけるしきい値境界に対する△′ｉしき
い値信号である。これらのしきい値境界が隣接象
限内へ延びないようにするための適当なクランプ
部１５１が設けられている。

交差部１３０，１３２，１４０及び１４２の出
力は、それぞれ比較器１４４，１４６，１４８及
び１５０の入力端子に加えられ、微分器６８から
の信号△′ｉは、これら比較器の他の入力端子に
加えられる。もし信号△′ｉがしきい値入力信号
のいずれかのレベルに達するならば、それに関連
した比較器の出力は、“高”レベル、すなわち論
理１となる。比較器１４４及び１４６の出力信号
は、オアゲート１５２の入力端子へ加えられ、比
較器１４８及び１５０の出力信号は、オアゲート
１５４の入力端子へ加えられる。オアゲート１５
２及び１５４の出力は、それぞれラツチ・ドライ
バ回路１５６及び１５８に加えられる。従つて、
もし比較器１４４の出力又は比較器１４６の出力
が“高”レベルとなつて前方向故障を指示するな
らば、オアゲート１５２の出力は“高”レベルと
なつてラツチ１５６をセツトする。同様に、もし
比較器１４８の出力又は比較器１５０の出力が
“高”レベルとなつて逆方向故障を指示するなら
ば、オアゲート１５４の出力は“高”レベルとな
り、ラツチ１５８をセツトする。

第２図は、△ｖ入力及びしきい値境界からの
△′ｉしきい値信号の発生に関連して第１図にブ
ロツク図で示した機能を実現するのに使用される
差動増幅器構成を例示した回路図である。例え
ば、△ｖのための反転部は、抵抗器１６２を介し
てその反転入力端子に加えられる信号△ｖの極性
を反転させるように接続された差動増幅器１６０
を含む。その非反転入力端子は、抵抗器１６４を
介して接地されており、帰還抵抗器１６６は、そ
の出力端子をその反転入力端子に接続させてい
る。

もし電流信号△ｉを微分する代りに電圧信号△
ｖを積分することによつて異なつた階数の電流導
出信号（第２信号）及び電圧導出信号（第１信
号）を与えることが望ましいならば、コンデンサ
７２を抵抗器に置き換えることによつて微分器６
８を極性反転部とし且つ抵抗器１６６をコンデン
サに置き換えることによつて反転部１２６を積分
器にするだけでよい。第２Ａ図は、抵抗器７３を
加えることによつて微分器６８を変形したところ
を例示しており、第２Ｂ図は、コンデンサ１６７
を加えることによつて反転部１２６を変形したと
ころを例示している。

しきい値勾配選択器は、勾配を選択するため帰
還路に可調整抵抗器１７０を有した反転増幅器と
して接続された差動増幅器１６８によつて形成さ
れる。反転部１２６の出力信号は、抵抗器１７２
を介して差動増幅器１６８の反転入力端子へ印加
され、その非反転入力端子は、抵抗器１７４を介
して接地されている。

しきい値境界１１８の正のＹ軸交差点１３４を
選定し且つ現在の△ｖ座標で境界１１８上の点を
定める△′ｉ座標を出力するための交差部１３０
は、差動演算増幅器１７６を含んでいる。抵抗器
１７８は、勾配選択部１２８の出力信号を増幅器
１７６の反転入力端子に結合し、その非反転入力
端子は、抵抗器１８０を介して接地されている。
帰還抵抗器１８２は、その出力端子をその反転入
力端子に接続しており、正のＹ軸交差点は、単方
向性の負の15V電源、可調整抵抗器１８４及び抵
抗器１８６によつて選定される。負電源は、可調
整抵抗器１８４を介して接地されており、抵抗器
１８４の選択アームは、抵抗器１８６を介して差
動増幅器１７６の反転入力端子に接続されてい
る。抵抗器１８５は、差動増幅器１７６の出力端
子を次段に接続させている。

象限及びにおける前方向しきい値境界のた
めのクランプ部１５１は、一対の差動増幅器１５
３及び１５５によつて形成されている。信号△ｖ
は、それぞれ抵抗器１５７及び１５９を介してそ
れらの非反転入力端子へ加えられる。差動増幅器
１５３及び１５５の反転入力端子は、それぞれ抵
抗器１６１及び１６３を介して接地されている。
ダイオード１６５は、差動増幅器１５３の非反転
入力端子と出力端子との間に接続されていて、ダ
イオード１６５のアノードが非反転入力端子の方
へ接続された方向となつている。ダイオード１６
７は、差動増幅器１５３の出力端子を接続点１７
３で前方向交差部１３０の出力端子に接続させて
おり、そのダイオード１６７の方向は、アノード
を差動増幅器１５３の出力端子に接続する向きと
なつている。ダイオード１６９は、差動増幅器１
５５の出力端子からその非反転入力端子へ接続さ
れ、そのアノードはその出力端子に接続されてい
る。また、ダイオード１７１は、差動増幅器１５
５の出力端子を接続点１７５で前方向交差部１３
２の出力端子へ接続しており、そのダイオード１
７１のカソードは、差動増幅器１５５の出力端子
に接続されている。

第２象限におけるしきい値境界が第１及び第３
象限へ入り込まないようにする差動増幅器１５３
の動作について説明する。△ｖが０より小さいと
き、ダイオード１６５は、差動増幅器１５３の出
力を0Vにクランプする。もし接続点１７３が負
になろうとするならば、それはダイオード１６７
によつてクランプされ、第３象限には入らない
ようにされる。交差部１３０における抵抗器１８
５は、クランプ動作中電流を制限する。もし信号
△ｖが0Vより大きいならば、差動増幅器１５３
の出力は＋15Vであり、接続点１７３は、第１象
限に入らないようにその頂上電圧の方へ強制さ
れる。第４象限における境界が第１及び第３象
限に入るのを差動増幅器１５５がいかにして防止
するかについての説明は、必要に応じて極性を変
えれば前述の説明と同様となる。

比較器１４４は、差動増幅器１８８によつて実
現され、信号△′ｉは、抵抗器１９０を介してそ
の非反転入力端子へ結合され、交差部１３０に対
する△′ｉしきい値座標は、抵抗器１９２を介し
て非反転入力端子へ加えられる。差動増幅器１８
８の出力は、抵抗器１９３及びダイオード１９５
によつて負にならないように構成している。

交差部１３２は、負のＹ軸交差点を設定するの
に正の15V電源が使用されている以外は、交差部
１３０と同じものでもよい。比較器１４６は、比
較器１４４と同じ構成でよい。

ラツチ・ドライバ回路１５６の出力は、受信機
１９８と組み合わされた常開接点１９６を介して
回路しや断器の引外しコイル１９４に接続されて
いる。回路しや断器１８が３相しや断器又は同時
に引外されるべき３つの単相しや断器であるなら
ば、引外しコイル１９４は３相全部を引外すよう
に構成される。回路しや断器１８が３つの単相し
や断器の場合であつて、高速再投入による単極引
外しを行なうときには、相Ａのしや断器のみを引
外すように構成される。

保護継電器が例示の如く他端引外し信号許容型
であるならば、受信機１９８は、マイクロ波等の
選択された通信リンクを介して遠方端保護継電器
１４と組み合わされた送信機２００と通信でき
る。もし遠方端保護継電器１４が保護すべき送電
線１０における故障を検出するならば、その遠方
端保護継電器１４は、送信機２００を介して保護
継電器１２へ適当な信号を送信する。この信号が
受信機１９８によつて受信されると、受信機１９
８はその接点１９６を閉じる。こうして、ラツ
チ・ドライバ回路１５６が引外し信号を与えてい
る間に、もし接点１９６が閉成された場合には、
引外しコイル１９４は、回路しや断器１８の相Ａ
又は３つの相すべてを引外すように付勢される。

ラツチ・ドライバ回路１５６から発生される引
外し信号は、送信機２０４の開閉コイル２０２に
も加えられる。送信機２０４は、適当な信号を遠
方端保護継電器１４へ送信し、その信号は、それ
に関連した受信機２０６によつて受信される。受
信機２０６は、接点１９６と同様の接点を閉じ、
もし継電器１４が送電線１０の方向に故障を検出
していたならば、遠隔回路しや断器２２に関連し
た引外しコイル２０８が付勢され、その故障を分
離させる。

若干の保護継電器においては、前方向故障のみ
が監視される。更に安全保障が必要な場合には、
逆方向故障も監視される。そして、それらの故障
検出は、所望の別な安全保障を与えるため任意の
所望の論理回路によつて行なわれる。第１図に例
示されるように、ラツチ・ドライバ回路１５８の
出力は、送信機２０４における別の開閉コイル２
１０を付勢するように接続されて、例えばFSK
方式で送られる周波数を制御するようにしてもよ
い。

問題となる進行波サージは、線路電圧の存在中
に故障が生ずるときに送電線に発生するだけであ
る。しかし、前述したように、電圧０又はそれに
近いところで故障が生じても、継電器１２及び１
４は、その故障を検出する。通常の電力周波数波
形からの故障（によつて発生した）電流及び電圧
偏差は、偏差平面にプロツトされたとき楕円軌跡
を形成し、電流偏差信号を微分することにより又
は電圧偏差信号を積分することにより、進行波の
影響を含む電力周波数偏差によつて発生される軌
跡に関して説明したように、直線軌跡が変換され
た偏差平面に発生される。電力周波数包絡線から
の電流及び電圧偏差は、進行波成分と違つて、故
障距離情報を含んでいる。従つて、軌跡法を使用
して直接ゾーン１の引外し判定を行なうことがで
きる。

しかし、従来の楕円軌跡法では、前述した如
く、楕円の位置及び楕円の形状が故障開始角及び
電源インピーダンスに依存しているため、ゾーン
１引外し判定をなすための境界しきい値を選定す
るのが難しい。理想的には、故障点までのリアク
タンスX_fにのみ基づくのが望ましい。第５図は、
一定の線路インピーダンス又は故障点までのイン
ピーダンスX_f及び故障開始角γが０度、すなわ
ち、原点からのずれがない状態で、軌跡の楕円形
状が種々の電源インピーダンスに従つていかに変
化するかを例示しているグラフである。楕円軌跡
２１２，２１４，２１６，２１８，２２０及び２
２２は、電源インピーダンスがインダクタンスの
みであると仮定して、それぞれ単位法による
0.25、0.5、1.0、2.0、5.0及び10.0の電源インダク
タンスを表わしている。一定のX_fに対してしき
い値境界を決定するのは非常に難しいということ
がわかろう。境界選定の問題は、楕円軌跡の位置
が故障開始角に依存しているため、更に複雑にな
つている。故障開始角が０度（すなわち、ずれが
ない場合）でなく、故障開始角がπ／２又は90゜
（すなわち、完全にずれている）ならば、楕円軌
跡の位置は、第６図に示されているようになる。
楕円軌跡２２４，２２６，２２８，２３０，２３
２及び２３４は、それぞれ、単位法で0.25、0.5、
1.0、2.0、5.0及び10.0の電源インダクタンスを表
わしている。0゜と90゜との間の故障開始角は、任
意に選んだ電源のインピーダンスに対して第５図
及び第６図に示したそれらの位置間のどこかにそ
の楕円軌跡を描かせる。

本発明においては、直線軌跡は、故障開始角と
は無関係である。すなわち、直線軌跡の開始点の
みが、故障開始角によつて制御される。電源イン
ピーダンスは、直線軌跡の勾配に影響を及ぼすだ
けであり、すなわち、勾配＝±１／X_sである。
第７図は、故障点までのリアクタンスX_fが2.5（単
位法）の場合の変換偏差平面のグラフである。直
線２３６，２３８，２４０，２４２，２４４及び
２４６は、それぞれ0.25、0.5、1.0、2.0、5.0及び
10.0（単位法）の電源誘導リアクタンスを表わし
ている。同様の直線軌跡が逆方向故障に対しても
発生される。

第７図において、故障点までの線路リアクタン
スは、X_sの各値に対して一定に保持された。各
軌跡の最大点は、象限における直線２４８及び
象限における直線２５０に在る。これらの直線
は、故障点までの一定線路リアクタンスX_fの直
線に対応しており、故障点までのリアクタンス、
従つて距離を決定するための境界として使用でき
る。これらの直線境界２４８及び２５０は、△′
ｉ（ｔ）座標が前方向に対して１／X_f△ｖ（ｔ）±
Ｅ／X_fに等しいので、容易に得られる。こゝで、
Ｅは電源電圧のピーク値に等しい。もし逆方向故
障を検出すべき場合には、逆方向に対しても同様
のしきい値が定められる。従つて、第１図に示す
ように、進行波から方向情報を得るのに使用した
のと同じ機構（動作部）を、ゾーン１直接引外し
判定のために、使用することができる。従つて、
これらの機能ブロツクには、同じ符号にダツシユ
を付している。これらの間で唯一の異なつている
点は、低域フイルタ２６及び８０において付加的
な波を行なつている点である。このフイルタ
は、従来の距離継電器によつて使用されているの
と同じものでよい。

直接ゾーン１引外しのための本発明の数式によ
る説明を次に行なう。これらの数式における各記
号は次のとおりである。

△ｖ（ｔ）：故障前のレベルからの、時間の関数と
しての故障電圧偏差 △ｉ（ｔ）：故障前のレベルからの、時間の関数と
しての故障電流偏差 △′ｉ（ｔ）：△ｉ（ｔ）の時間微分 △Ｖ：最大故障によつて発生した電圧偏差 △Ｉ：最大故障によつて発生した電流偏差 γ：故障開始角（０＝最大電圧、π／２＝電圧
０） X_s：電源インピーダンス（リアクタンスのみと
仮定） X_f：線路インピーダンス（リアクタンスのみと
仮定） Ｅ：ピーク電源電圧 L_s：電源インダクタンス 電圧及び電流偏差信号は次のように表わせる。

△ｖ（ｔ）＝△Vcos（ωt＋γ） (1) △ｉ（ｔ）＝△Ｉ〔sin（ωt＋γ）−sinγ）〕 (2) 式(1)及び(2)を２乗して加え合わせると次のよう
になる。

△ｖ（ｔ）²／△V²＋〔△ｉ（ｔ）＋△Isinγ〕²／△I²
＝１(3) 式(3)は、偏差平面の△ｉ軸に沿つて△Isinγに
等しい量だけずらされた楕円の式である。従つ
て、これは、楕円軌跡法に使用される軌跡であ
る。

式(2)を時間に関して微分すると次のようにな
る。

ｄ／dt・△ｉ（ｔ）＝ω△Icos（ωt＋γ） (4) 式(1)を式(4)で割ると次のようになる。

△ｖ（ｔ）／△Ｖ＝△′ｉ（ｔ）／ω△Ｉ
(5) 式(5)は、△′ｉ（ｔ）及び△ｖの相対的符号に従
つて象限間で原点を通る変換偏差平面上の２つの
直線に分けられる。

△′ｉ（ｔ）＝ω△Ｉ／△Ｖ△ｖ（ｔ）（5a） △′ｉ（ｔ）＝−ω△Ｉ／△Ｖ△ｖ（ｔ）（5b
） 式（5a）及び（5b）は、第４Ａ図における直
線軌跡１１６及び１１４を記述している。△Ｉ及
び△Ｖは、次のようにも書ける。

△Ｉ＝Ｅ／X_s＋X_f （6a） △Ｖ＝−X_sＥ／X_s＋X_f （6b） 従つて、直線軌跡の勾配は、次のように表わせ
る。

勾配ｍ＝±ω△Ｉ／△Ｖ＝±ω／X_s＝±１／L_s(7
) 式(7)は、直線軌跡の勾配が第７図のグラフに例
示されるように、電源インダクタンスによつて決
定されることを示している。

進行波から方向を決定するための本発明の数式
による説明を次に行なう。次のような記号が追加
使用される。

ａ（ｔ）：前方向進行波、すなわち、反射又は発進
された入射波 ｂ（ｔ）：逆方向進行波、すなわち、入射又は受信
波 R_w：線路のサージ抵抗 前方向及び逆方向進行波ａ（ｔ）及びｂ（ｔ）
は、次のように定義される。

ａ（ｔ）＝R_w△ｉ（ｔ）＋△ｖ（ｔ） (8) ｂ（ｔ）＝R_w△ｉ（ｔ）＋△ｖ（ｔ） (9) 前方向故障に対する逆方向進行波は、終端条件
とは無関係であり、初期的には次のように近似で
きる。

ｂ（ｔ）＝2Ecosγ (10) この入射波は、線路端末で反射され、線路終端
条件に極めて依存している。電源がインダクタン
スであると仮定すると、測定点又は継電点での偏
差信号は次のように表わせる。

△ｖ（ｔ）＝−L_sｄ△ｉ（ｔ）／dt (11) 式(8)、(9)及び(10)から次のようになる。

△ｉ（ｔ）＝ａ（ｔ）＋2Ecosγ／2R_w (12) 従つて、次のようになる。

ｄ△ｉ（ｔ）／dt＝１／2R_wda（ｔ）／dt （13） 式(11)、(12)及び（13）を式(1)及び(2)へ代入すると
次のようになる。

ａ（ｔ）＝2Ecosγ−L_s／R_wda（ｔ）／dt （14） ラプラス変域において、微分方程式（14）は、
初期条件ａ（0⁺）＝−2Ecosγを使用して次のよう
に解かれる。

Ａ（ｓ）＝Ｌ｛ａ（ｔ）｝ ＝2Ecosγ［１／ｓ−L_s／R_w］［１／１＋ｓ（L_S／R_W
）］（15） 従つて、次のようになる。

こゝで、 Ｔ＝L_s／R_w（線路の時定数） この応答は、故障点から継電点までの進行時間
τだけ遅延される。これは、ａ（ｔ）に対する式
（16）においてｔの代りに△ｔ＝ｔ−τを置くこ
とと等価である。これらの式は、範囲τ＜ｔ＜3τ
において妥当である。もしL_sが継電点に接続され
ているとすると、特定の間隔に亘つてこれら２つ
の波を次のように定義できる。

式（17）及び（18）を式(8)及び(9)へ代入すると
次のようになる。

偏差平面において、式（19）及び（20）は、次
の式によつて与えられる直線軌跡を形成する。

R_w△ｉ（ｔ）＝△ｖ（ｔ）＋2Ecosγ （21） こゝで、 τ＜ｔ＜3τ 本発明の変換偏差平面に式（21）を適用するた
め、式（20）を微分すると次のようになる。

従つて、次式が得られる。

△′ｉ（ｔ）＝−１／L_s△ｖ（ｔ） （24） 従つて、式（24）は、１／L_sの勾配を有する変
換偏差平面の原点を通る直線に対応している。こ
のような手順が逆方向の故障に対して繰り返され
るならば、その軌跡は、勾配１／L_sが反対符号で
ある以外は式（24）と同じとなろう。これらの直
線軌跡は、準定常、すなわち電力周波数の例（実
質的な進行波サージのない）の式(5)、（5a）及び
（5b）で得られるのと全く同じである。

式(2)を微分する代りに、式(1)を積分すると、そ
の結果は、式（5a）及び（5b）の両辺を積分し
た場合と同じである。

式（20）を微分する代りに、式（19）を積分す
ると、式（24）と同様の式となり、その違いは、
△′ｉ（ｔ）の代りに△ｉ（ｔ）となり、△ｖ（ｔ）
の代りに△ｖ（ｔ）となるだけである。但し、記
号△ｖ（ｔ）は、△ｖ（ｔ）の時間積分を表わして
いる。境界を検出する直線を物理的に発生するこ
とは、第２図の回路構成の１７６に示すような差
動増幅器を用いることにより、容易に行うことが
できる。検出境界は、変換偏差平面内の直線であ
り、傾きをｍ、Ｙ切片をｂとしたとき、 Ｙ＝mX＋ｂ の形で表わされる。第２図内の回路１３０，１３
２，１４４，１４６は、或る±△ｖに対して最大
に許容できる±△′ｉを計算し、もし、この最大
値が両方向に越えた場合、比較器１４４，１４６
が動作してその出力がラツチされ、しきい値が交
差されたことを示すだろう。このことは、第24頁
16行〜第28頁16行の記載からも明らかである。

要約すると、電力系統に故障が生じたとき、高
周波進行波成分が故障後の基本の60Hz成分に重畳
される。適切な波動作により、故障点までの距
離及び方向の両方を示す直線軌跡を作り出すのに
変換偏差平面が使用される。従つて、従来の楕円
軌跡法を使用する場合に可能なよりも実質的によ
り長い保護ゾーンを有するゾーン１引外し判定を
行なう保護継電器が構成される。更に、電力周波
数成分及び進行波成分の両方を含む偏差信号は変
換偏差平面に同じ直線を作り出すので、距離及び
方向決定に使用されるよりも少ない波動作で、
方向情報を与えるのに使用されるのと同じ信号を
使用することができる。このため、故障の方向を
すばやく正確に検出することができる。従つて、
方向比較に使用するための継電器が本発明の原理
によつて構成することができる。進行波過渡波の
ため、保護継電器はその所定の保護区域を越えて
動作させられるので、それらの信号中に存在する
進行波過渡波と協同するように構成された継電器
は、故障点までの距離情報を与えるためには使用
されない。

故障が電圧０にて生じた時以外は、いかなる所
定の故障に対しても信号中に電力周波数成分と進
行波過渡波成分の両方が存在するので、何らかの
妥協がなされねばならない。電圧及び電流偏差を
プロツトする従来方法はある欠点を有している。
60Hz楕円応答は、故障開始角及び電源インダクタ
ンスにつれて変化するので、すべての故障に対し
て一定の故障リアクタンスのしきい値を設定する
ことができない。このため、しきい値は、最悪の
故障に対して設定されなければならない。このよ
うな妥協に加えて、楕円でない応答の進行波成分
により過剰動作が生じてしまう。

従来技術を使用したゾーン１又は直接引外し法
を適用するためには、線路の小部分のみを保護す
るようなゾーン１継電器をセツトする必要があろ
う。これは、継電器がその線路の遠隔端を越えた
ところの故障に対して作動しないようにするため
である。この区域の範囲は、波によつて進行波
による過剰動作を減少させることにより拡大する
ことができるが、その波によりある故障に対し
て誤動作が生じてしまうことがある。

線路の各端でのゾーン１の範囲は短いので、従
来方法を使用するとき、線路の大部分は、方向比
較方式によつて保護されねばならないであろう。
このモードにおいて、同じ２つの信号成分が存在
するが、それらのしきい値は原点に非常に接近し
て設定される。もし十分な進行波の影響があるな
らば、その適当なしきい値とはほとんど瞬時に交
差する。もし進行波の影響がないとしても、基本
の60Hz応答のため依然非常にすばやくしきい値と
交差する。こゝで注目すべきことは、この方法を
使用した検出は非常に速いのであるが、この装置
は、遠方端保護継電器と通信するために、ある通
信路遅延時間を必要とするということである。高
速にするためには、広帯域の高価な通信路が必要
となり、そのチヤンネルが故障した場合には、そ
の装置は、ほとんど保護動作をしない。

本発明の重要な特徴は、60Hz成分のみを使用す
ると、継電器の動作範囲は、故障開始角又は電源
インダクタンスに対する依存性がないので、正確
に設定できるということである。進行波による過
剰動作は誤動作を招くことなく波動作によつて
減少する。何故なら、いかなる軌跡とを交差する
のは、１つの型のしきい値境界だけであるからで
ある。このような効果により、従来の方法を使用
したときに可能なよりもはるかに広い線路部分に
対して継電器の保護動作範囲を設定することがで
きる。このような継電器の応答は、波動作のた
めいく分遅くなるかもしれないが、それでもな
お、方向比較構成においてかなり長い通信路遅延
時間を組み込んだものよりも速いであろう。

このようにして、方向比較法とゾーン１法との
両者は同じ原理に基づいており、共に、すべての
故障開始角に対して作動し、そして、両方法とも
本発明の変換偏差平面に直線軌跡を発生する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によつて構成された交流多相送
電線を保護するための保護継電器のブロツク線
図、第２図は第１図のブロツク線図の一部に使用
される回路例を示す図、第２Ａ図及び第２Ｂ図は
それぞれ第２図のブロツク６８及び１２６の変形
例を示す回路図、第３図は故障前の状態からの故
障電力周波数電流及び電圧偏差をプロツトしたと
き楕円軌跡を形成する偏差平面を示すグラフ図、
第４Ａ図は座標として電力周波数偏差及び故障電
力周波数電流変化の微分値を使用して前方向故障
及び逆方向故障に対して直線軌跡を形成する変換
偏差平面を示すグラフ図、第４Ｂ図は進行波過渡
波を含む偏差信号に対して種々の電源インダクタ
ンスを使用して得られる前方向故障に対する軌跡
を例示した変換偏差平面を示すグラフ図、第５図
は故障開始角が零の場合の種々の電源インピーダ
ンスに対する楕円軌跡の応答を例示した第３図と
同様の偏差平面を示すグラフ図、第６図は故障開
始角がπ／２の場合を除いて第５図と同様のグラ
フ図、第７図は直線軌跡の勾配が電源インピーダ
ンスによつてどのように決定されるかを例示した
第４図と同様の変換偏差平面を示すグラフ図であ
る。 １０……３相交流送電線系統、１２……自端保
護継電器、１２，１４……遠方端保護継電器、１
６……第１の３相交流電源、１８，２２……回路
しや断器、２０……第２の３相交流電源、２４…
…変流器、２６……低域フイルタ、２８……定常
状態阻止フイルタ、３０……絶縁変圧器、３２…
…抵抗器、３４……差動増幅器、３８……抵抗
器、４０……抵抗器、４２……コンデンサ、４
４，４６……差動増幅器、４８……抵抗器、５０
……コンデンサ、５２……抵抗器、５４……抵抗
器、５６……コンデンサ、６０，６２，６４，６
６……抵抗器、６８……微分器、７０……差動増
幅器、７２……コンデンサ、７４……抵抗器、７
６……抵抗器、７８……電圧変成器、８０……低
域フイルタ、８２……定常状態阻止フイルタ。
尚、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流送電線における測定点から故障点への方
   向を判定する方法であつて； 時間の関数として故障前の定常電流からの、故
   障によつて発生した電流偏差の関数である電流導
   出信号を発生する工程； 時間の関数として故障前の定常電圧からの、故
   障によつて発生した電圧偏差の関数である電圧導
   出信号を発生する工程； 前記電流導出信号の微分階数が前記電圧導出信
   号の微分階数より１階だけ高くなるように両前記
   信号のうちの少なくとも一方を変換する工程（以
   下、階数の異なる電圧導出信号及び電流導出信号
   を、それぞれ第１信号及び第２信号という）； 及び、測定点に対する故障の方向を指示するよ
   うに、前記第１信号及び第２信号を処理して、平
   面直交座標系の各座標として前記第１信号及び第
   ２信号を使用することによつて作り出される軌跡
   が、所定の勾配を有し且つ少なくとも所定の１つ
   の象限において軸交差する所定のしきい値境界と
   交差するか否かを判定する工程； を備えたことを特徴とする方法。 ２ 前記処理工程は、平面直交座標系の各座標と
   して前記第１信号及び第２信号を用いて発生され
   る軌跡がそれぞれ第２象限及び第４象限において
   第１及び第２のしきい値境界と交差するか否かを
   判定する工程を含んでいる特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ３ 前記処理工程は、座標として前記第１信号及
   び前記第２信号を使用して軌跡を発生する工程；
   少なくとも第２象限及び第４象限にしきい値境界
   を定める工程；及び、前記軌跡によるしきい値境
   界の交差を検出する工程；を含んでいる特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ４ 前記しきい値境界を定める工程は、４つの象
   限においてしきい値境界を定め、前記検出工程
   は。任意のしきい値境界との交差を検出してそれ
   に関連した象限を指定し、第２象限又は第４象限
   におけるしきい値境界との交差は測定点からの第
   １の方向における故障を指示し、第１象限又は第
   ３象限におけるしきい値境界との交差は反対方向
   の故障を指示する特許請求の範囲第３項記載の方
   法。 ５ 前記処理工程は、前記第１信号の関数として
   変化する大きさを有するしきい値信号を発生する
   工程；及び、前記第２信号をそのしきい値信号と
   比較する工程；を含んでいる特許請求の範囲第１
   項記載の方法。