JPH11178199A

JPH11178199A - 距離継電器

Info

Publication number: JPH11178199A
Application number: JP36220797A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Saito; 浩斎藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】距離継電器において、事故相以外の距離継電
器の不要動作対策である。【解決手段】送電線の保護区間内の事故を検出する距
離継電器において、継電器設置点の電圧と電流を導入
し、事故点までのインピーダンスとして抵抗分Ｒとリア
クタンス分Ｘを算出する第１の手段１と、事故時には２
つの変数ａ，ｂを事故前と同じかもしくは異なる数値と
して選択する第２の手段２を有し、整定値Ｒ_s，Ｘ_sと
から、下記の楕円の式で表現された式のａ，ｂを事故時
に変化させる。下記式は楕円の式であるから、ｂを固定
としてａを小さくすると抵抗分Ｒ側の動作域が大きくな
り、又、逆にａを大きくすると抵抗分Ｒ側の動作域が小
さくなる。変数ｂについては、リアクタンス分Ｘ側に対
して、同様の作用を行なう。このため、事故時に変数
ａ，ｂを可変することで不要動作しないような特性に変
化させることができる。【数１】（Ｒ−Ｒ_s／２）²／ａ²＋（Ｘ−Ｘ_s／
２））²／ｂ²≦（Ｒ_s／２ａ）²＋（Ｘ_s／２ｂ）²こ
こで、Ｒ_s，Ｘ_sは夫々距離継電器の整定値を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統の送電線
を保護する距離継電器に関する。

【０００２】

【従来の技術】距離継電器の事故検出の原理は、送電線
の事故点までのインピーダンスを算出し、この算出され
たインピーダンスが距離継電器の動作責務となるインピ
ーダンス以下であれば動作出力をし、それより大きい場
合は動作出力をしないものである。送電線の事故点まで
のインピーダンスの算出は、距離継電器に導入される電
圧を電流で除することにより得られる。

【０００３】距離継電器は送電線の事故検出を目的とす
るため各相毎に上記動作判定を行なっている。なお、距
離継電器の上記インピーダンス算出の演算方法について
は、本発明の主目的ではないためここでは説明を省略す
るが、例えば、電気学会発行の「保護継電工学」Ｐ−１
２１〜１２２にその原理が記載されている。

【０００４】主に適用されている距離継電器特性は、図
29に示すような円特性を有するモー形距離継電器と直線
特性のリアクタンス継電器から構成されている。なお、
Ｚ_s，Ｘ_s1，Ｘ_s2は夫々モー距離継電器とリアクタンス
継電器の整定値、ＺＭはメモリ電圧を用いたインピーダ
ンス、Ｚ，Ｘは継電器が計測したインピーダンスとリア
クタンスを示す。この場合の動作判定までの機能ブロッ
ク図は図30のようになっている。

【数１】（Ｚ_s−Ｚ）＊ＺＭ≧０Ｘ≦Ｘ_s1 Ｘ≦Ｘ_s2

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように距離継
電器は、動作責務範囲外にインピーダンスを算出した場
合には、動作出力しないことが必要であるが、事故検出
原理から一般に事故相以外、即ち、健全相（もしくは健
全相を含む相であり、以下、健全相と称す）の距離継電
器が本来不動作であるべきところ、動作責務範囲内にイ
ンピーダンスを誤って算出し動作出力するおそれがあ
る。

【０００６】本現象は進み相オーバーリーチとして、例
えば、電気協同研究「後備保護継電方式」Ｐ−３９〜４
２などにも紹介されている。一例として、ＢＣ相二線短
絡事故時に短絡距離継電器は、次のようにインピーダン
スを算出する。

【０００７】

【数２】ＡＢ相仮想距離継電器の見るインピーダンスＺ_AB＝２・（Ｚ_B1＋Ｚ_L1）・ε^{(-j60 °)} ＢＣ相仮想距離継電器の見るインピーダンスＺ_BC＝（Ｚ_B1＋Ｚ_L1）ＣＡ相仮想距離継電器の見るインピーダンスＺ_CA＝２・（Ｚ_B1＋Ｚ_L1）・ε^{(+j60 °)}

【０００８】ここで、仮想距離継電器とは、背後のイン
ピーダンスの後に設置した距離継電器のことであり、Ｚ
_B1は距離継電器背後のインピーダンス、Ｚ_L1は距離継電
器からの事故点までのインピーダンスを示す。この時の
インピーダンスをＲ−Ｘ平面図で示したものが図31であ
る。即ち、事故相（ＢＣ相）距離継電器は、事故点まで
のインピーダンス（Ｐ−Ｆ）を正確に算出するが、それ
以外の相の距離継電器では、大きさで２倍、位相で±６
０°ずれたインピーダンス（Ｐ−Ｎ，Ｐ−Ｍ）を算出す
る。

【０００９】又、距離継電器動作域が広い場合などで
は、事故点位置と継電器の見るインピーダンスの存在範
囲は図31のようになり、事故点が継電器設置点に近づく
につれて健全相継電器が動作しやすい傾向になることが
わかる。このため、進み相（ＡＢ相）距離継電器は、誤
った動作出力をするおそれがある。特に、第２段要素以
上は限時遮断であるのに対し、第１段要素は瞬時遮断で
あるため、健全相を含む継電器の動作は好ましくない。

【００１０】これを解決するために手段としては、例え
ば、電気協同研究「後備保護継電方式」Ｐ４１に記載さ
れているように、図32に示すような過電流継電器を付加
した対策回路を設けて対処したり、モー形距離継電器の
動作範囲特性を動作しない程度に動作域を制約して対処
するなどしている。

【００１１】上記のようなオーバーリーチによる誤動作
の懸念については、送電線の平行２回線の１回線で事故
が発生したときの健全回線側の地絡距離継電器がオーバ
ーリーチにより誤動作する可能性も電気協同研究「後備
保護継電方式」Ｐ３９で指摘されている。この対策とし
ては、零相電流の補償方法を制御して、継電器特性はそ
のままで強制的に測距値をアンダーリーチにして不要動
作阻止を図るなどしている。

【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、事故相以外の距離継電器の不要動作に対
する対策を不要とした距離継電器を提供することを目的
としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
距離継電器は、送電線の保護区間内の事故を検出する距
離継電器において、継電器設置点の電圧と電流を導入
し、事故点までのインピーダンスとして抵抗分Ｒとリア
クタンス分Ｘを算出する第１の手段と、事故時には２つ
の変数ａ，ｂを事故前と同じかもしくは異なる数値とし
て選択する第２の手段を有し、整定値Ｒ_s，Ｘ_sとか
ら、下記式もしくはこれと等価な式により動作判定を行
なうように構成した。

【数３】（Ｒ−Ｒ_s／２）²／ａ²＋（Ｘ−Ｘ_s／２）²／ｂ² ≦（Ｒ_s／２ａ）²＋（Ｘ_s／２ｂ）² ここで、Ｒ_s，Ｘ_sは夫々距離継電器の抵抗分，リアク
タンス分の整定値を示す。

【００１４】第１の手段は距離継電器動作判定に必要な
インピーダンス計算であり、第２の手段ではいわゆる楕
円の式で表現された［数３］式のａ，ｂを事故時に変化
させている。［数３］式は楕円の式であるから、ｂを固
定としてａを小さくすると抵抗分Ｒ側の動作域が大きく
なり、又、逆にａを大きくすると抵抗分Ｒ側の動作域が
小さくなる。変数ｂについては、リアクタンス分Ｘ側に
対して、同様の作用を行なう。このため、事故時に変数
ａ，ｂを可変することで不要動作しないような特性に変
化させることができる。

【００１５】本発明の請求項２に係る距離継電器は、送
電線の保護区間内の事故を検出する距離継電器におい
て、継電器設置点の電圧と電流を導入し、事故点までの
インピーダンスとして抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘを算
出する第１の手段と、基準となる電圧（以下、基準電圧
と称す）を算出する第２の手段と、動作判定に直接用い
る電圧との位相差φに応じて可変する変数ａ，ｂを算出
する第３の手段とを有し、［数３］式もしくはこれと等
価な式により動作判定を行なうように構成した。

【００１６】第１の手段については請求項１に同じであ
るが、第３の手段では事故前後で各種事故時に電圧位相
が変化することを第２の手段である基準電圧との位相差
φから［数３］の楕円の式におけるａ，ｂを可変させて
継電器動作域を変え、不要動作しない特性に変えること
ができる。

【００１７】本発明の請求項３に係る距離継電器は、請
求項１の距離継電器において、［数３］式に代わり、下
記式もしくはこれと等価な式により動作判定をするよう
に構成した。

【数４】（Ｒ−ａ′・Ｒ_s／２）／ａ²＋（Ｘ−ｂ′・Ｘ_s／２）／ｂ² ≦（ａ′・Ｒ_s／２ａ）²＋（ｂ′・Ｘ_s／２ｂ）² ここで、Ｒ_s，Ｘ_sは夫々距離継電器の抵抗分，リアク
タンス分の整定値を示す。

【００１８】［数４］式の左辺第１項及び第２項の変数
ａ，ｂは、請求項１と同様の作用をし、左辺第１項括弧
内Ｒ_s／２にかかるａ′は抵抗分Ｒ側動作域を可変する
作用を、又、左辺第２項括弧内のＸ_s／２にかかるｂ′
はリアクタンス分の動作域を可変する作用をする。この
ため、リアクタンス分Ｘ，抵抗分Ｒ側同時に動作域を制
御でき、不要動作しない動作域に変化できる。

【００１９】本発明の請求項４に係る距離継電器は、請
求項２記載の距離継電器において、前記［数３］式に代
わって前記［数４］式に示す式もしくはこれと等価な式
により動作判定するように構成した。

【００２０】本発明の請求項５に係る距離継電器は、送
電線の保護区間内の事故を検出する距離継電器におい
て、継電器設置点の電圧と電流を導入し、事故点までの
インピーダンスとして抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘを算
出する第１の手段を有し、前記第１の手段によるリアク
タンス分Ｘの値に応じて、［数３］式の変数ａ又はｂ、
もしくは［数４］式の変数ａ，ａ′，ｂ，ｂ′を可変す
るように構成した。

【００２１】事故点位置が継電器設置点に近づくにつ
れ、健全相もしくはこれを含む相の継電器が動作域に入
りやすくなるため、リアクタンスＸ値に応じて変数ａ，
ｂを制御して、不要動作しない動作域に制御することが
できる。

【００２２】本発明の請求項６に係る距離継電器は、電
力系統の送電線の保護区間内の事故を検出する距離継電
器において、継電器設置点での電圧と電流を導入し、事
故点までのインピーダンスとして抵抗分Ｒとリアクタン
ス分Ｘを算出する第１の手段を有し、前記［数３］式も
しくは［数４］式による動作判定を行なう際に、変数
ａ，ｂもしくは変数ａ，ａ′，ｂ，ｂ′を定数に設定し
た距離継電器を複数組み合わせて構成した。例えば、第
１段要素は抵抗分Ｒ軸の動作域を狭めた縦長の特性であ
り、第２段以上の要素は逆に横長の楕円特性とすれば、
第１段が不要動作しにくい特性にできる。

【００２３】本発明の請求項７に係る距離継電器は、送
電線の保護区間内の事故を検出する距離継電器におい
て、継電器設置点の電圧と電流を導入し、事故点までの
インピーダンスとして抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘを算
出する第１の手段を有し、地絡事故時の自回線零相電流
Ｉ₀₁と隣回線零相電流Ｉ₀₂の比が所定値以上を検出する
第４の手段と、前記Ｉ₀₁とＩ₀₂の位相差が所定の範囲内
であることを検出する第５の手段から、第４の手段と第
５の手段の両者もしくは第４の手段が成立した時に、前
記［数４］式の変数ａ，ａ′，ｂ，ｂ′を可変するよう
に構成した。

【００２４】第４及び第５の手段では、本継電器が設置
されている回線が事故回線か否かを判断する作用をし、
健全回線時には変数ａ，ａ′，ｂ，ｂ′を可変して、地
絡距離継電器のオーバーリーチによる不要動作防止が図
れる。

【００２５】本発明の請求項８に係る距離継電器は、請
求項１ないし請求項７において、距離継電器が動作と判
定後に整定値Ｒ_s，Ｘ_sに対して、Ｒ_s′＜Ｒ_s，
Ｘ_s′＜Ｘ_sなる関係で下記式による動作判定に切り替
えた。

【数５】（Ｒ−ａ′・Ｒ_s′／２）／ａ²＋（Ｘ−ｂ′・Ｘ_s′／２）／ｂ² ≦（ａ′・Ｒ_s′／２ａ）²＋（ｂ′・Ｘ_s′／２ｂ）² ここで、Ｒ_s，Ｘ_sは夫々距離継電器の抵抗分，リアク
タンス分の整定値を示す。

【００２６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）（請求項１
対応）図１は本発明の第１の実施の形態を示す機能ブロ
ック図である。図１において、インピーダンス算出部１
は従来と同様であり、ここでは抵抗Ｒ，リアクタンス分
Ｘを算出する。

【００２７】２は動作判定式算出部で、前記Ｒ，Ｘと整
定値Ｒ_s，Ｘ_sとから変数ａ，ｂを用いて前記［数３］
式による動作判定をし、条件成立で距離継電器動作出力
を行なう。ここで、Ｒ_s，Ｘ_sは夫々距離継電器の整定
値を示す。

【００２８】［数３］式はいわゆる楕円の式であり、Ｒ
−Ｘ平面で考えると中心が（Ｒ_s／２，Ｘ_s／２）で、
Ｒ軸及びＸ軸が夫々２ａ，２ｂの長さを示している。３
は事故検出部で、この場合は不足電圧継電器による不足
電圧の程度によって事故検出を行なっている。即ち、電
圧値｜Ｖ｜が整定Ｖ_kより小であるとき、事故発生とし
ている。４は変数可変部で、事故検出によりその出力相
に対応する距離継電器の変数ａ，ｂを変えて動作範囲を
変更し、健全相が誤動作するのを防止している。

【００２９】図１では不足電圧継電器出力されている場
合、その出力相に対応した距離継電器の変数ａ，ｂは事
故前の数値と同じとして（例えば、ａ＝ｂ＝１とし
て）、他の相の距離継電器の変数ａ，ｂを事故前に対し
て小さい数値を用いるようにしている。

【００３０】例えばこの数値は、ｂｃ相２線短絡時の健
全相継電器が見るインピーダンスで動作しないものとし
て、ａ＝１／２，ｂ＝１などとする。この結果、事故相
継電器（ｂｃ相）の動作特性は図２の破線の円特性であ
り、健全相継電器（ａｂ相，ｃａ相）の動作特性は、リ
アクタンス分側の長軸は不変であり、抵抗分側の短軸が
１／２となるため図２の実線の楕円特性となって、健全
相継電器の不要動作が防止できる。

【００３１】これにより、他の継電器要素動作から健全
相が判断できるため動作域を縮小することができる。一
方、事故相に関しては事故前と同じ特性を維持する。上
記は事故前の特性が動作域を有していた場合の記述であ
るが、事故前の変数をａ＝ｂ＝１とし、事故時に事故相
の変数ａ＝１／２，ｂ＝１とすれば、上記と逆の特性変
化となり同様の作用をする。

【００３２】以上により、事故相の動作域を十分確保す
ると共に、健全相の動作域を不要動作しない程度に縮小
又は動作域を有さないようにできるため、オーバーリー
チによる不要動作を防止できる。

【００３３】（第２の実施の形態）（請求項２対応）図３は本発明の第２の実施の形態を示す機能ブロック図
である。図３において、図１と同一機能部分については
同一符号を付して説明を省略する。図１と異なる部分に
着目して説明する。５は基準電圧算出部で、判定相に対
して直角位相の関係にある電圧としている。図３は短絡
距離継電器の機能ブロック図を示しているため、ａｂ
相，ｂｃ相，ｃａ相継電器に対しては、夫々ｃ相電圧，
ａ相電圧，ｂ相電圧が基準電圧となる。

【００３４】６，７は位相差算出部で、６では事故前の
線間電圧との位相差φ₁を求め、７では事故時における
基準電圧と線間電圧との位相差φ₂を求める。そして変
数可変部4-1 では事故前後での位相差｜φ｜の変化と、
変数ａ，ｂを求める。なお、基準電圧算出部５、位相差
算出部６，７、変数可変部4-1 では下記式Ｖ_base，
φ₁，φ₂，｜φ｜，ａ，ｂを算出する。

【数６】

【００３５】一般に各種事故時の電圧傾向は、図４に示
すような傾向となるため、上記の基準電圧と線間電圧と
の位相差は事故前後で表１のようなものとなる。即ち、
事故相に関してはあまり位相差は生じないが、健全相で
は位相変化を伴なう。

【００３６】

【表１】

【００３７】このため、図３の変数可変部4-1 で変数
ａ，ｂは、一方固定で他方を位相差｜φ｜に比例、もし
くは両者とも位相差｜φ｜に比例するように選定する。
例えば、ｋｂ＝０としてｂは１固定でａ＝１−｜φ｜／
１８０とすれば、事故時は事故相継電器はａ＝１，ｂ＝
１となって円特性であり、健全相継電器はａ＜１，ｂ＝
１となって楕円特性となる。よって、健全相継電器のオ
ーバーリーチによる不要動作を防止できる。

【００３８】以上は短絡距離継電器の場合であるが、地
絡距離継電器の場合には基準電圧は直角位相にある線間
電圧となり、両者の位相差は表２と同様になる。なお、
図３には記載していないが、基準電圧や線間電圧等が位
相算出するのに十分な入力がない場合には位相差が求ま
らない。この時は基準電圧が入力小の場合は判定相は健
全であると判断できるので、変数ａ，ｂを小さくして動
作域を狭め、線間電圧が入力小の場合は判定相が事故相
と判断できるので変数ａ，ｂは不変とする。以下記述で
は省略する。

【００３９】図５は請求項１（図１）の変形例であり、
図１記載の実施の形態と相違する部分に着目して説明す
る。基準電圧と電圧との位相差cos φは、一例として位
相差算出部7-1 に示すようなスカラー積の結果を基準電
圧と電圧の振幅で除することから求められる。

【００４０】図１との相違する部分は基準電圧算出部５
と位相差算出部7-1 と変数可変部4-2 である。基準電圧
算出部５，位相差算出部7-1 ，変数可変部4-2 では下記
式Ｖ_base，cos φ，ａ，ｂを夫々算出している。

【数７】

【００４１】変数ａ，ｂは一方を固定で他方を｜cos ⁿ
φ｜（ｎ≧０）に比例、もしくは両者とも｜cos ⁿφ｜
（ｎ≧０）に比例するよう（比例定数ｋａ，ｋｂ）にす
ると、基準電圧と電圧の位相差が同相つまり不変のとき
は、変数ａ，ｂは事故前と変化がなく、位相差が拡がる
につれ変数ａ，ｂが小さくなり、図２と同様、健全相の
動作域を狭め、オーバーリーチによる不要動作阻止が図
られる。

【００４２】例えば、ｎ＝１，ｂ＝１，比例定数ｋａ＝
１として、ｂｃ相２φＳ時の健全相と事故相短絡距離継
電器の特性は、最も位相変化が大きい場合で考えると事
故相はａ＝｜cos ０°｜＝１、健全相はａ＝｜cos ６０
°｜＝０．５となって、図２と同様の特性となる。

【００４３】図６は図１の他の変形例であり、図５と相
違する部分に着目して説明する。図５と相違する部分は
図６の位相差算出部7-2 と変数可変部4-3 である。位相
差算出部7-2 では下記式sin φを、又、変数可変部4-3
では下記式ａ，ｂを夫々算出している。

【数８】

【００４４】変数ａ，ｂは一方を固定で他方を｜１−si
n ⁿφ｜（ｎ≧０）に比例、もしくは両者とも｜１−si
n ⁿφ｜（ｎ≧０）に比例するようにしている。ここ
で、比例係数はｋａ，ｋｂ，φは基準電圧と電圧の位相
差φを示す。｜１−sin ⁿφ｜は図５と同様に基準電圧
と電圧の位相差が同相つまり不変のときは、変数は事故
前と変化がなく、位相差が拡がるにつれ変数ａ，ｂを小
さくすれば、上記同様、健全相の動作域を狭め、オーバ
ーリーチによる不要動作阻止が図られる。

【００４５】例えば、ｎ＝１，ｂ＝１，比例定数ｋａ＝
１として、ｂｃ相２φＳ時の健全相と事故相短絡距離継
電器の特性は、最も位相変化が大きい場合で考えると事
故相はａ＝｜１−sin ０°｜＝１、健全相はａ＝｜１−
sin ６０°｜＝０．１３４となって、図５よりも動作域
を狭めた特性にできる。

【００４６】図７は図５の他の変形例であり、図５との
相違部分は位相差算出部7-3 と変数可変部4-4 である。
前位相差算出部7-3 ，変数可変部4-4 では下記式tan
φ，ａ，ｂを夫々算出する。

【数９】

【００４７】変数ａ，ｂは一方を固定、他方をＫを定数
として｜１−Ｋ・tan ⁿφ｜（ｎ≧０）に比例、もしく
は両者とも｜１−Ｋ・tan ⁿφ｜（ｎ≧０）に比例する
ようにしている。ここで、比例係数はｋａ，ｋｂ，φは
基準電圧と電圧の位相差φを示す。

【００４８】例えば、ｎ＝１，ｂ＝１，比例定数ｋａ＝
１／２として、ｂｃ相２φＳ時の健全相と事故相短絡距
離継電器の特性は、最も位相変化が大きい場合で考える
と事故相はａ＝｜１−tan ０°／２｜＝１、健全相はａ
＝｜１−tan ６０°／２｜＝０．１３４となって、図６
と同様の動作域を狭めた特性にできる。従って、図５と
同様の効果が得られる。

【００４９】図８は図５の更に他の変形例であり、図５
との相違部分は位相差算出部7-4 と変数可変部4-5 であ
る。なお、前位相差算出部7-4 ，変数可変部4-5 では下
記式φ，ａ，ｂを夫々算出する。

【数10】

【００５０】変数ａ，ｂと基準電圧と電圧の位相差φと
を１対１に対応づけて予め設定しておくもので、位相差
φに従った変数ａ，ｂを選定する構成としている。この
設定としては例えば、位相差φが０°の場合、変数ａは
１として位相差φが大きくなるにつれ変数ａ，ｂの値が
小さくなるようにする。本実施の形態の効果は図５と同
様である。

【００５１】図９は本発明の第３の実施の形態を示す機
能ブロック図である。図９において、図１と同一機能部
分については同一符号を付して説明を省略する。図１と
の相違は動作判定式算出部と変数可変部である。そして
本実施の形態における動作判定式は前記［数５］式の通
りである。

【００５２】又、変数可変部は不足電圧継電器の判定い
かんにより、不成立時は変数をａ←１，ａ′←１，ｂ←
１，ｂ′←１とし、成立時は変数をａ←２／３，ａ′←
２／３，ｂ←２／３，ｂ′←２／３としている。本実施
の形態では動作判定式を変更したこと、変数に与える数
値を変えたこと及び変数の数を変えたこと以外は請求項
１（図１）と同様である。

【００５３】即ち、［数５］式では、変数ａ，ａ′，
ｂ，ｂ′を有し、［数５］式の左辺第１項及び第２項の
変数ａ，ｂは、図１の実施の形態の通りであり、左辺第
１項括弧内のＲ_s／２にかかるａ′及び左辺第２項括弧
内のＸ_s／２にかかるｂ′は、楕円の中心を可変する作
用をする。このため、ａ，ｂを変数とするリアクタンス
分Ｘ，抵抗分Ｒ側同時に動作域を制御すると共に、特性
の中心位置も制御でき、不要動作しない動作域に変化で
きる。

【００５４】このため、例えば、ｂｃ相２線短絡時の健
全相短絡距離継電器の誤動作防止を図るには、事故前の
変数ａ＝ａ′＝ｂ＝ｂ′＝１として、事故検出時に変数
ａ＝ａ′＝ｂ＝ｂ′＝２／３とすれば、事故前後の各相
の動作域は図10のように変化することになり、健全相リ
レーの誤動作防止が図れる。

【００５５】図11は本発明の第４の実施の形態を示す機
能ブロック図である。図11において、図３と同一部分に
ついては同一符号を付して説明を省略する。本実施の形
態の特徴部分は動作判定部2-1 の動作判定式を前記［数
４］の通りである。その他の構成は図２と同様である。
又、作用，効果は上記図９の場合と同様であるため省略
する。

【００５６】図12は図５の変形例であり、図５と同一機
能部分については同一符号を付して説明を省略する。本
変形例では動作判定式として［数５］式で示したものを
使用すると共に、変数が４個（ａ，ａ′，ｂ，ｂ′）あ
るため、変数可変部4-6 を前記個数に対応させて設けた
だけであり、動作判定式を除いて基本的には図５と同様
である。

【００５７】図13は図６の変形例であり、図６と同一機
能部分については同一符号を付して説明を省略する。本
変形例では動作判定式として［数５］式で示したものを
使用すると共に、前記同様に変数が４個（ａ，ａ′，
ｂ，ｂ′）あるため、変数可変部4-7 を前記個数に対応
させて設けただけであり、動作判定式を除いて基本的に
は図６と同様である。

【００５８】図14は図７の変形例であり、図７と同一機
能部分については同一符号を付して説明を省略する。本
変形例では動作判定式として［数５］式で示したものを
使用すると共に、前記同様に変数が４個（ａ，ａ′，
ｂ，ｂ′）あるため、変数可変部4-8 を前記個数に対応
させて設けただけであり、動作判定式を除いて基本的に
は図７と同様である。

【００５９】図15は図８の変形例であり、図８と同一機
能部分については同一符号を付して説明を省略する。本
変形例では動作判定式として［数５］式で示したものを
使用すると共に、前記同様に変数が４個（ａ，ａ′，
ｂ，ｂ′）あるため、変数可変部4-9 を前記個数に対応
させて設けただけであり、動作判定式を除いて基本的に
は図８と同様である。

【００６０】図16は図５の変形例であり、図５と同一部
分については同一符号を付して説明を省略する。本例で
は基準電圧として正相電圧を用いるようにしたものであ
る。そして5-1 は基準電圧算出部である。正相電圧は図
16の5-1 で計算するが、その一例については、以下文献
に記載されているのでここでは省略する。

【００６１】正相電圧は電気学会保護リレーシステム研
究会ＰＳＲ−９６−５，Ｐ４７にも記載しているよう
に、対称座標法の正相分電圧であり、事故前後で位相変
化が少ない利点がある。このため、基準電圧と線間電圧
との位相差を求める場合に、図３では事故前位相φ₁と
事故後の位相φ₂の差から位相差φを求めるような事故
前後の位相補正を行なっていたが、正相電圧では不要と
できる。一般的な各種事故時の正相電圧と電圧の位相差
は［表２］，［表３］のようになる。

【００６２】

【表２】

【００６３】

【表３】

【００６４】この場合にも、事故相についてはその位相
差はほとんど変化がなく、健全相の位相差は変化するこ
とから、図３から図８及び図11から図15に対応する各発
明の実施の形態又は変形例で記載した作用，効果を有す
る。なお、［表３］において、ｂｃ事故の時ａ相継電器
の位相差が０°であり、特性変化はないことになるが、
ａ相は健全相でありインピーダンスは継電器動作外であ
ることは自明である。

【００６５】図17は図16の変形例であり、図16と同一部
分については同一符号を付して説明を省略する。本変形
例では正相電圧を例えば事故発生２サイクル前の電圧と
したもの図17の5-2 であり、事故時に事故前電圧を用い
ることで、図16と同様に事故前後で位相変化のない基準
電圧となる。

【００６６】なお、図３，図４から図８及び図11から図
15に対応する本発明の実施の形態及び変形例について
は、基準電圧を事故前電圧に置き換えたもので作用，効
果が説明できるため、詳細は省略する。又、事故前とし
ては事故発生前２サイクルにとらわれるものではない。

【００６７】図18は本発明の請求項５の実施の形態を示
す機能ブロック図である。図18において、１は継電器設
置点での電圧と電流を導入し、事故点までのインピーダ
ンスとして抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘを算出する部分
である。図18の変数可変部4-10では、算出したリアクタ
ンス分Ｘに比例して［数３］式の変数ａ，ｂを可変とす
るように構成したものである。

【００６８】事故点が継電器設置点に近づくにつれ、健
全相の見るインピーダンスが図31のように距離継電器動
作域に入りやすくなってくるため、リアクタンス分Ｘに
比例して変数を変化させることで、事故点が継電器設置
点に近づくとリアクタンスＸが小さくなり、従って変数
も小さくなることから動作域を縮小することができる。
これにより、健全相のオーバーリーチ動作を阻止でき
る。なお、本実施の形態では比例の関係としたが、これ
に限定されるものではなく、又、［数３］式に代わり
［数５］式として、変数ａ，ｂ，ａ′，ｂ′を可変する
ようにしてもよい。

【００６９】図19は本発明の請求項６の実施の形態を示
す機能ブロック図である。図19において、１は継電器設
置点での電圧と電流を導入し、事故点までのインピーダ
ンスとして抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘを算出する部分
である。又、図19の8-1 は［数３］式に従った第１段要
素の動作判定部分であり、変数ａ，ｂを定数に設定し、
ａ＞ｂなる関係となるようにした。同様に、8-2 から8-
3 ではａ＜ｂなる関係となるようにした第２段以上の要
素を組み合わせて距離継電器を構成したものである。

【００７０】図20に示すように第１段要素をａ＞ｂとし
ているため、動作特性としては縦長の楕円特性となり、
第２段以上の要素では横長特性としているため、オーバ
ーリーチによる健全相継電器の第１段要素の不要動作に
対す裕度を確保し、逆に時限遮断である第２段以上の要
素の保護動作域を拡大して距離継電器の保護責務の向上
が図られる。又、図面には示していないが、常時の負荷
電流による不要動作を防止するため第２段以上の要素に
関しても縦長の楕円特性としてもよい。

【００７１】図21は本発明の請求項７の実施の形態を示
す機能ブロック図である。図21において、１は継電器設
置点での電圧と電流を導入し、事故点までのインピーダ
ンスとして抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘを算出する部分
である。

【００７２】図21の零相電流分計算部９は、自回線零相
電流Ｉ₀₁と隣回線零相電流Ｉ₀₂の比が所定値以上を検出
する部分と、前記Ｉ₀₁とＩ₀₂の位相差が所定の範囲内
（±α）であることを検出する部分であり、これらの検
出結果を10のようにＡＮＤに構成し、両者が成立した場
合には、変数可変部4-11にて［数５］式の変数ａ，
ａ′，ｂ，ｂ′を可変するように構成した。

【００７３】地絡距離継電器では送電線の平行２回線運
用時に隣回線零相電流補償による健全回線側継電器のオ
ーバーリーチは、前記文献に詳細が記載されているが、
簡潔に説明すると、以下のようになる。地絡距離継電器
の事故点までのインピーダンス算出（測距）の原理は、
下式で表現できる。なお、Ｚは算出したインピーダン
ス、Ｖ_a，Ｉ_aは各相電圧，電流、Ｉ₀₁，Ｉ₀₂は自回
線，隣回線零相電流、Ｋ，Ｋ′は定数を示す。

【数11】

【００７４】平行２回線で健全回線側リレーでは、Ｉ₀₂
が事故電流相当であり、Ｚが本来地絡距離継電器として
測距すべきＺよりも小さく測距することになる。例え
ば、図22のような平行２回線で相手端までの距離を１と
して、隣回線の自端から０．２５の地点で地絡事故が発
生した場合には、潮流なしのとき下記の関係がある。

【数12】Ｉ₀₁：Ｉ₀₂＝０．２５：１．７５ ∴Ｉ₀₂＝７・Ｉ₀₁

【００７５】又、Ｉ_a＝３・Ｉ₀₁であるから、健全回線
側継電器の算出するインピーダンスＺは、下記式とな
る。

【数13】

【００７６】又、隣回線補償がない場合は、下記式とな
り、本来のインピーダンス１．７５に対して１／３．８
である０．４６に測距することになる。

【数14】

【００７７】これによる健全回線側継電器のオーバーリ
ーチ阻止のため、図21の23で事故回線か否かを判断し、
ＡＮＤ回路10で条件成立した時には健全回線側と見なせ
るので、変数を例えば、ａ＝０．４６／２，ａ′＜０．
４６／２，ｂ＜０．４６／２，ｂ′＜０．４６／２とす
れば、図23のように動作域が縮小できて、上記のような
不要動作を防止できる。なお、図には示していないが、
自回線零相電流と隣回線零相電流との比が所定値以上を
検出したことで変数を可変することでも同様の効果は得
られる。

【００７８】図24は本発明の請求項８の実施の形態を示
す機能ブロック図である。図24では波線部分は本発明の
請求項１から請求項７記載の距離継電器の実施の形態部
分であるため、詳細は省略するが、事故相継電器が動作
判定後に［数４］式による動作判定に切り替えて動作判
定を維持するようにしている。

【００７９】ここでは［数４］式の作用と効果について
説明する。至近端事故時には、事故相の電圧が０となる
ことがあり、この時［数３］式又は［数５］式による動
作判定式では、算出したインピーダンスＲ，Ｘが０近傍
の正負の数値となって、動作，復帰を繰り返すような不
安定な判定結果となる。

【００８０】［数４］式で一旦動作と判定後は、
Ｒ_s′，Ｘ_s′をＲ_s′＜Ｒ_s，Ｘ_s′＜Ｘ_sとすれ
ば、請求項３の実施の形態で説明したように楕円特性の
中心位置を後方に移動する特性として、図25に示す後方
オフセット特性に変化できる。これにより、至近端事故
時においても継続して安定した継電器動作出力が得られ
る。

【００８１】図26は本発明の変形例を示す機能ブロック
図である。図26の機能ブロック図の破線部は本発明の請
求項２から図８の変形例及び請求項４から図17の変形例
までの実施の形態と同様であり、詳細は省略するが、破
線部内で得た基準電圧と電圧の位相差φを表示するよう
に構成した。

【００８２】上記したように変数を位相差で制御する場
合には、性能試験時に基準電圧と線間あるいは相電圧を
印加することになり、継電器各３相毎に位相差が異なっ
てくる。このため、各相の継電器が入力条件によってい
かなる位相差となっているかを把握するには、計測器の
表示値から逆に計算によって位相差を求める必要があ
る。

【００８３】例えば、図27の（ａ）の短絡距離継電器の
試験入力構成の場合は、位相計測器は１つでよいが、ａ
ｂ相，ｃａ相継電器の位相差を求めるには、煩雑な計算
を行なわなければならない。計算を容易にするには、図
27の（ｂ）のように各相電圧間に位相測定器を入れるこ
とになるが試験器材が多くなる。このため、試験の効率
化もしくは試験器材の削減から、継電器内部で算出して
いる位相差を表示させることで試験器材を必要最小限に
し、かつ、複雑な計算を不要にして各相の継電器応動を
容易に把握することができる。

【００８４】図28は本発明の変形例を示す機能ブロック
図である。図28の機能ブロック図の破線部は、本発明の
請求項１から図26までの実施の形態及び変形例と同様で
あり、詳細は省略するが、破線部内で得た動作判定に用
いた［数３］式の変数ａ，ｂ、［数５］式の変数ａ，
ａ′，ｂ，ｂ′を表示するように構成した。本発明の距
離継電器では、特性を可変するため実系統で事故に遭遇
した場合に、継電器としてどのような状態で動作判定し
ているのかを把握することが困難である。

【００８５】そこで、動作判定に用いた変数を表示する
ことにより、継電器特性がいかなる状態であるかを容易
に判断することができ、応動解析の容易性に加え、試験
時においても予め変数値が予測できる試験入力に対応し
た変数の表示がなされているかを判断することで、継電
器の保守も容易になる。即ち、試験入力時に予め測定さ
れた変数の表示値がない場合には、例えば、入力部のゲ
インや位相のずれが予測できるため、経年的に変化しや
すい入力部のチェックにもなる。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば楕
円の式を基にした距離継電器の動作判定式を採用し、事
故前後で楕円の長軸，短軸に対応する変数を可変させる
ことにより、事故時の健全相又は健全回線側継電器のオ
ーバーリーチによる不要動作の阻止が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の距離継電器の機能
ブロック図。

【図２】本発明による変化後の距離継電器の特性図。

【図３】本発明の第２の実施の形態の距離継電器の機能
ブロック図。

【図４】各種事故時の電圧傾向を示す図。

【図５】本発明の変形例の距離継電器の機能ブロック
図。

【図６】本発明の他の変形例の距離継電器の機能ブロッ
ク図。

【図７】本発明の更に他の変形例の距離継電器の機能ブ
ロック図。

【図８】本発明の更に他の変形例の距離継電器の機能ブ
ロック図。

【図９】本発明の第３の実施の形態の距離継電器の機能
ブロック図。

【図10】本発明の第３の実施による変化後の距離継電器
の特性図。

【図11】本発明の第４の実施の形態の距離継電器の機能
ブロック図。

【図12】本発明の図５の変形例の距離継電器の機能ブロ
ック図。

【図13】本発明の図５の変形例の距離継電器の機能ブロ
ック図。

【図14】本発明の図５の変形例の距離継電器の機能ブロ
ック図。

【図15】本発明の図５の変形例の距離継電器の機能ブロ
ック図。

【図16】本発明の図５の変形例の距離継電器の機能ブロ
ック図。

【図17】本発明の図５の変形例の距離継電器の機能ブロ
ック図。

【図18】本発明の第５の実施の形態の距離継電器の機能
ブロック図。

【図19】本発明の第６の実施の形態の距離継電器の機能
ブロック図。

【図20】本発明の第６の実施による距離継電器の特性
図。

【図21】本発明の第７の実施の形態の距離継電器の機能
ブロック図。

【図22】平行２回線送電線の事故条件を示す図。

【図23】本発明の第７の実施による距離継電器の特性変
化図。

【図24】本発明の他の変形例の距離継電器の機能ブロッ
ク図。

【図25】本発明の図24の実施による距離継電器の特性変
化図。

【図26】本発明の他の変形例の距離継電器の機能ブロッ
ク図。

【図27】試験構成を説明する図。

【図28】本発明の他の変形例の距離継電器の機能ブロッ
ク図。

【図29】従来技術の距離継電器の特性図。

【図30】従来技術の距離継電器の機能ブロック図。

【図31】ｂｃ相２φＳ時の継電器が見るインピーダンス
と継電器特性図。

【図32】進み相オーバーリーチの対策図。

【符号の説明】

１インピーダンス算出部２，2-1 ，2-2 動作判定式算出部３事故検出算出部４，4-1 〜4-11 変数可変部５，5-1 ，5-2 基準電圧算出部６，７，7-1 〜7-4 位相差算出部 8-1 ，8-2 ，8-3 第１段要素，第２段要素，第３
段要素９零相電流分計算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送電線の保護区間内の事故を検出する距
離継電器において、継電器設置点の電圧と電流を導入
し、事故点までのインピーダンスとして抵抗分Ｒとリア
クタンス分Ｘを算出する第１の手段と、事故時には２つ
の変数ａ，ｂを事故前と同じかもしくは異なる数値とし
て選択する第２の手段を有し、整定値Ｒ_s，Ｘ_sとか
ら、下記式もしくはこれと等価な式により動作判定を行
なうように構成したことを特徴とする距離継電器。【数１】（Ｒ−Ｒ_s／２）²／ａ²＋（Ｘ−Ｘ_s／２）²／ｂ² ≦（Ｒ_s／２ａ）²＋（Ｘ_s／２ｂ）² ここで、Ｒ_s，Ｘ_sは夫々距離継電器の抵抗分，リアク
タンス分の整定値を示す。
【請求項２】送電線の保護区間内の事故を検出する距
離継電器において、継電器設置点の電圧と電流を導入
し、事故点までのインピーダンスとして抵抗分Ｒとリア
クタンス分Ｘを算出する第１の手段と、基準となる電圧
（以下、基準電圧と称す）を算出する第２の手段と、動
作判定に直接用いる電圧との位相差φに応じて可変する
変数ａ，ｂを算出する第３の手段とを有し、［数１］式
もしくはこれと等価な式により動作判定を行なうように
構成したことを特徴とする距離継電器。
【請求項３】送電線の保護区間内の事故を検出する距
離継電器において、継電器設置点の電圧と電流を導入
し、事故点までのインピーダンスとして抵抗分Ｒとリア
クタンス分Ｘを算出する第１の手段と、事故時には２つ
の変数ａ，ｂ及びａ′，ｂ′を事故前と同じかもしくは
異なる数値として選択する第２の手段を有し、整定値Ｒ
_s，Ｘ_sとから、下記式もしくはこれと等価な式により
動作判定を行なうように構成したことを特徴とする距離
継電器。【数２】（Ｒ−ａ′・Ｒ_s／２）／ａ²＋（Ｘ−ｂ′・Ｘ_s／２）／ｂ² ≦（ａ′・Ｒ_s／２ａ）²＋（ｂ′・Ｘ_s／２ｂ）² ここで、Ｒ_s，Ｘ_sは夫々距離継電器の抵抗分，リアク
タンス分の整定値を示す。
【請求項４】送電線の保護区間内の事故を検出する距
離継電器において、継電器設置点の電圧と電流を導入
し、事故点までのインピーダンスとして抵抗分Ｒとリア
クタンス分Ｘを算出する第１の手段と、基準となる電圧
（以下、基準電圧と称す）を算出する第２の手段と、動
作判定に直接用いる電圧との位相差φに応じて可変する
変数ａ，ｂ及びａ′，ｂ′を算出する第３の手段とを有
し、［数２］式もしくはこれと等価な式により動作判定
を行なうように構成したことを特徴とする距離継電器。
【請求項５】送電線の保護区間内の事故を検出する距
離継電器において、継電器設置点の電圧と電流を導入
し、事故点までのインピーダンスとして抵抗分Ｒとリア
クタンス分Ｘを算出する第１の手段を有し、前記第１の
手段によるリアクタンス分Ｘの値に応じて、［数１］式
の変数ａ，ｂもしくは［数２］式の変数ａ，ｂ，ａ′，
ｂ′を可変するように構成したことを特徴とする請求項
１又は請求項３記載の距離継電器。
【請求項６】送電線の保護区間内の事故を検出する距
離継電器において、継電器設置点の電圧と電流を導入
し、事故点までのインピーダンスとして抵抗分Ｒとリア
クタンス分Ｘを算出する第１の手段を有し、［数１］式
もしくは［数２］式による動作判定を行なう際に、変数
ａ，ｂもしくは変数ａ，ｂ，ａ′，ｂ′を定数に整定し
た複数の距離継電器を組み合わせて構成したことを特徴
とする距離継電器。
【請求項７】送電線の保護区間内の事故を検出する距
離継電器において、継電器設置点の電圧と電流を導入
し、事故点までのインピーダンスとして抵抗分Ｒとリア
クタンス分Ｘを算出する第１の手段を有し、自回線零相
電流Ｉ₀₁と隣回線零相電流Ｉ₀₂の比が所定値以上を検出
する第４の手段と、前記Ｉ₀₁とＩ₀₂の位相差が所定の範
囲内であることを検出する第５の手段から、第４の手段
と第５の手段の両者もしくは第４の手段が成立した時に
［数２］式の変数ａ，ｂ，ａ′，ｂ′を可変するように
構成したことを特徴とする距離継電器。
【請求項８】距離継電器が動作と判定した後に整定値
Ｒ_s，Ｘ_sに対して、Ｒ_s′＜Ｒ_s，Ｘ_s′＜Ｘ_sなる
関係で下記式による動作判定に切り替えたことを特徴と
する請求項１ないし請求項７記載の距離継電器。【数３】（Ｒ−ａ′・Ｒ_s′／２）／ａ²＋（Ｘ−ｂ′・Ｘ_s′／２）／ｂ² ≦（ａ′・Ｒ_s′／２ａ）²＋（ｂ′・Ｘ_s′／２ｂ）² ここで、Ｒ_s，Ｘ_sは夫々距離継電器の抵抗分，リアク
タンス分の整定値を示す。