PCMリレーとは（概念と位置づけ）
目的：送電線の主保護（内部事故の瞬時除去）を高感度・高信頼で実現。両端（多端子なら各端）で瞬時電流をディジタイズし、PCMで相互伝送して差動原理（longitudinal differential）や位相比較で内部/外部事故を判定します。
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背景：多端子化・長距離重潮流化で距離継電器や搬送位相比較だけでは限界がある区間に対し、ディジタル伝送×電流比較で高速・高選択性を実現するために開発・実用化。国内では1980年前後からPCMキャリア差動が本格適用（例：東電 梓川線）。
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構成の典型：各端CT→A/D（同期サンプリング）→特性抽出（I，∠θ など）→誤差補償→符号化→PCM伝送（OPGW/マイクロ波/PLC/ルータ冗長）→相手端情報と合成→判定。多端子・分岐線にも適用可。
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用語メモ
PCM電流差動（PCM differential）：端子の電流瞬時値（または等価ベクトル情報）をPCMで伝送して差動判定。
位相比較（Phase Comparison）：端子電流の位相領域の一致/不一致で内部/外部を判別（古典的搬送位相比較のディジタル化を含む）。伝送帯域の小さいPLCでは位相比較が採用されやすい歴史がある。
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基本原理と動作判定式
2.1 差動電流の定義
保護区間（多端子も可）の各端子電流を流入方向正で統一し、時刻 におけるサンプルで
2.2 パーセンテージ差動特性
実機は外部事故時のCT飽和・サンプリング/伝送誤差を考慮し、二折れ線等の差動特性を用いる：
\text{Trip if}\quad \left|\mathbf{I}{\mathrm{diff}}\right| \ge S_2\cdot I{\mathrm{rest}} \quad(\text{高域}) ここでは基本整定（数A〜十数A二次換算）、はスロープ（%）。外部事故・CT飽和で が大きい時はスロープを上げて安定性を確保。
2.3 位相比較（参考）
端子電流の位相基準を合わせ、事故期間中の導通角（in-zone位相領域）重なり時間率がしきい値以上で内部と判定。古典的な式は機種依存だが、概念的には
ディジタル化・同期・伝送
3.1 サンプリングと同期
サンプル同期：各端でGPS/GLONASSやIEEE 1588 PTP等でサンプリングを同期化。同期誤差Δtはベクトル合成誤差を生むため、Δt制約（例：数十µs級）を満たすよう設計。
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特性抽出：1周期内の基波成分（DFT/N点）や瞬時値ベースを利用。充電電流補償や零相分離もファーム内で実施。
3.2 伝送路
媒体：OPGW/地中ケーブル内OF、マイクロ波、電力線搬送（PLC）。64 kbps級チャネル（G.703等）×冗長ルートが定番。PLCは帯域が狭く位相比較適性が高い歴史。
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フレーミング：計測値や抽出パラメータをPCM符号化→誤り検出/訂正（CRC, FEC）→往復遅延測定による時延補償。
多端子：各端と全端子の情報を星状/環状で授受し総合判定（多端子差動）。
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実系統で効く補正・保護ロジック
4.1 充電電流補償（長距離線）
長距離線では無故障でも線路充電電流 が流れ、単純差動だと内部と誤認し得る。相量で
4.2 CT飽和対策
外部事故大電流で端子間の一部CTが飽和→見かけ差動↑。第2高調波/波形歪み検出やスロープ二段化、飽和中ブロックで安定化。
4.3 電源動揺/電圧喪失、VT異常
電力動揺（Power Swing）やVTヒューズ断で偽の位相/電流評価が起きるため、PSB（動揺ブロッキング）、VT監視ロジックを併用（距離保護と協調）。
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整定（設定）実務 ― 手順と代表値
5.1 初期整定（推奨フロー）
CT定数/配線：比率、極性、励磁特性（飽和電流）を確認。端子間で同一二次定格に統一・変換。
同期・伝送：冗長ルートの遅延・ジッタ、切替時間、FEC有効化を確認（往復遅延測定ログ）。
差動特性：
基本動作電流：線路定格電流 の 前後（実機推奨に従う）。
低域スロープ：10–30% 目安（CT許容誤差や短絡レベルに応じ調整）。
高域スロープ：40–80% 目安（外部大電流・CT飽和耐力）。
位相比較しきい：方式/ベンダ依存（例：導通角割合 60–80%）。
充電電流補償：線路 L/C と運用電圧から推算、有効化し実潮流で微調整。
零相処理：直接接地/小抵抗接地では地絡時の零相寄与が大。装置の相別差動/零相差動の選択を確認。
ブロッキング/許容時間：トリップ遅延 0–20 ms級（主保護にふさわしい瞬時），外部事故で確実不動作となるブロック条件を優先。
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実機の推奨値はベンダごとに仕様書があるため、上の数字は代表レンジ。適用線路の短絡容量・CT級・充電容量で有意に変わります（中部電力での77kV用開発報告も参考）。
5.2 詳細整定 ― 計算の具体
(A) スロープ設計（外部事故安定度）
外部三相短絡で一端CTが飽和し最大誤差 [pu] を生むとき、
(B) 充電電流補償量
線路1相あたりの充電電流実効値
(C) 時間設定と通信遅延
往復遅延 （数ms）とフレーミング長から最短判定窓 を設定。
Trip 窓 ：1〜2サンプル窓（例：1/4〜1/2周波数周期相当）
ブロック保持：通信瞬断時の保守不動作優先ロジック（通信断＝トリップ禁止が原則。転送遮断方式など例外は明示）。
(D) 零相差動・地絡応答
直接接地系では地絡時の零相成分が大きい。相別差動＋零相フィルタ/比率を系統接地方式に合わせて選択（例：零相感度を上げる一方、充電電流補償を強化）。
5.3 位相比較方式の整定ポイント（PLC等 狭帯域時）
導通角しきい：外部事故・潮流反転時に誤一致しない値へ。送電方向優勢時はしきいをやや高める。
過渡位相回り込み対策：過渡抑制フィルタと最小持続時間で誤動作抑制。
パイロットチャネル健全判定：ビット誤り率（BER）監視でチャネル不良＝ブロック。
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伝送・装置冗長と保護協調
通信冗長：OPGW×2、OPGW+MW、あるいは系統側PLCを予備に。切替時間中は保持/不動作。
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後備保護：距離（区間別ゾーン）、方向OC、地絡方向、母線差動と時間・論理協調。主保護（PCM差動）が先行瞬時、後備は数百msで段階動作。
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試運転・検証（実務要点）
同期確認：GPS/PTPロック、端末間Δtログ、サンプル位相一致をトレンドで確認。
エンドツーエンド：一次注入／二次注入の双方向で の時系列を同時収録し閾値余裕を確認。
外部事故模擬：CT片側飽和相当の不平衡注入で高域スロープ安定度を検証。
通信異常テスト：フレーム欠落・遅延増大・ルート切替で不動作/保持を確認。
多端子：単一端子遮断/母線切替時の論理（端子欠測→係数再配分/ブロック）を確認。
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よくある誤差要因と対策
CT不一致/励磁差：端子間CT特性差→スロープ上げ、クラス見直し、二次配線抵抗低減。
サンプル非同期/位相ズレ：時刻同期喪失→トリップ禁止＋アラーム。
充電電流・分岐流：L/C・運用位相で変動→自動補償ON、定数チューニング。
チャネル遅延ゆらぎ：ジッタ→広めの判定窓、FEC/再送でBER低減。
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適用シーンと他方式との比較（要点）
PCM差動：内部事故に対し選択性と速度が最良。充電電流補償で長距離にも強い。通信必須が代償。
搬送位相比較（アナログ/狭帯域）：通信帯域が限られる区間でも適用容易だが、潮流・過渡の影響に敏感。
距離＋POTT/DCB：通信量は少なく構成簡素だが、多端子や高回線抵抗/位相不確定ではユニット選択性が劣る場合。
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ベンダ例（参考）
東芝、日立エナジー、GE（L90/UR系）、SEL（411L/421/487E等の差動機能）、Siemens（7SD/7SA連携）。機種固有のスロープ式・飽和検出・補償機能と通信I/Fは製品マニュアルに従うこと。
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付録：実務向け「整定の雛形」チェックリスト（抜粋）
CT/VT：比率・極性・クラス・Zsec実測／飽和点、VT定格・位相精度
一次定数：線路 �, �, �、分岐点、短絡容量、運用潮流レンジ
通信：媒体（OPGW/MW/PLC）、二重化、RTT、ジッタ、FEC、切替ロジック
差動特性：高調波ブロック、過渡フィルタ
補償：充電電流、零相、温度ドリフト
論理：通信断＝不動作、多端子欠測時の処理、PSB、VT監視、後備協調
試験：外部事故安定度、内部最小故障感度、通信異常、切替動作、イベント記録
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