JP2001177977A - ディジタル形保護継電装置 - Google Patents
ディジタル形保護継電装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 変流器による電流検出や零相電圧検出では、
電流遮断後に減衰性直流分が残り、この直流分で誤った
保護動作を行うことがある。 【解決手段】 保護対象系統の交流電流を変流器ＣＴ1
で検出し、この検出信号をアナログフィルタＡＦとＡ／
Ｄ変換器を通してディジタルデータを得、このデータ列
に対してディジタルフィルタＤＦでフィルタ演算し、こ
のフィルタ出力から実効値演算部で保護演算を行うにお
いて、直流分検出部ＳＤを設ける。検出部ＳＤは、ディ
ジタルフィルタの出力データ列の極性を判別部ＣＯＭで
判別し、カウンタタイマＴP，ＴNは正または負の同一の
極性が一定時間連続するか否かを判定し、一定時間連続
するときに残留直流分があるとして論理和回路ＯＲによ
って実効値演算部ＥＶでの実効値を零にクリアする。
電流遮断後に減衰性直流分が残り、この直流分で誤った
保護動作を行うことがある。 【解決手段】 保護対象系統の交流電流を変流器ＣＴ1
で検出し、この検出信号をアナログフィルタＡＦとＡ／
Ｄ変換器を通してディジタルデータを得、このデータ列
に対してディジタルフィルタＤＦでフィルタ演算し、こ
のフィルタ出力から実効値演算部で保護演算を行うにお
いて、直流分検出部ＳＤを設ける。検出部ＳＤは、ディ
ジタルフィルタの出力データ列の極性を判別部ＣＯＭで
判別し、カウンタタイマＴP，ＴNは正または負の同一の
極性が一定時間連続するか否かを判定し、一定時間連続
するときに残留直流分があるとして論理和回路ＯＲによ
って実効値演算部ＥＶでの実効値を零にクリアする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、保護対象とする電
力系統からの検出電気量（電流・電圧など）からディジ
タル保護演算処理により系統の保護出力を得るディジタ
ル形保護継電装置に係り、特に事故検出後の検出信号の
過渡的な電流や電圧による動作遅延や不要動作を防止し
た保護継電装置に関する。
力系統からの検出電気量（電流・電圧など）からディジ
タル保護演算処理により系統の保護出力を得るディジタ
ル形保護継電装置に係り、特に事故検出後の検出信号の
過渡的な電流や電圧による動作遅延や不要動作を防止し
た保護継電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタル形保護継電装置は、電力系統
の電流検出等から系統線路の短絡や地絡事故を検出し、
事故点の両端のしゃ断器をトリップさせるなどで電力系
統を保護することができる。
の電流検出等から系統線路の短絡や地絡事故を検出し、
事故点の両端のしゃ断器をトリップさせるなどで電力系
統を保護することができる。
【０００３】保護継電装置による事故検出には、例え
ば、電力系統の過電流を電流リレーで検出する。図３の
（ａ）は、電流リレーの検出部を示し、しゃ断器ＳＷ1
を通した電流ｉ1を変流器ＣＴ1で変成し、この二次側電
流ｉ2を電流リレーＲｙに取り込み、その電流の大小に
応じてリレー応答出力を得る。同図の（ｂ）は電流リレ
ーＲｙの等価回路を示し、変流器ＣＴ1の励磁インピー
ダンスＬ0とリレーＲｙの内部抵抗分Ｒ0の並列回路にな
る。
ば、電力系統の過電流を電流リレーで検出する。図３の
（ａ）は、電流リレーの検出部を示し、しゃ断器ＳＷ1
を通した電流ｉ1を変流器ＣＴ1で変成し、この二次側電
流ｉ2を電流リレーＲｙに取り込み、その電流の大小に
応じてリレー応答出力を得る。同図の（ｂ）は電流リレ
ーＲｙの等価回路を示し、変流器ＣＴ1の励磁インピー
ダンスＬ0とリレーＲｙの内部抵抗分Ｒ0の並列回路にな
る。
【０００４】図４は、電流リレーＲｙをディジタル形で
構成する場合をブロック図で示し、変流器ＣＴ1の二次
電流からアナログフィルタＡＦで高調波とノイズ成分を
除去し、Ａ／Ｄ変換器でディジタル量に変換し、マイク
ロプロセッサＣＰＵのソフトウェア構成になるディジタ
ルフィルタＤＦによりデータの差分によるフィルタ演算
を行い、実効値演算部ＥＶによる実効値演算（一定時間
の面積演算や一定間隔のデータを二乗して加算する演
算）して整定値との比較を行う。
構成する場合をブロック図で示し、変流器ＣＴ1の二次
電流からアナログフィルタＡＦで高調波とノイズ成分を
除去し、Ａ／Ｄ変換器でディジタル量に変換し、マイク
ロプロセッサＣＰＵのソフトウェア構成になるディジタ
ルフィルタＤＦによりデータの差分によるフィルタ演算
を行い、実効値演算部ＥＶによる実効値演算（一定時間
の面積演算や一定間隔のデータを二乗して加算する演
算）して整定値との比較を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の電流リレーＲｙ
やディジタルリレーによる電流検出において、しゃ断器
ＣＴ1の遮断動作後の電流波形は図５の（ａ）に示すよ
うになる。同図において、電力系統に事故が発生し、変
流器ＣＴ1の一次側に電流ｉ1が流れ、その二次側に電流
ｉ2が流れた状態で、しゃ断器ＳＷ1のオフ等で電流遮断
が発生したとき、電流ｉ1がオフとなるが、電流ｉ2は同
時にはオフとならず、減衰特性を呈する。
やディジタルリレーによる電流検出において、しゃ断器
ＣＴ1の遮断動作後の電流波形は図５の（ａ）に示すよ
うになる。同図において、電力系統に事故が発生し、変
流器ＣＴ1の一次側に電流ｉ1が流れ、その二次側に電流
ｉ2が流れた状態で、しゃ断器ＳＷ1のオフ等で電流遮断
が発生したとき、電流ｉ1がオフとなるが、電流ｉ2は同
時にはオフとならず、減衰特性を呈する。
【０００６】この現象は、図３の（ｂ）で示す等価回路
において、電流ｉ1の遮断にもインピーダンスＬ0と負荷
抵抗分Ｒ0間で電流ｉ0が流れ、減衰性の直流分電流が残
る。この電流ｉ0の変化は、しゃ断器ＳＷ1のオフのタイ
ミングの初期値電流と減衰時定数τ（＝Ｌ0／Ｒ0）で決
まる。
において、電流ｉ1の遮断にもインピーダンスＬ0と負荷
抵抗分Ｒ0間で電流ｉ0が流れ、減衰性の直流分電流が残
る。この電流ｉ0の変化は、しゃ断器ＳＷ1のオフのタイ
ミングの初期値電流と減衰時定数τ（＝Ｌ0／Ｒ0）で決
まる。
【０００７】一般に、図５の減衰特性になる電流の直流
分は、ディジタル形電流リレーではディジタルフィルタ
ＤＦによって除去することができる。しかし、減衰性の
直流分を完全に除去することは困難である。
分は、ディジタル形電流リレーではディジタルフィルタ
ＤＦによって除去することができる。しかし、減衰性の
直流分を完全に除去することは困難である。
【０００８】このため、ディジタルフィルタＤＦを通す
も、図５の（ｂ）に示すように、電流ｉ0’として減衰
性の残留分がある。そして、電流ｉ0’に対し、実効値
演算部ＥＶで実効値を求めると、同図の（ｃ）に示すよ
うに、減衰性が現れる。
も、図５の（ｂ）に示すように、電流ｉ0’として減衰
性の残留分がある。そして、電流ｉ0’に対し、実効値
演算部ＥＶで実効値を求めると、同図の（ｃ）に示すよ
うに、減衰性が現れる。
【０００９】以上のように、変流器ＣＴ1の二次回路に
現れる減衰性直流分は、一次電流ｉ1が遮断された後も
一定の時間残ることになり、変流器で電流検出する保護
リレー（過電流リレーなど）や零相変流器を使用する保
護リレー（方向地絡リレーなど）にとって問題となるこ
とがある。
現れる減衰性直流分は、一次電流ｉ1が遮断された後も
一定の時間残ることになり、変流器で電流検出する保護
リレー（過電流リレーなど）や零相変流器を使用する保
護リレー（方向地絡リレーなど）にとって問題となるこ
とがある。
【００１０】特に、ディジタルリレーでは、負荷抵抗分
Ｒ0が小さくなることから、電流ｉ0の減衰時定数τ（＝
Ｌ0／Ｒ0）が大きくなり、減衰時間が長くなる。この直
流分の存在は、リレーの整定値にもよるが、電流ｉ0の
実効値でリレーを動作させる場合がある。
Ｒ0が小さくなることから、電流ｉ0の減衰時定数τ（＝
Ｌ0／Ｒ0）が大きくなり、減衰時間が長くなる。この直
流分の存在は、リレーの整定値にもよるが、電流ｉ0の
実効値でリレーを動作させる場合がある。
【００１１】例えば、電力系統に短絡事故が発生し、リ
レー動作により図３のしゃ断器ＳＷ 1を開放して電流ｉ1
を遮断したにもかかわらず、リレーＲｙが残留電流ｉ0
によって一定時間動作継続することになる。
レー動作により図３のしゃ断器ＳＷ 1を開放して電流ｉ1
を遮断したにもかかわらず、リレーＲｙが残留電流ｉ0
によって一定時間動作継続することになる。
【００１２】このように、事故遮断を行ったにもかかわ
らず、リレーが一定時間動作を継続すると、下記のよう
な問題が生じる。
らず、リレーが一定時間動作を継続すると、下記のよう
な問題が生じる。
【００１３】（１）しゃ断器を開放したにもかかわら
ず、リレーが動作を継続するため、しゃ断器が何らかの
不具合で不動作になっていると判断されることが起き
る。
ず、リレーが動作を継続するため、しゃ断器が何らかの
不具合で不動作になっていると判断されることが起き
る。
【００１４】（２）過電流リレーを保護継電装置のバッ
クアップリレーとする場合、主保護リレーが正規に動作
してしゃ断器を開放したにもかかわらず、過電流リレー
が動作継続して事故継続と判定されると、リレーはバッ
クアップ遮断になり、事故検出時の電力系統の遮断範囲
が拡大する。
クアップリレーとする場合、主保護リレーが正規に動作
してしゃ断器を開放したにもかかわらず、過電流リレー
が動作継続して事故継続と判定されると、リレーはバッ
クアップ遮断になり、事故検出時の電力系統の遮断範囲
が拡大する。
【００１５】本発明の目的は、変流器の二次側の残留電
流による誤った保護演算を防止し、確実な事故検出と保
護動作を得るディジタル形保護継電装置を提供すること
にある。
流による誤った保護演算を防止し、確実な事故検出と保
護動作を得るディジタル形保護継電装置を提供すること
にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、ディジタルフィルタの出力データ列の極性
が一定時間同じになるか否かによって電流遮断後に直流
分の残留電流が存在するか否かを判定し、直流分が残留
する場合にはディジタル保護演算における検出データ列
を零に強制して保護演算を行うようにしたもので、以下
の構成を特徴とする。
決するため、ディジタルフィルタの出力データ列の極性
が一定時間同じになるか否かによって電流遮断後に直流
分の残留電流が存在するか否かを判定し、直流分が残留
する場合にはディジタル保護演算における検出データ列
を零に強制して保護演算を行うようにしたもので、以下
の構成を特徴とする。
【００１７】保護対象系統の交流電流または零相電圧を
変流器で検出し、この検出信号のディジタルデータに対
してディジタルフィルタでフィルタ演算し、このフィル
タ出力からディジタル保護演算を行うディジタル形保護
継電装置において、前記ディジタルフィルタの出力デー
タ列の極性を判別し、正または負の同一の極性が一定時
間連続するときに前記ディジタル保護演算による前記電
流または零相電圧のデータ入力を零に強制する直流分検
出手段を備えたことを特徴とする。
変流器で検出し、この検出信号のディジタルデータに対
してディジタルフィルタでフィルタ演算し、このフィル
タ出力からディジタル保護演算を行うディジタル形保護
継電装置において、前記ディジタルフィルタの出力デー
タ列の極性を判別し、正または負の同一の極性が一定時
間連続するときに前記ディジタル保護演算による前記電
流または零相電圧のデータ入力を零に強制する直流分検
出手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
ディジタル形保護継電装置のブロック図であり、変流器
による電流検出で保護動作する場合を示す。
ディジタル形保護継電装置のブロック図であり、変流器
による電流検出で保護動作する場合を示す。
【００１９】同図が図４と異なる部分は、変流器の一次
電流遮断後の減衰性の直流分が存在するときにそれを検
出して検出データを零に強制する直流分検出部ＳＤ（Ｓ
ｉｇｎＤｅｔｅｃｔｏｒ）を設けた点にある。
電流遮断後の減衰性の直流分が存在するときにそれを検
出して検出データを零に強制する直流分検出部ＳＤ（Ｓ
ｉｇｎＤｅｔｅｃｔｏｒ）を設けた点にある。
【００２０】本実施形態の説明の前に、ディジタルフィ
ルタＤＦのフィルタ動作を説明する。図２において、フ
ィルタの入力データ列が電流ｉ0からｉ1’〜ｉ6’のよ
うに直流分になるとき、時刻ｔに対する変化はないた
め、現時点のデータ（例えばｉ 1’）と１つ前のデータ
（例えばｉ0）との差によって直流分を完全に除去した
出力データ列を得ることができる。
ルタＤＦのフィルタ動作を説明する。図２において、フ
ィルタの入力データ列が電流ｉ0からｉ1’〜ｉ6’のよ
うに直流分になるとき、時刻ｔに対する変化はないた
め、現時点のデータ（例えばｉ 1’）と１つ前のデータ
（例えばｉ0）との差によって直流分を完全に除去した
出力データ列を得ることができる。
【００２１】一方、入力データ列が電流ｉ0からｉ1〜ｉ
6のように減衰特性のデータ列になるとき、時刻ｔに対
して変化するため、例えば電流データｉ1と１つ前のデ
ータｉ0との差によってフィルタ出力データ列は除去さ
れることなく残る。
6のように減衰特性のデータ列になるとき、時刻ｔに対
して変化するため、例えば電流データｉ1と１つ前のデ
ータｉ0との差によってフィルタ出力データ列は除去さ
れることなく残る。
【００２２】このように、フィルタ出力に残る残留成分
は、その後段の実効値演算部ＥＶで実効値演算を行う
と、ほぼそのまま実効値として残り、この実効値がリレ
ーの整定値を越えているとリレーが復帰することなく動
作を継続してしまう。
は、その後段の実効値演算部ＥＶで実効値演算を行う
と、ほぼそのまま実効値として残り、この実効値がリレ
ーの整定値を越えているとリレーが復帰することなく動
作を継続してしまう。
【００２３】本実施形態における直流分検出部ＳＤは、
リレーの入力に減衰性の直流分が残る場合に、この直流
分をディジタルフィルタＤＦの出力から検出することに
より、この出力を使った実効値演算部ＥＶの演算結果を
クリアする。これにより、保護リレーの復帰を速め、し
ゃ断器の不動作や主保護リレーの不動作によるバックア
ップリレーの動作を誤って出力しないようにする。
リレーの入力に減衰性の直流分が残る場合に、この直流
分をディジタルフィルタＤＦの出力から検出することに
より、この出力を使った実効値演算部ＥＶの演算結果を
クリアする。これにより、保護リレーの復帰を速め、し
ゃ断器の不動作や主保護リレーの不動作によるバックア
ップリレーの動作を誤って出力しないようにする。
【００２４】図１において、直流分検出部ＳＤの極性判
別部ＣＯＭは、ディジタルフィルタＦＤの出力データ
（図２の電流データ列ｉ0〜ｉ6）の正負極性を判別す
る。カウンタタイマＴPは、判別部ＣＯＭが正極性を判
別したときにカウントを開始し、所定のカウント値にな
ると論理１を出力する。ただし、カウント中に判別部Ｃ
ＯＭが負極性を判別するとリセットされる。
別部ＣＯＭは、ディジタルフィルタＦＤの出力データ
（図２の電流データ列ｉ0〜ｉ6）の正負極性を判別す
る。カウンタタイマＴPは、判別部ＣＯＭが正極性を判
別したときにカウントを開始し、所定のカウント値にな
ると論理１を出力する。ただし、カウント中に判別部Ｃ
ＯＭが負極性を判別するとリセットされる。
【００２５】同様に、カウンタタイマＴNは、判別部Ｃ
ＯＭが負極性を判別したときにカウントを開始し、所定
のカウント値になると論理１を出力する。ただし、カウ
ント中に判別部ＣＯＭが正極性を判別するとリセットさ
れる。
ＯＭが負極性を判別したときにカウントを開始し、所定
のカウント値になると論理１を出力する。ただし、カウ
ント中に判別部ＣＯＭが正極性を判別するとリセットさ
れる。
【００２６】論理和回路ＯＲは、カウンタタイマＴPま
たはＴNが論理１を出力したときに実効値演算部ＥＶの
演算値をクリア（零に）する。
たはＴNが論理１を出力したときに実効値演算部ＥＶの
演算値をクリア（零に）する。
【００２７】したがって、直流分検出部ＳＤは、ディジ
タルフィルタＤＦの出力データ列の極性を判別し、正ま
たは負の同一の極性が連続する時間をカウンタタイマで
確認することで、ディジタルフィルタＤＦの出力が規定
周波数をもつ交流波形であるか、極性が一定時間以上変
化しない直流または減衰性直流分であるかを検出し、直
流分である場合には実効値演算部での実効値演算をクリ
アさせ、残留直流分による誤った保護出力を無くす。
タルフィルタＤＦの出力データ列の極性を判別し、正ま
たは負の同一の極性が連続する時間をカウンタタイマで
確認することで、ディジタルフィルタＤＦの出力が規定
周波数をもつ交流波形であるか、極性が一定時間以上変
化しない直流または減衰性直流分であるかを検出し、直
流分である場合には実効値演算部での実効値演算をクリ
アさせ、残留直流分による誤った保護出力を無くす。
【００２８】なお、直流分検出部ＳＤは、そのカウンタ
タイマＴP、ＴNのカウント数の整定により、非接地系統
の配電線の地絡事故時や地絡事故回復時などに発生する
分数調波（５０ＨZ，６０ＨZの１／２や１／３の周波数
をもち、振動成分で対地静電容量と接地変圧器の鉄共振
などで発生）などによる方向地絡リレー、地絡過電圧リ
レー、過電流地絡リレーなどの不要な動作や復帰の遅延
などを防止することができる。また、上記までの説明
は、電流検出の場合で説明するが、零相電圧などの検出
に適用できる。
タイマＴP、ＴNのカウント数の整定により、非接地系統
の配電線の地絡事故時や地絡事故回復時などに発生する
分数調波（５０ＨZ，６０ＨZの１／２や１／３の周波数
をもち、振動成分で対地静電容量と接地変圧器の鉄共振
などで発生）などによる方向地絡リレー、地絡過電圧リ
レー、過電流地絡リレーなどの不要な動作や復帰の遅延
などを防止することができる。また、上記までの説明
は、電流検出の場合で説明するが、零相電圧などの検出
に適用できる。
【００２９】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、ディジ
タルフィルタの出力データ列の極性が一定時間同じにな
るか否かによって電流遮断後に直流分の残留電流が存在
するか否かを判定し、直流分が残留する場合にはディジ
タル保護演算における検出データ列を零に強制して保護
演算を行うようにしたため、変流器の二次側の残留電流
による誤った保護演算を防止し、確実な事故検出と保護
動作を得ることができる。
タルフィルタの出力データ列の極性が一定時間同じにな
るか否かによって電流遮断後に直流分の残留電流が存在
するか否かを判定し、直流分が残留する場合にはディジ
タル保護演算における検出データ列を零に強制して保護
演算を行うようにしたため、変流器の二次側の残留電流
による誤った保護演算を防止し、確実な事故検出と保護
動作を得ることができる。
【図１】本発明の実施形態を示すディジタル形保護継電
装置の構成図。
装置の構成図。
【図２】ディジタルフィルタの入出力データ列の例。
【図３】電流検出リレーとその等価回路図。
【図４】ディジタル形の電流リレーブロック。
【図５】電流しゃ断後の波形図。
ＣＴ1…変流器 ＡＦ…アナログフィルタ Ａ／Ｄ…Ａ／Ｄ変換器 ＤＦ…ディジタルフィルタ ＥＶ…実効値演算部 ＳＤ…直流分検出部 ＣＯＭ…極性判定部 ＴP，ＴN…カウンタタイマ
Claims (1)
- 【請求項１】 保護対象系統の交流電流または零相電圧
を変流器で検出し、この検出信号のディジタルデータに
対してディジタルフィルタでフィルタ演算し、このフィ
ルタ出力からディジタル保護演算を行うディジタル形保
護継電装置において、 前記ディジタルフィルタの出力データ列の極性を判別
し、正または負の同一の極性が一定時間連続するときに
前記ディジタル保護演算による前記電流または零相電圧
のデータ入力を零に強制する直流分検出手段を備えたこ
とを特徴とするディジタル形保護継電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36021299A JP2001177977A (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | ディジタル形保護継電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36021299A JP2001177977A (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | ディジタル形保護継電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001177977A true JP2001177977A (ja) | 2001-06-29 |
Family
ID=18468400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36021299A Pending JP2001177977A (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | ディジタル形保護継電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001177977A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013106359A (ja) * | 2011-11-10 | 2013-05-30 | Hitachi Ltd | ディジタル保護制御装置 |
| WO2020053918A1 (ja) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | 三菱電機株式会社 | 過電流継電器 |
-
1999
- 1999-12-20 JP JP36021299A patent/JP2001177977A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013106359A (ja) * | 2011-11-10 | 2013-05-30 | Hitachi Ltd | ディジタル保護制御装置 |
| WO2020053918A1 (ja) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | 三菱電機株式会社 | 過電流継電器 |
| GB2593052A (en) * | 2018-09-10 | 2021-09-15 | Mitsubishi Electric Corp | Overcurrent relay Device |
| GB2593052B (en) * | 2018-09-10 | 2022-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | Overcurrent relay Device |
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