JP2002186166A - ディジタル保護継電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サンプリング同期にＧＰＳ受信機からの一定
周期パルスを利用したい。 【解決手段】 ＧＰＳ受信機はＧＰＳ衛星からの電波を
受信して一定周期のパルスを出力する。一方、クロック
発振器は各々クロック信号を出力し、このクロック信号
をもとにサンプリングパルス発生手段は、所定周波数の
サンプリングパルスを発生する。そこでＧＰＳ受信機か
らの一定周期パルスとサンプリングパルス発生手段が出
力するサンプリングパルスとの差を測定し、そのタイミ
ング差に基づいて前記サンプリングパルス発生手段が出
力するサンプリングパルスの周波数を補正し、その補正
されたサンプリングパルスにしたがって電力系統の各端
電気量を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂ
ａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用
してサンプリング同期をとるディジタル保護継電装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電力系統、例えば送電線の各端子の電流
をサンプリングし、これによって得た電気量データを授
受し合い保護のための計算を行なう保護継電装置は知ら
れている。このような保護継電装置は各端子にて同一タ
イミングでサンプリングを行なう必要がある。例えば、
特公平１−８９０号や特公平１−２４０１４号が提案さ
れている。以下に、図を用いて従来技術の原理について
説明する。

【０００３】図１８（ａ）は、一方の端子（主端）と他
方の端子（従端）において、ともに一定のサンプリング
周期Ｔでサンプリングが行なわれているが、主端と従端
とではΔＴの同期ずれが生じている状態を表わす。先
ず、従端は電気量データと共に同期信号（サンプリング
同期フラグ）を主端へ送信する（Ｆ０）。

【０００４】主端側では自装置のサンプリングタイミン
グからサンプリング同期フラグの含まれるデータの受信
タイミングＴｍを測定し、サンプリング同期フラグと測
定したＴｍを電気量データと共に従端へ返送する（Ｆ
１）。次に従端では、主端と同様に自装置のサンプリン
グタイミングからサンプリング同期フラグの含まれるデ
ータの受信タイミングＴｓを測定すると共に、主端で測
定した到着タイミングＴｍを読み出す。

【０００５】ここで、従端の送信データが主端へ到着す
るまでの上りの伝送遅延時間と主端の送信データが従端
へ到着するまでの下りの伝送遅延時間がともにＴｄで等
しい場合で以下説明を行なう。伝送遅延時間Ｔｄは、主
端又は従端で測定したＴｍ又はＴｓと同期誤差ΔＴ及び
サンプリング周期Ｔを用いて、各々次のように表わすこ
とができる。

【０００６】

【数１】 Ｔｄ＝Ｔｍ＋ΔＴ＋ｉＴ ……………………（１） Ｔｄ＝Ｔｓ−ΔＴ＋ｊＴ ……………………（２） ２ΔＴ＝Ｔｓ−Ｔｍ＋（ｊ−ｉ）Ｔ …………（３） ΔＴ＝（Ｔｓ−Ｔｍ）／２ ……………………（４） 但し、 ｉ：整数（図１８（ａ）の場合はｉ＝１） ｊ：整数（Ｔｓ＜Ｔｍ時：ｊ＝ｉ＋１，Ｔｓ≧Ｔｍ時：
ｊ＝ｉ）

【０００７】（１）式と（２）式の差をとりΔＴについ
て整理すると（３）式となり、更にＴｓ＜Ｔｍ時はＴｓ
＋Ｔを新たにＴｓとすると、（３）式の（ｊ−ｉ）Ｔの
項（即ち、Ｔの倍数）は消去でき、（３）式は（４）式
と表わすことができる。したがって、従端において
（４）式を計算し、ΔＴが略零となるように従端のサン
プリングタイミングをずらしていくことで、各々独立し
た二装置間のサンプリングタイミングが同一となる。

【０００８】図１８（ａ）は、主端と従端のサンプリン
グタイミングが一致している状態を表わす。従端の保護
継電装置は、サンプリング同期フラグを送出してから主
端によって返送されてくるまでのサンプリング周期数Ｔ
０を測定し、このＴ０と先に測定したＴｓ及びサンプリ
ング周期Ｔから伝送遅延時間Ｔｄを（５）式にて算出す
る。

【数２】 Ｔｄ＝Ｔ０／２−Ｔ＋Ｔｓ ……………………（５）

【０００９】これによって、相手端の保護継電装置より
送られてくるデータが自端の保護継電装置のサンプリン
グ時刻に対し、どの程度遅れたデータであるかが判明す
るため、同一時刻にサンプリングしたデータ同士を使用
した演算が可能となる。

【００１０】以上の結果より、従来のサンプリング同期
方法を用いたディジタル保護継電装置によれば、電気量
データと共にサンプリング同期フラグや受信タイミング
等の同期制御用データを相互に伝送することにより、同
一タイミングによるサンプリングと同一時刻のサンプリ
ングデータ同士を使用した演算を行なうことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のサンプリング同
期方法を用いたディジタル保護継電装置は、上記した原
理に基づいてサンプリング同期制御を行なうため、伝送
データ中に同期制御用のデータを付加する必要がある
上、同期制御を確立させるためには伝送データの上りと
下りの伝送遅延時間が同一でなければならないという第
１の問題がある。

【００１２】又、上りと下りの伝送遅延時間が同一であ
る場合であっても、伝送遅延時間が変動するような伝送
路や伝送方式の場合、サンプリング同期ずれがその都度
発生するために保護継電装置の稼働率が低下するという
第２の問題がある。このため、従来のサンプリング同期
方法を用いたディジタル保護継電装置では、伝送遅延時
間等の制約を満足する保護継電装置専用の伝送路を使用
している。

【００１３】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、サンプリング同期にＧＰＳ受信機からの一定周期
パルスを利用することで、保護継電装置における同期制
御を容易とすると共に、データ伝送における伝送遅延時
間に関する制約を緩和し、伝送路や伝送方式に対する自
由度を高めたディジタル保護継電装置を提供することを
目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の［請求項１］に
係るディジタル保護継電装置は、ＧＰＳ衛星からの電波
を受信して一定周期のパルスを出力するＧＰＳ受信機
と、前記電気量のサンプリングタイミングの基となるク
ロック信号を発生するクロック発振器と、前記クロック
発振器の出力するクロック信号を基に所定周波数のサン
プリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生手
段と、前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスと前記サ
ンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパル
スとのタイミング差を測定するタイミング差測定手段
と、前記タイミング差測定手段で測定したタイミング差
に基づいて、前記サンプリングパルス発生手段が出力す
るサンプリングパルスの周波数を補正する補正手段と、
前記サンプリングパルス発生手段から得られるサンプリ
ングパルスにしたがって電力系統の電気量をサンプリン
グして電気量データを得るアナログ／ディジタル変換手
段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる
電気量データを他の保護継電装置との間で送受信する伝
送手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得ら
れる電気量データと前記伝送手段から得られる他の保護
継電装置からの電気量データとを使用して所定の演算を
行なう演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づき所
定の出力を行なう出力手段とを備えたものである。

【００１５】本発明の［請求項１］に係るディジタル保
護継電装置は、ＧＰＳ衛星の発信する信号にサンプリン
グパルスを同期させるので、データ伝送の際の伝送遅延
時間や上りと下りの時間差に関係なく、各々独立した複
数の保護継電装置間でサンプリングタイミングを同一と
することができる。

【００１６】本発明の［請求項２］に係るディジタル保
護継電装置は、［請求項１］において、前記演算手段で
前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる自装置
の電流データと、前記伝送手段から得られる他装置の電
流データとのベクトル和、即ち、差電流を計算する手段
とを備え、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしく
は前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できな
い時に、既に計算した差電流が略零となるように、ある
いは事前に計算した値と近似の値となるように前記クロ
ック発振器の発生するクロック信号の周波数の補正を行
なうことを特徴とする。

【００１７】本発明の［請求項３］に係るディジタル保
護継電装置は、［請求項１］において、前記演算手段で
前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる自装置
の電流データと、前記伝送手段から得られる他装置の電
流データとの位相差を計算する手段とを備え、ＧＰＳ衛
星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機
からの一定周期パルスが出力できない時に、既に計算し
た位相差が略零となるように、あるいは事前に計算した
値と近似の値となるように前記クロック発振器の発生す
るクロック信号の周波数の補正を行なうことを特徴とす
る。

【００１８】本発明の［請求項４］に係るディジタル保
護継電装置は、［請求項１］において、対向する保護継
電装置間の伝送信号の到着タイミングを測定する手段
と、前記測定した到着タイミングを対向端に伝送する手
段と自端及び対向端で測定した伝送信号の到着タイミン
グを基に対向する装置間の伝送遅延時間を演算する手段
とを備え、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしく
は前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できな
い時に、前記演算した伝送遅延時間をもとに各装置間の
サンプリングタイミングのずれを補正することを特徴と
する。

【００１９】本発明の［請求項５］に係るディジタル保
護継電装置は、［請求項１］において、対向する保護継
電装置間の伝送信号の受信タイミングを測定する手段
と、自端で測定した伝送信号の受信タイミングにより対
向する装置からの伝送遅延時間を演算する手段とを備
え、ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが正常に出力さ
れている期間に、伝送遅延時間を演算・記録し、ＧＰＳ
衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信
機からの一定周期パルスが出力できない時に、既に記録
した伝送遅延時間と現在のデータ受信タイミングとか
ら、前記サンプリング同期手段から出力するサンプリン
グパルスを補正することを特徴とする。

【００２０】本発明の［請求項６］に係るディジタル保
護継電装置は、［請求項１］において、ＧＰＳ衛星から
の電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの
一定周期パルスが出力できない時に、下記の各サンプリ
ング同期継続手段を組み合わせて同期の補正を維持する
ことを特徴とする。 記 （イ）各端に設けた差電流演算手段での両端電流のベク
トル和が零になるように補正手段を介してクロック信号
の補正をする。 （ロ）各端に設けた位相演算手段での両端電流の位相差
が零になるように補正手段を介してクロック信号の補正
をする。 （ハ）各端に設けた伝送信号受信タイミング測定手段に
て受信タイミングを測定して伝送遅延時間を求め、各端
のサンプリングタイミングのずれを補正する。 （ニ）ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが正常に出力
されている期間に、伝送遅延時間を演算・記録してお
き、前記記録した伝送遅延時間と現在のデータ受信タイ
ミングとからサンプリングパルスを補正する。

【００２１】本発明の［請求項７］に係るディジタル保
護継電装置は、［請求項２］ないし［請求項６］におい
て、外部からの設定値入力手段と、設定値と内部データ
との条件判定手段とを備え、ＧＰＳ衛星からの電波が途
絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パ
ルスが出力できない時に、一定時間の経過や一定値以上
の差電流や位相差の発生、相手端からの信号到着時刻の
急変時に備えて予め設定しておいた条件が成立した場合
は、各装置間のサンプリングタイミングの同時性が失わ
れたと判断すると共に、前記出力手段からの誤出力を防
止する処理を実施することを特徴とする。

【００２２】本発明の［請求項８］に係るディジタル保
護継電装置は、［請求項１］において、自端あるいは相
手端のいずれか１端子以上で、ＧＰＳ衛星からの電波が
途絶えたとき、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周
期パルスが受け取れないときに、電流差動リレーの動作
感度を自動的に低下させることを特徴とする。

【００２３】本発明の［請求項９］に係るディジタル保
護継電装置は、［請求項７］において、受信した伝送フ
レームの受信タイミングを測定する受信タイミング測定
手段と、測定した受信タイミングを他装置に送信する伝
送手段と、自装置の受信タイミング測定手段から得られ
る受信タイミングと、伝送手段から得られる相手装置の
受信タイミングから上り下りの伝送遅延時間差がゼロあ
るいは一定であることを前提にしてサンプリングタイミ
ング差を算出するタイミング差測定手段によってサンプ
リング同期を実施すると共に、自端か相手端のいずれか
のディジタル保護継電装置から起動を与えることによっ
て、前記出力手段からの出力防止を解除することを特徴
とする。

【００２４】本発明の［請求項１０］に係るディジタル
保護継電装置は、［請求項９］において、タイミング差
測定手段から得られるタイミング差が所定の範囲内であ
ることと、両端子の差電流や位相差が所定の範囲内であ
ることを条件に、自動的に前記出力手段からの出力防止
を解除することを特徴とする。

【００２５】本発明の［請求項１１］に係るディジタル
保護継電装置は、［請求項９］又は［請求項１０］にお
いて、伝送データの上りと下りの伝送遅延時間が一時的
に異なるような伝送経路になったときに、サンプリング
タイミングのずれを補正する制御を中断することを特徴
とする（本発明は伝送路として回線交換網を前提として
いる。上り・下り夫々遅延時間がズレるが、すぐに遅延
時間が同じなることを前提としているものである。その
間はサンプリングパルスは中断した時点のサンプリング
パルスが引き続き出力されている。）。

【００２６】本発明の［請求項１２］に係るディジタル
保護継電装置は、［請求項３］又は［請求項６］又は
［請求項７］又は［請求項１０］又は［請求項１１］に
おいて、前記演算手段で前記アナログ／ディジタル変換
手段から得られる自装置の電圧データと、前記伝送手段
から得られる他装置の電圧データとから位相差を計算す
る手段を備えることを特徴とする。

【００２７】本発明の［請求項１３］に係るディジタル
保護継電装置は、［請求項３］又は［請求項６］又は
［請求項７］又は［請求項１０］又は［請求項１１］又
は［請求項１２］において、前記アナログ／ディジタル
変換手段から得られる自装置の電圧データから充電電流
を計算する手段と、同様に前記アナログ／ディジタル変
換手段から得られる自装置の電流データから充電電流を
キャンセルする手段と、充電電流をキャンセルした電流
データを他の保護継電装置との間で送受信する伝送手段
と、前記伝送手段から得られる他装置の充電電流をキャ
ンセルした電流データとの位相差を計算する手段を備え
ることを特徴とする。

【００２８】本発明の［請求項１４］に係るディジタル
保護継電装置は、［請求項１２］及び［請求項１３］双
方の特徴を備える保護継電装置において、位相差を計算
する電流データの振幅が小さいとき、自動的に電圧デー
タを用いて位相差を計算することを特徴とする。

【００２９】

【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構成図である。
図１は２つの装置にて送電線を保護する場合の構成を示
しており、送電線１の両端に位置する第１の端子ＳＳ１
及び第２の端子ＳＳ２に保護継電装置１４ａ，１４ｂが
設置されている。各端子には、送電線１を流れる電流を
保護継電装置１４ａ，１４ｂでの処理に適する大きさに
変成して取り込むための変流器２ａ，２ｂと保護継電装
置１４ａ，１４ｂに応動する遮断機３ａ，３ｂとが設け
られている。

【００３０】保護継電装置１４ａ，１４ｂは、サンプリ
ングパルス発生手段９ａ，９ｂから出力されるサンプリ
ングパルスＳ２ａ，Ｓ２ｂにしたがって、アナログ／デ
ィジタル変換手段１０ａ，１０ｂで電力系統の電気量を
サンプリングして電気量データを得る。

【００３１】得られた電気量データは伝送手段１１ａ，
１１ｂで互いに伝送し、演算手段１２ａ，１２ｂにて自
端の電気量データと相手端の電気量データとを使用した
所定の演算を行ない、その演算結果に基づき出力手段１
３ａ，１３ｂにて所定の出力を行なう。ここで、保護継
電装置１４ａ，１４ｂにおいて同一時刻の電気量データ
を用いて演算を行なうには、各装置とも同一のタイミン
グで系統電気量をサンプリングする必要がある。

【００３２】ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂはＧＰＳ衛星４か
らの電波を受信して同一タイミングの一定周期パルスＳ
０を出力する。一方、クロック発振器６ａ，６ｂは各々
クロック信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂを出力する。このクロック
信号Ｓ１ａとＳ１ｂは非同期である。

【００３３】タイミング差測定手段７ａでは一定周期パ
ルスＳ０とサンプリングパルスＳ２ａとのタイミング差
を、又、タイミング差測定手段７ｂでは一定周期パルス
Ｓ０とサンプリングパルスＳ２ｂとのタイミング差を測
定し、そのタイミング差が０となるように各々補正手段
８ａ，８ｂにてサンプリングパルスＳ２ａ，Ｓ２ｂの周
波数を補正する。

【００３４】この結果、互いに独立した装置である保護
継電装置１４ａと１４ｂにおいて、非同期であったサン
プリングパルスＳ２ａ，Ｓ２ｂが一定周期パルスＳ０を
基準とした同一タイミングとなり、装置間の同期が確立
する。

【００３５】次に、同一時刻にサンプリングした電気量
データ同士で演算を行なう原理を図２を用いて説明す
る。前述の手段により装置間の同期が確立した状態で各
装置は一定周期パルスＳ０の入力時を起点としてサンプ
リングパルスＳ２ａ，Ｓ２ｂ毎に更新するカウンタＣＮ
ａ，ＣＮｂを設けると、同一時刻のサンプリングデータ
に対し同一のカウンタ値を与えることができる。

【００３６】したがって、伝送側から電気量データと共
にこのカウンタ値を伝送し、一方、受信側はこのカウン
タ値を読み取ることで、同一のカウンタ値の電気量デー
タ同士を演算に使用することができるようになる。な
お、対向装置間の伝送遅延時間がサンプリング周期未満
であれば、必ずしも前述のカウンタを設ける必要はな
い。

【００３７】本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星の発信
する信号にサンプリングパルスを同期させるので、デー
タ伝送の際の伝送遅延時間や上りと下りの時間差に関係
なく、各々独立した複数の保護継電装置間でサンプリン
グタイミングを同一とすることができる。

【００３８】（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構成図である。
図３において図１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。本実施の形態と図１との差異は差電
流演算手段１５ａ，１５ｂを付加したことである。

【００３９】第１の実施の形態ではＧＰＳ衛星４からの
電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定
周期パルスＳ０が出力できなくなると、タイミング差測
定手段７ａ，７ｂ、補正手段８ａ，８ｂが機能せず、ク
ロック発信器６ａ，６ｂの偏差により装置間の同期が徐
々に外れていくことになる。

【００４０】本実施の形態では、送電線１に事故がない
状態において装置間の同期が確立している場合、両端の
電流のベクトル和、所謂差電流が零となることを利用す
るものである。即ち、保護継電装置１４ａを主端、保護
継電装置１４ｂを従端として、一旦装置間の同期が確立
した後にＧＰＳ衛星４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ
受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０が出力でき
なくなった時に、差電流演算手段１５ａ，１５ｂで求め
た差電流が略零となるように、従端側の保護継電装置１
４ｂの補正手段８ｂを介してクロック信号Ｓ１ｂの周波
数の補正を行なう。

【００４１】これにより、従端側の保護継電装置１４ｂ
のサンプリングパルスＳ２ｂが主端側の保護継電装置１
４ａのサンプリングパルスＳ２ａに追従することにな
り、装置間の同期確立状態を継続することができる。

【００４２】なお、例えば保護継電装置が設けられてい
ない分岐負荷端子等が存在して常時ある程度の差電流が
発生している場合は、差電流演算手段１５ａ，１５ｂで
求めた常時の差電流値を記録しておき、ＧＰＳ衛星４か
らの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの
一定周期パルスＳ０が出力できなくなった時に、差電流
演算手段はＳ０が出力されなくなった以前の記録されて
ある差電流値と現差電流値との差に応じてサンプリング
パルス幅を制御して、現差電流値が記録してある差電流
値に近づくように従端側の保護継電装置１４ｂの補正手
段８ｂを介してクロック信号Ｓ１ｂの周波数の補正を行
なうようにしてもよい。

【００４３】本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星からの
電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一
定周期パルスが出力できない時においても、各装置間で
同期のとれたサンプリングパルスを継続して出力するこ
とができる。

【００４４】（第３の実施の形態）（［請求項３］対
応） 図４は本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
図４において図１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。本実施の形態と図１との差異は位相
差演算手段１６ａ，１６ｂを付加したことである。

【００４５】本実施の形態では、送電線１に事故がない
状態において装置間の同期が確立している場合、両端の
電流の位相差が零となることを利用するものである。即
ち、保護継電装置１４ａを主端、保護継電装置１４ｂを
従端として、一旦装置間の同期が確立した後にＧＰＳ衛
星４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂ
からの一定周期パルスＳ０が出力できなくなった時に、
位相差演算手段１６ａ，１６ｂで求めた電流の位相差が
略零となるように従端側の保護継電装置１４ｂの補正手
段８ｂを介してクロック信号Ｓ１ｂの周波数の補正を行
なう。

【００４６】これにより、従端側の保護継電装置１４ｂ
のサンプリングパルスＳ２ｂが主端側の保護継電装置１
４ａのサンプリングパルスＳ２ａに追従することにな
り、装置間の同期確立状態を継続することができる。

【００４７】なお、前述と同じく例えば系統の状態によ
り常時ある程度の位相差が発生している場合は、既に位
相差演算手段１６ａ，１６ｂで求めた常時の位相差を記
録しておき、ＧＰＳ衛星４からの電波が途絶えたり、Ｇ
ＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０が出力
できなくなった時に、既に記録した位相差と近似の値と
なるように従端側の保護継電装置１４ｂの補正手段８ｂ
を介してクロック信号Ｓ１ｂの周波数の補正を行なうよ
うにしてもよい。

【００４８】更に、系統の状態により潮流が流れていな
い場合は、電流の位相差を演算することができないの
で、電流が所定の値以下の場合は電流の位相差によら
ず、電圧の位相差によって補正を行なうようにしてもよ
い。なお、この場合は常時より位相差が発生しているの
で、常時の位相差と近似の値となるように補正を行な
う。

【００４９】本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星からの
電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一
定周期パルスが出力できない時においても、装置間で同
期のとれたサンプリングパルスを継続して出力すること
ができる。

【００５０】（第４の実施の形態）（［請求項４］対
応） 図５は本発明の第４の実施の形態を示す構成図である。
図５において図１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。本実施の形態と図１との差異は伝送
信号受信タイミング測定手段１７ａ，１７ｂ、装置間の
伝送遅延時間演算手段１８ａ，１８ｂを付加したことで
ある。

【００５１】本実施の形態では、上りと下りの伝送遅延
時間が等しいという条件の下、ＧＰＳ衛星４からの電波
が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期
パルスＳ０が出力できなくなった時に、例えば特公平１
−８９０号で提案されている従来の技術と同様に伝送信
号受信タイミング測定手段１７ａ，１７ｂにて受信タイ
ミングＴｍ，Ｔｓを測定し、伝送遅延時間演算手段１８
ａ，１８ｂにて伝送遅延時間Ｔｄを求める。

【００５２】即ち、ＧＰＳ衛星４からの電波が途絶えた
り、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０
が出力できなくなった時に、従来の技術によるサンプリ
ング同期方法に切換えて、装置間で同期のとれたサンプ
リングパルスを継続して出力することができるようにし
たものである。

【００５３】（第５の実施の形態）（［請求項５］対
応） 図６は本発明の第５の実施の形態を示す構成図である。
図６において図１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。本実施の形態と図１との差異は伝送
信号受信タイミング測定手段１７ａ，１７ｂ、装置間の
伝送遅延時間演算手段１８ａ，１８ｂを付加したことで
ある。

【００５４】本実施の形態では、保護継電装置１４ａを
主端、保護継電装置１４ｂを従端として、ＧＰＳ受信機
５ａ，５ｂからの一定周期パルスが正常に出力されてい
る期間に、各装置において自端で測定した受信タイミン
グから伝送遅延時間を演算・記録しておき、ＧＰＳ衛星
４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂか
らの一定周期パルスＳ０が出力できなくなった時に、記
録した伝送遅延時間と現在のデータ受信タイミングとか
ら、従端側の保護継電装置１４ｂの補正手段８ｂを介し
てクロック信号Ｓ１ｂの周波数の補正を行なう。

【００５５】これにより、従端側の保護継電装置１４ｂ
のサンプリングパルスＳ２ｂが主端側の保護継電装置１
４ａのサンプリングパルスＳ２ａに追従することにな
り、装置間の同期確立状態を継続することができる。

【００５６】本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星からの
電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一
定周期パルスが出力できない時においても、装置間で同
期のとれたサンプリングパルスを継続して出力すること
ができる。

【００５７】（第６の実施の形態）（［請求項６］対
応） 以下に本発明の第６の実施の形態を説明する。上記第２
から第５の実施の形態では、ＧＰＳ衛星からの電波が途
絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パ
ルスが出力できない時に、各々が備えたサンプリング同
期継続手段にて装置間で同期のとれたサンプリングパル
スを継続して出力するものであるが、これら第２から第
５の実施の形態に示したサンプリング同期継続手段のう
ち少なくとも２つ以上を合わせ持ち、互いに補完しなが
ら補正を行なうようにしても同様の作用効果を得ること
ができる。

【００５８】例えば、第２，第３の実施の形態では、同
期制御継続の手段として送電線を流れる電流を利用する
ため、電流が流れていないときには差電流や位相差を演
算することができないが、このような状態の時は、電流
を利用しない第４，第５の実施の形態によって同期制御
の継続が可能となる。

【００５９】又、第４，第５の実施の形態では、ＧＰＳ
衛星４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５
ｂからの一定周期パルスＳ０が出力できなくなった後
に、伝送路切換等により上りと下りの伝送遅延時間に新
たな差が生じた場合は、その変化を検出できないが、変
化によって差電流や電流の位相差が発生するので、第
２，第３の実施の形態によって同期制御の継続が可能と
なる。このように、原理の異なる複数の同期制御継続手
段を合わせ持つことで、より柔軟に対応できるシステム
を実現できる。

【００６０】（第７の実施の形態）（［請求項７］対
応） 図７は本発明の第７の実施の形態を示す構成図である。
図７において図１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。本実施の形態と図１との差異は設定
値入力手段１９ａ，１９ｂ、条件判定手段２０ａ，２０
ｂを付加したことである。

【００６１】上記第２から第５の実施の形態では、ＧＰ
Ｓ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受
信機からの一定周期パルスが出力できない時に、各々が
備えたサンプリング同期継続手段にて装置間で同期のと
れたサンプリングパルスを継続して出力するものである
が、この状態が長時間継続した場合や、系統に事故が発
生して差電流や位相差が発生し得る状態となった場合、
又、伝送遅延時間の変動等により受信タイミングが急変
した場合は、各実施形態によっても同期ずれが生じるこ
とになる。

【００６２】本実施の形態によれば、サンプリング同期
継続手段による制御状態が長時間継続し、各装置の発振
器の個体差によって徐々にサンプリングタイミングにズ
レが生じて、保護リレーが誤動作に至るような場合に、
その継続時間の限界値や、差電流や位相差の限界値、相
手端装置からのデータ受信タイミングの変動の限界値
を、設定値入力手段１９ｓ，１９ｂに入力し、条件判定
手段２０ａ，２０ｂにて当該限界値を超えた場合には各
装置間のサンプリングタイミングの同時性が失われたと
判断すると共に、出力手段からの誤出力を防止すること
ができる。

【００６３】（第８の実施の形態）以上は本発明の第１
から第７の実施の形態について述べたが、各実施の形態
の保護継電装置に次のような機能を持たせるようにして
もよい。複数の保護継電装置にて取得した電気量データ
は全て同一タイミングでサンプリングされたものであ
り、それらの電気量データを収集して比較検討を行なう
ことや新たな演算を行なうことは有効である。

【００６４】又、保護継電装置にて実施した演算結果を
収集して各装置の状態を確認することも有効である。そ
こで、図８に示すように保護継電装置に前述のデータを
出力するデータ出力手段２１ａ，２１ｂを設けること
で、別装置におけるデータの二次利用を可能とすること
ができる。なお、独立したデータ出力手段２１ａ，２１
ｂとして付加せずに、伝送手段１１ａ，１１ｂを介して
データを出力できるようにしてもよい。

【００６５】（第９の実施の形態）一方、前述した各実
施の形態は、保護対象として２端子の送電線を保護する
場合について述べたが、３端子以上の多端子送電線を保
護する場合や、変電所の母線や変圧器を保護する場合、
更にはそれらを複合的に保護する場合にも前述同様に適
用実施できるものである。

【００６６】（第１０の実施の形態）又、図９に示すよ
うにＧＰＳ受信機５ｃを保護継電装置とは別置きの装置
とする形態や１台のＧＰＳ受信機５ｄから複数の保護継
電装置に一定周期パルスＳ０を分配する形態としても前
述同様に適用実施できるものである。

【００６７】（第１１の実施の形態）（［請求項８］対
応） 図１０は本発明の第１１の実施の形態を示す構成図であ
る。図１０において図１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。本実施の形態と図１との差異
は、演算手段１２ａ，１２ｂより低い動作感度を持つ演
算手段１２ａ１，１２ｂ１及び一定周期パルス検出手段
２２ａ，２２ｂを付加したことである。

【００６８】第１の実施の形態ではＧＰＳ衛星４からの
電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定
周期パルスＳ０が出力できなくなると、伝送路の状態に
より装置間の同期精度が低下する可能性がある。そのま
ま長期間運用すると同期誤差の蓄積により差電流の演算
誤差が増大し、電流差動リレーが誤動作する可能性が考
えられる。

【００６９】本実施の形態では、ＧＰＳ受信機５ａ，５
ｂからの一定周期パルスＳ０の出力状態を監視し、出力
が異常又は停止した場合に演算手段１２ａ，１２ｂを低
感度な動作特性の演算手段１２ａ１，１２ｂ１に切り換
える。

【００７０】図１１は演算手段１２ａ，１２ｂ及び１２
ａ１，１２ｂ１の動作特性を示したものである。サンプ
リング同期誤差による電流差動演算の誤差は電流の大き
いほど大きくなるため、比率特性を低感度化する。図１
１では横軸を流入電流Ｉｉ、縦軸を流出電流Ｉｏ、Ｉｔ
ａｐを最小感度整定とし、小電流域特性ＤＦ１，大電流
域特性ＤＦ２は例えば次の式で与えられ、演算手段１２
ａ，１２ｂで行なうものとする。

【数３】ＤＦ１：Ｉｏ≦Ｋ１（Ｉｉ−Ｉｔａｐ） ＤＦ２：Ｉｏ≦Ｉｋｓｃ

【００７１】なお、Ｉｋｓｃは最大流出電流でＣＴ飽和
による誤動作を防ぐため、これ以上の領域は不動作とし
ている。又、一般にＩｔａｐは最小事故電流から決め
る。又、Ｋ１は比率特性係数である。一定周期パルスＳ
０が異常又は停止した場合、小電流域特性ＤＦ１を演算
手段１２ａ１，１２ｂ１で行なうものとする。又、最小
感度整定Ｉｔａｐを例えば（Ｉｔａｐ×１．２）等に置
き換えたり、前述の比率特性係数を小さくすることで最
小感度を低くしても良い。

【００７２】本実施の形態によれば、サンプリング同期
誤差の影響によって電流差動演算が誤動作する危険性を
低減でき、一定周期パルスＳ０が得られないときの運用
条件を緩和することができる。

【００７３】（第１２の実施の形態）（［請求項９］対
応） 図１２は本発明の第１２の実施の形態を示す構成図であ
る。図１２において図８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。本実施の形態と図８との差異
は、解除入力手段３２ａ，３２ｂ、受信タイミング測定
手段１７ａ，１７ｂ、タイミング差演算手段２３ａ，２
３ｂを付加したことである。差電流演算手段１５ａ，１
５ｂは位相差演算手段１６ａ，１６ｂでも良い。

【００７４】第７の実施の形態では、条件判定手段２０
ａ，２０ｂにて各装置間のサンプリングタイミングの同
時性が失われたと判断した場合に、出力手段からの誤出
力を防止する。この時、ＧＰＳ信号が回復して定周期パ
ルスが得られない限りは出力手段のロックを解除しない
のが誤動作防止の観点からは安全な制御である。

【００７５】しかしＧＰＳ信号が回復しない場合でも、
上り下りの伝送路が健全で、かつ上り下りの伝送遅延時
間差が一定である場合には、その伝送遅延時間差を固定
的に補正することによって上り下りの伝送遅延時間が等
価である場合と同様に扱うことができ、従来の技術の説
明で記した同期方式を用いて、タイミング差演算手段２
３ａ、２３ｂにて両端子の受信タイミングの差をとるこ
とでサンプリング同期を取ることが可能であり、電流差
動リレーを運用可能である。

【００７６】図１２の形態では、従来の前記同期方式を
用いてサンプリング同期を行なえる伝送路状態の時、解
除入力手段３２ａに入力を与えることによって、自装置
の条件判定手段２０ａへは直接、相手装置の条件判断手
段２０ｂへは伝送手段１１ａ，１１ｂを介して出力手段
１３ａ，１３ｂのロックを解除させることができる。

【００７７】本実施の形態によれば、ＧＰＳ信号が長期
間失われた場合でも伝送路の上り下りの伝送遅延時間差
が一定であれば電流差動リレーによる保護を行なうこと
ができ、装置の運用率を向上させることができる。

【００７８】（第１３の実施の形態）（［請求項１０］
対応） 図１３は本発明の第１３の実施の形態を示す構成図であ
る。図１３において図８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。本実施の形態と図８との差異
は受信タイミング測定手段１７ａ，１７ｂ、タイミング
差演算手段２３ａ，２３ｂを付加したことである。差電
流演算手段１５ａ，１５ｂは位相差演算手段１６ａ，１
６ｂでも良い。

【００７９】第１２の実施の形態では、一度出力手段１
３ａ，１３ｂをロックすると解除するには外部から解除
入力手段３２ａ，３２ｂに入力を与える必要がある。し
かし、伝送路の伝送遅延時間の変化が制限又は保証され
ているような場合は、差電流又は位相差が所定の範囲内
であることと、タイミング差測定手段２３ａ，２３ｂか
ら装置間タイミング差が所定の範囲内であるという結果
が得られれば、装置間のサンプリング同期は取れている
と断定することが可能である。

【００８０】その場合には、差電流演算手段１５ａ，１
５ｂ及びタイミング差測定手段２３ａ，２３ｂの結果を
受けて、装置間のサンプリング同期状態を判断し、自動
的に出力手段１３ａ，１３ｂのロックを解除する。

【００８１】本実施の形態によれば、一旦出力手段１３
ａ，１３ｂをロックする状態に装置が遷移したとしても
伝送路の回復によって自動的に運用を再開でき、運転員
の省力化及び運用率の向上が図れる。

【００８２】（第１４の実施の形態）（［請求項１１］
対応） 図１４は本発明の第１４の実施の形態を示す構成図であ
る。図１４において図１３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。本実施の形態と図１３との
差異はタイミング差急変検出手段２４ａ，２４ｂを付加
したことである。

【００８３】ＧＰＳ信号が失われた状態で、装置間タイ
ミング差測定手段２３ａ，２３ｂを有効にし、従来の前
記同期方式によるサンプリング同期で運用していること
を想定する。このとき、伝送路の切換などにより伝送遅
延時間が変化し、上り下りの伝送遅延時間が等価でなく
なった場合、装置間タイミング差測定手段２３ａ，２３
ｂから見かけ上サンプリング同期誤差（＝上り下り遅延
時間の差の半分）が出ているような測定結果が得られ
る。この測定結果通り、サンプリングパルスの補正をか
けてしまうと、その補正した分が、そのまま装置間のサ
ンプリング同期誤差になってしまう。

【００８４】この状態が長時間継続する場合は出力手段
１３ａ、１３ｂをロックする必要がある。ただし、上り
下りの伝送路が独立に切り換えられる通信網などでは、
上りと下りの伝送路それぞれを切り換える時刻の時間差
だけ上り下りの伝送遅延時間が等価でなくなるという形
態もある。

【００８５】例えば、上り下りの伝送遅延時間が各々１
ｍｓで運用されていて、上りの伝送路が伝送遅延時間４
ｍｓのルートに切り替わり、その２秒後に下りの伝送路
も伝送遅延時間４ｍｓのルートに切り替わる通信路など
が該当する。その場合は２秒間だけ上り４ｍｓ、下り１
ｍｓの伝送遅延時間になり、装置間タイミング差測定手
段２３ａ，２３ｂの処理においては、遅延時間の差３ｍ
ｓの半分である１．５ｍｓのサンプリング同期誤差が発
生しているように見える。

【００８６】この１．５ｍｓをそのまま補正手段８ａ，
８ｂでサンプリングパルスを補正すると実際の装置間サ
ンプリング同期誤差１．５ｍｓが生じてしまう。そのた
め、図１４ではタイミング差急変検出手段２４ａ，２４
ｂを設け、装置間タイミング差が急に変化したとき、一
定時間だけサンプリングパルスの補正を中止する。

【００８７】タイミング差の変化の要因として、誤差と
サンプリングのすべりと伝送路の変化があるが、この場
合の“急に変化したとき”とは伝送路の変化のことを指
す。誤差とサンプリングのすべりにマージンを加えたあ
る閾値を設けておき、タイミング差の変化量がその値よ
りも大きければ伝送路の変化として扱うといった処理を
している。一例を具体的な数値で例えると、タイミング
差の計算を４０ｍｓ毎に行なうとして、計算したタイミ
ング差が４０μｓ以上変化していとき伝送遅延時間の急
変と判断する。

【００８８】本実施の形態によれば、ＧＰＳ信号を失っ
て従来の前記同期方式によるサンプリング同期で運用を
行っている時に、一時的に上り下りの伝送遅延時間が等
価でなくなったとしても電流差動リレーをロックするこ
となく運用を継続することができ、運用率の向上が図れ
る。

【００８９】（第１５の実施の形態）（［請求項１２］
対応） 図１５は本発明の第１５の実施の形態を示す構成図であ
る。図１５において図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。本実施の形態と図５との差異
は正相電圧演算手段２５ａ，２５ｂを付加したことであ
る。正相電圧演算手段２５ａ，２５ｂはアナログ／ディ
ジタル変換手段１０ａ，１０ｂから得られる電圧データ
から正相電圧を求める。求めた正相電圧は伝送手段１１
ａ，１１ｂを介して送受信され、位相差演算手段１６
ａ，１６ｂで位相差を得る。

【００９０】本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星からの
電波が途絶えたとき、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの
一定周期パルスが得られない場合に、電力系統の潮流が
少なく電流データで位相差を求めることが困難なときに
おいても、電圧データによる位相差を得ることができ、
装置間で同期のとれたサンプリングパルスを継続して出
力することができる。

【００９１】（第１６の実施の形態）（［請求項１３］
対応） 図１６は本発明の第１６の実施の形態を示す構成図であ
る。図１６において図４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。本実施の形態と図４との差異
は充電電流設定手段２６ａ，２６ｂ、充電電流算出手段
２７ａ，２７ｂ、充電電流除去手段２８ａ，２８ｂを付
加したことである。

【００９２】充電電流設定手段２６ａ，２６ｂは定格電
圧Ｖｎ時に流れる充電電流量Ｉｃｎを外部から与え、保
持することができる。実際に流れる充電電流Ｉｃは、ア
ナログ／ディジタル変換手段１０ａ，１０ｂから得られ
る電圧データＶを用いて、下記の式で求めることができ
る。

【数４】Ｉｃ＝（Ｖ／Ｖｎ）×Ｉｃｎ

【００９３】得られたＩｃを充電電流除去手段２８ａ，
２８ｂに与え、アナログ／ディジタル変換手段１０ａ，
１０ｂから得られる電流データＩから充電電流成分を除
去することができ、位相差演算手段１６ａ，１６ｂにて
充電電流による誤差を排した位相差を求めることができ
る。

【００９４】本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星からの
電波が途絶えたとき、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの
一定周期パルスが得られない場合、充電電流が大きい場
合でも充電電流に影響されずに電流位相差を求めること
ができ、装置間で同期のとれたサンプリングパルスを継
続して出力することができる。

【００９５】（第１７の実施の形態）（［請求項１４］
対応） 図１７は本発明の第１７の実施の形態を示す構成図であ
る。図１７において図１５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。本実施の形態と図１５との
差異は電流レベル判定手段２９ａ，２９ｂ、位相差演算
入力切換手段３０ａ，３０ｂを付加したことである。位
相差の算出に電圧データを使う場合は流れる電流による
位相ズレが問題であり、電流データを使う場合は潮流が
少ないときに十分な有効数字が得られないことが問題で
ある。

【００９６】図１７では電流レベル判定手段２９ａ，２
９ｂを設け、電流の振幅が小さいときには電圧データを
用いて位相差演算を行なうように位相差演算入力切換手
段３０ａ，３０ｂを制御し、電流の振幅が大きいときに
は電流データを用いるように位相差演算入力手段３０
ａ，３０ｂを制御する。

【００９７】例えば、電流振幅の大小を判断する基準値
を説明すると、Ａ／Ｄ変換されたアナログデータの絶対
値が小さいと量子化誤差の影響が大きく、位相差演算結
果が十分な有効数字で得られない。例えば、位相差演算
の必要精度を２°とした場合は、２°以内の誤差で位相
差を算出できる電流値を下回ったら電圧を使用するよう
にする。

【００９８】本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星からの
電波が途絶えたとき、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの
一定周期パルスが得られない場合、潮流の大小に関わら
ず位相差を求めることができ、装置間で同期のとれたサ
ンプリングパルスを継続して出力することができる。

【００９９】なお、上述した実施の形態では、タイミン
グ差測定手段において、ＧＰＳ受信機からの一定周期パ
ルスとサンプリングパルス発生手段からのサンプリング
パルスとのタイミング差に基づいて、当該サンプリング
パルスの周波数を補正して説明しているが、サンプリン
グパルス発生手段の代わりにクロック発振器のクロック
信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂを用いてタイミング差を求めサンプ
リングパルスＳ２ａ，Ｓ２ｂの周波数を補正しても同様
の効果を得ることができる。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればＧ
ＰＳ衛星の発信する信号にサンプリングパルスを同期さ
せるよう構成したので、データ伝送の際の伝送遅延時間
や上りと下りの時間差に関係なく、各々独立した複数の
保護継電装置間でサンプリングタイミングを同一とする
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図。

【図２】本発明の第１の実施の形態の同一時刻演算の原
理図。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す構成図。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示す構成図。

【図５】本発明の第４の実施の形態を示す構成図。

【図６】本発明の第５の実施の形態を示す構成図。

【図７】本発明の第７の実施の形態を示す構成図。

【図８】本発明の第８の実施の形態を示す構成図。

【図９】本発明の第１０の実施の形態を示す構成図。

【図１０】本発明の第１１の実施の形態を示す構成図。

【図１１】本発明の第１１の実施の形態における電流差
動リレーの動作特性図。

【図１２】本発明の第１２の実施の形態を示す構成図。

【図１３】本発明の第１３の実施の形態を示す構成図。

【図１４】本発明の第１４の実施の形態を示す構成図。

【図１５】本発明の第１５の実施の形態を示す構成図。

【図１６】本発明の第１６の実施の形態を示す構成図。

【図１７】本発明の第１７の実施の形態を示す構成図。

【図１８】従来の技術を説明する原理図。

【符号の説明】

１ 送電線 ２ａ，２ｂ 変流器 ３ａ，３ｂ 遮断器 ４ ＧＰＳ衛星 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ ＧＰＳ受信機 ６ａ，６ｂ クロック発振器 ７ａ，７ｂ タイミング差測定手段 ８ａ，８ｂ 補正手段 ９ａ，９ｂ サンプリングパルス発生手段 １０ａ，１０ｂ アナログ／ディジタル変換手段 １１ａ，１１ｂ 伝送手段 １２ａ，１２ｂ 演算手段 １３ａ，１３ｂ 出力手段 １４ａ，１４ｂ 保護継電装置 １５ａ，１５ｂ 差電流演算手段 １６ａ，１６ｂ 位相差演算手段 １７ａ，１７ｂ 到着タイミング測定手段 １８ａ，１８ｂ 伝送遅延時間演算手段 １９ａ，１９ｂ 設定値入力手段 ２０ａ，２０ｂ 条件判定手段 ２１ａ，２１ｂ データ出力手段 ２２ａ，２２ｂ 一定周期パルス検出手段 ２３ａ，２３ｂ タイミング差演算手段 ２４ａ，２４ｂ タイミング差急変検出手段 ２５ａ，２５ｂ 正相電圧演算手段 ２６ａ，２６ｂ 設定入力手段 ２７ａ，２７ｂ 充電電流算出手段 ２８ａ，２８ｂ 充電電流除去手段 ２９ａ，２９ｂ 電流レベル判定手段 ３０ａ，３０ｂ 位相差演算入力切換手段 ３１ａ，３１ｂ 変成器 ３２ａ，３２ｂ 解除入力手段 ＳＳ１ 第１の端子 ＳＳ２ 第２の端子 Ｓ０ 一定周期パルス Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ クロック信号 Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ サンプリングパルス ＣＮａ，ＣＮｂ カウンタ ΔＴ サンプリングタイミングのずれ Ｔ サンプリング周期 Ｔｍ 主端で測定した受信タイミング Ｔｓ 従端で測定した受信タイミング Ｔｄ 伝送遅延時間 Ｆ０ 従端→主端方向のサンプリング同期フラグ Ｆ１ 主端→従端方向のサンプリング同期フラグ Ｔ０ サンプリング同期フラグ往復に要するサンプ
リング間隔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 八大 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 嵯峨 正道 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 Ｆターム(参考） 5G047 AA01 AB05 BB01 CA03 CA05 CA06 CA07 5K047 AA15 GG10 MM38 MM49 MM62

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力系統の保護・制御のために変電所等
   に複数台設置され、電力系統の電気量を同一タイミング
   でサンプリングしたデータを使用するディジタル保護継
   電装置において、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して一定
   周期のパルスを出力するＧＰＳ受信機と、前記電気量の
   サンプリングタイミングの基となるクロック信号を発生
   するクロック発振器と、前記クロック発振器の出力する
   クロック信号を基に所定周波数のサンプリングパルスを
   発生させるサンプリングパルス発生手段と、前記ＧＰＳ
   受信機からの一定周期パルスと前記サンプリングパルス
   発生手段が出力するサンプリングパルスとのタイミング
   差を測定するタイミング差測定手段と、前記タイミング
   差測定手段で測定したタイミング差に基づいて、前記サ
   ンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパル
   スの周波数を補正する補正手段と、前記サンプリングパ
   ルス発生手段から得られるサンプリングパルスにしたが
   って電力系統の電気量をサンプリングして電気量データ
   を得るアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ
   ／ディジタル変換手段から得られる電気量データを他の
   保護継電装置との間で送受信する伝送手段と、前記アナ
   ログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データと
   前記伝送手段から得られる他の保護継電装置からの電気
   量データとを使用して所定の演算を行なう演算手段と、
   前記演算手段の演算結果に基づき所定の出力を行なう出
   力手段とを備えたことを特徴とするディジタル保護継電
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のディジタル保護継電装置
   において、前記演算手段で前記アナログ／ディジタル変
   換手段から得られる自装置の電流データと、前記伝送手
   段から得られる他装置の電流データとのベクトル和、即
   ち、差電流を計算する手段を備え、ＧＰＳ衛星からの電
   波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定
   周期パルスが出力できない時に、既に計算した差電流が
   略零となるように、あるいは事前に計算した値と近似の
   値となるように前記クロック発振器の発生するクロック
   信号の周波数の補正を行なうことを特徴とするディジタ
   ル保護継電装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のディジタル保護継電装置
   において、前記演算手段で前記アナログ／ディジタル変
   換手段から得られる自装置の電流データと、前記伝送手
   段から得られる他装置の電流データとの位相差を計算す
   る手段を備え、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、も
   しくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力で
   きない時に、既に計算した位相差が略零となるように、
   あるいは事前に計算した値と近似の値となるように前記
   クロック発振器の発生するクロック信号の周波数の補正
   を行なうことを特徴とするディジタル保護継電装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のディジタル保護継電装置
   において、対向する保護継電装置間の伝送信号の受信タ
   イミングを測定する手段と、前記測定した受信タイミン
   グを対向端に伝送する手段と自端及び対向端で測定した
   伝送信号の受信タイミングを基に対向する装置間の伝送
   遅延時間を演算する手段とを備え、ＧＰＳ衛星からの電
   波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定
   周期パルスが出力できない時に、前記演算した伝送遅延
   時間をもとに各装置間のサンプリングタイミングのずれ
   を補正することを特徴とするディジタル保護継電装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のディジタル保護継電装置
   において、対向する保護継電装置間の伝送信号の受信タ
   イミングを測定する手段と、自端で測定した伝送信号の
   受信タイミングにより対向する装置からの伝送遅延時間
   を演算する手段とを備え、ＧＰＳ受信機からの一定周期
   パルスが正常に出力されている期間に、伝送遅延時間を
   演算・記録し、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、も
   しくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力で
   きない時に、既に記録した伝送遅延時間と現在のデータ
   受信タイミングとから、前記サンプリング同期手段から
   出力するサンプリングパルスを補正することを特徴とす
   るディジタル保護継電装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載のディジタル保護継電装置
   において、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしく
   は前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できな
   い時に、下記の各サンプリング同期継続手段を組み合わ
   せて同期の補正を維持することを特徴とするディジタル
   保護継電装置。 記 （イ）各端に設けた差電流演算手段での両端電流のベク
   トル和が零になるように補正手段を介してクロック信号
   の補正をする。 （ロ）各端に設けた位相演算手段での両端電流の位相差
   が零になるように補正手段を介してクロック信号の補正
   をする。 （ハ）各端に設けた伝送信号受信タイミング測定手段に
   て受信タイミングを測定して伝送遅延時間を求め、各端
   のサンプリングタイミングのずれを補正する。 （ニ）ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが正常に出力
   されている期間に、伝送遅延時間を演算・記録してお
   き、前記記録した伝送遅延時間と現在のデータ受信タイ
   ミングとからサンプリングパルスを補正する。
7. 【請求項７】 請求項２ないし請求項６記載のディジタ
   ル保護継電装置において、外部からの設定値入力手段
   と、設定値と内部データとの条件判定手段とを備え、Ｇ
   ＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ
   受信機からの一定周期パルスが出力できない時に、一定
   時間の経過や一定値以上の差電流や位相差の発生、相手
   端からの信号到着時刻の急変時に備えて予め設定してお
   いた条件が成立した場合は、各装置間のサンプリングタ
   イミングの同時性が失われたと判断すると共に、前記出
   力手段からの誤出力を防止する処理を実施することを特
   徴とするディジタル保護継電装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載のディジタル保護継電装置
   において、自端あるいは相手端のいずれか１端子以上
   で、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えたとき、もしくは前
   記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが受け取れないと
   きに、電流差動リレーの動作感度を自動的に低下させる
   ことを特徴とするディジタル保護継電装置。
9. 【請求項９】 請求項７記載のディジタル保護継電装置
   において、受信した伝送フレームの受信タイミングを測
   定する受信タイミング測定手段と、測定した受信タイミ
   ングを他装置に送信する伝送手段と、自装置の受信タイ
   ミング測定手段から得られる受信タイミングと、伝送手
   段から得られる相手装置の受信タイミングから上り下り
   の伝送遅延時間差がゼロあるいは一定であることを前提
   にしてサンプリングタイミング差を算出するタイミング
   差測定手段によってサンプリング同期を実施すると共
   に、自端か相手端のいずれかのディジタル保護継電装置
   から起動を与えることによって、前記出力手段からの出
   力防止を解除することを特徴とするディジタル保護継電
   装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載のディジタル保護継電装
    置において、タイミング差測定手段から得られるタイミ
    ング差が所定の範囲内であることと、両端子の差電流や
    位相差が所定の範囲内であることを条件に、自動的に前
    記出力手段からの出力防止を解除することを特徴とする
    ディジタル保護継電装置。
11. 【請求項１１】 請求項９又は請求項１０記載のディジ
    タル保護継電装置において、伝送データの上りと下りの
    伝送遅延時間が一時的に異なるような伝送経路になった
    ときに、サンプリングタイミングのずれを補正する制御
    を中断することを特徴とするディジタル保護継電装置。
12. 【請求項１２】 請求項３又は請求項６又は請求項７又
    は請求項１０又は請求項１１記載のディジタル保護継電
    装置において、前記演算手段で前記アナログ／ディジタ
    ル変換手段から得られる自装置の電圧データと、前記伝
    送手段から得られる他装置の電圧データとから位相差を
    計算する手段を備えることを特徴とするディジタル保護
    継電装置。
13. 【請求項１３】 請求項３又は請求項６又は請求項７又
    は請求項１０又は請求項１１又は請求項１２記載のディ
    ジタル保護継電装置において、前記アナログ／ディジタ
    ル変換手段から得られる自装置の電圧データから充電電
    流を計算する手段と、同様に前記アナログ／ディジタル
    変換手段から得られる自装置の電流データから充電電流
    をキャンセルする手段と、充電電流をキャンセルした電
    流データを他の保護継電装置との間で送受信する伝送手
    段と、前記伝送手段から得られる他装置の充電電流をキ
    ャンセルした電流データとの位相差を計算する手段を備
    えることを特徴とするディジタル保護継電装置。
14. 【請求項１４】 請求項１２及び請求項１３双方の特徴
    を備える保護継電装置において、位相差を計算する電流
    データの振幅が小さいとき、自動的に電圧データを用い
    て位相差を計算することを特徴とするディジタル保護継
    電装置。