JP2005176411A - 保護制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力系統の電圧、電流を取り込んで保護用の演算と計測用の演算を実行する保護制御装置においては、保護用，計測用それぞれに入力変換器やアナログ入力部を有しているため、ハードウェア個数が多くなり、コスト的にも不利なものとなっていた。
【解決手段】入力変換器を保護用と計測用とを共用とする。計測用アナログ入力部は保護用の空きチャンネルに割り当て、計測用のフルスケールを保護用のＮ倍とすると共に、演算処理部での計測用演算時には補正値を用いて演算する。或いは、事故検出リレー用アナログ入力部を共用し、計測用演算は事故検出リレーの演算空き時間を利用して演算するよう構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は保護制御装置に係わり、特に保護制御装置に設けられる保護演算部と計測部との部品共用を図った保護制御装置に関するものである。

図３は保護制御装置の概略構成図を示したもので、電力系統の複数の電圧、電流を変成器（ＶＴ）、変流器（ＣＴ）を介してそれぞれ保護制御装置に取り込む。図３では一つの電流のみの取り込み状態を示して入るが、他の電流，電圧も同様にして取り込まれる。１は保護用入力変換器、２は計測用入力変換器で、それぞれは入力された信号を所定値に変換する。３は保護用アナログ入力部で、この入力部３には図示省略されているがフィルタ、サンプリングホールド回路、マルチプレクサ及びアナログ／ディジタル変換器等が収納されて、そのディジタル出力がＣＰＵよりなる保護用演算処理部４に導入されて保護のための所定の演算が行われ、その結果によってはトリップ信号等を出力する。
一方、計測用入力変換器２の出力は、トランジューサよりなる計測装置５に導入されて計測された後、そのの計測値は保護制御装置の表示部で状態確認すると共に、上位伝送処理部６を介して上位に伝送される。

保護用及び計測用信号を取り込むものとして、特許文献１のようなものが公知となっている。
特開２００２−３２８１４１号公報

図３で示すような保護と計測とを目的とした保護制御装置では、保護用と計測用では使用用途の目的の違いにより、電流取り込み範囲であるフルスケールが異なっている。すなわち、保護用の電流入力範囲は０〜ＣＴ定格×２０倍、計測用の電流入力範囲は０〜ＣＴ定格×２倍となっている。これは、保護用においては電力系統に事故が発生したときの大電流を測定することを目的としているのに対し、計測用は常時潮流である負荷電流を測定することを目的としている違いによる。

保護制御装置は、保護リレーと計測性能を満足するために図３のような構成としているが、次のような問題点を有している。
（１）保護制御装置内部に入力変換器を保護用，計測用にそれぞれ有している。
（２）保護制御装置内部にアナログ入力部を保護用，計測用共にそれぞれ有している。
（３）保護制御装置内部に演算処理部を保護用，計測用にそれぞれ有している。
以上のように、保護制御装置は重複したハードウェアを実装しているため、実装のためのスペースが厳しくて全体が大きくなり、かつコスト的にも高くなっている。
なお、特許文献１には、計測用の信号をアナログ入力部に導入するとき、保護用の空きチャンネルにすること、及び事故検出リレーと同一チャンネルに導入することなどの思想は存在していない。

そこで本発明が目的とするところは、ハードウェアを削減し、コスト低下を図った保護制御装置を提供することにある。

本発明の第１は、電力系統の電圧、電流を入力変換器及びアナログ入力部を介して演算処理部に取り込んで保護用の演算と計測用の演算とを実行する保護制御装置において、
前記入力変換器を保護用と計測用とを共用し、前記アナログ入力部には保護用アナログ入力部の空きチャンネルに計測用入力信号を導入し、この計測用入力信号の導入チャンネルにゲインを保護用信号のＮ倍とするためのゲイン回路を接続し、前記演算処理部では保護用演算処理の空き時間で計測用演算処理を実行すると共に、補正値設定手段を設け、この設定手段にて設定された補正値を用いて前記演算処理部における計測用演算を行うよう構成したことを特徴とするものである。

本発明の第２は、前記演算処理部における計測算出値Ｉｏｕｔは、アナログ入力部からの信号をＩｉｎ、補正係数をＫｉとしたとき、Ｉｏｕｔ＝Ｋｉ×Ｉｉｎによって求められることを特徴とするものである。

本発明の第３は、電力系統の電圧、電流を入力変換器及びアナログ入力部を介して演算処理部に取り込んで保護用の演算と計測用の演算とを実行する保護制御装置において、
前記入力変換器を保護用と計測用とを共用し、前記アナログ入力部及び演算処理部は主検出リレー要素用と事故検出リレー要素用にそれぞれ分離し、前記入力変換器からの計測用信号は事故検出リレー要素用のアナログ入力部と同じチャンネルに導入してフルスケールを共通とし、前記演算処理部における事故検出リレー要素用の演算空き時間にて計測用演算処理を実行すると共に、補正値設定手段を設け、この設定手段にて設定された補正値を用いて前記演算処理部における計測用演算を行うよう構成したことを特徴とするものである。

本発明の第４は、前記事故検出リレー要素用の演算処理部における計測算出値Ｉｏｕｔは、アナログ入力部からの信号をＩｉｎ、補正係数をＫｉとしたとき、Ｉｏｕｔ＝Ｋｉ×Ｉｉｎによって求められることを特徴とするものである。

本発明の第５は、前記補正値設定手段及び計測結果を表示する表示部を含む出力部は、事故検出リレー要素用の演算処理部に付設したことを特徴としたものである。

以上のとおり、本発明によれば、電力系統の電圧、電流を入力変換器及びアナログ入力部を介して演算処理部に取り込んで保護用の演算と計測用の演算とを実行する保護制御装置において、入力変換器を保護用と計測用とを共用し、アナログ入力部については保護用の空きチャンネルを使用するか、若しくは事故検出リレー要素と同一のチャンネルを利用したものであるから、ハードウェアを削減して小型化を可能とし、かつコスト低減を可能としたものである。また、計測用の信号を保護用の空きチャンネルに導入したときには保護用信号のＮ倍のゲインとして保護用演算の空き時間を利用して計測演算を実行し、この計測演算時に補正値を加えて演算するものであるから、高精度な計測用の演算が可能となるものである。

図１は、本発明の実施例を示したものである。１０は保護用及び計測用が共通の入力変換器で、図では一つの入力チャンネルのみを代表的に表示しているが、この入力変換器１０には電力系統より検出された複数の電流はそれぞれのチャンネルを介して入力される。２０はアナログ入力部で、保護用の入力部２１と計測用の入力部２２とが設けられ、この計測用の入力部２２にはフルスケールを保護用の１／ＮとすべくＮ倍（例えばＮ＝１０）のゲイン回路が設けられている。
保護用及び計測用の各入力部には、それぞれ入力変換器１０の同一チャンネルより分岐し、計測用としては保護用の空きチャンネルに入力される。
３０は演算処理部で、この演算処理部３０には保護用の演算を実行する処理手段３１と計測用の演算を実行する処理手段３２を有しており、計測用演算処理は保護用演算処理の空き時間を利用して演算処理が実行される。なお、計測用処理手段３２には演算時に補正するための補正値が入力されて精度の向上が図られる。４０は計測結果を表示する表示部又は上位伝送処理を行う出力部で、この出力部４０に計測用演算時における補正値を出力するための補正値設定手段４１を有している。

保護用演算であるリレーの動作値に要求される精度は一般には５％程度ある。これに対して計測用に要求される精度は一般には１％程度ある。このため、計測用演算時には補正値を持たせ、定格レベルで誤差が生じないよう補正値を設定することにより、より高精度な計測機能を実現している。計測値の算出式としては、アナログ入力部２０から入力された値をＩｉｎ、補正係数Ｋｉ、計測結果をＩｏｕｔとすると、
Ｉｏｕｔ＝Ｋｉ×Ｉｉｎで与えられる。

以上は電流要素についての説明であるが、電圧要素の場合には保護用と計測用に要求されるフルスケールは略同じであるため、入力変換器及びアナログ入力部とも保護用と計測用とを共用する。ただし、演算処理部においては、計測精度の高精度化のために電流要素の場合と同様に補正値による演算が実行される。

次にその動作について説明する。
変流器ＣＴを介して検出された電流は入力変換器１０において絶縁され、適当なレベルに変換された後にアナログ入力部２０に出力される。アナログ入力部では、入力された信号を所定のサンブリング周波数にてサンブリングし、かつホールドさける。このとき、分岐された計測用の信号は、ゲイン調整回路を介してそのゲインを保護用に対してＮ倍に調整される。ホールドされている各入力チャンネルの保護用及び計測用の信号は、マルチプレクサによって順次走査され、Ａ／Ｄ変換された後にメモリに記憶される。演算処理部４０ではメモリに記憶されたディジタル信号を順次取り出し、所定のアルゴリズムに基づいてリレーのための保護演算を実行する。このリレー演算は、一般に高速演算処理で数１０ｍｓ以内の瞬時で事故判定が行われる。

一方、計測処理は比較的低速の数１００ｍｓ程度で演算結果が得られればよいので、演算処理部３０はリレー演算の空き時間を用いて計測用の入力部２２のメモリに記憶されているディジタル信号を順次取り出して計測演算処理を実行するが、その際、計測処理手段３２は補正値設定手段４１において設定された補正値Ｋｉを用いて計測演算処理を実行し、その結果は出力部４０において表示すると共に必要によっては上位伝送処理部を介して上位に伝送する。
なお、保護リレーは一般に主検出リレーと事故検出リレーに分離され、それぞれのリレーにて演算を行っているが、計測用の入力部２２に取り込む信号は、主検出用もしくは事故検出用のどちらでも可能である。

この実施例によれば、入力変換部を保護用と計測用を共用し、かつ計測用のアナログ入力部はゲインをＮ倍（１０倍）とすることで保護用の空きチャンネルの使用を可能とし、ハードウェアの削減を図ったものである。また、計測用の演算処理は、保護用の演算処理の空き時間を利用することで共通の演算処理部での演算を可能し、しかも、計測演算時には補正値を用いて行うことにより、演算の高精度化を維持するようにし、装置の小型化、コスト低減及び高精度化を可能としたものである。

図２は他の実施例を示したもので、図１と同一若しくは相当する部分には同一符号を付してある。前述のように、保護リレーは主検出リレーと事故検出リレーとで構成し、その論理積でトリップ信号等を出力することで誤動作を防止している。このような保護リレーにおいては、主検出リレーは事故区間の判別が可能なように高機能なリレー要素で構成され、事故検出リレーは事故発生の有無を検出するための簡易的なリレー要素で構成されている。このため、主検出リレーは定格のＮ倍（１０倍）程度のフルスケールが要求されるが、事故検出リレーについては定格の数倍と比較的小さなフルスケールで問題ない場合が多い。これは、主検出リレーは事故区間や事故方向の判定を行うのに対し、事故検出リレーは一般に事故発生の有無を判定するのみでよいことに基づく。

図２で示す実施例は、このような前提に基づいてなされたものである。すなわち、アナログ入力部２０は主検出リレー用入力部２３と事故検出リレー用入力部２４とに分離され、入力変換器１０よりの出力信号は両入力部２３，２４にそれぞれ入力される。また、この事故検出リレー用入力部２４はそのフルスケールを数倍程度に設定して計測用の信号も取り込まれて両者のフルスケールを同一としている。したがって、事故検出リレー用と計測用とは共用した１チャンネルが使用される。３３は主リレー用演算処理部で、この処理部は主リレー用の保護演算処理が実行される。３４は事故検出リレー用演算処理部で、事故検出用の演算を行うと共に、計測用の演算処理を行う。この計測用演算処理を実行するときには、保護用の事故検出リレーの演算を行った空き時間を用いて実行し、その演算は補正値設定手段によって設定された補正値を用いて行う。４０は出力部で、この出力部は図１のように個別に設けてもようが、この実施例では事故リレー用演算処理部３４に付設して更なる実装スペースの削減、コスト低減を図っている。
なお、電圧要素については、電流と同様に保護用と計測用とを共用し、また、必要とするフルスケールは保護用と計測用とは略同じであるので、入力変換器及びアナログ入力部を共用し、計測用の演算は事故検出リレー用の保護演算の空き時間を利用して行われる。

この実施例によれば、図１の実施例による効果の他に、事故検出リレー側に計測用の入力を取り込み、事故検出リレー用と計測用のフルスケールを共用にし、アナログ入力部を共用したことにより、アナログ入力部のＡ／Ｄ変換器を高分解能化を可能としたものである。また、出力部を事故検出リレー用演算処理部に接合したことにより、従来の専用表示部が不要となってよりハードウェアの削減ができ、より高いコスト削減が可能となるなどの効果を有するものである。

本発明の実施例を示す保護制御装置の概略構成図。 本発明の他の実施例を示す保護制御装置の概略構成図。 従来の保護制御装置の概略構成図。

符号の説明

１…保護用入力変換器
２…計測用入力変換器
３…保護用アナログ入力部
４…計測用アナログ入力部
５…計測装置
６，４０…出力部
１０…入力変換器
２０…アナログ入力部
３０…演算処理部

Claims (5)

1. 電力系統の電圧、電流を入力変換器及びアナログ入力部を介して演算処理部に取り込んで保護用の演算と計測用の演算とを実行する保護制御装置において、
   前記入力変換器を保護用と計測用とで共用し、前記アナログ入力部には保護用アナログ入力部の空きチャンネルに計測用入力信号を導入し、この計測用入力信号の導入チャンネルにゲインを保護用信号のＮ倍とするためのゲイン回路を接続し、前記演算処理部では保護用演算処理の空き時間で計測用演算処理を実行すると共に、補正値設定手段を設け、この設定手段にて設定された補正値を用いて前記演算処理部における計測用演算を行うよう構成したことを特徴とする保護制御装置。
2. 前記演算処理部における計測算出値Ｉｏｕｔは、アナログ入力部からの信号をＩｉｎ、補正係数をＫｉとしたとき、Ｉｏｕｔ＝Ｋｉ×Ｉｉｎによって求められることを特徴とする請求項１記載の保護制御装置。
3. 電力系統の電圧、電流を入力変換器及びアナログ入力部を介して演算処理部に取り込んで保護用の演算と計測用の演算とを実行する保護制御装置において、
   前記入力変換器を保護用と計測用とで共用し、前記アナログ入力部及び演算処理部は主検出リレー要素用と事故検出リレー要素用にそれぞれ分離し、前記入力変換器からの計測用信号は事故検出リレー要素用のアナログ入力部と同じチャンネルに導入してフルスケールを共通とし、前記演算処理部における事故検出リレー要素用の演算空き時間にて計測用演算処理を実行すると共に、補正値設定手段を設け、この設定手段にて設定された補正値を用いて前記演算処理部における計測用演算を行うよう構成したことを特徴とする保護制御装置。
4. 前記事故検出リレー要素用の演算処理部における計測算出値Ｉｏｕｔは、アナログ入力部からの信号をＩｉｎ、補正係数をＫｉとしたとき、Ｉｏｕｔ＝Ｋｉ×Ｉｉｎによって求められることを特徴とする請求項３記載の保護制御装置。
5. 前記補正値設定手段及び計測結果を表示する表示部を含む出力部は、事故検出リレー要素用の演算処理部に付設したことを特徴とした請求項３又は４記載の保護制御装置。
   

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