JP2006333536A - Digital protective relay - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a digital protective relay which quickens the recognition of frequency and is possible of judgement even in a system including noise, for the purpose of solving the problems of a conventional digital protective relay such as that though it is equipped with a function of performing the judgement of the system frequency after being installed in a system so that it may perform changeover, according to the frequency of the two kinds of 50 Hz and 60 Hz, it is insufficient to recognize the frequency, which is requested recently, and that it is not applicable to the system including the noise of harmonic components such as an uninterruptible power source or the like. <P>SOLUTION: This digital protective relay includes a sample hold circuit which supposes system frequency and samples an AC voltage value or an AC current value in two or more sampling cycles within one cycle of the supposed input system frequency by the sample frequency higher than the supposed frequency, and an operation part which calculates the sampling data within one cycle and judges the agreement between the supposed frequency and the power system frequency by the total value. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、ディジタル保護継電器に関するものであり、特に入力する電力系統周波数の自動検知に係るものである。   The present invention relates to a digital protection relay, and particularly to automatic detection of an input power system frequency.

従来から電力系統に接続された各種装置を保護するためにディジタル保護継電器が用いられている。このディジタル保護継電器は、使用される地域により50Hzと60Hzの2種類の周波数に応じて50Hz用と60Hz用に切り替える機能を備えている。従来より、前記周波数に応じた切り替え設定は、メーカまたはユーザによって行われているが、人手による切り替えのため、誤って設定した場合に、入力の大きさや位相を正しく判定できず、誤動作、誤不動作する可能性があった。このように系統周波数が異なる地域においてもディジタル保護継電器を共用使用可能とするために入力商用電源周波数を50Hz、60Hzのどちらか一方と仮定し、この仮定に基づき商用周波数のn倍の周波数を演算処理器で発生させ、サンプリング周期1/50n秒または1/60n秒のサンプリング制御信号をサンプルホールド回路に与えてサンプリングを行い、そのデータをA/D変換器でディジタルデータに変換し、演算処理器において任意に選んだサンプリングデータと、そのデータから1/50秒または1/60秒後の商用交流電圧値または電流値を確認し、両者がほぼ一致するか否かで商用電源の周波数を識別することが示されている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, a digital protection relay is used to protect various devices connected to the power system. This digital protective relay has a function of switching between 50 Hz and 60 Hz depending on two types of frequencies, 50 Hz and 60 Hz, depending on the region where it is used. Conventionally, the switching setting according to the frequency has been performed by the manufacturer or the user. However, since the switching is performed manually, the input size and phase cannot be correctly determined when the setting is performed incorrectly, and malfunction or error is not detected. There was a possibility to work. In this way, in order to make it possible to share the digital protection relay even in areas with different system frequencies, the input commercial power supply frequency is assumed to be either 50 Hz or 60 Hz, and the frequency n times the commercial frequency is calculated based on this assumption. A processing unit generates a sampling control signal having a sampling period of 1/50 ns or 1/60 ns and supplies it to a sample and hold circuit to perform sampling. The A / D converter converts the data into digital data. The sampling data arbitrarily selected in 1 and the commercial AC voltage value or current value after 1/50 second or 1/60 second are confirmed from the data, and the frequency of the commercial power source is identified based on whether or not the two coincide with each other. (For example, Patent Document 1).

特開2002−098722号公報(P1、図2)Japanese Patent Laying-Open No. 2002-098722 (P1, FIG. 2)

しかしながら前記特許文献1に示されたものは、例えばサンプリング周期1/50n秒でサンプリングを行い、そのデータから1/50秒後、つまり360°位相後のサンプリングデータにおける電圧、電流値と比較し、商用周波数を認識するものであるので、その認識速度が遅く、最近、要求されている系統周波数をより速く認識するという需要に必ずしも対応可能なものでないという問題点を有している。
また一方、近年一般商用電源の停電時に備える無停電電源が各方面で設けられている。この無停電電源設備はインバータを備えているため、高調波成分のノイズが含まれており、きれいな正弦波が保証されていない。このような無停電電源を有する系統に前記特許文献1に示された技術を適用すると、高調波成分を識別できず、誤動作、誤不動作するという問題点がある。
However, what is disclosed in Patent Document 1 performs sampling at a sampling period of 1/50 ns, for example, and compares the voltage and current values in sampling data after 1/50 seconds from the data, that is, after 360 ° phase, Since it recognizes commercial frequencies, its recognition speed is slow, and there is a problem that it is not always able to meet the demand for faster recognition of system frequencies that have recently been requested.
On the other hand, in recent years, uninterruptible power supplies provided in the event of a power failure of general commercial power supplies are provided in various directions. Since this uninterruptible power supply equipment is equipped with an inverter, it contains noise of harmonic components, and a clean sine wave is not guaranteed. When the technique disclosed in Patent Document 1 is applied to a system having such an uninterruptible power supply, there is a problem in that harmonic components cannot be identified, causing malfunctions and malfunctions.

この発明は前記のような課題を解決するためになされたものであって、電力系統周波数をより短時間に判定可能とし、またノイズを含む電力系統においても、周波数判定をより精度よく可能とするディジタル保護継電器を提供することを目的としている。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and makes it possible to determine the power system frequency in a shorter time, and to make the frequency determination more accurate even in a power system including noise. It aims to provide a digital protective relay.

第1の発明に係るディジタル保護継電器は、入力する電力系統の周波数を仮定し、該仮定した周波数の1サイクル内に、仮定した周波数に対応して定められかつ該仮定した周波数より高い周波数のサンプリング周波数によって、
入力する電力系統の交流電圧値あるいは交流電流値を、複数回のサンプリング周期でサンプリングするサンプルホールド回路と、該サンプルホールド回路の出力するサンプリングデータをA/D変換するA/D変換回路と、サンプリング周期制御回路を介しサンプルホールド回路に、サンプリング周波数と複数回のサンプリング周期を指令するとともに、A/D変換回路からのサンプリングデータを記憶するメモリ部から、1サイクル内のサンプリングデータを抽出して合計し、その合計値が零あるいはほぼ零の場合に仮定した周波数が、入力する電力系統の周波数と同一であると判定する演算部とを備えたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a digital protection relay that assumes a frequency of an input power system, and is sampled at a frequency that is determined corresponding to the assumed frequency and higher than the assumed frequency within one cycle of the assumed frequency. Depending on the frequency
A sample hold circuit that samples an AC voltage value or an AC current value of an input power system at a plurality of sampling periods, an A / D conversion circuit that performs A / D conversion on sampling data output from the sample hold circuit, and sampling The sampling frequency and multiple sampling cycles are commanded to the sample hold circuit via the cycle control circuit, and sampling data within one cycle is extracted from the memory unit that stores the sampling data from the A / D conversion circuit and totaled And an arithmetic unit that determines that the frequency assumed when the total value is zero or almost zero is the same as the frequency of the input power system.

第2の発明に係るディジタル保護継電器は、入力する電力系統の周波数を仮定し、該仮定した周波数の複数サイクル内に、仮定した周波数に対応して定められかつ該仮定した周波数より高い周波数のサンプリング周波数によって、
入力する電力系統の交流電圧値あるいは交流電流値を、複数回のサンプリング周期でサンプリングするサンプルホールド回路と、該サンプルホールド回路の出力するサンプリングデータをA/D変換するA/D変換回路と、サンプリング周期制御回路を介しサンプルホールド回路に、サンプリング周波数と複数回のサンプリング周期を指令するとともに、A/D変換回路からのサンプリングデータを記憶するメモリ部から、1サイクル内のサンプリングデータを抽出して合計し、その合計値の絶対値Cを演算する演算部とを備えているとともに、該演算部には、次の式(1)で示される所定値Kが設定されており、

Figure 2006333536
前記演算した絶対値Cと比較して、
C≦Kの場合には前記仮定した周波数と同一の周波数が入力しており
C>Kの場合には、前記仮定した周波数とは異なる周波数が入力している
と判定するものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a digital protection relay that assumes a frequency of an input electric power system, and is sampled at a frequency higher than the assumed frequency that is determined corresponding to the assumed frequency within a plurality of cycles of the assumed frequency. Depending on the frequency
A sample hold circuit that samples an AC voltage value or an AC current value of an input power system at a plurality of sampling periods, an A / D conversion circuit that performs A / D conversion on sampling data output from the sample hold circuit, and sampling The sampling frequency and multiple sampling cycles are commanded to the sample hold circuit via the cycle control circuit, and sampling data within one cycle is extracted from the memory unit that stores the sampling data from the A / D conversion circuit and totaled And a calculation unit that calculates the absolute value C of the total value, and a predetermined value K represented by the following equation (1) is set in the calculation unit,
Figure 2006333536
Compared with the calculated absolute value C,
When C ≦ K, the same frequency as the assumed frequency is input, and when C> K, it is determined that a frequency different from the assumed frequency is input.

第1の発明に係るディジタル保護継電器は、仮定した系統周波数の1サイクル内に、該系統周波数より高い周波数のサンプリング周波数によって、複数回のサンプリング周期でサンプリングし、その合計値が零あるいはほぼ零の場合に、仮定した周波数と同一の周波数が入力していると判定するので、1サイクル内に系統周波数の判定が可能となり、従来に比較し入力する電力系統の周波数判定の時間が短縮される。   The digital protection relay according to the first aspect of the present invention performs sampling in a plurality of sampling periods at a sampling frequency higher than the system frequency within one cycle of the assumed system frequency, and the total value is zero or almost zero. In this case, since it is determined that the same frequency as the assumed frequency is input, it is possible to determine the system frequency within one cycle, and the time for determining the frequency of the input power system is shortened compared to the conventional case.

第2の発明に係るディジタル保護継電器は、仮定した系統周波数の1サイクル内に、該系統周波数より高い周波数のサンプリング周波数によって、複数回のサンプリング周期でサンプルリングし、その合計値の絶対値Cを演算し、式(1)で示される所定値Kと比較して

Figure 2006333536
C≦Kの場合には仮定した周波数と同一の周波数が入力しており
C>Kの場合には、仮定した周波数とは異なる周波数が入力している
と判定するので、ノイズを含む電力系統であっても、その系統の周波数の判定が正しく、かつ短い時間内に行えるという効果がある。 The digital protection relay according to the second aspect of the present invention samples at a sampling frequency of a frequency higher than the system frequency within one cycle of the assumed system frequency at a plurality of sampling periods, and calculates an absolute value C of the total value thereof. Compared with the predetermined value K shown in equation (1)
Figure 2006333536
When C ≦ K, the same frequency as the assumed frequency is input. When C> K, it is determined that a frequency different from the assumed frequency is input. Even if it exists, there exists an effect that determination of the frequency of the system | strain can be performed correctly and within a short time.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図に基づいて説明する。
図1は実施の形態1によるディジタル保護継電器100の構成を示すブロック図である。図1において、ディジタル保護継電器100はサンプルホールド回路1、A/D変換回路2、演算部(CPU)3、メモリ部4、サンプリング周期制御回路5およびフィルタ回路6を備えている。図示省略の商用電源あるいは無停電電源装置である電力系統は、入力端子7に接続されたフィルタ回路6に入力する。サンプルホールド回路1は前記フィルタ回路6に接続され、その出力はA/D変換回路2に接続されている。A/D変換回路2の出力は演算部3の入力端子に接続され、この演算部3の出力はメモリ4とサンプリング周期制御回路5に接続されている。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital protection relay 100 according to the first embodiment. In FIG. 1, the digital protection relay 100 includes a sample hold circuit 1, an A / D conversion circuit 2, a calculation unit (CPU) 3, a memory unit 4, a sampling cycle control circuit 5, and a filter circuit 6. A power system that is a commercial power supply or an uninterruptible power supply (not shown) is input to the filter circuit 6 connected to the input terminal 7. The sample hold circuit 1 is connected to the filter circuit 6, and its output is connected to the A / D conversion circuit 2. The output of the A / D conversion circuit 2 is connected to the input terminal of the calculation unit 3, and the output of the calculation unit 3 is connected to the memory 4 and the sampling cycle control circuit 5.

次に動作を説明する。
ディジタル保護継電器100に入力する電力系統の周波数が、50Hzあるいは60Hzのいずれかに係わらず、演算部3がまず最初に、例えば60Hzの周波数が入力していると仮定して設定したとする。この演算部3は設定した前記系統周波数60Hzに対応し、前記60Hzより高い周波数である720Hzのサンプリング周波数と、この720Hzのサンプリング周波数によって、前記仮定した系統周波数の1サイクル内にサンプルする回数をサンプリング周期制御回路5を介してサンプリングホールド回路1に指令する。前記サンプリングホールド回路1は入力する電力系統の電圧あるいは電流を演算部3の指令に基づき、720Hzのサンプリング周波数でもって、前記仮定した系統周波数の1サイクル内に複数回、例えば30°の位相毎に12回のサンプリングを行う。
サンプリングホールド回路1がサンプリングしたアナログデータはA/D変換回路2に送られ、ディジタル変換され、演算部3に入力される。演算部3ではA/D変換回路2からのサンプリングデータをメモリ部4に記憶させるとともに、前記720Hzのサンプリング周波数による前記系統周波数の1サイクル内の12回のサンプリングが完了した時点でメモリ部4から前記サンプリングデータを抽出して、データ値を演算して総和を求める。この合計値、つまり判定のしきい値が零またはほぼ零の場合に前記演算部3内の判定機能は、前記最初に仮定した周波数である60Hzが入力する電力系統の周波数と同一であると判定する。
一方、演算部3の判定機能は前記合計値が零またはほぼ零にならないときには、仮定した60Hzの周波数とは異なる周波数の電力系統が入力したと判定する。この場合、ディジタル保護継電器100の設定された設定周波数(この場合は60Hz)と、入力周波数が一致していないと判定されたため、演算部3内のソフトウェアは内部の周波数切替機能に設定切り替えの指令を出す。このようにして入力する電力系統の周波数の検知と判定を行い、仮定した周波数と異なった周波数であると判定したら自動で周波数設定を切り替えて、入力する電力系統の周波数とディジタル保護継電器100の設定周波数との一致を行う。
なお、判定基準(しきい値)であるサンプリング値の合計値が「ほぼ零」は入力する電力系統の種類や周辺環境や各種のノウハウに基づいて人為的に設定されるものである。
Next, the operation will be described.
It is assumed that the calculation unit 3 first sets the frequency assuming that a frequency of, for example, 60 Hz is input, regardless of whether the frequency of the power system input to the digital protection relay 100 is 50 Hz or 60 Hz. The computing unit 3 corresponds to the set system frequency 60 Hz, and samples the number of samplings within one cycle of the assumed system frequency by using a sampling frequency of 720 Hz which is higher than the 60 Hz and the sampling frequency of 720 Hz. Commands to the sampling hold circuit 1 via the cycle control circuit 5. The sampling and holding circuit 1 inputs the voltage or current of the input power system based on the command of the arithmetic unit 3 with a sampling frequency of 720 Hz, and multiple times within one cycle of the assumed system frequency, for example, every 30 ° phase. Sampling 12 times.
The analog data sampled by the sampling and holding circuit 1 is sent to the A / D conversion circuit 2, digitally converted, and input to the arithmetic unit 3. The arithmetic unit 3 stores the sampling data from the A / D conversion circuit 2 in the memory unit 4 and from the memory unit 4 when the sampling of 12 times within one cycle of the system frequency by the sampling frequency of 720 Hz is completed. The sampling data is extracted and the data value is calculated to obtain the sum. When the total value, that is, the determination threshold is zero or almost zero, the determination function in the calculation unit 3 determines that the initially assumed frequency of 60 Hz is the same as the frequency of the input power system. To do.
On the other hand, when the total value does not become zero or almost zero, the determination function of the calculation unit 3 determines that a power system having a frequency different from the assumed 60 Hz frequency is input. In this case, since it is determined that the set frequency (60 Hz in this case) set in the digital protective relay 100 and the input frequency do not match, the software in the calculation unit 3 instructs the internal frequency switching function to switch the setting. Put out. Thus, the frequency of the input power system is detected and determined. If it is determined that the frequency is different from the assumed frequency, the frequency setting is automatically switched, and the frequency of the input power system and the setting of the digital protection relay 100 are set. Match the frequency.
It should be noted that the total value of the sampling values that are judgment criteria (threshold values) is “substantially zero”, which is artificially set based on the type of input power system, the surrounding environment, and various know-how.

前述した動作を図2にフローチャートとして示す。
ST1にて、ディジタル保護継電器100を管理する技術員により、系統周波数の如何にかかわらず、演算部3の設定周波数を、例えば60Hzに仮定して設定し、またサンプリング周波数を例えば720Hzに、さらに仮定した系統周波数の1サイクル内のサンプル回数を12に、また演算部3内の判定機能にしきい値が設定される。
ST2にてサンプリングホールド回路1が720Hzのサンプリング周波数で12回のサンプリングを行う。
ST3にてサンプリング結果を合計し、判定を行い、合計値が零あるいはほぼ零の場合、入力する電力系統の周波数を60Hzと判断し、設定を変更することなくST6にて通常の処理を行う。ST3にて、否の場合ST4にて演算部3内の周波数切替機能が50Hzに切替を行い、ST5にて50Hzに対応するサンプリング周波数600Hzにて前述と同様のサンプリングを行い、入力する電力系統の周波数が50Hzであることを確認し、ST6にて通常処理を行う。
The above-described operation is shown as a flowchart in FIG.
In ST1, the engineer who manages the digital protective relay 100 sets the setting frequency of the calculation unit 3 assuming 60 Hz, for example, regardless of the system frequency, and further assumes that the sampling frequency is 720 Hz, for example. The number of samples in one cycle of the system frequency is set to 12, and a threshold value is set for the determination function in the calculation unit 3.
In ST2, the sampling hold circuit 1 performs 12 samplings at a sampling frequency of 720 Hz.
In ST3, the sampling results are summed and determined. If the total value is zero or nearly zero, the frequency of the input power system is determined to be 60 Hz, and normal processing is performed in ST6 without changing the setting. In ST3, in the case of NO, the frequency switching function in the calculation unit 3 is switched to 50 Hz in ST4, and in ST5, the same sampling as described above is performed at the sampling frequency 600 Hz corresponding to 50 Hz. After confirming that the frequency is 50 Hz, normal processing is performed in ST6.

次に前記実施の形態1によるサンプリングの1例を示す。
図3は電力系統周波数を50Hzと仮定し、50Hzに対応したサンプリング周波数を600Hzとし、サンプリング回数を12(位相各30°毎にサンプリング)とした場合の系統周波数50Hzと60Hzにおけるサンプリング値を示す。
なお、図の縦軸は電圧または電流を示す。図から判るようにサンプリング値の合計が50Hzでは0、60Hzでは0.5878となり、この系統周波数は50Hzであると判定される。
図4は同様に系統周波数60Hzと仮定し、この60Hzに対応したサンプリング周波数を720Hzとしたもので、サンプリング値の合計が50Hzでは1.5607、60Hzでは0となり、この系統周波数は60Hzと判定される。
前記図3では50Hzの合計値、図4では60Hzの合計値が0の例を示したが、これはノイズの無い純粋は正弦波の場合であって、一般商用電源系統では多少のノイズが含まれる。従ってノイズの影響を受け、その影響の程度により前記合計値が零でなくほぼ零となる。この「ほぼ零」を周波数判定のしきい値と定めるのは、周辺状況を考慮するとともに、経験、ノウハウ等でもってなされる。このようにこの実施の形態1では1サイクル内に12回のサンプリングを行うので、周波数の判定速度が速くなるという効果がある。
Next, an example of sampling according to the first embodiment will be shown.
FIG. 3 shows sampling values at system frequencies of 50 Hz and 60 Hz, assuming that the power system frequency is 50 Hz, the sampling frequency corresponding to 50 Hz is 600 Hz, and the number of samplings is 12 (sampling every 30 degrees of phase).
In addition, the vertical axis | shaft of a figure shows a voltage or an electric current. As can be seen from the figure, the total sampling value is 0 at 50 Hz and 0.5878 at 60 Hz, and this system frequency is determined to be 50 Hz.
FIG. 4 similarly assumes that the system frequency is 60 Hz, and the sampling frequency corresponding to 60 Hz is 720 Hz. The total sampling value is 1.5607 at 50 Hz and 0 at 60 Hz, and this system frequency is determined to be 60 Hz. The
FIG. 3 shows an example in which the total value of 50 Hz is shown in FIG. 4, and the total value of 60 Hz is 0 in FIG. 4, but this is a pure sine wave without noise, and a general commercial power supply system includes some noise. It is. Therefore, it is affected by noise, and the total value is not zero but almost zero depending on the degree of the influence. This “nearly zero” is determined as a threshold value for frequency determination in consideration of the surrounding situation and experience and know-how. As described above, in the first embodiment, since sampling is performed 12 times in one cycle, there is an effect that the frequency determination speed is increased.

実施の形態2.
前述した実施の形態1の図3、図4に示した例は純粋は正弦波であった。そして、一般の商用電源系統における多少のノイズを含まれる場合についての判定基準を示した。しかしながら、近年一般商用電源の停電時に備えた無停電電源が各方面で設けられており、通常この電源はインバータを介して出力されるため高調波成分のノイズが多く含まれている。このような電力系統に接続されるディジタル保護継電器は前出した実施の形態1による前記サンプリング周波数による仮定した系統周波数の1サイクル内のサンプリングではノイズの大きさ、種類、発生回数等により判定が難しくなり、判定の精度が低下することが考えられる。この実施の形態2では、図5、図6に示すようにサンプリング回数を2サイクル(720°、24回)図7、図8に示すようにサンプリング回数を3サイクル(1080°、36回)とすると図に示すように違った周波数の場合、サンプリング合計値が大きくなり、判定がより容易となる。またそれに加えて演算部3に所定値Kを設定し、この所定値Kとサンプリング合計の絶対値Cとを比較して、入力する系統周波数を判定することにより判定精度をより向上させようとするものである。周波数判定を行う動作は、前述した図2に示すものに従う。なお、前記図5〜図8は純粋な正弦波を示している。
Embodiment 2. FIG.
The example shown in FIGS. 3 and 4 of the first embodiment described above is purely a sine wave. And the criterion for the case where some noise is included in a general commercial power supply system is shown. However, in recent years, an uninterruptible power supply provided in the event of a power failure of a general commercial power supply has been provided in various fields, and since this power supply is usually output via an inverter, it contains a lot of noise of harmonic components. The digital protection relay connected to such a power system is difficult to determine depending on the magnitude, type, number of occurrences, and the like of sampling within one cycle of the assumed system frequency according to the sampling frequency according to the first embodiment. Therefore, it is conceivable that the accuracy of determination is lowered. In the second embodiment, the sampling frequency is 2 cycles (720 °, 24 times) as shown in FIGS. 5 and 6, and the sampling frequency is 3 cycles (1080 °, 36 times) as shown in FIGS. Then, as shown in the figure, in the case of different frequencies, the total sampling value becomes large and the determination becomes easier. In addition to that, a predetermined value K is set in the calculation unit 3, and the predetermined value K and the absolute value C of the sampling total are compared to determine the system frequency to be input, thereby further improving the determination accuracy. Is. The operation for determining the frequency follows that shown in FIG. 5 to 8 show a pure sine wave.

以下、所定値Kの求め方について説明する。
この実施の形態2における入力する電力系統のノイズの最大値はJECなどの規格に定められた保護継電器の動作を保証する歪波の含有率とする。
(1)ノイズなしの状態で入力系統周波数と異なる高い周波数のサンプリング周波数により、入力系統周波数の1サイクル内あるいは複数サイクル内で複数回のサンプリング周期でサンプリングした値の合計値の絶対値をα1とする。
(2)ノイズありの状態で前記(1)に示したノイズなしの場合と同様の条件でサンプリングした値の合計値の絶対値をα2とする。
(3)ノイズありの状態で入力系統周波数と同一のサンプリング周波数による1サイクル内あるいは複数サイクル内に、複数回のサンプリング周期でサンプリングした値の合計値の絶対値をβ2とする。
すなわち、
入力系統周波数と異なる高い周波数によるサンプリング周期の合計値の絶対値・・・・・・・・ノイズなし α1
入力系統周波数と異なる高い周波数によるサンプリング周期の合計値の絶対値・・・・・・・・ノイズあり α2
また、
入力系統と同じ周波数によるサンプリング周期の合計値の絶対値・・・・・・・・・・・・・・ノイズなし 0
入力系統と同じ周波数によるサンプリング周期の合計値の絶対値・・・・・・・・・・・・・・ノイズあり β2 β2>0
とし、前記α1、α2、β2はメーカ側で決める値とする。
(4)所定値Kは、

Figure 2006333536
で示され、この所定値Kが演算部3に設定される。
(5)ユーザにて、実際の電力系統において、前記と同様の入力系統周波数と異なる高い周波数のサンプル周波数における複数回のサンプリング周期でサンプリングし、演算部で演算した合計値の絶対値をCとする。
(6)C≦Kの場合、演算部は入力系統周波数と同一周波数と判定する。
C>Kの場合、演算部は入力系統周波数と異なる周波数と判定する。 Hereinafter, how to obtain the predetermined value K will be described.
In this second embodiment, the maximum value of the noise of the input power system is the content rate of the distorted wave that guarantees the operation of the protective relay defined in standards such as JEC.
(1) The absolute value of the total value of the values sampled at a plurality of sampling periods within one cycle or a plurality of cycles of the input system frequency at a high sampling frequency different from the input system frequency without noise is α1 To do.
(2) Let α2 be the absolute value of the total value of the values sampled under the same conditions as in the case of no noise shown in (1) in the presence of noise.
(3) Let β2 be the absolute value of the sum of the values sampled at a plurality of sampling periods within one cycle or a plurality of cycles at the same sampling frequency as the input system frequency in the presence of noise.
That is,
Absolute value of the total value of the sampling period due to a high frequency different from the input system frequency .... No noise α1
Absolute value of the total value of the sampling period due to a high frequency different from the input system frequency.
Also,
Absolute value of the total value of the sampling cycle at the same frequency as the input system ......... No noise 0
Absolute value of the total value of the sampling period at the same frequency as the input system ......... There is noise β2 β2> 0
And α1, α2, and β2 are values determined by the manufacturer.
(4) The predetermined value K is
Figure 2006333536
This predetermined value K is set in the calculation unit 3.
(5) In the actual power system, the user samples at a plurality of sampling periods at a high sampling frequency different from the input system frequency similar to the above, and the absolute value of the total value calculated by the calculation unit is C To do.
(6) When C ≦ K, the calculation unit determines that the frequency is the same as the input system frequency.
When C> K, the calculation unit determines that the frequency is different from the input system frequency.

このように演算部3にしきい値である前記所定値Kを設定しておき、実際の系統でその電力系統周波数を仮定して、前記(5)に示した条件でサンプリング、演算したCとを比較判定を行うので、判定の精度が向上する。
なお、前記Kの値は、ディジタル保護継電器100が設置される周囲環境に応じ、適宜変更されるものである。
In this way, the predetermined value K, which is a threshold value, is set in the calculation unit 3, and the power system frequency is assumed in an actual system, and C sampled and calculated under the condition shown in the above (5) is calculated. Since the comparison determination is performed, the determination accuracy is improved.
The value of K is appropriately changed according to the surrounding environment where the digital protection relay 100 is installed.

実施の形態3.
この実施の形態3は、ディジタル保護継電器100に表示部を設け、演算部3が電力系統周波数と異なる周波数であると判定した場合に、表示部に点灯や音声表示を行うものである。このように表示部を設けると、明らかに設定が間違っていると判定される場合には演算部3の指令により自動で設定変更されるが、電力系統周波数にノイズが多く、識別が難しい場合つまり前記実施の形態2に示した所定値Kの変更を必要とする場合、管理技術員に容易に通知することができる。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, a display unit is provided in the digital protection relay 100, and when the calculation unit 3 determines that the frequency is different from the power system frequency, the display unit is turned on or displayed as a sound. When the display unit is provided in this way, when it is determined that the setting is clearly wrong, the setting is automatically changed by a command from the arithmetic unit 3, but the power system frequency is noisy and is difficult to identify. When it is necessary to change the predetermined value K shown in the second embodiment, the management engineer can be notified easily.

なお、前出した実施の形態1では、図3、図4に示したようにサンプリング周波数600Hz、720Hzによって12のサンプル回数を示したが、このサンプル回数12に限らず、任意の複数回のサンプル回数であってもよい。
また、実施の形態1は仮定した入力系統周波数の1サイクル内におけるサンプリングとしたが、前述した実施の形態2の図5〜図8に示すように、2サイクル、3サイクル内における任意の複数回のサンプル回数であってもよい。
またさらに、前述した実施の形態2では、図5〜図8に示したように2サイクル、3サイクル内における24回、36回のサンプル回数を示したが、これに限らず任意のサンプル回数であってよく、また1サイクル内のサンプル回数の12に限らず1サイクル内の任意のサンプル回数であってもよい。
In the first embodiment described above, as shown in FIGS. 3 and 4, twelve sample times are indicated by sampling frequencies of 600 Hz and 720 Hz. However, the number of samples is not limited to twelve, and any number of samples may be obtained. It may be the number of times.
Further, in the first embodiment, sampling is assumed within one cycle of the assumed input system frequency. However, as shown in FIGS. 5 to 8 of the second embodiment, any number of times within two cycles or three cycles may be used. May be the number of samples.
Furthermore, in the second embodiment described above, the sample counts of 24 times and 36 times in 2 cycles and 3 cycles are shown as shown in FIGS. 5 to 8. In addition, the number of samples in one cycle is not limited to 12, and any number of samples in one cycle may be used.

この発明の実施の形態1〜3は、電力系統に設置されるディジタル保護継電器に適用できる。   Embodiments 1 to 3 of the present invention can be applied to a digital protection relay installed in a power system.

この発明の実施の形態1〜3のディジタル保護継電器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the digital protection relay of Embodiment 1-3 of this invention. この発明の実施の形態1,2の動作フローチャートを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement flowchart of Embodiment 1, 2 of this invention. この発明の実施の形態1のサンプリングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the sampling of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1のサンプリングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the sampling of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2のサンプリングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the sampling of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2のサンプリングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the sampling of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2のサンプリングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the sampling of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2のサンプリングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the sampling of Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 サンプルホールド回路、2 A/D変換回路、3 演算部(CPU)、
4 メモリ部、5 サンプリング周期制御回路、100 ディジタル保護継電器。
1 sample hold circuit, 2 A / D conversion circuit, 3 arithmetic unit (CPU),
4 memory section, 5 sampling period control circuit, 100 digital protection relay.

Claims (5)

ディジタル保護継電器であって、入力する電力系統の周波数を仮定し、該仮定した周波数の1サイクル内に、前記仮定した周波数に対応して定められかつ該仮定した周波数より高いサンプリング周波数によって、
前記入力する電力系統の交流電圧値あるいは交流電流値を、複数回のサンプリング周期でサンプリングするサンプルホールド回路と、該サンプルホールド回路の出力するサンプリングデータをA/D変換するA/D変換回路と、サンプリング周期制御回路を介し前記サンプルホールド回路に、前記サンプリング周波数と前記複数回のサンプリング周期を指令するとともに、前記A/D変換回路からのサンプリングデータを記憶するメモリ部から、前記1サイクル内の前記サンプリングデータを抽出して合計し、その合計値が零あるいはほぼ零の場合に前記仮定した周波数が、前記入力する電力系統の周波数と同一であると判定する演算部とを備えたことを特徴とするディジタル保護継電器。
A digital protection relay, which assumes the frequency of the input power system, and within one cycle of the assumed frequency, with a sampling frequency determined corresponding to the assumed frequency and higher than the assumed frequency,
A sample and hold circuit that samples the AC voltage value or AC current value of the input power system at a plurality of sampling periods; an A / D conversion circuit that performs A / D conversion on sampling data output from the sample and hold circuit; The sampling and holding circuit is instructed to the sampling and holding circuit via a sampling period control circuit and the sampling data from the A / D conversion circuit is stored in the memory unit that stores the sampling data from the A / D conversion circuit. A sampling unit is extracted and summed, and an arithmetic unit that determines that the assumed frequency is the same as the frequency of the input power system when the sum is zero or almost zero is provided. Digital protective relay.
ディジタル保護継電器であって、入力する電力系統の周波数を仮定し、該仮定した周波数の複数サイクル内に、前記仮定した周波数に対応して定められかつ該仮定した周波数より高いサンプリング周波数によって、
前記入力する電力系統の交流電圧値あるいは交流電流値を、複数回のサンプリング周期でサンプリングするサンプルホールド回路と、該サンプルホールド回路の出力するサンプリングデータをA/D変換するA/D変換回路と、サンプリング周期制御回路を介し前記サンプルホールド回路に、前記サンプリング周波数と前記複数回のサンプリング周期を指令するとともに、前記A/D変換回路からのサンプリングデータを記憶するメモリ部から、前記複数サイクル内の前記サンプリングデータを抽出して合計し、その合計値が零あるいはほぼ零の場合に前記仮定した周波数が、前記入力する電力系統の周波数と同一であると判定する演算部とを備えたことを特徴とするディジタル保護継電器。
A digital protection relay, which assumes the frequency of the input power system, and within a plurality of cycles of the assumed frequency, a sampling frequency which is determined corresponding to the assumed frequency and is higher than the assumed frequency,
A sample and hold circuit that samples the AC voltage value or AC current value of the input power system at a plurality of sampling periods; an A / D conversion circuit that performs A / D conversion on sampling data output from the sample and hold circuit; The sampling and holding circuit is instructed to the sampling and holding circuit via a sampling period control circuit, and from the memory unit that stores sampling data from the A / D conversion circuit, A sampling unit is extracted and summed, and an arithmetic unit that determines that the assumed frequency is the same as the frequency of the input power system when the sum is zero or almost zero is provided. Digital protective relay.
ディジタル保護継電器であって、入力する電力系統の周波数を仮定し、該仮定した周波数の1サイクル内に、前記仮定した周波数に対応して定められかつ該仮定した周波数より高いサンプリング周波数によって、
前記入力する電力系統の交流電圧値あるいは交流電流値を、複数回のサンプリング周期でサンプリングするサンプルホールド回路と、該サンプルホールド回路の出力するサンプリングデータをA/D変換するA/D変換回路と、サンプリング周期制御回路を介し前記サンプルホールド回路に、前記サンプリング周波数と前記複数回のサンプリング周期を指令するとともに、前記A/D変換回路からのサンプリングデータを記憶するメモリ部から前記1サイクル内の前記サンプリングデータを抽出して合計し、その合計値の絶対値Cを演算する演算部とを備えているとともに、該演算部には次の式(1)で示される所定値Kが設定されており、
Figure 2006333536
前記演算した絶対値Cと比較して、
C≦Kの場合には前記仮定した周波数と同一の周波数が入力しており
C>Kの場合には、前記仮定した周波数とは異なる周波数が入力している
と前記演算部が判定することを特徴とするディジタル保護継電器。
A digital protection relay, which assumes the frequency of the input power system, and within one cycle of the assumed frequency, with a sampling frequency determined corresponding to the assumed frequency and higher than the assumed frequency,
A sample and hold circuit that samples the AC voltage value or AC current value of the input power system at a plurality of sampling periods; an A / D conversion circuit that performs A / D conversion on sampling data output from the sample and hold circuit; The sampling hold circuit is instructed to the sampling and holding circuit through the sampling frequency and the plurality of sampling periods, and the sampling unit within the one cycle from the memory unit that stores the sampling data from the A / D conversion circuit. A calculation unit that extracts and sums the data and calculates an absolute value C of the total value, and the calculation unit is set with a predetermined value K represented by the following equation (1),
Figure 2006333536
Compared with the calculated absolute value C,
When C ≦ K, the same frequency as the assumed frequency is input. When C> K, the calculation unit determines that a frequency different from the assumed frequency is input. Features digital protective relay.
ディジタル保護継電器であって、入力する電力系統の周波数を仮定し、該仮定した周波数の複数サイクル内に、前記仮定した周波数に対応して定められかつ該仮定した周波数より高いサンプリング周波数によって、
前記入力する電力系統の交流電圧値あるいは交流電流値を、複数回のサンプリング周期でサンプリングするサンプルホールド回路と、該サンプルホールド回路の出力するサンプリングデータをA/D変換するA/D変換回路と、サンプリング周期制御回路を介し前記サンプルホールド回路に、前記サンプリング周波数と前記複数回のサンプリング周期を指令するとともに、前記A/D変換回路からのサンプリングデータを記憶するメモリ部から前記複数サイクル内の前記サンプリングデータを抽出して合計し、その合計値の絶対値Cを演算する演算部とを備えているとともに、該演算部には次の式(1)で示される所定値Kが設定されており、
Figure 2006333536
前記演算した絶対値Cと比較して、
C≦Kの場合には前記仮定した周波数と同一の周波数が入力しており
C>Kの場合には、前記仮定した周波数とは異なる周波数が入力している
と前記演算部が判定することを特徴とするディジタル保護継電器。
A digital protection relay, which assumes the frequency of the input power system, and within a plurality of cycles of the assumed frequency, a sampling frequency which is determined corresponding to the assumed frequency and is higher than the assumed frequency,
A sample and hold circuit that samples the AC voltage value or AC current value of the input power system at a plurality of sampling periods; an A / D conversion circuit that performs A / D conversion on sampling data output from the sample and hold circuit; The sampling hold circuit is instructed to the sampling and holding circuit through the sampling frequency and the plurality of sampling periods, and the sampling unit in the plurality of cycles is stored from a memory unit that stores sampling data from the A / D conversion circuit. A calculation unit that extracts and sums the data and calculates an absolute value C of the total value, and the calculation unit is set with a predetermined value K represented by the following equation (1),
Figure 2006333536
Compared with the calculated absolute value C,
When C ≦ K, the same frequency as the assumed frequency is input. When C> K, the calculation unit determines that a frequency different from the assumed frequency is input. Features digital protective relay.
加えて表示部が備えられており、前記異なる周波数が入力していると判定した場合、前記表示部に表示を行うことを特徴とする請求項3または請求項4のいずれか1項に記載のディジタル保護継電器。
5. The display unit according to claim 3, wherein a display unit is provided, and when it is determined that the different frequency is input, display is performed on the display unit. 6. Digital protective relay.
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