JP2011155779A - Digital protective relay device for power system provided with testing facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試験機能を具備した電力用ディジタル保護リレー装置に関する。 The present invention relates to a digital power protection relay device having a test function.
電力系統に発生する短絡,地絡故障等の故障の除去は、電力系統を形成する送電線,変圧器,母線,発電機といった要素ごとに設置された保護リレー装置が、その守備範囲内に発生した故障に対して動作し、当該故障点を含む区間を遮断器により、残りの健全な電力系統から切り離しすることで行われている。 To eliminate faults such as short-circuits and ground faults that occur in the power system, protective relay devices installed for each element such as power transmission lines, transformers, buses, and generators that form the power system are generated within the defensive range. This is done by disconnecting the section including the failure point from the remaining healthy power system by the circuit breaker.
現在は、系統の電流,電圧情報をディジタル化し、ソフトウェア処理によって、系統故障を判別するアルゴリズムを実現したディジタル保護リレー装置が保護リレー装置の主流となっている。 At present, digital protection relay devices that have digitized the current and voltage information of the system and realized an algorithm for discriminating system failure by software processing are the mainstream of protection relay devices.
ディジタル保護リレー装置の概略について述べると、特高向けのディジタル保護リレー装置では、電力系統の電流,電圧情報を電気角30度や、高速なものでは3.75度といった周期でサンプリングしてディジタル化し、このデータに対して、ディジタルフィルタ処理や故障検出を実現するためのアルゴリズム演算、いわゆる保護リレー演算を実施して、系統の故障を検出する。さらに、機器の状態や他装置の状態等の入力条件及び、いくつかのリレー演算結果の組み合わせにより構成されるシーケンスロジックを実施し、最終的な引き外し指令、いわゆるトリップ指令を出力する。 The outline of the digital protection relay device is as follows. In the digital protection relay device for extra highs, the current and voltage information of the power system is sampled and digitized at a cycle of 30 degrees electrical angle and 3.75 degrees for high speed devices. For this data, an algorithm operation for realizing digital filter processing and failure detection, that is, a so-called protection relay operation is performed to detect a system failure. Furthermore, a sequence logic constituted by a combination of input conditions such as the state of the device and the state of other devices and some relay calculation results is executed, and a final trip command, so-called trip command, is output.
保護リレー装置の試験方法について述べると、保護リレーの故障検出機能であるリレー単体の特性試験については、静特性の検証と総合動作試験による検証がある。 The test method of the protection relay device is described. The characteristic test of the relay itself, which is a failure detection function of the protection relay, includes verification of static characteristics and verification by a comprehensive operation test.
静特性の検証については、無歪み試験器により整定値近傍の交流量を入力することで、特性の誤差管理や動作時間の測定を実施している。 For verification of the static characteristics, the error management of the characteristics and the measurement of the operating time are performed by inputting the AC amount in the vicinity of the set value by a distortion-free tester.
一方、総合動作試験は、模擬送電線やディジタルシミュレータにより実施されている。例えば〔特許文献1〕には、系統定数を入力して系統解析プログラムによって系統現象を模擬することが記載されている。 On the other hand, the comprehensive operation test is carried out by a simulated power transmission line or a digital simulator. For example, [Patent Document 1] describes that a system constant is input and a system phenomenon is simulated by a system analysis program.
このような試験は、保護対象設備の実故障を模擬し、装置の総合的な機能を確認する試験である。その目的から、総合動作試験の検証設備は、その規模が大きくなり、また、意図する試験ケースを実現するには、模擬送電線設備の調整等が必要であり、試験にかかる工数も大きくなる。 Such a test is a test for simulating an actual failure of the equipment to be protected and confirming the overall function of the apparatus. For that purpose, the scale of the verification facility for the comprehensive operation test is large, and in order to realize the intended test case, it is necessary to adjust the simulated transmission line facility, and the number of man-hours required for the test also increases.
総合動作試験において実施されている、系統故障の模擬による検証は、リレー装置開発時や出荷試験時に実施するのが一般的であるが、リレー演算アルゴリズムの変更,シーケンスロジックの変更や改造を実施した際の総合動作試験の一環として実施される場合もある。また、実際に発生した複雑な系統故障に対して、リレー装置の動作の解析や再検証を実施するケースもあるが、この場合は、ディジタルシミュレータにより系統を模擬するか、系統故障時に記録した実際の系統側の電圧や電流等の波形データが利用できる場合は、この記録波形データに基づいて再現波形を作成する方法が考えられる。 In general operation tests, verification by simulation of system failure is generally performed at the time of relay device development or shipping test, but the relay operation algorithm was changed, the sequence logic was changed or modified. In some cases, it is conducted as part of a comprehensive operational test. There are also cases where the analysis and re-verification of relay device operation is performed for complex system failures that actually occur. In this case, the system is simulated by a digital simulator or recorded in the event of a system failure. If waveform data such as voltage and current on the system side of the system can be used, a method of creating a reproduced waveform based on the recorded waveform data can be considered.
〔特許文献1〕には、外部に計算機を設けて、系統入力等のアナログ入力信号を受信しディジタル信号に変換して記憶する信号蓄積部,テスト用のディジタル入力信号を蓄積する第2の信号蓄積部を備え、これらの信号をディジタル演算処理部に入力して試験を行うことが記載されている。 [Patent Document 1] includes a signal storage unit for providing an external computer, receiving an analog input signal such as a system input, converting it into a digital signal and storing it, and a second signal for storing a test digital input signal. It is described that an accumulation unit is provided and these signals are input to a digital arithmetic processing unit to perform a test.
シミュレーションする場合は、系統モデルと現実の系統の差異がないようなモデルを作成する必要があり、所望の条件を実現するには系統のモデル作成に相当の労力を要する。系統故障時に記録されたデータが活用できる場合であっても、実際の記録波形をパソコン等で加工し、波形データをアンプ等に出力できる試験設備を用いて、波形を再現する必要があるなど、試験設備と波形データの加工等に労力を要している。 When simulating, it is necessary to create a model in which there is no difference between the system model and the actual system, and considerable effort is required to create the system model in order to realize the desired conditions. Even if the data recorded at the time of system failure can be used, it is necessary to process the actual recorded waveform with a personal computer etc. and use a test facility that can output the waveform data to an amplifier etc. Labor is required for processing of test equipment and waveform data.
したがって、リレーアルゴリズムやシーケンスロジックの変更や改造時に、総合動作試験により、検証を行うためには、試験設備の準備のみならず、その検証条件の準備に相当の労力を払う必要があった。 Therefore, in order to perform verification by the comprehensive operation test when the relay algorithm or sequence logic is changed or modified, it is necessary to pay considerable effort not only to prepare the test equipment but also to prepare the verification conditions.
前述のように、系統故障時の過渡的な波形条件を模擬するには、ディジタルシミュレータや模擬送電線設備といった大規模な試験設備が必要な上、系統に見合った試験条件を調整する労力が必要であり、演算アルゴリズムやシーケンスロジックの検証には相当なコストを必要としている。このことは、リレー開発時のみならず、演算アルゴリズムやシーケンスロジックを改造した際も同様である。 As described above, in order to simulate the transient waveform conditions at the time of a system failure, a large-scale test facility such as a digital simulator or a simulated transmission line facility is required, and labor to adjust the test conditions suitable for the system is required. Therefore, considerable cost is required to verify the arithmetic algorithm and sequence logic. This is the same not only when relays are developed, but also when arithmetic algorithms and sequence logic are modified.
さらに装置を実系統に設置後は、上述したように設備の問題と時間制約によって、現地における総合動作試験の実施には制限があった。 Furthermore, after the device was installed in the actual system, the implementation of the comprehensive operation test on site was limited due to the problems of equipment and time constraints as described above.
本発明の目的は、特別な試験器がなくとも系統故障時の模擬による、リレー演算やシーケンスロジックの検証や総合動作試験が実施可能な試験機能を具備した電力用ディジタル保護リレー装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a digital power protection relay device having a test function capable of performing relay operation, sequence logic verification, and comprehensive operation test by simulating a system failure without a special tester. It is in.
本発明の他の目的は、特別な設備がなくとも、リレー装置の機能として、系統故障の模擬による総合動作試験機能を設け、リレーの演算やシーケンスロジックの総合動作による確認が容易に実施可能な試験機能を具備した電力用ディジタル保護リレー装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a comprehensive operation test function by simulating a system failure as a function of the relay device without special equipment, so that confirmation by the relay operation and the comprehensive operation of the sequence logic can be easily performed. An object of the present invention is to provide a power digital protection relay device having a test function.
本発明のさらに他の目的は、リレーアルゴリズムの変更時やシーケンスロジックの変更時に、容易に短時間で検証が実施可能とする試験機能を具備した電力用ディジタル保護リレー装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a power digital protection relay device having a test function that can be easily verified in a short time when the relay algorithm is changed or the sequence logic is changed.
本発明のさらに他の目的は、実際の系統故障時の記録データの再現機能(プレイバック機能)を設けることで、複雑な系統故障に対する再現検証が容易に実施可能な試験機能を具備した電力用ディジタル保護リレー装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a recording function reproduction function (playback function) at the time of an actual system failure so that it can be easily verified for a complex system failure. It is to provide a digital protection relay device.
上記目的を達成するために、本発明の試験機能を具備した電力用ディジタル保護リレー装置は、系統故障時の電圧波形や電流波形のデータ及び系統側の機器条件等の入力条件をあらかじめ書き込みしたメモリをディジタルリレー内部に設け、系統側から取り込みするアナログ入力量か、メモリに書き込みしてある波形データのいずれかを読出するように、外部から切替え可能な切替えスイッチを設けて、リレー装置の検証を実施する場合には、切替えスイッチを波形データのメモリ側に切替し、メモリに書き込まれている波形データを保護リレーのサンプリング周期で逐次読出し、この読出したデータに従って、リレーの演算を実施することで、模擬送電線等を利用して、系統故障を模擬した電流,電圧波形を外部から印加した場合と同様の効果が得られるようにしたものである。 In order to achieve the above object, a digital power protection relay device having a test function of the present invention is a memory in which input conditions such as voltage waveform and current waveform data at the time of a system failure and equipment conditions on the system side are written in advance. Is installed inside the digital relay, and a changeover switch that can be switched from the outside is provided so that either the analog input amount taken in from the system side or the waveform data written in the memory can be read, and the relay device can be verified. In the case of implementation, the changeover switch is switched to the waveform data memory side, the waveform data written in the memory is sequentially read out at the sampling period of the protection relay, and the operation of the relay is performed according to the read data. This is the same as when a current or voltage waveform simulating a system failure is applied from the outside using a simulated transmission line, etc. It is obtained as results are obtained.
切替えスイッチは、保護リレーのヒューマンインターフェイス部の試験設定等でソフト制御により切替える形態であっても、リレー装置に設けたハード的なスイッチにより切替える方式であっても良い。 The change-over switch may be configured to be switched by software control in a test setting or the like of the human interface unit of the protective relay, or may be switched by a hardware switch provided in the relay device.
また、波形データ書き込み用のメモリは、着脱可能な可搬型のメモリであっても、基板上に固定されたメモリであってもよい。 The waveform data writing memory may be a removable portable memory or a memory fixed on the substrate.
切替えスイッチは、アナログ量をディジタル量に変換するA/D変換器とマイクロプロセッサ等のリレー演算部の間に設けても、演算部で実施されるソフトウェア処理の途中、例えば、ディジタルフィルタ処理実施後の電流,電圧データをリレーアルゴリズムの演算部に受け渡しする処理部分等に、ソフトウェアで実装する形態であっても良い。 Even if the changeover switch is provided between an A / D converter that converts an analog quantity into a digital quantity and a relay computation section such as a microprocessor, the software switch is performed in the middle of the computation section, for example, after digital filter processing is performed. The current and voltage data may be implemented by software in a processing part for transferring the current and voltage data to the arithmetic unit of the relay algorithm.
また、検証範囲をディジタルリレーを構成するアナログフィルタやA/D変換器等のハードウェアまで拡大する場合には、アナログフィルタの前段に、切替えスイッチを設け、メモリからの読出結果をディジタル・アナログ変換器(D/A変換器)を通して、所定のレベルのアナログ信号に変換し、再度、フィルタ前段よりスイッチを介して取り込みする回路構成とする。この構成により、あらかじめ波形データメモリに書き込まれている系統故障時の波形データに対するリレー動作の確認が、アナログフィルタやA/D変換器等のハードウェアを含めて検証することが可能である。 In addition, when expanding the verification range to hardware such as analog filters and A / D converters that make up a digital relay, a changeover switch is provided in front of the analog filter, and the results read from the memory are converted from digital to analog. The circuit configuration is such that it is converted into an analog signal of a predetermined level through a converter (D / A converter), and is again taken in from the pre-filter stage through a switch. With this configuration, it is possible to verify the relay operation for the waveform data at the time of system failure written in the waveform data memory in advance, including hardware such as an analog filter and an A / D converter.
また、波形データ書き込み用のメモリと外部とのインターフェイスを設けることで、実際の系統故障時に他装置で記録された波形データやシミュレーション等により取得した波形データを外部からメモリに書き込みすることで、容易にリレー応動の検証が可能である。尚、可搬型のメモリを適用している場合は、メモリの着脱により、データの移動が容易に実施可能である。 In addition, by providing an interface between the waveform data writing memory and the outside, it is easy to write waveform data recorded by other devices or waveform data acquired by simulation or the like to the memory from the outside when an actual system failure occurs. It is possible to verify relay response. In the case where a portable memory is applied, data can be easily moved by attaching and detaching the memory.
あらかじめ系統の内部故障や外部故障の代表的なケースをメモリに書き込みしておき、それらを切替えて演算結果を評価することで、リレー演算部のアルゴリズム変更時やシーケンスロジック変更時の評価が容易に実施可能である。 Easily evaluate relay algorithm algorithm or sequence logic by writing typical cases of internal and external failures in the memory in advance and switching them to evaluate the calculation results. It can be implemented.
本発明の一実施例を図1から図17を用いて説明する。図1は、本実施例のディジタル保護リレー装置の構成図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of the digital protection relay device of this embodiment.
本実施例のディジタル保護リレー装置1は、入力変換器3,入力変換器3に接続されたアナログ入力部4,アナログ入力部4にシステムバス2を介して接続されるリレー・シーケンス演算部5及びI/O部6を含んで構成される。
The digital
入力変換器3は、変圧器や遮断器といった電力機器に設置されるPTやCTを介して取り込んだ系統の電流や電圧を、アナログ入力部4で取扱いできる低圧の電圧信号に変換する変換器である。
The
アナログ入力部4は、アナログフィルタ41,アナログフィルタ41に接続されるA/D変換部42,A/D変換部42に接続されるディジタルフィルタ処理部43,ディジタルフィルタ処理部43に接続される切替えスイッチ44,切替えスイッチ44に接続されるメモリ45及びバスインターフェイス46を含んで構成される。メモリ45には、系統故障時の電圧波形や電流波形のデータ及び系統側の機器条件等の入力条件をあらかじめ書き込みされている。
The
入力変換器3によって低電圧に変換された系統側のアナログ信号は、アナログフィルタ41に取り込まれる。アナログフィルタ41は、不要な周波数成分を除去する特性を持つ。アナログフィルタ41の出力は、A/D変換部42に入力され、ディジタル化処理が実施される。ディジタルフィルタ処理部43は、ハードウェアやマイクロプロセッサによるソフトウェア処理により実現されており、ディジタルフィルタ処理部43では、次段のディジタルリレー演算に不要な周波数をカットしたり、必要な周波数の抽出を行う。この結果をバスインターフェイス46およびシステムバス2を通して、リレー・シーケンス演算部5に受け渡しする。
The analog signal on the system side converted into a low voltage by the
リレー・シーケンス演算部5は、システムバスインターフェイス51,システムバスインターフェイス51に内部バス54を介して接続される演算部52及びメモリ53を含んで構成される。なお、ディジタルフィルタ処理部43にリレー・シーケンス演算部5を含んだ構成とすることもできる。
The relay
リレー・シーケンス演算部5はシステムバス2を介してディジタルデータを読出する。演算部52は、アナログ入力部4の出力結果をシステムバスインターフェイス51を介して読出し、リレー演算およびリレー演算結果に基づいたシーケンス演算を実施する。シーケンス演算に必要な外部状態の取り込みは、I/O部6を介して実施する。また、最終的なトリップ指令や表示出力もI/O部6を経由して実施する。
The relay
I/O部6は、システムバスインターフェイス61,システムバスインターフェイス61に内部バス64を介して接続され、補助リレードライバおよび補助リレーから構成されるDO部62及びバッファやフォトカプラ等から構成されるDI部63を含んで構成される。なお、DO部62とDI部63を分離し、個別に設けた構成であっても構わない。
The I /
ディジタルリレー内部のデータの処理の流れについて説明する。系統側の電圧や電流等のアナログ情報は、入力変換器3,アナログフィルタ41,A/D変換部42,ディジタルフィルタ処理部43,バスインターフェイス46及びシステムバス2を経由して、リレー・シーケンス演算部5に受け渡され、演算結果に従って、I/O部6を制御する。
The flow of data processing inside the digital relay will be described. Analog information such as voltage and current on the system side is relayed and sequenced via the
ディジタルリレーのアナログ入力部4におけるアナログ入力データの処理フローを図2に示す。アナログフィルタ41で不要な周波数成分を除去し、その結果をA/D変換部42でディジタル変換処理する。さらに、ディジタル変換されたデータに対して、ディジタルフィルタ処理部43でディジタルフィルタ処理を実施し、この結果をバスインターフェイス46のインターフェイス部を介して、さらに次段のリレー演算部へ受け渡しする。
FIG. 2 shows a processing flow of analog input data in the
本実施例では、試験用のアナログ波形データを書き込みしたメモリ45をアナログ入力部4に設け、リレー演算に使用するアナログ入力データ取り込みの前段に、切替えスイッチ44を設け、リレー運用時には、系統側からのアナログ取り込みデータを切替えスイッチ44により選択し、リレー演算を実施し、リレー試験設定時には、切替えスイッチ44を切替えし、メモリ45側のデータを選択取り込みしてリレー演算を実施するようにしている。この回路構成により、試験条件により系統側のデータの代わりに波形データを読出し、運用時と同様に、リレー演算を実施させ、あたかも系統側から取り込みした如く、メモリ45上のデータを取り込みし、リレー演算やシーケンス演算を実施させ、リレーの動作の検証を行うことができるようになっている。
In this embodiment, a
図3は、本実施例の故障模擬機能を実装した保護リレーを実現するアナログ入力回路の構成例1の詳細を示すブロック図である。直列にアナログフィルタ41,A/D変換部42,ディジタルフィルタ処理部43を設けている。構成例1では、ディジタルフィルタ処理部43とバスインターフェイス46の間に切替えスイッチ44を設け、試験用波形データ書き込み用のメモリ45を設け、切替えスイッチ44により、バスインターフェイス46に受け渡しするデータをディジタルフィルタ処理部43の出力か、試験用波形データのメモリ45の内容かのいずれかを選択切替えできる構成としている。バスインターフェイス46は、さらに次段のリレー演算部へデータを受け渡しする。なお、試験用波形データのメモリ45には、あらかじめ試験用の波形データを書き込みしておく。
FIG. 3 is a block diagram showing details of the configuration example 1 of the analog input circuit that realizes the protection relay in which the failure simulation function of this embodiment is implemented. An
常時のリレー運用時は、切替えスイッチ44は、ディジタルフィルタ処理部43の結果を選択し、系統側から取り込まれたアナログデータを次段のリレー演算部へ受け渡しする処理となるので、図2で説明したアナログ入力部のアナログ入力データ処理フローが行われる。
During normal relay operation, the
一方、切替えスイッチ44を試験用波形データのメモリ45側に切替えた際には、リレーは試験モードとなり、系統側のアナログデータを取り込む代わりに、あらかじめ書き込みされている波形データを読出しし、その内容に基づいて、次段のリレー演算が実施されることになる。
On the other hand, when the
図3では、切替えスイッチ44をディジタルフィルタ処理部43とリレー演算部とのインターフェイス部であるバスインターフェイス46の間に設けたが、切替えスイッチ44をディジタルフィルタ処理部43の前段に設けても同様な機能が実現できる。
In FIG. 3, the
図4は、アナログ入力回路の構成例2の詳細を示すブロック図である。直列にアナログフィルタ41、A/D変換部42を直列に設け、A/D変換部42の出力とディジタルフィルタ処理部43の間に切替えスイッチ44を設ける。切替えスイッチ44は、構成例1と同様に、A/D変換部42の出力か、試験用波形データ書き込み用のメモリ45の出力かのいずれかを選択切替し、次段のディジタルフィルタ処理部43に受け渡しする回路構成となっている。
FIG. 4 is a block diagram showing details of the configuration example 2 of the analog input circuit. An
図5は、本実施例のアナログ入力部4を実現しうるハードウェア回路構成例を示す。図5に示す回路構成例は、基板上に固定的に実装されるメモリで実現した例である。直列に系統側情報を入力変換器から入力するアナログフィルタ41,信号をA/D変換するA/D変換部42が設けられ、アナログ入力部4の内部バス48を介して、このバス上にA/D変換部42,演算部100,メモリ45,バスインターフェイス46,メモリ内容の読出や書き込み用のインターフェイス49が設けられている。
FIG. 5 shows a hardware circuit configuration example capable of realizing the
図6は、本実施例のアナログ入力部4を実現しうる他のハードウェア回路の構成例を示す。図6に示す回路構成例は、可搬型のメモリ、いわゆるフラッシュメモリカードやUSBメモリ等を利用した構成例である。直列に系統側情報を入力変換器から入力するアナログフィルタ41,信号をA/D変換するA/D変換部42が設けられ、アナログ入力部4の内部バス48を介して、このバス上にA/D変換部42,演算部100,バスインターフェイス46が設けられている。また、内部バス48上に可搬型メモリ用のインターフェイス101とメモリ45の物理使用に合わせたソケット102を設け、波形データ書き込み用のメモリ45はソケット102を介して接続される。
FIG. 6 shows a configuration example of another hardware circuit capable of realizing the
なお、図5および図6の例では、切替えスイッチをソフトウェアで実現することを想定しているが、ハードウェアで構成した例を図7に示す。 In the examples of FIGS. 5 and 6, it is assumed that the changeover switch is realized by software, but an example in which the changeover switch is configured by hardware is illustrated in FIG. 7.
図7では、A/D変換部42の出力と演算部100の内部バス48の間に切替えスイッチを実現するセレクタ103を設けている。本実施例では、セレクタ103は、波形データ書き込み用のメモリ45とA/D変換部42の出力のいずれかを選択し、演算部100の内部バス48へ出力する構成としている。メモリ45の読出や書き込み用のインターフェイス49は、本例では、独立した構成としているが、内部バス48を経由してメモリ45を読出する構成としても良い。
In FIG. 7, a
図5,図6,図7に示す例では、あらかじめメモリに書き込みした波形データにより、リレー演算のアルゴリズムやシーケンスロジックの検証を行うための構成を示したが、アナログフィルタやA/D変換器を含めたリレーシステムの健全性確認まで実施する場合の構成図を図8に示す。 In the example shown in FIGS. 5, 6 and 7, the configuration for verifying the algorithm of the relay operation and the sequence logic based on the waveform data previously written in the memory is shown. However, an analog filter or an A / D converter is not used. FIG. 8 shows a configuration diagram in the case where the soundness of the included relay system is confirmed.
本例では、アナログフィルタ41の前段に切替えスイッチ106を設けている。切替えスイッチ106は、入力信号107または入力信号108のいずれかを設定により選択する回路となっている。本例では、入力信号107には系統のアナログ入力情報を取り込みする入力変換器の出力信号が接続されている。演算部100の内部バス48には、A/D変換部42の出力,波形データ書き込み用のメモリ45,バスインターフェイス46,メモリ読出,書き込み用のインターフェイス49が接続されている。また、内部バス48上に波形データからアナログ波形を生成するD/A変換出力部105を設け、D/A変換出力部105は、切替えスイッチ106の入力信号108と接続されている。
In this example, a
通常の運用時には、切替えスイッチ106は、系統側の入力信号107を選択し、系統側の入力情報にしたがい、リレー演算が実施される。一方、試験波形印加のモードでは、切替えスイッチ108は、入力信号108側に切替え、演算部100は、あらかじめ試験用の波形が書き込まれている波形データのメモリ45より、波形データを読出し、D/A変換出力部105より出力する。演算部100は、波形データのメモリ45に書き込まれているデータのサンプリング周期に従って、データを読出し、D/A変換出力部105へ出力指令を与える処理を繰り返す。
During normal operation, the
この処理によって、D/A変換器105より、波形データが出力され、切替えスイッチ106を介して、再びアナログフィルタ41,A/D変換部42,リレー演算部100へ取り込まれ、リレー演算処理が実施される。この処理により、あらかじめ書き込まれている波形データによるアナログフィルタやA/D変換器を含めたリレーシステムの健全性の確認が実現できる。
By this processing, waveform data is output from the D /
図9は、メモリ45に記録されているデータの構成例を示す図である。図9に示すように、記録データには、サンプリングした入力電気量が時系列に配置され、リレーの状態,遮断器の状態等が記録されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of data recorded in the
図10に、保護リレー装置における試験設定の画面の例を示す。図10に示すようなヒューマンインターフェイスを設け、総合動作模擬の項目71が設定72側に選ばれたことを条件に切替えスイッチ44を系統側からメモリ45側に切替えするものとする。
FIG. 10 shows an example of a test setting screen in the protection relay device. A human interface as shown in FIG. 10 is provided, and the
また、模擬ケース選択80のように模擬選択の機能を設けることで、内部故障や外部故障等、あらかじめ決めておいた複数の故障ケースの模擬が可能となる。
Further, by providing a simulation selection function like the
図10では、ケース1(74)が選択された状態を示している。メモリ45に準備される系統故障の波形データは模擬故障の時間的な長さが有限となるため、模擬開始のトリガ信号が必要となる。このトリガ信号は、ヒューマンインターフェイス上のスイッチであっても、ハード的なスイッチであっても、設定72やケース1(74)の選択された条件を兼用してもよい。
FIG. 10 shows a state where Case 1 (74) is selected. Since the system failure waveform data prepared in the
図12に、試験データの管理用のデータテーブルを示す。試験データ1(91)はケース1のデータを意味し、試験データ1から試験データNについて、メモリ45上のデータの開始アドレス92,データのサンプル数93、およびその他の管理情報94が格納されている。
FIG. 12 shows a data table for managing test data. Test data 1 (91) means data of
図13に、実際の波形データをメモリに格納した例を示す。波形データ1(121)がケース1の波形データのエリアである。波形データは、規則的に時系列にデータをならべて配置してあれば良いが、この例では、メモリアドレス131から順に波形データを格納したケースを示している。
FIG. 13 shows an example in which actual waveform data is stored in the memory. Waveform data 1 (121) is the waveform data area of
図11に、模擬波形の例を示す。サンプリング点141から順にサンプリング点142,143,144と1サンプリング周期Δtの時間を隔てて、波形の瞬時値を図13に示すようにメモリに格納する。
FIG. 11 shows an example of a simulated waveform. The instantaneous values of the waveforms are stored in the memory as shown in FIG. 13 with the sampling points 142, 143 and 144 and the time of one sampling period Δt in order from the
この例では、サンプリング点141のデータをメモリアドレス131に格納し、サンプリング点142をメモリアドレス132に格納するといった具合に時系列的に配置,格納している。また、先頭のデータとなる131のメモリアドレスを図12に示すデータテーブル中のデータ開始アドレス92に格納しておく。
In this example, the data at the
この構成により、選択された試験データケースに対応したデータ開始アドレスを読出すことで、波形データの先頭のメモリアドレスを取得できる。さらに、模擬波形を形成するデータのサンプル数を図12に示す管理テーブル中の管理情報94に保存しておくことで、故障模擬を実施する際に、読出し回数を指定することが可能である。
With this configuration, by reading the data start address corresponding to the selected test data case, the top memory address of the waveform data can be acquired. Furthermore, by storing the number of samples of data forming the simulated waveform in the
この構成により、模擬故障データの長さが一定でない複数の試験ケースを装備することが可能となる。また、ディジタルリレーのサンプリング周期と波形データのサンプリング周期が同一でない場合を考慮し、図12に示す管理テーブルには、サンプリング周波数等を管理情報94にもたせておき、リレーのサンプリング周期と波形データのサンプリング周期が合致しない場合は、波形データを間引いて使用することで多様なデータの活用も可能である。管理情報としては、ゲインやオフセットの補正等への使用も考えられる。 With this configuration, it is possible to equip a plurality of test cases whose simulated fault data length is not constant. In consideration of the case where the sampling period of the digital relay and the sampling period of the waveform data are not the same, the management table shown in FIG. If the sampling period does not match, various data can be used by thinning out the waveform data. As the management information, use for gain and offset correction is also conceivable.
図14は、本実施例の模擬故障機能を実現する処理フローチャートの例を示す。図14では、図1に示すアナログ入力回路構成を実施する場合の処理フローチャートを代表して示し、ディジタルリレーで定周期、通常はサンプリング周期等で実施される一連の処理を示している。 FIG. 14 shows an example of a processing flowchart for realizing the simulated failure function of this embodiment. FIG. 14 representatively shows a processing flowchart in the case of implementing the analog input circuit configuration shown in FIG. 1, and shows a series of processing that is performed by a digital relay at a constant cycle, usually at a sampling cycle.
ステップ151で、アナログデータの読出し処理を開始する。従来は、ステップ153からのA/D変換器のデータ読出処理になるが、本実施例では、ステップ152で、総合動作模擬試験のモードであるかどうかの判定を実施する。
In
この判定により、切替えスイッチの切替え有無の判断が行われ、通常の運用の場合には、ステップ153へ進み、A/D変換器のデータ読出し,ステップ163のリレー演算,ステップ164のシーケンスロジック演算が行われ、サンプリング周期毎に実施されるリレー機能部の主たる処理が完了する。
By this determination, it is determined whether or not the changeover switch is switched. In the case of normal operation, the process proceeds to step 153 to read the data of the A / D converter, perform the relay operation in
総合動作模擬試験のモードが選択されている場合は、ステップ153のA/D変換器の読出し処理へは進まず、ステップ154で、模擬試験中か、開始前かの判定を実施する。
If the comprehensive operation simulation test mode is selected, the process does not proceed to the A / D converter read processing in
模擬試験を開始していない場合は、ステップ155で、試験開始のトリガを受け付けしたかを判定する。これは前述のようにヒューマンインターフェイスの設定や、外部からのスイッチ条件等で構成する。
If the simulation test has not started, it is determined in
トリガを受け付けしていない場合は、ステップ163のリレー演算処理へ進む。この場合は、リレー演算に使用する波形データが読出されていないので、リレーとしては無入力の状態になる。
If the trigger has not been received, the process proceeds to relay calculation processing in
トリガを受け付けした場合は、ステップ156で、図10において選択されている試験ケースに従って、図12に示す管理情報を取得する。ステップ157で、読出アドレスカウンタをこの情報に従ってセットし、ステップ158で、データを読出し、ステップ159で、リレー演算部へのデータ受け渡しを実施する。
When the trigger is accepted, the management information shown in FIG. 12 is acquired in
ステップ160は読出回数の判定部分であり、試験データの管理情報において指定されるデータサンプル数まで順次読み出すための判定箇所である。選択されている試験ケースの波形データの最後まで達していない、つまりサンプル数だけ読出ししていない場合は、ステップ161で、読出アドレスを次のサンプルデータのアドレスを指定するように加算する。
Step 160 is a part for determining the number of readings, and is a determination part for sequentially reading up to the number of data samples specified in the test data management information. When the waveform data of the selected test case has not reached the end, that is, when the number of samples has not been read, in
図13に示すケースでは、メモリアドレス131からメモリアドレス132,メモリアドレス133といった具合に1周期ごとに順番に読出する。ステップ161の読出アドレスの加算では、管理情報94に従って、波形データのサンプリング周期とリレーの演算周期が合致していない場合は、読み飛ばしを実施するように加算値を調整することで、対応が可能である。逆にリレーの演算周期が波形データのサンプリング周期より大きい場合や、サンプリング周波数が整数倍になっていない場合等は、数学的な補間処理を実施することでも対応が可能である。
In the case shown in FIG. 13, data is sequentially read from the
ステップ160で、波形データのサンプル数だけ読出し完了した場合は、ステップ162に進んで模擬試験の処理を終了し、次のトリガ受信待ちになる。
In
図7に示した例により記録されたデータによる再現試験は、図17に示す試験設定画面において、記録データの選択と再現試験を実施するプレイバックモード211を設定して行う。上述した総合動作模擬試験の構成と大きく変わる点はなく、あらかじめ準備しておく故障模擬用の波形データメモリから読出す処理を、図9に示す記録データメモリからの読出しに変えて実現できる。
The reproduction test using the data recorded according to the example shown in FIG. 7 is performed by setting the
これまでの説明では、系統側のアナログ情報をメモリ上の波形データにて模擬する構成を述べたが、系統側の機器や他装置から取り込みするON/OFF情報を模擬する方法について説明する。 In the description so far, the configuration in which the analog information on the system side is simulated by the waveform data on the memory has been described, but a method for simulating the ON / OFF information fetched from the system side device and other devices will be described.
図16に、模擬対象の入力情報のタイムチャートを示す。本来、これらの情報は、入力回路を通して外部機器から取り込まれている。図1に示す構成では、DI部63から取り込みされている。これらの入力情報は、シーケンスロジック演算を実施する演算部52で使用される。メモリ45上のデータでこれらの模擬する場合も波形データ同様に、これらの情報をメモリ45に配置し、実際の入力回路からの取り込み情報から、メモリ45からの読出し情報に切替えることで、外部条件を含めた模擬試験が可能である。
FIG. 16 shows a time chart of the input information to be simulated. Originally, such information is taken from an external device through an input circuit. In the configuration shown in FIG. 1, the data is taken from the
図15に、メモリ45上に図16に示す模擬入力情報を実現するデータを記載した例を示す。図16に示す例では、入力条件191〜194を含めた8点の入力条件を示している。サンプリング周期ごとに、これら8点の情報をデータ化して、メモリ上に準備し、各々サンプリング点201〜205に割り付けしている。このデータを波形データ同様にサンプリング周期で読出し、外部からの入力条件の代わりとしてシーケンスロジック演算に使用することで、外部条件を含めた模擬試験が実現できる。
FIG. 15 shows an example in which data for realizing the simulated input information shown in FIG. In the example shown in FIG. 16, eight input conditions including the
ここでは、あらかじめ試験用としてメモリに書き込まれたデータを使うケースを説明したが、保護リレーの記録機能によってメモリに記録された故障時のデータを使うようにしてもよい。すなわち、ディジタルリレーには、リレー動作の解析用として、データ記録機能を具備しているものが知られているが、前記の切替えスイッチをデータ記録用のメモリと接続することで、系統故障時に記録したデータを直接読出しして、系統故障時のリレー動作の再現が容易に実現可能である。また、系統故障のデータを書き込みするメモリは、データ記録機能用のメモリと共用する構成であっても、メモリを個別に配置する構成であっても良い。 Here, the case where data previously written in the memory for testing is used has been described. However, the data at the time of failure recorded in the memory by the recording function of the protection relay may be used. That is, some digital relays have a data recording function for analyzing the relay operation. By connecting the changeover switch to a data recording memory, recording can be performed when a system failure occurs. It is possible to easily read out the data and reproduce the relay operation at the time of system failure. Further, the memory for writing the system failure data may be configured to be shared with the memory for the data recording function, or may be configured to be arranged individually.
以上の構成により、系統故障の模擬機能や系統故障時のプレイバック機能を有したディジタル保護リレーを実現できる。
本実施例によれば、あらかじめ系統の内部故障や外部故障の代表的なケースをメモリに書き込みしておき、それらを切替えて演算結果を評価することで、リレー演算部のアルゴリズム変更時やシーケンスロジック変更時の評価が容易に実施可能である。
With the above configuration, a digital protection relay having a system failure simulation function and a playback function at the time of system failure can be realized.
According to the present embodiment, typical cases of internal and external failures of the system are written in the memory in advance, and the operation results are evaluated by switching them. Evaluation at the time of change can be easily performed.
又、試運転時の試験において、容易に系統故障の模擬による総合動作の検証が可能であり、外部表示や他装置との接続等の確認や総合動作検証が容易に実施可能であり、現地における試験工数の削減に大いに貢献できる。 In addition, it is possible to easily verify the overall operation by simulating the system failure in the test at the time of trial operation, and it is possible to easily confirm the external display, connection with other devices, etc. It can greatly contribute to the reduction of man-hours.
又、保護リレーに実装される波形再生用のメモリに、複雑な系統故障の際に別の保護リレーやオシロ記録装置によって保存されたデータを書き込みするだけで、容易にリレー応動の再現や検証が実現でき、試験設備の大幅な簡素化と再現試験や検証にかかる作業工数を大幅に短縮できる。 In addition, it is possible to easily reproduce and verify the relay response by simply writing the data saved by another protection relay or oscillo-recording device in the event of a complicated system failure into the memory for waveform reproduction mounted on the protection relay. It can be realized, and the labor of the test equipment can be greatly simplified and the man-hours required for the reproduction test and verification can be greatly reduced.
又、可搬型のメモリを用いることで、データ記録元の保護リレーから、試験に供する保護リレーへのデータの受け渡しが容易となり、試験効率の向上に寄与する。 Further, by using a portable memory, it becomes easy to transfer data from the protection relay of the data recording source to the protection relay used for the test, which contributes to the improvement of the test efficiency.
又、保護リレーが備えている系統故障時の波形記録メモリの内容をリレー演算用のデータとして読出しし、リレー演算やシーケンスロジックを動作させる機能を設けることで、リレー動作の再現機能を実現できる。本機能は、複雑な系統事象発生時のリレー動作の再現機能を実現するものであり、リレー応動の解析のみならず、他装置の応動検証にも有効である。 Moreover, the function of reproducing the relay operation can be realized by providing the function of reading the contents of the waveform recording memory at the time of system failure provided in the protection relay as data for relay calculation and operating the relay calculation and sequence logic. This function realizes a relay operation reproduction function when a complicated system event occurs, and is effective not only for relay response analysis but also for response verification of other devices.
41 アナログフィルタ
42 A/D変換部
43 ディジタルフィルタ処理部
44 切替えスイッチ
45 メモリ
46 バスインターフェイス
41 Analog Filter 42 A /
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