JP2012147562A - 保護継電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サンプリングデータとリレー演算データとの同時刻性を確保できる保護継電装置を得る。
【解決手段】サンプリング時刻を各サンプリング値と対応付けて格納するサンプリング部２と、時系列的に連続する奇数個のサンプリング時刻の最新時刻を基点時刻として、この基点時刻にサンプリングされたサンプリング値と、基点時刻以前の偶数個のサンプリング時刻で各々サンプリングされたサンプリング値と、を加算してフィルタデータを求めると共に、奇数個から１を減じた値をサンプリング周期に乗じた値を遅延時間として、基点時刻からこの遅延時間だけ遡った時点のサンプリング時刻をサンプリング部２から取り込み、このサンプリング時刻とフィルタデータとを対応付けて格納するフィルタ部４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力系統（以下「系統」）を保護する保護継電装置に関する。

従来の一般的な保護継電装置では、系統で検出された入力電気量を所定のサンプリング周波数でサンプリングし、ディジタル化されたデータを用いて逐次ディジタルフィルタ処理（フィルタ処理）が実行され、サンプリング周波数とは異なる周波数（演算周波数）によってリレー演算が行われる。なお、演算周波数がサンプリング周波数と異なる理由は、サンプリング周波数はアナログフィルタの簡素化を目的として高速化され、演算周波数はハードウェアの有用性の観点から低い周波数とされるためである。

例えば、下記特許文献１に示される従来の保護継電装置では、サンプリング定理による高周波ノイズを抑制するため、所定のサンプリング周波数でディジタル化されたディジタルデータの出力間隔に応じて、任意の重複期間を持たせながらフィルタ処理が実行されている。このフィルタ処理によってリレー演算用のディジタル情報を得ている。また、この保護継電装置では、ディジタルフィルタとして加算型フィルタが用いられており、演算周波数よりも高いサンプリング周波数でディジタルデータが生成されこのディジタルデータを用いてフィルタ処理が実行される。

一方、下記特許文献２には、ディジタルフィルタ処理がリレー演算の時間遅延（位相遅延）を招くことが述べられている。

特開２００３−２７４５４８号公報（段落００１７−００２０、段落００２８、段落００３２−００３３、図１） 特開平８−１９１６１号公報（段落０００４）

ここで、上記特許文献１に示される保護継電装置では、フィルタ処理がなされたディジタル情報を取得する毎に、最新のディジタル情報によりリレー演算を行う逐次演算方式が採用され、フィルタ処理によって位相遅延が生じた場合でも、動作時間遅延として処理されるのみであった。他方、近年ではディジタル技術の進展により、ディジタル変換（サンプリング）を行うサンプリング部とリレー演算部とが分離された保護継電装置が用いられる場合がある。この保護継電装置では、例えば、サンプリングされたときの時刻データをサンプリングデータに付加するなどしてサンプリングデータとリレー演算データとの同時刻性を確保するなどの措置が必要となる。しかしながら、上記特許文献１に示される保護継電装置に代表される従来技術では、このような措置が考慮されていないため、フィルタ処理による位相遅延が生じた場合、サンプリングデータとリレー演算データとの同時刻性が損なわれる可能性があるという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、サンプリングデータとリレー演算データとの同時刻性を確保できる保護継電装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、電力系統にて検出された電気量に基づいて前記電力系統を保護する保護継電装置であって、前記電気量を所定のサンプリング周期でサンプリングして複数のサンプリング値を生成すると共に、前記サンプリング値を生成したタイミングを表すサンプリング時刻を前記各サンプリング値と対応付けて格納するサンプリング部と、 時系列的に連続する奇数個のサンプリング時刻の最新時刻を基点時刻として、この基点時刻にサンプリングされたサンプリング値と、前記奇数個から１を減じた連続する前記基点時刻以前のサンプリング値と、を加算してフィルタデータを求めると共に、前記奇数個から１を減じた値を前記サンプリング周期に乗じた値を遅延時間として、前記基点時刻からこの遅延時間だけ遡った時点のサンプリング時刻を前記フィルタデータに付与するフィルタ部と、前記フィルタ部からの前記サンプリング時刻と前記フィルタデータとを用いてリレー演算を行うリレー演算部と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、時系列的に連続する奇数個のサンプリング時刻で変換されたサンプリング値を用いてフィルタ処理を行うようにしたので、サンプリングデータとリレー演算データとの同時刻性を確保できるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１〜３にかかる保護継電装置を模式的に示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかる保護継電装置に格納されるデータを模式的に示す図である。 図３は、図２に示される複数のサンプリングデータとこれらをフィルタ処理して得られるリレー演算データとの関係を説明するための図である。 図４は、本発明の実施の形態２にかかる保護継電装置に格納されるデータを模式的に示す図である。 図５は、図４に示される複数のサンプリングデータとこれらをフィルタ処理して得られるリレー演算データとの関係を説明するための図である。 図６は、本発明の実施の形態３にかかる保護継電装置に格納されるデータを模式的に示す図である。 図７は、図６に示される複数のサンプリングデータとこれらをフィルタ処理して得られるリレー演算データとの関係を説明するための図である。 図８は、本発明の実施の形態４にかかる保護継電装置に格納されるデータを模式的に示す図である。 図９は、図８に示される複数のサンプリングデータとこれらをフィルタ処理して得られるリレー演算データとの関係を説明するための図である。 図１０は、本発明の実施の形態５にかかる保護継電装置を模式的に示す図である。 図１１は、位相誤差を補正する前のサンプリングデータに基づくリレー演算データと位相誤差を補正した後のサンプリングデータに基づくリレー演算データとを模式的に示す図である。

以下に、本発明にかかる保護継電装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１〜３にかかる保護継電装置１０を模式的に示す図である。図２は、実施の形態１にかかる保護継電装置１０に格納されるデータを模式的に示す図である。図１に示される保護継電装置１０は、主たる構成として、サンプリング部２と、ディジタルフィルタであるフィルタ部４と、リレー演算部９とを有して構成されている。

サンプリング部２には、系統に配設された変流器（図示せず）で検出された系統電気量１を所定のサンプリング周波数（サンプリング周期）でサンプリングし、ディジタル化された複数のサンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎ（ｎは整数）を生成する。サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎは、サンプリング部２内のサンプリングデータ格納領域１２に格納されると共に、受け渡し線３を通じてフィルタ部４に取り込まれる。サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎのサンプリングタイミングを示す時刻データｔ０〜ｔ０±ｎ（ｎは整数）は、サンプリング部２内の時刻データ格納領域１１に格納される。

図２の左側には、時刻データ格納領域１１に格納された時刻データｔ０〜ｔ０±ｎと、サンプリングデータ格納領域１２に格納されたサンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎとが模式的に示されている。例えば、サンプリングデータＸｔ０−１は、サンプリングデータＸｔ０よりも１つ前のタイミングでサンプリングされたデータであり、サンプリングデータＸｔ０＋１は、サンプリングデータＸｔ０よりも１つ後のタイミングでサンプリングされたデータである。各時刻データｔ０〜ｔ０±ｎの間隔は、サンプリング周期を表し、サンプリング部２には、サンプリング周期でサンプリングされた複数のサンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎと、複数の時刻データｔ０〜ｔ０±ｎとが対応付けて時系列的に格納されている。

フィルタ部４は、サンプリング部２から得られたサンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎに対して、例えば加算形のフィルタ処理を行い、フィルタ処理後のデータ（フィルタデータ）Ｘｔ１〜Ｘｔ１±ｎ（ｎは整数）を生成する。フィルタデータＸｔ１〜Ｘｔ１±ｎは、フィルタデータ格納領域１４に格納され、フィルタ処理のタイミングを示す時刻データｔ１〜ｔ１±ｎは、時刻データ格納領域１３に格納される。フィルタデータＸｔ１〜Ｘｔ１±ｎと時刻データｔ１〜ｔ１±ｎは、受け渡し線５を通じてリレー演算部９に取り込まれる。

図２の中側には、時刻データ格納領域１３に格納された時刻データｔ１〜ｔ１±ｎと、フィルタデータ格納領域１４に格納されたフィルタデータＸｔ１〜Ｘｔ１±ｎとが模式的に示されている。例えば、フィルタデータＸｔ１は、サンプリングデータＸｔ０−４〜Ｘｔ０をフィルタ処理したデータであり、時刻データｔ１と対応付けて格納されている。また、フィルタデータＸｔ１＋４は、サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０＋４をフィルタ処理したデータであり、時刻データｔ１＋４と対応付けて格納されている。フィルタデータＸｔ１＋８は、サンプリングデータＸｔ０＋４〜Ｘｔ０＋８をフィルタ処理したデータであり、時刻データｔ１＋８と対応付けて格納されている。フィルタデータＸｔ１＋１２は、サンプリングデータＸｔ０＋８〜Ｘｔ０＋１２をフィルタ処理したデータであり、時刻データｔ１＋１２と対応付けて格納されている。このように、フィルタ部４には、複数の時刻データｔ１〜ｔ１±ｎと複数のフィルタデータＸｔ１〜Ｘｔ１±ｎとが対応付けられて時系列的に格納されている。

なお、図２の中側に示されるフィルタデータＸｔ１、Ｘｔ１＋４、Ｘｔ１＋８、およびＸｔ１＋１２以外のフィルタデータ（例えばＸｔ１−１）は、これらのフィルタデータと同様に複数のサンプリングデータ（例えばＸｔ０−５〜Ｘｔ０−１）をフィルタ処理したデータとして時刻データ（例えばｔ１−１）と対応付けて格納されている。

リレー演算部９は、演算周波数処理部６および演算部８を有し、演算周波数処理部６は、サンプリング周波数の低減処理を行い、この低減処理によって得られた演算周波数（演算周期）で、フィルタデータ（例えばＸｔ１−４、Ｘｔ１、Ｘｔ１＋４、Ｘｔ１＋８、およびＸｔ１＋１２）を抜き取り、これらのデータをリレー演算データＸｔ２〜Ｘｔ２±ｎとしてリレー演算データ格納領域１６に格納する。なお、「低減処理」は、図１に示されるフィルタ部４に格納されたフィルタデータＸｔ１〜Ｘｔ１ｎの中から、リレー演算に用いないデータ（例えば図２に示されるＸｔ１−１〜Ｘｔ１−３）を間引く処理である。

また、サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎを抜き取るタイミングを示す時刻データｔ２〜ｔ２±ｎは、時刻データ格納領域１５に格納される。図２の右側には、時刻データ格納領域１５に格納された時刻データｔ１〜ｔ１±ｎと、リレー演算データ格納領域１６に格納されたリレー演算データＸｔ２〜Ｘｔ２±ｎとが模式的に示されている。

演算部８では、受け渡し線７を通じて演算周波数処理部６から送信されるリレー演算データＸｔ２〜Ｘｔ２±ｎを用いてリレー演算が実行される。

次に動作を説明する。サンプリング部２に入力された系統電気量１は、サンプリング部２に取り込まれ、所定のサンプリング周期でサンプリングされ、時刻データｔ０〜ｔ０±ｎと共にフィルタ部４に送信される。フィルタ部４では、サンプリング部２からのＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎを用いて（１）式および（２）式の演算によるフィルタ処理が行われる。

なお、（２）式に示される振幅補正係数Ｋｍは、フィルタ演算で得られたデータの振幅を補正するための係数である。

（１）式から明らかなように、フィルタ部４の演算式の項数は奇数であり、次数ｋは偶数となっている。例えば、整数ｉを２とした場合、（１）式の次数ｋは４、項数は５となるため、（１）式は、Ｙ（ｔ）＝｛Ｘ（ｔ）＋Ｘ（ｔ−１）＋Ｘ（ｔ−２）＋Ｘ（ｔ−３）＋Ｘ（ｔ−４）｝／Ｋｍと表すことができる。この式によれば、フィルタ部４は、時系列的に連続する奇数個のサンプリング時刻の最新時刻を基点時刻（例えば時刻データｔ０）として、この基点時刻にサンプリングされたサンプリング値（例えばＸｔ０）と、前記奇数個から１を減じた連続する基点時刻以前のサンプリング値（例えばｔ０−１〜ｔ０−４）と、を加算し、加算されたデータを振幅補正係数Ｋｍで補正して、フィルタデータ（Ｘｔ１）を求めると共に、前記奇数個から１を減じた値をサンプリング周期に乗じた値を遅延時間として、基点時刻からこの遅延時間だけ遡った時点（ｔ０−２）のサンプリング時刻をフィルタデータ（Ｘｔ１）に付与する。

その結果、時刻データｔ２には時刻データｔ０−２と同一の時刻が付与され、演算部８では、リレー演算データＸｔ２に基づいてリレー演算が実行される。このような動作によって、フィルタ部４と演算部８とが分離して配設されているような場合でも、サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０−４とリレー演算データＸｔ２との同時刻性を確保することが可能となる。

次に、図３を用いてサンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０−４とリレー演算データＸｔ２との関係を具体的に説明する。

図３は、図２に示される複数のサンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０−４とこれらをフィルタ処理して得られるリレー演算データＸｔ２との関係を説明するための図である。図３には、一例として、フィルタ演算の次数ｋを４とした場合のサンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０−４と、これらのデータにてフィルタ演算して得られたリレー演算データＸｔ２とがベクトル表現されている。点線のベクトルはリレー演算データＸｔ２を表し、実線のベクトルはサンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０−４を表している。図３から明らかなように、リレー演算データＸｔ２のベクトルがサンプリングデータＸｔ０−２のベクトルと重なっている。すなわち、時刻データｔ２が時刻データｔ０−２と一致している。実施の形態１にかかる保護継電装置１０では、この時刻データｔ０−２のサンプリング時刻をリレー演算データＸｔ２に付与するように構成されている。

以上に説明したように、実施の形態１にかかる保護継電装置１０は、系統電気量１を所定のサンプリング周期でサンプリングして複数のサンプリング値を生成すると共に、サンプリング値を生成したタイミングを表すサンプリング時刻を前記各サンプリング値と対応付けて格納するサンプリング部２と、時系列的に連続する奇数個のサンプリング時刻の最新時刻を基点時刻として、この基点時刻にサンプリングされたサンプリング値と、前記奇数個から１を減じた連続する基点時刻以前のサンプリング値と、を加算してフィルタデータを求めると共に、前記奇数個から１を減じた値をサンプリング周期に乗じた値を遅延時間として、基点時刻からこの遅延時間だけ遡った時点のサンプリング時刻をフィルタデータに付与するフィルタ部４と、フィルタ部４からのサンプリング時刻とフィルタデータとを用いてリレー演算を行うリレー演算部９と、を備えるようにしたので、サンプリング周波数と演算周波数とが異なる場合でも、サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎとリレー演算データＸｔ２〜Ｘｔ２±ｎとの同時刻性を確保することが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態１では、フィルタ演算の基点時刻（例えば時刻データｔ０）を最新時間として、この最新時間から所定の遅延時間だけ遡った時刻（時刻データｔ０−２）をリレー演算データ（例えばＸｔ２）に付与することで同時刻性を確保したが、実施の形態２では、フィルタ処理を開始した時刻から所定の遅延時間だけ遡った時刻をフィルタ演算の基点とし、この基点の時刻をリレー演算データＸｔ２に付与することで同時刻性を確保するように構成されている。以下、実施の形態２にかかる保護継電装置１０の構成を具体的に説明するが、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

図４は、本発明の実施の形態２にかかる保護継電装置１０に格納されるデータを模式的に示す図である。図４に示される時刻データ格納領域２１、サンプリングデータ格納領域２２、時刻データ格納領域２３、フィルタデータ格納領域２４、時刻データ格納領域２５、およびリレー演算データ格納領域２６には、実施の形態１と同様に、それぞれ時刻データｔ０〜ｔ０±ｎと、サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎと、時刻データｔ１〜ｔ１±ｎと、フィルタデータＸｔ１〜Ｘｔ１±ｎと、時刻データｔ２〜ｔ２±ｎと、リレー演算データＸｔ２〜Ｘｔ２±ｎとが格納される。

次に動作を説明する。サンプリング部２に入力された系統電気量１は、サンプリング部２に取り込まれ、所定のサンプリング周期でサンプリングされ、時刻データｔ０〜ｔ０±ｎと共にフィルタ部４に送信される。フィルタ部４では、サンプリング部２からのＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎを用いて（３）式および（４）式の演算によるフィルタ処理が行われる。

なお、（４）式に示される振幅補正係数Ｋｍは、フィルタ演算で得られたデータの振幅を補正するための係数である。

（３）式から明らかなように、フィルタ部４の演算式の項数は奇数であり、次数ｋは偶数となっている。例えば、整数ｉを１とした場合、（３）式の次数ｋは２、項数は５となるため、（３）式は、Ｙ（ｔ）＝［Ｘ（ｔ）＋｛Ｘ（ｔ＋１）＋Ｘ（ｔ−１）｝＋｛Ｘ（ｔ＋２）＋Ｘ（ｔ−２）｝／Ｋｍと表すことができる。この式によれば、フィルタ部４は、時系列的に連続する奇数個のサンプリング時刻（例えばｔ０＋２〜ｔ０−２）の最新時刻から、前記奇数個から１を減じた値を２で除した値を満たす時間だけ遡った時刻（ｔ０）を基点時刻として、この基点時刻にサンプリングされたサンプリング値（Ｘｔ０）と、基点時刻以前の所定時刻にサンプリングされたサンプリング値（Ｘｔ０−１、Ｘｔ０−２）と、基点時刻以後の前記所定時刻と対を成す時刻にサンプリングされたサンプリング値（Ｘｔ０＋１、Ｘｔ０＋２）とを加算してフィルタデータ（Ｘｔ１）を求めると共に、基点時刻（ｔ０）をフィルタデータ（Ｘｔ１）に付与する。

その結果、時刻データｔ２には、基点時刻（時刻データｔ０−２）と同一の時刻が付与され、演算部８では、リレー演算データＸｔ２に基づいてリレー演算が実行される。このような動作によって、フィルタ部４と演算部８とが分離して配設されているような場合でも、サンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２とリレー演算データＸｔ２との同時刻性を確保することが可能となる。

次に、図５を用いてサンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２とリレー演算データＸｔ２との関係を具体的に説明する。

図５は、図４に示される複数のサンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２とこれらをフィルタ処理して得られるリレー演算データＸｔ２との関係を説明するための図である。図５には、一例として、フィルタ演算の次数ｋを２とした場合のサンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２と、これらのデータにてフィルタ演算して得られたリレー演算データＸｔ２とがベクトル表現されている。点線のベクトルはリレー演算データＸｔ２を表し、実線のベクトルはサンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２を表している。図５から明らかなように、リレー演算データＸｔ２のベクトルがサンプリングデータＸｔ０のベクトルと重なっているため、時刻データｔ２が時刻データｔ０と一致している。実施の形態２にかかる保護継電装置１０では、この時刻データｔ０と同じ時刻をリレー演算データＸｔ２に付与するように構成されている。

以上に説明したように、実施の形態２にかかる保護継電装置１０は、系統電気量１を所定のサンプリング周期でサンプリングして複数のサンプリング値を生成すると共に、サンプリング値を生成したタイミングを表すサンプリング時刻を各サンプリング値と対応付けて格納するサンプリング部２と、時系列的に連続する奇数個のサンプリング時刻の最新時刻から、前記奇数個から１を減じた値を２で除した値を満たす時間だけ遡った時刻を基点時刻として、基点時刻以前の所定時刻にサンプリングされたサンプリング値と、前記基点時刻以後の前記所定時刻と対を成す時刻にサンプリングされたサンプリング値と、を加算してフィルタデータを求めると共に、基点時刻をフィルタデータに付与するフィルタ部４と、を備えるようにしたので、サンプリング周波数と演算周波数とが異なる場合でも、サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎとリレー演算データＸｔ２〜Ｘｔ２±ｎとの同時刻性を確保することが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態１、２では、基点時刻のサンプリングデータを含む形でフィルタ演算を行っているが、実施の形態３では、基点時刻のサンプリングデータを使わずにフィルタ演算を行うように構成されている。以下、実施の形態３にかかる保護継電装置１０の構成を具体的に説明する。実施の形態１、２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

図６は、本発明の実施の形態３にかかる保護継電装置１０に格納されるデータを模式的に示す図である。図６に示される時刻データ格納領域３１、サンプリングデータ格納領域３２、時刻データ格納領域３３、フィルタデータ格納領域３４、時刻データ格納領域３５、およびリレー演算データ格納領域３６には、それぞれ時刻データｔ０〜ｔ０±ｎと、サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎと、時刻データｔ１〜ｔ１±ｎと、フィルタデータＸｔ１〜Ｘｔ１±ｎと、時刻データｔ２〜ｔ２±ｎと、リレー演算データＸｔ２〜Ｘｔ２±ｎとが格納される。

次に動作を説明する。サンプリング部２に入力された系統電気量１は、サンプリング部２に取り込まれ、所定のサンプリング周期でサンプリングされ、時刻データｔ０〜ｔ０±ｎと共にフィルタ部４に送信される。フィルタ部４では、サンプリング部２からのＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎを用いて（５）式および（６）式の演算によるフィルタ処理が行われる。

なお、（６）式に示される振幅補正係数Ｋｍは、フィルタ演算で得られたデータの振幅を補正するための係数である。

（５）式から明らかなように、フィルタ部４の演算式の項数は偶数である。例えば、整数ｉを１とした場合、（５）式の次数ｋは２、項数は４となるため、（５）式は、Ｙ（ｔ）＝［｛Ｘ（ｔ＋１）＋Ｘ（ｔ−１）｝＋｛Ｘ（ｔ＋２）＋Ｘ（ｔ−２）｝／Ｋｍと表すことができる。この式によれば、フィルタ部４は、時系列的に連続する奇数個のサンプリング時刻（例えばｔ０＋２〜ｔ０−２）の最新時刻から前記サンプリング周期＊（前記奇数個−１）／２を満たす時間だけ遡った時刻（ｔ０）を基点時刻として、基点時刻以前の所定時刻にサンプリングされたサンプリング値（Ｘｔ０−１、Ｘｔ０−２）と、基点時刻以後の前記所定時刻と対を成す時刻にサンプリングされたサンプリング値（Ｘｔ０＋１、Ｘｔ０＋２）とを加算してフィルタデータ（Ｘｔ１）を求めると共に、基点時刻（ｔ０）をフィルタデータ（Ｘｔ１）に付与する。

その結果、時刻データｔ２には、基点時刻（時刻データｔ０−２）と同一の時刻が付与され、演算部８では、リレー演算データＸｔ２に基づいてリレー演算が実行される。このような動作によって、フィルタ部４と演算部８とが分離して配設されているような場合でも、サンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２とリレー演算データＸｔ２との同時刻性を確保することが可能となる。

次に、図７を用いてサンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２とリレー演算データＸｔ２との関係を具体的に説明する。

図７は、図６に示される複数のサンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２とこれらをフィルタ処理して得られるリレー演算データＸｔ２との関係を説明するための図である。図７には、一例として、フィルタ演算の次数ｋを２とした場合のサンプリングデータＸｔ０＋２、Ｘｔ０＋１、Ｘｔ０−１、Ｘｔ０−２と、これらのデータをフィルタ演算して得られたリレー演算データＸｔ２とがベクトル表現されている。点線のベクトルはリレー演算データＸｔ２を表し、実線のベクトルはサンプリングデータＸｔ０＋２、Ｘｔ０＋１、Ｘｔ０−１、およびＸｔ０−２をそれぞれ表している。ここで、リレー演算データＸｔ２のベクトルは、サンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２の何れにも重なっていないわけであるが、実施の形態３にかかる保護継電装置１０では、上述したように、時刻データｔ２に基点時刻（時刻データｔ０−２）と同一の時刻が付与される。

以上に説明したように、実施の形態３にかかる保護継電装置１０は、系統電気量１を所定のサンプリング周期でサンプリングして複数のサンプリング値を生成すると共に、サンプリング値を生成したタイミングを表すサンプリング時刻を各サンプリング値と対応付けて格納するサンプリング部２と、時系列的に連続する奇数個のサンプリング時刻の最新時刻から、前記奇数個から１を減じた値を２で除した値を満たす時間だけ遡った時刻を基点時刻として、少なくとも前記基点時刻以前の所定時刻にサンプリングされたサンプリング値と前記基点時刻以後の前記所定時刻と対を成す時刻にサンプリングされたサンプリング値とを加算してフィルタデータを求めると共に、前記基点時刻を前記フィルタデータに付与するフィルタ部４と、を備えるようにしたので、サンプリング周波数と演算周波数とが異なる場合でも、サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎとリレー演算データＸｔ２〜Ｘｔ２±ｎとの同時刻性を確保することが可能となる。

また、実施の形態３にかかる保護継電装置１０では、例えば、基点時刻のサンプリングデータＸｔ０がない場合でも、このサンプリングデータＸｔ０の前後のサンプリングデータＸｔ０−１、Ｘｔ０−２、Ｘｔ０＋１、Ｘｔ０＋２を足し合わせて演算データＸｔ２を得ることができるため、リレー演算精度を低下させることなくフィルタ演算を簡略化することが可能である。例えば、所定のサンプリングデータ（例えばＸｔ０）にエラーが生じた場合、一般的な保護継電装置におけるフィルタ処理では、このようなエラーデータが生じたときフィルタ演算が一時的に中断される場合があるが、実施の形態３にかかる保護継電装置１０は、エラーデータを除いてフィルタ演算を行うことができるため、リレー演算の継続性を向上させることも可能である。

実施の形態４．
実施の形態３では、基点時刻のサンプリングデータ（例えばＸｔ０）を使わずにフィルタ演算を行うように構成されているが、実施の形態４では、基点時刻のサンプリングデータ以外のデータが一部欠落している場合でもフィルタ演算を継続して求めることができるように構成されている。以下、実施の形態４にかかる保護継電装置１０の構成を具体的に説明するが、実施の形態１〜３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

図８は、本発明の実施の形態４にかかる保護継電装置１０に格納されるデータを模式的に示す図である。図８に示される時刻データ格納領域２１、サンプリングデータ格納領域２２、時刻データ格納領域２３、フィルタデータ格納領域２４、時刻データ格納領域２５、およびリレー演算データ格納領域２６には、それぞれ時刻データｔ０〜ｔ０±ｎと、サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎと、時刻データｔ１〜ｔ１±ｎと、フィルタデータＸｔ１〜Ｘｔ１±ｎと、時刻データｔ２〜ｔ２±ｎと、リレー演算データＸｔ２〜Ｘｔ２±ｎとが格納される。

次に動作を説明する。サンプリング部２に入力された系統電気量１は、サンプリング部２に取り込まれ、所定のサンプリング周期でサンプリングされ、時刻データｔ０〜ｔ０±ｎと共にフィルタ部４に送信される。

フィルタ部４では、実施の形態２に示した（２）式および（３）式と同様の演算式によってフィルタ処理が行われる。実施の形態４にかかるフィルタ部４の演算式の項数は、実施の形態２と同様に奇数であり、次数ｋは偶数となっている。例えば、整数ｉを１とした場合、（３）式の次数ｋは２、項数は５となるため、（３）式は、Ｙ（ｔ）＝［Ｘ（ｔ）＋｛Ｘ（ｔ＋１）＋Ｘ（ｔ−１）｝＋｛Ｘ（ｔ＋２）＋Ｘ（ｔ−２）｝／Ｋｍと表すことができる。

ここで、例えばサンプリング時のエラーなどによって、所定のサンプリングデータが欠落した場合、フィルタ部４は、基点時刻以前または前記基点時刻以前の時刻にサンプリングされたサンプリング値の何れかが欠落している場合、このサンプリング値と対を成す時刻にサンプリングされたサンプリング値を除外して、除外されていないデータを足し合わせて、この足し合わされたデータを振幅補正係数Ｋｍで補正してフィルタ演算結果を得る。フィルタ部４は、時系列的に連続する奇数個のサンプリング時刻（例えばｔ０＋２〜ｔ０−１）の最新時刻（ｔ０＋２）から、前記奇数個から１を減じた値を２で除した値を満たす時間だけ遡った時刻を基点時刻（ｔ０）として、基点時刻以前または基点時刻以前の時刻にサンプリングされた各サンプリング値（Ｘｔ０＋２〜Ｘｔ０−２）の何れかが欠落（図８ではＸｔ０−１が欠落）している場合、このサンプリング値と対を成すサンプリング値（例えばＸｔ０＋１）を除外する。そして、フィルタ部４は、基点時刻にサンプリングされたサンプリング値（Ｘｔ０）と、基点時刻以前の時刻にサンプリングされたサンプリング値（Ｘｔ０−２）と、基点時刻以後にサンプリングされこのサンプリング値と対を成すサンプリング値（Ｘｔ０＋２）と、を加算して、加算されたデータを振幅補正係数Ｋｍで補正して、フィルタデータ（Ｘｔ１）を求めると共に、基点時刻（ｔ０）をサンプリング部から取り込み、この基点時刻とフィルタデータとを対応付けて格納する。

その結果、時刻データｔ２には、基点時刻（時刻データｔ０−２）と同一の時刻が付与され、演算部８では、リレー演算データＸｔ２に基づいてリレー演算が実行される。このような動作によって、フィルタ部４と演算部８とが分離して配設されているような場合でも、サンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２とリレー演算データＸｔ２との同時刻性を確保することが可能となる。

次に、図９を用いてサンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２とリレー演算データＸｔ２との関係を具体的に説明する。

図９は、図８に示される複数のサンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２とこれらをフィルタ処理して得られるリレー演算データＸｔ２との関係を説明するための図である。図９には、一例として、フィルタ演算の次数ｋを２とした場合のサンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２と、これらのデータをフィルタ演算して得られたリレー演算データＸｔ２とがベクトル表現されている。実線のベクトルはサンプリングデータＸｔ０＋２〜Ｘｔ０−２を表している。サンプリングデータＸｔ０のベクトルと重なる点線のベクトルは、リレー演算データＸｔ２を表し、サンプリングデータＸｔ０のベクトルとサンプリングデータＸｔ０−２のベクトルの間に記される点線のベクトルは、欠落したサンプリングデータＸｔ０−１を表す。

ここで、実施の形態４にかかるフィルタ部４では、欠落したサンプリングデータＸｔ０−１と、そのデータと対をなすサンプリングデータＸｔ０＋１と、を除外してフィルタ演算を行う。その演算結果として、リレー演算データＸｔ２が得られる。

また、図９から明らかなように、リレー演算データＸｔ２のベクトルがサンプリングデータＸｔ０のベクトルと重なっているため、時刻データｔ２が時刻データｔ０と一致しており、実施の形態１と同様に、この時刻データｔ０と同じ時刻がリレー演算データＸｔ２に付与される。

なお、実施の形態４にかかるフィルタ部４の動作説明には、一例として、実施の形態２に示した（３）式のフィルタ演算を用いているが、これに限定されるものではなく、実施の形態３に示した（５）式のフィルタ演算にも適用可能である。

以上に説明したように、実施の形態４にかかる保護継電装置１０では、フィルタ部４が、時系列的に連続する奇数個のサンプリング時刻の最新時刻から、前記奇数個から１を減じた値を２で除した値を満たす時間だけ遡った時刻を基点時刻として、前記基点時刻以前の所定時刻にサンプリングされたサンプリング値と前記基点時刻以後の前記所定時刻と対を成す時刻にサンプリングされたサンプリング値とを加算してフィルタデータを求めると共に、前記基点時刻を前記フィルタデータに付与するようにしたので、基点時刻以前または以前のサンプリング値の何れかが欠落している場合であっても、サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎとリレー演算データＸｔ２〜Ｘｔ２±ｎとの同時刻性を確保することが可能となる。

実施の形態５．
実施の形態１〜４では、サンプリング部２およびフィルタ部４が各々１つの場合の構成例を説明したが、サンプリング部２およびフィルタ部４が複数の場合、一のサンプリング部２からの時刻データと、他のサンプリング部４２からの時刻データとの間に位相誤差が生じる可能性がある。実施の形態５にかかる保護継電装置１０はこのような問題を解決することができるように構成されている。

図１０は、本発明の実施の形態５にかかる保護継電装置１０を模式的に示す図である。サンプリング回路１００は、サンプリング部２を備え、サンプリング回路１０１は、サンプリング部２と同等の機能を有するサンプリング部４２を備え、データ処理回路１０２は、複数のフィルタ部（例えばフィルタ部４およびフィルタ部４４）と、演算周波数処理部６と、演算部８とを有して構成されている。

サンプリング部２は、例えば、一の変流器（図示せず）で検出された系統電気量１を所定のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎを生成する。サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎは、受け渡し線３を通じてフィルタ部４に取り込まれる。フィルタ部４は、サンプリング部２から得られたサンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎに対して加算形のフィルタ処理を行い、フィルタデータＸｔ１〜Ｘｔ１±ｎ（ｎは整数）を生成する。

サンプリング部４２は、例えば、他の変流器（図示せず）で検出された系統電気量４１を所定のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎを生成する。サンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎは、受け渡し線４３を通じてフィルタ部４４に取り込まれる。フィルタ部４４は、サンプリング部４２から得られたサンプリングデータＸｔ０〜Ｘｔ０±ｎに対して加算形のフィルタ処理を行い、フィルタデータＸｔ１〜Ｘｔ１±ｎ（ｎは整数）を生成する。

演算周波数処理部６は、フィルタ部４からのフィルタデータＸｔ１〜Ｘｔ１±ｎに対して、サンプリング周波数の低減処理を行う。この低減処理によって得られた演算周波数で、例えば図２に示されるＸｔ１−４、Ｘｔ１、Ｘｔ１＋４、Ｘｔ１＋８、およびＸｔ１＋１２を抜き取り、これらのデータを、例えば、図２に示されるリレー演算データＸｔ２−１、Ｘｔ２、Ｘｔ２＋１、Ｘｔ２＋２、Ｘｔ２＋３としてリレー演算データ格納領域１６に格納する。

ここで、サンプリング部２からの時刻データｔ０〜ｔ０±ｎ（以下「第１の時刻データ」と称する）と、サンプリング部４２からの時刻データｔ０〜ｔ０±ｎ（以下「第２の時刻データ」と称する）との間に、所定の値以上の時間差が生じた場合、第１の時刻データを補正するという処理を行う。以下、この動作を具体的に説明する。

図１１は、位相誤差を補正する前のサンプリングデータに基づくリレー演算データと位相誤差を補正した後のサンプリングデータに基づくリレー演算データとを模式的に示す図である。図１１には、一例として図２に示された各データのベクトルが記されている。図３との相違点は、サンプリングデータＸｔ０−３（時刻データｔ０−３）に位相誤差が生じているために、リレー演算データＸｔ２（時刻データｔ２）が、一点鎖線で示されるベクトルのように反時計回りの方向にずれた形となっている点である。図１０に示されるフィルタ部４は、このような時刻データｔ２の位相誤差を解消するため、例えば、Ｘｔ０〜Ｘｔ０−４までの５つのサンプリングデータ）の内、時系列的に最も離れたサンプリングデータＸｔ０−４またはサンプリングデータＸｔ０に、振幅補正係数ａを乗算する。以下、この処理内容をより具体的に説明する。

（７）式は、（１）式を演算内容をより具体化した演算式であり、図１０に示されるフィルタ部４で実行されるフィルタ演算の式である。（７）式の項数は奇数であり、次数ｋは偶数となっている。例えば、整数ｉを２とした場合、（７）式の次数ｋは４、項数は５となるため、（７）式は、Ｙ（ｔ）＝｛ａ０Ｘ（ｔ）＋ａ１Ｘ（ｔ−１）＋ａ２Ｘ（ｔ−２）＋ａ３Ｘ（ｔ−３）＋ａ４Ｘ（ｔ−４）｝／Ｋｍと表すことができる。ａ０とａ１〜ａｎとは振幅補正係数を示し、（２）ではこれらの振幅補正係数の値が１であったが、図１０に示されるフィルタ部４では、１以外（例えば１．１や０．９など）の振幅補正係数が用いられる。

ここでは、一例として、（７）式の「ａ３Ｘ（ｔ−３）」に位相誤差が含まれていると仮定する。この「ａ３Ｘ（ｔ−３）」のベクトルは、図１１に示されるサンプリングデータＸｔ０−３に相当し、このサンプリングデータＸｔ０−３は、位相誤差によってサンプリングデータＸｔ０−４側に近くなっている。このとき、フィルタ部４は、時系列的に最も離れたデータに、１以外の振幅補正係数ａ０を乗じる。図１１には、（７）式の「Ｘ（ｔ）」（サンプリングデータＸｔ０）に１以外の振幅補正係数ａ０を乗じたときの様子が示され、サンプリングデータＸｔ０のベクトルがサンプリングデータＸｔ０−４のベクトルよりも長くなっていることが分かる。

フィルタ部４は、振幅補正係数ａ０を乗じた後に、サンプリングデータＸｔ０と４つのサンプリングデータＸｔ０−１〜Ｘｔ０−４とを足し合わせ、かつ、足し合わされたデータを振幅補正係数Ｋｍで補正してリレー演算データＸｔ２を得る。一点鎖線で示されているベクトルは、振幅補正係数ａ０を乗じる前（補正前）のリレー演算データＸｔ２のベクトルであり、点線で示されているベクトルは、振幅補正係数ａ０を乗じた後（補正前）のリレー演算データＸｔ２のベクトルである。補正前のリレー演算データＸｔ２は、サンプリングデータＸｔ０−３の位相誤差の影響によってサンプリングデータＸｔ０−４側に近くなっているが、補正後のリレー演算データＸｔ２は、サンプリングデータＸｔ０側に補正されている。その結果、リレー演算データＸｔ２の時刻データｔ２がサンプリングデータＸｔ−２の時刻データｔ０−２と一致することとなる。

以上に説明したように、実施の形態５にかかる保護継電装置１０では、フィルタ部４が、サンプリング値に位相誤差が生じている場合、前記基点時刻以前または前記基点時刻以前の時刻にサンプリングされたサンプリング値の中で時系列的に最も離れた２つのサンプリング値の何れかに、１以外の値の係数を乗じるようにしたので、一のサンプリング部２からの時刻データに位相誤差が生じている場合でも位相誤差が補正され、リレー演算の精度向上を図ることが可能となる。

以上のように、本発明は、系統を保護する保護継電装置に適用可能であり、特に、サンプリングデータとリレー演算データとの同時刻性を確保できる発明として有用である。

１、４１ 系統電気量
２、４２ サンプリング部
３、５、７、４３、４５ 受け渡し線
４、４４ フィルタ部
６ 演算周波数処理部
８ 演算部
９ リレー演算部
１０ 保護継電装置
１１、１３、１５、２１、２３、２５、３１、３３、３５ 時刻データ格納領域
１２、２２、３２ サンプリングデータ格納領域
１４、２４、３４ フィルタデータ格納領域
１６、２６、３６ リレー演算データ格納領域
１００、１０１ サンプリング回路
１０２ データ処理回路
Ｘｔ０〜Ｘｔ０±ｎ サンプリングデータ
Ｘｔ１〜Ｘｔ１±ｎ フィルタデータ
Ｘｔ２〜Ｘｔ２±ｎ リレー演算データ
ｔ０〜ｔ０±ｎ、ｔ１〜ｔ１±ｎ、ｔ２〜ｔ２±ｎ 時刻データ

Claims (5)

1. 電力系統にて検出された電気量に基づいて前記電力系統を保護する保護継電装置であって、
   前記電気量を所定のサンプリング周期でサンプリングして複数のサンプリング値を生成すると共に、前記サンプリング値を生成したタイミングを表すサンプリング時刻を前記各サンプリング値と対応付けて格納するサンプリング部と、
   時系列的に連続する奇数個のサンプリング時刻の最新時刻を基点時刻として、この基点時刻にサンプリングされたサンプリング値と、前記奇数個から１を減じた連続する前記基点時刻以前のサンプリング値と、を加算してフィルタデータを求めると共に、前記奇数個から１を減じた値を前記サンプリング周期に乗じた値を遅延時間として、前記基点時刻からこの遅延時間だけ遡った時点のサンプリング時刻を前記フィルタデータに付与するフィルタ部と、
   前記フィルタ部からの前記サンプリング時刻と前記フィルタデータとを用いてリレー演算を行うリレー演算部と、
   を備えたことを特徴とする保護継電装置。
2. 電力系統にて検出された電気量に基づいて前記電力系統を保護する保護継電装置であって、
   前記電気量を所定のサンプリング周期でサンプリングして複数のサンプリング値を生成すると共に、前記サンプリング値を生成したタイミングを表すサンプリング時刻を前記各サンプリング値と対応付けて格納するサンプリング部と、
   系列的に連続する奇数個のサンプリング時刻の最新時刻から、前記奇数個から１を減じた値を２で除した値を満たす時間だけ遡った時刻を基点時刻として、少なくとも、前記基点時刻以前の所定時刻にサンプリングされたサンプリング値と、前記基点時刻以後の前記所定時刻と対を成す時刻にサンプリングされたサンプリング値と、を加算してフィルタデータを求めると共に、前記基点時刻をフィルタデータに付与するフィルタ部と、
   前記フィルタ部からの前記基点時刻と前記フィルタデータとを用いてリレー演算を行うリレー演算部と、
   を備えたことを特徴とする保護継電装置。
3. 前記フィルタ部は、前記基点時刻にサンプリングされたサンプリング値を、前記フィルタデータを求める際に加算することを特徴とする請求項２に記載の保護継電装置。
4. 前記フィルタ部は、前記基点時刻以前または前記基点時刻以前の時刻にサンプリングされたサンプリング値の何れかが欠落している場合、このサンプリング値と対を成す時刻にサンプリングされたサンプリング値を除外して、前記フィルタデータを求めることを特徴とする請求項２または３に記載の保護継電装置。
5. 前記フィルタ部は、サンプリング値に位相誤差が生じている場合、前記基点時刻以前または前記基点時刻以前の時刻にサンプリングされたサンプリング値の中で時系列的に最も離れた２つのサンプリング値の何れかに、１以外の値の係数を乗じることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の保護継電装置。

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