JP2014093942A - 電流差動保護 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】多端子送電線用の電流差動保護システムは、ローカル端子の電流を感知する電流センサと、ローカル端子とリモート端子とを時刻同期させる制御器と、差動電流が閾値を超えた場合に、多端子送電線における障害を検出する障害検出モジュールとを含む。この制御器は、タイムスタンプデータをリモート端子と交換する時刻測定値交換モジュールと、タイムスタンプデータをリモート端子と交換する上側レンジクロックと、ローカル端子の電流にインデックスを付与する下側レンジクロックとを含む。上側レンジクロックの第1の時間周期は、下側レンジクロックの第2の時間周期のN倍であり、Nは多端子の個数である。この制御器は、リモート端子からのタイムスタンプデータ、およびローカル端子からのタイムスタンプデータに基づいて、平均時間オフセットを求めるクロックオフセット計算モジュールを含む。
【選択図】図1
Description
i)T1 − メッセージが端子Aから端子Bに送信されたときの、クロックAで測定した時刻。
ii)T2 − 端子Aからメッセージを受信したときの、クロックBで測定した時刻。
iii)T3 − 返送メッセージが端子BからAに送信されたときの、クロックBで測定した時刻。
iv)T4 − 返送メッセージを受信したときの、クロックAで測定した時刻。
(T1>T4)の場合、(T4=T4+Tclock) (5)
同様に、クロックBのT2とT3との間のロールオーバを検出し、補償するアルゴリズムは、以下の通りである。
(T2>T3)の場合、(T3=T3+Tclock) (6)
第1のケースでは、クロックAがT1よりも先にロールオーバすることによって、T1およびT4の両方において−Tclockの誤差が生じることになり、クロックBがT2よりも先にロールオーバすることによって、T2およびT3の両方においてTclockの誤差が生じることになり、したがってTABに−Tclockの誤差が生じることになる。TABの有効範囲が−Tclock/2からTclock/2であるので、+または−Tclockの誤差によって、結果が上記範囲から外れることになる。したがって、以下の補正を使用する。
(TAB>Tclock/2)の場合、(TAB=TAB−Tclock) (7)
(TAB<−Tclock/2)の場合、(TAB=TAB+Tclock) (8)
図6は、上記で論じた2つの端子間の通信時間遅延を求める方法の流れ図150を示す。この方法は、段階151で、T1とT4とを比較することによって、T1とT4との間でロールオーバが生じているかを判定する段階を含む。ロールオーバが生じている場合、この方法は段階152に進み、そうでない場合には段階153に進む。段階152で、T1とT4との間でロールオーバが生じている場合、すなわちT1がT4よりも大きい場合、時刻T4をT4+Tclockに修正する。段階153で、T2とT3との間でロールオーバが生じているかを判定し、回答が「はい」である場合、この方法は段階154に進み、そうでない場合には段階156に進む。段階154で、T2とT3との間でロールオーバが生じている場合、すなわちT2がT3よりも大きい場合、時刻T3をT3+Tclockに修正する。この方法は、段階156で、式TAB=(T1+T4−T2−T3)/2を使用することによって、第1の時間遅延を求める段階をさらに含む。段階157で、TABがTclock/2よりも大きいか判定することによって、クロックロールオーバがT1の前に生じているかを判定し、クロックロールオーバが生じている場合、この方法は段階158に進み、そうでない場合には段階159に進む。段階158で、第1の遅延をTAB=TAB−Tclockに修正する。段階159で、TABが(−Tclock/2)よりも小さいか判定することによって、クロックロールオーバがT2の前に生じているか否かを再度判定し、「はい」の場合、この方法は段階160に進み、そうでない場合には、この方法は終了する。最後に、段階160で、クロックロールオーバがT2の前に生じている場合、時間遅延TABを、TAB=TAB+Tclockにさらに修正する。次いで、結果として得られる時間シフト推定値または修正した時間遅延をPFLLへの位相入力として用いて、2つの端子のクロックを同期させ、通信遅延を補償する。
TA、BC=(TAB+TAC)/2 (9)
したがって、クロックオフセット計算モジュール188は、平均時間オフセットまたは全体の時間遅延をPFLL190への位相入力として供給する。例示的なPFLL190が、General Electric Companyに譲渡された発行済の米国特許第5,958,060号に開示されており、該特許を参照により本明細書に組み込む。PFLL190は、クロック192、194の周波数を調整するように、それらのクロックに信号を供給する。次いで、クロック194は、フェーザにタグ付けする第1のクロック信号を供給し、クロック192は、クロック同期を目的とする第2のクロック信号を時刻測定値交換モジュール186に供給する。
40、42、44、80、182、184 制御器
46、48、50 端子
46a、48a、50a 回路遮断器
46b、48b、50b バス
52、54、56 電流センサ
58 電源線
60a、60b、60c 通信線
82 アナログ−デジタル変換器
84 電流信号
86 受信器
87 時刻信号
88 インデックスが付与された電流信号
90 クロック
94 タイムスタンピングおよび同期モジュール
96 差動電流計算器
98 障害検出論理
100 出力信号
102 送信器
104 インデックスが付与された電流測定値
106 ローカル時刻信号
120、130、142、144、200、202 プロット
122、148、204 横軸
124、146、206 縦軸
132、134 クロック時間
150 流れ図
151、152、153、154、156、157、158、159、160 段階
180 クロック同期システム
186 時刻測定値交換モジュール
188 クロックオフセット計算モジュール
190 位相−周波数ロックループ(PFLL)
192、194 デュアルクロック
208、210、212、214、216、218 クロック波形
Claims (20)
- ローカル端子の電流を感知する電流センサと、
前記ローカル端子とリモート端子とを時刻同期させる制御器であって、
タイムスタンプデータをリモート端子と交換する時刻測定値交換モジュールと、
前記時刻測定値交換モジュールにローカル時刻測定値を供給する上側レンジクロックと、
前記ローカル端子の前記電流にインデックスを付与する下側レンジクロックであって、前記上側レンジクロックの第1の時間周期が、前記下側レンジクロックの第2の時間周期のN倍であり、Nが前記多端子システムの端子の個数である、下側レンジクロックと、
リモート端子からのタイムスタンプデータ、および前記ローカル端子からのタイムスタンプデータに基づいて、平均時間オフセットを求めるクロックオフセット計算モジュールと、
前記平均時間オフセットに基づいて、前記上側レンジクロックおよび前記下側レンジクロックについて位相信号および周波数信号を求める位相−周波数ロックループと
を備える制御器と、
差動電流が閾値を超えた場合に、前記多端子送電線における障害を検出する障害検出モジュールと
を備える、多端子送電線用の電流差動保護システム。 - 前記クロックオフセット計算モジュールが、前記ローカル端子と、前記リモート端子のそれぞれとの間の通信時間遅延を平均することによって、前記平均時間オフセットを求めるように構成される、請求項1記載の電流差動保護システム。
- 前記時刻測定値交換モジュールが、前記ローカル端子のメッセージ送信時刻およびメッセージ受信時刻を含む前記タイムスタンプデータと、リモート端子のメッセージ送信時刻およびメッセージ受信時刻を含む前記タイムスタンプデータとを交換するように構成される、請求項2記載の電流差動保護システム。
- 前記クロックオフセット計算モジュールが、前記リモート端子の前記メッセージ送信時刻と前記メッセージ受信時刻との合計と、前記ローカル端子の前記メッセージ送信時刻と前記メッセージ受信時刻との合計との減算に基づいて、前記ローカル端子と、前記リモート端子のそれぞれとの間の前記通信時間遅延を求めるように構成される、請求項3記載の電流差動保護システム。
- 前記クロックオフセット計算モジュールが、前記上側レンジクロックのロールオーバ事例に基づいて、前記通信時間遅延を求めるように構成される、請求項4記載の電流差動保護システム。
- 前記クロックオフセット計算モジュールが、前記上側レンジクロックが前記メッセージ送信時刻と前記メッセージ受信時刻との間でロールオーバしている場合、前記上側レンジクロックの前記第1の時間周期によって前記メッセージ受信時刻を調整するように構成される、請求項5記載の電流差動保護システム。
- 前記クロックオフセット計算モジュールが、前記上側レンジクロックが前記メッセージ送信時刻の前にロールオーバしている場合、前記通信時間遅延を調整するように構成される、請求項6記載の電流差動保護システム。
- 前記障害検出モジュールが、ローカル端子の前記電流と、前記リモート端子の少なくとも1つの第2の電流とのベクトルの加算によって、前記差動電流を求めるように構成される、請求項1記載の電流差動保護システム。
- 前記障害検出モジュールが、前記多端子送電線を流れることができる最小差動電流と、前記最小差動電流を超えて許容される抑制電流との和によって、前記閾値を求めるように構成される、請求項1記載の電流差動保護システム。
- 前記ローカル端子の前記電流をサンプリングするアナログ−デジタル変換器をさらに備える、請求項1記載の電流差動保護システム。
- 前記制御器が、前記アナログ−デジタル変換器のサンプリング周波数に基づいて前記ローカル端子の前記電流にインデックスを付与するように構成される、請求項10記載の電流差動保護システム。
- ローカル端子の電流を感知する段階と、
タイムスタンプデータをリモート端子と交換する段階と、
上側レンジクロックを用いてローカル時刻測定値を供給する段階と、
下側レンジクロックを用いて前記ローカル端子の前記電流にインデックスを付与し、前記上側レンジクロックの第1の時間周期が、前記下側レンジクロックの第2の時間周期のN倍であり、Nが前記多端子システムの端子の個数である段階と、
リモート端子からのタイムスタンプデータ、および前記ローカル端子からのタイムスタンプデータに基づいて、平均時間オフセットを求める段階と、
前記平均時間オフセットに基づいて、前記上側レンジクロックおよび前記下側レンジクロックについて位相信号および周波数信号を求める段階と、
差動電流が閾値を超えた場合に、前記多端子送電線における障害を検出する段階と
を含む、多端子送電線を保護する方法。 - 前記平均時間オフセットを求める段階が、前記ローカル端子と、前記リモート端子のそれぞれとの間の通信時間遅延を平均する段階を含む、請求項12記載の多端子送電線を保護する方法。
- 前記タイムスタンプデータを交換する段階が、前記ローカル端子のメッセージ送信時刻およびメッセージ受信時刻と、リモート端子のメッセージ送信時刻およびメッセージ受信時刻とを交換する段階を含む、請求項13記載の多端子送電線を保護する方法。
- 前記平均時間オフセットを求める段階が、前記リモート端子の前記メッセージ送信時刻と前記メッセージ受信時刻との合計と、前記ローカル端子の前記メッセージ送信時刻と前記メッセージ受信時刻との合計との減算に基づいて、前記ローカル端子と、前記リモート端子のそれぞれとの間の前記通信時間遅延を求める段階を含む、請求項14記載の多端子送電線を保護する方法。
- 前記平均時間オフセットを求める段階が、前記上側レンジクロックのロールオーバ事例に基づいて、前記通信時間遅延を求める段階を含む、請求項15記載の多端子送電線を保護する方法。
- 前記平均時間オフセットを求める段階が、前記上側レンジクロックが前記メッセージ送信時刻と前記メッセージ受信時刻との間でロールオーバしている場合、前記上側レンジクロックの前記第1の時間周期によって前記メッセージ受信時刻を調整する段階を含む、請求項16記載の多端子送電線を保護する方法。
- 前記平均時間オフセットを求める段階が、前記上側レンジクロックが前記メッセージ送信時刻の前にロールオーバしている場合、前記上側レンジクロックの前記第1の時間周期によって前記通信時間遅延を調整する段階を含む、請求項17記載の多端子送電線を保護する方法。
- 前記多端子送電線における前記障害を検出する段階が、ローカル端子の前記電流と、前記リモート端子の少なくとも1つの第2の電流とのベクトルの加算によって、前記差動電流を求める段階を含む、請求項12記載の多端子送電線を保護する方法。
- 前記多端子送電線における前記障害を検出する段階が、前記多端子送電線を流れることができる最小差動電流と、前記最小差動電流を超えて許容される抑制電流との和によって、前記閾値を求める段階を含む、請求項12記載の多端子送電線を保護する方法。
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