JP2015023707A - Protection control device, protection control method, and protection control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、保護制御装置、保護制御方法および保護制御プログラムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a protection control device, a protection control method, and a protection control program.
一般に、電力系統を保護する保護制御装置において、送電線や変圧器、母線を保護する代表的な方式は電流差動保護方式である。
この方式を適用した保護制御装置は、キルヒホッフの法則を利用して保護対象を包む全端子の電流の総和をリレーの動作量として、この動作量に基づいて、保護対象に事故が発生しているか否かを判定する。
Generally, in a protection control device that protects a power system, a typical method for protecting power transmission lines, transformers, and buses is a current differential protection method.
The protection control device to which this method is applied uses the Kirchhoff's law to determine the sum of the currents of all terminals that wrap the protection target as the operation amount of the relay. Determine whether or not.
上述した保護制御装置において用いられる電流差動保護方式は、キルヒホッフの電流則に依り、例えば下記の式(1)に基づいて電流差動保護を行なう方式である。
この式(1)のbは保護対象の端子数であり、式(1)のkは、電流の測定誤差を考慮したリレーの感度である。 In Equation (1), b is the number of terminals to be protected, and k in Equation (1) is the sensitivity of the relay considering current measurement error.
この式は、送電線、変圧器、母線、モータなどの保護に幅広く適用されており、交流電流の瞬時値を全端子で同期がとれたサンプリングで取得したデータを加算することで式(1)の左辺が得られる。当然ながら、保護対象が直流回路の場合でも、キルヒホッフの電流則は成り立つので、式(1)を適用できる。 This formula is widely applied to the protection of power transmission lines, transformers, buses, motors, etc., and the formula (1) is obtained by adding the data obtained by sampling synchronized alternating current values at all terminals to the instantaneous value of AC current. The left side of is obtained. Of course, even when the object to be protected is a DC circuit, Kirchhoff's current law holds, and therefore, the equation (1) can be applied.
一方、近年では太陽光発電、風力発電などの分散電源システムが増えている。このシステムの中では電源からインバータまでは直流回路となっており、インバータから電力系統までは交流回路となっている。 On the other hand, in recent years, distributed power systems such as solar power generation and wind power generation are increasing. In this system, the power source to the inverter is a DC circuit, and the inverter to the power system is an AC circuit.
このような、一方の端子が直流電流で、もう一方の端子が交流電流である直流・交流混在回路を保護対象とした分散電源システムに保護回路を設ける場合は、直流回路、インバータ、交流回路に対して個々に保護回路を設けるのが一般的である。しかし、万一これらの保護回路が故障した場合に、式(1)は、システム全体については成立しないので、この保護回路を安価にバックアップして分散電源システム全体を一括して保護する保護装置を実現するためにキルヒホッフの電流則による電流差動保護を用いることはできない。 When providing a protective circuit in a distributed power supply system that protects a DC / AC mixed circuit in which one terminal is DC current and the other terminal is AC current, the DC circuit, inverter, AC circuit Generally, a protection circuit is provided individually. However, in the unlikely event that these protection circuits fail, Equation (1) does not hold for the entire system, so a protection device that backs up the protection circuit at low cost and protects the entire distributed power supply system collectively. The current differential protection according to Kirchhoff's current law cannot be used to achieve this.
本発明が解決しようとする課題は、保護対象によらずに高精度の保護を行うことが可能な保護制御装置保護制御方法および保護制御プログラムを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a protection control device protection control method and a protection control program capable of performing highly accurate protection regardless of the protection target.
実施形態によれば、保護制御装置は、保護対象とする電力系統の複数の端子の電流、電圧をそれぞれサンプリングした値に基づいた電力の複数の端子についての総和を算出する算出部と、算出部により算出した総和と所定の閾値とを比較する事で、保護対象での事故の発生の有無を判定する判定部とをもつ。 According to the embodiment, the protection control device includes: a calculation unit that calculates a sum of a plurality of terminals of power based on values obtained by sampling currents and voltages of a plurality of terminals of a power system to be protected; and a calculation unit And a determination unit that determines whether or not an accident has occurred in the protection target by comparing the sum calculated by the above and a predetermined threshold value.
本発明によれば、保護対象によらずに高精度の保護を行うことができる。 According to the present invention, high-precision protection can be performed regardless of the object to be protected.
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態における保護制御装置の電流、電圧の取り込みおよびリレー判定のための構成例を示すブロック図である。
図1に示すように第1の実施形態では、保護制御装置1は、電圧の入力変換部3、電流の入力変換部4、電圧のアナログディジタル(A/D)変換部5、電流のアナログディジタル(A/D)変換部6、ディジタル演算処理部7を備える。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example for capturing current and voltage and determining a relay in the protection control device according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, in the first embodiment, the
電圧の入力変換部3は、保護対象2の一端及び他端のそれぞれに設けられ、PT(変成器)9により検出された、保護対象の両端の電圧を取り込む。
電流の入力変換部4は、保護対象2の一端及び他端のそれぞれに設けられ、CT(変流器)8により検出された、保護対象2の一端および他端の電流をそれぞれ取り込む。
The voltage
The current
電圧のアナログディジタル(A/D)変換部5は、電圧の入力変換部3に対応して設けられる。このA/D変換部5は、対応する入力変換部3により取り込んだ電圧のA/D変換を行う。
The voltage analog-to-digital (A / D)
電流のアナログディジタル(A/D)変換部6は、電流の入力変換部4に対応して設けられる。このA/D変換部6は、対応する入力変換部4により取り込んだ電流のA/D変換を行う。
The current analog-to-digital (A / D)
ディジタル演算処理部7は、電圧のアナログディジタル(A/D)変換部5や電流のアナログディジタル(A/D)変換部6からの電圧・電流値を用いて、保護対象に事故が発生しているか否かのリレー判定を行う。
The digital
ディジタル演算処理部7は、算出部7aおよび判定部7bを有する。
算出部7aは、リレー判定のための必要な算出を行なう。判定部7bは、算出部7aによる算出結果を用いてリレー判定を行う。
The digital
The
次に、第1の実施形態における保護制御装置による動作について説明する。
図2は、第1の実施形態における保護制御装置による動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、保護対象2の一端側および他端側で、電流の入力変換部4は、接続先のCT8により検出されたアナログ電流値データを取得する(ステップS1)。
保護対象2の一端側および他端側で、電圧の入力変換部3は、接続先のPT9により検出されたアナログ電圧値データを取得する(ステップS2)。
保護対象2の一端側および他端側で、電流のA/D変換部6は、電流の入力変換部4により取得したアナログ電流値データをディジタル変換することで、ディジタル電流値データを算出する(ステップS3)。
また、保護対象2の一端側および他端側で、電圧のA/D変換部5は、電圧の入力変換部3により取得したアナログ電圧値データをディジタル変換することで、ディジタル電圧値データを算出する(ステップS4)。
Next, the operation of the protection control device in the first embodiment will be described.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure performed by the protection control device according to the first embodiment.
First, on one end side and the other end side of the
On one end side and the other end side of the
On one end side and the other end side of the
The voltage A /
ディジタル演算処理部7の算出部7aは、ディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データに基づいて、リレーの動作量としての、観測点ごとの瞬時電力を求め、これらの総和の絶対値を算出する(ステップS5)。判定部7bは、保護対象2に事故が発生しているか否かのリレー判定を行う。
保護対象事故が発生している場合(ステップS6のYES)、ディジタル演算処理部7は、トリップ回路を動作させて遮断器にトリップ指令を出力する(ステップS7)。
Based on the digital current value data and the digital voltage value data, the
When the protection target accident has occurred (YES in step S6), the digital
次に、リレー判定の詳細について説明する。本実施形態において、ディジタル演算処理部7は、テレゲンの定理(Tellegen's Theorem)を利用して、保護対象のそれぞれの観測点における任意の時点の電流および電圧の積の総和を用いてリレー判定を行う。
Next, details of relay determination will be described. In this embodiment, the digital
テレゲンの定理は、下記の式(2)に示すように、電気回路において各枝を流れる電流と枝間の電位差との積の総和が0となることを意味する定理である。
ここで電流、電圧の観測点はb箇所としている。
この式(2)では非時間依存性がある。例えば、ディジタル演算処理部7が保護対象の両端の電位差の列V1,V2,…,VNと電流の列I1,I2,…,INのサンプリングをそれぞれの列内で同時刻に行っていれば、電位差と電流のサンプリング時刻は保存される情報に影響しない。したがって、ディジタル演算処理部7は、下記の式(3)を判定式とする差動演算を行えば保護対象2の内部事故を検出することができる。
This formula (2) has non-time dependence. For example, the
式(3)のkは、リレー判定のための閾値であって、電流の測定誤差を考慮したリレーの感度である。
この式(3)は、電流差動リレーが従来から適用されている送電線、変圧器、母線に適用でき、さらにはインバータやコンバータを含む交流直流混在系などの電力システム全般に適用できる。
K in the equation (3) is a threshold for relay determination, and is a relay sensitivity in consideration of a current measurement error.
This equation (3) can be applied to power transmission lines, transformers, and buses to which current differential relays are conventionally applied, and can also be applied to power systems in general such as AC / DC mixed systems including inverters and converters.
上記のテレゲンの定理の基本式(式(2))は、電気回路でのエネルギー保存則を表現しているといえる。この式は、単位時間で考えると電力保存則を表しているともいえる。異なるサンプリング列での電流、電圧の積の総和から得られる値に対しては、テレゲンの定理の基本式は、電力保存則を一般化した定理として準電力保存則(quasi-power conservation law)を表している。 It can be said that the basic formula of the Telegen theorem (formula (2)) expresses the energy conservation law in the electric circuit. It can be said that this equation represents a power conservation law when considered in unit time. For values obtained from the sum of products of current and voltage at different sampling sequences, the basic formula of Telegen's theorem is a quasi-power conservation law as a generalization of the power conservation law. Represents.
エネルギー保存則は、ある孤立系の中のエネルギーの総量は変化しないとする法則である。図1を例にとると、保護対象2の中の電力の消費および蓄積がリレーの特性上無視できる程度である場合、平常時の運用では、保護対象2に入る電力と、この保護対象2から出ていく電力は略等しいと考えられる。
The energy conservation law is a law that the total amount of energy in an isolated system does not change. Taking FIG. 1 as an example, if power consumption and storage in the
一方で、保護対象2の内部で事故が発生すると、熱や光などの形態で電力が大きく消費される。このことから、保護対象2に入る電力と、この保護対象2から出ていく電力の差が大きくなる。ディジタル演算処理部7は、この差を上記の式(3)を用いて検出することで保護を行う。
On the other hand, when an accident occurs inside the
図3は、第1の実施形態における保護制御装置における直流交流混在系の保護に用いる構成例を示すブロック図である。
図3に示した例では、保護対象はインバータ11である。インバータ11の一端としての直流回路にはPVモジュール(太陽光発電モジュール)10が設けられる。インバータ11の一端としての直流回路や他端としての交流系統には、CT8やPT9が設けられる。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example used for protection of a DC / AC mixed system in the protection control device according to the first embodiment.
In the example shown in FIG. 3, the protection target is the inverter 11. A PV module (solar power generation module) 10 is provided in the DC circuit as one end of the inverter 11. CT8 and PT9 are provided in the DC circuit as one end of the inverter 11 and the AC system as the other end.
第1の実施形態では、保護対象が交流回路、直流回路、交流直流混在回路(図3参照)のいずれの構成であるかに依存せずに、入力およびリレー判定のための式が同一となることから、リレー判定にかかる信頼性、経済性が向上する。 In the first embodiment, the expressions for input and relay determination are the same regardless of whether the protection target is an AC circuit, a DC circuit, or an AC / DC mixed circuit (see FIG. 3). As a result, the reliability and economy of relay determination are improved.
すなわち、保護対象が送電線、変圧器、母線のいずれかであるか、または従来の電流差動保護方式では保護できなかった交流直流混在系であるかを問わず、図1に示した構成で差動保護を実現できる。ここでは送電線の抵抗分による電力消費は十分小さく、インダクタンス、キャパシタンスによる電力の蓄積も無視できる程度に小さいとしている。 That is, regardless of whether the object to be protected is a power transmission line, a transformer, or a bus, or an AC / DC mixed system that cannot be protected by the conventional current differential protection system, the configuration shown in FIG. Differential protection can be realized. Here, the power consumption due to the resistance of the transmission line is sufficiently small, and the accumulation of power due to inductance and capacitance is small enough to be ignored.
また、保護対象が交流直流混在系の場合は、インバータ(図3参照)やコンバータでの平常時の電力の消費や蓄積をここでは無視できる程度に小さいと仮定する。これはインバータの効率は既に90パーセント以上となっているものも多いからである。今後、直流交流混在の電力システムが増えることから、本実施形態の適用は、より有効となる。 Further, when the protection target is an AC / DC mixed system, it is assumed that the power consumption and storage in the inverter (see FIG. 3) and the converter are small enough to be ignored here. This is because many inverters already have an efficiency of 90% or more. In the future, since the number of DC-AC mixed power systems will increase, the application of this embodiment will be more effective.
なお、式(2)や、式(3)式は瞬時電力を表しているが、テレゲンの定理はフェーザ量でも成り立つことから、フェーザの値を用いた下記の式(4)を適用しても構成、効果は変わらない。
式(4)のIα、Vαは、それぞれ電流、電圧のフェーザ値を表す。
保護対象が変圧器であって、この変圧器の保護を従来の電流差動保護方式で行う場合、変圧器の投入時のインラッシュ波形により保護制御装置が誤動作する。この対策として、インラッシュ電流に第2次高調波が多いことに着目して、フィルタにより第2次高調波が一定値以上であることを判定して電流差動リレーの出力をロックする方式が以前から用いられている。
In formula (4), I α and V α represent phasor values of current and voltage, respectively.
When the protection target is a transformer and the transformer is protected by the conventional current differential protection method, the protection control device malfunctions due to the inrush waveform when the transformer is turned on. As a countermeasure, focusing on the fact that there are many second harmonics in the inrush current, it is possible to determine that the second harmonic is above a certain value by a filter and lock the output of the current differential relay. It has been used for some time.
この方式では、電流差動リレーの出力をロックするためのロック回路が必要となる。このため、上述した送電線保護の電流差動保護に加えて、異なるフィルタ処理およびロジックシーケンスがさらに必要となるため、送電線保護と同じ電流差動保護方式でありながら異なるソフトウエアの実装が必要となる。 This system requires a lock circuit for locking the output of the current differential relay. For this reason, in addition to the current differential protection of the transmission line protection described above, different filtering and logic sequences are further required. Therefore, the same current differential protection method as the transmission line protection is required, but different software implementation is required. It becomes.
また、近年の電力系統の変化により故障電流に含まれる第2次高調波が増加していること、およびインラッシュ波形に含まれる第2次高調波成分が減少していることから、インラッシュ波形の従来の検出方式では変圧器内部事故での誤不動作および外部事故での誤動作が懸念される。 In addition, since the second harmonic contained in the fault current has increased due to changes in the power system in recent years and the second harmonic component contained in the inrush waveform has decreased, the inrush waveform In this conventional detection method, there is a concern about malfunction due to an internal accident in the transformer and malfunction due to an external accident.
図4は、第1の実施形態における保護制御装置における変圧器の保護に用いる構成例を示すブロック図である。
図4に示すように、保護対象が変圧器12である場合、常時は変圧器12の内部の鉄損、銅損は無視できる。また、変圧器12の励磁電流自体が少ないので、変圧器12の巻線のリアクタンス分に蓄積されるエネルギーも無視できる。また、変圧器12の内部事故時は、絶縁破壊により大きな有効電力が消費される。これらの理由により、上記の式(3)あるいは式(4)を用いて内部事故を検出できる。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example used for protection of the transformer in the protection control device according to the first embodiment.
As shown in FIG. 4, when the protection target is the
ところで、電圧印加時のインラッシュが発生すると、鉄心が飽和領域に入り、リアクタンスに蓄積されるエネルギーも変化する。しかし、変圧器12への瞬時電力の平均値はほぼ零となるので、上記の式(3)や式(4)式の代わりに下記の式(5)を用いれば、インラッシュが発生した場合の差動保護リレーの誤動作はない。この式(5)を用いれば、高調波検出回路も不要となり、図1に示した構成で信頼性、経済性を向上させて変圧器12の保護が可能となる。
式(5)の左辺は、交流基本周波数のN周期(Nは1以上の整数)の区間での瞬時電圧の平均値を観測点のそれぞれについて合計した値を示す。この式(5)においては、iαとvαは同時刻でサンプリングした値とする。 The left side of Equation (5) represents a value obtained by summing the average value of the instantaneous voltage for each of the observation points in an interval of N periods (N is an integer of 1 or more) of the AC fundamental frequency. In this equation (5), i α and v α are values sampled at the same time.
図5は、第1の実施形態における保護制御装置による変圧器の保護のための動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、前述したS1からS4により、アナログ電流値データの取得、アナログ電圧値データを取得、ディジタル電流値データの算出、ディジタル電圧値データの算出がなされる。
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure for protecting the transformer by the protection control device according to the first embodiment.
First, analog current value data acquisition, analog voltage value data acquisition, digital current value data calculation, and digital voltage value data calculation are performed through S1 to S4 described above.
次に、ディジタル演算処理部7の算出部7aは、ディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データに基づいて、動作量としての、観測点ごとの瞬時電力の平均値を求めて、これらの総和の絶対値を算出する(ステップS5A)。判定部7bは、この算出結果に基づいて式(5)を用いて、保護対象2に事故が発生しているか否かのリレー判定を行う。
保護対象事故が発生している場合(ステップS6のYES)、ディジタル演算処理部7は、トリップ回路を動作させて遮断器にトリップ指令を出力する(ステップS7)。
Next, the
When the protection target accident has occurred (YES in step S6), the digital
次に、変圧器12への瞬時電力の平均値がほぼ零となる事について詳細に説明する。
変圧器12の印加電圧をV(t)=Vmsin(ωt)とし、t=0での残留磁束をφrとすると、時刻tでの鉄心の磁束は、下記の式(6)で示される。
The voltage applied to the
式(6)のNは一次巻線の巻数である。VmとNωをベース量として単位法(Per Unit法)で上記の式(6)を書き直すと、電圧V(t)及び磁束φ(t)は下記の式(7−1)、式(7−2)のようになる。
V(t)=sin(ωt) …式(7−1)
φ(t)=φr(1−cos(ωt)) …式(7−2)
図6は、第1の実施形態における保護制御装置による変圧器保護におけるインラッシュの保護を説明するためのφ−iカーブの一例を示す図である。
図6に示すφ−iカーブで鉄心の飽和磁束をφsとすると、励磁電流imは下記の式(8)のようになる。ここでのmは、φ−iカーブの傾きの逆数である。
N in Equation (6) is the number of turns of the primary winding. When the above equation (6) is rewritten by the unit method (Per Unit method) using V m and Nω as base quantities, the voltage V (t) and the magnetic flux φ (t) are expressed by the following equations (7-1) and (7 -2).
V (t) = sin (ωt) Expression (7-1)
φ (t) = φ r (1-cos (ωt)) Equation (7-2)
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a φ-i curve for explaining inrush protection in transformer protection by the protection control device according to the first embodiment.
When the saturation magnetic flux of the iron core in the phi-i curve shown in FIG. 6 and phi s, the exciting current i m is given by the following equation (8). Here, m is the reciprocal of the slope of the φ-i curve.
im(t)=m(φr−cos(ωt)) φ>φs
=0 φ≦φs …式(8)
ただし飽和磁束φsを簡略化のため1とした。
よって、下記の式(9)が成り立つ。
p(t)=v(t)im(t)
=msin(ωt)(φr−cos(ωt)) φ>φs
=0 φ≦φs …式(9)
図7は、第1の実施形態における保護制御装置による変圧器保護におけるインラッシュの保護を説明するための図である。
図7に示すように、p(t)の平均値を1周期とると、インラッシュで発生する電力は0となる。
i m (t) = m (φ r −cos (ωt)) φ> φ s
= 0 φ ≦ φ s Equation (8)
However, the saturation magnetic flux φ s is set to 1 for simplification.
Therefore, the following formula (9) is established.
p (t) = v (t) i m (t)
= Msin (ωt) (φ r −cos (ωt)) φ> φ s
= 0 φ ≦ φ s (9)
FIG. 7 is a diagram for explaining inrush protection in transformer protection by the protection control device according to the first embodiment.
As shown in FIG. 7, when the average value of p (t) is one cycle, the power generated in inrush is zero.
以上示したように、従来の電流差動保護方式に比べ、本実施形態では電流、電圧の入力がそれぞれ必要となるが、保護対象の構成に依存せずに同一の演算式を適用できるという利点がある。なおテレゲンの定理により、式(3)、式(4)を用いる場合は電流、電圧のサンプリングを同時刻にする必要はない。 As described above, compared to the conventional current differential protection method, the current and voltage inputs are required in this embodiment, but the same arithmetic expression can be applied without depending on the configuration of the protection target. There is. According to Telegen's theorem, it is not necessary to sample current and voltage at the same time when using equations (3) and (4).
図8は、第1の実施形態における保護制御装置における送電線の両端子リレー間に通信路を用いた場合の構成例を示す図である。
図8では、本実施形態を送電線保護に適用した例を示す。両端子のリレーの構成は図1に示した構成とほぼ同じである。ただし、ディジタル演算処理部7を送電線の一端側と他端側にそれぞれ設け、このディジタル演算処理部7が電流、電圧を通信路13を介して相手端子に送り、差動保護を行うところが異なる。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example when a communication path is used between both terminal relays of the power transmission line in the protection control device according to the first embodiment.
In FIG. 8, the example which applied this embodiment to transmission line protection is shown. The configuration of the relay of both terminals is almost the same as the configuration shown in FIG. However, the digital
従来の差動保護では、両端子が相互に送り合う電気量の同期をとる必要があったが、本実施形態では、電流、電圧間での同期は必ずしも必要ない。したがって、伝送不良などで、電流あるいは電圧データのいずれかが欠損した場合でも、他のタイミングで取得した電流、電圧データを利用して差動保護演算を行うことが可能となる。 In the conventional differential protection, it is necessary to synchronize the amount of electricity sent between the two terminals, but in the present embodiment, synchronization between the current and the voltage is not necessarily required. Therefore, even when either current or voltage data is lost due to a transmission failure or the like, differential protection calculation can be performed using current and voltage data acquired at other timings.
図9は、第1の実施形態における保護制御装置による送電線の両端子リレー間に通信路を用いた場合の動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、送電線の一端側および他端側における電流の入力変換部4は、接続先のCT8により検出されたアナログ電流値データを取得する(ステップS1)。
送電線の一端側および他端側における電圧の入力変換部3は、接続先のPT9により検出されたアナログ電圧値データを取得する(ステップS2)。
送電線の一端側および他端側における電流のA/D変換部6は、電流の入力変換部4により取得したアナログ電流値データをディジタル変換することで、ディジタル電流値データを算出する(ステップS3)。
また、送電線の一端側および他端側における電圧のA/D変換部5は、電圧の入力変換部3により取得したアナログ電圧値データをディジタル変換することで、ディジタル電圧値データを算出する(ステップS4)。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure when a communication path is used between both terminal relays of a power transmission line by the protection control device according to the first embodiment.
First, the current
The voltage
The current A /
Further, the voltage A /
送電線の一端側のディジタル演算処理部7は、この一端側のディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データを通信路13を介して送電線の他端側のディジタル演算処理部7に出力する。また、送電線の他端側のディジタル演算処理部7は、この他端側ディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データを通信路13を介して送電線の一端側のディジタル演算処理部7に出力する(ステップS11)。これにより、送電線の一端側および他端側のディジタル演算処理部7は、送電線の両端のディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データを得ることができる。
The digital
次に、ディジタル演算処理部7の算出部7aは、ディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データに基づいて、動作量としての、観測点ごとの瞬時電力を求め、この求めた値の総和の絶対値を算出する(ステップS5)。判定部7bは、保護対象2に事故が発生しているか否かのリレー判定を行う。
保護対象事故が発生している場合(ステップS6のYES)、ディジタル演算処理部7は、トリップ回路を動作させて遮断器にトリップ指令を出力する(ステップS7)。
Next, the
When the protection target accident has occurred (YES in step S6), the digital
図10は、第1の実施形態における保護制御装置における母線の保護に用いる構成例を示す図である。
図10に、本実施形態を母線保護に適用した例を示す。この例では、PT9,CT8が母線の複数箇所に設けられる。母線の電圧、電流はPT9,CT8を介して入力変換部3,4で取得された後にA/D変換器5,6でディジタル量に変換される。ディジタル演算処理部7は、変電所構内のLAN14を用いて、同じLANに接続されたリレー内で差動保護演算を行う。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example used for protecting the bus in the protection control device according to the first embodiment.
FIG. 10 shows an example in which this embodiment is applied to busbar protection. In this example, PT9 and CT8 are provided at a plurality of locations on the bus. The voltage and current of the bus are acquired by the
この構成例では、変電所内の電流、電圧の取得をLANを用いて容易に行えるようになる。よってことから、本実施形態で提案する電流、電圧の両方を用いた差動保護も従来に比べ容易に実現できる。 In this configuration example, the current and voltage in the substation can be easily acquired using the LAN. Therefore, the differential protection using both current and voltage proposed in this embodiment can be easily realized as compared with the conventional case.
またLAN14中の電流、電圧データのいずれかにデータ欠損が生じた場合も上述の送電線保護と同じく他のタイミングで取得した電流、電圧データで代替できる。よって、信頼性の高い保護リレーを提供できる。
Further, even when data loss occurs in either the current or voltage data in the
図11は、第1の実施形態における保護制御装置による母線の保護のための動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、母線の各箇所における電流の入力変換部4は、接続先のCT8により検出されたアナログ電流値データを取得する(ステップS1)。
母線の一端側および他端側における電圧の入力変換部3は、接続先のPT9により検出されたアナログ電圧値データを取得する(ステップS2)。
母線の各箇所における電流のA/D変換部6は、電流の入力変換部4により取得したアナログ電流値データをディジタル変換することで、ディジタル電流値データを算出する(ステップS3)。
また、母線の一端側および他端側における電圧のA/D変換部5は、電圧の入力変換部3により取得したアナログ電圧値データをディジタル変換することで、ディジタル電圧値データを算出する(ステップS4)。
ディジタル演算処理部7は、これら算出されたディジタル電流値データ、ディジタル電圧値データをLAN14を介して入力する(ステップS12)。
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure for protecting a bus by the protection control device according to the first embodiment.
First, the current
The voltage
The current A /
The voltage A /
The digital
次に、ディジタル演算処理部7の算出部7aは、ディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データに基づいて、動作量としての、観測点ごとの瞬時電力を求め、この求めた値の総和の絶対値を算出する(ステップS5)。判定部7bは、保護対象2に事故が発生しているか否かのリレー判定を行う。
保護対象事故が発生している場合(ステップS6のYES)、ディジタル演算処理部7は、トリップ回路を動作させて遮断器にトリップ指令を出力する(ステップS7)。
Next, the
When the protection target accident has occurred (YES in step S6), the digital
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態における構成のうち図1に示したものと同一部分の説明は省略する。
図12は、第2の実施形態における保護制御装置の電流、電圧の取り込みおよびリレー判定のための構成例を示すブロック図である。
図12に示すように、第2の実施形態では、図1に示したディジタル演算処理部7に替えてディジタル演算処理部7−2を備える。
このディジタル演算処理部7−2は、動作量算出部7−2a、抑制量算出部7−2b、判定部7−2cを有する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In addition, description of the same part as what was shown in FIG. 1 among the structures in each following embodiment is abbreviate | omitted.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example for capturing current and voltage and relay determination of the protection control device according to the second embodiment.
As shown in FIG. 12, in the second embodiment, a digital arithmetic processing unit 7-2 is provided instead of the digital
The digital arithmetic processing unit 7-2 includes an operation amount calculation unit 7-2a, a suppression amount calculation unit 7-2b, and a determination unit 7-2c.
動作量算出部7−2aは保護対象の動作量を算出する。抑制量算出部7−2bは保護対象の抑制量を算出する。判定部7−2cは、動作量算出部7−2aおよび抑制量算出部7−2bによる判定結果に基づいてリレー判定、つまり保護対象事故が発生しているか否かの判定を行う。
第2の実施形態では、ディジタル演算処理部7−2による判定の為の式として下記の式(10)を用いる。
In the second embodiment, the following equation (10) is used as an equation for determination by the digital arithmetic processing unit 7-2.
式(10)の左辺の1項目は動作量であり、2項目は抑制量である。この式(10)を判定式として用いれば、保護対象の電流値が大きい場合でも、測定誤差が大きくなり差動量が増えて誤動作となることを回避することができる。 One item on the left side of equation (10) is the amount of movement, and two items are the amount of suppression. If this equation (10) is used as a determination equation, it is possible to avoid a malfunction due to a large measurement error and an increased differential amount even when the current value to be protected is large.
また、式(10)で瞬時の電気量(電力)iαvαを用いる代わりに電力のフェーザ量IαVαあるいは瞬時電力の一定期間の平均値を用いても、その基本構成、効果は変わらない。また、フェーザ量の電流あるいは電圧のいずれかを共役複素数とした、いわゆる複素電力としても基本構成、効果は同じである。 Further, the basic configuration and effect can be obtained by using the power phasor amount I α V α or the average value of the instantaneous power for a certain period instead of using the instantaneous amount of electricity (power) i α v α in the equation (10). does not change. The basic configuration and effect are the same as so-called complex power in which either the phasor current or voltage is a conjugate complex number.
図13は、第2の実施形態における保護制御装置による動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、前述したS1からS4により、アナログ電流値データの取得、アナログ電圧値データを取得、ディジタル電流値データの算出、ディジタル電圧値データの算出がなされる。
FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure performed by the protection control device according to the second embodiment.
First, analog current value data acquisition, analog voltage value data acquisition, digital current value data calculation, and digital voltage value data calculation are performed through S1 to S4 described above.
次に、ディジタル演算処理部7−2の動作量算出部7−2aは、ディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データに基づいて、動作量としての、観測点ごとの瞬時電力を求め、この求めた値の総和を算出する(ステップS21)。 Next, the operation amount calculation unit 7-2a of the digital arithmetic processing unit 7-2 obtains the instantaneous power for each observation point as the operation amount based on the digital current value data and the digital voltage value data, and obtains this The sum of the values is calculated (step S21).
抑制量算出部7−2aは、ディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データに基づいて、抑制量としての、観測点ごとの瞬時電力の絶対値を観測点ごとに求め、これらの総和に式(10)に示した定数k1を掛けた値を算出する(ステップS22)。判定部7−2bは、動作量および抑制量の算出結果に基づいて式(10)を用いて、保護対象2に事故が発生しているか否かのリレー判定を行う。
保護対象事故が発生している場合(ステップS6のYES)、ディジタル演算処理部7は、トリップ回路を動作させて遮断器にトリップ指令を出力する(ステップS7)。
Based on the digital current value data and the digital voltage value data, the suppression amount calculation unit 7-2a calculates the absolute value of the instantaneous power for each observation point as the suppression amount for each observation point, and the sum of these values is expressed by the formula (10 ) calculates a value obtained by multiplying the constants k 1 shown in (step S22). The determination unit 7-2b performs relay determination as to whether or not an accident has occurred in the
When the protection target accident has occurred (YES in step S6), the digital
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。
第3の実施形態では、保護対象内のインダクタンス、キャパシタンスでの電力の消費および蓄積が無視できない場合についての構成例を示す。
図14は、第3の実施形態における保護制御装置の構成例を示す図である。
図14に示すように、第3の実施形態では、ディジタル演算処理部7に替えてディジタル演算処理部15を備える。このディジタル演算処理部15は、動作量算出部15a、蓄積消費電力算出部15b、判定部15cを有する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
In the third embodiment, a configuration example is shown for a case where power consumption and storage in the inductance and capacitance within the protection target cannot be ignored.
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a protection control device according to the third embodiment.
As shown in FIG. 14, in the third embodiment, a digital
このディジタル演算処理部15による判定のための演算式は下記の式(11)となる。この式(11)は、第1の実施形態で説明した式(3)に蓄積電力および消費電力の補償項を加えた式である。
式(11)の左辺の第2項のPsは保護対象内に蓄積される瞬時電力とし、式(11)のPcは保護対象内で消費される電力とする。 Ps in the second term on the left side of Equation (11) is instantaneous power stored in the protection target, and Pc in Equation (11) is power consumed in the protection target.
第3の実施形態では、蓄積消費電力算出部15bにより、保護対象の内のインダクタンス、キャパシタンスでの電力の消費および蓄積が無視できない場合であっても、第1の実施形態と比較して高精度な差動演算が実現できる。
In the third embodiment, the accumulated power
以下、保護対象が送電線である例を挙げて、式(11)の左辺の第2項としての補償項について説明する。
図15は、第3の実施形態における保護制御装置による動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、前述したS1からS4により、アナログ電流値データの取得、アナログ電圧値データを取得、ディジタル電流値データの算出、ディジタル電圧値データの算出がなされる。
Hereinafter, the compensation term as the second term on the left side of Expression (11) will be described by giving an example in which the protection target is a power transmission line.
FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure performed by the protection control device according to the third embodiment.
First, analog current value data acquisition, analog voltage value data acquisition, digital current value data calculation, and digital voltage value data calculation are performed through S1 to S4 described above.
次に、ディジタル演算処理部15の動作量算出部15aは、ディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データに基づいて、動作量としての、観測点ごとの瞬時電力を求め、この求めた値の総和を算出する(ステップS31)。
Next, the operation amount calculation unit 15a of the digital
蓄積消費電力算出部15bは、ディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データに基づいて、保護対象で消費される電力Pcおよび保護対象で蓄積される電力Psを、S31で算出済みの動作量から減算した値を求める(ステップS32)。
判定部7cは、動作量および抑制量の算出結果に基づいて式(11)を用いて、保護対象2に事故が発生しているか否かのリレー判定を行う。
保護対象事故が発生している場合(ステップS6のYES)、ディジタル演算処理部7は、トリップ回路を動作させて遮断器にトリップ指令を出力する(ステップS7)。
Based on the digital current value data and the digital voltage value data, the accumulated power
The determination unit 7c performs relay determination as to whether or not an accident has occurred in the
When the protection target accident has occurred (YES in step S6), the digital
図16は、第3の実施形態における保護制御装置により補償項を算出するための送電線モデルの構成例を示す図である。
まず、保護対象の瞬時の電気量を判定に用いる場合について説明する。図16に示した送電線モデルにおいて、第1の端子と第2の端子にキャパシタ(C)16が設けられ、第1および第2の端子間には抵抗17とコイル18の直列回路が設けられる。また、第1の端子への入力電流19をi1とし、第2の端子への入力電流20をi2とし、第1の端子から第2の端子にかけて抵抗(R)17とコイル(L)18の直列回路に流れる電流21をi12とし、第1の端子の電圧22をv1とし、第2の端子の電圧23をv2としている。
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration example of a transmission line model for calculating a compensation term by the protection control device according to the third embodiment.
First, the case where the instantaneous amount of electricity to be protected is used for determination will be described. In the power transmission line model shown in FIG. 16, a capacitor (C) 16 is provided at the first terminal and the second terminal, and a series circuit of a
このモデルでは、下記の式(12),(13),(14)が成り立つ。
また、下記の式(15)が成り立つ。
式(15)の右辺の第1項が消費電力Pcに相当し、右辺の第2項から第4項が蓄積電力Psに相当する。
保護対象の両端の電流および電圧は保護リレーで計測できる。また、送電線について予め求めた線路定数から、抵抗R、キャパシタCおよびコイルLの定数を知ることができる。よって、上記の消費電力Pcおよび蓄積電力Psを算出することが可能である。
The first term on the right side of Equation (15) corresponds to the power consumption Pc, and the second to fourth terms on the right side correspond to the stored power Ps.
The current and voltage across the protected object can be measured with a protection relay. Further, the constants of the resistor R, the capacitor C, and the coil L can be known from the line constant obtained in advance for the transmission line. Therefore, it is possible to calculate the power consumption Pc and the stored power Ps.
図17は、送電線モデルにおけるフェーザ量の場合の構成例を示す図である。
次に、保護対象のフェーザ量の電気量を判定に用いる場合について説明する。図17の送電線モデルにおいて、第1の端子と第2の端子にアドミタンス24が設けられ、第1および第2の端子間にはインピーダンス25が設けられる。また、第1の端子への入力電流のフェーザ値26をI1とし、第2の端子への入力電流の27のフェーザ値をI2とし、第1の端子から第2の端子にかけてインピーダンス25に流れる電流21をi12とする。
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example in the case of the phasor amount in the transmission line model.
Next, the case where the electricity quantity of the phasor quantity to be protected is used for the determination will be described. In the power transmission line model of FIG. 17, an
このモデルでは、下記の式(16)が成り立つ。
式(16)では2次の微小量を無視するものとする。
また、複素電力で示すと、下記の式(17)が成り立つ。
Further, in terms of complex power, the following formula (17) is established.
式(17)では微小量は無視するものとする。
この式(17)の右辺の第2項と第3項の和がPc+Psとなる。これらの値も計測および事前の線路定数から求めることが可能である。
In equation (17), the minute amount is ignored.
The sum of the second term and the third term on the right side of the equation (17) is Pc + Ps. These values can also be obtained from measurements and prior line constants.
図18は、第3の実施形態における保護制御装置における直流交流混在系にかかる補償項を算出するためのインバータ回路モデルの構成例を示す図である。
また、図18に示すように、保護対象が交流直流混在回路の場合は、太陽光発電のような分散電源システムでは直流回路が多く、直流はインバータで交流に変換されて電力系統に連系されている。
この直流回路の保護、インバータの保護、系統連系点までの交流回路の保護は各々個別のリレーあるいは、MCCB(配線用遮断器)やヒューズで行われていた。
FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration example of an inverter circuit model for calculating a compensation term relating to a DC / AC mixed system in the protection control device according to the third embodiment.
As shown in FIG. 18, when the protection target is an AC / DC mixed circuit, there are many DC circuits in a distributed power supply system such as photovoltaic power generation, and the DC is converted into AC by an inverter and linked to the power system. ing.
The protection of the DC circuit, the protection of the inverter, and the protection of the AC circuit up to the grid connection point have been performed by individual relays, MCCB (wiring circuit breaker) or fuse.
これに対し、第3の実施形態の原理を用いれば、直流回路の電流電圧および交流回路の電流、電圧をそれぞれ取り込んで差動をとることで、直流回路、インバータ、交流回路の保護をリレーで一括して行える。これにより、複数のリレーを必要とする従来の構成と比べてコストを抑えることが可能となる。
また、各回路の接続点付近で生じうる保護上の盲点も解消でき信頼性が向上するという利点がある。
On the other hand, if the principle of the third embodiment is used, the DC circuit, the inverter, and the AC circuit are protected by a relay by taking the current voltage of the DC circuit and the current and voltage of the AC circuit, respectively, and taking the differential. Can be done at once. Thereby, it becomes possible to hold down cost compared with the conventional structure which requires a some relay.
In addition, there is an advantage that the blind spot on protection that can occur in the vicinity of the connection point of each circuit can be eliminated and the reliability is improved.
図18のモデルにおいて、直流回路ではスイッチ30およびダイオード31でなる整流回路と、直流電圧源34とが設けられる。
また、整流回路は交流回路の一端に接続されて、この一端にはコイルLの一端に接続される。このコイルLの他端には、抵抗RとキャパシタCとでなる並列回路の一端が直列に接続され、この並列回路の他端が整流回路に接続される。
In the model of FIG. 18, the DC circuit is provided with a rectifier circuit including a
The rectifier circuit is connected to one end of the AC circuit, and this end is connected to one end of the coil L. One end of a parallel circuit composed of a resistor R and a capacitor C is connected in series to the other end of the coil L, and the other end of the parallel circuit is connected to a rectifier circuit.
このモデルでは直流回路を流れる電流19をi1とし、直流回路の端子の電圧22をv1とし、抵抗RとキャパシタCとでなる並列回路の他端から一端への電流をi2とし、コイルLの一端と上記の並列回路の他端との間の電圧32をv12とし、コイルLの一端から他端に流れる電流33をi12とし、抵抗RとキャパシタCとでなる並列回路の電圧23をv2としている。
In this model, the current 19 flowing through the DC circuit is i 1 , the
図18のモデルにおいてスイッチングでは電力消費が無視できるほど小さいとする。下記の式(18)が成り立つ。
また、下記の式(19),(20),(21)が成り立つ。
i12+i2=ic …式(21)
よって、下記の式(22)が成り立つ。
Therefore, the following formula (22) is established.
式(22)の左辺は図18のモデルの出力端子の電力を示す。右辺の第1項は入力端子の電力に等しい。また、右辺の第2項から第4項は蓄積電力Psを示す。i12およびv12は入力および出力端子の上述の式を組み合わせることで算出できる。また、式(22)のLCは回路定数から既知であるので、蓄積電力Psは容易に算出できる。 The left side of Equation (22) indicates the power at the output terminal of the model of FIG. The first term on the right side is equal to the input terminal power. The second term to the fourth term on the right side indicate the stored power Ps. i 12 and v 12 can be calculated by combining the above equations for the input and output terminals. Further, since the LC in the equation (22) is known from the circuit constant, the stored power Ps can be easily calculated.
i12およびv12の算出についてさらに説明する。図18のモデルでは、下記の式(23),(24),(25)が成り立つ。
i1v1=(ic−i2)v12 …式(24)
変圧器、母線、モータの保護についても同様な構成が適用できる。ただし変圧器にインラッシュが発生した場合の保護についての判定式は下記の式(26)となる。この式(26)は、第1の実施形態で説明した式(5)に蓄積電力および消費電力の補償項を加えた式である。
なお式(11)の瞬時の電気量iavaを用いる代わりに、フェーザ量IaVaあるいは一定期間の平均値を用いても、その基本構成、効果は変わらない。
上記に述べた構成とすることで、種々な保護対象に対して同じ構成で保護を実現でき経済性、信頼性に優れた保護装置を提供できる。また上述の補償手段により高精度な保護を行うことが可能となる。
It should be noted that the basic configuration and effect are not changed even if the phasor amount I a V a or the average value for a certain period is used instead of using the instantaneous electric amount i a v a in the formula (11).
By adopting the above-described configuration, it is possible to provide a protection device that can realize protection with the same configuration for various protection targets and is excellent in economy and reliability. In addition, high-precision protection can be performed by the compensation means described above.
なお第2の実施形態と同様に、式(11)に抑制量を加えた下記の式(27)が成り立つ。
式(27)の左辺の第1項は動作量であり、第2項は抑制量である。この式(27)を判定に用いれば、保護対象への電流値が大きい場合に測定誤差が大きくなり差動量が増えて誤動作となることを回避することができる。 The first term on the left side of Equation (27) is the amount of movement, and the second term is the amount of suppression. If this equation (27) is used for the determination, it is possible to avoid a malfunction due to a large measurement error and an increased differential amount when the current value to be protected is large.
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について説明する。
第4の実施形態では、対称三相交流の電力システムを保護する例を説明する。
図19は、第4の実施形態における保護制御装置の構成例を示す図である。
図19に示した構成の各相の入力電流i1、i2、i3は、下記の式(28)〜(30)で示されるとする。
i1=Iacos(ωt−φ) …式(28)
i2=Ibcos(ωt−2π/3−φ) …式(29)
i3=Iccos(ωt−4π/3−φ) …式(30)
図19に示した構成の各相の出力電流i4、i5、i6は、下記の式(31)〜(33)で示されるとする。
i4=Ia´cos(ωt−φ´) …式(31)
i5=Ib´cos(ωt−2π/3−φ´) …式(32)
i6=Ic´cos(ωt−4π/3−φ´) …式(33)
図19に示した構成の各相の入力電圧v1、v2、v3は、下記の式(34)〜(36)で示されるとする。
v1=Vacos(ωt) …式(34)
v2=Vbcos(ωt−2π/3) …式(35)
v3=Vccos(ωt−4π/3) …式(36)
図19に示した構成の各相の出力電圧v4、v5、v6は、下記の式(37)〜(39)で示されるとする。
v4=Va´cos(ωt−δ´) …式(37)
v5=Vb´cos(ωt−2π/3−δ´) …式(38)
v6=Vc´cos(ωt−4π/3−δ´) …式(39)
テレゲンの定理の一例として三相交流の入力に関しては、瞬時電力の和p(t)は、下記の式(40)で示される。
p(t)=i1v1+i2v2+i3v3 …式(40)
同様に、三相交流の出力に関しては、瞬時電力の和p(t)は、下記の式(41)で示される。
p(t)=i4v4+i5v5+i6v6 …式(41)
これら入力と出力の和を式(3)あるいは式(10)の左辺として用いることで、三相交流回路の保護に用いることができる。
例えば、抑制量を用いない下記の式(42)や抑制量を用いた下記の式(43)が成り立つ。
Next, a fourth embodiment will be described.
In the fourth embodiment, an example of protecting a symmetrical three-phase AC power system will be described.
FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration example of a protection control device according to the fourth embodiment.
Assume that the input currents i 1 , i 2, i 3 of each phase of the configuration shown in FIG. 19 are expressed by the following equations (28) to (30).
i 1 = I a cos (ωt−φ) (28)
i 2 = I b cos (ωt−2π / 3−φ) Equation (29)
i 3 = I c cos (ωt−4π / 3−φ) Equation (30)
Assume that the output currents i 4 , i 5, i 6 of each phase of the configuration shown in FIG. 19 are expressed by the following equations (31) to (33).
i 4 = I a ' cos (ωt−φ ′) (31)
i 5 = I b ′ cos (ωt−2π / 3−φ ′) Equation (32)
i 6 = I c ′ cos (ωt−4π / 3−φ ′) Equation (33)
Assume that the input voltages v 1 , v 2, and v 3 of each phase of the configuration shown in FIG. 19 are expressed by the following equations (34) to (36).
v 1 = V a cos (ωt) Equation (34)
v 2 = V b cos (ωt−2π / 3) Equation (35)
v 3 = V c cos (ωt−4π / 3) Equation (36)
Assume that the output voltages v 4 , v 5, and v 6 of each phase of the configuration shown in FIG. 19 are expressed by the following equations (37) to (39).
v 4 = V a'cos (ωt -δ') ... formula (37)
v 5 = V b ′ cos (ωt−2π / 3−δ ′) Equation (38)
v 6 = V c ′ cos (ωt−4π / 3−δ ′) Equation (39)
As an example of Telegen's theorem, for a three-phase AC input, the instantaneous power sum p (t) is given by the following equation (40).
p (t) = i 1 v 1 + i 2 v 2 + i 3 v 3 Formula (40)
Similarly, regarding the output of the three-phase alternating current, the sum p (t) of the instantaneous power is expressed by the following formula (41).
p (t) = i 4 v 4 + i 5 v 5 + i 6 v 6 Formula (41)
By using the sum of these inputs and outputs as the left side of Equation (3) or Equation (10), it can be used to protect a three-phase AC circuit.
For example, the following formula (42) that does not use the suppression amount and the following formula (43) that uses the suppression amount hold.
式(42)や式(43)の左辺のpaは、三相の各相の瞬時電力である。
また、第4の実施形態で送電線を保護対象とすると、従来の電流差動リレーに比べて各相の事故検出はできなくなるが、各相の事故検出を行う必要がない場合には、第1の実施形態で説明したように各箇所の電流や電圧を相手端子に送る必要がなくなるので、伝送量を減らすことができる。
Left side of p a formula (42) or equation (43) is a phase of the instantaneous power of the three phases.
Further, if the transmission line is a protection target in the fourth embodiment, it is impossible to detect the accident of each phase as compared with the conventional current differential relay, but if it is not necessary to detect the accident of each phase, As described in the first embodiment, since it is not necessary to send the current and voltage at each location to the counterpart terminal, the amount of transmission can be reduced.
ここで、上記の式(43)を判定式とした場合の動作について説明する。ここでは、ディジタル演算処理部7−2の動作を説明する。図20は、第4の実施形態における保護制御装置による動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、前述したS1からS4により、アナログ電流値データの取得、アナログ電圧値データを取得、ディジタル電流値データの算出、ディジタル電圧値データの算出がなされる。
Here, the operation when the above equation (43) is used as a determination equation will be described. Here, the operation of the digital arithmetic processing unit 7-2 will be described. FIG. 20 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure performed by the protection control device according to the fourth embodiment.
First, analog current value data acquisition, analog voltage value data acquisition, digital current value data calculation, and digital voltage value data calculation are performed through S1 to S4 described above.
次に、ディジタル演算処理部7−2の動作量算出部7−2aは、ディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データに基づいて、動作量としての、三相交流の各相の入力の瞬時電力の和および三相交流の出力の瞬時電力の和をそれぞれ求め、この求めた値の総和を算出する(ステップS41)。 Next, the operation amount calculation unit 7-2a of the digital arithmetic processing unit 7-2 calculates the instantaneous power of the input of each phase of the three-phase alternating current as the operation amount based on the digital current value data and the digital voltage value data. The sum of the instantaneous powers of the sum and three-phase AC outputs is obtained, and the sum of the obtained values is calculated (step S41).
抑制量算出部7−2aは、ディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データに基づいて、抑制量としての、三相交流の各相の入力の瞬時電力の和および三相交流の出力の瞬時電力の和を求め、この求めた値の総和の絶対値に式(43)に示した定数k1を掛けた値を算出する(ステップS42)。
判定部7cは、動作量および抑制量の算出結果に基づいて式(43)を用いて、保護対象に事故が発生しているか否かのリレー判定を行う。
保護対象事故が発生している場合(ステップS6のYES)、ディジタル演算処理部7は、トリップ回路を動作させて遮断器にトリップ指令を出力する(ステップS7)。
Based on the digital current value data and the digital voltage value data, the suppression amount calculation unit 7-2a calculates the sum of the instantaneous power of the input of each phase of the three-phase alternating current and the instantaneous power of the output of the three-phase alternating current as the suppression amount. It calculates the sum, and calculates the value obtained by multiplying a constant k 1 shown in formula (43) to the absolute value of the sum of the calculated value (step S42).
The determination unit 7c performs relay determination as to whether or not an accident has occurred in the protection target, using Expression (43) based on the calculation results of the operation amount and the suppression amount.
When the protection target accident has occurred (YES in step S6), the digital
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態について説明する。
第5の実施形態では、ディジタル電流値や、ディジタル電圧値に作用素を施してリレー判定を行う例を説明する。
図21は、第5の実施形態における保護制御装置における電流および電圧の波形の一例を示す図である。
図21では、電流iの波形、電流iの値に微分を施した値の波形、電圧vの波形、電圧vの値に微分を施した値の波形を示す。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described.
In the fifth embodiment, an example in which relay determination is performed by applying an operator to a digital current value or a digital voltage value will be described.
FIG. 21 is a diagram illustrating an example of current and voltage waveforms in the protection control device according to the fifth embodiment.
FIG. 21 shows a waveform of a current i, a waveform of a value obtained by differentiating the value of the current i, a waveform of a voltage v, and a waveform of a value obtained by differentiating the value of the voltage v.
テレゲンの定理では、リレー判定に電圧、電流は瞬時の電圧、電流量に限らず、それらを演算した結果を用いても良い。テレゲンの定理を示す式(2)の電流および電圧の少なくとも一方に対してキルヒホッフの作用素(Kirchhoff Operator)を適用してもテレゲンの定理が成り立つことが知られている。 According to Telegen's theorem, voltage and current are not limited to instantaneous voltage and current amount for relay determination, and the result of calculating them may be used. It is known that the Telegen's theorem holds even when Kirchhoff's operator is applied to at least one of the current and voltage in the formula (2) indicating the Telegen's theorem.
キルヒホッフの作用素とは、微分や積分など、その作用素を施してもキルヒホッフの法則が満たされるような作用素を指す。この作用素をΛとすると、式(2)より下記の式(44)が成り立つ。
例えば、電流の時間微分値をリレー判定に用いることで、潮流の大きさにかかわらず高感度に事故を検出できる。
また、電圧の時間微分値をリレー判定に用いることで、例えば短距離送電線の末端での事故で電圧が十分低下しない場合でも高感度に事故を検出できる。
また、電圧あるいは電流の一定時間の積分値をリレー判定に用いることで、系統事故の際に発生する高調波電流あるいはサージの影響をフィルタリングすることができ高信頼度のリレーを実現できる。これらの組み合わせでも上記の効果を得られる。
For example, an accident can be detected with high sensitivity regardless of the magnitude of the power flow by using the time differential value of the current for relay determination.
Further, by using the time differential value of the voltage for relay determination, an accident can be detected with high sensitivity even when the voltage does not sufficiently decrease due to an accident at the end of a short-distance transmission line, for example.
Further, by using the integrated value of voltage or current for a certain time for relay determination, the influence of harmonic current or surge generated in the event of a system fault can be filtered, and a highly reliable relay can be realized. The above effects can also be obtained by a combination of these.
図22は、第5の実施形態における保護制御装置による動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、前述したS1からS4により、アナログ電流値データの取得、アナログ電圧値データを取得、ディジタル電流値データの算出、ディジタル電圧値データの算出がなされる。
FIG. 22 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure performed by the protection control device according to the fifth embodiment.
First, analog current value data acquisition, analog voltage value data acquisition, digital current value data calculation, and digital voltage value data calculation are performed through S1 to S4 described above.
次に、ディジタル演算処理部7の算出部7aは、ディジタル電流値データおよびディジタル電圧値データに基づいて、動作量としての、観測点ごとの瞬時電力にキルヒホッフの作用素を施した値を求め、これら求めた値の総和を算出する(ステップS51)。
Next, the
判定部7bは、算出結果に基づいて保護対象2に事故が発生しているか否かのリレー判定を行う。
保護対象事故が発生している場合(ステップS6のYES)、ディジタル演算処理部7は、トリップ回路を動作させて遮断器にトリップ指令を出力する(ステップS7)。
The
When the protection target accident has occurred (YES in step S6), the digital
なお、上記の各実施形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク(フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスクなど)、光ディスク(CD−ROM、DVDなど)、光磁気ディスク(MO)、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。
また、この記憶媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であっても良い。
また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)や、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のMW(ミドルウェア)等が上記実施形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。
さらに、各実施形態における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、LANやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。
また、記憶媒体は1つに限らず、複数の媒体から上記の各実施形態における処理が実行される場合も本発明における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成であっても良い。なお、各実施形態におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、上記の各実施形態における各処理を実行するものであって、パソコン等の1つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。
また、各実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Note that the methods described in the above embodiments are, as programs that can be executed by a computer, magnetic disks (floppy (registered trademark) disks, hard disks, etc.), optical disks (CD-ROMs, DVDs, etc.), magneto-optical disks. (MO), stored in a storage medium such as a semiconductor memory, and distributed.
In addition, as long as the storage medium can store a program and can be read by a computer, the storage format may be any form.
In addition, an OS (operating system) running on a computer based on an instruction of a program installed in the computer from a storage medium, MW (middleware) such as database management software, network software, and the like realize the above-described embodiment. A part of each process may be executed.
Furthermore, the storage medium in each embodiment is not limited to a medium independent of a computer, but also includes a storage medium that downloads and stores or temporarily stores a program transmitted via a LAN, the Internet, or the like.
Further, the number of storage media is not limited to one, and the case where the processing in each of the above embodiments is executed from a plurality of media is also included in the storage media in the present invention, and the media configuration may be any configuration. The computer in each embodiment executes each process in each of the above embodiments based on a program stored in a storage medium, and a single device such as a personal computer or a plurality of devices are connected to a network. Any configuration of the system or the like may be used.
In addition, the computer in each embodiment is not limited to a personal computer, and includes an arithmetic processing device, a microcomputer, and the like included in an information processing device, and is a generic term for devices and devices that can realize the functions of the present invention by a program. Yes.
Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…保護制御装置、2…保護対象、3…電圧の入力変換部、4…電流の入力変換部、5…電圧のA/D変換部、6…電流のA/D変換部、7,7−2,15…ディジタル演算処理部、7a…算出部、7b…判定部、7−2a,15a…動作量算出部、7−2b…抑制量算出部、7c,7−2c,15c…判定部、8…CT(変流器)、9…PT(変成器)、10…PVモジュール、11…インバータ、12…変圧器、13…通信路、14…LAN、15b…蓄積消費電力算出部、16…キャパシタ、17…抵抗、18…コイル、19…送電端の電流、20…受電端の電流、21…R、Lを流れる電流、22…送電端の電圧、23…受電端の電圧、24…アドミタンス、25…インピーダンス、26…送電端の電流フェーザ、27…受電端の電流フェーザ、28…送電端の電圧フェーザ、29…受電端の電圧フェーザ、30…スイッチ、31…ダイオード、32…回路内の電圧、33…回路内の電流、34…直流電圧源、35…三相交流電流入力、36…三相交流電流出力、37…三相交流電圧入力、38…三相交流電圧出力、39…電流波形、40…電流微分値波形、41…電圧波形、42…電圧微分値波形。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記算出部により算出した総和と所定の閾値とを比較する事で、前記保護対象での事故の発生の有無を判定する判定部と
を備えたことを特徴とする保護制御装置。 A calculation unit that calculates a sum of the plurality of terminals of the power based on values obtained by sampling currents and voltages of the plurality of terminals of the power system as the protection target; and
A protection control apparatus comprising: a determination unit that determines whether or not an accident has occurred in the protection target by comparing the sum calculated by the calculation unit with a predetermined threshold value.
保護対象とする電力系統の複数の端子の電流、電圧をそれぞれ任意の時間にサンプリングした値に基づいた電力の前記複数の端子についての総和を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の保護制御装置。 The calculation unit includes:
2. The protection according to claim 1, wherein a sum total of the plurality of terminals is calculated based on values obtained by sampling currents and voltages of a plurality of terminals of the power system to be protected at arbitrary times, respectively. Control device.
保護対象とする電力系統の複数の端子の電流、電圧を同時刻にサンプリングした値に基づいた電力の前記複数の端子についての総和を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の保護制御装置。 The calculation unit includes:
The protection control device according to claim 1, wherein a sum total of the plurality of terminals of electric power based on values obtained by sampling currents and voltages of the plurality of terminals of the power system to be protected at the same time is calculated. .
保護対象とする電力系統の複数の端子の電流、電圧をサンプリングした値に基づいた瞬時電力の前記複数の端子についての総和を算出する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の保護制御装置。 The calculation unit includes:
4. The sum total of the plurality of terminals of instantaneous power based on a value obtained by sampling currents and voltages of a plurality of terminals of the power system to be protected is calculated. 5. The protection control device described.
保護対象とする電力系統の複数の端子の電流のフェーザ量、電圧のフェーザ量をサンプリングした値に基づいた電力の前記複数の端子についての総和を算出する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の保護制御装置。 The calculation unit includes:
4. The sum total of the plurality of terminals of the power based on a value obtained by sampling the phasor amount of the current and the phasor amount of the voltage of the plurality of terminals of the power system to be protected is calculated. The protection control device according to any one of claims.
保護対象とする電力系統の複数の端子の電流、電圧を同時刻にサンプリングした値に基づいた所定の周期の電力の平均値の前記複数の端子についての総和を算出する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の保護制御装置。 The calculation unit includes:
The total sum of the plurality of terminals of an average value of power in a predetermined cycle based on values obtained by sampling currents and voltages of a plurality of terminals of the power system to be protected at the same time is calculated. The protection control device according to any one of 1 to 3.
保護対象とする電力系統の複数の端子の電流、電圧をそれぞれサンプリングした値に基づいた瞬時電力の前記複数の端子についての総和としての前記保護対象の動作量と、前記算出した値から前記総和に基づいた前記保護対象の抑制量とを算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の保護制御装置。 The calculation unit includes:
The operation amount of the protection target as the sum of the plurality of terminals of the instantaneous power based on the values obtained by sampling the current and voltage of the plurality of terminals of the power system to be protected, and the calculated value to the sum The protection control device according to claim 1, wherein the suppression amount of the protection target is calculated.
前記算出部は、
保護対象とする電力系統の少なくとも1つの端子の直流電流、直流電圧をそれぞれサンプリングし、前記電力系統の少なくとも1つの端子の交流電流、交流電圧をそれぞれサンプリングし、これらサンプリングした値に基づいた瞬時電力の前記複数の端子についての総和を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の保護制御装置。 In the power system, a DC circuit and an AC circuit are mixed,
The calculation unit includes:
Sample DC current and DC voltage of at least one terminal of the power system to be protected, respectively sample AC current and AC voltage of at least one terminal of the power system, and instantaneous power based on these sampled values The protection control device according to claim 1, wherein a sum total of the plurality of terminals is calculated.
保護対象とする電力系統の複数の端子の電流、電圧を任意の時間にサンプリングした値に基づいた電力の前記複数の端子についての総和としての、前記保護対象の動作量と、前記保護対象とする電力系統で蓄積される電力、前記保護対象とする電力系統で消費される電力とを算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の保護制御装置。 The calculation unit includes:
The amount of operation of the protection target as the sum of the plurality of terminals based on the values obtained by sampling the current and voltage of the plurality of terminals of the power system to be protected at an arbitrary time, and the protection target The protection control device according to claim 1, wherein power stored in a power system and power consumed in the power system to be protected are calculated.
前記算出部は、
対称三相交流の電力システムの各相の入力電流と出力の和を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の保護制御装置。 The power system as the protection target is a symmetrical three-phase AC power system,
The calculation unit includes:
The protection control device according to claim 1, wherein a sum of an input current and an output of each phase of the symmetrical three-phase AC power system is calculated.
保護対象とする電力系統の複数の端子の電流、電圧をそれぞれサンプリングした値の少なくとも1つにキルヒホッフの作用素を施した瞬時電力の前記複数の端子についての総和を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の保護制御装置。 The calculation unit includes:
A sum total of the plurality of terminals of instantaneous power obtained by applying a Kirchhoff operator to at least one of values obtained by sampling currents and voltages of a plurality of terminals of a power system to be protected is calculated. The protection control device according to 1.
前記電力系統の電流、電圧をそれぞれサンプリングした値に基づいた電力の前記複数の端子についての総和を算出し、
前記算出した総和と所定の閾値とを比較する事で、前記保護対象での事故の発生の有無を判定する
ことを特徴とする保護制御方法。 A protection control method for protecting a power system having a plurality of terminals as a protection target,
Calculate the sum of the plurality of terminals of the power based on the values obtained by sampling the current and voltage of the power system,
A protection control method comprising: determining whether or not an accident has occurred in the protection target by comparing the calculated sum with a predetermined threshold value.
前記コンピュータを、
前記算出部および前記判定部として機能させるための保護制御プログラム。 A program used for a computer operating as a part of the protection control device according to claim 1,
The computer,
A protection control program for causing the calculation unit and the determination unit to function.
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