JP2021078196A - Protective relay device - Google Patents

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Abstract

To provide a protective relay device that has a simple structure and can accurately determine whether or not a CT is saturated.SOLUTION: A protective relay device includes an input unit that receives an input of a power system current detected by a current transformer, a waveform generation unit that generates a first-order differentiation waveform of the current by differentiating the current, a zero-cross detection unit that detects first zero-cross points of the first-order differentiation waveform, and a saturation determination unit that determines whether or not the current transformer is saturated on the basis of a first zero-cross interval indicating an interval between the adjacent first zero-cross points.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本開示は、保護リレー装置に関する。 The present disclosure relates to a protection relay device.

電力系統に発生した故障を検出するために、保護リレー装置は、電流変成器(CT:Current Transformer)を介して電力系統に流れる電流を取り込む。一般的に、系統故障などで発生する故障電流によりCTの1次電流がある値以上になると、CT鉄心の飽和によって1次電流が2次電流に正しく変換されない状態(例えば、CT飽和状態とも称される。)となる。CT飽和状態では、故障電流が正しく保護リレー装置に入力されないため、保護リレー装置の誤動作、誤不動作等が生じてしまう可能性がある。そのため、保護リレー装置においては、CTの飽和を精度よく検出する必要がある。 In order to detect a failure that has occurred in the power system, the protection relay device takes in the current flowing through the power system via a current transformer (CT). Generally, when the primary current of CT exceeds a certain value due to a failure current generated due to a system failure or the like, the primary current is not correctly converted into a secondary current due to saturation of the CT iron core (for example, also referred to as a CT saturation state). Will be done.) In the CT saturated state, the fault current is not correctly input to the protection relay device, so that there is a possibility that the protection relay device may malfunction or malfunction. Therefore, in the protection relay device, it is necessary to accurately detect the saturation of CT.

特表2006−523942号公報(特許文献1)は、変流器の2次電流補償方法を開示している。この方法では、変流器の飽和による2次電流の歪みにより実際の2次電流値を正確に認識できなくなることで発生する保護用継電システムの誤動作を防止することを検討している。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-523942 (Patent Document 1) discloses a method for compensating for secondary current of a current transformer. In this method, it is examined to prevent the malfunction of the protective relay system caused by the fact that the actual secondary current value cannot be accurately recognized due to the distortion of the secondary current due to the saturation of the current transformer.

特表2006−523942号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-523942

特許文献1では、CT飽和か否かを判定するための臨界値を適切に設定するために、実際の系統状態、および適用されるCTの詳細特性が必要となる。しかし、CTの特性からCT飽和の臨界点を得るための計算は煩雑である。また、CTの詳細特性を入手できない場合も多く、実用的ではないと考えられる。 In Patent Document 1, in order to appropriately set a critical value for determining whether or not CT is saturated, an actual system state and detailed characteristics of the applied CT are required. However, the calculation for obtaining the critical point of CT saturation from the characteristics of CT is complicated. In addition, detailed CT characteristics are often not available, which is considered impractical.

本開示のある局面における目的は、簡易な構成で精度よくCTが飽和しているか否かを判定することが可能な保護リレー装置を提供することである。 An object of an aspect of the present disclosure is to provide a protection relay device capable of accurately determining whether or not CT is saturated with a simple configuration.

ある実施の形態に従う保護リレー装置は、電流変成器によって検出された電力系統の電流の入力を受ける入力部と、電流を微分して電流の1階微分波形を生成する波形生成部と、1階微分波形の第1ゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部と、隣接する第1ゼロクロス点間の間隔を示す第1ゼロクロス間隔に基づいて、電流変成器が飽和したか否かを判定する飽和判定部とを備える。 A protection relay device according to an embodiment includes an input unit that receives an input of a power system current detected by a current transformer, a waveform generator that differentiates the current to generate a first-order differential waveform of the current, and a first-order unit. A zero-cross detection unit that detects the first zero-cross point of the differential waveform, and a saturation determination unit that determines whether or not the current transformer is saturated based on the first zero-cross interval that indicates the interval between adjacent first zero-cross points. To be equipped.

本開示によると、簡易な構成で精度よくCTが飽和しているか否かを判定することができる。 According to the present disclosure, it is possible to accurately determine whether or not CT is saturated with a simple configuration.

実施の形態1に従う保護リレー装置が適用される電力系統を示す図である。It is a figure which shows the electric power system to which the protection relay device according to Embodiment 1 is applied. 実施の形態1に従う保護リレー装置のハードウェア構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hardware composition of the protection relay device which follows Embodiment 1. FIG. CT非飽和時の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform at the time of CT desaturation. CT飽和時の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform at the time of CT saturation. 実施の形態1に従う判定方式の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the determination method according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に従う保護リレー装置の機能構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the functional structure of the protection relay device according to Embodiment 1. FIG. CT非飽和時であって、変圧器がインラッシュ状態である場合の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform at the time of CT desaturation, and the transformer is in an inrush state. CT飽和時であって、変圧器がインラッシュ状態である場合の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform at the time of CT saturation, and the transformer is in an inrush state. 3相の変圧器がインラッシュ状態である場合の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform when the three-phase transformer is in an inrush state. 実施の形態2に従う判定方式の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the determination method according to Embodiment 2. 実施の形態2に従う保護リレー装置の機能構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the functional structure of the protection relay device according to Embodiment 2.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are designated by the same reference numerals. Their names and functions are the same. Therefore, the detailed description of them will not be repeated.

実施の形態1.
<全体構成>
図1は、実施の形態1に従う保護リレー装置が適用される電力系統を示す図である。図1に示す電力系統では、送電線3の両端に母線2,4が接続されており、母線2および母線4の遠方に3相の交流電源10,11がそれぞれ設けられている。交流電源10,11は、例えば、発電機である。
Embodiment 1.
<Overall configuration>
FIG. 1 is a diagram showing a power system to which the protection relay device according to the first embodiment is applied. In the power system shown in FIG. 1, bus lines 2 and 4 are connected to both ends of the transmission line 3, and three-phase AC power supplies 10 and 11 are provided far from the bus line 2 and the bus line 4, respectively. The AC power supplies 10 and 11 are, for example, generators.

送電線3には遮断器5および変圧器9が設けられている。また、送電線3の各相には電流変成器(CT:Current Transformer)6が設けられる。CT6は、送電線3の相電流(例えば、A相電流)を検出する。CT6により検出された電流は、保護リレー装置100に入力される。保護リレー装置100は、CT6から取り込んだ2次電流(以下、「CT2次電流」とも称する。)に基づいて、CT6が飽和したか否かを判定する機能を有している。詳細は後述するが、保護リレー装置100は、CT2次電流の1階微分波形のゼロクロス点間の間隔に基づいて、CT6が飽和したか否かを判定する。 The transmission line 3 is provided with a circuit breaker 5 and a transformer 9. Further, a current transformer (CT) 6 is provided in each phase of the transmission line 3. The CT6 detects the phase current of the transmission line 3 (for example, the A phase current). The current detected by the CT6 is input to the protection relay device 100. The protection relay device 100 has a function of determining whether or not the CT6 is saturated based on the secondary current (hereinafter, also referred to as “CT secondary current”) taken in from the CT6. Although the details will be described later, the protection relay device 100 determines whether or not the CT6 is saturated based on the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform of the CT secondary current.

母線2には、電圧変成器(VT:Voltage Transformer)8が接続されている。電圧変成器8は、母線2側の送電線3の各相電圧(例えば、A相電圧、B相電圧、C相電圧)を検出する。電圧変成器8により検出された電圧は、保護リレー装置100に入力される。 A voltage transformer (VT: Voltage Transformer) 8 is connected to the bus 2. The voltage transformer 8 detects each phase voltage (for example, A-phase voltage, B-phase voltage, C-phase voltage) of the transmission line 3 on the bus 2 side. The voltage detected by the voltage transformer 8 is input to the protection relay device 100.

保護リレー装置100は、電力系統(例えば、送電線3)を保護するためのディジタル形の保護リレーである。保護リレー装置100は、収集した電気量(例えば、電圧および電流)を用いてリレー演算等の電力系統を保護するために必要な演算を実行し、系統事故の発生有無を判定する。そして、保護リレー装置100は、送電線3において事故を検出すると、遮断器5に対してトリップ信号を出力する。保護リレー装置100は、例えば、送電線保護用の電流差動リレー装置、方向リレー装置等で構成される。 The protection relay device 100 is a digital protection relay for protecting the power system (for example, the transmission line 3). The protection relay device 100 uses the collected electric energy (for example, voltage and current) to perform operations necessary for protecting the power system such as relay operations, and determines whether or not a system accident has occurred. Then, when the protection relay device 100 detects an accident on the transmission line 3, it outputs a trip signal to the circuit breaker 5. The protection relay device 100 is composed of, for example, a current differential relay device for protecting transmission lines, a directional relay device, and the like.

図2は、実施の形態1に従う保護リレー装置100のハードウェア構成の一例を示す図である。図2を参照して、保護リレー装置100は、補助変成器51と、AD(Analog to Digital)変換部52と、演算処理部70とを含む。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the protection relay device 100 according to the first embodiment. With reference to FIG. 2, the protection relay device 100 includes an auxiliary transformer 51, an AD (Analog to Digital) conversion unit 52, and an arithmetic processing unit 70.

補助変成器51は、CT6により検出された電流と、電圧変成器8により検出された電圧とを取り込み、リレー内部回路での信号処理に適した電圧に変換して出力する。AD変換部52は、補助変成器51から出力される電圧を取り込んでディジタルデータに変換する。具体的には、AD変換部52は、アナログフィルタと、サンプルホールド回路と、マルチプレクサと、AD変換器とを含む。 The auxiliary transformer 51 takes in the current detected by the CT 6 and the voltage detected by the voltage transformer 8, converts them into a voltage suitable for signal processing in the relay internal circuit, and outputs the voltage. The AD conversion unit 52 takes in the voltage output from the auxiliary transformer 51 and converts it into digital data. Specifically, the AD conversion unit 52 includes an analog filter, a sample hold circuit, a multiplexer, and an AD converter.

アナログフィルタは、補助変成器51から出力される電流の波形信号から高周波のノイズ成分を除去する。サンプルホールド回路は、アナログフィルタから出力される電流の波形信号を予め定められたサンプリング周期でサンプリングする。マルチプレクサは、演算処理部70から入力されるタイミング信号に基づいて、サンプルホールド回路から入力される波形信号を時系列で順次切り替えてAD変換器に入力する。AD変換器は、マルチプレクサから入力される波形信号をアナログデータからディジタルデータに変換する。AD変換器は、ディジタル変換した波形信号(すなわち、ディジタルデータ)を演算処理部70へ出力する。 The analog filter removes high-frequency noise components from the waveform signal of the current output from the auxiliary transformer 51. The sample hold circuit samples the waveform signal of the current output from the analog filter at a predetermined sampling cycle. Based on the timing signal input from the arithmetic processing unit 70, the multiplexer sequentially switches the waveform signals input from the sample hold circuit in chronological order and inputs them to the AD converter. The AD converter converts the waveform signal input from the multiplexer from analog data to digital data. The AD converter outputs the digitally converted waveform signal (that is, digital data) to the arithmetic processing unit 70.

演算処理部70は、CPU(Central Processing Unit)72と、ROM73と、RAM74と、DI(digital input)回路75と、DO(digital output)回路76と、入力インターフェイス(I/F)77とを含む。これらは、バス71で結合される。 The arithmetic processing unit 70 includes a CPU (Central Processing Unit) 72, a ROM 73, a RAM 74, a DI (digital input) circuit 75, a DO (digital output) circuit 76, and an input interface (I / F) 77. .. These are connected by a bus 71.

CPU72は、予めROM73に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、保護リレー装置100の動作を制御する。なお、ROM73には、CPU72によって用いられる各種情報が格納されている。CPU72は、たとえば、マイクロプロセッサである。なお、当該ハードウェアは、CPU以外のFPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)およびその他の演算機能を有する回路などであってもよい。 The CPU 72 controls the operation of the protection relay device 100 by reading and executing a program stored in the ROM 73 in advance. The ROM 73 stores various information used by the CPU 72. The CPU 72 is, for example, a microprocessor. The hardware may be an FPGA (Field Programmable Gate Array) other than the CPU, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or a circuit having other arithmetic functions.

CPU72は、バス71を介して、AD変換部52からディジタルデータを取り込む。CPU72は、ROM73に格納されているプログラムに従って、取り込んだディジタルデータを用いて演算を実行する。 The CPU 72 takes in digital data from the AD conversion unit 52 via the bus 71. The CPU 72 executes an operation using the captured digital data according to a program stored in the ROM 73.

CPU72は、演算結果に基づいて、DO回路76を介して、外部に信号を出力する。例えば、DO回路76は、遮断器5にトリップ信号を出力する。CPU72は、DI回路75を介して、外部からの信号を受け取る。入力インターフェイス77は、典型的には、各種ボタン等であり、系統運用者からの各種設定操作を受け付ける。 The CPU 72 outputs a signal to the outside via the DO circuit 76 based on the calculation result. For example, the DO circuit 76 outputs a trip signal to the circuit breaker 5. The CPU 72 receives a signal from the outside via the DI circuit 75. The input interface 77 is typically various buttons and the like, and receives various setting operations from the system operator.

<CT飽和判定方式>
図3は、CT非飽和時の波形を示す図である。図3(a)および(b)の縦軸は電流(図中の「I」に対応)であり、横軸は時間(図中の「t」に対応)である。図3(a)を参照して、波形300はCTが飽和していないとき(すなわち、CT非飽和時)のCT2次電流の波形を示しており、波形301はCT2次電流の1階微分波形を示している。図3(b)を参照して、波形302はCT非飽和時の2階微分波形を示している。図3(b)は、波形301を拡大するように図3(a)の縦軸を変更したものである。
<CT saturation judgment method>
FIG. 3 is a diagram showing a waveform when CT is not saturated. The vertical axis of FIGS. 3A and 3B is the current (corresponding to “I” in the figure), and the horizontal axis is the time (corresponding to “t” in the figure). With reference to FIG. 3A, the waveform 300 shows the waveform of the CT secondary current when the CT is not saturated (that is, when the CT is not saturated), and the waveform 301 is the first-order differential waveform of the CT secondary current. Is shown. With reference to FIG. 3 (b), the waveform 302 shows the second derivative waveform at the time of CT desaturation. FIG. 3B shows the vertical axis of FIG. 3A changed so as to enlarge the waveform 301.

ここで、CT非飽和時のCT2次電流の波形(以下、単に「電流波形」とも称する。)は以下の式(1)で示され、1階微分波形は以下の式(2.1)〜(2.3)で示され、2階微分波形は以下の式(3.1)〜(3.3)で示される。 Here, the waveform of the CT secondary current at the time of CT desaturation (hereinafter, also simply referred to as “current waveform”) is represented by the following equation (1), and the first-order differential waveform is expressed by the following equations (2.1) to (2.1) to The second-order differential waveform is represented by (2.3) and is represented by the following equations (3.1) to (3.3).

I(t)=I×sin(ωt+θ)−I×sin(θ)×exp(−1/Ts×t)・・・(1)
ここで、式(1)の第一項“I×sin(ωt+θ)”はsin成分を表わす定常解であり、第二項“−I×sin(θ)×exp(−1/Ts×t)”は直流成分を表わす過渡解である。説明のため、定常解に対応する第一項をIs(t)、過渡解に対応する第ニ項をIt(t)と定義する。
I (t) = I p × sin (ωt + θ) -I P × sin (θ) × exp (-1 / Ts × t) ··· (1)
Here, the first term "I p × sin (ωt + θ)" of the formula (1) is a stationary solution that represents the sin component, the second term "-I P × sin (θ) × exp (-1 / Ts × "t)" is a transient solution representing a DC component. For the sake of explanation, the first term corresponding to the stationary solution is defined as Is (t), and the second term corresponding to the transient solution is defined as It (t).

定常解の1階微分式を式(2.1)に示し、過渡解の1階微分式を式(2.2)に示す。また、当該定常解および過渡解を組み合わせた波形の数式を式(2.3)に示す。 The first-order differential equation of the stationary solution is shown in Eq. (2.1), and the first-order differential equation of the transient solution is shown in Eq. (2.2). Moreover, the mathematical formula of the waveform which combined the stationary solution and the transient solution is shown in the equation (2.3).

Is(1)(t)=ωI×cоs(ωt+θ)・・・(2.1)
It(1)(t)=−(1/Ts)×sin(θ)×exp(−1/Ts×t)・・・・・・・(2.2)
(1)(t)=Is(1)(t)+It(1)(t)・・・(2.3)
定常解の2階微分式を式(3.1)に示し、過渡解の2階微分式を式(3.2)に示す。また、当該定常解および過渡解を組み合わせた波形の数式を式(3.3)に示す。
Is (1) (t) = ωI p × cоs (ωt + θ) ・ ・ ・ (2.1)
It (1) (t) =-(1 / Ts) x sin (θ) x exp (-1 / Ts x t) ... (2.2)
I (1) (t) = Is (1) (t) + It (1) (t) ... (2.3)
The second derivative of the stationary solution is shown in Eq. (3.1), and the second derivative of the transient solution is shown in Eq. (3.2). Moreover, the mathematical formula of the waveform which combined the stationary solution and the transient solution is shown in the equation (3.3).

Is(2)(t)=−ω×sin(ωt+θ)・・・(3.1)
It(2)(t)=−{1/(Ts)}×sin(θ)×exp(−1/Ts×t)・・・・(3.2)
(2)(t)=Is(2)(t)+It(2)(t)・・・(3.3)
は電流の振幅値、ωは系統の角周波数、θは故障発生時の位相角、Tsは電力系統(具体的には、CTの1次側)の時定数である。式(1)と式(2.1)とを比較すると、電流波形と1階微分波形とは90°位相がずれており、式(2.1)と式(3.1)とを比較すると、1階微分波形と2階微分波形とは90°位相がずれていることがわかる。すなわち、微分するごとに位相が90°シフトする。
Is (2) (t) = −ω 2 I p × sin (ωt + θ) ・ ・ ・ (3.1)
It (2) (t) =-{1 / (Ts 2 )} x sin (θ) x exp (-1 / Ts x t) ... (3.2)
I (2) (t) = Is (2) (t) + It (2) (t) ... (3.3)
I p is the amplitude value of the current, ω is the angular frequency of the system, θ is the phase angle at the time of failure, and Ts is the time constant of the power system (specifically, the primary side of CT). Comparing Eqs. (1) and (2.1), the current waveform and the first derivative waveform are 90 ° out of phase, and comparing Eqs. (2.1) and Eqs. (3.1) It can be seen that the first-order differential waveform and the second-order differential waveform are 90 ° out of phase. That is, the phase shifts by 90 ° each time it is differentiated.

なお、サンプリングされたディジタル値の微分演算方式として、簡易的に、隣り合うサンプリング値同士の差分による方式を採用してもよい。この場合、1階微分波形は以下の式(4)で表され、2階微分波形は以下の式(5)で表される。 As the differential calculation method for the sampled digital values, a method based on the difference between adjacent sampled values may be simply adopted. In this case, the first-order differential waveform is represented by the following equation (4), and the second-order differential waveform is represented by the following equation (5).

(1)(t)=I(t)−I(t−T)・・・(4)
(2)(t)=I(1)(t)−I(1)(t−T)・・・(5)
ここで、I(t)は現在時刻でサンプリングされた電流値であり、I(t−T)は現在時刻よりも時間Tだけ前にサンプリングされた電流値であり、I(1)(t)は電流の1階微分値である。I(1)(t−T)は現在時刻よりも時間Tだけ前での電流の1階微分値であり、I(2)(t)は電流の2階微分値である。
I (1) (t) = I (t) -I (t-T) ... (4)
I (2) (t) = I (1) (t) -I (1) (t-T) ... (5)
Here, I (t) is the current value sampled at the current time, and I (t−T) is the current value sampled before the current time by time T, and I (1) (t). Is the first derivative of the current. I (1) (t-T) is the first derivative value of the current before the current time by time T, and I (2) (t) is the second derivative value of the current.

図3(a)を参照して、CT非飽和時の1階微分波形を示す波形301の各ゼロクロス点E1,E2,E3の時間間隔(以下、単に「間隔」とも称する。)に着目する。隣り合うゼロクロス点E1,E2間の間隔はT1であり、隣り合うゼロクロス点E2,E3間の間隔もT1である。このことから、間隔T1は系統周期Tsの1/2に相当する。例えば、系統周波数が50Hz(すなわち、系統周期Tsが20ms)である場合、間隔T1は10msである。 With reference to FIG. 3A, attention is paid to the time interval (hereinafter, also simply referred to as “interval”) of each zero crossing point E1, E2, E3 of the waveform 301 showing the first-order differential waveform at the time of CT desaturation. The distance between adjacent zero cross points E1 and E2 is T1, and the distance between adjacent zero cross points E2 and E3 is also T1. From this, the interval T1 corresponds to 1/2 of the system period Ts. For example, when the system frequency is 50 Hz (that is, the system period Ts is 20 ms), the interval T1 is 10 ms.

なお、系統周波数は、予め規定された周波数から微小変動する場合がある。そのため、当該変動を考慮して、周波数演算により系統周波数を定期的に算出してもよい。例えば、CT非飽和時において、波形301,302のゼロクロス点間の間隔は系統周期Tsの1/2である。そのため、当該間隔と、系統周波数が系統周期Tsの逆数であることとを利用して、系統周波数を算出できる。 The system frequency may fluctuate slightly from a predetermined frequency. Therefore, the system frequency may be calculated periodically by frequency calculation in consideration of the fluctuation. For example, when CT is not saturated, the interval between the zero cross points of the waveforms 301 and 302 is 1/2 of the system period Ts. Therefore, the system frequency can be calculated by utilizing the interval and the fact that the system frequency is the inverse of the system period Ts.

図3(b)を参照して、CT非飽和時の2階微分波形を示す波形302の各ゼロクロス点F1,F2,F3の間隔に着目する。隣り合うゼロクロス点F1,F2間の間隔はT1であり、隣り合うゼロクロス点F2,F3間の間隔もT1である。このことから、波形301のゼロクロス点間の間隔と、波形302のゼロクロス点間の間隔とは同じである。 With reference to FIG. 3B, attention is paid to the interval between the zero crossing points F1, F2, and F3 of the waveform 302 showing the second-order differential waveform when CT is not saturated. The distance between adjacent zero cross points F1 and F2 is T1, and the distance between adjacent zero cross points F2 and F3 is also T1. From this, the interval between the zero cross points of the waveform 301 and the interval between the zero cross points of the waveform 302 are the same.

このことから、CT非飽和時においては、1階微分波形のゼロクロス点間の間隔と、2階微分波形のゼロクロス点間の間隔とは、間隔T1(すなわち、系統周期Tsの1/2)で一定に保たれていることがわかる。 From this, in the CT unsaturated state, the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform and the interval between the zero cross points of the second-order differential waveform are the interval T1 (that is, 1/2 of the system period Ts). It can be seen that it is kept constant.

図4は、CT飽和時の波形を示す図である。図4(a)および(b)の縦軸は電流(図中の「I」に対応)であり、横軸は時間(図中の「t」に対応)である。図4(a)を参照して、波形350はCTが非飽和から飽和に変化した際の電流波形を示している。波形351はCT2次電流の1階微分波形を示している。図4(b)を参照して、波形352はCT2次電流の2階微分波形を示している。図4(b)は、波形351を拡大するように図4(a)の縦軸を変更したものである。 FIG. 4 is a diagram showing a waveform at the time of CT saturation. The vertical axis of FIGS. 4A and 4B is the current (corresponding to “I” in the figure), and the horizontal axis is the time (corresponding to “t” in the figure). With reference to FIG. 4A, waveform 350 shows the current waveform when CT changes from unsaturated to saturated. Waveform 351 shows the first derivative waveform of the CT secondary current. With reference to FIG. 4B, waveform 352 shows the second derivative waveform of the CT secondary current. FIG. 4B shows the vertical axis of FIG. 4A changed so as to enlarge the waveform 351.

図4(a)を参照して、波形351において、CT飽和が発生した後の各ゼロクロス点G1,G2,G3の間隔に着目する。隣り合うゼロクロス点G1,G2間の間隔はT3であり、隣り合うゼロクロス点G2,G3間の間隔はT3aである。間隔T3は間隔T3aよりもかなり小さく、系統周期Tsの1/2よりもかなり小さい。図4(a)の例では、間隔T3は4.7msであり、間隔T3aは10.2msである。そのため、図3(a)の例とは異なり、ゼロクロス点の間隔が一定値(例えば、系統周期Tsの1/2)ではないことがわかる。 With reference to FIG. 4A, attention is paid to the interval between the zero cross points G1, G2, and G3 after the occurrence of CT saturation in the waveform 351. The distance between adjacent zero cross points G1 and G2 is T3, and the distance between adjacent zero cross points G2 and G3 is T3a. The interval T3 is considerably smaller than the interval T3a and much smaller than 1/2 of the system period Ts. In the example of FIG. 4A, the interval T3 is 4.7 ms and the interval T3a is 10.2 ms. Therefore, unlike the example of FIG. 3A, it can be seen that the interval between the zero cross points is not a constant value (for example, 1/2 of the system period Ts).

図4(b)を参照して、波形352において、CT飽和が発生した後の各ゼロクロス点H1,H2,H3の間隔に着目する。隣り合うゼロクロス点H1,H2間の間隔はT4であり、ゼロクロス点H2,H3間の間隔はT4aである。間隔T4は間隔T4aよりもかなり小さく、系統周期Tsの1/2よりもかなり小さい。図4(b)の例では、間隔T4は2.2msであり、間隔T4aは9.3msである。そのため、図3(b)の例とは異なり、ゼロクロス点の間隔が一定値(例えば、系統周期Tsの1/2)ではないことがわかる。 With reference to FIG. 4B, attention is paid to the interval between the zero cross points H1, H2, and H3 after the occurrence of CT saturation in the waveform 352. The distance between the adjacent zero cross points H1 and H2 is T4, and the distance between the zero cross points H2 and H3 is T4a. The interval T4 is considerably smaller than the interval T4a and much smaller than 1/2 of the system period Ts. In the example of FIG. 4B, the interval T4 is 2.2 ms and the interval T4a is 9.3 ms. Therefore, unlike the example of FIG. 3B, it can be seen that the interval between the zero cross points is not a constant value (for example, 1/2 of the system period Ts).

このことから、CT飽和時においては、1階微分波形のゼロクロス点間の間隔、および2階微分波形のゼロクロス点間の間隔は、一定に保たれていない。また、1階微分波形のゼロクロス点間の各間隔の中には、Ts/2から大きく逸脱したものが存在する。同様に、2階微分波形のゼロクロス点間の各間隔の中にも、Ts/2から大きく逸脱したものが存在する。 Therefore, at the time of CT saturation, the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform and the interval between the zero cross points of the second-order differential waveform are not kept constant. In addition, some of the intervals between the zero cross points of the first-order differential waveform deviate significantly from Ts / 2. Similarly, some of the intervals between the zero cross points of the second-order differential waveform also deviate significantly from Ts / 2.

したがって、図3に示すCT非飽和時の波形と、図4に示すCT飽和時の波形とを比較すると、1階微分波形のゼロクロス点の間隔、および、2階微分波形のゼロクロス点の間隔に差異がある。そのため、保護リレー装置100は、1階微分波形のゼロクロス点の間隔、および2階微分波形のゼロクロス点の間隔を用いて、CT飽和の有無を判定する。 Therefore, when the waveform at the time of CT non-saturation shown in FIG. 3 and the waveform at the time of CT saturation shown in FIG. 4 are compared, the interval between the zero cross points of the first derivative waveform and the interval between the zero cross points of the second derivative waveform There is a difference. Therefore, the protection relay device 100 determines the presence or absence of CT saturation by using the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform and the interval between the zero cross points of the second-order differential waveform.

図5は、実施の形態1に従う判定方式の一例を示すフローチャートである。典型的には、以下の各ステップは、保護リレー装置100の演算処理部70のCPU72によって実行される。 FIG. 5 is a flowchart showing an example of the determination method according to the first embodiment. Typically, each of the following steps is performed by the CPU 72 of the arithmetic processing unit 70 of the protection relay device 100.

図5を参照して、保護リレー装置100は、CT6から取り込んだ電流に基づいて、送電線3に流れる電流の異常を検出したか否かを判断する(ステップS10)。典型的には、保護リレー装置100は、電流変化幅リレー要素により電流の異常を検出する。電流変化幅リレー要素は、例えば、現時点の電流の瞬時値と1サイクル前(もしくは、2サイクル前、3サイクル前など)の電流の瞬時値との差が規定の閾値を超えているか否かを判定する。したがって、電流変化幅リレー要素は、電流の振幅の急変または位相の急変を検出できる。なお、保護リレー装置100は、電流変化幅リレー要素に代えて、過電流リレー要素を用いて電流の異常を検出してもよい。 With reference to FIG. 5, the protection relay device 100 determines whether or not an abnormality in the current flowing through the transmission line 3 has been detected based on the current taken in from the CT 6 (step S10). Typically, the protection relay device 100 detects a current anomaly by means of a current change width relay element. The current change width relay element determines whether or not the difference between the instantaneous value of the current current and the instantaneous value of the current one cycle before (or two cycles before, three cycles before, etc.) exceeds a specified threshold value, for example. judge. Therefore, the current change width relay element can detect a sudden change in the amplitude of the current or a sudden change in the phase. The protection relay device 100 may detect an abnormality in the current by using an overcurrent relay element instead of the current change width relay element.

電流の異常を検出しない場合(ステップS10においてNO)、保護リレー装置100は、ステップS10の処理を繰り返す。電流の異常を検出した場合(ステップS10においてYES)、保護リレー装置100は、ステップS12以降の処理を実行する。 If no abnormality in the current is detected (NO in step S10), the protection relay device 100 repeats the process of step S10. When an abnormality in the current is detected (YES in step S10), the protection relay device 100 executes the processes after step S12.

ここで、ステップS10の処理は、後述するCT飽和判定を精度よく行なうために実行される。具体的には、図3および図4で説明したように、本実施の形態では、電流の微分波形のゼロクロス点間の間隔を用いてCT飽和の有無が判定される。そのため、微小電流の変動によって微分波形のゼロクロス点が検出されてしまうと、CT飽和の誤判定を引き起こす可能性がある。電流の異常が検出された場合には(ステップS10においてYES)、比較的大きな電流が発生していると想定される。したがって、このような場合に、ゼロクロス点間の間隔を用いたCT飽和判定を実行することで、上記の微小電流に伴うCT飽和の誤判定を防止することができる。 Here, the process of step S10 is executed in order to accurately perform the CT saturation determination described later. Specifically, as described with reference to FIGS. 3 and 4, in the present embodiment, the presence or absence of CT saturation is determined using the interval between the zero cross points of the differential waveform of the current. Therefore, if the zero crossing point of the differential waveform is detected due to the fluctuation of a minute current, it may cause an erroneous determination of CT saturation. When an abnormality in the current is detected (YES in step S10), it is assumed that a relatively large current is generated. Therefore, in such a case, by executing the CT saturation determination using the interval between the zero cross points, it is possible to prevent the erroneous determination of the CT saturation due to the above-mentioned minute current.

保護リレー装置100は、CT6から取り込んだ電流の1階微分波形のゼロクロス点を検出する(ステップS12)。保護リレー装置100は、当該検出した各ゼロクロス点のタイミングを示す情報(例えば、時刻)をRAM74に格納する。続いて、保護リレー装置100は、CT6から取り込んだ電流の2階微分波形のゼロクロス点を検出する(ステップS14)。保護リレー装置100は、当該検出した各ゼロクロス点のタイミングを示す情報をRAM74に格納する。例えば、ゼロクロス点は、電流のデータの符号が反転したことに基づいて検出される。 The protection relay device 100 detects the zero crossing point of the first-order differential waveform of the current taken in from the CT6 (step S12). The protection relay device 100 stores information (for example, time) indicating the timing of each of the detected zero cross points in the RAM 74. Subsequently, the protection relay device 100 detects the zero cross point of the second-order differential waveform of the current taken in from the CT6 (step S14). The protection relay device 100 stores information indicating the timing of each of the detected zero cross points in the RAM 74. For example, the zero cross point is detected based on the sign inversion of the current data.

保護リレー装置100は、1階微分波形のゼロクロス点間の間隔(以下、「間隔Tx1」とも称する。)が範囲R1内にあるか否かを判断する(ステップS16)。ここで、図3および図4に示すように、CT非飽和の場合には1階微分波形のゼロクロス点間の間隔は、電力系統の系統周期Tsの1/2(すなわち、半サイクル)であり、CT飽和の場合には当該間隔は、系統周期Tsの1/2から大きく逸脱している。そのため、間隔Tx1に適用される範囲R1は、系統周期Tsの1/2から正負の許容誤差までの範囲に設定される。例えば、許容誤差がTsの10%(すなわち、Ts/10)の場合、範囲R1は、(Ts/2−Ts/10)〜(Ts/2+Ts/10)である。 The protection relay device 100 determines whether or not the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform (hereinafter, also referred to as “interval Tx1”) is within the range R1 (step S16). Here, as shown in FIGS. 3 and 4, in the case of CT unsaturated, the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform is 1/2 (that is, half a cycle) of the system cycle Ts of the power system. In the case of CT saturation, the interval deviates significantly from 1/2 of the system period Ts. Therefore, the range R1 applied to the interval Tx1 is set in the range from 1/2 of the system cycle Ts to the positive / negative tolerance. For example, if the margin of error is 10% of Ts (ie, Ts / 10), the range R1 is (Ts / 2-Ts / 10) to (Ts / 2 + Ts / 10).

間隔Tx1が範囲R1に含まれない場合(ステップS16においてNO)、保護リレー装置100は、CT6が飽和していると判定する(ステップS18)。この場合、保護リレー装置100は、例えば、外部故障の際にCT飽和によって生じる差電流を検出しても、誤動作しないように動作特性(例えば、動作領域、動作タイマ等)を変更する。 If the interval Tx1 is not included in the range R1 (NO in step S16), the protection relay device 100 determines that the CT6 is saturated (step S18). In this case, the protection relay device 100 changes the operation characteristics (for example, the operation area, the operation timer, etc.) so as not to malfunction even if the difference current generated by CT saturation is detected at the time of an external failure, for example.

間隔Tx1が範囲R1に含まれる場合(ステップS16においてYES)、保護リレー装置100は、2階微分波形のゼロクロス点間の間隔(以下、「間隔Tx2」とも称する。)が範囲R1内にあるか否かを判断する(ステップS20)。図3および図4に示すように、CT非飽和の場合には2階微分波形のゼロクロス点間の間隔は、系統周期Tsの1/2であり、CT飽和の場合には当該間隔は、系統周期Tsの1/2から大きく逸脱している。そのため、間隔Tx1と同様に間隔Tx2にも範囲R1が適用される。 When the interval Tx1 is included in the range R1 (YES in step S16), does the protection relay device 100 have the interval between the zero cross points of the second-order differential waveform (hereinafter, also referred to as “interval Tx2”) within the range R1? It is determined whether or not (step S20). As shown in FIGS. 3 and 4, in the case of CT unsaturated, the interval between the zero cross points of the second-order differential waveform is 1/2 of the system period Ts, and in the case of CT saturation, the interval is the system. It deviates significantly from 1/2 of the period Ts. Therefore, the range R1 is applied to the interval Tx2 as well as the interval Tx1.

間隔Tx2が範囲R1に含まれない場合(ステップS20においてNO)、保護リレー装置100は、CT6が飽和していると判定する(ステップS18)。間隔Tx2が範囲R1に含まれる場合(ステップS20においてYES)、保護リレー装置100は、CT6が飽和していないと判定する(ステップS24)。この場合には、電流の異常が電力系統の故障によるものと推定される。そのため、例えば、電力系統の故障が保護対象の内部で発生している場合には、保護リレー装置100は動作して、トリップ信号を遮断器5に出力する。 If the interval Tx2 is not included in the range R1 (NO in step S20), the protection relay device 100 determines that the CT6 is saturated (step S18). When the interval Tx2 is included in the range R1 (YES in step S20), the protection relay device 100 determines that CT6 is not saturated (step S24). In this case, it is presumed that the abnormality of the current is due to the failure of the power system. Therefore, for example, when a failure of the power system occurs inside the protection target, the protection relay device 100 operates and outputs a trip signal to the circuit breaker 5.

図5のフローチャートでは、保護リレー装置100は、間隔Tx1および間隔Tx2の少なくとも一方が範囲R1外である場合にCT飽和が発生したと判定し、間隔Tx1および間隔Tx2が範囲R1内である場合にCT飽和が発生していないと判定する。そのため、保護リレー装置100は、間隔Tx1および間隔Tx2の両方を用いることでより精度よくCT飽和の判定を行なうことができる。 In the flowchart of FIG. 5, the protection relay device 100 determines that CT saturation has occurred when at least one of the interval Tx1 and the interval Tx2 is outside the range R1, and when the interval Tx1 and the interval Tx2 are within the range R1. It is determined that CT saturation has not occurred. Therefore, the protection relay device 100 can determine CT saturation more accurately by using both the interval Tx1 and the interval Tx2.

ただし、保護リレー装置100は、間隔Tx1または間隔Tx2のみを用いてCT飽和の有無を判定してもよい。例えば、保護リレー装置100は、間隔Tx1が範囲R1内にある場合にCT飽和が発生していないと判定し、間隔Tx1が範囲R1外である場合にCT飽和が発生したと判定してもよい。同様に、保護リレー装置100は、間隔Tx2が範囲R1内にある場合にCT飽和が発生していないと判定し、間隔Tx2が範囲R1外である場合にCT飽和が発生したと判定してもよい。 However, the protection relay device 100 may determine the presence or absence of CT saturation using only the interval Tx1 or the interval Tx2. For example, the protection relay device 100 may determine that CT saturation has not occurred when the interval Tx1 is within the range R1, and may determine that CT saturation has occurred when the interval Tx1 is outside the range R1. .. Similarly, even if the protection relay device 100 determines that CT saturation has not occurred when the interval Tx2 is within the range R1, and determines that CT saturation has occurred when the interval Tx2 is outside the range R1. Good.

(変形例)
上記のCT飽和判定方式では、1階微分波形のゼロクロス点間の間隔と、2階微分波形のゼロクロス点間の間隔とに着目してCT飽和の有無を判定する方式について説明した。変形例では、1階微分波形のゼロクロス点と、2階微分波形のゼロクロス点との間隔に着目してCT飽和の有無を判定する方式について説明する。
(Modification example)
In the above-mentioned CT saturation determination method, a method for determining the presence or absence of CT saturation has been described by focusing on the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform and the interval between the zero cross points of the second-order differential waveform. In the modified example, a method of determining the presence or absence of CT saturation will be described by focusing on the interval between the zero cross point of the first-order differential waveform and the zero cross point of the second-order differential waveform.

ゼロクロス点間の間隔を利用してCT飽和を判定するためには、最低でも2つのゼロクロス点を検出する必要がある。ただし、判定の信頼性を考慮すると、実用的には3つ以上のゼロクロス点を検出することが好ましい。以下では、3つのゼロクロス点を検出して、隣り合うゼロクロス点間の各間隔を用いてCT飽和の有無を判定する場合を想定する。 In order to determine CT saturation using the spacing between zero cross points, it is necessary to detect at least two zero cross points. However, considering the reliability of the determination, it is practically preferable to detect three or more zero cross points. In the following, it is assumed that three zero cross points are detected and the presence or absence of CT saturation is determined using each interval between adjacent zero cross points.

図3を参照して、1階微分波形のゼロクロス点間の間隔を用いてCT飽和の有無を判定する場合、ゼロクロス点E1,E2との間隔と、ゼロクロス点E2,E3との間隔とが範囲R1内であるか否かを判定する必要がある。そのため、1つ目のゼロクロス点E1を検出してから、1サイクル(すなわち、系統周期Ts)後の3つ目のゼロクロス点E3を検出するまでは、CTが非飽和であるとの判定を確定できない。2階微分波形のゼロクロス点間の間隔を用いてCT飽和の有無を判定する場合も同様に、1つ目のゼロクロス点F1を検出してから、1サイクル後の3つ目のゼロクロス点F3を検出するまでは、CTが非飽和であるとの判定を確定できない。 When determining the presence or absence of CT saturation using the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform with reference to FIG. 3, the interval between the zero cross points E1 and E2 and the interval between the zero cross points E2 and E3 are in the range. It is necessary to determine whether or not it is within R1. Therefore, it is determined that the CT is unsaturated from the detection of the first zero cross point E1 until the detection of the third zero cross point E3 after one cycle (that is, the system cycle Ts). Can not. Similarly, when determining the presence or absence of CT saturation using the interval between the zero cross points of the second derivative waveform, the third zero cross point F3 one cycle after the first zero cross point F1 is detected. Until it is detected, the determination that CT is unsaturated cannot be confirmed.

ここで、1階微分波形のゼロクロス点と、2階微分波形のゼロクロス点との間隔に着目する。具体的には、図3(b)を参照して、波形301のゼロクロス点E1〜E3と、波形302のゼロクロス点F1〜F3との間隔に着目する。隣り合うゼロクロス点E1,F1間の間隔はT2であり、隣り合うゼロクロス点F1,E2間の間隔もT2である。このことから、間隔T2は、間隔T1の1/2であり、すなわち、系統周期Tsの1/4に相当する。例えば、系統周期Tsが20msである場合、間隔T2は5msである。このように、CT非飽和時においては、1階微分波形のゼロクロス点と、2階微分波形のゼロクロス点とは、間隔T2で一定に保たれている。 Here, attention is paid to the interval between the zero cross point of the first-order differential waveform and the zero cross point of the second-order differential waveform. Specifically, with reference to FIG. 3B, attention is paid to the interval between the zero crossing points E1 to E3 of the waveform 301 and the zero crossing points F1 to F3 of the waveform 302. The distance between adjacent zero cross points E1 and F1 is T2, and the distance between adjacent zero cross points F1 and E2 is also T2. From this, the interval T2 is 1/2 of the interval T1, that is, corresponds to 1/4 of the system period Ts. For example, when the system period Ts is 20 ms, the interval T2 is 5 ms. As described above, in the CT unsaturated state, the zero cross point of the first-order differential waveform and the zero cross point of the second-order differential waveform are kept constant at the interval T2.

図4(b)を参照して、波形351のゼロクロス点G1〜G3と、波形352のゼロクロス点H1〜H3との間隔に着目する。隣り合うゼロクロス点G1,H1間の間隔はT5であり、隣り合うゼロクロス点H1,G2間の間隔はT5aである。間隔T5aは間隔T5よりもかなり小さく、系統周期Tsの1/4よりもかなり小さい。図4(b)の例では、間隔T5は4.1msであり、間隔T5aは0.8msである。そのため、図3(b)の例とは異なり、ゼロクロス点の間隔が一定値(例えば、系統周期Tsの1/4)ではないことがわかる。 With reference to FIG. 4B, attention is paid to the interval between the zero crossing points G1 to G3 of the waveform 351 and the zero crossing points H1 to H3 of the waveform 352. The distance between adjacent zero cross points G1 and H1 is T5, and the distance between adjacent zero cross points H1 and G2 is T5a. The interval T5a is much smaller than the interval T5 and much smaller than 1/4 of the system period Ts. In the example of FIG. 4B, the interval T5 is 4.1 ms and the interval T5a is 0.8 ms. Therefore, unlike the example of FIG. 3B, it can be seen that the interval between the zero cross points is not a constant value (for example, 1/4 of the system cycle Ts).

このことから、CT飽和時においては、1階微分波形のゼロクロス点と、2階微分波形のゼロクロス点との間隔は、一定に保たれていない。また、1階微分波形のゼロクロス点と2階微分波形のゼロクロス点との各間隔の中には、Ts/4から大きく逸脱したもの(例えば、間隔T5a)が存在する。 For this reason, at the time of CT saturation, the interval between the zero cross point of the first derivative waveform and the zero cross point of the second derivative waveform is not kept constant. Further, among the intervals between the zero cross points of the first-order differential waveform and the zero cross points of the second-order differential waveform, there are those that deviate significantly from Ts / 4 (for example, the interval T5a).

したがって、保護リレー装置100は、1階微分波形のゼロクロス点間の間隔、および、1階微分波形のゼロクロス点と2階微分波形のゼロクロス点との間隔を用いてCT飽和の有無を判定できる。具体的には、1階微分波形のゼロクロス点間の間隔が範囲R1内であり、かつ、1階微分波形のゼロクロス点と2階微分波形のゼロクロス点との間隔が範囲R2内である場合に、保護リレー装置100はCTが飽和していないと判定する。 Therefore, the protection relay device 100 can determine the presence or absence of CT saturation by using the interval between the zero cross points of the first derivative waveform and the interval between the zero cross point of the first derivative waveform and the zero cross point of the second derivative waveform. Specifically, when the interval between the zero cross points of the first derivative waveform is within the range R1 and the interval between the zero cross points of the first derivative waveform and the zero cross point of the second derivative waveform is within the range R2. , The protection relay device 100 determines that the CT is not saturated.

CT非飽和の場合には、1階微分波形のゼロクロス点と2階微分波形のゼロクロス点との間隔は系統周期Tsの1/4であり、CT飽和の場合には当該間隔は、系統周期Tsの1/4から大きく逸脱している。そのため、範囲R2は、系統周期Tsの1/4から正負の許容誤差までの範囲に設定される。例えば、許容誤差がTsの5%(すなわち、Ts/20)の場合、範囲R2は、(Ts/4−Ts/20)〜(Ts/4+Ts/20)である。なお、範囲R2は、範囲R1よりも小さい範囲である。 In the case of CT non-saturation, the interval between the zero cross point of the first-order differential waveform and the zero cross point of the second-order differential waveform is 1/4 of the system period Ts, and in the case of CT saturation, the interval is the system period Ts. It deviates greatly from 1/4 of. Therefore, the range R2 is set in the range from 1/4 of the system cycle Ts to the positive / negative tolerance. For example, if the margin of error is 5% of Ts (ie, Ts / 20), the range R2 is (Ts / 4-Ts / 20) to (Ts / 4 + Ts / 20). The range R2 is smaller than the range R1.

図3の例の場合、ゼロクロス点E1,E2間の間隔が範囲R1内であり、かつ、ゼロクロス点E1,F1間の間隔が範囲R2内であるため、保護リレー装置100はCTが飽和していないと判定する。この場合、ゼロクロス点E1を検出してから、半サイクル後のゼロクロス点E2を検出すれば、CTが非飽和であると判定できる。そのため、1階微分波形のゼロクロス点間の間隔のみを用いて判定するよりも高速な判定が可能となる。 In the case of the example of FIG. 3, since the interval between the zero cross points E1 and E2 is within the range R1 and the interval between the zero cross points E1 and F1 is within the range R2, the protection relay device 100 is saturated with CT. Judge that there is no. In this case, if the zero cross point E1 is detected and then the zero cross point E2 after half a cycle is detected, it can be determined that the CT is unsaturated. Therefore, it is possible to make a judgment at a higher speed than making a judgment using only the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform.

また、1階微分波形のゼロクロス点間の間隔が範囲R1外であり、かつ、1階微分波形のゼロクロス点と2階微分波形のゼロクロス点との間隔が範囲R2外である場合に、保護リレー装置100はCTが飽和していると判定する。 Further, when the interval between the zero cross points of the first derivative waveform is outside the range R1 and the interval between the zero cross point of the first derivative waveform and the zero cross point of the second derivative waveform is outside the range R2, the protection relay The device 100 determines that the CT is saturated.

図4の例の場合、ゼロクロス点G1,G2間の間隔が範囲R1外であり、かつ、ゼロクロス点H1,G2間の間隔が範囲R2外であるため、保護リレー装置100はCTが飽和していると判定する。この場合、ゼロクロス点G1,H1,G2を検出すれば、CTが飽和していると判定できる。一方、1階微分波形のゼロクロス点間の間隔のみを用いてCT飽和の有無を判定する場合には、ゼロクロス点G1,G2,G3を検出しなければCTが飽和していると判定できない。そのため、変形例によると高速な判定が可能となる。 In the case of the example of FIG. 4, since the interval between the zero cross points G1 and G2 is outside the range R1 and the interval between the zero cross points H1 and G2 is outside the range R2, the protection relay device 100 is saturated with CT. Judge that there is. In this case, if the zero cross points G1, H1 and G2 are detected, it can be determined that the CT is saturated. On the other hand, when determining the presence or absence of CT saturation using only the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform, it cannot be determined that the CT is saturated unless the zero cross points G1, G2, and G3 are detected. Therefore, according to the modified example, high-speed determination is possible.

<機能構成>
図6は、実施の形態1に従う保護リレー装置100の機能構成の一例を示すブロック図である。図6を参照して、保護リレー装置100は、主たる機能構成として、入力部152と、異常検出部154と、波形生成部156と、ゼロクロス検出部158と、飽和判定部160とを含む。これらの各機能は、例えば、保護リレー装置100のCPU72がメモリ(例えば、ROM73、RAM74)に格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部はハードウェアで実現されるように構成されていてもよい。
<Functional configuration>
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the protection relay device 100 according to the first embodiment. With reference to FIG. 6, the protection relay device 100 includes an input unit 152, an abnormality detection unit 154, a waveform generation unit 156, a zero cross detection unit 158, and a saturation determination unit 160 as main functional configurations. Each of these functions is realized, for example, by the CPU 72 of the protection relay device 100 executing a program stored in the memory (for example, ROM 73, RAM 74). Note that some or all of these functions may be configured to be realized by hardware.

入力部152は、CT6により検出された電力系統の電流の入力を受け付ける。なお、入力部152は、VT8により検出された電力系統の電圧の入力を受け付けてもよい。 The input unit 152 receives the input of the current of the power system detected by the CT6. The input unit 152 may accept the input of the voltage of the power system detected by the VT8.

異常検出部154は、CT6から取り込んだ電流に基づいて、電力系統の電流の異常を検出する。具体的には、異常検出部154は、電流変化幅リレー要素として機能し、現時点の電流の瞬時値と1サイクル前の電流の瞬時値との差が規定の閾値Th1を超えている場合に、電流の異常を検出する。なお、異常検出部154は、過電流リレー要素として機能し、電流の実効値が閾値Th2を超えている場合に、電流の異常を検出してもよい。 The abnormality detection unit 154 detects an abnormality in the current of the power system based on the current taken in from the CT6. Specifically, the abnormality detection unit 154 functions as a current change width relay element, and when the difference between the instantaneous value of the current current and the instantaneous value of the current one cycle before exceeds the specified threshold Th1. Detects abnormal current. The abnormality detection unit 154 may function as an overcurrent relay element and detect an abnormality in the current when the effective value of the current exceeds the threshold Th2.

波形生成部156は、CT6から取得された電流を微分して当該電流の1階微分波形を生成する。また、波形生成部156は、1階微分波形をさらに微分して当該電流の2階微分波形を生成する。 The waveform generation unit 156 differentiates the current acquired from the CT6 to generate a first-order differential waveform of the current. Further, the waveform generation unit 156 further differentiates the first-order differential waveform to generate the second-order differential waveform of the current.

ゼロクロス検出部158は、1階微分波形および2階微分波形のゼロクロス点を検出する。ゼロクロス検出部158は、例えば、ヒステリシス付きのコンパレータで構成されており、グランドレベル付近に設定された閾値H,Lと比較することで、1階微分波形および2階微分波形のゼロクロス点を検出する。このように、コンパレータの閾値にヒステリシス特性を持たせることにより、ディジタル変換後のノイズによるゼロクロス点の誤検出を防止する。 The zero-cross detection unit 158 detects the zero-cross points of the first-order differential waveform and the second-order differential waveform. The zero-cross detection unit 158 is composed of, for example, a comparator with hysteresis, and detects the zero-cross points of the first-order differential waveform and the second-order differential waveform by comparing with the threshold values H and L set near the ground level. .. In this way, by giving the threshold value of the comparator a hysteresis characteristic, it is possible to prevent erroneous detection of the zero cross point due to noise after digital conversion.

ここで、1階微分波形のゼロクロス点を「第1ゼロクロス点」と称し、2階微分波形のゼロクロス点を「第2ゼロクロス点」と称する。隣接する第1ゼロクロス点間の間隔を「第1ゼロクロス間隔」と称し、隣接する第2ゼロクロス点間の間隔を「第2ゼロクロス間隔」と称する。隣接する第1および第2ゼロクロス点間の間隔を「第3ゼロクロス間隔」と称する。 Here, the zero cross point of the first-order differential waveform is referred to as a "first zero cross point", and the zero cross point of the second-order differential waveform is referred to as a "second zero cross point". The interval between adjacent first zero cross points is referred to as "first zero cross interval", and the interval between adjacent second zero cross points is referred to as "second zero cross interval". The interval between adjacent first and second zero cross points is referred to as a "third zero cross interval".

図3の場合、第1ゼロクロス点はゼロクロス点E1〜E3であり、第1ゼロクロス間隔は間隔T1である。第2ゼロクロス点はゼロクロス点F1〜F3であり、第2ゼロクロス間隔は間隔T1である。第3ゼロクロス間隔は間隔T2である。図4の場合、第1ゼロクロス点はゼロクロス点G1〜G3であり、第1ゼロクロス間隔は間隔T3,T3aである。第2ゼロクロス点はゼロクロス点H1〜H3であり、第2ゼロクロス間隔は間隔T4,T4aである。第3ゼロクロス間隔は間隔T5,T5aである。 In the case of FIG. 3, the first zero cross point is the zero cross points E1 to E3, and the first zero cross interval is the interval T1. The second zero cross point is the zero cross point F1 to F3, and the second zero cross interval is the interval T1. The third zero cross interval is the interval T2. In the case of FIG. 4, the first zero cross points are the zero cross points G1 to G3, and the first zero cross intervals are the intervals T3 and T3a. The second zero cross points are zero cross points H1 to H3, and the second zero cross intervals are intervals T4 and T4a. The third zero cross interval is the interval T5, T5a.

飽和判定部160は、上記のゼロクロス間隔を用いて、CT6の飽和の有無を判定する。ある局面では、飽和判定部160は、第1ゼロクロス間隔に基づいて、CT6が飽和したか否かを判定する。具体的には、第1ゼロクロス間隔が範囲R1外である場合に、飽和判定部160はCT6が飽和していると判定する。より詳細には、飽和判定部160は、各第1ゼロクロス間隔のうちのいずれか(例えば、間隔T3)が範囲R1外である場合に、CT6が飽和していると判定する。典型的には、範囲R1は、系統周期Tsの1/2を中心値とする許容誤差範囲である。 The saturation determination unit 160 determines whether or not the CT6 is saturated by using the above zero cross interval. In one aspect, the saturation determination unit 160 determines whether the CT6 is saturated or not based on the first zero cross interval. Specifically, when the first zero cross interval is outside the range R1, the saturation determination unit 160 determines that the CT6 is saturated. More specifically, the saturation determination unit 160 determines that the CT6 is saturated when any one of the first zero cross intervals (eg, the interval T3) is outside the range R1. Typically, the range R1 is a tolerance range centered on 1/2 of the system period Ts.

また、飽和判定部160は、第1ゼロクロス間隔および第2ゼロクロス間隔に基づいて、CT6が飽和したか否かを判定してもよい。具体的には、第1ゼロクロス間隔が範囲R1外であるとの条件、および第2ゼロクロス間隔が範囲R1外であるとの条件のうちの少なくとも一方を満たす場合に、飽和判定部160はCT6が飽和していると判定する。 Further, the saturation determination unit 160 may determine whether or not the CT6 is saturated based on the first zero cross interval and the second zero cross interval. Specifically, when at least one of the condition that the first zero cross interval is outside the range R1 and the condition that the second zero cross interval is outside the range R1 is satisfied, the saturation determination unit 160 has the CT6. Determined to be saturated.

他の局面では、飽和判定部160は、第1ゼロクロス間隔および第3ゼロクロス間隔に基づいて、CT6が飽和したか否かを判定する。具体的には、第1ゼロクロス間隔が範囲R1外であって、かつ、第3ゼロクロス間隔が範囲R2(ただし、範囲R2は範囲R1よりも小さい)外である場合に、飽和判定部160は、CT6が飽和していると判定する。典型的には、範囲R2は、系統周期Tsの1/4を中心値とする許容誤差範囲である。 In another aspect, the saturation determination unit 160 determines whether the CT6 is saturated or not based on the first zero cross interval and the third zero cross interval. Specifically, when the first zero cross interval is outside the range R1 and the third zero cross interval is outside the range R2 (however, the range R2 is smaller than the range R1), the saturation determination unit 160 sets the saturation determination unit 160. It is determined that CT6 is saturated. Typically, the range R2 is a tolerance range centered on 1/4 of the system period Ts.

また、異常検出部154により電力系統の電流の異常が検出された場合に、飽和判定部160は、CT6の上記の飽和判定処理を実行してもよい。飽和判定処理は、第1〜第3ゼロクロス間隔を用いてCT6が飽和したか否かを判定する処理を含む。 Further, when the abnormality detection unit 154 detects an abnormality in the current of the power system, the saturation determination unit 160 may execute the above saturation determination process of the CT6. The saturation determination process includes a process of determining whether or not the CT6 is saturated using the first to third zero cross intervals.

<利点>
実施の形態1によると、CTから取り込んだ電流の微分波形のゼロクロス点間隔を用いることで、簡易に精度よく当該CTが飽和しているか否かを判定できる。そのため、CT飽和に伴う保護リレー装置の誤動作および誤不動作を防止することができる。また、系統事故電流が発生しても十分飽和しないようなCT飽和特性を有する高価なCTを選定する必要もない。
<Advantage>
According to the first embodiment, it is possible to easily and accurately determine whether or not the CT is saturated by using the zero cross point interval of the differential waveform of the current taken in from the CT. Therefore, it is possible to prevent malfunction and malfunction of the protection relay device due to CT saturation. Further, it is not necessary to select an expensive CT having a CT saturation characteristic that does not sufficiently saturate even if a system fault current is generated.

実施の形態2.
上述した実施の形態1では、電流の微分波形を利用してCT飽和の有無を判定する構成について説明した。ここで、図1に示すように、電力系統に変圧器9が配置されている場合、変圧器9の充電時あるいは変圧器に連携している送電線の再閉路時には励磁突入電流(あるいは、「インラッシュ電流」とも称する)が発生する。そのため、このインラッシュ電流による保護リレー装置100の誤動作も防止する必要がある。
Embodiment 2.
In the first embodiment described above, a configuration for determining the presence or absence of CT saturation using the differential waveform of the current has been described. Here, as shown in FIG. 1, when the transformer 9 is arranged in the power system, the exciting inrush current (or "or" Inrush current) is generated. Therefore, it is necessary to prevent malfunction of the protection relay device 100 due to this inrush current.

実施の形態2では、CT飽和の有無に加えて、変圧器9におけるインラッシュ電流の発生の有無を判定する方式について説明する。なお、以下の説明では、変圧器9にインラッシュ電流が発生している状態を「インラッシュ状態」とも称する。なお、以下の図7および図8では、説明の容易化のため、単相の変圧器がインラッシュ状態になったときの電流波形について説明する。 In the second embodiment, a method of determining whether or not an inrush current is generated in the transformer 9 in addition to the presence or absence of CT saturation will be described. In the following description, the state in which the inrush current is generated in the transformer 9 is also referred to as an “inrush state”. In addition, in FIG. 7 and FIG. 8 below, for the sake of facilitation of explanation, the current waveform when the single-phase transformer is in the inrush state will be described.

図7は、CT非飽和時であって、変圧器がインラッシュ状態である場合の波形を示す図である。図7(a)および(b)の縦軸は電流(図中の「I」に対応)であり、横軸は時間(図中の「t」に対応)である。図7(a)を参照して、波形400はCT非飽和時かつインラッシュ状態におけるCT2次電流の波形を示しており、波形401はCT2次電流の1階微分波形を示している。図7(b)を参照して、波形402はCT2次電流の2階微分波形を示している。図7(b)は、波形401を拡大するように図7(a)の縦軸を変更したものである。 FIG. 7 is a diagram showing a waveform when the transformer is in an inrush state during CT desaturation. The vertical axis of FIGS. 7A and 7B is the current (corresponding to “I” in the figure), and the horizontal axis is the time (corresponding to “t” in the figure). With reference to FIG. 7A, the waveform 400 shows the waveform of the CT secondary current in the CT unsaturated state and in the inrush state, and the waveform 401 shows the first derivative waveform of the CT secondary current. With reference to FIG. 7B, waveform 402 shows the second derivative waveform of the CT secondary current. FIG. 7B shows the vertical axis of FIG. 7A changed so as to enlarge the waveform 401.

図7(a)を参照して、1階微分波形を示す波形401の各ゼロクロス点J1,J2,J3の間隔に着目する。隣り合うゼロクロス点J1,J2間の間隔はT6であり、隣り合うゼロクロス点J2,J3間の間隔はT6aである。間隔T6と間隔T6aとは、系統周期Ts(例えば、20ms)の1/2に近い値となっている。図7(a)の例では、間隔T6は8.2msであり、間隔T6aは11.8msである。 With reference to FIG. 7A, attention is paid to the interval between the zero crossing points J1, J2, and J3 of the waveform 401 showing the first-order differential waveform. The distance between adjacent zero cross points J1 and J2 is T6, and the distance between adjacent zero cross points J2 and J3 is T6a. The interval T6 and the interval T6a are values close to 1/2 of the system period Ts (for example, 20 ms). In the example of FIG. 7A, the interval T6 is 8.2 ms and the interval T6a is 11.8 ms.

図7(b)を参照して、2階微分波形を示す波形402の各ゼロクロス点K1,K2,K3の間隔に着目する。隣り合うゼロクロス点K1,K2間の間隔はT7であり、隣り合うゼロクロス点K2,K3間の間隔はT7aであり、隣り合うゼロクロス点K3,K4間の間隔はT7bである。間隔T7bは、系統周期Tsの1/2に近い値となっているが、間隔T7,T7aはTs/2から大きく逸脱している。図7(b)の例では、間隔T7は6.4msであり、間隔T7aは5.6msであり、T7bは8.0msである。 With reference to FIG. 7B, attention is paid to the interval between the zero cross points K1, K2, and K3 of the waveform 402 showing the second-order differential waveform. The distance between adjacent zero cross points K1 and K2 is T7, the distance between adjacent zero cross points K2 and K3 is T7a, and the distance between adjacent zero cross points K3 and K4 is T7b. The interval T7b is close to 1/2 of the system cycle Ts, but the intervals T7 and T7a deviate significantly from Ts / 2. In the example of FIG. 7B, the interval T7 is 6.4 ms, the interval T7a is 5.6 ms, and T7b is 8.0 ms.

さらに、1階微分波形のゼロクロス点と、2階微分波形のゼロクロス点との間隔に着目する。具体的には、図7(b)を参照して、ゼロクロス点J1〜J3と、ゼロクロス点K1〜K4との間隔に着目する。隣り合うゼロクロス点K1,J1間の間隔はT8であり、隣り合うゼロクロス点J1,K2間の間隔はT8aであり、隣り合うゼロクロス点K2,J2間の間隔はT8bであり、隣り合うゼロクロス点J2,K3間の間隔はT8cであり、ゼロクロス点K3,J3間の間隔はT8dである。 Furthermore, attention is paid to the interval between the zero cross point of the first derivative waveform and the zero cross point of the second derivative waveform. Specifically, with reference to FIG. 7B, attention is paid to the distance between the zero cross points J1 to J3 and the zero cross points K1 to K4. The distance between adjacent zero cross points K1 and J1 is T8, the distance between adjacent zero cross points J1 and K2 is T8a, the distance between adjacent zero cross points K2 and J2 is T8b, and the distance between adjacent zero cross points J2. , The distance between K3 is T8c, and the distance between zero cross points K3 and J3 is T8d.

ここで、図4で説明したように、CTが飽和しておらず、かつインラッシュ状態でもない場合には、1階微分波形のゼロクロス点と2階微分波形のゼロクロス点との間隔はT2(すなわち、Ts/4)で一定に保たれていた。しかし、図7(b)では、1階微分波形のゼロクロス点と2階微分波形のゼロクロス点との間隔は一定に保たれておらず、Ts/4から大きく逸脱したもの(例えば、間隔T8c)が存在する。図7(b)の例では、間隔T8,T8a,T8b,T8c,T8dは、それぞれ3.3ms、4.5ms、3.8ms、1.9ms、6.5msである。 Here, as described with reference to FIG. 4, when the CT is not saturated and is not in the inrush state, the interval between the zero cross point of the first-order differential waveform and the zero cross point of the second-order differential waveform is T2 ( That is, it was kept constant at Ts / 4). However, in FIG. 7B, the distance between the zero crossing point of the first-order differential waveform and the zero-crossing point of the second-order differential waveform is not kept constant and deviates significantly from Ts / 4 (for example, the distance T8c). Exists. In the example of FIG. 7B, the intervals T8, T8a, T8b, T8c, and T8d are 3.3 ms, 4.5 ms, 3.8 ms, 1.9 ms, and 6.5 ms, respectively.

このことから、CT非飽和時においては変圧器がインラッシュ状態であっても、1階微分波形のゼロクロス点間の間隔は概ねTs/2で一定に保たれているが、2階微分波形のゼロクロス点間の間隔は、Ts/2から逸脱するものが多く一定に保たれていない。また、1階微分波形のゼロクロス点と2階微分波形のゼロクロス点との間隔は、Ts/4から逸脱するものが多く一定に保たれていない。 From this, in the CT unsaturated state, even if the transformer is in the inrush state, the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform is kept almost constant at Ts / 2, but the second-order differential waveform The interval between zero cross points often deviates from Ts / 2 and is not kept constant. Further, the interval between the zero cross point of the first-order differential waveform and the zero cross point of the second-order differential waveform often deviates from Ts / 4, and is not kept constant.

図8は、CT飽和時であって、変圧器がインラッシュ状態である場合の波形を示す図である。図8(a)および(b)の縦軸は電流(図中の「I」に対応)であり、横軸は時間(図中の「t」に対応)である。図8(a)を参照して、波形450はCT飽和時かつインラッシュ状態におけるCT2次電流の波形を示しており、波形451はCT2次電流の1階微分波形を示している。図8(b)を参照して、波形452はCT2次電流の2階微分波形を示している。図8(b)は、波形451を拡大するように図8(a)の縦軸を変更したものである。 FIG. 8 is a diagram showing a waveform when CT is saturated and the transformer is in an inrush state. The vertical axis of FIGS. 8A and 8B is the current (corresponding to “I” in the figure), and the horizontal axis is the time (corresponding to “t” in the figure). With reference to FIG. 8A, the waveform 450 shows the waveform of the CT secondary current at the time of CT saturation and in the inrush state, and the waveform 451 shows the first derivative waveform of the CT secondary current. With reference to FIG. 8B, waveform 452 shows the second derivative waveform of the CT secondary current. FIG. 8B shows the vertical axis of FIG. 8A changed so as to enlarge the waveform 451.

図8(a)を参照して、波形451において、CT飽和が発生した後の各ゼロクロス点L1〜L4の間隔に着目する。ゼロクロス点L1,L2間の間隔はT9であり、ゼロクロス点L2,L3間の間隔はT9aであり、ゼロクロス点L3,L4間の間隔はT9bである。図8(a)の例では、間隔T9,T9a,T9bは、それぞれ6.0ms,9.8ms,4.2msである。間隔T9aは、系統周期Tsの1/2に近い値となっているが、間隔T9,T9bはTs/2から大きく逸脱している。 With reference to FIG. 8A, attention is paid to the interval between the zero cross points L1 to L4 after CT saturation occurs in the waveform 451. The interval between the zero cross points L1 and L2 is T9, the interval between the zero cross points L2 and L3 is T9a, and the interval between the zero cross points L3 and L4 is T9b. In the example of FIG. 8A, the intervals T9, T9a, and T9b are 6.0 ms, 9.8 ms, and 4.2 ms, respectively. The interval T9a is close to 1/2 of the system cycle Ts, but the intervals T9 and T9b deviate significantly from Ts / 2.

図8(b)を参照して、波形452において、CT飽和が発生した後の各ゼロクロス点M1〜M5の間隔に着目する。ゼロクロス点M1,M2間の間隔をT10、ゼロクロス点M2,M3間の間隔をT10a、ゼロクロス点M3,M4間の間隔をT10b、ゼロクロス点M4,M5間の間隔をT10cとする。図8(b)の例では、間隔T10,T10a,T10b,T10cは、それぞれ5.8ms,7.5ms,3.2ms,3.5msである。間隔T10〜T10cは、Ts/2から大きく逸脱している。同様に、1階微分波形のゼロクロス点と2階微分波形のゼロクロス点との間隔は一定に保たれておらず、Ts/4から大きく逸脱したものが多い。 With reference to FIG. 8B, attention is paid to the interval between the zero cross points M1 to M5 after the occurrence of CT saturation in the waveform 452. The interval between the zero cross points M1 and M2 is T10, the interval between the zero cross points M2 and M3 is T10a, the interval between the zero cross points M3 and M4 is T10b, and the interval between the zero cross points M4 and M5 is T10c. In the example of FIG. 8B, the intervals T10, T10a, T10b, and T10c are 5.8 ms, 7.5 ms, 3.2 ms, and 3.5 ms, respectively. The intervals T10 to T10c deviate significantly from Ts / 2. Similarly, the distance between the zero cross point of the first-order differential waveform and the zero cross point of the second-order differential waveform is not kept constant, and many of them deviate significantly from Ts / 4.

このことから、CT飽和時においては変圧器がインラッシュ状態である場合、1階微分波形のゼロクロス点間の間隔、2階微分波形のゼロクロス点間の間隔、および、1階微分波形のゼロクロス点と2階微分波形のゼロクロス点との間隔は、一定に保たれていない。具体的には、1階微分波形のゼロクロス点間の各間隔の中には、Ts/2から大きく逸脱したものが存在し、2階微分波形のゼロクロス点間の各間隔の中にも、Ts/2から大きく逸脱したものが存在する。1階微分波形のゼロクロス点と2階微分波形のゼロクロス点との各間隔の中には、Ts/4から大きく逸脱したものが存在する。 From this, when the transformer is in the inrush state at the time of CT saturation, the interval between the zero cross points of the first derivative waveform and the interval between the zero cross points of the second derivative waveform, and the zero cross point of the first derivative waveform. The distance between the second-order differential waveform and the zero cross point of the second-order differential waveform is not kept constant. Specifically, some of the intervals between the zero cross points of the first-order differential waveform deviate significantly from Ts / 2, and Ts also exists in each interval between the zero cross points of the second-order differential waveform. There is something that deviates significantly from / 2. Some of the intervals between the zero cross point of the first-order differential waveform and the zero cross point of the second-order differential waveform deviate significantly from Ts / 4.

したがって、CT非飽和時であってインラッシュ状態である場合の図7に示す波形と、CT飽和時であってインラッシュ状態である場合の図8に示す波形とを比較すると、1階微分波形のゼロクロス点の間隔に差異がある。また、CT非飽和時であってインラッシュ状態ではない場合の図3に示す波形と、図7に示す波形とを比較すると、1階微分波形および2階微分波形のゼロクロス点の間隔に差異がある。そのため、保護リレー装置100は、1階微分波形のゼロクロス点の間隔と、1階微分波形および2階微分波形のゼロクロス点の間隔とを用いて、CT飽和の有無および変圧器におけるインラッシュ状態の有無を判定する。 Therefore, comparing the waveform shown in FIG. 7 when the CT is saturated and in the inrush state with the waveform shown in FIG. 8 when the CT is saturated and in the inrush state, the first-order differential waveform There is a difference in the interval between the zero cross points. Further, when the waveform shown in FIG. 3 and the waveform shown in FIG. 7 are compared when the CT is unsaturated and not in the inrush state, there is a difference in the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform and the second-order differential waveform. is there. Therefore, the protection relay device 100 uses the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform and the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform and the second-order differential waveform to determine the presence or absence of CT saturation and the inrush state in the transformer. Determine the presence or absence.

上述したように、図7および図8では、単相の変圧器がインラッシュ状態になったときの電流波形について説明したが、3相の変圧器でも同様である。 As described above, in FIGS. 7 and 8, the current waveform when the single-phase transformer is in the inrush state has been described, but the same applies to the three-phase transformer.

図9は、3相の変圧器がインラッシュ状態である場合の波形を示す図である。図9(a)を参照して、波形500,510,520は、それぞれ、CT非飽和時におけるA相,B相,C相の電流波形を示している。図9(b)を参照して、波形550,560,570は、それぞれ、CT飽和時におけるA相,B相,C相の電流波形を示している。具体的には、図9(b)ではA相に設けられたCTが飽和した場合を想定している。 FIG. 9 is a diagram showing a waveform when the three-phase transformer is in the inrush state. With reference to FIG. 9A, the waveforms 500, 510, and 520 show the current waveforms of the A phase, the B phase, and the C phase at the time of CT desaturation, respectively. With reference to FIG. 9B, the waveforms 550, 560, and 570 show the current waveforms of the A phase, the B phase, and the C phase at the time of CT saturation, respectively. Specifically, in FIG. 9B, it is assumed that the CT provided in the A phase is saturated.

図9(a)の波形500と図7(a)の波形400とは同様の傾向を示す波形であり、図9(b)の波形550と図8(a)の波形450とは同様の傾向を示す波形である。そのため、3相の変圧器であっても、保護リレー装置100は、1階微分波形のゼロクロス点の間隔と、1階微分波形および2階微分波形のゼロクロス点の間隔とを用いて、CT飽和の有無および変圧器におけるインラッシュ状態の有無を判定できる。 The waveform 500 of FIG. 9A and the waveform 400 of FIG. 7A show the same tendency, and the waveform 550 of FIG. 9B and the waveform 450 of FIG. 8A have the same tendency. It is a waveform showing. Therefore, even in a three-phase transformer, the protection relay device 100 uses the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform and the interval between the zero cross points of the first-order differential waveform and the second-order differential waveform to saturate the CT. It is possible to determine the presence / absence of the presence and the presence / absence of an inrush state in the transformer.

図10は、実施の形態2に従う判定方式の一例を示すフローチャートである。典型的には、以下の各ステップは、保護リレー装置100の演算処理部70のCPU72によって実行される。 FIG. 10 is a flowchart showing an example of the determination method according to the second embodiment. Typically, each of the following steps is performed by the CPU 72 of the arithmetic processing unit 70 of the protection relay device 100.

図10を参照して、ステップS10〜S16の各処理は、図5に示す各処理と同様であるため、その詳細は説明は繰り返さない。1階微分波形のゼロクロス点間の間隔Tx1が範囲R1内である場合(ステップS16においてYES)、保護リレー装置100は、1階微分波形のゼロクロス点と、2階微分波形のゼロクロス点との間隔(以下、「間隔Tx12」とも称する。)が範囲R2内であるか否かを判断する(ステップS50)。 With reference to FIG. 10, since each process of steps S10 to S16 is the same as each process shown in FIG. 5, the details thereof will not be repeated. When the interval Tx1 between the zero cross points of the first derivative waveform is within the range R1 (YES in step S16), the protection relay device 100 has the interval between the zero cross points of the first derivative waveform and the zero cross points of the second derivative waveform. It is determined whether or not (hereinafter, also referred to as “interval Tx12”) is within the range R2 (step S50).

間隔Tx12が範囲R2内である場合(ステップS50においてYES)、保護リレー装置100は、CT6が飽和しておらず、かつ変圧器9がインラッシュ状態ではないと判定する(ステップS52)。この場合には、電流の異常が電力系統の故障によるものと推定される。そのため、例えば、電力系統の故障が保護対象の内部で発生している場合には、保護リレー装置100は動作して、トリップ信号を遮断器5に出力する。一方、間隔Tx12が範囲R2外である場合(ステップS50においてNO)、保護リレー装置100は、CT6は非飽和状態であり、かつ変圧器9がインラッシュ状態であると判定する(ステップS54)。 When the interval Tx12 is within the range R2 (YES in step S50), the protection relay device 100 determines that the CT6 is not saturated and the transformer 9 is not in the inrush state (step S52). In this case, it is presumed that the abnormal current is due to a failure of the power system. Therefore, for example, when a failure of the power system occurs inside the protection target, the protection relay device 100 operates and outputs a trip signal to the circuit breaker 5. On the other hand, when the interval Tx12 is out of the range R2 (NO in step S50), the protection relay device 100 determines that the CT6 is in the unsaturated state and the transformer 9 is in the inrush state (step S54).

また、間隔Tx1が範囲R1外である場合(ステップS16においてNO)、保護リレー装置100は、間隔Tx12が範囲R2内であるか否かを判断する(ステップS56)。間隔Tx12が範囲R2外である場合(ステップS56においてNO)、保護リレー装置100は、CT6が飽和していると判定する(ステップS58)。 Further, when the interval Tx1 is outside the range R1 (NO in step S16), the protection relay device 100 determines whether or not the interval Tx12 is within the range R2 (step S56). When the interval Tx12 is outside the range R2 (NO in step S56), the protection relay device 100 determines that CT6 is saturated (step S58).

間隔Tx12が範囲R2内である場合(ステップS56においてYES)、保護リレー装置100は、ステップS12の処理に戻る。ここで、間隔Tx1が範囲R1外であって、かつ間隔Tx12が範囲R2内というケース(すなわち、ステップS16でNOかつステップS56でYES)は通常は起こらないと考えられる。そのため、保護リレー装置100は、ステップS12の処理に戻って再度判定処理を実行する。 When the interval Tx12 is within the range R2 (YES in step S56), the protection relay device 100 returns to the process of step S12. Here, it is considered that the case where the interval Tx1 is outside the range R1 and the interval Tx12 is within the range R2 (that is, NO in step S16 and YES in step S56) does not usually occur. Therefore, the protection relay device 100 returns to the process of step S12 and executes the determination process again.

<機能構成>
図11は、実施の形態2に従う保護リレー装置100の機能構成の一例を示すブロック図である。図11を参照して、実施の形態2に従う保護リレー装置100の機能構成は、図6に示す実施の形態1に従う保護リレー装置100の機能構成に、インラッシュ判定部162を追加した構成に相当する。
<Functional configuration>
FIG. 11 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the protection relay device 100 according to the second embodiment. With reference to FIG. 11, the functional configuration of the protection relay device 100 according to the second embodiment corresponds to a configuration in which the inrush determination unit 162 is added to the functional configuration of the protection relay device 100 according to the first embodiment shown in FIG. To do.

インラッシュ判定部162は、隣接する第1ゼロクロス点間の間隔である第1ゼロクロス間隔と、隣接する第1および第2ゼロクロス点間の間隔である第3ゼロクロス間隔とに基づいて、変圧器9がインラッシュ状態であるか否かを判定する。 The inrush determination unit 162 determines the transformer 9 based on the first zero cross interval, which is the interval between adjacent first zero cross points, and the third zero cross interval, which is the interval between adjacent first and second zero cross points. Determines whether or not is in the inrush state.

図7の場合、第1ゼロクロス点はゼロクロス点J1〜J3であり、第1ゼロクロス間隔は間隔T6,T6aである。第2ゼロクロス点はゼロクロス点K1〜K4であり、第2ゼロクロス間隔は間隔T7〜T7bである。第3ゼロクロス間隔は間隔T8〜T8dである。図8の場合、第1ゼロクロス点はゼロクロス点L1〜L4であり、第1ゼロクロス間隔は間隔T9〜T9bである。第2ゼロクロス点はゼロクロス点M1〜M5であり、第2ゼロクロス間隔は間隔T10〜T10cである。第3ゼロクロス間隔は、ゼロクロス点L1,M1間、ゼロクロス点M1,L2間、ゼロクロス点L2,M2間等の間隔である。 In the case of FIG. 7, the first zero cross points are the zero cross points J1 to J3, and the first zero cross intervals are the intervals T6 and T6a. The second zero cross point is the zero cross point K1 to K4, and the second zero cross interval is the interval T7 to T7b. The third zero cross interval is the interval T8 to T8d. In the case of FIG. 8, the first zero cross points are the zero cross points L1 to L4, and the first zero cross intervals are the intervals T9 to T9b. The second zero cross points are zero cross points M1 to M5, and the second zero cross intervals are intervals T10 to T10c. The third zero cross interval is an interval between zero cross points L1 and M1, between zero cross points M1 and L2, between zero cross points L2 and M2, and the like.

第1ゼロクロス間隔が範囲R1内であって、かつ、第3ゼロクロス間隔が範囲R2外である場合に、インラッシュ判定部162は、変圧器9がインラッシュ状態であると判定する。なお、異常検出部154により電力系統の電流の異常が検出された場合に、インラッシュ判定部162は、このような変圧器9のインラッシュ状態の判定処理を実行してもよい。 When the first zero cross interval is within the range R1 and the third zero cross interval is outside the range R2, the inrush determination unit 162 determines that the transformer 9 is in the inrush state. When the abnormality detection unit 154 detects an abnormality in the current of the power system, the inrush determination unit 162 may execute such an inrush state determination process of the transformer 9.

<利点>
実施の形態2によると、CTから取り込んだ電流の微分波形のゼロクロス点間隔を用いることで、CT飽和の有無に加えて、インラッシュ状態の有無も判定できる。そのため、CT飽和およびインラッシュ電流に伴う保護リレー装置の誤動作および誤不動作を防止できる。
<Advantage>
According to the second embodiment, by using the zero cross point interval of the differential waveform of the current taken in from the CT, it is possible to determine not only the presence or absence of CT saturation but also the presence or absence of an inrush state. Therefore, malfunction and malfunction of the protection relay device due to CT saturation and inrush current can be prevented.

その他の実施の形態.
上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。また、上述した実施の形態において、他の実施の形態で説明した処理および構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
Other embodiments.
The configuration exemplified as the above-described embodiment is an example of the configuration of the present invention, can be combined with another known technique, and a part thereof is omitted as long as the gist of the present invention is not deviated. , Can be modified and configured. Further, in the above-described embodiment, the processing and configuration described in the other embodiments may be appropriately adopted and carried out.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

2,4 母線、3 送電線、5 遮断器、8 電圧変成器、9 変圧器、10,11 交流電源、51 補助変成器、52 AD変換部、70 演算処理部、71 バス、72 CPU、73 ROM、74 RAM、75 DI回路、76 DO回路、77 入力インターフェイス、100 保護リレー装置、152 入力部、154 異常検出部、156 波形生成部、158 ゼロクロス検出部、160 飽和判定部、162 インラッシュ判定部。 2,4 Busbar, 3 Transmission Line, 5 Circuit Breaker, 8 Voltage Transformer, 9 Transformer, 10,11 AC Power Supply, 51 Auxiliary Transformer, 52 AD Converter, 70 Arithmetic Processing Unit, 71 Bus, 72 CPU, 73 ROM, 74 RAM, 75 DI circuit, 76 DO circuit, 77 input interface, 100 protection relay device, 152 input unit, 154 abnormality detection unit, 156 waveform generation unit, 158 zero cross detection unit, 160 saturation judgment unit, 162 inrush judgment Department.

Claims (7)

電流変成器によって検出された電力系統の電流の入力を受ける入力部と、
前記電流を微分して前記電流の1階微分波形を生成する波形生成部と、
前記1階微分波形の第1ゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部と、
隣接する前記第1ゼロクロス点間の間隔を示す第1ゼロクロス間隔に基づいて、前記電流変成器が飽和したか否かを判定する飽和判定部とを備える、保護リレー装置。
An input unit that receives the input of the current of the power system detected by the current transformer, and
A waveform generator that differentiates the current to generate a first-order differential waveform of the current,
A zero-cross detection unit that detects the first zero-cross point of the first-order differential waveform, and
A protection relay device including a saturation determination unit for determining whether or not the current transformer is saturated based on a first zero cross interval indicating an interval between adjacent first zero cross points.
前記飽和判定部は、前記第1ゼロクロス間隔が第1範囲外である場合に、前記電流変成器が飽和していると判定する、請求項1に記載の保護リレー装置。 The protection relay device according to claim 1, wherein the saturation determination unit determines that the current transformer is saturated when the first zero cross interval is out of the first range. 前記波形生成部は、前記1階微分波形を微分して前記電流の2階微分波形をさらに生成し、
前記ゼロクロス検出部は、前記2階微分波形の第2ゼロクロス点をさらに検出し、
前記第1ゼロクロス間隔が第1範囲外であるとの条件、および隣接する前記第2ゼロクロス点間の間隔を示す第2ゼロクロス間隔が前記第1範囲外であるとの条件のうちの少なくとも一方を満たす場合に、前記飽和判定部は、前記電流変成器が飽和していると判定する、請求項1に記載の保護リレー装置。
The waveform generation unit differentiates the first-order differential waveform to further generate a second-order differential waveform of the current.
The zero cross detection unit further detects the second zero cross point of the second derivative waveform, and further detects the second zero cross point.
At least one of the condition that the first zero cross interval is out of the first range and the condition that the second zero cross interval indicating the interval between adjacent second zero cross points is out of the first range. The protection relay device according to claim 1, wherein the saturation determination unit determines that the current transformer is saturated when the condition is satisfied.
前記波形生成部は、前記1階微分波形を微分して前記電流の2階微分波形をさらに生成し、
前記ゼロクロス検出部は、前記2階微分波形の第2ゼロクロス点をさらに検出し、
前記第1ゼロクロス間隔が第1範囲外であって、かつ、隣接する前記第1および第2ゼロクロス点間の間隔を示す第3ゼロクロス間隔が前記第1範囲よりも小さい第2範囲外である場合に、前記飽和判定部は、前記電流変成器が飽和していると判定する、請求項1に記載の保護リレー装置。
The waveform generation unit differentiates the first-order differential waveform to further generate a second-order differential waveform of the current.
The zero cross detection unit further detects the second zero cross point of the second derivative waveform, and further detects the second zero cross point.
When the first zero cross interval is outside the first range, and the third zero cross interval indicating the interval between the adjacent first and second zero cross points is outside the second range smaller than the first range. The protection relay device according to claim 1, wherein the saturation determination unit determines that the current transformer is saturated.
前記第1範囲は、系統周期の1/2を中心値とする許容誤差範囲であり、
前記第2範囲は、系統周期の1/4を中心値とする許容誤差範囲である、請求項4に記載の保護リレー装置。
The first range is a tolerance range centered on 1/2 of the system cycle.
The protection relay device according to claim 4, wherein the second range is a tolerance range centered on 1/4 of the system cycle.
前記電力系統には、変圧器が配置されており、
前記第1ゼロクロス間隔と、前記第3ゼロクロス間隔とに基づいて、前記変圧器がインラッシュ状態であるか否かを判定するインラッシュ判定部をさらに備え、
前記第1ゼロクロス間隔が前記第1範囲内であって、かつ、前記第3ゼロクロス間隔が前記第2範囲外である場合に、前記インラッシュ判定部は、前記変圧器がインラッシュ状態であると判定する、請求項4または請求項5に記載の保護リレー装置。
A transformer is arranged in the power system.
An in-rush determination unit for determining whether or not the transformer is in an in-rush state based on the first zero-cross interval and the third zero-cross interval is further provided.
When the first zero cross interval is within the first range and the third zero cross interval is outside the second range, the inrush determination unit determines that the transformer is in the inrush state. The protection relay device according to claim 4 or 5, which is determined.
前記電流の異常を検出する異常検出部をさらに備え、
前記異常検出部により前記電流の異常が検出された場合に、前記飽和判定部は、前記電流変成器の飽和判定処理を実行する、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の保護リレー装置。
Further provided with an abnormality detection unit for detecting the abnormality of the current,
The protection according to any one of claims 1 to 6, wherein when the abnormality detection unit detects an abnormality in the current, the saturation determination unit executes the saturation determination process of the current transformer. Relay device.
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