JP2523787B2 - デイジタル形保護継電器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はディジタル形保護継電器、特に周波数変動対
策を備えたディジタル形保護継電器に関する。

（従来の技術） 第７図にディジタル形保護継電器の構成例を示す。図
において入力交流量Ａ（ｔ）,B（ｔ）はアナログ／ディ
ジタル変換器１（以下A/D変換器と称す）を通してディ
ジタル量に変換されて演算制御部２に入力され、各時刻
t_m,t_m-L,t_m-2L…のデータとしてデータメモリ21に格納
される。このデータメモリ21に格納された瞬時値データ
は、プログラムメモリ23に記憶されているプログラムに
従って演算処理部22にて演算処理され、その演算結果に
基づきリレー判定が行なわれる。リレー出力は入出力装
置（I/O）24によって外部へ出力される。

２つの相異なる交流量の瞬時値を用いて交流量の位相
差の余弦量を求める演算式としては、従来より次式が用
いられている。

Ａ・Bcos＝a_m・b_m＋a_m-L・b_m-L …（１） ここでA,Bは交流量Ａ（ｔ）,B（ｔ）の振幅値であ
り、a_m,b_m,a_m-L,b_m-Lは時刻t_m,t_m-Lでの瞬時値である。
また、瞬時値（a_m,b_m），（a_m-L,b_m-L）は第８図に示す
ように、所定の基本周波数に対して90°位相が異なる関
係にある。

今、交流量Ａ（ｔ）,B（ｔ）を次式のようにおく。

但し、は交流量Ａ（ｔ）,B（ｔ）の位相差、ω_ｏは基
本角周波数である。ω_ｏと時刻t_m,t_m-L,t_m-2Lとの間に
は、所定の基本周波数_ｏに対して、 なる関係が成立する。（３）式から交流量Ａ（ｔ）,B
（ｔ）の時刻t_m,t_m-L,t_m-2Lにおける瞬時値a_m,b_m,a_m-L,
b_m-L,a_m-2L,b_m-2Lは、 で与えられ、前記した（１）式が成立することは、次の
如く明らかである。

a_m・b_m＋a_m-L・b_m-L＝ABsin（ω_ot_m）sin（ω_ot_m−） ＋ABcos（ω_ot_m）cos（ω_ot_m−）＝ABcos…（５）
（発明が解決しようとする課題） 上記交流量Ａ（ｔ）,B（ｔ）の周波数が所定の基本周
波数から変化した場合は、前記した（３），（４）式の
関係が成立せず、従って（１）式を用いて交流量の余弦
量を算出すると、誤差が生じるという不具合がある。

以下にその様相について示す。所定の基本周波数_ｏ
からΔだけ変化した場合、（３）式の関係が成立せず
に となる。このため所定の周波数_ｏからΔだけ変化し
た場合、Ａ（ｔ）,B（ｔ）の瞬時値は次式となる。

となり、これを（１）式の右辺に代入すると、 となる。そして（８）式の下線部が所望の余弦量に対す
る誤差となる。

以上のように、（１）式に基づいて余弦量を算出した
場合、入力交流量の周波数が変動すると、（８）式に示
す誤差が生じるという問題がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あり、入力交流量Ａ（ｔ）,B（ｔ）の周波数が変動して
も前記交流量の余弦量を精度よく算出することの可能な
ディジタル形保護継電器を提供することを目的としてい
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 交流入力の周波数が変動し、１サンプリング間内の電
気角がΔθだけ変化した場合、３サンプリング前のベク
トルは第６図中のx_m-3となり、最新ベクトルx_mとの位相
差は90°から３Δθだけずれたものとなる。この位相ず
れを補正するために、 なる補正を加えると、y_mとx_m-3の位相差は90°となり、
位相のずれが補正できる。第６図に補正後のベクトル図
を示す。

電力系統から得られる相異なる交流量Ａ（ｔ）,B
（ｔ）をディジタル量に変換して得られる時刻t_mの瞬時
値（a_m,b_m）と、所定の周波数に対して位相が90°異な
る時刻t_m-Lの瞬時値（a_m-L,b_m-L）及び位相が180°異な
る時刻t_m-2Lの瞬時値（a_m-2L,b_m-2L）とから前記２つの
交流量の余弦量を求める式として、位相補正を施こした
（９）式を用いた。

（作用） 上記（９）式に（７）式を代入すると次式が得られ
る。

以下に（８）式と（10）式の差を具体的数値を与えて
比較する。例えば_ｏ＝50Hzに対してΔ＝5Hz変動し
たとき、（８）式，（10）式は次のようになる。

＝０°のとき、（８）式では±15.6％の誤差に対し
て、（10）式では▲^+1.25 _-3.65▼の誤差となる。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明によるディジタル形保護継電器の機能
ブロック図である。第１図において、10はディジタル保
護継電器であり入力手段11と、演算手段12と、判定手段
13とから構成される。入力手段11は系統からの正弦波交
流を所定の時間間隙でサンプリングし、そのサンプリン
グ値をディジタル量に変換した後、このディジタル量を
用いて所定の演算を行なう。12は演算手段であり入力手
段11から入力される各データを用いて、 を演算する。そして13は判定手段である。

第３図に本発明の実施例による保護継電器の特性図を
示す。この継電器は交流量を基準として、前記交流量
と交流量の位相差が、−90°≦≦90°のとき動
作するものである。この継電器の特性を満たす動作判定
式は（11）式となる。

｜|||cos≧０ …（11） この余弦量を算出するために（９）式を適用する。

第２図に本実施例による継電器のフローチャートを示
す。先ず、ステップS201では交流量，の時刻t_m,t
_m-L,t_m-2Lにおける瞬時値のディジタルデータa_m,b_m,a
_m-L,b_m-L,a_m-2L,b_m-2Lを取込み、所定のメモリに書込
む。ステップS202では前記ディジタルデータを用い、
（11）式に基づきとの余弦量を計算する。

ステップS203では前記余弦量の正負の判断を行ない、
前記余弦量が正又は零ならばステップS204へ進んでリレ
ー動作出力をセットし、負のときはステップS205へ進ん
でリレー動作出力をクリアする。

以上のように本発明の原理式をリレー動作判定式に用
いることにより、周波数変動時にも正しく動作判定を行
なうことのできるディジタル形保護継電器が得られる。

また、交流量，として合成された値を用いること
により、種々の継電器を構成することができる。第４図
に示すモー形継電器は、第１の実施例において、＝
，＝−とおくことにより構成することができ
る。

また、第５図に示す地絡方向継電器の特性を満たす動
作判定式は、（12）式で表わされる。

｜_ｏ||V_o|cos≧I_ok｜_ｏ｜ …（12） このとき、｜_ｏ||_ｏ|cosを算出するために（11）
式を用いる。その他、リレー判定式に２つのベクトルの
余弦量を使用するリレーに対して、（９）式を適用する
ことにより、同様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば２つのベクトル
の余弦量の算出に際して（９）式を用いるよう構成した
ので、たとえ周波数が変動した場合であっても、正しい
リレー動作判定が可能なディジタル形保護継電器を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるディジタル形保護継電器の一実施
例の機能ブロック図、第２図は第１図の処理内容を示す
フローチャート、第３図は本発明の実施例による特性
図、第４図はモー形特性図、第５図は地絡方向継電器の
特性図、第６図は本手法により位相のずれを補正できる
ことを示す図、第７図はディシダル保護継電器の構成例
図、第８図は交流入力と瞬時値の関係を示す図である。 11……入力手段、12……演算手段 13……判定手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力系統の正弦波交流を入力とし、この正
   弦波交流を所定の時間間隔でサンプリングしてディジタ
   ル量に変換し、このディジタル量を用いて所定の演算を
   行なうことにより、電力系統での事故を検出して保護を
   行なうディジタル形保護継電器において、電力系統の相
   異なる交流量Ａ（ｔ）,B（ｔ）を基にしてディジタル量
   に変換して得られる時刻t_mの瞬時値（a_m,b_m）と、所定
   の周波数に対して位相が90°異なる時刻t_m-Lの所定の瞬
   時値（a_m-L,b_m-L）及び位相が180°異なる時刻t_m-2Lの
   瞬時値（a_{m-2L ′}，b_m-2L）とから、 なる演算に基づいて、Ａ（ｔ）,B（ｔ）の余弦量を求
   め、この余弦量の正，負により動作判定を行なうように
   したことを特徴とするディジタル形保護継電器。