JP2685641B2 - 保護継電器 - Google Patents
保護継電器Info
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- JP2685641B2 JP2685641B2 JP2248004A JP24800490A JP2685641B2 JP 2685641 B2 JP2685641 B2 JP 2685641B2 JP 2248004 A JP2248004 A JP 2248004A JP 24800490 A JP24800490 A JP 24800490A JP 2685641 B2 JP2685641 B2 JP 2685641B2
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Description
【産業上の利用分野】 この発明は電力系統を保護する保護継電器に関するも
のである。
のである。
第２図は、例えば『電気協同研究，第41巻第４号，デ
ィジタルリレー』P45の第４−１−３表の方式，積形Ｃ
に示された従来のディジタル演算形電力方向継電器のア
ルゴリズムを説明するための図である。 電力方向を得る演算原理式として、上掲の表には下式
が示されている。 ｜｜・｜|cosθ＝vm・im＋vm-3・im-3 ……（１） 但し、 ｜｜・｜|;電圧，電流の振巾値 θ；電圧と電流の位相差 im,vm;時刻ｍの時点の電流，電圧のディジタル
・データ im-3,vm-3;時刻ｍより３サンプル前の電流・電圧の
ディジタル・データ 更に、ここでは、サンプリング時間巾βを、電気角で
30゜の場合について示しており、時刻ｍの電流・電圧の
内積値と、これより電気角90゜隔った時点の電流，電圧
の内積値の和を得るものである。 今、継電器への入力電気量を第２図の様に ｉ（ｔ）＝Ipsin（ω0t） ……（２） ｖ（ｔ）＝Vpsin（ω0t＋θ） ……（３） とし、時刻ｍ時点における角周波数ω0tの値をαとすれ
ば、各サンプル値は下式で与えられる。 im＝Ipsinα ……（４） vm＝Vpsin（α＋θ） ……（５） 更に、ｍ−ｋ時点におけるサンプル値は、下式で与え
られることになる。 im-k＝Ipsin（α−ｋβ） ……（６） vm-k＝Vpsin（α−ｋβ＋θ） ……（７） 但し、 Ip,Vp;電流，電圧の振巾値 β：サンプリング時間巾 θ：電圧と電流の位相差 k:k＝1,2,3,…… である。 ここで式（１）の右辺に着目すると、下記が判明す
る。 im・vm＋im-3・vm-3 ＝IpsinαVpsin（α＋θ） ＋Ipsin（α−３β）Vpsin（α−３β＋θ） ＝IpVp｛sinαsin（α＋θ） ＋sin（α＋３β）sin（α−３β＋θ）｝ ＝IpVp｛sinαsin（α＋θ） ＋cosαcos（α＋θ）｝ ＝IpVpcosθ ……（８） 即ち、データの３サンプル分の隔たりは電気角90゜の
隔たりということになる。
ィジタルリレー』P45の第４−１−３表の方式，積形Ｃ
に示された従来のディジタル演算形電力方向継電器のア
ルゴリズムを説明するための図である。 電力方向を得る演算原理式として、上掲の表には下式
が示されている。 ｜｜・｜|cosθ＝vm・im＋vm-3・im-3 ……（１） 但し、 ｜｜・｜|;電圧，電流の振巾値 θ；電圧と電流の位相差 im,vm;時刻ｍの時点の電流，電圧のディジタル
・データ im-3,vm-3;時刻ｍより３サンプル前の電流・電圧の
ディジタル・データ 更に、ここでは、サンプリング時間巾βを、電気角で
30゜の場合について示しており、時刻ｍの電流・電圧の
内積値と、これより電気角90゜隔った時点の電流，電圧
の内積値の和を得るものである。 今、継電器への入力電気量を第２図の様に ｉ（ｔ）＝Ipsin（ω0t） ……（２） ｖ（ｔ）＝Vpsin（ω0t＋θ） ……（３） とし、時刻ｍ時点における角周波数ω0tの値をαとすれ
ば、各サンプル値は下式で与えられる。 im＝Ipsinα ……（４） vm＝Vpsin（α＋θ） ……（５） 更に、ｍ−ｋ時点におけるサンプル値は、下式で与え
られることになる。 im-k＝Ipsin（α−ｋβ） ……（６） vm-k＝Vpsin（α−ｋβ＋θ） ……（７） 但し、 Ip,Vp;電流，電圧の振巾値 β：サンプリング時間巾 θ：電圧と電流の位相差 k:k＝1,2,3,…… である。 ここで式（１）の右辺に着目すると、下記が判明す
る。 im・vm＋im-3・vm-3 ＝IpsinαVpsin（α＋θ） ＋Ipsin（α−３β）Vpsin（α−３β＋θ） ＝IpVp｛sinαsin（α＋θ） ＋sin（α＋３β）sin（α−３β＋θ）｝ ＝IpVp｛sinαsin（α＋θ） ＋cosαcos（α＋θ）｝ ＝IpVpcosθ ……（８） 即ち、データの３サンプル分の隔たりは電気角90゜の
隔たりということになる。
従来の保護継電器は、以上のように構成されているの
で、『系統周波数は常に一定として扱うものであり、デ
ィジタル・リレーとして成立させるためには50Hz,60Hz
等の周波数に対応してサンプリング時間巾βを正確に定
める必要がある』の前提のもとに演算原理式が構成され
ている。 このため、系統の周波数変動に対しては、式（８）の
中のsin（α−３β）sin（α−３β＋θ）＝cosαcos
（α＋θ）の前提が崩れてしまい等号が成立しなくなっ
て、演算原理上、保護能力的に無視し得ない影響を受け
る他、周波数によってサンプリング時間巾βを変えない
と誤差が大となって実用的でなくなるという課題があっ
た。 更には、系統周波数に従属して、サンプリング時間巾
βを30゜の倍数に設定する必要があり、式（８）の場
合、電力方向リレーとして有効な演算結果を得るために
は、電気角で90゜（60Hzの場合には4.167ms、50Hzの場
合には5ms）相当の時間が必要（処理装置の処理に要す
る時間は、これを無視してある。）であり、従来の演算
原理では、これ以上に検出時間を短縮することは困難
で、高速度動作に対して、限界がある等の課題があっ
た。 この発明は、上記のような課題を解消するためになさ
れたもので、周波数変動による特性変化を改善すると共
に、扱う周波数によってサンプリング時間巾（β）を変
えることのない、即ち、50Hz,60Hz共用形の演算処理回
路で対応が可能な保護継電器を得ることを目的とする。
で、『系統周波数は常に一定として扱うものであり、デ
ィジタル・リレーとして成立させるためには50Hz,60Hz
等の周波数に対応してサンプリング時間巾βを正確に定
める必要がある』の前提のもとに演算原理式が構成され
ている。 このため、系統の周波数変動に対しては、式（８）の
中のsin（α−３β）sin（α−３β＋θ）＝cosαcos
（α＋θ）の前提が崩れてしまい等号が成立しなくなっ
て、演算原理上、保護能力的に無視し得ない影響を受け
る他、周波数によってサンプリング時間巾βを変えない
と誤差が大となって実用的でなくなるという課題があっ
た。 更には、系統周波数に従属して、サンプリング時間巾
βを30゜の倍数に設定する必要があり、式（８）の場
合、電力方向リレーとして有効な演算結果を得るために
は、電気角で90゜（60Hzの場合には4.167ms、50Hzの場
合には5ms）相当の時間が必要（処理装置の処理に要す
る時間は、これを無視してある。）であり、従来の演算
原理では、これ以上に検出時間を短縮することは困難
で、高速度動作に対して、限界がある等の課題があっ
た。 この発明は、上記のような課題を解消するためになさ
れたもので、周波数変動による特性変化を改善すると共
に、扱う周波数によってサンプリング時間巾（β）を変
えることのない、即ち、50Hz,60Hz共用形の演算処理回
路で対応が可能な保護継電器を得ることを目的とする。
この発明に係る保護継電器は、電力系統の電圧，電流
を検出して電圧データ及び電流データを所定のサンプリ
ング時間巾でサンプリングし量子化して一時保管する電
流データの一時的保管室、及び電圧データの一時的保管
室と、その一時的保管室に格納された電流，電圧のサン
プリング値及び演算順次を規定して、演算処理する演算
回路により第１の電気量，第２の電気量及び第３の電気
量等を演算処理して出力する四則演算回路と、前記電力
系統の電流及び電圧の振巾値の積量を被乗数としたサン
プリング演算式からなる前記第１の電気量を、前記第２
の電気量で除して得た値に、該電流及び電圧の振巾値の
積量を被乗数とした位相差演算式からなる第３の電気量
を加えて電力方向成分を得、これが零より大か否かを判
定し、結果を出力する判定量導出部とを備えたものであ
る。
を検出して電圧データ及び電流データを所定のサンプリ
ング時間巾でサンプリングし量子化して一時保管する電
流データの一時的保管室、及び電圧データの一時的保管
室と、その一時的保管室に格納された電流，電圧のサン
プリング値及び演算順次を規定して、演算処理する演算
回路により第１の電気量，第２の電気量及び第３の電気
量等を演算処理して出力する四則演算回路と、前記電力
系統の電流及び電圧の振巾値の積量を被乗数としたサン
プリング演算式からなる前記第１の電気量を、前記第２
の電気量で除して得た値に、該電流及び電圧の振巾値の
積量を被乗数とした位相差演算式からなる第３の電気量
を加えて電力方向成分を得、これが零より大か否かを判
定し、結果を出力する判定量導出部とを備えたものであ
る。
この発明における保護継電器は、電力系統の電流，電
圧のサンプリングデータの積量を導出して第1,第２及び
第３の電気量を求め、電力方向成分を得て判定する。そ
して、その電力方向成分を求めるに当っては、該電気量
の３つの成分、すなわち、電流，電圧の位相差（θ）に
関連する成分と、第２調波に関連する成分（２α）及び
サンプリング時間巾（β）に関連する成分のうち、サン
プリング時間巾と第２調波に関連する成分を位相差成分
から除去して電流，電圧の位相差に関する成分のみとな
るように入力サンプリングデータの取込み順序を制御す
るので、周波数変動に対しても高精度かつ安定で、5
0HZ,60HZでサンプリング時間巾を共用化した継電器が得
られる。
圧のサンプリングデータの積量を導出して第1,第２及び
第３の電気量を求め、電力方向成分を得て判定する。そ
して、その電力方向成分を求めるに当っては、該電気量
の３つの成分、すなわち、電流，電圧の位相差（θ）に
関連する成分と、第２調波に関連する成分（２α）及び
サンプリング時間巾（β）に関連する成分のうち、サン
プリング時間巾と第２調波に関連する成分を位相差成分
から除去して電流，電圧の位相差に関する成分のみとな
るように入力サンプリングデータの取込み順序を制御す
るので、周波数変動に対しても高精度かつ安定で、5
0HZ,60HZでサンプリング時間巾を共用化した継電器が得
られる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。 第１図はこの発明の一実施零を示すブロック図であ
る。 図において、１はディジタル量化された電流データの
配分路、２は電圧データの同様配分路、３〜５は夫々電
流データの一時的保管室、６〜８は夫々電圧データの一
時的保管室、９はデータ流通路、10,12は加算回路、11,
13,18は減算回路、14〜17,19は乗算回路、20は除算回
路、21は加算回路、22は判定量導出部である。 次に動作について説明する。まず、電流，電圧データ
の配分路1,2には夫々電流，電圧のディジタル・データ
列……im-1,im,im+1……、及び……vm-1,vm,vm+1……が
サンプリング時間（間隔）巾βに同期して、流れてお
り、電流，電圧データの一時的保管室３〜８には、夫々
にim+1im,im-1,vm+1vm,vm-1が保管されているものとす
る。 このデータの一時的保管室のデータの出し入れは、別
の制御系（図示せず）によって制御されている。例え
ば、最新のデータとして電流データim+2がデータ配分路
１に現われると（勿論、これと同期してデータ配分路２
にも電圧データvm+2が現われていることは言うまでもな
い。）、電流データの一時的保管室５ではデータim-1が
クリアされ、データimを収納する。同時にデータの一時
的保管室４ではデータimがクリアされデータim+1を収納
し、電流データの一時的保管室３ではデータim+1がクリ
アされデータim+2を収納する。この時電流データの一時
的保管室３〜５のデータのクリア，収納は同期して“別
の制御系”によって制御される。また、電圧データの一
時的保管室６〜８についても電流データの一時的保管室
の場合と同様に動作をする。即ち、vm+2が、電圧データ
の一時的保管室６に収納された時、電圧データの一時的
保管室7,8には夫々Vm+1、Vmが収納されることになる。 また、加算回路10,12には、夫々データ流通路９経
由、データの一時的保管室3,5及び6,8からのデータを用
いて加算量im+1＋im-1,vm+1＋vm-1を導出している。 このデータはサンプリング時間巾βの間（次にくる新
たなデータim+2,vm+2をデータの一時的保管室3,6が収納
する迄の間）保持され、この制御も前述した別の制御系
によって制御されている。 従って、次のサンプリング時間巾βではｍの代りにデ
ータｍ＋１を代入したデータが保持されたことになる
（即ち、ｍ＋１→ｍ＋2,m→ｍ＋1,m−１→ｍとなる）。 同様にして減算回路11,13にはim+1−im-1,vm+1−vm-1
が収納されており、乗算回路14にはimvmが収納されてい
る。乗算回路15は加算回路10,12の出力を夫々入力とし
て（im+1＋im-1）（vm-1＋vm-1）を導出して出力してい
る。また、乗算回路16は乗算回路14の出力を入力として
2imvmを導出して出力している。 更に、乗算回路17は乗算回路16の出力を入力として、
4imvmを導出して、出力している。 減算回路18は、乗算回路15,17からの出力を夫々入力
して4imvm−（im+1＋im-1）（vm+1＋vm-1）を導出し
て、出力している。 乗算回路19は、減算回路11,13、乗算回路16からの出
力を夫々入力して2imvm（im+1−im-1）（vm+1−vm-1）
を導出して出力している。 また、除算回路20は、減算回路18、乗算回路19からの
出力を夫々入力して を導出して出力している（但し、4imvm−（im+1＋
im-1）（vm+1＋vm-1）≠０とする）。 加算回路21は、乗算回路16、除算回路20からの出力を
夫々入力して、2IpVpcosθを導出して出力している。 判定量導出部22には2IpVpcosθが導出される。この判
定量は図示していないが下記の条件を満足した時に保護
継電器としての出力接点を閉じるように制御する。 IpVpcosθ≧０ この実施例は、下記の数式によって明らかに電力方向
成分が導出されていることを示している。 即ち、乗算回路19の出力量は（９）式で示される。 2imvm（im+1−im-1）（vm+1−vm-1） ＝2IpVpsinαsin（α＋θ）｛sin（α＋β）−sin（α−β）｝ ｛sin（α＋β＋θ）−sin（α−β＋θ）｝ ＝IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝・2IpVp ・sin2β｛cosθ＋cos（２α＋θ）｝ ……（９） 減算回路18の出力量は（10）式で示される。 4imvm＋（im+1＋im-1）（vm+1−vm-1） ＝2IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝ −2IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝cos2β ＝2IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） ＝2IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝sin2β ……（10） また、除算回路20の出力量は（11）式で示される。 （但し、4imvm−（im+1＋im-1）（vm+1＋vm-1）≠０ IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝sin2β≠０ とする） そして加算回路21の出力量は（12）式で示される （但し、4imvm（im+1＋im-1）（vm+1−vm-1）≠０ ｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β）≠
０） とする）。 以上の説明では、各演算式中の分母が零にならない場
合について述べているが、分母が零となる場合には、演
算結果を棄てる等別途処理を行なうことは云う迄もな
い。 上述したように、この発明の主旨は、電流，電圧のサ
ンプリング値を求め、そのサンプリング値を所要回路を
用いて式（12）右辺の加算式を演算処理し判定量を導出
することにある。すなわち、加算式は一方が分数式で構
成され、その分子を第１の電気量として、 （IpVp）２｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） ｛cosθ＋cos（２α＋θ）｝ を導出する。また分母を第２の電気量おして IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） を導出する。加算式の他方は第３の電気量として IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝ を導出する。前記分数式は演算結果の第２調波を除去
し、電圧と電流の位相差の振巾値に関係した量を導出す
る如く電流，電圧のサンプリングデータの取込みを規定
するようにしている。そして加算式の前記演算は、第１
の電気量を第２の電気量で除した値に第３の電気量を加
えて得た電力方向成分2IpVpcosθが零より大か否かを判
定基準に照らして判定し、保護継電器の出力を得るよう
にしている。ここで、第１及び第２の電気量算出式の電
流，電圧の位相差（θ）に関する成分及びサンプリング
時間巾（β）の成分に関するcos2βの関連項を以下のよ
うに呼称する。 ｛cosθ−cos（２α＋θ）｝｛cosθ＋cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） をサンプリング演算式、 ｛cosθ−cos（２α＋θ）｝ を位相差演算式と呼称する。 なお、上記実施例の変形は、２大別することが可能で
ある。 その１は、式（12）に於いて、ｍを変化させても本考
案のデータの制御手順に従えば、その１式目のβをcos2
βとしたまゝ電力方向成分を得ることが可能である。 一般化して、式（12）のｍをｍ＋ｋ（ｋは整数とす
る）で置換すると下式を得る。 式（12）は、ｋ＝０の場合に相当する。 さて、その２は式（12）に於いて、ｍを変化させて
も、本発明のデータの制御手順に従えば、その１式目の
βをcos2lβ（ｌは、整数とする）としても、電力方向
成分を得ることが可能である。 一般化して、角添数字にｌを付して示すが、im,vmに
ついては、添字ｌとは無関係とすることが必要である。 式（12）はｌ＝１の場合に相当する。 これは、式（12）の１式目が で示されていたのが、ｌとすると が得られることを示す。 なお、上記実施例は、第１図で述べた通り、従来リレ
ーの様に『不変周波数の正弦波であれば、サンプリング
時間巾βを電気角30゜にとり、３サンプル前（又は、
後）のデータを使えば、そのデータは、現在のデータよ
りも90゜前（又は後）のデータであり、前者を正弦（si
n）成分とすれば、後者は余弦（cos）成分となる』の前
提によらない演算原理とするため入力データの取り込み
順序をどのように行うべきかを規定する手段について示
した。 従って、この発明によれば、サンプリング時間巾Ｂ
を、系統周波数に無関係に設定することが可能となるた
め、周波数50Hz,60Hzで、サンプリング時間巾βを共用
化することが可能となる他、処理装置の処理能力が向上
すれば、する程、サンプリング時間巾βを短く設定し得
ることになる。 具体的にこの発明で、電力方向リレーとして解を得る
ためには、ｍ−１〜ｍ＋１迄の３サンプル・データ（従
来リレーはｍ〜ｍ＋３までの４サンプル・データ）であ
り、１サンプル・データの少ない分、事故検出に要する
時間は短縮される。 また、サンプリング時間巾βを縮めて行けば、更に高
速度動作が可能となる。 更には、この３サンプル・データの間、系統の周波数
をほゞ一定と見なし得る程度の周波性変動であれば、即
ち、水力発電機が起動して、定格周波数になるまでの間
の保護などにも適用可能である。 また、この発明の場合には、時限協調が従来リレーに
比べて容易になることである。 即ち、従来リレーはタップ値、抑制スプリング、接点
間隔等で電源端から負荷端迄の時限協調をとっているが
この発明では、負荷側程、サンプリング時間巾βを短か
く電源端側程サンプリング時間巾βを長く設定すれば、
事故等には、各端をほゞ同一の電流が貫通して事故点に
向って流れるため、同一原理のリレーで確実に時限協調
がはかれることになる。 この時、あわせて演算結果の照合回数を電源端側程多
くする等、配慮すれば信頼度向上にも資する。 更に、この発明の考え方は、インピーダンスリレーへ
応用してもよく、上記例と同様の効果を奏する。
る。 図において、１はディジタル量化された電流データの
配分路、２は電圧データの同様配分路、３〜５は夫々電
流データの一時的保管室、６〜８は夫々電圧データの一
時的保管室、９はデータ流通路、10,12は加算回路、11,
13,18は減算回路、14〜17,19は乗算回路、20は除算回
路、21は加算回路、22は判定量導出部である。 次に動作について説明する。まず、電流，電圧データ
の配分路1,2には夫々電流，電圧のディジタル・データ
列……im-1,im,im+1……、及び……vm-1,vm,vm+1……が
サンプリング時間（間隔）巾βに同期して、流れてお
り、電流，電圧データの一時的保管室３〜８には、夫々
にim+1im,im-1,vm+1vm,vm-1が保管されているものとす
る。 このデータの一時的保管室のデータの出し入れは、別
の制御系（図示せず）によって制御されている。例え
ば、最新のデータとして電流データim+2がデータ配分路
１に現われると（勿論、これと同期してデータ配分路２
にも電圧データvm+2が現われていることは言うまでもな
い。）、電流データの一時的保管室５ではデータim-1が
クリアされ、データimを収納する。同時にデータの一時
的保管室４ではデータimがクリアされデータim+1を収納
し、電流データの一時的保管室３ではデータim+1がクリ
アされデータim+2を収納する。この時電流データの一時
的保管室３〜５のデータのクリア，収納は同期して“別
の制御系”によって制御される。また、電圧データの一
時的保管室６〜８についても電流データの一時的保管室
の場合と同様に動作をする。即ち、vm+2が、電圧データ
の一時的保管室６に収納された時、電圧データの一時的
保管室7,8には夫々Vm+1、Vmが収納されることになる。 また、加算回路10,12には、夫々データ流通路９経
由、データの一時的保管室3,5及び6,8からのデータを用
いて加算量im+1＋im-1,vm+1＋vm-1を導出している。 このデータはサンプリング時間巾βの間（次にくる新
たなデータim+2,vm+2をデータの一時的保管室3,6が収納
する迄の間）保持され、この制御も前述した別の制御系
によって制御されている。 従って、次のサンプリング時間巾βではｍの代りにデ
ータｍ＋１を代入したデータが保持されたことになる
（即ち、ｍ＋１→ｍ＋2,m→ｍ＋1,m−１→ｍとなる）。 同様にして減算回路11,13にはim+1−im-1,vm+1−vm-1
が収納されており、乗算回路14にはimvmが収納されてい
る。乗算回路15は加算回路10,12の出力を夫々入力とし
て（im+1＋im-1）（vm-1＋vm-1）を導出して出力してい
る。また、乗算回路16は乗算回路14の出力を入力として
2imvmを導出して出力している。 更に、乗算回路17は乗算回路16の出力を入力として、
4imvmを導出して、出力している。 減算回路18は、乗算回路15,17からの出力を夫々入力
して4imvm−（im+1＋im-1）（vm+1＋vm-1）を導出し
て、出力している。 乗算回路19は、減算回路11,13、乗算回路16からの出
力を夫々入力して2imvm（im+1−im-1）（vm+1−vm-1）
を導出して出力している。 また、除算回路20は、減算回路18、乗算回路19からの
出力を夫々入力して を導出して出力している（但し、4imvm−（im+1＋
im-1）（vm+1＋vm-1）≠０とする）。 加算回路21は、乗算回路16、除算回路20からの出力を
夫々入力して、2IpVpcosθを導出して出力している。 判定量導出部22には2IpVpcosθが導出される。この判
定量は図示していないが下記の条件を満足した時に保護
継電器としての出力接点を閉じるように制御する。 IpVpcosθ≧０ この実施例は、下記の数式によって明らかに電力方向
成分が導出されていることを示している。 即ち、乗算回路19の出力量は（９）式で示される。 2imvm（im+1−im-1）（vm+1−vm-1） ＝2IpVpsinαsin（α＋θ）｛sin（α＋β）−sin（α−β）｝ ｛sin（α＋β＋θ）−sin（α−β＋θ）｝ ＝IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝・2IpVp ・sin2β｛cosθ＋cos（２α＋θ）｝ ……（９） 減算回路18の出力量は（10）式で示される。 4imvm＋（im+1＋im-1）（vm+1−vm-1） ＝2IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝ −2IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝cos2β ＝2IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） ＝2IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝sin2β ……（10） また、除算回路20の出力量は（11）式で示される。 （但し、4imvm−（im+1＋im-1）（vm+1＋vm-1）≠０ IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝sin2β≠０ とする） そして加算回路21の出力量は（12）式で示される （但し、4imvm（im+1＋im-1）（vm+1−vm-1）≠０ ｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β）≠
０） とする）。 以上の説明では、各演算式中の分母が零にならない場
合について述べているが、分母が零となる場合には、演
算結果を棄てる等別途処理を行なうことは云う迄もな
い。 上述したように、この発明の主旨は、電流，電圧のサ
ンプリング値を求め、そのサンプリング値を所要回路を
用いて式（12）右辺の加算式を演算処理し判定量を導出
することにある。すなわち、加算式は一方が分数式で構
成され、その分子を第１の電気量として、 （IpVp）２｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） ｛cosθ＋cos（２α＋θ）｝ を導出する。また分母を第２の電気量おして IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） を導出する。加算式の他方は第３の電気量として IpVp｛cosθ−cos（２α＋θ）｝ を導出する。前記分数式は演算結果の第２調波を除去
し、電圧と電流の位相差の振巾値に関係した量を導出す
る如く電流，電圧のサンプリングデータの取込みを規定
するようにしている。そして加算式の前記演算は、第１
の電気量を第２の電気量で除した値に第３の電気量を加
えて得た電力方向成分2IpVpcosθが零より大か否かを判
定基準に照らして判定し、保護継電器の出力を得るよう
にしている。ここで、第１及び第２の電気量算出式の電
流，電圧の位相差（θ）に関する成分及びサンプリング
時間巾（β）の成分に関するcos2βの関連項を以下のよ
うに呼称する。 ｛cosθ−cos（２α＋θ）｝｛cosθ＋cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） をサンプリング演算式、 ｛cosθ−cos（２α＋θ）｝ を位相差演算式と呼称する。 なお、上記実施例の変形は、２大別することが可能で
ある。 その１は、式（12）に於いて、ｍを変化させても本考
案のデータの制御手順に従えば、その１式目のβをcos2
βとしたまゝ電力方向成分を得ることが可能である。 一般化して、式（12）のｍをｍ＋ｋ（ｋは整数とす
る）で置換すると下式を得る。 式（12）は、ｋ＝０の場合に相当する。 さて、その２は式（12）に於いて、ｍを変化させて
も、本発明のデータの制御手順に従えば、その１式目の
βをcos2lβ（ｌは、整数とする）としても、電力方向
成分を得ることが可能である。 一般化して、角添数字にｌを付して示すが、im,vmに
ついては、添字ｌとは無関係とすることが必要である。 式（12）はｌ＝１の場合に相当する。 これは、式（12）の１式目が で示されていたのが、ｌとすると が得られることを示す。 なお、上記実施例は、第１図で述べた通り、従来リレ
ーの様に『不変周波数の正弦波であれば、サンプリング
時間巾βを電気角30゜にとり、３サンプル前（又は、
後）のデータを使えば、そのデータは、現在のデータよ
りも90゜前（又は後）のデータであり、前者を正弦（si
n）成分とすれば、後者は余弦（cos）成分となる』の前
提によらない演算原理とするため入力データの取り込み
順序をどのように行うべきかを規定する手段について示
した。 従って、この発明によれば、サンプリング時間巾Ｂ
を、系統周波数に無関係に設定することが可能となるた
め、周波数50Hz,60Hzで、サンプリング時間巾βを共用
化することが可能となる他、処理装置の処理能力が向上
すれば、する程、サンプリング時間巾βを短く設定し得
ることになる。 具体的にこの発明で、電力方向リレーとして解を得る
ためには、ｍ−１〜ｍ＋１迄の３サンプル・データ（従
来リレーはｍ〜ｍ＋３までの４サンプル・データ）であ
り、１サンプル・データの少ない分、事故検出に要する
時間は短縮される。 また、サンプリング時間巾βを縮めて行けば、更に高
速度動作が可能となる。 更には、この３サンプル・データの間、系統の周波数
をほゞ一定と見なし得る程度の周波性変動であれば、即
ち、水力発電機が起動して、定格周波数になるまでの間
の保護などにも適用可能である。 また、この発明の場合には、時限協調が従来リレーに
比べて容易になることである。 即ち、従来リレーはタップ値、抑制スプリング、接点
間隔等で電源端から負荷端迄の時限協調をとっているが
この発明では、負荷側程、サンプリング時間巾βを短か
く電源端側程サンプリング時間巾βを長く設定すれば、
事故等には、各端をほゞ同一の電流が貫通して事故点に
向って流れるため、同一原理のリレーで確実に時限協調
がはかれることになる。 この時、あわせて演算結果の照合回数を電源端側程多
くする等、配慮すれば信頼度向上にも資する。 更に、この発明の考え方は、インピーダンスリレーへ
応用してもよく、上記例と同様の効果を奏する。
以上のようにこの発明によれば、電流，電圧のサンプ
リング値を用いて所要関係式を満す四則演算回路により
第1,第２及び第３の電気量を求め、前記第１の電気量を
第２の電気量で除算して得た値に第３の電気量を加えて
得た電力方向成分が零より大か否かを判定するように回
路構成したので、周波数変動にも安定な特性が得られ50
Hz,60Hzでサンプリング時間巾を共用化した継電器とな
し得る効果がある。また、時限協調に優れていることか
ら高速動作可能な継電器が得られる効果がある。
リング値を用いて所要関係式を満す四則演算回路により
第1,第２及び第３の電気量を求め、前記第１の電気量を
第２の電気量で除算して得た値に第３の電気量を加えて
得た電力方向成分が零より大か否かを判定するように回
路構成したので、周波数変動にも安定な特性が得られ50
Hz,60Hzでサンプリング時間巾を共用化した継電器とな
し得る効果がある。また、時限協調に優れていることか
ら高速動作可能な継電器が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す保護継電器のブロッ
ク構成図、第２図は従来の電力方向継電器のアルゴリズ
ムを説明する波形図である。 図において、３〜５は電流データの一時的保管室,6〜８
は電圧データの一時的保管室、10〜21は四則演算回路、
22は判定量導出部である。
ク構成図、第２図は従来の電力方向継電器のアルゴリズ
ムを説明する波形図である。 図において、３〜５は電流データの一時的保管室,6〜８
は電圧データの一時的保管室、10〜21は四則演算回路、
22は判定量導出部である。
Claims (1)
- 【請求項１】電力系統の電圧、電流を検出した電圧デー
タ及び電流データを所定のサンプリング時間巾でサンプ
リングし量子化して、一時保管する電流データの一時保
管室及び電圧データの一時的保管室と、前記一時的保管
室に格納された電流、電圧のサンプリング値を用いて下
記第１の電気量、第２の電気量及び第３の電気量を出力
する演算手段と、下記第１の電気量を第２の電気量で除
して得た値に下記第３の電気量を加えて下記電力方向成
分を求め、この電力方向成分が零より大か否かを判定
し、その判定結果を出力する判定量導出部とを備えた保
護継電器。 記 第１の電気量 （IPVP）２｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） ｛cosθ＋cos（２α＋θ）｝ 第２の電気量 IPVP｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） 第３の電気量 IPVP｛cosθ−cos（２α＋θ）｝ 電力方向成分 2IPVPcosθ ここで、 IP:電流の振幅値 VP:電圧の振幅値 α：サンプリングｍ時点におけるω0t β：サンプリング時間（間隔）巾 θ：電圧、電流の位相差
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2248004A JP2685641B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 保護継電器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2248004A JP2685641B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 保護継電器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127823A JPH04127823A (ja) | 1992-04-28 |
| JP2685641B2 true JP2685641B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=17171762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2248004A Expired - Fee Related JP2685641B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 保護継電器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685641B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63188775A (ja) * | 1987-02-02 | 1988-08-04 | Hitachi Ltd | 実効値及び電力検出方式 |
-
1990
- 1990-09-18 JP JP2248004A patent/JP2685641B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「電気共同研究」 第４１巻第４号、昭和６１年１月 社団法人電気協同研究会 Ｐ．４５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04127823A (ja) | 1992-04-28 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |