JP2688272B2 - 保護継電器 - Google Patents
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Description
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
に示されたディジタル演算形電力方向継電器に関し、そ
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。 Ｖ・Icosθ＝vmim＋vm-3・im-3 ……（１） 但し、 V,I;電圧，電流の振巾値 θ；電圧，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サンプル前の電流及び電圧のデ
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の電流及び電圧の
内積値と、この時刻ｍより電気角90゜隔った時点の電流
及び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図のように ｉ（ｔ）＝Ipsin（ω0t） ……（２） ｖ（ｔ）＝Vpsin（ω0t＋θ） ……（３） とし、時刻ｍ時点における周波数ω0tの値をαとすれ
ば、各サンプル値は以下の式で与えられる。 im＝Ipsinα ……（４） vm＝Vpsin（α＋θ） ……（５） 従って、その以前、ｍ−ｋ時点におけるサンプル値は
下式で与えられる。 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：電流を基準とした時の電圧の進み角、 k:k＝1.2.3…… である。 ここで、式（１）の右辺に着目すると下記となる。 imvm＋vm-3vm-3 ＝Ipsinα・Vpsin（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゜
の隔たりと言うことになる。
ジタル・リレー』P45の第４−１−３表の方式、積形Ｃ
に示されたディジタル演算形電力方向継電器に関し、そ
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。 Ｖ・Icosθ＝vmim＋vm-3・im-3 ……（１） 但し、 V,I;電圧，電流の振巾値 θ；電圧，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サンプル前の電流及び電圧のデ
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の電流及び電圧の
内積値と、この時刻ｍより電気角90゜隔った時点の電流
及び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図のように ｉ（ｔ）＝Ipsin（ω0t） ……（２） ｖ（ｔ）＝Vpsin（ω0t＋θ） ……（３） とし、時刻ｍ時点における周波数ω0tの値をαとすれ
ば、各サンプル値は以下の式で与えられる。 im＝Ipsinα ……（４） vm＝Vpsin（α＋θ） ……（５） 従って、その以前、ｍ−ｋ時点におけるサンプル値は
下式で与えられる。 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：電流を基準とした時の電圧の進み角、 k:k＝1.2.3…… である。 ここで、式（１）の右辺に着目すると下記となる。 imvm＋vm-3vm-3 ＝Ipsinα・Vpsin（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゜
の隔たりと言うことになる。
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,60H
z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のは困難で、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を変更す
る必要のない、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,60H
z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のは困難で、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を変更す
る必要のない、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，電圧データ
のサンプリング値及び演算順序を規定して演算処理する
演算回路により第１の電気量及び第２の電気量を演算処
理して出力する四則演算回路と、前記電力系統の電流の
振巾値及び電圧の３乗の振巾値との積量を被除数とした
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の電気量で除して電力方向成分を求め、該電力方向
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設けたものである。
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，電圧データ
のサンプリング値及び演算順序を規定して演算処理する
演算回路により第１の電気量及び第２の電気量を演算処
理して出力する四則演算回路と、前記電力系統の電流の
振巾値及び電圧の３乗の振巾値との積量を被除数とした
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の電気量で除して電力方向成分を求め、該電力方向
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設けたものである。
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の電気量
及び第２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、即ち、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）に関する成分のうちサンプリ
ング時間巾と第２調波に関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するよう
に入力サンプリングデータの取込み順序を規定するの
で、周波数変動に対しても高精度かつ安定で、50HZ,60
HZ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の電気量
及び第２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、即ち、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）に関する成分のうちサンプリ
ング時間巾と第２調波に関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するよう
に入力サンプリングデータの取込み順序を規定するの
で、周波数変動に対しても高精度かつ安定で、50HZ,60
HZ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は電圧データの配分路、3,4は夫々電流
データの一時的保管室、５〜９は夫々電圧データの一時
的保管室、10〜14,21,25,26は乗算回路、15,16,18,19は
加算回路、17,22,23は除算回路、20,24は減算回路、27
は判定量導出部である。 次に動作について説明する。まず、電流及び電圧デー
タの配分路1,2には夫々ディジタル・データ列……im-1,
im+1…，及び…vm-2,vm-1,vm,vm+1,vm+2,…が常に一定
のサンプリング時間巾β（本発明では、従来のディジタ
ル・リレーのように、系統周波数に従属して、電気角30
゜又はその倍数に規定する必要はない。）おきに流れて
おり、電流，電圧データの一時的保管室4,3、9,8,…５
には夫々、im+1,im-1,vm+2,vm+1,vm,vm-1,vm-2が保管さ
れているものとする。 この電流，電圧データの一時的保管室３〜９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、最新データとして、電流データim+3がデータ
配分路１に現われると（勿論、これと同期して電圧デー
タの配分路２にもvm+3が現れている。）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を
収納する。同時に電流データの一時的保管室４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3,4のデータのクリア，収納
も別の制御系によって制御される。 電圧データの一時的保管室５〜９の動作についても電
流データの一時的保管室3,4と全く同様の動作を行う。 即ち、データvm+3が電圧データの一時的保管室９に収
納された時、電圧データの一時的保管室8,7,6,5には夫
々vm+2,vm+1,vm,vm-1が収納され、乗算回路10〜14は、
各データの一時的保管室からデータを入力して、夫々に
内積値を導出して出力している。すなわち、 乗算回路10はデータの一時的保管室3,6から得たデー
タで積量im-1vm-1を導出し、 乗算回路11はデータの一時的保管室4,8から得たデー
タで積量im+1vm+1を導出し、 乗算回路12はデータの一時的保管室4,6から得たデー
タ積量im+1vm-1を導出し、 乗算回路13は電圧データの一時的保管室７から得たデ
ータで積量2vmを導出し、 乗算回路14はデータの一時的保管室3,8から得たデー
タで積量im-1vm+1を導出している。 また、加算回路15はデータの一時的保管室5,9から得
たデータで和量vm+2＋vm-2を夫々導出して出力してい
る。 次に、加算回路16は、前記乗算回路10,11の出力を夫
々入力として取込み、im+1vm+1＋im-1vm-1を導出して出
力している。 また、除算回路17は、乗算回路13及び加算回路15の出
力を夫々入力として を導出して出力し（但し、vm≠０とする）、 加算回路18は、乗算回路12,14の出力を夫々入力とし
て、im+1vm-1＋im-1vm+1を導出して出力している。 加算回路19は、前記乗算回路13,加算回路15の出力を
夫々入力として、vm+2＋2vm＋vm-2を導出し、 減算回路20は、乗算回路13及び加算回路15の出力を夫
々入力としてvm+2−2vm＋vm-2を導出して出力してい
る。 更に、乗算回路21は、除算回路17及び加算回路18の出
力を夫々入力として を導出し、 除算回路22は、乗算回路13及び加算回路19の出力を夫
々入力として を導出して出力している（但し、vm+2＋2vm＋vm-2≠０
とする）。 また、除算回路23は、乗算回路13及び減算回路20の出
力を夫々入力として を導出し （但し、vm+2−2vm＋vm-2≠０とする）、 減算回路24は、加算回路16及び乗算回路21の出力を夫
々入力として を導出して出力している。 乗算回路25は、除算回路22,23の出力を夫々入力とし
て を導出して出力し、最後に乗算回路26は、減算回路24お
よび乗算回路25の出力を夫々入力として を導出して出力している〔但し、（vm+2−2vm＋vm-2）
（vm+2＋2vm＋vm-2）≠０、vm≠０とする）。 そして、判定量導出部27は、乗算回路26の演算結果よ
り電力方向成分IpVpcosθを導出している。 また、上記演算回路の処理手順は数学的に説明すると
以下の通りである。 まず、乗算回路21は下記の演算を実行したことにな
る。 減算回路24は下記の演算を実行したことになる。 更に、乗算回路26は下記の演算を実行したことにな
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は、演算
結果を棄てる等の別途処理を行うことは言う迄もない。 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（11）右辺の乗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、乗算式は分数式で構成さ
れ、その分子を第１の電気量としてIpVp 4（cos22β−
１）cosθを導出する。また、分母を第２の電気量とし
てV3 p（cos2β−１）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ごとく電流，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、乗算式の演算は、第１の電気量を第２の電気
量で除して得た電力方向成分IpVpcosθ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）の成分の関連項を以下のように呼称する。 （cos22β−１）cosθを第１のサンプリング演算式、
cos22β−１を第２のサンプリング演算式。 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（11）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４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（11）のｍをｍ＋ｋ（ｋは整数とす
る）で置換すると下式を得る。 （但し、（vmk+2−2vm+k＋vm+k-2）（vmk+2＋2vm+k＋v
m+k-2≠0vm+k≠0 Vpsin（α＋ｋβ＋θ）（cos2β±
１）≠０とする。） 式（11）は、ｋ＝０の場合に相当する。 さて、その２は式（11）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４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、各添数字に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。 （但し、（vm+2l−2vm＋vm-2l）（vm+2l＋2vm＋vm-2l） ≠0 vm≠0 Vpsin（α＋θ）（cos2β±１）≠０とす
る。） 式（11）はｌ＝１の場合に相当する。 これは、式（11）の４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。 更に、ここでは、cos2β或いは （但しcos2β−１≠０とする） （但し、cos2β＋１≠０とする）を導出するのに電圧デ
ータを用いているが、電流データを用いても何等効果は
変わらない。 具体的には以下の通りである。 （但し、vm+2−2m＋vm-2≠0 im+2−2m＋im+2≠0 cos2β
−１≠０とする。） （但し、vm+2＋2vm＋vm-2≠0 im+2i＋2m＋im-2≠0 cos2
β＋１≠０とする。） （但し、vm≠0,im≠０とする。） cos2βを下記によることも可能である。例として式
（15）の場合で示す。 （但し、vm≠0,im≠0,im+1vm+1−im-1vm-1≠０とす
る。） これは下記により明らかである。 （但し、sin（２α＋θ）sin2β≠０とする。） なお、上記実施例は第１図で述べた通り、従来リレー
のように『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（sin）
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β
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、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−２〜ｍ＋２までの５サンプル・データ
（従来リレーはｍ〜ｍ＋３迄の４サンプル・データ）で
あり、サンプリング時間巾βを縮めて行けば、従来リレ
ーよりも高速度動作が可能となる。 更には、この５サンプル・データの間、系統の周波数
をほぼ一定と見なし得る程度の周波数変動であれば、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まで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、事故時には、各端をほぼ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
限協調が図れることになる。 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、上記実施例と同様の効果を奏する。
タの配分路、２は電圧データの配分路、3,4は夫々電流
データの一時的保管室、５〜９は夫々電圧データの一時
的保管室、10〜14,21,25,26は乗算回路、15,16,18,19は
加算回路、17,22,23は除算回路、20,24は減算回路、27
は判定量導出部である。 次に動作について説明する。まず、電流及び電圧デー
タの配分路1,2には夫々ディジタル・データ列……im-1,
im+1…，及び…vm-2,vm-1,vm,vm+1,vm+2,…が常に一定
のサンプリング時間巾β（本発明では、従来のディジタ
ル・リレーのように、系統周波数に従属して、電気角30
゜又はその倍数に規定する必要はない。）おきに流れて
おり、電流，電圧データの一時的保管室4,3、9,8,…５
には夫々、im+1,im-1,vm+2,vm+1,vm,vm-1,vm-2が保管さ
れているものとする。 この電流，電圧データの一時的保管室３〜９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、最新データとして、電流データim+3がデータ
配分路１に現われると（勿論、これと同期して電圧デー
タの配分路２にもvm+3が現れている。）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を
収納する。同時に電流データの一時的保管室４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3,4のデータのクリア，収納
も別の制御系によって制御される。 電圧データの一時的保管室５〜９の動作についても電
流データの一時的保管室3,4と全く同様の動作を行う。 即ち、データvm+3が電圧データの一時的保管室９に収
納された時、電圧データの一時的保管室8,7,6,5には夫
々vm+2,vm+1,vm,vm-1が収納され、乗算回路10〜14は、
各データの一時的保管室からデータを入力して、夫々に
内積値を導出して出力している。すなわち、 乗算回路10はデータの一時的保管室3,6から得たデー
タで積量im-1vm-1を導出し、 乗算回路11はデータの一時的保管室4,8から得たデー
タで積量im+1vm+1を導出し、 乗算回路12はデータの一時的保管室4,6から得たデー
タ積量im+1vm-1を導出し、 乗算回路13は電圧データの一時的保管室７から得たデ
ータで積量2vmを導出し、 乗算回路14はデータの一時的保管室3,8から得たデー
タで積量im-1vm+1を導出している。 また、加算回路15はデータの一時的保管室5,9から得
たデータで和量vm+2＋vm-2を夫々導出して出力してい
る。 次に、加算回路16は、前記乗算回路10,11の出力を夫
々入力として取込み、im+1vm+1＋im-1vm-1を導出して出
力している。 また、除算回路17は、乗算回路13及び加算回路15の出
力を夫々入力として を導出して出力し（但し、vm≠０とする）、 加算回路18は、乗算回路12,14の出力を夫々入力とし
て、im+1vm-1＋im-1vm+1を導出して出力している。 加算回路19は、前記乗算回路13,加算回路15の出力を
夫々入力として、vm+2＋2vm＋vm-2を導出し、 減算回路20は、乗算回路13及び加算回路15の出力を夫
々入力としてvm+2−2vm＋vm-2を導出して出力してい
る。 更に、乗算回路21は、除算回路17及び加算回路18の出
力を夫々入力として を導出し、 除算回路22は、乗算回路13及び加算回路19の出力を夫
々入力として を導出して出力している（但し、vm+2＋2vm＋vm-2≠０
とする）。 また、除算回路23は、乗算回路13及び減算回路20の出
力を夫々入力として を導出し （但し、vm+2−2vm＋vm-2≠０とする）、 減算回路24は、加算回路16及び乗算回路21の出力を夫
々入力として を導出して出力している。 乗算回路25は、除算回路22,23の出力を夫々入力とし
て を導出して出力し、最後に乗算回路26は、減算回路24お
よび乗算回路25の出力を夫々入力として を導出して出力している〔但し、（vm+2−2vm＋vm-2）
（vm+2＋2vm＋vm-2）≠０、vm≠０とする）。 そして、判定量導出部27は、乗算回路26の演算結果よ
り電力方向成分IpVpcosθを導出している。 また、上記演算回路の処理手順は数学的に説明すると
以下の通りである。 まず、乗算回路21は下記の演算を実行したことにな
る。 減算回路24は下記の演算を実行したことになる。 更に、乗算回路26は下記の演算を実行したことにな
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は、演算
結果を棄てる等の別途処理を行うことは言う迄もない。 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（11）右辺の乗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、乗算式は分数式で構成さ
れ、その分子を第１の電気量としてIpVp 4（cos22β−
１）cosθを導出する。また、分母を第２の電気量とし
てV3 p（cos2β−１）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ごとく電流，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、乗算式の演算は、第１の電気量を第２の電気
量で除して得た電力方向成分IpVpcosθ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）の成分の関連項を以下のように呼称する。 （cos22β−１）cosθを第１のサンプリング演算式、
cos22β−１を第２のサンプリング演算式。 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（11）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４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（11）のｍをｍ＋ｋ（ｋは整数とす
る）で置換すると下式を得る。 （但し、（vmk+2−2vm+k＋vm+k-2）（vmk+2＋2vm+k＋v
m+k-2≠0vm+k≠0 Vpsin（α＋ｋβ＋θ）（cos2β±
１）≠０とする。） 式（11）は、ｋ＝０の場合に相当する。 さて、その２は式（11）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４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、各添数字に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。 （但し、（vm+2l−2vm＋vm-2l）（vm+2l＋2vm＋vm-2l） ≠0 vm≠0 Vpsin（α＋θ）（cos2β±１）≠０とす
る。） 式（11）はｌ＝１の場合に相当する。 これは、式（11）の４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。 更に、ここでは、cos2β或いは （但しcos2β−１≠０とする） （但し、cos2β＋１≠０とする）を導出するのに電圧デ
ータを用いているが、電流データを用いても何等効果は
変わらない。 具体的には以下の通りである。 （但し、vm+2−2m＋vm-2≠0 im+2−2m＋im+2≠0 cos2β
−１≠０とする。） （但し、vm+2＋2vm＋vm-2≠0 im+2i＋2m＋im-2≠0 cos2
β＋１≠０とする。） （但し、vm≠0,im≠０とする。） cos2βを下記によることも可能である。例として式
（15）の場合で示す。 （但し、vm≠0,im≠0,im+1vm+1−im-1vm-1≠０とす
る。） これは下記により明らかである。 （但し、sin（２α＋θ）sin2β≠０とする。） なお、上記実施例は第１図で述べた通り、従来リレー
のように『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（sin）
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β
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、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−２〜ｍ＋２までの５サンプル・データ
（従来リレーはｍ〜ｍ＋３迄の４サンプル・データ）で
あり、サンプリング時間巾βを縮めて行けば、従来リレ
ーよりも高速度動作が可能となる。 更には、この５サンプル・データの間、系統の周波数
をほぼ一定と見なし得る程度の周波数変動であれば、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まで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、事故時には、各端をほぼ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
限協調が図れることになる。 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、上記実施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たす四則演算回路に
より第１及び第２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求め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
にも安定した特性が得られ、50Hz,60Hz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。
プリング値を用いて所要関係式を満たす四則演算回路に
より第１及び第２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求め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
にも安定した特性が得られ、50Hz,60Hz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による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、３〜４は電流データの一時的保管室、５〜
９は電圧データの一時的保管室、10〜26は四則演算回
路、27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、３〜４は電流データの一時的保管室、５〜
９は電圧データの一時的保管室、10〜26は四則演算回
路、27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の電気量及び第２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下記
電力方向成分が零より大か否かを判定してその判定結果
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）４（cos22β−１）cosθ 第２の電気量 VP 3（cos2β−１） 電力方向成分 IPVPcosθ ここで、 IP:電流の振幅値 VP:電圧の振幅値 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 |
|---|---|---|---|
| JP2248006A JP2688272B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 保護継電器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2248006A JP2688272B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 保護継電器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127825A JPH04127825A (ja) | 1992-04-28 |
| JP2688272B2 true JP2688272B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=17171794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2248006A Expired - Fee Related JP2688272B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 保護継電器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2688272B2 (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 JP2248006A patent/JP2688272B2/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ｐ４５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04127825A (ja) | 1992-04-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |