JP2688273B2 - Protective relay - Google Patents

Protective relay

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JP2688273B2
JP2688273B2 JP2248007A JP24800790A JP2688273B2 JP 2688273 B2 JP2688273 B2 JP 2688273B2 JP 2248007 A JP2248007 A JP 2248007A JP 24800790 A JP24800790 A JP 24800790A JP 2688273 B2 JP2688273 B2 JP 2688273B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔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。
The present invention relates to a protective relay that protects a power system.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4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に関
し、そのアルゴリズムを説明するための図である。
FIG. 4 shows, for example, the method of Table 4-1-3 of "Electrical Cooperation Research, Vol. 41, No. 4, Digital Relay" P45, product form C
FIG. 6 is a diagram for explaining an algorithm of the conventional digital operation type power direction relay shown in FIG.

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。
The following formula is shown in the above table as a calculation principle formula for obtaining the electric power direction.

||・||cosθ=vm・im+vm-3・im-3 ……(1) 但し、 ||・||;電圧,電流の振巾値 θ;電圧,電流の位相差 im,vm;時刻mの時点の電流及び電圧のディジタ
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゜隔たった時点の電
流及び電圧の内積値の和を得るものである。
|||| cos θ = v m · i m + v m-3 · i m-3 (1) where || ・ ||; amplitude value θ of voltage / current θ; phase difference i of voltage / current m , v m ; digital data of current and voltage at time m i m-3 , v m-3 ; digital data of current and voltage 3 samples before time m Further, here, sampling time width β At an electrical angle of 30
In this case, the sum of the inner product value of the current and voltage at time m and the inner product value of the current and voltage at an electrical angle of 90 ° from this time m is obtained.

今、継電器への入力電気量を第4図のように、 i(t)=Ipsin(ω0t) ……(1) v(t)=Vpsin(ω0t+θ) ……(2) 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。
Now, as shown in FIG. 4, the amount of electricity input to the relay is i (t) = I p sin (ω 0 t) …… (1) v (t) = V p sin (ω 0 t + θ) …… ( 2) and the value of the frequency ω 0 t at the time point of time m is α, each sample value is given by the following equation.

im=Ipsinα ……(3) vm=Vpsin(α+θ) ……(4) 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。
i m = I p sin α (3) v m = V p sin (α + θ) (4) Therefore, before that, the sample value at the time point m−k is given by the following equation.

im-k=Ipsin(α−kβ) ……(5) vm-k=Vpsin(α−kβ+θ) ……(6) 但し、 Ip,Vp;電流及び電圧の振巾値 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(位相差) k:k=1,2,3,… である。i mk = I p sin (α-k β) (5) v mk = V p sin (α-k β + θ) (6) However, I p , V p ; Current and voltage amplitude β: Sampling Time width θ: Leading angle (phase difference) of voltage when current is used as reference: k: k = 1,2,3, ....

ここで式(1)の右辺に着目すると下記となる。 Here, focusing on the right side of Expression (1), the following is obtained.

imvm+vm-3vm-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,電気角で90
゜の隔たりということになる。
i m v m + v m-3 v m-3 = I p sin αV p sin (α + θ) + I p sin (α-3β) V p sin (α-3β + θ) = I p V p {sin α sin (α + θ) + sin (α -3β) sin (α-3β + θ)} = I p V p {sin α sin (α + θ) + cos α cos (α + θ)} = I p V p cos θ (8) That is, the separation of 3 samples of data is an electrical angle. 90
It means that there is a gap of ゜.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

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、周波数
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。
Since the conventional protective relay is configured as described above, "system frequency is always kept constant,
To establish as a digital relay, the frequency
Sampling time width β corresponding to frequencies such as 50Hz and 60Hz
It is necessary to determine exactly "," is based on the premise of the arithmetic principle formula.

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。
Therefore, for frequency fluctuations in the system, the premise of sin (α-3β) sin (α-3β + θ) = cosαcos (α + θ) in Equation (8) is broken and the equal sign is no longer established. In addition to the influence that cannot be ignored in terms of protection ability in terms of the calculation principle, there is a problem that unless the sampling time width β is changed depending on the frequency, the error becomes large and it becomes unpractical.

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
速度動作に対しては、限界がある等の課題があった。
Furthermore, depending on the system frequency, it is necessary to set the sampling time width β to a multiple of 30 °, and in the case of formula (8), in order to obtain an effective calculation result as a power direction relay, A time equivalent to 90 ° (4.167ms for 60Hz, 5ms for 50Hz) is necessary (the processing time of the processing device is neglected). As described above, it is difficult to shorten the detection time, and there are problems such as a limit for high speed operation.

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。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is not necessary to change the sampling time width β depending on the frequency to be handled while improving the characteristic change due to frequency fluctuation, that is, 50Hz, 60Hz common type operation The purpose is to obtain a protective relay that can be handled by a processing circuit.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

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、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、前記第1の電気量から前記第2
の電気量を減算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。
A protective relay according to the present invention detects a voltage and a current of a power system, samples voltage data and current data with a predetermined sampling time width, quantizes them, and temporarily stores the current data. Of the first electric quantity and the second electric quantity by an arithmetic storage room and an arithmetic circuit for defining and processing the sampling values of the current and voltage and the arithmetic sequence stored in the temporary storage room, and outputting them. The four arithmetic circuits and the first electric quantity to the second
And a determination amount derivation unit that outputs the determination result by determining whether or not the power direction component is greater than zero by subtracting the electricity amount of the above.

〔作 用〕(Operation)

この発明における保護継電器は、電力系統の電流,電
圧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、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(2α)に関連する成分及びサ
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。
The protective relay according to the present invention derives the product amount of the current and voltage sampling data of the power system to obtain the first electricity amount and the second electricity amount, and obtains and determines the power direction component.
Then, in determining the power direction component, three components of the electricity quantity, that is, a component related to the phase difference (θ) between the current and the voltage, a component related to the second harmonic (2α), and the sampling time. Of the components related to the width (β), the sampling time width and the components related to the second harmonic are removed from the phase difference component so that only the components related to the phase difference between the current and voltage are taken and the sampling order of the input sampling data is Since it is regulated, it is highly accurate and stable against frequency fluctuations, and 50 HZ , 60
A relay that shares the sampling time width with HZ can be obtained.

〔発明の実施例〕(Example of the invention)

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はディジタル量子された電流データの
配分路、2は電圧データの配分路、3〜5は夫々電流デ
ータの一時的保管室、6〜10は夫々電圧データの一時的
保管室、11,13,18,21は減算回路、12,14,16,17,19は乗
算回路、15は加算回路、20は除算回路、22は判定量導出
部である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a distribution path for digitally quantized current data, 2 is a distribution path for voltage data, 3 to 5 are temporary storage rooms for current data, and 6 to 10 are temporary storage rooms for voltage data. , 11, 13, 18, and 21 are subtraction circuits, 12, 14, 16, 17, and 19 are multiplication circuits, 15 is an addition circuit, 20 is a division circuit, and 22 is a determination amount derivation unit.

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には夫々ディジタルデータ列…im-1,im,i
m+1,…及び…vm-2,vm-1vm,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3〜5、6〜10には、
今、夫々im+1,im,im-1,vm+2,vm+1,vm,vm-1,vm-2が保管
されているものとする。
Next, the operation will be described. First, digital data strings ... i m-1 , i m , i are respectively allocated to the current and voltage data distribution paths 1 and 2.
m + 1 , ... and ... v m-2 , v m-1 v m , v m + 1 , v m + 2 ... are always constant sampling time width β (in the present invention, like the conventional digital relay, Depending on the system frequency, it is not necessary to specify an electrical angle of 30 ° or a multiple thereof).
The temporary storage rooms 3-5 and 6-10 for current and voltage data are
Now, it is assumed that i m + 1 , i m , i m-1 , v m + 2 , v m + 1 , v m , v m-1 , and v m-2 are stored, respectively.

このデータの一時的保管室3〜10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。
The loading / unloading of the data in the temporary storage rooms 3 to 10 is controlled by another control system (not shown).

例えば、最新のデータとして、電流データim+3が配分
路1に現れると(勿論、これと同期してデータ配分路2
にもvm+3が現れている。)、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が収納され、データの一時的保管室3で
はim+1がクリアされ、データim+2が収納される。この
時、データの一時的保管室3〜5のデータのクリア、収
納も別の制御系で制御されている。
For example, if the current data i m + 3 appears as the latest data in the distribution path 1 (of course, in synchronization with this, the data distribution path 2
Also v m + 3 appears. ), In the temporary data storage room 5, the data i m-1 is cleared and the data i m is stored. At the same time, data i m is cleared and data i m + 1 is stored in the temporary data storage room 4, and i m + 1 is cleared and data i m + 2 is stored in the temporary data storage room 3. . At this time, the clearing and storing of the data in the temporary data storage rooms 3 to 5 are also controlled by another control system.

また、電圧データの一時的保管室6〜10の動作につい
ても電流データの一時的保管室と全く同様の動作を行
う。
Also, the operations of the temporary storage rooms 6 to 10 for voltage data are exactly the same as those of the temporary storage room for current data.

データの一時的保管室6にはvm+3、同じく7には
vm+2、同じく8にはvm+1、同じく9にはvm、同じく10に
はvm-1が夫々収納される。
Temporary data storage room 6 has v m + 3 and also 7
v m + 2 , 8 also stores v m + 1 , 9 also stores v m , and 10 stores v m-1 .

減算回路11は、電流データの一時的保管室3,5の出力
を夫々入力として、 im+1−im-1Ip{sin(α+β)−sin(α−β)} =2Ipcosαsinβ ……(9) を導出して出力している。
The subtraction circuit 11 receives the outputs of the current data temporary storage rooms 3 and 5 as inputs, and im ++ 1- i m-1 I p {sin (α + β) -sin (α-β)} = 2I p cos αsinβ ...... (9) is derived and output.

乗算回路12は、電流データの一時的保管室4,電圧デー
タの一時的保管室8の出力を夫々入力として、 を導出して出力し、減算回路13は電圧データの一時的保
管室7,9の出力を夫々入力として、 vm+1−vm-1 =Vp{(sin(α+β+θ)−sin(α−β+θ)} =2Vpcos(α+θ)sinβ ……(11) を導出し出力している。
The multiplication circuit 12 receives the outputs of the temporary storage room 4 for current data and the temporary storage room 8 for voltage data, respectively, Then, the subtraction circuit 13 receives the outputs of the temporary storage rooms 7 and 9 of the voltage data as inputs, and v m + 1 −v m−1 = V p {(sin (α + β + θ) −sin (α −β + θ)} = 2V p cos (α + θ) sinβ …… (11) is derived and output.

また、乗算回路14は、電圧データの一時的保管室8の
出力を入力とし、2vmを導出して出力し、加算回路15
は、電圧データの一時的保管室6,10の出力を夫々入力と
して、 vm+2+vm-2 =Vp{(sin(α+2β+θ)+sin(α−2β+θ)} =2Vpsin(α+θ)cos2β ……(12) を導出して出力している。
Further, the multiplication circuit 14 receives the output of the voltage data temporary storage room 8 as an input, derives and outputs 2 v m , and the addition circuit 15
Is the input of the outputs of the temporary storage rooms 6 and 10 of the voltage data, v m + 2 + v m-2 = V p {(sin (α + 2β + θ) + sin (α-2β + θ)} = 2V p sin (α + θ) cos2β ...... (12) is derived and output.

次に乗算回路16は、乗算回路12の出力を入力として、 2imvm=IpVp{cosθ−cos(2α+θ)} ……(13) を導出して出力し、乗算回路17は、減算回路11,13の出
力を夫々入力として、 (im+1−im-1)(vm+1−vm-1) =2Ipcosαsinβ×2Vpcos(α+θ)sinβ =IpVp(1−cos2β){cosθ+cos(2α+θ)} ……(14) を導出して出力し、減算回路18は乗算回路14,加算回路1
5の出力を夫々入力とし、下記(15)式を導出して出力
している。
Then multiplying circuit 16 is input with the output of the multiplier circuit 12, 2i m v m = I p V p {cosθ-cos (2α + θ)} ...... (13) derived by the output, the multiplier circuit 17, the output of the subtraction circuit 11 and 13 respectively as input, (i m + 1 -i m -1) (v m + 1 -v m-1) = 2I p cosαsinβ × 2V p cos (α + θ) sinβ = I p V p (1-cos2β) {cosθ + cos (2α + θ)} (14) is derived and output, and the subtraction circuit 18 outputs the multiplication circuit 14 and the addition circuit 1
The output of 5 is input, and the following equation (15) is derived and output.

vm+2−2vm+vm-2 =Vp{(sin(α+2β+θ)−2sin(α+θ) +sin(α−2β+θ)} =2Vpsin(α+θ)(cos2β−1) ……(15) 除算回路20は、乗算回路14,減算回路18の出力を夫々
入力とし、下記(16)式を導出して出力している(但
し、vm+2−2vm+vm-2≠0,Vpsin(α+θ)(cos2β−
1)≠0とする)。
v m + 2 −2v m + v m−2 = V p {(sin (α + 2β + θ) −2 sin (α + θ) + sin (α−2β + θ)} = 2V p sin (α + θ) (cos2β−1) …… (15) Division The circuit 20 receives the outputs of the multiplication circuit 14 and the subtraction circuit 18, respectively, and derives and outputs the following equation (16) (however, v m + 2 −2v m + v m-2 ≠ 0, V p sin (α + θ) (cos2β-
1) ≠ 0).

乗算回路19は、乗算回路17,除算回路20の出力を夫々
入力とし、下記(17)式を導出して出力している(但
し、vm+2−2vm+vm-2≠0,cos2β−1≠0とする)。
The multiplication circuit 19 receives the outputs of the multiplication circuit 17 and the division circuit 20, respectively, and derives and outputs the following equation (17) (however, v m + 2 −2v m + v m-2 ≠ 0, cos2β −1 ≠ 0).

減算回路21は乗算回路16,19の出力を夫々入力とし、
下記(18)式を導出して出力している(但し、vm+2+2v
m+vm-2≠0,cos2β−1≠0とする)。
The subtraction circuit 21 receives the outputs of the multiplication circuits 16 and 19 respectively,
Formula (18) below is derived and output (however, v m + 2 + 2v
m + v m-2 ≠ 0, cos2β-1 ≠ 0).

そして最後に判定量導出部22には減算回路21の演算結
果が出力され、電力方向成分(19)式を得る(但し、v
m+2−2vm+vm-2≠0,cos2β−1≠0とする)。
Finally, the calculation result of the subtraction circuit 21 is output to the determination amount deriving unit 22 to obtain the power direction component (19) (where v
m + 2 −2v m + v m-2 ≠ 0, cos2β−1 ≠ 0).

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
算結果を棄てる等の別途処理を行うことは言うまでもな
い。
In the above description, the case where the denominator in each arithmetic expression does not become zero is described, but it goes without saying that when the denominator becomes zero, a separate process such as discarding the calculation result is performed.

次に第2図にこの発明の他の実施例を示す。 Next, FIG. 2 shows another embodiment of the present invention.

なお、図中、第1図と同一符号は同一又は相当部分を
示す。
In the drawing, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts.

5−1は電流データの一時的保管室で、im-2が保管さ
れている。25,27,31は減算回路、26,28,29,30は乗算回
路である。
5-1 is a temporary storage room for electric current data, in which im -2 is stored. 25, 27 and 31 are subtraction circuits, and 26, 28, 29 and 30 are multiplication circuits.

減算回路25は電流データの一時的保管室4及び5−1
の出力を夫々入力として(20)式を導出して出力してい
る。
The subtraction circuit 25 is a temporary storage room for current data 4 and 5-1.
The output of each is input and the equation (20) is derived and output.

im−im-2=Ip{sinα−sin(α−2β)} =2Ipcos(α−β)sinβ ……(20) また、乗算回路26は、電流データの一時的保管室5,電
圧データの一時的保管室9の出力を夫々入力として(2
1)式を導出して出力している。
i m −i m−2 = I p {sinα−sin (α−2β)} = 2I p cos (α−β) sinβ (20) Further, the multiplication circuit 26 stores the current data in the temporary storage room 5 Then, using the output of the temporary storage room 9 for voltage data as input (2
Formula 1) is derived and output.

減算回路27は、電圧データの一時的保管室8,10の出力
を夫々入力とし、下記(22)式を導出して出力してい
る。
The subtraction circuit 27 receives the outputs of the temporary storage rooms 8 and 10 for the voltage data, respectively, and derives and outputs the following equation (22).

vm−vm-2=Vp{sin(α+θ)−sin(α−2β+θ)} =2Vpcos(α−β+θ)sinβ ……(22) 乗算回路28は、減算回路25,27の出力を夫々入力と
し、下記(23)式を導出して出力している。
v m −v m−2 = V p {sin (α + θ) −sin (α−2β + θ)} = 2V p cos (α−β + θ) sin β (22) The multiplication circuit 28 outputs the outputs of the subtraction circuits 25 and 27. , Respectively, and formula (23) below is derived and output.

(im−im-2)(vm−vm-2) =2Ipcos(α−β)sinβ・2Vpcos(α−β+θ)sinβ =IpVp2sin2β・2cos(α−β)cos(α−β+θ) =IpVp(1−cos2β){cosθ+cos(2α−2β+
θ)} ……(23) また、乗算回路29は、前記乗算回路28,除算回路20の
出力を夫々入力とし、下記(24)式を導出して出力して
いる(但し、vm+2−2vm+vm-2≠0,cos2β−1≠0とす
る)。
(I m −i m-2 ) (v m −v m-2 ) = 2I p cos (α−β) sin β · 2V p cos (α−β + θ) sin β = I p V p 2sin 2 β · 2cos (α −β) cos (α−β + θ) = I p V p (1-cos2β) {cos θ + cos (2α-2β +
θ)} (23) Further, the multiplication circuit 29 receives the outputs of the multiplication circuit 28 and the division circuit 20, respectively, and derives and outputs the following equation (24) (however, v m + 2 −2v m + v m-2 ≠ 0, cos2β−1 ≠ 0).

そして、乗算回路30は、乗算回路26の出力を入力とし
て、2im-1vm-1を導出し、減算回路31は、乗算回路29,30
の出力を夫々入力とし、下記(25)式を導出して出力し
ている(但し、vm+2−2vm+vm-2≠0,cos2β−1≠0と
する)。
Then, the multiplication circuit 30 receives the output of the multiplication circuit 26 and derives 2i m-1 v m-1 . The subtraction circuit 31 causes the multiplication circuits 29, 30
The respective outputs are input and the following equation (25) is derived and output (provided that v m + 2 −2v m + v m−2 ≠ 0, cos 2β−1 ≠ 0).

そして最終的に判定量導出部22には、減算回路31の演
算結果が出力され、電力方向成分(26)式を得る(但
し、vm+2−2vm+vm-2≠0,cos2β−1≠0とする)。
Finally, the calculation result of the subtraction circuit 31 is output to the determination amount derivation unit 22, and the power direction component (26) is obtained (however, v m + 2 −2v m + v m−2 ≠ 0, cos2β− 1 ≠ 0).

分母が零となる場合は、第1図実施例で述べたと同様
の処理が必要である。
When the denominator becomes zero, the same processing as that described in the embodiment of FIG. 1 is necessary.

更に、第3図にはこの発明の他の実施例を示す。 Furthermore, FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.

なお、図中、第1図及び第2図と同一符号は同一又は
相当部分を示す。
In the drawings, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 indicate the same or corresponding portions.

3−1は電流データの一時的保管室で、im+2が保管さ
れている。35,37,41は減算回路、36,38〜40は乗算回路
である。
3-1 is a temporary storage room for current data, in which i m + 2 is stored. 35, 37, 41 are subtraction circuits, and 36, 38-40 are multiplication circuits.

まず、減算回路35は、電流データの一時的保管室3−
1及び4の出力を夫々入力とし、下記(27)式を導出し
て出力している。
First, the subtraction circuit 35 operates in the temporary storage room for current data 3-
The outputs of 1 and 4 are input, and the following equation (27) is derived and output.

im−im+2=Ip{sinα−sin(α+2β)} =2Ipcos(α+β)sinβ ……(27) 乗算回路36は、電流データの一時的保管室3、電圧デ
ータの一時的保管室7の出力を夫々入力とし、下記(2
8)式を導出して出力している。
i m −i m + 2 = I p {sinα−sin (α + 2β)} = 2I p cos (α + β) sinβ (27) The multiplication circuit 36 temporarily stores the current data 3 and temporarily stores the voltage data. The output of the storage room 7 is used as the input, and (2
Equation 8) is derived and output.

減算回路37は、電圧データの一時的保管室6,8の出力
を夫々入力とし、下記(29)式を導出して出力してい
る。
The subtraction circuit 37 receives the outputs of the voltage data temporary storage chambers 6 and 8 as inputs, derives the following formula (29), and outputs it.

vm−vm-2=Vp{sin(α+θ)−sin(α−2β+θ)} =2Vpcos(α+β+θ)sinβ ……(29) そして、乗算回路38は、減算回路35,37の出力を夫々
入力とし、下記(30)式を導出して出力している。
v m −v m−2 = V p {sin (α + θ) −sin (α−2β + θ)} = 2V p cos (α + β + θ) sin β (29) Then, the multiplication circuit 38 outputs the outputs of the subtraction circuits 35 and 37. , Respectively, and formula (30) below is derived and output.

(im−im+2)(vm−vm+2) =2Ipcos(α+β)sinβ・2Vpcos(α+β+θ)sinβ =IpVp(1−cos2β){cosθ+cos(2α−2β+
θ)} ……(30) 乗算回路39は、除算回路20、乗算回路38の出力を夫々
入力とし、下記(31)式を導出して出力している(但
し、vm+2−2vm+vm-2≠0,cos2β−1≠0とする)。
(I m −i m + 2 ) (v m −v m + 2 ) = 2I p cos (α + β) sin β · 2V p cos (α + β + θ) sin β = I p V p (1-cos2β) {cos θ + cos (2α-2β +
θ)} (30) The multiplication circuit 39 receives the outputs of the division circuit 20 and the multiplication circuit 38, respectively, and derives and outputs the following equation (31) (however, v m + 2 −2v m + V m-2 ≠ 0, cos2β-1 ≠ 0).

乗算回路40は、乗算回路36の出力を入力とし、(32)
式を導出して出力している。
The multiplier circuit 40 receives the output of the multiplier circuit 36 as an input, and outputs (32)
The formula is derived and output.

2im+1vm+1=IpVp{cosθ−cos(2α+2β+θ)} ……(32) また、減算回路41は、乗算回路39,40の出力を夫々入
力とし、下記(33)式を導出して出力している(但し、
vm+2−2vm+vm-2≠0,cos2β−1≠0とする)。
2i m + 1 v m + 1 = I p V p {cos θ−cos (2α + 2β + θ)} (32) Further, the subtraction circuit 41 receives the outputs of the multiplication circuits 39 and 40 as inputs, and uses the following equation (33). Is derived and output (however,
v m + 2 −2v m + v m-2 ≠ 0, cos2β−1 ≠ 0).

最後に、判定量導出部22には減算回路41の演算結果が
出力されて電力方向成分(26)式を得る(但し、vm+2
2vm+vm-2≠0とする)。
Finally, the calculation result of the subtraction circuit 41 is output to the determination amount deriving unit 22 to obtain the power direction component (26) (where v m + 2
2v m + v m-2 ≠ 0).

分母が零となる場合は、第1図実施例で述べたと同様
の処理が必要である。
When the denominator becomes zero, the same processing as that described in the embodiment of FIG. 1 is necessary.

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(19),(26),(33)右辺の減算式を演算処
理し、判定量を導出することにある。すなわち、減算式
は一方が分数式で構成され、その第1項を第1の電気量
として、 IpVp{cosθ−cos(2α−θ)}を算出する。
As described above, the gist of the present invention is to obtain the sampling values of current and voltage, and use the required circuits to calculate the subtraction equations on the right side of equations (19), (26), (33), It is to derive the judgment amount. That is, one of the subtraction expressions is composed of fractional expressions, and I p V p {cos θ−cos (2α−θ)} is calculated with the first term as the first electric quantity.

また、第2項を第2の電気量として、 を導出する(但し、cos2β−1≠0とする)。前記演算
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算出する如く電流,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
して減算式の演算は第1の電気量から第2の電気量を減
算し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。
Also, the second term is the second quantity of electricity, Is derived (provided that cos2β-1 ≠ 0). The above-mentioned calculation formula is designed to remove the second harmonic of the calculation result and regulate the acquisition of the sampling data of the current and the voltage so as to calculate the amount related to the amplitude value of the phase difference between the voltage and the current. Then, the subtraction-type operation determines whether or not the power direction component 2I p V p cos θ obtained by subtracting the second amount of electricity from the first amount of electricity is greater than zero according to the determination criterion, and the protection relay's I'm trying to get the output.

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(19)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2式目のβを
cos2βとしたまま電力方向成分を得ることが可能であ
る。
The modifications of the above embodiment can be roughly classified into two. The first is that, even if m is changed in the equation (19), if the control procedure of the data of the present invention is followed, β of the second equation is
It is possible to obtain the power direction component while keeping cos2β.

一般化して、式(19)のmをm+k(kは整数とす
る)で置換すると下式を得る。
Generalizing and substituting m + k (k is an integer) for m in Expression (19), the following expression is obtained.

(但し、vm+k+2−2vm+k+vm+k-2≠0,2Vpsin(α+kβ
+θ)(cos2β−1)≠0とする)。
(However, v m + k + 2 −2v m + k + v m + k-2 ≠ 0,2V p sin (α + kβ
+ Θ) (cos2β-1) ≠ 0).

式(19)は、k=0の場合に相当する。 Expression (19) corresponds to the case of k = 0.

さて、その2は、式(19)に於いて、mは変化させて
も、本発明のデータの制御手順に従えば、その2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。
Now, the second is that, even if m is changed in the equation (19), if β of the second equation is set to cos2lβ (l is an integer) according to the data control procedure of the present invention, It is possible to obtain the power direction component.

一般化して、各添数字にlを付して示すが、im,vm
ついては、添字lとは無関係とすることが必要である。
Although it is generalized and shown by adding 1 to each subscript, it is necessary to make i m and v m irrelevant to the subscript l.

(但し、vm+2l−2vm+vm-2l≠0,Vpsin(α+θ)(cos2
lβ−1)≠0とする)。
(However, v m + 2l −2v m + v m-2l ≠ 0, V p sin (α + θ) (cos2
lβ-1) ≠ 0).

式(19)はl=1の場合に相当する。 Expression (19) corresponds to the case of l = 1.

これは、式(19)の2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。This is because the second equation in equation (19) Was indicated by, and if l, Is obtained.

この2種類の変化形は、第1の実施例のみについてあ
てはまるものではなく、全実施例についてあてはまるこ
とは言うまでもない。
It goes without saying that these two types of variations are not applicable only to the first embodiment and are applicable to all the embodiments.

また、上記説明では、cos2β、或いは を導出するのに電圧データを用いているが、電流データ
を用いてもよく、何等効果は変わるものではない。
In the above explanation, cos2β, or Although the voltage data is used for deriving, the current data may be used, and the effect does not change.

具体的には、以下の通りである。 Specifically, it is as follows.

(但し、vm+2−2vm+vm-2≠0,im+2−2im+im-2≠0,cos2
β−1≠0とする)。
(However, v m + 2 −2v m + v m-2 ≠ 0, i m + 2 −2i m + i m-2 ≠ 0, cos2
β-1 ≠ 0).

(但し、vm+2+2vm+vm-2≠0,im+2−2im+im-2≠0,cos2
β+1≠0とする)。
(However, v m + 2 + 2v m + v m-2 ≠ 0, i m + 2 −2i m + i m-2 ≠ 0, cos2
β + 1 ≠ 0).

cos2βを下記によることも可能である。例として(3
8)式の場合で示す。
It is also possible to use cos2β as follows. As an example (3
Shown in case of equation 8).

(但し、vm≠0,im≠0,im+1vm+1−im-1vm-1≠0とす
る)。
(However, v m ≠ 0, i m ≠ 0, i m + 1 v m + 1 −i m-1 v m-1 ≠ 0).

これは下記(39)式により明らかである。 This is clear from the equation (39) below.

(但し、im+1vm+1−im-1vm-1≠0,sin(2α+θ)sin2
β≠0とする)。
(However, i m + 1 v m + 1 −i m-1 v m-1 ≠ 0, sin (2α + θ) sin2
β ≠ 0).

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
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。
As described with reference to FIG. 1, in the above-described embodiment, as in the case of the conventional relay, "if the sine wave has an invariable frequency, the sampling time width β is set to an electrical angle of 30 ° and three samples before (or
If the latter data is used, that data is 90 ° before (or after) the current data, and if the former is the sine component, the latter is the cosine component. ]
In order to use the calculation principle that does not depend on the premise of (1), the means for prescribing how to take in the input data is shown.

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。
Therefore, according to the present invention, the sampling time width β
Can be set independently of the system frequency, so that the sampling time width β can be shared at 50Hz and 60Hz, and the more the processing device capacity improves, the more the sampling time width β Can be set short.

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までの4サンププデータ)であ
り、サンプリング時間巾βを縮めてゆけば従来リレーよ
りも高速度動作が可能となる。
Specifically, in order to obtain a solution as a power direction relay in the present invention, 5 sample data from m−2 to m + 2 (4 sample data from m to m + 3 in the conventional relay) are used, and the sampling time width β is If shortened, it will be possible to operate at higher speed than conventional relays.

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。
Furthermore, during this 5 sample data, if the frequency fluctuation is such that the frequency of the system can be regarded as almost constant, that is, it is also applied to protection until the hydropower generator starts up to the rated frequency. It is possible.

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。
Further, in the case of the present invention, timed cooperation becomes easier than that of the conventional relay.

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
に向かって流れるため、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。
That is, in the conventional relay, the tap value, the suppression spring, the contact interval, etc. are used for timed coordination from the power source end to the load end. However, in the present invention, the sampling time width β is shorter on the load side and is closer to the power source end. If β is set to be long, almost the same current will flow through each end toward the accident point in the event of an accident, so relays of the same principle can reliably perform timed coordination.

この時、あわせて演算結果の照合回数を電流端側程多
くする等配慮すれば信頼度の向上にも資する。
At this time, if consideration is also given to increase the number of collations of the calculation results toward the current end side, the reliability can be improved.

更に、この発明の考え方は、インピーダンス・リレー
へ応用してよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
Further, the idea of the present invention may be applied to an impedance relay, and has the same effect as the above embodiment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

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の電気量から
第2の電気量で減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。
As described above, according to the present invention, the first and second electric quantities are obtained by the four arithmetic circuits that satisfy the required relational expressions by using the sampling values of the current and the voltage, and the second electric quantity is calculated from the first electric quantity. Since the circuit is configured to judge whether the power direction component obtained by subtracting with the amount is greater than zero, stable characteristics can be obtained even with frequency fluctuations, and it is possible to use a relay that shares 50Hz and 60Hz sampling time widths. There are effects that can be achieved. Also,
Since the time coordination is excellent, a relay capable of operating at high speed is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

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図及び第3図はこの発明の他の実施例を
示すブロック構成図、第4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〜
10は電圧データの一時的保管室、11〜21は四則演算回
路、22は判定量導出部である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram of a protection relay according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are block diagrams showing another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an algorithm of a conventional power direction relay. FIG. 6 is a waveform diagram illustrating In the figure, 3 to 5 are temporary storage rooms for current data, and 6 to
Reference numeral 10 is a temporary storage room for voltage data, 11 to 21 are four arithmetic circuits, and 22 is a judgment amount deriving unit. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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{cosθ−cos(2α+θ) 第2の電気量 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
1. A temporary storage room for current data and a temporary storage room for voltage data, which is obtained by sampling and quantizing voltage data and current data obtained by detecting voltage and current of a power system in a predetermined sampling time width. Calculating means for outputting a first electric quantity and a second electric quantity described below by using sampling values of current and voltage stored in the temporary storage chamber, and a first electric quantity described below as a second electric quantity. A protective relay having a determination amount derivation unit that determines whether the following power direction component obtained by dividing by is greater than zero and outputs the result. Note First electric quantity I P V P {cos θ−cos (2α + θ) Second electric quantity Power direction component 2 I P V P cos θ where I P : Current amplitude value V P : Voltage amplitude value α: ω 0 t β at sampling m time point: Sampling time (interval) width θ: Phase difference between voltage and current
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