JP2688276B2 - Protective relay - Google Patents

Protective relay

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JP2688276B2
JP2688276B2 JP2248010A JP24801090A JP2688276B2 JP 2688276 B2 JP2688276 B2 JP 2688276B2 JP 2248010 A JP2248010 A JP 2248010A JP 24801090 A JP24801090 A JP 24801090A JP 2688276 B2 JP2688276 B2 JP 2688276B2
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耕二 前田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

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】[Prior art]

第2図は、例えば『電気協同研究、第41巻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、上掲の表には式
(1)が示されている。 V・I cosθ=vmim+vm-3im-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,電圧のサンプリング・
データ im-3,vm-3;時刻mより3サンプル前の電流,電圧のサン
プリング・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の時の電流,電圧
の内積値と、この時刻mより90゜隔った時点の内積値の
和を得るものである。 今、継電器への入力電気量を第2図に示すように、 i(t)=Ipsin(ωot) ……(2) v(t)=Vpsin(ωot+θ) ……(3) とし、時刻m時点におけるωotの値をαとすれば、各サ
ンプル値は(4)(5)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式(6)
(7)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、 θ;電流,電圧の位相差、 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。 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)+cosα cos(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。
FIG. 2 illustrates the algorithm of the digital operation type power direction relay shown in the product C, for example, the method of Table 4-1-3 of "Electrical Cooperation Research, Vol. 41, No. 4 Digital Relay" P45. FIG. As a calculation principle formula for obtaining the electric power direction, formula (1) is shown in the above table. V · I cos θ = v m i m + v m-3 i m-3 (1) However, V, I; voltage and current amplitude value θ; voltage and current phase difference i m , v m ; time Sampling of current and voltage at m
Data i m-3 , v m-3 ; Sampling data of current and voltage 3 samples before time m Furthermore, here, the sampling time width β is 30 in electrical angle.
In this case, the sum of the inner product value of the current and voltage at the time m and the inner product value at a time 90 ° apart from the time m is obtained. Now, as shown in FIG. 2, the amount of electricity input to the relay is: i (t) = I p sin (ω o t) …… (2) v (t) = V p sin (ω o t + θ) …… (3) and assuming that the value of ω o t at time m is α, each sample value is given by equations (4) and (5). i m = I p sin α (4) v m = V p sin (α + θ) (5) Further, the sample value at the time of mk is expressed by the formula (6).
Given by (7). i mk = I p sin (α-k β) (6) v mk = V p sin (α-k β + θ) (7) where I p , V p ; current and voltage amplitude value, θ; The phase difference between current and voltage, k; k = 1.2.3 .... Here, focusing on the right side of Expression (1), the following is found. 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 {sinαsin (α + θ) + cosα cos (α + θ)} = I P V P cosθ ...... (8) i.e., 3 samples of separation of data, the electrical angle It's a 90 ° gap.

【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)の前提が崩れて等号が成立しなくなり、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
速度動作に対しては、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。
Since the conventional protective relay is configured as described above, "The system frequency is always constant, and in order to be established as a digital relay, the sampling time width β must be accurate for frequencies such as 50Hz and 60Hz. Need to be specified in. The principle of operation is constructed based on the premise. Therefore, for the frequency fluctuation of the system, sin (α-3β) sin (α-3β + θ)} = cosαcos in equation (8)
The premise of (α + θ) is broken and the equal sign is not established, which is affected by the calculation principle that cannot be ignored in terms of protection ability. In addition, unless the sampling time width β is changed depending on the frequency, the error becomes large and it is practical. There was a problem that it disappeared. 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 in the case of 60Hz, 5ms in the case of 50Hz) is required (the processing time of the processing device is neglected), and in the conventional calculation principle, It is difficult to further shorten the detection time, and there is a problem such as a limit for high speed operation. 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 Problems]

この発明に係る保護継電器は、電力系統の電流,電圧
を検出した電流データ及び電圧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的保管する
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、前記データの一時的保管室に格納された電流,及
び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振巾値の4乗との積
量を被除数とした第1のサンプリング演算式からなる前
記第1の電気量を、電圧の振巾値の3乗を除数とした第
2のサンプリング演算式からなる第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
を判定して、その判定結果を出力する判定量導出部を設
けたものである。
A protective relay according to the present invention is a temporary storage room for current data and a temporary storage room for voltage data in which current data and voltage data obtained by detecting current and voltage of a power system are sampled with a predetermined sampling time width, quantized, and temporarily stored. Of the current and voltage data stored in the temporary storage room of the temporary storage room and the calculation order of the sampling value and the calculation order of the voltage data, and the first electric quantity and the second electric quantity
Of the four sampling arithmetic circuits for arithmetically processing and outputting the electric quantity and the first sampling arithmetic expression whose product quantity is the product of the electric power amplitude value and the voltage amplitude value to the fourth power. The first electric quantity is divided by the second electric quantity consisting of the second sampling arithmetic expression in which the cube of the voltage swing value is divided to obtain the electric power direction component, and the electric power direction component is larger than zero. A determination amount deriving unit for determining whether or not and outputting the determination result is provided.

【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、該電気量から電力方向成分を
得て、判定基準に照らし判定する。そして、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)な関連する成分及びサ
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,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。
The protective relay according to the present invention derives a product quantity of current and voltage sampling data of a power system to obtain a first electric quantity and a second electric quantity, obtains a power direction component from the electric quantity, and determines a criterion. Judge in light of. Then, sampling is performed among the three components of the electric quantity, namely, the component related to the phase difference (θ) between the current and the voltage, the related component of the second harmonic (2α), and the component related to the sampling time width (β). Since the components related to the time width and the second harmonic are removed from the phase difference component and only the components related to the phase difference of the current and voltage are defined, the order of capturing the input sampling data is specified.
High precision and stable against frequency fluctuations, 50 HZ , 60 HZ
A relay with a common sampling time width can be obtained.

【実施例】【Example】

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、10,13,15,16,18は加算回路、19,25は減算回路、11,
12,14,17,20,21,26,28は乗算回路、22〜24,27は除算回
路、29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、夫々ディジタル・データ列……im-1
…im+1…及び…vm-2,vm-1,vm,vm1,vm+2が常に一定のサ
ンプリング時間巾β(この発明では、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3,4,5〜9に
は、今、夫々im-1,im+1;vm-2,vm-1,vm,vm+1vm+2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、最新のデータとして、im+3がデータ配分路に
現われると(もちろん、これと同期して、データ配分路
2にもvm+3が現れている。)電流データの一時的保管室
4でデータim+1がクリアされ、次のデータim+2が収納さ
れる。 電流データの一時的保管室3では、データim-1がクリ
アされて、データimがクリアされる。この時、電流デー
タの一時的保管室3,4のデータのクリアや収納の制御も
別の制御系によって制御されている。 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と全く同様の動作を行う。 即ち、電圧データの一時的保管室9には、vm+3,同8
にはvm+2,同7にはvm+1,同6にはvm,同5にはvim-1が夫
々収納される。 そこで、加算回路10には、電流データの一時的保管室
3,4からの出力を夫々入力し、式(9)を導出して、出
力している。 im+1im-1=Ipsin(α+β)+Ipsin(α−β) =2Ipcosα・cosβ ……(9) また、乗算回路11では、電流データの一時的保管室3
及び電圧データの一時的保管室6からの出力を夫々入力
して、式(10)を導出して、出力し、 乗算回路12では、電流データの一時的保管室4及び電
圧データの一時的保管室8からの出力を夫々入力して、
式(11)を導出し出力している。 次に、加算回路13では、電圧データの一時的保管室6,
8からの出力を夫々入力して、式(12)を導出して出力
し、 vm+1vm-1=Vsin(α+β+θ)+Vsin(α-β+θ) =2Vpsin(α+θ)cosβ ……(12) 乗算回路14では、電圧データの一時的保管室7からの
出力を入力して2Vmを導出し、出力している。 また、加算回路15では、電圧データの一時的保管室5,
9からの出力夫々入力して、式(13)を導出して出力
し、 vm+2vm-2=Vsin(α+2β+θ)+Vsin(α-2β+θ) =2Vpsin(α+θ)cos2β ……(13) 加算回路16では、乗算回路11,12からの出力を夫々入
力して、式(14)を導出し、出力している。 更に、乗算回路17では、加算回路10,13からの出力を
夫々入力して、式(15)を導出して出力し、 (im+1im-1)(vm+1vm-1) =2Ipsinαcosβ・ 2Vpsin(α+θ)cosβ =IpVp(1+cos2β) {cosθ−cos(2α+θ)} ……(15) 加算回路18では、乗算回路14及び加算回路15からの出
力を夫々入力して、式(16)を導出し出力している。 vm+2+vm-2+2vm =2Vpsin(α+θ)cos2β+2Vpsin(α+θ) =2Vpsin(α+θ)(cos2β+1) ……(16) 加算回路19では、乗算回路14及び加算回路15からの出
力を夫々入力して、式(17)を導出して出力し、 vm+2+vm-2−2vm =2Vpsin(α+θ)cos2β−2VPsin(α+θ) =2VPsin(α+θ)(cos2β−1) ……(17) 除算回路22では、除算回路14及び加算回路15からの出
力を夫々入力して、式(18)を導出し出力している(但
し、vm+2+vm-2≠0,Vpcos2β≠0,Vpsin(α+θ)≠0
とする)。 また。乗算回路21では、加算回路16及び除算回路22か
らの出力を夫々入力して、式(19)を導出して、出力し
(但し、vm+2+vm-2≠0,Vpsin(α+θ)≠0,Vpcos2β
≠0とする。)、 除算回路23では、乗算回路14及び加算回路18からの出
力を夫々入力して式(20)を演算し導出している(但
し、vm+2+2vm+vm-2≠0,Vpsin(α+θ)≠0,Vp(cos2
β+1)≠0とする)。 乗算回路20では、乗算回路17,除算回路23からの出力
を夫々入力して、式(21)を演算して出力し(但し、Vp
(cos2β+1)≠0とする。)、 除算回路24では、乗算回路14及び減算回路19からの出
力を夫々入力して、式(22)を導出し、出力している
(但し、vm+2−2vm+vm-2≠0,Vpsin(α+θ)≠0,V
p(cos2β−1)≠0とする)。 そして、除算回路27では、乗算回路14及び加算回路15
からの出力を夫々入力して式(23)を導出して出力し
(但し、vm≠0,Vpsin(α+θ)≠0とする。)、 減算回路25では、乗算回路20,21からの出力を夫々入
力して式(24)を導出して、出力している(但し、vm+2
+2vm+vm-2≠0,vm+2+vm-2≠0,Vpcos2β≠0,Vp(cos2
β+1)≠0とする)。 乗算回路28では、除算回路24,27からの出力を夫々入
力して、式(25)を導出して、出力し(但し、(vm+2
2vm+vm-2)vm≠0,Vp(cos2β−1)≠0とする)、 乗算回路26では、減算回路25及び乗算回路28からの出
力を夫々入力して、式(26)を導出し、出力している
(但し、(vm+2−2vm+vm-2)vm≠0,vm+2+2vm+vm-2
0,vm+2+vm-2≠0,Vp(cos2β−1)≠0,Vpcos2β(cos2
β+1)≠0とする)。 最後に判定量導出部29は、乗算回路26の演算結果より
電力方向成分IPVPcosθを導出する。 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
算結果を棄てる等の別途処理を行うことは言うまでもな
い。 電力方向継電器としては、式(26)を下記の式(27)
の条件で判定する(図示せず)。 IPVPcosθ≧0 ……(27) 式(27)で、正又は零の条件が成立した時リレーとし
ての動作信号を出力する。 なお、上記実施例の変形は、2つの大別することが可
能である。 その1は、式(26)に於いて、mを変化させてもこの
発明のデータの制御手順に従えば、その2式目のβをco
s2β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(26)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、(vm+k+2−2vm+k+vm+k-2)vm+k≠0,vm+k+2+2
vm+k+vm+k-2≠0,vm+k+2+vm+k-2≠0,VPsin(α+kβ
+θ)cos2β≠0,cos2β±1≠0とする。) 式(26)は、k=0の場合に相当する。 さて、その2は式(26)に於いて、mを変化させて
も、この発明のデータ制御手順に従えば、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。 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。 但し、(vm+2l−2vm+vm-2l)vm≠0,vm+2l+2m+v
m-2l≠0,vm+2l+vm-2l≠0,VPsin(α+θ)(cos2β+
1)≠0,cos2lβ−1≠0とする。) 式(26)はl=1の場合に相当する。 これは、式(26)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。 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(24)又は式(31)の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、判定量演
算の除算式は、その分子を第1の電気量としてIPVP 4cos
2β(cos2β−1)(cos2β+1)cosθを導出する。ま
た、分母を第2の電気量としてVP 3cos2β(cos2β−
1)(cos2β+1)を導出する。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、除算
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)の成分に関する関連項を以下のように呼称する。 cos2β(cos2β−1)(cos2β+1)cosθを第1の
サンプリング演算式、cos2β(cos2β−1)(cos2β+
1)を第2のサンプリング演算式。 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できるため、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。 具体的には、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)であるが、
この発明の場合、これを電気角で90゜以内に収めること
は可能である。 即ち、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
が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、定格周波数に達するまでの
間の保護等にも適用可能である。 また、この発明の付随した特徴点として、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
点間隔等でハードウエア的に電源端から負荷端までの時
限協調を取っているが、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。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a distribution path for digitized current data, 2 is a distribution path for voltage data, 3 and 4 are temporary storage rooms for current data, 5 to 9 are temporary storage rooms for voltage data, and 10 is a storage room. , 13,15,16,18 are addition circuits, 19,25 are subtraction circuits, 11,
12, 14, 17, 20, 20, 21, 26 and 28 are multiplication circuits, 22 to 24 and 27 are division circuits, and 29 is a determination amount derivation unit. Next, the operation will be described. First, in the distribution paths 1 and 2 for the current and voltage data, digital data strings ... i m-1
... i m + 1 ... and ... v m-2 , v m-1 ,, v m , v m1,, v m + 2 are always constant sampling time width β (in the present invention, like the conventional digital relay, Depending on the system frequency, electrical angle 30
It is not necessary to specify the degree or its multiples. ), The current and voltage data are temporarily stored in the temporary storage chambers 3, 4, 5-9, i m-1 , i m + 1 ; v m-2 , v m-1 , v, respectively. It is assumed that m , v m + 1 v m + 2 are stored. The loading / unloading of the data in / from the temporary storage rooms 3 to 9 is controlled by another control system (not shown). For example, when the latest data, i m + 3 , appears in the data distribution path (of course, v m + 3 also appears in the data distribution path 2 in synchronization with this). Temporary storage room for current data At 4, the data i m + 1 is cleared and the next data i m + 2 is stored. In the temporary storage room 3 for the current data, the data i m-1 is cleared and the data i m is cleared. At this time, the control of clearing and storing the data of the current data in the temporary storage rooms 3 and 4 is also controlled by another control system. The operations of the temporary storage rooms 5 to 9 for voltage data are exactly the same as those of the temporary storage room for current data. That is, in the voltage data temporary storage room 9, v m + 3 , 8
V m + 2, v m + 1 is the same 7, the same 6 v m, vi m-1 in the same 5 are respectively housed in. Therefore, the adder circuit 10 has a temporary storage room for current data.
The outputs from 3 and 4 are input, and the equation (9) is derived and output. i m + 1 i m-1 = I p sin (α + β) + I p sin (α−β) = 2I p cos α · cos β (9) Further, in the multiplication circuit 11, the current data temporary storage room 3
And the output of the voltage data from the temporary storage room 6 are respectively input, and the formula (10) is derived and output, In the multiplication circuit 12, the outputs from the temporary storage room 4 for the current data and the temporary storage room 8 for the voltage data are input,
Equation (11) is derived and output. Next, in the adder circuit 13, the voltage data temporary storage room 6,
Input the outputs from 8 respectively, derive the formula (12) and output it. V m + 1 v m-1 = V p sin (α + β + θ) + V p sin (α-β + θ ) = 2V p sin (α + θ) cos β (12) In the multiplication circuit 14, the output of the voltage data from the temporary storage room 7 is input and 2V m is derived and output. Further, in the adding circuit 15, the voltage data temporary storage room 5,
Input each output from 9 and derive and output Equation (13), v m + 2 v m-2 = V p sin (α + 2β + θ) + V p sin (α-2β + θ) = 2V p sin (α + θ) cos2β (13) In the adder circuit 16, the outputs from the multiplier circuits 11 and 12 are input, and the formula (14) is derived and output. Further, in the multiplication circuit 17, the outputs from the addition circuits 10 and 13 are respectively input, and the equation (15) is derived and output, and (i m + 1 i m-1 ) (v m + 1 v m- 1 ) = 2I p sin αcos β · 2V p sin (α + θ) cos β = I p V p (1 + cos2β) {cos θ-cos (2α + θ)} (15) In the adder circuit 18, the output from the multiplier circuit 14 and the adder circuit 15 , Respectively, and formula (16) is derived and output. v m + 2 + v m-2 + 2v m = 2V p sin (α + θ) cos2β + 2V p sin (α + θ) = 2V p sin (α + θ) (cos2β + 1) (16) In addition circuit 19, multiplication circuit 14 and addition circuit 15 (17) is derived and output, and v m + 2 + v m-2 −2v m = 2V p sin (α + θ) cos2β−2V P sin (α + θ) = 2V P sin (Α + θ) (cos2β-1) (17) In the division circuit 22, the outputs from the division circuit 14 and the addition circuit 15 are input, and the equation (18) is derived and output (however, v m +2 + v m-2 ≠ 0, V p cos2 β ≠ 0, V p sin (α + θ) ≠ 0
And). Also. In the multiplication circuit 21, the outputs from the addition circuit 16 and the division circuit 22 are input, and the equation (19) is derived and output (however, v m + 2 + v m-2 ≠ 0, V p sin ( α + θ) ≠ 0, V p cos2β
≠ 0. ), In the division circuit 23, the outputs from the multiplication circuit 14 and the addition circuit 18 are input respectively, and the equation (20) is calculated and derived (however, v m + 2 + 2v m + v m-2 ≠ 0, V p sin (Α + θ) ≠ 0, V p (cos2
β + 1) ≠ 0). In the multiplication circuit 20, the outputs from the multiplication circuit 17 and the division circuit 23 are input, and the equation (21) is calculated and output (however, V p
(Cos2β + 1) ≠ 0. ), In the division circuit 24, the outputs from the multiplication circuit 14 and the subtraction circuit 19 are respectively input, and the formula (22) is derived and output (however, v m + 2 −2v m + v m-2 ≠ 0, V p sin (α + θ) ≠ 0, V
p (cos2β-1) ≠ 0). Then, in the division circuit 27, the multiplication circuit 14 and the addition circuit 15
(23) is derived by inputting the output from each of the above, and is output (provided that v m ≠ 0, V p sin (α + θ) ≠ 0), In the subtraction circuit 25, the outputs from the multiplication circuits 20 and 21 are respectively input, and the equation (24) is derived and output (however, v m + 2
+ 2v m + v m-2 ≠ 0, v m + 2 + v m-2 ≠ 0, V p cos2 β ≠ 0, V p (cos2
β + 1) ≠ 0). In the multiplication circuit 28, the outputs from the division circuits 24 and 27 are input, and the equation (25) is derived and output (however, (v m + 2
2v m + v m-2 ) v m ≠ 0, V p (cos2β-1) ≠ 0), In the multiplication circuit 26, the outputs from the subtraction circuit 25 and the multiplication circuit 28 are input, respectively, to derive the equation (26) and output it (however, (v m + 2 −2v m + v m−2 ) v m ≠ 0, v m + 2 + 2v m + v m-2
0, v m + 2 + v m-2 ≠ 0, V p (cos2β-1) ≠ 0, V p cos2β (cos2
β + 1) ≠ 0). Finally, the determination amount derivation unit 29 derives the power direction component I P V P cos θ from the calculation result of the multiplication circuit 26. 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. For the power direction relay, use the formula (26) below as the formula (27).
The condition is determined (not shown). I P V P cos θ ≧ 0 (27) Outputs an operation signal as a relay when a positive or zero condition is satisfied in equation (27). The modifications of the above embodiment can be roughly classified into two. According to the control procedure of the data of the present invention, even if m is changed in the formula (26), β of the second formula is
It is possible to obtain the component in the power direction as s2β. Generalizing and substituting m + k (k is an integer) for m in Expression (26), the following expression is obtained. However, (v m + k + 2 −2v m + k + v m + k-2 ) v m + k ≠ 0, v m + k + 2 +2
v m + k + v m + k-2 ≠ 0, v m + k + 2 + v m + k-2 ≠ 0, V P sin (α + kβ
+ Θ) cos2β ≠ 0, cos2β ± 1 ≠ 0. ) Expression (26) corresponds to the case of k = 0. Now, in the second, even if m is changed in the equation (26), if the second equation β is set to cos2lβ (l is an integer) according to the data control procedure of the present invention, the power direction It is possible to obtain the ingredients. 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. However, (v m + 2l −2v m + v m-2l ) v m ≠ 0, v m + 2l +2 m + v
m-2l ≠ 0, v m + 2l + v m-2l ≠ 0, V P sin (α + θ) (cos2β +
1) ≠ 0 and cos2lβ-1 ≠ 0. ) Equation (26) corresponds to the case of l = 1. This is because the second equation in equation (26) Was indicated by, and if l, Is obtained. As described above, the gist of the present invention is to obtain a sampling value of current and voltage, calculate the sampling value using a required circuit, and calculate the multiplication expression on the right side of Expression (24) or Expression (31). Is to derive. That is, the division formula of the judgment amount calculation is I P V P 4 cos with the numerator as the first electric quantity
2β (cos2β-1) (cos2β + 1) cosθ is derived. In addition, V P 3 cos2β (cos2β-
1) Derive (cos2β + 1). The above-mentioned calculation formula is designed to remove the second harmonic of the calculation result and regulate the acquisition of sampling data of current and voltage so as to derive the amount related to the amplitude value of the phase difference between voltage and current. Then, the operation of the division formula determines whether the power direction component I P V P cos θ obtained by dividing the first amount of electricity by the second amount of electricity is greater than zero according to the determination criterion, and protects. I am trying to get the output of the relay. Here, the related terms related to the components of the current and voltage phase differences (θ) and the sampling time width (β) of the first and second electric quantity calculation formulas are referred to as follows. cos2β (cos2β-1) (cos2β + 1) cosθ is the first sampling arithmetic expression, cos2β (cos2β-1) (cos2β +
1) is the second sampling arithmetic expression. Therefore, according to the present invention, the sampling time width β
Can be set independently of the system frequency, so 50Hz, 60Hz
Thus, the sampling time width β can be shared, and the more the processing capacity of the processing device improves, the shorter the sampling time width β can be set. Specifically, in order to obtain a solution as a power direction relay, it is 5 sample data from m-2 to m + 2 (4 sample data from m to m-3 in the conventional relay),
In the case of the present invention, it is possible to set it within an electrical angle of 90 °. That is, high speed operation becomes possible. Furthermore, during this 5 sample data, if the frequency of the system is a frequency fluctuation that can be regarded as almost constant, that is, for protection until the hydropower generator starts up to the rated frequency, etc. Applicable. Another feature of the present invention is that timed cooperation is easier than in conventional relays. That is, in the conventional relay, the time coordinated from the power source end to the load end is taken in hardware by the tap value, the suppression spring, the contact interval, etc., but in the present invention, the sampling time width β is shortened toward the load side, If the sampling time width β is set longer on the power supply end side, in the event of an accident, almost the same current will flow through each end and flow toward the accident point, so that time-based cooperation can be reliably achieved with relays of the same principle. . At this time, in addition, if the consideration is given such as increasing the number of collation of the calculation results toward the power source end side, it also contributes to the improvement of reliability. Furthermore, 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。
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 using the sampling values of the current and the voltage, and the first electric quantity is set to the second electric quantity. Since the circuit is configured to judge whether the power direction component obtained by dividing by the amount of electricity is greater than zero, stable characteristics can be obtained even with frequency fluctuations, and a relay that shares 50Hz and 60Hz sampling time widths. There is an effect that can be done. Also,
It is effective in obtaining a relay that can operate at high speed due to its excellent time coordination.

【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、10〜28は四則演算回
路、29は判定量導出部である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram of a protection relay according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram for explaining an algorithm of a conventional power direction relay. In the figure, 3 to 4 are temporary storage rooms for current data, and 5 to 5.
Reference numeral 9 is a temporary storage room for voltage data, 10 to 28 are arithmetic circuits, and 29 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、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 4cos2β(cos2β−1)(cos2β+1)cosθ 第2の電気量 VP 3cos2β(cos2β−1)(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
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 including: a determination amount derivation unit that determines whether the following power direction component obtained by dividing by is greater than zero and outputs the determination result. Serial first electrical quantity I P V P 4 cos2β (cos2β -1) (cos2β + 1) cosθ second electrical quantity V P 3 cos2β (cos2β-1 ) (cos2β + 1) , where the power direction component I P V P cosθ, I P : Amplitude value of current V P : Amplitude value of voltage β: Sampling time (interval) width θ: Phase difference between voltage and current
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