JP2688280B2 - 保護継電器 - Google Patents

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。

〔従来の技術〕

第10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波形図である。

電力方向を得る演算原理式として上掲の表には（１）
式が示されている。

｜｜・｜|cosθ＝v_mi_m＋v_m-3i_m-3 …（１） 但し、｜|,||;電圧，電流の振巾値 θ；電圧と電流の位相差 i_m，v_m；時刻ｍの時の電流，電圧のディジタルデ ータ i_m-3，v_m-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 さらに、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°隔たった時点の電流，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10図に示すように、 ｉ（ｔ）＝I_psin（ω_oｔ） …（２） ｖ（ｔ）＝V_psin（ω_oｔ＋θ） …（３） とし、時刻ｍ時点における角周波数ω_oｔの値をαとす
れば、各サンプル値は次式で与えられる。

i_m＝I_psinα …（４） v_m＝V_psin（α＋θ） …（５） さらに、ｍ−ｋ時点におけるサンプル値は、次式で与
えられることになる。

i_m-k＝I_psin（α−ｋβ） …（６） v_m-k＝V_psin（α−ｋβ＋θ） …（７） 但し、I_pV_p；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（１）式の右辺に着目すると（８）式が判明す
る。

i_mv_m＋i_m-3v_m-3 ＝I_psinα・V_psin（α＋θ） ＋I_psin（α−３β）V_psin（α−３β＋θ） ＝I_pV_p｛sinαsin（α＋θ）＋sin（α−３β） sin（α−３β＋θ）｝ ＝I_pV_p｛sinαsin（α＋θ）＋cosαcos（α＋θ）｝ ＝I_pV_pcosθ …（８） すなわち、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。

〔発明が解決しようとする課題〕

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』と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（８）式の中
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。

さらには、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、（８）式の場
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を変える
ことなく、すなわち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。

また、水力発電機の起動時のように、周波数が緩やか
に変化する系への対応、あるいは系統周波数に従属しな
いでサンプリング時間巾を設定し得る（例えば、高速動
作が可能なディジタル演算形電力方向継電器のアルゴリ
ズム）保護継電器を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

請求項（１）記載の発明に係る保護継電器は、電力系
統の電圧及び電流データをサンプリングして電器量デー
タの一時的保管手段に格納する。その格納したデータサ
ンプリング値を用いて演算するための系統保護の演算式
を求め、その演算式は第１及び第２の電気量で構成す
る。具体的な演算は電流の振巾値と電圧の振巾値の３乗
の積を被乗数としたサンプリング演算式からなる第１の
電気量を電圧の振巾値の２乗を被乗数としたサンプリン
グ演算式からなる第２の電気量で除して得た値に、電
圧，電流の位相差を掛けて電力方向成分を求める。この
時、第２の電気量を構成するサンプリングタイム条件式
が零でないこと、及び前記電力方向成分が零以上である
ことを条件に四則演算手段で演算して判定量導出部より
判定結果を出力するようにしたものである。

また請求項（２）記載の発明に係る保護継電器は、請
求項（１）と同様の電気量データの一時的保管手段を有
し、系統保護の演算式を求め、第１の四則演算手段にか
ける。具体的な演算は、電気量データの一時的保管手段
へのサンプリングデータの取り込み順序及び演算処理を
次のように行う。すなわち演算処理は、第２及び第３の
電流，電圧データサンプリング式を加算した値に第２の
電圧データサンプリング式を乗じ、その乗算した値を第
１の電流，電圧データサンプリング式から減じ、その減
算結果に第１の電圧データサンプリング式を２倍して乗
ずる如く規定する。そして前記第１及び第２の電圧デー
タサンプリング式が零でないことを確認して判定量導出
部より判定結果を出力するようにしたものである。

請求項（３）記載の発明に係る保護継電器は、請求項
（１）と同様の電気量データの一時的保管手段を有し、
系統保護の演算式を求め第２の四則演算手段にかける。
具体的な演算は、電気量データの一時的保管手段へのサ
ンプリングデータの取り込み順序及び演算処理を次のよ
うに行う。

すなわち、演算処理は第４及び第５の電流，電圧デー
タサンプリング式を加算した値に第１の電圧データサン
プリング式を掛け、その掛算した値を第１の電流，電圧
データサンプリング式から減じ、その減じた値に第２の
電圧データサンプリング式を２倍して乗ずる如く規定す
る。そして前記第１及び第２の電圧データアナログ式が
零でないことを確認して演算し判定量導出部より判定結
果を出力するようにしたものである。

請求項（４）記載の発明に係る保護継電器は、請求項
（１）と同様の電気量データの一時的保管手段を有し、
系統保護の演算式を求める第３の四則演算回路にかけ
る。具体的な演算は、電気量データの一時的保管手段へ
のサンプリングデータの取り込み順序や演算処理を次の
ように行う。すなわち、演算処理は第６及び第７の電
流，電圧データサンプリング式を加算した値に第２の電
圧データサンプリング式を乗じ、その乗じた値から第８
の電流，電圧データサンプリング式を減じ、その減算結
果に第１の電圧データサンプリング式を２倍して乗ずる
如く規定する。そして前記第１及び第２の電圧データサ
ンプリング式が零でないことを確認して演算し判定量導
出部より判定結果を出力するようにしたものである。

請求項（５）記載の発明に係る保護継電器は、請求項
（１）と同様の電気量データの一時的保管手段を有し、
系統保護の演算式を求める第４の四則演算にかける。具
体的な演算は、電気量データの一時的保管手段へのサン
プリングデータの取り込み順序及び演算処理を次のよう
に行う。すなわち、演算処理は第４及び第９の電流，電
圧データサンプリング式を加算した値に第１の電圧デー
タサンプリング式を乗じ、その乗じた値に第８の電流，
電圧データサンプリング式を加算し、その加算結果に第
２の電圧データアナログ式を２倍して掛算する如く規定
する。そして前記第１及び第２の電圧データサンプリン
グ式が零でないことを確認して演算し判定量導出部より
判定結果を出力するようにしたものである。

〔作用〕

請求項（１）記載の発明における処理は、電流，電圧
のサンプリングデータの積量を導出し、これを電流，電
圧の位相差に関連する成分、第２調波に関連する成分、
サンプリング時間巾に関連する成分とし、そのうち第２
調波とサンプリング時間巾に関連する成分を除去する如
くサンプリングデータの入力順序を制御し、四則演算手
段で処理して判定量導出部より結果を出力する。かくし
てサンプリング時間巾は、系統周波数に対する従属性か
ら解放される。

また、請求項（２）乃至請求項（５）記載の発明にお
ける演算処理は、請求項（１）記載の判定量導出を行う
ためのデータ取り込み順序と四則演算手段の各種実施例
をアルゴリズムを変えて提示したもので、同一の電流，
電圧サンプリングデータを用いて行われ、それぞれ四則
演算手段の回路構成の選択度が拡大され、検出時間が短
縮される。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図は例えば請求項（１）と請求項（２）に関するもの
で、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、３〜５はそれぞれ
電流データの一時的保管室、６〜８はそれぞれ電圧デー
タの一時的保管室（以下、３〜８を電気量データの一時
的保管手段と総称する）、９〜11,14,15,19,21はそれぞ
れ加算回路、12,13,16,17,22,26は乗算回路、25は減算
回路、23,24は除算回路（ここで、９〜26を第１の四則
演算（手段）回路と呼ぶ）、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，電圧データ
の配分路1,2にはそれぞれディジタルデータ列…i_m-2…i
_m…i_m+2…及び…v_m-2…v_m…v_m+2…が常に一定のサンプ
リング時間間隔β（本発明では、従来のディジタルデー
タ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３〜5,6〜８には、それぞ
れ、i_m+2，i_m，i_m-2，v_m+2，v_m，v_m-2が保管されている
ものとする。

この電流及び電圧の一時的保管室３〜８のデータの出
し入れは別の制御系（図示せず）により制御されてい
る。例えば、最新のデータとして電流データi_m+3が電流
データの配分路１に現れると（勿論、これと同期して電
圧データの配分路２にも電圧データv_m+3が現れているこ
とはいうまでもない）、電流データの一時的保管室３の
データi_m+2がクリアされてi_m+3が収納され、保管室４の
データi_mはクリアされてデータi_m+1が収納され、保管室
５のデータi_m-2はクリアされてi_m-1が収納されることに
なる。

この時、電圧データの一時的保管室６〜８のデータの
クリア、収納も別の制御系（図示せず）で制御されてい
る。

電圧データの一時的保管室６〜８についても電流デー
タの一時的保管室と全く同様の動作を行う。

電圧データの一時的保管室６にはv_m+3、７にはv_m+1、８
にはv_m-1がそれぞれ収納されることになる。

加算回路９では、電流データの一時的保管室3,4から
の出力をそれぞれ入力して、下記（９）式を導出し出力
している。

i_m+2＋i_m＝I_p｛sin（α＋２β）＋sinα｝ ＝2I_psin（α＋β）cosβ …（９） 加算回路10では、電流データの一時的保管室4,5から
の出力をそれぞれ入力して、下記（10）式を導出して出
力している。

i_m＋i_m-2＝I_p｛sinα＋sin（α−２β）｝ ＝2I_psin（α−β）cosβ …（10） 加算回路11では、電圧データの一時的保管室6,7から
の出力をそれぞれ入力して、下記（11）式を導出して出
力している。

v_m+2＋v_m＝V_p｛sin（α＋２β＋θ）＋sin（α＋θ）｝ ＝2V_psin（α＋β＋θ）cosβ …（11） 乗算回路13では、電圧データの一時的保管室７の出力
を入力して2v_mを導出して出力している。

加算回路14では、電圧データの一時的保管室6,8から
の出力をそれぞれ入力して、下記（12）式を導出して出
力している。

v_m+2＋v_m-2＝V_p｛sin（α＋２β＋θ）＋sin（α−２β
＋θ）｝ ＝2V_psin（α＋θ）cos2β …（12） 加算回路15では、電圧データの一時的保管室7,8から
の出力をそれぞれ入力して、下記（13）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_psin（α−β＋θ）cosβ …（13） 乗算回路16では加算回路9,11からの出力をそれぞれ入
力して、下記（14）式を導出して出力している。

（i_m+2＋i_m）（v_m+2＋v_m） ＝2I_psin（α＋β）cosβ・2V_psin（α＋β＋θ） cosβ ＝I_pV_p（１＋cos2β）｛cosθ−cos（２α＋２β ＋θ）｝ …（14） 乗算回路17では、加算回路10,15からの出力をそれぞ
れ入力して、下記（15）式を導出して出力している。

（i_m＋i_m-2）（v_m＋v_m-2） ＝2I_psin（α−β）cosβ・2V_psin（α−β＋θ） cosβ ＝I_pV_p（１＋cos2β）｛cosθ−cos（２α−２ β＋θ）｝ …（15） 乗算回路12では、電流データの一時的保管室４、加算
回路15からの出力をそれぞれ入力して、下記（16）式を
導出して出力している。

i_m（v_m+2＋v_m-2） ＝I_psinαV_p｛sin（α＋２β＋θ）＋sin（α−２ β）＋θ）｝ ＝I_pV_pcos2β｛cosθ−cos（２ β＋θ）｝ …（16） 加算回路19では、乗算回路13と加算回路14からの出力
をそれぞれ入力して、下記（17）式を導出して出力して
いる。

v_m+2＋v_m-2＋2v_m ＝2V_psin（α＋θ）cos2β＋2V_psin（α＋ θ）＝2V_psin（α＋θ）（cos2β＋１） …（17） 減算回路20では、乗算回路13、加算回路14からの出力
をそれぞれ入力して、下記（18）式を導出して出力して
いる。

v_m+2＋v_m-2−2v_m ＝2V_psin（α＋θ）cos2β−2V_psin（α＋θ） ＝2V_psin（α＋θ）（cos2β−１） …（18） 加算回路21では、乗算回路16,17からの出力をそれぞ
れ入力して、下記（19）式を導出して出力している。

（i_m+2＋i_m）（v_m+2＋v_m）＋（i_m＋i_m-2）（v_m＋v_m-2） ＝I_pV_p（１＋cos2β）｛cosθ−cos（２α＋２β＋ θ）｝ ＋I_pV_p（１＋cos2β）｛cosθ−cos（２α−２β＋ θ）｝ ＝I_pV_p（１＋cos2β）｛cosθ−cos（２α＋θ）cos2 β｝ …（19） 乗算回路23では、電圧データの一時的保管室７、加算
回路19からの出力をそれぞれ入力して、下記（20）式を
導出して出力している。

但し、電圧データサンプリング条件式v_m+2＋2v_m＋v
_m-2≠０、サンプリングタイム条件式cos2β＋１≠０と
する。

乗算回路22では、加算回路21、除算回路23からの出力
をそれぞれ入力して、下記（21）式を導出して出力して
いる。

除算回路24では、乗算回路13、減算回路20からの出力
をそれぞれ入力して、下記（22）式を導出して出力して
いる。

但し、v_m+2−2v_m-1＋v_m-2≠０、cos2β−１≠０とす
る。

減算回路25では、乗算回路12,22からの出力をそれぞ
れ入力して、第５図に示した（23）式を導出して出力し
ている。

乗算回路26では、減算回路25、除算回路24からの出力
をそれぞれ入力して、第５図に示した（24）式を出力し
ている。

判定量導出部27では、式（24）に示した結果が得られ
たことになる。

これの判定基準は、図示はしていないが電力方向成分 I_pV_pcosθ≧０ …（25） を満足した時、方向継電器として、接点を閉じて判定結
果を出力する如く構成されている。

この時、分母を構成するサンプリングタイム条件式と
してのcos2β±１≠０が肝要であり、常に電圧データサ
ンプリング条件式としてのv_m+2±2v_m＋v_m-2≠０となる
ように予測制御する等の方策が必要である。

後述する如く、式（24）の３式目に示した関係、すな
わち、 の形を導くような、電流，電圧のディジタルデータの入
力順序の規定は式（24）の左辺に示した関係のみではな
いことは明らかである。

ここで、分数式で構成されるその分子V_p ³I_p（cos2β
−１）（cos2β＋１）cosθを第１の電気量と呼び、そ
の分母V_p ²（cos2β−１）（cos2β＋１）を第２電気量
と呼ぶ。

すなわち、式（24）の３式目の関係式に到達する電
流，電圧のサンプリングデータの関係であれば、悉くこ
の発明の主旨に合致したものとなる。

また、第２図に請求項（３）の実施例を示す。

図中、第１図と同一符号は同一又は相当部分を示す第
２図において、30〜33,41は減算回路、35〜37,40,42は
乗算回路、38は加算回路、39は除算回路である（ここ
で、13〜42を第２の四則演算手段と呼称する）。

まず、減算回路30では、電流データの一時的保管室3,
4からの出力をそれぞれ入力して、下記（26）式を導出
して出力している。

i_m+2−i_m＝I_p｛sin（α＋２β）−sinα｝ ＝2I_pcos（α＋β）sinβ …（26） 減算回路31では、電流データの一時的保管室4,5から
の出力をそれぞれ入力して、下記（27）式を導出して出
力している。

i_m−i_m-2＝I_p｛sinα−sin（α−２β）｝ ＝2I_pcos（α−β）sinβ …（27） 減算回路32では、電流データの一時的保管室6,7から
の出力をそれぞれ入力して、下記（28）式を導出して出
力している。

v_m+2−v_m＝I_p｛sin（α＋２β＋θ）−sin（α＋θ）｝ ＝2V_pcos（α＋β＋θ）sinβ …（28） 減算回路33では、電流データの一時的保管室7,8から
の出力をそれぞれ入力して、下記（29）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_pcos（α−β＋θ）sinβ …（29） 乗算回路35では、減算回路30,32からの出力をそれぞ
れ入力して、下記（30）式を導出して出力している。

（i_m+2−i_m）（v_m+2−v_m） ＝2I_pcos（cosα＋β）sinβ・2V_pcos（α＋β＋θ） sinβ ＝I_pV_p（１−co2β）｛cosθ＋cos（２α＋２β＋ θ））｝ …（30） 乗算回路36では、減算回路31,33からの出力をそれぞ
れ入力して下記（30）式を導出して出力している。

（i_m−i_m-2）（v_m−v_m-2） ＝2I_pcos（α−β）sinβ・2V_pcos（α−β＋θ）sin β ＝I_pV_p（１−co2β）｛cosθ＋cos（２α−２β＋ θ））｝ …（31） 乗算回路37では、電流データの一時的保管室４、加算
回路14からの出力をそれぞれ入力して、下記（32）式を
導出して出力している。

i_m（v_m+2＋v_m-2） ＝I_psinα−2V_psin（α＋θ）cos2β ＝I_pV_pcos2β｛cosθ−cos（２α＋θ）｝ …（32） 加算回路38では、乗算回路35,36からの出力をそれぞ
れ入力して、下記第６図に示す（33）式を導出して出力
している。

除算回路39では、電圧データの一時的保管室７及び減
算回路20からの出力をそれぞれ入力して、下記（34）式
を導出して出力している。

乗算回路40では、加算回路38、除算回路39からの出力
をそれぞれ入力して、第６図に示す（35）式を導出して
出力している。

減算回路41では、乗算回路37,40からの出力をそれぞ
れ入力して、第６図に示す（36）式を導出して出力して
いる。

乗算回路42では、除算回路23、減算回路41からの出力
をそれぞれ入力して、第６図に示す（37）式を導出して
出力している。

判定量導出部27では、式（37）の右辺の量が式（25）
に示した関係で処理されることになる。

式（24）に既述の通り、分母を構成するサンプリング
タイム条件式としてのcos2β±１≠０であり、常に、電
圧データサンプリング条件式がv_m+2±2v_m＋v_m-2≠０と
なるように予測制御する等の方策が必要である。

前述した如く、式（37）の左辺のような電圧，電流の
ディジタルデータの入力順序の規定方法であっても、式
（24）の３式目に示した関係、すなわち となる。

また、第３図に請求項（４）の実施例を示す。

図中、第１図，第２図と同一符号は同一又は相当部分
を示す第３図において、45〜48,50,52は乗算回路、49は
加算回路、51は減算回路である（ここで、９〜52を第３
の四則演算手段と呼称する）。

まず、乗算回路45では、電流データの一時的保管室４
と電圧データの一時的保管室７からの出力をそれぞれ入
力して、下記（38）式を導出して出力している。

乗算回路46では、乗算回路45からの出力を入力して、
2i_mv_mを導出して出力している。

乗算回路47では、加算回路9,15からの出力をそれぞれ
入力して、下記（39）式を導出して出力している。

（i_m+2＋i_m）（v_m＋v_m-2） ＝4I_pV_psin（α＋β）・cosβ・sin（α−β＋θ）・ cosβ ＝I_pV_p（１＋cos2β）｛cos（２β−θ）−cos（２α
＋θ）｝ …（39） 乗算回路48では、加算回路10,11からの出力をそれぞ
れ入力して、下記（40）式を導出して出力している。

（i_m＋i_m-2）（v_m+2＋v_m） ＝4I_pV_psin（α−β）cosβ・sin（α＋β＋θ）cos β ＝I_pV_p（１＋cos2β）｛cos（２β＋θ）−cos（２α ＋θ）｝ …（40） 加算回路49では、乗算回路47,48からの出力をそれぞ
れ入力して、第７図に示す（41）式を導出して出力して
いる。

乗算回路50では、除算回路23及び加算回路49からの出
力をそれぞれ入力して、第７図に示す（42）式を導出し
て出力している。

減算回路51では、除算回路46,50からの出力をそれぞ
れ入力して、第７図に示す（43）式を導出して出力して
いる。

乗算回路52では、除算回路24、減算回路51からの出力
をそれぞれ入力して、第７図に示す（44）式を導出して
出力している。

判定量導出部27では、式（44）の右辺の量が、式（2
5）に示した関係で処理されることになる。

式（24），（37）で述べた通り、この場合も分母を零
としないサンプリングタイム条件及び電圧データサンプ
リング条件が必要である。

前述した如く、式（44）の左辺のような、電圧，電流
のディジタルデータの入力順序の規定方法があっても、
式（24）の３式目に示した関係、すなわち、 となる。

また、第４図は請求項（５）の実施例を示すもので、
図中、第１図〜第３図と同一符号は同一又は相当部分を
示す第４図において、55,56,58,60は乗算回路、57は加
算回路、59は減算回路である（ここで、13〜60を第４の
四則演算手段と呼称する）。

まず、乗算回路55では、減算回路30,33からの出力を
それぞれ入力して、下記（45）式を導出して出力してい
る。

（i_m+2−i_m）（v_m−v_m-2） ＝2I_pV_pcos（α＋β）・sinβ・2V_pcos（α−β＋ θ）sinβ ＝I_pV_p（１−cos2β）｛cos（２β−θ）−cos（２α ＋θ）｝ …（45） 乗算回路56では、減算回路31,32からの出力をそれぞ
れ入力して、下記（46）式を導出して出力している。

（i_m−i_m-2）（v_m+2−v_m） ＝2I_pcos（α−β）sinβ・2V_pcos（α＋β＋θ）sin β ＝I_pV_p（１−cos2β）｛cos（２β＋θ）＋cos（２α ＋θ）｝ …（46） 加算回路57では、乗算回路55,56からの出力をそれぞ
れ入力して、下記（47）式を導出して出力している。

（i_m+2−i_m）（v_m−v_m-2）＋（i_m−i_m-2）（v_m+2−v_m） ＝2I_pV_p（１−cos2β）｛cos2βcosθ＋cos（２α＋ θ）｝ …（47） 乗算回路58では、除算回路39、加算回路57からの出力
をそれぞれ入力して、第８図に示す（48）式を導出して
出力している。

減算回路59では、除算回路46,58からの出力をそれぞ
れ入力して、第８図の（49）式を導出して出力してい
る。

乗算回路60では、除算回路23、減算回路59からの出力
をそれぞれ入力して、第８図の（50）式を導出して出力
している。

判定量導出部27では、式（50）の右辺の量が、式（2
5）に示した関係で処理されることになる。

式（24），（37），（44）で述べた通り、この場合も
分母を零としないサンプリングタイム条件及び電圧デー
タサンプリング条件が必要である。

前述した如く、式（50）の左辺のような電圧，電流の
ディジタルデータの入力順序の規定方法であっても、式
（24）の３式目に示した関係、すなわち、 となる。

ここで、各実施例に適用した電流，電圧データサンプ
リング式及び関連式を次のように定義する。

（v_m+2±2v_m＋v_m-2≠0; 電圧データサンプリング条件式） i_m（v_m+2＋v_m-2）； 第１の電流，電圧データサンプリング式 （i_m+2＋i_m）（v_m+2＋v_m）； 第２の電流，電圧データサンプリング式 （i_m＋i_m-2）（v_m＋v_m-2）； 第３の電流，電圧データサンプリング式 （i_m+2−i_m）（v_m+2−v_m）； 第４の電流，電圧データサンプリング式 （i_m−i_m-2）（v_m−v_m-2）； 第５の電流，電圧データサンプリング式 （i_m+2＋i_m）（v_m-2＋v_m）； 第６の電流，電圧データサンプリング式 （i_m＋i_m-2）（v_m＋v_m+2）； 第７の電流，電圧データサンプリング式 2i_mv_m； 第８の電流，電圧データサンプリング式 （i_m−i_m-2）（v_m−v_m+2）； 第９の電流，電圧データサンプリング式 V_p ³I_p（cos2β−１）（cos2β＋１）；第１の電気量 V_p ²I_p（cos2β−１）（cos2β＋１）；第２の電気量 （cosβ≠0;サンプリングタイム条件式） なお、上記の各実施例では、サンプリング時間巾βが
演算過程で最終的に２βとなる場合を例にして説明して
いるが、これは2kβ（ｋは整数）、すなわち偶数倍であ
ってもよく、この発明の主旨は達成される。

一例として、ｋ＝２の場合を式（24）に当てはめる
と、第９図の（51）式を得る。

これは式（24）の３式目が、 で示されていたのが、ｋ＝２とすると、 が得られることを示す。

さらに、ここでは を導出するのに電圧データを用いているが、電流データ
を用いても何ら効果に変わりはない。

但し、i_m+2±2i_m＋i_m-2≠０である。

式（16）では、i_m（v_m+2＋v_m-2）としているが、下記
（54）式でも同等効果が得られることは明らかである。

i_m（v_m+2＋v_m-2） ＝v_m（i_m+2＋i_m-2） ＝V_psin（α＋θ）・I_p｛sin（α＋２β）＋sin（α
−２β）｝ ＝2I_pV_psin（α＋θ）・sinαcos2β ＝I_pV_p｛cosθ−cos（２α＋θ）｝cos2β …（54） 以上、第１図〜第４図の実施例中で述べた通り、この
発明では、従来リレーのように『不変周波数の正弦波型
であれば、サンプリング時間巾を電気角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度前（又は、後）のデータで
あり、前者をsin成分とすれば、後者はcos成分とな
る。』の前提によらない演算原理とするため、具体的な
実施例で、入力データの取り込み順序を規定する手段示
した。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、請求項（１）では、
電流，電圧のデータサンプリング値を用いて判定量を導
出する系統保護の演算式を求め、その演算式の構成に当
たっては第２調波に関連した成分とサンプリング時間巾
に関連した成分を除去し、その分子が第１の電気量で示
され、分母が第２の電気量（但し、零ではない）で示さ
れる如くサンプリングデータの入力を制御し、四則演算
手段で処理して判定量を出力するので、周波数変動によ
る特性への影響が改善され、50Hz,60Hzのいずれに対し
てもサンプリング時間巾を共用することが可能になると
共に、検出時間の高速化を図ることができる。また、時
限協調の取り易いリレーが得られる効果がある。

また、請求項（２）ないし（５）記載の発明によれ
ば、請求項（１）記載の判定量導出のためのデータ取り
込み順序及び演算処理に基づくアルゴリズムに代わっ
て、別のアルゴリズムによる四則演算手段を示したもの
で、請求項（１）の効果と併せて回路構成の選択度が拡
大され、巾広い用途に適用することができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

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
ク図、第２図ないし第４図はこの発明の他の実施例を示
す保護継電器のブロック図、第５図ないし第８図はそれ
ぞれ請求項（２）ないし請求項（５）の実施例に適用さ
れる演算式の展開図、第９図はサンプリング時間巾が演
算過程で2kβでも成立することを示した演算式の展開
図、第10図は従来のディジタルリレーのアルゴリズムを
説明するための波形図である。 図において、１は電流データの配分路、２は電圧データ
の配分路、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（３〜８は電気量データの
一時的保管手段）、９〜60は第１ないし第４の演算回
路、27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。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
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
   リングして一時保管する電流データの一時的保管手段及
   び電圧データの一時的保管手段と、前記一時的保管手段
   に格納された電流データ及び電圧データのサンプリング
   値を用いて下記第１の電気量及び第２の電気量を演算処
   理して出力する演算手段と、その第１の電気量を第２の
   電気量で除して得た値に電圧、電流の振巾値位相差を乗
   じて下記電力方向成分を求め、下記サンプリング条件式
   が零でなく、かつその電力方向成分が零以上である時に
   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。
2. 【請求項２】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
   リングして一時保管する電流データの一時的保管手段及
   び電圧データの一時的保管手段と、前記一時的保管手段
   に格納された電流データ及び電圧データのサンプリング
   値を用いて演算処理する演算手段と、前記電流データの
   一時的保管手段及び電圧データの一時的保管手段へのサ
   ンプリングデータ取り込み順序及び演算処理として、下
   記第２及び第３の電流、電圧データサンプリング式を加
   算した値に下記第２の電圧データサンプリング式を乗
   じ、その乗算した値を下記第１の電流、電圧データサン
   プリング式から減じ、その減算結果に下記第１の電圧デ
   ータサンプリング式を２倍して乗ずる如く規定し、下記
   電圧データサンプリング条件式が零でないことを条件に
   演算して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。
3. 【請求項３】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
   リングして一時保管する電流データの一時的保管手段及
   び電圧データの一時的保管手段と、前記一時的保管手段
   に格納された電流データ及び電圧データのサンプリング
   値を用いて演算処理する演算手段と、前記電流データの
   一時的保管手段及び電圧データの一時的保管手段へのサ
   ンプリングデータ取り込み順序及び演算処理として、下
   記第４及び第５の電流、電圧データサンプリング式を加
   算した値に下記第１の電圧データサンプリング式を乗
   じ、その乗算した値を下記第１の電流、電圧データサン
   プリング式から減じ、その減算結果に下記第２の電圧デ
   ータサンプリング式を２倍して乗ずる如く規定し、下記
   電圧データサンプリング条件式が零でないことを条件に
   演算して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。
4. 【請求項４】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
   リングして一時保管する電流データの一時的保管手段及
   び電圧データの一時的保管手段と、前記一時的保管手段
   に格納された電流データ及び電圧データのサンプリング
   値を用いて演算処理する演算手段と、前記電流データの
   一時的保管手段及び電圧データの一時的保管手段へのサ
   ンプリングデータ取り込み順序及び演算処理として、下
   記第６及び第７の電流、電圧データサンプリング式を加
   算した値に下記第２の電圧データサンプリング式を乗
   じ、その乗算した値を下記第８の電流、電圧データサン
   プリング式から減じ、その減算結果に下記第１の電圧デ
   ータサンプリング式を２倍して乗ずる如く規定し、下記
   電圧データサンプリング条件式が零でないことを条件に
   演算して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。
5. 【請求項５】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
   リングして一時保管する電流データの一時的保管手段及
   び電圧データの一時的保管手段と、前記一時的保管手段
   に格納された電流データ及び電圧データのサンプリング
   値を用いて演算処理する演算手段と、前記電流データの
   一時的保管手段及び電圧データの一時的保管手段へのサ
   ンプリングデータ取り込み順序及び演算処理として、下
   記第４及び第９の電流、電圧データサンプリング式を加
   算した値に下記第１の電圧データサンプリング式を乗
   じ、その乗算した値に下記第８の電流、電圧データサン
   プリング式を加算し、その加算結果に下記第２の電圧デ
   ータサンプリング式を２倍して乗ずる如く規定し、下記
   電圧データサンプリング条件式が零でないことを条件に
   演算して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。 第１の電気量： V_p ³I_p（cos2β−１）（cos2β＋１） 第２の電気量： V_p ²I_p（cos2β−１）（cos2β＋１） 第１の電圧データサンプリング式： 第２の電圧データサンプリング式： 電圧データサンプリング条件式： v_m+2±2v_m＋v_m-2≠０ 第１の電流、電圧データサンプリング式： i_m（v_m+2＋v_m-2） 第２の電流、電圧データサンプリング式： （i_m+2＋i_m）（v_m+2＋v_m） 第３の電流、電圧データサンプリング式： （i_m＋i_m-2）（v_m＋v_m-2） 第４の電流、電圧データサンプリング式： （i_m+2−i_m）（v_m+2−v_m） 第５の電流、電圧データサンプリング式： （i_m−i_m-2）（v_m−v_m-2） 第６の電流、電圧データサンプリング式： （i_m+2＋i_m）（v_m-2−v_m） 第７の電流、電圧データサンプリング式： （i_m＋i_m-2）（v_m＋v_m+2） 第８の電流、電圧データサンプリング式： （2i_mV_m） 第９の電流、電圧データサンプリング式： （i_m−i_m-2）（v_m−v_m+2） サンプリングタイム条件式： cosβ＋１≠０ 電力方向成分 I_pV_pcosθ ここで、I_p ：電流の振巾値 V_p ：電圧の振巾値 β ：サンプリング時間（間隔）巾 θ ：電圧、電流の位相差 i_m ：電流データ v_m ：電圧データ