JP2740024B2

JP2740024B2 - ディジタルリレーの自動点検方式

Info

Publication number: JP2740024B2
Application number: JP1286349A
Authority: JP
Inventors: 哲郎松島; 勝彦関口; 八大伊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-11-02
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1998-04-15
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: JPH03150017A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は電力系統を保護するディジタルリレーの自動
点検方式に関する。

（従来の技術）自動監視は保護リレー装置にとって重要な機能であ
る。保護リレーは電力系統が平常な時には動作せず、系
統に事故が発生した時のみ動作する。従って、保護リレ
ー自体に故障があり、系統事故発生時に動作できないよ
うな事態は絶対に避けねばならない。このために、保護
リレーにおける自動監視の考え方が発達した。

保護リレーの故障には２つのモードがある。即ち、リ
レーの誤動作に至るモードと誤不動作となるモードであ
る。誤動作に至るモードの検出は比較的容易である。保
護リレーの出力を常時監視しておき、出力が一定時間以
上続いたことにより警報を出せばよい。電力系統に発生
する事故は長時間継続することはない。従って電力系統
で発生しうる事故の継続時間の最大よりも長時間保護リ
レーが動作出力を継続したことにより、保護リレー側の
故障であると判断する。この故障検出方法を一般に「常
時監視」という。近年発達したディジタルリレーにおい
ては「常時監視」の範囲はさらに広い概念となる。即
ち、保護リレーの誤動作に至らなくてもシステムの状態
が平常時と異なる状態になれば、何等かのハードウェア
不良が発生していると判断し、外部に警報を出力する。

一方、誤小動作側の故障検出は平常時に不具合現象が
顕在化しないため、検出は比較的難しい。この誤小動作
側故障の検出のためには「自動点検」が必要である。例
えば一週間に１回保護機能をロックし、模擬的に系統事
故と類似の交流入力を与え、保護リレーが正しく応動す
ることを確認する。また、ディジタルリレーにおいては
入力回路部にアナログ交流入力を印加し、データが正し
く変換されることを確認するような方法も自動点検とし
て行なわれている。

このような「常時監視」と「自動点検」からなる自動
監視により、従来から保護リレーは高い動作信頼度を確
立している。

第８図はディジタルリレーの平均的な構成を示す。図
において61aから61nは入力変換器で、電力系統の電圧量
あるいは電流量を入力として適当な大きさの電圧信号に
変換する。62aから62nは入力回路で、アナログフィルタ
ー及びサンプルホールド回路で構成される。63はマルチ
プレクサで、62aから62nの出力信号を順次64のA/D変換
部へ送り出す。A/D変換部64は、マルチプレクサ63から
送られるアナログ信号を順次ディジタル信号に変換す
る。65はメモリ部（RAM）でA/D変換部出力64の系統電
圧、電流のディジタル変換データ等を記憶しておく。66
は演算部MPUで、通常マイクロコンピュータで構成され
る。67は演算プログラムを記憶しておくためのメモリ
（ROM）である。68は外部条件を取り込むための入力イ
ンターフェイス（D/I）で、保護リレーの整定値の取り
込みもこの入力インターフェイスから行なわれる。69は
出力インターフェイス（D/O）で、電力系統に設置され
たしゃ断器へのトリップ指令もこの出力インターフェイ
ス69を介して行なわれる。第８図においては、62aから6
2nの入力に点検用入力を印加し、入力回路部の点検を実
施する構成となっている。

（発明が解決しようとする課題）このようなディジタルリレーにおいては通常、厳重に
常時監視される。ディジタルリレーの常時監視方式につ
いては電気協同研究（No.41 Vol.4「ディジタルリレ
ー」）に詳しいのでここでは詳述しない。入力変換器6
1,入力回路部61は、系統の電流あるいは電圧を利用して
監視されるが、系統電流が存在しない場合の電流入力回
路についてはハード不良が発見できない盲点を生じる。
このため、通常はこれらの入力回路部に対しては自動点
検が実施される。入力回路部の自動点検は、入力部に点
検用アナログ交流を印加し、メモリ部65に正しく点検用
入力が書き込まれたことを演算部MPU66により確認する
方式が一般的である。しかし、このような点検方式では
点検中事故対応の問題が残る。即ち、点検中に系統事故
が発生した場合、点検を直ちに中止し、系統保護演算に
復帰させる必要がある。点検中に系統事故を検出するこ
とは、点検中のデータからは不可能である。点検のため
に入力データが変化しているからである。このため、入
力回路点検は被点検回路を２つに分け、一方を点検中に
他の非点検中の入力を用いて系統事故を検出する方法が
一般的である。この２つの入力回路は主機能とフェイル
セーフ機能で分ける場合が多い。このような方式を事故
対応というが、次の理由により改善が期待される。

（１）点検状態を解除してから改めて保護演算を行な
うため、しゃ断器へのトリップ指令が遅れる。

（２）主機能とフェイルセーフ機能の間にデータの行
き来が生じ、互いの独立性が損なわれる。

（３）自動点検の方式が複雑になる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、点検
中に他系の事故検出に頼らず、トリップ指令の時間遅れ
も発生しないディジタルリレーの自動点検方式を提供す
ることを目的としている。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の請求項１に係るディジタルリレーの自動点検
方式は、電力系統の電気量を入力し、ディジタルデータ
に変換して電力系統の保護を行なうディジタルリレーに
おいて、電力系統の電気量に対して系統電気量と同一基
本波成分からなる点検入力を重畳して入力する第１の入
力回路と、点検入力のみ取り込む第２の入力回路とを備
え、前記第１の入力回路と第２の入力回路との差分デー
タを用いて保護リレー演算を実行するよう構成した。

本発明の請求項２に係るディジタルリレーの自動点検
方式は、電力系統の電気量に対して系統電気量と同一基
本波成分からなる点検入力を重畳して入力する第１のサ
ンプルホールド回路と、前記点検入力を取り込む第２の
サンプルホールド回路と、この第１及び第２のサンプル
ホールド回路の出力信号を順次入力し各信号を順次ディ
ジタルデータに変換するアナログディジタル変換部と、
アナログディジタル変換部の出力から前記点検入力及び
前記電力系統の電気量の重畳した値と前記点検入力の値
との差分データを演算する偏差演算手段と、この偏差演
算手段の演算した差分データに基づいて保護リレー演算
を実行するリレー演算部と、前記アナログディジタル変
換部の出力の値に基づいて点検を行なう演算確認部とを
備えた。

（作用）したがって本来の入力回路に加え、点検入力を個別に
入力する回路を用い、点検時本来の入力回路のデータか
ら点検入力分をキャンセルして系統保護の演算を実施す
ることができる。

（実施例）以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明によるディジタルリレーの点検方式を
説明するための一実施例の構成図である。

図において、11は入力回路で点検入力だけを入力とし
ている。12aから12nは11と同じ入力回路であるが、点検
入力及び系統の電圧あるいは電流が入力となる。13は入
力回路11の出力信号である。14aから14nはそれぞれ12a
から12nで示す入力回路の出力信号で、点検入力と系統
電気量の両方が合成されたものが出力となる。15aは合
成回路で14aの信号から13の信号を減じたものを出力と
する。15aから15nについても同様である。16aから16nは
それぞれ15aから15nの出力である。17aは切替え回路
で、平常時は4aの、点検時は16aの信号を保護リレー演
算部18の入力とする。17bから17nについても同様に、そ
れぞれ14bと16bから14nと16nの信号を切替える。リレー
演算部18は17aから17nの信号を取り込み、系統事故の検
出を行なう。19は点検確認部で、14aから14nの信号を入
力とし、点検時に14aから14nの信号が正しいか否かを確
認する。

第２図は点検時の各信号の様子を示す。t₁は点検開始
のタイミングを、t₂は点検終了のタイミングを示す。13
の信号は点検入力で、t₁のタイミングで切替え回路17が
確実に切替わってから入力を印加する。14の信号は平常
時は系統の電気量のみであるが、点検中は系統の電気量
と点検入力の合成量となる。14の信号が点検時に点検入
力に応じて値が変化することを確認し、後述する演算部
MPU66で点検結果の良否を判定する、14の信号には系統
の電気量が含まれるが、点検前のデータからこれを推定
してキャンセルすれば精度の良い点検ができる。点検前
のデータからの系統電気量をキャンセルする方式につい
ては、例えば特公昭60−28219号に詳しいので説明は省
略する。16の信号は14の信号と13の信号の差分で、平常
時も点検中も系統の電気量だけを示す。従って、点検時
は16の信号を用いれば、点検中も点検の影響を受けずに
系統の保護演算を実施できる。第２図からは、点検時に
だけ14と16の信号を入れ替えず、平常時から16の信号を
用いれば良いように見えるが原理上はその通りである。
ただし、入力回路11に含まれる誤差分を考慮すると、平
常時は14の信号を用いたほうが有利であることが理解で
きる。

第１図は発明の原理を示すだけで、実際のハードウェ
アの構成を示すものではない、第３図は本発明を実施す
るためのハードウェアの構成例を示す。第３図は第６図
の構成に対し、入力回路31を点検入力専用とし、62aか
ら62nまでを系統電気量の入力用とし、点検入力も並例
に印加できるようにしている。第３図の構成において第
１図の機能は点検時の点検入力印加を演算部MPU66から
の指令でハードウェアで行なわれる他は、すべてソフト
ウェアとして、ROM67に記憶されたプログラムに従い演
算部MPU66に実行される。第１図における13及び14aから
14nの信号はすべてメモリ部65に書き込まれている。

第４図は本発明を実施する際に演算部MPU66で実行さ
れるソフトウェアのフローチャートを示す。なおフロー
チャートはマルチCPUを想定したもので、点検の制御と
保護リレー演算とは別のフローチャートで実行される。
第４図において（ａ）は点検制御用フローチャートを示
す。ステップS41では点検中か否かを判断し、点検中以
外の時は制御を終了し、別の制御に移る。点検中である
とステップS42に移行し、入力回路部11,12a〜12nに点検
入力を印加する指令を発する。ステップS43ではメモリ6
5をチェックし、入力回路がメモリ部65に正しくデータ
を伝えていることを確認する。ステップS44ではステッ
プS43の結果を判断し、結果が正しければステップS45で
点検結果良を、正しい結果が得られなければステップS4
6で点検不良を外部に表示する。第４図（ｂ）は保護リ
レー演算のフローチャートで、ステップS47で点検中で
なければステップS49に制御が移り、通常の保護リレー
演算を実行する。ステップS47で点検中であればステッ
プS48に制御が移り、ステップS48ではリレー演算用のデ
ータを14の信号から16の信号に切替えて、ステップS49
のリレー演算に供する。

第５図は他の実施例の構成図である。本実施例では点
検入力を51及び61aから61nの入力変換器の一次側から入
力した例である。本発明において点検入力を入力変換器
の一次側から入れようと、二次側から入れようと、点検
の範囲が異なるだけで発明の効果は等しいことはいうま
でもない。

本実施例において、点検入力用の入力変換回路を系統
電気量の入力回路とは別に設けることになるが、複数の
系統電気量用に対し、共通に１つ設ければよいため、過
渡にハード量が増大することはない。ディジタルリレー
においてはA/D変換器部の変換精度チェック用として、
直流の一定値を入力することがよくあるが、このような
入力チャンネルと本発明による入力回路とを共用すれ
ば、さらに効率的なハードウェア構成が可能となる。

なお本発明においては、点検中に保護リレー演算に用
いる16の信号には入力回路31の誤差分も含まれている。
従って点検中の保護リレー演算においては検出感度を若
干低下させることも、現実の手段としては有り得る。

第６図は従来の自動点検方式を、本発明における第１
図と対比して書いたものである。従来のリレーでは、保
護リレー演算部18と点検確認部19は常に同一信号14aか
ら14nを用いれいる。従って主機能側71の点検中に系統
事故が発生した場合、フェイルセール部72から事故発生
情報を受けて点検解除し、改めて保護演算を開始する。

この間のタイムチャートを第７図（ａ）に示す。系統
事故発生後フェイルセーフリレーがt_FDOP時間後に動作
し、主機能側では直ちに点検入力を断とする、しかし、
フィルター等入力回路部の過渡応答を考慮し、一定時間
t_OFF後に点検を解列する。主機能リレーが動作し得るの
は点検解列後、更にリレー動作時間t_OPを経た後であ
る。

これに対し、第７図（ｂ）は本発明によるタイムチャ
ートを示す。本発明では16の信号を用いることにより点
検事故が発生しても主機能リレーの動作時間遅れは全く
発生しない。

第７図（ａ）と（ｂ）を比較し、本発明により点検中
の系統事故において、動作時間が次の値だけ速くするこ
のができる。

Ｔ＝t_FDOP＋t_OFF ……（１） t_FDOP:フェイルセーフリレー動作時間 t_OFF:過渡応答を避けるための点検解除遅れ時間以上に加え第６図における主機能リレー71とフェイル
セーフリレー72の間の信号の渡りも本発明では不要にな
る。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば以下に列挙する
効果を奏する。

（１）点検中でも保護リレーが演算が行なられるた
め、点検中事故に対するしゃ断器トリップ指令の時間遅
れなくなった。

（２）主機能とフェイルセーフ機能の間の信号の行き
来が不要となり、両者の独立性が高められた。

（３）従来方式において、点検中事故発生時は点検入
力を解除し、その影響がなくなってから保護演算を復帰
さてていたが、このような点検時の複雑な制御が簡素化
された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるディジタルリレーの自動点検方式
を説明する実施例のブロック図、第２図は第１図の点検
時の各信号の波形図、第３図は本発明を実施するための
ハードウェア構成図、第４図は本発明を実施するための
処理内容を示すフローチャート、第５図は他の実施例の
構成図、第６図は従来の点検方式の原理図、第７図は従
来と本発明のタイムチャートによる対比図、第８図は従
来の点検方式によるディジタルリレーのハードウェア構
成を示す図である。 11,12a〜12n……入力回路 15a〜15n……合成回路 17a〜17n……切替え回路 18……リレー演算部 19……点検確認回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−229620（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−49033（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−183916（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−12325（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電力系統の電気量を入力し、ディジタルデ
ータに変換して電力系統の保護を行なうディジタルリレ
ーにおいて、電力系統の電気量に対して系統電気量と同
一基本波成分からなる点検入力を重畳して入力する第１
の入力回路と、点検入力のみ取り込む第２の入力回路と
を備え、前記第１の入力回路と第２の入力回路との差分
データを用いて保護リレー演算を実行することを特徴と
するディジタルリレーの自動点検方式。
【請求項２】電力系統の電気量に対して系統電気量と同
一基本波成分からなる点検入力を重畳して入力する第１
のサンプルホールド回路と、前記点検入力を取り込む第
２のサンプルホールド回路と、この第１及び第２のサン
プルホールド回路の出力信号を順次入力し各信号を順次
ディジタルデータに変換するアナログディジタル変換部
と、アナログディジタル変換部の出力から前記点検入力
及び前記電力系統の電気量の重畳した値と前記点検入力
の値との差分データを演算する偏差演算手段と、この偏
差演算手段の演算した差分データに基づいて保護リレー
演算を実行するリレー演算部と、前記アナログディジタ
ル変換部の出力の値に基づいて点検を行なう点検確認部
とを具備することを特徴とするディジタルリレーの自動
点検方式。