JP2786739B2 - 過励磁検出継電装置 - Google Patents
過励磁検出継電装置Info
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- JP2786739B2 JP2786739B2 JP2293172A JP29317290A JP2786739B2 JP 2786739 B2 JP2786739 B2 JP 2786739B2 JP 2293172 A JP2293172 A JP 2293172A JP 29317290 A JP29317290 A JP 29317290A JP 2786739 B2 JP2786739 B2 JP 2786739B2
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- Protection Of Transformers (AREA)
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は過励磁検出継電装置、特に発電機及び変圧器
など、広い周波数帯域での保護を必要とする機器の保護
に用いられる過励磁検出継電装置に関する。
など、広い周波数帯域での保護を必要とする機器の保護
に用いられる過励磁検出継電装置に関する。
（従来の技術） 発電機及び変圧器などの電力機器が過励磁状態で連続
運転を行なうと、機器の過熱を引き起こし、その結果機
器に損傷を与えることになる。また連続過励磁運転をし
た場合の許容運転時間の限度は、電力機器に対する過励
磁の程度に依存する。上記した過励磁の程度を測る尺度
として従来より、電圧Ｖに比例し周波数ｆに反比例する
量、即ち、V/fなる量が用いられており、このV/fの大き
さにより電力機器の運転を制限することが行なわれてい
る。
運転を行なうと、機器の過熱を引き起こし、その結果機
器に損傷を与えることになる。また連続過励磁運転をし
た場合の許容運転時間の限度は、電力機器に対する過励
磁の程度に依存する。上記した過励磁の程度を測る尺度
として従来より、電圧Ｖに比例し周波数ｆに反比例する
量、即ち、V/fなる量が用いられており、このV/fの大き
さにより電力機器の運転を制限することが行なわれてい
る。
（発明が解決しようとする課題） 一方、近年のディジタル技術の進歩に伴ない、電力機
器に対する保護，制御をディジタル的に行なう試みが種
々なされている。前記したV/fなる量の導出をディジタ
ル的に精度よく行なうアルゴリズムとしては、一定時間
間隔でサンプリングされディジタル量に変換された交流
電圧のサンプル値を用い、該交流電圧の半波又は半波の
整数倍の期間のサンプル値の絶対値を加算することによ
り、前記したV/fに対応した量を得るものがあるが、現
在広く一般に使用されているサンプリング間隔である電
気角30゜では、その誤差が第７図に示すように実用的な
周波数範囲である60Hz以下にて±4.1％、またハッチン
グ部で示される範囲が誤差範囲となり、更に精度を良く
するためにはサンプリング間隔を例えば電気角15゜とす
るように短くしなければならない。
器に対する保護，制御をディジタル的に行なう試みが種
々なされている。前記したV/fなる量の導出をディジタ
ル的に精度よく行なうアルゴリズムとしては、一定時間
間隔でサンプリングされディジタル量に変換された交流
電圧のサンプル値を用い、該交流電圧の半波又は半波の
整数倍の期間のサンプル値の絶対値を加算することによ
り、前記したV/fに対応した量を得るものがあるが、現
在広く一般に使用されているサンプリング間隔である電
気角30゜では、その誤差が第７図に示すように実用的な
周波数範囲である60Hz以下にて±4.1％、またハッチン
グ部で示される範囲が誤差範囲となり、更に精度を良く
するためにはサンプリング間隔を例えば電気角15゜とす
るように短くしなければならない。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あり、発電機及び変圧器などの電力機器の過励磁運転状
態を検出するための尺度であるV/fなる量を、ディジタ
ル的な演算手法により電気角30゜のサンプリング間隔に
おいても精度良く導出し得る過励磁検出継電装置を提供
することを目的としている。
あり、発電機及び変圧器などの電力機器の過励磁運転状
態を検出するための尺度であるV/fなる量を、ディジタ
ル的な演算手法により電気角30゜のサンプリング間隔に
おいても精度良く導出し得る過励磁検出継電装置を提供
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） 上記目的を達成するため、本発明は交流電圧波形を一
定時間間隔でサンプリングし、該サンプル値をディジタ
ル量に変換するアナログ／ディジタル変換部と、変換さ
れたディジタル量を用いて演算処理し、被保護電力機器
へ保護指令を与える中央演算処理部と、データメモリ，
プログラムメモリ及び出力部とを少なくとも備え、前記
交流電圧の半波または半波の整数倍の各期間中における
サンプル値のディジタル量を用いて台形近似及び三角形
近似を行ない、交流電圧波形の面積に対応した量を計算
する保護継電装置において、前記交流電圧波形の正波か
ら負波、又は負波から正波に変化する点の前後のサンプ
ル値va,vbを用いて、 にて計算される三角形の近似補間項を備えるよう構成し
た。
定時間間隔でサンプリングし、該サンプル値をディジタ
ル量に変換するアナログ／ディジタル変換部と、変換さ
れたディジタル量を用いて演算処理し、被保護電力機器
へ保護指令を与える中央演算処理部と、データメモリ，
プログラムメモリ及び出力部とを少なくとも備え、前記
交流電圧の半波または半波の整数倍の各期間中における
サンプル値のディジタル量を用いて台形近似及び三角形
近似を行ない、交流電圧波形の面積に対応した量を計算
する保護継電装置において、前記交流電圧波形の正波か
ら負波、又は負波から正波に変化する点の前後のサンプ
ル値va,vbを用いて、 にて計算される三角形の近似補間項を備えるよう構成し
た。
（作 用） 第２図は本発明の要点であるV/fの算出手法を説明す
る図であり、一例として入力交流電圧Ｖの周波数ｆが50
Hzでサンプリング周波数が600Hzの場合を示している。
なお、第２図に示すように入力交流電圧を一定周期（1/
600秒）でサンプリングし、これをアナログ／ディジタ
ル変換した電圧のサンプル値をv-1,v0,v1,…,v12と表し
ている。そして本発明では第２図に示すハッチング部の
面積、即ち、正波もしくは負波いずれかの片半波の面積
は電圧Ｖの大きさに略比例し、電圧Ｖの周波数ｆに略反
比例することを知得してなされたものである。要するに
第２図に示すハッチング部の面積は、各サンプル値及び
時間軸によって構成される台形及び三角形の面積の和に
比例する。台形及び三角形の面積の導出を一例として第
２図に示すS1,S2の部分で以下に示す。
る図であり、一例として入力交流電圧Ｖの周波数ｆが50
Hzでサンプリング周波数が600Hzの場合を示している。
なお、第２図に示すように入力交流電圧を一定周期（1/
600秒）でサンプリングし、これをアナログ／ディジタ
ル変換した電圧のサンプル値をv-1,v0,v1,…,v12と表し
ている。そして本発明では第２図に示すハッチング部の
面積、即ち、正波もしくは負波いずれかの片半波の面積
は電圧Ｖの大きさに略比例し、電圧Ｖの周波数ｆに略反
比例することを知得してなされたものである。要するに
第２図に示すハッチング部の面積は、各サンプル値及び
時間軸によって構成される台形及び三角形の面積の和に
比例する。台形及び三角形の面積の導出を一例として第
２図に示すS1,S2の部分で以下に示す。
第１図（ａ）は第２図のS1部の台形近似面積を示す図
であり、第１図（ａ）よりS1部の面積は（１）式とな
る。
であり、第１図（ａ）よりS1部の面積は（１）式とな
る。
また、第１図（ｂ）は第２図のS2部の三角形近似面積
を示す図である。第１図（ｂ）のハッチング部が求める
面積S2を示し、その面積は互いに符号の異なるサンプル
値v-1,v0と、そのサンプル値と時間軸によって作られる
２つの三角形が互いに相似であることを用い、以下に示
す過程を経て（２）式となる。
を示す図である。第１図（ｂ）のハッチング部が求める
面積S2を示し、その面積は互いに符号の異なるサンプル
値v-1,v0と、そのサンプル値と時間軸によって作られる
２つの三角形が互いに相似であることを用い、以下に示
す過程を経て（２）式となる。
面積を求める三角形の底辺を 時間軸をはさんで反対側に作られる三角形の底辺を とした場合、その比であるｘは で表わされ、求める三角形の面積の底辺は、 となり、したがってS2の面積は、 となる。
したがって（３）式を計算することにより、V/fに比
例した量Ｐの近似式が得られる。
例した量Ｐの近似式が得られる。
上記した（３）式を更に一般式に表わすと（４）式と
なる。
なる。
但し、ｉは正波又は負波の先頭のサンプリング番号、
ｊは正波又は負波に含まれるサンプル値の数。
ｊは正波又は負波に含まれるサンプル値の数。
このようにして計算し、定格電圧，定格周波数時の値
を1P.U.とし、周波数を変えた時のＰ（∝V/f）の誤差を
第３図に示す。即ち、前記した（４）式に基づいてV/f
を計算した場合、第３図に示す範囲が誤差範囲となる。
要するに本発明によるV/fの計算結果は実用的な周波数
範囲である60Hz以下において、第３図に示されるように
０〜0.4％以内の精度が得られ、またその誤差の幅が極
めて小となる結果が得られており、第７図に示す従来例
の誤差に比し、大幅に精度が向上されていることにな
る。
を1P.U.とし、周波数を変えた時のＰ（∝V/f）の誤差を
第３図に示す。即ち、前記した（４）式に基づいてV/f
を計算した場合、第３図に示す範囲が誤差範囲となる。
要するに本発明によるV/fの計算結果は実用的な周波数
範囲である60Hz以下において、第３図に示されるように
０〜0.4％以内の精度が得られ、またその誤差の幅が極
めて小となる結果が得られており、第７図に示す従来例
の誤差に比し、大幅に精度が向上されていることにな
る。
（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。
第４図は本発明による過励磁検出継電装置の一実施例
の構成図である。
の構成図である。
第４図において、Ｇは発電機、TRは変圧器であり、し
ゃ断器CBを介して系統へ電力を供給する。PT計器用変圧
器であり、母線Ｂの電圧を過励磁検出継電装置１へ導入
する。ここで過励磁検出継電装置は従来公知なディジタ
ル継電器によって構成され、導入された交流電圧Ｖはア
ナログ／ディジタル変換部（A/D）２を介して一定周期
でサンプリングされて、ディジタル量に変換される。中
央演算部３はプログラムメモリ（ROM）４に予め記憶さ
れたプログラムに従い、上記したディジタル量とデータ
メモリ（RAM）５とを用いて後述する過励磁検出演算を
行ない、その結果、過励磁状態が検出された場合には、
出力部（OUT）６より過励磁の程度、即ち、V/fの大きさ
に応じて定められた時限後に発電機Ｇに対してトリップ
指令７が発せられる。
ゃ断器CBを介して系統へ電力を供給する。PT計器用変圧
器であり、母線Ｂの電圧を過励磁検出継電装置１へ導入
する。ここで過励磁検出継電装置は従来公知なディジタ
ル継電器によって構成され、導入された交流電圧Ｖはア
ナログ／ディジタル変換部（A/D）２を介して一定周期
でサンプリングされて、ディジタル量に変換される。中
央演算部３はプログラムメモリ（ROM）４に予め記憶さ
れたプログラムに従い、上記したディジタル量とデータ
メモリ（RAM）５とを用いて後述する過励磁検出演算を
行ない、その結果、過励磁状態が検出された場合には、
出力部（OUT）６より過励磁の程度、即ち、V/fの大きさ
に応じて定められた時限後に発電機Ｇに対してトリップ
指令７が発せられる。
第５図は中央演算部において実行される過励磁検出演
算処理を説明するフローチャートである。第５図におい
て、ステップ51ではアナログ／ディジタル変換部（A/
D）２にてディジタル量に変換された電圧のサンプル値
（v-1,v1,…）が取り込まれてステップ52へ移る。ステ
ップ52においては（４）式に基づき、V/fに比例した量
Ｐの近似値が計算される。ステップ53では（４）式の演
算結果が予め選定された定数ｋと比較されて、過励磁運
転状態が否かが判定される。過励磁運転状態でないと判
定された場合は終了する。ステップ53にて過励磁運転状
態と判定された場合はステップ54へ移り、過励磁運転時
間が所定時間継続したか否かが判定され、ここで所定時
間継続していないと判定された場合は終了する。ステッ
プ54において所定時間継続したと判定された場合は、ス
テップ55へ移って発電機Ｇに対してトリップ指令が発せ
られる。
算処理を説明するフローチャートである。第５図におい
て、ステップ51ではアナログ／ディジタル変換部（A/
D）２にてディジタル量に変換された電圧のサンプル値
（v-1,v1,…）が取り込まれてステップ52へ移る。ステ
ップ52においては（４）式に基づき、V/fに比例した量
Ｐの近似値が計算される。ステップ53では（４）式の演
算結果が予め選定された定数ｋと比較されて、過励磁運
転状態が否かが判定される。過励磁運転状態でないと判
定された場合は終了する。ステップ53にて過励磁運転状
態と判定された場合はステップ54へ移り、過励磁運転時
間が所定時間継続したか否かが判定され、ここで所定時
間継続していないと判定された場合は終了する。ステッ
プ54において所定時間継続したと判定された場合は、ス
テップ55へ移って発電機Ｇに対してトリップ指令が発せ
られる。
以上説明したように本実施例によれば、一定周期でサ
ンプリングされて、ディジタル量に変換されたデータを
用い、（４）式に示されるような演算にて電力機器の過
励磁運転の程度を電気角30゜のサンプリング間隔におい
ても精度良く検出することが可能となった。したがっ
て、発電機保護のディジタル刈によるV/fの計算におい
てその値をサンプリング数を減少させ、かつ精度良く求
めることが可能になった。
ンプリングされて、ディジタル量に変換されたデータを
用い、（４）式に示されるような演算にて電力機器の過
励磁運転の程度を電気角30゜のサンプリング間隔におい
ても精度良く検出することが可能となった。したがっ
て、発電機保護のディジタル刈によるV/fの計算におい
てその値をサンプリング数を減少させ、かつ精度良く求
めることが可能になった。
上記実施例では入力交流量の正波又は負波の面積に対
応した量を求める例について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、１波分又は1.5波分など入力交流量
の半波の整数倍を求めるようにしてもよい。例えば１波
分の面積を求めるようにした場合の例を第２図を用いて
示すと、（５）式によりV/fに比例した量ｑの近似値が
得られる。
応した量を求める例について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、１波分又は1.5波分など入力交流量
の半波の整数倍を求めるようにしてもよい。例えば１波
分の面積を求めるようにした場合の例を第２図を用いて
示すと、（５）式によりV/fに比例した量ｑの近似値が
得られる。
（５）式を一般的に表せば（６）式となる。
但し、ｉは正波又は負波の半波の先頭のサンプリング
番号、ｊは前半波に含まれるサンプル値の数、ｋは後半
波に含まれるサンプル値の数。
番号、ｊは前半波に含まれるサンプル値の数、ｋは後半
波に含まれるサンプル値の数。
したがって上記した（６）式を用いて第５図のステッ
プ52で計算しても同様の硬化が得られる。なお、この場
合、第５図のステップ53における予め整定された定数ｋ
は、当然ながら2kとする必要がある。
プ52で計算しても同様の硬化が得られる。なお、この場
合、第５図のステップ53における予め整定された定数ｋ
は、当然ながら2kとする必要がある。
上記実施例では得られたV/fの計算値に対し、何ら手
を加えることなく第５図のステップ53にて比較する例を
説明したが、これに限定されるものではなく、次に示す
ようにV/f∝Ｐの値に定数としてＡを乗算して用いても
よい。即ち、第２図を用いて説明すると、入力交流電圧
の半波の面積は（４）式で表わされ、その結果に対し定
数Ａを乗算すると（７）式となる。
を加えることなく第５図のステップ53にて比較する例を
説明したが、これに限定されるものではなく、次に示す
ようにV/f∝Ｐの値に定数としてＡを乗算して用いても
よい。即ち、第２図を用いて説明すると、入力交流電圧
の半波の面積は（４）式で表わされ、その結果に対し定
数Ａを乗算すると（７）式となる。
この方法を用いれば第３図に示す誤差を所望の周波数
において零とすることが可能となる。例えば、第３図に
おいて50Hzの点を零としたい時は、Ａ＝0.977とするこ
とにより第６図に示すように50Hzにおいては誤差は零と
なる。又、誤差事態も小さくなり第６図では60Hz以下の
周波数にて−0.88〜＋1.5％となる。この場合の定数Ａ
は得られたＰの値を補正するものであり、したがって第
５図のステップ53における予め整定された定数ｋに対し
ては何ら手を加える必要はない。
において零とすることが可能となる。例えば、第３図に
おいて50Hzの点を零としたい時は、Ａ＝0.977とするこ
とにより第６図に示すように50Hzにおいては誤差は零と
なる。又、誤差事態も小さくなり第６図では60Hz以下の
周波数にて−0.88〜＋1.5％となる。この場合の定数Ａ
は得られたＰの値を補正するものであり、したがって第
５図のステップ53における予め整定された定数ｋに対し
ては何ら手を加える必要はない。
上記した各実施例では本発明の趣旨に基づいて、電圧
のサンプリングを600Hzにて行なう例であった。しかし
ながら、サンプリング周波数は600Hzに限定されるもの
ではなく、V/fなる量の計算に必要な精度に応じて任意
に変更することができる。例えば60Hz以下の周波数で０
〜4.0％の精度を必要としない場合には、サンプリング
周波数を600Hz以下としてもよい。また、より高精度を
必要とする場合には、60Hz以上のサンプリング周波数と
する必要がある。
のサンプリングを600Hzにて行なう例であった。しかし
ながら、サンプリング周波数は600Hzに限定されるもの
ではなく、V/fなる量の計算に必要な精度に応じて任意
に変更することができる。例えば60Hz以下の周波数で０
〜4.0％の精度を必要としない場合には、サンプリング
周波数を600Hz以下としてもよい。また、より高精度を
必要とする場合には、60Hz以上のサンプリング周波数と
する必要がある。
［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明によれば一定時間間隔、特
に電気角30゜でサンプリングされ、ディジタル量に変換
した交流電圧の各サンプル値を用い、入力交流電圧の半
波または半波の整数倍の期間内のサンプル値の絶対値を
加算して、V/fなる量に対応した量を得、かつこれに入
力交流波形の正波又は負波の両端部を三角形にて近似す
る補間項を加えるように構成したので、電力機器の加熱
損傷を引き起こす過励磁の尺度であるV/fなる量をサン
プリング間隔を短くすることなく、精度良く演算するこ
とができる。
に電気角30゜でサンプリングされ、ディジタル量に変換
した交流電圧の各サンプル値を用い、入力交流電圧の半
波または半波の整数倍の期間内のサンプル値の絶対値を
加算して、V/fなる量に対応した量を得、かつこれに入
力交流波形の正波又は負波の両端部を三角形にて近似す
る補間項を加えるように構成したので、電力機器の加熱
損傷を引き起こす過励磁の尺度であるV/fなる量をサン
プリング間隔を短くすることなく、精度良く演算するこ
とができる。
第１図（ａ）は台形近似部分の面積を求める式を説明す
るための図、第１図（ｂ）は三角形近似部分の面積を求
める式を説明するための図、第２図は本発明による過励
磁検出継電装置の基本的な考え方を説明するための波形
図、第３図は実施例によって算出したV/f量が実用的な
周波数範囲にてどの程度の誤差となるかを示した図、第
４図は本発明による過励磁検出継電装置の一実施例の構
成図、第５図は中央演算部において実行される過励磁検
出演算処理を説明するフローチャート、第６図は実施例
によって算出したV/fに定数Ａを乗算し、特定周波数に
おける誤差が零となるよう補正した時の実用的な周波数
範囲における誤差を示した図、第７図は従来例の場合の
誤差を示す図である。１ ……過励磁検出継電装置 ２……アナログ／ディジタル変換部 ３……中央演算部、４……プログラムメモリ ５……データメモリ、６……出力部 ７……トリップ指令
るための図、第１図（ｂ）は三角形近似部分の面積を求
める式を説明するための図、第２図は本発明による過励
磁検出継電装置の基本的な考え方を説明するための波形
図、第３図は実施例によって算出したV/f量が実用的な
周波数範囲にてどの程度の誤差となるかを示した図、第
４図は本発明による過励磁検出継電装置の一実施例の構
成図、第５図は中央演算部において実行される過励磁検
出演算処理を説明するフローチャート、第６図は実施例
によって算出したV/fに定数Ａを乗算し、特定周波数に
おける誤差が零となるよう補正した時の実用的な周波数
範囲における誤差を示した図、第７図は従来例の場合の
誤差を示す図である。１ ……過励磁検出継電装置 ２……アナログ／ディジタル変換部 ３……中央演算部、４……プログラムメモリ ５……データメモリ、６……出力部 ７……トリップ指令
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 祖父江 哲也 東京都府中市東芝町１番地 東芝システ ムテクノロジー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−23318（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−141618（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02H 3/02 H02H 7/04 H02H 7/06
Claims (1)
- 【請求項１】交流電圧波形を一定時間間隔でサンプリン
グし、該サンプル値をディジタル量に変換するアナログ
／ディジタル変換部と、変換されたディジタル量を用い
て演算処理し、被保護電力機器へ保護指令を与える中央
演算処理部と、データメモリ，プログラムメモリ及び出
力部とを少なくとも備え、前記中央演算処理部では交流
電圧の半波または半波の整数倍の各期間中におけるサン
プル値の数ｊの前記ディジタル量の絶対値|vm|を用いて
台形近似及び三角形近似を行ない、交流電圧波形の面積
に対応した量Ｐを下記式を用いて所定の周期で計算し、
前記計算値の大きさに応じて被保護電力機器の運転時間
を制限する過励磁検出継電装置において、前記三角形近
似部では前記交流電圧波形の正波から負波、又は負波か
ら正波に変化する点の前後のサンプル値va,vbを用い
て、 にて計算される三角形の近似補間項を備えたことを特徴
とする過励磁検出継電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2293172A JP2786739B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 過励磁検出継電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2293172A JP2786739B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 過励磁検出継電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04168907A JPH04168907A (ja) | 1992-06-17 |
| JP2786739B2 true JP2786739B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=17791346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2293172A Expired - Lifetime JP2786739B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 過励磁検出継電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2786739B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5920039B2 (ja) | 2012-06-11 | 2016-05-18 | 富士通株式会社 | 制御パラメータ決定のための情報処理方法及び装置 |
| JP5884654B2 (ja) | 2012-06-12 | 2016-03-15 | 富士通株式会社 | 光増幅器及び光増幅器制御方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58141618A (ja) * | 1982-02-17 | 1983-08-23 | 株式会社明電舎 | デイジタル保護継電装置 |
| JPH0691702B2 (ja) * | 1985-07-19 | 1994-11-14 | 株式会社東芝 | 過励磁検出継電装置 |
-
1990
- 1990-10-30 JP JP2293172A patent/JP2786739B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04168907A (ja) | 1992-06-17 |
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