JP2877489B2 - 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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- JP2877489B2 JP2877489B2 JP2293171A JP29317190A JP2877489B2 JP 2877489 B2 JP2877489 B2 JP 2877489B2 JP 2293171 A JP2293171 A JP 2293171A JP 29317190 A JP29317190 A JP 29317190A JP 2877489 B2 JP2877489 B2 JP 2877489B2
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Description
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。
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。
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なる量の導出を広い周波
数帯域において、ディジタル的に精度よく行なうアルゴ
リズムとしては、交流電圧波形の面積を台形及び三角形
で近似し、前記したV/fなる量を求めるものがある。こ
の手法について第5図を用いて説明する。
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50Hzで、サンプリング周波数が600Hzの場合を示し
ている。なお、第5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,…,v12
と表している。そして、第5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。第5図において台形の例として
S1、三角形の例としてS2の各々の面積は以下に示す
(1)及び(2)式となる。
した量Pの近似式が得られ、更に(3)式を一般的に表
すと(4)式となる。
号、jは正波または負波に含まれるサンプル値の数。
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6図に示す。第6
図に示されるように誤差は実用的周波数範囲である70Hz
以下では0〜6.4%となる。第6図に示されるように、
誤差は周波数が高くなる程大きくなる。第7図は入力交
流電圧が低周波数の時の三角形近似部分を、第8図は入
力交流電圧が高周波数の時の三角形近似部分を示すもの
であり、第7図及び第8図を用いて誤差について説明す
る。
S2により、片半波の端部を近似した時に発生する誤差で
あり、第8図に示すハッチング部が同様の近似を行なっ
た時のものである。つまり、入力交流電圧が低周波数の
時は時間の経過によるVの変化分が小さいため、v-1とv
0の間の波形はより直線的となり、したがって三角形に
よる近似を行なっても誤差は小さいが、入力交流電圧が
高周波数の時は時間の経過によるVの変化分が大きいた
め、v-1とv0の間の波形は曲線の度合が強くなり、した
がって三角形による近似の誤差が大きくなる。したがっ
て定格周波数、即ち、上記例においては50Hz時での誤差
が+2.4%となってしまう。定格周波数での誤差を零と
するには(4)式で得られた結果に定数Aを乗算し補正
を行なえばよいが、A=0.977とした場合においてもそ
の誤差は−0.88〜+3.4%となり、更なる高精度化が要
求されているのが現状である。
あり、発電機及び変圧器の電力機器の過励磁運転状態を
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。
サンプリングされ、ディジタル量に変化された交流電圧
のサンプル値を用い、該交流電圧の半波または半波の整
数倍の期間の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
した量を計算するに際して、上記した三角形近似部分に
対し、擬似的に底辺または高さに所定の定数を乗算する
ことにより補正し、更に三角形の面積の大きさ、即ち、
三角形の底辺または高さの大きさにより発生する上記補
正の誤差部分を取り除くために、三角形の面積が大きく
なるに従って小となる値を得、これに所定の定数を乗算
して得られた補間項を加算するよう構成した。
における三角形近似のための面積の補正及び補間手法を
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50Hzでサンプリング周波数が600Hzの場合の、交流
波形の端部を示している。なお、第1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と表している。そして、実線を斜辺とする三角
形の面積S2は前記(2)式で表されるものである。
の補正は、第1に示すΔだけ三角形部分の底辺を擬似的
に延長することにより可能となる。つまり破線を斜辺と
した三角形の面積を求めればよく、斜辺をΔだけ延長す
る定数をA1と仮定すると、破線を斜辺とする三角形の面
積S2は(5)式で表される。
な場合は補正定数A1は有効であるが、v0が小さな場合は
大きな効果が期待できない。したがって、v0の値が大き
な場合にはその値が小さく、またv0の値が小さな場合に
はその値が大きくなるパラメータを用い、そのパラメー
タに定数A2を乗算した関数を用いて(5)式を更に補正
する。例として、上記条件を満たすパラメータとしてv
-1を用いると三角形の面積S2は(6)式となる。
し、(3)式中の三角形の面積を表す項に置き変えると
(7)式となる。
を1P.U.、また(8)式における定数A1,A2を各々A1=1.
2,A2=0.1とし、周波数を変えた時のP(∝V/f)の誤差
を第2図に示す。即ち、前記した(8)式に基づいてV/
fを計算した場合、第2図にハッチング部として示す範
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70Hz以下において、またサ
ンプリング周期を電気角30゜とした場合において、第2
図に示されるように±0.4%以下の高精度にその結果が
得られることを示している。
の構成図である。
ゃ断器CBを介して系統へ電力を供給する。PTは計器用変
圧器であり、母線Bの電力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(CPU)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。
算処理を説明するフローチャートである。第4図におい
て、ステップ41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
(v1,v2,…)が取り込まれてステップ42へ移る。ステッ
プ42においては(8)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43では(8)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
状態か否かが判定される。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43にて過励磁運転状態
と判定された場合はステップ44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
44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45へ移って発電機Gに対してトリップ指令が発せら
れる。
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、(8)式に示されるような演算を行なうことによ
り、サンプリング周期を電気角30゜より短くすることな
く、電力機器の過励磁運転の程度を高精度に検出するこ
とが可能となる。
対応した量を求める側について説明したが、これに限定
されるものではなく、1波分または1.5波分など入力交
流量の半波の整数倍の面積を求めるようにしても良い。
例えば1波分の面積を求めるようにした場合の例を第5
図を用いて示すと、(9)式によりV/fに比例した量q
の近似値が得られる。
ップ42で計算しても同様の効果が得られる。なお、この
場合、第4図のステップ43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。
プリング番号より1つ前のサンプル値及び末尾より1つ
の後のサンプル値、つまり第5図を用いた例によればv
-1及びv6を、先頭及びサンプル値の大きさによりその値
が変化するパラメータとして用いる例を説明したが、こ
れに限定されるものではなく、後述する条件を満たすパ
ラメータであればよい。
大きく(小さく)なるに従ってその値が小さく(大き
く)なるもの。もしくは、正波または負波に含まれる末
尾のサンプル値が大きく(小さく)なるに従ってその値
が小さく(大きく)なるもの。
面積S2の時間軸に対し反対側に作られる三角形の面積S3
をパラメータとして用いることも可能であり、面積S3は
サンプル値v-1に比例するため、上記条件に適合するパ
ラメータとして面積S3、即ち、正波または負波に含まれ
る先頭より1つ前のサンプル値、もしくは末尾より1つ
後のサンプル値と時間軸によって作られる三角形の面積
を、(8)式の第4項中のサンプル値に置き換えても同
様の効果が得られる。なお、この場合、第4項の定数A2
は当然ながら所望の誤差が得られるよう設定する必要が
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当然ながら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70Hz以下の周
波数で±0.4%もの高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、600Hz以上のサンプリ
ング周波数とする必要がある。
数A1,A2は各々A1=1.2,A2=0.1の時を示したが、定数
A1,A2はこれに限られるものではなく所望の誤差値、及
び誤差範囲に合わせて設定すればよい。例えば第6図を
用いて上記したように三角形の面積S2の補正のみで所望
の誤差範囲が得られる場合、定数A2をA2=0としてもよ
い。
または負波の端部にサンプル値と時間軸によって作られ
る三角形の底辺を擬似的に伸ばす定数として用いたが、
(5)式にて示されるように三角穴の高さを擬似的に伸
ばす定数として考えることも可能であり、このように定
数A1を用いても同様の効果が得られる。
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及び時間軸
により構成される台形及び三角形の面積と、その三角形
の面積の補正によりV/fなる量に対応した量を得るよう
構成したので、電力機器の過熱損傷を引き起こす過励磁
の尺度であるV/fをサンプリング間隔を短くすることな
く、高精度に演算することが可能となり、過励磁検出継
電装置の高精度化が可能となった。
法を説明するための交流電圧の端部の波形図、第2図は
第1図の補間手法を用いて算出したV/f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3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4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5図は従来技術
による過励磁検出継電装置及び本発明の実施例を説明す
るための波形図、第6図は従来技術によって算出された
V/fが実用的周波数範囲においてどの程度の誤差となる
かを示した図、第7図は入力交流電圧が低周波数の時実
際の交流電圧波形とそれを近似する三角形の間の誤差を
説明する図、第8図は入力交流電圧が高周波数の時実際
の交流電圧波形とそれを近似する三角形の間の誤差を説
明する図である。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
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、被保護電力機器への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、上記した三角形近似部分に対し、擬似的に底辺ま
たは高さに所定の定数を乗算することにより補正し、更
に三角形の面積の大きさ、即ち、三角形の底辺または高
さの大きさにより発生する上記補正の誤差部分を取り除
くために、三角形の面積が大きくなるに従って小となる
値を得、これに所定の定数を乗算して得られた補間項を
加算する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 |
---|---|---|---|
JP2293171A JP2877489B2 (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 |
---|---|---|---|
JP2293171A JP2877489B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 過励磁検出継電装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04168910A JPH04168910A (ja) | 1992-06-17 |
JP2877489B2 true JP2877489B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=17791333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2293171A Expired - Lifetime JP2877489B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 過励磁検出継電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2877489B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4833711B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2011-12-07 | 日置電機株式会社 | 測定装置 |
CN110058076A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-07-26 | 四川大学 | 一种便携式电压波形记录仪 |
CN113872154A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-31 | 中广核研究院有限公司 | 发变组过励磁保护装置、方法及发变组设备 |
-
1990
- 1990-10-30 JP JP2293171A patent/JP2877489B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04168910A (ja) | 1992-06-17 |
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