JP3105017B2 - ディジタル形電圧平衡継電器 - Google Patents
ディジタル形電圧平衡継電器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディジタル形保護継電装
置、特に広い周波数範囲において保護が必要な発電機保
護継電装置に使用されるディジタル形電圧平衡継電器に
関する。
置、特に広い周波数範囲において保護が必要な発電機保
護継電装置に使用されるディジタル形電圧平衡継電器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図６に電圧平衡継電器１を発電機Ｇの系
統に適用した例を示す。同図のPTは発電機Ｇの端子電圧
Ｅに応じた電圧Ｖ1 及びＶ2 に変換するための計器用変
圧器、Ｆは過電流保護用のヒューズである。計器用変圧
器PTは目的別に２組で構成されるのが一般的であり、例
えばＶ1 の電圧は自動電圧調整器へ導入され、Ｖ2 の電
圧は計器及び保護継電器に導入される。
統に適用した例を示す。同図のPTは発電機Ｇの端子電圧
Ｅに応じた電圧Ｖ1 及びＶ2 に変換するための計器用変
圧器、Ｆは過電流保護用のヒューズである。計器用変圧
器PTは目的別に２組で構成されるのが一般的であり、例
えばＶ1 の電圧は自動電圧調整器へ導入され、Ｖ2 の電
圧は計器及び保護継電器に導入される。
【０００３】電圧Ｖ1 又はＶ2 は計器用変圧器PTの不良
あるいはヒューズＦの断線により変化するため、保護継
電器（主に距離継電器）あるいは自動電圧調整器等が誤
動作する場合がある。電圧平衡継電器１は、前述した機
器の誤動作を防止する目的で使用され、継電器に導入さ
れた電圧Ｖ1 及びＶ2 を比較し、その差電圧が所定値以
上となった時に出力する。動作式で表わすと、 Ｖ2 電圧を基準にＶ1 電圧の低下を検出する場合： ｜Ｖ2 ｜−｜Ｖ1 ｜≧Ｋ（Ｋは定数） ………(1) Ｖ1 電圧を基準にＶ2 電圧の低下を検出する場合： ｜Ｖ1 ｜−｜Ｖ2 ｜≧Ｋ（Ｋは定数） ………(2) となり、その特性は図７の如くなる。
あるいはヒューズＦの断線により変化するため、保護継
電器（主に距離継電器）あるいは自動電圧調整器等が誤
動作する場合がある。電圧平衡継電器１は、前述した機
器の誤動作を防止する目的で使用され、継電器に導入さ
れた電圧Ｖ1 及びＶ2 を比較し、その差電圧が所定値以
上となった時に出力する。動作式で表わすと、 Ｖ2 電圧を基準にＶ1 電圧の低下を検出する場合： ｜Ｖ2 ｜−｜Ｖ1 ｜≧Ｋ（Ｋは定数） ………(1) Ｖ1 電圧を基準にＶ2 電圧の低下を検出する場合： ｜Ｖ1 ｜−｜Ｖ2 ｜≧Ｋ（Ｋは定数） ………(2) となり、その特性は図７の如くなる。
【０００４】なお、｜Ｖ1 ｜及び｜Ｖ2 ｜は入力電圧Ｖ
1 ，Ｖ2 を所定の時間間隔でサンプリングし、そのサン
プル値をディジタルデータに変換し、そのディジタルデ
ータから振幅値を算出したものである。一例として、一
般に使用されている振幅値演算アルゴリズムを下記に示
す。 １ Ｖm ＝｜Ｖm ｜＋｜Ｖm-3 ｜＋２｜｜Ｖm ｜−｜Ｖm-3 ｜｜ 振幅値｜Ｖ｜＝（Ｖm ＋Ｖm-1 ＋Ｖm-2 ）／ｋ ………(3) Ｖm ，Ｖm-1 ，Ｖm-2 ……はサンプ
リングされたサンプル値 ｋは定数
1 ，Ｖ2 を所定の時間間隔でサンプリングし、そのサン
プル値をディジタルデータに変換し、そのディジタルデ
ータから振幅値を算出したものである。一例として、一
般に使用されている振幅値演算アルゴリズムを下記に示
す。 １ Ｖm ＝｜Ｖm ｜＋｜Ｖm-3 ｜＋２｜｜Ｖm ｜−｜Ｖm-3 ｜｜ 振幅値｜Ｖ｜＝（Ｖm ＋Ｖm-1 ＋Ｖm-2 ）／ｋ ………(3) Ｖm ，Ｖm-1 ，Ｖm-2 ……はサンプ
リングされたサンプル値 ｋは定数
【０００５】一方、発電機の系統は、発電機起動時にお
いて低い周波数から立ち上げていくため、商用周波数付
近での保護以外に、起動時における低い周波数から商用
周波数までの広域周波数保護が必要であり、広域周波数
に適用可能な保護継電器が必要である。電圧平衡継電器
においては、従来商用周波数での適用を前提としてきた
が、近年初期の事故検出を目的として起動時（低い周波
数）からの適用が要求されてきた。
いて低い周波数から立ち上げていくため、商用周波数付
近での保護以外に、起動時における低い周波数から商用
周波数までの広域周波数保護が必要であり、広域周波数
に適用可能な保護継電器が必要である。電圧平衡継電器
においては、従来商用周波数での適用を前提としてきた
が、近年初期の事故検出を目的として起動時（低い周波
数）からの適用が要求されてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来方式のものは、入
力電圧が商用周波数付近にあること、及び発電機Ｇの端
子電圧Ｅが発電機Ｇの定格出力電圧であることが前提に
適用が考えられている。このため、従来の継電器を起動
時（低い周波数）から適用しようとした場合、以下の問
題点が生じる。第１に前述した従来方式のアルゴリズム
(3) 式は、入力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が商用周波数付近にある
ことを前提として考えられているため、入力電圧Ｖ1 ，
Ｖ2 が商用周波数付近、例えば、50Hz付近では性能上十
分な精度が得られるが、商用周波数から離れた入力に対
しては誤差が大きくなると言う問題がある。一例とし
て、(3) 式に示す従来方式のアルゴリズムの周波数特性
を図８に示す。図８の中で、ｆ0 は商用周波数であり、
ハッチング部分が誤差の範囲である。
力電圧が商用周波数付近にあること、及び発電機Ｇの端
子電圧Ｅが発電機Ｇの定格出力電圧であることが前提に
適用が考えられている。このため、従来の継電器を起動
時（低い周波数）から適用しようとした場合、以下の問
題点が生じる。第１に前述した従来方式のアルゴリズム
(3) 式は、入力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が商用周波数付近にある
ことを前提として考えられているため、入力電圧Ｖ1 ，
Ｖ2 が商用周波数付近、例えば、50Hz付近では性能上十
分な精度が得られるが、商用周波数から離れた入力に対
しては誤差が大きくなると言う問題がある。一例とし
て、(3) 式に示す従来方式のアルゴリズムの周波数特性
を図８に示す。図８の中で、ｆ0 は商用周波数であり、
ハッチング部分が誤差の範囲である。
【０００７】第２に(1) ，(2) 式で示した定数ｋは入力
電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が定格電圧（発電機Ｇの端子電圧Ｅが発
電機Ｇの定格出力電圧の時）であることを前提に決めら
れた差電圧の検出感度であるが、このままで発電機の起
動時（低い周波数）に適用すれば、起動時も同じ感度の
ままで検出する（振幅値演算アルゴリズムの周波数特性
を無視した場合）ことになる。しかし、図９に示す如く
発電機の出力電圧は、過励磁状態で出力することがない
よう、低い周波数においても、電圧Ｖに比例し周波数ｆ
に反比例する量、即ち、Ｖ／ｆなる量が一定以下となる
ように制御される。例えば商用周波数ｆ0 、発電機の定
格出力電圧時の継電器入力電圧をＶf0とした場合は商用
周波数以外においても Ｖ／ｆ＝Ｖf0／ｆ0 ＝一定 を超えることはない。
電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が定格電圧（発電機Ｇの端子電圧Ｅが発
電機Ｇの定格出力電圧の時）であることを前提に決めら
れた差電圧の検出感度であるが、このままで発電機の起
動時（低い周波数）に適用すれば、起動時も同じ感度の
ままで検出する（振幅値演算アルゴリズムの周波数特性
を無視した場合）ことになる。しかし、図９に示す如く
発電機の出力電圧は、過励磁状態で出力することがない
よう、低い周波数においても、電圧Ｖに比例し周波数ｆ
に反比例する量、即ち、Ｖ／ｆなる量が一定以下となる
ように制御される。例えば商用周波数ｆ0 、発電機の定
格出力電圧時の継電器入力電圧をＶf0とした場合は商用
周波数以外においても Ｖ／ｆ＝Ｖf0／ｆ0 ＝一定 を超えることはない。
【０００８】このため、商用周波数以外の起動時におい
てはＶf0／ｆ0 の値を１PUとすると、差電圧を検出する
基準電圧（発電機出力電圧）は１PUの軌跡以下の電圧で
ある。仮に、基準電圧が１PUの軌跡上にあるとすれば、
電圧平衡継電器の動作限界点は図中のａの軌跡上にあ
る。商用周波数ｆ0 の点では定格電圧Ｖf0が基準電圧で
あり、他方の電圧が検出感度Ｋ以下となった時（図中ｂ
点）に動作し、同様に周波数がｆ′の時は基準電圧がｅ
点の電圧であり、他方の電圧がｃ点の電圧となった時に
動作する。このことは、電圧平衡継電器の検出感度が周
波数ｆ′の基準電圧に対する比ｃ／ｅが、商用周波数の
ときの基準電圧に対する比ｂ／Ｖf0に対して低感度化す
ることを意味する。更に周波数が低下し図中ｄ点以下と
なった時は動作できなくなると言う問題があった。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、
発電機の起動時（低い周波数）にても低感度化すること
なく電圧の不平衡を検出し、かつ検出誤差の小さいディ
ジタル形電圧平衡継電器を提供することを目的としてい
る。
てはＶf0／ｆ0 の値を１PUとすると、差電圧を検出する
基準電圧（発電機出力電圧）は１PUの軌跡以下の電圧で
ある。仮に、基準電圧が１PUの軌跡上にあるとすれば、
電圧平衡継電器の動作限界点は図中のａの軌跡上にあ
る。商用周波数ｆ0 の点では定格電圧Ｖf0が基準電圧で
あり、他方の電圧が検出感度Ｋ以下となった時（図中ｂ
点）に動作し、同様に周波数がｆ′の時は基準電圧がｅ
点の電圧であり、他方の電圧がｃ点の電圧となった時に
動作する。このことは、電圧平衡継電器の検出感度が周
波数ｆ′の基準電圧に対する比ｃ／ｅが、商用周波数の
ときの基準電圧に対する比ｂ／Ｖf0に対して低感度化す
ることを意味する。更に周波数が低下し図中ｄ点以下と
なった時は動作できなくなると言う問題があった。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、
発電機の起動時（低い周波数）にても低感度化すること
なく電圧の不平衡を検出し、かつ検出誤差の小さいディ
ジタル形電圧平衡継電器を提供することを目的としてい
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では一定時間間隔
でサンプリングされディジタル量に変換された２つの交
流電圧Ｖ1 ，Ｖ2 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絶対値を加
算した各々の電圧に比例した量Ｐ1 ，Ｐ2 を得、一方の
量、例えばＰ1 を基準に他方の量Ｐ2 が一定値以下とな
ったことを検出し、２つの交流電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の不平衡
（主にＶ2 側の電圧低下）を検出しようとするものであ
る。なお、基準の量をＰ2 、他の量をＰ1 とすることに
より主にＶ1側の電圧低下が検出可能である。
でサンプリングされディジタル量に変換された２つの交
流電圧Ｖ1 ，Ｖ2 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絶対値を加
算した各々の電圧に比例した量Ｐ1 ，Ｐ2 を得、一方の
量、例えばＰ1 を基準に他方の量Ｐ2 が一定値以下とな
ったことを検出し、２つの交流電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の不平衡
（主にＶ2 側の電圧低下）を検出しようとするものであ
る。なお、基準の量をＰ2 、他の量をＰ1 とすることに
より主にＶ1側の電圧低下が検出可能である。
【００１０】
【作用】上記した量Ｐ1 及びＰ2 を一般的に表わすと下
記となる。 i+j-1 ｜Ｖ／ｆ｜＊Ｐ** Σ ｜Ｖm ｜ m=i 但し、ｉは正波または負波の先頭のサンプリング番号 ｊは正波または負波に含まれるサンプリング番号 又、＊は比例を意味し、**はほぼ等しいを意味する（以
下同じ）。更に電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の不平衡を検出するため
に下記の計算を行なう。 Ｖ2 電圧を基準にＶ1 電圧の低下を検出する場合： Ｐ2 −Ｐ1 ≧Ｋ（Ｋは定数） Ｖ1 電圧を基準にＶ2 電圧の低下を検出する場合： Ｐ1 −Ｐ2 ≧Ｋ（Ｋは定数） 以上の演算を行なうことにより、周波数ｆの変化に応じ
た差電圧検出が可能となる。即ち、低い周波数において
も低感度化することなく電圧の不平衡を検出し、かつ広
域の周波数において誤差の少ないディジタル形電圧平衡
継電器を提供することができ、発電機の起動時（低い周
波数）における初期の事故検出が可能となる。
記となる。 i+j-1 ｜Ｖ／ｆ｜＊Ｐ** Σ ｜Ｖm ｜ m=i 但し、ｉは正波または負波の先頭のサンプリング番号 ｊは正波または負波に含まれるサンプリング番号 又、＊は比例を意味し、**はほぼ等しいを意味する（以
下同じ）。更に電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の不平衡を検出するため
に下記の計算を行なう。 Ｖ2 電圧を基準にＶ1 電圧の低下を検出する場合： Ｐ2 −Ｐ1 ≧Ｋ（Ｋは定数） Ｖ1 電圧を基準にＶ2 電圧の低下を検出する場合： Ｐ1 −Ｐ2 ≧Ｋ（Ｋは定数） 以上の演算を行なうことにより、周波数ｆの変化に応じ
た差電圧検出が可能となる。即ち、低い周波数において
も低感度化することなく電圧の不平衡を検出し、かつ広
域の周波数において誤差の少ないディジタル形電圧平衡
継電器を提供することができ、発電機の起動時（低い周
波数）における初期の事故検出が可能となる。
【００１１】
【実施例】以下図面を参照して実施例を説明する。都合
により図２から説明する。図２は本発明によるディジタ
ル形電圧平衡継電器の一実施例を実現するためのディジ
タルリレーの構成図である。図２において、Ｖ1 ，Ｖ2
は発電機Ｇの端子電圧Ｅを計器用変圧器PTで変換した電
圧であり、ディジタル形電圧平衡継電器自体は従来公知
のディジタルリレーによって構成されている。導入され
た交流電圧Ｖ1 ，Ｖ2 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にて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（Ｒ
ＡＭ）５とを用いて後述する演算を行ない、その結果、
入力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 に不平衡が生じた時に検出し、出力
（ＯＵＴ）６より出力する。
により図２から説明する。図２は本発明によるディジタ
ル形電圧平衡継電器の一実施例を実現するためのディジ
タルリレーの構成図である。図２において、Ｖ1 ，Ｖ2
は発電機Ｇの端子電圧Ｅを計器用変圧器PTで変換した電
圧であり、ディジタル形電圧平衡継電器自体は従来公知
のディジタルリレーによって構成されている。導入され
た交流電圧Ｖ1 ，Ｖ2 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にて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（Ｒ
ＡＭ）５とを用いて後述する演算を行ない、その結果、
入力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 に不平衡が生じた時に検出し、出力
（ＯＵＴ）６より出力する。
【００１２】図１は電圧の不平衡を検出する演算処理を
説明するフローチャートである。先ず、ステップS31 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（Ｖm ，Ｖ
m+1 …）が取り込まれて、ステップS32 へ移る。ステッ
プS32 においては後述する(5) 式に基づき、｜Ｖ1 ／ｆ
｜，｜Ｖ2 ／ｆ｜に比例した量Ｐ1 ，Ｐ2 の近似値が計
算される。ステップS33 では後述する(6) 式に基づき、
予め整定された定数ＫとＰ1 −Ｐ2 の差電圧が比較され
る。差電圧が定数Ｋより大きいときにステップS34 に移
り、Ｖ2 側の計器用変圧器又はヒューズ断と判断して、
Ｖ2 側異常として出力する、又、差電圧（Ｐ1 −Ｐ2 ）
が定数Ｋより小さいときはステップS35 に移り、ステッ
プS35 では後述する(7) 式に基づき、予め整定された定
数ＫとＰ2 −Ｐ1 の差電圧が比較される。
説明するフローチャートである。先ず、ステップS31 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（Ｖm ，Ｖ
m+1 …）が取り込まれて、ステップS32 へ移る。ステッ
プS32 においては後述する(5) 式に基づき、｜Ｖ1 ／ｆ
｜，｜Ｖ2 ／ｆ｜に比例した量Ｐ1 ，Ｐ2 の近似値が計
算される。ステップS33 では後述する(6) 式に基づき、
予め整定された定数ＫとＰ1 −Ｐ2 の差電圧が比較され
る。差電圧が定数Ｋより大きいときにステップS34 に移
り、Ｖ2 側の計器用変圧器又はヒューズ断と判断して、
Ｖ2 側異常として出力する、又、差電圧（Ｐ1 −Ｐ2 ）
が定数Ｋより小さいときはステップS35 に移り、ステッ
プS35 では後述する(7) 式に基づき、予め整定された定
数ＫとＰ2 −Ｐ1 の差電圧が比較される。
【００１３】差電圧が定数Ｋより大きいときにステップ
S35 に移り、Ｖ1 側の計器用変圧器又はヒューズ断と判
断してＶ1 側異常として出力する。又差電圧（Ｐ2 −Ｐ
1 ）が定数Ｋより小さいときは、そのまま終了する。な
お、ステップS34 ，S36 で出力した指令は外部シーケン
ス処理により距離継電器又は自動電圧調整器等の誤動作
を防止する目的で使用される。
S35 に移り、Ｖ1 側の計器用変圧器又はヒューズ断と判
断してＶ1 側異常として出力する。又差電圧（Ｐ2 −Ｐ
1 ）が定数Ｋより小さいときは、そのまま終了する。な
お、ステップS34 ，S36 で出力した指令は外部シーケン
ス処理により距離継電器又は自動電圧調整器等の誤動作
を防止する目的で使用される。
【００１４】図３は電圧比較の演算に用いる｜Ｖ1 ｜，
｜Ｖ2 ｜の算出手法を説明する図である。一例として入
力交流電圧Ｖ1 の周波数ｆが50Hzで、サンプリング周波
数が600 Hzの場合を示している。なお、図３に示すよう
に入力交流電圧Ｖ1 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Ｖm-1 ，Ｖm ，Ｖm+1 …Ｖm+12と表わしてい
る。そして本発明では図３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半波の面積は、電圧
Ｖ1 の大きさに比例し、電圧Ｖ1 の周波数ｆにほぼ反比
例することを知得してなされたものである。要するに図
３に示すハッチング部の面積は、各サンプル値Ｖm ，Ｖ
m+1 …Ｖm+5 の和に比例する。したがって(4) 式を計算
することにより、Ｖ1 ／ｆに比例した量Ｐ1 の近似式が
得られる。
｜Ｖ2 ｜の算出手法を説明する図である。一例として入
力交流電圧Ｖ1 の周波数ｆが50Hzで、サンプリング周波
数が600 Hzの場合を示している。なお、図３に示すよう
に入力交流電圧Ｖ1 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Ｖm-1 ，Ｖm ，Ｖm+1 …Ｖm+12と表わしてい
る。そして本発明では図３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半波の面積は、電圧
Ｖ1 の大きさに比例し、電圧Ｖ1 の周波数ｆにほぼ反比
例することを知得してなされたものである。要するに図
３に示すハッチング部の面積は、各サンプル値Ｖm ，Ｖ
m+1 …Ｖm+5 の和に比例する。したがって(4) 式を計算
することにより、Ｖ1 ／ｆに比例した量Ｐ1 の近似式が
得られる。
【００１５】 ｜Ｖ1 ／ｆ｜＊Ｐ1 **Ｖm ＋Ｖm+1 …＋Ｖm+5 ………(4) 上記した(4) 式を更に一般的に表わすと(5) 式となる。 i+j-1 ｜Ｖ1 ／ｆ｜＊Ｐ1 ** Σ ｜Ｖm ｜ ………(5) m=i 但し、ｉは正波または負波の先頭のサンプリング番号 ｊは正波または負波に含まれるサンプリング値の数 定格電圧Ｖf0、商用周波数ｆ0 の時の比（Ｖf0／ｆ0 ）
を１PUとすると、周波数を変えた１PU入力時における入
力電圧を(5) 式に基づいて計算した値Ｐ1 は、実用的な
周波数範囲60Hz以下において、ほぼ等しい値（誤差±4.
1 ％以下）となる。
を１PUとすると、周波数を変えた１PU入力時における入
力電圧を(5) 式に基づいて計算した値Ｐ1 は、実用的な
周波数範囲60Hz以下において、ほぼ等しい値（誤差±4.
1 ％以下）となる。
【００１６】つまり、Ｖ1 の値は(5) 式に基づいて算出
することにより、周波数ｆの変化に関係なく一定の量Ｐ
1 となる。Ｖ2 についても同様の演算に基づきＰ2 なる
量を得る。更に、電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の不平衡を検出するた
めに、前述したＰ1 及びＰ2 を後述する(6) または(7)
式の動作式に基づいて検出する。 Ｖ2 電圧を基準にＶ1 電圧の低下を検出する場合： Ｐ2 −Ｐ1 ≧Ｋ（Ｋは定数） ………(6) Ｖ1 電圧を基準にＶ2 電圧の低下を検出する場合： Ｐ1 −Ｐ2 ≧Ｋ（Ｋは定数） ………(7) となる。
することにより、周波数ｆの変化に関係なく一定の量Ｐ
1 となる。Ｖ2 についても同様の演算に基づきＰ2 なる
量を得る。更に、電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の不平衡を検出するた
めに、前述したＰ1 及びＰ2 を後述する(6) または(7)
式の動作式に基づいて検出する。 Ｖ2 電圧を基準にＶ1 電圧の低下を検出する場合： Ｐ2 −Ｐ1 ≧Ｋ（Ｋは定数） ………(6) Ｖ1 電圧を基準にＶ2 電圧の低下を検出する場合： Ｐ1 −Ｐ2 ≧Ｋ（Ｋは定数） ………(7) となる。
【００１７】次に作用について説明する。(6) ，(7) 式
に基づく本発明のディジタル形電圧平衡継電器の特性を
図４に示す。商用周波数における特性は前述した従来
の電圧平衡継電器の図７の特性と同じであるが、低い周
波数（例えば10Hz）においては高感度にＶ1 とＶ2 を比
較する特性に変化する。このことは前述した(6) 式及
び(7) 式を、Ｐ1 ＊｜Ｖ1 ／ｆ｜，Ｐ2 ＊｜Ｖ2 ／ｆ｜
であるための下記の如く(8) ，(9) 式で表わすことがで
きることで説明が可能である。 (6) 式の変形 ｜Ｖ1 ／ｆ｜−｜Ｖ2 ／ｆ｜≧Ｋ さらに ｜Ｖ1 ｜−｜Ｖ2 ｜≧Ｋ・ｆ ………(8) 同様に(7) 式の変形として ｜Ｖ2 ｜−｜Ｖ1 ｜≧Ｋ・ｆ ………(9) 即ち、(8) ，(9) 式は見掛け上、定数Ｋと周波数ｆとの
積によって決まる検出感度を持つことになる。つまり、
周波数ｆの変化に応じて差電圧検出感度が変化すること
に等しい。
に基づく本発明のディジタル形電圧平衡継電器の特性を
図４に示す。商用周波数における特性は前述した従来
の電圧平衡継電器の図７の特性と同じであるが、低い周
波数（例えば10Hz）においては高感度にＶ1 とＶ2 を比
較する特性に変化する。このことは前述した(6) 式及
び(7) 式を、Ｐ1 ＊｜Ｖ1 ／ｆ｜，Ｐ2 ＊｜Ｖ2 ／ｆ｜
であるための下記の如く(8) ，(9) 式で表わすことがで
きることで説明が可能である。 (6) 式の変形 ｜Ｖ1 ／ｆ｜−｜Ｖ2 ／ｆ｜≧Ｋ さらに ｜Ｖ1 ｜−｜Ｖ2 ｜≧Ｋ・ｆ ………(8) 同様に(7) 式の変形として ｜Ｖ2 ｜−｜Ｖ1 ｜≧Ｋ・ｆ ………(9) 即ち、(8) ，(9) 式は見掛け上、定数Ｋと周波数ｆとの
積によって決まる検出感度を持つことになる。つまり、
周波数ｆの変化に応じて差電圧検出感度が変化すること
に等しい。
【００１８】また、図５に本発明のディジタル形電圧平
衡継電器の周波数特性を示す。定格電圧Ｖf0、商用周波
数ｆ0 とした時の比（Ｖf0／ｆ0 ）を１PUとし、仮に基
準電圧が１PUの軌跡上にあるとすれば、本発明の電圧平
衡継電器の動作限界点はＡの軌跡上にある。商用周波数
ｆ0 の点では定格電圧Ｖf0が基準電圧であり、他方の電
圧が検出感度Ｋ以下となった時（図中Ｂ点）に動作し、
同様に周波数がｆ′の時は、基準電圧がＥ点の電圧であ
り、他方の電圧が検出感度Ｋ・ｆ′以下となった時（図
中Ｃ点）に動作する。
衡継電器の周波数特性を示す。定格電圧Ｖf0、商用周波
数ｆ0 とした時の比（Ｖf0／ｆ0 ）を１PUとし、仮に基
準電圧が１PUの軌跡上にあるとすれば、本発明の電圧平
衡継電器の動作限界点はＡの軌跡上にある。商用周波数
ｆ0 の点では定格電圧Ｖf0が基準電圧であり、他方の電
圧が検出感度Ｋ以下となった時（図中Ｂ点）に動作し、
同様に周波数がｆ′の時は、基準電圧がＥ点の電圧であ
り、他方の電圧が検出感度Ｋ・ｆ′以下となった時（図
中Ｃ点）に動作する。
【００１９】このことは本発明の電圧平衡継電器の検出
感度が周波数ｆ′の基準電圧に対する比Ｃ／Ｅと商用周
波数のときの基準電圧に対する比Ｂ／Ｖf0が等しいこと
を意味する。即ち、周波数ｆが変化しても基準電圧に対
する検出感度の比は一定となり、従来のように低感度化
することはなく、更に、低い周波数においても動作でき
なくなるようなことはなくなる。
感度が周波数ｆ′の基準電圧に対する比Ｃ／Ｅと商用周
波数のときの基準電圧に対する比Ｂ／Ｖf0が等しいこと
を意味する。即ち、周波数ｆが変化しても基準電圧に対
する検出感度の比は一定となり、従来のように低感度化
することはなく、更に、低い周波数においても動作でき
なくなるようなことはなくなる。
【００２０】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、(5) 式で示されるような演算にて得られ
た量Ｐ1 ，Ｐ2 を、(6) ，(7) 式で示されるような比較
を行なうことにより、周波数ｆの変化に応じた差電圧検
出が可能である。即ち、低い周波数におても低感度化す
ることなく電圧の不平衡を検出し、かつ広域の周波数に
おいて誤差の少ないディジタル形電圧平衡継電器を提供
することができ、発電機の起動時（低い周波数）におけ
る初期の事故検出が可能となる。
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、(5) 式で示されるような演算にて得られ
た量Ｐ1 ，Ｐ2 を、(6) ，(7) 式で示されるような比較
を行なうことにより、周波数ｆの変化に応じた差電圧検
出が可能である。即ち、低い周波数におても低感度化す
ることなく電圧の不平衡を検出し、かつ広域の周波数に
おいて誤差の少ないディジタル形電圧平衡継電器を提供
することができ、発電機の起動時（低い周波数）におけ
る初期の事故検出が可能となる。
【００２１】上記実施例では、入力交流量Ｖ1 ，Ｖ2 の
正波または負波の面積に対応した量Ｐ1 ，Ｐ2 の比較に
よる電圧平衡検出について説明したが、これに限定され
るものではなく、入力交流量Ｖ1 ，Ｖ2 の１波分または
1,5 波分など半波の整数倍の面積に対応した量Ｐ1 ′，
Ｐ2 ′の比較による電圧平衡検出としてもよい。例えば
１波分の面積を求める場合を図３を用いて示すと(10)式
となる。 Ｖ1 ／ｆ＊Ｐ1 ′＝Ｖm ＋Ｖm+1 ＋…＋Ｖm+5 ＋｜Ｖm+6 ｜＋ …＋｜Ｖm+11｜ ………(10) また、(11)式に示すように正波及び負波のそれぞれずら
して算出した量Ｐ1 ″，Ｐ2 ″の比較による電圧平衡検
出としてもよい。 Ｖ1 ／ｆ＊Ｐ1 ″＝Ｖm+3 ＋Ｖm+4 ＋Ｖm+5 ＋｜Ｖm+6 ｜＋｜Ｖm+7 ｜ ＋｜Ｖm+8 ｜ ………(11)
正波または負波の面積に対応した量Ｐ1 ，Ｐ2 の比較に
よる電圧平衡検出について説明したが、これに限定され
るものではなく、入力交流量Ｖ1 ，Ｖ2 の１波分または
1,5 波分など半波の整数倍の面積に対応した量Ｐ1 ′，
Ｐ2 ′の比較による電圧平衡検出としてもよい。例えば
１波分の面積を求める場合を図３を用いて示すと(10)式
となる。 Ｖ1 ／ｆ＊Ｐ1 ′＝Ｖm ＋Ｖm+1 ＋…＋Ｖm+5 ＋｜Ｖm+6 ｜＋ …＋｜Ｖm+11｜ ………(10) また、(11)式に示すように正波及び負波のそれぞれずら
して算出した量Ｐ1 ″，Ｐ2 ″の比較による電圧平衡検
出としてもよい。 Ｖ1 ／ｆ＊Ｐ1 ″＝Ｖm+3 ＋Ｖm+4 ＋Ｖm+5 ＋｜Ｖm+6 ｜＋｜Ｖm+7 ｜ ＋｜Ｖm+8 ｜ ………(11)
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば一
定時間間隔でサンプリングされ、ディジタル量に変換し
た２つの交流電圧の各サンプリング値を用い、各々の入
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、各々の入力交流電圧に対応し
た量を得、得られた２つの量の差が一定以上になったこ
とを検出するよう構成したので、周波数ｆの変化に応じ
た差電圧検出が可能である。即ち、低い周波数において
も低感度化することはなく電圧の不平衡を検出し、かつ
広域の周波数において検出誤差の少ないディジタル電圧
平衡継電器を提供することができ、発電機の起動時（低
い周波数）における初期の事故検出が可能となる。
定時間間隔でサンプリングされ、ディジタル量に変換し
た２つの交流電圧の各サンプリング値を用い、各々の入
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、各々の入力交流電圧に対応し
た量を得、得られた２つの量の差が一定以上になったこ
とを検出するよう構成したので、周波数ｆの変化に応じ
た差電圧検出が可能である。即ち、低い周波数において
も低感度化することはなく電圧の不平衡を検出し、かつ
広域の周波数において検出誤差の少ないディジタル電圧
平衡継電器を提供することができ、発電機の起動時（低
い周波数）における初期の事故検出が可能となる。
【図１】中央演算部において実行される電圧比較検出の
演算処理を説明するためのフローチャート図。
演算処理を説明するためのフローチャート図。
【図２】本発明によるディジタル形電圧平衡継電器の一
実施例の構成図。
実施例の構成図。
【図３】本発明による電圧平衡継電器にて比較する量の
基本的な考え方を説明する図。
基本的な考え方を説明する図。
【図４】本発明の電圧平衡継電器の特性図。
【図５】本発明の電圧平衡継電器の周波数特性図。
【図６】電圧平衡継電器が適用される発電機系統図。
【図７】従来の電圧平衡継電器の特性図。
【図８】従来の電圧平衡継電器で使用している振幅値演
算アルゴリズムの周波数特性。
算アルゴリズムの周波数特性。
【図９】従来の電圧平衡継電器の周波数特性例。
１ ディジタル形電圧平衡継電器 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
Claims (1)
- 【請求項１】 ２つの交流電圧波形を各々一定時間間隔
でサンプリングし、前記各サンプル値をディジタル量に
変換して両者の大小を比較するディジタル形電圧平衡継
電器において、前記ディジタル量に変換された各電圧の
サンプル値を取り込む手段と、前記２つの電圧をもとに
電圧Ｖに比例し周波数ｆに反比例する量であるＶ／ｆに
比例する量Ｐを下記(1) 式により算出する手段と、前記
各Ｐをもとに下記(2) 式によりその大小を判定する手段
と、Ｐ 1 −Ｐ 2 ≧Ｋであるとき、Ｖ 2 側が異常として出
力する手段と、Ｐ 2 −Ｐ 1 ≧Ｋであるとき、Ｖ 1 側が異
常として出力する手段とを備えたことを特徴とするディ
ジタル形電圧平衡継電器。記 【数１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03093692A JP3105017B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | ディジタル形電圧平衡継電器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03093692A JP3105017B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | ディジタル形電圧平衡継電器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04304114A JPH04304114A (ja) | 1992-10-27 |
| JP3105017B2 true JP3105017B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=14089458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03093692A Expired - Fee Related JP3105017B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | ディジタル形電圧平衡継電器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3105017B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP03093692A patent/JP3105017B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04304114A (ja) | 1992-10-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |