JP3191567B2 - 電力系統のディジタル保護・制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディジタル保護・制御装
置に係わり、特にアナログ入力部の異常監視を自動的に
行うに好適なディジタル保護・制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル保護・制御装置は、電力系統
より入力信号を取り込み、これをディジタルに変換する
アナログ入力部と、アナログ入力部の出力であるディジ
タル信号から電力系統の事故監視演算を行うディジタル
信号処理部を有している。このうち、アナログ入力部は
電子回路素子、即ちハードウェアにより構成されている
ので、経年劣化等による特性劣化が生じる。このため、
ディジタル保護・制御装置では、電力系統の事故監視演
算と共に、アナログ入力部の異常監視を行っている。こ
のアナログ入力部の異常監視としては、従来より、特開
平3−98417号に記載の「ディジタル保護継電器の監視装
置」が知られている。

【０００３】この公知のディジタル保護継電器の監視装
置は、電力系統より取り込んだ入力信号に、入力信号と
は異なる周波数の監視用信号を印加させ、これをディジ
タル信号に変換する。そして、変換されたディジタル信
号を第１のディジタルフィルタ手段により演算処理し、
電力系統の事故監視に不必要な信号を取り除く。また、
変換されたディジタル信号を第２のディジタルフィルタ
手段により演算処理し、アナログ入力部の異常を監視す
るというものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た特開平3−98417号に記載の「ディジタル保護継電器の
監視装置」では、監視信号発生回路で発生した監視用信
号と電力系統より取り込んだ入力信号の周波数帯域が近
いため、監視信号と入力信号の区別がつきにくく、電力
系統において生じた直流分や高調波を誤検出する恐れが
ある。また、第２のディジタルフィルタ手段、即ち監視
信号を検出するディジタルフィルタ手段の特性では、直
流分を通過させる特性を有していることから、監視信号
は直流分を含まない高精度な監視信号にする必要があ
る。

【０００５】本発明は上記点に鑑みなされたものであ
り、その目的とするところは、電力系統の保護・制御演
算に影響を与えることなく、高精度なアナログ入力監視
ができる信頼性の高いディジタル保護・制御装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願の第１の発明は電力系統の保護・制御を行う電
力系統のディジタル保護・制御装置において、サンプリ
ング周波数の１／ｎ倍の周波数の監視信号を発生させる
監視信号発生手段と、電力系統より取り込んだ入力信号
に前記監視信号を印加させ、これを前記サンプリング周
波数に基づいてサンプリングし、ディジタル信号に変換
するアナログ入力部と、該アナログ入力部より出力され
たディジタル信号を、前記サンプリング周波数と同じ周
波数で演算し前記監視信号を除去する第１のディジタル
フィルタ手段、及び前記サンプリング周波数のｎ倍の周
波数で演算し前記入力信号を除去する第２のディジタル
フィルタ手段とを有するディジタル信号処理部とを有
し、前記第１のディジタルフィルタ手段からの出力信号
を用いて前記電力系統の保護・制御演算を行い、かつ、
前記第２のディジタルフィルタ手段から出力された監視
信号が予め設定されている設定値範囲に入っているか否
かを検出して、前記アナログ入力部の異常監視を行うこ
とを特徴とするものである。

【０００７】また、上記目的を達成するために、本願の
第２の発明は電力系統の保護・制御を行う電力系統のデ
ィジタル保護・制御装置において、サンプリング周波数
の１／ｎ倍の周波数の監視信号を発生させる監視信号発
生手段と、電力系統より取り込んだ入力信号に前記監視
信号を印加させ、これを前記サンプリング周波数に基づ
いてサンプリングし、ディジタル信号に変換するアナロ
グ入力部と、該アナログ入力部より出力されたディジタ
ル信号を前記サンプリング周波数と同じ周波数で演算し
前記監視信号を除去する第１のディジタルフィルタ手段
と、前記アナログ入力部より出力されたディジタル信号
に零補間を施す補間手段と、該補間手段から出力された
ディジタル信号を前記サンプリング周波数のｎ倍の周波
数で演算し前記入力信号を除去する第２のディジタルフ
ィルタ手段と、前記第１のディジタルフィルタ手段から
の出力信号を用いて前記電力系統の保護・制御演算を行
い、かつ、前記第２のディジタルフィルタ手段から出力
された監視信号が予め設定されている設定値範囲に入っ
ているか否かを検出して、前記アナログ入力部の異常監
視を行うことを特徴とするものである。 また、上記目的
を達成するために、本願の第３の発明は電力系統の保護
・制御を行う電力系統のディジタル保護・制御装置にお
いて、サンプリング周波数の１／ｎ倍の周波数の監視信
号を発生させる監視信号発生手段と、電力系統より取り
込んだ入力信号に前記監視信号を印加させ、これを前記
サンプリング周波数に基づいてサンプリングし、ディジ
タル信号に変換するアナログ入力部と、該アナログ入力
部より出力されたディジタル信号を間引く間引き手段
と、該間引き手段から出力されたディジタル信号を前記
サンプリング周波数の１／ｎ倍の周波数で演算し前記監
視信号を除去する第１のディジタルフィルタ手段と、前
記アナログ入力部より出力されたディジタル信号を前記
サンプリング周波数と同じ周波数で演算し前記入力信号
を除去する第２のディジタルフィルタ手段と、前記第１
のディジタルフィルタ手段からの出力信号を用いて前記
電力系統の保護・制御演算を行い、かつ、前記第２のデ
ィジタルフィルタ手段から出力された監視信号が予め設
定されている設定値範囲に入っているか否かを検出し
て、前記アナログ入力部の異常監視を行うことを特徴と
するものである。

【０００８】

【作用】本願の第１の発明の電力系統のディジタル保護
・制御装置によれば、電力系統より取り込んだ入力信号
にサンプリング周波数の１／ｎ倍の周波数の監視信号を
印加させてアナログ入力部に入力し、このアナログ入力
部から出力されたディジタル信号をサンプリング周波数
と同じ周波数で演算し監視信号を除去する第１のディジ
タルフィルタ手段、そして、アナログ入力部から出力さ
れたディジタル信号をサンプリング周波数のｎ倍の周波
数で演算し入力信号を除去する第２のディジタルフィル
タ手段を備えているので、監視信号を高精度に検出する
ことを実現してアナログ入力部の動作判定を正確に行う
ことを可能にしている。 また、本願の第２の発明の電力
系統のディジタル保護・制御装置によれば、電力系統よ
り取り込んだ入力信号にサンプリング周波数の１／ｎ倍
の周波数の監視信号を印加させてアナログ入力部に入力
し、このアナログ入力部から出力されたディジタル信号
をサンプリング周波数と同じ周波数で演算し監視信号を
除去する第１のディジタルフィルタ手段、そして、アナ
ログ入力部から出力されたディジタル信号に零補間を施
す補間手段と、この補間手段からのディジタル信号をサ
ンプリング周波数のｎ倍の周波数で演算し入力信号を除
去する第２のディジタルフィルタ手段を備えているの
で、零補間を施したことにより監視信号を高精度に検出
することを実現して、アナログ入力部の動作判定を正確
に行うことを可能にしている。 また、本願の第３の発明
の電力系統のディジタル保護・制御装置によれば、電力
系統より取り込んだ入力信号にサンプリング周波数の１
／ｎ倍の周波数の監視信号を印加させてアナログ入力部
に入力し、このアナログ入力部より出力されたディジタ
ル信号を間引く間引き手段と、この間引き手段から出力
されたディジタル信号をサンプリング周波数の１／ｎ倍
の周波数で演算し監視信号を除去する第１のディジタル
フィルタ手段、そして、アナログ入力部より出力された
ディジタル信号をサンプリング周波数と同じ周波数で演
算し入力信号を除去する第２のディジタルフィルタ手段
を備えているので、第１のディジタルフィルタ手段は入
力信号のみをディジタル信号を間引くことで正確に検出
して、かつ、第２のディジ タルフィルタ手段は監視信号
をサンプリング周波数と同じ周波数で演算して求めるこ
とを実現しているので、電力系統からの入力信号を高精
度に検出しながらアナログ入力部の動作判定を正確に行
うことを可能にしている。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００１０】尚、本発明の実施例の説明においては、具
体的に数値を用いてわかりやすく説明する。

【００１１】図１は、本発明の実施例であるディジタル
保護・制御装置を示すブロック図である。図において、
１２は電力系統より取り込んだアナグロ信号をサンプリ
ングし、ディジタル信号に変換するアナログ入力部を示
し、１７はアナログ入力部１２から出力されたディジタ
ル信号に基づいて電力系統事故判定に不必要な高調波成
分を除去する演算と前記アナログ入力部の異常を判定す
る演算を行うディジタル信号処理部を示す。

【００１２】このうち、アナログ入力部１２は、その入
口側に、入力信号を、後述する電子回路素子の取り扱い
やすいレベルの入力信号に変換するために入力変成器
３，４が接続されており、電力系統より取り込んだ周波
数５０Ｈｚ若しくは６０Ｈｚの電圧または電流の入力信
号１，２はレベル変換され出力される。以下本実施例で
は入力信号の周波数を５０Ｈｚとして説明する。入力変
成器３，４の出力側には、入力変成器３，４から出力さ
れた周波数５０Ｈｚの入力信号に含まれる高調波成分や
直流成分を除去するための折返し誤差防止用アナログフ
ィルタ６，７が接続されている。折返し誤差防止用アナ
ログフィルタ６，７によって高調波成分や直流成分を除
去された周波数５０Ｈｚの入力信号は、折返し誤差防止
用アナログフィルタ６，７の出力側に接続されているサ
ンプルホールド回路８，９に出力される。このサンプル
ホールド回路８，９は、周波数５０Ｈｚの入力信号の瞬
時値をサンプリング周波数4800Hzに基づいてサンプリン
グ（標本化）し、これを保持する。サンプルホールド回
路８，９の出力側には、スイッチ回路の一種で、複数の
サンプルホールド回路の出力を入力とし、そのいずれか
を選択して出力するマルチプレクサ１０が接続されてお
り、サンプルホールド回路８，９に保持されている周波
数５０Ｈｚの入力信号を選択して、マルチプレクサ１０
の出力側に接続されているアナログディジタル変換器１
１に出力する。アナログディジタル変換器１１は、マル
チプレクサ１０から出力された周波数５０Ｈｚの入力信
号、即ち、アナログ信号の大きさをディジタル量に変換
（量子化）する。

【００１３】ディジタル保護・制御装置においては、電
力系統の事故を監視することが本来の目的であるが、こ
れと同時にアナログ入力部の監視（監視範囲は、前述し
た折返し誤差防止用アナログフィルタからアナログディ
ジタル変換器）を行っている。この監視は、アナログ入
力部１２において、電力系統より取り込んだ周波数５０
Ｈｚの入力信号にある周波数の監視信号を印加し、後述
するディジタル信号処理部１７において電力系統の事故
監視に不必要な高調波成分を除去する処理を行うと共
に、アナログ入力部１２の異常監視が行われる。このた
め、アナログ入力部１２内には、監視信号を発生させる
ための手段として監視信号発生回路５を設けている。図
３は、監視信号発生回路５と前述した折返し誤差防止用
アナログフィルタ６の一例を示す回路構成である。

【００１４】図面において、監視信号は３９は、夫々入
力抵抗３４及び３５を介して出力されたアナログ入力部
１２内で使用するクロックから分周し生成したディジタ
ル信号３２及び直流電圧信号３３と、フィードバック抵
抗３６介して出力されたフィードバック信号とを加算
し、得られた信号を演算増幅器３７で増幅することによ
り生成される。このように生成された監視信号は、折返
し誤差防止用アナログフィルタ６で入力信号４０に加算
される。尚、折返し誤差防止用アナログフィルタ６にお
いて、４１，４２は入力抵抗、４４はフィードバック抵
抗、４３は積分コンデンサ、４５は演算増幅器、４６は
アナログフィルタ、４８は出力信号を示し、具体的な動
作については省略する。

【００１５】そして、本実施例では、監視信号発生回路
５において生成される監視信号の周波数を、サンプリン
グ周波数4800Hzの１／２の周波数2400Hzとし、この周波
数2400Hzの監視信号を周波数５０Ｈｚの入力信号に印加
する。尚、監視信号の信号レベルは入力信号と比較して
非常に小さいレベルとする。

【００１６】以上のように、アナログ入力部１２は、監
視信号発生回路５で発生した周波数2400Hzの監視信号を
周波数５０Ｈｚの入力信号に印加し、これをサンプリン
グ周波数4800Hzでサンプリングし、アナログディジタル
変換器１１によりディジタル信号に変換するものであ
り、サンプリング周波数4800Hzの１／２の周波数2400Hz
の監視信号を入力信号に印加することが、本実施例の第
１の特徴である。

【００１７】一方、ディジタル信号処理部１７は、ディ
ジタルシグナルプロセッサ等によるディジタル信号処理
部であり、アナログディジタル変換器１１で変換された
ディジタル信号から電力系統の事故監視に不必要な高調
波成分の除去と、前述したアナログ入力部１２の異常の
監視（監視範囲は、前述した折返し誤差防止用アナログ
フィルタからアナログディジタル変換器）を行うもので
ある。このため、ディジタル信号処理部１７は、系統事
故監視のために、ディジタル信号の高調波成分、即ち監
視信号を除去する高調波除去用ディジタルフィルタ（Ｄ
Ｆ１）手段１３と、アナログ入力部１２の異常監視のた
めに、ディジタル信号に零補間を施すデータ補間手段１
４と、零補間を施したディジタル信号から前述した監視
信号発生回路５で発生し、周波数５０Ｈｚの入力信号に
印加された周波数2400Hzの監視信号を抽出する監視信号
抽出用ディジタルフィルタ（ＤＦ２）手段１５と、監視
信号抽出用ディジタルフィルタ（ＤＦ２）手段１５によ
って抽出された周波数2400Hzの監視信号からアナログ入
力部の故障を判定する故障判定手段１６とを有するとと
もに、後述する図２に示すフロー図にしたがって、電力
系統の事故監視に不必要な高調波成分除去とアナログ入
力部１２の異常監視を行うように構成されている。図
４，図５はディジタルフィルタの一例を示す構成図であ
る。

【００１８】図面において、図４はＩＩＲ型（Infinite
−extent Impulse Response)フィルタ、図５はＦＩＲ
（Finite−extent Impulse Response)フィルタを示して
いる。図４において、４９，５０，５１，５２は加算ブ
ロック、５３，５４，５５，５６，５７はフィルタ係数
ブロック、５８は信号Ｗｎを周期Ｔの１時刻分遅延する
遅延ブロック、５９は信号Ｗｎ−１を１時刻分遅延する
遅延ブロックを示し、次に示す数式が成り立つように構
成されており、入力信号Ｘｎを入力して出力信号Ｙｎを
出力する。

【００１９】

【数１】 Ｗｎ＝Ｈ・Ｘｎ＋Ｗｎ−１・Ｂ１＋Ｗｎ−２・Ｂ２ …（１）

【００２０】

【数２】 Ｙｎ＝Ｗｎ＋Ｗｎ−１・Ａ１＋Ｗｎ−２・Ａ２ …（２） 一方、図５において、６０，６１は加算ブロック、６
２，６３，６４はフィルタ係数ブロック、６５は入力信
号Ｘｎ′を周期Ｔの１時刻分遅延する遅延ブロック、６
６は信号Ｘｎ−１′を周期Ｔの１時刻分遅延する遅延ブ
ロックを示し、次に示す数式が成り立つように構成され
ており、入力信号Ｘｎ′を入力して出力信号Ｙｎ′を出
力する。

【００２１】

【数３】 Ｘｎ′＝Ａ１′・Ｘｎ′＋Ａ２′・Ｘｎ−１′＋Ａ３′・Ｘｎ−２′ …（３） 上記構成において、フィルタ係数ブロック５３，５４，
５５，５６，５７，６２，６３，６４の係数を任意に設
定することにより、ローパス型，バンドパス型，ハイパ
ス型，ノッチ型，ローパスノッチ型等、種々なフィルタ
を実現することができる。また、所望の減衰特性を得る
ためには、上述したフィルタをカスケード接続すること
により実現できる。

【００２２】このように、構成されたディジタルフィル
タ手段を用いて電力系統の事故監視に不必要な高調波成
分を除去する演算及びアナログ入力部１２の異常監視に
必要な演算を行うが、本実施例においては、ディジタル
シグナルプロセッサ（DSP)を用いて、前述した高調波除
去用のディジタルフィルタ（ＤＦ１）手段１３の演算周
波数をサンプリング演算周波数4800Hzと同じ周波数にて
演算を行い、監視信号抽出用ディジタルフィルタ（ＤＦ
２）手段１５の演算周波数をサンプリング演算周波数48
00Hzの２倍の周波数9600Hzで演算を行う。つまり、本実
施例では、演算周波数の異なるディジタルフィルタ処理
を行うマルチレートディジタルフィルタを備えたもので
ある。

【００２３】次に、図２に示すフロー図を用いて、上述
したディジタル信号処理部１７の動作、特に前述したア
ナログ入力部１２の異常監視動作について詳細に説明す
る。まず、ステップ２０において、電力系統から入力信
号を取り込むかどうかを判断し、電力系統から入力信号
を取り込む時刻であればステップ２１に進み、電力系統
の系統事故を検出するために不必要な高調波成分を除去
する演算を実行する。また、電力系統から入力信号を取
り込む時刻でなければステップ２２に進み、アナログ入
力部１２の異常を検出するための演算のみを実行する。

【００２４】ステップ２０において、電力系統から入力
信号を取り込む時刻であると、ステップ２１で、アナロ
グディジタル変換器１１で変換されたディジタル信号
（Vin)を取り込み、（Ｘｎ）に記憶する。そして、ステ
ップ２３において、高調波除去用ディジタルフィルタ
（ＤＦ１）手段１３により（Ｘｎ）に記憶したディジタ
ル信号（Ｖｉｎ）に含まれている高調波成分、即ち監視
信号成分を除去した（Yn1)信号を得る。その後、得られ
た信号により電力系統の系統事故を検出する演算が行わ
れるが、事故検出は従来と何等変わりないので本実施例
では説明を省略する。

【００２５】一方、ステップ２０において、電力系統か
ら入力信号を取り込む時刻でなければ、ステップ２２
で、アナログディジタル変換器１１で変換されたディジ
タル信号にゼロのディジタル信号を補間（零補間）し、
（Ｘｎ）に記憶する。その後、ステップ２４において、
監視信号抽出用ディジタルフィルタ（ＤＦ２）手段１５
により、ステップ２２で零補間を施したディジタル信号
から監視信号成分（Yn2)を抽出する。

【００２６】ステップ２５において、ステップ２４で抽
出された監視信号成分（Ｙｎ２）の大きさを求め、
（Ｙ）に記憶する。この大きさを求める手段としては、
一般的に知られている面積法，二値加算法，振幅２乗法
等を用いる。その後、ステップ２５で求められた監視信
号成分（Ｙｎ２）の大きさからアナログ入力部１２の異
常判定が行われるが、その前に、ステップ２６におい
て、ステップ２１またはステップ２２で取り込んだディ
ジタル信号の瞬時値が、予め設定されている設定値
（Ｘ）より大きいか否かを判定する。つまり、電力系統
から取り込んだ入力信号がフルスケールに近いような場
合、監視信号を印加することにより入力信号が飽和し、
監視信号を正確に検出できない可能性があるため、ステ
ップ２６においてこれを事前に防止している。従って、
設定値（Ｘ）を越えていないときのみアナログ入力監視
を行うようにする。

【００２７】その後、ステップ２７において、監視信号
成分の大きさが、予め設定した設定値（Ｙ１〜Ｙ２）の
範囲に入っているかどうかの判定を行い、設定した設定
値（Ｙ１〜Ｙ２）の範囲に入っている場合はアナログ入
力部１２正常とみなし、ステップ３１でデータ格納処理
を行う。また、設定した設定値（Ｙ１〜Ｙ２）の範囲に
入っていない場合は、ステップ２８でｎ回以上連続して
設定した範囲に入っているか否かを確認し、ステップ２
９でステップ２８の確認結果に基づきアナログ入力部１
２の異常を判定する。判定結果が正常であれば、ステッ
プ３１でデータ格納処理を行い、異常であればステップ
３０で異常を表すデータを格納する。このように、本実
施例では、高調波除去用ディジタルフィルタにおいて、
アナログディジタル変換器１１で変換されたディジタル
信号をサンプリング周波数4800Hzと同じ周波数にて演算
し、電力系統の事故を検出するのに不必要な高調波成分
を除去する。また、監視信号検出用ディジタルフィルタ
において、アナログディジタル変換器１１で変換され、
零補間されたディジタル信号をサンプリング周波数4800
Hzの２倍の周波数9600Hzにて演算し、アナログ入力部の
異常を検出するものであり、サンプリング周波数4800Hz
と同じ周波数にて演算する高調波除去用ディジタルフィ
ルタとサンプリング周波数4800Hzの２倍の周波数9600Hz
にて演算する監視信号検出用ディジタルフィルタを用い
たことが、本実施例の第２の特徴である。

【００２８】以上、図１乃至図５を用いて、本実施例の
ディジタル保護・制御装置とその動作について説明した
が、次に、図６乃至図８を用いて本発明のディジタルフ
ィルタについて更に詳細に説明する。尚、本実施例で
は、例としてバンドパス型のディジタルフィルタを用い
た場合について説明するが、本発明においては、ローパ
ス型，ハイパス型，ノッチ型，ローパスノッチ型を含み
種々な型のフィルタにおいて実現可能である。

【００２９】図６は、横軸に周波数，縦軸に信号レベル
をとり、電力系統から取り込んだ周波数５０Ｈｚの入力
信号（ｆ₀ ）と周波数2400Hzの監視信号(１／２ｆｓ)の
信号レベルを示した図であり、監視信号は、入力信号に
比べて非常に小さいレベルとする。

【００３０】図７は、横軸に周波数，縦軸にゲインをと
り、ディジタルフィルタの減衰特性を示した特性図であ
り、（ａ）は高調波除去フィルタの減衰特性図、（ｂ）
は監視信号抽出フィルタの減衰特性図である。

【００３１】図８は横軸に時間、縦軸に電圧をとり、周
波数2400Hzの監視信号の抽出及び除去を時間領域で示し
た図であり、（ａ）はアナログディジタル変換器１１で
変換されたディジタル信号、（ｂ）はデータ補間手段１
４により零補間が施されたディジタル信号、(ｃ)は監視
信号抽出用ディジタルフィルタ（ＤＦ２）手段１５によ
り抽出されたディジタル信号及び（ｄ）はディジタルフ
ィルタ(ＤＦ１)手段１３により監視信号が除去されたデ
ィジタル信号を夫々示した図面である。

【００３２】電力系統から取り込んだ周波数５０Ｈｚの
入力信号１，２は、折返し誤差防止用アナログフィルタ
６，７において、周波数2400Hzの監視信号（サンプリン
グ周波数4800Hzの１／２）が印加されると共に、折返し
誤差による影響を低減させるために帯域制限が行われ
る。即ち、図７（ａ)，(ｂ）に示した折返し誤差防止ア
ナログフィルタの特性よりも下の領域部分が残される。
その後、折返し誤差防止用アナログフィルタ６，７にお
いて帯域制限が行われた信号は、サンプルホールド回路
８，９によりサンプリング周波数4800Hzでサンプリング
（標本化）され、アナログデイジタル変換器１１により
デイジタル信号に変換（量子化）される。図８（ａ）
は、アナログディジタル変換器１１によりディジタル信
号に変換された監視信号2400Hzの監視信号が印加された
周波数５０Ｈｚの入力信号を示している。

【００３３】このようにして得られたディジタル信号
は、高調波除去用ディジタルフィルタ（ＤＦ１）１３に
おいて、サンプリング周波数４８００Ｈｚと同じ周波数
で演算され、周波数５０Ｈｚの入力信号が抽出される。
即ち、図７（ａ）に示す如く、高調波除去用ディジタル
フィルタ(ＤＦ１)１３の減衰特性が、直流と１／２ｆｓ
（周波数4800Hzの１／２の周波数2400Hz）で零点周波数
となるように設定している。このため、サンプリング周
波数4800Hzと同じ周波数で演算すると、周波数５０Ｈｚ
の入力信号に印加した周波数2400Hzの監視信号がちょう
ど零点周波数にあたる。これにより、周波数2400Hzの監
視信号は除去され、高調波除去用ディジタルフィルタ
（ＤＦ１）１３の出力には現われない。図８（ｄ）は、
周波数2400Hzの監視信号が除去されて出力されたディジ
タル信号を示している。

【００３４】従って、高調波除去用ディジタルフィルタ
（ＤＦ１）１３の出力に基づいて行う電力系統の事故監
視には何等影響を与えることはない。

【００３５】一方、アナログデイジタル変換器１１に変
換されたディジタル信号は、データ補間手段１４により
零補間が施される。即ち図８（ｂ）に示す如く、点ａと
点ｂのほぼ中間である点ｃに０Ｖのディジタル信号を取
り込む。これにより、時間領域における分解能が２倍、
即ちデータの刻みがサンプリング周波数4800Hzの２倍の
周波数9600Hzとなる。そして、零補間が施されたディジ
タル信号は、監視信号抽出ディジタルフィルタ（ＤＦ
２）１５において、サンプリング周波数4800Hzの２倍の
周波数9600Hzで演算され、周波数2400Hzの監視信号が抽
出される。即ち、図７（ｂ）のように、監視信号抽出用
ディジタルフィルタ（ＤＦ２）１５の減衰特性が、直流
とｆｓ（周波数4800Hz）で零点周波数となるように設定
している。このため、サンプリング周波数4800Hzの２倍
の周波数9600Hzで演算すると、周波数５０Ｈｚの入力信
号に印加した周波数2400Hzの監視信号が忠実に抽出でき
る。つまり、電力系統から取り込んだ入力信号の周波数
５０Ｈｚが十分減衰され、周波数2400Hzの監視信号のみ
が抽出される。図８（ｃ）は、監視信号抽出ディジタル
フィルタ（ＤＦ２）１５で抽出された周波数2400Hzの監
視信号のディジタル信号である。

【００３６】以上説明したように、本実施例において
は、周波数５０Ｈｚの入力信号に、サンプリング周波数
4800Hzの１／２の周波数2400Hzの監視信号を印加したア
ナログ量の信号をディジタル量の信号に変換し、この変
換されたディジタル量の信号をサンプリング周波数4800
Hzと同じ周波数及びサンプリング周波数4800Hzの２倍の
周波数9600Hzで演算するので、監視信号の影響を与える
ことなく電力系統の保護・制御演算ができると共に、監
視信号を忠実に抽出できる。また、上記演算は、前述し
たディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）によるソフ
トウェアによって実現できるので、ハードウェアを増す
ことなく、安定した信号検出が可能である。

【００３７】図９は、本発明の他の実施例である減衰特
性を示した特性図である。本実施例においては、図９
(ａ)のように、高調波除去ディジタルフィルタ（ＤＦ
１）１３の減衰特性を任意の周波数ｆｎの点で零点とな
るように設定する。また、図９（ｂ）のように、監視信
号抽出ディジタルフィルタ（ＤＦ２）１５の減衰特性を
設定する。そして、本実施例では、監視信号の周波数を
ｆｎとし、これを電力系統より取り込んだ周波数５０Ｈ
ｚの入力信号に印加する。周波数ｆｎの監視信号が印加
された入力信号は、折返し誤差防止アナログフィルタ
６，７で折返し誤差による影響を低減させるために帯域
制限が行われ、サンプルホールド回路８，９でサンプリ
ング（標本化）された後、アナログディジタル変換器１
１によりディジタル信号に変換（量子化）される。

【００３８】このように変換されたディジタル信号は、
高調波除去ディジタルフィルタ（ＤＦ１）１３において
演算され、周波数ｆｎの監視信号が除去される。また、
監視信号抽出ディジタルフィルタ（ＤＦ２）１５におい
て演算され、周波数ｆｎの監視信号が抽出される。

【００３９】以上説明したように、高調波除去ディジタ
ルフィルタ（ＤＦ１）１３の減衰特性を任意の周波数ｆ
ｎの点で零点となるように設定すると共に、監視信号の
周波数をｆｎとすることにより、前例と同様に監視信号
の抽出は可能であり、前例と同様の効果を得ることがで
きる。

【００４０】図１０は、本発明の他の実施例である減衰
特性を示した特性図である。尚、図１０（ａ)，(ｂ）に
示した減衰特性は、図７（ａ)，(ｂ）と同様に設定され
ている。本実施例においては、高調波除去用ディジタル
フィルタが十分減衰する部分の周波数ｆｎ′を監視信号
の周波数として、これを電力系統から取り込んだ周波数
５０Ｈｚの入力信号に印加している。このような場合に
おいても、高調波除去ディジタルフィルタ（ＤＦ１）１
３において、周波数ｆｎ′の監視信号は除去される。ま
た、監視信号抽出ディジタルフィルタ（ＤＦ２）１５に
おいて、周波数ｆｎ′の監視信号が抽出される。

【００４１】従って、高調波除去用ディジタルフィルタ
（ＤＦ１）１３が十分減衰する部分の周波数ｆｎ′を監
視信号の周波数とすることにより、前例と同様に監視信
号の抽出は可能であり、前例と同様の効果を得ることが
できる。

【００４２】図１１は、本発明の他の実施例であるディ
ジタル保護・制御装置、特にディジタル信号処理部１７
を示すブロック図である。本実施例においては、サンプ
リング周波数を9600Hzとし、監視信号抽出ディジタルフ
ィルタ（ＤＦ２）１５の入口側に設けたデータ補間１４
に代えて、高調波除去用ディジタルフィルタ(ＤＦ１）
手段１３の入力側にデータ間引き手段６７を設けたもの
である。尚、その他の部分は前述した図１と同様である
ので説明を省略する。

【００４３】このように構成した本実施例のディジタル
保護・制御装置では、電力系統より取り込んだ周波数５
０Ｈｚの入力信号に周波数２４００Ｈｚの監視信号を印
加し、サンプリング周波数9600Hzでサンプリング（標本
化）する。サンプリングされた信号はアナログディジタ
ル変化器１１によりディジタル信号に変換（量子化）さ
れる。そして、このように得られたディジタル信号から
電力系統の事故監視に不必要な高調波成分を除去する演
算処理及びアナログ入力部１２の異常監視が行われる。

【００４４】このうち、アナログ入力部１２の異常監視
においては、アナログディジタル変化器１１により変換
されたディジタル信号を、監視信号抽出用ディジタルフ
ィルタ（ＤＦ２）手段１５により、サンプリング周波数
と同じ周波数9600Hzで演算し、入力信号に印加された周
波数2400Hzの監視信号を抽出し、故障判定手段１６によ
りアナログ入力部１２の異常を判定する。

【００４５】一方、電力系統の事故監視に不必要な高調
波成分を除去する演算処理においては、アナログディジ
タル変化器１１により変換されたディジタル信号を、デ
ータ間引き手段６７により間引く。即ち、高調波除去デ
ィジタルフィルタ（ＤＦ１）手段１３は、サンプリング
周波数9600Hzの１／２倍の周波数4800Hzで演算するよう
になっている。しかし、アナログディジタル変化器１１
により変換されたディジタル信号は、サンプリング周波
数9600Hzでサンプリング（標本化）されており、このま
までは、電力系統の事故監視に不必要な高調波成分、即
ち周波数2400Hzの監視信号を除去することができない。
このため、高調波除去ディジタルフィルタ（ＤＦ１）手
段１３の入力側に備えたデータ間引き手段６７によりア
ナログディジタル変化器１１により変換されたディジタ
ル信号の周波数を9600Hzから4800Hzに間引く。つまり、
時間領域における分解能を１／２、即ちデータの刻みを
サンプリング周波数9600Hzの１／２の周波数48000Hz と
する。

【００４６】そして、データ間引き手段６７により間引
かれたディジタル信号を、高調波除去ディジタルフィル
タ（ＤＦ１）手段１３により、サンプリング周波数の１
／２の周波数4800Hzで演算し、電力系統の事故監視に不
必要な高調波成分、即ち周波数2400Hzの監視信号を除去
する。

【００４７】以上説明したように、本実施例では、前例
と何等変わりなく電力系統の事故監視に不必要な高調波
成分の除去及びアナログ入力部の異常監視が行えるの
で、前例と同様の効果を得ることができる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、変換されたサンプリン
グ周波数の１／ｎ倍の周波数の監視信号を印加した入力
信号のディジタル量の信号を、前記サンプリング周波数
と同じ周波数で演算する第１のディジタルフィルタ手段
及び前記サンプリング周波数のｎ倍の周波数で演算する
第２のディジタルフィルタ手段で演算処理するので、電
力系統の保護・制御演算に影響を与えることなく、高精
度なアナログ入力監視ができる信頼性の高いディジタル
保護・制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のディジタル保護・制御装置を示すブ
ロック構成図。

【図２】図１のディジタル保護・制御装置の動作を示す
フローチャート図。

【図３】監視信号発生回路と折返し誤差防止アナログフ
ィルタの構成の一例を示めした回路図。

【図４】ディジタルフィルタの構成の一例を示めしたブ
ロック図。

【図５】ディジタルフィルタの構成の一例を示めしたブ
ロック図。

【図６】入力信号と監視信号の信号レベルを示した図。

【図７】本実施例のディジタルフィルタの減衰特性を示
した特性図。

【図８】本実施例のディジタル保護・制御装置の動作を
時間領域で示した図。

【図９】他の実施例のディジタルフィルタの減衰特性を
示した特性図。

【図１０】他の実施例のディジタルフィルタの減衰特性
を示した特性図。

【図１１】他の実施例のディジタル保護・制御装置を示
すブロック構成図。

【符号の説明】

１，２…電圧又は電流の入力信号、３，４…入力変成
器、５…監視信号発生回路、６，７…折返し誤差防止ア
ナログフィルタ、８，９…サンプルホールド回路、１０
…マルチプレクサ、１１…アナログディジタル変換器、
１２…アナログ入力部、１３…高調波除去用ディジタル
フィルタ、１４…データ補間手段、１５…監視信号抽出
用ディジタルフィルタ、１６…故障判定手段、１７…デ
ィジタル信号処理部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02H 3/05 H02H 3/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力系統の保護・制御を行う電力系統のデ
   ィジタル保護・制御装置において、サンプリング周波数
   の１／ｎ倍の周波数の監視信号を発生させる監視信号発
   生手段と、電力系統より取り込んだ入力信号に前記監視
   信号を印加させ、これを前記サンプリング周波数に基づ
   いてサンプリングし、ディジタル信号に変換するアナロ
   グ入力部と、該アナログ入力部より出力されたディジタ
   ル信号を、前記サンプリング周波数と同じ周波数で演算
   し前記監視信号を除去する第１のディジタルフィルタ手
   段及び前記サンプリング周波数のｎ倍の周波数で演算し
   前記入力信号を除去する第２のディジタルフィルタ手段
   とを有するディジタル信号処理部とを有し、前記第１の
   ディジタルフィルタ手段からの出力信号を用いて前記電
   力系統の保護・制御演算を行い、かつ、前記第２のディ
   ジタルフィルタ手段から出力された監視信号が予め設定
   されている設定値範囲に入っているか否かを検出して、
   前記アナログ入力部の異常監視を行うことを特徴とする
   電力系統のディジタル保護・制御装置。
2. 【請求項２】電力系統の保護・制御を行う電力系統のデ
   ィジタル保護・制御装置において、サンプリング周波数
   の１／ｎ倍の周波数の監視信号を発生させる監視信号発
   生手段と、電力系統より取り込んだ入力信号に前記監視
   信号を印加させ、これを前記サンプリング周波数に基づ
   いてサンプリングし、ディジタル信号に変換するアナロ
   グ入力部と、該アナログ入力部より出力されたディジタ
   ル信号を前記サンプリング周波数と同じ周波数で演算し
   前記監視信号を除去する第１のディジタルフィルタ手段
   と、前記アナログ入力部より出力されたディジタル信号
   に零補間を施す補間手段と、該補間手段から出力された
   ディジタル信号を前記サンプリング周波数のｎ倍の周波
   数で演算し前記入力信号を除去する第２のディジタルフ
   ィルタ手段と、前記第１のディジタルフィルタ手段から
   の出力信号を用いて前記電力系統の保護・制御演算を行
   い、かつ、前記第２のディジタルフィルタ手段から出力
   された監視信号が予め設定されている設定値範囲に入っ
   ているか否かを検出して、前記アナログ入力部の異常監
   視を行うことを特徴とする電力系統のディジタル保 護・
   制御装置。
3. 【請求項３】電力系統の保護・制御を行う電力系統のデ
   ィジタル保護・制御装置において、サンプリング周波数
   の１／ｎ倍の周波数の監視信号を発生させる監視信号発
   生手段と、電力系統より取り込んだ入力信号に前記監視
   信号を印加させ、これを前記サンプリング周波数に基づ
   いてサンプリングし、ディジタル信号に変換するアナロ
   グ入力部と、該アナログ入力部より出力されたディジタ
   ル信号を間引く間引き手段と、該間引き手段から出力さ
   れたディジタル信号を前記サンプリング周波数の１／ｎ
   倍の周波数で演算し前記監視信号を除去する第１のディ
   ジタルフィルタ手段と、前記アナログ入力部より出力さ
   れたディジタル信号を前記サンプリング周波数と同じ周
   波数で演算し前記入力信号を除去する第２のディジタル
   フィルタ手段と、前記第１のディジタルフィルタ手段か
   らの出力信号を用いて前記電力系統の保護・制御演算を
   行い、かつ、前記第２のディジタルフィルタ手段から出
   力された監視信号が予め設定されている設定値範囲に入
   っているか否かを検出して、前記アナログ入力部の異常
   監視を行うことを特徴とする電力系統のディジタル保護
   ・制御装置。