JP4546944B2

JP4546944B2 - Ｐｃｍ電流差動リレー

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Publication number: JP4546944B2
Application number: JP2006237797A
Authority: JP
Inventors: 重遠尾田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2026-09-01
Also published as: JP2008061451A

Description

本発明はGPS（グローバル・ポジショニング・システム（Global Position System））の時刻信号を利用した電力用のPCM電流差動リレー、特にそのサンプリング同期方式に関するものである。

GPSの時刻信号を同期信号として使わない従来のPCM電流差動リレーのサンプリング信号同期方式は、サンプリング周波数に同期したサンプリングパルス（「サンプリング同期信号」とも言われている）の受信時点と受信した装置の直前のサンプリングパルス送信時点との時間を測定し、また、前記送信した装置での受信時点と直前のサンプリング信号までの時間を測定してそれら２つの測定時刻からサンプリング信号の同期を採る方式を採用している。（特許文献１参照）

さらに、GPSの時刻信号に基づく同期信号（以下「GPS時刻同期信号」と言う）を利用したPCM電流差動リレー装置のサンプリング同期は、GPS受信機からの一定周期のパルスとサンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスとの差を測定しそのタイミング差に基づいて前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルス周波数を補正することでサンプリングの同期を採る手段を構成する。また、GPS受信信号が途絶えた場合には、差電流を零或いは、GPS受信信号が途絶える前の差電流に近づけるか、或いは、予め計測していた伝送遅延時間と現在のデータ受信タイミングとからサンプリング同期処理をおこなう。（特許文献２参照）

特公平５−４２２０９号公報（図１及びその説明）特開２００２−１８６１６６号公報（図１及びその説明）

従来のGPS時刻同期信号を使用しないサンプリング同期方式では、自端から相手端の伝送遅延時間と相手端から自端への伝送遅延時間が同じであるという前提で同期が確立するが、通常のPCM伝送装置は、PCM信号を多重化して伝送しており、多重化のタイミングで伝送遅延時間が決まる。
また、多重化タイミングは、PCM伝送装置の伝送開始により決まるため、PCM伝送装置の電源瞬断や回線切替などが発生すると伝送遅延時間も変化する。
そのために、従来のGPS時刻同期信号を使用しない場合には、伝送遅延時間が一定で、自端と相手端間の相互の伝送遅延時間が等しくなるように特別に構成されたPCM伝送装置が電流差動リレー用に適用されており、高価であった。
この問題を解決する手段としてGPS時刻同期信号を利用したPCM電流差動リレーが提案された。前記特許文献２では、GPS受信信号が正常な場合、GPS受信機からのパルス信号にサンプリング周波数を同期するようにサンプリングパルス周波数を補正している。GPS時刻同期信号が異常になる（例えば受信不良などの影響で正しく受信できなくなる）と、両端電流の差電流を零にしたり、両端電流の位相差を零にしたり、GPS信号が正常であった期間に測定した伝送遅延時間を元に補正したりして同期を確保するように構成している。
しかし、このようにGPS信号が正常の場合と異常の場合で同期処理が大幅に異なるため、処理が複雑になる。
しかも、差電流や電流位相差などの電流情報は、送電線内部故障発生時には大きく変化するので、サンプリング周波数が当該変化によって影響を受けないように、故障発生前の状態の電流情報に固定しておく必要があるため、別の故障検出手段などで系統に故障が発生していない条件を確認する必要があるなど、信頼性に欠ける問題がある。
また、電流伝送遅延時間を元に同期を採る手段では、PCM伝送装置の電源瞬断や回線切替などで遅延時間が急変するためそれ以降については、適用に問題がある。

この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、同期が高精度に行われ、しかも各リレーにおける同期処理の演算負荷が軽減されることを目的とするものである。

この発明に係るPCM電流差動リレーは、電力送電線の保護対象領域の両端に設置されたリレーの電流情報をPCM信号により互いに送受信するPCM電流差動リレーにおいて、前記両端のリレーの各々にGPS受信機を設けると共に、前記GPS受信機からのGPS時刻同期信号に同期させて相手端へ自端情報をPCM信号で送信する手段を有し、前記両端のリレーの少なくとも一方に、相手端から前記PCM信号を受信した時刻と前記GPS時刻同期信号の時刻との時間差Ｔ１を計測する手段と、前記相手端から前記PCM信号を受信した時刻と次のPCMサンプリング信号時刻との時間差ｔｓを計測する手段とを有し、当該PCMサンプリング信号の前記GPS時刻同期信号との同期ずれΔｔが、前記時間差Ｔ１と前記時間差ｔｓとから計測され、当該同期ずれΔｔが記録手段に記録され、当該記録された同期ずれに基づいて前記同期ずれΔｔを無くす方向にサンプリングパルスの発生タイミングをシフトしてPCMサンプリング同期処理が行われるものである。

この発明は、電力送電線の保護対象領域の両端に設置されたリレーの電流情報をPCM信号により互いに送受信するPCM電流差動リレーにおいて、前記両端のリレーの各々にGPS受信機を設けると共に、前記GPS受信機からのGPS時刻同期信号に同期させて相手端へ自端情報をPCM信号で送信する手段を有し、前記両端のリレーの少なくとも一方に、相手端から前記PCM信号を受信した時刻と前記GPS時刻同期信号の時刻との時間差Ｔ１を計測する手段と、前記相手端から前記PCM信号を受信した時刻と次のPCMサンプリング信号時刻との時間差ｔｓを計測する手段とを有し、当該PCMサンプリング信号の前記GPS時刻同期信号との同期ずれΔｔが、前記時間差Ｔ１と前記時間差ｔｓとから計測され、当該同期ずれΔｔが記録手段に記録され、当該記録された同期ずれに基づいて前記同期ずれΔｔを無くす方向にサンプリングパルスの発生タイミングをシフトしてPCMサンプリング同期処理が行われるので、同期が的確に行われ、しかも各リレーにおける同期処理の演算負荷を軽減できる。

実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１を図１〜図３により説明する。図１はPCM電流差動リレーの構成の事例を示す図、図２はPCM伝送信号を使ったサンプリング同期処理の方法の一例を示す図、図３は具体的なサンプリング同期処理手法の一例を説明する図である。

図１は、この発明の実施の形態１におけるPCM電流差動リレーのサンプリング同期に関する回路を中心に示した構成の一例を示す図で、電力送電線１に設置された変流器（以下、「CT」と略記する）２から電力送電線１に流れる電流をリレー３に取り込む。送電線１の相手端リレー３’からの電流情報の受信と自端CT２の電流情報の相手端リレーへの送信は、自端のPCM伝送装置４と相手端のPCM伝送装置４’とを使っておこなわれる。

リレー３に取り込まれたCT2の出力電流は、AD変換手段11によりデジタルデータに変換され、PCM送信手段13によりPCM伝送装置4とインターフェースされ電力送電線１の相手端リレー３’へ送信される。
また逆に、相手端リレーの電流は、PCM伝送装置4を介してリレー3内のPCM受信手段14によりリレーに取り込まれる。

PCM送信手段13から相手端へ送信されるPCM送信データとPCM受信手段14により受信された受信データ（相手端から自端への送信データ）とから同期手段16によってサンプリング時刻同期演算がされ、その出力結果によりサンプリング信号発生手段17を介して、AD変換手段11のサンプリングタイミングの制御が実施されることで、PCM差動リレーにおける電力送電線１の両端リレーのサンプリング時刻同期が達成される。さらにGPS装置５からのGPS時刻同期信号をリレー３のGPS受信手段15を介して同期手段16に入力することで、GPS時刻同期信号を使ったサンプリング時刻同期制御が実現されている。

次に動作について説明する。

まず、電力送電線１の両端リレーのうち、一端のリレー側をMaster端、もう一端のリレー側をSlave端として、Master端のサンプリングにSlave端のサンプリングを同期されるよう構成する。

以下に図２で同期方式を説明する。

Master端の↑記号tmsは、Master端のリレーのサンプリングタイミング、つまり本実施の形態ではMaster端のリレーのサンプリングパルスの発信のタイミング、を示す。Slave端の↑記号tssは、Slave端のリレーのサンプリングタイミング、つまり本実施の形態ではSlave端のリレーのサンプリングパルスの発信のタイミング、を示す。
Master端から発信されるサンプリングパルスは、GPS信号が正常受信の場合には、GPS信号に同期して発信される。
GPS信号が正常受信できない場合には、自走タイミングでサンプリングパルスが発信される。つまり、GPS信号が正常受信できない場合には、Master端から発信されるサンプリングパルスは、GPS信号が異常になる直前のサンプリングパルス発生以降は自走する。ここで、自走とは、本実施の形態の場合、リレー内部の発振器が発生する発振器クロックによる時間計測により一定周期で次のサンプリングパルスが発信されることを言う。なお、本実施の形態の場合、GPS信号が正常受信の場合でもGPS時刻同期信号は１秒周期であり１秒に１回しか得られないことから、ＧＰＳ装置５からのGPS時刻同期信号が得られてから次のGPS時刻同期信号が得られまでの間は前記自走が行われる。

発信された信号は、Slave端で受信される。その時、GPS時刻同期信号に同期した時刻と信号受信時刻との差時間（即ちMaster端からSlave端への伝送遅延時間）T１を計測する。また、信号受信時刻と次のサンプリングパルス発信時刻との差時間ｔｓも計測する。
T１＋ｔｓ＝T（サンプリング周期時間）となるようにサンプリングタイミングをサンプリング信号発生手段17で制御する。

Slave端から発信されたサンプリングパルスがMaster端で受信された時刻とMaster端からの次のサンプリングパルスの発信時刻との差時間ｔｍを使って次の関係が成立する。
T1−Δｔ＋ｔｓ＝T （Δｔ＝同期外れ時間）
Δｔ＋T2＋ｔｍ＝T （T2＝Slave端からMaster端への伝送遅延時間）
これら両式から、Δｔ＝０となると T1＋ｔｓ＝T，T2＋ｔｍ＝Tとなる。
これから、Δｔ＝０となると、ｔｍ−ｔｓ＝T1−T2が成立する。
前記差時間ｔｍのデータは、Master端からSlave端へのPCM伝送信号に載せて送る。ｔｓのデータはSlave端からMaster端へのPCM伝送信号データに載せて送ることで、夫々の端でｔｓ、ｔｍを入手でき、ｔｍ−ｔｓをモニターできる。

GPS時刻同期信号は、通常は周知のIRIG-Bフォーマットで受信されるが、これは１秒周期で更新される１０ms幅のパルス信号で時刻データが送られるため、１秒更新である。この１秒更新の時刻同期信号に同期させてMaster端から信号を発信されて、前記のようにT1＋ｔｓ＝Tとなるように同期させる。この同期処理は、例えば、Δｔをゼロにするため、Δｔが小さくなる方向に例えば図２においてSlave端のサンプリングパルスの発生タイミングtssをGPS時刻同期信号に同期するように左側（時刻としては進み側）へシフトすることにより行われる。
このときのｔｓ、ｔｍデータからT1−T2の互いの伝送遅延時間差が計算される。このパルス信号に続く次の１秒後のGPS時刻同期信号を受信するまで、Master端からは前記自走によるサンプリングパルスが発信される。
Master端から発信されるサンプリングパルスは、GPS時刻同期信号に同期して発信されるが、前述のようにGPS時刻同期信号は１秒周期でしか得られないため、その次のサンプリングパルスから１秒後のGPS時刻同期信号までの間は、リレー内部の発振器クロックによる時間計測で一定周期で次のサンプリングパルスが発信される。
その場合、
T1−Δｔ＋ｔｓ＝T
Δｔ＋T2＋ｔｍ＝T
∴ Δｔ＝（（T1−T2）＋（ｔｓ−ｔｍ））/2
となるのでΔｔ＝０とするには
ｔｍ−ｔｓ＝T1−T2 （T1−T2はGPS時刻同期信号による時刻同期時に計算された値）となるようにSlave端のサンプリングパルスの発生タイミングを制御することで実現できる。
Slave端のサンプリングパルス発信周期はリレー内部の発振器が発生する発振器クロックによる時間計測で一定周期で行われており、Master端と同期するために（即ちΔｔ＝０にするために）サンプリングパルスの発生タイミングを時間的にシフトさせる制御あるいは操作をしている。

このPCM信号を使った時刻同期は1秒間に数10回の周期で実行される。つまり、ｔｓ、或いはｔｍの計測データは、PCM伝送装置で伝送される電流データと共に、１サンプリング当り数ビットずつ複数サンプリングに分けて伝送されようにしてあり、従って、前記PCM信号を使った時刻同期は、1秒間に数10回の周期で実行される。
このようにGPS時刻同期信号による時刻同期は1秒周期、PCM伝送装置による時刻同期はPCM信号周期（1秒間に数10回）とすることで精度の高い同期が得られる。

この処理をブロック図で説明すると図３にようになる。図３において、GPS時刻同期信号が有効（ステップＳＴ０１）でかつPCM伝送信号が有効（ステップＳＴ０２）である場合、T1+ｔｓ→TになるようにSlave端でサンプリング制御が実行される（ステップＳＴ０３）。その時に測定された前記ｔｍ、前記ｔｓデータから前記T1−T2（Master端からSlave端への伝送遅延時間とその逆のSlave端からMaster端への伝送遅延時間との差）が計測され（T1−T2＝Ｋとおく（ステップＳＴ０４）、そのＫ値が保存される。Ｋ値はGPS時刻同期信号を受信する度に（１秒毎に）測定され、記録保存も１秒毎に行われる（ステップＳＴ０５）。前記計測されたＫ値を使用して、段落番号００１９における記載と同様に、ＰＣＭ伝送信号によるサンプリング同期制御が行われる。
つまり、Δｔ＝（（T1−T2）＋（ts−tm））／２
＝（Ｋ＋（ts−tm））／２
から得られるΔｔを０にするようにSlave端のサンプリング制御を行う（ステップ６）が、サンプリング同期制御は１秒間に数十回行われ、一方、GPS時刻同期信号は1秒に1回の周期であるので、GPS時刻同期信号と次のGPS時刻同期信号との間は、保存されたＫ値を使用して、PCM伝送信号によるサンプリング制御が実行され、また、GPS時刻同期信号が無効になった場合にも、保存されたＫ値を使用して、PCM伝送信号によるサンプリング制御が実行される。PCM伝送信号が一旦無効になると以降、PCM伝送信号が正常に復帰してもＫ＝０としてMaster端のサンプリングパルスは自走（リレー内部の発振器が発振する発振器クロックによる時間計測で一定周期のサンプリングパルス発信で実行）される。

この発明の実施の形態１のGPS時刻信号適用PCM電流差動リレーは、送電線両端に設置された一端をMaster端、もう一端をSlave端に設定して、Master端では、GPS時刻同期パルスに同期したサンプリング周波数とし、そのサンプリングパルスにより相手端（Slave端）へ信号を送信し、送信信号の受信時点とGPS時刻同期信号パルスとの時間差（＝Master端からSlave端への伝送遅延時間＝T１）を測定する。前記Master端からの信号受信時点と次のSlave端からMaster端へのサンプリングパルス発信時点までの時間差（＝ｔｓ）も合わせて測定する。Slave端ではT1＋Ts＝T（サンプリング時間）となるようにサンプリングパルスのタイミングを徐々に補正する。T1＋Ts＝Tのなった時点で、Master端とSlave端でのサンプリング同期がとれる。また、Ts時間はMaster端へ伝送される。

次に、Slave端のサンプリングパルスはMaster端へ送信され、Master端での受信時点と次のSlave端へのサンプリングパルス発信時点までの時間tmを計測することで、Slave端からMaster端への伝送遅延時間T2とT1の時間差（T1-T2）がtm−tsで計算できる。また、tmは、Master端からSlave端へ伝送される。そして夫々の端で、tm−tsを常時モニターする。GPS信号異常時には、正常時にMonitorされていたtm−ts値が一定であることを条件にその値を使って同期処理を実施する。また、PCM伝送装置の回線切替時に発生する、伝送信号の瞬断を伝送エラー検出の形で検出することで回線切替を検出し、その検出後には、前記tm−ts値は信用できなくなるので、tm−ts＝０とし、かつ、リレーの動作比率を上げて動作しにくくする。

このように、この発明の実施の形態１によるPCM電流差動リレーにおいては、GPS時刻同期信号を使用したサンプリング同期を1秒に1回の周期で、PCM同期信号を使ったサンプリング同期を1秒に数10回の周期で実施するとともに、GPS時刻同期信号の異常時には、GPS時刻同期が正常な状態で計測した伝送遅延時間により、伝送遅延時間差（Ｋ値）を計測し、その計測データをもとにサンプリング時刻同期を実行することにしたものである。したがって、サンプリング時刻同期をより細かい周期で実行でき、しかも、GPS異常時も正常時もあまり処理内容を変更せずにおこなうことが可能なPCM電流差動リレーを構築できる利点がある。

この発明の実施の形態１においては、GPS時刻同期信号によるPCM信号相互の伝送遅延時間差の測定とそれに連続しておこなう同期確認は、前記伝送遅延時間差に基づいて実施するため、1秒に1回程度のリレー演算に比較してゆっくりとした頻度での計測で問題無いため、CPUでの処理に対して負担にならずに構成できるという効果がある。

また、GPS受信が途切れた場合には、その前の伝送遅延時間差をラッチしてそのデータを継続使用することでGPS時刻同期信号の有無に拘わらず、同期処理に変化なく連続しておこなえるため、回路が簡単になる利点がある。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を、図４〜図６によって説明する。図４は電流差動リレーの動作特性の事例を示す図、図５はPCM伝送信号による同期ずれによる差電流の事例を示す図、図６は具体的なサンプリング同期処理手法の他の例を説明する図である。

前述の実施の形態１では、GPS時刻同期信号が無効になれば、保存されているK値を使用してPCM伝送信号を使ってサンプリング制御を実行するように構成していたが、PCM伝送信号も一旦無効になれば、PCM伝送装置の伝送遅延時間が変化した可能性があるので以降サンプリングは自走信号で実行されることになるが、この実施の形態２では、GPS時刻同期信号が無効でかつPCM伝送信号による同期処理に用いるK値が正しくなくなるため電流差動リレーの動作特性を最大の伝送遅延差（伝送遅延時間差）でも誤動作しない特性に変更することで誤動作を防ぐようにしたものである。この動作を図６で示す（ステップＳＴ０７及びステップＳＴ０７に至る経路を参照）。
なお、前記最大の伝送遅延差（伝送遅延時間差）は、伝送遅延時間差T1−T2の最大値である。PCM伝送装置の電源瞬断などの場合、伝送遅延時間が変化するが、その変化を考慮して、前記最大の伝送遅延差（伝送遅延時間差）は、T1（最大伝送遅延時間）−T2（最小伝送遅延時間）で計算される。この最大の伝送遅延差（伝送遅延時間差）は、適用される装置・伝送システムによって異なる値となるが、例えば、64kbpsの伝送装置では最大500μs程度である。

また、図４に電流差動リレーの動作特性の変化を示す。図４において横軸は抑制電流（両端電流のスカラー和）Ires、縦軸には差電流（両端電流のベクトル和）Idを示す。通常リレーの動作特性は、例えば、
Id ＞ a x Ires + b --------式(1)
Id ＞ K1 x Ires --------式(2)
Id ＞ c x Ires + d ---------式(3)
で表される。
ここで式(1)はIresが小さい電流領域の場合で、感度を上げるために比率は小さく設定されている（例えばa＝0.1）。
式(3)は故障電流が大きいIres領域でCT飽和による誤動作を防ぐために比率を大きくしている（例えば、ｃ＝１）。
式(2)はその中間の電流領域で通常（K１＝0.2〜0.3程度）に設定されている。

GPS時刻同期信号が無効でかつK値も無効な場合、PCM伝送信号による同期処理としてはK=0として演算すると、Master端からSlave端の伝送遅延時間とSlave端からMaster端への伝送遅延時間の伝送遅延時間差｜T1−T2｜分の誤差の1/2だけ誤差がでる。この誤差の影響は、下記のように計算される。

伝送遅延時間差による位相角のずれθは、
θ＝（｜T1−T2｜）ｘ180°/Fn 、ここでFn＝１サイクルの周期
差電流Idは、図５より Id＝２I x sin（θ/2），Ires＝２I
従って、この差電流は図４上の比率特性としては、Id＝（ sin（θ/2））ｘIres
に相当するので、動作特性はこの比率直線より余裕を持って設定する（K2値）必要がある。ここで、PCM伝送装置によって決まる最大の伝送遅延時間差による両端の位相角のずれをθmaxとすると
K2 ＞ sin（θmax/2）
にすることで誤動作を防ぐことができる。
従って、GPS時刻同期信号による同期処理やK値が有効な場合のPCM信号による同期処理が実行される通常状態の場合、式（２）の特性のところ、前記GPS時刻同期信号およびK値の無効時の場合には式（２）を自動的に
Id ＝（K1＋sin（θmax/2）） xIres
に変更させる。

このようにすれば、通常状態では高感度な保護特性を確保しながら、GPS時刻同期信号が無効であり、PCM伝送信号が一度異常になっても正常に復帰すると電流差動動作特性が誤動作を防ぐ特性に変化しているのでより誤動作に対して信頼性のあるリレーを実現することができるという効果がある。

受信信号断の場合は、伝送遅延時間差は変化している可能性があるため、リレー誤動作を避ける為に、受信信号断を検出して自動的にリレーの動作特性を変化させ、誤動作を防止する手段を具備することでリレー装置の信頼性を向上させることができる。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を、具体的なサンプリング同期処理手法の更に他の例を説明する図よって説明する。
前述の実施の形態１や２では、GPS時刻同期信号が有効な場合に計測されるｔｍ，ｔｓを使って計算されるＫ値（ｔｍ−ｔｓ）をその都度Ｋ値として保存していたが、実施の形態３では、計測されたＫ値がある一定の期間Ｔにおける安定性を確認（図７におけるステップＳＴ０８を参照。一定時間Ｔの間の最大Ｋ値と最小Ｋ値がある設定される値ε１未満に収まることをことを確認することで安定性を見る）して、その間のデータの最大Ｋ値と最小Ｋ値との平均値をＫ値として使用する（図７におけるステップＳＴ０９を参照）。このＫ値を使用してPCM伝送信号による同期処理を実行することで、より安定したＫ値を得ることができ、GPS時刻同期信号が無効になった場合におけるＫ値に適用できるようにしたものである。このようにすれば、伝送遅延時間が変動幅を監視してその変動幅がリレー特性に影響のない範囲に対してのみＫ値が設定されるのでより誤動作に対して信頼性のあるリレーを実現することができるという効果がある。

伝送装置による伝送遅延時間差をモニターし、その値が一定の範囲であることを確認して、その平均値を記憶するようにしたので、異常時に用いるデータとしての信頼性を確保することができる。

なお、図１〜図７において、同一又は相当部分には同一符号を付してある。

前述のこの発明の実施の形態の特徴点を列挙すれば、以下の通りである。

特徴点１：送電線両端に設置し、両端の同期電流情報をPCM信号により互いに送受信する手段を備えたPCM電流差動装置において、GPS受信機からのGPS時刻同期信号に同期させて相手端へ信号送信する手段、前記GPS時刻同期信号を受信した時刻とGPS時刻同期信号時刻との時間差を計測する手段、前記GPS時刻同期信号を受信した時刻と次のサンプリング信号時刻との時間差を計測する手段を有し、サンプリング同期処理を行う手段を備えたことを特徴とするPCM電流差動リレーである。

特徴点２：特徴点１において、GPS時刻同期信号による同期処理を1秒間に1回の周期で実施する手段とともに、GPS受信機からのGPS時刻同期信号に同期させて相手端へ信号送信した信号を受信した時刻と次のサンプリング信号時刻との時間差の計測値を元にした同期処理を1秒間に数10回実施する手段を平行して実施するサンプリング同期手段を備えたことを特徴とする請求項１におけるPCM電流差動リレーである。

特徴点３：PCM信号の無効を検出する手段と電流差動要素の動作領域変更手段を備え、GPS受信機からの時刻同期信号が有効でない状態で、一旦前記PCM信号無効検出手段が検出した場合に、前記動作領域変更手段が動作するように構成したことを特徴とするPCM電流差動リレーである。

特徴点４：特徴点３において、GPS受信機からのGPS時刻同期信号に同期させて相手端へ信号送信した信号を受信した時刻と次のサンプリング信号時間差の両端リレーの時間差を元にした同期処理を実施するに当り、前記時間差をモニターする手段を有し、その出力に応じた時間差を同期処理手段に適用することを特徴とするPCM電流差動リレーである。

特徴点５：特徴点１において、GPS受信機からのGPS時刻同期信号に同期させて相手端へ信号送信した信号を受信した時刻と次のサンプリング信号時間差の両端リレーの時間差を元にした同期処理を実施するに当り、前記時間差をモニターする手段を有し、その出力に応じた時間差を同期処理手段に適用することを特徴とするPCM電流差動リレーである。

特徴点６：電力送電線の保護対象領域の両端に設置されたリレーの電流情報をPCM信号により互いに送受信するPCM電流差動リレーにおいて、前記両端のリレーの各々にGPS受信機を設けると共に、前記GPS受信機からのGPS時刻同期信号に同期させて相手端へ自端情報をPCM信号で送信する手段を有し、前記両端のリレーの少なくとも一方に、相手端から前記PCM信号を受信した時刻と前記GPS時刻同期信号の時刻との時間差Ｔ１を計測する手段と、前記相手端から前記PCM信号を受信した時刻と次のPCMサンプリング信号時刻との時間差ｔｓを計測する手段とを有し、当該PCMサンプリング信号の前記GPS時刻同期信号との同期ずれΔｔが、前記時間差Ｔ１と前記時間差ｔｓとから計測され、当該同期ずれΔｔが記録手段に記録され、当該記録された同期ずれに基づいて前記同期ずれΔｔを無くす方向にPCMサンプリング同期処理が行われることを特徴とするPCM電流差動リレーである。

特徴点７：特徴点６において、前記GPS時刻同期信号との同期ずれΔｔの計測は１秒間隔で実行され、前記記録された同期ずれに基づくPCMサンプリング同期処理は、１秒間に複数回実行されることを特徴とするPCM電流差動リレーである。

特徴点８：特徴点６又は特徴点７において、前記GPS受信機からの前記時刻同期信号及び前記PCM信号が共に有効でない場合は、リレー動作領域が変更されリレー動作感度が下げられることを特徴とするPCM電流差動リレーである。

特徴点９：電力送電線の保護対象領域の両端に設置されたリレーの電流情報をPCM信号により互いに送受信するPCM電流差動リレーにおいて、前記両端のリレーの各々にGPS受信機を設けると共に、前記GPS受信機からのGPS時刻同期信号に同期させて相手端へ自端情報をPCM信号で送信する手段を有し、前記両端のリレーの各々においてGPS受信機からのGPS時刻同期信号に同期させて相手端へ信号送信した信号を受信した時刻と次のサンプリング信号との時間差ｔｍ，ｔｓが計測され、これら各リレーにおける時間差ｔｍ，ｔｓの差（ｔｍ−ｔｓ）が記録手段に記録され、当該記録された差（ｔｍ−ｔｓ）に基づいて同期ずれを無くす方向にPCMサンプリング同期処理が行われることを特徴とするPCM電流差動リレーである。

特徴点１０：特徴点９において、前記GPS受信機からの前記時刻同期信号及び前記PCM信号が共に有効でない場合は、リレー動作領域が変更されリレー動作感度が下げられることを特徴とするPCM電流差動リレーである。

特徴点１１：特徴点６〜特徴点１０において、所定期間における（ｔｍ−ｔｓ）の値が、所定の範囲内である場合、その平均値が記録部に記録され、この記録された（ｔｍ−ｔｓ）に基づいて同期ずれを無くす方向にPCMサンプリング同期処理が行われることを特徴とするPCM電流差動リレーである。

特徴点１２：GPS受信による高精度同期を確保しながらGPS信号の正常、異常時の処理内容を大きく変化させずに一定した処理で同期処理が実行できる伝送同期回路を得るものである。さらにGPS時刻同期信号が異常時でかつ、その後PCM伝送装置の回線切替などが発生した場合でも不要動作のない電流差動リレーを構成する。

特徴点１３：GPS時刻同期信号によるPCM信号相互の伝送遅延時間差の測定とそれに連続しておこなう同期確認は前記伝送遅延時間差に基づいて実施するため、1秒に1回程度のゆっくりとした頻度での計測で問題無いため、CPUでの処理に対して負担にならずに構成できる。

特徴点１４：GPS受信が途切れた場合には、その前の伝送遅延時間差をラッチしてそのデータを継続使用することでGPS時刻同期信号の有無に拘わらず、同期処理に変化なく連続しておこなえるため、回路が簡単になる。

特徴点１４：伝送遅延時間差をモニターし、その値が一定であることを確認してGPS時刻同期信号が異常の場合にそのデータを使用するようにしたのでGPS時刻同期信号異常時の同期に対して信頼性を確保できる。

特徴点１５：受信信号断を検出すると伝送遅延時間差は変化している可能性があるため、リレー誤動作を避ける為に自動的にリレーの動作特性を変化させ、誤動作を防止する手段を具備することでリレー装置の信頼性を向上させる。

この発明の実施の形態１を示す図で、PCM電流差動リレーの構成の事例を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、PCM伝送信号を使ったサンプリング同期処理の方法の一例を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、具体的なサンプリング同期処理手法の一例を説明する図である。この発明の実施の形態２を示す図で、電流差動リレーの動作特性の事例を示す図である。この発明の実施の形態２を示す図で、PCM伝送信号による同期ずれによる差電流の事例を示す図である。この発明の実施の形態２を示す図で、具体的なサンプリング同期処理手法の他の例を説明する図である。この発明の実施の形態３を示す図で、具体的なサンプリング同期処理手法の更に他の例を説明する図である。

符号の説明

１電力送電線、２ CT（電流変成器）、
３ PCM電流差動リレー、４ PCM伝送装置、
５ GPS装置、１１ AD変換手段、
１２演算回路、１３ PCM送信手段、
１４ PCM受信手段、１５ GPS受信手段、
１６同期手段、１７サンプリング信号発生手段、
１８出力回路。

Claims

電力送電線の保護対象領域の両端に設置されたリレーの電流情報をPCM信号により互いに送受信するPCM電流差動リレーにおいて、
前記両端のリレーの各々にGPS受信機を設けると共に、前記GPS受信機からのGPS時刻同期信号に同期させて相手端へ自端情報をPCM信号で送信する手段を有し、
前記両端のリレーの少なくとも一方に、相手端から前記PCM信号を受信した時刻と前記GPS時刻同期信号の時刻との時間差Ｔ１を計測する手段と、前記相手端から前記PCM信号を受信した時刻と次のPCMサンプリング信号時刻との時間差ｔｓを計測する手段とを有し、
当該PCMサンプリング信号の前記GPS時刻同期信号との同期ずれΔｔが、前記時間差Ｔ１と前記時間差ｔｓとから計測され、当該同期ずれΔｔが記録手段に記録され、当該記録された同期ずれに基づいて前記同期ずれΔｔを無くす方向にサンプリングパルスの発生タイミングをシフトしてPCMサンプリング同期処理が行われる
ことを特徴とするPCM電流差動リレー。
請求項１に記載のPCM電流差動リレーにおいて、前記GPS時刻同期信号との同期ずれΔｔの計測は１秒間隔で実行され、前記記録された同期ずれに基づくPCMサンプリング同期処理は、１秒間に複数回実行されることを特徴とするPCM電流差動リレー。
請求項１または請求項２において、前記GPS受信機からの前記時刻同期信号及び前記PCM信号が共に有効でない場合は、リレー動作領域が変更されリレー動作感度が下げられることを特徴とするPCM電流差動リレー。
電力送電線の保護対象領域の両端に設置されたリレーの電流情報をPCM信号により互いに送受信するPCM電流差動リレーにおいて、
前記両端のリレーの各々にGPS受信機を設けると共に、前記GPS受信機からのGPS時刻同期信号に同期させて相手端へ自端情報をPCM信号で送信する手段を有し、
前記両端のリレーの各々においてGPS受信機からのGPS時刻同期信号に同期させて相手端へ信号送信した信号を受信した時刻と次のサンプリング信号との時間差ｔｍ，ｔｓが計測され、これら各リレーにおける時間差ｔｍ，ｔｓの差（ｔｍ−ｔｓ）が記録手段に記録され、当該記録された差（ｔｍ−ｔｓ）に基づいて同期ずれを無くす方向にPCMサンプリング同期処理が行われる
ことを特徴とするPCM電流差動リレー。
請求項４において、前記GPS受信機からの前記時刻同期信号及び前記PCM信号が共に有効でない場合は、リレー動作領域が変更されリレー動作感度が下げられることを特徴とするPCM電流差動リレー。
請求項１〜５の何れか一において、所定期間における同期ずれの平均値が求められ、この同期ずれの平均値が記録部に記録され、この記録された同期ずれの平均値に基づいて同期ずれを無くす方向にPCMサンプリング同期処理が行われることを特徴とするPCM電流差動リレー。