JP4877088B2 - 広域変流器対応の入力回路装置 - Google Patents

Description

この発明は、系統に流れる電流を検出する変流器のダイナミックレンジを広くした広域変流器対応の入力回路装置に関するものである。

系統で使用される変流器（以下ＣＴと称す）は、ダイナミックレンジが狭いために、ＣＴの定格が異なる多くのＣＴが存在する。このため、系統毎に適切なＣＴを選択して使用することになる。例えば、ＣＴ２次側に接続するデジタル保護継電装置（以下Ｄ−ＲＹと称す）の入力側では、通常、１アンペア（１Ａ）あるいは５Ａ定格の２種類が使用されている。

近年、ダイナミックレンジの広い広域ＣＴ（マルチＣＴ）が開発されてきたが、ＣＴ定格（タップ）が固定なため、３００／１Ａあるいは６００／１ＡなどのＣＴ２次側に接続するＤ−ＲＹは、１Ａあるいは５Ａではなく、０．１３３Ａや０．０６６７Ａなどといった定格になり、そのままＤ−ＲＹで演算すると入力値が小さいため、精度が低下するという問題が生じる。

また、１つのＨ／Ｗで多くの定格のＣＴに対応できるように増幅器の増幅率を変更するための回路を設け、回路内の短絡プラグの設定を変更することによって増幅率を変更するというのが一般的である。

図２は、上述した増幅率変更可能な増幅器を用いた入力回路装置で、図２において、１は系統に設置された定格電流２０〜６００Ａ用のＣＴで、このＣＴ１の２次側には、定格電流１Ａあるいは５Ａの補助ＣＴ２が設けられる。補助ＣＴ２の２次側には、抵抗３を介して増幅器と抵抗からなる増幅率変更可能な増幅器４が接続される。増幅率変更可能な増幅器４の増幅率を変更するには、図中のＷ１，Ｗ２を短絡プラグで切り替えて行う。増幅率変更可能な増幅器４の出力側には、マルチプレクサ回路５を介してＡ／Ｄ変換回路６に接続される。

なお、短絡プラグに代えて、ＤＩＰスイッチを切替えて増幅回路の増幅率を決定するものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、可変ゲイン増幅器としては、フィルタ回路とマルチプレクサ回路との間に設けられたものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−１４４５６２号公報 特開平１１−０３２４２５号公報

図２に示した増幅率変更可能な増幅器を用いた入力回路装置において、増幅率を変更するためには装置の動作を一旦停止し、回路基板上にある短絡プラグ等の設定を変更するために、回路基板にある短絡プラグを人手により切り替える作業を行わなければならない。

また、増幅率を人手によって切り替え変更するため、入力回路装置に定格入力を印加して装置が認識する値を確認し、正常に増幅率が変更されているかどうかを確認しなければならない。さらに、短絡プラグで増幅率を決定しても抵抗群の許容誤差のため、理論通りの増幅率が得られない。

多くの定格のＣＴに対応するために人手設定部を持たせた入力回路装置の場合は、設定を変更する時、装置の動作を停止しても問題ない。しかし、広域ＣＴの定格に対応するための入力回路装置の場合は、系統の変更により装置を停止せず入力回路装置の増幅率を変更したい場合も考えられるが現在の技術では対応できない。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ソフトウェアにて定期的に増幅率の変更を読み込むことにより、増幅率が正常に設定されているかを常に確認することができ、かつＡ／Ｄ変換精度の優れた広域変流器対応の入力回路装置を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するために、この発明は、系統に設置された変流器と、この変流器の２次側に１次側が接続された補助変流器と、この補助変流器の２次側に、電流／電圧変換器を介して接続された増幅率可変増幅器と、この増幅器からのアナログ値が入力され、出力にデジタル値が変換されて送出されるＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器からのデジタル値が入力され、そのデジタル値を演算処理する中央処理装置とを備えた広域変流器対応の入力回路装置において、
前記中央処理装置は、Ａ／Ｄ変換器からのデジタル値が入力される補正処理部と、この補正処理部からの出力を実効値演算する実効値演算部と、この実効値演算部の出力からリレー演算をするリレー演算部と、前記可変増幅器の増幅率を変更する値を供給するとともに、前記実効値演算部へＬＳＢの値を供給する増幅率・ＬＳＢ計算部とを有し、
前記補助変流器から実効値の演算結果が理想値からどの位ズレているかを計測し、理想値となるように補正した値が前記補正処理部に補正値として入力されるとともに、各ＣＴ定格整定値ごとに前記補正値，可変増幅器の増幅率が記憶装置に記憶されることを特徴とするものである。

以上この発明によれば、記憶装置に補助変流器から実効値の演算結果が理想値からどの位ズレているかを計測し、理想値となるように補正した値を、補正値として記憶しておき、その補正値を補正処理部に入力することにより、実効値演算が正確に行われるため、変流器の定格を変更したときでも、変流器の交換を行わないで済む。

また、系統変更のために、デジタル保護継電装置の動作を停止させずにＣＴ定格を変更したい場合も、この発明で使用する入力回路装置は広域ＣＴ用であるため、ＣＴを変更する必要なく、デジタル保護継電装置（Ｄ−ＲＹ）においても整定変更によりデジタル保護継電装置の動作を停止させずに変更ができる。

以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、１１は系統で、この系統１１に広域ＣＴ１２を設置する。広域ＣＴ１２には、３００／１Ａと６００／１Ａのタップがあり、ＣＴ１次定格電流が３００Ａまでは３００／１Ａタップ、３００Ａ以上は６００／１Ａタップに接続する。

広域ＣＴ１２の２次側は、デジタル保護継電装置の入力部１３の補助ＣＴ１４の１次側に接続される。補助ＣＴ１４の２次側は、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器１４’を介してアナログフィルタＡＦ１５の入力側に接続される。アナログフィルタＡＦ１５の出力側は、増幅率可変増幅器１６に接続される。この増幅器１６の出力は、Ａ／Ｄ変換器１７に入力されて、アナログ値がデジタル値に変換され出力される。

Ａ／Ｄ変換器１７から出力されるデジタル値は、補正処理部１８に入力されるとともに、後述するＳＲＡＭから補正処理部１８へ供給される補正値により実効値演算時に理想値との誤差が少ないデジタル値に補正される。補正処理部１８で補正されたデジタル値は、ＳＲＡＭ２２から供給されるＬＳＢ（１ｄｉｇｉｔに対する係数）を考慮して実効値演算部１９で実効値演算される。このようにして演算することにより、ＣＴ定格が相違する場合でも、精度のよい実効値演算ができ、その演算出力がリレー演算部２０に供給される。

なお、補正処理部１８、増幅率・ＬＳＢ計算部２４、実効値演算部１９及びリレー演算部２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）２３内に構成される。

増幅率・ＬＳＢ計算部２４は、ＳＲＡＭ２２からＣＴ定格整定値を読み出し、増幅率を計算し、可変増幅器１６に供給するとともに、ＳＲＡＭ２２へタップ値として記憶する。さらに、増幅率・ＬＳＢ計算部２４は、読み出したＣＴ定格整定値、タップ設定値、アナログフィルタ１５のゲイン値、及び、Ａ／Ｄ変換器のフルスケールレンジによりＬＳＢ（１ｄｉｇｉｔに対応する係数）を計算し、ＳＲＡＭ２２へ記憶する。

ＦＲＡＭ２１には、ＣＴ定格整定値を１７タップ分用意し、各タップごとに補正値を用意する。補正値は、予め、自動試験にて各ＣＴ定格での定格入力を補助ＣＴへ印加しておき、その時の実効値演算結果が定格入力に対応した実効値との誤差を計測し、実効値での誤差を「０」とする補正を行うデジタル値である。

上記表１において、ＣＴ定格整定値と補正値は、電源印加時、または、リセット時にＦＲＡＭ２１からＳＲＡＭ２２へダウンロードされる。「ＬＳＢ」と「タップ」値は、ＣＴ定格整定値をベースとして増幅率・ＬＳＢ計算部２４で計算した結果が記憶される。なお、「ＣＨ１補正値」〜「ＣＨ４補正値」は、アナログフィルタＡＦ１５と可変増幅器１６との間に設けられる図示しないマルチプレクサの入力のうち、４チャネルが広域ＣＴに接続されることを意味しており、ＬＳＢの右下の３桁の数字は、ＣＴ定格値に対応するＬＳＢの値を示す。

上記のように構成された図１に示す実施の形態において、系統に流れる電流は、ＣＴ１２により系統１１に流れる電流に比例した電流信号に変流され、補助ＣＴ１４へ供給される。この電流信号は、補助ＣＴ１４でデジタル保護継電器が取り扱いやすい電流に変換後、電流／電圧変換器１４’で抵抗器により電圧信号に変換される。

この電圧信号は、アナログフィルタＡＦ１５で不要な周波数帯域を除去した後に、ＣＰＵ２３から与えられる増幅率に従って増幅を行う可変増幅器１６によって増幅される。

可変増幅器１６によって増幅された電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器１７によりアナログ信号からデジタル信号に変換されてＣＰＵ２３へ入力され、ＣＰＵ２３では、このデジタル信号を補正処理部１８で補正し、実効値演算部１９で実効値に変換し、及び、リレー演算部２０でリレー演算が行われる。

前記可変増幅器１６は、演算増幅器と可変抵抗ＩＣから構成され、可変抵抗ＩＣのポジション数だけ増幅率を変更することができ、例えば、可変抵抗ＩＣの抵抗値が２５６ポジションあれば、増幅率は２５６段階まで変更可能となる。

また、可変抵抗ＩＣに構成することにより、ソフトウェア上にＣＴ定格等の整定値を設け、整定変更と同様の操作で可変抵抗ＩＣの抵抗値を変更することが出来る。このため、系統変更のために、装置の動作を停止させずにＣＴ定格を変更したい場合も、この実施形態で使用するＣＴは広域ＣＴであるため、ＣＴ変更は必要なく、Ｄ−ＲＹも整定変更により装置の動作を停止させずに変更ができる。

さらに、ＦＲＡＭ２１、ＳＲＡＭ２２に実効値演算時の誤差とする補正値を用意したので、可変増幅器における増幅率のバラツキに対しても高精度の実効値演算が可能となる。

この発明の実施の形態を示すブロック構成図。 従来の構成図。

符号の説明

１１…系統
１２…広域ＣＴ
１３…デジタル保護継電装置の入力部
１４…補助ＣＴ
１４’…電流Ｉ／電圧Ｖ変換器
１５…フィルタ
１６…可変増幅器
１７…Ａ／Ｄ変換器
１８…補正処理部
１９…実効値演算部
２０…リレー演算部
２１…ＦＲＡＭ
２２…ＳＲＡＭ
２３…中央処理装置（ＣＰＵ）
２４…増幅率・ＬＳＢ計算部

Claims (1)

1. 系統に設置された変流器と、この変流器の２次側に１次側が接続された補助変流器と、この補助変流器の２次側に、電流／電圧変換器を介して接続された増幅率可変増幅器と、この増幅器からのアナログ値が入力され、出力にデジタル値が変換されて送出されるＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器からのデジタル値が入力され、そのデジタル値を演算処理する中央処理装置とを備えた広域変流器対応の入力回路装置において、
   前記中央処理装置は、Ａ／Ｄ変換器からのデジタル値が入力される補正処理部と、この補正処理部からの出力を実効値演算する実効値演算部と、この実効値演算部の出力からリレー演算をするリレー演算部と、前記可変増幅器の増幅率を変更する値を供給するとともに、前記実効値演算部へＬＳＢの値を供給する増幅率・ＬＳＢ計算部とを有し、
   前記補助変流器から実効値の演算結果が理想値からどの位ズレているかを計測し、理想値となるように補正した値が前記補正処理部に補正値として入力されるとともに、各ＣＴ定格整定値ごとに前記補正値，可変増幅器の増幅率が記憶装置に記憶されることを特徴とする広域変流器対応の入力回路装置。

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