JP4908018B2 - 電流差動継電装置とその信号処理方法、および送電線保護システム - Google Patents

Description

本発明は、電力系統の送電線を保護する電流差動継電装置に関するものであり、特に、２つの伝送路を通じてデータ通信を行う電流差動継電装置に関するものである。

従来、電力系統の送電線を保護するために、電流差動継電装置を用いた各種のシステムが提案されている。図４はそのような従来の送電線保護システムとして、特に、伝送路を二重化した伝送路二重化方式のシステム例を示す構成図である。

この図４に示す送電線保護システムにおいて、２つの電流差動継電装置１（１ａ，１ｂ）は、２端子送電線２の各端子３（従端３ａと主端３ｂ）にそれぞれ設置されており、各端子３の変流器４（４ａ，４ｂ）から系統の電気量データを取り込むとともに、２つの伝送路５，６を通じて互いに接続され、それぞれの端子の電気量データを互いに送受信して電流差動演算を行う。

なお、図４中の各構成要素を示す参照符号の末尾に付随させたアルファベット文字「ａ」、「ｂ」は、２端子送電線２の従端３ａと主端３ｂおよびこれらの端子３ａ，３ｂにそれぞれ設置された２つの電流差動継電装置１ａ，１ｂを区別するために使用されている。この場合、２つの電流差動継電装置１ａ，１ｂの構成は、一部を除けばほとんど同一であり、また、付随アルファベット文字「ａ」、「ｂ」を除いて同じ参照符号で示される構成要素は、同一の構成を有する。そのため、以下の説明中では、簡略化の観点から、そのような明確な区別が必要な場合にのみ、付随文字「ａ」、「ｂ」を記載し、区別が不要な場合には適宜省略する。

電流差動継電装置１は、まず、変流器４から系統の電気量データをアナログ入力で取り込み、アナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換手段（Ａ／Ｄ変換手段）１１と、２つの伝送路５，６の受信切替を行う受信切替手段１２と、この受信切替手段１２を通じて他端の電流差動継電装置１と通信を行う伝送手段１３を有する。この伝送手段１３には、伝送路５，６の伝送不良を検出する擾乱検出部１３１が設けられている。

この図４に示すような従来の伝送路二重化方式において、伝送手段１３は、受信切替手段１２による受信切替に応じた受信側の伝送路からのデータを受信するとともに、２つの伝送路５，６に並行的にデータを送信する。そして、擾乱検出部１３１により、現在受信側の伝送路の伝送不良を検出した場合には、受信切替手段１２にこの伝送不良を示す伝送不良検出信号を渡して受信切替を行わせる。なお、伝送路二重化方式の詳細については後述する。

電流差動継電装置１はまた、アナログ／ディジタル変換手段１１から自端の電気量データを受取るとともに、伝送手段１３により受信した他端の電気量データを受取り、これらの電気量データを用いて電流差動演算を行う電流差動演算手段１４と、電流差動演算結果を用いて、ロジックシーケンス処理を行い、トリップ信号を生成するシーケンス演算手段１５と、生成したトリップ信号を、自端の遮断器７に向けて出力する出力手段１６を有する。電流差動演算手段１４としては、具体的には、８７継電器等が使用される。

さらに、従端３ａの電流差動継電装置１ａは、サンプリングパルス信号タイミング差を測定するタイミング差測定手段１７ａと、測定したタイミング差に基づき、主端３ｂのサンプリングパルス信号と同期を取るための補正量を算出する補正手段１８ａと、主端３ｂとサンプリング同期させたサンプリングパルス信号を発生してアナログ／ディジタル変換手段１１ａに渡すサンプリングパルス発生手段１９ａを有する。これに対して、主端３ｂの電流差動継電装置１ｂは、タイミング差測定手段１７ｂと、サンプリングパルス発生手段１９ｂのみを有する。

このような図４の送電線保護システムにおいて、系統の電気量データを取り込むために、アナログ／ディジタル変換手段１１にはサンプリングパルス発生手段１９からサンプリングパルス信号が渡されるが、従端３ａの電流差動継電装置１ａにおけるサンプリングパルス信号は、補正手段１８ａによって、主端３ｂのサンプリングパルス信号と同期が取られる。受信切替手段１２により接続される伝送路からのデータに応じて、タイミング差測定手段１７ａ，１７ｂにより、サンプリングパルス信号タイミング差が算出される。

ここで、従端３ａの電流差動継電装置１ａにおいては、従端３ａと主端３ｂのタイミング差に基づき、補正手段１８ａにより、主端３ｂのサンプリングパルス信号と同期を取るためのサンプリングパルス信号補正量を算出して、サンプリングパルス発生手段１９ａにより、主端３ｂとサンプリング同期させたサンプリングパルス信号を発生させる。

なお、具体的なサンプリング同期の方法としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載の技術が提案されている。

［サンプリング同期の原理］
以下には、図５を用いて、主端と従端の電流差動継電装置におけるサンプリング同期の原理について説明する。なお、図中および以下の説明中における「主端」および「従端」は、簡略化の観点から、「主端の電流差動継電装置」および「従端の電流差動継電装置」を略称したものであり、同様に、「装置」は、「電流作動継電装置」を略称したものである。

図５（ａ）は、一方の端子（主端）と他方の端子（従端）において、ともに一定のサンプリング周期Ｔでサンプリングが行われているが、主端と従端とではΔＴのサンプリングパルス信号タイミング差が生じている状態を表している。

図５（ａ）において、まず、従端では、電気量データとともに同期信号（サンプリング同期フラグ）を主端へ送信する（Ｆ０）。主端では、自装置のサンプリングタイミングからサンプリング同期フラグの含まれるデータの受信タイミングまでの受信タイミング差Ｔｍを測定し、サンプリング同期フラグと測定した受信タイミング差Ｔｍを、電気量データとともに従端へ返送する（Ｆ１）。

次に、従端は、主端と同様に、自装置のサンプリングタイミングからサンプリング同期フラグの含まれるデータの受信タイミングまでの受信タイミング差Ｔｓを測定するとともに、主端で測定した受信タイミング差Ｔｍを読み出す。

ここで、従端の送信データが主端へ到着するまでの上りの伝送遅延時間と主端の送信データが従端へ到着するまでの下りの伝送遅延時間が、ともにＴｄで等しいとすると、この伝送遅延時間Ｔｄは、主端または従端で測定した受信タイミング差Ｔｍまたは受信タイミング差Ｔｓと、サンプリングパルス信号タイミング差ΔＴ、およびサンプリング周期Ｔを用いて、それぞれ次の式（１）、（２）により表すことができる。

Ｔｄ＝Ｔｍ＋ΔＴ＋ｉＴ … (１)
Ｔｄ＝Ｔｓ−ΔＴ＋ｊＴ … (２)
ｉ，ｊはいずれも整数
図５の場合は、ｉ＝１、ｊ＝２

ここで、式（１）と式（２）の差をとり、ΔＴについて整理すると、次の式（３）が得られる。
２ΔＴ＝Ｔｓ−Ｔｍ＋（ｊ−ｉ）Ｔ … （３）

さらに、サンプリングパルス信号タイミング差ΔＴはその性質上、常にサンプリング周期Ｔより小さいことから、式（３）中における（ｊ−ｉ）Ｔの項（すなわちＴの倍数）は削除できるため、式（３）から、次のようなサンプリングパルス信号タイミング差ΔＴの算出式（４）が得られる。
ΔＴ＝（Ｔｓ−Ｔｍ）／２ … （４）

したがって、従端では、この式（４）を計算し、サンプリングパルス信号タイミング差ΔＴがほぼ零となるように従端のサンプリングタイミングをずらしていくことで、主端と従端の互いに独立した２装置間のサンプリングタイミングを同一にすることができる。なお、主端では、求めたサンプリングパルス信号タイミング差をサンプリング同期が取れているかどうかの判定だけに使用し、サンプリングパルスの補正は行わない。

図５（ｂ）は、主端と従端のサンプリングタイミングが一致している状態を表している。この場合に、従端は、サンプリング同期フラグを送出してから主端によって返送されてくるまでのサンプリング周期数Ｔ０を測定し、このサンプリング周期数Ｔ０と、先に測定したタイミング差Ｔｓ、およびサンプリング周期Ｔから、伝送遅延時間Ｔｄを次式にて算出する。
Ｔｄ＝Ｔ０／２−Ｔ＋Ｔｓ … （５）

従端では、この式（５）によって、主端より送られてくるデータが、自端のサンプリングタイミングに対し、どの程度遅れたデータであるかが判明するため、従端と主端で同一時刻にサンプリングしたデータ同士を使用した演算が可能となる。

［伝送路二重化方式］
以下には、図４に示すような伝送路二重化方式の詳細について説明する。

一般に、伝送路を利用して送電線を保護する電流差動継電装置において、その稼働率（保護機能が正常に機能している時間確率）は、伝送路の品質に大きく依存する。すなわち、伝送路において伝送不良が生じると、基本的に、電流差動継電装置は、電流差動演算手段をロックして誤動作を防止するため、保護機能が停止してしまい、その分だけ稼働率が低下してしまう。

これに対して、伝送路二重化方式は、品質が理想的でない伝送路を利用している場合でも、電流差動継電装置の機能停止時間を短縮して、電流差動継電装置の稼働率を向上するために提案された方式であり、２つの端子に設けられた２つの電流差動継電装置を、二重化した伝送路を通じて互いに接続するものである。

図４に示す従来の伝送路二重化方式においては、伝送路を、２つの伝送路５，６により二重化し、片方の伝送路を常用、他方を待機用としている。ここでは、一例として、伝送路５を常用、伝送路６を待機用とした場合について説明する。なお、送信信号は、両方の伝送路５，６へ並行的に出力される。

この図４に示す電流差動継電装置１ａ，１ｂにおいて、通常は、電流差動継電装置１ａ，１ｂの受信切替手段１２ａ，１２ｂを通じて伝送手段１３ａ，１３ｂを常用の伝送路５に接続することにより、常用の伝送路５を通じて他端からのデータを受信するが、常用の伝送路５に伝送不良が生じると、電流差動演算手段１４ａ，１４ｂがロックされる。

常用の伝送路５に伝送不良が生じた際には、伝送路の過度な受信切替を防止するために例えば１０秒程度の確認時間を設ける。この確認時間内において、伝送手段１３ａ，１３ｂの擾乱検出部１３１ａ，１３１ｂにより伝送路の擾乱を検出し、それが伝送路の受信切替を必要とするか否かを判断して、受信切替が必要な場合には伝送不良検出信号を受信切替手段１２ａ，１２ｂに渡し、受信切替手段１２ａ，１２ｂにより自動的に常用の伝送路５から待機用の伝送路６へと受信切替を行う。この受信切替により、電流差動演算手段１４ａ，１４ｂのロックを解除して、電流差動演算を継続することができる。

このような受信切替方式を用いた場合、単一の伝送路用の電流差動継電装置であっても、伝送制御および電流差動演算の仕組みを何等変更する必要なしに、伝送路の受信切替手段を設けるだけで、伝送路二重化方式に容易に対応可能であり、このことは実装上の大きな利点である。

なお、前述したサンプリングパルス信号タイミング差ΔＴの算出式（４）に示したように、サンプリングパルス信号タイミング差ΔＴは、伝送路の伝送遅延時間Ｔｄには依存しない。このため、一方の伝送路５と他方の伝送路６の伝送遅延時間が、それぞれ、Ｔｄ１、Ｔｄ２と異なっていたとしても、それぞれの受信タイミングＴｓ１、Ｔｍ１、およびＴｓ２、Ｔｍ２により、下記の式（６）〜（１３）に示すように、同一のサンプリングパルス信号タイミング差ΔＴが算出される。

したがって、伝送路の受信切替時において、２つの伝送路５，６における伝送遅延時間が異なっても、サンプリング信号を引き込み直す必要はない。（例えば、サンプリングパルス信号タイミング差ΔＴ＝０において伝送路の受信切替が行われた場合、伝送不良でサンプリング同期を中断していた間の滑りを除けば、切替後の伝送で新たに計算されるサンプリングパルス信号タイミング差ΔＴもまた０である。）

伝送路５選択時：
Ｔｄ１＝Ｔｍ１＋ΔＴ＋ｉＴ … （６）
Ｔｄ１＝Ｔｓ１−ΔＴ＋ｊＴ … （７）
ΔＴ＝（Ｔｓ１−Ｔｍ１）／２ … （８）
Ｔｄ１＝Ｔ０／２−Ｔ＋Ｔｓ１ … （９）

伝送路６選択時：
Ｔｄ２＝Ｔｍ２＋ΔＴ＋ｉＴ … （１０）
Ｔｄ２＝Ｔｓ２−ΔＴ＋ｊＴ … （１１）
ΔＴ＝（Ｔｓ２−Ｔｍ２）／２ … （１２）
Ｔｄ２＝Ｔ０／２−Ｔ＋Ｔｓ２ … （１３）

特公平１−８９０号 特公平１−２４０１４号

上記のような従来の伝送路二重化方式の送電線保護システムにおいては、前述したように、伝送路の過度な受信切替を防止するために伝送路の受信切替に確認時間を設ける必要があるが、常用の伝送路に伝送不良が生じた時、待機用の伝送路への受信切替を完了するまでの確認時間の間は、電流差動継電装置による送電線保護機能が停止する。

すなわち、図４に示すような従来の送電線保護システムにおいて、常用の伝送路に伝送不良が生じた際には、前述したように、確認時間内において、伝送手段１３ａ，１３ｂの擾乱検出部１３１ａ，１３１ｂにより伝送路の擾乱を検出し、それが伝送路の受信切替を必要とすると判断した上で、受信切替手段１２ａ，１２ｂにより伝送路の受信切替をする必要があり、この場合の確認時間は、例えば１０秒程度を要する。そのため、伝送路の受信切替完了までの確認時間の間は、電流差動継電装置による送電線保護機能が停止することになり、電流差動継電装置の稼働率が低下してしまう。

また、間欠的な伝送不良が生じた場合には、伝送路の受信切替が行われず、電流差動継電装置による送電線保護機能の停止・運用が繰り返されることがあり、この場合にも、電流差動継電装置の稼働率が低下してしまう。

本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、二重化された伝送路の一方が伝送不良であっても、送電線保護機能を停止することなく継続可能な、稼働率および信頼性の高い電流差動継電装置とその信号処理方法、および送電線保護システムを提供することである。

本発明は、上記の目的を達成するために、伝送路だけでなく、伝送手段および電流差動演算手段についても二重化して伝送路毎に独立した２系列の電流差動演算を行い、２系列の電流差動演算結果からトリップ信号を生成することにより、二重化された伝送路の一方が伝送不良であっても、送電線保護機能を停止することなく継続可能としたものである。

すなわち、本発明の電流差動継電装置は、送電線の一端に設置されるとともに、２つの伝送路を通じて送電線の他端に設置された他の電流差動継電装置と互いに接続され、それぞれの端子の電気量データを互いに送受信して電流差動演算を行う電流差動継電装置において、２つの伝送手段、２つの電流差動演算手段、および信号生成手段を有することを特徴としている。

ここで、２つの伝送手段は、前記２つの伝送路により並行して前記他端とそれぞれ通信を行う手段である。２つの電流差動演算手段は、前記２つの伝送手段にそれぞれ接続されて前記伝送路毎に独立した２系列の電流差動演算を行う手段である。信号生成手段は、前記２系列の電流差動演算結果からトリップ信号を生成する手段である。
また、アナログ量として検出された送電線の電気量データをディジタルデータに変換するアナログ／ディジタル変換手段と、このアナログ／ディジタル変換手段に対してサンプリングパルスを供給するサンプリングパルス発生手段と、前記サンプリングパルス発生手段に接続され、前記サンプリングパルス発生手段から出力されるサンプリングパルス信号と前記送電線の他端に設置された他の電流差動継電装置のサンプリングパルス信号と同期を取る補正手段と、前記２つの伝送手段にそれぞれ接続され伝送路毎にサンプリングパルス信号のタイミング差を測定するタイミング差測定手段と、これら２つのタイミング差測定手段からのサンプリングパルス信号のタイミング差を切り替えて、そのいずれか一方のみを前記補正手段に渡す切替手段を有することも、本発明の特徴である。

また、本発明の信号処理方法は、上記電流差動継電装置の特徴を方法の観点から把握したものであり、送電線保護システムは、上記電流差動継電装置の特徴を、２つの当該装置を用いたシステム全体の観点から把握したものである。

本発明によれば、二重化された伝送路の一方が伝送不良であっても、送電線保護機能を停止することなく継続可能な、稼働率および信頼性の高い電流差動継電装置とその信号処理方法、および送電線保護システムを提供することができる。

以下には、本発明に係る送電線保護システムの複数の実施形態について、図１〜図３を参照して具体的に説明する。なお、図４に示した従来技術と同一部分には同一符号を付している。

また、図１〜図３中の各構成要素を示す参照符号の末尾に付随させたアルファベット文字「ａ」、「ｂ」が、２端子送電線２の従端３ａと主端３ｂおよびこれらの端子３ａ，３ｂにそれぞれ設置された電流差動継電装置１ａ，１ｂを区別するために使用されている点、および、２つの電流差動継電装置１ａ，１ｂの構成が、一部を除けばほとんど同一である点は、図４と同様である。さらに、図１〜図３中では、１つの電流差動継電装置１内に、複数の同一の構成要素が設けられている関係から、参照符号の末尾に、端子間の区別および同一の構成要素間の区別を示す付随文字列「ａ１」、「ａ２」、「ｂ１」、「ｂ２」が使用されている。

そのため、以下の説明中では、簡略化の観点から、そのような明確な区別が必要な場合にのみ、付随文字「ａ」、「ｂ」または付随文字列「ａ１」、「ａ２」、「ｂ１」、「ｂ２」を記載する。そして、区別が不要な場合には、それらの付随文字または付随文字列を適宜省略するか、あるいは、付随文字列を一般的に示す代用的な付随文字列として、「ａ１」、「ｂ１」については「＊１」を使用し、「ａ２」、「ｂ２」については「＊２」を使用する。

［第１の実施形態］
［構成］
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係る送電線保護システムを示す構成図である。この図１に示す送電線保護システムの基本的な構成は、図４に示した従来システムと同様である。すなわち、２つの電流差動継電装置１（１ａ，１ｂ）は、２端子送電線２の各端子３（従端３ａと主端３ｂ）にそれぞれ設置されており、２つの伝送路５，６を通じて互いに接続され、それぞれの端子の電気量データを互いに送受信して電流差動演算を行うようになっている。

本実施形態の電流差動継電装置１においてはまず、従来の伝送路二重化方式ではいずれも単一の手段のみが使用されていた伝送手段、電流差動演算手段、およびタイミング差測定手段として、２つの伝送手段１３＊１，１３＊２（＊＝ａ，ｂ）、２つの電流差動演算手段１４＊１，１４＊２（＊＝ａ，ｂ）、および２つのタイミング差測定手段１７＊１，１７＊２（＊＝ａ，ｂ）が設けられている。

ここで、２つの伝送手段１４＊１，１４＊２は、通常時には、２つの伝送路５，６により並行して他端の電流差動継電装置１とそれぞれ通信を行う手段であり、個々の伝送手段１４＊１，１４＊２は、従来と同様、擾乱検出部１３１＊１，１３１＊２を有している。ここで、擾乱検出部１３１＊１，１３１＊２は、伝送路の伝送不良を検出した場合に、伝送不良検出信号をタイミング差測定手段１７＊１，１７＊２および電流差動演算手段１４＊１，１４＊２にそれぞれ渡すようになっている。また、２つの電流差動演算手段１４＊１，１４＊２は、２つの伝送手段１４＊１，１４＊２にそれぞれ接続されて伝送路５，６毎に独立した２系列の電流差動演算を行う手段である。

本実施形態の電流差動継電装置１においてはまた、このように、２つの電流差動演算手段１４＊１，１４＊２により２系列の電流差動演算を行うことに伴い、従来と同様のシーケンス演算手段１５の前段に、論理和手段（ＯＲ）２１を加えた信号生成手段２０が設けられている。この信号生成手段２０は、論理和手段２１により、２系列の電流差動演算結果の論理和を取り、この論理和で、シーケンス演算手段１５によりトリップ信号を生成する手段である。

一方、２つのタイミング差測定手段１７＊１，１７＊２は、２つの伝送手段１４＊１，１４＊２により２つの伝送路５，６からのデータを並行的に受信することに伴い、伝送路５，６毎にサンプリングパルス信号タイミング差を測定するタイミング差測定手段としてそれぞれ設けられたものである。さらに、従端の電流差動継電装置１ａにおいては、これらのタイミング差測定手段１７ａ１，１７ａ２により得られる２つのサンプリングパルス信号タイミング差を切り替えて、いずれか一方のみを補正手段１８に渡す切替手段３１ａが設けられている。

なお、その他の構成については、図４に示した従来の送電線保護システムの構成と同様である。

［作用］
以上のような構成を有する第１の実施形態に係る送電線保護システムにおいて、電流差動継電装置１は、サンプリングパルス発生手段１９から出力されるサンプリングパルス信号にしたがって、アナログ／ディジタル変換手段１１で電力系統の電気量をサンプリングして電気量データを得る。

各端の電流差動継電装置１で得られた電気量データは、伝送手段１３ｓ１，１３ｓ２により対向する端子の電流差動継電装置１と互いに伝送される。このとき、伝送路５に対しては伝送手段１３＊１（１３ａ１，１３ｂ１）および電流差動演算手段１４＊１（１４ａ１，１４ｂ１）が、伝送路６に対しては伝送手段１３＊２（１３ａ２，１３ｂ２）および電流差動演算手段１４＊２（１４ａ２，１４ｂ２）がそれぞれ独立に対応して動作する。したがって、伝送路５と伝送路６の伝送遅延時間は同一でなくても構わない。

この場合、２つの電流差動演算手段１４＊１，１４＊２による２系列の電流差動演算結果は、信号生成手段２０の論理和手段（ＯＲ）２１によりその論理和が取られてシーケンス演算手段１５に渡される。そのため、シーケンス演算手段１５では、基本的には、伝送遅延時間が短い伝送路の方の電流差動演算結果にてトリップ信号が生成され、出力手段１６から出力される。したがって、両方の伝送路５，６が同時に伝送不良とならない限り、正常な伝送路からのデータを用いていずれかの電流差動演算手段１４＊１，１４＊２で送電線保護機能を継続可能である。

なお、従端の差動電流継電装置１ａにおいて、サンプリングパルス信号は、補正手段１８ａによって主端のサンプリングパルス信号と同期が取られる。この場合、両端の差動電流継電装置１ａにおいて、伝送路５，６毎にタイミング差測定手段１７＊１，１７＊２によりサンプリングパルス信号タイミング差ΔＴが算出されるが、前記式（８）および式（１２）により、２つの伝送路５，６からのデータに対して同一のサンプリングパルス信号タイミング差ΔＴをそれぞれのタイミング差測定手段１７＊１，１７＊２から得ることができる。

そのため、どちらの伝送路５，６のサンプリングパルス信号タイミング差ΔＴを使用した場合でも、正しいサンプリング同期を維持することができるので、従端の差動電流継電装置１ａにおいては、切替手段３１ａにより、伝送不良でない方の演算結果を選択し、補正手段１８ａにより、この演算結果を使用してサンプリングパルスを補正すればよい。

具体的には、片方の伝送路、例えば伝送路５を優先としておき、伝送路５の伝送不良がなくサンプリングパルス信号タイミング差ΔＴの算出を継続できる限りは、タイミング差測定手段１７ａ１から得られるΔＴをサンプリングパルス補正に用いることが考えられる。この場合、伝送路５に伝送不良が生じてタイミング差測定手段１７ａ１のΔＴ算出停止、タイミング差測定手段１７ａ２のΔＴ算出継続となったときには、タイミング差測定手段１７ａ２のΔＴをサンプリングパルス補正に用いればよい。なお、切替手段３１ａによる伝送不良の有無の判定は、擾乱検出部１３１＊１，１３１＊２からタイミング差測定手段１７＊１，１７＊２に渡される伝送不良検出信号に基づいて行われる。

［効果］
以上のような構成を有する第１の実施形態によれば、二重化された伝送路の一方が伝送不良であっても、電流差動演算を一時的にも全く停止することなく、送電線保護機能を確実に継続できるため、電流差動継電装置の稼働率および信頼性を向上できる。

［第２の実施形態］
［構成］
図２は、本発明を適用した第２の実施形態に係る送電線保護システムを示す構成図である。この図２に示す送電線保護システムの基本的な構成は、図１に示した第１の実施形態と同様であるが、次の点で、第１の実施形態と異なる。

すなわち、第２の実施形態の差動電流継電装置１において、電流差動演算手段１４＊１，１４＊２からは電流差動演算結果に加えて、現在の状態がロック状態であるかレディ状態であるかを示すレディフラグが出力されるようになっており、また、信号生成手段２０においては、論理和手段２１の代わりに、レディフラグに応じて使用する電流差動演算結果を選択する選択手段２２が設けられている。なお、その他の構成については、第１の実施形態の構成と同様である。

［作用］
以上のような構成を有する第２の実施形態に係る送電線保護システムにおいて、第１の実施形態と異なる作用は、差動電流継電装置１における２つの電流差動演算手段１４＊１，１４＊２と信号生成手段２０の処理のみである。

すなわち、本実施形態の差動電流継電装置１において、２つの電流差動演算手段１４＊１，１４＊２は、一般的な電流差動演算手段と同様に、伝送不良や同期不良、自動監視不良等の何らかの不良が発生するとロックされる。本実施形態の電流差動演算手段１４＊１，１４＊２においては、電流差動演算結果に加えて、現在の状態がロック状態かレディ状態かを表すレディフラグを出力する。

このように電流差動演算手段１４＊１，１４＊２から出力されるレディフラグを、信号生成手段２０の選択手段２２に導入し、レディ状態である方の電流差動演算結果を選択して後段のシーケンス演算手段１５に導入する。そして、２つの独立な電流差動演算結果のうち、レディ状態にある方の電流差動演算結果を使用してシーケンス演算手段１５によりトリップ信号を生成し、出力手段１６からトリップ出力を行う。

この場合の、具体的な選択方式としては、例えば、初期状態においては電流差動演算手段１４＊１の電流差動演算結果を優先的に選択するように設定しておき、電流差動演算手段１４＊１のレディフラグがオフ、つまりロック状態になった場合に、他方の電流差動演算手段１４＊２のレディフラグがオンであれば、この電流差動演算手段１４＊２の電流差動演算結果を選択することが考えられる。つまり、優先側の電流差動演算手段がロック状態で非優先側がレディ状態の場合には他方を選択し、優先側・非優先側共にレディ状態もしくはロック状態の場合は優先側の電流差動演算手段を選択すればよい。

［効果］
以上のような構成を有する第２の実施形態によれば、第１の実施形態とほぼ等価な効果が得られる。すなわち、二重化された伝送路の一方が伝送不良であっても、電流差動演算を一時的にも全く停止することなく、送電線保護機能を確実に継続できるため、電流差動継電装置の稼働率および信頼性を向上できる。

［第３の実施形態］
［構成］
図３は、本発明を適用した第３の実施形態に係る送電線保護システムを示す構成図である。この図２に示す送電線保護システムの基本的な構成は、図１に示した第１の実施形態と同様であるが、次の点で、第１の実施形態と異なる。

すなわち、第３の実施形態の差動電流継電装置１において、信号生成手段２０においては、論理和手段２１の代わりに、２系列の電流差動演算結果の論理積を取る論理積手段（ＡＮＤ）２３が設けられている。なお、その他の構成については、第１の実施形態の構成と同様である。

［作用］
以上のような構成を有する第３の実施形態に係る送電線保護システムにおいて、第１の実施形態と異なる作用は、信号生成手段２０の処理のみである。

すなわち、本実施形態の差動電流継電装置１において、２つの電流差動演算手段１４＊１，１４＊２による２系列の電流差動演算結果は、信号生成手段２０の論理積手段（ＡＮＤ）２３によりその論理積が取られてシーケンス演算手段１５に渡される。そのため、シーケンス演算手段１５では、２系統の独立な電流差動演算結果の論理積でトリップ信号が生成され、出力手段１６から出力される。

なお、このように２系列の電流差動演算結果の論理積を取る場合、２つの電流差動演算手段１４＊１，１４＊２が共に動作判定に至って初めてトリップ信号が生成されることになるため、本実施形態を適用するに当たっては、適用する２つの伝送路５，６が十分高品質であることが前提条件である。本実施形態においては、このような十分高品質な２つの伝送路５，６を用いた上で、２つの伝送路５，６からのデータに基づく２系列の電流差動演算結果の論理積を取ることにより、伝送不良による誤判定に起因するトリップ出力の誤出力の可能性を極力排除することができる。

なお、伝送データにおける伝送不良の検出方式としては、ＣＲＣ符号などを付加して伝送不良を確実に見つける方式が存在するが、ＣＲＣチェックによる伝送不良の検出信頼性は１００％ではない。したがって、一般的には、過電流リレー要素などのアルゴリズムが異なるリレー要素を併用するなどの手法により、トリップ出力の誤出力を防止することが望ましい。

以上のような構成を有する第３の実施形態によれば、第１の実施形態とほぼ等価な効果に加えて、さらに次のような効果が得られる。すなわち、二重化された伝送路の一方の伝送不良により、一方の電流差動演算手段が誤動作した場合でも、他方の電流差動演算手段の正不動作によってトリップ出力の誤出力を確実に防止できるため、送電線保護機能の信頼性をより向上できる。

［他の実施形態］
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な変形例が実施可能である。すなわち、図面に示したシステム構成や装置構成は、一例にすぎず、具体的な構成は適宜選択可能である。

例えば、前記実施形態においては、伝送手段１３＊１，１３＊２の擾乱検出部１３１＊１，１３１＊２からの伝送不良検出信号を、タイミング差測定手段１７＊１，１７＊２に渡す代わりに、切替手段３１に渡してサンプリングパルス信号タイミング差を切り替えることも可能である。

また、前記実施形態においては、２端子送電線について説明したが、本発明は、３以上の端子を有する送電線に設置する差動電流継電装置に対しても同様に適用可能であり、同様に優れた効果が得られるものである。

本発明の第１の実施形態に係る送電線保護システムを示す構成図。 本発明の第２の実施形態に係る送電線保護システムを示す構成図。 本発明の第３の実施形態に係る送電線保護システムを示す構成図。 従来の伝送路二重化方式の送電線保護システム例を示す構成図。 公知のサンプリング同期方法を説明する原理図。

符号の説明

１ａ，１ｂ…差動電流継電装置
２…送電線
３ａ…従端
３ｂ…主端
４ａ，４ｂ…変流器
５，６…伝送路
７ａ，７ｂ…遮断器
１１ａ，１１ｂ…アナログ／ディジタル変換手段（Ａ／Ｄ変換手段）
１２ａ，１２ｂ…受信切替手段
１３ａ，１３ｂ，１３ａ１，１３ａ２，１３ｂ１，１３ｂ２…伝送手段
１３１ａ，１３１ｂ，１３１ａ１，１３１ａ２，１３１ｂ１，１３１ｂ２…擾乱検出部
１４ａ，１４ｂ，１４ａ１，１４ａ２，１４ｂ１，１４ｂ２…電流差動演算手段
１５ａ，１５ｂ…シーケンス演算手段
１６ａ，１６ｂ…出力手段
１７ａ，１７ｂ，１７ａ１，１７ａ２，１７ｂ１，１７ｂ２…タイミング差測定手段
１８ａ，１８ｂ…補正手段
１９ａ，１９ｂ…サンプリングパルス発生手段
２０ａ，２０ｂ…信号生成手段
２１ａ，２１ｂ…論理和手段（ＯＲ）
２２ａ，２２ｂ…選択手段
２３ａ，２３ｂ…論理積手段（ＡＮＤ）
３１ａ，３１ｂ…切替手段

Claims (6)

1. 送電線の一端に設置されるとともに、２つの伝送路を通じて送電線の他端に設置された他の電流差動継電装置と互いに接続され、それぞれの端子から取得したディジタル形の電気量データを互いに送受信して電流差動演算を行う電流差動継電装置において、
   
   前記２つの伝送路により並行して前記他端とそれぞれ通信を行う２つの伝送手段と、
   前記２つの伝送手段にそれぞれ接続されて前記伝送路毎に独立した２系列の電流差動演算を行う２つの電流差動演算手段と、
   前記２系列の電流差動演算結果からトリップ信号を生成する信号生成手段と、
   アナログ量として検出された送電線の電気量データをディジタルデータに変換するアナログ／ディジタル変換手段と、
   このアナログ／ディジタル変換手段に対してサンプリングパルスを供給するサンプリングパルス発生手段と、
   前記サンプリングパルス発生手段に接続され、前記サンプリングパルス発生手段から出力されるサンプリングパルス信号と前記送電線の他端に設置された他の電流差動継電装置のサンプリングパルス信号と同期を取る補正手段と、
   前記２つの伝送手段にそれぞれ接続され伝送路毎にサンプリングパルス信号のタイミング差を測定するタイミング差測定手段と、
   これら２つのタイミング差測定手段からのサンプリングパルス信号のタイミング差を切り替えて、そのいずれか一方のみを前記補正手段に渡す切替手段と、
   を有することを特徴とする電流差動継電装置。
2. 前記信号生成手段は、前記２系列の電流差動演算結果の論理和でトリップ信号を生成するように構成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の電流差動継電装置。
3. 前記信号生成手段は、前記２つの電流差動演算手段のうち、レディ状態にある方の電流差動演算結果を用いてトリップ信号を生成するように構成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の電流差動継電装置。
4. 前記信号生成手段は、前記２系列の電流差動演算結果の論理積でトリップ信号を生成するように構成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の電流差動継電装置。
5. 送電線の一端に設置されるとともに、２つの伝送路を通じて送電線の他端に設置された他の電流差動継電装置と互いに接続され、それぞれの端子から取得したディジタル形の電気量データを互いに送受信して電流差動演算を行う電流差動継電装置の信号処理方法において、
   前記２つの電流差動継電装置の各々により、
   前記２つの伝送路により並行して前記他端とそれぞれ通信を行い、
   前記伝送路毎に独立した２系列の電流差動演算を行い、
   前記２系列の電流差動演算結果からトリップ信号を生成するに当たり、
   前記２つの伝送路毎にサンプリングパルス信号のタイミング差を測定し、
   これら２つのサンプリングパルス信号のタイミング差を切り替えて、そのいずれか一方のデータに基づいてサンプリングパルス信号を補正し、
   この補正されたサンプリングパルス信号に基づいて、アナログ量として検出された送電線の電気量データをディジタルデータに変換し、
   前記送電線の一端に設置された電流差動継電装置のサンプリングパルスと、送電線の他端に設置された他の電流差動継電装置のサンプリングパルスとの同期を取って、送電線の一端においてアナログ量として検出された電気量データをディジタルデータに変換する
   ことを特徴とする電流差動継電装置の信号処理方法。
6. 送電線の２つの端子にそれぞれ設置された２つの電流差動継電装置を２つの伝送路を通じて互いに接続し、それぞれの端子から取得したディジタル形の電気量データを互いに送受信して電流差動演算を行う送電線保護システムにおいて、
   前記２つの電流差動継電装置の各々は、
   ２つの伝送路により並行して前記他端とそれぞれ通信を行う２つの伝送手段と、
   前記２つの伝送手段にそれぞれ接続されて前記伝送路毎に独立した２系列の電流差動演算を行う２つの電流差動演算手段と、
   前記２系列の電流差動演算結果を用いてトリップ信号を生成する信号生成手段を有する 前記２つの伝送路により並行して前記他端とそれぞれ通信を行う２つの伝送手段と、
   前記２つの伝送手段にそれぞれ接続されて前記伝送路毎に独立した２系列の電流差動演算を行う２つの電流差動演算手段と、
   前記２系列の電流差動演算結果からトリップ信号を生成する信号生成手段と、
   アナログ量として検出された送電線の電気量データをディジタルデータに変換するアナログ／ディジタル変換手段と、
   このアナログ／ディジタル変換手段に対してサンプリングパルスを供給するサンプリングパルス発生手段とを備え、
   前記２つの電流差動継電装置の一方は、
   前記サンプリングパルス発生手段に接続され、前記サンプリングパルス発生手段から出力されるサンプリングパルス信号と前記送電線の他端に設置された他の電流差動継電装置のサンプリングパルス信号と同期を取る補正手段と、
   前記２つの伝送手段にそれぞれ接続され伝送路毎にサンプリングパルス信号のタイミング差を測定するタイミング差測定手段と、
   これら２つのタイミング差測定手段からのサンプリングパルス信号のタイミング差を切り替えて、そのいずれか一方のみを前記補正手段に渡す切替手段を有する
   ことを特徴とする送電線保護システム。

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