JP5092874B2 - ディジタル形保護継電器のデータ同期制御方式 - Google Patents

Description

本発明は、ディジタル形保護継電器のデータ同期制御方式に係り、特に他局から受信するサンプリングデータの伝送遅延を補償したデータ選択に関する。

電力系統の保護を行うディジタル保護継電システムでは、送配電線の各端にディジタル形保護継電器（以下ディジタルリレーという）が設けられ、各端のディジタルリレーが同期した一定間隔でＡ／Ｄ変換した自局のサンプリングデータと他局から受信したサンプリングデータを用いて保護演算を行う。

図３は、ディジタル形電流差動リレーの構成を示す。系統区間を構成するＡ電気所とＢ電気所には、電流差動リレーとしてデータ収集部１０Ａ、１０Ｂと、リレー演算部２０Ａ，２０Ｂを備える。データ収集部１０Ａ、１０Ｂは、自局のアナログ検出電流をＡ／Ｄ変換器１１でサンプリングしてディジタルデータに変換し、このディジタルデータをメモリ１２に順次格納すると共に、送信機１３によって他局の電流差動リレー側に送信する。同様に、データ収集部１０Ａ、１０Ｂは、受信機１４によって他局からディジタルデータを受信し、これをメモリ１５に順次格納する。

メモリ１２と１５には、自局と他局でそれぞれＡ／Ｄ変換された最新のサンプリングデータとその時のサンプリングナンバー（Ａ／Ｄサンプリング毎に０〜ｎにカウントアップした番号で基本周波数、たとえば５０Ｈｚ等で０となる）をそれぞれ格納する。

リレー演算部２０Ａ、２０Ｂでは、両電気所でＡ／Ｄ変換されたサンプリングデータが格納されるメモリ１２，１５のデータを用いて電流差動リレー演算を行う（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

ここで、サンプリングデータの同期制御に、自局のサンプリングナンバーに対応するデータ格納エリアと他局のサンプリングナンバーに対応するデータ格納エリアには、自局と他局の最新サンプリングナンバーには伝送遅れ分の差異が生じるため、サンプリングナンバーの２段階調整を図って自局と他局の同期したサンプリングデータを選定し、保護演算を行う。

図４は、自局と他局のデータ同期と伝送遅れの関係を示す。同図は、自局と他局共にサンプリングナンバーｎ＝０〜１１となる１２個のサンプリングデータＤ０〜Ｄ１１をメモリ１２と１５にそれぞれ格納する場合である。同図では、他局からの伝送遅れ分は６カウントの場合を示し、他局のサンプリングナンバー「０」のデータが受信されたときの自局のサンプリングナンバーが「６」の場合を示す。

このとき、リレー演算に使用可能なデータのサンプリングナンバーは、自局サンプリングナンバー＋１（＝「７」）から他局サンプリングナンバー「６」までの範囲であるが、自局サンプリングナンバーに対して６カウント以下の伝送遅れに対しては７カウント前のサンプリングナンバーで、それ以上の遅れに対しては１カウント先（自局サンプリングデータ取り出し可能な最古のサンプリングナンバー）のサンプリングナンバーとしている。これらの例を以下にケース別に説明する。

＜伝送遅れケース１＞
伝送遅れが「０」〜「６」カウントの範囲にあるときは、自局サンプリングナンバー「７」のときの他局サンプリングデータは受信済みなので、この時の自局と他局のサンプリングデータを用いてリレー演算を行う。図５の（ａ）に例を示すように、自局のサンプリングナンバーが「０」のときは自局他局ともサンプリングナンバーが「５」のときのサンプリングデータを用いる。

＜伝送遅れケース２＞
伝送遅れが「７」〜「１１」カウントの範囲にあるときは、自局サンプリングナンバー「１１」のときの他局サンプリングデータは受信済みなので、この時の自局と他局のサンプリングデータを用いてリレー演算を行う。図５の（ｂ）に例を示すように、自局のサンプリングナンバーが「０」のときは自局他局ともサンプリングナンバーが「０」のときのサンプリングデータを用いる。
特開平０９−２００９４７号公報 特開２００３−１１１２６６号公報

前記のように、サンプリングデータの同期制御には、自局のサンプリングナンバーに対応するデータ格納エリアと他局のサンプリングナンバーに対応するデータ格納エリアには、自局と他局の最新サンプリングナンバーには伝送遅れ分の差異が生じるため、サンプリングナンバーの２段階調整を図って自局と他局の同期したサンプリングデータを選定する。

このとき、リレー演算に使用するデータ抽出用サンプリングナンバーは２段階に固定されているため、保護演算に供するデータに伝送遅れ分以上の遅れが生じ、しゃ断器のトリップに遅れを起こすおそれがある。

また、サンプリングデータの伝送遅れ時間は、伝送ルート切り替えや伝送路のジッタなどによって変動するため、この変動を補償したサンプリングデータの選定が必要となる。

本発明の目的は、他局からのサンプリングデータの伝送遅れ分およびその変動を補償した最新のサンプリングデータを使った保護演算ができるディジタル形保護継電器のデータ同期制御方式を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、他局から受信したサンプリングデータのナンバーをもつサンプリングデータを自局と他局のサンプリングデータから取り出し可能な最新のサンプリングデータとし、自局サンプリングナンバーと他局サンプリングナンバーとの差を伝送遅延時間の変化に相当する値として周期的に求め、その前回値と今回値の比較によって遅延時間の増減を判定し、この増減に応じて取り出す最新のサンプリングデータを移行させるようにしたもので、以下の構成を特徴とする。

（１）自局と他局が同期した一定間隔でアナログデータをそれぞれサンプリングし、データ収集部には自局のサンプリングデータと他局から伝送されたサンプリングデータを同じサンプリングナンバーを付して収集し、自局のリレー演算部は自局と他局の前記サンプリングデータを用いて保護演算するディジタル形保護継電器のデータ同期制御方式であって、
前記リレー演算部は、他局から受信したサンプリングデータのナンバーをもつサンプリングデータを自局と他局のサンプリングデータから取り出し可能な最新のサンプリングデータとして保護演算を行い、
データナンバー制御部は、自局サンプリングナンバーと他局サンプリングナンバーとの差を伝送遅延時間の変化に相当する値として周期的に求め、その前回値と今回値の比較によって遅延時間の増減を判定し、この増減に応じて前記リレー演算部が取り出す最新のサンプリングデータを移行させる手段を備えたことを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、他局から受信したサンプリングデータのナンバーをもつサンプリングデータを自局と他局のサンプリングデータから取り出し可能な最新のサンプリングデータとし、自局サンプリングナンバーと他局サンプリングナンバーとの差を伝送遅延時間の変化に相当する値として周期的に求め、その前回値と今回値の比較によって遅延時間の増減を判定し、この増減に応じて取り出す最新のサンプリングデータを移行させるようにしたため、他局からのサンプリングデータの伝送遅れ分およびその変動を補償した最新のサンプリングデータを使った保護演算ができる。

図１は、本発明の実施形態を示すディジタル形保護継電器の要部構成を示し、図３と異なる部分はデータ読出制御部３０Ａ，３０Ｂにある。

データ読出制御部３０Ａ，３０Ｂの構成は、３０Ａにハードウェア構成の場合を示すが、ソフトウェア構成とすることもできる。図１において、遅延カウンタ３１は、自局サンプリングの基準となるタイミング（例えばナンバー「０」のタイミング）における他局からのサンプリングナンバー＋データの受信タイミングとの差をサンプリング周波数でカウントすることで、他局からのデータ伝送遅延時間に相当するカウント値を求める。

記憶回路３２は、遅延カウンタ３１のカウント値を前回の伝送遅延時間として一次記憶する。比較回路３３は、記憶回路３２に記憶する伝送遅延時間の前回値とし、遅延カウンタ３１のカウント値を伝送遅延時間の今回値とし、両伝送遅延時間の比較により、伝送遅延時間の変化を検出する。

伝送時間判定回路３４は、比較回路３３の出力変化から、伝送遅延時間が前回よりも１サンプリング時間だけ増したか、減じたか、または増減無しかを判定し、その判定結果を出力する。

以上の構成になるデータ読出制御部３０Ａ，３０Ｂを備えることにより、リレー演算部２０Ａ、２０Ｂは、伝送時間判定回路３４からの判定結果に応じて、メモリ１２，１５から読み出すデータのナンバーを調整することで、他局からの伝送時間の遅れ分およびその変動を補償した最新のサンプリングデータを使った保護演算を行うことができる。このことを以下詳細に説明する。

データ収集部１０Ａの収集データは、自局と他局のサンプリングデータの同期がサンプリングナンバーによって行われるが、前記の図４に示すように、自局サンプリングナンバーに対して他局サンプリングナンバーは伝送遅れ分がある。

この伝送遅れを有して受信した他局のサンプリングデータのナンバーもつサンプリングデータを自局と他局のサンプリングデータから取り出し可能な最新のサンプリングデータとなる。例えば、図４に示す伝送遅れの場合、他局のサンプリングナンバー「６」のデータと自局のサンプリングナンバー「６」のデータが取りだし可能な最新のデータになり、この最新データを使った保護演算を行えば、しゃ断器のトリップに伝送遅れ分以上の遅れが生じるのを防止できる。そこで、本実施形態では、リレー演算部では、基本的には、受信した他局のサンプリングデータのナンバーが付された自局と他局のサンプリングデータを取り出し可能な最新のサンプリングデータとして保護演算を行う。

ここで、データ収集やデータ送受信の微細な処理タイミングの変動により、リレー演算部からみた他局サンプリングナンバーが１回前と比べて未更新や１回分多く進むことがある（ただし、リレー演算処理タイミングとデータ収集部がリレー演算部に対しデータ送信するタイミングがほぼ等しいとする）。

そこで、本実施形態では、自局サンプリングナンバーと他局サンプリングナンバーとの差を遅延時間の変化に相当する値として遅延カウンタ３１で求め、記憶回路３２と比較回路３３によって、その前回値と今回値を大小比較し、伝送時間判定回路３４では前回値よりも今回値が大きくなっていれば、サンプリングナンバーは前回のまま（１回分遅れ増加）、同じであればサンプリングナンバーをプラス側に更新、小さくなればサンプリングナンバーをマイナス側に更新することにより、伝送遅延時間の変動を補償して最新のサンプリングデータを使用した保護演算を可能にする。

図２は、伝送遅延時間の変動を補償したサンプリングデータの移行処理を示す。同図は、遅れ時間がサンプリングナンバー「７」の場合を示し、この状態で前回値と今回値の差分が大きくなるにつれて、リレー演算用サンプリングデータの遅れカウントを遅れ限界値「１２」まで増していき、逆に前回値と今回値の差分が小さくなるにつれて、リレー演算用サンプリングデータの遅れカウントを遅れ基準値「７」まで減じていくことで、伝送遅延時間の変動を補償した最新のサンプリングデータによる保護演算ができる。

本発明の実施形態を示すディジタル形保護継電器の要部構成図。 サンプリングデータの移行処理例。 ディジタル形電流差動リレーの構成図。 データ同期と伝送遅れの関係。 伝送遅れによるデータ調整の例。

符号の説明

１０Ａ、１０Ｂ データ収集部
２０Ａ、２０Ｂ リレー演算部
３０Ａ、３０Ｂ データナンバー制御部
１２，１５ メモリ
３１ 遅延カウンタ
３２ 記憶回路
３３ 比較回路
３４ 伝送時間判定回路

Claims (1)

1. 自局と他局が同期した一定間隔でアナログデータをそれぞれサンプリングし、データ収集部には自局のサンプリングデータと他局から伝送されたサンプリングデータを同じサンプリングナンバーを付して収集し、自局のリレー演算部は自局と他局の前記サンプリングデータを用いて保護演算するディジタル形保護継電器のデータ同期制御方式であって、
   前記リレー演算部は、他局から受信したサンプリングデータのナンバーをもつサンプリングデータを自局と他局のサンプリングデータから取り出し可能な最新のサンプリングデータとして保護演算を行い、
   データナンバー制御部は、自局サンプリングナンバーと他局サンプリングナンバーとの差を伝送遅延時間の変化に相当する値として周期的に求め、その前回値と今回値の比較によって遅延時間の増減を判定し、この増減に応じて前記リレー演算部が取り出す最新のサンプリングデータを移行させる手段を備えたことを特徴とするディジタル形保護継電器のデータ同期制御方式。

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