JP5188449B2 - Synchronous phasor measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、同期フェーザ測定装置に関する。   The present invention relates to a synchronized phasor measuring device.

近年、電力系統内の潮流が複雑化するにつれ、信頼性および精度の高い電力系統の制御および保護が要求されるようになっている。中でも、電力系統の制御および保護に必要な基本装置の一つである同期フェーザ測定装置(Phasor Measurement Unit:PMU)に対する性能向上の必要性が高まってきている(例えば、特許文献1,2参照)。   In recent years, as the power flow in the power system becomes more complicated, control and protection of the power system with high reliability and accuracy have been required. In particular, there is an increasing need for performance improvement with respect to a synchronous phasor measurement unit (PMU) which is one of basic devices necessary for control and protection of a power system (for example, see Patent Documents 1 and 2). .

従来、この種の電力系統制御保護に用いられる同期フェーザ測定装置には、主として基準波比較方式と1サイクル積分方式とがある。基準波比較方式は、PMUの内部に系統定格周波数の基準波とGPS時刻を有し、入力データを基準波と比較し、その差分を同期フェーザとする方式であり、1サイクル積分方式は1サイクルの積分演算で自端の同期フェーザを計算する方式である。   Conventionally, synchronous phasor measuring devices used for this type of power system control protection mainly include a reference wave comparison method and a one-cycle integration method. The reference wave comparison method has a system rated frequency reference wave and GPS time inside the PMU, compares the input data with the reference wave, and uses the difference as a synchronized phasor. The one-cycle integration method is one cycle. This is a method of calculating a self-synchronized phasor by an integral operation.

しかしながら、基準波比較方式では、一点のみの差分計算方式(同じ時刻の入力データと基準波点の差分計算)であるため誤差は非常に大きく、平均化処理などをしているが安定した値が得られないという問題点がある(非特許文献1参照)。   However, since the reference wave comparison method is a difference calculation method of only one point (difference calculation between input data and reference wave point at the same time), the error is very large, and although an averaging process is performed, a stable value is obtained. There is a problem that it cannot be obtained (see Non-Patent Document 1).

また、1サイクル積分方式では、系統周波数が定格周波数からずれた場合、計算誤差が非常に大きくなるという問題点がある(非特許文献2参照)。   Further, in the one-cycle integration method, there is a problem that a calculation error becomes very large when the system frequency is deviated from the rated frequency (see Non-Patent Document 2).

現在の2つの方式は、共に実数瞬時値ベースで交流波形を模擬するものであり、例えばフーリエ変換で電圧瞬時値波形を分解してその中の基本波(同期フェーザ)を抽出し、その後、基本波の周波数を求めるという方法であり、更に周波数―ゲイン特性曲線により各交流電気量の補正を行う必要もあった。したがって、これらの従来方式を具現するには、フーリエ変換、周波数―ゲイン補正処理、平均化処理などの遅れ時間要素が導入されるため、リアルタイムな計測値が得られず、高速・高精度な同期フェーザを測定することができないという課題があった。   The two current methods both simulate AC waveforms on the basis of real instantaneous values. For example, the fundamental voltage (synchronous phasor) is extracted by decomposing the voltage instantaneous value waveform by Fourier transform, and then the basic In this method, the frequency of the wave is obtained, and each AC electric quantity needs to be corrected by a frequency-gain characteristic curve. Therefore, in order to implement these conventional methods, delay time elements such as Fourier transform, frequency-gain correction processing, and averaging processing are introduced, so real-time measurement values cannot be obtained, and high-speed and high-precision synchronization is achieved. There was a problem that the phasor could not be measured.

国際公開第08/126240号International Publication No. 08/126240 特開平5−274049号公報JP-A-5-274049

「IEEE Standard for Synchrophasors」C37.118−2005“IEEE Standard for Synchrophasors” C37.118-2005 「IEEJ Trans.PE,Vol.123、No.12,pp1471−1479, 2003」"IEEE J. Trans. PE, Vol. 123, No. 12, pp1471-1479, 2003"

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、本発明者が既に提案した動的周波数測定手法を用いると共に、本発明者が新たに提案する時間同期フェーザの概念を導入して高速・高精度性の更なる向上を可能とする同期フェーザ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and uses the dynamic frequency measurement method already proposed by the present inventor and introduces the concept of a time synchronization phasor newly proposed by the present inventor to achieve a high speed / An object of the present invention is to provide a synchronous phasor device capable of further improving high accuracy.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる同期フェーザ測定装置は、電力系統の電圧を計測する電圧計測部と、前記電圧計測部が計測した電圧時系列データの電圧瞬時値にて決まる電圧回転ベクトルを用いて現時点の周波数を算出する周波数算出部と、前記電圧瞬時値および前記周波数を用いて現時点のフェーザを算出するフェーザ算出部と、現時点のフェーザと1または数サイクル前のフェーザとの差分である時間同期フェーザを算出する時間同期フェーザ算出部と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a synchronous phasor measuring device according to the present invention includes a voltage measuring unit that measures a voltage of a power system, and an instantaneous voltage value of voltage time-series data measured by the voltage measuring unit. A frequency calculation unit that calculates the current frequency using the voltage rotation vector determined in step 1, a phasor calculation unit that calculates the current phasor using the voltage instantaneous value and the frequency, and one or several cycles before the current phasor A time-synchronized phasor calculating unit that calculates a time-synchronized phasor that is a difference from the phasor.

本発明にかかる同期フェーザ測定装置によれば、本発明者が新たに提案した時間同期フェーザにより、高速・高精度性の更なる向上を可能とする同期フェーザ装置を得ることができるという効果を奏する。   According to the synchronized phasor measuring device according to the present invention, it is possible to obtain a synchronized phasor device capable of further improving high speed and high accuracy by the time synchronized phasor newly proposed by the present inventor. .

図1は、本発明の実施の形態にかかる同期フェーザ測定装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a synchronized phasor measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、複素平面上の電圧回転ベクトルを示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a voltage rotation vector on a complex plane. 図3は、複素平面上でのサンプリング1刻みによる電圧回転ベクトを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a voltage rotation vector for each sampling step on the complex plane. 図4は、入力周波数が定格周波数である場合の電圧回転ベクトル振幅および電圧回転ベクトル弦長の測定結果の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of measurement results of the voltage rotation vector amplitude and the voltage rotation vector chord length when the input frequency is the rated frequency. 図5は、入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数である場合の2種類の積分式による電圧振幅の測定結果の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a measurement result of voltage amplitude by two types of integral equations when the input frequency is an abnormal frequency that deviates from the rated frequency. 図6は、入力周波数が異常周波数である場合の2種類の積分式による電圧弦長の測定結果の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the measurement result of the voltage chord length by two types of integral equations when the input frequency is an abnormal frequency. 図7は、本実施の形態の手法を用いた場合の周波数測定に係るゲイン特性の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of gain characteristics related to frequency measurement when the method of the present embodiment is used. 図8は、サンプリング1刻みに対応する中心角の半値(α)に係る測定結果の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a measurement result related to the half value (α) of the central angle corresponding to one sampling interval. 図9は、各入力周波数における電圧振幅と電圧弦長の測定結果の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of measurement results of voltage amplitude and voltage chord length at each input frequency. 図10は、複素平面の上半面におけるフェーザを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a phasor on the upper half of the complex plane. 図11は、入力周波数が定格周波数である場合のフェーザの測定結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a phasor measurement result when the input frequency is the rated frequency. 図12は、複素平面の上半面におけるフェーザ推定値を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing phasor estimation values on the upper half of the complex plane. 図13は、入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数である場合のフェーザ測定結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a phasor measurement result when the input frequency is an abnormal frequency that deviates from the rated frequency. 図14は、正方向モードで回転しているフェーザを説明する図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a phasor rotating in the forward direction mode. 図15は、逆方向モードで回転しているフェーザを説明する図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a phasor rotating in the reverse mode. 図16は、反転モードで回転しているフェーザを説明する図である。FIG. 16 is a diagram for explaining the phasor rotating in the reverse mode. 図17は、フェーザ測定までに至る一連の処理フローを示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart showing a series of processing flows up to phasor measurement. 図18は、正正モードで変化する時間同期フェーザを示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a time-synchronized phasor that changes in the normal mode. 図19は、正逆モードで変化する時間同期フェーザを示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a time-synchronized phasor that changes in the forward / reverse mode. 図20は、逆逆モードで変化する時間同期フェーザを示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a time-synchronized phasor that changes in the reverse mode. 図21は、逆正モードで変化する時間同期フェーザを示す図である。FIG. 21 is a diagram showing a time-synchronized phasor that changes in the reverse normal mode. 図22は、ラッチモードで変化する時間同期フェーザを示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a time synchronization phasor that changes in the latch mode. 図23は、入力周波数に対する時間同期フェーザの変化特性を示す図である。FIG. 23 is a diagram illustrating a change characteristic of a time-synchronized phasor with respect to an input frequency. 図24は、入力周波数が定格周波数より小さい場合の時間同期フェーザの変化特性を定性的に示した図である。FIG. 24 is a diagram qualitatively showing the change characteristic of the time synchronization phasor when the input frequency is smaller than the rated frequency. 図25は、入力周波数が定格周波数より大きい場合の時間同期フェーザの変化特性を定性的に示した図である。FIG. 25 is a diagram qualitatively showing the change characteristic of the time synchronization phasor when the input frequency is higher than the rated frequency. 図26は、時間同期フェーザの算出処理を示すフローチャートである。FIG. 26 is a flowchart showing a time synchronization phasor calculation process. 図27は、入力周波数が定格周波数である場合のフェーザおよび時間同期フェーザの測定結果を示す図である。FIG. 27 is a diagram illustrating measurement results of the phasor and the time-synchronized phasor when the input frequency is the rated frequency. 図28は、入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数である場合のフェーザおよび時間同期フェーザの測定結果を示す図である。FIG. 28 is a diagram illustrating measurement results of the phasor and the time-synchronized phasor when the input frequency is an abnormal frequency that deviates from the rated frequency. 図29は、空間同期フェーザの算出処理を示すフローチャートである。FIG. 29 is a flowchart showing the calculation process of the space synchronization phasor. 図30は、入力周波数が定格周波数である場合の空間同期フェーザの測定結果を示す図である。FIG. 30 is a diagram illustrating a measurement result of the spatially synchronized phasor when the input frequency is the rated frequency. 図31は、入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数である場合の空間同期フェーザの測定結果を示す図である。FIG. 31 is a diagram showing a measurement result of the spatially synchronized phasor when the input frequency is an abnormal frequency that deviates from the rated frequency. 図32は、入力周波数が定格周波数から外れ、且つ、自端または他端のうちの何れかの周波数が変化する場合の空間同期フェーザの測定結果を示す図である。FIG. 32 is a diagram illustrating a measurement result of the spatially synchronized phasor when the input frequency deviates from the rated frequency and either the own end or the other end changes. 図33は、本実施の形態の同期フェーザ測定装置が適用される電力系統の一構成例を示す図である。FIG. 33 is a diagram illustrating a configuration example of a power system to which the synchronized phasor measuring device according to the present embodiment is applied.

以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態にかかる同期フェーザ測定装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。   Exemplary embodiments of a synchronized phasor measuring device according to embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態にかかる同期フェーザ測定装置の構成を示す図である。図1の構成図では、母線A,B,Cを有する電力系統において、電力系統の一端(自端)に位置する母線Aに設けられた計器用変圧器PTに同期フェーザ測定装置100が接続され、電力系統の他端に位置する母線Cに設けられた計器用変圧器PTに同期フェーザ測定装置100と同等の同期フェーザ測定装置(PMU(Phasor Measurement Unit)として図示)102が接続される場合を一例として示している。なお、離間されて配置された同期フェーザ測定装置100,102同士は、通信チャンネル15にて接続されており、所要の情報が相互に伝達される構成となっている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a synchronized phasor measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. In the configuration diagram of FIG. 1, in a power system having buses A, B, and C, a synchronous phasor measuring device 100 is connected to an instrument transformer PT provided on bus A located at one end (own end) of the power system. A case where a synchronous phasor measuring device (illustrated as a PMU (Phasor Measurement Unit)) 102 equivalent to the synchronous phasor measuring device 100 is connected to an instrument transformer PT provided on the bus C located at the other end of the power system. It is shown as an example. Note that the synchronized phasor measuring devices 100 and 102 arranged apart from each other are connected to each other through a communication channel 15 so that necessary information is transmitted to each other.

つぎに、本実施の形態にかかる同期フェーザ測定装置100の構成および概略の機能について説明する。図1に示すように、同期フェーザ測定装置100は、電圧測定部1、A/D変換部2、現時点周波数算出部3、電圧瞬時値推定値算出部4、電圧振幅推定値算出部5、現時点フェーザ算出部6、時間同期フェーザ算出部7、他端同期フェーザ受信部8、母線間同期フェーザGPS時間同定部9、空間同期フェーザ算出部10、インターフェース11、記憶部12、および送信部13を備えている。なお、本実施の形態において、電圧測定部1およびA/D変換部2は、広義の電圧測定部を構成する。   Next, the configuration and schematic functions of the synchronized phasor measuring device 100 according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the synchronized phasor measuring apparatus 100 includes a voltage measuring unit 1, an A / D converter 2, a current frequency calculating unit 3, a voltage instantaneous value estimated value calculating unit 4, a voltage amplitude estimated value calculating unit 5, a current time A phasor calculation unit 6, a time synchronization phasor calculation unit 7, an other end synchronization phasor reception unit 8, a bus synchronization phasor GPS time identification unit 9, a space synchronization phasor calculation unit 10, an interface 11, a storage unit 12, and a transmission unit 13 are provided. ing. In the present embodiment, the voltage measurement unit 1 and the A / D conversion unit 2 constitute a broad voltage measurement unit.

電圧測定部1は、計器用変圧器PTにて実測された電圧時系列データ(アナログデータ)を取り込み所定のタイミングごとにA/D変換部2に送り込む。A/D変換部2は、時系列のアナログデータを時系列のデジタルデータに変換する。現時点周波数算出部3は、実測されたデジタルデータの電圧瞬時値にて決まる電圧回転ベクトルを用いて現時点の周波数を算出する。なお、電圧回転ベクトルは、複素平面上で反時計周りに回転している動的ベクトルであり、電圧回転ベクトルの実数部が電圧瞬時値に対応する。   The voltage measurement unit 1 takes in voltage time-series data (analog data) actually measured by the instrument transformer PT and sends it to the A / D conversion unit 2 at a predetermined timing. The A / D conversion unit 2 converts time-series analog data into time-series digital data. The current frequency calculation unit 3 calculates the current frequency using a voltage rotation vector determined by the measured voltage instantaneous value of the digital data. The voltage rotation vector is a dynamic vector rotating counterclockwise on the complex plane, and the real part of the voltage rotation vector corresponds to the instantaneous voltage value.

電圧瞬時値推定値算出部4は、算出した周波数および計測した電圧瞬時値を用いて電圧瞬時値推定値を算出する。電圧振幅推定値算出部5は、周波数および電圧瞬時値推定値を用いて電圧振幅推定値を算出する。なお、電圧瞬時値推定値および電圧振幅推定値は、例えば最小二乗法などを利用して算出することができる。   The voltage instantaneous value estimated value calculation unit 4 calculates the voltage instantaneous value estimated value using the calculated frequency and the measured voltage instantaneous value. The voltage amplitude estimated value calculation unit 5 calculates the voltage amplitude estimated value using the frequency and the voltage instantaneous value estimated value. The voltage instantaneous value estimated value and the voltage amplitude estimated value can be calculated using, for example, the least square method.

現時点フェーザ算出部6は、電圧瞬時値推定値および電圧振幅推定値を用いて現時点におけるフェーザを算出する。時間同期フェーザ算出部7は、現時点のフェーザと1または数サイクル前のフェーザとの差分である時間同期フェーザを算出する。他端同期フェーザ受信部8は、他端にある同期フェーザ測定装置102から通信チャンネル15を通じて送信された同期フェーザの情報を受信する。なお、受信した同期フェーザには、GPSの時間情報(GPS時間)が付されている。母線間同期フェーザGPS時間同定部9は、自端フェーザに対応するGPS時間と受信した他端フェーザに対応するGPS時間とを同定する処理を行う。なお、同期フェーザに付される時間情報はGPS時間である必要はなく、両装置が個別に有している時計の時刻を用いてもよい。   The current phaser calculator 6 calculates a current phaser using the voltage instantaneous value estimated value and the voltage amplitude estimated value. The time-synchronized phasor calculating unit 7 calculates a time-synchronized phasor that is the difference between the current phasor and the phasor one or several cycles before. The other end synchronized phasor receiving unit 8 receives information about the synchronized phasor transmitted from the synchronized phasor measuring device 102 at the other end through the communication channel 15. The received synchronized phasor is attached with GPS time information (GPS time). The inter-bus-line synchronized phasor GPS time identifying unit 9 performs processing for identifying the GPS time corresponding to the own-end phasor and the GPS time corresponding to the received other-end phasor. Note that the time information attached to the synchronized phasor need not be GPS time, and the time of the clocks individually possessed by both devices may be used.

空間同期フェーザ算出部10は、自端フェーザと、同定された他端フェーザとの差分である空間同期フェーザを算出する。インターフェース11は、上述の算出結果を表示装置や外部装置に出力する機能を提供する。記憶部12は、計測データや算出結果などを記憶する機能を提供する。送信部13は、算出した同期フェーザ等を対向する装置等に送信する機能を提供する。   The space-synchronized phasor calculating unit 10 calculates a space-synchronized phasor that is a difference between the own-end phasor and the identified other-side phasor. The interface 11 provides a function of outputting the above calculation result to a display device or an external device. The storage unit 12 provides a function of storing measurement data, calculation results, and the like. The transmission unit 13 provides a function of transmitting the calculated synchronized phasor or the like to an opposing device or the like.

なお、上記の構成において、電圧測定部1およびA/D変換部2は、デジタル電圧出力端子を有する電圧計などを用いることができる。また、現時点周波数算出部3、電圧瞬時値推定値算出部4、電圧振幅推定値算出部5、現時点フェーザ算出部6、時間同期フェーザ算出部7、他端同期フェーザ受信部8、母線間同期フェーザGPS時間同定部9、空間同期フェーザ算出部10、インターフェース11、記憶部12、および送信部13は、CPU、RAM、ROMおよびインターフェース回路を有する汎用のコンピュータならびに、汎用のコンピュータに接続され、所要の通信機能を有する機器等を用いることができる。   In the above configuration, the voltage measurement unit 1 and the A / D conversion unit 2 can use a voltmeter having a digital voltage output terminal. Also, the current frequency calculation unit 3, the voltage instantaneous value estimation value calculation unit 4, the voltage amplitude estimation value calculation unit 5, the current phaser calculation unit 6, the time synchronization phasor calculation unit 7, the other end synchronization phasor reception unit 8, and the inter-bus synchronization phasor The GPS time identification unit 9, the space synchronization phasor calculation unit 10, the interface 11, the storage unit 12, and the transmission unit 13 are connected to a general-purpose computer having a CPU, a RAM, a ROM, and an interface circuit, and a general-purpose computer. A device having a communication function can be used.

つぎに、本実施の形態にかかる同期フェーザ測定装置の詳細機能について説明する。なお、ここではまず、図2〜9を参照し、本実施の形態における周波数測定手法を説明する。   Next, detailed functions of the synchronized phasor measuring device according to the present embodiment will be described. Here, first, the frequency measurement method in the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図2は、複素平面上の電圧回転ベクトルを示す図である。この電圧回転ベクトルは、電圧振幅V(t)を有し、反時計周りにω(=2πf)で回転している。ここで、いま、電力系統の周波数をf1(t)で表せば、この周波数f1(t)は、次式を用いて計算することができる。 FIG. 2 is a diagram illustrating a voltage rotation vector on a complex plane. This voltage rotation vector has a voltage amplitude V (t) and rotates counterclockwise at ω (= 2πf). Here, if the frequency of the power system is represented by f 1 (t), this frequency f 1 (t) can be calculated using the following equation.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

上記(1)式において、f0は系統の定格周波数(50Hzまたは60Hz)であり、Ψ(t)は定格周波数に対応する1サイクル周期時間に回転した位相角(ラジアン)である。 In the above equation (1), f 0 is the rated frequency (50 Hz or 60 Hz) of the system, and ψ (t) is the phase angle (radian) rotated in one cycle period time corresponding to the rated frequency.

ここで、本実施の形態では、上記Ψ(t)を、次の積分計算式を用いて算出することを提案する。   Here, in the present embodiment, it is proposed to calculate Ψ (t) using the following integral calculation formula.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

上記(1)および(2)式において、T0は定格周波数に対応する1サイクル周期時間であり、次式を用いて計算できる。 In the above equations (1) and (2), T 0 is one cycle period time corresponding to the rated frequency, and can be calculated using the following equation.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

図3は、複素平面上でのサンプリング1刻みによる電圧回転ベクトを示す図である。図3において、三角形AOBの両斜辺V(t)およびV(t-T)を等しいと仮定し、弦長ABの中心点をCとすれば、サンプリング1刻みの回転位相角(中心角2α)の半値αに対し、次の関係式が成立する。   FIG. 3 is a diagram showing a voltage rotation vector for each sampling step on the complex plane. In FIG. 3, assuming that the hypotenuses V (t) and V (tT) of the triangle AOB are equal and the center point of the chord length AB is C, the half-value of the rotation phase angle (center angle 2α) in increments of 1 sampling. The following relational expression holds for α.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

また、この半値αは、次式を用いて計算できる。   The half value α can be calculated using the following equation.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

さらに、定格周波数に対応する1サイクル周期時間に回転した位相角は、同じ周期時間に対応するサンプリングステップ数の2倍であるため、1周期時間におけるサンプリングステップ数を4N(Nは自然数)とすれば、回転位相角Ψ(t)は、次式のように計算できる。   Furthermore, since the phase angle rotated in one cycle period corresponding to the rated frequency is twice the number of sampling steps corresponding to the same period time, the number of sampling steps in one period is 4N (N is a natural number). For example, the rotational phase angle Ψ (t) can be calculated as follows.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

この(6)式を上記(1)式に代入すれば、電力系統の周波数f1(t)は、次式のように計算される。 If this equation (6) is substituted into the above equation (1), the frequency f 1 (t) of the power system is calculated as the following equation.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

以上のように、本実施の形態における周波数測定手法では、周波数測定問題を従来のサイン波の零クロスポイントを検出する手法から、定格周波数に対応する1サイクル周期時間に回転した位相角を積算する手法((2)式、(6)式、および(7)式を用いる手法)に変更している。なお、従来の零クロス手法が微分計算を用いる方式であるのに対し、新しい提案手法は積分計算を用いる手法である。言うまでもないが、新しい提案手法の方が、安定した周波数の算出が可能となる。   As described above, in the frequency measurement method according to the present embodiment, the phase angle rotated in one cycle period time corresponding to the rated frequency is integrated from the conventional method of detecting the zero cross point of the sine wave as a frequency measurement problem. The method is changed to the method (method using the equations (2), (6), and (7)). The conventional zero cross method is a method using differential calculation, whereas the new proposed method is a method using integral calculation. Needless to say, the new proposed method can calculate a stable frequency.

つぎに、回転位相角の算出手法について説明する。スパイラルベクトル理論によれば、電力系統の電圧複素数状態変数は、フーリエ変換式を用いて次式のように表すことができる。   Next, a method for calculating the rotational phase angle will be described. According to the spiral vector theory, the voltage complex state variable of the power system can be expressed as follows using a Fourier transform equation.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

すなわち、電圧複素数状態変数は、電圧基本波成分と複数の電圧高調波成分より構成される。ここで、上記(8)式における各記号の意味は、次のとおりである。
V:基本波電圧振幅
ω:基本波角速度
θ:基本波電圧初期位相
k:k次高調波電圧振幅
ωk:k次高調波電圧角速度
φk:k次高調波電圧初期位相
M:正の整数
That is, the voltage complex state variable is composed of a voltage fundamental wave component and a plurality of voltage harmonic components. Here, the meaning of each symbol in the above equation (8) is as follows.
V: fundamental wave voltage amplitude ω: fundamental wave angular velocity θ: fundamental wave voltage initial phase V k : k-order harmonic voltage amplitude ω k : k-order harmonic voltage angular velocity φ k : k-order harmonic voltage initial phase M: positive integer

一方、実測電圧値は、複素数状態変数の実数部で表すことができ、余弦関数にて次式のように表すことができる。   On the other hand, the actually measured voltage value can be represented by the real part of the complex state variable, and can be represented by the cosine function as follows.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

なお、以下の展開において、説明の便宜のために、実測電圧値は次式のように基本波のみで表すこととする。   In the following development, for the convenience of explanation, the measured voltage value is represented by only the fundamental wave as in the following equation.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

また、以下の展開式はすべて積分計算式であるため、実測電圧値の中に基本波周波数2倍以上の高調波成分は計算の過程で打ち消されることとなり、計算結果に高調波の影響が現れない。つまり、本実施の形態の手法では、全ての計算を積分計算式を用いて行っているため、基本波周波数2倍以上の高調波が存在する場合に、その高調波の影響を小さくすることが可能となる。   In addition, since the following expansion formulas are all integral calculation formulas, harmonic components with a frequency of twice or more of the fundamental frequency in the measured voltage value will be canceled during the calculation process, and the influence of harmonics will appear in the calculation results. Absent. In other words, in the method of the present embodiment, all calculations are performed using an integral calculation formula, and therefore, when a harmonic having a fundamental frequency twice or more exists, the influence of the harmonic can be reduced. It becomes possible.

つぎに、実測されたデジタルデータの電圧瞬時値にて決まる電圧回転ベクトルの振幅(電圧回転ベクトル振幅)について考える。この電圧回転ベクトル振幅は、数学的に、次式を用いて計算することができる。   Next, the amplitude of the voltage rotation vector (voltage rotation vector amplitude) determined by the measured voltage instantaneous value of the digital data will be considered. This voltage rotation vector amplitude can be mathematically calculated using the following equation:

Figure 0005188449
Figure 0005188449

また、サンプリング周波数fsは、定格周波数に対応する1サイクル周期時間のサンプリングステップ数4Nを用いて、次式のように表すことができる。 The sampling frequency f s can be expressed by the following equation using the number of sampling steps 4N corresponding to the rated frequency for one cycle period.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

また、サンプリング1刻み時間は、次式を用いて計算できる。   Further, the sampling time interval can be calculated using the following equation.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

例えば、定格周波数f0を50Hz、Nを3とすれば、サンプリング周波数fSは、600Hz、1刻み時間は、0.001666667秒である。これらの条件を適用すると、電圧回転ベクトル振幅のアナログ計算式である(11)式は、電圧回転ベクトル振幅のデジタル計算式として、次式のように表すことができる。なお、Tは(13)式を用いて計算されるサンプリング1刻み時間である。 For example, if the rated frequency f 0 is 50 Hz and N is 3, the sampling frequency f S is 600 Hz, and the time interval is 0.001666667 seconds. When these conditions are applied, the equation (11), which is an analog calculation equation for the voltage rotation vector amplitude, can be expressed as the following equation as a digital calculation equation for the voltage rotation vector amplitude. Note that T is a sampling one-step time calculated using the equation (13).

Figure 0005188449
Figure 0005188449

つぎに、電圧回転ベクトルの弦長(電圧回転ベクトル弦長)について考える。この電圧回転ベクトル弦長は、数学的に、次式を用いて計算することができる。   Next, the chord length of the voltage rotation vector (voltage rotation vector chord length) will be considered. This voltage rotation vector chord length can be mathematically calculated using the following equation.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

電圧回転ベクトル振幅と同様に、電圧回転ベクトル弦長のデジタル計算式は、次式のように表すことができる。   Similar to the voltage rotation vector amplitude, the digital calculation formula for the voltage rotation vector chord length can be expressed as:

Figure 0005188449
Figure 0005188449

図4は、入力周波数が定格周波数である場合の電圧回転ベクトル振幅および電圧回転ベクトル弦長の測定結果の一例を示す図である。なお、図4に示すグラフは、下記「表1」に示すケース1のパラメータを用いて、シミュレーション計算を行い、その計算結果を示したものである。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of measurement results of the voltage rotation vector amplitude and the voltage rotation vector chord length when the input frequency is the rated frequency. The graph shown in FIG. 4 shows the result of the simulation calculation performed using the parameters of case 1 shown in the following “Table 1”.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

図4において、小さな「黒三角」でプロットした曲線は電圧瞬時値(理論値)であり、大きな「黒四角」でプロットした曲線は電圧回転ベクトル振幅(以下「電圧振幅」と称する)の計算値であり、大きな「黒三角」でプロットした曲線は電圧回転ベクトル弦長(以下「電圧弦長」と称する)の計算値である。このように、入力電圧の周波数が定格周波数である場合、電圧振幅の計算値と理論値(45V)および電圧弦長の計算値と理論値(V2=2×45sin15=23.2937)とは、それぞれが一致していることがわかる。 In FIG. 4, the curve plotted with a small “black triangle” is an instantaneous voltage value (theoretical value), and the curve plotted with a large “black square” is a calculated value of the voltage rotation vector amplitude (hereinafter referred to as “voltage amplitude”). The curve plotted with a large “black triangle” is the calculated value of the voltage rotation vector chord length (hereinafter referred to as “voltage chord length”). Thus, when the frequency of the input voltage is the rated frequency, the calculated value of the voltage amplitude and the theoretical value (45V), and the calculated value and the theoretical value of the voltage chord length (V 2 = 2 × 45sin15 = 23.2937) are respectively Can be seen to match.

しかしながら、入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数である場合、上式による電圧振幅および電圧弦長の計算結果は振動する。このため、上式をそのまま適用すると周波数測定に誤差を生じる。この問題を解決するため、以下に、差分振幅積分計算式および差分弦長積分計算式の導入を提案する。   However, when the input frequency is an abnormal frequency deviating from the rated frequency, the calculation result of the voltage amplitude and the voltage chord length according to the above formula vibrates. For this reason, if the above equation is applied as it is, an error occurs in frequency measurement. In order to solve this problem, the following introduces the differential amplitude integral formula and the differential chord length integral formula.

まず、次式で示される差分振幅積分計算式および差分弦長積分計算式を導入する。   First, the differential amplitude integral calculation formula and the differential chord length integral calculation formula shown by the following formulas are introduced.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

Figure 0005188449
Figure 0005188449

上記2つの差分積分計算式では、1サイクルサンプリング数の半分の瞬時値が自乗され、半分の瞬時値が自分の反対側180度の瞬時値と掛算される。この演算によれば、入力周波数が定格周波数の場合、普通の理論計算式と同じ結果になり、入力周波数が異常周波数の場合、普通の理論計算式と異なり、振動のない計算結果が得られる。   In the above two differential integration formulas, half the instantaneous value of one cycle sampling number is squared, and half the instantaneous value is multiplied by the opposite 180 degree instantaneous value. According to this calculation, when the input frequency is the rated frequency, the same result as an ordinary theoretical calculation formula is obtained. When the input frequency is an abnormal frequency, a calculation result without vibration is obtained unlike the ordinary theoretical calculation formula.

つぎに、入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数の場合の具体的な計算例を示す。まず、入力周波数が50Hz(定格周波数)、サンプリング周波数が600Hz(すなわちN=3)である場合を考える。このとき、電圧振幅は、次式で計算される。   Next, a specific calculation example when the input frequency is an abnormal frequency deviating from the rated frequency is shown. First, consider a case where the input frequency is 50 Hz (rated frequency) and the sampling frequency is 600 Hz (ie, N = 3). At this time, the voltage amplitude is calculated by the following equation.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

同様に、電圧弦長は、次式で計算される。   Similarly, the voltage chord length is calculated by the following equation.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

図5は、入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数である場合の2種類の積分式による電圧振幅の測定結果の一例を示す図であり、下記「表2」に示すケース2のパラメータを用いてシミュレーション計算を行い、その計算結果を示したものである。ここで、2種類の積分式とは、一般積分式と差分積分式とがあり、(14)式が一般積分式であり、(19)式が差分積分式である。   FIG. 5 is a diagram showing an example of voltage amplitude measurement results by two types of integral equations when the input frequency is an abnormal frequency that deviates from the rated frequency, using the parameters of case 2 shown in “Table 2” below. The simulation calculation is performed and the calculation result is shown. Here, the two types of integration formulas include a general integration formula and a differential integration formula. Formula (14) is a general integration formula, and formula (19) is a differential integration formula.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

図5において、「黒三角」でプロットした曲線が一般積分式による計算値であり、「黒四角」でプロットした曲線が差分積分式による計算値である。一般積分式の場合には計算結果が振動し、差分振幅積分式の場合には計算測定が安定していることが確認できる。但し、差分振幅積分式の測定結果は、実際入力電圧の振幅と異なることに注意が必要である。これは、入力電圧の周波数が定格周波数から外れているためであり(本ケースにおける周波数は45Hz)、計算の過程で自動的に補正されたものと考えられる。この点については、後述する図9の図面を参照するところで説明する。   In FIG. 5, a curve plotted with “black triangles” is a calculated value by a general integration formula, and a curve plotted by “black squares” is a calculated value by a differential integration formula. In the case of the general integration formula, the calculation result vibrates, and in the case of the differential amplitude integration formula, it can be confirmed that the calculation measurement is stable. However, it should be noted that the measurement result of the differential amplitude integration formula is different from the amplitude of the actual input voltage. This is because the frequency of the input voltage deviates from the rated frequency (the frequency in this case is 45 Hz) and is considered to have been automatically corrected in the calculation process. This point will be described with reference to FIG. 9 described later.

また、図6は、入力周波数が異常周波数である場合の2種類の積分式による電圧弦長の測定結果の一例を示す図であり、上記「表2」に示すケース2のパラメータを用いて、シミュレーション計算を行い、その計算結果を示したものである。なお、2種類の積分式は、図5のときと同様であり、(16)式が一般積分式であり、(20)式が差分積分式である。   FIG. 6 is a diagram showing an example of the measurement result of the voltage chord length by two types of integral formulas when the input frequency is an abnormal frequency. Using the parameters of case 2 shown in the above “Table 2”, The simulation calculation is performed and the calculation result is shown. Note that the two types of integration formulas are the same as those in FIG. 5, the formula (16) is a general integration formula, and the formula (20) is a differential integration formula.

図6において、「黒三角」でプロットした曲線が一般積分式による計算値であり、「黒四角」でプロットした曲線が差分積分式による計算値である。電圧振幅のときと同様に、一般積分式の場合には計算結果が振動し、差分振幅積分式の場合には計算結果が安定していることが確認できる。   In FIG. 6, a curve plotted with “black triangles” is a calculated value based on the general integration formula, and a curve plotted with “black squares” is a calculated value based on the differential integration formula. As in the case of the voltage amplitude, it can be confirmed that the calculation result oscillates in the case of the general integration formula, and the calculation result is stable in the case of the differential amplitude integration formula.

図7は、本実施の形態の手法を用いた場合の周波数測定に係るゲイン特性の一例を示す図である。図7に示すゲイン特性図では、サンプリング周波数が600Hzのときに測定周波数の大きさが入力周波数に対しどの様に変動するかの関係を示している。なお、入力パラメータは、下記「表3」に示すケース3のパラメータを用いている。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of gain characteristics related to frequency measurement when the method of the present embodiment is used. The gain characteristic diagram shown in FIG. 7 shows how the magnitude of the measurement frequency varies with respect to the input frequency when the sampling frequency is 600 Hz. As the input parameters, Case 3 parameters shown in the following “Table 3” are used.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

図7によれば、300Hzまでの入力周波数に対してはゲインが1であり、入力周波数を正確に測定できていることが確認できる。このことは、標本化定理に合致していることの裏返しであり、当然の結果でもある。ただし、300Hz以下のサンプリング周波数において、100Hz/200Hz/300Hzなどの幾つかの特異点がある。その理由については、後述する図9の図面を参照するところで説明する。   According to FIG. 7, the gain is 1 for the input frequency up to 300 Hz, and it can be confirmed that the input frequency can be measured accurately. This is the reverse of being consistent with the sampling theorem, and is a natural consequence. However, at a sampling frequency of 300 Hz or less, there are some singularities such as 100 Hz / 200 Hz / 300 Hz. The reason for this will be described with reference to FIG.

図8は、サンプリング1刻みに対応する中心角の半値(α)に係る測定結果の一例を示す図である。入力パラメータは、上記「表3」に示すケース3のパラメータを用いている。例えば、入力周波数が50Hz、100Hzの場合、サンプリング1刻みに対応する中心角の半値は、それぞれ15度および30度であることが確認できる。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a measurement result related to the half value (α) of the central angle corresponding to one sampling interval. As the input parameters, the parameters of Case 3 shown in the above “Table 3” are used. For example, when the input frequency is 50 Hz and 100 Hz, it can be confirmed that the half value of the center angle corresponding to one sampling step is 15 degrees and 30 degrees, respectively.

図9は、各入力周波数における電圧振幅と電圧弦長の測定結果の一例を示す図である。入力パラメータは、上記「表3」に示すケース3のパラメータを用いている。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of measurement results of voltage amplitude and voltage chord length at each input frequency. As the input parameters, the parameters of Case 3 shown in the above “Table 3” are used.

図9において、「黒四角」でプロットした曲線が電圧振幅の計算値であり、「黒三角」でプロットした曲線が電圧弦長の計算値である。また、これらの曲線を横断する太実線は、理論値(入力電圧振幅)である。   In FIG. 9, the curve plotted with “black squares” is the calculated value of voltage amplitude, and the curve plotted with “black triangles” is the calculated value of voltage chord length. The thick solid line that crosses these curves is the theoretical value (input voltage amplitude).

図9から理解できることは、理論値と計算値とは全体としては一致しないが、300Hz以下の周波数では50Hz,150Hz,250Hzの3ポイントで一致していることにある。図5の計算結果において、差分振幅積分式の測定結果が実際の入力電圧振幅と異なっていたのは、図5の計算結果がケース2のパラメータ(入力電圧の周波数が45Hz)を用いてシミュレーションしたものであり、図9に示すような周波数に対する周期的な変動特性を有しているためである。なお、図7の計算結果において、100Hz/200Hz/300Hzが特異点となっているのも同様な理由による。   What can be understood from FIG. 9 is that the theoretical value and the calculated value do not coincide as a whole, but at a frequency of 300 Hz or less, they coincide at three points of 50 Hz, 150 Hz, and 250 Hz. In the calculation result of FIG. 5, the measurement result of the differential amplitude integration formula was different from the actual input voltage amplitude because the calculation result of FIG. 5 was simulated using the parameter of case 2 (the frequency of the input voltage is 45 Hz). This is because it has a periodic variation characteristic with respect to the frequency as shown in FIG. In the calculation result of FIG. 7, the singular point is 100 Hz / 200 Hz / 300 Hz for the same reason.

つぎに、図10〜17を参照し、本実施の形態におけるフェーザ測定手法を説明する。   Next, a phasor measurement method in the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図10は、複素平面の上半面におけるフェーザを示す図である。ここで、フェーザは次式のように定義される。   FIG. 10 is a diagram showing a phasor on the upper half of the complex plane. Here, the phasor is defined as:

Figure 0005188449
Figure 0005188449

上記(21)式において、v(t)は実測される電圧瞬時値である。なお、V(t)は上述した電圧振幅(電圧回転ベクトルの振幅値)である。(21)式に示されるように、本実施の形態におけるフェーザとは、複素平面の上半面において回転している電圧回転ベクトルの位相角である。なお、複素平面の上半面を変動域としているので、α(t)のとり得る値は、0〜πであり、負の値になることはない。   In the above equation (21), v (t) is an actually measured voltage instantaneous value. V (t) is the voltage amplitude (the amplitude value of the voltage rotation vector) described above. As shown in the equation (21), the phasor in the present embodiment is the phase angle of the voltage rotation vector rotating on the upper half surface of the complex plane. Since the upper half of the complex plane is the fluctuation range, the value that α (t) can take is 0 to π, and does not become a negative value.

図11は、入力周波数が定格周波数である場合のフェーザの測定結果を示す図であり、上記「表1」に示すケース1を入力パラメータとし、式(21)により求めた測定結果を示したものである。入力周波数が定格周波数の場合、図11に示すように、定格周波数の逆数の周期で0〜πの値をとるフェーザが得られている。   FIG. 11 is a diagram showing the phasor measurement result when the input frequency is the rated frequency, and shows the measurement result obtained by the equation (21) using the case 1 shown in the above “Table 1” as an input parameter. It is. When the input frequency is the rated frequency, as shown in FIG. 11, a phasor having a value of 0 to π is obtained with a reciprocal period of the rated frequency.

一方、入力周波数が定格周波数ではない場合、測定した電圧振幅および電圧瞬時値は実際の入力電圧と異なる値になる。特に、電圧瞬時値の実測値は、高調波、電圧フリッカなどに影響されるため不安定な値となる。したがって、測定した電圧振幅および電圧瞬時値を(21)式にそのまま適用すると、フェーザは不安定な値をとる。そこで、実際の入力電圧に基づくより正確な電圧振幅および電圧瞬時値となるよう、それらの推定値(電圧振幅推定値および電圧瞬時値推定値)を求める。電圧振幅推定値および電圧瞬時値推定値を用いるようにすれば、高調波、電圧フリッカなどの影響を抑制することが可能となる。   On the other hand, when the input frequency is not the rated frequency, the measured voltage amplitude and instantaneous voltage value are different from the actual input voltage. In particular, the measured value of the instantaneous voltage value is unstable because it is affected by harmonics, voltage flicker, and the like. Therefore, when the measured voltage amplitude and voltage instantaneous value are applied to the equation (21) as they are, the phasor takes an unstable value. Therefore, the estimated values (the voltage amplitude estimated value and the voltage instantaneous value estimated value) are obtained so as to obtain a more accurate voltage amplitude and voltage instantaneous value based on the actual input voltage. By using the voltage amplitude estimated value and the voltage instantaneous value estimated value, it is possible to suppress the influence of harmonics, voltage flicker, and the like.

なお、電圧振幅推定値および電圧瞬時値推定値の推定手法として、従属変数(目的変数)と独立変数(説明変数)との間を定量的に分析する種々の回帰分析手法が適用可能であるが、ここでは、重み付け係数を用いた回帰分析手法の一つである、最小二乗法を用いる場合について説明する。   Note that various regression analysis methods for quantitatively analyzing between the dependent variable (objective variable) and the independent variable (explanatory variable) can be applied as the estimation method of the voltage amplitude estimation value and the voltage instantaneous value estimation value. Here, the case of using the least square method, which is one of regression analysis methods using weighting coefficients, will be described.

まず、電圧瞬時値は次式のように展開される。   First, the instantaneous voltage value is developed as follows.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

つぎに、上記(22)式に最小二乗法で適用する。この場合、(22)式の係数P1,P2は、次式のように計算される。 Next, the above equation (22) is applied by the method of least squares. In this case, the coefficients P 1 and P 2 in the equation (22) are calculated as follows:

Figure 0005188449
Figure 0005188449

なお、上記(23)式における係数行列[P]は、列ベクトル形式にて、以下のとおり表される。   The coefficient matrix [P] in the above equation (23) is expressed as follows in the column vector format.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

また、電圧瞬時値は、列ベクトル形式にて、以下のとおり表される。   The instantaneous voltage value is expressed as follows in a column vector format.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

さらに、上記(23)式における係数行列[A]は、以下のとおり表される。   Furthermore, the coefficient matrix [A] in the above equation (23) is expressed as follows.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

上記(26)式において、ω1は角周波数であり、次式のように計算される。 In the above equation (26), ω 1 is an angular frequency and is calculated as follows.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

上記(27)式において、f1は上記(7)式にて計算された周波数である。また、t1〜t4Nは、時系列に並べたサンプリング時間であり、次式のように計算される。 In the above equation (27), f 1 is the frequency calculated by the above equation (7). Further, t 1 to t 4N are sampling times arranged in time series, and are calculated as in the following equation.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

電圧瞬時値推定値は、上記(24)式、(27)式、および(28)式を用いて、次式のように計算される。   The voltage instantaneous value estimated value is calculated by the following equation using the above equations (24), (27), and (28).

Figure 0005188449
Figure 0005188449

また、電圧振幅推定値は、上記(29)式を用いて、次式のように計算される。   Further, the estimated voltage amplitude value is calculated by the following equation using the above equation (29).

Figure 0005188449
Figure 0005188449

上記(30)式において、時間刻み幅T1(t)は、次式のように計算される。 In the above equation (30), the time interval T 1 (t) is calculated as the following equation.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

このように、(29)式および(30)式により、電圧振幅推定値および電圧瞬時値推定値の算出が可能である。   As described above, the voltage amplitude estimated value and the voltage instantaneous value estimated value can be calculated by the equations (29) and (30).

図12は、複素平面の上半面におけるフェーザ推定値を示す図である。ここで、フェーザ推定値は、(29)式および(30)式にて算出された電圧振幅推定値および電圧瞬時値推定値を(21)式に適用することにより、次式のように計算される。   FIG. 12 is a diagram showing phasor estimation values on the upper half of the complex plane. Here, the phasor estimated value is calculated as follows by applying the voltage amplitude estimated value and the voltage instantaneous value estimated value calculated by the equations (29) and (30) to the equation (21). The

Figure 0005188449
Figure 0005188449

なお、これ以降の演算処理では、上記(32)式に示されるフェーザ推定値を用いることになる。このため、今後、(32)式で表されるフェーザ推定値を、単にフェーザと呼称する。   In the subsequent arithmetic processing, the phasor estimated value represented by the above equation (32) is used. For this reason, the phasor estimated value represented by the equation (32) will be simply referred to as a phasor in the future.

図13は、入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数である場合のフェーザ測定結果を示す図であり、上記「表2」に示すケース2のパラメータを用いてシミュレーション計算を行い、その計算結果を示したものである。   FIG. 13 is a diagram showing a phasor measurement result when the input frequency is an abnormal frequency deviating from the rated frequency. A simulation calculation is performed using the parameters of Case 2 shown in the above “Table 2”, and the calculation result is shown. It is shown.

入力周波数定格周波数から外れた異常周波数(45Hz)であるため、図11に示した定格周波数におけるフェーザ変化曲線とは異なり、時間軸におけるフェーザ値間の対称関係が失われていることが確認できる。   Since the abnormal frequency (45 Hz) deviates from the input frequency rated frequency, it can be confirmed that the symmetrical relationship between the phasor values on the time axis is lost, unlike the phasor change curve at the rated frequency shown in FIG.

つぎに、時間同期フェーザおよび空間同期フェーザについて説明する。なお、時間同期フェーザおよび空間同期フェーザの説明には、以下に定義する「フェーザ回転モード」の情報が必要となるので、以下に、当該フェーザ回転モードの定義および計算手法について説明する。   Next, a time synchronization phasor and a space synchronization phasor will be described. The description of the “phasor rotation mode” defined below is necessary for the description of the time-synchronized phasor and the space-synchronized phasor. The definition and calculation method of the phasor rotation mode will be described below.

まず、フェーザ回転モードの定義式について説明する。フェーザ回転モードαm(t)は、次式のように定義される。 First, the definition formula of the phasor rotation mode will be described. The phasor rotation mode α m (t) is defined as follows:

Figure 0005188449
Figure 0005188449

上記(33)式では、3つのモードが定義されている。これら3つのモードについては、それぞれ図14、図15および図16を参照して説明する。   In the above equation (33), three modes are defined. These three modes will be described with reference to FIGS. 14, 15, and 16, respectively.

図14は、正方向モードで回転しているフェーザを説明する図である。図14によれば、フェーザは、時間の経過と共に反時計方向に回転しており、回転位相角の値は次第に大きくなって行く。よって、図14に示すようなフェーザ回転モードを正方向モードと定義し、その値は“1”とする。   FIG. 14 is a diagram illustrating a phasor rotating in the forward direction mode. According to FIG. 14, the phasor rotates counterclockwise as time passes, and the value of the rotational phase angle gradually increases. Therefore, the phasor rotation mode as shown in FIG. 14 is defined as the positive direction mode, and its value is “1”.

図15は、逆方向モードで回転しているフェーザを説明する図である。図15によれば、フェーザは、時間の経過と共に時計方向に回転しており、回転位相角の値は次第に小さくなって行く。よって、図15に示すようなフェーザ回転モードを逆方向モードと定義し、その値は“−1”とする。   FIG. 15 is a diagram illustrating a phasor rotating in the reverse mode. According to FIG. 15, the phasor rotates clockwise with time, and the value of the rotational phase angle gradually decreases. Therefore, the phasor rotation mode as shown in FIG. 15 is defined as the reverse mode, and its value is “−1”.

図16は、反転モードで回転しているフェーザを説明する図である。図16によれば、フェーザの回転はV(t-T)のところで反転している。したがって、図16に示す例は、正方向モードでもなく、逆方向モードでもない。よって、この例のような正方向モードでもなく、逆方向モードでもない場合を反転モードと定義し、その値は“0”とする。   FIG. 16 is a diagram for explaining the phasor rotating in the reverse mode. According to FIG. 16, the rotation of the phasor is reversed at V (t−T). Accordingly, the example shown in FIG. 16 is neither the forward mode nor the reverse mode. Therefore, the case where neither the forward direction mode nor the reverse direction mode is used as in this example is defined as an inversion mode, and its value is “0”.

図17は、上述したフェーザ測定までに至る一連の処理フローを示すフローチャートである。まず、ステップS101では、入力したアナログデータのサンプリングおよびA/D変換が実行され、ステップS102では、上述した周波数測定手法により、現時点の周波数が測定される(上記(7)式を参照)。   FIG. 17 is a flowchart showing a series of processing flows up to the phasor measurement described above. First, in step S101, sampling of the input analog data and A / D conversion are executed, and in step S102, the current frequency is measured by the above-described frequency measurement method (see the above equation (7)).

ステップS103では、ステップS102で測定された現時点の周波数および時系列瞬時値データに基づき、例えば最小二乗法を適用して現時点における電圧瞬時値推定値を算出する(上記(23)式および(29)式を参照)。   In step S103, based on the current frequency and time-series instantaneous value data measured in step S102, the current voltage instantaneous value estimated value is calculated by applying, for example, the least square method (the above formulas (23) and (29)). See formula).

ステップS104では、ステップS103と同様、ステップS102で測定された現時点の周波数および時系列瞬時値データに基づき、例えば最小二乗法を適用して現時点における電圧振幅推定値を算出する(上記(30)式および(31)式を参照)。   In step S104, as in step S103, based on the current frequency and time-series instantaneous value data measured in step S102, for example, a least square method is applied to calculate the current voltage amplitude estimate (the above equation (30)). And (see equation (31)).

ステップ105では、ステップS103で推定された電圧瞬時値推定値と、ステップS104で推定された電圧振幅推定値を用いて、現時点におけるフェーザを算出する(上記(32)式を参照)。   In step 105, the current phasor is calculated using the voltage instantaneous value estimated value estimated in step S103 and the voltage amplitude estimated value estimated in step S104 (see equation (32) above).

ステップ106では、ステップS104で算出された現時点におけるフェーザ、サンプリング1刻み前のフェーザ、およびサンプリング2ステップ前のフェーザを用いて、現時点におけるフェーザ回転モードを確定する(上記(33)式を参照)。   In step 106, the phasor rotation mode at the current time is determined using the phasor at the current time calculated in step S104, the phasor before one sampling step, and the phasor two steps before the sampling (see the above equation (33)).

ステップ107では、本フローによる処理を終了するか否かを判定し、終了しない場合にはステップ101へ戻り、終了する場合には、本フローを抜け出る。   In step 107, it is determined whether or not the process according to this flow is to be ended. If not, the process returns to step 101. If it is to be ended, the process exits this flow.

つぎに、本願発明者が、今回新規に提案する時間同期フェーザおよびその測定手法について図18〜25の図面を参照して説明する。なお、時間同期フェーザとは、複素平面の上半面で回転している現在のフェーザと1または数サイクル前の同じ交流電圧のフェーザとの差分である。   Next, the time synchronization phasor newly proposed by the present inventor and its measurement method will be described with reference to the drawings of FIGS. The time-synchronized phasor is the difference between the current phasor rotating on the upper half of the complex plane and the phasor having the same AC voltage one or several cycles before.

まず、時間同期フェーザαTPの定義式について説明する。現時点のフェーザが1または数サイクル前の時点のフェーザよりも進んでいる場合の時間同期フェーザαTPは、次式のように定義される。 First, it will be described defining equation of time synchronization phasor alpha TP. The time-synchronized phasor α TP when the current phasor is ahead of the phasor at one or several cycles before is defined as follows.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

上記(34)式において、α2(t)は、1サイクルまたは数サイクル前の時点のフェーザであり、次式で与えられる。なお、nは自然数である。また、現時点のフェーザα1(t)が、1または数サイクル前の時点のフェーザα2(t)よりも遅れている場合の時間同期フェーザαTPは、後述の(37)式で示される。 In the above equation (34), α 2 (t) is a phasor at a point before one cycle or several cycles, and is given by the following equation. Note that n is a natural number. The time-synchronized phasor α TP when the current phasor α 1 (t) is delayed from the phasor α 2 (t) at the time point one or several cycles before is expressed by the following equation (37).

Figure 0005188449
Figure 0005188449

また、上記(34)式において、α1m,α2mはそれぞれフェーザα1(t),α2(t)の回転モードである。これらα1m,α2mについては、それぞれ図18〜22を参照して以下に説明する。 In the equation (34), α 1m and α 2m are rotation modes of the phasors α 1 (t) and α 2 (t), respectively. These α 1m and α 2m will be described below with reference to FIGS.

図18は、正正モードで変化する時間同期フェーザを示す図である。ここで「正正モード」は上記(34)式の第1式(1行目の式)に対応しており、時間同期フェーザ変化モードの一つである。図18において、フェーザα1(t),α2(t)は、それぞれ反時計方向に回転しているので、それらの回転モードα1m,α2mはそれぞれ“1”である。このように、フェーザα1(t)の回転モードα1mが“1”であり、且つ、フェーザα2(t)の回転モードα2mが“1”のとき、時間同期フェーザ変化モードを「正正モード」と定義する。 FIG. 18 is a diagram illustrating a time-synchronized phasor that changes in the normal mode. Here, the “correct mode” corresponds to the first formula (the formula in the first row) of the formula (34) and is one of the time-synchronized phasor change modes. In FIG. 18, the phasors α 1 (t) and α 2 (t) are rotated counterclockwise, and therefore their rotation modes α 1m and α 2m are “1”. Thus, when the rotation mode α 1m of the phasor α 1 (t) is “1” and the rotation mode α 2m of the phasor α 2 (t) is “1”, the time-synchronized phasor change mode is set to “correct”. It is defined as “positive mode”.

図19は、正逆モードで変化する時間同期フェーザを示す図である。図19において、フェーザα1(t)は反時計方向に回転しているので、その回転モードα1mは“1”であり、フェーザα2(t)は時計方向に回転しているので、その回転モードα2mは“−1”である。このように、フェーザα1(t)の回転モードα1mが“1”であり、且つ、フェーザα2(t)の回転モードα2mが“−1”のときの時間同期フェーザ変化モードを「正逆モード」と定義する。なお、「正正モード」時の時間同期フェーザは、上記(34)式の第2式(2行目の式)を用いて計算される。 FIG. 19 is a diagram showing a time-synchronized phasor that changes in the forward / reverse mode. In FIG. 19, since phasor α 1 (t) rotates counterclockwise, its rotation mode α 1m is “1” and phasor α 2 (t) rotates clockwise. The rotation mode α 2m is “−1”. Thus, the time-synchronized phasor change mode when the rotation mode α 1m of the phasor α 1 (t) is “1” and the rotation mode α 2m of the phasor α 2 (t) is “−1” is “ It is defined as “forward / reverse mode”. The time-synchronized phasor in the “correct mode” is calculated using the second equation (the second row equation) of the above equation (34).

図20は、逆逆モードで変化する時間同期フェーザを示す図である。図20において、フェーザα1(t),α2(t)は、それぞれ時計方向に回転しているので、それらの回転モードα1m,α2mはそれぞれ“−1”である。このように、フェーザα1(t)の回転モードα1mが“−1”であり、且つ、フェーザα2(t)の回転モードα2mが“−1”のときの時間同期フェーザ変化モードを「逆逆モード」と定義する。なお、「逆逆モード」時の時間同期フェーザは、上記(34)式の第3式(3行目の式)を用いて計算される。 FIG. 20 is a diagram illustrating a time-synchronized phasor that changes in the reverse mode. In FIG. 20, the phasors α 1 (t) and α 2 (t) rotate in the clockwise direction, and therefore their rotation modes α 1m and α 2m are “−1”, respectively. Thus, the time-synchronized phasor change mode when the rotation mode α 1m of the phasor α 1 (t) is “−1” and the rotation mode α 2m of the phasor α 2 (t) is “−1”. It is defined as “reverse reverse mode”. Note that the time-synchronized phasor in the “reverse reverse mode” is calculated using the third equation (the third row equation) of the above equation (34).

図21は、逆正モードで変化する時間同期フェーザを示す図である。図21において、フェーザα1(t)は時計方向に回転しているので、その回転モードα1mは“−1”であり、フェーザα2(t)は反時計方向に回転しているので、その回転モードα2mは“1”である。このように、フェーザα1(t)の回転モードα1mが“−1”であり、且つ、フェーザα2(t)の回転モードα2mが“1”のときの時間同期フェーザ変化モードを「逆正モード」と定義する。なお、「逆正モード」時の時間同期フェーザは、上記(34)式の第4式(4行目の式)を用いて計算される。 FIG. 21 is a diagram showing a time-synchronized phasor that changes in the reverse normal mode. In FIG. 21, since the phasor α 1 (t) rotates clockwise, its rotation mode α 1m is “−1” and the phasor α 2 (t) rotates counterclockwise. The rotation mode α 2m is “1”. As described above, the time-synchronized phasor change mode when the rotation mode α 1m of the phasor α 1 (t) is “−1” and the rotation mode α 2m of the phasor α 2 (t) is “1” is expressed as “ It is defined as “reverse normal mode”. Note that the time-synchronized phasor in the “reverse normal mode” is calculated using the fourth equation (the fourth row equation) of the above equation (34).

図22は、ラッチモードで変化する時間同期フェーザを示す図である。図22に示す例では、フェーザα1(t)は時計方向に回転しており、その回転モードα1mは“−1”であるものの、フェーザα2(t)の回転モードα2mは不明である。すなわち、図22に示す例は、時間同期フェーザ変化モードが上記4つの場合以外を示している。このような場合を、ここではラッチモードと定義する。なお、時間同期フェーザ変化モードがラッチモードの場合には、上記(34)式の第5式(5行目の式)に示すように、サンプリング1刻み前の値をラッチするようにする。この処理は、時間同期フェーザの不確定性の影響を回避する処理である。このラッチモードを定義することにより、従来のPMU測定手法において現れた同期フェーザのパルス値を回避することができる。 FIG. 22 is a diagram showing a time synchronization phasor that changes in the latch mode. In the example shown in FIG. 22, the phasor α 1 (t) rotates clockwise, and the rotation mode α 1m is “−1”, but the rotation mode α 2m of the phasor α 2 (t) is unknown. is there. That is, the example shown in FIG. 22 shows cases other than the above four cases of the time-synchronized phasor change mode. Such a case is defined herein as a latch mode. When the time-synchronized phasor change mode is the latch mode, as shown in the fifth equation (the fifth row equation) of the above equation (34), the value before one sampling is latched. This process is a process for avoiding the influence of the uncertainty of the time synchronization phasor. By defining this latch mode, the pulse value of the synchronized phasor that appears in the conventional PMU measurement technique can be avoided.

図23は、入力周波数に対する時間同期フェーザの変化特性を示す図である。図23に示す変化特性では、定格周波数が50Hzであるときの時間同期フェーザが入力周波数に対しどの様に変動するかの関係を示している。例えば、入力周波数が40Hzである場合、1サイクル前後の時間同期フェーザは72度である。なお、この時間同期フェーザの値は、次式のように計算できる。   FIG. 23 is a diagram illustrating a change characteristic of a time-synchronized phasor with respect to an input frequency. The change characteristics shown in FIG. 23 show how the time-synchronized phasor fluctuates with respect to the input frequency when the rated frequency is 50 Hz. For example, when the input frequency is 40 Hz, the time synchronization phasor before and after one cycle is 72 degrees. Note that the value of this time-synchronized phasor can be calculated as follows.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

図23は、時間同期フェーザが入力周波数に対しどの様に変動するかの関係を示したものであったが、図24および図25は、時間同期フェーザが時間に対しどの様に変動するかの関係を示すものである。具体的に、図24は、入力周波数が定格周波数より小さい場合の時間同期フェーザの変化特性を定性的に示した図であり、図25は、入力周波数が定格周波数より大きい場合の時間同期フェーザの変化特性を定性的に示した図である。   FIG. 23 shows how the time-synchronized phasor varies with the input frequency. FIGS. 24 and 25 show how the time-synchronized phasor varies with time. It shows the relationship. Specifically, FIG. 24 is a diagram qualitatively showing a change characteristic of the time-synchronized phasor when the input frequency is smaller than the rated frequency, and FIG. 25 is a diagram of the time-synchronized phasor when the input frequency is larger than the rated frequency. It is the figure which showed the change characteristic qualitatively.

ここで、図24の変化特性図は、以下の内容を明らかにしている。
(1)時間同期フェーザが変化しない場合、入力周波数も変化しない。
(2)時間同期フェーザが増大する場合、入力周波数は定格周波数から離れ更に減少して行く。
(3)時間同期フェーザが減少する場合、入力周波数は定格周波数に向け増大して行く。
Here, the change characteristic diagram of FIG. 24 clarifies the following contents.
(1) When the time synchronization phasor does not change, the input frequency does not change.
(2) When the time-synchronized phasor increases, the input frequency moves away from the rated frequency and further decreases.
(3) When the time-synchronized phasor decreases, the input frequency increases toward the rated frequency.

また、図25の変化特性図は、以下の内容を明らかにしている。
(1)時間同期フェーザが変化しない場合、入力周波数も変化しない。
(2)時間同期フェーザが増大する場合、入力周波数は定格周波数から離れ更に増大して行く。
(3)時間同期フェーザが減少する場合、入力周波数は定格周波数に向け減少して行く。
The change characteristic diagram of FIG. 25 clarifies the following contents.
(1) When the time synchronization phasor does not change, the input frequency does not change.
(2) When the time-synchronized phasor increases, the input frequency moves away from the rated frequency and further increases.
(3) When the time synchronization phasor decreases, the input frequency decreases toward the rated frequency.

つぎに、現時点のフェーザα1(t)が、1または数サイクル前の時点のフェーザα2(t)よりも遅れている場合の時間同期フェーザαTPの計算式を下記に示す。 Next, a formula for calculating the time-synchronized phasor α TP when the phasor α 1 (t) at the present time is behind the phasor α 2 (t) at the time point one or several cycles before is shown below.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

なお、上式における、回転モードα1m,α2mは、上記(34)式に示したものと同一である。また、時間同期フェーザ変化モードに対応する計算式も(34)式と同じである。なお、各計算式との対応関係を具体的に示せば、以下の通りである。
(1)「正正モード」→(37)式の第1式(1行目の式)
(2)「正逆モード」→(37)式の第2式(2行目の式)
(3)「逆逆モード」→(37)式の第3式(3行目の式)
(4)「逆正モード」→(37)式の第4式(4行目の式)
(5)「ラッチモード」→(37)式の第5式(5行目の式)
The rotation modes α 1m and α 2m in the above equation are the same as those shown in the above equation (34). The calculation formula corresponding to the time-synchronized phasor change mode is the same as the formula (34). In addition, it will be as follows if the corresponding relationship with each calculation formula is shown concretely.
(1) “Correct mode” → first expression of expression (37) (expression in the first row)
(2) “Normal / reverse mode” → the second formula of the formula (37) (the formula in the second row)
(3) “Reverse Reverse Mode” → Expression 3 of Expression (37) (Expression in the third row)
(4) “Reverse normal mode” → the fourth formula of the formula (37) (the formula in the fourth row)
(5) “Latch Mode” → Expression 5 of Expression (37) (Expression in the fifth row)

図26は、時間同期フェーザの算出処理を示すフローチャートである。なお、本フローにおいて、現時点のフェーザを「フェーザ1」とし、1または数サイクル前の時点のフェーザを「フェーザ2」として説明する。   FIG. 26 is a flowchart showing a time synchronization phasor calculation process. In this flow, it is assumed that the current phaser is “phasor 1”, and the phaser one or several cycles before is “phasor 2”.

ステップ201では、フェーザを測定し、フェーザ回転モードを確定する。なお、フェーザの測定およびフェーザ回転モードの確定は、前述した図17に示すフローチャートにて実行される。   In step 201, the phasor is measured to determine the phasor rotation mode. Note that the measurement of the phasor and the determination of the phasor rotation mode are executed according to the flowchart shown in FIG.

ステップ202では、フェーザ1がフェーザ2に対してリードしているか否か(進んでいるか否か)を判別する。フェーザ1がリードしている(進んでいる)場合にはステップS203に移行し、フェーザ2がリードしている場合にはステップS213に移行する。なお、ステップS213の処理は、これ以降で説明するステップS203〜S212と同等の処理が実行される。フェーザ1がリードしている場合の処理と、フェーザ2がリードしている場合の処理との差異は、時間フェーザを計算する際の計算式が異なるのみであり、処理の流れ等は同一である。なお、フェーザ1がリードしている場合には、(34)式と(35)式とが用いられ、フェーザ2がリードしている場合には、(35)式と(37)式とが用いられる。   In step 202, it is determined whether or not phasor 1 is leading to phasor 2 (whether or not it is advanced). If phasor 1 is leading (advancing), the process proceeds to step S203, and if phasor 2 is leading, the process proceeds to step S213. Note that the processing in step S213 is equivalent to steps S203 to S212 described below. The difference between the process when the phasor 1 is reading and the process when the phasor 2 is reading is only the calculation formula for calculating the time phasor, and the process flow is the same. . When phasor 1 is leading, equations (34) and (35) are used, and when phasor 2 is leading, equations (35) and (37) are used. It is done.

ステップ203では、時間同期フェーザ変化モード(以下単に「変化モード」と称する)が正正モードか否かを判別する。変化モードが正正モードの場合、ステップS204にて、正正モードにおける時間同期フェーザを算出してステップS212に移行する。一方、変化モードが正正モードではない場合、ステップS205に移行する。   In step 203, it is determined whether or not the time-synchronized phasor change mode (hereinafter simply referred to as “change mode”) is the normal mode. When the change mode is the correct mode, the time synchronization phasor in the correct mode is calculated in step S204, and the process proceeds to step S212. On the other hand, when the change mode is not the normal mode, the process proceeds to step S205.

ステップ205では、変化モードが正逆モードか否かを判別する。変化モードが正逆モードの場合、ステップS206にて、正逆モードにおける時間同期フェーザを算出してステップS212に移行する。一方、変化モードが正逆モードではない場合、ステップS207に移行する。   In step 205, it is determined whether or not the change mode is a forward / reverse mode. When the change mode is the forward / reverse mode, the time synchronization phasor in the forward / reverse mode is calculated in step S206, and the process proceeds to step S212. On the other hand, when the change mode is not the forward / reverse mode, the process proceeds to step S207.

ステップ207では、変化モードが逆逆モードか否かを判別する。変化モードが逆逆モードの場合、ステップS208にて、逆逆モードにおける時間同期フェーザを算出してステップS212に移行する。一方、変化モードが逆逆モードではない場合、ステップS209に移行する。   In step 207, it is determined whether or not the change mode is a reverse mode. When the change mode is the reverse / reverse mode, the time synchronization phasor in the reverse / reverse mode is calculated in step S208, and the process proceeds to step S212. On the other hand, when the change mode is not the reverse mode, the process proceeds to step S209.

ステップ209では、変化モードが逆正モードか否かを判別する。変化モードが逆正モードの場合、ステップS210にて、逆正モードにおける時間同期フェーザを算出してステップS212に移行する。一方、変化モードが逆正モードではない場合、ステップS211に移行する。   In step 209, it is determined whether or not the change mode is a reverse normal mode. When the change mode is the reverse normal mode, the time synchronization phasor in the reverse normal mode is calculated in step S210, and the process proceeds to step S212. On the other hand, when the change mode is not the reverse normal mode, the process proceeds to step S211.

ステップ211では、変化モードをラッチモードとし、サンプリング1刻み前の値をラッチして、ステップS212へ移行する。   In step 211, the change mode is set to the latch mode, the value one sampling before is latched, and the process proceeds to step S212.

ステップ212では、本フローによる処理を終了するか否かを判定し、終了しない場合にはステップ201へ戻り、終了する場合には本フローを抜け出る。   In step 212, it is determined whether or not the process according to this flow is to be ended. If not, the process returns to step 201. If it is to be ended, the process exits this flow.

図27は、入力周波数が定格周波数である場合のフェーザおよび時間同期フェーザの測定結果を示す図であり、上記「表1」に示すケース1を入力パラメータとし、式(34)もしくは式(37)により求めた測定結果である。なお、フェーザ2としては、フェーザ1よりも2サイクル前の時点のフェーザ値を用いている。   FIG. 27 is a diagram showing the measurement results of the phasor and the time-synchronized phasor when the input frequency is the rated frequency. The case 1 shown in the above “Table 1” is used as an input parameter, and the formula (34) or the formula (37) is shown. It is the measurement result calculated | required by. As the phasor 2, a phasor value at a point two cycles before the phasor 1 is used.

図27において、「黒三角」でプロットした曲線がフェーザ(フェーザ1を図示)であり、「黒丸」でプロットした曲線が時間同期フェーザである。入力周波数が定格周波数の場合、図27に示すように、時間同期フェーザは常に零であり、時間に対して変化しないことが分かる。   In FIG. 27, a curve plotted with “black triangles” is a phasor (phasor 1 is shown), and a curve plotted with “black circles” is a time-synchronized phasor. When the input frequency is the rated frequency, as shown in FIG. 27, it can be seen that the time synchronization phasor is always zero and does not change with time.

図28は、入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数である場合のフェーザおよび時間同期フェーザの測定結果を示す図であり、上記「表2」に示すケース2を入力パラメータとし、式(34)もしくは式(37)により求めた測定結果である。なお、図27と同様に、フェーザ2としては、フェーザ1よりも2サイクル前の時点のフェーザ値を用いている。   FIG. 28 is a diagram showing the measurement results of the phasor and the time-synchronized phasor when the input frequency is an abnormal frequency that deviates from the rated frequency. The case (2) shown in the above “Table 2” is used as an input parameter, and Expression (34) Or it is the measurement result calculated | required by Formula (37). Similarly to FIG. 27, as phasor 2, the phasor value at a point two cycles before phasor 1 is used.

図28において、「黒三角」でプロットした曲線がフェーザ(フェーザ1を図示)であり、「黒丸」でプロットした曲線が時間同期フェーザである。入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数である場合、図28に示すように、時間同期フェーザは所定値に推移した後、当該所定値を維持する。なお、図28の例における、時間同期フェーザは、次式のように計算することができる。   In FIG. 28, a curve plotted with “black triangles” is a phasor (phasor 1 is shown), and a curve plotted with “black circles” is a time-synchronized phasor. When the input frequency is an abnormal frequency deviating from the rated frequency, as shown in FIG. 28, the time synchronization phasor changes to a predetermined value and then maintains the predetermined value. Note that the time-synchronized phasor in the example of FIG. 28 can be calculated as follows.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

つぎに、系統母線間の空間同期フェーザおよびその測定手法について説明する。なお、空間同期フェーザとは、複素平面の上半面で回転しているフェーザであって、自端装置で計測したフェーザ(以下「自端フェーザ」と称する)と、他端装置で計測したフェーザ(以下「他端フェーザ」と称する)との差分である。   Next, a spatially synchronized phasor between system buses and a measurement method thereof will be described. The space-synchronized phasor is a phasor rotating on the upper half of a complex plane, and is a phasor measured by a self-end device (hereinafter referred to as “self-end phasor”) and a phasor measured by the other end device ( Hereinafter, the difference is referred to as “other end phaser”.

まず、空間同期フェーザαSPの定義式について説明する。自端フェーザα1(t)が他端フェーザα2(t)よりも進んでいる場合の空間同期フェーザαSPは、次式のように定義される。 First, the definition formula of the space synchronization phasor α SP will be described. Spatial synchronization phasor α SP when self-end phasor α 1 (t) is ahead of other end phasor α 2 (t) is defined as

Figure 0005188449
Figure 0005188449

上記(39)式において、α1m,α2mはそれぞれ自端フェーザα1(t)、他端フェーザα2(t)の回転モードである。なお、これらα1m,α2mについては、図18〜22の時間同期フェーザαTPを空間同期フェーザαSPに変更したものと同一の概念である。すなわち、空間同期フェーザは、時間同期フェーザと同様に、空間同期フェーザ変化モードとして、「正正モード」、「正逆モード」、「逆逆モード」、「逆正モード」および「ラッチモード」を有すると共に、これらの変化モードに応じて計算式を切り替えて使用する。 In the above equation (39), α 1m and α 2m are rotation modes of the own-end phasor α 1 (t) and the other-end phasor α 2 (t), respectively. Note that these alpha 1 m, for alpha 2m is the same concept as that changed the time synchronization phasor alpha TP in FIG. 18 to 22 in the space synchrophasor alpha SP. In other words, the spatially synchronized phasor, like the temporally synchronized phasor, has “normal / normal mode”, “normal / reverse mode”, “reverse / reverse mode”, “reverse / normal mode” and “latch mode” as the spatially synchronized phasor change modes. In addition, the calculation formula is switched according to these change modes.

なお、自端フェーザが他端フェーザよりも進んでいる場合の空間同期フェーザの計算式と空間同期フェーザ変化モードとの対応関係は、以下の通りである。
(1)「正正モード」→(39)式の第1式(1行目の式)
(2)「正逆モード」→(39)式の第2式(2行目の式)
(3)「逆逆モード」→(39)式の第3式(3行目の式)
(4)「逆正モード」→(39)式の第4式(4行目の式)
(5)「ラッチモード」→(39)式の第5式(5行目の式)
Note that the correspondence relationship between the calculation formula of the spatially synchronized phasor and the spatially synchronized phasor change mode when the own end phasor is ahead of the other end phasor is as follows.
(1) “Correct mode” → the first formula of the formula (39) (the formula in the first row)
(2) “Normal / Reverse Mode” → Second Formula of Formula (39) (Formula in the second row)
(3) “Reverse Reverse Mode” → Expression 3 of Expression (39) (Expression in the third row)
(4) “Reverse normal mode” → the fourth formula of the formula (39) (the formula in the fourth row)
(5) “Latch Mode” → Expression 5 of Expression (39) (Expression in the fifth row)

また、自端フェーザα1(t)が他端フェーザα2(t)よりも遅れている場合の空間同期フェーザαSPは、次式のように定義される。 Further, the spatial synchronization phasor α SP when the own-end phasor α 1 (t) is behind the other-end phasor α 2 (t) is defined as the following equation.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

なお、自端フェーザが他端フェーザよりも遅れている場合の空間同期フェーザの計算式と空間同期フェーザ変化モードとの対応関係は、以下の通りである。
(1)「正正モード」→(40)式の第1式(1行目の式)
(2)「正逆モード」→(40)式の第2式(2行目の式)
(3)「逆逆モード」→(40)式の第3式(3行目の式)
(4)「逆正モード」→(40)式の第4式(4行目の式)
(5)「ラッチモード」→(40)式の第5式(5行目の式)
Note that the correspondence relationship between the calculation formula of the spatially synchronized phasor and the spatially synchronized phasor change mode when the own end phasor is behind the other end phasor is as follows.
(1) “Correct mode” → first expression of expression (40) (expression in the first row)
(2) “Normal / Reverse Mode” → Second Formula of Formula (40) (Formula on the second row)
(3) “Reverse reverse mode” → Third equation (equation on the third row) of equation (40)
(4) “Reverse normal mode” → the fourth formula of the formula (40) (the formula in the fourth row)
(5) “Latch Mode” → Expression 5 of Expression (40) (Expression in the fifth row)

図29は、空間同期フェーザの算出処理を示すフローチャートである。まず、ステップS301では、通信チャンネル15を利用して、他端フェーザに対応するGPS時間を受信する。ステップS302では、自端フェーザに対応するGPS時間と他端フェーザに対応するGPS時間を同定する。ステップS303では、自端フェーザを測定し、フェーザ回転モードを確定する。なお、フェーザの測定およびフェーザ回転モードの確定は、前述した図17に示すフローチャートにて実行される。   FIG. 29 is a flowchart showing the calculation process of the space synchronization phasor. First, in step S301, the GPS time corresponding to the other end phasor is received using the communication channel 15. In step S302, the GPS time corresponding to the own end phasor and the GPS time corresponding to the other end phasor are identified. In step S303, the phasor rotation mode is determined by measuring the own-end phasor. Note that the measurement of the phasor and the determination of the phasor rotation mode are executed according to the flowchart shown in FIG.

ステップS304では、自端フェーザが他端フェーザに対してリードしているか否か(進んでいるか否か)を判別する。自端フェーザがリードしている(進んでいる)場合にはステップS305に移行し、他端フェーザがリードしている場合にはステップS315に移行する。なお、ステップS315の処理は、これ以降で説明するステップS305〜S314と同等の処理が実行される。自端フェーザがリードしている場合の処理と、他端フェーザがリードしている場合の処理との差異は、空間同期フェーザを計算する際の計算式が異なるのみであり、処理の流れ等は同一である。なお、自端フェーザがリードしている場合には、(39)式が用いられ、他端フェーザがリードしている場合には、(40)式が用いられる。   In step S304, it is determined whether or not the own-end phasor is leading with respect to the other-end phasor. When the own end phasor is leading (advancing), the process proceeds to step S305, and when the other end phasor is leading, the process proceeds to step S315. In addition, the process equivalent to step S305-S314 demonstrated after this is performed for the process of step S315. The difference between the processing when the own phasor is leading and the processing when the other phasor is leading is only the calculation formula for calculating the spatially synchronized phasor. Are the same. Note that, when the own-end phasor is leading, Equation (39) is used, and when the other-end phasor is leading, Equation (40) is used.

ステップ305では、空間同期フェーザ変化モード(以下単に「変化モード」と称する)が正正モードか否かを判別する。変化モードが正正モードの場合、ステップS306にて、正正モードにおける空間同期フェーザを算出してステップS314に移行する。一方、変化モードが正正モードではない場合、ステップS307に移行する。   In step 305, it is determined whether or not the space synchronization phasor change mode (hereinafter simply referred to as “change mode”) is the normal mode. When the change mode is the normal mode, the space synchronization phasor in the normal mode is calculated in step S306, and the process proceeds to step S314. On the other hand, when the change mode is not the normal mode, the process proceeds to step S307.

ステップ307では、変化モードが正逆モードか否かを判別する。変化モードが正逆モードの場合、ステップS308にて、正逆モードにおける空間同期フェーザを算出してステップS314に移行する。一方、変化モードが正逆モードではない場合、ステップS309に移行する。   In step 307, it is determined whether or not the change mode is a forward / reverse mode. When the change mode is the forward / reverse mode, in step S308, the space synchronization phasor in the forward / reverse mode is calculated, and the process proceeds to step S314. On the other hand, when the change mode is not the forward / reverse mode, the process proceeds to step S309.

ステップ309では、変化モードが逆逆モードか否かを判別する。変化モードが逆逆モードの場合、ステップS310にて、逆逆モードにおける空間同期フェーザを算出してステップS314に移行する。一方、変化モードが逆逆モードではない場合、ステップS311に移行する。   In step 309, it is determined whether or not the change mode is a reverse mode. If the change mode is the reverse / reverse mode, in step S310, the spatial synchronization phasor in the reverse / reverse mode is calculated, and the process proceeds to step S314. On the other hand, when the change mode is not the reverse reverse mode, the process proceeds to step S311.

ステップ311では、変化モードが逆正モードか否かを判別する。変化モードが逆正モードの場合、ステップS312にて、逆正モードにおける空間同期フェーザを算出してステップS314に移行する。一方、変化モードが逆正モードではない場合、ステップS313に移行する。   In step 311, it is determined whether or not the change mode is a reverse normal mode. When the change mode is the reverse normal mode, in step S312, the spatial synchronization phasor in the reverse normal mode is calculated, and the process proceeds to step S314. On the other hand, when the change mode is not the reverse normal mode, the process proceeds to step S313.

ステップ313では、変化モードをラッチモードとし、サンプリング1刻み前の値をラッチして、ステップS314へ移行する。   In step 313, the change mode is set to the latch mode, the value before one sampling is latched, and the process proceeds to step S314.

ステップ314では、本フローによる処理を終了するか否かを判定し、終了しない場合にはステップ301へ戻り、終了する場合には本フローを抜け出る。   In step 314, it is determined whether or not to end the processing according to this flow. If not, the processing returns to step 301. If the processing ends, the processing exits this flow.

図30は、入力周波数が定格周波数である場合の空間同期フェーザの測定結果を示す図であり、下記「表4」に示すケース4を入力パラメータとし、式(39)もしくは式(40)により求めた測定結果である。   FIG. 30 is a diagram showing the measurement result of the spatially synchronized phasor when the input frequency is the rated frequency. The case 4 shown in the following “Table 4” is used as an input parameter, and is obtained by the formula (39) or the formula (40). Measurement results.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

図30において、「黒三角」でプロットした曲線が自端フェーザであり、「黒四角」でプロットした曲線が他端フェーザであり、「黒丸」でプロットした曲線が空間同期フェーザである。入力周波数が定格周波数の場合、図30に示すように、空間同期フェーザは所定値に推移した後、当該所定値を維持している。なお、入力周波数が定格周波数であるため、自端フェーザと他端フェーザとは、時間軸に関して波形の対称性がある。   In FIG. 30, a curve plotted with “black triangles” is a self-phased phasor, a curve plotted with “black squares” is a phasor at the other end, and a curve plotted with “black circles” is a space-synchronized phasor. When the input frequency is the rated frequency, as shown in FIG. 30, the spatially synchronized phasor maintains the predetermined value after transitioning to the predetermined value. Since the input frequency is the rated frequency, the self-phased phasor and the other-end phasor have a waveform symmetry with respect to the time axis.

ここで、「時間軸に関する対称性」とは、定格周波数の1サイクル前後において、自端フェーザおよび他端フェーザのそれぞれが、同一の瞬時値を有して推移していることを意味する。   Here, “symmetry with respect to the time axis” means that each of the own-phase phasor and the other-side phasor has the same instantaneous value before and after one cycle of the rated frequency.

例えば、図30では、ノード1とノード2の入力周波数は共に定格周波数50Hzであり、両者の初期位相角に80度の位相差があるため、両フェーザは80度の位相間隔で振動しているものの、自端フェーザおよび他端フェーザは、それぞれ定格周波数の1サイクル前後において、同一の瞬時値を有して推移している。このように、定格周波数の1サイクル前後において、同一の瞬時値を有して推移している場合、「時間軸に関する対称性」があると定義する。   For example, in FIG. 30, since the input frequencies of the node 1 and the node 2 are both rated frequencies of 50 Hz and the initial phase angle between them is 80 degrees, both phasors vibrate at a phase interval of 80 degrees. However, the own-end phasor and the other-end phasor each have the same instantaneous value at around one cycle of the rated frequency. As described above, when the transition is performed with the same instantaneous value before and after one cycle of the rated frequency, it is defined that there is “symmetry with respect to the time axis”.

一方、図31は、入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数である場合の空間同期フェーザの測定結果を示す図であり、下記「表5」に示すケース5を入力パラメータとし、式(39)もしくは式(40)により求めた測定結果である。なお、測定の間、入力周波数は変化しないものとする。   On the other hand, FIG. 31 is a diagram showing the measurement result of the spatially synchronized phasor when the input frequency is an abnormal frequency that deviates from the rated frequency. Case 5 shown in “Table 5” below is used as an input parameter, and Expression (39) Or it is the measurement result calculated | required by Formula (40). It is assumed that the input frequency does not change during measurement.

Figure 0005188449
Figure 0005188449

図31において、「黒四角」でプロットした曲線が自端フェーザであり、「黒三角」でプロットした曲線が他端フェーザであり、「黒丸」でプロットした曲線が空間同期フェーザである。入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数である場合、図31に示すように、自端フェーザと他端フェーザとの時間軸に関する対称性が失われているものの、空間同期フェーザは所定値に推移した後、当該所定値を維持している。   In FIG. 31, a curve plotted with “black squares” is a self-phased phasor, a curve plotted with “black triangles” is the other-end phasor, and a curve plotted with “black circles” is a spatially synchronized phasor. When the input frequency is an abnormal frequency that deviates from the rated frequency, as shown in FIG. 31, although the symmetry with respect to the time axis between the self-phased phasor and the other-side phasor is lost, the spatially synchronized phasor changes to a predetermined value. After that, the predetermined value is maintained.

例えば、図31では、ノード1とノード2の入力周波数は共に異常周波数45Hzであり、両者の初期位相角に80度の位相差があるため、両フェーザは80度の位相間隔で振動している。また、自端フェーザおよび他端フェーザは、それぞれ異常周波数の1サイクル前後において、瞬時値を少しずつ変動させて推移している。   For example, in FIG. 31, the input frequencies of node 1 and node 2 are both anomalous frequency of 45 Hz, and there is a phase difference of 80 degrees between the two initial phase angles, so both phasors vibrate at a phase interval of 80 degrees. . Further, the own-end phasor and the other-end phasor each change while changing the instantaneous value little by little before and after one cycle of the abnormal frequency.

このように、入力周波数が異常周波数の場合、1サイクル前後において、瞬時値を少しずつ変動させ(図31の例では、45Hz<50Hzのため、その値を少しずつ減少させ)推移しており、時間軸に関する対称性は失われている。   Thus, when the input frequency is an abnormal frequency, the instantaneous value fluctuates little by little before and after one cycle (in the example of FIG. 31, since 45 Hz <50 Hz, the value is gradually reduced) Symmetry about the time axis is lost.

しかしながら、図30および図31の両者共に、空間同期フェーザは所定値に推移した後、当該所定値を維持するように推移しており、空間同期フェーザの測定が可能である。すなわち、入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数であっても、測定の間、入力周波数が大きく変化しなければ、空間同期フェーザの安定的な測定が可能となる。   However, in both FIG. 30 and FIG. 31, the spatially synchronized phasor transitions to a predetermined value and then transitions to maintain the predetermined value, and the spatially synchronized phasor can be measured. That is, even if the input frequency is an abnormal frequency that deviates from the rated frequency, if the input frequency does not change greatly during the measurement, the spatially synchronized phasor can be stably measured.

図32は、入力周波数が定格周波数から外れ、且つ、自端または他端のうちの何れかの周波数が変化する場合の空間同期フェーザの測定結果を示す図であり、下記「表6」に示すケース6を入力パラメータとし、式(39)もしくは式(40)により求めた測定結果である。   FIG. 32 is a diagram showing the measurement result of the spatially synchronized phasor when the input frequency deviates from the rated frequency and either the own end or the other end changes, and is shown in “Table 6” below. It is a measurement result obtained by using the case 6 as an input parameter and the equation (39) or the equation (40).

Figure 0005188449
Figure 0005188449

図32において、「黒三角」でプロットした曲線が自端フェーザであり、「黒四角」でプロットした曲線が他端フェーザであり、「黒丸」でプロットした曲線が空間同期フェーザである。図32に示す例では、自端ノードの入力周波数は定格周波数であるため、そのフェーザは時間軸に関する対称性がある一方で、他端ノードの入力周波数は異常周波数であるため、そのフェーザは時間軸に関する対称性がない。この場合、図32に示すように、空間同期フェーザは周期的に変化している。このケースの場合、空間同期フェーザが180度変化に必要な時間は以下の通り計算できる。なお、この理論値は、図32に示す測定結果に一致している。   In FIG. 32, a curve plotted with “black triangles” is a self-phased phasor, a curve plotted with “black squares” is a phasor at the other end, and a curve plotted with “black circles” is a space-synchronized phasor. In the example shown in FIG. 32, since the input frequency of the own-end node is the rated frequency, the phasor has symmetry with respect to the time axis, while the input frequency of the other-end node is an abnormal frequency. There is no symmetry about the axis. In this case, as shown in FIG. 32, the spatially synchronized phasor changes periodically. In this case, the time required for the spatially synchronized phasor to change 180 degrees can be calculated as follows. In addition, this theoretical value corresponds with the measurement result shown in FIG.

Figure 0005188449
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このことは、入力周波数が定格周波数から外れた異常周波数であっても、自端または他端のうちの何れかの周波数が変化せず、変化しない端の周波数が既知であれば、空間同期フェーザの安定的な測定が可能になることを意味している。   This means that even if the input frequency is an abnormal frequency that deviates from the rated frequency, the frequency of either the local end or the other end does not change, and if the frequency at the end that does not change is known, the spatially synchronized phasor This means that stable measurement of the above becomes possible.

つぎに、上述してきた同期フェーザ測定装置の応用例として、脱調検出継電保護装置に適用した場合について図33を参照して説明する。なお、図33は、本実施の形態の同期フェーザ測定装置が適用される電力系統の一構成例を示す図である。   Next, as an application example of the synchronous phasor measuring device described above, a case where it is applied to a step-out detection relay protection device will be described with reference to FIG. FIG. 33 is a diagram illustrating a configuration example of a power system to which the synchronized phasor measuring device according to the present embodiment is applied.

図33において、母線Aと母線Bとの間には遮断器CB,CBを介して送電線50が敷設され、自端側の母線Aには発電機群G1が接続され、他端側の母線Bには発電機群G2が接続されると共に、自端側には発電機群G1の脱調を検出して母線A側のCBを遮断する脱調検出継電保護装置Ry1が配置され、他端側には発電機群G2の脱調を検出して母線B側のCBを遮断する脱調検出継電保護装置Ry2が配置されている。なお、図中に示されるφ,φは、脱調検出継電保護装置Ry1,Ry2が電力系統を通じて測定した同期フェーザである。これらの同期フェーザは、通信チャンネル52を介して相互に伝達された系統の電気量の情報を用いて測定される。 In FIG. 33, a power transmission line 50 is laid between the bus A and the bus B via the circuit breakers CB and CB, the generator group G1 is connected to the bus A on the own end side, and the bus on the other end side. A generator group G2 is connected to B, and a step-out detection relay protection device Ry1 that detects the step-out of the generator group G1 and cuts off the CB on the bus A side is arranged on the own end, On the end side, a step-out detection relay protection device Ry2 that detects the step-out of the generator group G2 and blocks the CB on the bus B side is disposed. Note that φ A and φ B shown in the figure are synchronous phasors measured by the step-out detection relay protection devices Ry1 and Ry2 through the power system. These synchronized phasors are measured using information on the electrical quantities of the systems transmitted to each other via the communication channel 52.

つぎに、図33に示した脱調検出継電保護装置の動作について、自端側の脱調検出継電保護装置Ry1を用いて説明する。なお、脱調検出継電保護装置Ry2側の動作についても同様である。   Next, the operation of the step-out detection relay protection device shown in FIG. 33 will be described using the own step-out detection relay protection device Ry1. The same applies to the operation on the step-out detection relay protection device Ry2 side.

脱調検出継電保護装置Ry1は、自身が計測した同期フェーザφと、脱調検出継電保護装置Ryから伝達された同期フェーザφを用いて、空間同期フェーザφABを算出する。ここで、空間同期フェーザφABが閾値φSETより大きい場合、すなわち、

Figure 0005188449
が成立する場合、系統は脱調していると判別し、自端の遮断器CBを動作させる。なお、上記(42)式が成立する場合、遮断器CBを動作せず、発電機群G1を構成する少なくとも一つの発電機を遮断する制御を行ってもよいことは無論である。 Out detection relay protection device Ry1 includes a synchronous phasor phi A that it has measured, with the transmitted synchronized phasor phi B from out detection relay protection device Ry, it calculates the spatial synchronization phasor phi AB. Here, when the spatially synchronized phasor φ AB is larger than the threshold φ SET , that is,
Figure 0005188449
When is established, it is determined that the system is out of step, and the circuit breaker CB at its own end is operated. In addition, when said (42) Formula is materialized, it cannot be overemphasized that you may perform control which interrupts | blocks the at least 1 generator which comprises the generator group G1, without operating the circuit breaker CB.

また、通信中断などにより他端情報を受信できない場合、装置が誤起動する虞がある。このため、時間同期フェーザφTPの変化率が閾値φT0より大きいか否かを判定する条件式、すなわち、

Figure 0005188449
という判定条件を付加することが好ましい。 In addition, when the other end information cannot be received due to communication interruption or the like, the apparatus may be erroneously started. Therefore, time synchronization phasor phi TP determines condition change rate whether larger than the threshold value phi T0, i.e.,
Figure 0005188449
It is preferable to add the determination condition.

自端における時間同期フェーザの変化率が閾値を超えていない場合とは、自端における時間同期フェーザはあまり変動していない場合であるので、系統は安定であり、発電機が脱調しているとは考えにくい。このため、上記(43)式を付加することにより、装置が誤起動する確率を低下することに寄与できる。   When the rate of change of the time-synchronized phasor at its own end does not exceed the threshold, the time-synchronized phasor at its own end does not fluctuate very much, so the system is stable and the generator is out of step. It is hard to think. For this reason, by adding the above equation (43), it is possible to contribute to reducing the probability that the apparatus will be erroneously started.

なお、以上の説明では、計測対象の電力系統における周波数、時間同期フェーザおよび空間同期フェーザの全てを生成するように構成された同期フェーザ測定装置について説明してきたが、種々の適用例(例えば、上記特許文献1に示されている周波数測定装置、同期フェーザ測定装置、開閉極位相制御装置、同期投入装置、相判別装置)に応じた必要なもののみを計測できればよく、周波数、時間同期フェーザおよび空間同期フェーザの全ての情報を計測する必要はない。   In the above description, the synchronous phasor measuring device configured to generate all of the frequency, time-synchronized phasor, and spatial-synchronized phasor in the power system to be measured has been described, but various application examples (for example, the above-described example) It is only necessary to measure the frequency measuring device, the synchronized phasor measuring device, the switching pole phase control device, the synchronizing input device, and the phase discriminating device disclosed in Patent Document 1, and the frequency, time synchronized phasor, and space It is not necessary to measure all the information of the synchronized phasor.

以上のように、本発明は、高速・高精度性の更なる向上を可能とする同期フェーザ測定装置として有用である。   As described above, the present invention is useful as a synchronous phasor measurement device that can further improve high speed and high accuracy.

1 電圧測定部
2 A/D変換部
3 現時点周波数算出部
4 電圧瞬時値推定値算出部
5 電圧振幅推定値算出部
6 現時点フェーザ算出部
7 時間同期フェーザ算出部
8 他端同期フェーザ受信部
9 母線間同期フェーザGPS時間同定部
10 空間同期フェーザ算出部
11 インターフェース
12 記憶部
13 送信部
15,52 通信チャンネル
50 送電線
100,102 同期フェーザ測定装置
PT 計器用変圧器
Ry1,Ry2 脱調検出継電保護装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Voltage measurement part 2 A / D conversion part 3 Current frequency calculation part 4 Voltage instantaneous value estimated value calculation part 5 Voltage amplitude estimated value calculation part 6 Current phasor calculation part 7 Time synchronous phasor calculation part 8 Other end synchronous phasor reception part 9 Bus Intersynchronous phasor GPS time identification unit 10 Spatial synchronization phasor calculation unit 11 Interface 12 Storage unit 13 Transmission unit 15,52 Communication channel 50 Transmission line 100,102 Synchronous phasor measuring device PT Instrument transformer Ry1, Ry2 Step-out detection relay protection apparatus

Claims (6)

電力系統の電圧を計測する電圧計測部と、
前記電圧計測部が計測した電圧時系列データの電圧瞬時値にて決まる電圧回転ベクトルを用いて現時点の周波数を算出する周波数算出部と、
前記電圧瞬時値および前記周波数を用いて現時点のフェーザを算出するフェーザ算出部と、
現時点のフェーザと1または数サイクル前のフェーザとの差分である時間同期フェーザを算出する時間同期フェーザ算出部と、
を備えたことを特徴とする同期フェーザ測定装置。
A voltage measurement unit for measuring the voltage of the power system;
A frequency calculation unit that calculates a current frequency using a voltage rotation vector determined by a voltage instantaneous value of voltage time-series data measured by the voltage measurement unit;
A phasor calculating unit that calculates a current phasor using the instantaneous voltage value and the frequency;
A time-synchronized phasor calculating unit that calculates a time-synchronized phasor that is a difference between the current phasor and the phasor one or several cycles before;
A synchronized phasor measuring device comprising:
前記フェーザ算出部は、現時点の周波数および電圧時系列データの電圧瞬時値を用いて電圧瞬時値推定値を算出するとともに、この電圧瞬時値推定値および前記周波数を用いて電圧振幅推定値を算出し、これら電圧瞬時値推定値および電圧振幅推定値を用いて前記フェーザを算出することを特徴とする請求項1に記載の同期フェーザ測定装置。   The phasor calculating unit calculates an instantaneous voltage value estimated value using the current frequency and the instantaneous voltage value of the voltage time-series data, and calculates an estimated voltage amplitude value using the instantaneous voltage value and the frequency. 2. The synchronous phasor measuring device according to claim 1, wherein the phasor is calculated using the voltage instantaneous value estimated value and the voltage amplitude estimated value. 自端に設けられた同期フェーザ測定装置は、他端に設けられた同期フェーザ測定装置との間で、所要の情報が相互に伝達可能となるように構成されており、
前記他端から送信された他端フェーザを受信して自端フェーザとの間で同定し、この自端フェーザと同定された他端フェーザとの差分である空間同期フェーザを算出する空間同期フェーザ算出部をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の同期フェーザ測定装置。
The synchronized phasor measuring device provided at its own end is configured such that required information can be transmitted to and from the synchronized phasor measuring device provided at the other end.
Spatial synchronization phasor calculation that receives the other end phasor transmitted from the other end and identifies it with its own end phasor, and calculates a spatial synchronization phasor that is the difference between this own end phasor and the identified other end phasor The synchronous phasor measuring device according to claim 1, further comprising a unit.
時間的に変化しているフェーザの回転方向に応じて定まるフェーザ回転モードが定義されるとともに、現時点のフェーザおよび、1または数サイクル前のフェーザの各フェーザ回転モードの組合せに応じて定まる時間同期フェーザ変化モードが定義されるとき、
前記時間同期フェーザ算出部は、前記フェーザ回転モードおよび前記時間同期フェーザ変化モードの組合せに応じて前記時間同期フェーザを算出することを特徴とする請求項1または2に記載の同期フェーザ測定装置。
A phasor rotation mode that is defined according to the direction of rotation of the phasor that changes with time is defined, and a time-synchronized phasor that is determined according to the combination of the current phasor and each phasor rotation mode of the phasor one or several cycles ago When change mode is defined,
The synchronized phasor measuring device according to claim 1, wherein the time synchronized phasor calculating unit calculates the time synchronized phasor according to a combination of the phasor rotation mode and the time synchronized phasor change mode.
時間的に変化しているフェーザの回転方向に応じて定まるフェーザ回転モードが定義されるとともに、前記自端フェーザおよび前記他端フェーザの各フェーザ回転モードの組合せに応じて定まる空間同期フェーザ変化モードが定義されるとき、
前記空間同期フェーザ算出部は、前記フェーザ回転モードおよび前記空間同期フェーザ変化モードの組合せに応じて前記空間同期フェーザを算出することを特徴とする請求項3に記載の同期フェーザ測定装置。
A phasor rotation mode that is determined according to the direction of rotation of the phasor that changes with time is defined, and a space-synchronized phasor change mode that is determined according to the combination of the phasor rotation modes of the self-end phasor and the other-end phasor. When defined
The synchronized phasor measurement device according to claim 3, wherein the spatially synchronized phasor calculating unit calculates the spatially synchronized phasor according to a combination of the phasor rotation mode and the spatially synchronized phasor change mode.
前記フェーザ回転モードには、フェーザの回転方向に応じて正方向モード、逆方向モード、および反転モードが含まれ、
前記時間同期フェーザ変化モードおよび前記空間同期フェーザ変化モードには、正正モード、正逆モード、逆逆モード、逆正モード、ラッチモードが含まれ、
ることを特徴とする請求項4または5に記載の同期フェーザ測定装置。
The phasor rotation mode includes a forward mode, a reverse mode, and a reverse mode according to the rotation direction of the phasor.
The time-synchronized phasor change mode and the space-synchronized phasor change mode include a forward / reverse mode, a forward / reverse mode, a reverse / reverse mode, a reverse / correct mode, and a latch mode.
6. The synchronous phasor measuring device according to claim 4 or 5, wherein:
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