JP5283938B2 - ディジタル保護継電装置 - Google Patents

Description

本発明は、送電線等の電力系統を保護するディジタル保護継電装置に関する。

保護継電装置は、母線、変圧器、送電線、その他の電力系統設備に発生した事故を検出すると、当該事故設備を健全な電力系統から切り離すことによって、電力系統の安定運用を維持する目的のために設置されている。
電力系統設備が重要な系統である場合、保護継電装置としては、保護性能に優れた電流差動保護継電装置を適用することが多い。

電流差動保護継電装置は、保護対象設備の両端に流れる電流を導入して差動演算を行い内外部の事故判定を行う方式であるため、送電線保護用に適用した場合、送電線の両端子で同期を取って取得した電流瞬時値データを伝送し合い、自端電流の瞬時値データと伝送されてきた相手端電流の瞬時値データとを導入して差動演算し動作判定する。送電線用電流差動保護継電装置がディジタル形である場合には、電流瞬時値データの伝送方式としては、ＰＣＭ（Pulse Code Modulation）伝送方式を採用している（例えば、非特許文献１参照）。

このＰＣＭ伝送方式は、電流の瞬時値データを保護継電装置内部の信号に基づくサンプリング周波数でサンプリングし、ディジタル信号に変換した後に符号化して伝送する方式である。

従来のＰＣＭ伝送方式におけるサンプリング周波数は、系統電流を電気角３０°の間隔でサンプリングするようにしているため、５０Ｈｚ系の場合には６００Ｈｚ、６０Ｈｚ系の場合には７２０Ｈｚにそれぞれ設定されている。

また、電流差動保護継電装置では、各端子でのデータのサンプリング時刻を同期化する手段として、対向する装置間のサンプリングタイミングの時間差を計測し補正する手段としているため、伝送側に一定の条件が必要となり、また、伝送速度としては５４ｋビット／秒として規定され、１サンプリングあたりに送信可能なデータ数としては、５０Ｈｚで９０ビット、６０Ｈｚ系で７５ビットと規定されている。

図１１に５０Ｈｚ系統に使用されている従来のＰＣＭ伝送方式における電流瞬時値データを伝送する伝送フォーマット例を示す。
図１１は、電流三相分の1サンプリングのデータを９０ビットで伝送する例を示したものである。図１１中の“１”は固定ビットと呼ばれるもので、フレームの識別に使用される。

最近では、サンプリング周波数を電気角３０°から３．７５°に変更して、５０Ｈｚ系の場合４８００Ｈｚ、６０Ｈｚ系の場合５７６０Ｈｚでサンプリングするようになってきた。また、ディジタル信号に変換する際の分解能は、従来１２ビットで実施されていたものが、１６ビットで実施されるようになったが、伝送可能なデータ数には変わりがないため、１６ビットのデータをわざわざ１２ビットに変換して送信するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
「東芝レビュー」４１巻１１号、昭和６１年１１月、第９４２頁〜９４５頁 特開２０００−１５２４８６号公報

このように、従来技術では保護継電装置側で高精度にサンプリングされディジタル変換されたデータも、サンプリング同期化手段による通信系の制約によって、複雑な処理を実施させて高性能な保護継電装置が構築できないという問題があった。

本発明は、従来技術の課題を解決するためになされたもので、系統電気量データの大容量伝送を可能とすることにより、高精度かつ高機能なディジタル保護継電装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１に係るディジタル保護継電装置の発明は、電力系統の対向する各端子にそれぞれ設けられ、各端子で取得された系統電気量をそれぞれ基本周波数のｍ（ｍ＞１２）倍でサンプリングしたのち、ｎ（ｎ＞１２）ビットのディジタルデータに変換するアナログディジタル変換部と、
前記アナログディジタル変換部から出力されたｎ（ｎ＞１２）ビットのディジタルデータをｋサンプリングデータ（ｋ≦ｍ）に変換処理する第１のデータ処理部と、
前記第１のデータ処理部で変換されたデータを所定フォーマットの伝送データにして相手端子の保護継電装置に送信する送信手段と、
相手端子の前記送信手段から送信されてきた伝送データを受信する受信手段と、
前記受信手段により受信されたｋサンプリングの伝送データをＬサンプリングデータ（Ｌ≦ｋ≦ｍ）に変換処理する受信処理部と、
前記第１のデータ処理部で変換されたｋサンプリングデータをＬサンプリングデータ（Ｌ≦ｋ≦ｍ）に変換処理する第２のデータ処理部と、
前記受信処理部から出力されたデータおよび前記第２のデータ処理部から出力されたデータを用いて保護演算を行う演算処理部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電力系統から取得した電気量を基本周波数のｍ（ｍ＞１２）倍でサンプリングし、そのサンプリングされたデータをｎ（ｎ＞１２）ビットのディジタルデータに変換し、かつ、ｍサンプリングデータをｋサンプリングデータ（ｋ≦ｍ）に変換して伝送するようにしたので、系統電気量の大容量伝送が可能になり、その結果、高精度かつ高機能なディジタル保護継電装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図を通じて共通する部分には、同一符号を付けて重複する説明は省略する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１および２を参照して説明する。
（構成）
図１は、本実施形態によるディジタル保護継電装置用データ伝送装置のシステム構成図である。電力系統１は遮断器２および送電線３を介してＡ端子およびこれに対向する図示しないＢ端子間を連系されている。各端子（図１ではＡ端子）では、電圧変成器（以下、ＶＴという）４および電流変成器（以下、ＣＴという）５によって取得された系統電圧および系統電流（以下、系統電気量という）を、データ伝送装置ＴＥ内に入力し、まずアナログディジタル変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部という）６により所定のディジタルデータに変換したのち、データ処理部７によって必要な処理を施し、送信部８を介して図示しないＢ端子に設置されている相手側ディジタル保護継電装置に送信されるように構成されている。

ここで、データ伝送装置ＴＥの構成要件のうち、Ａ／Ｄ変換部６および送信部８は個別のハードウェアで構成され、一方、データ処理部７はディジタル保護継電装置に搭載されたマイクロプロセッサのハードウェアおよびソフトウェアを用いることによって所期の機能を実現している。

前記Ａ／Ｄ変換部６自体は周知であるのでここでは内部の構成要素については特に図示はしないが、次の要素から構成されている。すなわち、入力した系統電気量を電子回路の処理に適した大きさに変換する入力変換器と、系統電気量に含まれている不要な周波数成分を除去するアナログフィルタと、アナログフィルタから出力された信号を一定時間おきにサンプリングし、アナログディジタル変換が終わるまでサンプル値をホールドするサンプルホールド手段と、サンプルホールド手段の出力を順次選択してアナログディジタル変換手段に入力するマルチプレクサ手段と、マルチプレクサ手段から出力された系統電気量の瞬時値データをディジタルデータに変換するアナログディジタル変換手段と、から構成されている。

なお、Ａ／Ｄ変換部６内のサンプルホールド手段は、サンプリング信号発生器９から出力される所定周期のサンプリング信号によって、系統電気量をサンプリングし、一定時間ホールドして出力する。さらに、アナログディジタル変換手段はサンプルホールド出力をサンプリング周期と所定の関係を維持しながらアナログ／ディジタル変換する。

ところで、本実施形態の場合、前記サンプリング信号発生器９のサンプリング周波数は、電力系統の基本周波数ｆ０のｍ倍（ｍ・ｆ０）に設定され、しかも倍率ｍは１２以上（ｍ＞１２）に設定されている。

倍率ｍを、例えば３２（ｍ＝３２）に設定した場合、基本周波数ｆ０が５０Ｈｚの系では、サンプリング周波数（ｍ・ｆ０）は、ｍ・ｆ０＝３２・５０＝１６００Ｈｚとなり、基本周波数ｆ０が６０Ｈｚの系では、サンプリング周波数（ｍ・ｆ０）は、ｍ・ｆ０＝３２・６０＝１９２０Ｈｚとなる。倍率ｍをもっと上げてｍ＝９６に設定した場合は、基本周波数ｆ０が５０Ｈｚの系では、サンプリング周波数（ｍ・ｆ０）は、９６・５０＝４８００Ｈｚ、基本周波数ｆ０が６０Ｈｚの系では、ｍ・ｆ０＝９６・６０＝５７６０Ｈｚになる。

このサンプリング周波数（ｍ・ｆ０）でサンプリングされた系統電気量の瞬時値データは、１電気量（サンプリング）あたりｎビット（ただし、ｎ＞１２）のディジタルデータに変換されて出力される。ここで、１２とは従来採用されていたビット数である。

前記データ処理部７は、ｍ・ｆ０のサンプリング周波数、ｎビットでディジタル変換されたデータを、ｋサンプリング（ｋ≦ｍ）にデータ処理し、ｎビットのデータとして送信部８に送るように構成されている。

（作用）
次に本実施形態の作用について説明する。
図１において、電力系統１のＡ端子に設置されたＶＴ４およびＣＴ５により取得された系統電気量は、データ伝送装置ＴＥ内に入力され、Ａ／Ｄ変換部６内の図示しないサンプリングホールド手段によって、基本周波数ｆ０に対してｍ倍されたサンプリング周波数（ｍ・ｆ０）でサンプリングされる。

このサンプリング周波数（ｍ・ｆ０）でサンプリングされたデータは、Ａ／Ｄ変換部６内のアナログディジタル変換手段によって、１電気量（サンプリング）あたりｎビット（ｎ＞１２）のディジタルデータに変換されて出力される。

データ処理部７では、サンプリング周波数（ｍ・ｆ０）でサンプリングされ、ｎビットでディジタル変換されたデータを、ｋサンプリング（ｋ≦ｍ）にデータ処理し、ｎビットのデータとして送信部８を介して図示しないＢ端子に設置されている相手側ディジタル保護継電装置に伝送する。

図２は、電流および電圧の三相分のディジタルデータの伝送フォーマット例を示すもので、ここではｎビットを１６ビットとした場合のデータフォーマットである。
従来は、電気角３０°の１サンプリングデータを１２ビットで伝送していたが、本実施形態の場合、図２で示すように１６ビットで伝送するので、相手側の受信装置では、波形再生が１２ビットの場合よりも正確になり、さらに、電気角を３０°よりも小さい例えば１０°（この場合のサンプリング周波数は１８００Ｈｚで従来の３倍）とか、３．７５°
（この場合のサンプリング周波数は４８００Ｈｚで従来の８倍）とすることで、より高精度な波形再生が可能となる。

（効果）
以上述べたように、本発明によれば、電力系統から取得した系統電気量を基本周波数のｍ（ｍ＞１２）倍でサンプリングし、そのサンプリングされたデータをｎ（ｎ＞１２）ビットのディジタルデータに変換し、そのｍサンプリングデータをｋサンプリングデータ（ｋ≦ｍ）に変換して伝送するようにしたので、相手側の受信装置でより正確な波形再生が可能となるので、高精度なディジタル保護継電装置用のデータ伝送装置を提供することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、図３および４を参照して説明する。
（構成）
本実施形態は、第１の実施形態によるディジタル信号伝送装置を適用した送電線保護用の電流差動形のディジタル保護継電装置に関するものである。

なお、本実施形態は、送電線保護継電装置を例にして説明するが、これ以外にも母線保護継電装置とか、広域に分散している電気所からの電流瞬時値データを収集して系統周波数を監視し、発電機を制御して電力系統の安定化を図るようにした系統安定化装置にも適用できるものである。

以下、図３を参照して送電線保護用のディジタル保護継電装置の構成を説明する。
電力系統１は遮断器２および送電線３を介して対向するＡ端子および図示しないＢ端子間を連系している。Ａ端子では、ＶＴ４およびＣＴ５によって取得された系統電気量をディジタル保護継電装置ＲｙＡ内に入力し、Ａ／Ｄ変換部６内の入力変換器、アナログフィルタを通過した系統電気量をサンプルホールド手段によって、基本周波数のｆ０に対してｍ倍されたサンプリング周波数（ｍ・ｆ０）でサンプリングし、アナログディジタル変換手段によって１電気量（サンプリング）あたりｎビット（ｎ＞１２）のディジタルデータに変換して出力する。

そして、データ処理部７では、入力された（ｍ・ｆ０）のサンプリング周波数、ｎビットのディジタルデータを、データ処理してｋサンプリング（ｋ≦ｍ）ｎビットのデータに変換して出力する。そして送信部８はｋサンプリング（ｋ≦ｍ）ｎビットのデータを相手装置に伝送する。

ここまでの構成は、第１の実施形態のデータ伝送装置ＴＥと同じであるが、本実施形態は、以上の構成に加えて、図示しない相手側に設置されたディジタル保護継電装置から伝送されてきた１電気量あたりｎビットのｋサンプリング（ｋ≦ｍ）データを受信する受信部１０と、この受信データをＬサンプリングデータ（Ｌ≦ｋ≦ｍ）ｎビット／１電気量に変換処理して出力する受信処理部１１と、自端のデータ処理部７で作成したｋサンプリングのデータをＬサンプリングのデータに変換処理して出力するデータ処理部１２と、この受信処理部１１から出力されたＬサンプリングの受信データおよびデータ処理部１２から出力された自端の瞬時値データを導入して差動演算を行い、演算結果が所定値以上の場合トリップ指令を出力する演算処理部１３と、この演算処理部１３のトリップ指令を自端遮断器２の引き外し回路に送る出力部１４とを設けることにより、電流差動形のディジタル保護継電装置ＲｙＡを実現している。

ここで、ディジタル保護継電装置ＲｙＡの構成要素のうち、Ａ／Ｄ変換部６、送信部８、受信部１０および出力部１４は専用のハードウェアで構成され、データ処理部７、受信処理部１１、データ処理部１２および演算処理部１３はマイクロプロセッサのハードウェアおよびソフトウェアを用いることによって機能を実現している。

なお、ディジタル保護継電装置ＲｙＡと、これに対向する図示しないディジタル保護継電装置とは、系統電気量をサンプリングする際に両端子での時刻の同期化が必要であるが、これについてはＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）による時刻同期方式や、ＳＮＴＰ（Simple Network Time Protocol）などによる高精度の時刻同期方式が既に実用化されており、本実施形態においてもこれらの技術を採用することができる。

前述したデータ処理部７、受信処理部１１および第２のデータ処理部１２では、ｍサンプリングデータからｋサンプリングデータ、さらにＬサンプリングのデータに変換する方法の一例として、例えば図４に示すような定周期のｍサンプリングデータより間引く形態が考えられる。図４において、（ａ）はｍが３２である場合のサンプリングデータ、（ｂ）はｋが１６である場合のサンプリングデータ、そして（ｃ）はＬが１２である場合のサンプリングデータとした場合の間引く様子を示す。

（作用）
次に、本実施形態の作用を説明する。
図３において、電力系統１からＶＴ４およびＣＴ５により取得された系統電気量は、Ａ／Ｄ変換部６内のサンプルホールド手段によって、基本周波数ｆ０に対してｍ倍されたサンプリング周波数（ｍ・ｆ０、ただしｍ＞１２）でサンプリングされる。

このサンプリング周波数（ｍ・ｆ０）でサンプリングされたデータは、Ａ／Ｄ変換部６内のアナログディジタル変換手段によって、１電気量（サンプリング）あたりｎビット（ｎ＞１２）のディジタルデータに変換されて出力される。

データ処理部７では、（ｍ・ｆ０）のサンプリング周波数、ｎビットでディジタル変換されたデータを、ｋサンプリング（ｋ≦ｍ）にデータ処理し、ｎビットのデータとして送信部８を介して伝送する。

データ処理部１２では、データ処理部７で作成したｋサンプリング（ｋ≦ｍ）データを保護演算に都合の良いＬ（Ｌ≦ｋ）サンプリングのデータに変換して、演算手段１３に出力する。

一方、受信部１０は、相手装置から伝送されてきた信号、すなわちｋサンプリング（ｋ≦ｍ）データを受信して受信処理部１１に送る。受信処理部１１は、ｋサンプリング（ｋ≦ｍ）データをＬ（Ｌ≦ｋ）サンプリングのデータに変換して演算処理部１３に出力する。

演算処理部１３は、受信処理部１１から出力された相手端系統電気量の瞬時値データのＬ（Ｌ≦ｋ）サンプリングのデータと、データ処理部１２から出力された自端系統電気量の瞬時値データをＬ（Ｌ≦ｋ）サンプリングして得られたディジタルデータとを導入して差動演算を行い演算結果が所定値以上の場合、出力部１４を介して遮断器２にトリップ指令を出力する。

図５は、分岐負荷のある送電線電流差動保護方式を示す図であり、図５（ａ）は電力系統構成図、図５（ｂ）は、励磁突入電流の波形図、図６は、演算処理部１３の機能ブロック図である。

送電線３の中間に分岐負荷である変圧器ＴＲが接続され、両端子（Ａ端子、Ｂ端子）にそれぞれ送電線保護用のディジタル保護継電装置ＲｙＡ、ＲｙＢを設置している。ディジタル保護継電装置ＲｙＡおよびＲｙＢは、Ａ端、Ｂ端の電流をそれぞれ使用して送電線３に事故があるかどうかを判定している。この判定方法の例を以下に示す。

両端子の電流をそれぞれＩＡ、ＩＢとすると
Ｉｄ＝ＩＡ＋ＩＢ
Ｉｒ＝|ＩＡ|＋|ＩＢ|
として、 Ｉｄ−ｋＩｒ＞ko が成立すれば動作する。

ここで、ｋ，koは定数である。ＩＡ、ＩＢはそれぞれｍサンプリング、ｎビットでディジタルデータに変換されたデータを送受信して得られるものである。分岐負荷ＴＲの電流は常時差電流として表れ、電流差動リレーの感度のkoはこの値を考慮して決められている。

今、図５（ａ）において、電源端Ａ端子の至近端で三線短絡事故が発生し、Ａ端子の保護リレーによって事故が除去されたとすると、Ａ端子の電圧が零から定格に戻る。このとき図５（ｂ）のように送電線３の分岐負荷である変圧器ＴＲに励磁突入電流が流れ、送電線３の保護を行うディジタル保護継電装置ＲｙＡ、ＲｙＢの差動演算に差電流が生じ、ディジタル保護継電装置ＲｙＡ、ＲｙＢが不正動作し、両端子を誤遮断する恐れがある。

図６はこのようなときに、ディジタル保護継電装置ＲｙＡ、ＲｙＢをロックするため、基本波の差電流を検出する基本波算出手段（Ｉｆ０）１３−１の他に変圧器の励磁突入電流に含まれる２倍調波を検出する２倍調波算出手段（Ｉｆ２）１３−２と、基本波に対する２倍調波の含有率（λ＝Ｉｆ２／Ｉｆ０）を求める比率判定手段１３−３を設け、基本波に対する２倍調波の含有率が例えば、０．１５（１５％）以上の場合、ディジタル保護継電装置ＲｙＡ、ＲｙＢの動作出力をロックするようにした保護演算方式の例である。

変圧器ＴＲの励磁突入電流をディジタル保護継電装置ＲｙＡ、ＲｙＢで検知するには、従来の基本波の１２倍のサンプリングデータでは正確に知ることは困難であり、２４倍以上のデータであることが望まれる。したがって、自端で作成したｋサンプリング（ｋ≧２４）のデータあるいは対向端子から受信したｋサンプリング（ｋ≧２４）のデータから、２４倍のデータを作成して、図６に示すように２倍調波の含有率λを求め、それが１５％以上であることを検出した場合はディジタル保護継電装置ＲｙＡ、ＲｙＢの出力をロックするような処理を行えば、分岐負荷の変圧器ＴＲに励磁突入電流が流れて不正動作しないディジタル保護継電装置を得ることができる。
また、送電線３の外部事故時に過大な電流が流れてＣＴ飽和が生じた場合でも本実施形態のディジタル保護継電装置ＲｙＡ、ＲｙＢは正常に対応できるものである。

図７は、外部事故時に取得した端子電流および差動電流を示す図である。
Ｂ端子側の外部事故において、Ｂ端子のＣＴ５が飽和した場合、Ｂ端子側のディジタル保護継電装置ＲｙＢにＣＴ５を介して得られる電気量は、図７のＩＢのような波形となる。

この時のＡ、Ｂ両端の差動電流（ＩＡ−ＩＢ）は、図７のＩｄのようになり、必ず“無飽和期間”（無変化）となる部分があり、この無変化部分を検出して差動演算をロックする手法がある。

この方式は、母線保護装置に代表されるような伝送系の制約を受けることがない保護継電装置においては、高精度のサンプリング周波数とｎビットでのディジタルデータ変換によって、Ｉｄの波形が正確に再生でき、高感度かつ高品質に確実にロックが可能となる手段である。

電流差動形のディジタル保護継電装置においては、伝送系の制約から伝送ビット数に制限があり、上記のような波形再生が高精度化できなかったが、本発明によって容易に実現が可能となる。

（効果）
本発明によれば、取得した電気量を基本周波数のｍ（ｍ＞１２）倍でサンプリングし、そのサンプリングされたデータをｎ（ｎ＞１２）ビットのディジタルデータに変換し、そのｍサンプリングデータをｋサンプリングデータ（ｋ≦ｍ）に変換して伝送することで、受信した装置側でより正確な波形再生が可能となり、このデータを使用して保護演算に必要なサンプリングデータを得ることで、これまで実現されていない変圧器の励磁突入電流対策や、外部事故時のＣＴ飽和による誤動作対策ができ、高品質のディジタル保護継電装置を提供することができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図８を参照して説明する。
（構成）
本実施形態は、第２の実施形態で説明したディジタル保護継電装置ＲｙＡのデータ処理部７を、データの平均化処理を行う平均化処理部７−１によって実現するようにしたことを特徴とするものであり、その他の構成は第２の実施形態のディジタル保護継電装置ＲｙＡと変わるところはないので図示を省略する。

本実施形態によるデータ処理部７Ａは、前述した図４（ａ）のサンプリングデータから（ｂ）のサンプリングデータに変換する方法を平均化処理部７−１で実現するようにしたものである。平均化処理部７−１は入力されたｍサンプリングデータ、ｎビット／データを平均化処理することによってｋサンプリング（ｋ≦ｍ）にデータ、ｎビット／データに変換して出力する。

本実施形態においても、図示しない電力系統１からＶＴ４およびＣＴ５により取得した電気量を、Ａ／Ｄ変換部６で基本周波数のｍ（ｍ＞１２）倍でサンプリングし、そのサンプリングされたデータをｎ（ｎ＞１２）ビットのディジタルデータに変換する。

そして、データ処理部７Ａにおいて、入力したｍサンプリングデータを平均化処理手段７−１により平均化処理を行うことによってｋサンプリングデータ（ｋ≦ｍ）に変換して出力し、送信部８を介して相手装置に伝送するとともに、相手端から受信した瞬時値データと自端で作成した瞬時値データとにより差動演算を行う。

（作用）
次に本実施形態の作用について説明する。
なお、データ処理部７Ａ以外は、図３に示す構成と同じなので簡単に触れ、データ処理部７Ａを中心に説明する。
本実施形態の平均化処理部７Ａでは、過去Ｎサンプリングのデータの加算平均を取ることにより、Ｎ個のデータに重畳しているホワイトノイズを実効的に圧縮することができる。

平均化処理の例を、以下に示す。本処理は８個のデータを平均化処理している例である。

（効果）
本実施形態によれば、電力系統１からＶＴ４およびＣＴ５により取得した電気量をＡ／Ｄ変換部６で基本周波数のｍ（ｍ＞１２）倍でサンプリングし、そのサンプリングされたデータをｎ（ｎ＞１２）ビットのディジタルデータに変換し、さらに、そのｍサンプリングデータを、データ処理部７Ａの平均化処理によってｋサンプリングデータ（ｋ≦ｍ）に変換して伝送することにより、ホワイトノイズが除去され、受信した装置側でより正確な波形再生が可能となる。この平均化されたデータを使用して保護演算に必要なサンプリングデータを得ることで、これまで実現されていない変圧器の励磁突入電流対策や、外部事故時のＣＴ飽和による誤動作対策ができ、高品質のディジタル保護継電装置を提供することができる。

（第４の実施形態）
次に本発明の第４の実施形態について図９を参照して説明する。
（構成）
本実施形態は、第２の実施形態で説明したディジタル保護継電装置ＲｙＡのデータ処理部７を、標本電気量の作成処理を行う標本電気量作成手段７−２によって実現するようにしたことを特徴とするものであり、その他の構成は第２の実施形態のディジタル保護継電装置ＲｙＡと変わるところはないので図示を省略する。

本実施形態によるデータ処理部７Ｂは、前述した図４の前述した図４（ａ）のサンプリングデータから（ｂ）のサンプリングデータに変換する方法を標本電気量作成部７−２で実現するようにしたものである。標本電気量作成部７−２は入力されたｍサンプリングデータ、ｎビット／データを標本化することによってｋサンプリング（ｋ≦ｍ）にデータ、ｎビットのデータに変換して出力する。

本実施形態においても、図示しない電力系統１からＶＴ４およびＣＴ５により取得した電気量をＡ／Ｄ変換部６で基本周波数のｍ（ｍ＞１２）倍でサンプリングし、そのサンプリングされたデータをｎ（ｎ＞１２）ビットのディジタルデータに変換する。

そして、データ処理部７Ｂにおいて、入力したｍサンプリングデータを標本電気量作成部７−２によって標本化してｋサンプリングデータ（ｋ≦ｍ）に変換して出力し、送信部８を介して相手装置に伝送するとともに、相手端から受信した瞬時値データと自端で作成した瞬時値データとにより差動演算を行う。

（作用）
次に本実施形態の作用について説明する。
なお、データ処理部７Ｂ以外は、図３に示す手段と同じなので簡単に触れ、データ処理部７Ｂを中心に説明する。

本実施形態の標本電気量作成部７−２では、例えば、対称分電気量として、正相、逆相および零相、または、αβ０回路のα、β、零などにモード変換されたものである。
以下、標本電気量処理の例として、正相電気量の例を示す。
３Ｉ_１＝Ｉａ＋αＩｂ＋α^２Ｉｃ
３Ｖ_１＝Ｖａ＋αＶｂ＋α^２Ｖｃ
Ｉ_１：正相電流 Ｖ_１：正相電圧

（効果）
本実施形態によれば、電力系統１からＶＴ４およびＣＴ５により取得した電気量をＡ／Ｄ変換部６で基本周波数のｍ（ｍ＞１２）倍でサンプリングし、そのサンプリングされたデータをｎ（ｎ＞１２）ビットのディジタルデータに変換し、さらに、そのｍサンプリングデータを、データ処理部７Ｂの標本電気量処理によってｋサンプリングデータ（ｋ≦ｍ）に変換して伝送し、受信した装置側でより正確な波形再生が可能となり、このデータを使用して保護演算に必要なサンプリングデータを得ることで、安定度の判定に使用でき、高品質のディジタル保護継電装置を提供することができる。

（第５の実施形態）
次に本発明の第５の実施形態について図１０を参照して説明する。
本実施形態は、第２の実施形態の図３中の受信処理部１１に、第３の実施形態で説明した平均化処理手法を採用することを特徴とするものであり、その他の手段は第２の実施形態のディジタル保護継電装置ＲｙＡと変わるところはないので図示を省略する。

本実施形態による受信処理部１１Ａは、前述した図４（ｂ）のサンプリングデータから（ｃ）のサンプリングデータに変換する方法を平均化処理部１１−１で実現するようにしたもので、受信処理部１１Ａは受信部１０で受信した相手装置から伝送されてきた１電気量あたりｎビットのｋサンプリング（ｋ≦ｍ）データを、平均化処理部１１−１によって平均化処理してＬサンプリングデータ（Ｌ≦ｋ≦ｍ）ｎビット／１電気量に変換して出力する。

この平均化処理の手法は、第３の実施形態の図８のデータ処理部７Ａに設けた平均化処理手段７−１と同様、過去Ｎサンプリングのデータの加算平均を取ることにより、Ｎ個のデータに重畳しているホワイトノイズを実効的に圧縮することができる。

以上述べたように、本実施形態によれば、受信側で平均化処理を行うことにより、受信側でのホワイトノイズも含め除去できることで、第３の実施形態と組み合わせて採用することにより、さらに高品質なディジタル保護継電装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態におけるシステム構成図。 本発明の第１の実施形態〜第５の実施形態における伝送フォーマット例図。 本発明の第２の実施形態におけるシステム構成図。 本発明の第２の実施形態におけるデータ処理の一例を示す図。 励磁突入電流の発生例と波形例図。 励磁突入電流のブロック回路例図。 ＣＴ飽和の例図。 本発明の第３の実施形態におけるシステム構成図。 本発明の第４の実施形態におけるシステム構成図。 本発明の第５の実施形態におけるシステム構成図。 従来の電流差動保護継電装置の伝送フォーマット例図。

符号の説明

ＴＥ…データ伝送装置、ＲｙＡ…ディジタル保護継電装置、１…電力系統、２…遮断器、３…送電線、４…電圧変成器（ＶＴ）、５…電流変成器（ＣＴ）、６…アナログディジタル変換部、７、７Ａ、７Ｂ…データ処理部、７−１…平均化処理部、７−２…標本電気量作成部、８…送信部、９…サンプリング信号発信器、１０…受信部、１１、１１Ａ…受信処理部、１１−１…平均化処理部、１２…第２のデータ処理部、１３…演算処理部、１３−１…基本波算出部、１３−２…２倍調波算出部、１３−３…比較判定部、１４…出力部。

Claims (4)

1. 電力系統の対向する各端子にそれぞれ設けられ、各端子で取得された系統電気量をそれぞれ基本周波数のｍ（ｍ＞１２）倍でサンプリングしたのち、ｎ（ｎ＞１２）ビットのディジタルデータに変換するアナログディジタル変換部と、
   前記アナログディジタル変換部から出力されたｎ（ｎ＞１２）ビットのディジタルデータをｋサンプリングデータ（ｋ≦ｍ）に変換処理する第１のデータ処理部と、
   前記第１のデータ処理部で変換されたデータを所定フォーマットの伝送データにして相手端子の保護継電装置に送信する送信手段と、
   相手端子の前記送信手段から送信されてきた伝送データを受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信されたｋサンプリングの伝送データをＬサンプリングデータ（Ｌ≦ｋ≦ｍ）に変換処理する受信処理部と、
   前記第１のデータ処理部で変換されたｋサンプリングデータをＬサンプリングデータ（Ｌ≦ｋ≦ｍ）に変換処理する第２のデータ処理部と、
   前記受信処理部から出力されたデータおよび前記第２のデータ処理部から出力されたデータを用いて保護演算を行う演算処理部と、を備えたことを特徴とするディジタル保護継電装置。
2. データ処理部は、前記アナログディジタル変換部によってｎ（ｎ＞１２）ビットのディジタルデータに変換されたデータを、平均化処理を行ってｋサンプリングデータ（ｋ≦ｍ）に変換処理して伝送することを特徴とする請求項１記載のディジタル保護継電装置。
3. データ処理部は、前記アナログディジタル変換部によってｎ（ｎ＞１２）ビットのディジタルデータに変換されたデータを、標本電気量に加工処理してｋサンプリングデータ（ｋ≦ｍ）に変換処理して伝送することを特徴とする請求項１記載のディジタル保護継電装置。
4. 受信処理部は、前記受信手段が受信した伝送データを、平均化処理して、ｋサンプリングデータ（ｋ≦ｍ）に変換処理して前記演算処理部に出力することを特徴とする請求項１記載のディジタル保護継電装置。

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