JP5514051B2 - 電気量波形の立ち上がりタイミング検出方法および遮断器の同期開閉制御装置 - Google Patents
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Description
図1および図2を参照して本実施形態1について説明する。
図1は本実施形態1による遮断器投入時の電気量である主回路電流の波形立ち上がりタイミング検出方法を実現する装置を描いた回路図である。
本実施形態1による主回路電流波形の立ち上がりタイミングAを検出する検出方法は、主回路電流波形の任意の時刻における瞬時値を周知の演算式を実行することで得られる瞬時値と、その時刻よりも任意時刻前における主回路電流波形データに対して同じような演算を実行することで得られる移動平均値とを計算し、これら計算した電気量の瞬時値と移動平均値の比A(h)が予め定めた閾値αを越えたとき、その時刻を主回路電流波形データの立ち上がり時刻として検出するものである。
以上の説明から明らかなように、本実施形態1による遮断器投入時の電気量波形の立ち上がりタイミング検出方法は、以下の効果を有する。
図3を参照して本実施形態2について説明する。
図3は実施形態2に係る主回路電流波形の立ち上がりタイミングBを検出する検出方法における遮断器投入直後の主回路電流波形の例である。図3の主回路電流波形の立ち上がりタイミングBを検出する方法を以下に説明する。
以上の説明から明らかなように、本実施形態2における電気量波形の立ち上がりタイミング検出方法は、以下の効果を有する。
本実施形態3は、前述した実施形態1または実施形態2で記載した電気量波形の立ち上がりタイミング検出演算の前にディジタルフィルタ処理を実施するようにしたものである。
H(z)=1+z−1+z−2 ・・・(9)
なお、ディジタルフィルタの方式は、ここに示した様な非再帰形ディジタルフィルタに限定されるものではなく、再帰形ディジタルフィルタやディジタル演算による中間値フィルタなど、あらゆるディジタルフィルタが対象となることは言うまでも無い。
以上の説明から明らかなように、本実施形態3における電気量波形の立ち上がりタイミング検出方法は、以下の効果を有する。
図4乃至図6を参照して実施形態4について説明する。
図4は本実施形態4における遮断器の同期開閉制御装置のシステム構成図である。
遮断器710の主接点(主接触子)711を系統電圧の所定の位相にて閉極させる同期閉極制御を行うために、遮断器の同期開閉制御装置100は以下のように動作する。
( 0 ≦ Tdelay < 2 x Tfreq )
ただし、(Tclosing %Tfreq )は、Tclosing / Tfreq の余り・・・(10)
ただし、実際の系統電圧の零クロス点のタイミングとMPU14の基準点検出処理手段20が認識する零クロス点のタイミングにはズレ(遅れ)があるので、開極/閉極指令信号出力遅延制御処理手段10はこのズレを考慮して、理想的な同期閉極遅延時間Tdelayに補正を加えるものとする。
閉極指令信号を検出すると、波形データ立ち上がり時刻検出手段401は主回路電流波形の立ち上がりタイミングの検出を開始する。遮断器が投入動作して主回路電流波形が立ち上がると、その時刻tmakeを検出する。ここで、ディジタルフィルタ409の具体的な方法は実施形態3と同じである。また、電気量波形の立ち上がりタイミングの具体的な検出方法は、前述した実施形態1または実施形態2の方法を使用し、波形データ立ち上がり時刻検出手段401で演算処理する。なお、実施形態1または実施形態2の方法以外の演算により波形データ立ち上がりタイミングを検出しても良いことは言うまでも無い。
なお、同期閉極制御信号の出力時刻tcontrolを基準として、主回路電流波形の立ち上がり時刻tmakeまでの時間をカウンターでカウントし、これを投入動作時間Tmakingに直接換算しても良いことは言うまでも無い。
以上の説明から明らかなように、本実施形態4における遮断器の同期開閉制御装置は、以下の効果を有する。
以下、図7乃至図10を参照して実施形態5について説明する。
図7は本実施形態5における遮断器の同期開閉制御装置のシステム構成図である。
本実施形態5の遮断器の同期開閉制御装置のシステム構成は、実施形態4と類似しているので、実施形態4との相違点のみを以下に説明する。
遮断器の同期開閉制御装置100に入力された遮断器補助接点信号は、DI入力手段11を介して、MPU14の動作時間計測処理手段41に入力される。
図8において、動作時間計測処理手段41はディジタルフィルタ419、波形データ立ち上がり時刻検出手段411と投入動作時間検出手段412、投入電圧検出手段413、プレアーク時間算出手段414と極間絶縁耐力減少率(RDDS)算出手段415、及び閉合時刻検出手段416と閉極動作時間検出手段417とから構成されている。
閉極位相算出処理手段50はRDDS補正手段501、補正プレアーク時間算出手段502、閉極位相算出手段503とから成る。閉極位相算出処理手段50には遮断器の極間絶縁耐力減少率(RDDS)の計測値と目標投入位相が入力され、目標投入位相に対応する閉極位相が出力される。
本実施形態5の遮断器の同期開閉制御装置の動作と作用は、実施形態4と類似であるので、実施形態4との相違点のみを以下に説明する。
Tdelay = Tfreq + (Ttarget + Tpre-arcing − (Tclosing %Tfreq ) )
= Tfreq + (Ttarget_close − (Tclosing %Tfreq ) )
( 0 ≦ Tdelay < 2 x Tfreq )
ただし、(Tclosing %Tfreq )は、Tclosing / Tfreq の余り・・・(11)
また、同期開極制御においても同様な動作・作用を行うことは言うまでも無い。ただし、同期開極制御では、一般には主回路電流の零クロス点を基準に制御し、プレアーク時間を考慮する必要は無い。
閉極指令信号を検出すると、波形データ立ち上がり時刻検出手段411は主回路電流波形の立ち上がりタイミングの検出を開始する。そして、遮断器が投入動作して主回路電流波形が立ち上がると、その時刻tmakeを検出する。ここで、ディジタルフィルタ419の具体的な方法は実施形態3と同じである。また、電気量波形の立ち上がりタイミングの具体的な検出方法は、前述した実施形態1または実施形態2の方法を使用し、波形データ立ち上がり時刻検出手段411で演算処理する。なお、実施形態1または実施形態2の方法以外の演算により波形データ立ち上がりタイミングを検出しても良いことは言うまでも無い。
また、遮断器補助接点(a接点)の代わりに、ストロークセンサなどを使用して遮断器閉極動作時間Tclosingを計測しても良いことは言うまでも無い。
Tpre-arcing_measurement = Tclosing_measurement - Tmaking_measurement ・・・(12)
RDDSmeasurement = Vmake_measurement / Tpre-arcing_measurement
・・・(13)
続いて、補正プレアーク時間算出手段502は、目標投入位相における系統電圧の波高値Vmakeと遮断器の極間絶縁耐力減少率(RDDS)の前記予測値を用いて、プレアーク時間の補正値Tpre-arcing_compensationを次式(15)により算出する。
したがって、同期閉極遅延時間Tdelayは、次式(17)
Tdelay = Tfreq + (Ttarget_close −(Tclosing %Tfreq ))・・・(17)
により算出することができる。
以上の説明から明らかなように、本実施形態5における遮断器の同期開閉制御装置は、以下の効果を有する。
Claims (10)
- 任意の時刻における電気量の振幅の絶対値の2乗値の瞬時値にかかわる累積時間積分値を求め、前記任意の時刻よりも前の時刻における前記電気量の振幅の絶対値の2乗値の移動平均値に関する累積時間積分値を求め、これら瞬時値にかかわる累積時間積分値と、移動平均値にかかわる累積時間積分値との比が予め定めた閾値を越えたとき、その時刻を前記電気量の波形データの立ち上がり時刻として検出することを特徴とする電気量波形の立ち上がりタイミング検出方法。
- ディジタルフィルタにより前記電気量のノイズを除去することを特徴とする請求項1に記載の電気量波形の立ち上がりタイミング検出方法。
- 移動平均演算のサンプル数が2の整数乗であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気量波形の立ち上がりタイミング検出方法。
- 前記電気量波形データが電力系統における主回路電流または系統電圧の波形データであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の電気量波形の立ち上がりタイミング検出方法。
- 主回路電流または系統電圧の少なくとも一方と、遮断器の状態量と、遮断器の閉極指令信号とを入力し、主回路電流または系統電圧の所望の位相で遮断器を投入させるように、前記位相に同期制御した同期閉極制御信号を遮断器に対して出力する制御を行う遮断器の同期開閉制御装置において、
任意の時刻における主回路電流波形データまたは系統電圧波形データの振幅の絶対値の瞬時値を求め、前記任意の時刻よりも前の時刻における前記振幅の絶対値の移動平均値を求め、前記振幅の絶対値の瞬時値と、前記振幅の絶対値の移動平均値との比が予め定めた閾値を越えたとき、その時刻を前記主回路電流波形データまたは系統電圧波形データの立ち上がり時刻として検出する波形データ立ち上がり時刻検出手段と、
前記同期閉極制御信号の出力タイミングを基準として前記主回路電流波形データまたは系統電圧波形データの立ち上がり時刻までの経過時間をカウントし、遮断器の電気的な投入動作時間を計測する投入動作時間検出手段と、
を有することを特徴とする遮断器の同期開閉制御装置。 - 主回路電流または系統電圧の少なくとも一方と、遮断器の状態量と、遮断器の閉極指令信号とを入力し、主回路電流または系統電圧の所望の位相で遮断器を投入させるように、前記位相に同期制御した同期閉極制御信号を遮断器に対して出力する制御を行う遮断器の同期開閉制御装置において、
任意の時刻における主回路電流波形データまたは系統電圧波形データの振幅の絶対値の2乗値の瞬時値にかかわる累積時間積分値を求め、前記任意の時刻よりも前の時刻における前記振幅の絶対値の2乗値の移動平均値に関する累積時間積分値を求め、これら瞬時値にかかわる累積時間積分値と、移動平均値にかかわる累積時間積分値との比が予め定めた閾値を越えたとき、その時刻を前記主回路電流波形データまたは系統電圧波形データの立ち上がり時刻として検出する波形データ立ち上がり時刻検出手段と、
前記同期閉極制御信号の出力タイミングを基準として前記主回路電流波形データまたは系統電圧波形データの立ち上がり時刻までの経過時間をカウントして遮断器の電気的な投入動作時間を計測する投入動作時間検出手段と、
を有することを特徴とする遮断器の同期開閉制御装置。 - ディジタルフィルタにより前記主回路電流波形データまたは系統電圧波形データのノイズを除去することを特徴とする請求項5または請求項6に記載の遮断器の同期開閉制御装置。
- 前記主回路電流波形データまたは系統電圧波形データの立ち上がり時刻における系統電圧波高値を検出する投入電圧検出手段と、
遮断器の主接点の機械的な閉合時刻を検出する閉合時刻検出手段と、
前記同期閉極制御信号の出力タイミングを基準として、前記遮断器の主接点の機械的な閉合時刻までの経過時間をカウントして遮断器の機械的な閉極動作時間を計測する閉極動作時間検出手段と、
前記遮断器の電気的な投入動作時間と前記遮断器の機械的な閉極動作時間の差から、遮断器のプレアーク時間を算出するプレアーク時間算出手段と、
前記プレアーク時間と前記主回路電流波形データまたは系統電圧波形データの立ち上がり時刻における系統電圧波高値から遮断器の極間絶縁耐力減少率を算出する極間絶縁耐力減少率算出手段と、
を有することを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の遮断器の同期開閉制御装置。 - 実測した遮断器の極間絶縁耐力減少率を用いて、予め設定された遮断器の極間絶縁耐力減少率を補正する極間絶縁耐力減少率補正手段を有することを特徴とする請求項5乃至請求項8のいずれか1項に記載の遮断器の同期開閉制御装置。
- 補正された遮断器の極間絶縁耐力減少率を用いて予め設定された主回路電流または系統電圧の所望の電気的な投入位相に対応する、補正されたプレアーク時間を算出する補正プレアーク時間算出手段と、
前記電気的な投入位相と前記補正されたプレアーク時間から機械的な閉極位相を算出する閉極位相算出手段とを有することを特徴とする請求項6乃至請求項9のいずれか1項に記載の遮断器の同期開閉制御装置。
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