JP5762247B2 - AC electric quantity measuring device and AC electric quantity measuring method - Google Patents

AC electric quantity measuring device and AC electric quantity measuring method Download PDF

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本発明は、交流電気量測定装置および交流電気量測定方法に関する。   The present invention relates to an AC electricity quantity measuring device and an AC electricity quantity measuring method.

近年、電力系統内の潮流が複雑化するにつれ、信頼性および品質の高い電力の供給が要求されるようになっており、特に、電力系統の電気量(交流電気量)を測定する交流電気量測定装置の性能向上の必要性は、ますます高くなっている。   In recent years, as the power flow in the power system has become more complex, it has become necessary to supply power with high reliability and quality, and in particular, the amount of AC electricity that measures the amount of electricity in the power system (AC electricity amount). The need for improved performance of measuring devices is increasing.

従来、この種の交流電気量測定装置としては、例えば下記特許文献1,2に示されたものがある。特許文献1(保護制御計測システム)および特許文献2(広域保護制御計測システム)では、位相角の変化成分(微分成分)を定格周波数(50Hzまたは60Hz)からの変化分として実系統の周波数を求める手法を開示している。   Conventionally, as this type of alternating current electric quantity measuring device, for example, there are those shown in Patent Documents 1 and 2 below. In Patent Document 1 (protection control measurement system) and Patent Document 2 (wide area protection control measurement system), the frequency of the actual system is obtained with the change component (differential component) of the phase angle as the change from the rated frequency (50 Hz or 60 Hz). The method is disclosed.

これらの文献では、実系統の周波数を求める計算式として、次式を開示しているが、これらの計算式は、下記非特許文献1が提示する計算式でもある。   In these documents, the following formulas are disclosed as formulas for obtaining the frequency of the actual system, but these formulas are also formulas presented by Non-Patent Document 1 below.

2πΔf=dφ/dt
f(Hz)=60+Δf
2πΔf = dφ / dt
f (Hz) = 60 + Δf

なお、下記特許文献3,4は、本願発明者による先願特許発明であり、これらの発明の内容については適宜後述する。   The following patent documents 3 and 4 are prior patent inventions by the inventors of the present application, and the contents of these inventions will be described later as appropriate.

特開2009−65766号公報JP 2009-65766 A 特開2009−71637号公報JP 2009-71637 A 特許第4038484号公報Japanese Patent No. 4038484 特許第4480647号公報Japanese Patent No. 4480647

“IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems” page 30,IEEE Std C37.118−2005.“IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems” page 30, IEEE Std C37.118-2005.

上記のように、特許文献1,2および非特許文献1に示される手法は、位相角の変化成分を微分計算によって求める手法である。しかしながら、実系統の周波数瞬時値の変化は頻繁かつ複雑であり、微分計算は非常に不安定である。このため、例えば周波数測定に関し、充分な計算精度が得られないという課題があった。   As described above, the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 are methods for obtaining a phase angle change component by differential calculation. However, the change of the instantaneous frequency value of the actual system is frequent and complicated, and the differential calculation is very unstable. For this reason, for example, there has been a problem that sufficient calculation accuracy cannot be obtained for frequency measurement.

また、上記手法は、定格周波数(50Hzまたは60Hz)を初期値として計算するため、計算の開始時において、測定対象が系統定格周波数から外れて動作している場合には、測定誤差が生じることになり、系統定格周波数からの外れ度合いが大きい場合には、測定誤差が非常に大きくなるという課題があった。   In addition, since the above method calculates the rated frequency (50 Hz or 60 Hz) as an initial value, a measurement error occurs when the measurement target is operating outside the system rated frequency at the start of the calculation. Thus, when the degree of deviation from the system rated frequency is large, there is a problem that the measurement error becomes very large.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、測定対象が系統定格周波数から外れて動作している場合であっても、高精度な交流電気量の測定を可能とする交流電気量測定装置および交流電気量測定方法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 even when the measurement object is operating outside the system rated frequency, the AC electricity quantity measurement that enables highly accurate measurement of the AC electricity quantity is possible. It is an object of the present invention to provide an apparatus and an AC electric quantity measurement method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、測定対象となる交流電圧を当該交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻以外の差分電圧瞬時値の和の平均値を中間時刻における差分電圧瞬時値で正規化した値を周波数係数として算出する周波数係数算出部を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides at least four continuous voltage instantaneous value data obtained by sampling an alternating voltage to be measured at a sampling frequency that is twice or more the frequency of the alternating voltage. The average value of the sum of the differential voltage instantaneous values other than the intermediate time is the differential voltage instantaneous value at the intermediate time among the three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of the two adjacent voltage instantaneous value data in FIG. A frequency coefficient calculation unit that calculates a normalized value as a frequency coefficient is provided.

本発明によれば、測定対象が系統定格周波数から外れて動作している場合であっても高精度な交流電気量の測定が可能になるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that it is possible to measure a high-accuracy AC electric quantity even when the measurement target is operating outside the system rated frequency.

図1は、複素平面上のゲージ差分電圧群(直流オフセット有り)を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a gauge differential voltage group (with DC offset) on a complex plane. 図2は、複素平面上のゲージ電圧群(直流オフセット有り)を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a gauge voltage group (with DC offset) on a complex plane. 図3は、複素平面上のゲージ電圧群(直流オフセット無し)を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a gauge voltage group (no DC offset) on the complex plane. 図4は、複素平面上のゲージ電力群を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a gauge power group on a complex plane. 図5は、複素平面上のゲージ差分電力群を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a gauge differential power group on a complex plane. 図6は、複素平面上のケージ双電圧群を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a cage dual voltage group on a complex plane. 図7は、複素平面上のケージ双差分電圧群を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a cage dual differential voltage group on a complex plane. 図8は、複素平面上の同期フェーザ群を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a synchronized phasor group on a complex plane. 図9は、複素平面上の差分同期フェーザ群を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a differentially synchronized phasor group on a complex plane. 図10は、実施の形態1に係る電力測定装置の機能構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a functional configuration of the power measurement device according to the first embodiment. 図11は、実施の形態1の電力測定装置における処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating a process flow in the power measurement apparatus according to the first embodiment. 図12は、実施の形態2に係る距離保護装置の機能構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a functional configuration of the distance protection device according to the second embodiment. 図13は、実施の形態2の距離保護装置における処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing a flow of processing in the distance protection device of the second embodiment. 図14は、実施の形態3に係る脱調保護装置の機能構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a functional configuration of the step-out protection device according to the third embodiment. 図15は、実施の形態3の脱調保護装置における処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart illustrating a process flow in the step-out protection device according to the third embodiment. 図16は、実施の形態4に係る時間同期フェーザ測定装置の機能構成を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a functional configuration of the time-synchronized phasor measuring device according to the fourth embodiment. 図17は、実施の形態4の時間同期フェーザ測定装置における処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart showing a flow of processing in the time-synchronized phasor measuring device according to the fourth embodiment. 図18は、実施の形態5に係る空間同期フェーザ測定装置の機能構成を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a functional configuration of the spatially synchronized phasor measuring device according to the fifth embodiment. 図19は、実施の形態5の空間同期フェーザ測定装置における処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 19 is a flowchart showing the flow of processing in the spatially synchronized phasor measuring device according to the fifth embodiment. 図20は、実施の形態6に係る送電線パラメータ測定システムの機能構成を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a functional configuration of a transmission line parameter measurement system according to the sixth embodiment. 図21は、実施の形態6の送電線パラメータ測定システムにおける処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 21 is a flowchart showing a flow of processing in the transmission line parameter measurement system of the sixth embodiment. 図22は、実施の形態7に係る同期投入装置の機能構成を示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating a functional configuration of the synchronization input apparatus according to the seventh embodiment. 図23は、実施の形態7の同期投入装置における処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 23 is a flowchart showing the flow of processing in the synchronous input device of the seventh embodiment. 図24は、ケース1のパラメータにて計算される周波数係数を示す図である。FIG. 24 is a diagram illustrating frequency coefficients calculated using the parameters of case 1. In FIG. 図25は、ケース1のパラメータにて計算される回転位相角を示す図である。FIG. 25 is a diagram illustrating a rotational phase angle calculated using the parameters of case 1. In FIG. 図26は、ケース1のパラメータにて計算される周波数測定のゲイン図である。FIG. 26 is a gain diagram of frequency measurement calculated using the parameters of case 1. 図27は、ケース2のパラメータにて計算される周波数係数を示す図である。FIG. 27 is a diagram illustrating frequency coefficients calculated using the parameters of case 2. In FIG. 図28は、ケース2のパラメータにて計算される瞬時電圧、直流オフセット、ゲージ電圧および電圧振幅を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing the instantaneous voltage, DC offset, gauge voltage, and voltage amplitude calculated with the parameters of case 2. 図29は、ケース2のパラメータにて計算される回転位相角および実測周波数を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing the rotational phase angle and the actually measured frequency calculated with the parameters of case 2. 図30は、ケース2のパラメータにて計算されるゲージ有効同期フェーザおよびゲージ無効同期フェーザを示す図である。FIG. 30 is a diagram illustrating a gauge effective synchronization phasor and a gauge invalid synchronization phasor calculated using the parameters of case 2. 図31は、ケース2のパラメータにて計算される本願同期フェーザを従来の瞬時値同期フェーザと比較して示す図である。FIG. 31 is a diagram showing the synchronous phasor of the present application calculated using the parameters of case 2 in comparison with a conventional instantaneous value synchronous phasor. 図32は、ケース2のパラメータにて計算される時間同期フェーザを示す図である。FIG. 32 is a diagram illustrating a time-synchronized phasor calculated using the parameters of case 2. 図33は、ケース3のパラメータにて計算される周波数係数を示す図である。FIG. 33 is a diagram illustrating frequency coefficients calculated using the parameters of case 3. 図34は、ケース3のパラメータにて計算される瞬時電圧、ゲージ差分電圧および電圧振幅測定結果を示す図である。FIG. 34 is a diagram illustrating measurement results of instantaneous voltage, gauge differential voltage, and voltage amplitude calculated using the parameters of case 3. 図35は、ケース3のパラメータにて計算される余弦関数法の同期フェーザ、正接関数法の同期フェーザおよび対称性破れ判別フラグを示す図である。FIG. 35 is a diagram illustrating a cosine function method synchronized phasor, a tangent function method synchronized phasor, and a symmetry breaking discrimination flag calculated using the parameters of case 3. 図36は、ケース3のパラメータにて計算される同期フェーザを示す図である。FIG. 36 is a diagram illustrating a synchronized phasor calculated using the parameters of case 3. 図37は、ケース3のパラメータにて計算される電圧振幅測定結果を示す図である。FIG. 37 is a diagram illustrating a voltage amplitude measurement result calculated using the parameters of case 3. 図38は、ケース3のパラメータにて計算される時間同期フェーザを示す図である。FIG. 38 is a diagram illustrating a time-synchronized phasor calculated using the parameters of case 3. 図39は、ケース4のパラメータにて計算される周波数係数を示す図である。FIG. 39 is a diagram illustrating frequency coefficients calculated using the parameters of case 4. 図40は、ケース4のパラメータにて計算される瞬時電圧、ゲージ差分電圧および電圧振幅を示す図である。FIG. 40 is a diagram illustrating the instantaneous voltage, the gauge differential voltage, and the voltage amplitude calculated using the parameters of case 4. 図41は、ケース4のパラメータにて計算される余弦関数法の同期フェーザ、正接関数法の同期フェーザおよび対称性破れ判別フラグを示す図である。FIG. 41 is a diagram illustrating a cosine function method synchronization phasor, a tangent function method synchronization phasor, and a symmetry breaking discrimination flag calculated using the parameters of case 4. FIG. 図42は、ケース4のパラメータにて計算される同期フェーザを示す図である。FIG. 42 is a diagram illustrating a synchronized phasor calculated using the parameters of case 4. FIG. 図43は、ケース4のパラメータにて計算されるは時間同期フェーザを示す図である。FIG. 43 is a diagram showing a time-synchronized phasor calculated with the parameters of case 4. FIG. 図44は、ケース5のパラメータにて計算される周波数係数を示す図である。FIG. 44 is a diagram illustrating frequency coefficients calculated using the parameters of case 5. In FIG. 図45は、ケース5のパラメータにて計算される瞬時電圧、ゲージ差分電圧および電圧振幅を示す図である。FIG. 45 is a diagram showing the instantaneous voltage, gauge differential voltage, and voltage amplitude calculated with the parameters of case 5. 図46は、ケース5のパラメータにて計算される余弦関数法の同期フェーザ、正接関数法の同期フェーザおよび対称性破れ判別フラグを示す図である。FIG. 46 is a diagram illustrating a cosine function method synchronization phasor, a tangent function method synchronization phasor, and a symmetry breaking discrimination flag calculated using the parameters of case 5. FIG. 図47は、ケース5のパラメータにて計算される同期フェーザを示す図である。FIG. 47 is a diagram illustrating a synchronized phasor calculated using the parameters of case 5. In FIG. 図48は、ケース5のパラメータにて計算される回転位相角を示す図である。FIG. 48 is a diagram showing the rotational phase angle calculated with the parameters of case 5. In FIG. 図49は、ケース5のパラメータにて計算される実周波数を示す図である。FIG. 49 is a diagram illustrating actual frequencies calculated using the parameters of case 5. 図50は、ケース5のパラメータにて計算される時間同期フェーザを示す図である。FIG. 50 is a diagram illustrating a time-synchronized phasor calculated using the parameters of case 5. 図51は、ケース6のパラメータを用いたシミュレーション実行時の同期投入装置動作図である。FIG. 51 is a diagram showing the operation of the synchronization input device during simulation execution using the parameters of case 6. 図52は、複素平面上のゲージ電圧群およびゲージ差分電圧群を示す図である。FIG. 52 is a diagram illustrating a gauge voltage group and a gauge differential voltage group on a complex plane. 図53は、対称群サンプリング周期Tとデータ収集サンプリング周期T1との関係をより詳細に説明する図である。FIG. 53 is a diagram for explaining the relationship between the symmetric group sampling period T and the data collection sampling period T 1 in more detail. 図54は、実施の形態15に係る周波数測定装置の機能構成を示す図である。FIG. 54 is a diagram illustrating a functional configuration of the frequency measurement device according to the fifteenth embodiment. 図55は、図54に示す周波数測定装置における処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 55 is a flowchart showing the flow of processing in the frequency measuring apparatus shown in FIG. 図56は、ケース7の電圧瞬時値波形を示す図である。FIG. 56 is a diagram showing a voltage instantaneous value waveform of case 7. 図57は、ケース7のパラメータにて計算される周波数係数を示す図である。FIG. 57 is a diagram illustrating frequency coefficients calculated using the parameters of case 7. In FIG. 図58は、ケース7のパラメータにて計算される回転位相角を示す図である。FIG. 58 is a diagram showing a rotational phase angle calculated using the parameters of case 7. In FIG. 図59は、ケース7のパラメータにて計算される対称性破れの判定結果を示す図である。FIG. 59 is a diagram illustrating a determination result of symmetry breaking calculated with the parameters of case 7. In FIG. 図60は、ケース7のパラメータにて計算される周波数(実周波数)を示す図である。FIG. 60 is a diagram illustrating a frequency (actual frequency) calculated using the parameters of case 7. In FIG. 図61は、ケース7のパラメータにて計算される周波数変化率を示す図である。FIG. 61 is a diagram showing a frequency change rate calculated using the parameters of case 7. In FIG. 図62は、ケース8の電圧瞬時値波形を示す図である。FIG. 62 is a diagram showing a voltage instantaneous value waveform of case 8. FIG. 図63は、ケース8のパラメータにて計算される周波数係数を示す図である。FIG. 63 is a diagram illustrating frequency coefficients calculated using the parameters of case 8. In FIG. 図64は、ケース8のパラメータにて計算される回転位相角を示す図である。FIG. 64 is a diagram showing the rotational phase angle calculated with the parameters of case 8. In FIG. 図65は、ケース8のパラメータにて計算される対称性破れの判定結果を示す図である。FIG. 65 is a diagram showing a determination result of symmetry breaking calculated with the parameters of case 8. In FIG. 図66は、ケース8のパラメータにて計算される周波数(実周波数)を示す図である。FIG. 66 is a diagram illustrating the frequency (actual frequency) calculated using the parameters of case 8. In FIG. 図67は、ケース8のパラメータにて計算される周波数変化率を示す図である。FIG. 67 is a diagram showing the frequency change rate calculated with the parameters of case 8. In FIG. 図68は、ケース9の電圧瞬時値波形を示す図である。FIG. 68 is a diagram showing a voltage instantaneous value waveform of case 9. FIG. 図69は、ケース9のパラメータにて計算される周波数係数を示す図である。FIG. 69 is a diagram illustrating frequency coefficients calculated using the parameters of case 9. In FIG. 図70は、ケース9のパラメータにて計算される回転位相角を示す図である。FIG. 70 is a diagram illustrating a rotational phase angle calculated using the parameters of case 9. In FIG. 図71は、ケース9のパラメータにて計算される対称性破れの判定結果を示す図である。FIG. 71 is a diagram showing a determination result of symmetry breaking calculated with the parameters of case 9. In FIG. 図72は、ケース9のパラメータにて計算される周波数(実周波数)を示す図である。FIG. 72 is a diagram showing the frequency (actual frequency) calculated with the parameters of case 9. In FIG. 図73は、ケース9のパラメータにて計算される周波数変化率を示す図である。FIG. 73 is a diagram showing a frequency change rate calculated with the parameters of case 9. In FIG.

以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る交流電気量測定装置および交流電気量測定方法について説明する。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。   An AC electricity quantity measuring device and an AC electricity quantity measuring method according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.

(本発明の要旨)
本発明は、スマートグリッド(賢い電力網)の基本技術となる交流電気量測定装置に関する発明であり、最大の特徴は、交流電圧電流の構造を対称性の群でモデル化する点にある。従来理論では、周波数領域と時間領域で別々で解析を行っていたが、本発明では、複素平面上のベクトル対称群を用いて、周波数依存量(回転位相角、振幅、電圧電流間位相角、位相角差)と時間依存量(電圧電流瞬時値、同期フェーザ)の解析を同時に行う。なお、本願発明者は、既に瞬時値同期フェーザ測定法による同期フェーザ算出のアルゴリズムを提案し、日本、米国にて特許登録がなされている(上記特許文献3)。ただし、この特許文献3による手法(瞬時値同期フェーザ測定手法)では、自端絶対位相角に反転領域(位相角は0〜πの間、反時計回り、あるいは時計回りで変化)があり、その反転領域において、位相角差(時間同期フェーザ、空間同期フェーザ)を確定することができなくなり、前ステップにおいて計測した位相角差をラッチする必要が生ずる。
(Summary of the present invention)
The present invention relates to an AC electrical quantity measuring device that is a basic technology of a smart grid (smart power network), and the greatest feature is that the structure of AC voltage current is modeled by a symmetry group. In the conventional theory, the analysis was performed separately in the frequency domain and the time domain, but in the present invention, the frequency dependence (rotation phase angle, amplitude, phase angle between voltage and current, Phase angle difference) and time-dependent quantities (voltage current instantaneous value, synchronous phasor) are analyzed simultaneously. The inventor of the present application has already proposed an algorithm for calculating a synchronized phasor based on an instantaneous value synchronized phasor measurement method, and patents have been registered in Japan and the United States (Patent Document 3). However, in the method according to Patent Document 3 (instantaneous value synchronized phasor measurement method), there is an inversion region (the phase angle changes between 0 and π, counterclockwise or clockwise) in its own absolute phase angle. In the inversion region, the phase angle difference (time synchronization phasor, space synchronization phasor) cannot be determined, and the phase angle difference measured in the previous step needs to be latched.

一方、本願発明者は、上記特許文献3の出願後に、交流電圧/電流の対称性を発見し、対称性理論の群論を交流システムに導入している(複数の未公開先願があり)。本発明は、このような対称性理論の群論を同期フェーザ測定に導入する。このことにより、本発明による同期フェーザ測定手法では、回転位相角は−π〜πの間、常に反時計回りで変化するので、反転領域において位相角差をラッチする必要はない。このため、正確な位相角差を確定することができ、保護制御処理の速度を高めるのに有効である。   On the other hand, the present inventor has discovered the symmetry of AC voltage / current after filing the above-mentioned Patent Document 3, and has introduced the group theory of symmetry theory into the AC system (there are a plurality of unpublished prior applications). The present invention introduces such group theory of symmetry theory to synchronous phasor measurements. Thus, in the synchronous phasor measurement method according to the present invention, the rotational phase angle always changes counterclockwise between −π and π, so there is no need to latch the phase angle difference in the inversion region. Therefore, an accurate phase angle difference can be determined, which is effective for increasing the speed of the protection control process.

本発明の手法は、周波数係数測定、回転位相角測定、周波数測定、振幅測定、直流オフセット測定、同期フェーザ測定、時間同期フェーザおよび空間同期フェーザなど、種々の交流電気量の計算に適用可能であると考える。   The method of the present invention can be applied to various AC electric quantity calculations such as frequency coefficient measurement, rotational phase angle measurement, frequency measurement, amplitude measurement, DC offset measurement, synchronized phasor measurement, time synchronized phasor, and spatially synchronized phasor. I think.

(用語の意味)
本実施の形態に係る交流電気量測定装置および交流電気量測定方法を説明するにあたり、まず、本願明細書で使用する用語について説明する。
(Meaning of terms)
In describing the AC electricity quantity measuring device and the AC electricity quantity measuring method according to the present embodiment, first, terms used in this specification will be explained.

・複素数:実数a,bと虚数単位jを用いてa+jbの形で表される数である。電気工学ではiが電流符号であるため、虚数単位はj=√(−1)で表す。本願では複素数を用いて、回転ベクトルを表現する。
・複素平面:複素数を2次元平面上の点とし、実部(Re)を横軸に、虚部(Im)を縦軸にとった直角座標で複素数を表す平面である。
・回転ベクトル:電力系統の電気量(電圧あるいは電流)に関する複素平面上で反時計回りに回転するベクトルである。回転ベクトルの実数部は瞬時値である。
・差分回転ベクトル:サンプリング周波数1サイクル前後2点の回転ベクトルの差分ベクトルである。差分回転ベクトルの実数部はサンプリング周波数1サイクル前後2点の瞬時値の差分である。
・サンプリング周波数:標本化定理によれば、サンプリング周波数は実周波数の2倍以上であるという制限がある。なお、日本国の場合、電力系統の監視保護装置には、30度サンプリングが用いられることが多い。この場合、50Hzの系統では600Hz、60Hzの系統では720Hzのサンプリング周波数となる。なお、スマートグリッドに適用されるスマートメータでは、電力系統の保護制御装置に提案したサンプリング周波数および関連計測式を利用することにより、大きなメリットが得られる。
・対称群サンプリング周波数(実施の形態1−14ではサンプリング周波数):各種対称群を計算するときの抽出データ周期の逆数である。本願では、定格周波数の4倍値(50Hzの系統に200Hz、60Hzの系統に240Hz)を採用することが推奨される。その理由は、低い対称群サンプリング周波数を用いることにより、高調波ノイズの影響を低減することができるからである(電圧フリッカなどの急変は対称性破れ指標で対応可能である)。
・データ収集サンプリング周波数:系統電気量の計測周期の逆数である。データ周波数サンプリング周波数としては、高い方がよいと推奨される。高速の移動平均化処理により、高調波ノイズの影響を更に低減することができる。従って、本願では、低い対称群サンプリング周波数と高いデータ収集サンプリングを用いて、対称処理と移動平均処理という2つの処理により、安定かつ高精度な交流電気量を求めることが可能となる。
・系統周波数:基本的には、電力系統における定格周波数を意味し、50Hz、60Hzの2種類がある。
・実周波数:電力系統における現実の周波数である。この実周波数は、電力系統が安定であっても、定格周波数の近傍で微妙に変動している。本願はサンプリング周波数の1/2の全ての周波数に対応する。たとえば、電力系統の発電機が起動するとき、発電機の周波数は0Hzから定格周波数まで上昇し、本願の測定方法高速・高精度に発電機の周波数を追随することができる。
・回転位相角:電圧回転ベクトル(以下単に「電圧ベクトル」という)あるいは電流回転ベクトル(以下単に「電流ベクトル」という)がサンプリング周波数1サイクルの間に複素平面上で回転した位相角である。回転位相角は周波数依存量であり、従って、数個のサンプリングポイントの間には大きな変化がないと考える。もし、数個のサンプリングポイントの間に大きな変化がある場合、急変(対称性破れ)があると判定する。この判定には対称性指標が用いられる。
・対称性の破れ:入力波形が純粋な正弦波である場合、入力波形は対称性を有している。しかしながら、入力波形の振幅急変、位相急変、あるいは周波数急変により、入力波形の対称性が破れる。この対称性の破れを検出するため、本願はいくつかの対称性指標を提案する。なお、対称性指標に整定値を設けることにより、小さい測定誤差および相加性ガウス雑音に対しては、対称性の破れを判別しない。対称性が破れた場合、純粋な交流波形ではなくなっており、測定は不可能と考え、すでに計測した値をラッチする。対称性が存在しているとき、小さい測定誤差および相加性ガウス雑音影響を減少するため、計算に用いた対称群の数を増やし、計算結果を移動平均処理で計測精度を上げることが好ましい。
・ゲージ電圧群:時系列的に連続した3つの電圧ベクトルにより構成される対称群である。なお、電圧以外の電流、電力(有効電力、無効電力)についても同様な対称群の概念が定義可能である。
・ゲージ電圧:ゲージ電圧群により計算される電圧不変量である。
・ゲージ差分電圧群:時系列的に連続した3つの差分電圧ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ差分電圧:ゲージ差分電圧群により計算される差分電圧不変量である。
・周波数係数:本願にて初めて提案した周波数計測式である。ゲージ差分電圧群の3つのメンバーを利用して計算されたパラメータであり、その値は回転位相角の余弦関数値である。差分電圧を利用しているため、測定結果は入力波形の直流オフセットに影響されない。
・直流オフセット:入力波形の直流成分である。
・ゲージ双電圧群:端子1の連続した3つの電圧ベクトルと端子2の連続した2つの電圧ベクトルにより構成される対称群である。なお、電流についても同様な対称群の概念が定義可能である。
・ゲージ双有効電圧群:ゲージ双電圧群の端子1の前2つの電圧ベクトルと端子2の連続した2つの電圧ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ双無効電圧群:ゲージ双電圧群の端子1の後2つの電圧ベクトルと端子2の連続した2つの電圧ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ双有効電圧:ゲージ双有効電圧群により計算される不変量である。
・ゲージ双無効電圧:ゲージ双無効電圧群により計算される不変量である。
・ゲージ双差分電圧群:端子1の連続した3つの差分電圧ベクトルと端子2の連続した2つの差分電圧ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ双差分有効電圧群:ゲージ双差分電圧群の端子1の前2つの差分電圧ベクトルと端子2の連続した2つの差分電圧ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ双差分無効電圧群:ゲージ双差分電圧群の端子1の後2つの差分電圧ベクトルと端子2の連続した2つの差分電圧ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ双差分有効電圧:ゲージ双差分有効電圧群により計算される不変量である。
・ゲージ双差分無効電圧:ゲージ双差分無効電圧群により計算される不変量である。
・ゲージ電力群:連続した3つの電圧ベクトルと連続した2つの電流ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ有効電力群:ゲージ電力群の前2つの電圧ベクトルと連続した2つの電流ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ無効電力群:ゲージ電力群の後2つの電圧ベクトルと連続した2つの電流ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ有効電力:ゲージ有効電力群により計算される不変量である。
・ゲージ無効電力:ゲージ無効電力群により計算される不変量である。
ゲージ差分電力群:連続した3つの差分電圧ベクトルと連続した2つの差分電流ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ差分有効電力群:ゲージ差分電力群の前2つの差分電圧ベクトルと連続した2つの差分電流ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ差分無効電力群:ゲージ差分電力群の後2つの差分電圧ベクトルと連続した2つの差分電流ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ差分有効電力:ゲージ差分有効電力群により計算される不変量である。
・ゲージ差分無効電力:ゲージ差分無効電力群により計算される不変量である。
・同期フェーザ:実周波数に対応する回転速度で、−180度から+180度の範囲に、複素平面上を反時計周りに回転する電圧ベクトルあるいは電流ベクトルの絶対位相角を同期フェーザと定義する。フェーザといった場合、正弦信号(余弦信号)を複素数で表現する表示方法を指す場合が多いが、本明細書においては、回転している絶対位相角の意味で使用する。なお、同期フェーザには、2つの特徴がある。第1の特徴は同期フェーザの大きさが−180度から+180度の範囲にあることである。第2の特徴は、−180度から+180度の方向(反時計回り)へ一方向的に増大することである。同期フェーザには電圧同期フェーザと電流同期フェーザがある。同期フェーザは時間依存量であり、サンプリングポイントごとに同期フェーザが変化する。
・電圧絶対位相角:本願では、電圧同期フェーザを意味する。
・電流絶対位相角:本願では、電流同期フェーザを意味する。
・ゲージ同期フェーザ群:複素平面上の3つの電圧ベクトルと2つの固定単位ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ有効同期フェーザ:本願にて定義したゲージ同期フェーザ群のメンバーを利用した計算式の計算結果である。
・ゲージ無効同期フェーザ:本願にて定義したゲージ同期フェーザ群の別のメンバーを利用した計算式の計算結果である。
・ゲージ差分同期フェーザ群:3つの差分電圧ベクトルと2つの固定差分単位ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ差分有効同期フェーザ:本願にて定義したゲージ差分同期フェーザ群のメンバーを利用した計算式の計算結果である。
・ゲージ差分無効同期フェーザ:本願にて定義したゲージ差分同期フェーザ群の別のメンバーを利用した計算式の計算結果である。
・時間同期フェーザ:現時点の同期フェーザと指定時刻(例えば電力系統定格周波数1サイクル前の時点)の同期フェーザの差分である。同期フェーザと同じように、変動範囲は−180度から+180の間である。時間同期フェーザは周波数依存量である。実周波数は変動しない場合、時間同期フェーザも一定値で変動しない。同期フェーザと同じように、時間同期フェーザは電圧時間同期フェーザと電流時間同期フェーザがある。
・空間同期フェーザ:同じ時点において、自端の同期フェーザと他端の同期フェーザの差分である。変動範囲は−180度から+180の間である。時間同期フェーザは周波数依存量である。両端の実周波数は同じであると同時に変動しない場合、空間同期フェーザも一定値で変動しない。同期フェーザと同じように、空間同期フェーザは電圧空間同期フェーザと電流空間同期フェーザがある。
・固定単位ベクトル群:同期フェーザを計算するため設定した複素平面上の複数の単位ベクトル(振幅は1)である。
・電圧電流間位相角:電圧ベクトルと電流ベクトル間の位相角である。周波数依存性がある。
・電圧THD指標:電圧の全高調波歪(Total Harmonic Distortion:THD)を用いた電力品質を表す指標である。
・電流THD指標:電流の全高調波歪(THD)を用いた電力品質を表す指標である。
・同期投入装置:一定条件のもとで(周波数差分、電圧振幅差分、位相差分を一定の値以下になる)、分離系統を連係するように操作する装置である。後述する実施の形態7では、新しい同期投入装置を提案する。
・単独運転検出装置:分散型電源が連系されている系統で、事故などにより遮断器が開放された場合、切り離された系統は、分散型電源だけで需要家に電力を供給する状態を単独運転と言う。単独運転を速やかに検出して、分散型電源を確実に解列する必要がある。後述する実施の形態8にて提示する。
・距離保護装置:送電線のインピーダンスを測定し、故障点までの距離を換算し、送電線の故障保護を実現する。
・脱調保護装置:電力系統の脱調を検出する装置である。
・瞬時値同期フェーザ測定法:上記特許文献3に提示される同期フェーザ計算手法である。最小2乗法により推定した現時点電圧瞬時値推定値を分子とし、最小二乗法により推定した現時点電圧振幅を分母とし計算された値の逆余弦関数の値を同期フェーザとする。反余弦関数の値が常にプラスになっているため、同期フェーザの変化範囲は0〜π間で変化し、変化方向も反時計回りあるいは時計回りで2種類がある。
・グループ同期フェーザ測定法:本願にて提示する同期フェーザの計算手法である。
Complex number: a number expressed in the form of a + jb using real numbers a and b and an imaginary unit j. In electrical engineering, since i is a current sign, the imaginary unit is represented by j = √ (−1). In the present application, a rotation vector is expressed using complex numbers.
Complex plane: a plane that represents a complex number in rectangular coordinates with a complex number as a point on a two-dimensional plane, a real part (Re) on the horizontal axis, and an imaginary part (Im) on the vertical axis.
Rotation vector: A vector that rotates counterclockwise on a complex plane related to the amount of electricity (voltage or current) of the power system. The real part of the rotation vector is an instantaneous value.
Differential rotation vector: A differential vector of two rotation vectors before and after one cycle of the sampling frequency. The real part of the differential rotation vector is the difference between the instantaneous values at two points around the sampling frequency of one cycle.
Sampling frequency: According to the sampling theorem, there is a restriction that the sampling frequency is more than twice the actual frequency. In Japan, 30-degree sampling is often used for power system monitoring and protection devices. In this case, the sampling frequency is 600 Hz in the 50 Hz system and 720 Hz in the 60 Hz system. In the smart meter applied to the smart grid, a great merit can be obtained by using the sampling frequency and the related measurement formula proposed for the protection control device of the power system.
Symmetric group sampling frequency (sampling frequency in Embodiment 1-14): This is the reciprocal of the extracted data period when various symmetric groups are calculated. In the present application, it is recommended to adopt a value that is four times the rated frequency (200 Hz for a 50 Hz system and 240 Hz for a 60 Hz system). This is because the influence of harmonic noise can be reduced by using a low symmetric group sampling frequency (abrupt changes such as voltage flicker can be dealt with by a symmetry breaking index).
-Data collection sampling frequency: It is the reciprocal of the measurement period of grid electricity. A higher data frequency sampling frequency is recommended. High-speed moving averaging processing can further reduce the influence of harmonic noise. Therefore, in the present application, it is possible to obtain a stable and highly accurate AC electric quantity by two processes of a symmetric process and a moving average process using a low symmetric group sampling frequency and a high data collection sampling.
System frequency: Basically, it means the rated frequency in the power system, and there are two types, 50 Hz and 60 Hz.
Real frequency: The actual frequency in the power system. This actual frequency slightly fluctuates in the vicinity of the rated frequency even when the power system is stable. The present application corresponds to all frequencies that are ½ of the sampling frequency. For example, when the generator of the power system is started, the frequency of the generator rises from 0 Hz to the rated frequency, and the frequency of the generator can be followed with high speed and high accuracy in the measurement method of the present application.
Rotation phase angle: A phase angle obtained by rotating a voltage rotation vector (hereinafter simply referred to as “voltage vector”) or a current rotation vector (hereinafter simply referred to as “current vector”) on a complex plane during one sampling frequency cycle. The rotational phase angle is a frequency dependent amount, and therefore, there is no significant change between several sampling points. If there is a large change between several sampling points, it is determined that there is a sudden change (symmetry breaking). A symmetry index is used for this determination.
Symmetry breaking: When the input waveform is a pure sine wave, the input waveform has symmetry. However, the symmetry of the input waveform is broken due to a sudden amplitude change, phase sudden change, or frequency sudden change of the input waveform. In order to detect this breaking of symmetry, the present application proposes several symmetry measures. Note that by providing a settling value for the symmetry index, symmetry breaking is not determined for small measurement errors and additive Gaussian noise. If the symmetry is broken, it is no longer a pure AC waveform, and the measurement is considered impossible, and the already measured value is latched. In order to reduce small measurement errors and additive Gaussian noise effects when symmetry exists, it is preferable to increase the number of symmetry groups used in the calculation and increase the measurement accuracy of the calculation results by moving average processing.
Gauge voltage group: A symmetric group composed of three voltage vectors continuous in time series. The same symmetrical group concept can be defined for currents other than voltage and power (active power and reactive power).
Gauge voltage: A voltage invariant calculated by the gauge voltage group.
Gauge differential voltage group: A symmetric group composed of three differential voltage vectors that are continuous in time series.
Gauge differential voltage: a differential voltage invariant calculated by a gauge differential voltage group.
-Frequency coefficient: This is a frequency measurement formula proposed for the first time in this application. It is a parameter calculated using three members of the gauge differential voltage group, and its value is a cosine function value of the rotational phase angle. Since the differential voltage is used, the measurement result is not affected by the DC offset of the input waveform.
DC offset: DC component of the input waveform.
Gauge bi-voltage group: a symmetric group composed of three consecutive voltage vectors at terminal 1 and two consecutive voltage vectors at terminal 2. A similar symmetry group concept can be defined for current.
Gauge bi-effective voltage group: A symmetric group composed of two voltage vectors in front of the terminal 1 and two consecutive voltage vectors of the terminal 2 of the gauge bi-voltage group.
Gauge bi-reactive voltage group: A symmetric group composed of two voltage vectors after the terminal 1 of the gauge bi-voltage group and two consecutive voltage vectors of the terminal 2.
Gauge bi-effective voltage: An invariable calculated by the gauge bi-effective voltage group.
Gauge bi-reactive voltage: An invariable calculated by the gauge bi-reactive voltage group.
Gauge dual differential voltage group: a symmetrical group composed of three consecutive differential voltage vectors at terminal 1 and two consecutive differential voltage vectors at terminal 2.
Gauge dual differential effective voltage group: a symmetric group composed of two differential voltage vectors before the terminal 1 and two consecutive differential voltage vectors of the terminal 2 of the gauge dual differential voltage group.
Gauge dual differential reactive voltage group: a symmetric group composed of two differential voltage vectors after terminal 1 of the gauge dual differential voltage group and two consecutive differential voltage vectors of terminal 2.
Gauge dual differential effective voltage: An invariable calculated by the gauge dual differential effective voltage group.
Gauge dual differential reactive voltage: An invariable calculated by the gauge dual differential reactive voltage group.
Gauge power group: A symmetric group composed of three consecutive voltage vectors and two consecutive current vectors.
Gauge active power group: A symmetric group composed of two voltage vectors in front of the gauge power group and two current vectors in succession.
Gauge reactive power group: A symmetrical group composed of two voltage vectors and two current vectors after the gauge power group.
Gauge active power: An invariable calculated by the gauge active power group.
Gauge reactive power: An invariable calculated by the gauge reactive power group.
Gauge differential power group: A symmetric group composed of three consecutive differential voltage vectors and two consecutive differential current vectors.
Gauge differential active power group: a symmetric group composed of two differential current vectors that are continuous with the two differential voltage vectors before the gauge differential power group.
Gauge differential reactive power group: A symmetric group composed of two differential voltage vectors followed by two differential voltage vectors after the gauge differential power group.
Gauge differential active power: An invariable calculated by the gauge differential active power group.
Gauge differential reactive power: An invariable calculated by the gauge differential reactive power group.
Synchronous phasor: An absolute phase angle of a voltage vector or current vector that rotates counterclockwise on a complex plane in a range of −180 degrees to +180 degrees at a rotational speed corresponding to an actual frequency is defined as a synchronized phasor. In the case of a phasor, it often refers to a display method that expresses a sine signal (cosine signal) as a complex number, but in this specification, it is used to mean a rotating absolute phase angle. The synchronous phasor has two characteristics. The first feature is that the size of the synchronized phasor is in the range of −180 degrees to +180 degrees. The second feature is that the direction is increased in one direction from −180 degrees to +180 degrees (counterclockwise). The synchronous phasor includes a voltage synchronous phasor and a current synchronous phasor. The synchronized phasor is a time-dependent amount, and the synchronized phasor changes at each sampling point.
Voltage absolute phase angle: In the present application, it means a voltage-synchronized phasor.
Current absolute phase angle: In the present application, it means a current synchronous phasor.
Gauge-synchronized phasor group: A symmetric group composed of three voltage vectors and two fixed unit vectors on the complex plane.
Gauge effective synchronized phasor: A calculation result of a formula using members of the gauge synchronized phasor group defined in the present application.
Gauge invalid synchronized phasor: A calculation result of a calculation formula using another member of the gauge synchronized phasor group defined in the present application.
Gauge differential synchronized phasor group: a symmetric group composed of three differential voltage vectors and two fixed differential unit vectors.
Gauge difference effective synchronized phasor: a calculation result of a calculation formula using members of the gauge difference synchronized phasor group defined in the present application.
Gauge difference invalid synchronized phasor: a calculation result of a calculation formula using another member of the gauge difference synchronized phasor group defined in the present application.
Time-synchronized phasor: This is the difference between the current synchronized phasor and the synchronized phasor at a specified time (for example, a point before one cycle of the power system rated frequency). Similar to the synchronized phasor, the variation range is between -180 degrees and +180. A time-synchronized phasor is a frequency dependent quantity. When the actual frequency does not change, the time-synchronized phasor does not change at a constant value. Similar to the synchronized phasor, the time synchronized phasor includes a voltage time synchronized phasor and a current time synchronized phasor.
Spatial synchronized phasor: The difference between the synchronized phasor at its own end and the synchronized phasor at the other end at the same time. The variation range is between -180 degrees and +180. A time-synchronized phasor is a frequency dependent quantity. If the real frequencies at both ends are the same and do not vary at the same time, the spatially synchronized phasor does not vary at a constant value. Similar to the synchronized phasor, the spatially synchronized phasor includes a voltage space synchronized phasor and a current space synchronized phasor.
Fixed unit vector group: a plurality of unit vectors (amplitude is 1) on the complex plane set for calculating a synchronized phasor.
Voltage-current phase angle: The phase angle between the voltage vector and the current vector. There is frequency dependence.
Voltage THD index: an index representing power quality using total harmonic distortion (THD) of voltage.
Current THD index: An index representing power quality using total harmonic distortion (THD) of current.
Synchronizing device: A device that operates to link separated systems under certain conditions (frequency difference, voltage amplitude difference, and phase difference are below a certain value). In a seventh embodiment to be described later, a new synchronous input device is proposed.
・ Independent operation detection device: A system in which distributed power sources are connected, and when the circuit breaker is opened due to an accident, etc., the disconnected system is in a state where power is supplied to customers with only the distributed power source. Say driving. It is necessary to detect the isolated operation promptly and reliably disconnect the distributed power source. This will be presented in Embodiment 8 to be described later.
・ Distance protection device: Measures the impedance of the transmission line, converts the distance to the failure point, and realizes fault protection for the transmission line.
-Step-out protection device: A device that detects step-out of the power system.
Instantaneous value synchronized phasor measurement method: This is a synchronized phasor calculation method presented in Patent Document 3 above. An instantaneous cosine function value calculated using the current voltage instantaneous value estimated value estimated by the least square method as a numerator and the current voltage amplitude estimated by a least square method as a denominator is defined as a synchronized phasor. Since the value of the anti-cosine function is always positive, the change range of the synchronized phasor changes between 0 and π, and there are two types of change directions, counterclockwise or clockwise.
Group synchrophasor measurement method: This is a synchrophasor calculation method presented in this application.

つぎに、本実施の形態に係る交流電気量測定装置および交流電気量測定方法を説明する。この説明にあたり、まず、本実施の形態の要旨を成す交流電気量測定手法の概念(アルゴリズム)について説明し、その後、本実施の形態に係る交流電気量測定装置の構成および動作について説明する。なお、以下の説明において、アルファベットの小文字表記のうち、括弧付のもの(例えば“v(t)”)は、ベクトルを表し、括弧無しのもの(例えば“v2”)は、瞬時値を表すものとする。また、アルファベットの大文字表記(例えば“Vg”)は、実効値もしくは振幅値を表すものとする。 Next, an AC electricity quantity measuring device and an AC electricity quantity measuring method according to the present embodiment will be described. In this description, first, the concept (algorithm) of the AC electricity quantity measurement technique forming the gist of the present embodiment will be described, and then the configuration and operation of the AC electricity quantity measuring device according to the present embodiment will be described. In the following description, among lowercase letters in the alphabet, those with parentheses (for example, “v (t)”) represent vectors, and those without parentheses (for example, “v 2 ”) represent instantaneous values. Shall. In addition, the capital letter notation (for example, “V g ”) represents an effective value or an amplitude value.

(ゲージ差分電圧群)
図1は、複素平面上のゲージ差分電圧群を示す図である。図1において、複素平面上に実周波数で反時計回りに回転している3つの差分電圧ベクトルv2(t),v2(t-T),v2(t-2T)を考察する。dは直流オフセットである。電圧瞬時値に直流オフセットが含まれているため、複素平面の虚数軸ImをO’からOに移動する。3つの差分電圧ベクトルは次式で表すことができる。
(Gauge differential voltage group)
FIG. 1 is a diagram illustrating a group of gauge differential voltages on a complex plane. In FIG. 1, consider three differential voltage vectors v 2 (t), v 2 (tT), and v 2 (t−2T) rotating counterclockwise at a real frequency on a complex plane. d is a DC offset. Since the instantaneous voltage value includes a DC offset, the imaginary axis Im of the complex plane is moved from O ′ to O. The three differential voltage vectors can be expressed as:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、Vは瞬時電圧の交流成分の振幅である。また、ωは回転角速度であり、次式で表される。   Here, V is the amplitude of the alternating current component of the instantaneous voltage. Further, ω is a rotational angular velocity and is expressed by the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、fは実周波数である。更に、(1)式のTはサンプリング1周期時間であり、次式で表される。   Here, f is a real frequency. Further, T in the equation (1) is a sampling one cycle time, and is represented by the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、fsはサンプリング周波数である。更に、(1)式のαはT時間において電圧ベクトルが複素平面上において回転した位相角である。 Here, f s is a sampling frequency. Further, α in the equation (1) is a phase angle obtained by rotating the voltage vector on the complex plane at time T.

図1において、3つの差分電圧ベクトルは中間の差分電圧ベクトルに対して対称性があることが分かる。これらの3つの差分電圧ベクトルは、ゲージ差分電圧群を成す。なお、時間tは任意の値を取ることができるから、(1)式の対称性は常に保持されている。つぎに、これらのゲージ差分電圧群を用いて、周波数係数を求める式を開示する。   In FIG. 1, it can be seen that the three differential voltage vectors are symmetrical with respect to the intermediate differential voltage vector. These three differential voltage vectors form a gauge differential voltage group. Since time t can take any value, the symmetry of equation (1) is always maintained. Next, an expression for obtaining a frequency coefficient using these gauge differential voltage groups is disclosed.

(周波数係数)
図1において、ゲージ差分電圧群の最初のメンバーv2(t),と最後のメンバーv2(t-2T)は、中間のメンバーv2(t-T)に対して、対称性がある。そこで、次の計算式を提案し、その計算結果を周波数係数と定義する。
(Frequency coefficient)
In FIG. 1, the first member v 2 (t) and the last member v 2 (t−2T) of the gauge differential voltage group are symmetrical with respect to the intermediate member v 2 (tT). Therefore, the following calculation formula is proposed, and the calculation result is defined as a frequency coefficient.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、v21,v22,v23は、それぞれゲージ差分電圧群の諸メンバーの実数部あるいは虚数部である。以下に上記の計算式を展開する。 Here, v 21 , v 22 , and v 23 are the real part or imaginary part of the members of the gauge differential voltage group, respectively. The above formula is expanded below.

ゲージ差分電圧群の各メンバーの実数部瞬時値は、以下の通りである。   The real part instantaneous value of each member of the gauge differential voltage group is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、Reは複素数の実数部を示す。(4)式の分子に差分電圧ベクトルの実数部を代入すると、次式のように計算される。   Here, Re indicates the real part of the complex number. Substituting the real part of the differential voltage vector into the numerator of equation (4), the following equation is calculated.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、(4)式の分母に差分電圧ベクトルの実数部を代入すると、次式のように計算される。   Further, when the real part of the differential voltage vector is substituted into the denominator of the equation (4), the following equation is calculated.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(6),(7)式より、周波数係数は次式のように求められる。   From the above equations (6) and (7), the frequency coefficient is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

つまり、周波数係数は、回転位相角の余弦関数値である。   That is, the frequency coefficient is a cosine function value of the rotation phase angle.

周波数係数は、差分電圧ベクトルの虚数部からも求められる。ゲージ差分電圧群の各メンバーの虚数部瞬時値は、以下の通りである。   The frequency coefficient is also obtained from the imaginary part of the differential voltage vector. The imaginary part instantaneous value of each member of the gauge differential voltage group is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、Imは複素数の虚数部を示す。(4)式の分子に差分電圧ベクトルの虚数部を代入すると、次式のように計算される。   Here, Im indicates an imaginary part of a complex number. Substituting the imaginary part of the differential voltage vector into the numerator of equation (4), the following equation is calculated.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、(4)式の分母に差分電圧ベクトルの虚数部を代入すると、次式のように計算される。   Further, when the imaginary part of the differential voltage vector is substituted into the denominator of the equation (4), the following equation is calculated.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(10),(11)式より、周波数係数は次式のように求められる。   From the above equations (10) and (11), the frequency coefficient is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

実数部の計算結果と同じように、周波数係数は、回転位相角の余弦関数値である。上記の結果は、ゲージ差分電圧群が対称性を有し、周波数係数はゲージ差分電圧群の回転不変量であることに他ならない。上記の計算手法を、周波数係数法と称する。周波数係数は、非常に重要なパラメータであり、本発明において、以後の計算の基礎となる。   Similar to the calculation result of the real part, the frequency coefficient is a cosine function value of the rotation phase angle. The above result is none other than that the gauge differential voltage group has symmetry and the frequency coefficient is a rotation invariant of the gauge differential voltage group. The above calculation method is referred to as a frequency coefficient method. The frequency coefficient is a very important parameter and is the basis of the subsequent calculation in the present invention.

(回転位相角)
上記(8)式または(12)式より、回転位相角は次式のように計算できる。
(Rotation phase angle)
From the above equation (8) or (12), the rotational phase angle can be calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、周波数係数fcは次式の条件を満足する。 The frequency coefficient f c satisfies the condition of the following expression.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記条件式を満足しない場合、入力波形は交流波形ではないと判定する。   If the above conditional expression is not satisfied, it is determined that the input waveform is not an AC waveform.

(回転位相角により周波数の計算)
まず、回転位相角αの定義は、次式の通りである。
(Frequency calculation based on rotation phase angle)
First, the definition of the rotational phase angle α is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、fは実周波数、fsはサンプリング周波数である。上記(13),(15)式から、周波数は以下のように計算される。 Here, f is an actual frequency and f s is a sampling frequency. From the above equations (13) and (15), the frequency is calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここまで、ゲージ差分電圧群のみで、周波数を算出する計算式を提示した。本願発明者は、本発明の出願時よりも前に、ゲージ電圧群およびゲージ差分電圧群の2つの対称群を利用して周波数を算出する計算式を開示した(本発明の出願時点では未公開)。ここで、ゲージ電圧群のメンバーであるゲージ電圧にはオフセット成分が含まれるが、ゲージ差分電圧群のメンバーであるゲージ差分電圧にはオフセット成分が含まれない。このため、本発明による手法は、入力波形の直流オフセットに関係なく、周波数の計算が可能になる。このように、周波数係数を計算することにより、周波数の測定を高速かつオンラインで行うことができる。このため、周波数追随型の保護制御装置に用いられて好適である。   Up to this point, the calculation formula for calculating the frequency was presented using only the gauge differential voltage group. Prior to the filing of the present invention, the inventor of the present application disclosed a calculation formula for calculating a frequency using two symmetrical groups of a gauge voltage group and a gauge differential voltage group (not disclosed at the time of filing of the present invention). ). Here, the gauge voltage that is a member of the gauge voltage group includes an offset component, but the gauge differential voltage that is a member of the gauge differential voltage group does not include an offset component. For this reason, the method according to the present invention can calculate the frequency regardless of the DC offset of the input waveform. Thus, by calculating the frequency coefficient, the frequency can be measured at high speed and online. For this reason, it is suitable for use in a frequency tracking type protection control device.

この周波数係数測定法に係る精度および特性については、後述するケース1のシミュレーションの項にて明らかにする。なお、下記表1においては、実周波数、周波数係数および回転位相角の関係について、幾つか値を表示する。表中のfsは、サンプリング周波数である。 The accuracy and characteristics of this frequency coefficient measurement method will be clarified in the simulation section of Case 1 described later. In Table 1 below, several values are displayed for the relationship between the actual frequency, the frequency coefficient, and the rotational phase angle. F s in the table is a sampling frequency.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(回転位相角の正弦関数値ならびに、回転位相角半角の正弦関数値および余弦関数値)
以後の振幅計算のために、回転位相角の正弦関数値ならびに、回転位相角半角の正弦関数値および余弦関数値の計算式を提示する。
(Sine function value of rotation phase angle and sine function value and cosine function value of rotation phase angle half angle)
For the subsequent amplitude calculation, the calculation formulas of the sine function value of the rotation phase angle and the sine function value and cosine function value of the rotation phase angle half angle are presented.

上式より、回転位相角の正弦関数値は次式を用いて求められる。   From the above equation, the sine function value of the rotational phase angle is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

同様に、回転位相角半角の正弦関数値および余弦関数値は、次式および次々式を用いて求められる。   Similarly, the sine function value and cosine function value of the rotational phase angle half angle are obtained using the following equations and the following equations.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ差分電圧の計算式)
つぎに、ゲージ差分電圧の計算式を提示する。ゲージ差分電圧Vgdは、次式を用いて求められる。
(Gauge differential voltage calculation formula)
Next, the calculation formula of the gauge differential voltage is presented. The gauge differential voltage V gd is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(5)式を上記(20)式の平方根中の式に代入すれば、次式が得られる。   Substituting the above equation (5) into the equation in the square root of the above equation (20), the following equation is obtained.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(電圧振幅)
上記(17),(18)および(21)式を用いると、電圧振幅Vは、以下のように求められる。
(Voltage amplitude)
Using the above equations (17), (18), and (21), the voltage amplitude V is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(22)式は、直接的に時系列瞬時値データを用いて計算できるものであり、更に、ゲージ差分電圧が電圧瞬時値の差分値により計算されているため、電圧波形における直流オフセットに対する影響を受けず、高速、高精度な測定が可能となる。なお、サンプリング周波数を系統周波数(定格周波数)の4倍に設定し、且つ、実周波数が定格周波数の場合、周波数係数は零となり(上記表1参照)、以下の振幅計算式が成立する。   The above equation (22) can be calculated directly using the time-series instantaneous value data, and furthermore, since the gauge differential voltage is calculated from the differential value of the instantaneous voltage value, the influence on the DC offset in the voltage waveform. High-speed and high-accuracy measurement is possible. When the sampling frequency is set to four times the system frequency (rated frequency) and the actual frequency is the rated frequency, the frequency coefficient is zero (see Table 1 above), and the following amplitude calculation formula is established.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(複数のサンプリングデータによる周波数係数およびゲージ差分電圧の計算式)
複数のサンプリンデータを有する場合の周波数係数およびゲージ差分電圧の計算式は、次式および次々式の通りである。
(Calculation formulas for frequency coefficient and gauge differential voltage using multiple sampling data)
The calculation formulas of the frequency coefficient and the gauge differential voltage when having a plurality of sample data are as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、v2kは、差分電圧瞬時値である。3点以上のサンプリングデータを利用することにより、入力波形に重畳したノイズデータの影響を低減する効果がある。 Here, v 2k is a differential voltage instantaneous value. By using three or more sampling data, there is an effect of reducing the influence of noise data superimposed on the input waveform.

上記(20)〜(25)式は、電圧データを用いた場合の計算式であったが、電流データを用いた場合の計算式も電圧のときと同様に計算することが可能である。   The above formulas (20) to (25) are calculation formulas when voltage data is used. However, calculation formulas when current data is used can be calculated in the same manner as for voltages.

(複数の電流サンプリングデータによる周波数係数およびゲージ差分電圧の計算式)
複数の電流サンプリングデータを用いた周波数係数およびゲージ差分電流の計算式は、次式および次々式の通りである。
(Calculation formula of frequency coefficient and gauge differential voltage from multiple current sampling data)
Formulas for calculating the frequency coefficient and the gauge differential current using a plurality of current sampling data are as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、i2kは、差分電流瞬時値である。 Here, i 2k is a differential current instantaneous value.

(電流振幅)
上記(17),(18)および(27)式を用いると、電流振幅Iは、以下のように求められる。
(Current amplitude)
Using the above equations (17), (18) and (27), the current amplitude I is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(28)式は、直接的に時系列瞬時値データを用いて計算できるものであり、更に、ゲージ差分電流が電流瞬時値の差分値により計算されているため、電流波形における直流オフセットに対する影響を受けず、高速、高精度な測定が可能となる。   The above equation (28) can be calculated directly using the time-series instantaneous value data, and furthermore, since the gauge differential current is calculated from the differential value of the instantaneous current value, the influence on the direct current offset in the current waveform. High-speed and high-accuracy measurement is possible.

(直流オフセット計算方式1)
つぎに、複素平面上のゲージ電圧群を用いて、直流オフセット計算する第1の方式(直流オフセット計算方式1)について説明する。図2は、直流オフセットがある場合の複素平面上のゲージ電圧群を示す図である。
(DC offset calculation method 1)
Next, a first method (DC offset calculation method 1) for calculating a DC offset using a gauge voltage group on a complex plane will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a group of gauge voltages on the complex plane when there is a DC offset.

図2において、複素平面上に実周波数で反時計回りに回転する3つの電圧ベクトルv1(t),v1(t-T),v1(t-2T)は、ゲージ電圧群を構成する。dは直流オフセットである。電圧瞬時値に直流オフセットが含まれているため、電圧瞬時値は次式で表される。 In FIG. 2, three voltage vectors v 1 (t), v 1 (tT), and v 1 (t−2T) that rotate counterclockwise at a real frequency on a complex plane constitute a gauge voltage group. d is a DC offset. Since the DC voltage offset is included in the voltage instantaneous value, the voltage instantaneous value is expressed by the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

電圧瞬時値の交流部分の周波数係数fcは、ゲージ差分電圧により求められている(上記(4)式参照)。ここで、ゲージ電圧群のメンバーである3つの電圧ベクトルv1(t),v1(t-T),v1(t-2T)においても、中心ベクトルであるv1(t-T)を基準とする対称性があり、この性質はゲージ差分電圧群と同一である。よって、ゲージ差分電圧群との類推から上記(4)式に基づき、次式が成立する。 Frequency coefficients f c of the AC portion of the voltage instantaneous value is determined by the gauge differential voltage (see equation (4)). Here, the three voltage vectors v 1 (t), v 1 (tT), and v 1 (t−2T) that are members of the gauge voltage group are also symmetrical with respect to the center vector v 1 (tT). This property is the same as the gauge differential voltage group. Therefore, from the analogy with the gauge differential voltage group, the following equation is established based on the above equation (4).

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(30)式により、直流オフセットdは次式のように求められる。   From the above equation (30), the DC offset d is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、複数のゲージ電圧群による直流オフセットの計算式は、次式のように拡張される。   In addition, the calculation formula of the DC offset by a plurality of gauge voltage groups is expanded as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、サンプリング周波数を電力系統定格周波数の4倍に設定する場合、実周波数を定格周波数と想定すれば、周波数係数は零となり、以下の直流オフセット計算式が成立する。   When the sampling frequency is set to four times the power system rated frequency, assuming that the actual frequency is the rated frequency, the frequency coefficient is zero, and the following DC offset calculation formula is established.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図3は、直流オフセットがない場合の複素平面上のゲージ電圧群を示す図である。上記で求めた直流オフセットを用いて、ゲージ電圧群の各メンバーの直流オフセット分をキャンセルした場合には、図3に示すようなゲージ電圧群を想定することができる。このとき、ゲージ電圧群のメンバーである3つの電圧ベクトルは次式で表すことができる。   FIG. 3 is a diagram illustrating a group of gauge voltages on the complex plane when there is no DC offset. When the DC offset of each member of the gauge voltage group is canceled using the DC offset obtained above, a gauge voltage group as shown in FIG. 3 can be assumed. At this time, the three voltage vectors that are members of the gauge voltage group can be expressed by the following equations.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、直流オフセットがある場合、ゲージ電圧群の各メンバーの実数部瞬時値は、次式のように表すことができる。   When there is a DC offset, the real part instantaneous value of each member of the gauge voltage group can be expressed as the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、v11,v12,v13は、それぞれ現時点、1ステップ前、2ステップ前の電圧瞬時値であり、dは直流オフセット値である。 Here, v 11 , v 12 , and v 13 are current voltage instantaneous values one step before and two steps before, respectively, and d is a DC offset value.

(直流オフセットがある場合のゲージ電圧の計算式)
つぎに、直流オフセットがある場合のゲージ電圧の計算式を提示する。ゲージ電圧群の最初のメンバーと最後のメンバーは、中間のメンバーに対する対称性を有している。このため、直流オフセットをキャンセルした電圧成分は、上記(20)式と同様の関係が成立する。よって、直流オフセットがある場合のゲージ電圧Vgは、次式を用いて求められる。
(Gauge voltage calculation formula with DC offset)
Next, the calculation formula of the gauge voltage when there is a DC offset is presented. The first and last members of the gauge voltage group have symmetry with respect to the middle member. For this reason, the same relationship as the above equation (20) is established for the voltage component in which the DC offset is canceled. Therefore, the gauge voltage V g when there is a DC offset is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(35)式を(36)式の平方根中の式に代入すれば、次式が得られる。   Substituting the above equation (35) into the equation in the square root of equation (36), the following equation is obtained.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、このゲージ電圧Vgは、交流電圧の回転不変量であり、直流オフセットには関係しない交流電気量である。 The gauge voltage V g is an AC voltage rotation invariant and is an AC electric quantity not related to the DC offset.

(ゲージ電圧による電圧振幅)
上記(17),(37)式を用いると、電圧振幅Vは、以下のように求められる。
(Voltage amplitude by gauge voltage)
Using the above equations (17) and (37), the voltage amplitude V can be obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(複数のサンプリングデータによるゲージ電圧の計算式)
複数のサンプリングデータを用いたゲージ電圧の計算式は、ゲージ差分電圧のときと同様に、次式のように表すことができる。
(Gauge voltage calculation formula using multiple sampling data)
Similar to the gauge differential voltage, the gauge voltage calculation formula using a plurality of sampling data can be expressed as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、V1kは、電圧瞬時値である。より多くのサンプリング点を利用すればゲージ電圧群の数を増加して平均処理を行うことができるので、入力波形のノイズの影響を軽減することができる。なお、サンプリング周波数を電力系統定格周波数の4倍に設定する場合、実周波数を定格周波数と想定すれば、周波数係数fcは零となり、上記(38)式から、以下の振幅計算式が導かれる。 Here, V 1k is an instantaneous voltage value. If more sampling points are used, the number of gauge voltage groups can be increased and averaging processing can be performed, so that the influence of noise on the input waveform can be reduced. In the case of setting the sampling frequency to 4 times the power system nominal frequency, assuming the rated frequency actual frequency, frequency coefficients f c becomes zero, the above equation (38), the following amplitude equation derived .

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(直流オフセット計算方式2)
つぎに、複素平面上のゲージ電圧群を用いて、直流オフセット計算する第2の方式(直流オフセット計算方式2)について説明する。
(DC offset calculation method 2)
Next, the second method (DC offset calculation method 2) for calculating the DC offset using the gauge voltage group on the complex plane will be described.

まず、上記(36)式のゲージ電圧計算式を、以下のように展開する。   First, the gauge voltage calculation formula (36) is developed as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、上記(41)式を展開すると、直流オフセットdは、以下のように求められる。   Further, when the above expression (41) is developed, the DC offset d is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、上記(17)式と(22)式により、次式が成立する。   Further, the following equation is established by the above equations (17) and (22).

Figure 0005762247
Figure 0005762247

この(43)式を上記(42)式に代入すれば、直流オフセットの計算式は、以下のように表される。   If this equation (43) is substituted into the above equation (42), the DC offset calculation formula is expressed as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、(44)式を、複数のゲージ電圧群に拡張すれば、直流オフセットの計算式は、次式のように表すことができる。   Further, if the equation (44) is expanded to a plurality of gauge voltage groups, the calculation formula of the direct current offset can be expressed as the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、サンプリング周波数を電力系統定格周波数の4倍に設定する場合、実周波数を定格周波数と想定すれば、周波数係数fcは零となり、上記(45)式から、以下の直流オフセット計算式が導かれる。 In the case of setting the sampling frequency to 4 times the power system nominal frequency, assuming the rated frequency actual frequency, frequency coefficients f c becomes zero, the above equation (45), the following DC offset calculation formula guide It is burned.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(複数のサンプリングデータによるゲージ電流の計算式)
複数のサンプリングデータを用いたゲージ電流の計算式はゲージ差分電流のときと同様に、次式のように表すことができる。
(Gauge current calculation formula using multiple sampling data)
Similar to the gauge differential current, the gauge current calculation formula using a plurality of sampling data can be expressed as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、i1kは、電流瞬時値である。より多くのサンプリング点を利用すればゲージ電流群の数を増加して平均処理を行うことができるので、入力波形のノイズの影響を軽減することができる。 Here, i 1k is an instantaneous current value. If more sampling points are used, the number of gauge current groups can be increased and averaging can be performed, so that the influence of noise on the input waveform can be reduced.

(ゲージ電流による電流振幅)
ゲージ電流による電流振幅は、ゲージ電圧のときと同様に、次式にて求められる。
(Current amplitude due to gauge current)
The current amplitude due to the gauge current is obtained by the following equation, as in the case of the gauge voltage.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(回転位相角対称性指標1)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標として回転位相角を用いる手法のうちの第1の指標(回転位相角対称性指標1)について説明する。回転位相角対称性指標1を次式のように定義する。
(Rotational phase angle symmetry index 1)
Next, the first index (rotation phase angle symmetry index 1) of the methods using the rotation phase angle as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The rotational phase angle symmetry index 1 is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、αcosは周波数係数法により計算され回転位相角であり、αsinはゲージ電圧群もしくはゲージ差分電圧群により計算された回転位相角である。これらは、次式のように表される。 Here, α cos is the rotational phase angle calculated by the frequency coefficient method, and α sin is the rotational phase angle calculated by the gauge voltage group or the gauge differential voltage group. These are expressed as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、上記(50)式の第2式は、上記(21)式と(37)式との関係より得られる。   Here, the second equation of the above equation (50) is obtained from the relationship between the above equations (21) and (37).

入力波形が純粋な正弦波であれば、(49)式に示される回転位相角対称性指標1は零である。   If the input waveform is a pure sine wave, the rotational phase angle symmetry index 1 shown in the equation (49) is zero.

一方、回転位相角対称性指標1が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値αBRKに対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて、測定値である回転位相角などをラッチする。 On the other hand, when the rotational phase angle symmetry index 1 is larger than a predetermined threshold value, that is, when the relation of the following equation is satisfied with respect to the threshold value α BRK , it is determined that the input waveform is not symmetrical and is not a pure sine wave. . In this case, the rotational phase angle, which is a measured value, is latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(対称性破れ時間の計算)
まず、対称性破れ時間を次式のように定義する。
(Calculation of symmetry breaking time)
First, the symmetry breaking time is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、tBRK0は、前ステップまでの連続した対称性破れ時間の積算値であり、tBRK1は、現ステップにおける対称性破れ時間の値である。また、Tは刻み幅時間である。なお、対称性が破れていない場合、対称性破れ時間tBRK0を零とする。 Here, t BRK0 is an integrated value of continuous symmetry breaking times up to the previous step, and t BRK1 is a value of symmetry breaking time in the current step. T is a step size. If the symmetry is not broken, the symmetry breaking time t BRK0 is set to zero.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

対称性破れ時間が長いほど、電力の品質が悪いと言える。この対称性破れ時間を用いると、交流系統における電力品質の定量的な監視を行うことができ、交流系統の擾乱などの検出が可能となる。   The longer the symmetry breaking time, the worse the power quality. By using this symmetry breaking time, it is possible to quantitatively monitor the power quality in the AC system, and to detect disturbances in the AC system.

(回転位相角対称性指標2)
回転位相角対称性指標1は、常に逆三角関数の計算が伴うため((49),(50)式参照)、所要の計算時間が必要となる。そこで、三角関数の計算を必要としない第2の評価指標(回転位相角対称性指標2)について説明する。回転位相角対称性指標2を次式のように定義する。
(Rotational phase angle symmetry index 2)
Since the rotational phase angle symmetry index 1 always involves calculation of an inverse trigonometric function (see equations (49) and (50)), a required calculation time is required. Therefore, the second evaluation index (rotation phase angle symmetry index 2) that does not require calculation of the trigonometric function will be described. The rotational phase angle symmetry index 2 is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、絶対値記号内の第1項である(sin(α/2)cos)は、周波数係数法により求めることができ、絶対値記号内の第2項である(sin(α/2)sin)は、ゲージ電圧群またゲージ差分電圧群により求めることができる。これらの算出式は、上記(18)式,(50)式に示されており、ここに再掲する。 Here, the first term (sin (α / 2) cos ) in the absolute value symbol can be obtained by the frequency coefficient method, and is the second term in the absolute value symbol (sin (α / 2) sin ) can be obtained from a gauge voltage group or a gauge differential voltage group. These calculation formulas are shown in the above formulas (18) and (50), and will be described again here.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

入力波形が純粋な正弦波であれば、(54)式に示される回転位相角対称性指標2は零である。   If the input waveform is a pure sine wave, the rotational phase angle symmetry index 2 shown in the equation (54) is zero.

一方、回転位相角対称性指標2が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値sαBRKに対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて、測定値である回転位相角などをラッチする。 On the other hand, when the rotational phase angle symmetry index 2 is larger than the predetermined threshold value, that is, when the relation of the following equation is satisfied with respect to the threshold value sα BRK , the input waveform is determined not to be a pure sine wave because the symmetry is broken. . In this case, the rotational phase angle, which is a measured value, is latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(対称性が破れた場合の処理)
入力波形の対称性が破れている場合、保護制御装置としての応用において、対称性が破れる前の値をラッチする必要性が生じる場合がある。このような場合には、例えば回転位相角、周波数および電圧振幅のそれぞれを以下のようにラッチする。
(Processing when symmetry is broken)
When the symmetry of the input waveform is broken, it may be necessary to latch the value before breaking the symmetry in the application as the protection control device. In such a case, for example, each of the rotation phase angle, frequency, and voltage amplitude is latched as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、αt,ft,Vtは、それぞれ現時点の回転位相角、周波数および電圧振幅であり、αt-T,ft-T,Vt-Tは、それぞれ1ステップ前の回転位相角、周波数および電圧振幅である。 Here, α t , f t , and V t are the current rotational phase angle, frequency, and voltage amplitude, respectively, and α tT , f tT , and V tT are the rotational phase angle, frequency, and voltage amplitude one step before, respectively. It is.

(電圧振幅対称性指標1)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標として電圧振幅を用いる手法のうちの第1の指標(電圧振幅称性指標1)について説明する。電圧振幅対称性指標1を次式のように定義する。
(Voltage amplitude symmetry index 1)
Next, a first index (voltage amplitude characteristic index 1) among methods using voltage amplitude as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The voltage amplitude symmetry index 1 is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、VgAとVgdAは、以下のようにそれぞれゲージ電圧群とゲージ差分電圧群により計算された電圧振幅である。 Here, V gA and V gdA are voltage amplitudes calculated by the gauge voltage group and the gauge differential voltage group, respectively, as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

入力波形が純粋な正弦波であれば、(58)式に示される電圧振幅対称性指標1は零である。   If the input waveform is a pure sine wave, the voltage amplitude symmetry index 1 shown in the equation (58) is zero.

一方、電圧振幅対称性指標1が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値VBRKに対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて、測定値である回転位相角、周波数、電圧振幅などをラッチする。 On the other hand, when the voltage amplitude symmetry index 1 is larger than the predetermined threshold value, that is, when the relationship is expressed by the following equation with respect to the threshold value V BRK , it is determined that the input waveform is broken in symmetry and is not a pure sine wave. In this case, the rotational phase angle, frequency, voltage amplitude, etc., which are measured values, are latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、電圧振幅対称性指標1の考えは、電流振幅に対しても同様に適用可能である。式の展開については省略する。   The idea of the voltage amplitude symmetry index 1 can be similarly applied to the current amplitude. The expression expansion is omitted.

(ゲージ電力群)
図4は、複素平面上のゲージ電力群を示す図である。図4には、複素平面上に実周波数で反時計回りに回転する3つの電圧ベクトルv(t),v(t-T),v(t-2T)と、複素平面上に実周波数で反時計回りに回転する2つの電流ベクトルi(t-T),i(t-2T)とが示されている。これら3つの電圧ベクトルv(t),v(t-T),v(t-2T)と、2つの電流ベクトルi(t-T),i(t-2T)は、それぞれ次式および次々式のように表すことができる。
(Gauge power group)
FIG. 4 is a diagram illustrating a gauge power group on a complex plane. FIG. 4 shows three voltage vectors v (t), v (tT), and v (t−2T) that rotate counterclockwise at the real frequency on the complex plane, and counterclockwise at the real frequency on the complex plane. Two current vectors i (tT) and i (t−2T) rotating are shown in FIG. These three voltage vectors v (t), v (tT), v (t-2T) and the two current vectors i (tT), i (t-2T) are expressed as the following equations and the following equations, respectively. be able to.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ電力群、ゲージ有効電力群およびゲージ無効電力群)
ここで、3つの電圧ベクトルv(t),v(t-T),v(t-2T)と、2つの電流ベクトルi(t-T),i(t-2T)を「ゲージ電力群」と定義する。また、ゲージ電力群を成す回転ベクトルのうち、2つの電圧ベクトルv(t),v(t-T)と、2つの電流ベクトルi(t-T),i(t-2T)を「ゲージ有効電力群」と定義し、2つの電圧ベクトルv(t-T),v(t-2T)と、2つの電流ベクトルi(t-T),i(t-2T)を「ゲージ無効電力群」と定義する。
(Gauge power group, Gauge active power group and Gauge reactive power group)
Here, the three voltage vectors v (t), v (tT), and v (t−2T) and the two current vectors i (tT) and i (t−2T) are defined as “gauge power group”. Of the rotation vectors forming the gauge power group, two voltage vectors v (t) and v (tT) and two current vectors i (tT) and i (t-2T) are referred to as a “gauge active power group”. Two voltage vectors v (tT) and v (t-2T) and two current vectors i (tT) and i (t-2T) are defined as a “gauge reactive power group”.

(ゲージ有効電力)
上記ゲージ有効電力群を用いてゲージ有効電力を次式のように定義する。
(Gauge active power)
The gauge active power is defined as follows using the above-mentioned gauge active power group.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、電圧瞬時値v1,v2は、それぞれ電圧ベクトルv(t),v(t-T)の実数部であり、次式のように計算される。 Here, the instantaneous voltage values v 1 and v 2 are the real parts of the voltage vectors v (t) and v (tT), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

同様に、電流瞬時値i2,i3は、それぞれ電流ベクトルi(t-T),i(t-2T)の実数部であり、次式のように計算される。 Similarly, the instantaneous current values i 2 and i 3 are the real parts of the current vectors i (tT) and i (t−2T), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(64),(65)式を上記(63)式に代入すれば、ゲージ有効電力を表す計算式は次式のように変換される。   If the above formulas (64) and (65) are substituted into the above formula (63), the calculation formula representing the gauge active power is converted as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

すなわち、ゲージ有効電力の計算式は、次式のように表すことができる。   That is, the calculation formula of the gauge active power can be expressed as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ無効電力)
上記ゲージ無効電力群を用いてゲージ無効電力を次式のように定義する。
(Gauge reactive power)
The gauge reactive power is defined as follows using the gauge reactive power group.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、電圧瞬時値v2,v3は、それぞれ電圧ベクトルv(t-T),v(t-2T)の実数部であり、次式のように計算される。 Here, the instantaneous voltage values v 2 and v 3 are the real parts of the voltage vectors v (tT) and v (t−2T), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、電流瞬時値i2,i3は、(65)式のように定義されており、この(65)式と上記(69)式を上記(68)式に代入すれば、ゲージ無効電力を表す計算式は次式のように変換される。 The instantaneous current values i 2 and i 3 are defined as shown in the equation (65). If the equations (65) and (69) are substituted into the equation (68), the gauge reactive power is calculated as follows. The calculating formula is converted as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

すなわち、ゲージ無効電力の計算式は、次式のように表すことができる。   In other words, the gauge reactive power calculation formula can be expressed as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(67)式と(71)式とから、電圧電流間位相角φの余弦関数値および正弦関数値は、次式を用いて計算することができる。   From the above equations (67) and (71), the cosine function value and the sine function value of the voltage-current phase angle φ can be calculated using the following equations.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、一般的な電力の定義により、有効電力および無効電力は次式のように求められる。   Therefore, the active power and the reactive power are obtained by the following formulas according to a general power definition.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

同様に、一般的な電力の定義により、皮相電力は次式のように求められる。   Similarly, the apparent power is obtained by the following equation according to the general definition of power.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

同様に、力率は次式のように求められる。   Similarly, the power factor is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ電力対称性指標)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標としてゲージ電力を用いる手法について説明する。ゲージ電力対称性指標を次式のように定義する。
(Gauge power symmetry index)
Next, a method using gauge power as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The gauge power symmetry index is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、(cosφ)VIと(cosφ)PFは、以下のように計算された電圧電流間位相角φの余弦関数値である。 Here, (cosφ) VI and (cosφ) PF are cosine function values of the voltage-current phase angle φ calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(76)式において、入力波形が純粋な正弦波であれば、ゲージ電力対称性指標は零である。   In the above equation (76), if the input waveform is a pure sine wave, the gauge power symmetry index is zero.

一方、ゲージ電力対称性指標が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値SBRK1に対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて計測値(計算値)をラッチする。 On the other hand, when the gauge power symmetry index is larger than a predetermined threshold value, that is, when the gauge power symmetry index is in the relationship of the following equation with respect to the threshold value S BRK1 , the input waveform is determined to be broken and not a pure sine wave. In this case, the measured value (calculated value) is latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(距離保護計算式)
つぎに、距離保護のための計算式について提示する。まず、インピーダンスの定義により、次の計算式が得られる。
(Distance protection formula)
Next, a calculation formula for distance protection is presented. First, the following calculation formula is obtained by the definition of impedance.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式の実数部と虚数部とから、抵抗およびインダクタンスは、次式のように計算することができる。   From the real part and the imaginary part of the above equation, the resistance and inductance can be calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、上式において、Igはゲージ電流であり、fは実測周波数である。 In the above equation, Ig is a gauge current and f is an actually measured frequency.

(脱調保護計算式)
つぎに、脱調保護のための計算式について提示する。なお、脱調保護のための計算式の詳細については、特許文献4に開示しているので、当該文献を参照されたい。この特許文献4によれば、電力系統の脱調判別は、次式を用いて行われる。
(Step-out protection calculation formula)
Next, a calculation formula for step-out protection is presented. Note that details of the calculation formula for step-out protection are disclosed in Patent Document 4, so refer to that document. According to this patent document 4, step-out discrimination of the power system is performed using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、VCは保護装置が配置された変電所から監視送電線前方の脱調中心電圧、Vは自端電圧振幅、φviは送電線電圧電流間の位相角、ΔVSTEPは、整定値である(例えば0.3PU)。ここで、脱調保護装置が配置された近傍において電力系統事故がある場合、計算されたVCが急激に低下するのに対して、脱調の場合のVCの変化は、一定の速度で変化する。この性質を利用すれば、脱調保護装置の誤動作を防止することが可能となる。 Here, V C is the step-out center voltage in front of the monitoring transmission line from the substation where the protective device is disposed, V is the self-end voltage amplitude, φ vi is the phase angle between the transmission line voltage and current, and ΔV STEP is the set value. (For example, 0.3 PU). Here, when there is a power system fault in the vicinity where the out-of-step protection device is installed, the calculated V C rapidly decreases, whereas the change in V C in the case of out-of-step is at a constant speed. Change. By utilizing this property, it is possible to prevent malfunction of the step-out protection device.

なお、脱調中心電圧VCの計算式は、次式の通りである。 The formula for calculating the step-out center voltage V C is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、ノイズの影響を低減したい場合には、複数のサンプリングデータを用いればよい。複数のゲージ有効電力対称群におけるゲージ有効電力の計算式は、次式の通りである。   In order to reduce the influence of noise, a plurality of sampling data may be used. The formula for calculating the gauge active power in a plurality of gauge active power symmetry groups is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、複数のゲージ無効電力対称群におけるゲージ無効電力の計算式は、次式の通りである。   Moreover, the calculation formula of the gauge reactive power in the plurality of gauge reactive power symmetry groups is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、各電圧瞬時値および電流瞬時値の時系列データは、次式を用いて求められる。   The time series data of each voltage instantaneous value and current instantaneous value is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、電圧ベクトル、電流ベクトルの時系列データは、次式を用いて求められる。   Here, the time series data of the voltage vector and the current vector is obtained using the following equations.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

本発明を特許文献4の脱調保護装置に適用した場合、脱調中心電圧を算出する際に周波数変動も自動的に補正されるため、高速且つ高精度な脱調保護装置が実現できる。なお、脱調保護装置の更に詳細な説明は、後述する実施の形態3において説明する。   When the present invention is applied to the step-out protection device disclosed in Patent Document 4, the frequency fluctuation is automatically corrected when the step-out center voltage is calculated, so that a high-speed and high-precision step-out protection device can be realized. A more detailed description of the step-out protection device will be described in Embodiment 3 to be described later.

(ゲージ差分電力群)
図5は、複素平面上のゲージ差分電力群を示す図である。図5には、複素平面上に実周波数で反時計回りに回転する3つの差分電圧ベクトルv2(t),v2(t-T),v2(t-2T)と、複素平面上に実周波数で反時計回りに回転する2つの差分電流ベクトルi2(t-T),i2(t-2T)とが示されている。これら3つの電圧ベクトルv2(t),v2(t-T),v2(t-2T)と、2つの電流ベクトルi2(t-T),i2(t-2T)は、それぞれ次式および次々式のように表すことができる。
(Gauge differential power group)
FIG. 5 is a diagram illustrating a gauge differential power group on a complex plane. FIG. 5 shows three differential voltage vectors v 2 (t), v 2 (tT), and v 2 (t−2T) rotating counterclockwise at the real frequency on the complex plane, and the real frequency on the complex plane. , Two differential current vectors i 2 (tT) and i 2 (t−2T) rotating counterclockwise are shown. These three voltage vectors v 2 (t), v 2 (tT), and v 2 (t-2T) and the two current vectors i 2 (tT) and i 2 (t-2T) are respectively expressed by It can be expressed as:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ差分電力群、ゲージ差分有効電力群およびゲージ差分無効電力群)
ここで、3つの差分電圧ベクトルv2(t),v2(t-T),v2(t-2T)と、2つの差分電流ベクトルi2(t-T),i2(t-2T)を「ゲージ差分電力群」と定義する。また、ゲージ電力群を成す回転ベクトルのうち、2つの差分電圧ベクトルv2(t),v2(t-T)と、2つの差分電流ベクトルi2(t-T),i2(t-2T)を「ゲージ差分有効電力群」と定義し、2つの差分電圧ベクトルv2(t-T),v2(t-2T)と、2つの差分電流ベクトルi2(t-T),i2(t-2T)を「ゲージ差分無効電力群」と定義する。
(Gauge differential power group, Gauge differential active power group and Gauge differential reactive power group)
Here, three differential voltage vectors v 2 (t), v 2 (tT), v 2 (t-2T) and two differential current vectors i 2 (tT), i 2 (t-2T) are expressed as “gauges”. It is defined as “differential power group”. Further, among the rotation vectors constituting the gauge power group, two differential voltage vectors v 2 (t) and v 2 (tT) and two differential current vectors i 2 (tT) and i 2 (t−2T) are expressed as “ “Gauge differential active power group”, and two differential voltage vectors v 2 (tT) and v 2 (t−2T) and two differential current vectors i 2 (tT) and i 2 (t−2T) are expressed as “ It is defined as “gauge differential reactive power group”.

(ケージ差分有効電力)
上記ゲージ差分有効電力群を用いてゲージ差分有効電力を次式のように定義する。
(Cage differential active power)
The gauge differential active power is defined as follows using the gauge differential active power group.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、差分電圧瞬時値v21,v22は、それぞれ差分電圧ベクトルv2(t),v2(t-T)の実数部であり、次式のように計算される。 Here, the differential voltage instantaneous values v 21 and v 22 are real parts of the differential voltage vectors v 2 (t) and v 2 (tT), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

同様に、電流瞬時値i22,i23は、それぞれ差分電流ベクトルi2(t-T),i2(t-2T)の実数部であり、次式のように計算される。 Similarly, the instantaneous current values i 22 and i 23 are the real parts of the differential current vectors i 2 (tT) and i 2 (t−2T), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(90),(91)を上記(89)式に代入すれば、ゲージ差分有効電力を表す計算式は次式のように変換される。   If the above (90) and (91) are substituted into the above equation (89), the calculation formula representing the gauge differential effective power is converted as the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

すなわち、ゲージ差分有効電力の計算式は、次式のように表すことができる。   That is, the calculation formula of the gauge differential active power can be expressed as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ差分無効電力)
上記ゲージ差分無効電力群を用いてゲージ差分無効電力を次式のように定義する。
(Gauge differential reactive power)
The gauge differential reactive power is defined as follows using the gauge differential reactive power group.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、差分電圧瞬時値v22,v23は、それぞれ差分電圧ベクトルv2(t-T),v2(t-2T)の実数部であり、次式のように計算される。 Here, the differential voltage instantaneous values v 22 and v 23 are the real parts of the differential voltage vectors v 2 (tT) and v 2 (t−2T), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、電流瞬時値i2,i3は、(91)式のように定義されており、この(91)式と上記(95)式を上記(94)式に代入すれば、ゲージ差分無効電力を表す計算式は次式のように変換される。 The instantaneous current values i 2 and i 3 are defined as in the equation (91). If the equations (91) and (95) are substituted into the equation (94), the gauge differential reactive power The calculation formula representing is converted as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

すなわち、ゲージ差分無効電力の計算式は、次式のように表すことができる。   That is, the calculation formula of the gauge differential reactive power can be expressed as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(93)式と(97)式とから、電圧電流間位相角φの余弦関数値および正弦関数値は、次式を用いて計算することができる。   From the above equations (93) and (97), the cosine function value and sine function value of the voltage-current phase angle φ can be calculated using the following equations.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、一般的な電力の定義により、有効電力および無効電力は次式のように求められる。   Therefore, the active power and the reactive power are obtained by the following formulas according to a general power definition.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

同様に、一般的な電力の定義により、皮相電力は次式のように求められる。   Similarly, the apparent power is obtained by the following equation according to the general definition of power.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

同様に、力率は次式のように求められる。   Similarly, the power factor is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ差分電力対称性指標)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標としてゲージ差分電力を用いる手法について説明する。ゲージ差分電力対称性指標を次式のように定義する。
(Gauge differential power symmetry index)
Next, a method using gauge differential power as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The gauge differential power symmetry index is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、(cosφ)VI2と(cosφ)PF2は、以下のように計算された電圧電流間位相角φの余弦関数値である。 Here, (cos φ) VI2 and (cos φ) PF2 are cosine function values of the voltage-current phase angle φ calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(102)式において、入力波形が純粋な正弦波であれば、ゲージ差分電力対称性指標は零である。   In the above equation (102), if the input waveform is a pure sine wave, the gauge differential power symmetry index is zero.

一方、ゲージ差分電力対称性指標が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値SBRK2に対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて計測値(計算値)をラッチする。 On the other hand, when the gauge differential power symmetry index is larger than the predetermined threshold value, that is, when the relationship of the following equation with respect to the threshold value S BRK2 is satisfied, it is determined that the input waveform is not symmetrical and is not a pure sine wave. In this case, the measured value (calculated value) is latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(距離保護計算式)
つぎに、距離保護のための計算式について提示する。まず、インピーダンスの定義により、次の計算式が得られる。
(Distance protection formula)
Next, a calculation formula for distance protection is presented. First, the following calculation formula is obtained by the definition of impedance.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式の実数部と虚数部とから、抵抗およびインダクタンスは、次式のように計算することができる。   From the real part and the imaginary part of the above equation, the resistance and inductance can be calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式において、Igdはゲージ差分電流であり、fは実測周波数である。なお、ゲージ差分電力群を用いる距離保護では、ゲージ電力群を用いる場合に比して、CT飽和による直流オフセットの影響を受けないので、より高精度な測定(計算)が可能となる。 In the above equation, I gd is a gauge differential current, and f is an actually measured frequency. In the distance protection using the gauge power group, the measurement (calculation) can be performed with higher accuracy because it is not affected by the DC offset due to the CT saturation as compared with the case where the gauge power group is used.

また、係数距離kは、次式を用いて算出する。   The coefficient distance k is calculated using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、L0は送電線全長のインダクタンスであり、Lは上記(106)式にて計算したインダクタンスである。例えば、k=50%であれば、送電線の中間点に故障が発生したことを意味する。 Here, L 0 is the inductance of the entire transmission line, and L is the inductance calculated by the above equation (106). For example, if k = 50%, it means that a failure has occurred at the midpoint of the transmission line.

(距離保護対称性指標)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標として距離保護計算の結果を用いる手法について説明する。距離保護対称性指標を次式のように定義する。
(Distance protection symmetry index)
Next, a method of using the result of the distance protection calculation as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The distance protection symmetry index is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、LgとLgdは、以下のように計算されたインダクタンスである。 Here, L g and L gd are inductances calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(109)式において、入力波形が純粋な正弦波であれば、距離保護対称性指標は零である。   In the above equation (109), if the input waveform is a pure sine wave, the distance protection symmetry index is zero.

一方、距離保護対称性指標が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値SDZBRKに対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて測定値(抵抗およびインダクタンス)をラッチする。 On the other hand, when the distance protection symmetry index is larger than the predetermined threshold value, that is, when the relationship is expressed by the following expression with respect to the threshold value S DZBRK , it is determined that the input waveform is broken in symmetry and is not a pure sine wave. In this case, the measured values (resistance and inductance) are latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(脱調保護計算式)
上記(82)式では、ゲージ電流とゲージ電力を用いた脱調中心電圧の計算式を示した。一方、ゲージ差分電流とゲージ差分電力を用いた脱調中心電圧の計算式は、次式の通りである。
(Step-out protection calculation formula)
In the above equation (82), the calculation formula for the step-out center voltage using the gauge current and the gauge power is shown. On the other hand, the calculation formula of the step-out center voltage using the gauge differential current and the gauge differential power is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ゲージ差分電力群を用いる距離保護では、ゲージ電力群を用いる場合に比して、CT飽和による直流オフセットの影響を受けないので、より高精度な測定(計算)が可能となる。   In the distance protection using the gauge power group, the measurement (calculation) can be performed with higher accuracy because it is not affected by the DC offset due to the CT saturation as compared with the case of using the gauge power group.

(脱調保護対称性指標)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標として脱調中心電圧の計算結果を用いる手法について説明する。脱調保護対称性指標を次式のように定義する。
(Step-out protection symmetry index)
Next, a method of using the calculation result of the step-out center voltage as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The step-out protection symmetry index is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、VCgとVCgは、以下のように計算された脱調中心電圧である。 Here, V Cg and V Cg are step-out center voltages calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(113)式において、入力波形が純粋な正弦波であれば、脱調保護対称性指標は零である。   In the above equation (113), if the input waveform is a pure sine wave, the step-out protection symmetry index is zero.

一方、脱調保護対称性指標が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値SVCBRKに対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて測定値(脱調中心電圧)をラッチする。 On the other hand, when the step-out protection symmetry index is larger than the predetermined threshold value, that is, when the relationship of the following equation is satisfied with respect to the threshold value S VCBRK , it is determined that the input waveform is broken in symmetry and is not a pure sine wave. In this case, the measured value (step-out center voltage) is latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、ノイズの影響を低減したい場合には、複数のサンプリングデータを用いればよい。複数のゲージ差分有効電力対称群におけるゲージ差分有効電力の計算式は、次式の通りである。   In order to reduce the influence of noise, a plurality of sampling data may be used. The calculation formula of the gauge differential active power in a plurality of gauge differential active power symmetry groups is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、複数のゲージ差分無効電力対称群におけるゲージ差分無効電力の計算式は、次式の通りである。   Moreover, the calculation formula of the gauge differential reactive power in a plurality of gauge differential reactive power symmetry groups is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、各電圧瞬時値および電流瞬時値の時系列データは、次式を用いて求められる。   The time series data of each voltage instantaneous value and current instantaneous value is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、電圧ベクトル、電流ベクトルの時系列データは、次式を用いて求められる。   Here, the time series data of the voltage vector and the current vector is obtained using the following equations.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(母線間位相差)
つぎに、ある母線(または送電線)上の一方の端子(以下「端子1」とする)と、同一母線上の他方の端子(以下「端子2」とする)とにおいて、端子1,2の双方の回転ベクトルが同一周波数である場合の端子1,2間における回転ベクトルの位相差(母線間位相差)について説明する。以下では、回転ベクトルが電圧ベクトルの場合を一例として説明するが、電圧ベクトル以外の回転ベクトルについても適用可能であることは言うまでもない。なお、端子1,2における回転ベクトルの周波数が異なる場合には、後述する空間同期フェーザを利用すればよい。
(Phase difference between buses)
Next, in one terminal (hereinafter referred to as “terminal 1”) on a certain bus (or power transmission line) and the other terminal (hereinafter referred to as “terminal 2”) on the same bus, A phase difference between the rotation vectors (terminal phase difference between the buses) between the terminals 1 and 2 when both rotation vectors have the same frequency will be described. In the following, a case where the rotation vector is a voltage vector will be described as an example. In addition, when the frequencies of the rotation vectors at the terminals 1 and 2 are different, a spatial synchronization phasor described later may be used.

(母線間電圧位相差の計算)
図6は、複素平面上のケージ双電圧群を示す図である。図6には、端子1において、複素平面上に実周波数で反時計回りに回転する電圧瞬時値V1の3つの電圧ベクトルv1(t),v1(t-T),v1(t-2T)と、端子2において、複素平面上に実周波数で反時計回りに回転する電圧瞬時値V2の2つの電圧ベクトルv2(t-T),v2(t-2T)とが示されている。これら3つの電圧ベクトルv1(t),v1(t-T),v1(t-2T)と、2つの電圧ベクトルv2(t-T),v2(t-2T)は、それぞれ次式および次々式のように表すことができる。
(Calculation of voltage phase difference between buses)
FIG. 6 is a diagram illustrating a cage dual voltage group on a complex plane. FIG. 6 shows three voltage vectors v 1 (t), v 1 (tT), and v 1 (t−2T) of the voltage instantaneous value V 1 that rotates counterclockwise at the real frequency on the complex plane at the terminal 1. ) And two voltage vectors v 2 (tT) and v 2 (t−2T) of the voltage instantaneous value V 2 rotating counterclockwise at the real frequency on the complex plane. These three voltage vectors v 1 (t), v 1 (tT), v 1 (t-2T) and the two voltage vectors v 2 (tT), v 2 (t-2T) are respectively expressed by It can be expressed as:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ双電圧群、ゲージ双有効電圧群およびゲージ双無効電圧群)
ここで、端子1における3つの電圧ベクトルv1(t),v1(t-T),v1(t-2T)と、端子2における2つの電圧ベクトルv2(t-T),v2(t-2T)を「ゲージ双電圧群」と定義する。また、ゲージ双電圧群を成す回転ベクトルのうち、2つの電圧ベクトルv1(t),v1(t-T)と、2つの電圧ベクトルv2(t-T),v2(t-2T)を「ゲージ双有効電圧群」と定義し、2つの電圧ベクトルv1(t-T),v1(t-2T)と、2つの電圧ベクトルv2(t-T),v2(t-2T)を「ゲージ双無効電圧群」と定義する。なお、「ゲージ双有効電圧群」および「ゲージ双無効電圧群」における「有効」、「無効」の語は、構造的に「ゲージ有効電力群」および「ゲージ無効電力群」に似ているためである。
(Gauge bi-voltage group, Gauge bi-effective voltage group and Gauge bi-reactive voltage group)
Here, three voltage vectors v 1 (t), v 1 (tT), v 1 (t-2T) at the terminal 1 and two voltage vectors v 2 (tT), v 2 (t-2T) at the terminal 2 are used. ) Is defined as “gauge dual voltage group”. In addition, two voltage vectors v 1 (t) and v 1 (tT) and two voltage vectors v 2 (tT) and v 2 (t−2T) among the rotation vectors forming the gauge dual voltage group are expressed as “gauge”. "Bi-effective voltage group" and two voltage vectors v 1 (tT), v 1 (t-2T) and two voltage vectors v 2 (tT), v 2 (t-2T) It is defined as “voltage group”. The terms “active” and “invalid” in “gauge dual effective voltage group” and “gauge dual reactive voltage group” are structurally similar to “gauge active power group” and “gauge reactive power group”. It is.

(ゲージ双有効電圧)
上記ゲージ双有効電圧群を用いてゲージ双有効電圧を次式のように定義する。
(Gauge dual effective voltage)
Using the above-mentioned gauge bi-effective voltage group, the gauge bi-effective voltage is defined as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、端子1の電圧瞬時値v11,v12は、それぞれ電圧ベクトルv1(t),v1(t-T)の実数部であり、次式のように計算される。 Here, the instantaneous voltage values v 11 and v 12 at the terminal 1 are the real parts of the voltage vectors v 1 (t) and v 1 (tT), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

同様に、端子2の電圧瞬時値v22,v23は、それぞれ電圧ベクトルv2(t-T),v2(t-2T)の実数部であり、次式のように計算される。 Similarly, the instantaneous voltage values v 22 and v 23 at the terminal 2 are the real parts of the voltage vectors v 2 (tT) and v 2 (t−2T), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(122),(123)式を上記(121)式に代入すれば、ゲージ双有効電圧を表す計算式は次式のように変換される。   If the above formulas (122) and (123) are substituted into the above formula (121), the calculation formula representing the gauge effective voltage is converted as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

すなわち、ゲージ双有効電圧の計算式は、次式のように表すことができる。   That is, the calculation formula of the gauge dual effective voltage can be expressed as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ双無効電圧)
上記ゲージ双無効電圧群を用いてゲージ双無効電圧を次式のように定義する。
(Gauge dual reactive voltage)
The gauge bi-reactive voltage is defined as follows using the above-mentioned gauge bi-reactive voltage group.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、端子1の電圧瞬時値v12,v13は、それぞれ電圧ベクトルv1(t-T),v1(t-2T)の実数部であり、次式のように計算される。 Here, the instantaneous voltage values v 12 and v 13 at the terminal 1 are the real parts of the voltage vectors v 1 (tT) and v 1 (t−2T), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、端子2の電圧瞬時値v22,v23は、(123)式のように定義されており、この(123)式と上記(127)式を上記(126)式に代入すれば、ゲージ双無効電圧を表す計算式は次式のように変換される。 The instantaneous voltage values v 22 and v 23 at the terminal 2 are defined as shown in the equation (123). If the equations (123) and (127) are substituted into the equation (126), the gauge The calculation formula representing the bi-reactive voltage is converted as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

すなわち、ゲージ双無効電圧の計算式は、次式のように表すことができる。   That is, the calculation formula of the gauge dual reactive voltage can be expressed as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(125)式と(129)式とから、端子1,2間の電圧位相角差φ(以下単に「電圧位相角差φ」という)の余弦関数値および正弦関数値は、次式を用いて計算することができる。   From the above formulas (125) and (129), the cosine function value and the sine function value of the voltage phase angle difference φ (hereinafter simply referred to as “voltage phase angle difference φ”) between the terminals 1 and 2 are as follows. Can be calculated.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、電圧位相角差φは、上式を用いて、次式のように求められる。   Therefore, the voltage phase angle difference φ is obtained by the following equation using the above equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、端子1,2における各ゲージ電圧と各電圧振幅との間には、次式の関係がある。   In addition, there exists a relationship of following Formula between each gauge voltage and each voltage amplitude in terminal 1,2.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、次式に示すように、Vpg,Vqg,fCを用いて電圧位相角差φの余弦関数を直接的に計算することも可能である。 As shown in the following equation, it is also possible to directly calculate the cosine function of the voltage phase angle difference φ using V pg , V qg , and f C.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ双電圧対称性指標)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標としてゲージ双電圧を用いる手法について説明する。ゲージ双電圧対称性指標を次式のように定義する。
(Gauge bivoltage symmetry index)
Next, a method using a gauge dual voltage as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The gauge dual voltage symmetry index is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、(cosφ)V11と(cosφ)V12は、以下のように計算された電圧位相角差φの余弦関数値である。 Here, (cosφ) V11 and (cosφ) V12 are cosine function values of the voltage phase angle difference φ calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(134)式において、入力波形が純粋な正弦波であれば、ゲージ双電圧対称性指標は零である。   In the above equation (134), if the input waveform is a pure sine wave, the gauge dual voltage symmetry index is zero.

一方、ゲージ双電圧対称性指標が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値V2BRK1に対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて測定値(電圧位相角差)をラッチする。 On the other hand, when the gauge bivoltage symmetry index is larger than a predetermined threshold value, that is, when the relationship is expressed by the following equation with respect to the threshold value V2BRK1 , it is determined that the input waveform is broken in symmetry and is not a pure sine wave. In this case, the measured value (voltage phase angle difference) is latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、ノイズの影響を低減したい場合には、複数のサンプリングデータを用いればよい。複数のゲージ双有効電圧群におけるゲージ双有効電圧の計算式は、次式の通りである。   In order to reduce the influence of noise, a plurality of sampling data may be used. The calculation formula of the gauge dual effective voltage in the plurality of gauge dual effective voltage groups is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、複数のゲージ双無効電圧群におけるゲージ双無効電圧の計算式は、次式の通りである。   Moreover, the calculation formula of the gauge bi-reactive voltage in a plurality of gauge bi-reactive voltage groups is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、各端子における電圧瞬時値の時系列データは、次式を用いて求められる。   The time series data of the instantaneous voltage value at each terminal is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、各端子における電圧ベクトルの時系列データは、次式を用いて求められる。   Here, the time-series data of the voltage vector at each terminal is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ双差分電圧群、ゲージ双差分有効電圧群およびゲージ双差分無効電圧群)
図7は、複素平面上のケージ双差分電圧群を示す図である。図7には、端子1において、複素平面上に実周波数で反時計回りに回転する電圧瞬時値V1の3つの差分電圧ベクトルv12(t),v12(t-T),v12(t-2T)と、端子2において、複素平面上に実周波数で反時計回りに回転する電圧瞬時値V2の2つの差分電圧ベクトルv22(t-T),v22(t-2T)とが示されている。これら3つの電圧ベクトルv12(t),v12(t-T),v12(t-2T)と、2つの電圧ベクトルv22(t-T),v22(t-2T)は、それぞれ次式および次々式のように表すことができる。
(Gauge dual differential voltage group, Gauge dual differential effective voltage group and Gauge dual differential reactive voltage group)
FIG. 7 is a diagram illustrating a cage dual differential voltage group on a complex plane. FIG. 7 shows three differential voltage vectors v 12 (t), v 12 (tT), and v 12 (t−) of the voltage instantaneous value V 1 that rotates counterclockwise at the real frequency on the complex plane at the terminal 1. 2T) and two differential voltage vectors v 22 (tT) and v 22 (t-2T) of the voltage instantaneous value V 2 rotating counterclockwise at the real frequency on the complex plane at the terminal 2 are shown. Yes. These three voltage vectors v 12 (t), v 12 (tT), v 12 (t-2T) and the two voltage vectors v 22 (tT), v 22 (t-2T) It can be expressed as:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、端子1における3つの差分電圧ベクトルv12(t),v12(t-T),v12(t-2T)と、端子2における2つの差分電圧ベクトルv22(t-T),v22(t-2T)を「ゲージ双差分電圧群」と定義する。また、ゲージ双差分電圧群を成す回転ベクトルのうち、2つの差分電圧ベクトルv12(t),v12(t-T)と、2つの差分電圧ベクトルv22(t-T),v22(t-2T)を「ゲージ双差分有効電圧群」と定義し、2つの差分電圧ベクトルv12(t-T),v12(t-2T)と、2つの差分電圧ベクトルv22(t-T),v22(t-2T)を「ゲージ双差分無効電圧群」と定義する。 Here, the three differential voltage vectors v 12 (t), v 12 (tT), v 12 (t−2T) at the terminal 1 and the two differential voltage vectors v 22 (tT), v 22 (t -2T) is defined as “gauge dual difference voltage group”. Of the rotation vectors forming the gauge dual differential voltage group, two differential voltage vectors v 12 (t) and v 12 (tT) and two differential voltage vectors v 22 (tT) and v 22 (t−2T) Is defined as a “gauge dual differential effective voltage group”, and two differential voltage vectors v 12 (tT) and v 12 (t−2T) and two differential voltage vectors v 22 (tT) and v 22 (t−2T) ) Is defined as “gauge dual differential reactive voltage group”.

(ケージ双差分有効電圧)
上記ゲージ双差分有効電圧群を用いてゲージ双差分有効電圧を次式のように定義する。
(Cage dual differential effective voltage)
The gauge dual differential effective voltage is defined as follows using the above-mentioned gauge dual differential effective voltage group.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、端子1の電圧瞬時値v121,v122は、それぞれ差分電圧ベクトルv12(t),v12(t-T)の実数部であり、次式のように計算される。 Here, the instantaneous voltage values v 121 and v 122 of the terminal 1 are the real parts of the differential voltage vectors v 12 (t) and v 12 (tT), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

同様に、端子2の電圧瞬時値v222,v223は、それぞれ差分電圧ベクトルv22(t-T),v22(t-2T)の実数部であり、次式のように計算される。 Similarly, the instantaneous voltage values v 222 and v 223 at the terminal 2 are the real parts of the differential voltage vectors v 22 (tT) and v 22 (t−2T), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(144),(145)式を上記(143)式に代入すれば、ゲージ双差分有効電圧を表す計算式は次式のように変換される。   By substituting the above equations (144) and (145) into the above equation (143), the calculation equation representing the gauge dual difference effective voltage is converted as the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

すなわち、ゲージ双差分有効電圧の計算式は、次式のように表すことができる。   That is, the calculation formula of the gauge dual difference effective voltage can be expressed as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ケージ双差分無効電圧)
上記ケージ双差分無効電圧群を用いてゲージ双差分無効電圧を次式のように定義する。
(Cage dual differential reactive voltage)
Using the cage dual differential reactive voltage group, the gauge dual differential reactive voltage is defined as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、端子1の差分電圧瞬時値v122,v123は、それぞれ差分電圧ベクトルv12(t-T),v12(t-2T)の実数部であり、次式のように計算される。 Here, the differential voltage instantaneous values v 122 and v 123 at the terminal 1 are the real parts of the differential voltage vectors v 12 (tT) and v 12 (t−2T), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、端子2の差分電圧瞬時値v222,v223は、(145)式のように定義されており、この(145)式と上記(149)式を上記(148)式に代入すれば、ゲージ双差分無効電圧を表す計算式は次式のように変換される。 Note that the differential voltage instantaneous values v 222 and v 223 at the terminal 2 are defined as in the equation (145). If the equations (145) and (149) are substituted into the equation (148), The calculation formula representing the gauge dual differential reactive voltage is converted as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

すなわち、ゲージ双差分無効電圧の計算式は、次式のように表すことができる。   That is, the calculation formula of the gauge dual difference reactive voltage can be expressed as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(147)式と(151)式とから、端子1,2間の電圧位相角差φの余弦関数値および正弦関数値は、次式を用いて計算することができる。上記により、電圧位相角差の余弦関数値および正弦関数値は次式を用いて計算することができる。   From the above equations (147) and (151), the cosine function value and sine function value of the voltage phase angle difference φ between the terminals 1 and 2 can be calculated using the following equations. As described above, the cosine function value and the sine function value of the voltage phase angle difference can be calculated using the following equations.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、電圧位相角差φは、上式を用いて、次式のように求められる。   Therefore, the voltage phase angle difference φ is obtained by the following equation using the above equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、端子1,2における各ゲージ差分電圧と各差分電圧振幅との間には、次式の関係がある。   In addition, there exists a relationship of following Formula between each gauge differential voltage and each differential voltage amplitude in terminal 1,2.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、次式に示すように、Vpgd,Vqgd,fCを用いて電圧位相角差φを直接的に計算することも可能である。 As shown in the following equation, the voltage phase angle difference φ can also be directly calculated using V pgd , V qgd , and f C.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ双差分電圧対称性指標)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標としてゲージ双差分電圧を用いる手法について説明する。ゲージ双差分電圧対称性指標を次式のように定義する。
(Gauge dual difference voltage symmetry index)
Next, a method using a gauge dual difference voltage as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The gauge dual difference voltage symmetry index is defined as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、(cosφ)V21と(cosφ)V22は、以下のように計算された電圧位相角差φの余弦関数値である。 Here, (cosφ) V21 and (cosφ) V22 are cosine function values of the voltage phase angle difference φ calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(156)式において、入力波形が純粋な正弦波であれば、ゲージ双差分電圧対称性指標は零である。   In the above equation (156), if the input waveform is a pure sine wave, the gauge dual difference voltage symmetry index is zero.

一方、ゲージ双差分電圧対称性指標が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値V2BRK2に対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて測定値(電圧位相角差)をラッチする。 On the other hand, when the gauge dual difference voltage symmetry index is larger than the predetermined threshold value, that is, when the relationship is expressed by the following equation with respect to the threshold value V 2BRK2 , it is determined that the input waveform has broken symmetry and is not a pure sine wave. . In this case, the measured value (voltage phase angle difference) is latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、ノイズの影響を低減したい場合には、複数のサンプリングデータを用いればよい。複数のゲージ双差分有効電圧群におけるゲージ双差分有効電圧の計算式は、次式の通りである。   In order to reduce the influence of noise, a plurality of sampling data may be used. The calculation formula of the gauge dual differential effective voltage in a plurality of gauge dual differential effective voltage groups is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、複数のゲージ双差分無効電圧群におけるゲージ双差分無効電圧の計算式は、次式の通りである。   Moreover, the calculation formula of the gauge dual differential reactive voltage in a plurality of gauge dual differential reactive voltage groups is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、各端子における電圧瞬時値の時系列データは、次式を用いて求められる。   The time series data of the instantaneous voltage value at each terminal is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、各端子における電圧ベクトルの時系列データは、次式を用いて求められる。   Here, the time-series data of the voltage vector at each terminal is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

以上の説明は、ケージ双電流群およびケージ双差分電流群に対しても適用可能である。式の展開については省略する。   The above description can be applied to the cage dual current group and the cage dual differential current group. The expression expansion is omitted.

なお、上記のように電圧位相角差を求めるとき、端子1,2における実周波数は同じであると想定したが、端子1,2の周波数が異なる場合には、下述する空間同期フェーザを用いることが好ましい。   When obtaining the voltage phase angle difference as described above, it is assumed that the actual frequencies at the terminals 1 and 2 are the same. However, when the frequencies at the terminals 1 and 2 are different, the spatially synchronized phasor described below is used. It is preferable.

(同期フェーザ)
図8は、複素平面上の同期フェーザ群を示す図である。図8の複素平面上には、実周波数で反時計回りに回転する3つの電圧ベクトルv1(t),v1(t-T),v1(t-2T)と、2つの固定単位ベクトルv10(0),v10(1)とが示されている。ここで、3つの電圧ベクトルv1(t),v1(t-T),v1(t-2T)は、次式で表すことができる。
(Synchronized phaser)
FIG. 8 is a diagram illustrating a synchronized phasor group on a complex plane. On the complex plane of FIG. 8, three voltage vectors v 1 (t), v 1 (tT), and v 1 (t−2T) that rotate counterclockwise at the real frequency and two fixed unit vectors v 10 (0), v 10 (1) are shown. Here, the three voltage vectors v 1 (t), v 1 (tT), and v 1 (t−2T) can be expressed by the following equations.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記した「用語の意味」において示したように、同期フェーザは、複素平面上を反時計周りに回転する電圧ベクトルあるいは電流ベクトルの絶対位相角である。絶対位相角で有るがゆえに、同期フェーザは時々刻々と変化する時間依存量である。よって、同期フェーザをそのまま表現したのでは、回転位相角に依存して変化する成分と、時間に依存して変化する成分とが含まれてしまう。そこで、上記(163)式では、時間を停止させたある時点における絶対位相角成分を示している。なお、電圧ベクトルに直流オフセットが含まれている場合、上記した計算手法を用いて直流オフセット成分を算出し、算出した直流オフセット成分を差し引いてキャンセルした後に、以下の処理を適用すればよい。   As shown in the above “meaning of term”, the synchronous phasor is an absolute phase angle of a voltage vector or a current vector that rotates counterclockwise on a complex plane. Because of the absolute phase angle, the synchronized phasor is a time-dependent amount that changes from moment to moment. Therefore, if the synchronized phasor is expressed as it is, a component that changes depending on the rotational phase angle and a component that changes depending on time are included. Therefore, the above equation (163) shows the absolute phase angle component at a certain time point when the time is stopped. If the DC voltage is included in the voltage vector, the following processing may be applied after calculating the DC offset component using the above calculation method, subtracting the calculated DC offset component, and canceling.

また、2つの固定単位ベクトルv10(0),v10(1)は、次式で表すことができる。 Two fixed unit vectors v 10 (0) and v 10 (1) can be expressed by the following equations.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、αはオンラインで決定される回転位相角である。   Here, α is the rotational phase angle determined online.

(ゲージ同期フェーザ群、ゲージ有効同期フェーザ群およびゲージ無効同期フェーザ群)
図8に示した3つの電圧ベクトルv1(t),v1(t-T),v1(t-2T)と、2つの固定単位ベクトルv10(0),v10(1)を「ゲージ同期フェーザ群」と定義する。また、ゲージ同期フェーザ群を成すベクトルのうち、2つの電圧ベクトルv1(t-T),v1(t-2T)と、2つの固定単位ベクトルv10(0),v10(1)を「ゲージ有効同期フェーザ群」と定義し、2つの電圧ベクトルv1(t),v1(t-T)と、2つの固定単位ベクトルv10(0),v10(1)を「ゲージ無効同期フェーザ群」と定義する。
(Gauge synchronized phasor group, Gauge enabled synchronized phasor group and Gauge disabled synchronized phasor group)
The three voltage vectors v 1 (t), v 1 (tT), v 1 (t-2T) and two fixed unit vectors v 10 (0), v 10 (1) shown in FIG. It is defined as “phasor group”. In addition, two voltage vectors v 1 (tT), v 1 (t-2T) and two fixed unit vectors v 10 (0), v 10 (1) among the vectors constituting the gauge synchronous phasor group are expressed as “gauge”. "Effective synchronous phasor group" and two voltage vectors v 1 (t), v 1 (tT) and two fixed unit vectors v 10 (0), v 10 (1) It is defined as

なお、「ゲージ有効同期フェーザ群」および「ゲージ無効同期フェーザ群」における「有効」、「無効」の語は、対称群である「ゲージ有効電力群」および「ゲージ無効電力群」の回転不変量の計算結果である「ゲージ有効電力」および「ゲージ無効電力」に似ているために付したものである。下述するゲージ差分同期フェーザ群、ゲージ差分有効同期フェーザ群およびゲージ差分無効同期フェーザ群についても同様である。ただし、ゲージ同期フェーザ群は、回転しているベクトルと(v1(t),v1(t-T),v1(t-2T))と、静止しているベクトル(v10(0),v10(1))とからなるのに対し、ゲージ電力群はすべてのベクトルが回転しているベクトル(v(t),v(t-T),v(t-2T),i(t-T),i(t-2T))からなるという点で構造的な差異がある。 The terms “valid” and “invalid” in the “gauge active synchronous phasor group” and “gauge invalid synchronous phasor group” are the rotation invariants of the “gauge active power group” and “gauge reactive power group” that are symmetric groups. This is given because it is similar to the “gauge active power” and “gauge reactive power” which are the calculation results of. The same applies to the gauge difference synchronized phasor group, the gauge difference effective synchronized phasor group, and the gauge difference invalid synchronized phasor group described below. However, the gauge synchronous phasor group includes a rotating vector (v 1 (t), v 1 (tT), v 1 (t-2T)) and a stationary vector (v 10 (0), v 10 (1)), the gauge power group is a vector (v (t), v (tT), v (t-2T), i (tT), i ( There is a structural difference in that it consists of t-2T)).

(ゲージ有効同期フェーザおよびゲージ無効同期フェーザ)
上記ゲージ有効同期フェーザ群を用いてゲージ有効同期フェーザを次式のように定義する。
(Gauge enabled sync phasor and gauge disabled sync phasor)
The gauge effective synchronization phasor is defined as follows using the gauge effective synchronization phasor group.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、上記ゲージ無効同期フェーザ群を用いてゲージ無効同期フェーザを次式のように定義する。   Further, the gauge invalid synchronization phasor is defined as follows using the gauge invalid synchronization phasor group.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(165),(166)式における電圧瞬時値v11,v12,v13は、それぞれ電圧ベクトルv1(t),v1(t-T),v1(t-2T)の実数部であり、次式のように計算される。 The instantaneous voltage values v 11 , v 12 , and v 13 in the above equations (165) and (166) are the real parts of the voltage vectors v 1 (t), v 1 (tT), and v 1 (t−2T), respectively. Is calculated as:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

同様に、2つの固定単位ベクトルの瞬時値v100,v101は、それぞれ固定単位ベクトルv10(0),v10(1)の実数部であり、次式のように計算される。 Similarly, the instantaneous values v 100 and v 101 of the two fixed unit vectors are real parts of the fixed unit vectors v 10 (0) and v 10 (1), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(167)式のv11,v12と、上記(168)式のv100,v101を上記(165)式に代入すれば、ゲージ有効同期フェーザを表す計算式は次式のように変換される。 By substituting v 11 and v 12 in the above equation (167) and v 100 and v 101 in the above equation (168) into the above equation (165), the calculation formula representing the gauge effective synchronous phasor is converted as follows: Is done.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

すなわち、ゲージ有効同期フェーザの計算式は、次式のように表すことができる。   That is, the calculation formula of the gauge effective synchronous phasor can be expressed as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、上記(167)式のv12,v13と、上記(168)式のv100,v101を上記(166)式に代入すれば、ゲージ無効同期フェーザを表す計算式は次式のように変換される。 Further, if v 12 and v 13 in the above expression (167) and v 100 and v 101 in the above expression (168) are substituted into the above expression (166), the calculation expression representing the gauge invalid synchronization phasor is as follows: Is converted to

Figure 0005762247
Figure 0005762247

すなわち、ゲージ無効同期フェーザの計算式は、次式のように表すことができる。   That is, the calculation formula of the gauge invalid synchronized phasor can be expressed as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(170),(172)式では、周波数依存量V,αと、時間依存量φとが1つの計算式に表現されている。   In the above equations (170) and (172), the frequency dependency amounts V and α and the time dependency amount φ are expressed in one calculation expression.

(電圧ベクトルの虚数部での計算)
上記では、電圧ベクトルの実数部を用いて計算したが、電圧ベクトルの虚数部を用いてもよい。以下に、電圧ベクトルの虚数部を用いる計算式を提示する。
(Calculation at the imaginary part of the voltage vector)
In the above description, the calculation is performed using the real part of the voltage vector, but the imaginary part of the voltage vector may be used. The calculation formula using the imaginary part of the voltage vector is presented below.

まず、電圧瞬時値v11,v12,v13を電圧ベクトルv1(t),v1(t-T),v1(t-2T)の虚数部瞬時値とすると、次式のように計算される。 First, assuming that the voltage instantaneous values v 11 , v 12 , and v 13 are the imaginary part instantaneous values of the voltage vectors v 1 (t), v 1 (tT), and v 1 (t-2T), they are calculated as follows: The

Figure 0005762247
Figure 0005762247

同様に、固定単位ベクトルの瞬時値v100,v101も固定単位ベクトルv10(0),v10(1)の虚数部瞬時値とすると、次式のように計算される。 Similarly, assuming that the instantaneous values v 100 and v 101 of the fixed unit vectors are the imaginary part instantaneous values of the fixed unit vectors v 10 (0) and v 10 (1), they are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(173)式のv11,v12と、上記(174)式のv100,v101を上記(165)式に代入すれば、ゲージ有効同期フェーザを表す計算式は次式のように変換される。 Substituting v 11 and v 12 in the above equation (173) and v 100 and v 101 in the above equation (174) into the above equation (165), the calculation formula representing the gauge effective synchronous phasor is converted as follows: Is done.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、上記(173)式のv12,v13と、上記(174)式のv100,v101を上記(166)式に代入すれば、ゲージ無効同期フェーザを表す計算式は次式のように変換される。 Further, if v 12 and v 13 in the above equation (173) and v 100 and v 101 in the above equation (174) are substituted into the above equation (166), the calculation equation representing the gauge invalid synchronized phasor is as follows: Is converted to

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(169)式と(175)式とは一致する。また、上記(171)式と(176)式とは一致する。このように、電圧ベクトルの実数部を用いても、虚数部を用いても結果は一致している。このことは、交流正弦波の同期フェーザが対称性を有していることを意味している。   The above expression (169) and expression (175) coincide. In addition, the above formula (171) and the formula (176) coincide. Thus, the results are the same regardless of whether the real part or the imaginary part of the voltage vector is used. This means that the synchronized phasor of the AC sine wave has symmetry.

(同期フェーザ余弦関数法)
上記(170)式と(172)式とにより、次式の関係が得られる。
(Synchronous phasor cosine function method)
From the above equations (170) and (172), the following relationship is obtained.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式により、同期フェーザの余弦関数は、次式で表される。   From the above equation, the cosine function of the synchronized phasor is expressed by the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、同期フェーザは、次式を用いて求められる。   Therefore, the synchronized phasor is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

このように、同期フェーザは−180度から+180度で変化し、時間依存量であることがわかる。   Thus, it can be seen that the synchronized phasor changes from −180 degrees to +180 degrees and is a time-dependent amount.

(同期フェーザ正接関数法)
上記(177)式を用いると、次式の関係が得られる。
(Synchronous phasor tangent function method)
When the above equation (177) is used, the relationship of the following equation is obtained.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式により、同期フェーザの正接関数は、次式で表される。   From the above equation, the tangent function of the synchronized phasor is expressed by the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、同期フェーザは、次式を用いて求められる。   Therefore, the synchronized phasor is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

この(182)式には、電圧振幅変数Vが存在しない。よって、入力波形が対称であれば、対称性の要求から(179)式と(182)式の結果は等しくなる筈である。よって、(179)式と(182)式の計算結果が異なる場合には、入力波形の対称性が破れ、入力波形は純粋な正弦波ではないとの判定が可能となる。なお、これらの式の性質を利用した同期フェーザ対称性指標については後述する。   There is no voltage amplitude variable V in the equation (182). Therefore, if the input waveform is symmetric, the results of equations (179) and (182) should be equal from the requirement for symmetry. Therefore, when the calculation results of the equations (179) and (182) are different, the symmetry of the input waveform is broken, and it is possible to determine that the input waveform is not a pure sine wave. A synchronized phasor symmetry index using the properties of these equations will be described later.

(複数のサンプリングデータによるゲージ有効同期フェーザの計算式)
複数のサンプリンデータ(サンプリング点数n)を有する場合のゲージ有効同期フェーザの計算式は、次式で与えられる。
(Calculation formula of gauge effective synchronized phasor with multiple sampling data)
The calculation formula of the gauge effective synchronous phasor in the case of having a plurality of sample data (sampling point number n) is given by the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式において、v1kは電圧瞬時値の時系列データである。また、v10kは次式および次々式で表される固定単位ベクトル群のメンバーである。 In the above equation, v 1k is time series data of voltage instantaneous values. Further, v 10k is a member of a fixed unit vector group represented by the following formula and the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(複数のサンプリングデータによるゲージ無効同期フェーザの計算式)
複数のサンプリンデータ(サンプリング点数n)を有する場合のゲージ無効同期フェーザの計算式は、次式で与えられる。
(Calculation formula for gauge invalid synchronized phasor with multiple sampling data)
The calculation formula of the gauge invalid synchronization phasor in the case of having a plurality of sample data (sampling point number n) is given by the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(電圧ベクトルの複素数表現)
まず、電圧ベクトルの実数部と虚数部は、次式のように表せる。
(Complex number representation of voltage vector)
First, the real part and the imaginary part of the voltage vector can be expressed as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、vreとvimは、それぞれ電圧ベクトルの実数部と虚数部であり、(172),(178)式などを用いて、次式のように計算される。 Here, v re and v im are the real part and imaginary part of the voltage vector, respectively, and are calculated as follows using equations (172) and (178).

Figure 0005762247
Figure 0005762247

この(188)式は非常に重要な式であり、電圧ベクトルの実数部が電圧基本波瞬時値であることを意味している。この(188)式を用いれば、時系列データから直接的に電圧ベクトルの実数部および虚数部を計算することができる。   This equation (188) is a very important equation, which means that the real part of the voltage vector is the instantaneous voltage fundamental wave value. Using this equation (188), the real part and imaginary part of the voltage vector can be calculated directly from the time series data.

上記(188)式を周波数係数fCを用いた式に変換すると、電圧ベクトルの実数部と虚数部は、次式で表される。 When the above expression (188) is converted into an expression using the frequency coefficient f C , the real part and the imaginary part of the voltage vector are expressed by the following expressions.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(189)式により、電圧振幅Vは、次式のように計算することができる。   From the above equation (189), the voltage amplitude V can be calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、次式に示すように、SAP,SAQ,fCを用いて同期フェーザφの余弦関数を直接的に計算することも可能である。 Further, as shown in the following equation, the cosine function of the synchronized phasor φ can be directly calculated using SA P , SA Q , and f C.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(同期フェーザ余弦関数対称性指標)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標として同期フェーザの余弦関数を用いる手法について説明する。同期フェーザ余弦関数対称性指標を次式のように定義する。
(Synchronous phasor cosine function symmetry index)
Next, a method using the cosine function of the synchronized phasor as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The synchronous phasor cosine function symmetry index is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、(cosφ)SP11と(cosφ)SP12は、以下のように計算された同期フェーザφの余弦関数値である。 Here, (cosφ) SP11 and (cosφ) SP12 are cosine function values of the synchronized phasor φ calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(193)式において、入力波形が純粋な正弦波であれば、同期フェーザ余弦関数対称性指標は零である。   In the above equation (193), if the input waveform is a pure sine wave, the synchronous phasor cosine function symmetry index is zero.

一方、同期フェーザ余弦関数対称性指標が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値SPSsym1に対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて測定値をラッチする。 On the other hand, when the synchronized phasor cosine function symmetry index is larger than a predetermined threshold value, that is, when the relationship is expressed by the following expression with respect to the threshold value SPS sym1 , the input waveform is determined not to be a pure sine wave due to broken symmetry. . In this case, the measured value is latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

以上の説明は、電流ベクトルおよびその電流振幅に対しても適用可能である。式の展開については省略する。   The above description can also be applied to the current vector and its current amplitude. The expression expansion is omitted.

同期フェーザに関するここまでの説明は、実周波数が未知、すなわち実周波数が必ずしも定格周波数ではないことを前提とした説明であった。一方、同期フェーザに関するこれ以降の説明は、実周波数が既知、すなわち実周波数が定格周波数であるか、もしくは定格周波数(50Hzまたは60Hz)の近辺で変動しているが定格周波数と見なせる状態にあるとした説明を行う。この仮定により、種々の監視制御装置での高速計測が可能となり、例えばスマートメータへの適用も可能となる。   The description so far regarding the synchronized phasor has been based on the assumption that the actual frequency is unknown, that is, the actual frequency is not necessarily the rated frequency. On the other hand, in the following explanation regarding the synchronized phasor, it is assumed that the actual frequency is known, that is, the actual frequency is the rated frequency, or is changing in the vicinity of the rated frequency (50 Hz or 60 Hz) but can be regarded as the rated frequency. I will explain. This assumption makes it possible to perform high-speed measurement with various monitoring control devices, and for example, it is possible to apply to smart meters.

(α=90°の場合)
回転位相角α=90°の場合とは、例えば50Hzの系統であればサンプリング周波数200Hzを意味し、60Hzの系統であればサンプリング周波数240Hzを意味する。このとき、固定単位ベクトル群を構成する各メンバーの実数値は、次式に示す通りである。
(When α = 90 °)
The case where the rotational phase angle α is 90 ° means, for example, a sampling frequency of 200 Hz for a 50 Hz system, and a sampling frequency of 240 Hz for a 60 Hz system. At this time, the real value of each member constituting the fixed unit vector group is as shown in the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、k=n−2,nはサンプリング点数である。   Here, k = n−2, n is the number of sampling points.

また、ゲージ有効同期フェーザは次式を用いて計算できる。   The gauge effective synchronized phasor can be calculated using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、v1Kは電圧瞬時値の時系列データである。 Here, v 1K is time series data of instantaneous voltage values.

また、ゲージ無効同期フェーザは次式を用いて計算できる。   The gauge invalid synchronized phasor can be calculated using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、v1(K-1)は電圧瞬時値の時系列データである。 Here, v 1 (K-1) is time series data of voltage instantaneous values.

(α=90°の場合の電圧ベクトルの複素数表現)
α=90°の場合、(188)式から、電圧ベクトルの実数部と虚数部であるvreとvimは、それぞれ次式のように簡略化できる。
(Complex expression of voltage vector when α = 90 °)
When α = 90 °, from the equation (188), the real part and the imaginary part v re and v im of the voltage vector can be simplified as the following expressions, respectively.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

したがって、電圧振幅Vは以下のように計算することができる。   Therefore, the voltage amplitude V can be calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上述した同期フェーザ余弦関数法による計算式である(179)式を用いれば、同期フェーザは、次式を用いて計算できる。   If the equation (179), which is a calculation formula based on the synchronous phasor cosine function method described above, is used, the synchronous phasor can be calculated using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、日本国における一般的な保護制御装置では、30°サンプリング(α=30°)が広く利用されている。α=30°の場合も、上記と同じように、電圧振幅、同期フェーザ、ゲージ有効同期フェーザおよびゲージ無効同期フェーザなどの計算式を導くことができる。なお、具体的な式展開については上記と同様であるため、ここでの説明は省略する。   In general protection control devices in Japan, 30 ° sampling (α = 30 °) is widely used. Also in the case of α = 30 °, calculation formulas such as a voltage amplitude, a synchronized phasor, a gauge effective synchronized phasor, and a gauge invalid synchronized phasor can be derived as described above. Note that the specific expression expansion is the same as described above, and a description thereof will be omitted here.

(電圧振幅対称性指標2)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標として電圧振幅を用いる手法のうちの第2の指標(電圧振幅称性指標2)について説明する。電圧振幅対称性指標2を次式のように定義する。
(Voltage amplitude symmetry index 2)
Next, a second index (voltage amplitude characteristic index 2) among the methods using the voltage amplitude as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The voltage amplitude symmetry index 2 is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、VSAとVgdAは、以下のようにそれぞれゲージ同期フェーザ群とゲージ差分電圧群により計算された電圧振幅である。 Here, V SA and V gdA are voltage amplitudes calculated by the gauge synchronous phasor group and the gauge differential voltage group, respectively, as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

入力波形が純粋な正弦波であれば、(201)式に示される電圧振幅対称性指標2は零である。   If the input waveform is a pure sine wave, the voltage amplitude symmetry index 2 shown in the equation (201) is zero.

一方、電圧振幅対称性指標2が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値VBRKに対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて、測定値である回転位相角、周波数、電圧振幅などをラッチする。 On the other hand, when the voltage amplitude symmetry index 2 is larger than the predetermined threshold value, that is, when the relationship is expressed by the following equation with respect to the threshold value V BRK , it is determined that the input waveform is not symmetrical and is not a pure sine wave. In this case, the rotational phase angle, frequency, voltage amplitude, etc., which are measured values, are latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、電圧振幅対称性指標2の考えは、電流振幅に対しても同様に適用可能である。式の展開については省略する。   The idea of the voltage amplitude symmetry index 2 can be similarly applied to the current amplitude. The expression expansion is omitted.

(同期フェーザ対称性指標)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標として同期フェーザを用いる手法について説明する。同期フェーザ対称性指標を次式のように定義する。
(Synchronous phasor symmetry index)
Next, a method using a synchronized phasor as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The synchronous phasor symmetry index is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、φcosAとφtanAは、以下のようにそれぞれ同期フェーザ余弦関数法と同期フェーザ正接関数法により計算された同期フェーザである。 Here, φ cosA and φ tanA are synchronized phasors calculated by the synchronized phasor cosine function method and the synchronized phasor tangent function method, respectively, as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

入力波形が純粋な正弦波であれば、(204)式に示される同期フェーザ対称性指標は零である。   If the input waveform is a pure sine wave, the synchronous phasor symmetry index shown in equation (204) is zero.

一方、同期フェーザ対称性指標が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値φBRKに対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。このとき、同期フェーザは次のように推定する。 On the other hand, when the synchronous phasor symmetry index is larger than a predetermined threshold value, that is, when the relation of the following equation is satisfied with respect to the threshold value φ BRK , it is determined that the input waveform is broken in symmetry and is not a pure sine wave. At this time, the synchronized phasor is estimated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、φtとφt-Tは、それぞれ現時点の同期フェーザと、1ステップ前の同期フェーザである。また、fは実周波数、Tはサンプリング周波数1サイクルである。なお、ここで提示した同期フェーザの推定値には、様々な用途がある。後述する実施の形態13では、瞬時値推定手法を紹介する。 Here, φ t and φ tT are the current synchronized phasor and the synchronized phasor one step before, respectively. F is the actual frequency and T is the sampling frequency 1 cycle. Note that the estimated value of the synchronized phasor presented here has various uses. In an embodiment 13 to be described later, an instantaneous value estimation method is introduced.

(差分同期フェーザ)
図9は、複素平面上の差分同期フェーザ群を示す図である。図9の複素平面上には、実周波数で反時計回りに回転する3つの差分電圧ベクトルv2(t),v2(t-T),v2(t-2T)と、2つの固定差分単位ベクトルv20(0),v20(1)とが示されている。ここで、3つの差分電圧ベクトルv2(t),v2(t-T),v2(t-2T)と、2つの固定差分単位ベクトルv20(0),v20(1)は次式および次々式で表すことができる。
(Differential Synchrophasor)
FIG. 9 is a diagram illustrating a differentially synchronized phasor group on a complex plane. On the complex plane of FIG. 9, there are three differential voltage vectors v 2 (t), v 2 (tT), and v 2 (t−2T) that rotate counterclockwise at the real frequency, and two fixed difference unit vectors. v 20 (0) and v 20 (1) are shown. Here, the three differential voltage vectors v 2 (t), v 2 (tT), v 2 (t-2T) and the two fixed differential unit vectors v 20 (0), v 20 (1) are It can be expressed by the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ差分同期フェーザ群、ゲージ差分有効同期フェーザ群およびゲージ差分無効同期フェーザ群)
図9に示した3つの差分電圧ベクトルv2(t),v2(t-T),v2(t-2T)と、2つの固定差分単位ベクトルv20(0),v20(1)を「ゲージ差分同期フェーザ群」と定義する。また、ゲージ差分同期フェーザ群を成すベクトルのうち、2つの差分電圧ベクトルv2(t-T),v2(t-2T)と、2つの固定差分単位ベクトルv20(0),v20(1)を「ゲージ差分有効同期フェーザ群」と定義し、2つの電圧ベクトルv2(t-T),v2(t-2T)と、2つの固定単位ベクトルv20(0),v20(1)を「ゲージ差分無効同期フェーザ群」と定義する。
(Gauge differential synchronized phasor group, Gauge differential effective synchronized phasor group and Gauge differential invalid synchronized phasor group)
The three differential voltage vectors v 2 (t), v 2 (tT), and v 2 (t−2T) shown in FIG. 9 and the two fixed differential unit vectors v 20 (0) and v 20 (1) are expressed as “ It is defined as a “gauge differential synchronized phasor group”. In addition, two differential voltage vectors v 2 (tT) and v 2 (t−2T) and two fixed differential unit vectors v 20 (0) and v 20 (1) among the vectors forming the gauge differential synchronous phasor group. Is defined as a “gauge difference effective synchronous phasor group”, and two voltage vectors v 2 (tT) and v 2 (t−2T) and two fixed unit vectors v 20 (0) and v 20 (1) are defined as “ It is defined as “Gauge difference invalid synchronized phasor group”.

(ゲージ差分有効同期フェーザおよびゲージ差分無効同期フェーザ)
上記ゲージ差分有効同期フェーザ群を用いてゲージ差分有効同期フェーザを次式のように定義する。
(Gauge differential valid synchronous phasor and Gauge differential invalid synchronous phasor)
The gauge difference effective synchronization phasor is defined as follows using the gauge difference effective synchronization phasor group.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、上記ゲージ差分無効同期フェーザ群を用いてゲージ差分無効同期フェーザを次式のように定義する。   Further, the gauge difference invalid synchronization phasor is defined as follows using the gauge difference invalid synchronization phasor group.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(209),(210)式における電圧瞬時値v11,v12,v13は、それぞれ差分電圧ベクトルv2(t),v2(t-T),v2(t-2T)の実数部であり、次式のように計算される。 The instantaneous voltage values v 11 , v 12 and v 13 in the above equations (209) and (210) are the real parts of the differential voltage vectors v 2 (t), v 2 (tT) and v 2 (t−2T), respectively. Yes, it is calculated as:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

同様に、2つの固定単位ベクトルの瞬時値v200,v201は、それぞれ固定差分単位ベクトルv20(0),v20(1)の実数部であり、次式のように計算される。 Similarly, the instantaneous values v 200 and v 201 of the two fixed unit vectors are the real parts of the fixed difference unit vectors v 20 (0) and v 20 (1), respectively, and are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(211)式のv21,v22と、上記(212)式のv200,v201を上記(209)式に代入すれば、ゲージ差分有効同期フェーザを表す計算式は次式のように変換される。 By substituting v 21 and v 22 in the above equation (211) and v 200 and v 201 in the above equation (212) into the above equation (209), the calculation formula representing the gauge difference effective synchronous phasor is as follows: Converted.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

すなわち、ゲージ差分有効同期フェーザの計算式は、次式のように表すことができる。   That is, the calculation formula of the gauge difference effective synchronous phasor can be expressed as the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、上記(211)式のv20,v21と、上記(212)式のv200,v201を上記(210)式に代入すれば、ゲージ差分無効同期フェーザを表す計算式は次式のように変換される。 Further, if v 20 and v 21 in the above equation (211) and v 200 and v 201 in the above equation (212) are substituted into the above equation (210), the calculation equation representing the gauge difference invalid synchronization phasor is as follows: Is converted as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

すなわち、ゲージ差分無効同期フェーザの計算式は、次式のように表すことができる。   That is, the equation for calculating the gauge difference invalid synchronization phasor can be expressed as the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(差分電圧ベクトルの虚数部での計算)
上記では、差分電圧ベクトルの実数部を用いて計算したが、差分電圧ベクトルの虚数部を用いてもよい。以下に、差分電圧ベクトルの虚数部を用いる計算式を提示する。
(Calculation at the imaginary part of the differential voltage vector)
In the above description, the calculation is performed using the real part of the differential voltage vector, but the imaginary part of the differential voltage vector may be used. Below, the calculation formula using the imaginary part of the differential voltage vector is presented.

まず、電圧瞬時値v21,v22,v23を電圧ベクトルv2(t),v2(t-T),v2(t-2T)の虚数部瞬時値とすると、次式のように計算される。 First, assuming that the voltage instantaneous values v 21 , v 22 , and v 23 are the imaginary part instantaneous values of the voltage vectors v 2 (t), v 2 (tT), and v 2 (t-2T), they are calculated as follows: The

Figure 0005762247
Figure 0005762247

同様に、固定単位ベクトルの瞬時値v200,v201も固定単位ベクトルv20(0),v20(1)の虚数部瞬時値とすると、次式のように計算される。 Similarly, if the instantaneous values v 200 and v 201 of the fixed unit vectors are also the imaginary part instantaneous values of the fixed unit vectors v 20 (0) and v 20 (1), they are calculated as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(217)式のv21,v22と、上記(218)式のv200,v201を上記(209)式に代入すれば、ゲージ差分有効同期フェーザを表す計算式は次式のように変換される。 By substituting v 21 and v 22 in the above equation (217) and v 200 and v 201 in the above equation (218) into the above equation (209), the calculation formula representing the gauge difference effective synchronous phasor is as follows: Converted.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、上記(217)式のv20,v21と、上記(218)式のv200,v201を上記(209)式に代入すれば、ゲージ差分無効同期フェーザを表す計算式は次式のように変換される。 Also, if v 20 and v 21 in the above equation (217) and v 200 and v 201 in the above equation (218) are substituted into the above (209) equation, the calculation formula representing the gauge difference invalid synchronous phasor is as follows: Is converted as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(214)式と(219)式とは一致する。また、上記(216)式と(220)式とは一致する。このように、差分電圧ベクトルの実数部を用いても、虚数部を用いても結果は一致している。このことは、交流正弦波の差分同期フェーザが対称性を有していることを意味している。   The above equation (214) and equation (219) coincide. Also, the above equation (216) and the equation (220) coincide. Thus, the results are the same whether using the real part or the imaginary part of the differential voltage vector. This means that an AC sine wave differentially synchronized phasor has symmetry.

(差分同期フェーザ余弦関数法)
上記(214)式と(216)式とにより、次式の関係が得られる。
(Differential synchronous phasor cosine function method)
From the above equation (214) and equation (216), the following relationship is obtained.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式により、差分同期フェーザの余弦関数は、次式で表される。   From the above equation, the cosine function of the differentially synchronized phasor is expressed by the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、差分同期フェーザは、次式を用いて求められる。   Therefore, the differential synchronization phasor is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式によって求められる差分同期フェーザは、差分電圧ベクトルを利用して計算しているため、電圧波形における直流オフセットの影響が小さいという利点がある。   Since the differential synchronization phasor obtained by the above equation is calculated using the differential voltage vector, there is an advantage that the influence of the DC offset in the voltage waveform is small.

(差分同期フェーザ正接関数法)
上記(221)式を用いると、次式の関係が得られる。
(Differential synchronous phasor tangent function method)
When the above equation (221) is used, the relationship of the following equation is obtained.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式により、差分同期フェーザの正接関数は、次式で表される。   From the above equation, the tangent function of the differential synchronization phasor is expressed by the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、差分同期フェーザは、次式を用いて求められる。   Therefore, the differential synchronization phasor is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式によって求められる差分同期フェーザは、差分電圧ベクトルを利用して計算しているため、電圧波形における直流オフセットの影響が小さいという利点がある。   Since the differential synchronization phasor obtained by the above equation is calculated using the differential voltage vector, there is an advantage that the influence of the DC offset in the voltage waveform is small.

(複数のサンプリングデータによるゲージ差分有効同期フェーザの計算式)
複数のサンプリンデータ(サンプリング点数n)を有する場合のゲージ差分有効同期フェーザの計算式は、次式で与えられる。
(Calculation formula of gauge difference effective synchronous phasor with multiple sampling data)
The calculation formula of the gauge difference effective synchronous phasor in the case of having a plurality of sample data (sampling point number n) is given by the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式において、v2kは差分電圧瞬時値の時系列データである。また、v20kは次式および次々式で表される固定差分単位ベクトル群のメンバーである。 In the above equation, v 2k is time-series data of differential voltage instantaneous values. Further, v 20k is a member of a fixed difference unit vector group expressed by the following formula and the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(複数のサンプリングデータによるゲージ差分無効同期フェーザの計算式)
複数のサンプリンデータ(サンプリング点数n)を有する場合のゲージ差分無効同期フェーザの計算式は、次式で与えられる。
(Calculation formula of gauge difference invalid synchronized phasor with multiple sampling data)
The calculation formula of the gauge difference invalid synchronization phasor in the case of having a plurality of sample data (sampling point number n) is given by the following formula.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(電圧ベクトルの複素数表現)
まず、電圧ベクトルの実数部vreと、虚数部vimは、(216),(222)式などを用いて、次式のように表せる。
(Complex number representation of voltage vector)
First, the real part v re and the imaginary part v im of the voltage vector can be expressed by the following equations using equations (216) and (222).

Figure 0005762247
Figure 0005762247

この(231)式は非常に重要な式であり、時系列データから直接的に電圧ベクトルの実数部および虚数部を計算することができる。   This equation (231) is a very important equation, and the real part and imaginary part of the voltage vector can be calculated directly from the time series data.

上記(231)式を周波数係数fCを用いた式に変換すると、電圧ベクトルの実数部と虚数部は、次式で表される。 When the above equation (231) is converted into an equation using the frequency coefficient f C , the real part and the imaginary part of the voltage vector are expressed by the following equations.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(232)式により、電圧振幅Vは、次式のように計算することができる。   From the above equation (232), the voltage amplitude V can be calculated as the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、次式に示すように、SDP,SDQ,fCを用いて同期フェーザφの余弦関数を直接的に計算することも可能である。 Further, as shown in the following equation, the cosine function of the synchronized phasor φ can be directly calculated using SD P , SD Q , and f C.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(差分同期フェーザ余弦関数対称性指標)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標として差分同期フェーザの余弦関数を用いる手法について説明する。差分同期フェーザ余弦関数対称性指標を次式のように定義する。
(Differential synchronous phasor cosine function symmetry index)
Next, a method of using the cosine function of the differential synchronization phasor as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The differential synchronization phasor cosine function symmetry index is defined as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、(cosφ)SP21と(cosφ)SP22は、以下のように計算された同期フェーザφの余弦関数値である。 Here, (cosφ) SP21 and (cosφ) SP22 are cosine function values of the synchronized phasor φ calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(236)式において、入力波形が純粋な正弦波であれば、同期フェーザ余弦関数対称性指標は零である。   In the above equation (236), if the input waveform is a pure sine wave, the synchronous phasor cosine function symmetry index is zero.

一方、差分同期フェーザ余弦関数対称性指標が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値SPSsym2に対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて測定値をラッチする。 On the other hand, when the differential synchronization phasor cosine function symmetry index is larger than a predetermined threshold value, that is, when the relationship is expressed by the following equation with respect to the threshold value SPS sym2 , it is determined that the input waveform is not symmetrical and is not a pure sine wave. To do. In this case, the measured value is latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

以上の説明は、電流ベクトルおよびその電流振幅に対しても適用可能である。式の展開については省略する。   The above description can also be applied to the current vector and its current amplitude. The expression expansion is omitted.

差分同期フェーザに関するここまでの説明は、実周波数が未知、すなわち実周波数が必ずしも定格周波数ではないことを前提とした説明であった。一方、差分同期フェーザに関するこれ以降の説明は、実周波数が既知、すなわち実周波数が定格周波数であるか、もしくは定格周波数(50Hzまたは60Hz)の近辺で変動しているが定格周波数と見なせる状態にあるとした説明を行う。この仮定により、種々の監視制御装置での高速計測が可能となり、例えばスマートメータへの適用も可能となる。   The description so far regarding the differentially synchronized phasor has been based on the assumption that the actual frequency is unknown, that is, the actual frequency is not necessarily the rated frequency. On the other hand, in the following explanation regarding the differential synchronous phasor, the actual frequency is known, i.e., the actual frequency is the rated frequency, or is fluctuating in the vicinity of the rated frequency (50 Hz or 60 Hz), but can be regarded as the rated frequency. I will explain. This assumption makes it possible to perform high-speed measurement with various monitoring control devices, and for example, it is possible to apply to smart meters.

(α=90°の場合)
回転位相角α=90°の場合とは、例えば50Hzの系統であればサンプリング周波数200Hzを意味し、60Hzの系統であればサンプリング周波数240Hzを意味する。このとき、固定単位ベクトル群を構成する各メンバーの実数値は、次式に示す通りである。
(When α = 90 °)
The case where the rotational phase angle α is 90 ° means, for example, a sampling frequency of 200 Hz for a 50 Hz system, and a sampling frequency of 240 Hz for a 60 Hz system. At this time, the real value of each member constituting the fixed unit vector group is as shown in the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、k=n−2,nはサンプリング点数である。   Here, k = n−2, n is the number of sampling points.

ここで、上記(170),(172),(214),(216)式より、次式が成立する。   Here, the following equation is established from the above equations (170), (172), (214), and (216).

Figure 0005762247
Figure 0005762247

そこで、入力交流電圧の対称性破れを判定するための判定式として、以下に示す判定式を提案する。   Therefore, the following judgment formula is proposed as a judgment formula for judging the symmetry breaking of the input AC voltage.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、εは整定値である。上式を満足する場合、入力交流波形の対称性が破れていると判定する。この場合、例えば下述する同期フェーザの計算結果を採用することなく、前ステップの値をラッチする処理を行うことが好ましい。   Here, ε is a settling value. When the above equation is satisfied, it is determined that the symmetry of the input AC waveform is broken. In this case, for example, it is preferable to perform the process of latching the value of the previous step without adopting the calculation result of the synchronous phasor described below.

(α=90°の場合の電圧ベクトルの複素数表現)
α=90°の場合、(231)式から、電圧ベクトルの実数部と虚数部であるvreとvimは、それぞれ次式のように簡略化できる。
(Complex expression of voltage vector when α = 90 °)
When α = 90 °, the real part and the imaginary part v re and v im of the voltage vector can be simplified from the equation (231) as shown in the following equations.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

したがって、電圧振幅Vは以下のように計算することができる。   Therefore, the voltage amplitude V can be calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上述した同期フェーザ余弦関数法による計算式である(223)式を用いれば、同期フェーザは、次式を用いて計算できる。   If the equation (223), which is a calculation formula based on the above-described synchronous phasor cosine function method, is used, the synchronous phasor can be calculated using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、日本における一般的な保護制御装置では、30°サンプリング(α=30°)が広く利用されている。α=30°の場合も、上記と同じように、電圧振幅、同期フェーザ、ゲージ差分有効同期フェーザおよびゲージ差分無効同期フェーザなどの計算式を導くことができる。具体的な式展開については上記と同様であるため、ここでの説明は省略する。   In general protection control devices in Japan, 30 ° sampling (α = 30 °) is widely used. When α = 30 °, calculation formulas such as a voltage amplitude, a synchronized phasor, a gauge difference effective synchronized phasor, and a gauge difference invalid synchronized phasor can be derived as described above. Since specific expression expansion is the same as described above, description thereof is omitted here.

また、上述したように、電圧振幅および同期フェーザは、ゲージ同期フェーザ群またはゲージ差分同期フェーザ群の何れかを用いて算出可能である。ただし、これらの両手法を用いることができる場合、入力波形の直流オフセットの影響を受けない差分同期フェーザ群を用いた算出手法を適用することが好ましい。   Further, as described above, the voltage amplitude and the synchronized phasor can be calculated using either the gauge synchronized phasor group or the gauge differential synchronized phasor group. However, when both of these methods can be used, it is preferable to apply a calculation method using a differentially synchronized phasor group that is not affected by the DC offset of the input waveform.

なお、以上の説明は、電流ベクトルによる同期フェーザーの計算処理に対する適用可能である。式の展開については省略する。   The above description can be applied to the calculation process of the synchronous phasor based on the current vector. The expression expansion is omitted.

(電圧振幅対称性指標3)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標として電圧振幅を用いる手法のうちの第3の指標(電圧振幅称性指標3)について説明する。電圧振幅対称性指標3を次式のように定義する。
(Voltage amplitude symmetry index 3)
Next, a third index (voltage amplitude characteristic index 3) among methods using voltage amplitude as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The voltage amplitude symmetry index 3 is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、VSDとVgdAは、以下のようにそれぞれゲージ差分同期フェーザ群とゲージ差分電圧群により計算された電圧振幅である。 Here, V SD and V gdA are voltage amplitudes calculated by the gauge difference synchronized phasor group and the gauge difference voltage group, respectively, as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

入力波形が純粋な正弦波であれば、(244)式に示される電圧振幅対称性指標3は零である。   If the input waveform is a pure sine wave, the voltage amplitude symmetry index 3 shown in the equation (244) is zero.

一方、電圧振幅対称性指標3が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値VBRKに対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて、測定値である回転位相角、周波数、電圧振幅などをラッチする。 On the other hand, when the voltage amplitude symmetry index 3 is larger than the predetermined threshold value, that is, when the relationship is expressed by the following equation with respect to the threshold value V BRK , it is determined that the input waveform is broken and is not a pure sine wave. In this case, the rotational phase angle, frequency, voltage amplitude, etc., which are measured values, are latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、電圧振幅対称性指標3の考えは、電流振幅に対しても同様に適用可能である。式の展開については省略する。   The idea of the voltage amplitude symmetry index 3 can be similarly applied to the current amplitude. The expression expansion is omitted.

(電圧振幅対称性指標4)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標として電圧振幅を用いる手法のうちの第4の指標(電圧振幅称性指標4)について説明する。電圧振幅対称性指標4を次式のように定義する。
(Voltage amplitude symmetry index 4)
Next, a fourth index (voltage amplitude characteristic index 4) among the methods using the voltage amplitude as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The voltage amplitude symmetry index 4 is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、VSAとVSDは、以下のようにそれぞれゲージ同期フェーザ群とゲージ差分同期フェーザ群により計算された電圧振幅である。 Here, V SA and V SD are voltage amplitudes calculated by the gauge synchronous phasor group and the gauge differential synchronous phasor group, respectively, as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

入力波形が純粋な正弦波であれば、(247)式に示される電圧振幅対称性指標4は零である。   If the input waveform is a pure sine wave, the voltage amplitude symmetry index 4 shown in the equation (247) is zero.

一方、電圧振幅対称性指標4が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値VBRKに対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。この場合、必要に応じて、測定値である回転位相角、周波数、電圧振幅などをラッチする。 On the other hand, when the voltage amplitude symmetry index 4 is larger than the predetermined threshold value, that is, when the voltage amplitude symmetry index 4 has the following relationship with respect to the threshold value V BRK , it is determined that the input waveform is broken and is not a pure sine wave. In this case, the rotational phase angle, frequency, voltage amplitude, etc., which are measured values, are latched as necessary.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、電圧振幅対称性指標4の考えは、電流振幅に対しても同様に適用可能である。式の展開については省略する。   The idea of the voltage amplitude symmetry index 4 can be similarly applied to the current amplitude. The expression expansion is omitted.

(同期フェーザ対称性指標)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標として差分同期フェーザを用いる手法について説明する。差分同期フェーザ対称性指標を次式のように定義する。
(Synchronous phasor symmetry index)
Next, a method using a differentially synchronized phasor as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. The differential synchronization phasor symmetry index is defined as follows:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、φcosDとφtanDは、それぞれ差分同期フェーザ余弦関数法と差分同期フェーザ正接関数法により計算された同期フェーザである。 Here, φ cosD and φ tanD are synchronized phasors calculated by the differential synchronized phasor cosine function method and the differential synchronized phasor tangent function method, respectively.

入力波形が純粋な正弦波であれば、(250)式に示される差分同期フェーザ対称性指標は零である。   If the input waveform is a pure sine wave, the differentially synchronized phasor symmetry index shown in equation (250) is zero.

一方、差分同期フェーザ対称性指標が所定の閾値より大きい場合、すなわち、閾値φBRKに対して次式の関係にある場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。このとき、同期フェーザは、上述した(206)式を用いて推定する。 On the other hand, when the differential synchronization phasor symmetry index is larger than a predetermined threshold value, that is, when the relationship is expressed by the following equation with respect to the threshold value φ BRK , it is determined that the input waveform has broken symmetry and is not a pure sine wave. At this time, the synchronized phasor is estimated using the above-described equation (206).

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(ゲージ有効無効同期フェーザ対称性指標)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標としてゲージ有効無効同期フェーザを用いる手法について説明する。
(Gauge valid / invalid synchronous phasor symmetry index)
Next, a method using a gauge effective / invalid synchronization phasor as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described.

まず、(239)式にも示しているが、上記(170),(172),(214),(216)式より、次式が成立する。   First, as shown in the equation (239), the following equation is established from the equations (170), (172), (214), and (216).

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、SAPとSDPは、それぞれゲージ有効同期フェーザおよびゲージ差分有効同期フェーザであり、SAQとSDQは、それぞれゲージ無効同期フェーザおよびゲージ差分無効同期フェーザである。 Here, SA P and SD P are a gauge effective synchronization phasor and a gauge difference effective synchronization phasor, respectively, and SA Q and SD Q are a gauge invalid synchronization phasor and a gauge difference invalid synchronization phasor, respectively.

ここで、(252)式の第1項と第2項の差の絶対値をゲージ有効無効同期フェーザ対称性指標と定義するとき、この差分同期フェーザ対称性指標SADsymが次式に示すように所定の閾値φBRKよりも小さい場合、入力波形は正弦波であると判定する。 Here, when the absolute value of the difference between the first term and the second term in the expression (252) is defined as a gauge effective / invalid synchronization phasor symmetry index, the difference synchronization phasor symmetry index SAD sym If it is smaller than the predetermined threshold φ BRK , it is determined that the input waveform is a sine wave.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

一方、差分同期フェーザ対称性指標SADsymが所定の閾値φBRKよりも大きい場合、入力波形は対称性が破れ、純粋な正弦波ではないと判定する。 On the other hand, when the differential synchronization phasor symmetry index SAD sym is larger than the predetermined threshold φ BRK , it is determined that the input waveform is not symmetrical and is not a pure sine wave.

(電圧基本波瞬時値の推定)
電圧基本波瞬時値は、電圧ベクトルの実数部であり、上記(189)式に示すように次式で表される。
(Estimation of instantaneous voltage fundamental wave value)
The voltage fundamental wave instantaneous value is a real part of the voltage vector and is expressed by the following equation as shown in the above equation (189).

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、Vは電圧振幅、φVは電圧の同期フェーザ、SAPはゲージ有効同期フェーザ、SAQとはゲージ無効同期フェーザ、fCは周波数係数である。 Here, V is the voltage amplitude, phi V synchronization phasor, SA P voltage gauge effective synchronization phasor, the SA Q gauge disable synchronization phasor, f C is the frequency coefficients.

上記の計算手法を好適に組み合わせれば、算出した電圧振幅および同期フェーザ自身が、直流オフセット、非正弦波波形、相関性ガウス雑音などの影響を排除しているため、高精度な電圧基本波瞬時値が得られる。   If the above calculation methods are combined appropriately, the calculated voltage amplitude and the synchronized phasor itself eliminate the influence of DC offset, non-sinusoidal waveform, correlated Gaussian noise, etc. A value is obtained.

同様に、電流基本波瞬時値は、電圧ベクトルの実数部であり、上記(189)式と同様な次式で表される。   Similarly, the current fundamental wave instantaneous value is the real part of the voltage vector and is expressed by the following equation similar to the above equation (189).

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、Iは電圧振幅、φIは電流の同期フェーザ、SAPはゲージ有効同期フェーザ、SAQはゲージ無効同期フェーザ、fCは周波数係数である。 Here, I is the voltage amplitude, phi I synchronous phasor current, SA P gauge valid synchronization phasor, SA Q gauge disable synchronization phasor, is f C is the frequency coefficients.

なお、(254)式におけるSAP,SAQと、(255)式におけるSAP,SAQとは、記号が同一であるが、記号の中身(値)は異なる。(254)式のSAP,SAQは、電圧データにより計算された値を有し、fCも電圧データを用いて計算されたものである。これらに対し、(255)式のSAP,SAQは、電流データにより計算された値を有し、fCも電流データを用いて計算されたものである。後述する実施の形態14では、アクティブフィルタへの適用例について説明する。 Incidentally, (254) and SA P, SA Q in formula, the SA P, SA Q in (255) below, but the symbols are the same, the contents of the symbols (values) are different. SA P and SA Q in equation (254) have values calculated from voltage data, and f C is also calculated using voltage data. On the other hand, SA P and SA Q in equation (255) have values calculated from the current data, and f C is also calculated using the current data. In an embodiment 14 to be described later, an application example to an active filter will be described.

(THD指標)
電力品質(power quality)の監視のため、以下に示す2つのTHD指標を提案する。なお、THD指標の値が小さいとき程、電力品質が高いことを意味する。逆に、THD指標の値が大きい場合、電力品質が低下していることを意味し、具体的には、電圧波形/電流波形に高調波ノイズ、電圧フリッカなどが存在することを表している。
(THD indicator)
For monitoring the power quality, the following two THD indicators are proposed. Note that the smaller the value of the THD index, the higher the power quality. On the contrary, when the value of the THD index is large, it means that the power quality is lowered. Specifically, it indicates that harmonic noise, voltage flicker, etc. exist in the voltage waveform / current waveform.

(電圧THD指標)
電力品質を評価するための指標の1つである電圧THD指標を次式のように定義する。
(Voltage THD index)
A voltage THD index, which is one index for evaluating power quality, is defined as the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、vLKは実電圧瞬時値、vrekは、上記で計算された電圧基本波瞬時値、dVは電圧直流オフセットである。また、Nは電力系統における定格周波数1サイクル間のサンプリング数であり、次式を用いて計算される。 Here, v LK is the actual voltage instantaneous value, v rek is the voltage fundamental wave instantaneous value calculated above, and d V is the voltage DC offset. N is the number of samplings in one cycle of the rated frequency in the power system, and is calculated using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、fSはサンプリング周波数、f0は定格周波数である。「int」は整数部分を取り出す関数である。 Here, f S is a sampling frequency, and f 0 is a rated frequency. “Int” is a function that extracts an integer part.

同様に、電力品質を評価するための他の指標である電流THD指標を次式のように定義する。   Similarly, a current THD index, which is another index for evaluating power quality, is defined as the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、iLKは実電流瞬時値、irekは、上記(255)式で計算された電流基本波瞬時値、dは電流直流オフセットである。また、N,fS,f0は上記で説明した通りである。 Here, i LK is the actual current instantaneous value, i rek is the current fundamental wave instantaneous value calculated by the above equation (255), and d I is the current DC offset. N, f S and f 0 are as described above.

上記で提示した各種計算式は、種々の交流電気量測定装置に適用可能である。以下に交流電気量測定装置の応用例として14個の実施の形態を提示する。なお、本発明が、これらの実施の形態に限定されるものでないことは言うまでもない。   The various calculation formulas presented above can be applied to various AC electric quantity measuring devices. In the following, 14 embodiments are presented as application examples of the AC electric quantity measuring device. Needless to say, the present invention is not limited to these embodiments.

(実施の形態1)
図10は、実施の形態1に係る電力測定装置の機能構成を示す図であり、図11は、この電力測定装置における処理の流れを示すフローチャートである。
(Embodiment 1)
FIG. 10 is a diagram illustrating a functional configuration of the power measurement device according to the first embodiment, and FIG. 11 is a flowchart illustrating a process flow in the power measurement device.

図10に示すように、実施の形態1に係る電力測定装置101は、交流電圧電流瞬時値データ入力部102、周波数係数算出部103、ゲージ有効電力算出部104、ゲージ無効電力算出部105、有効電力及び無効電力算出部106、皮相電力算出部107、力率算出部108、対称性破れ判別部109、インターフェース110および、記憶部111を備えて構成される。ここで、インターフェース110は、演算結果等を表示装置や外部装置に出力する処理を行い、記憶部111は、計測データや演算結果などを記憶する処理を行う。   As shown in FIG. 10, the power measurement apparatus 101 according to the first embodiment includes an AC voltage / current instantaneous value data input unit 102, a frequency coefficient calculation unit 103, a gauge active power calculation unit 104, a gauge reactive power calculation unit 105, an active voltage The power and reactive power calculation unit 106, the apparent power calculation unit 107, the power factor calculation unit 108, the symmetry breaking determination unit 109, the interface 110, and the storage unit 111 are configured. Here, the interface 110 performs a process of outputting a calculation result or the like to a display device or an external device, and the storage unit 111 performs a process of storing measurement data, a calculation result, or the like.

上記の構成において、交流電圧電流瞬時値データ入力部102は、電力系統に設けられた計器用変圧器(PT)および変流器(CT)からの電圧瞬時値および電流瞬時値を読み出す処理を行う(ステップS101)。なお、読み出された電圧瞬時値および電流瞬時値の各データは、記憶部111に格納される。   In the above configuration, the AC voltage / current instantaneous value data input unit 102 performs a process of reading the voltage instantaneous value and the current instantaneous value from the instrument transformer (PT) and the current transformer (CT) provided in the power system. (Step S101). In addition, each data of the read voltage instantaneous value and current instantaneous value is stored in the storage unit 111.

周波数係数算出部103は、上述した計算処理に基づき、周波数係数を算出する(ステップS102)。この周波数係数の算出処理については、上述した計算処理の概念も含めて総括的に説明すると、つぎのように説明できる。すなわち、周波数係数算出部103は、標本化定理を満足させるため、測定対象となる交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングされた連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻以外の差分電圧瞬時値の和の平均値を中間時刻における差分電圧瞬時値で正規化した値を周波数係数として算出する処理を行う。   The frequency coefficient calculation unit 103 calculates a frequency coefficient based on the calculation process described above (step S102). This frequency coefficient calculation process can be explained as follows when it is explained in a comprehensive manner including the concept of the calculation process described above. That is, in order to satisfy the sampling theorem, the frequency coefficient calculation unit 103 has two adjacent voltage instantaneous value data in the continuous voltage instantaneous value data sampled at a sampling frequency that is twice or more the frequency of the AC voltage to be measured. The value obtained by normalizing the average value of the sum of the differential voltage instantaneous values other than the intermediate time with the differential voltage instantaneous value at the intermediate time among the three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tip voltage instantaneous value data Is calculated as a frequency coefficient.

ゲージ有効電力算出部104は、上述した計算処理に基づき、ゲージ有効電力を算出する(ステップS103)。このゲージ有効電力算出部104の処理についても、つぎのように総括的に説明することができる。すなわち、ゲージ有効電力算出部104は、上記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電圧瞬時値データと、当該サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ有効電力として算出する処理を行う。   The gauge active power calculation unit 104 calculates the gauge active power based on the calculation process described above (step S103). The processing of the gauge active power calculation unit 104 can also be described generally as follows. That is, the gauge active power calculation unit 104 is sampled at two sampling voltage instant value data of the three predetermined voltage points sampled at the sampling frequency and two sampling voltage instant values at an earlier measurement time, and the sampling frequency. The value obtained by a predetermined product difference calculation using the differential current instantaneous value data of two points later in the measurement time out of the three instantaneous current value data sampled at the same time as the predetermined three voltage instantaneous values. Processing to calculate as active power is performed.

ゲージ無効電力算出部105は、上述した計算処理に基づき、ゲージ無効電力を算出する(ステップS104)。より詳細かつ総括的に説明すると、ゲージ無効電力算出部105は、上記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の電圧瞬時値データと、当該サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ無効電力として算出する処理を行う。   The gauge reactive power calculation unit 105 calculates gauge reactive power based on the above-described calculation process (step S104). More specifically and in general terms, the gauge reactive power calculation unit 105 includes voltage instantaneous value data at two points whose measurement time is late among the three predetermined voltage instantaneous value data consecutively sampled at the sampling frequency, Predetermined product difference based on differential current instantaneous value data of two points later in measurement time out of three instantaneous current value data sampled at the sampling time and sampled at the same time as the predetermined three voltage instantaneous values A process of calculating a value obtained by calculation as a gauge reactive power is performed.

有効電力及び無効電力算出部106は、周波数係数算出部103にて算出された周波数係数、ゲージ有効電力算出部104にて算出されたゲージ有効電力および、ゲージ無効電力算出部105にて算出されたゲージ無効電力を用いて有効電力を算出する(ステップS105)。また、有効電力及び無効電力算出部106は、周波数係数算出部103にて算出された周波数係数および、ゲージ無効電力算出部105にて算出されたゲージ無効電力を用いて無効電力を算出する(ステップS105)。   The active power and reactive power calculator 106 calculates the frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculator 103, the gauge active power calculated by the gauge active power calculator 104, and the gauge reactive power calculator 105. The active power is calculated using the gauge reactive power (step S105). Further, the active power and reactive power calculation unit 106 calculates reactive power using the frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculation unit 103 and the gauge reactive power calculated by the gauge reactive power calculation unit 105 (step) S105).

皮相電力算出部107は、周波数係数算出部103にて算出された周波数係数、ゲージ有効電力算出部104にて算出されたゲージ有効電力および、ゲージ無効電力算出部105にて算出されたゲージ無効電力を用いて皮相電力を算出する(ステップS106)。   The apparent power calculation unit 107 includes a frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculation unit 103, a gauge active power calculated by the gauge active power calculation unit 104, and a gauge reactive power calculated by the gauge reactive power calculation unit 105. Is used to calculate the apparent power (step S106).

力率算出部108は、周波数係数算出部103にて算出された周波数係数、ゲージ有効電力算出部104にて算出されたゲージ有効電力および、ゲージ無効電力算出部105にて算出されたゲージ無効電力を用いて力率を算出する(ステップS107)。   The power factor calculation unit 108 includes the frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculation unit 103, the gauge active power calculated by the gauge active power calculation unit 104, and the gauge reactive power calculated by the gauge reactive power calculation unit 105. Is used to calculate the power factor (step S107).

対称性破れ判別部109は、例えばゲージ電力対称性指標を用いて対称性の破れを判定する(ステップS108)。対称性の破れを判定しない場合(ステップS108,No)、ステップS110に移行する。一方、対称性の破れを判定した場合(ステップS108,Yes)、測定値(計算値)をラッチし(ステップS109)、その後ステップS110に移行する。なお、対称性の破れを判定する判定指標として、ゲージ電力対称性指標以外のものを用いても構わない。   The symmetry breaking determination unit 109 determines symmetry breaking using, for example, a gauge power symmetry index (step S108). When the symmetry breaking is not determined (step S108, No), the process proceeds to step S110. On the other hand, when it is determined that the symmetry is broken (step S108, Yes), the measured value (calculated value) is latched (step S109), and then the process proceeds to step S110. In addition, you may use things other than a gauge electric power symmetry parameter | index as a determination parameter | index which determines the breaking of symmetry.

最後のステップS110では、上述した全体のフローを終了するか否かの判定処理を行い、終了でなければ(ステップS110,No)、ステップS101〜S109までの処理を繰り返す。   In the last step S110, the process for determining whether or not to end the above-described overall flow is performed. If it is not the end (step S110, No), the processes from steps S101 to S109 are repeated.

なお、上記では、周波数係数、有効電力、無効電力、皮相電力および力率を差分電圧瞬時値データおよび差分電流瞬時値データに基づいて算出することとしたが、上述の計算処理にも示すように電圧瞬時値データおよび電流瞬時値データに基づいて算出するようにしてもよい。   In the above description, the frequency coefficient, active power, reactive power, apparent power, and power factor are calculated based on the differential voltage instantaneous value data and the differential current instantaneous value data. However, as shown in the above calculation process as well. You may make it calculate based on voltage instantaneous value data and electric current instantaneous value data.

なお、電圧瞬時値データおよび電流瞬時値データに基づいて算出する場合における周波数係数算出部103、ゲージ有効電力算出部104および、ゲージ無効電力算出部105に関する総括的な処理の内容は、以下の通りである。   The contents of the overall processing related to the frequency coefficient calculation unit 103, the gauge active power calculation unit 104, and the gauge reactive power calculation unit 105 when calculating based on the instantaneous voltage value data and the instantaneous current value data are as follows. It is.

ゲージ有効電力算出部104は、上記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電圧瞬時値データと、当該サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ有効電力として算出する処理を行う。   The gauge active power calculation unit 104 samples the voltage instantaneous value data at two points earlier in the measurement time out of the three consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency and the sampling frequency, Gauge active power is the value obtained by a predetermined product difference calculation using the three instantaneous voltage values and the three instantaneous current data sampled at the same time, and the differential current instantaneous data at the two later measuring times. The process which calculates as follows is performed.

ゲージ無効電力算出部105は、上記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の電圧瞬時値データと、当該サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ差分無効電力として算出する処理を行う。   The gauge reactive power calculation unit 105 samples the voltage instantaneous value data at two points whose measurement time is late among the three consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency and the sampling frequency. Gauge difference is invalid for the value obtained by the predetermined product difference calculation using the differential current instantaneous value data of two points of late measurement time among the three instantaneous voltage values sampled at the same time as the three instantaneous voltage values. Processing to calculate power is performed.

なお、同期フェーザの計測結果を利用した電力計算は、以下の流れとなる。まず、電圧電流間位相角は次式を用いて求められる。   The power calculation using the measurement result of the synchronized phasor is as follows. First, the phase angle between voltage and current is obtained using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、φVとφiは、それぞれ電圧同期フェーザおよび電流同期フェーザである。また、複素電力Wは、有効電力Pおよび無効電力Qを用いて次式のように表され、 Here, φ V and φ i are a voltage synchronous phasor and a current synchronous phasor, respectively. The complex power W is expressed by the following equation using the active power P and the reactive power Q,

Figure 0005762247
Figure 0005762247

有効電力Pおよび無効電力Qは、それぞれ電圧振幅V、電流振幅Iおよび同期フェーザφViを用いて次式のように表されるので、 The active power P and the reactive power Q are expressed by the following equations using the voltage amplitude V, the current amplitude I, and the synchronous phasor φ Vi , respectively.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(261)の第1式から有効電力Pを算出することができ、第2式から無効電力Qを算出することができる。また、力率については、次式を用いて算出することができる。   The active power P can be calculated from the first equation (261), and the reactive power Q can be calculated from the second equation. The power factor can be calculated using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(実施の形態2)
図12は、実施の形態2に係る距離保護装置の機能構成を示す図であり、図13は、この距離保護装置における処理の流れを示すフローチャートである。
(Embodiment 2)
FIG. 12 is a diagram showing a functional configuration of the distance protection device according to the second embodiment, and FIG. 13 is a flowchart showing a flow of processing in the distance protection device.

図12に示すように、実施の形態2に係る距離保護装置201は、交流電圧電流瞬時値データ入力部202、周波数係数算出部203、周波数算出部204、ゲージ電流算出部205、ゲージ有効電力算出部206、ゲージ無効電力算出部207、抵抗及びインダクタンス算出部208、ゲージ差分電流算出部209、ゲージ差分有効電力算出部210、ゲージ差分無効電力算出部211、抵抗及びインダクタンス算出部212、対称性破れ判別部213、距離算出部214、遮断器トリップ部215、インターフェース216および、記憶部217を備えて構成される。抵抗及びインダクタンス算出部208は、ゲージ電力群に基づく算出部であり、抵抗及びインダクタンス算出部212は、ゲージ差分電力群に基づく算出部である。インターフェース216は、演算結果等を表示装置や外部装置に出力する処理を行い、記憶部217は、計測データや演算結果などを記憶する処理を行う。なお、ゲージ電流算出部205に代えてゲージ電圧算出部を備える構成であってもよい。また、ゲージ差分電流算出部209に代えてゲージ差分電圧算出部を備える構成であってもよい。   As shown in FIG. 12, the distance protection device 201 according to the second embodiment includes an AC voltage / current instantaneous value data input unit 202, a frequency coefficient calculation unit 203, a frequency calculation unit 204, a gauge current calculation unit 205, and a gauge active power calculation. Unit 206, gauge reactive power calculation unit 207, resistance and inductance calculation unit 208, gauge difference current calculation unit 209, gauge difference active power calculation unit 210, gauge difference reactive power calculation unit 211, resistance and inductance calculation unit 212, symmetry breaking A determination unit 213, a distance calculation unit 214, a circuit breaker trip unit 215, an interface 216, and a storage unit 217 are configured. The resistance and inductance calculation unit 208 is a calculation unit based on the gauge power group, and the resistance and inductance calculation unit 212 is a calculation unit based on the gauge differential power group. The interface 216 performs a process of outputting a calculation result or the like to a display device or an external device, and the storage unit 217 performs a process of storing measurement data, a calculation result, or the like. Note that a gauge voltage calculation unit may be provided instead of the gauge current calculation unit 205. Moreover, it may replace with the gauge difference electric current calculation part 209, and the structure provided with a gauge difference voltage calculation part may be sufficient.

上記の構成において、交流電圧電流瞬時値データ入力部202は、電力系統に設けられた計器用変圧器(PT)および変流器(CT)からの電圧瞬時値および電流瞬時値を読み出す処理を行う(ステップS201)。なお、読み出された電圧瞬時値および電流瞬時値の各データは、記憶部217に格納される。   In the above configuration, the AC voltage current instantaneous value data input unit 202 performs a process of reading the voltage instantaneous value and the current instantaneous value from the instrument transformer (PT) and the current transformer (CT) provided in the power system. (Step S201). Note that the read data of the instantaneous voltage value and the instantaneous current value are stored in the storage unit 217.

周波数係数算出部203は、上述した計算処理に基づき、周波数係数を算出する(ステップS202)。この周波数係数の算出処理については、実施の形態1と同一もしくは同等である。周波数算出部204は、周波数係数およびサンプリング周波数に基づいて周波数(実周波数)を算出する(ステップS203)。   The frequency coefficient calculation unit 203 calculates a frequency coefficient based on the calculation process described above (step S202). This frequency coefficient calculation process is the same as or equivalent to the first embodiment. The frequency calculation unit 204 calculates a frequency (actual frequency) based on the frequency coefficient and the sampling frequency (step S203).

ゲージ電流算出部205は、上述した計算処理に基づき、ゲージ電流を算出する(ステップS204)。このゲージ電流の演算処理については、上述した計算処理の概念も含めて総括的に説明すると、つぎのように説明できる。すなわち、ゲージ電流算出部205は、標本化定理を満足させるため、測定対象となる交流電流の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングされた連続する少なくとも3点の電流瞬時値データの例えば二乗積分演算により求めた電流振幅を交流電流の振幅値で正規化してゲージ電流として算出する処理を行う。なお、上述した計算式では、二乗積分演算として、3点の電圧瞬時値データのうち、中間時刻における電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の電圧瞬時値積との差を平均する式を例示している。   The gauge current calculation unit 205 calculates a gauge current based on the calculation process described above (step S204). The calculation process of the gauge current can be explained as follows when it is explained in a general manner including the concept of the calculation process described above. That is, in order to satisfy the sampling theorem, the gauge current calculation unit 205, for example, square integration of current instantaneous value data of at least three consecutive points sampled at a sampling frequency that is twice or more the frequency of the alternating current to be measured. The current amplitude obtained by the calculation is normalized with the amplitude value of the alternating current, and is calculated as a gauge current. In the above-described calculation formula, as a square integral calculation, among three voltage instantaneous value data, an equation that averages the difference between the square value of the voltage instantaneous value at the intermediate time and the voltage instantaneous value product at other times than the intermediate time. Is illustrated.

ゲージ有効電力算出部206は、上述した計算処理に基づき、ゲージ有効電力を算出する(ステップS205)。また、ゲージ無効電力算出部207は、上述した計算処理に基づき、ゲージ無効電力を算出する(ステップS206)。なお、これらゲージ有効電力およびゲージ無効電力の算出処理については、実施の形態1と同一もしくは同等である。   The gauge active power calculation unit 206 calculates the gauge active power based on the calculation process described above (step S205). Further, the gauge reactive power calculation unit 207 calculates the gauge reactive power based on the calculation process described above (step S206). Note that the gauge active power and gauge reactive power calculation processes are the same as or equivalent to those in the first embodiment.

抵抗及びインダクタンス算出部208は、周波数係数算出部203にて算出された周波数係数、ゲージ電流算出部205にて算出されたゲージ電流、ゲージ有効電力算出部206にて算出されたゲージ有効電力および、ゲージ無効電力算出部207にて算出されたゲージ無効電力を用いて抵抗を算出する(ステップS207)。また、抵抗及びインダクタンス算出部208は、周波数係数算出部203にて算出された周波数係数、ゲージ電流算出部205にて算出されたゲージ電流および、ゲージ無効電力算出部207にて算出されたゲージ無効電力を用いてインダクタンスを算出する(ステップS207)。   The resistance and inductance calculator 208 includes a frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculator 203, a gauge current calculated by the gauge current calculator 205, a gauge active power calculated by the gauge active power calculator 206, and The resistance is calculated using the gauge reactive power calculated by the gauge reactive power calculation unit 207 (step S207). In addition, the resistance and inductance calculation unit 208 includes a frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculation unit 203, a gauge current calculated by the gauge current calculation unit 205, and a gauge invalidity calculated by the gauge reactive power calculation unit 207. Inductance is calculated using electric power (step S207).

また、ゲージ差分電流算出部209は、上述した計算処理に基づき、ゲージ差分電流を算出する(ステップS208)。このゲージ差分電流算出部209についても、つぎのように総括的に説明することができる。すなわち、ゲージ差分電流算出部209は、上記サンプリング周波数でサンプリングされ、上記ゲージ電流を算出する際に用いた3点の電流瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データの例えば二乗積分演算により求めた値を交流電流の振幅値で正規化してゲージ差分電流として算出する処理を行う。なお、上述した計算式では、二乗積分演算として、3点の差分電流瞬時値データのうち、中間時刻における差分電流瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電流瞬時値積との差を平均する式を例示している。   Further, the gauge difference current calculation unit 209 calculates a gauge difference current based on the above-described calculation process (step S208). The gauge differential current calculation unit 209 can also be described generally as follows. That is, the gauge differential current calculation unit 209 is sampled at the sampling frequency, and the adjacent 2 in the current instantaneous value data of at least four consecutive points including the current instantaneous value data of the three points used when calculating the gauge current. For example, a value obtained by, for example, square integration calculation of the differential current instantaneous value data of the three points representing the distance between the tips of the current instantaneous value data of the points is normalized with the amplitude value of the alternating current and is calculated as a gauge differential current. In the above formula, as the square integral calculation, the difference between the square value of the differential current instantaneous value at the intermediate time and the differential current instantaneous value product other than the intermediate time among the three differential current instantaneous value data is calculated. An example of an averaging formula is shown.

ゲージ差分有効電力算出部210は、上述した計算処理に基づき、ゲージ差分有効電力を算出する(ステップS209)。このゲージ差分有効電力算出部210の処理については、つぎのように総括的に説明することができる。すなわち、ゲージ差分有効電力算出部210は、上記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電圧瞬時値データと、当該サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定4点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ差分有効電力として算出する処理を行う。   The gauge difference active power calculation unit 210 calculates the gauge difference active power based on the calculation process described above (step S209). The processing of the gauge difference active power calculation unit 210 can be described generally as follows. That is, the gauge difference active power calculation unit 210 calculates the three-point differential voltage that represents the distance between the tips of two adjacent voltage instantaneous value data in the predetermined four consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency. Among the instantaneous value data, the difference voltage instantaneous value data of two points whose measurement time is early and the current instantaneous value data of four points sampled at the same time as the voltage instantaneous value of the predetermined four points sampled at the sampling frequency. A value obtained by a predetermined product difference calculation based on the differential current instantaneous value data of two points whose measurement time is late among the three differential current instantaneous value data representing the tip-to-tip distance between the adjacent two instantaneous current value data. Is calculated as gauge differential active power.

また、ゲージ差分無効電力算出部211は、上述した計算処理に基づき、ゲージ差分無効電力を算出する(ステップS210)。このゲージ差分無効電力算出部211の処理についても、つぎのように総括的に説明することができる。ゲゲージ差分無効電力算出部211は、上記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電圧瞬時値データと、当該サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定4点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ差分無効電力として算出する処理を行う。   Further, the gauge difference reactive power calculation unit 211 calculates the gauge difference reactive power based on the above-described calculation process (step S210). The processing of the gauge difference reactive power calculation unit 211 can also be described generally as follows. The gauge differential reactive power calculation unit 211 is a three-point differential voltage instantaneous value that represents the distance between the tips of two adjacent voltage instantaneous value data in the predetermined four consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency. Among the data, the differential voltage instantaneous value data of two points whose measurement time is late and the current instantaneous value data of four points sampled at the same time as the voltage instantaneous value of the predetermined four points sampled at the sampling frequency are adjacent. A gauge is used to calculate the value obtained by the predetermined product difference calculation using the differential current instantaneous value data of the two points with the later measurement time out of the three differential current instantaneous value data representing the tip-to-tip distance between the two instantaneous current value data. A process for calculating the differential reactive power is performed.

抵抗及びインダクタンス算出部212は、周波数係数算出部203にて算出された周波数係数、ゲージ差分電流算出部209にて算出されたゲージ差分電流、ゲージ差分有効電力算出部210にて算出されたゲージ差分有効電力および、ゲージ差分無効電力算出部211にて算出されたゲージ差分無効電力を用いて抵抗を算出する(ステップS211)。また、抵抗及びインダクタンス算出部212は、周波数係数算出部203にて算出された周波数係数、ゲージ差分電流算出部209にて算出されたゲージ差分電流および、ゲージ差分無効電力算出部211にて算出されたゲージ差分無効電力を用いてインダクタンスを算出する(ステップS211)。   The resistance and inductance calculation unit 212 includes a frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculation unit 203, a gauge difference current calculated by the gauge difference current calculation unit 209, and a gauge difference calculated by the gauge difference active power calculation unit 210. The resistance is calculated using the active power and the gauge differential reactive power calculated by the gauge differential reactive power calculation unit 211 (step S211). In addition, the resistance and inductance calculation unit 212 is calculated by the frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculation unit 203, the gauge difference current calculated by the gauge difference current calculation unit 209, and the gauge difference reactive power calculation unit 211. The inductance is calculated using the gauge difference reactive power (step S211).

対称性破れ判別部213は、例えばゲージ電力対称性指標を用いて対称性の破れを判定する(ステップS212)。対称性の破れを判定しない場合(ステップS212,No)、故障点までの距離(距離係数)を算出し(ステップS214)、さらに保護装置を起動するか否かを判定する(ステップS215)。ここで、保護装置を起動する(例えば距離が整定範囲内になる)と判定した場合(ステップS215,Yes)、遮断器をトリップして(ステップS216)、ステップS217に移行し、保護装置を起動しないと判定した場合(ステップS215,No)、遮断器をトリップせずにステップS217に移行する。また、対称性の破れを判定した場合(ステップS212,Yes)、測定値(計算値)をラッチし(ステップS213)、その後ステップS217に移行する。なお、対称性の破れを判定する判定指標として、ゲージ電力対称性指標以外のものを用いても構わない。   The symmetry breaking determination unit 213 determines symmetry breaking using, for example, a gauge power symmetry index (step S212). When the symmetry breaking is not determined (No at Step S212), the distance (distance coefficient) to the failure point is calculated (Step S214), and it is further determined whether or not the protection device is activated (Step S215). Here, when it is determined that the protection device is activated (for example, the distance is within the settling range) (step S215, Yes), the circuit breaker is tripped (step S216), and the process proceeds to step S217 to activate the protection device. When it determines with not (step S215, No), it transfers to step S217, without tripping a circuit breaker. If it is determined that the symmetry is broken (step S212, Yes), the measured value (calculated value) is latched (step S213), and then the process proceeds to step S217. In addition, you may use things other than a gauge electric power symmetry parameter | index as a determination parameter | index which determines the breaking of symmetry.

最後のステップS217では、上述した全体のフローを終了するか否かの判定処理を行い、終了でなければ(ステップS217,No)、ステップS201〜S216までの処理を繰り返す。   In the last step S217, it is determined whether or not to end the above-described overall flow. If not (No in step S217), the processes from step S201 to S216 are repeated.

なお、上記ステップS203にて求めている周波数は、実周波数である。このため、実施の形態2の距離保護装置は、従来の距離保護装置と異なり、系統実周波数の自動補正が可能となる。したがって、事故によって系統周波数が変動している場合であっても、高精度な距離測定が可能となる。また、本実施の形態の距離保護装置は、具体的な距離測定値を提供しているため、事故点標定装置にも適用可能である。   The frequency obtained in step S203 is an actual frequency. For this reason, unlike the conventional distance protection device, the distance protection device of the second embodiment can automatically correct the system actual frequency. Therefore, even when the system frequency is fluctuated due to an accident, highly accurate distance measurement is possible. Moreover, since the distance protection apparatus of this Embodiment provides the specific distance measurement value, it is applicable also to an accident point location apparatus.

なお、同期フェーザの計測結果を利用した距離保護演算は、以下の流れとなる。   Note that the distance protection calculation using the measurement result of the synchronized phasor is as follows.

まず、電圧電流間位相角をφviとし、電圧振幅および電流振幅をそれぞれV,Iとするとき、インピーダンスZは次式のように表され、 First, when the voltage-current phase angle is φ vi and the voltage amplitude and the current amplitude are V and I, respectively, the impedance Z is expressed by the following equation:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記インピーダンスの実数部を成す抵抗と、虚数部を成すインダクタンスは、次式のように表されるので、   Since the resistance that forms the real part of the impedance and the inductance that forms the imaginary part are expressed by the following equations,

Figure 0005762247
Figure 0005762247

本装置を送電線の距離保護装置に適用した場合、距離保護装置が配置された場所から地絡点あるいは短絡点までの送電線の抵抗は上記(264)の第1式から算出することができ、地絡点あるいは短絡点までの送電線のインダクタンスは上記(264)の第2式から算出することができる。   When this device is applied to a distance protection device for a transmission line, the resistance of the transmission line from the place where the distance protection device is arranged to the ground fault point or the short-circuit point can be calculated from the first equation of (264) above. The inductance of the transmission line up to the ground fault point or the short circuit point can be calculated from the second equation of (264).

(実施の形態3)
図14は、実施の形態3に係る脱調保護装置の機能構成を示す図であり、図15は、この脱調保護装置における処理の流れを示すフローチャートである。
(Embodiment 3)
FIG. 14 is a diagram illustrating a functional configuration of the step-out protection device according to the third embodiment, and FIG. 15 is a flowchart illustrating a process flow in the step-out protection device.

図14に示すように、実施の形態2に係る脱調保護装置301は、交流電圧電流瞬時値データ入力部302、周波数係数算出部303、ゲージ電流算出部304、ゲージ有効電力算出部305、ゲージ無効電力算出部306、脱調中心電圧算出部307、ゲージ差分電流算出部308、ゲージ差分有効電力算出部309、ゲージ差分無効電力算出部310、脱調中心電圧算出部311、対称性破れ判別部312、遮断器トリップ部313、インターフェース314および、記憶部315を備えて構成される。脱調中心電圧算出部307は、ゲージ電力群に基づく算出部であり、脱調中心電圧算出部311は、ゲージ差分電力群に基づく算出部である。インターフェース314は、演算結果等を表示装置や外部装置に出力する処理を行い、記憶部315は、計測データや演算結果などを記憶する処理を行う。   As shown in FIG. 14, the step-out protection device 301 according to the second embodiment includes an alternating voltage current instantaneous value data input unit 302, a frequency coefficient calculation unit 303, a gauge current calculation unit 304, a gauge active power calculation unit 305, a gauge Reactive power calculation unit 306, step-out center voltage calculation unit 307, gauge difference current calculation unit 308, gauge difference active power calculation unit 309, gauge difference reactive power calculation unit 310, step-out center voltage calculation unit 311, symmetry breaking determination unit 312, a circuit breaker trip unit 313, an interface 314, and a storage unit 315. The step-out center voltage calculation unit 307 is a calculation unit based on the gauge power group, and the step-out center voltage calculation unit 311 is a calculation unit based on the gauge difference power group. The interface 314 performs a process of outputting a calculation result or the like to a display device or an external device, and the storage unit 315 performs a process of storing measurement data, a calculation result, or the like.

上記の構成において、交流電圧電流瞬時値データ入力部302は、電力系統に設けられた計器用変圧器(PT)および変流器(CT)からの電圧瞬時値および電流瞬時値を読み出す処理を行う(ステップS301)。なお、読み出された電圧瞬時値および電流瞬時値の各データは、記憶部315に格納される。   In the above configuration, the AC voltage / current instantaneous value data input unit 302 performs a process of reading the voltage instantaneous value and the current instantaneous value from the instrument transformer (PT) and the current transformer (CT) provided in the power system. (Step S301). Note that the read voltage instantaneous value and current instantaneous value data are stored in the storage unit 315.

周波数係数算出部303は、上述した計算処理に基づき、周波数係数を算出する(ステップS302)。この周波数係数の算出処理については、実施の形態1,2と同一もしくは同等である。ゲージ電流算出部304は、上述した計算処理に基づき、ゲージ電流を算出する(ステップS303)。ゲージ有効電力算出部305は、上述した計算処理に基づき、ゲージ有効電力を算出する(ステップS304)。ゲージ無効電力算出部306は、上述した計算処理に基づき、ゲージ無効電力を算出する(ステップS305)。なお、これらゲージ電流、ゲージ有効電力およびゲージ無効電力の算出処理については、実施の形態2と同一もしくは同等である。   The frequency coefficient calculation unit 303 calculates a frequency coefficient based on the calculation process described above (step S302). This frequency coefficient calculation process is the same as or equivalent to the first and second embodiments. The gauge current calculation unit 304 calculates a gauge current based on the above-described calculation process (step S303). The gauge active power calculation unit 305 calculates the gauge active power based on the calculation process described above (step S304). The gauge reactive power calculation unit 306 calculates gauge reactive power based on the calculation process described above (step S305). The gauge current, gauge active power, and gauge reactive power calculation processes are the same as or equivalent to those in the second embodiment.

脱調中心電圧算出部307は、周波数係数算出部303にて算出された周波数係数、ゲージ電流算出部304にて算出されたゲージ電流、ゲージ有効電力算出部305にて算出されたゲージ有効電力および、ゲージ無効電力算出部306にて算出されたゲージ無効電力を用いて脱調中心電圧を算出する(ステップS306)。   The step-out center voltage calculation unit 307 includes a frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculation unit 303, a gauge current calculated by the gauge current calculation unit 304, a gauge active power calculated by the gauge active power calculation unit 305, and Then, the step-out center voltage is calculated using the gauge reactive power calculated by the gauge reactive power calculation unit 306 (step S306).

ゲージ差分電流算出部308は、上述した計算処理に基づき、ゲージ差分電流を算出する(ステップS307)。ゲージ差分有効電力算出部309は、上述した計算処理に基づき、ゲージ差分有効電力を算出する(ステップS308)。ゲージ差分無効電力算出部310は、上述した計算処理に基づき、ゲージ差分無効電力を算出する(ステップS309)。なお、これらゲージ差分電流、ゲージ差分有効電力およびゲージ差分無効電力の算出処理については、実施の形態2と同一もしくは同等である。   The gauge difference current calculation unit 308 calculates a gauge difference current based on the above-described calculation process (step S307). The gauge difference active power calculation unit 309 calculates the gauge difference active power based on the above-described calculation process (step S308). The gauge difference reactive power calculation unit 310 calculates gauge difference reactive power based on the above-described calculation process (step S309). Note that the gauge difference current, gauge difference active power, and gauge difference reactive power calculation processes are the same as or equivalent to those of the second embodiment.

脱調中心電圧算出部311は、周波数係数算出部303にて算出された周波数係数、ゲージ電流算出部304にて算出されたゲージ電流、ゲージ有効電力算出部305にて算出されたゲージ有効電力および、ゲージ無効電力算出部306にて算出されたゲージ無効電力を用いて脱調中心電圧を算出する(ステップS310)。   The step-out center voltage calculation unit 311 includes a frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculation unit 303, a gauge current calculated by the gauge current calculation unit 304, a gauge active power calculated by the gauge active power calculation unit 305, and Then, the step-out center voltage is calculated using the gauge reactive power calculated by the gauge reactive power calculation unit 306 (step S310).

対称性破れ判別部312は、例えばゲージ電力対称性指標またはゲージ差分電力対称性指標を用いて対称性の破れを判定する(ステップS311)。ここで、対称性の破れを判定しない場合(ステップS311,No)、さらに脱調保護装置を起動するか否かを判定する(ステップS313)。ここで、脱調保護装置を起動する(例えば脱調中心電圧が整定値(例えば0.3PU)より小さい場合)と判定した場合(ステップS313,Yes)、遮断器をトリップして(ステップS314)、ステップS315に移行し、脱調保護装置を起動しないと判定した場合(ステップS313,No)、遮断器をトリップせずにステップS315に移行する。また、対称性の破れを判定した場合(ステップS311,Yes)、測定値(計算値)をラッチし(ステップS312)、その後ステップS315に移行する。なお、対称性の破れを判定する判定指標として、ゲージ電力対称性指標以外のもの、またはゲージ差分電力対称性指標以外のものを用いても構わない。   The symmetry breaking determination unit 312 determines the breaking of symmetry using, for example, a gauge power symmetry index or a gauge differential power symmetry index (step S311). Here, when the symmetry breaking is not determined (step S311, No), it is further determined whether to activate the step-out protection device (step S313). Here, when it is determined that the step-out protection device is activated (for example, when the step-out center voltage is smaller than the set value (for example, 0.3 PU)) (step S313, Yes), the circuit breaker is tripped (step S314), When it transfers to step S315 and it determines with not starting a step-out protection apparatus (step S313, No), it transfers to step S315, without tripping a circuit breaker. If it is determined that the symmetry is broken (step S311, Yes), the measured value (calculated value) is latched (step S312), and then the process proceeds to step S315. In addition, you may use things other than a gauge power symmetry index, or a thing other than a gauge difference power symmetry index as a determination index for determining the breaking of symmetry.

最後のステップS315では、上述した全体のフローを終了するか否かの判定処理を行い、終了でなければ(ステップS315,No)、ステップS301〜S314までの処理を繰り返す。   In the last step S315, it is determined whether or not the above-described overall flow is to be ended. If it is not ended (step S315, No), the processing from steps S301 to S314 is repeated.

なお、実施の形態2では、フェーザの計測結果を距離保護装置に適用した実施形態を説明したが、実施の形態3においても、フェーザの計測結果を脱調保護装置に適用することが可能である。   In the second embodiment, the embodiment in which the phasor measurement result is applied to the distance protection device has been described. However, also in the third embodiment, the phasor measurement result can be applied to the step-out protection device. .

(実施の形態4)
図16は、実施の形態4に係る時間同期フェーザ測定装置の機能構成を示す図であり、図17は、この時間同期フェーザ測定装置における処理の流れを示すフローチャートである。
(Embodiment 4)
FIG. 16 is a diagram illustrating a functional configuration of the time-synchronized phasor measuring device according to the fourth embodiment, and FIG. 17 is a flowchart illustrating a processing flow in the time-synchronized phasor measuring device.

図16に示すように、実施の形態4に係る時間同期フェーザ測定装置401は、交流電圧瞬時値データ入力部402、周波数係数算出部403、ゲージ差分電圧算出部404、電圧振幅算出部405、回転位相角算出部406、周波数算出部407、直流オフセット算出部408、ゲージ有効同期フェーザ算出部409、ゲージ無効同期フェーザ算出部410、同期フェーザ算出部(余弦関数法)411、同期フェーザ算出部(正接関数法)412、対称性破れ判別部413、同期フェーザ推定部414、回転位相角ラッチ部415、周波数ラッチ部416、電圧振幅ラッチ部417、時間同期フェーザ算出部418、インターフェース419および、記憶部420を備えて構成される。インターフェース419は、演算結果等を表示装置や外部装置に出力する処理を行い、記憶部420は、計測データや演算結果などを記憶する処理を行う。なお、ゲージ有効同期フェーザ算出部409に代えてゲージ差分有効同期フェーザ算出部を備える構成であってもよい。また、ゲージ無効同期フェーザ算出部410に代えてゲージ差分無効同期フェーザ算出部を備える構成であってもよい。   As shown in FIG. 16, the time-synchronized phasor measuring device 401 according to the fourth embodiment includes an AC voltage instantaneous value data input unit 402, a frequency coefficient calculation unit 403, a gauge differential voltage calculation unit 404, a voltage amplitude calculation unit 405, a rotation. Phase angle calculator 406, frequency calculator 407, DC offset calculator 408, gauge effective synchrophasor calculator 409, gauge invalid synchrophasor calculator 410, synchrophasor calculator (cosine function method) 411, synchrophasor calculator (tangent) Function method) 412, symmetry breaking discriminating unit 413, synchronized phasor estimating unit 414, rotational phase angle latching unit 415, frequency latching unit 416, voltage amplitude latching unit 417, time synchronizing phasor calculating unit 418, interface 419, and storage unit 420. It is configured with. The interface 419 performs a process of outputting a calculation result or the like to a display device or an external device, and the storage unit 420 performs a process of storing measurement data, a calculation result, or the like. In addition, it may replace with the gauge effective synchronous phasor calculation part 409, and the structure provided with a gauge difference effective synchronous phasor calculation part may be sufficient. Moreover, it may replace with the gauge invalid synchronous phasor calculation part 410, and the structure provided with a gauge difference invalid synchronous phasor calculation part.

上記の構成において、交流電圧瞬時値データ入力部402は、電力系統に設けられた計器用変圧器(PT)からの電圧瞬時値を読み出す処理を行う(ステップS401)。なお、読み出された電圧瞬時値データは、記憶部420に格納される。   In the above configuration, the AC voltage instantaneous value data input unit 402 performs a process of reading the voltage instantaneous value from the instrument transformer (PT) provided in the power system (step S401). Note that the read voltage instantaneous value data is stored in the storage unit 420.

周波数係数算出部403は、上述した計算処理に基づき、周波数係数を算出する(ステップS402)。この周波数係数の算出処理については、実施の形態1−3と同一もしくは同等である。   The frequency coefficient calculation unit 403 calculates a frequency coefficient based on the calculation process described above (step S402). This frequency coefficient calculation process is the same as or equivalent to that of Embodiment 1-3.

ゲージ差分電圧算出部404は、上述した計算処理に基づき、ゲージ差分電圧を算出する(ステップS403)。より詳細かつ総括的に説明すると、ゲージ差分電圧算出部404は、上記サンプリング周波数でサンプリングされ、測定対象となる交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングされた連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データの例えば二乗積分演算により求めた値を交流電圧の振幅値で正規化してゲージ差分電圧として算出する処理を行う。なお、上述した計算式では、二乗積分演算として、3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻における差分電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電圧瞬時値積との差を平均する式を例示している。   The gauge difference voltage calculation unit 404 calculates a gauge difference voltage based on the above-described calculation process (step S403). More specifically and in general terms, the gauge differential voltage calculation unit 404 is sampled at the sampling frequency, and is at least four consecutive voltages sampled at a sampling frequency that is twice or more the frequency of the AC voltage to be measured. Gauge differential voltage obtained by normalizing the value obtained by, for example, square integral calculation of the differential voltage instantaneous value data of three points representing the distance between the two adjacent voltage instantaneous value data in the instantaneous value data with the amplitude value of the AC voltage. The process which calculates as follows is performed. In the above-described calculation formula, the difference between the square value of the differential voltage instantaneous value at the intermediate time and the differential voltage instantaneous value product other than the intermediate time among the three differential voltage instantaneous value data is calculated as the square integral calculation. An example of an averaging formula is shown.

電圧振幅算出部405は、周波数係数算出部403にて算出された周波数係数およびゲージ差分電圧算出部404にて算出されたゲージ差分電圧を用いて電圧振幅を算出する(ステップS404)。回転位相角算出部406は、周波数係数算出部403にて算出された周波数係数を用いて回転位相角を算出する(ステップS405)。周波数算出部407は、周波数係数算出部403にて算出された周波数係数を用いて周波数を算出する(ステップS406)。   The voltage amplitude calculation unit 405 calculates the voltage amplitude using the frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculation unit 403 and the gauge difference voltage calculated by the gauge difference voltage calculation unit 404 (step S404). The rotation phase angle calculation unit 406 calculates the rotation phase angle using the frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculation unit 403 (step S405). The frequency calculation unit 407 calculates a frequency using the frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculation unit 403 (step S406).

直流オフセット算出部408は、上記ゲージ差分電圧を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データもしくは3点の差分電圧瞬時値データの元となる4点の電圧瞬時値データのうちの3点の電圧瞬時値データ、および周波数係数算出部403にて算出された周波数係数を用いて直流オフセットを算出する(ステップS407)。   The DC offset calculation unit 408 includes 3 of the 3 points of differential voltage instantaneous value data used when calculating the gauge differential voltage or 4 points of voltage instantaneous value data that is the basis of the 3 points of differential voltage instantaneous value data. The DC offset is calculated using the voltage instantaneous value data of the point and the frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculation unit 403 (step S407).

ゲージ有効同期フェーザ算出部409は、上述した計算処理に基づき、ゲージ有効同期フェーザを算出する(ステップS408)。より詳細かつ総括的に説明すると、ゲージ有効同期フェーザ算出部409は、上記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の電圧瞬時値データと、測定対象の交流電圧(交流電流)と同一の複素平面上にある第1の固定単位ベクトルと、この第1の固定単位ベクトルに対し回転位相角算出部406にて算出された回転位相角だけ遅れた第2の固定単位ベクトルとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ有効同期フェーザとして算出する処理を行う。   The gauge effective synchronization phasor calculation unit 409 calculates a gauge effective synchronization phasor based on the above-described calculation process (step S408). More specifically and in general terms, the gauge effective synchronous phasor calculation unit 409 includes two voltage instantaneous value data with a later measurement time among three consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency, A first fixed unit vector on the same complex plane as the AC voltage (AC current) to be measured, and a delay by the rotational phase angle calculated by the rotational phase angle calculation unit 406 with respect to the first fixed unit vector Then, a process of calculating a value obtained by a predetermined product difference operation with the second fixed unit vector as a gauge effective synchronous phasor is performed.

ゲージ無効同期フェーザ算出部410は、上述した計算処理に基づき、ゲージ無効同期フェーザを算出する(ステップS409)。より詳細かつ総括的に説明すると、ゲージ無効同期フェーザ算出部410は、上記ゲージ有効同期フェーザを算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電圧瞬時値データと、上記ゲージ有効同期フェーザを算出する際に用いた第1、第2の固定単位ベクトルとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ無効同期フェーザとして算出する処理を行う。   The gauge invalid synchronization phasor calculation unit 410 calculates a gauge invalid synchronization phasor based on the above-described calculation process (step S409). More specifically and in general terms, the gauge invalid synchronization phasor calculation unit 410 includes two instantaneous voltage values at the earlier measurement time of the three instantaneous voltage data used to calculate the effective gauge synchronization phasor. A process of calculating a value obtained by a predetermined product difference calculation using the data and the first and second fixed unit vectors used when calculating the gauge effective synchronization phasor as a gauge invalid synchronization phasor is performed.

同期フェーザ算出部(余弦関数法)411は、上述した余弦関数法による計算処理を適用し、ゲージ有効同期フェーザ算出部409にて算出されたゲージ有効同期フェーザ、ゲージ無効同期フェーザ算出部410にて算出されたゲージ無効同期フェーザ、回転位相角算出部406にて算出された回転位相角および、電圧振幅算出部405にて算出された電圧振幅を用いて同期フェーザを算出する(ステップS410)。   The synchronized phasor calculation unit (cosine function method) 411 applies the calculation process by the above-described cosine function method, and the gauge effective synchronization phasor and gauge invalid synchronization phasor calculation unit 410 calculated by the gauge effective synchronization phasor calculation unit 409. A synchronous phasor is calculated using the calculated gauge invalid synchronous phasor, the rotational phase angle calculated by the rotational phase angle calculation unit 406, and the voltage amplitude calculated by the voltage amplitude calculation unit 405 (step S410).

また、同期フェーザ算出部(正接関数法)412は、上述した正接関数法による計算処理を適用し、ゲージ有効同期フェーザ算出部409にて算出されたゲージ有効同期フェーザ、ゲージ無効同期フェーザ算出部410にて算出されたゲージ無効同期フェーザおよび、回転位相角算出部406にて算出された回転位相角を用いて同期フェーザを算出する(ステップS411)。   Further, the synchronous phasor calculation unit (tangent function method) 412 applies the calculation process based on the tangent function method described above, and the gauge effective synchronization phasor and gauge invalid synchronization phasor calculation unit 410 calculated by the gauge effective synchronization phasor calculation unit 409. The synchronous phasor is calculated using the gauge invalid synchronous phasor calculated in step S1 and the rotational phase angle calculated by the rotational phase angle calculation unit 406 (step S411).

対称性破れ判別部413は、例えば同期フェーザ対称性指標を用いて対称性の破れを判定する(ステップS412)。ここで、対称性の破れを判定した場合(ステップS412,Yes)、同期フェーザ推定部414にて同期フェーザが推定され(ステップS413)、回転位相角ラッチ部415にて回転位相角がラッチされ(ステップS414)、周波数ラッチ部416にて周波数がラッチされ(ステップS415)、電圧振幅ラッチ部417にて電圧振幅がラッチされ(ステップS416)、その後ステップS418に移行する。一方、対称性の破れを判定しない場合(ステップS412,Yes)、時間同期フェーザ算出部418にて時間同期フェーザが算出され(ステップS417)、その後ステップS418に移行する。なお、時間同期フェーザは現時点の同期フェーザと、1または数サイクル前の同期フェーザとの差分値であり、次式のように計算される。   The symmetry breaking determination unit 413 determines symmetry breaking using, for example, a synchronized phasor symmetry index (step S412). If it is determined that the symmetry is broken (step S412, Yes), the synchronized phasor estimation unit 414 estimates the synchronized phasor (step S413), and the rotational phase angle latch unit 415 latches the rotational phase angle ( In step S414, the frequency is latched by the frequency latch unit 416 (step S415), the voltage amplitude is latched by the voltage amplitude latch unit 417 (step S416), and then the process proceeds to step S418. On the other hand, when it is not determined that the symmetry is broken (step S412, Yes), the time synchronization phasor calculation unit 418 calculates a time synchronization phasor (step S417), and then the process proceeds to step S418. The time synchronization phasor is a difference value between the current synchronization phasor and the synchronization phasor one or several cycles before, and is calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、φtは現時点の同期フェーザ、φt-T0は指定時刻(現時点よりも前の時刻T0)における同期フェーザである。 Here, φ t is the current synchronized phasor, and φ t-T0 is the synchronized phasor at the specified time (time T0 before the current time).

最後のステップS418では、上述した全体のフローを終了するか否かの判定処理を行い、終了でなければ(ステップS418,No)、ステップS401〜S417までの処理を繰り返す。   In the last step S418, it is determined whether or not to end the above-described overall flow. If it is not completed (No in step S418), the processes from step S401 to S417 are repeated.

(実施の形態5)
図18は、実施の形態5に係る空間同期フェーザ測定装置の機能構成を示す図であり、図19は、この空間同期フェーザ測定装置における処理の流れを示すフローチャートである。
(Embodiment 5)
FIG. 18 is a diagram illustrating a functional configuration of the spatially synchronized phasor measuring device according to the fifth embodiment, and FIG. 19 is a flowchart illustrating a processing flow in the spatially synchronized phasor measuring device.

図18に示すように、実施の形態5に係る空間同期フェーザ測定装置502は、同期フェーザ/時間スタンプ受信部503、空間同期フェーザ算出部504、制御信号送信部505、インターフェース506および、記憶部507を備えて構成される。この空間同期フェーザ測定装置502は、電力制御所などに配置される。また、図18には、変電所などに配置される同期フェーザ測定装置(Phasor Measurement Unit:PMU)501が設けられており(PMU1,PMU2)、これらの同期フェーザ測定装置501からの情報が通信回線508を通じて入力されるように構成されている。インターフェース506は、演算結果等を表示装置や外部装置に出力する処理を行い、記憶部507は、計測データや演算結果などを記憶する処理を行う。   As shown in FIG. 18, a spatially synchronized phasor measuring device 502 according to Embodiment 5 includes a synchronized phasor / time stamp receiving unit 503, a spatially synchronized phasor calculating unit 504, a control signal transmitting unit 505, an interface 506, and a storage unit 507. It is configured with. This space-synchronized phasor measuring device 502 is arranged at a power control station or the like. Also, in FIG. 18, there are provided synchronized phasor measurement units (PMUs) 501 (PMU 1 and PMU 2) arranged in a substation or the like, and information from these synchronized phasor measurement units 501 is a communication line. 508 is configured to be input through 508. The interface 506 performs a process of outputting a calculation result or the like to a display device or an external device, and the storage unit 507 performs a process of storing measurement data, a calculation result, or the like.

上記の構成において、同期フェーザ/時間スタンプ受信部503は、他所に配置された同期フェーザ測定装置501が測定した同期フェーザと、同期フェーザに付された時間スタンプを受信する(ステップS501)。空間同期フェーザ算出部504は、自端の同期フェーザと他端の同期フェーザの差分値である空間同期フェーザを算出する(ステップS502)。この空間同期フェーザφSPは、次式のように計算される。 In the above configuration, the synchronized phasor / time stamp receiving unit 503 receives the synchronized phasor measured by the synchronized phasor measuring device 501 arranged elsewhere and the time stamp attached to the synchronized phasor (step S501). The space synchronization phasor calculation unit 504 calculates a space synchronization phasor that is a difference value between the synchronization phasor at the own end and the synchronization phasor at the other end (step S502). The spatial synchronization phasor phi SP is calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、φ1は指定時刻における端子1の同期フェーザである。また、φ2は同一時刻における端子2の同期フェーザであり、次式のように算出される。 Here, φ 1 is a synchronized phasor of terminal 1 at a specified time. Φ 2 is a synchronized phasor of the terminal 2 at the same time, and is calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、t1は端子1の同期フェーザの時間タグ(tag)であり、t2は端子2の同期フェーザの時間タグ(tag)である。これらの時間タグの値はGPSなどを活用し、UTC(universal time coordinated)と称される協定世界時を利用することが好ましい。   Here, t1 is the time tag of the synchronized phasor at terminal 1, and t2 is the time tag of the synchronized phasor at terminal 2. These time tag values preferably use coordinated universal time called UTC (universal time coordinated) using GPS or the like.

制御信号送信部505は、空間同期フェーザ算出部504にて算出された空間同期フェーザを用いて系統の安定/不安定を判定し、脱調などにより系統が不安定なった場合には制御信号を送信する(ステップS503)。   The control signal transmission unit 505 determines the stability / instability of the system using the spatial synchronization phasor calculated by the spatial synchronization phasor calculation unit 504, and outputs a control signal when the system becomes unstable due to step-out. Transmit (step S503).

最後のステップS504では、上述した全体のフローを終了するか否かの判定処理を行い、終了でなければ(ステップS504,No)、ステップS501〜S503までの処理を繰り返す。   In the last step S504, the process for determining whether or not to end the above-described overall flow is performed. If it is not the end (step S504, No), the processes from step S501 to S503 are repeated.

(実施の形態6)
図20は、実施の形態6に係る送電線パラメータ測定システムの機能構成を示す図であり、図21は、この送電線パラメータ測定システムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
(Embodiment 6)
FIG. 20 is a diagram showing a functional configuration of the transmission line parameter measurement system according to Embodiment 6, and FIG. 21 is a flowchart showing a processing flow in this transmission line parameter measurement system.

図20に示すように、実施の形態6に係る送電線パラメータ測定システムは、2台の同期フェーザ測定装置601(PMU1)および同期フェーザ測定装置602(PMU2)を備えて構成されている。同期フェーザ測定装置601,602には、送電線に設けられた計器用変圧器(PT)からの電圧瞬時値、変流器(CT)からの電流瞬時値、GPS装置からのGPS時刻信号などが入力される。端子2側にある同期フェーザ測定装置602は、自端の電圧振幅および同期フェーザを計測し、通信回線603を通じて端子1側にある同期フェーザ測定装置601に通知する。同期フェーザ測定装置601は、自端の電圧振幅および同期フェーザを算出すると共に(ステップS601)、同期フェーザ測定装置602の計測結果を受信し(ステップS602)、両者の計測結果を用いて送電線パラメータを計算する(ステップS603)。本願発明の提案技術によれば、両端の電圧・電流振幅および同期フェーザを測定することができる。   As shown in FIG. 20, the transmission line parameter measurement system according to Embodiment 6 is configured to include two synchronized phasor measuring devices 601 (PMU1) and synchronized phasor measuring devices 602 (PMU2). The synchronized phasor measuring devices 601 and 602 include an instantaneous voltage value from an instrument transformer (PT) provided on a transmission line, an instantaneous current value from a current transformer (CT), a GPS time signal from a GPS device, and the like. Entered. The synchronized phasor measuring device 602 on the terminal 2 side measures its own voltage amplitude and synchronized phasor, and notifies the synchronized phasor measuring device 601 on the terminal 1 side through the communication line 603. The synchronized phasor measuring device 601 calculates its own voltage amplitude and synchronized phasor (step S601), receives the measurement result of the synchronized phasor measuring device 602 (step S602), and uses both measurement results to determine the transmission line parameters. Is calculated (step S603). According to the proposed technique of the present invention, the voltage / current amplitude and the synchronized phasor at both ends can be measured.

最後のステップS604では、上述した全体のフローを終了するか否かの判定処理を行い、終了でなければ(ステップS604,No)、ステップS601〜S603までの処理を繰り返す。   In the last step S604, it is determined whether or not to end the above-described overall flow. If not (No in step S604), the processes from step S601 to S603 are repeated.

なお、図20の下段部に示すように送電線をπ型等価回路と見立てたときの送電線パラメータの算出手順は、以下の流れとなる。   Note that, as shown in the lower part of FIG. 20, the procedure for calculating the transmission line parameters when the transmission line is regarded as a π-type equivalent circuit is as follows.

まず、計器用変圧器(PT)および変流器(CT)による測定結果は、次式のように表される。   First, the measurement result by the instrument transformer (PT) and the current transformer (CT) is expressed by the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、V1,V2,φV1,φV2は、それぞれ各端における電圧振幅、電圧同期フェーザであり、I1,I2,φI1,φI2は、それぞれ各端における電流振幅、電流同期フェーザである。また、送電線の線路パラメータであるアドミタンスは次式のように表される。 Here, V 1 , V 2 , φ V1 , and φ V2 are voltage amplitudes and voltage synchronization phasors at each end, respectively, and I 1 , I 2 , φ I1 , and φ I2 are current amplitudes and currents at each end, respectively. Synchronous phasor. Moreover, the admittance which is a track | line parameter of a power transmission line is represented as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、R1,R2は抵抗、Lはインダクタンス、Cはキャパシタンスである。また、キルヒホッフの法則よれば、回路方程式は次式のようになる。 Here, R 1 and R 2 are resistors, L is an inductance, and C is a capacitance. Also, according to Kirchhoff's law, the circuit equation is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

この(270)式より、次の解が得られる。   From the equation (270), the following solution is obtained.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、(269),(271)式より、送電線パラメータは以下のように得られる。   Therefore, the transmission line parameters can be obtained from the equations (269) and (271) as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、上式において、「Re」、「Im」はそれぞれ複素数の実数部、虚数部をとることを意味する。また、fは実周波数である。   In the above equation, “Re” and “Im” mean to take the real part and imaginary part of the complex number, respectively. F is an actual frequency.

(実施の形態7)
図22は、実施の形態7に係る同期投入装置の機能構成を示す図であり、図23は、この同期投入装置における処理の流れを示すフローチャートである。
(Embodiment 7)
FIG. 22 is a diagram illustrating a functional configuration of the synchronization input device according to the seventh embodiment, and FIG. 23 is a flowchart illustrating a process flow in the synchronization input device.

図22に示すように、実施の形態7に係る同期投入装置701は、電圧計測部702、周波数算出部703、電圧振幅算出部704、電圧同期フェーザ算出部705、周波数比較部706、電圧振幅比較部707、空間同期フェーザ算出部708、同期投入操作遅れ時間算出部709、同期投入操作実施部710、インターフェース711および、記憶部712を備えて構成される。インターフェース711は、演算結果等を表示装置や外部装置に出力する処理を行い、記憶部712は、計測データや演算結果などを記憶する処理を行う。   As illustrated in FIG. 22, the synchronization input device 701 according to the seventh embodiment includes a voltage measurement unit 702, a frequency calculation unit 703, a voltage amplitude calculation unit 704, a voltage synchronization phasor calculation unit 705, a frequency comparison unit 706, and a voltage amplitude comparison. Unit 707, space synchronization phasor calculation unit 708, synchronization input operation delay time calculation unit 709, synchronization input operation execution unit 710, interface 711, and storage unit 712. The interface 711 performs a process of outputting a calculation result or the like to a display device or an external device, and the storage unit 712 performs a process of storing measurement data, a calculation result, or the like.

つぎに、同期投入装置701の処理の流れについて図22および図23を参照して説明する。なお、各部の個々の機能については、上述した計算式に基づくと共に、実施の形態1〜6の装置における説明と重複するため、処理の流れと新規な事項についてのみの説明に留め、詳細な説明は省略する。   Next, the flow of processing of the synchronization input device 701 will be described with reference to FIGS. The individual functions of each part are based on the above-described calculation formula and overlap with the description in the devices of the first to sixth embodiments. Is omitted.

電圧計測部702は、電力系統の一端および他端に設けられた計器用変圧器(PT)からの電圧瞬時値が入力され、それぞれの電圧(両端電圧)を計測する(ステップS701)。周波数算出部703は、端子1,2における各周波数(両端周波数)を算出する(ステップS702)。電圧振幅算出部704は、端子1,2における各電圧振幅(両端電圧振幅)を算出する(ステップS703)。なお、電力系統が分離系統である場合、各端にて計測される電圧を表す式は、次式の通りである。   The voltage measuring unit 702 receives an instantaneous voltage value from a voltage transformer (PT) provided at one end and the other end of the power system, and measures each voltage (voltage at both ends) (step S701). The frequency calculation unit 703 calculates each frequency (both ends frequency) at the terminals 1 and 2 (step S702). The voltage amplitude calculation unit 704 calculates the voltage amplitudes (terminal voltage amplitudes) at the terminals 1 and 2 (step S703). When the power system is a separated system, the expression representing the voltage measured at each end is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、V1,φ1は、それぞれ端子1における現時点の電圧振幅および電圧同期フェーザであり、V2,φ2は、それぞれはそれぞれ端子2における現時点の電圧振幅および電圧同期フェーザである。 Here, V 1 and φ 1 are the current voltage amplitude and voltage-synchronized phasor at terminal 1, respectively, and V 2 and φ 2 are the current voltage amplitude and voltage-synchronized phasor at terminal 2, respectively.

電圧同期フェーザ算出部705は、端子1,2における各電圧同期フェーザ(両端電圧同期フェーザ)を算出し(ステップS704)、周波数比較部706は、両端周波数を比較する(ステップS705)。この比較処理では、次式の判定処理が行われる。   The voltage synchronization phasor calculation unit 705 calculates each voltage synchronization phasor (both ends voltage synchronization phasor) at the terminals 1 and 2 (step S704), and the frequency comparison unit 706 compares the frequencies at both ends (step S705). In this comparison process, a determination process of the following equation is performed.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、f1は算出した端子1の周波数(実周波数)、f2は算出した端子2の周波数(実周波数)である。また、ΔfSETは判定のための指定値である。 Here, f 1 is the calculated frequency (actual frequency) of the terminal 1, and f 2 is the calculated frequency (actual frequency) of the terminal 2. Δf SET is a specified value for determination.

電圧振幅比較部707は、両端電圧振幅を比較する(ステップS706)。この比較処理では、次式の判定処理が行われる。   The voltage amplitude comparison unit 707 compares the voltage amplitudes at both ends (step S706). In this comparison process, a determination process of the following equation is performed.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、V1は算出した端子1の電圧振幅、V2は算出した端子2ので夏振幅である。また、ΔVSETは判定のための指定値である。 Here, V 1 is the calculated voltage amplitude of the terminal 1, and V 2 is the calculated summer amplitude of the terminal 2. ΔV SET is a specified value for determination.

上記(274)式と(275)式の条件が満たされるとき、空間同期フェーザ算出部708は、電圧同期フェーザ算出部705が算出した端子1,2の電圧同期フェーザを用いて空間同期フェーザを算出する(ステップS707)。   When the conditions of the above equations (274) and (275) are satisfied, the space synchronization phasor calculation unit 708 calculates the space synchronization phasor using the voltage synchronization phasor of the terminals 1 and 2 calculated by the voltage synchronization phasor calculation unit 705. (Step S707).

同期投入操作遅れ時間算出部709は、同期投入操作遅れ時間(同期投入装置操作遅れ時間:TASY)を算出する(ステップS708)。なお、このステップS708の処理は、以下の手順(サブステップ)にて実行される。 The synchronization input operation delay time calculation unit 709 calculates a synchronization input operation delay time (synchronization device operation delay time: T ASY ) (step S708). In addition, the process of this step S708 is performed in the following procedures (substeps).

まず、同期投入操作遅れ時間算出部709は、同期投入予測時間Testを次式を用いて算出する。 First, the synchronization input operation delay time calculation unit 709 calculates the synchronization input prediction time T est using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、f1,φ1は、それぞれ端子1における現時点の実周波数および電圧同期フェーザであり、f2,φ2は、それぞれ端子2における現時点の実数波数および電圧同期フェーザである。よって、この(276)式に示される同期投入予測時間Testは、端子1,2間の空間同期フェーザに対応する時間差を意味している。 Here, f 1 and φ 1 are the current real frequency and voltage-synchronized phasor at the terminal 1, respectively, and f 2 and φ 2 are the current real wave number and voltage-synchronized phasor at the terminal 2, respectively. Therefore, the synchronization input prediction time T est shown in the equation (276) means a time difference corresponding to the spatial synchronization phasor between the terminals 1 and 2.

なお、同期投入装置に指令を送信する場合、装置の計算時間(ロジック計算時間)や、制御信号の伝送時間を考慮しなければならない。いま、ロジック計算時間をTCALとし、制御信号伝送時間をTCOMとすると、同期投入装置操作遅れ時間TASYおよび同期投入予測時間Testと、これらロジック計算時間TCALおよび制御信号伝送時間TCOMとの間には、次式に示す関係がある。 Note that when a command is transmitted to the synchronous input device, it is necessary to consider the calculation time (logic calculation time) of the device and the transmission time of the control signal. Assuming that the logic calculation time is T CAL and the control signal transmission time is T COM , the synchronization input device operation delay time T ASY and the synchronization input prediction time T est , and these logic calculation time T CAL and control signal transmission time T COM There is a relationship shown in the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、同期投入装置操作遅れ時間TASYは、次式に基づき算出することができる。 Therefore, the synchronization input device operation delay time TASY can be calculated based on the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

本フローに戻り、同期投入操作実施部710は、この(279)式に示される同期投入装置操作遅れ時間TASYに基づいて同期投入操作を実施する(ステップS709)。 Returning to this flow, the synchronization input operation execution unit 710 performs the synchronization input operation based on the synchronization input device operation delay time TASY shown in the equation (279) (step S709).

最後のステップS710では、上述した全体のフローを終了するか否かの判定処理を行い、終了でなければ(ステップS710,No)、ステップS701〜S709までの処理を繰り返し行う。   In the last step S710, the process for determining whether or not to end the above-described overall flow is performed. If not (No in step S710), the processes from step S701 to S709 are repeated.

(実施の形態8)
実施の形態8では、周波数測定装置および周波数変化率測定装置について説明する。なお、以下の説明は、監視制御装置の1つである単独運転検出装置を起動するときの起動ロジックに上述した周波数測定手法を適用する場合を一例として説明する。
(Embodiment 8)
In the eighth embodiment, a frequency measurement device and a frequency change rate measurement device will be described. In addition, the following description demonstrates as an example the case where the frequency measurement method mentioned above is applied to the starting logic at the time of starting the independent operation detection apparatus which is one of the monitoring control apparatuses.

まず、単独運転検出装置における典型的な周波数変化率判定式を示す。この判定式は、次式の通りである。   First, a typical frequency change rate determination formula in the isolated operation detection device is shown. This determination formula is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、ft,ft-T0,dfSET,は、それぞれ現時点、指定時間T0(例えば、定格周波数の3サイクル時間)、単独運転検出のための起動整定値である。 Here, f t , f t-T0 , and df SET are a specified time T 0 (for example, three cycle times of the rated frequency) and a starting settling value for detecting an independent operation, respectively.

上述してきた本願発明の周波数係数測定法によれば、回転位相角対称性指標などを初めとする種々の対称性指標により電圧波形の対称性破れを判定することができる。また、すでに測定したデータをラッチすることにより、電圧フリッカなどの測定結果に対する影響を回避することができる。このため、高精度な周波数測定装置および周波数変化率測定装置の提供が可能となる。   According to the frequency coefficient measurement method of the present invention described above, the symmetry breaking of the voltage waveform can be determined by various symmetry indices such as a rotational phase angle symmetry index. In addition, by latching already measured data, it is possible to avoid the influence on the measurement result such as voltage flicker. For this reason, it is possible to provide a highly accurate frequency measuring device and frequency change rate measuring device.

本願発明の周波数係数測定法は、従来手法に比して位相跳躍の検出機能に優れるため、位相跳躍による誤起動を回避することが可能となる。また、従来装置では、位相跳躍の誤起動を回避するために、様々な対策を実施しているため、検出時間は長くなる。このため、本願手法を用いることにより、高速かつ誤起動を抑えた信頼性の高い単独運転検出装置の提供が可能となる。なお、位相跳躍の検出については、後述するケース4にて詳細なシミュレーション結果を提示する。   Since the frequency coefficient measuring method of the present invention is superior to the conventional method in detecting the phase jump, it is possible to avoid erroneous start due to the phase jump. In addition, in the conventional apparatus, various measures are taken in order to avoid erroneous start of phase jump, so that the detection time becomes long. For this reason, by using the method of the present application, it is possible to provide a high-speed and highly reliable isolated operation detection device that suppresses erroneous starting. For the phase jump detection, a detailed simulation result is presented in case 4 described later.

(実施の形態9)
実施の形態9では、過電圧保護装置および低電圧保護装置について説明する。なお、日本における保護制御装置の多くは、30°サンプリング(α=30°)を採用しているため、以下の説明は、30°サンプリングの場合を一例とした説明とする。まず、30°サンプリングの場合の周波数係数は、上記(12)式より、以下のように得られる。
(Embodiment 9)
In the ninth embodiment, an overvoltage protection device and a low voltage protection device will be described. In addition, since most of the protection control devices in Japan employ 30 ° sampling (α = 30 °), the following description is an example of the case of 30 ° sampling. First, the frequency coefficient in the case of 30 ° sampling is obtained as follows from the above equation (12).

Figure 0005762247
Figure 0005762247

周波数係数fCを(22)式に代入し、次式に示す過電圧保護の計算式を提案する。 By substituting the frequency coefficient f C into the equation (22), a calculation formula for overvoltage protection is proposed as shown in

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、Vは実電圧振幅、Vgdはゲージ差分電圧、Vhighは整定値である。 Here, V is an actual voltage amplitude, V gd is a gauge differential voltage, and V high is a settling value.

同様に、30°サンプリングの場合、次式に示す低電圧保護の計算式を提案する。   Similarly, in the case of 30 ° sampling, a calculation formula for low voltage protection shown in the following formula is proposed.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、Vは実電圧振幅、Vgdはゲージ差分電圧、Vlowは整定値である。 Here, V is an actual voltage amplitude, V gd is a gauge differential voltage, and V low is a settling value.

上記の2つの計算式は、差分電圧のみを利用している。このため、これらの計算式を具備する過電圧保護装置および低電圧保護装置は、直流オフセットの影響が非常に小さくなる。したがって、CT飽和の影響を低減することができ、過電圧あるいは低電圧保護の高速動作に大きく貢献することができる。   The above two formulas use only the differential voltage. For this reason, the overvoltage protection device and the low voltage protection device having these calculation formulas have a very small influence of the DC offset. Therefore, it is possible to reduce the influence of CT saturation and greatly contribute to high-speed operation of overvoltage or undervoltage protection.

(実施の形態10)
実施の形態9では、30°サンプリングの過電圧保護装置について説明したが、実施の形態10では、30°サンプリングの過電流保護装置について説明する。
(Embodiment 10)
In the ninth embodiment, the 30 ° sampling overvoltage protection device has been described. In the tenth embodiment, a 30 ° sampling overcurrent protection device will be described.

まず、上記(280)式で求めた周波数係数を(28)式に代入し、次式に示す過電流保護の計算式を提案する。   First, the frequency coefficient obtained by the above equation (280) is substituted into the equation (28), and a calculation formula for overcurrent protection shown in the following equation is proposed.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、Iは実電流振幅、Igdはゲージ差分電流、ISETは整定値である。 Here, I is an actual current amplitude, I gd is a gauge differential current, and I SET is a settling value.

上記の計算式は、差分電流のみを利用している。このため、これらの計算式を具備する過電流保護装置は、直流オフセットの影響が非常に小さくなる。したがって、CT飽和の影響を低減することができ、過電流保護の高速動作に大きく貢献することができる。   The above formula uses only the differential current. For this reason, in the overcurrent protection device having these calculation formulas, the influence of the DC offset becomes very small. Therefore, the influence of CT saturation can be reduced, which can greatly contribute to the high-speed operation of overcurrent protection.

(実施の形態11)
実施の形態11では、電流差動保護装置について説明する。なお、ここでは、電流位相差測定法および同期フェーザ測定法の2つを一例として説明する。
(Embodiment 11)
In the eleventh embodiment, a current differential protection device will be described. Here, two examples of the current phase difference measurement method and the synchronized phasor measurement method will be described as examples.

(電流位相差測定法)
まず、送電線の各端(端子1,2)あるいは送電線を挟んで位置する各端の電気設備(変圧器、発電機など)にて計測される電流は、次式のように表すことができる。
(Current phase difference measurement method)
First, the current measured at each end of the transmission line (terminals 1 and 2) or at each end of the electrical equipment (transformer, generator, etc.) located across the transmission line can be expressed as: it can.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、I12は、それぞれ端子1,2における電流振幅である。また、φ12は、端子1,2間の電流ベクトルの位相差である。なお、電流ベクトルとしては、CT飽和の影響の小さい差分電流を用いることが好ましい。 Here, I 1 and I 2 are current amplitudes at the terminals 1 and 2 , respectively. Φ 12 is the phase difference of the current vector between the terminals 1 and 2. As the current vector, it is preferable to use a differential current that is less affected by CT saturation.

また、電流差動保護装置としての瞬時値比較計算式は、次式の通りである。   The instantaneous value comparison calculation formula as the current differential protection device is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式を満足する場合、区内故障と判定することが可能である。なお、通信時間を考慮する場合、電流ベクトルの位相差φ12を次式のように補正する。 When the above equation is satisfied, it is possible to determine that the failure is within the ward. When the communication time is taken into consideration, the current vector phase difference φ 12 is corrected as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、fは実測周波数、Ttransferは通信時間である。この(286)式の結果を(285)式に代入して計算を行えばよい。 Here, f is an actually measured frequency and T transfer is a communication time. Calculation may be performed by substituting the result of equation (286) into equation (285).

(同期フェーザ測定法)
この手法では、送電線の各端(端子1,2)あるいは送電線を挟んで位置する各端の電気設備(変圧器、発電機など)における電流振幅および電流同期フェーザを測定する。これらの電流振幅および電流同期フェーザを用いた場合の電流は次式で表すことができる。
(Synchronous phasor measurement method)
In this method, the current amplitude and the current-synchronized phasor in each end of the transmission line (terminals 1 and 2) or electrical equipment (transformer, generator, etc.) at each end located across the transmission line are measured. These current amplitudes and currents when using a current-synchronized phasor can be expressed by

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、I,φI1は、それぞれ端子1における現時点での電流振幅および電流同期フェーザである。同様に、I2,φI2は、それぞれ端子2における現時点での電流振幅および電流同期フェーザである。なお、使用する電流ベクトルとしては、CT飽和の影響の小さい差分電流を用いることが好ましい。 Here, I 1 and φ I1 are the current amplitude and current-synchronized phasor at the current time at the terminal 1, respectively. Similarly, I 2 and φ I2 are the current amplitude and current-synchronized phasor at terminal 2, respectively. As a current vector to be used, it is preferable to use a differential current that is less affected by CT saturation.

また、電流差動保護装置としての瞬時値比較計算式は、次式の通りである。   The instantaneous value comparison calculation formula as the current differential protection device is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式を満足する場合、区内故障と判定することが可能である。   When the above equation is satisfied, it is possible to determine that the failure is within the ward.

また、電流差動保護装置として次式に示す瞬時値比較計算式を用いてもよい。   Moreover, you may use the instantaneous value comparison calculation formula shown to following Formula as a current differential protective device.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式を満足する場合、区内故障と判定することが可能である。   When the above equation is satisfied, it is possible to determine that the failure is within the ward.

なお、これら電流差動保護装置において、端子1,2間の時間同期が必要となり、同じ時刻の瞬時値あるいは位相角で比較しなければならないことは言うまでもない。また、同期に際し、端子1,2間の情報伝送時間を考慮しなければならないことも言うまでもない。   In these current differential protection devices, it is needless to say that time synchronization between the terminals 1 and 2 is necessary, and comparison must be made using instantaneous values or phase angles at the same time. It goes without saying that the information transmission time between the terminals 1 and 2 must be taken into account when synchronizing.

(実施の形態12)
実施の形態12では、幾つかの対称分電圧測定装置、対称分電流測定装置、対称分電力測定装置および、対称分インピーダンス測定装置について説明する。
(Embodiment 12)
In the twelfth embodiment, several symmetrical voltage dividing devices, symmetrical current measuring devices, symmetrical power measuring devices, and symmetrical impedance measuring devices will be described.

(対称分電圧測定装置1)
電力系統の三相電圧は、以下のように測定される。
(Symmetric voltage divider 1)
The three-phase voltage of the power system is measured as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、VA,VB,VCは、それぞれA相、B相、C相の電圧振幅である。また、φVBA,φVCAは、それぞれB相電圧とA相電圧の位相差およびC相電圧とA相電圧の位相差である。なお、これらの電圧振幅および位相差は、本願の提案手法(両端周波数が同じである両母線間位相角差計算法)で測定される。 Here, V A , V B , and V C are the voltage amplitudes of the A phase, the B phase, and the C phase, respectively. Φ VBA and φ VCA are the phase difference between the B phase voltage and the A phase voltage and the phase difference between the C phase voltage and the A phase voltage, respectively. Note that these voltage amplitude and phase difference are measured by the proposed method of the present application (phase angle difference calculation method between both buses having the same frequency at both ends).

(対称分電圧測定装置2)
電力系統の三相電圧は、以下のように測定される。
(Symmetric voltage divider 2)
The three-phase voltage of the power system is measured as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、VA,VB,VC,φVA,φVB,φVCは、それぞれA相、B相、C相の電圧振幅および同期フェーザである。なお、これらの電圧振幅および位相差は、本願の提案手法で測定される。 Here, V A , V B , V C , φ VA , φ VB , and φ VC are the voltage amplitudes and synchronous phasors of A phase, B phase, and C phase, respectively. These voltage amplitudes and phase differences are measured by the proposed method of the present application.

つぎに、対称座標法を利用して、次式のように零相、正相、逆相電圧を算出する。   Next, using the symmetric coordinate method, zero-phase, positive-phase, and negative-phase voltages are calculated as in the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、対称変換行列の係数α,α2は次式で表される。 Here, the coefficients α and α 2 of the symmetric transformation matrix are expressed by the following equations.

α=ej2π/3,α2=e-j2π/3 α = e j2π / 3 , α 2 = e -j2π / 3

従来、零相、正相、逆相の各電圧を測定する装置では、対称座標法にて対称分の電圧を測定しているが、実周波数は定格周波数であることが前提である。一方、実周波数が定格周波数ではない場合、測定の誤差が生じる。これに対して、本願発明は、実周波数の計算(計測)結果を利用して、相間(B相とA相、C相とA相)の位相角差を計算し、あるいは直接同期フェーザを計算している。このため、例えばA相を基準にし、実周波数が定格周波数からずれた場合であっても、自動的な周波数補正が行われ、高精度な測定が可能となる。   Conventionally, devices that measure zero-phase, positive-phase, and reverse-phase voltages measure the symmetrical voltage by the symmetric coordinate method, but it is assumed that the actual frequency is the rated frequency. On the other hand, if the actual frequency is not the rated frequency, a measurement error occurs. In contrast, the present invention calculates the phase angle difference between the phases (B phase and A phase, C phase and A phase) using the actual frequency calculation (measurement) result, or calculates the direct synchronized phasor. doing. For this reason, for example, even when the actual frequency deviates from the rated frequency with reference to the A phase, automatic frequency correction is performed, and high-precision measurement is possible.

(対称分電流測定装置1)
電力系統の三相電流は、以下のように測定される。
(Symmetric current measuring device 1)
The three-phase current of the power system is measured as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、IA,IB,ICは、それぞれA相、B相、C相の電圧振幅である。また、φIBA,φICAは、それぞれB相電流とA相電流の位相差およびC相電流とA相電流の位相差である。なお、これらの電流振幅および位相差は、本願の提案手法にて測定される。 Here, I A , I B , and I C are voltage amplitudes of the A phase, the B phase, and the C phase, respectively. Φ IBA and φ ICA are the phase difference between the B phase current and the A phase current and the phase difference between the C phase current and the A phase current, respectively. These current amplitude and phase difference are measured by the proposed method of the present application.

(対称分電流測定装置2)
電力系統の三相電流は、以下のように測定される。
(Symmetric current measuring device 2)
The three-phase current of the power system is measured as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、IA,IB,IC,φIA,φIB,φICは、それぞれA相、B相、C相の電流振幅および同期フェーザである。なお、これらの電流振幅および位相差は、本願の提案手法で測定される。 Here, I A , I B , I C , φ IA , φ IB , and φ IC are current amplitudes and synchronous phasors of A phase, B phase, and C phase, respectively. These current amplitude and phase difference are measured by the proposed method of the present application.

つぎに、対称座標法を利用して、次式のように零相、正相、逆相電流を算出する。   Next, using the symmetric coordinate method, zero-phase, positive-phase, and reverse-phase currents are calculated as in the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、対称分電流測定装置も対称分電圧測定装置と同様な高精度特性を有している。   The symmetrical current measuring device has the same high-accuracy characteristics as the symmetrical voltage measuring device.

(対称分電力測定装置)
上記した対称分電圧測定手法および対称分電流測定手法により測定された対称分の電圧電流を用いれば、次式に示される対称分電力が求められる。
(Symmetric power measurement device)
By using the symmetrical voltage and current measured by the above-described symmetrical voltage measuring method and the symmetrical current measuring method, the symmetrical power shown by the following equation can be obtained.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、P1,P2,P3は、それぞれ零相、正相、逆相の各有効電力であり、Q1,Q2,Q3は、それぞれ零相、正相、逆相の各無効電力である。 Here, P 1 , P 2 , and P 3 are active powers of zero phase, positive phase, and negative phase, respectively, and Q 1 , Q 2 , and Q 3 are zero phase, positive phase, and negative phase, respectively. Reactive power.

(対称分インピーダンス測定装置)
上記した対称分電圧測定手法および対称分電流測定手法により測定された対称分の電圧電流を用いれば、次式に示される対称分インピーダンスが求められる。
(Symmetric impedance measuring device)
Using the symmetrical voltage and current measured by the above-described symmetrical voltage measurement method and symmetrical current measurement method, the symmetrical impedance shown in the following equation can be obtained.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、Z0,Z1,Z2は、それぞれ零相、正相、逆相の各インピーダンスであり、R0,R1,R2は、それぞれ零相、正相、逆相の各抵抗成分であり、L0,L1,L2は、それぞれ零相、正相、逆相の各イン成分である。 Here, Z 0 , Z 1 , Z 2 are impedances of zero phase, positive phase, and negative phase, respectively, and R 0 , R 1 , R 2 are resistances of zero phase, positive phase, and negative phase, respectively. L 0 , L 1 , and L 2 are in-components of zero phase, normal phase, and reverse phase, respectively.

なお、上記の計算式は電力系統の保護制御装置に関する対称成分のすべての計算に適用できる。   The above calculation formula can be applied to all calculations of symmetrical components related to the power system protection control device.

(実施の形態13)
実施の形態13では、差動型の保護制御装置に好適な高速瞬時値推定手法について説明する。
(Embodiment 13)
In the thirteenth embodiment, a high-speed instantaneous value estimation method suitable for a differential protection control device will be described.

差動保護を実施するとき、相手端の時系列データを受信すると共に、ポイントごとに通信正常スタンプを付けている。また、差動保護演算を実施するとき、AIテーブル(AI:アナログ入力データ)に保存している数点の時系列データ(例えば、12点)を利用する。ところが、通信回線の瞬時故障等が起こると、現時点のデータを受信することができなくなるため、すでに受信したAIテーブルに保存された11点データも一緒に全て無効となり、次のAIテーブルのすべてのデータが正常であるときまでに、差動保護演算はロックされる。このような差動保護演算のロジックでは、保護装置としての高速性が損なわれる。この実施の形態の手法は、この点を改善するものである。   When differential protection is implemented, time-series data of the other end is received and a communication normal stamp is attached to each point. Further, when performing the differential protection operation, several time series data (for example, 12 points) stored in the AI table (AI: analog input data) are used. However, if an instantaneous failure or the like of the communication line occurs, the current data cannot be received. Therefore, all the 11-point data stored in the already received AI table are also invalidated, and all the next AI table By the time the data is normal, the differential protection operation is locked. In such a differential protection operation logic, high-speed performance as a protection device is impaired. The technique of this embodiment improves this point.

まず、ゲージ電圧群を用いた周波数係数測定法によれば、次式を用いて周波数係数を計算することができる。   First, according to the frequency coefficient measurement method using a gauge voltage group, the frequency coefficient can be calculated using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、vt,vt-T,vt-2Tは、それぞれ現時点、1ステップ前、2ステップ前の電圧瞬時値である。なお、周波数係数は急変しないと考え、すでに受信したデータにより算出された値を利用するものとする。したがって、現時点の瞬時値推定値は、次式に示すように1ステップ前、2ステップ前の電圧瞬時値を用いて推定することができる。 Here, v t , v tT , and v t−2T are current voltage instantaneous values one step before and two steps before, respectively. It is assumed that the frequency coefficient does not change suddenly, and a value calculated from already received data is used. Therefore, the instantaneous value estimated value at the present time can be estimated using the voltage instantaneous value one step before and two steps before as shown in the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

通信回線の瞬時故障が発生した場合、上記を利用して現時点の瞬時値データを推定し、AIテーブルに格納する。この手法により、保護装置の高速性が保証される。   When an instantaneous failure occurs in the communication line, the current instantaneous value data is estimated using the above and stored in the AI table. This method ensures the high speed of the protection device.

(実施の形態14)
実施の形態14では、高調波電流補償装置について説明する。なお、以下の説明は、高調波電流補償装置を電力系統のアクティブフィルタとして適用する場合の一例として説明する。
(Embodiment 14)
In the fourteenth embodiment, a harmonic current compensator will be described. In the following description, the harmonic current compensator will be described as an example when applied as an active filter of a power system.

まず、単相回路におけるアクティブフィルタ出力電流は、次式のように求められる。   First, the active filter output current in the single-phase circuit is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、iAFはアクティブフィルタ出力電流、iLは実交流電流瞬時値、ireは基本波瞬時値、Iは基本波電流振幅、φIは電流同期フェーザである。また、上式に、(255)式を代入すると、次式のように表される。 Here, i AF is an active filter output current, i L is an actual alternating current instantaneous value, i re is a fundamental wave instantaneous value, I is a fundamental wave current amplitude, and φ I is a current synchronous phasor. Further, when the expression (255) is substituted into the above expression, the following expression is obtained.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、SAPはゲージ有効同期フェーザ、SAQはゲージ無効同期フェーザ、fCは周波数係数である。上式を用いれば、時系列入力データから直接的にアクティブフィルタ出力電流の計算が可能となる。 Here, SA P is a gauge effective synchronization phasor, SA Q is a gauge invalid synchronization phasor, and f C is a frequency coefficient. If the above equation is used, the active filter output current can be calculated directly from the time-series input data.

つぎに、ケース1〜6までの数値例を用いて、本発明の有用性および効果について説明する。まず、ケース1のパラメータは、下記表2に示す通りである。   Next, the usefulness and effects of the present invention will be described using numerical examples from cases 1 to 6. First, parameters of case 1 are as shown in Table 2 below.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

まず、ケース1のパラメータを用いる際、入力波形は、次式のように余弦関数で表示する。   First, when using the parameters of case 1, the input waveform is displayed as a cosine function as in the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図24は、ケース1のパラメータにて計算される周波数係数を示す図である。図24および下式((8)式を再掲)からも分かるように、周波数係数は余弦関数である。   FIG. 24 is a diagram illustrating frequency coefficients calculated using the parameters of case 1. In FIG. As can be seen from FIG. 24 and the following equation (representing equation (8)), the frequency coefficient is a cosine function.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図24に示すように、周波数係数は周波数が高くなるにつれて小さくなり、1から−1の間で変動する。周波数係数が1の場合、周波数は零であり、いわゆる直流である。なお、周波数係数が−1の場合、周波数はfS/2であり、サンプリング周波数の半分の値をとる。 As shown in FIG. 24, the frequency coefficient decreases as the frequency increases, and varies between 1 and -1. When the frequency coefficient is 1, the frequency is zero and is so-called direct current. When the frequency coefficient is −1, the frequency is f S / 2, which is half the sampling frequency.

ここで、回転位相角を表す(13)式を以下に再掲する。   Here, the equation (13) representing the rotational phase angle is shown again below.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(304)式によれば、回転位相角は正負の値をとり得るが、現実には、図25に示すように回転位相角は常に正であり、0から180度の間にある。なお、実周波数がサンプリング周波数の半分以下の場合、回転位相角の大きさは実周波数の大きさと正比例関係になる。また、実周波数がサンプリング周波数の1/4である場合、回転位相角は90度であり、周波数係数は零である。   According to the above expression (304), the rotational phase angle can take a positive or negative value, but in reality, as shown in FIG. 25, the rotational phase angle is always positive and is between 0 and 180 degrees. When the actual frequency is less than half of the sampling frequency, the magnitude of the rotational phase angle is directly proportional to the magnitude of the actual frequency. When the actual frequency is 1/4 of the sampling frequency, the rotation phase angle is 90 degrees and the frequency coefficient is zero.

電力系統の保護制御装置に最適なサンプリング周波数は、定格周波数の4倍である。なお、ここで言う最適という意味は、計算負荷を小さくするという意味である。したがって、50Hzの系統には200Hzのサンプリング周波数が推奨され、60Hz系統には240Hzサンプリング周波数が推奨される。   The optimum sampling frequency for the power system protection control device is four times the rated frequency. The term “optimum” here means to reduce the calculation load. Therefore, a sampling frequency of 200 Hz is recommended for a 50 Hz system, and a 240 Hz sampling frequency is recommended for a 60 Hz system.

図26は、ケース1のパラメータにて計算される周波数測定のゲイン図である。このゲインを計算する式を次式に示す。   FIG. 26 is a gain diagram of frequency measurement calculated using the parameters of case 1. The following formula is used to calculate this gain.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、f1は周波数測定値、f0は入力理論周波数である。このように、測定対象の周波数がサンプリング周波数600Hzの半分以下(300Hz以下)であれば、理論的誤差のない周波数測定が可能となる。なお、この結果は、標本化定理(sampling theorem)に一致していることが分かる。 Here, f 1 is a frequency measurement value and f 0 is an input theoretical frequency. Thus, if the frequency to be measured is less than half the sampling frequency of 600 Hz (300 Hz or less), frequency measurement without a theoretical error is possible. Note that this result is consistent with the sampling theorem.

つぎに、ケース2のパラメータを用いた測定結果(計算結果)について図27〜図32の図面を参照して説明する。なお、図27〜32は、それぞれがケース2のパラメータにて計算される測定結果であり、図27には周波数係数、図28には瞬時電圧、直流オフセット、ゲージ電圧および電圧振幅、図29には回転位相角および実測周波数、図30にはゲージ有効同期フェーザおよびゲージ無効同期フェーザ、図31には本願同期フェーザおよび従来の瞬時値同期フェーザ、図32には時間同期フェーザが示されている。また、ケース2のパラメータは、下記表3に示す通りである。   Next, measurement results (calculation results) using the parameters of case 2 will be described with reference to the drawings in FIGS. 27 to 32 are measurement results calculated with the parameters of case 2, respectively. FIG. 27 shows frequency coefficients, FIG. 28 shows instantaneous voltage, DC offset, gauge voltage and voltage amplitude, and FIG. 30 shows the rotational phase angle and the actually measured frequency, FIG. 30 shows the gauge effective synchronization phasor and the gauge invalid synchronization phasor, FIG. 31 shows the present application phasor and the conventional instantaneous value synchronization phasor, and FIG. 32 shows the time synchronization phasor. The parameters for case 2 are as shown in Table 3 below.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

表3によれば、入力波形の実数瞬時値関数は、次式のように表される。   According to Table 3, the real number instantaneous value function of the input waveform is expressed as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、上記(306)式に示す入力波形を電圧瞬時値とするときの周波数係数は、以下のように得られる。   Further, the frequency coefficient when the input waveform shown in the above equation (306) is an instantaneous voltage value is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

実周波数がサンプリング周波数の1/4より大きい場合、周波数係数の符号はマイナスになる。図27に示すように、測定結果と理論値とは一致し、正しく測定されていることが分かる。   If the actual frequency is greater than 1/4 of the sampling frequency, the sign of the frequency coefficient is negative. As shown in FIG. 27, it can be seen that the measurement result and the theoretical value coincide with each other and the measurement is performed correctly.

また、上記(306)式に示す入力波形を電圧瞬時値とするときの直流オフセットは、以下のように得られる。   Further, the direct current offset when the input waveform shown in the above equation (306) is used as the instantaneous voltage value is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図28に示すように、直流オフセットの計算値は入力値と一致し、正しく測定されている。   As shown in FIG. 28, the calculated value of the DC offset coincides with the input value and is measured correctly.

また、ゲージ電圧は交流電圧の回転不変量であるため、電圧瞬時値から直流オフセットを差し引いた後のゲージ電圧を求めると、以下のように得られる。   Since the gauge voltage is a rotation invariant of the AC voltage, the gauge voltage after subtracting the DC offset from the instantaneous voltage value is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式の結果から、電圧振幅は、以下のように得られる。   From the result of the above equation, the voltage amplitude is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式の結果は、図28および上記表3の入力データと一致しており、正しく測定されていることが分かる。なお、分かりやすさのため、図28中の電圧振幅には、直流オフセット成分が加算されている。   The result of the above formula is in agreement with the input data in FIG. For ease of understanding, a DC offset component is added to the voltage amplitude in FIG.

また、(307)式の結果より、回転位相角は、以下のように得られる。   Further, from the result of the equation (307), the rotational phase angle is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

周波数係数がマイナスである場合、回転位相角は90度より大きくなる。図29に示すように、測定結果と理論値とは一致し、正しく測定されていることが分かる。   When the frequency coefficient is negative, the rotational phase angle is greater than 90 degrees. As shown in FIG. 29, it can be seen that the measurement results agree with the theoretical values and are measured correctly.

また、上記(311)式より、実周波数は、以下のように得られる。   From the above equation (311), the actual frequency is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図29に示すように、実測周波数は上記(312)式および表2の入力データと一致していることが分かる。   As shown in FIG. 29, it can be seen that the actually measured frequency matches the above-mentioned equation (312) and the input data in Table 2.

また、図30に示すように、ゲージ有効同期フェーザは、1ステップ前のゲージ無効同期フェーザと等しいことが分かる。   Further, as shown in FIG. 30, it can be seen that the gauge effective synchronization phasor is equal to the gauge invalid synchronization phasor one step before.

また、図31は、ケース2のパラメータにて計算される本願同期フェーザを従来の瞬時値同期フェーザと比較して示した図である。図31において、本願同期フェーザを黒三角印で示し、上記特許文献3に開示されている瞬時値同期フェーザを黒丸印でしている。   FIG. 31 is a diagram showing the present synchronized phasor calculated with the parameters of case 2 in comparison with a conventional instantaneous value synchronized phasor. In FIG. 31, the synchronous phasor of the present application is indicated by a black triangular mark, and the instantaneous value synchronous phasor disclosed in Patent Document 3 is indicated by a black circular mark.

図31において、本願同期フェーザは時間依存量であり、−πから+πの範囲で変動している。ここで、本願同期フェーザがプラスになるとき、瞬時値同期フェーザと一致する。また、本願の同期フェーザがマイナスのとき、瞬時値同期フェーザはマイナスにならないが、絶対値が同じである(符号相反)。   In FIG. 31, the synchronous phasor of the present application is a time-dependent amount and fluctuates in the range of −π to + π. Here, when the present synchronized phasor becomes positive, it coincides with the instantaneous value synchronized phasor. When the synchronized phasor of the present application is negative, the instantaneous value synchronized phasor does not become negative, but the absolute value is the same (sign reciprocal).

なお、上記特許文献3(以下、この項において「従来発明」という)に示されている瞬時値同期フェーザの計算式は、以下の通りである。   The calculation formula of the instantaneous value synchronous phasor shown in Patent Document 3 (hereinafter referred to as “conventional invention” in this section) is as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

このように、従来発明による瞬時値同期フェーザは、常にプラスになっている。したがって、従来発明では、自端絶対位相角の反転領域(位相角は0〜πの間、反時計回りあるいは時計回りで変化)があり、その反転領域において、絶対位相角は反時計回りで回転しているか、あるいは時計回りで回転しているかについて、正確に定めることができない。また、従来発明では、両絶対位相角の差分である時間同期フェーザあるいは空間同期フェーザを計算するとき、位相角の反転領域において、正確な値が得られない。このため、従来発明では、前ステップの値をラッチすることにしている。   Thus, the instantaneous value synchronization phasor according to the conventional invention is always positive. Therefore, in the conventional invention, there is an inversion region of the absolute end phase angle (the phase angle changes between 0 and π counterclockwise or clockwise), and the absolute phase angle rotates counterclockwise in the inversion region. It is not possible to accurately determine whether it is rotating or rotating clockwise. Further, in the conventional invention, when calculating a time-synchronized phasor or a space-synchronized phasor that is a difference between both absolute phase angles, an accurate value cannot be obtained in the phase angle inversion region. For this reason, in the conventional invention, the value of the previous step is latched.

これに対し、本願発明では、対称群を利用する手法であるため、グループ同期フェーザ測定法における絶対位相角は−π〜πの間、常に反時計回りの一方向で変化することとなり、位相角差をラッチすることを要しない。したがって、正確な時間同期フェーザあるいは空間同期フェーザを確定することができ、高速保護制御において非常に有効である。なお、本願発明と従来発明とでは、ノイズ処理の考え方も異なる。従来発明は、最小二乗法を利用するのに対し、本願発明では、対称群の数を増やすことでノイズを低減する。   On the other hand, since the present invention is a method using a symmetric group, the absolute phase angle in the group synchronous phasor measurement method always changes in one direction counterclockwise between −π and π. There is no need to latch the difference. Therefore, an accurate time-synchronized phasor or space-synchronized phasor can be determined, which is very effective in high-speed protection control. The concept of noise processing is different between the present invention and the conventional invention. The conventional invention uses the least squares method, whereas the present invention reduces noise by increasing the number of symmetric groups.

また、現時点の同期フェーザと1サイクル前時点の同期フェーザとの差分値である時間同期フェーザは、定格周波数を60Hzとするとき、以下のように得られる。   Further, the time synchronization phasor, which is the difference value between the current synchronization phasor and the synchronization phasor one cycle before, is obtained as follows when the rated frequency is 60 Hz.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図32に示すように、時間同期フェーザの測定結果は理論値と一致している。   As shown in FIG. 32, the measurement result of the time synchronization phasor agrees with the theoretical value.

つぎに、ケース3−5のパラメータについて説明する。ケース3−5は上記非特許文献1のpp47−51に掲載されたBenchmarkテストケースである。なお、簡単のため、ケース3−5の入力波形における直流オフセットを零としている。   Next, parameters of case 3-5 will be described. Case 3-5 is a Benchmark test case published in pp 47-51 of Non-Patent Document 1. For simplicity, the DC offset in the input waveform of case 3-5 is zero.

つぎに、ケース3のパラメータを用いた測定結果について図33〜図38の図面を参照して説明する。なお、図33〜図38は、それぞれがケース3のパラメータにて計算される測定結果であり、図33には周波数係数、図34には瞬時電圧、ゲージ差分電圧および電圧振幅、図35には余弦関数法の同期フェーザ、正接関数法の同期フェーザおよび対称性破れ判別フラグ、図36には同期フェーザ、図37には、電圧振幅、図38には時間同期フェーザが示されている。なお、ケース3のパラメータは、下記表4に示す通りである。このパラメータは、上記Benchmarkテストに含まれる「G.2 Magnitude step test (10%)」として規定されている。   Next, the measurement results using the parameters of case 3 will be described with reference to the drawings of FIGS. 33 to 38 are measurement results calculated with the parameters of case 3, respectively. FIG. 33 shows frequency coefficients, FIG. 34 shows instantaneous voltage, gauge differential voltage and voltage amplitude, and FIG. A synchronized phasor of the cosine function method, a synchronized phasor of the tangent function method and a symmetry breaking determination flag, FIG. 36 shows a synchronized phasor, FIG. 37 shows a voltage amplitude, and FIG. 38 shows a time synchronized phasor. The parameters for case 3 are as shown in Table 4 below. This parameter is defined as “G.2 Magnitude step test (10%)” included in the Benchmark test.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

まず、ケース3において、入力波形の実数瞬時値関数は、次式のように表される。   First, in Case 3, the real instantaneous value function of the input waveform is expressed as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、φCは、状態急変前の交流電圧の位相角であり、オンラインで計算される。 Here, φ C is the phase angle of the AC voltage before the sudden state change, and is calculated online.

また、上記(315)式に示す入力波形を電圧瞬時値とするときの周波数係数は、以下のように得られる。   Further, the frequency coefficient when the input waveform shown in the above equation (315) is an instantaneous voltage value is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図33に示すように、状態急変後の数点を除いて、安定した値が得られていることが分かる。   As shown in FIG. 33, it can be seen that stable values are obtained except for several points after the sudden change of state.

また、振幅変化前の定常状態におけるゲージ差分電圧は以下のように得られる。   Moreover, the gauge differential voltage in the steady state before the amplitude change is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、振幅変化前の定常状態における電圧振幅は以下のように得られる。   Therefore, the voltage amplitude in the steady state before the amplitude change is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式の結果は、図34の測定結果および上記表4の入力データと一致しており、正しく測定されていることが分かる。   The result of the above formula is consistent with the measurement result of FIG. 34 and the input data of Table 4 above, and it can be seen that the measurement is correctly performed.

また、振幅変化後の定常状態におけるゲージ差分電圧は以下のように得られる。   The gauge differential voltage in the steady state after the amplitude change is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、振幅変化後の定常状態における電圧振幅は以下のように得られる。   Therefore, the voltage amplitude in the steady state after the amplitude change is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式の結果は、図34の測定結果および表4の入力データと一致していることが分かる。   It can be seen that the result of the above equation agrees with the measurement result of FIG. 34 and the input data of Table 4.

図35を参照すると、定常状態において、交流電圧に対称性があり、余弦関数法の同期フェーザと正接関数法の同期フェーザとは完全に一致する。交流電圧が急変する場合、余弦関数法の同期フェーザと正接関数法の同期フェーザの結果が一致せず、対称性が破れることが示されている。   Referring to FIG. 35, in the steady state, the AC voltage is symmetric, and the synchronized phasor of the cosine function method and the synchronized phasor of the tangent function method are completely the same. When the AC voltage changes suddenly, the results of the cosine function method synchronized phasor and the tangent function method synchronized phasor do not agree with each other, and it is shown that the symmetry is broken.

このように、余弦関数法あるいは正接関数法の同期フェーザ測定結果を利用することで、入力波形に対称性があるか否かの判定を行うことができる。また、対称性が破れた場合、(206)式を用いた同期フェーザ推定計算を行うことで、正常の変化を維持することができる。   In this way, by using the synchronized phasor measurement result of the cosine function method or the tangent function method, it is possible to determine whether or not the input waveform has symmetry. When the symmetry is broken, normal change can be maintained by performing synchronous phasor estimation calculation using equation (206).

対称性がある場合、ゲージ差分電圧と周波数係数により電圧振幅を求める。一方、対称性が破れた場合、すでに計算した電圧振幅をラッチする。このようにすることで、図37に示すように、振動的な過渡状態を生じさせないことができている。   When there is symmetry, the voltage amplitude is obtained from the gauge differential voltage and the frequency coefficient. On the other hand, when the symmetry is broken, the already calculated voltage amplitude is latched. By doing so, as shown in FIG. 37, it is possible to prevent a vibrational transient state from occurring.

なお、比較対象として、非特許文献1のP51のFigure G.4-Magnitude step test example (simulation, 1 cycle FFT based algorithm)を参照する。このシミュレーションでは、フーリエ変換を実施しているため、電圧振幅の急変発生前の電圧振幅を変化させている。さらに、非特許文献1では、電圧振幅の急変発生前後の実周波数は系統定格周波数となっている。一方、本願発明では、実周波数が62.14Hzであるにも関わらず、安定な測定結果が得られている。   In addition, as a comparison object, refer to Figure G.4-Magnitude step test example (simulation, 1 cycle FFT based algorithm) of P51 of Non-Patent Document 1. In this simulation, since the Fourier transform is performed, the voltage amplitude before the sudden change of the voltage amplitude is changed. Further, in Non-Patent Document 1, the actual frequency before and after the sudden change in voltage amplitude is the system rated frequency. On the other hand, in the present invention, a stable measurement result is obtained even though the actual frequency is 62.14 Hz.

また、現時点の同期フェーザと定格周波数60Hzの1サイクル前時点の差分である時間同期フェーザは、以下のように得られる。   In addition, a time-synchronized phasor that is a difference between the current synchronized phasor and a point before one cycle of the rated frequency 60 Hz is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図38に示すように、上式の結果(理論値)と図38の測定結果とは一致していることが分かる。なお、過渡状態がないことは同期フェーザ推定計算が正しいことを意味する。   As shown in FIG. 38, it can be seen that the result of the above formula (theoretical value) and the measurement result of FIG. The absence of a transient state means that the synchronized phasor estimation calculation is correct.

つぎに、ケース4のパラメータを用いた測定結果について図39〜図43の図面を参照して説明する。なお、図39〜図43は、それぞれがケース4のパラメータにて計算される測定結果であり、図39には周波数係数、図40には瞬時電圧、ゲージ差分電圧および電圧振幅、図41には余弦関数法の同期フェーザ、正接関数法の同期フェーザおよび対称性破れ判別フラグ、図42には同期フェーザ、図43には時間同期フェーザが示されている。なお、ケース4のパラメータは、下記表5に示す通りである。このパラメータは、上記Benchmarkテストに含まれる「G.3 Phase step test (90°)」として規定されている。   Next, the measurement results using the parameters of case 4 will be described with reference to the drawings of FIGS. 39 to 43 are measurement results calculated with the parameters of case 4, respectively. FIG. 39 shows frequency coefficients, FIG. 40 shows instantaneous voltage, gauge differential voltage and voltage amplitude, and FIG. A synchronized phasor of the cosine function method, a synchronized phasor of the tangent function method, and a symmetry breaking determination flag, FIG. 42 shows a synchronized phasor, and FIG. 43 shows a time synchronized phasor. The parameters for case 4 are as shown in Table 5 below. This parameter is defined as “G.3 Phase step test (90 °)” included in the Benchmark test.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

まず、ケース4において、入力波形の実数瞬時値関数は、次式のように表される。   First, in Case 4, the real instantaneous value function of the input waveform is expressed as the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、φCは、状態急変前の交流電圧の位相角であり、オンラインで計算される。 Here, φ C is the phase angle of the AC voltage before the sudden state change, and is calculated online.

また、上記(322)式に示す入力波形を電圧瞬時値とするときの周波数係数は、以下のように得られる。   Further, the frequency coefficient when the input waveform shown in the above equation (322) is an instantaneous voltage value is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図39に示すように、状態急変後の数点を除いて、安定した値が得られていることが分かる。   As shown in FIG. 39, it can be seen that stable values are obtained except for several points after the sudden change of state.

また、振幅変化前の定常状態におけるゲージ差分電圧は以下のように得られる。   Moreover, the gauge differential voltage in the steady state before the amplitude change is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、振幅変化前の定常状態における電圧振幅は以下のように得られる。   Therefore, the voltage amplitude in the steady state before the amplitude change is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式の結果は、上記表5の入力データと一致していることが分かる。   It can be seen that the result of the above equation is consistent with the input data in Table 5 above.

図41を参照すると、定常状態において、交流電圧に対称性があり、余弦関数法の同期フェーザと正接関数法の同期フェーザとは完全に一致する。交流電圧が急変する場合、余弦関数法の同期フェーザと正接関数法の同期フェーザの結果が一致せず、対称性が破れることが示されている。   Referring to FIG. 41, in a steady state, the AC voltage is symmetric, and the synchronized phasor of the cosine function method and the synchronized phasor of the tangent function method are completely the same. When the AC voltage changes suddenly, the results of the cosine function method synchronized phasor and the tangent function method synchronized phasor do not agree with each other, and it is shown that the symmetry is broken.

なお、図42から分かるように、対称性がある場合、余弦関数法あるいは正接関数法の同期フェーザ測定結果を利用すすればよい。対称性が破れた場合、(206)式により同期フェーザ推定計算を行うことで、正常の変化が維持されている。2つの定常状態間に90度の急変が存在するが、振動的な過渡状態はない。   As can be seen from FIG. 42, when there is symmetry, the result of the synchronized phasor measurement of the cosine function method or the tangent function method may be used. When the symmetry is broken, the normal change is maintained by performing the synchronized phasor estimation calculation according to the equation (206). There is a 90 degree sudden change between the two steady states, but there is no oscillatory transient.

また、現時点の同期フェーザと定格周波数60Hzの1サイクル前時点の差分である時間同期フェーザは、以下のように得られる。   In addition, a time-synchronized phasor that is a difference between the current synchronized phasor and a point before one cycle of the rated frequency 60 Hz is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ただし、位相90度急変の後、1サイクルの間に、時間同期フェーザは以下の通り変化している。   However, the time-synchronized phasor changes as follows during one cycle after the phase is suddenly changed by 90 degrees.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

つぎに、ケース5のパラメータを用いた測定結果について図44〜図50の図面を参照して説明する。なお、図44〜図50は、それぞれがケース5のパラメータにて計算される測定結果であり、図44には周波数係数、図45には瞬時電圧、ゲージ差分電圧および電圧振幅、図46には余弦関数法の同期フェーザ、正接関数法の同期フェーザおよび対称性破れ判別フラグ、図47には同期フェーザ、図48には回転位相角、図49には実周波数、図50には時間同期フェーザが示されている。なお、ケース5のパラメータは、下記表6に示す通りである。このパラメータは、上記Benchmarkテストに含まれる「G.4 Frequency step test (+5 Hz)」として規定されている。   Next, measurement results using the parameters of case 5 will be described with reference to FIGS. 44 to 50. 44 to 50 show the measurement results calculated using the parameters of case 5, FIG. 44 shows the frequency coefficient, FIG. 45 shows the instantaneous voltage, gauge differential voltage and voltage amplitude, and FIG. The synchronized phasor of the cosine function method, the synchronized phasor of the tangent function method and the symmetry breaking discrimination flag, FIG. 47 shows the synchronized phasor, FIG. 48 shows the rotational phase angle, FIG. 49 shows the actual frequency, and FIG. 50 shows the time synchronized phasor. It is shown. The parameters for case 5 are as shown in Table 6 below. This parameter is defined as “G.4 Frequency step test (+5 Hz)” included in the Benchmark test.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

まず、ケース5において、入力波形の実数瞬時値関数は、次式のように表される。   First, in Case 5, the real instantaneous value function of the input waveform is expressed as the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、φCは、状態急変前の交流電圧の位相角であり、オンラインで計算される。 Here, φ C is the phase angle of the AC voltage before the sudden state change, and is calculated online.

また、上記(328)式に示す入力波形を電圧瞬時値とするときの周波数係数において、周波数変化前の定常状態における周波数係数は以下のように得られる。   In addition, in the frequency coefficient when the input waveform shown in the above equation (328) is an instantaneous voltage value, the frequency coefficient in the steady state before the frequency change is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

一方、周波数変化後の定常状態における周波数係数は以下のように得られる。   On the other hand, the frequency coefficient in the steady state after the frequency change is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図44に示すように、状態急変後の2点を除いて、安定した値が得られていることが分かる。   As shown in FIG. 44, it can be seen that stable values are obtained except for two points after the sudden change of state.

また、周波数変化前の定常状態におけるゲージ差分電圧は以下のように得られる。   The gauge differential voltage in the steady state before the frequency change is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

一方、周波数変化後の定常状態におけるゲージ差分電圧は以下のように得られる。   On the other hand, the gauge differential voltage in the steady state after the frequency change is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、電圧振幅は以下のように得られる。   Therefore, the voltage amplitude is obtained as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式の結果は、上記表6の入力データと一致していることが分かる。   It can be seen that the result of the above equation is consistent with the input data in Table 6 above.

図46を参照すると、定常状態において、交流電圧に対称性があり、余弦関数法の同期フェーザと正接関数法の同期フェーザとは完全に一致する。交流電圧が急変する場合、余弦関数法の同期フェーザと正接関数法の同期フェーザの結果が一致せず、対称性が破れることが示されている。   Referring to FIG. 46, in the steady state, the AC voltage is symmetric, and the synchronized phasor of the cosine function method and the synchronized phasor of the tangent function method completely coincide with each other. When the AC voltage changes suddenly, the results of the cosine function method synchronized phasor and the tangent function method synchronized phasor do not agree with each other, and it is shown that the symmetry is broken.

なお、図47から分かるように、対称性がある場合、余弦関数法あるいは正接関数法の同期フェーザ測定結果を利用すすればよい。対称性が破れた場合、(206)式により同期フェーザ推定計算を行うことで、正常の変化が維持されている。   As can be seen from FIG. 47, when there is symmetry, the result of the synchronized phasor measurement of the cosine function method or the tangent function method may be used. When the symmetry is broken, the normal change is maintained by performing the synchronized phasor estimation calculation according to the equation (206).

対称性がある場合、周波数係数法により正しい回転位相角が得られる。一方、対称性が破れた場合、すでに計算した回転位相角をラッチする。このようにすることで、図48に示すように、振動的な過渡状態を生じないことができている。   When there is symmetry, the correct rotational phase angle can be obtained by the frequency coefficient method. On the other hand, when the symmetry is broken, the already calculated rotational phase angle is latched. By doing so, as shown in FIG. 48, a vibrational transient state can be prevented.

図49に示すように、周波数急変前後の測定結果は、表6の入力データと一致していることが分かる。なお、対称性がある場合、周波数係数法により正しく周波数は求められる。一方、対称性が破れた場合、すでに計算した周波数をラッチする。このようにすることで、図49に示すように、振動的な過渡状態を生じさせないことができている。   As shown in FIG. 49, it can be seen that the measurement results before and after the sudden frequency change coincide with the input data in Table 6. If there is symmetry, the frequency can be obtained correctly by the frequency coefficient method. On the other hand, when the symmetry is broken, the already calculated frequency is latched. By doing so, as shown in FIG. 49, it is possible to prevent a vibrational transient state from occurring.

また、変化前の定常状態において、現時点の同期フェーザと1サイクル前時点の同期フェーザとの差分値である時間同期フェーザは、定格周波数を60Hzとするとき、以下のように得られる。   Further, in the steady state before the change, the time synchronization phasor which is the difference value between the current synchronization phasor and the synchronization phasor at the previous cycle is obtained as follows when the rated frequency is 60 Hz.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、変化後の定常状態において、現時点の同期フェーザと1サイクル前時点の同期フェーザとの差分値である時間同期フェーザは、定格周波数を60Hzとするとき、以下のように得られる。   In the steady state after the change, the time synchronization phasor, which is the difference value between the current synchronization phasor and the synchronization phasor at the previous cycle, is obtained as follows when the rated frequency is 60 Hz.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図50に示すように、変化前後における時間同期フェーザの測定結果は理論値と一致している。   As shown in FIG. 50, the measurement result of the time-synchronized phasor before and after the change agrees with the theoretical value.

つぎに、ケース6のパラメータを用いたシミュレーション結果について図51の図面を参照して説明する。なお、図51は、ケース6のパラメータを用いたシミュレーション実行時の同期投入装置動作図である。また、ケース6のパラメータは、下記表7に示す通りであり、同期投入装置の動作解析に必要な基本パラメータが示されている。   Next, simulation results using the parameters of case 6 will be described with reference to the drawing of FIG. FIG. 51 is a diagram showing the operation of the synchronization input device when executing a simulation using the parameters of case 6. The parameters for case 6 are as shown in Table 7 below, and the basic parameters necessary for the operation analysis of the synchronization input device are shown.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

表7に示されるケース6のパラメータによれば、両端での電圧実数瞬時値関数は、次式のように表される。   According to the parameters of case 6 shown in Table 7, the voltage real number instantaneous value function at both ends is expressed as the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、表7により、両端子の周波数差は以下の通り計算できる。   Further, according to Table 7, the frequency difference between both terminals can be calculated as follows.

Δf=50.1−47.5=2.6(Hz)   Δf = 50.1-47.5 = 2.6 (Hz)

また、同期投入予測時間Testは、上記(276)式を用いてオンラインで計算することができる。 Further, the estimated synchronization time T est can be calculated online using the above equation (276).

下記表8は、ケース6のパラメータを用いたシミュレーションの一部結果を示す表であり、図51は、当該結果を示す図である。なお、本シミュレーションにおいて、(278)式に示される「TCAL+TCOM」(ロジック計算時間+制御信号伝送通信時間)は、15msに設定している。 Table 8 below is a table showing a partial result of the simulation using the parameters of case 6, and FIG. 51 is a diagram showing the result. In this simulation, “T CAL + T COM ” (logic calculation time + control signal transmission communication time) shown in the equation (278) is set to 15 ms.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記表8において、同期投入制御遅れ時間TASYは、シミュレーションステップ19では約16.5msであり、「TCAL+TCOM」の15msよりも長いため、(278)式から求められる同期投入予測時間Testが正の値となって、同期投入が可能となる。一方、シミュレーションステップ20では同期投入制御遅れ時間TASYの値が約14.9msであり、同期投入予測時間Testが負の値となってしまう。なお、この場合は、空間同期フェーザに2πを加算して同期投入予測時間Testを計算することになる。図51において、黒三角印で示される制御遅れ時間が0.03S(30ms)を少し超えた時点で大きく跳ね上がっているが、この箇所が表8におけるシミュレーションステップ19と20の間に対応している。 In Table 8 above, the synchronization input control delay time T ASY is about 16.5 ms in the simulation step 19 and is longer than 15 ms of “T CAL + T COM ”. est becomes a positive value, enabling synchronous input. On the other hand, in the simulation step 20, the value of the synchronization closing control delay time T ASY is about 14.9 ms, and the synchronization closing predicted time T est becomes a negative value. In this case, 2π is added to the spatial synchronization phasor to calculate the synchronization input prediction time T est . In FIG. 51, when the control delay time indicated by the black triangle mark slightly exceeds 0.03S (30 ms), it jumps up greatly. This point corresponds to between simulation steps 19 and 20 in Table 8. .

従来の同期投入装置は、両端の周波数差分は非常に小さい場合のみ(例えば0.5Hz以内)投入が可能であったが、本願発明では、2.6Hzのように大きな周波数差があった場合でも同期投入が可能となる。このように、本願発明に係る同期投入装置は、従来の同期投入装置に比べて高速投入が可能となる。   The conventional synchronous input device can be input only when the frequency difference between both ends is very small (for example, within 0.5 Hz). However, in the present invention, even when there is a large frequency difference such as 2.6 Hz. Synchronous input is possible. As described above, the synchronous input device according to the present invention can be input at a higher speed than the conventional synchronous input device.

(実施の形態15)
上記実施の形態1−14では、標本化定理に従う実周波数の2倍以上の周波数をサンプリング周波数fSとして定義し、サンプリング周波数fSにより取得した所要数のデータを用いて各種対称群の計算を行ってきた。一方、本実施の形態では、系統電気量の計測周期の逆数を意味するサンプリング周波数(第1のサンプリング周波数)と、各種対称群を計算するときの抽出データ周期の逆数を意味するサンプリング周波数(第2のサンプリング周波数)と、を区別する手法について提案する。なお、以下、前者(第1のサンプリング周波数)をデータ収集サンプリング周波数と定義し、後者(第2のサンプリング周波数)を対称群サンプリング周波数と定義する。このように定義するとき、対称群サンプリング周波数(第2のサンプリング周波数)の逆数である対称群サンプリング周期は、上記実施の形態1−14で説明した“T”に対応する。また、データ収集サンプリング周波数(第1のサンプリング周波数)の逆数であるデータ収集サンプリング周期を“T1”で表すとすると、これらT,T1の間には、T>T1の関係が成立する。
(Embodiment 15)
Embodiment 1-14 of the embodiment, a frequency at least twice the actual frequency according sampling theorem defines a sampling frequency f S, the calculation of the various symmetry groups using the required number of data obtained by the sampling frequency f S I went. On the other hand, in the present embodiment, the sampling frequency (first sampling frequency) that means the reciprocal of the measurement period of the grid electricity quantity and the sampling frequency (first sampling frequency) that means the reciprocal of the extracted data period when calculating various symmetric groups. 2 sampling frequency) is proposed. Hereinafter, the former (first sampling frequency) is defined as a data collection sampling frequency, and the latter (second sampling frequency) is defined as a symmetric group sampling frequency. When defined in this way, the symmetric group sampling period that is the reciprocal of the symmetric group sampling frequency (second sampling frequency) corresponds to “T” described in Embodiment 1-14. If a data collection sampling period that is the reciprocal of the data collection sampling frequency (first sampling frequency) is represented by “T 1 ”, a relationship of T> T 1 is established between these T and T 1. .

図52は、複素平面上のゲージ電圧群およびゲージ差分電圧群を示す図である。図52において、上記で定義した対称群サンプリング周期Tの間隔で構成されるゲージ差分電圧群{v2(t),v2(t-T),v2(t-2T)}は、原点Oから円周上に向かう実線矢印で示す4つの電圧ベクトルv1(t),v1(t-T),v1(t-2T),v1(t-3T)によって構成される。ゲージ差分電圧群については、図1にも示しているが、ここでは、図1と区別するため、複素平面上の位相を90°ずらした形で示している。一方、原点Oから円周上に向かう破線矢印で示す4つの電圧ベクトルv1(t-T1),v1(t-T-T1),v1(t-2T-T1),v1(t-3T-T1)は、実線矢印で示す4つの電圧ベクトルv1(t),v1(t-T),v1(t-2T),v1(t-3T)よりもデータ収集サンプリング周期T1だけ遅れた成分の組を示している。 FIG. 52 is a diagram illustrating a gauge voltage group and a gauge differential voltage group on a complex plane. In FIG. 52, the gauge differential voltage group {v 2 (t), v 2 (tT), v 2 (t−2T)} constituted by the interval of the symmetrical group sampling period T defined above is a circle from the origin O. It is composed of four voltage vectors v 1 (t), v 1 (tT), v 1 (t−2T), and v 1 (t−3T) indicated by solid-line arrows directed toward the circumference. The gauge differential voltage group is also shown in FIG. 1, but here, in order to distinguish it from FIG. 1, the phase on the complex plane is shown by being shifted by 90 °. On the other hand, four voltage vectors v 1 (tT 1 ), v 1 (tTT 1 ), v 1 (t-2T-T 1 ), v 1 (t-3T- T 1 ) is delayed by the data collection sampling period T 1 from the four voltage vectors v 1 (t), v 1 (tT), v 1 (t-2T), and v 1 (t-3T) indicated by solid arrows. Shows a set of components.

つぎに、図52に示すゲージ差分電圧群を用いて、周波数を算出する計算式を導出する。なお、以下の説明は、図1を用いて説明した数式((1)〜(16)式)と重複するが、ゲージ差分電圧群が複素平面上の任意の位置にある場合でも成り立つという意味で説明の意義があると考える。   Next, a calculation formula for calculating the frequency is derived using the gauge differential voltage group shown in FIG. The following explanation overlaps with the mathematical expressions (equations (1) to (16)) described with reference to FIG. 1, but in the sense that it holds even when the gauge differential voltage group is at an arbitrary position on the complex plane. I think the explanation is meaningful.

まず、図52に示す3つの差分電圧ベクトルは、次式で表すことができる。   First, the three differential voltage vectors shown in FIG. 52 can be expressed by the following equations.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、Vは瞬時電圧の交流成分の振幅である。また、ωは回転角速度であり、次式で表される。   Here, V is the amplitude of the alternating current component of the instantaneous voltage. Further, ω is a rotational angular velocity and is expressed by the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、fは実周波数である。また、(337)式のTは、上記で定義した対称群サンプリング周期Tであり、対称群サンプリング周波数fsとの間で次式の関係が成立する。 Here, f is a real frequency. Further, T in the equation (337) is the symmetric group sampling period T defined above, and the following relationship is established with the symmetric group sampling frequency f s .

Figure 0005762247
Figure 0005762247

(周波数係数)
図1を用いて説明したときと同様に、周波数係数fcは次式を用いて表すことができる。
(Frequency coefficient)
Similarly to the case described with reference to FIG. 1, the frequency coefficient f c can be expressed using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式におけるv21,v22,v23は、それぞれゲージ差分電圧群の諸メンバーの実数部あるいは虚数部である。例えば、実数部であるとすれば、以下のように表すことができる。 In the above equation, v 21 , v 22 , and v 23 are the real part or imaginary part of the members of the gauge differential voltage group, respectively. For example, if it is a real part, it can be expressed as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

ここで、上記(340)式の分子に差分電圧ベクトルの実数部を代入すると、次式のように計算される。   Here, when the real part of the differential voltage vector is substituted into the numerator of the above equation (340), the calculation is performed as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、上記(340)式の分母に差分電圧ベクトルの実数部を代入すると、次式のように計算される。   Further, when the real part of the differential voltage vector is substituted into the denominator of the above equation (340), the following equation is calculated.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(342),(343)式より、周波数係数fcは、回転位相角の余弦関数値として、次式のように求められる。 Above (342) and (343) where the frequency coefficient f c as the cosine function value of the rotational phase angle obtained by the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

この周波数係数fcは、下記(345)〜(348)式に示すように、差分電圧ベクトルの虚数部からも求めることができる。 The frequency coefficients f c, as shown in the following (345) - (348) below can be obtained from the imaginary part of the differential voltage vector.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

Figure 0005762247
Figure 0005762247

Figure 0005762247
Figure 0005762247

Figure 0005762247
Figure 0005762247

実数部の計算結果と同じように、周波数係数は、回転位相角の余弦関数値である。上記の結果は、ゲージ差分電圧群が対称性を有し、周波数係数はゲージ差分電圧群の回転不変量であることに他ならない。   Similar to the calculation result of the real part, the frequency coefficient is a cosine function value of the rotation phase angle. The above result is none other than that the gauge differential voltage group has symmetry and the frequency coefficient is a rotation invariant of the gauge differential voltage group.

(回転位相角)
上記(344)式または(348)式より、回転位相角αは、周波数係数fcにより、次式のように計算できる。
(Rotation phase angle)
From above (344) or (348) wherein the rotational phase angle alpha, the frequency coefficients f c, can be calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、周波数係数fcは次式の条件を満足する。 The frequency coefficient f c satisfies the condition of the following expression.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

また、上記条件式を満足しない場合、入力波形は交流波形ではないと判定することができる。   If the above conditional expression is not satisfied, it can be determined that the input waveform is not an AC waveform.

(回転位相角による実周波数の計算)
回転位相角αは、実周波数fおよびサンプリング周波数fsを用いて、次式のように表すことができる。
(Calculation of actual frequency by rotational phase angle)
The rotational phase angle α can be expressed as follows using the actual frequency f and the sampling frequency f s .

Figure 0005762247
Figure 0005762247

よって、上記(349)、(351)式より、実周波数fは、サンプリング周波数fsおよび周波数係数fcを用いて、次式のように計算することができる。 Therefore, the (349) and (351) below, actual frequency f, using the sampling frequency f s and the frequency coefficients f c, can be calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

これら(349)〜(352)式に示す結果は、図1を用いて導出した上記(13)〜(16)式の結果と同一である。よって、ゲージ差分電圧群が複素平面上の任意の位置にある場合でも、上記(13)〜(16)式に示す結果が成立することが証明された。   The results shown in the equations (349) to (352) are the same as the results of the above equations (13) to (16) derived using FIG. Therefore, it has been proved that the results shown in the above equations (13) to (16) hold even when the gauge differential voltage group is at an arbitrary position on the complex plane.

ところで、実施の形態1−14の概念は、計測の精度を高める場合には、サンプリング周期をより小さく(サンプリング周波数を高く)してデータ数を増やし、増加させた連続するデータを用いて、周波数係数を初めとする交流電気量を算出するというのが基本的な考えであった。しかしながら、データ数を単純に増加させる手法では、データ数の増加に伴って回転位相角αも小さくなってしまい、高調波ノイズが大きい場合には、計算結果が高調波ノイズの影響を受けてばらつき、計算精度が高められないことも予想される。そこで、計算に必要なデータを増加させた場合でも、回転位相角αの値が小さくならないように、好ましい回転位相角αの値を維持しつつ、高調波ノイズの影響を低減することができるように、対称群サンプリング周期T(対称群サンプリング周波数fs)とデータ収集サンプリング周期T1(データ収集サンプリング周波数f1)という概念を導入したのが、本実施の形態である。 By the way, the concept of the embodiment 1-14 is to increase the number of data by reducing the sampling period (increasing the sampling frequency) and increasing the frequency of measurement using the increased continuous data. The basic idea was to calculate the amount of AC electricity, including the coefficient. However, in the method of simply increasing the number of data, the rotational phase angle α also decreases as the number of data increases, and if the harmonic noise is large, the calculation results vary due to the influence of the harmonic noise. It is also expected that the calculation accuracy cannot be improved. Therefore, even when the data necessary for the calculation is increased, the influence of the harmonic noise can be reduced while maintaining the preferable rotational phase angle α value so that the rotational phase angle α value does not decrease. The present embodiment introduces the concept of a symmetric group sampling period T (symmetric group sampling frequency f s ) and a data collection sampling period T 1 (data collection sampling frequency f 1 ).

図53は、対称群サンプリング周期Tとデータ収集サンプリング周期T1との関係をより詳細に説明する図である。図53において、データ収集サンプリング周波数f1(データ収集サンプリング周期T1)と、対称群サンプリング周波数fs(対称群サンプリング周期T)との間には、次式に示す関係がある。 FIG. 53 is a diagram for explaining the relationship between the symmetric group sampling period T and the data collection sampling period T 1 in more detail. In FIG. 53, there is a relationship represented by the following equation between the data collection sampling frequency f 1 (data collection sampling period T 1 ) and the symmetric group sampling frequency f s (symmetric group sampling period T).

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図53に示すように、時刻tにおける差分電圧対称群を成すゲージ差分電圧群1は、時刻tにおけるゲージ差分電圧v21、時刻t−Tにおけるゲージ差分電圧v22および、時刻t−2Tにおけるゲージ差分電圧v23によって構成され、時刻t−T1における差分電圧対称群を成すゲージ差分電圧群2は、時刻t−T1におけるゲージ差分電圧v21 、時刻t−T−T1におけるゲージ差分電圧v22 および、時刻t−2T−T1におけるゲージ差分電圧v23 によって構成される。図53から理解できるように、各ゲージ差分電圧群の間隔は対称群サンプリング周期Tであるのに対し、各ゲージ差分電圧群を構成するメンバーの間隔はデータ収集サンプリング周期T1になっている。即ち、対称群サンプリング周期T(対称群サンプリング周波数fs)とデータ収集サンプリング周期T1(データ収集サンプリング周波数f1)という概念を導入することにより、好適な回転位相角αを維持しつつ、計算に必要なデータを増加させて高調波ノイズの影響を抑制することが可能となる。 As shown in FIG. 53, the gauge differential voltage group 1 forming the differential voltage symmetric group at time t includes a gauge differential voltage v 21 at time t, a gauge differential voltage v 22 at time t-T, and a gauge at time t-2T. It is constituted by a differential voltage v 23, gauge differential voltage group 2 forming a differential voltage symmetric group at time t-T 1 is the gauge difference in gauge differential voltage v 21 ', the time t-T-T 1 at time t-T 1 The voltage v 22 and the gauge differential voltage v 23 ′ at time t−2T−T 1 are configured. As can be understood from FIG. 53, the interval between the gauge differential voltage groups is the symmetric group sampling period T, whereas the interval between the members constituting each gauge differential voltage group is the data collection sampling period T 1 . That is, by introducing the concept of a symmetric group sampling period T (symmetric group sampling frequency f s ) and a data collection sampling period T 1 (data collection sampling frequency f 1 ), calculation is performed while maintaining a suitable rotational phase angle α. Therefore, it is possible to suppress the influence of harmonic noise by increasing the data required for.

(周波数係数対称性指標)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標として周波数係数を用いる手法について説明する。まず、周波数係数対称性指標を用いた判定式を次式のように定義する。
(Frequency coefficient symmetry index)
Next, a method of using a frequency coefficient as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. First, a determination formula using the frequency coefficient symmetry index is defined as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式において、左辺に示す|fc(t)−fc0|が周波数係数対称性指標である。また、周波数係数対称性指標におけるfc(t)は、周波数係数に係る現時点の計測値であり、fc0は周波数係数に係る1ステップ(データ収集サンプリング周期に係る1ステップ)前の処理値である。また、右辺にあるfCBRKは、対称性破れを判定するための閾値である。なお、周波数係数に係る1ステップ前の処理値fc0は、とり得る値として、次の2種類のパターンがある。 In the above equation, | fc (t) -fc0 | shown on the left side is a frequency coefficient symmetry index. In addition, fc (t) in the frequency coefficient symmetry index is a current measurement value related to the frequency coefficient, and fc0 is a processing value before one step related to the frequency coefficient (one step related to the data collection sampling period). is there. Further, f CBRK on the right side is a threshold for determining symmetry breaking. The processing value f c0 one step before the frequency coefficient has the following two types of possible values.

まず、上記(354)式を用いた1ステップ前の判定処理において、対称性有りと判定されている場合、そのときの計測値が処理値fc0になる。一方、1ステップ前の判定処理において、対称性無しと判定された場合(例えば、系統に大きな擾乱がある場合、電圧の脱落により電圧フリッカが生ずる場合など)、処理値fc0としては、直前にラッチしている前回の計測値を用いる。即ち、上記(354)式が成立する場合、対称性の破れを判定し、次式のように、1ステップ前の計測値をラッチする。 First, when it is determined that there is symmetry in the determination process one step before using the above equation (354), the measured value at that time becomes the processing value f c0 . On the other hand, when it is determined that there is no symmetry in the determination process one step before (for example, when there is a large disturbance in the system, voltage flicker occurs due to voltage drop), the processing value f c0 is Use the last measured value latched. That is, when the above equation (354) is established, the symmetry breaking is determined, and the measurement value of the previous step is latched as in the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式において、ftは現時点の計測値であり、ft0は1ステップ前の計測値である。 In the above equation, f t is the current measured value, and f t0 is the measured value one step before.

一方、上記(354)式が成立しない場合、対称性有りと判定し、そのときの計測値を保持する。   On the other hand, if the above equation (354) is not satisfied, it is determined that there is symmetry, and the measured value at that time is held.

(回転位相角対称性指標)
つぎに、入力波形の対称性を評価するための指標として回転位相角を用いる手法について説明する。まず、回転位相角対称性指標を用いた判定式を次式のように定義する。
(Rotation phase angle symmetry index)
Next, a method of using the rotational phase angle as an index for evaluating the symmetry of the input waveform will be described. First, a determination formula using a rotational phase angle symmetry index is defined as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式において、左辺に示す|αt−α0|が回転位相角対称性指標である。また、回転位相角対称性指標におけるαtは、回転位相角に係る現時点の計測値であり、α0は回転位相角に係る1ステップ(データ収集サンプリング周期に係る1ステップ)前の処理値である。また、右辺にあるαBRKは、対称性破れを判定するための閾値である。なお、回転位相角に係る1ステップ前の処理値α0は、周波数係数に係る1ステップ前の処理値fc0と同様に、次の2種類のパターンがある。 In the above equation, | α t −α 0 | shown on the left side is a rotational phase angle symmetry index. In addition, α t in the rotational phase angle symmetry index is a current measured value related to the rotational phase angle, and α 0 is a processing value before one step related to the rotational phase angle (one step related to the data collection sampling period). is there. In addition, α BRK on the right side is a threshold for determining symmetry breaking. Note that the processing value α 0 before one step related to the rotational phase angle has the following two types of patterns, similar to the processing value f c0 one step before related to the frequency coefficient.

まず、上記(355)式を用いた1ステップ前の判定処理において、対称性有りと判定されている場合、そのときの計測値が処理値α0になる。一方、1ステップ前の判定処理において、対称性無しと判定された場合、処理値α0としては、直前にラッチしている前回の計測値となる。即ち、上記(354)式が成立する場合、対称性の破れを判定し、1ステップ前の計測値をラッチする。一方、上記(354)式が成立しない場合、対称性有りと判定し、そのときの計測値を保持する。 First, when it is determined that there is symmetry in the determination process one step before using the above equation (355), the measured value at that time becomes the processing value α 0 . On the other hand, if it is determined that there is no symmetry in the determination process one step before, the process value α 0 is the previous measurement value latched immediately before. That is, when the above expression (354) is established, the symmetry breaking is determined, and the measurement value one step before is latched. On the other hand, if the above equation (354) is not satisfied, it is determined that there is symmetry, and the measured value at that time is held.

なお、上記2つの対称性指標を、時間的対称性指標(同じ回転不変量で、異なる時間断面で比較する指標)と呼称する。これに対して、実施の形態1−14で説明した対称性指標は、空間的対称性指標(同じ時間断面で、異なる回転不変量計算式で比較する指標)と呼称する。なお、実施の形態1−14で説明した空間的対称性指標である各種対称性指標については、時間的対称性指標である本実施の形態の周波数係数対称性指標または回転位相角対称性指標に倣って、時間的対称性指標として構築することが可能である。   The two symmetry indices are referred to as temporal symmetry indices (indexes that are compared with different time sections with the same rotation invariant). On the other hand, the symmetry index described in Embodiment 1-14 is referred to as a spatial symmetry index (an index that is compared with different rotational invariant calculation formulas in the same time section). Note that the various symmetry indices, which are spatial symmetry indices described in Embodiment 1-14, are the frequency coefficient symmetry indices or rotational phase angle symmetry indices of the present embodiment, which are temporal symmetry indices. It can be constructed as a temporal symmetry index.

(複数個対称群による移動平均化処理)
上述したように、高調波ノイズの影響を抑制(低減)するためには、複数個対称群による移動平均化処理が推奨される。複数個対称群による移動平均化処理は、次式を用いて行うことができる。
(Movement averaging with multiple symmetry groups)
As described above, in order to suppress (reduce) the influence of harmonic noise, moving average processing using a plurality of symmetrical groups is recommended. The moving averaging process using a plurality of symmetric groups can be performed using the following equation.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式において、v21,v22,v23は、それぞれゲージ差分電圧群の諸メンバーにおける差分電圧の瞬時値(実数部あるいは虚数部)であり、Mは移動平均化処理の指定数である。また、時間刻み幅kの増分はデータ収集サンプリング周期T1に対応する。つまり、時間刻み幅kが1増える毎にデータ収集サンプリング周期T1だけシフトしたメンバーによる周波数係数の計算処理が行われる。 In the above equation, v 21 , v 22 , and v 23 are instantaneous values (real part or imaginary part) of the differential voltage in the members of the gauge differential voltage group, respectively, and M is the designated number of the moving averaging process. Further, the increment of the time step width k corresponds to the data collection sampling period T 1 . That is, every time the step size k increases by 1, the frequency coefficient is calculated by the member shifted by the data collection sampling period T 1 .

なお、回転位相角αおよび実周波数fの移動平均化処理についても同様に行うことができ、それぞれ次式および次々式に示す計算式を用いて行うことができる。   It should be noted that the moving average processing of the rotational phase angle α and the actual frequency f can be performed in the same manner, and can be performed using the calculation formulas shown in the following equations and the following equations, respectively.

Figure 0005762247
Figure 0005762247
Figure 0005762247
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(周波数変化率)
周波数変化率はを、次式を用いて計算することができる。
(Frequency change rate)
The frequency change rate can be calculated using the following equation:

Figure 0005762247
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上式において、T0は、所定の時間間隔(例えば、100ms)であり、ftは実周波数に関する現時点の計測値(計算値)であり、ft-T0は実周波数に関する時間T0前時点の計測値(計算値)である。なお、上記(359)式による計算処理は、2つの計測値が共に対称性を有している場合のみ計算する。一方、2つの計測値のうちの少なくとも1つが対称性を有していない場合には、1ステップ前の計算値をラッチして保持(記憶)する。 In the above equation, T 0 is a predetermined time interval (e.g., 100 ms), f t is the measured value of current related to the actual frequency (calc), f t-T0 is the time T 0 before regarding actual frequency point Measured value (calculated value). Note that the calculation processing according to the above equation (359) is calculated only when the two measured values have symmetry. On the other hand, if at least one of the two measured values does not have symmetry, the calculated value of the previous step is latched and held (stored).

図54は、実施の形態15に係る周波数測定装置の機能構成を示す図であり、図55は、図54に示す周波数測定装置における処理の流れを示すフローチャートである。なお、この周波数測定装置は、周波数に加え、併せて周波数変化率も測定する。   54 is a diagram showing a functional configuration of the frequency measurement device according to the fifteenth embodiment, and FIG. 55 is a flowchart showing a processing flow in the frequency measurement device shown in FIG. Note that this frequency measuring apparatus measures the frequency change rate in addition to the frequency.

図54に示すように、実施の形態15に係る周波数測定装置801は、交流電圧瞬時値データ入力部802、周波数係数算出部803、対称性破れ判別部804、周波数ラッチ部805、周波数算出部806、周波数変化率算出部807、インターフェース808および、記憶部809を備えて構成される。ここで、インターフェース808は、演算結果等を表示装置や外部装置に出力する処理を行い、記憶部809は、計測データや演算結果などを記憶する処理を行う。   As shown in FIG. 54, the frequency measurement apparatus 801 according to the fifteenth embodiment includes an AC voltage instantaneous value data input unit 802, a frequency coefficient calculation unit 803, a symmetry breaking determination unit 804, a frequency latch unit 805, and a frequency calculation unit 806. A frequency change rate calculation unit 807, an interface 808, and a storage unit 809. Here, the interface 808 performs a process of outputting a calculation result or the like to a display device or an external device, and the storage unit 809 performs a process of storing measurement data, a calculation result, or the like.

上記の構成において、交流電圧電流瞬時値データ入力部802は、電力系統に設けられた計器用変圧器(PT)からの電圧瞬時値を読み出す処理を行う(ステップS801)。なお、読み出された電圧瞬時値および電流瞬時値の各データは、記憶部809に格納される。   In the above configuration, the AC voltage / current instantaneous value data input unit 802 performs a process of reading the voltage instantaneous value from the instrument transformer (PT) provided in the power system (step S801). Note that the read voltage instantaneous value and current instantaneous value data are stored in the storage unit 809.

周波数係数算出部803は、上述した計算処理に基づき、周波数係数を算出する(ステップS802)。この周波数係数の算出処理については、上述した計算処理の概念も含めて総括的に説明すると、つぎのように説明できる。すなわち、周波数係数算出部803は、測定対象となる交流電圧を所定のデータ収集サンプリング周波数でサンプリングした電圧瞬時値データの中から、データ収集サンプリング周波数よりも小さく、且つ、標本化定理を満足する当該交流電圧の周波数の2倍以上となる対称群サンプリング周波数で抽出した連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻以外の差分電圧瞬時値の和の平均値を中間時刻における差分電圧瞬時値で正規化した値を周波数係数として算出する処理を行う。   The frequency coefficient calculation unit 803 calculates a frequency coefficient based on the calculation process described above (step S802). This frequency coefficient calculation process can be explained as follows when it is explained in a comprehensive manner including the concept of the calculation process described above. That is, the frequency coefficient calculation unit 803 is the voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage to be measured at a predetermined data collection sampling frequency, which is smaller than the data collection sampling frequency and satisfies the sampling theorem. Three-point differential voltage instants representing the distance between the tips of two adjacent voltage instant value data in at least four consecutive voltage instant value data extracted at a symmetric group sampling frequency that is at least twice the frequency of the AC voltage Among the value data, processing is performed to calculate a value obtained by normalizing the average value of the sum of the differential voltage instantaneous values other than the intermediate time with the differential voltage instantaneous value at the intermediate time as a frequency coefficient.

対称性破れ判別部804は、上述した周波数係数対称性指標または回転位相角対称性指標の判定式を用いて対称性の破れを判定する(ステップS803)。対称性の破れを判定した場合(ステップS803,Yes)、周波数ラッチ部805は、測定値(計算値)をラッチし(ステップS804)、ステップS806に移行する。一方、対称性の破れを判定しない場合(ステップS803,No)、周波数算出部806は、周波数を計算する(ステップS805)。   The symmetry breaking determination unit 804 determines symmetry breaking using the determination formula of the frequency coefficient symmetry index or the rotational phase angle symmetry index described above (step S803). When the symmetry breaking is determined (step S803, Yes), the frequency latch unit 805 latches the measurement value (calculated value) (step S804), and proceeds to step S806. On the other hand, when the symmetry breaking is not determined (step S803, No), the frequency calculation unit 806 calculates the frequency (step S805).

ステップS804またはステップS805の処理後、周波数変化率算出部807は、周波数変化率を算出する(ステップS806)。   After the processing in step S804 or step S805, the frequency change rate calculation unit 807 calculates the frequency change rate (step S806).

最後のステップS807では、上述した全体のフローを終了するか否かの判定処理を行い、終了でなければ(ステップS807,No)、ステップS801〜S806までの処理を繰り返す。   In the last step S807, it is determined whether or not to end the above-described overall flow. If not (No in step S807), the processes from step S801 to S806 are repeated.

なお、上記では、周波数係数対称性指標または回転位相角対称性指標の判定式を用いて対称性の破れを判定することとしたが、時間的対称性指標である周波数係数対称性指標または回転位相角対称性指標に倣って生成した時間的対称性指標としての電圧振幅対称性指標1〜4を用いて、対称性の破れを判定するようにしてもよい。また、電力系統の電圧瞬時値だけでなく、電流瞬時値を測定する場合には、生成した時間的対称性指標として生成した他の対称性指標(例えば、ゲージ電力対称性指標、ゲージ差分電力対称性指標)を用いて、対称性の破れを判定してもよい。   In the above description, the symmetry breaking is determined using the determination formula of the frequency coefficient symmetry index or the rotational phase angle symmetry index. However, the frequency coefficient symmetry index or the rotation phase that is the temporal symmetry index is determined. Symmetry breaking may be determined using voltage amplitude symmetry indices 1 to 4 as temporal symmetry indices generated following the angular symmetry index. When measuring not only the instantaneous voltage value of the power grid but also the instantaneous current value, other symmetry indices generated as the generated temporal symmetry index (for example, gauge power symmetry index, gauge differential power symmetry) The symmetry breaking may be determined using a sex index).

つぎに、ケース7〜9までの数値例を用いて、本発明の有用性および効果について説明する。なお、ケース7〜9の各ケースともに、50Hz電力系統を想定し、データ収集サンプリング周波数は1000Hz(1msステップ)、対称群サンプリング周波数は200Hz(5msステップ)に設定する。   Next, the usefulness and effects of the present invention will be described using numerical examples from cases 7 to 9. In each of cases 7 to 9, a 50 Hz power system is assumed, the data collection sampling frequency is set to 1000 Hz (1 ms step), and the symmetric group sampling frequency is set to 200 Hz (5 ms step).

まず、ケース7のパラメータは、下記表9に示す通りである。   First, parameters of case 7 are as shown in Table 9 below.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

表9に基づき、電圧瞬時値波形は、次式のように表される。また、このときの電圧瞬時値波形は、図56に示すような波形となる。   Based on Table 9, the voltage instantaneous value waveform is expressed as follows. The instantaneous voltage waveform at this time is as shown in FIG.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図57は、ケース7のパラメータにて計算される周波数係数を示す図である。この周波数係数は、次式のように計算することができる。なお、図57の計算結果では、電圧フリッカを模擬するために、電圧瞬時値波形における0.05秒の時点において、電圧位相を強制的に80度プラスとする波形操作を行っている。   FIG. 57 is a diagram illustrating frequency coefficients calculated using the parameters of case 7. In FIG. This frequency coefficient can be calculated as: In the calculation result of FIG. 57, in order to simulate the voltage flicker, the waveform operation forcibly increasing the voltage phase to 80 degrees is performed at the time of 0.05 seconds in the voltage instantaneous value waveform.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図57に示すように、0.05秒以後の数点において、位相急変の影響を受けて周波数係数が大きくずれていることが分かる。   As shown in FIG. 57, it can be seen that at several points after 0.05 seconds, the frequency coefficient is greatly shifted due to the influence of the sudden phase change.

図58は、ケース7のパラメータにて計算される回転位相角を示す図である。この回転位相角は、次式のように計算することができる。   FIG. 58 is a diagram showing a rotational phase angle calculated using the parameters of case 7. In FIG. This rotational phase angle can be calculated as:

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図58に示すように、0.05秒以後の数点において、位相急変の影響を受けて回転位相角が大きくずれていることが分かる。   As shown in FIG. 58, it can be seen that the rotational phase angle is greatly shifted due to the influence of the sudden phase change at several points after 0.05 seconds.

図59は、ケース7のパラメータにて計算される対称性破れの判定結果を示す図である。この判定結果は、次式に示す判定式を用いて、1ステップ毎計算される。   FIG. 59 is a diagram illustrating a determination result of symmetry breaking calculated with the parameters of case 7. In FIG. This determination result is calculated for each step using the determination formula shown below.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

なお、図59に示す判定結果では、対称性がある場合を“1”、対称性がない場合を“2”として示している。図59に示すように、0.05〜0.07秒の期間において、位相急変の影響を受けて、対称性が崩れていることが分かる。   In the determination result shown in FIG. 59, the case where there is symmetry is indicated as “1”, and the case where there is no symmetry is indicated as “2”. As shown in FIG. 59, it can be seen that the symmetry is broken under the influence of the sudden phase change in the period of 0.05 to 0.07 seconds.

図60は、ケース7のパラメータにて計算される周波数(実周波数)を示す図である。この周波数(実周波数)は、次式のように計算することができる。   FIG. 60 is a diagram illustrating a frequency (actual frequency) calculated using the parameters of case 7. In FIG. This frequency (actual frequency) can be calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図60に示すように、電圧フリッカが存在していても、安定的な周波数測定結果が得られていることが分かる。   As shown in FIG. 60, it can be seen that a stable frequency measurement result is obtained even in the presence of voltage flicker.

図61は、ケース7のパラメータにて計算される周波数変化率を示す図である。図60からも分かるように、周波数の値が殆ど変動していないため、周波数変化率も、図61に示すように、ほぼ零であることが分かる。   FIG. 61 is a diagram showing a frequency change rate calculated using the parameters of case 7. In FIG. As can be seen from FIG. 60, since the frequency value hardly fluctuates, it can be seen that the frequency change rate is almost zero as shown in FIG.

ケース7は、電圧フリッカがあるときのシミュレーション結果について説明したが、ケース8では、電圧フリッカはなく、周波数変動があるときのシミュレーション結果について説明する。   Case 7 describes the simulation result when there is a voltage flicker, but Case 8 describes the simulation result when there is no voltage flicker and there is a frequency variation.

まず、ケース8のパラメータは、下記表10に示す通りである。   First, parameters of case 8 are as shown in Table 10 below.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

表10に基づき、電圧瞬時値波形は、次式のように表される。また、このときの電圧瞬時値波形は、図62に示すような波形となる。   Based on Table 10, the voltage instantaneous value waveform is expressed as follows. The instantaneous voltage waveform at this time is as shown in FIG.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上式において、φ0は電圧初期位相角であり、φCは0.05秒の時点の電圧位相角である。また、Δfはシミュレーションステップごとの周波数変化分であり、次式のように計算される。 In the above equation, φ 0 is the initial voltage phase angle, and φ C is the voltage phase angle at the time of 0.05 seconds. Δf is a frequency change for each simulation step, and is calculated as follows.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

図63は、ケース8のパラメータにて計算される周波数係数を示す図である。図63に示すように、周波数が増加し始めた0.05秒以降において、周波数係数の値が減少して行くことが分かる。また、0.05秒以降の特定の時点(例えば、0.22秒、0.34秒)において、周波数変動の影響を受け、周波数係数の値が大きく変動して行くことが分かる。   FIG. 63 is a diagram illustrating frequency coefficients calculated using the parameters of case 8. In FIG. As shown in FIG. 63, it can be seen that the frequency coefficient value decreases after 0.05 seconds when the frequency starts to increase. Further, it can be seen that the frequency coefficient value fluctuates greatly at a specific point in time after 0.05 seconds (for example, 0.22 seconds and 0.34 seconds) due to the influence of the frequency fluctuation.

また、図64は、ケース8のパラメータにて計算される回転位相角を示す図である。図64に示すように、回転位相角の変動も周波数係数と同様な傾向となる。即ち、周波数が増加し始めた0.05秒以降において、回転位相角の値が増加して行く。また、0.05秒以降の特定の時点(0.22秒、0.34秒)において、周波数変動の影響を受け、回転位相角の値が大きく変動して行く。   FIG. 64 is a diagram showing the rotational phase angle calculated with the parameters of case 8. In FIG. As shown in FIG. 64, the fluctuation of the rotation phase angle also has the same tendency as the frequency coefficient. That is, the value of the rotational phase angle increases after 0.05 seconds when the frequency starts to increase. In addition, at a specific time point after 0.05 seconds (0.22 seconds, 0.34 seconds), the value of the rotational phase angle greatly varies under the influence of the frequency variation.

図65は、ケース8のパラメータにて計算される対称性破れの判定結果を示す図である。この判定結果は、上記(364)式に示す判定式を用いて、1ステップ毎計算したものである。また、図59と同様に、対称性がある場合を“1”、対称性がない場合を“2”として示している。   FIG. 65 is a diagram showing a determination result of symmetry breaking calculated with the parameters of case 8. In FIG. This determination result is calculated for each step using the determination formula shown in the above equation (364). Similarly to FIG. 59, the case where there is symmetry is indicated as “1”, and the case where there is no symmetry is indicated as “2”.

ケース8の場合、図65に示すように、0.05秒以後の期間において、周波数変動の影響を受けて、対称状態と非対称状態を交替に繰り返す状態になっていることが分かる。   In the case 8, as shown in FIG. 65, it can be seen that, in the period after 0.05 seconds, the symmetric state and the asymmetric state are alternately repeated under the influence of the frequency fluctuation.

図66は、ケース8のパラメータにて計算される周波数(実周波数)を示す図である。この周波数(実周波数)は、上記(365)式の左辺に示す式を用いて計算することができる。   FIG. 66 is a diagram illustrating the frequency (actual frequency) calculated using the parameters of case 8. In FIG. This frequency (actual frequency) can be calculated using the equation shown on the left side of the equation (365).

図66に示すように、測定周波数は理論周波数に追随していることが分かる。即ち、周波数変動が生じていても、変動後の周波数を確実に捉えていることが分かる。   As shown in FIG. 66, it can be seen that the measurement frequency follows the theoretical frequency. That is, it can be seen that the frequency after the fluctuation is reliably captured even if the frequency fluctuation occurs.

図67は、ケース8のパラメータにて計算される周波数変化率を示す図である。この周波数変化率は、上記(360)式を用いて計算することができる。なお、(360)式における指定時間間隔T0は50msとする。 FIG. 67 is a diagram showing the frequency change rate calculated with the parameters of case 8. In FIG. This frequency change rate can be calculated using the above equation (360). The specified time interval T 0 in the expression (360) is 50 ms.

ケース8において、周波数変化率は、表10に示すように1.5Hz/Sに設定されている。このため、図67に示されるように0.1Hz/S程度の誤差は存在するものの、約0.12秒以降の各時点において、この周波数変化率の値を捕捉できていることが分かる。   In Case 8, the frequency change rate is set to 1.5 Hz / S as shown in Table 10. Therefore, as shown in FIG. 67, although there is an error of about 0.1 Hz / S, it can be seen that the value of the frequency change rate can be captured at each time point after about 0.12 seconds.

つぎに、ケース9について説明する。ケース9では、電圧フリッカがあり、且つ、周波数変動もあるときのシミュレーション結果について説明する。   Next, the case 9 will be described. In case 9, a simulation result when there is voltage flicker and frequency variation will be described.

まず、ケース9のパラメータは、下記表11に示す通りである。   First, the parameters of case 9 are as shown in Table 11 below.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

表11に基づき、電圧瞬時値波形は、次式のように表される。また、このときの電圧瞬時値波形は、図68に示すような波形となる。   Based on Table 11, the voltage instantaneous value waveform is expressed as follows. Further, the voltage instantaneous value waveform at this time is as shown in FIG.

Figure 0005762247
Figure 0005762247

上記(368)式は、ケース8において示した(366)式と同一式であるが、このケース9においては、電圧フリッカを模擬するためケース1と同様に電圧瞬時値波形における0.2秒の時点において、電圧位相を強制的に80度プラスとする波形操作を行っている。   The above equation (368) is the same as the equation (366) shown in case 8, but in this case 9, in order to simulate voltage flicker, 0.2 second in the voltage instantaneous value waveform as in case 1 is obtained. At the time, a waveform operation for forcibly increasing the voltage phase to 80 degrees is performed.

図69は、ケース9のパラメータにて計算される周波数係数を示す図である。図69では、0.2秒の時点における電圧フリッカによる変動を図示するため、図63に比して縦軸1目盛りの値を大きくして表示している。このため、周波数を増加させた0.05秒以降において、周波数係数が減少して行く状態を表示できていないが、縦軸1目盛りの値を小さくして表示すれば、図63と同様な波形になる。また、電圧フリッカによる影響は、ケース7について示した図57と同様な波形となる。   FIG. 69 is a diagram illustrating frequency coefficients calculated using the parameters of case 9. In FIG. In FIG. 69, in order to illustrate the fluctuation due to the voltage flicker at the time of 0.2 seconds, the value on the vertical axis 1 scale is enlarged and displayed as compared with FIG. For this reason, the state in which the frequency coefficient decreases after 0.05 seconds when the frequency is increased cannot be displayed, but if the value on the vertical axis 1 scale is reduced and displayed, the waveform is the same as that in FIG. become. Further, the influence of voltage flicker has a waveform similar to that shown in FIG.

また、図70は、ケース9のパラメータにて計算される回転位相角を示す図であり、図69に示す周波数係数と同様である。即ち、図70では、0.2秒の時点における電圧フリッカによる変動を図示するため、図64に比して縦軸1目盛りの値を大きくして表示している。このため、周波数を増加させた0.05秒以降において、回転位相角が増加して行く状態を表示できていないが、縦軸1目盛りの値を小さくして表示すれば、図64と同様な波形になる。また、電圧フリッカによる影響は、ケース7について示した図58と同様な波形となる。   FIG. 70 is a diagram showing the rotational phase angle calculated using the parameters of case 9, and is the same as the frequency coefficient shown in FIG. That is, in FIG. 70, in order to illustrate the fluctuation due to the voltage flicker at the time point of 0.2 seconds, the value of the vertical axis 1 scale is enlarged and displayed as compared with FIG. For this reason, the state in which the rotational phase angle increases after 0.05 seconds when the frequency is increased cannot be displayed. However, if the value of the vertical axis 1 scale is reduced and displayed, it is the same as FIG. It becomes a waveform. Further, the influence of voltage flicker has a waveform similar to that shown in FIG.

図71は、ケース9のパラメータにて計算される対称性破れの判定結果を示す図である。この判定結果は、上記(364)式に示す判定式を用いて、1ステップ毎計算したものである。また、図59およびず65と同様に、対称性がある場合を“1”、対称性がない場合を“2”として示している。   FIG. 71 is a diagram showing a determination result of symmetry breaking calculated with the parameters of case 9. In FIG. This determination result is calculated for each step using the determination formula shown in the above equation (364). Similarly to FIGS. 59 and 65, the case where there is symmetry is shown as “1”, and the case where there is no symmetry is shown as “2”.

ケース9の場合、図71に示すように、0.05秒以後の期間において、周波数変動の影響を受けて、対称状態と非対称状態を交替に繰り返す状態になっていることが分かる。また、ケース9の場合、0.2秒以後の十数ミリ秒の期間において、対称性の崩れが持続していることが分かる。   In case 9, as shown in FIG. 71, it can be seen that, in the period after 0.05 seconds, the state is in a state of alternately repeating the symmetric state and the asymmetric state under the influence of frequency fluctuation. In the case 9, it can be seen that the symmetry breaking continues for a period of ten and several milliseconds after 0.2 seconds.

図72は、ケース9のパラメータにて計算される周波数(実周波数)を示す図である。この周波数(実周波数)は、上記(365)式の左辺に示す式を用いて計算することができる。   FIG. 72 is a diagram showing the frequency (actual frequency) calculated with the parameters of case 9. In FIG. This frequency (actual frequency) can be calculated using the equation shown on the left side of the equation (365).

図72に示すように、測定周波数は理論周波数に追随していることが分かる。即ち、周波数変動が生じていても、変動後の周波数を確実に捉えていることが分かる。   As shown in FIG. 72, it can be seen that the measurement frequency follows the theoretical frequency. That is, it can be seen that the frequency after the fluctuation is reliably captured even if the frequency fluctuation occurs.

図73は、ケース9のパラメータにて計算される周波数変化率を示す図である。この周波数変化率は、上記(360)式を用いて計算することができる。なお、(360)式における指定時間間隔T0は50msとする。 FIG. 73 is a diagram showing a frequency change rate calculated with the parameters of case 9. In FIG. This frequency change rate can be calculated using the above equation (360). The specified time interval T 0 in the expression (360) is 50 ms.

ケース9において、周波数変化率は、表11に示すように1.5Hz/Sに設定されている。このため、図67に示されるように最大0.6Hz/S程度の誤差は存在するものの、約0.12秒以降の各時点において、この周波数変化率の値を捕捉できていることが分かる。   In Case 9, the frequency change rate is set to 1.5 Hz / S as shown in Table 11. Therefore, as shown in FIG. 67, although there is an error of about 0.6 Hz / S at the maximum, it can be seen that the value of the frequency change rate can be captured at each time point after about 0.12 seconds.

以上説明したように、実施の形態15に係る周波数測定装置および周波数変化率測定装置によれば、各種対称群を構成するデータの元となる計測データのサンプリング周波数であるデータ収集サンプリング周波数と、計測データから各種対称群を構成するデータを抽出するときのサンプリング周波数である対称群サンプリング周波数という概念を導入したので、各種対称群を構成するメンバーのサンプリング間隔を好ましい間隔に設定しつつ、計算に必要な計測データを増加させることができ、計測精度を高めて高調波ノイズの影響を抑制(低減)することが可能となる。   As described above, according to the frequency measurement device and the frequency change rate measurement device according to the fifteenth embodiment, the data collection sampling frequency that is the sampling frequency of the measurement data that is the source of the data constituting the various symmetry groups, and the measurement Introduced the concept of symmetric group sampling frequency, which is the sampling frequency when extracting data constituting various symmetric groups from data, so it is necessary for calculation while setting the sampling interval of members constituting various symmetric groups to a preferable interval Measurement data can be increased, the measurement accuracy can be increased, and the influence of harmonic noise can be suppressed (reduced).

以上説明したように、実施の形態15に係る周波数測定装置および周波数変化率測定装置によれば、計測データのサンプリング周期を変更することなくデータ収集サンプリング周期にて移動平均処理を行うことができるので、高調波ノイズの影響を効率的または効果的に抑制(低減)することが可能となる。   As described above, according to the frequency measurement device and the frequency change rate measurement device according to the fifteenth embodiment, the moving average process can be performed in the data collection sampling cycle without changing the measurement data sampling cycle. Thus, the influence of harmonic noise can be suppressed (reduced) efficiently or effectively.

以上のように、本発明は、測定対象が系統定格周波数から外れて動作している場合であっても高精度な交流電気量の測定を可能とする交流電気量測定装置として有用である。   As described above, the present invention is useful as an AC electrical quantity measuring device that enables highly accurate measurement of an AC electrical quantity even when the measurement target is operating outside the system rated frequency.

101 電力測定装置
102,202,302 交流電圧電流瞬時値データ入力部
103,203,303,403,803 周波数係数算出部
104,206,305 ゲージ有効電力算出部
105,207,306 ゲージ無効電力算出部
106 有効電力及び無効電力算出部
107 皮相電力算出部
108 力率算出部
109,213,312,413,804 対称性破れ判別部
110,216,314,419,506,711,808 インターフェース
111,217,315,420,507,712,809 記憶部
201 距離保護装置
204,407,703,806 周波数算出部
205,304 ゲージ電流算出部
208,212 抵抗及びインダクタンス算出部
209,308 ゲージ差分電流算出部
210,309 ゲージ差分有効電力算出部
211,310 ゲージ差分無効電力算出部
214 距離算出部
215,313 遮断器トリップ部
301 脱調保護装置
307,311 脱調中心電圧算出部
401 時間同期フェーザ測定装置
402,802 交流電圧瞬時値データ入力部
404 ゲージ差分電圧算出部
405 電圧振幅算出部
406 回転位相角算出部
408 直流オフセット算出部
409 ゲージ有効同期フェーザ算出部
410 ゲージ無効同期フェーザ算出部
411 余弦関数法の同期フェーザ算出部
412 正接関数法の同期フェーザ算出部
414 同期フェーザ推定部
415 回転位相角ラッチ部
416,805 周波数ラッチ部
417 電圧振幅ラッチ部
418 時間同期フェーザ算出部
501 同期フェーザ測定装置
502 空間同期フェーザ測定装置
503 同期フェーザ/時間スタンプ受信部
504 空間同期フェーザ算出部
505 制御信号送信部
508,603 通信回線
601,602 同期フェーザ測定装置
701 同期投入装置
702 電圧計測部
704 電圧振幅算出部
705 電圧同期フェーザ算出部
706 周波数比較部
707 電圧振幅比較部
708 空間同期フェーザ算出部
709 同期投入操作遅れ時間算出部
710 同期投入操作実施部
801 周波数測定装置
807 周波数変化率算出部
101 Power measuring device 102, 202, 302 AC voltage current instantaneous value data input unit 103, 203, 303, 403, 803 Frequency coefficient calculation unit 104, 206, 305 Gauge active power calculation unit 105, 207, 306 Gauge reactive power calculation unit 106 active power and reactive power calculation unit 107 apparent power calculation unit 108 power factor calculation unit 109, 213, 312, 413, 804 symmetry breaking discrimination unit 110, 216, 314, 419, 506, 711, 808 interface 111, 217, 315, 420, 507, 712, 809 Storage unit 201 Distance protection device 204, 407, 703, 806 Frequency calculation unit 205, 304 Gauge current calculation unit 208, 212 Resistance and inductance calculation unit 209, 308 Gauge differential current calculation unit 210, 309 gauge difference valid Force calculation unit 211, 310 Gauge difference reactive power calculation unit 214 Distance calculation unit 215, 313 Breaker trip unit 301 Step out protection device 307, 311 Step out center voltage calculation unit 401 Time synchronization phasor measurement device 402, 802 AC voltage instantaneous value Data input unit 404 Gauge differential voltage calculation unit 405 Voltage amplitude calculation unit 406 Rotation phase angle calculation unit 408 DC offset calculation unit 409 Gauge effective synchronization phasor calculation unit 410 Gauge invalid synchronization phasor calculation unit 411 Cosine function method synchronization phasor calculation unit 412 Tangent Synchronous phasor calculation unit 414 Synchronous phasor estimation unit 415 Rotation phase angle latch units 416 and 805 Frequency latch unit 417 Voltage amplitude latch unit 418 Time synchronization phasor calculation unit 501 Synchronization phasor measurement device 502 Spatial synchronization phasor measurement device 503 Synchronization phasor / Time Stamp receiver 504 Spatial synchronization phasor calculation unit 505 Control signal transmission units 508 and 603 Communication lines 601 and 602 Synchronization phasor measurement device 701 Synchronization input device 702 Voltage measurement unit 704 Voltage amplitude calculation unit 705 Voltage synchronization phasor calculation unit 706 Frequency comparison unit 707 Voltage amplitude comparison unit 708 Spatial synchronization phasor calculation unit 709 Synchronization input operation delay time calculation unit 710 Synchronization input operation execution unit 801 Frequency measurement device 807 Frequency change rate calculation unit

Claims (18)

測定対象となる交流電圧を所定の第1のサンプリング周波数でサンプリングした電圧瞬時値データの中から、前記第1のサンプリング周波数よりも小さく、且つ前記交流電圧の周波数の2倍以上となる第2のサンプリング周波数で抽出した連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻以外の差分電圧瞬時値の和の平均値を中間時刻における差分電圧瞬時値で正規化した値を周波数係数として算出する周波数係数算出部と、
前記第2のサンプリング周波数と前記周波数係数を用いて前記交流電圧の周波数を算出する周波数算出部と、
を備えたことを特徴とする交流電気量測定装置。
The second voltage that is smaller than the first sampling frequency and is twice or more the frequency of the AC voltage, from among the voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage to be measured at a predetermined first sampling frequency. Among three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of two adjacent voltage instantaneous value data extracted from at least four consecutive voltage instantaneous value data extracted at the sampling frequency, a differential voltage instantaneous other than the intermediate time A frequency coefficient calculation unit that calculates a value obtained by normalizing an average value of the sum of values with a differential voltage instantaneous value at an intermediate time as a frequency coefficient;
A frequency calculation unit that calculates the frequency of the AC voltage using the second sampling frequency and the frequency coefficient;
An AC electric quantity measuring device comprising:
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻における差分電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ差分電圧として算出するゲージ差分電圧算出部と、
前記周波数係数と前記ゲージ差分電圧を用いて前記交流電圧の振幅を算出する電圧振幅算出部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の交流電気量測定装置。
Three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including the three differential voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient. A gauge difference voltage calculation unit that calculates a geometric average value of a difference between a square value of the difference voltage instantaneous value at the intermediate time and a difference voltage instantaneous value product other than the intermediate time as the gauge difference voltage among the difference voltage instantaneous value data; ,
A voltage amplitude calculation unit that calculates the amplitude of the AC voltage using the frequency coefficient and the gauge differential voltage;
The AC electric quantity measuring device according to claim 1, comprising:
前記周波数係数と、当該周波数係数を算出する際に用いた4点の電圧瞬時値データのうちの所定の3点の電圧瞬時値データとを用いて前記交流電圧に含まれる直流オフセットを算出する直流オフセット算出部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の交流電気量測定装置。   DC that calculates a DC offset included in the AC voltage using the frequency coefficient and predetermined three voltage instantaneous value data among the four voltage instantaneous value data used when calculating the frequency coefficient The AC electric quantity measuring device according to claim 1, further comprising an offset calculating unit. 前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻における差分電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ差分電圧として算出するゲージ差分電圧算出部と、
前記周波数係数算出部が算出した周波数係数および前記ゲージ差分電圧算出部が算出したゲージ差分電圧ならびに、前記周波数係数を算出する際に用いた4点の電圧瞬時値データのうちの所定の3点の電圧瞬時値データを用いて前記交流電圧に含まれる直流オフセットを算出する直流オフセット算出部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の交流電気量測定装置。
Three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including the three differential voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient. A gauge difference voltage calculation unit that calculates a geometric average value of a difference between a square value of the difference voltage instantaneous value at the intermediate time and a difference voltage instantaneous value product other than the intermediate time as the gauge difference voltage among the difference voltage instantaneous value data; ,
The frequency coefficient calculated by the frequency coefficient calculation unit, the gauge differential voltage calculated by the gauge differential voltage calculation unit, and predetermined three points of the four voltage instantaneous value data used when calculating the frequency coefficient A DC offset calculation unit for calculating a DC offset included in the AC voltage using voltage instantaneous value data;
The AC electric quantity measuring device according to claim 1, comprising:
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの中間時刻における電圧瞬時値から前記直流オフセットを差し引いた成分の2乗値と、中間時刻以外の2つの電圧瞬時値から前記直流オフセットをそれぞれ差し引いた成分同士の積との差の幾何平均値をゲージ電圧として算出するゲージ電圧算出部と、
前記周波数係数と前記ゲージ電圧を用いて前記交流電圧の振幅を算出する電圧振幅算出部と、
を備えたことを特徴とする請求項4に記載の交流電気量測定装置。
From the square value of the component obtained by subtracting the DC offset from the voltage instantaneous value at the intermediate time among the three voltage instantaneous value data used when calculating the frequency coefficient, and the two voltage instantaneous values other than the intermediate time A gauge voltage calculation unit for calculating a geometric average value of a difference between the products obtained by subtracting the DC offsets as a gauge voltage;
A voltage amplitude calculation unit that calculates the amplitude of the AC voltage using the frequency coefficient and the gauge voltage;
The AC electric quantity measuring device according to claim 4, comprising:
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの中間時刻における電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の電圧瞬時値積との差を平均化した値をゲージ電圧として算出するゲージ電圧算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻における差分電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ差分電圧として算出するゲージ差分電圧算出部と、
前記周波数係数を用いて算出される第1の回転位相角と、前記ゲージ電圧および前記ゲージ差分電圧を用いて算出される第2の回転位相角との偏差に基づく判定指標を用いて前記交流電圧波形の対称性の破れを判定する対称性破れ判別部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の交流電気量測定装置。
Gage is obtained by averaging the difference between the square value of the voltage instantaneous value at the intermediate time and the voltage instantaneous value product other than the intermediate time among the three voltage instantaneous value data used when calculating the frequency coefficient. A gauge voltage calculation unit that calculates the voltage;
Three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including the three differential voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient. A gauge difference voltage calculation unit that calculates a geometric average value of a difference between a square value of the difference voltage instantaneous value at the intermediate time and a difference voltage instantaneous value product other than the intermediate time as the gauge difference voltage among the difference voltage instantaneous value data; ,
The AC voltage using a determination index based on a deviation between the first rotational phase angle calculated using the frequency coefficient and the second rotational phase angle calculated using the gauge voltage and the gauge differential voltage. A symmetry breaking discriminating section for judging the waveform symmetry breaking;
The AC electric quantity measuring device according to claim 1, comprising:
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの中間時刻における電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ電圧として算出するゲージ電圧算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻における差分電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ差分電圧として算出するゲージ差分電圧算出部と、
前記周波数係数を用いて算出可能な回転位相角半角の正弦関数値と、前記ゲージ電圧および前記ゲージ差分電圧を用いて算出可能な回転位相角半角の正弦関数値との偏差に基づく判定指標を用いて前記交流電圧波形の対称性の破れを判定する対称性破れ判別部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の交流電気量測定装置。
The geometric average value of the difference between the square value of the voltage instantaneous value at the intermediate time and the voltage instantaneous value product at the time other than the intermediate time among the three voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient is the gauge voltage. A gauge voltage calculation unit to calculate as
Three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including the three differential voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient. A gauge difference voltage calculation unit that calculates a geometric average value of a difference between a square value of the difference voltage instantaneous value at the intermediate time and a difference voltage instantaneous value product other than the intermediate time as the gauge difference voltage among the difference voltage instantaneous value data; ,
Using a determination index based on a deviation between a sine function value of a rotation phase angle half angle that can be calculated using the frequency coefficient and a sine function value of a rotation phase angle half angle that can be calculated using the gauge voltage and the gauge differential voltage A symmetry breaking discriminating unit for judging the symmetry breaking of the AC voltage waveform;
The AC electric quantity measuring device according to claim 1, comprising:
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの中間時刻における電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ電圧として算出するゲージ電圧算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻における差分電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ差分電圧として算出するゲージ差分電圧算出部と、
前記周波数係数および前記ゲージ電圧を用いて算出される第1の電圧振幅と、前記周波数係数および前記ゲージ差分電圧を用いて算出される第2の電圧振幅との偏差に基づく判定指標を用いて前記交流電圧波形の対称性の破れを判定する対称性破れ判別部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の交流電気量測定装置。
The geometric average value of the difference between the square value of the voltage instantaneous value at the intermediate time and the voltage instantaneous value product at the time other than the intermediate time among the three voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient is the gauge voltage. A gauge voltage calculation unit to calculate as
Three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including the three differential voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient. A gauge difference voltage calculation unit that calculates a geometric average value of a difference between a square value of the difference voltage instantaneous value at the intermediate time and a difference voltage instantaneous value product other than the intermediate time as the gauge difference voltage among the difference voltage instantaneous value data; ,
Using the determination index based on the deviation between the first voltage amplitude calculated using the frequency coefficient and the gauge voltage and the second voltage amplitude calculated using the frequency coefficient and the gauge differential voltage A symmetry breaking discriminating section for judging the symmetry breaking of the AC voltage waveform;
The AC electric quantity measuring device according to claim 1, comprising:
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの中間時刻における電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ電圧として算出するゲージ電圧算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻における差分電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ差分電圧として算出するゲージ差分電圧算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の電圧瞬時値データと、測定対象の交流電圧と同一の複素平面上にある第1の固定単位ベクトルと、この第1の固定単位ベクトルに対し前記周波数係数に基づいて決まる回転位相角だけ遅れた第2の固定単位ベクトルとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ有効同期フェーザとして算出するゲージ有効同期フェーザ算出部と、
前記有効同期フェーザを算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電圧瞬時値データと、前記ゲージ有効同期フェーザを算出する際に用いた前記第1、第2の固定単位ベクトルとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ無効同期フェーザとして算出するゲージ無効同期フェーザ算出部と、
前記周波数係数、前記ゲージ有効同期フェーザおよび前記ゲージ無効同期フェーザを用いて算出される第1の電圧振幅と、前記周波数係数および前記ゲージ差分電圧を用いて算出される第2の電圧振幅との偏差に基づく判定指標を用いて前記交流電圧波形の対称性の破れを判定する対称性破れ判別部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の交流電気量測定装置。
The geometric average value of the difference between the square value of the voltage instantaneous value at the intermediate time and the voltage instantaneous value product at the time other than the intermediate time among the three voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient is the gauge voltage. A gauge voltage calculation unit to calculate as
Three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including the three differential voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient. A gauge difference voltage calculation unit that calculates a geometric average value of a difference between a square value of the difference voltage instantaneous value at the intermediate time and a difference voltage instantaneous value product other than the intermediate time as the gauge difference voltage among the difference voltage instantaneous value data; ,
Of the three voltage instantaneous value data used when calculating the frequency coefficient, the voltage instantaneous value data of two points whose measurement time is late and the first fixed value on the same complex plane as the AC voltage to be measured A value obtained by a predetermined product difference calculation using a unit vector and a second fixed unit vector delayed by a rotation phase angle determined based on the frequency coefficient with respect to the first fixed unit vector is calculated as a gauge effective synchronous phasor. A gage effective synchronous phasor calculation unit,
Among the three voltage instantaneous value data used when calculating the effective synchronous phasor, the two voltage instantaneous value data whose measurement time is early, and the first and second used when calculating the gauge effective synchronous phasor, A gauge invalid synchronization phasor calculation unit that calculates a value obtained by a predetermined product difference calculation with the second fixed unit vector as a gauge invalid synchronization phasor;
Deviation between the first voltage amplitude calculated using the frequency coefficient, the gauge effective synchronization phasor and the gauge invalid synchronization phasor, and the second voltage amplitude calculated using the frequency coefficient and the gauge differential voltage A symmetry breaking discriminating unit for judging the breaking of symmetry of the alternating voltage waveform using a determination index based on:
The AC electric quantity measuring device according to claim 1, comprising:
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの中間時刻における電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ電圧として算出するゲージ電圧算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻における差分電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ差分電圧として算出するゲージ差分電圧算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電圧瞬時値データと、測定対象の交流電圧と同一の複素平面上にある第1の固定単位ベクトルと、この第1の固定単位ベクトルに対し前記周波数係数に基づいて決まる回転位相角だけ遅れた第2の固定単位ベクトルとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ差分有効同期フェーザとして算出するゲージ差分有効同期フェーザ算出部と、
前記ゲージ差分有効同期フェーザを算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電圧瞬時値データと、前記ゲージ差分有効同期フェーザを算出する際に用いた前記第1、第2の固定単位ベクトルとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ差分無効同期フェーザとして算出するゲージ差分無効同期フェーザ算出部と、
前記周波数係数、前記ゲージ差分有効同期フェーザおよび前記ゲージ差分無効同期フェーザを用いて算出される第1の電圧振幅と、前記周波数係数および前記ゲージ差分電圧を用いて算出される第2の電圧振幅との偏差に基づく判定指標を用いて前記交流電圧波形の対称性の破れを判定する対称性破れ判別部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の交流電気量測定装置。
The geometric average value of the difference between the square value of the voltage instantaneous value at the intermediate time and the voltage instantaneous value product at the time other than the intermediate time among the three voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient is the gauge voltage. A gauge voltage calculation unit to calculate as
Three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including the three differential voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient. A gauge difference voltage calculation unit that calculates a geometric average value of a difference between a square value of the difference voltage instantaneous value at the intermediate time and a difference voltage instantaneous value product other than the intermediate time as the gauge difference voltage among the difference voltage instantaneous value data; ,
Of the three differential voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient, the differential voltage instantaneous value data of two points that are late in measurement time and the first on the same complex plane as the AC voltage to be measured. A value obtained by a predetermined product difference calculation using a fixed unit vector of the first fixed unit vector and a second fixed unit vector delayed by a rotational phase angle determined based on the frequency coefficient with respect to the first fixed unit vector Gauge difference effective synchronous phasor calculation unit for calculating as a phasor,
Used to calculate the differential voltage instantaneous value data of two points earlier in the measurement time among the three differential voltage instantaneous value data used when calculating the gauge differential effective synchronous phasor and the gauge differential effective synchronous phasor. A gauge difference invalid synchronization phasor calculation unit for calculating a value obtained by a predetermined product difference calculation using the first and second fixed unit vectors as a gauge difference invalid synchronization phasor;
A first voltage amplitude calculated using the frequency coefficient, the gauge difference effective synchronization phasor and the gauge difference invalid synchronization phasor; and a second voltage amplitude calculated using the frequency coefficient and the gauge difference voltage; A symmetry breaking discriminating section for judging the symmetry breaking of the alternating voltage waveform using a judgment index based on the deviation of
The AC electric quantity measuring device according to claim 1, comprising:
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの中間時刻における電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ電圧として算出するゲージ電圧算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻における差分電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ差分電圧として算出するゲージ差分電圧算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の電圧瞬時値データと、測定対象の交流電圧と同一の複素平面上にある第1の固定単位ベクトルと、この第1の固定単位ベクトルに対し前記周波数係数に基づいて決まる回転位相角だけ遅れた第2の固定単位ベクトルとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ有効同期フェーザとして算出するゲージ有効同期フェーザ算出部と、
前記ゲージ有効同期フェーザを算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電圧瞬時値データと、前記ゲージ有効同期フェーザを算出する際に用いた前記第1、第2の固定単位ベクトルとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ無効同期フェーザとして算出するゲージ無効同期フェーザ算出部と、
前記ゲージ有効同期フェーザを算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電圧瞬時値データと、前記ゲージ有効同期フェーザを算出する際に用いた前記第1、第2の固定単位ベクトルとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ差分有効同期フェーザとして算出するゲージ差分有効同期フェーザ算出部と、
前記ゲージ差分有効同期フェーザを算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電圧瞬時値データと、前記ゲージ差分有効同期フェーザを算出する際に用いた前記第1、第2の固定単位ベクトルとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ差分無効同期フェーザとして算出するゲージ差分無効同期フェーザ算出部と、
前記周波数係数、前記ゲージ有効同期フェーザおよび前記ゲージ無効同期フェーザを用いて算出される第1の電圧振幅と、前記周波数係数、前記ゲージ差分有効同期フェーザおよび前記ゲージ差分無効同期フェーザを用いて算出される第2の電圧振幅との偏差に基づく判定指標を用いて前記交流電圧波形の対称性の破れを判定する対称性破れ判別部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の交流電気量測定装置。
The geometric average value of the difference between the square value of the voltage instantaneous value at the intermediate time and the voltage instantaneous value product at the time other than the intermediate time among the three voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient is the gauge voltage. A gauge voltage calculation unit to calculate as
Three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including the three differential voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient. A gauge difference voltage calculation unit that calculates a geometric average value of a difference between a square value of the difference voltage instantaneous value at the intermediate time and a difference voltage instantaneous value product other than the intermediate time as the gauge difference voltage among the difference voltage instantaneous value data; ,
Of the three voltage instantaneous value data used when calculating the frequency coefficient, the voltage instantaneous value data of two points whose measurement time is late and the first fixed value on the same complex plane as the AC voltage to be measured A value obtained by a predetermined product difference calculation using a unit vector and a second fixed unit vector delayed by a rotation phase angle determined based on the frequency coefficient with respect to the first fixed unit vector is calculated as a gauge effective synchronous phasor. A gage effective synchronous phasor calculation unit,
Of the three voltage instantaneous value data used when calculating the gauge effective synchronous phasor, the voltage instantaneous value data at two points earlier in the measurement time and the first voltage used when calculating the gauge effective synchronous phasor. A gauge invalid synchronization phasor calculation unit that calculates a value obtained by a predetermined product difference calculation with the second fixed unit vector as a gauge invalid synchronization phasor;
Of the three differential voltage instantaneous value data used to calculate the gauge effective synchronous phasor, the differential voltage instantaneous value data of two points with a later measurement time and the gauge effective synchronous phasor used to calculate the gauge effective synchronous phasor A gauge difference effective synchronization phasor calculation unit that calculates a value obtained by a predetermined product difference calculation using the first and second fixed unit vectors as a gauge difference effective synchronization phasor;
Used to calculate the differential voltage instantaneous value data of two points earlier in the measurement time among the three differential voltage instantaneous value data used when calculating the gauge differential effective synchronous phasor and the gauge differential effective synchronous phasor. A gauge difference invalid synchronization phasor calculation unit for calculating a value obtained by a predetermined product difference calculation using the first and second fixed unit vectors as a gauge difference invalid synchronization phasor;
First frequency amplitude calculated using the frequency coefficient, the gauge effective synchronization phasor and the gauge invalid synchronization phasor, and calculated using the frequency coefficient, the gauge difference effective synchronization phasor and the gauge difference invalid synchronization phasor. A symmetry breaking discriminating unit for judging a symmetry breaking of the AC voltage waveform using a determination index based on a deviation from the second voltage amplitude.
The AC electric quantity measuring device according to claim 1, comprising:
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの中間時刻における電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ電圧として算出するゲージ電圧算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データと同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データのうちの中間時刻における電流瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の電流瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ電流として算出するゲージ電流算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電圧瞬時値データと、前記3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ有効電力として算出するゲージ有効電力算出部と、
前記ゲージ有効電力を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の電圧瞬時値データと、前記3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ無効電力として算出するゲージ無効電力算出部と、
前記周波数係数、前記ゲージ電圧、前記ゲージ電流、前記ゲージ有効電力および前記ゲージ無効電力を用いて算出される第1の算出値と、前記周波数係数、前記ゲージ有効電力および前記ゲージ無効電力を用いて算出される第2の算出値との偏差に基づく判定指標を用いて前記交流電圧波形の対称性の破れを判定する対称性破れ判別部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の交流電気量測定装置。
The geometric average value of the difference between the square value of the voltage instantaneous value at the intermediate time and the voltage instantaneous value product at the time other than the intermediate time among the three voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient is the gauge voltage. A gauge voltage calculation unit to calculate as
The square value of the instantaneous current value at the intermediate time among the three instantaneous current value data sampled at the same time as the three instantaneous voltage values used when calculating the frequency coefficient, and other than the intermediate time A gauge current calculation unit that calculates a geometric average value of a difference from the instantaneous current value product as a gauge current;
Of the three voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient, two voltage instantaneous value data with an earlier measurement time and three points sampled at the same time as the three voltage instantaneous values. A gauge active power calculation unit that calculates a value obtained by a predetermined product difference calculation using differential current instantaneous value data at two points later in measurement time among current instantaneous value data;
Of the three voltage instantaneous value data used to calculate the gauge active power, two voltage instantaneous value data whose measurement time is late and three points sampled at the same time as the three voltage instantaneous values A gauge reactive power calculation unit for calculating a value obtained by a predetermined product difference calculation with differential current instantaneous value data of two points later in measurement time among current instantaneous value data of
A first calculated value calculated using the frequency coefficient, the gauge voltage, the gauge current, the gauge active power, and the gauge reactive power, and the frequency coefficient, the gauge active power, and the gauge reactive power. A symmetry breaking discriminating unit for judging a symmetry breaking of the AC voltage waveform using a determination index based on a deviation from the calculated second calculated value;
The AC electric quantity measuring device according to claim 1, comprising:
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻における差分電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ差分電圧として算出するゲージ差分電圧算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた4点の電圧瞬時値データと同一時刻でサンプリングされた4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データのうち、中間時刻における差分電流瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電流瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ差分電流として算出するゲージ差分電流算出部と、
前記ゲージ差分電圧を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電圧瞬時値データと、前記ゲージ差分電流を算出する際に用いた3点の電流瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ差分有効電力として算出するゲージ差分有効電力算出部と、
前記ゲージ差分有効電力を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電圧瞬時値データと、前記ゲージ差分有効電力を算出する際に用いた3点の差分電流瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値をゲージ差分無効電力として算出するゲージ差分無効電力算出部と、
前記周波数係数、前記ゲージ差分電圧、前記ゲージ差分電流、前記ゲージ差分有効電力および前記ゲージ差分無効電力を用いて算出される第1の算出値と、前記周波数係数、前記ゲージ差分有効電力および前記ゲージ差分無効電力を用いて算出される第2の算出値との偏差に基づく判定指標を用いて前記交流電圧波形の対称性の破れを判定する対称性破れ判別部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の交流電気量測定装置。
Three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including the three differential voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient. A gauge difference voltage calculation unit that calculates a geometric average value of a difference between a square value of the difference voltage instantaneous value at the intermediate time and a difference voltage instantaneous value product other than the intermediate time as the gauge difference voltage among the difference voltage instantaneous value data; ,
Three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent current instantaneous value data in the four current instantaneous value data sampled at the same time as the four voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient. Gauge difference current calculation part which calculates the geometric average value of the difference between the square value of the difference current instantaneous value at the intermediate time and the difference current instantaneous value product other than the intermediate time as the gauge difference current among the difference current instantaneous value data of When,
Of the three differential voltage instantaneous value data used to calculate the gauge differential voltage, two differential voltage instantaneous value data with an earlier measurement time, and the three points used to calculate the gauge differential current. A gauge difference active power calculation unit that calculates a value obtained by a predetermined product difference calculation using differential current instantaneous value data at two points later in the measurement time in the current instantaneous value data;
Of the three differential voltage instantaneous value data used to calculate the gauge differential active power, two differential voltage instantaneous value data with a later measurement time and 3 used to calculate the gauge differential active power. A gauge difference reactive power calculation unit that calculates a value obtained by a predetermined product difference calculation with the difference current instantaneous value data of two points later in the measurement time among the difference current instantaneous value data of the points, as a gauge difference reactive power;
A first calculated value calculated using the frequency coefficient, the gauge differential voltage, the gauge differential current, the gauge differential active power, and the gauge differential reactive power, the frequency coefficient, the gauge differential active power, and the gauge A symmetry breaking discriminating unit for judging a symmetry breaking of the AC voltage waveform using a determination index based on a deviation from the second calculated value calculated using the differential reactive power;
The AC electric quantity measuring device according to claim 1, comprising:
測定対象となる交流電圧を所定の第1のサンプリング周波数でサンプリングした電圧瞬時値データの中から、前記第1のサンプリング周波数よりも小さく、且つ前記交流電圧の周波数の2倍以上となる第2のサンプリング周波数で抽出した連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻以外の差分電圧瞬時値の和の平均値を中間時刻における差分電圧瞬時値で正規化した値を周波数係数として算出するステップと、
前記第2のサンプリング周波数と前記周波数係数を用いて前記交流電圧の周波数を算出するステップと、
を含むことを特徴とする交流電気量測定方法。
The second voltage that is smaller than the first sampling frequency and is twice or more the frequency of the AC voltage, from among the voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage to be measured at a predetermined first sampling frequency. Among three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of two adjacent voltage instantaneous value data extracted from at least four consecutive voltage instantaneous value data extracted at the sampling frequency, a differential voltage instantaneous other than the intermediate time Calculating a value obtained by normalizing an average value of the sum of values with a differential voltage instantaneous value at an intermediate time as a frequency coefficient;
Calculating the frequency of the AC voltage using the second sampling frequency and the frequency coefficient;
A method for measuring the amount of alternating current electricity, comprising:
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻における差分電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電圧瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ差分電圧として算出するステップと、
前記周波数係数と前記ゲージ差分電圧を用いて前記交流電圧の振幅を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項14に記載の交流電気量測定方法。
Three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including the three differential voltage instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient. Calculating the geometric average value of the difference between the square value of the differential voltage instantaneous value at the intermediate time and the differential voltage instantaneous value product other than the intermediate time as the gauge differential voltage among the differential voltage instantaneous value data;
Calculating the amplitude of the AC voltage using the frequency coefficient and the gauge differential voltage;
The AC electric quantity measuring method according to claim 14, comprising:
測定対象となる交流電流を所定の第1のサンプリング周波数でサンプリングした電流瞬時値データの中から、前記第1のサンプリング周波数よりも小さく、且つ前記交流電流の周波数の2倍以上となる第2のサンプリング周波数で抽出した連続する少なくとも4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データのうち、中間時刻以外の差分電流瞬時値の和の平均値を中間時刻における差分電流瞬時値で正規化した値を周波数係数として算出するステップと、
前記第2のサンプリング周波数と前記周波数係数を用いて前記交流電流の周波数を算出するステップと、
を含むことを特徴とする交流電気量測定方法。
A second current value that is smaller than the first sampling frequency and more than twice the frequency of the alternating current out of the instantaneous current value data obtained by sampling the alternating current to be measured at a predetermined first sampling frequency. The differential current instants other than the intermediate time out of the three differential current instant value data representing the distance between the tips of the adjacent two current instant value data in the continuous current instantaneous value data extracted at the sampling frequency. Calculating a value obtained by normalizing an average value of the sum of values with a differential current instantaneous value at an intermediate time as a frequency coefficient;
Calculating the frequency of the alternating current using the second sampling frequency and the frequency coefficient;
A method for measuring the amount of alternating current electricity, comprising:
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電流瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データのうち、中間時刻における差分電流瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電流瞬時値積との差の幾何平均値をゲージ差分電流として算出するステップと、
前記周波数係数と前記ゲージ差分電流を用いて前記交流電流の振幅を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項16に記載の交流電気量測定方法。
Three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent current instantaneous value data in at least four consecutive current instantaneous value data including the three points of differential current instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient. Calculating the geometric average value of the difference between the square value of the differential current instantaneous value at the intermediate time and the differential current instantaneous value product other than the intermediate time as the gauge differential current among the differential current instantaneous value data;
Calculating the amplitude of the alternating current using the frequency coefficient and the gauge differential current;
The AC electricity quantity measuring method according to claim 16, comprising:
測定対象となる交流電圧を所定の第1のサンプリング周波数でサンプリングした電圧瞬時値データの中から、前記第1のサンプリング周波数よりも小さく、且つ前記交流電圧の周波数の2倍以上となる第2のサンプリング周波数で抽出した連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻以外の差分電圧瞬時値の和の平均値を中間時刻における差分電圧瞬時値で正規化した値を周波数係数として算出する周波数係数算出部を備えたことを特徴とする交流電気量測定装置。   The second voltage that is smaller than the first sampling frequency and is twice or more the frequency of the AC voltage, from among the voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage to be measured at a predetermined first sampling frequency. Among three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of two adjacent voltage instantaneous value data extracted from at least four consecutive voltage instantaneous value data extracted at the sampling frequency, a differential voltage instantaneous other than the intermediate time An AC electrical quantity measuring device comprising a frequency coefficient calculation unit that calculates a value obtained by normalizing an average value of the sum of values with a differential voltage instantaneous value at an intermediate time as a frequency coefficient.
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