JPH01126128A - デジタル形保護継電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はデジタル形保護継を装置、特にリレー特性を任
意に整定し、実現することの可能なデジタル形保護継電
装置に関する。

（従来の技術） ゛１力系統を保護する保護継電装置にマイクロコンビ、
−夕を適用する技術は良く知られている。

今日、電力系統規模の増大に伴なって、系統保護設備の
増大が問題になっておシ、この問題に対処する一つの解
決法として、多数の保護対象に関する故障判定が可能で
、かっ保護装置を小形になし得るデジタル保護継電装置
がある。

一般に、保護継電装置く収納されているリレー要素は、
各々のリレー要素の感度を規定する整定手段を有してい
る。例えば距離リレーの場合では、送１ｔａｏインピー
ダンスにょシ決定されるインピーダンス値が整定手段を
介して整定される。あるいは、地絡方向リレーの場合で
は、事故時に流れ得る零相１流の大きさによシ決定され
る零相１流値が整定される。このように、リレー要素ｏ
ｓｉを整定すると云う方法は、アナログ形、デジタル形
に拘らず保護継電装置一般に採用されておシ、又、本方
法により、種々の系統に対して同様な装置構成で°容易
に対処できると云う利点がある。４しかし、このような
感度整定方式のみでは同様な装置構成にて対処できない
場合として、下記がある。

（ｉ）　　系統状態の変化によシ、感度以外のリレー特
性の変更、追加が必要な場合、 （１０現状以上のリレー特性（例えば動作、復帰時間、
精度等）の向上を図夛たい場合、 先ず、（ｉ）の具体例としては、例えば系統の潮流が増
大した場合、単純な不足電圧リレー特性では事故検出が
不可能と々シ、電流量によシ補償を行なう電流補償体不
足電圧リレー特性の変更が必要となる場合がある。ある
いは同様に、系統の潮流が増大した場合、不要に距離リ
レーが動作しないために、潮流によシ動作する範囲を除
外するブラインダ特性を追加する場合がある。あるいは
、併架系統の平行２回線にて常時の零相循環電流が増大
して、単純な地絡方向リレー特性では、事故回線の選択
が不可能となシ、事故前後の零相変化分電流によシ動作
する変化分地絡方向リレー特性への変更が必要となる場
合がある。

（１ｉ）の具体例としては、例えば系統状態の変化によ
り特定の周波数領域を除去するような周波数特性の改善
、又は、動作時間の短縮、精度向上が要求される場合が
ある。

第８図は従来のデジタル形保護継電装置の構成例図であ
シ、これによって説明する。第８図に示されるようにデ
ジタル形保膿継電装置はアナログ・デジタル変換部１と
デジタル演算処理部２と、整定部３と、外部との入出力
°インターフェイス４（以下Ｉ１０と称す）と、パス５
とから構成されている。なお、１〜４の各部はパス５を
介して相互に接続されている。又、アナログ・デジタル
変換部１はアナログフィルタ１−１１〜１−１ｎ、サン
プリングホールド部１−２１〜１−２ｎ　（以下Ｓ／）
Ｉと称す）、マルチプレクサ１−３、アナログ・デジタ
ル変換器１−４（以下φ変換器と称す）にて構成されて
おシ、アナログフィルタ１−１１〜１−Ｉｎは保護対象
となるｎ個（ｎ≧１）のアナログ情報Ａ−１〜Ａ−ｎが
入力され、これらアナログ情報は、Ｓ／１（１−２１〜
１−２ｎによシ所定のサンプリング間隔でホールドされ
る。ホールドされた信号はマルチプレクサ１−３．０変
換器１−４を介してデジタル量に変換される。これらの
デジタル情報は順次ＲＡＭ　２−２へ転送され、リレー
の判定演算に使用される。

一方、デジタル演算処理部２は、ＣＰＵ　２−１　。

ＲＡＭ　２−２、ＲＯＭ　２−３によ多構成され、ＣＰ
Ｕ　２−１はＲＯＭ　２−３によシ読み出したプログラ
ムによシ、リレー判定演算等の種々の処理を行なう。

整定部３は第８図、第９図に示すように、整定すべき整
定部＠−８に一１〜ＳＫ−ｍを選択する要素選択スイッ
チ３−３１〜３−３ｍ　（ｍは整定要素数）と各リレー
要素の感度を整定する感度整定手段３−２及び整定され
た内容を確認する整定内容表示器３−４を有するマンマ
シンインターフェース機能と、選択された整定要素に対
応する番地を生成する符号器３−５と、整定された整定
値が書込まれるメモリ３−１で構成される。メモリ３−
１には符号器３−５で指定された番地に該当する整定値
が書き込まれる。

！１０図ｉｄ上記したマンマシンインターフェースの具
体例であシ、一般には装置前面のパネルに第１０図の如
き形態で取付けられる。

Ｉｌｏ　４はＣＢ情報等の外部制御器の取込み、リレー
動作・復帰出力、トリップ指令等の外部機器への出力を
行なうためのインターフェースである。

第１１図はアナログ零相醒圧情報がす／グルホールドさ
れた例を示す図である。この場合は１２サンプリング／
サイクルにてサンプルホールドしたものであ）、で。１
は現時点でのデータ、ν。ｒｎ−１は電気角３０°前の
データ、以下で。エーユで電気角（３０Ｘｎ）’前のデ
ータが表現される。

第１２図は従来装置の処理内容を示すフローチャートで
ある。そして本例は零相電圧を動作量とした地絡過電圧
リレー（６４リレー）のリレー判定演算例であり、ＲＯ
Ｍ　２−３に書込まれているプログラムにより実行され
る。

先ず、５１−１にてＲＡＭよシ零相、電圧のデジタル情
報り。工＊’ｔ７０ｍ−５を読込む。５１−２にて零相
電圧振幅値の２乗値ｖ０を下記（１）式にて算出する。

ｖｏｒ！ｌ＊νｏｍ＋？ｏｍ−５＊νｏｎ−５＝　Ｖｏ
　　　曲”　（１）デジタルリレーにおいて、従来アナ
ログリレー相当の特性を実現するための演算アルゴリズ
ムは、デジタルフィルタ処理演算、移相演算、振幅値演
算、位相差演算などからなる基本的な演算アルプリズム
を適宜組合せて構成される。前記（１）式もこの一例で
あシ、振幅値算出アルゴリズムは、他方法も多数存在す
る（例えば電協研第４１巻４号「デジタルリレーＪＰ−
４４，４５等）。５１−３では整定部よシ感度整定値ｖ
Ｋを読込む。この値は、例えば２０Ｖ、３０Ｖ等の整定
された値を、（１）式の演算式に対応した形で変換した
値である。５１−４では動作量ｖ０と整定値ＶＸを下式
で比較している。

ｖ０≧ｖＫ　　　　　　　　・・・・・・（２）そして
（２）式が成立し九場合は、リレー動作と判定し、５１
−５でＩｌｏへリレー動作出力を送出する。

（２）式が不成立の場合はリレー復帰と判定し、リレー
復帰出力をＩｌｏへ送出する。以上で６４リレーの判定
演算処理は終了するが、本処理は、一定のサンプリング
間隔で起動され、実行されてゆく。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来装置は、整定値７区、即ちリレーの感度の
みが整定可能であシ、（２２式の左辺、即ちリレーの動
作量あるいは抑制量の算出方法は固定である。換言する
と、リレー判定演算式自身の変更は外部からは制御でき
ず、プログラムの変更及びプログラムの存在するＲＯＭ
を交換せざるを得ない。

しかしながら上記し九（＋）　、　（ｉｔ）の理由によ
少判定演算式自身を変更する要求が生じた場合、その都
度プログラムを作成して、そのためにＲＯＭ交換を行な
うことは、装置の信頼性、経済性を損ない、望ましくな
い。

これらの対策としては、使用が予想される全てのリレー
判定演算式あるいは追加が予想される全リレー４Ｎ！索
について、予めプログラムに組込んでおき、外部よシ選
択スイッチ等で必要なリレー判定演算式を選択する方法
が考えられる。しかし、このような手法では、ハードウ
ェア、ソフトウェアの制約によシ、選択できる量に限界
がある。又、デジタルリレーの演算アルゴリズムも年々
改良され、予め最善なリレー演算式を設定しておくこと
も困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものでらシ、リレー
特性の変更、性能、向上、リレー要素の追加が生じた場
合に、整定によシ容易に対応することの可能なデジタル
形保′ａ継電装置を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 第１図は本発明の基本概念を示す機能ブロック図でらυ
、本発明は被保護対象からのアナログ電気量を入力して
所定のデジタル量に変換する入力手段１１と、入力電気
量の種別と任意の係数値及び定数値を整定する電気量・
係数・定数整定手段１３と、任意の演算子を整定する演
算子整定手段と、前記両整定手段による各整定値にて所
定の演算式を設定する演算式設定手段１２と、前記演算
式をもとにリレーの判定演算を行なうリレー判定演算手
段１５とから構成した。

（作用） 上記構成についての作用を説明する。先ず、被保護対象
からの各電気量は入力手段１１に導入される。この際、
希望する特性を達成するため電気量のサンブリングデー
タと係数及び定数を演算子によって結びつけて所定のデ
ー）タルリレー演算式を得、この求めた演算式によるリ
レー判定演算を実施する。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明、する。

第２図は本発明によるデジタル形保穫継電装置の一実施
例の構成図であシ、ハード構成は従来例として説明した
第８図と同一であるが、整定部３とＲＯＭ　２−３に書
込まれているリレー判定演算処理プログラムに差異があ
る。ここでは第２図そのものの説明はしない。

第３図は整定部の構成側図であシ、整定手段として電気
量・係数・定数整定手段３−６と演算子整定手段３−７
を備えていることを特徴としている。電気量・係数・定
数整定手段３−６では、電気量の選択、即ち、アナログ
・デジタル変換部を介して取込まれる全電気量の中よシ
、要素選択スイッチ３−３１〜３−３ｍで選択されたリ
レー要素に対応するリレー演算式を実現するために、必
要なものを選択する。例えば前記した（１）式を実現す
るためには、ヤ。。、ν。。、ヤ。ｍ−３，ν。ｍ−ｓ
の４ケのサンプリングデータを電気量として整定する必
要がある。又、係数・定数も演算子によシ、他の電気量
・係数・定数と結合されることから、前記電気量と同一
な取扱いをし、同様に整定される。係数としては、例え
ばデジタル量と系統の電気量との比を換算する換算値、
定数としては、従来装置で感度整定値として取扱ったも
のなどが挙げられる。

演算子整定手段では上述の電気量・係数・定数を結合し
て、リレー演算式を実現する丸めの演算子を整定する。

なお、演算子としては算術演算子（＊、÷ｔ　＋　ｔ−
＋　＞　ｅ　＜　ｔ　＝ｔ≧、≦等）、論理演算子（△
、■、Ｖ等）に大別されるが、この両者とも整定できる
。

以上の両手段による整定値は、要素選択スイッチ３−３
１〜３−３ｍで選択されたリレー要素によシ結合される
。例えば第３図において、リレー要素３−３１のリレー
演算式を実現するために、電気量・係数・定数として、
５Ａ−１，８Ａ−２，５Ａ−４が整定され、演算子整定
手段として、５Ｃ−１゜５Ｃ−ｎが与えられと、メモリ
３−１には３−３１゜Ｓ　Ａ　−１−Ｓ　Ｃ−１−Ｓ　
Ａ　−２＊　Ｓ　Ｃ−ｎ　−Ｓ　Ａ　−Ｌの如き形態に
て記憶される。

第４図は整定手段の実装状態図であり、図に示されるよ
うに電気量・係数・定数整定手段３−６としては、電気
量の相別等（ｓｌ　ｔ　＄ａｐ　’ｆ　＊τ０・・・）
を選択するスイッチ、サンプリングタイミングを選択す
るスイッチ（ｍｌ、ｍ−１，ｍ−２，・・・ｍ−Ｎ）、
係数・定数を設定するスイッチ（０，１，２，・・・９
、・（小数点））を備えている。又、演算子整定手段と
しては（本、÷＄　＋　９　１≧、・・・）を有し、要
素選択手段３−３１〜３−３ｍとしては、リレー要素名
を選択できるスイッチ（６４，２７，４４〜５６．５１
）を備えている。整定内容表示器３−４には、上記各整
定手段によシ整定されたリレー演算式が表示される。

一例として、（１）式で示し九６４リレーのリレー演算
式を設定する場合では、下記の項序でスイッチを操作す
ることによシ、整定内容表示器に整定内容が表示され、
又第５図に示す形態で、メモリに順次内容が記憶される
。

操作手順 くν。〉→＜、＞→＜＊〉→くν。〉→＜ｍ＞→＜−〉
→くτ。〉→（ｒｎ　−３）→＜＊〉→くν。〉→（ｍ
　−３）→く≧〉→く２０〉第５図ではメモリのＡ領域
に６４リレーに関するリレー演算式情報が記憶されてい
ることを示している。

第６図はリレー判定演算処理内容を示すフローチャート
であシ、本処理はＲＯＭ　２−３に書込まれ九プログラ
ムによシ、ＣＰＵ　２−１上で実行される。

なお本例は従来装置にて示し九６４リレーについての判
定例である。そして処理５１−５．８１−６は前述例（
第１２図）の場合と同様である。本処理の特徴は５２−
１〜５２−４の処理にある。

先ず、５２−１では整定部よシロ４リレーに関するリレ
ー演算式情報を読込む。これは前述のメモリ３−１のＡ
領域より転送される。５２−２では前記５２−１で得た
情報にしたがりてＲＡＭよシミ気量サンプリングデータ
τ。。ｓ　ｖｏＩｎｔ嘗。ｍ−５，ν。ｆｆ１−３を読
込む。次に８２−３では同様に８２−１で得た演算子情
報によシ、演算子優先順位にしたがって、　８２−２で
読込んだ心気量及び係数・定数を処置する。ここで演算
子優先順位とは代数学にて定められているよりに、例え
ば、乗算、除算は加算、減算よシ優先度が高く計算する
と云う規則である。この規則をマイクロコンピュータに
て実現する方法は数種類ある。ここでは、その詳細は省
くが電気量・係数・定数と演算子が交互に存在すると云
う原則があるため、プログラムは標準化され、いかなる
リレー演算式が整定部れても、同一プログラムにて処置
できることになる。なお、５２−４では５２−３で得ら
れた値Ｖムの符号を判別し、リレーの動作・復帰を決定
している。

以上説明した如く、リレー演算式整定手段を設けたこと
によｌレー特性の変更が容易に可能となシ、リレー特性
の変更の都度ハードウェア及びソフトウェアを変更する
必要がなくなシ、信頼性、経済性の高い保護継電装置を
提供することが可能となる。

上記実施例によれば演算子として算術演算子を使用する
場合について説明したが、これのみに限定されるもので
はなく、論理演算子と併用することも可能である。リレ
ー特性には複数の演算式による複合特性もあって論理演
算も必要となる。例えば地絡方向リレー（６７Ｇ！Ｊレ
ー）の場合は下記のリレー演算式にて表現される。

（ア）　　　　（イ）　　　　　　（つ）　　　　　＋
ｍ僧（３）式において、（７）部は零相電圧の棗幅値の
判別、（ｆ／）部は零相電圧を基準とした零相電流有効
分の算出と判別、（イ）部は前記した（７）部と（ロ）
部の結果の論理積を示し、（３）式の結果が成立すれば
６７Ｇ！ｊレーは動作と判定する。

上記実施例ではリレー特性の設定変更に着目して説明し
たが、リレー特性の向上と云う点からも前記した整定手
段は有効である。例えば特定の周波数を除去すると云う
要求が生じた場合、デジタルフィルタの付加によっても
解決できるが、下記の（４）式の如きリレー演算式を整
定すれば、デジタルフィルタを容易に追加できることに
なる。

（マ。、−ν。ｍ−ｂ）２＋（シ００１−ｓ−ｔ’ｏｍ
−ｐ　）　２＞ｖｘ　　・−（４）（４）式は（１）式
に非巡回形フィルタ１−　Ｚ−’を追加した場合を示し
ている。従って本発明によればデジタル信号処理の新手
法が開発されれば、必要に応じて、直ちに整定によシリ
レー演算式に反映することが可能となる。

以上の実施例では電気量の整定としてサンシリングデー
タを使用したが、本来、デジタルリレーの演算式はベク
トル表現、スカラー表現する場合も多く、これらは理解
し易いと云う利点がある。

例えば前述の６７Ｇ’Ｊレーの場合では、と表現でき、
又、距離リレーの場合では、（工・Ｘ−Ｖ　）・（工・
Ｘ）≧Ｋ　　　　・・・・・・・・・・・・（６）と表
現できる。したがって（５）式又は（６）式のような表
現にて、リレー演算式を整定しても、リレー判定演算に
際して（５）　、　（６）式を（１）式のようなサンプ
リングデータに翻訳する処理を施こせば、前述の実施例
と同様な効果が期待できる。

他の実施例として考えられることは、電気量・係数・定
数整定手段、演算子整定手段等のマンマシンインターフ
ェイス機能を装置内に実装せず、独立した機能として整
定を行ない、この整定された値は媒介手段（例えばフロ
ッピーディスク、磁気データ、通信回線等）によシ、メ
そり３−１に転送することも可能である。これによる効
果は、前述あ実施例と同等であシ、遠隔地よシの整定も
、可能である利点を有する。

更に他の実施例としてはリレー要素の追加も考えられる
。第７図に示されるようにリレー要素名整定手段３−８
を設けることによシ、容易にリレー要素の追加が可能と
なる。例えば６７Ｇ！Ｊし一要素を追加する場合でおれ
ば、次のよ５にする。

先ず第７図の３−８にて、く６〉→〈７〉→＜Ｇ＞の順
にスイッチを操作し、整定内容表示器３−４にてその内
容を確認し、これ以後は既に説明したようにリレー演算
式を整定すればよい。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば整定手段を用いてリ
レーの演算式を整定できる構成としたため、リレー特性
の変更、追加及び、性能向上が可能となって、各種の系
統変化及び性能向上等の要求に柔軟に対応でき、かつハ
ードウェア、ソフトウェアが汎用となりたことから、信
頼性、経済性に優れたデジタル形保護継電装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるデジタル形保護継電装置の基本概
念を示す機能ブロック図、第２図は一実施例の構成図、
第３図は整定部の構成例図、第４図は整定手段の実装状
態図、第５図は整定部内にあるメモリにどのようにリレ
ー演算式が記憶されるかを示す図、第６図はリレー判定
演算の処理内容を示すフローチャート、第７図はリレー
要素名を追加する場合の整定手段の他の実施例図、第８
図は従来のデジタル保護継電装置の構成例図、第９図は
従来の整定部の構成例図、第１０図は整定部の実装状態
図、第１１図はアナログ量のサンプリングを説明する図
、第１２図は従来装置の処理内容を示すフローチャート
である。 １０・・・デジタル形保護継電装置 １１・・・入力手段　　　工２・・・演算式設定手段１
３・・・電気量・係数・定数整定手段１４・・・演算子
整定手段１５・・・リレー判定演算手段第１図 第２図 第３図 第４図 第８図 第９図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被保護対象のアナログ電気量を所定のタイミングでサン
   プリングして保持し、この保持されたアナログ量をデジ
   タル量に変換して得られたデジタルデータを基にしてリ
   レーの判定演算を行なうデジタル形保護継電装置におい
   て、入力されたアナログ電気量の種別と任意の係数値及
   び定数値を整定する電気量・係数・定数整定手段と、任
   意の演算子を整定する演算子整定手段と、前記両整定手
   段による各整定値を用いて所定の演算式を設定する演算
   式設定手段と、前記演算式をもとにリレーの判定演算を
   行なうリレー判定演算手段とからなることを特徴とする
   デジタル形保護継電装置。