JPH0118648B2 - - Google Patents
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- JPH0118648B2 JPH0118648B2 JP56097833A JP9783381A JPH0118648B2 JP H0118648 B2 JPH0118648 B2 JP H0118648B2 JP 56097833 A JP56097833 A JP 56097833A JP 9783381 A JP9783381 A JP 9783381A JP H0118648 B2 JPH0118648 B2 JP H0118648B2
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- Japan
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- circuit
- differential
- harmonic
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Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Protection Of Transformers (AREA)
Description
この発明は差動継電器に関するものである。
電力系統に接続される電気機器（変圧器など）
や母線の内部事故を検出するため、差動継電器を
適用する事が広く行われている。 特に、変圧器や母線はエネルギーの通過手段で
あり、その入出口に電流変成器CTを設け、その
電流を合成して差動電流を得、差動電流の有無を
以て事故の有無を検出する事は最も合理的な方法
とされている。 変圧器用差動保護について云えば、常時は変圧
器の電圧（磁束）を確立するために、励磁電流分
が僅かに誤差分として表れる以外は把握しにくい
差動電流は流れないが、変圧器投入時は変圧器の
磁束（電圧）を確立する迄の間過渡励磁電流（励
磁突入電流）がかなりの大きさで表われ、本来事
故時に流れる故障電流と大きさの上で見分けがつ
かなくなる。 そのため、従来より過渡励磁電流の波形に着目
した所謂高調波抑制方式が用いられて来ている。 即ち、第１図ｂに示すように変圧器投入時の過
渡励磁電流を分析すれば、たとえばｃに示すよう
な成分比となり、高調波成分ことに第２高調波成
分が多い事がわかる。 この事実に着目した従来の変圧器保護用比率差
動継電器の構成を第２図に示す。第２図におい
て、変圧器Ｔの両端に設置された変流器CT１お
よびCT２から導入される一次、二次電流（入、
出口）が補助変成器１および２に加えられ、その
代数和が差動電流として補助変成器３に導入され
る。 これらの電流を整流器４，５，６で整流し、フ
イルタ７，８，９に加えた後抑制側に作動するよ
うな電圧を抑制回路１０により発生させ、これと
差動電流に関係したフイルタ９の通過出力とをコ
ンパレータ１１により比較して、従来比率差動継
電器と称して来たものと同一機能をもつものが構
成されている。 一方差動電流は、補助変成器１２を介して電圧
を生じ、コンデンサ、リアクトル等から成る２端
子周波数選択フイルタ（第２高調波阻止）１３と
同じようなリアクトル、コンデンサから成る２端
子周波数選択フイルタ１４（第２高調波通過）に
それぞれ印加される。 フイルタ１３を通過した電流は整流器１５を介
しハイパスフイルタ１７を経由して動作側に作動
する電圧として、一方フイルタ１４を通過した電
流は整流器１６を介しハイパスフイルタ１８を経
由して、抑制側に作動する電圧として各々コンパ
レータ１９に印加され、基本波成分と第２高調波
成分とを比較し、その結果の出力が最終判定回路
２０へ与えられる。 もし万一投入時の過渡励磁電流で大きな差動電
流を生じ、コンパレータ１１が作動しても上述の
コンパレータ１９は過渡励磁電流中の第２高調波
成分と基本波成分との比を検出して、この比が大
きければ動作せず結局論理積出力を生ずる最終判
定回路２０は不動作となり全体の誤動作を防止で
きる。 このような構成例に見るような第２高調波をア
ナログフイルタで検出する方式は有効であり実用
に供せられているが、フイルタが立上りに時間遅
れをもつこと、コンパレータ１９に時間遅れをも
たせてある事などより、基本波に対する応動が遅
れ、継電器全体の動作が遅れるうらみがある。 この発明は、このような欠点を除去し、即応性
に秀れ、信頼性も高い差動継電器を提供するもの
である。 以下、この発明の実施例を第３図で説明する。
第３図において、Ｔは保護される変圧器、CT１
およびCT２はその高圧、低圧側に配置された変
成器、２１および２２はその変成器から二次電流
を導入する端子、２３および２４は上記入力を受
ける補助変成器、２５は上記２つの入力を合成す
る補助変成器、２６，２７，２８は上記補助変成
器２３，２４，２５の整流しかつレベル変換する
レベルコンバータ、２９，３０，３１は上記レベ
ルコンバータ２６，２７，２８の直流出力を受け
て、その瞬時値をサンプルしホールドするサンプ
ルホールドアンプである。サンプルホールドアン
プ３１の出力は調波分析を行うため、符号３８以
下で示される回路へも同時に印加される。３２は
マルチプレクサであり、サンプルホールドアンプ
２９，３０，３１の３つのアンプ出力を、マイク
ロプロセツサ３５からの指令により切換え、Ａ／
Ｄコンバータ３３へ加える。Ａ／Ｄコンバータ３
３は、上記サンプルホールドアンプ２９，３０，
３１の出力を切換えて得られたマルチプレクサ３
２から入力を受け、その入力をデイジタル値に変
換し、次の入力レジスタ３４へセツトさせるよう
にする。マイクロプロセツサ３５は上記サンプル
ホールドアンプ２９，３０，３１に加わる入力を
演算、判定、処理する事によりその結果を出力レ
ジスタ３６へ出力する。 出力レジスタ３６は、マイクロプロセツサ３５
による判定出力「１」または「０」をホールドす
る。レベルコンバータ３７は、レジスタ出力を外
部ドライブに可能なように増幅する。 なお、マイクロプロセツサより各種のタイミン
グ信号が、サンプルホールドアンプ、マルチプレ
クサ、Ａ／Ｄコンバータ、レジスタの制御用信号
として出力されている。 以上により比率差動継電器の機能をもつ部分が
構成される。この部分による従来の比率差動継電
器に相当する動作を以下に説明する。 まず変圧器の一次、二次主回路に流れる電流
I1、I2は、変流器CT１およびCT２により変成さ
れ、端子２１および２２よりそれぞれaI1、aI2と
して入力される。この電流は補助変成器２３およ
び２４により変成され通過電流入力に比例した電
圧を二次に発生する。また、変流器CT１および
CT２の電流の代数和ａ（I1＋I2）を入力とする補
助変成器２５により差動電流に比例した電圧を二
次に発生する。 これらの電圧はレベルコンバータ２６，２７，
２８によりレベル変換され、一次側を通過する電
流I1、I2、およびその差動電流I1＋I2に比例した
出力電圧cI1、cI2、ｃ（I1＋I2）を得る。この出力
は時々刻々変化するが、適当なタイミングたとえ
ばπ／12ラジアン毎にサンプルされホールドされ
る。次にこの３電圧をマルチプレクサ３２により
切換えてＡ／Ｄコンバータ３３に加え、これらは
Ａ／Ｄ変換後入力レジスタ３４に保持される。マ
イクロプロセツサ３５は上記入力レジスタ３４に
保持されたデータを入力するが、この入力を適当
なアルゴリズムにより演算および判定して機器内
部に事故があるか否か判定する。 例えば (I1+I2)−Rf(I1、I2)≦０で「０」 (I1+I2)−Rf(I1、I2)＞０で「１」 (1) のような関係を満足させる時は一種の比率差動継
電器であり、更に、Rf（I1、I2）＝R.Max（｜I1｜、
｜I2｜）はダイオード等による最大値抑制方式と
等価である。 ここでは上記比率差動継電器の比率差動機能を
検討する事が、本案の趣意ではないので省略する
が、いずれにせよ、上述の電流I1、I2、I1＋I2は
系統周波数１サイクルの間を何分かした時点でサ
ンプルし保持した幾つかの電流値の集合であり、
これに対し上記関係式(1)が成立すればよい。 以下にこの発明の特徴となる第２高調波分離演
算回路について説明するが、その準備として調波
分析のアルゴリズムについて述べる。 一般に、ひずみ波交流ｙの１周期をｍ等分しそ
の各時点０、１、２、………ｍ−１番目における
ｙの瞬時値をそれぞれ y0、y1、y2、………ym−1とすると、ひずみ波
ｙは、 ｙ＝a0＋a1cosωt＋a2cos2ωt ＋b1sinωt＋b2sin2ωt と表現される。ここで、a0、a1、a2………b1、b2
………を求める事が調波分析である。 一般に、商用の電力系統では系統の運用制御上
注目すべき高調波の次数は５程度であり、それ以
上は特別の場合を除き無視して考えてよい。特
に、事故時に過渡現象の影響を微妙に受ける送電
線保護リレーと異なり、本願の場合、変圧器投入
時の励磁電流中の第２高調波成分を取扱うもので
あるから、第５次程度と考慮すれば十分である。
５次の高調波迄求めるには11個の係数を求めれば
よく12のサンプルy0、y1、y2、………y11があれ
ばよい。 12個のｙの値y0、y1、y2、………y11を測定し
た後、調波成分は下式で与えられる。 a0＝１／12（y0＋y1＋y2＋………＋y11） a1＝１／６｛（y0−y6）＋（y1−y5−y7−y11）cos１
／12・2π＋（y2−y4−y8＋y10）cos２／12・2π｝ a2＝１／６｛（y0＋y6）−（y3＋y9）＋（y1−y2−y4
＋y5＋y7−y8−y10＋y11）cos１／12・2π｝ b1＝１／６｛（y1＋y5−y7−y11）sin１／12・2π＋
（y2＋y4−y8−y10）sin２／12・2π＋（y3−y9）sin３
／12・2π｝ b2＝１／６｛（y1＋y2−y4−y5＋y7＋y8−y10−y11）
sin１／12・2π｝ これを書直すと、
や母線の内部事故を検出するため、差動継電器を
適用する事が広く行われている。 特に、変圧器や母線はエネルギーの通過手段で
あり、その入出口に電流変成器CTを設け、その
電流を合成して差動電流を得、差動電流の有無を
以て事故の有無を検出する事は最も合理的な方法
とされている。 変圧器用差動保護について云えば、常時は変圧
器の電圧（磁束）を確立するために、励磁電流分
が僅かに誤差分として表れる以外は把握しにくい
差動電流は流れないが、変圧器投入時は変圧器の
磁束（電圧）を確立する迄の間過渡励磁電流（励
磁突入電流）がかなりの大きさで表われ、本来事
故時に流れる故障電流と大きさの上で見分けがつ
かなくなる。 そのため、従来より過渡励磁電流の波形に着目
した所謂高調波抑制方式が用いられて来ている。 即ち、第１図ｂに示すように変圧器投入時の過
渡励磁電流を分析すれば、たとえばｃに示すよう
な成分比となり、高調波成分ことに第２高調波成
分が多い事がわかる。 この事実に着目した従来の変圧器保護用比率差
動継電器の構成を第２図に示す。第２図におい
て、変圧器Ｔの両端に設置された変流器CT１お
よびCT２から導入される一次、二次電流（入、
出口）が補助変成器１および２に加えられ、その
代数和が差動電流として補助変成器３に導入され
る。 これらの電流を整流器４，５，６で整流し、フ
イルタ７，８，９に加えた後抑制側に作動するよ
うな電圧を抑制回路１０により発生させ、これと
差動電流に関係したフイルタ９の通過出力とをコ
ンパレータ１１により比較して、従来比率差動継
電器と称して来たものと同一機能をもつものが構
成されている。 一方差動電流は、補助変成器１２を介して電圧
を生じ、コンデンサ、リアクトル等から成る２端
子周波数選択フイルタ（第２高調波阻止）１３と
同じようなリアクトル、コンデンサから成る２端
子周波数選択フイルタ１４（第２高調波通過）に
それぞれ印加される。 フイルタ１３を通過した電流は整流器１５を介
しハイパスフイルタ１７を経由して動作側に作動
する電圧として、一方フイルタ１４を通過した電
流は整流器１６を介しハイパスフイルタ１８を経
由して、抑制側に作動する電圧として各々コンパ
レータ１９に印加され、基本波成分と第２高調波
成分とを比較し、その結果の出力が最終判定回路
２０へ与えられる。 もし万一投入時の過渡励磁電流で大きな差動電
流を生じ、コンパレータ１１が作動しても上述の
コンパレータ１９は過渡励磁電流中の第２高調波
成分と基本波成分との比を検出して、この比が大
きければ動作せず結局論理積出力を生ずる最終判
定回路２０は不動作となり全体の誤動作を防止で
きる。 このような構成例に見るような第２高調波をア
ナログフイルタで検出する方式は有効であり実用
に供せられているが、フイルタが立上りに時間遅
れをもつこと、コンパレータ１９に時間遅れをも
たせてある事などより、基本波に対する応動が遅
れ、継電器全体の動作が遅れるうらみがある。 この発明は、このような欠点を除去し、即応性
に秀れ、信頼性も高い差動継電器を提供するもの
である。 以下、この発明の実施例を第３図で説明する。
第３図において、Ｔは保護される変圧器、CT１
およびCT２はその高圧、低圧側に配置された変
成器、２１および２２はその変成器から二次電流
を導入する端子、２３および２４は上記入力を受
ける補助変成器、２５は上記２つの入力を合成す
る補助変成器、２６，２７，２８は上記補助変成
器２３，２４，２５の整流しかつレベル変換する
レベルコンバータ、２９，３０，３１は上記レベ
ルコンバータ２６，２７，２８の直流出力を受け
て、その瞬時値をサンプルしホールドするサンプ
ルホールドアンプである。サンプルホールドアン
プ３１の出力は調波分析を行うため、符号３８以
下で示される回路へも同時に印加される。３２は
マルチプレクサであり、サンプルホールドアンプ
２９，３０，３１の３つのアンプ出力を、マイク
ロプロセツサ３５からの指令により切換え、Ａ／
Ｄコンバータ３３へ加える。Ａ／Ｄコンバータ３
３は、上記サンプルホールドアンプ２９，３０，
３１の出力を切換えて得られたマルチプレクサ３
２から入力を受け、その入力をデイジタル値に変
換し、次の入力レジスタ３４へセツトさせるよう
にする。マイクロプロセツサ３５は上記サンプル
ホールドアンプ２９，３０，３１に加わる入力を
演算、判定、処理する事によりその結果を出力レ
ジスタ３６へ出力する。 出力レジスタ３６は、マイクロプロセツサ３５
による判定出力「１」または「０」をホールドす
る。レベルコンバータ３７は、レジスタ出力を外
部ドライブに可能なように増幅する。 なお、マイクロプロセツサより各種のタイミン
グ信号が、サンプルホールドアンプ、マルチプレ
クサ、Ａ／Ｄコンバータ、レジスタの制御用信号
として出力されている。 以上により比率差動継電器の機能をもつ部分が
構成される。この部分による従来の比率差動継電
器に相当する動作を以下に説明する。 まず変圧器の一次、二次主回路に流れる電流
I1、I2は、変流器CT１およびCT２により変成さ
れ、端子２１および２２よりそれぞれaI1、aI2と
して入力される。この電流は補助変成器２３およ
び２４により変成され通過電流入力に比例した電
圧を二次に発生する。また、変流器CT１および
CT２の電流の代数和ａ（I1＋I2）を入力とする補
助変成器２５により差動電流に比例した電圧を二
次に発生する。 これらの電圧はレベルコンバータ２６，２７，
２８によりレベル変換され、一次側を通過する電
流I1、I2、およびその差動電流I1＋I2に比例した
出力電圧cI1、cI2、ｃ（I1＋I2）を得る。この出力
は時々刻々変化するが、適当なタイミングたとえ
ばπ／12ラジアン毎にサンプルされホールドされ
る。次にこの３電圧をマルチプレクサ３２により
切換えてＡ／Ｄコンバータ３３に加え、これらは
Ａ／Ｄ変換後入力レジスタ３４に保持される。マ
イクロプロセツサ３５は上記入力レジスタ３４に
保持されたデータを入力するが、この入力を適当
なアルゴリズムにより演算および判定して機器内
部に事故があるか否か判定する。 例えば (I1+I2)−Rf(I1、I2)≦０で「０」 (I1+I2)−Rf(I1、I2)＞０で「１」 (1) のような関係を満足させる時は一種の比率差動継
電器であり、更に、Rf（I1、I2）＝R.Max（｜I1｜、
｜I2｜）はダイオード等による最大値抑制方式と
等価である。 ここでは上記比率差動継電器の比率差動機能を
検討する事が、本案の趣意ではないので省略する
が、いずれにせよ、上述の電流I1、I2、I1＋I2は
系統周波数１サイクルの間を何分かした時点でサ
ンプルし保持した幾つかの電流値の集合であり、
これに対し上記関係式(1)が成立すればよい。 以下にこの発明の特徴となる第２高調波分離演
算回路について説明するが、その準備として調波
分析のアルゴリズムについて述べる。 一般に、ひずみ波交流ｙの１周期をｍ等分しそ
の各時点０、１、２、………ｍ−１番目における
ｙの瞬時値をそれぞれ y0、y1、y2、………ym−1とすると、ひずみ波
ｙは、 ｙ＝a0＋a1cosωt＋a2cos2ωt ＋b1sinωt＋b2sin2ωt と表現される。ここで、a0、a1、a2………b1、b2
………を求める事が調波分析である。 一般に、商用の電力系統では系統の運用制御上
注目すべき高調波の次数は５程度であり、それ以
上は特別の場合を除き無視して考えてよい。特
に、事故時に過渡現象の影響を微妙に受ける送電
線保護リレーと異なり、本願の場合、変圧器投入
時の励磁電流中の第２高調波成分を取扱うもので
あるから、第５次程度と考慮すれば十分である。
５次の高調波迄求めるには11個の係数を求めれば
よく12のサンプルy0、y1、y2、………y11があれ
ばよい。 12個のｙの値y0、y1、y2、………y11を測定し
た後、調波成分は下式で与えられる。 a0＝１／12（y0＋y1＋y2＋………＋y11） a1＝１／６｛（y0−y6）＋（y1−y5−y7−y11）cos１
／12・2π＋（y2−y4−y8＋y10）cos２／12・2π｝ a2＝１／６｛（y0＋y6）−（y3＋y9）＋（y1−y2−y4
＋y5＋y7−y8−y10＋y11）cos１／12・2π｝ b1＝１／６｛（y1＋y5−y7−y11）sin１／12・2π＋
（y2＋y4−y8−y10）sin２／12・2π＋（y3−y9）sin３
／12・2π｝ b2＝１／６｛（y1＋y2−y4−y5＋y7＋y8−y10−y11）
sin１／12・2π｝ これを書直すと、
【表】
１ １
〓３
b１＝
〓３
b１＝
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電気機器又は母線を保護する差動継電器にお
いて、 その差動電流をサンプリングするサンプリング
回路、 このサンプリング回路の出力を基本波成分及び
第２高調波成分毎に、所定のアルゴリズムに基づ
いて制御されている可変係数で乗算する複数のア
ナログ可変係数乗算回路、 これらの複数のアナログ可変係数乗算回路に対
応しそれらの出力を保持する複数のアナログ保持
回路、 これらの複数のアナログ保持回路の出力をデジ
タルに変換するＡ／Ｄ変換回路、 並びに上記Ａ／Ｄ変換回路の出力を所定のアル
ゴリズムに基づいて演算して基本波成分と第２高
調波成分とが一定の関係を有するときには故障電
流を遮断するための制御信号の出力を抑制するデ
ジタル演算制御回路 を備えたことを特徴とする差動継電器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56097833A JPS57211927A (en) | 1981-06-23 | 1981-06-23 | Differential relay |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56097833A JPS57211927A (en) | 1981-06-23 | 1981-06-23 | Differential relay |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57211927A JPS57211927A (en) | 1982-12-25 |
| JPH0118648B2 true JPH0118648B2 (ja) | 1989-04-06 |
Family
ID=14202713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56097833A Granted JPS57211927A (en) | 1981-06-23 | 1981-06-23 | Differential relay |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57211927A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57211925A (en) * | 1981-06-23 | 1982-12-25 | Mitsubishi Electric Corp | Differential relay |
| JPS57211926A (en) * | 1981-06-23 | 1982-12-25 | Mitsubishi Electric Corp | Differential relay |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5461656A (en) * | 1977-10-25 | 1979-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | Protective relay |
| JPS57211925A (en) * | 1981-06-23 | 1982-12-25 | Mitsubishi Electric Corp | Differential relay |
| JPS57211926A (en) * | 1981-06-23 | 1982-12-25 | Mitsubishi Electric Corp | Differential relay |
-
1981
- 1981-06-23 JP JP56097833A patent/JPS57211927A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5461656A (en) * | 1977-10-25 | 1979-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | Protective relay |
| JPS57211925A (en) * | 1981-06-23 | 1982-12-25 | Mitsubishi Electric Corp | Differential relay |
| JPS57211926A (en) * | 1981-06-23 | 1982-12-25 | Mitsubishi Electric Corp | Differential relay |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57211927A (en) | 1982-12-25 |
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