JPH01206819A - Judging method for operation of digital relay - Google Patents

Judging method for operation of digital relay

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JPH01206819A
JPH01206819A JP3119988A JP3119988A JPH01206819A JP H01206819 A JPH01206819 A JP H01206819A JP 3119988 A JP3119988 A JP 3119988A JP 3119988 A JP3119988 A JP 3119988A JP H01206819 A JPH01206819 A JP H01206819A
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Abstract

PURPOSE:To operate at an arbitrary phase shifting angle by employing the momentary value of a system current one sampling period backward in its sampling period and present momentary value as data. CONSTITUTION:A momentary value am is employed in formula I and III at an arbitrary sampling timing (m) of a vector A represented by the formula I. In order to obtain a current value phase-shifted, for example, 60 deg., 60 is substituted in alpha, an arbitrary sampling period (angle) is substituted in beta, thereby determining K1 and K2, a present current data im and data one sampling period backward i.e., data im-1 an angle beta backward is multiplied by them to obtain it. Mho characteristic having an arbitrary maximum sensitivity angle is obtain by such a phase shifting calculation.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力系統を保護するために使用されるディジタ
ルリレーの動作判定方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for determining the operation of a digital relay used to protect a power system.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電力系統には通常、異常発生の際に通電を遮断して系統
を保護する目的で保護継電器、即ちリレーが介装される
A power system is usually equipped with a protective relay, that is, a relay, in order to protect the system by cutting off current when an abnormality occurs.

このようなリレーの従来技術の一例として、社団法人電
気協同研究会発行の電気協同研究第41巻第4号(昭和
61年1月21日発行)の第47.48真に掲載された
ディジタル式積形距離リレーについて説明する。
As an example of the conventional technology of such a relay, there is a digital type that is published in Volume 41, No. 4 (January 21, 1986) of Electric Kyodo Research published by Electric Kyodo Research Association, No. 47.48. Explanation will be made regarding the multi-layer distance relay.

第1図はディジタル式リレーの基本的な構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a digital relay.

図中1は保護対象の電力系統の電圧・電流入力をA/D
変換してディジタルデータをサンプリングするためのA
/D変換器、2は演算プログラム及び種々のデータを格
納するためのメモリ、3は制御中枢としてのCPU 、
 4及び5は外部との間のオン/オフ信号を授受するた
めのインターフェイス、6はそれぞれを接続する信号バ
スである。
1 in the figure is the A/D input voltage and current of the power system to be protected.
A for converting and sampling digital data
/D converter, 2 is a memory for storing calculation programs and various data, 3 is a CPU as a control center,
Reference numerals 4 and 5 are interfaces for exchanging on/off signals with the outside, and 6 is a signal bus connecting each of them.

第3図はリレーのモー特性を示すベクトル図であり、図
中αはモー特性の最大感度角、!は電流ベクトル、9は
電圧ベクトル、2Iは整定ベクトルである。
Figure 3 is a vector diagram showing the Moh characteristics of the relay, where α is the maximum sensitivity angle of the Moh characteristics, ! is a current vector, 9 is a voltage vector, and 2I is a settling vector.

第2図は電流■と電圧■とのサンプリング周期が30”
の場合の電力系統の基準周波数に対するサンプリングタ
イミングを示す模式図である。ここではリレーの保護対
象は交流の電力系統であるから、電圧、電流共に正弦波
であり、また1周期は電気角で360°である。
In Figure 2, the sampling period for current ■ and voltage ■ is 30"
FIG. 2 is a schematic diagram showing the sampling timing with respect to the reference frequency of the power system in the case of FIG. Here, since the object to be protected by the relay is an AC power system, both voltage and current are sinusoidal waves, and one period is 360 degrees in electrical angle.

また第4図はディジタル式の積形距離リレーの従来の演
算手順のフローチャートを示している。
Further, FIG. 4 shows a flowchart of a conventional calculation procedure for a digital type distance relay.

いまたとえば第3図に示す如く、任意の電圧ベクトル♀
を考えた場合、リレーは電圧ベクトル9が第3図に示さ
れている円内にあれば動作、即ち系統遮断等を行い、逆
に電圧ベクトル憂が円外にあれば不動作となる。
For example, as shown in Figure 3, any voltage vector ♀
If the voltage vector 9 is within the circle shown in FIG. 3, the relay will operate, ie, shut off the system, and conversely, if the voltage vector 9 is outside the circle, the relay will be inoperative.

即ち、 人=2.  ・↑−9 白=9 但し、21は整定ベクトル にて表される二つの合成ベクトル人と白との位相差θが
、 (1)  θ<90度、即ちcosθ〉0で動作(2)
  θ〉90度、即ちcosθ〈0で動作として判定さ
れる。
That is, person = 2.・↑-9 White = 9 However, 21 is the two resultant vectors represented by the settling vector. The phase difference θ between human and white is (1) Operates when θ<90 degrees, that is, cosθ>0 (2)
When θ>90 degrees, that is, cos θ<0, it is determined as an operation.

具体的には、ベクトルAとBとの任意のサンプリングタ
イミングmでの瞬時値をそれぞれa、ll、bIYlと
し、電圧、電流の30°周期のサンプリング値として表
すと下記(1)及び(2)弐となる。
Specifically, let the instantaneous values of vectors A and B at arbitrary sampling timing m be a, ll, and bIYl, respectively, and express them as sampling values of voltage and current at a 30° cycle as shown in (1) and (2) below. Becomes the second.

a+a=Z+ ’ 1+a*t  Vs  ・・・(1
)b =9.       ・・・(2)ここで、1@
+iはi、を60°進めたサンプリング値であり、第4
図のフローチャートの移相演算(ステップSl)に対応
する。この位相演算は、第2図に示すサンプリング値i
いより更に2サンプリング周期、即ち60°先のサンプ
リング値1m+2をサンプリングすることにより得られ
る。
a+a=Z+' 1+a*t Vs...(1
)b=9. ...(2) Here, 1@
+i is the sampling value obtained by advancing i by 60°, and the fourth
This corresponds to the phase shift calculation (step Sl) in the flowchart in the figure. This phase calculation is performed using the sampling value i shown in FIG.
This can be obtained by sampling two more sampling periods, that is, sampling values 1m+2 at 60° ahead.

この60°という角度がこの従来のリレーの最大感度角
であり、第3図のαに相当している。
This angle of 60° is the maximum sensitivity angle of this conventional relay, and corresponds to α in FIG.

そして、上記+11及び(2)式の演算が第4図のフロ
ーチャートのベクトル合成演算(ステップS2)に対応
している。
The calculations of +11 and equation (2) above correspond to the vector composition calculation (step S2) in the flowchart of FIG.

次に第4図の位相差演算(ステップS3)は、下記(3
)弐の演算であり、その結果の正負判定がモー特性の動
作判定式となる。
Next, the phase difference calculation (step S3) in FIG.
)2 calculation, and determining whether the result is positive or negative becomes the operation determination formula for the Moh characteristic.

1人1・1白1 cosθ=am ’ bl1、am−
3’ tlm−+ ・・”(3)ここで、am−ff+
 bm−3はそれぞれ第2図に示す如< 、afilb
llより3サンプリング周期(90°)前のサンプリン
グ値である。
1 person 1.1 white 1 cosθ=am' bl1, am-
3'tlm-+..."(3) Here, am-ff+
bm-3 are as shown in Fig. 2, afilb, respectively.
This is a sampling value three sampling periods (90°) before ll.

そして、上記(11,+21及び(3)式からモー特性
の基本的な動作判定式は下記(4)式として表される。
From the above equations (11, +21 and (3)), the basic operation determination equation for the Moh characteristic is expressed as the following equation (4).

(Z+ ’ ?+t  VJ ’ Vs+(Z+ ・t
@−+  Vm−:l)V+n−1>Q・・・(4) この後、ステップS4にて上記(4)式の正負判定が実
行され、この結果、ステップS5またはS6にてリレー
が実際に動作し、あるいは動作しないことを表す信号が
出力される。
(Z+ '?+t VJ' Vs+(Z+ ・t
@-+ Vm-:l) V+n-1>Q...(4) After this, in step S4, the positive/negative determination of the above equation (4) is executed, and as a result, in step S5 or S6, the relay is actually activated. A signal indicating whether the device is operating or not is output.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述の如〈従来のリレーでは、移相演算手法を採用して
いるため、たとえば11+2というようなサンプリング
周期に依存した、具体的にはサンプリング周期の角度の
整数倍のデータしか扱うことが出来ない。従って、たと
えば最大感度角が64°等のサンプリング周期に依存し
ない場合には対応することが出来ない。このため、リレ
ーが保護対象としている電力系統の特性に見合ったきめ
細かな最大感度角にて動作させるというような要求は満
たされないという難点がある。
As mentioned above, conventional relays use a phase shift calculation method, so they can only handle data that depends on the sampling period, such as 11+2, and specifically, is an integral multiple of the angle of the sampling period. . Therefore, it is not possible to deal with a case where the maximum sensitivity angle is 64 degrees and does not depend on the sampling period. For this reason, there is a problem in that the relay cannot meet the requirement of operating at a finely tuned maximum sensitivity angle commensurate with the characteristics of the power system that the relay is intended to protect.

本発明はこのような課題の解決を目的としてなされたも
のであり、サンプリング周期には依存しない任意の移相
角にて動作可能なディジタルリレーの動作判定方法の提
供を目的とする。
The present invention has been made to solve these problems, and it is an object of the present invention to provide a method for determining the operation of a digital relay that can operate at an arbitrary phase shift angle that does not depend on the sampling period.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明のディジタルリレーの動作判定方法は、任意のサ
ンプリング周期の1サンプリング周期前の系統電流の瞬
時値と、現在の瞬時値とをデータとして任意の移相角に
ついての演算を行う。
The digital relay operation determination method of the present invention performs calculation for an arbitrary phase shift angle using the instantaneous value of the system current one sampling period before the arbitrary sampling period and the current instantaneous value as data.

〔作用〕[Effect]

本発明のディジタルリレーの動作判定方法では、任意の
移相角についての演算を行うので、任意の最大感度角を
有するモー特性が得られる。
In the method for determining the operation of a digital relay according to the present invention, since calculation is performed for an arbitrary phase shift angle, a mho characteristic having an arbitrary maximum sensitivity angle can be obtained.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例について詳述する。なお、本発明
方法は前述の第1図に示した如き構成のディジタルリレ
ーにて第4図に示した如き演算手順にて実行されるが、
ステップS1の移相演算に特徴を有している。
Examples of the present invention will be described in detail below. Note that the method of the present invention is executed using the digital relay configured as shown in FIG. 1 and using the calculation procedure shown in FIG. 4.
The phase shift calculation in step S1 is distinctive.

いま、電流ベクトルiの任意のサンプリングタイミング
での瞬時値i、を ilI=Im−sinωt  ・(5)但し、1mはi
、の最大値 とし、この11から任意の角度αだけ移相された電流を
i、+6 とすると、 t+a++ = 1m 5in(ωt+α)  ・・・
(61となる。ここで、任意のサンプリング周期による
1サンプリング角をβとすると、 1m ・5in(ωt+ (r) = 1m・(K、−5inωt−Kg ・5in(ωを一β
) ) ・(7)と表される。
Now, the instantaneous value i of current vector i at any sampling timing is ilI=Im−sinωt ・(5) However, 1m is i
, and if the current phase-shifted by an arbitrary angle α from this 11 is i, +6, then t+a++ = 1m 5in(ωt+α)...
(61.Here, if one sampling angle with an arbitrary sampling period is β, then 1m ・5in(ωt+ (r) = 1m・(K, -5inωt−Kg ・5in(ω is one β
) ) ・(7)

この(7)式をディジタルリレーにより処理可能な瞬時
値にて表現すると、(1)、 (21及び(3)式から
i□ゆ=に、−i、7Kz Hi、−ρ・・・(8)と
なる。但し、βはサンプリング周期にて決定される角度
であり、i、−1はi、の1サンプリング周期前のサン
プリング値であるから!+s−1と表される。
Expressing this equation (7) as an instantaneous value that can be processed by a digital relay, from equations (1), (21 and (3)), -i, 7Kz Hi, -ρ... (8 ).However, β is an angle determined in the sampling period, and i,−1 is the sampling value one sampling period before i, so it is expressed as !+s−1.

従って、 iva+、、L=KI ’ 1m  KN・1M−1・
・・(9)となり、(11式に含まれる60°移相式1
1ヤ、を(9)式に置換すると、 a、=Z、 H(Kt ・iea  Kz ・1m−1
)  V+s ・・・amとなる。
Therefore, iva+,,L=KI' 1m KN・1M−1・
...(9) becomes (60° phase shift equation 1 included in equation 11
When 1ya is replaced with equation (9), a,=Z, H(Kt ・iea Kz ・1m−1
) V+s...am.

たとえば、60”移相した電流値を得るには、αに60
を、βには任意のサンプリング周期(角度)をそれぞれ
代入してに、とに2とを決定し、これらにそれぞれ現在
電流データi。と1サンプリング周期前のデータ、即ち
β°前のデータである1+*−1を乗することにより実
現される。
For example, to obtain a current value with a phase shift of 60",
By substituting an arbitrary sampling period (angle) into , β, and 2 are determined, and the current current data i is respectively determined. This is realized by multiplying by 1+*-1, which is data from one sampling period before, that is, data from β° before.

更にたとえば、62°移相の場合であれば、αに62を
代入してに、とに、とを求め、上述同様の演算を行えば
よい。
Further, for example, in the case of a 62° phase shift, the same calculations as described above may be performed by substituting 62 for α, finding , and.

このような移相演算により得られた値を前述の(4)式
に代入することにより、任意の最大感度特性するモー特
性を得ることが出来る。
By substituting the value obtained by such a phase shift calculation into the above-mentioned equation (4), it is possible to obtain a mho characteristic having an arbitrary maximum sensitivity characteristic.

なお、上記実施例ではモー特性により動作するリレーに
ついて説明したが、第5図に示す如きリアクタンス特性
に対しても本発明は適用可能である。
In the above embodiments, a relay that operates based on the Moh characteristic was described, but the present invention is also applicable to a reactance characteristic as shown in FIG.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、本発明のディジタルリレーの動作判定方
法によれば任意のサンプリング周期において任意の電流
移相が可能になるので、どのような最大感度特性が要求
される場合にも的確に対応可能であり、正確な保護動作
が実現される。
As described above, according to the digital relay operation determination method of the present invention, it is possible to perform any current phase shift in any sampling period, so it can accurately respond to any case where maximum sensitivity characteristics are required. Therefore, accurate protection operation is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はディジタルリレーの基本構成を示すブロック図
、第2図はディジタルリレーによる交流基本波形に対す
るサンプリングタイミングを示す模式図、第3図はモー
特性の説明のためのベクトル図、第4図はモー特性によ
る演算の手順を示すフローチャート、第5図はリアクタ
ンス特性の説明のためにベクトル図である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Fig. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a digital relay, Fig. 2 is a schematic diagram showing the sampling timing for an AC fundamental waveform by a digital relay, Fig. 3 is a vector diagram for explaining the Moh characteristics, and Fig. 4 is a FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of calculation based on the Moh characteristic, and FIG. 5 is a vector diagram for explaining the reactance characteristic. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、保護対象の電力系統の交流量を所定のサンプリング
周期角のm倍のサンプリング角においてサンプリングし
た電流ベクトルの瞬時値をi_m、電圧ベクトルの瞬時
値をv_m、整定ベクトルをZ_1、最大感度角をサン
プリング周期のn倍の移相角とした場合に、式 a_m・v_m+a_m_−_3・v_m_−_3但し
、a_m=Z_1+i_m_+_m−v_mの値の正負
を判定して所定の動作を実行するディジタルリレーの動
作判定方法において、任意のサンプリング周期角をβ、
任意の移 相角をαとした場合に、前記a_mを式 Z_1・(K_1・i_m−K_2・i_m_−_1)
−v_m但し、K_1=sin(α+β)/sinβK
_2=sinα/sinβ に置換することにより、任意の最大感度角αにて判定を
行うことを特徴とするディジタルリレーの動作判定方法
[Claims] 1. The instantaneous value of the current vector obtained by sampling the AC amount of the power system to be protected at a sampling angle m times the predetermined sampling period angle is i_m, the instantaneous value of the voltage vector is v_m, and the settling vector is Z_1, when the maximum sensitivity angle is a phase angle that is n times the sampling period, the formula a_m・v_m+a_m_-_3・v_m_-_3 However, a_m=Z_1+i_m_+_m-v_m is determined to be positive or negative and the predetermined operation is executed. In the operation judgment method of a digital relay, an arbitrary sampling period angle is β,
When an arbitrary phase shift angle is α, the above a_m is expressed as the formula Z_1・(K_1・i_m−K_2・i_m_−_1)
−v_m However, K_1=sin(α+β)/sinβK
A method for determining the operation of a digital relay, characterized in that the determination is made at an arbitrary maximum sensitivity angle α by replacing _2=sin α/sin β.
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