JPH01286722A - デイジタル形保護継電器 - 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） 本発明はディジタル形保護継電器に関する。

（従来の技術） 従来、ディジタル形反限時リレーは以下に述べる様なア
ルゴリズムを使用している。

誘導円板形の反限時リレーにおいて、駆動電流が流れる
と円板にトルクが生じる。そのトルクの式は（１）式の
ように近似できる。

１・人Ｔｆ−＜；ｙ 駆動トルク　スプリング永久磁石　円板の慣性（電流入
力）　抑制　制動トルク （１）式においては第２項が支配的であり、第３項は第
２項によシ慣性及び跳躍が生じないように調整する項で
ある。θは回転角で、円板の行程を決めるものであって
動作時間を決定する。又１円板の接点は閉路後も更にθ
１だけ回転でき、円板は固定接点のバネ抑制に打勝つト
ルクがある場合に更に回転する。この距離（回転）が釈
放時間に影響する。なお、電流が零になりた場合には、
接点開路後はスプリング抑制に、。と永久磁石制動トル
クとくより、等角速度で復帰点まで戻る。

なお、（１）式において、■は入力電流、■、１は電流
整定値、Ｋ、　、　Ｋ、は定数である。又、誘導円板形
の動作を（１）式に基づいて厳密に模擬することは難か
しいことから、（１）式の右辺の慣性項については無視
している。電流印加時、すなわち始動時には慣性項が比
較的効くが、その他の行程は右辺の１．２項が支配的で
ある。

以上のことからディジタル形反限時リレーの動作判定ア
ルコ９リズムは（２）式の積分式で表わされる。

そして、動作特性を模擬するために左辺の被積分項をい
くつかの領域、例えば４つの領域に分けるようにし、更
に復帰特性（復帰点までの戻り）を模擬するために最小
感度電流以下の領域を設けている。釈放時間特性は接点
バネの特性等が微妙に関係し、完全模擬は式及び処理が
繁雑になるので、一般には全領域を一つの関数で近似し
ている。

そして第７図は処理内容を示すフローチャートであり、
第８図は反限時特性図である。なお処理内容については
後述する、本発明である第１図と第６図の説明と同様に
して理解できるので、この際、説明は省略する。

（発明が解決しようとする課題） 上記した（２）式に示されるように、従来の反限時リレ
ーの動作判定アルプリズムは入力電流Ｉ／Ｉ。７につい
ての１次式を用いており、そのため広域周波数特性の反
限時特性を得ることが困難であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり商用周波
数を含む広い周波数帯域に対して誤差の小さな反限時特
性を有するディジタル形保護継電器を提供することを目
的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明では、交流信号をサンプリングして得たディジタ
ルデータを用いて振幅値算出演算を行なうことによシ保
護動作を行なうディジタル形保護継電器において、前記
サンプリング周期を商用周期（周波数の逆数）の１／４
ｎ　（但し、ｎは自然数）とし、ディジタルデータに対
しディジタルフィルタ処理として２変換にて、 １−に と表わされる関数か、またはこの近似関数にて行ない、
また前記振幅値算出演算はディジタル処理後のデータを
Ｉｎ１（ｍはサンプリング時系列）、振幅値を工とした
とき、少なくともｌ２＝Ｉ誌、−Ｉｒ１１・ＩＴｒｌ−
２ｎなる演算式にて行ない、前記算出値ｌ２ｔ−用いて
下式を演算するに際し、 但し、Ｆ（Ｉ２）はＩ２の関数 に、。、Ｃは定数 定数Ｔ　、　Ｋ、。、Ｃの関係の異なる２つ以上の演算
をディジタル処理にて行なうことで動作判定するよう構
成した。

（作用） 先ず、ディジタル処理による周波数特性は第４図のよう
になり、一方、振幅２乗法演算による周波数特性は第３
図のようになるため、これらの合成特性は第５図のよう
に広域周波数特性となる。

又、動作判定式としては（３）式に示されるように、入
力電流Ｉ／Ｉ□、についての２次式を用いている。

したがって広い周波数帯域に対して２乗近似特性の反限
時特性を得ることが可能となる。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。

ポ１図は本発明によるディジタル形保護継電器に適用さ
れるディジタルフィルタ処理及び振幅値算出処理及び反
限時特性算出演算処理の手屓を示す一実施例のフローチ
ャートである。

なお、説明を容易にするため第２図に示すディジタル形
保護継電器のブロック図から説明する。

第２図において、２０は入力変換器で入力電気量Ｘ、〜
Ｘ１１を各々適当な大きさの電圧に変換し、この出力は
アナログフィルタ２１にて周波数誤差成分を除去する。

このアナログフィルタの出力はサンプルホールド回路２
２を介して入力選択回路（マルチデレクｆ　）　ＭＰＸ
　２３に入力され、ここで選択された出力はＡ／Ｄ変換
回路２４にてディジタル量に変換されてＣＰＵ　２５に
入力される。ＣＰＵ２５はＲＯＭ　２７のプログラム、
ＲＡＭ　２８からのデータ及び整定部２６からの信号に
基いて演算を実行する。そして演算結果としてトリップ
出力が必要となればインターフェース回路２９ｔ−介し
てトリップ出力を行なう構成としている。

次に第１図の処理内容を説明する。

先ず、１０１はディジタルデータ入力処理で、入力され
た交流信号からサンプリングすることによす得たサンプ
ル値をディジタル信号に変換し、これによるディジタル
データ１゜”ｍ−１”　ｍ−２・・・（ｍは時系列）を
読込み処理する。この場合のサンプル周期は商用周期（
周波数の逆数）の１／４ｎれる（４）弐により、フィル
タ処理後データ’１ｍｔ−求める、（Ｋ、には定数であ
る）。

１０３は振幅値算出演算処理で、（５）式にて表わされ
る２乗法によシ振幅値！を算出する。

ニーＪエフ岸ズ；：　　　・・・・・・・・・（５）次
に、積分演算値をＳ□、タイムレバー相当（時間整定）
をＴいセしてに０を定数とするとき、判定処理１０５に
て５０−１≧に０Ｔ　Ｌを判断する。判定処理１０５に
おいて５ｒ１１−１≧ＫｏＴＬでないなら判定処理１１
３へ導入され、電流整定値を工、！？としてＸ　＝（Ｉ
／１．ｙ）　＝Ｉ／Ｉ＋＋ｇｔとするときＸ　（Ｉ／Ｉ
、、？）≧に０゜を判断する（Ｋ、。は定数）。

判定処理１１３において判定結果がＮであれば処理１１
４へ導入されＳ。”Ｓｍ−１’ｏの演算を行ない（Ｇｏ
はＸの関数）、次の判定処理１２２にてＳ１≧０を判断
する。ここで８１≧０であれば不動作処理１２４を行な
う。判定処理１２２にてＳ工≧Ｏでないなら処理１２３
にて５ｎ１＝ｏとし不動作処理を行なう。

判定処理１１３にてＸ　（Ｉ／Ｉ、、？）≧に：。であ
れば判定処理１１５に導入されてＸ（Ｉ／Ｉ、、、）≧
に０．を判断する（Ｋｏ、は定数）。

判定処理１１５において判定結果がＮであれば処理１１
６へ導入されてＳ、ｎ＝５ｒｎ−４十Ｇ、とされ、不動
作処理１２４を行なう。判定処理１１５にて判定結果が
Ｙであれば判定処理１１７に導入され、Ｘ（Ｉ／Ｉ。７
）≧に０′□を判断する（Ｋ０２は定数）。判定処理１
１７の判定結果がＮであれば処理１１Ｂへ導入されて３
．Ｑ；８ｒｎ−、＋　Ｇ　２とされ（Ｇ２はＸの関数、
不動作処理１２４を行なう。判定処理１１７にて判定結
果がＹであれば判定処理１１９に導入され、Ｘ　（Ｉ／
Ｉ、、？）≧に０３を判断する（Ｋｏ、は定数）。判定
処理１１９の判定結果がＮであれば処理１２０へ導入さ
れてＳｍ−８ｒｎ−１”Ｑとされ、不動作処理１２４を
打力う０判定処理１１９にで判定結果がＹであれば処理
１２１に導入されてＳｒｎ＝Ｓｍ−４＋０４とされ（Ｇ
４はＸの関数）、不動作処理１２４を行なう。

また、判定処理１０５においてｓ、、≧ＫｏＴＬであれ
ば判定処理１０６に導入されてＸ　（１／Ｉｓ＋ｓｔ）
≧に０゜を判断する。判定処理１０６の判定結果がＮで
あれば処理１０８にてリセットされ、処理１０９に導入
される。また判定処理１０６０判定結果がＹであれば処
理１０７にてセットされ、処３１１０９に導入される。

処理１０９では５ｍ−８ｍ−１＋Ｇｖとされ（ＧＷはＸ
の関数）、判定処理１１０に導入される。判定処理１１
０ではＳ、ｌ１１≧に０（’ｒＬ＋　Ｔ、、）を判断す
る（Ｔ、は釈放時間相当時間整定）。判定処理１１０の
判定結果がＮであれば動作処理１１２を行なう。判定処
理１１００判定結果がＹであれば処理１１１にて５ｒｎ
ａＫ０（ＴＬ＋Ｔ、）とし、次いで動作処理１１２を行
なう構成としている。

次に作用説明をする。ディジタル入力処理１０１よシ得
られたディジタルデータはディジタルフィルタ処理１０
２にて（４）式のフィルタ処理がなされるが、その周波
数特性は第３図の如き特性である。

振幅値算出演算処理１０３では（５）式の演算がなされ
るが、その周波数特性は第４図の如き特性である。ゆえ
Ｋその総合特性は第５図の如き広域周波数特性となる。

なお、本発明はディジタルフィルタ処理そのものが要旨
ではないため詳細な説明は省略する。

次に、判定処理１０５ではリレーを動作とするか不動作
とするかを前サンプリング時までの積分演算値Ｓ、、に
対して、Ｓｍ−１≧ｋｏＴＬが成立するか不成立かで判
定する。そこで不成立と判定された時は前サンプリング
時リレーは不動作であるから、次に判定処理１１３へ進
みここで入力量Ｉ２／Ｉ′：〜が整定値Ｋ　の２乗Ｋ　
以上か未満かを判定し、ｏｏ、　　　　　　　　　　　
ｏ。

未満の時には処理１１４へ進み、前サンプリングまでの
積分値Ｓｍ−１から入力電流工と復帰レノ４−位置に基
く関数Ｇ０＝＝に、。・（Ｉ２／Ｉ晶−１）、（但しＫ
。。

は定数）、を減算した値を積分値Ｓｍとする。もし、そ
の値が判定処理１２２にて負の値となると処理１２３に
て積分値Ｓ　＝ｏとする。そして処理１２４にてリレー
を不動作処理として次のサンプリングに移行する。なお
判定処理１１３にて判定結果がＹであると判定処理１１
５へ進み、Ｘ（Ｉ／Ｉ、工Ｔ）≧く。

の判断が行なわれる。ここで入力量！／”ｓ＋ｃＴが整
定値に０１未満（Ｋｏｌ〉Ｋｏ。）の時は処理１１６へ
進み、前サンプリングまでの積分値Ｓｍ−１に入力電流
Ｉと復帰レバー位置に基く関数”　１　”Ｋｏｌ　”（
Ｉ／ｌ８ＥＴ−１）、（但し、ＫＩｌｌ、は定数）を加
算した値を積分値Ｓｍとして、リレー不動作処理１２４
へ進む。判定処理１１５にて判定結果がＹであると判定
処理１１７へ進み、　Ｘ（Ｉ／Ｉ、、）≧に−２の判断
が行なわれる。ここで入力量Ｉ　２．／’Ｉ　ｓｍ−ｒ
が整定値に；２未？ｌＩ　（Ｈ０２＞Ｋｏ、）の時は処
理１１８へ進み、前サンプリングまでの積分値５ｒｒ１
−１に入力電流Ｉと復帰レバー位置に基く関数、Ｇ２”
ＫＯ２・（Ｉ２／Ｉ晶−ＫＨ□）、（但し、Ｈ０２゜Ｈ
８２は定数）、を加算した値を積分値Ｓ。とじて、リレ
ー不動作処理へ進む。同様にして判定処理１１７０１７
０判定結果あると判定処理１１９へ進み、Ｘ（Ｉ／Ｉ□
ア）≧ＫＩ）への判断が行なわれる。ここで、入力量Ｉ
　２Ａ：ｘＴが整定値に、２．未満（Ｋｏ５＞Ｋｏ２）
の時は処理１２０へ進み、前サンプリングまでの積分値
５ｒｎ−１に入力電流Ｉと復帰レバー位置に基く関数、
ａｓ”Ｋａｓ・（Ｉ２／Ｉ晶−Ｋｌ３）、（但し、Ｈ０
３゜Ｋ□は定数）、を加算した値を積分値ＳＴｎとして
、リレー不動作処理１２４へ進む。同様にして判定処理
１１９０１９０判定結果あると処理１２１へ進み、前サ
ンプリングまでの積分値Ｓ、、に入力電流工と復帰レバ
ー位置に基く関数、Ｇ４”Ｈ０４（”　Ａ３１Ｔ−”Ｈ
４）、（但しＫＯ２＃　Ｋｌ４は定数）、を加算した値
を積分値Ｓ。とじて、リレー不動作処理１２４へ進む。

また、判定処理１０５による判定で前サンプリング時ま
での積分演算値Ｓｍ、に対して、Ｓ□−４≧ＫｏＴＬが
成立と判定された場合、即ち、リレー動作とする判定が
なされた場合には判定処理１０６へ進んで、Ｘ　（Ｉ／
Ｉｓ、）≧に；。の判断が行なわれる。

ここで入力量Ｉ２／Ｉ：１７が整定値の２乗に：。以上
か未満かを判定し、未満の時には処理１０８にて現サン
プリング時の積分値は加算せず、ＫＯ８以上の時は処理
１０７にて現サンプリング時の積分値を加算するように
処理する。次に処理１０９にて前サンプリングまでの積
分値５ｎ１−、に入力電流■と復帰レバー位置に基く関
数、ＧＷ−Ｋｏｗ・（Ｉ　／Ｉ、、Ｔ−１）、（但し、
Ｋｌ）ｗは定数）、を加算した値を積分値Ｓｍとして判
定処理１１０へ進む。

判定処理１１０では積分値Ｓｍとタイムレバー位置ＴＬ
と釈放時間ＴＶに基く関数、Ｋｏ（ＴＬ＋ＴＷ）を用い
て５ｒ１１≧に０（ＴＬ＋ＴＷ）が成立するか不成立か
を判定する。そして成立の場合は処理１１１にて、ｓ、
＝に０（’ｒＬ＋’ｒ、）とし、不成立の場合は現積分
演算値Ｓｎ１のままとして処理１１２へ進み、リレーを
動作とするれ理を行なう。

以上に述べた処理を、入力電流−動作時間特性上に表わ
すと第６図の如き、関数００〜Ｇ４と相関した反限時特
性となる。

上記実施例によれば第５図に示される広域周波数特性が
実現できると同時に、この広域周波数特性実現に用いた
入力量の２乗値をそのまま用いているので、前記同様広
域周波数特性を有する反限時特性が実現できると同時に
、２乗近似の反限時特性が実現できる。

なお、上記実施例によればディジタルフィルタ関数か、
またはこの近似関数を用いる旨の説明をしたが、これに
限定されるものではなく、例えばまたはこの近似関数で
あってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば入力交流の（但し、
Ｋ、には定数でｌｋｌ＜１）と表わされる関数か、また
はこの近似関数とすることにより、このディジタル処理
後のデータを用いて振幅値を算出し、積分式からなる動
作判定式にて動作判定するよう構成したので、広い周波
数帯域に対して２乗近似特性の反限時特性を得ることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるディジタル保護継電器の処理内容
を示すフローチャート、第２図はディジタル保護継電器
のブロック図、第３図は振幅２乗特性図、第６図は本発
明による反限時特性図、第７図は従来の反限時特性ディ
ジタル継電器の処理内容を示すフローチャート、第８図
は従来の反限時特性図である。 ２０・・・入力変換器、　２１・・・フィルタ、２２・
・・サンプルホールド回路、 ２３・・・マルチプレクサ、２４・・・Ａ／１）変換回
路、２５・・・ＣＰＵ、　　　　　２６・・・整定部、
２７・・・ＲＯＭ、　　　　　　　２８・・・ＲＡＭ　
。 ２９・・・Ｉｌｏ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電流もしくは電圧等の交流信号を入力し、前記交流信号
   をサンプリングしアナログ／ディジタル変換して得たデ
   ィジタルデータを用いて振幅値算出演算を行なうことに
   より保護動作を行なうディジタル形保護継電器において
   、前記サンプリング周期を商用周期（周波数の逆数）の
   １／４ｎ（但し、ｎは自然数）とし、ディジタルデータ
   に対しディジタルフィルタ処理としてＺ変換にて、 Ｋ・（１＋ｋＺ＾−＾２＾ｎ）／（１−ｋ）（但し、Ｋ
   、ｋは定数で｜ｋ｜＜１）と表わされる関数か、または
   この近似関数にて行ない、また前記振幅値算出演算はデ
   ィジタル処理後のデータをＩ＿ｍ（ｍはサンプリング時
   系列）、振幅値をＩとしたとき、少なくともＩ＾２＝Ｉ
   ＾２＿ｍ＿−＿ｎ−Ｉ＿ｍ・Ｉ＿ｍ＿−＿２＿ｎなる演
   算式にて行ない、前記算出値Ｉ＾２を用いて下式を演算
   するに際し、 ▲数式、化学式、表等があります▼ 但し、Ｆ（Ｉ＾２）はＩ＾２の関数 Ｋ＿Ｓ＿Ｏ、Ｃは定数 定数Ｔ、Ｋ＿Ｓ＿Ｏ、Ｃの関係の異なる２つ以上の演算
   をディジタル処理にて行なうことで動作判定することを
   特徴とするディジタル保護継電器。