JPH02285920A - ディジタル形保護継電器の自動監視装置 - 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】

〔産業上の利用分野Ｊ この発明は電力系統を保護するディジタル形保護継電器
におけるアナログ入力回路の監視を行うディジタル形保
護継電器の自動監視装置に関するものである。 〔従来の技術］ 第４図は特開昭６１−２４７２１２号公報に示された従
来のディジタル形保護継電器の構成を示すブロック図で
あり、図において１は系統電圧や電流を絶縁して取り込
む補助トランス、２は入力された電圧や電流を必要な大
きさに変換するとともに高周波の監視用信号を重畳する
加算演算増幅器（Ａ）、３は高調波の監視用信号成分を
取り除くローパスフィルタ（Ｆ）回路、４は複数の入力
信号の同じ時刻の電圧を保持するためのサンプル・ホー
ルド（Ｓ／Ｈ）回路、５は複数の入力信号を切り換えて
その１つを選ぶマルチプレクサ（ＭＰＸ）、６はマルチ
プレクサ５から出力されたアナログ信号なディジタル信
号に変換するアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器、
７はＡ／Ｄ変換したデータを記憶しておく　ＤＭＡメモ
リ、８は基準となるクロックパルスを出力する発振回路
であリ、上記の加算演算増幅器２、ローパスフィルタ３
、サンプル・ホールド回路４、マルチプレクサ５、Ａ／
Ｄ変換器６、ＤＭＡメモリ７はアナログ入力回路１００
を構成している。 ９はクロックパルスを基に決められたサンプリング周期
ごとにサンプル・ホールド回路４をサンプル・ホールド
し、マルチプレクサ５を切り換えてＡ／Ｄ変換器６でＡ
／Ｄ変換をし、その結果をＤＭＡメモリ７に格納すると
いった一連の制御信号を作成する制御回路、ｌＯはディ
ジタル処理を行うマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）　、２
２は監視用信号としての高調波発生回路である。 第５図は上記高調波発生回路２２の構成を示すブロック
図であり、第５図において、２３はディジタルカウンタ
、２４は監視用信号波形を記憶している波形メモリ、２
５は波形メモリ２４のデータをアナログ電圧に変換する
ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器である。 上記ディジタルカウンタ２３はクロックパルスに従って
１つずつカウントアツプする０例えば、その出力が８本
の場合、２進数表現で、”ｏｏ。 ００００″から１１１１１１１１”まで、１０進数表現
で０″〜“２５５“までカウントする。実際の出力本数
は波形メモリ２４のアドレス本数に合わせる。 波形メモリ２４はカウンタ２３の出力をアゼレスとして
、そのアドレスａに対応し、予め書き込まれたディジタ
ルデータを、Ｄ／Ａ変換器２５に出力する。Ｄ／Ａ変換
器２５は波形メモリ２４からのディジタルデータｂを一
定の規則に従ってアナログデータに変換し、これが監視
用信号となる。 ここで監視用信号は、波形メモリ２４に書き込むディジ
タルデータにより、任意の波形とすることができ、また
、クロックパルスの周波数により、任意の信号周波数と
することができる。監視用信号の波形、周波数は以上の
ように、波形メモリ２４に書き込まれたディジタルデー
タとクロックパルスの周波数で決まるが、波形メモリ２
４の書込みデータは変動することはなく、発振器も水晶
発振器等、発振周波数変化がほとんどないものを使用し
ているため、波形、周波数の変動のない高精度の監視用
信号を得ることができる。 第６図は上記第５図における波形メモリ２４に記憶され
ているデータと、そのディジタルデータがＤ／Ａ変換器
２５にてアナログ信号に変換された時の波形イメージに
ついて記した図である。 第５図において、カウンタ２３の出力は、波形メモリ２
４のアドレス入力となるため、仮にカウンタ値が０“で
あれば、波形メモリ２４内のメモリアドレス″０″′番
地に記憶されているデータが該波形メモリの出力として
出る。カウンタ値が２５０になると、波形メモリ２４の
出力データは、ｒ７０６Ｊを出力する。同様にカウンタ
値が５００になると波形データｒ＋９９９Ｊを、カウン
タ値が１０００になると波形データ「０」を出力する。 この様に波形メモリ２４には、「０」からｒ＋９９９Ｊ
へ再び「０」へ、次に「０」からｒ−９９９Ｊへ、そし
て再び「０」へとデータが書き込まれている。この波形
データは交流正弦波を記憶している。数値的には正弦波
の各位相における波高値を記憶していることになる。 ここで、カウンタ２３が０からカウントを開始し１９９
９までカウントし、再びＯに戻る様になっていると、波
形データは正弦波の位相０°すなわちｇｉｎ　Ｏｏ；０
から５ｉｎ９０°＝ｓｉｎ　３６０゜までの値を順番に
出力して行くことになる。 仮にカウンタが３３３の値からカウントを開始すると、
波形データは、ｒ＋７０６Ｊすなわち力する事になる。 すなわち位相４５＠の点から正弦波形を出すのである。 逆に考えると、カウンタ２３の出力によって出力データ
が変化する波形メモリ２４に、カウンタ値“０”から”
１９９９″までの間に波形データをどの様な値にしてお
くかによって、カウンタ２３が初期状態すなわち“０”
からスタートする場合、任意の位相から監視用信号を出
力できることになる０例えばカウンタ値“０”の時の波
形データをｒ＋９９９Ｊにしカウンタ値５００の時に「
０」になる様にした波形データ、すなわち第６図におけ
る波形データを、９０°分位相をずらせて波形メモリに
書き込んでおくことにより、カウンタ２３の初期状態か
らの波形出力は、９０°分位相がずれた点から波形出力
を得ることができる。もちろん、波形データを負波から
スタートする様にすることもできるし、任意の位相から
でも波形メモリに書込むデータしだいでいかなる波形で
も、いかなる位相からスタートする波形でも得ることが
出来る。 第７図は系統からの入力信号と監視用信号（Ｅｒｅｆ）
の加算部分を示したものである。入力信号と監視用信号
（Ｅｒｅｆ）はそれぞれ入力抵抗（Ｒｓ）１５．（Ｒｒ
）２１を通ってオペアンプ１４に供給されている。オペ
アンプ１４の出力は帰環抵抗（Ｒｆ）１６により入力側
にフィードバックされている。 この回路は一般にオペアンプによる負帰環形の加算回路
と呼ばれるもので、その出力Ｅｎｄは１式で表わすこと
ができる。 Ｅａｄ＝ＲｆＸ（Ｅｓ／Ｒｓ＋Ｅｒｅｆ／Ｒｒ）　　＝
１式但し、Ｅｓは入力信号の電圧値である。 次に第４図に基づいて動作を説明する。まず、補助トラ
ンス１を通って入力された系統の電圧、電流の入力信号
に監視用信号を重畳し、ローパスフィルタ３を通った信
号を制御回路９によって作られた一定の電気角の時間で
Ｓ／Ｈ回路４によってサンプル・ホールドし、マルチプ
レクサ５で１人力づつＡ／Ｄ変換してＤＭＡメモリ７に
格納し、全入力のＡ／Ｄ変換が終了するとマイクロプロ
セッサ１０に知らせる。 マイクロプロセッサ１０はＡ／Ｄ変換された入力データ
を何すンプリング分かを保持しておき、それらのデータ
によりディジタルフィルタ処理をして、系統からの入力
信号と監視用信号を分離し、監視用信号がはじめに重畳
した値と等しいかどうかをチエツクすることにより、ア
ナログ入力回路１００の異常の有無を判断している。 監視用信号はディジタルフィルタ処理によって、分離し
やすい整数倍の高調波とする必要があり、４倍の周波数
が用いられる。この監視用信号の発生回路は、前記第５
図に示すように波形データを記憶した波形メモリ２４に
対し、そのアドレス信号としてディジタルカウンタ２３
を接続し、そのディジタルカウンタ２３をクロックパル
スで１づつインクリメントするようにしているので、波
形メモリ２４はクロックパルスの１パルス毎にアドレス
θ番地から順にデータを出力する。このデータはＤ／Ａ
変換器２５に入力され、波形メモリ２４のデータの大き
さのアナログ電圧が得られる。 波形メモリ２４のアドレスはクロックパルスにより一定
の時間で連続的に変化していくので、このデータは第６
図に示すようにその時間変化において、系統の４倍の周
波数の正弦波となるような値を入れてあけば良い。 この波形メモリ２４には例えば系統のｌサイクル分のデ
ータを入れておき、ｌサイクルごとにカウンタ２３をリ
セットすれば同じ波形をくりかえして出力するようにな
る。 上記のようにして監視用信号が得られれば、系統電圧へ
の重畳は、前記した第７図のような一般的な演算増幅器
１４による加算回路によって行うことができる。 次にディジタルフィルタ処理による系統からの入力信号
と監視用信号の分離について説明する。 分離は入力信号を第８図に示す周波数特性を有するフィ
ルタを通して系統の周波数を除いて監視用の４倍の周波
数を取出す処理と、第９図に示す周波数特性を有するフ
ィルタを通して監視用の４倍の周波数を除き、系統の周
波数を取出す処理を行うことによりできる。 第８図に示す周波数特性を得るには、入力信号の現時点
の値をｖ　（ｔ）とし、１８００前の値をｖ（ｔ−１８
０°）とすると、ｖ　（ｔ）　＋ｖ　（ｔ−１８０’）
と両者を加算することにより得られる。 第９図に示す周波数特性を得るには、入力信号の現時点
の値をｖ　（ｔ）とし、９０°前の値をＶ（ｔ−９０”
　）とすると、ｖ（ｔ）−ｖ（を−９００）と減算する
ことにより得られる。

【発明が解決しようとする課題】

従来のディジタル形保護継電器の自動監視装置は以上の
ように構成されているので、入力信号に重畳すべき監視
用信号としての高調波発生回路が複雑で高価であるとい
う問題点があった。 この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、高調波発生回路のような複雑な回路を必要と
しない簡単かつ安価な構成で、アナログ入力回路の自動
監視ができるディジタル形保護継電器の自動監視装置を
得ることを目的とする。 ［課題を解決するための手段１ この発明に係るディジタル形保護継電器の自動監視装置
は、監視用信号として直流電圧を重畳する加算回路と、
ディジタル処理において上記直流電圧を抽出して重畳前
の大きさと比較することによりアナログ入力回路の異常
の有無を検出するディジタル信号処理回路を具備したも
のである。 〔作用〕 この発明におけるディジタル形保護継電器の自動監視装
置は監視用信号として重畳した直流電圧の変化でアナロ
グ入力回路の異常を判別することにより、高調波の発生
回路のような複雑な回路を必要としない簡単かつ安価な
構成とする。

【実施例】

以下、この発明の一実施例を図について説明する。前記
第４図と同一部分に同一符号を付して重復説明を省略し
た第１図において、１１はアナログ入力回路１００のオ
フセット電圧を記憶しておく不揮発性メモリ（ＥＥＦＲ
ＯＭ）、１２はオフセット電圧の記憶の起動をするため
のディジタル／インプット（Ｄ／Ｉ）回路、１３は監視
用信号としての直流電圧を発生する直流電圧発生回路で
ある。 第２図は前記第７図と同一部分に同一符号を付して重復
説明を省略した入力信号と監視用信号としての直流電圧
の加算回路図を示すもので、図において、１７は抵抗器
、１８は抵抗器１７と直列に接続し基準直流電圧を作る
ゼナーダイオード、１９と２０は抵抗器１７とゼナーダ
イオード１８との接続点ＰｉとアースＥ間に直列に接続
した抵抗器と可変抵抗器であり、この両抵抗器１９と２
０の接続点Ｐ２に抵抗器２１の一端が接続されており、
これらによって、直流電圧発生回路１３を構成している
。 次に上記実施例について説明する。第２図において、監
視用信号は直流電圧なので、抵抗器１７とゼナータイオ
ード１８によって基準直流電圧が作られ、その基準直流
電圧を抵抗器１９と可変抵抗器２０で分圧して監視用の
直流電圧が得られる。この直流電圧を演算増幅器１４に
よる加算回路により系統からの入力信号に重畳する。 監視用信号を直流電圧とした場合、アナログ入力回路１
００の各構成部品のバラツキで発生する初期直流電圧（
オフセット電圧）との区別ができなくなることが考えら
れる。しかし、これについては、監視用信号としての直
流電圧を可変抵抗器２０でＯＶとした状態で、各回路の
オフセット電圧が監視用電圧値より充分小さい値となる
ように調整しておけば良いが、図示例は調整数を減らす
ために不揮発生メモリを使用したものである。 まず、監視用信号としての直流電圧を可変抵抗器２０で
Ｏｖとする０次にオフセット電圧の記憶処理の起動を要
求するＤ／Ｉ信号をディジタル／インプット回路１２か
ら演算手段としてのマイクロプロセッサｌＯに入力する
。 マイクロプロセッサ１０は第３図に示すようにＤ／Ｉ信
号のチエツクを行っており（ＳＴ３−１）、Ｄ／Ｉ入力
があれば、その時の入力データをオフセット電圧として
不揮発性メモリ１１に格納する（ＳＴ３−２）、Ｄ／Ｉ
入力がなければ、入力データから不揮発性メモリ１１に
格納されているオフセット電圧を引いてから（ＳＴ３−
３）、系統からの入力信号と監視用信号としての直流電
圧の分離を行っている。こうすることにより、オフセッ
ト電圧の調整なしで監視用に直流電圧を使用することが
可能である。 次にディジタルフィルタ処理による系統からの入力信号
と監視用信号としての直流電圧の分離であるが、これは
従来技術と同様で前記第８図のフィルタ処理で監視用信
号としての直流電圧が、第９図のフィルタ処理で系統か
らの入力信号がそれぞれ抽出できる（Ｓｒ１−４，５Ｔ
３−５）。 そして、抽出された監視用信号としての直流電圧が規定
範囲内であるか否かを判断しく５Ｔ３−６）　、ＹＥＳ
であればアナログ入力回路１００には異常がないので、
５Ｔ３−１に戻って゛上記の動作を繰返す、また、ＮＯ
であれば、異常出力を出すものである。 〔発明の効果Ｊ 以上のように、この発明によれば、系統からの入力信号
に直流電圧を監視用信号として重畳するように構成した
ので、ディジタル形保護継電器のアナログ入力回路の良
否を監視する自動監視装置が非常に簡単な回路構成によ
って、安価に得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるディジタル形保護継
電器の自動監視装置を示すブロック図、第２図はこの発
明における入力信号と監視用信号としての直流電圧との
加算回路図、第３図は実施例の動作を説明するフローチ
ャート図、第４図は従来のディジタル形保護継電器の自
動監視装置の構成を示すブロック図、第５図は従来の監
視用信号として高調波発生回路図、第６図は従来の監視
用信号の発生を説明する図、第７図は従来の系統からの
入力信号と監視用信号の加算回路図、第８図、第９図は
ディジタル処理部における周波数特性図である。 ｌＯはマイクロプロセッサ、１３は直流電圧発生回路、
１４は加算回路、１００はアナログ入力回路。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 特許出願人　　三菱電機株式会社 ％、没東り哀歓ｆ１じ灯１ろ倍卑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 系統より得られた電圧、電流のアナログ信号を一定の電
   気角でサンプリングし、ディジタル信号に変換して出力
   するアナログ入力回路を有するディジタル形保護継電器
   の自動監視装置において、監視用信号としての直流電圧
   を発生する直流電圧発生回路と、前記アナログ信号に前
   記直流電圧を重畳して前記アナログ入力回路に入力する
   加算回路と、前記ディジタル信号をディジタル処理する
   とともに前記直流電圧を重畳前の大きさと比較し、この
   比較結果に基づいて前記アナログ入力回路の良否を判別
   するディジタル信号処理回路とを具備したことを特徴と
   するディジタル形保護継電器の自動監視装置。