JPH04109812A - 交流電気量の振幅値演算装置 - 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］ この発明は、交流電気量の振幅値演算装置に関するもの
である。

［従来の技術〕 従来、この種の交流電気量の振幅値演算装置として、系
統電流を９０°間隔でサンプリングし、連続する２つの
サンプリング値をそれぞれ２乗し、加算し、これによっ
て得た値を整定値と比較して過電流の検出を行うものが
あった。

図を用いて説明すると、第６図に示すように、系統電流
を１＝Ｉ−８ｓｉｎωｔとし、これを一定の周期りでサ
ンプリングすると、時刻ｔ０において、ｉ（ｔ０）＝　
Ｉ。ｓｉｎω先。　　　　　（１）ｈを電気角で９０°
とすると、時刻ｔ。−ｈ　において、 ｉ　（ｔ　ｏ　−ｈ　）　　＝　ｉ　ｅ　ｓ　ｉ　ｎ　
ω（ｔ　ｏ　−ｈ　）＝　−Ｉ　０ｅＯ３ωｔｏ　　　
　　　　　　　（２）上記（１）及び（２）式から、 １２（ｔｏ）＋１２（ｔｏ−ｈ）＝　Ｉｏ”ｓｉｎ”ω
ｔｏ”（−１ｏ）２ｃｏｓ２ωｔ。

＝Ｉｏ２（ｓｉｎ２ωｔｏ＋ｃｏｓ２ωｔｏ）−Ｉ。′
　　　　　　　　　　　　　　（３）上記（３）式は、
系統電流１の最大値Ｉ。の２乗に等しくなることを表わ
す。

Ｌ発明が解決しようとする課題］ しかし、系統電流１の周波数が変化してしまい、サシプ
リング周期が第７図に示すように、その電気角が９０”
に対応しなくなると、上記（３）式の関係はもはや成立
しなくなる問題点がある。

今、系統電流１の定格周波数をｆ。とじ、この周波数に
対して電気角９０°毎にサンプリングするように、サン
プリング周期を選んでおく。系統電流ｉの周波数をｆと
し、ｆｏ／ｒ・ｎなる変数ｎを定義する。

Ｆ（ｎ）−ｉ２（ｔｏ）＋１２（ｔｏ−ｈ）２　　　　
　　　　　ｎ　　　　　　　　ｎ１２１２　　　　　　
１８０’ ２ｎ　　　　　　　　　ｎ 第８図は、ｎを変化させた場合の上記（４）式の一例を
図示したものである。この図がらも分がるように、ｎ＝
１以外は、Ｉｏ２を中心として周期的に大きさが変化す
ることになる。つまり、周波数が変化した場合は、上記
（３）式による判定は不正確なものとなる。

従って、従来の演算装置は、周波数が変化すると誤差が
増大する欠点があった。

この発明は、上記のような従来の課題を解決するために
なされたもので、比較的単純な演算方法で検出対象の周
波数が変化しても、誤差の少ない交流電気量の振幅値演
算装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る交流電気量の振幅値演算装置は、保護対
象から検出された交流電気量を定格周波数における周期
の１７４周期毎にサンプリングして保持するサンプル　
ホールド回路と、このサンプルホールド回路の出力信号
から得た連続する３個のデータｉ（ｔ０−ｈ）、ｉ（ｔ
０）、ｉ（ｔ０＋ｈ）によりを演算しく但し、ｌは系統
を流、ｔｏは時刻、ｈはサンプリング周期）、演算した
結果を所定の整流値と比較して保護のための動作出力を
得る演算処理回路と、上記動作出力により上記保護対象
の保護を行う出力回路とを備えたものである。

［作　用コ この発明においては、サンプリング間隔９０°の３個の
データを用いることにより、誤差の少ない振幅値演算を
行う。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例のブロック図であり、第１図に
おいて、保護対象より検出された系統電流ｌは、折り返
し誤差対策用のアナログ・フィルタ〈１）を通した後、
サンプル　ホールド回路（２）に入力され、所定の周期
でサンプリングされる。サンプル・ホールド回路（２）
の出力は、アナログ・ディジタル変換回路〈３〉に入力
され、ディジタル信号に変換された後、入力回路（４）
に供給される。入力回路（４）は、入力されたディジタ
ル信号のレベル変換をし、演算処理回路（５）に供給す
る。演算処理回路（５）は、後述の（９）式の右辺の演
算を行い、次いで（９）式の左辺の整定値より大きいか
否かの比較をし、その結果大ならば、出力回路（６）を
経て外部に動作出力を供給し、保護対象に保護動作を実
行する。サンプル・ホールド回路（２）〜出力回路（６
）の動作を制御するために、制御回路（ア）が設けられ
ている。

次に式を用いて動作を説明する。系統電流ｉは、正常状
態において１＝＝Ｔｏｓｉｎωｔと変化をし、アナログ
・フィルタ（１）を介してサンプル　ホールド回路（２
〉に入力されてサンプリングされる。サンプル・ホール
ド回路（２）の出力は、アナログ・ディジタル変換回路
（３）によりディジタル信号に変換され、入力回路（４
）を介して演算処理回路（５）に入力される。

いま、サンプリング周期りを電気角９０°としたとき、
時刻ｔｏ−ｈ、ｔｏ、ｔ０”ｈにおいてサンプリングさ
れた３個の系統電ｉ（ｔ０　ｈ）、ｉ（む。）、ｉ（ｔ
０十ｈ）は、次の（５）〜（７）式のようになる。

（ｔｏ−ｈ）　＝　Ｉｏｓｉｎω（ｔｏ−ｈ）　　　　
　　（５）ｉ（ｔｏ）　　＝　Ｉｏｓｉｎωｔｏ　　　
　　　　　（６）ｉ（ｔｏ＋ｈ）　−１ｏｓｉｎω（ｔ
ｏ”ｈ）　　　　　　（７）ここで、上記（５）式及び
（７）式により２　　　　　　　　２　　　　　　　　
ｎ１　　　　　　　９０゜ Ｉｏ　ｃｏｓ−ωｔｏ　　ｓｉｎ　　　　　　　　（８
）ｎ　　　　　　　　　　　　　　　ｎ 第２図及び第３図は、ｎを変化させた場合の上記（８）
式の状態の一例を図示したものである。この図からも分
かるように、上記（８）式は−Ｉ　、　ｃｏｓ（１／ｎ
）ωｔと同期９位相が等しく、振幅のみが異なる。なお
、ｎ＝１の場合は、上記（８）式が一１ｏｃｏｓωｔと
完全に一致するので、特に図示しない。

次に、上記（６）式および上記（８）式をそれぞれ２乗
し、加算する。すなわち、 Ｃ（ｎ）・１２（ｔｏ）”（ １　　　　　　　　　　　　　１　　　　　　　９０゜
１ｏ２ｓｉｎ−ωｔｏ”（−１ｏ）２ｃｏｓ２−６）ｔ
ｏｓｉｎ２−ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　ｎ　　　　　　　　　　　　　　ｎ２　　　
　　　　ｎ　　　　　　　　ｎ　　　　　ｎ　　　　　
　　　　ｎｌ　　　　　　９０°　　　１　　　　　９
０゜５ｉｎ−ωｔｏｃｏｓ　−−ｃｏｓ−ωｔｏｓｉｎ
−）ｎ　　　　　　　　　　　ｎ　　　　　　　ｎ　　
　　　　　　　　　　ｎ２　　　　　　　　　ｎ　　　
　　　２　　　　　　　　ｎ　　　　　　ｎｎ ２　　　　　　　　　　ｎ　　　　　　　　ｎ　　　　
　　　ｎｌ　　　１　　　９０’ｌ　　　　　９０”　
　　　　２第４図及び第５図は、ｎを変化させた場合の
上記（９）式の演算結果の一例を図示したものである。

この図からも分かるように、上記（９）式は従来の場合
に比し、周波数変化による影響は軽減され、その大きさ
も、Ｉ０２を越える事が無い。なお、ｎ＝１の場合は、
Ｉ。２で一定なので、特に図示しない 演算処理回路（５）は、連続した３個のサンプリング値
であるｉ（ｔ０−ｈ）、ｉ（ｔ０）、ｉ（ｔ０＋ｈ）に
より上記（９）式の演算をし、更に予め定めた工２より
大きいか否かの比較をし、大きいとする結果が得られた
ときは、出力回路（６）を経て外部に動作出力を供給す
る。なお、前述のように、上記（９）式の演算結果は■
。′を越えないので、誤動作する事は無い なお、上記実施例では、整定値として系統電流のものを
用い、過電流を検出する場合について説明したが、整定
値は系統電圧のものであってもよく、これにより過電圧
の検出ができ、上記実施例と同様の効果を奏する。また
検出を反転させることにより不足電圧の検出にも適用で
きるが、このときは、周波数変動が比較的少ない場合に
限られる。あるいは、複数の入力の保護１ｍ電器、例え
ば差動保護継電器や距離継電器を備え、各入力につき上
記（９）式の処理をしてその大きさを求め、差動演算や
インピーダンス演算させてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、保護対象から検出さ
れた交流電気量を定格周波数における周期の１７４周期
毎にサンプリングして保持するサンプル・ホールド回路
と、このサンプル・ホールド回路の出力信号から得た連
続する３個のデータ＋（ｔｏ−ｈ）、ｉ（ｔ０）、ｉ（
ｔ０＋ｈ）によりを演算しく但し、ｉは系統電流、ｔｏ
は時刻、ｈはサンプリング周期）、演算した結果を所定
の整流値と比較して保護のための動作出力を得る演算処
理回路と、」−記動作出力により上記保護対象グ〕保護
を行う出力回路とを備えたので、検出対象の周波数が変
化しても誤差の少ない保護機能が、比較的単純に得られ
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を示すブロック図、第２図
及び第３図はこの発明のサンプリングの方法を示した図
、第４図及び第５図はこの発明の詳細な説明するための
図、第６図は系統電流が定格周波数のときの波形と、サ
ンプリングの関係を示した図、第７図は系統電流が定格
周波数から変化した場合の波形とサンプリングの関係を
示す図、第８図は系統周波数が変化してもサンプリング
周期を一定としたときの演算結果を示す図である。 図において、（２）はサンプル・ホールド回路、（５）
は演算処理回路、（６）は出力回路である。 代　　理　　人　　　　　曾　　我　　道　　照第 図 第 図 但り、ＹＩ＝２の渇含 第 図 第 図 但し、ｒ　・２のｙｌくン 手 続 補 正 書 平成 ３年１０月 １日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 保護対象から検出された交流電気量を定格周波数におけ
   る周期の１／４周期毎にサンプリングして保持するサン
   プル・ホールド回路と、 このサンプル・ホールド回路の出力信号から得た連続す
   る３個のデータｉ（ｔ＿０−ｈ）、ｉ（ｔ＿０）、ｉ（
   ｔ＿０＋ｈ）により ｉ＾２（ｔ＿０）＋｛［ｉ（ｔ＿０−ｈ）−ｉ（ｔ＿０
   ＋ｈ）］／２｝＾２を演算し（但し、ｉは系統電流、ｔ
   ＿０は時刻、ｈはサンプリング周期）、演算した結果を
   所定の整流値と比較して保護のための動作出力を得る演
   算処理回路と、 上記動作出力により上記保護対象の保護を行う出力回路
   と を備えた交流電気量の振幅値演算装置。