JPH04127821A - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は電力系統を保護する保護継電器に関するもの
である。

【従来の技術】

第７図は、例えば「電気協同研究、第４１巻第４号、デ
ィジタルリレーＪＰ４５の第４−１＝３表の方式、積形
Ｃに示された従来のディジタル演算形電力方向継電器の
アルゴリズムを説明するための図である。 電力方向を得る演算原理式として、１掲の表には下式が
示されている。 Ｖｌｌｌｌｃｏｓθ＝Ｖｃ１＋ｓ　＋Ｖｌ＋１−１°ｌ
ｍ−３−・〜・・・・・・（１） ここで、右辺の１３はサンプリング時点ｍより３サンプ
ル前の時点のデータで３０″サンプリングの場合を示し
、電気角で９０°隔った前時刻のデータであることを示
している。 式（１）の電力方向リレーとしての動作原理について説
明する。 今、継電器への入力電気量を第７図のように表すと（２
）　、　（３）式が得られる。 １（ｔ）＝■、５ｉｎ（ω。１）　−−−−−−−−〜
−−−−〜−−−−−−−−−−〜−（２）ν（ｔ）＝
νｐｓｉｎ（ω、１＋θ）−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−（３）ここで、サンプリングｍ時点
におけるω。ｔの値をαとすれば各サンプル値は ｉ、＝Ｉ、ｓｉｎα−・−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
（４）ν、　＝Ｖ、５ｉｎ（α＋θ）　−−−−−一−
−−−−−−−−−−−−−−−−−ｍ−−−−（５）
で与えられ、ｍ−に時点におけるサンプル値はＬ−ｂ＝
Ｉｐｓｉｎ（α−にβ）−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−（６）ｖ、、＝Ｖ、５ｉ
ｎ（ｃｒ−にβ＋θ）　−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−（７）で与えられる。 但し、β：サンプリング時間（間隔）巾θ：１を流を基
準とした時の電圧の進み角に：に＝１．２．３・・・で
ある。 ここで式（１）の右辺に着目すると下記となる。 Ｖｌｌｍ　＋Ｖ＠−：ｐＨｌ−３ ＝Ｖ、５ｉｎ（α＋θ）・Ｉ、５ｉｎｃｒ＋Ｖｐｓｉｎ
（α−３β＋θ）４，５ｉｎ（ｃｒ−３β）＝ＶｐＩｐ
　（ｓｉｎ（α＋θ）ｓｉｎα＋５ｉｎ（α＋θ−９０
’　　）ｓｉｎ（α−９０°　））＝ＶｐＩ、　（ｓｉ
ｎ（α＋θ）ｓｉｎｃｒ＋ｃｏｓ　（α彰θ）　ｃｏｓ
α） ＝Ｖ、Ｉｐｃｏｓ　　θ−−−−−−−−−−−−−−
−−−−（８）この演算原理は、系統周波数とサンプリ
ング時間巾βとが常に一定の関係にあり、かつｍ時点の
サンプリング値が正弦（ｓｉｎ）成分の一部であれば、
これより規定サンプル前（前述の説明では９０゜隔った
データを意味している。）のサンプリング値は余弦（ｃ
ｏｓ）成分で表すことができることを拠り所にして構築
されるものである。 従って、５０Ｈｚ系統ではサンプリング時間巾はβ、。 であり、６０Ｈｚ系統ではβ６ｏとしてサンプリング時
間巾βの厳密な管理が必要である。

【発明が解決しようとする課題】

従来の保護継電器は以上のように構成されているので、
系統周波数は常に一定であり、−船釣なディジタル・リ
レーとして成立させるためには周波数５０Ｈｚ、　　６
０Ｈｚに対応してサンプリング時間巾βを正確に定める
必要があるとの前提のもとに演算原理式が構成されてい
る。 このため、系統の周波数変動に対しては、式（８）％式
％） の前提が崩れてしまい等号が成立しなくなり、演算原理
上、誤差が大となって保護能力的に無視し得ない影響を
受ける他、周波数５０Ｈｚ、　　６０Ｈｚではサンプリ
ング時間巾βを変えなければならないという課題があっ
た。 更には、系統周波数に従属して、サンプリング時間巾β
を３０°の倍数に設定する必要があり、式（８）の場合
、電力方向リレーとして有効な演算結果を得るためには
、電気角で９０°　（６０Ｈｚベースでは４．１６１ｗ
ｌ５．　５０Ｈｚヘースでは５ｍ５）相当の時間が必要
（処理装置の処理に要する時間はこれを無視しである）
であり、従来の演算原理では、これ以上に検出時間を短
縮することは困難であり、高速度動作に対しては、限界
に近いという課題があった。 この発明は、上記のような課題を解消するためになされ
たもので、周波数変動による特性変化（誤差）を改善す
ると共に、事故検出対象の系の周波数変動に対しても高
精度の判定結果が得られ、周波数５０Ｈｚ、　　６０Ｈ
ｚ共用形の演算処理を行うことができる保護継電器を得
ることを目的とする。 更に、水力発電機の起動時の様に、周波数がゆっくりと
変動する系への通用や系統周波数に従属しないサンプリ
ング時間巾を設定し得る。更には、高速度動作の可能な
保護継電器を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

この発明に係る保護継電器は、電力系統の電圧データ及
び電流データを所定のサンプリング時間巾でサンプリン
グし、量子化して一時保管する電流及び電圧データの一
時的保管室と、そのデータの一時的保管室に格納された
電流、電圧のサンプリング値の演算順序を規定して、演
算処理する演算回路により第１の電気量及び第２の電気
量を求める四則演算回路と、前記第１の電気量を求める
電流と電圧の振巾値の積の２乗値を被乗数とする第１の
余弦演算式を前記第２の電気量を求める電流と電圧の振
巾値の積を被乗数とする第２の余弦演算式で除して得た
電力方向成分が零より大か否かを判定し方向判定信号を
出力する判定量導出部とを設けたものである。

【作用】

この発明における保護継電器は、電力系統の電流、電圧
サンプリングデータの積置を算出して第１、第２の電気
量を得、該電気量の３つの成分、すなわち、電流、電圧
の位相差（θ）に関連する成分と第２調波に関する成分
（２α）、及びサンプリング時間巾（β）に関連する成
分のうち、サンプリング時間巾と第２調波に関連する成
分を位相差成分から除去して電流・電圧の位相差に関す
る成分のみとなるよう入力サンプリングデータの順序を
制御するので、周波数変動に対して誤差を伴わない特性
が得られる。

【発明の実施例】

以下、この発明の一実施例を図について説明する。最初
に第１図を参照してこの発明の原理について説明する。 図において、１はディジタル化された電流データの配分
路、２は電圧データの配分路、３〜５は夫々電流データ
の一時的保管室、６〜８は夫々電圧データの一時的保管
室、９は第１のデータ流通路、１０〜１４は夫々所定時
刻の電流、電圧データの内積値を得る乗算回路、１５は
第２のデータ流通路、１６．１８は加算回路、１７．１
７−１は乗算回路、１９．２０は第１の消去回路、２１
は第２の消去回路、２２は判定量導出部である。 電流、電圧データの配分路１．２には夫々ディジタル・
データ列・・・・・・１ｍ＋１＋１１１　１＋＋＋。１
・・・・・・及び・・・・・・Ｖｌｊ−１＋　”ＩＩ　
＋　　ｖｌｊ。１・・・・・・が、常に一定のサンプリ
ング時間巾β（本発明では従来のディジタル・リレーの
ように、系統周波数に従属して電気角３０°又はその倍
数に規定する必要はない。）おきに流れており電流、電
圧データの一時的保管室３〜５．６〜８には、今、夫々
１．−１＋１ｓ。 １　＠４１　）　　Ｖａ−ＩＩ　Ｖａ　１　　Ｖｌ＠＊
１が保管されているものとする。このデータの一時的保
管室３〜８のデータの出し入れは別の制御系（図示せず
）により制御されている。例えば、最新データとして電
流データ１１．２がデータ配分路１に現われると（勿論
、これと同期してデータ配分路２にも■７．２が現われ
ていることはいうまでもない。）、データの一時的保管
室３ではデータｉ＃−１がクリアされ、データｉ、を収
納する。同時にデータの一時的保管室４ではデータｉ、
がクリアされデータ１　＠＋Ｉを収納する。同時にデー
タの一時的保管室５ではデータｉ５゜１がクリアされデ
ータｉ、、２を収納する。このときデータの一時的保管
室３〜５のデータのクリアや収納は別の制御系によって
制御される。電圧データの一時的保管室６〜８の動作に
ついても全く電流データの一時的保管室と同様の動作を
行なう。 乗算回路１０〜１４には、データ流通路９を経由してデ
ータの一時的保管室３〜８からのデータを用いて夫々積
置１　＊ｉ　Ｖｌｓ＋Ｉ　ｌ　　１　ｖａ＋Ｉｖ、−。 １１１　Ｖａ　＋　　ＩＩＩ−Ｉ　Ｖｌｌｌ　ｒ　　１
＋＊−＋　　Ｖｍ−＋を導出し、サンプリング時間巾β
の間（データ１＊＋！　＋　　Ｖｖａ＋ｔを保管室５．
８に収納するまでの間）保管される。 次のサンプリング時間巾βでは夫々の乗算回路にデータ
ｍの代りにデータｍ＋１を代入したデータが保管される
（即ち、ｍ＋１−ｍ＋２＋ｍ　−ｍ＋１＋ｍ−１−”ｔ
ａとなる）。次に加算回路１６．１８は、第２のデータ
流通路１５経出で、乗算回路１０，１１１３．１４の出
力を集めて夫々１イ。１　ｖい＋１＋１１１−１　ｖ、
−、及び１ｅｅｌ　Ｖ　ｌｌ−１ＩＩ　ｍ−＋　Ｖ　Ｎ
＋Ｉを導出して出力している。また、乗算回路１７は第
２のデータ流通路１５経出で、乗算回路１２の出力を入
力して、２１ヵＶ、を出力し、乗算回路１７−１は乗算
回路１７の出力を入力として２１ｌＩＶ、　ｃｏｓ　２
βを導出している。ここでｃｏｓ２βは既知の定数であ
る。第１の消去回路１９は加算回路１６と乗算回路１７
−１の出力を夫々入力として２ｉ＋ａ　Ｖ、　Ｃｏ５２
β−（ｆ＠＊１　　Ｖ１１＋１　＋１１１−Ｉ　　Ｖｌ
ｌ−１）を演算している。この演算は物理的には入力電
気量の内積により生ずる第２調波成分を除去するための
操作である。 消去回路２０は加算回路１８と乗算回路１７の出力を夫
々入力として２１　ｖａｖｓ　　　（１１１４１ｖ、−
１＋　１　ｍ−＋　Ｖａ。、）を演算しており、物理的
には第１の消去回路１９と同様入力電気量の第２調波成
分を消去したことになる。 第２の消去回路２１は第１の消去回路１９，２の出力を
夫々入力としてＩｐＶ、ｃｏｓ　θを演算して導出して
いる。この事は数式的には下記により説明される。 第１の消去回路１９から入力した電気量が変形されて（
移項して）、サンプリング時間の２倍の余弦量の式とし
て示されたものとすると（９−１）式を得る（但し、２
１．ｖＩＩ−１，Ｖｐｃｏｓθ≠０とする）。 同様に消去回路２０からの電気量が変形されて（移項し
て）サンプリング時間の２倍の余弦量の式として示され
たものとすると（９−２）式を得る（但し、Ｉ、Ｖ、ｃ
ｏｓθ≠０とする）。 上記（９−ＩＬ　（９−２）式からサンプリング時間巾
βの成分ｃｏｓ　２βを消去することが出来、電力方向
成分子ｐＶｐｃｏｓ　θを導出することが出来る。 第２の消去回路２１の出力は、判定量導出部２２に導出
される。以上は、本発明の演算原理について述べたもの
であるが、理論的には下式により明らかである。 即ち、加算回路１６，１８、乗算回路１７は夫々下記の
電気量、即ち、電流、電圧の位相差に関連する成分、第
２高調波に関連する成分、サンプリング時間巾に関連す
る成分を算出している。 まず、加算回路１６は、 １ｍ＋＋Ｖ＋ｅ＊＋Ｌｌｓ−ＩＶｅ−１＝１．ν、　（
ｓｉｎ（α＋β）ｓｉｎ　（α＋β＋θ）＋　５ｉｎ（
ｃｒ−β）ｓｉｎ（α−β＋θ））＝ｉ４ｐｖｐ（ｃｏ
ｓθ−ｃｏｓ　（２ｔｘ　＋２β＋θ）＋　ｃｏｓθ−
ｃｏｓ　（２α−２β＋θ））＝Ｉ、Ｖｐ（ｃｏｓθ−
ｃｏｓ　（２ｒｘ＋θ）ｃｏｓ２β）乗算回路１７は、 ２Ｌｖｎ−２１ｐＶ、ｓｉｎαｓｉｎ　（ｃｘ＋θ）＝
ＩｐＶ、（ｃｏｓθ−ｃｏｓ（２α十θ））　　　−−
−−−−（１１）また、加算回路（１８）は １ｍ＋＋Ｖ＊−＋＋１ｌＩ−１ｖｓ＋＋＋−ＬＶｐ　（
ｓｉｎ（ｃｒ＋β）　　５ｉｎ（α−β＋θ〕＋５ｉｎ
（α−β）ｓｉｎ（α＋β＋θ））−ｉｒ、ｖ、　（ｃ
ｏｓ（２β−θ）−ｃｏｓ（２α＋θ）÷　ｃｏｓ（２
β＋θ）−ｃｏｓ（２α十θ））＝ＩｐＶ、　（ｃｏｓ
２βｃｏｓθ−ｃｏｓ　（２（Ｘ十〇））を夫々導出し
た事になる。 式（１０）と（１１）及び（１１）と（１２）から第２
調波の余弦成分ｃｏｓ（２α＋θ）を消去しているのが
夫々第１の消去回路１９．２０である。 即ち、第１の消去回路１９は、 ２ｆ、ｖ、ｃ０５２β−（ｉ＋ｓ＊＋Ｖ＠＋＋＋Ｌ−＋
ν１．）＝ＩｐＶ、ｃｏｓθ（ｃｏｓ２β〜１）消去回
路２０は ２ｉｓＶｍ−（Ｌ＋＋Ｖａ−＋＋Ｌ−＋Ｖｓ＊＋）＝　
ＩｐＶｐｃｏｓθ（１−ｃｏｓ２β）を夫々導出してい
る。 上記、式（１３）と（１４）からサンプリング時間巾β
の成分ｃｏｓ　２βを消去して電力方向成分子、ｖｐｃ
ｏｓ　θ　を求めているのが第２の消去回路（２１）で
ある。 即ち、弐（１３）、（１４）から夫々にｃｏｓ　２βを
導出すると（但し、２１　＋＋＋Ｖｓ−ＩｐＶｐｃｏｓ
θ≠０とする）、・−・−・　（１５） 及び（但し、Ｉ、　Ｖ、　ｃｏｓ　θ≠０とする）、を
得る。 式（工５）と（工６）からＩｐＶｐｃｏｓ　θについて
まとめると（但し、４ｉａν５へ（ｉ、、。ＩＶ＠＋１
＋１□１Ｖ＃−１）（１＊＋＋Ｖ＊−＋＋ｉ、−＋Ｖｓ
＋＋）≠０とする）、ＩｐＶｐｃｏｓθ− ｍ−−−・−一一〜−一〜−−−−（１７）を得る。 この式（１７）の右辺の演算を実行すれば、既に述べた
如〈従来のディジタル・リレーが前提としていた拠りと
ころを用いずに、電力方向成分が得られ、かつ、周波数
５０Ｈｚ、　　６０Ｈｚに無関係に電力方向成分を得る
ことができる。即ち、本発明の主旨は、電流、電圧のサ
ンプリング値の内積値を得て、これ等のサンプリング値
を所要回路を用いて式（１７）右辺の分子を演算して第
１の電気量として（ＩｐＶｐ）２（ｃｏｓθ−ｃｏｓ　
（２（Ｘ＋θ））ｃｏｓθ（１−ｃｏｓ２β）を導出し
、また、分母を演算して第２の電気量ＩｐＶｐ　（ｃｏ
ｓθ−ｃｏｓ　（２（Ｘ＋θ））　（１−ｃｏｓ２β）
（但し、Ｉ、Ｖｐ（ｃｏｓθ−ｃｏｓ　（２α＋θ）　
）　（１−ｃｏｓ２　Ｂ　）≠０とする） を導出し、前記第１の電気量を第２の電気量で除して得
た電力方向成分１ｐＶｐｃｏｓ　θを得る如くするもの
である。 以上の説明では、各演算式中の分母が零にならない場合
について述べているが、分母が零となる場合には、演算
結果を棄てる等、別途処理を行なうことは云う迄もない
。 ここで、 （ｃｏｓθ−ｃｏｓ　（２α＋θ月ｃｏｓθ（１−ｃｏ
ｓ２β）を第１の余弦演算式、 （ｃｏｓθ−ｃｏｓ　（２α＋θ月（１−ＣＯ５２β）
（但し、　（ｃｏｓθ−ｃｏｓ　（２α＋θ））　（１
−ｃｏｓ２β）≠０とする） を第２の余弦演算式と呼ぶ、すなわち、これら余弦演算
式は、電流、電圧に関する成分からサンプリング時間巾
（β）に関する成分と第２調波に関する成分（２α）を
除去して電流、電圧の位相差（θ）に関連する成分のみ
とするように入力サンプリングデータの順序を制御した
結果である。 次に、この発明の一実施例を第２図を参照して以下に説
明する。 図は電力方向リレーの演算処理回路の構成を示すブロッ
ク図で、前記式（１７）の右辺の具体的な回路例である
。 動作の詳細な説明に入る前に数式上の説明を行後述する
如く、 （但し、Ｉ、　Ｖ、　（ｃｏｓθ−ＣＯ３（２（ｘ＋θ
）　ｌ　（１−ｃｏｓ２β）≠０とする） の形を導くような電流、電圧のディジタル・データの規
定は、式（１８）の左辺に示した関係のみではないこと
は明らかである。 即ち、式（１８）の３式目の関係式に到達する電流。 電圧のサンプリング・データの関係であれば、悉くこの
発明の主旨に合致したものとなることはいうまでもない
。 式（１８）は、電流、電圧のサンプリング値を、その左
辺に示した関係で処理をすれば、式（１８）の４式目に
示す電力方向成分１ｐＶｐｃｏｓθを得る。これの正、
負、零を判断させれば、電力方向リレーしかも従来形の
電力方向リレーと同等のリレーが得られることはいうま
でもない。 図中、第１図と同一符号は、夫々間−又は相当部分を示
す。第２図において、１５−１は、第２のデータ流通路
、２５は乗算回路、２６は加算回路、２７．２８は減算
回路、２９は乗算回路、３０は除算回路である。 乗算回路１０〜１４には前述したように電流。 電圧の内積値を導出して、夫々１１Ｈ１ｖ、、、　＋ｉ
　ｆｉｌｌ　ｖ、、　＋　　Ｉｓ　Ｖｓ　、　　１ｍ−
＋　Ｖｍ＋＋　＋　　１ｍ−＋Ｖｓ−１が保管されてお
り、乗算回路２５は、第２のデータ流通路１５−１を経
由し乗算回路１２の出力を入力として、４１ｍＶ＋ｅを
出力として導出している。加算回路２６は、加算回路１
６．１８の出力を夫々入力として （１１Ｉ＋＋Ｖｓ＋＋＋１＋ａ−＋Ｖ＋１−＋）＋（１
ｍ＋＋ＶＩＩ−＋　＋１ｍ−＋Ｖ＋＊＊＋）を出力とし
て導出している。減算回路２７は、乗算回路２５と加算
回路２６の出力を夫々入力として４１１１Ｖｌｌｌ−（
（Ｌｍ。、Ｖイ＋１＋ｉｓ−＋Ｖ＋−＋）　＋（ｉｍ、
＋Ｖ□ｌｉい−ＩＶ＠＋＋）　）を導出している。 減算回路２８は、乗算回路１７と加算回路１８の出力を
夫々入力として２１＠Ｖ＠−（１＠＊１Ｖ＠−１＋１４
−ＩＶＩＩ＋１）を導出している。また、乗算回路２９
は、乗算回路１７と減算回路２８の出力を夫々人力とし
て２ＬＶ＊　（２１＊Ｖｓ−（１ｍ＋＋Ｖ＊−＋＋１＋
＋＋−＋Ｖｍ＋＋）　）を導出している。除算回路３０
は減算回路２７、乗算回路２９の出力を夫々入力とし を導出している。 分母が零となる場合は、第１図の動作原理で述べたと同
様の処理が必要である。 判定量導出部２２には、式（１８）に示した結果が得ら
れたことになる。 これの判定基準は図示はしていないが、前述した説明の
通り １、　Ｖ、ｃｏｓθ≧０、−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−　（１９）を満足
したとき、方向リレーの出力接点を閉しる如く構成され
ている。 なお、上記は、式（１８）を中心にこの発明の具体的実
施例について述べたが、下記演算式であってもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。すなわち、 即ち、式（２０）の左辺に示す電流、電圧サンプリング
値の関係であっても、その３式目は式（１８）の３式目
と同じ結果となっている。 なお、第３図は式（２０）左辺の具体的回路例を示して
おり、図中第１図、第２図と同一符号は夫々間−又は相
当部分を示している。 図において、９−１は第１のデータ流通路、１５−２は
第２のデータ流通路、３５．３６は減算回路、３７は乗
算回路、３８．３９は減算回路、４０は乗算回路、４１
は除算回路である。 減算回路３５は、第１のデータの流通路９−１経由、デ
ータの一時的保管室、３，５の出力を夫々入力としてｉ
、。Ｉ　　　ｌｍ−１を導出して出力している。 減算回路３６は、データ流通路９−１経由データの一時
的保管室６．８の出力を夫々入力としてｖ、＋、−Ｖ、
−，を導出して出力している。 乗算回路３７は、第２のデータ流通路１５−２経由減算
回路３５．３６の出力を夫々入力として（ｔｍ。＋　　
Ｉ＋ｓ−＋）　　（Ｖｓ。Ｉ　　Ｖｌｌ−１）を導出し
て出力している。 減算回路３８は、減算回路２８、乗算回路３７の出力を
夫々入力として、２１＠Ｖ、（１＠＋１ＶＢ＋１＋Ｉｍ
−＋Ｖ＋＊−＋）　＋（１ｍｓ＋−１＋ｍ−１）（Ｖ＋
ａ＋＋−Ｖｎ＋＋）を導出して出力している。 減算回路３９は、加算回路３８、減算回路２８の出力を
夫々入力として２　（２ｉ、ｖ、−（ｉ、。ＩＶ＋＋＋
。１４１ｍ−ｔＶ＊−＋）　）　＋　（１＋ｅ＊＋−１
ｍ−＋）（Ｖ＊＋＋−ν、１）を導出して出力している
。 乗算回路４０は、乗算回路１７、加算回路３８の出力を
夫々入力として、２ＬａＶｓ　（２１ｓＶｓ−（１，＋
＋Ｖ＠＋１＋１ｍ−１シｍ−＋）＋（１ｍ＋＋−１ｍ−
１）　（Ｖ＋＋＋Ｉ−Ｖ＋ｅ−１）　）を導出して出力
している。 除算回路４１は、加算回路３９、乗算回路４０の出力を
夫々入力として、 （但し、２　（２ＬＶｓ−（１＊＊＋Ｖ＊＊＋＋１ｍ−
＋Ｖｓ−ｔ））　＋（１１１１４１１、−〇（Ｖｌｌｌ
−Ｖｌｌ−１）≠０とする）を導出して出力している。 判定導出部２２には、式（２０）に示した結果が得られ
ることになる。 式（２０）は、式（１８）の分母、分子を夫々下記の通
り変形したものと見做しても良い。 １ｍ＋＋ｖｍ＋＋＋１ｍ−＋Ｖｓ−＋＋１ｍ＋＋Ｖｌｌ
−＋＋Ｉｍ−＋ＶＩＩ＋”−（（＋＋＊＊＋−１＋＊−
＋）（Ｖ＋＊＋＋−シｍ−＋）−２（１ｍ＋＋Ｖ＋＊ｉ
＋＋１ｍ−＋Ｖ＋ｙ１−◆１シーー１＋＋、−、＋Ｖ−
争夏”−（（１＋ｅ＋１−１ｓ−１）（Ｖ＋ｓ＋１−シ
ｍｍ−１）−（１＋＋Ｖｓ＋１＋１＋＊−ＩＶｍ分母が
零となる場合は、第１図の動作原理で述べたと同様の処
理が必要である。 この場合の判定基準も弐（１９）と同じである。 次に、第４図には式（１８）の他の変形実施例を示す。 ここに示した電流、電圧サンプリング値の関係は式（２
１）に示す通りである。 即ち、式（２１）の左辺に示す電流、電圧サンプリング
値の関係であっても、その３式目は式（１８）（２０）
の３式目と同じ結果となっている。 図中、第１〜３図と同一符号は夫々間−又は相等部分を
示す第４図において、９−２は第１のデータ流通路、１
５−３は第２のデータ流通路、４５．４６は加算回路、
４７は乗算回路、４８は加算回路、４９．５１は減算回
路、５０は乗算回路、５２は除算回路である。 加算回路４５は第１のデータ流通路９−２経由、データ
の一時的保管室３，５からの出力を夫り入力としてｉ、
。、＋ｉ、、を導出して出力している。 加算回路４６は、第１のデータ流通経路９−２経由、デ
ータの一時的保管室６．８からの出力を夫々入力として
Ｖ□、　１　＋　Ｖ　＠　−ｒを導出して出力している
。 乗算回路４７は、第２のデータ流通路１５−３経由、加
算回路４５．４６の出力を夫々人力として（１１１＋１
　＋Ｉ　ｍ−＋）　（Ｖ　１１４１　＋　Ｖ　５−１）
を導出して出力している。 加算回路４８は、加算回路１６、乗算回路１７の出力を
夫々人力として（＋ｎ。１ｖ□、＋ｉ□〜１シ、−１）
＋２ｉＭｖ、を導出して出力している。 減算回路４９は、乗算回路４７、加算回路４８の出力を
夫々人力として、（ｔｍ。ｒ　＋１＋ｅ−＋）　（Ｖ＋
ｓ−＋＋ＶＩＲ−１）−（（Ｉｍ−＋Ｖａ−＋＋１＋ｗ
−＋＋Ｖｍ−＋）＋２１ｎＶｊ　）を導出して出力して
いる。 乗算回路５０は、乗算回路１７、減算回路４９の出力を
夫々入力として２＋＋ｅＶｊ（１＋＋＋。１１１Ｍ−＋
）（ｖ＃。 ＋ν、−，）−（（ｉい。ｌＶＩ％。１４１ｍ−ＩＶａ
−１）＋２１ｎＶｊ　］　を導出して出力している。 減算回路５１は、乗算回路２５．４７の出力を夫々入力
として（＋＋＋＋＋ｕＶｓ−＋）　（Ｖ＠＊１＋Ｖ＠−
＋）−４１＠Ｖ＠を導出して出力している。 また、除算回路５２は、乗算回路５０、減算回路５工の
出力を夫々人力として を導出して出力している。 判定量導出部２２には、式（２１）に示した結果が得ら
れたことになる。式（２１）は式（１８）の分母、分子
を夫々下記の通り変形したものと見做して良い。 （ｉｐ＋ＩＶＢ＋＋＋１ｌｍ−１ｖ＋−υ＋（１１１＋
ｌＶ＠−１＋１ｍ−１νい。１）＝（ｉ□Ｉ＋１ｍ−１
）（シ□１＋シｍ−１）１１１１＋１Ｖ１１−１＋１１
１−ＩＶＩＩＩ＋＝（ｌｅ＋＋　＋１＋ａ−＋）（Ｖ１
６０１＋ＶＩ＆−＋）−（Ｉｍ＋＋Ｖｍ＋＋＋Ｌ＋＋−
ＩＶＩｌｌ−１）分母が零となる場合は、第１図の動作
原理で述べたと同様の処理が必要である。この場合の判
定基準も式　（１９）と同じである。 また、第５図には式（１８）の他の変形実施例を示して
いる。 ここでの電流、電圧サンプリング値の関係は式（２２）
に示す通りである。 即ち、式（２２）の左辺に示す電流、電圧サンプリング
値の関係であっても、その３弐目は式（１８）　。 （２０）、　（２１）の３弐目と同し結果になっている
。 図中、第１〜４図と同一符号は夫々間−又は相等部分を
示す第５図において、９−３は第１のデータ流通路、１
５−４は第２のデータ流通路、５５は減算回路、５６は
乗算回路、５７．５８は減算回路、５９は除算回路であ
る。減算回路５５は乗算回路１７、加算回路１８の出力
を夫々入力として２ＬＶａ−（１ｓ＋ＩＶい−＋”ｓ５
−１ｖ。、）を導出して出力している。 乗算回路５６は、乗算回路１７、減算回路５５の出力を
夫々入力として、２ＬａＶｓ　（２ｉｍｖｓ−（ｔイ、
。 シｓ−＋＋ｉｓ−＋Ｖｓ＋＋）　）を導出して出力して
いる。 減算回路５７は、乗算回路３７、減算回路５５の出力を
夫々入力として＝（ｉｓ。、−ｉヨー〇（ν、。Ｉ−Ｖ
ｆｉ−１）＋　（２ｉｓＶｓ−（１ｍ＋＋Ｖ＋＋＋＋＋
＋ｌ＋ｓ−＋Ｖｍ−１）ｌを導出して出力している。 減算回路５８は、減算回路５５．５７の出力を夫々人力
として−（１ｓ＋１−１ｍ−１）（Ｖ、＋Ｉ−Ｖｓ−１
）＋２　（２１ｍＶ＋ｓ（ｉｍ＋＋Ｖ、１＋１＋Ｌ−＋
Ｖｍ−＋）　）を導出して出力している。 除算回路５９は、乗算回路５６、減算回路５８の出力を
夫々入力として （但し、２　（２ｉｎＶｍ−（＋＋ｓ＋＋Ｖｎ−＋＋＋
ｎ−＋ｖｍ＋＋））　−（ｌＨ＋１１＋＋＋−１）　（
Ｖ＊＋ｌ−Ｖｍ−１）≠０とする）を導出して出力して
いる。 判定量導出部２２には、式（２２）に示した結果が得ら
れる。 式（２２）は、その分母を、式（１８）の分母を下記の
通り変形したものと見做してもよい。 ２　（２１ｍＶｍ−（１ｍ＋＋Ｖ＊−＋＋１＋ｓ−＋Ｖ
ｍ＋＋））−（１，＋Ｉ−１．−１）　（Ｖｗ＋＋Ｉ−
Ｖｍ−１）＝４１ａＶｍ−（（Ｌ＋ｌＶ、＋１＋１＋＊
−ＩＶｎ−１）＋（ｉ＠ＢＩＶ＋ｅ−＋＋１ｍ−＋Ｖｍ
Ｊ　　）分母が零となる場合には第１図、動作原理で述
べたと同様の処理が必要である。 この場合の判定基準も式（１９）と同じである。 また、第６図には式（１８）の他の変形実施例を示す。 ここでの電流、電圧サンプリング値の関係は式４式％ 即ち、式（２３）の左辺に示す電流、電圧サンプリング
値の関係であっても、その３式目は式（Ｉ８）（２０）
〜（２２）の３式目と同じ結果になっている。 図中、第１図〜第５図と同一符号は夫々間−又は相等部
分を示す第６図において、９−４は第１のデータ流通路
、１５−５は第２のデータ流通路、６０は除算回路であ
る。 除算回路６０は、乗算回路２９、減算回路５１の出力を
夫々入力として、 （但し、（ｉ、。ｌ＋１１１−１）（Ｖｓ。Ｉ＋Ｖｍ−
ＩＬ４１＋＊Ｖ＠　≠０とする） を導出して出力している。 式（２３）は、その分母を、式（１８）の分母を下記の
通り変形したものと見做しても良い。 （１ｍ＋＋＋１ｍ−＋）　（Ｖｍ＋＋　＋ｖｍ−＋）−
４ＬｅＶ１１＝（Ｌ＋＋Ｖｓ＋＋＋ｉｍ−＋Ｖｓ−＋）
＋（ｉ＋ａ＊１Ｖｓ−＋＋Ｌ−＋Ｖｍ＋＋）　−Ｌｊｍ
ｖｓ・−（（Ｌ＋＋Ｖｓ＋＋＋１ｍ−＋シ、−１）＋（
１ｍ＋＋Ｖ＊−＋＋１ｍ−＋Ｖｓ＋＋）−４１＊ＶＪ　
（２３−１）可能で その１ 発明のデー βをｃｏｓ　２β・ が可能である。 一般化して、式（ する）で置換すると 式（２３）は、ｋ＝ｏの場合に相当する。 さて、その２は、式（２３）に於いて、ｍを変化させて
も、本発明のデータの制御手順に従えば、その３式目の
βをｃｏｓ２１β（ｌは、整数とする）としても、電力
方向成分を得ることが可能である。 −齢化して、各添数字にｌを付して示すが、ｉイ　Ｖ、
については、添字！とは無関係とすることが必要である
。 式（２３）は　ｆ＝１の場合に相当する。 これは、式（２３）の３式目が が示されていたのが、ｌとすると が得られることを示す。 この、２種類の変化形は、第Ｉの実施例のみについてあ
てはまるものではなく、全実施例についてあてはまるこ
とは云う迄もない。 なお、上記実施例は、第２図で述べた通り、従来リレー
の様にｒ不変周波数の正弦波であれば、サンプリング時
間巾βを電気角３０°にとり、３サンプリング前（又は
、後）のデータを使えば、そのデータは、現在のデータ
よりも９０’前（又は後）のデータであり、前者を正弦
（ｓｉｎ　）成分とすれば、後者は余弦（ｃｏｓ）成分
となる１の前提によらない演算原理とするため入力デー
タの取り込み順序を規定する手段について示した。 従って、この発明によれば、サンプリング時間巾βを、
系統周波数に無関係に設定することが可能となるため、
周波数５０Ｈｚ、　　６０Ｈｚで、サンプリング時間巾
βを共用化することが可能上なる他、処理装置の処理能
力が向上すれば、する程、サンプリング時間巾βを短く
設定し得ることになる。 具体的に、この発明で、電力方向リレーとして解を得る
ためには、ｍ−１−ｍ＋１迄の３サンプル・データ（従
来リレーはｍ−ｍ＋３までの４サンプル・データ）であ
り、１サンプルデータ少ない分、事故検出に要する時間
は短縮される。また、サンプリング時間巾βを縮めて行
けば、更に高速度動作が可能となる。 更には、この３サンプル・データの間、系統の周波数を
はヌ一定と見なし得る程度の周波数変動であれば、即ち
、水力発電機が起動して、定格周波数になる迄の間の保
護にも適用可能となる。 また、この発明の付随した効果としては、時限協調が従
来リレーに比べて容易になることである。 即ち、従来リレーは、夕・ンプ値、抑制スプリング、接
点間隔等で電源端から負荷端迄の時限協調をとっている
が、この発明では、負荷側程、サンプリング時間巾βを
短かく電源端側程サンプリング時間巾βを長く設定すれ
ば、事故時には、各端をは一同一の源流が貫通して事故
点に向って流れるため、同一原理のリレーで確実に時限
協調がはかれることになる。 この時、あわせて、演算結果の照合回数を電源端何程多
くする等、配慮すれば信転度向上にも資する。 更に、この発明の考え方は、インピーダンス・リレーへ
応用してもよ（、上記実施例と同様の効果を奏する。 【発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、電流、！圧のサンプリ
ング値を用いて所要関係式を満す四則演算回路により第
１の電気量と第２の電気量を求め、前記第１の電気量を
第２の電気量で除算して得た電力方向成分が零より大か
否かを判定するように回路構成したので、周波数変動に
も無関係な特性が得られ、５０Ｈｚ、　　６０Ｈｚサン
プリング時間巾を共用化した継電器となし得る。また、
時限協調に優れ、高速動作可能なリレーが得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明するための回路構成ブロ
ック図、第２図はこの発明の一実施例を示す回路ブロッ
ク図、第３図ないし第６図はこの発明の他の実施例を示
す回路ブロック図、第７図は従来の電力方向継電器のア
ルゴリズムを説明する波形図である。 図において、３〜５は電流データの一時的保管室、６〜
８は電圧データの一時的保管室、１０〜１４は乗算回路
、１６．１８は加算回路、２８は減算回路、２２は判定
量導出部である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力系統の電圧、電流を検出した電圧データ及び電流デ
   ータを所定のサンプリング時間巾でサンプリングし量子
   化して、一時保管する電流データの一時的保管室及び電
   圧データの一時的保管室と、前記一時的保管室に格納さ
   れた電流、電圧のサンプリング値を用いて系統保護の所
   要関係式を求め、該所要関係式を満足する第１の電気量
   及び第２の電気量を出力する四則演算回路と、前記第１
   の電気量を求める電流と電圧の振巾値の積の２乗値を被
   除数とする第１の余弦演算式を前記第２の電気量を求め
   る電流と電圧の振巾値の積を除数とする第２の余弦演算
   式で除して得た電力方向成分が零より大か否かを判定し
   結果を出力する判定量導出部とを備えた保護継電器。