JPH04127829A - 保護継電器 - Google Patents
保護継電器Info
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- JPH04127829A JPH04127829A JP2248010A JP24801090A JPH04127829A JP H04127829 A JPH04127829 A JP H04127829A JP 2248010 A JP2248010 A JP 2248010A JP 24801090 A JP24801090 A JP 24801090A JP H04127829 A JPH04127829 A JP H04127829A
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
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。
である。
第2図は、例えば「電気協同研究、第41巻4号ディジ
タルリレーJP45の第4−1−3表の方式、積形Cに
示されたディジタル演算形電力方向継電器に関し、その
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掲の表には式(1
)が示されている。 ■ ■ cosθ= vlIi lI十V、−3i 、−3・・
・ (1) 但し、 V、I;電圧、を流の振巾値 θ;電圧、iit流の位相差 i@* v@ ;時刻mの時点の電流、電圧のサンプ
リング・データ 11j−3+ v@−3;時刻mより3サンプル前の電
流、電圧のサンプリ ング・データ 更に、ここでは、サンプリング時間巾βを電聾角で30
°の場合について示しており、時刻mO−時の電流、電
圧の内積値と、この時刻mより90゜隔った時点の内積
値の和を得るものである。 今、継電器への入力電気量を第2図に示すように、 i (t) = I 、 5in(ω。t) ・
・ ・(2)y (t) = V、 5in(ωot
+θ)・・・(3)とし、時刻m時点におけるωotの
値をαとすれば、各サンプル値は(4) (5)式で与
えられる。 i、=I、sinα ・・・(4)v、=V、
5in(α+θ) ・・・(5)更に、m −k時点
におけるサンプル値は式(6)%式% 但し、I、、V、;電流、電圧の振巾値、θ;電流、電
圧の位相差、 k;に=1. 2. 3 ・ ・ ・である。 ここで、式(1)の右辺に着目すると、下記が判明する
。 1lIv1+vlI ゴvII 3 = Ipsin αV、5in(α+θ) + 1
.5in(α−3β)Vpsin(α−3β+θ)=I
pVp (sinα5in(α+θ)+5in(α−
3β)sin(α−3β+θ))=I、V、 (sin
o!5in(α十θ) + cos αcos (α+
θ)) = I 、V、cosθ ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・(8)即ち、データの3サンプル分の隔たりは
、電気角90°の隔たりと言うことになる。
タルリレーJP45の第4−1−3表の方式、積形Cに
示されたディジタル演算形電力方向継電器に関し、その
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掲の表には式(1
)が示されている。 ■ ■ cosθ= vlIi lI十V、−3i 、−3・・
・ (1) 但し、 V、I;電圧、を流の振巾値 θ;電圧、iit流の位相差 i@* v@ ;時刻mの時点の電流、電圧のサンプ
リング・データ 11j−3+ v@−3;時刻mより3サンプル前の電
流、電圧のサンプリ ング・データ 更に、ここでは、サンプリング時間巾βを電聾角で30
°の場合について示しており、時刻mO−時の電流、電
圧の内積値と、この時刻mより90゜隔った時点の内積
値の和を得るものである。 今、継電器への入力電気量を第2図に示すように、 i (t) = I 、 5in(ω。t) ・
・ ・(2)y (t) = V、 5in(ωot
+θ)・・・(3)とし、時刻m時点におけるωotの
値をαとすれば、各サンプル値は(4) (5)式で与
えられる。 i、=I、sinα ・・・(4)v、=V、
5in(α+θ) ・・・(5)更に、m −k時点
におけるサンプル値は式(6)%式% 但し、I、、V、;電流、電圧の振巾値、θ;電流、電
圧の位相差、 k;に=1. 2. 3 ・ ・ ・である。 ここで、式(1)の右辺に着目すると、下記が判明する
。 1lIv1+vlI ゴvII 3 = Ipsin αV、5in(α+θ) + 1
.5in(α−3β)Vpsin(α−3β+θ)=I
pVp (sinα5in(α+θ)+5in(α−
3β)sin(α−3β+θ))=I、V、 (sin
o!5in(α十θ) + cos αcos (α+
θ)) = I 、V、cosθ ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・(8)即ち、データの3サンプル分の隔たりは
、電気角90°の隔たりと言うことになる。
従来の保護継電器は以上のように構成されているので、
r系統周波数は常に一定であり、ディジタル・リレーと
して成立させるためには、50Hz。 60Hz等の周波数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。」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% (α+θ)の前提が崩れて等号が成立しなくなり演算原
理上、保護能力的に無視し得ない影響を受ける他、周波
数によってサンプリング時間巾βを変えないと誤差が大
となって実用的でなくなる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の場合には4. 167m
s、 50Hzの場合には5 ms)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
を短縮するのは困難で、高速度動作に対しては、限界が
ある等の課題があった。 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を改善すると共に、
扱う周波数によってサンプリング時間巾βを変更する必
要のない、即ち50Hz、60Hz共用形の演算処理回
路で対応が可能な保護継電器を得ることを目的とする。
r系統周波数は常に一定であり、ディジタル・リレーと
して成立させるためには、50Hz。 60Hz等の周波数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。」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% (α+θ)の前提が崩れて等号が成立しなくなり演算原
理上、保護能力的に無視し得ない影響を受ける他、周波
数によってサンプリング時間巾βを変えないと誤差が大
となって実用的でなくなる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の場合には4. 167m
s、 50Hzの場合には5 ms)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
を短縮するのは困難で、高速度動作に対しては、限界が
ある等の課題があった。 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を改善すると共に、
扱う周波数によってサンプリング時間巾βを変更する必
要のない、即ち50Hz、60Hz共用形の演算処理回
路で対応が可能な保護継電器を得ることを目的とする。
この発明に係る保護継電器は、電力系統の電流。
電圧を検出した電流データ及び電圧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、前記データの一時的保管室に格納された電流、
及び電圧データのサンプリング値及び演算順序を規定し
て、演算処理する演算回路により第1の電気量及び第2
の電気量を演算処理して出力する四則演算回路と、前記
電力系統の電流の振巾値及び電圧の振巾値の4乗との積
量を被除数とした第1のサンプリング演算式からなる前
記第1の電気量を、電圧の振巾値の3乗を除数とした第
2のサンプリング演算式からなる第2の電気量で除して
電力方向成分を求め、該電力方向成分が零より大か否か
を判定して、そC判定結果を出力する判定量導出部を設
けたちのである。
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、前記データの一時的保管室に格納された電流、
及び電圧データのサンプリング値及び演算順序を規定し
て、演算処理する演算回路により第1の電気量及び第2
の電気量を演算処理して出力する四則演算回路と、前記
電力系統の電流の振巾値及び電圧の振巾値の4乗との積
量を被除数とした第1のサンプリング演算式からなる前
記第1の電気量を、電圧の振巾値の3乗を除数とした第
2のサンプリング演算式からなる第2の電気量で除して
電力方向成分を求め、該電力方向成分が零より大か否か
を判定して、そC判定結果を出力する判定量導出部を設
けたちのである。
この発明における保護継電器は、電力系統の霜流、電圧
のサンプリングデータの積量を導出して第1の電気量及
び第2の電気量を求め、該電気量から電力方向成分を得
て、判定基準に照らし判定する。そして、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(2α)に関連する成分及びサンプ
リング時間巾(β)に関する成分のうちサンプリング時
間巾と第2調波に関する成分を位相差成分から除去して
電流、!圧の位相差に関する成分のみとするように入力
サンプリングデータの取込み順序を規定するので、周波
数変動に対しても高精度、かつ安定な継電器が得られる
。
のサンプリングデータの積量を導出して第1の電気量及
び第2の電気量を求め、該電気量から電力方向成分を得
て、判定基準に照らし判定する。そして、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(2α)に関連する成分及びサンプ
リング時間巾(β)に関する成分のうちサンプリング時
間巾と第2調波に関する成分を位相差成分から除去して
電流、!圧の位相差に関する成分のみとするように入力
サンプリングデータの取込み順序を規定するので、周波
数変動に対しても高精度、かつ安定な継電器が得られる
。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図において、1はディジタル量化された電流データ
の配分路、2は電圧データの配分路、34は電流データ
の一時的保管室、5〜9は電圧データの一時的保管室、
10,13,15,16゜18は加算回路、19.25
は減算回路、11゜12.14,17,20,21,2
6.28は乗算回路、22〜24.27は除算回路、2
9は判定量導出部である。 次に動作について説明する。まず、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・・・i
、−1・・・i、。1・・・及び・・・V、−g、 v
II−1t v、。 ■、。l+■m+!・・・が常に一定のサンプリング時
間巾β(この発明では、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3,4゜5〜9には、今、夫
々l1l−1+1m。l+ vIm−Z+ vII−I
tv、、v、。I+vl11+2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3〜9のデータの出し入れは
、別の制御系(図示せず)によって制御されている。 例えば、最新のデータとして、i□、がデータ配分路1
に現われるとくもちろん、これと同期して、データ配分
路2にもv、、3が現れている。)電流データの一時的
保管室4でデータ111141がクリアされ、次のデー
タi、。2が収納される。 電流データの一時的保管室3では、データi。 がクリアされて、データi、がクリアされる。この時、
電流データの一時的保管室3,4のデータのクリアや収
納の制御も別の制御系によって制御されている。 電圧データの一時的保管室5〜9の動作についても電流
データの一時的保管室と全く同様の動作を行う。 即ち、電圧データの一時的保管室9には、■、、。 同8には■、。2.同7にはV□1.同6にはv、、同
5にはV、−8が夫々収納される。 そこで、加算回路10には、電流データの一時的保管室
3,4からの出力を夫々入力し、式(9)を導出して、
出力している。 1 s+1+ 1 s−1= I psln((r+
β)+ I 、5in(α−β)= 2 I 、si
nα・cosβ ・・−(9)また、乗算回路11で
は、電流データの一時的保管室3及び電圧データの一時
的保管室6からの出力を夫々人力して、式(10)を導
出して、出力し、・ ・ ・ ・ ・(10) 乗算回路12では、電流データの一時的保管室4及び電
圧データの一時的保管室8からの出力を夫々入力して、
式(11)を導出し出力している。 次に、加算回路13では、電圧データの一時的保管室6
.8からの出力を夫々入力して、式(12)を導出して
出力し、 VLN41 + VLN−+−シ、5in(α十β十θ
)+ν、5in(α〜β+θ)−2V、5in(α+β
)CO5β ・ ・ ・ ・ ・(12)乗算回路14
では、電圧データの一時的保管室7からの出力を入力し
て2■いを導出し、出力している。 また、加算回路15では、電圧データの一時的保管室5
,9からの出力を夫々入力して、式(13)を導出して
出力し、 V□2+v、−□=V、5in(α+2β千〇)+Vp
sin(α−2β+θ)−2V、5in(α十〇)co
s2β ・ ・ ・ ・(13)加算回路16では、乗
算回路II、12からの出力を夫々入力して、式(14
)を導出し、出力している。 1@41V@+l+I、I lν信−13 ■2ν2 (cosθ cos(2α+ 2β十〇月+ I 、v、 (cosθcos(2
α−2β÷θ)) =IpVp(cosθ−cos (2α+θ)cos2
β)・ ・ ・ ・ ・ (14) 更に、乗算回路17では、加算回路10.13からの出
力を夫々入力して、式(15)を導出して出力し、 (111+++x+s−+)(Vm+++Va−+)=
2 Ip Sinαcosβ ・2ν、5in(α
+β)cosβ = I、Vp(1+cos2β) (cosθ−cos (2α+θ)) ・ ・ ・ ・ ・ (15) 加算回路18では、乗算回路14及び加算回路15から
の出力を夫々入力して、式(16)を導出し出力してい
る。 Vs+z+V+a−z+2V+1=2VpsIn(α十
θ)cos2β+2Vpsin(α+β)−2V、5i
n(α+β) (cos2β+1) ・−−−(16
)減算回路19では、乗算回路14及び加算回路15か
らの出力を夫々入力して、式(17)を導出して出力し
、 vlI−2+VII−2−2Vm = 2Vpsin
(α十〇)cos2β−2νpsin(α+β)−2V
、5in(α斗θ) (cos2β−1) ・ ・ ・
・(17)除算回路22では、乗算回路14及び加算
回路15からの出力を夫々人力して、式(18)を導出
し出力している(但し、vs+z+Vs−z ≠Q、V
、cos2β≠Q、 Vpsin(α+β)≠0とす
る)。 ■、◆z+Vs Vpsin(α+2β+θ)+Vpsin(α2β十〇
) Vpcos2β また、乗算回路21では、加算回路16及び除算回路2
2からの出力を夫々入力して、式(19)を導出して、
出力しく但し、■、。z+V+*−z ≠0.■9si
n(α+β) ≠O2 cos2β≠0とする。 V m + z + V II V。 除算回路2 3では、 乗算回路工 4及び加算回路 8からの出力を夫々入力して式(2o)を演算し導出し
ている(但し、■、。z +2v、+vい一2≠0■p sin(α+β) ≠0゜ ■9 (cos 2β+1) ≠0 とする) 2v。 Vs+z+2Vs+VB (sin(α+2β+θ)+2sin(α+β)+5i
n(α−2β+θ))V。 ・(20) V、(cos2β+1) 乗算回路20では、乗算回路17.除算回路23からの
出力を夫々入力して、式(21)を演算して出力しく但
し、Vp(cos2β+1)≠Oとする。)、Vm+z
+2V*+Vffi−2 除算回路24では、乗算回路1 19からの出力を夫々入力して、 出力している(但し、V、、、 −2 0、V、 5in(α+β)≠0.V9≠0とする)。 vs Vm+2−2V鋤+シー−2 4及び減算回路 式(22)を導出し、 v、+v、2 ≠ (cos 2β−1) Vp (sin(α+2β+θ) V。 Vp(cos2β−1) 2sin(α+β)+5in(α 2β+θ)) そして、除算回路27では、乗算回路14及び加算回路
15からの出力を夫々入力して式(23)を導出して出
力しく但し、V8≠0 、Vpsill(α+β)≠0
とする。)、 vs 2V、5in(α+β) Vp 減算回路25では、乗算回路20.21からの出力を夫
々入力して式(24)を導出して、出力している(イ旦
し、vea + 2 +2 V a + V m −z
≠O+ v、、2+v、−2≠Q、 V、 co
s 2β≠O,V、(cos2β+1)≠0とする)。 シa+t+Vl!l−1 Vゎ ・ ・ ・ ・ ・ (24) 乗算回路28では、除算回路24.27からの出力を夫
々入力して、式(25)を導出して、出力しく但し、
(〜mow 2 Vs + v、−= ) V+
* ≠0゜V、(cos2β−1)≠0とする)、・
・ ・ ・ ・(25) 乗算回路26では、減算回路25及び乗算回路28から
の出力を夫々入力して、弐(26)を導出し、出力して
いる(但し、(V□t 2v、+y□2)■、≠O
+ vll、2+ 2 V+e +v、−1≠O+
v、、2+vm−1≠0.Vv (cos2β−1)
≠0.V、cos2β(cos 2β+1)≠0とする
)。 2v−Vp1.g+VII−12v@ (× Vs+z−2VII+V11−z
2vs V@+z+2VII+
シー−2(1,1+iゆ− )(Vm+1+v、I υ VII+g+VIN v、、・ cos2β(cos2β+1)= I pV
、cosθ ・ ・ ・ ・ ・(26) 最後に判定量導出部29は、乗算回路26の演算結果よ
り電力方向成分■、VpCO3θを導出する6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
てる等の別途処理を行うことは言うまでもない。 電力方向継電器としては、式(26)を下記の式(27
)の条件で判定する(図示せず)。 Ip■pCO5θ≧0・・・・・(27)式(27)で
、正又は零の条件が成立した時リレーとしての動作信号
を出力する。 なお、上記実施例の変形は、2つに大別することが可能
である。 その1は、弐(26)に於いて、mを変化させてもこの
発明のデータの制御手順に従えば、その2式目のβをc
os 2βとしたまX型力方向成分を得ることが可能で
ある。 一般化して、式(26)のmをm+k (kは整数とす
る)で置換すると下式を得る。 vm◆に+Z 2 V @*y + V II+y−22V @4@
(1@*14+ + l lI◆に− ) (v*+に+I +Vn+に−1)■−命命令+ 2VIIhk−1 (cosθ (2α+2(k+1)β+θ) +cosθ (2α+2(k 1)β+θ) 〕 】 ■詩9(CO32β+1) (cosθ cos (2cx +2にβ+θ)) ■。 但し、 (Vs*に+2−2Vs+に+Vs*にV@+k fO
+Vs+に+2+2V+s+に+V+s*に−2 ≠0 +Vs+に*l+Vs+に !≠0.Vpsin(α+にβ+θ) cos2β≠O
,cos2β±1≠0とする。 弐(26)は、k=oの場合に相当する。 さて、その2は式(26)に於いて、mを変化させても
、この発明のデータの制御手順に従えば、その2式目の
βをcos21β(1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、。 vlIについては、添字lとは無関係とすることが必要
である。 2シー シー◆za +Vs
−zj9、。2.−2Vm+V*−1゜ 2
vaV、今21 +シー (sin(α+21β+θ) 2sin(α十〇)+5in(α 2I! β+θ)) 2V、5in(α十〇) V。 シI、cos2 j!β Vp(cos2fβ ■) V。 v、。 (cos21β+1) (cosθ cos (2α+θ) Vゎ V、3(CO52Z p Vp′(cos21 β 1)(cosZ 1 β+1)cos2f μ=
IpVpcosθ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ ・ ・ ・ ・(29)但し、(V+w+Zj
−2V*+Va−2J)Va≠0 、Vs+Zm +
21I+ショー2.≠0.シ@*2J +V*−2j
≠Q、Vpsin(α+θ)(cos2β+1)≠O,
cos2Jβ−1≠0とする。)式(26)はJ=1の
場合に相当する。 これは、式(26)の2式目が で示されていたのが、 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1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
とはいうまでもない。 上述したように、この発明の主旨は、電流、!圧のサン
プリング値を求め、そのサンプリング値を所要回路を用
いて式(24)又は式(31)右辺の乗算式を演算処理
し、判定量を導出することにある。 すなわち、判定量演算の除算式は、その分子を第1の電
気量としてI 、 V 、’cos 2β(cos 2
β−1)(cos 2β+1)cosθを導出する。ま
た、分母を第2の電気量としてVp’cos2β(co
s2β−1)(cos2β+1)を導出する。前記演算
式は演算結果の第2調波を除去し、電圧と電流の位相差
の振巾値に関係した量を導出するごとく電流、電圧のサ
ンプリングデータの取込みを規定するようにしている。 そして、除算式の演算は、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IpV、cosθが零より大
か否かを判定基準に照らして判定し、保護継電器の出力
を得るようにしている。 ここで、第1及び第2の電気量算出式の電流。 電圧の位相差(θ)に関する成分及びサンプリング時間
巾(β)の成分に関する関連項を以下のように呼称する
。 cos2β(cos 2β−1)(cos2β+1 )
cosθを第1のサンプリング演算式、cos 2β
(cos 2β−1)(cos 2β+1)を第2のサ
ンプリング演算式。 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できるため、50Hz、60
Hzで、サンプリング時間巾βを共用化することが可能
となる他、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。 具体的には、電力方向リレーとして解を得るためには、
m−2〜m+2までの5サンプル・データ(従来リレー
はm −m −3迄の4サンプル・データ)であるが、
この発明の場合、これを電気角で90°以内に収めるこ
とは可能である。 即ち、高速度動作が可能となる。 更には、この5サンプル・データの間、系統の周波数が
ほぼ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、定格周波数に達するまでの間
の保護等にも適用可能である。 また、この発明の付随した特徴点として、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、タップ値、抑制スブリング、接点
間隔等でハードウェア的に電源端から負荷端までの時限
協調を取っているが、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、各端をほぼ同一電流
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図れることになる。 この時、あわせて、演算結果の照合回数を電源端側程多
くする等、配慮すれば信頼度向上にも資する。 更に、この発明の考え方は、インピーダンス・リレーへ
応用してもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
の配分路、2は電圧データの配分路、34は電流データ
の一時的保管室、5〜9は電圧データの一時的保管室、
10,13,15,16゜18は加算回路、19.25
は減算回路、11゜12.14,17,20,21,2
6.28は乗算回路、22〜24.27は除算回路、2
9は判定量導出部である。 次に動作について説明する。まず、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・・・i
、−1・・・i、。1・・・及び・・・V、−g、 v
II−1t v、。 ■、。l+■m+!・・・が常に一定のサンプリング時
間巾β(この発明では、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3,4゜5〜9には、今、夫
々l1l−1+1m。l+ vIm−Z+ vII−I
tv、、v、。I+vl11+2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3〜9のデータの出し入れは
、別の制御系(図示せず)によって制御されている。 例えば、最新のデータとして、i□、がデータ配分路1
に現われるとくもちろん、これと同期して、データ配分
路2にもv、、3が現れている。)電流データの一時的
保管室4でデータ111141がクリアされ、次のデー
タi、。2が収納される。 電流データの一時的保管室3では、データi。 がクリアされて、データi、がクリアされる。この時、
電流データの一時的保管室3,4のデータのクリアや収
納の制御も別の制御系によって制御されている。 電圧データの一時的保管室5〜9の動作についても電流
データの一時的保管室と全く同様の動作を行う。 即ち、電圧データの一時的保管室9には、■、、。 同8には■、。2.同7にはV□1.同6にはv、、同
5にはV、−8が夫々収納される。 そこで、加算回路10には、電流データの一時的保管室
3,4からの出力を夫々入力し、式(9)を導出して、
出力している。 1 s+1+ 1 s−1= I psln((r+
β)+ I 、5in(α−β)= 2 I 、si
nα・cosβ ・・−(9)また、乗算回路11で
は、電流データの一時的保管室3及び電圧データの一時
的保管室6からの出力を夫々人力して、式(10)を導
出して、出力し、・ ・ ・ ・ ・(10) 乗算回路12では、電流データの一時的保管室4及び電
圧データの一時的保管室8からの出力を夫々入力して、
式(11)を導出し出力している。 次に、加算回路13では、電圧データの一時的保管室6
.8からの出力を夫々入力して、式(12)を導出して
出力し、 VLN41 + VLN−+−シ、5in(α十β十θ
)+ν、5in(α〜β+θ)−2V、5in(α+β
)CO5β ・ ・ ・ ・ ・(12)乗算回路14
では、電圧データの一時的保管室7からの出力を入力し
て2■いを導出し、出力している。 また、加算回路15では、電圧データの一時的保管室5
,9からの出力を夫々入力して、式(13)を導出して
出力し、 V□2+v、−□=V、5in(α+2β千〇)+Vp
sin(α−2β+θ)−2V、5in(α十〇)co
s2β ・ ・ ・ ・(13)加算回路16では、乗
算回路II、12からの出力を夫々入力して、式(14
)を導出し、出力している。 1@41V@+l+I、I lν信−13 ■2ν2 (cosθ cos(2α+ 2β十〇月+ I 、v、 (cosθcos(2
α−2β÷θ)) =IpVp(cosθ−cos (2α+θ)cos2
β)・ ・ ・ ・ ・ (14) 更に、乗算回路17では、加算回路10.13からの出
力を夫々入力して、式(15)を導出して出力し、 (111+++x+s−+)(Vm+++Va−+)=
2 Ip Sinαcosβ ・2ν、5in(α
+β)cosβ = I、Vp(1+cos2β) (cosθ−cos (2α+θ)) ・ ・ ・ ・ ・ (15) 加算回路18では、乗算回路14及び加算回路15から
の出力を夫々入力して、式(16)を導出し出力してい
る。 Vs+z+V+a−z+2V+1=2VpsIn(α十
θ)cos2β+2Vpsin(α+β)−2V、5i
n(α+β) (cos2β+1) ・−−−(16
)減算回路19では、乗算回路14及び加算回路15か
らの出力を夫々入力して、式(17)を導出して出力し
、 vlI−2+VII−2−2Vm = 2Vpsin
(α十〇)cos2β−2νpsin(α+β)−2V
、5in(α斗θ) (cos2β−1) ・ ・ ・
・(17)除算回路22では、乗算回路14及び加算
回路15からの出力を夫々人力して、式(18)を導出
し出力している(但し、vs+z+Vs−z ≠Q、V
、cos2β≠Q、 Vpsin(α+β)≠0とす
る)。 ■、◆z+Vs Vpsin(α+2β+θ)+Vpsin(α2β十〇
) Vpcos2β また、乗算回路21では、加算回路16及び除算回路2
2からの出力を夫々入力して、式(19)を導出して、
出力しく但し、■、。z+V+*−z ≠0.■9si
n(α+β) ≠O2 cos2β≠0とする。 V m + z + V II V。 除算回路2 3では、 乗算回路工 4及び加算回路 8からの出力を夫々入力して式(2o)を演算し導出し
ている(但し、■、。z +2v、+vい一2≠0■p sin(α+β) ≠0゜ ■9 (cos 2β+1) ≠0 とする) 2v。 Vs+z+2Vs+VB (sin(α+2β+θ)+2sin(α+β)+5i
n(α−2β+θ))V。 ・(20) V、(cos2β+1) 乗算回路20では、乗算回路17.除算回路23からの
出力を夫々入力して、式(21)を演算して出力しく但
し、Vp(cos2β+1)≠Oとする。)、Vm+z
+2V*+Vffi−2 除算回路24では、乗算回路1 19からの出力を夫々入力して、 出力している(但し、V、、、 −2 0、V、 5in(α+β)≠0.V9≠0とする)。 vs Vm+2−2V鋤+シー−2 4及び減算回路 式(22)を導出し、 v、+v、2 ≠ (cos 2β−1) Vp (sin(α+2β+θ) V。 Vp(cos2β−1) 2sin(α+β)+5in(α 2β+θ)) そして、除算回路27では、乗算回路14及び加算回路
15からの出力を夫々入力して式(23)を導出して出
力しく但し、V8≠0 、Vpsill(α+β)≠0
とする。)、 vs 2V、5in(α+β) Vp 減算回路25では、乗算回路20.21からの出力を夫
々入力して式(24)を導出して、出力している(イ旦
し、vea + 2 +2 V a + V m −z
≠O+ v、、2+v、−2≠Q、 V、 co
s 2β≠O,V、(cos2β+1)≠0とする)。 シa+t+Vl!l−1 Vゎ ・ ・ ・ ・ ・ (24) 乗算回路28では、除算回路24.27からの出力を夫
々入力して、式(25)を導出して、出力しく但し、
(〜mow 2 Vs + v、−= ) V+
* ≠0゜V、(cos2β−1)≠0とする)、・
・ ・ ・ ・(25) 乗算回路26では、減算回路25及び乗算回路28から
の出力を夫々入力して、弐(26)を導出し、出力して
いる(但し、(V□t 2v、+y□2)■、≠O
+ vll、2+ 2 V+e +v、−1≠O+
v、、2+vm−1≠0.Vv (cos2β−1)
≠0.V、cos2β(cos 2β+1)≠0とする
)。 2v−Vp1.g+VII−12v@ (× Vs+z−2VII+V11−z
2vs V@+z+2VII+
シー−2(1,1+iゆ− )(Vm+1+v、I υ VII+g+VIN v、、・ cos2β(cos2β+1)= I pV
、cosθ ・ ・ ・ ・ ・(26) 最後に判定量導出部29は、乗算回路26の演算結果よ
り電力方向成分■、VpCO3θを導出する6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
てる等の別途処理を行うことは言うまでもない。 電力方向継電器としては、式(26)を下記の式(27
)の条件で判定する(図示せず)。 Ip■pCO5θ≧0・・・・・(27)式(27)で
、正又は零の条件が成立した時リレーとしての動作信号
を出力する。 なお、上記実施例の変形は、2つに大別することが可能
である。 その1は、弐(26)に於いて、mを変化させてもこの
発明のデータの制御手順に従えば、その2式目のβをc
os 2βとしたまX型力方向成分を得ることが可能で
ある。 一般化して、式(26)のmをm+k (kは整数とす
る)で置換すると下式を得る。 vm◆に+Z 2 V @*y + V II+y−22V @4@
(1@*14+ + l lI◆に− ) (v*+に+I +Vn+に−1)■−命命令+ 2VIIhk−1 (cosθ (2α+2(k+1)β+θ) +cosθ (2α+2(k 1)β+θ) 〕 】 ■詩9(CO32β+1) (cosθ cos (2cx +2にβ+θ)) ■。 但し、 (Vs*に+2−2Vs+に+Vs*にV@+k fO
+Vs+に+2+2V+s+に+V+s*に−2 ≠0 +Vs+に*l+Vs+に !≠0.Vpsin(α+にβ+θ) cos2β≠O
,cos2β±1≠0とする。 弐(26)は、k=oの場合に相当する。 さて、その2は式(26)に於いて、mを変化させても
、この発明のデータの制御手順に従えば、その2式目の
βをcos21β(1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、。 vlIについては、添字lとは無関係とすることが必要
である。 2シー シー◆za +Vs
−zj9、。2.−2Vm+V*−1゜ 2
vaV、今21 +シー (sin(α+21β+θ) 2sin(α十〇)+5in(α 2I! β+θ)) 2V、5in(α十〇) V。 シI、cos2 j!β Vp(cos2fβ ■) V。 v、。 (cos21β+1) (cosθ cos (2α+θ) Vゎ V、3(CO52Z p Vp′(cos21 β 1)(cosZ 1 β+1)cos2f μ=
IpVpcosθ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ ・ ・ ・ ・(29)但し、(V+w+Zj
−2V*+Va−2J)Va≠0 、Vs+Zm +
21I+ショー2.≠0.シ@*2J +V*−2j
≠Q、Vpsin(α+θ)(cos2β+1)≠O,
cos2Jβ−1≠0とする。)式(26)はJ=1の
場合に相当する。 これは、式(26)の2式目が で示されていたのが、 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1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
とはいうまでもない。 上述したように、この発明の主旨は、電流、!圧のサン
プリング値を求め、そのサンプリング値を所要回路を用
いて式(24)又は式(31)右辺の乗算式を演算処理
し、判定量を導出することにある。 すなわち、判定量演算の除算式は、その分子を第1の電
気量としてI 、 V 、’cos 2β(cos 2
β−1)(cos 2β+1)cosθを導出する。ま
た、分母を第2の電気量としてVp’cos2β(co
s2β−1)(cos2β+1)を導出する。前記演算
式は演算結果の第2調波を除去し、電圧と電流の位相差
の振巾値に関係した量を導出するごとく電流、電圧のサ
ンプリングデータの取込みを規定するようにしている。 そして、除算式の演算は、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IpV、cosθが零より大
か否かを判定基準に照らして判定し、保護継電器の出力
を得るようにしている。 ここで、第1及び第2の電気量算出式の電流。 電圧の位相差(θ)に関する成分及びサンプリング時間
巾(β)の成分に関する関連項を以下のように呼称する
。 cos2β(cos 2β−1)(cos2β+1 )
cosθを第1のサンプリング演算式、cos 2β
(cos 2β−1)(cos 2β+1)を第2のサ
ンプリング演算式。 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できるため、50Hz、60
Hzで、サンプリング時間巾βを共用化することが可能
となる他、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。 具体的には、電力方向リレーとして解を得るためには、
m−2〜m+2までの5サンプル・データ(従来リレー
はm −m −3迄の4サンプル・データ)であるが、
この発明の場合、これを電気角で90°以内に収めるこ
とは可能である。 即ち、高速度動作が可能となる。 更には、この5サンプル・データの間、系統の周波数が
ほぼ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、定格周波数に達するまでの間
の保護等にも適用可能である。 また、この発明の付随した特徴点として、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、タップ値、抑制スブリング、接点
間隔等でハードウェア的に電源端から負荷端までの時限
協調を取っているが、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、各端をほぼ同一電流
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図れることになる。 この時、あわせて、演算結果の照合回数を電源端側程多
くする等、配慮すれば信頼度向上にも資する。 更に、この発明の考え方は、インピーダンス・リレーへ
応用してもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば、電流、電圧のサンプ
リング値を用いて所要関係式を満たす四則演算回路によ
り第1及び第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求め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
も安定した特性が得られ、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効果がある。 また、時限協調に優れていることから高速動作可能な継
電器が得られる効果がある。
リング値を用いて所要関係式を満たす四則演算回路によ
り第1及び第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求め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
も安定した特性が得られ、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効果がある。 また、時限協調に優れていることから高速動作可能な継
電器が得られる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例による保護継電器のブロン
ク構成図、第2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、3〜4は電流データの一時的保管室、5〜
9は電圧データの一時的保管室、10〜28は四則演算
回路、29は判定量導出部である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
ク構成図、第2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、3〜4は電流データの一時的保管室、5〜
9は電圧データの一時的保管室、10〜28は四則演算
回路、29は判定量導出部である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (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の電気量を演算処理して出力する四則演
算回路と、前記電力系統の電流の振巾値及び電圧の振巾
値の4乗との積量を被除数とした第1のサンプリング演
算式からなる前記第1の電気量を、電圧振巾値の3乗を
除数とした第2のサンプリング演算式からなる第2の電
気量で除して電力方向成分を求め、該電力方向成分が零
より大か否かを判定して、その判定結果を出力する判定
量導出部とを備えた保護継電器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2248010A JP2688276B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 保護継電器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2248010A JP2688276B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 保護継電器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04127829A true JPH04127829A (ja) | 1992-04-28 |
JP2688276B2 JP2688276B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=17171856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2248010A Expired - Fee Related JP2688276B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 保護継電器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2688276B2 (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63188775A (ja) * | 1987-02-02 | 1988-08-04 | Hitachi Ltd | 実効値及び電力検出方式 |
-
1990
- 1990-09-18 JP JP2248010A patent/JP2688276B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63188775A (ja) * | 1987-02-02 | 1988-08-04 | Hitachi Ltd | 実効値及び電力検出方式 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2688276B2 (ja) | 1997-12-08 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |