JPH04190173A - 点検監視方法 - 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、ディジタル継電器などの交流入力の異常に
応動する保護、制御するディジタル制御装置において、
そのアナログフィルタ以降の回路の点検並びに監視を行
う点検監視方法、特に交流入力のサンプリング周波数を
通常のディジタル制御装置の２以上の整数倍に増加して
アナログフィルタの標準化、低価格化を図った高速サン
プリング方式を採用したディジタル制御装置の点検監視
方法に関する。

〔従来の技術〕

第２図は高速サンプリング方式が採用された従来のディ
ジタル制御装置のブロック図である０通常のサンプリン
グ方式が系統の周波数の１２倍のサンプリング周波数で
交流入力をサンプリングしてＡ／Ｄ変換しメモリに記憶
する方式であるのに対して、高速サンプリング方式は、
Ｎを２以上の整数として、１２のＮ倍のサンプリング周
波数で交流入力をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器８でデ
ィジタルデータに変換し、ＤＳＰ　（ディジタルシグナ
ルプロセッサ）９でＮ個のディジタルデータを加算する
ことによって１通常のサンプリング周波数でサンプリン
グしたのと同じデータ量にしてメモリに記憶させる方式
であり、サンプリング周波数が通常のサンプリング方式
よりＮ倍高くなることから、アナログフィルタ４を小型
化できるとともに、ディジタル演算部ｌＯによる演算に
関係しないフィルタ特性を採用することができるので、
アナログフィルタ４の標準化が可能となるという効果が
得られるという方式（特願平１−２４８４５５号公報）
である。

この図において、複数の交流入力は系統の電圧や電流が
それぞれ計器用変成器で計測されて電圧に変換されたも
のである。この交流入力はそれぞれ別個に補助変成器１
を通ってアナログフィルタ４に入力されて高調波成分が
カットされる。アナログフィルタ４の出力信号はサンプ
ルホールド回路５によってサンプルホールド指令回路６
によって決められるサンプリング時点ごとにいったんそ
の時点の値が保持され、マルチプレクサ７によって順次
選択されてＡ／Ｄ変換器８によってディジタルデータに
変換された上でＤＳＰ　９によってＮ個単位で加算され
平均値が求められた上でディジタル演算部ｌＯのメモリ
１２に記憶される。メモリＩ２に記憶された複数の交流
入力に対応するディジタルデータを基にして一回のサン
プリングごとにディジタル演算部１０によって、ディジ
タル制御装置の目的とする演算が行われ出力部（Ｄｏ）
　１３から演算結果がディジタルデータとして出力され
る。ディジタル保護継電器の場合は、出力部１３から出
力されるのは補助継電器のオン・オフの区別を示す継電
器動作信号であり、この継電器動作信号によって補助継
電器が動作することになる。ディジタル演算部１０に余
裕があればＤＳＰ　９を省略して加算処理もディジタル
演算部１０のＭＰＩＩに処理させることが可能であり、
ＤＳＰ　９の代わりにＭＰｔｌｌｌ　とは別のＭＰＵを
使用した構成を採用することもできる。いずれにしても
口ＳＰ　９は高速サンプリング方式での加算処理を行う
ための単なる一例に過ぎない。

補助変成器ｌはディジタル制御装置を外部回路から絶縁
するためのものであり、アナログフィルタ４は高周波ノ
イズやサンプリング特有の誤差である折り返し誤差を低
減するために設けられているものであり、前述のように
サンプリング周波数を従来のディジタル制御装置の整数
倍に高くしであるのでこのアナログフィルタ４の周波数
特性も従来のディジタル制御装置に比べて高周波側ヘシ
フトした特性を持っており、その代わり系統の周波数の
数倍程度の周波数では余り減衰量が大きくないという特
徴がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

アナログフィルタ４とその以降の回路において特性の変
化があると、交流入力がディジタル量に変換された後の
ディジタルデータに誤差が住することになる。このよう
な誤差はディジタル制御装置の信軒性を低下させるばか
りでなく、誤動作の原因にもなるので、一般のディジタ
ル制御装置にはアナログフィルタ以降の回路を点検、監
視するために、その特性の変化を検出する機能としての
点検監視機能が備えられている。この点検監視機能には
常時系統の周波数の３倍又は４倍の周波数の監視電圧を
アナログフィルタ４の入力電圧に重畳させ、ディジタル
演算部１１でディジタル演算によって分離抽出しあらか
じめ記憶させである基準値と抽出された監視電圧の値と
を比較することによって特性の変化を検出する方式が採
用されている（特開平１−１４１３７４号公報）。

前述のように、高速サンプリング方式を採用したディジ
タル制御装置においてもアナログフィルタ以降の回路部
の点検監視は必要なのであるが、従来は前述の特開平１
−１４１３７４号公報の従来の技術として記載のように
、ディジタル制御装置の出力をロックするとともに、交
流入力を点検監視電圧に切り換えてアナログフィルタに
人力して点検を行う方式が採用されている。したがって
、点検監視時にはディジタル制御装置の機能は停止した
状態になっていて例えばディジタル保護継電装置の場合
、点検監視中に系統に事故が発生しても検出できず事故
を拡大させてしまう可能性があるという問題がある。

この発明の目的は、高速サンプリング方式を採用したデ
ィジタル制御装置においても点検監視時でも本来の機能
を継続して維持することができる点検監視方式を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するためにこの発明によれば、高速サン
プリング方式によるディジタル制御装置のアナログフィ
ルタに入力される交流入力に二側波数が系統の３又は４
倍の点検監視電圧を重畳させ、ディジタル演算部でこの
点検監視電圧成分を抽出し、この点検監視電圧の値をあ
らかじめ記憶されている基準値と比較するものとし、ま
た、ディジタル制御装置が１線地絡事故の検出手段を備
えてなり、この１線地絡検出手段によって検出された１
線地絡事故の間は、点検監視電圧の交流入力への重畳を
停止するものとし、また、系統の相電圧に対応する交流
入力には点検監視電圧の重畳を行わず、代わりに系統事
故の発生期間中を除いて２４時間の１以上の整数倍の期
間の相電圧平均値を求め、この相電圧平均値をあらかじ
め記憶されている基準値と比較するものとする。

〔作用］ この発明の構成において、高速サンプリング方式を採用
したディジタル制御装置のアナログフィルタに入力され
る交流入力に、周波数が系統の３又は４倍の点検監視電
圧を重畳させると、この点検監視電圧は交流入力ととに
も高速サンプリング方式に基づく高周波のサンプリング
周波数でサンプリングされて＾１０変換され、加算処理
されて通常のサンプリング周波数に相当するディジタル
データに変換されてメモリに記憶される。メモリに記憶
されたディジタル値からディジタル演算部で点検監視電
圧成分を演算処理によって抽出し、この点検監視電圧の
値をあらかじめ記憶されていて初期状態の回路で点検監
視電圧値と一敗する基準値と比較することによりアナロ
グフィルタ以降の回路の特性変化を検出することができ
る。また、−線地絡事故の検出手段を備えたディジタル
制御装置においてこの一線地絡検出手段によって検出さ
れた１線地絡事故の期間は、点検監視電圧の交流入力へ
の重畳を停止することにより、事故によるＡ／Ｄ変換器
のスケールオーバを回避することができる。また、事故
時にＡ／Ｄ変換器がスケールオーバするのは交流入力が
相電圧で一線地絡事故の場合だけなので、系統の相電圧
に対応する交流入力には点検監視電圧の重畳を行わず、
代わりに系統事故の発生期間中を除いて２４時間の整数
倍の期間の相電圧平均値を求めると、この相電圧平均値
は定格電圧に維持されるものなので、定格電圧に相当す
る基準値をあらかじめディジタル演算部内に記憶してお
き、演算された相電圧平均値とこの基準値とを比較する
ことによって相電圧に対応する交流入力を処理するアナ
ログフィルタ以降の回路の特性変化を検出することがで
きる。

〔実施例］ 以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の実施例を示す高速サンプリング方式を採用した
ディジタル制御装置のブロック図であり、第２図と共通
な構成要素に対しては同じ参照符号を付けることにより
詳細な説明を省略する。この図において、複数の交流入
力ごとの補助変成器１とアナログフィルタ４との間に合
成回路２を設け、補助変成器１が出力する交流入力に交
流電源３が出力する点検監視電圧を重畳させてアナログ
フィルタ４に入力する方式としたものである。交流型１
！［３が出力する点検監視電圧の周波数は系統の周波数
でもある交流入力の周波数の３倍又は４倍とする。この
点検監視電圧の周波数として交流入力と同じ周波数、２
倍、５倍の倍数周波数なども考えられるが、常時点検監
視を可能にすること、系統に事故が発生した場合でも点
検監視電圧の抽出に問題が生じないことなどが考慮され
て前述の特開平１−１４１３７４号公報に記載のように
３又は４倍の周波数が妥当である。

点検監視電圧は交流入力に重畳してアナログフィルタ４
、サンプルホールド５、マルチプレクサ７、Ａ／Ｄ変換
器８及びＤＳＰ　９を這ってディジタル演算部１０Ａの
メモリ１２に交流入力に重畳した形のままで記憶される
。したがって、ディジタル演算部ｌＯ＾における点検監
視電圧の抽出は特開平１−１４１３７４号公報と同様の
方法で行うことができる。

ところで、前述のように高速サンプリング方式が採用さ
れているために、アナログフィルタ４の周波数特性は通
常のサンプリング方式の場合に比べて周波数特性が高周
波の方へずれているために、交流入力の周波数の３又は
４倍の周波数における減衰率が従来のサンプリング方式
に比べて小さいという違いがある。そのため、Ａ／Ｄ変
換器８において時にスケールオーバになってしまうとい
う問題が生ずる。

交流入力が系統の相電圧の場合、−線地絡事故が発生す
ると非有効接地系では相電圧はＬ倍に上昇する。Ａ／Ｄ
変換器８はこのような電圧上昇によってもスケールオー
バにならないよう設計されている。すなわち、仮に系統
の線間電圧をｌｌ０Ｖとすると、入力端子には通常はｌ
ｌ０Ｖ／／ｊ　−６３，５Ｖの電圧が印加されている。

今、系統で一線地絡が発生すると、前述のように相電圧
は１１０ｖに上昇する。

これに系統電圧の変動ｌＯ％を考慮すると１２１Ｖにな
り、この想定される系統入力の最大値に対してアナログ
フィルタ４を通した後の最大入力は１２２．８８Ｖとし
ている。すなわち、系統入力１２２．８８１１でＡ／Ｄ
変換器の入力電圧が±ｌ０Ｖ（Ｐ−Ｐ）になるように設
計時に設定されており、したがって、点検監視のために
重畳させることのできる点検監視電圧は１２２．８８−
１２１−１．８８Ｖ　トナル。

特開平１−１４１３７４号公報のように高速サンプリン
グ方式を採用していない場合には、例えば３倍周波数に
対する減衰率は１５ｄＢ程度あるので、１．８８Ｖ／１
Ｏ−ＩＳ′雪’　−１０，６Ｖとなり、点検監視電圧と
してこの１０．６Ｖをアナログフィルタ４に印加できる
ため、アナログフィルタ４の出力電圧が１．８８Ｖに減
衰してしまうとはいっても入力端子が大きいためにフィ
ルタ特性の変動に対して変動幅が大きく充分検出できる
。　一方、高速サンプリング方式を採用した場合には、
アナログフィルタ４のこの周波数に対する減衰率は−１
，５ｄＢ程度と小さく、アナログフィルタ４の入力電圧
として重畳する点検監視電圧は１．８８Ｖ／１０−””
”−２，２３Ｖが限度テアルトいうことになる。このよ
うな小さな入力電圧では点検監視の主目的であるアナロ
グフィルタ４の特性の変化を検出するには充分でないと
いう問題がある。この間層を解決するには、Ａ／Ｄ変換
器８のフルスケールとなる電圧を前述の１２２．８８Ｖ
ではなく、もっと大きな電圧に設定する方式が考えられ
るが、この電圧を大きくすると精度が低下してしまうば
かりでなく、ディジタル演算部１０Ａで行うディジタル
制御装置本来の演算処理のソフトウェアまで変更する必
要が生ずるためになるべくなら避けたい方式である。

このような問題を解決するために、相電圧が上昇する一
線地絡事故時には点検監視電圧の印加を停止する次のよ
うな方式を採用することができる。

系統に一線地絡事故が発生したときは点検監視電圧の印
加を停止する。−線地絡事故が発生すると、相電圧が一
線地絡事故時に上昇する高抵抗接地系で這常数１０秒以
内に遮断器をトリップさせ、再閉路後これが成功すれば
２〜３分で正常状態に回復する。アナログフィルタ４以
降の回路の点検監視は特性の経年変化を検出するのが主
目的であり、検出時間を早くする必要はなく２４時間程
度で充分である。また、−線地絡事故を検出してから停
止するため事故発生から検出までの時間である検出時間
の間は系統からの入力と点検監視電圧とが重畳すること
により、最大人力をオーバーし正常に検出できない場合
が考えられるが、地絡保護の場合、保護機能上の確認時
間が０．２〜１秒程度あり、検出時間が２０■Ｓ以内で
あれば実質的な支障にはならない。

短絡を伴う地絡の場合は、遮断指令を５０■３以内に出
す必要があり、この検出時間を無視することはできない
、しかし、この短絡を伴う地絡時の相電圧の最大値は６
３．５Ｖ　Ｘｌ、５−９５．２Ｖ　、これに電圧変動１
０％を考慮すると、最大値は約１０４．８Ｖ、故に前記
最大電圧１２２．８８Ｖに対して１８．０８Ｖの差があ
るため、充分な点検監視入力を印加し重畳させることが
できるので、前述のような最大入力をオーバーして正常
に検出できなくなるということはない、したがって、最
大入力をオーバーすることを回避するためには一線地絡
事故だけを検出すればよく、ディジタル継電器内には短
絡検出継電器（１？ｙｇ）　、地絡検出継電器（Ｒｙｇ
）とも存在しているため、［７ｙｇがオン、Ｒｙｓがオ
フという条件から容易に一線地絡事故を検出する信号を
取り出すことができる。この−線地絡事故検出信号を出
力回路１５を介して否定条件に使用し、アンド回路３１
によって一線地絡事故の期間を除いて交流電源３による
点検監視電圧を印加して重畳するとともに、重畳した値
をＡ／Ｄ変換器８で変換した後ディジタル演算部ｌＯで
プログラム処理で一線地絡事故以外の期間だけ点検監視
電圧を抽出し、この点検監視電圧の周波数が３倍周波数
の場合は２４時間、４倍周波数では１０秒間以上の平均
値を算出し前述の方法と同様の手段で検出する。なお、
−線地絡事故の検出手段としてはディジタル演算部１０
＾で演算する中に含まれる前述の継電器機能を利用して
ソフト的に処理する方法の他に、アナログ継電器を使用
してハード的に処理することでも良い。

−線地絡事故時に相電圧がオーバフローする問題を回避
するもう一つの方法として、相電圧が入力されるアナロ
グフィルタ４には点検監視電圧を重畳せず代わりに次の
方法で送電圧が入力されるアナログ回路の点検監視をす
る方法がある。

相電圧入力に関しては前記のような問題点があるが、電
流入力は常時の人力と最大入力（短絡電流相当）との差
が大きく、例えば常時電流が２ｋＡ〜４ｋＡに対して最
大入力電流は２４．５７６ｋＡとなるので、充分な点検
監視電圧を重畳させることができる。

以下、点検監視電圧を重畳することなしに相電圧入力部
の特性変化の検出方法について説明する。

相電圧入力が変動するケースとして、系統事故（−線地
絡、二線短絡、二線地絡、三線短絡など）と負荷変動が
ある。系統事故時の相電圧は予測することは不可能であ
るが、事故継続時間は２４時間に比べれば無視できるほ
どに短い時間であるためこれを除外する。負荷変動は短
時間（１〜２時間）平均では変動するが、１日（２４時
間）平均ではほぼ定格電圧になる。変電所の電圧制御は
平日と休日とで１日の中での変動パターンは異なるが、
平均するとほぼ同等になる。したがって、系統事故時を
除いて１日（２４時間）の相電圧平均値を夏出し、あら
かじめディジタル演算部１０Ａ内のメモリに記憶しであ
る基準値としての定格電圧値と比較することにより特性
変化を検出できる。このような相電圧平均値の算出はデ
ィジタル演算部１０Ａで容易に行うことができる。

（発明の効果〕 この発明は前述のように、高速サンプリング方式を採用
したディジタル制御装置のアナログフィルタに入力され
る交流入力に、この交流入力の３又は４倍の周波数の点
検監視電圧を重畳させると、この点検監視電圧は交流入
力ととにも高速サンプリング方式に基づいてサンプリン
グされてＡ／Ｄ変換され、加算処理されて通常のサンプ
リング周波数に相当するディジタルデータに変換されて
メモリに記憶される。このディジタルデータからディジ
タル演算部で演算処理することにより点検監視電圧成分
を抽出し、この点検監視電圧の値をあらかしめ記憶され
ている基準値と比較することによりアナログフィルタ以
降の回路の特性変化を検出することができ、これによっ
てこの回路の点検並びに監視がディジタル制御装置の機
能を停止することなしに常時行うことができるという効
果が得られる。また、−線地絡事故の検出手段を備えた
ディジタル制御装置において、この−線地絡検出手段に
よって検出された１腺地絡事故の期間は、点検監視電圧
の交流入力への重畳を停止することにより、−線地絡事
故によってＡ／Ｄ変換器がスケールオーバになるのを回
避することができる。また、事故時にＡ／Ｄ　ｆ換器が
スケールオーバするのは、交流入力が系統の相電圧で一
線地絡事故の場合だけなので、相電圧に対応する交流入
力には点検監視電圧の重畳を行わず、代わりに系統事故
の発生期間中を除いて２４時間の１以上の整数倍の期間
の相電圧平均値を求めると、この相電圧平均値は定格電
圧に維持されるものなので、定格電圧に相当する基準値
をあらかじめディジタル演算部内に記憶しておき、演算
された相電圧平均値と二の基準値とを比較することによ
って相電圧に対応する交流入力を処理するアナログフィ
ルタ以鋒の回路の特性変化を検出することができ、これ
によって他の回路と同様に点検並びに監視を行うことが
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すディジタル制御装置の
ブロック図、第２図は従来の従来のディジタル制御装置
のブロック図である。 １・・・補助変成器、２・・・合成回路、３・・・交流
電源、３１・・・アンド回路、４・・・アナログフィル
タ、５・・・サンプルホールド回路、 ６・・・サンプルホールド指令回路、 ７・・・マルチプレクサ、８・・・Ａ／Ｄ変換器、９・
・・ＤＳＰ　、　１０．　ＩＯＡ・・・ディジモル演夏
部、１１・・・−ＰＵ　、１２・・・メモリ、１３．１
５・・・出力回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）高速サンプリング方式によるディジタル制御装置の
   アナログフィルタに入力される交流入力に周波数が系統
   の３又は４倍の点検監視電圧を重畳させ、ディジタル演
   算部でこの点検監視電圧成分を抽出し、この点検監視電
   圧の値をあらかじめ記憶されている基準値と比較するこ
   とを特徴とする点検監視方法。 ２）ディジタル制御装置が１線地絡事故の検出手段を備
   えてなり、この１線地絡検出手段によって検出された１
   線地絡事故の間は、点検監視電圧の交流入力への重畳を
   停止することを特徴とする請求項１記載の点検監視方法
   。 ３）系統の相電圧に対応する交流入力には点検監視電圧
   の重畳を行わず、代わりに系統事故の発生期間中を除い
   て２４時間の１以上の整数倍の期間の相電圧平均値を求
   め、この相電圧平均値をあらかじめ記憶されている基準
   値と比較することを特徴とする請求項１記載の点検監視
   方法。