JPH04197018A - Digital arithmetic processing unit - Google Patents

Digital arithmetic processing unit

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JPH04197018A
JPH04197018A JP2322845A JP32284590A JPH04197018A JP H04197018 A JPH04197018 A JP H04197018A JP 2322845 A JP2322845 A JP 2322845A JP 32284590 A JP32284590 A JP 32284590A JP H04197018 A JPH04197018 A JP H04197018A
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JP
Japan
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frequency
signal
filter
digital
input
Prior art date
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Application number
JP2322845A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuyasu Kido
三安 城戸
Tomio Chiba
千葉 富雄
Hiroyuki Kudo
博之 工藤
Junzo Kawakami
川上 潤三
Tadao Kawai
河合 忠雄
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To determine the size of an input signal with high accuracy by changing the sampling frequency according to the input signal frequency, and changing the input signal so that it may be the center frequency at all times the filter characteristic. CONSTITUTION:When an external cyclic signal Sp is applied to the clear terminals CLRs of a counter 1 and a counter 2, both the counter 1 and the counter 2 get in initial conditions, and the output signals are all cleared, and the output of a decoder 2d also gets in initial condition. Accordingly, by the external signal Sp, the cycle of the output signal (S/H, DSP interrupt signal) of the decoder 2d can be made variable. That is, the center frequency changes in proportion to the frequency of the external synchronous signal Sp. Accordingly, if one changes the external synchronous signal Sp according to the system frequency of the power system, from the characteristic of a filter, the system frequency can always be made the center frequency of the band pass filter.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力系統ディジタル制御保護装置に係り、特
に、電力系統の系統周波数に応じて入力信号をサンプリ
ングし、ディジタルフィルタ処理する方式及びその回路
構成に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a power system digital control protection device, and in particular to a method for sampling and digital filtering an input signal according to the system frequency of the power system, and its method. Regarding circuit configuration.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のディジタル制御保護装置は、日立評論VoL、6
1 、 Nα11に示されるように入力信号を非同期に
600 Hz又は720 Hzのサンプリング周波数(
電気角30°)でサンプリングを行ない、まず入力信号
の周波数を求め、この周波数を用いて周波数補正演算を
行い、保護演算に必要な電圧の実効値などを求めていた
Conventional digital control protection devices are described in Hitachi Review Vol. 6.
1. The input signal was asynchronously sampled at a sampling frequency of 600 Hz or 720 Hz (as shown in Nα11).
First, the frequency of the input signal was determined by sampling at an electrical angle of 30°, and this frequency was used to perform frequency correction calculations to determine the effective value of the voltage required for protection calculations.

周波数の演算アルゴリズムとしては、まず交流の入力信
号を一定周期に連続的にサンプリングし、その極性が零
点近傍のデータが直線的に変化することを利用していて
る。また、演算精度を高めるため、立上り及び立下り時
のサンプリングデータから、中間のデータを求めて、周
波数を求めている。
The frequency calculation algorithm first samples an alternating current input signal at a constant period, and takes advantage of the fact that the polarity of data near the zero point changes linearly. Furthermore, in order to improve calculation accuracy, intermediate data is obtained from the sampling data at the rising and falling points to obtain the frequency.

電圧等の実効値を求めるために、上記のようにして求め
た周波数を用い、実効値演算式に代入するようにして演
算していた。
In order to obtain the effective value of voltage, etc., the frequency obtained as described above is used and calculated by substituting it into the effective value calculation formula.

また、入力フィルタは、RCアクティブフィルタにて構
成し、フィルタリング後にA/D変換していた。
Further, the input filter was configured with an RC active filter, and A/D conversion was performed after filtering.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術は、電力系統からの系統信号を600Hz
または720Hzでサンプリングし、近似的に周波数を
求め、この周波数に基づき、複雑な補正演算を必要とし
ていた。そのため、演算量が多くなるために、多くの演
算ユニットを追加せざるを得なく、装置の大規模化、信
頼度低下。
The above conventional technology transmits grid signals from the power grid at 600Hz.
Alternatively, it is necessary to sample at 720 Hz, approximate the frequency, and perform complicated correction calculations based on this frequency. As a result, the amount of calculation increases, making it necessary to add many calculation units, resulting in an increase in the scale of the device and a decrease in reliability.

消費電力の増大、コストの上昇などの問題があり、精度
的にも限界があった。
There were problems such as increased power consumption and cost, and there was also a limit to accuracy.

さらに、上記従来技術は入力フィルタをRCアクティブ
フィルタにて構成していたため、(1)素子のバラツキ
、温度特性及び経年変化による特性劣化が生じる。
Furthermore, since the input filter in the above conventional technology is constituted by an RC active filter, (1) characteristic deterioration occurs due to element variations, temperature characteristics, and aging.

(2)調整作業等の工程が多く、コスト高となる。(2) There are many steps such as adjustment work, resulting in high costs.

などの問題があった。There were other problems.

また、入力フィルタによりフィルタリング後、A/D変
換しているため、A/D変換の誤差がそのまま、演算(
例えば電圧検出など)に影響を与えるため、おのずから
、精度的にも限界があった。
In addition, since A/D conversion is performed after filtering with an input filter, the error of A/D conversion remains unchanged during calculation (
(For example, voltage detection), there were naturally limits to accuracy.

本発明の目的は、RCアクティブフィルタで構成してい
た従来の入力フィルタを、ディジタルシグナルプロセッ
サ(DSP)を用いてディジタル化すると共に、従来の
サンプリング周波数より高い周波数でサンプリングする
ことにより、入力フィルタの高精度化を図ることにある
An object of the present invention is to digitize the conventional input filter, which is composed of an RC active filter, using a digital signal processor (DSP) and to sample at a higher frequency than the conventional sampling frequency. The aim is to achieve high precision.

さらに、ディジタルフィルタのサンプリング周波数を入
力信号の周波数に応じて、変化させて、常に入力信号が
中心周波数になるようにフィルタ特性を変更させること
により、従来の複雑な周波数補正演算を不要にし、演算
アルゴリズムをシンプルにすることにある。
Furthermore, by changing the sampling frequency of the digital filter according to the frequency of the input signal and changing the filter characteristics so that the input signal always has the center frequency, conventional complicated frequency correction calculations are no longer necessary. The goal is to simplify the algorithm.

本発明の他の目的は、高速サンプリングしてディジタル
フィルタリングするユニットと演算周期が異なる演算処
理ユニットとを高精度に同期させる手法を提供すること
にある。
Another object of the present invention is to provide a method for highly accurately synchronizing a unit that performs high-speed sampling and digital filtering and an arithmetic processing unit having a different arithmetic cycle.

さらに、本発明の他の目的は、上記した入力信号に応じ
たサンプリング信号の異常を点検する手法を提供するこ
とにある。
Furthermore, another object of the present invention is to provide a method for checking abnormalities in a sampling signal according to the above-mentioned input signal.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、 (1)従来より高速に入力データをサンプリングしてA
/D変換し、変換後にDSPにより、ディジタルフィル
タリングするアナログ入力ユニットを構成する。
In order to achieve the above objectives, (1) sampling input data faster than before;
/D conversion, and after conversion, constitutes an analog input unit that performs digital filtering using a DSP.

(2) (1)のサンプリング信号は入力信号の周波数
に応じて同じ割合いで変化させて、上記(1)のアナロ
グ入力ユニットに印加する。
(2) The sampling signal in (1) is changed at the same rate according to the frequency of the input signal and is applied to the analog input unit in (1) above.

以上により、入力信号の周波数が多少変動しても、フィ
ルタ特性の中心周波数が変動することにより、常に入力
信号に対するフィルタ出力の振幅を同一にできる。すな
わち、入力信号の大きさを正確に求めることができる。
As described above, even if the frequency of the input signal changes somewhat, the center frequency of the filter characteristic changes, so that the amplitude of the filter output can always be made the same with respect to the input signal. That is, the magnitude of the input signal can be determined accurately.

また、上記他の目的を達成するために、600Hzまた
は720Hzの周期で演算を行う演算ユニットに対し、
上記演算周期のn倍(nは整数)でディジタルフィルタ
リングし、ディジタルフィルタ演算出力を間引いてデー
タを送出するようにする。
In addition, in order to achieve the other objectives mentioned above, for a calculation unit that performs calculations at a cycle of 600Hz or 720Hz,
Digital filtering is performed at n times the calculation cycle (n is an integer), and the digital filter calculation output is thinned out before data is transmitted.

さらに、本発明の他の目的を達成するために、ディジタ
ルフィルタ演算を行う、アナログ入力ユニットに発信回
路を備え、外部からのサンプリング信号がなくなった場
合、自らのユニット内の発信回路のクロック信号を用い
る。このときの周波数は、外部からのサンプリング周波
数のl / m倍(mは整数m=2.3・・・)とし、
このサンプリング信号により入力信号が零になるように
あらかじめフィルタの係数を設定する。常時、この入力
信号に対するフィルタ出力と入力信号との比を監視する
ことにより達成される。
Furthermore, in order to achieve another object of the present invention, an analog input unit that performs digital filter calculations is provided with an oscillation circuit, and when there is no external sampling signal, the clock signal of the oscillation circuit within the unit is transmitted. use The frequency at this time is l/m times the external sampling frequency (m is an integer m = 2.3...),
The coefficients of the filter are set in advance so that the input signal becomes zero due to this sampling signal. This is achieved by constantly monitoring the ratio of the filter output to the input signal with respect to this input signal.

〔作用〕[Effect]

上記のように構成されたディジタル演算処理装置によれ
ば、入力データはまず、A/D変換されその後ディジタ
ルシグナルプロセッサによりディジタルフィルタ演算に
よるフィルタ処理がなされることになる。このフィルタ
処理は予め設定されたフィルタ係数に基づきサンプリン
グ周期ごとに繰返しなされる。上記サンプリング周期は
入力信号周波数に応じて変化させるため、フィルタ特性
が例えば常に入力信号を中心周波数となるように変化す
る。すなわち、中心周波数の振幅を1.0P、U とす
ると、入力信号の周波数が多少変動しても、フィルタ出
力は常に入力信号成分に関しては1.0P、Uとなる。
According to the digital arithmetic processing device configured as described above, input data is first A/D converted and then filtered by a digital filter operation by a digital signal processor. This filtering process is repeated every sampling period based on preset filter coefficients. Since the sampling period is changed according to the input signal frequency, the filter characteristics change so that the input signal always has the center frequency, for example. That is, if the amplitude of the center frequency is 1.0 P, U, even if the frequency of the input signal changes somewhat, the filter output will always be 1.0 P, U for the input signal component.

従って、入力信号の大きさを求める場合、入力信号の周
波数変動にかかわらず、高精度に求めることができる。
Therefore, when determining the magnitude of an input signal, it can be determined with high accuracy regardless of frequency fluctuations of the input signal.

また、前記アナログ入力ユニットではディジタルフィル
タ演算の演算周期を、他の演算ユニットの演算周期の1
 / n倍(nは整数であり2,3・・・)に高速化し
、アナログ入力ユニットにてフィルタ出力データを1 
/ nに間引いて送出すると共に、割込み信号を送出す
る。このようにすることにより、完全に同期化が図れる
Further, in the analog input unit, the calculation period of the digital filter calculation is set to 1 of the calculation period of the other calculation units.
/ n times faster (n is an integer, 2, 3...), and the filter output data is converted to 1 by the analog input unit.
/ n and sends an interrupt signal. By doing this, complete synchronization can be achieved.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

第1図は本発明を適用したディジタル演算処理装置のア
ナログ入力ユニットを示したものである。
FIG. 1 shows an analog input unit of a digital arithmetic processing device to which the present invention is applied.

第1図において、入力ユニットIAは電力系統から入力
するアナログ状態量データ(in工、in2・・・1n
N)を取込み、ディジタル量に変換した後、ディジタル
演算により、フィルタ処理を行い、演算結果を出力する
機能を有するユニットである。
In FIG. 1, the input unit IA inputs analog state quantity data (input, in2...1n) from the power system.
This is a unit that has the function of taking in N), converting it into a digital quantity, performing filter processing by digital calculation, and outputting the calculation result.

IBに示すユニットは、アナログ状態量データ(l n
x+ l nz・・・1nN)を取込み1周波数を検出
し、該周波数に応じた信号Spを発生するユニットであ
る。
The unit shown in IB is analog state quantity data (l n
x+ l nz...1nN), detects one frequency, and generates a signal Sp corresponding to the frequency.

次に、入力ユニットIAの内部の構成について説明する
Next, the internal configuration of the input unit IA will be explained.

1 a□、1 a2−1 aNは入力信号C1n z 
p l n 2・・・1ns)に重畳された高調波を除
去するローパスフィルタ(LPF)である。LPFは、
主としてサンプリングの折返し成分による誤差を防止す
る。
1 a□, 1 a2-1 aN is the input signal C1n z
This is a low pass filter (LPF) that removes harmonics superimposed on p l n 2...1 ns). LPF is
This mainly prevents errors due to sampling aliasing components.

1 b、、1b2−1 bNはそれぞれ各LPF (l
al。
1 b,, 1b2-1 bN are each LPF (l
al.

la2・・・1aN)の出力を同時刻にサンプリングし
ホールドするサンプルアンドホールド回路(S/H)で
ある。S/Hは1kに示すタイミング制御回路から発生
するサンプリング指令信号5syHにより動作する。
This is a sample-and-hold circuit (S/H) that samples and holds the outputs of the terminals (la2...1aN) at the same time. The S/H is operated by a sampling command signal 5syH generated from a timing control circuit shown in 1k.

1cはサンプルホールドしているデータを切換え信号(
S Mpxl・・・SMpxn)により順次切換えるマ
ルチプレクサ(MPX)である。
1c is a signal for switching sampled and held data (
This is a multiplexer (MPX) that switches sequentially by S Mpxl...SMpxn).

1dはアナログ状態量データ(”nx+ inz・・・
1nN)をディジタルデータCXx t X2 ・−X
s)に変換するアナログ/ディジタル変換器(A/D)
である。
1d is analog state quantity data ("nx+inz...
1nN) as digital data CXx t X2 ・-X
s) analog/digital converter (A/D)
It is.

A/Dはタイミング制御回路からのA/D変換指令信号
S^7DによりA/D変換動作を開始する。
The A/D starts an A/D conversion operation in response to an A/D conversion command signal S^7D from the timing control circuit.

1eは上記A/D側及び1jのローカルバス側の双方向
のポートを有するデュアルポートメモリ(RAMI)で
ある。このRAMは書込み信号S^7DによりA/D変
換データを記憶する。
1e is a dual port memory (RAMI) having bidirectional ports on the A/D side and the local bus side of 1j. This RAM stores A/D conversion data in response to a write signal S^7D.

1fはディジタルシグナルプロセッサ(Digital
Signal Processor : D S P 
)であり、乗算機能等を有し高速演算が可能なプロセッ
サである。詳細な説明は後で述べることにする。
1f is a digital signal processor (Digital
Signal Processor: DSP
) and is a processor that has multiplication functions and can perform high-speed calculations. A detailed explanation will be given later.

1gは上記DSPの命令語(インストラクション)を格
絡するメモリ(ROM)である。
1g is a memory (ROM) that stores the command words (instructions) of the DSP.

1hはIQのシステムバス側及び1jのローカルバス側
の双方向のボートを有するデュアルポートメモリ(RA
M2)である。
1h is a dual port memory (RA) with bidirectional ports on the IQ system bus side and 1j local bus side.
M2).

11は、IQのシステムバスとのインタフェース回路で
ある。
11 is an interface circuit with the IQ system bus.

また、IQのシステムバスには、プロセッサを有した演
算ユニット及びメモリユニット等が容易に接続できる。
Further, an arithmetic unit having a processor, a memory unit, etc. can be easily connected to the IQ system bus.

第2図は、第1図の1kにて示したタイミング制御回路
のブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of the timing control circuit indicated by 1k in FIG. 1.

第2図において、2aは発振回路、2b及び2cはカウ
ンタ1及びカウンタ2.2dはデコーダである。
In FIG. 2, 2a is an oscillation circuit, 2b and 2c are counters 1, and counter 2.2d is a decoder.

以下に、第2図に示したブロックの動作について説明す
る。
The operation of the blocks shown in FIG. 2 will be explained below.

まず、2aの発振回路では固定の周波数に発振させ、さ
らに発振周波数を分周させる。一般には、水晶振動子を
用いる。
First, the oscillation circuit 2a oscillates at a fixed frequency and then divides the oscillation frequency. Generally, a crystal resonator is used.

カウンタ1及びカウンタ2のクロック入力端子Cには上
記発振回路2aの出力を印加する。また。
The output of the oscillation circuit 2a is applied to the clock input terminals C of the counters 1 and 2. Also.

カウンタ1の出力信号(キャリー信号)をカウンタ2の
カウントイネーブル端子Eに印加する。
The output signal (carry signal) of counter 1 is applied to count enable terminal E of counter 2.

このような構成により、同期式カウンタを構成する。This configuration constitutes a synchronous counter.

さらに、カウンタ1及びカウンタ2の出力信号(2”に
分周した出力)並びに上記発振回路2aの出力をデコー
ダ2dに入力する。デコーダ2dは入力信号をデコード
して各種の制御信号(SS/HIS Mpxx〜S M
pxn r S^10t SRAM、 5DSP)を出
力する。
Further, the output signals of the counters 1 and 2 (outputs frequency-divided by 2") and the output of the oscillation circuit 2a are input to the decoder 2d. The decoder 2d decodes the input signals and outputs various control signals (SS/HIS Mpxx~S M
pxn r S^10t SRAM, 5DSP).

このようなデコーダは、プログラマブルロジックデバイ
ス(PLD)などにより、容易に構成できる。
Such a decoder can be easily configured using a programmable logic device (PLD) or the like.

次に外部周期信号Spをカウンタ1及びカウンタ2のク
リア端子CLRに印加する。この外周同期信号Spは第
1図IBに示した周波数検出及びパルス発生部より印加
するものである。
Next, the external periodic signal Sp is applied to the clear terminals CLR of the counters 1 and 2. This outer periphery synchronization signal Sp is applied from the frequency detection and pulse generation section shown in FIG. 1B.

信号Spを入力すると、カウンタ1及びカウンタ2は全
ての初期状態となり、出力信号は全てクリアされ、デコ
ーダ2dの出力も初期状態になる。
When the signal Sp is input, the counters 1 and 2 are all in their initial states, all output signals are cleared, and the output of the decoder 2d is also in its initial state.

従って、外部同期信号Spにより、デコーダ2dの出力
信号(S/H,DSP割込み信号)の周期を可変にする
ことができる。
Therefore, the period of the output signal (S/H, DSP interrupt signal) of the decoder 2d can be made variable by the external synchronization signal Sp.

第3図は、第1図に示したアナログ入力ユニットIAの
動作を示すタイミング波形例である。
FIG. 3 is a timing waveform example showing the operation of the analog input unit IA shown in FIG.

1にのタイミング制御回路は内蔵した発振回路2aの出
力CLK (第3図(a)CLK)に基づき動作するも
のである。
The timing control circuit 1 operates based on the output CLK (CLK in FIG. 3(a)) of the built-in oscillation circuit 2a.

以下、第3図を用いて第1図及び第2図の回路の動作を
説明する。
Hereinafter, the operation of the circuits shown in FIGS. 1 and 2 will be explained using FIG. 3.

まず、(b)に示す同期信号Sp を印加する。First, a synchronization signal Sp shown in (b) is applied.

この場合“L nがアクティブとする。spの周波数は
fs(=1/T)であり、電力系統の系統周波数に対し
、次式の関係がある。
In this case, it is assumed that "L n is active. The frequency of sp is fs (=1/T), and there is a relationship as shown in the following equation with respect to the system frequency of the power system.

fs=に−f。            ”・(1)k
=1.2−=M、fo :系統周波数7M:整数第2図
の2b及び2cに示したカウンタl及び2の出力は、第
3図(c)〜(g)に示すように上記同期信号Spが1
1 L IIになった直後、全て、クリアされII L
 IIとなり、最初からカウントアツプする。カウンタ
出力は前段の出力を2″倍(nは1.2・・M整数)に
分周するものである。
fs=to-f. ”・(1)k
=1.2-=M, fo: System frequency 7M: Integer The outputs of counters 1 and 2 shown at 2b and 2c in FIG. Sp is 1
Immediately after becoming 1 L II, everything is cleared and II L
II and starts counting up from the beginning. The counter output is the output of the previous stage divided by 2'' (n is 1.2...M integer).

第2図の2dは、上記CLK及びカウンタ出力(c)〜
(g)を入力し、(h)〜(Q)の各種制御信号を作る
2d in FIG. 2 is the CLK and counter output (c) ~
(g) is input, and various control signals (h) to (Q) are generated.

例えば、(i)のS/H指令信号は、以下の条件式が成
立すればアクティブ(”L”)になる。
For example, the S/H command signal (i) becomes active (“L”) if the following conditional expression is satisfied.

S S/H=カウンタ出カドカウンタ出力2・カウンタ
出力3・カウンタ出力4 ・カウンタ出力5       ・・・(2)同様にし
て、(h)〜(Q)の制御信号を作ることができるのは
、容易に理解できるものである。
S S/H = Counter output Counter output 2, Counter output 3, Counter output 4, Counter output 5... (2) Similarly, the control signals (h) to (Q) can be created by , which is easy to understand.

第1図の1b工〜1に++のS/Hは(i)のS/H指
令信号により、同時刻にサンプリングし、この値をホー
ルドする。
The S/H of 1b to 1 in FIG. 1 is sampled at the same time according to the S/H command signal of (i), and this value is held.

第1図のICのMPXは、(e)〜(g)のカウンタ出
力により、(h)に示すごとく、1チヤンネル〜Nチヤ
ンネル(この例ではN=8)のS/H出力を順次切換え
る。
The MPX of the IC shown in FIG. 1 sequentially switches the S/H outputs of channels 1 to N (N=8 in this example) as shown in (h) using the counter outputs of (e) to (g).

第1図の1dは、MPXにより切換えられた各チャネル
の信号を入力とし、(j)に示すA/D指令によりA/
D変換を開始し、1eに示すRAMIに出力する。
1d in Fig. 1 inputs the signals of each channel switched by the MPX, and controls the A/D by the A/D command shown in (j).
Start D conversion and output to RAMI shown in 1e.

第1図の1eのRAMIは、(k)に示すRAM書込み
信号より上記A/D変換出力データを格納される。
The RAMI 1e in FIG. 1 stores the A/D conversion output data from the RAM write signal shown in (k).

第1図の1fのDSPは、(Ω)に示すDSP割込み信
号により、所期の割込み処理に従い、演算を行う。この
際に、1gに示したROMに記憶した命令語により処理
する。また、ここで示したROM以外に、DSP内部に
ROMを持たせることにより同様に実現できる。
The DSP 1f in FIG. 1 performs calculations according to the intended interrupt processing in response to the DSP interrupt signal indicated by (Ω). At this time, processing is performed using the instruction word stored in the ROM shown in 1g. Furthermore, the same implementation can be achieved by providing a ROM inside the DSP in addition to the ROM shown here.

DSPの処理例を第3図(m)に示す。まず、t−1時
刻にサンプリングしたデータを入力し。
An example of DSP processing is shown in FIG. 3(m). First, input the data sampled at time t-1.

ディジタルフィルタ演算を行い、フィルタ圧力を、第1
図1hに示すRAM2に出力する。
Perform digital filter calculation and set the filter pressure to the first
It is output to RAM2 shown in FIG. 1h.

以上示した動作を、周期Tごと繰返すことにより、後で
詳細に示すが、ディジタルフィルタが実現でき、入力信
号に重畳した高調波を減衰できる。
By repeating the above-described operation every period T, a digital filter can be realized, as will be described in detail later, and harmonics superimposed on the input signal can be attenuated.

また、このディジタルイルタのサンプリング周期は、同
期信号Spにより、系統周波数に応じて変化するため、
フィルタ特性(しゃ断層波数)もこれに合わせて変化す
る。
In addition, the sampling period of this digital filter changes according to the system frequency by the synchronization signal Sp, so
The filter characteristics (cutoff layer wavenumber) also change accordingly.

次に、第1図1fに示したDSPについて詳細に説明す
る。
Next, the DSP shown in FIG. 1F will be explained in detail.

第4図にDSPの詳細図を示す。図示のように、外部メ
モリのアドレス指定を行うアドレスレジスタ4a、パラ
レル・ポートとして使用するデータレジスタ4b、デー
タRAM4c、mビット×mビットの高速並列乗算器4
d、インストラクション用ROM4e、加減算等を行う
ALU(Arithmetic Logic Unit
) 4 f 、アキュムレータ等のレジスタ4 g を
外部との制御信号(a、b及びCなど)の割込み等をコ
ントロールする制御回路4h、DSP内の内部バス4j
を含んで構成されている。
FIG. 4 shows a detailed diagram of the DSP. As shown in the figure, an address register 4a for specifying addresses of external memory, a data register 4b used as a parallel port, a data RAM 4c, and an m-bit x m-bit high-speed parallel multiplier 4.
d, ROM4e for instructions, ALU (Arithmetic Logic Unit) that performs addition and subtraction, etc.
) 4f, a control circuit 4h that controls registers 4g such as accumulators, interrupts of control signals (a, b, C, etc.) with the outside, and an internal bus 4j in the DSP.
It is composed of:

前記乗算器4dはインストラクションサイクルの間に入
力信号A、Hの内容を乗算し、その結果Cを内部バス4
1に出力するものである。なお、DSPは周知のように
、1インストラクシヨンサイクルの間に積和演算が可能
であること、パイプライン処理が可能であることなどに
より、固定及び浮動小数点データの高速な数値演算を実
現できることを特徴とする。これにより、多入力点数に
係る入力データを実時間でフィルタリング可能とするも
のである。この恵沢用のプロセッサでは処理速度が遅い
ので適用できない。
The multiplier 4d multiplies the contents of the input signals A and H during the instruction cycle, and sends the result C to the internal bus 4.
1. As is well known, DSPs are capable of performing multiply-accumulate operations within one instruction cycle and are capable of pipeline processing, making it possible to perform high-speed numerical operations on fixed and floating point data. It is characterized by This allows input data related to multiple input points to be filtered in real time. This processor for Ezawa cannot be applied because its processing speed is slow.

次にディジタルフィルタについて詳細に説明する。Next, the digital filter will be explained in detail.

第5図は、ディジタルフィルタの代表的なブロック概念
構成を示す。第5図の(a)はIIR形(Infini
te−extent Impulse Re5pons
e)フィルタ、(b)はFIR形(Finite ex
tent ImpulseResponse)フィルタ
である。
FIG. 5 shows a typical block conceptual configuration of a digital filter. Figure 5 (a) shows the IIR type (Infini type).
te-extent Impulse Re5pons
e) Filter, (b) is FIR type (Finite ex
tent ImpulseResponse) filter.

同図(、)において、Xイは入力信号符号5aは各係数
ブロックであり、Kはゲイン係数、AlpA2.B1お
よびB2はフィルタ係数である。符号5bは遅延ブロッ
クであり、信号Wイを周期Tの1時刻分遅延するブロッ
ク(Wn−、)と同様に2時刻分遅延するブロック(W
、2)がある。符号5cは加算ブロック、Ynはフィル
タ出力データである。図から判るように、図の構成にお
いて、フィルタ係数を調整することにより、次式(5)
、 (6)。
In the same figure (,), Xi is an input signal code 5a is each coefficient block, K is a gain coefficient, AlpA2. B1 and B2 are filter coefficients. Reference numeral 5b is a delay block, which is a block (Wn-,) that delays the signal W by 2 times in the same way as a block (Wn-,) that delays the signal W by 1 time of period T.
, 2). Reference numeral 5c is an addition block, and Yn is filter output data. As can be seen from the figure, in the configuration shown in the figure, by adjusting the filter coefficients, the following equation (5) can be obtained.
, (6).

(7)、 (8)、 (9)に示す各種のフィルタを実
現できる。
Various filters shown in (7), (8), and (9) can be realized.

なお、H(z )は伝達関数である。Note that H(z) is a transfer function.

同図を演算式で表わすと次式のようになる。The figure can be expressed as an arithmetic expression as follows.

Wn=K −Xn+B、−W、、十B z ・Wn−2
−(3)Yn=Wrl+A工・Wn−□+A2・W n
 −2’・・(4)Kニゲイン係数 A1.A2.B工、B2:フィルタ係数Xn :入力デ
ータ Yn :出力データ W、1 :Wnの1時刻遅延データ W、、:Wnの2時刻遅延データ く伝達関数〉 (ローパスフィルタ) ・・・(5) (バンドパスフィルタ) ・・(6) (バイパスフィルタ) ・・(7) (ノツチフィルタ) ここで、r=2・cos2πfa・T T :サンプリング周期 fo :阻止周波数 (オールパスフィルタ) 第5図(b)において、X′。は入力データをY I、
は出力データを示す。符号5dは遅延ブロックであり、
X″n−1は前述と同様に1時刻分遅延するブロック、
X I n−2は2時刻分遅延するブロックを示す。符
号5eはフィルタ係数ブロックであり、各フィルタ係数
A’、、 A’□、八゛2が設定される。
Wn=K −Xn+B, −W,, 10B z ・Wn−2
-(3) Yn=Wrl+A・Wn−□+A2・W n
-2'...(4) Knigain coefficient A1. A2. B engineering, B2: Filter coefficient Bandpass filter) ... (6) (Bypass filter) ... (7) (Notch filter) Here, r=2・cos2πfa・T T : Sampling period fo : Stopping frequency (all-pass filter) Fig. 5(b) In, X'. is the input data Y I,
indicates output data. Code 5d is a delay block,
X″n-1 is a block delayed by one time as described above,
X I n-2 indicates a block delayed by two times. Reference numeral 5e represents a filter coefficient block, in which filter coefficients A', , A'□, and 82 are set.

符号5fは加算ブロックである。同図を演算式で示すと
次式(10)で表わせる。
Reference numeral 5f is an addition block. This figure can be expressed by the following equation (10).

Y’、=A’o−X’、+A’□−X’n−1+A″2
’X’n−11・・・(10) 上述したように、DSPを用いたディジタルフィルタ手
段により入力信号のフィルタ処理を行なう構成とし、予
め設定されたフィルタ係数に基づきサンプリング周期T
ごとに繰返して行なうようにしていることから、入力点
数に応じて時分割によりフィルタ処理をソフト的に行わ
せることができ、人力点数の増減、特性の変更、プリン
ト基板の標準化に対応することが可能である。
Y', =A'o-X', +A'□-X'n-1+A''2
'X'n-11...(10) As described above, the input signal is filtered by a digital filter using a DSP, and the sampling period T is set based on a preset filter coefficient.
Since this process is repeated for each input point, filter processing can be performed by software in a time-sharing manner according to the number of input points, making it possible to respond to increases and decreases in the number of human input points, changes in characteristics, and standardization of printed circuit boards. It is possible.

また、アナログフィルタを用いずにフィルタ処理できる
ことから、前述した素子の初期値偏差。
In addition, since filter processing can be performed without using an analog filter, the initial value deviation of the element described above.

周囲温度による素子値の変動、経年変化による素子の劣
化などの要因が全くなく、高精度化、無調整化が達成で
きる。
There are no factors such as fluctuations in element values due to ambient temperature or element deterioration due to aging, and high accuracy and no adjustment can be achieved.

また、外付の点検回路が不要で、内部のソフトウェアで
対応可能であるから、製作工程を大幅短縮でき、メンテ
ナンスも不要となり、保護リレー装置の高精度化、低コ
スス化等のメリットが非常に大きい。
In addition, since an external inspection circuit is not required and can be handled by internal software, the manufacturing process can be significantly shortened, maintenance is not required, and there are significant benefits such as higher accuracy and lower cost of the protective relay device. big.

以上述べたように、入力フィルタのディジタル化による
効果は非常に大きい。
As described above, the effects of digitizing the input filter are very large.

さらに、ディジタルフィルタは以下に述べるような特長
も有している。バンドパスフィルタを例にとって説明す
る。
Furthermore, digital filters also have the following features. This will be explained using a bandpass filter as an example.

バンドパスフィルタの中心周波数f0は次式で示すこと
ができる。
The center frequency f0 of the bandpass filter can be expressed by the following equation.

B工、B2・・・フィルタ係数 T  ・・サンプリング周期 すなわち、(11)式より明らかなように、中心周波数
f、は先に述べた外部同期信号Spの周波数(fs=1
/T)に比例して変化することが容易に理解できる。
B, B2...Filter coefficient T...Sampling period, that is, as is clear from equation (11), the center frequency f is equal to the frequency of the external synchronization signal Sp mentioned earlier (fs=1
/T) can be easily understood.

従って、電力系統の系統周波数に応じて上記外部同期信
号Spを変化させ九ば、フィルタの特性から、常に系統
周波数がバンドパスフィルタの中心周波数にすることが
できる。いわば、アダプティブなディジタルフィルタが
構成できるわけである。(フィルタ係数は固定とする。
Therefore, by changing the external synchronization signal Sp according to the system frequency of the power system, the system frequency can always be the center frequency of the bandpass filter due to the characteristics of the filter. In other words, an adaptive digital filter can be constructed. (The filter coefficient is fixed.

) 次に、具体的に図面を用いて説明する。) Next, a detailed explanation will be given using the drawings.

第6図は入力信号波形例及びバンドパスフィルタのゲイ
ン特性例を示す。
FIG. 6 shows an example of an input signal waveform and an example of gain characteristics of a bandpass filter.

まず、第6図に於いて(a)は、入力信号周波数がfo
の場合の信号波形及びフィルタ特性を示す。フィルタ特
性により、入力信号周波数f0 のゲインはAとなる。
First, in FIG. 6 (a), the input signal frequency is fo
The signal waveform and filter characteristics are shown in the case of . Due to the filter characteristics, the gain of the input signal frequency f0 is A.

(b)及び(c)はそれぞれ入力信号周波数がf、’ 
(<f、)の場合、及びf、’ (>f、)の場合の入
力信号波形例及びフィルタ特性例を示している。
In (b) and (c), the input signal frequency is f,'
Examples of input signal waveforms and filter characteristics are shown in the case of (<f,) and in the case of f,'(>f,).

(11)式及び第6図から明らかなように、入力信号周
波数が変化しても、入力信号周波数のゲインはAとなる
As is clear from equation (11) and FIG. 6, even if the input signal frequency changes, the gain of the input signal frequency is A.

次に、本発明の別の実施例について説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described.

第7図は、第1図の1kに示したタイミング制御回路の
ブロック構成図である。7a及び7bはカウンタ1及び
カウンタ2であり、第2図2b及び2cと同一である。
FIG. 7 is a block diagram of the timing control circuit shown at 1k in FIG. 1. 7a and 7b are counter 1 and counter 2, which are the same as those in FIG. 2, 2b and 2c.

また、7cはデコード回路であり、第2図2dと同一で
ある。
Further, 7c is a decoding circuit, which is the same as that in FIG. 2 2d.

第7図の回路と第2図の回路との相違点は、第7図の回
路は1発振回路を持たず、原クロックとなる信号を外部
から同期信号として取込みタイミング制御することにあ
る。すなわち、外部同期信号Sp’  は、電力系統に
同期した信号であり、先に述べた外部同期信号Spより
周波数が高いものである。
The difference between the circuit of FIG. 7 and the circuit of FIG. 2 is that the circuit of FIG. 7 does not have a single oscillation circuit, but controls the timing of taking in a signal serving as an original clock from the outside as a synchronization signal. That is, the external synchronization signal Sp' is a signal synchronized with the power grid, and has a higher frequency than the external synchronization signal Sp described above.

従って、第7図の回路では、全ての制御信号(全ての出
力)が外部同期信号Sp’  に応じて変化するもので
ある。
Therefore, in the circuit of FIG. 7, all control signals (all outputs) change in accordance with the external synchronization signal Sp'.

第8図は、第7図に示した回路のタイミング波形例を示
すものである。各制御信号の機能は第3図に示した信号
と同じである。
FIG. 8 shows an example of timing waveforms of the circuit shown in FIG. The function of each control signal is the same as the signal shown in FIG.

まず、を時刻の同期信号Sp’  の周期はtspであ
る。
First, the period of the time synchronization signal Sp' is tsp.

従って、図示のごとくサンプリング周期はTである。Therefore, the sampling period is T as shown.

次に、t+1時刻の同期信号Sp’  の周期はtsp
’であり、tspより短い。従って、サンプリング周期
はT′となると共に、各制御信号の周期も一様に短くな
る。
Next, the period of the synchronization signal Sp' at time t+1 is tsp
', which is shorter than tsp. Therefore, the sampling period becomes T', and the periods of each control signal are also uniformly shortened.

この方法の特長は、原クロックが変化するため、サンプ
リング周期的に全てのチャネルの入力データがA/D変
換でき、かつディジタルフィルタ処理ができることであ
る。
The advantage of this method is that since the original clock changes, the input data of all channels can be A/D converted at sampling intervals and digital filter processing can be performed.

従って、この方法においても、第2図に示した回路と同
様に、サンプリング周波数を電力系統周波数に応じて、
変化させることができるため、電力系統の周波数を常に
ディジタルフィルタの中心周波数に合わせることができ
る。
Therefore, in this method as well, similarly to the circuit shown in FIG. 2, the sampling frequency is adjusted according to the power system frequency.
Since it can be changed, the frequency of the power system can always be matched to the center frequency of the digital filter.

次に第9図を用いて本発明を適用した応用実施例(ディ
ジタル演算処理装置)について説明する。
Next, an applied example (digital arithmetic processing device) to which the present invention is applied will be described using FIG.

第9図において、LA、IB及びIQは第1図にて示し
たアナログ入力ユニット、周波数検出・パルス発生ユニ
ット及びシステムバスである。
In FIG. 9, LA, IB, and IQ are the analog input unit, frequency detection/pulse generation unit, and system bus shown in FIG.

9aはシステム全体のデータ転送管理、バスアービトレ
ーション及び割込み制御を行うシステムコントロールユ
ニットである。9bは、9cに示す操作パネルとのイン
タフェースを図るためのマンマシンインタフェースユニ
ット、9dは演算出力及び設定値(ディジタル)入力を
行うディジタルI10ユニットである。9e工〜9e+
は、演算処理を行うディジタル演算処理ユニットである
9a is a system control unit that performs data transfer management, bus arbitration, and interrupt control for the entire system. 9b is a man-machine interface unit for interfacing with the operation panel shown in 9c, and 9d is a digital I10 unit for performing calculation output and setting value (digital) input. 9e engineering ~ 9e+
is a digital arithmetic processing unit that performs arithmetic processing.

各ユニットは全てシステムバスに接続している。All units are connected to the system bus.

次に、第10図のフロー図に基づき、第9図の実施例の
動作について説明する。第10図において、(a)は入
力ユニットIAの処理フロー、(b)はシステムコント
ロールユニット9aの処理フローをそれぞれ示す。
Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 9 will be explained based on the flow diagram shown in FIG. In FIG. 10, (a) shows the processing flow of the input unit IA, and (b) shows the processing flow of the system control unit 9a.

10aのブロックでは、外部からの割込み信号を待つブ
ロックであり、外部同期信号により割込みが行なわれた
ならば、以下に示す所定の処理を行う。
The block 10a waits for an interrupt signal from the outside, and when an interrupt is generated by an external synchronization signal, the following predetermined processing is performed.

まず、10bのブロックでユニットA/D変換したデー
タを入力すると共に、ディジタルフィルタ係数を入力す
る。10cのブロックでは(3)及び(4)式に示した
ようなディジタルフィルタ演算を行う。10dのブロッ
クでは、電圧値を検出する演算を行う。
First, data subjected to unit A/D conversion in the block 10b is inputted, and digital filter coefficients are also inputted. In block 10c, digital filter calculations as shown in equations (3) and (4) are performed. The block 10d performs calculations to detect voltage values.

次に、10eのブロックでディジタルフィルタの演算回
数(すばわち、nサンプル処理したか)を比較し、所定
の演算回数に満たないならば再度、10aの割込み待ち
からの処理を行う。所定の演算回数を越えたならば、l
ofのブロックに進み、演算データを出力し、さらにL
ogのブロックに進みシステムコントロールユニットに
対し、割込み要求を出力する。すなわち、ここではアナ
ログ入力ユニットによるディジタルフィルタ演算周期か
ら、システムコントロールがデータ転送する周期及び9
e1〜98との演算ユニットが演算する周期にデータを
間引いて、転送させることにより、同期を図っている。
Next, the number of calculations (that is, whether n samples have been processed) of the digital filter in the block 10e is compared, and if the predetermined number of calculations is not reached, the processing starting from the interrupt wait in block 10a is performed again. If the predetermined number of operations is exceeded, l
Proceed to the block of, output the calculated data, and then
og block and outputs an interrupt request to the system control unit. That is, here, from the digital filter calculation cycle by the analog input unit to the data transfer cycle by the system control and 9
Synchronization is achieved by thinning out and transferring data at the cycle in which the calculation units e1 to 98 perform calculations.

従ってシステムコントロールユニットの演算周期は、外
部同期信号Spに同期している。
Therefore, the calculation cycle of the system control unit is synchronized with the external synchronization signal Sp.

次に、10hはブロックでは、アナログ入力ユニットI
Aからの割込みを受けつけて、以下に示す所定の処理を
行う。
Next, 10h is the analog input unit I in the block.
It receives the interrupt from A and performs the following predetermined processing.

10iのブロックでは、スレーブユニット群(LA、I
B、9b、9d、9e、〜9eM)からデータを入力す
る。
In the 10i block, the slave unit group (LA, I
B, 9b, 9d, 9e, ~9eM).

具体的には、10dのブロックにて検出した電圧値、9
bからの整定値、9dからのディジタル入力値、9e□
〜9eMの演算出力データをそれぞれ入力する。
Specifically, the voltage value detected in the block 10d, 9
Setting value from b, digital input value from 9d, 9e□
~9eM of calculation output data are input, respectively.

10jのブロックではIA及びIBを除く、スレーブユ
ニット群へデータを転送する。
In block 10j, data is transferred to the slave unit group except IA and IB.

具体的には、IAからの検出した電圧値、9bからの整
定値及び9dからのディジタル入力データを9e1〜9
e2の演算ユニットに転送する。
Specifically, the detected voltage value from IA, the setting value from 9b, and the digital input data from 9d are sent to 9e1 to 9.
Transfer to the e2 arithmetic unit.

9e□〜9e2の演算ユニットは所期の演算アルゴリズ
ムに基づいて保護・制御演算を行う。
The calculation units 9e□ to 9e2 perform protection/control calculations based on a predetermined calculation algorithm.

また、9dのブロックには9eユ〜9esの演算出力を
転送する。9dのブロックは上記演算データを用いて、
所期のシーケンス処理に従い、各種の制御信号を出力す
る。
Further, the calculation outputs of 9e-9es are transferred to the block 9d. Block 9d uses the above calculation data,
Various control signals are output according to the intended sequence processing.

10にのブロックでは、スレーブユニット群(9cl、
9eよ〜9eM)に対し、動作を開始させる割込みみ信
号を送出する。各スレーブは、この信号により動作開始
するので同期化が図れる。
In block 10, the slave unit group (9cl,
9e to 9eM), an interrupt signal is sent to start the operation. Since each slave starts its operation in response to this signal, synchronization can be achieved.

第11図は、電圧検出を説明するための図である。第1
1図において、(a)は振幅がAの入力信号周波数がf
oの場合の波形例を示す。入力Vlnの半分の周期(正
波)Taには、図に示すように16のサンプリング信号
があり、このサンプリング信号の周期はTacである。
FIG. 11 is a diagram for explaining voltage detection. 1st
In Figure 1, (a) shows that the input signal frequency of amplitude A is f
An example of the waveform in case o is shown. As shown in the figure, there are 16 sampling signals in the half period (positive wave) Ta of the input Vln, and the period of this sampling signal is Tac.

従ってサンプリングしたデータを以下のような演算式に
より電圧検出を行い、αなる値を算出する。
Therefore, the voltage of the sampled data is detected using the following arithmetic expression, and the value α is calculated.

(b)は、入力信号の周波数がf。′ であり振幅がA
の場合の波形例である。
In (b), the frequency of the input signal is f. ′ and the amplitude is A
This is an example waveform in the case of .

入力信号V i 11′の周期は(a)の信号V 、n
よりも短いが1図示のごとく、入力V l n″の半分
の周き(正波)Tbにもlbのサンプリング信号がある
。従って、上記(12)式により求めた電圧検出値はα
であり、(a)に示した値と同じになる。すなわち、入
力周波数に関わらず、正確に電圧値(絶対値)が検出で
きることを意味するものである。
The period of the input signal V i 11' is the signal V , n in (a)
As shown in Figure 1, there is also a sampling signal of lb around half the input V l n'' (positive wave) Tb, although it is shorter than 1. Therefore, the voltage detection value obtained by the above equation (12) is α
, which is the same as the value shown in (a). That is, this means that the voltage value (absolute value) can be detected accurately regardless of the input frequency.

実際の、本発明の応用例としては、上記した電圧値(絶
対値)をまず求め、次に所定の値に対する差ΔVを求め
。このΔVがある許容値の範囲内になるように制御する
ことにより、電力系統の制御装置が構成できる。本発明
によれば、同一のアルゴリズムで入力に対応した電圧量
が忠実に導出できるメリットがある。
As an actual application example of the present invention, the above voltage value (absolute value) is first determined, and then the difference ΔV with respect to a predetermined value is determined. By controlling this ΔV so that it falls within a certain allowable value range, a power system control device can be constructed. According to the present invention, there is an advantage that the voltage amount corresponding to the input can be faithfully derived using the same algorithm.

次に、本発明の別の応用実施例について説明する。今ま
で説明した実施例は外部からの同期信号が入力されるこ
とを前程に説明したが次は、上記同期信号がなんらかの
異常により、入力されない場合の、異常検出方法につい
て説明する。なお。
Next, another applied example of the present invention will be described. In the embodiments described so far, it was explained earlier that an external synchronization signal is input.Next, an abnormality detection method will be described when the synchronization signal is not input due to some abnormality. In addition.

回路構成は第1図及び第2図を用いる。The circuit configuration uses FIGS. 1 and 2.

第12図は本応用実施例の動作を説明するためのタイミ
ング波形例である。
FIG. 12 is an example of timing waveforms for explaining the operation of this applied example.

まず、第12図において、(a)は正常動作時のタイミ
ング波形例である。すなわち、(1)に示す外部からの
同期信号が1/fs(fs:周波数)の周期で第1図1
にのタイミング制御回路(詳細には第2図2b及び2c
のカウンタ1及び2のクリア端子)に入力される。この
同期信号に同期して、1にのタイミング制御回路で(2
)〜(4)の各種信号を送出する。従って、DSPの処
理は(5)に示すように、サンプリング周期(1/fs
)ごとディジタルフィルタ演算を行うものとする。第1
3図(a)はこのときのフィルタ特性例を示すものであ
る。ここで、フィルタの特性を、基本波の周波数f0の
2倍、3倍及び4倍の周波数において零点となるように
あらかじめ設定しておく。
First, in FIG. 12, (a) is an example of timing waveforms during normal operation. That is, the synchronization signal from the outside shown in (1) has a period of 1/fs (fs: frequency) as shown in FIG.
timing control circuit (see Figure 2 2b and 2c for details)
(clear terminals of counters 1 and 2). In synchronization with this synchronization signal, the timing control circuit of (2)
) to (4) are sent out. Therefore, as shown in (5), the DSP processing is performed at the sampling period (1/fs
) shall be used to perform digital filter calculations. 1st
FIG. 3(a) shows an example of filter characteristics at this time. Here, the characteristics of the filter are set in advance so that zero points occur at frequencies twice, three times, and four times the frequency f0 of the fundamental wave.

次に、第12図(b)は(1)に示すごとく、なんらか
の異常でタイミング制御回路に対して、外部同期信号が
送出されない場合のタイミング波形である。(b)に示
すように、外部から同期信号が入力されないと、第2図
2b及び2cに示したカウンタ1及び2は所期のカウン
トアツプ動作(例えばフルカウントする。)を行い、2
dのデコーダにカウンタ出力を送出する。当然ながら、
第12図(b)に示すように、(a)に対し、各制御信
号の周期は長くなる。((b)は(a)に対し2倍長く
なるケースである。) 従って、フィルタ特性は第13図(b)に示すようにな
り、電力系統の系統周波数である基本波fゎは特性上の
零1点周波数となり、ゲインは零となる。
Next, FIG. 12(b) shows a timing waveform when the external synchronization signal is not sent to the timing control circuit due to some abnormality, as shown in FIG. 12(1). As shown in (b), if no synchronization signal is input from the outside, counters 1 and 2 shown in FIG.
The counter output is sent to the decoder of d. Naturally,
As shown in FIG. 12(b), the period of each control signal is longer than that in FIG. 12(a). ((b) is a case where the length is twice that of (a).) Therefore, the filter characteristics are as shown in Fig. 13(b), and the fundamental wave f, which is the system frequency of the power system, is The frequency becomes zero and one point, and the gain becomes zero.

このフィルタ出力の大きさと入力信号の比を監視するこ
とにより、同期系の回路の異常を正確にかつ迅速に判断
でき、システム全体の誤動作を防止することができる。
By monitoring the ratio between the magnitude of the filter output and the input signal, abnormalities in the synchronization circuit can be determined accurately and quickly, and malfunctions of the entire system can be prevented.

出力と入力信号の比が入力信号の大きさに関係なく、一
定になるので、この値を監視すればよい。
Since the ratio of the output to the input signal is constant regardless of the magnitude of the input signal, it is sufficient to monitor this value.

さらに、上記した実施例をさらに応用して以下に示すバ
ックアップ機能を持たせることができる。
Furthermore, the above-described embodiment can be further applied to provide the following backup function.

すなわち、外部同期信号によるフィルタ演算処理及び電
圧検出手段と上記同期信号より長い周期の内部で発生す
るサンプリング信号に応じたフィルタ演算及び電圧検出
手段を合わせ持つことにより実現できる。後者の方法は
サンプリング周波数が固定であるので、それに合わせた
ディジタルフィルタ係数及び電圧検出手段(周波数補正
演算含む)を有するものである。演算精度等は前者の方
法が良いことは、本発明の詳細な説明したが、多少精度
が悪くなっても、システム全体の機能が停止することが
なく、安定に動作できるメリットがある。
That is, it can be realized by combining filter calculation processing and voltage detection means based on an external synchronization signal and filter calculation processing and voltage detection means according to a sampling signal generated within a period longer than the synchronization signal. In the latter method, since the sampling frequency is fixed, digital filter coefficients and voltage detection means (including frequency correction calculations) are provided in accordance with the sampling frequency. The former method has been explained in detail that the former method is better in terms of calculation accuracy, etc., but even if the accuracy deteriorates to some extent, the function of the entire system does not stop and it has the advantage of being able to operate stably.

具体的に、第14図に示すフロー図に基づいて説明する
ことにする。
Specifically, this will be explained based on the flow diagram shown in FIG.

まず、14aのブロックにて割込みを受付は可能として
、割込み信号を入力したならばデータを入力する。14
bのブロックでは、外部同期信号によるサンプリング対
応のフィルタ演算(サンプリング周波数は可変)を行い
、さらに電圧検出の演算を行う。次に、14cのブロッ
クにおいて、検出した電圧の大きさを判定し、Oでなけ
れば(すなわち外部同期信号が入力されている)14d
のブロックへ進み、演算したサンプル回数を判定し、n
回であれば、14gのブロックへ進み、データ出力及び
システムコントロールユニットに対し割込み信号を送出
する。
First, the block 14a is enabled to accept interrupts, and when an interrupt signal is input, data is input. 14
In the block b, a filter operation corresponding to sampling using an external synchronization signal (sampling frequency is variable) is performed, and a voltage detection operation is also performed. Next, in the block 14c, the magnitude of the detected voltage is determined, and if it is not O (that is, an external synchronization signal is input) 14d
Proceed to block , determine the number of samples computed, and
If so, the process advances to block 14g and sends an interrupt signal to the data output and system control unit.

14cのブロックで電圧がOならば(すなわち、外部同
期信号が入力されない)14eのブロックへ進み、内部
発振信号によるサンプリングに対応(サンプリング周波
数固定)して、まず周波数を検出しフィルタ演算して電
圧検出演算を行う。このフィルタ演算及び電圧検出演算
は14bのブロックとは異なり、フィルタ係数はもちろ
んのこと。
If the voltage is O in block 14c (that is, no external synchronization signal is input), proceed to block 14e, which corresponds to sampling by the internal oscillation signal (sampling frequency is fixed), first detects the frequency, performs filter calculation, and calculates the voltage. Perform detection calculation. This filter operation and voltage detection operation are different from the block 14b, and of course the filter coefficients are involved.

電圧検出演算アルゴリズムも異なるものである。The voltage detection calculation algorithm is also different.

この電圧検出演算アルゴリズムは従来技術と同様に、周
波数検出し、周波数補正演算も含むものである。
This voltage detection calculation algorithm also includes frequency detection and frequency correction calculations, as in the prior art.

次に、14fのブロックへ進み、演算したサンプル回数
を判定し、m回演算したならば、14gのブロックへ進
み演算データを出力し、割込み信号を送出する。
Next, the process advances to block 14f, where the number of samples that have been calculated is determined, and when the calculation has been performed m times, the process proceeds to block 14g, where the calculated data is output and an interrupt signal is sent.

このように、バックアップ機能を有することにより、シ
ステムの安定性、信頼性を大幅に向上できる。また、全
てのソフトウェアで対応できるため、ハードウェア規模
を大きくせずに実現できることは言うまでもないことで
ある。
In this way, by having a backup function, the stability and reliability of the system can be greatly improved. Moreover, since it can be supported by any software, it goes without saying that it can be realized without increasing the hardware scale.

また、外部同期信号の入力状態をアナログ入力ユニット
内のステータスレジスタに割りつけて、この情報を常時
判定して、プログラムを切換えることによる対応方法も
容易にできる。
Further, it is also possible to easily deal with this by allocating the input state of the external synchronization signal to a status register in the analog input unit, constantly determining this information, and switching the program.

本発明では、演算手段としてディジタルシグナルプロセ
ッサを適用した例について述べたが、ディジタルシグナ
ルプロセッサ以外に、例えば、汎用マイクロプロセッサ
、または、小数点演算コプロセッサ+汎用マイクロプロ
セッサ、上記小数点演算ユニットを含んだマイクロプロ
セッサでも適用できる。
In the present invention, an example has been described in which a digital signal processor is applied as the calculation means. It can also be applied to processors.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、 (1)入力信号の周波数変動に応じて、ディジタルフィ
ルタの特性が変更でき、常に入力信号をフィルタの通過
例とすることができるので、入力信号の大きさを高精度
に検出することができる。
According to the present invention, (1) The characteristics of the digital filter can be changed according to the frequency fluctuation of the input signal, and the input signal can always be used as an example of passing through the filter, so the magnitude of the input signal can be adjusted with high precision. can be detected.

(2)保護・制御演算ユニットの演算周期の17 n倍
の周期で高速にデータをサンプリングしディジタルフィ
ルタ演算を行うことにより、高精度化が図れ、かつ、シ
ステム全体を同期化することができる。
(2) High precision can be achieved and the entire system can be synchronized by sampling data at high speed and performing digital filter calculations at a cycle that is 17 n times the calculation cycle of the protection/control calculation unit.

(3)アナログ入力ユニット内部に発振部を有し、外部
同期が印加されない場合、入力信号の基本波成分が零と
なるようにあらかじめフィルタ係数を設定しておくこと
により、外部同期信号発生部の異常検出ができ、システ
ムの信頼性を向上できる。
(3) If the analog input unit has an oscillation section inside and external synchronization is not applied, the external synchronization signal generation section can be Anomalies can be detected and system reliability can be improved.

(4)外部同期信号入力信号が入力されない場合でもア
ナログ入力ユニット内部の発振部の信号により入力デー
タをサンプリングしディジタルフィルタ演算するように
バックアップ機能を有することにより、外部同期信号送
出ユニットが異常が生じても、システム全体を停止する
ことなく動作できる。
(4) Even when an external synchronization signal input signal is not input, the external synchronization signal sending unit has a backup function that uses the signal from the oscillation section inside the analog input unit to sample the input data and performs digital filter calculations. It can be operated without stopping the entire system.

従って、実用上のメリットは非常に大きい。Therefore, the practical advantages are very large.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例のブロック構成図、第2図は
第1図内のタイミング制御回路例(1)の図、第3図は
本発明の一実施例のタイミング波形例を示す図、第4図
はDSPのブロック構成例を示す図、第5図はディジタ
ルフィルタの処理ブロック図、第6図は本発明によるフ
ィルタのゲイン特性例を示す図、第7図は第1図内のタ
イミング制御回路例(2)の図、第8図は第7図のタイ
ミング制御回路のタイミング波形例を示す図、第9図は
本発明の応用例のブロック構成図、第10図は本発明の
応用例の処理フロー図、第11図は本発明の応用例によ
る電圧検出の実施例の動作を示す波形例を示す図、第1
2図は本発明の別の実施例を説明するためのタイミング
波形例を示す図、第13図は本発明の別の実施例を説明
するためのフィルタ特性例を示す図、第14図は本発明
の別の応用実施の処理フロー図である。 ネ 1(21 埠 2 力 外奇同101信号 糖 ム 圀 享 5121 (b) 5f       ff 第 6 図 ′87 区 $lo図 偵)              (ム)’4  ++
  凹 (久If−f。 $+ 12区 (a) +5) D5PMl 1弓込Z−際11  ず11込み
竹ろ拓 1312] ゲイン (伎) ゲイン f、   t、s九 2jo            
 粛逓牧−(b) 累 I4
FIG. 1 is a block configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram of the timing control circuit example (1) in FIG. 1, and FIG. 3 is a timing waveform example of an embodiment of the present invention. 4 is a diagram showing an example of a block configuration of a DSP, FIG. 5 is a processing block diagram of a digital filter, FIG. 6 is a diagram showing an example of gain characteristics of a filter according to the present invention, and FIG. 7 is a diagram shown in FIG. 1. FIG. 8 is a diagram showing an example of timing waveforms of the timing control circuit of FIG. 7, FIG. 9 is a block configuration diagram of an application example of the present invention, and FIG. 10 is a diagram of a timing control circuit example (2) of the present invention. FIG. 11 is a processing flow diagram of an application example of the present invention, and FIG.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a timing waveform for explaining another embodiment of the present invention, FIG. 13 is a diagram showing an example of filter characteristics for explaining another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is a process flow diagram of another application implementation of the invention. Ne 1 (21 Bu 2 Rikigai Kido 101 Signal Sugar Mu Kunikyo 5121 (b) 5f ff No. 6 Fig.'87 Ward $lo Zusei) (Mu)'4 ++
Concave (kuIf-f. $+ 12th ward (a) +5) D5PMl 1 Yumikomi Z-giwa 11 Zu 11 included Takerotaku 1312] Gain (Ki) Gain f, t, s9 2jo
Purge - (b) Cumulative I4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電力系統の制御及び保護対象の各種状態量を取込み
、予め定められた処理手順及び判定基準に従ってディジ
タル演算処理を行い、電力系統の保護及び制御を行う複
数の演算ユニットからなる装置において、外部からの同
期信号の周波数に追従して、サンプリング周波数、A/
D変換周期及び演算手段による練返し演算の周期を変更
できるようにしたアナログ入力ユニットを備えたディジ
タル演算処理装置。 2、請求項1において、入力した該各種状態量の周波数
に応じて、該演算手段にて演算するディジタルフィルタ
のゲイン特性を変化させ、忠実に上記入力した該各種状
態量の振幅値を得るようにしたことを特徴とするディジ
タル演算処理装置。 3、請求項2において求めた振幅値を基にして、入力し
た各種状態量の周波数に応じて、所定の演算の演算周期
を変え、同一アルゴリズムで入力に対応した電気量を忠
実に導出することを特徴としたディジタル演算処理装置
。 4、請求項1において、外部からの同期信号に同期して
該アナログ入力ユニットを動作させ、該アナログ入力ユ
ニットから他のユニットに対してn倍の周期ごとに割込
み信号及び出力データを送出するようにして、同期処理
することを特徴としたディジタル演算処理装置。 5、請求項1において、該アナログ入力ユニットに該同
期信号のm倍の周期となるサンプリング信号送出手段及
び該演算手段の割込み信号送出手段からなる同期信号発
生手段を備え、該ディジタルフィルタのゲイン特性を該
各種状態量の周波数のm倍が零点となるようあらかじめ
設定し、外部同期信号が送出されない場合、該各種状態
量の基本周波数のゲインが零になるようにフィルタ特性
を変更し、該各種状態量データとそのフィルタ出力の比
を常時検出するようにしたことを特徴としたディジタル
演算処理装置。 6、請求項5において、該外部同期信号が送出されない
場合、該アナログ入力ユニット内の同期信号発生手段か
らの同期信号により該ディジタルシグナルプロセッサに
て演算を施す補助演算手段を備えたことを特徴としたデ
ィジタル演算処理装置。
[Claims] 1. A plurality of arithmetic units that take in various state quantities of objects to be controlled and protected in the power system, perform digital arithmetic processing according to predetermined processing procedures and criteria, and protect and control the power system. In a device consisting of a sampling frequency, an A/
A digital arithmetic processing device equipped with an analog input unit capable of changing the D conversion period and the period of rehearsing calculations performed by the calculation means. 2. In claim 1, the gain characteristics of the digital filter calculated by the calculation means are changed according to the frequencies of the input various state quantities, and the amplitude values of the input various state quantities are faithfully obtained. A digital arithmetic processing device characterized by: 3. Based on the amplitude value obtained in claim 2, the calculation period of a predetermined calculation is changed according to the frequency of various input state quantities, and the electric quantity corresponding to the input is faithfully derived using the same algorithm. A digital arithmetic processing device featuring: 4. In claim 1, the analog input unit is operated in synchronization with an external synchronization signal, and the analog input unit sends an interrupt signal and output data to other units every n times the cycle. A digital arithmetic processing device characterized by synchronous processing. 5. In claim 1, the analog input unit is provided with synchronization signal generation means consisting of a sampling signal transmission means having a period m times that of the synchronization signal and an interrupt signal transmission means of the calculation means, and the gain characteristic of the digital filter is is set in advance so that the zero point is m times the frequency of the various state quantities, and if no external synchronization signal is sent, the filter characteristics are changed so that the gain of the fundamental frequency of the various state quantities becomes zero, and the A digital arithmetic processing device characterized by constantly detecting a ratio between state quantity data and its filter output. 6. Claim 5, further comprising auxiliary calculation means for performing calculations in the digital signal processor using a synchronization signal from the synchronization signal generation means in the analog input unit when the external synchronization signal is not sent out. A digital arithmetic processing unit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019176538A (en) * 2018-03-27 2019-10-10 株式会社明電舎 Digital protective relay and monitoring method of data received state in the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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