JPH04200221A - ディジタル形保護制御計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はディジタル形保護制御計測装置、特に装置内の
任意のディジタルデータの変化の時間計測を行なうこと
が可能なディジタル形保護制御計測装置に関する。

（従来の技術） 電力系統のための保護、制御、計測装置にマイクロコン
ピュータを適用する技術は良く知られている。

今日、電力系統規模の拡大に伴って、系統の保護制御計
測設備の増大が問題となっており、この問題に対処する
一つの解決法として、多数の保護、制御、計測対象に関
する保護、制御、計測が可能で、かつ装置を小型になし
うるディジタル形保護制御計測装置がある。具体的には
、系統事故判定を行なうディジタルリレー、系統事故を
標定するフォールトロケータ、系統の安定化を行なう系
統安定化装置、系統に発生する高調波を観測するディジ
タルオシロなどがある。

上記したディジタル形保護制御計測装置は、現在、電力
系統の運用に広く適用されているが、この種のディジタ
ル形保護制御計測装置の応動が、従来のアナログ形装置
（メカニカルリレー、トランジスタ形リレーなどを使用
した装置）の応動に比べ、わかりにくいという問題があ
る。このような問題の解決策として、出願人は既に、装
置内の任意のディジタルデータを収集記録し、かつデー
タの持つ意味に即した形態の表現方法として表示するよ
うに構成した記録表示機能を提案している（特願平１−
１０６５９７号）。

前記提案によれば装置内の応動が容易に把握することか
可能となり、また装置に入力された系統電気量の記録表
示もできることから、従来のオシログラフの代替ともな
りうる。

以下ディジタルリレーを例にし、従来技術について説明
する。

第１４図は上記提案で示したディジタルリレーの構成を
示す。図に示されるディジタルリレーは、アナログ・デ
ィジタル変換部１と、ディジタル演算処理部２と、整定
部３と、外部との入出力インターフェイス４と、バスラ
という基本的な構成に加えて、データ収集表現部１０と
から構成されている。なお１から４及び１０の各部はバ
ス５を介して相互に接続されている。

アナログ・ディジタル変換部１はアナログフィルタ１−
１１から１−１ｎ、サンプリングホールド部１−２１か
ら１−２０、マルチプレクサ１−３、アナログ・ディジ
タル変換器１−４からなっており、保護対象となるｎ個
（ｎ≧１）のアナログ情報へ−１からＡ−ｎを、所定の
サンプリング間隔でホールドしたのち、ディジタル量に
変換する。

一方、ディジタル演算処理部２は、ＣＰＵ　２−１　。

ＲＡＭ　２−２　、　ＲＯＨ２−３により構成され、前
述のディジタル変換された電気量データは順次ＲＡＭ　
２−２へ転送されて、このデータ及びＲＯＭ　２−３か
らのプログラムによりＣＰＵ　２−１は、リレーの判定
演算等の種々の処理を行なう。整定部３は、リレーの感
度あるいはタイマーなどの外部より整定された値を、所
定のディジタルデータに変換し、ディジタル演算処理部
へ渡すインターフェイスとして作用する。

入出力インターフェイス４は、ＣＢ情報等の外部制御機
器状態の取り込み、リレー動作、復帰出力、トリップ指
令等の外部機器への出力を行なうためのインターフェイ
スである。

以上が、基本的なディジタルリレーの構成であるが、こ
れに加えてデータ収集表現部１０があり、これはインタ
ーフェイス１０−５を介してバスラと接続されており、
ＣＰＵ　１０−１．　ＲＡＭ　１０−２．　ＲＯＭ　１
０−３゜１１０１０−４及びこれらを相互に接続するバ
ス１０−６から構成される。また、キーボードＥ１及び
ＣＲＴ装置Ｅ２が１１０１０−４を介してデータ収集表
現部１０に接続されている。データ収集表現部１０によ
り、装置内の任意のデータの記録と表示が可能となる。

以下にデータ収集表現部の働きについて述べる。

まず、キーボード［１によって装置内から収集記録対象
となるデータが存在するＲＡＭ　２−２　、スは■１０
４の番地（アドレス）と記録時間情報を設定する。記録
時間情報としては、データ収集開始タイミング、データ
収集終了タイミング、データ収集間隔などである。

次に上記設定内容に従って、装置内のデータ記録が行な
われることになり、収集されたデータはＲＡＮ　１０−
２へ記録され、必要に応じてキーボードＥ１からの指令
によりＣＲＴ装置「２を介して外部に対して適切な表現
で表示される。

（発明か解決しようとする課題） 上記した表現形態の代表例を第１５図に示す。第１５図
は送電線に短絡事故が発生した場合の、ＣＲＴ装置Ｅ２
に表示される電流、電圧アナログ波形と、リレー４４Ｓ
Ｘ１．５１Ｄの動作状態である。図中の点線ＴＲＩＧは
記録起動信号であり、ここでは、５１Ｄ動作が選択され
ている。このような表示がＣＲＴ装置Ｅ２に表示される
ことで、事故発生前後の事故波形、リレー動作状況が把
握できることになる。

ここで、−前約に、リレー技術者などの使用者が、上記
ＣＲＴ画面を見て、確認する主な内容としては、電気量
変化の様相、あるいはリレーの動作状況及び各表示項目
の時間関係などである。ここで、電気量変化の様相及び
リレーの動作状況については、主に目視で容易に確認で
きるが、各表示項目の時間関係は、着目したポイントの
数値を得ることが必要となる。例えば、事故発生時点か
ら４４ＳＸ１動作時点までの時間を知りたいなどのニー
ズである。

これを実現するためには、図中の上部にある時間軸表示
により両ポイント間の時間差を読み取るか、図中点線５
ＴＡＲＴ　、　ＥＮＤで示すカーソルを’ｒ−ボードＥ
１の操作により、着目ポイントである事故発生時点及び
４４ＳＸ１動作時点に合わせ、両カーソルの位置する画
像情報より、ＣＰＵ　１０−１の判断で図中に両カーソ
ル間に対応する時間を表示する方法がある。

ところが、以上の２つの方法ともに、使用者にかかる負
担が大きく、また、結果を得るまでの時間が長くかかる
という問題がある。

まず、時間軸表示により時間差を読み取る方法について
は、時間軸上に表示される時間目盛りを使用者が数える
必要があることから、当然使用者にかかる負担は大きく
、また結果を得るまでの時間が長くかかる。

また、カーソルを使用する方法では、カーソルを着目ポ
イントへ合わせた後はＣＰＵ　１０−１により、自動的
に、求めたい時間差は表示されることになるが、カーソ
ルを着目点へ合わせるまでは、キーボードとＣＲＴの両
方に注意を払う必要があり、使用者にかかる負担の大き
さ、結果を得るまでの所要時間の長さは、時間軸を利用
する方法と大差はない。

以上述べたように、従来技術では、ディジタル形装置内
の任意のディジタルデータの任意の時点間の時間差を容
易に知り得る手段がなく、前記時間差の詳細な数値を得
るには多大な労力を要していたことになる。また、使用
者の技量により得られる数値にバラツキが生じ、常に正
確な判定ができないという問題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、使用者
の操作を必要とせずに速やかに、ディジタル形保護制御
計測装置内のディジタルデータの任意の時点間の時間差
を表示することの可能なディジタル形保護制御計測装置
を提供することを目的としているう ［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明はディジタル形保護制
御計測装置内の任意のディジタルデータの変化する時間
を起点とし、任意のディジタルデータの変化する時間を
終点として、起点と終点の間の時間差を計測する時間差
計測手段１１と、計測内容の設定を行なう計測内容設定
手段１２と、計測結果を表示する計測結果表示手段１３
とから構成した。

（作　用） 計測内容設定手段１２により設定された計測内容に従っ
て、計測対象となる装買内のディジタルデータ（Ｄ１〜
Ｄｎ）に関する時間変化を時間差計測手段１１により計
測し、計測結果を計測結果表示手段１３により表示する
。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。

本発明によるディジタルリレーのハードウェア構成図は
第１４図と同様であるため説明は省略する。

本発明の特徴は、ＲＯＭ　１０−３に収納されたプログ
ラムによって実現され、その作用を以下説明する。

まず、キーボードＥ１によって計測内容をＲＡＭ２−２
へ書き込む。書き込まれる計測内容としては、計測対象
となるデータが存在するＲＡＭ　２−２　、又はｌ１０
４の番地（アドレス）と、計測起点及び終点を決定する
ディジタルデータの変化様相がある。

第２図はＣＲＴに表示される計測内容の代表例である。

図において起点の欄には、起点となるディジタルデータ
の格納されているアドレス（この例では２Ｏ０６Ｈ番地
）と、このディジタルデータの変化検出ビット（この例
では０ＯＯＩＨ）が示されている。ここで数字の末尾の
Ｈは数字が１６進表示であることを示している。

次に、終点の欄には、終点となるディジタルデータの格
納されているアドレス（この例では３０Ａ２Ｈ番地）と
、このディジタルデータの変化検出ビット（この例では
０Ｏ０２Ｈ）が示されている。

第３図はＲＡＭ　２−１　、　ＲＡＭ　１０−２の使用
状況図、第４図は、この例での計測対象となるデータの
タイムチャートであり、これら各図を用いて説明する。

ＣＰＵ　１０−１は、まず計測対象メモリーであるＲＡ
Ｍ２−２のアドレス２００６Ｈに格納されているデータ
の０ＯＯＩＨビツトが、０から１に変化する時点を検出
する。変化を検出した時点でタイマーＴＳのカウントア
ツプを開始する。タイマーＴＳは、ソフトウェアで実現
されるものであり、ＲＡＭ　１０−２の所定の番地に格
納されたタイマーＴＳ用のデータが更新される形態で実
現される。

次に、もう一つの計測対象であるＲＡＭ　２−２のアド
レス３０Ａ２Ｈに格納されているデータの０００２Ｈビ
ツトが０から１に変化する時点を検出する。変化を検出
した時点でタイマーＴＳのカウントアツプを停止する。

この時のカウント値を１ａとする。

以上述べたようにして計測値ｔａか求められることにな
り、この値は、ＣＲＴ装置［１に表示され、使用者は、
必要な計測値を容易に得られる。

上記実施例によれば着目したディジタルデータの任意の
時点間の時間差の計測値を、ＣＲＴ装置装置全２用者か
使うことなく、速やかに得ることかできる。また、計測
処理自体は、ｃｐｕ　１ｏ−ｉにより処理されることか
ら、正確な計測値が常に得られることになる。

以上の実施例では、キーボードＦ１を用いて計測内容を
設定したが、同様内容を予め、ＲＯＭ　１０−３に書き
込んでおくようにしてもよい。

又、上記実施例では異なるディジタルデータの異なるビ
ット変化の時間差を測定したか、第５図に示すように同
一ディジタルデータあるいは同一ビットの変化について
の時間差測定も可能である。

又、上記実施例のように、起点あるいは終点を決定する
変化様相をビットの変化でなくデータの数値変化、即ち
、ワード又はバイト単位で各ビットの重みうけの差とし
て表現される数値情報の変化を使用してもよい。

この場合の、キーボードＥ１による計測内容の設定と計
測処理様相を第６図に示す。これにより、例えば、入力
電気量が所定レベル以上あるいは以下になった場合の計
測処理が容易に行なえる。

以上の実施例では、データ２量についての時間差の計測
について述べたが、これを拡張し、３量以上のデータ変
化に関する時間計測も設定内容を変更設定することで当
然可能であり、第７図にこの場合の計測様相を示す。こ
こで、データＤ１とデータ０２間のＯから１へ変化する
時間差はｔａ、データＤ２の０から１へ変化する時点か
らデータＤ３の１からＯへ変化する時点の時間差はｔｂ
と計測される。

この場合の効果ら当然、前記実施例と同様である。

第８図は更に他の実施例であり、複数のディジタルデー
タの論理演算あるいは算術演算の結果を起点、あるいは
終点を検出するために使用する場合の計測様相を示す。

第８図ではデータＤ１とデータＤ２の各々算術演算結果
か所定レベルに達したことを起点として、データＤ３と
データＤ４の論理演算結果が１となることを終点として
計測結果を得ることになり、より自由度のある計測が可
能となる。

第９図は他のハードウェアの実施例であり、本実施例で
は従来例で示した第１４図のデータ収集表現部１０を、
データ収集記録部２０とデータ設定表示部３０に分離し
たものである。その理由は、データ収集記録処理が他の
処理に対して、よりＣＰＵ能力の高速性を必要とするか
らであり、このように役割分担を行なうことにより、よ
り高速なデータ収集、表示が可能となる。なおデータ設
定表示部３０に必要とされる処理速度は高速ではなく、
汎用のポータプルコンピュータなどでもよい。

ここで前記実施例で述べた時間差計測手段１１はデータ
収集記録部２０で、計測内容設定手段１２と、計測結果
表示手段１３はデータ設定表示部３０で実現され、各起
動信号は両部にあるＩｌｏを介して伝送される。本実施
例においても前記同様の効果が得られる。

更に他の実施例として以下のものも考えられる。

即ち、時間差計測手段１１も、上記実施例のデータ設定
表示部３０で実現する場合であり、この場合、計測用タ
イマーＴＳを対象となる事象の変化に応じて直ちにカウ
ント開始、停止をするタイマーとして用いず、−旦ＲＡ
Ｍ　３０−２に計測対象となるディジタルデータを計測
に十分な時間分記録し、記録後、記録データを検索して
起点と終点を抽出し、その間の時間を計測値として表示
する。

本実施例の効果も前記実施例と同等である。

次に、電力系統保護に対して時間差計測を適用した場合
について説明する。電力系統に関して説明すると、系統
電気量が変化している時点が電力系統に事故が発生した
時点であり、しゃ断指令がｏｎした時点か保護継電装置
が動作し、しゃ断指令がでた時点であり、系統電流がな
くなっている時点かしゃ断器が開路している時点であり
、これらの各時間差を知ることが、系統制御上必要であ
る。

第１０図は保護継電装置に時間差測定手段を測定結果表
示手段を組込んだ実施例である。

第１０図において、保護継電装置には系統電気量Ａ−１
、Ａ−２、・・・Ａ−ｎが入力し、これらの各入力をも
とに各保護リレーＲ−１、Ｒ−２、・・・Ｒ−＋ａが動
作し、トリップ回路Ｔ−１を介してしゃ断指令ト２を出
力する。この場合、保護リレーとしては補助接点Ｘを閉
じてトリップコイル５２Ｔを付勢して、しゃ断器を開す
る。一方、しゃ断器が関すると、しゃ断器のパレットス
イッチ５２ａが開となり、再閉路回路Ｃ−１がこれを検
出して投入用補助起点Ｃを閉じて、投入コイル５２Ｃに
て再閉路する。

以上が保護継電装置の概要である。

そして、本実施例では保護継電装置内部に時間差計測手
段１１と、測定結果表示手段を設けたちのである。

要するに保護継電装置内には、前述の重要な時点の情報
が間接的あるいは直接的に存在するためこれを利用する
もので、第１０図で、まずリレー動作状態より、系統事
故発生信号に−１が得られるっまた、引き外し回路１−
１の出力よりしゃ断指令（保護継電装置動作出力）に−
２が得られる。更に、しゃ断器のパレットスイッチ５２
ａを保護継電装置に読み込んだ信号により、しゃ断器開
路信号に−３としゃ断器閉路信号に−５が得られる。こ
こで、５２ａが復帰側ならばに−３がｏｎ、動作側なら
ばに−５がｏｎとなる。更に、再閉路回路Ｃ−１の出力
より再閉路指令に−４が得られる。

このようにして引き出された各信号に−１からト５が時
間差計測手段１１に取り込まれ、各信号発生時点の時間
差が測定される。

ここで、系統事故発生信号に−１とリレー動作出力は、
リレー動作時間があるため、通常は一致しない。このた
め、第１１図に示すように、系統事故発生時点ｔ　は、
リレー動作時点ｔ２とリレー動作時間推定値１．より求
めることになる。リレー動作時間推定値ｔｒは、例えば
、リレーの試験成績結果などから得られ、既知の量とし
て、予め、保護継電装置に記憶させておいてもよいし、
整定値と同様に、設定する形態でもよい。

また、しゃ断器のパレットスイッチ５２ａの状態変化と
、しゃ断器の実際の開極、閉極の時間差が無視出来ない
場合もあるが、この場合も、前述のリレー動作出力時点
と、系統事故発生時点との関係と同様に、両者の時間ず
れを予め設定することで、パレットスイッチ５２ａの状
態変化から、しゃ断器の開極、閉極時点を推定できる。

なお、測定対象となる信号は、装置種類や用途により異
なる場合もある。例えば、保護継電装置によっては、再
閉路回路を保護継電装置内に有せず、他装置からの指令
、あるいは人間の操作による事故復旧が考えられる。こ
の場合は、再閉路指令、しゃ断器閉路などの事象に関連
する時間測定は不要となる。

ここで、測定対象は予め設定しておくが、あるいはリレ
ー整定値と同様に使用者が都度設定する形態でも良い。

そして、測定結果の表示は発光ダイオードなどにより、
１００　Ｉｌｓ、０，１２秒などのように表示される。

次に、上記プログラムにより、どのように本発明が実現
されるかを説明する。第１２図はＲＯＭ　２−３に書き
込まれているプログラムの処理を示すフローチャートで
あるが、ここでは、時間差測定手段を実現しているプロ
グラムを中心に説明し、他の処理（例えば引き外し処理
、再閉路処理など）は省略する。なおここでは、しゃ断
器引き外し指令発生としゃ断器閉路の時間差ｔｂｃを測
定し、表示する場合についてのみ示す。なお、他の部分
の時間測定も同様に実現できる。

まずステップＳ１では、前段の引き外し処理で処理され
た結果を受けて、引き外し指令が発生したか否かを判定
し、発生していれば、ステップＳ２で１ｂｃカウンタを
スタートさせる。次にステップＳ３では、ｔｂＣカウン
タがステップＳ２でカウントスタートされていれば、ｔ
ｂｃカウンタをアップさせる。

更に、ステップＳ４で、５２ａパレツトスイツチ状態を
読み込んでしゃ断器開路か否かを判定し、開路ならば、
ｔｂｃカウンタをストツプさせる。このときのカウンタ
の値か、引き外し指令発生時点と、しゃ断指令出力時点
の時間差となる。

これにより得られた時間差ｔｂｃを、ステップＳ６で表
示する。具体的には、ｌ１０４を介して、発光ダイオー
ドなどに表示する処理となる。

以上述べた一連のプログラム処理か終了すると、再びス
テップＳ１へ戻り、以下同じように処理を行うな。繰り
返す周期は、−前約には、アナログ量のサンプリング周
期の１倍から数倍程度である。

以上の実施例から明らかなように、本実施例では、保護
継電装置にとって重要な情報である系統事故発生、しゃ
断指令出力、しゃ断器開路、再閉路指令出力、しゃ断器
閉路の各時間差を保護継電装置内に持つ情報を利用して
得るなめ、オシログラフなどの他装置の設置を必要とせ
ず、また求めた結果も保護継電装置内の処理により見や
すい形態で表示されるなめ、人間が各時間差を読み取る
という労力を必要とせず、なおかつ迅速、高精度に測定
結果を得られることになる。

上記実施例によれば系統事故発生時点の算出をリレー動
作時点と、リレー動作時間推定値より算出するようにし
たが、この代わりに系統電気量の変化時点を系統事故発
生時点とするようにしても、前記実施例と同様な効果が
得られる。

また、しゃ断器の開路、閉路時点をパレットスイッチ５
２ａの状態変化から求めるのではなく、関連するリレー
の復帰、動作あるいは、系統電気量の変化から求めるこ
ととしてもよい。

第１３図は更に他の実施例である。

本実施例では測定した時間差が予め設定された所定値の
範囲内に入っていることを判定し、範囲外であれば、外
部に警報表示する時間差判定手段１４を設けるようにす
る。例えば、しゃ断指令がら、しゃ断器＃Ｊ＃？Ｉの時
間までの所定値が下＠　４０ｔｇｓ上限５ｏｎｓの場合
、得られた測定時間ｔｂｃが９０ｍ５ならば、引き外し
回路不良あるいはしゃ断器に障害が発生していると判断
できる。これにより、従来、ある程度の知識、経験を持
ち、労力をがけないと判断できなかった各時間差の測定
結果の判断が、容易かつ迅速に可能となる。

また、これにより従来は、定期点検の総合試験などで発
見されていた保護ａ電装！と、これに関連する機器の障
害発見を、常時の運用状態で系統事故か発生する都度、
容易に検証できることになるわけであり、潜在する障害
に対して早期の発見が可能となる。

上記の許容できる時間差の所定値は、既知の量として、
予め、保護継電装置に記憶させておいてもよいし、整定
値と同様に、設定する結果でもよい。

なお、以上に述べた実施例では、本発明を実現する手段
としてディジタル形保護継電装置が有するソフトウェア
による構成を述べたが、ハードウェアにより、これらの
機能を実現することも当然可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば装置内のディジタ
ルデータの任意の変化点を起点、終点として時間差を計
測し表示するようにしたので、使用者の操作を必要とせ
ずに必要な計測値が速やかに、かつ正確に得られ使用性
、信頼性、経済性に優れたディジタル形保護制御計測装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるディジタル形保護制御計測装置の
基本概念を示す機能ブロック図、第２図はＣＲＴに表示
される計測内容の代表例、第３図はＲＡＭ　２−１　、
　ＲＡＭ　１０−２の使用状況図、第４図は計測対象と
なるデータのタイムチャート、第５図は同一ディジタル
データあるいは同一ビットの変化についての時間測定の
タイムチャート、第６図は数値情報の変化についての計
測処理様相を示すタイムチャート、第７図は３量以上の
データ変化に関する時間計測のタイムチャート、第８図
は複数のディジタルデータの論理演算あるいは算術演算
の結果を用いた時間測定のタイムチャート、第９図は他
のハードウェアの実施例、第１０図は保護継電装置に時
間測定処理を組込んだ場合の実施例、第１１図は系統事
故発生とリレー動作との時間関係を示すタイムチャート
、第１２図は系統の事故発生と時間測定との処理内容を
示すフローチャート、第１３図は保護継電器に時間測定
処理を組込んだ場合の他の実施例、第１４図は従来装置
を説明する図、第１５図は送電線に短絡事故が発生した
場合の表現形態の代表例である。 １１・・・時間計測手段 １２・・・計測内容設定手段 １３・・・計測結果表示手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電力系統のアナログ電気量を所定のタイミングで
   サンプリングして保持し、この保持されたアナログ量を
   ディジタル量に変換して得られたディジタルデータを用
   いて、保護制御処理を行なうディジタル形保護制御計測
   装置において、装置内の任意のディジタルデータの変化
   する時間を起点とし、任意のディジタルデータの変化す
   る時間を終点として起点と終点の間の時間差を計測する
   時間差計測手段と、計測内容の設定を行なう計測内容設
   定手段と、計測結果を表示する計測結果表示手段とを備
   えたことを特徴とするディジタル形保護制御計測装置。
2. （２）電力系統のアナログ電気量を所定のタイミングで
   サンプリングして保持し、この保持されたアナログ量を
   ディジタル量に変換して得られたディジタルデータを用
   いて、保護制御処理を行なうディジタル形保護制御計測
   装置において、系統事故発生時点、しや断指令出力時点
   、しや断器開路時点、再閉路指令出力時点及びしや断器
   閉路時点の内、少なくとも１つ以上の異なる２時点間の
   時間差を計測する時間差計測手段と、前記計測結果を表
   示する計測結果表示手段とを備えたことを特徴とするデ
   ィジタル形保護制御計測装置。