JPH04200225A - ディジタルリレーの常時監視装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はディジタルリレーの常時監視装置に関し、さら
に詳細にいえば、電力系統の電圧、電流により電力系統
の事故を検出した場合、電力系統に設置されている遮断
器に対して指令を出すディジタルリレーに適用されるデ
ィジタルリレーの常時監視装置に関するものである。

〈従来の技術と発明か解決しようとする課題〉近年、電
力系統の保護リレーも、マイクロコンピュータを応用し
たディジタルリレーか一般に適用されるようになってき
た。

第８図は、従来のディジタルリレーのプロ・ツク図であ
り、電力系統１の電流をＣＴ（変流器）で検出して、そ
の電流を補助ＣＴの２次側に抵抗を接続し電圧として読
み取る。２はこの電圧を読み取るアナログ入力回路を示
しており、アナログ入力回路２は、演算増幅器で構成さ
れるゲイン調整器ＡＴＴ、サンプルホールド回路Ｓ／Ｈ
，マルチプレクサＭＰＸ、アナログディジタル変換器Ａ
／Ｄから構成されている。アナログディジタル変換器Ａ
／Ｄの出力はＣＰＵ３に入力され、電力系統に事故があ
るかどうか判定される。事故ありと判定されるとＣＰＵ
３の出力は補助リレー４を駆動し第８図に図示されてい
ないか電力系統１に設置された遮断器に遮断指令が与え
られる。

ところで、上記のアナログ入力回路２が正しく働くかど
うかをテストするにあたっては、補助ＣＴに設けられた
テスト巻線回路にスイッチＳＷ２を介して自動点検回路
７を接続し、試験用電流をアナログ入力回路２に送り込
み、アナログ入力回路２の出力をＣＰＵ３で読取り、所
定レベルの電流か検出されているかとうか判断していた
。この場合、補助リレー４が不用意に動作しないようロ
ックさせていた。

このため、テスト中は、ディジタルリレーか停止させら
れており、電力系統の保護かできないというという問題
があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、
電力系統の保護という本来の目的を損なうことなく、デ
ィジタルリレーのアナログ入力回路を常時監視できるデ
ィジタルリレーの常時監視装置を提供することを目的と
する。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための本発明のディジタルリレー
の常時監視装置は、第１図に示すように、電力系統の電
圧または電流を入力し、そのアナログ二をディジタル量
に変換する手段を備えたアナログ入力回路Ａと、上記ア
ナログ入力回路Ａのディジタル出力信号から電力系統の
基本周波数ｆＯの信号を取り出す基本波抽出フィルタ部
Ｂと、基本波抽出フィルタ部Ｂの出力信号により電力系
統に事故が発生したかどうかを検出する系統事故検８部
Ｃと、系統事故検出部Ｃの出力に基づき補助リレーを駆
動して電力系統に設置されている遮断器に遮断指令を与
える補助リレー駆動部りと、基本波抽出フィルタ部Ｂの
ゲインが０である周波数に相当する周波数ｆの定レベル
入力信号を常時アナログ入力回路Ａに供給するテスト入
力信号発生部Ｅと、周波数ｆの信号をアナログ入力回路
Ａの出力から選択的に取り出すテスト入力信号抽出フィ
ルタ部Ｆと、上記テスト入力信号抽出フィルタ部Ｆの出
力レベルに基づいてアナログ入力回路Ａに異常があるか
どうか判定する判定部Ｇと、アナログ入力回路に異常が
ある旨を外部へ警報または表示する報知部Ｈとを有する
ものである。

上記周波数ｆは、電力系統の基本周波数ｆＯの非整数倍
に選ばれていることが好ましい。

く作用〉 上記の構成のディジタルリレーの常時監視装置によれば
、基本波抽出フィルタＢに通して基本周波数ｆｏの信号
を取り出して系統事故検出部Ｃにより系統事故の有無を
検出し、系統事故かあった場合補助リレー駆動部りから
リレー遮断指令を出力することができる。

また、テスト入力信号発生部Ｅから周波数ｆの定レベル
入力信号をアナログ入力回路Ａに供給し、テスト入力信
号抽出フィルタ部Ｆによって、アナログ入力回路Ａから
周波数ｆの入力を選択的に取り出して、その出力レベル
を調べることにより、アナログ入力回路Ａの信号伝送機
能に異常があるかどうか判定し、報知することができる
。この場合、周波数ｆは基本波抽出フィルタ部Ｂのゲイ
ンが０である周波数なので、常時テスト入力信号発生部
Ｅから周波数ｆの定レベル人力信号をアナログ入力回路
Ａに供給しても、基本波抽出フィルタ部Ｂの本来の機能
に影響を与えることはない。

また、上記周波数ｆは、電力系統の基本周波数ｆｏの非
整数倍に選ばれていれば、基本周波数ｆｏの高調波と混
ざり合うことがないので、検出感度の向上のためには好
ましい。

〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第２図は、本発明の実施例を示すディジタルリレーの常
時監視回路のブロック図であり、電力系統１の電流をＣ
Ｔで検出して、その電流を補助ＣＴの２次側に抵抗Ｒを
接続して電圧として読み取るアナログ入力回路２は、従
来と同じく、演算増幅器で構成されるゲイン調整器ＡＴ
Ｔ、サンプルホールド回路Ｓ　／Ｈ，マルチプレクサＭ
ＰＸ、アナログディジタル変換器Ａ／Ｄから構成されて
いる。ゲイン調整器ＡＴＴには、常時テスト入力信号発
生部５から基本波抽出ライルタ３１のゲインが０となる
周波数ｆのテスト入力信号が供給されている。ＣＰＵ３
は、周波数ｆＯを通す基本波抽出フィルタ３１、電力系
統の事故の有無を判定する判定回路３２とともに、周波
数ｆを通すテスト入力信号抽出フィルタ３３、テスト入
力信号のレベル判定回路３４が備えられている。

テスト入力信号発生部５は、上記周波数ｆの正弦信号を
発振するものであれば、どんな回路でもよい。ＲＣ発振
回路と演算増幅器で構成した具体例を第３図に示す。第
３図の回路であれば、発振周波数ｆは、抵抗値をＲ１コ
ンデンサの値をＣとすると、 ２πｆ−１／ＣＲ− で決まる。なお、ＶＲＩは周波数微調可変抵抗、ＶＨ２
は出力レベル微調可変抵抗である。

周波数ｆは次のようにして選ばれる。

ディジタルリレーで一般的に行われているサンプリング
方式は、電力系統の電圧、電流信号の１サイクルを１２
分割するいわゆる３０″サンプリング方式である。基本
波抽出、、フィルタ３１は、ある時点のサンプリングデ
ータと何サンプリングが前のデータとの差分を用いて基
本波の抽出を行う。

いま、ｍサンプリング前との差分データを用いる場合を
考える。基本波のｎ倍の調波 ５ｉｎ（ｎのｔ＋φ） を考えると、ｍサンプリング前のデータとの差分データ
は、 ５ｌｎ（ｎ−十　φ）　　−５ｉｎ　　φ−２ｃｏｓ（
ｎ”Ｅ−！！−十φ）ｓｉｎ（ｎｍ−！！−）　−（１
）となる。上記 ｓ　ｌｎ　（ｎ　−） がＯとなるｎは、 ｎ　　　＝　ｋ　π（ｋ−０，Ｌ、２．−）を満たすｎ
であればよい。すなわち、 ｎ＝１２に／ｍ であればよい。例えばｍ−５の時は、ｎ−０，２，４゜
４．８．・・・の周波数、つまり基本波の周波数ｆｏに
対して、２．４ｆ　ｏ、　４．８ｆ　ｏ、等の周波数を
選べば、基本波抽出フィルタ３１てはゲインが０となる
。

したがって、周波数ｆとして、基本周波数の２．４．４
．８．・・・調波を選んで、基本波通過フィルタ３１に
通しても、基本波抽出フィルタ３１のフィルタ演算に影
響を与えることはなく電力系統の事故の有無が判定でき
る。

一方、２．４ｆｏを抽出するテスト人力信号抽出フィル
タ３３としては、例えば次のようなディジタルフィルタ
が考えられる。

Ｄｉをある時点の３０’サンプリングデータとするとき
、１サイクル前すなわち１２サンプリング前のデータＤ
　ｉ＋１２との差分データＥｉはＥ　ｆ　−Ｄ　ｉ＋Ｌ
２−　Ｄ　ｉ である。この差分データＥｉは基本波周波数ｆ。

整数倍の周波数成分を含まない。なぜなら、（１）式方
式％ となり、ｎが整数ならば０となるからである。

さて、差分データＥｆを用いて Ｅｉ＋５＋Ｅｉ を考えてみる。

Ｅｉ＋５＋）：４ −　　（Ｄｉ＋１７−Ｄｊ＋５　　）　　＋　　（Ｄｉ
＋１２−Ｄｉ　　）−（Ｄｉ＋１７＋Ｄｉ＋１２）　　
−（Ｄｊ＋５　　＋Ｄｉ　　）となるから、５サンプリ
ング前の加算データかとのようになるかを考えてみる。

基本波の０倍の調波 ５ｉｎ（ｎ（ＪＪｔ＋φ） に対して、５サンプリング前のデータとの加算データは
、 ５ｉｎ（ｎ５−！！−＋φ）＋ｓｉｎφ一２ｃｏｓ（ｎ
−＋φ）ｃｏｓ　（ｎト）　−（２１５π となる。したがって、ｎ＝２．４、つまり　２．４ｆｏ
の調波に対しては、 ｌ　　ｃｏｓ（２，４と）１−１ となり、　２．４ｆｏに対するゲインは０になる。

このようにして２．４ｆｏの調波を抽出するディジタル
フィルタをＥｊ＋５＋Ｅｊなるデータより構成できるこ
とか分かる。

第４図は、ＣＰＵ３のレベル判定回路３４の機能を解説
するフローチャートであり、テスト入力信号抽出フィル
タ３３の出力レベルをＨとすると、ステップ（２）、（
３）において、レベルＨか、下限Ｌｌ。

上限Ｌ２の範囲内に入っている場合、すなわち、Ｌ１≦
Ｈ≦Ｌ２ の場合、正常信号Ｇを出力して表示器６にその旨の表示
をさせる（ステップ（６））。このとき外部に警報を出
してもよい。Ｈか、下限Ｌ１よりも小さいか、あるいは
上限Ｌ２よりも大きな場合か一定時間続けば、異常信号
ＮＧを出し、表示器６に異常の旨の表示をさせる（ステ
ップ（５））。上記数値Ｌ１．Ｌ２は発振器の発振周波
数の変動（部品の初期誤差や温度特性による）や監視対
象自信の変動、さらにはＡ／Ｄ変換の量子化誤差等によ
って決定され、Ｌｌよりも大きく、Ｌ２よりも小さけれ
ば正常、この範囲を外れればアナログ入力回路２の異常
と判定するのである。

以上のように、所定の周波数ｆのテスト入力信号を常時
アナログ入力回路２に人力し、アナログ入力回路２の出
力からその周波数ｆの成分を抽出することにより、アナ
ログ入力回路２の診断を、本来のリレー機能に影響を与
えないで、することができる。

第５図は、レベル判定回路３４の他の実施例を示すフロ
ーチャートである。これによれば、ステップ（１２）で
、抽出した周波数２．４ｆｏか所定のレベルＬ’　　（
Ｌ’はＬｌよりもかなり低い値となる）よりも低いかど
うかを判定して、レベルＬ′よりも低ければ発振器停止
とみなして、発振停止を表示させる（ステップ（１８）
）。これによって、発振器停止による異常かアナログ入
力回路２の異常かを判断することができる。なお、レベ
ル判定回路３４は、抽出した周波数２．４ｆｏがレベル
Ｌ′よりも低いかどうか判定するのではなく、テスト入
力信号発生部５の発振レベルを直接確認してもよい。

第６図は、複数のアナローブ入力回路２ａ、２ｂ。

２ｃ、・・、２ｎを同時にテストする構成を示すブロッ
ク図である。各アナログ入力回路２ａ、２ｂ。

２Ｃ，・・・、２ｎの出力は、それぞれテスト人力信号
抽出フィルタ３３ａ、・、３３ｎを通してレベル判定回
路３４ａ、・・・、３４ｎに入る。各レベル判定回路３
４ａ、・・・、３４ｎては、上記判定か行われて、ＮＧ
表示信号はＯＲ回路３５に入り、発振器停止表示信号は
ＡＮＤ回路３６に入る。そして、ＯＲ回路３５の出力と
ＡＮＤ回路３６の出力とはＯＲ回路３７に入り、タイマ
３８を経て表示部６に入力される。このようにＯＲ回路
３５を通すことにより、いずれかのレベル判定回路３４
ａ。

・・・、３４ｎがＮＧ表示条件を判別した場合、異常表
示がされ、ＡＮＤ回路３６を通すことによりすべてのレ
ベル判定回路３４ａ、・・、３４ｎか発振器停止表示条
件を判別した場合にも異常表示かされる。この構成によ
り、複数のアナログ入力回路を同時に診断できる。

第７図は、他の構成を示すディジタルリレーのブロック
図であり、第２図の変更例に相当する。

第２図と異なるところは、テスト人力信号発生部５をデ
ィジタル発振式とし、アナログディジタル変換器Ａ／Ｄ
のサンプリングクロックＣＬＫから高周波を取り出し、
テスト入力発生部５に注入している点である。

これにより、テスト入力信号発生部５と、アナログディ
ジタル変換器Ａ／Ｄのサンプリングクロックとの同期を
とることができる。

もし、テスト入力信号発生部５が独立している場合、ア
ナログディジタル変換器Ａ／Ｄのサンプリングクロック
と同期できなくなるような時に、基本波抽出フィルタ３
１でテスト信号の周波数成分を除ききれず、基本波抽出
フィルタ３１の出力にテスト信号の周波数成分が入るお
それがある。

そこで、第７図のようにアナログディジタル変換器Ａ／
ＤのサンプリングクロックＣＬＫから高周波を取り出し
、テスト入力信号発生部５に注入することにより、基本
波抽出フィルタ３１のテスト入力信号の周波数（２，４
ｆｏ）におけるゲインを確実にゼロにすることかできる
。よって、判定回路３２のテスト入力信号周波数判定誤
差をゼロとすることができる。この効果は、サンプリン
グクロックＣＬＫがずれても同様に達せられる。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明の構成によれば、常時テスト入力
信号発生部から周波数ｆの定レベル入力信号をアナログ
入力回路に供給し、テスト入力信号抽出フィルタ部によ
って、アナログ入力回路から周波数ｆの入力信号を選択
的に取り出して、その出力レベルを調べる場合、周波数
ｆは基本波抽出フィルタ部のゲインが０である周波数な
ので、常時テスト入力信号発生部から周波数ｆの定レベ
ル人力信号を監視回路に供給しても、基本波抽出フィル
タ部の本来の機能に影響を与えることなく、ディジタル
リレーのアナログ入力回路の正常／異常を調べることが
できる。

したがって、テスト中でも、ディジタルリレーは停止し
ないので、電力系統の保護に支障を与えることなくアナ
ログ入力回路の監視が行える。

また、上記周波数ｆは、電力系統の基本周波数ｆｏの非
整数倍に選ばれていれば、基本周波数ｆｏの高調波と混
さり合うことかないので、アナログ入力回路の正常／異
常を検出する感度か向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図はディ
ジタルリレーの常時監視装置の全体構成例を示すブロッ
ク図、 第３図はテスト入力信号発生部の回路構成図、第４図、
第５図はレベル判定のフローチャート、第６図は複数の
アナログ入力回路を同時にテストする構成を示すブロッ
ク図、 第７図はクロック同期させたディジタルリレーの構成を
示すブロック図、 第８図は従来のディジタルリレーの構成を示すブロック
図である。 Ａ・・・アナログ入力回路、 Ｂ・・基本波抽出フィルタ部、 Ｃ・・・系統事故検出部、 Ｄ・・・補助リレー駆動部、 Ｅ・・・テスト入力信号発生部、 Ｆ・・・テスト人力信号抽出フィルタ部、Ｇ・・・判定
部、Ｈ・・・報知部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力された電力系統の電圧または電流のアナログ量
   をディジタル量に変換する手段を備えたアナログ入力回
   路（Ａ）と、上記アナログ入力回路（Ａ）の出力信号か
   ら電力系統の基本周波数ｆ＿０の信号を取り出す基本波
   抽出フィルタ部（Ｂ）と、基本波抽出フィルタ部（Ｂ）
   の出力信号により電力系統に事故が発生したかどうかを
   検出する系統事故検出部（Ｃ）と、系統事故検出部（Ｃ
   ）の出力に基づき補助リレーを駆動して電力系統に設置
   されている遮断器に遮断指令を与える補助リレー駆動部
   （Ｄ）と、基本波抽出フィルタ部（Ｂ）のゲインが０で
   ある周波数に相当する周波数ｆの定レベル入力信号をア
   ナログ入力回路（Ａ）に供給するテスト入力信号発生部
   （Ｅ）と、周波数ｆの信号をアナログ入力回路（Ａ）の
   出力から選択的に取り出すテスト入力信号抽出フィルタ
   部（Ｆ）と、上記テスト入力信号抽出フィルタ部（Ｆ）
   の出力レベルに基づいてアナログ入力回路（Ａ）に異常
   があるかどうか判定する判定部（Ｇ）と、アナログ入力
   回路（Ａ）に異常がある旨を外部へ警報または表示する
   報知部（Ｈ）とを有することを特徴とするディジタルリ
   レーの常時監視装置。 ２、上記周波数ｆは、電力系統の基本周波数ｆ＿０の非
   整数倍に選ばれていることを特徴とする請求項１記載の
   ディジタルリレーの常時監視装置。