JPH0429519A - 距離継電器 - 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】 Ａ　産業上の利用分野 本発明は電力系統に用いて有効な距離継電器に関する。

Ｂ　発明の概要 本発明は、送電経路の電圧信号と電流信号を基に送電経
路の抵抗分とリアクタンス分を求めて事故点の推測を行
う距離継電器において、前記電圧信号と電流信号をサン
プリングし、これらのサンプリングデータと複数のサン
プリング時刻における電流差を基に前記抵抗分とリアク
タンス分を演算することにより、 高速動作が可能にして高信頼性の距離継電器を得る。

Ｃ従来の技術 第４図に従来の距離継電器の特性例を示す。第４図にお
いて、Ｒは抵抗分、Ｘはリアクタンス分である。ここで
、Ｘはある特定周波数ω。＝２πｆ、について求島たリ
アクタンス分（ω。Ｌ）である（ｆｏ−５０Ｈｚ又は６
０Ｈｚ）。すなわち、電圧、電流よりＲ，Ｘを求める場
合、特定周波数について次式が成立する。

ｙ　（ｔ　）　−Ｖｓｉｎ（ω。を十〇）　・・（１）
ｉ　（ｔ　）　−１ｓｉｎ　（ωｏｔ　）　　　　・・
（２）とを利用して展開すると、 Ｖｓｉｎ（ｉ＋、ｔ＋θ）＝ＲＩｓｉｎ（ωｏｔ）十ω
、ＬＩｃｏｓ（ωａｔ）＝Ｖｃｏｓθ−５ｉｎ（ｉ＋、
ｔ）＋Ｖｓｉｎθ・ｃｏｓ（ωｏｔ）・・・（３） となり、 このＲ１ Ｘを利用して、 距離リレーを作 っている。

例えば第４図の例では以下のようになる。

差、 ψは位相角である。

発明が解決しようとする課題 電力系統の複雑、 巨大化により、 （１）事故時 に発生する過渡的振動電流の低周波化と（２）イ ンラッシュ電流の増大化が起きている。

これらの問題に対して、従来の距離継電器では、上記（
１）に対してはある特定周波数を取り出すためのフィル
ター処理に時間がかかると共に、低周波によってリレー
誤差が増大する。また（２）に対しては、不要動作が発
生する等の欠点かあった。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、送電線路の電圧信号と電流信号をサンプリングし
て得たサンプリングデータと、サンプリング時刻におけ
る電流差を基に送電線路の抵抗分とリアクタンス分を算
出することにより、高性能な距離継電器を提供すること
である。

８０課題を解決するための手段と作用 本発明は、上記目的を達成するために、送電線路の電圧
信号と電流信号をそれぞれ所定のサンプリング時間間隔
でサンプリングすると共に、このサンプリング手段によ
り得られたサンプリングデータを基に任意の時間におけ
るサンプリング時間間隔に対応する電圧量と電流量を算
出し、これらの算出された電圧量と電流量および前記任
意の時間におけるサンプリング時間間隔での複数の時刻
における電流差を基に前記送電線路の抵抗分とリアクタ
ンス分を求める。

Ｆ、実施例 以下に本発明の実施例を第１図〜第３図を参照しながら
説明する。

第１図は本発明の実施例による距離継電器のブロック図
であって、同図においてｌは被測定対象である送電線、
２は電流検出器である変流器、３は電圧検出器である変
成器、４，５は補助変成器、６ａ、６ｂはアナログフィ
ルタ（ＡＦ）、７ａ７ｂはサンプリングホールド回路（
Ｓ／Ｈ）、８はマルチプレクサ（ＭＰ　Ｘ　）、９はア
ナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）である。１ｏ
は演算処理部で、この演算処理部１ｏはマイクロプロセ
ッサ（ＣＰＵ）Ｉ　１．　　リートオンリーメモリ（Ｒ
ＯＭ）＋　２およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
］　３によって構成される。

第３図は送電線の等価回路を示すもので、第３図におい
て、Ｒは線路の抵抗分、Ｌは線路のインピーダンス分、
■（［）は電圧リレー人力、ｉ（ｔ）は電流リレー人力
、ＺＢは後方インピーダンス、Ｐはリレー設置点、Ｆは
事故点である。

第１図に示すように、電流ｉ　（ｔ）は変流器２の電流
検出信号として得られ、電圧ｖ　（ｔ）は変成器３によ
り電圧検出信号として得られる。電流ｊ（ｔ）は補助変
成器４によって所定のアナログ電流信号に変換され、電
圧ｖ（ｔ）は変成器５によって所定のアナログ電圧信号
に変換される。アナログ電流信号はアナログフィルタ６
ａを通してサンプリングホールド回路７ａに供給されサ
ンプリングされる。アナログ電圧信号はアナログフィル
タ６ｂを通してサンプリングホールド回路７ｂに供給さ
れサンプリングされる。サンプリングホールド回路７ａ
によってサンプリングされた電流データはＡ／Ｄ変換器
９によってディジタル電流データに変換された後に演算
処理部ｌＯに入力される。また、サンプリングホールド
７ｂによってサンプリングされた電圧データはＡ／Ｄ変
換器９によってディジタル電圧データに変換された後に
演算処理部１０に入力される。演算処理部１ｏにおいて
は、ディジタル電流データとディジタル電圧データを基
に所定の演算処理を実行する。

しかるに、第３図のリレー設置点ｐ０）ｉ圧Ｖ（ｔ）、
電流ｉ　（ｔ）と線路インピーダンスの関係は次の（５
）式又は（６）式で示される。

ｊｖ（ｔ）ｄｔ＝Ｒｊｉ（ｔ）ｄｔ＋Ｌｄｉ（ｔ）　　
　−（６）（５）、（６）式は任意の時間ｔ＋、ｔｙ、
ｔ３・・・について成立するので、（７） （８）式となる。

Ｄ＋２（＋）−１（ｔｙ）　　　ｉ（ｔｔ）、Ｄｚ３（
ｉ）−ｉ　　（ｔ：＋）　　　ｉ　　（ｊｔ）とおくと
、Ｒ，Ｌは（７）（８）式より各々（９）、（１０）式
となる。

Ｓ、、（ｖ）、Ｓ、！（ｉ）、Ｓ、３（ｖ）、Ｓ、３（
ｊ）が求まれば、ｉ　（ｔｔ）、］　（ｔｔ）、　　１
（ｔ３）は既知であるので（９）、（１０）式のＲｌＬ
が求まる。このＲ，Ｌは周波数に依存しない値である。

第１図の継電装置によれば、系統のアナログ電圧信号ｖ
　（ｔ）とアナログ電流信号ｉ　（ｔ）が補助変成器４
．５．アナログフィルタ６ａ、６ｂを通してサンプリン
グホールド回路７ａ、７ｂに人力される。アナログ電流
信号ｉ　（ｔ）とアナログ電圧信号ｖ　（ｔ）は、それ
ぞれ、時間（１）の連続関数として表される。サンプリ
ングホールド回路７ａはアナログ電流信号ｉ　（ｔ）の
所定の時間間隔Δｔでサンプリングし、サンプリングホ
ールド回路７ｂはアナログ電圧信号ｖ　（ｔ）を所定の
時間間隔Δｔでサンプリングする。

ここで、第２図に示すように、アナログ電流信号１（ｔ
）とアナログ電圧信号ｖ　（ｔ）を総称的にｙ＝ｆ　（
ｔ）とすると、ｙ、＝ｆ　（ｔ、）、　　ｙ＋＝ｒ　（
ｔｔ）、　ｙｔ−ｆ　（ｔｔ）’、　ｙ、ｓ−ｒ　（ｔ
３）　。

・、となり、１．＋　　ｊ６＝ｊｔ　　ｊ＋＝ｊ３〜ｔ
、−Δｔとなる。

サンプリングホールド回路７ａ、７ｂによってサンプリ
ングされたｙのデータｙ。、　ｙ＋＋　ｙｔ。

ｙ３．・・・はマルチプレクサ８を通してＡ／Ｄ変換器
９に導かれディジタルデータに変換される。演算処理部
１０は、Ａ／Ｄ変換器９からのディジタルデータに基づ
いて以下のような演算を実行し、線路ｌの抵抗分Ｒとリ
アクタンスＬを算出する。

〔Ｉ〕サンプリングホールド回路７ａ、７ｂのサンプリ
ング間隔Δｔ毎のサンプリングデータを直線近似による
２点使用して台形近似により任意の時間における時間間
隔に対応する面積Ｓ　（ｙ）を求め当該時間間隔におけ
る電流量と電圧量を算出し、これらの算出量と各サンプ
リング時刻における電流差Ｄ　（ｉ）に基づいて送電線
路の抵抗分Ｒとリアクタンス分りを算出する。

すなわち、第２図に示すように、時刻１．とｔ。

間における電流量（電圧量）として（＋３）式が得られ
る。

ま　に、 時刻ｔ、とｔ３間における電流量（電圧量）として（１
４）式を得る。

さらに時刻ｔ とｔ２間の電流差ＤＩ２（１ −ｉ　。

１１＋時刻ｔ、とｔ３間の電流差Ｄ２３（１）１２であ
り、 ＋３は時刻ｔ ｔ、のデータとして求まる。

したがって、 送電線 の抵抗分Ｒとリアクタンス分りは（９）（Ｉ　Ｏ） 式として求まる。

法による３点を使用して台形近似より を得、これらの（＋５）、（１６）式とり、、（ｉ）ｌ
ｙ　　１１とＤｔａ（ｊ）−＋３　ｉｔを用いて（９）
（１０）式により送電線路の抵抗分Ｒとリアクタンス分
りを算出する。

Ｃ１１ｌｌ）Δｔ毎のサンプリングデータを３点使用し
、２次曲線近似方法として、Ｙｏ、Ｙ＋、Ｙｔを通る２
次曲線ｙ＝ｆ　（ｔ）を用いて演算する。ｙｆ　（ｔ）
は ｙ＝ｆ　（ｔ）＝ａｔ’＋ｂｔ＋ｃ　　−（１７）ｙ、
＝ｆ（ｏ）＝ｃ　　　　　　　　・・・（１８）ｙ、＝
ｆ（ｔ、）＝ｆ（Δｔ）−ａΔｔ’＋ｂΔｔ＋ｃ　　・
＝（１９）ｙｔ＝ｒ（ｔｔ）＝ｒ（２Δｔ）−４ａＡｔ
″＋２ｂΔｔ＋ｃ　　　−（２０）（１８）〜（２ｏ）
式よりａ、ｂ、ｃを求めると、・・（２３） （＋７）。

）〜（２３）式より次の（２４） 式と （２５）式を得る。

同様にして、 を得て、 前述と同様にしてＲ１ Ｌを算出する。

ＣＩＶ〕Δｔ毎のサンプリングデータを３点使用用する
方法として、 ｙｏ ｙ、を通る２次曲 線は（１７） 〜（２０）式 ％式％２３） 式となる。

る。

ｅｔ ｙ２を使用して台形近似すると、 （ｙ） Ｓ　２３　（ｙ　）は（２７）式 （２８）式と なる。

以上のようにして、 Ｓ　、２（ｖ　） Ｓ＋２（１） よ 、（ｙ） と同様にして求まり、 Ｓ２３　（Ｖ） Ｓ２３（１） は５２３（ｙ） と同様にして求まる。

ま た、Ｄ＋２（１）＝ｉ−ｔ　　Ｉｌ、Ｉ）ｙ３（ｉ）−
１３１、であり、ｌＩ＋　　ｌｔ＋　　’３は時刻ｔ４
．ｔ２．ｔ３のデータとして求まる。

したがって、送電線路の抵抗分Ｒとリアクタンス分りは より求まる。

以上の如く、第１図に示す継電器によれば、系統の電圧
信号ｖ　（ｔ）と電流信号ｉ　（ｔ）を補助変成器６ａ
、６ｂ、サンプリングホールド回路７ａ、７ｂ、マルチ
プレクサ８．Ａ／Ｄ変換器９でディジタル量に変換した
データＶ。、ｖｌ＋　ｖ２４Ｖ３．Ｉｏ、Ｉｌ、１２＋
　　ｉ３を使用してマイクロプロセッサ１１で（１３）
式、（１４）式、（＋５）式、（１６）式、（２４）式
、（２５）式、（２７）式、（２８）式のいずれかの手
段でＳ　＋　２　。

５２３を求めて（９）式、（１０）式で最終的に線路の
抵抗分Ｒとリアクタンス分りを求める。また、第４図に
示す如きリレー特性は以下の式で求まる。

周波数ω。におけるリレー整定値（Ω）である。

Ｇ　発明の効果 上述の如く本発明は、送電線路の電圧信号と電流信号を
サンプリングして得たサンプリングデータと、サンプリ
ング時刻における電流差を有効に利用して送電線路の抵
抗分とリアクタンス分を算出するものであるから、周波
数に依存しない時間領域の手法であり、事故時に発生す
る過渡的振動の低周波化に対しては特別のフィルタ処理
が不要となり、かつ高速動作が可能であると共に、イン
ラッンユ電流の増大化に対してはインラッノユの電流に
忠実に応動する高性能な距離継電器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による距離継電器のブロック図
、第２図は第１図の距離継電器の演算方式の説明図、第
３図は送電線路の等価回路図、第４図は距離リレーの特
性例を示す図である。 １・・・送電線、２・・変流器、３・変成器、４．５・
・補助変成器、６ａ、６ｂ・・・アナログフィルタ、７
ａ、７ｂ・・・サンプリングホールド回路、８・・・マ
ルチプレクサ、９・・・アナログ・ディジタル変換器（
Ａ／Ｄ変換器）、ＩＯ・・演算処理部、ＩＩ・・・マイ
クロプロセッサ、１２・・・リード・オンリー・メモリ
（ＲＯＭ）、１３・・・ランダム・アクセス・メモリ（
ＲＡＭ）、Ｒ・・・線路の抵抗骨、Ｌ・・・線路のリア
クタンス分。 第２図 演算方式の説明図 ｔ。 ｔ ５１２（Ｙ）＝Ｊ’　ニアｙｄｔ、５２３ＣＹ’）＝ｆ
’（”、　Ｙｄｔ第３図 送電縁の等価回路 Ｒ線路の抵抗分 Ｖ（【）　　電圧リレー人ツノ ｉ（＋）　　電流リレー人力 Ｚｓ　　後方インピーダンス 第４図 距離リレー特性例

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）送電線路の電圧信号と電流信号をそれぞれ所定の
   サンプリング時間間隔でサンプリングするサンプリング
   手段と、 このサンプリング手段により得られたサンプリングデー
   タを基に任意の時間におけるサンプリング時間間隔に対
   応する電圧量と電流量を算出し、これらの算出された電
   圧量と電流量および前記任意の時間におけるサンプリン
   グ時間間隔での複数の時刻における電流差を基に前記送
   電線路の抵抗分とリアクタンス分を求める演算処理手段
   とによって構成したことを特徴とする距離継電器。
2. （２）送電線路の電圧信号ｖ（ｔ）と電流信号ｉ（ｔ）
   をそれぞれ所定の時間間隔Δｔでサンプリングするサン
   プリング手段と、 このサンプリング手段により得られたΔｔ毎の２点のサ
   ンプリングデータを基に直線近似法による台形近似によ
   り任意の時間における時間間隔に対応する電圧量Ｓ（ｖ
   ）と電流量Ｓ（ｉ）を算出し、これらの電圧量Ｓ（ｖ）
   と電流量Ｓ（ｉ）および各サンプリング時刻における電
   流差Ｄ（ｉ）に基づいて前記送電線路の抵抗分Ｒとリア
   クタンス分Ｌを算出する演算処理手段からなることを特
   徴とする距離継電器。
3. （３）送電線路の電圧信号ｖ（ｔ）と電流信号ｉ（ｔ）
   をそれぞれ所定の時間間隔Δｔでサンプリングするサン
   プリング手段と、 このサンプリング手段により得られたΔｔ／２毎の３点
   のサンプリングデータを基に直線近似法による台形近似
   により任意の時間における時間間隔に対応する電圧量Ｓ
   （ｖ）と電流量Ｓ（ｉ）を算出し、これらの電圧量Ｓ（
   ｖ）と電流量Ｓ（ｉ）および各サンプリング時刻におけ
   る電流差Ｄ（ｉ）に基づいて前記送電線路の抵抗分Ｒと
   リアクタンス分Ｌを算出する演算処理手段からなること
   を特徴とする距離継電器。
4. （４）送電線路の電圧信号ｖ（ｔ）と電流信号ｉ（ｔ）
   をそれぞれ所定の時間間隔Δｔでサンプリングするサン
   プリング手段と、 このサンプリング手段により得られたΔｔ毎の３点のサ
   ンプリングデータを基に２次曲線近似法による任意の時
   間における時間間隔に対応する電圧量Ｓ（ｖ）と電流量
   Ｓ（ｉ）を算出し、これらの電圧量Ｓ（ｖ）と電流量Ｓ
   （ｉ）および各サンプリング時刻における電流差Ｄ（ｉ
   ）に基づいて前記送電線路の抵抗分Ｒとリアクタンス分
   Ｌを算出する演算処理手段からなることを特徴とする距
   離継電器。
5. （５）送電線路の電圧信号ｖ（ｔ）と電流信号ｉ（ｔ）
   をそれぞれ所定の時間間隔Δｔでサンプリングするサン
   プリング手段と、 このサンプリング手段により得られたΔｔ毎の３点のサ
   ンプリングデータを基に２次曲線近似法によりΔｔ／２
   のデータを推測し、任意の時間における時間間隔に対応
   する電圧量Ｓ（ｖ）と電流量Ｓ（ｉ）を算出し、これら
   の電圧量Ｓ（ｖ）と電流量Ｓ（ｉ）および各サンプリン
   グ時刻における電流差Ｄ（ｉ）に基づいて前記送電線路
   の抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｌを算出する演算処理手段
   からなることを特徴とする距離継電器。