JPH04347919A - Digital relay for protection of harmonic filter equipment - Google Patents

Digital relay for protection of harmonic filter equipment

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JPH04347919A
JPH04347919A JP10273491A JP10273491A JPH04347919A JP H04347919 A JPH04347919 A JP H04347919A JP 10273491 A JP10273491 A JP 10273491A JP 10273491 A JP10273491 A JP 10273491A JP H04347919 A JPH04347919 A JP H04347919A
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JP
Japan
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value
fundamental wave
current
relay
harmonic
Prior art date
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Pending
Application number
JP10273491A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Nakatani
英之 中谷
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04347919A publication Critical patent/JPH04347919A/en
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Abstract

PURPOSE:To surely extract a fundamental wave component and to cut a DC component to make the secular change and the temperature change difficult to occur by detecting the fundamental component of a high frequency branch of a high frequency filter equipment. CONSTITUTION:A sample value im which is sampled by sampling and holding circuits 13a and 14a at intervals of a certain time t and is digitally converted by A/D conversion circuits 13b and 14b is momentarily stored in RAMs 13c and 14c. First operation parts 13d and 14d read out a value im sampled at an arbitrary Lime t=tm, a value im+p sampled p periods after the time tm, and a value im-p sampled p periods before the time tm from RAMs 13c and 14c to calculate iotam based on a formula iotam=(im-p)+2im+im+p. Consequently, the high frequency component included in calculated data iotam is cut but a fundamental wave remains as it is.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、高調波フィルタ設備を
保護するために設けられるディジタルリレーに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital relay provided for protecting harmonic filter equipment.

【0002】0002

【従来の技術】周波数変換所に代表されるような多量の
高周波電流を発生する所においては、高調波電流を吸収
するために、大地と並列に高調波フィルタ設備が設置さ
れる。高調波フィルタ設備は、単一の周波数を除去する
ための専用フィルタと、複数の高調波を同時に除去する
兼用フィルタとを組み合わせたもので、例えば基本波に
対して第5次、第11次、第13次の高調波をそれぞれ
専用フィルタで除去し、それより高次の高調波を兼用フ
ィルタで除去している。なお、第n(n=5,11,1
3)次高調波を流す分路を第n分路(この分路には専用
フィルタが設けられている)、それより高い次数の高調
波をまとめて流す分路をHP分路(この分路には兼用フ
ィルタが設けられている)ということにする。
2. Description of the Related Art In places where a large amount of high frequency current is generated, such as a frequency conversion station, harmonic filter equipment is installed in parallel with the ground in order to absorb harmonic current. Harmonic filter equipment is a combination of a dedicated filter for removing a single frequency and a dual-purpose filter that simultaneously removes multiple harmonics. For example, for the fundamental wave, the 5th, 11th, The 13th harmonic is removed by a dedicated filter, and the higher harmonics are removed by a dual purpose filter. Note that the nth (n=5, 11, 1
3) The shunt through which harmonics of higher order are passed is called the n-th shunt (this shunt is equipped with a dedicated filter), and the shunt through which harmonics of higher orders are passed together is called the HP shunt (this shunt is is equipped with a dual-purpose filter).

【0003】この高調波フィルタ設備における事故の1
つとして、高調波フィルタ設備を構成するコンデンサ素
子やリアクトル素子の故障がある。これらの故障を検出
する方法は、インピーダンスを検出する方式を含め、い
くつか考えられるが、各分路に定常的に流れている基本
波電流に注目した分路間の同一相基本波差電流を検出す
る方式が優れた方式として採用されている。ここに、同
一相を見ることとしている理由は、同一相ならば相電圧
の不平衡に左右されないからである。また、インピーダ
ンス方式では周波数変動の影響を受けるという欠点があ
るからである。
[0003] Accident 1 in this harmonic filter equipment
One of these is the failure of capacitor elements and reactor elements that make up the harmonic filter equipment. There are several ways to detect these faults, including a method to detect impedance. The detection method has been adopted as an excellent method. The reason why we are looking at the same phase here is that if it is the same phase, it will not be affected by unbalanced phase voltages. Another reason is that the impedance method has the disadvantage of being affected by frequency fluctuations.

【0004】上記同一相基本波差電流を検出する従来の
アナログ式保護リレーの回路図を第3図に示す(日新電
気技報Vol.23.No.2(1978,4) 参照
)。同図において、高周波分路として第5分路 5L、
第11分路11L、第13分路13L、HP分路HPL
の4つが存在し、各分路間の差電流を監視する保護リレ
ーが図示されている。以下、第5分路 5Lと第11分
路11Lとの間の差電流を監視する保護リレーについて
説明するが、他の分路間の差電流を監視する保護リレー
の動作も、この保護リレーの動作に類似しているので説
明は省略する。
FIG. 3 shows a circuit diagram of a conventional analog protection relay for detecting the same-phase fundamental wave difference current (see Nissin Electric Technical Report Vol. 23. No. 2 (1978, 4)). In the figure, a fifth branch 5L as a high frequency branch,
11th branch 11L, 13th branch 13L, HP branch HPL
There are four of them, and a protection relay is shown that monitors the differential current between each shunt. The protection relay that monitors the differential current between the 5th shunt 5L and the 11th shunt 11L will be described below, but the operation of the protective relay that monitors the differential current between other shunts also applies to this protective relay. Since the operations are similar, the explanation will be omitted.

【0005】第3図に示すように、第5分路 5Lには
コンデンサC5 、リアクトルL5 、抵抗R5 等か
らなるフィルタ回路が設置され、第11分路11Lには
コンデンサC11、リアクトルL11、抵抗R11等か
らなるフィルタ回路が設置され、各分路 5L,11L
を流れる電流i5,i11を検出する変流器CT1,C
T2,CT3 およびCT4,CT5,CT6 が設置
されている。このうち、変流器CT1,CT5 の出力
端は、補償変流器CCT1,CCT2 を通して互いに
たすき掛けに接続されており、変流器CT1,CT5 
で検出され、補償変流器CCT1,CCT2 で補正さ
れた電流の差電流Δiがとられる。補償変流器CCT1
,CCT2 は、分路間の基本波定格値の相違を初期調
整時に補正するためのものである。この差電流Δiは、
第5高調波通過フィルタF5 、第11高調波通過フィ
ルタF11で各高調波成分が吸収され、残る基本波成分
のみ分路故障検出リレー 5A,11Bに導入される。
As shown in FIG. 3, a filter circuit consisting of a capacitor C5, a reactor L5, a resistor R5, etc. is installed in the fifth branch 5L, and a filter circuit consisting of a capacitor C11, a reactor L11, and a resistor R11 is installed in the eleventh branch 11L. A filter circuit consisting of 5L and 11L is installed in each branch.
Current transformers CT1, C detecting currents i5, i11 flowing through
T2, CT3, CT4, CT5, and CT6 are installed. Output terminals of current transformers CT1 and CT5 are cross-connected to each other through compensating current transformers CCT1 and CCT2.
A difference current Δi between the currents detected at and corrected by the compensation current transformers CCT1 and CCT2 is taken. Compensating current transformer CCT1
, CCT2 are for correcting the difference in fundamental wave rating values between the shunts at the time of initial adjustment. This difference current Δi is
Each harmonic component is absorbed by the fifth harmonic pass filter F5 and the eleventh harmonic pass filter F11, and only the remaining fundamental wave component is introduced into the shunt failure detection relays 5A and 11B.

【0006】分路故障検出リレー 5Aは、第5分路を
流れる電流i5 を基準 (ipol)にして第5分路
を流れる電流の増加を差電流Δiの増加に基づいて検出
するリレーであり、分路故障検出リレー11Bは、第1
1分路を流れる電流i11を基準にして第11分路を流
れる電流の増加を差電流Δiの減少に基づいて検出する
リレーである。
The shunt failure detection relay 5A is a relay that detects an increase in the current flowing through the fifth shunt based on an increase in the differential current Δi, with the current i5 flowing through the fifth shunt as a reference (ipol), The shunt failure detection relay 11B is the first
This relay detects an increase in the current flowing through the 11th branch based on the current i11 flowing through the 1st branch based on a decrease in the differential current Δi.

【0007】上記のように保護リレーを構成すれば、単
一分路の素子故障、2分路同一相の素子故障といった代
表的な事故に対して保護動作をさせることができる。例
えば、第5分路のコンデンサの素子故障によりインピー
ダンスが減少した場合、第5分路を通過する基本波電流
が増大し、第5−第11分路間の第5分路側差電流が増
大しリレー 5Aが動作するとともに、HP−第5分路
間の第5分路側差電流の増加により、HP−第5分路間
に設けたリレー5Bが動作するので、これらのリレー動
作によりトリップ指令を出すことができる。
By configuring the protection relay as described above, it is possible to carry out a protective operation against typical accidents such as element failure in a single branch or element failure in two branches of the same phase. For example, if the impedance decreases due to an element failure of the capacitor in the 5th shunt, the fundamental wave current passing through the 5th shunt will increase, and the 5th shunt side difference current between the 5th and 11th shunts will increase. When relay 5A operates, relay 5B installed between HP and fifth shunt operates due to the increase in the difference current between HP and fifth shunt, so the trip command is issued by the operation of these relays. I can put it out.

【0008】また、2分路同一相のコンデンサの素子故
障、例えば第5分路、HP分路の同一相にコンデンサの
素子故障が発生したときは、第5分路およびHP分路の
電流が増大するために、第5−第11分路間の第5分路
側差電流の増大によりリレー5Aが動作するとともに、
第13−HP分路間のHP分路側差電流の増大によりリ
レーHPBが動作するので、この条件によりトリップ指
令を出すことができる。
[0008] Furthermore, when element failure occurs in capacitors in the same phase of the two shunts, for example, in the same phase of the 5th shunt and HP shunt, the currents in the 5th shunt and HP shunt In order to increase the current, the relay 5A operates due to an increase in the fifth branch side difference current between the fifth and eleventh branches, and
Since the relay HPB operates due to an increase in the HP shunt side difference current between the 13th-HP shunt, a trip command can be issued under this condition.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の高調
波フィルタ設備保護用差電流リレーでは、補償変流器C
CT1,CCT2 、フィルタF5,F11等の付帯設
備を必要とし、大部分はリレー 5A,11B、フィル
タF5,F11等のアナログ素子を使っているため、経
年変化や温度変化による特性の変化が起こりやすく、こ
のため検出の精度が劣化するおそれがあった。したがっ
て、短い周期で、付帯設備を含めた差電流リレーの特性
を定期点検し、必要により素子の調整、取替え等をしな
ければならず、保守管理に手数がかかっている。
However, in the differential current relay for protecting harmonic filter equipment, the compensation current transformer C
Requires incidental equipment such as CT1, CCT2, filters F5, F11, etc., and mostly uses analog elements such as relays 5A, 11B, filters F5, F11, etc., so characteristics are likely to change due to aging or temperature changes. , Therefore, there was a risk that the detection accuracy would deteriorate. Therefore, the characteristics of the differential current relay, including the auxiliary equipment, must be periodically inspected at short intervals, and elements must be adjusted or replaced as necessary, resulting in a time-consuming maintenance process.

【0010】また、基本波と近接する高周波成分、例え
ば第5次高調波はアナログフィルタでは完全に除去する
ことは困難であった。このため、演算増幅器を用いた遮
断特性の鋭いアクティブフィルタを使用することも行わ
れていたが、回路が複雑化するとともに、コンデンサ、
抵抗の特性の経年変化、温度変化のために特性が変化す
るという問題が依然残っていた。
[0010] Furthermore, it has been difficult to completely remove high frequency components close to the fundamental wave, such as the fifth harmonic, using an analog filter. For this reason, active filters with sharp cutoff characteristics using operational amplifiers have been used, but the circuits become complicated and capacitors and
There still remained the problem that the characteristics of the resistor changed over time and due to temperature changes.

【0011】さらに、直流成分が残っていると、直流成
分に対するリレーの感度は高いのでリレーの誤動作の原
因となる。本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、基本波成分を確実に抽出するとともに、直流成
分をカットし、経年変化、温度変化の生じにくい高調波
フィルタ設備保護用ディジタルリレーを提供することを
目的とする。
[0011]Furthermore, if a DC component remains, the sensitivity of the relay to the DC component is high, causing the relay to malfunction. The present invention has been made in view of the above problems, and provides a digital relay for protecting harmonic filter equipment that reliably extracts the fundamental wave component, cuts the DC component, and is resistant to aging and temperature changes. The purpose is to

【0012】0012

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の高調波フィルタ設備保護用ディジタルリレ
ーは、高調波フィルタ設備の分路に流入する電流を検出
する電流検出手段と、基本波の一周期に相当する時間を
所定の間隔で等分した各時点ごとに電流検出手段の出力
波をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリン
グ手段によってサンプリングされたサンプル値im (
m はサンプリング点を示す整数)の中から、所定数p
を用いて、等間隔にある3つのサンプル値im−p,i
m,im+p を選択し、 ιm=im−p +2im +im+p       
  …(1)なる値を演算する第1演算手段と、上記の
第1演算手段により算出された値ιmを用いてιm 及
び半周期離れた値ιm−k の差分 ιm −ιm−k                 
    …(2)を求める第2演算手段と、上記の第2
演算手段により得られた値を用いて電流の基本波成分の
抽出演算をする第3演算手段とを有し、第3演算手段に
より抽出された電流の基本波成分に基づいて動作するも
のである。
[Means for Solving the Problems] To achieve the above object, the harmonic filter equipment protection digital relay of the present invention includes a current detection means for detecting a current flowing into a shunt of the harmonic filter equipment, and a basic a sampling means for sampling the output wave of the current detection means at each point in time when time corresponding to one period of the wave is equally divided at predetermined intervals; and a sample value im (
m is an integer indicating a sampling point), a predetermined number p
Using, three equally spaced sample values im-p,i
Select m, im+p, ιm=im-p +2im +im+p
...(1) Using the first calculation means that calculates the value ιm and the value ιm calculated by the first calculation means, the difference ιm −ιm−k between ιm and the value ιm−k separated by half a period.
...a second calculation means for calculating (2);
and third calculation means for extracting and calculating the fundamental wave component of the current using the value obtained by the calculation means, and operates based on the fundamental wave component of the current extracted by the third calculation means. .

【0013】[0013]

【作用】電流の瞬時値i(t) を、基本波成分In(
n=1)と、高調波成分In(n=2,3,…) とを
用いて一般的に書き表すと、 i(t) =ΣIn  sin(nωt+θn)   
 …(3)となる。nは次数、ωは基本波の周波数、θ
n はn次波の位相であり、総和Σはnに対してとる(
以下、特に断らない限り総和Σはnに対してとるものと
する)。
[Operation] The instantaneous value i(t) of the current is changed to the fundamental wave component In(
n=1) and harmonic component In(n=2,3,...), i(t) = ΣIn sin(nωt+θn)
...(3). n is the order, ω is the frequency of the fundamental wave, θ
n is the phase of the n-th wave, and the sum Σ is taken for n (
Hereinafter, unless otherwise specified, the sum Σ is taken for n.)

【0014】ここで、一周期2π/ωを2k等分した各
時点ごとにi(t) をサンプリングをすると、im 
=i (2mπ/2k ω) =ΣIn sin( nmπ/k+θn)      
   …(4)となる。
Here, if i(t) is sampled at each point in time when one period 2π/ω is divided into 2k equal parts, im
=i (2mπ/2k ω) =ΣIn sin(nmπ/k+θn)
...(4).

【0015】また、im+p は、 im+p =ΣIn sin{n(m+p)π/k+θ
n}  …(5)im−p は、 im−p =ΣIn sin{n(m−p)π/k+θ
n}  …(6)と表わされる。
[0015] Also, im+p is: im+p =ΣIn sin{n(m+p)π/k+θ
n}...(5) im-p is, im-p =ΣIn sin{n(m-p)π/k+θ
n}...(6).

【0016】いま、s次波(sは自然数)のみを考える
。 上記(1) 式を書き替えると、 ιm =im−p +2im +im+p=2im +
Is sin{s(m+p)π/k+θs}+Is s
in{s(m−p)π/k+θs}=2im +2Is
 sin{(sm π/k)+θs}×cos(spπ
/k) =2im +2im cos(spπ/k)=2im{
1+cos(spπ/k)}      …(7)とな
る。
[0016] Now, only the s-th wave (s is a natural number) will be considered. Rewriting equation (1) above, ιm =im-p +2im +im+p=2im +
Is sin {s(m+p)π/k+θs}+Is s
in {s(m-p)π/k+θs}=2im +2Is
sin {(sm π/k)+θs}×cos(spπ
/k) =2im +2im cos(spπ/k)=2im{
1+cos(spπ/k)} (7).

【0017】以下、(7) 式の2{1+cos(sp
π/k)}をG(s) と表わす。 G(s) =2{1+cos(spπ/k)}    
    …(8)G(s) はフィルタのゲインに相当
する。 上記(7) 式から、G(s) は、直流(s=0) 
で最大値4をとり、所定のsに対してcos(spπ/
k) =−1を満たすpを選択することにより値0をと
る。したがって、一種の基本波通過、特定高調波除去用
のディジタルフィルタとすることができる。
Hereinafter, 2{1+cos(sp
π/k)} is expressed as G(s). G(s) =2{1+cos(spπ/k)}
...(8) G(s) corresponds to the gain of the filter. From the above equation (7), G(s) is DC (s=0)
takes the maximum value 4, and for a given s cos(spπ/
k) Takes the value 0 by selecting p that satisfies =-1. Therefore, it can be used as a kind of digital filter for passing the fundamental wave and removing specific harmonics.

【0018】第2図は、対象波の一周期を120等分し
て各時点ごとに対象波をサンプリングし、所定の数pを
12とした場合の、 G(s) =2{1+cos(12s π/60)}の
演算結果を示すグラフであり、縦軸はゲインG(s) 
、横軸は高調波の次数sにとっている。
FIG. 2 shows that when one cycle of the target wave is divided into 120 equal parts and the target wave is sampled at each time point, and the predetermined number p is 12, G(s) = 2 {1 + cos (12s π/60)}, where the vertical axis is the gain G(s)
, the horizontal axis represents the harmonic order s.

【0019】同図から、基本波通過、5次高調波付近の
遮断フィルタになっていることが分かる。次に、第2演
算手段によりιm 及び半周期離れた値ιm−k の差
分を求めると、 ιm −ιm−k =2(im −im−k ){1+cos(spπ/k
)}=2Is{sin(smπ/k+θs)−sin(
s(m−k)π/k+θs)}{1+cos(spπ/
k)}=4Is sin (sπ/2) cos(sm
π/k+θs +sπ/2) {1+cos(spπ/
k)}                      
                        …
(9) この式を見ると波の次数sが偶数のときには、
ιm −ιm−k のゲインは0となっている。
From the figure, it can be seen that the filter is designed to pass the fundamental wave and cut off the vicinity of the fifth harmonic. Next, when the second calculation means calculates the difference between ιm and the value ιm-k separated by half a cycle, ιm -ιm-k = 2(im - im-k ) {1+cos(spπ/k
)}=2Is{sin(smπ/k+θs)−sin(
s(m-k)π/k+θs)}{1+cos(spπ/
k)}=4Is sin (sπ/2) cos(sm
π/k+θs +sπ/2) {1+cos(spπ/
k)}

(9) Looking at this formula, when the wave order s is an even number,
The gain of ιm −ιm−k is zero.

【0020】よって、この第2演算手段の出力信号に基
づいて、第3演算手段により基本波成分を求めれば、直
流をカットし、基本波を通過させ、所望の次数の高調波
を除外することのできるディジタルリレーを実現するこ
とができる。
[0020] Therefore, if the fundamental wave component is determined by the third calculation means based on the output signal of the second calculation means, it is possible to cut the direct current, pass the fundamental wave, and exclude harmonics of a desired order. It is possible to realize a digital relay that can perform

【0021】[0021]

【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1図は第i分路iL,第j分路jL(i,j
=5, 11,13,HP) 間に接続されたフィルタ
回路1,2と各フィルタ回路1,2を保護するディジタ
ルリレー3の回路図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples will be explained in detail below with reference to the accompanying drawings showing examples. Figure 1 shows the i-th branch iL and the j-th branch jL (i, j
=5, 11, 13, HP) It is a circuit diagram of filter circuits 1 and 2 connected between them and a digital relay 3 that protects each filter circuit 1 and 2.

【0022】フィルタ回路1はコンデンサCi と、リ
アクトルLi との直列回路であり、フィルタ回路2も
コンデンサCj と、リアクトルLj との直列回路で
ある。フィルタ回路1に流れる電流は変流器CTi に
より検出され、フィルタ回路2に流れる電流は変流器C
Tj により検出され、それぞれディジタルリレー3に
入力される。
The filter circuit 1 is a series circuit of a capacitor Ci and a reactor Li, and the filter circuit 2 is also a series circuit of a capacitor Cj and a reactor Lj. The current flowing through filter circuit 1 is detected by current transformer CTi, and the current flowing through filter circuit 2 is detected by current transformer C
Tj is detected and input to the digital relay 3, respectively.

【0023】ディジタルリレー3は、電流の高調波成分
を減衰させる高調波減衰回路11,12と、高調波減衰
回路11,12の出力i(t) から直流成分をカット
し、基本波成分を抽出する基本波抽出回路13,14と
、基本波抽出回路13,14により抽出された基本波成
分同士の差電流を求める差電流算出回路15と、差電流
算出回路15により検出された差電流にしきい値と一定
以上の隔たりが生じ、かつこの状態が時限回路17でカ
ウントされる一定時間以上続いた場合に指令信号を出力
する指令出力回路16と、時限回路17とを有する。
The digital relay 3 includes harmonic attenuation circuits 11 and 12 that attenuate harmonic components of current, and cuts DC components from outputs i(t) of the harmonic attenuation circuits 11 and 12 to extract fundamental wave components. fundamental wave extraction circuits 13 and 14, a difference current calculation circuit 15 that calculates the difference current between the fundamental wave components extracted by the fundamental wave extraction circuits 13 and 14, and a threshold for the difference current detected by the difference current calculation circuit 15. It has a command output circuit 16 and a time limit circuit 17 that output a command signal when a gap of a certain value or more occurs and this state continues for a certain time or more counted by a time limit circuit 17.

【0024】上記基本波抽出回路13,14は高調波減
衰回路11,12の出力電圧を一定時間Δt(Δtは例
えば0.000139秒に設定される。周波数60Hz
 の場合、位相角3°に相当し、サンプリング数2k=
120となる。)ごとにサンプリングするサンプルホー
ルド回路13a,14a、サンプルホールドされた値を
ディジタル変換するA/D変換回路13b,14b、そ
のディジタル変換されたサンプル値(im とおく)を
記憶するRAM13c,14c、設定された所定数p(
本実施例ではp=2,5,12 とする)を用いて、等
間隔にある3つのサンプル値im−p,im,im+p
 を選択して、ιm=im−p +2im +im+p
         …(10)なる値を演算する第1演
算部13d,14d、第1演算部13d,14dで算出
された値ιm 及びιm と半サイクル離れた値ιm−
60の差分 Ιm =ιm −ιm−60            
      …(11)を演算する第2演算部13f,
14f、第2演算部13f,14fで算出された値Ιm
 を用いて、次式、{(1/120)ΣIm 2} 1
/2       …(12)により実効値を演算する
第3演算部13e,14eを有する(前記(12)式で
の総和Σはm=0 から119 までとっている)。
The fundamental wave extraction circuits 13 and 14 control the output voltages of the harmonic attenuation circuits 11 and 12 for a certain period of time Δt (Δt is set to, for example, 0.000139 seconds. The frequency is 60 Hz.
In the case of , it corresponds to a phase angle of 3°, and the number of samplings is 2k =
It becomes 120. ), A/D conversion circuits 13b and 14b that digitally convert the sampled and held values, RAMs 13c and 14c that store the digitally converted sample values (referred to as im), and settings. The predetermined number p(
In this example, p = 2, 5, 12) is used to calculate three equally spaced sample values im-p, im, im+p.
Select ιm=im-p +2im +im+p
...(10) The first calculation units 13d and 14d calculate the values ιm and ιm calculated by the first calculation units 13d and 14d, and the value ιm− which is half a cycle away.
Difference of 60 Ιm = ιm −ιm − 60
A second calculation unit 13f that calculates (11),
14f, the value Ιm calculated by the second calculation units 13f, 14f
Using the following formula, {(1/120)ΣIm 2} 1
/2... It has third calculation units 13e and 14e that calculate the effective value according to (12) (the sum Σ in the above equation (12) is taken from m=0 to 119).

【0025】以下、上記ディジタルリレー3の動作を説
明する。サンプルホールド回路13a,14aにより上
記一定時間Δtごとにサンプリングされ、A/D変換回
路13b,14bによりディジタル変換されたサンプル
値im は、RAM13c,14cに刻々記憶される。 第1演算部13d,14dは、任意の時刻t=tm に
おいてサンプリングされた値im と、それよりp周期
後にサンプリングされた値im+p と、p周期前にサ
ンプリングされた値im−p とをRAM13c,14
cから読出して、上記(10)式に基づいてιm を算
出する。上記(10)式により算出されたデータιm 
に含まれる高調波成分はカットされ、基本波はそのまま
残っていることは既に第2図を用いて説明したとおりで
ある。
The operation of the digital relay 3 will be explained below. The sample value im sampled by the sample hold circuits 13a, 14a at the above-mentioned fixed time intervals Δt and digitally converted by the A/D conversion circuits 13b, 14b is stored moment by moment in the RAMs 13c, 14c. The first calculation units 13d and 14d store a value im sampled at an arbitrary time t=tm, a value im+p sampled p periods later, and a value im-p sampled p periods ago, into the RAM 13c, 14
c, and calculate ιm based on the above equation (10). Data ιm calculated by the above formula (10)
As already explained using FIG. 2, the harmonic components contained in the waveform are cut, and the fundamental wave remains as it is.

【0026】以下、p=2,5,12 の各場合のゲイ
ンG(s) を計算した結果を表に示す。 まず、p=12の場合、 G(s) =2{1+cos(12s π/60)}と
なり、基本波s=1、第5次高調波s=5付近のG(s
) の値は表1のようになる。ここにΔsはそれぞれs
=1およびs=5からの周波数のずれ(%)でありG(
s) の値はs=1に対するものを100とおき、これ
からの相対値を示す。
The results of calculating the gain G(s) in each case of p=2, 5, and 12 are shown in the table below. First, when p = 12, G(s) = 2 {1 + cos (12s π/60)}, and G(s) near the fundamental wave s = 1 and the fifth harmonic s = 5.
) values are shown in Table 1. Here, Δs is s
is the frequency deviation (%) from = 1 and s = 5, and G(
The value of s) is set to 100 for s=1, and the relative value from this is shown.

【0027】[0027]

【表1】[Table 1]

【0028】上の表から、基本波付近ではフィルタゲイ
ンはほぼ一定かつ最大となり、第5高調波付近ではフィ
ルタゲインは0となることが分かる。したがって、第5
高調波を除去できるので、第5分路に用いればよいこと
が分かる。 次に、p=5の場合、 G(s) =2{1+cos(5sπ/60)}となり
、基本波s=1、第11次高調波s=11、第13次高
調波s=13付近のG(s) の値は表2のようになる
From the above table, it can be seen that the filter gain is almost constant and maximum near the fundamental wave, and becomes 0 near the fifth harmonic. Therefore, the fifth
It can be seen that since harmonics can be removed, it can be used for the fifth branch. Next, when p = 5, G(s) = 2 {1 + cos (5sπ/60)}, and the fundamental wave s = 1, the 11th harmonic s = 11, and the 13th harmonic s = 13. The values of G(s) are shown in Table 2.

【0029】[0029]

【表2】[Table 2]

【0030】上の表から、基本波付近ではフィルタゲイ
ンはほぼ一定かつ最大となり、第11高調波、第13高
調波付近ではフィルタゲインはほぼ0となることが分か
る(フィルタゲインが完全に0となるのは第12高調波
に対してである)。したがって、第11高調波および第
13高調波を除去できるので、第11分路、第13分路
に用いればよいことが分かる。
From the above table, it can be seen that the filter gain is almost constant and maximum near the fundamental wave, and becomes almost 0 near the 11th and 13th harmonics (the filter gain becomes completely 0). (This is true for the 12th harmonic). Therefore, since the 11th harmonic and the 13th harmonic can be removed, it can be seen that it is sufficient to use the 11th and 13th shunts.

【0031】次に、p=5の場合、 G(s) =2{1+cos(2sπ/60)}となり
、基本波、第23,25,35,37次高調波付近のG
(s) の値は次のようになる。
Next, when p=5, G(s) = 2 {1+cos(2sπ/60)}, and G near the fundamental wave, 23rd, 25th, 35th, and 37th harmonics
The value of (s) is as follows.

【0032】[0032]

【表3】[Table 3]

【0033】上の表から、基本波付近ではフィルタゲイ
ンはほぼ一定かつ最大となる。第23,25、35,3
7次高調波付近ではフィルタゲインは0とはいえないが
、高調波減衰回路11,12を通せば高調波成分は予め
抑圧されているから問題になることはない。したがって
、HP分路に用いることができる。なお、高調波でのフ
ィルタゲインをもっと落としたい場合、以上のp=2,
5,12の各場合のフィルタ特性を有する第1演算部を
直列につないで、その直列につないだものを改めて第1
演算部として、それぞれの分路に用いてもよい。
From the above table, the filter gain is almost constant and maximum near the fundamental wave. 23rd, 25th, 35th, 3rd
Although the filter gain cannot be said to be 0 near the seventh harmonic, this does not become a problem because the harmonic components are suppressed in advance by passing through the harmonic attenuation circuits 11 and 12. Therefore, it can be used for HP shunting. In addition, if you want to further reduce the filter gain at harmonics, use the above p = 2,
The first arithmetic units having the filter characteristics in each case of 5 and 12 are connected in series.
It may be used as an arithmetic unit for each branch.

【0034】この直列につないだ第1演算部のフィルタ
特性を表4に掲げておく。なお、表4では、Δs=0の
場合のみの相対ゲインを示す。
Table 4 lists the filter characteristics of the first arithmetic units connected in series. Note that Table 4 shows relative gains only when Δs=0.

【0035】[0035]

【表4】[Table 4]

【0036】第2演算部13f,14fは、前記(11
)式により半サイクルずれた値との差分Im をとるこ
とにより、直流分を除去することができる。第3演算部
13e,14eは、第2演算部13f,14fにおいて
算出された直流分の除去された値Im を用いて上記(
12)式に基づいて実効値を演算することにより基本波
成分を抽出する。
[0036] The second calculation units 13f and 14f perform the above-mentioned (11
) By calculating the difference Im with the value shifted by half a cycle, the DC component can be removed. The third calculation units 13e and 14e use the DC component removed value Im calculated in the second calculation units 13f and 14f to calculate the above ((
12) Extract the fundamental wave component by calculating the effective value based on the equation.

【0037】そして、このようにして得られた基本波は
、差電流算出回路15によって、その差電流が算出され
る。さらに詳説すると、差電流算出回路15は、分路i
Lを流れる電流に含まれる基本波電流の定格値と、分路
jLを流れる電流に含まれる基本波電流の定格値との初
期比率をro 、基本波抽出回路13により求めた分路
iLの実効値をIi 、基本波抽出回路14により求め
た分路jLの実効値をIjとすると、判別式Ii −r
o Ij ≧Ii,n ×p/100により差電流の存
在を検出するものである。上記Ii,n は分路iLの
基本波電流定格値であり、pは検出感度(%)である。
The difference current of the fundamental wave thus obtained is calculated by the difference current calculation circuit 15. To explain in more detail, the difference current calculation circuit 15 calculates the shunt i
The initial ratio of the rated value of the fundamental wave current included in the current flowing through L and the rated value of the fundamental wave current included in the current flowing through shunt jL is ro, and the effective effect of shunt iL obtained by the fundamental wave extraction circuit 13 is When the value is Ii and the effective value of the shunt jL obtained by the fundamental wave extraction circuit 14 is Ij, the discriminant Ii −r
o Ij ≧Ii, n×p/100 to detect the presence of a differential current. The above Ii,n is the fundamental wave current rating value of the shunt iL, and p is the detection sensitivity (%).

【0038】指令出力回路16は、差電流算出回路15
による判別結果が時限回路17でカウントされる一定時
間以上現れていることを知ると、高調波フィルタ回路1
,2を系統より切り離すために遮断器(図示せず)に動
作出力を出す。これにより、高調波フィルタ回路1,2
に流れる電流を遮断できる。なお、この場合、時限リレ
ーを取り付けないで基準値以上である状態が瞬時現れて
も動作信号を出力するようにしてもよい。
The command output circuit 16 is a differential current calculation circuit 15.
When it is known that the discrimination result has appeared for a certain period of time counted by the time limit circuit 17,
, 2 from the system, an operating output is provided to a circuit breaker (not shown). As a result, harmonic filter circuits 1 and 2
can interrupt the current flowing to the Note that in this case, the operation signal may be outputted even if a state where the value is equal to or greater than the reference value appears instantaneously without installing a time relay.

【0039】以上のようにして、(10)式を演算する
ことにより、所望次数の高調波成分を除去し、基本波成
分を含むデータのみを取り出し、更に(11)式を演算
することにより直流分を完全に除去し、それに基づいて
基本波差電流を求め、リレーの動作をさせることができ
るので、高周波を分路させるフィルタ設備の保護リレー
を好適に構成することができる。
As described above, by calculating equation (10), harmonic components of the desired order are removed, only data containing the fundamental wave component is extracted, and by calculating equation (11), DC Since the fundamental wave difference current can be determined based on the fundamental wave difference current and the relay can be operated, it is possible to suitably configure a protective relay for a filter equipment that shunts high frequency waves.

【0040】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではない。例えば、上記実施例は、差電流検出リレ
ーであったが、これに限られるものではなく、単独の電
流を検出するものであってもよい。また、第3演算手段
において電流の基本波成分の抽出するのに実効値演算回
路を使用していたが、実効値をとるのではなく例えばフ
ーリエ積分をして基本波成分を抽出することにしてもよ
い。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, although the above embodiment is a differential current detection relay, the relay is not limited to this, and may be one that detects a single current. In addition, in the third calculation means, an effective value calculation circuit was used to extract the fundamental wave component of the current, but instead of taking the effective value, for example, the fundamental wave component was extracted by Fourier integration. Good too.

【0041】また、上記実施例では、サンプリング間隔
Δtは、位相角3°に対応した時間であったが、これに
限定されるものではない。一般にサンプリング角が小さ
いほど高次数の高調波を扱うことができるが(サンプリ
ング定理)、データ量が多くなり、サンプリング角が大
きいほどデータ量は少なくて済むようになるが、処理可
能な高調波の次数は低下する。その他本発明の要旨を変
更しない範囲内において、種々の設計変更を施すことが
可能である。
Further, in the above embodiment, the sampling interval Δt is a time corresponding to a phase angle of 3°, but the present invention is not limited to this. In general, the smaller the sampling angle, the more harmonics can be handled (sampling theorem), but the amount of data increases. The order decreases. Various other design changes can be made without changing the gist of the present invention.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように、本発明の高調波フィルタ
設備保護用ディジタルリレーによれば、設定された数p
を用いて、等間隔にある3つのサンプル値im−p,i
m,im+p を選択して、ιm=im+p +2im
 +im−pなる値を演算することにより、基本波成分
を含み、上記所定数pに対応する周波数成分を含まない
データιm を得ることができる。
Effects of the Invention As described above, according to the digital relay for protecting harmonic filter equipment of the present invention, the set number p
Using, three equally spaced sample values im-p,i
Select m, im+p and ιm=im+p +2im
By calculating the value +im-p, it is possible to obtain data ιm that includes the fundamental wave component and does not include the frequency component corresponding to the predetermined number p.

【0043】さらに、データιm に対して半サイクル
離れた値との差分をとることにより、直流分を完全に除
去することもできる。したがって、高調波フィルタ設備
を分路する高調波の次数に合わせてpを設定してディジ
タルリレーを構成すれば、信頼性の高いリレーが得られ
、当該高調波フィルタ設備を好適に保護することができ
る。
Furthermore, the direct current component can be completely removed by taking the difference between the data ιm and a value that is half a cycle away. Therefore, by configuring a digital relay by setting p according to the order of the harmonics that shunt the harmonic filter equipment, a highly reliable relay can be obtained and the harmonic filter equipment can be suitably protected. can.

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

【図1】高調波フィルタ設備保護用ディジタルリレーの
ブロック構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of a digital relay for protecting harmonic filter equipment.

【図2】ディジタルフィルタのゲイン特性を示すグラフ
である。
FIG. 2 is a graph showing the gain characteristics of a digital filter.

【図3】従来のアナログ方式の高調波フィルタ設備保護
リレーを示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional analog harmonic filter equipment protection relay.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2  高調波フィルタ回路、 3  高調波フィルタ設備保護リレー、11,12  
高調波減衰回路、 13,14  基本波抽出回路、 13a,14a  サンプリング回路、13b,14b
  A/D変換回路、 13c,14c  RAM、 13d,14d  第1演算部、 13e,14e  第3演算部、 13f,14f  第2演算部、 15  差電流算出回路、 16  指令出力回路、 CTi,CTj   変流器
1, 2 harmonic filter circuit, 3 harmonic filter equipment protection relay, 11, 12
Harmonic attenuation circuit, 13, 14 Fundamental wave extraction circuit, 13a, 14a Sampling circuit, 13b, 14b
A/D conversion circuit, 13c, 14c RAM, 13d, 14d first calculation section, 13e, 14e third calculation section, 13f, 14f second calculation section, 15 difference current calculation circuit, 16 command output circuit, CTi, CTj change sink

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高調波フィルタ設備の高周波分路の基本波
成分を検出することにより、高調波フィルタ設備を保護
するリレーであって、高調波フィルタ設備の分路に流入
する電流を検出する電流検出手段と、基本波の一周期に
相当する時間を所定の間隔で等分した各時点ごとに電流
検出手段の出力波をサンプリングするサンプリング手段
と、サンプリング手段によって得られたサンプル値im
 (m はサンプリング点を示す整数)の中から、所定
数pを設定して、等間隔にある3つのサンプル値im−
p,im,im+p を選択し、 ιm=im−p +2im +im+pなる値を求める
第1演算手段と、上記第1演算手段により算出された値
ιm を用いてιm 及び半周期離れた値ιm−k の
差分 ιm −ιm−k を求める第2演算手段と、上記第2演算手段により得ら
れた値を用いて電流の基本波成分の抽出する第3演算手
段とを有し、第3演算手段により抽出された電流の基本
波成分に基づいて動作することを特徴とする高調波フィ
ルタ設備保護用ディジタルリレー。
Claim 1: A relay that protects harmonic filter equipment by detecting the fundamental wave component of a high frequency shunt of the harmonic filter equipment, wherein the relay detects the current flowing into the shunt of the harmonic filter equipment. a detection means, a sampling means for sampling the output wave of the current detection means at each point in time when the time corresponding to one period of the fundamental wave is equally divided at predetermined intervals, and a sample value im obtained by the sampling means.
(m is an integer indicating a sampling point), set a predetermined number p, and select three equally spaced sample values im-
p, im, im+p and calculates the value ιm=im-p +2im +im+p using the value ιm calculated by the first calculation means, ιm and a value ιm-k separated by half a period. and a third calculation means for extracting the fundamental wave component of the current using the value obtained by the second calculation means, and the third calculation means extracts the fundamental wave component of the current. A digital relay for protecting harmonic filter equipment, which operates based on the fundamental wave component of the extracted current.
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