JPH0466875A - 交流電気量の振幅値演算装置 - 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］ この発明は交流電気量の振幅値演算装置、特にディジタ
ル装置による交流電気量の振幅値演算装置の周波数特性
の改良に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の交流電気量の振幅値演算装置として、系
統電流を９０°間隔でサンプリングし、連続する２つの
サンプリング値をそれぞれ２乗し、加算し、これによっ
て得た値を整定値と比較して過電流の検出を行うものが
あった。

図を用いて説明すると、第３図に示すように、系統電流
をｉ−Ｉ。ｓｉｎωｔとし、これを一定の周期りでサン
プリングすると５時刻ｔ。において、ｉ　（ｔｏ）　＝
Ｉｏ　ｓｉｎωｔ　ｏ（１）となる。サンプリング周期
りを電気角で９０°とすると、時刻ｔ。−ｈ　において
、 ｉ＜ｔｏ−ｈ）　　＝　　１　　ｏｓｉｎω　（ｔｏ−
ｈ）＝−Ｉ　、ｃｏｓωｔ　ｏ　　　　　　（Ｚ　＞と
なる。上記（１）及び（２）式から。

１２（ｔｏＥｉ２（ｔｏ−ｈ）＝　　Ｉｏ”５ｉｎ２ω
ｔｏ今（−１ｏ）２ｃｏｓ２ω　１０＝Ｉｎ”＜５ｉｎ
２ωｔ、＋ｅｏｓ２ωｔｏ）−■。′（３） が得られる。上記（３）式は、ｉ　（ｔｏ）と１（ｔｏ
−ｈ）を夫々２乗して加算した値が、系統電流ｉの最大
値Ｉ。

の２乗に等しくなることを表わす６ ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の交流電気量の振幅値演算装置は以
上のように構成されているので、系統電流ｉの周波数が
変化してしまい、サンプリング周期が第４図に示すよう
に、その電気角が９０”に対応しなくなると、上記（３
）式の関係はもはや成立しなくなる問題点がある。

今、系統電流ｉの定格周波数をｆ、とじ、この定格周波
数ｆ、に対して電気角９０°毎にサンプリングするよう
に、サンプリング周期りを選んでおく。系統電流ｉの任
意の周波数をｆとし、ｆｏ／ｆ−ｎなる変数ｎを定義す
る。そして、ｉ（ｔ。）と１（ｔｏ−ｈ）の２乗の和を
Ｆ（ｎ）とすると、次式が得られる。

Ｆ（ｎ）＝　１２（ｔｏ）”１２（ｔｏ−ｈ）２ｎ　　
　　　　２ｎ　　　　　　　　ｎ２　　　　ｎ　　　　
　　　　　ｎ 第５図は、変数ｎを変化させた場合の上記（４）式の演
算結果の一例を図示したしのである。この図からも分か
るように、ｎ＝１以外は、Ｉｏ２を中心として周期的に
大きさが変化することになる。

つまり、周波数が変化した場合は、上記（３）式による
判定は不正確なものとかる。

従って、従来の交流電気量の振幅値演算装置は、周波数
が変化すると演算誤差が増大する欠点があった。

この発明は、上記のような従来の欠点を解消するために
なされたもので、比較的単純な演算方法て検出対象の周
波数が変化しても、Ｍ算誤差の少ない交流電気量の振幅
値演算装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための、手段］ この発明に係る交流電気量の振幅値演算装置は、保護対
象から検出された交流電気量を定格周波数における周期
の所定周期毎にサンプリングして保持するサンプル・ホ
ールド回路と、このサンプル・ホールド回路の出力信号
から得た連続する３個のデータ１（ｔｏ）、１（ｔｏ−
ｈ）、１（ｔｏ−２ｈ）により（但し、ｉは系統電流、
ｔｏは時刻、ｈはサンプリング周期）を演算し、演算し
た結果を所定の整流値と比較して保護のための動作出力
を得る演算処理回路と、を備えたものである。

［作　用コ この発明においては、サンプル　ホールド回路で保護対
象から検出された電気量を所定の周期でサンプリングし
、そのサンプリングした値より得たサンプリング間隔９
０°の３個のデータを用いて演算処理回路で誤差の少な
い振幅値演算を行う。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例のブロック図を示すもので、第
１図において、保護対象より検出された系統電流ｉは、
折り返し誤差対策用のアナログ　フィルタ（１）を通っ
た後、サンプル　ホルト回１　（２）に入力され、ここ
で所定の周期例えば１／４周期でサンプリングされる。

サンプル　ホルト回路（２）の出力は、アナログ　テイ
ジタル変換回路（３）に入力され、ディジタル信号に変
換された後、入力回路（４）に供給される。入力回路（
４）は、入力されたディジタル信号のレベル変換を行っ
て演算処理口ｉ１’８　（５）に供給する。演算処理回
路（５）は、後述の（１０）式の右辺の演算を行い、次
いで（１０）式の左辺を整定値より大きいか否かの比較
をし、その結果大ならば、出力回路（６）を経て外部に
動作出力を供給し、保護対象に保護動作を実行する。な
お、サンプル・ホールド回路（２）〜出力回路〈６）の
動作を制御するために、制御回路（７）が設けられてい
る。

次に式を用いて動作を説明する。系統電流１は、正常状
態においてｉ　＝　ｒｏｓｉｎωｔと変化し、アナログ
・フィルタ（１）を介してサンプル・ホールド回路（２
）に入力されてサンプリングされる。サンプル・ホール
ド回路（２）の出力は、アナログ・ディジタル変換回路
（３）によりディジタル信号に変換され、入力回路（４
）を介して演算処理回路（５）に入力される。

いま、サンプリング周期りを電気角９０°としたとき、
時刻ｔｏ、ｔｏ−ｈ、ｔｏ−２ｈにおいてサンプリング
された３個の系統電流１（ｔｏ）、１（ｔｏ−ｈ）、１
（ｔｏ−２ｈ）は、次の（５）弐〜（７）式のように表
される。

１（ｔｏ）　　＝　ｒｏｓｉｎωｔｏ　　　　　　　（
５）ｉ（ｔｏ−ｈ）　＝　Ｉｏｓｉｎω（ｔｏ−ｈ）　
　　　　（６）ｉ　（ｔ　ｏ−２ｈ　）　＝　Ｉ　ｏ　
ｓ　＋　ｎ　ω（ｔ　ｏ　−２ｈ　）　　　　　（７）
ここで、上記（５）式及び（６）式、ならびに上記（６
）式及び（７）式を用いて、従来と同様にＦ（ｎ）ｔｏ
　　＝　ｉ　２（ｔｏ）”１２（ｔｏ−ｈ）　　　（８
）Ｆ（ｎ）ｔｏ−ｎ＝　＋２（ｔｏ−ｈ）→ｉ　２（ｔ
ｏ−２ｈ）　　　（９）を計算する。

次に、上記（８）式及び（９）式の演算結果よりそれぞ
れの平方根を算出し、その後平均値Ｇ（ｎ）を求める。

すなわち、 ２　　　　　　　（］、　Ｏ） を計算する。なお、−旦平方根を算出しているのは、前
述のように従来方式の演算結果は■。２を中心として周
期的に大きさが変化するので、上記（８）式及び（９）
式の演算結果を直接加算し、２て割っても、真の平均値
とはならないからである。

上記（１０）式の展開は省略するが、第２図は上記（８
）式及び（９）式の演算結果の平方根、ならびに上記（
１０）式の演算結果を図示したものである。この図から
も分かるように、上記（１０）弐ピ従来の場合に比し、
周波数変化による影響は軽減されていることがわかる。

演算処理回路＜５）は、連続した３個のサンプリング値
である１（ｔｏ）、１（ｔｏ−ｈ）、ｉ（ｔ、−２ｈ）
により上記（１０）式の演算をし、更に予め定めた整定
値Ｉより大きいか否かの比較をし、大きいとする結果が
得られたときは、出力回路（６）を経て外部に動作出力
を供給し、保護対象に保護動作を実行する。

なお、上記実施例では、整定値として系統電流のものを
用い、過電流を検出する場合について説明したが、整定
値は系統電圧のものてあってもよく、これにより過電圧
の検出ができ、また検出を反転させることにより不足電
圧の検出にも適用でき、上記実施例の効果を奏する。ま
た、複数の入力の保護継電器、例えば差動保護継電器や
距離継電器を備え、各入力につき上記（１０）式の処理
をしてその大きさを求め、差動演算やインピーダンス演
算させてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、保護対象から検出さ
れた交流電気量を定格周波数における周期の所定周期毎
にサンプリングして保持するサンプル　ホールド回路と
、このサンプル・ホールド回路の出力信号から得た連続
する３個のデータ１（ｔｏ）、１（ｔｏ−ｈ）、１（ｔ
ｏ−２ｈ）により（但し、ｉは系統電流、ｔｏは時刻、
ｈはサンプリング周期）を演算し、演算した結果を所定
の整流値と比較して保護のための動作出力を得る演算処
理回路と、を備えたので、検出対象の周波数が変化して
も誤差の少ない保護機能が、比較的華純に得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１区はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はこの発明の詳細な説明するための図、第３図は系統電
流が定格周波数のときの波形とサンプリングの関係を示
す図、第４図は系統電流が定格周波数から変化した場合
の波形とサンプリングの関係を示す図、第５図は系統周
波数が変化してもサンプリング周期を一定としたときの
演算結果を示す図である。 図において、（２）はサンプル　ホールド回路、（５）
は演算処理回路である。 扇３図 島４図 但（ ｎ−１，２ｐ噂合

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 保護対象から検出された交流電気量を定格周波数におけ
   る周期の所定周期毎にサンプリングして保持するサンプ
   ル・ホールド回路と、 このサンプル・ホールド回路の出力信号から得た連続す
   る３個のデータｉ（ｔ＿ｏ）、ｉ（ｔ＿ｏ−ｈ）、ｉ（
   ｔ＿ｏ−２ｈ）により（但し、ｉは系統電流、ｔ＿ｏは
   時刻、ｈはサンプリング周期） √ｉ＾２（ｔ＿ｏ）＋ｉ＾２（ｔ＿ｏ−ｈ）＋√ｉ＾２
   （ｔ＿ｏ−ｈ）＋ｉ＾２（ｔ＿ｏ−２ｈ）／２を演算し
   、演算した結果を所定の整流値と比較して保護のための
   動作出力を得る演算処理回路と、を備えたことを特徴と
   する交流電気量の振幅値演算装置。