JPH08126190A - 電力系統のディジタル保護方法 - Google Patents
電力系統のディジタル保護方法Info
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- JPH08126190A JPH08126190A JP25776294A JP25776294A JPH08126190A JP H08126190 A JPH08126190 A JP H08126190A JP 25776294 A JP25776294 A JP 25776294A JP 25776294 A JP25776294 A JP 25776294A JP H08126190 A JPH08126190 A JP H08126190A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】サンプリング周波数を系統周波数の１２倍に固
定したままで、系統周波数が変動してもディジタル距離
継電器やディジタル界磁喪失継電器の特性が変化しない
ディジタル保護方法を提供することにある。 【構成】電力系統の電圧と電流を系統周波数の１２倍の
サンプリング周波数でサンプルしてディジタル量に変換
したのち、これらのデータを使って周波数ｆを算出し、
このｆからサンプリング位相角の正弦値を得る。ディジ
タル距離継電器では送電線の保護すべき範囲のインピー
ダンスＺに対応した第１中間データと電流今回分サンプ
リングデータに対応した第２中間データとを使って、数
式６により判定式Ｐを演算し、このＰの極性から保護信
号を出力させる。又、ディジタル界磁喪失継電器では同
期機の同期リアクタンスに対応した第３中間データと過
渡リアクタンスに対応した第４中間データとを使って、
数式９により判定式Ｑを演算し、このＱの極性から保護
信号を出力させる。
定したままで、系統周波数が変動してもディジタル距離
継電器やディジタル界磁喪失継電器の特性が変化しない
ディジタル保護方法を提供することにある。 【構成】電力系統の電圧と電流を系統周波数の１２倍の
サンプリング周波数でサンプルしてディジタル量に変換
したのち、これらのデータを使って周波数ｆを算出し、
このｆからサンプリング位相角の正弦値を得る。ディジ
タル距離継電器では送電線の保護すべき範囲のインピー
ダンスＺに対応した第１中間データと電流今回分サンプ
リングデータに対応した第２中間データとを使って、数
式６により判定式Ｐを演算し、このＰの極性から保護信
号を出力させる。又、ディジタル界磁喪失継電器では同
期機の同期リアクタンスに対応した第３中間データと過
渡リアクタンスに対応した第４中間データとを使って、
数式９により判定式Ｑを演算し、このＱの極性から保護
信号を出力させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、所定のサンプリング
周期でサンプルして得られる電力系統のデータを使っ
て、電力系統の周波数の変動に影響されずに当該電力系
統や機器を保護する電力系統のディジタル保護方法に関
する。
周期でサンプルして得られる電力系統のデータを使っ
て、電力系統の周波数の変動に影響されずに当該電力系
統や機器を保護する電力系統のディジタル保護方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】電力系統の電圧や電流などのアナログ量
をディジタル量に変換し、このディジタルデータを使っ
て装置や機器を保護するディジタル保護継電器が多用さ
れている。このディジタル保護継電器は、一般に電力系
統の定格周波数の１２倍に固定されたサンプリング周波
数（即ち電力系統の定格周波数の周期の１２分の１のサ
ンプリング周期）で電圧データや電流データをサンプル
し、これらのサンプリングデータを所定のアルゴリズム
により計算して、その計算結果に従って保護動作を行わ
せる。
をディジタル量に変換し、このディジタルデータを使っ
て装置や機器を保護するディジタル保護継電器が多用さ
れている。このディジタル保護継電器は、一般に電力系
統の定格周波数の１２倍に固定されたサンプリング周波
数（即ち電力系統の定格周波数の周期の１２分の１のサ
ンプリング周期）で電圧データや電流データをサンプル
し、これらのサンプリングデータを所定のアルゴリズム
により計算して、その計算結果に従って保護動作を行わ
せる。
【０００３】電力系統の送電線を保護する場合に、イン
ピーダンスは送電線の距離の電気的尺度である。よって
電圧と電流の比の関数が所定値以下になったときに保護
動作をする継電器が距離継電器であり、電圧と電流の比
が距離継電器のみるインピーダンスと称される。ディジ
タル距離継電器はこれらの電圧や電流を前述したサンプ
リング周波数でサンプルして得られるディジタルデータ
を使用する。
ピーダンスは送電線の距離の電気的尺度である。よって
電圧と電流の比の関数が所定値以下になったときに保護
動作をする継電器が距離継電器であり、電圧と電流の比
が距離継電器のみるインピーダンスと称される。ディジ
タル距離継電器はこれらの電圧や電流を前述したサンプ
リング周波数でサンプルして得られるディジタルデータ
を使用する。
【０００４】又、同期発電機や同期電動機などの同期機
は、その界磁が失われると誘起電圧が減少し、同期化力
を失って同期外れとなる。そこで同期機の界磁喪失をデ
ィジタル界磁喪失継電器を使って保護するが、このディ
ジタル界磁喪失継電器はオフセットモー形距離継電器で
構成している。この場合も電圧や電流を前述したサンプ
リング周波数でサンプルして得られるディジタルデータ
を使用する。
は、その界磁が失われると誘起電圧が減少し、同期化力
を失って同期外れとなる。そこで同期機の界磁喪失をデ
ィジタル界磁喪失継電器を使って保護するが、このディ
ジタル界磁喪失継電器はオフセットモー形距離継電器で
構成している。この場合も電圧や電流を前述したサンプ
リング周波数でサンプルして得られるディジタルデータ
を使用する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらのディジタル距
離継電器やディジタル保護継電器が保護動作をするため
に入力する電圧データや電流データは、前述したように
電力系統の定格周波数の１２倍に固定されたサンプリン
グ周波数で得られるデータを使用する。従って、電力系
統の周波数が変動すると正しいデータを採取することが
できなくなるから、継電器の特性に誤差を生じてしま
う。即ち保護の精度が低下してしまう不具合を生じる。
このような不具合を回避するために、系統周波数の変動
に追従してサンプリング周波数を変化させる「可変サン
プリング周波数方式」もあるが、この可変サンプリング
周波数を作成する回路は複雑な構成になり、実用的では
ない欠点を有する。
離継電器やディジタル保護継電器が保護動作をするため
に入力する電圧データや電流データは、前述したように
電力系統の定格周波数の１２倍に固定されたサンプリン
グ周波数で得られるデータを使用する。従って、電力系
統の周波数が変動すると正しいデータを採取することが
できなくなるから、継電器の特性に誤差を生じてしま
う。即ち保護の精度が低下してしまう不具合を生じる。
このような不具合を回避するために、系統周波数の変動
に追従してサンプリング周波数を変化させる「可変サン
プリング周波数方式」もあるが、この可変サンプリング
周波数を作成する回路は複雑な構成になり、実用的では
ない欠点を有する。
【０００６】そこでこの発明の目的は、サンプリング周
波数を系統周波数の１２倍に固定したままで、系統周波
数が変動してもディジタル距離継電器やディジタル界磁
喪失継電器の特性が変化しないディジタル保護方法を提
供することにある。
波数を系統周波数の１２倍に固定したままで、系統周波
数が変動してもディジタル距離継電器やディジタル界磁
喪失継電器の特性が変化しないディジタル保護方法を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めにこの発明の電力系統のディジタル保護方法は、ディ
ジタル距離継電器にあっては、電力系統の電圧と電流
を、当該電力系統定格周波数の周期の１２分の１をサン
プリング周期にして別々にサンプリングして得られる電
圧のサンプリングデータと電流のサンプリングデータと
をメモリーに記憶し、これらの電圧サンプリングデータ
又は電流サンプリングデータから前記電力系統の周波数
を算出し、この電力系統周波数算出値からサンプリング
時点の位相角を算出し、このサンプリング位相角算出値
からサンプリング位相角の正弦値を算出し、送電線の保
護すべき範囲を定める設定インピーダンスと電流の今回
分サンプリングデータとの乗算値から電圧の前々々回分
サンプリングデータを差し引いて第１中間データの今回
分を算出し、電流の今回分サンプリングデータから第２
中間データの今回分を算出し、前記サンプリング位相角
正弦値を二乗した値と前記第１中間データの前回分と第
２中間データの前回分とを乗算し、その乗算結果を４倍
して第１積を演算し、前記第１中間データの今回分と第
２中間データの今回分とを乗算して第２積を演算し、前
記第１中間データの前々回分と第２中間データの前々回
分とを乗算して第３積を演算し、前記第１中間データの
今回分と第２中間データの前々回分とを乗算して第４積
を演算し、前記第１中間データの前々回分と第２中間デ
ータの今回分とを乗算して第５積を演算し、これら第１
積と第２積と第３積と第４積と第５積とを加算して第１
加算結果を求め、この第１加算結果の極性が正のときに
保護信号を出力するものとする。
めにこの発明の電力系統のディジタル保護方法は、ディ
ジタル距離継電器にあっては、電力系統の電圧と電流
を、当該電力系統定格周波数の周期の１２分の１をサン
プリング周期にして別々にサンプリングして得られる電
圧のサンプリングデータと電流のサンプリングデータと
をメモリーに記憶し、これらの電圧サンプリングデータ
又は電流サンプリングデータから前記電力系統の周波数
を算出し、この電力系統周波数算出値からサンプリング
時点の位相角を算出し、このサンプリング位相角算出値
からサンプリング位相角の正弦値を算出し、送電線の保
護すべき範囲を定める設定インピーダンスと電流の今回
分サンプリングデータとの乗算値から電圧の前々々回分
サンプリングデータを差し引いて第１中間データの今回
分を算出し、電流の今回分サンプリングデータから第２
中間データの今回分を算出し、前記サンプリング位相角
正弦値を二乗した値と前記第１中間データの前回分と第
２中間データの前回分とを乗算し、その乗算結果を４倍
して第１積を演算し、前記第１中間データの今回分と第
２中間データの今回分とを乗算して第２積を演算し、前
記第１中間データの前々回分と第２中間データの前々回
分とを乗算して第３積を演算し、前記第１中間データの
今回分と第２中間データの前々回分とを乗算して第４積
を演算し、前記第１中間データの前々回分と第２中間デ
ータの今回分とを乗算して第５積を演算し、これら第１
積と第２積と第３積と第４積と第５積とを加算して第１
加算結果を求め、この第１加算結果の極性が正のときに
保護信号を出力するものとする。
【０００８】ディジタル界磁喪失継電器にあっては、電
力系統の電圧と電流を、当該電力系統定格周波数の周期
の１２分の１をサンプリング周期にして別々にサンプリ
ングして得られる電圧のサンプリングデータと電流のサ
ンプリングデータとをメモリーに記憶し、これらの電圧
サンプリングデータ又は電流サンプリングデータから前
記電力系統の周波数を算出し、この電力系統周波数算出
値からサンプリング時点の位相角を算出し、このサンプ
リング位相角算出値からサンプリング位相角の正弦値を
算出し、同期機の直軸同期リアクタンスと電流の前々々
回分サンプリングデータとの乗算値から電圧の今回分サ
ンプリングデータを差し引いて第３中間データの今回分
を算出し、電圧の今回分サンプリングデータから、同期
機の直軸過渡リアクタンスの２分の１に電流の前々々回
分サンプリングデータを乗算した結果を差し引いて第４
中間データの今回分を算出し、前記サンプリング位相角
正弦値を二乗した値と前記第３中間データの前回分と前
記第４中間データの前回分とを乗算し、その乗算結果を
４倍して第１１積を演算し、前記第３中間データの今回
分と前記第４中間データの今回分とを乗算して第１２積
を演算し、前記第３中間データの前々回分と前記第４中
間データの前々回分とを乗算して第１３積を演算し、前
記第３中間データの今回分と前記第４中間データの前々
回分とを乗算して第１４積を演算し、前記第３中間デー
タの前々回分と前記第４中間データの今回分とを乗算し
て第１５積を演算し、これら第１１積と第１２積と第１
３積と第１４積と第１５積とを加算して第２加算結果を
求め、この第２加算結果の極性が正のときに保護信号を
出力するものとする。
力系統の電圧と電流を、当該電力系統定格周波数の周期
の１２分の１をサンプリング周期にして別々にサンプリ
ングして得られる電圧のサンプリングデータと電流のサ
ンプリングデータとをメモリーに記憶し、これらの電圧
サンプリングデータ又は電流サンプリングデータから前
記電力系統の周波数を算出し、この電力系統周波数算出
値からサンプリング時点の位相角を算出し、このサンプ
リング位相角算出値からサンプリング位相角の正弦値を
算出し、同期機の直軸同期リアクタンスと電流の前々々
回分サンプリングデータとの乗算値から電圧の今回分サ
ンプリングデータを差し引いて第３中間データの今回分
を算出し、電圧の今回分サンプリングデータから、同期
機の直軸過渡リアクタンスの２分の１に電流の前々々回
分サンプリングデータを乗算した結果を差し引いて第４
中間データの今回分を算出し、前記サンプリング位相角
正弦値を二乗した値と前記第３中間データの前回分と前
記第４中間データの前回分とを乗算し、その乗算結果を
４倍して第１１積を演算し、前記第３中間データの今回
分と前記第４中間データの今回分とを乗算して第１２積
を演算し、前記第３中間データの前々回分と前記第４中
間データの前々回分とを乗算して第１３積を演算し、前
記第３中間データの今回分と前記第４中間データの前々
回分とを乗算して第１４積を演算し、前記第３中間デー
タの前々回分と前記第４中間データの今回分とを乗算し
て第１５積を演算し、これら第１１積と第１２積と第１
３積と第１４積と第１５積とを加算して第２加算結果を
求め、この第２加算結果の極性が正のときに保護信号を
出力するものとする。
【０００９】
【作用】この発明のディジタル距離継電器は、サンプリ
ングされた電圧データか電流データを使って電力系統の
周波数を算出し、この系統周波数からサンプリング位相
角を求め、更に当該サンプリング位相角の正弦値を求め
る一方で、これら電圧データと電流データ及び送電線の
保護すべき範囲を定める設定インピーダンスとから第１
中間データを求め、且つ電流データから第２中間データ
を求める。前記サンプリング位相角正弦値の二乗値と第
１中間データ前回値と第２中間データ前回値と定数との
乗算で第１積を演算し、第１中間データ今回値と第２中
間データ今回値との乗算で第２積を演算し、第１中間デ
ータ前々回値と第２中間データ前々回値との乗算で第３
積を演算し、第１中間データ今回値と第２中間データ前
々回値との乗算で第４積を演算し、第１中間データ前々
回値と第２中間データ今回値との乗算で第５積を演算
し、これら第１積から第５積までを合計した結果の極性
が正ならば、ディジタル距離継電器を動作させる保護信
号を出力する。
ングされた電圧データか電流データを使って電力系統の
周波数を算出し、この系統周波数からサンプリング位相
角を求め、更に当該サンプリング位相角の正弦値を求め
る一方で、これら電圧データと電流データ及び送電線の
保護すべき範囲を定める設定インピーダンスとから第１
中間データを求め、且つ電流データから第２中間データ
を求める。前記サンプリング位相角正弦値の二乗値と第
１中間データ前回値と第２中間データ前回値と定数との
乗算で第１積を演算し、第１中間データ今回値と第２中
間データ今回値との乗算で第２積を演算し、第１中間デ
ータ前々回値と第２中間データ前々回値との乗算で第３
積を演算し、第１中間データ今回値と第２中間データ前
々回値との乗算で第４積を演算し、第１中間データ前々
回値と第２中間データ今回値との乗算で第５積を演算
し、これら第１積から第５積までを合計した結果の極性
が正ならば、ディジタル距離継電器を動作させる保護信
号を出力する。
【００１０】ディジタル界磁喪失継電器は、サンプリン
グされた電圧データか電流データを使って電力系統の周
波数を算出し、この系統周波数からサンプリング位相角
を求め、更に当該サンプリング位相角の正弦値を求める
一方で、これら電圧データと電流データ及び同期機の直
軸同期リアクタンスとから第３中間データを求め、電圧
データと電流データ及び同期機の直軸過渡リアクタンス
とから第４中間データを求める。前記サンプリング位相
角正弦値の二乗値と第３中間データ前回値と第４中間デ
ータ前回値と定数との乗算で第１１積を演算し、第３中
間データ今回値と第４中間データ今回値との乗算で第１
２積を演算し、第３中間データ前々回値と第４中間デー
タ前々回値との乗算で第１３積を演算し、第３中間デー
タ今回値と第４中間データ前々回値との乗算で第１４積
を演算し、第３中間データ前々回値と第４中間データ今
回値との乗算で第１５積を演算し、これら第１１積から
第１５積までを合計した結果の極性が正ならば、ディジ
タル界磁喪失継電器を動作させる保護信号を出力する。
グされた電圧データか電流データを使って電力系統の周
波数を算出し、この系統周波数からサンプリング位相角
を求め、更に当該サンプリング位相角の正弦値を求める
一方で、これら電圧データと電流データ及び同期機の直
軸同期リアクタンスとから第３中間データを求め、電圧
データと電流データ及び同期機の直軸過渡リアクタンス
とから第４中間データを求める。前記サンプリング位相
角正弦値の二乗値と第３中間データ前回値と第４中間デ
ータ前回値と定数との乗算で第１１積を演算し、第３中
間データ今回値と第４中間データ今回値との乗算で第１
２積を演算し、第３中間データ前々回値と第４中間デー
タ前々回値との乗算で第１３積を演算し、第３中間デー
タ今回値と第４中間データ前々回値との乗算で第１４積
を演算し、第３中間データ前々回値と第４中間データ今
回値との乗算で第１５積を演算し、これら第１１積から
第１５積までを合計した結果の極性が正ならば、ディジ
タル界磁喪失継電器を動作させる保護信号を出力する。
【００１１】
【実施例】電力系統周波数のＮ倍の周波数で電流又は電
圧をサンプリングした場合の電力系統周波数ｆは下記の
数式１と数式２とで表される。但しＴはサンプリング周
期であり、Ｎは系統電圧の１サイクル期間中のサンプル
数である。
圧をサンプリングした場合の電力系統周波数ｆは下記の
数式１と数式２とで表される。但しＴはサンプリング周
期であり、Ｎは系統電圧の１サイクル期間中のサンプル
数である。
【００１２】
【数１】
【００１３】
【数２】ｆ＝１／ｔ 尚、この数式１におけるＶn は電圧の極性が負から正へ
変化する際のサンプリングデータであり、Ｖm は１周期
後に電圧極性が負から正へ変化する際のサンプリングデ
ータである。尚、これらの数式１と数式２は系統の電圧
信号から系統周波数を求めているが、系統の電流信号か
ら同様の計算により系統周波数を算出することも可能で
ある。
変化する際のサンプリングデータであり、Ｖm は１周期
後に電圧極性が負から正へ変化する際のサンプリングデ
ータである。尚、これらの数式１と数式２は系統の電圧
信号から系統周波数を求めているが、系統の電流信号か
ら同様の計算により系統周波数を算出することも可能で
ある。
【００１４】サンプリング位相角θは下記の数式３に示
すように、数式１と数式２で算出した系統周波数ｆを２
π倍し、更にこれにサンプリング周期Ｔを乗算すること
により得られる。
すように、数式１と数式２で算出した系統周波数ｆを２
π倍し、更にこれにサンプリング周期Ｔを乗算すること
により得られる。
【００１５】
【数３】θ＝２π・ｆ・Ｔ 図１は本発明の第１実施例であるディジタル距離継電器
の保護範囲を表したベクトル図である。図１の第１実施
例において、電流の今回分サンプリングデータＩn を縦
軸方向にとると、電流の前々々回分サンプリングデータ
Ｉn-3 は時計方向にπ／２だけ回転した横軸方向にな
る。送電線の保護すべき範囲のインピーダンスをＺとす
るとき、このインピーダンスＺと電流の今回分サンプリ
ングデータＩn との積Ｚ・Ｉn が電圧降下である。した
がって第１中間データの今回値Ａnは、図１に示すよう
に、このＺ・Ｉn から電圧の前々々回分サンプリングデ
ータＶn-3 を差し引くベクトル差で得られ、下記の数式
４で表される。
の保護範囲を表したベクトル図である。図１の第１実施
例において、電流の今回分サンプリングデータＩn を縦
軸方向にとると、電流の前々々回分サンプリングデータ
Ｉn-3 は時計方向にπ／２だけ回転した横軸方向にな
る。送電線の保護すべき範囲のインピーダンスをＺとす
るとき、このインピーダンスＺと電流の今回分サンプリ
ングデータＩn との積Ｚ・Ｉn が電圧降下である。した
がって第１中間データの今回値Ａnは、図１に示すよう
に、このＺ・Ｉn から電圧の前々々回分サンプリングデ
ータＶn-3 を差し引くベクトル差で得られ、下記の数式
４で表される。
【００１６】
【数４】Ａn ＝Ｚ・Ｉn −Ｖn-3 更に第２中間データの今回値Ｂn は下記の数式５で表さ
れる。
れる。
【００１７】
【数５】Ｂn ＝Ｉn これら第１中間データと第２中間データとの内積の極性
が正のとき、送電線は保護すべき範囲内で異常が生じた
と判定する。この判定の際に系統電圧の周波数変動の影
響を排除するために、下記の数式６に示す判定式Ｐの演
算を行う。この判定式Ｐは、「交流電気量のデジタル演
算方法」特願平６−２２９３４号に記載しているが、こ
の数式６の右辺第１項は数式３で得られるサンプリング
位相角θの正弦値を二乗した値と第１中間データの前回
値Ａn-1 と第２中間データの前回値Ｂn-1 と４との乗算
値であり、右辺第２項は第１中間データの今回値Ａn と
第２中間データの今回値Ｂn との乗算値であり、右辺第
３項は第１中間データの前々回値Ａn-2 と第２中間デー
タの前々回値Ｂn-2 との乗算値であり、右辺第４項は第
１中間データの今回値Ａn と第２中間データの前々回値
Ｂn-2 との乗算値であり、右辺第５項は第１中間データ
の前々回値Ａn-2 と第２中間データの今回値Ｂn との乗
算値をそれぞれが表している。
が正のとき、送電線は保護すべき範囲内で異常が生じた
と判定する。この判定の際に系統電圧の周波数変動の影
響を排除するために、下記の数式６に示す判定式Ｐの演
算を行う。この判定式Ｐは、「交流電気量のデジタル演
算方法」特願平６−２２９３４号に記載しているが、こ
の数式６の右辺第１項は数式３で得られるサンプリング
位相角θの正弦値を二乗した値と第１中間データの前回
値Ａn-1 と第２中間データの前回値Ｂn-1 と４との乗算
値であり、右辺第２項は第１中間データの今回値Ａn と
第２中間データの今回値Ｂn との乗算値であり、右辺第
３項は第１中間データの前々回値Ａn-2 と第２中間デー
タの前々回値Ｂn-2 との乗算値であり、右辺第４項は第
１中間データの今回値Ａn と第２中間データの前々回値
Ｂn-2 との乗算値であり、右辺第５項は第１中間データ
の前々回値Ａn-2 と第２中間データの今回値Ｂn との乗
算値をそれぞれが表している。
【００１８】
【数６】Ｐ＝４・ sinθ・Ａn-1 ・Ｂn-1 ＋Ａn ・Ｂn
＋Ａn-2 ・Ｂn-2＋Ａn ・Ｂn-2 ＋Ａn-2 ・Ｂn この判定式Ｐの極性が正のときにディジタル距離継電器
は動作となる。図２は本発明の第１実施例であるディジ
タル距離継電器によるディジタル保護方法の計算手順を
表した計算手順図である。即ち、電力系統で検出された
電圧信号と電流信号サンプリング回路１１へ入力して系
統周波数の１２倍のサンプリング周波数（Ｔなるサンプ
リング周期）でサンプルし、これをＡ／Ｄ変換器１２で
ディジタル量に変換して、電圧信号の各サンプリングデ
ータは電圧データメモリー１３へ格納し、電流信号の各
サンプリングデータは電流データメモリー１４へ格納す
る。一方で電圧データメモリー１３からの電圧データを
使って（或いは電流データメモリー１４からの電流デー
タを使って）、系統周波数算出回路１７は数式１と数式
２とにより系統周波数ｆを算出する。
＋Ａn-2 ・Ｂn-2＋Ａn ・Ｂn-2 ＋Ａn-2 ・Ｂn この判定式Ｐの極性が正のときにディジタル距離継電器
は動作となる。図２は本発明の第１実施例であるディジ
タル距離継電器によるディジタル保護方法の計算手順を
表した計算手順図である。即ち、電力系統で検出された
電圧信号と電流信号サンプリング回路１１へ入力して系
統周波数の１２倍のサンプリング周波数（Ｔなるサンプ
リング周期）でサンプルし、これをＡ／Ｄ変換器１２で
ディジタル量に変換して、電圧信号の各サンプリングデ
ータは電圧データメモリー１３へ格納し、電流信号の各
サンプリングデータは電流データメモリー１４へ格納す
る。一方で電圧データメモリー１３からの電圧データを
使って（或いは電流データメモリー１４からの電流デー
タを使って）、系統周波数算出回路１７は数式１と数式
２とにより系統周波数ｆを算出する。
【００１９】電圧データメモリー１３に格納したデータ
と電流データメモリー１４に格納したデータとを使っ
て、数式４の演算により得られる第１中間データは第１
中間データメモリー１５に格納し、数式５の演算により
得られる第２中間データは第２中間データメモリー１６
へ格納する。判定式演算回路１８は、これら第１中間デ
ータメモリー１５，第２中間データメモリー１６，及び
系統周波数算出回路１７の各データを使って判定式Ｐを
演算し、極性判定回路１９は判定式Ｐの演算結果の極性
が正ならば保護信号を出力する。
と電流データメモリー１４に格納したデータとを使っ
て、数式４の演算により得られる第１中間データは第１
中間データメモリー１５に格納し、数式５の演算により
得られる第２中間データは第２中間データメモリー１６
へ格納する。判定式演算回路１８は、これら第１中間デ
ータメモリー１５，第２中間データメモリー１６，及び
系統周波数算出回路１７の各データを使って判定式Ｐを
演算し、極性判定回路１９は判定式Ｐの演算結果の極性
が正ならば保護信号を出力する。
【００２０】図３は本発明の第２実施例であるディジタ
ル界磁喪失継電器の保護範囲を表したベクトル図であ
る。図３の第２実施例において、電流の今回分サンプリ
ングデータＩn を横軸方向にとると、電流の前々々回分
サンプリングデータＩn-3 は時計方向にπ／２だけ回転
した縦軸方向になる。同期機の直軸同期リアクタンスを
ｘd 、直軸過渡リアクタンスをｘ’d とすると、Ｉn-3
軸上で直軸同期リアクタンスｘd と、直軸過渡リアクタ
ンスｘ’d の２分の１とを直径とする円内が界磁喪失保
護保護である。
ル界磁喪失継電器の保護範囲を表したベクトル図であ
る。図３の第２実施例において、電流の今回分サンプリ
ングデータＩn を横軸方向にとると、電流の前々々回分
サンプリングデータＩn-3 は時計方向にπ／２だけ回転
した縦軸方向になる。同期機の直軸同期リアクタンスを
ｘd 、直軸過渡リアクタンスをｘ’d とすると、Ｉn-3
軸上で直軸同期リアクタンスｘd と、直軸過渡リアクタ
ンスｘ’d の２分の１とを直径とする円内が界磁喪失保
護保護である。
【００２１】第３中間データの今回値Ｃn は、直軸同期
リアクタンスをｘd と電流の前々々回分サンプリングデ
ータＩn-3 との積ｘd ・Ｉn-3 から電圧の今回分サンプ
リングデータＶn を差し引くベクトル減算の結果として
得られ、下記の数式７で表すことができる。
リアクタンスをｘd と電流の前々々回分サンプリングデ
ータＩn-3 との積ｘd ・Ｉn-3 から電圧の今回分サンプ
リングデータＶn を差し引くベクトル減算の結果として
得られ、下記の数式７で表すことができる。
【００２２】
【数７】Ｃn ＝ｘd ・Ｉn-3 −Ｖn 更に第４中間データの今回値Ｄn は、電圧の今回分サン
プリングデータＶn から、直軸過渡リアクタンスｘ’d
の２分の１と電流の前々々回分サンプリングデータＩ
n-3 との積を差し引くベクトル減算の結果として得ら
れ、これは下記の数式８で表すことができる。
プリングデータＶn から、直軸過渡リアクタンスｘ’d
の２分の１と電流の前々々回分サンプリングデータＩ
n-3 との積を差し引くベクトル減算の結果として得ら
れ、これは下記の数式８で表すことができる。
【００２３】
【数８】Ｄn ＝Ｖn −（ｘ’d ／２）・Ｉn-3 これら第３中間データと第４中間データとの内積の極性
が正のとき、同期機はその界磁が喪失したと判定する。
この判定の際に系統電圧の周波数変動の影響を排除する
ために、下記の数式９に示す判定式Ｑの演算を行う。こ
の判定式Ｑは、前述した第１実施例の場合と同様に、
「交流電気量のデジタル演算方法」特願平６−２２９３
４号に記載しているが、この数式９の右辺第１項は数式
３で得られるサンプリング位相角θの正弦値を二乗した
値と第３中間データの前回値Ｃn-1と第４中間データの
前回値Ｄn-1 と４との乗算値であり、右辺第２項は第３
中間データの今回値Ｃn と第４中間データの今回値Ｄn
との乗算値であり、右辺第３項は第３中間データの前々
回値Ｃn-2 と第４中間データの前々回値Ｄn-2 との乗算
値であり、右辺第４項は第３中間データの今回値Ｃn と
第４中間データの前々回値Ｄn-2 との乗算値であり、右
辺第５項は第３中間データの前々回値Ｃn-2 と第４中間
データの今回値Ｄn との乗算値をそれぞれが表してい
る。
が正のとき、同期機はその界磁が喪失したと判定する。
この判定の際に系統電圧の周波数変動の影響を排除する
ために、下記の数式９に示す判定式Ｑの演算を行う。こ
の判定式Ｑは、前述した第１実施例の場合と同様に、
「交流電気量のデジタル演算方法」特願平６−２２９３
４号に記載しているが、この数式９の右辺第１項は数式
３で得られるサンプリング位相角θの正弦値を二乗した
値と第３中間データの前回値Ｃn-1と第４中間データの
前回値Ｄn-1 と４との乗算値であり、右辺第２項は第３
中間データの今回値Ｃn と第４中間データの今回値Ｄn
との乗算値であり、右辺第３項は第３中間データの前々
回値Ｃn-2 と第４中間データの前々回値Ｄn-2 との乗算
値であり、右辺第４項は第３中間データの今回値Ｃn と
第４中間データの前々回値Ｄn-2 との乗算値であり、右
辺第５項は第３中間データの前々回値Ｃn-2 と第４中間
データの今回値Ｄn との乗算値をそれぞれが表してい
る。
【００２４】
【数９】Ｑ＝４・ sinθ・Ｃn-1 ・Ｄn-1 ＋Ｃn ・Ｄn
＋Ｃn-2 ・Ｄn-2＋Ｃn ・Ｄn-2 ＋Ｃn-2 ・Ｄn この判定式Ｑの極性が正のときにディジタル界磁喪失継
電器は動作となる。図４は本発明の第２実施例であるデ
ィジタル界磁喪失継電器によるディジタル保護方法の計
算手順を表した計算手順図である。即ち、電力系統で検
出された電圧信号と電流信号サンプリング回路１１へ入
力して系統周波数の１２倍のサンプリング周波数（Ｔな
るサンプリング周期）でサンプルし、これをＡ／Ｄ変換
器１２でディジタル量に変換して、電圧信号の各サンプ
リングデータは電圧データメモリー１３へ格納し、電流
信号の各サンプリングデータは電流データメモリー１４
へ格納する。一方で電圧データメモリー１３からの電圧
データを使って（或いは電流データメモリー１４からの
電流データを使って）、系統周波数算出回路１７は数式
１と数式２により系統周波数ｆを算出する。
＋Ｃn-2 ・Ｄn-2＋Ｃn ・Ｄn-2 ＋Ｃn-2 ・Ｄn この判定式Ｑの極性が正のときにディジタル界磁喪失継
電器は動作となる。図４は本発明の第２実施例であるデ
ィジタル界磁喪失継電器によるディジタル保護方法の計
算手順を表した計算手順図である。即ち、電力系統で検
出された電圧信号と電流信号サンプリング回路１１へ入
力して系統周波数の１２倍のサンプリング周波数（Ｔな
るサンプリング周期）でサンプルし、これをＡ／Ｄ変換
器１２でディジタル量に変換して、電圧信号の各サンプ
リングデータは電圧データメモリー１３へ格納し、電流
信号の各サンプリングデータは電流データメモリー１４
へ格納する。一方で電圧データメモリー１３からの電圧
データを使って（或いは電流データメモリー１４からの
電流データを使って）、系統周波数算出回路１７は数式
１と数式２により系統周波数ｆを算出する。
【００２５】電圧データメモリー１３に格納したデータ
と電流データメモリー１４に格納したデータとを使っ
て、数式７の演算により得られる第３中間データは第３
中間データメモリー２５に格納し、数式８の演算により
得られる第４中間データは第４中間データメモリー２６
へ格納する。判定式演算回路２８は、これら第３中間デ
ータメモリー２５，第４中間データメモリー２６，及び
系統周波数算出回路１７の各データを使って判定式Ｑを
演算し、極性判定回路１９は判定式Ｑの演算結果の極性
が正ならば保護信号を出力する。
と電流データメモリー１４に格納したデータとを使っ
て、数式７の演算により得られる第３中間データは第３
中間データメモリー２５に格納し、数式８の演算により
得られる第４中間データは第４中間データメモリー２６
へ格納する。判定式演算回路２８は、これら第３中間デ
ータメモリー２５，第４中間データメモリー２６，及び
系統周波数算出回路１７の各データを使って判定式Ｑを
演算し、極性判定回路１９は判定式Ｑの演算結果の極性
が正ならば保護信号を出力する。
【００２６】
【発明の効果】ディジタル保護継電器は電力系統周波数
の１２倍のサンプリング周波数を使って系統電圧や系統
電流をサンプルし、これらサンプリングデータにより電
力系統の保護を行うが、系統周波数が変動すると保護特
性が悪化してしまう。これに大して、本発明は、サンプ
リング周波数を系統周波数の１２倍に固定しているが、
系統周波数の変動の影響を受けない演算方法を採用する
ことにより、回路構成が複雑な可変サンプリング周波数
方式を採用しなくても、系統周波数の変動によるディジ
タル距離継電器やディジタル界磁喪失継電器の特性は変
化しないので、回路構成が簡素で保護精度が低下市内デ
ィジタル保護方法にすることができる降下が得られる。
の１２倍のサンプリング周波数を使って系統電圧や系統
電流をサンプルし、これらサンプリングデータにより電
力系統の保護を行うが、系統周波数が変動すると保護特
性が悪化してしまう。これに大して、本発明は、サンプ
リング周波数を系統周波数の１２倍に固定しているが、
系統周波数の変動の影響を受けない演算方法を採用する
ことにより、回路構成が複雑な可変サンプリング周波数
方式を採用しなくても、系統周波数の変動によるディジ
タル距離継電器やディジタル界磁喪失継電器の特性は変
化しないので、回路構成が簡素で保護精度が低下市内デ
ィジタル保護方法にすることができる降下が得られる。
【図１】本発明の第１実施例であるディジタル距離継電
器の保護範囲を表したベクトル図
器の保護範囲を表したベクトル図
【図２】本発明の第１実施例であるディジタル距離継電
器によるディジタル保護方法の計算手順を表した計算手
順図
器によるディジタル保護方法の計算手順を表した計算手
順図
【図３】本発明の第２実施例であるディジタル界磁喪失
継電器の保護範囲を表したベクトル図
継電器の保護範囲を表したベクトル図
【図４】本発明の第２実施例であるディジタル界磁喪失
継電器によるディジタル保護方法の計算手順を表した計
算手順図
継電器によるディジタル保護方法の計算手順を表した計
算手順図
１１ サンプリング回路 １２ Ａ／Ｄ変換回路 １３ 電圧データメモリー １４ 電流データメモリー １５ 第１中間データメモリー １６ 第２中間データメモリー １７ 系統周波数算出回路 １８ 判定式演算回路 １９ 極性判定回路 ２５ 第３中間データメモリー ２６ 第４中間データメモリー ２８ 判定式演算回路
Claims (2)
- 【請求項１】電力系統の電圧と電流を、当該電力系統定
格周波数の周期の１２分の１をサンプリング周期にして
別々にサンプリングして得られる電圧のサンプリングデ
ータと電流のサンプリングデータとをメモリーに記憶
し、 これらの電圧サンプリングデータ又は電流サンプリング
データから前記電力系統の周波数を算出し、 この電力系統周波数算出値からサンプリング時点の位相
角を算出し、 このサンプリング位相角算出値からサンプリング位相角
の正弦値を算出し、 送電線の保護すべき範囲を定める設定インピーダンスと
電流の今回分サンプリングデータとの乗算値から電圧の
前々々回分サンプリングデータを差し引いて第１中間デ
ータの今回分を算出し、 電流の今回分サンプリングデータから第２中間データの
今回分を算出し、 前記サンプリング位相角正弦値を二乗した値と前記第１
中間データの前回分と第２中間データの前回分とを乗算
し、その乗算結果を４倍して第１積を演算し、 前記第１中間データの今回分と第２中間データの今回分
とを乗算して第２積を演算し、 前記第１中間データの前々回分と第２中間データの前々
回分とを乗算して第３積を演算し、 前記第１中間データの今回分と第２中間データの前々回
分とを乗算して第４積を演算し、 前記第１中間データの前々回分と第２中間データの今回
分とを乗算して第５積を演算し、 これら第１積と第２積と第３積と第４積と第５積とを加
算して第１加算結果を求め、 この第１加算結果の極性が正のときに保護信号を出力す
ることを特徴とする電力系統のディジタル保護方法。 - 【請求項２】電力系統の電圧と電流を、当該電力系統定
格周波数の周期の１２分の１をサンプリング周期にして
別々にサンプリングして得られる電圧のサンプリングデ
ータと電流のサンプリングデータとをメモリーに記憶
し、 これらの電圧サンプリングデータ又は電流サンプリング
データから前記電力系統の周波数を算出し、 この電力系統周波数算出値からサンプリング時点の位相
角を算出し、 このサンプリング位相角算出値からサンプリング位相角
の正弦値を算出し、 同期機の直軸同期リアクタンスと電流の前々々回分サン
プリングデータとの乗算値から電圧の今回分サンプリン
グデータを差し引いて第３中間データの今回分を算出
し、 電圧の今回分サンプリングデータから、同期機の直軸過
渡リアクタンスの２分の１に電流の前々々回分サンプリ
ングデータを乗算した結果を差し引いて第４中間データ
の今回分を算出し、 前記サンプリング位相角正弦値を二乗した値と前記第３
中間データの前回分と前記第４中間データの前回分とを
乗算し、その乗算結果を４倍して第１１積を演算し、 前記第３中間データの今回分と前記第４中間データの今
回分とを乗算して第１２積を演算し、 前記第３中間データの前々回分と前記第４中間データの
前々回分とを乗算して第１３積を演算し、 前記第３中間データの今回分と前記第４中間データの前
々回分とを乗算して第１４積を演算し、 前記第３中間データの前々回分と前記第４中間データの
今回分とを乗算して第１５積を演算し、 これら第１１積と第１２積と第１３積と第１４積と第１
５積とを加算して第２加算結果を求め、 この第２加算結果の極性が正のときに保護信号を出力す
ることを特徴とする電力系統のディジタル保護方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25776294A JPH08126190A (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | 電力系統のディジタル保護方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25776294A JPH08126190A (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | 電力系統のディジタル保護方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08126190A true JPH08126190A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17310749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25776294A Pending JPH08126190A (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | 電力系統のディジタル保護方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08126190A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116908537A (zh) * | 2023-09-13 | 2023-10-20 | 西安西电高压开关有限责任公司 | 一种电流电压频率计算电路和方法 |
-
1994
- 1994-10-24 JP JP25776294A patent/JPH08126190A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116908537A (zh) * | 2023-09-13 | 2023-10-20 | 西安西电高压开关有限责任公司 | 一种电流电压频率计算电路和方法 |
| CN116908537B (zh) * | 2023-09-13 | 2023-12-19 | 西安西电高压开关有限责任公司 | 一种电流电压频率计算电路和方法 |
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