JPH0823624A - ディジタル保護継電器 - Google Patents

ディジタル保護継電器

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JPH0823624A
JPH0823624A JP6177657A JP17765794A JPH0823624A JP H0823624 A JPH0823624 A JP H0823624A JP 6177657 A JP6177657 A JP 6177657A JP 17765794 A JP17765794 A JP 17765794A JP H0823624 A JPH0823624 A JP H0823624A
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JP
Japan
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digital
data
analog
input
signal
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JP6177657A
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English (en)
Inventor
Takayuki Yokoyama
孝幸 横山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディジタル保護継電器において、保護継電器
の構成を節約せず、又、保護継電器特性に影響を与える
ことのないようにする。 【構成】 アナログ・ディジタル変換のタイミング信号
に同期した監視信号を発生する第1の手段と、前記第1
の手段の監視用信号のみをアナログフィルタに対して入
力した時のアナログ・ディジタル変換後の所定期間のデ
ィジタルデータを記憶する第2の手段と、前記監視用信
号と一定の位相関係にある基準信号をアナログフィルタ
を介すことなくアナログ・ディジタル変換してディジタ
ルデータを得る第3の手段と、前記第2の手段で記憶し
た複数のディジタルデータから第3の手段で得たディジ
タルデータの位相と同一位相の記憶データを選択する第
4の手段と、前記系統電気量に監視用信号が重畳したデ
ィジタルデータから前記第4の手段の出力を減算し、保
護演算に用いるデータを出力する第5の手段とを備える
よう構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流電気量をアナログ
・ディジタル変換して保護演算を行なうディジタル保護
継電器に係り、特にそのアナログ入力回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル保護継電器は電力系統から電
圧,電流などの交流電気量を入力変換器を介して導入
し、交流アナログ信号をディジタル信号に変換した後、
マイクロコンピュータなどのディジタル演算処理装置で
系統事故の検出を行なうもので、マイクロコンピュータ
の優れた演算処理能力と自己診断能力により、高性能で
高信頼度の保護継電器を実現できるため、広く電力系統
の保護に適用されている。
【0003】図5はディジタル保護継電器の一般的な構
成を示す図で、系統電気量は変成器PDや変流器CTを
介して入力変換器1に導入し、電子回路で扱えるレベル
に変換する。次に高周波成分を除去するため、系統電気
量をアナログフィルタ2に入力し、その出力をサンプル
ホールド回路(S/H)3、マルチプレクサ(MPX)
4、アナログ・ディジタル変換器(A/D)5で、所定
のサンプリング周期毎にディジタル量に変換する。変換
されたデータは、一旦ランダムアクセスメモリ(RA
M)6に記憶し、リードオンリメモリ(ROM)7の演
算プログラムに従ってディジタル演算処理装置(CP
U)8の保護演算に使用する。
【0004】保護継電器はその責務から高い動作信頼度
が要求されるが、上記構成のディジタル保護継電器は保
護機能の大半をソフトウェアで実現しているため、信頼
性が高い。しかし、アナログフィルタやアナログ・ディ
ジタル変換器を有するアナログ入力回路は、演算増幅
器,抵抗,コンデンサなどを使用しており、これらの素
子に経年劣化が生ずるとアナログ入力回路の誤差が増大
し、保護継電器の性能が低下する。このため、従来より
アナログ入力回路は自動監視回路を付加して、精度チェ
ックを行なっている。
【0005】アナログ入力回路の自動監視方式として
は、電気協同研究「デジタルリレー」、第41巻、第4
号(1986)に紹介されている高調波重畳監視方式が
ある。これは、図5に示すように系統周波数より高次の
3次高調波や4次高調波などを監視用信号9としてアナ
ログフィルタに重畳入力し、図6のようにディジタル変
換後のデータからディジタルフィルタ30で高調波監視用
信号成分を抽出して振幅値演算31を行ない、予め設定し
ておいた監視用信号の理論値と比較器32で比較して、ア
ナログ入力回路の精度をチェックする方式である。この
高調波の監視用信号によるアナログ入力回路の自動監視
では、監視用の高調波信号成分をディジタルフィルタ33
で保護演算に用いるアナログデータから除去し、監視用
信号が保護継電器に影響を与えないよう構成していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記従来方式では、監
視用信号が継電器に影響を与えないようにするため、保
護継電器のディジタルフィルタは、監視用の高調波信号
成分を除去できる特性にする必要があるが、継電器によ
っては系統電気量の基本周波数以外の周波数成分を積極
的に使用するものがあり、このような場合には従来の方
式を適用できないことがある。
【0007】一例として、母線保護継電器では外部事故
時の変流器飽和による誤動作を防止できる性能が要求さ
れる。変流器飽和時の電流は、基本波以外の周波数成分
を含んでおり、特に母線保護継電器では、変流器の無飽
和期間の電流データを用いて事故の内部/外部判定を行
なうため、広い周波数範囲のデータを正しく継電器に導
入する必要がある。
【0008】しかし、前記自動監視方式を適用し、監視
用信号を除去するディジタルフィルタを介して電流デー
タを導入すると、保護演算に必要な周波数成分が減衰
し、継電器の事故判定能力が阻害されるという問題が生
じる。本発明は上記課題を解決するためになされたもの
であり、保護継電器の構成を節約せず、又、保護継電器
特性に影響を与えることのない、ディジタル保護継電器
を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
ディジタル保護継電器は、アナログ・ディジタル変換の
タイミング信号に同期した監視信号を発生する第1の手
段と、前記第1の手段の監視用信号のみをアナログフィ
ルタに対して入力した時のアナログ・ディジタル変換後
の所定期間のディジタルデータを記憶する第2の手段
と、前記監視用信号と一定の位相関係にある基準信号を
アナログフィルタを介すことなくアナログ・ディジタル
変換してディジタルデータを得る第3の手段と、前記第
2の手段で記憶した複数のディジタルデータから第3の
手段で得たディジタルデータの位相と同一位相の記憶デ
ータを選択する第4の手段と、前記系統電気量に監視用
信号が重畳したディジタルデータから前記第4の手段の
出力を減算し、保護演算に用いるデータを出力する第5
の手段とを備えるよう構成した。
【0010】本発明の請求項2に係るディジタル保護継
電器は、請求項1において、第3の手段からの出力を、
アナログ・ディジタル変換器の精度チェックに用いるよ
う構成した。
【0011】本発明の請求項3に係るディジタル保護継
電器は、アナログ・ディジタル変換のタイミング信号に
同期した監視信号を発生する第1の手段と、前記第1の
手段の監視用信号のみを、入力指令によって所定の位相
で所定の期間前記アナログフィルタに入力する第2の手
段と、前記アナログフィルタに対して前記第1の手段の
監視用信号のみを入力した時のアナログ・ディジタル変
換後のディジタルデータを、入力指令から所定の期間記
憶する第3の手段と、前記入力指令がある時、前記第2
の手段で記憶した複数のディジタルデータから、入力指
令のタイミングに同期して第3の手段の記憶データを選
択する第4の手段と、前記系統電気量に監視用信号が重
畳したディジタルデータから前記第4の手段の出力を減
算し、保護演算に用いるデータを出力する第5の手段と
を備えるよう構成した。
【0012】
【作用】本発明の請求項1に係るディジタル保護継電器
は、アナログ・ディジタル変換のタイミング信号に同期
した監視用信号をアナログフィルタに入力し、又、監視
用信号と一定の位相関係にある基準信号を、アナログフ
ィルタを介さずアナログ・ディジタル変換できるように
し、アナログフィルタに監視用信号のみを入力した時
の、アナログ・ディジタル変換した監視用信号データを
予め記憶しておき、常時は系統電気量と監視用信号が重
畳した入力電気量データから、基準信号の位相に同期し
て、予め記憶しておいた監視用信号データを減算し、継
電器導入量から監視用信号成分を除去するものである。
【0013】したがって保護方式や継電器種別によら
ず、保護性能に影響を与えることなく、アナログフィル
タ特性の初期正常状態からの変動を正確に検出できるア
ナログ入力回路の構成が可能となり、又、アナログ・デ
ィジタル変換器の精度監視とハードウェアを共用でき、
付加回路を削減することができる。
【0014】本発明の請求項2に係るディジタル保護継
電器は、請求項1における第3の手段の出力、即ち、監
視用信号と一定の関係にある基準信号をアナログフィル
タを介すことなくディジタル変換したデータを、アナロ
グ・ディジタル変換器の精度チェックに兼用できるため
好都合である。
【0015】本発明の請求項3に係るディジタル保護継
電器は、アナログ・ディジタル変換のタイミング信号に
同期した監視用信号を、入力指令によって所定の位相で
所定の期間アナログフィルタに入力するようにし、アナ
ログフィルタに監視用信号のみを入力した時の、アナロ
グ・ディジタル変換した監視用信号データを予め記憶し
ておき、常時は系統電気量と監視用信号が重畳した入力
電気量データから入力指令に同期して、予め記憶してお
いた監視用信号データを減算し、継電器導入量から監視
用信号成分を除去するようにした。
【0016】したがって保護方式や継電器種別によら
ず、保護性能に影響を与えることなく、アナログフィル
タ特性の初期正常状態からの変動を正確に検出できるア
ナログ入力回路の構成が可能となり、アナログ回路の自
動監視を、常時監視又は自動点検のいずれの手法でも実
現できる。
【0017】
【実施例】以下に実施例を説明する。図1は本発明の請
求項1に係るディジタル保護継電器の一実施例の構成図
であり、図5と同様の部分については同一符号を付して
説明を省略する。10は監視用信号発生回路で、アナログ
・ディジタル変換器の変換タイミング信号発生器11と同
期した監視用信号を発生する。又、12は基準信号発生器
で、監視用信号発生回路10からの信号と同期した基準信
号を発生し、この出力はサンプルホールド回路3,マル
チプレクサ4を介して直接アナログ・ディジタル変換す
るよう構成する。
【0018】次に、図1によるディジタル保護継電器の
ソフトウェア処理を図2のブロック図を用いて説明す
る。20はアナログフィルタに重畳入力した系統電気量i
L と監視用信号iT をディジタル変換した入力データ
で、記憶回路21及び減算器26に導入する。22は基準信号
をアナログ・ディジタル変換したデータで、基準信号位
相検出回路23により、基準信号の特定タイミングを検出
し、タイミング信号を出力する。
【0019】このタイミング検出は、例えばデータの符
号変化から零クロス点を検出するなどの手段を用いるこ
とができる。記憶回路21は系統電気量iL が零の状態
で、記憶指令24成立時に基準信号位相検出回路のタイミ
ング出力を起点に、所定期間連続して監視用信号成分の
みの入力データを時系列記憶するよう構成する。要は、
監視用信号成分のみのデータを予め運用前に記憶するも
のである。
【0020】系統電気量iL に監視用信号iT が重畳さ
れている常時の状態では、記憶データ選択回路25で基準
信号位相検出回路23のタイミング信号出力を基準に、記
憶回路21の時系列記憶データより監視用信号と同一位相
の記憶入力データを選択して、減算器26で入力データ20
から減算し、この出力をリレー演算に使用するよう構成
する。なお、入力データ20はディジタルフィルタで監視
用信号成分を抽出すれば、アナログフィルタの精度監視
を行なうことが可能であるが、この手法は公知であるた
め、ここでは説明を省略する。
【0021】本実施例では、アナログ・ディジタル変換
タイミングと監視用信号及び基準信号が、常に一定の位
相関係であるため、記憶回路21の時系列記憶データと、
入力データ20に含まれる監視用信号成分は、同一位相で
ディジタルデータに変換されている。したがって、基準
信号から検出したタイミング信号を起点にして、入力デ
ータ20に含まれる監視用信号成分の瞬時値データと同じ
位相の時系列記憶データを減算器26で減算すれば、保護
継電器演算に使用するデータから、監視用信号成分のみ
を選択的に除去することが可能になる。
【0022】又、本実施例では、監視用信号のアナログ
フィルタ出力を直接用いる方式のため、監視用信号の波
形や周波数には特に限定されず、矩形波,正弦波など、
どのような波形でも適用できる特長がある。又、本発明
の請求項2はアナログ・ディジタル変換器の精度チェッ
クに関するものである。即ち、基準信号入力はアナログ
フィルタを介していないので、このデータでアナログ・
デイジタル変換器の精度チェックを行なうことができ、
自動監視用の付加ハードウェアの削減が可能になる。
【0023】本発明の請求項3に係るディジタル保護継
電器の実施例を以下に説明する。図3は本実施例の構成
を示す図で、図1と同一の部分は説明を省略する。図3
において、13は監視用信号の入力指令であってソフトウ
ェアで制御され、この指令が成立時に監視用信号発生回
路10の信号をアナログフィルタ2に入力するよう構成す
る。印加制御回路14は入力指令が成立の場合、監視用信
号を常に同一の位相タイミングで一定期間入力するよう
制御する回路である。印加制御回路14は例えば監視用信
号が負から正にかわるタイミングでワンショットタイマ
を起動し、タイマの出力期間中、監視用信号を印加する
などの方法で容易に構成することができる。
【0024】次に、図3によるアナログ入力回路を有す
るディジタル保護継電器のソフトウェア処理を図4のブ
ロック図を用いて説明する。なお、図2と同じ部分は同
一符号を付して説明を省略する。図4では記憶指令24が
成立時、入力指令13のタイミングを起点に、記憶回路21
で系統電気量iL が零の状態での監視用信号成分のみの
入力データを時系列記憶するよう構成する。
【0025】保護継電器を運用している常時の状態で
は、入力指令が成立時、入力データ20は系統電気量iL
に監視用信号iT が重畳されているが、このとき、入力
指令13の成立タイミングを起点に、記憶回路21の時系列
記憶データを順次記憶データ選択回路25で選択し、減算
器26で入力データ20から減算し、この出力をリレー演算
に使用するよう構成する。
【0026】本実施例では、記憶データ及び入力データ
は、共に入力指令成立のタイミングを起点にした同一の
監視用信号入力に対する応答データであるため、入力指
令の成立タイミングに基づいて、入力データ20に含まれ
る監視用信号成分の瞬時値データと同じ位相の時系列記
憶データを、減算器26で減算すれば、保護継電器演算に
使用するデータから、監視用信号成分のみを選択的にキ
ャンセルすることが可能になる。
【0027】以上の結果から、本実施例によれば請求項
1の実施例と同様の効果が得られると共に、常時監視あ
るいは自動点検のいずれも適用可能な、高精度なアナロ
グ入力回路の監視方式を実現できる。
【0028】
【発明の効果】本発明の請求項1に係るディジタル保護
継電器によれば、監視用信号成分を除去するためのディ
ジタルフィルタを使用することなく、保護継電器の演算
用データから監視用信号成分を実用上問題ないレベルに
取り除くことができ、保護継電器の構成を節約すること
がなく、又、保護継電器の種別によらない、高精度なア
ナログ入力回路を提供できる。
【0029】本発明の請求項2に係るディジタル保護継
電器によれば、基準信号入力を用いることでアナログ・
ディジタル変換器の精度チェックができる。
【0030】本発明の請求項3に係るディジタル保護継
電器によれば、監視用信号成分を除去するためのディジ
タルフィルタを使用することなく、保護継電器の演算用
データから監視用信号成分を実用上問題ないレベルに取
り除くことができ、保護継電器の構成を節約することが
なく、常時監視あるいは自動点検のいずれでも、高精度
なアナログ入力回路の監視を実現可能なアナログ入力回
路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1の実施例の構成図。
【図2】本発明の請求項2の実施例であるディジタル保
護継電器のソフトウェア処理を示すブロック図。
【図3】本発明の請求項3の実施例であるディジタル保
護継電器の構成図。
【図4】本発明の請求項3の実施例であるディジタル保
護継電器のソフトウェア処理を示すブロック図。
【図5】従来のディジタル保護継電器の構成図。
【図6】従来のディジタル保護継電器のソフトウェア処
理を示すブロック図。
【符号の説明】
1 入力変換器 2 アナログフィルタ 3 サンプルホールド回路(S/H) 4 マルチプレクサ(MPX) 5 アナログ・ディジタル変換器(A/D) 6 ランダムアクセスメモリ(RAM) 7 リードオンリメモリ(ROM) 8 ディジタル演算装置(CPU) 9 高調波監視用信号 10 監視用信号発生回路 11 発振器 12 基準信号発生器 13 入力指令 14 印加制御回路 20 入力データ 21 記憶回路 22 基準信号データ 23 基準信号位相検出回路 24 記憶指令 25 記憶データ選択回路 26 減算器 30,33 ディジタルフィルタ 31 振幅値演算 32 比較器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力変換器を介して複数の系統電気量
    を、夫々アナログフィルタに導入してディジタルデータ
    に変換すると共に、前記複数のアナログフィルタに、所
    定周波数で所定の大きさの監視用信号を系統電気量に重
    畳して入力するよう構成したディジタル保護継電器にお
    いて、アナログ・ディジタル変換のタイミング信号に同
    期した監視信号を発生する第1の手段と、前記第1の手
    段の監視用信号のみをアナログフィルタに対して入力し
    た時のアナログ・ディジタル変換後の所定期間のディジ
    タルデータを記憶する第2の手段と、前記監視用信号と
    一定の位相関係にある基準信号をアナログフィルタを介
    すことなくアナログ・ディジタル変換してディジタルデ
    ータを得る第3の手段と、前記第2の手段で記憶した複
    数のディジタルデータから第3の手段で得たディジタル
    データの位相と同一位相の記憶データを選択する第4の
    手段と、前記系統電気量に監視用信号が重畳したディジ
    タルデータから前記第4の手段の出力を減算し、保護演
    算に用いるデータを出力する第5の手段とを備えること
    を特徴とするディジタル保護継電器。
  2. 【請求項2】 第3の手段からの出力を、アナログ・デ
    ィジタル変換器の精度チェックに用いるよう構成したこ
    とを特徴とする請求項1記載のディジタル保護継電器。
  3. 【請求項3】 入力変換器を介して複数の系統電気量
    を、夫々アナログフィルタに導入してディジタルデータ
    に変換すると共に、前記複数のアナログフィルタに、所
    定周波数で所定の大きさの監視用信号を系統電気量に重
    畳して入力するよう構成したディジタル保護継電器にお
    いて、アナログ・ディジタル変換のタイミング信号に同
    期した監視信号を発生する第1の手段と、前記第1の手
    段の監視用信号のみを、入力指令によって所定の位相で
    所定の期間前記アナログフィルタに入力する第2の手段
    と、前記アナログフィルタに対して前記第1の手段の監
    視用信号のみを入力した時のアナログ・ディジタル変換
    後のディジタルデータを、入力指令から所定の期間記憶
    する第3の手段と、前記入力指令がある時、前記第2の
    手段で記憶した複数のディジタルデータから、入力指令
    のタイミングに同期して第3の手段の記憶データを選択
    する第4の手段と、前記系統電気量に監視用信号が重畳
    したディジタルデータから前記第4の手段の出力を減算
    し、保護演算に用いるデータを出力する第5の手段とを
    備えることを特徴とするディジタル保護継電器。
JP6177657A 1994-07-06 1994-07-06 ディジタル保護継電器 Pending JPH0823624A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009201253A (ja) * 2008-02-21 2009-09-03 Toshiba Corp ディジタル保護・制御装置の監視方式
JP2020150655A (ja) * 2019-03-13 2020-09-17 富士電機株式会社 保護・制御装置及び保護・制御方法

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JP2009201253A (ja) * 2008-02-21 2009-09-03 Toshiba Corp ディジタル保護・制御装置の監視方式
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