JPH08331752A - Detecting method of ground fault - Google Patents

Detecting method of ground fault

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JPH08331752A
JPH08331752A JP13525395A JP13525395A JPH08331752A JP H08331752 A JPH08331752 A JP H08331752A JP 13525395 A JP13525395 A JP 13525395A JP 13525395 A JP13525395 A JP 13525395A JP H08331752 A JPH08331752 A JP H08331752A
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義廣 梶原
Fumitaka Morita
文孝 森田
Hironobu Soe
裕宣 副
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Kyushu Electric Power Co Inc
Togami Electric Mfg Co Ltd
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Kyushu Electric Power Co Inc
Togami Electric Mfg Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To detect a ground fault and to know the direction thereof by incrementing a condition establishment counter on the basis of a phase angle of a zero-phase current to a zero-phase voltage and by detecting the ground fault from a value of the counter. CONSTITUTION: Based on an output signal of a digital filter of a filter part 11, an arithmetic part 12 carries out computation of the respective effective values for a commercial frequency of zero-phase voltage and current, computation of a phase difference and determination of a lead/delay of the zero-phase current in relation to the zero-phase voltage, makes determination as to whether each effective value is a set value or above and as to whether a phase angle of the zero-phase current in relation to the zero-phase voltage is within a set range, and increments a condition establishment counter (f) by one only when all of these AND conditions are established, while it clears a condition failure counter (g) at the same time. A time point when the condition establishment counter (f) reaches a specified value comes to be the point of detection of a ground fault and a value set initially in the condition establishment counter (f) comes to be the time of detection of the fault.

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、電力系統を保護するデ
ジタル形保護リレーにおいて、そのリレーに用いられる
地絡事故検出と事故の発生方向の把握方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital protection relay for protecting an electric power system and a method of detecting a ground fault and grasping a direction of occurrence of the accident, which is used for the relay.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、デジタル形保護リレーにおいて
は、その入力部はハードウエア構成からなるデジタル演
算時のサンプリングに伴う折り返し誤差の除去を目的と
したアンチ・エイリアシングフィルタ(アナログフィル
タ)とソフトウエア構成からなるデジタルフィルタを直
列化することにより過渡直流分および高調波を除去し、
基本波成分のみを抽出して以後の保護演算を行うことが
基本である。しかし、サンプリング周波数が600Hz
程度であるため、デジタルフィルタの能力は第3調波ま
での除去能力に制限され、それを補うため依然アナログ
フィルタへの依存度が高い。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a digital type protection relay, its input part is composed of a hardware and has an anti-aliasing filter (analog filter) and a software structure for the purpose of removing a folding error due to sampling during digital calculation. The transient DC component and harmonics are removed by serializing a digital filter consisting of
Basically, only the fundamental wave component is extracted and the subsequent protection calculation is performed. However, the sampling frequency is 600Hz
Because of this, the ability of the digital filter is limited to the removal ability up to the third harmonic, and in order to compensate for it, the dependency on the analog filter is still high.

【0003】図11に従来形のデジタルフィルタを用い
た構成図例を示す。一般にアナログフィルタはその利得
を高めるほどリレー動作が遅延する。これにデジタルフ
ィルタを付加すれば遅延が一層顕著になってリレーの高
速動作が困難になるという不都合が生じる。この解決に
入力に含まれる高調波の有無に応じて使用するフィルタ
を選択することを目的にしたのがこの例である。
FIG. 11 shows an example of a configuration using a conventional digital filter. Generally, the relay operation of an analog filter is delayed as its gain is increased. If a digital filter is added to this, the delay becomes more noticeable and it becomes difficult to operate the relay at high speed. The purpose of this solution is to select a filter to be used according to the presence or absence of harmonics included in the input.

【0004】図中21はアナログフィルタであり、ハイ
パスフィルタとローパスフィルタからなる低利得アナロ
グフィルタAF1〜AF2と、高利得のバンドパスフィ
ルタからなるAF3を有している。そして、低利得アナ
ログフィルタの出力側にデジタルフィルタ部22を設
け、このデジタルフィルタ部22の出力と前記高利得ア
ナログフィルタの出力ともそれぞれ別個のアンドゲート
24の各一方の入力端子に加える。また、デジタルフィ
ルタ部22の出力側に高調波含有の有無を判定する判定
演算ブロック23を設け、高調波の有無に応じて得られ
る入力選択信号を前記アンドゲートの各他方の入力端子
に加えることにより、これらのアンドゲートを選択的に
開くように構成されている。
Reference numeral 21 in the figure denotes an analog filter, which has low-gain analog filters AF1 to AF2 composed of a high-pass filter and a low-pass filter, and AF3 composed of a high-gain band-pass filter. Then, a digital filter unit 22 is provided on the output side of the low gain analog filter, and the output of this digital filter unit 22 and the output of the high gain analog filter are respectively applied to the respective one input terminals of the AND gate 24. Further, a judgment operation block 23 for judging presence / absence of harmonics is provided on the output side of the digital filter unit 22, and an input selection signal obtained according to the presence / absence of harmonics is applied to each other input terminal of the AND gate. Are configured to selectively open these AND gates.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の例では
アナログフィルタに大きく依存しており完全なデジタル
信号処理とは言えず、ハードウエアの比率が高く機器の
小型化は望めない。かつデジタルフィルタも高調波次数
に依存して数種類必要であるためソフトウエアの負担も
大きい。また、零相電流と零相電圧に各々前記構成が必
要であることを考えれば、電圧と電流に含まれる高調波
成分が異なる場合、各構成の零相電圧・電流の位相差と
フィルタ出力後の両信号の位相差が異なり、位相判定が
困難となることにより、前記アンドゲート以後の演算に
おいてその補正等が必要であり、処理が複雑となる。
However, in the above-mentioned example, it cannot be said to be a complete digital signal processing because it relies heavily on the analog filter, and the ratio of hardware is high, and miniaturization of equipment cannot be expected. In addition, since several kinds of digital filters are required depending on the harmonic order, the load on software is heavy. Considering that the above-mentioned configurations are required for zero-phase current and zero-phase voltage, if the harmonic components included in the voltage and current are different, the phase difference between zero-phase voltage and current and the filter output Since the phase difference between the two signals is different and the phase determination becomes difficult, the correction or the like is necessary in the calculation after the AND gate, and the processing becomes complicated.

【0006】本発明はこれらの欠点を除去するため、ア
ナログフィルタはデジタル演算時のサンプリング折り返
し誤差を除去する目的だけのアンチエイリアシングフィ
ルタのみと、その出力にバンドパス形のデジタルフィル
タを設け両フィルタとも位相直線特性を持つFIR(F
inite Impulse Responce:有限
インパルス応答)形としただけの基本的な構成にて、前
記問題点を解決するとともに、量子化されたデジタルフ
ィルタ出力をそのまま利用することにより地絡事故検出
とその方向を把握する完全なデジタル処理による方法を
提供することを目的とするものである。
In order to eliminate these drawbacks in the present invention, the analog filter is an anti-aliasing filter only for the purpose of removing sampling folding error during digital calculation, and a band pass type digital filter is provided at the output of both filters. FIR with phase linear characteristics (F
Init Impulse Response (finite impulse response) type of basic configuration solves the above-mentioned problems and grasps the ground fault accident and its direction by using the quantized digital filter output as it is. It is intended to provide a completely digital method of doing so.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の地絡事故検出方法は、非接地式配電系統の
零相電圧と零相電流について、その大きさと位相差を求
め零相電圧・電流が設定値以上でかつ位相差が設定範囲
内の状態が設定時間以上継続した場合に、地絡事故の発
生を検出し、かつ事故の発生方向を把握する地絡事故検
出方法において、デジタル演算時のサンプリング折り返
し誤差を除去するアンチエイリアシングフィルタと零相
電圧および零相電流に含まれる商用周波数以外の周波数
成分を除去するバンドパスデジタルフィルタを有し、当
該デジタルフィルタの出力信号に基づいて商用周波数1
/2サイクルを1単位として零相電圧と零相電流の実効
値演算と予め設定された地絡事故検出基準値との大小比
較がなされ、また零相電圧に対する零相電流の位相角が
予め設定された事故検出動作位相角範囲であるかの判定
を行い、両者が設定された値以上と範囲内である場合、
その単位は地絡事故検出条件が成立したとして、成立し
た単位の数をインクリメントするカウンタを有すること
により、その数が予め設定された値と等しくなった時点
を地絡事故検出とするものである。
In order to achieve the above object, the method of detecting a ground fault according to the present invention provides a zero-phase voltage and zero-phase current of a non-grounded distribution system to obtain the magnitude and phase difference of the zero-phase voltage and zero-phase current. In the method of detecting a ground fault, which detects the occurrence of a ground fault and grasps the direction of the accident when the voltage / current is above the set value and the phase difference is within the set range for more than the set time, It has an anti-aliasing filter that removes sampling aliasing error during digital calculation and a bandpass digital filter that removes frequency components other than the commercial frequency contained in the zero-phase voltage and zero-phase current, based on the output signal of the digital filter. Commercial frequency 1
/ 2 cycles as one unit, the RMS value calculation of the zero-phase voltage and zero-phase current is compared with the preset ground fault detection reference value, and the phase angle of the zero-phase current with respect to the zero-phase voltage is preset. If it is determined that both are within the range of the specified accident detection operation phase angle, and both are within the set value or more,
The unit has a counter that increments the number of the established units, assuming that the ground fault accident detection condition is satisfied, so that the time point when the number becomes equal to a preset value is the ground fault detection. .

【0008】また、同方法において、条件不成立の単位
をインクリメントするカウンタを有し、その数が予め設
定された値以上となれば前記条件成立カウンタの値を0
にリセットし、前記条件成立カウンタの値が0以外であ
りかつ不成立カウンタの値が予め設定された値以内であ
れば条件不成立の単位であっても条件成立カウンタも同
時にインクリメントし事故発生と復帰を繰り返す間欠地
絡についても一定時間で検出する。
Further, in the same method, a counter for incrementing the unit for not satisfying the condition is provided, and if the number becomes equal to or larger than a preset value, the value of the condition satisfied counter is set to 0.
If the value of the condition satisfied counter is other than 0 and the value of the condition not satisfied counter is within a preset value, the condition satisfied counter is also incremented at the same time even if the condition is not satisfied, and the occurrence and recovery of the accident are performed. Repeated intermittent ground faults are also detected in a fixed time.

【0009】[0009]

【作用】本発明は、零相電圧と零相電流について各々1
つのアンチエイリアシングフィルタ(ハードウエア)と
デジタルフィルタ、および零相電圧・電流に共通の1つ
の地絡事故検出演算部(ソフトウエア)から構成されて
いる。アンチエイリアシングフィルタでは零相電圧また
は電流のアナログ量を入力信号として、デジタル演算時
のサンプリング折り返し誤差を除去する目的と、フィル
タをFIR形とすることにより位相直線特性を持たせ入
力に含まれる各次数高調波の影響を受けることなく入力
信号のフィルタ通過時間を常に一定とし、かつフィルタ
通過による入力信号と出力信号の位相差を一定とするこ
とを目的としている。これにより、地絡検出時間の安定
化と零相電圧・電流の位相比較原理による両者の位相比
較を安定性あるものとしている。
According to the present invention, the zero-phase voltage and the zero-phase current are respectively 1
It is composed of two anti-aliasing filters (hardware) and a digital filter, and one ground fault accident detection calculation unit (software) common to zero-phase voltage and current. In the anti-aliasing filter, the analog amount of zero-phase voltage or current is used as an input signal, and the purpose is to remove sampling folding error during digital calculation. Also, by using a filter of FIR type, each order included in the input is made to have a phase linear characteristic. The object is to make the filter passage time of the input signal always constant without being affected by the harmonics, and to make the phase difference between the input signal and the output signal due to the filter passage constant. As a result, the ground fault detection time is stabilized and the phase comparison between the two is stable due to the zero-phase voltage / current phase comparison principle.

【0010】本デジタルフィルタではアンチエイリアシ
ングフィルタの出力を受け、また前記フィルタと同じ目
的でFIR形とし、かつ入力信号に重畳する直流分を除
去する目的と、1つのフィルタで商用周波数(基本波)
以外の高調波を除去することを目的としてバンドパスフ
ィルタとしている。従来のデジタルフィルタでは入力信
号のサンプリング周波数が600Hz程度のため高調波
除去に十分な能力を得られず、前段のアナログフィルタ
に頼らなければならなかったが、本デジタルフィルタで
は本方法全体でのソフトウエア構成を工夫することによ
りサンプリング周波数を、4800Hz以上でも可能と
することにより第40次高調波以上でも除去でき、前段
のアンチエイリアシングフィルタとの組合せによれば1
つのデジタルフィルタで高調波成分と直流成分の除去が
可能となる。
In this digital filter, the output of the anti-aliasing filter is received, the FIR type is used for the same purpose as that of the filter, and the DC component superimposed on the input signal is removed.
A bandpass filter is used for the purpose of removing harmonics other than the above. With the conventional digital filter, the sampling frequency of the input signal is about 600 Hz, so sufficient ability to remove harmonics cannot be obtained, and it was necessary to rely on the analog filter in the previous stage. By devising the wear structure, the sampling frequency can be set to 4800 Hz or higher, and even the 40th harmonic or higher can be removed. According to the combination with the anti-aliasing filter in the previous stage,
It is possible to remove harmonic components and DC components with one digital filter.

【0011】地絡事故演算部では、デジタルフィルタか
らの量子化された出力データをもとにすべてソフトウエ
ア処理により地絡事故検出と方向判定を行っている。こ
の演算部では、1/2サイクルごとに零相電圧・電流の
商用周波数に対する各実効値演算と、位相差演算、およ
び零相電圧に対する零相電流の進み/遅れの判定を行
い、各実効値が各設定値以上かどうかの判定と、零相電
圧に対する零相電流の位相角が設定された範囲内である
かを判定し、これらすべてのAND条件が成立した場合
のみ条件成立カウンタを1つインクリメントし同時に条
件不成立カウンタをクリアする。
In the ground fault accident calculation unit, all ground fault accident detection and direction determination are performed by software processing based on the quantized output data from the digital filter. This calculation unit calculates each effective value for the commercial frequency of the zero-phase voltage / current every 1/2 cycle, calculates the phase difference, and determines the advance / delay of the zero-phase current with respect to the zero-phase voltage, and determines each effective value. Is greater than or equal to each set value, and whether the phase angle of the zero-phase current with respect to the zero-phase voltage is within the set range. Only when all these AND conditions are satisfied, one condition satisfaction counter is set. Increment and at the same time clear the condition counter.

【0012】また不成立の場合、条件不成立カウンタを
1つインクリメントし指定された値まで到達すると条件
成立カウンタをクリアし事故消滅としている。条件成立
カウンタが指定された値まで到達した時点が地絡事故の
検出時点となり、条件成立カウンタに予め初期設定した
値が地絡事故の検出時間となる。このように1/2サイ
クルを1つの単位としてデジタルで監視を行うことによ
り、事故検出時間の安定性を確保しかつ原理上最短で1
/2〜1サイクルでの事故検出という高速動作が可能と
なっている。
If the condition is not satisfied, the condition not-achieved counter is incremented by one, and when the value reaches a designated value, the condition-satisfied counter is cleared and the accident disappears. The time at which the condition satisfaction counter reaches the specified value is the time at which the ground fault is detected, and the value initially set in advance in the condition satisfaction counter is the time at which the ground fault is detected. In this way, by monitoring digitally with 1/2 cycle as one unit, the stability of the accident detection time is secured, and in principle the shortest time is 1
High-speed operation of accident detection in / 2-1 cycle is possible.

【0013】また4800Hzのサンプリング周波数に
よればサンプリング間隔は1/4800=208.33
33μsであり商用周波数を60Hzとすれば位相差の
検出分解能は360/(16.6666ms/208.
3333μs)=4.5度と高精度となっている。
With a sampling frequency of 4800 Hz, the sampling interval is 1/4800 = 208.33.
33 μs, and assuming that the commercial frequency is 60 Hz, the phase difference detection resolution is 360 / (16.6666 ms / 208.
It has a high accuracy of 3333 μs) = 4.5 degrees.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明を実施例を参照しながら具体的
に説明する。図1に本発明を利用した場合の最小ハード
ウエア構成を示す。図中1はアンチエイリアシングフィ
ルタである。抵抗RとコンデンサCで構成されただけの
回路であるためフィルタ応答時間は数msと高速であ
り、カットオフ周波数を160Hz程度と低くとること
により4800Hzでのサンプリング折り返し誤差除去
に十分機能するものとしている。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. FIG. 1 shows the minimum hardware configuration when the present invention is used. In the figure, 1 is an anti-aliasing filter. Since it is a circuit consisting only of a resistor R and a capacitor C, the filter response time is as fast as several ms, and by setting the cutoff frequency as low as about 160 Hz, it is assumed that it will sufficiently function to remove the sampling folding error at 4800 Hz. There is.

【0015】2はアナログ増幅回路であり、各演算増幅
器1個で構成している。MPU部3は1チップマイクロ
コンピュータである。各演算増幅器の出力はマイクロコ
ンピュータ内蔵のA/Dコンバータへ入力され、サンプ
リング周波数4800Hzにてサンプリングされる。A
/Dコンバータにて量子化されたデータはマイクロコン
ピュータ内蔵の積和演算ユニットを利用したデジタルフ
ィルタにより商用周波数(基本波)成分のみ抽出され
る。以後はROMに書き込まれたプログラムの手順どお
りCPUとRAMにより処理される。本発明はこのよう
に最小規模のハードウエアにも利用でき機器の小型化が
可能である。
Reference numeral 2 denotes an analog amplifier circuit, which is composed of one operational amplifier. The MPU unit 3 is a one-chip microcomputer. The output of each operational amplifier is input to the A / D converter incorporated in the microcomputer and sampled at a sampling frequency of 4800 Hz. A
Only the commercial frequency (fundamental wave) component of the data quantized by the / D converter is extracted by the digital filter using the product-sum operation unit built in the microcomputer. After that, it is processed by the CPU and the RAM according to the procedure of the program written in the ROM. As described above, the present invention can be applied to the minimum scale hardware, and the size of the device can be reduced.

【0016】図2に本発明での信号処理の流れを示す。
図中11はフィルタ部であり、前述のように商用周波数
(基本波)のみを抽出することを目的としている。デジ
タルフィルタからの出力はサンプリング周期に同期して
出力されサンプリング周波数が4800Hzとした場
合、その周期は208.3333μsであるから1/2
サイクルの間に8.3333ms/208.3333μ
s=40となり、データ数は40個となる。12はフィ
ルタ後の量子化されたデータをもとに地絡事故の検出を
行う演算部であり、ソフトウエア処理の本体である。本
演算部では1/2サイクルを1つの演算単位として以下
の処理を行う。aは40個のデータをもとに実効値演算
を行う。
FIG. 2 shows the flow of signal processing in the present invention.
Reference numeral 11 in the figure denotes a filter unit, which is intended to extract only the commercial frequency (fundamental wave) as described above. The output from the digital filter is output in synchronization with the sampling cycle, and when the sampling frequency is 4800 Hz, the cycle is 208.3333 μs, so 1/2
8.3333 ms / 208.3333μ during the cycle
Since s = 40, the number of data will be 40. Reference numeral 12 denotes a calculation unit for detecting a ground fault accident based on the quantized data after filtering, which is a main body of software processing. In this arithmetic unit, the following processing is performed with 1/2 cycle as one arithmetic unit. a calculates the effective value based on 40 data.

【0017】[0017]

【数1】 ここで、Si は1/2サイクル中のi回目のデータであ
る。
[Equation 1] Here, S i is the i-th data in 1/2 cycle.

【0018】演算された零相電圧・電流の各実効値は、
予め設定された値と比較され設定値を越えていれば1
が、越えていなければ0がeのANDゲートの入力端子
に入る。bは零相電圧・電流のデータがサンプリング周
期に同期して同時に入力されることにより位相差を求め
る位相差演算部である。
The respective effective values of the calculated zero-phase voltage / current are
It is compared with the preset value and it is 1 if it exceeds the set value.
However, if not exceeded, 0 enters the input terminal of the AND gate of e. Reference numeral b is a phase difference calculation unit that obtains a phase difference by simultaneously inputting zero-phase voltage / current data in synchronization with the sampling cycle.

【0019】図3に零相電圧・電流の位相差の例を示
す。二つの波の位相差を示す要素は、それぞれの波の極
性に示されており、つまり極性が一致していない期間が
位相差である。図3によれば零相電圧と電流が同相の場
合は極性はすべて一致し、180度位相差がある場合は
すべて不一致であり、90度差の場合は一致している部
分と不一致の部分は同じである。
FIG. 3 shows an example of the phase difference between zero-phase voltage and current. The element indicating the phase difference between the two waves is indicated by the polarities of the respective waves, that is, the phase difference is the period in which the polarities do not match. According to FIG. 3, when the zero-phase voltage and the current are in the same phase, the polarities all match, when there is a 180-degree phase difference, they all do not match, and when there is a 90-degree difference, the matching portion and the non-matching portion Is the same.

【0020】前記1/2サイクル演算単位においてデジ
タルフィルタからの出力ごとに両データに含まれる符号
ビットと比較し、不一致であった場合のみRAM上のカ
ウンタをインクリメントする。前述の通り1/2サイク
ルで40サンプリングを行うわけであるから位相角の分
解能は180度/40=4.5度であり、1/2サイク
ル終了時(比較開始から40回目の比較終了時)に前記
カウンタの値と4.5度の積により位相差が求められ
る。演算された位相差は、dの設定位相角範囲の判定部
へ入力される。
In the 1/2 cycle operation unit, the output from the digital filter is compared with the code bit included in both data, and the counter on the RAM is incremented only when there is a mismatch. Since 40 samplings are performed in 1/2 cycle as described above, the phase angle resolution is 180 degrees / 40 = 4.5 degrees, and at the end of 1/2 cycle (at the end of the 40th comparison from the start of comparison). Then, the phase difference is obtained by multiplying the value of the counter by 4.5 degrees. The calculated phase difference is input to the determination unit of the set phase angle range of d.

【0021】cは零相電圧に対する零相電流の方向(進
み/遅れ)判定演算部である。零相電圧と電流データが
入力されるごとに、それぞれについて符号ビットを確認
し1つ前の符号ビットとの比較をし極性が変化したかど
うかの確認を行っている。電圧か電流かいずれかに極性
の変化があった時点で、もう1つのデータの極性を見る
ことで進み遅れの判定が可能となっている。この判定条
件を表1に示す。
Reference numeral c denotes a direction (advance / delay) determination calculator for the zero-phase current with respect to the zero-phase voltage. Each time the zero-phase voltage and current data are input, the sign bit is checked for each and the result is compared with the immediately preceding sign bit to check whether the polarity has changed. When there is a change in the polarity of either the voltage or the current, it is possible to determine whether the lead or the lag by looking at the polarity of the other data. The judgment conditions are shown in Table 1.

【0022】[0022]

【表1】 表1の※は、ともに変化がなかった場合であり、進みと
も遅れとも判定できないため仮に進みとする。
[Table 1] In Table 1, * indicates the case where there is no change, and since it is not possible to determine whether it is a lead or a lag, it is decided to lead.

【0023】このケースは、同相であるか180度差か
のいずれかであるが、前記bの位相差演算において、同
相であれば演算された位相差は0度であり、180度差
の場合、演算された位相差も180度となり容易に区別
することができる。ここでの結果をdの設定位相角範囲
の判定部へ入力する。dは設定位相角範囲の判定部であ
る。前記bの位相差演算結果と前記cでの方向判定結果
を入力として、零相電圧に対して零相電流がどの位相角
にあるかを求める。
In this case, the phase difference is either in-phase or 180-degree difference. In the phase difference calculation of b, if the phase is in-phase, the calculated phase difference is 0 degree, and if it is 180-degree difference. , The calculated phase difference is also 180 degrees, and can be easily distinguished. The result here is input to the determination unit of the set phase angle range of d. d is a determination part of the set phase angle range. The phase angle of the zero-phase current with respect to the zero-phase voltage is obtained by inputting the phase difference calculation result of b and the direction determination result of c.

【0024】図4に、設定された動作位相角範囲の例を
示す。前記cの判定結果が進みであれば、前記bの位相
差演算結果が図4の負荷側地絡事故範囲内か否かの判定
を行う。前記cの判定結果が遅れであれば、前記bの位
相差演算結果が図4の電源側地絡事故範囲内か否かの判
定を行う。その判定結果と、予め設定された 負荷側/
電源側 いずれの方向での地絡事故を検出すればよいか
の情報と比較し、一致すればeのANDゲートへの出力
を1とする。
FIG. 4 shows an example of the set operating phase angle range. If the judgment result of c is advanced, it is judged whether the phase difference calculation result of b is within the load side ground fault accident range of FIG. If the determination result of c is delayed, it is determined whether the phase difference calculation result of b is within the power source side ground fault accident range of FIG. The judgment result and the preset load side /
Power supply side Compared with the information indicating in which direction the ground fault accident should be detected, if they match, the output of e to the AND gate is set to 1.

【0025】図4に示す保護リレーの動作位相角範囲
は、仮に変電所保護リレーと動作協調をとろうとすれば
その動作位相角範囲を十分にカバーする範囲とすればよ
く、図4の斜線で示す不感帯を設けることにより誤判定
をなくすことが可能であり、また位相角をデジタル量で
扱っているため保護リレーとして安定した特性が得られ
る。eはAND結果の判定部であり、ANDゲートの3
つの入力がすべて1の場合、その出力が1となり、判定
対象となったその1/2サイクルは地絡事故検出条件が
成立していることになる。3つの入力が1つでも0であ
れば条件不成立となる。条件成立の場合、gのカウンタ
をインクリメントする。
The operating phase angle range of the protection relay shown in FIG. 4 should be a range that sufficiently covers the operating phase angle range if it is attempted to cooperate with the substation protection relay. By providing the dead zone shown in the figure, it is possible to eliminate erroneous determination, and since the phase angle is handled in digital form, stable characteristics can be obtained as a protection relay. e is a judgment unit of the AND result, which is 3 of AND gates.
When all one inputs are 1, the output becomes 1, and the 1/2 cycle which is the object of determination means that the ground fault accident detection condition is satisfied. If even one of the three inputs is 0, the condition is not satisfied. When the condition is satisfied, the g counter is incremented.

【0026】ここでfは条件成立カウンタであり、gは
条件不成立カウンタである。fの条件成立カウンタが予
め設定された値となった場合が地絡事故検出となり、予
め設定された値が地絡事故発生から検出までの監視時間
となり1/2サイクル(8.3333ms)単位で設定
可能である。
Here, f is a condition satisfaction counter and g is a condition satisfaction counter. When the condition satisfaction counter of f becomes a preset value, it becomes the ground fault accident detection, and the preset value becomes the monitoring time from the occurrence of the ground fault accident to the detection in 1/2 cycle (8.3333 ms) units. It can be set.

【0027】gの条件不成立カウンタは地絡事故が、発
生と消滅を繰り返す間欠地絡を想定し、地絡事故消滅後
に予め設定された値(時間)以内に再度発生した場合、
その消滅していた間も事故は継続していたものとみなし
fの条件成立カウンタを1/2サイクルごとにインクリ
メントする。しかし設定された値(時間)以上消滅して
いた場合は、fの条件成立カウンタをクリアする。地絡
事故検出時はfとeのカウンタをともにクリアし、図2
の演算部12は再監視の指示があるまで機能させない。
ここで仮に変電所保護リレーとの時限協調をとる場合
は、fとg予め設定する値を選べばよい。
When the ground fault accident is assumed to be an intermittent ground fault in which occurrence and disappearance are repeated and the fault occurs again in a preset value (time) after disappearance of the ground fault,
It is considered that the accident continued while the erasure disappeared, and the condition satisfaction counter of f is incremented every 1/2 cycle. However, if it has disappeared for more than the set value (time), the condition satisfaction counter of f is cleared. When a ground fault is detected, both the counters f and e are cleared, and
The operation unit 12 does not function until there is an instruction for re-monitoring.
Here, if time coordination with the substation protection relay is to be taken, f and g may be selected from preset values.

【0028】図7〜図10は高圧実証試験時のオシロス
コープ波形図であり、事故回線の充電電流5A,地絡抵
抗5Ωにおいて、保護リレーの零相電圧検出感度160
V、零相電流検出感度0.34A、検出時間117m
s、保護リレーより負荷側の地絡事故を検出するように
設定した場合の零相電圧波形V0と零相電流波形I0お
よび検出信号を示している。ここで図7はメタリック地
絡、図8は間欠地絡、図9はピンホールによるケーブル
地絡、図10は碍子割れによる地絡を示しており、地絡
の種類による検出時間のバラツキが少ないことがわか
る。なお、オシロスコープでの検出時間は検出信号をオ
シロスコープに出力するため4ms程度の機械的遅れが
加算されている。
FIGS. 7 to 10 are oscilloscope waveform diagrams at the time of high-voltage verification test. Zero-phase voltage detection sensitivity of the protection relay is 160 at a charging current of 5 A and a ground fault resistance of 5 Ω.
V, zero phase current detection sensitivity 0.34A, detection time 117m
s, the zero-phase voltage waveform V0, the zero-phase current waveform I0, and the detection signal when the ground fault on the load side of the protection relay is set to be detected. Here, FIG. 7 shows a metallic ground fault, FIG. 8 shows an intermittent ground fault, FIG. 9 shows a cable ground fault due to a pinhole, and FIG. 10 shows a ground fault due to a porcelain crack, and there is little variation in detection time depending on the type of ground fault. I understand. The detection time of the oscilloscope is added with a mechanical delay of about 4 ms because the detection signal is output to the oscilloscope.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、地絡事故
検出機能に要するハードウエア図1に示す通りのシンプ
ルな構成ですみ、機器の小型化、低価格化及び部品点数
の削減による信頼性の向上が可能である。またアンチエ
イリアシングフィルタとアナログ増幅回路以外、すべて
ソフトウエアにて処理されるため周囲温度の変化に対す
る影響が少ない。
As described above, according to the present invention, the hardware required for the ground fault accident detection function is as simple as shown in FIG. 1, and the downsizing of the equipment, the cost reduction and the reduction of the number of parts are achieved. It is possible to improve reliability. Also, except for the anti-aliasing filter and the analog amplifier circuit, all are processed by software, so there is little effect on changes in ambient temperature.

【0030】かつ検出時間、位相角等がすべてデジタル
量として扱われるため、従来保護リレーが有する零相電
圧・電流の大小に依存する検出と復帰時間のバラツキ
や、両者の位相差に依存する検出感度のバラツキ、及び
動作位相角の非直線性が削除されており常に一定の特性
が得られる。
Moreover, since the detection time, phase angle, etc. are all handled as digital quantities, detection that depends on the magnitude of the zero-phase voltage and current that the conventional protection relay has and variation in the recovery time, and detection that depends on the phase difference between the two. Variations in sensitivity and non-linearity of operating phase angle are eliminated, and constant characteristics can always be obtained.

【0031】よって変電所保護リレーとの動作協調が容
易となり、配電線上の保護リレー情報と変電所保護リレ
ー情報を営業所に設置された電算機にリアルタイムに伝
達することにより健全区間を停電させることなく地絡事
故区間のみを切り離す高度な配電線事故処理システムの
構築が可能である。
Accordingly, the operation coordination with the substation protection relay is facilitated, and the power failure in the healthy section is achieved by transmitting the protection relay information on the distribution line and the substation protection relay information to the computer installed in the sales office in real time. It is possible to construct an advanced distribution line accident handling system that separates only the ground fault accident section.

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

【図1】 本発明を利用した保護リレーの地絡事故検出
部のハードウエア構成例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration example of a ground fault accident detection unit of a protection relay using the present invention.

【図2】 本発明における信号処理の流れを示すブロッ
ク図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a flow of signal processing in the present invention.

【図3】 零相電圧・電流の位相差の例を示す波形図で
ある。
FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of a phase difference between zero-phase voltage and current.

【図4】 設定された動作位相角範囲の例を示す説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a set operating phase angle range.

【図5】 デジタルフィルタの周波数応答を示す説明図
である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a frequency response of a digital filter.

【図6】 デジタルフィルタのステップ応答を示す説明
図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a step response of a digital filter.

【図7】 メタリック地絡の高圧実証試験時のオシロス
コープ波形図である。
FIG. 7 is an oscilloscope waveform diagram at the time of a high-voltage demonstration test of a metallic ground fault.

【図8】 間欠地絡の高圧実証試験時のオシロスコープ
波形図である。
FIG. 8 is an oscilloscope waveform diagram at the time of a high voltage demonstration test of an intermittent ground fault.

【図9】 ピンホールによるケーブル地絡の高圧実証試
験時のオシロスコープ波形図である。
FIG. 9 is an oscilloscope waveform diagram at the time of a high voltage verification test of a cable ground fault due to a pinhole.

【図10】 碍子割れによる地絡の高圧実証試験時のオ
シロスコープ波形図である。
FIG. 10 is an oscilloscope waveform diagram at the time of a high-voltage verification test of a ground fault due to insulator cracking.

【図11】 従来形のデジタルフィルタを用いた地絡事
故検出装置の例を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing an example of a ground fault accident detection device using a conventional digital filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アンチエイリアシングフィルタ、2 アナログ増幅
回路、3 MPU部、11 フィルタ部、12 演算部
1 anti-aliasing filter, 2 analog amplifier circuit, 3 MPU section, 11 filter section, 12 arithmetic section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 副 裕宣 福岡県福岡市中央区渡辺通2丁目1番82号 九州電力株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Vice Hironobu 2-82 Watanabe-dori, Chuo-ku, Fukuoka City, Fukuoka Prefecture Kyushu Electric Power Co., Inc.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非接地式配電系統の零相電圧と零相電流
について、その大きさと位相差を求め零相電圧と電流が
設定値以上でかつ位相差が設定範囲内の状態が設定時間
以上継続した場合に、地絡事故の発生を検出し、かつ事
故の発生方向を把握する地絡事故検出方法において、 デジタル演算時のサンプリング折り返し誤差を除去する
アンチエイリアシングフィルタと零相電圧および零相電
流に含まれる商用周波数以外の周波数成分を除去するバ
ンドパスデジタルフィルタを有し、当該デジタルフィル
タの出力信号に基づいて商用周波数1/2サイクルを1
単位として零相電圧と零相電流の実効値演算と予め設定
された地絡事故検出基準値との大小比較を行うとともに
零相電圧に対する零相電流の位相角が予め設定された事
故検出動作位相角範囲であるかの判定を行い、前記大小
比較結果と位相角範囲が設定された値以上と範囲内であ
る場合、その単位は地絡事故検出条件が成立したとし
て、成立した単位の数を条件成立カウンタでカウント
し、その数が予め設定された値と等しくなった時点を地
絡事故検出とすることを特徴とする地絡事故検出方法。
1. The magnitude and phase difference of the zero-phase voltage and zero-phase current of an ungrounded power distribution system are calculated, and the zero-phase voltage and current are equal to or greater than a set value and the phase difference is within a set range for a set time or more. In a ground fault detection method that detects the occurrence of a ground fault and determines the direction of the fault if it continues, an anti-aliasing filter that eliminates sampling aliasing error during digital calculation and zero-phase voltage and zero-phase current Has a band-pass digital filter that removes frequency components other than the commercial frequency included in 1), and 1/2 cycle of the commercial frequency is set based on the output signal of the digital filter.
As a unit, the effective value calculation of the zero-phase voltage and zero-phase current is compared with the preset ground fault accident detection reference value, and the phase angle of the zero-phase current with respect to the zero-phase voltage is preset to the accident detection operation phase. If it is within an angular range, and if the magnitude comparison result and the phase angle range are equal to or greater than a set value, the unit is determined to be the ground fault accident detection condition, and the number of the established units is determined. A ground fault accident detection method, which is characterized in that a ground fault accident is detected when a condition is satisfied by a counter, and the number of times when the count is equal to a preset value.
【請求項2】 条件不成立の単位を条件不成立カウンタ
でカウントし、その数が予め設定された値以上となれば
前記条件成立カウンタの値を0にリセットし、前記条件
成立カウンタの値が0以外でありかつ不成立カウンタの
値が予め設定された値以内であれば条件不成立の単位で
あっても条件成立カウンタも同時にインクリメントし事
故発生と復帰を繰り返す間欠地絡にも一定時間にて検出
することを特徴とする請求項1記載の地絡事故検出方
法。
2. A unit of condition not satisfied is counted by a condition not satisfied counter, and when the number is equal to or greater than a preset value, the value of the condition satisfied counter is reset to 0, and the value of the condition satisfied counter is other than 0. If the value of the unsatisfied counter is within a preset value, the condition-satisfied counter is also incremented at the same time even if the condition is not satisfied. The ground fault accident detection method according to claim 1.
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