JPH0898391A - 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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JPH0898391A
JPH0898391A JP6230117A JP23011794A JPH0898391A JP H0898391 A JPH0898391 A JP H0898391A JP 6230117 A JP6230117 A JP 6230117A JP 23011794 A JP23011794 A JP 23011794A JP H0898391 A JPH0898391 A JP H0898391A
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JP
Japan
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voltage
value
converter
multiplexer
monitoring
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JP6230117A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Matsui
俊章 松井
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 A/D変換の全ビットについての監視と、マ
ルチプレクサの選択制御の監視を可能にする。 【構成】 保護対象の電流・電圧等を変成器・フィルタ
1・サンプルホールド2を通してマルチプレクサ3の入
力とし、マルチプレクサで選択した出力をA/D変換器
4で順次ディジタル量に変換する構成のアナログ入力部
において、加算回路7は、電圧サンプルホールド信号V
aにA/D変換器の校正電圧VDCを加算かつ極性反転し
た値を校正電圧とすることにより、電圧サンプルホール
ド信号にしたがって校正電圧をフルスケールに変化させ
る。CPU6による監視処理には、この個々のA/D変
換値について電圧サンプルホールド信号分を相殺してA
/D変換の精度監視を行うことにより、A/D変換器の
全ビットについての変換精度を監視する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル保護継電器
に係り、特にアナログ入力部の監視手段に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル保護継電器では、電力系統な
どの保護対象の電圧や電流信号(アナログ信号)をサン
プリングで取り込み、A/D変換器によりディジタル量
に変換したサンプルデータから保護演算を行う。
【0003】図4は、アナログ入力部の構成を示す。保
護対象からPTやCTにより変成して取り込まれる各相
の電圧や電流信号は、フィルタ部1によってそれぞれ高
調波成分が取り除かれ、サンプルホールド部2によって
それぞれサンプルホールドされ、これらホールド信号が
マルチプレクサ3によって時分割でA/D変換器4に取
り込まれ、アナログーディジタル変換され、メモリ5に
サンプルデータとして格納される。
【0004】CPU6は、メモリ5のサンプルデータを
使って保護演算を行う。
【0005】このようなアナログ入力部の監視には、例
えば、以下の方式がある。
【0006】(1)零相監視・不平衡監視等による変成
器(PT、CT)からA/D変換器までの監視。零相監
視では、対象座標法の関係を利用して入力データ(電
流、電圧、零相電流・電圧)から監視し、不平衡監視で
は電流の各相の平衡性をチェックする。
【0007】(2)高調波重畳監視によるフィルタから
A/D変換器までの監視。高調波電圧をフィルタの入力
に常時重畳させ、そのディジタル変換データから高調波
電圧を検出演算することによりフィルタ特性を監視す
る。
【0008】(3)A/D変換精度監視。サンプルホー
ルド回路2の1つ又はマルチプレクサ3の1つのチャン
ネルに校正電圧を入力し、そのA/D変換データと設定
値の誤差をチェックする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来の監視方式におい
て、零相監視は、系統の影響を受け易く、監視レベルの
マージン拡大やタイマによる継続時間の拡大で誤検出を
防止している。このため、故障モードとしてはチャンネ
ル入力のオフ故障の検出が主となっている。
【0010】高調波監視方式は、フィルタ2のゲイン変
化を検出することが主となっている。
【0011】A/D変換精度監視方式は、A/D変換器
4の変換精度を検出することが主となっている。
【0012】このような事情から、従来方式による監視
では、以下の問題がある。
【0013】(1)A/D変換値のビット単位の故障 零相監視や高調波監視は、入力電気量の実効値を計算
し、タイマの条件を付加して判定するため、1ビット単
位の故障については検出精度は十分でない。この点、A
/D変換精度監視方式では1ビット単位の故障を検出で
きるが、一定レベルの直流入力電圧の変換結果に対する
チェックになり、全ビットについての監視ができない。
【0014】(2)マルチプレクサ選択制御の誤り。
【0015】マルチプレクサ3にはその選択制御信号と
して、一般には、BCD入力を与えるが、この選択制御
信号の故障内容によっては、A/D変換精度チャンネル
を正常に選択するが、他のチャンネル入力を誤選択した
ままアナログ入力を正常と誤検出してしまうことがあ
る。
【0016】例えば、図5に示すように、マルチプレク
サ3の各チャンネルにa,b,c相の電圧Va,Vb,
Vcと零相電流I0と各相電流Ia,Ib,Ic及びA
/D変換精度監視用になる直流の校正電圧VDcが印加
される構成において、3ビットのBCD入力(20・21
・22)のうち、22の桁が論理”1”のままとなる故障
が発生した場合、Va=Ia,Vb=Ib,Vc=I
c,I0=VDcとなり、Va+Vb+Vc=0となって
正常と誤検出してしまう。
【0017】本発明の目的は、A/D変換の全ビットに
ついての監視と、マルチプレクサの選択制御の監視を可
能にするディジタル保護継電器を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、保護対象の電流・電圧等を変成・フィル
タ処理・サンプルホールドしてマルチプレクサの入力と
し、マルチプレクサで選択した出力をA/D変換器で順
次ディジタル量に変換する構成のアナログ入力部を有す
るディジタル保護継電器において、前記マルチプレクサ
の1つのチャンネル入力として、保護対象の電圧サンプ
ルホールド信号に前記A/D変換器の校正電圧を加算し
た値を印加する加算回路を設け、前記電圧サンプルホー
ルド信号をA/D変換した値と前記加算回路の出力をA
/D変換した値との偏差と、前記校正電圧のA/D変換
値に相当する値との差が設定値を越えたときにアナログ
入力部の故障・異常と判定するA/D変換精度監視演算
手段を設けたことを特徴とする。
【0019】また、本発明は、前記電圧サンプルホール
ド信号をA/D変換した値と前記加算回路の出力をA/
D変換した値との偏差について、一定時間内の前記偏差
の最大値と最小値の差を求め、この差が設定値を所定回
数越えたときにアナログ入力部の故障・異常と判定する
バラツキ監視演算手段を設けたことを特徴とする。
【0020】
【作用】校正電圧に電圧サンプルホールド信号を加算し
て校正電圧とすることにより、電圧サンプルホールド信
号にしたがって校正電圧をフルスケールに変化させ、こ
の個々のA/D変換値について電圧サンプルホールド信
号分を相殺してA/D変換の精度監視を行う。これによ
り、A/D変換器の全ビットについての変換精度を監視
する。
【0021】また、校正電圧に電圧サンプルホールド信
号を加算して校正電圧とすることにより、マルチプレク
サの選択制御の故障も監視できるようにする。
【0022】校正電圧のバラツキを監視することによ
り、A/D変換のビットエラーについて監視できるよう
にする。
【0023】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す回路図であ
る。同図が図4と異なる部分は、マルチプレクサ3への
A/D変換精度監視のための校正電圧VDCの入力回路、
及びCPU6によるアナログ入力部監視演算処理であ
る。
【0024】校正電圧VDCは、高精度直流電圧源により
発生される。加算回路7は、校正電圧VDCとa相のサン
プルホールド電圧Vaを加算し、その極性反転出力をマ
ルチプレクサ3への校正電圧入力チャンネルの入力
DC’とする。
【0025】CPU6によるアナログ入力部監視演算処
理は、図2に示す監視シーケンス処理手段を備える。
【0026】A/D変換精度監視演算処理11は、校正
電圧VDC’とa相電圧Vaとの加算値の絶対値と設定値
Kとの偏差が誤差範囲εを越えたか否かを判定する。
【0027】
【数1】||Va+VDC’|−K|>ε タイマ処理12は、処理11での条件が成立したときに
計時を開始し、この状態が一定時間T1以上継続すると
きにA/D変換精度の異常発生出力を得る。
【0028】バラツキ監視演算処理13は、校正電圧V
DC’とa相電圧Vaとの加算値の絶対値について、一定
時間T2内での最大値と最小値の相対誤差が誤差範囲
ε’を越えたか否かを判定する。
【0029】
【数2】{Max|Va+VDC’|−Min|Va+V
DC’|}>ε’ カウンタ処理14は、処理13での条件が成立したとき
の回数をカウントし、このカウント値が設定回数αを越
えたときにバラツキの発生出力を得る。
【0030】タイマ処理15は、一定時間T2を計時
し、この時間周期でカウンタ処理14のカウント値をク
リア(初期値にリセット)する。
【0031】論理和処理16は、タイマ処理12又はカ
ウンタ処理14からの出力でアナログ入力部に異常発生
したことの監視出力を得る。
【0032】本実施例において、マルチプレクサ3の校
正電圧VDC’とa相電圧Vaとの関係及び両者の加算結
果は、図3に示すようになる。
【0033】同図の(a)に示すように、電圧VDC
は、電圧Vaのサンプル値に校正電圧VDCを加算しかつ
反転した階段波形になる。この波形と電圧Vaのサンプ
ル値を加算したVa+VDC’は、同図の(b)に示すよ
うに、電圧Va成分が相殺されて校正電圧VDC成分のみ
になる。
【0034】したがって、A/D変換精度監視演算処理
11における設定値Kを校正電圧VCDに相当するA/D
変換値とすることでA/D変換精度の異常の有無を監視
できる。この監視は、A/D変換器の精度異常は勿論、
アナログ入力部全体の故障監視になる。
【0035】ここで、A/D変換器4は、校正電圧VDC
に代えてVDC'(=VDC+Va)の電圧をA/D変換す
ることから、電圧Vaの振幅が零からピーク値までのフ
ルスケールで変化する各サンプル値に対してA/D変換
する。
【0036】これにより、A/D変換器4の変換精度監
視は、従来の一定の電圧VDCについてのみ行うのでな
く、フルスケールで変化する校正電圧VDCについて変換
精度を監視、すなわちA/D変換器の全ビットについて
の変換精度監視になる。
【0037】また、バラツキ監視演算処理13では、図
3の(b)に示す値のバラツキについて監視することか
ら、A/D変換器4の変換動作におけるビットエラーの
発生の有無について監視することができる。
【0038】次に、マルチプレクサ3の選択制御信号の
異常(図5を参照)に対しては、校正電圧VDC’が電圧
Va成分を含むことから、処理11による演算結果が常
に異常の判定になって監視ができる。すなわち、マルチ
プレクサ3の0〜3チャンネルを電圧入力とし、4〜7
チャンネルの何れかを校正電圧入力とする入力分配とす
ることにより、選択制御信号の異常を監視できる。
【0039】なお、実施例において、加算回路7は、極
性反転機能を持たない構成とし、その極性反転を処理1
1や13の演算に際してCPU6側で変換しても良い。
【0040】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、マルチ
プレクサの1つのチャンネル入力として、保護対象の電
圧サンプルホールド信号にA/D変換器の校正電圧を加
算した値を印加し、電圧サンプルホールド信号と校正電
圧をそれぞれA/D変換した値の偏差からアナログ入力
部の故障・異常と判定するため、電圧サンプルホールド
信号にしたがって校正電圧をフルスケールに変化させた
精度監視になり、A/D変換器の全ビットについての変
換精度を監視したアナログ入力部の監視ができる。
【0041】また、校正電圧に電圧サンプルホールド信
号を加算して校正電圧とすることにより、マルチプレク
サの選択制御の故障も監視できる。
【0042】また、本発明は、校正電圧のバラツキを監
視することにより、A/D変換のビットエラーについて
監視できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図。
【図2】実施例における監視シーケンス図。
【図3】実施例における波形説明図。
【図4】従来のアナログ入力部構成図。
【図5】マルチプレクサの入力信号例。
【符号の説明】
1…フィルタ 2…サンプルホールド 3…マルチプレクサ 4…A/D変換器 5…メモリ 6…CPU 11…A/D変換精度監視演算処理 12、15…タイマ処理 13…バラツキ監視演算処理 14…カウンタ処理

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 保護対象の電流・電圧等を変成・フィル
    タ処理・サンプルホールドしてマルチプレクサの入力と
    し、マルチプレクサで選択した出力をA/D変換器で順
    次ディジタル量に変換する構成のアナログ入力部を有す
    るディジタル保護継電器において、 前記マルチプレクサの1つのチャンネル入力として、保
    護対象の電圧サンプルホールド信号に前記A/D変換器
    の校正電圧を加算した値を印加する加算回路を設け、 前記電圧サンプルホールド信号をA/D変換した値と前
    記加算回路の出力をA/D変換した値との偏差と、前記
    校正電圧のA/D変換値に相当する値との差が設定値を
    越えたときにアナログ入力部の故障・異常と判定するA
    /D変換精度監視演算手段を設けたことを特徴とするデ
    ィジタル保護継電器。
  2. 【請求項2】 前記電圧サンプルホールド信号をA/D
    変換した値と前記加算回路の出力をA/D変換した値と
    の偏差について、一定時間内の前記偏差の最大値と最小
    値の差を求め、この差が設定値を所定回数越えたときに
    アナログ入力部の故障・異常と判定するバラツキ監視演
    算手段を設け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。
JP6230117A 1994-09-27 1994-09-27 ディジタル保護継電器 Pending JPH0898391A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112816934A (zh) * 2021-03-01 2021-05-18 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种判定电能表误差自监测准确性和及时性的方法及系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112816934A (zh) * 2021-03-01 2021-05-18 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种判定电能表误差自监测准确性和及时性的方法及系统

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