JPH1169600A - ディジタル型保護継電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 至近端故障にメモリアクション機能で保護演
算を行うのでは、アナログ入力部に点検信号を印加する
点検中での至近端故障には保護できない。 【解決手段】 点検中信号がないとき、系統電圧のサン
プリングデータＶｎをメモリ部７Ｂに記憶・更新し、演
算入力選択部７Ｃが距離リレー要素５の保護演算のため
のデータＶｎ’として与えると共に、定数選択部７Ｄと
補正定数演算部７Ｅにより該メモリに記憶するサンプリ
ングデータのうち系統電圧にほぼ同期した位相になるサ
ンプル番号の数値Ｘを求めておき、至近端故障検出部７
Ａが故障検出したときはメモリ部から数サイクル前のデ
ータを読み出してメモリアクション機能による保護演算
を行わせ、点検中の故障発生には点検終了時に数値Ｘに
したがって前記メモリから読み出したサンプリングデー
タを与えて保護演算を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メモリアクション
機能を持つディジタル型保護継電装置に係り、特に装置
点検中のメモリアクション方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル型保護継電装置は、検出され
る系統電圧Ｖや電流Ｉをアナログ入力部でサンプリング
し、これをＡ／Ｄ変換器でサンプリングデータに変換
し、このデータを使ってマイクロプロセッサのソフトウ
ェア等として持つリレー要素で距離リレー演算等の保護
演算を行い、保護を必要とするときに出力部にしゃ断器
のトリップ出力等を得る。

【０００３】ディジタル型保護継電装置に設けられるメ
モリアクション機能は、リレー要素が系統電圧Ｖを演算
要素として持つ距離継電器等に構成される場合、至近端
故障の発生時に系統電圧Ｖが殆ど零になって方向判別の
演算不能になるのを回避するため、故障発生時の数サイ
クル前の電圧データ（サンプリングデータ）を記憶・更
新しておき、このデータを系統電圧データとして方向判
別ができるようにする。

【０００４】このメモリアクション機能に使用されるサ
ンプリングデータは、系統の周波数とサンプリング周波
数がずれている場合があるため、あまり長い時間前の電
圧データを用いると方向判別に誤りを起こす。例えば、
周波数が５％ずれている場合に１０サイクル前の電圧デ
ータを用いると、１８０度（＝３６０度×０.０５×１
０サイクル）の位相ずれが発生し、逆方向を故障点と判
定してしまう。

【０００５】このことから、メモリアクションに用いる
電圧データは、通常、至近端故障発生時の３サイクル程
度前の２サイクル分のサンプリングデータを用い、その
後は判定を行わない、すなわちメモリアクション機能は
系統故障の発生直後しか作動させないようにしている。

【０００６】この場合の処理フローは図４に示すように
なる。メモリアクション動作中でなく（Ｓ１）かつメモ
リアクションを開始していない場合（Ｓ２）、系統電圧
Ｖｎのサンプリングデータを用い（Ｓ３）、保護演算を
行う（Ｓ４）。メモリアクション動作中で（Ｓ１）かつ
メモリアクションを終了していない場合（Ｓ５）、３サ
イクル前の２サイクル分のサンプリングデータＶｎ
（３）を用い（Ｓ６）、保護演算を行う（Ｓ４）。メモ
リアクション動作を終了したとき（Ｓ５）、リレー出力
をロックする（Ｓ７）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ディジタル型保護継電
装置では、各種の点検機能が設けられ、その１つにアナ
ログ入力部の点検機能がある。この点検には、アナログ
入力回路に既知の交流や直流電圧又は高調波電圧を印加
し、この入力に対応したサンプリングデータが得られる
か否かでアナログ入力部の動作を確認する。この機能点
検中は、アナログ入力部には実際の系統からの検出信号
と異なる入力が印加されるため、当然のことながらリレ
ー出力をロックしておき、誤ったトリップを防止する。

【０００８】このような機能点検中において、系統に前
方至近端故障が発生したとき、この故障を除去できなく
なる問題がある。この機能喪失状況を図５で説明する。

【０００９】時刻ｔ₁で点検動作に入ると、リレー要素
に入力される電圧Ｖと電流Ｉのデータは点検信号に切換
られている。この点検動作期間中（時刻ｔ₁〜ｔ₄）にな
る時刻ｔ₂で系統に至近端故障が発生すると、点検中で
なければ直前の電圧Ｖのサンプリングデータを用いて時
刻ｔ₃までの２サイクル期間のメモリアクション動作が
可能である。

【００１０】しかし、時刻ｔ₂は点検中であるため、そ
の直前のリレー要素に入力された電圧Ｖや電流Ｉが点検
信号になっているため、実際の系統電圧、電流波形と同
期が取れていない。したがって、点検動作終了時刻ｔ₄
でメモリアクション機能により保護演算を行うとしても
誤動作を起こすことになる。

【００１１】このようなケースでは、従来は保護演算を
あきらめるか、点検時に系統からの入力を遮断すること
なく、高調波の点検信号を系統からの入力に重畳させ、
この高調波を系統入力とは分離して点検を行う方式があ
る。しかし、この高調波印加方式は、回路構成が複雑・
高価になる。

【００１２】本発明の目的は、点検中の系統故障発生に
もメモリアクション機能を使った保護演算ができるディ
ジタル型保護継電装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、点検中でない
通常時に系統電圧のサンプリングデータをメモリに保存
しておき、これに並行して保存データが系統電圧に同期
した位相になるサンプリングデータを決定するサンプル
数値Ｘを求めておき、点検中に発生した至近端故障に対
して点検終了時にこのサンプル数値Ｘにしたがった位相
のサンプリングデータをメモリから読み出してリレー要
素に与えることにより、点検中の至近端故障発生にも点
検終了時にメモリアクション機能による保護演算ができ
るようにしたもので、以下の構成を特徴とする。

【００１４】系統故障発生前のサンプリングデータをメ
モリに記憶・更新しておき系統の至近端故障にも該サン
プリングデータを使って保護演算を可能にするメモリア
クション機能、及びアナログ入力部に点検信号を与えて
装置を点検する点検機能を持つディジタル型保護継電装
置において、点検中でないときは系統電圧のサンプリン
グデータをメモリに記憶・更新すると共にリレー要素の
保護演算のためのデータとして与え、かつ該メモリに記
憶するサンプリングデータのうち系統電圧にほぼ同期し
た位相になるサンプル番号の数値Ｘを求めておき、点検
中に発生した至近端故障に対して点検終了時に前記数値
Ｘにしたがって前記メモリから読み出したサンプリング
データを系統電圧のサンプリングデータとして前記リレ
ー要素に与えるリレー入力選択回路を備えたことを特徴
とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
装置構成図であり、リレー要素等の演算を行う部分はソ
フトウェア構成に置き換えることができる。アナログ入
力部１、２には系統からの検出電流Ｉ、電圧Ｖが入力さ
れ、これに切り替えて点検信号を印加できるようにされ
る。Ａ／Ｄ変換器３、４はアナログ入力部１、２からの
サンプリング信号をディジタル信号に変換して電流デー
タＩｎ及び電圧データＶｎを得る。

【００１６】距離リレー要素５は、系統電圧と電流のデ
ータから故障地点までの距離を求める距離演算部と、こ
の演算結果から故障地点が保護を必要とする距離になる
か否かを判定する判定部とを有する。出力部６は、リレ
ー要素の判定結果が保護を必要とする距離になるときに
しゃ断器のトリップ出力を発生し、系統から故障地点を
切り離す。この出力部６は、点検時には点検中ロック信
号でトリップ出力がロックされる。

【００１７】リレー入力選択回路７は、距離リレー要素
５に与える電圧データＶｎ’を至近端故障の有無及び点
検中信号に応じて制御し、点検中の至近端故障にもメモ
リアクション機能による保護演算ができるようにする。

【００１８】リレー入力選択回路７の至近端故障検出部
７Ａは、Ａ／Ｄ変換器４から取り込む電圧データＶｎが
一定レベル以下に下がったことで至近端故障を検出す
る。メモリ部７Ｂは、１０サイクル分など比較的長い時
間の保護演算が可能な電圧データＶｎを記憶・更新して
おく。

【００１９】演算入力選択部７Ｃは、電圧データＶｎ又
はメモリ部７Ｂから読み出す電圧データを選択して電圧
データＶｎ’として出力する。この選択は、至近端故障
検出部７Ａからの検出信号と点検中信号によって決定さ
れる。

【００２０】この選択は、図２に示すように、点検中で
なく（Ｓ１１）かつ至近端故障でないとき（Ｓ１２）は
Ａ／Ｄ変換器４からの電圧データＶｎを用い（Ｓ１
３）、点検中でなく（Ｓ１１）至近端故障（Ｓ１２）で
は従来のメモリアクション機能と同様にメモリ部７Ｂか
ら読み出した３サイクル前の電圧データＶｎ（３）を用
い（Ｓ１４）、点検中では出力部をロックし（Ｓ１
５）、点検終了時（Ｓ１６）に点検メモリ部７Ｂから読
み出す電圧データＶｎ（Ｘ）を用いる（Ｓ１７）。

【００２１】ここで、電圧データＶｎ（Ｘ）は、点検終
了時に系統電圧データＶｎと位相が近似したサンプリン
グデータとするもので、電圧データＶｎのＸサンプル前
のサンプリングデータを先頭のデータとする。このサン
プリングデータを決定する数値Ｘは、図２に示すよう
に、点検中でなく（Ｓ１２）かつ至近端故障が発生して
いない（Ｓ１２）ときに判定処理（Ｓ１８）で予め判定
しておく。この判定処理は、図１の定数選択部７Ｄと補
正定数演算部７Ｅによってなされる。

【００２２】定数選択部７Ｄは、点検中信号が与えられ
る時間に応じて数値Ｘを選択する。例えば、点検時間が
２００ｍｓとすれば、５０Ｈ_Z系統の電圧を３０度毎に
サンプリングするものでは、サンプリング周波数ｆｓと
系統周波数ｆが同期している（ｆｓ＝１２×ｆ）場合で
はＸ＝１２０（＝２００ｍｓ／１．６６６ｍｓ）として
決定する。これにより、点検中に至近端故障発生があっ
ても点検終了時に数値Ｘからの読出しで系統周波数ｆと
ほぼ同期したサンプリングデータＶｎ（Ｘ）を得ること
ができ、点検終了時にメモリアクションによる保護動作
を可能にする。

【００２３】補正定数演算部７Ｅは、サンプリング周波
数ｆｓと系統周波数ｆが同期していない場合に数値Ｘを
補正する。この補正方法は、以下の方法を用いることが
できる。

【００２４】（１）周波数演算による方法 保護継電装置が周波数リレー要素を持つ場合に好適とな
る方法であり、その機能を利用した周波数演算により系
統周波数ｆを求め、次式により補正前の数値Ｘ’を補正
後の数値Ｘに補正する。但し、数値Ｘは端数が発生する
ときには小数点以下を切り捨て又は四捨五入する。

【００２５】Ｘ＝Ｘ’×（ｆｓ／（ｆ×１２）） （２）零クロス点による方法 保護継電装置が周波数リレー要素を持たない場合に好適
となる方法であり、サンプリング値が負から正、又は正
から負に切り替わる零クロス点の回数をカウントし、Ｎ
回前の零クロス点のデータポジジョンＡと最後の零クロ
ス点からのサンプリング個数Ｂとの差（Ａ−Ｂ）を補正
後の数値Ｘとする。このＮ回は、３０度毎のサンプリン
グで点検時間を２００ｍｓとすると、２１回となる。

【００２６】以上のように、本実施形態では、点検中で
の至近端故障の発生にはメモリ部７Ｂから読み出す電圧
データＶｎ（Ｘ）を系統周波数にほぼ同期させた補正を
行って読み出し、このサンプリングデータを使って点検
終了時にメモリアクション機能による保護演算を可能と
する。

【００２７】図３は、点検中の至近端故障発生時の波形
を示す。時刻ｔ₁から点検信号をアナログ入力部に与え
た点検中において、時刻ｔ₂で至近端故障が発生した場
合、点検時入力量で保護演算しているため、出力部はロ
ックされており、点検終了時に点検中でないときに記憶
したＶｎ（Ｘ）をリレー入力に与えるようにして時刻ｔ
₃からのメモリアクション機能による保護演算が可能と
なる。

【００２８】なお、サンプリング周波数と系統周波数と
の同期のための補正は、３０度毎のサンプリングデータ
では±１５度以内の精度を確保できる。一方、メモリア
クション時は方向のみを判別するため、±６０度程度の
誤差を許容できるため、±１５度程度の誤差は保護性能
上で何ら問題とならない。

【００２９】また、数値Ｘの補正方法は、前記の２つの
方法では約１０サイクル前のデータを前提としている
が、現在のデータと過去のデータのｃｏｓ分とｓｉｎ分
を順次求め、ｃｏｓ分が最も１に近くかつｓｉｎ分が最
も０に近いものを選択して数値Ｘを判定することもでき
る。この場合は、演算量が増えるが、前記の２つの方法
に比べて最も位相誤差が小さくなる数値Ｘを決定でき
る。

【００３０】なお、前記の３つの補正方法による演算
は、系統の周波数が短時間には殆ど変化しないため、毎
３０度演算する必要はなく、数十〜数百ｍｓ以内に結果
をだせればよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、通常時
に系統電圧のサンプリングデータをメモリに保存してお
き、これに並行して保存データが系統電圧に同期した位
相になるサンプリングデータを決定するサンプル数値Ｘ
を求めておき、点検中に発生した至近端故障に対して点
検終了時にこのサンプル数値Ｘにしたがった位相のサン
プリングデータをメモリから読み出してリレー要素に与
えるようにしたため、点検中の至近端故障発生にも系統
電圧に同期したサンプリングデータを使ってメモリアク
ション機能による保護演算ができる。

【００３２】装置構成としては、既存の保護継電装置で
演算を行うプロセッサに少しのソフトウェアプログラム
を追加することで済む。特に、周波数演算による数値Ｘ
の決定には装置が周波数リレーを持つ場合にその機能を
利用できる。また、周波数演算機能を持たない場合にも
零クロス点の検出により簡単に実現できるし、ｓｉｎ分
とｃｏｓ分による演算では位相誤差を最も小さくした演
算ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す装置構成図。

【図２】実施形態における処理フロー。

【図３】実施形態における点検中の故障発生例。

【図４】従来のディジタル型保護継電装置の処理フロ
ー。

【図５】従来の点検中の故障発生例。

【符号の説明】

１、２…アナログ入力部 ３、４…Ａ／Ｄ変換器 ５…距離リレー要素 ６…出力部 ７…リレー入力選択回路 ７Ａ…至近端故障検出部 ７Ｂ…メモリ部 ７Ｃ…演算入力選択部 ７Ｄ…定数選択部 ７Ｅ…補正定数演算部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 系統故障発生前のサンプリングデータを
   メモリに記憶・更新しておき系統の至近端故障にも該サ
   ンプリングデータを使って保護演算を可能にするメモリ
   アクション機能、及びアナログ入力部に点検信号を与え
   て装置を点検する点検機能を持つディジタル型保護継電
   装置において、 点検中でないときは系統電圧のサンプリングデータをメ
   モリに記憶・更新すると共にリレー要素の保護演算のた
   めのデータとして与え、かつ該メモリに記憶するサンプ
   リングデータのうち系統電圧にほぼ同期した位相になる
   サンプル番号の数値Ｘを求めておき、点検中に発生した
   至近端故障に対して点検終了時に前記数値Ｘにしたがっ
   て前記メモリから読み出したサンプリングデータを系統
   電圧のサンプリングデータとして前記リレー要素に与え
   るリレー入力選択回路を備えたことを特徴とするディジ
   タル型保護継電装置。