JPS5836569B2 - デジタル保護装置の点検方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、デジタル保護装置の点検方法に関する。

近年、電力系統は需要の増大、技術の進歩に伴い発電機
一台あたりの容量の増大、５００Ｋｖ送電など高電圧化
、用地難などによる多端子系統構成、ループ送電など、
ますます巨大化し複雑化する傾向にある。

これら電力系統の保護方式には高速度、高精度といった
性能面の向上が必要とされるためこれらの点について限
界のある従来からのアナログ的保護方式に代ってデジタ
ル的に保護を行なう方式が多く提案されている。

すなわち、変成器などによって得られる電流電圧のアナ
ログ量をデジタル符号化し、光伝送あるいはマイクロ波
伝送装置などによりデジタル符号のまま伝送し、従来の
アナログリレーの代りに計算機を用い伝送されて来たデ
ジタル量を適当な演算処理をほどこすことにより系統の
事故を判定ししゃ断器をしゃ断させる方式である。

このデジタル保護継電方式（以下、デジタル・リレー・
システムと称する）は特に超高圧系統の保護を目的とす
るため特に装置の信頼性という面には他の性能面以上に
留意すべきであり、装置の誤動作・誤不動作を防止する
自動監視方式が必要である。

デジタルリレ一方式ではアナログ方式と異なり、入力量
が連続でなく一定のサンプリング周期ごとに入りデータ
が２進コード化され伝送されること、また、計算機を用
いた処理判定部がプログラムとデータを格納する記憶部
を有しその動作が時系列的に順次行なわれることなどに
よりその不良状態もアナログリレ一方式とは異なる。

従って装置不良を発見する自動監視方式も従来とは異な
った新しい方法が必要となる。

この発明の目的は、上述の点にかんがみ、デジタル処理
の基本原理に基き、デジタル保護継電力式に関する新し
いデジタル自動監視方式を提供するにある。

各図面にわたり同一の参照符号は同一機能の要素を示す
。

まず、従来の代表的なリレー・システムの基本構成およ
び動作を第１図で説明する。

電力系統１の電流あるいは電圧のような１次量は検出部
２の変成器により２次アナログ量に変換されアナログ・
デジタル変換部あるいは符号化部３において一定時間隔
ごとに２進符号としてデジタル量に変換される。

これらデジタル量は適当な伝送部４によりデジタル伝送
され計算機を用いた演算部５ではこれを記憶部に記憶し
、プログラムに従かい適当な演算をほどこし判定部６に
より事故か否かを判定し外部にトリップ信号として出力
する。

第１図ｂ，ｃは上記のデジタルリレーシステムにおける
動作状態を時間的に示したもので第１図ｂは検出部２お
よび符号化部３におけるサンプリング関係を示す波形図
で図中７は検出部２のアナログ出力信号、φはサンプリ
ング間隔である。

第１図Ｃは伝送部４における信号の伝送状態を示し、８
は同期フード、９は符号化部３で変換されたデジタル量
であり「０」および「１」の信号として直列的に伝送さ
れる。

上記の演算部５、判定部６の詳細を比較的簡単なアルゴ
リズムをもつ過電流継電器を例により説明する。

変成器より得られる電流はフィルタによって高調波成分
が除かれ第１図ｂの■，■，■のようにサンプリングさ
れデジタル変換される。

サンプリング点■，■，■におげる 電流のデジタル量をｉｌ，ｉ２，ｉ３ とすると、とな
る。

ここでＫ′ ＝２ｃｏｓφ、 Ｋ ４ｓｉｎφとし、 なる関係を利用して■２を求める。

この演算は演算部５で行なわれる。

なお、上記のＩ２を求める演算方法は他にも多数提案さ
れているが、Ｉ２が求まるものであればどの演算方法を
とる継電器であってもよい。

Ｉ２が求められると、判定部６ではそれをＩ。

と比較し なる時はトリップ信号を発し なる時はトリップ信号を発しない。

以上の演算（判定を含む）をフローチャートで表わすと
第２図となる。

以上のような演算をサンプリング周期ごとに行なう。

このようなデジタル・リレー・システムにおいて装置の
不良は各装置を構成する素子の不良によって発生するが
■索子．の不良によるリレーの受ける影響は素子破壊と
い１つた完全不良あるいは断続的不良などの不良状顧と
各装置における不良発生部位によって異なるが、最も特
徴的なことはその影響により生じる不良パターンが非常
に多数あるということである。

一方、この故障については、アナログ・リレー・システ
ムの場合、伝達される信号はアナログ量であるため一本
の信号線で接続され少数の素子でリレー・システムの構
成が可能で素子の不良も１方向の漸進的不良の場合が多
くリレー判定出力に対する影響も方向性をもった漸進的
なものとなる。

これに対しデジタルリレーシステムにおいては、２進符
号化されたデジタル量は直列伝送装置以外のところでは
並列処理となるため並列ビット数に対応する信号伝送線
およびデジタル素子が必要である。

そして、その素子の不良状態が高レベル、低レベルとい
う２つの状態をとり得るため演算処理の結果としての・
リレー判定出力に及ぼす影響は単純試算でもアナログ・
リレー・システムの不良状態数に対し２の並列ビット数
の階乗倍ということになり、更にリレー判定出力も方向
性をもった漸進的なものとは限らない。

また、重みの大きい上位ビットに関連する素子の不良は
その影響が演算処理に大きく表われ、下位ビットに関連
する素子の不良は比較的その影響が表われにくい。

当然のことながら、その影響の仕方も演算処理方法によ
って大きく変る。

さて、デジタル・リレー・システムの不良状態の特異性
によりその自動監視方法も従来アナログリレ一方式で行
なわれている、ある整定値に対しあらかじめある程度余
裕をもった模擬動作入力を与えてその動作出力を見ると
いった点検方式と同じ方式では完全とはいえずその盲点
も多数存在することになる。

また、このような点検方式をとった場合、整定値を点検
するには模擬点検入力データと記憶部を多数用意しなげ
ればならず、かえって点検付加装置の信頼性低下を招き
好ましくない。

このことを第３図、第４図により説明する。

第３図は従来の点検方法を示すブロック図で１０は点検
データ発生装置、１１は比較回路、１２は警報回路、１
３はメモリ回路、１６は点検指令装置である。

演算部５には通常保護演算に用いる入力データと点検デ
ータ発生装置１０より得られる点検データが入力される
。

演算部５はそれら２つのデータについて演算を行なうの
であるが、その様子を第４図のタイムチャートに示す。

第４図でＴｓはサンプリング間隔、１４は入力データよ
り演算を行なう部分、１５は点検データにより演算を行
なう部分である。

第４図の１４での演算結果は判定部６により判定されト
リップ出力として出力され、第４図の１５での演算結果
は判定部６により判定され比較回路１１に出力される。

比較回路１１はその出力とメモリ回路１３に格納された
既知の結果とを比較しそれらが不一致ならば警報回路１
２に出力を発し１２から警報を発生させる。

以上は各サンプルごとに保護演算と点検とを行なう場合
であるが、第３図に点線で示すごとく点検指令装置１６
によって点検データ発生装置１０、演算部５、比較部１
１などに自動または手動で点検指令を発し、その点検指
令発生時にのみ点検を行なうこともできる。

このような点検方法をとった場合には演算部５が不良で
あっても点検時に判定部６の結果が正しげれば演算部５
の不良を検出することができない。

また、整定値が正しいものであるか否かの点検をするた
めには点検データを第５図ａの■〜■で示すように多数
用意して、それらの点検データによる演算結果を遂次比
較する必要があるが、そうすると、点検データ発生装置
１０、メモリ回路１３はぼう犬なものとなる。

また、そうしなくても点検データを演算結果が整定ぎり
ぎりのところ（例えば第５図ａの■，■）になるように
選べばよいが、その場合には整定変更があるたびに点検
データを変えなげればならない。

つまり、第５図ｂのように整定か変ると、点検データな
■，■に変更しなげればならない。

かくして、点検データ発生装置は複雑なものとなる。

また、以下に述べる機能をもつ距離継電器のモ一要素を
考える。

すなわち、この場合、変成器より得られた電流、電圧を
一定の同期した周期でサンプリングしデジタル変換する
。

電流ｉのデジタル量については、現時点から１サンプル
前のデジタル量を引算したものを１′とすると、１′は
ｉより（９０−Ｖ２）度だけ進んだ電流となる。

このｉ′に整定インピーダンスで決まる定数〜をかげ、
さらに、電圧のデジタル量Ｖを用いて次の数ｍを求める
。

このｍの現時点から１サンプル前の値をｍｌ、２サンプ
ル前の値をｍ−２ とすると、次の演算によりｍの実効
値Ｍに対応する量Ｍ２が求まる。

の時はトリップ信号を発しないようにする。

以上の演算を演算部および判定部で行なうフローチャー
トに表わすと第６図のようになる。

第８図、第９図は演算部と整定値との関係についての説
明図で、第８図の装置において１７は整定変更部、１８
は整定値ＫＭを格納するメモリ回路、１９は判定値Ｋ。

を格納するメモリ回路である。

演算部５には入力データと点検データが入力され、演算
部５はそれら２つのデータについて演算を行なうのであ
るが、その様子を第９図のタイム・チャートで示す。

第９図でＴ８はサンプリング間隔、２０は入力データよ
り演算を行なう部分、２１は点検データにより演算を行
なう部分である。

それらの演算はメモリ回路１８に格納された整定値〜を
用いて行なわれる。

そして判定部６では第９図の２０での演算結果（数値）
をメモリ回路１９に格納された判定値Ｋ。

と比較して判定し、トリップ出力を発したり発しなかっ
たりする。

第９図の２１の演算結果（数値）は比較回路１１へ出力
される。

また整定値ＫＭ，Ｋｏは整定変更部１７によって任意に
変更されタ。

このように演算部５での演算に整定値（この例ではＫＭ
）を用いる場合には次のような問題が生じる。

今、整定値〜に対する特性が第７図ａのインピーダンス
図のごとくなっていたとする。

この場合、ある点検データに対して演算した数値がＭτ
だったとする。

ここで整定値変更が行なわれ整定値〜が〜′ となって
特性が第７図ｂのように変ったとすると、同じ点検デー
タに対して演算してもその数値はＭ２２となる（Ｍ，′
＼Ｍ２′）。

この場合には、メモリ回路１３に格納しておく比較すべ
き既知の数値を整定変更に応じてＭ１’からＭ２′に変
更してやらなければならない。

第８図の装置は、保護継電器の保護機能を中断すること
なく点検が可能である優れた利点を有するが、この発明
はこの利点に更に点検を容易とし、且つ高精度に誤りを
検出する点検方式を提供することを目的としてなされた
ものである。

第１０図は、この発明の実施例のブロック線図であり、
２２は点検用の既知の整定値ＫＭｃを格納するメモリ回
路であり、２３は整定値切替回路である。

第１１図はこの実施例のタイム・チャートで、２０での
演算はメモリ回路１８に格納された現在使用中の整定値
騙を用いて行なわれ、２１での演算はメモリ回路２２に
格納された既知の整定値を用いて行なわれる。

その際、整定値の切替えは切替回路２３で行なう。

このように点検データによる演算では既知の整定値を用
いることによってその演算結果（数値）も既知の一定の
ものとなる。

故に整定変更に伴ってメモリ回路１３の内容を変更する
ことはないし、また点検データがぼう犬になることもな
い。

それに加えて、演算部及びメモリ回路の不良が、この発
明のように比較回路１１に演算部５から演算結果を導入
することによって１ビットの不良でも発見することがで
きる。

この点検方法によると整定値〜の格納されるメモリ回路
１８の点検はできないが、それはまた別の方法例えばメ
モリ回路を１８の他に整定変更部に付属して更に１つ設
け、それらの不一致を検出するような方法で行えば盲点
がなくなり信頼性高い点検が行える。

次に、この発明の他の実施例を第１２図について説明す
る。

第１２図において、第３図の従来方式と異っているのは
演算部５から比較回路１１に信号が行くことである。

すなわち、比較回路１１は判定部６０判定結果とあらか
じめ知られている判定結果とを比較せず、演算部５から
入力される数値（これは第２図のフロー・チャートでは
Ｉ２にあたる）とメモリ回路１３に格納されたあらかじ
め知られた数値とを比較し、それらが不一致の場合には
警報回路１２に出力を出し警報を発生させる。

このようにすることにより演算部５の点検は完全になし
得ることになる。

このように、整定変更が行なわれても、この例のように
演算部５で整定値を用いない場合には、点検データなら
びにメモリ回路１３の内容を変更する必要はなく点検装
置は従来より非常に簡単なものとなる。

次に、この発明の更に他の実施例を設明する。

１つの保護継電器で複数の保護演算をする場合がある。

例えば、過電流保護演算を３相分演算する場合を考える
。

この場合、第１３図のフローチャートに示すように演算
する。

このフローチャートでＩＲ２， Ｉｓ２， ＩＴ２は各
々Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の電流の実効値に対応するものであ
る。

この場合、点検時にＨＲ２ ， １８２ ， ＩＴ２の
各々について既知の数値と比較することもできるが、演
算部５から比較回路１１へは■Ｒ′＋■８２＋工Ｔ′を
送り比較回路１１でその和について既知の数値と比較す
ることにすれば、比較回路１１，メモリ回路１３、およ
び演算部５から比較回路１１へのわたり線が大幅に簡単
化でき非常に有益である。

この場合は、同一のアルゴリズムの３相分の和を考えた
が、その他異なったアルゴリズムにより演算された数値
の和も任意の組合せで可能であることは明らかである。

また、和をとることをせず、他の簡単な和差算によるこ
とももちろん可能である。

上述の説明は保護継電器としての通常保護演算（第９図
、第１１図等の２０で示す時間の演算）を行なった後に
不良監視のための点検を行なう場合を示したが、上記の
ような通常保護演算を行なわず、第９図等のＴ８で示す
時間に今まで述べたような点検を行なうことにしてもよ
い。

以上の説明では点検データをデジタル信号として演算部
５に直接入力する場合について説明したが、第１４図に
示すごとく、点検データをアナログ信号としてアナログ
・デジタル変換器３に入力すれば点検範囲はアナログ・
デジタル変換器３、伝送部４、演算部５にわたり非常に
広い点検範囲（破線表示）を簡素な点検装置にて短時間
に点検することができ非常に有益である。

この発明の実施例では、従来提案されていた方式と較べ
て整定値の切替回路（第１０図の２３）、既知整定値格
納用のメモリ回路（第１０図の２２）等に見られるよう
に、一見ハードウエアの量が増え複雑な点検装置になっ
ているように見える。

しかし、これらのハードウエアの量は、計算機を用ち・
て保護継電器を構成した場合、簡単なプログラムの追加
と若干のメモリの増加となるだけであり、ぼう犬な数の
点検データ発生装置１０およびメモリ回路１３を使用す
る従来の方式に比較してきわめて小数となる。

従って、その点検の信頼性はより高いといえる。

以上のように本発明においては、点検用データによる演
算では既知の点検用整定値を用いており、その演算結果
は既知の一定のものとなる。

故に整定変更の場合にも点検データを変える必要がなく
、点検データがメう犬になることはない。

又、既知の点検用演算結果を変える必要もない。

又、本発明においては演算結果を直接比較回路に加える
ようにしており、従来のように比較回路において判定部
の判定結果と既知の結果とを比較するものではないので
、演算部および既知の演算結果を格納するメモリ回路の
不良を細かく検出することができる。

さらに、本発明では複数の点検用データを演算部に入力
して夫々演算するとともに各演算結果を和差算し、和差
算した結果を既知の点検用演算結果と比較回路において
比較しており、このようにひとまとめにした比較を行う
ことにより既知の点検用演算結果を格納するメモリ回路
、比較回路および演算部と比較回路間の接続線を大幅に
簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来のデジタル・リレー・システムのブロッ
ク図、第１図ｂはその波形図、第１図Ｃは伝送部の伝送
状態説明図、第２図は過電流継電器のフロート・チャー
ト、第３図は従来の点検方法を示すブロック図、第４図
はそのタイム・チャート、第５図ａ，ｂは従来の点検方
法を示すタイムチャート、第６図はモー継電器のフロー
・チャート、第７図ａ，ｂはその特性図、第８図は演算
部と整定値の関係を説明するブロック図、第９図はその
タイムチャート、第１０図はこの発明の一実施例を示す
ブロック図、第１１図はそのタイムチャート、第１２図
はこの発明の他の実施例のブロック図、第１３図は過電
流継電器３相分のフロー・チャート、第１４図はこの発
明の更に他の実施例のブロック図である。 １・・・電力系統、２・・・検出部、３・・・アナログ
・デジタル変換部、４・・・伝送部、５・・・演算部、
６・・・判定部、１０・・・点検データ発生装置、１１
・・・比較回路、１２・・・警報回路、１３・・・メモ
リ回路、１６・・・点検指令装置、１７・・・整定変更
部、１８，１９，２２・・・メモリ回路、２３・・・切
替回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電力系統から得られた複数のアナログ量を夫夫デジ
   タル量に変換し、この各デジタル量を入力データとし．
   て保護演算用整定値と共に演算部に入力して夫々演算を
   行い、演算結果を判定部で判定して電力系統の保護を行
   うデジタル保護装置において、前記演算部に入力データ
   に対応した複数の既知の点検用データを既知の点検用整
   定値と共に入力して夫々演算を行うとともに各演算結果
   を和差算し、和差算した結果を既知の点検用演算結果と
   比較回路において比較するようにしたことを特徴とする
   デジタル保護装置の点検方法。