JPS588648B2 - 周波数変調保護継電装置の誤動作防止方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は周波数変調保護継電装置の誤動作防止方式に係
り、特に本発明者らによって前記保護継電装置の保護動
作に害を為すことが発見された周波数変調ノズルについ
ての対策をすることに関する。

周波数変調保護継電装置（以下単にＦＭリレーという）
既によく知られたものであり、概略第１図のように構成
されている。

同図において、Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは各相の送電線であり
、各相電流ＩＡａＩＡｂ，ＩＡｃ，ＩＢａ，ＩＢｂ，Ｉ
Ｂｃは各電気所Ａ，Ｂに設置された変流器ＣＴＡａ，Ｃ
ＴＡｂ ，ＣＴＡｃ，ＣＴＢａ，ＣＴＢｂ，ＣＴＢｃを
介して夫夫各電気所Ａ，Ｂの保護継電装置ＲＹＡ，ＲＹ
Ｂに取込まれる。

ＲＹＡ，ＲＹＢは夫々第１の変調部ＭＡ１，ＭＢ１、第
２の復調部ＤＡ２，ＤＢ２、リレー判定部ＥＡ，ＥＢよ
り成る。

そしてまず、ＭＡ１，ＭＡ２では第２図ａに示すごとき
、５０もしくは６０（Ｈｚ）の各相電流を、中心周波数
が例えば１．８ＫＨｚでかつその±１ＫＨｚの範囲の周
波数領域の信号（第２図ｂ）に変調する。

これはいわゆる周波数変調することであり、相電流の零
値のときに１．８ＫＨｚの信号を与える。

また予測し得る最大の正値、最大の負値のときに夫々１
．８＋１（ＫＨｚ），１．８−１（ＫＨｚ）の周波数信
号を与える。

変調後の信号は第２図ｂに示し、これを同図ａの相電流
と比較して明らかなように、要するに入力の正値が大な
るほど周期が密な、また入力の負値が大なるほど周期の
疎なる周波数信号とされる。

ＭＡ１，ＭＢ１の夫々３つの出力、ＭＡ１１，ＭＡ１２
，ＭＡ１３，ＭＢ１１，ＭＢ１２，ＭＢ１３はいずれも
１．８±１（ＫＨｚ）の範囲の同波数変調信号である。

これらのＭＡ１，ＭＢ１の出力は信号伝送装置ＳＦを介
して相手端電気所へ送られる。

このＳＦは第２の変調部ＭＡ２，ＭＢ２、第１の復調部
ＤＡ１，ＤＢ１とからなる。

このＳＦにおける信号伝送は、いわゆる周波数分割多重
方式あるいは時分割多重伝送のいずれの方式とされても
よく、第２の変調部ＭＡ２．ＭＢ２では相電流について
の周波数変調信号を含む複数入力（その他の入力として
は電話等の意声信号、電気所の監視・制御の為の信号等
がある。

）を一括して１つの搬送波として相手端に送出し、第１
の復調部ＤＡ１，ＤＢ１では搬送波から元の周波数変調
信号を再現する。

この信号伝送装置ＳＦの伝送方式はすでに周知のもので
あるが、周波数分割多重方式でその一例を述べるならば
、その概略作用を第２図ｃのように表わし得る。

まず、ａ相電流に対応する１．８±１（ＫＨｚ）の範囲
の周波数変調信号ＭＡ１１でもって１４（ＫＨＺ）を中
心周波数とする被変調波を変調する。

また同様に１．８±１（ＫＨｚ）のＭＡ１２でもって１
８（ＫＨＺ）を中心周波数とする被変調波を変調する。

更に１．８±１（ＫＨｚ）のＭＡ１３でもって２２（Ｋ
Ｈｚ）を中心周波数とする被変調波を変調する。

そして更に１２〜２４（ＫＨｚ）の範囲の信号でもって
６６（ＫＨｚ）を中心周波数とする被変調波を変調し、
信号ＭＤ１を得る。

このＭＤＩは３つの周波、数変調信号ＭＡ１１，ＭＡ１
２，ＭＡ１３を一括して１つの信号としたもので、その
処理を一般にグルーピングと称している。

尚、同様の手法により、相電流以外のその他の１．８±
１（ＫＨｚ） の範囲の周波数変調信号ＭＡ２１，ＭＡ
２２，ＭＡ２３についてもグルーピングがされ、ＭＤ２
の１つの信号とされる。

これらＭＤ１，ＭＤ２は更に高次の被変調波を変調し、
最終的に１つの搬送波とされて伝送される。

第２の復調部ＤＡ２，ＤＢ２では、夫々周波数復調（周
波数変調と逆の動作）により相手端各相電流波形を再現
する。

この結果、リレー判定部ＥＡでは、夫々各電気所の互い
に対応する相の電流同志が比較されることになり、既に
周知の電流差動保護方式の考え方により送電線の内部事
故が検出される。

つまり、このＦＭリレーの場合には外部事故電流あるい
は通常負荷電流に対して両端差電流が零となり、内部事
故の場合にのみ差電流が現われるように変流器等の極性
が考慮されている。

そしてその内部事故検出時に夫々の電気所の図示せぬし
ゃ断器を開放する。

このＦＭリレーはすでに実用に供されており、前記した
ように原理上は外部事故時の通過電流に対して差電流を
生じないはずのものである。

しかしながら、実運用してみると通過電流にも拘わらず
差電流の発生することが経験された。

そしてこれは第１の変調部ＭＡ１，ＭＢ１の与える周波
数変調信号と第２の復調部ＤＢ１，ＤＡ１の入力である
周波数変調信号とを各瞬時ごとに比較してみたところ不
一致となるところから、信号伝送装置ＳＦの内部にその
原因のあることが本発明者らの調査の結果判明した。

この現象は第１の変調部出力にノイズが重畳したと等価
であり、周波数変調信号の大きさと周波数に影響を与え
るところから周波数変調ノイズ（以下単にＦＭノイズと
いう）と呼んでいる。

このＦＭノイズは経験上、中心周波数に近い場合従って
電流入力としては零値付近のときに発生しやすいことが
知られ、またその周波数のずれは５０（Ｈｚ）にも達す
ることがあった。

この周波数のずれを電流値に換算すると、これは±５％
の大きさの誤差を持つことになるから、保護継電器のよ
うに、両端の電流の差が±５％以上あるとき動作するよ
うなものを考えると、誤動作してしまうことを意味する
。

勿論、差動形の保護継電器という場合でも、無用な誤動
作を防止するため、動作抑制力を利用させるようにされ
ているが、電流が小さいときは抑制力も小さいから、こ
のことで誤動作防止に万全を期するわけにゆかない。

このＦＭノイズの発生原因については勿論究明されたが
、結局のところ根本原因は不明のままであり、ＦＭノイ
ズとの因果関係の明らかにされた２〜３の要因について
対策されたのみである。

対策の一例を述べるならば例えば周波数分割多重伝送方
式とするときには被変調波の基準周波数る与える発振器
電源の安定化があり、バッテリー電源におけるフロート
充電の起動・停止の数ボルトの急変を抑止することでＦ
Ｍノイズの発生を抑止し得た。

このように原因除去の観点からみると、原因は不明であ
り、判明した要因についてみても完全対策とすることが
必ずしも容易とは言えない。

このため、結局は発生したＦＭノイズを検出しＦＭリレ
ーの誤動作を防止するということで対策するしかないか
けであるが、ＦＭノイズの検出ができないという問題が
ある。

例えば従来より使用周波数帯域外の周波数をとらえてノ
イズ検出することが知られているが、本発明の対象とす
るＦＭノイズはその殆んどの場合、使用周波数帯域内（
前記のように中心周波数近くで発生し易く、５０（Ｈｚ
）程度のものである。

にあるために、受信した周波数変調信号自体の監視によ
っては区別できない。

以上詳細に述べたように、ＦＭノイズの発生原因除去不
可能なところから、本発明においてはＦＭノイズを検出
しＦＭリレーの誤動作防止とする方向で対策することを
目的とするものである。

本発明においては、各相電流の周波数変調信号とともに
（所定）のパイロット信号をも信号伝送装置に与えてこ
れらを一括して搬送波として送受する。

従って両信号は同一環境下に置かれるはずであり、ＦＭ
ノイズの影響も同様に受け、受信後のパイロット信号も
しくはその周波数復調信号を監視することでＦＭノイズ
が検出できる。

第３図に本発明の一実施例を示す。

この図で第１図と同じ符号のものは同一物もしくは等効
物を示しており、第１図と相違する点を主として説明す
る。

まず、信号送出側についてみると、保護継電装置ＲＹは
パイロット信号ＭＡ１４，ＭＢ１４をも出力する。

このパイロット信号としては例えば電源Ｅの与える一定
値を周波数変調したものであり、第２図で示したと同様
に他の周波数変調信号とともに変調され一括して搬送波
として送出される。

Ｆは信号伝送装置ＳＦを介して得たパイロット信号ＭＡ
１４，ＭＢ１４の監視回路であり、その受信入力の周波
数が、電源Ｅで定まる一定値に対応する所定周波数のも
のであるか、否か、あるいはその周波数復調された信号
が前記の一定値であるか否かを監視する。

そしてＦＭノイズの発生と判断されるときはリレー判定
部ＥＡ，ＥＢがしゃ断器引外し信号を与えることを阻止
する。

尚、本発明において、パイロット信号ＭＡ１４，ＭＢ１
４は零に近い入力を周波数変調した（従ってその出力は
１．８（ＫＨｚ）となる）ものとするのがよく、この場
合経験上はＦＭノイズが尤も混入し易い。

ここでパイロット信号としては前記一定値以外に種種の
ものが考えられ、要するに受信後に本来のパイロット信
号とノイズとが分離できるようなものであればよい。

この監視・以外し阻止の具体事例について説明すると、
第４図はアナログ的にこれを行なうものであり、第２の
復調部ＤＡ２で、各入力信号ＭＢ１１，ＭＢ１２，ＭＢ
１３，ＭＢ１４を復調し、その後ＭＢ１１，ＭＢ１２，
ＭＢ１３の復調信号ＩＢａ’，ＩＢｂ’，ＩＢｃ’から
、パイロット信号ＭＢ１４についての復調信号である誤
差信号Ｉｐを減算器ＡＤ１１，ＡＤ１２，ＡＤ１３にお
いて差引く。

このＩｐは本来零のはずであるからＦＭノイズが乗畳し
ていないときに、この減算をすることは支障とならない
。

またＩｐがＦＭノイズを含むとき他の信号も同様にその
影響を受けているはずであり、係る減算により正しく電
気所Ｂで検出した各相電流ＩＢａ，ＩＢｂ，ＩＢｃのみ
が抽出される。

このＢ端各相電流は夫々対応するＡ端各相電流と比較さ
れ、周知の方法により差動保護演算をしゃ断器の引外し
信号を与える。

この方式によれば差動演算の入力電流にＦＭノイズを含
まないから、その影響を受けず正しく動作する。

尚、本発明においては、パイロット信号の為の一定値を
ほぼ零としたが、これを適当なレベルとすることで、通
信路線の断検出ができる。

つまり常時受信しているパイロット信号が無くなること
受信周波数が低くなったことと等価である。

以上本発明によれば簡単な手段でＦＭノイズによってＦ
Ｍリレーが誤動作することを防止し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＦＭリレーの概略構成図、第２図は特に
その信号伝送の際の変調の様子を示す図、第３図は本発
明の一実施例の概略構成図であり、第４図はその要部詳
細図である。 ＭＡ，ＭＢ・・・・・・変調部、ＤＡ，ＤＢ・・・・・
・復調服ＲＹ・・・・・・保護継電装置、ＥＡ・・・・
・・リレー判定部、ＳＦ・・・・・・信号伝送装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所定周波数の被変調波をＢ端電気所電流で変調して
   得た第１の周波数変調信号を含む複数の周波数変調信号
   を多重変調して搬送波を出力する送信機、前記搬送波を
   受信してこれを復調し前記複数の周波数変調信号に復元
   する受信機、送電線のＡ端電気所に設けられ、前記受信
   機より得られる第１の周波数変調信号を復調する第１の
   復調手段第１の復調手段の出力と送電線のＡ端電流とを
   差動演算し、演算後の出力に応じてしゃ断器の引外し信
   号を与えるリレー判定部より講成される保護継電装置に
   おいて、前記送信機は所定周波数の被変調波をパイロッ
   ト信号で変調して得た第２の周波数変調信号をも含めて
   多重変調するものとされ、前記受信機より得られる第２
   の周波数変調信号を復調する第２の復調手段と該第２の
   復調手段の出力信号から信号伝送の際に生じた誤差信号
   のみを導出する誤差導出手段を付加するとともに、誤差
   導出手段の出力をリレー判定部に導入してその差動演算
   に使用することにより信号伝送の際の誤差信号により誤
   動作することを防止するようにされた周波数変調保護継
   電装置の誤動作防止方式。