JPS59226615A - オフセツト補償器 - Google Patents

オフセツト補償器

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Publication number
JPS59226615A
JPS59226615A JP59107668A JP10766884A JPS59226615A JP S59226615 A JPS59226615 A JP S59226615A JP 59107668 A JP59107668 A JP 59107668A JP 10766884 A JP10766884 A JP 10766884A JP S59226615 A JPS59226615 A JP S59226615A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sinusoidal signal
uncompensated
transient
fault
exponential
Prior art date
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Pending
Application number
JP59107668A
Other languages
English (en)
Inventor
セイモア・サロウ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of JPS59226615A publication Critical patent/JPS59226615A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/04Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of dc component by short circuits in ac networks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Locating Faults (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、一般lこ正弦波信号からノイズを除去する
ための装置、特に正弦波信号から過渡的な指数関数的ノ
イズ成分を除去するような装置に関するものである。
〔従来技術〕
送電線および発電装置は絶縁故障およびこれに続く短絡
(これは電力系統を崩壊させ、高価な装置をひどく破損
させ、そして人命を傷つけ得る)から保護されなければ
ならない。例えば、そのような故障状態は、送電線の/
線地絡または隣接する導体間の雷撃によるフラッジオー
バによって起される。そのような故障状態では線路電流
が正常な値の数倍まで増加し、これにより発電機間の同
期を外しかつ送電線とこれに取り付けた機器の両方を損
傷ないし破壊させ得る。
機器の損傷および電力系統全体の崩壊を避けるために、
主送電線上の故障した装置は保護継電器によって回路網
から隔離される。保護継電器は、交流電圧および交流電
流を連続的に監視することにより、送電線故障を探知し
かつ適切な回路しゃ断器のトリップによシ送電線を隔離
し始める。この故障は交流電圧と交流電流の関係を調べ
ることによって探知される。これらの交流電圧と交流電
流の解析は、故障後の最初の一〜3サイクルの間減少す
る指数関数的成分の存在によって複雑になる0この減少
する指数関数的成分は送電線のRL性によって生じられ
る。指数関数的成分が完全に減少するまで故障は検出で
きない〇 故障後、利用者は送電線を調べて損害を査定しかつ必要
な修理を行い得る。もし変電所から故障地点までの距離
が正確に分れば、検査費はかなり少なくできる。また、
同一距離の所でたびたび故障が起きれば絶縁低下してい
ることが分り、交換の必要がある0故障探知器は変電所
から故障地点までの距離を測定するために使用される0
上述した保護継電器と同様に、故障探知器の動作および
精度は過渡的な指数関数成分によって妨害される。
こ\に開示するオフセット補償器は、故障探知器や保護
継電器へ組み込まれる時に、正弦波の故障電流信号から
減少する指数関数的成分を除去し、故障地点までの距離
のより正確な判断を行ったり故障の検出をより速く行っ
たりする。
アナログ信号のデジタルΦサンプルをろ波するために種
々の従来技術が知られている。例えば、サンプル値は所
定の時間々隔の間平均がとられ、その平均を使用してそ
の時間々隅肉のサンプル値を変更することができる。こ
の技術はデジタ(3) ル・サンプルから高周波成分を除去する。この発明の技
術は、低周波成分例えば過渡的な指数関数的ノイズ成分
を除去する点で、従来のる波技術を改良したものである
〔発明の概要〕
サンプリングした正弦波信号から過渡的な指数関数的ノ
イズ成分を除去するための装置が開示される。このろ波
作用は、所定の時間々隔および所定範囲の時定数に対し
過渡的な指数関数的成分の平均が所定の時間々隔の中点
近くの指数関数の値に等しいことを認めることで達成さ
れる。すなわち、/サイクル(またはその整数倍)の間
のサンプル値の平均をとシかつこの平均を使用して時間
々隔の中点でのサンプルを補正することによってろ波作
用が行われる。
添付図面に示した実施例についての以下の詳しい説明を
考察する時に、この発明はより良く理解できそして別な
利点やその用途も更に容易に明らかとなるだろう◎ 〔発明の実施例〕 (4′) ■、基本原理 故障電流には減少する過渡的な指数関数的ノイズ成分が
存在するので、その解析は複雑である0故障を検出する
ため或は故障位置の正確な測定のためには、この成分を
低減したり除去したりすることが必要である。故障電流
を近似するためにRL回路が使用される。そのような回
路における過渡電流は閉ループで下記のように表わされ
る。
たゾし、θ=ニスイツチング、 φ=t’n−’ ? である。この式の第7項は減少する過渡的な指数関数で
あ)、そして第2項はtOHHの正弦波電力成分である
0この式をグラフで表わすと第1A図に示す通りになる
。たりし、時間軸の単位は任意である。第1A図に示し
た信号をフーリエ解析すれば明らかなように、故障位置
を測定する誤差が最小である点まで指数関数が減少する
のに数サイクル必要である。最初のコサイクルの間9チ
の誤差が認められる0高速回路しゃ断器が大体コサイク
ルで作動するので、第1A図に示した補償されていない
信号を保護継電器に使用して故障の検出および保護を行
ってもかなりの誤差を生じる。故障探知を実施する際、
過渡状態は故障位置に不正確さを生じる。この誤差を生
じる減少する過渡状態を除去することがこの発明の目的
である0この発明は%第1A図の未補償信号から第1B
図に示した形態の補償信号を発生させることである。
減少する過渡状態を効果的に除去するためには、上述し
たように過渡電流が一つの成分を有することを認める必
要がある。これらの成分は減少する指数関数と正弦波で
ある0過渡状態全体の平均は、積分が線型プロセスであ
るのでaつの成分の平均の和に等しい。すなわち、もし
積分周期がlサイクルならば、第コ成分(正弦波)の平
均は零である。従って、lサイクルを越えると、過渡状
態の平均は減少する指数関数成分の平均に等しい0指数
関数の平均が指数関数に等しい点を見い出すことが望ま
しい。
そこで、この点での全電流から平均値を減算すれば6θ
H,成分だけが残る。従って、その位置では、 が所望される。積分すれば、 である。
Δtについて解きかつ周期で割れば、 (7) 簡単化するためには、時定数を多数の周期として表わす
ことが所望される。すなわち、N f 従って、 上式において、分は指数関数の平均が指数関数の値に等
しいlサイクルの分数値である0それは周波数および時
定数のみの関数であることに注目されたい。演算を行え
ば明らかなように、l〜ioθのNの値およびAOHI
の周波数に対しΔt 7の値は棒を少し下回る。N=/−100に対して時定
数は/4max//s00ngであることに注目された
い。従って、各時定数に対し、指数関数の平均が指数関
数の値に等しい点は、そのサイクル全体の半分よシも少
し小さい所で大体等しい。
■、オフセット補償有りの故障探知器の説明お(t ) 第一図は3相交流送電線系統ノコと故障探知器ioの接
続を示す◇詳しく云えば、3相交流送電線系統/Jは、
5θHzまたは6θH2の周波数を有する交流電力信号
を発生するための交流電源/41を含む0この交流電源
/lは回路しゃ断器16を介して3相交流送′ば線系統
12へ接続されている。3相交流送電線系統ノコは相導
体A、BおよびCを含む。変流器/lは相導体A上に位
置してその電流を表わす電流信号を発生する。同様に、
変流器−〇は相導体B上に位置してその電流を表わす電
流信号を発生し、変流器ココは相導体0上に位置してそ
の電流を表わす電流信号を発生する。変流器/g、−〇
、Jコによって発生された電流信号は、マルチプレクサ
のそれぞれ第1.第コ、第3のデータ入力端子へ入力さ
れる。
変圧器−gは相導体Aへ接続されてその電圧を表わす電
圧信号を供給する◎変圧器コロは相導体Bへ接続されて
その電圧を表わす電圧信号を供給し、変圧器seは相導
体Cへ接続されてその電圧を表わす電圧信号を供給する
。変圧器−g、コロ、コダからの電圧信号はマルチプレ
クサ30のそれぞれ第11第3、第6のデータ入力端子
へ入力される。マルチプレクサ30へ入力されたデータ
信号は、過渡的な指数関数成分によってひずませられた
ような交流故障電圧および電流であることに注目された
い0マルチプレクサ30では、アナログ/デジタル(A
/D)変換器3コへ入力させるために6つのデジタル信
号が多重化されるOA/D変換器3コは一度に1つのア
ナログ信号だけを変換できる。マルチプレクサ30の動
作は、故障探知器10からマルチプレクサ30の制御入
力端子へ印加される制御信号aSによって制御される。
A/D変換器3.2では、その入力信号がサンプリング
され、デジタル値に変換される。A/D変換器3コから
のデジタル信号はオフセット補償器tへ入力される。故
障探知器10はオフセット補償器tからの補償済み信号
を分析して3相交流送電線系統lコ上の故障位置を決定
する。
故障探知器ioは、故障位置1での距離が表示される読
出し器34Iに接続される。
オフセット補償器gは、第3図に示すようにデジタル計
算機詳しくはマイクロコンピュータで実施できる。第3
図は、使用し得るマイクロコンピュータ、3にのブロッ
ク図である。詳しく云えば、オフセット補償器gは、中
央処理装置(OPU)JA%読出し専用メモリ(ROM
)、?ff。
う、ダ1.アクセス、メモリ(RAM)41゜、出力ポ
ートタコ、入力ポート1Itiおよびボート414を含
む。CPU 、3 Aはアドレス・バスABを通シテR
OM j t、 RkM4IOおよび出力ボートダコヘ
アドレスを送る。制御バスOBを通じてCPUJAはR
OMJf%RAMダO1出力ポート1.2、入力ポート
e<tおよびボートIIAを制御する。CPUJAをR
OM 、? t%RAM II (1) 、出力ポート
lIコ、入力ポートQ’lおよびボートlI6と接続す
るデータ・バスDB上ヤデータは双方向に転送される。
出力ポートll、2からのデータは読出し器3り。
(第3図には示さない)へ入力される。A/D変換器3
コ(第3図には示さない)からのデータは入力ポートI
Iaへ入力される。CPU 、? Aからの制御信号a
Sはポートダ6を通してマルチプレクサ30へ入力され
る0タイミングΦユニツト、toは適切なタイミング信
号をCPU 、? Aへ供給する。
第7図はこの発明のオフセット補償技術の一例を示す0
この例はマイクロコンピュータ33によって処理される
ソフトウェア・フローチャートを示しかつA/D変換器
、?!へ入力された正弦波信号から過渡的な指数関数的
ノイズ成分を除去するために連続して演算する。オフセ
ット補償フローチャートは入口点32で入れられる。
ステップ36ではA/])変換器32からのtつのサン
プル値がマイクロコンピュータ33によって加算される
。これらのサンプル値は、正弦波故障信号の未補償デジ
タル値を表わし、xn〜xn−7で示される。たゾしn
は現在のサンプル値である0値In−1〜xn−7は先
行の7つのサンプル値を表わす。ステップ3gではこれ
らtつのサンプル値の平均が計算されかつgつのサンプ
ル値の中間位置におけるサンプルから減算される。結果
yn−sは正弦波信号の補償したデジタル値を表わす。
事実、ステップsgは■、基本原理中で上述した結果を
実施する。正確な補償のためには、足で与えられた未補
償の正弦波信号//f の各サイクル中の点すなわち各サイクルの中点の少し前
の点から平均が減算されるべきであることに注目された
い0実際には、各サイクル毎に取り出されたサンプル値
がgつあるので、各サイクルの中点で補償が行われる。
ステップ60ではnがインクリメントされる。
ステップkA、!;gおよびAOを含むループは連続的
に演算して過渡的な指数関数的ノイズ成分を除去し、未
補償のデジタル値から補償したデジタル値を生じる。事
★、このループはgつのデータ拳サンプルの移動ウィン
ドウ(winaow )を生じる。tつのデータ・サン
プルの平均は各ウィンドウ中の第参番目のデータ拳サン
プルを補正するために使用される。ウィンドウが時間的
に前方に動くと、各データ・サンプルは未補償値から補
償値まで徐々に補正される。
故障探知器10は、周知の技術を使用して補償したデジ
タル値を処理し、故障位置を測定する0故障探知器10
の代りに保護継電器は補償したデジタル値を処理して故
障を検出できる。
第1図のソフトウェア・フローチャートの説明は一例を
示すためであって限定ではない。補償を行うための指令
位置が第4図のフローチャート中に示したものと違うこ
の発明の別な実施例を推考し得ることも意図される。別
な実施例は特許請求の範囲に記載されたようなこの発明
の精神および範囲内に入ると思われる。新規なオフセッ
ト補償器tは伝統的なハード・ワイヤード技術を使用し
ても実施できる。
更に、オフセット補償器ざの使用は故障の探知ないし検
出に対する制限ではない。RL回路またはRO回路が生
じる、増加する或は減少する指数関数的な過渡状態によ
ってオフセットされるどんな正弦波信号にも新規なオフ
セット補償器を用いることができる。もちろん、上述し
た理論的原理はそれぞれの用途で考慮されなければなら
ない。また、正弦波信号およびその高調減分の性質次第
で、gサンプル/サイクルを超えるサンプリング率は改
良した補償済み結果を生じ得る。
〔発明の効果〕
この発明によれば、過渡時の直流分がろ波されるので、
故障時の計測入力波形は一定の時間遅れをもって正弦波
波形のみとされる効果がある0
【図面の簡単な説明】
第1A図は過渡的な指数関数的ノイズ成分によってひず
ませられた正弦波信号を示す波形図、第1B図は過渡的
な指数関数的ノイズ成分が除去された第1A図の正弦波
信号を示す波形図、第一図は故障探知器およびその関連
機器と3相交流送電線系統の接続を一部ブロック図で示
す回路図、゛第3図は第2図に示したオフセット補償器
のブロック図、第4図は第3図のオフセラ(/jj;) ト補償器のソフトウェア・フローチャート図である。 ざはオフセット補償器、33はマイクロコンピュータ、
36はcptrである〇 (16)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 / 未補償の正弦波信号が過渡的な指数関数的ノイズ成
    分によって成る直流レベルからオフセットされるように
    前記未補償の正弦波信号が前記過渡的な指数関数的ノイ
    ズ成分を含んでおり、前記未補償の正弦波信号に応答し
    て補償済みの正弦波信号を発生するためのオフセット補
    償器であって、 前記未補償の正弦波信号に応答し、時間々隔T(Tは前
    記未補償の正弦波信号の整数のサイクル数である)中前
    記過渡的な指数関数的ノイズ成分の平均を求めるための
    手段と、前記時間々隔T内の所定の点での前記未補償の
    正弦波信号の値から前記平均を減算し、前記所定の点に
    おける前記補償済みの正弦波信号の対応値を生じるため
    の手段と、 を備えたオフセット補償器。 2 所定の点か によって特定され、△tが未補償の正弦波信号の各サイ
    クルの始めから所定の点までの時間であり、fが正弦波
    信号の周波数であり、τが過渡的な指数関数的ノイズ成
    分の特定数であり、そしてN=f丁である特許請求の範
    囲第7項記載のオフセット補償器。
JP59107668A 1983-05-31 1984-05-29 オフセツト補償器 Pending JPS59226615A (ja)

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US499624 1983-05-31
US06/499,624 US4577279A (en) 1983-05-31 1983-05-31 Method and apparatus for providing offset compensation

Publications (1)

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JPS59226615A true JPS59226615A (ja) 1984-12-19

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