JPS5925524A - Ｖ／ｆ方式デイジタル保護継電器 - Google Patents

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】 本発明は電力系統を１呆護する保護継電器に係り、特に
電力系統から得られたアナログ信号をＶ／Ｆ変喚変換用
してΔ／Ｄ変換して入力するディジクル形保護継電器に
関するものごある。

一般に電力系統を保護する保護継電器は、電力系統の電
圧・電流等の電気量の１６報を入力し、この入力ｍから
被保護系統としての？ｎ電力系統おりる事故の有無を判
定し、事、１りと判定した場合には事故区間を切りあ１
１ずため遮１υ１器に１、す、ブ指令を出力するもので
ある。ごのよ・）な（λ：　護＆ｌ′Ｉ］電器として、
近年マイクロコンピュータを応用したディジクル（Ｍｉ
　Ｒｈ　ＩＩＦ’１．電器が開発され、かつ実用化され
つつある。この種のディジタル（５：　ＡＦｉ　ＩＹｌ
ｌ電器は、マイクｉ−１」ンビュークの記１１′！機能
、比較？３ｉｊ例機能、論理演算機能を利用し−で、複
数のり定植を記Ｌ１．　Ｌ、種々のリレー演省を行ない
正ｒｉ（ｃに種々の事故にり１応することができる。

電力、そのためには電力１？−統の電圧　電流等の電気
量の−１すし１グ情報をディジクル化してマイク１：ｌ
　二Ｉンピュークに入力する７Ｌ！・］ＪＪがある。１
１１１らΔ／Ｉ〕；仮換を行なう郷、要がある。これに
ついでｔｊｔ来のディジクル保護１１１電に（では、電
力ＲＮ統から口器用変成：（：）を介して取り出された
？Ｉｌ化・電’／Ｊｊ等のアナし１グ信冒を−・定周期
で９°ンプル十−ル１し、；１ｚ−ル１′されたアナｌ
コグ量（１辰幅）をΔ／Ｌ）変換器でディジクル量に変
換した後マ・イク口コンピュータに入力して演算を行な
っていた。

このような１５式では、ザンブリング周期に対応した高
速度のマイクロコンピュータが必要である。

また、アナログ借りに高１１Ｊ　ｆＪＪＬ成分等の雑音
が含まれている場合、ディジタルフィルタで雑音を除去
するためには、アナログ信号１ザイクルのサンプル数を
多くしなげればならない。その結果マイクロコンピュー
タの負荷が増え、ＣＰＵの演箆時間が増大する。逆にサ
ンプル数を少なくすると、アナログ信号実効値とディジ
タル値の誤差が大きくなる等の欠点を有していた。

この発明は」二連した問題点に鑑みなされたもので、高
δＩｌａ波成分の影響が少なく、変換誤差の少ないΔ／
Ｄ変換器を用いるとともに、マイクロコンピュータの負
担を大幅に軽減するディジタル保護継電器を提供するこ
とを目的とする。

以下、図面を参照して本発明の実施例にフいて九゛ｒ“
細に説明する。

第１図は本発明のディジクル１采護紺電器の楯要を示ず
ブロック構成図である。電力系統ｔｌ）から入等のアナ
ＩＪグ信号は、Δ／Ｉ）変換器（４）、（５）でそれぞ
れディジタル信号に変換される。このディジクル信号は
振幅情報とじ−ζマイクＩＩコンピュータ（＋３）に入
力される。また二つのアナＩＩグ信司は位相比軸器（７
）で位相差が検出され、位相１？？ｑ弔としてマイクロ
コンピュータ（６）に人力される。Δ／Ｄ変換器（’１
１．　＋５１、位相比軸器（７）でΔ／Ｄ宸挨部（１３
）を構成しＣいる。一方、継電器の整定値も整定Ｏｌ（
ｔ８＋によってマ・イクロコンビＪ−−タ（ム）の人力
データとなる。これらのデータはデータメモ１月９）に
格納される。ＣＰＩＪ　（１０）は、ブｔ）グラムメモ
リ　（１１）に収に内されたプログラムに（ｊ（＝って
リレー演浣を行ない、事１ムのイ１’　ｊｊｊ％を判定
Ｊる。事−夕と判定した場合は出力装置（１２）を介し
て遮１すｉ器）・す・ノブの指令を出す。

第２１２１は、第１しｌのΔ／Ｄ変１負器（４）の構成
を示ずブｌ：１　ノクレ１であり、ｇ（Ｓ　３図は第２
し１のΔ／Ｄ変換器各部の動作タイミングを示す図であ
る。Δ／ｌ）変換器（５）はへ／Ｄ変換器（４）と間し
構成であるので図示を省略する。第３１閑ｔａ）に示す
ような入ノＪ（言号は、過大入力から機器を保護するゾ
こめの１ノミ・ツタ（１４）を介し半波整流回路価）と
ゼロクロス回路（１７）に入力する。整流１；ａ％　（
１Ｂ）　ＬＪ、第３図ｆｂｌに示すように半波整流され
る。−ビロクＵス回１ｅｆｔ（１７）の出力は第３図（
Ｃ１のような矩形波となる。

アイソレータ（２２）は例えば絶ｉ多１−ランフ、やフ
メトカプラ等であり、電力系統につｔ【力くるりｈ　Ｏ
＋＋回１２３とマイクロコンピュータ回路を絶縁するノ
こめのちのである。従ってゼロクロス回１洛（１７）の
出ノｊし上、アイソレータ（２２）を介しても波形しよ
変１つら−Ｊ’　■Ｓ３図（Ｃ１の矩形波であり、図中
では同一・番号−ご扱う。

この矩形波（２３）は後述するように、その立ら上がり
でカウンタ　（２４）をリセノ１−するりセット（君号
として使用される。また、矩形波（２３）のコ゛１ｔ）
下がりでは、ヱ１χ安定マルチノ＼イブレータ（２５）
　ヲ＞’トリガされ、第３図（ｃ）のよ・）なラッチｌ
ｉ’１５（２Ｇ）を送出する。う・ノチ信号（２Ｇ）　
Ｌ；ｌ、１及述の、、ｌ：うｔこラソーｙ−回路（２７
）のラッチ信号となる。Ｖ／Ｆ変換器（＋９）は、入力
電圧に比例した周波数のｆ言腎を出力Ｊ’るものである
。１足つ−４人ツノさ］ジノこ２１−波整流信号（１８
）は、第３図（（＋）のよ・）に−ｒす・じ１り゛ｆ言
弯−から周波数信号　（２０）＆こ宸１算さ、１シる。

１２１力・らう）るようしこ人力信号の最大ピークＮ’
　ｉ斤−ζ最ｔ）宙Ｕ＋ｌ閂波数）となる。周波数信号
　（２０）＆よジノ・シンク　（２４）のｎｌｌ大入力
して槙′ｌＩ’、ｆｉｌ数さ１１．るの゛である力く、
ｊ二連のセ′ロクロス出力の場合と同（イ１Ｌこ、Ｖ／
Ｆ変１史器（１９）とカウンタ　（２４）の間Ｇ、二む
よ一１イ゛ル−ク（２１）が挿入されて１色縁をし１つ
“てし）る。上１本しゾこよ・うに、カウンタ　（２４
）　ｔ；ｌ：’Ｊ−ヒ・ノ１（言司　（２３）の立し上
がりでリセノ１−さ］ｔ、１７１波数１−（２０）を半
波整流信号（１８）の半Ｊ°イクルの１：１　ｂ、＝　
＋ｒｉ所ｎ所載１数ランチ信号　（２Ｇ）４こよつ゛ζ
ラッグー回１ｆｌｉ　（２７）にラッチする。１ｊｆ１
　ツて、力・シンク（２４）のｌ’Ｊ容むま第３し１（
ｒ）のように半波整流信号−（１Ｂ）の：１４−ｇ・（
クルのＩ（１団１人し糺゛εす、次のリセット＜＝＝（
２３）　−ｃ　ＩＪセノ１される。う・ノチ回１７１２
７）の１ノＪ′稈ε上、２Ｉｉ波整流（合η　（１Ｂ）
の半づイクノ１１Ｇこりｌ）、シ、しノこソＪｌシンタ
（２４）の積算側数値がラッグ−さ、１ｔ、次のジノ（
〜ｆハ何まで（）；ｌ存される。力・シンク　（２４）
（７ン４？Ｉ　３γδ１°数１ｉｌ（は入力（８号の実
効値に比例するから、ランチ出力（２９）はアナログ入
力信号をディジタル信号に変換したものになる。

このΔ／Ｄ変換は、人力信号の１ｇ・イクルに１回また
はｍザイグルに１回（ゼロクロス回路出力を１／ｍ分周
すれば容易に実現できる）のデータであり、これは入力
信号の実効値及びピーク値に比例するためＣＰＵではデ
ータに定数を掛けるだｔ、ｌで物理量（工学単位）に変
換できる。またレベル判定を行なうためには、予めリレ
ー整定値の物理量レベルを積算計数値に換算した量を整
定値データとしてマイクロコンピュータに入力しており
ば、ＣＰＵではこれを人力データ（Δ／Ｄ変換出力）と
大小比較するだりで済め、大幅な負担の軽減になる。

次に過大振幅の信号が入力された場合について二ｌｙえ
る。リミッタ　（１４）のリミッタレベル以下の入力レ
ベルの場合は、上述したように入力信号の実りＪ値と積
算側数値は比例する。しかし、過大入力の場合はりミン
ク（Ｉ４）により、第４図（ａｌに示ずように入力信号
レベルはりミソクレヘルに抑えられる。従って、リミソ
タレ・・ル以」二では、入力レベルのピーク値と積算泪
数値との関係は直線性を失なう。しかしΣ（Ｓ　４１ｆ
ｆｌ　（６１に示すように、入力レベルとそれに対応す
る徹１１数（１／（はある関係をもっている。従って過
大入力にりｊし゛（も予め換算したδ１数値を知ってお
りば、過大入力であっ一ζもディジタル値として検出す
ることができる。これにより、マイクロコンピュータで
行なうレベル判定も、過大入力信号に列する積詐ｎ１数
（〆■と予め換算した１イ定値を比較すれば行なえるこ
とになる。

次に入力借υがｉｒＧ調波を含んでいる場合について二
％える。この場合簡単のため基本波とｊｒう調波の位相
がそろっζいると考えると、第５図に示すようにｌｌ′
Ｔ！数次高羽波の場調波基本波半り・・Ｃクル中の正負
の数が等しいので、■／１？変１負された周波数信号の
Ｊｉ’ｌ算ｎ１算値１数値響しない。これに対して奇数
次Ｉ１眞周波は正負の数が１つたり異なるので４７（昇
口１数値に影響してくる。しかしこの場合もその誤差＆
Ｊ、比較的少ない６　（第５図れｔ線３１ｉ　）次に、
第１図Δ／Ｄ変換部（１３）の位相比較回路（７）につ
いて説明する。これは、入力変成器（２）。

（３）からの二つの入力信号の位相差を測るものである
が、このためには各へ／Ｄ変換器（４１、（５）におけ
るゼロクロス回路の出力矩形波を利用する。第６ＩＵＩ
　＋ａ＋に示すように、各矩形波の立ら上がりでセット
・リセフトされる信号をゲート信号としてクロックパル
スを組数すればよい。そのためには、第６図ｆｂｌに示
すようにフリソプフロンプ（３０）でゲート信号（３１
）を作成し、クロック発生器（３２）のクロックパルス
をゲート期間中カウンタ（３３）で組数すればよい。組
数値は、デー１−信弯（３１）からＢ１安定マルチハイ
ブレークで形成されたランチ信号により、ランチ回路（
３５）にラッチされ、ディジタル箪の位相情報としてマ
イクロコンピュータに入力される。ＩＬって、マイク１
コニ１ンビユータ内部で二つの人力信号の位相差につい
て祁算する必要はなくなる。

次に、このように構成されたディジタル保護継電器の作
用について第７図のフロー’ｆ−ヤードを参照して説明
する。マイクＩ：に１ンビブー−りは、先Ｊ゛リレーの
整定値を読み込む。次に、」二連のΔ／ｌ）変換Ｏ３で
、電力系統からの−１すＩ：Ｉグ信号をディジタル値に
変換する。この動作は、例えば６Ｑ　ＩＩＺの商用周波
数の系統の場合には１周期的ＩＧ　、７　ｍ秒であるか
ら、１６．７　ｍ秒毎に入力信号がΔ／Ｄ変換さｈるこ
とになる。マイクロコンピュータ夕はこのテークを読め
込んで整定値と比較６ｉｆ　詐等を行ない、事故の判定
をする。事故とｊｒす定された場合は遮１υｉ器の１リ
ップ１斤令を山し、無事故の場合は次回の演算周１す１
の割込を待つ。次回のリレーζＮＪ　′ｆ！１の７）す
込は、人力飴冒のΔ／Ｄ変換の周期と整合するようＧこ
内８１；ご発η二する６０１１Ｚクロツク信司で起動さ
れる。、二のようにして、電力系統からの１言号を読め
込み事故’Ｉ’１１定をするリノ作を１６．７　ｍ秒毎
に繰り返す。

以」二連べてきたように、Ａ１発明のディジクル（λ：
；１け電ｚ：（ではアナログ（言＋ｉＪを周波数（自呼
に変換し、これをカウンタで１９１浣、−Ｊ゛る方式で
あり、この（貞詐。

値がアナし１グ信司のフ；′９ＪＪ値に比例°Ｊるとい
う特性を利用して、マイクロニ１ンピー１．−タ内１ｉ
ＩＸではｋ　３ｊ二値と積算１１数値の大小比軸（レヘ
ル゛Ｉ’１１定）等の簡単な演算のみを行なえばよい様
にしたものである。

また二人力信号の位相比軸も、マイクロコンピュータの
演算によらずにＡ　／　Ｉ）変換部で行なえるようにし
たものである。従って本発明は、マイクロコンピュータ
の負担が大１陥に軽減でき、高速度マイクロコンピュー
タ夕を使用する必要がないとともに、高調波成分に対し
ても誤差が比較的少なく、アナログ１呼系とディジタル
信号系の電気的絶縁が容易であるという特長を有するデ
ィジクル保護１け電器を提（Ｊｋ−３−ることができる
。

なお上述した実施例においては人力信号の１−’Ｊイク
ル毎にＡ／Ｄ変換したが、ｍザイクル毎の平均としてＡ
／Ｄ変換してもよい。この場合は比較器出力を１　／　
ｎｔ分周すればよい。なお、入力信号を全波整流ずれば
２サイクルの１ざ数イ（ηの平均値としてＡ／Ｄ変換す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

百Ｓｌし１は本発明のディジクル保護継電器の概要を示
す図、第２図はＡ／Ｄ変換器の構成を示すブロック図、
第３図は第２図番部の動作タイミングを示す図、第４図
は過大入力時のΔ／Ｄ変換１１￥性を示す図、第５図は
Δ／１つ変換器の入力信号にｉｎｉ調波が重畳される場
合の説明し１、第６し１は位相ＩＬ校回路の動作説明と
そのブロック図、第７図はディジクル保護継電器のマイ
クｒ−】コンピユータの動作説明用フローヂャートであ
る。 特許出願人　　　　株式会社　正興電機製作所代　理　
人　　　　小　堀　　益　（ほか葎名）第１図 第　２　　図　　　　　　　　　　　　　　　６第　３
　　ＰＫ （ｅ 第　　４　　図 （（１）　　　　　　　　　　　（ｂ）第５図 第６図 −，＋１１１１１１１１１１１．．．−、、−　　　　
□−第　　７　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　電力系統から取り込まれた電気量をΔ／Ｄ変換し
   、このディジクル値を用いて事故の有無を判定する保護
   継電器においで、Δ／Ｄ変換手段が、アナログ入力信号
   の撮幅に比例した周波数の周波数信号を出力するＶ／Ｆ
   変換回路と、該周波数信汀をアナログ人力信号のｍサイ
   クル毎に積算引数する泪数回１／８とからなり、該ｎｌ
   数回路のｎｉ数内容をもって該Δ／Ｄ変換手段のディジ
   タル出力信号としたことを特徴とするＶ／Ｆ方式ディジ
   タル保護れ１；電器。