JPS6011531B2 - Digital differential protection relay device - Google Patents

Digital differential protection relay device

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JPS6011531B2
JPS6011531B2 JP49020899A JP2089974A JPS6011531B2 JP S6011531 B2 JPS6011531 B2 JP S6011531B2 JP 49020899 A JP49020899 A JP 49020899A JP 2089974 A JP2089974 A JP 2089974A JP S6011531 B2 JPS6011531 B2 JP S6011531B2
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JP
Japan
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value
ratio
protection relay
relay device
digital
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JP49020899A
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Japanese (ja)
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JPS50113747A (en
Inventor
高幸 松田
省介 中里
健治 鈴木
信一 東
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電力系統の各所の電気量を1電気所にディジ
タル情報として集め、この情報を演算してリレー出力と
するディジタル差動保護継電装直に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a digital differential protection relay system that collects electrical quantities from various parts of a power system as digital information at one electrical station, calculates this information, and outputs it as a relay output.

従来、系統の電気量はCT,PD,(PT)等から、い
わゆるアナログ量として、計測、制御、保護装置等へ与
えられていた。しかし、近年系統の大容量化、複雑化に
伴ない、系統保護装置の保護方式変更、CT比変更、整
定変更等が増大し、保守業務が困難になってきた。この
ため、CT,PDの出力をディジタル化し、計測、制御
、保護をすべてコンピュータ等を利用してディジタル量
で処理すれば、上記変更はすべてプログラムの変更で対
処できることが可能となる。この発明はこのようなシス
テムにおいて、ディジタル化された電気量によりリレー
演算を行ない、電力系統を保護する方式を提供するもの
である。
Conventionally, the amount of electricity in a system has been given to measurement, control, protection devices, etc. from CT, PD, (PT), etc. as a so-called analog amount. However, in recent years, as grids have become larger in capacity and more complex, the number of changes in protection methods, CT ratios, and settings of system protection devices has increased, making maintenance work difficult. Therefore, if the outputs of the CT and PD are digitized and all measurement, control, and protection are processed in digital quantities using a computer or the like, all of the above changes can be handled by changing the program. The present invention provides a method for protecting the power system in such a system by performing relay calculations using digitized electrical quantities.

従来、いわゆるアナログ量を使用した差敷保護継電装層
として次のような動作を有するものが提案され、実施さ
れている。
BACKGROUND ART Hitherto, a protection relay layer using a so-called analog quantity and having the following operation has been proposed and implemented.

すなわち、送電線保護を例として説明するに、第1図は
一般の送電系統を示すが、A端の亀弱8,とB端の電流
12のベクトル和を差動量loとし(実際には各相別に
必要だが、以下一相についてのみ記述する)、1,と1
2の絶体値の最大値をIMとした時1。
That is, to explain power transmission line protection as an example, Fig. 1 shows a general power transmission system, and the vector sum of the current 8 at the A end and the current 12 at the B end is the differential amount lo (actually, it is It is necessary for each phase, but only one phase will be described below), 1, and 1
1 when the maximum value of the absolute value of 2 is IM.

一k{IM−KR}+>K ……‘11但しk
・・・・・・比率KR・…”リミツタ K ……タップ値 {}十……カッコ内が負のときカッコ内を零とする意味 なお上記式{1}中lo,IMは整流されたアナログ量
であることはいうまでもない。
1k {IM-KR}+>K ...'11 However, k
・・・・・・Ratio KR・…”Limiter K ……Tap value {}10…If the value in parentheses is negative, the value in parentheses is zero. In the above formula {1}, lo and IM are rectified analogs. Needless to say, it's the quantity.

第2図は上記式‘1’を動作式とする差動操護継電装暦
の比率特性図である。
FIG. 2 is a ratio characteristic diagram of a differential operation relay system using the above formula '1' as an operating formula.

図示の斜線部分が動作城となることは式{1}から明ら
かである。この式‘1}は送電線保護リレーに限らず、
母線保護リレー、機器保護リレー等における菱動リレー
においても共通するものである。ディジタル量を入力と
する継電装直において、‘1)式に相当する動作原理及
び第2図に相当する比率特性を得るには、入力波形の各
瞬時値から実効値等の整流された値を求める必要がある
。その一例として第3図に、ディジタル量から正弦波の
レベルを判定する方法(以下ディジタル入力のレベル判
定方式と称する)の原理図を示す。以下この原理を説明
する。すなわち、第3図において1(t)は系統の電気
量、SPはディジタルCTまたはPD(PT)からのサ
ンプリングパルスで、このパルス発生点の系統電流また
は電圧の瞬時値をサンプリングし、この大きさをA/○
変換し、ディジタル符号化して保護装置等に与えられる
。このサンプリングパルスは系統周波数の4n(n=1
,2,・・・…)倍の周波数を持つもので本図では12
倍の周波数のものを示す。1(t)は各サンプリングパ
ルス発生点の電気量の瞬時値を示しているが、実際には
この瞬時値の極性および高さに対4応した数ビットのデ
ィジタル符号に変換されて処理される。
It is clear from equation {1} that the shaded area in the figure is the operating center. This formula '1} is not limited to power transmission line protection relays,
This is also common in rhombic relays such as busbar protection relays and equipment protection relays. In a relay system that receives digital quantities as input, in order to obtain the operating principle corresponding to equation '1) and the ratio characteristic corresponding to Figure 2, it is necessary to calculate rectified values such as effective values from each instantaneous value of the input waveform. need to ask. As an example, FIG. 3 shows a principle diagram of a method for determining the level of a sine wave from a digital quantity (hereinafter referred to as a digital input level determination method). This principle will be explained below. That is, in Fig. 3, 1(t) is the amount of electricity in the grid, and SP is the sampling pulse from the digital CT or PD (PT).The instantaneous value of the grid current or voltage at the point of generation of this pulse is sampled, and this magnitude is A/○
The data is converted, digitally encoded, and provided to a protection device, etc. This sampling pulse is 4n (n=1
, 2, ...) times the frequency, which is 12 in this figure.
The one with twice the frequency is shown. 1(t) indicates the instantaneous value of the electrical quantity at each sampling pulse generation point, but it is actually converted into a several-bit digital code corresponding to the polarity and height of this instantaneous value and processed. .

12(t)は1(t)の2乗、P(t−3)は1(t)
より3サンプリングパルス分過去のI(t)の2案を示
し、P(t)+12(t−3)はこれら12(t)とP
(t−3)の和を示す。
12(t) is 1(t) squared, P(t-3) is 1(t)
shows two plans for I(t) past 3 sampling pulses, and P(t)+12(t-3) is the result of these 12(t) and P
It shows the sum of (t-3).

12(t−3)は12(t)より3サンプリングパルス
分、すなわち1/4サイクル分遅れるため、P(t)+
12(t−3)は1(t)発生後1′4サイクル遅れて
安定し、1(t)消滅後も1/4サイクル遅れて安定す
る。
12(t-3) is delayed by 3 sampling pulses, or 1/4 cycle, from 12(t), so P(t)+
12(t-3) becomes stable with a delay of 1'4 cycles after the occurrence of 1(t), and becomes stable with a delay of 1/4 cycle after the disappearance of 1(t).

結局、1′4サイクル前のデータの2案を、現在のデー
タの2案に加算するということは、1(t)力Sinカ
ーブの場合1(t−3)はcosカーブに相当し、12
(t)十P(t−3)はsinを十cosを=1を計算
していることになり、12(t)十P(t−3)は1(
t)の最大値の2案を導出することにほかならない。
After all, adding the two plans of data 1'4 cycles ago to the two plans of current data means that in the case of a 1(t) force sin curve, 1(t-3) corresponds to a cosine curve, and 12
(t) 10P(t-3) is calculating sin = 10cos = 1, and 12(t) 10P(t-3) is 1(
This is nothing but deriving two options for the maximum value of t).

上記の方式をディジタル差動保護継電装直に適用すれば
、‘1}式におけるlo及びIMの最大値の2乗を求め
ることができる。
If the above method is directly applied to a digital differential protection relay system, the squares of the maximum values of lo and IM in equation '1' can be obtained.

1。1.

2(t)={1,(t)+12(t)}2十{1,(t
−3)十12(t−3)}2 ……■ IM2(t)=Nね×〔1,2(t)十1,2(t−3
),122(t)+122(t−3)〕 ・・・
・・・{3’ さて、以上の式■,‘31で求めた電流ID,IMを式
{1}に代入することによって系統の保護が出来ること
になる。
2(t)={1,(t)+12(t)}20{1,(t
-3) 112(t-3)}2 ...■ IM2(t)=Nne×[1,2(t)11,2(t-3
), 122(t)+122(t-3)]...
...{3' Now, the system can be protected by substituting the currents ID and IM obtained from the above equations ① and '31 into the equation {1}.

しかしそれには次の問題点がある。式■,{3}の両辺
の平方根を演算してlo,IMを求め、式(1}に代入
して判定する方法がまず考えられるが、これは通常のデ
ィジタル演算手法では計算時間を著しく増加させるもの
であり、系統保護を高速度におこなうことができなくな
る。この欠点を避けるためには、式【1}‘こおいて電
流値及び定数に2案値を用いて、102−k2{IM2
‐狐R2}十>狐2 ……【4}とすれば良い。
However, this has the following problems. The first method that can be considered is to compute the square roots of both sides of equations ■ and {3} to obtain lo and IM, and then substitute them into equation (1) for determination, but this would significantly increase the calculation time using normal digital calculation methods. Therefore, system protection cannot be performed at high speed.In order to avoid this drawback, using two values for the current value and constant in equation [1}', 102-k2{IM2
-Fox R2} 10>Fox 2...[4] is sufficient.

ここで、k.KR,Kを2乗としたのは、式mと対応す
るため乗数を合わせたためで、松R2,が2としたのは
各ディジタル量が正弦波の波高値(実効値のノ2倍)を
基準として考えられているためである。
Here, k. The reason why KR and K are squared is because the multipliers were combined to correspond to formula m, and the reason why R2, is set to 2 is because each digital quantity is equal to the peak value (twice the effective value) of the sine wave. This is because it is considered as a standard.

式(4}の比率特性は第4図のようになる。The ratio characteristic of equation (4} is as shown in FIG. 4.

第4図は一応は直線特性であるが、lo2をy軸、IN
2をx軸として直線特性が得られているのであって、l
o,IMについて直線特性が得られているとは言えない
。すなわち、式{4)による比率特性は、そのままでは
、k,KR,Kが任意の関係にある時、1。をy軸、I
Mをx軸として表わすと、双曲線函数となり、直線的な
比率特性が得られない。このため、電流IMの大きさに
より比率が変化するという不都合が生じ、系統条件が変
動して故障電流の大きさが変われば、その都度リレーの
動作し得る1。とINの比を最適なものに設定しなおす
必要がある。この発明は、現在のサンプリング値の2乗
と1/4サイクル(nは整数)前のサンプリング値の2
案との和によって電流を求めて菱勤保護するものにおい
て、上記問題点を解決し、系統保護を高速に且つ直線的
な比率特性で行うことを目的とするものである。
Figure 4 shows a linear characteristic, but lo2 is plotted on the y-axis, and IN
A linear characteristic is obtained with 2 as the x-axis, and l
It cannot be said that linear characteristics have been obtained for o and IM. That is, the ratio characteristic according to formula {4) is 1 when k, KR, and K have an arbitrary relationship. is the y-axis, I
If M is expressed as an x-axis, it becomes a hyperbolic function and a linear ratio characteristic cannot be obtained. This causes the inconvenience that the ratio changes depending on the magnitude of the current IM, and if the system conditions fluctuate and the magnitude of the fault current changes, the relay may operate each time. It is necessary to reset the ratio of This invention uses the square of the current sampling value and the square of the sampling value 1/4 cycle (n is an integer) previous
The purpose of this invention is to solve the above-mentioned problems and to perform system protection at high speed and with a linear ratio characteristic in a system that performs power protection by determining the current by the sum of the current and the current.

この発明は、式側において k・KR=K ”“”‘5’
なる条件を考慮するものであり、その結果、電流IMが
リミッタKRよりも大きい領域では、比率kのみで決定
される原点を通る直線的な比率特性となり、第5図に示
す斜線部分が動作城となる。
In this invention, on the equation side, k・KR=K ”“”'5'
As a result, in the region where the current IM is larger than the limiter KR, a linear ratio characteristic passing through the origin determined only by the ratio k is obtained, and the shaded area shown in Fig. 5 is the operating limit. becomes.

同時に計算時間も大中に短縮することができる。またl
oとIMとの比率特性が直線的となるため、いったん比
率を設定すれば、故障電流の大きさによってリレーの動
作し得る差動量と抑制量の比が変化することはなく、背
後電源の大きさ等の系統条件が変化しても均一な特性と
なり、比率を再設定する必要がない。なお上記説明は、
第3図の原理によりlo2,laを求める手法を示した
が他の手法により1。
At the same time, calculation time can also be reduced. Also l
Since the ratio characteristic between o and IM is linear, once the ratio is set, the ratio of the differential amount that the relay can operate to the amount of suppression will not change depending on the magnitude of the fault current, and the Even if system conditions such as size change, the characteristics remain uniform, and there is no need to reset the ratio. The above explanation is
Although we have shown a method to obtain lo2 and la based on the principle of Fig. 3, other methods can be used to obtain 1.

2,1るを求めるものとしてもこの発明の主旨に何等か
わるところはない。
2. Even if 1 is sought, there is no change in the gist of this invention.

また、上記はサンプリング周波数が基本波の12倍の場
合について説明したが、1/4サイクル前のデータが入
手できればよいから基本波の4n(n=1,2,・・・
・・・)倍のサンプリング周波数であればよいとはいう
までもない。
In addition, although the above description is based on the case where the sampling frequency is 12 times the fundamental wave, it is only necessary to obtain data from 1/4 cycle before, so 4n of the fundamental wave (n=1, 2, . . .
...) It goes without saying that a sampling frequency that is twice that is sufficient.

また送電線保護リレーを例としたが、式{州こおいて式
(5’の関係を満足させれば、母線保護リレー等の差動
保護リレーにもこの発明が有効であることも明らかであ
る。
In addition, although a power transmission line protection relay is taken as an example, it is clear that the present invention is also effective for differential protection relays such as busbar protection relays as long as the following relationship is satisfied: be.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は一般的な送電系統図、第2図は従来から提案さ
れ、実施されている差動保護継電装層の比率特性図、第
3図はこの発明の説明に引用したディジタル入力のレベ
ル判定方式の原理図、第4図はこの発明に至る前に考え
られる差動保護継電装層の比率特性図、第5図はこの発
明による差動保護継電装層の比率特性図であり、図中S
Pはサンプリングパルス、1(t)は系統電気量であり
、12(t)はその2乗12(t−3)は1(t)より
3サンプリング分以前の1(t)の2乗である。 なお各図中同一符号は同一または相当部分を示すものと
する。 第1図 第2図 第4図 第3図 第5図
Figure 1 is a general power transmission system diagram, Figure 2 is a ratio characteristic diagram of the differential protection relay layer that has been proposed and implemented in the past, and Figure 3 is the level of digital input cited in the explanation of this invention. FIG. 4 is a diagram showing the principle of the determination method, FIG. 4 is a ratio characteristic diagram of the differential protective relay layer considered before reaching this invention, and FIG. 5 is a ratio characteristic diagram of the differential protective relay layer according to the present invention. Middle S
P is the sampling pulse, 1(t) is the amount of grid electricity, and 12(t) is its square, 12(t-3) is the square of 1(t) three sampling minutes earlier than 1(t). . Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. Figure 1 Figure 2 Figure 4 Figure 3 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基本周波数の4n(n=1、2、……)倍の周波数
でサンプリングし、デイジタル符号化された電気量を使
用して、現時点のサンプリングの値の2乗と、このサン
プリング値よりnサンプリング分以前のサンプリング値
の2乗との和に応動するものにおいて、I_D^2−k
^2{I_M^2−2K_R^2}^+>2K^2但し
k・K_R=Kここで I_D^2……差動量 I_M^2……抑制量 k……比率 K_R……リミツタ K……タツプ値 {}^+……カツコ内が負のときカツコ内を零とする意
味 なる動作式を満足することによりI_D、I_Mについ
ての比率特性を直線的となるように構成したことを特徴
とするデイジタル差動保護継電装置。
[Claims] 1. Sampling at a frequency 4n (n = 1, 2, ...) times the fundamental frequency and using digitally encoded electrical quantity to calculate the square of the current sampling value, In something that responds to the sum of the square of the sampling value n samplings earlier than this sampling value, I_D^2-k
^2^^^2−2K_R^2=^+>2K^2However, k・K_R=K where I_D^2...Differential amount I_M^2...Suppression amount k...Ratio K_R...Limiter K... ...Tap value {}^+...The ratio characteristics for I_D and I_M are configured to be linear by satisfying a meaningful operation formula in which the inside of the tap is zero when the inside of the tap is negative. Digital differential protection relay device.
JP49020899A 1974-02-20 1974-02-20 Digital differential protection relay device Expired JPS6011531B2 (en)

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JPS50113747A JPS50113747A (en) 1975-09-06
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5243959A (en) * 1975-10-03 1977-04-06 Tokyo Electric Power Co Inc:The Digital differential relay device
JPS5243960A (en) * 1975-10-03 1977-04-06 Tokyo Electric Power Co Inc:The Digital difference current relay
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4893949A (en) * 1972-03-14 1973-12-04

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