JPS6011722Y2 - デイジタル保護継電装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電力系統よりの電圧、電流情報等をアナログ−
ディジタル変換し、ディジタル量により電力系統保護を
行なうディジタル保護継電装置に関する。

従来、電力系統の保護及び制御は電流、電圧のアナログ
量によって行なうアナログ保護継電装置が一般的であっ
たが、近時は送電電圧、容量の増大及び長距離化等によ
り多電見所情報を用いた総合保護制御では電流、電圧の
ディジタル的効果が有効であり、小型コンピュータを用
いたディジタル保護継電装置の実現化に向う傾向がある
。

又各種のディジタル保護継電装置が提案されてきた。

しかしながら、積極的に反限時特性を有するディジタル
保護継電装置の提案はあまりなされていない。

この理由こそがアナログタイプとディジタルタイプの大
きな違いであって、それはアナログタイブ（電磁型）で
はある程度接点間隔を大きくすることにより簡単に反限
時特性を持つのに対して、ディジタルタイプでは保護演
算のアルゴリズムを変えなければならないからである。

反限時特性は電力系統に故障があった場合に故障点から
遠い地点にあり、故障の影響が少ない時には動作時間が
遅くなり、系統の遮断を必要最小限の範囲で行なわしめ
るのに必要なものである。

本考案はディジタル保護継電器においてか）る反限時特
性を比較的簡単な装置で提供せんとすることを目的とし
たものである。

第１図においてはディジタル保護継電装置の基本的なブ
ロック図を示したもので、１は電力系統より得られたデ
ィジタルデータを入力し、実効値又は平均値に比例した
値（以下計算値という）を算出する実効値算出装置、２
は実効値算出装置１からの前記計算値が定数Ｋｏより大
きいか否かを判定する比較装置である。

簡単な例として過電流継電器を想定すると次式が成立す
る。

■≧Ｋｏ ・・・・・・（１）ここでＩ
；電流実効値、Ｋｏ；設定値 即ち電流実効値Ｉが設定値Ｋｏ以上になると、比較装置
２は保護出力としてしゃ断器にしゃ断信号を出力するな
どの動作をする。

第１図はまさに（１）式で示される過電流継電器に例え
られる。

しかしてなから、（１）式には時間の要素がなく反限時
特性を持たない。

反限時特性は次式で示される。

Ｉｔ≧Ｋｏ ・・・・・・（２）ここ
でＩ；電流実効値、ｔ；動作時間。

ＫＯ；設定値 反限時特性を第２図に示す。

第２図において横軸は電流実効値Ｉ、縦軸は動作時間ｔ
を表わす。

アナログタイプ、特に電磁型ではこの反限時特性が極め
て当然のように遠戚できるのであるが、ディジタルタイ
プでは容易ではない。

ディジタルタイプで反限時特性を得る方法として（２）
式から事故時の電流が一定であれば事故が起きた時刻を
いとして、（２）式は（３）式となる。

）ｔＯ＋ｔ Ｉｄｔ≧Ｋｏ ＝（３） い 即ち、実効値を算出し、積分を行ない、その値が設定値
を超えたことによりしゃ断信号を出力することにすれば
、反限時特性を得ることができる。

第３図は（３）式より反限時特性を得るためのディジタ
ル保護継電装置の一実施例を示したもので、電力系統の
交流量をサンプリングして得られたディジタルデータが
入力され、保護出力としてしゃ断器のしゃ断指令等を出
力するものである。

同図において３は電力系統より交流量をサンプリングし
て得られたディジタルデータ入力の実効値（又は平均値
）に比例した値を算出してその値を出力する実効値算出
装置、４は実効値算出装置３の出力が定数Ｉｏより大き
いか否かを判定し、実効値算出装置３の出力が定数Ｉｏ
より小さい時パルスを出力する比較装置、５は比較装置
４より出力されたパルスを計数し、その計数値が所定の
数値ｎ以上となった出力信号を発するとともに自己の計
数値もクリアするような計数装置である。

また６は実効値算出装置３の出力を毎サンプル加算する
加算装置であって、加算装置６はその加算値を比較装置
７に出力する。

また加算装置６における加算値は計数装置５から出力信
号によりリセット（クリア）される。

ここで加算装置６は近似的に実効値を積分していること
になる。

比較装置７は加算装置６の出力を定数Ｉｓと比較し、Ｉ
ｓより大きい時保護出力を出力する。

次に過電流継電器を例にとり、第３図装置の動作を説明
する。

この場合入力としては電力系統より得られた電流をディ
ジタル量に変換したディジタルデータが入力される。

電力系統に事故のない時には大きな電流が流れないので
その実効値は小さい。

即ち比較装置４の出力は、毎サンプル出力され、計数装
置５によりｎサンプル（ｎは計数装置５の整定値）毎に
加算装置６がリセットされる。

故に加算装置６の出力はＩｓを超えることはなく、比較
装置７は保護出力を送出しない。

即ち第３図のディジタル保護継電装置は不動作となる。

次に電力系統に事故が発生した場には、少なくとも比較
装置４の整定値Ｉｏを超えるような大電流が流れるので
、このため比較装置４は出力を発しなくなり、計数装置
５は加算装置４をリセットしない。

この時第３図は実効値算出装置３．加算装置６．比較装
置７のみで構成されたのと等価となり、その動作は（３
）式そのものとなる。

即ち加算装置６の出力が定数Ｉｓを超えたことにより比
較装置７は保護出力（しゃ断器のしゃ断信号等）を出力
する。

その後事故が消滅ずれば加算装置６は計数装置、５の出
力によりｎサンプル毎にリセットされ、加算装置６の出
力はＩｓを超えることはなくなり、保護出力は復帰し、
即ち比較装置７は保護出力を送出しなくなる。

即ち第３図のディジタル保護継電装置は反限時特性を有
するものとなっている。

′なお、第３図の実効値算出装置３における実効値算
出方法としては、従来から、入力のセサイクル分（ｎは
自然数）の絶対値を加算する方法、入力の電気角で９０
０位相が異なるデータを２乗して加える方法、連続した
３サプルの和差算による方法等が考えられているが、他
の方法としてサンプリングされた交流量の瞬時値の絶対
値を得て、基本周波数シサイクル分（ｎは自然数）の絶
対値を比較しその中の最大値を抽出する方法がある。

又前記実効値算出方法として、サンプリングされた交流
量の瞬時値の絶対値を得て、基本周波数のｎサイクル分
（ｎは自然数）の絶対値を比較し、その中の最大値から
２番目に大きい値を抽出する方法があり、この場合アナ
ログ部、ディジタル伝送部等に混入した瞬発性のノイズ
による誤動作が少なくなる。

従って実効値算出装置３は必要に応じて上記各方法によ
って交流量の実効値又は平均値に比例した数値を算出す
る装置で構成することができる。

実効値算出装置３として、たとえば前述した、即ちサン
プリングされた交流量の瞬時値の絶対値を得て、基本周
波数の一すイクル分（ｎは自然数）の絶対値を比較し、
その中の最大値を抽出する方法によって交流量の実効値
又は平均値に比例した数値を算出する場合の装置の構成
について第４図に示す。

第４図において所定の周期で次々にサンプリングされた
交流量ここでは、たとえば電流の瞬時値のディジタルデ
ータ（入力データ）が絶対値化ブロック１１に入力され
、瞬時値データの絶対値が得られる。

また１２１〜１２ｍはそれぞれシフトレジスタであって
、これらのシフトレジスタ１２１〜１２ｍはｍ個の過去
の瞬時値の絶対値を保持しておく回路である。

１３はシフトレジスタ１２１〜１２ｍに保持された過去
のデータｌ ｉ、 ｌ〜ｌ ｉｍ Ｉ及び現在のデータ
ｌ ｉｏ ｌ 、即ち（ｍ＋１）個のデータのうちの最
大の値を検出する回路である。

ここではｉｍはｍサンプリング前のデータ、１０は現在
のデータである。

一般にシフトレジスタの数ｍはサンプリング角に応じ、
−サイクル分だけ必要となる。

上記本実施例においては過電流継電器のみについて言及
したけれども、本考案はこれに限定されることなくその
他の継電器にも応用できることはもちろんである。

又、本考案を実施するに当って、最近進歩の著しいマイ
クロコンピュータ等の計算機を用いて構成することも可
能である。

以上述べたように本考案によれば、比較的簡単な装置で
反限時特性を有するディジタル保護継電装置を実現でき
、ディジタル的処理をしているためノイズに強く、精度
がよく、設計が容易で、整定変更、特性の変更があるな
どその効果はきわめて大きい。

なお、本考案を応用することにより、反限時一定限時特
性など任意の特性が容易に得られることは明らかである
。

【図面の簡単な説明】

第１図はディジタル保護継電装置の一例を示すブロック
図、第２図は反限時特性を示す図、第３図は本考案によ
るディジタル保護継電装置の一実施例を示すブロック図
、第４図は第３図の実効値算出装置３の実施例を示すブ
ロック図である。 ３・・・・・・実効値算出装置、４・・・・・・比較装
置、５・・・・・・計数装置、６・・・・・・加算装置
、７・・・・・・比較装置、８・・・・・・比較装置。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）電力系統の電圧、電流等の交流量情報をサンプリ
   ングし、アナログ−ディジタル変換して得られるディジ
   タルデータにより電力系統の保護を行なうディジタル保
   護継電装置において、サンプリングされた交流量の実効
   値又は平均値に比例した数値を算出する実効値算出装置
   と、この実効値算出装置の出力数値を毎サンプル加算す
   る加算装置と、前記実効値算出装置の出力数値が所定値
   より小さいときパルスをを送出する比較装置と、この比
   較装置の出力パルスを計数し、所定値以上となったとき
   前記加算装置ヘリセット信号を送り、前記加算装置の加
   算値を零にする計数装置と、前記加算装置の出力である
   加算値と比較し、その所定値よりも大きいとき保護出力
   を送出する比較装置とを備え、反限時特性を持たせたこ
   とを特徴とするディジタル保護継電装置。
2. （２）実効値算出装置をサンプリングされた交流量の瞬
   時値の絶対値を得て、基本周波数の２サイクル（ｎは自
   然数）分の該絶対値を比較し、その中の最大値を抽出す
   る装置により構成した実用新案登録請求の範囲第１項記
   載のディジタル保護継電装置。
3. （３）実効値算出装置を、サンプリングされた交流量の
   瞬時値の絶対値を得て、基本周波数のｎサイクル（ｎは
   自然数）分の該絶対値を比較し、最大から２番目に大き
   い値を抽出する装置により構成した実用新案登録請求の
   範囲第１項記載のディジタル保護継電装置。