JPS60229620A - デイジタル保護継電器の監視装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明ハデイジタルリレーのアナログ入力部の不良検
出を行りための監視方式に関するものである。

〔従来技術〕

従来ディジタルリレーのアナログ入力部の不良検出方式
として例えば特開昭５８−６８５５号公報に記載される
ものがある＠ 第１図、および第２凶にその構成を示す０その１つの従
来方式として、％１図において送１線路Ｉｌ＋に設けら
れたＯ　Ｔ　１２１およびＦ　Ｔ　＋３１はへ力切蕾＊
　ｉｔ　ｉ８）の入力接点Ｂｌ　ｅ　Ｂ１’にそれぞれ
伝統されている。１４１は模擬送電線で、点検用の１源
（６）ＯＴｉ７１．およびリアクトル（６）が設けられ
ている。

このｃＴｔ７）およびリアクトル（６）は切替装置ｆ　
１８１の入力接点ＢＳ　ｒ　Ｅ１ｍ’にそれぞれ接続さ
れている。

切替装置の切替接点ｓ　、　ｓ’はそれぞれＡＤ変換器
（川、０４金通じて、ディジタル演算処理部（９）に尋
びかれている。

点検を行う隊には、送電線Ｉｌｌから（ｉ　Ｔ　１２＋
、ＦＴｔ３７によって得られる電流、１！圧を、切替装
ｄ　１８１において模擬送電線）４）から得られる！＆
匠、に圧すなわち、点検入力に切替える・模擬送ＩＩＬ
４１の電流、電圧は点検用の１諒（５）によって供給さ
れていて、ＡＤ便換器（１す、Ｈの入力となるｗＬ訛、
１圧の大きさはそれぞれＯＴ　［７１およびリアクトル
（６）のタップによって変えられる。

切替装置（８）を通る嘱處、１圧は、それぞれＡＤ叢！
Ｉ４器（１υ、Ｉｌりにより、ディジタル量に菱遺され
て、ディジタル処理５（９）に尋びかれる。通常、ディ
ジタル処理部（９）の出力は、トリップ回路へ４ひかれ
、しゃ断器によって送電線、Ｂ　ｍがしゃ断される。点
検時においては、ディジタル処理部（９）は、ＡＤ夏漢
器（１１１、（ｌの出力（点検入力時のＡＤ賀換ｊｌ１
ｍ　）と、あらかじめ用意された基準とを、比較し、こ
れらが一致しない場合には誉報回路へ出力を出す。

又、特開昭５８−ｔｌＢ５５号公報に示され死別の健米
方式倉第２図により説明する。第１図と同一部分は同一
符号で示す、　ｌｌ３　、鵠はメモリ回路である。送電
線Ｉｌ＋に設けられたＣＴｔ２１と切苦装−（８）の一
方の入力接点Ｓ、との間、および、ＰＴｔ３１と切替ｍ
　１１１８１の地方の入力接点Ｓ、ｌとの間にそれぞれ
ＡＤ質換器（ｌｌ）　、　１１２１が設けられている。

また、９Ｊ俯装置（８）の入力接点ｓ、　＃　８１’に
はそれぞれメモリ回路ｕ：ｔ　、　１１４＋が接続され
ている。切替接点Ｓ。

Ｓ′、すなわち、その出力側は、直接、ディジタル処理
部（９）に接続されている。メモリ回路峙。

ｕ４１ｖｃｒｓ、点検入力としてのディジタルデータが
予め格納されている。

魚倹を行う際には、切替装置（８）の男着僧点Ｓ。

Ｓ’ｔ−接点Ｓｔ　、　Ｂ（’　ｌＩｈら接点ＢＭ　＊
　Ｅ３１″にｖＱ替るＯとにより、上記メモリ回路−，
幀がνＪ賛波装置８ン’ｋｆｉじて、ディジタル処理部
（９）に接続され、点検用の４ｍ、４圧値がディジタル
量で、上記メモリ回路より、ディジタル処理部（９）に
導ひかれる。

従来の方式は以上のように構威さｎているので以下の欠
点があった。

第１図にボした従来方式では、模擬送ｊ４［ｋ設けるた
め、ｌｔｃ諒、リアクトル、ＯＴ等が必要であり、点検
のための装置が大骨りとなる他、点検中は、送１を線の
電波、″１圧１！ｉをディジタル処理部に導くことがで
きないため、医護リレー機能が停止し、この間に送電線
において系統事故が発生した場合は、これを検出し送１
１４１保護できない。点検精度についても、点検入力鑞
諒は、開用電源であるため、電圧が一定せず、嶋精度の
点検ができない。

次に、第８図に示した従来方式では、点検入力（（ＡＤ
変遺器などの後に入れるため、ＡＤ賛遺部より以前の部
位の不良検出ができない。

更に第１図および第８図に共通して、−イーＩＱｊで点
検を実施するため、不良が発生しても、その検出までに
、系統事故と遭遇する可能性があるため、不良検出方式
として充分でない。

〔発明の概要〕

この発明は上記のような延米のものの欠点ケ除去するた
めになされたもので、尚精度の＊現用入力ｔ−譜時、ア
ナログ入力部に印加し、監視用入力が正しくＡＤｉ換さ
れていることｔ％Ｍ時監視することにより、シンプル、
安価、高信頼度、＋ｌ！ｌｉ精度でかつ、保護リレー＋
ｌＡ能の停止時間のないディジタルリレー用アナログ部
自動監視方式倉、提供することを目的としている。

特に、系統の′螺圧入力は常時、一定値以上の入力が６
って、その１直ｔ−監視することにより、アナログ入力
回路の不良検出する方法が檀々実施されているが、１流
入力など′ｇ時、一定値以上の入力が期待できない人力
−Ｆ＠は、強制的になんらかの入力をｌ：ｌノ加して、
不良検出する必要がわり、不発ＢＡは、この入力印加方
式と、その入力を甑視して、不良検出する処理について
、を親方式を従来するものである。

以下、この発明の一去施例七図について説明すり。％８
図において、甑視用信号回路媚の出力信号（Ｋｒｅｆ）
Ｉｄ、入カドランス（至）によって絶縁およびレベル変
換された系統からのＦＴ　、　ＣＴ入力烈（以下略して
ＰＣＴ入力と呼称する）とともに、フィルター（至）に
債絖されている。ここで、ＦＴ　、　Ｃ’ｌ’入力２リ
エＳは第１図、第２図にて説明した送電線のＰ　Ｔ　１
３１０　Ｔ　１２１から入力される入力信号のことであ
り、略してＰＣＴ入力３１工Ｓとして説明する・フィル
ター四はＰＣＴ入カ馨りに甑現用信号（Ｋｒｅｆ）　’
（重畳させＰＣＴ入力ａυ工８　と監視用入力（凡ｒｅ
澄が各々加算された直が、出力側の信号として得られる
様に動作する。

入カドランス固の出力は、出力１ｊｌｉｌＶｃ設けられ
た抵抗器により、　ｎｔ流信号から電圧１ｄ号に変換さ
れた後、フィルタｇ４　ｔ　ｍってサンプルホールド四
によシ、あらかじめ足められた任意の一定周期で、一定
時間保持される０そして、その次にマルチプレクサ四で
このサンプルホールド４で保持した電圧徊号ｆｔ順次切
換えて、ＡＤ質換器四に尋びかｔＬる。ＡＤ変換器Ｑ力
により、ディシル瀘に変換され次データは、ディジタル
処理部（９）により、演算処理される。Ｃ７３υは不良
検出したことｔ知らせる普報出力である。

ここで、サンプルホールド四は略して“８Ｈ″と、マル
チプレクサ３１１Ｈ％して“ＭＰＸ”と以下の説明では
呼称する。

第４図は、監視用信号回路−のｌ的を示したものでメモ
リ内に記憶している信号波形のデータζ、任意の同期で
Ｊ）Ａ変換器に出力し、監視用の父流出力信号ｔ−脅る
もので、発振器のｎ波数ｔ−変化させることにより任意
の周波数のス流１ｄ号７ｋＤＡ３５換器から得ることが
できる回路である。以下その動作について説明する。カ
クンタＩＱは発振器（転）のタロツクでｌずつカウント
アツプする。例えば、その出力が８本の場合％２進１８
＆表現でゝゝｏｏｏｏｏｏｏ”から１ゝ１１１１１１１
１　”　筐で、ｌＯ進級表現でゝゝ０“〜ゝゝ２５５“
までカクノトする◎実際の出力本数はメモリ（６）のア
ドレス不ａｙ（合わせる。メモリ四ニカクンターの出力
（アドレスとして、そのアドレスに対応し、予め醗込ま
れたディジタルデータｆ（、ＤＡ変換器時に出力する。

ＤＡ変換器−はメモリーからのディジタルデータイー足
の規則に従ってアナログデータに変換し、これが監視用
信号となる。ここで監視用信号は、メモリ内に書き込む
ディジタルデータにより、任意の波形とすることができ
、筐た、発振器（６）の同波数により、任意の信号周波
数とすることができる◎監視用信号の波形、同波数は以
上のように、メモリ＠４ＶＣ書き込まれたディジタルデ
ータと発振器−の同波数で決まるが、メモリ内のｄ込み
データは変動することはなく、発振器も水晶発振器等、
発振周波数変化がほとんどないものｔ使用することによ
り、波形、同波数の食前のない扇積匿の−祝用・１ｄ号
を付ることができる。

第４図の構成部品コストについて、発振−（ロ）は爽除
には、第８図に示すところのディジタル処理部（９）の
中に６ろ水晶発振器と共用でさるため、専用に設ける必
要はないＯなお、ディジタル処ｊ！ｌ！部（９）はマイ
クロプロセッサを中心として構成しており、その動作用
に水晶発振１ｈ−えている。メモリｌＬ此較的小容鳳の
ものでよいことと、液通の半辱体技術の進歩から、女随
に入手でさるようになっている。ＤＡ賀撲器−も、８ビ
ツト削鎌で低速のものでよく、その紹果第４図にボす構
成μ′第１図に示した俣擬送也線（４）などに比べ、非
さに安価に構成できる。

第す図ｒｔ第８図５・つフィルター−調のＰＣＴ八力へ
２幻と監視用１ｇ号（？ｉｒ−の加算部分を示したもの
である。ｐｃ’ｒ人力ｃｌ！υと監視用信号（Ｖ　ｒ　
ｅｆ）はそれぞれ人力抵抗Ｒ８（転）、Ｒｒｌａｋ通っ
てオペアンプ−に接続されている。オペアンプ冑の出力
は帰環抵抗Ｒｆ−により入力側にフィートノ（ツクされ
ている・ この回路は一般にオペアンプによる負帰環形の加算回路
と呼ばれるもので、その出力（Ｅａｄ）は１式で表すこ
とができる。

Ｅａｄ　＝　Ｒｆｘ　（”４　＋　””／、、、）　−
−−−−−ｈ式似し、ガはＰＣＴ入力０！υの電圧値で
ある。

以上のように、オペアンプによる２りの信号の加算は少
ない部品と藺単な回路により、極めて安価に実現できる
。

久に、第８凶において本発明の動作説明に入る前に、デ
ィジタル保護リレーの系統事故を検出するための基本的
な入力信号処理について説明する。

筐す、１力系統の故４を検出するため、ＦＴ・ＯＴから
電圧電流ｌｆ１号ＰＣＴ入力３υ工θを収り込み、ディ
ジタル処理部（９）で処理可能な形感にまで、信号変換
処理を行なう０ 人カドランス固は、１力系統の電圧、′Ｍ！流値が最大
となる時、それらの信号をＡＤ父換器Ｏりのフルスケー
ルに通した値にレベル変換するためのものである。

この人カドランス固ｇ次の１圧レベルがアナログフィル
タ（至）に人力される・ ディジタルリレーでは棟々のリレー特性から要求される
総合的フィルタ特性金ディジタル処理とアナログ処理の
組合せて去現する。アナログフィルタ１２４１は折り返
し同波数以上の高調波成分の除去を主目的としている。

ディジタルリレーでは、リレー特性上必要なニーｅ、数
帯域を考慮して、フィルタ四では、折り返し向牧数より
烏いｌ！１波数成分は完全に無視できる程度まで減衰さ
せる。このようなフィルタ四を通過させた後の入力信号
ｉ　Ｓ　ＨＩＪでサンプリンクし、ディジタル値に変換
する様に処理する。

サンプリング周波数は、サンプリング疋理寺金ふ′まえ
、かつＣＰＵの演算処理能力およびリレー演算アルゴリ
ズムでのデータ処理の開側さから、通常系統周波数の電
気角８０°、すなわち６００Ｈｚ（５ＯＨｚ系）　７　
Ｂ　Ｏ［２（６０Ｈｚ系〕に選はれている。

サンプルホールドＡＶよ、リレー演算アルコリスム上か
ら同時刻のサンプリングデータが必要であるため９ｅ１
８丙にも不すように全入力チャンネル＆′ｃサンプリン
グホールド四が設けられており、時々刻々父化する入力
信号１ＡＤｉ換が終了する１で保持するものである。

この嫌にして磁力系統の入力信号を処理し、ディジタル
処理部１９１でリレー演ｓ′に行なう０以上のような構
成と入力１ぎ号処理ｔ４Ｓに本発明による自動敵視方式
の動作を以下に説明する。

監視用信号（Ｅｒθｆ）は監視用信号回路１で発生、フ
ィルター（至）の人力に、ＰＯＴ入力１２１１Ｋｍ’Ｊ
ｉａれる形で、常時印加されている。ここで監視用１ｇ
号（Ｂｆｒθつの大きさは、ＰＣｉＴ入力馨りのフルス
ケール、例えはＣＴ大入力場合は最大＄故電流に対して
充分に低いレベルとする。これは仮に振視用悟号口のレ
ベルｔ％ＰＣＴ人力馨りの最大１臘と同じとした場合、
フィルター（財）以後の回路の故人人力はＰＯＴ入力？
υと監視用１百号（＋１：ｒｅｆ）が加算されるためＰ
ＣＴ入力３１の最大凪の２倍と、Ｉｔり、Ａｇからの小
人力から大入力に対して正しく回路動作させる為の、人
力範囲設計（ダイナミックレンジ設計ン上１．１１１約
となる為である。

磁力、監視用１百号（Ｅｒｅｆ）の大きさ忙あ菫り小さ
くすると、ｙイルター１２４１のゲイン変化などｔ検出
しにくくなる。

このように嵐畳された監視用１δ号（Ｆｉｒｅｆ）はフ
イｈｐｘ、ＢＨａ、Ｍ　Ｐ　ｘ・：Ａｔａす、ＡＤｊ［
ｆｉ器四により、ディジタル値に変換されるＯＡＤ菱換
器１１２１によるディジタルデータは、前述のリレーア
ルゴリズム上、都合Ｇ）よい周期、一般的には系統周波
数の１気月ａ　ｏ’間隔毎に、サンプリングされ、ＡＤ
叢換されたものである。

これらのディジタルデータは処理部（９）により以下の
処理を施し、フィルター調からＡＤｉ換器ｕ２Ｊ筐での
回路不良を検出する０ 〔Ａ〕。監視用・１ぎ号Ｑｃｒθｆ）成分を抽出する。

Ａ　Ｄ　ｇ撲器四のディジタルデータ出力にはＰＣＴ人
力３１１と監視用信号（ｉｒθＤが車受された本ので、
ＰＣＴ人力！！υの影響を受けずに入力回路の監視を行
う為には、監視用信号（Ｅｒｅｆ）成分を抽出する心易
がある。賑視用信号勉ｒ。ｆ）Ｉ）周波数を一例として
系統−波数の６倍とした場合の抽出方法ＶＣついて説明
する。系統周波数の胤気月五８０°分位相がすれたデー
タを加算するディジタルフィルターの同波数特性は２式
で表わせる０ ２式に系統Ｆ８波数（ｎ！１）、監視用信号局波数（ｎ
＝４）１に適用した結果は Ａ統一波数（ｎ−１）−−−Ｇ−ｇ１．ｘ、１１−０賑
視用信号間波畝（ｎ−４）−刊一５１（２）■　繻８と
なり、系統向仮数の信号は除去され、監視用１８号間波
数の信号は２倍となって抽出されている。Ｗ２Ｂ図は２
式をグラフ表現したものである。

第６図でも解る通り、監視用信号回路欽を系統ｌｌ！ｉ
ｌ波式の８倍とした場合でも同一処理で抽出可能であり
、更に処理方法をかえれば他の同波数とすることも可能
である。

ＣＢ　）、監視用信号の大きさから不良検出する。

（Ａ）の処理により抽出した監視用信号（Ｅｒｅｆ）同
波数は、本例では、系統周波数の４１ｆＴとしている。

−万、サンプリング周期すなわち、ＡＤ変換する同期＋
１統同波数の電気角８０°である〃・ら、サンプリング
同波数は系統周波数の１ｇ倍となっており、サンプリン
グ定理により、監視用信号の大きさ金１　 −　サンプリングデータが ら算出可能である。算出した監視用１ｄ号の大きさから
、フィルター１２４１からＡＤｆ換器ａカの不良検出τ
行５方法として、予め処理部（３１の中に用意した規定
慎と比較する方法と、複数の入力から抽出した監視用信
号間で比較する方法があり、どちらも有効である。

以上の処理により、入力回路の不良検出か可能であるが
リレー演算に使用するデータにとつては、監視用１ｄ牧
Ｆｊｒｅ＠を除去し、系統向改畝成分、すなわちｐｃ’
ｒ人カクＩｌτ抽出する必要あり、以下の処理を厖こし
た、データｔリレー演算に使用する。ここでは−例とし
て、前述の例と同じく、監視用１５号（Ｅｒｅ：Ｑ　＠
波数を系統周波数の４倍としたケースについて説明する
。

〔○」・ＰＣＴ人力成分金抽出する。

監視用１ｄ号ｌＩ！ｉ１波数成分（系統周波数の４倍〕
を除去し、ＰＣＴ人力成分金抽出するため、８式で表わ
されるディジタルフィルター処ｍｔａこす。

３式に系統周波ｄ（ｎ−１）、監視用信号同波数（ｎ＝
４）を適用した粕来は 系統周波Ｂ＜　１１＝１　）−−−Ｇ−ｇｌｓＤＪ　１
−ｖＴ甑視用１Ｍ号１ｊ８ｉＩ波ｄ（ｎ−リ−Ｇ　−Ｂ
　Ｉ　ＳＤＩ　’Ｆｌ−０となり、監視用信号（Ｉｒｅ
つ除去し、糸杭向波数戚分、丁なわちＰＣＴ人力（２υ
ｒｉ４］借となって抽出Ｊれている。第７図は８式τグ
ラフ表現したものであるが、同じよ５な処理を用いて、
趨々の監視用１６号周波数に適用したり、数式が異なる
ディジタルフィルターも考えられる。

以上（Ａ）　、　（：ＢＪおよび［０）の処理を＃ｉ−
ｊことで５視用信号（Ｅｒｅつによるフィルター副力１
らＡＤ変換器賭に至るアナログ入力回路の不良検出を行
い、かつ、監視用信号（工ｒ８ρを重畳したことによる
影１ｚＬで、リレー演算を行うことができる。

なお、鮎硯用信号局波数は系統周波数の４后Ｖｃ限られ
ないことは先に述べたＳＶでめるが、系統周波数と同一
とすることはできない。すなわち、系統周波数１弐分と
賑現用信号同波数成分の除去ならひに抽出がでさないか
らである。また甑視用信号周波数ｒサンプリング足埋に
よるところの折り返し周波数以上とすると、フィルター
（至）によりはとんど除去されるため、抽出ができない
。

′！／ヒ、以上の犬施例では、ｆｉ視用１８号発生回路
として、メモリとＤＡｆｆｉ洟器を組合せた例を示した
が、予め任、ｔｖｃ　尼められた出力レベルと＠波数ｔ
もつ、ｌ’ｎ１百号出力が得られるものであれば、どの
ようなものでもよい。例えばクイーン・ブリッジ発振器
、あるいは矩形波とローパスフィルターを組み合せた回
路等が考えられる０〔発明の効果〕 この発明による効果として ■　フィルターからｈＤｉ渓器までの全人力回酌の不良
検出がＯＴ能である。

■　ＣｉＴ入力など常時、入力が期待できない場合でも
、監視用信号を重畳させたことで、監視が可能である。

■　５時、監視用信号を重畳し、そのＡＤ変換データを
８時監視する方式でるるため、従来の点検のように保護
リレー機能が停止する期間がなく、筐た不良発生から短
時間で検出できる。

■　監視用信号の大きさ、周波数を高精度にできるため
、不良検出する時、監視用１６号の食＃を考慮する必要
がなく、高精嵐の不良検出かできる。

■　常時監視方式たけでなく、従来の点検方式の心構入
力印加方法としても適用可能で、上記■の効果がある。

■　模擬送成線のような大骨りなものが不要で安価とな
る。

特にフィルター人力から監視用信号ｆｔ嵐車受るわ、第
す図に示したように加算回路が極めて簡単で、更に第４
図に示したように監視用信号発生回路はオペアンプレベ
ル（±１０ｖ）の出力でよく、増巾回路等は不要である
。

等のメリットがある。

なお、本発明では不良検出範囲でフィルターからＡＤ変
換器までとしたが１人カドランスについては、構造が簡
単で充分に実績のある部分である為、不良検出範囲から
外し、ディジタルリレー装置全体としてのコストｋ”Ｆ
けることをねらったものである。

【図面の簡単な説明】

＠１図および％Ｂ図は従来の点検装置構成図、化８図〜
第７図は、この発明の一実施例ｔホナプロツク図、第４
図はその監視用信号発生回路の一例を示すブロック図、
第＋１図ｄＰＯＴ入力と監視用信号の加算回路を示す回
路図、第６図図及び第７図は処理部におけるディジタル
フィルターの周波数特性全説明するための特性図である
。 １２υ−−−Ｐ　ＯＴ入力、−一一一人カトランス、（
ハ）−ｍ−監視用信号発生回路、（財）−一−フィルタ
ー、彌−−−サンプルホールド、彌−−−マルｆプレク
サ、（Ｅｌ　−−−Ａ　Ｄ変換器、＋９１−−−ディジ
タル処理部、■−−−警報回路〇 代理人　大　岩　増　雄 第１図 第２図 第４図 第５図 第６図 第７図 ＋６１鎌取す１１：ｉ打体１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディジタル保護継電器のフィルターに監視用信号を印加
   する回路と・ＡＤ変換データの演算処理ｔ−英行するデ
   ィジタル処理部においてｆ上記監視用信号音抽出し、そ
   のレベルに基づいて上記ディジタル保護継電器のアナロ
   グ入力部の不艮倉検出する手段とｔ−何する事を特許と
   するディジタル保護継電器の監視方式〇