JPS61128717A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はディジタル保護継電器のアナログ入力部の不
良検出を行うためのディジタル保護継電器の監視装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は例えば特開昭５９−０８６６８８号に示された
従来のディジタル保護継電器の監視装置のアナログ入力
部の構成図で高精度の監視用入力信号を常時、アナログ
入力部に印加し、該監視用入力信号が正しく　Ａ／Ｄ変
換されていることを常時監視することにより、シンプル
で安価、高精度でかつ、監視中においても保護リレー機
能の停止時間のないディジタルリレー用アナログ入力部
の自動監視方式を提供するもので、特に、系統の電圧入
力は常時、一定値以上の入力があって、その値を監視す
ることによシ、アナログ入力回路の不良検出をする方法
が種々実施されているが、一定値以上の電流入力が常時
期待できない入力回路では、強制的になんらかの手段で
入力を印加して、不良検出をする必要があシ、本発明で
は、この入力印加方法と、その入力を監視して、不良検
出をする処理について提案する。

以下、第３図に従来発明を説明する。図において、３は
監視用信号回路で、その出力信号Ｉｎは、入カドランス
２によって絶ｇ＆訃よびレベル変換され系統からの取込
まれたＰＴ　、ＣＴ大入力（以下、略してＰＣＴ入力と
呼称する）とともに、フィルター４に接続されている。

フィルター４は前記ＰＣＴ入力Ｉ　　Ｉｓに監視用信号
Ｉｎを重畳させ各々加算された値が、出力側の信号とし
てサンプルホールド５に与えられ、あらかじめ定められ
た任意の周期でテンプリングされ一定時間保持される。

マルチプレクサ６で前記のサンプルホールドＳで保持し
た電圧信号を順次切換え、Ａ／Ｄ変換器７に導ひく。

Ａ／Ｄ変換変換器上アナログ量をディジタル量に変換し
、ディジタル演算処理部８により、演算処理される。９
は不良検出したことを知らせる警報出力である。

次に動作について説明する。まず監視用信号工ωは監視
用信号回路３で発生し、フィルター４の入力端に、ＰＣ
ＴＣ大入力１畳される形で、常時印加されている。ここ
で監視用信号Ｉｍの大きさは、ＰＣＴＣ大入力１ルスケ
ール、例えばＣＴ大入力場合は最大事故電流に対して充
分に低いレベルとする。

これは、仮に監視用信号回路３のレベルを、ＰＣＴＣ大
入力１大値と同じとした場合にはフィルター４以後の回
路の最大入力は、ＰＣＴＣ大入力１視用信号Ｉｎが加算
される為にＰＣＴＣ大入力１大値の２倍となり、系統か
らの小人力信号及び大入力信号範囲に亘って、正しく回
路動作させる為の（ダイナミックレンジ設計）制約とな
る。一方、監視用信号Ｉｎの大きさをあまり小さくする
と、フィルター４のゲイン変化などが検出しにくくなる
。

このようＫして重畳された監視用信号１ｍは、フィルタ
ー４、サンプルホールド５、マルチプレクサ６を介して
Ｌ勺変換器γにより、ディジタル値に変換される。

Ａ／Ｄ変換器７によるディジタルデータはリレー演算ア
ルゴリズム上、都合のよい周期、一般的には系統周波数
の電気角３０’間隙毎に、サンプリングし、、Ａ／Ｄ変
換される。これらのディジタルデータはディジタル演算
処理部８により以下の処理を施し、フィルター４からＡ
／Ｄ変換変換器上の回路不良を検出する。

（８）監視用信号Ｉｍ成分を抽出する場合。

まｆ、Ａ／Ｄ変換器７のディジタルデータ出力にはＰＣ
ＴＣ大入力１視用信号Ｉｎとが重畳されているので、Ｐ
ＣＴ入カッカー響を受けずに入力回路の監視を行う為に
は、監視用信号Ｉｎ成分を抽出する必要がある。監視用
信号Ｉｍの周波数を一例として、系統周波数の４倍とし
た場合の、抽出方法について以下に説明する。系統周波
数の電気角１８０°分位相がずれたデータを加算するデ
ィジタルフィルターの周波数特注は（２）式で表わせる
。

Ｇ　＝　２　ｌ　ｃｏｓ−１・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（２）但し、 Ｇ：入力に対する出力倍数 ｎ：フィルター人力信号周波数の系統周波数に対する倍
数 （２）式に系統周波数（ｎ＝１）、監視用信号周波数（
ｎ＝４）を適用した結果は 監視用信号周波数（ｎ＝４）・・・・・・Ｇ＝２　ｌ　
ｃｏｓ丁１＝２となり、系統周波数の信号は除去され、
監視用信号周波数の信号は２倍となって抽出される。第
４図は（２）式をグラフ表現した図である。第４図から
も解る通り、監視用信号周波数を系統周波数の２倍とし
た場合には、同一処理で抽出可能であり、更に処理方法
をかえれば他の周波数とすることも可能である。

（Ｂ）　　監視用信号の大きさから不良検出する場合。

前記（ト）の処理により抽出した監視用信号Ｉｍの周波
数は、本例では、系統周波数の４倍としている。一方、
サンプリング周期すなわち、め変換する周期は系統周波
数の電気角３０″であるから、サンプリング周波数は系
統周波数の１２倍となつており、サンプリング定理から
、監視用信号の大きさを、サンプリングデータによシ算
出することは可能である。次に算出した監視用信号の大
きさカラ、フィルター４、サンプルホールド５、マルチ
プレクサ６１．酪勺変換器７間のアナログ入力部の不良
検出を行う方法として、予めディジタル演算処理部８の
中に用意した、規定値と比較する方法、及び夫々の回路
入力から抽出した信号を監視用信号との間で比較する方
法等がある。

一般には以上の処理方法によシ、アナログ入力回路の不
良検出が可能であるがリレー演算に使用するデータにと
っては、監視用信号Ｉｎを除去し、系統周波数成分、す
なわち、ＰＣＴ入力１を抽出する必要があり、以下の処
理法を施こしたデータを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、監視用信号１ｍの周
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
。

（Ｃ）　　ＰＣＴ入力成分を抽出する場合。

監視用信号の周波数成分（系統周波数の４倍）を除去し
、ＰＣＴ入力成分を抽出する為以下の（３）式で表わさ
れるディジタルフィルター処理を施こす。

Ｇ　＝　２　ｌ　ｓｉｎ　　　ｌ　　　　・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（３）但し、 Ｇ：入力に対する出力倍数 ｎ：フィルター人力信号周波数の系統周波数に対する倍
数 （３）式に系統周波数（ｎ＝１）、監視用信号周波数（
ｎ＝４）を適用した結果は ４π 監視用信号周波線ｊ＝４）・・・・・・Ｇ＝２１８１ｎ
Ｔｌ＝０となり、監視用信号Ｉｍを除去し、系統周波数
成分、すなわちＰＣＴ入カーは４倍となって抽出される
。第５図は（３）式をグラフ表現した図であるが、同様
の原理を用いて、種々の監視用信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、説明した（５）、（Ｂ）およびＣ）の処理を施す
ことによシ監視用信号Ｉｎによるフィルター４からＡ／
Ｄ変換器７までのアナログ入力回路の不良検出を行うこ
とができる。また、監視用信号Ｉｎを重畳したどとによ
る影響を完全に除去した形でリレー演算を行うことがで
きる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のディジタル保護継電器の監視装置は以上のように
構成されているのでディジタルフィルターによって監視
用信号の抽出、除去を行うので監視信号の大きさが急変
したり、周波数が変化した場合にはディジタルフィルタ
ーによる監視用信号の抽出、除去が不完全となる。ｉた
、除去不充分の場合にはリレー演算の使用データに監視
用信号成分が含まれる為にリレー演算誤差が生じ、誤動
作の原因となる為、監視用信号が正常であることを常時
監視し、不良発生時には速やかに処置する必要がある等
の問題点があった。

また、被監視対象となるフィルター回路、サンプルホー
ルド、マルチプレクサ、およびＡ／Ｄ変換器の諸素子を
通ったＰＴ−ＣＴ倍信号データを監視する為にディジタ
ルフィルター処理にて抽出した監視用信号成分が変化す
るようなことがあると被監視対象の不良なのか、電力系
統事故時に発生する高調波の重畳した結果なのか、判定
できない。この様な場合にはリレー誤動作が原因の不良
でも誤動作防止処置がとれない。この場合板に誤動作側
を防止する処置をとると電力系統事故に対し、誤不動作
となることが考えられる。更に監視信号発生回路の不良
と被監視対象の不良を区分することも容易ではなく、リ
レー機能は正常でもリレー演算を停止し、系統が無保護
となる時間が生じ、トラブルシュートにおいても不良部
署の限定に時間を要するなどの問題点があった。

この発明は上記のような従来のものの問題点を解決する
ためになされたもので監視用信号回路の不良をリレー誤
動作等に至る前に検出するとともに、その内容を分析し
、必要に応じてリレー誤動作を防止する処置を施すか、
直接リレー演算に支障がなければリレー演算を継続させ
ることも可能なようにしたディジタル保護継電器の監視
装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るディジタル保護継電器の監視装置′は監
視用信号を単独でもディジタルリレーに入力できるよう
な回路を設け、そのＡ／Ｄ変換データを監視することに
より、電力系統事故時に発生する高調波成分の影響を受
けずに瞬時に監視用信号回路の不良検出を可能とし、更
に不良内容の分析処理を行うことで最適不良処置を実行
できるように回路構成したものである。

〔作　用〕

この発明における監視用信号は単独でディジタルリレー
に入力でき、監視処理プログラムは、監視用信号のん勺
変換データの大きさ、周波数、波形歪等を監視して、そ
の値が規定範囲を逸脱した時、不良内容を分析し、その
結果をメモリに格納して保守員に不良原因究明用データ
を提供するとともに、リレー誤動作防止、無保護期間短
縮の為、最適処置を実行する。

〔実施例］ 以下、この発明の一実施例を図につい、て説明する。第
１図において、１Ｇは監視用信号を電力系統からのＰＴ
−ＣＴ信号に重畳させず、単独でディジタルリレーに入
力する監視信号単独入力チャンネルである。また第２図
は第１図のディジタル演算処理部８における監視処理の
データの流れを示すもので１１はめ変換器７からのＡ／
Ｄ変換データを格納するＡ／Ｄデータテーブル、１２は
前記Ａ／Ｄデータテーブル１１のデータから監視用信号
を抽出する監視用信号抽出処理、１３は抽出した監視用
信号Ｉｎを格納する監視用信号テーブル、１４は監視用
信号の大きさ、周波数、波形歪等を算出し、その値から
良否判定する監視処理、１５はなんらかの異常が一定時
間以上継続していることを確認する一定時間継続確認処
理である。以上の処理の結果、リレー演算処理実行、警
報出力、およびリレー演算停止の情報が得られる。

次に本発明の詳細な説明する。第１図において１〜８の
構成及び動作とも従来発明と同一であるので説明は省略
する。即ち、電力系統からのＰＣＴ入力１は入力Ｔｒ２
により適当なレベルに変換されるとともに絶縁され、フ
ィルター４に監視用信号Ｉｍと共に重畳されて導入され
る。フィルター４は折り返し周波数以上の成分をカット
する。以上のように処理された複数の入力信号はサンプ
ルホールド５にて同１時刻サンプリングされ、マルチプ
レクサ６にて時分割直列に並べられＡ／Ｄ変換器Ｔに入
力される。

Ａ／Ｄ変換器７の出力データは従来発明と同じく３つの
処理、すなわち（５）監視用信号Ｉｎ成分を抽出する。

（Ｂ）監視用信号の大きさから不良検出する。

（Ｃ）ＰＣＴ入力成分を抽出する。

が施され、アナログ入力回路の不良の有無を示す情報と
リレー演算に使用するデータとなる。

以上の動作以外に前記ＰＯＴ入力とは別に、監視用信号
だけ単独でディジタルリレーに信号入力するため監視信
号単独入力チャンネル１０では監視用信号Ｉｍをそのま
まサンプルホールド５にてサンプリンブレ、マルチプレ
クサ６にて選択してＡ／Ｄ変換器７に入力する。このよ
うな動作によりＡ／Ｄ変換器７の出力データは第２図の
Ａ／Ｄデータテーブル１１に示すように順次格納され、
そのデータはＰＣＴ入力でめるＩａ　、　Ｉｂ　、　Ｉ
ｅ　、　ＩＯ各々と監視用信号Ｉｎを重畳したＩａ＋４
ｍ　、　Ｉｂ＋Ｉｍ　、　Ｉｃ＋Ｉｍ。

Ｉｌｏ−１−Ｉ　および監視用信号単独のＩｍである。

そしてこのデータは更に監視用信号抽出処理１２により
Ｉｎ成分のみを抽出し監視用信号テーブル１３に図示の
如く格納される。

そして、監視用信号テーブル１３のデータはＰＣＴ入大
入ａ　、　Ｉｂ　、　Ｉｅ、、　ＩＯ分が除去され、Ｉ
ｎのみとなる。監視処理１４では監視用信号テーブル１
３のデータからディジタルリレー演算同様のアルゴリズ
ムにより、そのデータの絶対値、周波数、波形歪等を算
出し、予め規定された許容値範囲内であれば正常として
そのままリレー演算を実行する。

また、何らかの異常が見とめられた場合にはその内容を
分析しリレー演算に支障なしと判断されるとリレー演算
処理に分岐する。例えば、ＰＣＴ入力データから抽出し
た監視用信号Ｉｍの絶対値が変化した場合には、その絶
対値が監視用信号単独人力の絶対値の変化と同じであれ
ば監視用信号回路３側の変動と判断でき、リレー演算は
監視用信号を完全除去するディジタルフィルター処理後
のデータを使用する構成にしておけば監視用信号レベル
の変動による影響はない。一方監視用信号発生回路不良
による周波数ずれ、波形歪等ディジタルフィルター処理
にて監視用信号を除去しきれなくなる不良は、リレー演
算に支障がある為、誤動作防止等の処置を実行しなけれ
ばならない。この不良は監視用信号単独入力からのデー
タを常時監視して検出する。ＰＯＴ入力に重畳した監視
用信号を抽出して、上記のような監視用信号発生回路の
不良検出をする方法は電力系統事故時にＰＣＴ入力に重
畳されるあらゆる、次数の高調波の影響で正しい判定を
行なえず、成立しない。

フィルター回路など被監視対象となる部位の不良はその
不良部位に相当する監視用信号テーブルのＩｍ値のみが
変化する為、この状態が一定時間（電力系統事故の影響
が収まるまでの時間）以上継続したことによシ、判断す
る。尚、監視処理では絶対値算出を実行する前に監視用
信号Ｉｎに含まれる直流分を除去する処理を行って、算
出精度を高めるよう構成してもよい。

また、リレーが誤動作する可能性のある監視回路の不良
として周波数ずれ、波形歪をあげたが、給体値の急峻な
変化時でも監視信号出力には過渡的に歪波成分が含まれ
、この歪波成分はディジタルフィルターで除去しきれな
い為、リレーが誤動作することが考えられる。監視処理
では監視信号単独入力チャンネルの信号を監視すること
により、これまで述べた監視信号発生回路のあらゆる不
良を瞬時に検出することができる。

また上記実施例では監視用信号単独入力チャンネルには
フィルターを設けていないが回路の標準化等の目的でフ
ィルターを設けても本発明の効果には何ら支障ない。更
に、上記実施例ではＰＣＴ入力への監視用信号重畳処理
をフィルターで行っているが入力Ｔｒで行う方法も考え
られ、この場合でも監視用信号単独入力チャンネルは実
施例と同一の構成とじて、同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば監視用信号単独の入力チ
ャンネルを設は監視用信号発生回路の不良を電力系統事
故時発生する、高調波の影響を受けず、検出できるよう
に回路を構成したので、リレー演算に支障のでる監視用
信号発生回路不良を瞬時に検出でき、リレー誤動作を確
実に防止できる効果がある。また、不良発生部位、不良
モードを分析できる為、不良内容に最適な処置が実行で
きることによシ、不要なリレー停止による無保護状態を
回避し、保守員に適切なトラブルシューティング用デー
タを提供し、作業時間を短縮できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるディジタルリレーの
アナログ入力部の回路構成図、第２図はこの発明の一実
施例によるディジタル処理説明図、第３図は従来のディ
ジタルリレーアナログ入力部の回路構成図、第４図及び
第５図はディジタルフィルターの特性図である。 ３は監視信号回路、４はフィルター、５はサンプルホー
ルド、６はマルチプレクサ、ＴはＡ／Ｄ変換器、１０は
監視信号単独入力チャンネル、８はディジタル演算処理
部。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. デイジタル保護継電器のアナログ入力部の動作を監視す
   るため、フイルターから監視用信号を印加する監視信号
   回路を備え、マルチプレクサの出力に接続されたＡ／Ｄ
   変換器のデータの演算処理を実行するデイジタル演算処
   理部にて、前記監視用信号を抽出し、その抽出された信
   号レベルに基づいて、前記デイジタル保護継電器のアナ
   ログ入力部の不良を検出する手段を有するデイジタル保
   護継電器の監視装置において、前記監視用信号の専用入
   力チヤンネルを設け、Ａ／Ｄ変換データより、監視用信
   号回路の出力状態を監視できるよう監視信号単独入力チ
   ヤンネルを構成し、デイジタル演算処理部にてアナログ
   入力部の不良内容を分析して、その不良内容により、誤
   動作防止に必要な処理を該デイジタル演算処理部で実行
   、あるいはリレー演算を継続させることを特徴とするデ
   イジタル保護継電器の監視装置。