JPS61285021A - 保護継電器の点検方式 - 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〕 本発明は、保護継電器の点検方式、特にディジタル入力
部の特性変動を考慮して行なわれる保護継電器の点検方
式に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

ディジタル形保護継電器（以下ディジタルリレーと云う
）は、系統の電気量をサンプリングした後ディジタル量
に変換し、マイクロコンピュータでディジタル処理を行
なうことによ〕、リレー動作を行なう。

第６図にディジタルリレーの入力部の一般的構成を示す
。第６図において、系統の電流、電圧入カデータは補助
変成器１を介して入力し、フィルタ２によシネ要調波成
分を除去した後、サンプルホールド回路３によって一定
のサンプリング周波数でサンプリングされる。このサン
プリングされた電流、電圧データは、マルチプレクサ４
によって順次選択されてＡ／ｌ）変換器５に送られ、こ
こでディジタル量に変換される。ＣＰＵ　６はＡ／ｌ）
変換器５よシ出力される系統の電流、電圧データのディ
ジタル値をもとに保護演算を行ない、系統故障の検出及
びトリップ指令の出力等の保護継電動作を行なう。

第７図に、第６図にて説明したディジタルリレー入力部
の点検を行なう際の方法として、例えば特開昭５６−４
９６１８号等にで一般に良く知られた方法の一構成例を
示す。

第７図において、７はｃｐυ６からの点検指令Ｃによっ
て入力を切換える入力切換器、８は変電所所内電源等に
よシ、所定の値の点検用信号■をつくシ出す点検用補助
変成器を示す。通常の運用状態では、入力切換回路７は
入力端子ｒＵＪを選択し、系統からの電流、電圧データ
ｖ、■をフィルタ２に対して出力する。点検時ＣＰＵ　
６は、入力切換器７に対して点検指令Ｃを出力し、入力
端子ｒＵＪからｒＩＪに切換える。

これによシフィルタ２の入力には、既知の大きさの点検
信号工が印加される。そして点検用信号工は、前述した
手顆によυフィルタ２、サンプルホールド回路３、マル
チブレフサ４、Ａ／ｌ）変換器５により処理されて、最
終的にはＣＰＵ　６にディジタルデータの形で出力され
る。ＣＰＵ　６は前記データよシ点検用信号Ｉの振幅値
を算出し、予め設定されている点検用信号の大きさと演
算結果とが一致することを検証することにより、入力部
の動作点検を行なう。

〔背景技術の問題点〕

以上説明した方法によシ、リレー入力部の応答はある程
度まで点検することができる。しかし上記した方法は、
リレー入力回路の入出力間の信号振幅の変動に対して主
として注目するものであって、入出力間の位相差に関し
ては、その変動を検出することは困難でありた。また振
幅値の変動を演算する場合においても、複数のサンプリ
ングデータ間の演算によシ点検用信号の振幅を計算する
必要があシ、演算処理が複雑となる問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
シ、リレー人力間の信号位相差の変動検出を可能とする
と同時に、振幅値の変動検出に際して演算を容易にする
ことの可能な保護継電器の点検方式を提供することを目
的としている。

〔発明の概要〕

本発明では、ディジタルリレーの入力量が一定間隔にて
サンプリングされた後、ディジタル量に変換されること
に着目し、点検用信号をサンプリング時刻に同期して印
加し、その結果として導出された点検用信号のサンプリ
ング値の瞬時値を、所定の標準量と比較して位相誤差及
びｒイン誤差を検出しようとするものである。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して実施例を説明する。第１図は本発明
による保護継電器の点検方式を説明するための一実施例
の構成図であシ、第１図において第７図と同一部分につ
いては同一符号を付して説明を省略する。

第１図において、９は点検信号発振器、１０はサンプル
ホールド回路用発振器であシ、点検信号発振器９はサン
プルホールド信号Ｓと点検指令Ｃとを入力して、サンプ
ルホールド信号と同期した点検用信号Ｉを発生する構成
を有している。その他の構成は第７図と同様である。

第２図は点検信号発振器の一構成例である。第２図にお
いて、２０はサンプルホールド信号Ｓ及び点検指令Ｃを
入力とし、点検指令のオン時のみ、サンプルホールド信
号Ｓを分周して出力する分周回路、２１は分周回路２０
の出力を入力とし、点検用信号工としての基本波成分の
みを通過させるパントノやスフィルタである。

第３図は点検信号発振器の作用説明図でおり、点検用信
号発生回路の入出力関係を示したものである。

先ず常時の運用状態では、ＣＰＵ６は点検指令Ｃを出力
せず、したがって分局器２０は点検指令Ｃによ）リセッ
トされた状態を保つ。この場合、パントノ！スフイルタ
２１には信号が入力されないため、したがりで点検用信
号工は０のままである。

次にＣＰＵ　６がリレー入力部の点検を行なう場合、Ｃ
ＰＵは第３図におけるサンブリング番号Ｏのタイミング
で点検指令Ｃを出力する。この点検指令ＣＫよ）分局器
２０はリセット状態を解かれ、サンプルホールド信号Ｓ
が入力する度にカウントアツプを行なうようになる。

第３図では例として、フリップ・７ｏツブ回路を２段使
用し、入力周波数を１／４に分周する場合について示し
ている。この場合、分局器２０の出力信号はサンプルホ
ールド信号Ｓを１／４に分周し、サンプリングタイミン
グ１の度に立上る方形波となる。この方形波をパントノ
やスフイルタ２１に通し、基本波のみを取シ出すと、第
３図（、）に示すようなサンプリング周波数の１／４の
周期の正弦波が得られる。

一般に、バンド／ヤスフィルタの入出力信号間の位相関
係は、一定の値に定まる。したがってバンドパスフィル
タ２１の出力である点検用信号工は、分周器２０の入力
信号であるサンプルホールド信号Ｓと１：１のタイミン
グ関係、即ち、同期関係を保つこととなる。

第３図の例では、点検用信号（、）はサンプルホールド
信号（ａ）に対し、サンプリングタイミング１で０．２
で９０’、３で１８０°、Ｏで２７０°の如き同期関係
を保つ。以上の動作によシ点検用発振器９はサンプリン
グタイミングと同期した点検用信号Ｉを出力することと
なる。

次に、以上説明した点検信号発振器９を使用したディジ
タルリレー入力部の点検方式について、第１図に従って
その全体動作を説明する。

先ず点検を行なわない場合、この場合は点検指令Ｃは出
力されず、したがって入力切換器７は端子ｒＵＪに接続
されていて、系統電気量Ｖ、Ｉの入力を行逢う。即ち、
通常の保護動作を行なっている。

次に点検開始時、ＣＰＵは適当なサンプリングタイミン
グに点検指令Ｃを出力し、入力切換器７を端子ｒＩＪに
切換えると同時に、前述の点検信号発振器９内の分局器
２０のリセットを解除する。これにより、分局器２０は
サンプルホールド信号Ｓのカウントを開始し、前述の点
検信号発振器９の作用にしたがって、サンプリングタイ
ミングと同期関係を保った点検用信号Ｉを出力する。そ
してこの点検用信号工は入力切換器７を介してフィルタ
２の入力に印加される。フィルタ２によ）予め定められ
た量の減衰と移相が行なわれた点検用信号工は、サンプ
ルホールド回路３によって一定時閾毎にサンプリングさ
れてψ変換される。

第４図は本発明による点検方式の作用を説明する波形図
であシ、これによってリレー入力部特性の点検方法の詳
細を説明する。

第４図において、（ａ）は第３図と同じ（ＣＰＵのサン
プルホールド信号、（ｂ）は点検信号発振器９の出力波
形を示す。そして前記したサンプルホールド信号（ａ）
と点検用信号（ｂ）とけ前述の作用により、同期関係を
保ってお）、す／ｆリングタイミング゛が１の時、位相
がθ°である点検用信号Ｉが入力切換器７を介してリレ
ー入力部に印加される。

第４図（ｃ）は点検用信号Ｉを入力部に印加し、その出
力をサンプルホールド回路３によシサンプリングした時
の様子を示す波形図である。なお第４図に示す波形の黒
丸は、サンプリングタイミングを示し、その時のリレー
入力部の出力の瞬時値が、サンプリングデータとしてい
変換された後、ＣＰＵに入力される。第４図（ｃ）にお
いて、実線はフィルタ特性が正常な時のフィルタ出力波
形を示す。

なお第４図の例では、フィルタ出力波形が入力波形に比
較して、位相が９０°遅れるよう構成されていると仮定
して説明を行なう。

ここで、正常時のフィルタ出力が入力に対して９０″′
遅れることから、正常時において各サンプリングタイミ
ングがサンプリングするフィルタ出力の位相は、例とし
てサンプリングタイミング１の時９０°、２の時１８０
°、３の時２７０°となる。第４図から明らかなように
、サンプリングタイミング２の時のフィルタ出力のサン
プリング値は、フィルタ特性が正常な場合、位相が１８
００となるので常に０となる。

次に第４図（Ｃ）における点線は、フィルタ特性が変動
し、入出力間で位相誤差が生じた場合のサンプリング波
形を示す。この時、位相誤差の変動分をφ　とすると、
サンプリングタイミング２のサンプリング値に対し、Δ
Ｖ　＝Ａｄｎφ。（Ａは出力の振幅値）に和尚する誤差
成分が生じる。この値は正常時のサンプリングタイミン
グ２におけるサンプリング値の差となりて表われ、容易
に検出できる。

したがって点検時にサンプリングタイミング２０時のサ
ンプリング値が０であるか否かをチェックするのみで、
容易にリレー入力部に位相誤差が生じているかどうかを
検出できると同時に、発生した位相誤差の大きさまでも
容易に演算することができる。

上記の説明は、入力部の位相誤差の検出に関して述べた
が、全く同じ方法で入力部のゲイン誤差を検出すること
ができる。

第４図（ｄ）はフィルタ２にゲイン誤差が生じ、出力電
圧が低下した場合の例である。

第４図（ｄ）において、実線は正常時のサンプリング波
形、点線はフィルタ２にゲイン誤差が生じ、サンプリン
グのための出力電圧が低下した場合を示す。この場合に
は、サンプリングタイミング１付近でサンブリング位相
が９０’となシ゛、常に波形のピーク値をサンプリング
できるとと゛を用いればよい。

即ち、第４図（ｄ）において、サンプリングタイミング
１の時のサンプリング値は、そのまま入力部の出力電圧
振幅値と一致する。したがりて上記サンプリング値を、
入力部のゲインと点検用信号の振幅から予め計算した規
準振幅値と比較するのみで、入力部のダイン変動を検出
することが可能である。第４図（ｄ）の例において、正
常時のフィルタ出力の振幅値をＡ１サンプリングタイミ
ング１の時のサンプリング値と上記振幅値との差をΔｖ
ｐとすれば、入力部のゲイン誤差ΔＧは、ΔＧ＝ΔＶ、
／ＡＫよシ、容易に計算することができる。

以上述べたように本実施例によれば、サンプリングタイ
ミング１及び２のサンプリング値のみを使用し、入力部
の位相及びゲインの変動を、容易かつ正確に検出するこ
とが可能となる。また以上述べたような、サンプ・リン
グ波形の０点付近及びピーク付近のサンプリング値チェ
ックを併用すれば、入力部特性の変動がゲイン誤差によ
るものか、位相誤差によるものかを容易に判別すること
が可能であシ、従来の点検方式に比較して、詳細な点検
を行なうことが可能である。

第５図は他の実施例の構成図である。本実施例では点検
用信号Ｉを系統電気量に重畳してリレー入力部に印加す
るようにしたものである。第５図において、第１図と同
一部分については同一符号を付して説明を省略する。

第５図において、５１は系統電気量入力及び点検用信号
工を入力とし、両者の加算した値を出力する重畳回路で
ある。

そして点検に際しては、ＣＰＵ６からの点検指令Ｃによ
如、点検信号発振器９から点検用信号Ｉの発生を開始し
、点検用信号Ｉを系統電気量に重畳してリレー入力部に
出力する。リレー入力部は常時の系統電気量と点検用信
号工とが重畳した入力量をサンプリングする。

通常、点検の前後で系統電気量入力に大きな変化はない
と仮定できるので、ディジタルリレーのサンプリングデ
ータメモリに記憶されている数サイクル前の系統電気量
入力のデータは、点検時の系統電気量入力データと等し
いと考えることができる。したがって点検時のサンプリ
ングデータから、数サイクル前のサンプリングデータを
減することにより、点検時に印加した点検用信号成分の
みを算出することができる。前記の方法で算出した点検
用入力信号のサンプリング値を、点検用入力信号の大き
さ及びフィルタ２の減衰度及び位相差よシ予想される規
準値と比較するととによシ、リレー入力部の点検が可能
である。

以上説明した本発明の実施例は、以下に示す変形が考え
られる。

■周波数について、 フィルタに印加する点検用信号の周波数は、サンプリン
グ周波数の１／４のみではなく、サンプルホールド信号
と同期関係にさえあれば、他の周波数による点検も可能
である。この場合、点検信号発振器内の分局器の分局比
を変化させれば、任意の周波数の点検信号を発生させる
ことができる。

また点検のために印加する周波数は１種類だけではなく
、点検用信号として複数の周波数の信号を発生させ、点
検時に切換えるととによシ、２以上の異なる周波数でフ
ィルタ特性の点検を行なうことが可能である。

■波形について 点検用信号の波形は正弦波以外に種々のものが考えられ
る。即ち、サンプリングタイミングと同期してさえあれ
ば、任意の波形の点検信号が使用可能である。例として
正弦波の代ｊＤＫ方形波を印加する場合には、点検用信
号発振器とバンドパスフィルタが不要となシ、点検用回
路の簡単化が図れる。また、点検用信号として一般にＣ
ＰＵ内の信号処理に使用されているＴＴＬレベルやＣＭ
ＯＳレベルの信号を直接使用することも可能である。こ
の場合には点検用発振器９を特に設ける必要はなく、デ
ィジタルリレー内でサンプリング値をカウントアツプし
ているカウンタ等のディジタル信号を、点検用信号とし
て使用することも可能である。

また、第４図では入力を繰シ返し波形として説明を行な
ったが、入力波形をステップ波形やインパルス波形のよ
うなワンシ１ット的な波形を使用した場合でも、全く同
様に点検が可能である。この場合には、ある特定のサン
プリングタイミングに同期して点検用信号波形を印加し
、その後、リレー入力部の過渡応答として、一定時間接
続する信号成分をサンプリングする。この場合、入力部
の過渡応答は入力部の減衰特性や位相特性と１：１の対
応関係にあるので、過渡応答のサンプリング値を、予め
計算した標準特性における過渡応答値と比較することに
よ〕、入力部の特性変動を容易に検出することが可能で
ある。

■位相について 上記実施例では点検用信号がサンプリングされる位相は
、サンプリングタイミング０，１，２゜３について、夫
々Ｏ’、９０°、１８０’、２７０’で対応するものと
して説明したが、本発明はとれに限定されるものではな
い。本発明の構成によればサンプリングタイミングに対
応する位相は常に一定であるので、任意の位相における
サンプリング値で、入力部の点検が可能である。

なお、点検時の処理の簡素化の面で、第４図に示すよう
なピーク値、０点をサンプリングしたい場合には、第１
図における点検信号発振器のパントノ母スフイルタ２１
の入出力間の移相量を変化させたシ、点検用信号を一旦
アナログまたはディジタル的な移相回路に入力し、適当
な位相角度に調整された信号を点検用信号として使用す
ればよい。

なお上記実施例では、点検時のサンプリング値のチェッ
クを個々の入力回路において、夫々独立に行なうものと
して説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、複数のリレー人カチャンネルに対して同時に点検用
信号を入力し、各入力チャンネルの出力のサンプリング
値が互に等しいか否かをチェックするようにしても良い
ことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によればリレー入力量のサン
プリング時刻に同期した点検用信号を印加し、その結果
として導出された点検用信号のサンプリング値の瞬時値
を、所定の標準量と比較するようＫしたので、入力部の
位相誤差及びｒイン誤差の検出を、正確かつ容易に行な
うことの可能な保護継電器の点検方式を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による保護継電器の点検方式を説明する
一実施例の構成図、第２図は本発明に使用される点検信
号発振器の一構成例図、第３図は点検信号発振器の作用
説明図、第４図は本発明による点検方式の作用を説明す
る波形図、第５図は他の実施例の構成図、第６図はディ
ジタルリレーの入力部を説明する一般的か構成図、第７
図は従来の点検方式を説明する図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）点検用信号をリレー入力部に印加し、前記点検用
   信号に対する応答状態を検出することにより、リレー入
   力部の点検を行なう保護継電器の点検方式において、前
   記点検用信号としてはリレー入力量のサンプリング時刻
   に同期した信号を用いると共に、その結果として導出さ
   れた点検用信号の瞬時値と、所定の標準量とを比較する
   ことを特徴とする保護継電器の点検方式。
2. （２）点検用信号の周波数は、複数の異なる周波数であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の保護継
   電器の点検方式。
3. （３）点検用信号の波形は正弦波であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の保護継電器の点検方式。
4. （４）点検用信号の波形は方形波であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の保護継電器の点検方式。
5. （５）点検用信号の波形はステップ波であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の保護継電器の点検方
   式。
6. （６）点検用信号の波形はインパルス波であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の保護継電器の点検
   方式。