JPS62181617A - デイジタル保護継電器の監視方式 - 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】 〔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δ東継電器の監視方式
に関するものである。

〔従来の技術〕

第２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・ル器の監視装置のアナログ入
力部の構暇図で、高Ｍ度の監視用入力信号を常１辱、ア
ナログ入力部に印加し、該１腑視用入力信号が正しぐＡ
／Ｄ変喚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、Ａ　Ｍ　Ｉｒｌ　テヵ・っ監視中に
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′＋Ｆｔ　Ｉ”ｆＥ大入力常時、一定値
以上の入力かあって、その堕を監視することにより、ア
ナログ入力回路の不良検出をする方法が種々実権されて
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、強制約になんらかの手１没で入力を印加し
て不良検出をする必要があり、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
ついて桿案する。

以下、第２図に従来発明を説明する。図において、３は
監視用（。Ａ号回路で、その出力信ｑＩｍは、入カドラ
ンス２によって絶縁およびレベル変換さね、系統からの
収込まむた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に接瞬されている
。フィルター４は前記ＰＣＴ八力へＩＣＫ監視用−号１
ｍ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
任意の周期でサンプリングさね一定時間保持される。マ
ルチプレクサ６でｆｆ１ｒｉ２のサンプルホールドＳで
保持した電圧（，３５４うｌｌｊ’ｊ次切換え、Ａ／Ｄ
変換器７に導びぐ。

Ａ／Ｄ変換器７ではアナログ皆をディジタル号に変換し
、ディジタル演算処理部８により、演算処理される。９
け不良検出したことを知らせる警報出力である。

次（て１？ＩＪ作について説明する。まず監視用ｌｆｔ
号ｆは監視用信号回路３で発生し、フィルター４の入力
端に、ＰＣＴ入力入力車畳される形で、常１侍印加さね
ている。ここで監視用１日号１ｍの大きさは２ＰＣＴ八
力ｌのフルスケール、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。これば、仮りに
監視用信号回路３のレベルをＰＣＴ八力への最大値と同
じとした場合１１Ｔｊフイルター４以後の回路の最大入
力は、ＰＣＴ八力へと監視用信号１ｍが加算さね、る為
［ＰＣＴ入力１の最大値の２倍となり、系統からの小入
力信号及び大人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１ｍ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〈（なる。

このようにして重畳された監視用信号Ｉｎ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
Ａ／Ｄ　ｆ換器７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・１℃気角３０６間隔毎に、サンプリングし、Ａ／Ｄ
　ｙ換される。こね、らのディジタルデータに対し、デ
ィジタル演算処理部８により以下の処理を捲すことによ
り、フィルター４からＡ／Ｄ変換器７までの回路不良を
検出する。

（Ａ）　　監視用信号１ｍ１ｌｔ分を抽出する処理。

まず、Ａ／Ｔｌ変換器７のディジタルデータ出力にはＰ
ＣＴ入力入力車視用信号Ｉｍとが重畳されているので、
ＰＣＴ八力への影響を受けずに入力回路の監視を行う為
には、監視用（ｒ４号工ｆｆ＋成分を抽出する必与］”
がある。監視用Ｃ同号Ｉｎ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。系統周波数の眠気用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救特ｆ！ｌ
：は（１１式で表わせる。

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 ＋１１式に系統周波数（ｎ−１）一監視用信号同波数（
ｎ−４）を適用した結果は、 系統周波数（ｎ＝１）　・・−Ｇ−２１ｃｏｓ　−１−
０監視用￥号周波数（ｎ−４） ・・−・−・・　Ｇ−２ｌ　ｃｏｓ　−１膳２となり、
系統周波数の君号は除去され、監視用信号周波数の信号
ｔＩ−ｉ２倍となって抽出される。第３図は（１１式を
グラフ表現した図である。第３図からも解る通り、蓋面
用信号周波数を系統周波数の２倍とした場合でも、同一
処理で抽出可能であり、ヴに処理方法をかえれば伸の周
波数とすることも可能である。

（Ｂ）監視用−号の大きさから不良検出する処理。

前記（Ａｌ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Ａ／Ｄ　ｉ換する周
期は系統川波数の眠気角３０’であるから、サンプ１１
ング周波数は系統周波数の１２倍となっており、従って
監視用信号Ｉｍに対してサンプリング周波数［３倍で、
サンプリング定理から、監視用信号の大きさを、サンプ
リングデータにより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から、フィルター４．サンプ
ルホールド５、マルチプレクサ６　、　Ａ／Ｄ変換器７
間のアナログ入力部の不良検出を行なう方法として、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
較する方法及びそれぞれ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り、アナログ入力回路の不
良検出が可能であるか、リレー演’！ＪＫ使用するデー
タにとっては、監視用信Ｊｉ＋Ｉｍを除去し、系統周波
数成分、すなわちＰＣＴ八力へを抽出する必要があり、
以下の処理法を施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Ｔｍ
の周波数を系統川波数の４倍としたケースについて説明
する。

（ＣＩ　　ＰＣＴ八力へ６分を抽出する処理。

監視用ｐｉ号の周波数゛Ｉえ分（系統周波数の４倍）を
除去し、ＰＣＴ人力成分を抽出するハ以下の（３１式で
表わさねるディジタルフィルター処理を施す。

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８Ｓ数（ｎ”ａｌ）、監視用信号周波数
（ｎ−４）を適用した結果は、 系統周波数（ｎ＝１）　・・−Ｇ−２ｌ　ｓｉｎ　−１
−ｒ２監視用信号周波数（ｎ−４） −−−−−Ｇ−ｓｉＢ　ｌ　ｓｉｎ　−１−０となり、
監視用信号Ｉｎを除去し、系統周波数成分、すなわちＰ
ＣＴ八カへｔｊｒｚ倍となって抽出される。＠４肉ｉｊ
　（２１式をグラフ表現した図であるが、同様の原理を
用いて、神々の監視用信号周波数に適用したり、数式か
異なるディジタルフィルターも考えらねる。

以上説明１．た（Ａ）（Ｂ）および（Ｃ）の処理を施す
ことにより、監視用信号１ｍＫよるフィルター４からＡ
／Ｄ変換器フまでのアナログ入力回路の不良検出を行な
うことができる。また、監視用信号Ｉｍを重！ｋ］７た
ことによる影響を完全に除去した形でリレー演算を行な
うことができる。

また、第５図は従来技術による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　
（ｄ　Ａ／ｌＪ変換器７からのＡ／Ｉ］変換データを格
納するＡ／Ｄデータテーブル、１２けＵＥＡ／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
で１号抽出処理、１３け抽出した監視用信号Ｉｍ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９
周波数、波形歪等を算出し、その値から固定化された良
否判定値に基づき良否判定する監視処理、１５１ｄ何ら
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、訃報出力、およびリレー演算停止の情報
が得られる。

〔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方式は以上のように
構成さねているので、精度の高いアナログ入力部の故障
検出ができない。即ち、第５図はディジタル演算処理部
における従来の良否判定方式を示したものであるが、木
刀式によれば、抽出した監視用信号を（固定化され、予
め決められた基準値と比較し、所定の誤差範囲内である
ことをもって正常さ判断している。しかし、監視用筒ｊ
＋はフィルター回路から重畳される時点のレベルは確定
していても、Ａ／Ｄ変換後のレベルはフィルター回路の
周波数特性のバラツキにより、フィルター回路が正常で
ちっても、高精度（（け特定できない。

従って、誤って異常判定することを回避する為、良否判
定の正常判定幅を広げる必要がある。この為、高精度の
アナログ入力部の故障検出はできないＯ この発明１７ｔｉ：記従来方式の欠点に鑑みてなされた
もので、高情度な検出を可能とすることを目的上する。

〔１１旧頌点をＷＩ決するたぬの手段〕この発明による
監視方式では、ディジタル省算部に、【る監視用（１５
＋レベルの良否判定基準値を、設計計算により設定する
のではなく、正常状態において自動的に、吐湯１１１．
た整面用信号レベルに其づき、設定する手法とした。

〔作用〕

この発明におけるディジタル演算処理部は、予め実装さ
れたプログラムにより、電源起動時、監視用信号を抽出
し、そのレベルを基準に複数使用さねるフィルター回路
個別に、良否判定値を生成し、以後、生成したフィルタ
ー回路個別の良否判定値に基づき、良否判定処理を行な
う。

〔実情例〕

以下、この発明の一実施例について説明する前にフィル
ター回路出力点にふ・ける監視用信号レベルかフィルタ
ー回路のバラツキにより、特定できないことを示す。第
６図は保芹！継電器に使用されるフィルター回路の一例
である。爪６図において、Ｑυ、（ハ）は時定数抵抗Ｒ
１，Ｒ２、（転）、（→は時定数用コンデンサＣ１，Ｃ
２、（ハ）、（ハ）は利得抵抗、Ｏηは演算増幅器であ
る。この回路における入・出力電圧を各々ｖｌ、　Ｖ２
とする。

ｖｌとｖ２の関係は信号周波数により変化し、（３１式
で表わされる。

但し、Ｋ−１＋−− 第７図は＋３１式の周波数特性例であり、２次ローパス
特性を示している。（３）式の中の各抵抗、コンデンサ
定数は標準値に対し、一定の誤差を有している。特にコ
ンデンサの場合、入手性、経済性等から現実に使用する
ものは、通常±１０係程度の誤差を有している為、フィ
ルター特性は一定せず、そのようなバラツキの一例とし
て、°°特性Ａ　１１゜゛特性Ｂ　＋＋の２つの特性曲
線を第７図に示す。第７図において、横軸の周波数の内
、定格周波数におけるフィルター減衰度は、保護継電器
としてのリレー特性を所定の規格内とするよう、菓６図
における抵抗Ｒ４を調整する為、１特性Ａ“°、゛１特
性Ｂ　＋＋ともに同一となる。それに対し、監視用自５
＋けＰＣＴ信号との分離を可能とする為、定格周波数以
外の周波数としており、元来、特性の一致しない特性（
例えば第７Ｎにおける゛°特性Ａ　＋＋と′。

特性Ｂ′°）を定格周波数と監視用信号周波数の２点に
おいて一致させることけ内錐である。従って上述のよう
に定格周波数におけるフィルター減衰度の管理は必須で
あるから、監視用信号周波数に本・ける減衰Ｉ９は複数
のフィルター回路間で差があり１個々グ）フィルター回
路を見ても設計計算値と一致することは稀である。以上
から、従来技術の問題点として示したように、第５図に
よるディジタル演算部の処理で汀高精度のフィルター回
路の故障検出は内錐である。

なお、この間頌を解決する手段として、第８図に示す方
法も考えられる。

＠８図において、（１０）は監視用１１号レベルを各フ
ィルター回路個別に調整するボリュウムである。

その他は第２図と同一であるので説明を省略する。

ボリュウム（１０）により＠７図に示した定格周波数に
丸・けるフィルター回路の減衰度調整とけ独立して、監
視用信号のフィルター回路出力レベルが所定値となるよ
う調整することにより、対処しようとするものである。

しかし、この方法は以下に示す問題点を有す。

■　固定抵抗など簡単な部品に比べ、故障率の高イホＩ
Ｊニウムをフィルター回路相当数追加することは信頼性
の低下をきたす。

■　フィルター回路毎に監視信号レベル調整時間が必要
であり、ボリュウムの部品コストも含め、コストアンプ
要因となる。

従って、この方法は得策とけ言えない。

次に、この発明の一実施例を図について説明する。回路
構煎は従来と同一で、麻２図に示されるものとする。従
って、その溝「やおよび動作説明は省略する。第１図は
、この発明によるディジタル処理部の処理フローである
。第１図において、０υ〜α９け！５図と同一であるの
で、説明を省略する。

ＯＧはフィルター回路毎の良否判定値（上限値−ｎＣＨ
−Ｕ、および下限値−ｎＣＨ−Ｌ）を格納する良否判定
データテーブル、α７）は電源起ｒ（山時のみ実行され
る処理で、監視用信号テーブルα３から良否判定データ
テーブルを生成する良否判定テーブル生成処理である。

以下、その動作を説明する。なお、監視用信号テーブル
（至）が生成されるまでの動作は従来と同一であるので
省略する。

まず、＃Ｃ電源起動時良否判定テーブル生成処理αηが
励＃Ｌ、監視用信号テーブル上にあるフィルター回路毎
の監視用信号Ｉｍから１４１　、　＋５１式により、良
否判定の上限値と下限値を算出し、良否判定テーブルへ
格納する。良否判定テーブルは、フィルター回路毎の良
否判定上限値、下限値か格納さねるＯ 良否判定上眼値−該当フイルター回路の監視用イｎ号レ
ベル−Ｘ（ｘ＋Ｋｔｒ　）　　−＝　ｆ４）良否判定下
限値−該当フィルター回路の監視用信号レベル−Ｘ（１
−ＫＬ）　　・・・Ｈ５＋但し、ＫＵ−上限変動許容率 ＫＬ−下限変・助許容率 通常運用中は、監視処理−が動作し、フィルター回路毎
に該当する監視用信号テーブルの値と良否判定テーブル
上の上限値／下限値とを大きさ判定し、上限値／下限値
の範囲内であれば正常と判定する。

以後、正常／異常時の処理は従来方式と同一であるので
、説明を省略する。

なお、上記実施例では、良否判定データテーブルＱｄの
相隣を電源起動時、生成する方式について示したが、操
作員がスイッチ等により、随時、良否判定テーブル生成
処理を起動させる方式としてもよい。また、一旦生成さ
れた良否判定値をｔ源喪失時でも格納情報か保持できる
不揮発性メモリに格納し、長期にわたり、同一の良否判
定値を使用する方式としてもよめ。

また、アナログ入力部故障検出精度向上の制限として、
系統に常時存在する高調波の影響がある。

即ち、系統ρ号は５ＱＨｚまたは６０）ｆｚの信号のみ
が存在することを前提とし、そこに系統信号とは異なる
周波数の監視用信号を重畳し、２つの信号の抽出／除去
をディジタルフィルターで処理している為、系統信号に
監視用信号と同じ周波数成分が含有されている場合、監
視用信号抽出した結果には、予め特定できない系統側の
信号も含まれる。

この結果、高精度な故障検出か不可能さなる。

従って、監視用（ｍ　５＋周波数は系統に存在しないか
充分に無視可能な周波数としなければならない。

良く知られるように、系統には奇数高調波（定格周波数
５０Ｈｚ７６０Ｈｚの奇数倍調波）が多く存在する。こ
れは主としてサイリスク負荷によるものである。一方、
偶数調波（定格周波数の偶数倍調波）は発生要因がない
為、はとんど存在しないか無視可能である。

以上から監視用信号レベルとして偶数調波を使用すると
、高精度な故障検出に有利である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、良否判定値をフィル
ター回路の特性のバラツキに合わせて生成し、その値に
基づき良否判定する為、個々のフィルター回路に最適な
良否判定値により高精度な故障検出を可能とした効果が
ある。

また、監視用信号周波数を偶数調波としたので、系統に
存在する高調波成分の影響を充分に無視でき、高精度な
故障検出を可能とした効果がある。

【図面の簡単な説明】

ｖＪ１図はこの発明の一実施例によるディジタル保角継
１器のディジタル演算処理部における監視処理図、第２
図はこの発明ふ・よび従来方式に使用されるアナログ入
力部構成図、第３図、第４図はディジタルフィルター処
理の周波数特性図、第５図は従来技術によるディジタル
演算処理部の監視処理図、第６図はアナログフィルター
回路例、第７図はアナログフィルターの周波数特性例、
第８図はこの発明の代替案である。 ｉｌｌは系統入力信号、（３１は監視用１月号発生回路
、（４）はフィルター回路、（７）けＡＤ変換回路、（
８）はディジタル演算処理部、（ｌυけ良否判定データ
テーブル、（１７）は良否判定テーブル生成処理である
。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディ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、フィ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ィジタル
   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、前記ディジタル保護継電器
   のアナログ入力部の不良を検出する手段を有するディジ
   タル保護継電器の監視装置において、ディジタル演算処
   理部にて、監視信号レベルにより、アナログ入力部の良
   否判定を実施する時の良否判定値を電源起動時、抽出し
   た前記監視用信号レベルに基づき設定することを特徴と
   するディジタル保護継電器の監視方式。
2. （２）監視用信号を系統周波数の偶数倍の周波数とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のディジタ
   ル保護継電器の監視方式。