JPS62236317A - 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ｇＨ！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方式
に関するものである。

〔従来の技術〕

第４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方式のアナログ入力
部の構成図で高精度の監視用入力信号を常時、アナログ
入力回路に印加し、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回
路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
することにより、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
時期待できないアナログ入力回路では、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り
、以下に従来の入力印加方法と、その入力を監視して、
不良検出をする処理について述べる。

以下、第４図に従来発明を説明する。図において、３は
監視用信号発生回路で、その出力信号１＋は、入カドラ
ンス２によって絶縁お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１に監視用信号Ｉｍ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れ一定時間保持される。マルチ
プレクサ６で前記サンプルホールド５で保持した電圧信
号を順次切換え、Ａ／Ｄ変換器７に導びく。Ａ／Ｄ変換
器７では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・１　　　　　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１ｍは監視
用信号発生回路３で発生し、フィルター４の入力端に、
ＰＣＴ入力入力型畳される形で、常時印加されている。

ここで監視用信号１ｍの大きさは、ＰＣＴ入力１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。これは、仮に監視用信号発
生回路３のレベルを、ＰＣＴ人力人力量大値と同じとし
た場合にはフィルター４以後の回路の最大入力は、ＰＣ
Ｔ入力１と監視用信号Ｉｍが加算される為にＰＣＴ入力
入力型大値の２倍となり、系統からの小入力信号及び大
入力信号範囲に亘って、正しく回路動作させる為の（グ
イナミソクレンジ設計）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くくなる。

このように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
Ａ／Ｄ変換器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りシー演算ア
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に対し、ディジタル
演算処理部８により以下の処理を施すことによりフィル
ター４からＡ／Ｄ変換器７までのアナログ入力回路不良
を検出する。

（Ａ）監視用信号［ｍ成分を抽出する処理。

まず、Ａ／Ｄ変換器７のディジタルデータ出力にはＰＣ
Ｔ入カーと監視用信号Ｉｎとが重畳されているので、Ｐ
ＣＴ入カーの影響を受けずにアナログ入力回路の監視を
行う為には、監視用信号１ｍ成分を抽出する必要がある
。監視用信号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性は＋１１式で
表わせる。

Ｇ　＝　２　ｌ　ｃｏｓ−ｌ　　・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・　（１１但し、 Ｇ：入力に対する出力倍数 ｒｌ：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）、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＝　２１ｃｏｓ−ｌ　＝　０ 監視用信号周波数（ｎ　＝　４）・・・・・・４π Ｇ＝２１ｃｏｓ　　　　　ｌ＝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５図は（１１式
をグラフ表現した図である。第５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
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処理。

前記（Ａ）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倍となっており、従って、監視用信
号Ｉｎに対して、サンプリング周波数は３倍でサンプリ
ング定理から、監視用信号ｌｌｌ１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Ｉｎ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
間のアナログ入力回路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。

一般には上述の（Ａ）　（Ｂ）の処理方法により、アナ
／ｌ　　　　、、、いヵ。あ。１１□カ、。お、あ、ヵ
２．１，２−演算に使用するデータにとっては、監視用
信号１ｍを除去し、系統周波数成分、すなわち、ｐｃＴ
入カ入金−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（、監視用信号Ｉｎ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処理。

監視用信号１＋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（２）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　５ｉｎ−ｌ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・　（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 系統周波数（ｎ＝１）・・・・・・・・・・・・・・・
Ｇ＝２１ｓｉｎ　　　　　ｌ　＝乃 監視用信号周波数（ｎ＝４）・・・・・・となり、監視
用信号Ｉｓを除去し、系統周波数成分、すなわちＰＣＴ
入カーは乃倍となって抽出される。第６図は（２）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（＾）　、　（Ｂ）および（Ｃ）の処理
を施すことにより監視用信号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１ｍを重畳したこ
とによる影響を完全に除去した形でリレー演算を行うこ
とができる。

さらに、第７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
はＡ／Ｄ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１ｍ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、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
。

〔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ではディジタル
リレー内部の何れかに故障が発生したことの検出が可能
であり、かつ全フィルター回路から抽出した監視用信号
の全てが良否判定結果として故障であれば、このような
故障モードは共通部である監視用信号発生回路に故障が
発生したと判断することも可能であるが、後者の故障で
いくつかのモードにおいては監視用信号Ｉｍを除去し、
リレー演算用データを生成する（２）式で表わされるデ
ィジタルフィルター処理でＰＣＴ入力１に重畳した監視
用信号１ｍを充分に除去できない為、正常なリレー機能
を維持できず、本来のリレー機能でない監視用信号発生
回路の故障により、リレー演算を停止せざるを得ないと
いう問題点があった。

すなわち、監視用信号発生回路３の故障で、（２）式で
表わされるようなディジタルフィルターで監視用信号１
ｍを除去できなくなるモードの具体例としては、（２）
式のディジタルフィルターは第６図に示される周波数特
性を有しており、図から判る通り、第４調波以外の周波
数成分は除去できない事から、監視用信号発生回路３の
故障により、その出力信号周波数が変化した場合、また
は第４調波以外の周波数成分を含む歪波となった場合、
ディジタルフィルターによる除去は不完全となり、残留
分が保護リレー特性に悪影響を与え、誤動作することと
なり、ディジタルフィルターの特性を１　　　　　かえ
ても、除去できない周波数が存在する限り、′”　　　
　　ディジタルリレーが誤動作する戊れがあるという問
題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、故障部位の限定ができるとともに、その故障
がリレー機能本来の部位以外であれば、リレー機能を阻
害しないよう制御できるディジタル保護継電器の監視方
式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方式はディ
ジタル演算処理部に故障部位を限定できる機能を具備さ
せ、監視用信号発生回路を動作／停止制御が可能な構成
とする事により、監視用信号発生回路故障時はその動作
を停止させ、リレー演算機能を阻害することがないよう
にしたものである。

〔作用〕

この発明における監視用信号発生回路はディジタル演算
処理部による制御が可能であり、所定の信号が入力され
ると、それまでの出力状態あるいは監視用信号発生回路
内の故障部位に拘わらず、その出力を“Ｏ”とする。

〔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
図および第３図において第４図および第７図に示す従来
の構成と同一部分には同一符号を付してその説明を省略
する。第１図乃至第３図において、１０は監視用信号発
生回路３の制御信号で、ディジタル演算処理部から出力
される。１６は故障部位限定処理で、フィルター人力毎
に抽出した監視用信号値をチェックして故障部位を検知
する。１７は監視用信号回路停止処理で、全フィルター
人力に対応する監視用信号値が規定値を逸脱している場
合に起動する。

第２図は、監視用信号発生回路３の１例を示したもので
、メモリ３２内に記憶している信号波形のデータを、任
意の周期でＤ／Ａ変換器３３に出力し、監視用の交流出
力信号を得るもので、発振器３１の出力周波数を変化さ
せることにより、任意の周波数の交流１３号をＤ／Ａ変
換器３３から得ることができる。

次にその動作について説明する。ますカウンタ３０は発
振器３１のクロックで１つづつカウントアツプする。例
えば、その出力が８本の場合、２進数表現で“ｏｏｏｏ
ｏｏｏｏ　”から１１１１１１１１”まで、１０進数表
現で０”〜″２５５″までカウントする。実際の出力本
数はメモリ３２のアドレス本数に合わせる。メモリ３２
はカウンタ３０の出力をアドレスとして、そのアドレス
に対応し、予め書込まれたディジタルデータをＤ／Ａ変
換器３３に出力する。Ｄ／Ａ変化器３３はメモリ３２か
らのディジタルデータを一定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Ｅ１゜、となる。

監視用信号Ｅｒａｒはアナログマルチプレクサ３４（常
時■側、制御信号入力時■側）を通じフィルター回路４
に重畳される。アナログマルチプレクサ３４は常時“ｌ
”側に接続されており、ＤＡ変換２Ｓ３３の出力を選択
しているが、制御信号１０が入力されると“２”側に切
換り、その出力は“２”側の電位であるＯ■と同一とな
る。このような構成で監視用信号Ｅ、。、を制御するこ
とにより、監視用信号発生回路３内のどこに故障が発生
した場合でも確実に、その出力を制御できる。

次に第３図により、この発明によるディジタル演算処理
部８の動作を説明する。第３図においてＡ／Ｄ変換器７
によりディジタル値に変換されたＰＣＴ入力（監視用信
号も重畳されている）はテーブル１１に示すように順次
格納される。この場合、データはＰＣＴ人力である。Ｉ
っ、Ｉｂ、ＩＣ。

Ｉ０各々に監視用信号Ｅ　ｒｓｆを重畳した信号および
単独の監視用信号Ｅ　ｒａｆ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Ｅｒ　ａ　を成分
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入力
１．、Ｉｔ、、ＩＣ，Ｉ。分が除去され、監視用信号骨
のみとなる。監視処理１４では監視用信号テーブル１３
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・′１　　　　　　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、何らかの異常が認められた場合には一定時間継’
Ｉｔ確認処理１５が起動され、異常継続時間が規定値よ
り大きければリレー演算を実行し、異常継続時間が規定
値より小さければ瞬発的異常ではなく、対処する必要が
あるものとしてリレー演算を中断させてリレー機能の誤
動作を防止すると共に、故障部位限定処理１６を起動さ
せる。故障部位限定処理１６は監視用信号テーブル１３
に格納されているフィルター人力毎に抽出した監視用信
号値をチェックし、特定のフィルター人力に対応する監
視用信号値が許容値範囲を逸脱している場合は、そのフ
ィルター回路の故障と判断しアナログ入力回路の故障と
して、最終的に保護リレー機能が損なわれたものとして
警報出力する。一方、全フィルター人力に対応する監視
用信号値が許容値範囲を逸脱している場合は監視用信号
回路３の故障と判断し、監視用信号回路停止処理１７を
起動させる。そして、監視用信号回路停止処理１７は第
２図に示した制御信号１０を出力し、監視用信号Ｅ　ｒ
ａｆの出力を切る。

なお、上記実施例では故障部位限定処理として、全フィ
ルター人力に対応する監視用信号値をチェックする手法
を示したが、監視用信号発生回路３の動作を監視できる
機能を付加し、その情報を元に故障部位を限定してもよ
い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればディジタル保護継電器
におけるディジタル演算処理部に故障部位の限定機能を
具備させて、監視用信号発生回路の出力を制御可能なよ
うに構成したので、保護リレー機能が損なわれない故障
に対し、それが保護リレー機能を阻害しないよう処理し
、保護リレー装置として、誤動作を防止し、かつ不要な
機能停止を回避できる効果がある。

【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保護継
電器の監視方式のアナログ入力回路を示す構成図、第２
図は第１図の監視用信号発生回路を示す回路図、第３図
は同じくディジタル演算処理部の処理図、第４図は従来
のディジタル保護継電器のアナログ入力回路を示す構成
図、第５図および第６図はディジタル演算処理部による
ディジタルフィルター処理の周波数特性図、第７図は従
来のディジタル演算処理部の処理図である。 ３は監視用信号発生回路、４はフィルター回路、７はＡ
／Ｄ変換器、９はディジタル演算処理部、１゜は制御信
号、４４はアナログマルチプレクサ、１６は故障部位限
定処理である。 （外２名） 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディジタル保護継電器のアナログ入力回路の動作を監視
   するため、フィルターから監視用信号を印加する監視用
   信号発生回路を備え、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、上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、上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ようにしたディジ
   タル保護継電器の監視方式において、上記ディジタル演
   算処理部に故障部位限定機能を具備し、上記ディジタル
   演算処理部にて、抽出した監視用信号レベルにより、上
   記アナログ入力回路の故障を検出した時は故障部位限定
   処理を実行し、上記監視用信号発生回路の故障と判明し
   た時は、監視用信号発生回路の停止処理を実行すること
   を特徴とするディジタル保護継電器の監視方式。