JPS6311849B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電力系統を保護する保護継電器に
関する。

従来、この種の継電器として、系統電流を90゜
間隔でサンプリングし、連続する２つのサンプリ
ング値をそれぞれ２乗し、加算し、これによつて
得た値を所定の整定値と比較して過電流の検出を
行うものがあつた。図を用いて説明すると、第１
図に示すように、系統電流をｉ＝I₀sinωtとし、
これを一定の周期ｈでサンプリングすると、時刻
t₀において、 i_t0＝I₀sinωt₀ ……(1) ｈを電気角で90゜とすると、時刻t₀−ｈにおい
て i_t0-h＝I₀sinω（t₀−ｈ）＝−I₀cosωt₀……(2) (1)及び(2)式から i² _t0＋i² _t0-h＝I² ₀sin²ωt₀＋（−I₀）²cos²ωt₀ ＝I² ₀（sin²ωt₀＋cos²ωt₀）＝I² ₀ ……(3) (3)式は、連続する２つのサンプル値をそれぞれ
２乗して加算したものが系統電流ｉの最大値I₀の
２乗に等しくなることを表わす。

しかし、系統電流ｉの周波数が変化してしま
い、サンプリング周期が第２図に示すようにその
電気角90゜に対応しなくなると、(3)式の関係はも
はや成立しない。

例えば、系統電流ｉの周波数が定格周波数の1/
２になつたとすると、時刻t₀より１サンプル前の
時刻t₀−ｈでの電気角は45゜になるから、 従つて、(1)式と(4)式をそれぞれ２乗して加算し
ても(3)式の関係は得られない。つまり、周波数が
変化した場合（発電機は周波数０（停止）から定
格周波数の２倍（ランナウエイ）まで変化し得
る。）は、(3)式による判定不正確なものとなる。

しかし、従来の保護継電器は、隣り合う２つの
サンプリング値に基づき前述のような過電流の判
定を行うので周波数が大きく変化する発電機等に
対して適正に機能し得ない欠点があつた。

この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、検出対象の周波
数が変化しても連続した３つのサンプリング値に
基づき、精度の良い判定による保護機能が得られ
る保護継電器を提供することを目的とする。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第３図はこの発明の保護継電器のブロツク図
である。第３図において、保護対象から検出され
た交流入力ｉは、折り返し誤差対策用のアナロ
グ・フイルタ１を通つた後、サンプル・ホールド
回路２に入力され、所定の周期ｈでサンプリング
される。サンプル・ホールド回路２の出力は、ア
ナログ・デジタル変換器３に入力され、デジタル
信号に変換された後、入力回路４に供給される。
入力回路４は、入力されたデジタル信号のレベル
変換をし、演算処理回路５に供給する。演算処理
回路５は、以下で説明する演算を行い、その結果
を出力回路６を経て外部に動作出力を供給し、保
護対象に対し、保護動作を実行する。サンプル・
ホールド回路２から出力回路６までの動作を制御
するために、制御回路７が設けられている。

次に式を用いて動作を説明する。交流入力ｉ
は、正常状態においてｉ＝I₀sinωtで変化をし、
アナログ・フイルタ１を介してサンプル・ホール
ド回路２に入力されてサンプリングされる。サン
プル・ホールド回路２の出力は、アナログ・デジ
タル変換器３によりデジタル信号に変換され、入
力回路４を介して演算処理回路５に入力される。

ところで、時刻t_0-h、t₀、t_0+hでサンプリング
された系統電流ｉの値は、 i_tp-h＝I₀sinω（t₀−ｈ） ……(5) i_t0＝I₀sinωt₀ ……(6) i_t0+h＝I₀sinω（t₀＋ｈ） ……(7) ここで、 i_t0+h−i_t0-h＝I₀｛sinω（t₀＋ｈ）−sinω（t₀
−ｈ）｝＝2I₀cosωt₀sinωh また、 ｛i_t0+h−i_t0-h｝²＝4I² ₀cos²ωt₀sin²ωh ＝4I² ₀（１−sin²ωh）sin²ωh ＝〔（2I₀）²−2i² _t0〕sin²ωh ここで、（ωh）が非常に小さいときは、 sinωh≒ωhであるから、 ｛i_t0+h−i_t0-h｝²＝〔（2I₀）²−2i² _t0〕（ωh
）²……(8) 時刻t₀のときの系統電流ｉの微分を求めると、
ｈが小さい条件では、 i′_t0＝１／2h｛i_t0+h−i_t0-h｝ ……(9) また、テイラーの定理により(10)式が得られる。

i_t0+h≒i_t0＋ｈ／１！i_t0′＋h²／２！i″_t0 ……(10) (9)式と(10)式より、(11)式が得られる i″_t0＝２／h²｛i_t0+h−i_t0−hi′_t0｝ ＝２／h²〔i_t0-h−i_t0−１／２｛i_t0+h−i_t0-h｝〕 ＝１／h²｛i_t0+h＋i_t0-h−2i_t0｝ ……(11) また、(6)式を２回微分すると、 i″_t0＝−ω²I₀sinωt₀＝−ω²i_t0 ……(12) であるから、(11)式と(12)式とから （ωh）²＝１／i_t0｛2i_t0−i_t0+h−i_t0-h｝ ……（13） (8)式と（13）式とから ｛i_t0+h−i_t0-h｝²＝〔（2I₀）²−｛2i_t0｝²〕１
／i_t0｛2i_t0−i_t0+h−i_t0-h｝ 従つて I² ₀＝１／４〔｛2i_t0｝²＋｛i_t0+h−i_t0-h｝²i
_t0／2i_t0−i_t0+h−ｉ（t₀−ｈ）〕……（14） となり、系統電流ｉの周波数には無関係なものと
なる。

演算処理回路５は、連続した３つのサンプリン
グ値であるi_t0-h、i_t0、i_t0+hにより（14）式の演算
をし、更に予め定めた（14）式の左辺のI²より大
きいか否かの比較をし、大きいとの結果が得られ
たときは、出力回路６を経て外部に動作出力を供
給する。

なお、上記実施例では、整定値として系統電流
のものを用い、過電流を検出する場合について説
明したが、整定値は系統電圧のものであつてもよ
く、これにより過電圧の検出ができ、また検出を
反転させることにより不足電圧の検出にも適用で
き、上記実施例と同様の効果を奏する。また、複
数入力の保護継電器、例えば差動保護継電器や距
離継電器を備え、各入力につき（14）式の処理を
してその大きさを求め、差動演算やインピーダン
ス演算させてもよい。

以上のように、この発明によれば、連続した３
つのサンプリング値に基づき、（14）式の演算を
して所定の整定値との比較をしているので、検出
対象の周波数が変化しても精度の良い動作が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は保護継電器の動作を説明す
る波形図、第３図はこの発明の一実施例による保
護継電器のブロツク図である。 １……アナログ・フイルタ、２……サンプル・
ホールド回路、３……アナログ・デジタル変換
器、４……入力回路、５……演算処理回路、６…
…出力回路、７……制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 保護対象より検出された電気量を所定の周期
   ｈでサンプリングするサンプル・ホールド回路
   と、このサンプル・ホールド回路の出力信号から
   得た連続する３個のデータi_t0-h、i_t0、i_t0+hにより １／４〔｛2i_t0｝²＋｛i_t0+h−i_t0-h｝²i_t0／2i_t0−i_{t0
   +h}−i_t0-h〕 を演算し、演算した結果を所定の整定値と比較し
   て保護のための動作出力を得る演算処理回路と、
   上記動作出力により上記保護対象の保護を行う出
   力回路とを備えた保護継電器。