JPS6341285B2

JPS6341285B2 -

Info

Publication number: JPS6341285B2
Application number: JP55154822A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Matsushima
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-11-04
Filing date: 1980-11-04
Publication date: 1988-08-16
Also published as: JPS5780217A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はデジタル計算機を用いて電力系統を保
護するデジタル保護継電装置において、特に高精
度の点検を行ない得るようにしたデジタル保護継
電装置に関する。

電力系統を保護する保護継電装置は、本来電力
系統に事故が発生した時にのみ動作するものであ
り、常時は電力系統を監視するのみで待期状態に
あると言える。しかも、電力系統に事故が発生し
た時に、装置の不良により誤動作或いは誤不動作
があつてはならない。このため、保護継電装置に
自動点検機能を備え、一定周期毎に装置の自動点
検を行ない、装置の不良を事前に発見しておくこ
とは極めて有効的である。そして、従来から、こ
のような自動点検の方法には種々のものがある
が、故障の検出範囲を極力拡大するという意味で
交流器CT回路に点検電流を重畳させるような方
法は有効的である。

第１図は、この種の従来の保護継電装置の点検
の概要を示すものである。図において、１１は母
線BUSに接続された送電線Ｌの電流を検出する
変流器CTには上記母線BUSの電圧を検出する計
器用変成器PTで、その２次出力である電力系統
の電流、電圧電気量を共に保護継電器１３に導入
する。また、１４は電力系統の潮流分の影響をキ
ヤンセルするための点検電流重畳用キヤンセル
CTである。通常は、図示しない補助リレーの常
閉接点１５ｂが閉路し常開接点１５ａが開路して
いるため、CT１１の２次回路に流れる潮流分は
全て保護継電器１３に流入する。一方、点検時に
は接点１５ａを閉路し接点１５ｂを開路すると、
CT回路の潮流はキヤンセル用CT１４の巻線１４
ｂを介して、接点１５ａを流れ、保護継電器１３
には、潮流が流れなくなる。そして、今このよう
な状態において接点１６を閉路して点検用電源１
７を印加すると、点検電流がキヤンセル用CT１
４の巻線１４ｂ及び接点１５ａを経て保護継電器
１３に流れる。

このように、キヤンセル用CT１４を用いるこ
とにより、電力系統の潮流によつて影響されない
点検電流をCT回路から保護継電器１３に印加す
ることができ、精度の高い装置の自動点検を行な
うことが可能となる。そして、この場合点検の対
象となる保護継電器１３は、従来から広く用いら
れているアナログリレーはもちろんのこと、近年
においてその発達がめざましいデジタル計算機を
用いたデジタルリレーに対しても、全く同様にそ
の適用が可能で極めて有益なものである。

しかしながら、上述したような従来の点検方法
においては、キヤンセル用CTや補助リレー等が
必要であり、しかもキヤンセル用CTの２次側に
接点を用いているので接点不良による開路に対処
するために、キヤンセル用CTとしては容易に飽
和する特性とする等の対策をこうじる。

本発明の目的は、キヤンセル用変流器を用いず
に電力系統の潮流の影響をなくして容易にしかも
高精度の点検を行なうことが可能なデジタル保護
継電装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明では、電力
系統のＲ、Ｓ、Ｔの三相各相に対応した電圧、電
流等のアナログ電気量を一定周期でサンプリング
してデジタル量に変換し、これを予定のプログラ
ムに従つて演算し、デジタル演算部にてリレー判
定を行ない電力系統を保護するようにしたデジタ
ル保護継電装置において、電力系統の電流電気量
を導入する入力回路部を、Ｒ、Ｓ、Ｔの三相各相
の電流電気量に点検用電流量を各別に印加する構
成とし、点検用電流量を印加した場合における三
相各相の入力電流電気量のベクトル和の大きさ
を、Ｒ相に印加・Ｓ相に印加・Ｔ相に印加した場
合の３つの場合について夫々算出し、かつこれら
３つの場合のベクトル和の大きさの差が互いに所
定値以下であることにより点検良好であると判定
する点検機能を、デジタル演算部に備えている。

以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。

第２図は、本発明によるデジタル保護継電装置
の概要構成例を示す図である。第２図において、
２１は母線BUSに接続された送電線Ｌの３相各
相の電流を検出するCT、２２は上記母線BUSの
電圧を検出するPTであり、ここでは説明の便宜
上CTは３相分、PTは代表として一相分のみを示
している。また、２３１ａ〜２３１ｃ，２３２は
入力変換器で、夫々上記CT２１，PT２２から導
入される電流・電圧を所定の大きさの電圧量に変
換するものである。２３３ａ〜２３３ｃ，２３３
は、入力変換器２３１ａ〜２３１ｃ，２３２から
の出力を導入してその高調波成分を除去するフイ
ルタ回路で、その出力を次段のＡ／Ｄ変換回路２
３４に与える。このＡ／Ｄ変換回路ADC２３４
は、サンプルホールドＳ／Ｈ部・マルチプレクサ
MPX及びＡ／Ｄ変換部を内蔵するもので、後述
するリレー動作判定をデジタル演算により行なう
ため、フイルタ回路２３３ａ〜２３３ｃ，２３３
の出力を一定周期でサンプリングし、且つそのサ
ンプリング値をマルチプレクサにより所定の順序
に時系列的に並べた後、アナログ／デジタル変換
（Ａ／Ｄ変換）してデジタル信号として出力する
ものである。

２３５はダイレクト・メモリ・アクセスDAM
回路で、上記Ａ／Ｄ変換回路２３４の出力をデー
タメモリ２３６の所定の番地に書込む。また、２
３７は中央演算処理装置（CPU）で、リードオ
ンメモリ（ROM）から成るプログラムメモリ２
３８に書かれたプログラムに従つて、データメモ
リ２３６に書込まれている系統の電流・電圧デー
タを用いて予定のリレー演算を実行する。更に、
２３９は出力回路で、上記CPU２３７の演算結
果に基づいてしや断器引外し指令或いは点検表示
出力を送出するものである。

一方、２５は点検入力を印加するための点検用
電源であり、点検用電流を各相各別に設けられた
補助リレーの常開接点２４ａ，２４ｂ，２４ｃを
介して、上記入力変換器２３１ａ〜２３１ｃに印
加して、各相の電流電気量に各別に点検用電流を
重畳するように構成する。なお、上記において入
力変換器２３１ａ〜２３１ｃ，２３２、フイルタ
回路２３３ａ〜２３３ｃ，２３３、Ａ／Ｄ変換回
路２３４、DMA回路２３５、データメモリ、２
３６、CPU２３７、プログラムメモリ２３８及
び出力回路２３９により、デジタル保護継電装置
２３を構成している。

次に、かかる如く構成した装置において、その
点検時にデジタルリレー２３に導入される各相の
電流ベクトルI〓a、I〓b、I〓cは次式のように示され
る。

I〓a＝I〓a_T＋I〓a_L ……(1) I〓b＝I〓b_T＋I〓b_L ……(2) I〓c＝I〓c_T＋I〓c_L ……(3) ここで、I〓a_T、I〓b_T、I〓c_Tは各相に流れる点検電
流
で、予め定められたベクトル量である。I〓a_L、
I〓b_L、I〓c_Lは各相に流れる潮流であり、夫々点検時
の系統状態によつて定まるベクトル量である。ま
た、ここで注目すべきことは、常時の健全状態で
の電力系統における零相電流が略零に等しいとい
うことである。つまり、点検時の潮流分I〓a_L、
I〓b_L、I〓c_Lに対して次式が成立する。

I〓a_L＋I〓b_L＋I〓c_L＝０ ……(4) よつて、上記(1)〜(4)式より点検時における各相
電流入力データのベクトル和に対しては次式が成
立する。

I〓a＋I〓b＋I〓c＝I〓a_T＋I〓b_T＋I〓c_T ……(5) 従つて、第２図の如く構成した回路において、
接点２４ａのみを閉路すれば(6)式、接点２４ｂの
みを閉路すれば(7)式、また接点２４ｃのみを閉路
すれば(8)式の条件が成立する。

I〓a_T＝I〓_T、I〓b_T＝I〓c_T＝０ ……(6) I〓b_T＝I〓_T、I〓a_T＝I〓c_T＝０ ……(7) I〓c_T＝I〓_T、I〓a_T＝I〓b_T＝０ ……(8) そして、このような３つのケースでは、装置に
異常がない場合には、そのいずれも(5)式による各
相電流入力のベクトル和はI〓a＋I〓b＋I〓c＝I〓_Tとな
る
ため、３つのケースの結果が互いに一致すること
を確認するようにすれば、点検電流I_Tの変動に影
響されない、より高精度の点検を行なうことがで
きる。また、各相電流回路に不良がある場合に
は、同一不良が各相に同時に発生しない限り、(6)
〜(8)式の各条件に応じた算出結果に不一致を生じ
て、各相毎に装置不良が発見されることになる。

上述したような点検は、第２図におけるプログ
ラムメモリ２３８に収納されたプログラムによ
り、CPU２３７によつて実行され、この場合の
点検のフローチヤート図を第３図に示す。つま
り、ステツプＡでは第２図の接点２４ａのみを閉
路するように制御し、(6)式の条件を作るステツプ
Ｂでは、この(6)式の条件での各相ベクトル和電流
の絶対値I_Tａを算出する。以下、同様にステツプ
Ｃにおいて接点２４ｂを閉路し、ステツプＤで(7)
式の条件での各相ベクトル和電流の絶対値I_Tｂ
を、次いでステツプＥで接点２４ｃを閉路しステ
ツプＦでは(8)式の条件での各相ベクトル和電流の
絶対値I_Tｃを算出する。更に、ステツプＧでは算
出された値I_TａとI_Tｂが、所定の誤差ε以内で一
致することを確認する。同様に、ステツプＨでは
上記値I_TｂとI_Tｃが、またステツプＩでは値I_Tｃ
とI_Tａが、所定の誤差ε以内で一致することをそ
れぞれ確認する。そして、ステツプＧ〜Ｉがいず
れも成立すれば、ステツプＪにおいて点検良と判
定される。一方、装置内に何んらかの不良があつ
て正しく点検用電源の値が算出されない場合に
は、ステツプＧ〜Ｉのうちの不良に関連するステ
ツプの条件が成立せず、ステツプＫにおいて点検
不良と判定される。

次に、点検電流が変動しても、高精度の点検が
行なえる点について説明する。

いま、点検電流の定格値をI_T、定格値からの変
動分をεとして(6)〜(8)式を書換えると、 Ia_T＝I_T＋ε、Ib_T＝Ic_T＝０ ……（6a） Ib_T＝I_T＋ε、Ia_T＝Ic_T＝０ ……（7a） Ic_T＝I_T＋ε、Ia_T＝Ib_T＝０ ……（8a）但し、Ia_T、Ib_T、Ic_Tは、点検回路から入力する
電流値を示す。

この〜の場合、実際には系統側潮流分I〓_L
ａ、I〓_Lｂ、I〓_Lｃが重畳されるから、点検時にリレ
ー内部でみる各相電流I_Tａ、I_Tｂ、I_Tｃは、それ
ぞれ〜の場合に対応して I_Tａ＝I_T＋ε＋i_Lａ、I_Tｂ＝i_Lｂ、I_Tｃ＝i_Lｃ
……（6b） I_Tｂ＝I_T＋ε＋i_Lｂ、I_Tａ＝i_Lａ、I_Tｃ＝i_Lｃ
……（7b） I_Tｃ＝I_T＋ε＋i_Lｃ、I_Tａ＝i_Lａ、I_Tｂ＝i_Lｂ
……（8b）となる。そして、〜の各ケースを第２図の構
成で実行し、それぞれのケースで各相電流和を合
成すると、いずれの場合も I_Tａ＋I_Tｂ＋I_Tｃ＝I_T＋ε＋（i_Lａ＋i_Lｂ＋i_Lｃ）＝I_T＋ε ……(9) となる。従つて、リレーの入力回路が正常であれ
ば、点検電源が変動分εを含んでいても、〜
の各相電流和の計算結果が一致するため、高精度
の点検が可能となる。

なお、上記においてベクトルの絶対値を算出す
る手法としては、いくつかの方法が考えられる。
例えば、ベクトルA〓の瞬時値データをam、
am^-1、am^-2………（ｍ：時系列）とし、amと
am^-3とが互いに90゜位相の異なるデータであると
する。この時のベクトルA〓の絶対値は、次式によ
つて容易に算出できる。

｜A〓｜＝√²＋^2-3 ……(10) この(10)式が妥当であることは、次式から容易に
説明される。

am＝｜A〓｜in wt am^-3＝｜A〓｜sin（wt＋90゜）＝｜A〓｜cos wt｝
……(11) am²＋am^2-3＝｜A〓｜²｛sin²wt＋cos²wt）＝｜A〓｜² また、例えば、ベクトルA〓の過去の半波分に相
当するデータの絶対値を加算するようにしても、
ベクトルA〓の絶対値に比例した値を得ることがで
きる。

｜A〓｜∝_n 〓^k=m-N ｜ak｜ ……(12) 但し、ＮはA〓の半波分に対応したデータ数、(12)
式は、ベクトルA〓の半波の面積に比例する値であ
り、よつてベクトルA〓の絶対値に比例する。

上述のように、入力変換器２３１ａ〜２３１
ｃ，２３２を通して得られる電力系統のＲ、Ｓ、
Ｔの三相各相に対応した電流・電圧電気量を、フ
イルタ回路２３３ａ〜２３３ｃ，２３３よりＡ／
Ｄ変換回路２３４を通し一定周期でサンプリング
してデジタル量に変換し、デジタル計算機のデー
タメモリ２３６にDMA回路２３５を介してサン
プリングデータとして読込ませ、CPU２３７に
よりこのデータをプログラムメモリ２３８に予め
記憶プログラミング化されている所定のリレー判
定演算に従つてデジタル演算を行ない、その演算
結果に基づいて電力系統の保護を行なうようにし
たデジタル保護継電装置において、電力系統の電
流電気量を導入する入力変換器２３１ａ〜２３１
ｃから成る入力回路部を、Ｒ、Ｓ、Ｔの三相各相
の電流電気量Ia_L〜Ic_Lに点検用電源２５より点検
電流を接点２４ａ，２４ｂ，２４ｃを介して各別
に印加する構成とし、点検電流を印加した場合お
ける三相各相電流の入力電流電気量のベクトル和
の大きさを、Ｒ相に印加、Ｓ相に印加、Ｔ相に印
加した場合の３つの場合について算出し、かつこ
れら３つの場合のベクトル和の大きさの差が互い
に所定の値以下であることにより、点検良好であ
ると判定する点検機能を備えるようにしたもので
ある。

従つて、潮流キヤンセル用CTを用いずとも電
力系統の潮流分の影響を打消すことができるた
め、キヤンセル用CTを省略して装置の簡略化を
図ると共に、点検電流の変動に影響されることな
く極めて高精度の点検を行なうことができ、しか
も三相各相毎に不良の検出を行なうことが可能と
なる。

以上説明したように本発明によれば、キヤンセ
ル用変流器を用いることなく電力系統の潮流の影
響をなくし、また点検電流の変動に影響されるこ
となく高精度の点検を行なうことができ、しかも
三相各相毎に不良の検出を行なうことが可能な信
頼性の高いデジタル保護継電装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の保護継電器の点検概要を示す
図、第２図は本発明の一実施例を示す概要構成
図、第３図は本発明による点検方法を示すフロー
チヤート図である。２１……CT、２２……PT、２３１ａ〜２３１
ｃ，２３２……入力変換器、２３３ａ〜２３３
ｃ，２３３……フイルタ回路、２３４……Ａ／Ｄ
変換回路、２３５……DMA回路、２３６……デ
ータメモリ、２３７……CPU、２３８……プロ
グラムメモリ、２３９……出力回路、２４ａ〜２
４ｃ……接点、２５……点検用電源。

Claims

【特許請求の範囲】１電力系統のＲ、Ｓ、Ｔの三相各相に対応した
電圧、電流等のアナログ電気量を一定周期でサン
プリングしてデジタル量に変換し、これを予定の
プログラムに従つて演算し、デジタル演算部にて
リレー判定を行ない電力系統を保護するようにし
たデジタル保護継電装置において、前記電力系統の電流電気量を導入する入力回路
部を、Ｒ、Ｓ、Ｔの三相各相の電流電気量に点検
用電流量を各別に印加する構成とし、前記点検用電流量を印加した場合における三相
各相の入力電流電気量のベクトル和の大きさを、
Ｒ相に印加・Ｓ相に印加・Ｔ相に印加した場合の
３つの場合について夫々算出し、かつこれら３つ
の場合のベクトル和の大きさの差が互いに所定値
以下であることにより点検良好であると判定する
点検機能を、前記デジタル演算部に備えたことを
特徴とするデジタル保護継電装置。