JPS6392217A - デジタル保護継電器 - 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、電力系統の事故を検出するデジタル保護継
電器に関するもので、特に電流補償付不足電圧継電器に
関するものである。第６図は例えばＩＥＥ発行（ＤＣｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ　１％２４
９Ａｐｒｉ１１９８５年　５０ページ〜５４ページに示
された従来の電流補償付不足電圧継電器（以下ＵＶＺと
呼ぶ）の回路構成図であり、図において、（１）は電圧
変成器、（２）は電流変成器、　（３）、　（４）は電
圧、電流をＵＶＺの入力に変換する入力変換器。

（５）は移相器、（６）は電流補償量を設定する設定器
。

（７）、　（８）は交流の半波期間のみ通過させる半波
整流器、（９）は検出レベルを与える整定器、００は大
きさを比較判定する比較器、ａυは時限回路であり、（
２）で示すＵＶＺを構成する。

次に、第９図と共に動作について説明する。電力系統か
ら得た電圧Ｖ及び電流工は、それぞれの入力変換器（３
）及び（４）によって絶縁して導入される。

電流Ｉは、移相器（５）で角度Φだけ移相するが、この
角度は、送電線事故時の電圧と電流の位相差に相当する
角度が選定され、７５°程度となる。この移相した電流
工〈Φを、電流の補償量Ｚを決定する設定器（６）に与
えると、ＺＩの電流補償量が得られる。電圧Ｖ及び電流
補償量ＺＩとを、それぞれ、半波整流器（７）と（８）
を通し、整定値ｋＯとを、比較器α０に加えると、第７
図に示すように、ＺＩ輪軸上原点として、大きさｋＯで
囲まれた長円形の軌跡が得られ、電圧Ｖが、この長円形
の範囲内にあれば、比較器αＱから出力が出る。この出
力を、時限回路αηで所定時間確認して、ＯＵＴ端子に
判定結果を出力する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のＵＶＺは以上のように構成されているので、交流
の半サイクル毎に１度の判定処理しか出来ないため、事
故が発生して検出するまでの時間は、見逃し時間の最大
が半サイクルと判定時間が半サイクルで、１サイクル必
要になり、事故検出時間が遅いという問題点があった。

また、回路構成がアナログ回路であるため、ドリフトの
影響や部品の経年変化の影響が考えられ、そのために、
調整に時間がかかり、検出感度も亮感度に出来ないなど
の問題点があった。さらに、最近発達してきている、デ
ジタル変圧器及びデジタル変流器からのデジタル信号を
受けることができないため、使用できる範囲が限定され
てくる問題点が出て来ている。

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、マイクロプロセッサを用いて数値演算処理す
るため、高速度で判定でき、かつドリフトや経年変化を
考慮する必要のないＵＶＺ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ＵＶＺは、電圧及び電流をデジタル値に
変換し、演算処理により電流補償を付加した不足電圧継
電器を実現したもので、演算処理に使用するサンプリン
グデータ数を少なくして高速度検出を可能にするととも
に、アナログ回路で問題となったドリフトや経年変化の
影響を少なくして高信頼度化を達成したものである。

〔作用〕

この発明におけるＵＶＺは、その特性を実現させるため
に、デジタル演算の得意とする、差演算。

位相判定演算により条件設定を行なうとともにＶ。

Ｖ−ＺＩのそれぞれの大きさを判定するようにデジタル
演算処理するので、高速度で判定できる効果があり、さ
らに、デジタル演算処理によって、ドリフトや経年変化
の少ない長期的に安定した特性を保持することができる
。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図について説明する。

第１図においてαａ、α荀はフィルター、Ｑ６．αＱは
サンプルホールダ−（ＳＨと略す）、◇ηはマルチプレ
クサ−（ＭＰＸと略す）、（至）はアナログデジタル変
換器（Ａ／Ｄと略す）、０旧よ中央演算処理装置（ＣＰ
Ｕと略す）、翰はメモリ、ｅｌ）、＠は出力信号化装置
（Ｄｏと略す）。第２図は第１図の動作を示す図である
。又、第８図は第１図ＣＰＵα呻の処理を示すブロック
図である。第８図において、Ｃａ、ｆ２４は各々Ａ／Ｄ
（至）によりデジタル化されメモリ（ホ）に記憶されて
いる電流、電圧データ、（７）は移相手段、（イ）は倍
率手段、＠は差演算手段、（イ）は第１の振幅値演算手
段、翰は正弦値演算手段、（１）は第２の振幅値演算手
段、６υは第１の位相判定手段。

（イ）は第２の位相判定手段、Ｃ３３は第１の位相判定
手段の不成立と第２の位相判定手段の成立をもって出力
する論理積手段、■、（至）、（至）は各々位相判定手
段０υ、■、論理積手段（至）によ１）ＯＮするスイッ
チ（ゲート）、＠は各演算手段（ハ）、翰、■の出力を
各々スイッチ■、（至）、（至）がＯＮのときに所定値
と比較する比較手段である。尚第４図は第３図のブロッ
ク図の説明図である。図中、θは電圧Ｖと電流ＺＩのな
す角、ψは電圧と電流の差ベクトルＶ−ＺＩと電流ＺＩ
のなす角である。

次に動作について説明する。従来のアナログリレーにお
いては先に述べたように、半波整流器を用いることによ
り、電圧の半波と電流の半波のアナログ演算により、第
９図のような特性を得ていた。然しなから、デジタルリ
レーにおいては、半波演算は、処理の複雑さ、動作時間
遅延等により特策ではない。デジタルリレーの得意とす
る、連続信号のサンプリングによる、時系列演算ケ用い
る方法がよい。第９図を書きなおしたものが第４図であ
るが、第４図において、リレーの動作特性を８分割する
ことができる。ゾーンエは１ｖｌ−ＺｌｌくＫで判定す
る部分、ゾーンＩはＩＶ、ｓｉｎθｌ　＜Ｋの部分、ゾ
ーン■は１Ｖｓｌ＜Ｋの部分である。従ってサンプリン
グ値より上記８つのゾーンが区別できればよい。ここで
、ゾーン■においてｌ　Ｖ１ｃｏｓθ１＞ＩＺＩｌ、　
　ゾーン■においてｌ　ＶＸｃｏｓθｌ＜Ｏとなってい
る。デジタル演算においてＣＯＳθの正負演算は容易な
ことであるが、Ｖ１ｃｏｓθというように、その大きさ
まで含めて演算するためには除算が入り、演算時間を用
する。そこで、ゾーンＩでの特徴をＩＶ−ＺＩｌｃｏｓ
ψ〉０とすることで、上記と同一の判定り＞行ｔ、に工
：４゜即チＺ１．　（Ｖ−ＺＩ）＝Ｚ１．ＺＩ−Ｚ１．
Ｖ＝ＩＺＩ　１２−　ＩＺＩ　ｌ　ｘ　ＩＶＩ　ｃｏｓ
θ＝　ＩＺＩ　ｌ　刈Ｖ−ＺＩ　ｌ　ｃｏｓψトナリＺ
ＩとＶ−ＺＩの内積値の正負判定を行なうこととｌＶｔ
ＣＯ５θｌ＞ＩＺＩＩの判定を行なうことは同一効果を
示す。

以上により、ゾーンＩの判定、ゾーン■の判定とも、ベ
クトルの内積値判定に行なえる。サンプリングされた時
系列データによる内積はｖｔｉも＋ｖ＊−’９０°・１
ｔ−９０°　で示されることは文献電気学会大学講座保
護継電工学等で周知である。又、上記で示しているＺＩ
なるベクトルは電流ｉｔを時系列データより読み替えｉ
ｉ＝に１　ｉｔ、＋に、ｉｃ２　　とすることで移相し
、定数Ｋを乗することにより実現可能である。第８図に
おいて電流データ翰より上記の如き移相手段（ハ）をへ
て倍率手段（イ）によりＺＩなるベクトルが得られると
ともにこのベクトルと電圧データ（ハ）によるベクトル
Ｖの差を差演算手段（財）により得、Ｖ−ＺＩなるベク
トルが得られる。これらのベクトルは、振幅値演算手段
（ハ）、（７）により直接大きさ＋Ｖ−ＺＩＩ、　ＩＶ
Ｉ　　を得るとともに、正弦値演算手段（ホ）により１
Ｖｓｉｎθ１を得る。又、上記ベクトルは位相判定手段
０η、（２）により、各々ＺＩとＶ−ＺＩ、ＺＩとＶの
内積判定により、位相判定され、論理積手段（至）と組
合せて、ゾーン１，１．■の区別を行なう。このゾーン
Ｉ、Ｉ、ＩＩ［の区別に対応してスイッチ■、（７）、
（７）により振幅値演算手段（ハ）。

■及び正弦値演算手段翰のどの出力を比較手段（ト）に
より所定値と比較するかを選択され、各々のゾーンに応
じた判定をすることができる。上記実施例では、振幅値
演算の手法については述べていないが、二乗和、面積法
等一般に周知な方法でもかまわない。又、第５図の如く
、スイッチ（ロ）、（３５゜（７）と各演算手段翰、翰
、（１）の順序を逆構成としても同様の効果を奏すると
ともに、演算時間の短縮をうろこともできる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、デジタル演算の容易な
内積演算によりゾーン区分を行ない、連続量のサンプル
値による演算のみで処理できるよう構成したので、動作
時間が速く、処理時間のかからないデジタル保護継電器
が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の一実施例を示す図で、第１
図はデジタル保護継電器の構成例を示すブロック図、第
２図はサンプルホールドの様子を示す波形図、第８図は
第１図のＣＰＵの処理を示すブロック図、第４図は本発
明によるリレーの特性図、第５図は本発明の別の実施例
を示すブロック図、第６図は従来の保護継電器を示すブ
ロック図、第７図は従来リレーの特性図である。 図において、（３）、　（４）・・・入カドランス、（
７）・・・半波整流回路、　Ｑ７）・・・ＭＰＸ、（ト
）・・・Ａ／Ｄ　、α１・・・ＣＰＵ翰・・・メモリ、
翰、（ハ）・・・メモリ内の電流、電圧データ、＠・・
・差演算手段、翰、（至）・・・振幅値演算手段。 翰・・・正弦値演算手段、ｃ３ａ、（至）・・・位相判
定手段、■・・・比較手段。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電力系統の電圧及び電流を、一定周期でサンプリ
   ングして、デジタル変換後、その数値に基ずき演算処理
   して、電力系統の事故を検出するデジタル保護継電器に
   おいて、電圧又は、電流を移相演算により所定分移相す
   る移相手段、電流の大きさ又は、上記移相手段により移
   相された電流の大きさを変換する倍率手段、当該倍率手
   段の出力と上記電圧値又は移相手段により移相された電
   圧値との差を得る差演算手段、上記倍率手段の出力と差
   演算手段の出力の内積の正負を判定する第１の位相判定
   手段、上記倍率手段の出力と上記電圧値との内積の正負
   を判定する第２の位相判定手段、差演算手段の出力の振
   幅値を演算する第１の振幅値演算手段、電圧値の振幅値
   を演算する第２の振幅値演算手段、電圧値の上記倍率手
   段の出力に対する正弦値を求める正弦値演算手段を備え
   、上記第１の位相判定手段の出力が正であるときは、上
   記第１の振幅値演算手段の出力を所定値と比較判定し、
   上記第１の位相判定手段の出力が負でかつ上記第２の位
   相判定手段の出力が正であるときは、上記正弦値演算手
   段の出力を所定値と比較判定し、上記第２の位相判定手
   段の出力が負であるときは、上記第２の振幅値演算手段
   の出力を所定値と比較判定することを特徴とするデジタ
   ル保護継電器。
2. （２）電力系統の電圧及び電流を、一定周期でサンプリ
   ングして、デジタル変換後、その数値に基ずき演算処理
   して、電力系統の事故を検出するデジタル保護継電器に
   おいて、電圧又は、電流を移相演算により所定分移相す
   る移相手段、電流の大きさ又は、上記移相手段により移
   相された電流の大きさを変換する倍率手段、当該倍率手
   段の出力と上記電圧値又は移相手段により移相された電
   圧値との差を得る差演算手段、上記倍率手段の出力と差
   演算手段の出力の内積の正負を判定する第１の位相判定
   手段、上記倍率手段の出力と上記電圧値との内積の正負
   を判定する第２の位相判定手段、差演算手段の出力の振
   幅値を演算する第１の振幅値演算手段、電圧値の振幅値
   を演算する第２の振幅値演算手段、電圧値の上記倍率手
   段の出力に対する正弦値を求める正弦値演算手段を備え
   、上記第１の位相判定手段の出力が正であるときは、上
   記第１の振幅値演算手段により演算を行ない、上記第１
   の位相判定手段の出力が負でかつ上記第２の位相判定手
   段の出力が正であるときは、上記正弦値演算手段により
   演算を行ない、上記第２の位相判定手段の出力が負であ
   るときは、上記第２の振幅値演算手段により、演算を行
   なって、その値を所定値と比較判定することを特徴とす
   るデジタル保護継電器。