KR101665776B1

KR101665776B1 - 디지털 보호 릴레이 장치

Info

Publication number: KR101665776B1
Application number: KR1020140158463A
Authority: KR
Inventors: 시게투 오다
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2016-10-12
Also published as: KR20150139764A; JP6230489B2; JP2015231270A

Abstract

디지털 보호 릴레이 장치(10)에서, 데이터 격납부(24)는, AD 변환기(14)의 출력에 의거하여, 정격 주파수의 2×k배(단, k는 1 이상의 정수)의 주파수에 대응한 샘플링 주기마다 전기량의 디지털값을 순차적으로 격납한다. 보정 연산부(26)는, 전력 계통의 주파수 변동의 영향을 억제하기 위해, 데이터 격납부(24)에 격납된 전기량의 디지털 데이터를 보정한다. 보정 연산부(26)는, 현시점보다도 g개 전(단, g는 1 이상의 정수)에 데이터 격납부(24)에 격납된 전기량의 디지털값을 보정하는 경우에는, 현시점보다도 g+k개 전에 데이터 격납부(24)에 격납된 전기량의 디지털값을 이용하여 보정을 행하도록 구성된다.

Description

디지털 보호 릴레이 장치{DIGITAL PROTECTION RELAY APPARATUS}

본 발명은, 디지털 보호 릴레이 장치(digital protection relay apparatus)에 관한 것이다.

일반적으로, 디지털 보호 릴레이 장치는, 정격 주파수의 정수배의 샘플링 주파수(sampling frequency)로 얻어진 디지털 데이터(digital data)를 이용하여 릴레이 연산(relay calculations)을 행한다. 예를 들면, 샘플링 주파수가 정격 주파수의 12배인 경우는, 정격 주파수로 전기각 30°마다의 데이터가 릴레이 연산에 사용된다.

따라서 전력 계통의 주파수가 정격 주파수와 동등한 경우는, 정확하게 전기각 30°마다의 데이터가 릴레이 연산에 사용되지만, 계통 주파수가 변동하면 전기각 30°마다 와는 다른 타이밍(timing)에서 취득된 데이터가 릴레이 연산에 사용된다. 예를 들면, 계통 주파수가 정격 주파수보다도 5% 증가하면, 30°×1.05, 즉 31.5°마다 얻어진 데이터가 릴레이 연산에 사용된다. 이 때문에, 적용되는 릴레이 연산 알고리즘(relay calculation algorithm)에 의해서는 연산 결과에 오차가 생겨, 릴레이 요소(relay element)에 요구된 규격을 벗어나고, 결과로서, 보호 릴레이 장치의 동작에 문제가 생기는 경우가 있다.

지금까지, 계통 주파수의 변동에 기인하는 오차를 보정하기 위한 방법이 몇가지 제안되어 있다. 예를 들면, 일본 특개평1-298914호 공보는, 릴레이 연산에 2개의 벡터(vector)의 위상차의 코사인량을 사용하는 경우에, 입력된 교류 주파수가 변동하여도, 그 코사인량의 산출 오차를 작게 할 수 있는 보정 방법을 개시한다. 일본 특개2002-186167호 공보는, 푸리에 변환(Fourier transformation) 연산에 의해 교류 입력의 기본파로부터 사인 성분과 코사인 성분을 추출하고, 추출된 성분에 의거하여, 전력 계통의 주파수 변동의 영향을 보정하는 연산을 실행하는 기술을 개시한다.

특허문헌 1 : 일본 특개평 1-298914호 특허문헌 2 : 일본 특개2002-186167호

그러나, 상기한 일본 특개평1-298914호 공보에 기재된 보정 방법은, 코사인량을 연산한 경우로 한정되는 것이기 때문에, 릴레이 연산에 적용하는 각종의 연산 알고리즘의 전부에 적용할 수가 없다. 상기한 일본 특개2002-186167호 공보에 기재된 보정 방법은, 푸리에 변환 연산을 이용하기 때문에, 디지털 보호 릴레이 장치에 탑재되는 CPU(Central Processing Unit)에의 부하가 커진다. 이 결과, 실제의 적용이 곤란한 경우가 있을 수 있다.

본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 전력 계통에 주파수 변동이 생긴 경우의 영향을 비교적 간단한 보정 연산에 의해 억제하는 것이 가능한 디지털 보호 릴레이 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 디지털 보호 릴레이 장치는, AD(Analog to Digital) 변환기와, 데이터 격납부와, 보정 연산부와, 릴레이 연산부를 구비한다. AD 변환기는, 전력 계통에서 검출된 전류 또는 전압의 아날로그값을 디지털값으로 변환한다. 데이터 격납부는, AD 변환기의 출력에 의거하여, 정격 주파수의 2×k배(k는 1 이상의 정수)의 주파수에 대응한 샘플링 주기마다 전기량(전류 또는 전압)의 디지털값을 순차적으로 격납한다. 보정 연산부는, 전력 계통의 주파수 변동의 영향을 억제하기 위해, 데이터 격납부에 격납된 전기량의 디지털 데이터를 보정한다. 릴레이 연산부는, 보정된 전기량의 디지털 데이터에 의거하여 릴레이 연산을 행한다. 보정 연산부는, 현시점보다도 g개 전(前)(g는 1 이상의 정수)에 데이터 격납부에 격납된 전기량의 디지털값을 보정하는 경우에는, 현시점보다도 g+k개 전에 데이터 격납부에 격납된 전기량의 디지털값을 이용하여, g개 전에 격납된 전기량의 디지털값을 보정하도록 구성된다.

본 발명에 의하면, g개 전에 데이터 격납부에 격납된 전기량의 디지털값을 보정하는 경우에는, 그보다도 더욱 k개 전에(k개 전이란 정격 주파수로 180° 전에 상당한다) 데이터 격납부에 격납된 전기량의 디지털값을 이용하여 보정 연산이 실행된다. 이와 같이, 주파수 변동의 영향을 억제하는데 전력 계통의 현재의 주파수를 검출할 필요가 없고, 비교적 간단한 보정 연산으로 주파수 변동의 영향을 억제할 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부한 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 분명하게 될 것이다.

도 1은, 제1의 실시 형태에 의한 디지털 보호 릴레이 장치의 구성을 도시하는 블록도(block diagram).
도 2는, 보정 전의 시계열 데이터와 보정 후의 시계열 데이터와의 대응 관계를 도시하는 도면.
도 3은, 디지털 보호 릴레이 장치에 입력되는 전압 신호의 주파수가 정격 주파수보다도 증가한 경우의 전압 벡터도.
도 4는, 데이터 보정시의 오차 계산의 방법에 관해 설명하기 위한 벡터도(vector diagram).
도 5는, 도 4를 일반화한 벡터도.
도 6은, 입력 주파수가 정격 주파수보다도 5% 어긋난 경우에 관해, 위상 오차 및 진폭 오차의 계산 결과를 표 형식으로 도시한 도면.
도 7은, 제1의 실시 형태에 의한 디지털 보호 릴레이 장치의 동작을 도시하는 플로 차트(flow chart)(전압 및 전류의 디지털 데이터가 보정 전 데이터 격납부에 격납될 때까지의 순서를 나타낸다).
도 8은, 제1의 실시 형태에 의한 디지털 보호 릴레이 장치의 동작을 도시하는 플로 차트(보정 전 데이터 격납부에 격납된 데이터를 이용하여 릴레이 연산을 행하는 순서를 나타낸다).
도 9는, 제2의 실시 형태에서 보정계수를 결정하는 방법을 설명하기 위한 벡터도.
도 10은, 제2의 실시 형태인 경우에 있어서, 위상 오차 및 진폭 오차의 계산 결과를 표 형식으로 도시한 도면.
도 11은, 제3의 실시 형태에 의한 디지털 보호 릴레이 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 12는, 제3의 실시 형태에서 보정계수를 결정하는 방법을 설명하기 위한 벡터도.
도 13은, 입력 주파수가 정격 주파수에 대해 1 내지 5% 어긋나 있는 경우에 각각 계산된 보정계수의 값을 표 형식으로 도시하는 도면.
도 14는, 도 11의 보정계수 기억부(28)에 격납된 보정 테이블(correction table)의 예를 도시하는 도면.
도 15는, 제3의 실시 형태에 의한 디지털 보호 릴레이 장치의 동작을 도시하는 플로 차트.

이하, 각 실시 형태에 관해 도면을 참조하여 상세하게 설명하다. 또한, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 반복하지 않는다.

<제1의 실시 형태>

[디지털 보호 릴레이 장치의 구성]

도 1은, 제1의 실시 형태에 의한 디지털 보호 릴레이 장치(10)의 구성을 도시하는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 디지털 보호 릴레이 장치(10)는, 전력 계통의 전선로(2)에 설치된 전류 변성기(CT: Current Transformer)(6) 및 전압 변성기(PT: Potential Transformer)(4)에 의해, 전선로(2)상의 전류 및 전압의 순시치를 검출하고, 검출한 전류 신호 및 전압 신호를 디지털 데이터로 AD(Analog to Digital) 변환한다. 디지털 보호 릴레이 장치(10)는, AD 변환된 디지털 데이터에 의거하여, 대응하는 보호구간(보호하여야 할 영역)의 고장의 유무를 판정하고, 고장을 검출한 경우에는 당해 고장 구간을 전력 계통으로부터 절리 하기 위해) 전력 계통에 설치되는 차단기(도시 생략)에 대해 개방 지령을 출력하다. 또한, 전류 및 전압의 어느 한쪽밖에만 릴레이 연산에 사용하지 않는 경우는, 디지털 보호 릴레이 장치(10)는, 릴레이 연산에 필요한 전류 또는 전압의 한쪽만을 취입하도록 구성되어 있어도 좋다. 이 명세서에서는, 전류 및 전압을 총칭하여 전기량이라고 칭하는 경우가 있다.

구체적으로, 디지털 보호 릴레이 장치(10)는, 아날로그 회로(analog circuit)(12)와, AD 변환기(14)와, 연산 처리부(16)와, 출력 처리부(18)를 포함한다.

아날로그 회로(12)는, 보조 변성기로 구성되는 입력 변환기, 앤티엘리어싱 필터(anti-aliasing filter), 및 샘플·홀드 회로(sample & hold circuit) 등을 포함한다. 입력 변환기는, 전류 변성기(6) 및 전압 변성기(4)로부터 각각 입력된 전류 신호 및 전압 신호의 전압 레벨(voltage level)을 디지털 보호 릴레이 장치(10)의 내부에서 처리 가능한 전압 레벨로 변환한다. 앤티엘리어싱 필터는, AD 변환할 때의 에일리어싱(aliasing) 오차를 제거하기 위한 로우패스 필터(low-pass filter)이다. 샘플·홀드 회로는, 예를 들면, 전력 계통의 정격 주파수(fn)의 96배의 샘플링 주파수(96×fn)로, 레벨 변환 후의 전류 신호 및 전압 신호를 샘플링한다. 샘플링된 전류 신호 및 전압 신호는, AD 변환기(14)에 의해 디지털 데이터로 변환된다.

연산 처리부(16)는, CPU, RAM(Random Access Memory) 및 ROM(Read Only Memory) 등의 메모리 및 인터페이스 회로(interface circuit) 등을 포함하는 마이크로 컴퓨터(micro computer)에 의거하여 구성된다. 연산 처리부(16)는, AD 변환된 전류 신호 및 전압 신호에 대해 릴레이 연산을 행하고, 릴레이 연산의 결과에 의거하여 계통 고장의 유무를 판정하고, 보호하여야 할 영역(보호 구간)에 고장을 검출하면 그 고장 구간을 전력 계통으로부터 절리하기 위한 신호를 출력한다.

연산 처리부(16)는, 기능적으로 보면, 필터 처리부(22)와, 보정 전(前) 데이터 격납부(24)와, 보정 연산부(26)와, 보정계수 기억부(28)와, 보정 후 데이터 격납부(30)와, 릴레이 연산부(32)와, 로직 처리부(logic processing unit)(34)를 포함한다. 이들의 각 구성 요소의 기능은, ROM에 격납된 프로그램(program)이 CPU에서 실행됨에 의해 실현된다.

필터 처리부(22)는, AD 변환기(14)로부터 입력된 전압 데이터 및 전류 데이터를 미리 정하여진 샘플링 주기(Ts)마다 평균화함에 의해, 주기(Ts)마다 전압 및 전류의 디지털값을 생성한다. 생성된 디지털값(전압치 및 전류치)은, 메모리 내부의 보정 전 데이터 격납부(24)에 순차적으로 격납되고, 릴레이 연산에 사용된다.

상기한 샘플링 주기(Ts)는, 정격 주파수(fn)의 k배(K는 짝수)의 샘플링 주파수(fs)(fs=K×fn)에 대응하는 것이다(Ts=1/fs). 예를 들면, K=12인 경우, 정격 주파수로 전기각 30°마다의 데이터가 생성되고, K=16인 경우, 정격 주파수로 전기각 22.5°마다의 데이터가 생성된다. 또한, 상기한 샘플링 주파수(fs)(12×fn 또는 16×fn)는, AD 변환시의 샘플링 주파수(예를 들면, 96×fn)보다도 당연히 작다.

보정 전 데이터 격납부(24)에는, 릴레이 연산에 필요한 현시점부터 수 사이클(cycle) 전까지의 전압 데이터 및 전류 데이터가 격납되어 있다(적용되는 릴레이 연산에 의해 축적된 데이터 수는 다르다). 예를 들면, 현시점의 전압치(전압의 디지털값)를 V(m)로 하고, 1샘플링 주기(Ts=1/fs) 전의 전압치를 V(m-1)로 하고, 2샘플링 주기 전의 전압치를 V(m-2)로 한다. 이하 마찬가지로, n샘플링 주기 전의 전압치를 V(m-n)로 한다. 현시점부터 n샘플링 주기 전까지의 전압치가 릴레이 연산에 필요하다고 하면, V(m), V(m-1), V(m-2), …, V(m-n)의 n+1개의 전압치를 포함하는 시계열 데이터가 보정 전 데이터 격납부(24)에 축적된다. 이 시계열 데이터는, 샘플링 주기(Ts)마다 순차적으로 갱신된다. 최신의 전압치(V(m))가 입력되면, 이전의 데이터는 순차적으로 1개씩 늦추어진다. 전류 데이터(I(m), I(m-1), I(m-2), …)에 대해서도 마찬가지이다.

보정 연산부(26)는, 이 시계열 데이터(V(m), V(m-1), …)를 사용하여, 보정된 시계열 데이터(V^*(m-1), V^*(m-2), …)를 샘플링 주기(Ts)마다 생성한다. 이 보정은, 전류 계통의 주파수 변동의 영향을 억제하기 위해 행하여진다. 전류 데이터에 대해서도 마찬가지로, 보정 연산부(26)는, 시계열 데이터9I(m), I(m-1), …)를 사용하여, 보정된 시계열 데이터(I^*(m-1), I^*(m-2), …)를 샘플링 주기(Ts)마다 생성한다. 보정 후의 시계열 데이터는 보정 후 데이터 격납부(30)에 격납된다.

도 2는, 보정 전의 시계열 데이터와 보정 후의 시계열 데이터와의 대응 관계를 도시하는 도면이다. 이하에서는, 전압 데이터의 보정 방법에 관해 설명하지만, 전류 데이터에 대해서도 같은 방법으로 보정할 수 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 필터 처리부(22)에서 생성된 시계열 데이터(V(m), V(m-1), …)는, 보정 전 데이터 격납부(24)에 격납된다. 도 1의 보정 연산부(26)는, 샘플링 주기(Ts)마다, 보정 전 데이터 격납부(24)에 격납되어 있는 시계열 데이터(V(m), V(m-1), …)를 보정한다. 보정 후의 시계열 데이터(V^*(m-1), V^*(m-2), …)는, 보정 후 데이터 격납부(30)에 격납되다. 또한, 현시점의 데이터V(m)는 보정의 필요가 없기 때문에, 그대로 보정 후 데이터 격납부(30)에 격납된다.

구체적으로, 현시점보다도 1개 전에 보정 전 데이터 격납부(24)에 격납된 전압치(V(m-1))는, V(m-1)보다도 또한 k개 전에 보정 전 데이터 격납부(24)에 격납된 전압치(V(m-1-k))와 보정계수(P1)를 이용하여 보정된다. 여기서, 정수(k)는, 정격 주파수로 전기각 180°에 대응하는 것이고, 정격 주파수시의 1샘플링 주기에 상당하는 전기각을 φ로 하면, k=180°/φ로 표시된다. 샘플링 주파수(fs)가 정격 주파수(fn)의 k배로 하면, k=K/2의 관계가 있다. 예를 들면, K=12인 경우(즉, fs=12×fn인 경우), k=6, φ=30°로 된다.

보정 후의 전압치(V*(m-1))의 구체적인 표식은,

V^*(m-1)=V(m-1)+(V(m-1)+V(m-1-k))·P1 … (1A)

=(1+P1)·V(m-1)+P1·V(m-1-k) … (1B)

에 의해 표시된다. 식(1B)은 식(1A)의 우변을 고쳐쓴 것이다.

보정계수(P1)는, 보정 후의 전압치(V*(m-1))가, 현시점보다도 전기각(φ)(전기각(φ)은, 정격 주파수시의 1샘플링 주기에 상당한다)만큼 전의 전압치(V(m-φ))와 거의 동등하게 되도록 설정된다. 제1의 실시 형태인 경우, 보정계수(P1)는 1/k로 설정된다(보정계수(P1)의 도출 방법에 관해서는, 도 3을 참조하여 후술한다).

현시점보다도 2개 전에 보정 전 데이터 격납부(24)에 격납된 전압치(V(m-2))는, V(m-2)보다도 또한 k개 전에 격납된 전압치(V(m-2-k))와 보정계수(P2(=2/k))를 이용함에 의해,

V^*(m-2)=V(m-2)+(V(m-2)+V(m-2-k))·P2 … (2A)

=(1+P2)·V(m-2)+P2·V(m-2-k) … (2B)

에 따라 보정된다. 식(2B)은 식(2A)의 우변을 고쳐쓴 것이다.

마찬가지로, 현시점보다도 3개 전의 전압치(V(m-3))는, V(m-3)보다도 또한 k개 전의 전압치(V(m-3-k))와 보정계수(P3)(=3/k)를 이용함에 의해,

V^*(m-3)=V(m-3)+(V(m-3)+V(m-3-k))·P3 … (3A)

=(1+P3)·V(m-3)+P3·V(m-3-k) … (3B)

에 따라 보정된다. 식(3B)는 식(3A)의 우변을 고쳐쓴 것이다.

보다 일반적으로는, 현시점보다도 g개 전(g는 1 이상의 정수)의 전압치(V(m-g))는, V(m-g)보다도 또한 k개 전의 전압치(V(m-g-k))와 보정계수(Pg)(=g/k)를 이용함에 의해,

V^*(m-g)=V(m-g)+(V(m-g)+V(m-g-k))·Pg … (4A)

=(1+Pg)·V(m-g)+Pg·V(m-g-k) … (4B)

에 따라 보정된다. 식(4B)는 식(4A)의 우변을 고쳐쓴 것이다.

식(4A)에 의하면, 보정 후의 전압치(V^*(m-g))는, 보정 전의 전압치(V(m-g))에 보정항을 가산함에 의해 얻어진다. 보정항은, 보정 전의 전압치(V(m-g))와 V(m-g-k)와의 선형 결합에 의해 주어진다.

또한, 과거의 데이터와의 위상 관계가 릴레이 연산에 필요하게 되지 않는 경우에는, 윗식(4A)에 따른 보정 연산은, 반(半)사이클 전(1≤g<k)까지면 좋다. 반사이클 전부터 1사이클 전(k≤g<2k)까지의 보정 후의 전압치에는, 현시점부터 반사이클 전까지의 보정 후의 전압치의 부호를 반전한 것을 이용할 수 있다.

구체적으로, 현시점부터 반사이클 전의 전압치(V(m-k))를 보정함에 의해 얻어지는 전압치(V*(m-k))로서, 현시점의 전압치(V(m))의 부호를 반전시킨 것을 이용할 수 있다. 반사이클부터 1사이클 전까지의 보정 후의 전압치(V^*(m-k-1), V^*(m-k-2), …, V^*(m-2k+1))로서, 각각 반사이클 전의 보정 후의 전압치(V*(m-1), V^*(m-2), …, V^*(m-k+1))의 부호를 반전한 것을 이용할 수 있다. 구체적인 표식은,

V^*(m-k)=-V(m) … (5)

V^*(m-k-1)=-V^*(m-1)=-V(m-1)-(V(m-1)+V(m-1-k))·P1 … (6)

V^*(m-k-2)=-V^*(m-2)=-V(m-2)-(V(m-2)+V(m-2-k))·P2 … (7)

···

V^*(m-(2k-1))=-V^*(m-(k-1))=-V(m-(k-1))

-(V(m-(k-1))+V(m-(k-1)-k))·Pk-1 … (8)

로 주어진다.

또한, 거리 릴레이 등에서 릴레이 설치점에서 본 사고점의 방향을 판별하는 경우와 같이, 과거의 위상 데이터를 필요로 하는 경우에는, 전술한 식(4A)에 따라 전압치를 보정한다. 예를 들면, 2사이클 전의 전압치(V(m-4k))를 보정한 전압치(V*(m-4k))는, 2.5사이클 전의 전압치(V(m-5k))와 보정계수(P4k)(=4k/k=4)를 이용하여,

V^*(m-4k)=V(m-4k)+(V(m-4k)+V(m-5k))·P4k … (9)

에 따라 보정된다.

다시 한번 도 1을 참조하면, 릴레이 연산부(32)는, 보정 전 데이터 격납부(24)에 격납된 데이터 또는 보정 후 데이터 격납부(30)에 격납된 데이터를 이용하여 릴레이 요소 연산을 실행한다. 구체적으로, 릴레이 연산부(32)는, 위상 특성을 중시하는 릴레이 요소의 연산에서는 보정 후 데이터 격납부(30)에 격납된 데이터를 이용하여 릴레이 요소 연산을 실행하고, 위상 특성에 관계 없는 릴레이 요소의 연산에서는 보정 전 데이터 격납부(24)에 격납된 데이터를 이용하여 릴레이 요소 연산을 실행한다.

로직 처리부(34)는, 릴레이 연산부(32)의 연산 결과를 이용하여 논리 연산을 행함에 의해, 전력 계통에 고장이 있는지의 여부의 고장 판정을 행하고, 판정 결과를 출력한다. 로직 처리부(34)에 의해 전력 계통에 고장 있다로 판정된 경우에는, 출력 처리부(18)는, 대응하는 보호구간을 전력 계통으로부터 절리하기 위해 차단기에 개방 지령을 출력한다.

[보정계수의 도출에 관해]

다음에, 전압 데이터 및 전류 데이터를 보정할 때의 보정계수(예를 들면, 전술한 식(4A)의 Pg)의 도출 방법에 관해 설명한다. 구체례로서, 샘플링 주기가 정격 주파수시의 전기각 30°인 경우에서, 현시점보다도 90°지연의 전압치가 필요한 경우에 관해 설명한다. 데이터 보정을 행하지 않는 경우에는, 전력 계통의 주파수가 정격 주파수보다도 5% 증가하면, 현시점보다도 94.5°지연된 전압치가 릴레이 연산에 사용되게 된다.

이하의 설명에서는, 현시점의 전압치를 V(m)로 기재하고, 90°지연의 전압치를 V(m-90°)로 기재하고, 270°지연의 전압치를 V(m-270°)로 기재하고, 샘플링 주기 단위로 3개 전(정격 주파수로 90°전에 상당한다)의 전압치를 V(m-3)로 기재하고, 샘플링 주기 단위로 9개 전(정격 주파수로 270°전에 상당한다)의 전압치를 V(m-9)로 기재한다. 디지털 보호 릴레이 장치(10)에 입력된 전압 신호 및 전류 신호의 주파수(이하, 입력 주파수라고도 칭한다)를 f로 하고, 정격 주파수를 fn으로 한다.

도 3은, 디지털 보호 릴레이 장치에 입력되는 전압 신호의 주파수가 정격 주파수보다도 증가한 경우의 전압 벡터도이다. 도 3을 참조하면, 전압 벡터(V(m-3)와 V(m-90°))가 이루는 각도를 θ1(f)로 하고, 전압 벡터(V(m-9)와 V(m-270°))가 이루는 각도를 θ2(f)로 한다. 또한, θ1(f) 및 θ2(f)는, θ1 및 θ2가 입력 주파수(f)의 함수인 것을 나타낸다. 입력 주파수(f)가 정격 주파수(fn)와 동등한 경우는, θ1=θ2=0이다.

각도(θ1(f) 및 θ2(f))는, 입력 주파수(f) 및 정격 주파수(fn)를 이용하여,

θ1(f)=90 °·(f-fn)/fn … (10)

θ2(f)=270 °·(f-fn)/fn=3·θ1(f)… (11)

로 각각 구하여진다.

따라서 각도(θ2와 θ1)의 차(Δθ(f))는,

Δθ(f)=2·θ1(f)… (12)

로 주어진다.

전술한 식(3A)(단, k=6)은, 주파수 어긋남으로 생긴 V(m-3)의 각도 오차(θ1(f))를 벡터((V(m-3)+V(m-9))×P3)에 의해 보정한 것이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 벡터(V(m-3)+V(m-9))는, 주파수(f)가 정격 주파수인 경우에는 제로이고, 정격 주파수보다 변화(도면에서는 증가)한 경우에는 V(m-3)의 위상 어긋남을 보정하는 방향에 있다. Δθ가 θ1의 2배이기 때문에, 그 역수인 1/2를 계수(P3)로서 벡터(V(m-3)+V(m-9))에 곱함에 의해 얻어지는 보정 벡터를 이용하여, 전압 벡터(V(m-3))를 보정하도록 하였다. 정격 주파수로부터의 주파수 변화가 작고, 따라서 θ1이 작은 경우에는, 보정에 의한 오차는 작아진다.

보다 일반적으로, 샘플링 주기가 정격 주파수시의 전기각(φ)인 경우로, 현시점보다도 g×φ 지연(단, g는 1≤g<k를 충족시키는 정수, k=180°/φ)의 전압치가 필요한 경우에 관해 설명한다. 현시점의 전압치를 V(m)로 기재하고, g×φ 지연의 전압치를 V(m-g·φ)로 기재하고, g×φ보다도 더욱 180°지연된 전압치를 V(m-(g+k)·φ)로 기재하고, 샘플링 주기 단위로 g개 전의 전압치를 V(m-g)로 기재하고, 샘플링 주기 단위로 g+k개 전의 전압치를 V(m-(g+k))로 기재한다.

전압 벡터(V(m-g)와 V(m-g·φ))가 이루는 각도(θ1)(f)와, 전압 벡터(V(m-(g+k)와 V(m-(g+k)·φ))가 이루는 각도(θ2)(f)는,

θ1(f)=g·φ·(f-fn)/fn … (13)

θ2(f)=(g+k)·φ·(f-fn)/fn=(1+k/g)·θ1(f)… (14)

로 각각 주어진다.

따라서 각도(θ2)와 각도(θ1)와의 차(Δθ(f))는,

Δθ(f)=k/g·θ1(f)… (15)

로 주어진다.

전압치(V(m-g))는, 전술한 식(4A)에 따라 전압치(V(m-(g+k)))와 보정계수(Pg)를 이용하여 보정되기 때문에, 보정계수(Pg)는,

Pg=θ1(f)/Δθ(f)=g/k … (16)

로 주어진다.

[위상 오차 및 진폭 오차의 계산]

전술한 식(3A)에 따라 보정된 데이터(V*(m-3))는, 릴레이 연산에 필요한 V(m-90°)와 완전하게는 일치하지 않고, 양자에는 오차가 있다. 다음에 이 오차(위상 오차 및 진폭 오차)의 계산 방법에 관해 설명한다.

도 4는, 데이터 보정시의 오차 계산의 방법에 관해 설명하기 위한 벡터도이다. 도 4의 벡터도는, 전술한 식(3B) 등에서의 전압 벡터(V(m-3), V(m-9), V(m-90°), 및 V^*(m-3))의 상호의 관계를 나타내고 있다. 여기서, 보정 전의 전압 벡터(V(m-3), V(m-9), V(m-90°))의 각각의 진폭을 1로 하고, 보정 후의 전압 벡터(V^*(m-3))의 진폭을 X로 한다. 전압 벡터(V^*(m-3)와 V(m-3))가 이루는 각도를 θx로 한다. 도 4에서는 간단함을 위해 보정계수(P3)의 첨자를 생략하고 단지 P로 기재하고 있다.

도 4에서, 전압 벡터((1+P)×V(m-3), P×V(m-9), 및 V^*(m-3))에 의해 구성되는 삼각형에 대해 코사인 정리 및 사인 정리를 적용함에 의해,

X2=(1+P)2+P2-2·(1+P)·P·cos Δθ… (17)

X/sinΔθ=P/sinθx … (18)

로 표시되는 관계식을 얻을 수 있다.

입력 주파수(f)를 알면, 전술한 식(10) 및 (12)에 따라 Δθ(f)가 계산될 수 있기 때문에, 윗식(17) 및 (18)에 따라 X 및 θx를 계산할 수 있다. 이에 의해, 위상 오차(θ1-θx), 및 진폭 오차(X-1)를 계산할 수 있다.

도 5는, 도 4를 일반화한 벡터도이다. 도 5의 벡터도는, 전술한 식(4B) 등에서의 전압 벡터(V(m-g), V(m-g-k), V(m-g·φ), 및 V^*(m-g))의 상호의 관계를 나타내고 있다. 여기서, 보정 전의 전압 벡터(V(m-g), V(m-g-k), V(m-g·φ))의 각각의 진폭을 1로 하고, 보정 후의 전압 벡터(V^*(m-g))의 진폭을 X로 한다. 전압 벡터(V^*(m-g)와 V(m-g))가 이루는 각도를 θx로 한다. 도 5에서는 간단함을 위해 보정계수(Pg)의 첨자를 생략하고 단지 P로 기재하고 있다.

도 5에서, 전압 벡터((1+P)×V(m-g), P×V(m-g-k), 및 V^*(m-g))에 의해 구성된 삼각형에 대해 코사인 정리 및 사인 정리를 적용함에 의해, 도 4의 경우와 마찬가지로 전술한 식(17) 및 (18)의 관계를 얻을 수 있다. 입력 주파수(f)를 알면, 전술한 식(13) 및 (15)에 따라 Δθ(f)를 계산할 수 있기 때문에, 윗식(17) 및 (18)에 따라 X 및 θx를 계산할 수 있다.

도 6은, 입력 주파수가 정격 주파수보다도 5% 어긋난 경우에 관해, 위상 오차 및 진폭 오차의 계산 결과를 표 형식으로 도시한 도면이다. 또한, 주파수로 5%의 변화량은, 통상 운전 상태일 수 없는 값이고, JEC(전기 규격 조사회: Japanese Electrotechnical Committee)에서 정하여져 있는 규격의 최대치이다.

도 6을 참조하여, 가장 좌의 난부터 차례로, 릴레이 연산에 필요한 위상각, 보정 전의 전압 데이터, 주파수가 5% 어긋난 경우의 보정 전의 전압 데이터의 위상 오차, 보정식, 보정계수(P값이라고도 칭한다), 보정 후의 전압 데이터의 위상 오차, 보정 후의 전압 데이터의 진폭 오차가 표시되어 있다. 샘플링 주기는 정격 주파수시로 전기각 30°인 경우이고, 전술한 k=6(K=12)에 상당한다. 도 6으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면 위상 오차의 개선이 현저하고, 진폭치 오차를 고려하여도 릴레이 연산으로서는 문제가 없는 레벨이다.

[디지털 보호 릴레이 장치의 동작의 정리]

도 7 및 도 8은, 제1의 실시 형태에 의한 디지털 보호 릴레이 장치의 동작을 도시하는 플로 차트이다. 도 7은, 전압 및 전류의 디지털 데이터가 보정 전 데이터 격납부에 격납될 때까지의 순서를 도시하고, 도 8은, 보정 전 데이터 격납부에 격납된 데이터를 이용하여 릴레이 연산을 행하는 순서를 도시한다. 이하, 도 1, 도 7, 도 8을 참조하여 지금까지의 설명을 총괄한다.

먼저, 디지털 보호 릴레이 장치(10)는, 전압 변성기(4) 및 전류 변성기(6)를 통하여, 전력 계통의 전선로(2)의 전압 및 전류의 순시치를 검출한다(스텝 S100(stepS100)). 아날로그 회로(12)에서, 검출된 전압 신호 및 전류 신호에 대해 레벨 변환(level conversion) 및 필터 처리 등의 아날로그 신호 처리가 행하여진다(스텝 S110). 아날로그 신호 처리 후의 전압 신호 및 전류 신호는, AD 변환기(14)에 의해 AD 변환된다(스텝 S120). AD 변환기(14)로부터 출력된 디지털 데이터에 대해 미리 정하여진 주기(Ts)마다 디지털 필터 처리가 실시됨에 의해, 최종적으로 정격 주파수(fn)의 2×k배(k는 k≥1을 충족시키는 정수)의 샘플링 주파수(fs)(fs=1/Ts)로 전압 데이터 및 전류 데이터가 생성된다(스텝 S130). 생성된 전압 데이터 및 전류 데이터는, 보정 전 데이터 격납부(24)에 격납된다(스텝 S140).

다음에, 보정 연산부(26)는, 보정 전 데이터 격납부(24)에 격납된 데이터를 보정한다(스텝 S300). 구체적으로는, 전술한 식(4A)에 따라, 현시점보다도 g개 전의 전기량의 디지털값(전압치 또는 전류치)는, 현시점보다도 g+k개 전의 전기량의 디지털값(k개 전은 정격 주파수로 180°전에 상당한다)과, 식(16)으로 표시된 보정계수(Pg)를 이용하여 보정된다. 보정된 데이터는 보정 후 데이터 격납부(30)에 격납된다(스텝 S310).

다음에, 릴레이 연산부(32)는, 보정 전 데이터 격납부(24)에 격납된 데이터 또는 보정 후 데이터 격납부(30)에 격납된 데이터를 이용하여 릴레이 요소 연산을 실행한다(스텝 S320). 위상 특성이 중요해지는 릴레이 요소의 연산에서는 보정 후 데이터 격납부(30)에 격납된 데이터가 릴레이 연산에 사용된다.

계속해서, 로직 처리부(34)는, 릴레이 연산 결과에 의거하여 보호구간의 고장 판정을 행한다(스텝 S330). 출력 처리부(18)는, 고장 구간을 전력 계통으로부터 절리하기 위해 차단기의 개방 지령을 출력한다(스텝 S340).

[제1의 실시 형태의 효과]

도 6으로부터 분명한 바와 같이, 제1의 실시 형태의 디지털 보호 릴레이 장치에 의하면, 위상각의 오차를 보호 릴레이 장치의 특성으로서 문제가 없는 레벨까지 줄이는 것이 가능해지고, 주파수 특성을 개선할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 전술한 식(4A)에 표시하는 바와 같이, 현시점보다도 g개 전의 디지털값(전압치 또는 전류치)를 보정하는 보정항으로서, g개 전의 디지털값과 g+k개 전의 디지털값(k개 전은, 정격 주파수로 전기각 180도 전에 상당한다)과의 가산 결과에 보정계수를 곱한 값이 사용된다. 따라서 입력 주파수와 정격 주파수에 어긋남이 없는 경우의 보정항의 값은 제로가 되기 때문에 릴레이 연산 결과에 영향은 없다. 이와 같이, 입력 주파수가 불명인 경우에도 릴레이 연산에 필요한 전기량의 디지털값(전압치 및 전류치)를 간단한 보정식으로 보정할 수 있다.

<제2의 실시 형태>

제1의 실시 형태에서는, 보정계수(Pg)를 전술한 식(16)으로 주어지는 값으로 설정함에 의해, 위상 오차를 보호 릴레이 장치의 특성으로서 문제가 없는 레벨에 줄였다. 제2의 실시 형태에서는, 위상 오차를 더욱 적게 하기 위해, 미리 정하여진 입력 주파수(f)에서 위상 오차가 제로가 되도록 제1의 실시 형태와는 다른 값으로 보정계수(Pg)를 정한 것이다.

도 9는, 제2의 실시 형태에서 보정계수(Pg)를 결정하는 방법을 설명하기 위한 벡터도이다. 도 9의 벡터도는, 도 5의 벡터도에 대응하는 것이다. 단, 도 9에서는, 미리 정하여진 입력 주파수(f)에서 위상 오차(즉, 도 5의 θ1(f)-θx)가 제로가 되도록 보정계수(Pg)가 정하여진다. 또한, 도 9에서는, 보정계수(Pg)의 첨자 g가 생략되어 있다.

구체적으로, 입력 주파수(f)가 정격 주파수(fn)보다도 5% 증가한 경우에 있어서 위상 오차가 제로가 되도록, 즉, 도 9에서 전압 벡터(V(m-g·φ))의 방향과, 전압 벡터(V^*(m-g))의 방향이 일치하도록 보정계수(P)를 정한다. 또한, 전압 벡터(V^*(m-g))의 크기(X)는, 전압 벡터(V(m-g·φ))의 크기(여기서는, 1이라고 한다)와 다르다.

보정계수(P)를 결정하기 위해, 전압 벡터((1+P)×V(m-g), P×V(m-g-k), 및 V^*(m-g))에 의해 구성되는 삼각형에 대해 사인 정리를 적용한다. 이에 의해,

X/sinΔθ(f)=P/sinθ1(f)=(1+P)/sin(180 °-θ1(f)-Δθ(f)) … (19)

로 표시되는 관계식을 얻을 수 있다.

여기서, 입력 주파수를 정격 주파수의 fn의 5% 증가로 설정한 경우, 전술한 식(13) 및 (15)에 따라 θ1(f) 및 Δθ(f)가 계산될 수 있다. 따라서 전술한 식(17)과 윗식(19)에 의해, X와 Pg를 계산할 수 있다.

도 10은, 제2의 실시 형태인 경우에 있어서, 위상 오차 및 진폭 오차의 계산 결과를 표 형식으로 도시한 도면이다. 도 10에는, 입력 주파수(f)가 정격 주파수보다도 5% 어긋난 경우와 3% 어긋난 경우에서, 위상 오차와 진폭 오차의 계산 결과가 표시되어 있다. 정격 주파수로의 샘플링 주기(Ts)는 30°로 하고 있다. 즉, k=6인 경우에 상당한다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 제2의 실시 형태의 디지털 보호 릴레이 장치에 의하면, 위상 오차를 제로로 하는 주파수를 정함(상기한 예에서는 필요한 주파수대의 최대의 어긋남이 되는 주파수로서 5%로 위상 오차를 제로로 하였다)에 의해, 필요로 하는 주파수대에서, 위상 오차를 더욱 줄인 것이 가능해지고, 주파수 특성의 더한층의 개선이 가능해진다.

이하, 릴레이 연산에 2사이클 전의 전압치 또는 전류치의 위상이 필요한 경우를 예로 들어, 제2의 실시 형태의 효과에 관해 다시 설명한다. 가령, 입력 주파수(f)가 정격 주파수(fn)에 대해 5% 어긋나 있다고 하면, 보정 전의 전압 데이터 또는 전류 데이터에서는, 2사이클 전의 전압치 또는 전류치의 위상각 오차는, 720°×0.05=36°가 된다.

제1의 실시 형태에서는, 보정계수(Pg)는 식(16)으로 주어지기 때문에, 2사이클 전의 전압치 또는 전류치를 보정할 때의 보정계수(Pg)는, g=4k로 하여, Pg=4k/k=4가 된다. 따라서 식(17) 및 식(18)에 따라 오차 계산을 행하면, 위상 오차가 5.2°, 진폭 오차가 22%가 된다. 이와 같이 위상 오차는 5°를 초과하여 무시할 수 없는 각도가 된다.

한편, 제2의 실시 형태에서는, 입력 주파수(f)가 정격 주파수(fn)에 대해 5% 어긋나 있는 경우에 위상 오차가 0이 되도록 하면, g=4k인 경우의 보정계수(P)는 4.926이 된다. 이 경우, 진폭 오차는 31%로 증가하지만, 위상각 오차는 제로이다. 또한, 입력 주파수(f)가 정격 주파수(fn)에 대해 3% 어긋나 있는 경우에는, 위상 오차=2.4°, 진폭 오차=12.2%가 되어, 위상 오차는 보호 릴레이 장치의 특성상 문제가 없는 레벨로 저감된다.

<제3의 실시 형태>

제2의 실시 형태에서는, 입력 주파수(f)가 정격 주파수(fn)보다도 미리 정하여진 주파수만큼 어긋난 경우에(예를 들면, 5% 어긋난 경우), 보호 릴레이 장치의 주파수 특성을 개선할 수 있는 보정 방법을 나타내었다. 제3의 실시 형태에서는, 입력된 전압 데이터 또는 전류 데이터로부터 입력 주파수(f)의 값을 산출하고, 산출한 입력 주파수(f)에 응하여 최적의 보정을 행하도록 한 것이다. 이하, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 11은, 제3의 실시 형태에 의한 디지털 보호 릴레이 장치(10A)의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 11의 연산 처리부(16A)는, 주파수 연산부(36)를 또한 포함하는 점에서 도 1의 연산 처리부(16)와 다르다.

주파수 연산부(36)는, 보정 전 데이터 격납부(24)에 격납된 전압 데이터 또는 전류 데이터에 의거한 공지의 방법으로 주파수 연산을 행한다. 예를 들면, 주파수 연산부(36)는,

A={V(m-3)·V(m-6)-V(m)·V(m-9)}

/{V(m-3)·V(m-3)-V(m)·V(m-6)} … (20)

f={cos^-1(A)/2)}·2·fn/π… (21)

에 따라, 입력 주파수(f)를 산출한다. 식(21)에서, π는 원주율을 나타낸다.

또한, 전력 계통의 주파수는, 계통 고장시라도 통상은 급격하게 변화하지 않는다. 따라서 계통 고장이 없는 상황하에서는, 상기한 주파수의 연산은 샘플링 주기(Ts)(=1/fs)마다 실행할 필요는 없다.

보정 연산부(26)는, 현시점보다도 g개 전의 전압치(V(m-g))를 보정할 때에, 또한 k개 전의 전압치(V(m-g-k))와 보정계수(Pf1, Pf2)를 이용하여,

V^*(m-g)=V(m-g)+V(m-g)·Pf1+V(m-g-k)·Pf2 … (22)

에 따라 보정한다. 즉, 전압치(V(m-g))를 보정하는 보정항은, 전압치(V(m-g))와 전압치(V(m-g-k))와의 선형 결합에 의해 얻어진다.

윗식(22)의 보정계수(Pf1 및 Pf2)는, 여러가지의 입력 주파수(f)에 각각 대응하여 보정계수 기억부(28)에 미리 기억되어 있다. 주파수 연산부(36)에 의해 산출된 입력 주파수(f)에 대응하는 보정계수(Pf1 및 Pf2)가 보정계수 기억부(28)로부터 판독되어, 보정 연산에 사용된다.

도 11의 기타의 점은 도 1의 경우와 같기 때문에, 동일 또는 상당하는 부분에는 같은 참조 부호를 붙이고 설명을 반복하지 않는다.

도 12는, 제3의 실시 형태에서 보정계수(Pf1, Pf2)를 결정하는 방법을 설명하기 위한 벡터도이다. 도 12의 벡터도는, 도 5 및 도 9의 벡터도에 대응하는 것이다. 단, 도 12의 경우에는, 전압치(V(m-g))에 승산되는 보정계수(Pf1)와, 전압치(V(m-g-k))에 승산되는 보정계수(Pf2)가 제각기 설치된다. 또한, 산출된 입력 주파수(f)에서, 보정 후의 전압치(V^*(m-g))의 위상 오차 및 진폭 오차가 모두 제로가 되도록 보정계수(Pf1, Pf2)가 정하여진다. 즉, 도 12에서, 전압 벡터(V^*(m-g))는 전압 벡터(V(m-g·φ))에 일치한다.

보정계수(Pf1, Pf2)를 결정하기 위해, 전압 벡터((1+Pf1)×V(m-g), Pf2×V(m-g-k), 및 V^*(m-g))에 의해 구성되는 삼각형에 대해 사인 정리를 적용한다. 이에 의해,

1/sinΔθ(f)=Pf2/sinθ1(f)

=(1+Pf1)/sin(180 °-θ1(f)-Δθ(f)) … (23)

로 표시되는 관계식을 얻을 수 있다.

여기서, 입력 주파수(f)를 알고 있으면, 전술한 식(13) 및 (15)에 따라 θ1(f) 및 Δθ(f)가 계산할 수 있다. 따라서 윗식(23)를 이용함에 의해, 보정계수(Pf1 및 Pf2)를 결정할 수 있다.

도 13은, 입력 주파수(f)가 정격 주파수(fn)에 대해 1 내지 5% 어긋나 있는 경우에 각각 계산된 보정계수(Pf1, Pf2)의 값을 표 형식으로 도시하는 도면이다. 도 13의 표는, 정격 주파수로의 샘플링 주기(Ts)에 상당하는 전기각(φ)을 30°로 하여(즉, k=6), 현시점보다도 3개 전의 전압치(V(m-3))를 보정하는 경우(즉, g=3)의 보정계수(Pf1, Pf2)의 계산 결과를 나타내고 있다.

도 14는, 도 11의 보정계수 기억부(28)에 격납된 보정 테이블의 예를 도시하는 도면이다. 도 14의 보정 테이블은, 도 13에 도시하는 보정계수의 계산 결과에 의거하여 작성한 것이다. 도 14의 보정 테이블을 참조함에 의해, φ=30°(k=6), g=3인 경우에 있어서, 산출된 입력 주파수(f)에 대응하는 보정계수(Pf1, Pf2)가 결정된다. 다른 φ 및 g의 값에 대응하는 보정 테이블도 마찬가지로 작성되어, 도 11의 보정계수 기억부(28)에 격납된다.

또한, 도 14의 예에서는, 입력 주파수가 1% 어긋날 때마다 새로운 보정계수(Pf1, Pf2)가 설정되어 있지만, 릴레이 연산에 요구되는 오차의 정도에 응하여, 입력 주파수의 나누는 폭을 변경하여도 상관없다.

도 15는, 제3의 실시 형태에 의한 디지털 보호 릴레이 장치의 동작을 도시하는 플로 차트이다. 도 15의 플로 차트는, 도 8의 플로 차트에 대응하는 것이지만, 스텝 S200 및 S210이 또한 마련되어 있는 점에서 도 8의 플로 차트와 다르다.

도 11 및 도 15를 참조하면, 제3의 실시 형태에서는, 주파수 연산부(36)는, 보정 전 데이터 격납부(24)에 격납되어 있는 전압 데이터 또는 전류 데이터를 이용하여 현시점의 입력 주파수(f)를 산출한다(스텝 S200). 산출된 입력 주파수(f)에 대응하는 보정계수(Pf1, Pf2)가, 보정계수 기억부(28)에 격납된 보정 테이블에 의거하여 결정된다(스텝 S210). 또한, 전력 계통의 주파수는 급격하게 은 변화하지 않기 때문에, 주파수의 산출은 샘플링 주기(Ts)마다 행하지 않아도 상관없다.

다음에, 보정 연산부(26)는, 결정된 보정계수(Pf1, Pf2)를 이용하여, 보정 전 데이터 격납부(24)에 격납된 데이터를 보정한다(스텝 S300A). 그 후의 스텝은, 도 8의 경우와 같기 때문에, 동일 또는 상당하는 스텝에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 반복하지 않는다.

상기한 바와 같이, 제3의 실시 형태에 의한 디지털 보호 릴레이 장치에 의하면, 전력 계통의 주파수(f)에 응하여 보정계수(Pf1, Pf2)를 선택하도록 하였기 때문에, 전압 데이터 또는 전류 데이터를 보정할 때에 위상 오차 및 진폭 오차를 거의 제로로 할 수 있고, 보호 릴레이 장치의 주파수 특성을 더욱 개선할 수 있다.

본 발명의 실시의 형태에 관해 설명하였지만, 금회 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims

전력 계통으로부터 검출된 전기량의 순시치를 디지털값으로 변환하는 AD(Analog to Digital) 변환기와,
상기 AD 변환기의 출력에 의거하여, 정격 주파수의 2×k배(k는 1 이상의 정수)의 주파수에 대응한 샘플링 주기마다 상기 전기량의 디지털값을 순차적으로 격납하는 데이터 격납부와,
상기 전력 계통의 주파수 변동의 영향을 억제하기 위해, 상기 데이터 격납부에 격납된 전기량의 디지털 데이터를 보정하는 보정 연산부와,
상기 보정된 전기량의 디지털 데이터에 의거하여 릴레이 연산을 행하는 릴레이 연산부를 구비하고,
상기 보정 연산부는, 현시점보다도 g개 전(g는 1 이상의 정수)에 상기 데이터 격납부에 격납된 전기량의 디지털값을 보정하는 경우에는, 현시점보다도 g+k개 전에 상기 데이터 격납부에 격납된, 당해 g개 전보다도 또한 정격 주파수로 180°전에 상당하는 전기량의 디지털값을 이용하여, 상기 g개 전에 격납된 전기량의 디지털값을 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 보호 릴레이 장치.
제 1항에 있어서,
상기 보정 연산부는, 상기 g개 전에 격납된 전기량의 디지털값에 보정항을 가산함에 의해, 상기 g개 전에 격납된 전기량의 디지털값을 보정하도록 구성되고,
상기 보정항은, 상기 g개 전에 격납된 전기량의 디지털값과 상기 g+k개 전에 격납된 전기량의 디지털값과의 선형 결합에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는 디지털 보호 릴레이 장치.
제 2항에 있어서,
상기 보정항은, 상기 g개 전에 격납된 전기량의 디지털값과 상기 g+k개 전에 격납된 전기량의 디지털값을 가산한 값에, 보정계수를 승산함에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 디지털 보호 릴레이 장치.
제 3항에 있어서,
상기 보정계수는 g/k와 동등한 것을 특징으로 하는 디지털 보호 릴레이 장치.
제 3항에 있어서,
상기 전력 계통의 주파수의 어긋남량이 미리 정하여진 값일 때에, 상기 g개 전에 격납된 전기량의 디지털값을 보정함에 의해 얻어지는 값의 위상 오차가 0이 되도록, 상기 보정계수가 정하여지는 것을 특징으로 하는 디지털 보호 릴레이 장치.
제 2항에 있어서,
상기 디지털 보호 릴레이 장치는, 상기 데이터 격납부에 격납된 전기량의 디지털 데이터에 의거하여 상기 전력 계통의 주파수를 산출하는 주파수 연산부를 또한 구비하고,
상기 보정항은, 상기 g개 전에 격납된 전기량의 디지털값에 제1의 보정계수를 승산한 값과, 상기 g+k개 전에 격납된 전기량의 디지털값에 제2의 보정계수를 승산한 값을 가산함에 의해 얻어지고,
상기 제1 및 제2의 보정계수는, 산출된 상기 전력 계통의 주파수에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 디지털 보호 릴레이 장치.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보정 연산부에 의해 보정된 전기량의 디지털 데이터를 격납하기 위한 보정 데이터 격납부를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 디지털 보호 릴레이 장치.