KR20200086704A

KR20200086704A - 디지털 보호 제어 장치

Info

Publication number: KR20200086704A
Application number: KR1020207016634A
Authority: KR
Inventors: 다이주 이타가키; 도모유키 가와사키; 신고 이이다; 히로유키 시라카와; 다카야 쇼노
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 도시바 에너지시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2018-08-29
Publication date: 2020-07-17
Also published as: WO2019111454A1; JP2019103358A; EP3723219A1; KR102445180B1; JP6971819B2; EP3723219A4

Abstract

복수의 A/D 변환부는, 전력계통으로부터의 아날로그 신호를 디지털값으로 변환하도록 구성된다. 참조 신호 부여부는, 복수의 A/D 변환부에 입력되는 아날로그 신호에 대해서 참조 신호를 중첩하도록 구성된다. 참조 신호 추출부는, 복수의 A/D 변환부 중, 참조 신호 부여부에 의해 참조 신호가 중첩된 신호가 입력된 하나 이상의 피접속 A/D 변환부에 의해 출력된 디지털값으로부터, 참조 신호 부여부로부터 중첩된 참조 신호의 성분을 추출하도록 구성된다. 제1 판정부는, 추출 결과에 의거해서, 피접속 A/D 변환부 및 피접속 A/D 변환부의 상류의 회로의 적어도 한쪽에 이상이 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 제2 판정부는, 복수의 A/D 변환부에 의해 출력된 디지털값들을 상대적으로 비교하여, 복수의 A/D 변환부에 이상이 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성된다.

Description

디지털 보호 제어 장치

본 발명의 실시형태는, 디지털 보호 제어 장치에 관한 것이다.

전력량 등의 시시각각 변동하는 상태량을 관리하는 전력계통의 플랜트에 있어서는, 복수의 디지털 보호 제어 장치를 구비한 제어 시스템이 널리 운용되고 있다. 디지털 보호 제어 장치는, 그 플랜트를 구성하는 복수의 설비 기기의 변동 상태나 그 복수의 설비 기기에 대해서 발생한 사고 등의 이상 사태를 파악하고, 안정화 제어나 계통 보호 제어를 행한다.

전술한 보호 제어 시스템과 관련하여, 전력계통의 각 설비 기기(송전선, 변압기 등)에 발생한 사고(계통 사고)를 검출해서 사고 발생 부분을 전력계통으로부터 분리함에 의해 전력계통을 보호하는 디지털 릴레이를 제어하거나, 전력계통의 접속 구성 등의 제어를 행하는 감시 제어 장치가 이용된다. 이들 설비 기기에서는, 예를 들면, 전력계통의 전류 및 전압의 아날로그의 상태량을 입력하고, 아날로그/디지털 변환(이하, A/D 변환이라 한다)에 의해 아날로그의 상태량을 디지털값으로 변환한 것을 기초로 해서 각종 디지털 연산 처리를 행하고 있다. 아날로그 신호량을 입력해서 각종 연산을 행하는 시스템으로서는, 상기한 것 외에도, 송전선 상의 사고점의 위치를 고정밀도로 평정(評定)하는 고장점 평정 장치(폴트 로케이터), 사고 발생 시의 요란(擾亂) 기록 등을 행하는 계통 해석 장치(오실로스코프 장치), 고조파나 순저(瞬低) 등 전력 품질에 관한 계측 장치 등, 다양한 것이 설치되어 있다. 여기에서, 순저란 송전선에의 낙뢰 등에 의해 순간적으로 전압이 저하하는 현상이다.

최근에는, A/D 변환기와, 보호 제어 연산 처리를 행하는 부분을 별개의 장치로 나누어서 설치하는 시스템도 존재한다. 이와 같은 보호 제어 시스템에 있어서의 A/D 변환기의 구성 및 감시 방법을 설명한다. A/D 변환기의 종래의 구성예로서는, 복수의 아날로그 신호 채널의 신호들을, 멀티플렉서를 이용해서, 하나의 A/D 변환기에 순차 입력해서 A/D 변환하는 방법이 있다.

A/D 변환 정밀도 열화(劣化)의 감시 방법으로서, 기지(旣知)의 기준 직류 전압을 A/D 변환기에 입력하고, 그 변환 결과를 체크하는 방법이 있다. 그 외에, 아날로그 필터부의 특성 열화의 감시를 행하기 위한 방법으로서, 고조파 신호를 아날로그 필터부에 인가하고, 그 A/D 변환 결과를 체크하는 방법이 있다.

종래, A/D 변환 정밀도의 감시를 행할 때에는, 예를 들면, 아날로그 신호를 분리한 상태에서, 기지의 기준 직류 전압을 A/D 변환기에 입력하고, 변환값이 올바른지의 여부를 체크하고 있다. 그러나, 이 시스템에서는, 입력의 전환에 수반해서 아날로그 신호가 끊어지기 때문에, 아날로그 신호를 연속적으로 고속 샘플링하거나, 혹은 오버 샘플링해서, 고정밀도의 결과를 얻는 타입의 A/D 변환 방식에서는, 올바른 A/D 변환 결과가 얻어지지 못하게 될 가능성이 있다. 이는, A/D 변환기의 입력을 기준 직류 전압측으로 전환할 경우, 전환에는 고속 샘플링의 주기보다 긴 시간이 필요하게 되고, 아날로그 신호의 샘플링이 일부 결락하게 되기 때문이다. 여기에서 말하는 오버 샘플링이란, 출력 디지털값의 수보다도 많은 입력 디지털값을 취득하고, 복수의 입력 디지털값으로부터 하나의 출력 디지털값을 생성하는 방법이다.

일본 특개평04-038114호 공보

전기공동연구 제50권 제1호 제2세대 디지털 릴레이 4-4-1장

본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 아날로그 신호의 샘플링의 연속성을 유지하면서, 특성 이상의 감시를 행할 수 있는 디지털 보호 제어 장치를 제공하는 것이다.

실시형태의 디지털 보호 제어 장치는, 복수의 A/D 변환부와, 참조 신호 부여부와, 참조 신호 추출부와, 제1 판정부와, 제2 판정부를 갖는다. 복수의 A/D 변환부의 각각은, 전력계통으로부터의 아날로그 신호를 디지털값으로 변환하도록 구성된다. 참조 신호 부여부는, 상기 복수의 A/D 변환부에 입력되는 아날로그 신호에 대해서 참조 신호를 중첩하도록 구성된다. 참조 신호 추출부는, 상기 복수의 A/D 변환부 중, 상기 참조 신호 부여부에 의해 상기 참조 신호가 중첩된 신호가 입력된 하나 이상의 피접속 A/D 변환부에 의해 출력된 디지털값으로부터, 상기 참조 신호 부여부로부터 중첩된 참조 신호, 또는 아날로그 신호의 성분을 추출하도록 구성된다. 제1 판정부는, 상기 참조 신호의 추출 결과에 의거해서, 상기 피접속 A/D 변환부, 및 피접속 A/D 변환부의 상류의 회로의 적어도 한쪽에 이상이 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 제2 판정부는, 상기 복수의 A/D 변환부에 의해 출력된 디지털값을 상대적으로 비교함으로써, 상기 복수의 A/D 변환부에 이상이 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성된다.

도 1은 제1 실시형태에 따른 디지털 보호 제어 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 제1 실시형태에 따른 디지털 보호 제어 장치의 구성을 나타내는 플로차트.
도 3은 제1 실시형태에 따른 디지털 보호 제어 장치의 구성 중, A/D 변환부의 전환을 행하는 예를 나타내는 도면.
도 4는 제2 실시형태에 따른 디지털 보호 제어 장치의 구성 중, 단일의 아날로그 필터부를 구비하는 예를 나타내는 도면.
도 5는 제2 실시형태에 따른 디지털 보호 제어 장치의 구성 중, 복수의 아날로그 필터부를 구비하는 예를 나타내는 도면.
도 6은 제3 실시형태에 따른 디지털 보호 제어 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 7은 제3 실시형태에 따른 디지털 보호 제어 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 8은 제3 실시형태에 따른, 감시 결과가 정상인 경우의 각 신호의 추이를 나타내는 도면.
도 9은 제3 실시형태에 따른, 감시 결과가 이상인 경우의 각 신호의 추이를 나타내는 도면.
도 10은 제4 실시형태에 따른 디지털 보호 제어 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 11은 제4 실시형태에 따른, 감시 결과가 정상인 경우의 각 신호의 추이를 나타내는 도면.
도 12는 제4 실시형태에 따른, 감시 결과가 이상인 경우의 각 신호의 추이를 나타내는 도면.
도 13은 제5 실시형태에 따른 디지털 보호 제어 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 14는 제6 실시형태에 따른 디지털 보호 제어 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 15는 제7 실시형태에 따른 디지털 보호 제어 장치의 구성을 나타내는 도면.

이하, 실시형태의 디지털 보호 제어 장치를, 도면을 참조해서 설명한다.

(제1 실시형태)

이하, 제1 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1은, 제1 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(1)의 구성도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 디지털 보호 제어 장치(1)는, 전력계통(E)에 접속된다. 디지털 보호 제어 장치(1)는, 예를 들면, 가산기(10)와, 참조 신호 부여부(20)와, 복수의 A/D 변환부(30-1, 30-2, …, 30-N)(이하, N은 자연수)와, 참조 신호 추출부(40)와, 제1 판정부(50)와, 제2 판정부(60)를 구비한다. 이하, 어느 A/D 변환부인지를 구별하지 않을 때는, 단순히 A/D 변환부(30)라 한다. 도 1에서는, 감시에 관한 구성만을 잘라내고 있고, A/D 변환부(30)의 출력을 이용해서 각종 처리를 행하는 구성에 대해서는 나타내고 있지 않다. 이하, 각 실시형태에 대하여 마찬가지로 한다.

가산기(10)에는, 전력계통(E)으로부터 아날로그 신호가 입력된다. 아날로그 신호란, 예를 들면, 전력계통(E)에 있어서의 전압이나 전류, 전력 등의 측정값이다. 또한 가산기(10)에는, 참조 신호 부여부(20)로부터 참조 신호가 입력된다. 가산기(10)는, 아날로그 신호와 참조 신호를 가산하고, 중첩 완료 신호를 A/D 변환부(30)에 출력한다. A/D 변환부(30)는, 입력된 중첩 완료 신호를 디지털값으로 변환한다.

이하, 참조 신호 추출부(40)에 접속된 A/D 변환부(30)를 피접속 A/D 변환부라 부른다. 도 1의 예에서는, A/D 변환부(30-1)가 피접속 A/D 변환부에 상당한다. 피접속 A/D 변환부는, 참조 신호 추출부(40)에 디지털값을 출력한다. 참조 신호 추출부(40)는, 피접속 A/D 변환부로부터 입력된 디지털값으로부터 참조 신호의 성분을 추출하고, 추출 결과를 제1 판정부(50)에 출력한다. 예를 들면 참조 신호가 직류 신호일 경우, 참조 신호 추출부(40)는, 일정 기간의 평균을 구함으로써, 참조 신호가 나타내는 값을 추출하는 것이 가능하다. 전력계통(E)과 디지털 보호 제어 장치(1) 사이에 설치되는 계기용 변성기(PT, CT)는, 전력계통(E)으로부터의 입력 중, 직류분은 통과시키지 않는 특성이 있다. 그 때문에 참조 신호가 직류 신호인 경우는, 참조 신호 추출부(40)는, 전력계통(E)으로부터의 입력에 의해 영향 받지 않고 참조 신호가 나타내는 값을 추출하는 것이 가능하다.

제1 판정부(50)는, 참조 신호 추출부(40)로부터 입력되는 추출 결과와 기지의 참조 신호가 나타내는 값을 비교함으로써, 적어도 피접속 A/D 변환부의 정밀도의 감시를 행한다. 제1 판정부(50)는, 참조 신호 추출부(40)로부터 입력되는 추출 결과와 기지의 참조 신호가 나타내는 값이 합치할 경우, 피접속 A/D 변환부 및 신호 통과 회로부(1)가 정상이라고 판정한다. 여기에서, 신호 통과 회로부(1)란, 피접속 A/D 변환부에 접속되고, 참조 신호 부여부(20)에 의해 참조 신호가 중첩된 후의 신호가 통과하는 회로부를 말한다. "합치하는" 것이란, 기지의 참조 신호가 나타내는 값을 중심으로 해서, 일정 범위 내에 들어가는 것을 말한다. 제1 판정부(50)는, 입력되는 추출 결과와 기지의 참조 신호가 나타내는 값이 합치하지 않을 경우, 피접속 A/D 변환부 또는 신호 통과 회로부(1)에 이상이 있다고 판정한다.

제2 판정부(60)는, A/D 변환부(30-1∼30-N)에 의해 출력된 디지털값의 각각을 상호 비교하고, 어긋남값이 있는지의 여부를 판정한다. 제2 판정부(60)는, 어긋남값이 있으면, 어긋남값을 출력한 A/D 변환부(30), 또는 신호 통과 회로부(2)에 이상이 있다고 판정한다. 여기에서의 신호 통과 회로부(2)란, 대상으로 되는 A/D 변환부(30)에 접속되고, 참조 신호 부여부(20)에 의해 참조 신호가 중첩된 후의 신호가 통과하는 회로부를 말한다. A/D 변환부(30)에 입력되는 신호에는 참조 신호가 중첩되어 있기 때문에, 제2 판정부(60)는, 전력계통(E)으로부터 아날로그 신호의 입력이 없는 경우에도, A/D 변환부(30)의 이상을 판정할 수 있다.

도 2는, 제1 실시형태의 디지털 보호 제어 장치에 의해 실행되는 처리의 흐름의 일례를 나타내는 플로차트이다.

우선, 참조 신호 부여부(20)가, 가산기(10)에 참조 신호를 출력하고, 신호의 중첩을 개시한다(스텝S1000). 다음으로, 각 A/D 변환부(30)의 각각이, 입력된 중첩 완료 신호를 디지털값으로 변환하여 출력한다(스텝S1020).

제1 판정부(50)는, 피접속 A/D 변환부에 의해 출력된 디지털값으로부터 참조 신호 추출부(40)가 추출한 참조 신호가 나타내는 값을 취득한다(스텝S1040). 제1 판정부(50)는, 추출 결과가 기지의 값과 합치하는지의 여부를 판정하고(스텝S1060), 합치하지 않다고 판정한 경우는, 그 참조 신호를 출력한 피접속 A/D 변환부, 또는 신호 통과 회로부(1)의 이상으로서 검지한다(스텝S1080). 신호 통과 회로부(1)란, 피접속 A/D 변환부에 접속되고 참조 신호 부여부(20)에 의해 참조 신호가 중첩된 후의 신호가 통과하는 전술한 회로부이다. 제1 판정부(50)는, 피접속 A/D 변환부, 및 신호 통과 회로부(1)의 적어도 한쪽의 이상을 검지했을 경우, 디지털 보호 제어 장치(1)의 모니터링용 디바이스에 이상을 통지한다.

한편, 제2 판정부(60)는, A/D 변환부(30)의 각각에 의해 출력된 디지털값을 상호 비교한다(스텝S1100). 제2 판정부(60)는, 상호 비교한 디지털값에 어긋남값이 없는지를 판정하고(스텝S1120), 어긋남값이 있으면 어긋남값을 출력한 A/D 변환부(30) 또는 신호 통과 회로부(2)의 이상으로서 검지한다(스텝S1140). 제2 판정부(60)는, 어느 하나의 A/D 변환부(30) 또는 신호 통과 회로부(2)의 이상을 검지했을 경우, 디지털 보호 제어 장치(1)의 모니터링용 디바이스에 이상을 통지한다. 이것에 의해 본 플로차트의 처리는 종료된다.

참조 신호 추출부(40)와 접속하는 피접속 A/D 변환부는 고정적이지 않아도 되고, 피접속 A/D 변환부를 복수의 A/D 변환부(30) 중에서 임의로 선택할 수 있도록 구성해도 된다. 도 3은 제1 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(1)에 있어서, 참조 신호 부여부(20)와 접속하는 A/D 변환부를 A/D 변환부(30-1)로부터 A/D 변환부(30-2)로 전환한 모습을 나타내는 도면이다. 전환은, 수동에 의해, 또는 도시하지 않는 제어 장치로부터의 신호에 의거해서 전환 스위치가 조작됨에 의해 실현된다. 단, 도 2에 나타내는 감시 처리 중은 피접속 A/D 변환부의 전환을 행하지 않는 것으로 한다.

이와 같은 구성에 의해서, 디지털 보호 제어 장치(1)는, 적어도 피접속 A/D 변환부에 이상이 발생했는지의 여부를 판정할 수 있고, 복수의 A/D 변환부(30)에 의해 출력된 디지털값을 상호 비교함으로써, 어느 하나의 A/D 변환부(30) 및 신호 통과 회로부(2)의 적어도 한쪽에 이상이 발생했는지의 여부를 판정할 수 있다. 그리고, 이들 판정을 행할 때에, A/D 변환부(30)의 각각의 기능을 정지할 필요가 없기 때문에, 전력계통(E)으로부터의 아날로그 신호의 샘플링을 결락하지 않고 감시를 행할 수 있다.

이상 설명한 제1 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(1)에 의하면, 참조 신호 추출부(40)로부터 입력되는 추출 결과와 기지의 참조 신호가 나타내는 값을 비교함으로써, 피접속 A/D 변환부 및 신호 통과 회로부(1)의 적어도 한쪽에 이상이 발생했는지의 여부를 판정하는 제1 판정부(50)와, 복수의 A/D 변환부(30)로부터 출력된 디지털값의 각각을 상호 비교하고, 어긋남값이 있으면, 어긋남값을 출력한 A/D 변환부(30) 및 신호 통과 회로부(2)의 적어도 한쪽에 이상이 있다고 판정하는 제2 판정부를 구비함에 의해, 아날로그 신호의 샘플링을 끊기게 하지 않고, 특성 이상의 감시를 행할 수 있다.

(제2 실시형태)

이하, 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 도 4는, 제2 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(2)의 구성도이다. 디지털 보호 제어 장치(2)는, 제1 실시형태에 따른 디지털 보호 제어 장치(1)에 대해서 아날로그 필터가 부가된 구성을 갖는다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 전력계통(E)과 접속되는 디지털 보호 제어 장치(2)에서는, 제1 실시형태와 비교하면, 가산기(10)와 A/D 변환부(30) 사이에 아날로그 필터부(70)가 마련되어 있다.

이하, 제1 실시형태와의 상위(相違)점을 중심으로 설명하고, 제1 실시형태와의 공통점에 대해서는 설명을 생략한다.

아날로그 필터부(70)는, 가산기(10)와 A/D 변환부(30) 사이에 마련된다. 아날로그 필터부(70)는, 중첩 완료 신호를 전력계통 상태의 감시에 적합한 주파수 대역의 성분을 통과시키고, 그 이외의 성분을 컷한다.

제1 판정부(50)는, 아날로그 필터부(70)를 통과한 피접속 A/D 변환부의 변환 결과에 대해서 제1 실시형태와 마찬가지의 판정을 행한다. 이것에 의해서, 제1 판정부(50)는, 피접속 A/D 변환부, 및/또는 아날로그 필터부(70)를 포함하는 신호 통과 회로부(1)의 특성 이상의 감시를 행할 수 있다.

도 5는, 제2 실시형태의 다른 태양인 디지털 보호 제어 장치(2A)의 구성도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 전력계통(E)과 접속되는 디지털 보호 제어 장치(2A)는, 복수의 A/D 변환부(30-1∼30-N)의 각각에 대응해서 복수의 아날로그 필터부(70-1∼70-N)가 마련되어 있다.

도 4에서 나타낸 단일의 아날로그 필터부(70)를 포함하는 구성은, 회로 규모를 최소한으로 할 수 있지만, 아날로그 필터부(70)가 열화한 경우에 충분한 감시를 행할 수 없을 가능성이 있다. 한편, 도 5에서 나타낸 복수의 아날로그 필터부(70-1∼70-N)를 포함하는 구성은, 아날로그 필터부(70-1∼70-N)의 특성이 급속하게 열화했을 경우에, 보다 신속히 특성 이상을 발견할 수 있다.

이와 같은 구성에 의해서, 디지털 보호 제어 장치(2 및 2A)는, 전력계통(E)의 감시에 적합한 주파수 대역으로 주파수를 교축(絞縮)한 상태에서, 각 A/D 변환부(30) 및 A/D 변환부(30)에 접속되고 참조 신호 부여부(20)에 의해 참조 신호가 중첩된 후의 신호가 통과하는 신호 통과 회로부(1)의 적어도 한쪽에 이상이 발생했는지의 여부를 판정하면서, 동시에 전력계통(E)으로부터 아날로그 신호의 샘플링을 결락하지 않고 감시를 행할 수 있다.

이상 설명한 제2 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(2 및 2A)에 의하면, 제1 실시형태와 마찬가지로, 아날로그 신호의 샘플링을 끊기게 하지 않고, 특성 이상의 감시를 행할 수 있다.

(제3 실시형태)

이하, 제3 실시형태에 대하여 설명한다. 도 6은, 제3 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(3)의 구성도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 전력계통(E)과 접속되는 디지털 보호 제어 장치(3)는, 예를 들면, 가산기(10-1 및 10-2)와, 참조 신호 부여부(20)와, A/D 변환부(30-1 및 30-2)와, 아날로그 필터부(70-1 및 70-2)와, 입력 변환부(80)와, 판정부(90)를 구비한다. 이하, 어느 아날로그 필터부인지를 구별하지 않을 때는, 단순히 아날로그 필터부(70)라 한다. 이 구성에 있어서, 아날로그 필터부(70)는 생략되어도 된다.

입력 변환부(80)에는, 전력계통(E)으로부터 아날로그 신호가 입력된다. 입력 변환부(80)는, 차동 신호로서 양측(positive-side) 차동 출력(S+)(제1 차동 신호의 일례), 및 음측(negative-side) 차동 출력(S-)(제2 차동 신호의 일례)을 출력한다. 가산기(10-1)에는, 입력 변환부(80)로부터 양측 차동 출력(S+)이 입력된다. 가산기(10-2)에는, 입력 변환부(80)로부터 음측 차동 출력(S-)이 입력된다. 또한 가산기(10-1, 10-2)의 각각에는, 참조 신호 부여부(20)로부터 참조 신호(Rf)가 입력된다. 가산기(10-1)는, 양측 차동 출력(S+)과 참조 신호(Rf)를 가산하고, 양측 중첩 완료 신호(S++Rf)를 출력한다. 가산기(10-2)는, 음측 차동 출력(S-)과 참조 신호(Rf)를 가산하고, 음측 중첩 완료 신호(S-+Rf)를 출력한다. 아날로그 필터부(70-1)에는, 양측 중첩 완료 신호(S++Rf)가 입력된다. 아날로그 필터부(70-2)에는, 음측 중첩 완료 신호(S-+Rf)가 입력된다.

아날로그 필터부(70-1)는, 양측 중첩 완료 신호(S++Rf)를, 감시에 적합한 주파수 대역으로 한 양측 중첩/필터 완료 신호(S++Rf#)로 해서 출력한다. 아날로그 필터부(70-2)는, 음측 중첩 완료 신호(S-+Rf)를, 감시에 적합한 주파수 대역으로 한 음측 중첩/필터 완료 신호(S-+Rf#)로 해서 출력한다. A/D 변환부(30-1)는, 입력된 양측 중첩/필터 완료 신호(S++Rf#)를 디지털값으로 변환하여, 판정부(90)에 출력한다. A/D 변환부(30-2)는, 입력된 음측 중첩/필터 완료 신호(S-+Rf#)를 디지털값으로 변환하여, 판정부(90)에 출력한다. 판정부(90)는, 입력된 디지털값에 대해서 소정의 연산을 행함으로써, 참조 신호의 성분을 추출한다. 판정부(90)는, 소정의 연산의 결과를 기초로 해서, A/D 변환 정밀도의 감시를 행한다. 판정부(90)는, 이상을 검지했을 경우, 도시하지 않는 디지털 보호 제어 장치의 모니터링용 디바이스에 이상 검지를 통지한다.

도 7은, 디지털 보호 제어 장치(3)의 입력 변환부(80)에 관련된 구성을, 보다 구체적으로 나타낸 도면이다. 입력 변환부(80)는, 예를 들면, 변압기 등의 차동 변성기를 포함한다. 입력 변환부(80)인 차동 변성기는, 전력계통(E)으로부터의 아날로그 신호를, 차동 신호로 변환해서 출력한다. 참조 신호 부여부(20)와 아날로그 필터부(70) 사이에, 저항부(100-1 및 100-2)를 구비하고 있다. 이하, 어느 저항부인지를 구별하지 않을 때는, 단순히 저항부(100)라 한다.

도 8 및 도 9는, 제3 실시형태의 감시를 위한 연산 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은, A/D 변환부(30)에 관해서 특성 이상이 발생하고 있지 않은 경우의 각 신호의 추이를 나타내는 도면이다.

도 8의 (A)에 나타내는 바와 같이, 아날로그 신호는 교류이고, 도 8의 (B)에 나타내는 바와 같이, 참조 신호는 직류이다. 도 8의 (C)에 나타내는 바와 같이, 양측 중첩 완료 신호(S++Rf)는 아날로그 신호와 참조 신호를 가산한 것으로 되고, 도 8의 (D)에 나타내는 바와 같이, 음측 중첩 완료 신호(S-+Rf)는 역극성의 아날로그 신호와 참조 신호를 가산한 것으로 된다. 도 8의 (E)에 나타내는 바와 같이, 양측 A/D 변환 결과는, 양측 중첩 완료 신호(S++Rf)를 디지털값으로 변환한 것이다(도면에서는 곡선으로 나타내고 있지만, 실제로는 샘플링 기간마다의 점렬(点列)이다). 도 8의 (F)에 나타내는 바와 같이, 음측 A/D 변환 결과는, 음측 중첩 완료 신호(S-+Rf)를 디지털값으로 변환한 것이다(도 8의 (E)와 마찬가지로, 실제로는 샘플링 기간마다의 점렬이다).

판정부(90)는, 양측 A/D 변환 결과(도 8의 (E))와 음측 A/D 변환 결과(도 8의 (F))의 차(도 8의 (G))를 구함에 의해, 참조 신호의 성분을 제거한 아날로그 신호 변환 결과를 얻을 수 있다. 이 신호는, 본래의 용도인, 아날로그 신호의 샘플링에 사용할 수 있다. 판정부(90)는, 양측 A/D 변환 결과(도 8의 (E))와 음측 A/D 변환 결과(도 8의 (F))의 합(도 8의 (H))을 구함에 의해(소정의 연산의 일례), 아날로그 신호의 성분이 제거된 판정용 신호를 구한다. 도 8의 예에서는, 판정용 신호가 참조 신호가 나타내는 값과 합치하므로, A/D 변환부(30) 및 신호 통과 회로부가 정상이라고 판정한다. 신호 통과 회로부란, A/D 변환부(30)에 접속되고, 참조 신호 부여부(20)에 의해 참조 신호가 중첩된 후의 신호가 통과하는 회로부를 말하며, 예를 들면 아날로그 필터부(70)이다.

도 9는, A/D 변환부(30)에 관해서 특성 이상이 발생한 경우의 각 신호의 추이를 나타내는 도면이다. 도 9의 예에서는, 양측 A/D 변환 결과(도 9의 (E))와 음측 A/D 변환 결과(도 9의 (F))의 합(도 9의 (H))이 참조 신호(도 9의 (B))와 합치하지 않으므로, A/D 변환부(30) 및 신호 통과 회로부의 적어도 한쪽이 이상이라고 판정한다.

이와 같은 구성에 의해서, 디지털 보호 제어 장치(3)는, 전력계통(E)으로부터의 아날로그 신호를 차동 신호로 변환해서 입력된 2개의 A/D 변환부(30)에 의해 출력된 A/D 변환 결과의 디지털값의 차를 구하여, 기지의 참조 신호와 합치하는지의 여부를 판정함으로써, A/D 변환부(30) 및 신호 통과 회로부의 적어도 한쪽에 이상이 발생했는지의 여부를 판정하면서, 동시에 전력계통(E)으로부터 아날로그 신호의 샘플링을 결락하지 않고 감시를 행할 수 있다.

A/D 변환부(30-1)와 A/D 변환부(30-2)의 게인이 서로 다른 경우도 상정된다. 이하, A/D 변환부(30-1)의 게인을 G-1, A/D 변환부(30-2)의 게인을 G-2라 한다. 판정부(90)는, 양측 A/D 변환 결과(도 9의 (E))에 게인(G-2)을 곱셈한 값과, 음측 A/D 변환 결과(도 9의 (F))에 게인(G-1)을 곱셈한 값의 합을 구함에 의해(소정의 연산의 다른 일례), 아날로그 신호의 성분이 제거된 판정용 신호를 구한다.

이와 같이 하면, 디지털 보호 제어 장치(4)는, A/D 변환부(30-1)와 A/D 변환부(30-2)의 각각에서 서로 다른 게인 조정을 행할 수 있다. 이 경우, 디지털 보호 제어 장치(4)는, 예를 들면, A/D 변환부(30-1)를 작은 신호 범위를 지원하게 하고, 다른 쪽의 A/D 변환부(30-2)를 큰 신호 범위를 지원하게 함으로써, 디지털 보호 제어 장치(4)가 대응할 수 있는 다이내믹 레인지를 넓힐 수 있다.

이상 설명한 제3 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(3)에 의하면, 입력 변환부(80)에 의해, 전력계통(E)으로부터의 아날로그 신호를 차동 신호로 변환하여 2개의 A/D 변환부(30)에 입력함에 의해서 얻어지는 디지털값의 일부, 또는 모두에 대하여 소정의 연산을 행함에 의해, 아날로그 신호의 샘플링을 끊기게 하지 않고, 특성 이상의 감시를 행할 수 있다.

(제4 실시형태)

이하, 제4 실시형태에 대하여 설명한다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 제4 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(4)로서, 전력계통(E)에 접속되는 디지털 보호 제어 장치(4)는, 예를 들면, 가산기(10-1 및 10-2)와, 참조 신호 부여부(20)와, 역극성 참조 신호 부여부(20A)와, A/D 변환부(30-1 및 30-2)와, 아날로그 필터부(70-1 및 70-2)와, 판정부(90)를 구비한다. 이 구성에 있어서, 아날로그 필터부(70)는 생략되어도 된다.

가산기(10-1 및 10-2)에는, 전력계통(E)으로부터 아날로그 신호가 입력된다. 또한, 가산기(10-1)에는, 참조 신호 부여부(20)로부터 참조 신호가 입력되고, 가산기(10-2)는, 역극성 참조 신호 부여부(20A)로부터 역극성의 참조 신호가 입력된다. 아날로그 필터부(70-1)에는, 가산기(10-1)로부터, 아날로그 신호와 참조 신호를 가산하여 얻어진 중첩 완료 신호가 입력된다. 아날로그 필터부(70-2)에는, 가산기(10-2)로부터, 아날로그 신호와 역극성의 참조 신호를 가산하여 얻어진 역극성 중첩 완료 신호가 입력된다. A/D 변환부(30-1)에는, 아날로그 필터부(70-1)로부터, 중첩 완료 신호를 감시에 적합한 주파수 대역으로 변환하여 얻어진 중첩/필터 완료 신호가 입력된다. A/D 변환부(30-2)에는, 아날로그 필터부(70-2)로부터 역극성 중첩 완료 신호를 감시에 적합한 주파수 대역으로 변환하여 얻어진 역극성 중첩/필터 완료 신호가 입력된다. 판정부(90)에는, A/D 변환부(30-1)로부터, 중첩/필터 완료 신호를 변환하여 얻어진 디지털값이 입력되고, A/D 변환부(30-2)로부터, 역극성 중첩/필터 완료 신호를 변환하여 얻어진 디지털값이 입력된다. 판정부(90)는, 디지털값에 대하여 소정의 연산을 행함으로써, 참조 신호를 추출하고, A/D 변환 정밀도의 감시를 행한다. 판정부(90)는, 이상을 검지했을 경우, 도시하지 않은 디지털 보호 제어 장치의 모니터링용 디바이스에 이상 검지를 통지한다.

도 11 및 도 12는, 제4 실시형태의 감시를 위한 연산 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 11은, A/D 변환부(30-1 및 30-2)에 관해서 특성 이상이 발생하고 있지 않은 경우의 각 신호의 추이를 나타내는 도면이다.

도 11의 (A)에 나타내는 바와 같이, 아날로그 신호는 교류이고, 도 8의 (B) 및 (C)에 나타내는 바와 같이, 참조 신호는 직류이다. 도 11의 (D)에 나타내는 바와 같이, A/D 변환부(30-1)의 A/D 변환 결과는 아날로그 신호와 참조 신호를 가산한 것으로 되고, 도 8의 (E)에 나타내는 바와 같이, A/D 변환부(30-2)의 A/D 변환 결과는 아날로그 신호와 역극성 참조 신호를 가산한 것으로 된다. 도 8의 (F)에 나타내는 바와 같이, A/D 변환부(30-1)의 A/D 변환 결과는, 중첩 완료 신호를 디지털값으로 변환한 것이다(도면에서는 곡선으로 나타내고 있지만, 실제로는 샘플링 기간마다의 점렬이다). 도 8의 (G)에 나타내는 바와 같이, A/D 변환부(30-2)의 A/D 변환 결과는, 역극성 중첩 완료 신호를 디지털값으로 변환한 것이다(도 8의 (F)와 마찬가지로, 실제로는 샘플링 기간마다의 점렬이다).

판정부(90)는, A/D 변환부(30-1)의 A/D 변환 결과(도 11의 (E))와 A/D 변환부(30-2)의 A/D 변환 결과(도 11의 (F))의 차(도 11의 (H))를 구함에 의해, 전력계통(E)으로부터의 입력 신호의 성분을 제거한, 판정용 신호를 구한다. 도 11의 예에서는, 판정용 신호가 참조 신호가 나타내는 값과 합치하므로, A/D 변환부(30) 및 신호 통과 회로부가 정상이라고 판정한다. 판정부(90)는, A/D 변환부(30-1)의 A/D 변환 결과(도 11의 (F))와 A/D 변환부(30-2)의 A/D 변환 결과(도 11의 (G))의 합(도 11의 (I))을 구함에 의해, 참조 신호의 성분과 역극성 참조 신호의 성분을 제거한 아날로그 신호 변환 결과를 얻을 수 있다. 이 아날로그 신호 변환 결과는, 입력 신호(도 11의 (A))의 진폭이 2배인 파형으로서 얻을 수 있고, 본래의 용도이다.

도 12는, A/D 변환부(30)에 관해서 특성 이상이 발생한 경우의 각 신호의 추이를 나타내는 도면이다. 도 12의 예에서는, A/D 변환부(30-1)의 A/D 변환 결과(도 12(F))와 A/D 변환부(30-2)의 A/D 변환 결과(도 12(G))의 차(도 12(H))가 참조 신호(도 12(B))와 합치하지 않으므로, 적어도 A/D 변환부(30) 또는 신호 통과 회로부가 이상이라고 판정한다.

이와 같은 구성에 의해서, 전력계통(E)으로부터의 아날로그 신호를 2개의 A/D 변환부(30)에 입력하고, 한쪽의 A/D 변환부(30)에 참조 신호를 중첩하고, 다른 쪽의 A/D 변환부(30)에 역극성의 참조 신호를 중첩한 후, 2개의 A/D 변환 결과에 대해서 소정의 연산을 행함으로써, 참조 신호의 성분만을 추출할 수 있는지의 여부를 판단 기준으로 해서, 특성 이상의 감시를 행할 수 있다.

이상 설명한 제4 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(4)에 의하면, 참조 신호를 중첩한 제1 A/D 변환부(30)의 A/D 변환 결과의 디지털값과, 역극성의 참조 신호를 중첩한 제2 A/D 변환부(30)의 A/D 변환 결과의 디지털값의 일부 또는 모두에 대하여 소정의 연산을 행함에 의해, 아날로그 신호의 샘플링을 끊기게 하지 않고, 특성 이상의 감시를 행할 수 있다.

제1 내지 4의 실시형태에서 중첩하는 참조 신호를, 전력계통(E)으로부터의 아날로그 신호보다 높은 주파수의 고조파 신호로 하면, 아날로그 필터부(70)에서, 참조 신호를 포함시킨 고조파 대역의 신호가 컷된다. 판정부(90)는, 입력된 신호의 고조파 성분을 예를 들면 FFT(Fast Fourier Transform) 처리에 의해서 추출하고, 고조파 성분이 충분히 감쇠되어 있는지의 여부를 판정함으로써, 아날로그 필터부(70)의 열화를 용이하게 발견할 수 있다.

제1 내지 4의 실시형태에서 중첩하는 참조 신호를, 직류와, 전력계통(E)으로부터의 아날로그 신호보다 높은 주파수의 고조파 신호의 양쪽으로 구성되는 신호로 하면, 입력 신호를 일정 기간 계측함으로써 전력계통(E)으로부터의 입력에 영향 받지 않고 참조 신호의 고감도의 감시를 행할 수 있으며, 또한, 아날로그 필터의 열화를 용이하게 발견하는 것이 가능하게 된다.

제1 내지 4의 실시형태에서 중첩하는 참조 신호에 고조파 신호를 이용할 경우, 전력계통(E)의 주파수의 51배 이상의 높은 주파수로 한다. 일반적인 전력계통의 노이즈컷을 위한 고조파 계측은, 주파수가 입력파의 주파수의 50배까지의 고조파를 계측 대상으로 하는 경우가 많다. 참조 신호는, 전력계통(E)의 주파수의 51배 이상의 높은 주파수로 함으로써, 전력계통(E)에 유래하는 노이즈의 영향을 받지 않고, 정확하게 측정된다. 전력계통(E)의 아날로그 신호는, 참조 신호로서 전력계통(E)의 주파수의 51배 이상의 고주파 신호가 이용됨으로써, 참조 신호인 고주파 신호의 전압 변동의 영향을 받지 않고, 정확하게 측정되어 다른 구성으로 출력된다.

제1 내지 4의 실시형태에서 중첩하는 참조 신호를, 시계열로 값(전압)이 변화하는 직류 신호로 구성되는 신호로 하면, A/D 변환부(30)의 직류 오프셋이 큰 경우에도, 직류 오프셋에 의한 영향을 받지 않고 A/D 변환의 게인에 대하여 고감도의 감시를 행할 수 있다. 동시에, 이 구성에서는, 특정의 입력 범위에서 정밀도 이상으로 되는 모드의 불량의 검출 확률을 높이는 효과도 기대할 수 있다.

제1 내지 4의 실시형태에서 중첩하는 참조 신호를, 전력계통(E)의 주파수보다 낮은 저주파 신호(직류가 아니다)로 했을 경우, 전력계통(E)으로부터의 입력에 영향 받지 않고 고감도의 감시를 행할 수 있고, 또한 A/D 변환부(30)의 직류 오프셋이 큰 경우에도, 직류 오프셋에 의한 영향을 받지 않고 A/D 변환의 게인에 대하여 고감도의 감시를 행할 수 있다. 저주파 신호는, 교류 신호로 한정하지 않으며, 삼각파 등이어도 된다. 예를 들면, 저주파 신호를 통하게 하기 어려운 계기용 변성기(PT, CT) 등은, 디지털 보호 제어 장치 내의 참조 신호 부여부보다 상류에 부착하는 것이 상정된다. 따라서, 아날로그 신호는, 저주파 성분이 컷된 상태에서 디지털 보호 제어 장치에 입력된다. 이 때문에, 저주파 신호를 참조 신호로 하면, A/D 변환부(30)에서, 참조 신호만을 고감도로 추출할 수 있고, 결과적으로 고감도의 감시를 가능하게 할 수 있다.

(제5 실시형태)

이하, 제5 실시형태에 대하여 설명한다. 도 13은, 제5 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(5)의 구성도이다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 전력계통(E)에 접속되는 디지털 보호 제어 장치(5)는, 예를 들면, 참조 신호 부여부(20)와, A/D 변환부(30-1 및 30-2)와, 판정부(90)와, 멀티플렉서(110-1 및 110-2)를 구비한다. 이하, 어느 멀티플렉서인지를 구별하지 않을 때는, 단순히 멀티플렉서(110)라 한다.

멀티플렉서(110)에는, 전력계통(E)으로부터 아날로그 신호가 입력된다. 또한, 멀티플렉서(110)에는, 참조 신호 부여부(20)로부터 참조 신호가 입력된다. A/D 변환부(30)는, 멀티플렉서(110)로부터, 아날로그 신호 또는 참조 신호 중 어느 하나가 선택적으로 입력되거나, 혹은, 아날로그 신호와 참조 신호의 양쪽이 입력된다. 적어도 하나 이상의 A/D 변환부(30)에는, 아날로그 신호가 입력되도록 제어 또는 수동으로 전환하면 바람직하다. 이렇게 하면, 어느 A/D 변환부(30)가 참조 신호를 입력하고 있을 때에도, 아날로그 신호의 샘플링이 끊기지 않도록 할 수 있다.

판정부(90)는, A/D 변환부(30)에 의해, A/D 변환 결과의 디지털값이 입력된다. 판정부(90)는 멀티플렉서(110)를 제어하고, 그 상태를 파악하고 있다. 판정부(90)는, A/D 변환부(30)로부터 입력된 신호가, 아날로그 신호에 의거하는 것인지, 참조 신호에 의거하는 것인지를 파악하고 있기 때문에, 아날로그 신호에 의거하는 신호는, 본래의 A/D 변환 결과로서 다른 구성에 출력한다. 판정부(90)는, 참조 신호에 의거하는 신호가 소정의 범위에 있는지의 여부에 의거해서, A/D 변환 회로의 건전성 감시를 행한다. 판정부(90)는, 소정의 연산 결과가 소정의 범위에 없는 경우에 이상으로 검지하고, 도시하지 않는 디지털 보호 제어 장치의 모니터링용 디바이스에 통지한다.

판정부(90)는, 아날로그 신호를 모든 A/D 변환부(30)에 접속하는 것도 가능하다. 판정부(90)는, A/D 변환부(30)의 아날로그 신호의 변환 결과의 각각을 상호 비교하고, 2개의 A/D 변환 결과에 차가 발생했을 경우(어긋남값이 있을 경우)에, 적어도 A/D 변환부(30) 어느 하나에 문제가 있는 것을 조기에 검지할 수 있다.

이와 같은 구성에 의해서, 전력계통(E)으로부터의 아날로그 신호와 참조 신호를, 멀티플렉서(110)에 의해 선택적으로 전환하고 복수의 A/D 변환부(30)에 출력함으로써, 아날로그 신호의 샘플링을 계속하면서, A/D 변환부(30)의 이상의 감시를 행할 수 있다.

이상 설명한 제5 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(5)에 의하면, 전력계통(E)으로부터의 동일 채널의 아날로그 신호와 참조 신호를 선택적으로 A/D 변환부(30)에 입력함으로써, 아날로그 신호를 연속해서 샘플링하면서, A/D 변환부(30)의 특성 이상의 감시를 행할 수 있다.

(제6 실시형태)

도 14는, 제6 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(6)의 구성도이다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 전력계통(E)에 접속되는 디지털 보호 제어 장치(6)는, 예를 들면, 참조 신호 부여부(20)와, A/D 변환부(30-1 및 30-2)와, 판정부(90)와, 저항부(100-1 및 100-2)와, 전환 스위치부(120)를 구비한다. 전환 스위치부(120)는, "입력 전환부"의 일례이다.

저항부(100-1)에는, 전력계통(E)으로부터 아날로그 신호가 입력된다. 저항부(100-2)에는, 전력계통(E)으로부터 아날로그 신호가 입력된다. A/D 변환부(30-1)에는, 저항부(100-1)로부터 게인 조정된 아날로그 신호가 입력된다. A/D 변환부(30-2)에는, 저항부(100-2)로부터 게인 조정된 아날로그 신호가 입력된다. A/D 변환부(30-1, 30-2) 중 어느 한쪽에는, 참조 신호 부여부(20)로부터 참조 신호가 입력된다. 판정부(90)는, 참조 신호를 A/D 변환부(30-1 또는 30-2)의 어느 쪽에 입력할지를, 전환 스위치부(120)를 이용하여 제어한다. 참조 신호는, 참조 신호 부여부(20)측의 출력 임피던스를, A/D 변환부(30)보다 낮게 해둠에 의해, 전력계통(E)으로부터의 아날로그 신호의 영향을 받지 않고, A/D 변환부(30)에 입력된다.

판정부(90)에는, A/D 변환부(30-1 및 30-2)에 의해, A/D 변환 결과의 디지털값이 각각 입력된다. 판정부(90)는 전환 스위치부(120)를 제어하여 그 상태를 파악하고 있다. 판정부(90)는, A/D 변환부(30)로부터 입력된 신호가, 아날로그 신호에 의거하는 것인지, 아날로그 신호에 참조 신호가 중첩된 신호에 의거하는 것인지를 파악하고 있기 때문에, 아날로그 신호에 의거하는 신호는, 본래의 A/D 변환 결과로서 다른 구성에 출력한다. 판정부(90)는, 아날로그 신호에 의거하는 신호의 A/D 변환 결과와, 아날로그 신호에 참조 신호가 중첩된 신호에 의거하는 신호의 A/D 변환 결과의 차를 구함으로써, 참조 신호의 성분의 추출을 행한다. 판정부(90)는, 추출 결과가 소정의 범위에 있는지의 여부에 의거해서, A/D 변환 회로의 건전성 감시를 행한다. 판정부(90)는, 소정의 연산 결과가 소정의 범위에 없는 경우에 이상으로 검지하고, 도시하지 않는 디지털 보호 제어 장치의 모니터링용 디바이스에 통지한다.

이와 같은 구성에 의해서, 전력계통(E)으로부터의 아날로그 신호를 복수의 A/D 변환부(30)에서 입력하면서, 전환 스위치부(120)에 의해 참조 신호를 하나의 A/D 변환부(30)에 선택적으로 출력함으로써, 아날로그 신호의 샘플링을 계속하면서, A/D 변환부(30)의 이상의 감시를 행할 수 있다.

이상 설명한 제6 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(6)에 의하면, 전력계통(E)으로부터의 아날로그 신호와 참조 신호의 양쪽과 접속하는 A/D 변환부(30)의 A/D 변환 결과와, 전력계통(E)으로부터의 아날로그 신호와 접속하는 A/D 변환부(30)의 A/D 변환 결과에 소정의 연산을 행함으로써, 아날로그 신호를 연속해서 샘플링하면서, 복수의 A/D 변환부(30) 중 적어도 하나 이상의 A/D 변환부(30)에서, 참조 신호를 입력해서 특성 이상의 감시를 행할 수 있다.

(제7 실시형태)

이하, 제7 실시형태에 대하여 설명한다. 도 15는, 제7 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(7)의 구성도이다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 전력계통(E-1 및 E-2)에 접속되는 디지털 보호 제어 장치(7)는, 예를 들면, 참조 신호 부여부(20)와, A/D 변환부(30-1, 30-2, 및 30-3)와, 판정/신호 제어부(90#)와, 멀티플렉서(110-1, 110-2, 및 110-3)를 구비한다. 이하, 제5 실시형태와의 상위점을 중심으로 설명하고, 제5 실시형태와의 공통점에 대해서는 설명을 생략한다.

멀티플렉서(110)에는, 전력계통(E-1)으로부터 아날로그 신호(S1)가, 전력계통(E-2)으로부터 아날로그 신호(S2)가, 참조 신호 부여부(20)로부터 참조 신호가 입력된다. A/D 변환부(30)는, 멀티플렉서(110)로부터, 아날로그 신호(S1) 또는 아날로그 신호(S2) 또는 참조 신호 중 어느 하나가 선택적으로 입력된다.

예를 들면 디지털 보호 제어 장치(7)에서는, A/D 변환부(30-1)에서 참조 신호, A/D 변환부(30-2)에서 아날로그 신호(S1), A/D 변환부(30-3)에서 아날로그 신호(S2)의 샘플링을 개시하고, 일정 시간 경과 후에, A/D 변환부(30-1)에서 아날로그 신호(S1), A/D 변환부(30-2)에서 참조 신호, A/D 변환부(30-3)에서 아날로그 신호(S2)를 입력하도록 전환을 행하고, 샘플링을 계속한다. 디지털 보호 제어 장치(7)는, 일정 시간 더 경과 후에, A/D 변환부(30-1)에 아날로그 신호(S1), A/D 변환부(30-2)에 아날로그 신호(S2), A/D 변환부(30-3)에 참조 신호를 입력하도록 전환을 행하고, 샘플링을 계속한다. 디지털 보호 제어 장치(7)는, 이와 같이 입력 채널을 전환해 감에 의해, 참조 신호에 의한 A/D 변환부(30)의 A/D 변환 정밀도의 감시를 행하면서, 아날로그 신호(S1 및 S2)의 샘플링을 계속할 수 있다. 판정/신호 제어부(90#)는, A/D 변환부(30)로부터 입력된 신호가, 아날로그 신호에 의거하는 것인지, 참조 신호에 의거하는 것인지를 파악하고 있다. 판정/신호 제어부(90#)는, 참조 신호에 의거하는 신호의 판정 결과가 소정의 범위에 있는지의 여부에 의거해서, A/D 변환 회로의 건전성 감시를 행한다. 판정/신호 제어부(90#)는, 제1∼제5 실시형태의 판정부(90)와는 달리, 아날로그 신호에 의거하는 신호를, 본래의 A/D 변환 결과로서 다른 구성에 출력한다. 이와 같은 기능은, 다른 실시형태에 있어서 마련되어도 된다. A/D 변환부(30)는, 제5 실시형태에서 마찬가지의 검증을 행할 경우, 최소 아날로그 신호 채널수의 2배의 개수가 필요하다. 한편, A/D 변환부(30)는, 제7 실시형태에서는, 최소 (아날로그 신호 채널수+1)개 있으면 되고, A/D 변환부(30)의 필요 개수를 삭감할 수 있다. 도 15에서는, 2개의 아날로그 신호(S1 및 S2)를 3개의 A/D 변환부(30)를 통해서 감시 및 판정하는 예를 나타냈지만, 본 실시형태의 구성을 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 3개 이상의 아날로그 신호를 임의의 수의 A/D 변환부(30)를 통해서 감시 및 판정하는 응용예가 상정된다.

이와 같은 구성에 의해서, 전력계통(E)으로부터 아날로그 신호의 샘플링을 복수의 A/D 변환부(30)에서 행함으로써, 참조 신호로 각 A/D 변환부(30)의 이상 감시를 행하면서, 디지털 보호 계통 장치 내의 아날로그 신호 채널을 계속해서 샘플링할 수 있다.

이상 설명한 제7 실시형태의 디지털 보호 제어 장치(7)에 의하면, 전력계통(E)으로부터의 동일 채널의 아날로그 신호를 복수의 A/D 변환부(30)에 접속 가능하고, 각 A/D 변환부(30)에는 서로 다른 아날로그 신호 채널을 접속이 가능한 장치를 설치함으로써, 장치 전체에서의 A/D 변환부(30)의 개수를 (아날로그 채널수+1)개로 억제할 수 있다.

제1 내지 7의 실시형태에서 이용하는 A/D 변환부(30)에 있어서, 복수 마련하는 A/D 변환부(30)는, 변환 방식이 서로 다른 A/D 변환기가 병용되어도 된다. 복수 마련하는 A/D 변환부(30)에서, 예를 들면, 적어도 하나의 A/D 변환부(30)는 축차 비교형 A/D 변환기로 구성되고, 적어도 다른 하나의 A/D 변환부(30)는 ΔΣ형 A/D 변환기로 구성된다. ΔΣ형 A/D 변환기는, 축차 비교형 A/D 변환기에 비해서 고분해능이지만, A/D 변환 속도가 느리다. ΔΣ형 A/D 변환기는 응답성이 느려서, 멀티플렉서(110) 등에서 빈번하게 입력 신호들간을 전환하는 처리에는 적합하지 않다. 한편, 축차 비교형 A/D 변환기는, ΔΣ형 A/D 변환기에 비해서, 분해능이 낮지만, 변환 속도가 빨라서 응답성도 높고, 멀티플렉서(110) 등에서 빈번하게 입력 신호들간을 전환하는 처리에도 대응할 수 있다. 그 때문에, 장치 내의 A/D 변환부(30)는, 축차 비교형 A/D 변환기와 ΔΣ형 A/D 변환기의 양쪽을 이용함으로써, 각 형의 이점을 살린 계측 감시를 실현한다. ΔΣ형 A/D 변환기는, 내부에 귀환 회로를 갖고 있기 때문에, 입력에 대하여 과도적으로 불안정한 응동(應動)을 나타내는 경우가 있다. 그 때문에, ΔΣ형 A/D 변환기의 출력 결과와 축차 비교형 A/D 변환기의 출력 결과의 비교를 행함으로써, ΔΣ형 A/D 변환기가 불안정한 응동으로 되어 있지 않은지의 감시를 행할 수 있다.

제1 내지 7의 실시형태에서 이용하는 A/D 변환부(30)에 있어서, 복수의 ΔΣ형 A/D 변환기가 불안정한 응동으로 되어 있지 않은지의 감시는, 같은 게인 조정의 조건 하에서, 같은 채널의 아날로그 신호를 입력해도, 결과가 같아져서, 이상을 발견할 수 없다. 한편, 복수 마련하는 A/D 변환부(30)는, 서로 다른 게인 조정의 조건 하에서, 같은 채널의 아날로그 신호가 입력되면, 게인이 높은 쪽의 ΔΣ형 A/D 변환기에 비해서, 게인이 낮은 쪽의 ΔΣ형 A/D 변환기가 안정되는 경향이 있다. 그 때문에, 판정부(90)는, 게인이 높은 쪽의 A/D 변환기와 게인이 낮은 쪽의 A/D 변환기가 서로 다른 응동으로 되었을 경우에, 이상이라고 판정할 수 있다.

제1 내지 7의 실시형태의 디지털 보호 제어 장치가, 입력 신호가 작은 채널과, 입력 신호가 큰 채널로 이루어지는 복수의 아날로그 신호와 접속할 경우, 아날로그 신호가 작은 경우는 게인이 큰 쪽의 A/D 변환부(30)를 사용하고, 아날로그 신호가 큰 경우는 게인이 작은 쪽의 A/D 변환부(30)를 사용함으로써, 다이내믹 레인지가 높은 A/D 변환이 가능하게 된다.

제1 내지 7의 실시형태에서 이용하는 복수의 A/D 변환부(30)에 있어서, 적어도 하나의 A/D 변환부(30)는 오버 샘플링형 A/D 변환기를 포함하는 것으로 해도 된다. 오버 샘플링형 A/D 변환기는, 입력 신호를 연속해서 샘플링할 필요가 없지만, 제1 내지 7의 실시형태의 디지털 보호 제어 장치에서는, 입력 신호를 끊기게 하지 않고 샘플링이 가능하다. 전술한 바와 같이, 제1 내지 7의 실시형태의 디지털 보호 제어 장치에서는, A/D 변환부(30)는, 참조 신호를 감시할 수 있다. 그 때문에, 제1 내지 7의 실시형태의 디지털 보호 제어 장치에서는, 오버 샘플링형 A/D 변환기가 사용 가능하게 된다.

이상 설명한 적어도 하나의 실시형태에 따르면, 디지털 보호 제어 장치는, 복수의 A/D 변환부(30)를 갖고, 적어도 하나의 A/D 변환부(30)에, 참조 신호를 아날로그 신호에 중첩시켜서 입력함으로써, 디지털 보호 제어 장치 자체의 고감도의 이상 감시를 행할 수 있고, 동시에 전력계통(E)으로부터의 입력 아날로그 신호의 샘플링을 연속적으로 행할 수 있다.

본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 실시형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 각종 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 특허청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다.

Claims

전력계통으로부터의 아날로그 신호를 디지털값으로 변환하도록 구성되는 복수의 아날로그/디지털 변환부(이하, A/D 변환부)와,
상기 복수의 A/D 변환부에 입력되는 상기 아날로그 신호에 대해서 참조 신호를 중첩시키도록 구성되는 참조 신호 부여부와,
상기 복수의 A/D 변환부 중, 상기 참조 신호 부여부에 의해 상기 참조 신호가 중첩된 상기 아날로그 신호의 입력을 수신한 하나 이상의 피접속 A/D 변환부로부터 출력된 디지털값으로부터, 상기 참조 신호의 성분을 추출하도록 구성되는 참조 신호 추출부와,
상기 참조 신호 추출부에 의해 추출된 상기 참조 신호의 성분에 의거해서, 상기 하나 이상의 피접속 A/D 변환부, 및 상기 하나 이상의 피접속 A/D 변환부의 상류의 회로의 적어도 한쪽에 이상이 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성되는 제1 판정부와,
상기 복수의 A/D 변환부로부터 출력된 디지털값들을 상대적으로 비교함으로써, 상기 복수의 A/D 변환부의 적어도 일부에 이상이 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성되는 제2 판정부
를 구비하는 디지털 보호 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 A/D 변환부와 상기 참조 신호가 입력되는 노드 사이에, 아날로그 필터부를 더 구비하고,
상기 제1 판정부는, 상기 하나 이상의 피접속 A/D 변환부, 상기 아날로그 필터부, 및 상기 피접속 A/D 변환부의 상류의 회로의 적어도 한쪽에 이상이 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성되고,
상기 제2 판정부는, 상기 복수의 A/D 변환부로부터 출력된 디지털값들을 상대적으로 비교함으로써, 상기 복수의 A/D 변환부의 적어도 일부에 이상이 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성되는,
디지털 보호 제어 장치.
전력계통으로부터의 아날로그 신호에 의거해서, 서로 역극성인 제1 차동 신호 및 제2 차동 신호를 생성하도록 구성되는 입력 변환부와,
상기 입력 변환부로부터 출력된 상기 제1 차동 신호와 상기 제2 차동 신호의 각각에 참조 신호를 중첩하도록 구성되는 참조 신호 부여부와,
상기 참조 신호가 중첩된 제1 차동 신호를 A/D 변환하도록 구성되는 제1 A/D 변환부와,
상기 참조 신호가 중첩된 제2 차동 신호를 A/D 변환하도록 구성되는 제2 A/D 변환부와,
상기 제1 A/D 변환부에 의해 출력된 디지털값, 및 상기 제2 A/D 변환부에 의해 출력된 디지털값에 대해서, 소정의 연산을 행해서, 상기 참조 신호의 성분을 추출함으로써, 상기 제1 A/D 변환부와 상기 제2 A/D 변환부에 이상이 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성되는 판정부
를 구비하는 디지털 보호 제어 장치.
제3항에 있어서,
상기 판정부는, 상기 소정의 연산으로서, 상기 입력 변환부로부터 출력된 양측(positive-side) 중첩 완료 신호의 A/D 변환 결과와, 음측(negative-side) 중첩 완료 신호의 A/D 변환 결과의 합을 구하는 연산을 행하도록 구성되는,
디지털 보호 제어 장치.
제3항에 있어서,
상기 입력 변환부의 양측 중첩 완료 신호의 A/D 변환 결과와 음측 중첩 완료 신호의 A/D 변환 결과가 입력에 대하여 각각 서로 다른 게인을 갖고,
상기 판정부는, 상기 소정의 연산으로서, 상기 양측 중첩 완료 신호의 A/D 변환 결과에 포함되는 상기 아날로그 신호와 상기 음측 중첩 완료 신호의 A/D 변환 결과에 포함되는 상기 아날로그 신호의 성분을 서로 상쇄하도록, 가중 가산하는 연산을 행하도록 구성되는,
디지털 보호 제어 장치.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 변환부의 양측 중첩 완료 신호의 A/D 변환 결과와 음측 중첩 완료 신호의 A/D 변환 결과가 입력에 대하여, 동일 또는 서로 다른 게인을 갖고,
상기 판정부는, 상기 양측 중첩 완료 신호의 A/D 변환 결과와, 상기 음측 중첩 완료 신호의 A/D 변환 결과에 포함되는 상기 참조 신호의 성분을 서로 상쇄하도록, 가중을 해서 차를 구함으로써, 상기 참조 신호를 제거해서 상기 아날로그 신호를 추출하도록 구성되는,
디지털 보호 제어 장치.
전력계통으로부터의 아날로그 신호를 디지털값으로 변환하도록 구성되는 제1 A/D 변환부와,
상기 아날로그 신호를 디지털값으로 변환하도록 구성되는 제2 A/D 변환부와,
상기 제1 A/D 변환부에 입력되는 아날로그 신호에 참조 신호를 중첩하도록 구성되는 참조 신호 부여부와,
상기 제2 A/D 변환부에 입력되는 아날로그 신호에 상기 참조 신호와는 역극성인 참조 신호를 부여하도록 구성되는 역극성 참조 신호 부여부와,
상기 제1 및 제2 A/D 변환부로부터 출력된 디지털값의 일부, 또는 모두에 대해서 소정의 연산을 행함으로써, 상기 전력계통으로부터의 아날로그 신호의 성분을 제거하고, 상기 참조 신호의 성분을 추출함에 의해, 적어도 상기 제1 또는 제2 A/D 변환부의 변환 정밀도의 감시를 행하도록 구성되는 판정부
를 구비하는 디지털 보호 제어 장치.
제7항에 있어서,
상기 판정부는, 상기 소정의 연산으로서, 상기 참조 신호를 중첩한 아날로그 신호의 A/D 변환 결과와, 상기 참조 신호와는 역극성인 참조 신호를 중첩한 아날로그 신호의 A/D 변환 결과의 차를 구하는 연산을 행하도록 구성되는,
디지털 보호 제어 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2 A/D 변환부의 출력이 상기 아날로그 신호의 신호 강도에 대해서 서로 다른 게인을 갖고,
상기 판정부는, 상기 소정의 연산으로서, 상기 참조 신호를 중첩한 아날로그 신호의 A/D 변환 결과에 포함되고 상기 참조 신호와는 역극성인 참조 신호를 중첩한 아날로그 신호의 A/D 변환 결과에 포함되는 상기 아날로그 신호의 성분을 서로 상쇄하도록, 상기 게인에 의거하는 가중 가산하는 연산을 행하도록 구성되는,
디지털 보호 제어 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 참조 신호를 중첩한 아날로그 신호의 A/D 변환 결과와 상기 참조 신호와는 역극성인 참조 신호를 중첩한 아날로그 신호의 A/D 변환 결과가 입력에 대하여, 동일 또는 서로 다른 게인을 갖고,
상기 판정부는, 상기 참조 신호를 중첩한 아날로그 신호의 A/D 변환 결과와, 상기 참조 신호와는 역극성인 참조 신호를 중첩한 아날로그 신호의 A/D 변환 결과에 포함되는 상기 참조 신호의 성분을 서로 상쇄하도록, 가중 가산하는 연산을 행하도록 구성되는,
디지털 보호 제어 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 참조 신호는 직류 신호인,
디지털 보호 제어 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 참조 신호는, 전력계통의 아날로그 교류 전기량보다 높은 주파수의 고조파 신호인,
디지털 보호 제어 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 참조 신호는, 직류 신호와, 전력계통의 아날로그 교류 전기량보다 높은 주파수의 고조파 신호의 양쪽인,
디지털 보호 제어 장치.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 고조파 신호는 전력계통의 아날로그 신호의 51배 이상의 주파수를 갖는,
디지털 보호 제어 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 참조 신호는, 시계열로 전압이 변화하는 직류 신호를 포함하는 신호인,
디지털 보호 제어 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 참조 신호는, 전력계통의 교류 주파수보다 낮은 주파수의 저주파 신호인,
디지털 보호 제어 장치.
제16항에 있어서,
상기 저주파 신호의 주파수는 1Hz 이하인,
디지털 보호 제어 장치.
입력 신호를 디지털값으로 변환하도록 구성되는 복수의 A/D 변환부와,
상기 복수의 A/D 변환부에는, 전력계통으로부터의 아날로그 신호와 참조 신호 중 적어도 한쪽을 입력하고, 상기 아날로그 신호를 입력할지 상기 참조 신호를 입력할지의 선택은, 상기 복수의 A/D 변환부의 각각에 있어서 제어하도록 구성되는 입력 전환부와,
상기 복수의 A/D 변환부 중 상기 참조 신호가 입력된 적어도 하나 이상의 A/D 변환부로부터 출력된 변환 결과의 내용에 의거해서, 상기 복수의 A/D 변환부 중 상기 참조 신호가 입력된 A/D 변환부의 변환 정밀도의 감시를 행하도록 구성되는 판정부
를 구비하는, 디지털 보호 제어 장치.
제18항에 있어서,
상기 아날로그 신호를, 상기 복수의 A/D 변환부 중 2개 이상의 A/D 변환부에 입력하고,
상기 판정부는, 상기 2개 이상의 A/D 변환부의 변환 결과를 서로 비교함에 의해 상기 아날로그 신호가 입력된 상기 A/D 변환부에 이상이 발생했는지의 여부의 감시를 행하도록 구성되는,
디지털 보호 제어 장치.
제18항에 있어서,
상기 전력계통으로부터의 복수 채널의 아날로그 신호를, 상기 복수의 A/D 변환부에 각각 접속 가능하게 하고,
상기 복수의 A/D 변환부의 수는 상기 복수 채널의 아날로그 신호의 채널수보다 많은 것으로 하고, 상기 복수의 A/D 변환부 중, 하나 이상의 A/D 변환부가 상기 참조 신호의 입력을 수신하고 있을 때에도, 상기 복수 채널의 아날로그 신호의 모두를, 상기 복수의 A/D 변환부 중 적어도 하나 이상의 A/D 변환부에서 A/D 변환하는,
디지털 보호 제어 장치.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 A/D 변환부는, 변환 방식이 서로 다른 적어도 2개 이상의 A/D 변환기
를 구비하는, 디지털 보호 제어 장치.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 A/D 변환부는, 동일 채널의 아날로그 신호에 대하여, 출력하는 게인이 서로 다른 적어도 하나 이상의 A/D 변환기
를 구비하는, 디지털 보호 제어 장치.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 A/D 변환부는, 적어도 하나 이상의 오버 샘플링형 A/D 변환기
를 구비하는, 디지털 보호 제어 장치.