TW407389B - Method for adapting a protective relay to the mains frequency, and a protective relay - Google Patents

Description

經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 —___407389 五、發明説明（） — 發明領域： 本發明關於一種使保護繼電器適應主電源頻率之方 法，該方法包含以下步驟： 決定主電源頻率，及 取樣主電源頻率之一量得變數，以提供一實體取樣。 發明背景： 一般而言，主電源頻率相當地正確地等於額定頻率， 於歐洲，係為50Hz。這就是為何用以保護電網路之繼電 器保護經常係主要被設計用於一特定頻率。然而，該頻率 可以有關時間及位置相當地偏離開額定頻率，因此，繼電 器保護之操作精確性可以實際地降低。於啟動時，當發電 機未與網路連接時’頻率偏移有關於供給網路之發電機是 最大的。然後，頻率可以偏離開幾十赫茲，但繼電器保護 可以正確地動作。同時，當網路電力平衡上下擺動時，有 時候需要將網路分割成諸分區，諸分區頻率可以偏離開额 定°同時’於這些例子中，頻率可以偏離幾赫茲。 於一種由歐洲專利第EP325786號所揭示之已知方法 中’一保護繼電器係被適用以藉由調整一用於取樣之類比 至數位轉換器（A/D轉換器）之實體取樣頻率，而改變主電 源頻率，使得每交流及電壓週期之取樣數假設為常數。該 基於改變實體取樣頻率之方法需要更多之電子元件，因 此’需要更複雜之裝置，因此，保護繼電器之成本便異常 地增加》所有之A/D轉換器甚至不能動態地改變實體取樣 _____ 第4頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（21GX 297公趁） (锖先閱讀背面之注意事項再•本頁 ."· 407389 Λ ----一_______ Η 五、發明説明（） Ss一_ 頻率。 另—種基於保持實體取樣頻率為常數及當 ^源頻

(請先間績背面之注意事項再功芍本S 率改變時，改變用於DFT取樣數量之已知方法係揭示於歐 洲專利第EP801 745號中。因此，當主電源頻率改變時， 每網路週期之取樣數量改變時，取樣頻率係為常數。該方 法之一缺點是主電源頻率是很少每週期之取樣數量為一 整數，這導致不正確之量測結果，以及不想要之振湯。 發明目的及概诚： 本發明之目的是提供一方法，其避免了上述之缺點， 並使得一保護繼電器之連接以一更可靠之方式及更簡單 設備進行。該目的係藉由本發明之方法進行，其特徵在於 該方法更包含步驟： 藉由軟體，基於實體取樣及已決定之主電源頻率，再 取樣量得變數，以提供虛擬取樣，並 基於虛擬取樣’執行量得變數之進一步處理。 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 本發明之方法是基於虚擬取樣之每網路週期之數目 為常數’虛擬取樣是基於實體取樣之而加以決定之想法。 結果’進一步操作’例如DFT可以藉由假設每週期之取樣 數目為常數而加以執行。 本發明之方法之優點是當主電源頻率改變時，每週期 之取樣數目係被保持常數，而不需要一有關於該實體取樣 頻率改變之複雜之裝置實行。再者，於一週期中之定數量 取樣確保了保護雉電器之良好操作正確性。 _頁 __ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公fp " '""""" 經濟部中央標準局員工消费合作社印聚 4〇7389 λ- _______Η ,五、發明説明（） 本發明同時也關於一頻率適應保護繼電器，該繼電器 包含併入一決定頻率機構之連接機構，該機構被用以決定 一電氣網路之頻率’ -取樣機構，安排以取樣一量得變 數，一機構用以決定該量得變數，及一致動機構其被安 排以基於決疋之量得變數而執行切換動作，其特徵在於該 保護繼電器更包含一資料處理機構，其係安排以基於由量 得變數所取出之實體取樣，而決定量得變數之虛擬取樣， 使得其每網路週期是為冑丨，以&決定變數之機構， 被安排以基於虛擬取樣而決定量得變數之想要特性並控 制致動機構。藉由此種頻率適應保護繼電器，本發明之方 法之優點可以以一簡單及可靠之結構完成。 圖式簡單說明： 於以下之說明將配合較佳實施例，參考附圖加以作更 詳細說明，於囷中： 第1圖為本發明之方法之方塊囷。 第2圖為由本發明之方法所再取樣之信號之例示圏。 圖號對照說明： 1取樣機構 2頻率決定機構 3 電氣網路 4 處理機構 5 決定量得變數機構 6 致動機構 7 保護繼電器 _第6頁 本紙張尺度適用中1國家標车（匚奶）厶4規格（210'乂297公费了 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -装 ，νβ 線 經濟部中央橾準局員工消費合作杜印策 407389 五、發明説明（） _ ~ 發明詳細說明： 一種如第1圖所示之被分成功能方塊之保護繼電器係 被連接至一電氣網路3。繼電器之功能是決定於主電源中 之特定變數之特性，若需要時，執行切換動作。例如，主 電源之電流或電壓可以被決定。如於第丨圖所示之方式 中，保護繼電器7係被連接至電氣網路3,並依據本發^ 之万法，王電源頻率係使用—決定頻率機構2來決定主頻 率。為了決定主電源頻率，任何可用於頻率決定之裝置可 以被使用，假設該裝置係基於為一取樣機構所提供之量得 變數之值或量得變數然而，當頻率決定儘可能地精確 時，本發明之方法得到可能之最佳結果β於第丨圖中，決 定頻率機構2基於一取樣機構丨之輸出取得之取樣，而決 定主頻率。 依據該方法，主頻率之量得變數係更被以取樣機構i 來取樣，以提供實體取樣。該取樣機構以一由量得變數來 之固疋取樣頻率來取樣，該量得變數可以是主電源之電流 或電壓。例如’取樣機構1可以是一 A/D轉換器，其於— 疋時間轉換一類比輸入信號成為保有電路之數位輸出p 號。 依據第1囷，決定頻率機構2之輸出係連接至一處理 機構4，該機構4係基於由取樣機構1所接收之物理取樣 而藉由軟體而再取樣所量得之變數並提供虛擬變數，予以 依據本發明所決定之虚擬取樣1之每一網路週期之數量是 固定的。基於物理取樣及主頻率’處理機構4決定時間瞬 __ __第 7TT__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公蝥) ~~ f請先閱讀背面之注意事項再印.寫本頁} 装· 訂 A7 407389

五、發明説明（） 經濟部中央標率局貝工消费合作社印裝 間，於其間虚擬取樣係被決定。依據本發明之一實施例， 虛擬取樣之決定係基於物理取樣而藉由内插所作動。最簡 單之内插方法是線性内插，藉以基於該兩物理取樣值及時 間瞬間，虛擬取樣值係於已知想要時間瞬間加以決定。線 f生内插可以被執行，例如以以下之公式 yG ) = (1- / dts)x(k) + (dt/dts)x(k+l) 其中，x(k)及X(k+1)是連續物理取樣，於其間，虚擬 取樣y(j)是位於時間中，及dts是於物理取樣中之取樣間 之時間及dt是由一取樣x(k)之虚擬取樣之時間距離。 也有可能無虛擬取樣係落於兩連續物理取樣之間•另 一方面’多數虛擬取樣可能落於兩物理取樣之間。然而， 一新虛擬取樣是較佳由物理取樣計算出來，諸取樣係位於 時間中。第2圖例示一信號，該信號已經被以一特定固定 取樣頻率加以取樣。於第2圖中，物理取樣係藉由圓圈 (〇）8加以表示。為了提供每一週期之特定常數數量該 仏號被再取樣’新虛擬取樣係於囷中以交又（X)9加以表 示。 上述線性内插是最簡單的，但並不是唯—可能決定虚 擬之方法。該等虚擬取樣可以例如藉由多項式近似法加以 決定，該近似法考慮多數物理取樣，藉以更多正確虛擬取 樣可以獲得。所有用以再取樣之方法之共同特徵是由原始 物理取樣’它們提供新虚擬取樣，諸新虛擬取樣描述了具 有足夠正確性可用之信號之想要特性。 依據該方法，已經被決定之虚擬取樣，更進一步於一

第8T 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） rl.Jr---裝------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A~ B7 __i〇7389 五、發明説明（） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 決定量測變數機構5中被處理。進一步之虛擬取樣表示為 操作’可由該等操作中，由該等取樣中得到想要之特性。 當電壓是予以取樣之量得變數時，決定量測變數機構5可 以例如藉一 DFT轉換來計算該電壓之大小。量得變數可以 同時是電氣網路之任一其他特性’例如電流，電流之错波 分量，有效值或相角，或有效功率，無功功率，视在功率 或其他導出變數’例如由電流或諸電流或電壓或諸電壓所 計算出之電阻，電抗或阻抗。決定量得變數之機構可以同 時交替地使用不是DFT轉換以外之其他計算方法。 決疋量彳于變數機構5同時被安排以控制一致動機構 6。致動機構之控制，例如由設定於其中之限制導出量得 變數之一特徵’例如電壓時’加以執行。例如，於故障時， 致動機構6是一開關，其被安排以斷線電氣網路之兩分 區。 明顯地，熟習於本技藝者可知，本發明之基本想法之 技術進行可以以各種方式執行。因此，本發明及其實施例 並不是用以限制上述例子，而其可以在隨附之申請專利範 圍内加以改變。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第9頁 本紙張尺度逋用中國國家標隼（CNS )人4说格（210X297公沒）

Claims (1)

1. 407389 A8 B8 C8 D8 2 六、申請專利範圍 1·一種用以適應一保護繼電器（7)至主電源頻率 十 < 万法，該 方法包含下列步驟： 決定主電源頻率，及 取樣主電源頻率之一量得變數，以提供_實體 樣’其特徵在於，該方法更包含步驟： 藉由軟體’基於實體取樣及已決定之主電源頻率， 再取樣量得變數，以提供虛擬取樣，並 基於虚擬取樣，執行量得變數之進一步處理。 •如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之主+ 頻率量得變數之取樣更包含於預定時間段中決定量 變數值之步驟。 源 得 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝 .1T 3.如申請專利範圍第1或2項所述之方法， 穴τ上述之量 得變數之再取樣包含下列步驃： 計算與主電源頻率有關之時間瞬間，於嗜 疋这寺瞬間虚 擬取樣被決定，及 於諸時間瞬間，決定量得變數之值。 4·如申請專利範圍第3項所述之方法，其中上述之決定量 得變數值之步驟包含内插來自物理取樣之虚擬取樣。 5·如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中上述之虛擬取 樣之處理更包含有由諸虛擬取樣計算量得變數之想要 第10頁 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 線 經濟部中央橾隼局員工消费合作社印製 407389 Bd D8 六、申請專利範圍 特性的步驟。 6·—種頻率適應保護繼電器（7)，其至少包含併入一決定頻 率機構（2)之連接機構’該機構被用以決定一電氣網路（3) 之頻率’一取樣機構（1)，安排以取樣一量得變數，一 機構（5)用以決定該量得變數’及一致動機構（6)，其被 士排以基於決定之量得變數而執行切換動作，其特徵在 於該保護繼電器（7)更包含，一資料處理機構（4)，其係安 排以基於由量得變數所取出之實體取樣，而決定量得變 數之虛擬取樣，使得其每網路週期是為常數，以及決定 量得變數之機構（5)，被安排以基於虛擬取樣而決定量 得變數之想要特性並控制致動機構（6)。 7. 如申請專利範圍第6項所述之保護繼電器，其中上述之 量得變數之想要特性是電流或電壓之振幅。 8. 如申請專利範圍第6項所述之保護繼電器，其中上述之 量得變數之想要特性是電流或電壓之有效值。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 9. 如申請專利範圍第6項所述之保護繼電器，其中上述之 量得變數之想要特性是電流或電壓之相角。 10. 如申請專利範圍第6項所述之保護繼電器，其中上述之 想要特性是電流或電壓之諧波之振幅。 第11頁 本紙張尺度適用中困囷家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） A8407389 1六、申請專利範圍 之率 述功 上在 中視 其或 \ 率 器力 堪 J 鐘無 護J, 保率 之功 述效 所有 項是 6 性 第特 圍要 範想 利之 專數 請變 申得 如量 壓 電 諸 或 壓 電 及 流 電 諸 或 流 。 電抗 由阻 如或 例抗 ， 電 數， 變阻 出 電 導之 他出 其算 或計 ----Ί.—·(„----装-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) <1T 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐〉