JPH01107623A - ディジタル型逆電力保護継電器 - 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並列運転に適用するディジタル型
逆電力保護継電器に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種ディジタル型逆電力保護継電器として、第
３図に示すものがあった。

図において、１は電力会社より電力を受電する引込線、
２は電流検出用の変流器、３は受電しゃ断器、４は電圧
検出用の変成器、５は需要家の負荷、６は需要家の発電
機しゃ断器、７は需要家の発電機である。また１０はデ
ィジタル型逆電力保護継電器で変流器２からの電流入力
端子１１．変成器４からの電圧入力端子１２を有し、変
流器２からの電流を電流・電圧変換回路１３によって適
当な電圧に変換する。１４は変成器４からの電圧を適当
な電圧値に皺換する電圧変換回路、１５及び１６はサン
プリング定理から制限される周波数帯を除去するアナロ
グフィルター回路、１７は入力を一定間隔毎にサンプリ
ングして順次Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路、１８はサ
ンプリング量を用いて後述の演算を実行する演算回路、
１９はディジタル型逆電力保護継電器１ｏの出方端子を
示す。

次に第４図を参照し、動作について説明する。

まず第４図は逆電力保護継電器の特性を示すモデル図で
、Ｖ＾は変成器４から導入されるＡ相の相電圧、工＾（
Ｒ）は変流器２から導入されるＡ相の相電流で受電系統
から電力を受電している。Ａ相の相電流工＾（ρ）のベ
クトルはＡ相の相電圧ＶＡと同相方向に図示すべきであ
るが、次に述べる逆電力を検出する為に電流成分の極性
を並にして゛導入している。

また、Ｉ＾（Ｓｉ）は需要家側から受電系統へ電流が流
出する流出電流を示し、これは、受電系統側の送配電線
系統の事故で受電系統側の電源が喪失した場合、あるい
は、系統が連系している状態で、負荷の変化により需要
家の発電電力が余剰となった場合等に発生する。

そしてＰｓは、前記流出電流１屓Ｓ、により電力が流出
する逆電力の許容値を示し該逆電力の許容値Ｐｓ以上の
逆電力が発生すれど、これを逆電力保護継電器で検出し
て、第３図の受電しゃ断器３を引外し並列運転を解列す
るものである。

また、θは位相角でＡ相の相電圧Ｖ＾と、Ａ相の相電流
工＾（Ｒ）の相差角を示している。

次に第５図によりディジタル型逆電力保護継電器の原理
について説明する。まず、サンプリング間隔をωＴ（ω
Ｔ＝９０°）とした時の電圧Ｖと電流ｉのサンプリング
値をＶａｔ　ｌｅｅ　ｖ−１，ｌ−１とするとｙ、Ｘｉ
、＋ｖ−ＩＸｉ−ｔの演算を演算回路１８で行なうこと
により有効電力成分が得られる。

すなわち、Ｖｏｗ　ｌａｗ　Ｖ−１，ｌ−１は１次のよ
うに表わされる。

Ｖａ　”　ＶＡｓｉｎωｔ ｉ、＝Ｉ＾ｓｉｎ　（ωを一θ） ｖ−１＝ＶＡｓｉｎ　（ωｔ　−９０＠）ｉ−、＝工＾
ｓｉｎ　（ωｔ−９０°−〇）これらを互いに代入して
式を展開すると、次の（１）式が得られる。

ｖ、Ｘｉ、＋ｖ−ＩＸｉ−１＝ＶＡＩ＾ｃｏｓθ・（１
）ここで、Ｖ＾工＾Ｃｏｇθは有効電力成分が得られた
ことになる。

尚、上記原理は昭和６１年１月発行の電気協同研究、第
４１巻第４号の第４−１−３表中方式Ｃで記述されてい
る。

このようにして演算して得られた電力値が第４図で記述
した逆電力の許容値Ｐｓを上回ったか否かを次の（２）
式により判定することによって逆電力検出が可能となる
。

尚、ここで電力を受電している時には（１）式０式％（
１） 式の演算結果は負の値となるため（２）式から不動作と
なることが判る。

そこで需要家側から受電系統への電力流出を極力少なく
抑えようとする場合には逆電力の許容値　。

Ｐｓを小さな値に設定することになる。しかし。

通常、電力流出が生じる場合の電圧は定格電圧を保って
いるので、僅かの逆電力を検出しようとすると微少な電
流値を取込んで前記（１）式の演算を行なうことになる
。

しかしながら微少な電流では、第３図のアナログフィル
ター回路１５．１６の出力に発生している電子回路素子
の直流ドリフト電圧が無視できない。

ここで、直流ドリフト電圧をｋとすると電流ｉのサンプ
リング値ｌｅｅ　ｌ−１は ｉｎ　＝　Ｉ＾ｓｉｎ　（ωｔ−θ）＋ｋｉ　−１＝　
Ｉへｓｉｎ　（ωｔ　−９０”−〇）＋にで表わされる
ため、これらを（１）式に代入すると、（３）式となる
。

ｖ、ＸｉＯ＋ｖ−ＩＸｉ４＝ＶＡｓｉｎωｔＸ　（工＾
ｓｉｎ　（ωを一〇）十ｋ）十ＶＡｓｉｎ（ωｔ−９０
’　）刈ｌＡｓ１ｎ（ωｔ−９０”−θ）十ｋ）＝ＶＡ
　Ｉ　ＡＣＯＩＪθ＋Ｊ２　ｋ　ＶＡｓｉｎ　（（１１
ｔ　４５°）・・・・・・・・・（３）（３）式より逆
電力の許容値Ｐｓが小さい時には検出する流出電流■＾
ｃｓ＞も小さくなるので２項目の誤差要因は無視できな
いものである。

〔発明が解決しようとする問題点］ 従来のディジタル型逆電力保護継電器は以上のように構
成されているので、逆電力の許容値、Ｐｓを極力小さく
抑えて検出しようとすると流出電流Ｉｓも小さくなって
逆電力を検出する場合の弊害として電子回路素子の直流
ドリフトにより誤差が発生し逆電力継電器の精度が大幅
に低下するという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので需要家系統から流出する僅かな逆電力を検出
する場合でも電子回路素子の直流ドリフト電圧の影響を
受けない高精度のディジタル型逆電力保護継電器を得る
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るディジタル型逆電力保護継電器は電圧Ｖ
と電流ｉのサンプリング値より得られる有効電力電力成
分と、その半サイクル前の電圧Ｖと電流ｉのサンプリン
グ値とから得られる有効電力成分の算術和平均値を演算
回路の後段に設けた算術和平均回路によって求めること
によって直流ドリフト電圧の影響をなくするようにした
ものである。

〔作用〕

この発明におけるディジタル型逆電力保護継電器の有効
電力成分の演算では演算回路で演算した有効電力成分と
、その時点から半サイクル前の有効電力成分の演算結果
の算術和平均値を算術和平均回路によって求めることに
よって直流ドリフト電圧に起因する誤差項を零にする。

〔発明の実施例〕

以下この発明の実施例を図について説明する。

図中、第３図と同一の部分は同一の符号をもって図示し
た第１図において、２０はある時点の有効電力成分と、
その時点から半サイクル前の有効電力との算術和平均を
求める算術和平均回路、１００は本発明のディジタル型
逆電力保護継電器である。

また、第２図は１本発明の詳細な説明するための波形図
でサンプリング間隔をωＴ（ωＴ＝９０＠）とした時の
電圧Ｖと電流ｉのサンプリング値を図示したものである
。

次に動作について説明する。まず第２図において電流成
分に直流ドリフト電圧ｋを考慮すると各々のサンプリン
グ値は次式で表わされる。

ｖ６＝ＶＡｓｉｎωｔ　　　　　　ｉｎ　＝＝：ｌＡｓ
１ｎ　（ｃｓｔ−θ）＋ｋｖ−１＝ＶＡｇｉｎ（ωｔ−
９０″）　　　　ｉ　−１＝　ＩＡｓｉｎ　（ωｔ−９
０”−〇）＋ｋｖ−２＝ＶＡ８ｉｎ（ωｔ−１８０°）
　　　ｉ　−２＝　Ｉ　Ａｓ１ｎ　（ωｔ−１８０”−
〇）＋ｋｖ−３＝ＶＡｓｉｎ（ωｔ−２７０”　）　　
　　ｉ　−３＝　ＩＡｓｉｎ　（ωｔ−２７０’−〇）
＋にここで、電圧Ｖと電流ｉのサンプリング値Ｖｌｌｔ
Ｖ−１１ｉ６＠　ｉ−１から有効電力を求めＰ工とする
と前記（３）式と同一演算の為１次式となる。

ｐ１＝ｙｏＸ　ｉｏ＋ｖ−Ｉ　Ｘ　１−１＝Ｖ＾ＩＡｃ
ｏｓθ＋Ｊ２　ｋＶＡｓｉｎ　（ωｔ　４５°）次に有
効電力Ｐ、を求めるのに使用したサンプリング値から半
サイクル前のサンプリング値ｖ−２゜Ｖ−３，ｌ−２＊
　ｌ−３から有効電力を求めＰ２とすると Ｐ、＝ｙ−２×ｉ−２＋ｖ−３Ｘｉ−３＝ＶＡｓｉｎ（
ωｔ−１８０＠）Ｘ　（ＩＡｓｉｎ（ωｔ−１８０’−
〇）十ｋ）＋Ｖ、＋、５ｉｎ（ωｔ−２７０’　）Ｘ　
（ＩＡｓｉｎ（ωｔ−２７０’−〇）十ｋ）＝　ＶＡ　
Ｉ　、＋、ｃｏｓθ−Ｊ２　ｋＶＡｓｉｎ（ωｔ　４５
”　）が得られる。

得られた結果の有効電力Ｐ、とＰ２とを算術和平均回路
２０によって算術和平均すると直流ドリフト電圧にの誤
差要因の項が消去されて次の（４）式が得られる。

（Ｐｔ　＋　Ｐ２）　／　２　＝　ＶＡ　Ｉ　ＡＣＯ８
θ　　　　　　−（４）この（４）式の結果と逆電力の
許容値Ｐｓとを次の（５）式により判定することで直流
ドリフト電圧の影響を受けないディジタル型逆電力保護
継電器が得られる。

尚、上記実施例では有効電力をＶＡＩ　ＡＣＯ８θで記
述したが、３相交流の場合の有効電力は３ｖＡＩ　ＡＣ
Ｏ８θである為、３倍の定数を掛けて処置されることは
言うまでもない。

また、上記実施例では参考文献として電気協同研究、第
４１号４号の第４−１−３表中の方式Ｃについて、その
改善策を記述したが、他の方式についても同様の考えで
半サイクル前の演算結果の算術和平均を求める方法を採
用することで特性改善が出来ることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば成る時点で演算した有
効電力成分とその時点から半サイクル前の有効電力成分
との算術和平均値を算術和平均回路によって求め直流ド
リフト電圧に起因する誤差項を零にするように構成した
ので、直流ドリフトの影響を受けない高精度の継電器が
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のディジタル型逆電力保護継電器の構
成を示すブロック図、第２図は第１図を説明するための
電圧、電流波形図、第３図は従来の逆電力保護継電器が
適用される電力系統の説明図、第４図は一般的な逆電力
保護継電器の特性図。 第５図は従来のディジタル量を使用して電力量を求める
逆電力保護継電器の原理図である。 図において、１５．１６はアナログフィルタ回路、１７
はＡ／Ｄ変換回路、１８は演算回路、２０は算術和平均
回路である。 なお１図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 特許出願人　　三菱電機株式会社 第２図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力需要家系統の電圧と電流とを取り込みアナログフィ
   ルタ回路を介してサンプリングしＡ／Ｄ変換回路でアナ
   ログディジタル変換した後、演算回路によって電力量を
   検出するディジタル型逆電力保護継電器において、前記
   電圧と電流とのサンプリング値を前記演算回路で演算し
   て求めた有効電力成分、及び前記電圧と電流とのサンプ
   リングをしたその時点から半サイクル前の有効電力成分
   の演算結果の算術変均値を求める算術和平均回路とを備
   えたことを特徴とするディジタル型逆電力保護継電器。