JPH0227886B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、保護継電装置の試験装置、特に電力
系統の電気量を模擬して出力する保護継電装置の
試験装置に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

電力系統に使用される保護継電装置の試験には
従来より第１図に示すような模擬送電線設備が使
用されている。この例は、例えば三上著「保護継
電器の試験と保守」（オーム社、1969年、p199〜
212）に記載されている。第１図において、１Ａ，
１Ｂは発電機模擬回路、２Ａ，２Ｂは変圧器模擬
回路、３Ａ，３Ｂは送電線模擬回路（送電線をリ
アクタンスで模擬）、４はCT模擬回路、５はPT
模擬回路、６はしや断器（CB）模擬回路であり、
図示していないが他に負荷模擬回路も構成要素の
一部となる。第１図の模擬送電線設備は前記PT
模擬回路５及び前記CT模擬回路４の１次側に実
系統の数十から数百分の一の電圧、電流を発生す
る模型であり、PT比、CT比を実系統の縮尺に応
じて変化するようにして、模擬送電線PT、CT2
次電圧電流は実系統と同じものが発生し、直接保
護継電装置に導入され、継電気を駆動するように
したものである。

しかし、多回線併架送電線における循環電流現
象など被保護対象の平行２回線送電線が併架系よ
り受ける影響を模擬するには、併架系及び併架系
との相互作用を模擬する設備が必要となる。これ
らを従来のような設備で実現すると設備が大型化
し費用を多く必要とする。又、高精度な条件設定
を行なうことも困難であり、第１図の模擬送電線
設備相当ではこのような複雑な系統現象を模擬す
ることが極めて困難と言える。

この種の試験設備の複雑化に対処するため、デ
ジタル処理装置を用いる方法がある。一例とし
て、特開昭56−133930「保護継電器の試験装置」
を第２図で説明する。

第２図において、データ入力部２０は交流波形
を模擬したデジタルデータをメモリ２１に順次格
納する部分である。デジタルデータは、例えば正
弦波を一定周期でサンプリングした離散形のデー
タである。メモリ２１に著えられたデータは試験
開始と同時にデータコントロール部２２より順次
Ｄ／Ａ変換部２３に送出される。アナログに変換
されたデータは微弱な信号のため増幅器２４で電
流増幅又は電圧増幅され被試験リレー２５に出力
される。

第２図に示す試験装置は、リレー単体試験だけ
でなくリレー装置の試験も可能である。即ち、模
擬送電線の電圧、電流データを前記データ入力部
２０に記録しており、任意の時に本装置に入力
し、リレー装置の試験を行なう。

〔背景技術の問題点〕

ところで、リレー装置の動特性試験において
は、系統事故を模擬した電圧、電流に対するリレ
ー装置の応動の検証だけでなく、リレー装置の動
作によるCBの開放、及びCB開放後のリレー装置
の応動検証も必要である。しかし、第２図に示す
試験装置はこの種の試験を主目的としたものでは
ないので、前記被試験リレー２５から前記データ
コントロール部２２へのフイードバツク信号がな
く、前記被試験リレー２５の動作を伴うCBの開
放及びCB開放後の前記被試験リレー２５の応動
等を模擬することができない。

〔発明の目的〕

本発明は上記欠点を解決することを目的として
なされたものであり、複雑な系統現象の模擬が可
能な保護継電装置の試験装置を提供することを目
的としている。

〔発明の概要〕

本発明では系統故障計算されたデータ、即ち、
事故前の電圧、電流データ、事故直後の過渡デー
タ、事故後の定常データ及びしや断器開放後のデ
ータを予じめメモリ内の適当番地に区分して格納
しておき、試験に際してこれらのデータを順次読
出すことにより、系統事故と同一の状態出力を作
り、一連の試験を行なおうとするものである。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して実施例を説明する。第３図
は本発明による保護継電装置の一実施例ブロツク
構成図である。第３図において、データ入力部３
１は、電力系統を模擬する電圧・電流データ、例
えば事故前データ、事故直後の過渡データ、事故
後の定常データ、及びCB開放後のデータ等をメ
モリ３２の所定のアドレス領域に格納する部分で
ある。前記データ入力部３１の具体的入力媒体の
例としては、紙テープ、ROM、磁気テープ、フ
ロツピーデイスク等がある。電力系統を模擬する
データは、汎用過渡現象解析プログラム（後述す
る）等で計算された結果である。そしてメモリ３
２はデータコントロール部３３よりアドレス信号
S1を入力し、該当するアドレスのデータS2をデ
ータコントロール部３３に出力する。コントロー
ル部３３は、被試験対象の保護継電装置３５の装
置出力S5（例えばトリツプ出力）を入力し、所定
のアドレス信号S1をメモリ３２に出力し、該当
するアドレスの前記データS2を入力して、該デ
ータS2と等しいデジタルデータS3をＤ／Ａ変換
部３４へ出力する。ここでデータ入力部３１、メ
モリ３２、データコントロール部３３をまとめて
第１の装置３０と呼ぶ。Ｄ／Ａ変換部３４（第２
の装置）は、データコントロール部３３よりデジ
タルデータS3を入力し、デジタル／アナログ変
換し、アナログ信号S4を保護継電装置３５へ出
力する。保護継電装置３５は前記アナログ信号
S4を入力し、保護継電器単体の応動及びシーケ
ンスに従つて、装置出力S5をデータコントロー
ル部３３へ出力する。

ここで汎用過渡解析プログラム（EMTP）に
ついて説明する。その概要は、例えば『電気学会
雑誌』（102巻６号、昭和57年６月、p487〜494）
の雨宮著「汎用過渡現象解析プログラムEMTP」
に記載されている。EMTPは電力系統等の各種
の定常及び過渡現象の解析を目的としたもので、
３相電力系統が対象の場合、送電線・ケーブル、
負荷、変圧器、アレスタ、電源、回転機、スイツ
チ、整流素子、制御系統等の要素が模擬可能であ
る。入力データとして、(1)計算時間刻み、計算終
了時間、データの単位系、結果の出力形式、(2)与
えられた電気回路をノードとブランチで表現した
ときのブランチに関する情報、ブランチ電圧、電
流の出力形式、(3)各種スイツチ素子に関する情
報、スイツチ端子の電圧、電流の出力形式、(4)電
源の形式、条件、(5)ノード電圧の出力形式等が必
要である。出力としては、ノード電圧、ブランチ
電圧・電流、スイツチ端子の電圧・電流等が得ら
れる。又、初期潮流条件は、電源の端子電圧と位
相角により自動的に設定される。

第６図は、前記メモリ３２に格納されるデータ
のアドレス割付を示す図である。ここではデータ
は電圧Ｉ量（添字ｖ）、電流Ｉ量(i)の場合を説明
する。アドレスA₀₀、A₀₁、A₀₂……、A_02oに事故
前の電圧、電流データD_v00、D_i00、D_v01……、
D_i0oが格納される。次にアドレスA₁₀、A₁₁、A₁₂
……、A_12nに事故直後の過渡データD_v10、D_i10、
D_v11……D_i1nが格納され、アドレスA₂₀、A₂₁、
A₂₂……A_22lにCB開放後のデータD_v20、D_i20、
D_v21……D_i2lが格納される。又アドレスA₃₀、
A₃₁、A₃₂……A_32kにCB開放後のデータD_v30、
D_i30、D_v31……D_i3kが格納される。

第５図は、データコントロール部３３の処理を
示すフローチヤートである。ステツプf₁は事故前
データ出力の処理であり、アドレスA₀₀、A₀₁、
A₀₂……、A_02oのデータD_v00、D_i00、D_v01……D_i0o
を順次出力する。次にステツプf₂は事故直後の過
渡データ出力の処理であり、アドレスA₁₀、A₁₁、
A₁₂……、A_12nのデータD_v10、D_i10、D_v11……、
D_i1nを順次出力する。ステツプf₃は事故後の定常
データ１サンプル分出力の処理であり、まずアド
レスA₂₀、A₂₁のデータD_v20、D_i20を出力する。次
にステツプf₄は装置出力検出の判定であり、前記
装置信号S5の「１」（有）、「０」（無）の判定を
行なう。「１」の時装置出力有のため、ステツプ
f₆へ進む。又「０」のとき装置出力無のためステ
ツプf₅へ進む。ステツプf₅は出力データのメモリ
のアドレス更新処理であり、第１回目ではアドレ
スをA₂₀、A₂₁からA₂₂、A₂₃に更新する。そして、
ステツプf₃へ戻り、次のアドレスA₂₂、A₂₃のデー
タD_v21、D_i21を出力する。一般にはステツプf₅で
アドレスをA_22P、A_22P+1からA_22P+2、A_22P+3に更
新し、ステツプf₃でアドレスA_22P+2、A_22P+3のデ
ータD_v2P+1、D_i2P+1を出力する。なお、前記事故
後の定常データは１サイクル分用意しておきくり
返し出力する。ステツプf₆は電流零クロス検出の
判定であり、電流データが零をクロスすることの
検出（例、データを２の補数表現とし、最上位ビ
ツトの「０」、「１」でデータの符号判定をし、正
→負、あるいは負→正を検出する方法等）を行な
い、有のときステツプf₇へ進む。無のときステツ
プf₃の処理へ戻る。ステツプf₆の処理は、一般に
CBが開放されるタイミングが電流＝０となると
きであることに基づいている。以下ステツプf₁よ
りステツプf₆をまとめてステツプF₁と呼ぶ。ステ
ツプf₇はCB開放後のデータ出力の処理であり、
アドレスA₃₀、A₃₁、A₃₂……A_32kのデータD_v30、
D_i30、D_v31……、D_i3kを順次出力する。

第４図は、第３図に示す各信号の時間変化を図
示したものである。デジタルデータS3はｔ＜t₁で
は、事故前データとして電流Ｉ＝D_i00……、電圧
Ｖ＝D_v00、D_v01……の値をとる。ｔ＝t₂にて事故
が発生するので前記デジタルデータS3はt₁≦ｔ＜
t₂では事故直後の過渡データとしてＩ＝D_i10……、
Ｖ＝D_v10、D_v11……の値をとり、t₂≦ｔ＜t₃では
事故後の定常データとしてＩ＝D_i20……、Ｖ＝
D_v20、D_v21……の値をとる。ｔ＝t₃にて前記装置
出力S5が「１」となり、ソフト処理でこれを検
出する。前記デジタルデータS3は、t₃≦ｔ＜t₄で
は引続き事故後の定常データであり、ｔ＝t₄で電
流零クロスが検出されると、ｔ≧t₄ではCB開放
後のデータとしてＩ＝D_i30……、Ｖ＝D_v30、D_v31
……の値をとる。アナログ信号S4は前記デジタ
ルデータS3をＤ／Ａ変換したものである。

以上説明したように本発明によれば、第１に従
来の模擬送電設備では模擬困難な複雑な現象に対
しても予じめ前記EMTP等で計算されたデータ
を用いるので容易に、かつ精度よく模擬できる。
第２に保護継電装置の装置出力を用いて、該保護
継電装置へ入力を変化させるので、該保護継電装
置の応動と、それに伴うCB開放、更にCB開放後
の該保護継電装置の応動検証等が可能である。

第７図は本発明の他の実施例フローチヤートで
ある。第７図は、第５図のフローチヤートのステ
ツプF₁とステツプf₇との間にステツプf₈の処理を
追加したものである。該ステツプf₈は事故後の定
常データａサイクル出力の処理（例ａ＝１）であ
り、前記電流零クロス検出（ステツプf₆）での出
力データのアドレスがA₂₈のとき次はアドレス
A₂₉₊₂のデータを出力する。又前記サイクル数ａ
は、CBの所要時間を模擬するのに適当な整数値
を選べばよい。

第８図は、第７図の処理に対する各信号の時間
変化図である。ｔ＜t₃では第４図と同じである。
ｔ＝t₃で装置出力S5が「１」になり、ソフト処理
がこれを検出し、ｔ＝t₅で電流零クロスが検出さ
れる。t₂≦ｔ＜t₅では前記デジタル信号S3は事故
後の定常データとしてＩ＝D_i20……、Ｖ＝D_v20、
D_v21……の値をとる。t₅≦ｔ＜t₆においても更に
事故後定常データ（１サイクル分）がくり返えさ
れる。ｔ≧t₆では、前記デジタルデータS3はCB
開放後のデータとしてＩ＝D_i30……、Ｖ＝D_v30、
D_v31……の値をとる。なおアナログ信号S4が前
記デジタルデータS3のＤ／Ａ変換したものであ
ることは第４図と同様である。この例の発明によ
れば、CBが開放するに必要な時間も精度よく模
擬することが可能である。次にソフト処理を簡単
にするため電流零クロスの判定処理を行なわない
場合を説明する。事故後の定常データ出力から
CB開放後のデータ出力への移行タイミングがあ
まり門題にならない用途には適用可能である。

第９図は本発明の更に他の実施例ソフト処理の
フローチヤートである。第９図が第５図と異なる
のはステツプf₆の処理がないことである。ステツ
プf₄にて装置出力の検出が有のときステツプf₇へ
進む。第１０図は、第９図の処理に対応する各信
号の時間変化を示す図である。ｔ＜t₃では第４図
と同じである。ｔ＝t₃にて装置出力S5が「１」に
なり、ソフト処理がこれを検出するとｔ≧t₃では
デジタルデータS3はCB開放後のデータとしてＩ
＝D_i30……、VD_v30、D_v31……の値をとる。

同様に第７図のソフト処理のステツプF₁の中
のステツプf₆の電流零クロス検出処理がない場合
も可能である。即ち、ステツプf₅にて装置出力検
出後すぐにステツプf₈へ進み、事故後の定常デー
タａサイクル出力処理を行なう。これらの例によ
ればソフト処理が簡単になる。

以上説明した例は、予じめ前記EMTP等で計
算されたデータを媒体（フロツピーデイスク等）
に格納し、その後第３図のデータ入力部３１を介
してメモリ３２に入力する場合である。次に
EMTP等で演算を行なう計算機を直接メモリ３
２に接続し、入力媒体なしにEMTP等で計算さ
れたデータをメモリ３２に格納することができ、
又、各試験ケースの条件を適宜計算機に設定しう
る例を示す。

第１１図は本発明の他の実施例構成図である。
入力部４０は計算機４１がEMTP等で過渡現象
計算を行なうのに必要な入力データS6（系統条
件、初期値等）を入力する部分で、具体的には紙
カードのデータ又はスイツチ等の状態を入力す
る。計算機４１は前記EMTPの他、入力データ
を読み込む入力処理用プログラム（通常用いられ
るスイツチ等の読み込みプログラム）を有する。
そして、計算機４１は前記入力処理用プログラム
等を用いて入力データS6を入力し、該入力デー
タS6の示す条件のもとでEMTP等で過渡計算を
行ない、得られた電圧、電流データS7をメモリ
３２に出力する。このメモリ３２より後段の構成
は第３図と同じである。ここで入力部４０、計算
機４１、メモリ３２、及び処理データコントロー
ル部３３をまとめて以下第１の装置３０Ａと呼
ぶ。又、データコントロール部のソフト処理は第
５図、第７図、又は第９図のいずれとも同じであ
る。

この例によれば保護継電装置の試験において、
従来の模擬送電線設備の場合同様必要に応じて簡
易に試験条件の設定ができる。

以上の例は予じめ過渡計算されたデータをメモ
リ３２に格納する場合を示した。しかし、本発明
はこれに限るものでなく、EMTP等による過渡
現象解析の演算を直接制御することにより、装置
をより簡単化し、かつ試験条件の設定から試験開
始まで時間が短縮できる例を次に示す。

第１２図は、本発明の更に他の実施例構成図で
ある。第１２図と第１１図とを比べて異なるのは
第１２図にはメモリ３２及びコントロール部３３
がないことである。計算機４１は、入力部４０の
データ、又は状態を入力して、その入力条件のも
とでEMTP等で過渡現象計算を行ない、その結
果得られる電圧、電流データをデジタルデータ
S7としてＤ／Ａ変換部３４へ直接出力する。又、
計算機４１は保護継電装置３５の装置出力S5を
入力して該装置出力S5があるとき、過渡現象計
算の条件を変更して計算し、該条件での電圧・電
流データをデジタルデータS7としてＤ／Ａ変換
部３４へ出力する。データ入力部４０と計算機４
１とをまとめて以下第１の装置３０Ｂと呼ぶ。

第１３図は、第１２図の構成例の場合のソフト
処理を示すフローチヤートである。計算機４１は
EMTP等の他、入力データS6及び装置出力S5の
状態を読み込む入力処理プログラム（通常のスイ
ツチ等状態を入力するプログラム）を有す。ステ
ツプf₁₀は入力処理プログラム等を用いて、入力
データS6を読み込む処理である。次にステツプ
f₁₁は、前記入力データS6をもとに前記EMTP等
で過渡現象計算(1)を行なう処理である。ステツプ
f₁₂はデータ出力(1)の処理であり、前記ステツプ
f₁₁で得られた電圧・電流データ（事故前データ、
事故直後の過渡データ、事故後の定常データ等）
を出力する。ステツプf₁₃は前記入力処理プログ
ラムを用いて装置出力S5の状態を読み込む処理
である。

次にステツプf₁₄は装置出力検出の判定であり、
前記装置出力S5の「１」（有）、「０」（無）の判
定を行なう。これが「１」のとき、装置出力有の
ためステツプf₁₅へ進む。又、「０」のときは、装
置出力無のためステツプf₁₁へ戻る。ステツプf₁₅
は系統過渡計算(2)の処理であり、保護継電装置３
５の装置出力S5が有の条件でEMTP等で過渡現
象計算を行なう。ステツプf₁₆はデータ出力(2)の
処理であり、ステツプf₁₅で得られた電圧・電流
データ（事故後の定常データ、CB開放後のデー
タ等）を出力する。この例によれば、試験装置が
簡単になる他に、計算機４１がリアルタイムに過
渡現象計算を行なうので試験条件の設定から試験
開始までの時間が短縮できる。なお、計算機４１
としては、リアルタイム処理が可能なような高速
計算機を用いる。

以上説明した例は、電圧１量、電流１量の場合
であつたが、電圧及び電流の出力量を各々必要な
数（例、電圧４相分、電流４相分等）にすること
も可能である。これは第３図及び第１１図の構成
図におけるメモリ３２内に必要な出力量だけの数
のデータを用意しておけばよい。又、第１２図で
は、計算機４１にて必要な出力量を計算により求
めることは可能である。

更に、前記Ｄ／Ａ変換器３４の出力を各々増幅
して保護継電装置３５に入力することや、前記保
護継電装置３５の入力S4及び出力S5を入力し、
記録、表示する装置を付加すること等は本発明と
従来技術との組み合わせとして容易に実現できる
ことはいうまでもない 〔発明の効果〕 以上説明した様に本発明には下記のような効果
がある。

従来の模擬送電線設備では模擬とすることが
困難な複雑な系統現象に対しても、汎用過渡現
象解析プログラムEMTP等による計算データ
を用いるので、容易に、かつ高精度に模擬可能
である。

保護継電装置の装置出力を用いて、該保護継
電装置への入力を変化させるので、系統事故時
の保護継電装置の応動、それによるしや断の開
放、更にしや断器開放後の保護継電装置の応動
の検証が可能である。

装置出力としや断器開放とのタイミングの模
擬については、電流零クロス検出や、しや断器
の開放に要する時間相当の事故後定常データの
出力等の方法により、高精度にその応動が模擬
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の模擬送電設備を示す図、第２
図はデジタル処理装置を用いた従来の試験装置を
示す図、第３図は本発明の試験装置の一実施例ブ
ロツク構成図、第４図は応動説明図、第５図は動
作説明のためのフローチヤート、第６図は事故デ
ータのメモリ内への割付けを示す図、第７図は本
発明の他の実施例の処理を示すフローチヤート、
第８図は、第７図に対する応動説明図、第９図は
本発明の更に他の実施例の処理を示すフローチヤ
ート、第１０図は、第９図に対する応動説明図、
第１１図は本発明の更に他の実施例ブロツク構成
図、第１２図は本発明の更に他の実施例ブロツク
構成図、第１３図は、第１２図の例の処理を示す
フローチヤートである。 ２０，３１，４０……データ入力部、２１，３
２……メモリ、２２，３３……データコントロー
ル部、２３，３４……Ｄ／Ａ変換部、２４……増
幅器、２５……被保護リレー、４１……計算機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力系統の電気量を模擬して被試験継電器に
   導入する保護継電装置の試験装置において、複数
   の系統電気量に関する定常状態、事故発生直後の
   過渡状態、事故後の定常状態及びしや断器開放後
   の状態の各デジタルデータを夫々記憶するメモリ
   回路と、前記メモリ回路に格納された記憶データ
   を制御し、かつ被試験保護継電装置からの装置出
   力を入力したとき前記被試験保護継電装置に対す
   る出力データを変化させるデータコントロール回
   路と、前記データコントロール回路によつて読出
   された各記憶データをアナログデータに変換して
   被試験保護継電装置に入力するデジタル・アナロ
   グ変換器とをそなえ、被試験保護継電装置からの
   装置出力に応じて一連の試験が可能な保護継電装
   置の試験装置。 ２ メモリ回路は予じめ汎用過渡現象解析プログ
   ラムによつて計算されたデジタルデータを記憶せ
   しめることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の保護継電装置の試験装置。 ３ メモリ回路の前段に計算機をもうけることに
   より汎用過渡現象解析プログラムを用いて過渡現
   象計算を行ない、系統電気量に関するデジタルデ
   ータを作成することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の保護継電装置の試験装置。 ４ 被試験保護継電装置からのトリツプ出力が導
   出されたとき、被試験保護継電装置に対する出力
   データを事故データからしや断器開放後データへ
   変化させることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項又は第３項記載の保護継電装置の試
   験装置。 ５ 被試験保護継電装置からのトリツプ出力が導
   出され、前記トリツプ出力導出後の電流データの
   零クロスの検出時、被試験保護継電装置に対する
   出力データを事故データからしや断器開放後デー
   タへ変化させることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第２項又は第３項記載の保護継電装置
   の試験装置。 ６ 被試験保護継電装置からのトリツプ出力の導
   出後又は電流データの零クロス検出後、被試験保
   護継電装置に対して、事故データを所定時間出力
   した後にしや断器開放後データへ変化させること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項又は第５項記
   載の保護継電装置の試験装置。 ７ 電力系統の電気量を模擬して被試験継電器に
   導入する保護継電装置の試験装置において、複数
   の系統電気量に関する定常状態、事故発生直後の
   過渡状態、事故後の定常状態及びしや断器開放後
   の状態の各デジタルデータを演算する機能と、前
   記各デジタルデータを制御しかつ被試験保護継電
   装置からの装置出力を入力したとき前記被試験保
   護継電装置に対する出力データを変化させるデー
   タコントロール機能とを夫々有する計算機と、前
   記計算機からのデジタルデータをアナログデータ
   に変換して被試験保護継電装置に入力するデジタ
   ルアナログ変換器とをそなえ、上記計算機は前記
   被試験保護継電装置の装置出力導出前にあつて
   は、定常状態、事故発生直後の過渡状態及び事故
   後の定常状態に相当する電圧、電流データを出力
   する第１の系統過渡計算機能を有すると共に、前
   記装置出力導出後にあつては、事故後の定常状態
   及びしや断器開放後の状態に相当する電圧、電流
   データを出力する第２の系統過渡計算機能を有す
   ることを特徴とする保護継電装置の試験装置。