JPH0241625A - 正弦波形から過渡指数ノイズを軽減する方法及び装置 - Google Patents
正弦波形から過渡指数ノイズを軽減する方法及び装置Info
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- JPH0241625A JPH0241625A JP1153576A JP15357689A JPH0241625A JP H0241625 A JPH0241625 A JP H0241625A JP 1153576 A JP1153576 A JP 1153576A JP 15357689 A JP15357689 A JP 15357689A JP H0241625 A JPH0241625 A JP H0241625A
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- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は正弦波信号中の過渡指数ノイズを軽減し、特に
送電系統の保護継電器によって処理される信号中のこの
ようなノイズの軽減に利用される装置及び方法に係わり
、さらに詳細には、ノイズを線形関係として近似計算し
、この近似線形関数の勾配及び初期縦座標を複数組の１
／２サイクル間隔デジタル複合信号サンプルから抽出す
る装置及び方法に係わる。
送電系統の保護継電器によって処理される信号中のこの
ようなノイズの軽減に利用される装置及び方法に係わり
、さらに詳細には、ノイズを線形関係として近似計算し
、この近似線形関数の勾配及び初期縦座標を複数組の１
／２サイクル間隔デジタル複合信号サンプルから抽出す
る装置及び方法に係わる。
正弦波電流によって無効成分を供給される電気回路にお
けるステップ変化が過渡応答を発生させ、これが新しい
定常状態の早期検出を困難にする。この現象が特に重要
な意味を持つ分野の１つとして、故障時発電設備、送電
線及び変圧器を破壊されないように保護する保護継電器
がある。
けるステップ変化が過渡応答を発生させ、これが新しい
定常状態の早期検出を困難にする。この現象が特に重要
な意味を持つ分野の１つとして、故障時発電設備、送電
線及び変圧器を破壊されないように保護する保護継電器
がある。
この継電器は電力線の電圧及び電流をモニターし、入力
の値及び相互関係に基づいて判断を下す。しかし、保護
継電器がその機能を果たさねばならない時、故障電流の
最初の数サイクルに存在する減衰指数電流によって判断
プロセスが複雑化する。
の値及び相互関係に基づいて判断を下す。しかし、保護
継電器がその機能を果たさねばならない時、故障電流の
最初の数サイクルに存在する減衰指数電流によって判断
プロセスが複雑化する。
多くの場合、判断プロセスに控え目なマージンを設ける
ことによって過渡現象の存在に対処する。例えば、故障
が継電器の保護区域以内にあるかどうかを判断するため
、電圧測定値を電流で割り算することにより継電器から
故障地点への皮相インピーダンスを計算する距離測定継
電器の場合、皮相インピーダンスと比較されるリーチ特
性を調整することによって過渡現象を考慮する。
ことによって過渡現象の存在に対処する。例えば、故障
が継電器の保護区域以内にあるかどうかを判断するため
、電圧測定値を電流で割り算することにより継電器から
故障地点への皮相インピーダンスを計算する距離測定継
電器の場合、皮相インピーダンスと比較されるリーチ特
性を調整することによって過渡現象を考慮する。
しかし、これによフて計算精度か低下する。
米国特許第４．５７７．２７９号は故障点測定器によっ
て利用される信号中の指数過渡ノイズを軽減する技術を
開示している。この技術は過渡現象は正弦波電力成分と
減衰指数関数とに分解することができ、信号を全サイク
ルに亘って平均化ずれは正弦波成分が消えるとの所見に
基づいている。指数の平均値がサイクル中点付近に現わ
れるとの仮定に基づき、最終の全サイクルに亘るデジタ
ル・サンプル動的平均を求め、中点におけるサンプル値
から減算して前記点における正弦波信号の補正デジタル
値を求める。新しいサンプルごとに新しい動的平均を計
算する。この方法の問題点として、最初の補正値を得る
のに電力の１フル・サイクルか必要であり、正弦波信号
の全補正サイクルを得るのに２つのフル・サイクルか必
要である。故障点検出などを目的とする場合、この程度
の遅延は許容できるが、引きはすしを判断する場合には
許容てきない。
て利用される信号中の指数過渡ノイズを軽減する技術を
開示している。この技術は過渡現象は正弦波電力成分と
減衰指数関数とに分解することができ、信号を全サイク
ルに亘って平均化ずれは正弦波成分が消えるとの所見に
基づいている。指数の平均値がサイクル中点付近に現わ
れるとの仮定に基づき、最終の全サイクルに亘るデジタ
ル・サンプル動的平均を求め、中点におけるサンプル値
から減算して前記点における正弦波信号の補正デジタル
値を求める。新しいサンプルごとに新しい動的平均を計
算する。この方法の問題点として、最初の補正値を得る
のに電力の１フル・サイクルか必要であり、正弦波信号
の全補正サイクルを得るのに２つのフル・サイクルか必
要である。故障点検出などを目的とする場合、この程度
の遅延は許容できるが、引きはすしを判断する場合には
許容てきない。
正弦波信号から過渡ノイズを排除する他の方法では、１
／４電力サイクル間隔て非同期的にサンプルを採取し、
第１及び第４サンプルを加算し、第２及び第３サンプル
を減算する。このデジタル・フィルタによってＤＣ及び
ランプ成分が除かれ、指数過渡ノイズの上位順たけか残
るか、考案者によれはこの上位順は無視てきる程度の犬
餘さであるとのことである。しかし、この方法の難点は
補正値が得られるまでに１サイクルを必要とすることで
ある。また、この方法は適当な精度を得るのに比較的高
いサンプリング速度を必要とする、デジタル・サンプル
から正弦波信号を形成するためのフーリエ・アルゴリズ
ムの利用には不向きである。
／４電力サイクル間隔て非同期的にサンプルを採取し、
第１及び第４サンプルを加算し、第２及び第３サンプル
を減算する。このデジタル・フィルタによってＤＣ及び
ランプ成分が除かれ、指数過渡ノイズの上位順たけか残
るか、考案者によれはこの上位順は無視てきる程度の犬
餘さであるとのことである。しかし、この方法の難点は
補正値が得られるまでに１サイクルを必要とすることで
ある。また、この方法は適当な精度を得るのに比較的高
いサンプリング速度を必要とする、デジタル・サンプル
から正弦波信号を形成するためのフーリエ・アルゴリズ
ムの利用には不向きである。
木発明の主要目的は迅速で、しかもデジタル・サンプル
から正弦波信号を得るのに必要な演算速度で補正データ
を作成できるように改良された、正弦波信号中の過渡指
数ノイズを軽減するための方法及び装置を提供すること
にある。
から正弦波信号を得るのに必要な演算速度で補正データ
を作成できるように改良された、正弦波信号中の過渡指
数ノイズを軽減するための方法及び装置を提供すること
にある。
この目的にかんがみ、本発明は正弦波形から過渡指数ノ
イズを軽減する方法であって、波形の各サイクル中の等
間隔時点における正弦波形瞬時値を表わす複数の非同期
デジタル・サンプルを形成し、デジタル・プロセッサを
プログラムすることへ により、βが勾配、Ｗかデジタル波形サンプルの大きさ
、ｋかサンプル個数、Ｎか波形サイクルごとのサンプル
個数、△がサンプル間の時間インターバル、Ｘか８対か
１７２サイクル間隔の２個のサンプルから成る第１及び
第２デジタル・サンプル対間のインターバル数をそれぞ
れ表わすとして、関係式 から過渡指数ノイズ指数成分の直線近似値勾配を求め、
αか初期縦座標値を表わすとして、関係式％式％ から直線近似値の初期縦座標値を求め、ｗ （Ｋ）かに
番目デジタル・サンプルにおける波形の補正された大き
さを表わすとして、関係式 ％式％ から各デジタル・サンプルに関する波形補正値を求める 段階から成ることを特徴とする方法を提案する。
イズを軽減する方法であって、波形の各サイクル中の等
間隔時点における正弦波形瞬時値を表わす複数の非同期
デジタル・サンプルを形成し、デジタル・プロセッサを
プログラムすることへ により、βが勾配、Ｗかデジタル波形サンプルの大きさ
、ｋかサンプル個数、Ｎか波形サイクルごとのサンプル
個数、△がサンプル間の時間インターバル、Ｘか８対か
１７２サイクル間隔の２個のサンプルから成る第１及び
第２デジタル・サンプル対間のインターバル数をそれぞ
れ表わすとして、関係式 から過渡指数ノイズ指数成分の直線近似値勾配を求め、
αか初期縦座標値を表わすとして、関係式％式％ から直線近似値の初期縦座標値を求め、ｗ （Ｋ）かに
番目デジタル・サンプルにおける波形の補正された大き
さを表わすとして、関係式 ％式％ から各デジタル・サンプルに関する波形補正値を求める 段階から成ることを特徴とする方法を提案する。
木発明はまた、上記の方法に従って動作し、送電系統に
利用ずれは、故障発生に続いて系統に現われる正弦波電
圧及び電流を検出できる、正弦波信号からの過渡指数ノ
イズ軽減装置てあって、前記電流及び電圧のうち少なく
とも１つの各サイクル中の等間隔時点における瞬時値の
複数の非同期デジタル・サンプルを形成する手段と、過
渡指数ノイズの直線近似値の勾配及び初期縦座標値を前
記デジタル・サンプルから求める手段と、前記勾配及び
初期縦座標値から各デジタル・サンプルごとに前記過渡
指数ノイズの直線近似値を計算し、前記各デジタル・サ
ンプルごとの直線近似値をデジタル・サンプルの大きざ
から減算することにより前記電流及び電圧の少なくとも
１つの大きさを求める手段から成ることを特徴とする装
置をも提案する。
利用ずれは、故障発生に続いて系統に現われる正弦波電
圧及び電流を検出できる、正弦波信号からの過渡指数ノ
イズ軽減装置てあって、前記電流及び電圧のうち少なく
とも１つの各サイクル中の等間隔時点における瞬時値の
複数の非同期デジタル・サンプルを形成する手段と、過
渡指数ノイズの直線近似値の勾配及び初期縦座標値を前
記デジタル・サンプルから求める手段と、前記勾配及び
初期縦座標値から各デジタル・サンプルごとに前記過渡
指数ノイズの直線近似値を計算し、前記各デジタル・サ
ンプルごとの直線近似値をデジタル・サンプルの大きざ
から減算することにより前記電流及び電圧の少なくとも
１つの大きさを求める手段から成ることを特徴とする装
置をも提案する。
本発明では簡単な数値計算を利用して波形のデジタル・
サンプルから直接的に電流及び電圧の補正値が得られ、
しかもこの補正値は過渡現象か発生してから最初の１７
２サイクル＋１サンプル・インターバル以内に得られる
。
サンプルから直接的に電流及び電圧の補正値が得られ、
しかもこの補正値は過渡現象か発生してから最初の１７
２サイクル＋１サンプル・インターバル以内に得られる
。
この迅速な補正は過渡信号指数成分の直線近似値を求め
、その値を各デジタル・サンプルから減算して正弦波成
分値を求めることによって可能となる。
、その値を各デジタル・サンプルから減算して正弦波成
分値を求めることによって可能となる。
更に詳細には、各波形サイクル中の等間隔時点において
、複数の過渡波形瞬時値デジタル・サンプルを採取する
。１／２サイクル間隔の時点における過渡波形の正弦波
成分値は等しく、かつ符号が反対であるから、１／２サ
イクル間隔サンプルの大きさを加算することでこの成分
を消去できる。残る仕事は指数成分直線近似値の勾配及
び初期縦座標を求めることである。
、複数の過渡波形瞬時値デジタル・サンプルを採取する
。１／２サイクル間隔の時点における過渡波形の正弦波
成分値は等しく、かつ符号が反対であるから、１／２サ
イクル間隔サンプルの大きさを加算することでこの成分
を消去できる。残る仕事は指数成分直線近似値の勾配及
び初期縦座標を求めることである。
過渡波形の指数成分直線近似値の勾配はマイクロプロセ
ッサにおいて互いに波形の１７２サイクルだけ離れた時
点に対応する第１デジタル・サンプルのそれぞれの大き
さを加算してその和を求め、同じ＜１／２サイクルを間
隔とし、かつ第１デジタル・サンプル中の対応サンプル
から所定のインターバル数、好ましくは１インターバル
たり離れた第２デジタル・サンプル対のそれぞれの大き
さを前記和から減算してその差を求める。この差を、第
１及び第２デジタル・サンプル対中の対応デジタル・サ
ンプル間の時間の一２倍で割り算することによって勾配
を得る。
ッサにおいて互いに波形の１７２サイクルだけ離れた時
点に対応する第１デジタル・サンプルのそれぞれの大き
さを加算してその和を求め、同じ＜１／２サイクルを間
隔とし、かつ第１デジタル・サンプル中の対応サンプル
から所定のインターバル数、好ましくは１インターバル
たり離れた第２デジタル・サンプル対のそれぞれの大き
さを前記和から減算してその差を求める。この差を、第
１及び第２デジタル・サンプル対中の対応デジタル・サ
ンプル間の時間の一２倍で割り算することによって勾配
を得る。
過渡波形の指数成分直線近似値の初期縦座標は第１デジ
タル・サンプル対の大きさの平均を計算し、第１デジタ
ル・サンプル対の大きさの和から第２デジタル・サンプ
ル対の大きさの和を第１及び第２サンプル対中の対応サ
ンプル間インターバル数で割った値を差し引いた値を前
記平均値に加算することによって得られる。
タル・サンプル対の大きさの平均を計算し、第１デジタ
ル・サンプル対の大きさの和から第２デジタル・サンプ
ル対の大きさの和を第１及び第２サンプル対中の対応サ
ンプル間インターバル数で割った値を差し引いた値を前
記平均値に加算することによって得られる。
本発明の内容は添付の図面に沿った以下の説明からさら
に明らかになるであろう。
に明らかになるであろう。
■、基本原理
故障発生後、交流送電系統に現われる電流波形を定常正
弦波成分及び指数成分から成るものとして分析てきるこ
とは公知である。この分析は誕導負荷を有する他の電気
回路にも応用できる。この過渡現象の原因及び特性に関
しては、Ｒｕ５ｓｅｌｌＫｅｒｃｈｎｅｒ及びＧｅｏｒ
ｇｅ Ｃｏｒｃｏｒａｎの共著”Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎ
ｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃ１ｒｃｕｉｔｓｌｌ（Ｊｏｈｎ
Ｗｉｌｅｙ ＆ ５ｏｎｓ、ＮｅｗＹｏｒｋ、第２版
、１９４８年）の第１６章に解説されている。
弦波成分及び指数成分から成るものとして分析てきるこ
とは公知である。この分析は誕導負荷を有する他の電気
回路にも応用できる。この過渡現象の原因及び特性に関
しては、Ｒｕ５ｓｅｌｌＫｅｒｃｈｎｅｒ及びＧｅｏｒ
ｇｅ Ｃｏｒｃｏｒａｎの共著”Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎ
ｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃ１ｒｃｕｉｔｓｌｌ（Ｊｏｈｎ
Ｗｉｌｅｙ ＆ ５ｏｎｓ、ＮｅｗＹｏｒｋ、第２版
、１９４８年）の第１６章に解説されている。
故障電流方程式は下記の通り
たたし、λは電圧ゼロ交差とｔ＝０（故障発生）の間の
角度変位、Ｒ及びＬは送電線の集中パラメーター抵抗及
びインダクタンス、Ｅｍは６０Ｈｚ電圧源の周波数、 Ｚ＝ｆｆ丁］］！「エゴ （２）であり
、 である。
角度変位、Ｒ及びＬは送電線の集中パラメーター抵抗及
びインダクタンス、Ｅｍは６０Ｈｚ電圧源の周波数、 Ｚ＝ｆｆ丁］］！「エゴ （２）であり
、 である。
式（１）の第１項は正弦波成分、第２項はオフセットと
も呼称される指数成分をそれぞれ表わす。
も呼称される指数成分をそれぞれ表わす。
これらの成分を図解したのが第１図であり、過渡波形１
が定常正弦波成分３と指数成分５に分解されている。
が定常正弦波成分３と指数成分５に分解されている。
本発明は波形のデジタル・サンプリングを利用して指数
項の影響を軽減する装置及び方法に係わる。本発明は波
形をデジタル化し、マイクロプロセッサに入力すること
を前提とし、また、サンプリングが均一であり、波形に
対して非同期であることを前提としている。
項の影響を軽減する装置及び方法に係わる。本発明は波
形をデジタル化し、マイクロプロセッサに入力すること
を前提とし、また、サンプリングが均一であり、波形に
対して非同期であることを前提としている。
本発明の要点は第２図に示すように過渡波形の指数成分
を故障データの所与のサイクルにおいて線形方程式とし
て近似計算することにあり、第２図において９は正弦波
頂を、１１は指数項の直線近似値をそれぞれ表わす。こ
の直線に関する公知の方程式は下記の通り １２Ｘ ＝α＋βｔ（４） 上記式中の定数α及びβはそれぞれ直線１１の初期縦座
標値及び勾配である。これらの定数の値は特殊なアルゴ
リズムを利用して、波形のデジタル・サンプルから求め
られる。直線近似値が見っかったら、これを人力サンプ
ルから減算する。最終結果として、オフセットを除かれ
た１組の補正サンプルが得られる。
を故障データの所与のサイクルにおいて線形方程式とし
て近似計算することにあり、第２図において９は正弦波
頂を、１１は指数項の直線近似値をそれぞれ表わす。こ
の直線に関する公知の方程式は下記の通り １２Ｘ ＝α＋βｔ（４） 上記式中の定数α及びβはそれぞれ直線１１の初期縦座
標値及び勾配である。これらの定数の値は特殊なアルゴ
リズムを利用して、波形のデジタル・サンプルから求め
られる。直線近似値が見っかったら、これを人力サンプ
ルから減算する。最終結果として、オフセットを除かれ
た１組の補正サンプルが得られる。
各サンプル中、一定タイムインターバルへの時点におい
て繰り返し波形をサンプリングする。例えば、第２図に
示すように各サイクルに波形を８回に亘ってサンプリン
グしてもよい。第２図では正弦波のゼロ交差において採
取されるとして第１サンプルを示したが、これはあくま
でも説明のためであり、上述したようにサンプリングは
正弦波成分に対して非同期である。本発明はまた、指数
項１１が正弦波の全周期に亘って連続的、即ち、全周期
に亘って存在するとの想定に基づく。
て繰り返し波形をサンプリングする。例えば、第２図に
示すように各サイクルに波形を８回に亘ってサンプリン
グしてもよい。第２図では正弦波のゼロ交差において採
取されるとして第１サンプルを示したが、これはあくま
でも説明のためであり、上述したようにサンプリングは
正弦波成分に対して非同期である。本発明はまた、指数
項１１が正弦波の全周期に亘って連続的、即ち、全周期
に亘って存在するとの想定に基づく。
波形１はインターバルへごとにサンプリングされるから
、式（４）を下記のように書き替えることがてきる ＩａＸ ＝α＋βにへ （
５）たたし、Ｋ＝Ｏ１１、・・・・・７゜波形か電流入
力を表わすなら、Ｋ＝Ｏにおけるサンプルは下記式％式
％： ただし、１（０）は正弦波頂、他は線形項である。
、式（４）を下記のように書き替えることがてきる ＩａＸ ＝α＋βにへ （
５）たたし、Ｋ＝Ｏ１１、・・・・・７゜波形か電流入
力を表わすなら、Ｋ＝Ｏにおけるサンプルは下記式％式
％： ただし、１（０）は正弦波頂、他は線形項である。
同様に、サンプルに＝Ｏから１／２サイクル遅れたに＝
４におけるサンプルは下記式で与えられる： 争（４） −＋ （４）＋α＋β（４、△）（７）ここ
で弐６及び７を加算すると： 争（０）十全（４） ＝ ｉ （０） ＋ ｉ （４）
＋２α＋４β△ （８）ただし、１／２サイクル間隔の
正弦波サンプルはその絶対値が等しく、符号が反対であ
るから、ｊ（０）−−ｉ （４）であり、従って、式（
８）は次のように簡略化される 金（０）＋仝（４）−２α＋４β△ （９）
式９は２つの未知項を含むから、他のサンプル対、即ち
、１／２サイクル間隔のに＝１及びに＝５に関してこの
プロセスを行なえは、下記式が得られる。
４におけるサンプルは下記式で与えられる： 争（４） −＋ （４）＋α＋β（４、△）（７）ここ
で弐６及び７を加算すると： 争（０）十全（４） ＝ ｉ （０） ＋ ｉ （４）
＋２α＋４β△ （８）ただし、１／２サイクル間隔の
正弦波サンプルはその絶対値が等しく、符号が反対であ
るから、ｊ（０）−−ｉ （４）であり、従って、式（
８）は次のように簡略化される 金（０）＋仝（４）−２α＋４β△ （９）
式９は２つの未知項を含むから、他のサンプル対、即ち
、１／２サイクル間隔のに＝１及びに＝５に関してこの
プロセスを行なえは、下記式が得られる。
八へ
１（１）＋ １（５）＝ ２α十６β△ （１０）式
（９）をｉ （０４）で表わし、式（１０）をｉ （１
５）で表わすと： ｉ （０４）＋ ｉ （１５） ＝ ２α＋ ４β△
−２α−６β△ （１１）βに関して解を求めると △ △ 式（１２）は４個のデジタル・サンプル１（０）、１（
１）、’？（４）及び’？（５）から直接解かれる。
（９）をｉ （０４）で表わし、式（１０）をｉ （１
５）で表わすと： ｉ （０４）＋ ｉ （１５） ＝ ２α＋ ４β△
−２α−６β△ （１１）βに関して解を求めると △ △ 式（１２）は４個のデジタル・サンプル１（０）、１（
１）、’？（４）及び’？（５）から直接解かれる。
βが得られたら、次にαに関して式（９）を解くことに
よってαを求めればよい 辷（鑑）・仝（４））−や（１）−命（５）（１３）式
（１３）も４個のサンプル１（０）、１（１）、直４）
及び△ １（５）から直接解が得られる （１４
）この故障サイクルに関してα及びβが決定されたら、
下記式によって補正電流サンプルを求める。
よってαを求めればよい 辷（鑑）・仝（４））−や（１）−命（５）（１３）式
（１３）も４個のサンプル１（０）、１（１）、直４）
及び△ １（５）から直接解が得られる （１４
）この故障サイクルに関してα及びβが決定されたら、
下記式によって補正電流サンプルを求める。
１（Ｋ）〜ｉ（に）−α−β（Ｋ△）（１５）βに関す
る一般式は下記の通り ただし、Ｘはそれぞれが１／２サイクル間隔の２対のデ
ジタル・サンプルにおける対応サンプル間のインターバ
ル△の数に等しく、ｎはサイクルごとのサンプル数に等
しい。
る一般式は下記の通り ただし、Ｘはそれぞれが１／２サイクル間隔の２対のデ
ジタル・サンプルにおける対応サンプル間のインターバ
ル△の数に等しく、ｎはサイクルごとのサンプル数に等
しい。
同様に、αに関する一般式は下記の通り：仝（Ｋ）冷（
Ｋ−−） α ＝ ＋式（１７）は
第１サンプルにおけるαを決定する。
Ｋ−−） α ＝ ＋式（１７）は
第１サンプルにおけるαを決定する。
故障電流実効値の計算においてオフセ・ント過渡分を排
除するこの方法の有効性を下記の例によって説明する。
除するこの方法の有効性を下記の例によって説明する。
この例において
２πに
全−ｓ ｉ ｎ （−） ＋ ｅ ”
この故障電流は１サイクル指数オフセツトを有する。補
正を加えなければ、１サイクルに亘る電流の実効値は１
．０８と計算される。本発明の補正を加えると、実効値
は０．６７７となる。正解は０．７０７１である。即ち
、補正しなければ、誤差は５３％、補正すれば一４％で
ある。
正を加えなければ、１サイクルに亘る電流の実効値は１
．０８と計算される。本発明の補正を加えると、実効値
は０．６７７となる。正解は０．７０７１である。即ち
、補正しなければ、誤差は５３％、補正すれば一４％で
ある。
ＩＩ距離測定継電器への応用
既に述べたように、距離測定ｍ電器は故障点への皮相イ
ンピーダンスを電流及び電圧から計算し、これをリーチ
特性と比較することによフて故障が継電器の保護区域内
かどうかを判定する。このインピーダンス計算が電流及
び電圧波形中の過渡指数ノイズの影響を受けることはい
うまでもない。当然のこととして、このオフセットを排
除する方法によってインピーダンス計算の精度を高める
ことができる。ただし、多くの場合、継電器は故障発生
後速やかに引ぎはすしを決定しなければならないから、
オフセットを迅速に検出することが必須条件である。本
発明は高い精度で、しかも迅速にオフセットを排除する
方法を提供する。
ンピーダンスを電流及び電圧から計算し、これをリーチ
特性と比較することによフて故障が継電器の保護区域内
かどうかを判定する。このインピーダンス計算が電流及
び電圧波形中の過渡指数ノイズの影響を受けることはい
うまでもない。当然のこととして、このオフセットを排
除する方法によってインピーダンス計算の精度を高める
ことができる。ただし、多くの場合、継電器は故障発生
後速やかに引ぎはすしを決定しなければならないから、
オフセットを迅速に検出することが必須条件である。本
発明は高い精度で、しかも迅速にオフセットを排除する
方法を提供する。
第３図は本発明による距離測定継電器１５を備えた送電
系統１３を示す。この送電系統１３は３相送電線１９に
給電する３相発電機１７を含む。
系統１３を示す。この送電系統１３は３相送電線１９に
給電する３相発電機１７を含む。
送電線１９は距離測定継電器１５によフて制御される回
路遮断器２１の引きはずしによって発電機１７から隔離
することができる。
路遮断器２１の引きはずしによって発電機１７から隔離
することができる。
変流器２３は距離測定継電器１５によって使用される送
電線１９の３相電流に比例する信号を形成する。同様に
、変圧器２５は線電圧に比例する信号を形成する。継電
器１５内のマルチプレクサ２７は変流器及び変圧器から
Ａ／Ｄコンバータ２９にアナログ信号を逐次供給し、Ａ
／Ｄコンバータ２９は電流及び電圧の瞬時値デジタル・
サンプルを形成する。
電線１９の３相電流に比例する信号を形成する。同様に
、変圧器２５は線電圧に比例する信号を形成する。継電
器１５内のマルチプレクサ２７は変流器及び変圧器から
Ａ／Ｄコンバータ２９にアナログ信号を逐次供給し、Ａ
／Ｄコンバータ２９は電流及び電圧の瞬時値デジタル・
サンプルを形成する。
距離測定継電器１５内のマイクロプロセッサ３１は制御
信号３３によってマルチプレクサ２７を制御し、各電力
サイクル中の等間隔時点において電流及び電圧それぞれ
の複数のデジタル・サンプルを発生させる速度でＡ／Ｄ
コンバータ２９ヘアナログ信号を逐次的に供給させる。
信号３３によってマルチプレクサ２７を制御し、各電力
サイクル中の等間隔時点において電流及び電圧それぞれ
の複数のデジタル・サンプルを発生させる速度でＡ／Ｄ
コンバータ２９ヘアナログ信号を逐次的に供給させる。
マイクロプロセッサ３１は本発明に従ってデジタル・サ
ンプルを処理することにより、過渡指数ノイズの影響を
軽減する。この仕事を行なうプログラムのフローチャー
トを第４図に示した。プログラム入口において、参照番
号３５て示すようにサンプル番号Ｋがゼロに初期設定さ
れる。マイクロプロセッサによる他のプログラム実行に
よフて３７において故障が検出されると、ブロック３９
．４１及び４３を含むループで示すように最初の６個の
デジタル・サンプル（Ｋ＝Ｏ）〜（Ｋ＝５）が採取され
る。４５において６番目のデジタル・サンプルが得られ
たら、４７において、電流の場合なら、全（０）、争（
１）、令（４）及び１（５）を利用して上記式（１２）
及び（１３）からα及びβを計算する。
ンプルを処理することにより、過渡指数ノイズの影響を
軽減する。この仕事を行なうプログラムのフローチャー
トを第４図に示した。プログラム入口において、参照番
号３５て示すようにサンプル番号Ｋがゼロに初期設定さ
れる。マイクロプロセッサによる他のプログラム実行に
よフて３７において故障が検出されると、ブロック３９
．４１及び４３を含むループで示すように最初の６個の
デジタル・サンプル（Ｋ＝Ｏ）〜（Ｋ＝５）が採取され
る。４５において６番目のデジタル・サンプルが得られ
たら、４７において、電流の場合なら、全（０）、争（
１）、令（４）及び１（５）を利用して上記式（１２）
及び（１３）からα及びβを計算する。
次に、４９においてα及びβと、適当なデジタル信号か
ら最初の６個の補正波形値が計算する。即ち、１／２電
力サイクル＋１サンプルの時間で、１７２波形サイクル
以上の補正値がデジタル継電器の他の機能のために得ら
れる。
ら最初の６個の補正波形値が計算する。即ち、１／２電
力サイクル＋１サンプルの時間で、１７２波形サイクル
以上の補正値がデジタル継電器の他の機能のために得ら
れる。
４５において、残りのサンプルが読み取られ、Ｋが５以
上なら、全電力サイクルに亘って８個のサンプルが計算
されると、次のサイクルに関して指数成分の直線近似値
が計算される。これらの計算は送電線の電流及び電圧の
それぞれについて行なわれる。
上なら、全電力サイクルに亘って８個のサンプルが計算
されると、次のサイクルに関して指数成分の直線近似値
が計算される。これらの計算は送電線の電流及び電圧の
それぞれについて行なわれる。
上述したように、マイクロプロセッサ１５は補正電流及
び電圧波形を利用して他のプログラムを実行することに
より、特に、故障発生を検出し、故障への皮相インピー
ダンスを求め、引ぎはすしを決定する。引きはずし信号
５３は遮断器５３を作動させることにより、送電線１９
を発電機１７から遮断する。
び電圧波形を利用して他のプログラムを実行することに
より、特に、故障発生を検出し、故障への皮相インピー
ダンスを求め、引ぎはすしを決定する。引きはずし信号
５３は遮断器５３を作動させることにより、送電線１９
を発電機１７から遮断する。
以上の説明から明らかなように、本発明により、故障発
生後１／２サイクル＋１サンプリング・インターバル以
内に過渡オフセットを除かれた半サイクルのデジタル・
サンプルか得られる。従って、距離測定継電器は従来よ
りも迅速に正確な引きはずし決定を行なうことができる
。
生後１／２サイクル＋１サンプリング・インターバル以
内に過渡オフセットを除かれた半サイクルのデジタル・
サンプルか得られる。従って、距離測定継電器は従来よ
りも迅速に正確な引きはずし決定を行なうことができる
。
第１図は過渡指数ノイズを含む正弦波形の正弦波成分及
び指数成分を示す波形図である。 第２図は第１図に示した波形の指数成分を線形関数とし
て近似計算する本発明の方法を示す波形図である。 第３図は本発明を組み込んだデジタル距離測定継電器を
含む送電系統の概略図である。 第４図は第３図の送電系統に設けたデジタル距離測定継
電器が本発明を実施するプログラムのフローチャートで
ある。 １・・・・過渡波形 ３・・・・正弦波成分 ５・・・・指数成分 １３・・・・送電系統 】５・・・・距離測定継電器 ２１・・・・回路遮断器 ２７・・・・マルチプレクサ ２９・・・・Ａ／Ｄコンバータ ３１・・・・マイクロプロセッサ
び指数成分を示す波形図である。 第２図は第１図に示した波形の指数成分を線形関数とし
て近似計算する本発明の方法を示す波形図である。 第３図は本発明を組み込んだデジタル距離測定継電器を
含む送電系統の概略図である。 第４図は第３図の送電系統に設けたデジタル距離測定継
電器が本発明を実施するプログラムのフローチャートで
ある。 １・・・・過渡波形 ３・・・・正弦波成分 ５・・・・指数成分 １３・・・・送電系統 】５・・・・距離測定継電器 ２１・・・・回路遮断器 ２７・・・・マルチプレクサ ２９・・・・Ａ／Ｄコンバータ ３１・・・・マイクロプロセッサ
Claims (5)
- （１）正弦波形から過渡指数ノイズを軽減する方法であ
って、 波形の各サイクル中の等間隔時点における正弦波形瞬時
値を表わす複数の非同期デジタル・サンプルを形成し； デジタル・プロセッサをプログラムすることにより： βが勾配、■がデジタル波形サンプルの大きさ、Ｋがサ
ンプル個数、Ｎが波形サイクルごとのサンプル個数、△
がサンプル間の時間インターバル、Ｘが各対が１／２サ
イクル間隔の２個のサンプルから成る第１及び第２デジ
タル・サンプル対間のインターバル数をそれぞれ表わす
として、関係▲数式、化学式、表等があります▼ から過渡指数ノイズ指数成分の直線近似値勾配を求め； αが初期縦座標値を表わすとして、関係式 ▲数式、化学式、表等があります▼ から直線近似値の初期縦座標値を求め； ｗ（Ｋ）がＫ番目デジタル・サンプルにおける波形の補
正された大きさを表わすとして、関係式▲数式、化学式
、表等があります▼ から各デジタル・サンプルに関する波形補正値を求める 段階から成ることを特徴とする方法。 - （２）請求項第（１）項に記載の方法に従つて動作し、
送電系統に利用すれば、故障発生に続いて系統に現われ
る正弦波電圧及び電流を検出できる、正弦波信号からの
過渡指数ノイズ軽減装置であって、 前記電流及び電圧のうち少なくとも１つの各サイクル中
の等間隔時点における瞬時値の複数の非同期デジタル・
サンプルを形成する手段と；過渡指数ノイズの直線近似
値の勾配及び初期縦座標値を前記デジタル・サンプルか
ら求める手段と； 前記勾配及び初期縦座標値から各デジタル・サンプルご
とに前記過渡指数ノイズの直線近似値を計算し、前記各
デジタル・サンプルごとの直線近似値をデジタル・サン
プルの大きさから減算することにより前記電流及び電圧
の少なくとも１つの大きさを求める手段と から成ることを特徴とする装置。 - （３）前記電流及び電圧のうちの前記少なくとも１つの
直線近似値の勾配を求める手段が前記電流及び電圧のう
ちの少なくとも１つの１／２サイクルを相互の間隔とす
る時点における第１デジタル・サンプル対のそれぞれの
大きさを加算してその和を求め、相互間隔が１／２サイ
クル、前記第１デジタル・サンプル対の対応サンプルと
の間隔が所定数の前記インターバルに相当する時点にお
ける前記第２デジタル・サンプル対のそれぞれの大きさ
を前記和から減算してその差を求め、前記第１及び第２
デジタル・サンプル中の互いに対応するデジタル・サン
プル間の時間の２倍に相当する値によって前記差を割り
算する手段から成ることを特徴とする請求項第（２）項
に記載の装置。 - （４）前記過渡指数ノイズ直線近似値の初期縦座標値を
求める前記手段が第１デジタル・サンプル対の大きさの
平均値を計算し、第１デジタル・サンプル対の大きさの
和から、第２デジタル・サンプル対の大きさの和を第１
及び第２サンプル対中の対応サンプル間のインターバル
数で割った値を差し引いた値を前記平均値に加算する手
段から成ることを特徴とする請求項第（３）項に記載の
装置。 - （５）前記直線近似値の初期縦座標値を求める手段が第
１デジタル・サンプル対の大きさ合計に３／２を乗算し
、第２デジタル・サンプル対の大きさの和を減算する手
段から成ることを特徴とする請求項第（２）項、第（３
）項または第（４）項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/207,354 US4937769A (en) | 1988-06-15 | 1988-06-15 | Apparatus and method for reducing transient exponential noise in a sinusoidal signal |
| US207,354 | 1988-06-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0241625A true JPH0241625A (ja) | 1990-02-09 |
Family
ID=22770195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1153576A Pending JPH0241625A (ja) | 1988-06-15 | 1989-06-15 | 正弦波形から過渡指数ノイズを軽減する方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4937769A (ja) |
| JP (1) | JPH0241625A (ja) |
| KR (1) | KR900001082A (ja) |
| CA (1) | CA1312653C (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2222053B (en) * | 1988-08-17 | 1993-03-31 | Topexpress Ltd | Signal processing means for sensing a periodic signal in the presence of another interfering periodic noise |
| US5453903A (en) * | 1993-08-18 | 1995-09-26 | Abb Power T&D Company, Inc. | Sub-cycle digital distance relay |
| US5751532A (en) * | 1996-02-28 | 1998-05-12 | Basler Electric Company | Intergrating reset overcurrent relay |
| US7246030B2 (en) * | 2002-02-14 | 2007-07-17 | Faro Technologies, Inc. | Portable coordinate measurement machine with integrated line laser scanner |
| US7073271B2 (en) * | 2002-02-14 | 2006-07-11 | Faro Technologies Inc. | Portable coordinate measurement machine |
| US6973734B2 (en) * | 2002-02-14 | 2005-12-13 | Faro Technologies, Inc. | Method for providing sensory feedback to the operator of a portable measurement machine |
| EP1474653B1 (en) * | 2002-02-14 | 2013-01-02 | Faro Technologies Inc. | Portable coordinate measurement machine with integrated line laser scanner |
| US7519493B2 (en) * | 2002-02-14 | 2009-04-14 | Faro Technologies, Inc. | Portable coordinate measurement machine with integrated line laser scanner |
| US6957496B2 (en) * | 2002-02-14 | 2005-10-25 | Faro Technologies, Inc. | Method for improving measurement accuracy of a portable coordinate measurement machine |
| US7881896B2 (en) | 2002-02-14 | 2011-02-01 | Faro Technologies, Inc. | Portable coordinate measurement machine with integrated line laser scanner |
| US7532956B1 (en) * | 2004-08-24 | 2009-05-12 | Pelaez Jr Pedro | Distributed power and protection system |
| US9229036B2 (en) | 2012-01-03 | 2016-01-05 | Sentient Energy, Inc. | Energy harvest split core design elements for ease of installation, high performance, and long term reliability |
| US9182429B2 (en) | 2012-01-04 | 2015-11-10 | Sentient Energy, Inc. | Distribution line clamp force using DC bias on coil |
| WO2016112104A1 (en) | 2015-01-06 | 2016-07-14 | Sentient Energy, Inc. | Methods and apparatus for mitigation of damage of power line assets from traveling electrical arcs |
| US9984818B2 (en) | 2015-12-04 | 2018-05-29 | Sentient Energy, Inc. | Current harvesting transformer with protection from high currents |
| US10634733B2 (en) | 2016-11-18 | 2020-04-28 | Sentient Energy, Inc. | Overhead power line sensor |
| US11476674B2 (en) | 2018-09-18 | 2022-10-18 | Sentient Technology Holdings, LLC | Systems and methods to maximize power from multiple power line energy harvesting devices |
| US11041915B2 (en) | 2018-09-18 | 2021-06-22 | Sentient Technology Holdings, LLC | Disturbance detecting current sensor |
| US12050241B2 (en) | 2018-10-15 | 2024-07-30 | Sentient Technology Holdings, Llc. | Power line sensors with automatic phase identification |
| US11125832B2 (en) | 2018-12-13 | 2021-09-21 | Sentient Technology Holdings, LLC | Multi-phase simulation environment |
| US11947374B2 (en) | 2019-02-04 | 2024-04-02 | Sentient Technology Holdings, LLC | Power supply for electric utility underground equipment |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4322641A (en) * | 1979-12-11 | 1982-03-30 | Packburn Electronics | Noise reduction system |
| US4587620A (en) * | 1981-05-09 | 1986-05-06 | Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha | Noise elimination device |
| US4455612A (en) * | 1982-01-27 | 1984-06-19 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Recursive estimation in digital distance relaying system |
| US4577279A (en) * | 1983-05-31 | 1986-03-18 | Westinghouse Electric Corp. | Method and apparatus for providing offset compensation |
| US4727504A (en) * | 1984-07-05 | 1988-02-23 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Interference canceller and signal quantizer |
| US4646254A (en) * | 1984-10-09 | 1987-02-24 | Gte Government Systems Corporation | Noise threshold estimating method for multichannel signal processing |
| US4694414A (en) * | 1984-12-19 | 1987-09-15 | Rca Corporation | Digital delay interpolation filter with amplitude and phase compensation |
| US4684989A (en) * | 1986-02-07 | 1987-08-04 | Rca Corporation | Signal background noise detector |
| US4795983A (en) * | 1988-03-07 | 1989-01-03 | Westinghouse Electric Corp. | Method and apparatus for identifying a faulted phase |
-
1988
- 1988-06-15 US US07/207,354 patent/US4937769A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-05-31 CA CA000601251A patent/CA1312653C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-06-14 KR KR1019890008170A patent/KR900001082A/ko not_active Ceased
- 1989-06-15 JP JP1153576A patent/JPH0241625A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1312653C (en) | 1993-01-12 |
| US4937769A (en) | 1990-06-26 |
| KR900001082A (ko) | 1990-01-31 |
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