JPH0379933B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、デイジタル保護継電器のアナログ
入力部の不良検出を行うためのデイジタル保護継
電器の監視装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、デイジタル保護継電器に導入される系
統の電圧入力は常時、一定値以上の入力があるの
で、その入力値を監視することにより、デイジタ
ル保護継電器のアナログ入力回路の不良検出をす
る方法が種々実施されているが、系統の電流入力
にあつては、常時、一定値以上の入力が期待でき
ない。

従つて、電流を導入するデイジタル保護継電器
のアナログ入力回路の不良検出を行なうには、何
らかの手段でアナログ入力回路へ強制的に監視用
信号を入力し、その監視用信号によつて不良検出
を行なう必要がある。本発明は、特に後者の電流
を入力するデイジタル保護継電器の監視装置に関
するが、前者のものであつても、適用可能であ
る。

第３図は例えば特願昭59−086688号（特開昭60
−229620号）に示された従来のデイジタル保護継
電器の監視装置の構成図で、電流を導入するデイ
ジタル保護継電器の例であり、かつ、監視中にお
いても保護リレー機能の停止時間のないデイジタ
ル保護継電器のアナログ入力部の監視装置を示
す。

第３図において、３は監視用信号発生回路で、
その出力の監視用信号Imは、入力トランス２に
よつて絶縁およびレベル変換され系統から取込ま
れたPT、CT入力１（以下、略してPCT入力と
呼称する）とともに、フイルター４に入力され
る。フイルター４は前記PCT入力１に監視用信
号Imを重畳させ、各々加算された値が、出力側
の信号としてサンプルホールド５に与えられ、あ
らかじめ定められた任意の周期でサンプリングさ
れ一定時間保持される。次いで、マルチプレクサ
６により、前記のサンプルホールド５で保持した
電圧信号を順次切換えて、Ａ／Ｄ変換器７に導び
く。Ａ／Ｄ変換器７ではアナログ量をデイジタル
量に変換し、デイジタル演算処理部８により、前
記デイジタル量が演算処理される。９はデイジタ
ル演算処理部によつて不良検出したとき出力され
る警報出力である。

次に、動作について説明する。まず、監視用信
号Imは監視用信号発生回路３で発生され、フイ
ルター４の入力端に、PCT入力１と重畳される
形で、常時印加されている。ここで、監視用信号
Imの大きさは、PCT入力１のフルスケール、例
えばCT入力の場合は最大事故電流に対して充分
に低いレベルとする。これは、仮に監視用信号発
生回路３のレベルをPCT入力１の最大値と同じ
とした場合にはフイルター４以後の回路の最大入
力は、PCT入力１と監視用信号Imが加算される
為にPCT入力１の最大値の２倍となり、系統か
らの小入力信号から大入力信号の範囲に亘つて、
正しく回路動作させる為の（ダイナミツクレンジ
設計）制約となるからである。

このようにして重畳された監視用信号Imは、
フイルター４、サンプルホールド５、マルチプレ
クサ６を介してＡ／Ｄ変換器７により、デイジタ
ル値に変換される。

Ａ／Ｄ変換器７により変換されるPCT入力と
監視用信号とを加算した信号のデイジタルデータ
はリレー演算アルゴリズム上、都合のよい周期、
一般的には系統周波数の電気角30°間隔毎に、サ
ンプリングされたデータである。これらのデイジ
タルデータに対し、デイジタル演算処理部８によ
り以下の処理を施すことにより、フイルター４か
らＡ／Ｄ変換器７までの回路不良を検出する。

(A) 監視用信号Im成分を抽出する処理。

まず、Ａ／Ｄ変換器７のデイジタルデータ出力
にはPCT入力１と監視用信号Imが重畳されてい
るので、PCT入力１の影響を受けずに入力回路
の監視を行う為には、監視用信号Im成分を抽出
する必要がある。監視用信号Imの周波数を一例
として、系統周波数の４倍とした場合の、抽出方
法について以下に説明する。系統周波数の電気角
180°分位相がずれたデータを加算するデイジタル
フイルターの周波数特性は(1)式で表わせる。

Ｇ＝２｜cosｎ・π／２｜ ……(1)式 但し、 Ｇ：入力に対する出力倍数 ｎ：フイルター入力信号周波数の系統周波数
に対する倍数 (1)式に系統周波数（ｎ＝１）、監視用信号周波
数（ｎ＝４）を適用した結果は、 系統周波数(n=1)…Ｇ＝２｜cosπ／２｜＝０ 監視用信号周波数（ｎ＝４） ……Ｇ＝２｜cos4π／２｜＝２ となり、系統周波数の信号は除去され、監視用信
号周波数の信号は２倍となつて抽出される。第４
図は(1)式をグラフ表現した図である。第４図から
も解る通り、監視用信号周波数を系統周波数の２
倍とした場合でも、同一処理で抽出可能であり、
更に処理方法をかえれば他の周波数とすることも
可能である。

(B) 監視用信号の大きさから不良検出する処理。

前記(A)の処理により抽出した監視用信号Imの
周波数は、本例では、系統周波数の４倍としてい
る。一方、サンプリング周期すなわち、Ａ／Ｄ変
換する周期は系統周波数の電気角30°であるから、
サンプリング周波数は系統周波数の12倍となつて
おり、従つて監視用信号Imに対してサンプリン
グ周波数は３倍で、サンプリング定理から、監視
用信号の大きさを、サンプリングデータにより算
出することは可能である。次に、算出した監視用
信号の大きさから、フイルター４、サンプルホー
ルド５、マルチプレクサ６、Ａ／Ｄ変換器７間の
アナログ入力回路の不良検出を行う方法として、
予めデイジタル演算処理部８の中に用意した、規
定値と比較する方法、及び夫々のアナログ入力回
路から抽出した監視用信号の大きさを相互間で比
較する方法等がある。

一般には以上の処理方法により、アナログ入力
回路の不良検出が可能であるがリレー演算に使用
するデータにとつては、監視用信号Imを除去し、
系統周波数成分、すなわち、PCT入力１を抽出
する必要があり、以下の処理法を施こしたデータ
をリレー演算に使用する。ここでは一例として、
前述の例と同じく、監視用信号Imの周波数を系
統周波数の４倍としたケースについて説明する。

(C) PCT入力成分を抽出する処理。

監視用信号の周波数成分（系統周波数の４倍）
を除去し、PCT入力成分を抽出する為以下の(2)
式で表わされるデイジタルフイルター処理を施こ
す。

Ｇ＝２｜sinｎ・π／４｜ ……(2)式 但し、 Ｇ：入力に対する出力倍数 ｎ：フイルター入力信号周波数の系統周波数
に対する倍数 (2)式に系統周波数（ｎ＝１）、監視用信号周波
数（ｎ＝４）を適用した結果は 系統周波数(n=1)…Ｇ＝２｜sinπ／４｜＝√２ 監視用信号周波数（ｎ＝４） ……Ｇ＝２｜sin4π／４｜＝０ となり、監視用信号Imを除去し、系統周波数成
分、すなわちPCT入力１は√２倍となつて抽出
される。第５図は(2)式をグラフ表現した図である
が、同様を原理を用いて、種々の監視用信号周波
数に適用したり、数式が異なるデイジタルフイル
ターも考えられる。

以上、説明した(A)、(B)および(C)の処理を施すこ
とにより監視用信号Imによるフイルター４から
Ａ／Ｄ変換器７までのアナログ入力回路の不良検
出を行うことができる。また、監視用信号Imを
重畳したことによる影響を完全に除去した形でリ
レー演算を行うことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように構成された従来のデイジタル保護継
電器の監視装置は、デイジタルフイルターによつ
て監視用信号の抽出、除去を行つているので監視
信号の大きさが急変したり、周波数が変化した場
合には過渡的に監視用信号に複数の周波数成分が
重畳された状態となる為、デイジタルフイルター
による監視用信号の抽出、除去が不完全となる。
この場合にはリレー演算の使用データに監視用信
号成分が含まれることになり、リレー演算に誤差
が生じ、誤動作の原因となる。

一方、デイジタルフイルター処理にて抽出した
監視用信号成分が変化するケースとして、監視対
象の不良発生と電力系統事故時に発生する高調波
が重畳した場合があり、不良を検出しても、いず
れか瞬時には判定できない。一般的には、電力系
統の事故は一定時間以内に除去されるものとし
て、一定時間以上、異常継続にて被監視対象の不
良と判定する。従つて、実際には被監視対象の不
良であつても瞬時に誤動作防止処置がとれず、誤
動作防止処置をとると、電力系統事故によるもの
であつた場合、誤不動作（正しく動作できない誤
り）となる問題点があつた。

この発明は上記のような従来のものの問題点を
解決するためになされたもので、監視用信号発生
回路の不良をリレー誤動作等に至る前に確実に検
出することの可能なデイジタル保護継電器の監視
装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るデイジタル保護継電器の監視装
置は監視用信号と系統入力とを重畳したデータ、
及び監視用信号のみのデータを入力し、それらの
データから監視用信号に関連するデータのみを抽
出する抽出処理部と、この抽出処理部の抽出する
データを監視する監視処理部とを有する。

〔作用〕

この発明においては、監視処理部により、抽出
処理部で抽出したデータを監視することにより、
監視用信号発生回路、及びデイジタル保護継電器
のアナログ入力回路の不良を検出することができ
る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図において、１０は監視用信号を電力系
統からのPT・CT信号に重畳させず、単独でデイ
ジタル保護継電器に入力する監視信号単独入力チ
ヤンネルである。また第２図は第１図のデイジタ
ル演算処理部８における監視処理のデータの流れ
を示すもので１１はＡ／Ｄ変換器７からのＡ／Ｄ
変換データを格納するＡ／Ｄデータテーブル、１
２は前記Ａ／Ｄデータテーブル１１のデータから
監視用信号を抽出する監視用信号抽出処理部、１
３は抽出した監視用信号Imを格納する監視用信
号テーブル、１４は監視用信号の大きさ、周波
数、波形歪等を算出し、その値から良否判定する
監視処理部、１５はなんらかの異常が一定時間以
上継続していることを確認する一定時間継続確認
処理部である。以上の処理の結果、リレー演算処
理実行、警報出力、およびリレー演算停止の情報
が得られる。

次に本発明の動作を説明する。第１図におい
て、１〜８の構成及び動作とも従来装置と同一で
あるので説明は省略する。即ち、電力系統からの
PCT入力１は入力トランス２により適当なレベ
ルに変換されるとともに絶縁され、フイルター４
に監視用信号Imと共に重畳されて導入される。
フイルター４は折り返し周波数以上の成分をカツ
トする。以上のように処理された複数の入力信号
はサンプルホールド５にて同時刻サンプリングさ
れ、マルチプレクサ６にて時分割直列に並べられ
Ａ／Ｄ変換器７に入力される。

Ａ／Ｄ変換器７の出力データは従来装置と同じ
く３つの処理、すなわち、 (A) 監視用信号Im成分を抽出する。

(B) 監視用信号の大きさから不良検出する。

(C) PCT入力成分を抽出する。

が施され、アナログ入力回路の不良の有無を示す
情報とリレー演算に使用するデータとなる。

以上の動作以外に前記PCT入力とは別に、監
視用信号だけ単独でデイジタル保護継電器に信号
入力するため監視用信号単独入力チヤンネル１０
では監視用信号Imをそのままサンプルホールド
５にてサンプリングし、マルチプレクサ６にて選
択してＡ／Ｄ変換器７に入力する。このような動
作によりＡ／Ｄ変換器７の出力データは第２図の
Ａ／Ｄデータテーブル１１に示すように順次格納
され、そのデータはPCT入力であるIa，Ib，Ic，
Io各々と監視用信号Imを重畳したIa＋Im，Ib＋
Im，Ic＋Im，Io＋Imおよび監視用信号単独のIm
である。そしてこのデータは更に監視用信号抽出
処理部１２によりIm成分のみを抽出し監視用信
号テーブル１３に図示の如く格納される。

そして、監視用信号テーブル１３のデータは
PCT入力Ia，Ib，Ic，Io分が除去され、各々Im
のみとなる。監視処理部１４では監視用信号テー
ブル１３のデータからデイジタルリレー演算同様
のアルゴリズムにより、そのデータの絶対値、周
波数、波形歪等を算出し、予め規定された許容値
範囲内であれば正常としてそのままリレー演算を
実行する。また、何らかの異常が認められた場合
にはその内容を分析しリレー演算に支障なしと判
断されるとリレー演算処理に分岐する。例えば、
PCT入力データから抽出した監視用信号Imの絶
対値が変化した場合には、その絶対値が監視用信
号単独入力の絶対値の変化と同じであれば監視用
信号発生回路３側の変動と判断でき、被監視対象
は正常であるから、リレー演算は監視用信号を完
全除去するデイジタルフイルター処理後のデータ
を使用する構成にしておけば監視用信号レベルの
変動による影響はない。一方監視用信号発生回路
３の不良による周波数ずれ、波形歪等デイジタル
フイルター処理にて監視用信号を除去しきれなく
なる不良は、リレー演算に支障がある為、誤動作
防止等の処置を実行しなければならない。この不
良は監視用信号単独入力からのデータを常時監視
して検出する。

フイルター４など被監視対象となる部位の不良
はその不良部位に相当する監視用信号テーブル１
３のIm値のみが変化する為、この状態が一定時
間（電力系統事故の影響が収まるまでの時間）以
上継続したことにより、該当する被監視対象の不
良と判断する。尚、監視処理部１４では絶対値算
出を実行する前に監視用信号Imに含まれる直流
分を除去する処理を行つて、算出精度を高めるよ
う構成してもよい。

また、リレーが誤動作する可能性のある監視回
路の不良として周波数ずれ、波形歪をあげたが、
絶対値の急峻な変化時でも監視信号出力には過渡
的に歪波成分が含まれ、この歪波成分はデイジタ
ルフイルターで除去しきれない為、リレーが誤動
作することが考えられる。監視処理では監視信号
単独入力チヤンネルの信号を監視することによ
り、これまで述べた監視用信号発生回路３のあら
ゆる不良を瞬時に検出することができる。

また上記実施例では監視用信号単独入力チヤン
ネルにはフイルターを設けていないが回路の標準
化等の目的でフイルターを設けても本発明の効果
には何ら支障ない。更に、上記実施例ではPCT
入力への監視用信号重畳処理をフイルターで行つ
ているが入力トランスで行う方法も考えられ、こ
の場合でも監視用信号単独入力チヤンネルは実施
例と同一の構成として、同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば系統入力に重畳
された監視用信号のデータと監視用信号のみのデ
ータを監視することにより、監視用信号発生回
路、及びアナログ入力回路の不良を検出できるよ
うに構成したので、リレー演算に支障のでる監視
用信号発生回路の不良を瞬時に検出でき、リレー
誤動作を確実に防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるデイジタル
リレーのアナログ入力部の回路構成図、第２図は
この発明の一実施例によるデイジタル処理説明
図、第３図は従来のデイジタルリレーアナログ入
力部の回路構成図、第４図及び第５図はデイジタ
ルフイルターの特性図である。 ３は監視用信号発生回路、４はフイルター、５
はサンプルホールド、６はマルチプレクサ、７は
Ａ／Ｄ変換器、１０は監視信号単独入力チヤンネ
ル、８はデイジタル演算処理部。なお、図中、同
一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 系統入力と異なる周波数の監視用信号を発生
   する監視用信号発生回路、この監視用信号発生回
   路の発生する監視用信号と系統入力とを入力し、
   これらを重畳した出力を発生する回路、この回路
   の出力する監視用信号と系統入力の重畳信号、及
   び上記監視用信号発生回路の発生する監視用信号
   のみのアナログ信号をデイジタル信号に変換する
   Ａ／Ｄ変換器、このＡ／Ｄ変換器の出力する監視
   用信号と系統入力とを重畳したデータ、及び監視
   用信号のみのデータを入力し、それらから監視用
   信号に関連するデータのみを抽出する監視用信号
   抽出処理部、この監視用信号抽出処理部の抽出す
   るそれぞれのデータを監視することにより、上記
   監視用信号発生回路、及び上記回路の不良を検出
   する監視処理部を備えたことを特徴とするデイジ
   タル保護継電器の監視装置。