JPH04127828A - Protective relay - Google Patents
Protective relayInfo
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- JPH04127828A JPH04127828A JP2248009A JP24800990A JPH04127828A JP H04127828 A JPH04127828 A JP H04127828A JP 2248009 A JP2248009 A JP 2248009A JP 24800990 A JP24800990 A JP 24800990A JP H04127828 A JPH04127828 A JP H04127828A
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Abstract
Description
この発明は、電力系統を保護する保護継電器に関するも
のである。The present invention relates to a protective relay that protects a power system.
第３図は、例えばｊ％ｉ気協同研究、第４１巻第４号、
ディジタルリレー１Ｐ４５の第４−１−３表の方式、積
形Ｃに示されたディジタル演算形電力方向継電器に関し
、そのアルゴリズムを説明するための図である。
電力方向を得る演算原理式として、玉揚の表には式（１
）が示されている。
Ｖ ° Ｉ ＣＯ３θ＝Ｖ＊１＋ｍ＋Ｖｍ−ｉ！
＋＊−ｚ・−・−−−−−−−（１）
但し、１９１・１１１；電圧、電流の振巾値θ；電圧と
電流の位相差
１ ｗａ 、 Ｖｖａ ；時刻ｍの時点の電流、電
圧のディジタル・データ
ｌ５−３＋Ｖｍ−３ｍ時刻ｍより３サンプル前の電流。
電圧のディジタル・データ
更に、ここでは、サンプリング時間巾βを、電気角で３
０°の場合について示しており、時刻ｍの電流、電圧の
内積値と、この時刻ｍより電気角で９０°隔った時点の
電流、電圧の内積値の和を得るものである。
今、継電器への入力電気量を第３図で示すように
１（ｔ）＝Ｉｐｓｉｎ（ω。ｔ） −−−−・・・−
・−−一−−−−−−−−−−−−−−−−−−・−・
−（２）ｖ（ｔ） ＝Ｖ、５ｉｎ（ω。ｔ＋θ） −−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−・（３）とし、ｍ時点におけるω。ｔの値をαと
すれば、各サンプル値は式（４）、 （５）で与えられ
る。
ｉ、＝Ｉ、ｓｉｎα・−−−−−−−・−・−−−−−
・−−−−−−一・−−−一−−−−−−−−−−−−
−−−・−（４）Ｖ、 ＝Ｖ、５ｉｎ（α＋θ）−・−
−−−−−−−−−−−−−−−−−（５）更に、ｍ−
に時点におけるサンプル値は、式（６）。
（７）で与えられる。
ｉｓ−ｍ＝Ｉｐｓｉｎ（（ｒ−にβ）−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−（６）ｖ＋
＊−ｍ＝Ｖ、５ｉｎ（α−にβ＋θ”） 〜−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−Ｃ７）但し、Ｉｐ ｌ
Ｖｐ ；電流、１１圧の振巾値β；サンプリング時
間巾
θ；電圧と電流の位相差
に；に＝１． ２． ３． ・・・・・・である。
ここで、弐（１）の右辺に着目すると、弐（８）が判明
する。
１１ＩＶａ＋１＠−３Ｖ＊−ｆｆ
＝ＩｐｓｉｎαＶｐｓｉｎ（α＋θ）
＋Ｉ、５ｉｎ（α−３β）Ｖｐｓｉｎ（ｃｒ−３β＋θ
）−１，Ｖｐ（ｓｉｎｃｒｓｉｎ（α十〇）＋５ｉｎ（
α−３β）ｓｉｎ（α−３β＋θ））＝Ｉｌ、Ｖ、 （
ｓｉｎα５ｉｎ（α＋θ）＋ｃｏｓαｃｏｓ（α＋θ）
）
＝Ｖ、Ｉ、 ｃｏｓ θ ・−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−一−−−−−−−−・−（８）即ち、
データの３サンプル分の隔りは電気角９０°の隔りとい
うことになる。Figure 3 shows, for example, J%i Kyodo Research, Vol. 41, No. 4,
It is a figure for explaining the algorithm regarding the digital operation type power directional relay shown in the system of Table 4-1-3 of the digital relay 1P45, and the product form C. As a calculation principle formula for obtaining the power direction, the doffing table contains the formula (1
)It is shown. V ° I CO3θ=V*1+m+Vm-i!
+*-z・−・−−−−−−−(1) However, 191・111; amplitude value θ of voltage and current; phase difference between voltage and current 1 wa, Vva; current at time m, Voltage digital data l5-3+Vm-3m Current 3 samples before time m. Digital voltage data Furthermore, here, the sampling time width β is expressed as 3 electrical degrees.
The case of 0° is shown, and the sum of the inner product value of current and voltage at time m and the inner product value of current and voltage at a time 90° apart in electrical angle from time m is obtained. Now, the amount of electricity input to the relay is 1(t)=Ipsin(ω.t) as shown in Figure 3.
・−−１−−−−−−−−−−−−−−−−−・−・
−(2)v(t) =V, 5in(ω.t+θ) −−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
---・(3) and ω at time m. If the value of t is α, each sample value is given by equations (4) and (5). i, = I, sin α・−−−−−−・−・−−−−
・−−−−−−1・−−−1−−−−−−−−−−−−
−−・−(4)V, =V, 5in(α+θ)−・−
−−−−−−−−−−−−−−−−−(5) Furthermore, m−
The sample value at time point is given by equation (6). It is given by (7). is-m=Ipsin((β to r-)
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−(6) v+
*-m=V, 5in (α- to β+θ”) ~------
--------------------C7) However, Ip l
Vp; amplitude value β of current, 11 voltage; sampling time width θ; phase difference between voltage and current; to = 1. 2. 3. It is... Now, if we focus on the right side of 2(1), we find 2(8). 11IVa+1@-3V*-ff =IpsinαVpsin(α+θ) +I, 5in(α-3β)Vpsin(cr-3β+θ
)-1, Vp(sincrsin(α10)+5in(
α−3β) sin(α−3β+θ))=Il, V, (
sinα5in(α+θ)+cosαcos(α+θ)
) = V, I, cos θ ・−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−・−(8) That is,
An interval of three samples of data corresponds to an interval of 90 degrees in electrical angle.
従来の保護継電器は以上のように構成されているので、
ｒ系統周波数は常に一定であり、ディジタル・リレーと
して成立させるためには５０Ｈｚ。
６０Ｈｚ等の周波数に対応してサンプリング時間巾βを
正確に定める必要がある」の前提のもとに演算原理式が
構成されている。
このため、系統の周波数変動に対しては、式（８）％式
％（）
の前提が崩れて等号が成立しなくなり、演算原理上、保
護能力的に無視し得ない影響を受ける他、周波数によっ
てサンプリング時間巾βを変えないと誤差が大となって
実用的でなくなるという課題があった。
更には、系統周波数に従属して、サンプリング時間巾β
を３０°の倍数に設定する必要があり、式（８）の場合
、電力方向リレーとして有効な演算結果を得るためには
、電気角で９０” （６０Ｈ２の場合には４．１６１
ｍｓ、 ５０Ｈｚの場合には５ｍ５）相当の時間が必要
（処理装置の処理に要する時間は、これを無視しである
）であり、従来の演算原理では、これ以上に検出時間を
短縮することは困難であり、高速度動作に対しては、限
界がある等の課題があった。
この発明は、上記のような課題を解消するためになされ
たもので、周波数変動による特性変化を改善すると共に
、扱う周波数によってサンプリング時間巾βを変更する
必要のない、即ち、５０Ｈｚ。
６０Ｈｚ共用形の演算処理回路で対応が可能な保護継電
器を得ることを目的とする。Conventional protective relays are configured as described above, so
The r system frequency is always constant, and is 50Hz in order to function as a digital relay. The calculation principle formula is constructed based on the premise that the sampling time width β must be accurately determined in correspondence with a frequency such as 60 Hz. For this reason, with respect to frequency fluctuations in the grid, the premise of formula (8)% formula () is broken and the equality sign no longer holds, which has a non-negligible effect in terms of protection ability based on the principle of calculation, and There was a problem that unless the sampling time width β was changed depending on the frequency, the error would become large and it would become impractical. Furthermore, depending on the system frequency, the sampling time width β
must be set to a multiple of 30°, and in the case of equation (8), in order to obtain an effective calculation result as a power direction relay, the electrical angle must be set to 90" (4.161 in the case of 60H2).
ms, 5 m5 in the case of 50 Hz) is required (ignoring the time required for processing by the processing device), and with conventional calculation principles, it is impossible to shorten the detection time any further. This method is difficult, and there are problems such as there are limits to high-speed operation. This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it improves characteristic changes due to frequency fluctuations, and eliminates the need to change the sampling time width β depending on the frequency to be handled, that is, 50 Hz. The purpose of this invention is to obtain a protective relay that can be handled by a 60Hz common type arithmetic processing circuit.
この発明に係る保護継電器は、電力系統の電圧。
電流を検出する電圧データ及び電流データを所定のサン
プリング時間巾でサンプリングし量子化して一時保管す
る電流データの一時的保管室及び電圧データの一時的保
管室と、前記データの一時的保管室に格納された電流、
電圧のサンプリング値及び演算順序を規定して、演算処
理する演算回路により第１の電気量及び第２の電気量を
演算処理して出力する四則演算回路と、前記電力系統の
電流の振巾値及び電圧振巾値の３乗との積量を被除数と
した第１のサンプリング演算式からなる前記第１の電気
量を、電圧振巾値の２乗を除数とした第２のサンプリン
グ演算式からなる第２の電気量で除算して電力方向成分
を求め、該電力方向成分が零より大か否かを判定してそ
の判定結果を出力する判定量導出部とを設けたものであ
る。The protective relay according to the present invention is capable of controlling the voltage of the power system. Voltage data and current data for detecting current are sampled in a predetermined sampling time width, quantized, and temporarily stored in a current data temporary storage room and a voltage data temporary storage room, and the data is stored in the temporary storage room. current,
A four-arithmetic operation circuit that defines a voltage sampling value and an operation order, and performs arithmetic processing and outputs a first quantity of electricity and a second quantity of electricity using an arithmetic operation circuit, and an amplitude value of the current of the electric power system. and the voltage amplitude value to the cube of the voltage amplitude value. A determination amount deriving unit is provided that calculates a power direction component by dividing by a second electrical quantity, determines whether or not the power direction component is greater than zero, and outputs the determination result.
この発明における保護継電器は、電力系統の電流、電圧
のサンプリングデータの積量を導出して第１の電気量及
び第２の電気量を求め、電力方向成分を得て零より大か
否かを判定する。そして、該電気量の３つの成分、すな
わち、電流、電圧の位相差（θ）に関連する成分と、第
２調波（２α）に関連する成分及びサンプリング時間巾
（β）に関する成分のうちサンプリング時間巾と第２調
波に関する成分を位相差成分から除去して電流、電圧の
位相差に関する成分のみとするように入力サンプリング
データの取込み順序を規定するので、周波数変動に対し
ても高精度、かつ安定な継電器が得られる。The protective relay according to the present invention derives the product of sampling data of current and voltage of the power system to obtain a first quantity of electricity and a second quantity of electricity, obtains a component in the power direction, and determines whether or not it is greater than zero. judge. Then, among the three components of the electrical quantity, namely, the component related to the phase difference (θ) of current and voltage, the component related to the second harmonic (2α), and the component related to the sampling time width (β), sampling is performed. The input sampling data acquisition order is defined so that components related to time width and second harmonics are removed from the phase difference component, leaving only components related to the phase difference of current and voltage. And a stable relay can be obtained.
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、１はディジタル量化された電流データ
の配分路、２は電圧データの配分路、３゜４は夫々電流
データの一時的保管室、５〜９は夫々電圧データの一時
的保管室、１０，１３．１８２０は減算回路、１１．１
２，１４．１７，２１゜２４．２６は乗算回路、１５，
１６．１９は加算回路、２２，２３．２５は除算回路、
２７は判定量導出部である。
次にこの発明の動作について説明する。まず、電流、！
正データの配分路１，２には夫々ディジタル・データ列
・・・・・・ｊ□１．・・・・・・ｉ□１・・・・・・
、及び・・””Ｖ＠−２） Ｖ＠−１＋ＶＩＩ＋
Ｖａｌ＋ｌ＋ Ｖａｎ！ ・・””が常に一定のサン
プリング時間巾β〔この発明では、従来のディジタル・
リレーの欅に、系統周波数に従属して、電気角３０°、
又はその倍数に規定する必要はない、）おきに流れてお
り、電流、電圧データの一時的保管室３，４．５〜９に
は、今人々１ｍ−＋ ＋ １６＋１ ； ｖ、−ｚ
ｌ Ｖｓ−＋ ｒ Ｖｍ ＋ Ｖｓ＋１ｖカ。２が保
管されているものとする。
この−時的保管室３〜９のデータの出し入れは別の制御
系（図示せず）により制御されている。
例えば、最新のデータとして、ｉ、、、が電流データ配
分路１に現われると（勿論、これと同期して、データ配
分路２にも■、。３が現われている。）電流データの一
時保管室４ではデータ１＠＋１がクリアされて、データ
１１．２が収納される。電流データの一時的保管室３で
は、データｉ、−１がクリアされて、データ１１が収納
される。
この時電流データの一時的保管室３，４のデータのクリ
アや収納も別の制御系で制御されている。
電圧データの一時的保管室５〜９の動作についても、全
て電流データの一時的保管室と同様の動作を行なう。
電圧データの一時的保管室９にはＶ、。３、同８にはｖ
ｌｌ、同７にはＶ１１＋１、同６にはＶｐ、そして電圧
データの一時的保管室５にはｖ、、が収納される。まず
、減算回路１０では、電流データの一時的保管室３．４
からの出力を夫々入力として、式（９）を導出し出力し
ている。
１ ｍ＋＋−１＋ｅ−１””ＩｐＳｔｎ（ｆｆ＋β）−
１，５ｉｎ（α−β）＝ ２１．ｃｏｓ αｓｉｎβ
・−・−・・・−−−−・−（９）
そして、乗算回路１１では、電流データの一時的保管室
３、電圧データの一時的保管室６からの出力を夫々入力
とし、式（１０）を導出して出力し、１＠−＋ ’ Ｖ
＋ａ−１＝Ｉｐｓｌｎ（ｌｌＦ−β） ・Ｖ、５ｉｎ（
α−β＋θ）乗算回路１２では、電流データの一時的保
管室４、電圧データの一時的保管室８からの出力を夫々
入力して、式（１１）を導出し出力している。
１１１４１ ’ Ｖｍ＋Ｉ ＝ ＩｐＳｉｎ（（ｒ＋β
） −Ｖ、ｓｉｎ （ｒｘ＋β＋θ）また、減算回路１
３では、電圧データの一時的保管室６．８からの出力を
夫々入力し式（１２）を導出して出力し、
Ｖｍ＋＋−Ｖｓ−＋ ＝ＶｐＳｉｎ（（ｒ＋β＋θ）−
Ｖ、５ｉｎ（α−β十〇）＝２Ｖ、ｃｏｓ（α＋θ）ｓ
ｉｎβ
−・〜−−−−・−・−（工２）
乗算回路１４では、電圧データの一時的保管室７からの
出力を入力して２Ｖｓ＋を導出して出力している。
加算回路１５では、電圧データの一時的保管室５．９か
らの出力を夫々入力し式（１３）を導出して出力し、
Ｖｍ＊ｚ＋Ｖ＋ｅ−２＝Ｖｐｓｉｎ（α＋２β＋θ）＋
Ｖｐｓｉｎ （ｃｘ−２β＋θ）＝２Ｖ、５ｉｎ（α＋
θ）ｃｏｓ２β
−・−（１３）
加算回路１６では、乗算回路１１．１２からの出力を夫
々入力して、式（１４）を導出し、出力している。
１＠、ＩＶ＠＊１＋１ｓ−１５−１ｌ
−ＴＩ、Ｖ、 （ｃｏｓθ−ｃｏｓ （２ａ ＋２β十
〇））＋１１．Ｖ、 （ｃｏｓθ−ｃｏｓ（２α−２β
＋θ））＝Ｉ、Ｖ、 （ｃｏｓθ−ｃｏｓ （２（Ｘ＋
θ） ｃｏｓ２β）−−〜−−−−−−−〜 （１４）
更に、乗算回路１７では、減算回路１０．１３からの出
力を夫々入力し式（１５）を導出して出力し、（１ｍｓ
＋−１ｍ−＋）（Ｖｓ＋＋−Ｖ＊−ｔ）＝２１．ｃｏｓ
αｓｉｎβ−２Ｖ、ｃｏｓ（α＋θ）ｓｉｎβ−Ｉｐ
Ｖｐ（１−ｃｏｓ２β） （ｃｏｓθ＋ｃｏｓ （２
α＋θ））減算回路１８では、乗算回路１４及び加算回
路１５からの出力を夫々入力して、式（１６）を導出し
て出力している。
Ｖａ＋ｚ＋Ｖ＊−２−２Ｖ＊
＝２Ｖ、５ｉｎ（α＋θ）ｃｏｓ２β−２Ｖ、５ｉｎ（
α＋θ）＝２Ｖ、５ｉｎ（α＋θ） （ｃｏｓ２β−１
）・−・−・−（１６）
加算回路１９では、乗算回路１４及び加算回路工５から
の出力を夫々入力し、式（１７）を導出して出力し、
Ｖｓ中ｚ＋Ｖａ−ｚ＋ ２ Ｖｌｌ ＝ ２ Ｖ、
５ｉｎ（α＋θ）（ｃｏｓ２β＋１）除算回路２２では
、乗算回路１４及び減算回路１８の出力を夫々入力して
、式（１８）を導出し出力している（但し、Ｖｍ＋！−
２Ｌ＠＋Ｖ＠−２≠Ｑ、 Ｖ、５ｉｎ（α＋θ）（ｃｏ
ｓ２β−１）とする、）。
・−・−・−（１８）
また、除算回路２３では、乗算回路１４及び加算回路１
９の出力を夫々入力し、式（１９）を導出して出力しく
但し、Ｖｓ＋！＋２Ｖ＋ｓ＋Ｖｍ−ｆｔ≠Ｏ，ｃｏｓ２
β＋１≠０とする。）、
一一一−−−−−−〜−（１９）
除算回路２５では、乗算回路１４及び加算回路１５から
の出力を夫々入力して、式（２０）を導出して出力して
いる（但し、ｖ、≠Ｑ 、 Ｖ、５ｉｎ（α＋θ）≠Ｏ
とする。）。
＝ｃｏｓ２β ・−−−−−−−−−−−（２
０）更に、乗算回路２６では、除算回路２２．２５から
の出力を夫々入力し式（２１）を導出して、出力しく但
し、（Ｖ＠ａｔ−２ＶＢ＋Ｖ＠−１）Ｖ＋、１≠Ｑ、
Ｖ、（ｃｏｓ２β１）≠０とする。）、
乗算回路２１では、乗算回路１７．２６からの出力を夫
々入力して、式（２２）を導出し出力している（但し、
（ｖ＊＋ ！−２ＶｊＶ＋ｅ−２） Ｖｓ≠Ｏ，Ｖｐ（
ｃｏｓ２β−１）≠０とする。）。
’ （ｆ＠＊１−１＋ｍ−１） ｃｖｌｌ、、−ｖｉｍ
−１）＝ Ｖ、ｃｏｓ２β ・Ｉ、Ｖ、（１−ｃｏｓ
２ｊ９ ）Ｖ、（ｃｏｓ２β−１）
（ｃｏｓθ＋ｃｏｓ （２（Ｘ＋θ））・−−一−−−
−・−（２２）
そして、減算回路２０では、加算回路１６及び乗算回路
２１からの出力を夫々入力し、式（２３）を導出して出
力しく但し、（ｖ、やｚ−２ｖｓ＋ｖｍ−ｚ） ｖ、≠
０゜Ｖ、 （ｃｏｓ２β−１）≠０とする。）、１１１
＋１ν□１＋１ｌＩ
ＩＶａ
２ｖ。
■−十２−２ｖ、＋ν。
Ｖ＊＋２＋Ｖ１１−２
・ ２ｖ、 （１ｍ＋１
１゜
１）（ｖ□１−■。
＝ ＩｐＶｐ
（ｃｏｓθ−ｃｏｓ （２θ十〇）ｃｏｓ２β）・１．
Ｖｐ
（ｃｏｓθ＋ｃｏｓ （２α＋θ））
乗算回路２４では、
減算回路２０及び除算回路
２３からの出力を夫々入力して、
式（２４）を導出し
出力している
（但し、
Ｖａ＋ｚ＋２ＶＩＩＩ＋Ｖｓ
≠０゜
（Ｖｓ＋ｚ−２ν暑＋ν。
２）ν。
≠０゜
Ｖ、 （ｃｏｓ２β±１）≠０
とする。
ｖｌＩ
Ｖｓ＋１＋２ＶＢ＋Ｖ＠−２
（ｉ□ＩＶｌｌＩ４１＋１１１
１Ｖ＋５−１
（１＠＋１
！＋ｍ−１）（Ｖｓ＋１−Ｖ＠−〇
−Ｌ Ｖ、ｃｏｓθ −−−−−−
−−−−（２４）最後に、判定量導出部２７では、乗算
回路２４の演算処理結果より電力方向成分ＩｐＶｐｃｏ
ｓθを導出する。
以上の説明では、各演算式中の分母が零にならない場合
について述べてきたが分母が零となる場合には演算結果
を棄てる等の別途処理を行なうことは云うまでもない。
電力方向継電器としては、式（２４）を下記の条件で判
定する（図示せず）。
ＩｐＶｐｃｏｓθ≧Ｑ 、−、−、−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−（２５）式（２５
）で、正又は零の条件が成立した時、リレーとしての動
作信号出力する。
また、第２図には、この発明の他の実施例を示す。
図中、第１図と同一符号は同−又は相等部分を示す。
図において、３０，３１，３４．３５は乗算回路、３２
は加算回路、３３は減算回路である。
まず、乗算回路３０では、電流データの一時的保管室３
、電圧データの一時的保管室８からの出力を夫々入力と
し、式（２６）を導出して出力し、乗算回路３１では、
電流データの一時的保管室４及び電圧データの一時的保
管室６からの出力を夫々入力として、式（２７）を導出
し出力している。
１＠＋ｌＶ＠−１＝ＩｐＳ１ｎ（α＋β）Ｖ、５ｉｎ（
α−β＋θ）＝＊ＩｐＶ、 （ｃｏｓ（２β−θ）−ｃ
ｏｓ（Ｚｏｔ＋θ））−・−−−−−−−一・−（２７
）
また、加算回路３２では、乗算回路３０．３１からの出
力を夫々入力とし、式（２８）を導出して出力し、
１ｍ−＋Ｖ＋ｍ＋１＋１＋ｍ＋＋Ｖ＋ｍ−＋＝ Ｅ、Ｖ
、 （ｃｏｓ（２β＋θ）−ｃｏｓ （２０ｆ十〇））
＋±Ｉ、Ｖ、 （ｃｏｓ（２β−θ）−ｃｏｓ（２ｃｒ
＋θ）＝１．Ｖ、 （ｃｏｓ２βｃｏｓθ−ｃｏｓ （
２ｔＸ十〇））−一−−−・−・・−−−ｍ−−・−−
−−−−−−−−−−−−（２８）乗算回路３５では、
乗算回路１７及び除算回路２２からの出力を夫々入力と
して、式（２９）を導出し出力している（但し、Ｖｓ＋
２２−２Ｖ＋Ｖｓ＋−！≠０゜Ｖ、 （ｃｏｓ２β−１
）≠０とする。）。
２ｖｗ＋
、□、−２ｖｌＩ＋ｖ、−！’ （１ｍ＋ｌｌｍ−＋）
（Ｖｓ◆Ｉ−Ｖｌｌ−１）＝ Ｖ。
Ｖ、（ｃｏｓ’ｌβ−１）・Ｉ、Ｖ、 （１−ｃｏｓ
２β）（ｃｏｓθ＋ｃｏｓ （２ａ：＋θ） ） 、−
−−−−−−−−−−−−（２９）更に、減算回路３３
では、加算回路３２及び乗算回路３５からの出力を夫々
入力とし式（３０）を導出して出力しく但し、Ｖｌｌｌ
＋２−２Ｖｓ＋Ｖｓ−Ｚ≠０゜Ｖ、 （ｃｏｓ２β−１
）≠０とする。）、１＋ａ＋１Ｖｓ−１＋１ｓ−ＩＶ＋
ｅ＋＋２ｖ。
Ｖ＊＋！−２Ｖｓ＋Ｖ＠−２（１”＋ビｖ＊−＋）（ｖ
−◆ｌ−Ｖ＠−１）＝１．ν９
（ｃｏｓ２βＣＯ５θ−ｃｏｓ （２α＋θ）（ｃｏｓ
θ＋ｃｏｓ（２α十〇））
乗算回路３４では、減算回路３３及び除算回路２３から
の出力を夫々入力として、式（３１）を導出し出力して
いる（但し、Ｖ ＠ ＋ ｔ±２ν１１＋ＶＩＩ−２≠
０゜νｐ（ｃｏｓ２β±１）≠０とする。）。
＝ Ｉ、Ｖｐｃｏｓθ −−−−一−−−−−−−・
−−−−−−−−−一−−−−−−−−−−−−−−−
−−・・・ （３１）最後に判定量導出部２７は、乗算
回路３４の演算結果より電力方向成分ＩｐＶｐｃｏｓθ
を導出する。
分母が零となる場合には、第１図実施例で述べたと同様
の処理が必要である。
なお、上記実施例の変形は、２つに大別する事が可能で
ある。
その１は、式（２４）に於いて、ｍを変化させてもこの
発明のデータの制御手順に従えば、その２式目のβをｃ
ｏｓ２βとしたま＼電力方向成分を得ることが可能であ
る。
一般化して、式（２４）のｍをｍ＋ｋ （ｋは整数とす
る）で置換すると下式を得る。
式（２４）は、ｋ＝ｏの場合に相当する。
さて、その２は式（２４）に於いて、ｍを変化させても
、本発明のデータの制御手順に従えば、その２式目のβ
をｃｏｓ２１β（ｌは、整数とする）としても、電力方
向成分を得る事が可能である。
−膜化して、各添数字に！を付して示すが、１１％＋Ｖ
、については、添字ｌとは無関係とすることが必要であ
る。
式（２４）は １−１の場合に相当する。
これは、式（２４）の２式目が
で示されていたが、
２とすると
が得られることを示す。
この、２種類の変化形は、第１の実施例のみについてあ
てはまるものではなく、全実施例についてあてはまるこ
とはいうまでもない。
を導出するのに、電圧データを用いているが、電流デー
タを用いてもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
但し、Ｖｍ＋２−２Ｖ、＋Ｖ１１−２≠０ 、 １ａ＋
２−２ｔ＠＋１１Ｉ−２≠０゜ｃｏｓ２β−１≠０とす
る。
＝ １
゜。３２β−】−”°““直３４）
イ旦し、Ｖｓ＋２＋２Ｖｍ＋Ｖ＋ｓ−２≠Ｏ＋ ｌｓ
＋ｚ＋２１ｍ＋１＋ａ−ｚ≠０ｃｏｓ２β−１≠０とす
る。
ｖ１ｚ＋ν＠−２１１Ｉ＋２＋１ｍ−ＺＶ＋ｅ
ｌガ上述したように、この発明の主
旨は、電流、電圧のサンプリング値を求め、そのサンプ
リング値を規定して所要回路を用いて式（２４）又は式
（３１）右辺の除算式を演算処理し、判定量を導出する
ことにある。すなわち、判定量演算の除算式は、その分
子を第１の電気量として１．Ｖ、３（ｃｏｓ２β−１）
（ｃｏｓ２β＋１）ｃｏｓθを算出する。また分母を
第２の電気量としてＶｌｌ”（ＣＯ９２β−１） （ｃ
ｏｓ２β＋１）を導出する。
（但し、Ｖ、ｃｏｓ２β±１≠０とする。）。前記演算
式は演算結果の第２調波を除去し、電圧と電流の位相差
の振巾値に関係した量を導出する如く電流。
７圧のサンプリングデータの取込みを規定するようにし
ている。そして除算式の演算は、第１の電気量を第２の
電気量で除して得た電力方向成分Ｉ 、Ｖ、ｃｏｓθが
零より大か否かを判定基準に照らして判定し、保護継電
器の出力を得るようにしている。
ここで、第１及び第２の電気量算出式の電流。
電圧の位相差（θ）に関する成分及びサンプリング時間
（β）の成分に関する関連項を以下のように呼称する。
（ｃｏｓ２β−１） （ｃｏｓ２β＋１）ｃｏｓθを第
１のサンプリング演算式、
（ｃｏｓ２β−１） （ｃｏｓ２β＋１）を第２のサン
プリング演算式。
このように、この発明によれば、サンプリング時間巾β
を系統周波数に無関係に設定することが可能となるため
、５０Ｈｚ、 ６０Ｈｚで、サンプリング時間巾βを
共用化することが可能となる他、処理装置の処理能力が
向上すれば、向上する程、サンプリング時間巾βを短く
設定し得ることになる。
具体的には、この発明で電力方向リレーとじて解を得る
ためには、１２〜ｍ＋２までの５サンプルデータ（従来
リレーはｍ〜ト３までの４サンプルデータ）であるが、
この発明の場合、これを電気角９０°以内に収めること
は可能である。即ち、従来リレーに比して高速度動作が
可能となる。
更には、この５サンプルデータの間、系統の周波数かは
〜゛一定とみなし得る程度の周波数変動であれば、即ち
、水力発電機が起動して、定格周波数になるまでの間の
保護等にも適用可能である。
また、この発明の付随した特徴点として、時限協調が従
来リレーに比べて容易になることである。
即ち、従来リレーは、タップ値、抑制スプリング、接点
間隔等でバードウェア的に電源端から負荷端までの時限
協調を取っているが、この発明では、負荷端側程サンプ
リング時間巾βを短く、電源端側程サンプリング時間巾
βを長く設定すれば、事故時には、各端をはヌ゛同−電
流が貫通して事故点に向って流れるため、同一原理のリ
レーで確実に時限協調がはかれることになる。
この時、あわせて、演算結果の照合回数を電源端側程、
多くする等配慮すれば、信輔度向上にも資する。
また、この発明の考え方は、インピーダンス・リレーへ
応用してもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a distribution path for digitally quantified current data, 2 is a distribution path for voltage data, 3 and 4 are temporary storage rooms for current data, and 5 to 9 are temporary storage rooms for voltage data, respectively. , 10, 13.1820 is a subtraction circuit, 11.1
2,14.17,21゜24.26 is a multiplication circuit, 15,
16.19 is an addition circuit, 22, 23.25 is a division circuit,
27 is a determination amount deriving unit. Next, the operation of this invention will be explained. First, the current!
Each of the positive data distribution paths 1 and 2 has a digital data string...j□1.・・・・・・i□１・・・・・・
, and...””V@-2) V@-1+VII+
Val+l+Van! ...” is always a constant sampling time width β [In this invention, the conventional digital
Depending on the system frequency, the electrical angle is 30°,
or a multiple thereof), and in the temporary storage rooms 3, 4.5 to 9 of current and voltage data, there are currently people 1m-+ + 16+1; v, -z
l Vs-+ r Vm + Vs+1vka. 2 is stored. The input and output of data into and from the temporary storage rooms 3 to 9 is controlled by another control system (not shown). For example, when i, . . . appears on current data distribution path 1 as the latest data, (of course, simultaneously, ■, . 3 appears on data distribution path 2 as well.) Temporary storage of current data In chamber 4, data 1@+1 is cleared and data 11.2 is stored. In the current data temporary storage room 3, data i and -1 are cleared and data 11 is stored. At this time, clearing and storage of data in the temporary current data storage rooms 3 and 4 is also controlled by another control system. All of the voltage data temporary storage chambers 5 to 9 operate in the same manner as the current data temporary storage chamber. V in the voltage data temporary storage room 9. 3.v in 8th
ll, V11+1 is stored in 7, Vp is stored in 6, and v is stored in the voltage data temporary storage room 5. First, in the subtraction circuit 10, a current data temporary storage room 3.4
Equation (9) is derived and output using the outputs from each as input. 1 m++-1+e-1""IpStn(ff+β)-
1.5in(α-β)=21. cos αsinβ ・−・−・−−−−・−(9) Then, the multiplier circuit 11 inputs the outputs from the current data temporary storage chamber 3 and the voltage data temporary storage chamber 6, respectively, Derive and output equation (10), 1@-+ 'V
+a-1=Ipsln(llF-β) ・V, 5in(
The α-β+θ) multiplication circuit 12 inputs the outputs from the current data temporary storage chamber 4 and the voltage data temporary storage chamber 8, respectively, and derives and outputs equation (11). 11141' Vm+I = IpSin((r+β
) −V, sin (rx+β+θ) Also, subtraction circuit 1
3, the outputs from the voltage data temporary storage room 6.8 are respectively input, formula (12) is derived and output, and Vm++−Vs−+ =VpSin((r+β+θ)−
V, 5in (α - β 10) = 2V, cos (α + θ)s
inβ −・〜−−−−・−・− (Step 2) The multiplier circuit 14 inputs the output from the voltage data temporary storage room 7, derives 2Vs+, and outputs it. The adder circuit 15 inputs the outputs from the voltage data temporary storage chambers 5.9, derives equation (13), and outputs it, Vm*z+V+e-2=Vpsin(α+2β+θ)+
Vpsin (cx-2β+θ)=2V, 5in(α+
θ) cos2β −·−(13) The adder circuit 16 inputs the outputs from the multiplier circuits 11 and 12, respectively, derives equation (14), and outputs it. 1@, IV@*1+1s-15-1l -TI,V, (cosθ-cos (2a +2β〇))+11. V, (cosθ-cos(2α-2β
+θ))=I, V, (cosθ−cos (2(X+
θ) cos2β) - - - - - - (14) Furthermore, the multiplication circuit 17 inputs the outputs from the subtraction circuits 10 and 13, respectively, derives and outputs equation (15), and outputs (1 ms
+-1m-+)(Vs++-V*-t)=21. cos
αsinβ-2V, cos(α+θ)sinβ-Ip
Vp (1-cos2β) (cosθ+cos (2
α+θ)) The subtraction circuit 18 inputs the outputs from the multiplication circuit 14 and the addition circuit 15, respectively, and derives and outputs equation (16). Va+z+V*-2-2V* =2V, 5in(α+θ) cos2β-2V, 5in(
α+θ)=2V, 5in(α+θ) (cos2β-1
)・−・−・−(16) The adder circuit 19 inputs the outputs from the multiplier circuit 14 and the adder circuit 5, respectively, derives and outputs equation (17), and outputs z+Va−z+2 Vll=in Vs. 2V,
The 5in (α+θ) (cos2β+1) division circuit 22 inputs the outputs of the multiplication circuit 14 and the subtraction circuit 18, respectively, and derives and outputs equation (18) (however, Vm+!-
2L@+V@-2≠Q, V, 5in(α+θ)(co
s2β-1).・−・−・−(18) In addition, in the division circuit 23, the multiplication circuit 14 and the addition circuit 1
Input the outputs of 9 and derive the formula (19) and output it. However, Vs+! +2V+s+Vm-ft≠O, cos2
Let β+1≠0. ), (19) The division circuit 25 inputs the outputs from the multiplication circuit 14 and the addition circuit 15, respectively, and derives and outputs equation (20) ( However, v, ≠Q, V, 5in (α+θ)≠O
shall be. ). = cos2β ・−−−−−−−−−−−(2
0) Furthermore, the multiplier circuit 26 inputs the outputs from the divider circuits 22 and 25, derives equation (21), and outputs it. However, (V@at-2VB+V@-1)V+, 1≠Q,
V, (cos2β1)≠0. ), the multiplier circuit 21 inputs the outputs from the multiplier circuits 17 and 26, respectively, and derives and outputs equation (22) (however,
(v*+ !-2VjV+e-2) Vs≠O, Vp(
cos2β-1)≠0. ). ' (f@*1-1+m-1) cvll,,-vim
-1) = V, cos2β ・I, V, (1-cos
2j9 )V, (cos2β-1) (cosθ+cos (2(X+θ))・−1−−
-・-(22) Then, the subtraction circuit 20 inputs the outputs from the addition circuit 16 and the multiplication circuit 21, respectively, and derives and outputs equation (23). However, (v, or z-2vs+vm-z) v, ≠
0°V, (cos2β-1)≠0. ), 111
+1ν□1+1lI IVa 2v. ■-12-2v, +ν. V*+2+V11-2 ・2v, (1m+1 1°1) (v□1-■. = IpVp (cosθ-cos (2θ10)cos2β)・1.
Vp (cos θ+cos (2α+θ)) The multiplication circuit 24 inputs the outputs from the subtraction circuit 20 and the division circuit 23, respectively, and derives and outputs equation (24) (however, Va+z+2VIII+Vs ≠0°(Vs+z-2ν) Heat + ν. 2) ν. ≠0゜V, (cos2β±1)≠0. −L V, cosθ −−−−−
----(24) Finally, the determination amount deriving unit 27 calculates the power direction component IpVpco from the arithmetic processing result of the multiplication circuit 24.
Derive sθ. In the above explanation, the case has been described in which the denominator in each arithmetic expression does not become zero, but it goes without saying that if the denominator becomes zero, separate processing such as discarding the arithmetic result is performed. For the power direction relay, equation (24) is determined under the following conditions (not shown). IpVpcosθ≧Q , −, −, −−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−(25) Formula (25
), when a positive or zero condition is met, an operating signal is output as a relay. Further, FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same or equivalent parts. In the figure, 30, 31, 34.35 are multiplication circuits, 32
3 is an adder circuit, and 33 is a subtracter circuit. First, in the multiplication circuit 30, the current data temporary storage room 3
, the output from the voltage data temporary storage room 8 are respectively input, and the formula (26) is derived and output.
Using the outputs from the current data temporary storage chamber 4 and the voltage data temporary storage chamber 6 as inputs, equation (27) is derived and output. 1@+lV@-1=IpS1n(α+β)V, 5in(
α-β+θ)=*IpV, (cos(2β-θ)-c
os(Zot+θ))−・−−−−−−1・−(27
) Furthermore, the adder circuit 32 inputs the outputs from the multiplier circuits 30 and 31, derives equation (28), and outputs it, 1m-+V+m+1+1+m++V+m-+=E,V
, (cos(2β+θ)−cos(20f〇))
+±I, V, (cos(2β-θ)-cos(2cr
+θ)=1. V, (cos2βcosθ−cos (
2t
−−−−−−−−−−−−(28) In the multiplication circuit 35,
Using the outputs from the multiplication circuit 17 and the division circuit 22 as inputs, equation (29) is derived and output (however, Vs+
22-2V+Vs+-! ≠0°V, (cos2β-1
)≠0. ). 2vw+, □, -2vlI+v, -! ' (1m+llm-+)
(Vs◆I-Vll-1)=V. V, (cos'lβ-1)・I,V, (1-cos
2β) (cosθ+cos (2a:+θ)), -
−−−−−−−−−−−−(29) Furthermore, the subtraction circuit 33
Then, the outputs from the adder circuit 32 and the multiplier circuit 35 are respectively input, and the formula (30) is derived and output. However, Vllll
+2-2Vs+Vs-Z≠0゜V, (cos2β-1
)≠0. ), 1+a+1Vs-1+1s-IV+
e++2v. V*+! -2Vs+V@-2(1”+V*-+)(v
−◆l−V@−1)=1. ν9 (cos2βCO5θ−cos (2α+θ)(cos
θ+cos(2α10)) In the multiplication circuit 34, the outputs from the subtraction circuit 33 and the division circuit 23 are respectively input, and formula (31) is derived and outputted (however, V @ + t±2ν11+VII-2≠
Let 0°νp(cos2β±1)≠0. ). = I, Vpcosθ −−−−−−−−−・
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
--... (31) Finally, the determination amount deriving unit 27 calculates the power direction component IpVpcosθ from the calculation result of the multiplication circuit 34.
Derive. If the denominator is zero, processing similar to that described in the embodiment of FIG. 1 is required. Note that the modifications of the above embodiment can be roughly divided into two types. The first is that even if m is changed in equation (24), if the data control procedure of this invention is followed, β in the second equation can be changed to c
It is possible to obtain the power direction component as os2β. Generalizing and replacing m in equation (24) with m+k (k is an integer), the following equation is obtained. Equation (24) corresponds to the case where k=o. Now, part 2 is that even if m is changed in equation (24), if the data control procedure of the present invention is followed, the second equation β
It is also possible to obtain the power direction component even if it is cos21β (l is an integer). -Make it into a film and use it for each subscript number! It is shown with 11%+V
, needs to be unrelated to the subscript l. Equation (24) corresponds to the case 1-1. This shows that although the second equation of equation (24) was shown as 2, it is obtained. It goes without saying that these two types of variations apply not only to the first embodiment, but to all embodiments. Although voltage data is used to derive , current data may also be used and the same effect as in the above embodiment can be obtained. However, Vm+2-2V, +V11-2≠0, 1a+
2-2t@+11I-2≠0°cos2β-1≠0. = 1°. 32β−】−”°““Direct 34) I do, Vs+2+2Vm+V+s-2≠O+ ls
+z+21m+1+a-z≠0cos2β-1≠0. v1z+ν@-211I+2+1m-ZV+e
As mentioned above, the gist of the present invention is to obtain sampling values of current and voltage, define the sampling values, and process the division expression on the right side of equation (24) or equation (31) using the required circuit. The objective is to derive the judgment amount. That is, the division formula for the judgment quantity calculation is 1. V, 3 (cos2β-1)
(cos2β+1)cosθ is calculated. Also, with the denominator as the second electrical quantity, Vll”(CO92β-1) (c
os2β+1) is derived. (However, V, cos2β±1≠0.) The above calculation formula removes the second harmonic of the calculation result and derives a quantity related to the amplitude value of the phase difference between voltage and current. It stipulates that sampling data of 7 pressures be taken in. Then, in the calculation of the division formula, it is determined whether or not the power direction components I, V, and cosθ obtained by dividing the first electrical quantity by the second electrical quantity are greater than zero based on the criteria, and the protective relay is I am trying to get the output of Here, the current of the first and second electric quantity calculation formulas. The related terms related to the voltage phase difference (θ) component and the sampling time (β) component are referred to as follows. (cos2β-1) (cos2β+1) cosθ is the first sampling calculation formula, (cos2β-1) (cos2β+1) is the second sampling calculation formula. Thus, according to the present invention, the sampling time width β
can be set independently of the system frequency, making it possible to share the sampling time width β at 50 Hz and 60 Hz. This means that the time span β can be set short. Specifically, in order to obtain a solution for the power direction relay in this invention, 5 sample data from 12 to m+2 (conventional relays require 4 sample data from m to g3),
In the case of this invention, it is possible to keep this within an electrical angle of 90°. That is, higher speed operation is possible compared to conventional relays. Furthermore, during these 5 sample data, the frequency of the grid varies to such an extent that it can be considered constant.In other words, it is necessary to protect the system from the start of the hydroelectric generator until it reaches the rated frequency. is also applicable. An additional feature of the present invention is that timed coordination is easier than with conventional relays. That is, conventional relays perform time-limited coordination from the power supply end to the load end using hardware such as tap values, suppression springs, contact spacing, etc., but in this invention, the sampling time width β is shortened toward the load end, and If the sampling time width β is set to be longer toward the power supply end, in the event of an accident, the same current will pass through each end and flow toward the fault point, ensuring timed coordination using relays based on the same principle. become. At this time, the number of times the calculation results are verified is increased as the power supply end approaches.
If consideration is given to increasing the number, it will also contribute to improving credibility. Further, the idea of the present invention may be applied to an impedance relay, and the same effects as those of the above embodiments can be obtained.
以上のようにこの発明によれば、電流、電圧のサンプリ
ング値を用いて所要関係式を満す四則演算回路により第
１及び第２の電気量を求め、前記第１の電気量を第２の
電気量で除算して求めた電力方向成分が零より大か否か
を判定するように回路構成したので、周波数変動にも安
定した特性が得られ５０Ｈｚ、 ６０Ｈｚサンプリン
グ時間巾を共用化した継電器となし得る効果がある。ま
た、時限協調に優れていることから高速動作可能な継電
器が得られる効果がある。As described above, according to the present invention, the first and second quantities of electricity are determined by the four arithmetic circuits that satisfy the required relational expressions using the sampled values of current and voltage, and the first quantity of electricity is converted into the second quantity of electricity. Since the circuit is configured to determine whether the power direction component obtained by dividing by the electrical quantity is greater than zero, stable characteristics can be obtained even with frequency fluctuations, making it suitable for relays that share the 50Hz and 60Hz sampling time widths. There are effects that can be achieved. In addition, since it has excellent time coordination, it has the effect of providing a relay that can operate at high speed.
第１図はこの発明の一実施例による保護継電器のブロッ
ク構成図、第２図はこの発明の他の実施例を示す保護継
電器のブロック構成図、第３図は従来の電力方向継電器
のアルゴリズムを説明する波形図である。
図において、３〜４は電流データの一時的保管室、５〜
９は電圧データの一時的保管室、１０〜２６は四則演算
回路、２７は判定量導出部である。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram of a protective relay according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a protective relay according to another embodiment of the invention, and FIG. 3 is a block diagram of a conventional power directional relay algorithm. FIG. 3 is a waveform diagram for explanation. In the figure, 3 to 4 are temporary storage rooms for current data, and 5 to 4 are temporary storage rooms for current data;
9 is a temporary storage room for voltage data, 10 to 26 are four arithmetic operation circuits, and 27 is a judgment amount deriving unit. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
ータを所定のサンプリング時間巾でサンプリングし量子
化して一時保管する電流データの一時的保管室及び電圧
データの一時的保管室と、前記データの一時的保管室に
格納された電流、電圧のサンプリング値を用いて系統保
護の所要関係式を求め、該所要関係式を満足する第１の
電気量及び第２の電気量を演算処理して出力する四則演
算回路と、前記電力系統の電流の振巾値及び電圧の振巾
値の３乗との積量を被除数とした第１のサンプリング演
算式からなる前記第１の電気量を、電圧振巾値の２乗を
除数とした第２のサンプリング演算式からなる第２の電
気量で除して電力方向成分を求め、該電力方向成分が零
より大か否かを判定してその判定結果を出力する判定量
導出部とを備えた保護継電器。A temporary storage room for current data and a temporary storage room for voltage data, which sample and quantize the voltage data and current data obtained by detecting the voltage and current of the power system over a predetermined sampling time width and temporarily store the data, and temporarily store the data. A required relational expression for system protection is determined using the sampled values of current and voltage stored in the storage room, and a first quantity of electricity and a second quantity of electricity that satisfy the required relational expression are processed and output. The first electric quantity, which is formed by the four arithmetic operation circuits and the first sampling calculation formula with the dividend being the product of the current amplitude value and the cube of the voltage amplitude value of the power system, is calculated as the voltage amplitude. A power direction component is obtained by dividing by a second electrical quantity formed by a second sampling calculation formula with the square of the value as a divisor, and it is determined whether or not the power direction component is greater than zero, and the determination result is determined. A protective relay comprising a judgment amount deriving section that outputs.
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS63188775A (en) * | 1987-02-02 | 1988-08-04 | Hitachi Ltd | Effective value and power detection method |
-
1990
- 1990-09-18 JP JP2248009A patent/JP2688275B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63188775A (en) * | 1987-02-02 | 1988-08-04 | Hitachi Ltd | Effective value and power detection method |
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