JPH0446056B2 - - 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、特に送電線の両端に
おいて互に伝送手段を介して系統電気量を伝送し
合うことにより、系統の保護を行なう保護継電装
置に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

第１図はデイジタル伝送方式を適用した従来の
保護継電装置の一構成例を示す。第１図におい
て、１は保護継電装置であり、例えば電流差動継
電方式により送電線２の保護を行なうために送電
線の両端に設置されている。なお各端子の保護継
電装置１は変換装置３、演算装置４及び送受信装
置５から構成されている。そして変換装置３は送
電線２の系統電気量Ｉを入力し、この入力を適当
な間隔でサンプリングした後、デイジタル値に変
換して送受信装置５へ出力する。送受信装置５及
び伝送装置６はデイジタル伝送系を構成し、送受
信装置５は上記変換装置３より出力される系統電
気量のサンプリングデータを伝送装置６を介して
相手端に送信すると同時に、相手端より伝送され
てくる相手端での系統電気量に関する伝送信号を
受信して演算装置４へ出力する。また演算装置４
は変換装置３から入力される自端の系統電気量及
び送受信装置５を介して入力される相手端の系統
電気量をもとに電流差動保護等の保護演算を行な
い送電線２の故障検出を行なう。

〔背景技術の問題点〕

上記のようなデイジタル伝送を用いて保護動作
を行なう保護継電装置において問題となることの
一つに、デイジタル伝送系の伝送速度がある。即
ち、第１図における各保護継電装置は、自端でサ
ンプリングしてデイジタル値に変換した系統電気
量を次のサンプリングが行なわれる前までに相手
端に伝送する必要がある。したがつて伝送装置６
は上記の伝送を行なうのに充分な伝送速度を持つ
必要がある。一例として各リレー端子でサンプリ
ングする系統電気量として、I_R，I_S，I_Tの３相及
び零相電流の４量を仮定し、夫々を12ビツトのデ
イジタル量として伝送する場合を考えると、１回
のサンプリングデータの伝送に要するデイジタル
データのビツト数は、デイジタル伝送で一般に必
要とされる同期用フレーム信号13ビツトと、
CRCチエツク用信号16ビツトとを含めて77ビツ
トとなる。これを60Hzの電力系統において30゜間
隔でサンプリングした場合、上記のデイジタル信
号を一秒間に720回伝送する必要があり、そのた
めには、伝送装置６は 77×720＝55.4Kbps（bau per second） 以上の伝送速度を持つ必要がある。この値は標準
的な伝送装置の伝送速度である48Kbpsよりも大
きく、上記標準の伝送装置では伝送することは困
難である。したがつて、このような場合、従来は
48Kbpsの伝送装置の１ランク上の標準伝送速度
1544Kbps（PCM1次群）を持つ伝送装置を使用し
たり、あるいは特別に非標準の伝送速度を有する
伝送装置をもうけて使用していたが、これらは過
剰な伝送速度を持つ伝送装置を使用することにな
るため伝送効率が低下すること、及び非標準の伝
送装置であるために高価であること等の問題点が
あつた。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解決することを目的とし
てなされたものであり、標準の伝送速度を有する
伝送装置を使用して効率良くデータ伝送が可能な
保護継電装置を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明では被保護区間の各端を複数の伝送装置
によつて接続し、サンプリングされた自端の系統
電気量を夫々送信タイミングをずらせて相手端に
伝送し、相手端からのずれた伝送データを組合せ
て再配列した伝送データと自端における変換され
た系統電気量とにより保護演算を行なおうとする
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。本発明
の実施例の説明に先立ち、本発明の基本的な考え
方を第２図及び第３図によつて説明する。

第２図は第１の発明の構成を示すブロツク図で
ある。この考え方は変流器ａから入力される系統
電気量を変換装置ｂを介してサンプリングするこ
とによりデイジタル値に変換し、これを送受信装
置ｃにて各サンプリングデータの送信タイミング
をずらせて複数の伝送手段ｄを介して相手端に伝
送する。

一方、相手端からのサンプリングデータは送受
信装置ｃを介して演算装置ｅに導入し、タイミン
グを組合せて元の系統電気量に戻して保護演算を
行なう。ここで送受信装置ｃによる相手端からの
サンプリングデータに異常があると、異常検出手
段ｆからの出力を演算装置ｅに導入して保護演算
を変更する。即ち、サンプリングデータをずらし
て交互に伝送することにより伝送速度をカバーし
ようとするものである。

第３図は第２の発明の構成を示す機能ブロツク
図である。この考え方は変流器ａから入力される
系統電気量を変換装置ｂを介してサンプリングす
ることによりデイジタル値に変換し、これを送受
信装置ｃにて等間隔に分割された別個のサンプリ
ングデータとして複数の伝送手段ｄを介して伝送
するものである。

一方、相手側からのサンプリングデータは送受
信装置ｃを経由して演算装置ｅに導入して組合せ
演算すると共に、異常検出手段ｆからの種別に応
じて演算を変更する。この場合一方のサンプリン
グデータに異常があれば、いずれか一方の健全な
データのみを用いて演算するものである。前記し
た第１の考え方と同様にサンプリングデータを分
割して別個に伝送することにより伝送速度をカバ
ーしようとするものである。

第４図は本発明による保護継電装置の一実施例
構成図である。第４図において第１図と同一記号
のものは同一構成要素であることを示す。なお本
実施例は第２図に示す基本的考え方をもとにした
ものである。第４図において、送受信装置５及び
７は変換装置３から出力される系統電気量のサン
プリングデータを夫々入力し、各伝送装置６及び
８に対して伝送信号を出力すると同時に、相手端
より伝送されてくる伝送信号を受信し、相手端で
サンプリングされた系統電気量を演算装置４へ出
力する。また、各送受信装置５，７は伝送系の異
常を検出する異常検出装置９及び１０と接続され
る。ここで異常検出装置９，１０は夫々デイジタ
ル伝送系を監視し、異常を検出した場合に演算装
置４に対して異常検出信号A₁，A₂を出力する。

第５図はサンプリングデータの伝送の仕方を説
明するための図である。第５図において横軸は時
間を示し、Ｔの横に示されるt₁〜t₁₂は変換装置３
において系統電気量のサンプリングが行なわれる
サンプリング時刻を示す。また、Ａ及びＢは各伝
送装置６，８を介して伝送される伝送信号を示
し、各枠内の記号S₁〜S₁₁は伝送されるサンプリ
ングデータを示す。

次に動作を説明する。先ず最初に送受信装置
５，７及び伝送装置６，８が正常に動作している
場合について説明する。この場合変換装置３は一
定間隔のサンプリング時刻t₁〜t₁₂にて送電線２の
系統電気量のサンプリングを行ない、これをデイ
ジタル量に変換した後、各送受信装置５及び７に
出力する。ここで送受信装置５及び７は変換装置
３より出力される各サンプリング時刻におけるデ
ータを、夫々送信タイミングをずらせて交互に伝
送する。

即ち、第５図に示す如く、送受信装置５はサン
プリング時刻t₁〜t₃の期間にサンプリングデータ
S₁を伝送し、またサンプリング時刻t₃〜t₅の期間
にサンプリングデータS₃を伝送すると云うよう
に、伝送装置６を介して奇数番目にサンプリング
された系統電気量を伝送し、同じく送受信装置７
は各サンプリング時刻において偶数番目にサンプ
リングされた系統電気量を伝送する。

この場合第５図より明らかなように、１回のサ
ンプリングにおける系統電気量の伝送は２サンプ
リングに相当する時間内に行なえばよい。したが
つて系統電気量の伝送に当り、伝送装置６及び８
に必要とされる伝送速度は、先に述べた従来例で
の伝送速度の一例の54.4Kbpsに関して言えば、
１／２である27.2Kbps以上となる。しかし標準の伝
送装置の伝送速度は48Kbpsであるから、伝送装
置６，８に対して標準の伝送装置は充分使用可能
である。そして伝送装置６，８を介して伝送され
た伝送信号は、送受信装置５，７で受信された後
に演算装置４へ出力され、夫々の出力信号が組合
されてサンプリング時刻の順番に再配列が行なわ
れる。この再配列によつて正規のサンプリングデ
ータを得た後、演算装置４は前記各データをもと
に通常の保護継電動作に関する演算を行なう。

第６図はサンプリングデータの伝送の仕方につ
いて他の実施例である。

本実施例では複数の伝送装置を用いて伝送され
るサンプリングデータを分割して伝送しようとす
るものである。なお本実施例では第３図に示す基
本的考え方をもとにしたものである。

第６図において、Ｉは変換装置３へ入力される
系統電気量であり、t₁，t₂…は前記系統電気量の
サンプリング時点、またＡ及びＢは夫々伝送装置
６及び８で分割されて伝送されるサンプリングデ
ータを示す。第６図から明らかなように、伝送装
置６及び８によつて伝送されるサンプリングデー
タＡ，Ｂは、系統電気量Ｉに関し、夫々別個に等
間隔にサンプリングされたデータである。したが
つてＡあるいはＢのどちらか一方のみでも演算装
置４は保護に関する演算が可能である。

なお、サンプリングデータから系統電気量を演
算するに際して、下記に示す振幅演算式(1)あるい
は(2)を使用すれば、もとになるデータのサンプリ
ング周期によらずに係数の補正のみで、正しい振
幅値を得ることができる。

I²＝（i² _n＋i² _n-1−2i_ni_n-1cosωT） ／sin²ωT …(1) kI²＝i² _n−Ki² _n-1＋i² _n-2 …(2) 但し、Ｔ：サンプリング周期 i_n，i_n-1，i_n-2：連続したサンプリングデータ 第６図に示されるように、ＡまたはＢのみのサ
ンプリングデータをもとにした場合の演算速度及
び判定に要する時間は、もとのサンプリングデー
タＩをもとにした場合に比較して劣るが、多くの
場合実際上問題のない範囲での保護演算が可能で
ある。

次にサンプリングデータの伝送に異常が発生し
た場合の動作を説明する。第４図において、異常
検出装置９，１０は伝送信号のレベル低下検出、
パリテイ検出、巡回符号（CRC）検定及び２連
照合などの方法によりデータ伝送に関する監視を
行ない、伝送信号に異常を検出した場合、異常検
出信号A₁あるいはA₂を演算装置４へ出力する。
そして演算装置４が前記異常検出信号A₁，A₂に
より伝送系の異常を検出すると、内部演算を健全
な方の伝送系のデータのみを使用する演算方式に
変更する。

なお、各伝送系より夫々伝送されてくるサンプ
リングデータは、前記した通り等間隔にサンプリ
ングされており、いずれか一方の伝送データのみ
でも保護演算は可能でである。

したがつて演算装置４は内部演算に使用するデ
ータを健全な伝送系側に切換えると同時に、演算
方式及び演算時の系数を正常時の1/2のデータに
対応する形に変更する。

第７図は演算処理のフローチヤートである。ス
テツプ５１においては異常検出装置９，１０から
出力される異常検出信号A₁，A₂の有無を判定す
る。ここで異常検出信号A₁，A₂とも出力されて
いなければ、伝送系は全て正常であるためステツ
プ５２へ移り、演算のもとになるデータとして第
６図Ｉにて示す全部のサンプリングデータが使用
可能であり、したがつてステツプ５３にて正規の
保護演算を行なう。またステツプ５１において異
常検出信号（A₁，A₂）が存在すると判定された
時はステツプ５４へ移つてその異常検出信号の種
別を判定し、ステツプ５５〜５７の各処理を行な
う。

即ち、第１の伝送装置６に異常が生じ異常検出
装置９から異常検出信号A₁が出力された場合は
ステツプ５６へ移り、第２の伝送装置８を介して
伝送される偶数番目のサンプリングデータ(B)のみ
を入力する。ここで偶数番目のデータ(B)は正規の
サンプリングデータ(I)から奇数番目のデータが間
引かれたものに相当するため、保護演算を行なう
場合にサンプリング周期が２倍に引伸ばされたも
のとして処理する必要がある。したがつてステツ
プ５８において上記条件に対応した演算式あるい
は演算時の係数を使用して保護演算を行なう。

次に、第２の伝送装置８に異常が生じ異常検出
装置１０から異常検出信号A₂が出力された場合
は前記説明と逆になり、ステツプ５５において奇
数番目のサンプリングデータ(A)のみを入力し、以
下第１の伝送装置の場合と同様に動作する。また
ステツプ５４において異常検出信号A₁及びA₂が
出力された場合は、ステツプ５７にて演算不能と
なる。

上記説明から明らかなように、演算装置４は伝
送系の一方に異常が生じた場合においても保護演
算をある程度継続することが可能となり、伝送系
の異常による保護継電装置の動作の異常の可能性
は大幅に減少する。

上記実施例ではサンプリングデータの伝送用と
して２組の伝送系を使用するものとして説明を行
なつたが、伝送系の数に制限されるものではな
く、大量のサンプリングデータを伝送したい場合
には、３組以上の伝送系を使用することが可能で
ある。

なお、３組以上の伝送系を使用した場合、その
うちの一つに異常が生じた際の演算処理として
は、各種の方法が考えられる。一例として、異常
が生じた伝送系で伝送されるべきデータを他の健
全な伝送系の伝送データにより補間演算するこ
と、あるいは健全な伝送系の伝送データの一部を
切り捨て、演算し易い形にデータを間引くこと等
の処理が考えられる。また、サンプリング間隔が
30゜の場合、伝送系の数を３系統とすると、各伝
送データのサンプリング間隔は90゜となり、いず
れか一つの伝送系のデータのみで振幅値の演算が
可能である。

また上記実施例ではサンプリング時刻により、
分割されたデータの伝送が夫々別の伝送装置を介
して行なわれるものとして説明したが、これに限
定されるものではなく、例えば、マイクロ波や光
フアイバーを使用した多重回線による伝送装置を
使用することもできる。この場合には異常の発生
部位が重畳伝送装置内の変復調部、保護継電器内
の送受信部及び両者の接続部に限定されるが、従
来方式に比較して信頼性の向上が期待できる。

更に上記実施例では送電線の２端子保護を例に
とつて説明したが、３端子以上の多端子保護にも
適用可能であり、この場合には多端子間に複数の
伝送系をもうけ、前記したフローチヤートの処理
を各端子の演算装置で行なうことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば各端子間に
複数の伝送系をもうけ、各端でサンプリングされ
た系統電気量を互にずれたサンプリング時刻に分
割して伝送し、伝送装置の異常発生時にはその異
常の種類に応じて健全側の伝送データを使用して
演算処理するよう構成したので、保護動作の継続
が可能で信頼性の高い保護継電装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はデイジタル伝送方式を適用した従来の
保護継電装置の一構成例、第２図は本発明の基本
的な考え方の一つを説明するための機能ブロツク
図、第３図は本発明の基本的な考え方の他の一つ
を説明するための機能ブロツク図、第４図は本発
明による保護継電装置の一実施例構成図、第５図
はサンプリングデータの伝送の仕方を説明する
図、第６図はサンプリングデータの伝送の仕方に
ついての他の実施例、第７図は演算処理のフロー
チヤートである。 １…保護継電装置、２…送電線、３…変換装
置、４…演算装置、５，７…送受信装置、６，８
…伝送装置、９，１０…異常検出装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電力系統各端において系統電気量をサンプリ
   ングし、伝送手段を介して系統電気量に関するデ
   ータを互いに伝送し合うことにより系統保護を行
   なう保護継電装置において、前記データを互いに
   ずれたサンプリング時刻のデータに分割して伝送
   する複数の伝送手段と、前記各伝送手段の異常を
   検出して演算装置に入力する異常検出手段と、保
   護演算を行なう演算装置とを備え、前記演算装置
   は常時複数の前記伝送手段により伝送された送信
   タイミングのずれたデータを用いて保護演算を行
   なう手段と、前記異常検出手段によつて伝送手段
   の異常が検出されたときは健全な前記伝送手段に
   よつて伝送されたデータのみを用いて保護演算を
   行なう手段を備えたことを特徴とする保護継電装
   置。