JPH0641347U - 交流フィルタ設備保護用ディジタルリレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】交流フィルタ設備を流れる電流には、交流フィ
ルタ設備により分路される周波数以外の成分、例えば直
流オフセット成分が含まれている。この直流オフセット
成分を極力除くことが、ディジタルリレー動作の誤差要
因を除く上で望まれる。 【構成】電流のサンプル値ｉm(m=0,1,2,…) を一定周期
にわたって総和し、データ数で割ることにより直流オフ
セット値を求め、前記サンプル値ｉm から差し引き、こ
の差し引かれたデータに基づいて応動するディジタルリ
レー１を構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は交流フィルタ設備保護用ディジタルリレーに関し、さらに詳細にいえ ば、電力系統に流れる電流に重畳される高周波成分を除去するために設けられた 交流フィルタ設備に流れる高周波成分の実効値に応動する交流フィルタ設備保護 用ディジタルリレーの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

周期数変換所等に設置される交流フィルタ設備は、直列に接続されたコイル、 リアクトルおよび抵抗等により構成され、特定の高周波成分に対しては低インピ ーダンス、それ以外の高周波成分に対しては高インピーダンスとなるものである 。したがって、交流フィルタ設備は、電力系統と並列に設置して、電力系統に流 れる電流に含まれる特定の高周波成分のみを大地に流す機能を持っている。

【０００３】 ところで、交流フィルタ設備に、電力系統から過大な電流が流れることがある 。この状態を放置すると交流フィルタ設備の過負荷につながるので、リレーによ って過電流を検知し、遮断器を設けて電流の流入を遮断してやる必要がある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

前記リレーに入力される電流信号には、当該交流フィルタ設備により分路され る周波数以外の成分、例えば直流オフセット成分が含まれている。さらにリレー には、アナログハイパスフィルター、サンプルホールド回路、Ａ／Ｄ変換器など のアナログ信号処理回路が含まれているが、この処理回路のゲインが大きいため 、直流オフセット成分が増幅される。

【０００５】 このため、入力電流が０の状態であっても、パネルの計測表示値が０でない値 （最大４％に達することもある。）を表示したり、零相電流表示値が０でない値 （最大８％に達することもある。）を表示したりする。 したがって、前記アナログ信号処理回路において、直流オフセット成分を極力 発生させないことが、誤差要因を除く上で望まれるが、例えばアナログハイパス フィルターの直流ゲインを十分低下させようとすると、フィルタ特性（第２７〜 ３７次高調波特性）をある程度犠牲にすることになるため、アナログ信号処理回 路の改良にも限度がある。

【０００６】 本考案は、上記の欠点を改善するためなされたものであり、直流オフセット成 分を確実に遮断することができる交流フィルタ設備保護用ディジタルリレーを提 供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するための本考案の交流フィルタ設備保護用ディジタルリレ ーは、対象波に含まれる基本波の周波数に相当する一定の周波数ωを設定して、 対象波の一周期２π／ωを２ｋ等分した各時点ごとに対象波をサンプリングする サンプリング手段と、サンプリング手段によってサンプリングされたサンプル値 ｉm(m=0,1,2,…) を一定周期にわたって総和し、データ数で割ることにより直流 オフセット値を求め、前記サンプル値ｉm から差し引く演算手段とを有し、この 差し引かれたデータに基づいて得られる実効値に応動するディジタルリレーであ る。

【０００８】

【作用】

対象波の瞬時値ｉ(t) を、直流成分Ｉ₀ と、基本波成分Ｉn(n=1)と、高調波成 分Ｉn(n=2,3,・・・・) とを用いて一般的に書き表すと、 ｉ(t) ＝Ｉ₀ ＋ΣＩn sin (nωt+θn) (1) となる。Σ（総和）はｎについてとるものとする。ｎは次数、ωはｉ(t) の基本 波の周波数、θn はｎ次波の位相である。

【０００９】 ここで、一周期２π／ωを２ｋ等分した各時点ごとにｉ(t) をサンプリングを すると、 ｉm ＝ｉ(2m π/ 2kω) ＝Ｉ₀ ＋ΣＩn sin(nmπ/k＋θn) (2) となる。

【００１０】 サンプル値をｍ＝０から２ｋ−１まで総和すると、 Ａ＝２ｋＩ₀ ＋ΣΣＩn sin(nmπ/k＋θn) (3) となる。Σはｎ及びｍについてとられる。ｍについての総和をとれば、(3) 式の 右辺はすべて０となるので、総和値Ａは、 Ａ＝２ｋＩ₀ となる。したがって、このＡをサンプル数２ｋで割ると、対象波に含まれる直流 成分Ｉ₀ を求めることができる。そこでサンプル値ｉm からＩ₀ を引くと、オフ セット成分を含まないデータを得ることができる。

【００１１】

【実施例】

以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。 図１は、交流フィルタ設備保護用ディジタルリレーの設置状態を示すブロック 図である。 配電線２１と大地との間には、特定の高調波を流すコンデンサＣ、リアクトル Ｌ、抵抗Ｒを有する交流フィルタ設備２２及び遮断器ＳＷが接続されており、交 流フィルタ設備２２を流れる電流は検流器２３により検出される。

【００１２】 検流器２３により検出された電流は、交流フィルタ設備保護用ディジタルリレ ー１に入力される。 ディジタルリレー１は、検流器２３の出力電圧を降圧する補助トランス１１、 アナログハイパスフィルター１２、アナログハイパスフィルター１２の出力電圧 ｉ(t) （フィルタ設備２２を流れる電流に比例する）を一定時間Δｔ（Δｔは例 えば0.000139秒に設定される。周波数６０Ｈz の場合、位相角３°に相当し、ｋ ＝６０、１２０サンプリングとなる。）ごとにサンプリングするサンプルホール ド回路１３、サンプルホールドされたアナログ値をディジタル変換するＡ／Ｄ変 換器１４、そのディジタル変換されたサンプル値（ｉm とおく）を記憶し、オフ セットを求めるオフセット演算部１５、オフセット演算部１５によってオフセッ ト成分が除かれたデータに基づいて実効値演算をする実効値演算部１６、及び実 効値と整定値とを比較する比較部１７を有する。

【００１３】 上記ディジタルリレー１の動作を図２の波形図に基づいて説明する。なお、同 図の横軸は時間ｔを示し、縦軸はアナログハイパスフィルター１２の出力電圧ｉ (t) を示す。 サンプル値ｉm は、上記一定時間Δｔごとにサンプリングされオフセット演算 部１５のメモリに刻々記憶される。オフセット演算部１５は、１サイクル分のサ ンプル値ｉm に基づいて、 Ａ＝Σｉm を算出し、求められたＡを２ｋ＝１２０で割ることによって、オフセット成分Ｉ ₀ を求める。そして、サンプル値ｉm からオフセット成分Ｉ₀ を減算する。

【００１４】 これにより、オフセット成分がカットされたデータを得ることができ、このデ ータに基づいて実効値演算部１６が高周波成分の実効値を算出する。 そして、比較部１７は、上記実効値を整定値と比較し、実効値が整定値を超え ていれば、交流フィルタ設備２２の安全を確保するため遮断器ＳＷのトリップ出 力を出す。これにより、交流フィルタ設備２２に流れる電流を遮断できる。なお 、この場合、時限リレーを取り付けて実効値が整定値以上である状態が一定時間 続いたときのみ動作信号を出力するようにしてもよい。

【００１５】 以上のようにして、オフセット演算することにより、直流成分を含まない高調 波のみを取り出すことができる。したがって、このようにして構成されたディジ タルリレーを用いれば、誤差要因となる直流成分をキャンセルすることができる フィルタ設備の保護リレーを構成することができる。 なお、本考案は上記の実施例に限定されるものではない。例えば上記実施例で は、１サイクル分のサンプル値ｉm の総和を平均することによりオフセット成分 を求めたが、一般に複数サイクル分の総和をとってもよい。ただし、サイクル数 が多くなるほどオフセット値は正確になるが、多くのデータを記憶しなければな らないので、リレー応動時間が遅れるという問題がある。そこで、サイクル数は 精度とリレー応動時間との観点から決めなければならない。

【００１６】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、サンプル値ｉm(m=0,1,2,…) を一定周期にわ たって総和し、データ数で割ることにより直流オフセット値を求め、前記サンプ ル値ｉm から差し引き、この差し引かれたデータに基づいて応動するので、誤差 要因が除かれた正確なデータに基づいて応動する交流フィルタ設備保護用ディジ タルリレーを実現することができる。したがって、当該交流フィルタ設備を適切 に保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】交流フィルタ設備保護用ディジタルリレーのブ
ロック構成図である。

【図２】サンプリング手法を解説するグラフである。

【符号の説明】

１ 交流フィルタ設備保護用ディジタルリレー １２ アナログハイパスフィルター １３ サンプルホールド回路 １４ Ａ／Ｄ変換器 １５ オフセット演算部 １６ 実効値演算部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】交流フィルタ設備に流れる過電流を検出す
   る交流フィルタ設備保護用ディジタルリレーであって、 対象波に含まれる基本波の周波数に相当する一定の周波
   数ωを設定して、対象波の一周期２π／ωを等分した各
   時点ごとに対象波をサンプリングするサンプリング手段
   と、 サンプリング手段によってサンプリングされたサンプル
   値ｉm(m=0,1,2,…) を一定周期にわたって総和し、デー
   タ数で割ることにより直流オフセット値を求め、前記サ
   ンプル値ｉm から差し引く演算手段とを有し、 この差し引かれたデータに基づいて得られる実効値に応
   動することを特徴とする交流フィルタ設備保護用ディジ
   タルリレー。