JPS5850085B2 - 保護継電方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は送電線、配電線、母線変圧器などの故障に際し
電流変成器、電圧変成器より得られたアナログ量をディ
ジタル変換して保護動作を行なう保護継電方式に関する
。

従来電力系統の保護及び制御は電流・電圧のアナログ量
によって行なうことが一般的であったが、近時は送電電
圧、容量の増大、及び送電の長距離化などにより、多電
気所情報を用いた総合保護制御では、電圧、電流のディ
ジタル的処理が有効であり、このディジタル的処理の実
現化に向う傾向にある。

本発明はこの点にかんがみディジタル量により、短時間
にかつ高精度な演算により電圧・電流・位相角などと検
知して保護動作を行うことができる保護継電方式を提供
することを目的とする。

以下これを第１図、第２図により説明する。

第１図は本発明の詳細な説明するためのもので一例とし
て２つの交流電気量ａ、ｂについて述べる。

第１図にて２つの電気量をそれぞれａ ＝ Ａｓ１ｎω
ｔ ｂ ＝ Ｂｓ１ｎ（０） ｔ＋θ） 但し、Ａ、Ｂは最大値、θはａ、ｂのなす角とする。

全時刻ｔ１にてサンプリングしたディジタル量を２２
、 ｔ）２とし、これを第２番目のサンプリング・ディ
ジクル量とすれば ａ ２＝ Ａｓ１ｎωｔ１ °−−−−
−−°−（］）ｂ２＝Ｂｓｉｎ（ωｔ１＋θ）・・・・
・・・・・（２）として表わされる。

次にｔｌよりサンプリング間隔αだけ前にサンプリング
して得られたディジタル量を第１番目のサンプリング量
とし夫々をａｌ、 ｂｌとすれば次のようになる。

ａ１＝Ａｓｉｎ（ｃｃ＞ｔｌ−（Ｘ） −（３
）ｂ １＝ Ｂｓ１ｎ （ωｔ１−α十〇）・・・・・
・・・・（４）またｔｌよりサンプリング間隔αだけ後
にサンプリングして得られたディジタル量を第３番目の
サンプリングディジタル量として夫々を２３．ｌ）３と
すれば次のようになる。

ａ３＝Ａｓ□。

（ωｔ１＋α） ・・・・・・・・・ （５）ｂ
３＝Ｂｓｉｎ（ωｔ１＋θ十α） ・−・−・−（
６）（３）式−（５）式 ａｌ−ａ３＝Ａ （ｓｉｎ（ωｔ１−α）−ｓｉｎ（ω
ｔ１＋α））−−２Ａｃｏｓ（ｃ） ｔ ｓｉｎα
・・・・・・・・・（７）（４）式−（６）式 ｂ １−ｂ３＝Ｂ （ｓｉｎ（ωｔ、−α＋θ）−ｓｉ
ｎ（ωｔ１＋α＋θ））＝−２Ｂｃｏｓ（ωｔ０＋θ）
ｓｉｎα ・・・・・・・・・（８）（１）式×（２）
式 ａ２Ｘ ｂ２＝ＡＢｓｉｎωｔ１６ｓｉｎ（ωｔ１＋θ
）Ｂ ｍ−（ｃｏｓθ−ｃｏｓ（２ωｔ１＋θ）） （９）
（７）式×（８）式 （ａｌ ａ３）Ｘ（ｂｌ ｂ３）””４ＡＢＳ１１］’
α（ｃｏｓωｔ１”ｃｏｓ（ωｔ１＋θ）） ＝２ＡＢｓｉｎ２α（ｃｏｓθ＋ｃｏｓ （２ωｔ１＋θ））・・・（１０） （９）式の両辺に４ｓｉｎ２αを乗する ’４ ａ２ ｂ２ｓｉｎ２α＝ ２ＡＢ ５ｉｎ２α（
ｃｏｓθ−ｃｏｓ（２ωｔ１＋θ））・・・・・・・・
・ ０１） （１０）式十圓式 Ｋａ２ｂ２＋（ａｌ−ａ３ ） （ｂｌ−ｂ３）−−Ａ
Ｂｃｏｓθ・（１２）但し Ｋ ＝ ４５ｉｎ２α Ａ／−、Ｂ／−一実効値とすれば Ｖ丁 ＶΣ （１２）式は Ｋａ２ ｂ２＋（ａｌ−ａ３ ） （ｂｌ−ｂ３）＝Ｋ
Ａ’Ｂ’ｃｏｓθ （１３）（１３）式は第１番目のサ
ンプリングデジタル量より第３番目のサンプリングデジ
タル量をおのおの引算しそれを乗算し、第２番目のサン
プリングデジタル量を乗算して加算することにより、（
１３）式の右辺に示す如く２つの電気量の実効値と位相
角で表わすことができ時間ｔに無関係な値となる。

なおＫはサンプリング間隔αにより定まる定数である。

また（１３）式において、ａとｂとが全く同一の電気量
であればａ２＝ｂ２． ａ、＝ｂ、’、 ａ３＝ｂ３と
なるので（１３）式はαについて表わせばＫ ａ２”＋
（ａｌ−３３）２−Ａ２となり単一の電気量すなわち
電圧や電流の大きさを時間ｔに無関係な値に変換して、
保護継電器等の動作を判定しうる保護継電方式を得るこ
とができる。

第２図は上記の原理に基く本発明の一実施例を示したも
ので、同図は送電線１に設けられた電流変成器２電圧変
成器３により得られた電流、電圧のアナログ量をアナロ
グディジクル変換器４，５により夫々サンプリングして
、アナログディジクル変換し電圧に対する電流の方向を
判定する方向判別継電方式の場合を説明したものである
。

アナログディジタル変換器４，５により得られた電流・
電圧は、夫々を第１番目のサンプリング・ディジタル量
を１１＋Ｖ１、第２番目のサンプリング・ディジタル量
を１２．Ｖ２、第３番目のサンプリング・ディジタル量
を１３ｔＶ３とすれば第２図の差演算回路６により（１
１１３）と（Ｖ１Ｖ３）を求め乗算器１０により（１１
ｔ３）Ｘ（ｖ１Ｖ３ ）を求める。

すなわち差演算回路６は、２サンプリング分記憶するた
めの２組のシフトレジスタと減算器より構成され、例え
ば現時点のサンプリング・ディジタル量１１が入力され
たとき、このｉ、はシフトレジスタに記憶されると共に
減算器にも印加される。

減算器では入力された１１と、この１１が入力されたこ
とによってシフトレジスタより出力された２サンプリン
グ前のディジタル量ｉ３とを入力して１１ １３の減算
を行なう。

電圧データ■１．■３側についても同様な差演算が行な
われ、乗算器１０にて乗算される。

また乗算器７によりＫ Ｘ ｔ ２ Ｘ Ｖ ２を求め
、各々を加算器８の入力とし、加算器８で加算し前記（
１３）式で表わされる次のような結果を得ることができ
る。

Ｋ１２ｖ２＋（ｉｌ−ｉ３）（ｖｌ−ｖ３）＝ＫＩＶｃ
ｏｓθ但し ■は電流の実効値 ■は電圧の実効値 θは電圧・電流の位相角を示す このようにして得られた結果を大小比較判定回路９にお
いて、例えばＫ Ｉ Ｖｃｏｓθが正のときのみ、出力
端子１１にしゃ新命令などを発するようにすれば電圧と
電流の位相差が±９０°の範囲で動作するような保護継
電方式を得ることができる。

このように本発明では３つのサンプリング・ディジタル
量により交流差は第３番目のサンプリング以後は全て（
１３）式が成立しく第４番目のサンプリング・ディジタ
ル量が求まれば ａ３ｂ３＋（ａ２−ａ４）（ｂ２−ｂ４）−ＡＢＣＯ３
θとなる）交流量を直流量的に変換して保護動作ができ
るので電流や電圧の大きさ、位相角などを知って、送電
線、配電線、母線などの保護をする保護継電方式全てに
適用でき、また制御用、計測用などに適用できることは
いうまでもない。

以上のように本発明は、電気量の瞬時値をサンプリング
してディジタル量に変換し、このディジクル量にて演算
処理するとき（１３）式に基いて僅か３サンプリングの
ディジクル量によって電圧、電流の位相角、電流の大き
さが直流的に求まるので短時間にて極めて安定に演算処
理が可能となり、しかもこの演算は２回の乗算と、１回
の減算のみでよいので、演算が簡単となるものである。

また演算を行なうためのデータは現時点のサンプリング
より２つ前のサンプリング値のみを記憶するだけでよい
のでメモリが少なくてよい等０３）式に基く技術的効果
は非常に犬となる。

したがって本発明によれば電力送電系統の大容量化、長
距離化が行なわれ、それに伴なう保護の高速化の要求に
充分に対処できる高速度、高精度な保護が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための交流波形図。 第２図は本発明の一実施例を示すブロック図である。 １は送電線、６は差演算回路、Ｔ、１０は乗算器、８は
加算器、９は比較判定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電圧や交流電流の電気量を検出するための電流
   変成器及び電圧変成器この変成器より得られた交流電圧
   電流のアナログ量を一定の同期した信号にてサンプリン
   グしてアナログ・ディジクル変換するアナログ・ディジ
   タル変換器、この変換器にて変換された連続する３サン
   プリングの各電気量の電圧と電流、電流と電流、電圧と
   電圧のうちいずれかの組合せ電気量の第２番目のサンプ
   リング時の積値を求め且つ定数を乗算する手段前記組合
   せ電気量のうち各別毎に各電気量の第１番目のサンプリ
   ング時の値より第３番目のサンプリング時の値を夫々引
   算する手段この手段により夫々引算して求められた値の
   積値を求める手段この手段によって求まった積値と前記
   組合せ電気量の積値に定数を乗算して求めた値とを加算
   する手段とを備えたことを特徴とする保護継電方式。