JP2002034144A - Photoelectric current transformer and protection relay system using it - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce the digital output signals of a photo-CT(photoelectric current transformer) without using an accurate A-to-D converter and enhance the reliability of a protection relay system. SOLUTION: The angle of polarization by the Faraday effect brought about in a sensor fiber wrapped around a conductor is detected as variation in intensity by photodetectors 120 and 130, and the signal difference obtained from the output of amplifiers (123 and 133) or (124 and 134) with a high or low amplication factor according to the high or low value thereof is digitized in a conversion portions (A/D2) or (A/D3). Thus, the individual conversion portions (A/D2) and (A/D3) do not require an especially large number of bits. In addition, sampling is performed at a frequency 360 or higher than the frequency of the photo-CT system current and any delay arising from transmission is corrected at a digital relay processing portion, so that protection relay processing can be performed at a current with less phase delay. The value of the current of the photo-CT and presence/absence of a sensor trouble are transmitted as transmission data to a digital relay, so that malfunction of the digital relay due to malfunction of the photo-CT is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、送変電所等の電力
設備において、被測定電流が流れる導体にセンサファイ
バを周回させ、伝播する光のファラデー効果を利用して
導体に流れる電流を計測する光電流変成器と、これを用
いた保護リレーシステムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power transmission equipment such as a transmission substation, in which a sensor fiber is circulated around a conductor through which a current to be measured flows, and the current flowing through the conductor is measured using the Faraday effect of propagating light. The present invention relates to a photocurrent transformer and a protection relay system using the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】送変電所等の電気所に用いられる電流変
成器(以下ＣＴと略す)は、従来は巻線型ＣＴが用いられ
ており、これは、電力系統の母線等を構成する系統の導
体を囲むコイルに導体を流れる電流に比例した電流が誘
起されるので、これを検出するものである。その出力は
保護リレー処理部に入力され、送電線を保護するために
設けられた遮断器の開閉動作の制御に用いられる。巻線
型ＣＴの出力はアナログ電流値であり、保護リレーは近
年では殆どディジタル回路で構成されているため、巻線
型ＣＴの出力電流値を電圧に変換し、ディジタル化して
保護リレーへ入力している。2. Description of the Related Art As a current transformer (hereinafter abbreviated as CT) used in an electric station such as a transmission substation, a winding type CT is conventionally used, which is used for a system constituting a bus or the like of an electric power system. Since a current proportional to the current flowing through the conductor is induced in the coil surrounding the conductor, this is detected. The output is input to the protection relay processing unit, and is used for controlling the opening / closing operation of a circuit breaker provided for protecting the transmission line. The output of the wire-wound CT is an analog current value, and since the protection relay is mostly composed of a digital circuit in recent years, the output current value of the wire-wound CT is converted into a voltage, digitized, and input to the protection relay. .

【０００３】一方、光電流変成器(以下光ＣＴと略す)
は、導体にセンサファイバを周回し、ファラデー効果に
よる伝播光の偏光面の回転角から電流を検出するもの
で、巻線型ＣＴに比べ、センサの小型化、磁気飽和が無
いなどの特徴がある。このような光ＣＴは、特開平１０
−２２１３７９号、特開平９−１９６９７３号、特開平
７−２７０５０５号などに開示されている。On the other hand, a photocurrent transformer (hereinafter abbreviated as optical CT)
Is a sensor in which a sensor fiber is circulated around a conductor and current is detected from the rotation angle of the plane of polarization of propagating light due to the Faraday effect, and has features such as miniaturization of the sensor and no magnetic saturation as compared with the wound CT. Such an optical CT is disclosed in
No. 221379, JP-A-9-196973, JP-A-7-270505 and the like.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】保護リレーでディジタ
ル処理を行うには、光ＣＴ出力もディジタル値である必
要があり、このディジタル値の量子化精度は電力設備用
のＣＴに対して定められた精度を満たしている必要があ
る。電力用ＣＴの精度を示す確度階級１ＰＳ級では、定
格電流時には１％、定格の２０％電流時には１．５％、
定格の５％電流時には３％の検出精度を達成する必要が
あり、定格以上の電流では最大電流まで誤差１０％まで
許されている。従って、例えば定格電流を１Ａ、最大電
流を１００Ａとした場合、定格の５％電流時に３％の検
出精度を確保するには１．５ｍＡ（０．０５×０．０３
×１Ａ）以下の精度でディジタル化する必要があり、こ
のディジタル化の精度で最大電流である１００Ａを表す
には１６ビット以上を必要とする。即ちＡ／Ｄ変換器と
しては１６ビット以上のものが要求される。しかし、こ
のような高精度のＡ／Ｄ変換器は、その動作速度の上か
らリアルタイム処理に対応するのが難しく、実現しても
高価なものになるという問題がある。In order to perform digital processing by the protection relay, the optical CT output must also be a digital value, and the quantization accuracy of this digital value is determined for the CT for power equipment. Accuracy must be met. In the accuracy class 1PS class indicating the accuracy of power CT, 1% at the rated current, 1.5% at the rated current of 20%,
At a rated current of 5%, it is necessary to achieve a detection accuracy of 3%, and at a current higher than the rated current, an error of up to a maximum current of 10% is allowed. Therefore, for example, when the rated current is 1 A and the maximum current is 100 A, 1.5 mA (0.05 × 0.03
It is necessary to digitize with a precision of × 1A) or less, and 16 bits or more are required to represent the maximum current of 100A with the precision of the digitization. That is, the A / D converter is required to have 16 bits or more. However, such a high-precision A / D converter has a problem that it is difficult to cope with real-time processing due to its operation speed, and it is expensive even if realized.

【０００５】また、送変電所等の電気所では、複数の測
定点のＣＴ出力を、１つの保護リレーに取り込み処理
し、１つの測定点で通常は各相対応に三個のＣＴを設け
ている。これら複数のＣＴを光ＣＴとしてディジタル出
力する場合、各ＣＴに於ける系統電流のサンプリング時
間が大きく異なっていると、保護リレーへ入力される系
統電流値の各々が異なった位相に於ける値となり、正確
な保護リレーの処理が行えなくなる。従来の巻線型ＣＴ
の場合は、その出力はアナログ信号であり、各巻線型Ｃ
Ｔの信号をそのまま保護リレーに入力し、送電電流の周
波数５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの９６倍の周波数でサンプ
リングしディジタル化するため、各ＣＴの出力信号の同
期が確保されていた。しかし光ＣＴでは、センサファイ
バからの出力内の系統電流を表す信号成分（交流）は微
少な量でかつ光源の光強度に比例するから、この信号成
分を増幅し、かつ光源の光強度に依存しない出力を得る
ための処理が必要で、この処理は光ＣＴの直近に設けた
処理部で実行され、信号のディジタル化も同時に行われ
る。このため、各測定点のサンプリング同期をとるため
には、保護リレーから同期信号を各測定点へ送ることも
考えられるが、これは装置の複雑化を招いてしまう。ま
た、各測定点の各光ＣＴごとに出力されるディジタル信
号は多重化して保護リレーへ送信するが、信号処理回路
が故障すると保護リレー動作が不能あるいは異常とな
り、高い信頼性を実現できなくなるという問題もある。In an electric power station such as a transmission substation, CT outputs at a plurality of measurement points are taken into one protection relay and processed, and three CTs are usually provided at each measurement point for each phase. I have. When digitally outputting these plurality of CTs as optical CTs, if the sampling time of the system current in each CT differs greatly, each of the system current values input to the protection relay becomes a value at a different phase. In this case, accurate protection relay processing cannot be performed. Conventional winding type CT
, The output is an analog signal and each winding type C
The signal of T is directly input to the protection relay, and is sampled and digitized at 96 times the frequency of the transmission current of 50 Hz or 60 Hz, so that the synchronization of the output signal of each CT is ensured. However, in optical CT, the signal component (AC) representing the system current in the output from the sensor fiber is a small amount and is proportional to the light intensity of the light source. Therefore, this signal component is amplified and depends on the light intensity of the light source. Processing for obtaining an output that is not required is required. This processing is executed by a processing unit provided immediately adjacent to the optical CT, and signal digitization is also performed at the same time. For this reason, in order to synchronize sampling at each measurement point, it is conceivable to send a synchronization signal from the protection relay to each measurement point, but this complicates the apparatus. Also, the digital signal output for each optical CT at each measurement point is multiplexed and transmitted to the protection relay. However, if the signal processing circuit breaks down, the protection relay operation becomes impossible or abnormal, and high reliability cannot be realized. There are also problems.

【０００６】本発明の目的は、高精度なＡ／Ｄ変換器を
用いなくても保護リレー動作に必要な精度のディジタル
信号出力が可能な光ＣＴと、その光ＣＴを用いて、ＣＴ
間のサンプリングずれの心配がなくかつ高い信頼性を実
現できる保護リレーシステムを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical CT capable of outputting a digital signal with an accuracy required for the operation of a protection relay without using a high-precision A / D converter.
It is an object of the present invention to provide a protection relay system which can realize high reliability without a fear of sampling deviation between them.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、導体を周回す
るように設置されたセンサファイバに直線偏光を伝播さ
せ、その伝播光のファラデー回転角を検出することによ
って前記導体に流れる電流値を表す電流信号を求め、こ
の信号をＡ／Ｄ変換手段によりディジタル化して出力す
るように構成した光電流変成器において、前記Ａ／Ｄ変
換手段を、前記電流信号を増幅するための第１の増幅手
段と、この増幅手段よりも大きい増幅率を有する第２の
増幅手段と、前記第１及び第２の増幅手段の出力信号を
それぞれディジタル化する第１及び第２のＡ／Ｄ変換器
と、前記電流信号の大きさに応じて前記第１又は第２の
Ａ／Ｄ変換器の一方の出力を選択し出力する選択手段と
から構成したことを特徴とする光電流変成器を開示す
る。According to the present invention, linearly polarized light is propagated through a sensor fiber installed around a conductor, and a current value flowing through the conductor is detected by detecting a Faraday rotation angle of the propagated light. In a photocurrent transformer configured to obtain a current signal to be expressed and digitize and output the signal by A / D conversion means, the A / D conversion means may be used as a first amplifier for amplifying the current signal. Means, second amplifying means having an amplification factor greater than the amplifying means, and first and second A / D converters for digitizing output signals of the first and second amplifying means, respectively. A selecting means for selecting and outputting one output of the first or second A / D converter according to the magnitude of the current signal is disclosed.

【０００８】更に本発明は、前記の光電流変成器におい
て、その測定対象とする前記導体中の電流値の範囲を低
電流域と高電流域とに２分し、前記選択手段を、前記電
流値が前記高電流域にあるときには前記第１のＡ／Ｄ変
換器の出力を選択し、前記電流値が前記低電流域にある
ときには前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力を選択するよう
に構成したことを特徴とする光電流変成器開示する。Further, according to the present invention, in the above-mentioned photocurrent transformer, a range of a current value in the conductor to be measured is divided into a low current region and a high current region by two, and the selecting means includes When the value is in the high current range, the output of the first A / D converter is selected, and when the current value is in the low current range, the output of the second A / D converter is selected. A photocurrent transformer characterized by the above configuration is disclosed.

【０００９】更に本発明は、測定点ごとに設けられた前
記の光電流変成器と、これら光電流変成器からの電流信
号を用いてディジタルリレー演算を行いその結果に応じ
て電流の保護動作を行うディジタルリレー処理手段と、
前記光電流変成器の各々からの電流信号を前記ディジタ
ルリレー処理手段へ伝送するための伝送手段とから成る
ことを特徴とする保護リレーシステムを開示する。Further, the present invention provides a photocurrent transformer provided for each measurement point and a digital relay operation using current signals from these photocurrent transformers to perform a current protection operation according to the result. Digital relay processing means for performing;
A protection relay system is disclosed, comprising transmission means for transmitting a current signal from each of the photocurrent transformers to the digital relay processing means.

【００１０】更に本発明は、前記の光電流変成器の第１
及び第２のＡ／Ｄ変換器が、入力された電流信号を少な
くとも系統周波数の３６０倍の周波数でサンプリングし
てディジタル化することを特徴とする保護リレーシステ
ムを開示する。[0010] Further, the present invention provides a photocurrent transformer according to the first aspect.
And a second A / D converter which samples the input current signal at least at 360 times the system frequency and digitizes the current signal.

【００１１】更に本発明は、前記ディジタルリレー処理
手段が、前記伝送手段を介して伝送されてきた電流信号
の伝送遅延を補正する補正手段を備えたことを特徴とす
る保護リレーシステムを開示する。Further, the present invention discloses a protection relay system, wherein the digital relay processing means includes a correction means for correcting a transmission delay of a current signal transmitted via the transmission means.

【００１２】更に本発明は、前記光電流変成器に当該変
成器の動作異常を検出する手段と、動作異常の有無を示
す信号を前記電流信号と共に送出する手段を設け、前記
ディジタルリレー処理手段は、前記異常の有を示す信号
を受信したときにはその信号に対応する電流信号を破棄
して使用しない機能を備えたことを特徴とする保護リレ
ーシステムを開示する。Further, in the present invention, the photocurrent transformer is provided with a means for detecting an abnormal operation of the transformer, and a means for transmitting a signal indicating the presence or absence of the abnormal operation together with the current signal. The present invention discloses a protection relay system having a function of discarding a current signal corresponding to a signal indicating the presence of the abnormality and not using the current signal.

【００１３】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図２は、本発明になる保護リレーシステムの構成
例を示すブロック図で、導体１、２、３は３ヶ所の測定
点の電力系統の導体とし、この各々の導体の系統電流が
光ＣＴのセンサヘッド１０、２０、３０により光信号１
０Ｒ、２０Ｒ、３０Ｒとしてそれぞれ検出され、電流検
出処理部１１、２１、３１で系統電流を示すディジタル
電気信号１１Ａ、２１Ａ、３１Ａにそれぞれ変換処理さ
れて出力される。これらディジタル信号１１Ａ、２１
Ａ、３１Ａは、光波長多重伝送処理部４で光波長多重化
され、伝送用ファイバ５を経由して保護リレー処理部へ
送られる。保護リレー処理部では、ファイバ５を介して
伝送されてきた信号をファイバカップラ６で分割し、光
波長分離伝送処理部７、８、９で各導体対応の系統電流
を表す光信号にそれぞれ分離して、ディジタルリレー処
理部７０、８０、９０へ入力する。ディジタルリレー処
理部７０、８０、９０は、それぞれ対象とする測定点の
電気量の正常／異常を判定する演算処理と、その処理結
果にもとづくリレーや遮断器等の制御を行う。なお、測
定点の個数やディジタルリレー処理部はそれぞれ３個と
したが、これは必要に応じた個数でよい。また、図１で
は各測定点に１ヶの導体と１ヶの光ＣＴを示している
が、３相系統では各相の電流検出を行うときは１測定点
に３ヶの光ＣＴを設ける。Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a protection relay system according to the present invention. Conductors 1, 2, and 3 are conductors of a power system at three measurement points, and the system current of each of these conductors is equal to that of optical CT. Optical signal 1 by the sensor heads 10, 20, 30
These are detected as 0R, 20R, and 30R, respectively, and converted into digital electric signals 11A, 21A, and 31A indicating system current by the current detection processing units 11, 21, and 31, respectively, and output. These digital signals 11A, 21
A and 31A are subjected to optical wavelength multiplexing in the optical wavelength multiplexing transmission processing unit 4 and sent to the protection relay processing unit via the transmission fiber 5. In the protection relay processing unit, the signal transmitted through the fiber 5 is divided by the fiber coupler 6, and the optical wavelength separation transmission processing units 7, 8, and 9 separate the signals into optical signals representing system currents corresponding to the respective conductors. Input to the digital relay processing units 70, 80 and 90. The digital relay processing units 70, 80, and 90 perform arithmetic processing for determining whether the electric quantity at the target measurement point is normal or abnormal, and control relays, circuit breakers, and the like based on the processing results. Although the number of measurement points and the number of digital relay processing units are three, each may be any number as required. FIG. 1 shows one conductor and one light CT at each measurement point. However, in a three-phase system, three light CTs are provided at one measurement point when current detection of each phase is performed.

【００１４】センサヘッド１０は、導体１を周回するセ
ンサファイバ１０１と、その入出力端に設けられた偏光
子１０２、検光子１０３から成っている。電流検出処理
部１１に設けられた光源１１０からの入力光１１Ｒは偏
光子１０２へ入力され、ここで直線偏光に変換されセン
サファイバ１０１を伝播する。センサファイバ１０１の
伝播光は、導体１に流れる電流が作る磁界によりファラ
デー効果を受け、偏波面が回転する。そのファラデー回
転角をθとすれば、The sensor head 10 comprises a sensor fiber 101 circling the conductor 1, a polarizer 102 and an analyzer 103 provided at input and output ends thereof. The input light 11R from the light source 110 provided in the current detection processing unit 11 is input to the polarizer 102, where it is converted into linearly polarized light and propagates through the sensor fiber 101. The light propagating through the sensor fiber 101 is subjected to the Faraday effect by the magnetic field generated by the current flowing through the conductor 1, and the plane of polarization rotates. If the Faraday rotation angle is θ,

【数１】 ここでｎはセンサファイバの導体回りの巻数、Ｉは系統
電流（瞬時値）、Ｖはベルデ定数である。センサファイ
バを伝播しファラデー回転を受けた光は、検光子１０３
にて直交する２つの直線偏光１０ＲＰ、１０ＲＳに分岐
され、それぞれ受光用ファイバを介して光検出器１２
０、１３０でその強度が電気信号として検出される。フ
ァラデー回転角θが０の時、検光子１０３により検出さ
れる２つの直線偏光の強度が等しくなるように検光子と
偏光子１０２の偏光面を設定しておけば、ファラデー回
転を受けたときに検光子により検出される２つの偏光の
光強度ＩＰ、ＩＳは次式となる。(Equation 1) Here, n is the number of turns around the conductor of the sensor fiber, I is the system current (instantaneous value), and V is the Verdet constant. The light propagated through the sensor fiber and subjected to Faraday rotation is analyzed by the analyzer 103.
Are split into two linearly polarized light beams 10RP and 10RS which are orthogonal to each other, and each of the photodetectors 12 is separated via a light receiving fiber.
At 0 and 130, the intensity is detected as an electrical signal. When the Faraday rotation angle θ is 0, if the polarization planes of the analyzer and the polarizer 102 are set so that the intensities of the two linearly polarized lights detected by the analyzer 103 are equal, when the Faraday rotation is performed, The light intensities IP and IS of the two polarized lights detected by the analyzer are as follows.

【数２】 ただし、Ａは光源強度に比例した定数である。ここでフ
ァラデー回転角θは極めて小さい値であって、２θは９
０゜より常に小さく、（数２）の光強度ＩＰ、ＩＳは回
転角θの単調な関数と考えてよい。(Equation 2) Here, A is a constant proportional to the light source intensity. Here, the Faraday rotation angle θ is an extremely small value, and 2θ is 9
The light intensity IP, IS, which is always smaller than 0 ° and is (Equation 2), may be considered as a monotone function of the rotation angle θ.

【００１５】図１は、電流検出処理部１１の構成を示す
ブロック図で、光検出器１２０、１３０で検出された直
線偏光の強度ＩＰ、ＩＳは、Ａ／Ｄ変換器１４０へ直接
入力されると共に、その直流分ＰＤＣ、ＳＤＣと交流分
ＰＡＣ、ＳＡＣ（５０又は６０Ｈｚ）がローパスフィル
タ１２１、１３１及びバンドパスフィルタ１２２、１３
２によりそれぞれ分離される。このうち交流分ＰＡＣは
増幅器１２３、１２４により増幅され、割算器１２５、
１２６にて直流分ＰＤＣにより除算されることにより、
光源強度に依存しない強度信号ＰＡＣ１、ＰＡＣ２に変
換される。交流分ＳＡＣも同様に、増幅器１３３、１３
４により増幅され、割算器１３５、１３６にて直流分Ｓ
ＤＣで除算されることにより、光源強度に依存しない強
度信号ＳＡＣ１、ＳＡＣ２に変換される。ここで増幅器
１２３、１３３の増幅率は一定値μ１、増幅器１２４、
１３４の増幅率は一定値μ２となるように、マイコン１
５０が制御しているものとする。この制御は従来技術で
可能であり、図２ではその制御系は図示を省略してい
る。こうして減算器１２７、１２８でＰＡＣ１−ＳＡＣ
１及びＰＡＣ２−ＳＡＣ２をそれぞれ算出すると、それ
らの出力Ｐ１、Ｐ２はFIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the current detection processing unit 11. The linearly polarized light intensities IP and IS detected by the photodetectors 120 and 130 are directly input to an A / D converter 140. In addition, the DC components PDC and SDC and the AC components PAC and SAC (50 or 60 Hz) correspond to the low-pass filters 121 and 131 and the band-pass filters 122 and 13.
2 respectively. Among them, the AC component PAC is amplified by amplifiers 123 and 124, and is divided by a divider 125,
By being divided by the DC component PDC at 126,
The signals are converted into intensity signals PAC1 and PAC2 that do not depend on the light source intensity. Similarly, the AC component SAC is also used for the amplifiers 133 and 13.
4 and the DC components S in the dividers 135 and 136.
By dividing by DC, the signals are converted into intensity signals SAC1 and SAC2 that do not depend on the light source intensity. Here, the amplification factors of the amplifiers 123 and 133 are constant values μ1,
134 so that the amplification factor of 134 becomes a constant value μ2.
It is assumed that 50 is controlling. This control is possible with the prior art, and the control system is not shown in FIG. Thus, the PAC1-SAC is subtracted by the subtractors 127 and 128.
1 and PAC2-SAC2 respectively, their outputs P1, P2 are

【数３】 となる。ここでＣは各フィルタの損失で定まる定数であ
る。(Equation 3) Becomes Here, C is a constant determined by the loss of each filter.

【００１６】測定対象とする電力系統の導体に流れる電
流Ｉは、前述のように大きなダイナミックレンジを有
し、その全範囲をそのままディジタル化すると例えば１
６ビット以上のＡ／Ｄ変換器を必要とする。本発明で
は、この問題を解決するため、増幅率の異なる２組の増
幅器を用い、（数３）に示した振幅の異なる信号Ｐ１、
Ｐ２を生成し、これをＡ／Ｄ変換器１４０へ入力する。
ここで、増幅器１２３、１３３の増幅率μ１を、信号Ｐ
１が光ＣＴで検出すべき最大電流でＡ／Ｄ変換器１４０
の変換部Ａ／Ｄ２の最大入力電圧となるように設定し、
増幅器１２４、１３４の増幅率μ２を、信号Ｐ２が例え
ば定格電流（一般には適当に定めた値でよい）でＡ／Ｄ
変換器１４０の変換部Ａ／Ｄ３の最大入力電圧となるよ
うに設定する。このような構成にすると、変換部Ａ／Ｄ
２は定格から最大電流までの範囲を必要な精度でディジ
タル化すればよく、変換部Ａ／Ｄ３は最小から定格電流
までの範囲を必要な精度でディジタル化すればよい。マ
イコン１５０は、変換部Ａ／Ｄ２、変換部Ａ／Ｄ３の出
力ディジタル信号からどちらの値をとるべきかは容易に
わかるので、その値を取り込んでディジタル光伝送回路
１６０を介してディジタルリレー処理部へ送信する。The current I flowing through the conductor of the power system to be measured has a large dynamic range as described above. If the entire range is digitized as it is, for example, 1
It requires an A / D converter of 6 bits or more. In the present invention, in order to solve this problem, two sets of amplifiers having different amplification factors are used, and the signals P1 and P2 having different amplitudes shown in (Equation 3) are used.
P2 is generated and input to the A / D converter 140.
Here, the amplification factor μ1 of the amplifiers 123 and 133 is determined by the signal P
1 is the maximum current to be detected by the optical CT and the A / D converter 140
Is set to be the maximum input voltage of the conversion unit A / D2,
The amplification factor μ2 of each of the amplifiers 124 and 134 is determined by setting the signal P2 to A / D at a rated current (generally, an appropriately determined value).
The setting is made so as to be the maximum input voltage of the converter A / D3 of the converter 140. With such a configuration, the conversion unit A / D
2 may digitize the range from the rating to the maximum current with the required accuracy, and the conversion unit A / D3 may digitize the range from the minimum to the rated current with the required accuracy. Since the microcomputer 150 can easily determine which value should be taken from the output digital signals of the conversion units A / D2 and A / D3, the microcomputer 150 fetches the value and sends it via the digital optical transmission circuit 160 to the digital relay processing unit. Send to

【００１７】以上の光ＣＴセンサヘッドと図１に示した
電流検出処理部の構成及び動作は、光ＣＴセンサヘッド
２０、３０や電流検出処理部２１、３１でも同様であ
る。そしてこれらの構成によると、例えば従来技術で説
明したように最小電流１．５ｍＡ、定格電流１Ａ、最大
電流１００Ａの場合、最小〜定格電流を信号Ｐ２から検
出し、定格〜最大電流を信号Ｐ１から検出するものとす
ると、変換部Ａ／Ｄ２は１Ａの１０％（＝０．１Ａ）以
下の単位で１００Ａまでをディジタル化するので、１０
ビット以上でよく、変換部Ａ／Ｄ３は１．５ｍＡ以下の
単位で１Ａまでをディジタル化するので、やはり１０ビ
ットで余裕がある。こうして、１つのＡ／Ｄ変換器の場
合の１６ビット以上に比べて少ないビット数でのディジ
タル化が可能となる。The configuration and operation of the optical CT sensor head and the current detection processing unit shown in FIG. 1 are the same for the optical CT sensor heads 20 and 30 and the current detection processing units 21 and 31. According to these configurations, for example, as described in the related art, when the minimum current is 1.5 mA, the rated current is 1 A, and the maximum current is 100 A, the minimum to rated current is detected from the signal P2, and the rated to maximum current is detected from the signal P1. If it is to be detected, the conversion unit A / D2 digitizes up to 100A in units of 10% (= 0.1A) or less of 1A.
Since the conversion unit A / D3 digitizes up to 1A in units of 1.5 mA or less, there is still room for 10 bits. Thus, digitization with a smaller number of bits is possible as compared with 16 bits or more in the case of one A / D converter.

【００１８】次に、本発明に於ける各光ＣＴ間のサンプ
リング時刻のずれを解決する方法を説明する。このため
に、まずディジタルリレー処理部７０（他も同じ）の構
成を図３を用いて説明する。光波長分離伝送処理部７で
光波長にもとづき分離された光信号７１Ａ、７２Ａ、７
２Ｂは図１のディジタル電気信号１１Ａ、２１Ａ、３１
Ａに対応する信号で、これらの光信号はデータ受信部７
１、７２、７３へそれぞれ入力される。これらの各デー
タ受信部の構成は同じで、図３ではデータ受信部７１の
み詳細を示しており、入力された光信号はディジタル光
受信回路７１１で電気信号７１Ｂに変換され、サンプリ
ング同期回路７４からのサンプリングパルスが伝送遅延
補正回路７１３で遅延されたパルスによりラッチ回路７
１２へラッチされる。このラッチされた信号がバス７６
を介してＣＰＵ７５へ取り込まれ、ディジタルリレー処
理の演算に用いられる。Next, a description will be given of a method of solving the difference in sampling time between the respective optical CTs according to the present invention. For this purpose, first, the configuration of the digital relay processing unit 70 (the same applies to other parts) will be described with reference to FIG. The optical signals 71A, 72A, and 7 separated by the optical wavelength separation / transmission processing unit 7 based on the optical wavelength.
2B is the digital electric signal 11A, 21A, 31 of FIG.
A, and these optical signals are transmitted to the data receiving section 7.
1, 72 and 73, respectively. The configuration of each of these data receiving sections is the same, and FIG. 3 shows only the details of the data receiving section 71. The input optical signal is converted into an electric signal 71B by a digital optical receiving circuit 711, The sampling pulse is delayed by the transmission delay correction circuit 713 and the latch circuit 7
Latched to 12. This latched signal is applied to bus 76
Is taken into the CPU 75 via the CPU and used for digital relay processing calculations.

【００１９】ここで、図１のクロック発生器１７０の周
波数を、系統の電流周波数の３６０倍以上とする。ま
た、ディジタルリレー処理部では、系統の電流周波数の
９６倍の周波数で電流値をサンプリングして取り込み処
理するように定められているので、図３のサンプリング
同期回路７４は、系統の電流周波数の９６倍の周波数を
持つサンプリング信号を出力するとする。さらに伝送遅
延補正回路７１３は、光信号７１Ａが対応する光ＣＴ
（図１の光ＣＴセンサヘッド１０、処理部１１）からデ
ータ受信部７１へ達するまでの伝送遅延を補正するもの
である。即ち、この伝送遅延はディジタルリレー処理部
７０へ入力される光信号７１Ａ〜７３Ａごとに異なって
いて、その差は一定量であるので、その差によるサンプ
リング時刻のずれを起こさないように、各データ受信部
７１〜７３内の伝送遅延量を設定しておく。そうすると
最終的にラッチ回路からＣＰＵへ取り込まれる電流信号
の位相差は、電力用ＣＴに求められる位相遅れの許容値
１度以下にすることができる。そして、このような構成
にすることにより、同期信号を１つの発振器から各光Ｃ
Ｔに供給する必要がなく構成を簡単にできる。Here, the frequency of the clock generator 170 shown in FIG. 1 is set to be 360 times or more the current frequency of the system. Further, the digital relay processing section is set so as to sample and take in the current value at a frequency 96 times the current frequency of the system, so that the sampling synchronization circuit 74 of FIG. Assume that a sampling signal having a double frequency is output. Further, the transmission delay correction circuit 713 outputs the light CT corresponding to the optical signal 71A.
This is for correcting a transmission delay from (the optical CT sensor head 10 and the processing unit 11 in FIG. 1) to the data receiving unit 71. That is, the transmission delay differs for each of the optical signals 71A to 73A input to the digital relay processing unit 70, and the difference is a fixed amount. The transmission delay amount in the receiving units 71 to 73 is set. Then, the phase difference of the current signal finally taken into the CPU from the latch circuit can be made equal to or less than the allowable value of the phase delay required for the power CT of 1 degree. With such a configuration, the synchronization signal is transmitted from one oscillator to each light C
There is no need to supply T, and the configuration can be simplified.

【００２０】なお、変電所などに使用されるＣＴは３相
の交流電流をそれぞれ検出するため、前述のように、１
つの測定点に３個のＣＴが設置されることが多い。この
場合には、１測定点の各光ＣＴに対しては電流検出処理
部を１の筐体にまとめて構成するのが容易で、このよう
にすれば、各光ＣＴ用のクロック発生器は１つでよく、
これらの間でのサンプリングの同期は完全にとることが
できる。Since the CT used in a substation or the like detects three-phase alternating currents, as described above, one CT is used.
In many cases, three CTs are installed at one measurement point. In this case, it is easy to configure the current detection processing unit in one housing for each optical CT at one measurement point, and in this case, the clock generator for each optical CT is used. You only need one,
Synchronization of sampling between them can be completely achieved.

【００２１】次に、光ＣＴの動作を監視する方法を説明
する。図１のＡ／Ｄ変換器１４０は、信号Ｐ１、Ｐ２の
他に、光源の光量Ｌ、光検出器１２０及び１３０の出力
信号ＩＰ及びＩＳを変換部Ａ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１及びＡ／
Ｄ４でディジタル化してマイコン１５０へ入力してい
る。マイコン１５０では、光源光量Ｌが低下すると光検
出器で検出できないため、光検出器１２０、１３０の検
出下限値から計算した光源量のしきい値Ｌ0を予め設定
しておき、入力された光源光量Ｌがしきい値Ｌ0以下で
有れば光源異常と判断する。同様にして光検出器の出力
ＩＰ、ＩＳにもしきい値を設定しておき、光源光量Ｌが
正常な場合に光検出器出力ＩＰ、ＩＳがそのしきい値よ
りも低下すると、光ＣＴセンサヘッドの異常と判断す
る。さらに信号Ｐ１とＰ２の比は、（数３）からわかる
ように正常動作時は一定（μ１／μ２）であるが、その
比が（μ１／μ２）よりある程度以上変化すると、電流
検出回路の異常と判断できる。以上のようにして光ＣＴ
の異常の有無を判断し、センサ異常の有無を示す情報を
電流値と合わせてディジタルリレー処理部に伝送する。
ディジタルリレー処理部では、この異常信号が送られて
きたときは、そのディジタル光受信回路で上記の送信デ
ータを受信し、電流値とセンサ異常情報を分離し、セン
サに異常があればＣＰＵに伝送する。もし光ＣＴが故障
し誤った電流値を受け取れば、誤動作が発生するおそれ
があるから、ＣＰＵがセンサ異常の情報を受け取った場
合には、その光ＣＴの電流値を無効にして、他の光ＣＴ
の値から制御することで、光ＣＴの誤動作によるディジ
タルリレーの誤動作を防止する。Next, a method of monitoring the operation of the optical CT will be described. The A / D converter 140 in FIG. 1 converts the light amount L of the light source and the output signals IP and IS of the photodetectors 120 and 130, in addition to the signals P1 and P2, into conversion units A / D0, A / D1, and A / D.
The data is digitized in D4 and input to the microcomputer 150. In the microcomputer 150, if the light source light amount L decreases, it cannot be detected by the photodetector. Therefore, the threshold value L0 of the light source amount calculated from the detection lower limit of the photodetectors 120 and 130 is set in advance, and the input light source light amount If L is equal to or less than the threshold value L0, it is determined that the light source is abnormal. Similarly, thresholds are set for the outputs IP and IS of the photodetector, and when the outputs of the photodetectors IP and IS fall below the threshold when the light source light amount L is normal, the optical CT sensor head is used. Is determined to be abnormal. Further, the ratio between the signals P1 and P2 is constant (μ1 / μ2) during normal operation as can be seen from (Equation 3), but when the ratio changes more than (μ1 / μ2) to some extent, the current detection circuit becomes abnormal. Can be determined. As described above, the optical CT
Is determined, and information indicating the presence or absence of a sensor abnormality is transmitted to the digital relay processing unit together with the current value.
In the digital relay processing section, when this abnormal signal is sent, the digital optical receiving circuit receives the above transmission data, separates the current value from the sensor abnormal information, and transmits it to the CPU if there is an abnormal sensor. I do. If the optical CT fails and receives an erroneous current value, a malfunction may occur. Therefore, when the CPU receives information on a sensor abnormality, the current value of the optical CT is invalidated and another CT
, The malfunction of the digital relay due to the malfunction of the optical CT is prevented.

【００２２】なお、図１のように、各光ＣＴで検出した
電流を多重化して１つの伝送用ファイバで伝送すれば、
伝送用ファイバの敷設長を削減することができるが、測
定点の配置等によっては一部の光ＣＴ出力を多重化しな
いで直接ディジタルリレー処理部へ伝送するようにして
もよいことはいうまでもない。また、多重化は波長多重
方式を用いるものとしたが、これを時分割多重方式とし
てもよいことはいうまでもない。As shown in FIG. 1, if the current detected by each optical CT is multiplexed and transmitted by one transmission fiber,
Although the length of the transmission fiber can be reduced, it is needless to say that some optical CT outputs may be directly transmitted to the digital relay processing unit without multiplexing depending on the arrangement of the measurement points. Absent. In addition, although the multiplexing uses the wavelength multiplexing method, it goes without saying that this may be a time division multiplexing method.

【００２３】[0023]

【発明の効果】本発明によれば、検出する２つの光強度
からそれぞれ分離した交流信号を、異なる増幅率で増幅
した２つの信号を作り、これらをそれぞれＡ／Ｄ変換す
ることで、Ａ／Ｄ変換器の分解能をとくに高めなくて
も、保護リレー処理に必要な測定精度と測定範囲を確保
することができる。また、光ＣＴの電流値とセンサ異常
の有無を送信データとしてディジタルリレーに伝送する
ため、光ＣＴの誤動作によるディジタルリレーの誤動作
を防止することができる。また、光ＣＴ側にディジタル
リレーとのサンプリング同期を取る手段を設ける必要が
なく、位相遅れの少ない電流値で保護リレー処理が可能
になる。さらに、各光ＣＴで検出した電流を多重化して
１つの伝送用ファイバで伝送するため、伝送用ファイバ
の敷設長を削減することができる。さらに、電流検出処
理部とディジタルリレー処理部との伝送は、多重あるい
は単独伝送が両立できる方式であるため、システムの柔
軟性及び拡張性に優れている。According to the present invention, two signals obtained by amplifying AC signals separated from two light intensities to be detected at different amplification factors are formed, and these signals are A / D-converted. Even if the resolution of the D converter is not particularly increased, the measurement accuracy and the measurement range required for the protection relay processing can be secured. Further, since the current value of the optical CT and the presence or absence of the sensor abnormality are transmitted to the digital relay as transmission data, it is possible to prevent the digital relay from malfunctioning due to the malfunction of the optical CT. Also, there is no need to provide a means for synchronizing sampling with the digital relay on the optical CT side, and the protection relay processing can be performed with a current value having a small phase delay. Furthermore, since the current detected by each optical CT is multiplexed and transmitted by one transmission fiber, the laying length of the transmission fiber can be reduced. Further, since the transmission between the current detection processing unit and the digital relay processing unit is a system that can achieve both multiplexing and single transmission, the system is excellent in flexibility and expandability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の特徴とする電流検出処理部の構成例を
示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a current detection processing unit which is a feature of the present invention.

【図２】本発明の保護リレーシステムの構成例を示すブ
ロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a protection relay system of the present invention.

【図３】本発明の特徴とするディジタルリレー処理部の
構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a digital relay processing unit which is a feature of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１、２、３ 導体 ４ 光波長多重伝送処理部 ５ 送光用ファイバ ６ ファイバカップラ ７、８、９ 光波長分離伝送処理部 １０、２０、３０ 光ＣＴセンサヘッド １１、２１、３１ 電流検出処理部 ７０、８０、９０ ディジタルリレー処理部 ７１、７２、７３ データ受信部 ７４ サンプリング同期回路 ７５ ＣＰＵ １０１ センサファイバ １０２ 偏光子 １０３ 検光子 １１０ 光源 １２０、１３０ 光検出器 １２１、１３１ ＬＰＦ １２２、１３２ ＢＰＦ １２３、１２４、１３３、１３４ 増幅器 １２５、１２６、１３５、１３６ 割算器 １２７、１２８ 減算器 １４０ Ａ／Ｄ変換器 １５０ マイコン １６０ ディジタル光伝送回路 １７０ クロック発生器 ７１１ ディジタル光受信回路 ７１２ ラッチ回路 ７１３ 伝送遅延補正回路 1, 2, 3 conductor 4 optical wavelength multiplexing transmission processing unit 5 light transmission fiber 6 fiber coupler 7, 8, 9 optical wavelength separation transmission processing unit 10, 20, 30 optical CT sensor head 11, 21, 31 current detection processing unit 70, 80, 90 Digital relay processing section 71, 72, 73 Data receiving section 74 Sampling synchronization circuit 75 CPU 101 Sensor fiber 102 Polarizer 103 Analyzer 110 Light source 120, 130 Photodetector 121, 131 LPF 122, 132 BPF 123, 124, 133, 134 Amplifiers 125, 126, 135, 136 Divider 127, 128 Subtractor 140 A / D converter 150 Microcomputer 160 Digital optical transmission circuit 170 Clock generator 711 Digital optical receiving circuit 712 Latch circuit 713 Transmission delay correction circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 善征 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 山極 時生 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 曽根 勇 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 小林 正朋 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 野呂 純 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 黒澤 潔 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社内 (72)発明者 山下 和徳 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社内 Ｆターム(参考） 2G025 AA05 AB14 AC09 CA05 CB02 CC01 2G035 AA04 AA15 AB08 AC16 AD19 AD20 AD25 AD28 AD37 AD61 AD65 5G042 BB02 BB07 BB13  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshiyuki Kubota 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Power & Electricity Development Division (72) Inventor Tokio Yamagoku Hitachi, Ibaraki 1-1-1, Kokubucho, Kokubu Plant, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Isamu Isane 7-2-1, Omikacho, Hitachi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Power & Electricity Development Division (72) Inventor Masatomo Kobayashi 1-1-1, Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Kokubu Plant, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Jun Noro 1-1-1, Kokubuncho Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture, Kokubu Plant, Hitachi Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Kurosawa 4-1 Egasakicho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Tokyo Electric Power Company (72) Inventor Kazunori Yamashita E, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Sakimachi fourth No. 1 Tokyo Electric Power Co., Ltd. in the F-term (reference) 2G025 AA05 AB14 AC09 CA05 CB02 CC01 2G035 AA04 AA15 AB08 AC16 AD19 AD20 AD25 AD28 AD37 AD61 AD65 5G042 BB02 BB07 BB13

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 導体を周回するように設置されたセンサ
ファイバに直線偏光を伝播させ、その伝播光のファラデ
ー回転角を検出することによって前記導体に流れる電流
値を表す電流信号を求め、この信号をＡ／Ｄ変換手段に
よりディジタル化して出力するように構成した光電流変
成器において、 前記Ａ／Ｄ変換手段を、前記電流信号を増幅するための
第１の増幅手段と、この増幅手段よりも大きい増幅率を
有する第２の増幅手段と、前記第１及び第２の増幅手段
の出力信号をそれぞれディジタル化する第１及び第２の
Ａ／Ｄ変換器と、前記電流信号の大きさに応じて前記第
１又は第２のＡ／Ｄ変換器の一方の出力を選択し出力す
る選択手段とから構成したことを特徴とする光電流変成
器。A linear signal is propagated through a sensor fiber installed around a conductor, and a Faraday rotation angle of the propagated light is detected to obtain a current signal representing a current value flowing through the conductor. Is converted by an A / D converter into a digital signal and output. The A / D converter is provided with a first amplifier for amplifying the current signal, and A second amplifier having a large amplification factor, first and second A / D converters for digitizing output signals of the first and second amplifiers, respectively, according to the magnitude of the current signal Selecting means for selecting and outputting one output of the first or second A / D converter. 【請求項２】 請求項１に記載の光電流変成器におい
て、その測定対象とする前記導体中の電流値の範囲を低
電流域と高電流域とに２分し、前記選択手段を、前記電
流値が前記高電流域にあるときには前記第１のＡ／Ｄ変
換器の出力を選択し、前記電流値が前記低電流域にある
ときには前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力を選択するよう
に構成したことを特徴とする光電流変成器。2. The photocurrent transformer according to claim 1, wherein a range of a current value in the conductor to be measured is divided into a low current range and a high current range by two, and the selecting means includes: The output of the first A / D converter is selected when the current value is in the high current range, and the output of the second A / D converter is selected when the current value is in the low current range. A photocurrent transformer characterized by having such a configuration. 【請求項３】 測定点ごとに設けられた請求項１または
２に記載の光電流変成器と、これら光電流変成器からの
電流信号を用いてディジタルリレー演算を行いその結果
に応じて電流の保護動作を行うディジタルリレー処理手
段と、前記光電流変成器の各々からの電流信号を前記デ
ィジタルリレー処理手段へ伝送するための伝送手段とか
ら成ることを特徴とする保護リレーシステム。3. A photocurrent transformer according to claim 1, which is provided for each measurement point, and a digital relay operation is performed using a current signal from the photocurrent transformer. A protection relay system comprising: digital relay processing means for performing a protection operation; and transmission means for transmitting a current signal from each of the photocurrent transformers to the digital relay processing means. 【請求項４】 前記光電流変成器の第１及び第２のＡ／
Ｄ変換器は、入力された電流信号を少なくとも系統周波
数の３６０倍の周波数でサンプリングしてディジタル化
することを特徴とする請求項３に記載の保護リレーシス
テム。4. A first and a second A / A of the photocurrent transformer.
4. The protection relay system according to claim 3, wherein the D converter samples and digitizes the input current signal at least at a frequency 360 times the system frequency. 【請求項５】 前記ディジタルリレー処理手段は、前記
伝送手段を介して伝送されてきた電流信号の伝送遅延を
補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項３に
記載の保護リレーシステム。5. The protection relay system according to claim 3, wherein said digital relay processing means includes a correction means for correcting a transmission delay of a current signal transmitted through said transmission means. 【請求項６】 前記光電流変成器に当該変成器の動作異
常を検出する手段と、動作異常の有無を示す信号を前記
電流信号と共に送出する手段を設け、前記ディジタルリ
レー処理手段は、前記異常の有を示す信号を受信したと
きにはその信号に対応する電流信号を破棄して使用しな
い機能を備えたことを特徴とする請求項３に記載の保護
リレーシステム。6. The photocurrent transformer is provided with means for detecting an abnormal operation of the transformer, and means for transmitting a signal indicating the presence or absence of an abnormal operation together with the current signal. 4. The protection relay system according to claim 3, further comprising a function of discarding a current signal corresponding to the signal indicating that the signal is present and not using the signal.