JP2007318895A - Digital protective relay - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタル形保護継電装置、特にアナログ出力回路を備えたデジタル形保護継電装置に関するものである。 The present invention relates to a digital protective relay device, and more particularly to a digital protective relay device provided with an analog output circuit.
電力系統の保護に用いられる保護継電装置において、デジタル化が推進されてきているものの依然として伝送装置とのインターフェースにはアナログ量である直流電圧渡しの使用が主流であり、デジタル形継電装置にアナログ出力回路を実装する要求がある。一方、保護継電装置のデジタル化で高度な監視回路を実装することにより信頼性向上が図られている。このような監視回路として、マルチプレクサを介して入力されたアナログデータをA/D変換器にてデジタル変換し、当該デジタルデータを用いて所要のリレー演算を行うものにおいて、マルチプレクサの1チャンネルを監視用チャンネルとし、コンピュータ処理で任意の波形または電圧の信号を生成するD/A変換器の出力端を接続すると、(N+1)チャンネル毎にコンピュータで設定した直流の電圧が入力される。これによって、A/D変換器のダイナミックレンジ(例えば、−10Vから10V)の全ての任意の電圧レベルで精度の監視が可能となるものある(例えば、特許文献1参照)。 In protective relay devices used for power system protection, digitization has been promoted, but the use of DC voltage, which is an analog quantity, is still the mainstream interface with transmission devices. There is a need to implement an analog output circuit. On the other hand, improvement of reliability is achieved by mounting advanced monitoring circuits by digitizing the protective relay device. As such a monitoring circuit, analog data input via a multiplexer is digitally converted by an A / D converter, and a required relay operation is performed using the digital data. When a channel is connected to the output terminal of a D / A converter that generates a signal having an arbitrary waveform or voltage by computer processing, a DC voltage set by the computer is input for each (N + 1) channel. As a result, the accuracy can be monitored at any arbitrary voltage level in the dynamic range (for example, -10 V to 10 V) of the A / D converter (see, for example, Patent Document 1).
このようなデジタル形保護継電装置においては、従来から、アナログ入力回路の不良の有無を検出する回路が備えられているが、他装置とのインターフェースに直流電圧等のアナログ量を使用するためのアナログ出力回路を備えたデジタル形保護継電装置がなかったため、当該アナログ出力回路の監視方法が確立されておらず、信頼性に欠ける点があった。 In such a digital protective relay device, a circuit for detecting whether or not an analog input circuit is defective has been conventionally provided, but an analog amount such as a DC voltage is used for an interface with another device. Since there was no digital type protective relay device provided with an analog output circuit, a monitoring method for the analog output circuit was not established and there was a lack of reliability.
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、アナログ出力回路を備えたデジタル形保護継電装置においてアナログ出力回路の監視を行い信頼性の向上を図ることのできるデジタル形保護継電装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can improve the reliability by monitoring the analog output circuit in the digital protective relay device including the analog output circuit. The purpose is to obtain a digital protective relay device.
この発明に係るデジタル形保護継電装置においては、系統からのアナログ電気量を第1のデジタル量に変換する第1のA/D変換器と、第1のデジタル量に基づいて演算により所定のデジタル演算量を求める演算装置と、所定のデジタル演算量に基づいて保護継電動作を行うデジタル保護継電器本体と、所定のデジタル演算量をアナログ演算量に変換して出力するアナログ出力回路と、アナログ演算量を第2のデジタル量に変換する第2のA/D変換器と、第2のデジタル量と所定のデジタル演算量とを比較してアナログ出力回路の異常を検出するアナログ出力監視手段とを備えたものである。 In the digital protection relay device according to the present invention, a first A / D converter that converts an analog electric quantity from the system into a first digital quantity, and a predetermined calculation by calculation based on the first digital quantity. An arithmetic device for obtaining a digital calculation amount, a digital protective relay main body that performs a protective relay operation based on a predetermined digital calculation amount, an analog output circuit that converts a predetermined digital calculation amount into an analog calculation amount, and an analog A second A / D converter for converting a calculation amount into a second digital amount, and an analog output monitoring means for comparing the second digital amount and a predetermined digital calculation amount to detect an abnormality in the analog output circuit; It is equipped with.
この発明は、系統からのアナログ電気量を第1のデジタル量に変換する第1のA/D変換器と、第1のデジタル量に基づいて演算により所定のデジタル演算量を求める演算装置と、所定のデジタル演算量に基づいて保護継電動作を行うデジタル保護継電器本体と、所定のデジタル演算量をアナログ演算量に変換して出力するアナログ出力回路と、アナログ演算量を第2のデジタル量に変換する第2のA/D変換器と、第2のデジタル量と所定のデジタル演算量とを比較してアナログ出力回路の異常を検出するアナログ出力監視手段とを備えたので、アナログ出力監視手段により第2のデジタル量と所定のデジタル演算量とを比較することによりアナログ出力回路の異常を検出することができ、デジタル形保護継電装置の信頼性を向上させることができる。 The present invention includes a first A / D converter that converts an analog electrical quantity from a system into a first digital quantity, an arithmetic device that obtains a predetermined digital computational quantity by computation based on the first digital quantity, A digital protective relay main body that performs a protective relay operation based on a predetermined digital operation amount, an analog output circuit that converts the predetermined digital operation amount into an analog operation amount, and outputs the analog operation amount to a second digital amount Since there is provided a second A / D converter for conversion and an analog output monitoring means for comparing the second digital quantity with a predetermined digital operation quantity to detect an abnormality in the analog output circuit, the analog output monitoring means By comparing the second digital quantity with a predetermined digital operation quantity, it is possible to detect an abnormality in the analog output circuit and improve the reliability of the digital protective relay device. Can.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図1及び図2に基づいて説明する。図1は、デジタル形保護継電装置の構成を示す構成図、図2はアナログ出力監視回路の動作を説明するための説明図である。図1において、アナログ入力部2は、入力トランス20とこの入力トランス20に接続された2台のA/D変換器21と、絶縁アンプ22とA/D変換器23とを有する。各A/D変換器21の出力側は演算装置としての電力演算部8に接続され、電力演算部8の出力側はデジタル保護継電器本体である保護継電部9に接続されるとともにアナログ出力部3のアナログ出力前処理部31に接続されている。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a digital protection relay device, and FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an operation of an analog output monitoring circuit. In FIG. 1, the
アナログ出力回路としてのアナログ出力部3は、アナログ出力前処理部31、D/A変換器32、絶縁アンプ33を有し、アナログ出力前処理部31はD/A変換器32を介して絶縁アンプ33に接続されている。絶縁アンプ33のアナログ出力は、図示しない伝送装置を介して他装置に送信される。また、絶縁アンプ33の出力側はアナログ入力部2の絶縁アンプ22へ接続されている。絶縁アンプ22は、A/D変換器23を介してアナログ出力監視回路5の出力監視部53に接続されている。アナログ出力監視手段としてのアナログ出力監視回路5は、出力監視部53、タイマ54を有し、タイマ54から警報信号Saが外部へ出力される。
The analog output unit 3 serving as an analog output circuit includes an analog output preprocessing
次に動作について説明する。図1において、系統から入力されるアナログ電気量である電圧Va、電流Jaを、A/D変換21により第1のデジタル量であるデジタル量Vd,Jdに変換する。電力演算部8は、デジタル量Vd,Jdに基づき電力Pdを演算により求める。保護継電部9は、デジタル量の電力Pdに基づいて所定の保護継電及び制御動作を行う。アナログ出力部3のアナログ出力前処理部31にて電力Pdをその値に応じたデジタル演算量としての電圧値Vpdに変換するとともに、このデジタル演算量としての電圧値Vpdを基準値として保持する。D/A変換器32は、入力されたデジタル量の電圧値Vpdをアナログ量に変換して絶縁アンプ33及び図示しない伝送装置を介して他装置にアナログ演算量である出力電圧Vpaとして出力する。一方、アナログ出力部3より出力される出力電圧Vpaは、アナログ入力部2の絶縁アンプ22にも入力され、A/D変換器23にてデジタル量に変換され、A/D変換器23において第2のデジタル量である読返し値Vdfとして保持される。
Next, the operation will be described. In FIG. 1, voltage Va and current Ja, which are analog electrical quantities input from the system, are converted into digital quantities Vd and Jd, which are first digital quantities, by A /
アナログ出力監視回路5は、上述の保持された基準値であるデジタル演算量としての電圧値Vpdと第2のデジタル量である読返し値Vdfとを比較することでアナログ出力部3の異常監視を行う。具体的には、図2に示すように、出力監視部53は電圧値Vpdを基準にして読返し値Vdfと基準値との偏差ΔV=Vdf−Vpdがプラス側に第1の設定値α1以上になったとき、及びマイナス側に第2の設定値α2以下になったときに動作領域に入り(図2参照)タイマ54に異常検出信号である信号Sを発し、タイマ54は信号Sの発信状態が所定時間以上継続したときに警報信号Saを出力する。偏差ΔVには、計測誤差、量子化誤差を含むため、判定レベルに差を設けて正常時の誤差を吸収している。なお、タイマ54は、H/Wの応答遅延や、系統動揺を防止するために所要の確認時限を取るためのものである。なお、偏差ΔVがα1未満になったときあるいはα2を超えたとき復帰領域に入り、信号Sの発信を停止する。
The analog output monitoring circuit 5 monitors the abnormality of the analog output unit 3 by comparing the voltage value Vpd as the digital calculation amount that is the above-described held reference value and the read-back value Vdf that is the second digital amount. Do. Specifically, as shown in FIG. 2, the
以上のように、アナログ出力監視回路5の出力監視部53により出力電圧Vpaの基準になるデジタル演算量である電圧値Vpd(理論値)と、実際のアナログ出力である電圧値Vpaをデジタル変換した値である読返し値Vdf(測定値)と、の比較監視を可能としている。このようにこの実施の形態によれば、デジタル形継電装置が具備するアナログ出力部3の監視を、特別なハードウェアを追加することなくアナログ入力部2に設けたA/D変換器23とアナログ出力監視回路5により行うことができ、簡易な構成でデジタル形保護継電装置の信頼性を向上させることができる。
As described above, the
実施の形態2.
実施の形態1では、偏差ΔVが第1の設定値α1あるいは第2の設定値α2近傍で遷移した場合、検出レベルと復帰レベルが同じ値であるため、信号Sの出力/停止が繰り返されるハンチング現象が発生し、タイマ54のカウントアップが行われないため、異常検出できないおそれがある。これに対し、この実施の形態は、検出レベル(動作レベル)と復帰レベルの間に不感帯を設けヒステリシス特性を持たせたものである。図3及び図4はこのような実施の形態2を示すものであり、図3はデジタル形保護継電装置の構成図、図4はアナログ出力監視回路の動作を説明するための説明図である。図3において、アナログ出力監視回路105は出力監視部153を有する。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
In the first embodiment, when the deviation ΔV transitions in the vicinity of the first set value α1 or the second set value α2, the detection level and the return level are the same value, so that output / stop of the signal S is repeated. Since a phenomenon occurs and the
出力監視部153は、図4に示すように偏差ΔVがプラス側の第1設定値γ1以上になったとき動作領域に入り動作して信号Sを発し第2設定値γ2(γ2<γ1)以下になったとき復帰領域に入り復帰して信号Sの発信を停止し、偏差ΔVがマイナス側の第3設定値γ3以下になったとき動作領域に入り動作して信号Sを発し第4設定値γ4(γ3<γ4)以上になったとき復帰領域に入り復帰して信号Sの発信を停止する。このように、γ2とγ1との間及びγ3とγ4との間を不感帯とし、出力監視部153の動作にヒステリシス特性を持たせれば、偏差ΔVが設定値近傍で変動してもハンチング動作を防止し、確実に異常を検出できる。
As shown in FIG. 4, the
なお、上記各実施の形態では電気量として電力を求めるものについて説明したが、無効電力、電圧と電流との位相角その他の電気量であっても同様の効果を奏する。また、アナログ出力前処理部31にデジタル演算量としての電圧値Vpdを基準値として保持させる代わりに、電力演算部8に電力Pdを保持させるようにしてこの電力Pdをデジタル演算量及び基準値として用いてもよい。
In each of the above embodiments, the electric power is obtained as the amount of electricity. However, the same effect can be obtained even when the reactive power, the phase angle between the voltage and the current, and other amounts of electricity are used. Further, instead of having the analog output preprocessing
以上のように、この発明におけるデジタル形保護継電装置は、系統からのアナログ電気量を第1のデジタル量に変換する第1のA/D変換器と、第1のデジタル量に基づいて演算により所定のデジタル演算量を求める演算装置と、所定のデジタル演算量に基づいて保護継電動作を行うデジタル保護継電器本体と、所定のデジタル演算量をアナログ演算量に変換して出力するアナログ出力回路と、アナログ演算量を第2のデジタル量に変換する第2のA/D変換器と、第2のデジタル量と所定のデジタル演算量とを比較してアナログ出力回路の異常を検出するアナログ出力監視手段とを備えたので、アナログ出力監視手段により第2のデジタル量と所定のデジタル演算量とを比較することによりアナログ出力回路の異常を検出することができ、デジタル形保護継電装置の信頼性を向上させることができる。 As described above, the digital type protective relay device according to the present invention operates based on the first A / D converter that converts the analog electric quantity from the system into the first digital quantity, and the first digital quantity. An arithmetic device that obtains a predetermined digital calculation amount by means of a digital protective relay main body that performs a protective relay operation based on the predetermined digital calculation amount, and an analog output circuit that converts the predetermined digital calculation amount into an analog calculation amount and outputs it A second A / D converter that converts the analog operation amount into a second digital amount, and an analog output that detects an abnormality in the analog output circuit by comparing the second digital amount with a predetermined digital operation amount Since the monitoring means is provided, the analog output monitoring means can detect the abnormality of the analog output circuit by comparing the second digital amount with a predetermined digital operation amount, It is possible to improve the reliability of the digital protective relay device.
そして、アナログ電気量は系統の電圧及び電流であり、演算装置が演算により求める所定のデジタル演算量は系統の電力であることを特徴とするので、電力により保護継電動作をするデジタル形保護継電装置においても、信頼性を向上させることができる。 The analog electric quantity is the voltage and current of the grid, and the predetermined digital calculation quantity calculated by the calculation device is the grid power. Therefore, the digital type protective relay that performs the protective relay operation with the power is used. Also in the electric device, the reliability can be improved.
さらに、アナログ出力監視手段は、第2のデジタル量と所定のデジタル演算量との偏差が所定値以上になったとき異常検出信号を発するものであることを特徴とするので、アナログ出力回路に異常が生ずると偏差が所定値以上になるので異常を検出でき、デジタル形保護継電装置の信頼性を向上させることができる。 Further, the analog output monitoring means is characterized in that an abnormality detection signal is generated when the deviation between the second digital quantity and the predetermined digital operation quantity exceeds a predetermined value. When this occurs, the deviation becomes greater than a predetermined value, so that an abnormality can be detected and the reliability of the digital protective relay device can be improved.
また、アナログ出力監視手段は、第2のデジタル量と所定のデジタル演算量との偏差が第1所定値以上になったとき異常検出信号を発するとともに偏差が第1所定値よりも小さい第2所定値以下になったときに異常検出信号の発信を停止するものであることを特徴とするので、偏差が変動したときにアナログ出力監視手段の異常検出信号の発信動作がハンチングすることを防止でき、動作を安定化できる。 The analog output monitoring means generates an abnormality detection signal when the deviation between the second digital quantity and the predetermined digital calculation quantity is equal to or greater than the first predetermined value, and the second predetermined quantity is smaller than the first predetermined value. Since it is characterized by stopping the transmission of the abnormality detection signal when the value becomes less than the value, it is possible to prevent the operation of transmitting the abnormality detection signal of the analog output monitoring means from hunting when the deviation fluctuates, Operation can be stabilized.
2 アナログ入力部、20 入力トランス、21,23 A/D変換器、
3 アナログ出力部、31 アナログ出力前処理部、32 D/A変換器、
5 アナログ出力監視回路、53,153 出力監視部。
2 analog input section, 20 input transformer, 21, 23 A / D converter,
3 Analog output unit, 31 Analog output pre-processing unit, 32 D / A converter,
5 Analog output monitoring circuit, 53,153 Output monitoring unit.
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- 2006-05-25 JP JP2006144973A patent/JP2007318895A/en active Pending
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