JP2012080600A - Digital protective relay device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディジタル保護継電装置に係り、特に保護継電演算を実行する保護継電ユニット自体に動作試験機能を内蔵するディジタル保護継電装置に関する。 The present invention relates to a digital protective relay device, and more particularly to a digital protective relay device in which an operation test function is built in a protective relay unit itself that executes a protective relay operation.
ディジタル保護継電装置は、幾つかの要素で構成されているが、その主なものは、電力系統の電流、電圧を取り込むアナログ入力部、操作対象である遮断器の接点情報を取り込み、あるいは遮断器の操作信号を与えるディジタル入出力部、保護継電演算を実行する演算部、各部間の信号伝送を行うための信号伝送バスなどである。 The digital protective relay device is composed of several elements, but the main ones are the analog input unit that takes in the current and voltage of the power system, and the contact information of the circuit breaker that is the target of operation. A digital input / output unit for supplying the operation signal of the device, a calculation unit for executing the protective relay calculation, a signal transmission bus for performing signal transmission between the units, and the like.
また、ディジタル保護継電装置は、保護継電器盤に収納され、アナログ入力部やディジタル入出力部をハード回路で構成し、演算部を計算機で構成してプログラムによるソフト処理を実行する。 The digital protective relay device is housed in a protective relay panel, and an analog input unit and a digital input / output unit are configured by hardware circuits, and an arithmetic unit is configured by a computer to execute software processing by a program.
係るディジタル保護継電装置の動作試験は、保護継電器盤の外に模擬送電線試験装置を設置し、アナログ入力部やディジタル入出力部と接続して模擬入力を印加しその応答を計測するものである。 The operation test of the digital protective relay device is to install a simulated transmission line test device outside the protective relay panel, connect the analog input unit and digital input / output unit, apply the simulated input, and measure the response. is there.
然るに係る大掛かりな動作試験は、保護継電器盤出荷時の場内試験などでは可能であるが、出荷後現地での動作試験には適さない。この点に関し、特許文献1には信号伝送バスに試験支援装置を接続し、アナログ入力部やディジタル入出力部といったハード回路を介さずに演算部の動作試験を行うものが知られている。 Such a large-scale operation test is possible in an on-site test at the time of shipment of the protective relay panel, but is not suitable for an on-site operation test after shipment. In this regard, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 is known in which a test support device is connected to a signal transmission bus and an operation test of a calculation unit is performed without using a hardware circuit such as an analog input unit or a digital input / output unit.
特許文献1による動作試験方法は、模擬送電線試験装置よりは簡便化されているが、それでも試験支援装置という専用装置を必要とし、かつ演算部と信号伝送バスを接続した状態で演算部の動作試験を行うことになるので、実際には保護継電器盤として組み立てられた状態で初めて動作試験が可能となる。
Although the operation test method according to
ディジタル保護継電装置の製品単位は、保護継電器盤であり、盤として組み立てられた状態で出荷し、現地で据付を行うことが多いが、改造、補修の場面では演算部のみを取り外し、据えつけることになる。特に近年では演算部を基板構成し、1つの保護継電ユニットとすることが多いので、動作試験方法としても、盤単位ではなく、保護継電ユニット単位に適したものとすることが望ましい。 The product unit of the digital protective relay device is a protective relay panel, which is shipped assembled as a panel, and is often installed on site. It will be. In particular, in recent years, the arithmetic unit is often configured as a board and used as a single protective relay unit. Therefore, it is desirable that the operation test method is suitable not for each panel but for each protective relay unit.
以上のことから、本発明においては保護継電ユニットの動作試験に適したディジタル保護継電装置を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a digital protective relay device suitable for an operation test of a protective relay unit.
本発明は上記目的達成のために、電力系統から電流、電圧を取り込むためのハード構成された入力変換器、遮断器に対するディジタル出力及び遮断器からのディジタル入力を取り扱うハード構成されたディジタル入出力部、入力変換器からの入力を得て保護演算を実行し、ディジタル入出力部との間でディジタル信号をやりとりするとともに基板構成されてプログラムによるソフト処理を行う演算部から構成されるディジタル保護継電装置の演算部を構成する保護継電ユニットにおいて、保護継電演算を行う保護継電機能部、遮断器からのディジタル入力を模擬する模擬入力部、保護継電機能部が与える遮断器に対するディジタル出力を得る出力確認部、保護継電機能部が遮断器に対してディジタル出力を与えてから前記遮断器が状態変化するまでのプロセスを模擬する操作・遮断器制御模擬部の各処理をプログラムを用いてソフト的に実行する機能を備えている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a hardware-configured input converter for capturing current and voltage from a power system, a digital output for a circuit breaker, and a digital input / output section configured to handle a digital input from the circuit breaker. Digital protection relay consisting of an arithmetic unit that obtains input from the input converter, executes a protective operation, exchanges digital signals with the digital input / output unit, and performs software processing by a program with a board configuration In the protective relay unit that constitutes the arithmetic unit of the device, the protective relay function unit that performs the protective relay operation, the simulated input unit that simulates the digital input from the circuit breaker, and the digital output for the circuit breaker provided by the protective relay function unit The circuit breaker changes its state after the output confirmation unit and the protective relay function unit provide digital output to the circuit breaker. Each processing of the operation-breaker control simulating unit for simulating the process up using the program has a function of executing software manner.
また、保護継電装置は、主保護要素と、事故検出要素ごとに保護継電ユニットを形成し、各保護継電ユニットに、保護継電演算を行う保護継電機能部、遮断器からのディジタル入力を模擬する模擬入力部、保護継電機能部が与える遮断器に対するディジタル出力を得る出力確認部、保護継電機能部が遮断器に対してディジタル出力を与えてから遮断器が状態変化するまでのプロセスを模擬する操作・遮断器制御模擬部の各処理をプログラムを用いてソフト的に実行する機能を備えている。 In addition, the protective relay device forms a protective relay unit for each main protective element and accident detection element, and each protective relay unit has a protective relay function unit for performing a protective relay operation and a digital signal from a circuit breaker. Simulated input unit that simulates input, output confirmation unit that obtains digital output for the circuit breaker provided by the protective relay function unit, until the circuit breaker changes state after the protective relay function unit provides digital output to the circuit breaker The operation / breaker control simulation unit for simulating the above process is provided with a function for executing software using a program.
また、電力系統の電流、電圧の模擬信号をソフト処理により発生させる。 In addition, a simulation signal of current and voltage of the power system is generated by software processing.
本発明によれば、保護継電ユニット自身が動作試験機能を内蔵するので基板単位での総合動作試験が可能となる。 According to the present invention, since the protective relay unit itself has a built-in operation test function, a comprehensive operation test can be performed on a board basis.
以下、発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
図2は、本発明の適用されるディジタル保護継電装置の典型的な一例を示している。この図で、BDは基板を意味しており、例えばBD−Dは電源部基板、BD−Cは演算部基板、BD−Iはディジタル入出力部基板を表している。また、これらの記号の後に付した記号Mが主検出保護継電要素、Fが事故検出保護継電要素を意味しており、この単位で基板化するために、図示の例では少なくとも6枚の基板でディジタル保護継電装置13を構成している。
FIG. 2 shows a typical example of a digital protection relay device to which the present invention is applied. In this figure, BD means a substrate. For example, BD-D represents a power supply unit substrate, BD-C represents an arithmetic unit substrate, and BD-I represents a digital input / output unit substrate. Further, the symbol M attached after these symbols means the main detection / protection relay element, and F means the accident detection / protection relay element. The digital
このうち、特に事故判定演算を実施する部分BD−Cは、互いに異なる演算原理の保護継電演算により事故を検出する主検出保護継電要素Mと、事故検出保護継電要素Fを備えた異方式二重化構成とし、かつ継電要素ごとに演算部基板を分離することが多い。主検出保護継電要素Mを搭載するのが主検出用演算部基板BD−CMであり、事故検出保護継電要素Fを搭載するのが事故検出用演算部基板BD−CFである。 Of these, the part BD-C that performs the accident determination calculation in particular includes a main detection protection relay element M that detects an accident by a protection relay calculation based on different calculation principles, and a fault detection protection relay element F. In many cases, the arithmetic unit board is separated for each relay element with a dual system configuration. The main detection computing relay board BD-CM is equipped with the main detection protection relay element M, and the accident detection computing board BD-CF is equipped with the accident detection protection relay element F.
このように、保護継電装置13は、主検出保護継電要素M側を制御電源、演算部、ディジタル入出力部の要素単位に基板構成し、かつ事故検出保護継電要素F側も、制御電源、演算部、ディジタル入出力部の要素単位に基板構成した装置である。なお、図2において51は、電力系統の計器用変成器で検出した電流情報・電圧情報12を取り込みディジタル値に変換して演算部BD−Cに与える入力変換器である。
As described above, the
以上のように構成され処理された2つの演算部BD−Cの演算結果は、信号伝送バスSBを介して主保護側と事故検出側のディジタル入出力部BD−IM、BD−IFにそれぞれ伝えられて、直列接続された常開接点SM、SFを閉操作し、遮断器CBに閉操作信号15を与える。このように、異方式ニ重化演算結果、双方が故障判定していることを条件として遮断器の引き外しを実行する。
The computation results of the two computation units BD-C configured and processed as described above are transmitted to the digital input / output units BD-IM and BD-IF on the main protection side and the accident detection side via the signal transmission bus SB, respectively. Then, the normally open contacts SM and SF connected in series are closed, and a
なお、図2ではディジタル入出力部BD−Iについて、主保護側と事故検出側の2つのみを記載しているが、実際には1つのディジタル入出力部BD−Iは複数基板で構成され、あるものは入力用基板とされ、あるものは出力用基板として区別して使用される。 In FIG. 2, only two of the digital input / output unit BD-I, the main protection side and the accident detection side, are shown, but in reality, one digital input / output unit BD-I is composed of a plurality of substrates. Some are used as input boards, and some are used as output boards.
図2の本発明の適用されるディジタル保護継電装置の回路構成は、演算部を主保護Mと、事故検出Fの基板でそれぞれ構成したものであるが、本発明は主保護Mと事故検出Fの演算部を1つの基板に実装したものにも適用可能である。 The circuit configuration of the digital protection relay device to which the present invention is applied in FIG. 2 is such that the arithmetic unit is composed of a main protection M and an accident detection F board. The present invention can also be applied to an F arithmetic unit mounted on one substrate.
本発明において、保護継電ユニットと称するのは、演算部基板のことであり、図2の場合には、主検出用演算部基板BD−CMと事故検出用演算部基板BD−CFが、保護継電ユニットに相当する。主保護Mと事故検出Fの演算部を1つの基板に実装したものの場合には、この基板が保護継電ユニットに相当する。 In the present invention, the protective relay unit is an arithmetic unit board. In the case of FIG. 2, the main detection arithmetic unit board BD-CM and the accident detection arithmetic unit board BD-CF are protected. Corresponds to a relay unit. In the case where the main protection M and the calculation unit for the accident detection F are mounted on one board, this board corresponds to the protection relay unit.
図1は、保護継電ユニットの処理内容を示す図であり、図2の主検出用演算部基板BD−CMの場合を図示している。この図に明らかなように、保護継電ユニットである主検出用演算部基板BD−CMは、外部的には入力変換器51、ディジタル入出力部BD−Iと接続されて使用される。そして、入力変換器51から電力系統の計器用変成器で検出した電流情報・電圧情報12を取り込み、ディジタル入出力部BD−Iにおいて、遮断器の接点情報を取り込み、或いは遮断器の操作信号を与える。なお、ここではディジタル入力部BD−IM(I)とディジタル出力部BD−IM(O)を分離して記載している。
FIG. 1 is a diagram illustrating the processing contents of the protective relay unit, and illustrates the case of the main detection arithmetic unit board BD-CM in FIG. 2. As is apparent from this figure, the main detection arithmetic unit board BD-CM, which is a protective relay unit, is externally connected to the
ここで、保護継電ユニットである主検出用演算部基板BD−CMは、CPUを中心に構成され、所定のプログラムにしたがってソフト演算を実行するものであるのに対し、外部の入力変換器51やディジタル入出力部BD−Iは、ハード回路で構成されている。なお、主検出用演算部基板BD−CMとディジタル入出力部BD−Iの間は、信号伝送バスSBを介して接続されている。
Here, the main detection calculation unit board BD-CM, which is a protective relay unit, is configured around a CPU and executes software calculation according to a predetermined program, whereas an
図1では、主検出用演算部基板BD−CMがソフト的に実行する各種機能をブロックで表現しているが、ここでの主たる機能は保護継電機能部11である。主検出用演算部基板BD−CMにおいては、通常の運用状態では、電力系統の電圧、電流情報を保護継電機能部11に取り込み、保護継電演算、シーケンス演算処理などを行う。これらの演算を行う際、系統の遮断器条件や他装置情報を、ディジタル入力部BD−IM(I)より保護継電機能部11に取り込み処理を行う。この処理により、電力系統の故障を判定した結果を元に、遮断器への遮断出力、他装置への動作出力をディジタル出力部BD−IM(O)により出力する。
In FIG. 1, various functions executed by the main detection arithmetic unit board BD-CM in software are represented by blocks. The main function here is the protective
係る保護継電ユニットの試験を実施するために、本発明では、これらの試験機能を保護継電ユニットにあらかじめソフト的に実装している。以下、試験機能について説明する。 In order to carry out the test of such a protective relay unit, in the present invention, these test functions are preliminarily implemented in software on the protective relay unit. The test function will be described below.
主検出用演算部基板BD−CMにおいては、その動作試験を当該基板内で完結して実現するために、試験入力部15、遮断器制御模擬部16、トリップ指令模擬部17、出力確認部18を備え、かつこれら各々の試験機能部と個別の保護継電機能部とを接続する、試験機能入出力割付部19を備える。これらの各部は、いずれもプログラムとして予め、準備されたものである。
In the main detection arithmetic unit board BD-CM, in order to complete and realize the operation test in the board, the
主検出用演算部基板BD−CMにおける動作試験を当該基板内で完結して行うためには、まず入出力切替処理部14において、外部のハード回路を切り離した状態とする。つまり、保護継電器盤に実装するのではなく、基板単体に必要な電源のみを接続した状態とする。この状態において、当該基板内の試験入力部15から模擬入力を与える。試験入力部15は、図3のように構成されており、DI(ディジタル入力)模擬設定21により入力信号を模擬する。模擬されたDI条件は、DI入力模擬部の出力22となって出力される。DI入力模擬部の出力22は、試験機能入出力割付部19、入出力切替処理部14を経由して保護継電機能部11に与えられる。
In order to complete the operation test in the main detection arithmetic unit board BD-CM within the board, first, the input / output
また最終的に、保護継電機能部11での演算結果得られたDO(ディジタル出力)23は、入出力切替処理部14、試験機能入出力割付部19を経由して出力確認部18に伝達され、図4に示すように、出力動作表示52が行なわれる。
Finally, the DO (digital output) 23 obtained as a result of calculation in the protective
図1の遮断器制御模擬部16、トリップ指令模擬部17は、保護継電機能部11のDOが、図1のディジタル出力部BD−IM(O)に与えられ、さらに操作信号15として遮断器CBに印加され、その結果として遮断器CBの接点44(パレット接点)として状態変化するまでのプロセスを模擬している。図5にこの間の一連の流れを示している。
The circuit breaker
図5において、左側のトリップ指令模擬部17は、トリップ模擬部17aと、投入模擬部17bから構成されており、このうち、トリップ模擬部17aは、図2のディジタル出力部BD−IM(O)から、遮断器CBに操作信号(トリップ信号)15を与えるまでの回路部分を模擬している。また、投入模擬部17bは、図2のディジタル出力部BD−IM(O)から、遮断器CBに操作信号(投入信号)15を与えるまでの回路部分を模擬している。
In FIG. 5, the left trip
トリップ模擬部17aについては、主検出要素動作出力41と事故検出動作出力42、点検出力43、遮断器パレット条件44から構成される。これらの条件を使用してトリップ出力47を得る。なお、主検出要素動作出力41と事故検出動作出力42は、図2の接点SM,SFにそれぞれ対応している。このうち、主検出要素動作出力41は主検出側の保護継電機能部11が自ら作成した信号であるので、入出力切替処理部14、試験機能入出力割付部19を経由してトリップ模擬部17aに入力され、事故検出動作出力42、点検出力43は、適宜設定されたものとする。尚、後で説明するが遮断器パレット条件44は、遮断器制御模擬部16から得られる。
The
また、投入模擬部17bについては、主検出投入指令45、事故検出投入指令46、点検出力43、遮断器パレット条件44を使用して投入指令出力48を構成する。このうち、主検出投入指令45は主検出側の保護継電機能部11が自ら作成した信号であるので、入出力切替処理部14、試験機能入出力割付部19を経由して投入模擬部17bに入力され、事故検出投入指令46、点検出力43は、適宜設定されるものとする。
Further, for the charging
図5において、右側の遮断器制御模擬部16は、遮断器へのトリップ指令47と投入指令48により遮断器動作を模擬する。遮断器制御模擬部16からは、遮断器パレット接点の状態出力44が得られ、これがトリップ模擬部17a、投入模擬部17bに対する遮断器パレット条件44として帰還される。また、遮断器パレット接点の状態出力44は、主検出側の保護継電機能部11に戻され、所望の制御結果が達成されたことを検証すると共に、次のステップでの動作確認に進むための条件とされる。
In FIG. 5, the circuit breaker
なお、遮断器制御模擬部16においては、遮断器の遮断、投入のコイルが励磁されてから状態変化するまでの時間を模擬するために、パレット接点の動作、復帰時間の設定条件35、36が適宜与えられる。
In the circuit breaker
以上、本発明においては主検出用演算部基板BD−CMに、その動作試験を当該基板内で完結して実現するために、試験入力部15、遮断器制御模擬部16、トリップ指令模擬部17、出力確認部18を備え、かつこれら各々の試験機能部と個別の保護継電機能部とを接続する、試験機能入出力割付部19を備える。これらの各部は、プログラムで構成され、ここで必要な接点などは保護継電機能部11が作成し、あるいは事前に外部条件として設定済みのものが使用される。さらに、ここでは説明を省略したが、電力系統の電流、電圧信号についてもディジタル的な信号発生により主検出用演算部基板BD−CM内で発生させ、使用する。
As described above, in the present invention, the
この結果、本発明によれば必要な電源さえ確保できれば保護継電ユニットとしての基板単体での総合試験が行える。 As a result, according to the present invention, if a necessary power source can be secured, a comprehensive test can be performed on a single substrate as a protective relay unit.
保護継電ユニットとしての基板単体での総合試験が行えるので、盤製品組み立て前、補修、交換の場面で広く採用することができる。 Since a comprehensive test can be performed on a single board as a protective relay unit, it can be widely used before assembling, repairing, and replacing board products.
BD:基板
BD−D:電源部基板
BD−C:演算部基板
BD−I:ディジタル入出力部基板
M:主検出保護継電要素
F:事故検出保護継電要素
13:ディジタル保護継電装置
51:入力変換器
SB:シリアルバス
SM、SF:常開接点
CB:遮断器
15:操作信号
BD−IM(I):ディジタル入力部
BD−IM(O):ディジタル出力部
11:保護継電機能部
15:試験入力部
16:遮断器制御模擬部
17:トリップ指令模擬部
18:出力確認部
19:試験機能入出力割付部
14:入出力切替処理部
15:試験入力回路
21:DI(ディジタル入力)模擬設定
17a:トリップ模擬部
17b:投入模擬部
41:主検出要素動作出力
42:事故検出動作出力
43:点検出力
44:遮断器パレット条件
BD: Board BD-D: Power supply board BD-C: Arithmetic board BD-I: Digital input / output board M: Main detection protection relay element F: Accident detection protection relay element 13: Digital protection relay device 51 : Input converter SB: Serial bus SM, SF: Normally open contact CB: Circuit breaker 15: Operation signal BD-IM (I): Digital input section BD-IM (O): Digital output section 11: Protection relay function section 15: Test input unit 16: Circuit breaker control simulation unit 17: Trip command simulation unit 18: Output confirmation unit 19: Test function input / output allocation unit 14: Input / output switching processing unit 15: Test input circuit 21: DI (digital input)
Claims (3)
保護継電演算を行う保護継電機能部、遮断器からのディジタル入力を模擬する模擬入力部、前記保護継電機能部が与える遮断器に対するディジタル出力を得る出力確認部、前記保護継電機能部が遮断器に対してディジタル出力を与えてから前記遮断器が状態変化するまでのプロセスを模擬する操作・遮断器制御模擬部の各処理をプログラムを用いてソフト的に実行する機能を備えていることを特徴とする保護継電装置の保護継電ユニット。 A hard-configured input converter for capturing current and voltage from the power system, a digital output to the circuit breaker and a digital input / output unit that handles the digital input from the circuit breaker, and an input from the input converter The calculation unit of the digital protection relay device is configured to include a calculation unit configured to execute a protection calculation, exchange digital signals with the digital input / output unit and perform software processing according to a program. In the protective relay unit,
Protection relay function unit for performing protection relay operation, simulation input unit for simulating digital input from circuit breaker, output confirmation unit for obtaining digital output for circuit breaker provided by protection relay function unit, protection relay function unit Has a function of executing each process of the operation / breaker control simulation unit by software using a program to simulate the process from when the digital output is given to the breaker until the state of the breaker changes. A protective relay unit of the protective relay device.
保護継電装置は、主保護要素と、事故検出要素ごとに保護継電ユニットを形成し、各保護継電ユニットに、保護継電演算を行う保護継電機能部、遮断器からのディジタル入力を模擬する模擬入力部、前記保護継電機能部が与える遮断器に対するディジタル出力を得る出力確認部、前記保護継電機能部が遮断器に対してディジタル出力を与えてから前記遮断器が状態変化するまでのプロセスを模擬する操作・遮断器制御模擬部の各処理をプログラムを用いてソフト的に実行する機能を備えていることを特徴とする保護継電装置の保護継電ユニット。 In the protective relay unit of the protective relay device according to paragraph 1,
The protective relay device forms a protective relay unit for each main protective element and accident detection element, and each protective relay unit receives a protective relay function unit that performs protective relay operation and digital input from the circuit breaker. A simulated input unit for simulating, an output confirmation unit for obtaining a digital output for a circuit breaker provided by the protective relay function unit, and the state of the circuit breaker changes after the protective relay function unit provides a digital output to the circuit breaker A protective relay unit of the protective relay device, which has a function of executing each process of the operation / breaker control simulation unit simulating the process up to software using a program.
電力系統の電流、電圧の模擬信号をソフト処理により発生させることを特徴とする保護継電装置の保護継電ユニット。 In the protective relay unit of the protective relay device according to paragraph 1,
A protective relay unit of a protective relay device, wherein a simulated signal of current and voltage of a power system is generated by software processing.
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