JP2017093068A - Measurement device and ground fault detection device - Google Patents
Measurement device and ground fault detection device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017093068A JP2017093068A JP2015217524A JP2015217524A JP2017093068A JP 2017093068 A JP2017093068 A JP 2017093068A JP 2015217524 A JP2015217524 A JP 2015217524A JP 2015217524 A JP2015217524 A JP 2015217524A JP 2017093068 A JP2017093068 A JP 2017093068A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zero
- discrete data
- digital
- phase
- ground fault
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
- Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location
Landscapes
- Locating Faults (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電力線で検出された交流信号に基づいて、当該交流信号の特性を測定する測定装置、および、当該測定装置を備えて、前記電力線での地絡事故を検出する地絡検出装置に関する。 The present invention relates to a measurement device that measures characteristics of an AC signal based on an AC signal detected on a power line, and a ground fault detection device that includes the measurement device and detects a ground fault in the power line. .
配電線事故の一つである地絡事故の検出において、地絡方向を検出する場合に、零相電圧の位相と、零相電流の位相との位相差を用いる手法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。位相差は、零相電圧信号のゼロクロス点と零相電流信号のゼロクロス点との差や、零相電圧信号のピークタイミングと零相電流信号のピークタイミングとの差から検出される。 In the detection of a ground fault, which is one of distribution line faults, a method using a phase difference between the phase of the zero phase voltage and the phase of the zero phase current is generally used when detecting the direction of the ground fault (for example, , See Patent Document 1). The phase difference is detected from the difference between the zero-cross point of the zero-phase voltage signal and the zero-cross point of the zero-phase current signal, or the difference between the peak timing of the zero-phase voltage signal and the peak timing of the zero-phase current signal.
地絡事故には様々な発生原因が存在し、零相電圧・零相電流がひずみを大量に含んだ波形になることがある(図９参照)。ひずみを大量に含んだ波形において、ゼロクロス点やピークタイミングをもとに位相差を検出する方法では、誤差が多くなる。したがって、デジタル処理を用いて、誤差の少ない位相差を算出する方法が考えられる。しかし、地絡事故の形態の一つである間欠地絡では、零相電流において、図９（ｂ）に示すような針状波が発生するので、デジタル変換において高速サンプリングを行う必要がある。例えば、図９（ｂ）の様な波形を捉えようとすると、数マイクロ秒〜数十マイクロ秒間隔でサンプリングを行う必要がある。この場合、数マイクロ秒〜数十マイクロ秒間隔でサンプリングされた離散データに対して、それぞれ、フィルタ処理やデジタル処理が行われる。したがって、非常に高速な演算処理を行うことができるマイクロコンピュータを、地絡検出装置に搭載する必要がある。 There are various causes of ground faults, and zero-phase voltage and zero-phase current may have a waveform containing a large amount of distortion (see FIG. 9). In a method of detecting a phase difference based on a zero cross point or peak timing in a waveform containing a large amount of distortion, errors increase. Therefore, a method of calculating a phase difference with a small error using digital processing is conceivable. However, in the case of an intermittent ground fault, which is one form of a ground fault, a needle wave as shown in FIG. 9B is generated in a zero-phase current. Therefore, it is necessary to perform high-speed sampling in digital conversion. For example, when trying to capture a waveform as shown in FIG. 9B, it is necessary to perform sampling at intervals of several microseconds to several tens of microseconds. In this case, filter processing and digital processing are respectively performed on discrete data sampled at intervals of several microseconds to several tens of microseconds. Therefore, it is necessary to mount a microcomputer capable of performing extremely high-speed arithmetic processing on the ground fault detection device.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、デジタル変換において高速サンプリングを行いつつ、デジタル処理での演算量を抑制することができる測定装置、および、当該測定装置を用いた地絡検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of suppressing the amount of calculation in digital processing while performing high-speed sampling in digital conversion, and a ground using the measurement apparatus. An object of the present invention is to provide a fault detection device.
本発明の第１の側面によって提供される測定装置は、電力線に配置された検出装置によって検出された交流信号の特性を測定する測定装置であって、前記交流信号を所定のサンプリング周波数でデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段より入力されるデジタル信号の離散データに対して演算を行うことにより、入力された前記離散データより数の少ない離散データを生成して、生成された離散データに基づくデジタル信号を出力するデータ減少処理手段と、前記データ減少処理手段より出力されるデジタル信号から所定周波数の成分を抽出して出力するデジタルフィルタと、前記デジタルフィルタからの出力信号にデジタル処理を行うデジタル処理手段とを備えていることを特徴とする。 A measuring device provided by the first aspect of the present invention is a measuring device that measures the characteristics of an AC signal detected by a detecting device disposed on a power line, and the AC signal is converted into a digital signal at a predetermined sampling frequency. A / D conversion means for converting the data into digital data and an operation on the discrete data of the digital signal input from the A / D conversion means to generate discrete data having a smaller number than the input discrete data A data reduction processing means for outputting a digital signal based on the generated discrete data; a digital filter for extracting and outputting a component of a predetermined frequency from the digital signal output from the data reduction processing means; and And digital processing means for performing digital processing on the output signal.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記データ減少処理手段は、前記入力される離散データに対して平均値を演算して、当該平均値を前記生成された離散データとする。 In a preferred embodiment of the present invention, the data reduction processing means calculates an average value for the inputted discrete data and sets the average value as the generated discrete data.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記平均値は、相加平均値である。 In a preferred embodiment of the present invention, the average value is an arithmetic average value.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記データ減少処理手段は、前記入力される離散データに対して中央値を演算して、当該中央値を前記生成された離散データとする。 In a preferred embodiment of the present invention, the data reduction processing means calculates a median value for the inputted discrete data and sets the median value as the generated discrete data.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記サンプリング周波数をｆs［Ｈｚ］とし、前記所定周波数をｆ0［Ｈｚ］とした場合、前記データ減少処理手段は、前記入力される離散データの数を（２・ｆ0）／ｆs倍した数より多い離散データを生成する。 In a preferred embodiment of the present invention, when the sampling frequency is f s [Hz] and the predetermined frequency is f 0 [Hz], the data reduction processing means determines the number of discrete data to be input. More discrete data than the number multiplied by (2 · f 0 ) / f s is generated.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記データ減少処理手段は、前記入力される１００個の離散データに対して演算を行うことにより、１個の離散データを生成する。 In a preferred embodiment of the present invention, the data reduction processing means generates one discrete data by performing an operation on the 100 discrete data inputted.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力線は、商用電力系統の電力線である。 In a preferred embodiment of the present invention, the power line is a power line of a commercial power system.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記検出装置は、前記電力線を流れる零相電流信号を検出し、前記デジタル処理手段は、前記零相電流信号の大きさおよび位相を検出する。 In a preferred embodiment of the present invention, the detection device detects a zero-phase current signal flowing through the power line, and the digital processing means detects the magnitude and phase of the zero-phase current signal.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記検出装置は、前記電力線の零相電圧信号を検出し、前記デジタル処理手段は、前記零相電圧信号の大きさおよび位相を検出する。 In a preferred embodiment of the present invention, the detection device detects a zero-phase voltage signal of the power line, and the digital processing means detects the magnitude and phase of the zero-phase voltage signal.
本発明の第２の側面によって提供される地絡検出装置は、前記検出装置が前記電力線を流れる零相電流信号を検出し、前記デジタル処理手段が前記零相電流信号の大きさおよび位相を検出する、本発明の第１の側面によって提供される測定装置と、前記検出装置が前記電力線の零相電圧信号を検出し、前記デジタル処理手段が前記零相電圧信号の大きさおよび位相を検出する、本発明の第１の側面によって提供される測定装置と、どちらか一方または両方の前記デジタル処理手段によって検出された信号の大きさに基づいて地絡事故の発生を判定する地絡判定手段と、両者の前記デジタル処理手段によって検出された位相の位相差に基づいて地絡の方向を判定する方向判定手段とを備えていることを特徴とする。 In the ground fault detection device provided by the second aspect of the present invention, the detection device detects a zero-phase current signal flowing through the power line, and the digital processing means detects the magnitude and phase of the zero-phase current signal. The measuring device provided by the first aspect of the present invention and the detection device detect the zero-phase voltage signal of the power line, and the digital processing means detects the magnitude and phase of the zero-phase voltage signal. , A measuring device provided by the first aspect of the present invention, and a ground fault determining means for determining the occurrence of a ground fault based on the magnitude of the signal detected by one or both of the digital processing means, And a direction determining means for determining the direction of the ground fault based on the phase difference between the phases detected by the two digital processing means.
本発明によると、データ減少処理手段は、Ａ／Ｄ変換手段より入力されるデジタル信号の離散データに対して演算を行い、演算結果である離散データに基づくデジタル信号を出力する。このとき、出力される離散データは、入力された離散データより数が少なくなる。したがって、Ａ／Ｄ変換手段で高速サンプリングを行い、大量の離散データが生成された場合でも、データ減少処理手段によって離散データが削減されるので、デジタルフィルタおよびデジタル処理手段での演算量を抑制することができる。 According to the present invention, the data reduction processing means performs an operation on the discrete data of the digital signal input from the A / D conversion means, and outputs a digital signal based on the discrete data that is the operation result. At this time, the number of output discrete data is less than the number of input discrete data. Therefore, even when high-speed sampling is performed by the A / D conversion means and a large amount of discrete data is generated, the discrete data is reduced by the data reduction processing means, so that the amount of calculation in the digital filter and the digital processing means is suppressed. be able to.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１は、第1実施形態に係る地絡検出装置１を説明するための図であり、三相（ａ相、ｂ相、ｃ相）の配電線に設けられた開閉器子局３に配置されている状態を示している。開閉器子局３は、配電線に複数設けられている各開閉器２に対応して設けられており、親局との間で通信部３１を介して通信を行っている。開閉器子局３は、地絡検出装置１や過電流検出装置（図示しない）などを備えており、各種検出装置による検出結果を親局に送信する。親局は、各開閉器子局３から受信した情報に基づいて、各開閉器子局３に、対応する開閉器２を開閉する指示を送信する。なお、開閉器子局３は、各種検出装置による検出結果を表示するための表示装置なども備えているが、図１においては記載を省略している。 FIG. 1 is a diagram for explaining a ground fault detection device 1 according to the first embodiment, which is arranged in a switch slave station 3 provided on a three-phase (a-phase, b-phase, c-phase) distribution line. It shows the state being done. The switch slave station 3 is provided corresponding to each switch 2 provided on the distribution line, and communicates with the master station via the communication unit 31. The switch slave station 3 includes a ground fault detection device 1 and an overcurrent detection device (not shown), and transmits detection results from various detection devices to the master station. Based on the information received from each switch slave station 3, the master station transmits an instruction to open and close the corresponding switch 2 to each switch slave station 3. The switch slave station 3 also includes a display device for displaying detection results from various detection devices, but the description is omitted in FIG.
開閉器２は、親局からの指示に応じて、配電線の開路および閉路を行うものである。開閉器２は、各相の配電線に直列接続された開閉スイッチ２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備えており、開閉スイッチ２１ａ，２１ｂ，２１ｃを開閉することで、配電線の開路および閉路を行う。また、開閉器２は、零相電流検出器２２および零相電圧検出器２３を備えている。なお、開閉器２は、各相の配電線で電流を検出する電流検出器や、電圧を検出する電圧検出器も備えているが、図１においては図示していない。 The switch 2 opens and closes the distribution lines according to instructions from the master station. The switch 2 includes open / close switches 21a, 21b, and 21c connected in series to the distribution lines of each phase, and opens and closes the distribution lines by opening and closing the open / close switches 21a, 21b, and 21c. The switch 2 includes a zero-phase current detector 22 and a zero-phase voltage detector 23. The switch 2 also includes a current detector that detects a current with a distribution line of each phase and a voltage detector that detects a voltage, but these are not shown in FIG.
零相電流検出器２２は、三相の配電線を流れる零相電流を検出するものであり、いわゆる零相変流器（ＺＣＴ）である。零相電流検出器２２は、検出した零相電流信号を地絡検出装置１に出力する。なお、零相電流検出器２２の検出方式は限定されない。また、零相電流検出器２２は、開閉スイッチ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの上流側（電源側）に配置されていてもよいし、下流側（末端側）に配置されていてもよい。零相電圧検出器２３は、三相の配電線の零相電圧を検出するものであり、いわゆる零相電圧変成器（ＺＰＤ）である。零相電圧検出器２３は、検出した零相電圧信号を地絡検出装置１に出力する。なお、零相電圧検出器２３の検出方式は限定されない。また、零相電圧検出器２３は、開閉スイッチ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの下流側に配置されていてもよいし、上流側に配置されていてもよい。 The zero-phase current detector 22 detects a zero-phase current flowing through the three-phase distribution line, and is a so-called zero-phase current transformer (ZCT). The zero phase current detector 22 outputs the detected zero phase current signal to the ground fault detection device 1. Note that the detection method of the zero-phase current detector 22 is not limited. The zero-phase current detector 22 may be arranged on the upstream side (power supply side) of the open / close switches 21a, 21b, and 21c, or may be arranged on the downstream side (terminal side). The zero-phase voltage detector 23 detects a zero-phase voltage of a three-phase distribution line, and is a so-called zero-phase voltage transformer (ZPD). The zero phase voltage detector 23 outputs the detected zero phase voltage signal to the ground fault detection device 1. The detection method of the zero phase voltage detector 23 is not limited. The zero-phase voltage detector 23 may be disposed on the downstream side of the open / close switches 21a, 21b, and 21c, or may be disposed on the upstream side.
地絡検出装置１は、配電線での地絡事故の発生を検出し、地絡事故が上流側（電源側）で発生したのか下流側（末端側）で発生したのかを示す地絡方向の判定も行う。地絡検出装置１は、零相電流検出器２２より入力される零相電流信号と、零相電圧検出器２３より入力される零相電圧信号とに基づいて、地絡の検出および地絡方向の判定を行い、検出結果（判定結果）を通信部３１に出力する。通信部３１は、検出結果（判定結果）を親局に送信する。 The ground fault detection device 1 detects the occurrence of a ground fault in the distribution line, and indicates whether the ground fault occurred on the upstream side (power supply side) or on the downstream side (terminal side). Judgment is also made. The ground fault detection device 1 detects the ground fault and the ground fault direction based on the zero phase current signal input from the zero phase current detector 22 and the zero phase voltage signal input from the zero phase voltage detector 23. And the detection result (determination result) is output to the communication unit 31. The communication unit 31 transmits the detection result (determination result) to the master station.
地絡検出装置１は、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されており、零相電流測定部１１、零相電圧測定部１２、地絡判定部１６、および、方向判定部１７を備えている。 The ground fault detection apparatus 1 is realized by, for example, a microcomputer, and includes a zero phase current measurement unit 11, a zero phase voltage measurement unit 12, a ground fault determination unit 16, and a direction determination unit 17.
零相電流測定部１１は、零相電流検出器２２によって検出された零相電流信号から、零相電流ベクトルＩ0を生成するものである。零相電流測定部１１は、Ａ／Ｄ変換部１１ａ、平均処理部１１ｄ、デジタルフィルタ１１ｂ、および、デジタル処理部１１ｃを備えている。 The zero-phase current measuring unit 11 generates a zero-phase current vector I 0 from the zero-phase current signal detected by the zero-phase current detector 22. The zero-phase current measurement unit 11 includes an A / D conversion unit 11a, an average processing unit 11d, a digital filter 11b, and a digital processing unit 11c.
Ａ／Ｄ変換部１１ａは、零相電流検出器２２より入力される零相電流信号を、デジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換部１１ａは、所定のサンプリング周波数で、アナログ信号である零相電流信号の標本化を行い、量子化を行って、デジタル信号に変換する。デジタル化された零相電流信号は、平均処理部１１ｄに出力される。本実施形態においては、所定のサンプリング周波数を、１００［ｋＨｚ］としている。つまり、Ａ／Ｄ変換部１１ａは、１０マイクロ秒間隔でサンプリングを行っており、１秒間に１０万個の離散データを、デジタル化された零相電流信号として出力する。 The A / D converter 11a converts the zero-phase current signal input from the zero-phase current detector 22 into a digital signal. The A / D converter 11a samples a zero-phase current signal that is an analog signal at a predetermined sampling frequency, performs quantization, and converts the sampled signal into a digital signal. The digitized zero-phase current signal is output to the average processing unit 11d. In the present embodiment, the predetermined sampling frequency is 100 [kHz]. That is, the A / D conversion unit 11a performs sampling at intervals of 10 microseconds, and outputs 100,000 discrete data as a digitized zero-phase current signal per second.
平均処理部１１ｄは、Ａ／Ｄ変換部１１ａより入力される離散データの相加平均値を算出して、相加平均値からなる離散データをデジタル信号として、デジタルフィルタ１１ｂに出力する。本実施形態においては、平均処理部１１ｄは、入力される離散データを積算してゆき、１００個の離散データを積算したときに、積算値を１００で除算した値、すなわち相加平均値を出力する（図２参照）。 The average processing unit 11d calculates an arithmetic average value of the discrete data input from the A / D conversion unit 11a, and outputs the discrete data including the arithmetic average value as a digital signal to the digital filter 11b. In the present embodiment, the average processing unit 11d accumulates the input discrete data and outputs a value obtained by dividing the integrated value by 100, that is, an arithmetic average value when 100 discrete data are integrated. (See FIG. 2).
図２においては、離散データＸ1〜Ｘ100が積算されて１００で除算されることで相加平均値Ｙ1が算出され、離散データＸ101〜Ｘ200が積算されて１００で除算されることで相加平均値Ｙ2が算出されていることを示している。平均処理部１１ｄは、算出された相加平均値Ｙ1，Ｙ2，…を、平均処理後のデジタル信号として、デジタルフィルタ１１ｂに出力する。 In FIG. 2, discrete data X 1 to X 100 are integrated and divided by 100 to calculate an arithmetic mean value Y 1 , and discrete data X 101 to X 200 are integrated and divided by 100. Indicates that the arithmetic mean value Y 2 is calculated. The average processing unit 11d outputs the calculated arithmetic mean values Y 1 , Y 2 ,... To the digital filter 11b as digital signals after the average processing.
Ａ／Ｄ変換部１１ａのサンプリング周波数が１００［ｋＨｚ］なので、平均処理部１１ｄには、１秒間に１０万個の離散データが入力される。そして、平均処理部１１ｄは、入力された１００個の離散データから１個の相加平均値を算出するので、１秒間に１０００個の離散データを出力する。つまり、平均処理部１１ｄから出力されるデジタル信号の情報量は、１［ｋＨｚ］のサンプリング周波数で標本化した場合と同等となる。 Since the sampling frequency of the A / D conversion unit 11a is 100 [kHz], 100,000 pieces of discrete data are input to the average processing unit 11d per second. The average processing unit 11d calculates one arithmetic average value from the input 100 discrete data, and outputs 1000 discrete data per second. That is, the amount of information of the digital signal output from the average processing unit 11d is the same as when sampled at a sampling frequency of 1 [kHz].
なお、平均処理部１１ｄが相加平均値を算出するための離散データの個数は、１００個に限定されない。相加平均値を算出するための離散データの個数は、Ａ／Ｄ変換部１１ａでのサンプリング周波数、および、デジタルフィルタ１１ｂで抽出する基本波の周波数に基づいて、適宜設計される。Ａ／Ｄ変換部１１ａでのサンプリング周波数をｆs［Ｈｚ］とし、デジタルフィルタ１１ｂで抽出する基本波の周波数をｆ0［Ｈｚ］とし、基本波の波形をｎ［個］の離散データで再現する場合、ｆs／（ｎ・ｆ0）［個］の離散データの相加平均を算出すればよい。本実施形態においては、ｆs＝１００［ｋＨｚ］であり、ｆ0＝６０［Ｈｚ］であり、基本波の波形を１６個の離散データで再現するので、１００×１０3［Ｈｚ］／（１６［個］×６０［Ｈｚ］）＝１０４．１６…≒１００［個］の離散データの相加平均を算出するようにしている。 Note that the number of discrete data for the averaging processor 11d to calculate the arithmetic mean value is not limited to 100. The number of discrete data for calculating the arithmetic mean value is appropriately designed based on the sampling frequency in the A / D converter 11a and the frequency of the fundamental wave extracted by the digital filter 11b. The sampling frequency in the A / D converter 11a is set to f s [Hz], the frequency of the fundamental wave extracted by the digital filter 11b is set to f 0 [Hz], and the waveform of the fundamental wave is reproduced with n [pieces] discrete data. In this case, an arithmetic average of f s / (n · f 0 ) [pieces] of discrete data may be calculated. In the present embodiment, f s = 100 [kHz], f 0 = 60 [Hz], and the fundamental wave waveform is reproduced with 16 discrete data. Therefore, 100 × 10 3 [Hz] / ( 16 [pieces] × 60 [Hz]) = 104.16... ≈100 [pieces] The arithmetic average of discrete data is calculated.
ｎを大きくすれば、基本波の波形の再現性が高くなるので、零相電流測定部１１で生成される零相電流ベクトルＩ0の精度が高くなる。しかし、相加平均値を算出するための離散データの個数が減少して、平均処理部１１ｄから出力される離散データが多くなる。したがって、デジタルフィルタ１１ｂおよびデジタル処理部１１ｃでの演算量を抑制する効果が抑制される。一方、ｎを小さくすれば、相加平均値を算出するための離散データの個数が増加して、平均処理部１１ｄから出力される離散データが少なくなる。したがって、デジタルフィルタ１１ｂおよびデジタル処理部１１ｃでの演算量をより抑制することができる。しかし、基本波の波形の再現性が低くなるので、零相電流測定部１１で生成される零相電流ベクトルＩ0の精度が低くなる。標本化定理より、ｎ＞２である必要があるので、相加平均値を算出するための離散データの個数は、ｆs／（２・ｆ0）［個］より少なくする必要がある。つまり、平均処理部１１ｄは、入力される離散データの数を（２・ｆ0）／ｆs倍した数より多い離散データを生成することになる。 If n is increased, the reproducibility of the waveform of the fundamental wave is increased, and the accuracy of the zero-phase current vector I 0 generated by the zero-phase current measuring unit 11 is increased. However, the number of discrete data for calculating the arithmetic mean value decreases, and the discrete data output from the average processing unit 11d increases. Therefore, the effect of suppressing the calculation amount in the digital filter 11b and the digital processing unit 11c is suppressed. On the other hand, if n is reduced, the number of discrete data for calculating the arithmetic mean value increases, and the discrete data output from the average processing unit 11d decreases. Accordingly, it is possible to further reduce the amount of calculation in the digital filter 11b and the digital processing unit 11c. However, since the reproducibility of the fundamental wave waveform is lowered, the accuracy of the zero-phase current vector I 0 generated by the zero-phase current measuring unit 11 is lowered. According to the sampling theorem, it is necessary that n> 2, so the number of discrete data for calculating the arithmetic mean value needs to be smaller than f s / (2 · f 0 ) [pieces]. That is, the average processing unit 11d generates more discrete data than the number obtained by multiplying the number of input discrete data by (2 · f 0 ) / f s .
図３（ａ）は、図９（ｂ）に示す波形の零相電流信号に対して、平均処理部１１ｄでの処理を行った場合の出力信号の波形を示している。図３（ａ）に示すように、図９（ｂ）に示す針状の波形から高周波成分だけが除去された波形になっている。 FIG. 3A shows the waveform of the output signal when the average processing unit 11d performs processing on the zero-phase current signal having the waveform shown in FIG. 9B. As shown in FIG. 3A, the waveform is obtained by removing only high-frequency components from the needle-like waveform shown in FIG. 9B.
デジタルフィルタ１１ｂは、バンドパスフィルタであって、基本波の周波数（例えば６０［Ｈｚ］）成分のみを抽出するものである。デジタルフィルタ１１ｂは、平均処理部１１ｄより入力されるデジタル信号から、基本波の周波数成分のみを抽出して、デジタル処理部１１ｃに出力する。 The digital filter 11b is a band-pass filter and extracts only the fundamental frequency (for example, 60 [Hz]) component. The digital filter 11b extracts only the frequency component of the fundamental wave from the digital signal input from the average processing unit 11d and outputs it to the digital processing unit 11c.
零相電流検出器２２より入力される零相電流信号は、基本波成分に高調波成分などが重畳されているので、図９（ｂ）に示す様に、波形が大きく歪んだものになっている。平均処理部１１ｄによる処理後の波形も、図３（ａ）に示すように、波形が大きく歪んだものになっている。デジタルフィルタ１１ｂは、基本波以外の周波数成分を減衰させて、基本波成分のみを抽出する。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す波形の信号がデジタルフィルタ１１ｂを通過して出力された信号の波形を示している。図３（ｂ）に示すように、基本波成分のみが抽出されて、正弦波状の波形になっている。 Since the zero-phase current signal input from the zero-phase current detector 22 has a harmonic component superimposed on the fundamental wave component, the waveform is greatly distorted as shown in FIG. 9B. Yes. The waveform after processing by the average processing unit 11d is also greatly distorted as shown in FIG. The digital filter 11b attenuates frequency components other than the fundamental wave and extracts only the fundamental wave component. FIG. 3B shows a waveform of a signal output by passing the signal having the waveform shown in FIG. 3A through the digital filter 11b. As shown in FIG. 3B, only the fundamental wave component is extracted to form a sinusoidal waveform.
平均処理部１１ｄでは、相加平均を行うことにより離散データの個数を削減するので、零相電流信号に含まれる情報が削減される。しかし、削減されるのは、基本波の周波数（例えば６０［Ｈｚ］）成分より大きい周波数成分の情報であり、後段のデジタルフィルタ１１ｂで減衰される成分なので、デジタル処理部１１ｃでの処理に影響を与えない。 Since the average processor 11d reduces the number of discrete data by performing arithmetic averaging, information included in the zero-phase current signal is reduced. However, what is reduced is information on a frequency component larger than the frequency component (for example, 60 [Hz]) of the fundamental wave and is a component that is attenuated by the digital filter 11b in the subsequent stage, and thus affects the processing in the digital processing unit 11c. Not give.
デジタル処理部１１ｃは、デジタルフィルタ１１ｂより入力される信号から振幅および位相を検出し、これらに基づいて零相電流ベクトルＩ0を生成する。零相電流ベクトルＩ0は、複素数として扱われ、例えば、Ｉ0＝ａ＋ｂｊ（ａ，ｂは実数であり、ｊは虚数単位である）となる。デジタル処理部１１ｃは、所定のタイミングで生成した零相電流ベクトルＩ0を、地絡判定部１６および方向判定部１７に出力する。 The digital processing unit 11c detects the amplitude and phase from the signal input from the digital filter 11b, and generates a zero-phase current vector I 0 based on these. The zero-phase current vector I 0 is treated as a complex number, for example, I 0 = a + bj (a and b are real numbers and j is an imaginary unit). The digital processing unit 11 c outputs the zero-phase current vector I 0 generated at a predetermined timing to the ground fault determination unit 16 and the direction determination unit 17.
地絡判定部１６は、地絡事故が発生したか否かを判定するものであり、零相電流測定部１１より入力される零相電流ベクトルＩ0の大きさが所定の閾値を超えた場合に、地絡事故が発生したと判定する。例えば、閾値をＸとすると、
Ｘ＜ √（ａ2＋ｂ2）
の場合に、地絡判定部１６は、地絡事故が発生したと判定する。地絡判定部１６は、地絡事故が発生したと判定した場合、その旨を示す信号（地絡検出信号）を、方向判定部１７および通信部３１に出力する。通信部３１は、親局に地絡検出信号を送信する。
The ground fault determination unit 16 determines whether or not a ground fault has occurred. When the magnitude of the zero phase current vector I 0 input from the zero phase current measurement unit 11 exceeds a predetermined threshold value It is determined that a ground fault has occurred. For example, if the threshold is X,
X <√ (a 2 + b 2 )
In this case, the ground fault determination unit 16 determines that a ground fault has occurred. When it is determined that a ground fault has occurred, the ground fault determination unit 16 outputs a signal (ground fault detection signal) indicating that fact to the direction determination unit 17 and the communication unit 31. The communication unit 31 transmits a ground fault detection signal to the master station.
零相電圧測定部１２は、零相電圧検出器２３によって検出された零相電圧信号から、零相電圧ベクトルＶ0を生成するものである。零相電圧測定部１２は、Ａ／Ｄ変換部１２ａ、平均処理部１２ｄ、デジタルフィルタ１２ｂ、および、デジタル処理部１２ｃを備えている。 The zero phase voltage measurement unit 12 generates a zero phase voltage vector V 0 from the zero phase voltage signal detected by the zero phase voltage detector 23. The zero-phase voltage measurement unit 12 includes an A / D conversion unit 12a, an average processing unit 12d, a digital filter 12b, and a digital processing unit 12c.
Ａ／Ｄ変換部１２ａは、Ａ／Ｄ変換部１１ａと同様のものであり、零相電圧検出器２３より入力される零相電圧信号を、デジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換部１２ａは、所定のサンプリング周波数で、アナログ信号である零相電圧信号の標本化を行い、量子化を行って、デジタル信号に変換する。デジタル化された零相電圧信号は、平均処理部１２ｄに出力される。本実施形態においては、所定のサンプリング周波数を、１００［ｋＨｚ］としている。つまり、Ａ／Ｄ変換部１２ａは、デジタル化された零相電圧信号として、１秒間に１０万個の離散データを出力する。 The A / D conversion unit 12a is the same as the A / D conversion unit 11a, and converts the zero-phase voltage signal input from the zero-phase voltage detector 23 into a digital signal. The A / D converter 12a samples a zero-phase voltage signal that is an analog signal at a predetermined sampling frequency, performs quantization, and converts the sampled signal into a digital signal. The digitized zero-phase voltage signal is output to the average processing unit 12d. In the present embodiment, the predetermined sampling frequency is 100 [kHz]. That is, the A / D converter 12a outputs 100,000 discrete data per second as a digitized zero-phase voltage signal.
平均処理部１２ｄは、平均処理部１１ｄと同様のものであり、Ａ／Ｄ変換部１２ａより入力される離散データの相加平均値を算出して、相加平均値からなる離散データをデジタル信号として、デジタルフィルタ１２ｂに出力する。本実施形態においては、平均処理部１２ｄは、入力される離散データを積算してゆき、１００個の離散データを積算したときに、積算値を１００で除算した値、すなわち相加平均値を出力する（図２参照）。 The average processing unit 12d is similar to the average processing unit 11d, calculates an arithmetic average value of discrete data input from the A / D conversion unit 12a, and converts the discrete data including the arithmetic average value into a digital signal. Is output to the digital filter 12b. In the present embodiment, the average processing unit 12d accumulates the input discrete data and outputs a value obtained by dividing the accumulated value by 100, that is, an arithmetic mean value when 100 discrete data are accumulated. (See FIG. 2).
Ａ／Ｄ変換部１２ａのサンプリング周波数が１００［ｋＨｚ］なので、平均処理部１２ｄには、１秒間に１０万個の離散データが入力される。そして、平均処理部１２ｄは、入力された１００個の離散データから１個の相加平均値を算出するので、１秒間に１０００個の離散データを出力する。つまり、平均処理部１２ｄから出力されるデジタル信号の情報量は、１［ｋＨｚ］のサンプリング周波数で標本化した場合と同等となる。なお、平均処理部１２ｄが相加平均値を算出するための離散データの個数は、１００個に限定されない。 Since the sampling frequency of the A / D converter 12a is 100 [kHz], 100,000 pieces of discrete data are input to the average processor 12d per second. Then, since the averaging processing unit 12d calculates one arithmetic average value from the input 100 discrete data, it outputs 1000 discrete data per second. That is, the information amount of the digital signal output from the average processing unit 12d is equivalent to the case of sampling at a sampling frequency of 1 [kHz]. Note that the number of discrete data for the averaging processor 12d to calculate the arithmetic mean value is not limited to 100.
デジタルフィルタ１２ｂは、デジタルフィルタ１１ｂと同様、バンドパスフィルタであって、基本波の周波数（例えば６０［Ｈｚ］）成分のみを抽出するものである。デジタルフィルタ１２ｂは、平均処理部１２ｄより入力されるデジタル信号から、基本波の周波数成分のみを抽出して、デジタル処理部１２ｃに出力する。 Similar to the digital filter 11b, the digital filter 12b is a band-pass filter and extracts only the frequency (for example, 60 [Hz]) component of the fundamental wave. The digital filter 12b extracts only the frequency component of the fundamental wave from the digital signal input from the average processing unit 12d and outputs it to the digital processing unit 12c.
零相電圧検出器２３より入力される零相電圧信号も、基本波成分に高調波成分などが重畳されているので、波形が大きく歪んだものになる。平均処理部１２ｄによる処理後の波形も、波形が大きく歪んだものになる。デジタルフィルタ１２ｂは、基本波以外の成分を減衰させて、基本波成分のみを抽出する。 The zero-phase voltage signal input from the zero-phase voltage detector 23 also has a waveform that is greatly distorted because the harmonic component is superimposed on the fundamental wave component. The waveform processed by the average processing unit 12d is also greatly distorted. The digital filter 12b attenuates components other than the fundamental wave and extracts only the fundamental wave component.
デジタル処理部１２ｃは、デジタルフィルタ１２ｂより入力される信号から振幅および位相を検出し、これらに基づいて零相電圧ベクトルＶ0を生成する。零相電圧ベクトルＶ0は、複素数として扱われ、例えば、Ｖ0＝ｃ＋ｄｊ（ｃ，ｄは実数であり、ｊは虚数単位である）となる。デジタル処理部１２ｃは、所定のタイミングで生成した零相電圧ベクトルＶ0を、方向判定部１７に出力する。 The digital processing unit 12c detects the amplitude and phase from the signal input from the digital filter 12b, and generates a zero-phase voltage vector V 0 based on these. The zero-phase voltage vector V 0 is treated as a complex number, for example, V 0 = c + dj (c and d are real numbers and j is an imaginary unit). The digital processing unit 12 c outputs the zero-phase voltage vector V 0 generated at a predetermined timing to the direction determination unit 17.
方向判定部１７は、地絡方向を判定するものである。方向判定部１７は、零相電流測定部１１より入力される零相電流ベクトルＩ0と、零相電圧測定部１２より入力される零相電圧ベクトルＶ0とに基づいて、その位相差から地絡方向を判定する。方向判定部１７は、位相差検出部１７ａおよび判定部１７ｂを備えている。 The direction determination part 17 determines a ground fault direction. Based on the zero-phase current vector I 0 input from the zero-phase current measurement unit 11 and the zero-phase voltage vector V 0 input from the zero-phase voltage measurement unit 12, the direction determination unit 17 calculates the ground from the phase difference. Determine the entrainment direction. The direction determination unit 17 includes a phase difference detection unit 17a and a determination unit 17b.
位相差検出部１７ａは、零相電圧ベクトルＶ0に対する零相電流ベクトルＩ0の位相差θを検出するものである。零相電流ベクトルＩ0＝ａ＋ｂｊとし、零相電圧ベクトルＶ0＝ｃ＋ｄｊとすると、零相電圧に対する零相電流の位相差θは、
θ＝ｔａｎ-1[（ｂ・ｃ−ａ・ｄ）／（ａ・ｃ＋ｂ・ｄ）]
として算出される。位相差検出部１７ａは、検出した位相差θを、判定部１７ｂに出力する。
The phase difference detector 17a detects the phase difference θ of the zero-phase current vector I 0 with respect to the zero-phase voltage vector V 0 . When the zero-phase current vector I 0 = a + bj and the zero-phase voltage vector V 0 = c + dj, the phase difference θ of the zero-phase current with respect to the zero-phase voltage is
θ = tan −1 [(b · c−a · d) / (a · c + b · d)]
Is calculated as The phase difference detection unit 17a outputs the detected phase difference θ to the determination unit 17b.
判定部１７ｂは、地絡方向を判定するものである。判定部１７ｂは、地絡判定部１６より地絡検出信号が入力された場合に、位相差検出部１７ａより入力される位相差θに基づいて、地絡方向を判定するものである。例えば、判定部１７ｂは、位相差θが０°＜θ＜１８０°の場合、すなわち、零相電流の位相が零相電圧の位相より進んでいる場合、電源側で地絡が発生したと判定し、位相差θが−１８０°＜θ＜０°の場合、すなわち、零相電流の位相が零相電圧の位相より遅れている場合、末端側で地絡が発生したと判定する。なお、判定部１７ｂによる地絡方向の判定方法は、これに限られない。配電線の状態による位相のずれを考慮して、位相差θの判定のための基準値を設定してもよい。また、方向判定を誤らないようにするために、位相差θが基準値付近の値の場合には、方向の判定を行わない（地絡方向は不明であると判定する）ようにしてもよい。判定部１７ｂは、判定結果を通信部３１に出力する。通信部３１は、親局に判定結果を送信する。 The determination part 17b determines a ground fault direction. When the ground fault detection signal is input from the ground fault determination unit 16, the determination unit 17b determines the ground fault direction based on the phase difference θ input from the phase difference detection unit 17a. For example, when the phase difference θ is 0 ° <θ <180 °, that is, when the phase of the zero phase current is ahead of the phase of the zero phase voltage, the determination unit 17b determines that a ground fault has occurred on the power supply side. When the phase difference θ is −180 ° <θ <0 °, that is, when the phase of the zero-phase current is delayed from the phase of the zero-phase voltage, it is determined that a ground fault has occurred on the terminal side. In addition, the determination method of the ground fault direction by the determination part 17b is not restricted to this. A reference value for determining the phase difference θ may be set in consideration of a phase shift due to the state of the distribution line. In order not to make a mistake in the direction determination, when the phase difference θ is a value near the reference value, the direction determination may not be performed (the ground fault direction is determined to be unknown). . The determination unit 17 b outputs the determination result to the communication unit 31. The communication unit 31 transmits the determination result to the master station.
次に、地絡検出装置１が行う地絡検出処理の処理手順について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。 Next, the process procedure of the ground fault detection process which the ground fault detection apparatus 1 performs is demonstrated with reference to the flowchart shown in FIG.
図４は、地絡検出処理を説明するためのフローチャートである。当該処理は、地絡検出装置１が起動された時に開始される。 FIG. 4 is a flowchart for explaining the ground fault detection process. The process is started when the ground fault detection device 1 is activated.
まず、零相電流検出器２２が検出した零相電流信号、および、零相電圧検出器２３が検出した零相電圧信号が入力される（Ｓ１）。次に、入力された信号がＡ／Ｄ変換部１１ａ，１２ａによってデジタル信号に変換され（Ｓ２）、平均処理部１１ｄ，１２ｄによって平均化され（Ｓ３）、デジタルフィルタ１１ｂ，１２ｂによって基本波の周波数成分のみが抽出され（Ｓ４）、デジタル処理部１１ｃ，１２ｃによってベクトル化されて（Ｓ５）、零相電流ベクトルＩ0および零相電圧ベクトルＶ0が生成される。 First, the zero-phase current signal detected by the zero-phase current detector 22 and the zero-phase voltage signal detected by the zero-phase voltage detector 23 are input (S1). Next, the input signal is converted into a digital signal by the A / D converters 11a and 12a (S2), averaged by the averaging processors 11d and 12d (S3), and the frequency of the fundamental wave by the digital filters 11b and 12b. Only the components are extracted (S4) and vectorized by the digital processing units 11c and 12c (S5) to generate a zero-phase current vector I 0 and a zero-phase voltage vector V 0 .
次に、零相電流ベクトルＩ0に基づいて、地絡判定が行われる（Ｓ６）。具体的には、地絡判定部１６によって、零相電流ベクトルＩ0の大きさが所定の閾値Ｘを超えたか否かが判定され、閾値Ｘを超えた場合に、地絡事故が発生したと判定される。地絡事故が発生したと判定されなかった場合（Ｓ７：ＮＯ）、ステップＳ１に戻って、ステップＳ１〜Ｓ７が繰り返される。 Next, ground fault determination is performed based on the zero-phase current vector I 0 (S6). Specifically, the ground fault determination unit 16 determines whether or not the magnitude of the zero-phase current vector I 0 exceeds a predetermined threshold value X. When the ground fault is exceeded, it is determined that a ground fault has occurred. Determined. When it is not determined that a ground fault has occurred (S7: NO), the process returns to step S1 and steps S1 to S7 are repeated.
一方、地絡事故が発生したと判定された場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、地絡検出信号が、通信部３１を介して、親局に送信される（Ｓ８）。そして、方向判定部１７によって、地絡方向が判定される（Ｓ９）。具体的には、零相電流ベクトルＩ0と零相電圧ベクトルＶ0との位相差θが算出され、位相差θに基づいて地絡方向が判定される。そして、判定結果が、通信部３１を介して、親局に送信され（Ｓ１０）、ステップＳ１に戻る。 On the other hand, when it is determined that a ground fault has occurred (S7: YES), a ground fault detection signal is transmitted to the master station via the communication unit 31 (S8). And the direction determination part 17 determines a ground fault direction (S9). Specifically, the phase difference θ between the zero-phase current vector I 0 and the zero-phase voltage vector V 0 is calculated, and the ground fault direction is determined based on the phase difference θ. Then, the determination result is transmitted to the master station via the communication unit 31 (S10), and the process returns to step S1.
次に、本実施形態に係る地絡検出装置の作用および効果について説明する。 Next, the operation and effect of the ground fault detection apparatus according to the present embodiment will be described.
本実施形態によると、零相電流検出器２２によって検出された零相電流信号が、Ａ／Ｄ変換部１１ａによってデジタル信号に変換され、平均処理部１１ｄによって平均化の処理が行われ、デジタルフィルタ１１ｂによって基本波成分を抽出されて、デジタル処理部１１ｃによってベクトル化される。また、零相電圧検出器２３によって検出された零相電圧信号が、Ａ／Ｄ変換部１２ａによってデジタル信号に変換され、平均処理部１２ｄによって平均化の処理が行われ、デジタルフィルタ１２ｂによって基本波成分を抽出されて、デジタル処理部１２ｃによってベクトル化される。そして、地絡判定部１６は、零相電流ベクトルＩ0の大きさに基づいて、地絡の判定を行う。また、方向判定部１７は、零相電流ベクトルＩ0と零相電圧ベクトルＶ0との位相差θに基づいて、地絡方向の判定を行う。 According to the present embodiment, the zero-phase current signal detected by the zero-phase current detector 22 is converted into a digital signal by the A / D conversion unit 11a, and the averaging process is performed by the average processing unit 11d. The fundamental wave component is extracted by 11b and vectorized by the digital processing unit 11c. The zero-phase voltage signal detected by the zero-phase voltage detector 23 is converted into a digital signal by the A / D converter 12a, averaged by the averaging processor 12d, and fundamental by the digital filter 12b. The components are extracted and vectorized by the digital processing unit 12c. Then, the ground fault determination unit 16 determines the ground fault based on the magnitude of the zero-phase current vector I 0 . In addition, the direction determination unit 17 determines the ground fault direction based on the phase difference θ between the zero-phase current vector I 0 and the zero-phase voltage vector V 0 .
平均処理部１１ｄ（１２ｄ）は、Ａ／Ｄ変換部１１ａ（１２ａ）より入力される離散データの相加平均値を算出して、相加平均値からなる離散データをデジタルフィルタ１１ｂ（１２ｂ）に出力する。平均処理部１１ｄ（１２ｄ）から出力される離散データは、入力された離散データより数が少なくなる。したがって、Ａ／Ｄ変換部１１ａ（１２ａ）で高速サンプリングを行い、大量の離散データが生成された場合でも、平均処理部１１ｄ（１２ｄ）によって離散データが削減されるので、デジタルフィルタ１１ｂ（１２ｂ）およびデジタル処理部１１ｃ（１２ｃ）での演算量を抑制することができる。 The average processing unit 11d (12d) calculates an arithmetic average value of the discrete data input from the A / D conversion unit 11a (12a), and the discrete data including the arithmetic average value is input to the digital filter 11b (12b). Output. The discrete data output from the average processing unit 11d (12d) has a smaller number than the input discrete data. Therefore, even when high-speed sampling is performed by the A / D conversion unit 11a (12a) and a large amount of discrete data is generated, the discrete data is reduced by the average processing unit 11d (12d), so the digital filter 11b (12b) In addition, the amount of calculation in the digital processing unit 11c (12c) can be suppressed.
なお、本実施形態においては、平均処理部１１ｄ（１２ｄ）が相加平均値を算出する場合について説明したが、これに限られず、他の平均値算出の手法を用いてもよい。例えば、図５（ａ）に示すように、各離散データに所定の係数を乗算してから積算および除算を行って加重平均値を算出するようにしてもよい。また、図５（ｂ）に示すように、離散データＸ1〜Ｘ100の相加平均値Ｙ1を算出し、次に、Ｘ51〜Ｘ150の相加平均値Ｙ2を算出するというふうに、移動平均に類似した算出方法を用いてもよい。この場合、通常の相加平均値を算出する場合（図２参照）に比べて、生成される零相電流ベクトルＩ0（零相電圧ベクトルＶ0）の精度が高くなるが、出力される離散データが多くなる。一般的な移動平均の場合、入力される離散データの数と出力される離散データの数とが同じになるので、本発明の効果を奏することができない。また、スペンサー平均や多重平均、相乗平均などのその他の平均値算出の手法を用いてもよい。 In the present embodiment, the case where the average processing unit 11d (12d) calculates the arithmetic average value has been described. However, the present invention is not limited to this, and other average value calculation methods may be used. For example, as shown in FIG. 5A, a weighted average value may be calculated by multiplying each discrete data by a predetermined coefficient and then performing integration and division. Further, as shown in FIG. 5B, the arithmetic average value Y 1 of the discrete data X 1 to X 100 is calculated, and then the arithmetic average value Y 2 of X 51 to X 150 is calculated. Alternatively, a calculation method similar to the moving average may be used. In this case, the accuracy of the generated zero-phase current vector I 0 (zero-phase voltage vector V 0 ) is higher than in the case of calculating a normal arithmetic average value (see FIG. 2), but the output discrete value More data. In the case of a general moving average, the number of discrete data that is input is the same as the number of discrete data that is output, so the effects of the present invention cannot be achieved. Also, other average value calculation methods such as Spencer average, multiple average, and geometric average may be used.
また、平均値算出の手法以外の処理を行うようにしてもよい。例えば、図５（ｃ）に示すように、複数の離散データの中央値を出力するようにしてもよい。この場合でも、相加平均値を算出する場合と同様の離散データを出力することができる。つまり、平均処理部１１ｄ（１２ｄ）は、出力される離散データの数を入力される離散データの数より削減することができ、入力される離散データに近い値を演算することができればよい。 Further, processing other than the average value calculation method may be performed. For example, as shown in FIG. 5C, the median value of a plurality of discrete data may be output. Even in this case, discrete data similar to the case of calculating the arithmetic mean value can be output. That is, the average processing unit 11d (12d) only needs to be able to reduce the number of discrete data to be output from the number of input discrete data and to calculate a value close to the input discrete data.
本実施形態においては、零相電流ベクトルＩ0に基づいて地絡の判定を行う場合について説明したが、これに限られない。例えば、図６(ａ)に示す地絡検出装置１’のように、地絡判定部１６が、零相電圧測定部１２より入力される零相電圧ベクトルＶ0に基づいて地絡の判定を行うようにしてもよい。この場合、地絡判定部１６は、零相電圧ベクトルＶ0の大きさが所定の閾値を超えた場合に、地絡事故が発生したと判定する。 In the present embodiment, the case where the ground fault is determined based on the zero-phase current vector I 0 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, as in the ground fault detection device 1 ′ shown in FIG. 6A, the ground fault determination unit 16 determines the ground fault based on the zero phase voltage vector V 0 input from the zero phase voltage measurement unit 12. You may make it perform. In this case, the ground fault determination unit 16 determines that a ground fault has occurred when the magnitude of the zero-phase voltage vector V 0 exceeds a predetermined threshold.
また、図６(ｂ)に示す地絡検出装置１”のように、地絡判定部１６が、零相電流測定部１１より入力される零相電流ベクトルＩ0、および、零相電圧測定部１２より入力される零相電圧ベクトルＶ0に基づいて、地絡の判定を行うようにしてもよい。この場合、零相電流ベクトルＩ0の大きさ、および、零相電圧ベクトルＶ0の大きさが、ともに閾値を超えた場合に、地絡事故が発生したと判定するようにしてもよいし、いずれか一方が閾値を超えた場合に、地絡事故が発生したと判定するようにしてもよい。 Further, as in the ground fault detection device 1 ″ shown in FIG. 6B, the ground fault determination unit 16 receives the zero phase current vector I 0 input from the zero phase current measurement unit 11 and the zero phase voltage measurement unit. The ground fault may be determined based on the zero-phase voltage vector V 0 input from 12. In this case, the magnitude of the zero-phase current vector I 0 and the magnitude of the zero-phase voltage vector V 0 are determined. However, if both exceed the threshold value, it may be determined that a ground fault has occurred, or if either one exceeds the threshold value, it is determined that a ground fault has occurred. Also good.
本実施形態においては、零相電流測定部１１および零相電圧測定部１２を用いた地絡検出装置１について説明したが、これに限られない。本発明は、零相電流測定部１１を用いた零相電流測定装置にも適用することができるし、零相電圧測定部１２を用いた零相電圧測定装置にも適用することができる。 In this embodiment, although the earth fault detection apparatus 1 using the zero phase current measurement part 11 and the zero phase voltage measurement part 12 was demonstrated, it is not restricted to this. The present invention can be applied to a zero-phase current measuring device using the zero-phase current measuring unit 11 and also to a zero-phase voltage measuring device using the zero-phase voltage measuring unit 12.
図７は、第２実施形態に係る零相電流測定装置５および第３実施形態に係る零相電圧測定装置６を説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the zero-phase current measuring device 5 according to the second embodiment and the zero-phase voltage measuring device 6 according to the third embodiment.
零相電流測定装置５は、第１実施形態に係る地絡検出装置１の零相電流測定部１１を単独の測定装置としたものである。Ａ／Ｄ変換部１１ａ、平均処理部１１ｄおよびデジタルフィルタ１１ｂは、零相電流測定部１１のＡ／Ｄ変換部１１ａ、平均処理部１１ｄおよびデジタルフィルタ１１ｂと同様のものである。デジタル処理部１１ｃ’は、デジタルフィルタ１１ｂより入力される信号から、零相電流の振幅および位相を検出し、表示装置５１に出力する。表示装置５１は、デジタル処理部１１ｃ’より入力される振幅および位相に基づいて表示を行う。 The zero-phase current measurement device 5 uses the zero-phase current measurement unit 11 of the ground fault detection device 1 according to the first embodiment as a single measurement device. The A / D conversion unit 11a, the average processing unit 11d, and the digital filter 11b are the same as the A / D conversion unit 11a, the average processing unit 11d, and the digital filter 11b of the zero-phase current measurement unit 11. The digital processing unit 11 c ′ detects the amplitude and phase of the zero-phase current from the signal input from the digital filter 11 b and outputs it to the display device 51. The display device 51 performs display based on the amplitude and phase input from the digital processing unit 11c '.
零相電圧測定装置６は、第１実施形態に係る地絡検出装置１の零相電圧測定部１２を単独の測定装置としたものである。Ａ／Ｄ変換部１２ａ、平均処理部１２ｄおよびデジタルフィルタ１２ｂは、零相電圧測定部１２のＡ／Ｄ変換部１２ａ、平均処理部１２ｄおよびデジタルフィルタ１２ｂと同様のものである。デジタル処理部１２ｃ’は、デジタルフィルタ１２ｂより入力される信号から、零相電圧の振幅および位相を検出し、表示装置６１に出力する。表示装置６１は、デジタル処理部１２ｃ’より入力される振幅および位相に基づいて表示を行う。 The zero-phase voltage measurement device 6 uses the zero-phase voltage measurement unit 12 of the ground fault detection device 1 according to the first embodiment as a single measurement device. The A / D conversion unit 12a, the average processing unit 12d, and the digital filter 12b are the same as the A / D conversion unit 12a, the average processing unit 12d, and the digital filter 12b of the zero-phase voltage measurement unit 12. The digital processing unit 12 c ′ detects the amplitude and phase of the zero-phase voltage from the signal input from the digital filter 12 b and outputs it to the display device 61. The display device 61 performs display based on the amplitude and phase input from the digital processing unit 12c '.
なお、零相電流測定装置５および零相電圧測定装置６において、それぞれ、表示装置５１，６１を備えずに、振幅および位相、または、これらに基づいて生成されたベクトルを出力するようにしてもよい。零相電流測定装置５および零相電圧測定装置６において、それぞれ、デジタル処理部１１ｃ’，１２ｃ’がベクトルを生成して出力するようにして、地絡および地絡方向を判定する構成を追加したものが、第１実施形態に係る地絡検出装置１である。 The zero-phase current measuring device 5 and the zero-phase voltage measuring device 6 do not include the display devices 51 and 61, respectively, and may output the amplitude and phase, or a vector generated based on these. Good. In the zero-phase current measurement device 5 and the zero-phase voltage measurement device 6, a configuration has been added in which the digital processing units 11c ′ and 12c ′ generate and output vectors to determine the ground fault and the ground fault direction, respectively. The thing is the ground fault detection apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment.
第２および第３実施形態においても、平均処理部１１ｄ（１２ｄ）から出力される離散データが入力された離散データより削減されるので、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。 Also in the second and third embodiments, since the discrete data output from the average processing unit 11d (12d) is reduced from the input discrete data, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
上記第１ないし第３実施形態においては、零相電流または零相電圧を測定する場合について説明したが、これに限られない。本発明は、零相電流および零相電圧以外の測定を行う場合にも適用することができる。 In the first to third embodiments, the case where the zero-phase current or the zero-phase voltage is measured has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to measurement other than zero phase current and zero phase voltage.
図８は、第４実施形態に係る電流測定装置７および第５実施形態に係る電圧測定装置８を説明するための図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining the current measurement device 7 according to the fourth embodiment and the voltage measurement device 8 according to the fifth embodiment.
電流測定装置７は、電流検出器２４が検出した電流信号に基づいて、配電線を流れる電流を測定するものである。電流検出器２４は、配電線を流れる電流を検出するものであり、いわゆる計器用変流器（Current Transformer：ＣＴ）である。電流検出器２４は、検出した電流信号を電流測定装置７に出力する。Ａ／Ｄ変換部１１ａ、平均処理部１１ｄおよびデジタルフィルタ１１ｂは、第１実施形態に係る地絡検出装置１の零相電流測定部１１のＡ／Ｄ変換部１１ａ、平均処理部１１ｄおよびデジタルフィルタ１１ｂと同様のものである。デジタル処理部１１ｃ”は、デジタルフィルタ１１ｂより入力される信号から、電流実効値を検出し、表示装置７１に出力する。表示装置７１は、デジタル処理部１１ｃ”より入力される電流実効値に基づいて表示を行う。なお、デジタル処理部１１ｃ”は、電流の振幅および位相を検出するようにしてもよいし、これらに基づいて電流ベクトルを生成するようにしてもよい。また、表示装置７１を備えずに、電流実効値、電流の振幅および位相、または、電流ベクトルを出力するようにしてもよい。 The current measuring device 7 measures the current flowing through the distribution line based on the current signal detected by the current detector 24. The current detector 24 detects a current flowing through the distribution line, and is a so-called current transformer (CT). The current detector 24 outputs the detected current signal to the current measuring device 7. The A / D conversion unit 11a, the average processing unit 11d, and the digital filter 11b are the A / D conversion unit 11a, the average processing unit 11d, and the digital filter of the zero-phase current measurement unit 11 of the ground fault detection device 1 according to the first embodiment. It is the same as 11b. The digital processing unit 11c ″ detects the effective current value from the signal input from the digital filter 11b and outputs the current effective value to the display device 71. The display device 71 is based on the effective current value input from the digital processing unit 11c ″. To display. Note that the digital processing unit 11c ″ may detect the amplitude and phase of the current, or may generate a current vector based on the detected current and current. You may make it output an effective value, the amplitude and phase of an electric current, or an electric current vector.
電圧測定装置８は、電圧検出器２５が検出した電圧信号に基づいて、配電線の電圧を測定するものである。電圧検出器２５は、配電線の電圧を検出するものであり、いわゆる計器用変圧器（Voltage Transformer：ＶＴ）である。電圧検出器２５は、検出した電圧信号を電圧測定装置８に出力する。Ａ／Ｄ変換部１２ａ、平均処理部１２ｄおよびデジタルフィルタ１２ｂは、第１実施形態に係る地絡検出装置１の零相電圧測定部１２のＡ／Ｄ変換部１２ａ、平均処理部１２ｄおよびデジタルフィルタ１２ｂと同様のものである。デジタル処理部１２ｃ”は、デジタルフィルタ１２ｂより入力される信号から、電圧実効値を検出し、表示装置８１に出力する。表示装置８１は、デジタル処理部１２ｃ”より入力される電圧実効値に基づいて表示を行う。なお、デジタル処理部１２ｃ”は、電圧の振幅および位相を検出するようにしてもよいし、これらに基づいて電圧ベクトルを生成するようにしてもよい。また、表示装置８１を備えずに、電圧実効値、電圧の振幅および位相、または、電圧ベクトルを出力するようにしてもよい。 The voltage measuring device 8 measures the voltage of the distribution line based on the voltage signal detected by the voltage detector 25. The voltage detector 25 detects the voltage of the distribution line, and is a so-called voltage transformer (VT). The voltage detector 25 outputs the detected voltage signal to the voltage measuring device 8. The A / D conversion unit 12a, the average processing unit 12d, and the digital filter 12b are the A / D conversion unit 12a, the average processing unit 12d, and the digital filter of the zero-phase voltage measurement unit 12 of the ground fault detection device 1 according to the first embodiment. It is the same as 12b. The digital processing unit 12c ″ detects a voltage effective value from the signal input from the digital filter 12b and outputs the voltage effective value to the display device 81. The display device 81 is based on the voltage effective value input from the digital processing unit 12c ″. To display. Note that the digital processing unit 12c ″ may detect the amplitude and phase of the voltage, or may generate a voltage vector based on the detected amplitude and phase. You may make it output an effective value, the amplitude and phase of a voltage, or a voltage vector.
第４および第５実施形態においても、平均処理部１１ｄ（１２ｄ）から出力される離散データが入力された離散データより削減されるので、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。 Also in the fourth and fifth embodiments, since the discrete data output from the average processing unit 11d (12d) is reduced from the input discrete data, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
本発明に係る測定装置および地絡検出装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る測定装置および地絡検出装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The measuring device and the ground fault detection device according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of each part of the measurement device and the ground fault detection device according to the present invention can be varied in design in various ways.
１，１’，１” 地絡検出装置
１１ 零相電流測定部（測定装置）
１１ａ Ａ／Ｄ変換部
１１ｄ 平均処理部（データ減少処理手段）
１１ｂ デジタルフィルタ
１１ｃ，１１ｃ’，１１ｃ” デジタル処理部
１２ 零相電圧測定部（測定装置）
１２ａ Ａ／Ｄ変換部
１２ｄ 平均処理部（データ減少処理手段）
１２ｂ デジタルフィルタ
１２ｃ，１２ｃ’，１２ｃ” デジタル処理部
１６ 地絡判定部
１７ 方向判定部
１７ａ 位相差検出部
１７ｂ 判定部
２ 開閉器
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 開閉スイッチ
２２ 零相電流検出器
２３ 零相電圧検出器
２４ 電流検出器
２５ 電圧検出器
３ 開閉器子局
３１ 通信部
５ 零相電流測定装置（測定装置）
６ 零相電圧測定装置（測定装置）
７ 電流測定装置（測定装置）
８ 電圧測定装置（測定装置）
５１，６１，７１，８１ 表示装置
1,1 ', 1 "Ground fault detector 11 Zero phase current measuring unit (measuring device)
11a A / D converter 11d Average processor (data reduction processing means)
11b Digital filter 11c, 11c ′, 11c ″ Digital processing unit 12 Zero phase voltage measurement unit (measurement device)
12a A / D converter 12d Average processor (data reduction processing means)
12b Digital filter 12c, 12c ', 12c "Digital processing unit 16 Ground fault determination unit 17 Direction determination unit 17a Phase difference detection unit 17b Determination unit 2 Switch 21a, 21b, 21c Open / close switch 22 Zero phase current detector 23 Zero phase voltage Detector 24 Current detector 25 Voltage detector 3 Switch slave station 31 Communication unit 5 Zero-phase current measuring device (measuring device)
6 Zero-phase voltage measuring device (measuring device)
7 Current measuring device (measuring device)
8 Voltage measuring device (measuring device)
51, 61, 71, 81 Display device
Claims (10)
前記交流信号を所定のサンプリング周波数でデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段より入力されるデジタル信号の離散データに対して演算を行うことにより、入力された前記離散データより数の少ない離散データを生成して、生成された離散データに基づくデジタル信号を出力するデータ減少処理手段と、
前記データ減少処理手段より出力されるデジタル信号から所定周波数の成分を抽出して出力するデジタルフィルタと、
前記デジタルフィルタからの出力信号にデジタル処理を行うデジタル処理手段と、
を備えていることを特徴とする測定装置。 A measuring device for measuring the characteristics of an AC signal detected by a detecting device disposed on a power line,
A / D conversion means for converting the AC signal into a digital signal at a predetermined sampling frequency;
A digital signal based on the generated discrete data is generated by performing operations on the discrete data of the digital signal input from the A / D conversion means to generate discrete data having a smaller number than the input discrete data. Data reduction processing means for outputting
A digital filter that extracts and outputs a component of a predetermined frequency from the digital signal output from the data reduction processing means;
Digital processing means for performing digital processing on an output signal from the digital filter;
A measuring apparatus comprising:
請求項１に記載の測定装置。 The data reduction processing means calculates an average value for the input discrete data and sets the average value as the generated discrete data.
The measuring apparatus according to claim 1.
請求項２に記載の測定装置。 The average value is an arithmetic average value.
The measuring apparatus according to claim 2.
請求項１に記載の測定装置。 The data reduction processing means calculates a median value for the inputted discrete data and sets the median value as the generated discrete data.
The measuring apparatus according to claim 1.
前記データ減少処理手段は、前記入力される離散データの数を（２・ｆ0）／ｆs倍した数より多い離散データを生成する、
請求項１ないし４のいずれかに記載の測定装置。 When the sampling frequency is f s [Hz] and the predetermined frequency is f 0 [Hz],
Wherein the data reduction processing means generates a discrete data the number of discrete data (2 · f 0) / f s multiplied by more than the number which is the input,
The measuring apparatus according to claim 1.
請求項１ないし５のいずれかに記載の測定装置。 The data reduction processing means generates one discrete data by performing an operation on the input 100 discrete data.
The measuring apparatus according to claim 1.
請求項１ないし６のいずれかに記載の測定装置。 The power line is a power line of a commercial power system,
The measuring apparatus according to claim 1.
前記デジタル処理手段は、前記零相電流信号の大きさおよび位相を検出する、
請求項１ないし７のいずれかに記載の測定装置。 The detection device detects a zero-phase current signal flowing through the power line;
The digital processing means detects the magnitude and phase of the zero-phase current signal;
The measuring apparatus according to claim 1.
前記デジタル処理手段は、前記零相電圧信号の大きさおよび位相を検出する、
請求項１ないし７のいずれかに記載の測定装置。 The detection device detects a zero-phase voltage signal of the power line;
The digital processing means detects the magnitude and phase of the zero-phase voltage signal;
The measuring apparatus according to claim 1.
請求項９に記載の測定装置と、
どちらか一方または両方の前記デジタル処理手段によって検出された信号の大きさに基づいて地絡事故の発生を判定する地絡判定手段と、
両者の前記デジタル処理手段によって検出された位相の位相差に基づいて地絡の方向を判定する方向判定手段と、
を備えていることを特徴とする地絡検出装置。 A measuring device according to claim 8;
A measuring device according to claim 9;
A ground fault determination means for determining the occurrence of a ground fault based on the magnitude of the signal detected by one or both of the digital processing means;
Direction determining means for determining the direction of the ground fault based on the phase difference between the phases detected by both of the digital processing means;
A ground fault detection device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015217524A JP2017093068A (en) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Measurement device and ground fault detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015217524A JP2017093068A (en) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Measurement device and ground fault detection device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017093068A true JP2017093068A (en) | 2017-05-25 |
Family
ID=58768833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015217524A Pending JP2017093068A (en) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Measurement device and ground fault detection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017093068A (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08331752A (en) * | 1995-06-01 | 1996-12-13 | Togami Electric Mfg Co Ltd | Detecting method of ground fault |
| JP2004248477A (en) * | 2003-02-17 | 2004-09-02 | Hitachi Ltd | Digital protective relay |
| JP2009225623A (en) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Toshiba Corp | Digital protective relaying device and data transmitter for it |
| JP2010074901A (en) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Toshiba Corp | Power system protection control device |
-
2015
- 2015-11-05 JP JP2015217524A patent/JP2017093068A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08331752A (en) * | 1995-06-01 | 1996-12-13 | Togami Electric Mfg Co Ltd | Detecting method of ground fault |
| JP2004248477A (en) * | 2003-02-17 | 2004-09-02 | Hitachi Ltd | Digital protective relay |
| JP2009225623A (en) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Toshiba Corp | Digital protective relaying device and data transmitter for it |
| JP2010074901A (en) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Toshiba Corp | Power system protection control device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100978902B1 (en) | Method and apparatus for estimating a phasor based on fourier transform to eliminate the adverse influence of the exponentially decaying dc offsets | |
| JP6616987B2 (en) | Impedance measuring apparatus and impedance measuring method | |
| EP2859635B1 (en) | Method for identifying fault by current differential protection and device thereof | |
| JP2013036884A (en) | Insulation monitoring method and insulation monitor | |
| JPH08278333A (en) | Generation device of signal expressing full-harmonic distortion of ac waveform | |
| JP5494929B2 (en) | Ground fault current detection method and detection apparatus | |
| EP3312621A1 (en) | Leak current detecting device | |
| CN103760461A (en) | Bus protection method based on sudden-change direction of fault current containing power frequency bands | |
| CN109188181B (en) | Virtual connection judgment method for neutral line of secondary circuit of power grid voltage transformer | |
| JP5615566B2 (en) | Distribution line ground fault location method and apparatus | |
| ElRefaie et al. | A novel technique to eliminate the effect of decaying DC component on DFT based phasor estimation | |
| JP5444122B2 (en) | Non-grounded circuit ground fault detection device, ground fault protection relay using the same, and ground fault detection method | |
| JP2017093069A (en) | Ground fault detector | |
| EP3133632B1 (en) | Circuit breaker | |
| Abd Allah | Experimental results and technique evaluation based on alienation coefficients for busbar protection scheme | |
| JP2011149959A (en) | Insulation monitoring device | |
| CN103134969B (en) | A kind of power factor corrector and phase voltage method of estimation | |
| JP5926419B1 (en) | Phase loss detector | |
| Eisa et al. | Removal of decaying DC offset in current signals for power system phasor estimation | |
| Samantaray | Fast S-transform based distance relaying in transmission line | |
| JP2017093068A (en) | Measurement device and ground fault detection device | |
| JP2005227132A (en) | Insulation condition monitoring apparatus and insulation condition monitoring method | |
| CN106405295B (en) | The condition detection method of analog quantity of power distribution terminal input channel, device and system | |
| JP2017083379A (en) | Impedance measuring device and impedance measuring method | |
| JP6240918B1 (en) | Leakage current measuring method and leakage current measuring device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180525 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190206 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190212 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190903 |