JP2688275B2 - Protective relay - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この発明は、電力系統を保護する保護継電器に関する
ものである。The present invention relates to a protective relay that protects a power system.

【従来の技術】[Prior art]

第３図は、例えば『電気協同研究，第41巻第４号，デ
ィジタルリレー』P45の第４−１−３表の方式，積形Ｃ
に示されたディジタル演算形電力方向継電器に関し、そ
のアルゴリズムを説明するための図である。 電力方向を得る演算原理方式として、上掲の表には式
（１）が示されている。 ｜｜・｜|cosθ＝v_mi_m＋v_m-3i_m-3 ……（１） 但し、｜｜・｜|;電圧，電流の振巾値 θ；電圧と電流の位相差 i_m,v_m ;時刻ｍの時点の電流，電圧のディジタル・
データ i_m-3,v_m-3 ;時刻ｍより３サンプル前の電流，電圧のデ
ィジタル・データ 更に、ここでは、サンプリング時間巾βを、電気角で
30゜の場合について示しており、時刻ｍの電流，電圧の
内積値と、この時刻ｍより電気角で90゜隔った時点の電
流，電圧の内積値の和を得るものである。 今、継電器への入力電気量を第３図で示すように ｉ（ｔ）＝I_psin（ω_ot） ……（２） ｖ（ｔ）＝V_psin（ω_ot＋θ） ……（３） とし、ｍ時点におけるω_otの値をαとすれば、各サンプ
ル値は式（４），（５）で与えられる。 i_m＝I_psinα ……（４） v_m＝V_psin（α＋θ） ……（５） 更に、ｍ−ｋ時点におけるサンプル値は、式（６），
（７）で与えられる。 i_m-k＝I_psin（α−ｋβ） ……（６） v_m-k＝V_psin（α−ｋβ＋θ） ……（７） 但し、I_p,V_p ;電流，電圧の振巾値 β；サンプリング時間巾 θ；電圧と電流の位相差 k;k＝1,2,3…… である。 ここで、式（１）の右辺に着目すると、式（８）が判
明する。 i_mv_m＋i_m-3v_m-3 ＝I_psinαV_psin（α＋θ） ＋I_psin（α−３β）V_psin（α−３β＋θ） ＝I_pV_p｛sinαsin（α＋θ） ＋sin（α−３β）sin（α−３β＋θ）｝ ＝I_pV_p｛sinαsin（α＋θ） ＋cosαcos（α＋θ）｝ ＝V_pI_pcosθ ……（８） 即ち、データの３サンプル分の隔りは電気角90゜の隔
りということになる。Fig. 3 shows, for example, the method of Table 4-1-3 of "Electrical Cooperation Research, Vol. 41, No. 4, Digital Relay" P45, product form C
FIG. 6 is a diagram for explaining an algorithm of the digital operation type power direction relay shown in FIG. As a calculation principle method for obtaining the electric power direction, Expression (1) is shown in the above table. |||| cos θ = v _m i _m + v _m-3 i _m-3 (1) where || ・ ||; amplitude value θ of voltage and current; phase difference between voltage and current i _m , v _m ; digital of current and voltage at time m
Data i _m-3 , v _m-3 ; Digital data of current and voltage 3 samples before time m Furthermore, here, the sampling time width β is expressed in electrical angle.
It shows the case of 30 °, and obtains the sum of the inner product value of the current and voltage at time m and the inner product value of the current and voltage at the time 90 ° apart from this time m in electrical angle. Now, as shown in FIG. 3, the amount of electricity input to the relay is i (t) = I _p sin (ω _o t) …… (2) v (t) = V _p sin (ω _o t + θ) …… ( 3) and the value of ω _o t at the time point m is α, each sample value is given by equations (4) and (5). i _m = I _p sin α (4) v _m = V _p sin (α + θ) (5) Further, the sample value at the time of m−k is expressed by equation (6),
Given by (7). i _mk = I _p sin (α-k β) (6) v _mk = V _p sin (α-k β + θ) (7) where I _p , V _p ; current and voltage amplitude β: sampling Time width θ; Phase difference between voltage and current k; k = 1,2,3 .... Here, focusing on the right side of Expression (1), Expression (8) is found. i _m v _m + i _m-3 v _m-3 = I _p sin αV _p sin (α + θ) + I _p sin (α-3β) V _p sin (α-3β + θ) = I _p V _p {sin α sin (α + θ) + sin (α -3β) sin (α-3β + θ)} = I _p V _p {sin α sin (α + θ) + cos α cos (α + θ)} = V _p I _p cos θ (8) That is, the separation of 3 samples of data is the electrical angle 90 It will be a separation of °.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

従来の保護継電器は以上のように構成されているの
で、『系統周波数は常に一定であり、ディジタル・リレ
ーとして成立させるためには50Hz,60Hz等の周波数に対
応してサンプリング時間巾βを正確に定める必要があ
る』の前提のもとに演算原理式が構成されている。 このため、系統の周波数変動に対しては、式（８）の
中のsin（α−３β）sin（α−３β＋θ）＝cosαcos
（α＋θ）の前提が崩れて等号が成立しなくなり、演算
原理上、保護能力的に無視し得ない影響を受ける他、周
波数によってサンプリング時間巾βを変えないと誤差が
大となって実用的でなくなるという課題があった。 更には、系統周波数に従属して、サンプリング時間巾
βを30゜の倍数に設定する必要があり、式（８）の場
合、電力方向リレーとして有効な演算結果を得るために
は、電気角で90゜（60Hzの場合には4.167ms、50Hzの場
合には5ms）相当の時間が必要（処理装置の処理に要す
る時間は、これを無視してある）であり、従来の演算原
理では、これ以上に検出時間を短縮することは困難であ
り、高速度動作に対しては、限界がある等の課題があっ
た。 この発明は、上記のような課題を解消するためになさ
れたもので、周波数変動による特性変化を改善すると共
に、扱う周波数によってサンプリング時間巾βを変更す
る必要のない、即ち、50Hz,60Hz共用形の演算処理回路
で対応が可能な保護継電器を得ることを目的とする。Since the conventional protective relay is configured as described above, “The system frequency is always constant, and in order to be established as a digital relay, the sampling time width β must be accurately set to correspond to frequencies such as 50Hz and 60Hz. The calculation principle formula is constructed under the premise of "need to be defined". Therefore, for frequency fluctuations in the system, sin (α-3β) sin (α-3β + θ) = cosαcos in equation (8)
The premise of (α + θ) is broken and the equal sign is not established, which is affected by the calculation principle that cannot be ignored in terms of protection ability. In addition, unless the sampling time width β is changed depending on the frequency, the error becomes large and it is practical. There was a problem that it disappeared. Furthermore, depending on the system frequency, it is necessary to set the sampling time width β to a multiple of 30 °, and in the case of formula (8), in order to obtain an effective calculation result as a power direction relay, A time equivalent to 90 ° (4.167ms for 60Hz, 5ms for 50Hz) is required (the processing time of the processing device is neglected), and this is the conventional calculation principle. As described above, it is difficult to shorten the detection time, and there are problems such as a limit to the high speed operation. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is not necessary to change the sampling time width β depending on the frequency to be handled, while improving the characteristic change due to frequency fluctuation, that is, the 50Hz, 60Hz common type It is an object of the present invention to obtain a protective relay that can be handled by the arithmetic processing circuit of

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

この発明に係る保護継電器は、電力系統の電圧，電流
を検出する電圧データ及び電流データを所定のサンプリ
ング時間巾でサンプリングし量子化して一時保管する電
流データの一時的保管室及び電圧データの一時的保管室
と、前記データの一時的保管室に格納された電流，電圧
のサンプリング値及び演算順序を規定して、演算処理す
る演算回路により第１の電気量及び第２の電気量を演算
処理して出力する四則演算回路と、前記電力系統の電流
の振巾値及び電圧振巾値の３乗との積量を被除数とした
第１のサンプリング演算式からなる前記第１の電気量
を、電圧振巾値の２乗を除数とした第２のサンプリング
演算式からなる第２の電気量で除算して電力方向成分を
求め、該電力方向成分が零より大か否かを判定してその
判定結果を出力する判定量導出部とを設けたものであ
る。A protective relay according to the present invention is a temporary storage room for current data in which voltage data and current data for detecting voltage and current of a power system are sampled with a predetermined sampling time width, quantized and temporarily stored, and a temporary storage for voltage data. The storage room, the sampling value of the current and voltage stored in the temporary storage room of the data, and the calculation order are defined, and the first and second electric quantities are arithmetically processed by the arithmetic circuit for arithmetic processing. The first electric quantity comprising a first sampling arithmetic expression whose dividend is a product quantity of the four arithmetic operation circuits for outputting the electric power system current amplitude and the cube of the voltage amplitude value The power direction component is obtained by dividing by the second quantity of electricity consisting of the second sampling arithmetic expression with the square of the swing value as the divisor, and it is determined whether or not the power direction component is greater than zero and the determination is made. Format to output the result It is provided with a an amount derivation unit.

【作用】[Action]

この発明における保護継電器は、電力系統の電流，電
圧のサンプリングデータの積量を導出して第１の電気量
及び第２の電気量を求め、電力方向成分を得て零より大
か否かを判定する。そして、該電気量の３つの成分、す
なわち、電流，電圧の位相差（θ）に関連する成分と、
第２調波（２α）に関連する成分及びサンプリング時間
巾（β）に関する成分のうちサンプリング時間巾と第２
調波に関する成分を位相差成分から除去して電流，電圧
の位相差に関する成分のみとするように入力サンプリン
グデータの取込み順序を規定するので、周波数変動に対
しても高精度、かつ安定で、50^HZ,60^HZでサンプリング
時間巾を共用化した継電器が得られる。The protective relay according to the present invention derives a product quantity of sampling data of current and voltage of a power system to obtain a first electric quantity and a second electric quantity, and obtains a power direction component to determine whether or not it is greater than zero. judge. Then, three components of the electric quantity, that is, a component related to the phase difference (θ) between current and voltage,
Of the components related to the second harmonic (2α) and the components related to the sampling time width (β), the sampling time width and the second
Since the sampling order of the input sampling data is specified so that the harmonic component is removed from the phase difference component and only the current and voltage phase difference components are specified, it is highly accurate and stable against frequency fluctuations. A relay that shares the sampling time width with ^HZ and 60 ^HZ can be obtained.

【発明の実施例】DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

以下、この発明の一実施例を図について説明する。 第１図において、１はディジタル量化された電流デー
タの配分路、２は電圧データの配分路、3,4は夫々電流
データの一時的保管室、５〜９は夫々電圧データの一時
的保管室、10,13,18,20は減算回路、11,12,14,17,21,2
4,26は乗算回路、15,16,19は加算回路、22,23,25は除算
回路、27は判定量導出部である。 次にこの発明の動作について説明する。まず、電流，
電圧データの配分路1,2には夫々ディジタル・データ列
……i_m-1,……i_m+1……、及び……v_m-2,v_m-1,v_m,v_m+1,v
_m+2……が常に一定のサンプリング時間巾β（この発明
では、従来のディジタル・リレーの様に、系統周波数に
従属して、電気角30゜、又はその倍数に規定する必要は
ない。）おきに流れており、電流，電圧データの一時的
保管室3,4,5〜９には、今夫々i_m-1,i_m+1;v_m-2,v_m-1,v_m,
v_m+1v_m+2が保管されているものとする。 この一時的保管室３〜９のデータの出し入れは別の制
御系（図示せず）により制御されている。 例えば、最新のデータとして、i_m+3が電流データ配分
路１に現われると（勿論、これと同期して、データ配分
路２にもv_m+3が現われている。）電流データの一時的保
管室４ではデータi_m+1がクリアされて、データi_m+2が収
納される。電流データの一時的保管室３では、データi
_m-1がクリアされて、データi_mが収納される。 この時電流データの一時的保管室3,4のデータのクリ
アや収納も別の制御系で制御されている。 電圧データの一時的保管室５〜９の動作についても、
全て電流データの一時的保管室と同様の動作を行なう。 電圧データの一時的保管室９にはv_m+3、同８には
v_m+2、同７にはv_m+1、同６にはv_m、そして電圧データの
一時的保管室５にはv_m-1が収納される。まず、減算回路
10では、電流データの一時的保管室3,4からの出力を夫
々入力として、式（９）を導出し出力している。 i_m+1i_m-1＝I_psin（α＋β）−I_psin（α−β） ＝2I_pcosαsinβ ……（９） そして、乗算回路11では、電流データの一時的保管室
３、電圧データの一時的保管室６からの出力を夫々入力
とし、式（10）を導出して出力し、 乗算回路12では、電流データの一時的保管室４、電圧
データの一時的保管室８からの出力を夫々入力して、式
（11）を導出し出力している。 また、減算回路13では、電圧データの一時的保管室6,
8からの出力を夫々入力し式（12）を導出して出力し、 v_m+1v_m-1＝V_psin（α＋β＋θ） −V_psin（α−β＋θ）＝2V_pcos（α＋θ）sinβ ……（12） 乗算回路14では、電圧データの一時的保管室７からの
出力を入力して2v_mを導出して出力している。 加算回路15では、電圧データの一時的保管室5,9から
の出力を夫々入力し式（13）を導出して出力し、 v_m+2v_m-2＝V_psin（α＋２β＋θ） ＋V_psin（α−２β＋θ） ＝2V_psin（α＋θ）cos2β ……（13） 加算回路16では、乗算回路11,12からの出力を夫々入
力して、式（14）を導出し、出力している。 更に、乗算回路17では、減算回路10,13からの出力を
夫々入力し式（15）を導出して出力し、 （i_m+1i_m-1）（v_m+1v_m-1） ＝2I_pcosαsinβ・2V_pcos（α＋θ）sinβ ＝I_pV_p（１−cos2β）｛cosθ＋cos（２α＋θ）｝ ……（15） 減算回路18では、乗算回路14及び加算回路15からの出
力を夫々入力して、式（16）を導出して出力している。 v_m+2＋v_m-2−2v_m ＝2V_psin（α＋θ）cos2β−2V_psin（α＋θ） ＝2V_psin（α＋θ）（cos2β−１） ……（16） 加算回路19では、乗算回路14及び加算回路15からの出
力を夫々入力し、式（17）を導出して出力し、 v_m+2＋v_m-2＋2v_m＝2V_psin（α＋θ）（cos2β＋１） ……（17） 除算回路22では、乗算回路14及び減算回路18の出力を
夫々入力して、式（18）を導出し出力している（但し、
v_m+2−2v_m＋v_m-2≠0,V_Psin（α＋θ）（cos2β−１）と
する。）。 また、除算回路23では、乗算回路14及び加算回路19の
出力を夫々入力し、式（19）を導出して出力し（但し、
v_m+2＋2v_m＋v_m-2≠0,cos2β＋１≠０とする。）、 除算回路25では、乗算回路14及び加算回路15からの出
力を夫々入力して、式（20）を導出して出力している
（但し、v_m≠0,V_Psin（α＋θ）≠０とする。）。 更に、乗算回路26では、除算回路22,25からの出力を
夫々入力し式（21）を導出して、出力し（但し、（v_m+2
−2v_m＋v_m-2）v_m≠0,V_P（cos2β−１）≠０とす
る。）、 乗算回路21では、乗算回路17,26からの出力を夫々入
力して、式（22）を導出し出力している（但し、（v_m+2
−2v_m＋v_m-2）v_m≠0,V_P（cos2β−１）≠０とす
る。）。 そして、減算回路20では、加算回路16及び乗算回路21
からの出力を夫々入力し、式（23）を導出して出力し
（但し、（v_m+2−2v_m＋v_m-2）v_m≠0,V_P（cos2β−１）
≠０とする。）、 乗算回路24では、減算回路20及び除算回路23からの出
力を夫々入力して、式（24）を導出し出力している（但
し、v_m+2＋2v_m＋v_m-2v_m≠0,（v_m+2−2v_m＋v_m-2）v_m≠0,
V_P（cos2β±１）≠０とする。）。 最後に、判定量導出部27では、乗算回路24の演算処理
結果より電力方向成分I_PV_Pcosθを導出する。 以上の説明では、各演算式中の分母から零にならない
場合について述べてきたが分母が零となる場合には演算
結果を棄てる等の別途処理を行なうことは云うまでもな
い。 電力方向継電器としては、式（24）を下記の条件で判
定する（図示せず）。 I_PV_Pcosθ≧０ ……（25） 式（25）で、正又は零の条件が成立した時、リレーと
しての動作信号出力する。 また、第２図には、この発明の他の実施例を示す。 図中、第１図と同一符号は同一又は相等部分を示す。 図において、30,31,34,35は乗算回路、32は加算回
路、33は減算回路である。 まず、乗算回路30では、電流データの一時的保管室
３、電圧データの一時的保管室８からの出力を夫々入力
とし、式（26）を導出して出力し、 乗算回路31では、電流データの一時的保管室４及び電
圧データの一時的保管室６からの出力を夫々入力とし
て、式（27）を導出し出力している。 また、加算回路32では、乗算回路30,31からの出力を
夫々入力とし、式（28）を導出して出力し、 乗算回路35では、乗算回路17及び除算回路22からの出
力を夫々入力として、式（29）を導出し出力している
（但し、v_m+2−2v_m＋v_m-2≠0,V_P（cos2β−１）≠０と
する。）。 更に、減算回路33では、加算回路32及び乗算回路35か
らの出力を夫々入力とし式（30）を導出して出力し（但
し、v_m+2−2v_m＋v_m-2≠0,V_P（cos2β−１）≠０とす
る。）、 乗算回路34では、減算回路33及び除算回路23からの出
力を夫々入力として、式（31）を導出し出力している
（但し、v_m+2±2v_m＋v_m-2≠0,V_P（cos2β±１）≠０と
する。）。 最後に判定量導出部27は、乗算回路34の演算結果より
電力方向成分I_PV_Pcosθを導出する。 分母が零となる場合には、第１図実施例で述べたと同
様の処理が必要である。 なお、上記実施例の変形は、２つに大別する事が可能
である。 その１は、式（24）に於いて、ｍを変化させてもこの
発明のデータの制御手順に従えば、その２式目のβをco
s2βとしたまゝ電力方向成分を得ることが可能である。 一般化して、式（24）のｍをｍ＋ｋ（ｋは整数とす
る）で置換すると下式を得る。 式（24）は、ｋ＝０の場合に相当する。 さて、その２は式（24）に於いて、ｍを変化させて
も、本発明のデータの制御手順に従えば、その２式目の
βをcos2lβ（ｌは、整数とする）としても、電力方向
成分を得る事が可能である。 一般化して、各添数字にｌを付して示すが、i_m,v_mに
ついては、添字ｌとは無関係とすることが必要である。 式（24）は、ｌ＝１の場合に相当する。 これは、式（24）の２式目が で示されていたが、ｌとすると が得られることを示す。 この、２種類の変形は、第１の実施例のみについてあ
てはまるものではなく、全実施例についてあてはまるこ
とはいうまでもない。 更に、ここでは、 を導出するのに、電圧データを用いているが、電流デー
タを用いてもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。 但し、v_m+2−2v_m＋v_m-2≠0,i_m+2−2i_m＋i_m-2≠0,cos2
β−１≠０とする。 但し、v_m+2＋2v_m＋v_m-2≠0,i_m+2＋2i_m＋i_m-2≠０ cos2β−１≠０とする。 但し、v_m≠0,i_m≠０とする。 上述したように、この発明の主旨は、電流，電圧のサ
ンプリング値を求め、そのサンプリング値を規定して所
要回路を用いて式（24）又は式（31）右辺の除算式を演
算処理し、判定量を導出することにある。すなわち、判
定量演算の除算式は、その分子を第１の電気量としてI_P
V_P ³（cos2β−１）（cos2β＋１）cosθを算出する。ま
た分母を第２の電気量としてV_P ²（cos2β−１）（cos2
β＋１）を導出する。（但し、V_Pcos2β±１≠０とす
る。）。前記演算式は演算結果の第２調波を除去し、電
圧と電流の位相差の振巾値に関係した量を導出する如く
電流，電圧のサンプリングデータの取込みを規定するよ
うにしている。そして除算式の演算は、第１の電気量を
第２の電気量で除して得た電力方向成分I_PV_Pcosθが零
より大が否かを判定基準に照らして判定し、保護継電器
の出力を得るようにしている。 ここで、第１及び第２の電気量算出式の電流，電圧の
位相差（θ）に関する成分及びサンプリング時間（β）
の成分に関する関連項を以下のように呼称する。 （cos2β−１）（cos2β＋１）cosθ を第１のサンプリング演算式、 （cos2β−１）（cos2β＋１） を第２のサンプリング演算式。 このように、この発明によれば、サンプリング時間巾
βを系統周波数に無関係に設定することが可能となるた
め、50Hz,60Hzで、サンプリング時間巾βを共用化する
ことが可能となる他、処理装置の処理能力が向上すれ
ば、向上する程、サンプリング時間巾βを短く設定し得
ることになる。 具体的には、この発明で電力方向リレーとして解を得
るためには、ｍ−２〜ｍ＋２までの５サンプルデータ
（従来リレーは、ｍ〜ｍ−３までの４サンプルデータ）
であるが、この発明の場合、これを電気角90゜以内に収
めることは可能である。即ち、従来リレーに比して高速
度動作が可能となる。 更には、この５サンプルデータの間、系統の周波数が
ほゞ一定とみなし得る程度の周波数変動であれば、即
ち、水力発電機が起動して、定格周波数になるまでの間
の保護等にも適用可能である。 また、この発明の付随した特徴点として、時限協調が
従来リレーに比べて容易になることである。 即ち、従来リレーは、タップ値，抑制スプリング，接
点間隔等でバードウエア的に電源端から負荷端までの時
限協調を取っているが、この発明では、負荷端側程サン
プリング時間巾βを短く、電源端側程サンプリング時間
巾βを長く設定すれば、事故時には、各端をほゞ同一電
流が貫通して事故点に向って流れるため、同一原理のリ
レーで確実に時限協調がはかれることになる。 この時、あわせて、演算結果の照合回数を電源端程、
多くする等配慮すれば、信頼度向上にも資する。 また、この発明の考え方は、インピーダンス・リレー
へ応用してもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a digital data distribution path for current data, 2 is a distribution path for voltage data, 3 and 4 are temporary storage rooms for current data, and 5 to 9 are temporary storage rooms for voltage data. , 10,13,18,20 are subtraction circuits, 11,12,14,17,21,2
4, 26 are multiplication circuits, 15, 16, 19 are addition circuits, 22, 23, 25 are division circuits, and 27 is a judgment amount derivation unit. Next, the operation of the present invention will be described. First, the current,
Digital data strings ... i _m-1 , ... i _{m + 1} ..., and ... v _m-2 , v _m-1 , v _m , v _{m + on} the distribution paths 1 and 2 of the voltage data, respectively. ₁ , v
_{m + 2} ... is always constant sampling time width β (In the present invention, it is not necessary to define the electrical angle to 30 ° or a multiple thereof depending on the system frequency, as in the conventional digital relay.) The current and voltage data are temporarily stored in the temporary storage rooms 3, 4, 5-9, i _m-1 ,, i _{m + 1} ; v _m-2 , v _m-1 ,, v _m , respectively.
Assume that v _{m + 1} v _{m + 2} is stored. Data transfer to and from the temporary storage rooms 3 to 9 is controlled by another control system (not shown). For example, when the latest data i _{m + 3} appears on the current data distribution path 1 (of course, v _{m + 3} also appears on the data distribution path 2 in synchronization with this) Temporary current data In the storage room 4, the data i _{m + 1} is cleared and the data i _{m + 2} is stored. In the temporary storage room 3 for current data, data i
_m-1 is cleared and the data i _m is stored. At this time, the clearing and storage of the current data in the temporary storage rooms 3 and 4 are also controlled by another control system. Regarding the operation of temporary storage rooms 5-9 for voltage data,
All perform the same operation as the temporary storage room for current data. In the temporary storage room 9 for voltage data, v _{m + 3}
v _{m + 2,} the same 7 v _{m + 1,} the same 6 v _m, and the temporary storage chamber 5 of the voltage data v _m-1 is stored. First, the subtraction circuit
In 10, the output of the current data from the temporary storage rooms 3 and 4 is input, and the equation (9) is derived and output. i _{m + 1} i _m-1 = I _p sin (α + β) −I _p sin (α−β) = 2I _p cos α sin β (9) Then, in the multiplication circuit 11, the current data temporary storage room 3, voltage The output from the temporary storage room 6 of the data is input, respectively, and the formula (10) is derived and output, In the multiplication circuit 12, the output from the temporary storage room 4 for the current data and the output from the temporary storage room 8 for the voltage data are respectively input, and the formula (11) is derived and output. In the subtraction circuit 13, the voltage data temporary storage room 6,
Outputs from 8 are input respectively and formula (12) is derived and output, and v _{m + 1} v _m-1 = V _p sin (α + β + θ) −V _p sin (α − β + θ) = 2 V _p cos (α + θ) sin β (12) In the multiplication circuit 14, the output of the voltage data from the temporary storage room 7 is input and 2 v _m is derived and output. In the adder circuit 15, the outputs from the temporary storage rooms 5 and 9 of the voltage data are respectively input, and the formula (13) is derived and output, and v _{m + 2} v _m-2 = V _p sin (α + 2β + θ) + V _p sin (α−2β + θ) = 2V _p sin (α + θ) cos2β (13) In the adder circuit 16, the outputs from the multiplying circuits 11 and 12 are input, and the formula (14) is derived and output. . Further, in the multiplication circuit 17, the outputs from the subtraction circuits 10 and 13 are respectively input, the equation (15) is derived and output, and (i _{m + 1} i _m-1 ) (v _{m + 1} v _m-1 ) = 2I _p cos α sin β · 2V _p cos (α + θ) sin β = I _p V _p (1-cos2β) {cos θ + cos (2α + θ)} (15) In the subtraction circuit 18, the outputs from the multiplication circuit 14 and the addition circuit 15 are respectively output. By inputting, formula (16) is derived and output. v _{m + 2} + v _m-2 −2v _m = 2V _p sin (α + θ) cos2β−2V _p sin (α + θ) = 2V _p sin (α + θ) (cos2β-1) (16) In addition circuit 19, multiplication circuit 14 and the output from the adder circuit 15 are respectively input, the formula (17) is derived and outputted, and v _{m + 2} + v _m-2 + 2v _m = 2V _p sin (α + θ) (cos2β + 1) ...... (17) Division In the circuit 22, the outputs of the multiplication circuit 14 and the subtraction circuit 18 are input, and the formula (18) is derived and output (however,
Let v _{m + 2} −2v _m + v _m−2 ≠ 0, V _p sin (α + θ) (cos2β−1). ). Further, in the division circuit 23, the outputs of the multiplication circuit 14 and the addition circuit 19 are respectively input, and the formula (19) is derived and output (however,
It is assumed that v _{m + 2} + 2v _m + v _m-2 ≠ 0 and cos2β + 1 ≠ 0. ), In the division circuit 25, the outputs from the multiplication circuit 14 and the addition circuit 15 are respectively input, and the equation (20) is derived and output (however, v _m ≠ 0, V _P sin (α + θ) ≠ 0. Yes.). Further, in the multiplication circuit 26, the outputs from the division circuits 22 and 25 are respectively input to derive the equation (21) and output (where (v _{m + 2}
−2v _m + v _m−2 ) v _m ≠ 0, and V _P (cos2β−1) ≠ 0. ), In the multiplication circuit 21, the outputs from the multiplication circuits 17 and 26 are respectively input, and the equation (22) is derived and output (however, (v _{m + 2}
−2v _m + v _m−2 ) v _m ≠ 0, and V _P (cos2β−1) ≠ 0. ). Then, in the subtraction circuit 20, the addition circuit 16 and the multiplication circuit 21
The output from each is input, and the formula (23) is derived and output (however, (v _{m + 2} −2v _m + v _m-2 ) v _m ≠ 0, V _P (cos2β-1)
≠ 0. ), In the multiplication circuit 24, the outputs from the subtraction circuit 20 and the division circuit 23 are respectively input, and the formula (24) is derived and output (however, v _{m + 2} + 2v _m + v _m-2 v _m ≠ 0, (V _{m + 2} −2v _m + v _m-2 ) v _m ≠ 0,
Let V _P (cos2β ± 1) ≠ 0. ). Finally, the determination amount derivation unit 27 derives the power direction component I _P V _P cos θ from the calculation processing result of the multiplication circuit 24. In the above description, the case where the denominator in each arithmetic expression does not become zero has been described, but it goes without saying that when the denominator becomes zero, a separate process such as discarding the calculation result is performed. For the power direction relay, Expression (24) is determined under the following conditions (not shown). I _P V _P cos θ ≧ 0 (25) Outputs an operation signal as a relay when a positive or zero condition is satisfied in equation (25). FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or similar parts. In the figure, reference numerals 30, 31, 34 and 35 are multiplication circuits, 32 is an addition circuit, and 33 is a subtraction circuit. First, in the multiplication circuit 30, the output from the temporary storage room 3 for the current data and the output from the temporary storage room 8 for the voltage data are input, and the formula (26) is derived and output. The multiplying circuit 31 receives the output from the temporary storage room 4 for the current data and the output from the temporary storage room 6 for the voltage data, respectively, and derives and outputs the equation (27). Further, in the adder circuit 32, the outputs from the multiplying circuits 30 and 31 are respectively input, and the formula (28) is derived and output, The multiplication circuit 35 receives the outputs from the multiplication circuit 17 and the division circuit 22, respectively, and derives and outputs the equation (29) (however, v _{m + 2} −2v _m + v _m−2 ≠ 0, V _P (Cos2β-1) ≠ 0.). Further, in the subtraction circuit 33, the outputs from the addition circuit 32 and the multiplication circuit 35 are input, respectively, and the equation (30) is derived and output (however, v _{m + 2} −2v _m + v _m-2 ≠ 0, V _P (Cos2β-1) ≠ 0.), In the multiplication circuit 34, the outputs from the subtraction circuit 33 and the division circuit 23 are input, respectively, and the equation (31) is derived and output (however, v _{m + 2} ± 2v _m + v _m-2 ≠ 0, V _P (Cos2β ± 1) ≠ 0.). Finally, the determination amount derivation unit 27 derives the power direction component I _P V _P cos θ from the calculation result of the multiplication circuit 34. When the denominator becomes zero, the same processing as that described in the embodiment of FIG. 1 is necessary. The modifications of the above-described embodiment can be roughly classified into two. According to the data control procedure of the present invention, even if m is changed in the equation (24), β of the second equation is
It is possible to obtain the component in the power direction as s2β. Generalizing and substituting m + k (k is an integer) for m in the equation (24), the following equation is obtained. Expression (24) corresponds to the case of k = 0. Now, in the second equation, even if m is changed in the equation (24), if β of the second equation is set to cos2lβ (l is an integer) according to the data control procedure of the present invention, It is possible to obtain the power direction component. Although it is generalized and shown by adding 1 to each subscript, it is necessary to make i _m and v _m irrelevant to the subscript l. Expression (24) corresponds to the case of l = 1. This is because the second equation in equation (24) , But if you say l Is obtained. It goes without saying that these two types of modifications are not applicable only to the first embodiment, and are applicable to all the embodiments. Furthermore, here Although voltage data is used for deriving, the current data may be used, and the same effect as that of the above-described embodiment is obtained. However, v _{m + 2} −2v _m + v _m-2 ≠ 0, i _{m + 2} −2i _m ＋ i _m-2 ≠ 0, cos2
Let β-1 ≠ 0. However, it is assumed that v _{m + 2} + 2v _m + v _m-2 ≠ 0, i _{m + 2} + 2i _m + i _m-2 ≠ 0 cos2β-1 ≠ 0. However, it is assumed that v _m ≠ 0 and i _m ≠ 0. As described above, the gist of the present invention is to obtain the sampling values of current and voltage, define the sampling values, and use the required circuit to perform arithmetic processing on the division formula on the right side of formula (24) or formula (31), It is to derive the judgment amount. That is, the division type determination amount calculation, I _P the molecule as the first electrical quantity
V _P ³ (cos2β-1) (cos2β + 1) cosθ is calculated. The denominator is the second quantity of electricity, and V _P ² (cos2β-1) (cos2
β + 1) is derived. (However, V _P cos2β ± 1 ≠ 0). The above-mentioned calculation formula is designed to remove the second harmonic of the calculation result and regulate the acquisition of the sampling data of the current and the voltage so as to derive the amount related to the amplitude value of the phase difference between the voltage and the current. Then, the operation of the division formula determines whether the power direction component I _P V _P cos θ obtained by dividing the first amount of electricity by the second amount of electricity is greater than zero according to the criterion, and the protective relay is used. I am trying to get the output of. Here, the components relating to the phase difference (θ) between the current and voltage in the first and second electric quantity calculation formulas and the sampling time (β)
The related terms relating to the components of are referred to as follows. (Cos2β-1) (cos2β + 1) cosθ is the first sampling calculation formula, and (cos2β-1) (cos2β + 1) is the second sampling calculation formula. As described above, according to the present invention, since the sampling time width β can be set independently of the system frequency, the sampling time width β can be shared at 50 Hz and 60 Hz, and the processing can be performed. As the processing capacity of the apparatus improves, the sampling time width β can be set shorter as the processing capacity improves. Specifically, in order to obtain a solution as a power direction relay in the present invention, 5 sample data from m-2 to m + 2 (4 sample data from m to m-3 in the conventional relay)
However, in the case of the present invention, it is possible to set this within an electrical angle of 90 °. That is, it is possible to operate at a higher speed than a conventional relay. Furthermore, during this 5 sample data, if the frequency of the system is a frequency fluctuation that can be considered to be almost constant, that is, for protection until the hydropower generator starts up to the rated frequency, etc. Applicable. Another feature of the present invention is that timed cooperation is easier than in conventional relays. That is, in the conventional relay, the time coordinated from the power source end to the load end is coordinated by the birdware in terms of tap value, suppression spring, contact interval, etc., but in the present invention, the sampling time width β is shortened toward the load end, If the sampling time width β is set longer on the power supply end side, in the event of an accident, almost the same current will pass through each end and flow toward the accident point, so that relays of the same principle will reliably perform timed coordination. . At this time, in addition, the number of collations of the calculation result is
If you consider it more, it will contribute to the improvement of reliability. Further, the idea of the present invention may be applied to an impedance relay, and has the same effect as that of the above embodiment.

【発明の効果】【The invention's effect】

以上のようにこの発明によれば、電流，電圧のサンプ
リング値を用いて所要関係式を満す四則演算回路により
第１及び第２の電気量を求め、前記第１の電気量を第２
の電気料で除算して求めた電力方向成分が零より大が否
かを判定するように回路構成したので、周波数変動にも
安定した特性が得られ50Hz,60Hzサンプリング時間巾を
共用化した継電器となし得る効果がある。また、時限協
調に優れていることから高速動作可能な継電器が得られ
る効果がある。As described above, according to the present invention, the first and second electric quantities are obtained by the four arithmetic circuits which satisfy the required relational expressions by using the sampling values of the current and the voltage, and the first electric quantity is set to the second electric quantity.
Since the circuit is configured to judge whether the power direction component calculated by dividing by the electricity charge is greater than zero, stable characteristics can be obtained even with frequency fluctuations, and a relay that shares 50Hz and 60Hz sampling time widths. There is an effect that can be done. In addition, since the time coordination is excellent, there is an effect that a relay that can operate at high speed can be obtained.

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

第１図はこの発明の一実施例による保護継電器のブロッ
ク構成図、第２図はこの発明の他の実施例を示す保護継
電器のブロック構成図、第３図は従来の電力方向継電器
のアルゴリズムを説明する波形図である。 図において、３〜４は電流データの一時的保管室、５〜
９は電圧データの一時的保管室、10〜26は四則演算回
路、27は判定量導出部である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。1 is a block diagram of a protective relay according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a protective relay showing another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an algorithm of a conventional power direction relay. It is a wave form diagram to demonstrate. In the figure, 3 to 4 are temporary storage rooms for current data, and 5 to 5.
Reference numeral 9 is a temporary storage room for voltage data, 10 to 26 are arithmetic circuits, and 27 is a judgment amount deriving unit. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】電力系統の電圧、電流を検出した電圧デー
タ及び電流データを所定のサンプリング時間巾でサンプ
リングし量子化して、一時保管する電流データの一時保
管室及び電圧データの一時的保管室と、前記一時的保管
室に格納された電流、電圧のサンプリング値を用いて下
記第１の電気量及び第２の電気量を出力する演算手段
と、下記第１の電気量を第２の電気量で除して得た下記
電力方向成分が零より大か否かを判定して、その判定結
果を出力する判定量導出部とを備えた保護継電器。 記 第１の電気量 I_PV_P ³（cos2β−１）（cos2β＋１）cosθ 第２の電気量 V_P ²（cos2β−１）（cos2β＋１） 電力方向成分 I_PV_Pcosθ ここで、 I_P:電流の振幅値 V_P:電圧の振幅値 β：サンプリング時間（間隔）巾 θ：電圧、電流の位相差1. A temporary storage room for current data and a temporary storage room for voltage data, which is obtained by sampling and quantizing voltage data and current data obtained by detecting voltage and current of a power system in a predetermined sampling time width. Calculating means for outputting a first electric quantity and a second electric quantity described below by using sampling values of current and voltage stored in the temporary storage chamber, and a first electric quantity described below as a second electric quantity. A protective relay including: a determination amount derivation unit that determines whether the following power direction component obtained by dividing by is greater than zero and outputs the determination result. Note First electric quantity I _P V _P ³ (cos2β-1) (cos2β + 1) cosθ Second electric quantity V _P ² (cos2β-1) (cos2β + 1) Power direction component I _P V _P cos θ Where, I _P : Amplitude value of current V _P : Amplitude value of voltage β: Sampling time (interval) width θ: Phase difference between voltage and current