JP2688282B2 - Protective relay - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 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〕[Conventional technology]

第８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
に示された従来のディジタル演算形電力方向継電器のア
ルゴリズムを説明するための波形図である。FIG. 8 shows, for example, the method of Table 4-1-3 of "Electrical Cooperation Research, Vol. 41, No. 4, Digital Relay" P45, product form C
5 is a waveform diagram for explaining an algorithm of the conventional digital operation type power direction relay shown in FIG.

電力方向を得る演算原理式として上掲の表には（１）
式が示されている。The above table shows (1) as the calculation principle formula for obtaining the power direction.
The formula is shown.

｜｜・｜|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 さらに、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、これより電気角90°隔たった時点の電流，電圧
の内積値の和を得るものである。|||| cos θ = v _m i _m + v _m-3 i _m-3 (1) where ||, ||; voltage and current amplitude θ; phase difference between voltage and current i _m , v _m : Digital data of current and voltage at time m 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 30 in electrical angle.
In this case, 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 an electrical angle of 90 ° is obtained.

今、継電器への入力電気量を第８図に示すように、 ｉ（ｔ）＝Ｉ_psin（ω_oｔ） ……（２） ｖ（ｔ）＝Ｖ_psin（ω_oｔ＋θ） ……（３） とし、時刻ｍ時点における角周波数ω_oｔの値をαとす
れば、各サンプル値は次式で与えられる。Now, as shown in FIG. 8, the amount of electricity input to the relay is as follows: i (t) = I _p sin (ω _o t) ...... (2) v (t) = V _p sin (ω _o t + θ) ...... (3) and the value of the angular frequency ω _o t at time m is α, each sample value is given by the following equation.

ｉ_m＝Ｉ_psinα ……（４） ｖ_m＝Ｖ_psin（α＋θ） ……（５） さらに、ｍ−ｋ時点におけるサンプル値は、次式で与
えられることになる。i _m = I _p sin α (4) v _m = V _p sin (α + θ) (5) Further, the sample value at the time point m−k is given by the following equation.

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。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 value β; sampling Time width θ; Phase difference between voltage and current k; k = 1,2,3, ....

ここで（１）式の右辺に着目すると（８）式が判明す
る。Here, focusing on the right side of the equation (1), the equation (8) is found.

ｉ_mｖ_m＋ｉ_m-3ｖ_m-3 ＝Ｉ_psinα・Ｖ_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）｝ ＝Ｉ_pＶ_pcosθ ……（８） すなわち、データの３サンプル分の隔たりは電気角90
°の隔たりということになる。i _m v _m + i _m-3 v _m-3 = I _p sin α · V _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)} = I _p V _p cos θ (8) That is, the separation of 3 samples of data is electrical. Corner 90
It means a gap 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として扱うものであり、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』との前提のもとに演算原理式が構成され
ている。Since the conventional protective relay is configured as described above, "The system frequency is always treated as constant, and in order to be established as a digital relay, the sampling time width β should be set to correspond to frequencies such as 50Hz and 60Hz. The calculation principle formula is constructed on the premise that "it is necessary to accurately determine".

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） の前提が崩れてしまい等号が成立しなくなって演算原理
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。Therefore, for frequency fluctuations in the system, the premise of sin (α-3β) sin (α-3β + θ) = cos αcos (α + θ) in equation (8) is broken and the equal sign is no longer valid. Therefore, there is a problem in that, in view of the calculation principle, the protection capability cannot be ignored, and if the sampling time width β is not changed depending on the frequency, the error becomes large and it becomes unpractical.

さらには、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、（８）式の場
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のは困難で、高速度
動作に対して限界がある等の課題があった。Furthermore, it is necessary to set the sampling time width β to a multiple of 30 ° depending on the system frequency. In the case of formula (8), in order to obtain an effective calculation result as a power direction relay, it is 90 The time equivalent to ° (4.167ms for 60Hz, 5ms for 50Hz) is necessary (the processing time of the processing device is neglected). It was difficult to shorten the detection time, and there were problems such as limitations on high-speed operation.

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を変える
ことなく、すなわち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。The present invention has been made to solve the above problems, and improves characteristic changes due to frequency fluctuations, and does not change the sampling time width β depending on the frequency to be handled, that is, an arithmetic processing circuit for both 50Hz and 60Hz. The purpose is to obtain a protective relay that can be dealt with.

また、水力発電機の起動時のように、周波数が緩やか
に変化する系への対応、あるいは系統周波数に従属しな
いでサンプリング時間巾を設定し得る（例えば、高速度
動作が可能なディジタル演算形電力方向継電器のアルゴ
リズム）保護継電器を得ることを目的とする。In addition, it is possible to set a sampling time width that does not depend on the system frequency, such as when the system has a frequency that changes slowly, such as when the hydropower generator is started (for example, digital operation type power that enables high-speed operation). Directional relay algorithm) The purpose is to obtain a protective relay.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

請求項（１）記載の発明に係る保護継電器は、電力系
統の電圧及び電流データをサンプリングして電気量デー
タの一時的保管手段に格納する。その格納したデータサ
ンプリング値を用いて演算するための系統保護の演算式
を求め、その演算式は第１及び第２の電気量他で構成す
る。具体的な演算式は除算式で構成され電流の振巾値と
電圧の振巾値を２乗した値との積を被乗数としたサンプ
リング演算式からなる前記第１電気量を前記第２の電気
量で除して得た値に、電圧，電流の振巾値位相差を乗じ
て電力方向成分を求める。その時、第１及び第２の電気
量を構成するサンプリングタイム条件式が零でないこ
と、及び前記電力方向成分が零以上であることを条件に
四則演算手段で演算して判定量導出部より判定結果を出
力するようにしたものである。In the protective relay according to the invention described in claim (1), voltage and current data of the power system is sampled and stored in the temporary storage means of the electrical quantity data. An arithmetic expression for system protection is calculated using the stored data sampling value, and the arithmetic expression is composed of the first and second electric quantities and the like. The specific calculation formula is a division formula, and the first electric quantity is a second calculation formula that is a sampling calculation formula in which the product of the current amplitude value and the voltage amplitude value squared is used as the multiplicand. The power direction component is obtained by multiplying the value obtained by dividing by the amount by the amplitude and phase difference of voltage and current. At this time, the judgment result is obtained from the judgment amount deriving unit by the four arithmetic operation means under the condition that the sampling time conditional expressions constituting the first and second electric quantities are not zero and the power direction component is zero or more. Is output.

また請求項（２）記載の発明に係る保護継電器は、請
求項（１）と同様の電気量データの一時的保管手段を有
し、系統保護の演算式を求め、第１の四則演算手段にか
ける。具体的な演算は、電気量データの一時的保管手段
のサンプリングデータの取り込み順序や演算処理を次の
ように行う。すなわち演算処理は、第２の電圧データサ
ンプリング式と第２の電流，電圧データサンプリング式
を乗じた値を第１の電流，電圧データサンプリング式か
ら減じ、その減じた値に第１の電圧データサンプリング
式を乗ずる如く規定する。そして電圧データサンプリン
グ条件式が零でないことを条件に演算して判定量導出部
より判定結果を出力するようにしたものである。Further, the protective relay according to the invention of claim (2) has a temporary storage means for the electric quantity data similar to that of claim (1), obtains an arithmetic expression for system protection, and uses it as the first four arithmetic means. Call. As a specific calculation, the sampling order of the sampling data of the temporary storage means of the electric quantity data and the calculation processing are performed as follows. That is, the arithmetic processing is performed by subtracting a value obtained by multiplying the second voltage data sampling equation by the second current / voltage data sampling equation from the first current / voltage data sampling equation, and by subtracting the reduced value by the first voltage data sampling equation. It is specified to multiply by the formula. Then, the voltage data sampling conditional expression is calculated on the condition that it is not zero, and the judgment result is output from the judgment amount deriving unit.

請求項（３）記載の発明に係る保護継電器は、請求項
（１）と同様の電気量データの一時的保管手段を有し、
系統保護の演算式を求め第２の四則演算手段にかける。
具体的な演算は、電気量データの一時的保管手段へのサ
ンプリングデータの取り込み順序や演算処理を次のよう
に行う。すなわち、演算処理は第２の電圧データサンプ
リング式と第５の電流，電圧データサンプリング式を乗
じた値を第４の電流，電圧データサンプリング式から減
じ、その減じた値に第１の電圧データサンプリング式を
乗ずる如く規定する。そして電圧データサンプリング条
件式が零でないことを条件に演算して判定量導出部より
判定結果を出力するようにしたものである。The protective relay according to the invention of claim (3) has a temporary storage means for electricity quantity data similar to that of claim (1),
The formula for system protection is calculated and applied to the second four arithmetic means.
As a concrete calculation, the order of taking in the sampling data to the temporary storage means of the electric quantity data and the calculation process are performed as follows. That is, the arithmetic processing is performed by subtracting a value obtained by multiplying the second voltage data sampling equation by the fifth current / voltage data sampling equation from the fourth current / voltage data sampling equation, and by subtracting the first voltage data sampling value from the subtracted value. It is specified to multiply by the formula. Then, the voltage data sampling conditional expression is calculated on the condition that it is not zero, and the judgment result is output from the judgment amount deriving unit.

〔作用〕[Action]

請求項（１）記載の発明における処理は、電流，電圧
のサンプリングデータの積量を導出し、これを電流，電
圧の位相差に関連する成分、第２調波に関連する成分、
サンプリング時間巾に関連する成分とし、そのうち第２
調波とサンプリング時間巾に関連する成分を除去する如
くサンプリングデータの入力順序を制御し、四則演算手
段で処理をして判定量導出部より結果を出力する。かく
してサンプリング時間巾は、系統周波数に対する従属性
から解放される。In the processing according to the invention described in claim (1), a product amount of sampling data of current and voltage is derived, and the product amount is derived, and a component related to the phase difference between the current and voltage is calculated.
The component related to the sampling time width, of which the second
The input order of the sampling data is controlled so as to remove the components related to the harmonics and the sampling time width, the four arithmetic operations are processed, and the result is output from the determination amount deriving unit. The sampling duration is thus freed from the dependence on the system frequency.

また、請求項（２）及び請求項（３）記載の発明にお
ける演算処理は、請求項（１）記載の判定量導出を行う
ためのデータ取り込み順序と四則演算手段を他の実施例
と異なるアルゴリズムを提示したもので、それぞれ四則
演算手段の回路構成の選択度が拡大され、検出時間が短
縮される。Further, in the arithmetic processing in the inventions described in claims (2) and (3), the data fetching order and the four arithmetic operation means for deriving the determination amount described in claim (1) are different from those in the other embodiments. The selection degree of the circuit configuration of each of the four arithmetic operation means is expanded, and the detection time is shortened.

〔発明の実施例〕(Example of the invention)

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図は請求項（１）と請求項（２）に関するもので、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、３〜５は電流データの一
時的保管室（以下、３〜９を電気量データの一時的保管
手段と総称する）、６〜９は電圧データの一時的保管
室、10,14,16,20は加算回路、11,15,18,19,24,26は乗算
回路、12,13,21,25,27は減算回路、17,22,23は除算回
路、28は判定量導出部である（ここで、12〜27を第１の
四則演算（手段）回路と略称する）。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 relates to claims (1) and (2). In the figure, 1 is a distribution path for digitalized current data, 2 is a distribution path for voltage data, and 3 to 5 are temporary current data. Storage room (hereinafter, 3 to 9 are collectively referred to as a temporary storage means for electric quantity data), 6 to 9 are temporary storage rooms for voltage data, 10, 14, 16, 20 are addition circuits, 11, 15, 18,19,24,26 are multiplication circuits, 12,13,21,25,27 are subtraction circuits, 17,22,23 are division circuits, and 28 is a judgment amount derivation unit (here, 12 to 27 are The four arithmetic operations (means) circuit of 1) are abbreviated).

次に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にはそれぞれディジタルデータ列…ｉ_m+2,i
_m+1,i_m,i_m-1，…，…ｖ_m+2,v_m+1,v_m,v_m-1…がサンプリ
ング時間間隔βおきに流れており、電流，電圧データの
一時的保管室３〜９には、それぞれｉ_m+1,i_m,i_m-1,
v_m+2,v_m+1,v_m,v_m-1が保管されているものとする。Next, the operation will be described. First, digital data strings ... i _{m + 2} , i are respectively assigned to the current and voltage data distribution paths 1 and ₂ .
_{m + 1} , i _m , i _m-1 , ..., v _{m + 2} , v _{m + 1} , v _m , v _m-1 ... flows at every sampling time interval β, and the current and voltage data are temporarily stored. In the specific storage rooms 3 to 9, i _{m + 1} , i _m , i _m-1 ,
It is assumed that v _{m + 2} , v _{m + 1} , v _m , v _m-1 are stored.

この保管室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
て電流データｉ_m+3が電流データの配分路１に現れると
（勿論、これと同期して電圧データの配分路２にも電圧
データｖ_m+3が現れていることはいうまでもない）、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、データｉ_m+2を収納する。同時に保管室４ではデ
ータｉ_mがクリアされ、データｉ_m+1を収納する。電流デ
ータの一時的保管室５ではｉ_m-1がクリアされデータｉ_m
を収納する。Data transfer to and from the storage room is controlled by another control system (not shown). For example, when the current data i _{m + 3} appears as the latest data in the current data distribution path 1 (of course, in synchronization with this, the voltage data v _{m + 3} also appears in the voltage data distribution path 2). Needless to say), in the temporary storage room 3 for the current data, the data i _{m + 1} is cleared and the data i _{m + 2} is stored. At the same time, the data i _m is cleared in the storage room 4 and the data i _{m + 1} is stored. In the temporary storage room 5 for current data, i _m-1 is cleared and the data i _m
To store.

この時、電流データの一時的保管室３〜５のデータの
クリア、収納は同期して別の制御系によって制御されて
いる。At this time, the clearing and storing of the current data in the temporary storage rooms 3 to 5 are synchronously controlled by another control system.

電圧データの一時的保管室６〜９についても完全に電
流データの一時的保管室と同様の動作を行う。すなわ
ち、ｖ_m+3が保管室６に収納された時、電圧データの一
時的保管室7,8,9にはそれぞれｖ_m+2,v_m+1,v_mが収納され
ることになる。In the temporary storage rooms 6 to 9 for voltage data, the same operation as in the temporary storage room for current data is completely performed. That is, when v _{m + 3} is stored in the storage room 6, v _{m + 2} , v _{m + 1} , and v _m are stored in the temporary storage rooms 7, 8 and 9 for voltage data, respectively. .

まず、加算回路10は、電流データの一時的保管室3,4
からの出力をそれぞれ入力してｉ_m+1＋ｉ_mを出力してい
る。First, the adder circuit 10 is used to store the current data in the temporary storage room 3, 4
The output from each is input, and it outputs i _{m + 1} + i _m .

減算回路12は、電流データの一時的保管室3,5からの
出力をそれぞれ入力してｉ_m+1−ｉ_m-1を出力している。The subtraction circuit 12 inputs the outputs of the current data from the temporary storage rooms 3 and 5, respectively, and outputs i _{m + 1} −i _m−1 .

乗算回路11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７からの出力をそれぞれ入力して、
ｉ_mｖ_m+1を出力している。The multiplication circuit 11 inputs the outputs from the temporary storage room 4 for current data and the temporary storage room 7 for voltage data, respectively,
i _m v _{m + 1} is output.

減算回路13は、電圧データの一時的保管室6,8からの
出力をそれぞれ入力してｖ_m+2−ｖ_mを出力している。The subtraction circuit 13 inputs the outputs of the voltage data from the temporary storage rooms 6 and 8, and outputs v _{m + 2} −v _m .

加算回路14は、電圧データの一時的保管室7,8からの
出力をそれぞれ入力してｖ_m+1＋ｖ_mを出力している。The adder circuit 14 inputs the outputs of the voltage data from the temporary storage rooms 7 and 8 and outputs v _{m + 1} + v _m .

乗算回路15は、電圧データの一時的保管室８からの出
力を入力して2v_mを出力している。The multiplication circuit 15 inputs the output of the voltage data from the temporary storage room 8 and outputs 2 v _m .

加算回路16は、電圧データの一時的保管室7,9からの
出力をそれぞれ入力して、ｖ_m+1＋ｖ_m-1を出力してい
る。The adder circuit 16 inputs the outputs of the voltage data from the temporary storage rooms 7 and 9, respectively, and outputs v _{m + 1} + v _m−1 .

除算回路17は、電圧データの一時的保管室８からの出
力を入力してｖ_m/2を出力している。The division circuit 17 inputs the output of the voltage data from the temporary storage room 8 and outputs v _m / 2.

また、乗算回路18は、加算回路10及び14から出力をそ
れぞれ入力して（ｉ_m+1＋ｉ_m）（ｖ_m+1＋ｖ_m）を出力し
ている。Further, the multiplication circuit 18 inputs the outputs from the addition circuits 10 and 14, respectively, and outputs (i _{m + 1} + i _m ) (v _{m + 1} + v _m ).

乗算回路19は、減算回路12及び13からの出力をそれぞ
れ入力して（ｉ_m+1−ｉ_m-1）（ｖ_m+2−ｖ_m）を出力して
いる。Multiplier circuit 19, and outputs the inputs an output from the subtraction circuit 12 and 13, respectively _{(i m + 1 -i m-} 1) (v m + 2 -v m).

加算回路20は、乗算回路15及び加算回路16からの出力
をそれぞれ入力してｖ_m+1＋2v_m＋ｖ_m-1を出力してい
る。The adder circuit 20 inputs the outputs from the multiplier circuit 15 and the adder circuit 16, respectively, and outputs v _{m + 1} + 2v _m + v _m−1 .

減算回路21は、乗算回路15及び加算回路16からの出力
をそれぞれ入力してｖ_m+1−2v_m＋ｖ_m-1を出力してい
る。The subtraction circuit 21 inputs the outputs from the multiplication circuit 15 and the addition circuit 16, respectively, and outputs v _{m + 1} −2v _m + v _m−1 .

除算回路22は、乗算回路15及び加算回路20からの出力
をそれぞれ入力して を出力している（但し、ｖ_m+1＋2v_m＋ｖ_m-1≠０とす
る）。The division circuit 22 inputs the outputs from the multiplication circuit 15 and the addition circuit 20, respectively. Is output (provided that v _{m + 1} + 2v _m + v _m-1 ≠ 0).

除算回路23は、減算回路21及び除算回路17からの出力
をそれぞれ入力して を出力している（但し、電圧データサンプリング条件式
ｖ_m-1−2v_m＋ｖ_m+1≠０とする）。The division circuit 23 inputs the outputs from the subtraction circuit 21 and the division circuit 17, respectively. Is output (however, it is assumed that the voltage data sampling condition expression v _m-1 −2v _m + v _{m + 1} ≠ 0).

乗算回路24は、乗算回路19及び除算回路223からの出
力をそれぞれ入力して を出力している。The multiplication circuit 24 inputs the outputs from the multiplication circuit 19 and the division circuit 223, respectively. Is output.

減算回路25は、乗算回路18,24からの出力をそれぞれ
入力して を出力している。The subtraction circuit 25 inputs the outputs from the multiplication circuits 18 and 24, respectively. Is output.

乗算回路26は、減算回路25及び除算回路22からの出力
をそれぞれ入力して第３図に示す（９）式を出力してい
る。The multiplication circuit 26 inputs the outputs from the subtraction circuit 25 and the division circuit 22, respectively, and outputs the equation (9) shown in FIG.

減算回路27は、乗算回路11,26からの出力をそれぞれ
入力して第３図の（10）式を出力している。The subtraction circuit 27 inputs the outputs from the multiplication circuits 11 and 26, respectively, and outputs the equation (10) in FIG.

判定量導出部28は、減算回路22の処理結果Ｉ_pＶ_pcos
θを導出している。The determination amount derivation unit 28 uses the processing result I _p V _p cos of the subtraction circuit 22.
θ is derived.

判定量導出部26の判定基準は図示していないが、 Ｉ_pＶ_pcosθ≧０ ……（11） を満足した時に、方向リレーとして接点を閉じる如く構
成されている。Although not shown, the judgment criterion of the judgment amount deriving unit 26 is configured so that the contact is closed as a directional relay when I _p V _p cos θ ≧ 0 (11) is satisfied.

以上、詳述した考え方は、理論的には第４図の（12）
式の通り説明することができる。The theory detailed above is theoretically the same as (12) in Fig. 4.
It can be explained as a formula.

この時、分母を構成するサンプリングタイム条件式co
sβ＋１≠０が肝要であり、常に電圧データサンプリン
グ条件式ｖ_m+1±2v_m＋ｖ_m-1≠０となるように予測制御
する等の方策が必要であることは言うまでもない。At this time, the sampling time conditional expression co that constitutes the denominator
Needless to say, sβ + 1 ≠ 0 is essential, and measures such as predictive control so that the voltage data sampling conditional expression v _{m + 1} ± 2v _m + v _m-1 ≠ 0 are always required.

後述する如く、第４図の式（12）の五式目に示した関
係、すなわち、 の形を導くような電流，電圧のディジタルデータの入力
順序の規定は、式（12）の左辺に示した関係式のみでな
いことは明らかでる。As will be described later, the relation shown in the fifth equation of the equation (12) in FIG. It is clear that the definition of the input order of digital data of current and voltage that leads to the form of is not limited to the relational expression shown on the left side of Expression (12).

すなわち、式（12）の五式目の関係式に到達する電
流，電圧のサンプリングデータの関係であれば悉くこの
発明の主旨に合致すたものとなることはいうまでもな
い。That is, it goes without saying that the relationship of the sampling data of the current and the voltage that reaches the fifth relational expression of the expression (12) is in agreement with the gist of the present invention.

さらに、式（12）のｍにｍ＋ｋまたはｍ−ｋ（但し、
ｋ＝0,1,2,…）を代入したサンプリング値を用いて完全
に等価な結果を得る。一例として式（12）のｍにｍ＋１
を入れると下記第５図の（13）式を得る。Furthermore, m + k or m−k (where
A completely equivalent result is obtained by using the sampling value in which k = 0, 1, 2, ... As an example, m + 1 in m in equation (12)
By inserting, the following equation (13) in Fig. 5 is obtained.

さらに、式（12）に左辺では、サンプリング時間巾β
が演算過程で最終的にβとなる場合を例に説明している
が、βを（ｌ＋１）β（但し、ｌ＝0,1,2,・・・）とな
る如くｍを制御しても第６図式（14）に示した通り、式
（12）と同じ結果を得る。但し、ｉ_m,v_mについてはｍは
不変量とし、ｉ_m及びｖ_mとの加算または減算量、例えば
ｖ_m+2−ｖ_m等の場合にはｖ_m+2（ｌ＋１）−ｖ_mとする。
一例としてｌ＝２の場合を式（12）に適用してβを３β
となる様にｍを制御する。この場合も式（12）と同じ結
果となる。これを第６図式（14）に示す。Furthermore, in the left side of Equation (12), the sampling time width β
Although an example is described in which is finally β in the calculation process, even if m is controlled so that β becomes (l + 1) β (where l = 0,1,2, ...). As shown in the sixth equation (14), the same result as the equation (12) is obtained. However, for i _m and v _m , m is an invariant, and in the case of addition or subtraction with _im and v _m , for example, v _{m + 2} −v _m, v _{m + 2} (l + 1) −v _m And
As an example, the case of l = 2 is applied to the equation (12), and β is 3β.
M is controlled so that In this case as well, the same result as the expression (12) is obtained. This is shown in Fig. 6 (14).

また、第２図には本発明の他の実施例を示す。なお、
図中、第１図と同一符号は同等または相当部分を示す第
２図において、91は電圧データの一時的保管室で、本発
明のタイミングではデータｖ_m-2が保管されているもの
とする。111は乗算回路、131は減算回路、141は加算回
路、181,191は乗算回路,241は乗算回路、251は減算回
路、261は乗算回路、271は減算回路である（ここで、12
〜271を第２の四則演算手段と呼称する）。FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In addition,
In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts, and in FIG. 2, 91 is a temporary storage room for voltage data, and it is assumed that the data v _m-2 is stored at the timing of the present invention. . 111 is a multiplication circuit, 131 is a subtraction circuit, 141 is an addition circuit, 181, 191 are multiplication circuits, 241 is a multiplication circuit, 251 is a subtraction circuit, 261 is a multiplication circuit, and 271 is a subtraction circuit (here, 12
271 is referred to as a second four arithmetic operation means).

次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.

乗算回路111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９からの出力をそれぞれ力して
ｉ_mｖ_m-1を出力している。Multiplication circuit 111, and outputs the i _m v _m-1 to each power output from the temporary storage chamber 9 of the temporary storage chamber 4 and the voltage data of the current data.

減算回路131は、電圧データの一時的保管室8,91から
の出力をそれぞれ入力してｖ_m−ｖ_m-2を出力している。The subtraction circuit 131 inputs the outputs of the voltage data from the temporary storage rooms 8 and 91, respectively, and outputs v _m −v _m−2 .

加算回路141は、電圧データの一時的保管室8,9からの
出力をそれぞれ入力してｖ_m＋ｖ_m-1を出力している。The adder circuit 141 inputs the outputs of the voltage data from the temporary storage rooms 8 and 9, and outputs v _m + v _m-1 .

乗算回路181は、加算回路10,141からの出力をそれぞ
れ力して（ｉ_m＋ｉ_m-1）（ｖ_m＋ｖ_m-1）を出力してい
る。Multiplication circuit 181, and outputs to each power output from the adding circuit 10,141 to _{(i m + i m-1} ) (v m + v m-1).

乗算回路191は、減算回路12,131からの出力をそれぞ
れ力して（ｉ_m+1−ｉ_m-1）（ｖ_m−ｖ_m-2）を出力してい
る。Multiplication circuit 191, and outputs to each power output from the subtraction circuit 12,131 to _{(i m + 1 -i m-} 1) (v m -v m-2).

乗算回路241は、除算回路23及び乗算回路191からの出
力をそれぞれ入力して を出力している（但し、ｖ_m+1−2v_m＋ｖ_m-1≠０とす
る）。The multiplication circuit 241 inputs the outputs from the division circuit 23 and the multiplication circuit 191, respectively. Is output (provided that v _{m + 1} −2v _m + v _m−1 ≠ 0).

減算回路251は、除算回路181,241からの出力をそれぞ
れ入力して を出力している。The subtraction circuit 251 inputs the outputs from the division circuits 181, 241 respectively. Is output.

乗算回路261は、除算回路22及び減算回路251からの出
力をそれぞれ入力して を出力している（但し、ｖ_m+1＋2v_m＋ｖ_m-1≠０とす
る）。The multiplication circuit 261 inputs the outputs from the division circuit 22 and the subtraction circuit 251, respectively. Is output (provided that v _{m + 1} + 2v _m + v _m-1 ≠ 0).

減算回路271は、乗算回路111,261からの出力をそれぞ
れ入力して を出力している。The subtraction circuit 271 inputs the outputs from the multiplication circuits 111 and 261 respectively. Is output.

判定量導出部28には、減算回路271の演算結果Ｉ_pＶ_pc
osθが導出される。The determination amount deriving unit 28 includes a calculation result I _p V _p c of the subtraction circuit 271.
osθ is derived.

以上詳述したこの考え方は、理論的には第７図の式
（15）の通り説明される。This idea detailed above is theoretically explained as the equation (15) in FIG.

ここで、各実施例に適用した電流，電圧のデータサン
プリング式及び関連式を次のように定義する。Here, the current and voltage data sampling formulas and related formulas applied to each embodiment are defined as follows.

（ｖ_m+1±2v_m＋ｖ_m-1≠0; 電圧データサンプリング条件式） （ｉ_m+1＋ｉ_m）（ｖ_m+1＋ｖ_m）； 第１の電流，電圧データサンプリング式 （ｉ_m+1−ｉ_m-1）（ｖ_m+2−ｖ_m）； 第２の電流，電圧データサンプリング式 ｉ_mｖ_m+1； 第３の電流，電圧データサンプリング式 （ｉ_m+1＋ｉ_m-1）（ｖ_m＋ｖ_m-1）； 第４の電流，電圧データサンプリング式 （ｉ_m+1−ｉ_m-1）（ｖ_m−ｖ_m-2）； 第５の電流，電圧データサンプリング式 ｉ_mｖ_m-1； 第６の電流，電圧データサンプリング式 Ｉ_pＶ_p ²（cosβ＋１）； 第１の電気量 Ｖ_p（cosβ＋１）； 第２の電気量 （cosβ＋１≠0;サンプリングタイム条件式） 第１図で述べた通り、この発明では、従来リレーのよ
うに『不変周波数の正弦波であれば、サンプリング時間
巾を電気角30°にとり、３サンプリング前（又は、後）
のデータを使えば、そのデータは、現在のデータよりも
90°前（又は、後）のデータであり、前者をsin成分と
すれば、後者はcos成分となる。』の前提によらない演
算原理とするため、具体的な実施例として入力データの
取り込み順序を規定する四則演算回路を示した。 _{(V m + 1 ± 2v m} + v m-1 ≠ 0; voltage data sampling _{condition) (i m + 1 + i} m) (v m + 1 + v m); first current, voltage data sampling formula (i _{m +1} −i _m−1 ) (v _{m + 2} −v _m ); second current / voltage data sampling formula im _m v _{m + 1} ; third current / voltage data sampling formula (im _{+ 1} + im _{) -1) (v m + v m} -1); fourth current, voltage data sampling formula _{(i m + 1 -i m-} 1) (v m -v m-2); a fifth current, voltage data sampling Expression i _m v _m-1 ; Sixth current / voltage data sampling expression I _p V _p ² (cos β + 1); First electric quantity V _p (cos β + 1); Second electric quantity (cos β + 1 ≠ 0; Sampling time condition 1) As described with reference to FIG. 1, in the present invention, as in the case of the conventional relay, "if the sine wave has an invariable frequency, the sampling time width is set to an electrical angle of 30 °, and 3 samples Ring before (or after)
If you use the data of
The data is 90 ° before (or after), and if the former is the sin component, the latter is the cos component. In order to make the operation principle not based on the premise, the four arithmetic operation circuits that specify the order of inputting the input data are shown as a specific example.

従って、この発明によれば、サンプリング時間巾を系
統周波数に無関係に設定することが可能となるため、50
Hz,60Hzで、サンプリング時間巾を共用化することが可
能となる他、処理装置の処理能力を向上すればする程、
サンプリング時間巾を短く設定し得ることになる。Therefore, according to the present invention, it is possible to set the sampling time width regardless of the system frequency.
It becomes possible to share the sampling time width at Hz and 60 Hz, and the more the processing capacity of the processing device is improved,
The sampling time width can be set short.

具体的にはｍ−１〜ｍ＋２までの４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、サンプリング時間巾を縮めてゆけばさらに高速
度動作が可能となる。Specifically, it is 4 sample data from m-1 to m + 2 (4 sample data from m to m + 3 in the conventional relay), but if the sampling time width is shortened, higher speed operation becomes possible.

また、この４サンプルデータの間、系統の周波数をほ
ぼ一定と見做し得る程度の周波数変動率であれば、すな
わち水力発電機が起動して、定格周波数になるまでの間
の保護にも最適である。Also, if the frequency fluctuation rate is such that the frequency of the system can be considered to be almost constant during these four sample data, that is, it is also optimal for protection until the hydropower generator starts up to the rated frequency. Is.

また、この発明は、時限協調が従来リレーに比べて容
易になる。すなわち従来リレーはタップ値、抑制スプリ
ング、接点間隔等で電源端から負荷端までの間に設置さ
れたリレーの時限協調をとっているが、この発明では負
荷側ほどサンプリング時間巾を短く、電源端側ほどサン
プリング時間巾を長く設定することにより、事故時には
各端をほぼ同一の電流が貫通して事故点に向かって流れ
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。In addition, the present invention facilitates timed cooperation as compared with a conventional relay. That is, in the conventional relay, the relay installed between the power source end and the load end is coordinated by tap value, suppression spring, contact spacing, etc., but in the present invention, the sampling time width is shorter on the load side and the power source end is shorter. By setting the sampling time width to the longer side, almost the same current flows through each end toward the accident point in the event of an accident, so that the relays of the same principle can reliably perform timed cooperation.

この時、併せて演算結果の照合回数を電源端側ほど多
くする等の配慮をすれば信頼度の向上に資する。At this time, if consideration is given to increase the number of times the calculation results are collated toward the power source end side, the reliability can be improved.

さらに、この発明はインピーダンスリレーへ応用も可
能である。Further, the present invention can be applied to an impedance relay.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のようにこの発明によれば、請求項（１）では、
電流、電圧データサンプリング値を用いて判定量を導出
する系統保護の演算式を求め、その演算式の構成に当た
っては第２調波に関連した成分とサンプリング時間巾に
関連した成分を除去し、その分子が第１の電気量他で示
され、分母が第２の電気量（但し、零ではない）で示さ
れる如くサンプリングデータの入力を制御し、四則演算
手段で処理して判定量を出力するので、周波数変動によ
る特性への影響が改善され、50Hz,60Hzのいずれに対し
てもサンプリング時間巾を共用することが可能になると
共に、検出時間の短縮化を図ることができる。また、時
限協調の取り易いリレーが得られる効果がある。As described above, according to the present invention, in claim (1),
An arithmetic expression for system protection that derives the judgment amount using the current and voltage data sampling values is obtained, and in constructing the arithmetic expression, the components related to the second harmonic and the components related to the sampling time width are removed, and the The input of sampling data is controlled so that the numerator is represented by the first electric quantity and the denominator is represented by the second electric quantity (however, it is not zero), and the judgment amount is output by processing by the four arithmetic means. Therefore, the influence of the frequency variation on the characteristics is improved, the sampling time width can be shared for both 50 Hz and 60 Hz, and the detection time can be shortened. Further, there is an effect that a relay which can easily take time coordination is obtained.

また、請求項（２）ないし（３）記載の発明によれ
ば、請求項（１）記載の判定量導出のためのデータ取り
込み順序及び演算処理に基づくアルゴリズムに代わって
異なるアルゴリズムにより四則演算手段を示したので、
請求項（１）の効果と併せて回路構成の選択度が拡大さ
れ、巾広い用途に適用することができる効果がある。Further, according to the inventions of claims (2) to (3), the four arithmetic operation means are replaced by different algorithms in place of the algorithm based on the data acquisition order and the arithmetic processing for deriving the determination amount described in claim (1). I showed you
In addition to the effect of claim (1), the selectivity of the circuit configuration is expanded, and there is an effect that it can be applied to a wide range of applications.

【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
のブロック図、第３図ないし第７図はそれぞれ請求項
（２）ないし請求項（３）の実施例に適用される演算式
の展開図、第８図は従来のディジタルリレーのアルゴリ
ズムを説明するための波形図である。 図において、１は電流データの配分路、２は電圧データ
の配分路、３〜５は電流データの一時的保管室、６〜９
は電圧データの一時的保管室（３〜９は電気量データの
一時的保管手段）、10〜271は第1,第２の四則演算（手
段）回路、28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 FIGS. 3 to 7 are claims (2), respectively. 8 is a development diagram of the arithmetic expression applied to the embodiment of claim (3), and FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the algorithm of the conventional digital relay. In the figure, 1 is a distribution path for current data, 2 is a distribution path for voltage data, 3-5 are temporary storage rooms for current data, and 6-9.
Is a temporary storage room for voltage data (3 to 9 is a temporary storage means for electric quantity data), 10 to 271 are first and second four arithmetic (means) circuits, and 28 is a judgment amount deriving unit. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (3)

(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
リングして一時保管する電流データの一時的保管手段及
び電圧データの一時的保管手段と、前記一時的保管手段
に格納された電流データ及び電圧データのサンプリング
値を用いて下記第１の電気量及び第２の電気量を演算処
理して出力する演算手段と、その第１の電気量を第２の
電気量で除して得た値に電圧、電流の振巾値位相差を乗
じて下記電力方向成分を求め、下記サンプリング条件式
が零でなく、かつその電力方向成分が零以上である時に
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。1. A temporary storage means for storing current data and a temporary storage means for storing voltage data and current data obtained by detecting voltage and current of a power system for a predetermined sampling time width and temporarily storing the data, An arithmetic means for arithmetically processing and outputting the following first electricity quantity and second electricity quantity using sampling values of the current data and voltage data stored in the temporary storage means, and the first electricity quantity The value obtained by dividing by the amount of electricity of 2 is multiplied by the amplitude difference phase difference of voltage and current to obtain the following power direction component, and the following sampling conditional expression is not zero, and the power direction component is zero or more. A protective relay that includes a determination amount derivation unit that sometimes outputs a determination result. 【請求項２】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
リングして一時保管する電流データの一時的保管手段及
び電圧データの一時的保管手段と、前記一時的保管手段
に格納された電流データ及び電圧データのサンプリング
値を用いて演算処理する演算手段と、前記電流データの
一時的保管手段及び電圧データの一時的保管手段へのサ
ンプリングデータ取り込み順序及び演算処理として、下
記第２の電圧データサンプリング式に下記第２の電流、
電圧データサンプリング式を乗じた値を下記第１の電
流、電圧データサンプリング式から減じ、その減じた値
に下記第１の電圧データサンプリング式を乗ずる如く規
定し、下記電圧データサンプリング条件式が零でないこ
とを条件に演算して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。2. A current data temporary storage means and a voltage data temporary storage means for temporarily storing the voltage data and the current data, which have detected the voltage and current of the power system, by sampling the data for a predetermined sampling time width. Calculation means for performing calculation processing using the sampling values of the current data and voltage data stored in the temporary storage means, and the order and calculation of sampling data to the temporary storage means for the current data and the temporary storage means for the voltage data As processing, the following second current is added to the following second voltage data sampling formula,
The value obtained by multiplying the voltage data sampling formula is subtracted from the following first current and voltage data sampling formula, and it is specified that the reduced value is multiplied by the first voltage data sampling formula below, and the following voltage data sampling conditional formula is not zero. And a determination amount derivation unit that outputs a determination result under the above condition. 【請求項３】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
リングして一時保管する電流データの一時的保管手段及
び電圧データの一時的保管手段と、前記一時的保管手段
に格納された電流データ及び電圧データのサンプリング
値を用いて演算処理する演算手段と、前記電流データの
一時的保管手段及び電圧データの一時的保管手段へのサ
ンプリングデータ取り込み順序及び演算処理として、下
記第２の電圧データサンプリング式と下記第５の電流、
電圧データサンプリング式を乗じた値を下記第４の電
流、電圧データサンプリング式から減じ、その減じた値
に下記第１の電圧データサンプリング式を乗ずる如く規
定し、下記電圧データサンプリング条件式が零でないこ
とを条件に演算して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。 第１の電気量： Ｉ_PＶ_P ²（cosβ＋１） 第２の電気量： Ｖ_P（cosβ＋１） 第１の電圧データサンプリング式： 第２の電圧データサンプリング式： 電圧データサンプリング条件式： ｖ_m+1±2v_m＋ｖ_m-1≠０ 第１の電流、電圧データサンプリング式： （ｉ_m+1＋ｉ_m）（ｖ_m+1＋ｖ_m） 第２の電流、電圧データサンプリング式： （ｉ_m+1−ｉ_m-1）（ｖ_m+2−ｖ_m） 第３の電流、電圧データサンプリング式： ｉ_mｖ_m+1 第４の電流、電圧データサンプリング式： （ｉ_m＋ｉ_m-1）（ｖ_m＋ｖ_m-1） 第５の電流、電圧データサンプリング式： （ｉ_m+1−ｉ_m-1）（ｖ_m−ｖ_m-2） 第６の電流、電圧データサンプリング式： ｉ_mｖ_m-1 サンプリングタイム条件式： cosβ＋１≠０ 電力方向成分： Ｉ_PＶ_Pcosθ ここで、Ｉ_P：電流の振巾値 Ｖ_P：電圧の振巾値 β：サンプリング時間（間隔）巾 θ：電圧、電流の位相差 ｉ_m：電流データ ｖ_m：電圧データ3. A current data temporary storage means and a voltage data temporary storage means for temporarily storing voltage data and current data obtained by detecting voltage and current of a power system by sampling for a predetermined sampling time width. Calculation means for performing calculation processing using the sampling values of the current data and voltage data stored in the temporary storage means, and the order and calculation of sampling data to the temporary storage means for the current data and the temporary storage means for the voltage data As processing, the following second voltage data sampling formula and the following fifth current,
The value obtained by multiplying the voltage data sampling formula is subtracted from the fourth current and voltage data sampling formula below, and the reduced value is specified to be multiplied by the first voltage data sampling formula below, and the following voltage data sampling conditional formula is not zero. And a determination amount derivation unit that outputs a determination result under the above condition. First quantity of electricity: I _P V _P ² (cos β + 1) Second quantity of electricity: V _P (cos β + 1) First voltage data sampling formula: Second voltage data sampling formula: Voltage data sampling _{condition: v m + 1 ± 2v m} + v m-1 ≠ 0 first current, voltage data sampling _{formula: (i m + 1 + i} m) (v m + 1 + v m) a second current, voltage data sampling _{formula: (i m + 1 -i m} -1) (v m + 2 -v m) a third current, voltage data sampling formula: i _m v _{m + 1} fourth current, voltage data sampling formula _{: (i m + i m-} 1) (v m + v m-1) fifth current, voltage data sampling _{formula: (i m + 1 -i m} -1) (v m -v m-2) of the sixth Current / voltage data Sampling formula: im _m v _m-1 Sampling time Conditional formula: cos β + 1 ≠ 0 Power direction component: I _P V _P cos θ where I _P : Current amplitude value V _P : Voltage amplitude value β : sampling time (interval) width theta: voltage, phase difference of the current i _m: current data v _m: voltage data