JP4818188B2 - Frequency change measuring device, frequency change rate measuring device, and power system control protection device - Google Patents
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Description
この発明は、電力系統制御保護装置において電力系統の周波数の変化分或いは変化率を必要とする装置で使用される周波数変化分測定装置、周波数変化率測定装置および電力系統制御保護装置に関するものである。 The present invention relates to a frequency change measuring device, a frequency change rate measuring device, and a power system control protection device used in a device that requires a change or rate of change in the frequency of the power system in the power system control protection device. .
電力系統制御保護装置は、潮流が複雑に変化する電力系統を安定に運用するための重要な設備であるが、構成する装置の中には、周波数の変化分或いは変化率が必要になる場合がある。例えば、直流制御装置や、ＦＡＣＴＳ（Flexible AC Transmission System：フレキシブル交流送電システム）、ＰＳＳ（Power System Stabilizer：系統を安定化するための補助励磁装置）などでは周波数変化分の入力が必要になる。また、系統安定化装置（ＰＳＳ）では、中央制御装置は、負荷制御端末から自端末の周波数変化率を受け取り、それが一定の起動閾値を超えること（これを「９５Ｄ」と称している）をＦＳ（フェイルセーフ）条件として、負荷制御端末に遮断指令を発行する９５Ｄ起動方法が広く採用されている。 The power system control and protection device is an important facility for stably operating a power system in which tidal currents change in a complex manner. is there. For example, in a DC control device, FACTS (Flexible AC Transmission System), PSS (Power System Stabilizer), etc., it is necessary to input the amount of frequency change. Further, in the system stabilization device (PSS), the central control device receives the frequency change rate of its own terminal from the load control terminal, and it exceeds a certain activation threshold (this is referred to as “95D”). As an FS (fail safe) condition, a 95D activation method for issuing a shut-off command to a load control terminal is widely adopted.
ところで、電力系統の周波数を測定する手法として、従来、一般的に使用されているゼロクロス法は、ゼロレベルを同一方向にクロスする２つの隣接ゼロクロス点間の時間幅を基本周波数の１周期として検出する手法であるが、このゼロクロス法は、高調波成分やノイズ成分の影響を受け易いという問題がある。 By the way, as a method of measuring the frequency of the power system, the conventionally used zero cross method detects the time width between two adjacent zero cross points that cross the zero level in the same direction as one period of the basic frequency. However, the zero cross method has a problem that it is easily influenced by harmonic components and noise components.
そのため、このゼロクロス法によって測定した電力系統の周波数の変化分或いは変化率を用いる場合、周波数変化率の９５Ｄ起動を起こす瞬時値に、電圧フリッカの影響で非常に大きな変動が生じるので、誤った９５Ｄ起動が頻発することがあり、改善が望まれている。 Therefore, when using the change or rate of change of the frequency of the power system measured by the zero cross method, the instantaneous value that causes 95D activation of the frequency change rate has a very large fluctuation due to the influence of voltage flicker. Start-up may occur frequently and improvements are desired.
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、電力系統にリアルタイムで現れる位相急変（電圧フリッカ）に影響されずに、高精度かつ安定な周波数変化分及び変化率を測定可能な周波数変化分及び変化率測定装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and is capable of measuring a highly accurate and stable frequency change and change rate without being affected by a sudden phase change (voltage flicker) that appears in real time in the power system. And it aims at obtaining a change rate measuring device.
上述した目的を達成するために、この発明にかかる周波数変化分測定装置は、基準波の１周期を４Ｎ（Ｎは正の整数）等分した各サンプルタイミングで取得した電力系統の電圧瞬時値サンプリングデータを用いて複素平面上に表した電圧回転ベクトルの振幅値を、前記基準波の１周期における電圧瞬時値サンプリングデータを用いた積分演算で算出する電圧振幅算出手段と、前記電圧振幅算出手段が算出した電圧振幅値を前記基準波の１周期以上の期間に渡る移動平均処理を行って平均化する電圧振幅平均値算出手段と、隣接する２つの電圧回転ベクトルの先端間の間隔である弦長を前記基準波の１周期における電圧瞬時値サンプリングデータを用いた積分演算で算出する弦長算出手段と、前記弦長算出手段が算出した弦長を前記基準波の１周期以上の期間に渡る移動平均処理を行って平均化する弦長平均値算出手段と、前記電圧振幅平均値算出手段が算出した電圧振幅平均値と前記弦長平均値算出手段が算出した弦長平均値とを用いて電圧回転ベクトルの回転位相角を算出する回転位相角算出手段と、前記回転位相角算出手段が算出した回転位相角を前記基準波の１周期以上の期間に渡る移動平均処理を行って平均化する回転位相角平均値算出手段と、前記基準波の周波数と前記回転位相角平均値算出手段が算出した回転位相角平均値とを用いて当該電力系統の静的周波数を算出する周波数算出手段と、一定期間離れた２つのサンプルタイミングの各々における２つの前記静的周波数の差分を取って周波数変化分の瞬時値を求める周波数変化分瞬時値算出手段と、前記周波数変化分瞬時値算出手段が算出した周波数変化分瞬時値を一定期間に渡る移動平均処理を行って平均化する周波数変化分平均値算出手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the frequency change measuring apparatus according to the present invention is a sampling of instantaneous voltage values of a power system obtained at each sample timing obtained by equally dividing one period of a reference wave by 4N (N is a positive integer). Voltage amplitude calculating means for calculating an amplitude value of a voltage rotation vector represented on a complex plane using data by integration calculation using voltage instantaneous value sampling data in one cycle of the reference wave; and the voltage amplitude calculating means, A chord length which is an interval between the voltage amplitude average value calculation means for averaging the calculated voltage amplitude value by performing a moving average process over a period of one cycle or more of the reference wave, and two adjacent voltage rotation vectors. The chord length calculation means for calculating the chord length calculated by the chord length calculation means by using the integral calculation using the voltage instantaneous value sampling data in one cycle of the reference wave, and the chord length calculated by the chord length calculation means as 1 A chord length average value calculating means for averaging by performing a moving average process over a period of time, a voltage amplitude average value calculated by the voltage amplitude average value calculating means, and a chord length calculated by the chord length average value calculating means Rotation phase angle calculation means for calculating the rotation phase angle of the voltage rotation vector using the average value, and moving average processing over the period of one cycle or more of the reference wave using the rotation phase angle calculated by the rotation phase angle calculation means Rotating phase angle average value calculating means for performing averaging and calculating the static frequency of the power system using the frequency of the reference wave and the rotating phase angle average value calculated by the rotating phase angle average value calculating means A frequency calculating means for calculating a frequency change instantaneous value by obtaining a difference between the two static frequencies at each of two sample timings separated by a fixed period, and obtaining an instantaneous value of the frequency change; and the frequency change The frequency variation instantaneous value instantaneous value calculating means is calculated by performing a moving average process over a predetermined period; and a frequency variation average calculating means for averaging.
この発明によれば、電圧回転ベクトルの振幅値を積分手法によって算出しそれを移動平均化する。また、隣接電圧回転ベクトル先端間の弦長を積分手法によって算出しそれを移動平均化する。そして、電圧振幅平均値と弦長平均値とから回転位相角を求めそれを移動平均化し、その移動平均化した回転位相角平均値と基準波の周波数とを用いて位相急変に影響されない静的周波数を算出する。このように求めた位相急変に影響されない静的周波数を用いて、一定期間離れた周波数間の変化分瞬時値を移動平均化する。これによって、電力系統にリアルタイムで現れる位相急変に影響されずに高精度かつ安定な周波数変化分が測定できるという効果を奏する。 According to the present invention, the amplitude value of the voltage rotation vector is calculated by the integration method, and is averaged. In addition, the chord length between adjacent voltage rotation vector tips is calculated by an integration method and is averaged. Then, the rotational phase angle is obtained from the voltage amplitude average value and the chord length average value, and the moving phase is averaged, and the moving average of the rotational phase angle average value and the frequency of the reference wave are used for static Calculate the frequency. Using the static frequency that is not influenced by the sudden phase change thus obtained, the instantaneous value of the change between the frequencies separated by a certain period is moving averaged. As a result, there is an effect that a highly accurate and stable frequency change can be measured without being affected by a sudden phase change that appears in real time in the power system.
以下に図面を参照して、この発明にかかる周波数変化分及び変化率測定装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a frequency change and change rate measuring apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
ここで、この発明の理解を容易にするため、本発明者が既に提案した２つの周波数測定法（静的周波数測定法、動的周波数測定法）の概要を説明する。そして、図１０を参照して、従来の「ゼロクロス法」と、本発明者による「静的周波数測定法」「動的周波数測定法」とによる測定周波数の各々を基本周波数として周波数変化分及び変化率測定装置を構成した場合に４つの系統現象における変化率検出性能を比較し、それに対して上記のように構成される「この発明による手法」ではどのような点を改善するものであるかを説明する。 Here, in order to facilitate understanding of the present invention, an outline of two frequency measurement methods (static frequency measurement method and dynamic frequency measurement method) already proposed by the present inventor will be described. Then, referring to FIG. 10, the frequency change and change are based on the measurement frequency according to the conventional “zero cross method” and the “static frequency measurement method” and “dynamic frequency measurement method” by the present inventor as the fundamental frequency. When the rate measurement device is configured, the rate of change detection performance in the four system phenomena is compared, and on the other hand, what is improved by the “method according to the present invention” configured as described above? explain.
本発明者は、交流電圧を複素平面上で反時計回り方向に回転する電圧ベクトルとして表現する手法を用いて、ノイズ等の多い電力系統で系統ノイズの影響を大幅に除去して高速に系統周波数の測定が行える周波数測定装置を先に出願した（特許文献１）。 The present inventor has used a technique for expressing an AC voltage as a voltage vector that rotates counterclockwise on a complex plane, and greatly eliminates the influence of system noise in a noisy power system, and system frequency is increased at high speed. A frequency measurement apparatus capable of measuring the above has been filed earlier (Patent Document 1).
概要を説明する。２つの測定点のうち先行する測定点での電圧値を複素座標の虚数部とし、後続する測定点での電圧値を複素座標の実数部とする複素平面上の電圧ベクトルは、測定時間の経過とともに複素平面上を反時計回り方向に回転する。隣接する２つ電圧回転ベクトルの各先端間の間隔である弦長を算出しそれの１周期分を加算する。また、１周期における各測定点での測定電圧から電圧実効値を求める。そして、１つの測定点での１周期前後における両電圧実効値と前記した弦長の加算値とから電圧ベクトルの位相角を算出し電力系統の周波数を求める。 An outline will be described. The voltage vector on the complex plane where the voltage value at the preceding measurement point of the two measurement points is the imaginary part of the complex coordinates and the voltage value at the subsequent measurement point is the real part of the complex coordinates is At the same time, it rotates counterclockwise on the complex plane. The chord length, which is the distance between the tips of two adjacent voltage rotation vectors, is calculated, and one period is added. Further, the effective voltage value is obtained from the measured voltage at each measurement point in one cycle. Then, the phase angle of the voltage vector is calculated from both voltage effective values at around one cycle at one measurement point and the added value of the chord length, and the frequency of the power system is obtained.
特許文献１にて提案した上記の測定手法を静的周波数測定法と称しているが、本発明者は、その後、同じ静的周波数測定法において、回転電圧ベクトルの振幅と弦長の計算式を改善して測定精度を上げ、計測周波数範囲の拡大を図った周波数測定装置を先に出願した（特願平２００６−１５３６４９号）。加えて、本発明者は、測定点毎の周波数変化率を計測し、高精度に安定な現時点の動的周波数を計測する動的周波数測定法を用いた周波数測定装置を先に出願した。
The above-described measurement method proposed in
次に、図１０では、系統現象として、（１）電圧フリッカなし＋周波数変化なし、（２）電圧フリッカなし＋周波数変化あり、（３）電圧フリッカあり＋周波数変化なし、（４）電圧フリッカあり＋周波数変化あり、の４つが示されている。 Next, in FIG. 10, as system phenomena, (1) no voltage flicker + no frequency change, (2) no voltage flicker + frequency change, (3) voltage flicker + no frequency change, (4) voltage flicker + Frequency changes are shown.
ここで、「電圧フリッカなし」は、電圧波形に位相急変がなく、正弦波形となる状況である。これに対して「電圧フリッカあり」は、電圧波形に位相急変があり、周波数の測定に大きな影響が出る状況である。 Here, “no voltage flicker” is a situation in which the voltage waveform has no sudden phase change and becomes a sine waveform. On the other hand, “with voltage flicker” is a situation in which there is a sudden phase change in the voltage waveform, which greatly affects the frequency measurement.
また、「周波数変化なし」は、系統周波数変化率が起動閾値以内で変動し、当該周波数変化分及び変化率測定装置が９５Ｄ起動をすべきでない状況である。これに対して「周波数変化あり」は、系統周波数変化率が起動閾値以上に変動し、当該周波数変化分及び変化率測定装置が高速に９５Ｄ起動をすべき状況である。 “No frequency change” is a situation in which the system frequency change rate fluctuates within the activation threshold and the frequency change and change rate measurement device should not start 95D. On the other hand, “with frequency change” is a situation in which the system frequency change rate fluctuates beyond the activation threshold, and the frequency change and change rate measurement device should start 95D at high speed.
そして、○印は、周波数変化率の測定結果は、問題ないことを示す。×印は、周波数変化率の測定結果によっては誤動作問題があることを示す。誤動作とは、周波数変化なしにも関わらず、電圧フリッカの影響で起動されることである。△印は、周波数変化率の測定結果によっては誤動作或いは不動作問題の可能性があることを示す。不動作とは、周波数変化があり、起動しない或いは起動が遅くなることである。 The circles indicate that there is no problem with the measurement result of the frequency change rate. A cross indicates that there is a malfunction problem depending on the measurement result of the frequency change rate. The malfunction is to be activated due to the influence of voltage flicker despite no frequency change. Δ indicates that there is a possibility of malfunction or malfunction depending on the measurement result of the frequency change rate. Non-operation means that there is a change in frequency and the activation is not performed or the activation is delayed.
さて、図１０において、「ゼロクロス法」を採用する場合、系統現象が（１）（２）（４）の状況での評価結果は、○印であるが、系統現象が（３）の状況での評価結果は、×印である。 In FIG. 10, when the “zero cross method” is adopted, the evaluation result in the situation of the system phenomenon (1), (2), and (4) is ○ mark, but the system phenomenon is in the situation of (3). The evaluation result of is a cross.
すなわち、「ゼロクロス法」を採用する場合は、周波数変化率の９５Ｄ起動を起こす瞬時値に、電圧フリッカの影響で非常に大きな変動が生じる。これは、誤った９５Ｄ起動が頻発することを意味する。方策として照合回数の大幅な増加などの対策を取ることも考えられるが、そうすると、実際の９５Ｄ起動が遅くなる可能性があり、実施することができない。そのため、前記したように、妥当な対策のない現在では、９５Ｄの頻繁な誤起動があり、改善が望まれている。 In other words, when the “zero cross method” is employed, a very large fluctuation occurs due to the influence of voltage flicker on the instantaneous value causing the 95D activation of the frequency change rate. This means that erroneous 95D activation occurs frequently. Although measures such as a significant increase in the number of verifications may be taken as a measure, in that case, the actual 95D activation may be delayed and cannot be implemented. For this reason, as described above, there is a frequent erroneous start of 95D at present when there is no appropriate countermeasure, and improvement is desired.
一方、先に提案した「静的周波数測定法」を採用する場合、系統現象が（１）（２）（４）の状況での評価結果は、○印であるが、系統現象が（３）の状況での評価結果は、△印である。これに対して「動的周波数測定法」を採用する場合、系統現象が（１）（２）（３）の状況での評価結果は、○印であるが、系統現象が（４）の状況での評価結果は、△印である。 On the other hand, when the previously proposed “static frequency measurement method” is adopted, the evaluation result in the situation of the system phenomenon (1), (2), and (4) is ○ mark, but the system phenomenon is (3) The evaluation result in the situation of is △ mark. On the other hand, when the “dynamic frequency measurement method” is adopted, the evaluation result in the situation of the system phenomenon (1), (2), and (3) is ○ mark, but the system phenomenon is the situation of (4). The evaluation result at is a Δ mark.
すなわち、「動的周波数測定法」を採用する場合は、位相急変（電圧フリッカ）があると、原理上周波数変化の傾向検出が鈍くなるので、９５Ｄ起動が遅くなる可能性がある。この点、「静的周波数測定法」を採用する場合は、位相急変の影響を除去できれば、系統現象（１）〜（４）の全てに対応できる所望の周波数変化分及び変化率測定装置を構成できることが解る。すなわち、「この発明による手法」は、先に提案した「静的周波数測定法」に位相急変の影響を除去できる方策を施し、４つの系統現象（１）〜（４）のいずれにも対応できるようにしたものである。以下、具体的に、実施の形態として説明する。 That is, when the “dynamic frequency measurement method” is adopted, if there is a sudden phase change (voltage flicker), the detection of the tendency of frequency change becomes slow in principle, and there is a possibility that the 95D start-up will be delayed. In this regard, when the “static frequency measurement method” is adopted, if the influence of the sudden phase change can be eliminated, a desired frequency change and change rate measuring apparatus capable of dealing with all the system phenomena (1) to (4) is configured. I understand what I can do. That is, the “method according to the present invention” can cope with any of the four system phenomena (1) to (4) by applying a measure that can eliminate the influence of the sudden phase change to the previously proposed “static frequency measurement method”. It is what I did. Hereinafter, the embodiment will be specifically described.
図１は、この発明の一実施の形態による周波数変化分及び変化率測定装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a frequency change and change rate measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
図１において、この実施の形態による周波数変化分及び変化率測定装置１は、電圧・電流計測手段２と、Ａ／Ｄ変換手段３と、電圧振幅及びその移動平均値算出手段４と、弦長及びその移動平均値算出手段５と、回転位相角及びその移動平均値算出手段６と、周波数算出手段７と、周波数変化分瞬時値算出手段８と、周波数変化分平均値算出手段９と、周波数変化率平均値算出手段１０と、周波数変化分及び変化率制御出力手段１１と、表示手段１２と、記憶手段１３とを備えている。
In FIG. 1, a frequency change and change
電圧・電流計測手段２は、電力系統１４の送電線に装着されたＰＴ（計器用変圧器）を用いて系統電圧を計測する、或いは、電力系統１４の送電線に装着された図示しないＣＴ（変流器）を用いて系統電流を計測し、それを系統電圧に変換する。
The voltage / current measuring means 2 measures a system voltage using a PT (instrument transformer) attached to the transmission line of the
Ａ／Ｄ変換手段３は、基準波の１周期を４Ｎ（Ｎは正の整数）等分した各々のサンプルタイミングで電圧・電流計測手段２からの系統電圧信号をサンプリングして時系列のデジタルデータ（電圧瞬時値データ）に変換する。基準波の複数周期に跨って変換された時系列の電圧瞬時値データは、記憶手段１３に格納される。 The A / D conversion means 3 samples the system voltage signal from the voltage / current measurement means 2 at each sample timing obtained by equally dividing one period of the reference wave by 4N (N is a positive integer), and time-series digital data Convert to (Voltage instantaneous value data). Time-series voltage instantaneous value data converted over a plurality of cycles of the reference wave is stored in the storage means 13.
電圧振幅及びその移動平均値算出手段４は、まず、記憶手段１３から１周期分の電圧瞬時値データを取り出し、その電圧瞬時値データを用いて複素平面上に表した電圧回転ベクトルの振幅値を、その１周期分の電圧瞬時値データを用いた積分演算を行って算出し、それを記憶手段１３に逐一格納する。そして、記憶手段１３から１周期以上の電圧振幅計算結果を取り出し、移動平均処理を行って電圧振幅値を平均化し、それを記憶手段１３に逐一格納する。 The voltage amplitude and moving average value calculation means 4 first takes out voltage instantaneous value data for one cycle from the storage means 13, and uses the voltage instantaneous value data to obtain the amplitude value of the voltage rotation vector represented on the complex plane. Then, the integration calculation using the voltage instantaneous value data for one cycle is performed and stored in the storage means 13 one by one. Then, a voltage amplitude calculation result of one cycle or more is taken out from the storage means 13 and a moving average process is performed to average the voltage amplitude values, which are stored in the storage means 13 one by one.
弦長及びその移動平均値算出手段５は、まず、隣接する２つの電圧回転ベクトルの先端間の間隔である弦長を、記憶手段１３から取り出した１周期分の電圧瞬時値データを用いた積分演算を行って算出し、それを記憶手段１３に逐一格納する。そして、記憶手段１３から１周期以上の弦長計算結果を取り出し、移動平均処理を行って弦長を平均化し、それを記憶手段１３に逐一格納する。 The chord length and its moving average value calculation means 5 first integrates the chord length, which is the distance between the tips of two adjacent voltage rotation vectors, using the voltage instantaneous value data for one period taken out from the storage means 13. Calculations are made by calculation and stored in the storage means 13 one by one. Then, a chord length calculation result of one cycle or more is taken out from the storage means 13 and a moving average process is performed to average the chord lengths, which are stored in the storage means 13 one by one.
回転位相角及びその移動平均値算出手段６は、まず、記憶手段１３から平均化した電圧振幅値、弦長を取り出して回転位相角を計算し、それを記憶手段１３に逐一格納する。そして、記憶手段１３から１周期以上の回転位相角計算結果を取り出し、移動平均処理を行って回転位相角を平均化し、それを記憶手段１３に逐一格納する。 The rotation phase angle and moving average value calculation means 6 first takes out the averaged voltage amplitude value and chord length from the storage means 13 to calculate the rotation phase angle, and stores it in the storage means 13 one by one. Then, a rotational phase angle calculation result of one cycle or more is taken out from the storage means 13, a moving average process is performed, the rotational phase angles are averaged, and stored in the storage means 13 one by one.
周波数算出手段７は、記憶手段１３から回転位相角平均値を取り出して周波数を計算し、それを記憶手段１３に逐一格納する。ここで、位相急変（電圧フリッカ）などの影響がある場合は、回転位相角を用いて計算された静的周波数には一定の誤差が存在するので、この実施の形態では、回転位相角平均値を用いることにし、位相急変（電圧フリッカ）などの影響を回避して誤差を少なくするようにしてある。 The frequency calculation means 7 takes out the rotational phase angle average value from the storage means 13, calculates the frequency, and stores it in the storage means 13 one by one. Here, when there is an influence such as sudden phase change (voltage flicker), there is a certain error in the static frequency calculated using the rotational phase angle. Thus, the error is reduced by avoiding the influence of a sudden phase change (voltage flicker) or the like.
周波数変化分瞬時値算出手段８は、記憶手段１３から各測定時点の周波数を取り出し、或る時点の周波数と一定時間前の周波数との差分を算出し、それを或る時点での周波数変化分瞬時値として記憶手段１３に逐一格納する。 The frequency change instantaneous value calculation means 8 takes out the frequency at each measurement time from the storage means 13, calculates the difference between the frequency at a certain time and the frequency before a certain time, and calculates the difference between the frequency change at a certain time. The instantaneous value is stored in the storage means 13 one by one.
周波数変化分平均値算出手段９は、記憶手段１３から一定時間（ｍＴ：ｍは指定の整数、Ｔはサンプリング間隔）内の周波数変化分瞬時値を取り出し、それに移動平均処理を施した周波数変化分平均値を記憶手段１３に逐一格納する。 The frequency change average value calculation means 9 takes out an instantaneous value of frequency change within a predetermined time (mT: m is a specified integer, T is a sampling interval) from the storage means 13, and performs frequency averaging on the frequency change. The average value is stored in the storage means 13 one by one.
周波数変化率平均値算出手段１０は、記憶手段１３から周波数変化分平均値を取り出し、それを一定時間ｎＴ（ｎは指定の整数）で割り算して周波数変化率の平均値を算出し、それを記憶手段１３に逐一格納する。 The frequency change rate average value calculating means 10 takes out the frequency change average value from the storage means 13 and divides it by a predetermined time nT (n is a specified integer) to calculate the average value of the frequency change rate. Store in the storage means 13 one by one.
周波数変化分及び変化率制御出力手段１１は、当該装置が周波数変化分測定装置である場合は以上のようにして記憶手段１３に格納された周波数変化分を制御出力として、また当該装置が周波数変化率測定装置である場合は以上のようにして記憶手段１３に格納された周波数変化率を制御出力として、中央制御装置などの他の装置を出力すること、また、それらが所定の閾値を超えたとして中央制御装置などの他の装置から指令を受け取ると電力系統１４の送電線に介在するＣＢ（遮断器）に遮断指令を発行することを行う。
When the device is a frequency change measuring device, the frequency change and change rate
表示手段１２は、以上のようにして記憶手段１３に格納された周波数変化分及び変化率を含む計算結果を表示装置に表示する。
The
記憶手段１３は、ＣＰＵが実現する、以上の電圧振幅及びその移動平均値算出手段４、弦長及びその移動平均値算出手段５、回転位相角及びその移動平均値算出手段６、周波数算出手段７、周波数変化分瞬時値算出手段８、周波数変化分平均値算出手段９、周波数変化率算出手段１０、周波数変化分及び変化率制御出力手段１１、表示手段１２の各プログラムが格納されるＲＯＭ、電力系統の電圧瞬時値時系列デジタルデータと上記した各手段の演算結果とを格納するＲＡＭで構成される。 The storage means 13 is realized by the CPU, and the voltage amplitude and moving average value calculating means 4, the chord length and moving average value calculating means 5, the rotation phase angle and moving average value calculating means 6 and the frequency calculating means 7 are realized. , A frequency change instantaneous value calculation means 8, a frequency change average value calculation means 9, a frequency change rate calculation means 10, a frequency change and change rate control output means 11, a ROM storing each program of the display means 12, a power It is composed of a RAM for storing the voltage instantaneous value time-series digital data of the system and the calculation results of each means described above.
図１では、電力系統の電圧瞬時値時系列デジタルデータを電圧・電流計測手段２、Ａ／Ｄ変換手段３を用いて取得し記憶手段１３に格納する構成を示したが、電力系統の電圧瞬時値時系列デジタルデータを別の経路から入手して記憶手段１３に格納できる場合は、電圧・電流計測手段２、Ａ／Ｄ変換手段３を省略することができる。
FIG. 1 shows a configuration in which the voltage instantaneous value time-series digital data of the power system is acquired using the voltage / current measuring means 2 and the A / D conversion means 3 and stored in the storage means 13. When the value time-series digital data can be obtained from another route and stored in the
次に、図１〜図３を参照して、以上のように構成される周波数変化分及び変化率測定装置１の動作について説明する。なお、図２は、周波数変化分及び変化率の測定手順を説明するフローチャートである。図２では、処理手順を示すステップは、「ＳＴ」と表記している。図３は、図２に示す周波数変化分瞬時値算出手順（ＳＴ１０６）から周波数変化率平均値算出手順（ＳＴ１０８）までの処理動作を説明するタイムチャートである。
Next, the operation of the frequency change and change
図２において、ＳＴ１０１では、電圧電流計測手段２とＡ／Ｄ変換手段３が電力系統の電圧瞬時値時系列デジタルデータを取得する。周波数計測用の入力電圧には、相電圧（Ａ相電圧、Ｂ相電圧、Ｃ相電圧のいずれか１相の電圧）、あるいは、線間電圧（ＡＢ線間電圧、ＢＣ線間電圧、ＡＣ線間電圧のいずれか１つの線間電圧）を使用することができる。つまり、ここで用いる周波数計測用の入力電圧には、１相の電圧或いは１つの線間電圧である。交流回路の電圧瞬時値ｖは、フーリエ変換によれば、以下の式（１）で表わすことができる。 In FIG. 2, in ST101, the voltage / current measurement means 2 and the A / D conversion means 3 acquire the voltage instantaneous value time-series digital data of the power system. The input voltage for frequency measurement includes a phase voltage (A phase voltage, B phase voltage, or C phase voltage), or a line voltage (AB line voltage, BC line voltage, AC line) Any one of the line voltages) can be used. That is, the frequency measurement input voltage used here is a one-phase voltage or a single line voltage. The instantaneous voltage v of the AC circuit can be expressed by the following equation (1) according to Fourier transform.
但し、式（１）において、Ｖは基本波電圧振幅、ωは基本波角速度、ψは基本波電圧初期位相、Ｖkはｋ次高調波電圧振幅、ωkはｋ次高調波電圧角速度、ψkはｋ次高調波電圧初期位相、Ｍは任意の大きさの正の整数である。すなわち、式（１）に示すように、電圧瞬時値νは、電圧基本波成分と複数の電圧高調波成分とで構成される。なお、以下に示す式展開では、説明を簡単にするため、電圧高調波成分を省略している。これは、電圧高調波成分を無視する意味ではなく、本発明では積分計算手法を用いるので高調波の影響を除去できることによる。 However, in Formula (1), V is fundamental wave voltage amplitude, ω is fundamental wave angular velocity, ψ is fundamental wave voltage initial phase, V k is k-order harmonic voltage amplitude, ω k is k-order harmonic voltage angular velocity, ψ k is an initial phase of the k-th harmonic voltage, and M is a positive integer having an arbitrary magnitude. That is, as shown in Expression (1), the voltage instantaneous value ν is composed of a voltage fundamental wave component and a plurality of voltage harmonic components. In the following formula expansion, voltage harmonic components are omitted for the sake of simplicity. This does not mean that the voltage harmonic component is ignored. In the present invention, the integral calculation method is used, so that the influence of the harmonic can be removed.
電圧回転ベクトルは、前記したように、隣接する２つのサンプル点で得られた電圧瞬時値のうち、先行する電圧瞬時値を複素座標の虚数部とし、後続する電圧瞬時値を複素座標の実数部として表現される複素平面上の電圧ベクトルであり、サンプル点の時間経過とともに複素平面上を反時計回り方向に回転する。この電圧回転ベクトルの実数部ｖｒｅと虚数部ｉｍは次の式（２）で表せる。なお、以降に示す各式で用いる電圧瞬時値ｖは、この電圧回転ベクトルの実数部ｖｒｅを示している。 As described above, the voltage rotation vector has the preceding voltage instantaneous value as the imaginary part of the complex coordinate among the voltage instantaneous values obtained at the two adjacent sample points, and the subsequent voltage instantaneous value as the real part of the complex coordinate. Is a voltage vector on the complex plane expressed as, and rotates counterclockwise on the complex plane with the passage of time of the sample points. The real part vre and the imaginary part im of this voltage rotation vector can be expressed by the following equation (2). Note that the voltage instantaneous value v used in the following equations indicates the real part vre of this voltage rotation vector.
ＳＴ１０２では、電圧振幅及びその移動平均値算出手段４が、電圧回転ベクトルの電圧振幅値とその移動平均値とを算出する。まず、理論的な電圧回転ベクトルの電圧振幅値Ｖ（ｔ）は、積分手法を用いた次の式（３）に基準波の１周期Ｔ０を４Ｎ（Ｎは正の整数）等分した各サンプル点で計測した各電圧瞬時値ｖ（ｔ）を適用して求めることができる。なお、１周期Ｔ０は、例えば、基準周波数が６０Ｈｚの電力系統では、Ｔ０＝１／６０＝０．０１６６６６６７秒である。 In ST102, the voltage amplitude and its moving average value calculation means 4 calculates the voltage amplitude value of the voltage rotation vector and its moving average value. First, the voltage amplitude value V (t) of the theoretical voltage rotation vector is obtained by dividing each period T0 of the reference wave into 4N (N is a positive integer) equal to the following equation (3) using an integration method. It can be obtained by applying each voltage instantaneous value v (t) measured at a point. Note that one cycle T0 is, for example, T0 = 1/60 = 0.0166667sec in a power system with a reference frequency of 60 Hz.
但し、この実施の形態では、基準周波数から外れることのある系統周波数での計算精度を高めるために、式（３）に代えて、積分手法を用いた次の式（４）によって周波数変動に影響されない電圧振幅値Ｖ（ｔ）を計算する。 However, in this embodiment, in order to improve the calculation accuracy at the system frequency that may deviate from the reference frequency, the frequency fluctuation is affected by the following expression (4) using an integration method instead of the expression (3). The voltage amplitude value V (t) not to be calculated is calculated.
次に、移動平均手法による次の式（５）を用いて、式（４）によって求めた電圧振幅値Ｖ（ｔ）を平均化する。なお、式（５）は、１周期の移動平均を示すが、移動平均を取る周期数が増えるに伴い、動揺も小さくなっていく。 Next, the voltage amplitude value V (t) obtained by the equation (4) is averaged using the following equation (5) by the moving average method. Equation (5) represents a moving average of one cycle, but the fluctuation also decreases as the number of cycles for moving average increases.
ＳＴ１０３では、弦長及びその移動平均値算出手段５が、隣接する電圧回転ベクトル先端間の弦長Ｖ２（ｔ）とその移動平均値Ｖ２ａｖｅとを算出する。隣接する電圧回転ベクトル先端間の弦長Ｖ２（ｔ）は、理論的には、積分手法を用いた次の式（６）を計算することで得られる。 In ST103, the chord length and its moving average value calculation means 5 calculates the chord length V2 (t) between adjacent voltage rotation vector tips and its moving average value V2ave. The chord length V2 (t) between adjacent voltage rotation vector tips is theoretically obtained by calculating the following equation (6) using an integration method.
但し、この実施の形態では、基準周波数から外れることのある系統周波数での計算精度を高めるために、式（６）に代えて、積分手法を用いた次の式（７）によって周波数変動に影響されない弦長Ｖ２（ｔ）を計算する。 However, in this embodiment, in order to improve the calculation accuracy at the system frequency that may deviate from the reference frequency, the frequency fluctuation is affected by the following equation (7) using an integration method instead of the equation (6). The chord length V2 (t) not calculated is calculated.
次に、移動平均手法による次の式（８）を用いて、式（７）によって求めた弦長Ｖ２（ｔ）を平均化する。なお、式（８）は、１周期の移動平均を示すが、移動平均を取る周期数が増えるに伴い、動揺も小さくなっていく。 Next, the chord length V2 (t) obtained by the equation (7) is averaged using the following equation (8) by the moving average method. Equation (8) represents a moving average of one cycle, but as the number of cycles taking the moving average increases, the fluctuation also decreases.
ＳＴ１０４では、回転位相角及びその移動平均値算出手段６が、電圧回転ベクトルが基準波の１周期で回転する電気角である回転位相角δ（ｔ）とその移動平均値δａｖｅ（ｔ）とを算出する。回転位相角δ（ｔ）は次の式（９）の演算によって得られ、その移動平均値δａｖｅ（ｔ）は次の式（１０）の演算によって得られる。なお、式（１０）は、１周期の移動平均を示すが、移動平均を取る周期数が増えるに伴い、動揺も小さくなっていく。 In ST104, the rotational phase angle and its moving average value calculation means 6 calculate the rotational phase angle δ (t), which is an electrical angle at which the voltage rotation vector rotates in one cycle of the reference wave, and its moving average value δave (t). calculate. The rotational phase angle δ (t) is obtained by the following equation (9), and the moving average value δave (t) is obtained by the following equation (10). In addition, although Formula (10) shows the moving average of 1 period, a fluctuation | variation also becomes small as the number of periods which take a moving average increases.
ＳＴ１０５では、周波数算出手段７が、系統の周波数ｆ（ｔ）を算出する。系統の電圧回転ベクトルは、基準波の１周期、つまりｔ＝０〜ｔ＝Ｔ０の間に複素平面上を反時計回り方向に位相角Ψ（ｔ）＝＝４Ｎ×δ（ｔ）だけ回転する。したがって、系統周波数ｆ（ｔ）は、この位相角Ψ（ｔ）と基準周波数ｆ０との比例関係から、ｆ（ｔ）＝（Ψ（ｔ）／２π）×ｆ０＝４Ｎ×δ（ｔ）と表せる。このようにして求めた周波数が、本発明者の言う「静的周波数」であるが、この実施の形態では、位相急変（電圧フリッカ）などの影響を回避して誤差を少なくするために、式（９）に示す位相角δ（ｔ）に代えて、式（１０）に示す回転位相角平均値δａｖｅ（ｔ）を用いた次の式（１１）によって周波数ｆ（ｔ）を求めるようにしている。 In ST105, the frequency calculation means 7 calculates the system frequency f (t). The voltage rotation vector of the system rotates by a phase angle Ψ (t) == 4N × δ (t) in the counterclockwise direction on the complex plane during one period of the reference wave, that is, t = 0 to t = T0. . Therefore, the system frequency f (t) is expressed as f (t) = (Ψ (t) / 2π) × f0 = 4N × δ (t) from the proportional relationship between the phase angle Ψ (t) and the reference frequency f0. I can express. The frequency obtained in this way is the “static frequency” that the inventor says, but in this embodiment, in order to avoid the influence of a sudden phase change (voltage flicker) and the like and reduce the error, Instead of the phase angle δ (t) shown in (9), the frequency f (t) is obtained by the following equation (11) using the rotational phase angle average value δave (t) shown in the equation (10). Yes.
次に、図３を参照して、周波数変化分瞬時値算出手順（ＳＴ１０６）から周波数変化率算出手順（ＳＴ１０８）までの処理動作を説明する。図３において、Ｔは、１サンプリング間隔である。例えば、基準周波数が６０Ｈｚの電力系統では、電気角度３０度を１サンプリング間隔Ｔとすれば、１サンプリング間隔Ｔは、Ｔ＝１／６０／１２＝０．００１３８８８９秒である。そして、ｎ，ｍは、それぞれ正の整数であるが、図３に示す区間ｎＴは、周波数瞬時値計算の時間差分を取る区間であり、例えば、基準波の３周期である。また、図３に示す区間ｍＴは、周波数変化分平均値計算の時間区間であり、例えば、基準波の３周期である。 Next, referring to FIG. 3, processing operations from the frequency change instantaneous value calculation procedure (ST106) to the frequency change rate calculation procedure (ST108) will be described. In FIG. 3, T is one sampling interval. For example, in an electric power system with a reference frequency of 60 Hz, if an electrical angle of 30 degrees is defined as one sampling interval T, the one sampling interval T is T = 1/60/12 = 0.13838889 seconds. Each of n and m is a positive integer, and a section nT shown in FIG. 3 is a section for taking a time difference of the instantaneous frequency value calculation, for example, three periods of the reference wave. Also, the section mT shown in FIG. 3 is a time section for calculating the frequency variation average value, and is, for example, three periods of the reference wave.
図３では、上記のＳＴ１０５にて周波数算出手段７が算出した各サンプル時点での系統周波数ｆ（ｔ）のうち、ｎ＋ｍサンプル前の時点での周波数ｆ｛ｔ−（ｎ＋ｍ）Ｔ｝と、ｎ＋１サンプル前の時点での周波数ｆ｛ｔ−（ｎ＋１）Ｔ｝と、ｎサンプル前の時点での周波数ｆ｛ｔ−ｎＴ｝と、ｍサンプル前の時点での周波数ｆ｛ｔ−ｍＴ｝と、１サンプル前の時点での周波数ｆ｛ｔ−Ｔ｝と、現時点での周波数ｆ（ｔ）とが示されている。 In FIG. 3, the frequency f {t− (n + m) T} at the time point before n + m samples out of the system frequency f (t) at each sample time point calculated by the frequency calculating means 7 at ST105, and n + 1. A frequency f {t− (n + 1) T} at a time point before the sample, a frequency f {t−nT} at a time point n samples before, a frequency f {t−mT} at a time point m samples before, A frequency f {t−T} at a time point one sample before and a frequency f (t) at the present time are shown.
そして、図３では、ＳＴ１０６において周波数変化分瞬時値算出手段８が算出する周波数変化分瞬時値として、現時点で算出した周波数変化分瞬時値Δｆ（ｔ）と、１サンプル前の時点で算出した周波数変化分瞬時値Δｆ（ｔ−Ｔ）と、ｍサンプル前の時点で算出した周波数変化分瞬時値Δｆ（ｔ−ｍＴ）とが示されている。 In FIG. 3, as the frequency change instantaneous value calculated by the frequency change instantaneous value calculating means 8 in ST106, the frequency change instantaneous value Δf (t) calculated at the present time and the frequency calculated at the time one sample before A change instantaneous value Δf (t−T) and a frequency change instantaneous value Δf (t−mT) calculated at a time point m samples before are shown.
また、図３では、ＳＴ１０７において周波数変化分平均値算出手段９が算出する周波数変化分平均値として、現時点で算出した周波数変化分平均値Δｆａｖｅ（ｔ）が示され、ＳＴ１０８において周波数変化率平均値算出手段１０が算出する周波数変化率平均値として、現時点で算出した周波数変化率平均値ｆ’ａｖｅ（ｔ）が示されている。 Also, in FIG. 3, the frequency change average value Δfave (t) calculated at the present time is shown as the frequency change average value calculated by the frequency change average value calculating means 9 in ST107, and the frequency change rate average value in ST108. As the frequency change rate average value calculated by the calculation means 10, the frequency change rate average value f′ave (t) calculated at the present time is shown.
さて、ＳＴ１０６において、周波数変化分瞬時値算出手段８は、ｍサンプル前の周波数変化分瞬時値Δｆ（ｔ−ｍＴ）を、ｍサンプル前の周波数ｆ（ｔ−ｍＴ）とｎ＋ｍサンプル前の周波数ｆ（ｔ−（ｎ＋ｍ））との差分（Δｆ（ｔ−ｍＴ）＝ｆ（ｔ−ｍＴ）−ｆ（ｔ−（ｎ＋ｍ）Ｔ）として求め、１サンプル前の周波数変化分瞬時値Δｆ（ｔ−Ｔ）を、１サンプル前の周波数ｆ（ｔ−Ｔ）とｎ＋１サンプル前の周波数ｆ（ｔ−（ｎ＋１）Ｔ）との差分（Δｆ（ｔ−Ｔ）＝ｆ（ｔ−Ｔ）−ｆ（ｔ−（ｎ＋１）Ｔ）として求め、現時点での周波数変化分瞬時値Δｆ（ｔ）を、現時点での周波数ｆ（ｔ）とｎサンプル前の周波数ｆ（ｔ−ｎＴ）との差分（Δｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ）−ｆ（ｔ−ｎＴ）として求める。 In ST106, the frequency change instantaneous value calculating means 8 calculates the frequency change instantaneous value Δf (t−mT) before m samples as the frequency f (t−mT) before m samples and the frequency f before n + m samples. The difference (Δf (t−mT) = f (t−mT) −f (t− (n + m) T) with respect to (t− (n + m)) is obtained as an instantaneous value Δf (t− T) is the difference (Δf (t−T) = f (t−T) −f () between the frequency f (t−T) before one sample and the frequency f (t− (n + 1) T) before n + 1 samples. t− (n + 1) T), and the instantaneous value Δf (t) of the current frequency change is obtained by calculating the difference (Δf (t)) between the current frequency f (t) and the frequency f (t−nT) n samples before. t) = f (t) −f (t−nT).
なお、周波数変化率瞬時値ｆ’ｉｎ（ｔ）は、周波数変化分瞬時値Δｆ（ｔ）を時間区間ｎＴで割り算することで求まる。すなわち、ｆ’ｉｎ（ｔ）＝Δｆ（ｔ）／ｎＴで計算することができる。 The frequency change rate instantaneous value f′in (t) is obtained by dividing the frequency change instantaneous value Δf (t) by the time interval nT. That is, it can be calculated by f′in (t) = Δf (t) / nT.
また、ＳＴ１０７において、周波数変化分平均値算出手段９は、現時点での周波数変化分平均値Δｆａｖｅ（ｔ）を次の式（１２）を演算することで求める。 Further, in ST107, the frequency change average value calculating means 9 obtains the current frequency change average value Δfave (t) by calculating the following equation (12).
また、ＳＴ１０８において、周波数変化率算出手段１０は、現時点での周波数変化率の平均値ｆ’ａｖｅ（ｔ）を、次の式（１３）を演算して求める。 In ST108, the frequency change rate calculating means 10 calculates the average value f'ave (t) of the current frequency change rate by calculating the following equation (13).
図２に戻って、ＳＴ１０９において、以上のＳＴ１０１〜ＳＴ１０８までの処理を終了するか否かを判定し、終了する（ＳＴ１０９：Ｙｅｓ）と判定するまで（ＳＴ１０９：Ｎｏ）、ＳＴ１０１に戻り、以上のＳＴ１０１〜ＳＴ１０８までの処理を繰り返す。なお、以上のＳＴ１０１〜ＳＴ１０８までの処理を終了する時期は、図３に示す時間区間ｎＴや時間区間ｍＴなどを勘案して適宜に定められる。 Returning to FIG. 2, in ST109, it is determined whether or not to end the above processes from ST101 to ST108. Until it is determined to end (ST109: Yes) (ST109: No), the process returns to ST101. The processing from ST101 to ST108 is repeated. Note that the timing for ending the processes from ST101 to ST108 is appropriately determined in consideration of the time interval nT and the time interval mT shown in FIG.
次に、以上のように算出測定した「周波数」「周波数変化分」「周波数変化率平均値」について、図１０に示した系統現象（３）「位相急変(電圧フリッカ)あり＋周波数変化なし」と、系統現象（４）「位相急変(電圧フリッカ)あり＋周波数変化あり」とについてシミュレーションを行った結果、図４〜図９に示す結果が得られた。なお、図４〜図６は、系統現象（３）の場合であり、図７〜図９は、系統現象（４）の場合である。 Next, with respect to the “frequency”, “frequency change amount”, and “frequency change rate average value” calculated and measured as described above, the system phenomenon (3) “with sudden phase change (voltage flicker) + no frequency change” shown in FIG. As a result of the simulation of the system phenomenon (4) “with sudden phase change (voltage flicker) + with frequency change”, the results shown in FIGS. 4 to 9 were obtained. 4 to 6 show the case of the system phenomenon (3), and FIGS. 7 to 9 show the case of the system phenomenon (4).
系統現象（３）「位相急変(電圧フリッカ)あり＋周波数変化なし」の場合、電圧波形入力周波数の理論値は６０Ｈｚで、０．１６８０５５５６秒の時点で、０．５度（０．００８７２６６５ラジアン）の電圧波形の位相を急変させると、図４に示すように、周波数測定結果に大きな変動が生じた。そして、電圧波形の位相急変の影響で、周波数変化分の測定結果は、図５に示すように変動し、周波数変化率平均値の測定結果も、図６に示すように変動した。 System phenomenon (3) In the case of “with sudden phase change (voltage flicker) + no frequency change”, the theoretical value of the voltage waveform input frequency is 60 Hz, and 0.5 degrees (0.008726665 radians) at 0.16805566 seconds When the phase of the voltage waveform was suddenly changed, a large fluctuation occurred in the frequency measurement result as shown in FIG. The measurement result of the frequency change fluctuated as shown in FIG. 5 due to the influence of the sudden phase change of the voltage waveform, and the measurement result of the frequency change rate average value fluctuated as shown in FIG.
しかし、図５に示すように、周波数変化分平均値２０の変動幅は、周波数変化分瞬時値２１の変動幅よりも小さくなっている。また、図６に示すように、プラス側の周波数変化率起動しきい値２２ａを＋０．５Ｈｚ／ｓとし、マイナス側の周波数変化率起動しきい値２２ｂを−０．５Ｈｚ／ｓとする場合、周波数変化率平均値２３の変動幅は、周波数変化率起動しきい値２２ａ，２２ｂの範囲内に収まる程に小さくなっている。これは、誤起動がないことを示している。そして、図６に示す周波数変化率瞬時値２４は、比較のために算出したものであるが、周波数変化率起動しきい値２２ａ，２２ｂを大きく超えて変動している。これは、誤起動があることを示している。 However, as shown in FIG. 5, the fluctuation range of the frequency change average value 20 is smaller than the fluctuation range of the frequency change instantaneous value 21. As shown in FIG. 6, when the positive frequency change rate activation threshold 22a is +0.5 Hz / s and the negative frequency change rate activation threshold 22b is −0.5 Hz / s, The fluctuation range of the frequency change rate average value 23 is small enough to be within the range of the frequency change rate starting threshold values 22a and 22b. This indicates that there is no erroneous start. The frequency change rate instantaneous value 24 shown in FIG. 6 is calculated for comparison, but fluctuates greatly exceeding the frequency change rate starting threshold values 22a and 22b. This indicates that there is a false start.
次に、系統現象（４）「位相急変(電圧フリッカ)あり＋周波数変化あり」の場合、電圧波形入力周波数の理論値は６０Ｈｚで、０．１４０２７７７８秒の時点で、周波数を１．５Ｈｚ／ｓの速度で上昇させ、さらに、０．１６８０５５５６秒の時点で０．５度（０．００８７２６６５ラジアン）の電圧波形の位相を急変させると、図７に示すように、周波数測定結果に位相急変（電圧フリッカ）の影響を受ける。そして、周波数変化分の測定結果は、図８に示すように変動し、周波数変化率平均値の測定結果も、図９に示すように変動した。 Next, in the case of system phenomenon (4) “with sudden phase change (voltage flicker) + with frequency change”, the theoretical value of the voltage waveform input frequency is 60 Hz, and the frequency is 1.5 Hz / s at 0.14027778 seconds. Further, when the phase of the voltage waveform of 0.5 degree (0.00872665 radians) is suddenly changed at the time of 0.168055556 seconds, as shown in FIG. Affected by flicker). Then, the measurement result of the frequency change fluctuated as shown in FIG. 8, and the measurement result of the frequency change rate average value fluctuated as shown in FIG.
しかし、図８に示すように、周波数変化分平均値２６の変動は、周波数変化分瞬時値２７の変動よりも緩和されている。また、図９に示すように、周波数変化率起動しきい値２８を＋０．５Ｈｚ／ｓとする場合、周波数変化率平均値２９は、周波数変化率起動しきい値２８を超えたところで変動し、周波数変化率起動しきい値２８よりも小さくなることがない。これは、高速＋照合時間（例えば４周期）で出力することができることを示している。 However, as shown in FIG. 8, the fluctuation of the frequency change average value 26 is more relaxed than the fluctuation of the frequency change instantaneous value 27. Further, as shown in FIG. 9, when the frequency change rate activation threshold value 28 is set to +0.5 Hz / s, the frequency change rate average value 29 fluctuates when the frequency change rate activation threshold value 28 is exceeded, It does not become smaller than the frequency change rate activation threshold 28. This indicates that the data can be output at high speed + collation time (for example, 4 cycles).
そして、図９に示す周波数変化率瞬時値３０は、比較のために算出したものであるが、周波数変化率起動しきい値２８を大きく超えて変動するとともに、周波数変化率起動しきい値２８よりも小さくなってから再び周波数変化率起動しきい値２８を超えて変動する。これは、高速に起動できるが、照合時間の間に不感帯（周波数変化率起動しきい値２８よりも小さくなっている期間）に入るので、出力の時間が遅くなることを示している。 The frequency change rate instantaneous value 30 shown in FIG. 9 is calculated for comparison. The frequency change rate instantaneous value 30 fluctuates far beyond the frequency change rate activation threshold 28, and from the frequency change rate activation threshold 28. Then, the frequency fluctuates again exceeding the frequency change rate activation threshold 28. This indicates that although it can be started at a high speed, since the dead zone (a period during which the frequency change rate activation threshold 28 is smaller) is entered during the verification time, the output time is delayed.
以上のように、この実施の形態によれば、電力系統にリアルタイムで現れる位相急変（電圧フリッカ）に影響されずに、高精度かつ安定な周波数変化分及び変化率を測定することができる。したがって、電力系統制御保護装置において電力系統の周波数の変化分及び変化率を必要とする装置に装備すれば、電力系統制御保護装置の性能を向上させることができる。 As described above, according to this embodiment, a highly accurate and stable frequency change and change rate can be measured without being affected by a sudden phase change (voltage flicker) that appears in real time in the power system. Therefore, if the power system control protection device is equipped with a device that requires a change in frequency and a change rate of the power system, the performance of the power system control protection device can be improved.
以上のように、この発明にかかる周波数変化分測定装置は、電力系統にリアルタイムで現れる位相急変（電圧フリッカ）に影響されずに、高精度かつ安定な周波数変化分を測定するのに有用であり、特に電力系統制御保護装置の中で周波数変化分を必要とする装置に装備して電力系統制御保護装置の性能を向上させるのに好適である。 As described above, the frequency change measuring device according to the present invention is useful for measuring a highly accurate and stable frequency change without being affected by a sudden phase change (voltage flicker) appearing in real time in the power system. In particular, it is suitable for improving the performance of the power system control protection device by installing it in a device that requires a frequency change in the power system control protection device.
また、この発明にかかる変化率測定装置は、電力系統にリアルタイムで現れる位相急変（電圧フリッカ）に影響されずに、高精度かつ安定な周波数変化率を測定するのに有用であり、特に電力系統制御保護装置の中で周波数変化率を必要とする装置に装備して電力系統制御保護装置の性能を向上させるのに好適である。 The change rate measuring apparatus according to the present invention is useful for measuring a highly accurate and stable frequency change rate without being affected by a sudden phase change (voltage flicker) appearing in real time in the power system. It is suitable for improving the performance of a power system control protection device by installing it in a device that requires a frequency change rate among the control protection devices.
１ 周波数変化分及び変化率測定装置
２ 電圧・電流計測手段
３ Ａ／Ｄ変換手段
４ 電圧振幅及びその移動平均値算出手段
５ 弦長及びその移動平均値算出手段
６ 回転位相角及びその移動平均値算出手段
７ 周波数算出手段
８ 周波数変化分瞬時値算出手段
９ 周波数変化分平均値算出手段
１０ 周波数変化率平均値算出手段
１１ 周波数変化分及び変化率制御出力手段
１２ 表示手段
１３ 記憶手段
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電圧振幅算出手段が算出した電圧振幅値を前記基準波の１周期以上の期間に渡る移動平均処理を行って平均化する電圧振幅平均値算出手段と、
隣接する２つの電圧回転ベクトルの先端間の間隔である弦長を前記基準波の１周期における電圧瞬時値サンプリングデータを用いた積分演算で算出する弦長算出手段と、
前記弦長算出手段が算出した弦長を前記基準波の１周期以上の期間に渡る移動平均処理を行って平均化する弦長平均値算出手段と、
前記電圧振幅平均値算出手段が算出した電圧振幅平均値と前記弦長平均値算出手段が算出した弦長平均値とを用いて電圧回転ベクトルの回転位相角を算出する回転位相角算出手段と、
前記回転位相角算出手段が算出した回転位相角を前記基準波の１周期以上の期間に渡る移動平均処理を行って平均化する回転位相角平均値算出手段と、
前記基準波の周波数と前記回転位相角平均値算出手段が算出した回転位相角平均値とを用いて当該電力系統の静的周波数を算出する周波数算出手段と、
一定期間離れた２つのサンプルタイミングの各々における２つの前記静的周波数の差分を取って周波数変化分の瞬時値を求める周波数変化分瞬時値算出手段と、
前記周波数変化分瞬時値算出手段が算出した周波数変化分瞬時値を一定期間に渡る移動平均処理を行って平均化する周波数変化分平均値算出手段と、
を備えることを特徴とする周波数変化分測定装置。 The amplitude value of the voltage rotation vector expressed on the complex plane using the instantaneous voltage value sampling data of the power system obtained at each sample timing obtained by equally dividing one period of the reference wave by 4N (N is a positive integer) Voltage amplitude calculating means for calculating by integral calculation using voltage instantaneous value sampling data in one cycle of the wave;
Voltage amplitude average value calculating means for averaging the voltage amplitude value calculated by the voltage amplitude calculating means by performing a moving average process over a period of one cycle or more of the reference wave;
Chord length calculation means for calculating a chord length, which is an interval between the tips of two adjacent voltage rotation vectors, by an integration operation using voltage instantaneous value sampling data in one cycle of the reference wave;
A chord length average value calculating means for averaging the chord length calculated by the chord length calculating means by performing a moving average process over a period of one cycle or more of the reference wave;
A rotation phase angle calculation unit that calculates a rotation phase angle of a voltage rotation vector using the voltage amplitude average value calculated by the voltage amplitude average value calculation unit and the chord length average value calculated by the string length average value calculation unit;
A rotation phase angle average value calculation means for averaging the rotation phase angle calculated by the rotation phase angle calculation means by performing a moving average process over a period of one cycle or more of the reference wave;
Frequency calculation means for calculating a static frequency of the power system using the frequency of the reference wave and the rotation phase angle average value calculated by the rotation phase angle average value calculation means;
A frequency change instantaneous value calculating means for obtaining an instantaneous value of a frequency change by taking a difference between the two static frequencies at each of two sample timings separated by a fixed period;
A frequency change average value calculating means for averaging the frequency change instantaneous value calculated by the frequency change instantaneous value calculating means by performing a moving average process over a fixed period;
A frequency variation measuring device comprising:
前記電圧振幅算出手段が算出した電圧振幅値を前記基準波の１周期以上の期間に渡る移動平均処理を行って平均化する電圧振幅平均値算出手段と、
隣接する２つの電圧回転ベクトルの先端間の間隔である弦長を前記基準波の１周期における電圧瞬時値サンプリングデータを用いた積分演算で算出する弦長算出手段と、
前記弦長算出手段が算出した弦長を前記基準波の１周期以上の期間に渡る移動平均処理を行って平均化する弦長平均値算出手段と、
前記電圧振幅平均値算出手段が算出した電圧振幅平均値と前記弦長平均値算出手段が算出した弦長平均値とを用いて電圧回転ベクトルの回転位相角を算出する回転位相角算出手段と、
前記回転位相角算出手段が算出した回転位相角を前記基準波の１周期以上の期間に渡る移動平均処理を行って平均化する回転位相角平均値算出手段と、
前記基準波の周波数と前記回転位相角平均値算出手段が算出した回転位相角平均値とを用いて系統の静的周波数を算出する周波数算出手段と、
一定期間離れた２つのサンプルタイミングの各々における２つの前記静的周波数の差分を取って周波数変化分の瞬時値を求める周波数変化分瞬時値算出手段と、
前記周波数変化分瞬時値算出手段が算出した周波数変化分瞬時値を一定期間に渡る移動平均処理を行って平均化する周波数変化分平均値算出手段と、
前記周波数変化分平均値算出手段が算出した周波数変化分平均値を一定期間で割り算して周波数変化率平均値を求める周波数変化率平均値算出手段と、
を備えることを特徴とする周波数変化率測定装置。 The amplitude value of the voltage rotation vector expressed on the complex plane using the instantaneous voltage value sampling data of the power system obtained at each sample timing obtained by equally dividing one period of the reference wave by 4N (N is a positive integer) Voltage amplitude calculating means for calculating by integral calculation using voltage instantaneous value sampling data in one cycle of the wave;
Voltage amplitude average value calculating means for averaging the voltage amplitude value calculated by the voltage amplitude calculating means by performing a moving average process over a period of one cycle or more of the reference wave;
Chord length calculation means for calculating a chord length, which is an interval between the tips of two adjacent voltage rotation vectors, by an integration operation using voltage instantaneous value sampling data in one cycle of the reference wave;
A chord length average value calculating means for averaging the chord length calculated by the chord length calculating means by performing a moving average process over a period of one cycle or more of the reference wave;
A rotation phase angle calculation unit that calculates a rotation phase angle of a voltage rotation vector using the voltage amplitude average value calculated by the voltage amplitude average value calculation unit and the chord length average value calculated by the string length average value calculation unit;
A rotation phase angle average value calculation means for averaging the rotation phase angle calculated by the rotation phase angle calculation means by performing a moving average process over a period of one cycle or more of the reference wave;
Frequency calculating means for calculating a static frequency of the system using the frequency of the reference wave and the rotating phase angle average value calculated by the rotating phase angle average value calculating means;
A frequency change instantaneous value calculating means for obtaining an instantaneous value of a frequency change by taking a difference between the two static frequencies at each of two sample timings separated by a fixed period;
A frequency change average value calculating means for averaging the frequency change instantaneous value calculated by the frequency change instantaneous value calculating means by performing a moving average process over a fixed period;
Frequency change rate average value calculating means for dividing the frequency change average value calculated by the frequency change average value calculating means by a predetermined period to obtain a frequency change rate average value;
A frequency change rate measuring apparatus comprising:
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103809020A (en) * | 2014-01-17 | 2014-05-21 | 浙江大学 | Interconnected network low-frequency oscillation frequency and damping estimation value joint confidence interval determination method |
| CN103809020B (en) * | 2014-01-17 | 2016-04-27 | 浙江大学 | The defining method of interconnected network low-frequency oscillation frequency and damping estimated value simultaneous confidence intervals |
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