JP6591274B2

JP6591274B2 - Protective relay device

Info

Publication number: JP6591274B2
Application number: JP2015240565A
Authority: JP
Inventors: 智教中司; 上村　修; 修上村; 紀之菊池; 芳彦山邉
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2035-12-09
Also published as: JP2017108537A

Description

本発明の実施形態は、例えば高出力の大型電動機等に用いられる保護継電装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a protective relay device used for, for example, a high-output large motor or the like.

近年、大型電動機の高出力化に伴い、その保護が重要性を増してきている。その保護のため、例えば、ディジタル保護継電装置が用いられている。このディジタル保護継電装置は、入力電気量をディジタル化して、それに基づいて入力電気量の振幅値等を演算し、その振幅値に基づいて、事故が発生したか否かの判定を行うものである。 In recent years, with the increase in output of large motors, the protection thereof has become more important. For the protection, for example, a digital protection relay device is used. This digital protective relay device digitizes the input electric quantity, calculates the amplitude value of the input electric quantity based on it, and determines whether or not an accident has occurred based on the amplitude value. is there.

ところで、従来のディジタル保護継電装置では、振幅値を算出するために、定格周波数５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの基本波とサンプリング周波数の特徴を利用しているものがある。振幅値演算において、例えば、サンプリング周波数が基本波の１２倍（サンプリング間隔が電気角３０°）の場合、電気角３０°ごとのデータを６点加算（半波分の面積を計算）する方式や、電気角９０°の瞬時値の絶対値の和および差から演算した結果をさらに過去３サンプリング分加算する方式などがある。 By the way, some conventional digital protective relay devices use the characteristics of a fundamental wave and a sampling frequency with a rated frequency of 50 Hz or 60 Hz in order to calculate an amplitude value. In the amplitude value calculation, for example, when the sampling frequency is 12 times the fundamental wave (sampling interval is electrical angle 30 °), 6 points of data for every electrical angle 30 ° are added (the area for half wave is calculated) In addition, there is a method in which the result calculated from the sum and difference of the absolute values of the instantaneous value of electrical angle 90 ° is further added for the past three samplings.

その他、系統周波数の上昇または低下を検出する周波数継電装置があり、波形の零クロス点と零クロス点前後のサンプリング点との時間間隔を直線近似法により補間し、これに極性の変化しないデータ時間間隔を加え、１周期分の時間を演算するものがある。 In addition, there is a frequency relay device that detects the rise or fall of the system frequency, and interpolates the time interval between the zero cross point of the waveform and the sampling points before and after the zero cross point using a linear approximation method, and the data does not change its polarity Some add time intervals and calculate the time for one cycle.

周波数を検出する方法としては、次のようなものも提案されている。
(1) サンプリング値の極性変化から零点の存在を検知する。
(2) 零点に対するサンプリングの位相時間差を当該零点の直前および直後のサンプリング値から逆三角関数演算により算出する。
(3) 前回の零点から今回の零点までの検出区間の時間を位相時間差とこの間のサンプリング回数に基づいて算出する。
(4) 検出区間の逆数により正弦波の交流の周波数を求める。 As a method for detecting the frequency, the following has been proposed.
(1) Detect the zero point from the change in polarity of the sampling value.
(2) The sampling phase time difference with respect to the zero is calculated by inverse trigonometric function calculation from the sampling values immediately before and after the zero.
(3) The time of the detection interval from the previous zero to the current zero is calculated based on the phase time difference and the number of samplings during this time.
(4) Obtain the AC frequency of the sine wave from the reciprocal of the detection interval.

大浦好文監修、「保護リレーシステム工学」、電気学会、２００２年Supervised by Yoshifumi Ohura, “Protective Relay System Engineering”, The Institute of Electrical Engineers of Japan, 2002

特開平８−５６７９号公報JP-A-8-5679 特開平８−１６３７６９号公報JP-A-8-163769 特開２００１−６１２２６号公報JP 2001-61226 A

しかしながら、公知技術では、保護対象回路の周波数の変動幅が大きい場合に、電気角が激しく変動するため、上述の電気角に基づく演算アルゴリズムを用いることが困難であり、正確に振幅値を演算することが困難であった。これらを改善するために、特許文献２や特許文献３のディジタル保護継電装置も提案されているが、いずれも、演算が複雑である、演算誤差が大きいなどの問題があった。また、入力電気量の周波数の特定が困難であったり、高調波成分や直流成分の除去が困難で振幅値の精度に欠ける問題もあった。このようなことから、入力電気量の周波数が大きく変動するような回路に適用してもより正確に振幅値を演算することができ、電動機保護や発電機保護の高精度化かつ多機能化を図ることができるディジタル保護継電装置が必要とされていた。 However, in the known technique, when the frequency fluctuation range of the circuit to be protected is large, the electrical angle fluctuates violently. Therefore, it is difficult to use the above calculation algorithm based on the electrical angle, and the amplitude value is accurately calculated. It was difficult. In order to improve these, the digital protection relay devices of Patent Document 2 and Patent Document 3 have been proposed, but both have problems such as complicated computation and large computation error. There are also problems that it is difficult to specify the frequency of the input electric quantity, and that it is difficult to remove harmonic components and DC components, resulting in lack of accuracy of the amplitude value. For this reason, the amplitude value can be calculated more accurately even if it is applied to a circuit in which the frequency of the input electric quantity fluctuates greatly, and the motor protection and generator protection can be made highly accurate and multifunctional. There was a need for a digital protective relay that could be implemented.

本発明の実施形態は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。その目的は、例えば、高出力の大型電動機等に使用する周波数の変動が大きい回路を適切に保護できる保護継電装置を提供することである。 The embodiment of the present invention has been proposed in order to solve the above-described problems of the prior art. An object of the present invention is to provide a protective relay device that can appropriately protect a circuit having a large frequency variation used for, for example, a high-output large electric motor.

上記のような目的を達成するための実施形態の保護継電装置は、次のような構成を有する。
（１）保護対象回路の電気量を入力して、所定のサンプリング間隔でアナログ／ディジタル変換する入力処理部。
（２）前記入力処理部に入力した入力電気量の振幅値を算出する振幅値演算部。
（３）前記振幅値演算部によって得られた振幅値に基づいて、前記保護対象回路についての保護動作を行うか否かの判定を行う動作判定部。
（４）前記振幅値演算部は、次の構成を有する。
（４−１）前記入力処理部に入力した入力電気量に基づいて、当該入力電気量の周波数を特定する周波数特定部。
（４−２）前記周波数特定部が特定した周波数における現時点の入力電気量並びに複数の過去の入力電気量と、現時点の入力電気量に対する複数の過去の入力電気量の位相差をそれぞれ求める位相差算出部。
（４−３）前記位相差取得部によって得られた複数の過去の入力電気量と現時点の入力電気量に対する複数の過去の入力電気量の位相差に基づいて、現時点の電気量と位相が四半周期ずれる電気量である直交電気量を演算する直交電気量演算部。
（５）前記振幅値演算部は、前記現時点の電気量と前記直交電気量に基づいて、前記入力電気量の振幅値を演算する。
The protection relay device of the embodiment for achieving the above object has the following configuration.
(1) An input processing unit that inputs an electric quantity of a circuit to be protected and performs analog / digital conversion at a predetermined sampling interval.
(2) the amplitude value calculation unit for calculating an amplitude value of an input electrical quantity entered in the input processing unit.
(3) An operation determination unit that determines whether or not to perform a protection operation for the protection target circuit based on the amplitude value obtained by the amplitude value calculation unit.
(4) The amplitude value calculator has the following configuration.
(4-1) A frequency specifying unit that specifies the frequency of the input electric quantity based on the input electric quantity input to the input processing unit.
(4-2) The phase difference between the current input electric quantity and the plurality of past input electric quantities at the frequency specified by the frequency specifying unit, and the phase difference between the plurality of past input electric quantities with respect to the current input electric quantity , respectively. Calculation unit.
(4-3) Based on the phase difference between the plurality of past input electric quantities obtained by the phase difference acquisition unit and the plurality of past input electric quantities with respect to the current input electric quantity , the current electric quantity and phase are a quarter. An orthogonal electric quantity calculation unit that calculates an orthogonal electric quantity that is an electric quantity that is shifted in period.
(5) The amplitude value calculation unit calculates an amplitude value of the input electric quantity based on the current electric quantity and the orthogonal electric quantity.

また、他の実施形態の保護継電装置は、次のような構成を有する。
（１）保護対象回路の２種類の電気量を入力して、所定のサンプリング間隔でアナログ／ディジタル変換する入力処理部。
（２）前記入力処理部に入力した２種類の入力電気量の振幅値を算出する振幅値演算部。
（３）前記２種類の入力電気量の位相差を算出する位相差算出部。
（４）前記振幅値演算部によって得られた前記入力電気量の振幅値と、前記２種類の入力電気量の位相差に基づいて、前記保護対象回路についての保護動作を行うか否かの判定を行う動作判定部。
（５）前記振幅値演算部は、次の構成を備える。
（５−１）前記２種類の入力電気量を量子化して、そのベクトル差とベクトル和を求めるベクトル化処理部。
（５−２）前記２種類の入力電気量とそのベクトル差およびベクトル和について、その現時点の入力電気量と現時点と異なるタイミングの入力電気量に基づいて、増加側ピーク値と減少側ピーク値を算出するピーク値算出部。
（５−３）前記増加側ピーク値と減少側ピーク値に基づいて、前記２種類の入力電気量とそのベクトル差およびベクトル和の大きさを算出する大きさの算出部。
（６）前記位相差算出部は、大きさの算出部で得られた前記２種類の入力電気量とそのベクトル差およびベクトル和の大きさに基づいて、前記２種類の入力電気量の位相差を算出する。
Moreover, the protection relay device of other embodiment has the following structures.
(1) An input processing unit that inputs two kinds of electric quantities of a circuit to be protected and performs analog / digital conversion at a predetermined sampling interval.
(2) An amplitude value calculation unit that calculates amplitude values of two types of input electric quantities input to the input processing unit.
(3) A phase difference calculation unit that calculates a phase difference between the two types of input electric quantities.
(4) the amplitude value of the input electrical quantity obtained by the amplitude value calculation section, based on said phase difference between two input electrical quantities, determination of whether to perform the protection operation for said protected circuit An operation determination unit for performing.
(5) The amplitude value calculator has the following configuration.
(5-1) A vectorization processing unit that quantizes the two types of input electric quantities and obtains a vector difference and a vector sum thereof.
(5-2) For the two types of input electric quantities and their vector differences and vector sums, an increase-side peak value and a decrease-side peak value are calculated based on the current input electric quantity and the input electric quantity at a timing different from the present time. A peak value calculation unit to calculate.
(5-3) A magnitude calculating unit that calculates the magnitudes of the two types of input electric quantities, their vector differences, and vector sums based on the increasing peak value and decreasing peak value.
(6) The phase difference calculation unit is configured to calculate a phase difference between the two types of input electric quantities based on the two types of input electric quantities obtained by the magnitude calculating unit, a vector difference thereof, and a vector sum. Is calculated.

第１実施形態のシステム構成図である。It is a system configuration figure of a 1st embodiment. 第１実施形態において、零クロス方式を用いた周波数特定の演算フローの一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an example of a calculation flow for specifying a frequency using a zero cross method in the first embodiment. 第１実施形態において、特定した周波数を用いた振幅値演算フローを示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an amplitude value calculation flow using a specified frequency in the first embodiment. 第２実施形態のシステム構成図である。It is a system configuration figure of a 2nd embodiment. 第２実施形態において、弦長方式を用いた周波数特定の演算フローを示すフローチャートである。In 2nd Embodiment, it is a flowchart which shows the calculation flow of the frequency specific using a chord length system. 第２実施形態において、入力電気量の振幅値と一定時間前との差分（弦長）の関係の一例を示すグラフである。In 2nd Embodiment, it is a graph which shows an example of the relationship between the amplitude value of input electric quantity, and the difference (string length) with a fixed time ago. 第３実施形態のシステム構成図である。It is a system configuration figure of a 3rd embodiment. 第３実施形態において、直流分除去の演算フローの一例を示すフローチャートである。In 3rd Embodiment, it is a flowchart which shows an example of the calculation flow of DC component removal. 第３実施形態において、移動平均による入力電気量のベクトル関係の一例を示すグラフである。In 3rd Embodiment, it is a graph which shows an example of the vector relationship of the input electric quantity by a moving average. 第４実施形態のシステム構成図である。It is a system configuration figure of a 4th embodiment. 第４実施形態において、異なる２つの電気量を用いた位相差演算フローを示すフローチャートである。In 4th Embodiment, it is a flowchart which shows the phase difference calculation flow using two different electric quantities.

［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態のシステム構成図である。本実施形態は、電力機器に発生した異常を検出して電力系統からの切り離しまたは警報を行うものである。 [1. First Embodiment]
[1-1. Constitution]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram of this embodiment. In the present embodiment, an abnormality occurring in a power device is detected, and disconnection from the power system or an alarm is performed.

保護継電装置１は、保護対象回路から電気量を入力する入力処理部２を有する。入力処理部２は、所定のサンプリング間隔で入力電気量をアナログ／ディジタル変換するもので、入力変換器やＡ／Ｄ変換器を有する。すなわち、入力処理部２は、保護対象回路に設けられた計測用変成器（ＣＴ，ＰＴ）で電流や電圧などのアナログ電気量を取り込み、入力変換器でレベル変換、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換等のディジタル化処理を行った後に、その入力電気量を振幅値演算部３に出力する。 The protection relay device 1 includes an input processing unit 2 that inputs an amount of electricity from a protection target circuit. The input processing unit 2 performs analog / digital conversion of an input electric quantity at a predetermined sampling interval, and includes an input converter and an A / D converter. That is, the input processing unit 2 takes in an analog electric quantity such as current or voltage by a measurement transformer (CT, PT) provided in the circuit to be protected, converts the level by an input converter, and converts the level by an A / D converter. After performing digitalization processing such as / D conversion, the input electric quantity is output to the amplitude value calculation unit 3.

保護継電装置１は、入力処理部２の出力側に接続された振幅値演算部３を備える。振幅値演算部３は、現時点の入力電気量Ｚ_ｎとその直交電気量Ｚ_{ｎ−π／２}とに基づいて、入力電気量Ｚ_ｎの振幅値｜Ｚ｜を演算する。振幅値演算部３は、振幅値演算に必要なデータを算出するために、入力電気量の周波数特定部３１と、各サンプリング角における入力電気量間の位相差Ｚ_{ｎ−π／２}を算出する位相差算出部３２と、各サンプリング角における入力電気量Ｚ_ｎ−１〜Ｚ_ｎ−４およびその位相差θ_−１〜θ_−４に基づいて直交電気量Ｚ_{ｎ−π／２}を演算する直交電気量演算部３３とを有する。 The protective relay device 1 includes an amplitude value calculation unit 3 connected to the output side of the input processing unit 2. The amplitude value calculator 3 calculates the amplitude value | Z | of the input electric quantity Z _n based on the current input electric quantity Z _n and its orthogonal electric quantity Z _{n−π / 2} . The amplitude value calculation unit 3 calculates the phase difference Z _{n−π / 2} between the input electric quantity frequency specifying unit 31 and the input electric quantity at each sampling angle in order to calculate data necessary for the amplitude value calculation. a phase difference calculation unit 32, an orthogonal for calculating an input electric quantity _{_Z n-1 ~Z n-4} and orthogonal electric quantity _{Z n-π / 2} on the basis of the phase difference theta _-1 through? _-4 at each sampling angle And an electric quantity calculation unit 33.

周波数特定部３１は、入力処理部２に入力した入力電気量の周波数ｆ_ｎを特定する。具体的には、まず、入力電気量Ｚ_ｎを所定のサンプリング間隔で計測し、その計測値の零クロス点を判定する。判定された零クロス点の幅に基づいて、入力電気量Ｚ_ｎの周波数ｆ_ｎを特定する。零クロス点の判定とは、入力電気量Ｚ_ｎが正から負になるか負から正になる時点を検出し、そのような複数の時点の間隔幅に基づいて周波数ｆ_ｎを算出する手法である。 The frequency specifying unit 31 specifies the frequency f _n of the input electric quantity input to the input processing unit 2. Specifically, first, it measures the input electrical quantity Z _n at predetermined sampling intervals, determining the zero cross point of the measured value. Based on the width of the determined zero cross point, to identify the frequency f _n of the input electrical quantity Z _n. The determination of the zero cross point is a method of detecting a time point at which the input electric quantity Z _n changes from positive to negative or from negative to positive, and calculates the frequency f _n based on the interval width of such a plurality of time points. is there.

位相差算出部３２は、周波数特定部３１が特定した周波数ｆ_ｎにおける現時点の入力電気量Ｚ_ｎ並びに複数の過去の入力電気量Ｚ_ｎ−１〜Ｚ_ｎ−４と、それらの位相差θ_−１〜θ_−４を求めるものである。本実施形態では、現在のサンプリング時点を基準として、４サンプリング前までの入力電気量Ｚ_ｎ−１〜Ｚ_ｎ−４と、各入力電気量Ｚ_ｎ−１〜Ｚ_ｎ−４の位相差θ_−１〜θ_−４を算出する。 The phase difference calculation unit 32 includes a current input electric quantity Z _{n and a} plurality of past input electric quantities Z _{n−1 to} Z _n−4 at the frequency f _n specified by the frequency specifying unit 31, and a phase difference θ ₋ between them. and it requests a ₁ through? _-4. In the present embodiment, with reference to the current sampling time point, the phase difference θ ₋ between the input electrical quantities Z _{n−1 to} Z _n−4 before 4 samplings and the input electrical quantities Z _{n−1 to} Z _n−4. _{1 to} θ- ₄ are calculated.

直交電気量演算部３３は、周波数特定部３１で特定した周波数を用いて、現時点の電気量と位相が四半周期（π／２）遅れている直交電気量Ｚ_{ｎ−π／２}を演算し、当該直交電気量Ｚ_{ｎ−π／２}から振幅二乗法を用いて振幅値を算出する。本実施形態では、位相差算出部３２によって得られた４サンプリング分の入力電気量と、各入力電気量の位相差に基づいて、直交電気量Ｚ_{ｎ−π／２}を算出する。 The orthogonal electric quantity calculation unit 33 uses the frequency specified by the frequency specifying unit 31 to calculate an orthogonal electric quantity Z _{n−π / 2} whose current electric quantity and phase are delayed by a quarter cycle (π / 2), An amplitude value is calculated from the orthogonal electric quantity Z _{n−π / 2} using an amplitude square method. In the present embodiment, the quadrature electric quantity Z _{n−π / 2} is calculated based on the input electric quantity for four samplings obtained by the phase difference calculating unit 32 and the phase difference of each input electric quantity.

振幅値演算部３の出力側は動作判定部４に接続され、動作判定部４の出力側に出力処理部５が接続されている。動作判定部４は、振幅値演算部３での算出結果を用いて遮断や警告等の所定の動作の判定を行う。例えば、振幅値演算部３で算出された電流値や電圧値等の振幅値｜Ｚ｜が閾値を上回ったり、または、下回ったりした場合に、保護対象回路の遮断処理や警告処理等の動作判定を行う。例えば、入力電気量Ｚ_ｎが電圧量である場合は、電圧量の振幅値｜Ｚ｜を用いて不足電圧判定を実施してもよい。動作判定部４は、電圧量の振幅値｜Ｚ｜が閾値を下回った場合に、リレー動作を行うことを判定し、出力処理部５にトリップ信号を遮断器に送出させる。 The output side of the amplitude value calculation unit 3 is connected to the operation determination unit 4, and the output processing unit 5 is connected to the output side of the operation determination unit 4. The operation determination unit 4 determines a predetermined operation such as blocking or warning using the calculation result of the amplitude value calculation unit 3. For example, when an amplitude value | Z | such as a current value or a voltage value calculated by the amplitude value calculation unit 3 exceeds or falls below a threshold value, an operation determination such as a cutoff process or a warning process of the protection target circuit is performed. I do. For example, when the input electric quantity Z _n is a voltage quantity, the undervoltage determination may be performed using the amplitude value | Z | of the voltage quantity. The operation determination unit 4 determines that the relay operation is performed when the amplitude value | Z | of the voltage amount falls below the threshold value, and causes the output processing unit 5 to send a trip signal to the circuit breaker.

入力電気量Ｚｎが電流量である場合は、電流量の振幅値｜Ｚ｜を用いて過電流判定を行ってもよい。送電線の事故時には、平常時の電流よりも上昇した値が入力処理部２を経由して保護継電装置１に取り込まれる。周波数特定部３１、振幅値演算部３が処理を行うことで、電流量の周波数ｆ_ｎ、振幅値｜Ｚ｜を得ることができる。動作判定部４は、算出した電流量の振幅値を用いて過電流判定を実施し、閾値を上回れば、リレー動作を行う判定をし、出力処理部５にトリップ信号を遮断器に対して送信させる。出力処理部５は、動作判定部での判定結果に基づいて、遮断や警告等の動作を行う。 When the input electrical quantity Zn is a current quantity, the overcurrent determination may be performed using the amplitude value | Z | of the current quantity. In the event of a power transmission line accident, a value that is higher than the normal current is taken into the protective relay device 1 via the input processing unit 2. The frequency identification unit 31 and the amplitude value calculation unit 3 perform processing, whereby the frequency f _n and the amplitude value | Z | of the current amount can be obtained. The operation determination unit 4 performs an overcurrent determination using the calculated amplitude value of the current amount, and determines that the relay operation is performed if the threshold value is exceeded, and sends a trip signal to the output processing unit 5 to the circuit breaker. Let The output processing unit 5 performs operations such as blocking and warning based on the determination result in the operation determining unit.

［１−２．作用］
図２は、本実施形態において、零クロス方式を用いた周波数特定の演算フローの一例を示すフローチャートである。 [1-2. Action]
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a calculation flow for specifying a frequency using the zero cross method in the present embodiment.

周波数特定部３１は、任意のサンプリング周期によりサンプリングされた入力電気量に対し、現時点の入力電気量Ｚ_ｎが０、または、Ｚ_ｎと１サンプリング前の入力電気量Ｚ_ｎ−１とのベクトル和とスカラー和の比率が１より小さいと判定された場合、つまり、数式（１）を満たす場合のカウンタ値ＳＰを図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ２）。詳述すると、零クロス判定されるまで、サンプリング毎にカウントアップ（ＳＰ＝ＳＰ＋１）し（ステップＳ１）、零クロス判定された場合、つまり、Ｚ_ｎ＝０もしくはＺ_ｎ−１とＺ_ｎとが正負に分かれている場合のカウンタ値ＳＰを特定して記憶部に記憶する（ステップＳ２）。
Ｚ_ｎ＝０ｏｒ（｜Ｚ_ｎ＋Ｚ_ｎ−１｜）／（｜Ｚ_ｎ｜＋｜Ｚ_ｎ−１｜）＜１・・・（１） Vector sum of the frequency specification unit 31, the input electrical quantity sampled by an arbitrary sampling period, the input electrical quantity Z _n is 0 the current or an input electrical quantity Z _n-1 of Z _n and before one sampling When the ratio of the scalar sum and the scalar sum is determined to be smaller than 1, that is, the counter value SP for satisfying Equation (1) is stored in a storage unit (not shown) (step S2). More specifically, the count is incremented for each sampling (SP = SP + 1) until the zero cross is determined (step S1). If the zero cross is determined, that is, Z _n = 0 or Z _n−1 and Z _n are The counter value SP in the case of being divided into positive and negative is specified and stored in the storage unit (step S2).
Z _n = 0 or (| Z _n + Z _n-1 |) / (| Z _n | + | Z _n-1 |) <1 (1)

なお、この後に、現時点の入力電気量の大きさと１サンプリング前の入力電気量の大きさから、零クロス時のカウンタ値ＳＰを数式（２）および（３）を用いて補正してもよい（ステップＳ３，Ｓ４）。ここで、ΔＳＰ_ｎは現時点の補正分、ΔＳＰ_ｎ−１は１サンプリング前の補正分、ＳＰ′は補正後のサンプリング数である。
ΔＳＰ_ｎ＝｜Ｚ_ｎ｜／（｜Ｚ_ｎ｜＋｜Ｚ_ｎ−１｜）・・・（２）
ＳＰ′＝ＳＰ−ΔＳＰ_ｎ＋ΔＳＰ_ｎ−１・・・（３） After this, the counter value SP at the time of zero crossing may be corrected using Equations (2) and (3) based on the current input electric quantity and the input electric quantity one sampling before ( Steps S3 and S4). Here, ΔSP _n is the current correction amount, ΔSP _n−1 is the correction amount before one sampling, and SP ′ is the number of samplings after the correction.
ΔSP _n = | Z _n | / (| Z _n | + | Z _n-1 |) (2)
SP ′ = SP−ΔSP _n + ΔSP _n−1 (3)

次に、周波数特定部３１は、数式（４）または数式（５）を用いて、入力電気量の半周期Ｔ_ｎ／２をカウンタ値ＳＰとサンプリング周期から算出する（ステップＳ５）。サンプリング周期は、基準周波数ｆ_ｂ、基準周波数における１サンプリング分の電気角θ_ｓｐからθ／（ｆ_ｂ×２π）として求める。周波数特定部３１は、求めた半周期Ｔ_ｎ／２と前回値Ｔ_ｎ−１／２を用いて入力電気量Ｚ_ｎの周波数ｆ_ｎを算出する（ステップＳ６）。なお、求めた周波数ｆ_ｎに対して移動平均をとってもよい。そして、零クロス判定されて周波数ｆ_ｎを算出した後にカウンタ値ＳＰをリセットする（ステップＳ７）。
Ｔ_ｎ／２＝ＳＰ×θ_ｓｐ／（ｆ_ｂ×２π）・・・（４）
Ｔ_ｎ／２＝ＳＰ′×θ_ｓｐ／（ｆ_ｂ×２π）・・・（５） Next, the frequency specifying unit 31 calculates the half period T _n / 2 of the input electric quantity from the counter value SP and the sampling period using Expression (4) or Expression (5) (Step S5). The sampling period is obtained as θ / (f _b × 2π) from the reference frequency f _b and the electrical angle θ _sp for one sampling at the reference frequency. The frequency specifying unit 31 calculates the frequency f _n of the input electric quantity Z _n using the obtained half cycle T _n / 2 and the previous value T _n−1 / 2 (step S6). Incidentally, it takes the moving average with respect to the frequency f _n obtained. Then, the counter value is reset SP after calculating the frequency f _n is determined zero cross (step S7).
T _n / 2 = SP × θ _sp / (f _b × 2π) (4)
T _n / 2 = SP ′ × θ _sp / (f _b × 2π) (5)

図３は、本実施形態において、特定した周波数を用いた振幅値演算フローを示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing an amplitude value calculation flow using the specified frequency in the present embodiment.

まず、位相差算出部３２は、入力電気量が１サンプリングで進む角度θ_ｎｓｐを、周波数特定部３１で求めた周波数ｆ_ｎと基準周波数ｆ_ｂとサンプリング角θ_ｓｐとから算出する（ステップＳ１１）。ここで、算出した角度θ_ｎｓｐを用い、現時点の入力電気量Ｚ_ｎを基準にして、１サンプリング前の入力電気量Ｚ_ｎ−１との位相差θ_−１＝−θ_ｎｓｐ、２サンプリング前の入力電気量Ｚ_ｎ−２との位相差θ_−２＝−２θ_ｎｓｐ、３サンプリング前の入力電気量Ｚ_ｎ−３との位相差θ_−３＝−３θ_ｎｓｐ、４サンプリング前の入力電気量Ｚ_ｎ−４との位相差θ_−４＝−４θ_ｎｓｐと表す。 First, the phase difference calculation unit 32 calculates the angle θ _nsp at which the input electric quantity advances by one sampling from the frequency f _n , the reference frequency f _b and the sampling angle θ _sp obtained by the frequency specifying unit 31 (step S11). . Here, the calculated angle θ _nsp is used, and the phase difference θ ₋₁ = −θ _nsp between the input electric quantity Z _n−1 before one sampling and the input electric quantity Z _n−1 before the sampling is used with reference to the current input electric quantity Z _n . Phase difference θ ₋₂ = −2θ _nsp with input electric quantity Z _n−2 , phase difference with input electric quantity Z _n−3 before 3 sampling θ ₋₃ = −3θ _nsp 4 and input electric quantity Z before 4 sampling The phase difference with respect to _n−4 is expressed as θ ₋₄ = −4θ _nsp .

次に、直交電気量演算部３３は、位相差算出部３２が求めた各位相差を次式（６）（７）に当て嵌めて、現時点の入力電気量の直交電気量Ｚ_{ｎ−π／２}を算出するための値であるｋ１、ｋ２を算出する（ステップＳ１２）。
ｋ１＝（ｃｏｓθ_−３＋ｃｏｓθ_−４）／（ｃｏｓθ_−１＋ｃｏｓθ_−２）・・・（６）
ｋ２＝１／｛ｋ１×（ｓｉｎθ_−１＋ｓｉｎθ_−２）−（ｓｉｎθ_−３＋ｓｉｎθ_−４）｝
・・・（７） Next, the orthogonal electric quantity computing unit 33 fits each phase difference obtained by the phase difference calculating unit 32 to the following equations (6) and (7) to obtain the orthogonal electric quantity Z _{n−π / 2 of the} current input electric quantity. K1 and k2 which are values for calculating the values are calculated (step S12).
k1 = (cos θ ₋₃ + cos θ ₋₄ ) / (cos θ ₋₁ + cos θ ₋₂ ) (6)
k2 = 1 / {k1 × (sin θ ₋₁ + sin θ ₋₂ ) − (sin θ ₋₃ + sin θ ₋₄ )}
... (7)

そして、直交電気量演算部３３は、次式（８）を用いて、現時点の入力電気量Ｚ_ｎの直交電気量Ｚ_{ｎ−π／２}を算出する（ステップＳ１３）。
Ｚ_{ｎ−π／２}＝ｋ２×｛ｋ１×（Ｚ_ｎ−１＋Ｚ_ｎ−２）−（Ｚ_ｎ−３＋Ｚ_ｎ−４）｝・・・（８） Then, the orthogonal electric quantity calculating unit 33 uses the following equation (8), calculates the orthogonal electric quantity _{Z n-[pi / 2} input electrical quantity _{Z n} at the present time (step S13).
Zn _{−π / 2} = k2 × {k1 × (Zn ₋₁ + Zn ₋₂ ) − (Zn ₋₃ + Zn ₋₄ )} (8)

なお、現在のサンプリング基準に対する過去のサンプリング数と周期間隔は任意であり、上述の４サンプリング前までを用いた算出方法と同様にして直交電気量を求めればよい。 In addition, the past sampling number and period interval with respect to the current sampling standard are arbitrary, and the orthogonal electric quantity may be obtained in the same manner as the calculation method using up to four samplings described above.

最後に、振幅値演算部３は、この直交電気量Ｚ_{ｎ−π／２}と現時点の入力電気量Ｚ_ｎを次式（９）に代入して、振幅二乗法により入力電気量の振幅値｜Ｚ｜を算出する（ステップＳ１４）。
｜Ｚ｜^２＝Ｚ_ｎ ^２＋Ｚ_{ｎ−π／２} ^２・・・（９） Finally, the amplitude value calculation unit 3 substitutes the orthogonal electric quantity Z _{n−π / 2} and the current input electric quantity Z _n into the following equation (9), and the amplitude value of the input electric quantity | Z | is calculated (step S14).
| Z | ² = Z _n ² + Z _{n−π / 2} ² (9)

上述の演算結果を用いて、動作判定部４は、電流または電圧の増加または低下、差動電流の増加などの事故検出手法により動作判定を行ってもよい。この判定結果を受けた出力処理部５より遮断器の引き外し信号を送信して遮断器の引き外しを実行したり、運用者に警告を行ったりする。 Using the above calculation result, the operation determination unit 4 may perform the operation determination by an accident detection method such as increase or decrease in current or voltage, increase in differential current, or the like. The output processing unit 5 that has received the determination result transmits a circuit breaker trip signal to execute circuit breaker tripping or warn the operator.

［１−３．効果］
本実施形態に係る保護継電装置１の振幅値演算部３は、入力処理部２に入力した入力電気量Ｚ_ｎに基づいて、当該入力電気量Ｚ_ｎの周波数ｆ_ｎを特定する周波数特定部３１と、周波数特定部３１が特定した周波数ｆ_ｎを用いて現時点の電気量Ｚ_ｎと位相が四半周期ずれる電気量である直交電気量Ｚ_{ｎ−π／２}を演算し、当該直交電気量Ｚ_{ｎ−π／２}から振幅二乗法を用いて振幅値｜Ｚ｜を算出する。この際、振幅値演算部３に設けた位相差演算部３２は、周波数特定部３１が算出した周波数ｆ_ｎに基づいて、入力電気量Ｚ_ｎが１サンプリングで進むサンプリング角度θ_ｎｓｐを算出し、サンプリング角度θ_ｎｓｐに基づいた複数のタイミングにおける入力電気量Ｚ_ｎ−１，Ｚ_ｎ−２，Ｚ_ｎ−３，Ｚ_ｎ−４および位相差θ_−１，θ_−２，θ_−３，θ_−４を計算し、その結果に基づいて直交電気量Ｚ_{ｎ−π／２}を算出する。 [1-3. effect]
The amplitude value calculation unit 3 of the protective relay device 1 according to the present embodiment is based on the input electric quantity Z _n input to the input processing unit 2 and specifies the frequency f _n of the input electric quantity Z _n. 31, calculates the orthogonal electrical quantity Z _{n-[pi / 2} is an electrical quantity an electrical quantity Z _n out of phase with quarter period of the current with a frequency f _n the frequency specifying section 31 is identified, the orthogonal electric quantity Z _The amplitude value | Z | is calculated from _{n−π / 2} using the amplitude square method. At this time, the phase difference calculation unit 32 provided in the amplitude value calculation unit 3 calculates the sampling angle θ _nsp in which the input electric quantity Z _n advances by one sampling based on the frequency f _n calculated by the frequency specifying unit 31, sampling angle input electrical quantity _Z _n-1 at a plurality of timings based on _{_{θ nsp, Z n-2,}} Z n-3, Z n-4 and the phase difference _{_{_{θ -1, θ -2, θ -3}}} , θ - ₄ is calculated, and the orthogonal electric quantity Z _{n−π / 2} is calculated based on the result.

すなわち、入力電気量Ｚ_ｎの変動が激しい場合、その周波数の振幅値｜Ｚ｜の変動も大きくなることから、入力電気量Ｚ_ｎのみに基づく振幅値を基準として保護対象回路を遮断するか否かの判断を行うことは困難であるが、本実施形態では、変動が激しいサンプリング毎の入力電気量Ｚ_ｎではなく、周波数の変動の影響が比較的少ない入力電気量Ｚ_ｎと直交電気量Ｚ_{ｎ−π／２}とを用いる。よって、入力電気量Ｚ_ｎの周波数の変動が大きい場合でも、その正確な振幅値｜Ｚ｜を算出することができる。 That is, when the variation of the input electrical quantity Z _n is severe, the amplitude value of the frequency | whether from the greater variation in the blocks the protected circuit, based on the amplitude value based only on an input electrical quantity Z _n | Z Although it is difficult to perform Kano decision, in the present embodiment, fluctuations input electrical quantity rather than Z _n intense sampling each, influence of variation in the frequency is relatively small input electric quantity Z _n perpendicular electric quantity Z _{n-π / 2} is used. Therefore, even when the fluctuation of the frequency of the input electric quantity Z _n is large, the accurate amplitude value | Z | can be calculated.

また、複数のサンプリング毎の入力電気量Ｚ_ｎ−１，Ｚ_ｎ−２，Ｚ_ｎ−３，Ｚ_ｎ−４および位相差θ_−１，θ_−２，θ_−３，θ_−４に基づいて、入力電気量の振幅値｜Ｚ｜を算出するので、入力電気量の周波数の変動が大きい回路でも複数のタイミングでサンプリングしたデータを使用することによりデータの平準化が可能となり、瞬間的な入力電気量の変動に左右されることなく、正確な振幅値｜Ｚ｜を取得することができる。 The input electrical quantity for each of the plurality of sampling _{_{_{Z n-1, Z n-}}} 2, Z n-3, Z n-4 and the phase difference _{_{_{θ -1, θ -2, θ -3}}} , based on the theta _-4 Since the amplitude value | Z | of the input electric quantity is calculated, even if a circuit with large fluctuations in the frequency of the input electric quantity is used, it is possible to level the data by using data sampled at a plurality of timings. An accurate amplitude value | Z | can be obtained without being affected by fluctuations in the amount of electricity.

特に、位相差算出部３２は、サンプリング角度θ_ｎｓｐに基づいて、現時点の入力電気量Ｚ_ｎと１サンプリング前〜４サンプリング前の入力電気量Ｚ_ｎ−１，Ｚ_ｎ−２，Ｚ_ｎ−３，Ｚ_ｎ−４との各位相差θ_−１，θ_−２，θ_−３，θ_−４を算出し、数式（６）〜（８）に基づいて直交電気量Ｚ_{ｎ−π／２}を算出する。したがって、四つの入力電気量およびそれらの位相差に基づいて直交電気量を算出するので、周波数の変動に比較的左右されないで、直交電気量を精度良く算出することができる。 In particular, the phase difference calculation unit 32, based on the sampling angle θ _nsp , the current input electric quantity Z _n and the input electric quantities Z _n−1 , Z _n−2 , Z _n−3 before 1 sampling to 4 samplings before. , Z _n-4 and the respective phase differences θ ₋₁ , θ ₋₂ , θ ₋₃ , θ ₋₄ are calculated, and the orthogonal electric quantity Z _{n−π / 2} is calculated based on the formulas (6) to (8). To do. Therefore, since the orthogonal electric quantity is calculated based on the four input electric quantities and the phase difference between them, the orthogonal electric quantity can be calculated with high accuracy without being influenced by the fluctuation of the frequency.

周波数特定部３１は、入力電気量Ｚ_ｎの二以上の零クロス点の間隔幅に基づいて周波数を特定する。したがって、入力電気量Ｚ_ｎの零クロス判定により、零クロス周期を算出することで、変動の激しい周波数の現在値を特定できる。また、零クロスの判定は、簡単な演算によってできるので、振幅値演算部３は、小さい負荷で迅速に演算を行うことができる。この際、周波数特定部３１は、二以上の零クロス点の間隔幅を、その間のサンプリング数ＳＰを計数することによって計測し、計数したサンプリング数ＳＰを現時点およびその前の入力電気量｜Ｚ_ｎ｜，｜Ｚ_ｎ−１｜に基づいて補正する。零クロスのタイミングとサンプリングタイミングにはズレがあることがあるため、つまり、隣接サンプリング間で零クロスすることがあるため、サンプリング数ＳＰを補正することでサンプリング数をｎ−１〜ｎ間の数値とすることができ、その結果算出する周波数ｆ_ｎの精度が向上する。 Frequency identification unit 31 identifies the frequency based on the interval width of two or more zero crossing point of the input electrical quantity Z _n. Therefore, the zero cross determination input electrical quantity Z _n, by calculating the zero crossing period, can determine the current value of intense frequency fluctuations. Further, since the determination of the zero cross can be performed by a simple calculation, the amplitude value calculation unit 3 can perform the calculation quickly with a small load. At this time, the frequency specifying unit 31 measures the interval width between two or more zero cross points by counting the number of samplings SP between them, and the counted number of samplings SP is the current input and the input electric quantity | Z _n before that. Correction is performed based on |, | Z _n-1 |. Since there may be a difference between the timing of the zero crossing and the sampling timing, that is, there may be a zero crossing between adjacent samplings, the sampling number is a numerical value between n-1 and n by correcting the sampling number SP. It can be, thereby improving the accuracy of the frequency f _n to the result calculated.

［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
第２実施形態の保護継電装置１の構成は、図４に示すように、基本的には第１実施形態と同じである。ただし、本実施形態の周波数特定部３４が実施する内容が、第１実施形態の周波数特定部３１が実施する内容とは異なる。簡単に説明すると、第１実施形態における周波数特定部３１は、零クロス判定により周波数を特定するものであるが、第２実施形態における周波数特定部３４は、所定時間の入力電気量の差分および大小を算出および比較することを繰り返して周波数を特定する。 [2. Second Embodiment]
[2-1. Constitution]
The configuration of the protective relay device 1 of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment as shown in FIG. However, the content executed by the frequency specifying unit 34 of the present embodiment is different from the content executed by the frequency specifying unit 31 of the first embodiment. Briefly, the frequency specifying unit 31 in the first embodiment specifies the frequency by the zero cross determination, but the frequency specifying unit 34 in the second embodiment is the difference between the input electric quantity and the magnitude of the predetermined time. The frequency is specified by repeating the calculation and comparison.

そのため、本実施形態の周波数特定部３４は、現時点の入力電気量Ｚ_ｎと一定時間（Δｔ）前の入力電気量Ｚ_ｎ−Δｔとの差分Ｚ_Δｎを演算する機能を有する。また、入力電気量Ｚ_ｎについてその増加側ピーク値Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}と減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}を、差分_Δｎについてその増加側ピーク値Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}および減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}を求める機能を有する。更に、各サンプリング時間において得られたこれらのピーク値を比較し、サンプリング期間中における最大の増加側ピーク値と最小の減少側ピーク値を求め、これらに基づいて、入力電気量の周波数ｆ_ｎを算出する機能を有する。 Therefore, the frequency specifying unit 34 of the present embodiment has a function of calculating a difference Z _Δn between the current input electric quantity Z _n and the input electric quantity Z _n−Δt before a certain time (Δt). Further, the increase side peak value ^{Z +} _Derutapeak decreased side peak value Z for the input electrical quantity _{Z n} ^- has the function of obtaining the _Derutapeak ^- the _Derutapeak, the increase side peak for the differential _Δn value ^{Z +} _Derutapeak and reduced side peak value Z . Further, these peak values obtained at the respective sampling times are compared to obtain the maximum increase-side peak value and the minimum decrease-side peak value during the sampling period, and based on these, the frequency f _n of the input electric quantity is obtained. Has a function to calculate.

［２−２．作用］
図５は、第２実施形態において、弦長方式を用いた周波数特定の演算フローを示すフローチャートである。この演算フローは、現時点の入力電気量Ｚ_ｎと一定時間（Δｔ）前の入力電気量Ｚ_ｎ−Δｔとの差分Ｚ_Δｎを用いて周波数を特定するものである。 [2-2. Action]
FIG. 5 is a flowchart showing a calculation flow of frequency identification using the chord length method in the second embodiment. This operation flow is to specify the frequency using the difference Z _{[Delta] n} between the input electrical quantity Z _{n-Delta] t} of the front input electricity quantity Z _n that the predetermined period of current (Delta] t).

まず、周波数特定部３４は、現時点の入力電気量Ｚ_ｎの大きさとして、増加側ピーク値Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}および減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}のスカラー和の平均値を求める（ステップＳ２１〜Ｓ２５）。 First, the frequency specifying section 34, as the magnitude of the input electrical quantity _{Z n} at the present time, the increase side peak value ^{Z +} _Δpeak and decrease-side peak value Z ^- the average value of the scalar sum of _Derutapeak (step S21 to S25).

また、周波数特定部３４は、差分Ｚ_Δｎを算出し（ステップＳ２６）、当該差分Ｚ_Δｎに対し、増加側ピーク値Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}および減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}を求める（ステップＳ２７〜Ｓ３０）。詳述すると、ステップＳ２６で算出した差分Ｚ_ΔｎがＺ_Δｎ−１より大きいか否かを判別し（ステップＳ２７）、大きい場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）はＺ^＋ _{Δｐｅａｋ}にＺ_Δｎを代入してステップＳ２９に進み、小さい場合（Ｓ２７：ＮＯ）はそのままステップＳ２９に進む。つまり、増加側ピーク値Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}の算出においては、現時点の入力電気量が１サンプリング前の入力電気量より大きい場合にピーク値を更新する。 The frequency specifying section 34 calculates a difference Z _{[Delta] n} (step S26), against the difference Z _{[Delta] n,} the increase side peak value ^{Z +} _Δpeak and decrease-side peak value Z ^- Request _Derutapeak (step S27 to S30). More specifically, it is determined whether or not the difference Z _Δn calculated in step S26 is larger than Z _Δn−1 (step S27). If it is larger (S27: YES), Z _Δn is substituted into Z ⁺ _Δpeak and step S29 is entered. If small (S27: NO), the process proceeds to step S29 as it is. In other words, in the calculation of the increase-side peak value Z ⁺ _Δpeak , the peak value is updated when the current input electric quantity is larger than the input electric quantity before one sampling.

次に、ステップＳ２６で算出した差分Ｚ_ΔｎがＺ_Δｎ−１より小さいか否かを判別し（ステップＳ２９）、小さい場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）はＺ⁻ _{Δｐｅａｋ}にＺ_Δｎを代入して（ステップＳ３０）ステップＳ３１に進み、小さい場合（Ｓ２９：ＮＯ）はそのままステップＳ３１に進む。つまり、減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}の算出においては、現時点の入力電気量が１サンプリング前の入力電気量より小さい場合にピーク値を更新する。 The differential Z _{[Delta] n} calculated in step S26, it is determined whether or not Z _{[Delta] n-1} is smaller than (step S29), is smaller (S29: YES) is Z ^- by substituting Z _{[Delta] n} in _Derutapeak (step S30 ) Proceed to step S31, and if smaller (S29: NO), proceed directly to step S31. That is, in calculating the decrease-side peak value Z ⁻ _Δpeak , the peak value is updated when the current input electric quantity is smaller than the input electric quantity before one sampling.

そして、周波数特定部３４は、差分Ｚ_Δｎの大きさとして、増加側ピーク値Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}および減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}のスカラー和の平均を算出する（ステップＳ３１）。 The frequency specifying section 34, as the magnitude of the difference Z _{[Delta] n,} the increase side peak value ^{Z +} _Δpeak and decrease-side peak value Z ^- calculating the average of the scalar sum of _Derutapeak (step S31).

周波数特定部３４は、次式（１０）を用いて、入力電気量の周波数ｆ_ｎを算出する（ステップＳ３２）。
ｆ_ｎ＝ｃｏｓ^−１｛１−｜Ｚ_Δｎ｜^２／（２｜Ｚ_ｎ｜^２）｝×｛１／（２π×Δｔ）｝
・・・（１０） Frequency identification unit 34 uses the following equation (10), calculates the frequency _{f n} of the input electrical quantity (step S32).
f _n = cos ⁻¹ {1- | Z _Δn | ² / (2 | Z _n | ² )} × {1 / (2π × Δt)}
... (10)

ここで、上記の式（１０）について説明する。入力電気量Ｚ_ｎが一定時間（Δｔ）で進む角度θ_ｎΔｔは、図６に示すように、現時点の入力電気量データＺ_ｎと一定時間前のデータＺ_ｎ−Δｔの弦長が差分Ｚ_Δｎの大きさとなるため、上記で求めた｜Ｚ_Δｎ｜および｜Ｚ_ｎ｜を用いた三角関数として、
ｃｏｓθ_ｎΔｔ＝１−｜Ｚ_Δｎ｜^２／（２｜Ｚ_ｎ｜^２）・・・（１１）
となる。したがって、逆三角関数ｃｏｓ^−１｛１−｜Ｚ_Δｎ｜^２／（２｜Ｚ_ｎ｜^２）｝として表される角度θ_ｎΔｔと、時間Δｔから、入力電気量の周波数ｆ_ｎを求める。 Here, the above equation (10) will be described. As shown in FIG. 6, the angle θ _nΔt at which the input electric quantity Z _n advances at a constant time (Δt) is obtained by _{calculating the} difference Z _Δn between the current input electric quantity data Z _n and the chord length of the data Z _n−Δt before the predetermined time. As a trigonometric function using | Z _Δn | and | Z _n | determined above,
_{_{cosθ nΔt = 1- | Z Δn |}} 2 / (2 | Z n | 2) ··· (11)
It becomes. Accordingly, the frequency f _n of the input electric quantity is obtained from the angle θ _nΔt expressed as the inverse trigonometric function cos ⁻¹ {1- | Z _Δn | ² / (2 | Z _n | ² )} and the time Δt.

［２−３．効果］
本実施形態において、周波数特定部３４は、所定時間の入力電気量Ｚ_ｎの差分Ｚ_Δｎおよび大小を算出および比較することを繰り返して周波数ｆ_ｎを特定する。したがって、ある時点の入力電気量Ｚ_ｎと、ある時点より一定時間Δｔ前の入力電気量Ｚ_ｎ−Δｔとの差分Ｚ_Δｎを算出することで、入力電気量が一定時間Δｔで進む角度を求めることができ、算出した角度から変動が大きい周波数の現時点の値ｆ_ｎを特定できる。したがって、近接した数サンプリングの情報ではなく、所定時間の差分に基づいて周波数を特定するので、精度のよい周波数を特定することができる。 [2-3. effect]
In the present embodiment, the frequency specifying unit 34 specifies the frequency f _n by repeatedly calculating and comparing the difference Z _Δn and the magnitude of the input electric quantity Z _n for a predetermined time. Thus, an input electrical quantity Z _n at a certain point in time, by calculating a difference Z _{[Delta] n} of the predetermined time from a point in time Delta] t before the input electrical quantity Z _{n-Delta] t,} determining the angle which the input amount of electricity proceeds at fixed time Delta] t The current value f _n of the frequency having a large variation can be specified from the calculated angle. Therefore, since the frequency is specified based on the difference of the predetermined time instead of the information of several adjacent samplings, the accurate frequency can be specified.

周波数特定部３１は、入力電気量Ｚ_ｎが入力される度に現時点および１サンプリング前の入力電気量Ｚ_ｎ−１を比較することによって、入力電気量Ｚ_ｎの増加側ピーク値Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}および減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}を判別し、入力電気量Ｚ_ｎの増加側ピーク値Ｚ^＋ _ｐｅａｋおよび減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}の絶対値の平均を入力電気量の大きさ｜Ｚ_ｎ｜として算出する。また、周波数特定部３１は、入力電気量Ｚ_ｎが入力される度に現時点および所定時間Δｔ前の入力電気量Ｚ_ｎ，Ｚ_ｎ−Δｔの差分量Ｚ_Δｔを算出し、現時点および１サンプリング前の差分量Ｚ_Δｎを比較することによって、差分量Ｚ_Δｎの増加側ピーク値Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}および減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}を判別し、差分量Ｚ_Δｎの増加側ピーク値Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}および減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}の絶対値の平均を差分量の大きさ｜Ｚ_Δｎ｜として算出する。 Frequency specifying section 31, by comparing the input electrical quantity Z _n-1 prior to the present time and one sampling whenever the input electrical quantity Z _n is input, the increase side peak value _Z ⁺ Δpeak input electrical quantity Z _n and decreasing side peak value Z ^- _Δpeak determine the input electrical quantity _{Z n} increase side peak of the value ^Z _{+ peak} and decrease-side peak value Z ^- the average of the absolute value of the _Derutapeak input electrical quantity of size | calculated as | _{Z n} To do. The frequency specifying section 31, the input electrical quantity Z _n at the present time and a predetermined time Delta] t before the time the input electrical quantity Z _n is _input, calculates a difference amount Z _{Delta] t} of Z _{n-Delta] t,} current and preceding sampling by comparing the difference amount Z _{[Delta] n,} the increase side peak value of the amount of difference _{^_Z} Δn Z ⁺ Δpeak and decrease-side peak value _Z ^- Δpeak determine the increase side peak value of the amount of difference _{^_Z} Δn Z ⁺ Δpeak and decreasing side The average of the absolute values of the peak values Z ⁻ _Δpeak is calculated as the magnitude of the difference amount | Z _Δn |.

したがって、現時点の入力電気量の大きさと、現時点および所定時間前の入力電気量の差分量の大きさとから周波数を特定するので、現時点よりどの程度前の入力電気量を使用するかを決定することによって、精度を高めたり、計算時間を縮めたり、記憶容量を減らしたり増やしたり調整を行うことができる。 Therefore, since the frequency is specified from the current input electric quantity and the difference between the current electric quantity and the input electric quantity before a predetermined time, it is necessary to determine how much input electric quantity is used before the present time. Thus, the accuracy can be increased, the calculation time can be shortened, and the storage capacity can be reduced or increased.

［３．第３実施形態］
［３−１．構成］
第３実施形態の構成は、基本的には第１実施形態と同じである。ただし、図７に示す通り、振幅値演算部３は、入力処理部２から受信した入力電気量Ｚ_ｎから高調波成分を除去す高調波成分除去部３５と、入力電気量Ｚ_ｎの直流成分を除去する直流成分除去部３６を備えている。周波数特定部３１の出力側には、ゲイン補正部３７が設けられている。ゲイン補正部３７の出力は、位相差算出部３２に入力される。 [3. Third Embodiment]
[3-1. Constitution]
The configuration of the third embodiment is basically the same as that of the first embodiment. However, as the amplitude value calculation unit 3 shown in FIG. 7, a harmonic component removal unit 35 to remove the harmonic component from the input electrical quantity Z _n received from the input processing unit 2, the DC component of the input electrical quantity Z _n A direct current component removing unit 36 is provided. A gain correction unit 37 is provided on the output side of the frequency specifying unit 31. The output of the gain correction unit 37 is input to the phase difference calculation unit 32.

高調波成分除去部３５は、入力処理部２から受信した入力電気量Ｚ_ｎから高調波成分を除去する。具体的には、高調波成分除去部３５は、連続した複数個のサンプリングデータを加算する移動平均により入力電気量から高調波成分を除去する。例えば、ｍ個のサンプリングデータの総和Ｚ_δ、現時点の入力電気量Ｚ_ｎ＝｜Ｚ｜ｓｉｎθ_ｎ、・・・、（ｍ−１）サンプリング前の入力電気量Ｚ_{ｎ−（ｍ−１）}＝｜Ｚ｜ｓｉｎθ_{ｎ−（ｍ−１）}を用い、入力電気量Ｚ_ｎを、電気量Ｚ_δ＝｜Ｚ｜ｓｉｎθ_ｎ＋｜Ｚ｜ｓｉｎθ_ｎ−１＋・・・＋｜Ｚ｜ｓｉｎθ_{ｎ−（ｍ−１）}で置き換える。なお、移動平均による入力電気量のベクトル関係は図９に示すグラフのようになる。 Harmonic component removing unit 35 removes a harmonic component from the input electrical quantity Z _n received from the input processing unit 2. Specifically, the harmonic component removal unit 35 removes the harmonic component from the input electric quantity by a moving average that adds a plurality of continuous sampling data. For example, the total sum Z _δ of m pieces of sampling data, the current input electric quantity Z _n = | Z | sin θ _n ,..., (M−1) the input electric quantity Z _{n− (m−1)} before sampling = | Z | sin θ _{n− (m−1)} is used to convert the input electric quantity Z _n into the electric quantity Z _δ = | Z | sin θ _n + | Z | sin θ _n−1 +... || Z | sin θ _{n− Replace with (m-1)} . In addition, the vector relationship of the input electric quantity by a moving average becomes like the graph shown in FIG.

［３−２．作用］
直流成分除去部３６は、例えば、図８に示すような演算フローによって入力電気量から直流成分を除去する。図８は、第３実施形態において、直流成分除去の演算フローの一例を示すフローチャートである。 [3-2. Action]
The direct current component removing unit 36 removes the direct current component from the input electric quantity by, for example, an operation flow as shown in FIG. FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a calculation flow for removing a direct current component in the third embodiment.

直流成分除去部３６は、現時点の入力電気量Ｚ_ｎに対する増加側ピーク値Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}および減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}を算出し（ステップＳ４１〜Ｓ４４）、これを用いて現時点の直流成分ＺＤ_ｎを算出する（ステップＳ４５）。なお、求めた直流成分に対し、移動平均を実施して、ＺＤ_ｎ′としてもよい。その後、振幅値演算部３は、現時点の入力電気量Ｚ_ｎから、算出した現時点の直流成分ＺＤ_ｎまたは移動平均後の直流成分ＺＤ_ｎ′を引いて、直流成分除去後の電気量Ｚ_ｎ′を算出する（ステップＳ４６）。 DC component removing unit 36, an input electrical quantity _{Z n} increase side peak to value ^{Z +} _Derutapeak and reduced side peak value Z at the present time ^- _Derutapeak calculates (step S41 to S44), the DC component ZD _n the current by using the Is calculated (step S45). Incidentally, with respect to the DC component obtained, the moving average is carried out and may be ZD n _'. Thereafter, the amplitude value calculator 3 subtracts the calculated current DC component ZD _n or the moving average DC component ZD _n ′ from the current input electricity quantity Z _n to obtain the electric quantity Z _n ′ after removal of the DC component. Is calculated (step S46).

次に、周波数特定部３１が零クロス判定により入力電気量の周波数ｆ_ｎを算出し、ゲイン補正部３７が、移動平均ゲイン補正処理を行う。具体的に説明すると、あらかじめ定めてあるサンプリング個数ｍ、サンプリング角θ_ｓｐと下記の数式（１２）の非線形関数を用いて、ゲインＧを算出し、高周波成分除去および直流成分除去後の電気量Ｚ_ｎ′をゲインＧで除算してゲイン補正を行って電気量Ｚ_ｎとして出力する。 Next, the frequency specifying unit 31 calculates the frequency f _n of the input electric quantity by the zero cross determination, and the gain correction unit 37 performs a moving average gain correction process. More specifically, the gain G is calculated by using a predetermined sampling number m, sampling angle θ _sp and a nonlinear function of the following formula (12), and the electric quantity Z after high frequency component removal and DC component removal. _n ′ is divided by the gain G, gain correction is performed, and an electric quantity Z _n is output.

ゲインＧは上式より予め求めて記憶しておいてもよいし、あるいは、周波数ｆ_ｎを関数とする非線形近似式から求めてもよい。ゲイン補正後に、ゲイン補正した電気量Ｚ_ｎに基づいて、振幅値演算部３が、第１実施形態と同様に、振幅値｜Ｚ｜を演算し、その演算結果に基づいて、動作判定部４が動作判定を行い、出力処理部５が出力処理を実行する。 The gain G may be obtained and stored in advance from the above equation, or may be obtained from a non-linear approximation equation using the frequency f _n as a function. After the gain correction, the amplitude value calculation unit 3 calculates the amplitude value | Z | based on the gain-corrected electric quantity Z _n , and the operation determination unit 4 based on the calculation result, as in the first embodiment. Performs the operation determination, and the output processing unit 5 executes the output process.

［３−３．効果］
本実施形態において、振幅値演算部３は、周波数特定部３１が周波数ｆ_ｎを特定する前に入力電気量Ｚ_ｎのデータから所定時間の移動平均により高調波成分を除去する高調波成分除去部３５を有する。したがって、算出した周波数に対して移動平均をとることで、周波数を特定する際の演算誤差を小さくすることができる。詳述すると、移動平均として、ｍ個のサンプリングデータを加算することで高調波成分を打ち消すことができ、高調波成分の影響を小さくすることができ、結果として周波数の誤差を小さくすることができる。 [3-3. effect]
In the present embodiment, the amplitude value calculator 3 removes a harmonic component from the data of the input electric quantity Z _n by a moving average over a predetermined time before the frequency specifying unit 31 specifies the frequency f _n. 35. Therefore, by taking a moving average with respect to the calculated frequency, it is possible to reduce a calculation error when specifying the frequency. More specifically, as a moving average, the harmonic component can be canceled by adding m pieces of sampling data, the influence of the harmonic component can be reduced, and as a result, the frequency error can be reduced. .

振幅値演算部３は、周波数特定部３１が周波数ｆ_ｎを特定する前に入力電気量Ｚｎのデータから増加側ピーク値と減少側ピーク値を判別することによって直流成分を算出し、当該直流成分を除去する直流成分除去部３６を有する。したがって、直流成分の影響を取り除いた周波数を演算することができ、算出する周波数の精度を高めることができる。 The amplitude value calculation unit 3 calculates a DC component by discriminating the increase-side peak value and the decrease-side peak value from the data of the input electric quantity Zn before the frequency specifying unit 31 specifies the frequency f _n, and the DC component A DC component removing unit 36 for removing. Therefore, it is possible to calculate the frequency from which the influence of the direct current component has been removed, and to increase the accuracy of the frequency to be calculated.

振幅値演算部３は、高調波成分除去部３５で移動平均として算出した現時点から所定サンプリング前の入力電気量の総和Ｚ_δを、数式（１２）を用いて算出したゲインＧで除算して補正するゲイン補正部３７を有する。したがって、ゲインＧは、特定した周波数ｆｎで決定され、そのゲインＧを用いてゲイン補正を行うことで、さらに正確な移動平均での高調波成分除去を行うことができる。 The amplitude value calculating unit 3 corrects the sum Z _δ of the input electric quantity before the predetermined sampling from the present time calculated as the moving average by the harmonic component removing unit 35 by the gain G calculated using Expression (12). A gain correction unit 37 is provided. Therefore, the gain G is determined at the specified frequency fn, and by performing gain correction using the gain G, the harmonic component can be removed with more accurate moving average.

［４．第４実施形態］
［４−１．構成］
図１０は、第４実施形態のシステム構成図である。図１０に示すように、第４実施形態の構成は、基本的には第１実施形態と同じである。ただし、第４実施形態において、振幅値演算部３は、振幅値を演算するための構成として、入力電気量のベクトル化処理部３８とピーク値算出部３９と入力電気量の大きさ算出部４０を備えている。一方、第１実施形態において振幅値演算部３内に設けられていた直交電気量演算部３３は、本実施形態では存在しない。 [4. Fourth Embodiment]
[4-1. Constitution]
FIG. 10 is a system configuration diagram of the fourth embodiment. As shown in FIG. 10, the configuration of the fourth embodiment is basically the same as that of the first embodiment. However, in the fourth embodiment, the amplitude value calculation unit 3 has a configuration for calculating the amplitude value, the input electric quantity vectorization processing unit 38, the peak value calculation unit 39, and the input electric quantity calculation unit 40. It has. On the other hand, the orthogonal electric quantity calculation unit 33 provided in the amplitude value calculation unit 3 in the first embodiment does not exist in the present embodiment.

本実施形態において、入力電気量Ｚ_ｎとしては、電圧量と電流量のように、異なる複数種類の電気量が用いられ、振幅値演算部３と位相差算出部３２において、複数の入力電気量Ｚ_ｎについてそれぞれ振幅値｜Ｚ｜と、複数の入力電気量の位相差φ_ｎの演算が行われる。また、第１実施形態の動作判定部４は、予め記憶されていた閾値と振幅値を比較して動作判定を行う機能を有するものであるが、本実施形態の動作判定部４は、振幅値演算部３で得られた電圧量と電流量の振幅値と位相差算出部３２で得られた２つの電気量の位相差に基づいて、保護対象回路のインピーダンスが算出する機能を有する。 In this embodiment, the input electrical quantity Z _n, as the amount of voltage and current amount, different types of electrical quantities are used, the amplitude value calculating unit 3 and the phase difference calculator 32, a plurality of input electrical quantity each amplitude values for Z _n | Z | a, the calculation of the phase difference phi _n of a plurality of input electrical quantity is performed. In addition, the motion determination unit 4 of the first embodiment has a function of performing a motion determination by comparing a threshold value stored in advance with an amplitude value, but the motion determination unit 4 of the present embodiment has an amplitude value. Based on the amplitude value of the voltage amount and current amount obtained by the calculation unit 3 and the phase difference between the two electric quantities obtained by the phase difference calculation unit 32, the impedance of the circuit to be protected is calculated.

［４−２．作用］
図１１は、第４実施形態において、異なる２つの電気量を用いた位相差演算フローを示すフローチャートである。入力処理部２は、少なくとも二系統以上の異なる入力電気量を取得し、それぞれを量子化して振幅値演算部３に出力する。なお、振幅値演算部３に第３実施形態と同様に直流成分除去部３６を設けた場合は、入力電気量Ｚ_ｎに対して直流分を除去する直流成分除去を行ってもよい。次に、振幅演算部３は、直流成分除去および量子化された入力電気量に対し、図１１や以下に示すような振幅値を求める演算を行う。 [4-2. Action]
FIG. 11 is a flowchart showing a phase difference calculation flow using two different electric quantities in the fourth embodiment. The input processing unit 2 acquires at least two different input electric quantities, quantizes each, and outputs it to the amplitude value calculation unit 3. In the case where the amplitude value calculating unit 3 provided with the third embodiment similarly to the DC component removing unit 36 may perform the DC component removal for removing the DC component to the input electrical quantity Z _n. Next, the amplitude calculation unit 3 performs an operation for obtaining an amplitude value as shown in FIG. 11 and the following with respect to the input electric quantity that has been subjected to DC component removal and quantization.

一例として２つの入力電気量Ｚ_１，Ｚ_２が取り込まれた場合を示す。まず、ベクトル化処理部３８は、２つの入力電気量Ｚ_１，Ｚ_２のベクトル差ΔＺとベクトル和ΣＺを算出する（ステップＳ５１、Ｓ５２）。次に、ピーク値算出部３９が、入力電気量Ｚ_１，Ｚ_２と算出されたベクトル差ΔＺ及びベクトル和ΣＺに対して、それぞれの現時点の電気量と１サンプリング前の電気量を用いて、増加側ピーク値Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}および減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}を算出する。詳述すると、ピーク値算出部３９は、Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}およびＺ⁻ _{Δｐｅａｋ}の算出するために、次式を用いて、増加分Ｚ′^＋ _ｎおよび減少分Ｚ′⁻ _ｎを算出する（ステップＳ５３）。
Ｚ′^＋ _ｎ＝｛（Ｚ_ｎ−Ｚ_ｎ−１）＋｜Ｚ_ｎ−Ｚ_ｎ−１｜｝／２・・・（１３）
Ｚ′^＋ _ｎ＝｛（Ｚ_ｎ−Ｚ_ｎ−１）−｜Ｚ_ｎ−Ｚ_ｎ−１｜｝／２・・・（１４） As an example, a case where _two input electric quantities Z ₁ and Z ₂ are taken in is shown. First, the vectorization processing unit 38 calculates a vector difference ΔZ and a vector sum ΣZ between _two input electric quantities Z ₁ and Z ₂ (steps S51 and S52). Next, the peak value calculation unit 39 uses the current electric quantity and the electric quantity before one sampling with respect to the input electric quantity Z ₁ , Z ₂ and the calculated vector difference ΔZ and vector sum ΣZ, An increase-side peak value Z ⁺ _Δpeak and a decrease-side peak value Z ⁻ _Δpeak are calculated. More specifically, the peak value calculation unit 39 calculates an increase Z ′ ⁺ _n and a decrease Z ′ ⁻ _n using the following equations in order to calculate Z ⁺ _Δpeak and Z ⁻ _Δpeak (step S53). .
^{_{_{_{Z '+ n = {(Z}}}} n -Z n-1) + | Z n -Z n-1 |} / 2 ··· (13)
^{_{_{_{Z '+ n = {(Z}}}} n -Z n-1) - | Z n -Z n-1 |} / 2 ··· (14)

そして、ピーク値算出部３９は、増加側ピークＺ^＋ _{Δｐｅａｋ}の場合には、現時点の増加分と１サンプリング前の減少分の和が零の場合にピーク値を更新する（ステップＳ５４，Ｓ５５）。減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}の場合には、現時点の減少分と１サンプリング前の増加分の和が零の場合にピーク値を更新する（ステップＳ５６，Ｓ５７）。なお、第２実施形態に記述した方法にて増加側ピーク値Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}および減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}を算出してもよい。 Then, the peak value calculation unit 39, when the increase side peak _Z ⁺ Δpeak the sum of the decrease in the increase and before one sampling the current updates the peak value when zero (step S54, S55). In the case of the decrease-side peak value Z ⁻ _Δpeak , the peak value is updated when the sum of the current decrease and the increase before one sampling is zero (steps S56 and S57). Note that the increase-side peak value Z ⁺ _Δpeak and the decrease-side peak value Z ⁻ _Δpeak may be calculated by the method described in the second embodiment.

入力電気量の大きさ算出部４０は、入力電気量Ｚ_１，Ｚ_２、ベクトル差ΔＺ及びベクトル和ΣＺの各々で算出した増加側ピーク値Ｚ^＋ _{Δｐｅａｋ}および減少側ピーク値Ｚ⁻ _{Δｐｅａｋ}に基づいて、その大きさ｜Ｚ_１｜，｜Ｚ_２｜，｜ΔＺ｜，｜ΣＺ｜を算出する（ステップＳ５８）。このようにして得られた入力電気量の大きさ｜Ｚ_１｜，｜Ｚ_２｜は、各入力電気量の振幅値に相当する。その後、振幅値演算部３によって得られたこれらの値と式（１５）を用いて、位相差算出部４１は、２つの入力電気量の位相差φ_ｎを算出する（ステップＳ５９）。
φ_ｎ＝ｃｏｓ^−１｛（｜ΣＺ｜^２−｜ΔＺ｜^２）／（４｜Ｚ_１｜・｜Ｚ_２｜）｝・・・（１５） The magnitude calculation unit 40 of the input electricity quantity is based on the increase-side peak value Z ⁺ _Δpeak and the decrease-side peak value Z ⁻ _Δpeak calculated from the input electricity quantity Z ₁ , Z ₂ , the vector difference ΔZ, and the vector sum ΣZ. , | Z ₁ |, | Z ₂ |, | ΔZ |, | ΣZ | are calculated (step S58). The magnitudes | Z ₁ | and | Z ₂ | of the input electric quantities obtained in this way correspond to the amplitude values of the respective input electric quantities. Thereafter, using these values obtained by the amplitude value calculator 3 and the equation (15), the phase difference calculator 41 calculates the phase difference φ _n between the two input electric quantities (step S59).
_{^{φ n = cos -1 {(|}} ΣZ | 2 - | ΔZ | 2) / (4 | Z 1 | · | Z 2 |)} ··· (15)

動作判定部４は、振幅値演算部３が算出した電流量と電圧量の振幅値と、それらの位相差φ_ｎとに基づいて、測距インピーダンス判定を用いて、インピーダンスを演算して動作判定を行い、リレー動作を行うと判定すれば、出力処理部５にトリップ信号を遮断器に対して送信させる。 Operation determination unit 4, the amplitude value of the amount of current the amplitude value calculating unit 3 to calculate the amount of voltage, based on the their phase difference phi _n, by using the distance measuring impedance determination, operation determination by calculating the impedance If it is determined that the relay operation is performed, the output processing unit 5 is caused to transmit a trip signal to the circuit breaker.

［４−３．効果］
第４実施形態に係る保護継電装置１の振幅値演算部３は、入力処理部２から入力した少なくとも２つの異なる入力電気量を用いて、そのベクトル差、ベクトル和および大きさを演算して、入力電気量の振幅値と隣接２サンプリング間の位相差とを算出する振幅値演算部３と位相差演算部４０を有する。したがって、２つの異なる入力電気量（電圧量および電流量）の振幅値と位相差を算出して、動作判定に用いることができるので、それらからインピーダンスを算出して、事故が起こったか否かの判定を行う測距インピーダンス判定を実施できる。 [4-3. effect]
The amplitude value calculation unit 3 of the protection relay device 1 according to the fourth embodiment calculates the vector difference, the vector sum, and the magnitude using at least two different input electric quantities input from the input processing unit 2. And an amplitude value calculation unit 3 and a phase difference calculation unit 40 for calculating the amplitude value of the input electric quantity and the phase difference between adjacent two samplings. Therefore, the amplitude value and phase difference of two different input electric quantities (voltage quantity and current quantity) can be calculated and used for operation determination. Therefore, the impedance is calculated from them and whether or not an accident has occurred. Ranging impedance determination can be performed.

動作判定部４は、異なる２つの入力電気量の大きさ｜Ｚ_ｎ｜および位相差φ_ｎに基づいて、インピーダンスを算出して、当該インピーダンスに基づいて動作判定を行う。したがって、周波数を特定しないでも、事故判定を行うことができ、周波数の変動が激しくても、それに影響されることがない。 The operation determination unit 4 calculates an impedance based on two different magnitudes of input electricity | Z _n | and a phase difference φ _n and performs an operation determination based on the impedance. Therefore, accident determination can be performed without specifying the frequency, and even if the frequency fluctuates severely, it is not affected by it.

［５．他の実施形態］
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 [5. Other Embodiments]
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１…保護継電装置
２…入力処理部
３…振幅値演算部
４…動作判定部
５…出力処理部
３１…周波数特定部（零クロス）
３２…位相差算出部
３３…直交電気量演算部
３４…周波数特定部（差分）
３５…高調波成分除去部
３６…直流成分除去部
３７…ゲイン補正部
３８…ベクトル化処理部
３９…ピーク値算出部
４０…入力電気量の大きさ算出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Protection relay device 2 ... Input processing part 3 ... Amplitude value calculating part 4 ... Operation | movement determination part 5 ... Output processing part 31 ... Frequency identification part (zero cross)
32 ... Phase difference calculation unit 33 ... Orthogonal electric quantity calculation unit 34 ... Frequency identification unit (difference)
35 ... Harmonic component removal unit 36 ... DC component removal unit 37 ... Gain correction unit 38 ... Vectorization processing unit 39 ... Peak value calculation unit 40 ... Input electric quantity magnitude calculation unit

Claims

保護対象回路の電気量を入力して、所定のサンプリング間隔でアナログ／ディジタル変換する入力処理部と、
前記入力処理部に入力した入力電気量の振幅値を算出する振幅値演算部と、
前記振幅値演算部によって得られた振幅値に基づいて、前記保護対象回路についての保護動作を行うか否かの判定を行う動作判定部を備え、
前記振幅値演算部は、
前記入力処理部に入力した入力電気量に基づいて、当該入力電気量の周波数を特定する周波数特定部と、
前記周波数特定部が特定した周波数における現時点の入力電気量並びに複数の過去の入力電気量と、現時点の入力電気量に対する複数の過去の入力電気量の位相差をそれぞれ求める位相差算出部と、
前記位相差算出部によって得られた複数の過去の入力電気量と現時点の入力電気量に対する複数の過去の入力電気量の位相差に基づいて、現時点の電気量と位相が四半周期ずれる電気量である直交電気量を演算する直交電気量演算部とを備え、
前記振幅値演算部は、前記現時点の電気量と前記直交電気量に基づいて、前記入力電気量の振幅値を演算する保護継電装置。 An input processing unit that inputs an electrical quantity of a circuit to be protected and performs analog / digital conversion at a predetermined sampling interval;
An amplitude value calculation unit that calculates an amplitude value of an input electric quantity input to the input processing unit ;
Based on the amplitude value obtained by the amplitude value calculator, an operation determination unit that determines whether or not to perform a protection operation for the protection target circuit,
The amplitude value calculator is
Based on the input electric quantity input to the input processing unit, a frequency specifying unit that specifies the frequency of the input electric quantity,
A phase difference calculation unit for respectively obtaining a current input electric quantity and a plurality of past input electric quantities at a frequency specified by the frequency specifying unit, and a plurality of past input electric quantities with respect to a current input electric quantity ;
Based on the phase difference between the plurality of past input electric quantities obtained by the phase difference calculation unit and the plurality of past input electric quantities with respect to the current input electric quantity , the current electric quantity is an electric quantity whose phase is shifted by a quarter cycle. An orthogonal electric quantity calculating unit for calculating an orthogonal electric quantity,
The amplitude value calculation unit is a protective relay device that calculates an amplitude value of the input electric quantity based on the current electric quantity and the orthogonal electric quantity.

前記位相差算出部は、現時点の入力電気量と１サンプリング前乃至４サンプリング前の入力電気量との各位相差を算出するものであり、
前記直交電気量演算部が、前記位相差算出部が算出した各位相差およびそれに対応する入力電気量に基づいて、前記直交電気量を算出する請求項１に記載の保護継電装置。 The phase difference calculating unit calculates each phase difference between the current input electric quantity and the input electric quantity before 1 sampling to 4 samplings before,
The orthogonal electric quantity calculation unit, based on the input amount of electricity the phase difference calculation unit corresponding thereto and the phase difference calculated, protective relay device according to claim 1 for calculating the orthogonal electric quantity.

前記周波数特定部は、前記入力電気量の二以上の零クロス点の間隔幅を、その間のサンプリング数を計数することによって計測し、計数したサンプリング数を現時点および過去の入力電気量に基づいて補正する請求項２に記載の保護継電装置。 The frequency specifying unit measures an interval width of two or more zero cross points of the input electric quantity by counting the number of samplings between them, and corrects the counted number of samplings based on current and past input electric quantities. The protective relay device according to claim 2.

前記周波数特定部は、
前記入力電気量が入力される度に現時点およびその１サンプリング前の入力電気量を比較することによって、前記入力電気量の増加側ピーク値および減少側ピーク値を判別し、
前記入力電気量の増加側ピーク値および減少側ピーク値の絶対値の平均を前記入力電気量の大きさとして算出し、
前記入力電気量が入力される度に現時点および所定時間前の入力電気量の差分量を算出し、現時点およびその１サンプリング前の前記差分量を比較することによって、前記差分量の増加側ピーク値および減少側ピーク値を判別し、
前記差分量の増加側ピーク値および減少側ピーク値の絶対値の平均を前記差分量の大きさとして算出し、
算出した前記入力電気量および前記差分量の大きさに基づいて前記入力電気量の周波数を特定する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の保護継電装置。 The frequency specifying unit is
Each time the input electric quantity is input, by comparing the input electric quantity at the present time and one sampling before, the increase-side peak value and the decrease-side peak value of the input electric quantity are determined,
The average of the absolute value of the increase side peak value and the decrease side peak value of the input electric quantity is calculated as the magnitude of the input electric quantity,
Every time the input electricity amount is input, the difference amount between the current electricity amount and the input electricity amount before a predetermined time is calculated, and the difference amount before the current time and one sampling before is compared, thereby increasing the peak value of the difference amount. And the decreasing peak value
The average of the absolute value of the increase side peak value and the decrease side peak value of the difference amount is calculated as the size of the difference amount,
The protective relay device according to any one of claims 1 to 3, wherein a frequency of the input electric quantity is specified based on the calculated magnitude of the input electric quantity and the difference quantity.

前記振幅値演算部は、前記周波数特定部が周波数を特定する前に前記入力電気量のデータから所定時間の移動平均により高調波成分を除去する高調波成分除去部を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の保護継電装置。 The said amplitude value calculating part has a harmonic component removal part which removes a harmonic component by the moving average of predetermined time from the data of the said input electric quantity before the said frequency specific | specification part specifies a frequency. 5. The protective relay device according to any one of 4 above.

前記振幅値演算部は、前記周波数特定部が周波数を特定する前に前記入力電気量のデータから増加側ピーク値と減少側ピーク値を判別することによって直流成分を算出し、当該直流成分を除去する直流成分除去部を有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の保護継電装置。 The amplitude value calculation unit calculates a DC component by discriminating an increase-side peak value and a decrease-side peak value from the input electric quantity data before the frequency specifying unit specifies a frequency, and removes the DC component The protective relay device according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a direct current component removing unit that performs the operation.

前記振幅値演算部は、前記高調波成分除去部で移動平均として算出した現時点から所定サンプリング前の前記入力電気量の総和を、所定の非線形関数若しくは非線形近似式を用いて算出したゲインで除算して補正するゲイン補正部を有する請求項５に記載の保護継電装置。 The amplitude value calculation unit divides the sum of the input electric quantities before a predetermined sampling from the current time calculated as a moving average by the harmonic component removal unit by a gain calculated using a predetermined nonlinear function or a nonlinear approximation expression. The protective relay device according to claim 5 , further comprising a gain correction unit that corrects the error.

保護対象回路の２種類の電気量を入力して、所定のサンプリング間隔でアナログ／ディジタル変換する入力処理部と、
前記入力処理部に入力した２種類の入力電気量の振幅値を算出する振幅値演算部と、
前記２種類の入力電気量の位相差を算出する位相差算出部と、
前記振幅値演算部によって得られた前記入力電気量の振幅値と、前記２種類の入力電気量の位相差に基づいて、前記保護対象回路についての保護動作を行うか否かの判定を行う動作判定部を備え、
前記振幅値演算部は、
前記２種類の入力電気量を量子化して、そのベクトル差とベクトル和を求めるベクトル化処理部と、
前記２種類の入力電気量とそのベクトル差およびベクトル和について、その現時点の入力電気量と現時点と異なるタイミングの入力電気量に基づいて、増加側ピーク値と減少側ピーク値を算出するピーク値算出部と、
前記増加側ピーク値と減少側ピーク値に基づいて、前記２種類の入力電気量とそのベクトル差およびベクトル和の大きさを算出する大きさの算出部を備え、
前記位相差算出部は、前記大きさの算出部で得られた前記２種類の入力電気量とそのベクトル差およびベクトル和の大きさに基づいて、前記２種類の入力電気量の位相差を算出するものである保護継電装置。 An input processing unit that inputs two types of electricity of the circuit to be protected and performs analog / digital conversion at a predetermined sampling interval;
An amplitude value calculation unit that calculates amplitude values of two types of input electric quantities input to the input processing unit ;
A phase difference calculating unit for calculating a phase difference between the two types of input electric quantities;
An operation for determining whether or not to perform a protection operation for the protection target circuit based on the amplitude value of the input electric quantity obtained by the amplitude value calculation unit and the phase difference between the two types of input electric quantities. It has a judgment part,
The amplitude value calculator is
A vectorization processing unit that quantizes the two types of input electric quantities and obtains a vector difference and a vector sum thereof;
For the two types of input electric quantities and their vector differences and vector sums, a peak value calculation for calculating an increasing peak value and a decreasing peak value based on the present input electric quantity and the input electric quantity at a timing different from the present timing. And
Based on the increase-side peak value and the decrease-side peak value, a magnitude calculating unit that calculates the magnitudes of the two types of input electric quantities, their vector differences, and vector sums,
The phase difference calculating unit calculates a phase difference between the two types of input electric quantities based on the two types of input electric quantities obtained by the magnitude calculating unit, a vector difference thereof, and a vector sum. Protective relay device to do.

前記動作判定部は、前記２種類の入力電気量の大きさおよび前記位相差に基づいて、保護対象回路のインピーダンスを算出して、当該インピーダンスに基づいて警告または遮断の動作判定を行う請求項８に記載の保護継電装置。
The operation determination unit, based on the magnitude and the phase difference of the two input electrical quantities, and calculates the impedance of the protected circuit, according to claim 8 for performing the operation determined warning or shut off based on the impedance The protective relay device described in 1.