JPH01298914A - Digital protection relay - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To judge the correct operation of a relay even if a frequency is varied by employing a special calculation formula in the case of calculating the cosine amounts of two vectors. CONSTITUTION:A digital protection relay 10 has input means 11, calculating means 11 and discriminating means 13. The means 11 samples sine wave ACs A, B from a system at a predetermined time interval, and converts them into digital amounts. The means 12 calculates with the data. The means 13 operates when a phase difference phi from the AC B falls in -90 deg.<=phi<=90 deg. with the AC A as a reference, and a formula is used to judge it. This formula has less error upon variation of its frequency.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はディジタル形保護継電器、特に周波数変動対策
を備えたディジタル形保護継電器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a digital protective relay, and particularly to a digital protective relay equipped with frequency fluctuation countermeasures.

（従来の技術） 第７図にディジタル形保護継電器の構成例を示す。図に
おいて入力交流量Ａ　（ｔ）、　Ｂ　（ｔ）はアナログ
／ディジタル変換器１（以下の変換器と称す）を通して
ディジタル量に変換されて演算制御部２に入力され、各
時刻”ｒｎ　”　ｍ−Ｌ　”ｍ−２Ｌ・・・のデータと
してデータメモリ２１に格納される。このデータメモリ
２１に格納された瞬時値データは、プログラムメモリ２
３に記憶されているプログラムに従って演算処理部２２
にて演算処理され、その演算結果に基づきリレー判定が
行なわれる。リレー出力は入出力装置（Ｉｌｏ）　２４
によって外部へ出力される。(Prior Art) FIG. 7 shows an example of the configuration of a digital protective relay. In the figure, the input alternating current amounts A (t) and B (t) are converted into digital quantities through an analog/digital converter 1 (hereinafter referred to as the converter) and input to the arithmetic control unit 2, and at each time "rn" m -L "m-2L... is stored in the data memory 21 as data. The instantaneous value data stored in this data memory 21 is stored in the program memory 21.
The arithmetic processing unit 22 according to the program stored in 3.
, and relay determination is performed based on the result of the calculation. Relay output is input/output device (Ilo) 24
is output to the outside by

２つの相異なる交流量の瞬時値を用いて交流債の位相差
の余弦量を求める演算式としては、従来よシ次式が用い
られている。As an arithmetic expression for calculating the cosine of the phase difference of an AC bond using the instantaneous values of two different amounts of AC, the following equation has conventionally been used.

Ａ−Ｂｃｍψ＝輻・ｂ、　＋　ｔｍ−Ｌ・ｂｏ−１・・
・（１）ここでＡ、Ｂは交流量Ａ　（ｔ）　、　Ｂ　（
ｔ）の振幅値であシ、輻ｅ　ｂｍ　Ｔ　ａｍ−１，＊　
ｂｍ−％は時刻１．１１．−、での瞬時値である。また
、瞬時値（輻＊　ｂｍ　）　＃　（”ｍ−１，１ｂ、Ｌ
）は第８図に示すように、所定の基本周波数に対して９
０°位相が異なる関係にある。A-Bcmψ=radius・b, + tm-L・bo-1...
・(1) Here, A and B are the alternating current amounts A (t) and B (
t), the amplitude e bm T am-1, *
bm-% is time 1.11. −, is the instantaneous value at . Also, the instantaneous value (radiance * bm) # (”m-1, 1b, L
) is 9 for a given fundamental frequency, as shown in Figure 8.
There is a relationship in which the 0° phase is different.

今、交流ｆｔＡ（１、Ｂ（ｔ）を次式のようにおく。Now, let AC ftA(1, B(t)) be as shown in the following equation.

但し、ψは交流量Ａ（ｔ）　、　Ｂ（ｔ）の位相差、ω
。は基本角周波数である。ω。と時刻ｔ□’　”ｍ−ｔ
、　９　ｔＩ’ｎ−２Ｌとの間には、所定の基本周波数
ｆ０に対して、なる関係が成立する。（３）式から交流
量Ａ（ｔ）　、　Ｂ　（ｔ）の時ｆｉ　ｔ、　、　ｔｒ
ｎ−、、ｔｒｎ−２，における瞬時値ａｍ　Ｈｂｍ　１
”１１１−Ｌ　”ｍ−Ｌ　”ｍ−２Ｌ　’　ｂｍ−２Ｌ
は・・・・（４） で与えられ、前記した（１）式が成立することは１次の
如く明らかである。However, ψ is the phase difference between the alternating current amounts A(t) and B(t), and ω
. is the fundamental angular frequency. ω. and time t□' ”m-t
, 9 tI'n-2L, the following relationship holds true for a predetermined fundamental frequency f0. From equation (3), when the alternating current amounts A(t) and B(t), fi t, , tr
Instantaneous value am Hbm 1 at n-,, trn-2,
"111-L" m-L "m-2L ' bm-2L
is given by (4), and it is clear that the above-mentioned equation (1) holds true as shown in the first order.

ａ、・ｂｒｎ＋　ａ、−Ｌ・ｂｍ−Ｌ−ＡＢｄｎ（ωａ
ｔ、、）ｓｔｎ（ω。１−ψ）＋ＡＢｅｏｓ（ω６ｔｍ
）ｃｍ（ω。１−−ψ）　−ＡＢＱＩＩＳψ　　　−＋
５）（発明が解決しようとする課題） 上記交流量Ａ（ｌ　ｅ　ｉｓ　（ｔ）の周波数が所定の
基本周波数から変化した場合は、前記し７’ｌ−（３）
　、　（４）式の関係が成立せず、従りて（１）式を用
いて交流量の余弦量を算出すると、誤差が生じるという
不具合がある。a, ・brn+ a, −L・bm−L−ABdn(ωa
t,,)stn(ω.1−ψ)+ABeos(ω6tm
) cm (ω.1−−ψ) −ABQIISψ −+
5) (Problem to be Solved by the Invention) When the frequency of the alternating current amount A(l e is (t) changes from the predetermined fundamental frequency, the above-mentioned 7'l-(3)
, (4) does not hold, and therefore, when the cosine amount of the alternating current amount is calculated using equation (1), there is a problem that an error occurs.

以下にその様相について示す。所定の基本周波数ｆ０か
らΔｆだけ変化した場合、（３）式の関係が成立せずに ・・・（６） となる。このため所定の周波数ｆ０からΔｆだけ変化し
た場合、Ａ　（ｔ）　、　Ｂ　（ｔ）の瞬時値は次式と
なる。The aspects are shown below. When the predetermined fundamental frequency f0 changes by Δf, the relationship in equation (3) does not hold, and...(6) is obtained. Therefore, when the predetermined frequency f0 changes by Δf, the instantaneous values of A (t) and B (t) are as follows.

以下示合 ・・・（７） となり、これを（１）式の右辺に代入すると。Indication below ...(7) So, by substituting this into the right-hand side of equation (1), we get:

ａｒｎ゛ｂｍ＋ａｒ１１−Ｌｏｂｒｎ−もとなる。そし
て（８）式の下線部が所望の余弦量に対する誤差となる
。arnbm+ar11-Lobrn-. The underlined part of equation (8) is the error with respect to the desired cosine amount.

以上のように、（１）弐に基づいて余弦量を算出した場
合、入力交流量の周波数が変動すると、（８）式に示す
誤差が生じるという問題がある。As described above, when the cosine amount is calculated based on (1) 2, there is a problem that an error shown in equation (8) occurs when the frequency of the input AC amount changes.

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、入力交流ｔ　Ａ（ｔ）　、　Ｂ　（ｔ）の周波数が
変動しても前記交流量の余弦量を精度よく算出すること
の可能なディジタル形保護継電器を提供することを目的
としている。The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to accurately calculate the cosine amount of the AC amount even if the frequency of the input ACs t A (t) and B (t) changes. The purpose is to provide a digital protective relay.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

（課題を解決するための手段） 、　交流入力の周波数が変動し、１サンプリング間内の
電気角がΔθだけ変化した場合、３サンプリング前のベ
クトルは第６図中のＸ□−３となシ、最新ベクトルｘｍ
との位相差は９０°から３Δθだけずれたものとなる。(Means for solving the problem) If the frequency of AC input changes and the electrical angle within one sampling period changes by Δθ, the vector before three samplings will be the same as X□-3 in Figure 6. , latest vector xm
The phase difference is 3Δθ from 90°.

この位相ずれを補正するために。to correct this phase shift.

”ｍ−”ｍ−６ ｙ−□なる補正を加えると、ｙｍと”ｍ−５の位相差は
９０”となり１位相のずれが補正できる。When a correction of "m-"m-6 y-□ is added, the phase difference between ym and "m-5" becomes 90, and a one phase shift can be corrected.

第６図に補正後のベクトル図を示す。FIG. 6 shows a vector diagram after correction.

電力系統から得られる相異なる交流量Ａ（ｔ）、　Ｂ（
ｔ）をディジタル量に変換して得られる時刻ｔｒｎの瞬
時値（ａｌＴｌ、ｂｒｎ）と、所定の周波数に対して位
相が９０°異なる時刻１．−、の瞬時値（ａｒｎ−Ｌ　
ｌ　ｂ、、−１，）及び位相が１８０°異なる時刻ｔｍ
−２Ｌの瞬時値（ｔｍ−２Ｌ　”ｍ−２Ｌ　）とから前
記２つの交ｉｎの余弦量を求める式として、位相補正を
施こした（９）式を用いた。Different alternating current amounts A(t) and B(
The instantaneous value (alTl,brn) of time trn obtained by converting t) into a digital quantity and time 1.trn whose phase differs by 90 degrees with respect to a predetermined frequency. -, the instantaneous value of (arn-L
l b,, -1,) and the time tm where the phase differs by 180°
-2L instantaneous value (tm-2L ''m-2L ) to obtain the cosine amount of the two intersections in, formula (9) with phase correction was used.

（作用） 上記（９）式に（７）式を代入すると次式が得られる。(effect) By substituting equation (7) into equation (9) above, the following equation is obtained.

・・・αＱ 以下に（８）式と０１式の差を具体的数値を与えて比較
する。例えばｆ０＝　５０Ｈｚに対してΔ／−５Ｈｚ変
動したとき、（８）式、０１式は次のようになる。...αQ Below, the difference between formula (8) and formula 01 will be compared by giving specific numerical values. For example, when f0=50Hz fluctuates by Δ/-5Hz, equations (8) and 01 become as follows.

ψ＝０°のとき、（８）式では±１５．６１　の誤差に
対＋１．２５ して、０１式では−の誤差となる。When ψ=0°, equation (8) has an error of ±15.61, whereas equation 01 has an error of −1.25.

３．６５ （実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。3.65 (Example) Examples will be described below with reference to the drawings.

第１図は本発明によるディジタル形保護継電器の機能ブ
ロック図である。第１図において、１０はディジタル保
護継電器であシ入力手段１１と、演算手段１２と１判定
手段１３とから構成される。FIG. 1 is a functional block diagram of a digital protective relay according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 is a digital protective relay, which is comprised of input means 11, calculation means 12, and 1 determination means 13.

入力手段１１は系統からの正弦波交流を所定の時間間隙
でサンプリングし、そのサンプリング値をディジタル量
に変換した後、このディジタル量を用いて所定の演算を
行なう。１２は演算手段であシ入力手段１１から入力さ
れる各データを用いて、そして１３は判定手段である。The input means 11 samples the sinusoidal alternating current from the system at predetermined time intervals, converts the sampled values into digital quantities, and then performs predetermined calculations using the digital quantities. 12 is a calculation means that uses each data inputted from the input means 11, and 13 is a determination means.

転ト 第３図に本発明の実施例による保護継電器の特性図を示
す。この継電器は交流量Ａを基準として、前記交流量Ａ
と交流量Ｂの位相差ψが、−９００≦ψ≦９０６　のと
き動作するものである。FIG. 3 shows a characteristic diagram of a protective relay according to an embodiment of the present invention. This relay uses the alternating current amount A as a reference, and the alternating current amount A.
It operates when the phase difference ψ between and the alternating current amount B satisfies -900≦ψ≦906.

この継電器の特性を満たす動作判定式は（１１）式とな
る。The operation determination equation that satisfies the characteristics of this relay is equation (11).

１＾ｌＩＭ１ｃｍψ≧ｏ　　　　　・（１１）この余弦
量を算出するために（９）式を適用する。1^lIM1cmψ≧o (11) Formula (9) is applied to calculate this cosine amount.

第２図に本実施例による継電器のフローチャートを示す
。先ず、ステップＳ　２０１では交ｆｉｉＡ　。FIG. 2 shows a flowchart of the relay according to this embodiment. First, in step S201, the exchange fiiA is established.

Ｂの時刻１ｒｎ、　１ｒｎ−、、１□〜２Ｌ　　におけ
る瞬時値のディジタルデータ　ｌ、　ｅ　ｂｍｅ　ｔｍ
−Ｌ　ｅ　ｂｍ−Ｌ　＋　ａ、、−２１ｒｂｍ−２Ｌを
取込み、所定のメモリに書込む。ステップ５２０２では
前記ディジタルデータを用い、０１）式に基づき＾とｉ
の余弦量を計算する。Digital data of instantaneous values at times 1rn, 1rn-, 1□~2L of B l, e bme tm
-L e bm-L + a, -21rbm-2L is taken in and written to a predetermined memory. In step 5202, using the digital data, ^ and i are calculated based on equation 01).
Calculate the cosine of .

ステップ８２０３では前記余弦量の正負の判酋を行ない
、前記余弦量が正又は零ならばステップ５２０４へ進ん
でリレー動作出力をセットし、負のときはステップ５２
０５へ進んでリレー動作出力をクリアする。In step 8203, it is determined whether the cosine amount is positive or negative, and if the cosine amount is positive or zero, the process proceeds to step 5204 to set the relay operation output, and if it is negative, step 52
Proceed to 05 to clear the relay operation output.

以上のように本発明の原理式をリレー動作判定式に用い
ることによシ、周波数変動時にも正しく動作判定を行な
うことのできるディジタル形保護継電器が得られる。As described above, by using the principle formula of the present invention in the relay operation determination formula, a digital protective relay that can correctly determine operation even when the frequency fluctuates can be obtained.

また、交流量＾、Ｂとして合成された値を用いることに
よシ、種々の継電器を構成することができる。第４図に
示すモー形継電器は、第Ｌの実施例において、＾−Ｖ　
、　Ｂ＝＝ＺＩ−Ｖとおくことによシ構成することがで
きる。Further, by using the combined value of the alternating current amount ^, B, various relays can be constructed. In the Lth embodiment of the Moh type relay shown in FIG.
, B==ZI−V.

また、第５図に示す地絡方向継電器の特性を満たす動作
判定式は、（ハ）式で表わされる。Further, the operation determination equation that satisfies the characteristics of the ground fault direction relay shown in FIG. 5 is expressed by equation (c).

１ｉ０＋１ＶＯ１ｃｘＭψ≧Ｔｏｋ　Ｉ”。１　　・・
・（ロ）このとき、ｌｉ、Ｉ　＋÷。１邸ψ　を算出す
るためにα方式を用いる。その他、リレー判定式に２つ
のベクトルの余弦量を使用するリレーに対して、（９）
式を適用することにより、同様の効果を得ることができ
る。1i0+1VO1cxMψ≧Tok I”.1 ・・
・(b) At this time, li, I +÷. The α method is used to calculate 1 house ψ. In addition, for relays that use the cosine quantities of two vectors in the relay judgment formula, (9)
A similar effect can be obtained by applying Eq.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば２′）のベクトル
の余弦量の算出に際して（９）式を用いるよう構成した
ので、たとえ周波数が変動した場合でありても、正しい
リレー動作判定が可能なディジタル形保護継電器を提供
できる。As explained above, according to the present invention, the formula (9) is used to calculate the cosine of the vector 2'), so even if the frequency fluctuates, correct relay operation can be determined. We can provide digital protective relays.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明によるディジタル形保護継電器の一実施
例の機能ブロック図、第２図は第１図の処理内容を示す
フローチャート、第３図は本発明の実施例による特性図
、＠４図はモー形特性図、第５図は地絡方向継電器の特
性図、第６図は本手法によシ位相のずれを補正できるこ
とを示す図、第７図はディジタル保護継電器の構成例図
、第８図は交流入力と瞬時値の関係を示す図である。 １１・・・入力手段　　　１２・・・演算手段１３・・
・判定手段 第１図 第２図 第３図　　　　　　第４図 第５図 第６図Fig. 1 is a functional block diagram of an embodiment of the digital protective relay according to the present invention, Fig. 2 is a flowchart showing the processing contents of Fig. 1, and Fig. 3 is a characteristic diagram according to the embodiment of the present invention. 5 is a characteristic diagram of a ground fault direction relay, FIG. 6 is a diagram showing that the phase shift can be corrected by this method, FIG. 7 is an example configuration diagram of a digital protection relay, and FIG. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between AC input and instantaneous value. 11... Input means 12... Calculation means 13...
・Determination means Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 電力系統の正弦波交流を入力とし、この正弦波交流を所
定の時間間隔でサンプリングしてディジタル量に変換し
、このディジタル量を用いて所定の演算を行なうことに
より、電力系統での事故を検出して保護を行なうディジ
タル形保護継電器において、電力系統の相異なる交流量
Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）を基にしてディジタル量に変換して
得られる時刻ｔ＿ｍの瞬時値（ａ＿ｍ、ｂ＿ｍ）と、所
定の周波数に対して位相が９０°異なる時刻ｔ＿ｍ＿−
＿Ｌの所定の瞬時値及び位相が１８０°異なる時刻ｔ＿
ｍ＿−＿２＿Ｌの瞬時値（ａ＿ｍ＿−＿２＿Ｌ、ｂ＿ｍ
＿−＿２＿Ｌ）とから、 （ａ＿ｍ−ａ＿ｍ＿−＿２＿Ｌ）／２・（ｂ＿ｍ−ｂ＿
ｍ＿−＿２＿Ｌ）／２＋ａ＿ｍ＿−＿Ｌ・ｂ＿ｍ＿−＿
Ｌなる演算に基づいて、Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）の余弦量を
求め、この余弦量の正、負により動作判定を行なうよう
にしたことを特徴とするディジタル形保護継電器。[Claims] By inputting a sine wave alternating current from a power system, sampling this sine wave alternating current at a predetermined time interval, converting it into a digital quantity, and performing a predetermined calculation using this digital quantity, the electric power can be calculated. In a digital protective relay that detects and protects from accidents in the power grid, the instantaneous value at time t_m obtained by converting into digital quantities based on the different AC amounts A(t) and B(t) in the power grid. (a_m, b_m) and time t_m_- whose phase differs by 90 degrees with respect to the predetermined frequency.
Time t_ when the predetermined instantaneous value and phase of _L differ by 180°
Instantaneous value of m_-_2_L (a_m_-_2_L, b_m
From ____2_L), (a_m-a_m_-_2_L)/2・(b_m-b_
m_-_2_L)/2+a_m_-_L・b_m_-_
A digital protective relay characterized in that the cosine quantities of A(t) and B(t) are determined based on the calculation L, and the operation is determined based on the positive or negative value of the cosine quantities.