JPH04185218A - Protective relay - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a protective relay operable on a common arithmetic processing circuit, without changing a sampling time width according to frequencies to deal with, by calculating the products of the cubes of sampling data of voltage and current, and so on, by controlling the sampling data so as to remove the components of the second harmonics and sampling time width, and by producing an output at a judging quantity calculating section. CONSTITUTION:Voltage and current data are stored in storing means 3-8. And an operation expression for system protection to be calculated by using those values is obtained. The operation expression is composed of the first and second electric quantities. A power directional component is found by dividing the first electric quantity consisting of a sampling operation expression having the product of the cubed amplitude values of the voltage and current as a multiplicand, by the second electric quantity consisting of a sampling operation expression having the squared amplitude value of the voltage as a multiplicand. At this time, 4-rule calculating means 9-26 calculate on conditions that the conditional expression the second electric quantity is not zero, and that the power directional component is higher than zero, and an output is produced at a judging quantity calculating section 27. And this releases the sampling time width from dependency on the system frequency.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 この発明は電力系統を保護する保護継電器に関するもの
である。 〔従来の技術〕 第１０図は、例えばｒｌ（気協同研究、第４１巻第４号
、ディジタルリレー１Ｐ４５の第４−１−３表の方式、
積形Ｃに示された従来のディジタル演算形電力方向継電
器のアルゴリズムを説明するための波形図である。 電力方向を得る演算原理式として１掲の表には（１）式
が示されている。 ｌ　Ｑ　Ｉ・ｌ　　ｉ　１ｃｏｓθ−ｖ＠ｉａ＋ｖｓ−
ｓｉｎ−ｓ　＋＋　　（１）但し、Ｉ＜／Ｉ−、ｆｉｌ
；電圧、電流の振巾値θ　；電圧と電流の位相差 １ｓ、　Ｖい；時刻ｍの時の電流、電圧のディジタルデ
ータ ｌ５−３＋ν、−１；時刻ｍより３サンプル前の電流、
電圧のディジタルデータ さらに、ここではサンプリング時間巾βを電気角で３０
°の場合について示しており、時刻ｍの電流、電圧の内
積値と、これより電気角９０°隔たった時点の電流、電
圧の内積の和を得るものである。 今、継電器への入力電気量を第８図に示すように、 ｉ　（ｔ）　−１，ｓｉｎ　（ωａｔ）　　　　　・・
・・・・（２）ｖ（ｔ）　−Ｖ、　ｓｉｎ　（ωｏｔ＋
θ）　　・・・・・・（３）とし、時刻ｍ時点における
角周波数ω。[Industrial Application Field] The present invention relates to a protective relay for protecting an electric power system. [Prior art] Fig. 10 shows, for example, the method of RL (Kikyo Kenkyu, Vol. 41, No. 4, Table 4-1-3 of Digital Relay 1P45,
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining an algorithm of a conventional digital operation type power direction relay shown in product form C. Equation (1) is shown in the first table as the calculation principle equation for obtaining the power direction. l Q I・l i 1cosθ−v@ia+vs−
sin-s ++ (1) However, I</I-, fil
; Amplitude value θ of voltage and current; Phase difference between voltage and current 1 s, V; Digital data of current and voltage at time m 15-3+ν, -1; Current 3 samples before time m,
Digital voltage data Furthermore, here, the sampling time width β is 30 electrical degrees.
The case is shown in which the sum of the inner product value of the current and voltage at time m and the inner product of the current and voltage at a time 90 electrical degrees apart from this value is obtained. Now, as shown in Fig. 8, the amount of electricity input to the relay is i (t) -1, sin (ωat)...
...(2) v(t) −V, sin (ωot+
θ) ...(3), and the angular frequency ω at time m.

【の値をαとすれば、各サンプル値は次式
で与えられる。 ｉｓ　＝　Ｔ、　ｓｉｎ　ｔｘ　　　　　　　　　・−
・・（４）Ｖ＠　＝Ｖ、　５ｉｎ（α＋θ）　　　　　
・・・・・・（５）さらに、ｍ−に時点におけるサンプ
ル値は、次式で与えられることになる。 ｊａ−ｈ　＝　１．５ｉｎ（α−にβ’）　　　　　・
−・・−（６）ｖｌに＝Ｖ、５ｉｎ（α−にβ十〇）　
　−−−−・−（７）但し、ＩｐＶ、、電流、電圧の振
巾値 β；サンプリング時間ｌ］ θ；雷電圧電流の位相差 ｋ　、　ｋ　＝１．、２．３．・・・ である。 ここで（１）式の右辺に着目すると（８）式が判明する
。 １ａｖｓ＋ｉｓ−コＶｓ−３ ＝　Ｉｐｓｉｎα・Ｖｐｓｉｎ（α＋θ）＋　１．５ｉ
ｎ（α−３β）Ｖ、５ｉｎ（α−３β十θ）＝Ｉ、ν、
　（ｓｉｎα５ｉｎ（α→−θ）＋５ｉｎ（α−３β）
ｓｉｎ（α−３β」θ）） ＝１．Ｖｐｆｓｉｎα５ｉｎ（α＋θ）　＋ｃｏｓ　ｔ
ｘｃｏｓ　Ｃα＋θ））−１，ν、　ＣＯＳ　θ　　　
　　　　　・・・・・・・・・　（８）すなわち、デー
タの３サンプル分の隔たりは電気角９０°の隔たりとい
うことになる。 〔発明が解決しようとする課題］ 従来の保護継電器は以上のように構成されているので、
ｒ系統周波数は常に一定として扱うものであり、ディジ
タルリレーとして成立させるためには５０Ｈｚ、６０Ｈ
ｚ等の周波数に対応してサンプリング時間１】βを正確
に定める必要があるＪとの前提のもとに演算原理式が構
成されている。 このため、系統の周波数変動に対しては（８）式％式％
） の前提が崩れてしまい等号が成立しなって演算原理上、
保護能力的に無視し得ない影響を受ける他、周波数によ
ってサンプリング時間巾βを変えないと誤差が大となっ
て実用的でなくなるという課題があった。 さらには、系統周波数に従属してサンプリング時間巾β
を３０°の倍数に設定する必要があり、（８）式の場合
、電力方向リレーとして有効な演算結果を得るためには
、電気角で９０°　（６０Ｈｚの場合には４．１６７ｍ
５．５０Ｈｚの場合には５ｍ５）相当の時間が必要（処
理装置の処理に要する時間はこれを無視しである）であ
り、従来の演算原理では、これ以上検出時間を短縮する
のは困難で、高速度動作に対して限界がある等の！！Ｆ
題があった。 この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、周波数変動による特性変化を改善すると共に、
扱う周波数によってサンプリング時間巾βを変えること
なく、すなわち５０．Ｈｚ。 ６０Ｈｚ共用形の演算処理回路で対応が可能な保護継電
器を得ることを目的とする。 また、水力発電機の起動時のように、周波数が緩やかに
変化する系への対応、あるいは系統周波数に従属しない
でサンプリング時間１】を設定し得る（例えば、高速動
作が可能なディジタル演算形電力方向継電器のアルゴリ
ズム）保護継電器を得ることを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 請求項（１）記載の発明に係る保護継電器は、電力系統
の電圧及び電流データをサンプリングして電器量データ
の一時的保管手段に格納する。その格納したデータザン
ブリング値を用いて演算するための系統保護の演算式を
求め、その演算式は第１及び第２の電気量で構成する。 具体的な演算は電流の振巾値と電圧の振巾値の３乗の積
を被乗数としたサンプリング演算式からなる第１の電気
量を電圧の振巾値の２乗を被乗数としたサンプリング演
算式からなる第２の電気量で除して得た値に、電圧、電
流の位相差を掛けて電力方向成分を求める。この時、第
２の電気量を構成するサンプリングタイム条件式が零で
ないこと、及び前記電力方向成分が零以上であることを
条件に四則演算手段で演算して判定量導出部より判定結
果を出力するようにしたものである。 また請求項（２）記載の発明に係る保護継電器は、請求
項（１）と同様の電気量データの一時的保管手段を有し
、系統保護の演算式を求め、第１の四則演算手段にかけ
る。具体的な演算は、電気量データの一時的保管手段へ
のサンプリングデータの取り込み順序及び演算処理を次
のように行う、すなわち演算処理は、第２及び第３の電
流、電圧データサンプリング弐を加算した値に第２の電
圧データサンプリング式を乗じ、その乗算した値を第１
の電流、電圧データサンプリング式から滅じ、その減算
結果に第１の電圧データサンプリング式を２倍して乗す
る如く規定する。そして前記第１及び第２の電圧データ
サンプリング式が零でないことを確認して判定量導出部
より判定結果を出力するようにしたものである。 請求項（３）記載の発明に係る保護継電器は、請求項（
１）と同様の電気量データの一時的保管手段を有し、系
統保護の演算式を求め第２の四則演算手段にかける。具
体的な演算は、電気量データの一時的保管手段へのサン
プリングデータの取り込み順序及び演算処理を次のよう
に行う。 すなわち、演算処理は第４及び第５の電流、電圧データ
サンプリング式を加算した値に第１の電圧データサンプ
リング式を掛け、その掛算した値を第１の電流、電圧デ
ータサンプリング式から減じ、その減じた値に第２の電
圧データサンプリング式を２倍して乗する如く規定する
。そして前記第１及び第２の電圧データサンプリング式
が零でないことをｉ１！認して演算し判定量導出部より
判定結果を出力するようにしたものである。 請求項（４）記載の発明に係る保護継電器は、請求項（
１）と同様の電気量データの一時的保管手段を有し、系
統保護の演算式を求める第３の四則演算回路にかける。 具体的な演算は、電気量データの一時的保管手段へのサ
ンプリングデータの取す込み順序や演算処理を次のよう
に行う、すなわち、演算処理は第６及び第７の電流、［
圧データサンプリング式を加算した値に第２の電圧デー
タサンプリング式を乗じ、その乗じた値から第８の電流
。 電圧データサンプリング式を減じ、その減算結果に第１
の電圧データサンプリング式を２倍して乗する如く規定
する。そして前記第１及び第２の電圧データサンプリン
グ式が零でないことを確認して演算し判定量導出部より
判定結果を出力するようにしたものである。 請求項（５）記載の発明に係る保護継電器は、請求項（
１）と同様の電気量データの一時的保管手段を有し、系
統保護の演算式を求める第４の四則演算にかける。具体
的な演算は、電気量データの一時的保管手段へのサンプ
リングデータの取り込み順序及び演算処理を次のように
行う、すなわち、演算処理は第４及び第９の電流、電圧
データサンプリング式を加算した値に第１の電圧データ
サンプリング式を乗じ、その乗じた値に第８の電流。 電圧データサンプリング式を加算し、その加算結果に第
２の電圧データサンプリング式を２倍して掛算する如く
規定する。そして前記第１及び第２の電圧データサンプ
リング式が零でないことを確認して演算し判定量導出部
より判定結果を出力するようにしたものである。 ［作　用〕 請求項（１）記載の発明における処理は、電流。 電圧のサンプリングデータの積置を導出し、これを電流
、電圧の位相差に関連する成分、第２！ｌ！波に関連す
る成分、サンプリング時間巾に関連する成分とし、その
うち第２ｍ波とサンプリング時間巾に関連する成分を除
去する如くサンプリングデータの入力順序を制御し、四
則演算手段で処理して判定量導出部より結果を出力する
。かくしてサンプリング時間巾は、系統周波数に対する
従属性から解放される。 また、請求項（２）乃至請求項（５）記載の発明におけ
る演算処理は、請求項（］）記載の判定量導出を行うた
めのデータ取り込み順序と四則演算手段の各種実施例を
アルゴリズムを変えて提示したもので、同一の電流、電
圧サンプリングデータを用いて行われ、それぞれ四則演
算手段の回路構成の選択度が拡大され、検出時間が短縮
される。 〔発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は例えば請求項（１）と請求項（２）に関するもので
、図において、１はディジクル量化された電流データの
配分路、２は電圧データの配分路、３〜５はそれぞれ電
流データの一時的保管室、６〜８はそれぞれ電圧データ
の一時的保管室（以下、３〜８を電気量データの一時的
保管手段と総称する）、９〜１１，１４，１５，１９．
２１はそれぞれ加算回路、！２．１３．１６．１？、２
２．２６は乗算回路、２５は減算回路、２３．２４は除
算回路（ここで、９〜２６を第１の四則演算（手段）回
路と呼ぶ）、２７は判定量導出部である。 次に動作について説明する。まず、電流、電圧データの
配分路１，２にはそれぞれディジタルデータ列・・・ｌ
ｍ−１・・・ｉ、・・・ｉ、、、・・・及び・・・ν１
．・・・Ｖ、・・・シ、、２・・・が常に一定のサンプ
リング時間間隔β（本発明では、従来のディジタルデー
タのように系統周波数に従属し２て、電気角３０°又は
その倍数に規定する必要はない）おきに流れており、電
流、電圧データの一時的保管室３〜５．６〜８には、そ
れぞれ、１．ｓ＋ｌ　Ｉｓ　＋　１．ｓｌ、Ｖｍ＋！＋
　Ｖａ　＋ｖ、−２が保管されているものとする。 この電流及び電圧の一次的保管室３〜８のデータの出し
入れは別の制御系（図示せず）により制御されている。 例えば、最新のデータとして電流データｉ１．．が電流
データの配分路１に現れるとく勿論、これと同期して電
圧データの配分路２にも電圧データνい、、が現れてい
ることはいうまでもない）、電流データの一時的保管室
３のデータ八、２がクリアされて１１゜、が収納され、
保管室４のデータｉ、はクリアされてデータ＋　６　＊
　ｌが収納され、保管室５のデータ１ｍ−ｔはクリアさ
れてｌｍ−１が収納されることになる。 この時、電圧データの一時的保管室６〜８のデータのク
リア、収納も別の制御系（図示せず）で制御されている
。 電圧データの一時的保管室６〜８についても電流データ
の一時的保管室と全く同様の動作を行う。 う。 電圧データの一時的保管室６にはＶａｎｓ　、７にはＶ
Ｉｌｌ＊ｌ　、８にはｖ、−１がそれぞれ収納されるこ
とになる。 加算回路９では、電流データの一時的保管室３゜４から
の出力をそれぞれ入力して、下記（９）式を導出し出力
している。 ｉ□１川、　＝１．（ｓｉｎ（α＋２β）＋ｓｉｎα）
−２１，５ｉｎ（α＋β）ｅｏｓβ　−・−（９）加算
回路１０では、電流データの一時的保管室４．５からの
出力をそれぞれ入力して、下記（１０）式を導出して出
力している。 ｉ＊＋１ｓ−ｔ　＝１．（ｓｉｎα十５ｉｎ（α−２β
））＝２５ｓｉｎ（α−β）ｃｏｓβ　　・・・・・・
　（１０）加算回路１１では、電圧データの一時的保管
室６．７からの出力をそれぞれ入力して、下記（１１）
弐を導出して出力している。 Ｖａ＋ｘ＋Ｖ＋ｉ−ｖ、（Ｓｔｌ’ｌ（α＋２β＋θ）
＋５ｉｎ（α＋β））−２ν、５ｉｎＣα＋β＋θ）ｃ
ｏｓβ　　・・・・・・（１１）乗算回路１３では、電
圧データの一時的保管室７の出力を入力して２ｖａを導
出して出力している。 加算回路１４では、電圧データの一時的保管室６．８か
らの出力をそれぞれ入力して、下記（１２）式を導出し
て出力している。 １１Ｂ＋ｊ＋Ｖ＠−ｘ””Ｖｐ（Ｓｉｎ（α＋２β＋θ
）＋５ｉｎ（α−２β十θ））＝　２　Ｖ、５ｉｎ（α
＋β）ｃｏｓ２β　・・・・・・（１２）加算回路１５
では、電圧データの一時的保管室７．８からの出力をそ
れぞれ入力して、下記（１３）式を導出して出力してい
る。 シ、＋シｍ−ｚ−Ｖ、（ｓｉｎ（α）θ）＋５ｕｎ（α
−２β十〇））−２νい５ｉｎ（α−β＋θ）　ｃｏｓ
β　・・・・・・（１３）除算回路Ｉ６では加算回路９
，１１からの出力をそれぞれ入力して、下記（１４）式
を導出して出力している。 （１１ｚ＋ｌＪ（ν１．２（ν、　） ＝２１，５ｉｎ（α＋β）ｃｏｓβ・２ν、５ｉｎ（α
＋β＋θ）ｃｏｓβ＝　１．Ｖ、（１＋ｃｏｓ２βＨｃ
ｏｓθ−ｃｏｓ　（２ａ　＋２β＋θ））・・・・・・
・・・（１４） 乗算回路１７では、加算回路１０．１５からの出力をそ
れぞれ入力して、下記（１５）式を導出して出力してい
る。 （Ｉｍ＋Ｌ−ｚ）　（Ｖ＠＋ＶＩＩ−＊）＝２１ｐｓｉ
ｒｉ（ｃｒ−β）ｃｏｓβ、２Ｖｐｓｉｎ（α−β＋θ
）ｅｏｓβ−Ｉ、ν、（１＋ｅｏｓ２β）（ｃｏｓθ−
ｃｏｓ　（２ｃｘ−２β（θ））・・・・・・（１５） 乗算回路１２では、電流データの一時的保管室４、加算
回路１５からの出力をそれぞれ入力して、下記（１６）
式を導出して出力している。 １、（Ｖａ−ｔ＋Ｖｓ−１＞ ＝Ｉｐｓｔｎανｐ（ｓｉｎ（α＋２β＋θ）＋５ｉｎ
（α−２β＋θ））−７，％ｌ、ｃｏｓ２β（ｃｏｓθ
−ｃｏｓ　（２α＋β））・・・・・・・・・（１６） 加算回路１９では、乗算回路１３と加算回路１４からの
出力をそれぞれ入力して、下記（１７）式を導出して出
力している。 Ｖｍ＋ｔ＋Ｖｓ−ｚ＋２Ｖｓ ＝２Ｖ、５ｉｎ（α＋θ）ｃｏｓ２β÷２Ｖ、５ｉｎ（
α＋θ）＝２Ｖｐｓｉｎ（α十〇）（ｃｏｓ２β＋１）
　　　　　・・・・・・（１７）減算回路２０では、乗
算回路１３、加算回路１４からの出力をそれぞれ入力し
て、下記（１８）式を導出して出力している。 ＬＩＩｅ寞＋Ｖｓ−１２Ｖ＠ ＝２Ｖ、５ｉｎ（ｉｒ＋θ）ｃｏｓ２β−２Ｖ、５ｔｎ
（α十〇）＝２Ｖｐｓｉｎ（α＋θ）　（ｃｏｓ２β−
Ｉ）　　　−・−−−−（１８）加算回路２１では、乗
算回路１６．１７からの出力をそれぞれ入力して、下記
（１９）式を導出して出力している。 （ｊ□１＋１ａ）（シ□ア＋νＪ＋（ｉａ＋１ｓ−ｚ）
　（ｖａ＋ｖｓ−ｔ）”’Ｉｐｖ、（１＋ｃｏｓ２βＨ
ｃｏｓθ−ｃｏｓ　（２α＋２β＋θ））÷１．Ｖ、（
１÷ｃｏｓ２β）　（ｃｏｓθ−ｃｏｓ　（２ａ−２β
÷θ））−ｆｐＶｓ（１＋ｃｏｓ２β）（ｃｏｓθ−ｃ
ｏｓ　（２α十〇）ｃｏｓ２β）乗算回路２３では、電
圧データの一時的保管室７、加算回路１９からの出力を
それぞれ入力して、下記（２０）式を導出して出力して
いる。 １　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・（
２０）２（ＣＯ３２β＋１） 但し、電圧データサンプリング条件式ｖ　１１４　ｔ　
＋　２　ｖｗｒ＋ν、−２≠Ｏ、サンプリングタイム条
件式ｃｏｓ２β＋１≠０とする。 乗算回路２２では、加算回路２１、除算回路２３からの
出力をそれぞれ入力して、下記（２１）式を導出して出
力している。 ”　　　　（（＋ｓ、ｚ＋ｔｓ）　（Ｖｓ＊ｔ＋Ｖｊ＋
（Ｌ＋Ｉ＋５−ｚ）　（ｖｓ＋ｖｓ−ｚ）ＩＶａ＋！＋
２Ｖｓ＋Ｖａ−ｔ ２Ｖｐ（ｃｏｓ２β＋１）　’　”””””Ｓ２β）（
ｃｏｓθ−ｃｏｓ　（２α＋θ）ｃｏｓ２β）＝　　ｃ
ｏｓ２　ｆｌ　４上−６１，Ｖｐ！（ｃｏｓ　１３−ｃ
ｏｓ（２ｃｒ＋　θ）ｃｏｓ２βＩＶｌｌ（ＣＯ３２β
子１） 除算回路２４では、乗算回路１３、減算回路２０からの
出力をそれぞれ入力して、下記（２２）式を導出して出
力している。 ■。 、。（Ｃ０３□β−１）　・・・・・・（２２）但し、
Ｖｓ＊１　２Ｖ＠−Ｉ　Ｖ＋１−！　≠０、（ｏｓ２β
−１≠０とする。 減算回路２５では、乗算回路１２．２２からの出力をそ
れぞれ入力して、第５図に示した（２３）式を導出して
出力している。 乗算回路２６では、減算回路２５、除算回路２４からの
出力をそれぞれ入力して、第５図に示した（２４）式を
出力している。 判定量導出部２７では、式（２４）に示した結果が得ら
れたことになる。 これの判定基準は、図示はしていないが電力方向成分 １、Ｖ、ｃｏｓθ≧０　　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（２５）を満足した時、方向継電器として
、接点を閉じて判定結果を出力する如く構成されている
。 この時、分母を構成するサンプリングタイム条件式とし
てのｃｏｓ　２β±１−＃０が肝要であり、常に電圧デ
ータサンプリング条件式としてのり、、。 ±２シ、＋シ、、≠０となるように予測制御する等の方
策が必要である。 後述する如く、式（２４）の３式目に示した関係、すな
わち、 の形を導くような、電流、電圧のディジタルデータの入
力順序の規定は式（２４）の左辺に示した関係のみでは
ないことは明らかである。 ここで、分数式で構成されるその分子Ｖ、’ｌ。 （ｃｏｓ２β−１）（ｃｏｓ２β−ｃｏｓθ）を第１の
電気量と呼び、その分母Ｖｐ”（ｃｏｓ　２β−１）　
（ｃｏｓ２β＋１）を第２電気量と呼ぶ。 すなわち、式（２４）の３式目の関係式に到達する電流
、電圧のサンプリングデータの関係であれば、悉くこの
発明の主旨に合致したものとなる。 また、第２図に請求項（３）の実施例を示す。 図中、第１図と同一符号は同−又は相当部分を示す第２
図において、３０〜３３．４１は減算回路、３５〜３７
，４０．４２は乗算回路、３８は加算回路、３９は除算
回路である（ここで、１３〜４２を第２の四則演算手段
と呼称する）。 まず、減算回路３０では、電流データの一時的保管室３
．４からの出力をそれぞれ入力し−で、下記（２６）式
を導出して出力している。 １ｍ＋！　　Ｉｓ　＝　Ｌｆ３ｉｎ（α＋　２β）−ｓ
ｉｎα１−２１．ｃｏｓ（α＋β）ｓｉｎβ　−・−（
２６）減算回路３１では、電流データの一時的保管室４
．５からの出力をそれぞれ入力して、下記（２７）弐を
導出して出力している。 ｔａ　　Ｌ４−１ｐ（ｓｉｎｃｒ−ｓｉｎ（α−２β）
）＝２１．ｃｏｓ（α−β）ｓｉｎβ　−−−−−−（
２７）減算回路３２では、電流データの一時的保管室６
．７からの出力をそれぞれ入力して、下記（２８）式を
導出して出力している。 Ｖｍ＊ｔ−Ｖａ−ν、　（ｓ　ｉｎ　（α＋２β邊θ）
−ｓｔｎ（α＋β））＝　２Ｖ、ｅｏｓ　（α＋β子θ
）ｓｉｒ＋β　・・・・・・（２８）減算回路３３では
、電流データの一時的保管室７．８からの出力をそれぞ
れ入力して、下記（２９）式を導出して出力している。 Ｖｓ−Ｖａ−ｆｆｉ　＝Ｖｐ（Ｓｉｎ（α＋β）−ｓｉ
ｎ（α−２β十〇））＝２Ｖｐｅｏｓ（α、β（θ）ｓ
ｉｎβ　−−−−−−（２９）乗算間８３５では、減算
回路３２からの出力をそれぞれ入力して、Ｆ記（３０）
式を導出して出力している。 （ｊａ＋！−Ｌ　）　（ｖａ、ｔ−ｖｍ）＝　２１．ｃ
ｏｓ　（ｃｏｓ　（Ｘ　４β）ｓｉｎβ−２Ｖｐｃｏｓ
　（ａ÷β＋θ）ｓｉｎβ−ＩｐＶｐ（１−ｃｏ　２β
）（ｃｏｓθ＋ｃｏｓ　（２ａ：　＋２β十〇））・・
・・・・・・・（３０） 乗算回路３６では、減算回路３１．３３からの出力番そ
れぞれ入力して下記（３０）弐を導出して出力している
。 （ｉａ　ｉ＋ｅ−２）（Ｖ＠−シア４）−２１，ｅｏｓ
（α−β）ｓｉｎβ・２Ｖ、Ｃ０３（α　β）θ）ｓｉ
ｎβ＝　１．Ｖｐ（１−ｃｏｓ２β）（ｃ、ｏｓθ＋ｃ
ｏｓ（２ｃｒ−２β（θ））・・・・・・・・・（３１
） 乗算回路３７では、電流データの一時的保管室４、加算
回路１４からの出力をそれぞれ入力して、下記（３２）
式を導出して出力している。 ｉｓ（νａｎ　２　＋　Ｖｍ−２） ＝Ｉ、ｓｉｎα−２νｐｓｉｎ（α＋β）ｃｏｓ２β＝
　Ｉ、Ｖｐｃｏｓ２β（ｃｏｓ　　ｃｏｓ　（２ｃｒ＋
θ））・・・・・・・・・（３２） 加算回路３８では、乗算回路３５．３６からの出力をそ
れぞれ入力して、Ｆ記第６図に示す（３３）式を導出し
て出力している。 乗算回路３９では、電圧データの一時的保管室７及び減
算回路２０からの出力をそれぞれ入力して、下記（３４
）式を導出して出力している。 ・・・・・・・・・・・・（３４） 除算回路４０では、加算回路３８、除算回路３９からの
出力をそれぞれ入力して、第６図に示す（３５）式を導
出して出力している。 減算回路４１では、乗算回路３７．．４０からの出力を
それぞれ入力して、第６図に示す（３６）式を導出して
出力している。 乗算回路４２では、除算回路２３、減算回路４１からの
出力をそれぞれ入力して、第６図に示す（３７）式を導
出して出力している。 判定量導出部２７では、式（３７）の右辺の量が式（２
５）に示した関係で処理されることになる。 式（２４）に既述の通り、分母を構成するサンプリング
タイム条件式としてのｃｏｓ　２β±１≠Ｏであり、常
に電圧データサンプリング条件式がＶい。２±２ｖ、＋
ｖ、−□≠０となるように予測制御する等の方策が必要
である。 前述した如く、式（３７）の左辺のような電圧、電流の
ディジタルデータの入力順序の規定方法であっても、式
（２４）の３式目に示した関係、すなわちとなる。 また、第３図に請求項（４）の実施例を示す。 図中、第１図、第２図と同一符号は同−又は相当部分を
示す第３図において、４５〜４Ｂ、５０゜５２は乗算回
路、４９は加算回路、５Ｉは減算回路である（ここで、
９〜５２を第３の四則演算手段と呼称する）。 まず、乗算回路４５では、電流データの一時的保管室４
と電圧データの一時的保管室７からの出力をそれぞれ入
力して、下記（３８）式を導出して出力している。 ｉ１１νａ　＝ＩｐＳＩｎｆｆ　’　Ｖｐｓｉｎ（ｃｒ
＋θ）・・・・・・・・・（３８） 乗算回路４６では、乗算回路４５からの出力を入力して
、２　ｉ、ｖ、を導出して出力している。 乗算回路４７では、加算回路９，１５からの出力をそれ
ぞれ入力して、下記（３９）式を導出して出力している
。 （ｉ□オ＋ｉ、）（シｍ＋ｖａ−ｚ） ＝４１ｐＶ、５ｉｎ（ｃｒ＋β）−ＣｏＳβ−５ｉｎ（
α−β＋θ）−ｃｏｓβ＝１．νｐ　（１＋ｃｏｓ２β
）　（ｃｏｓ　（２β−θ）−ｃｏｓ（２α＋θ））・
・・・・・・・・（３９） 乗算回路４８では、加算回路１０．１１がらの出力をそ
れぞれ入力して、下記（４０）式を導出して出力してい
る。 （ｉ、＋ｉ、−□）　（ｖｓ、ｚ　＋　ｖａ）＝４１．
Ｖｐｓ　ｉｎ（α−β）ｃｏｓβ−５ｉｎ（α十β＋θ
）ｃｏｓβ＝　ｌ、Ｖ、（１＋ｃｏｓ２β）　（ＣＯ３
（２β＋θ）−ｃｏｓ（２α＋θ））・・・・・・・・
・（４０） 加算回路４９では、乗算回路４７．４８からの出力をそ
れぞれ入力して、第７図に示す（４１）式を導出して出
力している。 乗算回路５０では、除算回路２３及び加算回路４９から
の出力をそれぞれ入力して、第７図に示す（４２）式を
導出して出力している。 減算回路５１では、除算回路４６．５０からの出力をそ
れぞれ入力して、第７図に示す（４３）式を導出して出
力している。 除算回路５２では、除算回路２４、減算回路５１からの
出力をそれぞれ入力して、第７図に示す（４４）式を導
出して出力している。 判定量導出部２７では、式（４４）の右辺の量が、式（
２５）に示した関係で処理されることになる。 式（２４）　、　（３７）で述べた通り、この場合も分
母を零としないサンプリングタイム条件及び電圧データ
サンプリング条件が必要である。 前述した如く、式（４４）の左辺のような、電圧。 電流のディジタルデータの入力順序の規定方法があって
も、式（２４）の３式目に示した関係、すなわち、 となる。 また、第４図は請求項（５）の実施例を示すもので、図
中、第１図〜第３図と同一符号は同−又は相当部分を示
す第４図において、５５，５６．５８゜６０は乗算回路
、５７は加算回路、５９は減算回路である（ここで、１
３〜６０を第４の四則演算手段と呼称する）。 まず、乗算回路５５では、減算回路３０．３３からの出
力をそれぞれ入力して、下記（４５）式を導出して出力
している。 （ｉａ＊＊−４，）（シａ−Ｖａ−４）＝　２１　ｐＶ
、ｃｏｓ　（ａ＋β）・ｓｉｎβ・２Ｖ、ｃｏｓ　（（
Ｘ−β（θ）ｓｉｎβ−ＩｐＶＪｌ−ｃｏｓ２β）　（
ｃｏｓ　（２β−θ）−ｃｏｓ（２α＋θ））・・・・
・・・・・（４５） 乗算回路５６では、減算回路３１．３２からの出力をそ
れぞれ入力して、下記（４６）式を導出して出力してい
る。 （Ｌ−１ｅ−ｚ）　（Ｖ１！−ν、） −２＋、ｃｏｓ（ｃｒ−β）ｓｉｎβ・２ν、ｃｏｓ　
（（Ｘ＋β十〇）ｓｉｎβ＝　ＩｐＶｐ（１−ｃｏｓ２
β）　（ｃｏｓ　（２β＋θ）＋ｃｏｓ（２ａ＋θ））
・・・・・・・・・（４６） 加算回路５７では、乗算回路５５．５６からの出力をそ
れぞれ入力して、下記（４７）式を導出して出力してい
る。 （Ｌｅｔ−ｆｓ）　（Ｖａ−Ｖａ−ｚ）＋（Ｌ−１ｓ−
ｚ）　（Ｖ＋ｍ＋ｚＶａ）＝２１．Ｖ、（１−ｃｏｓ２
β）　（ｃｏｓ２βｃｏｓθ＋ｃｏｓ　（２ｔｘ　＋θ
））・・・・・・・・・（４７） 乗算回路５８では、除算回路３９、加算回路５７からの
出力をそれぞれ入力して、第８図に示す（４８）式を導
出して出力している。 減算回路５９では、乗算回路４６．５８からの出力をそ
れぞれ入力して、第８図の（４９）式を導出して出力し
ている。 乗算回路６０では、除算回路２３、減算回路５９からの
出力をそれぞれ入力して、第８図の（５０）武を導出し
て出力している。 判定量導出部２７では、式（５０）の右辺の量が、弐（
２５）に示した関係で処理されることになる。 式（２４）　、　（３７）　、　（４４）で述べた通り
、この場合も分母を零としないサンプリングタイム条件
及び電圧データサンプリング条件が必要である。 前述した如く、式（５０）の左辺のような電圧。 ｉｔ流のディジタルデータの入力順序の規定方法であっ
ても、式（２４）の３式目に示した関係、すなわち、 Ｖ、’（ｃｏ、ｓ、２／？　　１）（ｃｏｓ悶＋１）　
−１，Ｖ、ｃｏｓθνｐ”　（ｃｏｓ２β−１）　（ｃ
ｏｓ２β＋１）となる。 ここで、各実施例に適用した電流、電圧データサンプリ
ング式及び関連式を次のように定義する。 ９ｍ＋１’　Ｚｖｍ＋ν、−２′ 第１の電圧データサンプリング式 ％式％ 第２の電圧データサンプリング式 （シト２±２シ烏→νｍｌ　２　プ゛Ｏ；電圧データサ
ンプリング条４４式） ％式％）： 第１の電流５電圧デ一タサンプリング式（Ｉｓ＋ｚ　＋
　＋、）（ν□３＋ｖ。）；第２の電流、電圧データサ
ンプリング式％式％） 第３の電流、電圧データサンプリング式（ｉ□１　　Ｉ
ｍ）　（Ｖｍ＊Ｚ　　ＶＪ　　；第４の電流、電圧デー
タサンプリング式％式％） 第５の電流、電圧データサンプリング式（ｊ□ｚ−＋’
ｉＪ（シ、−１」ν、）；第６の電流、電圧データサン
プリング式（ｉヨ＋ルーバ（シ、＋シ□り； 第７の電流、電圧データサンプリング式％式％ 第８の電流、電圧データサンプリング式（ｉａ　−ｉ、
−＝）　（シ、−シｍ＋２）；第９の電流、電圧データ
サンプリング式％式％ （ｅｏｓβ±１≠Ｏ；ザンブリングタイム条件式）なお
、上記の各実施例では、サンプリング時間１４】βが演
算過程で最終的に２βとなる場合を例にして説明してい
るが、これは２にβ（ｋは整数）、すなわち偶数倍であ
ってもよく、この発明の主旨は達成される。 一例として、ｋ＝２の場合を式（２４）に当てはめると
、第９図の（５１）式を得る。 これは式（２４）の３式目が、 で示されていたのが、ｋ＝２とすると、が得られること
を示す。 を導出するのに電圧データを用いているが、電流データ
を用いても何ら効果に変わりはない。 ・・・・・・・・・　（５２） ・・・・・・・・・　（５３） 但し、１１２±２１ｍ　＋　ｌ５−ｚ≠０である。 式（１６）では、１ｓ（ｉ□ｚ＋Ｖａ−ｚ）としている
が、下記（５４）式でも同等効果が得られることは明ら
かである。 １１１（Ｖ＠＊ｚ”Ｖａ−ｚ） 一νｓ（ｉ□１＋Ｉａ−ｚ） ＝Ｖ、５ｉｎ（α＋θ）・■ｐ（Ｓｉｎ（α÷２β）＋
５ｉｎ（α−２β））−２１，Ｖｐｓｔｎ（α＋θ）　
・ｓｉｎ　αｃｏｓ２β＝　ＩｐＶ、（ｃｏｓθ−ｃｏ
ｓ　（２ａ＋θ））ｃｏｓ２β・・・・・・（５４） 以上、第１図〜第４図の実施例中で述べた通り、この発
明では、従来リレーのようにｒ不変周波数の正弦波型で
あれば、サンプリング時間巾を電気角３０°にとり、３
サンプル前（又は、後）のデータを使えば、そのデータ
は、現在のデータよりも９０°前（又は、後）のデータ
であり、前者をｓｉｎ成分とすれば、後者はｃｏｓ成分
となる。ｊの前提によらない演算原理とするため、具体
的な実施例で、入力データの取り込み順序を規定する手
段示した。 〔発明の効果〕 以上のようにこの発明によれば、請求項（１）では、電
流、電圧のデータサンプリング値を用いて判定量を導出
する系統保護の演算式を求め、その演算式の構成に当た
っては第２調波に関連した成分とサンプリング時間巾に
関連した成分を除去し、その分子が第１の電気量で示さ
れ、分母が第２の電気量（但し、零ではない）で示され
る如くサンプリングデータの入力を制御し、四則演算手
段で処理して判定量を出力するので、周波数変動による
特性への影響が改善され、５０Ｈ２，６０Ｈ２のいずれ
に対してもサンプリング時間巾を共用することが可能に
なると共に、検出時間の高速化を図ることができる。ま
た、時限協調の取り易いリレーが得られる効果がある。 また、請求項（２）ないしく５）記載の発明によれば、
請求項（１）記載の判定量導出のためのデータ取り込み
順序及び演算処理に基づくアルゴリズムに代わって、別
のアルゴリズムによる四則演算手段を示したもので、請
求項（１）の効果と併せて回路構成の選択度が拡大され
、巾広い用途に適用することができる効果がある。If the value of [ is α, each sample value is given by the following equation. is = T, sin tx ・−
...(4)V@=V, 5in(α+θ)
(5) Furthermore, the sample value at time m- is given by the following equation. ja-h = 1.5in (α- to β') ・
-...-(6) vl=V, 5in (α- to β10)
-----・-(7) However, IpV, current, voltage amplitude value β; sampling time l] θ; phase difference of lightning voltage and current k, k = 1. , 2.3. ... is. If we focus on the right side of equation (1), equation (8) becomes clear. 1avs+is-coVs-3 = Ipsinα・Vpsin(α+θ)+1.5i
n(α-3β)V, 5in(α-3β+θ)=I, ν,
(sinα5in(α→−θ)+5in(α−3β)
sin(α−3β”θ)) =1. Vpfsinα5in(α+θ) +cos t
xcos Cα+θ))−1,ν, COS θ
(8) In other words, a gap of three samples of data is a gap of 90 degrees in electrical angle. [Problem to be solved by the invention] Since the conventional protective relay is configured as described above,
The r system frequency is always treated as constant, and in order to establish it as a digital relay, it must be 50Hz, 60H.
The calculation principle formula is constructed based on the premise that the sampling time 1]β must be accurately determined corresponding to the frequency of z, etc. Therefore, for the frequency fluctuation of the grid, formula (8) % formula %
) is broken, the equality sign does not hold, and according to the principle of operation,
In addition to having a non-negligible effect on the protection ability, there was a problem that unless the sampling time width β was changed depending on the frequency, the error would become large and it would become impractical. Furthermore, depending on the system frequency, the sampling time width β
must be set to a multiple of 30°, and in the case of equation (8), in order to obtain an effective calculation result as a power direction relay, the electrical angle must be set to 90° (4.167 m in the case of 60 Hz).
In the case of 5.50Hz, a time equivalent to 5m5) is required (ignoring the time required for processing by the processing device), and it is difficult to shorten the detection time any further using conventional calculation principles. , there are limits to high-speed operation, etc.! ! F
There was a problem. This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it improves characteristic changes due to frequency fluctuations, and
Without changing the sampling time width β depending on the frequency to be handled, that is, 50. Hz. The purpose of this invention is to obtain a protective relay that can be handled by a 60Hz common type arithmetic processing circuit. In addition, it is possible to support systems where the frequency changes slowly, such as when starting up a hydroelectric generator, or to set the sampling time 1] independent of the system frequency (for example, when using a digital calculation type power source that can operate at high speed). Directional relay algorithm) The aim is to obtain a protective relay. [Means for Solving the Problem] The protective relay according to the invention described in claim (1) samples voltage and current data of the power system and stores the sampled data in a temporary storage means for electrical quantity data. An arithmetic expression for system protection is calculated using the stored data summing value, and the arithmetic expression is composed of first and second electric quantities. The specific calculation is a sampling calculation using the first electrical quantity as the multiplicand, which is the product of the cube of the current amplitude value and the voltage amplitude value as the multiplicand. The power direction component is obtained by multiplying the value obtained by dividing by the second electrical quantity formed by the equation by the phase difference between voltage and current. At this time, on the condition that the sampling time conditional expression constituting the second electrical quantity is not zero, and that the power direction component is greater than or equal to zero, the four arithmetic calculation means perform the calculation and output the judgment result from the judgment quantity deriving section. It was designed to do so. Further, the protective relay according to the invention described in claim (2) has a temporary storage means for electricity quantity data similar to claim (1), and calculates an arithmetic expression for system protection, and calculates the arithmetic expression for system protection, put on. Specifically, the order of loading the sampling data into the temporary storage means for electrical quantity data and the calculation process are as follows. In other words, the calculation process is to add the second and third current and voltage data samplings. The obtained value is multiplied by the second voltage data sampling formula, and the multiplied value is used as the first
is subtracted from the current and voltage data sampling formula, and the subtraction result is specified to be multiplied by twice the first voltage data sampling formula. After confirming that the first and second voltage data sampling formulas are not zero, the determination amount deriving section outputs the determination result. The protective relay according to the invention described in claim (3) is defined in claim (3).
It has a temporary storage means for electric quantity data similar to 1), and calculates a calculation formula for system protection and applies it to the second four arithmetic calculation means. Specifically, the order in which sampling data is taken into the electrical quantity data temporary storage means and the calculation process are performed as follows. In other words, the calculation process is to multiply the sum of the fourth and fifth current and voltage data sampling formulas by the first voltage data sampling formula, subtract the multiplied value from the first current and voltage data sampling formula, and calculate the result. The subtracted value is specified to be multiplied by twice the second voltage data sampling formula. And i1! that the first and second voltage data sampling formulas are not zero! The determination result is output from the determination amount deriving section. The protective relay according to the invention described in claim (4) is defined in claim (4).
It has a temporary storage means for electric quantity data similar to 1), and is applied to the third four-arithmetic calculation circuit for calculating the calculation formula for system protection. Specifically, the order of loading the sampling data into the temporary storage means for electrical quantity data and the calculation process are performed as follows.
The value obtained by adding the voltage data sampling formula is multiplied by the second voltage data sampling formula, and the eighth current is calculated from the multiplied value. Subtract the voltage data sampling formula and add the first
The voltage data sampling formula is specified to be multiplied by two. After confirming that the first and second voltage data sampling formulas are not zero, the calculation is performed, and the determination result is output from the determination amount deriving section. The protective relay according to the invention described in claim (5) is defined in claim (5).
It has a temporary storage means for electric quantity data similar to 1), and is subjected to the fourth four arithmetic operations to obtain an arithmetic expression for system protection. Specifically, the order of loading the sampling data into the temporary storage means for electrical quantity data and the calculation process are as follows. In other words, the calculation process is to add the fourth and ninth current and voltage data sampling formulas. The value is multiplied by the first voltage data sampling formula, and the multiplied value is the eighth current. It is specified that the voltage data sampling formulas are added and the addition result is multiplied by twice the second voltage data sampling formula. After confirming that the first and second voltage data sampling formulas are not zero, the calculation is performed, and the determination result is output from the determination amount deriving section. [Function] The treatment in the invention described in claim (1) is an electric current. Derive the product of the sampling data of the voltage, and divide this into the current, the component related to the phase difference of the voltage, and the second! l! The input order of the sampling data is controlled so as to remove the 2nd m wave and the components related to the sampling time width, and are processed by the four arithmetic calculation means to derive the judgment amount. Output the results from the section. The sampling time span is thus freed from dependence on the grid frequency. Furthermore, the arithmetic processing in the invention described in claims (2) to (5) is performed by changing the algorithm of the data acquisition order and various embodiments of the four arithmetic calculation means for deriving the determination amount described in claim (]). The proposed method uses the same current and voltage sampling data, expands the selectivity of the circuit configuration of each of the four arithmetic calculation means, and shortens the detection time. [Embodiment of the Invention] An embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The diagram relates to claim (1) and claim (2), for example, and in the diagram, 1 is a distribution path for digitally quantified current data, 2 is a distribution path for voltage data, and 3 to 5 are temporary current data distribution paths. 9-11, 14, 15, 19. temporary storage rooms for voltage data (hereinafter, 3-8 are collectively referred to as temporary storage means for electrical quantity data);
21 are respective adder circuits, ! 2.13.16.1? ,2
2.26 is a multiplication circuit, 25 is a subtraction circuit, 23.24 is a division circuit (herein, 9 to 26 are referred to as the first four arithmetic operation (means) circuits), and 27 is a determination amount derivation unit. Next, the operation will be explained. First, current and voltage data distribution paths 1 and 2 each have a digital data string...
m-1...i,...i,,...and...ν1
．． . . . V, . . . , , 2 . The current and voltage data are temporarily stored in the storage rooms 3 to 5 and 6 to 8, respectively. s+l Is+1. sl, Vm+! +
Assume that Va +v, -2 are stored. Data input and output from the current and voltage primary storage chambers 3 to 8 is controlled by another control system (not shown). For example, current data i1. ．． It goes without saying that when ν appears on the current data distribution path 1, voltage data ν appears on the voltage data distribution path 2 at the same time), and the current data temporary storage room 3 data 8, 2 is cleared and 11° is stored,
Data i in storage room 4 is cleared and becomes data + 6 *
l is stored, data 1m-t in storage room 5 is cleared, and lm-1 is stored. At this time, clearing and storage of data in the temporary voltage data storage rooms 6 to 8 is also controlled by another control system (not shown). The voltage data temporary storage chambers 6 to 8 operate in exactly the same manner as the current data temporary storage chamber. cormorant. Temporary voltage data storage room 6 contains Vans, 7 contains V
Ill*l and 8 store v and -1, respectively. The adder circuit 9 inputs the outputs from the current data temporary storage chamber 3.4, and derives and outputs the following equation (9). i□1 river, =1. (sin(α+2β)+sinα)
−21,5in(α+β)eosβ −・−(9) In the adder circuit 10, the outputs from the current data temporary storage room 4.5 are respectively input, and the following equation (10) is derived and output. There is. i*+1s-t=1. (sinα15in(α−2β
))=25sin(α-β)cosβ...
(10) The adder circuit 11 inputs the outputs from the voltage data temporary storage chambers 6 and 7, and performs the following (11).
2 is derived and output. Va+x+V+i-v, (Stl'l(α+2β+θ)
+5in(α+β))-2ν, 5inCα+β+θ)c
osβ (11) The multiplier circuit 13 inputs the output of the voltage data temporary storage chamber 7, derives 2va, and outputs it. The adder circuit 14 inputs the outputs from the voltage data temporary storage chamber 6.8, derives the following equation (12), and outputs it. 11B+j+V@-x””Vp(Sin(α+2β+θ
) + 5in (α - 2β + θ)) = 2 V, 5in (α
+β) cos2β ...... (12) Addition circuit 15
Here, the outputs from the voltage data temporary storage chambers 7 and 8 are respectively input, and the following equation (13) is derived and output. shi, +shim-z-V, (sin(α)θ)+5un(α
-2β10))-2νi5in(α-β+θ) cos
β ・・・・・・(13) In the divider circuit I6, the adder circuit 9
, 11 are input, the following equation (14) is derived and output. (11z+lJ(ν1.2(ν, ) =21,5in(α+β)cosβ・2ν,5in(α
+β+θ)cosβ=1. V, (1+cos2βHc
osθ−cos (2a +2β+θ))・・・・・・
(14) The multiplier circuit 17 inputs the outputs from the adder circuits 10 and 15, respectively, and derives and outputs the following equation (15). (Im+L-z) (V@+VII-*)=21psi
ri(cr-β)cosβ, 2Vpsin(α-β+θ
) eosβ−I, ν, (1+eos2β)(cosθ−
cos (2cx-2β(θ)) (15) In the multiplier circuit 12, the outputs from the current data temporary storage room 4 and the adder circuit 15 are respectively input, and the following (16) is performed.
The formula is derived and output. 1, (Va-t+Vs-1>=Ipstnανp(sin(α+2β+θ)+5in
(α-2β+θ))-7,%l, cos2β(cosθ
-cos (2α+β)) (16) The adder circuit 19 inputs the outputs from the multiplier circuit 13 and the adder circuit 14, respectively, and derives and outputs the following equation (17). ing. Vm+t+Vs-z+2Vs =2V, 5in(α+θ)cos2β÷2V, 5in(
α+θ)=2Vpsin(α10)(cos2β+1)
(17) The subtraction circuit 20 inputs the outputs from the multiplication circuit 13 and the addition circuit 14, respectively, and derives and outputs the following equation (18). LIIe+Vs-12V@=2V, 5in(ir+θ)cos2β-2V, 5tn
(α10)=2Vpsin(α+θ) (cos2β−
I) --- (18) The adder circuit 21 inputs the outputs from the multiplier circuits 16 and 17, respectively, and derives and outputs the following equation (19). (j□1+1a) (sia+νJ+(ia+1s-z)
(va+vs-t)"'Ipv, (1+cos2βH
cosθ−cos (2α+2β+θ))÷1. V, (
1÷cos2β) (cosθ−cos (2a−2β
÷θ))-fpVs(1+cos2β)(cosθ-c
os (2α 10) cos 2β) The multiplication circuit 23 inputs the outputs from the voltage data temporary storage room 7 and the addition circuit 19, respectively, and derives and outputs the following equation (20). 1 ・・・・・・・・・・・・・・・(
20) 2(CO32β+1) However, voltage data sampling conditional expression v 114 t
+2 vwr+ν, -2≠O, sampling time conditional expression cos2β+1≠0. The multiplication circuit 22 inputs the outputs from the addition circuit 21 and the division circuit 23, respectively, and derives and outputs the following equation (21). ” ((+s, z+ts) (Vs*t+Vj+
(L+I+5-z) (vs+vs-z)IVa+! +
2Vs+Va-t 2Vp(cos2β+1) '”””””S2β)(
cosθ−cos (2α+θ)cos2β)=c
os2 fl 4-61, Vp! (cos 13-c
os(2cr+θ)cos2βIVll(CO32β
Child 1) The division circuit 24 inputs the outputs from the multiplication circuit 13 and the subtraction circuit 20, respectively, and derives and outputs the following equation (22). ■. ,. (C03□β-1) ・・・・・・(22) However,
Vs*1 2V@-I V+1-! ≠0, (os2β
−1≠0. The subtraction circuit 25 inputs the outputs from the multiplication circuits 12 and 22, respectively, and derives and outputs equation (23) shown in FIG. The multiplication circuit 26 inputs the outputs from the subtraction circuit 25 and the division circuit 24, respectively, and outputs the equation (24) shown in FIG. This means that the determination amount deriving unit 27 has obtained the result shown in equation (24). Although not shown, the criteria for determining this are: power direction component 1, V, cos θ≧0...
When (25) is satisfied, the directional relay is configured to close the contacts and output the determination result. At this time, cos 2β±1-#0 as the sampling time conditional expression forming the denominator is important, and always as the voltage data sampling conditional expression. It is necessary to take measures such as predictive control so that ±2shi, +shi, ≠0. As described later, the relationship shown in the third equation of equation (24), that is, the regulation of the input order of digital data of current and voltage that leads to the form, is not limited to the relationship shown on the left side of equation (24). It is clear that there is no such thing. Here, its molecule V,'l, which is composed of a fractional expression. (cos2β-1) (cos2β-cosθ) is called the first quantity of electricity, and its denominator Vp'' (cos2β-1)
(cos2β+1) is called the second quantity of electricity. That is, any relationship between the sampling data of current and voltage that satisfies the third relational expression in equation (24) is consistent with the gist of the present invention. Further, FIG. 2 shows an embodiment of claim (3). In the figure, the same reference numerals as in Figure 1 indicate the same or corresponding parts.
In the figure, 30-33.41 are subtraction circuits, 35-37
, 40 and 42 are multiplication circuits, 38 is an addition circuit, and 39 is a division circuit (herein, 13 to 42 are referred to as second four arithmetic operation means). First, in the subtraction circuit 30, the current data temporary storage room 3
．． By inputting the outputs from 4 and -, the following equation (26) is derived and output. 1m+! Is = Lf3in(α+2β)−s
inα1-21. cos(α+β)sinβ −・−(
26) In the subtraction circuit 31, the current data temporary storage chamber 4
．． By inputting the outputs from 5, the following (27) 2 is derived and output. ta L4-1p (sincr-sin (α-2β)
)=21. cos(α-β)sinβ --------(
27) In the subtraction circuit 32, the current data temporary storage chamber 6
．． The outputs from 7 are input, and the following equation (28) is derived and output. Vm*t-Va-ν, (s in (α+2βside θ)
-stn (α+β)) = 2V, eos (α+β child θ
)sir+β (28) The subtraction circuit 33 inputs the outputs from the current data temporary storage chamber 7.8, derives the following equation (29), and outputs it. Vs-Va-ffi = Vp(Sin(α+β)-si
n(α−2β10))=2Vpeos(α,β(θ)s
inβ ------- (29) In the multiplication section 835, the outputs from the subtraction circuits 32 are respectively inputted, and
The formula is derived and output. (ja+!-L) (va, t-vm)=21. c.
os (cos (X 4β) sin β-2Vpcos
(a÷β+θ) sinβ−IpVp(1−co 2β
)(cosθ+cos (2a: +2β10))...
(30) In the multiplication circuit 36, the output numbers from the subtraction circuits 31 and 33 are respectively input, and the following (30) 2 is derived and output. (ia i+e-2) (V@-sia 4)-21, eos
(α-β)sinβ・2V, C03(αβ)θ)si
nβ=1. Vp(1-cos2β)(c, osθ+c
os(2cr-2β(θ))・・・・・・・・・(31
) In the multiplication circuit 37, the outputs from the current data temporary storage room 4 and the addition circuit 14 are respectively input, and the following (32) is performed.
The formula is derived and output. is(νan2+Vm-2) =I, sinα-2νpsin(α+β)cos2β=
I, Vpcos2β(cos cos (2cr+
θ))・・・・・・(32) The adder circuit 38 inputs the outputs from the multiplier circuits 35 and 36, respectively, and derives and outputs the formula (33) shown in FIG. are doing. The multiplication circuit 39 inputs the outputs from the voltage data temporary storage room 7 and the subtraction circuit 20, respectively, and performs the following (34
) formula is derived and output. (34) The division circuit 40 inputs the outputs from the addition circuit 38 and the division circuit 39, respectively, and derives and outputs equation (35) shown in FIG. are doing. In the subtraction circuit 41, the multiplication circuit 37. ．． The outputs from 40 are respectively input, and the equation (36) shown in FIG. 6 is derived and output. The multiplication circuit 42 inputs the outputs from the division circuit 23 and the subtraction circuit 41, respectively, and derives and outputs equation (37) shown in FIG. In the judgment amount deriving unit 27, the amount on the right side of equation (37) is calculated as equation (2).
It will be processed according to the relationship shown in 5). As already stated in equation (24), the sampling time conditional expression forming the denominator is cos 2β±1≠O, and the voltage data sampling conditional expression is always V. 2±2v, +
It is necessary to take measures such as predictive control so that v, -□≠0. As described above, even if the method for specifying the input order of digital data of voltage and current as shown on the left side of equation (37), the relationship shown in the third equation of equation (24) holds true. Further, FIG. 3 shows an embodiment of claim (4). In the figure, the same reference numerals as in Figures 1 and 2 indicate the same or corresponding parts. In Figure 3, 45 to 4B, 50° and 52 are multiplication circuits, 49 is an addition circuit, and 5I is a subtraction circuit. in,
9 to 52 are referred to as the third four arithmetic calculation means). First, in the multiplication circuit 45, the current data temporary storage room 4
and the output from the voltage data temporary storage room 7 are respectively input, and the following equation (38) is derived and output. i11νa = IpSInff' Vpsin(cr
+θ) (38) The multiplication circuit 46 inputs the output from the multiplication circuit 45, derives 2 i, v, and outputs it. The multiplier circuit 47 inputs the outputs from the adder circuits 9 and 15, respectively, and derives and outputs the following equation (39). (i□o+i,)(shim+va-z) =41pV, 5in(cr+β)-CoSβ-5in(
α-β+θ)-cosβ=1. νp (1+cos2β
) (cos (2β-θ)-cos(2α+θ))・
(39) The multiplier circuit 48 inputs the outputs from the adder circuits 10 and 11, respectively, and derives and outputs the following equation (40). (i, +i, -□) (vs, z + va) = 41.
Vps in (α-β) cos β-5in (α + β + θ
) cosβ= l, V, (1+cos2β) (CO3
(2β+θ)−cos(2α+θ))・・・・・・・・・
(40) The adder circuit 49 inputs the outputs from the multiplier circuits 47 and 48, respectively, and derives and outputs the equation (41) shown in FIG. The multiplication circuit 50 inputs the outputs from the division circuit 23 and the addition circuit 49, respectively, and derives and outputs equation (42) shown in FIG. The subtraction circuit 51 inputs the outputs from the division circuits 46 and 50, respectively, and derives and outputs equation (43) shown in FIG. The division circuit 52 inputs the outputs from the division circuit 24 and the subtraction circuit 51, respectively, and derives and outputs equation (44) shown in FIG. In the judgment quantity deriving unit 27, the quantity on the right side of equation (44) is calculated by equation (
The processing will be performed according to the relationship shown in 25). As described in equations (24) and (37), in this case as well, sampling time conditions and voltage data sampling conditions are required in which the denominator is not zero. As mentioned above, the voltage as shown on the left side of equation (44). Even if there is a method for specifying the input order of digital current data, the relationship shown in the third equation of equation (24) holds true. FIG. 4 shows an embodiment of claim (5), and in FIG. 4, the same reference numerals as in FIGS. 1 to 3 indicate the same or corresponding parts.゜60 is a multiplication circuit, 57 is an addition circuit, and 59 is a subtraction circuit (here, 1
3 to 60 are referred to as the fourth four arithmetic calculation means). First, the multiplication circuit 55 inputs the outputs from the subtraction circuits 30 and 33, and derives and outputs the following equation (45). (ia**-4,) (a-Va-4) = 21 pV
, cos (a+β)・sinβ・2V, cos ((
X-β(θ)sinβ-IpVJl-cos2β) (
cos (2β-θ)-cos(2α+θ))...
(45) The multiplication circuit 56 inputs the outputs from the subtraction circuits 31 and 32, respectively, and derives and outputs the following equation (46). (L-1e-z) (V1!-ν,) -2+, cos (cr-β) sin β・2ν, cos
((X+β10) sinβ= IpVp(1-cos2
β) (cos (2β+θ)+cos(2a+θ))
(46) The adder circuit 57 inputs the outputs from the multiplier circuits 55 and 56, respectively, and derives and outputs the following equation (47). (Let-fs) (Va-Va-z)+(L-1s-
z) (V+m+zVa)=21. V, (1-cos2
β) (cos2βcosθ+cos (2tx +θ
)) (47) The multiplication circuit 58 inputs the outputs from the division circuit 39 and the addition circuit 57, respectively, and derives and outputs equation (48) shown in FIG. ing. The subtraction circuit 59 inputs the outputs from the multiplication circuits 46 and 58, respectively, and derives and outputs equation (49) in FIG. The multiplication circuit 60 inputs the outputs from the division circuit 23 and the subtraction circuit 59, respectively, and derives and outputs (50) in FIG. In the judgment quantity deriving unit 27, the quantity on the right side of equation (50) is
The processing will be performed according to the relationship shown in 25). As described in equations (24), (37), and (44), sampling time conditions and voltage data sampling conditions that do not make the denominator zero are required in this case as well. As mentioned above, the voltage as shown on the left side of equation (50). Even with the IT-style method of specifying the input order of digital data, the relationship shown in the third equation of equation (24), V,'(co, s, 2/? 1) (cos + 1)
−1,V, cosθνp” (cos2β−1) (c
os2β+1). Here, the current and voltage data sampling formulas and related formulas applied to each embodiment are defined as follows. 9m + 1' Zvm + ν, -2' 1st voltage data sampling formula % formula % 2nd voltage data sampling formula (Site 2 ± 2 Shikara → νml 2 pu゛O; Voltage data sampling method 44 formula) % formula %): First current 5 voltage data sampling formula (Is + z +
+, ) (ν□3+v.); Second current, voltage data sampling formula % formula %) Third current, voltage data sampling formula (i□1 I
m) (Vm*Z VJ; 4th current, voltage data sampling formula % formula %) 5th current, voltage data sampling formula (j□z-+'
iJ (shi, -1"ν,); 6th current, voltage data sampling formula (iyo + louver (shi, +shi); 7th current, voltage data sampling formula % formula % 8th current, Voltage data sampling formula (ia-i,
-=) (shi, -shim+2); Ninth current and voltage data sampling formula % formula % (eosβ±1≠O; summing time conditional formula) In each of the above embodiments, the sampling time is 14]β Although the explanation is given using an example in which the value becomes 2β in the calculation process, this may be an even multiple of 2 and β (k is an integer), and the gist of the present invention can be achieved. As an example, when k=2 is applied to equation (24), equation (51) in FIG. 9 is obtained. This shows that the third equation of equation (24), which was expressed as follows, can be obtained by setting k=2. Although voltage data is used to derive , there is no difference in effectiveness even if current data is used. (52) (53) However, 112±21m + l5-z≠0. In formula (16), 1s(i□z+Va-z) is used, but it is clear that the same effect can be obtained by formula (54) below. 111 (V@*z”Va-z) 1νs(i□1+Ia-z) =V, 5in(α+θ)・■p(Sin(α÷2β)+
5in(α-2β))-21, Vpstn(α+θ)
・sin αcos2β= IpV, (cosθ−co
s (2a+θ)) cos2β (54) As described above in the embodiments shown in Figs. If there is, set the sampling time width to 30 degrees electrical angle, and
If data before (or after) the sample is used, the data is 90° before (or after) the current data, and if the former is a sine component, the latter is a cosine component. In order to use a calculation principle that does not depend on the assumption of j, a means for defining the order of input data is shown in a specific embodiment. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in claim (1), an arithmetic expression for system protection for deriving a determination amount using data sampling values of current and voltage is obtained, and the structure of the arithmetic expression is In this case, the components related to the second harmonic and the components related to the sampling time span are removed, and the numerator is represented by the first electrical quantity and the denominator is represented by the second electrical quantity (but not zero). Since the input of sampling data is controlled in a manner similar to the above, and processed by the four arithmetic calculation means to output the judgment amount, the influence of frequency fluctuations on the characteristics is improved, and the sampling time width is shared for both 50H2 and 60H2. This makes it possible to speed up the detection time. Moreover, there is an effect that a relay can be obtained that facilitates time-limited coordination. Furthermore, according to the invention described in claims (2) to 5),
In place of the algorithm based on the order of data acquisition and calculation processing for deriving the determination amount according to claim (1), four arithmetic calculation means using another algorithm are shown, and in addition to the effect of claim (1), the circuit There is an effect that the degree of selection of configuration is expanded and it can be applied to a wide range of applications.

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

第１図はこの発明の一実施例による保護継電器のブロッ
ク図、第２図ないし第４図はこの発明の他の実施例を示
す保護継電器のブロック図、第５図ないし第８図はそれ
ぞれ請求項（２）ないし請求項（５）の実施例に適用さ
れる演算式の展開図、第９図はサンプリング時間巾が演
算過程で２にβでも成立することを示した演算式の展開
図、第１０図は従来のディジタルリレーのアルゴリズム
を説明するための波形図である。 図において、１は電流データの配分路、２は電圧データ
の配分路、３〜５は電流データの一時的保管室、６〜８
は電圧データの一時的保管室（３〜８は電気量データの
一時的保管手段）、９〜６０は第１ないし第４の演算回
路、２７は判定量導出部である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。Fig. 1 is a block diagram of a protective relay according to one embodiment of the present invention, Figs. 2 to 4 are block diagrams of protective relays showing other embodiments of the invention, and Figs. 5 to 8 are respective claims. FIG. 9 is a developed diagram of the computational formula applied to the embodiments of claims (2) to (5); FIG. FIG. 10 is a waveform diagram for explaining the algorithm of a conventional digital relay. In the figure, 1 is a current data distribution path, 2 is a voltage data distribution path, 3 to 5 are temporary storage rooms for current data, and 6 to 8 are
2 is a temporary storage room for voltage data (3 to 8 are temporary storage means for electric quantity data), 9 to 60 are first to fourth arithmetic circuits, and 27 is a determination amount deriving unit. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）電力系統の電圧、電流を検出した電気量データを
所定のサンプリング時間巾でサンプリングして一時保管
する電気量データの一時的保管手段と、前記一時的保管
手段に格納された電気量のサンプリング値を用いて系統
保護の演算式を求め、該演算式を満足する第１の電気量
及び第２の電気量を演算処理して出力する四則演算手段
と、前記電力系統の電流の振巾値と電圧の振巾値の３乗
の積を被乗数としたサンプリング演算式とからなる前記
第１の電気量を電圧の振巾値の２乗を被乗数としたサン
プリング演算式からなる前記第２の電気量で除して得た
値に電圧、電流の振幅値位相差を乗じて電力方向成分を
求め、前記第第２の電気量を構成するサンプリングタイ
ム条件式が零でなく、かつ前記電力方向成分が零以上で
ある時に判定結果を出力する判定量導出部とを備えた保
護継電器。(1) Temporary storage means for electricity quantity data that samples and temporarily stores electricity quantity data obtained by detecting the voltage and current of the power system over a predetermined sampling time period; and Four arithmetic calculation means for determining an arithmetic expression for system protection using the sampled values, processing and outputting a first quantity of electricity and a second quantity of electricity that satisfy the arithmetic expression, and an amplitude of current in the power system; and a sampling calculation formula whose multiplicand is the product of the voltage amplitude value and the cube of the voltage amplitude value; The power direction component is obtained by multiplying the value obtained by dividing by the electrical quantity by the amplitude value phase difference of the voltage and current, and the sampling time conditional expression constituting the second electrical quantity is not zero, and the power direction A protective relay comprising a determination amount derivation unit that outputs a determination result when a component is greater than or equal to zero. （２）電力系統の電圧、電流を検出した電気量データを
所定のサンプリング時間巾でサンプリングして一時保管
する電気量データの一時的保管手段と、前記一時的保管
手段に格納された電気量のサンプリング値を用いて系統
保護の演算式を求める第１の四則演算手段と、前記電気
量データの一時的保管手段へのサンプリングデータ取り
込み順序及び演算処理として第２及び第３の電流、電圧
データサンプリング式を加算した値に第２の電圧データ
サンプリング式を乗じ、その乗算した値を第１の電流、
電圧データサンプリング式から減じ、その減算結果に第
１の電圧データサンプリング式を２倍して乗する如く規
定し、前記第１及び第２の電圧データサンプリング条件
式が零でないことを条件に演算して判定する判定量導出
部とを備えた保護継電器。(2) Temporary storage means for sampling and temporarily storing electricity data obtained by detecting the voltage and current of the power system over a predetermined sampling time; a first four-arithmetic calculation means for calculating an arithmetic expression for system protection using the sampled values; and second and third current and voltage data sampling as the order and calculation processing of the sampling data into the temporary storage means for the electric quantity data. The value obtained by adding the formula is multiplied by the second voltage data sampling formula, and the multiplied value is used as the first current,
subtract from the voltage data sampling formula, multiply the subtraction result by twice the first voltage data sampling formula, and perform the calculation on the condition that the first and second voltage data sampling conditional formulas are not zero. A protective relay comprising a judgment amount deriving section that makes a judgment. （３）電力系統の電圧、電流を検出した電気量データを
所定のサンプリング時間巾でサンプリングして一時保管
する電気量データの一時的保管手段と、前記一時的保管
手段に格納された電気量データのサンプリング値を用い
て系統保護の演算式を求める第２の四則演算手段と、前
記電気量データの一時的保管手段へのサンプリングデー
タ取り込み順序及びその演算処理を第４及び第５の電流
、電圧データサンプリング式を加算した値に第１の電圧
データサンプリング式を乗じ、その乗算した値を第１の
電流、電圧データサンプリング式から減じ、その減算結
果に第２の電圧データサンプリング式を２倍して乗ずる
如く規定し、前記第１及び第２の電圧データサンプリン
グ条件式が零でないことを条件に演算して判定する判定
量導出部とを備えた保護継電器。(3) Temporary storage means for electricity quantity data that samples and temporarily stores electricity quantity data obtained by detecting the voltage and current of the electric power system over a predetermined sampling time, and electricity quantity data stored in the temporary storage means. a second four-arithmetic calculation means for calculating an arithmetic formula for system protection using the sampling values of The value obtained by adding the data sampling formula is multiplied by the first voltage data sampling formula, the multiplied value is subtracted from the first current and voltage data sampling formula, and the result of the subtraction is doubled by the second voltage data sampling formula. and a determination amount deriving unit that performs calculation and determination on the condition that the first and second voltage data sampling conditional expressions are not zero. （４）電力系統の電圧、電流を検出した電気量データを
所定のサンプリング時間巾でサンプリングして一時保管
する電気量データの一時的保管手段と、前記一時的保管
手段に格納された電気量データのサンプリング値を用い
て系統保護の演算式を求める第３の四則演算手段と、前
記電気量データの一時的保管手段へのサンプリングデー
タ取り込み順序及び演算処理として第６及び第７の電流
、電圧データサンプリング式を加算した値に第２の電圧
データサンプリング式を乗じ、その乗算した値から第８
の電流、電圧データサンプリング式を減じ、その減算結
果に第１のデータサンプリング式を２倍して乗ずる如く
規定し、前記第１及び第２の電圧データサンプリング条
件式が零でないことを条件に演算して判定する判定量導
出部とを備えた保護継電器。(4) Temporary storage means for electricity quantity data that samples and temporarily stores electricity quantity data obtained by detecting the voltage and current of the electric power system over a predetermined sampling time, and electricity quantity data stored in the temporary storage means. a third four-arithmetic calculation means for calculating an arithmetic expression for system protection using the sampled values; and sixth and seventh current and voltage data as the order and calculation processing of the sampling data into the temporary storage means for the electrical quantity data. Multiply the value obtained by adding the sampling formula by the second voltage data sampling formula, and calculate the eighth voltage data from the multiplied value.
The current and voltage data sampling formulas are subtracted, and the subtraction result is multiplied by twice the first data sampling formula, and the calculation is performed on the condition that the first and second voltage data sampling conditional formulas are not zero. A protective relay comprising: a determination amount deriving unit that performs a determination. （５）電力系統の電圧、電流を検出した電気量データを
所定のサンプリング時間巾でサンプリングして一時保管
する電気量データの一時的保管手段と、前記一時的保管
手段に格納された電気量データのサンプリング値を用い
て系統保護の演算式を求める第４の四則演算手段と、前
記電気量データの一時的保管手段へのサンプリングデー
タ取り込み順序及び演算処理として第４及び第９の電流
、電圧データサンプリング式を加算した値に第１の電圧
データサンプリング式を乗じ、その乗算した値に第８の
電流、電圧データサンプリング式を加算し、その加算結
果に第２の電圧データサンプリング式を２倍して乗ずる
如く規定し、前記第１及び第２の電圧データサンプリン
グ条件式が零でないことを条件に演算して判定する判定
量導出部とを備えた保護継電器。(5) Temporary storage means for electricity quantity data that samples and temporarily stores electricity quantity data obtained by detecting the voltage and current of the power system over a predetermined sampling time, and electricity quantity data stored in the temporary storage means. a fourth four-arithmetic calculation means for calculating an arithmetic expression for system protection using the sampled values; and fourth and ninth current and voltage data as the order and calculation processing of the sampling data into the temporary storage means for the electrical quantity data. Multiply the value obtained by adding the sampling formula by the first voltage data sampling formula, add the eighth current and voltage data sampling formula to the multiplied value, and double the second voltage data sampling formula to the result of the addition. and a determination amount deriving unit that performs calculation and determination on the condition that the first and second voltage data sampling conditional expressions are not zero.