JPH06121455A - Protective relay - Google Patents
Protective relayInfo
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- JPH06121455A JPH06121455A JP26331092A JP26331092A JPH06121455A JP H06121455 A JPH06121455 A JP H06121455A JP 26331092 A JP26331092 A JP 26331092A JP 26331092 A JP26331092 A JP 26331092A JP H06121455 A JPH06121455 A JP H06121455A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電力系統における事故
を検出して、該当する事故区間の除去指令を出力する保
護継電器に関し、特に電力系統からサンプリングした各
種電気量データをディジタル化して演算し、この結果に
応じて動作判定を行うディジタル演算形の保護継電器に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protective relay which detects an accident in a power system and outputs a command to eliminate the corresponding accident section, and in particular, digitizes various electric quantity data sampled from the power system for calculation. The present invention relates to a digital operation type protective relay that makes an operation determination according to the result.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電力系統に短絡または接地などの事故が
発生した場合、あるいは他の系統に対して悪影響を与え
るような異常運転が行われた場合に、このような異常状
態を検出してその部分を系統から速やかに切り離すため
に、電力用保護継電器が電力系統の構成に応じて各所に
配置されている。この保護継電器には、その動作原理に
応じて種々の継電器が存在するが、その１つにディジタ
ル演算形の保護継電器（以下、ディジタルリレーとい
う）がある。これは、各種の系統電気量をディジタルデ
ータとしてサンプリングした後、所定の演算手順により
演算処理し、その結果に基づきリレーの動作判定を行う
ものであり、その技術的原理は、「ディジタルリレー実
務読本」（オーム社／Ｈ３．８．２５初版発行）等で解
説されている。2. Description of the Related Art When an accident such as a short circuit or grounding occurs in a power system, or when an abnormal operation that adversely affects other systems is performed, such an abnormal state is detected and detected. In order to quickly disconnect the parts from the grid, protective relays for electric power are arranged in various places according to the configuration of the power grid. There are various relays in this protective relay according to the operating principle thereof, and one of them is a digital operation type protective relay (hereinafter referred to as a digital relay). This is to sample various system electric quantities as digital data, to perform arithmetic processing according to a predetermined arithmetic procedure, and to judge the operation of the relay based on the result, the technical principle of which is "Digital Relay Practical Manual". "(Ohm Co./H3.8.25 first edition issued) etc.
【０００３】さて、このようなディジタルリレーは、実
際の電力系統において特定区間の系統を保護する場合、
図６に示すように配置されている。同図に用いられてい
るリレーは、系統から得られる電圧と電流の比、すなわ
ちインピーダンスが所定値内となったとき動作するよう
に構成されており、系統におけるインピーダンスが送電
線の距離を表すことから、距離リレーとも呼ばれてい
る。従って、このリレーにより、系統に発生した事故の
発生方向と事故地点までの距離を判定することができ
る。Now, such a digital relay protects a system of a specific section in an actual power system,
It is arranged as shown in FIG. The relay used in the figure is configured to operate when the ratio of the voltage and current obtained from the grid, that is, the impedance, is within a predetermined value, and the impedance in the grid represents the distance of the transmission line. Therefore, it is also called a distance relay. Therefore, with this relay, it is possible to determine the direction of the accident that has occurred in the system and the distance to the accident point.
【０００４】図６において、６１は電源を示しており、
６２はリレー６４に系統の電圧を導入するコンデンサ分
圧形電圧変成器、また６３はリレー６４に系統の電流を
導入する変流器である。リレー６４はディジタル演算形
の系統保護リレー（ＤＺ）である。６５は線路側系統に
おけるリアクタンス分Ｌ、６６は同じくコンデンサ分Ｃ
を示している。以上の構成により、変成器６２からの電
圧および変流器６３からの電流に応じて、これら電圧と
電流の比、すなわちリレー６４から見た系統のインピー
ダンスが算出され、この算出結果に基づく動作判定によ
り、変流器６３以降の線路側系統（保護区間）が保護さ
れている。In FIG. 6, reference numeral 61 denotes a power source,
Reference numeral 62 is a capacitor voltage dividing type voltage transformer for introducing a system voltage to the relay 64, and 63 is a current transformer for introducing a system current to the relay 64. The relay 64 is a digital operation type system protection relay (DZ). Reference numeral 65 is a reactance component L in the line system, and 66 is a capacitor component C as well.
Is shown. With the above configuration, the ratio of the voltage and the current, that is, the impedance of the system viewed from the relay 64 is calculated according to the voltage from the transformer 62 and the current from the current transformer 63, and the operation determination based on the calculation result is performed. Thus, the line side system (protection section) after the current transformer 63 is protected.
【０００５】このような一般的な電力系統において、近
年、電圧階級が上昇し、またケーブル系統が増大する傾
向にあり、この影響で線路側系統のリアクタンス分Ｌや
コンデンサ分Ｃが増大し、事故発生時に電源の基本周波
数ｆに対する１．５倍程度の周波数の低次高調波を発生
する系統が増加している。図６において、このリレー６
４により保護される線路側系統より背後のＦａ地点で事
故が発生し、線路側系統のリアクタンス分６５およびコ
ンデンサ分６６により、線路側からＦａ地点に向かって
ｎｆ分の電流Ｉnf、また電源６１からＦａ地点に向かっ
て電流Ｉ1fがそれぞれ発生したとする。なお、ｎｆ分と
は電源６１の基本周波数ｆ（＝１ｆ）に対するｎ次の高
調波分を示している。In such a general electric power system, in recent years, the voltage class has risen and the cable system has tended to increase. Due to this influence, the reactance component L and the capacitor component C of the line side system increase and an accident occurs. An increasing number of systems generate low-order harmonics having a frequency of about 1.5 times the fundamental frequency f of the power source when they occur. In FIG. 6, this relay 6
An accident occurs at a point Fa behind the line side system protected by 4, and the reactance 65 and the capacitor 66 of the line side system cause a current Inf of nf toward the point Fa from the line side, and a power source 61. It is assumed that the current I 1f is generated from each point toward the point Fa. The nf component indicates the nth harmonic component with respect to the fundamental frequency f (= 1f) of the power supply 61.
【０００６】ここで、前述のような系統状況から、電流
Ｉnfには１．５ｆ分が多く含まれるため、これが電流と
して変流器６３を介してリレー６４へ導入され、一方、
この１．５ｆ分に比べて電源６１の影響を受け１ｆ分を
多く含む電圧が変成器６２を介してリレー６４へ導入さ
れる。これに応じてリレー６４では、前述のとおりイン
ピーダンスが算出され、動作判定がなされる。通常であ
れば、電流Ｉnfの方向が、保護されるべき線路側系統で
の事故発生時とは逆の方向、すなわち電源６１へ向かっ
て流れることから、算出されたインピーダンスは所定値
以外となり、事故発生地点が保護区間外であると判断さ
れてリレー６４は動作しない。[0006] Here, from the system status as described above, the current I nf because it contains a lot 1.5f component, which is introduced to the relay 64 via the current transformer 63 as a current, whereas,
A voltage including a large amount of 1f, which is affected by the power supply 61 as compared with the 1.5f, is introduced into the relay 64 via the transformer 62. In response to this, in the relay 64, the impedance is calculated and the operation is determined as described above. Normally, the direction of the current Inf flows in the direction opposite to that at the time of the occurrence of an accident in the line side system to be protected, that is, toward the power supply 61, so the calculated impedance becomes a value other than the predetermined value, The relay 64 does not operate because it is determined that the accident occurrence point is outside the protection section.
【０００７】しかし、電圧と電流の周波数に前述のよう
なズレがあるため、このインピーダンスベクトルが時間
とともに移動して、図９に示すようにリレーの本来動作
すべきベクトル領域へ進入し、リレー６４を動作させ
る。すなわち、保護区間外である背後の系統で発生した
事故に対しても、リレー６４を動作させてしまうことに
なる。従来、このような誤動作を防止するため、ディジ
タルリレーにおいて、図８に示されたようなフィルター
特性を持つディジタルフィルターを設けて、系統からサ
ンプリングした各種データから１．５ｆ相当分の低次高
調波分を抽出し、別途抽出した１ｆ分と比較して一定値
以上検出された場合には、リレー６４の動作を強制的に
抑止する手段を設けていた。However, since the frequency of the voltage and the current have the above-mentioned deviation, this impedance vector moves with time and enters the vector region where the relay should normally operate, as shown in FIG. To operate. That is, the relay 64 is operated even in the case of an accident that occurs in the back system outside the protection section. Conventionally, in order to prevent such malfunction, a digital filter having a filter characteristic as shown in FIG. 8 is provided in a digital relay, and various low-order harmonics equivalent to 1.5f are obtained from various data sampled from the system. A means for forcibly suppressing the operation of the relay 64 is provided when a minute is extracted and compared with a separately extracted 1f minute and a predetermined value or more is detected.
【０００８】また、ディジタルリレーはこのような系統
保護リレーとしての配置される他に、図７に示すように
変圧器を保護する場合にも用いられる。同図に用いられ
るリレーは、保護する変圧器の両端の電流の差が一定値
以上になったとき動作するように構成されており、差動
リレーとも呼ばれている。図７において、７１は電源を
示しており、７２および７３はリレー７４に変成器７７
の両端の電流を導入する変流器である。リレー７４はデ
ィジタル演算形の変圧器保護リレー（ＴＰ）であり、変
圧器７７は系統に直列に配置され、このリレー７４によ
って保護される。７５は線路側系統におけるリアクタン
ス分Ｌ、７６は同じくコンデンサ分Ｃを示す。以上の構
成により、変流器７２および７３からの電流に応じて、
変圧器７７への流入電流の和、すなわち差動電流が算出
され、この算出結果に基づく動作判定により、変圧器７
７が保護されている。Further, the digital relay is used not only as such a system protection relay but also for protecting a transformer as shown in FIG. The relay used in the figure is configured to operate when the difference between the currents across the transformer to be protected exceeds a certain value, and is also called a differential relay. In FIG. 7, 71 indicates a power source, and 72 and 73 are relays 74 and transformers 77.
It is a current transformer that introduces current across both ends of. The relay 74 is a digital operation type transformer protection relay (TP), and the transformer 77 is arranged in series in the system and is protected by this relay 74. Reference numeral 75 represents a reactance component L in the line side system, and 76 represents a capacitor component C. With the above configuration, according to the currents from the current transformers 72 and 73,
The sum of the currents flowing into the transformer 77, that is, the differential current is calculated, and the transformer 7 is determined by the operation determination based on the calculation result.
7 are protected.
【０００９】図７において、この変圧器保護リレー７４
による保護区間内、すなわち変圧器７７またはこの近傍
のＦｂ地点で事故が発生し、線路側系統のリアクタンス
分７５およびコンデンサ分７６により、線路側系統から
Ｆｂ地点に向かってｎｆ分の電流Ｉnfが、また電源７１
からＦｂ地点に向かって電流Ｉ1fがそれぞれ発生したと
する。ここで、前述のような系統状況から、電流Ｉnfは
１．５ｆ分を多く含み、これが変流器７３を介してリレ
ー７４へ導入され、一方、電源７１からの１ｆ分の電流
Ｉ1fが変流器７２を介してリレー７４へ導入される。こ
れに応じてリレー７４では、前述のとおり差動電流が算
出され、動作判定がなされる。通常であれば電流Ｉnfが
増加することにより、算出された差動電流は所定値以上
となり、リレー７４は動作する。In FIG. 7, this transformer protection relay 74
An accident occurs in the protection section due to, that is, the transformer 77 or the Fb point in the vicinity thereof, and the reactance 75 and the capacitor 76 of the line side system cause a current Inf of nf amount from the line side system toward the Fb point. , Power supply 71 again
It is assumed that the currents I 1f are respectively generated from F to the point Fb. Here, from the system status as described above, the current I nf is rich in 1.5f component, which is introduced to the relay 74 via the current transformer 73, whereas, the 1f component of the current I 1f from the power source 71 It is introduced into the relay 74 via the current transformer 72. In response to this, the relay 74 calculates the differential current as described above and determines the operation. Normally, the current Inf increases, so that the calculated differential current becomes a predetermined value or more, and the relay 74 operates.
【００１０】しかし、変圧器は電圧印加時の鉄心飽和に
より２ｆ分が多く発生するという特性を持っており、従
来のディジタルリレーにおいては、このような変圧器に
特有な励磁突流現象の影響を除去するために、図８に示
すようなフィルター特性を持つディジタルフィルターを
設けて、系統からサンプリングした電流データから２ｆ
相当分の低次高調波を抽出し、別途抽出した１ｆ分との
比Ｉ2f／Ｉ1fの値が一定値以上である場合には、リレー
７４の動作を強制的に抑止する手段を設けていた。However, the transformer has a characteristic that a large amount of 2f is generated due to iron core saturation when a voltage is applied, and in the conventional digital relay, the influence of such an exciting surge current characteristic of the transformer is eliminated. In order to do so, a digital filter having the filter characteristics as shown in FIG. 8 is provided and 2f is obtained from the current data sampled from the system.
A means for forcibly suppressing the operation of the relay 74 is provided when a considerable amount of low-order harmonics is extracted and the ratio I 2f / I 1f with the separately extracted 1f is equal to or greater than a certain value. It was
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】従って、前者のような
従来の系統保護リレーにおいては、１．５ｆ分を多く含
む低次高調波の検出に応じて、本来の保護動作を強制的
に抑止しているため、前述のような状況にある系統では
低次高調波に対する演算精度に欠け、事故地点の特定、
すなわち正確な電力系統の保護が困難となるという問題
があった。また、後者のような従来の変圧器保護リレー
においては、前述のような系統に変圧器が配置されてい
る場合、事故時に発生する１．５ｆ分の低次高調波が２
ｆ分として検出されて、リレーの動作が強制的に抑止さ
れるため、事故発生にもかかわらず保護動作が行われな
いという問題があった。本発明はこのような課題を解決
するためのものであり、電力系統からリレーに取り込ま
れた各種データに含まれる高調波の次数とその大きさを
算出することにより、遮断動作の的確な判定を可能とす
る各種保護継電器を提供することを目的としている。Therefore, in the conventional system protection relay such as the former, the original protection operation is forcibly suppressed in response to the detection of low-order harmonics containing a large amount of 1.5f. Therefore, in the system in the above situation, the calculation accuracy for low-order harmonics is lacking, and the location of the accident point can be identified.
That is, there is a problem that it is difficult to accurately protect the power system. In the latter type of conventional transformer protection relay, when the transformer is arranged in the system as described above, 1.5 f of low-order harmonics generated at the time of accident occurs
Since it is detected as f minutes and the operation of the relay is forcibly suppressed, there is a problem that the protection operation is not performed despite the occurrence of the accident. The present invention is to solve such a problem, by calculating the order of harmonics and its magnitude contained in various data taken into the relay from the power system, the accurate determination of the interrupting operation. The purpose is to provide various protective relays that can be used.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による保護継電器は、電力系統からサ
ンプリングされた電圧および電流データに基づき、電圧
ベクトルを電流ベクトルで除算したインピーダンスベク
トルを算出するベクトル演算手段と、前記インピーダン
スベクトルの最大値および最小値ならびにその時刻をそ
れぞれ抽出する抽出手段と、この抽出結果に基づき前記
インピーダンスベクトルに含まれる高調波分の割合とそ
の次数を算出する高調波分算出手段とを備えるものであ
る。また、電力系統からサンプリングされた電流データ
に基づき、電流ベクトルを電力系統の基本波基準ベクト
ルで除算した演算ベクトルを算出するベクトル演算手段
と、前記演算ベクトルの最大値および最小値ならびにそ
の時刻をそれぞれ抽出する抽出手段と、この抽出結果に
基づき前記演算ベクトルに含まれる高調波分の割合とそ
の次数を算出する高調波分算出手段とを備えるものであ
る。In order to achieve such an object, a protective relay according to the present invention provides an impedance vector obtained by dividing a voltage vector by a current vector based on voltage and current data sampled from a power system. Vector calculating means for calculating, extraction means for extracting the maximum value and the minimum value of the impedance vector and the time thereof, respectively, and a harmonic for calculating the proportion of harmonics contained in the impedance vector and its order based on the extraction result. And a wavelet calculation means. Further, based on the current data sampled from the electric power system, vector operation means for calculating an operation vector by dividing the current vector by the fundamental wave reference vector of the power system, the maximum value and the minimum value of the operation vector and its time respectively. It is provided with an extracting means for extracting, and a harmonic component calculating means for calculating the ratio and the order of the harmonic components contained in the operation vector based on the extraction result.
【００１３】[0013]
【作用】従って、電力系統状態を表す各種サンプリング
データに基づき、インピーダンスベクトルの軌跡がベク
トル演算手段により算出され、このベクトルの大きさと
回転速度からベクトルに含まれる高調波分の次数とその
大きさが演算されて、リレー動作の判定がなされる。ま
た、電力系統状態を表す各種サンプリングデータに基づ
き、抽出された差動電流ベクトルを電源基本波ベクトル
で除した演算ベクトルの軌跡がベクトル演算手段により
算出され、このベクトルの大きさと回転速度からベクト
ルに含まれる高調波分の次数とその大きさが演算され
て、リレー動作の判定がなされる。Therefore, the locus of the impedance vector is calculated by the vector calculating means on the basis of various sampling data representing the state of the electric power system, and the order of the harmonic component contained in the vector and its magnitude are calculated from the magnitude and rotational speed of the vector. It is calculated and the relay operation is determined. Further, based on various sampling data representing the state of the power system, the vector operation means calculates the locus of the operation vector obtained by dividing the extracted differential current vector by the power source fundamental wave vector, and the vector is calculated from the size and rotation speed of this vector. The order of the contained harmonics and its magnitude are calculated to determine the relay operation.
【００１４】[0014]
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例であるディジタルリレーの
ブロック図である。図１において、１はディジタルリレ
ーであり、アナログ／ディジタル変換部２とディジタル
演算制御部７から構成されている。アナログ／ディジタ
ル変換部２は、電力系統から取り込む各種電気量の入力
数に応じて複数設けられる。１２はこのディジタルリレ
ー１が保護する電力系統であり、また１３は電力系統１
２から電流信号を取り込む変流器ＣＴである。なお、こ
のディジタルリレーを、電力系統を保護するリレーとし
て使用する場合には、電流信号の他に電圧信号が必要と
なるため、変流器１３とは別に変成器が設けられて、電
圧信号が取り込まれる。またディジタルリレーをこのよ
うに系統保護リレーとして使用する場合と変圧器保護リ
レーとして使用する場合とでは、後述の演算処理部８で
の演算および判定方法に違いがあるものの、各部の基本
的構成は同様である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a digital relay which is an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 is a digital relay, which is composed of an analog / digital conversion unit 2 and a digital operation control unit 7. A plurality of analog / digital conversion units 2 are provided according to the number of inputs of various electric quantities taken in from the power system. 12 is a power system protected by this digital relay 1, and 13 is a power system 1
2 is a current transformer CT that takes in a current signal from 2. In addition, when this digital relay is used as a relay for protecting the power system, a voltage signal is required in addition to the current signal. Therefore, a transformer is provided separately from the current transformer 13, and the voltage signal is transmitted. It is captured. Although the digital relay is used as a system protection relay and the transformer protection relay is used as a transformer protection relay, there is a difference in the calculation and determination method in the calculation processing unit 8 described later, but the basic configuration of each unit is It is the same.
【００１５】変流器１３からの電流信号は入力変換器３
で後段の回路に適切な振幅の電圧信号に変換され、続く
アナログフィルタ４でこの信号に含まれる高次高調波分
（高調波ノイズ）および直流分が除去される。さらに、
サンプルホールド回路５で所定の時間間隔、例えば電力
基本周期（１／５０Ｈｚ）の１／１２の時間間隔（電気
角３０゜）でサンプリングされ、次のサンプリングまで
出力保持される。続いてこのサンプリング信号はＡ／Ｄ
変換器６でアナログ信号からディジタル信号に変換さ
れ、ディジタル演算制御部７の演算処理部８に入力され
る。さらに、マイクロコンピュータから構成されている
演算処理部８では、ＲＯＭ９に格納されたプログラムに
従って、ＲＡＭ１０に格納したデータに基づき後述する
演算が行なわれ、その結果に応じて対応する系統を遮断
すべきか否かが判断される。遮断すべきであると判断さ
れた場合には、１１の外部インタフェースからこの事故
系統を遮断するための信号が対応する遮断器へ出力され
る。The current signal from the current transformer 13 is supplied to the input converter 3
Is converted into a voltage signal having an appropriate amplitude by the circuit in the subsequent stage, and the high-order harmonic component (harmonic noise) and DC component contained in this signal are removed by the subsequent analog filter 4. further,
The sample and hold circuit 5 performs sampling at a predetermined time interval, for example, a time interval (electrical angle 30 °) of 1/12 of a power basic cycle (1/50 Hz), and the output is held until the next sampling. Then this sampling signal is A / D
The converter 6 converts the analog signal into a digital signal and inputs it to the arithmetic processing unit 8 of the digital arithmetic control unit 7. Further, in the arithmetic processing unit 8 composed of a microcomputer, the later-described arithmetic operation is performed based on the data stored in the RAM 10 according to the program stored in the ROM 9, and whether or not the corresponding system should be shut off according to the result. Is determined. When it is determined that the circuit should be cut off, a signal for cutting off the fault system is output from the external interface 11 to the corresponding breaker.
【００１６】次に、本発明のディジタルリレーが図６の
ように電力系統保護リレーとして使用される場合、図１
の演算処理部８において、系統のインピーダンスに含ま
れる基本波分に対する高調波分の割合が算出され、その
結果によりリレーの動作判定がなされる。前述のよう
に、インダクタンス分Ｌあるいはコンデンサ分Ｃが増大
した系統においては、インピーダンスを算出するために
電力系統から取り込まれた電圧と電流には周波数のズレ
が生じるため、このインピーダンスベクトルが移動する
現象が発生する。この移動過程を複素数を用いて計算す
ると式（１）のようになる。式（１）において、Ｚはイ
ンピーダンスベクトル、Ｖ1 は事故時の電圧入力信号に
含まれる電源周波数の基本波分、同じくＶ2 は事故時の
電圧入力信号に含まれる高調波分をそれぞれ示してお
り、さらにＩは事故時の電流入力を示している。また、
ωは電源の基本波角速度、ｔは時間、さらにｎは高調波
の次数をそれぞれ示している。Next, when the digital relay of the present invention is used as a power system protection relay as shown in FIG.
In the arithmetic processing unit 8, the ratio of the harmonic component to the fundamental component contained in the system impedance is calculated, and the relay operation is determined based on the result. As described above, in the system in which the inductance component L or the capacitor component C is increased, the voltage and the current taken in from the power system to calculate the impedance have a frequency shift, and the impedance vector moves. Occurs. When this moving process is calculated using a complex number, it becomes as shown in Expression (1). In equation (1), Z is the impedance vector, V 1 is the fundamental wave component of the power supply frequency included in the voltage input signal at the time of the accident, and V 2 is the harmonic component included in the voltage input signal at the time of the accident. Further, I indicates the current input at the time of the accident. Also,
ω is the angular velocity of the fundamental wave of the power source, t is time, and n is the order of harmonics.
【００１７】[0017]
【数１】 [Equation 1]
【００１８】ここで、この式（１）の形を見ると、イン
ピーダンスベクトルＺは、固定ベクトルと回転ベクトル
とによって合成されたものであることがわかる。すなわ
ち、ｖ2 ／ｉは固定ベクトルを、またｖ1 ／ｉは時計方
向に（ｎ−１）時の高調波次数で回転するベクトルをそ
れぞれ意味しており、これを横軸を実軸，縦軸を虚軸と
したＲ−Ｘ座標に表現すると図３のようになる。同図に
おいて、インピーダンスベクトルＺは、３ａ点で最大と
なり、３ｂ点で最小となる軌跡を描くものであることが
わかる。また、これらの各点でのインピーダンスをＺa
およびＺb とすると、 最大値：Ｚa ＝ｖ2 ／ｉ＋ｖ1 ／ｉ 最小値：Ｚb ＝ｖ2 ／ｉ−ｖ1 ／ｉ となる。Looking at the form of this equation (1), it can be seen that the impedance vector Z is a composite of a fixed vector and a rotation vector. That is, v 2 / i means a fixed vector, and v 1 / i means a vector that rotates in the harmonic order at (n-1) time in the clockwise direction. The horizontal axis is the real axis and the vertical axis is the vertical axis. When expressed in RX coordinates with the axis as an imaginary axis, it becomes as shown in FIG. In the figure, it can be seen that the impedance vector Z draws a locus having a maximum at the point 3a and a minimum at the point 3b. In addition, the impedance at each of these points is Z a
And Z b , the maximum value: Z a = v 2 / i + v 1 / i and the minimum value: Z b = v 2 / i−v 1 / i.
【００１９】ここで、これらインピーダンスベクトルＺ
a ，Ｚb 、およびそれぞれのベクトルが発生した時間Ｔ
za，Ｔzbは、電力系統から取り込んだ電圧信号および電
流信号のサンプリングデータから求めることが可能であ
ることから、ｖ2 ／ｉ，ｖ1／ｉがそれぞれ逆算可能と
なる。すなわち、ｖ2 ／ｉの大きさをＺaba 、ｖ1 ／ｉ
の大きさをＺabs とすると、 Ｚaba ＝（Ｚa ＋Ｚb ）／２ Ｚabs ＝（Ｚa −Ｚb ）／２ と表すことができる。Here, these impedance vectors Z
a , Z b , and the time T at which each vector occurred
Since za and T zb can be obtained from the sampling data of the voltage signal and the current signal fetched from the power system, v 2 / i and v 1 / i can be respectively back-calculated. That is, the magnitude of v 2 / i is Z aba , v 1 / i
Of the magnitude When Z abs, can be expressed as Z aba = (Z a + Z b) / 2 Z abs = (Z a -Z b) / 2.
【００２０】さらに、インピーダンスベクトルＺに含ま
れる高調波分の基本波分に対する割合Ｚf とその高調波
次数ｎは、ｆ＝５０Ｈｚ基本波ベースでのＺa ，Ｚb 間
の移動時間をＴZab とすると、 Ｚf ＝Ｚaba ／Ｚabs Ｔzab ＝Ｔza−Ｔzb＝１／｛２・ｆ（ｎ−１）｝(s) ＝１０００／｛２・５０（ｎ−１）｝(ms) となり、これより高調波分の割合Ｚf とその次数ｎが算
出可能となる。Further, the ratio Z f of the harmonic component contained in the impedance vector Z to the fundamental component and its harmonic order n are the moving time between Z a and Z b on the basis of f = 50 Hz fundamental component, T Zab Then, Z f = Z aba / Z abs T zab = T za −T zb = 1 / {2 · f (n−1)} (s) = 1000 / {2 · 50 (n−1)} (ms ), The ratio of harmonic components Z f and its order n can be calculated.
【００２１】次に、本発明における演算処理の手順につ
いて、図２を参考に説明する。ステップ２１において、
図１のアナログ／ディジタル変換部２でサンプリングさ
れた電圧および電流データをＲＡＭ１０に格納する。次
にステップ２２でこのデータおよびこれより前に取り込
まれ格納してあったデータに基づき、インピーダンスベ
クトルが算出され、ＲＡＭ１０に格納される。なお、サ
ンプリングデータからベクトルを算出する方法は、従来
からのベクトル計算法に基づくものである。Next, the procedure of the arithmetic processing in the present invention will be described with reference to FIG. In step 21,
The voltage and current data sampled by the analog / digital converter 2 in FIG. 1 is stored in the RAM 10. Next, in step 22, an impedance vector is calculated based on this data and the data previously fetched and stored, and stored in the RAM 10. The method of calculating the vector from the sampling data is based on the conventional vector calculation method.
【００２２】すなわち、ある電圧サンプル値ｖ(m) より
ｎ回前のサンプル値をｖ(m-n) とすると、サンプリン
グ間隔が電気角３０゜の場合、 Ｖ2 ＝ｖ(m)2＋ｖ(m-3)2 Ｉ2 ＝ｉ(m)2＋ｉ(m-3)2 ＶＩcos θ＝ｖ(m)・ｉ(m) ＋ｖ(m-3)・ｉ(m-3) ＶＩsin θ＝ｖ(m-3)・ｉ(m) −ｖ(m)・ｉ(m-3) となり、インピーダンスＺ、抵抗Ｒ、リアクタンスＸ
は、 Ｚ2 ＝Ｖ2 ／Ｉ2 Ｒ2 ＝Ｚcos θ＝（ＶＩcos θ）／Ｉ2 Ｘ2 ＝Ｚsin θ＝（ＶＩsin θ）／Ｉ２ により算出される。That is, assuming that a sample value n times before a certain voltage sample value v (m) is v (mn), V 2 = v (m) 2 + v (m- 3) 2 I 2 = i (m) 2 + i (m-3) 2 VIcos θ = v (m) ・ i (m) + v (m-3) ・ i (m-3) VIsin θ = v (m- 3) ・ i (m) -v (m) ・ i (m-3), impedance Z, resistance R, reactance X
Is calculated by: Z 2 = V 2 / I 2 R 2 = Zcos θ = (VIcos θ) / I 2 X 2 = Zsin θ = (VIsin θ) / I 2 .
【００２３】続くステップ２３，２４で、これら算出し
た値のうち過去一定時間内に、すなわち事故発生からイ
ンピーダンスベクトルの軌跡がリレー動作領域を通過す
るのに充分な時間内における最大値および最小値が抽出
され、その値と発生した時刻とがステップ２５，２６で
それぞれ記憶される。そしてステップ２７でこれらの値
から前述の演算方法に基づき、高調波分の割合とその次
数が算出される。以上の演算処理により、電力系統から
の各種電気量から、インピーダンスに含まれる高調波分
の割合とその次数を算出することが可能となる。従っ
て、これに基づき特定された事故の発生地点が保護区間
内か否かが判断され、電力系統保護の要否が判定され
る。In the following steps 23 and 24, the maximum value and the minimum value of these calculated values within the past fixed time, that is, within the time sufficient for the locus of the impedance vector to pass through the relay operation area from the occurrence of the accident are determined. The extracted value and the time of occurrence are stored in steps 25 and 26, respectively. Then, in step 27, the ratio of the harmonic component and its order are calculated from these values based on the above-described calculation method. With the above calculation processing, it is possible to calculate the proportion of harmonics contained in impedance and its order from various amounts of electricity from the power system. Therefore, it is determined whether or not the accident occurrence point identified based on this is within the protection section, and whether or not the power system protection is necessary is determined.
【００２４】また、本発明のディジタルリレーが、図７
のような変圧器保護リレーとして使用される場合、図１
の演算処理部８において、差動電流中の基本波分に対す
る高調波分の割合が算出され、その結果に応じてリレー
の動作判定がなされる。今、電源側からＩ１ｆ，線路側
からＩnfの高調波分がリレーに取り込まれたとすると、
差動電流Ｉd は、Ｉd ＝Ｉ1f＋Ｉnfとなる。このＩd を
所定の電源基本波ベクトル（大きさ１，反時計方向に５
０回転／秒）で除算した演算ベクトルＩddを複素数を用
いて表現すると式（２）のようになる。式（２）におい
て、ωは電源の基本波角速度、ｔは時間、さらにｎは高
調波の次数をそれぞれ示している。The digital relay of the present invention is shown in FIG.
When used as a transformer protection relay such as
In the arithmetic processing unit 8, the ratio of the harmonic component to the fundamental component in the differential current is calculated, and the operation of the relay is determined according to the result. Now, assuming that the harmonic components of I 1f from the power source side and In f from the line side are taken in by the relay,
The differential current I d is I d = I 1f + I nf . This I d is set to a predetermined power source fundamental wave vector (magnitude 1, 5 in the counterclockwise direction).
When the operation vector I dd divided by 0 revolutions / second) is expressed using a complex number, it becomes as shown in Expression (2). In Expression (2), ω indicates the fundamental wave angular velocity of the power source, t indicates time, and n indicates the order of harmonics.
【００２５】[0025]
【数２】 [Equation 2]
【００２６】ここで、この式（２）の形を見ると、演算
ベクトルＩddは、固定ベクトルと回転ベクトルとによっ
て合成されたものであることがわかる。すなわち、Ｉ1f
は固定ベクトルを、またＩnfは反時計方向に回転するベ
クトルをそれぞれ意味しており、これをＲ−Ｘ座標に表
現すると図５のようになる。図５において、演算ベクト
ルＩddは、５ａ点で最大となり、５ｂ点で最小となる軌
跡を描くものであることがわかる。また、これらの各点
での演算ベクトルをＩddmax およびＩddmin とすると、 最大値：Ｉddmax ＝Ｉ1f＋Ｉnf 最小値：Ｉddmin ＝Ｉ1f−Ｉnf となる。Looking at the form of this equation (2), it can be seen that the operation vector I dd is a combination of a fixed vector and a rotation vector. That is, I 1f
Represents a fixed vector, and Inf represents a vector that rotates counterclockwise, which is expressed in RX coordinates as shown in FIG. In FIG. 5, it can be seen that the operation vector I dd draws a locus having a maximum at the point 5a and a minimum at the point 5b. Further, when the operation vectors at these points are I ddmax and I ddmin , the maximum value is I ddmax = I 1f + I nf The minimum value is I ddmin = I 1f −I nf .
【００２７】ここで、このＩddmax ，Ｉddmin 、および
それぞれのベクトルが発生した時間Ｔia ，Ｔib は、電
力系統から取り込んだ電流信号のサンプリングデータか
ら求めることが可能であることから、Ｉ1f，Ｉnfがそれ
ぞれ逆算可能となる。すなわち、Ｉ1fの大きさをＩ
dda 、Ｉnfの大きさをＩdds とすると、 Ｉdda ＝（Ｉddmax ＋Ｉddmin ）／２ Ｉdds ＝（Ｉddmax −Ｉddmin ）／２ と表すことができる。Since I ddmax and I ddmin and the times T ia and T ib at which the respective vectors occur can be obtained from the sampling data of the current signal taken from the power system, I 1f , I nf can be respectively back-calculated. That is, the size of I 1f is I
If the magnitudes of dda and I nf are I dds , then I dda = (I ddmax + I ddmin ) / 2 I dds = (I ddmax −I ddmin ) / 2 can be expressed.
【００２８】さらに、演算ベクトルＩddに含まれる高調
波分の基本波分に対する割合Ｉf とその次数ｎは、ｆ＝
５０Ｈｚ基本波ベースでの５ａ，５ｂ間の移動時間をＴ
iabとすると、 Ｉf ＝Ｉdds ／Ｉdda Ｔiab ＝Ｔia−Ｔib＝１／｛２・ｆ（ｎ−１）｝(s) ＝１０００／｛２・５０（ｎ−１）｝(ms) となり、これより高調波分の割合Ｉf とその次数ｎが算
出可能となる。Further, the ratio If of the harmonics contained in the operation vector Idd to the fundamental wave and its order n are f =
The moving time between 5a and 5b based on the 50 Hz fundamental wave is T
If iab , then I f = I dds / I dda T iab = T ia −T ib = 1 / {2 · f (n−1)} (s) = 1000 / {2 · 50 (n−1)} ( ms), from which the ratio If of harmonics and its order n can be calculated.
【００２９】次に、本発明における演算処理の手順につ
いて、図４を参考に説明する。ステップ４１において、
図１のアナログ／ディジタル変換部２でサンプリングさ
れた電流データをＲＡＭ１０に格納する。次にステップ
４２でこのデータおよびこれより前に取り込まれ格納し
てあったデータに基づき、演算ベクトルが前述のベクト
ル計算法により算出され、ＲＡＭ１０に格納される。続
くステップ４３，４４で、これら算出した値のうち過去
一定時間内に、すなわち事故発生から演算ベクトルの軌
跡がリレー動作領域を通過するのに充分な時間内におけ
る最大値および最小値が抽出され、その値と発生した時
刻とがステップ４５，４６でそれぞれ記憶される。そし
てステップ４７でこれらの値から前述の演算方法に基づ
き、高調波分の割合とその次数が算出される。Next, the procedure of the arithmetic processing in the present invention will be described with reference to FIG. In step 41,
The current data sampled by the analog / digital converter 2 in FIG. 1 is stored in the RAM 10. Next, in step 42, an operation vector is calculated by the above-described vector calculation method based on this data and the data previously fetched and stored, and stored in the RAM 10. In the following steps 43 and 44, the maximum value and the minimum value are extracted from the calculated values within the past fixed time, that is, within the time sufficient for the trajectory of the operation vector to pass through the relay operation area from the accident occurrence, The value and the time of occurrence are stored in steps 45 and 46, respectively. Then, in step 47, the ratio of harmonics and the order thereof are calculated from these values based on the above-described calculation method.
【００３０】以上の演算処理により、電力系統からの各
種電気量から、差動電流に含まれる高調波分の割合とそ
の次数を算出することが可能となる。従って、これに基
づき、この差動電流中の高調波分が、変圧器特有の単な
る電圧印可時の鉄心飽和による固有のものか、前述のよ
うなインダクタンス分Ｌあるいはコンデンサ分Ｃが増大
した系統における事故時のものかを判断することによ
り、変圧器事故発生の判定、すなわち電力系統保護の要
否が判定可能となる。By the above arithmetic processing, it becomes possible to calculate the ratio and the order of the harmonic components contained in the differential current from various electric quantities from the electric power system. Therefore, based on this, whether the harmonic component in the differential current is peculiar to the transformer due to the saturation of the iron core when voltage is applied or in the system in which the inductance component L or the capacitor component C is increased as described above. By determining whether or not it is at the time of an accident, it is possible to determine whether a transformer accident has occurred, that is, whether or not power system protection is necessary.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、電力系
統からサンプリングされた電圧および電流データに基づ
き、電圧ベクトルを電流ベクトルで除算したインピーダ
ンスベクトルを算出するベクトル演算手段を設けて、こ
のインピーダンスベクトルの最大値および最小値ならび
にその時刻を抽出し、このベクトルに含まれる高調波分
の割合とその次数を算出するようにしたので、インピー
ダンスベクトルの算出精度が改善される。従って、線路
側系統のインダクタンス分やコンデンサ分が増大してい
る系統に使用されている系統保護継電器において、事故
発生地点を特定する精度が向上するとともに、誤動作防
止のための強制抑止手段を必要とすることなく、系統保
護継電器の正確な動作判定が可能となるという顕著な効
果を奏するものである。As described above, according to the present invention, the vector calculating means for calculating the impedance vector by dividing the voltage vector by the current vector based on the voltage and current data sampled from the power system is provided, and the impedance is calculated. Since the maximum value and the minimum value of the vector and the time thereof are extracted and the ratio of the harmonic components contained in this vector and its order are calculated, the calculation accuracy of the impedance vector is improved. Therefore, in the system protection relay used in the system where the inductance and the capacitor of the line side system are increasing, the accuracy of identifying the accident occurrence point is improved and the forced deterrent means for preventing malfunction is required. Without doing so, it is possible to accurately determine the operation of the system protection relay, which is a remarkable effect.
【００３２】また、電力系統からサンプリングされた電
流データに基づき、電流ベクトルを電力系統の基本波基
準ベクトルで除算した演算ベクトルを算出するベクトル
演算手段を設けて、この演算ベクトルの最大値および最
小値ならびにその時刻を抽出し、このベクトルに含まれ
る高調波分の割合とその次数を算出するようにしたの
で、高調波分の判別精度が改善される。従って、変圧器
保護継電器において、変圧器特有の励磁突流現象に起因
する高調波分と、線路側系統のインダクタンス分やコン
デンサ分が増大している系統における事故時に発生する
高周波分とを精度よく判別することが可能となり、誤動
作防止のための強制抑止手段を必要とすることなく、変
圧器保護継電器の正確な動作判定が可能となるという顕
著な効果を奏するものである。Further, based on the current data sampled from the electric power system, vector operation means for calculating an operation vector by dividing the current vector by the fundamental wave reference vector of the electric power system is provided, and the maximum value and the minimum value of this operation vector are provided. Also, since the time is extracted and the ratio of the harmonic components contained in this vector and its order are calculated, the accuracy of discrimination of the harmonic components is improved. Therefore, in the transformer protection relay, it is possible to accurately distinguish between the harmonic component caused by the exciting surge current phenomenon peculiar to the transformer and the high frequency component generated at the time of an accident in the system where the line side system inductance and capacitor are increasing. Therefore, there is a remarkable effect that the operation of the transformer protection relay can be accurately determined without the need of the force suppression means for preventing malfunction.
【図１】本発明の一実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】本発明が系統保護リレーとして使用される場合
の、図１の演算処理部における演算処理手順を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing an arithmetic processing procedure in the arithmetic processing unit of FIG. 1 when the present invention is used as a system protection relay.
【図３】図２の手順により算出されるインピーダンスベ
クトルの軌跡を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a locus of an impedance vector calculated by the procedure of FIG.
【図４】本発明が変圧器保護リレーとして使用される場
合の、図１の演算処理部における演算処理手順を示す図
である。FIG. 4 is a diagram showing an arithmetic processing procedure in the arithmetic processing unit of FIG. 1 when the present invention is used as a transformer protection relay.
【図５】図４の手順により算出される演算ベクトルの軌
跡を示す図である。5 is a diagram showing a locus of a calculation vector calculated by the procedure of FIG.
【図６】系統保護リレーの接続状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a connection state of a system protection relay.
【図７】変圧器保護リレーの接続状態を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a connection state of a transformer protection relay.
【図８】従来のディジタルリレーにおける低次高調波分
を抽出するディジタルフィルタの利得／周波数特性を示
す図である。FIG. 8 is a diagram showing gain / frequency characteristics of a digital filter for extracting low-order harmonic components in a conventional digital relay.
【図９】従来の距離リレーにおける動作特性とインピー
ダンス軌跡を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing operating characteristics and impedance loci in a conventional distance relay.
１ ディジタルリレー ２ アナログ／ディジタル変換部 ７ ディジタル演算制御部 ８ 演算処理部 ９ ＲＯＭ １０ ＲＡＭ １１ 外部インターフェース １２ 電力系統 １３ 変流器 1 Digital Relay 2 Analog / Digital Converter 7 Digital Operation Control 8 Operation Processing 9 ROM 10 RAM 11 External Interface 12 Power System 13 Current Transformer
Claims (2)
量に対して演算を行うとともに、その演算結果に応じて
動作の要否を判定する保護継電器において、サンプリン
グされた電圧および電流データに基づき、電圧ベクトル
を電流ベクトルで除算したインピーダンスベクトルを算
出するベクトル演算手段と、前記インピーダンスベクト
ルの最大値および最小値ならびにその時刻をそれぞれ抽
出する抽出手段と、この抽出結果に基づき前記インピー
ダンスベクトルに含まれる高調波分の割合とその次数を
算出する高調波分算出手段とを備えることを特徴とする
保護継電器。1. A protection relay that performs calculation on various amounts of electricity sampled from a power system and determines whether or not operation is required based on the calculation result, based on sampled voltage and current data, and voltage vector. Is calculated by dividing the current vector by an impedance vector, a vector arithmetic means for extracting the maximum value and the minimum value of the impedance vector and its time, and a harmonic component contained in the impedance vector based on the extraction result. And a harmonic component calculating means for calculating the order thereof and a protection relay.
量に対して演算を行うとともに、その演算結果に応じて
動作の要否を判定する保護継電器において、サンプリン
グされた電流データに基づき、電流ベクトルを電力系統
の基本波基準ベクトルで除算した演算ベクトルを算出す
るベクトル演算手段と、前記演算ベクトルの最大値およ
び最小値ならびにその時刻をそれぞれ抽出する抽出手段
と、この抽出結果に基づき前記演算ベクトルに含まれる
高調波分の割合とその次数を算出する高調波分算出手段
とを備えることを特徴とする保護継電器。2. A protection relay that performs an operation on various electric quantities sampled from a power system and determines whether or not an operation is necessary according to the operation result, and outputs a current vector based on the sampled current data. Vector operation means for calculating the operation vector divided by the fundamental wave reference vector of the system, extraction means for extracting the maximum value and the minimum value of the operation vector and the time thereof, respectively, and included in the operation vector based on the extraction result A protective relay, comprising: a harmonic component ratio and a harmonic component calculating means for calculating the order thereof.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4263310A JP3003421B2 (en) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | Protective relay |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4263310A JP3003421B2 (en) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | Protective relay |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06121455A true JPH06121455A (en) | 1994-04-28 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3003421B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008521374A (en) * | 2004-11-18 | 2008-06-19 | ドン・エナジー・セールス・アンド・ディストリビューション・アクティーゼルスカブ | Compensation for a simple fiber optic Faraday effect sensor |
| US8447370B2 (en) | 2007-01-04 | 2013-05-21 | Bose Corporation | Microphone techniques |
| CN105226607A (en) * | 2015-10-22 | 2016-01-06 | 许继电气股份有限公司 | A kind of extra-high voltage direct-current layer-specific access system 100Hz harmonic protection method |
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| JPS61161922A (en) * | 1984-12-29 | 1986-07-22 | 株式会社東芝 | Protective relay |
-
1992
- 1992-10-01 JP JP4263310A patent/JP3003421B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN105226607B (en) * | 2015-10-22 | 2017-09-12 | 许继电气股份有限公司 | A kind of extra-high voltage direct-current layer-specific access system 100Hz harmonic protection methods |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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