JPS59789B2 - Reactance detection method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は送電線路等の短絡および地絡事故点までの距離
に比例するリアクタンス分を電流および電圧のディジタ
ル的処理により求めることにより事故点までの距離を判
断するリアクタンス検出方式に関する。Detailed Description of the Invention The present invention is a reactance detection method that determines the distance to a fault point by digitally processing current and voltage to obtain a reactance proportional to the distance to the fault point of a short circuit or ground fault in a power transmission line, etc. Regarding the method.

従来電力系統の保護および制御は電圧、電流のアナログ
量によつて行うことが一般的であつたが、近時は送電電
圧、容量の増大および長距離化等により多電気所情報を
用いた総合保護制御では電流電圧のディジタル的処理が
有効であり、このディジタル処理の実現化に向う傾向に
ある。Conventionally, power system protection and control were generally performed using analog quantities of voltage and current, but in recent years, due to increases in transmission voltage and capacity, as well as longer distances, it has become common practice to provide comprehensive protection and control using information from multiple electrical stations. Digital processing of current and voltage is effective in protection control, and there is a trend toward the realization of this digital processing.

従つて各電気所毎に行なわれるリアクタンス検出等の保
護もディジタル的に処理されることが要求される。本発
明は上記の点にかんがみてなされたもので、ディジタル
的に処理可能なリアクタンス検出方式を提供することを
目的とし以下これを説明する。第１図ａに本発明の原理
を膜間するための波形図を示し、をおよびｄにそのベク
トル図を、またｃにリアクタンス特性を示すＲ−Ｘ座標
を示す。第１図ａにおいて電流変成器より得られる電流
ｉを一定の同期した周期φで（１）、（２）、（３）・
・・のようにサンプリングしてディジタル変換する。今
電流ｉのサンプリング点（１）の時刻ｔｌにおけるサン
プリングディジタル量をｉｌとしｉｌよりφだけ後のサ
ンプリングディジタル量をｉ２とすれぱｉｌ■ＩＳｉｎ
ωｔｌ゜゜゜（１）ｉ２■Ｉｓｉｎ（ωを１＋φ）・・
・（２）またｉｌより２φ後のサンプリングディジタル
量をＩ，とすれば（２）式−（１）式をｌ′とすれば また（３）式−（１）式をｉ〃とすれば （４），（５）式よりｉより進んだ電流の一般式１．は
（ここでｎは現時点より前のサンプリング数で正の整数
（６）式より明らかな如く、ＪＯはｉに対して位相角Ｗ
だけ進みとなる。Therefore, protection such as reactance detection performed at each electric station is also required to be processed digitally. The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to provide a reactance detection method that can be processed digitally, and will be described below. FIG. 1a shows a waveform diagram for translating the principle of the present invention between membranes, and FIG. 1 shows a vector diagram thereof, and FIG. In Fig. 1a, the current i obtained from the current transformer is (1), (2), (3),
...Samples and converts to digital. Now let the sampling digital quantity at time tl of sampling point (1) of current i be il, and let the sampling digital quantity after il by φ be i2.
ωtl゜゜゜(1)i2■Isin(ω=1+φ)...
・(2) Also, if the sampling digital quantity after 2φ from il is I, then if equation (2) - (1) is l', and if equation (3) - (1) is i, then From equations (4) and (5), the general formula for the current that is more advanced than i is 1. (Here, n is the number of samplings before the current time and is a positive integer.As is clear from equation (6), JO is the phase angle W with respect to i.
Only progress will be made.

今ｎ＝１で、かつＯ＜優〈晋のとき、Ｗはより となる。Now when n=1 and O<Yu<Jin, W is more becomes.

このことは、現時点より１サンプリング前の０）Ｔ，を
基準としたときＷは進み角となり、第１図ｄのようにな
る。すなわち、ＩＳｉｎ（１）Ｔ，（１，）を基準に考
えると、現時点のサンプリング点の電流１，は優後のＩ
Ｓｉｎ（（ｔ）Ｔ，＋（Ｉ））となる。ここでｉ′は（
２）式−（１）式であるので−１ｓｉｎ０ｔ，とＩＳｉ
ｎ（（１）Ｔ，＋（！））の合成ベクトルｉｌとなり、
この角度は０ｔ１との間にｖの進み位相角となつている
。よつて０ｔ１＋優の現時点の電流１に対するｉ′の進
み角は９００−４であり、電流１に対し（９００−筈）
だけ位相詔進みとなりｉ′を整定リアクタンスにより決
まる定数（代）倍すればＫ・１１となり、第１図ｂのベ
クトル図に示すｉ（５Ｋ・１′の関係となる。第１図ｂ
で０図一優／２を示九リアクタンス特性を実現するため
には第１図ｂで（Ｋ−１′−ｕ／）の差演算を行い、こ
の差演算結果と電流Ｋ−１／のなす角が士９０度以内で
あることを判別すれば第１図ｃ（７）Ｒ−Ｘ図上で（１
）に示すリアクタンス特性を得ることができる。また第
１図ｂに示す如く電圧ｕに対し０で｛Ｋ−１／のベクト
ルがｉに対し（９０札噌勺だけ進んでいるとする｝だけ
遅れたｕ／を現時点の電圧ｕのデイジタル量とｎサンプ
ル前のデイジタル量とを加算することによつて求め（Ｋ
−１／−０／）の差ベクトルを作り、（Ｋ−１／− ０
／）とＫ− １′のなす位相角０／をＫ−１り（対し士
９００以内であることを判別すれば第１図Ｃの２に示す
リアクタンス特性を実現することができる。今現時点Ｔ
，の電圧ｕのサンプリングーデイジタル量を０１とし、
ｎサンプル前のサンプリングーデイジタル量をＶｎとす
る（７）式＋（８）式でｏより遅れた０．を求めるここ
ですなわち、Ｕ．はｕに対して位相角ｒだけ遅れとなる
。This means that when 0)T, which is one sampling before the current time, is used as a reference, W becomes an advanced angle, as shown in FIG. 1d. In other words, considering ISin(1)T,(1,) as a reference, the current 1 at the current sampling point is the dominant I
Sin((t)T,+(I)). Here i' is (
2) Equation - (1), so -1sin0t, and ISi
It becomes the composite vector il of n((1)T,+(!)),
This angle is an advanced phase angle of v between 0t1 and 0t1. Therefore, the lead angle of i' with respect to current 1 at the current time of 0t1 + Yu is 900-4, and with respect to current 1 (should be 900-)
If i' is multiplied by a constant (algebraic) determined by the settling reactance, it becomes K·11, resulting in the relationship of i(5K·1') shown in the vector diagram in Fig. 1b. Fig. 1b
In order to realize the reactance characteristic, calculate the difference between (K-1'-u/) in Figure 1b, and calculate the difference between this difference calculation result and the current K-1/. If it is determined that the angle is within 90 degrees, then (1
) can be obtained. In addition, as shown in Figure 1b, when the voltage u is 0, {assuming that the vector of K-1/ is ahead of i by 90 degrees}, u/ is expressed as the digital quantity of the current voltage u. and the digital quantity from n samples ago (K
-1/-0/) and create a difference vector of (K-1/- 0
If it is determined that the phase angle 0/ between K-1' and K-1' is within 900 of K-1, the reactance characteristic shown in 2 in Figure 1 C can be realized.
, the sampling-digital quantity of the voltage u of , is 01,
Sampling before n samples - Equation (7) + Equation (8) where the digital amount is Vn. In other words, U. is delayed by phase angle r with respect to u.

ｎ−１のときＵＯ二ｏ′とすれば第１図ａに示すｕ／が
求まりｕに対し（！）／２だけ遅れとなる。When n-1, if UO2o' is used, u/ shown in FIG. 1a is obtained, which lags u by (!)/2.

（６）式でｎ＝１のときは（９）式のｎも１とすれば、
第１図ｂに示すθ０を電流、電圧共に同一とすることが
できる。すなわちｎ＝１でも２でも前記（Ｋ−１′−υ
′）とＫ−１／のなす位相角θ５が±９０度以内にある
ことを判別すればＸ軸に直交するリアクタン性を実現す
ることができる。When n=1 in equation (6), if n in equation (9) is also set to 1, then
θ0 shown in FIG. 1b can be made the same for both current and voltage. In other words, whether n=1 or 2, the above (K-1'-υ
') and K-1/ is within ±90 degrees, it is possible to realize reactance perpendicular to the X axis.

以上は電流デイジタル量を進み量に変換してＲ−Ｘ図上
に第１図ｃの線に示すリアクタンス特性および電流デイ
ジタル量を進み量に変換すると同時に電圧デイジタル量
を遅れ量に変換して第１図ｃの線２に示すリアクタンス
特性を実現する方法について述べたが進み量に変換する
引算および加算の所定間隔数ｎを変えれば第１図ｃの線
３，４に示すリアクタンス特性を実現でき、電圧デイジ
タル量を進み量に変換し電流デイジタル量を遅れ量に変
換すれば第１図ｃの線５，６に示すリアクタンス特性が
実現できる。The above describes the reactance characteristics shown by the line c in Figure 1 on the R-X diagram by converting the current digital amount into a lead amount, and converting the current digital amount into a lead amount and simultaneously converting the voltage digital amount into a delay amount. We have described a method for realizing the reactance characteristics shown in line 2 in Figure 1c, but by changing the predetermined interval number n of subtraction and addition for converting into advance amounts, we can achieve the reactance characteristics shown in lines 3 and 4 in Figure 1c. By converting the voltage digital amount into a lead amount and the current digital amount into a delay amount, the reactance characteristics shown by lines 5 and 6 in FIG. 1c can be realized.

第２図により代表例として第１図ｃの線２に示すＸ軸と
直交するリアクタンス特性を得る位相角θ５の判別法に
ついて説明する。第１図ｃに示す線１，３，４，５，６
などのリアクタンス特性も以下に記述したことと同様の
方法で位相角の判別が可能である。第２図は前記Ｋ−１
′−５とＫ−１／のなす角θ５とした場合の波形図であ
る。Referring to FIG. 2, as a representative example, a method for determining the phase angle θ5 to obtain a reactance characteristic perpendicular to the X-axis shown by line 2 in FIG. 1 will be described. Lines 1, 3, 4, 5, 6 shown in Figure 1c
It is also possible to determine the phase angle of reactance characteristics such as . Figure 2 shows the above K-1
5 is a waveform diagram when the angle θ5 formed by '-5 and K-1/ is taken as θ5.

第２図で１，２，３は任意のサンプリング点を示す。In FIG. 2, 1, 2, and 3 indicate arbitrary sampling points.

１におけるＫ−１／−υ７＝ａのデイジタル量をＡｌ，
２におけるそれをＡ２，３におけるデイジタル量をＡ３
とし、Ｋ−１１＝ｂの１，２，３における上記対応デイ
ジタル量をＢｌ，ｂ２，ｂ３とすればａ１×ｂ１−ＹＸ
ａ２×Ｂ２ｘａ３×Ｂ３＝ＲｃＯｓθζ・・・・・・・
・・・・（代）（代）式が成立する。Let the digital quantity of K-1/-υ7=a in 1 be Al,
The digital quantity in 2 is A2, and the digital quantity in 3 is A3.
If the above corresponding digital quantities at 1, 2, and 3 of K-11=b are Bl, b2, and b3, then a1×b1-YX
a2×B2xa3×B3=RcOsθζ・・・・・・・
...(substitution)(substitution) formula holds true.

すなわちＫ−１′−υ７の差ベクトルのデイジタル量と
Ｋ−１／のデイジタル量の積を第２図に示すサンプリン
グ点１，２，３でそれぜれ求め、２番目の積値Ａ２×Ｂ
２にはサンプリング間隔φで定まる定数Ｙを乗じ引算（
他は加算）することによりサンプリング間隔φおよびＡ
，ｂ波形の実効値で定まる定数Ｒ．（５ａとｂのなす角
θ５の余弦（ＣＯｓθ●の積が求まる。よつて（代）式
の結果が正か負かの判別により正の場合はθ７は絶対値
９０度以下であり、負の場合は絶対値９０度以上である
ことが判り、第１図Ｃの２に示すリアクタンス特性を実
現することができる。That is, the product of the digital quantity of the difference vector of K-1'-υ7 and the digital quantity of K-1/ is obtained at sampling points 1, 2, and 3 shown in FIG. 2, and the second product value A2×B
2 is multiplied by a constant Y determined by the sampling interval φ and subtracted (
(others are addition), the sampling interval φ and A
, a constant R determined by the effective value of the b waveform. (The product of the cosine (COsθ●) of the angle θ5 formed by 5a and b is found. Therefore, if the result of the (alternative) equation is positive by determining whether it is positive or negative, then θ7 is less than the absolute value of 90 degrees, and the negative In this case, it is found that the absolute value is 90 degrees or more, and it is possible to realize the reactance characteristic shown in 2 in FIG. 1C.

第３図は本発明の一実施例を示すプロツク図であり、１
は送電線路、２は電流変成器、３は電圧変成器を示す。FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
indicates a power transmission line, 2 indicates a current transformer, and 3 indicates a voltage transformer.

それぞれの変成器２，３で得られた電流１、電圧υはア
ナログーデイジタル変換器４および５によりデイジタル
量に変換される。デイジタル量となつた電流は差演算回
路６により一定数前（実施例では１サンプル前）のデイ
ジタル量を現時点のデイジタル量より引算し、電流ｉよ
り進んだｉ／を求め、乗算器８によりｉ′を整定インピ
ーダンスによつて定まる定数（代）倍する。他方電圧υ
は加算器７により現時点のデイジタル量に一定数前（実
施例では１サンプル前）のデイジタル量を加算し、υ７
を求めて引算器９により上記Ｋ倍されたＫ−１′とυ７
の引算を行ないＫ・１／−υ５の差演算を行なう。１０
は積差加算器路で、積算を行なう積算器と、減算を行な
う減算部と、加算を行なう加算部よりなり、この積差和
算回路１０で乗算器８で得られた結果と引算器９で得ら
れた結果により（代）式に示す積差和の演算を行なう。The current 1 and voltage υ obtained by the respective transformers 2 and 3 are converted into digital quantities by analog-digital converters 4 and 5. The current that has become a digital quantity is calculated by subtracting the digital quantity a certain number of times ago (one sample ago in the embodiment) from the current digital quantity by the difference calculation circuit 6 to obtain i/ which is more advanced than the current i, and then by the multiplier 8. Multiply i' by a constant determined by the settling impedance. The other voltage υ
Adds the digital amount a certain number of times ago (one sample ago in the example) to the current digital amount by the adder 7, and then υ7
K-1' and υ7 multiplied by K by the subtracter 9
, and performs a difference calculation of K·1/−υ5. 10
is a product-subtractor adder path, which consists of an integrator that performs integration, a subtracter that performs subtraction, and an adder that performs addition. Based on the result obtained in step 9, the sum of products and differences shown in equation (substitution) is calculated.

積差和算回路１０の結果は正負判別回路１１により正ま
たは負の判別が行なわれ、正の場合に動作信号が出るよ
うにすればリアクタンス一定値以下で動作するリアクタ
ンスリレーを実現できる。一般にアナログリレーにおい
ては、リアクタンスＪＸをリレーで整定する場合、リア
クトルＸに電流１を流してＪＸＩなるベクトル量を作り
出し、このＪＸＩと電圧の比較よりリアクタンス特性を
得ている。The result of the product-difference summing circuit 10 is determined to be positive or negative by a positive/negative determining circuit 11, and if the result is positive, an operating signal is output, thereby realizing a reactance relay that operates at a reactance constant value or less. Generally, in an analog relay, when the reactance JX is set by the relay, a current of 1 is passed through the reactor X to create a vector quantity called JXI, and the reactance characteristic is obtained by comparing this JXI and the voltage.

この手法を用いてアナログリレーに代えてデイジタルリ
レ一とする場合も当然のことながらアナログリレー同様
ＪＸＩをアナログ量で作り、これをデイジタル変換して
デイジタル量でリアクタンス特性を得ることも可能とな
る。しかし、この場合デイジタルリレ一としても９００
の遅れが生ずることになる。本発明は、デイジタル量を
変形することによりＪＸＩと等価なＫｉ′をデイジタル
信号で直接得ているのでアナログ量のＪＸＩを得る必要
がなく、しかもわずか２サンプリングの信号でＫｉ／を
求めているのでリアクタンス特性は３サンプリングの高
速にて得られるものである。When using this method to replace an analog relay with a digital relay, it is of course possible to create JXI in an analog quantity and convert it into a digital value to obtain reactance characteristics in a digital quantity. However, in this case, it is 900 as a digital relay.
This will result in a delay. In the present invention, Ki' equivalent to JXI is directly obtained as a digital signal by transforming the digital quantity, so there is no need to obtain analog quantity JXI, and moreover, Ki/ is obtained using only two sampling signals. The reactance characteristics are obtained at a high speed of 3 samplings.

このように本発明では３〜４サンプリングのデイジタル
量により送電線路等のリアクタンスが整定値に対して大
きいか小さいかを判別でき、サンプリング間隔を電気角
１５い程度とすれば５ｍｓ以内の高速度で動作するリア
クタンスリレーを実現することができる。In this way, in the present invention, it is possible to determine whether the reactance of a power transmission line, etc. is large or small with respect to a set value by using the digital quantity of 3 to 4 samplings, and if the sampling interval is about 15 electrical degrees, it can be determined at a high speed within 5 ms. A working reactance relay can be realized.

デイジタル演算処理はデイジタル専用ハードウエアで実
現できるのは匁論のこと、ミニコンピユータ、マイクロ
コンピユータによつても実現できる。It is a theory that digital arithmetic processing can be realized with digital-only hardware, but it can also be realized with minicomputers and microcomputers.

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

第１図は本発明の原理を説明するためのもので、ａは波
形図、ｂはベクトル図、ｃはＲ−Ｘ図、ｄはベクトル図
、第２図は位相角判別の原理を説明するための波形図、
第３図は本発明の一実施例を説明するプロツク結線図。 １は送電線図、２は電流変成器、３は電圧変成器、４，
５はアナログデイジタル変換器、６は差演算回路、７は
加算器、８は乗算、９は引算器、１０は積差和算回路、
１１は正負判別回路を示す。Figure 1 is for explaining the principle of the present invention, where a is a waveform diagram, b is a vector diagram, c is an RX diagram, d is a vector diagram, and Figure 2 explains the principle of phase angle discrimination. waveform diagram for,
FIG. 3 is a block wiring diagram illustrating an embodiment of the present invention. 1 is a power transmission diagram, 2 is a current transformer, 3 is a voltage transformer, 4,
5 is an analog-digital converter, 6 is a difference calculation circuit, 7 is an adder, 8 is a multiplier, 9 is a subtracter, 10 is a product-difference summation circuit,
Reference numeral 11 indicates a positive/negative discrimination circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ 電力系統より得た電流および電圧のアナログ量を所
定の間隔でサンプリングしてディジタル量に変換し、こ
の変換されたディジタル量のうち一方のディジタル量は
所定サンプリング数の間隔毎に差演算して一定の進み量
に変換して信号ｂを得ると共に、前記変換された他方の
ディジタル量は所定サンプリング数の間隔毎に加算して
前記進み量に変換された値より減算して信号ａを得ると
共に、この減算で得られた値ａと前記進み量に変換され
た値ｂとを積算部にて夫々各サンプリング毎求めて積算
し、現在のサンプリング点の積値より１サンプリング前
の積値にサンプリング間隔で定まる定数を積算し、積算
部にて現時点のサンプリング定数より前記定数を積算し
た積値を減算し、更に減算された値に２サンプリング前
の積値を加算部にて加算演算し、演算結果により整定リ
アクタンスに対する大小を判別するようにしたことを特
徴とするリアクタンス検出方式。1. Analog quantities of current and voltage obtained from the power system are sampled at predetermined intervals and converted into digital quantities, and one of the converted digital quantities is subjected to difference calculation at intervals of a predetermined number of samplings. The other converted digital quantity is added at intervals of a predetermined sampling number and subtracted from the value converted to the advance amount to obtain a signal a. , the value a obtained by this subtraction and the value b converted to the advance amount are obtained and integrated for each sampling in the integrating section, and the product value is sampled at the product value one sampling before the product value at the current sampling point. A constant determined by the interval is integrated, the integration unit subtracts the product value obtained by integrating the constant from the current sampling constant, and the addition unit adds the product value from two samplings ago to the subtracted value, and calculates A reactance detection method characterized in that the magnitude of the settling reactance is determined based on the result.