JPS6248451B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6248451B2 JPS6248451B2 JP4622180A JP4622180A JPS6248451B2 JP S6248451 B2 JPS6248451 B2 JP S6248451B2 JP 4622180 A JP4622180 A JP 4622180A JP 4622180 A JP4622180 A JP 4622180A JP S6248451 B2 JPS6248451 B2 JP S6248451B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- sampling
- ground fault
- data
- alternating current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、送配電系統の保護を行う地絡相選別
継電器に関し、特に一端電源の系統に適用して好
適なものである。
継電器に関し、特に一端電源の系統に適用して好
適なものである。
従来のアナログ形式の地絡相選別継電器は、配
電系統の地絡に対する応答速度が60〜100ミリ秒
程度であり、事故時の波及度から見て満足し得る
ものではない。また、デジタル形式の地絡相選別
継電器についても開発がなされているが、位相検
出期間として、少なくとも基本周波数の1/2サイ
クルの時間を必要としており、さらに高速処理が
要望されているのが現状である。従つて、デジタ
ル演算処理による保護継電方式が実現されつつあ
るなかで、これに対処し得る地絡相継電器が要求
されている。
電系統の地絡に対する応答速度が60〜100ミリ秒
程度であり、事故時の波及度から見て満足し得る
ものではない。また、デジタル形式の地絡相選別
継電器についても開発がなされているが、位相検
出期間として、少なくとも基本周波数の1/2サイ
クルの時間を必要としており、さらに高速処理が
要望されているのが現状である。従つて、デジタ
ル演算処理による保護継電方式が実現されつつあ
るなかで、これに対処し得る地絡相継電器が要求
されている。
本発明の目的は、上述のような状況に鑑み、応
答速度が早く、デジタル演算処理ができる地絡相
選別継電器を提供することにある。
答速度が早く、デジタル演算処理ができる地絡相
選別継電器を提供することにある。
本発明の地絡相選別継電器は、送配電系統から
交流量の瞬時値をサンプリングして保持するサン
プリングホールド手段と、該サンプリングホール
ド手段におけるサンプリング瞬時およびサンプリ
ング間隔Δｔを決めるサンプリングパルスを発生
し、前記サンプリングホールド手段に供給する発
生手段と、前記サンプリングホールド手段に保持
された前記交流量の瞬時値をデジタル信号に変換
してデータ処理手段に出力するアナログ・デジタ
ル変換手段と、前記交流量のうち基準交流量およ
び零相交流量に対応する前記アナログ・デジタル
変換手段の出力デジタル量から、それぞれの位相
αについて、 α＝cot-1（Ｂ／Ａ−Ｃ１／Ｃ２） （但し、Ａは前記交流量の零点通過時からの時間
ｔにおけるデジタル量、Ｂは時刻ｔ＋Δｔのデジ
タル量、C1およびC2は定数） の演算を実行し、前記基準交流量と前記零相交流
量の位相差を求めて地絡相選別を行うデータ処理
手段とを具備することを特徴とするものである。
交流量の瞬時値をサンプリングして保持するサン
プリングホールド手段と、該サンプリングホール
ド手段におけるサンプリング瞬時およびサンプリ
ング間隔Δｔを決めるサンプリングパルスを発生
し、前記サンプリングホールド手段に供給する発
生手段と、前記サンプリングホールド手段に保持
された前記交流量の瞬時値をデジタル信号に変換
してデータ処理手段に出力するアナログ・デジタ
ル変換手段と、前記交流量のうち基準交流量およ
び零相交流量に対応する前記アナログ・デジタル
変換手段の出力デジタル量から、それぞれの位相
αについて、 α＝cot-1（Ｂ／Ａ−Ｃ１／Ｃ２） （但し、Ａは前記交流量の零点通過時からの時間
ｔにおけるデジタル量、Ｂは時刻ｔ＋Δｔのデジ
タル量、C1およびC2は定数） の演算を実行し、前記基準交流量と前記零相交流
量の位相差を求めて地絡相選別を行うデータ処理
手段とを具備することを特徴とするものである。
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図は、本発明による地絡相選別継電器の構
成の一例を示すものである。この地絡相選別継電
器は、所定のデジタル演算処理を行うために、サ
ンプリングホールド器１、サンプリングパルス発
生器２、マルチプレクサ３、Ａ／Ｄ（アナログ・
デジタル）変換器４、データ処理装置５および入
出力装置６からなる。サンプリングホールド器１
はサンプリングパルス発生器２によるサンプリン
グパルスにもとづいて、送配電系統からの電流お
よび電圧の瞬時値を同時にサンプリングし保持す
る。そして、そのデータは、順次マルチプレクサ
３を介してＡ／Ｄ変換器４に供給され、ここでデ
ジタル信号に変換される。データ処理装置５は、
プロセツサ１１、RAM１２、ROM１３および割
算器１４を有している。ROM１３はプロセツサ
１１のデータ処理を制御するマイクロプログラム
を保有し、RAM１２はプロセツサ１１による演
算データを格納し、さらに割算器１４は後述する
演算を高速で実行するために設けられている。入
出力装置６は、地絡相選別継電器の整定値の入力
および地絡相選別出力を処理するものである。
成の一例を示すものである。この地絡相選別継電
器は、所定のデジタル演算処理を行うために、サ
ンプリングホールド器１、サンプリングパルス発
生器２、マルチプレクサ３、Ａ／Ｄ（アナログ・
デジタル）変換器４、データ処理装置５および入
出力装置６からなる。サンプリングホールド器１
はサンプリングパルス発生器２によるサンプリン
グパルスにもとづいて、送配電系統からの電流お
よび電圧の瞬時値を同時にサンプリングし保持す
る。そして、そのデータは、順次マルチプレクサ
３を介してＡ／Ｄ変換器４に供給され、ここでデ
ジタル信号に変換される。データ処理装置５は、
プロセツサ１１、RAM１２、ROM１３および割
算器１４を有している。ROM１３はプロセツサ
１１のデータ処理を制御するマイクロプログラム
を保有し、RAM１２はプロセツサ１１による演
算データを格納し、さらに割算器１４は後述する
演算を高速で実行するために設けられている。入
出力装置６は、地絡相選別継電器の整定値の入力
および地絡相選別出力を処理するものである。
この地絡相選別継電器において、いま送配電系
統から取り込まれる電圧あるいは電流の波高値を
Ep、基本周波数を、その零点通過時を基準と
してサンプリングホールド器１がサンプリングパ
ルス発生器２からのパルスにより時刻Δｔごとに
当該瞬時値をサンプルし、その値を保持する。こ
こで保持されている各々の電圧および電流値はマ
ルチプレクサ３によりクロツクパルス（図示せ
ず）に基づいて順次Ａ／Ｄ変換器４に送られる。
そして、Ａ／Ｄ変換器４は、電圧および電流の瞬
時値をデジタルデータに変換し、データ処理装置
５に供給する。データ処理装置５は、時刻Δｔご
とのデータにもとづいて、各々の電圧および電流
値の位相を算出する。そこで、いま零点通過時か
らの時間ｔにおける瞬時値をＡ、位相をαとし、
時刻ｔ＋Δｔの瞬時値をＢ、位相をα＋Δαとす
ると、次のようにして位相αを求めることができ
る。まず、瞬時値Ａ、Ｂは Ａ＝Ep sinα …(1) Ｂ＝Ep sin（α＋Δα） …(2) であるから、(1)、(2)式より Ｂ／Ａ＝Ｅｐ ｓｉｎ（α＋Δα）／Ｅｐ ｓｉｎα ＝ｓｉｎαｃｏｓΔα＋ｃｏｓαｓｉｎΔα／ｓｉｎ
α…(3) が求まる。ここで、Δαは時間Δｔと周波数か
ら既知であり、一定であるから、 とおくと、(3)式は Ｂ／Ａ＝C1＋ｃｏｓα／ｓｉｎαC2＝C1＋C2cotα…(
5) となる。従つて、この(5)式から、位相αが α＝cot-1（Ｂ／Ａ−Ｃ１／Ｃ２） …(6) として求めることができる。ただし、cotαはα
とα＋180゜では同じ値をとるため、瞬時値Ａが
負極性（sinα＜０）のときは、αに180゜を加え
るような処理をする。このようにして、１入力量
（交流量）の位相を検出することができるが、本
発明は上述の方法を２入力量について適用し、そ
れぞれの位相を求めて、その差をとることにより
位相差を求めて地絡相選別を行うものである。す
なわち、基準電圧を、例えばａ相電圧とすると、
第２図に示すように、ａ相電圧Ｖ〓ａに対して、零
相電圧Ｖ〓ｏの位相が０゜〜90゜の遅れの範囲であ
れば、ａ相地絡、30゜〜120゜の進みの範囲であ
ればｂ相地絡、さらに150゜〜240゜の範囲であれ
ばｃ相地絡と判断することによつて、それぞれの
地絡相選別ができる。但し、上述の範囲のどの位
相になるかは、故障点抵抗Rgの大きさによつて
きまる。実際には検出端および装置の誤差などを
考慮に入れ、０〜360゜の範囲を、ａ相電圧Ｖ〓ａ
に対して、15゜、135゜および255゜の進み位相に
３分割して零相電圧Ｖ〓ｏがどの範囲にあるかによ
つて地絡相選別を行う。また、基準電圧はａ相電
圧のみでなく、ｂ相およびｃ相電圧あるいは各線
間電圧であつてもよいが、前述のようにしてきめ
た３分割の位相の境界地は、それぞれ異なつたも
のとなる。その基準電圧は、送配電系統が健全な
時の電圧であり、事故発生前から常時検出でき、
これをRAM１２に貯えておき、事故後に零相電
圧Ｖ〓ｏのみの位相を検出することによつて地絡相
選別ができるが、その位相も厳密な数値ではな
く、範囲がわかれば所期の目的を達成することが
できる。いま、時刻ｔo-1とｔoの間でａ相地絡が
生じたとすると、第３図ＡおよびＢに示すよう
に、ａ相電圧Ｖ〓ａの位相が変化するとともに、零
相電圧Voが発生する。既述したように、ａ相電
圧Ｖ〓ａの瞬時値のデータは、サンプリング時間間
隔ΔｔごとにRAM１２に貯えているから、時刻
ｔoおよびｔo+1に相当する、例えば１サイクル前
のデータＶao-12およびＶao-11がRAM１２から得
られるから、その位相αvaは(6)式から、 αva＝cot-1（Ｖａｏ−１１／Ｖａｏ−１２）−Ｃ１／
Ｃ２…(7) となる。また、零相電圧Ｖ〓ｏのその時刻の位相α
vpは、瞬時値ＶpoおよびＶpo+1を(6)式に代入し
て、 αvp＝cot-1（Ｖｐｏ＋１／Ｖｐｏ）−Ｃ２／Ｃ２…(
8) となる。そして、その位相差＝αvp−αvaが、
225゜から反時計回りで15゜までの範囲にあり、 cot＞cot15゜で、かつsin＞０ …(9) あるいは、 cot＜cot225゜で、かつsin＜０ …(10) となる。この演算は、データ処理装置５（第１
図）が次のように実行する。まず、ROM１３の
マイクロインストラクシヨンにもとづいて、
CPU１１がRAM１２からａ相電圧の瞬時値のデ
ータＶao-12およびＶao-11を読み出し、｛（Ｖao-1
１／Ｖao-12）−C1｝／C2の演算を割算器１４に実
行させる。次いで、CPU１１はその演算結果か
らａ相電圧の時刻ｔoおよびｔo+1における位相α
aoを求め、RAM１２に格納する。同様にして、
零相電圧の位相αvpを得たのち、CPU１１は位相
差の演算を実行して、地絡相選別信号を入出力
装置６に出力する。ここで、上述の演算処理のう
ち、零相電圧の位相αvpに関する｛（Ｖpo+1／Ｖp
ｏ）−C1｝／C2の演算処理の一例を第４図により
説明する。いま、割算器１４の出力データ｛（Ｖp
ｏ＋１／Ｖpo）−C1｝／C2をＭとすると、第４図に示
すように、データＭを、例えば0.05毎に分け、そ
の値がＭ＜0.05のとき０、0.05Ｍ＜0.1のとき
１、…のように、データＭを20倍した数値にもと
づいてRAM１２のアドレスとする。（但し、第４
図のRAM１２のアドレスは16進表示をしてい
る。）そして、このようにして指定されるRAM１
２のアドレスに、データＭに対応する位相αvp、
つまりcot-1Mのデータを格納しておくことによ
り、割算器１４の出力データから、位相データを
求めることができる。例えば、時刻ｔoとｔo+1の
データにもとづく割算器１４の出力データＭがＭ
＝1.25であるとすれば、RAM１２のアドレスは
××14（16進表示）となり、RAM１２の位相デ
ータから、位相αvpは45゜であることがわかる。
第４図で示している位相データは、sinαvp＞０
の場合だけであるが、sinαvp＜０の場合は、sin
αvp＞０の位相データに180゜を加えるようにす
ればよい。なお、基準電圧としてab線間電圧を
用いると、地絡事故が生じても、その位相は変化
しないため、事故時のサンプリングデータを使つ
て位相データを求め、零相電圧の位相データと比
較して、位相差を求めることができる。
統から取り込まれる電圧あるいは電流の波高値を
Ep、基本周波数を、その零点通過時を基準と
してサンプリングホールド器１がサンプリングパ
ルス発生器２からのパルスにより時刻Δｔごとに
当該瞬時値をサンプルし、その値を保持する。こ
こで保持されている各々の電圧および電流値はマ
ルチプレクサ３によりクロツクパルス（図示せ
ず）に基づいて順次Ａ／Ｄ変換器４に送られる。
そして、Ａ／Ｄ変換器４は、電圧および電流の瞬
時値をデジタルデータに変換し、データ処理装置
５に供給する。データ処理装置５は、時刻Δｔご
とのデータにもとづいて、各々の電圧および電流
値の位相を算出する。そこで、いま零点通過時か
らの時間ｔにおける瞬時値をＡ、位相をαとし、
時刻ｔ＋Δｔの瞬時値をＢ、位相をα＋Δαとす
ると、次のようにして位相αを求めることができ
る。まず、瞬時値Ａ、Ｂは Ａ＝Ep sinα …(1) Ｂ＝Ep sin（α＋Δα） …(2) であるから、(1)、(2)式より Ｂ／Ａ＝Ｅｐ ｓｉｎ（α＋Δα）／Ｅｐ ｓｉｎα ＝ｓｉｎαｃｏｓΔα＋ｃｏｓαｓｉｎΔα／ｓｉｎ
α…(3) が求まる。ここで、Δαは時間Δｔと周波数か
ら既知であり、一定であるから、 とおくと、(3)式は Ｂ／Ａ＝C1＋ｃｏｓα／ｓｉｎαC2＝C1＋C2cotα…(
5) となる。従つて、この(5)式から、位相αが α＝cot-1（Ｂ／Ａ−Ｃ１／Ｃ２） …(6) として求めることができる。ただし、cotαはα
とα＋180゜では同じ値をとるため、瞬時値Ａが
負極性（sinα＜０）のときは、αに180゜を加え
るような処理をする。このようにして、１入力量
（交流量）の位相を検出することができるが、本
発明は上述の方法を２入力量について適用し、そ
れぞれの位相を求めて、その差をとることにより
位相差を求めて地絡相選別を行うものである。す
なわち、基準電圧を、例えばａ相電圧とすると、
第２図に示すように、ａ相電圧Ｖ〓ａに対して、零
相電圧Ｖ〓ｏの位相が０゜〜90゜の遅れの範囲であ
れば、ａ相地絡、30゜〜120゜の進みの範囲であ
ればｂ相地絡、さらに150゜〜240゜の範囲であれ
ばｃ相地絡と判断することによつて、それぞれの
地絡相選別ができる。但し、上述の範囲のどの位
相になるかは、故障点抵抗Rgの大きさによつて
きまる。実際には検出端および装置の誤差などを
考慮に入れ、０〜360゜の範囲を、ａ相電圧Ｖ〓ａ
に対して、15゜、135゜および255゜の進み位相に
３分割して零相電圧Ｖ〓ｏがどの範囲にあるかによ
つて地絡相選別を行う。また、基準電圧はａ相電
圧のみでなく、ｂ相およびｃ相電圧あるいは各線
間電圧であつてもよいが、前述のようにしてきめ
た３分割の位相の境界地は、それぞれ異なつたも
のとなる。その基準電圧は、送配電系統が健全な
時の電圧であり、事故発生前から常時検出でき、
これをRAM１２に貯えておき、事故後に零相電
圧Ｖ〓ｏのみの位相を検出することによつて地絡相
選別ができるが、その位相も厳密な数値ではな
く、範囲がわかれば所期の目的を達成することが
できる。いま、時刻ｔo-1とｔoの間でａ相地絡が
生じたとすると、第３図ＡおよびＢに示すよう
に、ａ相電圧Ｖ〓ａの位相が変化するとともに、零
相電圧Voが発生する。既述したように、ａ相電
圧Ｖ〓ａの瞬時値のデータは、サンプリング時間間
隔ΔｔごとにRAM１２に貯えているから、時刻
ｔoおよびｔo+1に相当する、例えば１サイクル前
のデータＶao-12およびＶao-11がRAM１２から得
られるから、その位相αvaは(6)式から、 αva＝cot-1（Ｖａｏ−１１／Ｖａｏ−１２）−Ｃ１／
Ｃ２…(7) となる。また、零相電圧Ｖ〓ｏのその時刻の位相α
vpは、瞬時値ＶpoおよびＶpo+1を(6)式に代入し
て、 αvp＝cot-1（Ｖｐｏ＋１／Ｖｐｏ）−Ｃ２／Ｃ２…(
8) となる。そして、その位相差＝αvp−αvaが、
225゜から反時計回りで15゜までの範囲にあり、 cot＞cot15゜で、かつsin＞０ …(9) あるいは、 cot＜cot225゜で、かつsin＜０ …(10) となる。この演算は、データ処理装置５（第１
図）が次のように実行する。まず、ROM１３の
マイクロインストラクシヨンにもとづいて、
CPU１１がRAM１２からａ相電圧の瞬時値のデ
ータＶao-12およびＶao-11を読み出し、｛（Ｖao-1
１／Ｖao-12）−C1｝／C2の演算を割算器１４に実
行させる。次いで、CPU１１はその演算結果か
らａ相電圧の時刻ｔoおよびｔo+1における位相α
aoを求め、RAM１２に格納する。同様にして、
零相電圧の位相αvpを得たのち、CPU１１は位相
差の演算を実行して、地絡相選別信号を入出力
装置６に出力する。ここで、上述の演算処理のう
ち、零相電圧の位相αvpに関する｛（Ｖpo+1／Ｖp
ｏ）−C1｝／C2の演算処理の一例を第４図により
説明する。いま、割算器１４の出力データ｛（Ｖp
ｏ＋１／Ｖpo）−C1｝／C2をＭとすると、第４図に示
すように、データＭを、例えば0.05毎に分け、そ
の値がＭ＜0.05のとき０、0.05Ｍ＜0.1のとき
１、…のように、データＭを20倍した数値にもと
づいてRAM１２のアドレスとする。（但し、第４
図のRAM１２のアドレスは16進表示をしてい
る。）そして、このようにして指定されるRAM１
２のアドレスに、データＭに対応する位相αvp、
つまりcot-1Mのデータを格納しておくことによ
り、割算器１４の出力データから、位相データを
求めることができる。例えば、時刻ｔoとｔo+1の
データにもとづく割算器１４の出力データＭがＭ
＝1.25であるとすれば、RAM１２のアドレスは
××14（16進表示）となり、RAM１２の位相デ
ータから、位相αvpは45゜であることがわかる。
第４図で示している位相データは、sinαvp＞０
の場合だけであるが、sinαvp＜０の場合は、sin
αvp＞０の位相データに180゜を加えるようにす
ればよい。なお、基準電圧としてab線間電圧を
用いると、地絡事故が生じても、その位相は変化
しないため、事故時のサンプリングデータを使つ
て位相データを求め、零相電圧の位相データと比
較して、位相差を求めることができる。
上述したように、本発明によれば、デジタル演
算処理を行い、しかも配電系統などの地絡に対す
る応答速度は、サンプリング時間間隔をΔｔとす
ると、２Δｔでよいことになるからきわめて高速
の地絡相選別継電器が提供できる。
算処理を行い、しかも配電系統などの地絡に対す
る応答速度は、サンプリング時間間隔をΔｔとす
ると、２Δｔでよいことになるからきわめて高速
の地絡相選別継電器が提供できる。
第１図は本発明による地絡相選別器の一実施例
を示すブロツク図、第２図は１線地絡相選別特性
を示すベクトル図、第３図Ａ，Ｂはａ相地絡の波
形図、第４図は位相データの演算処理を説明する
ための図である。 １……サンプリングホールド器、２……サンプ
リングパルス発生器、３……マルチプレクサ、４
……アナログ・デジタル変換器、５……データ処
理装置、６……入出力装置。
を示すブロツク図、第２図は１線地絡相選別特性
を示すベクトル図、第３図Ａ，Ｂはａ相地絡の波
形図、第４図は位相データの演算処理を説明する
ための図である。 １……サンプリングホールド器、２……サンプ
リングパルス発生器、３……マルチプレクサ、４
……アナログ・デジタル変換器、５……データ処
理装置、６……入出力装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 送配電系統から交流量の瞬時値をサンプリン
グして保持するサンプリングホールド手段と、該
サンプリングホールド手段におけるサンプリング
瞬時およびサンプリング間隔Δｔを決めるサンプ
リングパルスを発生し、前記サンプリングホール
ド手段に供給する発生手段と、前記サンプリング
ホールド手段に保持された前記交流量の瞬時値を
デジタル信号に変換してデータ処理手段に出力す
るアナログ・デジタル変換手段と、前記交流量の
うち基準交流量および零相交流量に対応する前記
アナログ・デジタル変換手段の出力デジタル量か
ら、それぞれの位相αについて、 α＝cot-1（Ｂ／Ａ−Ｃ１／Ｃ２） （但し、Ａは前記交流量の零点通過時からの時間
ｔにおけるデジタル量、Ｂは時刻ｔ＋Δｔのデジ
タル量、C1およびC2は定数） の演算を実行し、前記基準交流量と前記零相交流
量の位相差を求めて地絡相選別を行うデータ処理
手段とを具備することを特徴とする地絡相選別継
電器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4622180A JPS56145722A (en) | 1980-04-10 | 1980-04-10 | Ground-fault phase selecting relay |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4622180A JPS56145722A (en) | 1980-04-10 | 1980-04-10 | Ground-fault phase selecting relay |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56145722A JPS56145722A (en) | 1981-11-12 |
| JPS6248451B2 true JPS6248451B2 (ja) | 1987-10-14 |
Family
ID=12741046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4622180A Granted JPS56145722A (en) | 1980-04-10 | 1980-04-10 | Ground-fault phase selecting relay |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56145722A (ja) |
-
1980
- 1980-04-10 JP JP4622180A patent/JPS56145722A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56145722A (en) | 1981-11-12 |
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