JPS6318408B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、保護継電器、特に電力系統からの電
気量に対応した複数のリレー入力を導入し前記入
力電気量の瞬時値と整定値を比較することによつ
てデイジタル演算を行なう如き保護継電器に関す
るものである。

デイジタル技術の進歩に伴ない、保護継電器に
対してもミニコンピユータやマイクロコンピユー
タ等のデイジタル演算処理装置の適用が研究さ
れ、実用化されようとしている。

ここでデイジタル形距離継電器のような場合に
は、一般に、一定間隔毎にサンプリングされた離
散データを複数個用いた演算処理によつて保護演
算が行なわれている。このような演算処理を行な
うためには高速処理可能なデイジタル演算処理装
置を用いる必要があり、しかも装置は大型化し高
価格になる。

一方、例えば過電流継電器のような単一入力の
継電器の場合には、単に入力データの瞬時値の大
きさを判定することでリレー判定を行なうことが
できるので、処理能力の低いデイジタル演算処理
装置を用いることができ、小型で安価な構成が可
能である。第１図によつて処理能力の低いデイジ
タル演算処理装置を用いたデイジタル形保護継電
器の構成例を示す。

第１図において、Ｎ個のリレー入力I₁〜I_Nは全
波整流回路C₁〜C_Nを介して選択回路１に導入さ
れる。演算処理部２からは選択信号S₁が発せられ
前記ｎ個のリレー入力I₁〜I_Nを順次シリースに選
択し出力させる。整定部３からは整定値信号S₂が
出力される。ここで整定部３内には電源V_CCと0V
の電圧を分圧するＭ個の直列接続された抵抗R₁
〜R_Mと前記抵抗の各接続部に接続されているＭ
−１個の端子T₁〜T_M-1とを有し、整定値スイツ
チSW₁を介して整定値信号S₂が導出される。比較
回路４は選択回路１からの出力S₃と前記整定値信
号S₂とが入力されてその大きさが比較され、S₃＞
S₂である時「１」となる比較信号S₄を出力する。
また演算処理部２は内蔵する演算プログラムにし
たがい、前記選択信号S₁を選択回路１に導入して
Ｎ個のリレー入力I₁〜I_Nのうちの一つを選択す
る。そして選択されたリレー入力の大きさが前記
比較回路４において整定値信号S₂と比較され比較
信号S₄が導出される。したがつて演算処理部２は
前記比較信号S₄が導入れ、選択したリレー入力の
大きさを判定する。また選択信号S₁はＮ個のリレ
ー入力I₁〜I_Nを順次選択するように導出され、前
記演算処理部２はＮ個のリレー入力I₁〜I_Nの大き
さ判定を時系列的に実行する。

ここで演算処理部２におけるリレー入力の大き
さ判定はリレー入力の瞬時値の大きさを用いてい
る。そのためリレー動作判定に際してはリレー入
力中のノイズ等による影響を阻止するため、リレ
ー入力整定値信号となる判定結果が所定回数連
続して導出されたことをもつてリレー動作と判定
するよう考慮されている。以上の演算処理方法を
用い、しかも連続動作回数を２回とした場合の従
来の処理方法を第２図に示す。

第２図にはリレー入力I₁に対する演算処理A₁に
ついて示されている。この場合先ず選択回路１に
おいてリレー入力I₁を選択するための選択信号S₁
が導出される。次いで前記リレー入力I₁と整定値
信号S₂との比較結果を判定するため比較信号S₄を
導出する。そしてこの比較信号S₄を判定し「０」
の時は演算処理部２内の図示しないレジスタをク
リヤする。

このレジスタは連続動作回数をカウントするた
めのものである。次に動作出力が限時復帰中か否
かが判定される。この限時復帰動作は動作出力を
連続化するために必要であつて、通常3/2サイク
ル程度の限時復帰時間であり、一般には演算処理
部２内のレジスタをカウントすることによつて行
なわれる。そして限時復帰中か否かの判定の結
果、限時復帰中でないときは不動作出力を導出
し、次のリレー入力I₂の演算処理A₂に移行する。
一方、限時復帰中のときは限時復帰時間のカウン
トダウンを実行して動作出力を導出する。

一方、比較信号S₄を判定し、「１」のときは、
S₃＞S₂の場合であるためレジスタのカウントアツ
プを行なう。そしてこのレジスタの値を判定した
結果１のときは（レジスタのカウント回数が１回
のとき）、リレー入力I₁＜整定値信号、と同様な
扱いとなつて限時復帰中か否かの判定に移る。ま
た前記レジスタの値が２のとき（レジスタのカウ
ント回数が２回のとき）は、リレー入力I₁整定
値信号、と判定し限時復帰時間をセツトして動作
出力を導出する。そしてしかる後に次のリレー入
力I₂の演算処理A₂に移行する。以下同様にしてリ
レーI₂〜I_Nの演算処理A₂〜A_Nが順次行なわれ、
リレー入力I_Nの演算処理A_Nが終了すると、再度
リレー入力I₁の演算処理A₁に戻る。

このように従来の演算処理方法ではリレー入力
I₁〜I_Nの判定処理を連続して繰返す方法である
が、その繰返し時間間隔は各リレー入力の判定処
理時間から決定されてしまう。しかもこの場合、
各リレー入力I₁〜I_Nについての判定処理が入力に
同期しないために、各リレー入力I₁〜I_Nについて
の判定位相が判定処理毎に異なり、ために各リレ
ー入力I₁〜I_Nの大きさ判定が処定処理毎に異なる
こととなつてしまう。

以下これらの状態を第３図について説明する。
第３図はリレー入力I₁を判定する場合が示されて
おり、同図ａは最小の入力の大きさで、しかも動
作判定可能な判定位相の場合であり、同じく同図
ｂは最大の入力の大きさで動作判定する判定位相
の場合を示す。

第３図ａにおいて、リレー入力I₁についての判
定処理は時間間隔Ｔ毎に行なわれ、また時刻t₀，
t₁，t₂の時点において行なわれる。図から明らか
な如くリレー入力I₁は時刻t₁とt₂との間で整定値
信号S₂より大きくなり、その波高値はL₁となる。
そして時刻t₁での判定処理においてはI₁＞S₂であ
るが連続動作回数が１回のためリレー出力は導出
されず、時刻t₂による判定処理の結果出力が導出
される。したがつて波高値L₁未満のときは不動
作となる。一方、第３図ｂにおいては、一旦、時
刻t₃でリレー入力I₁についての判定処理が行なわ
れ、その直後の時刻t₄においてリレー入力I₁は整
定値信号S₂より大きくなり、t₃＋2Tの時刻t₅まで
整定値信号S₂より大きくなり波高値はL₂の大き
さである。したがつてこの波高値以上の大きさの
入力の場合には無条件に動作出力が導出される。

以上第３図ａ，ｂの各図によつて説明した如
く、リレー入力I₁〜I_Nの波高値の大きさがL₁とL₂
の間にあるときは判定位相によつては動作であつ
たり、不動作であつたりすることとなる。このよ
うな入力の範囲は不感帯と呼ばれ、不感帯が広い
と動作値のバラツキが大きくなつて継電器特性上
好ましくない。上記第２図において説明した従来
の演算方法では不感帯が広くなつてしまう欠点を
有している。しかも第３図ａ，ｂから判るよう
に、動作時間はリレー入力I₁が整定値信号S₂の大
きさになつてから少くともＴ時間後となり、判定
位相によつてはＴ〜2Tの時間を必要とする。

本発明は上記問題点を解決することを目的とし
てなされたものであり、デイジタル演算処理装置
を用いてリレー入力の瞬時値による大きさからリ
レー判定を行ない、複数回の連続動作確認後に動
作出力を導出する保護継電器において、動作値の
不感帯を狭くすると共に、動作時間を速くするこ
との可能な演算処理方法を用いた保護継電器を提
供することを目的としている。

以下図面を参照しつつ実施例を説明する。第４
図は第１図々示構成による演算処理部２における
本発明フローチヤート、第５図は本発明による演
算処理方法におけるリレー入力I₁の大きさ判定に
おいて判定位相とリレー入力I₁の大きさの関係を
示す図であり、同図ａは最小の入力の大きさで動
作判定可能な判定位相の場合が示され、同図ｂは
最大の入力の大きさで動作判定する判定位相の場
合が示される。第６図は本発明が適用される他の
実施例回路構成図、第７図は本発明による演算処
理方法の他の実施例フローチヤートを示す。

第４図実施例フローチヤートにおいて、演算処
理部２からの選択信号S₁を発してリレー入力I₁を
選択し、これと整定値信号S₂を比較して比較信号
S₄を導出し、更に演算処理部２内において前記比
較信号S₄を判定すること、及び前記比較信号S₄の
判定の結果「０」のとき（リレー入力I₁が整定値
信号S₂よりも小さいとき）はレジスタをクリヤす
るが反対に判定結果「１」のとき（リレー入力I₁
が整定値信号よりも大きいとき）はレジスタのカ
ウントアツプすることは第２図従来例と全く同様
である。第４図々示演算処理方法と第２図々示従
来例との差異は連続動作回数の判定において回数
が１回である場合の処理方法である。

即ち、第４図から明らかな如くレジスタのカウ
ントアツプによつてレジスタ値の判定結果が１回
の場合（２回の場合は問題なく動作出力を導出す
るが）には比較信号S₄の入力処理に戻す操作が行
なわれる。従つて、例え１回の動作であつてもリ
レー入力が動作すべき値であれば、直ちに連続動
作回数が２回となり動作出力を導出することがで
きる。このときの演算処理によるステツプ数は11
ステツプである。

一方、第２図々示の演算処理方法では、リレー
入力の１つの処理のみを考えると、不動作出力の
状態から動作出力を導出するためには、動作回数
が１回のとき７ステツプの処理を要し、また動作
回数が２回目においても７ステツプの処理を要す
る。したがつて本発明によれば全リレー入力が同
時に動作する最長の演算処理時間を考えてみても
従来方法による処理時間の1.5倍程度で２回の連
続動作判定に基づく動作出力処理が可能である。

なお上記各演算処理は、通常、演算処理部２内
での単純な演算処理で実行できるので、演算ステ
ツプ数と実行時間との関係は上記の如く考えてさ
しつかえない。

次に本発明によるリレー入力判定を第５図を参
照して説明する。即ち、第５図ａはリレー入力I₁
の判定処理が時刻t₆で行なわれ、この時、リレー
入力I₁がピーク値（波高値L₃）となる場合であ
る。そして本発明では第４図々示フローチヤート
によつて説明した如く、リレー入力の大きさ判定
において、リレー入力整定値信号、が判定され
ると、直ちに同一入力について大きさ判定が再度
繰返して行なわれて動作出力を導出するようにな
つているので、ほんの僅かな時間内において、リ
レー入力整定値信号S₂、であれば動作出力が導
出されることとなる。したがつて第５図ａにおい
てはリレー入力I₁の波高値L₃はほぼ整定値信号S₂
の大きさと同じとみることができる。

第５図ｂは時刻t₇におけるリレー入力I₁の判定
処理直後、時刻t₈においてリレー入力I₁が整定値
信号S₂より大きくなる場合が示されている。そし
てこの場合、他のリレー入力I₂〜I_Nが全て動作状
態になつて処理時間が最良の場合を考えると、リ
レー入力I₁の次の判定処理は（時刻t₇において整
定値信号S₂よりも小であるため）ほぼt₇＋1.5Tの
時刻t₉において行なわれることとなる。しかも前
記時刻t₉まではリレー入力I₁は整定値信号S₂より
大きく波高値はL₄である。

以上の説明から明らかな如く本発明によつて用
いられる演算処理方法によれば、不感帯の大きさ
はリレー入力I₁〜I_Nの波高値の大きさがL₃とL₄と
の間にある場合であるとみることができる。しか
しながら波高値の大きさL₃がほぼ整定値信号S₂
に等しいことから、実質的に整定値信号S₂と波高
値L₄との間にあると考えることができる。なん
となればリレー入力I₁がたとえ僅かな時間であつ
ても整定値信号S₂よりも大であれば（上記説明か
ら明らかな如く等しい場合も含むので）、同一リ
レー入力について大きさ判定が再度行なわれて動
作出力が導出されることとなるためである。

したがつてこれらについて以下において数字的
に説明する。なお演算処理部２においてはリレー
入力I₁〜I_Nの大きさ判定誤差を押え、かつ高速に
動作出力を導出するため、通常リレー入力周期の
１／１０程度で全入力の演算処理を終了するようにな
つている。

そこで第２図々示による従来演算処理方法にお
ける判定処理の時間間隔Ｔを１ｍｓ（50Hz系統）
とすれば波高値L₁、L₂及び整定値信号S₂との大
きさの関係は次のようになる。

L₁については L₁cos１ｍｓ／10ｍｓ×180゜×1/2＝S₂ ∴L₁cos9゜＝S₂ ∴L₁＝S₂／cos9゜＝1.012×S₂となる。

同時にL₂については L₂cos２ｍｓ／10ｍｓ×180゜×1/2＝S₂ ∴L₂cos18゜＝S₂ ∴L₂＝S₂／cos18゜＝1.051×S₂となる。

したがつて第２図々示になる従来の演算処理方
法を用いると、不感帯は1.012S₂〜1.051S₂の範囲
となつて、整定値信号S₂の大きさの3.9％程度の
不感帯の幅となる。

次に本発明によつて用いられる演算処理方法の
場合における不感帯の大きさは次のようになる。
即ち、リレー入力の波高値L₄と整定値信号S₂の
大きさ関係は L₄cos1.5ｍｓ／10ｍｓ×180゜×1/2＝S₂ ∴L₄cos13.5゜＝S₂ ∴L₄＝S₂／cos13.5゜＝1.028S₂ となつて不感帯はS₂〜1.028S₂となり不感帯の幅
は2.8％となる。そして上記波高値L₄は全入力動
作時の演算処理時間での値であり、本発明の演算
処理方法によれば不感帯の幅は2.8％以下となる。
またリレー入力が整定値信号S₂の大きさになつて
から動作出力を導出するまでの時間は最短の場合
はほぼ瞬時に、最長の場合は1.5Tとなる。した
がつてリレーの動作時間は従来の方法よりも速く
なる。

以上の説明では動作出力を導出するのに２回の
連続動作を確認する場合について示したが、３回
以上の連続動作を確認するような場合でも同様な
効果ばあることは明らかである。

また本発明による演算処理方法を適用する回路
構成は第１図々示の構成に限られるものではな
く、デイジタル演算処理装置を用い、複数のリレ
ー入力の大きさ判定を瞬時値の大きさ判定により
行なう回路構成であれば全てに適用できることは
勿論である。

第６図によつて他の回路構成実施例を説明す
る。図において、符号I₁，I₂〜I_N，C₁，C₂〜C_N，
１，２，S₁，S₃は第１図に対応している。５は
Ａ／Ｄ変換回路であつて選択回路１からの選択信
号S₃をデイジタル値出力S₅に変換するものであ
り、前記デイジタル化された選択信号S₅が演算処
理部２に導入される。６はデイジタル整定部であ
つてデイジタル整定値信号S₆を演算処理部２に導
入し前記デイジタル値出力S₅に対する大きさ判定
基準となる。そして演算処理部２からは前記Ａ／
Ｄ変換回路５に対してＡ／Ｄ変換信号S₇を導出
し、この信号S₇によつてＡ／Ｄ変換されたリレー
入力の値をデイジタル値出力S₅として入力する。
またデイジタル整定部６はデイジタルスイツチ等
を用いて構成される。したがつて本実施例ではリ
レー入力がＡ／Ｄ変換回路５によつて一旦デイジ
タル化され、演算処理部２内においてデイジタル
化された整定値と比較される構成となつている。

次に第７図を参照して本発明による他の演算処
理方法を説明する。図において明らかな如くＡ／
Ｄ変換処理が１ステツプ増加していることと、レ
ジスタ値の判定結果が１の場合に、Ａ／Ｄ変換信
号S₇の出力処理に戻ることが異なつている。そし
て又、リレー入力I₁〜I_Nの判定処理A₁′〜A_N′前に
整定値S₆の読込みが行なわれる。次にリレー入力
I₁の判定処理A₁′に移ることとなる。この判定処
理A₁′では先ず選択回路１からリレー入力I₁を選
択するための選択信号S₁が出力され、次いで前記
リレー入力I₁をＡ／Ｄ変換するためにＡ／Ｄ変換
信号S₇を出力する。この信号S₇によりＡ／Ｄ変換
されたデイジタル値信号S₅の読込みが演算処理部
２において行なわれ、次に前記各デイジタル値出
力S₅とデイジタル値による整定値信号S₆が比較さ
れる。この場合の演算処理は第４図における比較
信号S₄の判定処理と全く同様であり、レジスタ値
の判定結果が１の時にＡ／Ｄ変換信号S₇の出力処
理に戻る点のみが異なつている。本実施例による
説明から明らかな如く第４図の演算処理方法に比
して処理ステツプが１ステツプ増加しており、こ
の増加分だけ演算処理時間が長くなることは止む
を得ない。また不感帯の幅も大きくはなるが従来
方法に比べれば不感帯の幅を小さくできることは
明らかである。

これまでの説明ではリレー入力が整定値より大
きいことを検出して動作出力を導出する場合を示
したが、リレー入力が整定値よりも小さいことで
動作する継電器、例えば不足電圧継電器等にも適
用できることは云うまでもない。この場合には第
４図々示になる演算処理において、比較信号S₄が
「０」の時、動作と判定すればよいし、また第７
図々示になる演算処理においてはデイジタル値出
力S₅と整定値S₆の比較において、S₅＜S₆を動作と
判定するようにすればよい。そして不感帯につい
ての考え方も全く同様である。又、以上の各実施
例ではリレー入力の大きさと整定値とを比較する
ことにより、リレー判定を行なう継電器について
説明してきたが、第１図及び第６図の各回路構成
において、全波整流回路C₁〜C_Nの前段に通常用
いられている変化分を検出する回路を付加するこ
とにより、変化分検出の継電器、例えば変化幅過
電流継電器を構成しても本発明による演算処理方
法が適用可能である。

以上説明した如く、本発明によればリレー入力
と整定値とを比較しデイジタル演算処理を介して
リレー判定を行なうに際して、一旦リレー入力が
整定値以上になると同一入力に対して連続動作判
定を行なうような演算処理をしているために、動
作値の不感帯の幅を小さくできることは勿論のこ
と動作時間の速い、しかも確実な保護継電器が提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による演算処理方法が適用され
るデイジタル形保護継電器の回路構成、第２図は
従来の演算処理方法、第３図は第２図演算処理方
法におけるリレー入力応動説明図であつて、同図
ａは最小の入力の大きさで、しかも動作判定可能
な判定位相の場合、同図ｂは最大の入力の大きさ
で動作判定する判定位相の場合を夫々示す。第４
図は第１図々示構成による演算処理部に適用され
るフローチヤート、第５図は第４図演算処理方法
におけるリレー入力応動説明図であつて、同図ａ
は最小の入力の大きさで、しかも動作判定可能な
判定位相の場合、同図ｂは最大の入力の大きさで
動作判定する判定位相の場合を夫々示す。第６図
は本発明による演算処理方法が適用される他の回
路構成実施例、第７図は本発明による演算処理方
法の他の実施例を示す。 １……選択回路、２……演算処理部、３……整
定部、４……比較回路、５……Ａ／Ｄ変換回路、
６……デイジタル整定部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電力系統から電気量に対応した複数のリレー
   入力を導入し、前記電気量の瞬時値と整定値とを
   比較し、リレー動作判定演算を行なうデイジタル
   形保護継電器において、複数のリレー入力のうち
   から該当するリレー入力を選択する手段と、前記
   選択されたリレー入力と整定値とを比較しリレー
   入力の大きさ判定演算を行なう手段と、前記判定
   演算が動作判定を連続したとき前記判定演算を所
   定回繰返す手段と、前記判定演算が所定回動作判
   定を繰返したとき当該リレー入力に対応するリレ
   ーの動作出力を導出する手段と、前記判定演算結
   果が不動作判定のときは、前記複数のリレー入力
   に対するリレー動作判定を時系列的に繰返すよう
   に次のリレーの動作判定演算に移行する手段とを
   備えることを特徴とする保護継電器。