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JPH0159817B2 - - Google Patents
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JPH0159817B2 - - Google Patents

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JPH0159817B2
JPH0159817B2 JP16124682A JP16124682A JPH0159817B2 JP H0159817 B2 JPH0159817 B2 JP H0159817B2 JP 16124682 A JP16124682 A JP 16124682A JP 16124682 A JP16124682 A JP 16124682A JP H0159817 B2 JPH0159817 B2 JP H0159817B2
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electricity
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は検出電力系統の系統電気量が急変した
場合に、これを検出して動作する変化幅検出継電
器の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an improvement in a change width detection relay that detects and operates when the amount of electricity in a detected power system suddenly changes.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

電力系統を保護する保護継電器の一つとして、
例えば電流変化幅検出継電器がある。この継電器
は、系統故障発生時その系統を通過する系統電気
量としての電流の大きさや位相の急激な変化を検
出することにより系統故障を検出する継電器で、
入力電流の大きさまたは位相が一定値以上変化す
ると動作する特性を有している。
As one of the protective relays that protect the power system,
For example, there is a current change width detection relay. This relay is a relay that detects a system failure by detecting a sudden change in the magnitude or phase of the current as the amount of system electricity passing through the system when a system failure occurs.
It has a characteristic that it operates when the magnitude or phase of the input current changes by a certain value or more.

第1図は、この種の継電器のもつても一般的な
位相特性図を示したもので、定常時の入力電流I0
に重畳する入力電流の変化成分IΔの大きさが、
予め設定された検出レベルΔIをこえると継電器
が動作することを示している。
Figure 1 shows the most common phase characteristic diagram of this type of relay, where the steady state input current I 0
The magnitude of the input current change component IΔ superimposed on
This indicates that the relay operates when the preset detection level ΔI is exceeded.

次に、上記電流変化幅検出継電器の特性を得る
ための従来の回路構成およびその動作原理につい
て、第2図および第3図を用いて説明する。
Next, a conventional circuit configuration for obtaining the characteristics of the current change range detection relay and its operating principle will be explained with reference to FIGS. 2 and 3.

まず第2図において、1は系統電気量により励
振され、系統電気量の基本波成分に対して共振す
るよう調整された共振回路、2は系統電気量およ
び上記共振回路の出力信号を入力とし、両者の瞬
時値の差が一定値以上になつた時に検出信号を出
力するレベル判定回路を夫々示す。
First, in FIG. 2, 1 is a resonant circuit excited by the system electricity quantity and adjusted to resonate with the fundamental wave component of the system electricity quantity, 2 is input with the system electricity quantity and the output signal of the resonant circuit, Each shows a level determination circuit that outputs a detection signal when the difference between the two instantaneous values exceeds a certain value.

つぎに第3図において、Aはレベル判定回路2
の入力波形であり、実線は系統電気量を、また、
破線は共振回路1の出力を示す。ここで、共振回
路1の出力は、レリー入力の振幅および位相が変
化しない定常状態において、入力と正確に同位
相、同振幅になるよう調整されている。このた
め、定常状態においてはレベル判定回路2に入力
される系統電気量と共振回路1の出力の瞬時値の
差はごく小さく、レベル判定回路2の動作レベル
以上になる事はない。
Next, in FIG. 3, A is the level determination circuit 2.
is the input waveform, and the solid line represents the system electricity amount, and
The broken line indicates the output of the resonant circuit 1. Here, the output of the resonant circuit 1 is adjusted to have exactly the same phase and amplitude as the input in a steady state where the amplitude and phase of the relay input do not change. Therefore, in a steady state, the difference between the amount of system electricity input to the level determination circuit 2 and the instantaneous value of the output of the resonant circuit 1 is extremely small, and does not exceed the operating level of the level determination circuit 2.

次に、第3図における時刻t1で系統に故障が生
じ、入力電気量が急変した場合を考える。この場
合、共振回路1は高いQを有し、入力電気量に対
し共振している。従つて、入力電気量の位相また
は振幅が急変しても共振回路1の出力は急には追
従できず、共振回路のQに応じて定まつた時間内
だけ入力急変前の振幅および位相の出力信号を維
持する。このため、第3図AおよびBの斜線部に
て示される如く、レベル判定回路2の2つの入力
信号には正弦波の波形からの変化分に相当する瞬
時値の差が生じ、この値があらかじめ設定した値
√2ΔIをこえると、レベル判定回路2が動作と
判定して第3図のCに示す検出信号を出力する。
Next, consider a case where a failure occurs in the grid at time t 1 in FIG. 3 and the amount of input electricity changes suddenly. In this case, the resonant circuit 1 has a high Q and resonates with respect to the input electrical quantity. Therefore, even if the phase or amplitude of the input electrical quantity suddenly changes, the output of the resonant circuit 1 cannot follow it suddenly, and the output of the amplitude and phase before the sudden change in the input is only within a predetermined time depending on the Q of the resonant circuit. Maintain the signal. Therefore, as shown by the shaded areas in FIG. 3A and B, there is a difference in instantaneous values between the two input signals of the level determination circuit 2, which corresponds to the change from the sine wave waveform, and this value When the preset value √2ΔI is exceeded, the level determination circuit 2 determines that the operation is active and outputs a detection signal shown in C in FIG.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

以上が第2図に示した従来の電流変化幅検出継
電器の動作原理であるが、この継電器の大きな問
題点として、系統電気量の周波数の変動によつて
変化幅検出特性が影響を受け易いことがあげられ
る。以下、この点について詳述する。
The above is the operating principle of the conventional current change range detection relay shown in Figure 2. However, a major problem with this relay is that the change range detection characteristics are easily affected by frequency fluctuations in the grid electricity quantity. can be given. This point will be explained in detail below.

上記従来方式では、入力電気量の変化後も、一
定時間変化前の信号出力を維持するために、Qの
高い共振回路を使用している。一般に、Qの高い
共振回路は周波数の変化に敏感で、共振周波数と
入力周波数の間にわずかでも差があると、出力の
位相および振幅が大きく変化する。すなわち、第
2図における共振回路1は系統電気量に対して、
共振時に出力が同振幅、同位相になるよう調整さ
れているが、系統電気量の周波数の変動により共
振回路1の共振周波数と、系統電気量の周波数の
間に差が生じると、共振回路出力信号の位相およ
び振幅が大きく変化することになる。このため、
定常状態であつても共振回路出力と入力電気量の
瞬時値の間に誤差成分が発生し、継電器動作値の
変動や誤動作の原因となつている。
In the above-mentioned conventional system, a high Q resonance circuit is used in order to maintain the signal output before the change for a certain period of time even after the input electricity amount changes. Generally, a high Q resonant circuit is sensitive to changes in frequency, and even a small difference between the resonant frequency and the input frequency will cause a large change in the phase and amplitude of the output. That is, the resonant circuit 1 in FIG.
The output is adjusted to have the same amplitude and phase during resonance, but if a difference occurs between the resonant frequency of resonant circuit 1 and the frequency of the grid electricity quantity due to fluctuations in the frequency of the grid electricity quantity, the resonance circuit output Signal phase and amplitude will change significantly. For this reason,
Even in a steady state, an error component occurs between the resonant circuit output and the instantaneous value of the input electrical quantity, causing fluctuations in relay operating values and malfunctions.

また、系統電気量の周波数が正規の場合でも、
共振回路1を構成する回路素子に定数変化がある
と、同様に共振周波数のずれから誤差成分が発生
するため、継電器の故障検出特性が周囲温度の変
化が経年により変化しやすいという欠点がある。
Also, even if the frequency of the grid electricity is normal,
If there is a constant change in the circuit elements constituting the resonant circuit 1, an error component will similarly occur due to a shift in the resonant frequency, so there is a drawback that the failure detection characteristics of the relay are likely to change over time due to changes in the ambient temperature.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記のような欠点を解決するために成
されたもので、その目的は系統電気量の周波数変
動や、継電器自身の温度変化や経年変化に伴なう
影響を受けることのない安定した変化幅検出特性
を有する変化幅検出継電器を提供することにあ
る。
The present invention was made in order to solve the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to provide a stable relay that is not affected by frequency fluctuations in the amount of electricity in the system or by changes in temperature or aging of the relay itself. An object of the present invention is to provide a change width detection relay having change width detection characteristics.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するために本発明では、電力系
統の系統電気量を入力とし、この系統電気量が一
定値以上変化したことを検出したことにより系統
故障を検出する変化幅検出継電器を、系統電気量
を入力としこの系統電気量の周波数に対応した周
波数を有する制御信号を出力する制御信号発生手
段と、この制御信号発生手段からの制御信号と系
統電気量を入力としこの制御信号の周波数の逆数
に比例した時間だけ遅延させて出力するアナログ
信号遅延手段と、このアナログ信号遅延手段から
の出力と系統電気量を入力とし両者の瞬時値の差
が一定値以上であることを検出するレベル判定手
段とから構成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a change width detection relay that receives the system electricity amount of the power system as input and detects a system failure by detecting that the system electricity amount has changed by a certain value or more. a control signal generating means that receives a quantity as an input and outputs a control signal having a frequency corresponding to the frequency of this system electricity quantity; an analog signal delay means for delaying the output by a time proportional to , and a level determination means for inputting the output from the analog signal delay means and the amount of grid electricity, and detecting that the difference between the instantaneous values of the two is greater than or equal to a certain value. It is characterized by being composed of.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、図面を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第4図は、本発明による変化幅検出継電器の構
成例をブロツク図にて示したものである。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the structure of a variation range detection relay according to the present invention.

第4図において、図示しない電力系統の系統電
気量S1を入力とし、一定時間内部で遅延したのち
出力S2するアナログ信号遅延回路で、このアナロ
グ信号遅延回路3の信号遅延時間は、制御信号発
生回路4より印加される制御信号S4の周波数によ
り制御される。また4は、上記系統電気量S1を入
力とし、この系統電気量S1の周波数に略比例する
周波数の制御信号S4を上記アナログ信号遅延回路
3に出力する制御信号発生回路である。
In FIG. 4, the analog signal delay circuit inputs the system electricity amount S 1 of the power system (not shown) and outputs S 2 after internally delaying it for a certain period of time. The signal delay time of this analog signal delay circuit 3 is determined by the control signal It is controlled by the frequency of the control signal S4 applied from the generating circuit 4. Reference numeral 4 designates a control signal generation circuit which receives the system electricity amount S 1 as an input and outputs a control signal S 4 having a frequency approximately proportional to the frequency of the system electricity amount S 1 to the analog signal delay circuit 3.

さらに、5は上記系統電気量S1およびアナログ
信号遅延回路3の出力S2を入力とし、両入力信号
S1、S2の瞬時値の差の絶対値が一定値以上である
時に検出信号S3を出力するレベル判定回路を示
す。
Furthermore, 5 inputs the above-mentioned system electricity amount S 1 and the output S 2 of the analog signal delay circuit 3, and both input signals
This figure shows a level determination circuit that outputs a detection signal S 3 when the absolute value of the difference between the instantaneous values of S 1 and S 2 is greater than or equal to a certain value.

以上が本発明の基本的な構成であるが、次に
夫々の構成要素が有する機能について詳述する。
The basic configuration of the present invention has been described above. Next, the functions of each component will be explained in detail.

(a) アナログ信号遅延回路 本発明に使用するアナログ信号遅延回路3と
して最も適しているものに、バケツトブリゲー
ドデバイス(以下、BBDと称する)と呼ばれ
る素子があげられる。この素子は、第5図に示
すように多数のコンデンサC、電子スイツチ
S、バツフアBにより構成されており、アナロ
グ的なシフトレジスタとして機能する。すなわ
ち、アナログ信号入力端子に印加されたアナロ
グ信号S1は、制御信号入力端子に印加されたパ
ルスS4に同期してサンプリングされ、制御パル
ス1つにつき1ステツプずつシフトした後最終
的に出力端子に出力される。
(a) Analog Signal Delay Circuit The most suitable analog signal delay circuit 3 for use in the present invention is an element called a bucket brigade device (hereinafter referred to as BBD). As shown in FIG. 5, this element is composed of a large number of capacitors C, electronic switches S, and buffers B, and functions as an analog shift register. In other words, the analog signal S1 applied to the analog signal input terminal is sampled in synchronization with the pulse S4 applied to the control signal input terminal, and is shifted by one step for each control pulse before finally reaching the output terminal. is output to.

第6図は、BBD素子による信号遅延の1例
とし、制御信号入力との関係を示すものであ
る。
FIG. 6 is an example of signal delay caused by the BBD element, and shows the relationship with control signal input.

アナログ信号入力端子に印加された信号S1
出力端子に現われるまでの時間つまりアナログ
信号S1の遅延時間tは、BBDの内部ステツプ
数をM、制御信号端子に印加されるパルスの周
期Δtとすると、 t=M×Δt=M/ccはパルスの周波数) で表わされる。
The time required for the signal S1 applied to the analog signal input terminal to appear at the output terminal, that is, the delay time t of the analog signal S1 , is determined by the number of internal steps of the BBD being M, and the period Δt of the pulse applied to the control signal terminal. Then, it is expressed as t=M×Δt=M/ c ( c is the frequency of the pulse).

BBDはアナログ量をサンプリングし、内部
のコンデンサC間のシフトにより遅延させる。
従つて、サンプリング周波数を入力信号の周波
数よりも充分高く設定すれば、入力信号波形の
周波数成分に関係なく忠実な入力信号波形の遅
延を行なうことが可能である。
BBD samples an analog quantity and delays it by shifting between internal capacitors C.
Therefore, if the sampling frequency is set sufficiently higher than the frequency of the input signal, it is possible to faithfully delay the input signal waveform regardless of the frequency components of the input signal waveform.

例として、制御信号入力端子に印加する制御
パルスS4の周波数を入力信号周波数の1000倍に
とると、入出力波形間のサンプリングに伴なう
誤差は0.6%以下となる。この誤差は、BBDの
出力端子に簡単なローパスフイルタを付加する
ことによりさらに小さくすることが可能であ
る。
For example, if the frequency of the control pulse S4 applied to the control signal input terminal is set to 1000 times the input signal frequency, the error due to sampling between the input and output waveforms will be 0.6% or less. This error can be further reduced by adding a simple low-pass filter to the BBD output terminal.

なお、BBDは現在内部ステツプ数が128〜
4096ステツプの各種の素子がIC化して市販さ
れている。
In addition, the number of internal steps for BBD is currently 128~
Various devices with 4096 steps are commercially available as ICs.

市販されているBBD素子の例としては松下
電子工業製MN3205(4096ステツプ)や
MN3001(512ステツプ×2ユニツト)等があ
る。
Examples of commercially available BBD elements include Matsushita Electronics' MN3205 (4096 steps) and
Examples include MN3001 (512 steps x 2 units).

(b) 制御信号発生回路 本発明に使用する制御信号の発生回路4の一
構成例を第7図に示す。第7図はPLL(Phase
Lock Loop)回路の一変形例であり、入力信
号S1の整数n倍の周波数の信号S4を出力する回
路として広く知られているものである。つま
り、PLL回路の帰還ループ中に周波数分周器
6を挿入することにより、位相比較器7の比較
入力は、ローパスフイルタ8を介して電圧制御
発振器9の出力周波数のn分の1(nは分周器
6の分周比)の周波数となる。
(b) Control Signal Generating Circuit An example of the configuration of the control signal generating circuit 4 used in the present invention is shown in FIG. Figure 7 shows PLL (Phase
This is a modified example of the (Lock Loop) circuit, and is widely known as a circuit that outputs a signal S4 having a frequency that is an integral number n times the input signal S1 . In other words, by inserting the frequency divider 6 into the feedback loop of the PLL circuit, the comparison input of the phase comparator 7 is passed through the low-pass filter 8 to 1/n of the output frequency of the voltage controlled oscillator 9 (where n is It becomes the frequency of the frequency division ratio of the frequency divider 6).

PLL回路は広く知られているように、位相
比較器に入力される基準入力信号に対して比較
入力信号が同周波数、同位相になるように系全
体が制御される。
As is widely known in the PLL circuit, the entire system is controlled so that the comparison input signal has the same frequency and phase as the reference input signal input to the phase comparator.

従つて、基準入力信号S1の周波数を0とする
と、分周器6の出力周波数も0になるよう制御
され、結果的には電圧制御発振器9の出力には
入力信号と同期し、かつ周波数が整数倍(n0
の周波数の信号が得られる。以上が第7図の回
路の基本的な動作説明である。
Therefore, when the frequency of the reference input signal S1 is set to 0 , the output frequency of the frequency divider 6 is also controlled to be 0 , and as a result, the output of the voltage controlled oscillator 9 is synchronized with the input signal and has a frequency is an integer multiple (n 0 )
A signal with a frequency of is obtained. The above is an explanation of the basic operation of the circuit shown in FIG.

次に、第7図に示した制御信号発生回路4の
機能ついて述べる。
Next, the functions of the control signal generation circuit 4 shown in FIG. 7 will be described.

まず第1の機能は、上述したように入力信号
の周波数に比例する周波数の信号を出力する点
である。第7図において、入力信号と出力信号
間の周波数比は分周器6の分周比に等しく、前
述したアナログ信号遅延回路3の内部ステツプ
数Mの1/2×L倍(Lは整数)に設定される。
The first function is to output a signal with a frequency proportional to the frequency of the input signal, as described above. In FIG. 7, the frequency ratio between the input signal and the output signal is equal to the frequency division ratio of the frequency divider 6, which is 1/2×L times the internal step number M of the analog signal delay circuit 3 described above (L is an integer). is set to

次に第2の機能は、入力信号の周波数が変化
した際には、制御信号発生回路出力が速やかに
その入力信号周波数の変動に追従することであ
る。これにより、系統動揺等でリレー入力電気
量の周波数が変動した際にも、制御信号発生回
路4の出力周波数はほぼ忠実に入力信号の周波
数に追従して変化する。
The second function is that when the frequency of the input signal changes, the output of the control signal generation circuit quickly follows the change in the frequency of the input signal. As a result, even when the frequency of the relay input electricity varies due to system oscillation or the like, the output frequency of the control signal generation circuit 4 changes almost faithfully following the frequency of the input signal.

なお、系統電気量が入力せず基準入力信号が
零の場合には、制御信号発生回路4は正規の系
統周波数が入力された場合に発振する周波数に
近い周波数の信号を自分自身で発生する。
In addition, when the reference input signal is zero without inputting the grid electricity amount, the control signal generation circuit 4 generates a signal of a frequency close to the frequency that oscillates when the normal grid frequency is input.

また、第7図に示した制御信号発生回路4
は、市販のPLL IC(例として、Signetics社製
NE565等)、分周用IC(例として、東京芝浦
電気・TC4521等)、若干のコンデンサ、および
抵抗を組合せることにより容易に構成が可能で
ある。
Furthermore, the control signal generation circuit 4 shown in FIG.
is a commercially available PLL IC (for example, Signetics)
NE565, etc.), a frequency dividing IC (for example, Tokyo Shibaura Electric, TC4521, etc.), some capacitors, and resistors can be easily configured.

(c) レベル判定回路 第8図は、本発明に使用するレベル判定回路
5の構成例を示すものである。第8図におい
て、10は本レベル判定回路の入力S1およびS2
を入力とし、両入力のレベル差を演算する減算
器、11は減算器10の出力を入力としその絶
対値を出力する絶対値演算器、12は絶対値演
算器11の出力を入力とし、上記入力が予め設
定されたレベル√2ΔI以上になると検出信号
S3を出力するレベル検出器である。
(c) Level Judgment Circuit FIG. 8 shows an example of the configuration of the level judgment circuit 5 used in the present invention. In FIG. 8, 10 is the input S 1 and S 2 of this level determination circuit.
11 is an absolute value calculator that takes the output of the subtracter 10 as an input and outputs its absolute value. 12 takes the output of the absolute value calculator 11 as an input, and the above When the input reaches a preset level √2ΔI or higher, a detection signal is generated.
This is a level detector that outputs S3 .

第8図に示したレベル判定回路5の動作を第
9図に示す。
FIG. 9 shows the operation of the level determination circuit 5 shown in FIG. 8.

第9図において、AおよびBは減算器10に
印加される入力量S1およびS2を示し、Cは減算
器10により演算された入力A,B間のレベル
差出力を示す。減算器10から出力されたレベ
ル差信号Cは、絶対値演算器11に入力されて
dに示すように整流された後、レベル検出器1
2に入力される。
In FIG. 9, A and B indicate the input amounts S 1 and S 2 applied to the subtracter 10, and C indicates the level difference output between the inputs A and B calculated by the subtracter 10. The level difference signal C output from the subtracter 10 is input to the absolute value calculator 11 and rectified as shown in d.
2 is input.

レベル検出器12は、入力信号が予め設定さ
れたレベル√2ΔIをこえるとeに示す検出信
号をS3として出力する。
The level detector 12 outputs a detection signal shown as e as S3 when the input signal exceeds a preset level √2ΔI.

以上の動作により、第8図のレベル判定回路5
は、入力信号S1およびS2の瞬時値の差を検出し、
その差が極性にかかわらず予め設定された値√2
ΔI以上の大きさになつた時検出信号S3を出力す
る機能を有する。
By the above operation, the level determination circuit 5 of FIG.
detects the difference between the instantaneous values of input signals S 1 and S 2 ,
The difference is a preset value √2 regardless of polarity.
It has a function of outputting a detection signal S3 when the magnitude exceeds ΔI.

次に、かかる変化幅検出継電器の作用を第10
図を用いて説明する。第10図において、Aはリ
レーに入力される系統電気量、Bはアナログ信号
遅延回路3の出力、CはAおよびBの瞬時の差、
dはレベル判定回路5の出力を夫々示す。
Next, the action of such a change width detection relay will be explained in the 10th section.
This will be explained using figures. In FIG. 10, A is the amount of system electricity input to the relay, B is the output of the analog signal delay circuit 3, C is the instantaneous difference between A and B,
d indicates the output of the level determination circuit 5, respectively.

まず系統が定常状態にあり、リレー入力電気量
が一定の正弦波である場合(区間t0〜t1)につい
て説明する。
First, a case where the system is in a steady state and the relay input electricity is a constant sine wave (section t 0 to t 1 ) will be described.

今、入力電気量の周波数を0、制御信号発生回
路4の入出力間周波数比をnとすれば、制御信号
発生回路4からはn0の周波数の制御信号が、ア
ナログ信号遅延回路3の制御信号入力端子に印加
される。アナログ信号遅延回路3の遅延回路の遅
延時間は、前述したように制御信号の周波数に反
比例することから、遅延時間tは下式のように表
わされる。
Now, if the frequency of the input quantity of electricity is 0 and the frequency ratio between the input and output of the control signal generation circuit 4 is n, then a control signal with a frequency of n0 is output from the control signal generation circuit 4 to control the analog signal delay circuit 3. Applied to the signal input terminal. Since the delay time of the delay circuit of the analog signal delay circuit 3 is inversely proportional to the frequency of the control signal as described above, the delay time t is expressed as in the following equation.

t=M/c=M/n0 (ここで、Mはアナログ信号遅延回路3の内部ス
テツプ数、cは制御信号の周波数を示す。) ここで、例としてM=nになるように装置を構
成すればt=1/0≡T0となり、アナログ信号
遅延回路3の遅延時間は入力電気量の周期と等し
くなる。すなわち、第4図の構成により、入力電
気量の周波数に関係なく、アナログ信号遅延回路
3の出力としては入力電気量の1周期前の信号を
出力することが可能となる。従つて、系統動揺等
が原因で入力電気量の周波数が変動した場合で
も、アナログ信号遅延回路3の出力信号と、リレ
ー入力電気量の間の位相差は常に0゜に制御され、
レベル判定回路5の入力間に瞬時値の差が生じる
ことはなく、レベル判定回路3が動作と判定する
ことはない。
t=M/c=M/n 0 (Here, M is the number of internal steps of the analog signal delay circuit 3, and c is the frequency of the control signal.) Here, as an example, set the device so that M=n. If configured, t=1/ 0 ≡T 0 , and the delay time of the analog signal delay circuit 3 becomes equal to the period of the input electric quantity. That is, the configuration shown in FIG. 4 allows the analog signal delay circuit 3 to output a signal one cycle before the input electrical quantity, regardless of the frequency of the input electrical quantity. Therefore, even if the frequency of the input electrical quantity fluctuates due to system fluctuations, etc., the phase difference between the output signal of the analog signal delay circuit 3 and the relay input electrical quantity is always controlled to 0°.
There is no difference in instantaneous values between the inputs of the level determination circuit 5, and the level determination circuit 3 does not determine that it is operating.

次に、第10図における時刻t1で系統に故障が
発生し、系統からのリレー入力が急変した場合を
考える。この場合には、レベル判定回路5に入力
されている2つの信号のうち、入力電気量Aは直
ちに変化するのに対して、アナログ信号遅延回路
3よりの入力Bは1周期分前の信号であるため変
化しない。従つて、AおよびBの瞬時値の差Cに
は変化分に相当する差が生じ、その値が予じめ設
定された判定レベル√2ΔIよりも大きくなると、
レベル判定回路5が動作と判定し外部に対して検
出信号dを出力する。
Next, consider a case where a failure occurs in the grid at time t1 in FIG. 10 and the relay input from the grid suddenly changes. In this case, of the two signals input to the level determination circuit 5, the input electric quantity A changes immediately, whereas the input B from the analog signal delay circuit 3 is a signal one cycle earlier. It doesn't change because it exists. Therefore, a difference corresponding to the change occurs in the difference C between the instantaneous values of A and B, and when that value becomes larger than the preset judgment level √2ΔI,
The level determination circuit 5 determines the operation and outputs a detection signal d to the outside.

上述したように、本変化幅検出継電器は系統の
周波数が変動した際の動作値の大きな変動や誤動
作を防止できると同時に、入力電気量の位相また
は振幅が急変した際には確実にこれを検出するこ
とが可能である。また、本継電器による効果の一
つとして、継電器構成部品の定数変化に伴ない特
性変化が少ない事があげられる。すなわち、従来
の電流変化幅継電器で使用している共振回路は高
いQを持つために、共振回路を構成している回路
素子にわずかの定数変化があつた場合に出力信号
の位相および振幅が大きく変化する。このため、
継電器の特性が周囲温度変化や経年変化により大
きく変動する恐れがあつたが、この点本継電器に
よればレベル判定回路5に入力される2つの信号
間の位相差は常に0゜になるように補正されるた
め、回路定数変化の影響をうけることはほとんど
無く、極めて安定した特性を有する継電器を得る
ことが可能である。
As mentioned above, this change width detection relay can prevent large fluctuations in operating values and malfunctions when the frequency of the grid changes, and at the same time, it can reliably detect sudden changes in the phase or amplitude of the input electrical quantity. It is possible to do so. Additionally, one of the effects of this relay is that there is little change in characteristics due to changes in the constants of the relay components. In other words, because the resonant circuit used in conventional current change width relays has a high Q, the phase and amplitude of the output signal will increase if there is a slight change in the constant of the circuit elements that make up the resonant circuit. Change. For this reason,
There was a risk that the characteristics of the relay would fluctuate greatly due to changes in ambient temperature or changes over time, but with this relay, the phase difference between the two signals input to the level judgment circuit 5 is always 0°. Since it is corrected, it is hardly affected by changes in circuit constants, and it is possible to obtain a relay with extremely stable characteristics.

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments.

(a) 上記実施例では、アナログ信号遅延回路によ
る入力信号の遅延は1周期分として説明を行な
つたが、これに限られることはなく遅延時間が
1/2周期の倍数であるなら同様に適用可能であ
る。この遅延時間を1/2周期の偶数倍とした場
合の構成は、第4図とまつたく同一である。ま
た、遅延時間を1/2周期の奇数倍にとつた場合
には、アナログ信号遅延回路3の出力は入力信
号と位相が180゜異なるため、変化成分はアナロ
グ信号遅延回路3の出力とリレー入力電気量と
の和で求めることになる。この場合には、第8
図における減算器10のかわりに、リレー入力
信号およびアナログ信号遅延回路3出力の和を
演算する加算器を使用すればよい。
(a) In the above embodiment, the delay of the input signal by the analog signal delay circuit is explained as one period, but this is not limited to this, and the same applies if the delay time is a multiple of 1/2 period. Applicable. The configuration when this delay time is an even multiple of 1/2 period is exactly the same as that shown in FIG. In addition, when the delay time is set to an odd multiple of 1/2 period, the output of the analog signal delay circuit 3 has a phase difference of 180 degrees from the input signal, so the change component is the output of the analog signal delay circuit 3 and the relay input. It is determined by the sum of the amount of electricity. In this case, the eighth
Instead of the subtracter 10 in the figure, an adder that calculates the sum of the relay input signal and the output of the analog signal delay circuit 3 may be used.

かかる構成によれば、最低1/2周期入力信号
を遅延させるのみで本発明による継電器を構成
可能であるため、アナログ信号遅延回路3の内
部ステツプ数の少ないものを使用することがで
きる。
According to this configuration, the relay according to the present invention can be constructed by only delaying the input signal by at least 1/2 period, so that the analog signal delay circuit 3 having a small number of internal steps can be used.

(b) 第7図に示した制御信号発生回路4では、入
力電気量の周波数と比例する周波数の制御信号
を発生させるために、1/2の分周器をループ内
に含むPLL発振器を使用するものとして説明
したが、この分周器は省略することが可能であ
り、第11図にその構成例を示す。第11図に
おいて、制御信号発生回路4′内の比較入力端
子には、アナログ信号遅延回路3の出力が直接
入力される。
(b) In the control signal generation circuit 4 shown in Fig. 7, a PLL oscillator including a 1/2 frequency divider in the loop is used to generate a control signal with a frequency proportional to the frequency of the input electrical quantity. However, this frequency divider can be omitted, and an example of its configuration is shown in FIG. In FIG. 11, the output of the analog signal delay circuit 3 is directly input to the comparison input terminal in the control signal generation circuit 4'.

本構成において、電圧制御発振器9の出力す
る制御信号の周波数は、アナログ信号遅延回路
3による信号遅延時間が入力信号の略1周期に
なるような周波数付近に設定されている。ま
た、上記電圧制御発振器9の入力周波数は位相
比較器7の入力信号間の位相により制御され、
第11図では位相比較器7に入力されているア
ナログ信号遅延回路3の出力信号の位相が、系
統からの入力電気量の位相に比較して遅れてい
ると発振周波数が増加、逆に位相が進んでいる
と減少するように構成されている。
In this configuration, the frequency of the control signal output by the voltage controlled oscillator 9 is set around the frequency at which the signal delay time by the analog signal delay circuit 3 is approximately one cycle of the input signal. Further, the input frequency of the voltage controlled oscillator 9 is controlled by the phase between the input signals of the phase comparator 7,
In FIG. 11, when the phase of the output signal of the analog signal delay circuit 3 input to the phase comparator 7 is delayed compared to the phase of the amount of electricity input from the grid, the oscillation frequency increases, and conversely, the phase changes. It is configured so that it decreases as it progresses.

第11図の動作を、例として電圧制御発振器
9の初期発振周波数が、正しい発振周波数M0
(Mはアナログ信号遅延回路3の内部ステツプ
数、0はリレー入力電気量の周波数)よりも低
い場合について説明する。
As an example of the operation shown in FIG. 11, if the initial oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 9 is the correct oscillation frequency M 0
(M is the number of internal steps of the analog signal delay circuit 3, 0 is the frequency of the relay input electrical quantity) will be explained below.

この場合、アナログ信号遅延回路3の制御信
号入力の周波数が正しい値よりも低いために、
遅延時間はその分だけ増加する。すなわち、ア
ナログ信号遅延回路3の出力信号は入力信号の
1周期分以上に遅延されることになり、位相比
較器7の入力信号間に位相差が生じる。この場
合には、入力電気量に比較してアナログ信号遅
延回路3の出力位相が遅れることになり、電圧
制御発振器9の出力周波数は増加する。
In this case, since the frequency of the control signal input to the analog signal delay circuit 3 is lower than the correct value,
The delay time increases accordingly. That is, the output signal of the analog signal delay circuit 3 is delayed by one period or more of the input signal, and a phase difference occurs between the input signals of the phase comparator 7. In this case, the output phase of the analog signal delay circuit 3 will be delayed compared to the input electrical quantity, and the output frequency of the voltage controlled oscillator 9 will increase.

発振周波数が増加すると、アナログ信号遅延
回路3の遅延時間が短かくなり位相の遅れは少
なくなる。
As the oscillation frequency increases, the delay time of the analog signal delay circuit 3 becomes shorter and the phase delay becomes smaller.

発振周波数の増加は、基準入力と比較入力間
の位相差が0゜になるまで続き、最終的にはアナ
ログ信号遅延回路3の遅延時間が入力電気量の
1周期と等しくなつた時点で安定する。また、
電圧制御発振器9の初期発振周波数がM0より
も高い場合も、上記と逆の過程を経てアナログ
信号遅延回路3の遅延時間が、リレー入力電気
量の一周期と等しくなつた時点で安定する。
The oscillation frequency continues to increase until the phase difference between the reference input and comparison input becomes 0°, and finally stabilizes when the delay time of the analog signal delay circuit 3 becomes equal to one cycle of the input electrical quantity. . Also,
Even when the initial oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 9 is higher than M 0 , the delay time of the analog signal delay circuit 3 becomes stable when it becomes equal to one period of the relay input electricity quantity through a process reverse to the above.

上述した動作により、第11図におけるアナ
ログ信号遅延回路3の遅延時間は、入力信号周
波数の変化や構成要素の定数変化にかかわらず
常に入力信号の一周期分を補正され、より簡単
な回路構成で本発明に必要な機能を満足するこ
とができる。なお、以上説明した第11図にお
ける周波数補正動作は、公知のPLL発振回路
の原理とまつたく同じものである。
Due to the above-described operation, the delay time of the analog signal delay circuit 3 in FIG. 11 is always corrected by one cycle of the input signal regardless of changes in the input signal frequency or changes in the constants of the components, resulting in a simpler circuit configuration. The functions necessary for the present invention can be satisfied. Note that the frequency correction operation in FIG. 11 explained above is exactly the same as the principle of a known PLL oscillation circuit.

(c) 第12図は、本発明を系統からの入力電気量
が複数の電流変化幅継電器に応用した場合の実
施例構成を示すものである。系統からの入力電
気量の周波数は、同一系統であれば相や観測点
によらずほぼ等しい。従つて、制御信号発生回
路4の発振周波数は、複数入力のうちの1つを
基準に発生させれば他の入力量に対して同様に
適用することが可能である。第12図におい
て、各入力量を遅延させるアナログ信号遅延回
路3a,3b,……3xは、単一の制御信号発
生回路4により一括して駆動される。
(c) FIG. 12 shows the configuration of an embodiment in which the present invention is applied to a relay with a plurality of current change widths input from a power system. The frequency of input electricity from a system is almost the same regardless of the phase or observation point if the system is the same. Therefore, if the oscillation frequency of the control signal generation circuit 4 is generated based on one of the plurality of inputs, it can be similarly applied to other input quantities. In FIG. 12, analog signal delay circuits 3a, 3b, . . . , 3x that delay each input amount are collectively driven by a single control signal generation circuit 4.

本実施例によれば、入力電気量が複数の継電
器に対して制御信号発生回路4が1台で済むた
めに、回路構成を簡単にすることが可能であ
る。
According to this embodiment, only one control signal generation circuit 4 is required for a relay having a plurality of input electrical quantities, so that the circuit configuration can be simplified.

(d) 第13図は、本発明を実際の変化幅検出継電
器に応用した場合の構成例を示す。第13図に
おいて、13は系統電気量に含まれるノイズに
よる継電器の誤動作を防ぐTDE要素、14は
レベル判定回路5の出力する断続的な検出信号
を引きのばして連続化するためのTDD要素を
示す。かかる第13図の構成により、継電器の
ノイズ等による不要な応動を防止できると同時
に、故障検出時には外部に対して連続継電器動
作信号を出力することができる。
(d) FIG. 13 shows a configuration example when the present invention is applied to an actual variation range detection relay. In FIG. 13, 13 is a TDE element that prevents malfunction of the relay due to noise contained in the grid electricity amount, and 14 is a TDD element that stretches out and makes continuous the intermittent detection signal output from the level judgment circuit 5. . With the configuration shown in FIG. 13, it is possible to prevent unnecessary reactions due to relay noise, etc., and at the same time, it is possible to output a continuous relay operation signal to the outside when a failure is detected.

(e) 以上説明した実施例はレベル判定手段は過電
圧検出要素として機能する場合であるが、不足
電圧検出要素として機能するようにしてもよ
い。この場合第8図における減算器8を加算器
に置換し、レベル検出器10を不足電圧継電器
に置換し、この不足電圧検出器の出力を反転す
るノツト回路を設ければよい。
(e) In the embodiment described above, the level determination means functions as an overvoltage detection element, but it may function as an undervoltage detection element. In this case, the subtracter 8 in FIG. 8 may be replaced with an adder, the level detector 10 may be replaced with an undervoltage relay, and a not circuit for inverting the output of this undervoltage detector may be provided.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、継電器自
身が系統からの入力電気量の周波数に応じて動作
補正を行ない得、もつて系統の周波数変動や継電
器自身の温度変化や経年変化に伴ない影響を受け
ることのない極めて安定した特性を有する変化幅
検出継電器が提供できる。
As explained above, according to the present invention, the relay itself can correct its operation according to the frequency of the amount of electricity input from the grid, thereby reducing the effects of frequency fluctuations in the grid and changes in temperature and aging of the relay itself. Therefore, it is possible to provide a change range detection relay that has extremely stable characteristics that are not affected by changes.

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

第1図は電流変化幅継電器の位相特性を示す
図、第2図は従来の電流変化幅継電器の構成例を
示す図、第3図は従来の電流変化幅継電器の動作
原理を示す図、第4図は本発明の一実施例を示す
構成図、第5図は本発明のアナログ信号遅延回路
の一構成例を示す図、第6図はアナログ信号遅延
回路の動作を説明するための図、第7図は制御信
号発生回路の一構成例を示す図、第8図はレベル
判定回路の一構成例を示す図、第9図は上記レベ
ル判定回路の動作を説明するための図、第10図
は本発明の一実施例の動作を説明するための図、
第11図〜第13図は本発明の他の実施例を示す
構成図である。 1……共振回路、2,5……レベル判定回路、
3……アナログ信号遅延回路、4……制御信号発
生回路、6……分周器、7……位相比較器、9…
…電圧制御発振器、10……減算器、11……絶
対値演算器、12……レベル検出器、13……
TDE、14……TDD。
Fig. 1 is a diagram showing the phase characteristics of a current variation width relay, Fig. 2 is a diagram showing a configuration example of a conventional current variation width relay, Fig. 3 is a diagram showing the operating principle of a conventional current variation width relay, 4 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of an analog signal delay circuit of the present invention, and FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the analog signal delay circuit. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the control signal generation circuit, FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the level determination circuit, FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the level determination circuit, and FIG. The figure is a diagram for explaining the operation of an embodiment of the present invention.
FIGS. 11 to 13 are configuration diagrams showing other embodiments of the present invention. 1... Resonance circuit, 2, 5... Level judgment circuit,
3... Analog signal delay circuit, 4... Control signal generation circuit, 6... Frequency divider, 7... Phase comparator, 9...
... Voltage controlled oscillator, 10 ... Subtractor, 11 ... Absolute value calculator, 12 ... Level detector, 13 ...
TDE, 14...TDD.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電力系統の系統電気量を入力とし、この系統
電気量が一定値以上変化したことを検出したこと
により系統故障を検出する変化幅検出継電器にお
いて、前記系統電気量を入力としこの系統電気量
の周波数に対応した周波数を有する制御信号を出
力する制御信号発生手段と、この制御信号発生手
段からの制御信号と前記系統電気量を入力とし前
記制御信号の周波数の逆数に比例した時間だけ遅
延させて出力するアナログ信号遅延手段と、この
アナログ信号遅延手段からの出力と前記系統電気
量を入力し、両者の瞬時値の合成値が予定の範囲
から逸脱することを検出するレベル判定手段とを
具備して成ることを特徴とする変化幅検出継電
器。 2 特許請求の範囲第1項において、制御信号発
生手段は、PLL発振回路の帰還ループに周波数
分周回路を挿入して構成したものである変化幅検
出継電器。 3 特許請求の範囲第1項において、制御信号発
生手段は基準入力とし、アナログ信号遅延回路に
よるこの入力電気量の遅延出力を比較入力とする
PLL(Phase Lock Loop)発振回路により構成し
たものである変化幅検出継電器。 4 特許請求の範囲第1項ないし第3項のうちい
ずれか一つの項において、制御信号発生手段は、
複数の系統電気量を遅延する複数のアナログ信号
遅延手段に、並列的に制御信号を供給するように
構成した変化幅検出継電器。 5 特許請求の範囲第1項に記載のものにおい
て、レベル判定手段は、系統電気量およびアナロ
グ遅延回路から出力される電気量の差が予定値以
上になることとを検出するように構成したことを
特徴とする変化幅検出継電器。 6 特許請求の範囲第1項に記載のものにおい
て、レベル判定手段は系統電気量およびアナログ
遅延回路から出力される電気量の和が予定の範囲
から逸脱することを検出するように構成したこと
を特徴とする変化幅検出継電器。
[Scope of Claims] 1. In a change width detection relay that receives as input the amount of electricity in a power system and detects a system failure by detecting that the amount of electricity in the system has changed by a certain value or more, the amount of electricity in the system is inputted. control signal generating means for outputting a control signal having a frequency corresponding to the frequency of the grid electricity amount; an analog signal delaying means for delaying the output by a certain amount of time; and a level for inputting the output from the analog signal delaying means and the above-mentioned system electrical quantity, and detecting that a composite value of the instantaneous values of both deviates from a predetermined range. What is claimed is: 1. A variation range detection relay comprising: determination means. 2. The variation range detection relay according to claim 1, wherein the control signal generating means is constructed by inserting a frequency dividing circuit into a feedback loop of a PLL oscillation circuit. 3 In claim 1, the control signal generating means is a reference input, and the delayed output of this input electrical quantity by an analog signal delay circuit is a comparison input.
A change width detection relay constructed from a PLL (Phase Lock Loop) oscillation circuit. 4. In any one of claims 1 to 3, the control signal generating means:
A variation range detection relay configured to supply control signals in parallel to a plurality of analog signal delay means for delaying a plurality of system electrical quantities. 5. In the device set forth in claim 1, the level determining means is configured to detect that the difference between the amount of electricity in the system and the amount of electricity output from the analog delay circuit becomes equal to or greater than a predetermined value. A change width detection relay featuring: 6. In the item set forth in claim 1, the level determining means is configured to detect that the sum of the system electrical quantity and the electrical quantity output from the analog delay circuit deviates from a predetermined range. Characteristic variation range detection relay.
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