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JPH0218012B2 - - Google Patents
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JPH0218012B2 - - Google Patents

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JPH0218012B2
JPH0218012B2 JP19637781A JP19637781A JPH0218012B2 JP H0218012 B2 JPH0218012 B2 JP H0218012B2 JP 19637781 A JP19637781 A JP 19637781A JP 19637781 A JP19637781 A JP 19637781A JP H0218012 B2 JPH0218012 B2 JP H0218012B2
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JP
Japan
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voltage
current
calculation
directional relay
characteristic
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JP19637781A
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Takao Fujisawa
Fumio Ando
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、方向継電器、特に保護演算を簡素化
した方向継電器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to a directional relay, and particularly to a directional relay with simplified protection calculations.

技術的背景とその問題点 電力系統を保護する保護継電器としては種々の
ものが用いられているが、その中でも最近では系
統の電圧及び電流を導入し、これをデジタル信号
に変換してマイクロコンピユータ等によつて事故
点の方向を演算して判定するようにしたデジタル
方向継電器が用いられるようになつてきた。その
位相特性図の一例を第1図に示す。これは零相電
流I0、零相電圧V0を導入する地絡方向継電器とし
て適用されており、導入電気量である電流I〓、電
圧V〓を用いて特性A、特性Bを作成し、もつて第
1図の折れ線特線を得るものである。
Technical Background and Problems Various types of protective relays are used to protect power systems, but recently, the most recent ones have been introducing system voltage and current, converting them into digital signals, and transmitting them to microcomputers, etc. Due to this, digital directional relays that calculate and determine the direction of the fault point have come into use. An example of the phase characteristic diagram is shown in FIG. This is applied as a ground-fault directional relay that introduces zero-sequence current I 0 and zero-sequence voltage V 0 , and creates characteristics A and B using the introduced electrical quantities, current I〓 and voltage V〓. As a result, the polygonal special line shown in FIG. 1 is obtained.

ここで特性Aの作成方法について述べるが特性
Bについても同様の考え方で得られる。電流I〓、
電圧V〓の位相差をθとし、特性Aの最大角度角を
とし、最小感度電圧をKV〓とする。このKV〓を
だけ位相したベクトルC〓と、KV〓とI〓の両ベクト
ルから得られるベクトルD〓(=I〓−KV〓)との位相
差が90゜となつた時動作出力とすることにより得
られる。
The method for creating characteristic A will be described here, but characteristic B can also be obtained using the same concept. Current I〓,
Let θ be the phase difference of voltage V〓, let be the maximum angle of characteristic A, and let KV〓 be the minimum sensitive voltage. When the phase difference between the vector C〓 which is phased by this KV〓 and the vector D〓 (=I〓−KV〓) obtained from both vectors KV〓 and I〓 becomes 90°, it is considered as an operating output. It is obtained by

即ち、第1図々示折れ線特性は、ベクトルの移
相が必要であり、2つの特性の組合せにより得る
必要があつた。これらはデジタル方向継電器とし
ての演算処理負担の増大につながり、更には演算
を行なうためのプログラムが収納されている記憶
装置の容量の増大になる欠点を有している。
That is, the polygonal line characteristic shown in FIG. 1 requires a vector phase shift and needs to be obtained by a combination of two characteristics. These have the disadvantage that they lead to an increase in the computational processing load for the digital directional relay and further increase the capacity of the storage device that stores the program for performing the computations.

発明の目的 本発明は上記欠点を解決することを目的として
なされたものであり、継電器特性を得るための保
護演算アルゴリズムを簡素化し、演算処理負担の
低減化、ハード規模の縮少化等が可能な方向継電
器を提供することを目的としている。
Purpose of the Invention The present invention was made for the purpose of solving the above-mentioned drawbacks, and it simplifies the protection calculation algorithm for obtaining relay characteristics, thereby reducing the calculation processing load and the hardware scale. The purpose of this project is to provide a directional relay.

発明の要点 そして本発明は系統からの電圧V〓、電流I〓によ
る方向継電器の動作判定を位相判定Stepを除外
した演算処理によつて行なおうとするものであ
る。
Summary of the Invention The present invention attempts to determine the operation of a directional relay based on the voltage V〓 and current I〓 from the system through arithmetic processing excluding the phase determination step.

発明の実施例 以下図面を参照して実施例を説明する。Examples of the invention Examples will be described below with reference to the drawings.

第2図は本発明による方向継電器の一実施例ブ
ロツク構成図、第3図はその位相特性図、第4図
は動作判定の演算手段を示すフローチヤート、第
5図は他の実施例特性図、第6図は更に他の実施
例特性図、第7図は方向継電器の他の一実施例ブ
ロツク構成図である。
Fig. 2 is a block diagram of one embodiment of the directional relay according to the present invention, Fig. 3 is its phase characteristic diagram, Fig. 4 is a flowchart showing the calculation means for determining operation, and Fig. 5 is a characteristic diagram of another embodiment. , FIG. 6 is a characteristic diagram of yet another embodiment, and FIG. 7 is a block diagram of another embodiment of the directional relay.

第2図において、1,2は入力変換器であつて
電力系統からの電圧V〓及び電流I〓が導入される。
3はアナログ・デジタル変換装置であつて、これ
にはサンプルホールド回路(S/H)3a、マル
チプレクサ(MPX)3b、アナログ・デジタル
変換回路(A/D)3cを夫々内蔵している。4
は演算処理部であつて前記アナログ・デジタル変
換装置3によつて変換された電圧V〓、電流I〓に相
当するデジタル信号が導入される。そしてこの演
算処理部4はマイクロコンピユータ等により構成
されており、一連のデイジタル演算が行なわれて
動作出力を発生する。
In FIG. 2, numerals 1 and 2 are input converters into which voltage V and current I from the power system are introduced.
Reference numeral 3 denotes an analog/digital converter, which includes a sample hold circuit (S/H) 3a, a multiplexer (MPX) 3b, and an analog/digital converter (A/D) 3c. 4
is an arithmetic processing unit into which digital signals corresponding to the voltage V〓 and current I〓 converted by the analog-to-digital converter 3 are introduced. The arithmetic processing section 4 is constituted by a microcomputer, etc., and performs a series of digital arithmetic operations to generate an operational output.

次に第3図の折れ線特性を得るための演算アル
ゴリズムについて説明する。第3図の特性は継電
器に導入された電流I〓と電圧V〓を用いて次式にて
表わされる。
Next, a calculation algorithm for obtaining the polygonal line characteristics shown in FIG. 3 will be explained. The characteristics shown in Fig. 3 are expressed by the following equation using the current I〓 and voltage V〓 introduced into the relay.

I〓・V〓−|KI〓×V〓|K′|V〓| … 上記演算式中「・」は内積、「×」は外積を表
わし、K,K′は定数である。I〓とV〓との両ベクト
ルの位相差をθとすると式は次のように変形で
きる。
I〓·V〓−|KI〓×V〓|K′|V〓|... In the above calculation formula, "." represents an inner product, "x" represents an outer product, and K and K' are constants. If the phase difference between the vectors I〓 and V〓 is θ, the equation can be transformed as follows.

|I〓||V〓|cosθ−K||I〓||V〓|sinθ|
K′V …′ の両辺を|V〓|で割ると、 |I〓|cosθ―K||I〓|sinθ|>K′ …″ 上式はI〓の2つの特定方向成分|I〓|cosθ,|I〓

sinθからなり、 傾き||I〓|sinθ|/(|I〓|cosθ−K′)が一

値1/K以下となる領域を動作域とする特性を表わ している。そして式の内積演算、外積演算及び
振幅値演算は周知のデジタル演算によつて容易に
求めることができる。
|I〓||V〓|cosθ−K||I〓||V〓|sinθ|
Dividing both sides of K′V …′ by |V〓|, we get |I〓|cosθ−K|||I〓|sinθ|>K′ …″ The above equation is the two specific direction components of I〓|I〓| cosθ,|I〓

sinθ, and represents a characteristic whose operating range is a region where the slope ||I〓|sinθ|/(|I〓|cosθ−K′) is less than or equal to a constant value of 1/K. The inner product calculation, cross product calculation, and amplitude value calculation of the equation can be easily obtained by well-known digital calculations.

第4図は演算手順を示すフローチヤートであ
り、これによつて以下説明する。先ず、Step11
においてアナログ・デジタル変換装置3で得られ
た電圧V〓、電流I〓のデジタルデータの読み込みが
行なわれる。Step12では電圧V〓と電流I〓との内積
演算が行なわれる。次のStep13では、電流I〓に比
例したKI〓と電圧V〓との外積の大きさを求める演
算が行なわれる。Step14は電圧V〓の振幅値|V〓|
に比例したK′|V〓|が求められ、Step15において
上記I〓V〓、|KI〓×V〓|、及び|V〓|を夫々用いて

式の動作条件式による動算判定演算が行なわ
れ、式の条件を満足すれば、第3図のハツチン
グ部内に事故時の電流ベクトルが入つていると判
断して、次のStep16にて動作出力を導出して再
度Step11に戻る。以上同様の演算を繰り返し行
なう。
FIG. 4 is a flowchart showing the calculation procedure, which will be explained below. First, Step11
At this step, the digital data of the voltage V〓 and current I〓 obtained by the analog-to-digital converter 3 is read. In Step 12, an inner product calculation of voltage V〓 and current I〓 is performed. In the next Step 13, a calculation is performed to find the size of the cross product of KI〓, which is proportional to current I〓, and voltage V〓. Step 14 is the amplitude value of voltage V〓|V〓|
K′ |V〓| which is proportional to
A dynamic calculation judgment calculation is performed using the operating condition equation of the equation, and if the equation conditions are satisfied, it is determined that the current vector at the time of the accident is included in the hatched part in Fig. 3, and the operating output is performed in the next Step 16. Derive and return to Step 11 again. The same calculations as above are repeated.

以上の様に式の動作条件式を用い、演算処理
部4においてデジタル演算を行ない。第3図々示
電圧ベクトルV〓に対称な折れ線特性の方向継電器
を得ることができる。
Digital calculations are performed in the arithmetic processing section 4 using the operating condition expressions as described above. It is possible to obtain a directional relay with a polygonal characteristic symmetrical to the voltage vector V shown in Figure 3.

上記式から明らかなように、1本の特性、即
ち、1回のデジタル演算を行なうのみで、しかも
移相演算を行なわずに折れ線特性を得ることがで
きる。なお定数Kを可変とすることにより直線の
傾きを、又、定数K′を可変とすることにより感
度を夫々可変できることは云うまでもない。
As is clear from the above equation, a single characteristic, that is, a polygonal line characteristic can be obtained by performing only one digital calculation and without performing a phase shift calculation. It goes without saying that by making the constant K variable, the slope of the straight line can be varied, and by making the constant K' variable, the sensitivity can be varied.

次に他の実施例を説明する。上記説明において
は、電流I〓、電圧V〓の内積、外積の大きさ及び電
圧V〓の振幅値を用いて折れ線特性を得るようにし
たが、次の式の形を用いても所望の折れ線特性
を得ることができる。
Next, another embodiment will be described. In the above explanation, the size of the inner product and outer product of current I〓 and voltage V〓, and the amplitude value of voltage V〓 were used to obtain the polygonal line characteristics, but the desired polygonal line characteristics can also be obtained using the following equation form. characteristics can be obtained.

I〓・V〓≧Max{|KI〓×V〓|,K′|V〓|} … ここでMax{ }は|KI〓×V〓|とK′|V〓|の大
きさの大きい方を採ることを意味する。
I〓・V〓≧Max{|KI〓×V〓|, K′|V〓|} … Here, Max{ } is the larger of |KI〓×V〓| and K′|V〓| It means to take.

式は次のように変形できる。 The formula can be transformed as follows.

|I〓||V〓|cosθ≧Max{K||I〓||V〓|sin
θ
|,K′|V〓|} …′ 両辺を|V〓|で割ると、 |I〓|cosθ≧Max{K||I〓|sinθ|,K′}
…″ ″式はI〓の2つの特定方向成分|I〓|cosθ,|I

|sinθからなり、 K||I〓|sinθ|K′のときは、傾き1/K以下
あ るいは傾き−1/K以上の原点0を通る2直線が電 流I〓の動作限界域を与える。K||I〓|sinθ<K′の
ときは最大感度角を0゜とする感度K′の直線特性と
なる。ここで得られる総合特性は第5図のように
なる。本特性も1回の演算のみで所望の折れ線特
性が得られ、かつ移相演算を不用とするものであ
る。
|I〓||V〓|cosθ≧Max{K||I〓||V〓|sin
θ
|,K′|V〓|} …′ Divide both sides by |V〓|, |I〓|cosθ≧Max{K||I〓|sinθ|,K′}
…″ ″Equation is two specific direction components of I〓|I〓|cosθ,|I

When K||I〓|sinθ|K', two straight lines passing through the origin 0 with a slope of 1/K or less or -1/K or more give the operating limit range of the current I〓. When K||I〓|sinθ<K', the sensitivity K' has a linear characteristic with the maximum sensitivity angle being 0°. The overall characteristics obtained here are as shown in FIG. This characteristic also allows the desired polygonal line characteristic to be obtained with only one calculation, and eliminates the need for phase shift calculation.

次に更に他の実施例を説明する。上記各説明で
は移相演算を用いないものとしていたが、次のよ
うに一回の移送演算を導入することにより、更に
特性に融通性をもたせることが可能である。
Next, still another embodiment will be described. In each of the above explanations, it is assumed that no phase shift operation is used, but by introducing a single shift operation as follows, it is possible to provide further flexibility in characteristics.

即ち、V〓を∠だけ移相したV〓′を用いて式と
同様に次の式を用いるものである。
That is, the following formula is used in the same way as the formula using V〓', which is obtained by shifting the phase of V〓 by ∠.

I〓・V〓′−|KI〓×V〓′|K′|V〓′| … 式は次のように変形できる。 I〓・V〓′−|KI〓×V〓′|K′|V〓′| … The formula can be transformed as follows.

|I〓|cos(θ−)−K||I〓|sin(θ−)|

K′|V〓| …′ これにより第6図の位相特性が得られる。この
場合においても1回の演算のみで折れ線特性を得
ることができる。
|I〓|cos(θ−)−K||I〓|sin(θ−)|

K'|V〓|...' As a result, the phase characteristics shown in FIG. 6 are obtained. Even in this case, the polygonal line characteristic can be obtained with only one calculation.

これまでの説明では,,式の右辺は電圧
V〓の振幅値に比例する量で行なつてきたが、振幅
値演算はしばしば2次式の形、即ち、|V〓|2の形
で求められる。例えば式において両辺を2乗し
た形、 (I〓・V〓)2≧Max{|KI〓×V〓|2,(K′|V〓|
2
にて適用しても上記説明と同様な特性が得られる
ことは明らかである。なお、,式に対しても
ほゞ同様な特性として得られる。
In the explanation so far, the right side of the equation is the voltage
Although the calculation has been performed using a quantity proportional to the amplitude value of V〓, amplitude value calculations are often obtained in the form of a quadratic expression, that is, |V〓| 2 . For example, in the formula, both sides are squared, (I〓・V〓) 2 ≧Max{|KI〓×V〓| 2 , (K′|V〓|
) 2 }
It is clear that the same characteristics as described above can be obtained even when applied to Note that almost the same characteristics can be obtained for the equation .

第7図は本発明による方向継電器の他の一実施
例ブロツク構成図である。
FIG. 7 is a block diagram of another embodiment of the directional relay according to the present invention.

以上の説明は導入電気量をアナログ・デジタル
変換した後、デイジタル演算により判定を行なう
ようなされたが、本実施例はアナログ判定を行な
うものである。
In the above explanation, the introduced electricity quantity is analog-to-digital converted and then the determination is made by digital calculation, but in this embodiment, the analog determination is made.

図において5,6は信号発生回路であり、この
うち信号発生回路5は入力電圧V〓の特定位相、例
えば零点交叉時に信号aを発生し、同じく信号発
生回路6は更に信号aより90゜位相された信号b
を発生する。この2つの信号a,bの発生タイミ
ングにより、入力電流I〓の大きさを夫々ホールド
する回路7,8を有している。ここでホールド回
路7の出力は|I〓sinθとなり、次段の絶対値導出
回路9にて||I〓|sinθ|を得る。一方、ホール
ド回路8の出力は|I〓|cosθとなる。10は比較
回路であつて前記両入力と一定値K′との大きさ
比較を行ない最終出力を得る。ここでの判定は例
えば前記式が用いられる。なお比較回路10に
おける判定をデジタル演算によつて行なつてもよ
いことは勿論である。
In the figure, numerals 5 and 6 are signal generation circuits, of which the signal generation circuit 5 generates a signal a at a specific phase of the input voltage V, for example, when it crosses the zero point, and the signal generation circuit 6 also generates a signal a at a 90° phase from the signal a. signal b
occurs. It has circuits 7 and 8 that hold the magnitude of the input current I according to the timing of generation of these two signals a and b, respectively. Here, the output of the hold circuit 7 becomes |I〓sinθ, and the absolute value deriving circuit 9 at the next stage obtains ||I〓|sinθ|. On the other hand, the output of the hold circuit 8 becomes |I〓|cosθ. Reference numeral 10 denotes a comparator circuit which compares the magnitudes of both inputs and a constant value K' to obtain a final output. For the determination here, for example, the above formula is used. It goes without saying that the determination in the comparator circuit 10 may be performed by digital calculation.

以下説明した如く、本発明によれば方向継電器
の動作式を演算するに際して移相判定Stepを除
外した演算処理構成としているために、保護演算
アリゴリズムを簡単化して継電器特性を得ること
ができ、それによつて演算処理負担を低減するこ
とができるばかりか、演算処理プログラムが収納
されている記憶容量が少なく、かつ回路規模を縮
少した方向継電器を提供可能である。
As explained below, according to the present invention, since the calculation processing configuration excludes the phase shift determination step when calculating the operating formula of the directional relay, the protection calculation algorithm can be simplified to obtain the relay characteristics, and Therefore, it is possible to provide a directional relay that not only reduces the computational processing load but also has a small storage capacity in which the computational processing program is stored and has a reduced circuit scale.

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

第1図は従来の方向継電器の位相特性図、第2
図は本発明による方向継電器の一実施例ブロツク
構成図、第3図は位相特性図、第4図は動作判定
の演算手順を示すフローチヤート、第5図は他の
実施例特性図、第6図は更に他の実施例特性図、
第7図は方向継電器の他の一実施例プロツク構成
図である。 1,2…入力変換器、3…アナログデジタル変
換装置、4…演算処理部、5,6…信号発生回
路、7,8…ホールド回路、9…絶対値出力回
路、10…比較回路。
Figure 1 is a phase characteristic diagram of a conventional directional relay, Figure 2 is a phase characteristic diagram of a conventional directional relay.
3 is a phase characteristic diagram, FIG. 4 is a flowchart showing the calculation procedure for operation determination, FIG. 5 is a characteristic diagram of another embodiment, and FIG. The figure shows further characteristic diagrams of other embodiments.
FIG. 7 is a block diagram of another embodiment of the directional relay. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2... Input converter, 3... Analog-to-digital converter, 4... Arithmetic processing unit, 5, 6... Signal generation circuit, 7, 8... Hold circuit, 9... Absolute value output circuit, 10... Comparison circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 系統からの電圧V〓及び電流I〓を入力し、マイ
クロコンピユータを介して演算処理する方向継電
器において、電圧V〓と電流I〓からなる両ベクトル
の内積と外積との差の大きさと、電圧の振幅値に
よる一定値との大小関係に応動することを特徴と
する方向継電器。 2 系統からの電圧V〓及び電流I〓を入力し、マイ
クロコンピユータを介して演算処理する方向継電
器において、電圧V〓と電流I〓からなる両ベクトル
の内積と、前記両ベクトルの外積の大きさ又は電
圧の振幅値による一定値のいずれか大なる量との
大小関係に応動することを特徴とする方向継電
器。
[Claims] 1. In a directional relay that inputs a voltage V〓 and a current I〓 from a system and processes them through a microcomputer, the inner product and the outer product of both vectors consisting of the voltage V〓 and the current I〓 are calculated. A directional relay characterized in that it responds to the magnitude relationship between the magnitude of the difference and a constant value determined by the amplitude value of the voltage. 2. In a directional relay that inputs the voltage V〓 and current I〓 from the system and processes it through a microcomputer, the size of the inner product of both vectors consisting of voltage V〓 and current I〓, and the size of the outer product of the two vectors A directional relay characterized in that it responds to a magnitude relationship between a fixed value or a constant value depending on a voltage amplitude value, whichever is greater.
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