JPH0572164B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力系統の保護を行う保護継電シス
テムにおける保護リレーのための演算（単に、保
護リレー演算ともいう）の実行方法に関する。

〔従来の技術〕

第４図は一般的な保護リレーの構成を示すブロ
ツク図、第５図は一般的な保護リレー演算方法を
示すフローチヤートである。

この種の保護リレーは、例えば第４図に示され
るように、フイルタ１１、高整定リレー１２、低
整定リレー１３、協調タイマ１４，１５およびオ
アゲート１６等より構成される。

すなわち、フイルタ１１は、変流器CTを介し
て検出される電力系統の入力（電流）から所望の
周波数成分（例えば50Hz）のみを取り出す。高整
定リレー１２は、フイルタ１１を介して取り出し
た電流がその設定値（高い電流値を意味する高整
定値）を越えたとき動作し、比較的短い限時時間
の後に出力を生じる協調タイマ１４を駆動する。

低整定リレー１３は、フイルタ１１を介して取
り込んだ電流がその設定値（低い電流値を意味す
る低整定値）を越えたとき動作し、比較的長い限
時時限の後に出力を生じる協調タイマ１５を駆動
する。

かくしてオアゲート１６は、変流器CTを介し
て検出される電力系統の入力（電流）が高整定値
を越したときには比較的短時限で（図示せざる回
路遮断のための）出力を発生し、電力系統の入力
（電流）が低整定値を越したときには比較的長時
限で出力を発生するようにして、２段の反限時の
保護動作を行う。

これは演算装置を用いない保護リレーの場合で
あるが、演算装置を備えた保護リレーでは上記の
如き処理がソフトウエア演算によつて実現され
る。すなわち、第５図に示されるように、系統入
力（電流）についてデイジタル的なフイルタ処理
を行つた後（参照）、入力（電気）量の検出演
算（実効値の演算）を行い（参照）、しかる後
入力量の高整定値、低整定値との比較を含む２段
限時用保護リレー演算が行われる（参照）。

ところで、このような入力（電気）量の検出演
算を行うためには、系統周波数に同期したサンプ
リング周期で、系統入力を順次サンプリングして
サンプル値を得ることが必要であり、専ら系統入
力の１サイクルである正弦波入力を、電気角30
度、90度毎にサンプリングして得られるサンプル
値データを用いる方法がとられている。前者は30
度サンプリング方式、後者は90度サンプリング方
式と呼ばれ、それぞれのサンプル値データを用い
て系統入力の平均値、実効値相当の値を求める演
算が行われることから、平均値演算方式、実効値
演算方式とも呼ばれる。

なお、第５図は後者の例であり、系統入力１サ
イクルの中の電気角90度毎に起動される。因に、
電気角の90度は1/4サイクルに相当するから、系
統周波数を50Hzとすれば、電気角90度毎とは、
5mS毎ということになる。つまり、第５図に示さ
れるものは、90度サンプル形（実効値演算形）の
保護リレー演算方式であり、全ての演算（デイジ
タルフイルタ処理演算、入力量検出演算およ
び保護リレー演算）を、同じ一つの起動タイミ
ングで起動してそのまま直列形式で実行するもの
ということができる。

なお、かかる演算は、保護対象である保護系統
の数とその相数に応じて、それだけの回数行わ
れ、しかも第５図の如き各相毎の演算は、各相波
形の１サイクルに１回の割合で起きる１サンプリ
ング周期内に完了させておくことが必要である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、保護リレー演算を行う演算装置
には、その処理能力（スピード）に限界があるた
め、監視の対象（保護リレー演算の対象）にでき
る電力系統の数には限界がある。例えば、演算装
置としてマイクロコンピユータを用い、保護系統
を３相として、過電流リレーのみを実装する場
合、10〜10数系統（30〜50相分）が、マイクロコ
ンピユータの処理能力からみて限度となる。

実際には、過電流リレーだけでなく、距離リレ
ー、地絡方向リレーまたは差動リレー等の種々の
保護リレーが実装されるので、監視し得る系統数
は、さらに少なくなる（数系統〜10系統程度）。
つまり、多数の系統を監視対象として、保護リレ
ー演算を行おうとすると、それに見合う大容量の
演算装置が必要となつてコスト高となる。他方、
比較的小容量で安価な演算装置を用いることにす
ると、監視対象にできる系統数が少なくなるとい
う問題点がある。

本発明は、かかる問題点を解決し、比較的小容
量で安価な演算装置を用いながら、多数の系統を
監視対象として、保護リレー演算を行うことを可
能にする保護リレー演算実行方法を提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的達成のため、本発明では、デイジタル
形保護リレーに対する設定値として低整定値と高
整定値が設定されており、電力系統から取り込ん
だ電気量が低整定値よりも大きく高整定値よりも
小さいときは、その状態が比較的長い時間継続し
た場合に保護リレーを動作させ、前記電気量が高
整定値よりも大きいときは、その状態が比較的短
い時間継続しただけで保護リレーを動作させる如
く、電力系統から取り込む電気量に依存して保護
リレー演算を行う段階形反限時の保護リレー演算
を実行するための方法において、 電力系統から取り込む前記電気量が、１サイク
ルの系統入力の中の或る第１のタイミングにおけ
る第１のサンプルデータを処理して得られる第１
の処理データと、前記系統入力の中の前記第１の
タイミングとは異なる第２のタイミングにおける
第２のサンプルデータを処理して得られる第２の
処理データと、の間の演算結果（例えば和）で表
わされるとき、 前記第１のタイミングでスタートして第１のサ
ンプルデータを得て処理することにより前記第１
の処理データを求めて終了する第１の実行ルート
と、 前記第２のタイミングでスタートして第２のサ
ンプルデータを得て処理することにより前記第２
の処理データを求める処理と、続いて前記第１の
実行ルートで求めた第１の処理データを取込み、
該第１の処理データと前記第２の処理データとの
間の演算結果（例えば第１の処理データと第２の
処理データとの和）としての電気量を求める処理
と、続いて該電気量を低整定値を表わす定数Ｋと
比較してその大小関係を判定する処理と、判定の
結果、前者が後者より大きくなければ、それにて
終了する第２の実行ルートと、 前記第２の実行ルートにおける前記判定処理に
おいて、前記電気量が前記定数Ｋより大きけれ
ば、前記階段形反限時の保護リレー演算に移行し
その終了を待つて終了する第３の実行ルートと、 を含んで成る実行方法とした。

〔作用〕

例えば90度サンプル形（実効値演算形）保護リ
レー演算の実行に際し、前記第１の実行ルート
で、デイジタルフイルタ処理および入力電気量検
出のための一部の演算を行い、第２の実行ルート
で、入力電気量検出のための残りの演算と、保護
リレー演算に入るか否かの判定処理（入ると判定
したら、続いて保護リレー演算を実行する処理）
を行う。

そして第１の実行ルートと第２の実行ルート
は、電気角で90度の間隔をおいて交互に実行する
わけである。両ルートを１回にまとめて、その都
度行う従来方式に比較すると、コンピユータの処
理（演算）能力としては低くてすむ。

また第２の実行ルートでは、判定処理の結果に
よつては保護リレー演算に入らなくて済むから
（毎回保護リレー演算を実行していた従来方式に
比較すると）処理負担が軽くなる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例を示すフローチヤ
ートである。第２図は、データ処理起動タイミン
グ（デイジタルフイルタ処理および入力電気量検
出のための一部の演算を行う第１の実行ルートの
起動タイミング）と、判定用演算起動タイミング
と（入力電気量検出のための残りの演算と、保護
リレー演算に入るか否かの判定処理（入ると判定
したら、続いて保護リレー演算を実行する処理）
を行う第２の実行ルートの起動タイミング）と、
のタイミング関係を示すタイミング図である。

第１図において、START→→→
RETURNのルートが第１の実行ルートとする
と、START→→→→→→→
RETURNのルートが第２の実行ルートであり、
から分岐して→→OR→→RETURN及
びから分岐して→OR→→RETURNのル
ートが第３の実行ルートである。

タイミング切換は、起動指令毎にプログラム
実行ルートを、第１の実行ルートと第２の実行ル
ートの間で、順次イ→ロ→イ→ロの如く切り換え
る、いわゆるリングカウンタの機能を有してお
り、例えば保護対象とする系統からの50Hzの入力
に対して、電気角で90度間隔となる5mS毎に起動
される。

これによつて、プログラムは大きく２つ（第１
の実行ルートと第２の実行ルート）に分けられ、
個々のプログラムは10mS（180度サンプル）毎に
起動されることになる。すなわち、第２の実行ル
ートに属する入力データ処理と、第１の実行ル
ートに属する入力データ処理は、第２図ロに示
す如きタイミング関係で、つまり相互に5mSの間
隔を置いたタイミングで行われ、第２図ハの如
き、入力電気量（実効値）の検出演算（判定用演
算）を可能にしている。判定用演算では、第
１の実行ルートに属する入力データ処理で得た
結果βを取り込んできて、それと、第２の実行ル
ートに属する入力データ処理で得た結果αと、
の和（ED）を求める。この和の値が、入力電気
量（この場合、実効値）になる。なお、第２図イ
は系統入力波形を示している。

ここで、系統事故のない定常状態（保護リレー
演算が働かない状態）を考えると、第２の実行ル
ートに属する処理，のリレー出力「有か」、
動作フラグ「有か」の両判断ボツクスは、ともに
「NO」となるので（動作フラグについては後述）
現時刻における系統入力の電流値i_oを取り込んで
（i_o）²を求めるデータ処理が行われる。

次いでこの値に、5mS前に、第１の実行ルート
に属する処理で得た（i_o-3）²、即ち現時刻より
5mS前の系統入力の電流値i_o-3の２乗値、が加算
され、その和（つまり系統入力電流の実効値ED）
が求められる（判定用演算処理）。この判定用
演算処理の行われるタイミングは、第２図ハの
タイミングである。

次いで、この実効値EDと低整定値Ｋとが比較
されるが（処理）、いまは定常状態を想定して
いるので、判定結果は「NO」となつて
RETURNしスタートへ戻る。従来は、定常状態
でも保護リレー演算を毎回行つていたが、ここで
は、データ処理，と低整定値との比較のみ
を行い、保護リレー演算には移行しないことによ
り、処理量の軽減を図つている。

次いで、系統事故発生時の処理動作を説明す
る。この場合は、判定用演算に続いて行われる
判定処理において、実効値EDが低整定値Ｋよ
りも大きくなつてYESと判定されるのが普通で
あるから、処理へ進み、動作フラグがセツトさ
れ続いてORを介して実効値検出形保護リレー演
算モジユールが起動されて保護リレー演算が実
行される。実行値検出形保護リレー演算モジユー
ルは、低整定リレー演算と並行して高整定リレ
ー演算を行う２段限時用保護リレー演算である。

なお、低整定リレー演算は、系統入力電流の実
効値EDが低整定値を超え、その状態が比較的長
い時間続くと、その後にリレーを動作させて系統
をしや断させるという演算であり、高整定リレー
演算は、系統入力電流の実効値EDが高整定値を
超え、その状態が比較的短い時間でも続くと、そ
の後にリレーを動作させて回路をしや断させると
いう演算である。

実効値検出形保護リレー演算モジユールが起
動され、一旦RETURNし、再び第２の実行ルー
トの処理のリレー出力「有か」の判断にきた
時、保護リレーがモジユールの働きで動作して
いたとすれば、（リレー出力「有」の状態）なの
で、「YES」の判断となり、処理に進んで動作
フラグをリセツトし、しや断されている系統の、
その後に予想される復帰への対応を可能とする。

これに対して、保護リレーが動作してなかつた
とすれば、の処理で、リレー出力「有か」の判
断が「NO」となり、この場合には、まだ系統が
しや断されていない状態にあるので、処理へ進
んで、動作フラグがセツトされているかを判断
し、動作フラグがセツトされていれば、ORを介
してへ進み、実効値検出形保護リレー演算モジ
ユールの動作を継続させる。このような状態
が、実効値検出形保護リレー演算モジユールに
おいて、低整定リレー演算か高整定リレー演算の
何れかが成就して、リレー出力が生じるまで繰り
返される。

このような実行方法によれば、実効値検出形保
護リレー演算モジユールの高整定リレー演算又
は低整定リレー演算が実行されるのは、判定処理
において、保護リレー演算への移行が判定され
たとき、及び処理において動作フラグがセツト
されていると判定されたとき、のみである。そし
て、通常（系統正常時）は、処理において動作
フラグがセツト無しと判定されるので、処理，
，により、保護リレー演算へ移行するか否
か、の処理（演算）だけが行われるわけである。

従来は、系統の事故時、非事故時にかかわら
ず、保護リレー演算の実行に一定のプログラム処
理時間を必要としたが、本発明によれば、系統の
事故時には、判定処理でYESと判定されるこ
とから、それ以後一定のプログラム処理時間を要
する点で、従来と同じであるが、系統の非事故時
には、判定処理でNOと判定されることから、
保護リレー演算の実行に必要とされるプログラム
処理時間は、従来の1/3程度に減らすことが可能
となる。

第３図は、本発明の他の実施例を示すフローチ
ヤートである。同図において、３ａが第１図にお
ける第２及び第３の実行ルートで行われた処理
（以下、その全体を便宜上α処理と呼ぶことにす
る）に当たるとすると、２ａが第１の実行ルート
で行われた処理（以下、便宜上β処理と呼ぶこと
にする）に当たる。α処理３ａとβ処理２ａはリ
レーＡを対象とするものである。

リレーＡのほかに、演算の対象とするリレーが
Ｂ，Ｙ，Ｚとあるものとすると、第３図で、３ｂ
がα処理（リレーＢを対象とする）に当たり、２
ｂがβ処理（リレーＢを対象とする）に当たる。
同様に、３ｙがα処理（リレーＹを対象とする）
に当たり、２ｙがβ処理（リレーＹを対象とす
る）に当たり、３ｚがα処理（リレーＺを対象と
する）に当たり、２ｚがβ処理（リレーＺを対象
とする）に当たる。

即ち、リレーＡについて、α処理３ａが第２の
実行ルート、β処理２ａが第１の実行ルートにあ
れば、リレーＢについては、α処理３ｂがリレー
Ａの第１の実行ルート、β処理２ｂがリレーＡの
第２の実行ルートにある、という具合に、各リレ
ーの第１の実行ルートと第２の実行ルートが、そ
れぞれ全体として対称的（つまり同じ）になるよ
うに、各リレーのα処理とβ処理が振分けられて
いることが分かるであろう。

何故このようなことをするかについて以下、説
明する。第１図の実施例では、２本のプログラム
（第１の実行ルートと第２の実行ルート）のうち
の１本（第１の実行ルート）がデータ処理を含
むだけとなるため、余裕を生じる。

そこで、第３図の実施例では、保護リレーモジ
ユール３ａ〜３ｚ（いわゆるα処理）と、前回の
タイミングにおいて行われるデータ処理モジユー
ル２ａ〜２ｚ（いわゆるβ処理）と、を交互に第
１の実行ルートと第２の実行ルートに配置し、保
護リレー演算を10mS毎に、第１の実行ルートと
第２の実行ルートで交互に行うことにより、２本
のプログラムルートのそれぞれの要処理時間は同
じにして、保護リレー演算数を複数倍化している
わけである。

すなわち、各種の系統に配置される多数の保護
リレーは、全数が同時に働くことは考えられない
ことから、演算装置による処理時間の余裕の範囲
内で、従来は例えば12台（１系統毎に３台（３
相）とすると、４系統分）が限度であつたのを、
本発明では、最低でもその２倍の24台（８系統
分）迄は実装可能であることを第３図の実施例に
よつて示そうとしているわけである。同時（全系
統）事故は考えず、各系統を３相とすると、 ２｛２＋３（ｎ−２）｝＝４＋６（ｎ−２） 台の収納が可能となる。ただし、ｎは従来方法で
の台数である。また、逆に考えれば、従来方法で
収容可能な台数ｎに対して、 ４＋６（ｎ−２） 台の保護リレーが収納できるということは、それ
だけ処理時間の短縮が可能であるということがで
きる。

実際には、各種の保護リレー演算モジユールが
あるため、このように単純には行かないが、少な
くとも収容可能な保護リレー数を従来よりも増や
すことができるのは確かである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、データ処理（上述のβ処理に
相当）と保護リレー演算（上述のα処理に相当）
とを直列的な実行ルートではなく、並列的な実行
ルートで、その起動タイミングをずらして行うこ
とにより、要処理時間を従来方法による場合の約
１／２に短縮し得るため、保護機能（種類）の充実
または収容可能な保護リレー数の増加を図り得る
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフローチヤー
ト、第２図は、第１図の実施例におけるデータ処
理起動タイミングと判定用演算起動タイミングと
の関係を示すタイミング図、第３図は本発明の他
の実施例を示すフローチヤート、第４図は一般的
な保護リレーの構成を示すブロツク図、第５図は
一般的な保護リレー演算方式を示すフローチヤー
トである。 符号説明、１……保護リレー、１１……フイル
タ、１２……高整定リレー、１３……低整定リレ
ー、１４，１５……協調タイマ、１６……オアゲ
ート、CT……変流器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ デイジタル形保護リレーに対する設定値とし
   て低整定値と高整定値が予め設定されており、電
   力系統から取り込んだ電気量が前記低整定値より
   も大きく前記高整定値よりも小さいときは、その
   状態が比較的長い時間継続した場合に保護リレー
   を動作させ、前記電気量が前記高整定値よりも大
   きいときは、その状態が比較的短い時間継続した
   だけで保護リレーを動作させる如く、電力系統か
   ら取り込む電気量に依存して保護リレー演算を行
   う階段形反限時の保護リレー演算を実行するため
   の方法において、 電力系統から取り込む前記電気量が、１サイク
   ルの系統入力の中の或る第１のタイミングにおけ
   る第１のサンプルデータを処理して得られる第１
   の処理データと、前記系統入力の中の前記第１の
   タイミングとは異なる第２のタイミングにおける
   第２のサンプルデータを処理して得られる第２の
   処理データと、の間の演算結果で表わされると
   き、 前記第１のタイミングでスタートして第１のサ
   ンプルデータを得て処理することにより前記第１
   の処理データを求めて終了する第１の実行ルート
   と、 前記第２のタイミングでスタートして第２のサ
   ンプルデータを得て処理することにより前記第２
   の処理データを求める処理と、続いて前記第１の
   実行ルートで求めた第１の処理データを取込み、
   該第１の処理データと前記第２の処理データとの
   間の演算結果としての電気量を求める処理と、続
   いて該電気量を前記低整定値を表わす定数Ｋと比
   較してその大小関係を判定する処理と、判定の結
   果、前者が後者より大きくなければ、それにて終
   了する第２の実行ルートと、 前記第２の実行ルートにおける前記判定処理に
   おいて、前記電気量が前記定数Ｋより大きけれ
   ば、前記階段形反限時の保護リレー演算に移行し
   その終了を持つて終了する第３の実行ルートと、 を含んで成ることを特徴とする保護リレー演算実
   行方法。