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JP3414921B2 - 保護継電装置 - Google Patents

保護継電装置

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Publication number
JP3414921B2
JP3414921B2 JP06692096A JP6692096A JP3414921B2 JP 3414921 B2 JP3414921 B2 JP 3414921B2 JP 06692096 A JP06692096 A JP 06692096A JP 6692096 A JP6692096 A JP 6692096A JP 3414921 B2 JP3414921 B2 JP 3414921B2
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JP
Japan
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JP06692096A
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康明 三宅
幹夫 新谷
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH09257854A publication Critical patent/JPH09257854A/ja
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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、アナログ入力回
路の不良を判定する機能を有する保護継電装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図5は例えば特公平3−79932号公
報に示された従来の保護継電装置を示す構成図であり、
図において、1は電力系統の3相線路、2はA相の電流
A を検出する電流検出器(以下、CTという)、3は
B相の電流IB を検出する電流検出器(以下、CTとい
う)、4はC相の電流IC を検出する電流検出器(以
下、CTという)である。
【0003】5はA相の電流を所定の大きさに変換し絶
縁する入力変換器、6はB相の電流を所定の大きさに変
換し絶縁する入力変換器、7はC相の電流を所定の大き
さに変換し絶縁する入力変換器、8は電流IA ,IB
C の4倍の周波数を有する監視用信号I4fを発生する
監視用信号発生器、9は電流IA に監視用信号I4fを重
畳する加算器、10は電流IB に監視用信号I4fを重畳
する加算器、11は電流IC に監視用信号I4fを重畳す
る加算器である。
【0004】12〜14は加算器9〜11の出力である
A +I4f等から高調波成分を除去するアナログフィル
タ、15〜17はアナログフィルタ12〜14の出力を
一定期間保持するサンプルホールド(以下、SHとい
う)、18はSH15〜17に保持されているデータを
順次読み込んで出力するマルチプレクサ(以下、MPX
という)、19はMPX18から出力されたデータをア
ナログ・ディジタル変換するアナログ・ディジタル変換
器(以下、A/D変換器という)である。
【0005】20はリレー演算及び不良判定等を行う計
算機、21はA/D変換器19の出力を分配するデータ
分配部、22はデータ分配部21により分配されるディ
ジタルデータ(IA +I4f+G1 等)から基本波(電流
A +a1 ,IB +a2 ,IC +a3 )を抽出するディ
ジタルフィルタ、23は電流IA +a1 ,IB +a2
C +a3 に基づいてリレー演算を行い、その演算結果
に基づいて遮断機をトリップするリレートリップ部、2
4はデータ分配部21により分配されるディジタルデー
タ(IA +I4f+G1 等)から基本波の4倍波(監視用
4f+b1 ,I4f+b2 ,I4f+b3 )を抽出するディ
ジタルフィルタ、25は監視用信号I4f+b1 等と所定
の警報値εを比較して回路不良を判定する不良判定部で
ある。
【0006】次に動作について説明する。まず、CT2
〜4が3相線路1の各相の電流IA ,IB ,IC を検出
すると、加算器9〜11が電流IA ,IB ,IC に対し
て監視用信号発生器8から発生された監視用信号I4f
重畳する。これにより、加算器9〜11の出力が図6に
示すようなフィルタ特性を有するアナログフィルタ12
〜14に入力されるので、加算器9〜11の出力である
A +I4f等から高調波成分が除去されることになる。
【0007】そして、アナログフィルタ12〜14から
高調波成分が除去されると、SH15〜17がアナログ
フィルタの出力を一時的に保持し、MPX18がアナロ
グフィルタの出力を順次SH15〜17から読み込んで
A/D変換器19に出力する。この、A/D変換器19
がMPX18の出力をアナログ・ディジタル変換し計算
機20に出力する。
【0008】これにより、計算機20のデータ分配部2
1がA/D変換器19から出力されたディジタルデータ
(IA +I4f+G1 ,IB +I4f+G2 ,IC +I4f
3)を、図5に示すように、それぞれディジタルフィ
ルタ22、24に分配する。ここで、G1 〜G3 はアナ
ログ入力回路(CT2〜CT4,アナログフィルタ12
〜14,SH15〜SH17及びMPX18)の不良に
起因する誤差である。
【0009】そして、ディジタルフィルタ22は、下記
に示すようなディジタルフィルタ演算を行うことによ
り、ディジタルデータ(IA +I4f+G1 ,IB +I4f
+G2,1C +I4f+G3 )から監視用信号I4fを除去
し、基本波(電流IA +a1 ,IB +a2 ,1C
3 )を抽出する。
【0010】ここで、a1 〜a3 はアナログ入力回路の
不良に起因する基本波レベルでの誤差である。 基本波=I(t)−I(t−90°)・・・・・(1) ただし、I(t):現時点のディジタルデータ(IA
4f+G1 等) I(t−90°):位相が現時点よリ90°前のディジ
タルデータ(IA +I4f+G1 等) 因みに、図7はディジタルフィルタ22の周波数特性図
である。
【0011】そして、ディジタルフィルタ22より基本
波が抽出されると、リレートリップ部23が基本波であ
る電流IA +a1 ,IB +a2 ,IC +a3 に基づいて
リレー演算を行い、その演算結果に基づいて遮断機をト
リップする。
【0012】一方、ディジタルフィルタ24は、下記に
示すようなディジタルフィルタ演算を行うことにより、
ディジタルデータ(IA +I4f+G1 ,IB +I4f+G
2 ,IC +I4f+G3 )から基本波の4倍波(監視用信
号I4f+b1 ,I4f+b2 ,I4f+b3 )を抽出する。
【0013】ここで、b1 〜b3 はアナログ回路の不良
に起因する4倍波レベルでの誤差である。 4倍波=I(t)+I(t−180°)・・・・・(2) ただし、I(t):現時点のディジタルデータ(IA
4f+G1 等) I(t−180°):位相が現時点よリ180°前のデ
ィジタルデータ(IA +I4f+G1 等) 因みに、図8はディジタルフィルタ24の周波数特性図
である。
【0014】そして、ディジタルフィルタ24により基
本波の4倍波が抽出されると、不良判定部25が監視用
信号I4f+b1 等と所定の警報値εを比較し、監視用信
号I4f+b1 等が所定値εより大きいとき、アナログ入
力回路に不良があると判定し、その判定結果を図示せぬ
表示装置等に表示し、一連の処理を終了する。 *アナログ入力回路不良 監視用信号I4f+b1 等>警報値ε *アナログ入力回路正常 監視用信号I4f+b1 等≦警報値ε
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従来の保護継電装置は
以上のように構成されているので、アナログ入力回路の
不良を常時監視することができるが、実際にリレー演算
に用いる基本波レベルでの不良判定ではなく、基本波と
異なる周波数の信号を基準にして不良判定(4倍波レベ
ルの不良判定)を行うものであるため、精度よく不良判
定を行うことができないなどの課題があった。
【0016】なお、各相の電流と同一の周波数の監視信
号を各相の電流に重畳する従来例が「電気協同研究 第
50巻 第1号」平成6年4月 電気協同研究会発行
第99頁及び109頁に開示されているが、当該従来例
は各相の電流と監視用電流を分離せず、監視用信号が重
畳された各相の電流に基づいて不良判定を行うものであ
るので、各相の電流の大きさが変動すると、判定精度が
変動してしまう課題があった。
【0017】この発明は上記のような課題を解決するた
めなされたもので、各相の電流と同一周波数の監視用信
号を用いてアナログ入力回路の不良を精度よく判定でき
る保護継電装置を得ることを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
る保護継電装置は、各相の電流に重畳手段により監視用
信号を重畳して第1の出力を導出する第1のアナログフ
ィルタ手段と、各相の電流に重畳手段により監視用信号
の極性を反転重畳して第2の出力を導出する第2のアナ
ログフィルタ手段と、前記第1の出力から前記第2の出
力を減算し、その減算結果の絶対値と所定の警報値を比
較して回路不良を判定する不良判定手段とを備えたもの
である。
【0019】請求項2記載の発明に係る保護継電装置
は、各相の電流に重畳手段により監視用信号を重畳して
第1の出力を導出する第1のアナログフィルタ手段と、
各相の電流に重畳手段により監視用信号の極性を反転重
畳した第2の出力を順次切り替えて出力する切り替え手
段と、前記第1の出力から該出力の出力相に対応して出
力されるアナログフィルタ手段の出力を減算し、その減
算結果の絶対値と所定の警報値を比較して回路不良を判
定する不良判定手段とを備えたものである。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1. 図1はこの発明の実施の形態1による保護継電装置を示
す構成図であり、図において、1は電力系統の3相線
路、2はA相の電流IA を検出するCT(電流検出
器)、3はB相の電流IB を検出するCT(電流検出
器)、4はC相の電流IC を検出するCT(電流検出
器)である。
【0021】 5はA相の電流を所定の大きさに変換し絶
縁する入力変換器(入力変換手段)、6はB相の電流を
所定の大きさに変換し絶縁する入力変換器(入力変換手
段)、7はC相の電流を所定の大きさに変換し絶縁する
入力変換器(入力変換手段)、31は3相線路と同一の
周波数の監視用信号IM を発生する監視用信号発生器
(監視用信号発生手段)、32は監視用信号発生器31
の出力IM の極性を反転して出力−I M する反転器、
33は電流IA に監視用信号IM を重畳する加算器(重
畳手段)、34は電流IB に監視用信号IB を重畳する
加算器(重畳手段)、35は電流IC に監視用信号IM
を重畳する加算器(重畳手段)、36は電流IA に監視
用信号IM を反転したものを重畳する加算器(重畳手
段)、37は電流IB に監視用信号IM を反転したもの
を重畳する加算器(重畳手段)、38は電流IC に監視
用信号IM を反転したものを重畳する加算器(重畳手
段)である。
【0022】 39〜41は加算器33〜35の出力であ
るIA +IM 等から高調波成分を除去するアナログフィ
ルタ(アナログフィルタ手段)、42〜44は加算器3
6〜38の出力であるIA −IM 等から高調波成分を除
去するアナログフィルタ(アナログフィルタ手段)、4
5〜50はアナログフィルタ39〜44の出力を一定期
間保持するサンプルホールド(以下、SHという)、5
1はSH45〜50に保持されているデータを順次読み
込んで出力する切り替え手段としてのマルチプレクサ
(以下、MPXという)、52はMPX51から出力さ
れたデータをアナログディジタル変換するアナログディ
ジタル変換器(以下、A/D変換器という)である。
【0023】 53はリレー演算及び不良判定等を行う計
算機、54はA/D変換器52の出力を分配するデータ
分配部、55はデータ分配部54により分配されるディ
ジタルデータ(IA +IM +K1 )とディジタルデータ
(IA −IM +K2 )等を加算し監視用信号IM を除去
しリレー演算用電流2IA +K1 +K2 ,2IB +K3
+K4 ,2IC +K5 +K6 を導出する加算器(トリッ
プ手段)、56は電流2IA +K1 +K2 ,2IB +K
3 +K4 ,2IC +K5 +K6 に基づいてリレー演算を
行い、その演算結果に基づいて遮断機をトリップするリ
レート演算部(トリップ手段、以下、リレートリップ部
という)、57は監視用信号IM に相当する設定値IMS
(例えば、アナログフィルタ39〜44の特性により監
視信号IM の信号レベルが80%に低下する場合、監視
用信号の80%の値に設定される)を記憶する設定器で
ある。
【0024】 58はデータ分配部54により分配される
ディジタルデータ(IA +IM1+K1 )とディジタルデ
ータ(IA −IM1+K2 )、及び監視用信号IM に相当
する設定値IMSを演算して、相電流IA 等を除去し不良
判定値K1 −K2 ,K3 −K4 ,K5 −K6 を導出する
不良判定演算部(不良判定手段)、59は不良判定値K
1 −K2 ,K3 −K4 ,K5 −K6 と所定の警報値εを
比較して回路不良を判定する不良判定部(不良判定手
段)である。
【0025】 次に動作について説明する。まず、CT2
〜CT4が3相線路1の各相の電流IA ,IB ,IC
検出し、加算器33,34,35が電流IA ,IB ,I
C に対して監視用信号発生器31から発生された監視用
信号IM を、また、加算器36,37,38が電流
A ,IB ,IC に対して監視用信号IM を反転した−
M を重畳する。
【0026】 これにより、加算器33〜38の出力が図
6に示すようなフィルタ特性を有するアナログフィルタ
39〜44に入力されるので、加算器33〜38の出力
であるIA +IM ,IA −IM 等から高調波成分が除去
されることになる。
【0027】 そして、アナログフィルタ39〜44に高
調波成分が除去されると、SH45〜50がアナログフ
ィルタ39〜44の出力を一時的に保持し、MPX51
がアナログフィルタ39〜44の出力を順次SH45〜
50から読み込んでA/D変換器52に出力する。この
A/D変換器52はMPX51の出力をアナログディジ
タル変換し計算機53に出力する。
【0028】 これにより、計算機53のデータ分配部5
4が、A/D変換器52から出力されたディジタルデー
タIA +IM +K1 ,IA −IM +K2 ,IB +IM
3,IB −IM +K4 ,IC +IM +K5 ,IC −I
M +K6 を図1に示すように、それぞれ加算器55,不
良判定演算部58に分配する。ここで、K1 〜K6 はア
ナログ入力回路(CT2〜4,アナログフィルタ39〜
44,SH45〜50及びMPX51)の不良に起因す
る誤差である。
【0029】 そして、加算器55は下記に示すように、
ディジタルデータ(IA +IM +K1 ,IB +IM +K
3 ,IC +IM +K5 )にそれぞれディジタルデータ
(IA−IM +K2 ,IB −IM +K4 ,IC −IM
6 )を加算し監視用信号IMを除去して各相毎のリレ
ー演算用電流2IA +K1 +K2 ,2IB +K3
4,2IC +K5 +K6 を抽出する。
【0030】 A相用 2IA +K1 +K2 =(IA +IM +K1 )+(IA −IM +K2 ) ・・・・・(3) B相用 2IB +K3 +K4 =(IB +IM +K3 )+(IB −IM +K4 ) ・・・・・(4) C相用 2IC +K5 +K6 =(IC +IM +K5 )+(IC −IM +K6 ) ・・・・・(5)
【0031】 そして、加算器55により監視用信号が除
去されると、リレートリップ部56が電流2IA +K1
+K2 ,2IB +K3 +K4 ,2IC +K5 +K6 に基
づいてリレー演算を行い、その演算結果に基づいて遮断
機をトリップする。
【0032】 一方、不良判定演算部58は、データ分配
部54により分配されたディジタルデータ及び監視用信
号IM に相当する設定値IMSに基づいて各相毎のアナロ
グデータ、1回路の不良の程度を示す不良判定値を下記
に示すように演算する。
【0033】 A相用 (IA +IM +K1 )−(IA −IM +K2 )−2IMS=K1 −K2 ・・・・・(6) B相用 (IB +IM +K3 )−(IB −IM +K4 )−2IMS=K3 −K4 ・・・・・(7) C相用 (IC +IM +K5 )−(IC −IM +K6 )−2IMS=K5 −K6 ・・・・・(8)
【0034】 そして、不良判定演算部58により不良判
定値が演算されると、不良判定部59が不良判定値と所
定の警報値εを比較し、不良判定値が所定の警報値εよ
り大きいとき、アナログ入力回路に不良があると判定
し、その判定結果を図示せぬ表示装置等に表示し、一連
の処理を終了する。
【0035】 *アナログ入力回路不良 不良判定値|K1 −K2 |等>警報値ε *アナログ入力回路正常 不良判定値|K1 −K2 |等≦警報値ε 警報値εは定格電流の20%程度の値である。
【0036】 以上より、この実施の形態1によれば、監
視用信号IM が重畳された各相電流から、監視用信号I
Mの反転された−IM が重畳された各相電流を減算して
不良判定値を演算し、その不良判定値と所定の警報値ε
を比較してアナログ入力回路の不良を判定するようにし
たので、各相の電流IA ,IB ,IC の変動に影響され
ずに、実際にリレー演算に用いる基本波で不良判定を行
うことができる結果、精度よく不良判定を行うことがで
きる効果を奏する。
【0037】 実施の形態2. 実施の形態1では3相の電流入力IA ,IB ,IC に対
して6組のアナログフィルタ39〜44及びSH45〜
50で構成するものについて示したが、図2のように加
算器36〜38の出力IA −IM ,IB −IM ,IC
M はMPX51と同期して切リ替え動作を行うMPX
60を介してアナログフィルタ61及びSH62に共通
に入力するするよう構成したものである。これにより、
実施の形態1と同様の効果を奏することができるととも
に、2組のアナログフィルタ及びSHが不要になリ、装
置構成が簡略化される効果を奏する。
【0038】適用例1. 実施の形態1,2では監視用信号IM を重畳する方法で
あったが、この適用例1は図3に示すように、実施の形
態2において監視用信号IM の重畳手段を除いたもので
ある。リレー演算部(トリップ手段)70はアナログフ
ィルタ39,40,41から導出される電流IA
1 ,IB +K2 ,IC +K3 を用いる。
【0039】 不良判定演算部(不良判定手段)71は下
記の演算を行う。 A相用 (IA +K1 )−(IA +K2 )=K1 −K2 ・・・・・(9) B相用 (IB +K3 )−(IB +K4 )=K3 −K4 ・・・・・(10) C相用 (IC +K5 )−(IC +K6 )=K5 −K6 ・・・・・(11)
【0040】 この適用例1では3相の電流入力IA ,I
B ,IC が零の時には不良検出が不可ではあるが、実施
の形態2よりも簡単な構成で不良判定をできる効果を奏
する。
【0041】適用例2 . 実施の形態1では、アナログフィルタ等に変換誤差がな
く正確に各相の電流を検出できることを前提にしている
ので、アナログフィルタ等に変換誤差がある場合には、
各相の電流の絶対値が大きくなるにしたがって不良判定
の精度が劣化する。
【0042】 不良判定値=(IA +IM +K1 )−(I
A −IM +K2 )−2IMS=K1 −K2 においてアナロ
グ入力回路に不良がない場合には、K1 ,K2 は共に零
で不良判定値=0となるべきであるが、アナログフィル
タ39、アナログフィルタ42等に変換誤差がある場合
には、不良判定値=0にならない。
【0043】 そこで、この適用例2ではアナログフィル
タ等の変換誤差を補償すべく、実施の形態1における式
(6)(7)(8)の代わりに下記に示すように、不良
判定値を演算する。 A相用 (IA +IM +K1 )−(IA −IM +K2 )−2IMS−αIA ・・・・・(12) B相用 (IB +IM +K3 )−(IB −IM +K4 )−2IMS−αIB ・・・・・(13) C相用 (IC +IM +K5 )−(IC −IM +K6 )−2IMS−αIC ・・・・・(14) ただし、αは比率係数(例えば、0.05)
【0044】適用例3 . 実施の形態1,2および適用例1では、監視用信号発生
器31が監視用信号IM を発するものについて示した
が、例えば、図4に示すように、計算機53が点検時に
制御信号を監視用信号発生器31に対して出力すること
により、アナログ入力回路の不良を判定する点検時に限
り、監視用信号IM を発生するようにしてもよい。
【0045】 これにより、点検時以外では、加算器55
においてリレー演算用電流を導出するための加算演算を
行うことなく、リレー演算を行うことができ、リレー演
算の精度を向上する効果を奏する。
【0046】
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明によ
れば、各相の電流に重畳手段により監視信号を重畳した
第1の出力から、各相の電流に重畳手段により監視信号
を反転して重畳した第2の出力を減算し、その減算結果
の絶対値と所定の警報値を比較して回路不良を判定する
よう構成したので、各相の電流の変動に影響されずに、
また実際にリレー演算に用いる基本波レベルで不良判定
を行うことができる結果、精度よく回路不良を判定する
ことができる効果がある。
【0047】 請求項2記載の発明によれば、各相の電流
に重畳手段により監視用信号を重畳した第1の出力と、
各相の電流に重畳手段により監視用信号を反転して重畳
した第2の出力を切り替え手段により順次切り替えてア
ナログフィルタ手段から導出し、上記第1の出力から該
第1の出力の出力相に対応して出力されるアナログフィ
ルタ手段の出力を減算し、その減算結果の絶対値と所定
の警報値を比較して回路不良を判定するよう構成したの
で、簡単な構成で、各相の電流の変動に影響されずに、
また実際にリレー演算に用いる基本波レベルで不良判定
を行うことができる結果、精度よく回路不良を判定する
ことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による保護継電装置
を示す構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態2による保護継電装置
を示す構成図である。
【図3】 適用例1による保護継電装置を示す構成図で
ある。
【図4】 適用例3による保護継電装置を示す構成図で
ある。
【図5】 従来の保護継電装置を示す構成図である。
【図6】 アナログフィルタの特性図である。
【図7】 基本波を抽出するディジタルフィルタの周波
数特性図である。
【図8】 4倍波を抽出するディジタルフィルタの周波
数特性図である。
【符号の説明】
1 3相線路、5,6,7 入力変換器(入力変換手
段)、31 監視用信号発生器(監視用信号発生手
段)、39〜44 アナログフィルタ(アナログフィル
タ手段)、51 マルチプレクサ(切り替え手段)、5
5 加算器(トリップ手段)、56,70 リレー演算
部(トリップ手段)、58,71 不良判定演算部(不
良判定手段)、59 不良判定部(不良判定手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−104422(JP,A) 特開 昭63−161811(JP,A) 特開 昭51−127441(JP,A) 特開 昭63−148817(JP,A) 特開 平5−91642(JP,A) 特開 平5−344641(JP,A) 特公 平3−79932(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 3/05 G01R 31/00 - 31/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統における3相線路の各相の電流
    を所定の大きさに変換する3相の入力変換手段と、各相
    の電流と同一周波数の監視用信号を発生する監視用信号
    発生回路と、3相入力を各相毎に前記監視用信号重畳
    して第1の出力を導出する第1のアナログフィルタ手段
    と、3相入力を各相毎に前記監視用信号の極性を反転し
    監視用信号重畳して第2の出力を導出する第2のア
    ナログフィルタ手段と、各相毎の前記第1の出力と前記
    第2の出力を加算し、その加算結果に基づいて遮断機を
    トリップするトリップ手段と、各相毎の前記第1の出力
    と前記第2の出力を減算し、その減算結果の絶対値と所
    定の警報値を比較して回路不良を判定する不良判定手段
    とを備えた保護継電装置。
  2. 【請求項2】 電力系統における3相線路の各相の電流
    を所定の大きさに変換する3相の入力変換手段と、各相
    の電流と同一周波数の監視用信号を発生する監視用信号
    発生回路と、3相入力を各相毎に前記監視用信号重畳
    して第1の出力を導出する第1のアナログフィルタ手段
    と、3相入力を各相毎に前記監視用信号の極性を反転し
    監視用信号重畳して第2の出力を導出する第2のア
    ナログフィルタ手段と、前記第2のアナログフィルタ手
    段を順次切り替えて出力する切り替え手段と、各相毎の
    前記第1の出力と、この出力相に同期して前記第2のア
    ナログフィルタ手段から導出される出力を加算し、その
    加算結果に基づいて遮断機をトリップするトリップ手段
    と、各相毎の前記第1の出力と、この出力相に同期して
    出力される第2のアナログフィルタ手段から導出される
    出力を減算し、その減算結果の絶対値と所定の警報値を
    比較して回路不良を判定する不良判定手段とを備えた保
    護継電装置。
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