JPH0398417A - アナログ入力回路の連続監視回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ディジタル保護継電器のアナログ入力部の
不良検出を行うための監視装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来ディジタル保護継電器のアナログ入力部の不良検出
装置として、例えば特開昭５３−６８５５号公報に記載
されるものがある。

第１図、および第２図に従来の２つの方式の構成を示す
。まず、第１図において、送電線路（１）に設けられた
Ｃ　Ｔ　（２１およびＰ　Ｔ　（３１は入力切替装置（
８）の入力接点Ｓ，，Ｓ，′にそれぞれ接続されている
。

（４）は点検のために設けた模擬送電線で、点検用の電
源＋５１　Ｃ　Ｔ　（７１、およびリアクトル（６）で
構成されている。このＣ　Ｔ　（７１およびリアクトル
（６）は切替装置（８）の入力接点Ｓ＊ｐＳ２′にそれ
ぞれ接続されている。そして、切替装置（８）の切替接
点Ｓ　，　Ｓ　Ｌ　ｌまそれぞれＡ／Ｄ変換器（１１）
，　（１２）を通じて、ディジタル演算処理部（９）に
導びかれている。

即ち、点検を行う際には、切替装置（８）の切替接点ｓ
，ｓ’　を送電線（１１　（７）　Ｃ　Ｔ　（２＋、Ｐ
　Ｔ　（３１　ニ接続された入力接点Ｓｌ＃ＳＩ′側か
ら模擬送竜線（４）のＣＴ（７１、ＩＪアク）・ル（６
）に接続された入カ接点　ｓ２，８２　側に切替える。

模擬送電線（４）の点検用の竜流，電圧は点検用の電源
（５］によって供給されてぃて、Ａ／Ｄ変換器（１１）
，　（１２）の入力となる電流，電圧の大きさはそれぞ
れＣ　Ｔ　（７１およびリアク１・ル（６）のタップを
選択することにより調整でき、所定の点検履信号を得る
ようになっている。

切替装置（８）を介したＭｓ流，電圧は、それぞれＡ／
Ｄ変換器（１１１，　（１２）によりディジタル量に変
換されて、ディジクル処理部（９）に導びかれる。通常
時、ディジタル処理部（９）の出力は、）・リップ回路
へ導びかれ、しゃ断器によって送電線（１１がしゃ断さ
れる。点検時においては、ディジタル処理部（９）は、
Ａ／Ｄ変換器（１１），　（１２）の出力（点検入力時
Ａ／Ｄ変換値）と、あらかじめ用意された基準とを、比
較し、これらが一致しない場合には警報回路へ出力を出
す。

一方、特開昭５３−６８５５号公報に示された別の従来
方式を第２図により説明する。第１図と同一部分は同一
符号で示す。第２図において、（１３），　（１４）は
点検入力のディジタルデークを格納したメモリ回路であ
る。Ａ／Ｄ変換器＜１１），　（１２）は、送′＃，線
（１）に設けられたＣ　Ｔ　（２）と切替装置｛８｝の
一方の入力接点Ｓ，との間、およびＰ　Ｔ　（３１と切
替装！！　（８１の他方の入力接点Ｓ０　との間にそれ
ぞれ設けられている。また、切替装置（８）の入力接点
Ｓ！，３２′にはそれぞれメモリ回路（１３），　（１
４）が接続されている。入力接点Ｓ，，Ｓ，、及び　Ｓ
２ｐＳ２　を切替える切替接点ｓ，ｓ’の出力側は、直
接、ディジタル処理部（９）に接続されている。

この装置において、点検を行う際には、切替装置｛８）
の切替接点ｓ，ｓ’を接点Ｓ１ｙＳ１′側から接点Ｓ２
，８２′側に切替ることにより、上記メモリ回ＩＩｓ（
１３）　，　（１４）　カ切替装Ｍ　（８１　’ｔ介し
て、ティシタル処理部（９）に接続され、点検用の電流
，電圧値がディジタル量で、上記メモリ回路（１３），
　（１４）より、ディジタル処理部（９）に導びかれる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の方式は以上のように構成されているので以下の問
題点があった。

第１図に示した従来方式では、模擬送電線を設ける必要
があるため、電源、リアクトル、ＣＴ等が必要であり、
点検のための装置が大掛りとなる他、点検中は、送電線
の電流，電圧値をディジタル処理部に導くことができな
いため、保；聾リレー機能が停止し、この間に送電線に
おいて系統事故が発生した場合は、これを検出し導電線
を保護できない。

次に、第２図に示した従来方式では、点検入力をＡ／Ｄ
変換器などの後に入れるため、Ａ／Ｄ変換部より以前の
部位の不良検出ができない。

更に第１図および第２図に共通して、一定周期で点検を
実施するため、不良が発生しても、その検出までに、系
統事故と遭遇する可能性があるため、不良検出方式とし
て充分でない。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るディジタル保護継電器の監視装置は、系
統入力と異なる周波数の監視用信号と系統入力とを入力
１・ランスで重畳し、Ａ／Ｄ変換器を介して得られる上
記入力！・ランスから出力されろ信号から監視用信号に
関連するデータのみを抽出するディジタルフィルタと、
このディジタルフィ／Ｌ夕の抽出出力により監視をする
監視部とからなる。

〔作　用〕

この発明においては、デイジタルフィルタの抽出出力に
より保護継電器のアナログ回路の不良を監視することが
できる。

〔発明の実施例〕

系統の電圧入力は常時、一定値以上の入力があって、そ
の値を監視することにより、アナログ入力回路の不良検
出する方法が種々実施されているが、電流入力など常時
、一定値以上の入力が期待できない入力回路は、強制的
になんらかの入力を印加して、不良検出する必要があり
、本発明（．ｆ１この入力印加方式と、その入力を監視
して、不良検出する処理について、新規方式を提案する
ものである。

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第３
図において、監視用信号回路（２３）の出力信号（Ｉｒ
ｅｆ）は、アンプ（２０）により増幅されて、絶縁トラ
ンス（３０）を通じて系統からのＰＴ，ＣＴ入力（２１
）　（以下略してＰＣＴ入力と呼称する）とともに、入
力１・ランス（２２）に入力される。ここで、ＰＴ，Ｃ
Ｔ入力（２ｌ）は第１図，第２図にて説明した送竜線の
Ｐ　Ｔ（８１，　Ｃ　Ｔ（２１から入力される入力信号
のことであり、略してＰＣＴ入力（２１）　Ｉ　Ｓとし
て説明する。入力トランス（２２）はＰＣＴ入力（２ｌ
）Ｉｓ用の巻線と、監視用信号回路（２３）からの入力
信号Ｉｒｅｆ用巻線と、出力側の巻線から構成されてお
り、ＰＣＴ入力（２１）Ｉｓと監視用人力１ｒｅｆが各
々重畳され、加算された値が出力側の信号（ｌａｄ）と
して得られる様に動作する。入力トランス（２２）の出
力ｌａｄは、出力側に設けられた抵抗器により電流信号
から電圧信号に変換された後、フィルタ（２４）を通っ
てサンプルホールド（２５）ｌこより、あらかじめ定め
られた任意の一定周期で、一定時間保持される。そして
、マルチブレクサ（２６）でこのサンプルホールド（２
５）で保持した電圧信号を順次切換えて、Ａ／Ｄ変換！
（１２）に導びかれる。Ａ／Ｄ変換器（１２）により、
ディジタル量に変換されたデータは、ディジタル処理部
｛９｝により、演算処理される。（３ｌ）は不良検出し
た乙とを知らせる警報出力である。

ここで、サンプルホールド（２５）は略して゛’　Ｓ　
Ｈ　”と、マルチプレクサ（２６）は略して゜’　Ｍ　
Ｐ　Ｘ　”と以下の説明では呼称する。

第４図は、監視用信号回路（２３）の１例を示したもの
でメモリ（４２）内に記憶している信号波形のデータを
、任意の周期でＤ／Ａ変換ＩＩ！ｊ（４３）に出力し、
監視用の交流出力信号を得るもので、発振器（４１）の
周波数を変化させることにより任意の周波数の交流信号
をＤ／Ａ変換器（４３）から得ることができる回路であ
る。以下その動作について説明する。

カウンタ（４０）は発振１！　（４１）のクロックで１
ずつカウントアップする。例えば、その出力が８本の場
合、２進級表現テ”　０　０　０　０　０　０　０　０
　”から゛１１　１　１　１　１　１　１　”まで、１
０進級表現で、ＩＩ　Ｏ　ｎ〜”　２　５　５　”まで
カウンｌ・する。実際の出力本数はメモリ（４２）のア
ドレス本数に合わせる。メモリ（４２）はカウンタ（４
０）の出力をアドレスとして、そのアドレスに対応し、
予め書込まれたディジタルデータを、Ｄ／Ａ変換器（４
３）に出力する。Ｄ／Ａ変換！　（４３）はメモリ（４
２）からのディジタルデータを一定の規則に従ってアナ
ログデータに変換し、これが監視用信号となる。ここで
、監視用信号は、メモリ（４２）に書き込むディジクル
データにより、任意の波形とすることができ、また、発
振器（４１）の周波数により、任意の信号周波数とする
ことができる。監視用信号の波形、周波数は以上のよう
に、メモリ（４２）に書き込まれたディジクルデータと
発振器（４１）の周波数で決まるが、メモ！Ｊ　（４２
）の書込みデータ｛よ変動することはなく、発振器も水
晶発振器等、発振周波数変化がほとんどないものを使用
することにより、波形、周波数の変動のない高精度の監
視信号を得ることができる。

第４図の構成部品コスｌ・について、発振Ｎ　（４１）
は実際には、第３図に示すところのディジタル処理部（
９）の中にある水晶発振器と共用できるため、専用に設
ける必要はない。なお、ディンタル処理部｛９｝はマイ
クロプロセッサを中心として構成しており、その動作用
に水晶発振器を備えている。メモＩＪ　（４２）は、比
較的小容量のものでよいことと、最近の半導体技術の進
歩から、安価に入手できるようになっている。Ｄ／Ａ変
換器（４３）も、８ビソ１・前後で低速のものでよく、
その結果第４図に示す構成は第１図に示した模擬送電線
（４）などに比べ、非常に安価に構成できる。

次に、第３図において本発明の動作説明に入る前に、デ
ィジタル保護継電器の系統事故を検出するための基本的
な入力信号処理について説明する。

まず、電力系統の故障を検出するため、ＰＴ・ＣＴから
電圧電流信号ＰＣＴ入力（２１）　Ｉ　ｓを取り込み、
ディジタル処理部（９）で処理可能な形態にまで、信号
変換処理を行う。

入力トランス（２２）は、電力系統の電圧，竜流値が最
大となる時、それらの信号をＡ／Ｄ変換器（１２）のフ
ルスケールに適した値にレベル変換するためのものであ
る。

この入力トランス（２２）　２次の雷圧レベルがアナロ
グフィルタ（２４）に入力される。

ディジクル保護継電器では種々のリＬ．一特性から要求
される総合的フィルタ特性をディジクル処理とアナログ
処理の組合せで実現する。アナログフィルタ（２４）は
折り返し周波数以上の高調波成分の除去を主目的として
いる。

ディンクル保護継電器では、リレー特性上必要な周波数
帯域を考慮して、フィルタ（２４）では、折り返し周波
数より高い周波数成分は完全に無視できる程度まで減衰
させる。このようなフィルタ（２４）を通過させた後の
入カイε号をＳ　Ｈ　（２５）でサンプリングし、ディ
ジタル値ｔこ変換する様に処理する。サンプリング周波
数は、サンプリング定理等をふまえ、かつＣＰＵの演算
処理能力およびリレー演算アルゴリズムでのデータ処理
の簡便さから、通常系統周波数の電気角３０°、すなわ
ち、６００Ｈｚ　（５０Ｈｚ系）、または７２０Ｈｚ　
（６０Ｈｚ系）に遣ばれている。

サンプルホールド（２５）は、リレー演算アルゴリズム
上から同時刻のサンプリングデータが必要であるため第
３図にも示すように全入力チャンネルにサンプリングホ
ールド（２５）が設けられており、時々刻々変化する入
力信号をＡ／Ｄ変換が終了するまで保持するものである
。

この様にして電力系統の入力信号を処理し、ディジタル
処理部（９）でリレー演算を行う。

以上のような構成と入力信号処理を基に本発明による自
動監視方式の動作を以下に説明する。監視用信号（Ｉｒ
ｅｌ）は監視用信号回路（２３）で発生し、アンプ（２
０）で増巾、絶縁１・ランス（３０）で絶縁され、入力
１・ランス（２２）の１次側巻線に、ＰＣＴ入力（２ｌ
）に重畳される形で、常時印加されている。ここで、監
視用信号（Ｉｒｅｆｌの大きさは、ＰＣＴ入力（２１）
のフルスケール、例えばＣＴ入力の場合は最大事故電流
に対して充分に低いレベルとする。これは、仮に監視用
信号（２３）のレベルを、ＰＣＴ入力（２１）の最大値
と同じとした場合、入力トランス（２２）以後の回路の
最大入力はＰ　Ｃ　Ｔ　（２１）と監視用信号（Ｉｒｅ
ｆ）が加算される為、ＰＣＴ入力（２１）の最大値の２
倍となり、系統からの小入力から大入力に対して正しく
回路動作させる為の、入力範囲設計（ダイナミックレン
ジ設計）上、制約となる為である。

一方、監視用信号（Ｉｒｅｌ）の大きさをあまり小さく
すると、フィルター（２４）のゲイン変化などを検出し
にくくなる。

このように重畳された監視用信号（Ｉｒｅｆ）は入力１
・ランス（２２）、フィルタ（２４）、Ｓ　Ｈ　（２５
）、ＭＰＸ（２６）を通り、Ａ／Ｄ変換器（１２）によ
り、デイジタル値に変換される。

Ａ／Ｄ変換器（１２）によるディジタルデータは、前述
のリレーアルゴリズム上、都合のよい周期、一般的には
系統周波数の電気角３０°間隔毎に、サンプリングされ
、Ａ／Ｄ変換されたものである。

これらのディジタルデータはディジタル処理部（９）に
より以下の処理を施し、入力トランス（２２）からＡ／
Ｄ変換器（１２）までの回路不良を検出する。

〔Ａ′３　監視用信号（Ｉｒｅ　ｆ）成分を抽出する。

Ａ／Ｄ変換器（１２）のディジタルデータ出力にはＰＣ
Ｔ入力（２ｌ）と監視用信号（Ｉｒｅｆ）が重畳された
もので、ＰＣＴ入力（２１）の影響を受けずに入力回路
の監視を行う為には、監視用信号（Ｉｒｅｆ）成分のみ
を抽出する必要がある。監視用信号（Ｉｒｅｆ）の周波
数を一例として系統周波数の４倍とした場合の抽出方法
について説明する。系統周波数の電気角１８００分位相
がずれたデータを加算するディンタルフィルターの周波
数特性は１式で表わせる。

１式に系統周波数（ｎ＝１）、監視用信号周波数（ｎ＝
４）を適用した結果は となり、系統周波数の信号は除去され、監視用信号周波
数の信号は２倍となって抽出されていろ。

第５図は１式をグラフ表現したものである。第５図でも
解る通り、監視用信号周波数を系統周波数の２倍とした
場合でも同一処理で抽出可能であり、更に処理方法をか
えれば他の周波数とすることも可能である。

ＣＢ）　　監視用信号の大きさから不良検出する。

〔Ａ〕の処理により抽出した監視用信号（Ｉｒｅｆ）周
波数は、本例では、系統周波数の４倍としている。一方
、サンプリング周期すなわち、Ａ／Ｄ変換する周期は系
統周波数の電気角３０°であるから、サンプリング周波
数は系統周波数の１２倍、また監視用信号（Ｅｒｅｆ）
周波数の３倍となっており、サンプリング定理により、
監視用信号の大きさを、サンプリングデータから算出可
能である。算出した監視用信号の大きさから、入力トラ
ンス（２２）からＡ／Ｄ変換器（ｌ２）の不良検出を行
う方法として、予め処理部（９）の中に用意した規定値
と比較する方法と、複数の入力から抽出した監視用信号
間で比較する方法があり、どちらも有効である。

以上の処理により、入力回路の不良検出が可能であるが
リレー演算に使用するデータにとっては、監視用信号（
Ｉｒｅｆ）を除去し、系統周塘数威分、すなわちＰＣＴ
入力（２１）を抽出する必要あり、以下の処理を施こし
た、データをリレー演算に使用する。ここでは一例とし
て、前述の例と同じく、監視用信号（Ｉｒｅｆ）周波数
を系統周波数の４倍としたケースについて説明する。

ｃ　　　ＰＣＴ　　　成分を抽出する 監視用信号周波数成分（系統周波数の４倍）を除去し、
ＰＣＴ入力成分を抽出するため、２式で表わされるディ
ジタルフィルター処理を施こす。

２式に系統周波数（ｎ＝１）、監視用信号周波数（　ｎ
　＝　４　）を適用した結果はとなり、監視用信号（Ｉ
ｒｅｆ）を除去し、系統周波数成分、すなわちＰＣＴ入
力（２１）はｆ２倍となって抽出されている。第６図は
２式をグラフ表現したものであるが、同じような原理を
用いて種々の監視用信号周波数に適用したり、数式が異
なるディジタルフィルターも考えられる。

以上［Ａ］，ＣＢ）および〔Ｃ〕の処理を施すことで監
視用信号（Ｉｒｅｆ）による入力トランス（２２）から
Ａ／Ｄ変換器（１２）に至アナログ入力回路の不良検出
を行い、かつ、監視用信号（ｆｒｅｔ）を重畳したこと
による影響なしで、リレー演算を行うことができる。

第７図にディノタル処理部Ｔ９１の機能ブロックを示す
。第７図において、（１２）はＡ／Ｄ変換器、（８１）
〜（８４）がディジタル処理部｛９｝であり、（８１）
は上記［Ａ］の処理を行うディジタルフィルタ、（８２
）は上記（Ｂ）の処理を行う監視部、（８３）は上記〔
Ｃ〕の処理を行うディジタルフィルタ、（８４）はデイ
ジクルフィルタ（８３）の抽出出力から系統を保護する
通常のリレー演算を行うリレー演算部である。リレー演
算部（８４）の出力は、送電線のしゃ断器等をトリップ
するトリップ回路（図示せず．）へ供給され、監視部（
８２）の出力は、アナログ入力部の不良を警報する警報
回路（図示せず。）へ供給されることは言うまでもない
。

なお、監視用信号周波数は系統周波数の４倍に限られな
いことは先に述べた通りであるが、系統周波数と同一と
することはできない。すなわち、系統周波数成分と監視
用信号周波数成分の除去ならびに抽出ができないからで
ある。

また、以上の実施例では、監視用信号発生回路（２３）
として、メモリ（４２）とＤ／Ａ変換器（４３）を組合
せた例を示したが、予め任意に定められた出力レベルと
周波数をもった信号出力が得られるものであれば、どの
ようなものでもよい。例えばウィーンブリッジ発振器、
あるいｌ．？矩形波とローバスフィルターを組み合せた
回路等が考えられる。また、第３図の絶縁トランス（３
０）はサージ・ノイズの問題がなければ、なくても良く
、アンプ（２０）も入力トランス（２２）の負担が軽け
れば不要である。

〔発明の効果〕

この発明による効果として ■　入力１・ランスからＡ／Ｄ変換器までの全入力回路
の不良検出が可能である。

■　ＣＴ入力など常時、入力が期待てきない場合でも、
監視用信号を重畳させたことて、監視が可能である。

■　常時監視方式だけでなく、従来の点検方式の電検入
力印加方法としても適用可能である。

■　模擬送電線のような大掛りなものが不要で安価とな
る。

等のメリッ１・がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の点検装置構成図、第３図は
、この発明の一実施例を示すブロック図、第４図はその
監視用信号発生回路の一例を示すブロック図、第５図及
び第６図は処理部におけるディジタルフィルターの周波
数特性を説明するための特性図、第７図は、本発明にお
けるディジタル処理部の機能ブロックを示す図である。 （２ｌ）・・ＰＣＴ入力、（２２）・・入力トランス、
（２３）監視用信号発生回路、（２４）・−フィルター
　（２５）・サンプルホールド、（２Ｂ）・・マルチブ
レクサ、（１２）　−　Ａ　／　Ｄ変換器、｛９｝・・
ディジタル処理部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 系統入力と異なる周波数の監視用信号を発生する監視用
   信号発生器、この監視用信号発生器の発生する監視用信
   号と系統入力とを入力し、これらを重畳した出力を発生
   する入力トランス、この入力トランスの出力するアナロ
   グ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、この
   Ａ／Ｄ変換器の出力から監視用信号に関連するデータの
   みを抽出するディジタルフィルタ、このディジタルフィ
   ルタの出力の大きさを監視する監視部を備えたことを特
   徴とするディジタル保護継電器の監視装置。