(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波周波数がｎ（ｎ＝１０×ｍ，ｍは整数）である電気量の一定時限をおいた変化幅が整定値を超えたことを検出して保護動作を行う変化幅継電器において、
電気量の現在値と、基本波のｍサイクル前の電気量の値との変化幅を整定値と比較することを特徴とする変化幅継電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統及び各種機器を保護する保護継電器のなかで、例えば、入力電流の変化幅の大きさに応動するディジタル形変化幅過電流継電器等の変化幅継電器（変化幅検出継電器）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ディジタル形保護継電器は、電力系統のアナログ量を取り込み、これをＡ／Ｄ変換したデータを用いてディジタル演算を行うことにより、電力系統や各種機器を保護している。
このディジタル形保護継電器のうち、変化幅過電流継電器は、負荷電流と、系統事故時の事故電流との大きさの差が微量であっても系統事故を確実に検出できるものとして知られており、距離継電器のフェイルセーフとして一般的に用いられている。
一般にディジタル形の変化幅過電流継電器では、数式１に示す演算原理が用いられている。なお、数式１において、ｋは現時点を示し、Ｋは変化幅整定値、ａは一定時限相当値（サイクル数）を示す。
【０００３】
【数１】
Σ｜Ｉk-Ｉ(k-a)|＞Ｋ
【０００４】
このように、変化幅過電流継電器では、入力される基本波の周期性を利用して、現在の入力値と一定時限前（一般には１サイクル前または２サイクル前など）の入力値との差分により、電流変化幅を演算している。
ここで、図３は変化幅過電流継電器の構成を示すもので、１１は電流が入力されるアナログフィルタ、１２はサンプルホールド手段、１３はＡ／Ｄ変換手段、１４は一定時限前のＡ／Ｄ変換手段１３の出力を記憶するメモリ、１５はＡ／Ｄ変換手段１３とメモリ１４の出力から前記数式１により演算を行う変化幅検出演算手段である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
さて、変化幅過電流継電器は、前述したような演算原理上、周波数変動に弱いことが一般に知られており、従来から各種のフィルタや演算方式によりその対策が講じられている。
しかし、溶接機や各種電動機応用機器、電気炉等のフリッカ負荷が存在する系統に対しては、通常、変化幅過電流継電器単体としての根本的な対策がなされておらず、フリッカが顕著に現れる系統に使用する場合には、通常の過電流継電器（ＨＯＣ）を用いたり、運用設定やシーケンス処理を駆使して対応しているのが現状である。
また、系統にフリッカ負荷が存在することが明確でない場合や、系統構成が変更されてフリッカ負荷が存在するようになった場合には、これらのフリッカ負荷についての対策がなされていないことにより、下記のように不具合が発生するおそれがある。
【０００６】
すなわち、前述の数式１において、一定時限相当値ａは基本波のｘサイクル（ｘ＝１やｘ＝２が一般的）になるため、定格周波数の基本波が一定量重畳されている場合は数式１の左辺の演算結果＝０となって動作に至らず、基本波の大きさが変化した場合にその変化量を検出することで継電器動作が果たされる。
【０００７】
ここで、系統にフリッカ負荷が存在する場合について考えて見る。フリッカ負荷は、一般に人間の目で蛍光灯のちらつきとして捉えられる、または、いわゆるΔＶ10で評価されるような、基本波が１０〔Ｈｚ〕付近刻みのビートを示す波形を生じる負荷である。
このビート波形は、基本波に対し基本波周波数±１０〔Ｈｚ〕の成分を重畳することで擬似的に得ることができる。
【０００８】
そこで、基本波に基本波周波数±１０〔Ｈｚ〕の波形を重畳すると、図４に示すように、基本波（周波数をｎ〔Ｈｚ〕とする）に関しては現時点ｋと１サイクル前とで同じ値であるが、ｎ＋１０〔Ｈｚ〕またはｎ−１０〔Ｈｚ〕の波形では、現時点ｋの値と基本波の１サイクル前の値とが異なってくる。
このため、基本波に大きさの変化がない場合でも、数式１の演算原理では、ｎ±１０〔Ｈｚ〕の成分により大きさの変化を検出してしまう。
【０００９】
数式１におけるａ＝１とした場合の周波数特性を、図１に示す。なお、図１では横軸に周波数を、縦軸に電流変化分検出量（倍）をとってある。
図１から明らかな如く、基本波（例えば５０〔Ｈｚ〕）の定常印加時には変化分検出量が０倍すなわち変化幅過電流継電器の演算結果が零となるのに対して、５０＋１０〔Ｈｚ〕の波形が重畳される場合には変化分検出量が０．６倍となり、これによって変化幅過電流継電器が継続動作（誤動作）することになる。
【００１０】
そこで本発明は、系統に存在するフリッカ負荷による継電器の入力波形が、基本波を１０〔Ｈｚ〕刻みのビートにするような歪波の重畳波形である点に着目し、基本波周波数及び基本波周波数±１０〔Ｈｚ〕に対して誤検出、誤動作することのない変化幅継電器を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、基本波周波数がｎ（ｎ＝１０×ｍ，ｍは整数）である電気量の一定時限をおいた変化幅が整定値を超えたことを検出して保護動作を行う変化幅継電器において、例えば電流等の電気量の現在値と、基本波のｍサイクル前の前記電気量の値との変化幅を整定値と比較するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。この実施形態では、基本波（周波数をｎ〔Ｈｚ〕とする）に対して定常的に印加されたｎ±１０〔Ｈｚ〕の波形に対する考慮を加える。
すなわち、基本的な考え方としては、前述の数式１のような方式で、一定時限相当値ａを、基本波周波数ｎ〔Ｈｚ〕及びｎ±１０〔Ｈｚ〕でも周期性を確保できるような値とすればよい。つまり、ｎ，ｎ−１０，ｎ＋１０〔Ｈｚ〕の最小公倍数の周期で演算すれば良いことになる。
【００１４】
電力系統の場合、基本波周波数ｎは一般に１０×ｍ〔Ｈｚ〕（ｍ＝５または６）と表せることから、
１／ｎ〔ｓ〕＝１／１０・ｍ〔ｓ〕，
１／（ｎ−１０）〔ｓ〕＝１／｛１０・（ｍ−１）｝〔ｓ〕，
１／（ｎ＋１０）〔ｓ〕＝１／｛１０・（ｍ＋１）｝〔ｓ〕
の最小公倍数は、１／１０〔ｓ〕となる。
従って、数式１における一定時限相当値ａとして１／１０〔ｓ〕周期のデータを用いれば、ｎ±１０〔Ｈｚ〕に対する対応が可能になる。
【００１５】
つまり、基本波周波数ｎ＝１０×ｍ〔Ｈｚ〕の入力に対して、ｍサイクル前のデータは、ｎ−１０＝１０（ｍ−１）〔Ｈｚ〕の周波数に対しては（ｍ−１）サイクル前のデータであり、ｎ＋１０＝１０（ｍ＋１）〔Ｈｚ〕の周波数に対しては（ｍ＋１）サイクル前のデータであるということになり、各周波数成分について整数倍サイクル前のデータとの差分をとることになるため、ｎ±１０〔Ｈｚ〕の成分が定常的に重畳された場合でも、これを変化分として誤検出することはなくなる。
１／１０〔ｓ〕の周期は、
（１／１０）／（１／ｎ）＝（１／１０）／（１／１０ｍ）＝ｍ
であるから、基本波周波数ｎ＝５０〔Ｈｚ〕の系統ではｍ＝５、ｎ＝６０〔Ｈｚ〕の系統ではｍ＝６となり、それぞれ５サイクル前、６サイクル前のデータを使用する変化幅検出原理を採れば良いことになる。
【００１６】
このようにして求めた一定時限相当値ａを用いた場合の数式１の周波数特性を、図１にａ＝ｍとして示す。
この図１から、本発明はｎ±１０〔Ｈｚ〕成分に限らず、ｎ×ｐ（整数）±１０〔Ｈｚ〕（基本波の整数倍調波±１０〔Ｈｚ〕）成分に対しても有効であり、フリッカ負荷によって基本波周波数ｎが１０〔Ｈｚ〕刻みの振動となるあらゆる成分で変化幅の誤検出を防ぐことが可能になる。
【００２２】
図２は、フリッカ負荷が存在する場合の継電器の入力電流波形（図２（ａ））、従来技術によりａ＝１とした場合の検出変化量（図２（ｂ））、本実施形態による検出変化量（図２（ｃ））を示している。
なお、図２（ａ）の入力電流波形は、周波数ｎ＝５０〔Ｈｚ〕の基本波（大きさ１）に、同位相でｎ±１０〔Ｈｚ〕の周波数を持つ波形（大きさ０．２）をそれぞれ重畳した合成歪波である。
【００２３】
これらの図において、０〜１００〔ｍｓ〕の合成歪波急変時には、図２（ｂ）の従来技術ではこれに対応して大きな変化量を検出し、その後、小さなレベルの変化量を継続して検出しているが、図２（ｃ）の本実施形態では、基本波の５サイクル分に相当する１００〔ｍｓ〕以後は変化量を全く検出しないものとなり、誤検出が回避されることがわかる。
【００２４】
なお、上記実施形態では変化幅過電流継電器につき説明したが、本発明は、電圧変化幅継電器にも適用可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、フリッカ負荷のようにΔＶ10が大きい系統に対してもフリッカ負荷がない系統と同様に、誤検出のおそれがない変化幅継電器を実現することができる。
また、フリッカ負荷が基本波周波数±１０〔Ｈｚ〕以外の成分を含む場合でも、本発明により従来の変化幅継電器が誤検出していた量を軽減することができる。これにより、変化幅継電器を使用している系統の構成を変更する場合にも問題なく使用でき、不具合の発生も軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１に記載した発明の実施形態と従来技術における、電流の周波数に対する変化分検出量を示す図である。
【図２】  請求項１に記載した発明の実施形態の効果を説明するための波形図である。
【図３】  変化幅過電流継電器の構成を示す図である。
【図４】  従来技術の問題点を説明するための波形図である。
【符号の説明】
１１  アナログフィルタ
１２  サンプルホールド手段
１３  Ａ／Ｄ変換手段
１４  メモリ
１５  変化幅検出演算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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