(57)【要約】【課題】  故障が検出された場合、誤動作側の故障と誤不動作側の故障を判定し、出力可能なディジタル保護継電装置を提供する。【解決手段】  本発明の保護継電装置の基本概念図であり、バス６よりの系統電気量により事故判定を行うリレー演算１０−１〜１０−ｎ、リレー演算出力パターン状変検出手段１１、系統の故障認識手段１２、故障モード判定手段１３から構成される。リレー演算１０−１〜１０−ｎの出力変化をリレー演算出力パターン状変検出手段１１で検出した出力及び故障検出手段８の出力の時間的因果関係を故障認識手段１２にて認識する。故障認識手段１２は、故障検出時にリレー演算１０−１〜１０−ｎの出力変化がある場合に、因果関係のある１つの事象と認識する。故障モード判定手段１３では前記故障認識手段１２にて認識した同一事象内にリレー演算出力変化がある場合に誤動作モードと判定する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の電気量を入力し、ディジタル量に変換して電力系統の保護を行うディジタル保護継電装置において、故障を検出し故障検出項目を出力する故障検出手段と、リレー演算出力パターンの状態変化を検出するリレー演算出力パターン状変検出手段と、前記リレー演算出力パターン状変検出手段の出力と前記故障検出項目の発生の時間関係から因果関係のある１つの事象として故障認識する故障認識手段と、前記故障認識手段にて認識された同一事象内に故障検出とリレー演算出力のパターン変化があることにより誤作動モードの故障と判定する故障モード判定手段とを備えたことを特徴とする保護継電装置。
【請求項２】
請求項１の保護継電装置において、故障認識手段は故障検出前後の所定時間内のリレー演算出力パターンの変化に基づき、少なくとも１つ以上の事象と故障認識することを特徴とする保護継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統設備を保護する保護継電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル保護継電装置は、系統電気量（電圧，電流）を入力し、アナログフィルタにより高調波成分を除去し、ＡＤ（アナログディジタル）変換器によりディジタル量に変換し、ＣＰＵ（中央演算装置）により保護演算を行い、事故検出を行うとともに、トリップ指令を出力し事故区間を健全系統より切り離すことにより電力系統を保護している。
【０００３】
図６は基本的なディジタル保護継電装置の構成例を示す。図６に示されるディジタル保護継電装置は、アナログ・ディジタル変換部１と、ディジタル演算処理部２と、整定部３と、外部との入力インターフェイス４と、外部との出力インターフェイス５と、バス６により構成されている。
【０００４】
なお、１から５の各部はバス６を介して相互に接続されている。アナログディジタル変換部１はアナログフィルタ１−１１から１−１ｎ、サンプリングホールド部１−２１から１−２ｎ、マルチプレクサ１−３、アナログ・ディジタル変換器１−４からなっており、保護対象となるｎ個のアナログ情報Ａ−１からＡ−ｎを所定のサンプリング間隔でホールドした後、ディジタル量に変換する。
【０００５】
一方、ディジタル演算処理部２はＣＰＵ２−１，ＲＡＭ２−２，ＲＯＭ２−３により構成さている。前述のデジタル変換された電気量データはＲＡＭ２−２に順次転送され、ＣＰＵ２−１は、ＲＯＭ２−３からのプログラムによりリレー演算判定処理等の種々の処理を行う。
【０００６】
整定部３は、装置運用者がリレーの整定を行うためのもので、整定された値は不揮発性メモリに格納されて、ディジタル演算処理部から読み出される。入力インターフェイス回路４は、遮断器情報等の外部機器状態を取り込む。
【０００７】
出力インターフェイス回路５は、リレー動作、復帰出力、トリップ指令等の外部機器への出力を行ためのインターフェイスである。これらの構成要素は半導体集積回路等により構成され、装置の縮小化に貢献している。
【０００８】
しかしながらこれらの構成要素の故障により本来の機能を満たせなくなる場合があり、保護継電装置の保護機能に悪影響を及ぼすことになる。即ち、本来装置が動作すべき状態以外での動作（誤動作）、動作すべき状態での不動作（誤不動作）を招くこととなる。
【０００９】
これらの問題を解決する手段としてディジタルリレーの責務である系統保護機能が正常に働けることを確認するために、リレー装置内に組み込まれた自動監視機能が公知である。（例えば、非特許文献１参照）。
【００１０】
図７に故障検出手段の構成例を示す。図７の例では、Ａ／Ｄ精度監視８−１、ＰＴ監視８−２、ＣＴ監視８−３、ＲＡＭ監視８−４、ＲＯＭ監視８−５、出力回路監視８−６などの監視を行う故障検出手段を用いて各部の監視を行い、故障発生時は外部へ警報出力を行っている。
【００１１】
図８に故障検出項目の検出内容の一例を示す。このような自動監視機能により、ディジタルリレーの故障がいち早く発見されるようになり、迅速な複旧作業が可能となった。
【非特許文献１】三谷泉編著「ディジタルリレー実務読本」オーム社、ｐ７０〜ｐ７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年、電力系統は社会的にますますその重要度を増してきている。保護継電装置は電力系統の運用上欠くことの出来ない装置であり、常に健全な状態で稼働することは必須の条件である。しかしながら装置を構成する各種構成要素に故障が発生した場合、健全な動作が期待できなくなる。
【００１３】
ディジタル保護継電装置では自動監視機能により、装置の故障を検出し、警報出力することにより、迅速な復旧対応が可能となっている。また今日ではその重要性から保護継電装置は２系列化され、万一故障が発生した場合でも当該装置をロックし、当該装置の保護する電力系統設備を停止することなく復旧操作が可能となっている。
【００１４】
しかしながら保護継電装置に故障が発生し、前記自動監視機能により故障検出した場合、現状方式では装置が誤動作する可能性があるかどうか認識できないため、昼夜を問わず復旧対応を求められ、運用者に多大な負担がかかっていた。
【００１５】
また故障モードの判定を、リレー動作等の表示情報により、運用者の経験に基づき推定を行っている場合が多い。しかし誤動作モードと誤不動作モードが識別できれば復旧対応に対する運用者の負担は軽減される。
【００１６】
即ち、誤動作モードであれば迅速な復旧対応が必要であり、誤不動作モードであれば、２系列化された健全系列により当該区間は確実に保護できるため、放置しておいても系統保護上問題とはならない、このため復旧対応に多少の余裕が得られる。
【００１７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、装置の故障が検出された場合、誤動作側の故障と誤不動作側の故障を判定し、出力することの可能なディジタル保護継電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る保護継電装置は、電力系統の電気量を入力し、ディジタル量に変換して電力系統の保護を行うディジタル保護継電装置において、故障を検出し故障検出項目を出力する故障検出手段と、リレー演算出力パターンの状態変化を検出するリレー演算出力パターン状変検出手段と、前記リレー演算出力パターン状変検出手段の出力と前記故障検出項目の発生の時間関係から因果関係のある１つの事象として故障認識する故障認識手段と、前記故障認識手段にて認識された同一事象内に故障検出とリレー演算出力のパターン変化があることにより誤作動モードの故障と判定する故障モード判定手段とを備えた。
【００１９】
一般には全ての故障検出項目について故障モードを設定することはできないが、即ち、あらかじめ故障モードが確実に解る項目のみしか判定できないが、このように構成されたシステムにおいては、故障検出手段にて検出した故障検出項目について、あらかじめ設定した故障検出項目と故障検出モードの関係により誤動作側の故障と誤不動作側の故障を判定し、出力することができる。特に、故障発生前後でのリレー動作状態により誤動作モードの故障と判定することにより、請求項１に係る発明のものでは判定できない、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭの故障等のようにモードの特定できない故障についても判定できる。
【００２０】
また、本発明の請求項２に係る保護継電装置は、請求項１において、故障認識手段は故障検出前後の所定時間内のリレー演算出力パターンの変化に基づき、少なくとも１つ以上の事象と故障認識するようにした。
【００２１】
このように構成されたシステムにおいては、故障認識する１つの事象であることを、故障検出前後一定時間のリレー演算出力パターンの変化をみて判定する。
【発明の効果】
【００２２】
従来の保護継電装置では、あらかじめ故障モードが確実に解る故障検出項目のみしか判定できなかったが、本発明の保護継電装置によれば、故障検出手段にて検出した故障検出項目について、あらかじめ設定した故障検出項目と故障検出モードの関係により誤作動側の故障と誤不動作側の故障と誤不動作側の故障を判定し、出力することができる。
【００２３】
また、故障認識する１つの事象であることの認識を、故障検出前後一定時間のリレー演算出力パターンの変化、バスの論理状態をみて行ない、誤動作モードの故障と判定することにより、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭの故障等のようにモードの特定できない故障についても判定できる。
【００２４】
従って、保護継電装置に故障が発生した場合、誤動作モードであるか誤不動作モードであるか判定できるため、運用者は復旧対応の緊急性を認識できるため、運用者の負担軽減に多大の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る保護継電装置についての実施形態を図１から図５を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明の基本概念を示す図であり、ディジタル保護継電装置７の各部位の故障を検出する故障検出手段８と、検出した故障状態から故障モードを検出する故障モード判定手段９から構成される。
【００２７】
本発明によるディジタル保護継電装置７のハードウエア構成図は図６と基本的に同様であり、また図１における故障検出手段８は従来のものと同等である。即ち、本発明の実施形態では、バスからのデータについてＡ／Ｄ精度監視８−１、ＰＴ監視８−２、ＣＴ監視８−３、ＲＡＭ監視８−４、ＲＯＭ監視８−５、出力回路監視８−６等の監視を行う故障検出手段８を用いて各部の監視を行っている。
【００２８】
保護継電装置に何らかの故障が発生した場合、故障検出手段８にて故障を検出する。故障モード判定手段９ではあらかじめ登録された故障検出項目と故障モードの因果関係から、誤動作側の故障であるかどうかを判定し出力する。例えば、出力回路の故障の場合、故障検出項目出力回路に対し故障モード＝誤動作モードと定義しておくことにより実現する。誤不動作モードについても同様にあらかじめ定義しておくことにより実現する。
【００２９】
本発明の請求項１に係る保護継電装置の実施形態を図２を参照して説明する。図２において、図１と同一のものには同一番号を付け説明を省略する。
【００３０】
この発明は、モードの特定できない故障を判定することを目的としている。例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭの故障等はその故障モードにより、装置は誤動作、誤不動作モードのどちらにもなり得る。
【００３１】
また一般的に保護継電装置内の保護リレーは通常時は動作せず、電力系統の事故発生を、入力した系統電気量より検出し動作する。それ故、装置の故障の発生と、保護リレーの出力を組み合わせれば故障モードを検出することができる。
【００３２】
図２は請求項１に係る保護継電装置の誤動作モードの検出方式の基本概念を示す図であり、バス６よりの系統電気量により事故判定を行うリレー演算１０−１〜１０−ｎ、リレー演算出力パターン状変検出手段１１、系統の故障認識手段１２、故障モード判定手段１３から構成される。本発明によるディジタル保護継電装置のハードウエア構成図は図９と基本的に同様である。
【００３３】
リレー演算１０−１〜１０−ｎの出力変化をリレー演算出力パターン状変検出手段１１で検出した出力及び故障検出手段８の出力の時間的因果関係を故障認識手段１２にて認識する。故障認識手段１２は、故障検出時にリレー演算１０−１〜１０−ｎの出力変化がある場合に、因果関係のある１つの事象と認識する。故障モード判定手段１３では前記故障認識手段１２にて認識した同一事象内にリレー演算出力変化がある場合に誤動作モードと判定する。
【００３４】
本発明の請求項２に係る保護継電装置の実施形態は請求項１に係る発明の故障認識手段１２の１つの事象の決定を、故障検出前後所定の時間内にリレー演算１０−１〜１０−ｎの出力変化がある場合に因果関係のある１つの事象と認識する。
【００３５】
図３は故障認識手段１２の処理をタイムチャート表現で表したものであり、故障検出前Ｔ１、故障検出後Ｔ２間にリレー演算出力パターンが変化した場合に因果関係のある同一事象と認識する。
【００３６】
図４は故障認識手段１２の処理のフローチャートである。図に示される様に、まずステップＳ１２−１にてリレー演算出力のパターン変化が有るかどうかを判定し、ステップＳ２１−２にてＴ１時間経過したかどうかを判断する。Ｔ１時間経過していない場合は、ステップＳ１２−３にて故障発生したかどうかを判断し、故障発生していればステップＳ１２−４にて、リレー演算出力パターンの変化と故障発生を同一事象として記憶する。
【００３７】
またステップＳ１２−１でリレー演算出力パターンの変化がない場合、及びステップＳ１２−２にてリレー演算出力パターン変化からＴ１時間経過してしまった場合は、ステップＳ１２−５により故障発生しているかどうかを判断する。
【００３８】
故障発生していれば、ステップＳ１２−６にてＴ２時間経過したかどうかを判断し、Ｔ２時間経過していなければステップＳ１２−７によりリレー演算出力パターンが変化したかどうかを判定し、リレー演算出力パターンが変化していればステップＳ１２−４にてリレー演算出力パターンの変化と故障発生を同一事象として記憶する。そして以上の処理を繰り返す。
【００３９】
次に、本発明の更に他の保護継電装置の実施形態を図５を用いて説明する。本実施の形態による保護継電装置の構成図は基本的に図６と同一である。説明において図１及び図６と同一のものには同一番号をつけ説明を省略する。
【００４０】
図５は本実施の形態の基本概念を示す図であり、バス６の状態を監視するバス監視手段１５と、請求項１に記載の構成要素及び、故障認識手段１２、故障モード判定手段１３から構成される。
【００４１】
数１は図５におけるバス監視手段１５の具体的実施形態の内容である。バスクロック毎に変化するものであり、複数の信号線の状態及びバスクロックを取り込み監視する。この実施形態では、図５におけるバス６よりの複数の信号線１からｎの論理状態１、０をバスクロック毎に取り込み、数値１、０として数１の式１に示すようにｔ＝１〜ｉまで一定時間加算してバスの論理状態の割合Ｂを求める。
【００４２】
次に数１の２式で、求めたバスの論理状態の割合Ｂをあらかじめ統計的に算出し設定しておいたｋの値と比較判定する。正常時にはバスの論理状態の割合Ｂは一定の値ｋを越えない。
【００４３】
【数１】
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【００４４】
そして前記バス監視手段１５の出力と、故障検出手段８の出力の時間的因果関係を故障認識手段１２により認識し、故障モード判定手段１３にて故障モードが誤動作モードかどうかを判定し出力する。
【００４５】
以上のように、従来の保護継電装置では、あらかじめ故障モードが確実に解る故障検出項目のみしか判定できなかったが、本発明の保護継電装置によれば、故障検出手段にて検出した故障検出項目について、あらかじめ設定した故障検出項目と故障検出モードの関係により誤作動側の故障と誤不動作側の故障と誤不動作側の故障を判定し、出力することができる。
【００４６】
また、故障認識する１つの事象であることの認識を、故障検出前後一定時間のリレー演算出力パターンの変化、バスの論理状態をみて行ない、誤動作モードの故障と判定することにより、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭの故障等のようにモードの特定できない故障についても判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の保護継電装置の基本概念を示す図。
【図２】本発明の請求項１の実施形態を示す保護継電装置の基本概念を示す図。
【図３】本発明の請求項２の故障認識手段のタイムチャート。
【図４】本発明の請求項２の故障認識手段の処理を示すフローチャート。
【図５】本発明の他の実施形態を示す保護継電装置の基本概念を示す図。
【図６】基本的なディジタル保護継電装置の構成例図。
【図７】故障検出手段の例を示す図。
【図８】代表的な監視項目を示す図。
【符号の説明】
【００４８】
１                    アナログディジタル変換部
１−１１，１−１ｎ    フィルタ
１−２１，１−２ｎ    サンプリングホールド回路
１−３                マルチプレクサ
１−４                ＡＤ変換器
２                    ディジタル演算処理部
２−１                ＣＰＵ
２−２                ＲＡＭ
２−３                ＲＯＭ
３                    整定部
４                    入力インターフェイス
５                    出力インターフェイス
６                    バス
７                    ディジタル保護継電装置
８                    故障検出手段
８−１                Ａ／Ｄ精度監視
８−２                ＰＴ監視
８−３                ＣＴ監視
８−４                ＲＡＭ監視
８−５                ＲＯＭ監視
８−６                出力回路監視
９                    故障モード判定手段
１０−１，１０−ｎ    リレー演算
１１                  リレー演算出力パターン状変検出回路
１２                  故障認識手段 
１３                  故障モード判定手段
１５                  バス監視手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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