(57)【要約】【課題】アナログフィルタの校正を個別に行うことができるアナログ入力回路、保護継電装置及び校正方法を提供することである。【解決手段】実施形態のアナログ入力回路は、送電設備に設けられた遮断器を制御する保護継電装置に含まれ、前記保護継電装置のＡＤ変換器に入力するアナログ信号を生成する。アナログ入力回路は、入力変換部と、アナログフィルタ部と、校正信号入力部と、入力切替部とを持つ。入力変換部は、前記送電設備からの電力を前記保護継電装置に出力する電力に変換する。アナログフィルタ部は、前記入力変換部により変換された電力に含まれる所定の周波数成分を通過させる。校正信号入力部は、校正信号を入力させる。入力切替部は、前記入力変換部と前記アナログフィルタ部との間に設置され、前記入力変換部からの信号又は前記校正信号入力部からの校正信号のいずれかを、前記アナログフィルタ部に入力させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電設備に設けられた遮断器を制御する保護継電装置に含まれ、前記保護継電装置のＡＤ変換部に入力させるアナログ信号を生成するアナログ入力回路であって、
前記送電設備からの電力を変換する入力変換部と、
前記入力変換部により変換された電力に含まれる所定の周波数成分を通過させるアナログフィルタ部と、
校正信号が入力される校正信号入力部と、
前記入力変換部と前記アナログフィルタ部の間に設置され、前記入力変換部からの信号、又は前記校正信号入力部からの校正信号を選択的に前記アナログフィルタ部に入力させる入力切替部と
を備えるアナログ入力回路。
【請求項２】
外部からの切替信号が入力され、前記入力された切替信号を前記入力切替部に伝達する切替信号入力端子を更に備える、
請求項１に記載のアナログ入力回路。
【請求項３】
前記アナログフィルタ部は、着脱可能な回路基板上に実装され、前記回路基板上に、前記アナログフィルタ部の校正値を記憶させる記憶部を更に備える、
請求項１又は請求項２に記載のアナログ入力回路。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のアナログ入力回路と、
前記アナログ入力回路により生成されたアナログ入力信号に基づいて、前記遮断器を制御する制御信号を生成するデジタルリレー回路と、
を備える保護継電装置。
【請求項５】
送電設備からの電力を変換する入力変換部と、前記入力変換部により変換された電力に含まれる所定の周波数成分を通過させるアナログフィルタ部と、校正信号が入力される校正信号入力部と、前記入力変換部と前記アナログフィルタ部の間に設置され、前記入力変換部からの信号、又は前記校正信号入力部からの校正信号を前記アナログフィルタ部に入力させる入力切替部とを備え、前記送電設備に設けられた遮断器を制御する保護継電装置の前記アナログフィルタ部を校正する校正方法であって、
前記入力切替部を前記校正信号入力部からの出力を前記アナログフィルタ部の入力と接続する状態に切替え、
前記校正信号入力部からの校正信号を前記アナログフィルタ部に入力させ、
前記アナログフィルタ部からの出力信号を取得し、基準情報と比較することで前記アナログフィルタ部における補正値を求める、
校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、アナログ入力回路、保護継電装置、及び校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所からの電力が需要家に供給される電力系統には、様々な箇所を保護するための遮断器が設けられている。遮断器は、遮断器に対応する電力を監視する保護継電装置によって制御される。保護継電装置には電力系統の複数箇所を流れる電力を測定用に降圧させたアナログ信号がそれぞれ入力される。その際、アナログフィルタを通過させたアナログ信号を保護継電装置に入力させるが、アナログフィルタには個体差があるため個別に校正することが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３１２４３１号公報
【特許文献２】実開平２−５０７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、アナログフィルタ回路の校正を個別に行うことができるアナログ入力回路、保護継電装置、及び校正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態のアナログ入力回路は、送電設備に設けられた遮断器を制御する保護継電装置に含まれ、前記保護継電装置のＡＤ変換器に入力するアナログ信号を生成する。アナログ入力回路は、入力変換部と、アナログフィルタ部と、校正信号入力部と、入力切替部とを持つ。入力変換部は、前記送電設備からの電力を前記保護継電装置に出力する電力に変換する。アナログフィルタ部は、前記入力変換部により変換された電力に含まれる所定の周波数成分を通過させる。校正信号入力部は、校正信号を入力させる。入力切替部は、前記入力変換部と前記アナログフィルタ部との間に設置され、前記入力変換部からの信号又は前記校正信号入力部からの校正信号のいずれかを、前記アナログフィルタ部に入力させる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態の保護継電装置１０が用いられる電力系統システム１の構成図。
【図２】第１の実施形態の保護継電装置１０のデジタルリレー回路３０の構成図。
【図３】第１の実施形態の保護継電装置１０のアナログ入力回路２０の構成図。
【図４】校正時の動作について説明するための図。
【図５】第１の実施形態のアナログ入力回路２０において行われる処理の流れを示すフローチャート。
【図６】第２の実施形態のアナログ入力回路２０Ａの構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の保護継電装置を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態の保護継電装置１０が用いられる電力系統システム１の構成図である。電力系統システム１は、例えば発電装置２と、変圧装置３と、遮断器４（図１において「ＣＢ」と記載する）と、計器用変成装置５（図１において「ＣＴＶＴ」と記載する）と、保護継電装置１０と、送電線ＳＬとを含む。電力系統システム１は、発電装置２により発電された電力を需要家の受電設備６に供給する。
【０００９】
発電装置２は、火力、水力、原子力などにより発電する。発電装置２により発電された電力は、送電線ＳＬを介して送電される。一般に、経路損失を抑制するために、高い電圧（例えば２７５[ｋＶ]や５００［ｋＶ］など）の電力が、発電装置２がある山間部などから需要家の受電設備が設置された場所の近くまで送電される。変圧装置３は、需要家の近くまで送電された電力を、需要家の受電設備６に適した電圧に変換する。
【００１０】
送電線ＳＬは、送電設備の一部を構成する。また、送電線ＳＬにより送電される電力は、例えば三相交流である。送電線ＳＬは三相交流電力の各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）をそれぞれ送電するための三本の電力線を備え、各相の電力を送電する。
【００１１】
遮断器４は、送電線ＳＬに設けられる。図１の例では、遮断器４が変圧装置３と受電設備との間に設けられる。遮断器４は、例えば三相交流の各相に設けられ、保護継電装置１０からの制御情報に基づき、送電線における遮断器４が設置されている箇所を、相ごとに、或いは三相まとめて遮断状態、または通電状態とすることができる。遮断器４が遮断状態となった場合、送電線における遮断器４が設置されている箇所から下流側の設備は、電力が供給されない状態となる。一方で、遮断器４が通電状態となった場合、送電線における遮断器４が設置されている箇所から下流側の設備に電力が供給される。
【００１２】
計器用変成装置５は、送電線ＳＬの遮断器４が設置されている付近における複数の電圧値および電流値を取得し、取得した電圧値および電流値を示す情報を、保護継電装置１０に出力する。計器用変成装置５は、遮断器４に対応する箇所における電力の電圧を、図示しない計器用変圧器により降圧させて計測を行う。一般に送電線ＳＬにより送電される電力の電圧は、そのまま計測するのに適さない程大きいからである。また、計器用変成装置５は、遮断器４に対応する箇所における電力の電流を、図示しない計器用変流器により小電流に変換させて計測を行う。一般に送電線ＳＬにより送電される電力の電流は、電圧の場合と同様に、そのまま計測するのに適さない程大きいからである。
【００１３】
保護継電装置１０は、遮断器４を制御する制御信号を生成する。保護継電装置１０には、計器用変成装置５からのアナログ信号が入力される。また、保護継電装置１０からは、遮断器４を制御する制御情報が、遮断器４に対して出力される。保護継電装置１０は、アナログ入力回路２０とデジタルリレー回路３０を備える。
【００１４】
図２は、第１の実施形態の保護継電装置１０の構成図である。アナログ入力回路２０は、入力変換部２１と、入力切替部２２と、ＡＦ（Analog Filter、アナログフィルタ）部２３（アナログフィルタ部の一例）とを備える。入力変換部２１は、計器用変成装置５からのアナログ電気信号の電圧を調整して、デジタルリレー回路３０に適した電圧に変換する。入力切替部２２は、入力変換部２１とＡＦ部２３との間に設置される。入力切替部２２には、入力変換部２１からの信号と、校正信号と、制御用の切替信号が入力されるとともに、ＡＦ部２３に入力させる信号が出力される。入力切替部２２は、切替信号に応じて、入力変換部２１から出力される信号、または外部から入力される校正信号のいずれかをＡＦ部２３に入力させる。ＡＦ部２３は、エイリアシング除去用のＬＰＦ（Low Pass Filter、ローパスフィルタ）を備え、入力切替部２２からの信号に含まれる所定の周波数成分の信号のみを通過させる。ＡＦ部２３は、フィルタを通過させたアナログ入力信号を、デジタルリレー回路３０に入力させる。
【００１５】
デジタルリレー回路３０は、ＭＰＸ（Multiplexer、マルチプレクサ）３１、ＡＤ（Analog-Digital）変換部３２、および演算処理部３３、出力部３４を備える。ＭＰＸ３１は、アナログ入力回路２０からの複数のアナログ入力信号のうち、一つのアナログ入力信号をＡＤ変換部３２に出力する。ＡＤ変換部３２は、ＭＰＸ３１からのアナログ入力信号をデジタル信号に変換する。演算処理部３３は、ＡＤ変換部３２からのデジタル信号に基づいて、遮断器４の制御信号を生成する。出力部３４は、演算処理部３３からの制御信号を遮断器４に出力する。
【００１６】
図３は、第１の実施形態のアナログ入力回路２０の構成図である。図３に示すように、アナログ入力回路２０は、計器用変成装置５からの複数のアナログ入力信号がそれぞれ入力される入力端子ＡＩＮ−１〜ＡＩＮ−Ｎと、校正信号が入力される入力端子ＣＡＬＳＩＧ（校正信号入力部の一例）と、切替信号が入力される入力端子ＳＷＣＮＴと、デジタルリレー回路３０へ入力させるアナログ入力信号が出力される複数の出力端子ＡＯＵＴ−１〜ＡＯＵＴ−Ｎを有する。Ｎは、２以上の整数である。
【００１７】
入力変換部２１は、複数の入力変換器２１０−１〜２１０−Ｎを含む。入力切替部２２は、複数の切替スイッチ２２は、切替スイッチ２２０−１〜２２０−Ｎを含む。ＡＦ部２３は、アナログフィルタ回路２３０−１〜２３０−Ｎを含む。以下の説明において、入力変換器２１０−１〜２１０−Ｎを区別しない場合には単に「入力変換器２１０」、切替スイッチ２２０−１〜２２０−Ｎを区別しない場合には単に「切替スイッチ２２０」、アナログフィルタ回路２３０−１〜２３０−Ｎを区別しない場合には単に「アナログフィルタ回路２３０」とそれぞれ記載する。
【００１８】
入力端子ＣＡＬＳＩＧには、校正信号が入力される。校正信号は、例えば一定の電圧値を示す電力信号である。
【００１９】
入力変換器２１０−１〜２１０−Ｎのそれぞれには、計器用変成装置５からの異なる電圧または電流を示す複数のアナログ信号がそれぞれ入力される。入力変換器２１０は、例えば、絶縁型トランスであり、巻き数比に応じて計器用変成装置５からのアナログ信号の電力を降圧、または昇圧させる。なお、計器用変成装置５からのアナログ信号は、送電線ＳＬにより送電される高圧電力から、電圧値および電流値を計測可能な電力に降圧されている。入力変換器２１０は、降圧された電力をデジタルリレー回路３０に適した電力に変換させる補助的な変圧器である。
【００２０】
切替スイッチ２２０は、アナログフィルタ回路２３０との間に設置される。複数の切替スイッチ２２０は、例えば、一つの切替信号によって制御される。切替スイッチ２２０は、アナログフィルタ回路２３０に入力させる信号を、入力変換部２１からの出力、または外部からの校正信号のいずれかに切り替える。
【００２１】
アナログフィルタ回路２３０は、例えば、アンチエイリアシングフィルタとして機能するアナログＬＰＦである。アナログフィルタ回路２３０は、ＡＤ変換部３２のサンプリング周波数の１／２以下の周波数成分を通過させることにより、ＡＤ変換後のデジタル信号に折り返し雑音が発生することを抑制する。
【００２２】
図４は、校正時の動作について説明するための図である。図４に示すように、アナログフィルタ回路２３０の校正時においては、外部からアナログフィ入力回路１００の校正を制御する校正用制御装置９が用いられる。校正用制御装置９は、例えば、制御信号を生成する汎用コンピュータ９Ａと、所望の電圧または電流を示す信号を出力する電圧電流発生器９Ｂとで構成される。
【００２３】
実施形態における校正とは、複数のアナログフィルタ回路２３０のそれぞれに、校正信号を入力させた場合に、アナログフィルタ回路２３０のそれぞれから出力される信号値に基づく電気量の差分を校正結果として求めることをいう。校正結果は、校正用制御装置９からデジタルリレー回路３０に提供され、デジタルリレー回路３０の記憶部（不図示）によって不揮発に保持される。デジタルリレー回路３０は、校正結果に基づいて、アナログ入力信号を補正し、遮断器４を制御するか否かを決定する。
【００２４】
アナログフィルタ回路２３０は、デジタル信号処理により実現されるデジタルフィルタと異なり、コイルやコンデンサ等のアナログ部品で構成されるため、出力電圧オフセット値や電力損失量などの特性に、ばらつきが生じる場合がある。複数のアナログフィルタ回路２３０のそれぞれにおける、これらの電力損失量などの特性のばらつきが明確にされることにより、デジタルリレー回路３０は、アナログフィルタ回路２３０からのアナログ入力信号の信号値を補正し、アナログフィルタ回路２３０における電力損失を反映させて遮断器４の制御信号を生成する。
【００２５】
汎用コンピュータ９Ａは、アナログフィルタ回路２３０に校正信号を入力させるように切替スイッチ２２０を切替える切替信号を入力端子ＳＷＣＮＴに対して出力する。また、汎用コンピュータ９Ａは、電圧電流発生器９Ｂを制御し、電圧電流発生器９Ｂから所定の電圧値を示す校正信号を、入力端子ＣＡＬＳＩＧに対して出力させる。つまり、切替スイッチ２２０は、外部からの切替信号により制御される。これにより、アナログフィルタ回路２３０のそれぞれには、校正信号が入力される。
【００２６】
そして、アナログフィルタ回路２３０のそれぞれから出力される校正出力信号が汎用コンピュータ９Ａに入力される。汎用コンピュータ９Ａは、アナログフィルタ回路２３０のそれぞれに入力させた校正入力信号の値と、アナログフィルタ回路２３０のそれぞれから出力された校正出力信号の値との差分を算出し、アナログフィルタ回路２３０のそれぞれに対応づけ、アナログフィルタ回路２３０のそれぞれの校正値とする。汎用コンピュータ９Ａは、求めた校正値をデジタルリレー回路３０に出力する。なお、この校正に係る演算は、デジタルリレー回路３０の内部コンピュータによって行われてもよい。
【００２７】
図５は、汎用コンピュータ９Ａがアナログフィルタ回路２３０を校正する処理の流れを示すフローチャートである。まず、汎用コンピュータ９Ａは、アナログフィルタ回路２３０に校正信号を入力させるように切替スイッチ２２０を切替える切替信号を、入力端子ＳＷＣＮＴに対して出力する（ステップＳ１）。次に、汎用コンピュータ９Ａは、電圧電流発生器９Ｂを制御し、電圧電流発生器９Ｂから所定の電圧値を示す校正信号を、入力端子ＣＡＬＳＩＧに対して出力させる（ステップＳ２）。次に、汎用コンピュータ９Ａは、アナログフィルタ回路２３０のそれぞれから出力される出力端子ＡＯＵＴからの校正出力信号を取得する(ステップＳ３)。なお、本フロ―チャートにおいては、切替スイッチ２２０を切替え、その後、校正信号を入力端子ＣＡＬＳＩＧに対して出力させているが、校正信号を入力端子ＣＡＬＳＩＧに対して出力させた後に切替スイッチ２２０を切替えるようにしてもよい。
【００２８】
そして、汎用コンピュータ９Ａは、入力端子ＣＡＬＳＩＧから入力させた校正信号の電圧値と、アナログフィルタ回路２３０のそれぞれから出力端子ＡＯＵＴに出力された校正出力信号の電圧値との差分を算出する（ステップＳ４）。汎用コンピュータ９Ａは、算出した差分に基づく値を、アナログフィルタ回路２３０のそれぞれに対応付け、そのアナログフィルタ回路２３０の校正値とする（ステップＳ５）。汎用コンピュータ９Ａは、求めたアナログフィルタ回路２３０のそれぞれの校正値を記憶させる（ステップＳ６）。
【００２９】
このように、汎用コンピュータ９Ａは、アナログフィルタ回路２３０のそれぞれにおける電力損失量を数値化して、アナログフィルタ回路２３０に入力されたアナログ信号におけるゲインの補正値を、校正値として決定する。
【００３０】
以上説明したように、第１の実施形態のアナログ入力回路２０では、校正信号を選択的にアナログフィルタ部２３に入力させる切替信号が入力切替部２２に入力され、入力端子ＣＡＬＳＩＧに対し校正信号が入力される。これにより、アナログ入力回路２０においては、アナログフィルタ回路２３０のそれぞれの校正値を求めることができ、アナログフィルタ回路２３０の校正を個別に行うことができる。
【００３１】
また、実施形態のアナログ入力回路２０では、入力切替部２２に対し、外部の汎用コンピュータ９Ａから切替信号が出力される。これにより、アナログ入力回路２０においては、アナログ入力回路２０、または保護継電装置１０に、アナログフィルタ回路を校正するための専用回路、または専用処理部を設ける必要がなく、部品点数や処理負担を低減させることができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態について、説明する。図６は第２の実施形態のアナログ入力回路２０Ａの構成図である。以下の説明において、前述の構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。第２の実施形態では、アナログフィルタ部２３Ａは、記憶部２３１を備える。また、アナログフィルタ回路２３０と記憶部２３１とが、着脱可能な同一回路基板上に実装される。
【００３３】
第２の実施形態において、アナログ入力回路２０は、記憶部２３１にデータを記憶させるための端子、例えば、アドレス信号を入力させる入力端子ＡＤＤ、書込み信号を入力させるための入力端子ＲＷ、および校正値データを入力させる入力端子ＤＡＴＡを有する。
【００３４】
汎用コンピュータ９Ａは、第１の実施形態と同様の手法により求めた校正値を、入力端子ＤＡＴＡに、アドレス信号を入力端子ＡＤＤに、書込み信号を入力端子ＲＷに入力させることにより、記憶部２３１に、アナログフィルタ回路のそれぞれの校正値を記憶させる。
【００３５】
また、第２の実施形態においては、デジタルリレー回路３０は、記憶部２３１からアナログフィルタ回路２３０のそれぞれの校正値を取得する。例えば、デジタルリレー回路３０は、電源投入時や、遮断器４の制御信号を生成する処理を行う前の所定の工程において、記憶部２３１を参照し、アナログフィルタ回路２３０のそれぞれの校正値を取得する。そして、デジタルリレー回路３０は、取得した校正値に基づいて、アナログ入力回路２０からのアナログ入力信号を補正し、補正した値を用いて遮断器４の制御信号を生成する。
【００３６】
以上、説明したように、第２の実施形態のアナログ入力回路２０は、ＡＦ部２３において、アナログフィルタ回路２３０とアナログフィルタ回路２３０の校正値を記憶させる記憶部２３１が、着脱可能な同一基板上に実装される。これにより、第１の実施形態と同様の効果を奏する他、アナログ入力回路２０や、ＡＦ部２３が基盤ごと交換された場合であっても、記憶部２３１を参照して校正値を取得することができ、基板を交換した後に、再度、アナログフィルタ回路２３０の校正を行う必要がなくなる。
【００３７】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、送電設備からの電力を変換する入力変換部２１と、入力変換部２１により変換された電力に含まれる所定の周波数成分を通過させるアナログフィルタ部２３と、校正信号が入力される校正信号入力端子ＣＡＬＳＩＧと、入力変換部２１とアナログフィルタ部１３の間に設置され、入力変換部２１からの信号、又は校正信号入力端子ＣＡＬＳＩＧからの校正信号を選択的にアナログフィルタ部２３に入力させる入力切替部２２と、を持つことにより、アナログフィルタ回路の校正を個別に行うことができる。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３９】
１…電力系統システム、２…発電装置、３…変圧装置、４…遮断器、５…計器用変成装置、６…受電設備、９…校正用制御装置、１０…保護継電装置、２０、２０Ａ…アナログ入力回路、２１…入力変換部、２２…入力切替部、２３…ＡＦ部、２２０…切替スイッチ、２３０…アナログフィルタ回路、２３１…記憶部、３０…デジタルリレー回路、ＣＡＬＳＩＧ…入力端子。
【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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