(57)【要約】【課題】事故相の電圧を精度よく計測することが可能な保護継電装置を提供すること。【解決手段】電力系統から入力される３相の電圧から事故相を判定して事故相電圧１１を出力可能な事故相判定部１０と、この事故相判定部１０と並列的に設けられ、前記３相の電圧から健全相を判定して健全相電圧１３を出力可能な健全相判定部１２と、健全相判定部１２から出力された健全相電圧１３が２相存在する場合に、前記２相の健全相電圧１３のベクトル和として基準電圧１５を作成する基準電気量作成部１４と、事故相電圧１１と基準電圧１５との積の絶対値を半サイクルの整数倍の期間で積分した値に基づいて、事故相電圧１１の振幅値を求める振幅値演算部１７と、を備える保護継電装置を提供する。【選択図】図２
2011142709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統から入力される３相の電圧から事故相を判定して事故相電圧を出力可能な事故相判定部と、
この事故相判定部と並列的に設けられ、前記３相の電圧から健全相を判定して健全相電圧を出力可能な健全相判定部と、
前記健全相判定部から出力された前記健全相電圧が２相存在する場合に、前記２相の健全相電圧のベクトル和として基準電圧を作成する基準電気量作成部と、
前記事故相電圧と前記基準電圧との積の絶対値を半サイクルの整数倍の期間で積分した値に基づいて、前記事故相電圧の振幅値を求める振幅値演算部と、
を備えることを特徴とする保護継電装置。
【請求項２】
電力系統から入力される３相の電圧から事故相を判定して事故相電圧を出力可能な事故相判定部と、
この事故相判定部と並列的に設けられ、前記３相の電圧から健全相を判定して健全相電圧を出力可能な健全相判定部と、
前記電力系統の基本周波数の正弦波データまたは余弦波データからなる少なくとも半サイクル分の基準データを有し、前記健全相判定部から出力された前記健全相電圧が２相存在する場合に、前記２相の健全相電圧のベクトル和と前記基準データとの位相差に基づき前記基準データの位相を前記位相差分シフトさせたものを基準電圧として作成する基準電気量作成部と、
前記事故相電圧と前記基準電圧との積の絶対値を半サイクルの整数倍の期間で積分した値に基づいて、前記事故相電圧の振幅値を演算する振幅値演算部と、
を備えることを特徴とする保護継電装置。
【請求項３】
前記振幅値演算部は、前記事故相電圧と前記基準電圧との積の絶対値を半サイクルの複数倍の期間で積分する場合に、半サイクルごとの積分値の平均を求めることにより、前記事故相電圧の振幅値を演算することを特徴とする請求項２に記載の保護継電装置。
【請求項４】
電力系統から入力される３相の電圧から事故相を判定して事故相電圧を出力可能な事故相判定部と、
この事故相判定部と並列的に設けられ、前記３相の電圧から健全相を判定して健全相電圧を出力可能な健全相判定部と、
前記健全相判定部から出力された前記健全相電圧が２相存在する場合に、前記２相の健全相電圧のベクトル和として基準電圧を作成する基準電気量作成部と、
前記事故相電圧と前記基準電圧との積を半サイクルの整数倍の期間で積分した値に基づいて、前記事故相電圧の振幅値を求める振幅値演算部と、
を備えることを特徴とする保護継電装置。
【請求項５】
電力系統から入力される３相の電圧から事故相を判定して事故相電圧を出力可能な事故相判定部と、
この事故相判定部と並列的に設けられ、前記３相の電圧から健全相を判定して健全相電圧を出力可能な健全相判定部と、
前記電力系統の基本周波数の正弦波データまたは余弦波データからなる少なくとも半サイクル分の基準データを有し、前記健全相判定部から出力された前記健全相電圧が２相存在する場合に、前記２相の健全相電圧のベクトル和と前記基準データとの位相差に基づき前記基準データの位相を前記位相差分シフトさせたものを基準電圧として作成する基準電気量作成部と、
前記事故相電圧と前記基準電圧との積を半サイクルの整数倍の期間で積分した値に基づいて、前記事故相電圧の振幅値を演算する振幅値演算部と、
を備えることを特徴とする保護継電装置。
【請求項６】
前記振幅値演算部は、前記事故相電圧と前記基準電圧との積を半サイクルの複数倍の期間で積分する場合に、半サイクルごとの積分値の平均を求めることにより、前記事故相電圧の振幅値を演算することを特徴とする請求項５に記載の保護継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統を保護する保護継電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、保護継電装置では、電気量の振幅値演算が行われ、この演算結果に基づいて保護継電装置を動作させることで電力系統の保護が図られている。また、振幅値演算は、事故相も含めて各相に対して同一の振幅値演算が行なわれている。
【０００３】
非特許文献１の１１１ページには、振幅値演算の基本的な演算アルゴリズムの例が紹介されている。これらの例では、サンプリングされたデータに加算・減算・乗算等を施して振幅値を求めている。また、同文献の１００ページには、ディジタルリレーの演算構成の一般例が示されている。さらに、事故時電圧の様相について、４２，４４ページに一般的事例が示され、３９ページには詳細検討事例が示されている。
【０００４】
また、特許文献１では、保護継電装置の一例として母線保護装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−０８２３３３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】大浦好文編、「保護リレーシステム工学」、（社）電気学会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の保護継電装置では、事故相の電圧は微小であるため、その振幅値演算の誤差が大きくなるという問題があった。
【０００８】
例えば、非特許文献１に記載された振幅値演算のアルゴリズムを用いた場合、サンプリングされたデータに含まれる誤差・雑音の影響を受けるため、事故相の電圧のように微小電圧の演算に於いては誤差が増大する傾向にあった。
【０００９】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、事故相の電圧を精度よく計測することが可能な保護継電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る保護継電装置は、電力系統から入力される３相の電圧から事故相を判定して事故相電圧を出力可能な事故相判定部と、この事故相判定部と並列的に設けられ、前記３相の電圧から健全相を判定して健全相電圧を出力可能な健全相判定部と、前記健全相判定部から出力された前記健全相電圧が２相存在する場合に、前記２相の健全相電圧のベクトル和として基準電圧を作成する基準電気量作成部と、前記事故相電圧と前記基準電圧との積の絶対値を半サイクルの整数倍の期間で積分した値に基づいて、前記事故相電圧の振幅値を求める振幅値演算部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、事故相電圧と基準電圧との積の絶対値を半サイクルの整数倍の期間積分した値に基づいて事故相電圧の振幅値を得るようにしたので、微小電圧となる事故相電圧を高精度で計測できるという効果を奏する。特に、振幅値の演算は、電力系統の基本周波数を選択的に抜き出すフィルタ演算であるので、事故相に重畳された雑音信号を抑制することができ、電圧を精度よく求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１に係る保護継電装置と電力系統の関係を示す構成図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る保護継電装置の保護演算部の内部構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１の基準電気量作成部による基準電圧の作成方法を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１の振幅値演算部の出力する振幅値の位相特性を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係る保護継電装置の保護演算部の内部構成例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態２の基準電気量作成部による基準電圧の作成方法を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態３に係る保護継電装置の保護演算部の内部構成例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態３の振幅値演算部の出力する振幅値の位相特性を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態４に係る保護継電装置の保護演算部の内部構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る保護継電装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る保護継電装置と電力系統の関係を示す構成図である。図１において、例えば変電所に配設された３相の母線１ａ，１ｂ，１ｃが示されており、これらの母線１ａ〜１ｃからはそれぞれ引き出し線２ａ，２ｂ，２ｃが引き出されている。また、引き出し線２ａ，２ｂ，２ｃには、それぞれ遮断器３ａ，３ｂ，３ｃが設けられている。図示例では、例えば引き出し線２ａにて事故が発生しており、事故の発生箇所を事故点４により示している。
【００１５】
引き出し線２ａ，２ｂ，２ｃは、線路側に設けられた計器用変圧器（ＶＴ：Voltage Transformer）５ａ，５ｂ，５ｃにそれぞれ接続され、さらに計器用変圧器５ａ，５ｂ，５ｃは保護継電装置９に接続されている。
【００１６】
保護継電装置９は、入力変換器群６と保護演算部７と出力回路８とを有する。入力変換器群６は、保護継電装置９における引き込み口に設けられ、計器用変圧器５ａ〜５ｃにてそれぞれ検出された各相の電圧に対して例えばディジタル化等の入力変換を行う。保護演算部７は、この入力変換器群６からの出力に基づいて後述の保護演算を行う。出力回路８は、保護演算部７の演算結果に基づいて保護継電装置９の出力を行う回路である。
【００１７】
次に、保護継電装置９の全体的な動作について説明する。保護継電装置９は、保護対象である引き出し線２ａ〜２ｃのうち例えば引き出し線２ａにて事故が発生すると（事故点４）、図示しない計器用変流器により、引き出し線２ａの事故電流を検出し、遮断器３ａに対して遮断指令信号を送出する。遮断器３ａは、遮断指令信号を受けると、遮断動作を行い、これにより事故電流が遮断され、電力系統の健全性が保たれる。
【００１８】
遮断器３ａ〜３ｃへの遮断指令信号は、例えば、１線地絡事故（図１の例など）の場合は、健全相（事故が発生していない相）による電力の継続的送電が可能なため、事故相のみを遮断する方法がとられる（遮断器３ａのみに対して遮断指令信号を送出）。
【００１９】
保護継電装置９は、事故様相を的確に判断するため、計器用変圧器５ａ〜５ｃを介して系統側の電圧を観測する。すなわち、計器用変圧器５ａ〜５ｃの出力は保護継電装置９に入力され、入力変換器群６によりディジタル化された後、保護演算部７に入力されて電圧の計測が行われる。この電圧の計測結果は、例えば、事故相のアーク除去などの観測に使用されるが、事故相の電圧は微小電圧であるため、誤差が増大する傾向にあり、精度良く計測するためには特別の工夫が必要となる。
【００２０】
図２は、保護継電装置９における保護演算部７の内部構成例を示す図である。図２に示すように、保護演算部７は、事故相を判定して事故相電圧１１を出力可能な事故相判定部１０と、この事故相判定部１０と並列的に設けられ、健全相を判定して健全相電圧１３を出力可能な健全相判定部１２と、健全相電圧１３から基準電圧１５を作成する基準電気量作成部１４と、事故相電圧１１と基準電圧１５との積の絶対値の半サイクル積算に基づいて事故相電圧１１の振幅値を演算する振幅値演算部１６と、この振幅値演算部１６の演算結果などに基づき、振幅値演算処理以降の所定の演算を行う演算部１７と、を備えている。
【００２１】
図３は、基準電気量作成部１４による基準電圧１５の作成方法を示す図である。図３は、非特許文献１の図３．２０のＶｂＦ，ＶｃＦを健全相電圧として抜き出したものである。図３では、各電圧はベクトル表現され、基準電圧１５は２相の健全相電圧１３ａ，１３ｂのベクトル和として作成される。なお、以下では、事故は１相で発生する場合を想定する。したがって、事故が発生した場合、健全相電圧１３は、図３のように２相の健全相電圧１３ａ，１３ｂからなるものとする。
【００２２】
次に、動作について説明する。まず、事故相判定部１０は、例えば、各相の入力に対して適用される不足電圧演算により、不足電圧を呈した相に事故が発生したと判定すると、入力変換器群６からのその相の電圧出力を事故相電圧１１とする。また、健全相判定部１２は、例えば、前述の不足電圧演算により、不足電圧を呈しなかった相を健全相として判定すると、入力変換器群６からのその相の電圧出力を健全相電圧１３とする。なお、事故相判定部１０の不足電圧演算の検出値と、健全相判定部１２の不足電圧演算の検出値とは、同一であることを要しないのが一般的である。
【００２３】
健全相電圧１３の様相は、図３に示す通り、ベクトルとして健全相電圧１３ａ，１３ｂのようになっており、基準電気量作成部１４により、これらのベクトル和として基準電圧１５が作成される。この場合、図示はしていないが、事故相電圧１１は、非特許文献１の４２ページの図３．２０の如く、図３の基準電圧１５のほぼ反対側に存在する。すなわち、事故相電圧１１は健全相電圧１３ａ，１３ｂに対してそれぞれ略１２０°の位相関係にあると想定され、この場合、事故相電圧１１と基準電圧１５との位相差は略１８０°となる。このように基準電圧１５は、事故相電圧１１との相関が高くなるように設定される。
【００２４】
続いて、振幅値演算部１６は、
【数１】
2011142709.tif 000003
なる演算を行う。ここで、Ｖｋ（ｉ）はサンプリングされた基準電圧１５、Ｖｆ（ｉ）はサンプリングされた事故相電圧１１、ｉは時間に関するサンプリング列を示す自然数、ｎは半サイクルに対応するサンプリング数、Ｖｔは振幅値演算部１６の出力する振幅値を表す。また、
【数２】
2011142709.tif 000004
である。（１）式では、基準電圧１５と事故相電圧１１との同一サンプリング点における乗算の絶対値を半サイクル積分した値に基づき、事故相電圧１１の振幅値Ｖｔを求めている。
【００２５】
ここで、（１）式について詳細に説明する。基準電圧１５を時間ｔの関数として表すと、例えばＶｋ＝（√２）＊Ｖｋ０＊sin(ｗt)で与えられ、事故相電圧１１を時間ｔの関数として表すと、例えばＶｆ＝（√２）＊Ｖｆ０＊sin(ｗt＋θ)で与えられる。ここで、Ｖｋ０は基準電圧１５の振幅値、ｗは電力系統の基本周波数、Ｖｆ０は事故相電圧１１の振幅値、θは基準電圧１５と事故相電圧１１との位相差である。なお、Ｖｋ（ｉ）は、時間ｔを例えばΔｔの間隔でサンプリングしたときに、Ｖｋ（ｉ）＝（√２）＊Ｖ０＊sin(ｗΔｔ＊ｉ)と表される。同様に、Ｖｆ（ｉ）＝（√２）＊Ｖｆ０＊sin(ｗΔｔ＊ｉ＋θ)である。
【００２６】
また、上記（１）式のＶｔは、｜Ｖｋ（ｔ）＊Ｖｆ（ｔ）｜の半サイクル積分を、｜Ｖｋ（ｔ）＊Ｖｋ（ｔ）｜の半サイクル積分で除することにより与えられることから、Ｖｔは下記の（３）式で表される。
Ｖｆ０／Ｖｋ０＊｛（π−２θ）＊ｃｏｓ(θ)＋２ｓｉｎ（θ）｝／π・・・・（３）
なお、この積分と同様の積分については、特許文献１の１９７ページの下段および１９８ページ上段にわたって詳細に説明されているので、ここではその説明を省略する。また、特許文献１では、母線保護装置の抑制量の導出演算に零相電圧と零相差動電流との積の絶対値を半サイクル積分する方式が用いられているが、零相有効分差動電流の大きさと零相抑制電流の大きさとの関係を求めることを目的としており、本実施の形態のように大きさそのものを求めることを目的とするものとは異なる。
【００２７】
上記（３）式に示すように、振幅値演算部１６の出力する振幅値Ｖｔは、Ｖｆ０に比例し、事故相電圧１１と基準電圧１５の位相差θに依存する。この位相特性を図４に示す。図４は、振幅値演算部１６の出力する振幅値Ｖｔの位相特性を示す図であり、特許文献１の第３図に対応する図である。図４では、基準電圧１５のベクトルとしての方向をＯＰ方向に固定し（基準相）、上記（３）式のＶｆ０／Ｖｋ０を除く部分をその大きさとするＯＱベクトルを事故相として表している。すなわち、振幅値Ｖｔは、位相差θに依存して図４のＯＱベクトルのように変化する。これからわかるように、位相差θが９０°のときでもＯＱベクトルの大きさは２／π〜０．６３７であって、０とはならないので、仮に事故相電圧１１と基準電圧１５との相関が低い場合（すなわち、位相差θが９０°に近い場合）でも、（１）式を用いて事故相電圧１１の振幅値を定義することができる。
【００２８】
上記のように、本実施の形態では、健全相電圧１３ａ，１３ｂから作成された基準電圧１５と事故相電圧１１との乗算の絶対値を半サイクル積分した値に基づいて事故相電圧１１の振幅値を得るようにしている。この際、基準電圧１５は、事故相電圧１１との相関が高くなるように健全相電圧１３ａ，１３ｂのベクトル和として設定されている。これは実質的に事故相電圧１１に関する位相情報を利用したものであり、これにより１サイクルの積分ではなく半サイクルの積分に基づいて振幅値を得ている。また、（１）式では、乗算の絶対値を積分することにより、基準電圧１５と事故相電圧１１との相関が仮に低い場合でも振幅値が０にならないように保障している。さらに、基準電圧１５は、電力系統の基本周波数ｗを有する例えば正弦関数であるので、上記（１）式は、事故相電圧１１に対するフィルタ演算であり、基本周波数ｗを選択的に抜き出す特性を有する。したがって、（１）式によれば、事故相電圧１１に含まれる雑音（ランダムで広帯域の周波数成分を有する）が抑制され、事故相電圧１１と基準電圧１５との間に一定の位相差がある場合でも、振幅値に対して、誤差を抑制する効果がある。
【００２９】
以上のように、本実施の形態によれば、微小電圧となる事故相電圧１１の振幅値を高精度で計測できるという効果がある。
【００３０】
なお、上記（１）式、および（２）式における積分範囲は、一般に、半サイクルの整数倍であってよい。半サイクルの複数倍の期間について積分する場合、（１）式による振幅値Ｖｔは、Ｋの逆数を含むことから、この期間における平均値を求めることに相当する。すなわち、振幅値Ｖｔは、半サイクル期間の各積分値の平均値を求めることになる。
【００３１】
実施の形態２．
実施の形態１では、基準電圧１５を健全相電圧１３ａ，１３ｂから作成しているが、電力系統から検出された健全相電圧１３ａ，１３ｂには電圧歪みが存在する可能性がある。一般に、電圧歪みの少ない方がより正確な事故相の振幅値演算が可能となる。そこで、本実施の形態では、基準電圧として保護継電装置９内に保有する基準波形を利用するものである。このようにすれば、事故相に対し、健全相電圧１３ａ，１３ｂの電圧歪みの程度に影響されない普遍的な対応が可能となる。
【００３２】
図５は、本実施の形態に係る保護継電装置の保護演算部の内部構成例を示す図である。図５に示すように、保護演算部７は、事故相を判定して事故相電圧１１を出力する事故相判定部１０と、健全相を判定して健全相電圧１３を出力する健全相判定部１２と、健全相電圧１３から基準電圧２１を作成する基準電気量作成部２０と、事故相電圧１１と基準電圧２１との積の絶対値の半サイクル積算に基づいて事故相電圧１１の振幅値を演算する振幅値演算部１６と、この振幅値演算部１６の演算結果などに基づき、振幅値演算処理以降の所定の演算を行う演算部１７と、を備えている。
【００３３】
図６は、基準電気量作成部２０による基準電圧２１の作成方法を示す図である。図６において、基準電気量作成部２０は、その内部に例えば正弦波データである基準データ群２２を備えている。具体的には、基準データ群２２は、少なくとも半サイクル分の正弦波のサンプリングデータ：
ｓｉｎ（ｗｔ１），ｓｉｎ（ｗｔ２），ｓｉｎ（ｗｔ３），・・・，ｓｉｎ（ｗｔｎ）
からなる。ここで、ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｎは半サイクルにおけるサンプリング時間を表し、ｗは電力系統の基本周波数を表す。
【００３４】
また、基準電気量作成部２０は、図３に示すようにして健全相電圧１３ａ，１３ｂから基準電圧１５を算出した後、基準データ群２２と基準電圧１５とを比較することにより基準データ群２２と基準電圧１５との位相差を求める。この位相差をφとすると、これを時間換算した時間オフセットｊはｊ＝φ／（２π）＊Ｔ／Δｔで与えられる。ここで、Δｔはサンプリング間隔を表す。基準電気量作成部２０は、基準データ群２２の位相を位相差φ分シフトしたものを基準電圧２１として、基準電圧１５と基準電圧２１との位相差が０になるように調整する。例えば、図６のように基準データ群２２が半サイクル分のみ用意されている場合、ｓｉｎ｛ｗ（ｔ１＋ｔｊ）｝を先頭に基準データ群２２を循環的に並び替えたものが基準電圧２１となる。
【００３５】
次に、図５を参照して、本実施の形態の動作について説明する。事故相判定部１０による事故相電圧１１の判定、および健全相判定部１２による健全相電圧１３の判定までは実施の形態１と同様である。次に、基準電気量作成部２０は、健全相電圧１３ａ，１３ｂのベクトル和を求め、当該ベクトル和に相当する電圧（実施の形態１の基準電圧１５）と自身の保持する基準データ群２２との位相差φを求める。そして、基準電気量作成部２０は、基準データ群２２に対してこの位相差φに相当する時間オフセットｊ分位相シフトさせたデータを基準電圧２１として振幅値演算部１６に出力する。
【００３６】
従って、振幅値演算部１６にて行う演算は同じであるが、結果的な演算式としては、
【数３】
2011142709.tif 000005
となる。ここで、Ｖｌ（ｊ＋ｉ）はサンプリングされた基準電圧２１、Ｖｆ（ｉ）はサンプリングされた事故相電圧１１、ｉは時間に関するサンプリング列を示す自然数、ｎは半サイクルに対応するサンプリング数、ｊは前記時間オフセット、Ｖｔは振幅値演算部１６の出力する振幅値を表す。また、
【数４】
2011142709.tif 000006
である。上記（４）式では、基準電圧２１と事故相電圧１１との同一サンプリング点における乗算の絶対値を半サイクル分積分することにより、事故相電圧１１の振幅値Ｖｔを求めている。振幅値Ｖｔの位相特性、すなわち、事故相電圧１１と基準電圧２１との間の位相差θに関する特性は、図４に示すとおりである。
【００３７】
本実施の形態の形態によれば、事故相電圧１１に乗算される基準電圧２１の作成に、保護継電装置９の内部に保持された基準データ群２２を使用しているので、系統電圧よりも歪みの少ない波形を用いることとなり、より正確な振幅値を求めることができるという効果がある。
【００３８】
なお、基準データ群２２は、上記のように、系統の基本周波数ｗを有する例えば正弦波の一部であって、事故相電圧１１と同じサンプリング間隔のデータ列からなり、そのデータ列の範囲が基本周波数の半サイクル分をなすものであればよいとしたが、サンプリング間隔は揃っていなくとも、補間等により対応するサンプリング点のデータを作成し使用することもできる。また、正弦波データの代わりに余弦波データを用いることもできるが、双方を同時に用いる必要はない。
【００３９】
なお、上記（４）式、および（５）式における積分範囲は、一般に、半サイクルの整数倍であってよい。半サイクルの複数倍の期間について積分する場合、（４）式による振幅値Ｖｔは、Ｋの逆数を含むことから、この期間における平均値を求めることに相当する。すなわち、振幅値Ｖｔは、半サイクル期間の各積分値の平均値を求めることになる。
【００４０】
ところで、基準データ群２２の周波数ｗは、厳密に言えば、実際の系統の基本周波数ではなく、保護継電装置９内で生成された周波数であるため、双方の差は極めて小さいものの微小な誤差が存在する場合がある。この実際の系統の基本周波数を保護継電装置９が有する周波数で代用したことによる誤差は、半サイクルの積分値ごとに脈動となって現れる。この脈動は、その周波数の２倍の周波数で現れることが知られており、上述した半サイクル期間の各積分値の平均化は、このような脈動の抑制に効果があり、より正確な振幅値を求めることが可能となる。本実施の形態のその他の効果等は実施の形態１と同様である。
【００４１】
実施の形態３．
実施の形態１，２では、振幅値の演算方法として、事故相電圧１１と基準電圧との乗算の絶対値を半サイクル積分する方法を提案している。これは、「絶対値相関」を採用することにより、事故相電圧１１と基準電圧との位相差が９０°に近いときでも相関値としての振幅値が一定値以下に下がらないという利点を有する。
【００４２】
本実施の形態では、事故相電圧１１と基準電圧とが略１８０°の関係にあると仮定し、この仮定のもとでは上記積分において絶対値をとらなくても同様の結果を得ることができることに着目する。
【００４３】
図７は、本実施の形態に係る保護継電装置の保護演算部の内部構成例を示す図である。図７に示すように、本実施の形態における保護演算部７の構成は、図２に示す実施の形態１の構成と比較して、振幅値演算部２６のみが異なり、その他の構成は同じである。具体的には、振幅値演算部２６において次のような演算がなされる。
【数５】
2011142709.tif 000007
ここで、Ｖｋ（ｉ）はサンプリングされた基準電圧１５、Ｖｆ（ｉ）はサンプリングされた事故相電圧１１、ｉは時間に関するサンプリング列を示す自然数、ｎは半サイクルに対応するサンプリング数、Ｖｔは振幅値演算部２６の出力する振幅値を表す。また、
【数６】
2011142709.tif 000008
である。
【００４４】
次に、実施の形態１と同様に、Ｖｋ（ｔ）＝（√２）＊Ｖｋ０＊sin(ｗt)、Ｖｆ（ｔ）＝（√２）＊Ｖｆ０＊sin(ｗt＋θ)とすると、上記（６）式のＶｔは、Ｖｋ（ｔ）＊Ｖｆ（ｔ）の半サイクル積分をＶｋ（ｔ）＊Ｖｋ（ｔ）の半サイクル積分で除することにより与えられることから、Ｖｔ＝Ｖｆ０／Ｖｋ０×ｃｏｓ（θ)で与えられる。このように、ＶｔはＶｆ０に比例している。なお、この積分と同様の積分については、特許文献１の１９７ページの下段に詳細に説明されているので、ここではその説明を省略する。Ｖｔの位相特性を図８に示す。図８は、振幅値演算部２６の出力する振幅値Ｖｔの位相特性を示す図であり、特許文献１の第１０図に対応する図である。
【００４５】
図８では、基準電圧１５のベクトルとしての方向をＯＰ方向に固定し（基準相）、ｃｏｓ（θ)の絶対値をその大きさとするＯＳベクトルを事故相として表している。すなわち、振幅値Ｖｔは、位相差θに依存して図８のＯＳベクトルのように変化する。これからわかるように、位相差θが９０°のときは、ＯＳベクトルの大きさは０となるが、位相差θが１８０°付近であれば実施の形態１と同じ大きさの振幅値を得ることができる。
【００４６】
なお、上記（６）式、および（７）式における積分範囲は、一般に、半サイクルの整数倍であってよい。
【００４７】
また、実施の形態１で説明したように、基準電圧１５は、健全相電圧１３ａ，１３ｂのベクトル和として求めているので、事故相電圧１１と基準電圧１５とは略１８０°の位相関係にあることが想定され、本実施の形態による演算方法によれば、実施の形態１と同様の精度で振幅値を求めることが可能となる。
【００４８】
さらに、本実施の形態によれば、振幅値演算部２６にて事故相電圧１１と基準電圧１５との乗算の半サイクル積分をするようにしたので、絶対値を計算する場合に比べて演算が簡略化され、ＣＰＵ負担を軽減できるという効果がある。
【００４９】
実施の形態４．
本実施の形態は、実施の形態３の演算方法を実施の形態２の構成に適用するものである。図９は、本実施の形態に係る保護継電装置の保護演算部の内部構成例を示す図である。図９に示すように、本実施の形態における保護演算部７の構成は、図５に示す実施の形態２の構成と比較して、振幅値演算部２６のみが異なり、その他の構成は同じである。なお、振幅値演算部２６による演算内容は、実施の形態３と同様である。具体的には、振幅値演算部２６において次のような演算がなされる。
【数７】
2011142709.tif 000009
ここで、Ｖｌ（ｊ＋ｉ）はサンプリングされた基準電圧２１、Ｖｆ（ｉ）はサンプリングされた事故相電圧１１、ｉは時間に関するサンプリング列を示す自然数、ｎは半サイクルに対応するサンプリング数、ｊは前記時間オフセット、Ｖｔは振幅値演算部２６の出力する振幅値を表す。また、
【数８】
2011142709.tif 000010
である。
【００５０】
振幅値Ｖｔの位相特性、すなわち、事故相電圧１１と基準電圧２１との間の位相差θに関する特性は、図８に示すとおりである。
【００５１】
なお、上記（８）式、および（９）式における積分範囲は、一般に、半サイクルの整数倍であってよい。
【００５２】
また、実施の形態２で説明したように、基準電圧１１は健全相電圧１３ａ，１３ｂのベクトル和に基づいて位相が調整されているので、事故相電圧１１と基準電圧２１とは略１８０°の位相関係にあることが想定され、本実施の形態による演算方法によれば、実施の形態２と同様の精度で振幅値を求めることが可能となる。
【００５３】
さらに、本実施の形態によれば、振幅値演算部２６にて事故相電圧１１と基準電圧２１との乗算の半サイクル積分をするようにしたので、絶対値を計算する場合に比べて演算が簡略化され、ＣＰＵ負担を軽減できるという効果がある。
【００５４】
なお、実施の形態１〜４では、事故相電圧１１を対象とした振幅値の計測について説明したが、同様の方法が一般の電圧に対して適用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、事故相の電圧を正確に把握する必要のある用途の保護継電装置に有用である。
【符号の説明】
【００５６】
１ａ〜１ｃ  母線
２ａ〜２ｃ  引き出し線
３ａ〜３ｃ  遮断器
５ａ〜５ｃ  計器用変圧器
４  事故点
６  入力変換器群
７  保護演算部
８  出力回路
９  保護継電装置
１０  事故相判定部
１１  事故相電圧
１２  健全相判定部
１３  健全相電圧
１３ａ，１３ｂ  健全相電圧
１４  基準電気量作成部
１５  基準電圧
１６  振幅値演算部
１７  演算部
２０  基準電気量作成部
２１  基準電圧
２２  基準データ群
２６  振幅値演算部
【図１】
2011142709.tif 000011
【図２】
2011142709.tif 000012
【図３】
2011142709.tif 000013
【図４】
2011142709.tif 000014
【図５】
2011142709.tif 000015
【図６】
2011142709.tif 000016
【図７】
2011142709.tif 000017
【図８】
2011142709.tif 000018
【図９】
2011142709.tif 000019