(57)【要約】【課題】系統事故が発生した場合でもできるだけ高精度の周波数演算結果を出力する。【解決手段】ディジタル保護リレー装置において、周波数演算部６２は、予め定められたサンプリング周期ごとに取得した交流電圧Ｖおよび交流電流Ｉを用いて、サンプリング周期ごとに交流電圧の周波数ｆｖおよび交流電流の周波数ｆｉを演算する。判定部６６は、交流電圧の実効値Ｖｅまたは振幅に少なくとも基づいて交流電圧の周波数演算結果の信頼性の有無を判定するとともに、交流電流の実効値Ｉｅまたは振幅に少なくとも基づいて交流電流の周波数演算結果の信頼性の有無を判定する。判定部６６は、交流電圧の周波数演算結果に信頼性が有ると判定した場合には、交流電圧の周波数演算結果を出力し、交流電圧の周波数演算結果に信頼性が無く、交流電流の周波数演算結果に信頼性が有ると判定した場合には、交流電流の周波数演算結果を出力する。【選択図】図２
2015226369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められたサンプリング周期ごとに取得した交流電圧および交流電流を用いて、前記サンプリング周期ごとに前記交流電圧の周波数および前記交流電流の周波数を演算する周波数演算部と、
前記交流電圧の実効値または振幅に少なくとも基づいて前記交流電圧の周波数演算結果の信頼性の有無を判定するとともに、前記交流電流の実効値または振幅に少なくとも基づいて前記交流電流の周波数演算結果の信頼性の有無を判定する判定部とを備え、
前記判定部は、
前記交流電圧の周波数演算結果に信頼性が有ると判定した場合には、前記交流電圧の周波数演算結果を出力し、
前記交流電圧の周波数演算結果に信頼性が無く、かつ、前記交流電流の周波数演算結果に信頼性が有ると判定した場合には、前記交流電流の周波数演算結果を出力するように構成される、ディジタル保護リレー装置。
【請求項２】
前記判定部は、
前記交流電圧の実効値または振幅が第１の閾値以上であり、かつ、前記交流電圧の周波数演算結果のばらつきの程度を表す評価値が第２の閾値以下の場合に、前記交流電圧の周波数演算結果に信頼性が有ると判定し、
前記交流電流の実効値または振幅が第３の閾値以上であり、かつ、前記交流電流の周波数演算結果のばらつきの程度を表す評価値が第４の閾値以下の場合に、前記交流電流の周波数演算結果に信頼性が有ると判定するように構成される、請求項１に記載のディジタル保護リレー装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記交流電圧の周波数演算結果および前記交流電流の周波数演算結果のいずれにも信頼性がないと判定した場合には、最後に出力した周波数演算結果をそのまま出力するか、または定格周波数を出力するように構成される、請求項１または２に記載のディジタル保護リレー装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記交流電圧の周波数演算結果および前記交流電流の周波数演算結果のいずれにも信頼性がないと判定した状態の継続期間が第５の閾値以下の場合には、最後に出力した周波数演算結果をそのまま出力し、前記継続期間が前記第５の閾値を超えた場合には、定格周波数を出力するように構成される、請求項３に記載のディジタル保護リレー装置。
【請求項５】
前記判定部は、
前記交流電圧の周波数演算結果に信頼性があると判定した場合には、現時点よりも予め定める期間だけ前である第１の期間内に得られた前記交流電圧の周波数演算結果の平均値を出力し、
前記交流電圧の周波数演算結果に信頼性が無く、かつ、前記交流電流の周波数演算結果に信頼性が有ると判定した場合には、現時点よりも予め定める期間だけ前である第２の期間内に得られた前記交流電流の周波数演算結果の平均値を出力するように構成され、
前記第１の期間は前記第２の期間よりも前であり、前記第１の期間と前記第２の期間とには重なりがない、請求項１〜４のいずれか１項に記載のディジタル保護リレー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はディジタル保護リレー装置に関し、特に、入力された交流電圧および／または交流電流に基づいて周波数演算を行うディジタル保護リレー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル型の保護リレー装置では、電力系統の交流電圧（もしくは交流電流）を予め定められた時間間隔（たとえば、３０°または２２．５°）でサンプリングしたデータを用いて、周波数演算が行われる。たとえば、特開平６−２７６６６５号公報（特許文献１）に記載のリレー装置では、現時点、９０°前、および１８０°前のデータを用いて周波数演算が行われる。
【０００３】
特開２０００−３５０３３５号公報（特許文献２）に記載のリレー装置は、周波数の導出精度は高いが導出可能な帯域が狭い第１の演算手段と、周波数の導出精度は低いが導出可能な帯域が広い第２の演算手段とを備えるものである。たとえば、第１の演算手段は、現時点、９０°前、１８０°前、３６０°前、４５０°前のデータを用いて周波数演算を行い、第２の演算手段は、現時点、６０°前、および９０°前のデータを用いて周波数演算を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２７６６６５号公報
【特許文献２】特開２０００−３５０３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電力系統の交流電圧に基づいて周波数演算を行う場合、電力系統の事故によって交流電圧の振幅が低下した場合には周波数演算ができなくなるか、もしくは演算結果の信頼性が損なわれる。周波数演算結果が得られなくなると、周波数演算結果を必要とする他の保護リレー要素の誤動作または誤不動作といった問題が生じる。ところが、上記の先行技術文献は、電力系統に事故発生した場合について何ら開示していない。
【０００６】
この発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、その目的は、系統事故が発生した場合でもできるだけ高精度の周波数演算結果を出力可能なディジタル保護リレー装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のディジタル保護リレー装置は、周波数演算部と、判定部とを備える。周波数演算部は、予め定められたサンプリング周期ごとに取得した交流電圧および交流電流を用いて、サンプリング周期ごとに交流電圧の周波数および交流電流の周波数を演算する。判定部は、交流電圧の実効値または振幅に少なくとも基づいて交流電圧の周波数演算結果の信頼性の有無を判定するとともに、交流電流の実効値または振幅に少なくとも基づいて交流電流の周波数演算結果の信頼性の有無を判定する。判定部は、交流電圧の周波数演算結果に信頼性が有ると判定した場合には、交流電圧の周波数演算結果を出力し、交流電圧の周波数演算結果に信頼性が無く、かつ、交流電流の周波数演算結果に信頼性が有ると判定した場合には、交流電流の周波数演算結果を出力するように構成される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、系統事故が発生して交流電圧の周波数の演算ができなくなった場合には、交流電流の周波数演算結果を出力することが可能であるので、系統事故が発生した場合でもできるだけ高精度の周波数演算結果を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態による保護リレー装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】保護リレー装置１０の機能ブロック図である。
【図３】図２の演算結果判定部６６の動作を示すフローチャートである。
【図４】電力系統の事故発生時における周波数演算値の変化の一例を示す図である。
【図５】第２の実施形態の保護リレー装置において、図２の演算結果判定部６６の動作を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態による保護リレー装置において、電力系統の事故発生時における周波数演算値の変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、各実施形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない場合がある。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
［保護リレー装置のハードウェア構成］
図１は、第１の実施形態による保護リレー装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。図１を参照して、保護リレー装置１０は、電圧入力部１２、電流入力部１４、補助電圧変成器１６，１８、アナログフィルタ２０，２２、ＡＤ（Analog  to  Digital）変換器２４、および演算処理部２６を含む。
【００１２】
電圧入力部１２には、電力系統に設けられた電圧変成器から交流電圧の検出信号が入力される。電流入力部１４には、電力系統に設けられた電流変成器から交流電流の検出信号が入力される。交流電圧および交流電流の検出信号は、補助電圧変成器１６，１８によってそれぞれレベル変換され、続いてアナログフィルタ２０，２２によって高周波分が除去されてからＡＤ変換器２４に入力される。ＡＤ変換器２４は、アナログフィルタ２０，２２をそれぞれ通過した交流電圧および交流電流の検出信号をサンプリングし、サンプリングされた検出信号をＡＤ変換する。ＡＤ変換器２４のサンプリング周波数は、たとえば、９６×ｆｒ（ｆｒは電力系統の定格周波数）である。
【００１３】
演算処理部２６は、ＡＤ変換されたディジタルデータに基づいて、周波数演算およびリレー演算などを行う。演算処理部２６は、マイクロコンピュータをベースに構成され、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）３０、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）３２、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）３４、インターフェース部（Ｉ／Ｆ）３８，４０、およびディジタル出力部（Ｄ／Ｏ）４２などを含む。
【００１４】
ＡＤ変換器２４から出力された交流電圧および交流電流のディジタルデータは、インターフェース部３８，４０を介してＲＡＭ３２の予め定められたアドレスに格納される。ディジタル出力部４２からは遮断器のトリップ信号４６が出力される。
【００１５】
［保護リレー装置の動作の概要］
図２は、保護リレー装置１０の機能ブロック図である。図２の各機能ブロックは、図１のＲＯＭ３４に格納されたプログラムがＣＰＵ３０で実行されることによって実現される。図２に示すように、保護リレー装置１０は、ディジタルフィルタ６０、周波数演算部６２、実効値演算部６４、演算結果判定部６６、およびトリップ判定部６８などの機能を有する。
【００１６】
ディジタルフィルタ６０は、ＡＤ変換器２４から出力された電圧データｖおよび電流データｉ（サンプリング周波数９６×ｆｒ）について、現時点のデータと過去のデータとを用いて、加算、定数乗算、および遅延などの演算を行う。この結果、ディジタルフィルタ６０からは、たとえば１２×ｆｒ（ｆｒは電力系統の定格周波数）のサンプリング周波数の電圧データＶおよび電流データＩが出力される。１２×ｆｒのサンプリング周波数の場合、サンプリング周期Ｔは電気角３０°に相当する時間である。
【００１７】
なお、この明細書では、ディジタルフィルタ６０から出力された電圧データＶおよび電流データＩのサンプリング周期Ｔが、定格周波数で電気角３０°に相当する場合を取り扱うが、サンプリング周期Ｔはこれに限られるものではない。たとえば、サンプリング周波数を１６×ｆｒとしてもよい。この場合、サンプリング周期は、電気角２２．５°に相当する時間である。
【００１８】
周波数演算部６２は、周期Ｔ（定格周波数で電気角３０°に相当する）ごとにサンプリングされた電圧データＶを用いて、予め定められた演算式に従って周波数ｆｖを周期Ｔごとに算出する。周波数演算部６２は、さらに、周期Ｔごとにサンプリングされた電流データＩを用いて、予め定められた演算式に従って周波数ｆｉを周期Ｔごとに算出する。周波数の演算式は、特に限定されるものではなく、たとえば、前述の特許文献１，２に記載されたものを使用してもよい。この明細書では、以下の演算式（１）〜（４）に従って、交流電圧Ｖ（ｔ）の周波数ｆｖ（ｔ）および交流電流Ｉ（ｔ）の周波数ｆｉ（ｔ）を算出するものとする。以下の式においてｆｒは定格周波数を表し、πは円周率を表す。Ｖ（ｔ−ｎ・Ｔ）（ただし、ｎ＝３，６，９）は、Ｖ（ｔ）よりもｎ・Ｔ周期前にサンプリングされた交流電圧を表す。交流電流についても同様である。
A(t)＝{V(t-3T)・V(t-6T)−V(t)・V(t-9T)}
／{V(t-3T)・V(t-3T)−V(t)・V(t-6T)}      …(1)
fv(t)＝{cos-1(A(t)/2)}・2・fr/π      …(2)
B(t)＝{I(t-3T)・I(t-6T)−I(t)・I(t-9T)}
／{I(t-3T)・I(t-3T)−I(t)・I(t-6T)}      …(3)
fi(t)＝{cos-1(B(t)/2)}・2・fr/π      …(4)
【００１９】
実効値演算部６４は、周期Ｔごとにサンプリングされた電圧データＶを用いて、予め定められた演算式に従って交流電圧Ｖの実効値Ｖｅを周期Ｔごとに算出する。実効値演算部６４は、さらに、周期Ｔごとにサンプリングされた電流データＩを用いて、予め定められた演算式に従って交流電流Ｉの実効値Ｉｅを周期Ｔごとに算出する。実効値の演算方法は特に限定されない。この明細書では、以下の演算式（５）および（６）に従って、交流電圧Ｖ（ｔ）の実効値Ｖｅ（ｔ）および交流電流Ｉ（ｔ）の実効値Ｉｅ（ｔ）を算出するものとする。
Ve(t)＝{(V(t))2＋(V(t-3T))2}1/2／21/2      …(5)
Ie(t)＝{(I(t))2＋(I(t-3T))2}1/2／21/2      …(6)
【００２０】
演算結果判定部６６は、交流電圧の実効値Ｖｅの演算結果に少なくとも基づいて、交流電圧の周波数演算結果の信頼性の有無を判定する。具体的に、演算結果判定部６６は、交流電圧の実効値Ｖｅが閾値Ｖｔｈより小さい場合には、交流電圧の周波数の演算結果に信頼性が無いと判定する。同様に、演算結果判定部６６は、交流電流の実効値Ｉｅの演算結果に少なくとも基づいて、交流電流の周波数演算結果の信頼性の有無を判定する。具体的に演算結果判定部６６は、交流電流の実効値Ｉｅが閾値Ｉｔｈより小さい場合には、交流電流の周波数の演算結果に信頼性が無いと判定する。
【００２１】
演算結果判定部６６は、交流電圧Ｖの周波数演算結果に信頼性が有ると判定した場合には、交流電圧Ｖの周波数の演算結果を出力する。演算結果判定部６６は、交流電圧Ｖの周波数演算結果に信頼性が無いと判定し、かつ、交流電流Ｉの周波数演算結果に信頼性が有ると判定した場合には、交流電流Ｉの周波数の演算結果を出力する。演算結果判定部６６は、交流電圧Ｖの周波数の演算結果と交流電流Ｉの周波数の演算結果の両方とも信頼性が無いと判定した場合には（演算不可状態と称する）、前回の出力値をそのまま出力する（すなわち、信頼性が有ると判定した最後の周波数演算結果を出力する）。演算結果判定部６６は、周波数の演算不可状態が予め定める期間以上継続している場合には、前回の出力値に代えて定格周波数を出力する。
【００２２】
トリップ判定部６８は、演算結果判定部６６から出力された周波数Ｆに基づいて、出力された周波数Ｆが過周波数または不足周波数の場合に（すなわち、予め定められた適正範囲外の場合に）、遮断器をトリップするための信号４６を出力する。
【００２３】
なお、演算処理部２６は、過電流リレー要素、過電圧リレー要素など、図示しない他のリレー要素としても機能する。演算結果判定部６６から出力された周波数Ｆは、他のリレー要素の少なくとも一部でも用いられる。
【００２４】
［演算結果判定部の動作］
図３は、図２の演算結果判定部６６の動作を示すフローチャートである。以下、図２および図３を参照して、演算結果判定部６６の動作の詳細について説明する。
【００２５】
まず、演算結果判定部６６は、交流電圧Ｖの実効値Ｖｅが閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。この場合、実効値Ｖｅとして、現時点の値を用いずに、たとえば、現時点よりも７サイクル前から４サイクル前までに得られた値（すなわち、式（５）において、Ｖｅ（ｔ−７サイクル）〜Ｖｅ（ｔ−４サイクル））の平均値を用いることが望ましい。
【００２６】
交流電圧実効値Ｖｅが閾値Ｖｔｈ以上の場合には（ステップＳ１００でＹＥＳ）、演算結果判定部６６は、交流電圧Ｖを用いて計算した周波数演算値ｆｖのばらつき度を算出し（ステップＳ１０５）、算出したばらつき度が閾値Ｆｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、ばらつき度は、分散または標準偏差など周波数演算値ｆｖのばらつきの程度を表す評価値とあり得るものであれば、特に限定されない。ばらつき度の計算に用いられる周波数演算値ｆｖは、現時点の値を用いずに、たとえば、現時点よりも７サイクル前から４サイクル前までに得られた値（すなわち、式（２）において、ｆｖ（ｔ−７サイクル）〜ｆｖ（ｔ−４サイクル））を用いることが望ましい。
【００２７】
周波数演算値ｆｖのばらつき度が閾値Ｆｔｈ以下の場合には（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、演算結果判定部６６は、交流電圧Ｖを用いて計算した周波数演算値ｆｖの平均値を、最終的な周波数Ｆの演算結果として出力する（ステップＳ１１５）。この場合、平均値の計算に用いられる周波数演算値ｆｖは、ばらつき度の評価に使用したのと同じもの、すなわち、現時点よりも７サイクル前から４サイクル前までに得られた値（すなわち、式（２）において、ｆｖ（ｔ−７サイクル）〜ｆｖ（ｔ−４サイクル））とするのが望ましい。
【００２８】
一方、交流電圧実効値Ｖｅが閾値Ｖｔｈ未満の場合（ステップＳ１００でＮＯ）または周波数演算値ｆｖのばらつき度が閾値Ｆｔｈを超えている場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、演算結果判定部６６は、交流電流Ｉの実効値Ｉｅが閾値Ｉｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。この場合、実効値Ｉｅとして、現時点の値を用いずに、たとえば、現時点よりも３サイクル前から１サイクル前までに得られた値（すなわち、式（６）において、Ｉｅ（ｔ−３サイクル）〜Ｉｅ（ｔ−１サイクル））の平均値を用いることが望ましい。
【００２９】
交流電流実効値Ｉｅが閾値Ｉｔｈ以上の場合には（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、演算結果判定部６６は、交流電流Ｉを用いて計算した周波数演算値ｆｉのばらつき度を算出し（ステップＳ１２５）、算出したばらつき度が閾値Ｆｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで、ばらつき度は、分散または標準偏差など周波数演算値ｆｉのばらつきの程度を表す評価値となり得るものであれば、特に限定されない。ばらつき度の計算に用いられる周波数演算値ｆｉは、現時点の値を用いずに、たとえば、現時点よりも３サイクル前から１サイクル前までに得られた値（すなわち、式（４）において、ｆｉ（ｔ−３サイクル）〜ｆｉ（ｔ−１サイクル））を用いることが望ましい。
【００３０】
周波数演算値ｆｉのばらつき度が閾値Ｆｔｈ以下の場合には（ステップＳ１３０でＹＥＳ）、演算結果判定部６６は、交流電流Ｉを用いて計算した周波数演算値ｆｉの平均値を、最終的な周波数Ｆの演算結果として出力する（ステップＳ１３５）。この場合、平均値の計算に用いられる周波数演算値ｆｉは、ばらつき度の評価に使用したのと同じもの、すなわち、現時点よりも３サイクル前から１サイクル前までに得られた値（すなわち、式（４）において、ｆｉ（ｔ−３サイクル）〜ｆｉ（ｔ−１サイクル））とするのが望ましい。
【００３１】
次に、交流電流実効値Ｉｅが閾値Ｉｔｈ未満の場合（ステップＳ１２０でＮＯ）または周波数演算値ｆｉのばらつき度が閾値Ｆｔｈを超えている場合（ステップＳ１３０でＮＯ）について説明する。この場合、演算結果判定部６６は、信頼性のある周波数演算値を計算することはできないと判定する。そして、演算結果判定部６６は、周波数演算ができない演算不可期間が閾値Ｔｔｈ以下の場合には（ステップＳ１４０でＹＥＳ）、前回（すなわち、サンプリング周期Ｔだけ前）に出力した周波数Ｆの出力値をそのまま出力する（ステップＳ１４５）。一方、演算結果判定部６６は、演算不可期間が閾値Ｔｔｈを超えている場合には（ステップＳ１４０でＮＯ）、最終的に得られた周波数Ｆとして定格周波数を出力する（ステップＳ１５０）。
【００３２】
上記の各手順において、現時点の値を用いていない理由は、電力系統に短絡事故または地絡事故が発生した直後は、電圧波形および電流波形が急激に変化するので、この影響を避けるためである。さらに、上記の手順において、周波数演算に用いられる交流電圧Ｖの区間および交流電流Ｉの区間は、現時点よりも予め定める期間だけ前の区間に設定されている。具体的には、交流電圧Ｖの区間のほうが交流電流Ｉの区間よりも前であり、両区間に重なりがないようになっている。この理由は、系統事故発生時に交流電圧Ｖの周波数の演算結果に信頼性が無くなった場合に、すぐに交流電流Ｉの周波数の演算結果を出力できるようにするためである。
【００３３】
［周波数演算の具体例］
図４は、電力系統の事故発生時における周波数演算値の変化の一例を示す図である。図４では、上から順に電圧Ｖ（ｔ）、電流Ｉ（ｔ）、交流電圧の周波数演算結果ｆｖ（ｔ）の平均値Ｆｖ（ｔ）、交流電流の周波数演算結果ｆｉ（ｔ）の平均値Ｆｉ（ｔ）、および周波数演算結果の出力値Ｆを示す。簡単のために図４ではこれらの値を連続的に描いているが、実際には、これらの値が得られるのはサンプリング周期Ｔ（たとえば、定格周波数で３０°に相当する期間）ごとである。周波数演算は図３で説明した手順で実行されるものとする。以下、図３、図４を参照して具体的に説明する。
【００３４】
時刻ｔ１において、電力系統に地絡事故または短絡事故が発生したとする。時刻ｔ１において交流電圧Ｖが急激に減少するとともに、交流電流Ｉが急激に増加する。
【００３５】
図３で説明したように、交流電圧の周波数演算では、７サイクル前から４サイクル前までに算出された周波数演算値ｆｖの平均値Ｆｖが用いられる。したがって、事故発生から４サイクル経過した時刻ｔ３までは、交流電圧の周波数演算結果の平均値Ｆｖは安定している。
【００３６】
一方、交流電流の周波数演算では、３サイクル前から１サイクル前までに算出された周波数演算値ｆｉの平均値Ｆｉが用いられ、各時点の周波数演算には９Ｔ（Ｔはサンプリング周期であり、定格周波数で３０°に相当する）前までの電流値Ｉが用いられる。したがって、事故発生から３．７５サイクルが経過した時刻ｔ２より後では、交流電流の周波数演算結果の平均値Ｆｉが安定的に得られる。この時刻ｔ２は時刻ｔ３よりも前である。
【００３７】
以上により、時刻ｔ３で、電圧実効値Ｖｅの異常および周波数演算値ｆｖのばらつき度の異常が検出された場合には、出力する周波数演算結果Ｆを、直ちに交流電流の周波数演算結果の平均値Ｆｉに切り替えることができる。
【００３８】
［効果］
以上のとおり、第１の実施形態による保護リレー装置によれば、演算結果判定部は、交流電圧の周波数を計算する場合には、電圧実効値に少なくとも基づいて周波数演算結果の信頼性の有無を判定し、交流電流の周波数を計算する場合には、電流実効値に少なくとも基づいて周波数演算結果の信頼性の有無を判定する。そして、演算結果判定部は、交流電圧の周波数演算結果に信頼性が有ると判定した場合には、交流電圧の周波数の演算結果を最終的な周波数演算結果として出力し、交流電圧の周波数演算結果に信頼性が無く、交流電流の周波数演算結果に信頼性が有ると判定した場合には、交流電流の周波数の演算結果を最終的な周波数演算結果として出力する。この結果、電力系統に地絡事故または短絡事故が発生し、電圧が急激に減少した場合でも、信頼性のある周波数演算結果を出力することができる。
【００３９】
さらに、第１の実施形態による保護リレー装置によれば、演算結果判定部は、周波数演算値のばらつき度を判定し、ばらつき度が閾値より大きい場合に周波数演算結果に信頼性がないと判定する。したがって、系統事故発生直後に交流電圧および電流が急激に変化することによって周波数演算結果が大きくばらつく場合の悪影響を回避できる。
【００４０】
さらに、第１の実施形態による保護リレー装置によれば、演算結果判定部は、交流電圧の周波数の演算結果および交流電流の周波数の演算結果のいずれにも信頼性がないと判定した場合には、最終的な周波数演算結果として前回出力した値をそのまま出力するか、定格周波数を出力するように構成される。したがって、周波数演算結果を必要とする他の保護リレー要素の誤動作または誤不動作といった問題を回避することができる。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態による保護リレー装置は、第１の実施形態の保護リレー装置における演算結果判定部６６の動作を簡略化したものである。第２の実施形態の場合には、図３で説明したばらつき度の算出は行われず、式（１）〜（４）に従って算出された周波数演算値がそのまま出力される。保護リレー装置の具体的構成は、図１および図２で説明したものと同じである。以下、図５および図６を参照して具体的に説明する。
【００４２】
［演算結果判定部の動作］
図５は、第２の実施形態の保護リレー装置において、図２の演算結果判定部６６の動作を示すフローチャートである。
【００４３】
図２および図５を参照して、まず、演算結果判定部６６は、交流電圧Ｖの実効値Ｖｅが閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。第２の実施形態の場合、電圧実効値Ｖｅとして現時点の値が用いられる。たとえば、式（５）に従って算出された電圧実効値Ｖｅが用いられる。
【００４４】
この結果、交流電圧実効値Ｖｅが閾値Ｖｔｈ以上の場合には（ステップＳ２００でＹＥＳ）、演算結果判定部６６は、現時点において得られた交流電圧の周波数演算値ｆｖを最終的な周波数Ｆの演算結果として出力する（ステップＳ２０５）。たとえば、式（１）および（２）に従って算出された周波数演算値ｆｖが出力される。
【００４５】
一方、交流電圧実効値Ｖｅが閾値Ｖｔｈ未満の場合には（ステップＳ２００でＮＯ）、演算結果判定部６６は、交流電流Ｉの実効値Ｉｅが閾値Ｉｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。第２の実施形態の場合、電流実効値Ｉｅとして、現時点の値が用いられる。たとえば、式（６）に従って算出された電流実効値Ｉｅが用いられる。
【００４６】
この結果、交流電流実効値Ｉｅが閾値Ｉｔｈ以上の場合には（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、演算結果判定部６６は、現時点において得られた交流電流の周波数演算値ｆｉを最終的な周波数Ｆの演算結果として出力する（ステップＳ２１５）。たとえば、式（３）および（４）に従って算出された周波数演算値ｆｉが出力される。
【００４７】
交流電流実効値Ｉｅが閾値Ｉｔｈ未満の場合には（ステップＳ２１０でＮＯ）、演算結果判定部６６は、信頼性のある周波数演算値を計算することはできないと判定する。この場合、演算結果判定部６６は、周波数演算ができない演算不可期間が閾値Ｔｔｈ以下の場合には（ステップＳ２２０でＹＥＳ）、前回（すなわち、サンプリング周期Ｔだけ前）に出力した周波数Ｆの出力値をそのまま出力する（ステップＳ２２５）。一方、演算結果判定部６６は、演算不可期間が閾値Ｔｔｈを超えている場合には（ステップＳ２２０でＮＯ）、最終的に得られた周波数Ｆとして定格周波数を出力する（ステップＳ２３０）。
【００４８】
［周波数演算の具体例］
図６は、第２の実施形態による保護リレー装置において、電力系統の事故発生時における周波数演算値の変化の一例を示す図である。図６では、上から順に電圧Ｖ（ｔ）、電流Ｉ（ｔ）、交流電圧の周波数演算値ｆｖ（ｔ）、交流電流の周波数演算値ｆｉ（ｔ）、および周波数演算結果の出力値Ｆを示す。簡単のために図６ではこれらの値を連続的に描いているが、実際には、これらの値が得られるのはサンプリング周期Ｔ（定格周波数で３０°に相当する期間）ごとである。周波数演算は図５で説明した手順で実行されるものとする。以下、図２および図６を参照して周波数演算の具体例について説明する。
【００４９】
図６の時刻ｔ１において、電力系統に地絡事故または短絡事故が発生したとする。時刻ｔ１において交流電圧Ｖが急激に減少するとともに、交流電流Ｉが急激に増加する。
【００５０】
図５で説明したように、第２の実施形態の場合には現時点で得られた周波数演算値が用いられるので、事故発生直後から（時刻ｔ１以降）、交流電圧の周波数演算値は不安定になる。
【００５１】
一方、式（３）および（４）に従って交流電流の周波数の演算値ｆｉを求める場合には、事故発生直後から９Ｔ（Ｔはサンプリング周期、３０°に相当）が経過する時刻ｔ２までは、電流による周波数演算値ｆｉは不安定になる。時刻ｔ２以降は、交流電流の周波数の演算値ｆｉが安定的に得られる。
【００５２】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は、電圧による周波数演算値ｆｖも電流による周波数演算値ｆｉも異常値となるので、この期間は、前回の出力値がそのまま最終的な周波数Ｆとして出力される（図５のステップＳ２２５）。すなわち、時刻ｔ１において算出された周波数演算値ｆｖが出力され続ける。
【００５３】
［効果］
以上のとおり、第２の実施形態による保護リレー装置によれば、電力系統に地絡事故または短絡事故が発生し、電圧が急激に減少し、電流が急激に増加した場合に、交流電圧の周波数の演算値ｆｖから交流電流の周波数の演算値ｆｉに切り替えて演算結果が出力されるので、比較的信頼性のある周波数演算結果を得ることができる。なお、第２の実施形態の場合には、事故発生直後のしばらくの間は、事故発生の直前に算出された周波数演算値ｆｖを出力することによって、比較的信頼性の高い周波数の値を連続的に出力し続けることができる。
【００５４】
＜変形例＞
上記の各実施形態では、電圧実効値および電流実効値を用いて周波数演算結果の信頼性の有無を判定したが、実効値に代えて振幅を用いてもよい。
【００５５】
上記の各実施形態では、交流電圧の周波数演算結果および交流電流の周波数演算結果のいずれにも信頼性が無いと判断した場合には、最初のうちは前回の出力値をそのまま出力し、この状態が長く継続する場合には定格周波数を出力に切り替えていた。これに対して、前回の出力値をそのまま出力し続けてもよいし、最初から定格周波数を出力するようにしてもよい。
【００５６】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５７】
１０  保護リレー装置、２４  ＡＤ変換器、２６  演算処理部、３０  ＣＰＵ、３２  ＲＡＭ、３４  ＲＯＭ、６０  ディジタルフィルタ、６２  周波数演算部、６４  実効値演算部、６６  演算結果判定部、６８  トリップ判定部。
【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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