(57)【要約】【課題】高速サンプリングによってアナログ回路の回路素子を小型化すること。【解決手段】アナログフィルタ１２ａ〜１２ｎを通過して得られたアナログ信号をマルチプレクサ１４を介して取り込み、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換器２０でディジタルデータに変換し、このディジタルデータをディジタルフィルタ２２で処理するときに、サンプリング周波数の８倍の周波数でサンプリングし、このオーバーサンプリングによって高周波化されたディジタルデータを生成したあと、このディジタルデータを間引いて２４００Ｈｚのデータとしてバッファメモリ２４に格納し、このデータをＣＰＵ２８に取り込んで保護演算を実行し、電力系統に対する保護信号を入出力部３６を介して保護対象に出力する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統からアナログ信号を取り込みこのアナログ信号をサンプリング周波数にしたがって順次サンプリングしてディジタルデータに変換するアナログ−ディジタル変換手段と、前記サンプリング周波数のｎ倍（ｎは２以上の整数）の周波数で前記ディジタルデータに対してフィルタ演算処理を実行するディジタルフィルタ手段と、前記ディジタルフィルタ手段の処理結果を基に保護演算を実行して前記電力系統に対する保護信号を生成する保護演算手段とを備えてなるディジタル保護リレー。
【請求項２】
電力系統からアナログフィルタを介してアナログ信号を取り込みこのアナログ信号をサンプリング周波数にしたがって順次サンプリングしてディジタルデータに変換するアナログ−ディジタル変換手段と、前記サンプリング周波数のｎ倍（ｎは２以上の整数）の周波数で前記ディジタルデータに対してフィルタ演算処理を実行するディジタルフィルタ手段と、前記ディジタルフィルタ手段の処理結果を基に保護演算を実行して前記電力系統に対する保護信号を生成する保護演算手段とを備えてなるディジタル保護リレー。
【請求項３】
電力系統からアナログ信号を取り込みこのアナログ信号をサンプリング周波数にしたがって順次サンプリングしてディジタルデータに変換するアナログ−ディジタル変換手段と、前記サンプリング周波数のｎ倍（ｎは２以上の整数）の周波数で前記ディジタルデータに対してフィルタ演算処理を実行するディジタルフィルタ手段と、前記ディジタルフィルタ手段の処理によるディジタルデータを間引いて出力するディシメーション手段と、前記ディシメーション手段の出力によるディジタルデータを基に保護演算を実行して前記電力系統に対する保護信号を生成する保護演算手段とを備えてなるディジタル保護リレー。
【請求項４】
電力系統からアナログフィルタを介してアナログ信号を取り込みこのアナログ信号をサンプリング周波数にしたがって順次サンプリングしてディジタルデータに変換するアナログ−ディジタル変換手段と、前記サンプリング周波数のｎ倍（ｎは２以上の整数）の周波数で前記ディジタルデータに対してフィルタ演算処理を実行するディジタルフィルタ手段と、前記ディジタルフィルタ手段の処理によるディジタルデータを間引いて出力するディシメーション手段と、前記ディシメーション手段の出力によるディジタルデータを基に保護演算を実行して前記電力系統に対する保護信号を生成する保護演算手段とを備えてなるディジタル保護リレー。
【請求項５】
請求項３または４に記載のディジタル保護リレーにおいて、前記アナログフィルタは、一次遅れ要素のローパスフィルタで構成されてなることを特徴とするディジタル保護リレー。
【請求項６】
請求項３、４または５のうちいずれか１項に記載のディジタル保護リレーにおいて、前記ディジタルフィルタ手段と前記ディシメーション手段は、ＣＰＵに内蔵したユーザー論理可能なプログラム素子で構成されてなることを特徴とするディジタル保護リレー。
【請求項７】
請求項３、４または５のうちいずれか１項に記載のディジタル保護リレーにおいて、前記ディジタルフィルタ手段と前記ディシメーション手段及び前記保護演算手段は、ＣＰＵに内蔵したユーザー論理可能なプログラム素子で構成されてなることを特徴とするディジタル保護リレー。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか１項に記載のディジタル保護リレーにおいて、前記ディジタルフィルタ手段は、直線位相特性となる非巡回型ディジタルフィルタを含んで構成されてなることを特徴とするディジタル保護リレー。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか１項に記載のディジタル保護リレーにおいて、前記保護演算手段は、入力データに対して前記アナログ信号の高調波成分に相当するディジタルデータを除去するディジタルフィルタ演算処理を施す機能を備えてなることを特徴とするディジタル保護リレー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル保護リレーに係り、特に、電力系統のアナログ信号をディジタルデータに変換し、このディジタルデータに対してディジタルフィルタ演算処理を行い、この処理結果を基に電力系統を保護するための保護演算を行うに好適なディジタル保護リレーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のディジタル保護制御装置としては、例えば、ディジタル保護リレー（第二世代ディジタルリレー）が知られている（非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
「電気協同研究」第５０巻第１号
【０００４】
従来のディジタル保護リレーは、アナログ入力部、ディジタル保護演算処理部、整定部、出力部を備えて構成されている。アナログ入力部には、例えば、折り返し誤差防止用のアナログフィルタ、サンプリングホールド回路、マルチプレクサ、Ａ／Ｄ変換器、バッファを備えたディジタル信号処理装置が設けられている。
【０００５】
ディジタル信号処理装置は、高速サンプリングデータを用いるディジタルフィルタ処理用の入力基板と、保護制御演算用の演算基板とに分かれて構成されている。入力基板は、例えば、系統からの信号を電気角３．７５°でサンプリングしてディジタルフィルタ演算を実行し、この演算結果によるデータを電気角３０°に１回ずつ保護演算部に渡すようになっている。保護演算基板は、入力基板からデータを取り込み、取り込んだデータと保護演算アルゴリズムに基づいて演算処理を実行するようになっている。
【０００６】
この種の装置では、高速サンプリングデータをＤＳＰ（ディジタル信号処理プロセッサ）などに適用してディジタルフィルタ処理を実行している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記非特許文献１に記載されている従来技術では、以下のような課題がある。すなわち、専用のディジタルフィルタ演算のための演算処理部が必要であり、装置全体の小型化、消費電力の低減およびコスト削減が困難であった。
【０００８】
また従来技術では、高速サンプリングすることを前提として構成されているが、ディジタルフィルタ演算の演算処理部の性能上の問題から、電気角３．７５°程度（４８００Ｈｚまたは５７６０Ｈｚ）がサンプリング周波数の上限であった。このため、サンプリングによる折り返し誤差防止用のアナログフィルタは、その特性をサンプリング周波数である４８００Ｈｚまたは５７６０Ｈｚ近傍で６０ｄＢ以上減衰させるために、３次ローパスフィルタで構成されており、多数の部品を使用したアナログ回路が必要であるとともに、省スペース化および大幅な小型化が困難であった。
【０００９】
またアナログフィルタを構成する抵抗、キャパシタの経年劣化を監視するために、アナログフィルタには、系統の信号の他に、系統の基本波の第４倍または第１２倍の高調波信号を重畳する構成が採用されている。このため、処理負担やハード量のボリューム増大を招いている。さらに、演算増幅回路（オペアンプ）が多数必要であり、大幅な低消費電力化が困難である。
【００１０】
またサンプリングを単純に高速化してアナログフィルタの回路規模を小さくすることは可能であるが、実現のためには、高速なＡ／Ｄ変換器およびＣＰＵでのディジタルフィルタ処理負担を増大させる必要があり、大幅なコストアップと消費電力の増大を招く恐れがあった。
【００１１】
本発明の課題は、高速サンプリングによってアナログ回路の回路素子を小型化することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、電力系統からアナログ信号を取り込みこのアナログ信号をサンプリング周波数にしたがって順次サンプリングしてディジタルデータに変換するアナログ−ディジタル変換手段と、前記サンプリング周波数のｎ倍（ｎは２以上の整数）の周波数で前記ディジタルデータに対してフィルタ演算処理を実行するディジタルフィルタ手段と、前記ディジタルフィルタ手段の処理結果を基に保護演算を実行して前記電力系統に対する保護信号を生成する保護演算手段とを備えてなるディジタル保護リレーを構成したものである。
【００１３】
前記ディジタル保護リレーを構成するに際しては、電力系統からアナログ信号を取り込むときには、サンプリングによる折り返し誤差防止用のアナログフィルタを介して取り込むことができる。また、保護演算手段の演算周波数とディジタルフィルタ手段の演算周波数との間に差があるときには、ディジタルフィルタ手段の処理によるディジタルデータを間引いて保護演算手段に出力するディシメーション手段を用いることができる。
【００１４】
前記した手段によれば、アナログ信号を順次サンプリングして得られたディジタルデータに対してディジタルフィルタ演算処理を実行するときに、サンプリング周波数のｎ倍、例えば、数倍から数１０倍の周波数でサンプリングするようにしたため、サンプリングの折り返し誤差防止用のアナログフィルタを非常に簡易な減衰特性（一次遅れ要素）のもので構成することができ、アナログ回路を構成する回路素子の小型化を図ることができる。
【００１５】
また、アナログ回路を構成する部品のばらつきや抵抗・コンデンサなどの部品の経年変化による周波数特性のゲイン誤差や位相誤差を無視することができる。
【００１６】
さらにアナログフィルタの遮断周波数を高周波数領域に設定することで、部品定数を小さくすることができ、アナログ回路の大幅な小型化および省スペース化が達成できる。
【００１７】
また、ディジタルフィルタ手段とディシメーション手段を、ＣＰＵに内蔵したユーザ論理可能なプログラム素子、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）で構成したり、あるいはディジタルフィルタ手段とディシメーション手段および保護演算手段を、ＣＰＵに内蔵したユーザ論理可能なプログラム素子、例えば、ＦＰＧＡで構成したりすることで、さらに小型化を図ることができるとともに、低消費電力化を図ることができる。
【００１８】
さらにディジタルフィルタ手段の周波数−ゲイン特性を設定するに際して、ＲＯＭにて異なる特性のディジタルフィルタの構成データをローディングして再構成することで、特性を可変にすることができるとともに、ハードウエアの共通化が可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示すディジタル保護リレーの全体構成図である。図１において、ディジタル保護制御装置としてのディジタル保護リレーは、複数の入力変換器１０ａ〜１０ｎ、複数のアナログフィルタ１２ａ〜１２ｎ、マルチプレクサ１４、オシレータ１６、タイミング制御回路１８、Ａ／Ｄ変換器２０、ディジタルフィルタ２２、バッファメモリ２４、オシレータ２６、ＣＰＵ２８、メモリ３０、システムバス３２、通信部３４、入出力部３６を備えて構成されている。
【００２０】
複数の入力変換器１０ａ〜１０ｎは、ＣＴ（変流器）、変圧器（ＰＴ）などを備えて構成されており、各入力変換器１０ｉは、電力系統からアナログ信号として電流信号、電圧信号を取り込み、取り込んだ信号を全て電圧信号としてその振幅を±１０Ｖ以下に変換して、次段のアナログフィルタ１２ａ〜１２ｎに出力するようになっている。各アナログフィルタ１２ｉはサンプリング時の折り返し誤差を防止するために、高周波領域を低減させるローパスフィルタとして、例えば、一次遅れ要素のローパスフィルタで構成されている。
【００２１】
アナログフィルタ１２ａ〜１２ｎを１次遅れ要素のローパスフィルタで構成する場合、図２（ａ）に示すように、抵抗３８、キャパシタ４０、抵抗４２、演算増幅器４４を用いて構成することができる。このときの周波数特性は抵抗４２とキャパシタ４０の積分要素で決定することができる。またアナログフィルタ１２ａ〜１２ｎを１次遅れ要素のローパスフィルタで構成する場合には、図２（ｂ）に示すように、抵抗４６、キャパシタ４８、演算増幅器５０を用いて構成することができる。この場合の周波数特性は、抵抗４６とキャパシタ４８の積分要素で決定することができる。
【００２２】
アナログフィルタ１２ａ〜１２ｎを通過した信号はマルチプレクサ１４に入力されるようになっている。マルチプレクサ１４は、各アナログフィルタ１２ａ〜１２ｎを通過した信号を順次選択し、選択した信号をＡ／Ｄ変換器２０に出力するようになっている。この場合、マルチプレクサ１４は、タイミング制御回路１８から出力される切替信号１００ａにしたがって、各アナログフィルタ１２ｉからの信号を時分割で切替て信号の多重化を行い、多重化された信号をＡ／Ｄ変換器２０に出力するようになっている。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換器２０は、タイミング制御回路１８から出力されるＡ／Ｄ変換開始信号１００ｂに応答して、マルチプレクサ１４の出力信号をサンプリング周波数にしたがって順次サンプリングしてディジタルデータに変換し、このディジタルデータをディジタルフィルタ２２に出力するアナログ−ディジタル変換手段として構成されている。このＡ／Ｄ変換器２０では、例えば、１６ビットの変換コードをＡ／Ｄ変換開始信号１００ｂの周期で出力するようになっており、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器２０のサンプリング周波数は４８ｋＨｚに設定されている。
【００２４】
ディジタルフィルタ２２は、オーバーサンプルディジタルフィルタとして、Ａ／Ｄ変換器２０の出力によるディジタルデータに対して、サンプリング周波数４８ｋＨｚのｎ倍（ｎは２以上の整数）、例えば、８倍の周波数（＝３８４ｋＨｚ）でフィルタ演算処理を実行するディジタルフィルタ手段としての機能を備えて構成されているとともに、ディジタルデータを間引いてバッファメモリ２４に出力するデシメーション手段としての機能を備えて構成されている。
【００２５】
具体的には、ディジタルフィルタ２２は、非巡回型ディジタルフィルタであって、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）タイプのもので構成されており、例えば、図３（ａ）に示すように、乗算器５２、６０、６２、６４、遅延器（Ｚ−１）５４、５６、５８、加算器６６、６８、７０を備えて構成されている。このディジタルフィルタ２２は、フィードバックループを持たない前向きのみの回路で構成されており、入力信号Ｘｎは乗算器５２で係数Ｈｏと乗算されてＷｎとなる。この信号Ｗｎをそれぞれ遅延器５４、５６、５８でそれぞれ遅延させてＷｎ−１、Ｗｎ−２、Ｗｎ−Ｎを生成する。上記遅延した信号はそれぞれ乗算器６０、６２、６４にて係数Ａ１、Ａ２、ＡＮと乗算されたあと、全て加算器６６、６８、７０で加算されて出力信号Ｙｎとして出力されるようになっている。このときの演算式を次の（１）式に示す。
【００２６】
【数１】
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図３（ｂ）は、図３（ａ）にて示した基本のＦＩＲディジタルフィルタを複数段接続して構成したときのフィルタ構成を示すものである。
【００２７】
この例では、フィルタ７２、７４、７６、信号間引き回路（ディシメーション回路）７８がそれぞれカスケードに接続されて構成されており、フィルタ７２、７４、７６、信号間引き回路７８には、それぞれオシレータ１６の出力信号を分周して得られた信号が入力されている。例えば、フィルタ７２には、分周回路８０、８２、８４を介して、基本サンプリング周波数ｆｓ（＝４８ｋＨｚ）の２倍の信号（２ｆｓ）が入力され、フィルタ７４には分周回路８０、８２を介して基本サンプリング周波数ｆｓの４倍の信号（＝４ｆｓ）が入力され、フィルタ７６には分周回路８０から基本サンプリング周波数ｆｓの８倍の信号（＝８ｆｓ）が入力され、信号間引き回路７８には、分周回路８６を介して基本サンプリング周波数ｆｓの１／１６０倍の信号（＝１／１６０ｆｓ）が入力されている。すなわち、フィルタ７２、７４、７６、信号間引き回路７８は、オシレータ１６をクロック源として、基本サンプリング周波数ｆｓのそれぞれ２倍、４倍、８倍、１／１６０倍で全て同期して動作するようになっている。
【００２８】
フィルタ７２、７４、７６を用いてオーバーサンプリングを行うに際しては、入力データに対して零点データを順次挿入し、入力データよりも周波数の高いデータ（きめの細かいデータ）を生成することとしている。具体的には、フィルタ７２に入力データとして４８ｋＨｚのサンプリングデータが入力されたときに、入力データと入力データとの間に零点データを挿入して、２倍の周波数のデータを生成し、フィルタ７２から入力データの２倍の周波数のデータを出力するようになっており、フィルタ７２からは９６ｋＨｚのデータが出力され、フィルタ７４からは４倍のデータとして１９２ｋＨｚのデータが出力され、フィルタ７６からは８倍のデータとして３８４ｋＨｚのデータが出力されるようになっている。
【００２９】
すなわち、各フィルタ７２、７４、７６では前記（１）式にしたがった演算を行い、９６ｋＨｚ、１９２ｋＨｚ、３８４ｋＨｚの周期で（１）式の演算を実行するようになっている。言い替えれば、各フィルタ７２、７４、７６においては、入力データに対してゼロ点挿入を行うインターポレーションを実施する際しては、フィルタ７２では、電気角０．３７５（＝４８ｋＨｚ）の周期でアナログデータが入力されたときに、０．３７５°／２の周期にてディジタルフィルタ演算を行い、フィルタ７４では、０．３７５°／４の周期でディジタルフィルタ演算を行い、フィルタ７６では、０．３７５°／８の周期でディジタルフィルタ演算を実行し、最終段のフィルタ７６では８倍のオーバーサンプリングを行うようになっている。このあとは、ＣＰＵ２８の演算周期に合わせるために、フィルタ７６の出力データを、信号間引き回路７８により、電気角７．５°にディジタルデータを間引いて次段のバッファメモリ２４に出力するようになっている。例えば、３８４ｋＨｚのデータを２４００Ｈｚのデータに間引いて出力するようになっている。
【００３０】
ディジタルフィルタ２２は、電力系統の信号に重畳する高調波信号を除去するものではなく、Ａ／Ｄ変換器２０によるＡ／Ｄ変換時に発生する変換誤差を除去することを主目的として、サンプリング周波数の１／２（＝２４ｋＨｚ）までの信号を通過させる特性となっている。
【００３１】
ディジタルフィルタ２２の出力データは、図１に示すバッファメモリ２２に順次格納されるようになっている。この場合、バッファメモリ２４への書き込み動作は、タイミング制御回路１８からの書き込み信号および書き込みアドレスを指定するアドレス信号１００ｄにしたがって行われる。すなわちＡ／Ｄ変換からデータ書き込みまでは全て同期して行われる。
【００３２】
バッファメモリ２４にデータが書き込まれたあとは、タイミング制御回路１８はＣＰＵ２８に対して、演算開始信号である割込み信号１００ｅを印加する。
【００３３】
ＣＰＵ２８は、タイミング制御回路１８からサイクリックに出力される割込み信号１００ｅに応答して保護演算を行うとともに、ディジタルフィルタ演算処理を行う保護演算手段として構成されている。
【００３４】
具体的には、ＣＰＵ２８は図４（ａ）に示すように、ディジタルフィルタとして乗算ブロック９０、９６、９８、１０４、１０６、遅延回路ブロック１００、１０２、加算回路ブロック９２、９４、１０８、１１０を備えて構成されている。
【００３５】
ＣＰＵ２８によるディジタルフィルタは、２次バイクワッド形ＩＩＲフィルタ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｃｅ  再帰形フィルタ）で構成されており、次の（２）式で示す伝達関数で表される。
【００３６】
【数２】
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ＣＰＵ２８によるディジタルフィルタは、入力信号をＸｎ、出力信号をＹｎとしたときに、出力信号Ｙｎを次の（３）式にしたがって求めるようになっている。
【００３７】
【数３】
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ここで、Ｗｎは次の（４）式で表される。
【００３８】
【数４】
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ただし、Ｗｎ−１はＷｎの１サンプル前のデータ
Ｗｎ−２はＷｎの２サンプル前のデータ（Ｗｎ−１の１サンプル前のデータ）（２）〜（４）式において、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｈｏはフィルタ係数を示す。
【００３９】
ＣＰＵ２８を用いて２次バイクワッド形ＩＩＲフィルタを構成した場合、図４（ｂ）に示すように、高調波除去用のディジタルフィルタとしての特性を示す。
【００４０】
すなわち、基本波である５０Ｈｚがゲイン１．０であるときに、１２倍の高調波である６００Ｈｚに伝送ゼロ点が存在する特性を示す。この特性例では、高調波除去と保護演算が電気角３０°で行われるため、６００Ｈｚ±５０Ｈｚ点で折り返し成分を除去するときのものを示している。
【００４１】
次に、ディジタル保護リレーの作用を図５のタイムチャートにしたがって説明する。電力系統からアナログ信号として電圧信号、電流信号が入力変換器１０ａ〜１０ｎに入力されると、電圧信号と電流信号はそれぞれ電圧信号に変換されたあと、その信号成分のうち低周波成分がアナログフィルタ１２ａ〜１２ｎを通過してマルチプレクサ１４に入力される。マルチプレクサ１４に入力された電圧信号は順次Ａ／Ｄ変換器２０に入力される。Ａ／Ｄ変換器２０に入力された電圧信号はＡ／Ｄ変換器２０により、サンプリング周波数４８ｋＨｚにしたがって順次ディジタルデータに変換される。このディジタルデータはディジタルフィルタ２２に順次書き込まれ、オーバーサンプリング処理が行われ、３８４ｋＨｚのデータとして処理される。さらにこのディジタルデータは信号間引き回路によりディシメーション処理され、電気角７．５°に間引されたあとバッファメモリ２４に２４００Ｈｚのデータとして書き込まれる。バッファメモリ２４に書き込まれたディジタルデータはＣＰＵ２８からの指令により、システムバス３２を介してＣＰＵ２８に取り込まれる。この場合、ＣＰＵ２８は、２４００Ｈｚのデータを４個まとめて取り込み、６００Ｈｚのデータとして処理する。すなわちＣＰＵ２８は電気角３０°ごとにデータの読み出しを行い、高調波除去、リレーシーケンス演算、常時監視演算を行ったあと、各演算結果を出力するための処理を行うようになっている。この演算として、保護演算を行ったときには電力系統を保護するための保護信号が生成され、この保護信号が入出力部３６を介して電力系統の保護対象に出力される。また演算結果はメモリ３０に格納されるとともに、演算結果を基に、外部に対して通信部３４を介して通信が行われ、外部からは外部条件などの情報が入出力部３６を介してＣＰＵ２８に取り込まれる。この場合、ＣＰＵ２８は全てのバス制御権を有し、各デバイスは受動体の関係となっている。
【００４２】
このように、本実施形態においては、ディジタルフィルタ２２においては、８倍のオーバーサンプリングを実行しているため、ディジタルフィルタ２２としては、図６（ａ）に示すような周波数−ゲイン特性を示すようになっている。この図から、ディジタルフィルタ２２の最終的な特性は、サンプリング周波数の４倍の周波数からミラー状に折り返された特性になっていることが分かる。すなわち、ディジタルフィルタ２２によるオーバーサンプリングによって、折り返し点を高域（高周波領域）に移行することができる。
【００４３】
さらに、図６（ｂ）に示すように、オーバーサンプリングによるディジタルフィルタ２２の周波数特性４００ａと、アナログフィルタ１２ａ〜１２ｎを構成するローパスフィルタの周波数特性４００ｂとを組合わせた特性となる。
【００４４】
図６（ｂ）に示す特性から明らかなように、ディジタルフィルタ２２のオーバーサンプリングにより、ディジタルフィルタ演算による折り返し分が４倍以上となり、折り返し点を高域に移行させることができ、この折り返し分は１次遅れ要素のローパスフィルタの減衰特性によって除去することができる。
【００４５】
また図６の特性から明らかなように、アナログフィルタ１２ａ〜１２ｎを構成するローパスフィルタは主にサンプリング周波数の７倍以上（＝３３６ｋＨｚ）の周波数帯域を減衰させればよいため、ローパスフィルタの周波数特性をなだらかな特性にすることができ、部品のばらつきや素子の劣化による特性変動は基本波である５０Ｈｚおよび６０Ｈｚにおいてはほとんど発生しない。したがって、初期値偏差５％から１０％程度の部品を使用してフィルタを構成しても問題ないことは明らかである。
【００４６】
さらに、アナログフィルタ１２ａ〜１２ｎの遮断周波数を高くすることができるため、各アナログフィルタを構成する部品についても低容量のキャパシタを用いることができ、アナログフィルタを大幅に小型化することができる。
【００４７】
次に、本発明の他の実施形態を図７にしたがって説明する。本実施形態は、ＣＰＵ２８の代わりに、ＣＰＵコア１１４を用い、ＣＰＵコア１１４とＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）１１６などを用いて複合ＬＳＩ１１８を構成し、ＦＰＧＡ１１６をシリアル／パラレル変換回路１２０、ディジタルフィルタ２２、バッファメモリ２４、タイミング制御回路１８で構成し、バッファメモリ２４とシステム３２との間にＣＰＵコア１１４を配置し、メモリ（ＲＯＭ）１２２からデータを読み出してＦＰＧＡ１１６内のロジックのマッピングを行うローダ１２４を複合ＬＳＩ１１８に設けたものであり、他の構成は図１のものと同様である。複合ＬＳＩ１１８はオシレータ１６からのクロックをベースに動作するようになっている。
【００４８】
ディジタルフィルタ２２では、タイミング制御回路１８からの演算開始信号１００ｃにしたがってディジタルフィルタ演算処理を実行する。そしてディジタルフィルタ２２では８倍のオーバーサンプリングによる演算を行うようになっており、ディジタルフィルタ２２は、前記実施形態と同様に、電力系統に重畳する高調波信号を除去するものではなく、Ａ／Ｄ変換回路２０のＡ／Ｄ変換時に発生する変換誤差を除去することを主目的として、サンプリング周波数の１／２（＝２４ｋＨｚ）までを通過させるようになっている。ＣＰＵコア１１４は、システムバス３２を駆動し、通信部３４を介して外部と通信を行うとともに、入出力部３６を介して外部から情報を入力するとともに外部に保護信号（遮断器をトリップするための信号）などを出力するようになっている。
【００４９】
このように、本実施形態においては、複合ＬＳＩ１１８に搭載されたＦＰＧＡ１１６内でハードウエアを用いてディジタルフィルタ演算処理を行うようにしたため、装置の小型化および低消費電力化を図ることができる。
【００５０】
また本実施形態によれば、ＣＰＵ本来の処理負担をなくし、オーバーサンプリングによる高速サンプリングが可能となり、高速サンプリング化によってアナログフィルタ１２ａ〜１２ｎの小型化および低コスト化を図ることができるとともに、素子感度を極めて低くすることができる。
【００５１】
本実施形態では、ＣＰＵコア１１４を用いて高調波除去を行うためのディジタルフィルタ演算を行うようにしているが、この高調波除去ディジタルフィルタをハードウエアにて実現することも可能であり、この場合、ＣＰＵの負荷をより少なくすることが可能になる。
【００５２】
また、低消費電力化を図ることで、発熱量を押えることが可能になり、装置の信頼性の向上を図ることができるとともに、故障要因を極力少なくすることが可能になる。特にアナログ回路に占める消費電力はアナログフィルタが多いため、その効果は大きくなる。
【００５３】
また入力データを保管するオーバーサンプリング方式を採用しているため高速なＡ／Ｄ変換器が不要であり、低コスト化および低消費電力化を達成することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アナログ回路を構成する回路素子の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すディジタル保護リレーのブロック構成図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、１次遅れ要素のローパスフィルタの回路構成図である。
【図３】（ａ）はオーバーサンプリングディジタルフィルタの信号処理フローを示す図、（ｂ）はオーバーサンプリングディジタルフィルタのブロック構成図である。
【図４】（ａ）は高調波除去用ディジタルフィルタの構成図、（ｂ）は高調波除去用ディジタルフィルタの周波数−ゲイン特性図である。
【図５】図１に示すディジタル保護リレーの作用を説明するためのタイムチャートである。
【図６】（ａ）はオーバーサンプリングによるディジタルフィルタの周波数−ゲイン特性図、（ｂ）はオーバーサンプリングディジタルフィルタの周波数特性と１次遅れ要素の周波数特性を説明するための図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示すディジタル保護リレーのブロック構成図である。
【符号の説明】
１０ａ〜１０ｎ  入力変換器
１２ａ〜１２ｎ  アナログフィルタ
１４  マルチプレクサ
１８  タイミング制御回路
２０  Ａ／Ｄ変換器
２２  ディジタルフィルタ
２４  バッファメモリ
２８  ＣＰＵ
【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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