(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の電圧値または電流値をそれぞれ表す複数のチャンネルのアナログ入力信号を受け、互いに異なる波形を有して周期的に変化する複数の検査信号を前記複数のチャンネルのアナログ入力信号に個別に加算する加算部と、
前記複数の検査信号がそれぞれ加算された前記複数のチャンネルのアナログ入力信号のアナログ／デジタル変換を行うアナログ／デジタル変換部と、
リレー演算に使用するために、前記アナログ／デジタル変換の結果から各前記検査信号に対応する信号成分を除去するデジタルフィルタ部と、
各前記検査信号に対応する信号成分に基づいて前記アナログ／デジタル変換部の健全性を前記チャンネルごとに判定する健全性判定部とを含み、
前記複数の検査信号は、周波数が互いに異なり、かつ、前記電力系統の基本周波数の整数倍の周波数を有し、かつ、前記基本周波数よりも高次の正弦波信号であり、
前記アナログ／デジタル変換部は、
前記複数の検査信号が個別に加算された前記複数のチャンネルのアナログ入力信号をそれぞれフィルタ処理する複数のアナログフィルタと、
前記フィルタ処理された複数の信号を順次選択するマルチプレクサと、
前記マルチプレクサによって選択された信号のアナログ／デジタル変換を行うアナログ／デジタル変換器とを含み、
前記健全性判定部は、各前記アナログフィルタの健全性と前記マルチプレクサの切替え不良の有無とを判定する、デジタル保護リレー装置。
【請求項２】
各前記検査信号は、前記電力系統の基本周波数の偶数倍の周波数を有する、請求項１に記載のデジタル保護リレー装置。
【請求項３】
前記デジタルフィルタ部は、各前記チャンネルごとに現時点と過去の１または複数の時点における前記アナログ／デジタル変換の結果を線形結合することによって、各前記検査信号に対応する信号成分を除去する、請求項１または２に記載のデジタル保護リレー装置。
【請求項４】
電力系統の電圧値または電流値をそれぞれ表す複数のチャンネルのアナログ入力信号を受け、互いに異なる波形を有して周期的に変化する複数の検査信号を前記複数のチャンネルのアナログ入力信号に個別に加算する加算部と、
前記複数の検査信号がそれぞれ加算された前記複数のチャンネルのアナログ入力信号のアナログ／デジタル変換を行うアナログ／デジタル変換部と、
リレー演算に使用するために、前記アナログ／デジタル変換の結果から各前記検査信号に対応する信号成分を除去するデジタルフィルタ部と、
各前記検査信号に対応する信号成分に基づいて前記アナログ／デジタル変換部の健全性を前記チャンネルごとに判定する健全性判定部とを含み、
前記アナログ／デジタル変換部は、
前記複数の検査信号が個別に加算された前記複数のチャンネルのアナログ入力信号をそれぞれフィルタ処理する複数のアナログフィルタと、
前記フィルタ処理された複数の信号を順次選択するマルチプレクサと、
前記マルチプレクサによって選択された信号のアナログ／デジタル変換を行うアナログ／デジタル変換器とを含み、
前記健全性判定部は、各前記アナログフィルタと前記マルチプレクサの各チャンネルの健全性とを判定し、
各前記検査信号は、前記チャンネルごとに定められた波形データのデジタル／アナログ変換を行うことによって生成され、
前記デジタルフィルタ部は、
デジタル処理によって前記アナログフィルタの伝達関数を模擬するアナログフィルタ模擬部と、
各前記チャンネルごとに、前記アナログフィルタ模擬部による処理後の前記波形データを前記アナログ／デジタル変換の結果から減算することによって、各前記検査信号に対応する信号成分を除去する減算部とを含む、デ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、デジタル保護リレー装置に関し、特に、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ：Analog  to  Digital）変換部を点検監視する機能を備えたデジタル保護リレー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル保護リレー装置のＡ／Ｄ変換部を点検監視する方式として、複数の入力チャンネルに検査信号を印加し、Ａ／Ｄ変換部を通過した信号を基準値と比較する方法が従来から知られている。
【０００３】
たとえば、特開昭６０−５５８２０号公報（特許文献１）は、複数の入力チャンネルに検査信号としてそれぞれ異なる大きさのバイアス電圧を印加する方法を開示する。バイアス電圧の大きさに基づいてＡ／Ｄ変換部が点検監視される。
【０００４】
特開昭６１−８８７１５号公報（特許文献２）は、検査信号として高周波数の信号を用いた例が開示されている。高周波数の検査信号を用いることによって、Ａ／Ｄ変換部を構成するアナログフィルタの高周波数領域における特性変動が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−５５８２０号公報
【特許文献２】特開昭６１−８８７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、Ａ／Ｄ変換部は、アナログフィルタ、マルチプレクサ、およびＡ／Ｄ変換器などの複数の回路によって構成される。これらの回路には、通常オフセット電圧が発生する。オフセット電圧の原因は、たとえば、各回路に含まれる半導体素子の製造上の特性ばらつきおよび経年による素子特性の変化などである。したがって、上記の特許文献１の点検監視方法の場合、このオフセット電圧と点検監視用のバイアス電圧との区別が困難であり、このために、Ａ／Ｄ変換部の健全性を正確に判定できないという問題がある。
【０００７】
上記の特許文献２の点検監視方法の場合、検査信号として高周波信号を用いているために、上記のようなオフセット電圧との区別の問題は生じない。しかしながら、特許文献２では、主として、アナログフィルタの特性変化を検出することを目的としているために、Ａ／Ｄ変換部の他の回路の故障には注意が払われていない。たとえば、マルチプレクサの切替え不良については何ら言及されていない。
【０００８】
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、Ａ／Ｄ変換部を構成する各回路部品の故障発生を従来よりも正確に判定可能な点検監視機能を備えたデ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】
【０００９】
この発明によるデジタル保護リレー装置は、加算部と、Ａ／Ｄ変換部と、デジタルフィルタ部と、健全性判定部とを備える。加算部は、電力系統の電圧値または電流値をそれぞれ表す複数のチャンネルのアナログ入力信号を受け、互いに異なる波形を有して周期的に変化する複数の検査信号を上記の複数のチャンネルのアナログ入力信号に個別に加算する。Ａ／Ｄ変換部は、複数の検査信号がそれぞれ加算された複数のチャンネルのアナログ入力信号のＡ／Ｄ変換を行う。デジタルフィルタ部は、リレー演算に使用するために、上記のＡ／Ｄ変換の結果から各検査信号に対応する信号成分を除去する。健全性判定部は、各検査信号に対応する信号成分に基づいてＡ／Ｄ変換部の健全性をチャンネルごとに判定する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、各チャンネルに入力される検査信号として互いに異なる波形を有する周期信号が用いられているので、たとえば、マルチプレクサの切替え不良も検出することが可能になる。この結果、Ａ／Ｄ変換部の各構成部品の故障発生を従来よりも正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態によるデジタル保護リレー装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の検査信号生成部の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１の演算処理部における演算処理内容を示す機能ブロック図である。
【図４】図１の演算処理部の動作を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態で用いられる検査信号生成部の構成を示すブロック図である。
【図６】第３の実施形態で用いられる検査信号生成部の構成を示すブロック図である。
【図７】第４の実施形態によるデジタル保護リレー装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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、その説明を繰返さない。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
［デジタル保護リレー装置の構成］
図１は、第１の実施形態によるデジタル保護リレー装置の構成を示すブロック図である。図１を参照して、デジタル保護リレー装置１５は、入力変換器１０を介して電力系統に設けられた複数の電圧変成器および／または複数の電流変成器と接続される。入力変換器１０は、複数の補助変成器１１＿１，１１＿２，…を含む。各補助変成器１１は、電力系統に接続された各電圧変成器および各電流変成器からの信号をデジタル保護リレー装置１５での処理に適した電圧レベルに変換する。デジタル保護リレー装置１５には、入力変換器１０から複数のチャンネルのアナログ入力信号Ｘ１，Ｘ２，…が入力される。
【００１４】
デジタル保護リレー装置１５は、加算部２０と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ：Analog  to  Digital）変換部１６と、演算処理部２６と、検査信号生成部２７と、タイミング信号生成部２８とを含む。
【００１５】
加算部２０は、電力系統の電圧値または電流値をそれぞれ表す複数のチャンネルのアナログ入力信号Ｘ１，Ｘ２，…をそれぞれ受ける複数の加算器２１＿１，２１＿２，…を含む。これらの加算器２１によって、検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…がアナログ入力信号Ｘ１，Ｘ２，…にそれぞれ個別に加算される。検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…は、互いに異なる波形を有する周期信号であり、検査信号生成部２７によって生成される。
【００１６】
Ａ／Ｄ変換部１６は、複数の検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…がそれぞれ加算された複数のチャンネルのアナログ入力信号Ｘ１，Ｘ２，…のＡ／Ｄ変換を行う。より詳細には、Ａ／Ｄ変換部１６は、複数のアナログフィルタ（ＡＦ：Analog  Filter）２２＿１，２２＿２，…と、複数のサンプルホールド回路（Ｓ／Ｆ：Sample  Hold  Circuit）２３＿１，２３＿２，…と、マルチプレクサ（ＭＵＸ：Multiplexer）２４と、Ａ／Ｄ変換器２５とを含む。
【００１７】
複数のアナログフィルタ２２は、複数の加算器２１にそれぞれ対応して設けられる。各アナログフィルタ２２は、対応の加算器２１から出力された信号（アナログ入力信号Ｘｉに検査信号ＴＳｉが加算されたもの、ただし、ｉ＝１，２，…）に対してフィルタ処理を行う。具体的に、各アナログフィルタ２２は、Ａ／Ｄ変換の際の折返し誤差を除去するために、対応の加算器２１の出力信号の高周波分を除去するローパスフィルタとして機能する。
【００１８】
複数のサンプルホールド回路２３は、複数のアナログフィルタにそれぞれ対応して設けられる。各サンプルホールド回路２３は、対応のアナログフィルタ２２を通過した電圧信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングした電圧値を次のサンプリング時まで保持する。サンプリング周波数は、たとえば、９６×Ｆｒ（Ｆｒは電力系統の基本周波数）である。なお、サンプルホールド回路２３は必ずしも設けなくてよい。
【００１９】
マルチプレクサ２４は、複数のサンプルホールド回路２３に保持された電圧値を順次選択する。Ａ／Ｄ変換器２５は、マルチプレクサによって選択されたアナログ値をデジタル値に変換する。
【００２０】
演算処理部２６は、図示しないＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、およびＲＯＭ（Read  Only  Memory）などを含むマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、ＲＯＭおよび図示しない外部記憶装置に格納されたプログラムに従って動作し、Ａ／Ｄ変換器２５から出力されたデジタルデータに対して演算処理を行う。
【００２１】
タイミング信号生成部２８は、タイミング信号ＴＭＧを生成する。上述したマルチプレクサ２４、Ａ／Ｄ変換器２５、および演算処理部２６は、タイミング信号ＴＭＧに従って動作する。
【００２２】
［検査信号生成部の構成］
図２は、図１の検査信号生成部の構成例を示すブロック図である。図２を参照して、検査信号生成部２７は、発振器３０と、複数のチャンネルにそれぞれ対応する周波数逓倍回路３１＿１，３１＿２，…とを含む。発振器３０は、電力系統の基本周波数Ｆｒを有する正弦波信号を生成する。周波数逓倍回路３１＿１，３１＿２，…は、発振器３０から出力された正弦波信号の周波数を逓倍することによって、基本周波数を整数倍した基本周波数よりも高次の周波数ｆ１，ｆ２，…を有する検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…をそれぞれ生成する。
【００２３】
図１のＡ／Ｄ変換器２５の変換周期Ｆｓｐ（すなわち、サンプリング周波数）はサンプリング定理により演算処理部２６で演算処理が可能となる周波数の２倍以上とする必要がある。検査信号ＴＳの周波数で最大のものをＦｍａｘとすると、Ｆｓｐ＞Ｆｍａｘ／２とする必要がある。検査信号の周波数の最小のものをＦｍｉｎとすると、Ｆｍｉｎは演算処理部２６におけるデジタル演算処理で電力系統の基本周波数Ｆｒと区別可能としておく必要がある。さらに、電力系統で発生するノイズの周波数帯域を避けた値としておく必要がある。
【００２４】
電力系統では一般に基本周波数の偶数次の高調波は生じないので、上記の条件を満たす周波数として、たとえば、アナログ入力信号が３チャンネルの場合、ｆ１＝４×Ｆｒ、ｆ２＝８×Ｆｒ、ｆ３＝１２×Ｆｒとすることができる。この場合、Ａ／Ｄ変換によって得られた現時点のデジタル値をＶ（ｔ）とし、基本周波数で９０°前に得られたデジタル値をＶ（ｔ−９０°）とすれば、Ｖ（ｔ）−Ｖ（ｔ−９０°）によって検査信号の成分を容易に除去することができる。
【００２５】
もしくは、電力系統で発生するノイズ周波数の上限は商用系統の場合、基本周波数Ｆｒの１５倍程度を考慮しておけばよい。したがって、たとえば、アナログ入力信号が４チャンネルの場合、ｆ１＝２０×Ｆｒ、ｆ２＝２１×Ｆｒ、ｆ３＝２２×Ｆｒ、ｆ４＝２３×Ｆｒとして検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４をそれぞれ発生させることができる。
【００２６】
［演算処理部の動作］
図３は、図１の演算処理部における演算処理内容を示す機能ブロック図である。図３の各機能ブロックは、図１の演算処理部２６を構成するＣＰＵによって実現される。
【００２７】
図３を参照して、演算処理部２６は、デマルチプレクサ（ＤＭＵＸ：Demultiplexer）４０と、第１のデジタルフィルタ部４１と、リレー演算部４２と、第２のデジタルフィルタ部４３と、健全性判定部４４とを含む。デマルチプレクサ４０は、Ａ／Ｄ変換器２５から出力されたデジタル信号をアナログ入力信号Ｘ１，Ｘ２，…のチャンネルＣＨ１，ＣＨ２，…ごとに分配する。
【００２８】
デジタルフィルタ部４１は、リレー演算に使用するために、チャンネルごとのＡ／Ｄ変換の結果から検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…に対応する信号成分を除去する。各検査信号が電力系統の基本周波数を整数倍した基本周波数よりも高次の周波数を有する正弦波信号の場合には、現時点のＡ／Ｄ変換結果と過去の１または複数の時点のＡ／Ｄ変換結果との線形結合によって（たとえば、現時点の値の定数倍から過去の値の定数倍を減算することによって）、容易に検査信号成分を除去することができる。なお、Ａ／Ｄ変換部１６を構成する各回路のオフセット電圧（直流成分）がＡ／Ｄ変換の結果に加算されている場合には、デジタル演算処理によってこのオフセット電圧を除去するようにする。
【００２９】
リレー演算部は、上記のデジタルフィルタ部４１によるフィルタ処理後のデジタル信号（すなわち、元のアナログ入力信号Ｘ１，Ｘ２，…のＡ／Ｄ変換結果）を用いて、各種のリレー演算を行う。
【００３０】
デジタルフィルタ部４３は、入力チャンネルごとのＡ／Ｄ変換の結果から、アナログ入力信号Ｘ１，Ｘ２，…に対応する信号成分を除去する。たとえば、電力系統で検出した電気量は正常時には急激には変化しないので、１サイクルから数サイクル前に得られたアナログ入力信号Ｘ１，Ｘ２，…のデジタル値を減算することによってフィルタ機能を実現できる。なお、Ａ／Ｄ変換部１６を構成する各回路のオフセット電圧（直流成分）がＡ／Ｄ変換の結果に加算されている場合には、デジタル演算処理によってこのオフセット電圧を除去するようにする。
【００３１】
健全性判定部４４は、デジタルフィルタ部４３によるフィルタ処理の結果得られた各検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…に対応する信号成分に基づいて、Ａ／Ｄ変換部の健全性をチャンネルごとに判定する。たとえば、健全性判定部４４は、検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…に対応する信号成分の大きさが基準範囲から変化していないことを確認する。
【００３２】
図４は、図１の演算処理部の動作を示すフローチャートであり、Ａ／Ｄ変換部１６の健全性を点検するプログラム処理を示す。以下、図３および図４を参照して演算処理部２６についてのこれまでの説明を総括する。
【００３３】
まず、ステップＳ１００において、Ａ／Ｄ変換器２５から出力されたデジタル入力信号は、デマルチプレクサ４０によってチャンネルＣＨｉ（ｉ＝１，２，…）ごとに分配され、デジタルフィルタ部４１，４３には、チャンネルごとのデジタル入力信号が入力される。
【００３４】
次に、ステップＳ１１０では、第１のデジタルフィルタ部４１は、チャンネルＣＨｉごとに、デジタル入力信号から検査信号ＴＳｉに対応する信号成分を除去する。これによって、元のアナログ入力信号ＸｉのＡ／Ｄ変換の結果が得られる。デジタルフィルタ部４１の出力は、リレー演算部４２においてリレー演算に用いられる。
【００３５】
その後にステップＳ１２０で、第２のデジタルフィルタ部４３は、チャンネルＣＨｉごとに、デジタル入力信号からアナログ入力信号Ｘｉに対応する信号成分を除去する。これによって、検査信号ＴＳｉのＡ／Ｄ変換結果が得られる。
【００３６】
次に、ステップＳ１３０で、健全性判定部４４は、デジタルフィルタ部４３によって得られた検査信号ＴＳｉのＡ／Ｄ変換結果が基準範囲内にあるか否かを判定する。検査信号ＴＳｉのＡ／Ｄ変換結果が基準範囲内にある場合には（ステップＳ１３０でＹＥＳ）、ステップＳ１４０に処理が進む。ステップＳ１４０で、健全性判定部４４は、Ａ／Ｄ変換部１６のチャンネルＣＨｉ（ｉ＝１，２，…）の動作は正常であると判定して、処理が終了する。
【００３７】
一方、ステップＳ１３０で、検査信号ＴＳｉのＡ／Ｄ変換結果が基準範囲内にない場合には（ステップＳ１３０でＮＯ）、ステップＳ１５０に処理が進む。ステップＳ１５０で、健全性判定部４４は、各検査信号ＴＳｉの値が、ある特定のチャンネルの値に固定されているか否かを判定する。検査信号ＴＳｉはチャンネルごとに異なる波形を有しているので、この判定によってマルチプレクサ２４の切替え不良が判定できる。結果として、各検査信号ＴＳｉの値がある特定のチャンネルに固定されている場合には、ステップＳ１６０に進み、健全性判定部４４は、マルチプレクサ２４の切替え不良であると判定する。
【００３８】
ステップＳ１５０で、各検査信号ＴＳｉの値が、ある特定のチャンネルの値に固定されていない場合には、ステップＳ１７０に処理が進む。ステップＳ１７０で、健全性判定部４４は、検査信号ＴＳｉのＡ／Ｄ変換結果が基準範囲内とならなかったチャンネルが不良であると判定して、処理が終了する。以上の一連の処理は所定周期ごとに実行される。
【００３９】
なお、外乱や事故後の過渡状態に起因して電気量が急変した場合に、Ａ／Ｄ変換部１６の不良として誤検出してしまうことを防止するため、不良状態が所定時間（例えば１０秒間）継続した場合に、Ａ／Ｄ変換部１６の不良を確定することが望ましい。これによって、Ａ／Ｄ変換部１６の不良状態の検出の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
［第１の実施形態の効果］
このように第１の実施形態によるデジタル保護リレー装置では、検査信号の波形（特に周波数）を入力チャンネルごとに異ならせることによって、Ａ／Ｄ変換部１６で不良となったチャンネルを短時間で容易に特定することができる。さらに、マルチプレクサ２４の切替え不良も特定することが可能になる。また、電力システムを保護するためのリレー演算を行いながら、Ａ／Ｄ変換部１６の点検を行うことができる。
【００４１】
さらに、検査信号の波形を電力系統の基本周波数の整数倍の周波数を有する正弦波とすることによって、Ａ／Ｄ変換結果から検査信号に対応する信号成分を容易に除去することができる。
【００４２】
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態で用いられる検査信号生成部の構成を示すブロック図である。図５の検査信号生成部２７は、発振器３０と、複数の入力チャンネルＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，…にそれぞれ対応するアンプ３２＿１，３２＿２，…とを含む。
【００４３】
発振器３０は、周波数Ｆを有する正弦波信号を生成する。この周波数Ｆは図２で説明したＦｍｉｎの条件を満たす必要がある。たとえば、発振器３０で生成する周波数Ｆを電力系統の基本周波数Ｆｒの２０倍とする。
【００４４】
アンプ３２＿１，３２＿２，…は、発振器３０で生成された正弦波信号を相互に異なるゲインＡ１，Ａ２，…でそれぞれ増幅することによって、相互に波形の異なる検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…を生成する。たとえば、入力チャンネルが４チャンネルの場合に、ゲイン設定をそれぞれＡ１＝０．５、Ａ２＝１．０、Ａ３＝１．５、Ａ４＝２．０とすることができる。
【００４５】
上記の構成の検査信号生成部を用いた場合にも、デジタル保護リレー装置は、第１の実施形態の場合と同様の効果を奏することができる。なお、上記では、検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…の振幅を相互に異ならせる例を示したが、図２の場合と組み合わせて、検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…の振幅および周波数の両方を相互に異ならせるようにしてもよい。
【００４６】
＜第３の実施形態＞
図６は、第３の実施形態で用いられる検査信号生成部の構成を示すブロック図である。図６の検査信号生成部２７は、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）３３と、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ：Digital to Analog）変換器３４と、複数の入力チャンネルＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，…にそれぞれ対応する移相器（フェーズシフタ）３５＿１，３５＿２，３５＿３，…とを含む。
【００４７】
Ｄ／Ａ変換器３４は、ＲＯＭ３３に予め格納された波形データのデジタル／アナログ変換を行うことによって正弦波信号ｓｉｎ（ω・ｔ）を生成する。この場合の正弦波信号の周波数Ｆ（＝ω／（２π）、πは円周率）は、図２で説明したＦｍｉｎの条件を満たす必要がある。たとえば、周波数Ｆを電力系統の基本周波数Ｆｒの２０倍とする。
【００４８】
移相器３５＿１，３５＿２，…は、Ｄ／Ａ変換器３４で生成された正弦波信号の位相を相互に異なる位相θ１，θ２，…だけシフトさせる。これによって、相互に波形の異なる検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…が生成される。たとえば、入力チャンネルが４チャンネルの場合に、位相設定をそれぞれθ１＝０°、θ２＝９０°、θ３＝１８０°、θ４＝２７０°とすることができる。
【００４９】
なお、Ｄ／Ａ変換器３４によるＤ／Ａ変換動作のタイミングは、タイミング信号ＴＭＧによって制御されている。したがって、演算処理部２６は、たとえば、正弦波信号のゼロクロス点のタイミングに基づいて位相シフト量を算出し、どのチャンネルに入力された検査信号であるかを検知することができる。
【００５０】
上記の構成の検査信号生成部を用いた場合にも、デジタル保護リレー装置は、第１の実施形態の場合と同様の効果を奏することができる。なお、第３の実施形態を第１および第２の実施形態と組み合わせることも可能である。すなわち、検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…は、周波数、振幅、および位相のうち少なくとも１つが互いに異なるようにしてもよい。
【００５１】
＜第４の実施形態＞
第１〜第３の実施形態では、検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…が正弦波信号の場合について説明したが、検査信号は正弦波信号に限られるものではない。たとえば、検査信号を、矩形波、三角波、またはのこぎり波などのパルス波形を有する周期信号とすることもできる。第４の実施形態では、検査信号の波形を正弦波信号に限定しない場合について説明する。
【００５２】
図７は、第４の実施形態によるデジタル保護リレー装置の構成を示すブロック図である。図７を参照して、第４の実施形態のデジタル保護リレー装置１５Ａでは、検査信号生成部２７Ａおよび演算処理部２６Ａの構成が図２および図３で示した第１の実施形態の検査信号生成部２７および演算処理部２６の構成と異なる。
【００５３】
具体的に、演算処理部２６Ａは、デマルチプレクサ４０、第１のデジタルフィルタ部４１、リレー演算部４２、第２のデジタルフィルタ部４３、および健全性判定部４４に加えて、波形データ生成部５１をさらに含む点で図３の演算処理部２６と異なる。波形データ生成部５１は、検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…にそれぞれ対応するデジタルの波形データを生成する。なお、図７では、第２のデジタルフィルタ部４３および健全性判定部４４は図示していない。
【００５４】
検査信号生成部２７Ａは、波形データ生成部５１から入力チャンネルごとに出力されたデジタルの波形データのＤ／Ａ変換を行うためのＤ／Ａ変換器５０＿１，５０＿２，…を含む。Ｄ／Ａ変換器５０＿１，５０＿２，…の出力信号がそれぞれ検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…として用いられる。
【００５５】
第１のデジタルフィルタ部４１は、リレー演算に使用するために、チャンネルごとのＡ／Ｄ変換の結果から検査信号ＴＳ１，ＴＳ２，…に対応する信号成分を除去する。ただし、検査信号ＴＳが正弦波信号でない場合には、Ａ／Ｄ変換部１６に設けられたアナログフィルタ２２＿１，２２＿２，…の影響のため、検査信号ＴＳに対応する信号成分は元の検査信号と同じ波形にはならない点に注意する必要がある。
【００５６】
そこで、第４の実施形態の場合、デジタルフィルタ部４１は、入力チャンネルごとに、アナログフィルタ模擬部（ＡＦ模擬部）５２と減算部５３とを含む（図７には、チャンネルＣＨ１に対応するもののみ図示されている）。ＡＦ模擬部５２は、デジタル処理を用いて対応するチャンネルのアナログフィルタの伝達関数を模擬する。減算部５３は、ＡＦ模擬部５２による処理後の波形データを、対応するチャンネルのＡ／Ｄ変換の出力から減算する。これによって、対応するチャンネルのＡ／Ｄ変換出力から各検査信号ＴＳに対応する信号成分を除去することができる。
【００５７】
第４の実施形態によるデジタル保護リレー装置の場合も、第１の実施形態の場合と同様に、検査信号の波形を入力チャンネルごとに異ならせることによって、Ａ／Ｄ変換部１６で不良となったチャンネルを短時間で容易に特定することができる。さらに、マルチプレクサ２４の切替え不良も特定することが可能になる。また、電力システムを保護するためのリレー演算を行いながら、Ａ／Ｄ変換部１６の点検を行うことができる。
【００５８】
今回開示された各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】
【００５９】
１０  入力変換器、１１  補助変成器、１５，１５Ａ  デジタル保護リレー装置、１６  Ａ／Ｄ変換部、２０  加算部、２１  加算器、２２  アナログフィルタ、２３  サンプルホールド回路、２４  マルチプレクサ、２５  Ａ／Ｄ変換器、２６，２６Ａ  演算処理部、２７，２７Ａ  検査信号生成部、２８  タイミング信号生成部、３０  発振器、３１  周波数逓倍回路、３２  アンプ、３３  ＲＯＭ、３４，５０  Ｄ／Ａ変換器、３５  移相器、４０  デマルチプレクサ、４１  第１のデジタルフィルタ部、４２  リレー演算部、４３  第２のデジタルフィルタ部、４４  健全性判定部、５１  波形データ生成部、５２  ＡＦ模擬部、５３  減算部、ＣＨ１，ＣＨ２，…  入力チャンネル、Ｆｒ  基本周波数、ＴＳ１，ＴＳ２，…  検査信号、Ｘ１，Ｘ２，…  アナログ入力信号。
【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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