(57)【要約】【課題】従来のディジタル保護リレー装置では、一過的なサンプリングデータの誤りに対して誤動作や誤不動作しないように、誤ったサンプリングデータが計測演算に影響を与えなくなるまでの動作遅延や、平均化や照合といった処理を行なっており、その結果、計測演算時間の増加や故障の判定誤差の増大といった問題が生じている。【解決手段】１回のサンプリング周期に求めた複数のサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂの差分の絶対値｜４１ｍ｜を求め、閾値Ｋと比較する事により、本来、連続的に変化すべきサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂが、何らかの影響により突発的に異常データとなった事を検出し、サンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂを異常が発生する１周期前のサンプリングデータに置き換えてサンプリングデータの補正を行う。【選択図】  図１
2005006407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ信号である電力系統の状態量を所定の周期で複数チャンネル入力し、ディジタル信号のサンプリングデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記サンプリングデータが入力され、あらかじめ決められたアルゴリズムに従って演算処理を行うとともに、複数のサンプリングデータの差分データが閾値を超えた場合はデータの誤りと判断する演算部とを有することを特徴とするディジタル保護リレー装置。
【請求項２】
複数のサンプリングデータの差分データが閾値を超えない場合は複数のサンプリングデータの内、毎サンプリングが常に同一タイミングとなるデータを有効データとして採用し、複数のサンプリングデータの差分データが閾値を超えた場合はそのデータを破棄し、１周期前にサンプリングし、記憶しておいたサンプリングデータに置き換えることを特徴とする請求項１に記載のディジタル保護リレー装置。
【請求項３】
アナログ信号を切換えるマルチプレクサと、前記マルチプレクサの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記マルチプレクサ及びＡ／Ｄ変換器を制御する制御部とを有し、少なくとも１つのアナログ入力をマルチプレクサの複数チャンネルに入力し、１回のサンプリング周期に同一のアナログ信号を複数回にわたりＡ／Ｄ変換するようにした事を特徴とする請求項１に記載のディジタル保護リレー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の事故を検出するディジタル保護リレー装置に関するもので、特にアナログ電気量を周期的にＡ／Ｄ変換したサンプリングデータの異常値の検出および異常値データの補正手段の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のディジタル保護リレー装置の構成を図５に、また、その構成のマルチプレクサとＡ／Ｄ変換器の動作タイミングを図６の動作タイミング図に示す。
【０００３】
図５、図６に示すように、ディジタル保護リレー装置１は、入力となるＰＴ、ＣＴの電圧、電流の商用周波数のアナログ信号２１〜２ｎを入力し、切換えて出力するマルチプレクサ３と、マルチプレクサ３の出力をアナログ量に比例したディジタル信号のサンプリングデータ４１〜４ｎに変換するＡ／Ｄ変換器４と、前記サンプリングデータ４１〜４ｎが入力され演算を行なう演算回路５と、前記アナログ信号２１〜２ｎを周期的にＡ／Ｄ変換するようにマルチプレクサ３及びＡ／Ｄ変換器４に対して制御信号６ａを出力する制御回路６と、前記演算回路５の演算結果５ａを外部に出力信号７ａとして出力する出力回路７とにより構成されている。
【０００４】
演算回路５はアナログ信号２１〜２ｎをディジタル信号に変換したサンプリングデータ４１〜４ｎの最新のサンプリングデータ４１−０〜４ｎ−０及びｎ周期前のサンプリングデータ４１−ｎ〜４ｎ−ｎを使用してアナログ信号２１〜２ｎの振幅値や位相差等の計測演算及び事故判定等の演算処理を所定のアルゴリズムに従って行なっている。
【０００５】
演算回路５では、使用するサンプリングデータ４１〜４ｎが外来ノイズやサージの影響、あるいはＡ／Ｄ変換器４等の動作誤り等で一過性に誤ったデータとなった場合の演算結果による誤動作や誤不動作を防止する手段として、例えば誤ったサンプリングデータが計測演算に影響を与えなくなるまでの動作遅延や、複数回の演算結果の平均化や判定照合等の処理を行なっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこのような従来のディジタル保護リレー装置では、一過的なサンプリングデータの誤りに対して誤動作や誤不動作しないように、誤ったサンプリングデータが計測演算に影響を与えなくなるまでの動作遅延や、平均化や照合といった処理を行なう必要があり、その結果、計測演算時間の増加や故障の判定誤差の増大といった問題が生じている。
【０００７】
また、このような動作遅延時間の間や平均化や判定照合処理を行っている間に、更に誤ったサンプリングデータが複数発生した場合にはシステムの誤動作又は誤不動作が発生する事が考えられる。
【０００８】
一方、高速な演算速度を要求する場合や、高感度な故障判定を要求する場合には、前述の動作遅延時間や、平均化や照合の時間も制約を受けるため、１個の誤ったサンプリングデータにより誤動作又は誤不動に至ることも考えられる。
本発明は上記課題を解決して、誤動作、誤不動作のない、信頼性の高いディジタル保護リレー装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、アナログ信号である電力系統の状態量を所定の周期で複数チャンネル入力し、ディジタル信号のサンプリングデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記サンプリングデータが入力され、あらかじめ決められたアルゴリズムに従って演算処理を行うとともに、複数のサンプリングデータの差分データが閾値を超えた場合はデータの誤りと判断する演算部とを有することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、複数のサンプリングデータの差分データの大きさから、本来、連続的に変化すべきサンプリングデータが、何らかの影響により突発的に異常データとなった事を検出し、サンプリングデータを異常が発生する１周期前のサンプリングデータに置き換える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態の説明において図５、図６に示す従来のディジタル保護リレー装置と同一部分は同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施の形態によるディジタル保護リレー装置１を示す図で、商用周波数の図示されていない電力系統の状態量であるアナログ信号２１〜２ｎを各２チャンネルづつ入力し、１回のサンプリング周期に切換えて出力するマルチプレクサ８、図２の動作タイミング図に示すようにマルチプレクサ８の出力２１ａ、２１ｂ〜２ｎａ、２ｎｂをアナログ量に比例したディジタル信号のサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂに変換するＡ／Ｄ変換器４、前記アナログ信号２１ａ、２１ｂ〜２ｎａ、２ｎｂを周期的にＡ／Ｄ変換するようにマルチプレクサ８及びＡ／Ｄ変換器４に対して制御信号６ａを出力する制御回路６とから成るＡ／Ｄ変換部９と、前記サンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂを入力し演算を行う演算回路５と、前記演算回路５の演算結果５ａを外部に出力信号７ａとして出力する出力回路７とから構成されている。
【００１３】
次に上記構成のディジタル保護リレー装置の作用を説明する。Ａ／Ｄ変換部９において、マルチプレクサ８はアナログ信号２１〜２ｎをそれぞれ２チャンネルづつ入力し、２１ａ、２１ｂ〜２ｎａ、２ｎｂのように順次切換えて出力する。
【００１４】
Ａ／Ｄ変換器４はマルチプレクサ８の出力２１ａ、２１ｂ〜２ｎａ、２ｎｂをアナログ信号に比例したディジタル信号のサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂに変換する。制御回路６は、マルチプレクサ８のアナログ信号２１ａ、２１ｂ〜２ｎａ、２ｎｂを決められた周期毎にＡ／Ｄ変換し、サンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂを出力するように制御信号６ａをマルチプレクサ８及びＡ／Ｄ変換器４に出力し制御する。
【００１５】
演算回路５は前記Ａ／Ｄ変換器４の出力であるサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂを入力し、予め決められたアルゴリズムに従い演算処理を実行し、演算結果５ａを出力する。出力回路７は演算回路５の演算結果５ａを入力し、外部出力７ａを出力する。
【００１６】
次に前記演算回路５の演算処理について説明する。演算回路５はアナログ入力２１〜２ｎの振幅値や位相差等の計測演算及び事故の判定を行なう前に、
（ａ）同一信号の２つのデータ、例えばサンプリングデータ４１ａ、４１ｂの差分の絶対値｜４１ｍ｜を求め、この差分データ｜４１ｍ｜が、、例えば複数サンプリングデータのサンプリング間隔によるアナログ信号の最大変化幅を基準として定められた閾値Ｋ以上の場合は、サンプリングデータ４１ａ、４１ｂに異常があると判断し、閾値Ｋ未満の場合は正常と判断する。
判断の基準例：
｜４１ｍ｜＝｜４１ａ−４１ｂ｜≧Ｋ・・・・・・異常
｜４１ｍ｜＝｜４１ａ−４１ｂ｜＜Ｋ・・・・・・正常
【００１７】
（ｂ）サンプリンデータ４１ａ、４１ｂが正常と判断した場合は、毎サンプリングが常に同一タイミングとなるデータ４１ａをそのサンプリングデータ４１−０とする。
４１−０＝４１ａ
【００１８】
（ｃ）サンプリンデータ４１ａ、４１ｂに異常を検出した場合はそのデータを破棄し、１周期前にサンリングし記憶しておいたサンプリングデータ４１―１を最新のサンプリングデータ４１−０としてコピーする。
４１−０＝４１−１
【００１９】
この前処理を全てのサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂに対し実施し、最新サンプリングデータ４１−０〜４ｎ−０を算出し、前記最新サンプリングデータ４１−０〜４ｎ−０及びｎ周期前のサンプリングデータ４１−ｎ〜４ｎ−ｎにより従来と同様に振幅値や位相差等の計測演算及び事故の判定を行なう。
【００２０】
以上のように本実施の形態によれば、１回のサンプリング周期に求めた複数のサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂの差分の絶対値｜４１ｍ｜を求め、例えば複数サンプリングデータのサンプリング間隔によるアナログ信号の最大変化幅を基準とした閾値Ｋと比較する事により、本来、連続的に変化すべきサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂが、何らかの影響により突発的に異常データとなった場合に、サンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂが異常である事を検出し、サンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂを異常が発生する１周期前のサンプリングデータに置き換える事から、サンプリングデータの連続性を損なう事が無いように補正が行え、データ誤りによる誤動作や誤不動作が無くなる。
【００２１】
次に本発明の第２の実施の形態について図３を参照して説明する。
図３のディジタル保護リレー装置１は、前記Ａ／Ｄ変換部９と、Ａ／Ｄ変換部９を構成するＡ／Ｄ変換器４から出力されるサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂが入力され演算処理を行ない、演算結果５ａとサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂの異常が検出された場合その異常検出信号５ｂを出力する演算回路５と、前記異常検出信号５ｂが入力され、出力回路７の外部出力を禁止させる監視制御信号１０ａを出力する監視制御回路１０と、前記演算回路５の演算結果５ａが入力され、外部出力７ａを出力する出力回路７と、同じく前記監視制御信号１０ａが入力され、監視制御状態の監視出力１１ａを出力する監視出力回路１１とから構成されている。
【００２２】
次に上記構成のディジタル保護リレー装置の作用について説明する。Ａ／Ｄ変換部９は前記第１の実施の形態で説明したように、マルチプレクサ８の出力２１ａ、２１ｂ〜２ｎａ、２ｎｂをアナログ量に比例したディジタル信号のサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂに変換し、出力する。
【００２３】
演算回路５は前記サンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂが入力され、予め決めらたアルゴリズムに従い演算処理を実行し、演算結果５ａを出力すると共に、Ａ／Ｄ変換器４から出力されるサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂの異常を検出した場合には異常検出信号５ｂを出力する。
【００２４】
次に演算回路５の演算処理について説明する。演算回路５はアナログ入力２１〜２ｎの振幅値や位相差等の計測演算及び事故の判定を行なう前に、
（ａ）同一信号の２つのデータ、例えばサンプリングデータ４１ａ、４１ｂの差分の絶対値｜４１ｍ｜を求め、この差分データ｜４１ｍ｜が所定値Ｋ以上の場合は、サンプリングデータ４１ａ、４１ｂに異常があると判断し、所定値Ｋ未満の場合は正常と判断する。
判断の基準例：
｜４１ｍ｜＝｜４１ａ−４１ｂ｜≧Ｋ・・・・・・異常
｜４１ｍ｜＝｜４１ａ−４１ｂ｜＜Ｋ・・・・・・正常
【００２５】
（ｂ）サンプリンデータ４１ａ、４１ｂが正常と判断した場合は、毎サンプリングが常に同一タイミングとなるサンプリングデータ４１ａをそのサンプリング周期データ４１−０とする。
４１−０＝４１ａ
【００２６】
この前処理を全てのサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂに対し実施し、最新サンプリングデータ４１−０〜４ｎ−０を算出し、前記最新サンプリングデータ４１−０〜４ｎ−０及びｎ周期前のサンプリングデータ４１−ｎ〜４ｎ−ｎにより従来と同様に振幅値や位相差等の計測演算及び事故の判定を行なう。
【００２７】
しかしながら、サンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂの異常が検出され、演算回路５から異常検出信号５ｂが出力されると、監視制御回路１０は監視制御信号１０ａを一定時間出力する。
【００２８】
出力回路７は演算回路５の演算結果５ａが入力され、外部出力７ａを出力するが、前記監視制御回路１０から監視制御信号１０ａが入力されている期間だけ外部出力７ａの出力を禁止する。
監視出力回路１１は前記監視制御信号１０ａが入力され、サンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂに異常を検出した事の表示出力１１ａを行なう。
【００２９】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態における効果に加えて、サンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂに誤りが発生した場合に、例えば出力を一次的又は継続的に停止することにより、データ誤りによる誤動作や誤不動作を更に確実に無くす事ができる。
【００３０】
次に本発明の第３の実施の形態について図４を参照して説明する。
図４のディジタル保護リレー装置１は、前記Ａ／Ｄ変換部９と、Ａ／Ｄ変換部９を構成するＡ／Ｄ変換器４から出力されるサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂの異常を判定する為の閾値を最適な値に設定する可変整定回路１２と、前記サンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂと可変整定回路１２の閾値出力１２ａを入力し、演算処理を行なう演算回路５と、演算回路５の演算結果５ａが入力され、外部出力７ａを出力する出力回路７とから構成されている。
【００３１】
次に上記構成のディジタル保護リレー装置の作用について説明する。Ａ／Ｄ変換部９は前記第１の実施の形態で説明したとおり、マルチプレクサ８の出力２１ａ、２１ｂ〜２ｎａ、２ｎｂをアナログ量に比例したディジタル信号のサンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂに変換し、出力する。
【００３２】
可変整定回路１２は整定操作により、演算回路５が前記サンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂの異常を判断する為の閾値１２ａを任意の値で出力する。演算回路５は前記サンプリングデータ４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂと前記閾値１２ａが入力され、予め決められたアルゴリズムに従い演算処理を実行し、演算結果５ａを出力する。出力回路７は演算結果５ａが入力され、外部出力７ａを出力する。
【００３３】
次に演算回路５の演算処理について説明する。演算回路５はアナログ入力２１〜２ｎの振幅値や位相差等の計測演算及び事故の判定を行なう前に、
（ａ）同一信号の２つのデータ、例えばサンプリングデータ４１ａ、４１ｂのデータの差分の絶対値｜４１ｍ｜を求め、この差分データ｜４１ｍ｜が閾値１２ａ以上の場合は、サンプリングデータに異常があると判断し、閾値１２ａ未満の場合は正常と判断する。
判断の基準例：
｜４１ｍ｜＝｜４１ａ−４１ｂ｜≧１２ａ・・・・・・異常
｜４１ｍ｜＝｜４１ａ−４１ｂ｜＜１２ａ・・・・・・正常
【００３４】
（ｂ）サンプリンデータ４１ａ、４１ｂが正常と判断した場合は、毎サンプリングが常に同一タイミングとなるサンプリングデータ４１ａをそのサンプリングデータ４１−０とする。
４１−０＝４１ａ
【００３５】
（ｃ）サンプリンデータ４１ａ、４１ｂに異常を検出した場合はそのデータを破棄し、１周期前のサンリングデータ４１―１を最新のサンプリングデータ４１−０としてコピーする。
４１−０＝４１−１
【００３６】
この前処理を全てのサンプリングデータに対し実施し、最新サンプリングデータ４１−０〜４ｎ−０を算出し、前記最新サンプリングデータ４１−０〜４ｎ−０及びｎ周期前のサンプリングデータ４１−ｎ〜４ｎ−ｎにより従来と同様に振幅値や位相差等の計測演算及び事故の判定を行なう。
【００３７】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態における効果に加えて、、サンプリングデータの誤りを判定する閾値Ｋを可変できるようにすることにより、入力のアナログ信号の最大変化幅が異なる場合でも、プログラムを変更することなく容易に変更対応することができる。
【００３８】
なお、前記実施の形態においては、１回のサンプリング周期に同一のアナログ信号を２チャンネルづつ検出しているが、これに限らず複数回３チャンネル以上の複数回検出するようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電力系統の事故を検出するディジタル保護リレー装置において、アナログ信号である電力系統の状態量を所定の周期で複数チャンネル入力し、ディジタル信号のサンプリングデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記サンプリングデータが入力され、あらかじめ決められたアルゴリズムに従って演算処理を行うとともに、複数のサンプリングデータの差分データが閾値を超えた場合はデータの誤りと判断する演算部とを設けたので、誤動作、誤不動作のない、信頼性の高いディジタル保護リレー装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の動作を説明する動作タイミング図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図。
【図５】従来のディジタル保護リレー装置を示すブロック図。
【図６】従来のディジタル保護リレー装置の動作を説明する動作タイミング図。
【符号の説明】
１…ディジタル保護リレー装置、２１ａ、２１ｂ…２ｎａ、２ｎｂ、４…Ａ／Ｄ変換器、５…演算回路、６…制御回路、７…出力回路、８…マルチプレクサ、９…Ａ／Ｄ変換部、１０…監視制御回路、１１…監視出力回路、１２閾値整定回路、４１ａ、４１ｂ〜４ｎａ、４ｎｂ…サンプリングデータ、Ｋ…閾値。
【図１】
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【図２】
2005006407.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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