(57)【要約】【課題】サンプリング同期不良を検出しても不要なアラームを出さない設定とした場合に、電流差動保護リレーの動作感度を連動して最適値に設定する。【手段】送電線１１の両端に電流作動継電装置１を設ける。電流作動継電装置１に設けられたサンプリング同期計測部６は、複数の保護継電装置１間でサンプリング同期をとり、交流入力データをサンプリングして電流差動保護演算を行い、前記保護継電装置１間のサンプリング同期誤差を計測する。サンプリング同期監視部７は、サンプリング同期誤差が予め設定した閾値内にあるかを監視する。誤差範囲設定部８は、前記閾値を設定する。感度決定部９は、電流差動保護演算の比率特性の比率を決定する。例えば、感度決定部９が決定する比率特性の比率は、閾値をTa、 Kr1、Kaは定数、ωは角速度（2π×周波数）としたとき、比率：Kr1＋Ka・sin(ωTa/2)の関数で表される。【選択図】図１
2013027230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の保護継電装置間でサンプリング同期をとり、交流入力データをサンプリングして電流差動保護演算を行い、前記保護継電装置間のサンプリング同期誤差を計測するサンプリング同期計測部と、
前記サンプリング同期誤差が予め設定した閾値内にあるかを監視するサンプリング同期監視部と、
前記閾値を設定する誤差範囲設定部と、
電流差動保護演算の比率特性の比率を決定する感度決定部と、
を具備することを特徴とする電流差動保護継電装置。
【請求項２】
前記感度決定部が決定する比率特性の比率は、前記閾値をTaとしたとき、（１）式の関数であることを特徴とする請求項１に記載の電流差動保護継電装置。
比率：Kr1＋Ka・sin(ωTa/2)      …（１）
ただし、Kr1、Kaは定数、ωは角速度（2π×周波数）
【請求項３】
前記感度決定部が決定する比率特性の比率は、前記閾値をTaとしたとき、（２）式の関数であることを特徴とする請求項１に記載の電流差動保護継電装置。
比率：Kr1＋Kｂ・Ta      …（２）
ただし、Kr1、Kｂは定数
【請求項４】
前記感度決定部が決定する比率特性の比率は、前記サンプリング同期計測部にて計測したサンプリング同期誤差をΔTとしたとき、（３）式の関数であることを特徴とする請求項１に記載の電流差動保護継電装置。
比率：Kr1＋Ka・sin(ωΔT/2)      …（３）
ただし、Kr1、Kaは定数、ωは角速度（2π×周波数）
【請求項５】
前記感度決定部が決定する比率特性の比率は、前記サンプリング同期計測部にて計測したサンプリング同期誤差をΔTとしたとき、（４）式の関数であることを特徴とする請求項１に記載の電流差動保護継電装置。
比率：Kr1＋Kｂ・ΔT      …（４）
ただし、Kr1、Kｂは定数
【請求項６】
前記サンプリング同期誤差は、サンプリング同期計測部にて所定の時間計測したサンプリング同期誤差の平均値であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電流差動保護継電装置。
【請求項７】
前記誤差範囲設定部が設定する閾値は、サンプリング同期計測部にて所定の時間計測したサンプリング同期誤差の平均値に定数を乗じた関数であることを特徴とする請求項１に記載の電流差動保護継電装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、複数の保護継電装置間で伝送路を用いてデータ授受し、電流差動保護を行う電流差動保護継電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
保護継電装置のディジタル化の進展に伴い、電気量データをサンプリングして瞬時値を検出し、この瞬時値を伝送路を用いて複数装置間で相互に授受し、系統保護のための演算を行う電流差動保護継電装置が広く適用されている。その代表例が、送電線保護用の電流差動保護継電装置である。
【０００３】
この装置では、送電線の両端において電流量をサンプリングし、その瞬時値を電気角で３０度毎にサイクリック伝送し、同時刻にサンプリングしたデータを突き合わせることにより、差動電流を求める演算を実施している。
【０００４】
図３はサンプリング同期制御の原理を説明する図である。第１の保護継電装置の特定タイミングから第２の保護継電装置の特定タイミングのデータの受信までの時間をTM、第２の保護継電装置の特定タイミングから第１の装置の特定タイミングのデータ受信までの時間をTF、第２の保護継電装置から第１の保護権電装置への伝送（以下上り伝送と称する。）の伝送遅延時間をTd1、第１の保護権電装置から第２の保護継電装置への伝送（以下下り伝送と称する。）の伝送遅延時間をTd2、サンプリング同期誤差をΔTとする。
【０００５】
この図３において、TF、TMとΔTの関係は式（５）で表すことができる。
TM＝Td1  −  ΔT
TF＝ΔT  ＋  Td2
よって、ΔTは、以下の通りとなる。
ΔT＝（TF −TM＋Td1−Td2）／２      …（５）
【０００６】
保護継電装置では、TFとTMが計測可能であるため、上り下りの伝送路を同一ルートで同じ伝送装置を用いることで、伝送遅延時間Td1とTd2が等しいと仮定する。そして、
TF−TM＝0      …（６）
となるようにサンプリンタイミングを制御することにより、同一時刻でのサンプリング（サンプリング同期）が実現できる。
【０００７】
このサンプリング同期方式は、上述したように上り下りの伝送遅延時間が等しいという前提条件がある。上り下りで同一伝送ルート、同一型式の伝送装置を適用した場合でも、伝送装置のデータバッファリング、送信タイミングなどにより、伝送遅延時間にバラツキが生じる。このバラツキは一般的には伝送装置の電源立ち上げ後、一定の伝送遅延時間となるが、上りと下りで伝送遅延時間差が発生する可能性があり、伝送遅延時間差で200μS程度となる場合も観測されている。
【０００８】
これに対し、伝送路を２重化した場合、ch1でサンプリング同期制御を実施し、ch2はサンプリング同期誤差の計測のみ実施している。この場合、上り下りの伝送遅延時間差の違いにより、ch2で計測したサンプリング同期誤差が大きくなり、所定の設定値を超えて、サンプリング同期が不良であることを示すアラームが発生する場合がある。
【０００９】
このため、不要なアラームを出さないようにサンプリング同期不良を検出するための設定値を大きくすると、サンプリング同期の誤差がある程度大きくなっても検出できず、特に外部事故通過電流に対し、電流差動リレーの誤動作に対する尤度が無くなってしまう可能性がある。
【００１０】
電流差動保護継電装置の場合、サンプリング同期誤差ΔTは、通過電流Iに対して（７）式の差動電流の誤差となって現れる。
第１の装置のサンプリング後のデータ：I1＝I・sin{ω(ｔ＋ΔT)＋φ}
第２の装置のサンプリング後のデータ：I2＝I・sin{ωt＋φ}
ただし、ωは角速度（2π×周波数）、φは任意の位相角
とおくと、差動電流Idは、次の通りである。
【００１１】
差動電流：Id＝I1−I2
＝I・[ sin{ω(ｔ＋ΔT)＋φ}−sin{ωt＋φ}]
＝I・2sin(ωΔT/2)・cos(ωt＋ωΔT/2)
誤差の大きさ：I・2sin(ωΔT/2)      …（７）
【００１２】
一例としてΔT=200μSの場合の（７）式で示す誤差の大きさは、通過電流Iに対し約６％となる。このようなサンプリング同期と電流差動リレーの感度については、例えば、特許文献１に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−６１４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に示された方法は、サンプリング同期信号が有効で無くなった場合に電流差動保護リレーの動作感度を下げるというものであり、サンプリング同期制御が正常な場合のサンプリング同期誤差に基づいて、電流差動保護リレーの動作感度を変更するものではない。従って、電流差動保護リレーの動作感度を考慮したうえで、サンプリング同期不良を不要に出さない設定とすることが出来ない。
【００１５】
本実施形態の目的は、サンプリング同期不良を検出しても不要アラームを出さない設定とした場合に、電流差動保護リレーの動作感度を最適値に設定できる電流差動保護継電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本実施形態の電流差動保護継電装置は、次の構成を有することを特徴とする。
(1) 複数の保護継電装置間でサンプリング同期をとり、交流入力データをサンプリングして電流差動保護演算を行い、前記保護継電装置間のサンプリング同期誤差を計測するサンプリング同期計測部。
(2) 前記サンプリング同期誤差が予め設定した閾値内にあるかを監視するサンプリング同期監視部。
(3) 前記閾値を設定する誤差範囲設定部。
(4) 電流差動保護演算の比率特性を決定する感度決定部。
【００１７】
例えば、前記感度決定部が決定する比率特性の比率は、前記閾値をTaとしたとき、（１）式の関数である。
比率：Kr1＋Ka・sin(ωTa/2)      …（１）
ただし、Kr1、Kaは定数、ωは角速度（2π×周波数）
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態を説明する結線図である。
【図２】電流差動演算の特性を示したグラフである。
【図３】サンプリング同期制御の原理を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
１．第１実施形態
（構成）
図１は、本発明の第１の実施形態を示す図である。図１において、１は電流差動継電装置、２は伝送路である。電流差動継電装置１は、送電線１１の両端にそれぞれ設けられており、両端の電流差動継電装置１は伝送路２によって接続されている。
【００２１】
各電流差動継電装置１には、アナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ部）３、演算部４、送受信回路５、サンプリング同期計測部６、サンプリング同期監視部７が設けられている。
【００２２】
各電流差動継電装置１のアナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ部）３には、変流器（ＣＴ）１０が接続され、この変流器（ＣＴ）１０により送電線１１の電気量を測定する。アナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ部）３は、変流器１０がアナログデータとして計測した電気量を、送受信用及び演算用のディジタルデータに変換する。送受信回路５は、各電流差動継電装置１の変流器で計測した電気量を、送電線の反対側に設置された電流差動継電装置１に送信する。
【００２３】
同期計測部６は、送受信回路５から受け取ったデータにより、送電線１１の両端に設置した各電流差動継電装置１のサンプリングタイミングの誤差（サンプリング同期誤差）、ΔTを計測する。
【００２４】
サンプリング同期監視部７は計測したΔTが閾値Taより大きいか否かを判定し、ΔTが閾値Taより大きくなった場合は、サンプリング同期不良としてアラームを出す。
【００２５】
各電流差動継電装置１には、誤差範囲設定部８及び感度決定部９が設けられている。誤差範囲設定部８は、検出したサンプリング同期誤差を、サンプリング同期不良として検出するか否かの閾値Taをユーザが決定する。
【００２６】
感度決定部９は、電流差動保護演算の比率特性の比率を決定することにより、サンプリング同期誤差に見合った最適の電流差動保護演算の感度を決定する。演算部４は、この感度決定部９で決められた感度、比率、演算式により、電流差動演算を実施する。
【００２７】
本実施の形態において、感度決定部９は、次のような構成を有している。すなわち、感度決定部９は、電流差動保護演算の比率特性の比率を、サンプリング同期不良検出の基準となる閾値の関数として、決めるものである。その閾値をTaとすると、サンプリング同期誤差を検出する限界レベルにあるときの通過電流Ｉに対する誤差となる差動電流は、（７）式より、I・2sin(ωTa/2)となる。
【００２８】
一般に、電流差動リレーは比率特性を持たせているため、その比率に、2sin(ωTa/2)に比例した値を加算することにより、サンプリング同期誤差△Tが検出されない場合であっても、通過電流に対する誤動作を回避することが可能となる。そのため、比率に（１）式の関数を適用する。
【００２９】
Kr1＋Ka・sin(ωTa/2)      …（１）
ただし、Kr1、Kaは定数、ωは角速度（2π×周波数）である。
【００３０】
(作用)
本実施形態の作用を、図２に従って説明する。
【００３１】
図２は、電流差動演算の特性を示した図である。一般に、小電流域特性（DF1）12と大電流域特性（DF2）13から動作域を構成しており、その特性式は（８）と（９）に示すような式が用いられている。
DF1：|Id|−Kr1Σ|I|≧K01      …（８）
DF2：|Id|−Kr2Σ|I|≧K02      …（９）
【００３２】
ただし、|Id|は各端子電流のベクトル和の大きさで差電流を表し、Σ|I|は各端子電流のスカラー和で抑制量を表す。代表的な例としては、Kr1＝1/9、Kr2=1が用いられている。K01、K02は定数であるが、動作整定値DIFI1、DIFI2を用いて、（１０）（１１）式で表すことができる。
K01=(1−Kr1) DIFI1      …（１０）
K02=−2DIFI2      …（１１）
【００３３】
（効果）
感度決定部９は、（８）から（１１）式の定数を決定することにより、電流差動演算の感度を決定する。特に、小電流域の比率であるKr1をサンプリング同期監視と関係して誤差範囲設定部８より設定することにより、サンプリング同期不良を検出しても不要アラームを出さない設定とし、電流差動保護リレーの動作感度を最適値に設定できる電流差動保護継電装置が実現できる。
【００３４】
２．第２実施形態
第２実施形態は、感度決定部９において（８）式で決定する感度の係数Kr1を、サンプリング同期不良を検出する閾値Taの関数とするものである。（７）式に示すように、サンプリング同期誤差ΔTに対して、通過電流Iが誤差として差電流となって現れる大きさが、I・2sin(ωΔT/2)となる。
【００３５】
従って、ΔTが同期不良として検出されない最大値として閾値Taの場合を考慮し、ΔTによる差電流の誤差の最大を、通過電流に対する比で（１２）式の値を見込めばよい。
2sin(ωTa/2)      …（１２）
【００３６】
（１２）式より閾値Taの関数としたKr1をKr1（Ta)と表現すると、次の通りである。
Kr1（Ta)＝Kr1＋Ka・sin(ωTa/2)      …（１３）
ただし、Kaは定数。
【００３７】
（１３）式に示すKr1（Ta)を、（８）式に代入し、DF1の演算式を（１４）式とする。
DF1：|Id|−Kr1（Ta）Σ|I|≧K01      …（１４）
【００３８】
このことにより、サンプリング同期不良が検出されない範囲の最大のサンプリング同期誤差に対して、誤動作を回避する特性が実現可能となる。
【００３９】
３．第３実施形態
第３実施形態は、閾値Taの値が小さい領域であるため、sinの値が略Taに比例することから、（１５）式のように、閾値Taに比例した関数を比率に適用したものである。
Kr1（Ta)＝Kr1＋Kb・Ta      …（１５）
ただし、Kbは定数
【００４０】
この場合、DF2の特性は、一般に変流器飽和を考慮して決定されるため、より不動作域を大きくした特性であり、サンプリング同期誤差△Tを考慮する必要がない。
【００４１】
４．第４実施形態
第４実施形態は、サンプリング同期誤差を計測した値ΔＴを、閾値Taに替えて（１３）式に代入し、比率と感度を次のように決定するものである。
Kr1（ΔT)＝Kr1＋Ka・sin(ωΔＴ/2)
DF1：|Id|−Kr1（ΔT）Σ|I|≧K01
【００４２】
この実施形態では、閾値Taの設定値に左右されず、計測したサンプリング同期誤差から電流差動演算の比率が決まるため、ΔTが小さいときは高感度に、ΔTが大きいときは低感度になり、よりサンプリング誤差ΔTに精度よく合わせた比率特性を決めることができる。
【００４３】
５．第５実施形態
第５実施形態は、サンプリング同期誤差ΔTが小さい領域ではsinの値が略ΔTに比例することから、同様に、（１５）式の閾値Taにサンプリング同期誤差ΔTを代入し、次のように、比率と感度を決定するものである。
Kr1（ΔT)＝Kr1＋Kb・ΔT
DF1：|Id|−Kr1（ΔT）Σ|I|≧K01
【００４４】
この実施形態においても、閾値Taの設定値に左右されず、計測したサンプリング同期誤差から電流差動演算の比率が決まるため、ΔTが小さいときは高感度に、ΔTが大きいときは低感度になり、よりサンプリング誤差ΔTに精度よく合わせた比率特性を決めることができる。しかも、前記第４実施形態に比較して、演算処理が簡単になる利点がある。
【００４５】
６．第６実施形態
第６実施形態は、ΔTmをサンプリング同期誤差ΔTのｍ回計測データの平均値としたとき、（１６）式に示す式で、サンプリング同期誤差検出の閾値Taを決定するものである。
Ta＝Kc・sin(ωΔＴｍ/2)      …（１６）
ただし、Kcは定数
【００４６】
このことにより、常時のサンプリング同期誤差ΔTに対しては、サンプリング同期不良を検出せずに、ΔTが異常に大きくなったときにはサンプリング同期不良を検出する閾値Taを自動的に決定することが可能となる。
【００４７】
７．第７実施形態
第７実施形態は、ΔTmをサンプリング同期誤差ΔTのｍ回計測データの平均値としたとき、（１７）式に示す式で、DF1の演算式を決定するものである。
Kr1（ΔTｍ)＝Kr1＋Ka・sin(ωΔＴｍ/2)
（またはKr1（ΔTｍ)＝Kr1＋Kb・ΔTｍ）
DF1：|Id|−Kr1（ΔTｍ）Σ|I|≧K01      …（１７）
【００４８】
この実施形態においては、閾値Taの設定値に左右されず、計測したサンプリング同期誤差から電流差動演算の比率が決まるため、ΔTが小さいときは高感度に、ΔTが大きいときは低感度になり、よりサンプリング誤差ΔTに精度よく合わせた比率特性を決めることができる。
【００４９】
また、平均値ΔTｍを用いているのでサンプリング同期誤差ΔTの瞬間的な変動に対しては、比率特性が追随せず、安定した比率特性が得られる。
【００５０】
８．他の実施形態
なお、前記の実施形態は、本明細書において一例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことが可能である。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１…電流差動保護継電装置
２…伝送路
３…アナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ部）
４…演算部
５…送受信回路
６…サンプリング同期計測部
７…サンプリング同期監視部
８…誤差範囲設定部
９…感度決定部
１０…変流器
１１…送電線
１２…小電流域特性（DF1）
１３…大電流域特性（DF2）
【図１】
2013027230.tif 000003
【図２】
2013027230.tif 000004
【図３】
2013027230.tif 000005