(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の各端子電流を同一時刻，一定周期をもってサンプリングし、これらのサンプリングされた各電流データを伝送信号として各端子間で相互に伝送し合って保護演算を行なうサンプリング同期方式を用いた電流差動継電装置において、前記伝送信号の固定フレーム長の間にアイドルビットを挿入する手段を設け、サンプリング周波数と伝送周波数が倍数関係にない場合には、前記アイドルビット挿入し、自端のサンプリング時刻から、相手端のサンプリング時刻に同期して自端に送信されてくる伝送信号の受信時刻までの時間が略一定になるように送信データ長を可変してサンプリング同期を行なうことを特徴とする電流差動継電装置の伝送同期方式。
【請求項２】
電力系統の各端子電流を同一時刻，一定周期をもってサンプリングし、これらのサンプリングされた各電流データを伝送信号として各端子間で相互に伝送し合って保護演算を行なうサンプリング同期方式を用いた電流差動継電装置において、前記伝送信号の固定フレーム長の間にアイドルビットを挿入する手段を設けると共に，前記伝送信号の固定フレーム長を１つの単位として両端で同期を合わせる手段と、前記アイドルビットを挿入するタイミングを両端で同期を合わせる手段とを設け、サンプリング周波数と伝送周波数が倍数関係にない場合には、前記アイドルビット挿入により送信データ長を可変してサンプリング同期を行なうことを特徴とする電流差動継電装置の伝送同期方式。
【請求項３】
電力系統の各端子電流を同一時刻，一定周期をもってサンプリングし、これらのサンプリングされた各電流データを伝送信号として各端子間で相互に伝送し合って保護演算を行なうサンプリング同期方式を用いた電流差動継電装置において、前記サンプリング同期に際して一定周期送信データの送出タイミングに合わせてアイドルビットを挿入する手段を設け、サンプリング周波数と伝送周波数が倍数関係にない場合には、前記アイドルビット挿入により送信データ長を可変してサンプリング同期を行なうことを特徴とする電流差動継電装置の伝送同期方式。
【請求項４】
電力系統の各端子電流を同一時刻，一定周期をもってサンプリングし、これらのサンプリングされた各電流データを伝送信号として各端子間で相互に伝送し合って保護演算を行なうサンプリング同期方式を用いた電流差動継電装置において、前記伝送信号の固定フレーム長を１つの単位としてその両端で同期を合わせる手段と、相手端からの伝送信号からクロックを抽出する手段とを設け、サンプリング周波数と伝送周波数が倍数関係にない場合には、アイドルビット挿入により送信データ長を可変して、前記受信信号から抽出したクロック数のカウント値をもとに前記固定フレーム数にて等分し、その等分した時間間隔にてサンプリングすることによりサンプリング同期を行なうことを特徴とする電流差動継電装置の伝送同期方式。
【請求項５】
電力系統の各端子電流を同一時刻，一定周期をもってサンプリングし、これらのサンプリングされた各電流データを伝送信号として各端子間で相互に伝送し合って保護演算を行なうサンプリング同期方式を用いた電流差動継電装置において、前記伝送信号の固定フレーム長を１つの単位としてその両端で同期を合わせる手段と、通信装置より出力されるクロックを受信する手段と、前記受信したクロックをもとにサンプリング同期信号を出力する手段とを設け、サンプリング周波数と伝送周波数が倍数関係にない場合には、アイドルビット挿入により送信データ長を可変して、前記通信装置より出力されるクロックをもとにサンプリング同期を行なうことを特徴とする電流差動継電装置の伝送同期方式。
【請求項６】
請求項１記載の電流差動継電装置の伝送同期方式において、前記アイドルビット数をｎ又はｎ±１ビットとする手段を設け、サンプリング周波数と伝送周波数が倍数関係にない場合には、前記アイドルビット挿入し、自端のサンプリング時刻から、相手端のサンプリング時刻に同期して自端に送信されてくる伝送信号の受信時刻までの時間が略同一になるように送信データ長を可変してサンプリング同期を行なうことを特徴とする電流差動継電装置の伝送同期方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力系統を保護する保護継電装置、とりわけ送電線を電流差動原理に基づき保護する電流差動継電装置の伝送同期方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に電流差動継電装置を送電線の保護に適用した場合の１構成例を示す。図１０において、１は送電線、２，３は夫々送電線の両端に設けられ各端子における電流データを収集及び電流差動判定する電流差動継電装置、１２は電流差動継電装置間を下り方向に接続する伝送路、１３は電流差動継電装置間を上り方向に接続する伝送路を示す。
【０００３】
電流差動継電装置２及び３の電流差動演算で使用される電流データは、２つの電流差動継電装置において同一時刻にサンプリングされたものである必要がある。このため、電流差動継電装置間のサンプリング同期誤差を０とするサンプリング同期制御が必要となる。以下、図１１に示す原理図をもとに従来のサンプリング同期制御方式の動作を説明する。
【０００４】
図１１においてＴＸ２，ＴＸ３は夫々電流差動継電装置２，３が互いに、自端のサンプリング時刻に同期して相手に対して送信する伝送信号、ｔ２，ｔ３は電流差動継電装置２，３において伝送信号ＴＸ２，ＴＸ３の受信時刻を自局のサンプリング時刻を基準に測定した受信時刻、ｔｄは電流差動継電装置２−３間の伝送遅延時間、ΔＴは電流差動継電装置２−３間のサンプリング同期誤差を示す。
【０００５】
図１１から明らかなように、受信時刻ｔ２，ｔ３と伝送遅延時間ｔｄ及びサンプリング同期誤差ΔＴの間には、（１）式，（２）式の関係がある。（１）式，（２）式より、サンプリング同期誤差ΔＴは（３）式で計算できる。両方あるいは片方の電流差動継電装置は、演算したサンプリング同期誤差ΔＴの値が０になるように、内蔵したサンプリング同期発振器の周波数を調整し、サンプリング同期制御を行なう。
【数１】
ｔ２＝ｔｄ＋ΔＴ          ………………（１）
ｔ３＝ｔｄ−ΔＴ          ………………（２）
ΔＴ＝（ｔ２−ｔ３）／２      …………（３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した同期方式において、サンプリング同期誤差ΔＴの演算には、自端のサンプリング時刻を基準に測定した相手端からのデータの受信時刻が一定である必要がある。即ち、サンプリング周波数と送信データの伝送速度が倍数関係にあることが必要である。サンプリング周波数と送信データの伝送速度が倍数関係にない場合には、サンプリング時刻を基準に測定した相手端からのデータの受信時刻にずれが発生するため、サンプリング同期誤差ΔＴの演算結果が一定とならずサンプリング時刻を同期させることができない問題点があった。
【０００７】
例えば、サンプリング周波数が７２０Ｈｚで伝送速度が５４ｋｂｐｓの場合は、サンプリング周波数と伝送速度が倍数関係であり、１サンプリングあたり７５ビット(５４０００／７２０＝７５)のデータを周期的に送ることで、サンプリング時刻を基準に測定した相手端からのデータの受信時刻は一定となり、サンプリング時刻の同期が可能である。
【０００８】
しかし、サンプリング周波数が７２０Ｈｚで伝送速度が６４ｋｂｐｓの場合は、サンプリング周波数と伝送速度が倍数関係になく、１サンプリングあたり８８ビット(６４０００／７２０＝８８．８８)のデータを周期的に送信した場合においては、サンプリング時刻を基準に測定した相手端からのデータの受信時刻が一定とならないため、従来技術ではサンプリング時刻を同期させることができない。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、サンプリング周波数と伝送速度が倍数関係にない場合でも、サンプリング時刻を同期させることの可能な電流差動継電装置の伝送同期方式を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の［請求項１］に係る電流差動継電装置の伝送同期方式は、電力系統の各端子電流を同一時刻，一定周期をもってサンプリングし、これらのサンプリングされた各電流データを伝送信号として各端子間で相互に伝送し合って保護演算を行なうサンプリング同期方式を用いた電流差動継電装置において、前記伝送信号の固定フレーム長の間にアイドルビットを挿入する手段を設け、サンプリング周波数と伝送周波数が倍数関係にない場合には、前記アイドルビット挿入し、自端のサンプリング時刻から、相手端のサンプリング時刻に同期して自端に送信されてくる伝送信号の受信時刻までの時間が略一定になるように送信データ長を可変してサンプリング同期を行なうように構成した。
【００１１】
本発明の[請求項２]に係る電流差動継電装置の伝送同期方式は、電力系統の各端子電流を同一時刻，一定周期をもってサンプリングし、これらのサンプリングされた各電流データを伝送信号として各端子間で相互に伝送し合って保護演算を行なうサンプリング同期方式を用いた電流差動継電装置において、前記伝送信号の固定フレーム長の間にアイドルビットを挿入する手段を設けると共に，前記伝送信号の固定フレーム長を１つの単位として両端で同期を合わせる手段と、前記アイドルビットを挿入するタイミングを両端で同期を合わせる手段とを設け、サンプリング周波数と伝送周波数が倍数関係にない場合には、前記アイドルビット挿入により送信データ長を可変してサンプリング同期を行なうように構成した。
【００１２】
本発明の[請求項３]に係る電流差動継電装置の伝送同期方式は、電力系統の各端子電流を同一時刻，一定周期をもってサンプリングし、これらのサンプリングされた各電流データを伝送信号として各端子間で相互に伝送し合って保護演算を行なうサンプリング同期方式を用いた電流差動継電装置において、前記サンプリング同期に際して一定周期送信データの送出タイミングに合わせてアイドルビットを挿入する手段を設け、サンプリング周波数と伝送周波数が倍数関係にない場合には、前記アイドルビット挿入により送信データ長を可変してサンプリング同期を行なうように構成した。
【００１３】
本発明の[請求項４]に係る電流差動継電装置の伝送同期方式は、電力系統の各端子電流を同一時刻，一定周期をもってサンプリングし、これらのサンプリングされた各電流データを伝送信号として各端子間で相互に伝送し合って保護演算を行なうサンプリング同期方式を用いた電流差動継電装置において、前記伝送信号の固定フレーム長を１つの単位としてその両端で同期を合わせる手段と、相手端からの伝送信号からクロックを抽出する手段とを設け、サンプリング周波数と伝送周波数が倍数関係にない場合には、アイドルビット挿入により送信データ長を可変して、前記受信信号から抽出したクロック数のカウント値をもとに前記固定フレーム数にて等分し、その等分した時間間隔にてサンプリングすることによりサンプリング同期を行なうように構成した。
【００１４】
本発明の[請求項５]に係る電流差動継電装置の伝送同期方式は、電力系統の各端子電流を同一時刻，一定周期をもってサンプリングし、これらのサンプリングされた各電流データを伝送信号として各端子間で相互に伝送し合って保護演算を行なうサンプリング同期方式を用いた電流差動継電装置において、前記伝送信号の固定フレーム長を１つの単位としてその両端で同期を合わせる手段と、通信装置より出力されるクロックを受信する手段と、前記受信したクロックをもとにサンプリング同期信号を出力する手段とを設け、サンプリング周波数と伝送周波数が倍数関係にない場合には、アイドルビット挿入により送信データ長を可変して、前記通信装置より出力されるクロックをもとにサンプリング同期を行なうよう構成した。
【００１５】
本発明の[請求項６]に係る電流差動継電装置の伝送同期方式は、[請求項１]において、前記アイドルビット数をｎ又はｎ±１ビットとする手段を設け、サンプリング周波数と伝送周波数が倍数関係にない場合には、前記アイドルビット挿入し、自端のサンプリング時刻から、相手端のサンプリング時刻に同期して自端に送信されてくる伝送信号の受信時刻までの時間が略同一になるように送信データ長を可変してサンプリング同期を行なうよう構成した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）（［請求項１］対応）
図１は本発明の第１の実施の形態を示す電流差動継電装置２のブロック構成図である。図１において、１０１は系統電流を入力とし、伝送可能なディジタル量に変換して送信手段１０２に出力する変換手段、１０２は自局のデータを伝送信号に変換してアイドルビット付加する手段に出力する送信手段、１０５は送信データに対してアイドルビットを付加し相手端に送信するアイドルビット挿入手段、１０３は相手端の電流差動継電装置からのデータを入力とし受信信号を演算手段１０４で処理可能なデータに復調する受信手段、１０４は相手端からのデータ及び自端の電流データを入力とし電流差動保護演算を行なう演算手段、１０６は受信信号及びサンプリング同期信号発振器１０７の出力を入力とし、相手からの伝送信号の到着時刻を測定する時間測定手段、１０７はサンプリング同期制御手段１０８により発振周波数を制御され変換手段１０１及び送信手段１０２に対して一定間隔のパルスを出力するサンプリング同期発振器、１０８は前述の（３）式を演算するサンプリング同期制御手段である。
【００１７】
図１において、受信手段１０３の出力するｔ３及び時間測定手段１０６の出力するｔ３は、図１１に示すｔ２及びｔ３の同名の入力となる。なお、相手端の電流差動継電装置３も図１と同様の構成を持つが、時間データｔ２とｔ３が入れ替わっていることのみ異なる。
【００１８】
次に、電流差動継電装置２の動作を説明する。電流差動継電装置２は送電線１の電流データをサンプリング同期発振器１０７の出力する一定周期の信号に従ってサンプリングし、ディジタル量に変換する。変換された電流データは、送信手段１０２により伝送信号に変換されアイドルビット挿入手段１０５に出力される。同時に電流データは演算手段１０４に入力される。アイドルビット挿入手段１０５は、伝送信号に必要によりアイドルビットを付加することで、伝送データ長を調整し伝送信号ＴＸ２として送出される。
【００１９】
電流差動継電装置３からの伝送信号ＴＸ３は受信手段１０３に入力し、ディジタル量に復調された後、演算手段１０４に入力される。演算手段１０４は変換手段１０１及び受信手段１０３の出力する電流データを入力として電流差動保護演算を行ない、事故を検出した場合に外部にトリップ信号を出力する。上記の電流差動保護演算の前提となる電流差動継電装置２及び３における同時刻サンプリングは、以下の手順で制御される。
【００２０】
時間測定手段１０６は、相手端からの伝送信号ＴＸ３の受信時刻ｔ３を測定し、サンプリング同期制御手段１０８に入力する。同時に、受信手段１０３は、相手端からの伝送信号ＴＸ３内の時間データｔ３を取り出し、同じくサンプリング同期制御手段１０８に入力する。
【００２１】
サンプリング同期制御手段１０８では、（３）式に従ってサンプリング同期誤差ΔＴを演算し、これを元にサンプリング同期制御信号を出力する。サンプリング同期制御手段１０８から出力されたサンプリング同期制御信号は、サンプリング同期発振器１０７に入力し、サンプリング同期誤差ΔＴの値が０になるように発振周波数が制御される。
【００２２】
ここで、サンプリング周波数と伝送速度が倍数関係の伝送データの形態例を図２に示す。図２はサンプリング周波数は７２０Ｈｚで、伝送速度が５４ｋｂｐｓの例である。この場合は、相手端からの受信時刻ｔ２及びｔ３の値が一定となり、正常にサンプリング同期制御を行なうことができる。
【００２３】
これに対し、サンプリング周波数と伝送速度が倍数関係にない伝送データの形態例を図３に示す。図３はサンプリング周波数は７２０Ｈｚで、伝送速度が６４ｋｂｐｓの例である。この場合は、サンプリング時刻を基準に測定した相手端からの受信時刻ｔ２及びｔ３の値が一定とならず、正常にサンプリング同期を行なうことができない。
【００２４】
本実施の形態による伝送データの形態例を図４に示す。本実施の形態によれば、伝送信号の固定フレーム長の間にアイドルビット挿入手段１０５により、例えば、９フレームのうち８フレームにアイドルビットを挿入することにより、９フレームにおける送出ビット数を８００ビット（８９ビット×９フレーム−１ビット＝８００ビット）に調整し、毎秒７２０フレームの伝送周期を維持することができる。
【００２５】
これにより、サンプリング周波数と伝送速度の関係を倍数関係として扱うことができる。従って、サンプリング周波数と伝送速度が倍数関係になくとも、サンプリング時刻から測定した相手端からの受信時刻を略保持することにより、サンプリング時刻を同期させることができる。
【００２６】
（第２の実施の形態）（［請求項２］対応）
本発明の第２の実施の形態は、本発明の第１の実施の形態に対して、伝送信号の固定フレーム長を１つの単位として両端で同期を合わせる手段を追加し、アイドルビットを挿入するタイミングを両端子で同期を合わせることで、サンプリング時刻から測定した相手端からの受信時刻を保持することにより、サンプリング時刻を同期させることができる。
【００２７】
本実施の形態による伝送データの形態例を図５に示す。図５はサンプリング周波数は７２０Ｈｚで、伝送速度が６４ｋｂｐｓの例である。本実施の形態によれば、サンプリング同期制御手段１０８により、電流差動継電装置２及び３のサンプリングに対してフレーム番号（＃０〜＃７）をつけ、そのフレーム番号を電流差動継電装置２と３間で同期を合わせる。
【００２８】
又、伝送信号の固定フレーム長の間にアイドルビット挿入手段１０５により、フレーム番号＃８と＃０間のアイドルビットを抜くことにより、９フレームにおける送出ビット数を８００ビット（８９ビット×９フレーム−１ビット＝８００ビット）に調整し、毎秒７２０フレームの伝送周期を維持することができる。これにより、サンプリング時刻から測定した相手端からの同一フレーム番号の受信時刻を、電流差動継電装置２及び３間で同期させ、［請求項１］に対してより高精度に同期を合わせることができる。
【００２９】
（第３の実施の形態）（［請求項３］対応）
本発明の第３の実施の形態は、本発明の第１の実施の形態に対して、アイドルビットを挿入するときに、等間隔に挿入するのではなく、サンプリング同期のための一定周期送出信号の送出タイミングに合せて適宜入れることで、サンプリング同期の元になるフレームの受信タイミング位置を保持することにより、サンプリング時刻を同期させることができる。
【００３０】
本実施の形態による動作の形態例を図６に示す。図６はサンプリング周波数は７２０Ｈｚで、伝送速度が６４ｋｂｐｓの例である。本実施の形態によれば、サンプリング同期のためにサンプリング時刻から時刻データを測定するために一定周期の信号を送出しているが、その送出タイミングに合せて、アイドルビットを適宜入れることで、９フレームにおける送出ビット数を例えば８００ビット（８９ビット×９フレーム−１ビット＝８００ビット）に調整すれば、毎秒７２０フレームの伝送周期を維持することができる。これにより、サンプリング時刻から測定した相手端からの受信時刻は、略保持することができ、両端のサンプリング時刻を合わせることができる。
【００３１】
（第４の実施の形態）（［請求項４］対応）
本発明の第４の実施の形態は、本発明の第１の実施の形態に対して、伝送信号の固定フレーム長を１つの単位として両端で同期を合せる手段と、受信信号からクロックを抽出する手段と、抽出したクロックをもとにサンプリング同期信号を出力することで、サンプリング時刻を同期させることができる。
【００３２】
本実施の形態による電流差動継電装置２のブロック構成図を図７に示す。本実施による動作の形態例を図８に示す。図８はサンプリング周波数は７２０Ｈｚで、伝送速度が６４ｋｂｐｓの例である。本実施の形態による動作は、［請求項２］の形態に対して、受信データよりクロックを抽出する手段１０９を追加する。［請求項２］の実施の形態と同様に、両端子間を固定フレーム長にて同期をとるが、受信データよりクロックを抽出し、そのクロック数のカウント値を前記固定フレーム数にて等分し、その等分した時間間隔にてサンプリングすることにより、両端のサンプリング時刻を合わせることができる。
【００３３】
（第５の実施の形態）（［請求項５］対応）
本発明の第５の実施の形態は、本発明の第１の実施の形態に対して、伝送信号の固定フレーム長を１つの単位として両端で同期を合せる手段と、通信装置より出力されるクロックを受信する手段と、受信したクロックをもとにサンプリング同期信号を出力する手段を追加することで、サンプリング時刻を同期させることができる。
【００３４】
本実施の形態による電流差動継電装置２のブロック構成図を図９に示す。本実施の形態による動作は、［請求項２］の形態に対して、通信装置より得られる受信データに同期したクロックをクロック受信手段１０９を追加する。［請求項２］の実施の形態と同様に、両端子間を固定フレーム長にて同期をとるが、通信装置より得られる受信データに同期したクロックを入力し、そのクロック数のカウント値を前記固定フレーム数にて等分し、その等分した時間間隔にてサンプリングすることにより、両端のサンプリング時刻を合わせることができる。
【００３５】
（第６の実施の形態）（［請求項６］対応）
本発明の第６の実施の形態は、本発明の第１の実施の形態に対して、アイドルビット数を、ｎ又はｎ±１ビットとする手段を備えることで、サンプリング同期の元になるフレームの受信タイミング位置を略保持することにより、サンプリング時刻を同期させることができる。
【００３６】
本実施の形態による動作を説明する。［請求項１］に対して、アイドルビット数をｎ個又はｎ±１個とする。サンプリング周波数が７２０Ｈｚで、伝送速度が６４ｋｂｐｓの例にて説明する。たとえば、９フレームのうち８フレームにアイドルビット数をｎ個又はｎ±１個を挿入することにより、９フレームにおける送出ビット数を８００ビット（８９ビット×９フレーム−１ビット＝８００ビット）に調整し、毎秒７２０フレームの伝送周期を維持することができる。これにより、サンプリング時刻から測定した相手端からの受信時刻を略保持することができ、両端のサンプリング時刻を合わせることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればサンプリング周波数と伝送速度が倍数関係にないときであってもサンプリング時刻を基準にした相手端データの受信時刻を略保持することができ、安定なサンプリング同期制御手段を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電流差動継電装置の一実施例の機能ブロック図。
【図２】本発明の［請求項１］の一動作例を説明する伝送データの構成図。
【図３】本発明の［請求項１］の一動作例を説明する伝送データの構成図。
【図４】本発明の［請求項１］の一動作例を説明する伝送データの構成図。
【図５】本発明の［請求項２］の一動作例を説明する伝送データの構成図。
【図６】本発明の［請求項３］の一動作例を説明する伝送データの構成図。
【図７】本発明の［請求項４］の一動作例を説明するブロック図。
【図８】本発明の［請求項４］の一動作例を説明する伝送データの構成図。
【図９】本発明の［請求項５］の一動作例を説明する伝送データの構成図。
【図１０】電流差動継電装置の構成図。
【図１１】本発明の動作を表すタイミング図。
【符号の説明】
１          送電線
２，３      電流差動継電装置
１２，１３    伝送路
１０１      系統電気量変換手段
１０２      送信手段
１０３      受信手段
１０４      演算手段
１０５      アイドルビット挿入手段
１０６      時間測定手段
１０７      サンプリング同期発振器
１０８      サンプリング同期制御手段
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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