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技術 ディジタル形保護継電器のデータ同期制御方式

出願人 株式会社明電舎
発明者 井澤重行
出願日 2008年4月25日 (12年8ヶ月経過) 出願番号 2008-114807
公開日 2009年11月12日 (11年1ヶ月経過) 公開番号 2009-268259
状態 特許登録済
技術分野 非常保護回路装置(搬送保護リレ-)
主要キーワード 時間判定回路 アナログ検出 ディジタル形保護継電器 遅延カウンタ 伝送遅れ 送配電線 データ調整 ディジタルリレー
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この項目の情報は公開日時点(2009年11月12日)のものです。
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図面 (6)

課題

他局からのサンプリングデータの伝送遅れ分およびその変動を補償した最新のサンプリングデータを使った保護演算ができる。

解決手段

データ収集部10A、10Bは同期した一定間隔アナログデータをそれぞれ同じサンプリングナンバーを付して収集する。リレー演算部20Aは、他局から受信したサンプリングデータのナンバーをもつサンプリングデータを最新のサンプリングデータとして保護演算を行う。データナンバー制御部30A、30Bは、自局サンプリングナンバー他局サンプリングナンバーとの差を伝送遅延時間の変化に相当する値として遅延カウンタ31で周期的に求め、記憶回路32と比較回路33および伝送時間判定回路34で前回値と今回値の比較によって遅延時間の増減を判定し、この増減に応じてリレー演算部が取り出す最新のサンプリングデータを移行させる。

概要

背景

電力系統の保護を行うディジタル保護継電システムでは、送配電線の各端にディジタル形保護継電器(以下ディジタルリレーという)が設けられ、各端のディジタルリレーが同期した一定間隔でA/D変換した自局サンプリングデータと他局から受信したサンプリングデータを用いて保護演算を行う。

図3は、ディジタル電流差動リレーの構成を示す。系統区間を構成するA電気所とB電気所には、電流差動リレーとしてデータ収集部10A、10Bと、リレー演算部20A,20Bを備える。データ収集部10A、10Bは、自局のアナログ検出電流をA/D変換器11で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メモリ12に順次格納すると共に、送信機13によって他局の電流差動リレー側に送信する。同様に、データ収集部10A、10Bは、受信機14によって他局からディジタルデータを受信し、これをメモリ15に順次格納する。

メモリ12と15には、自局と他局でそれぞれA/D変換された最新のサンプリングデータとその時のサンプリングナンバー(A/Dサンプリング毎に0〜nにカウントアップした番号で基本周波数、たとえば50Hz等で0となる)をそれぞれ格納する。

リレー演算部20A、20Bでは、両電気所でA/D変換されたサンプリングデータが格納されるメモリ12,15のデータを用いて電流差動リレー演算を行う(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。

ここで、サンプリングデータの同期制御に、自局のサンプリングナンバーに対応するデータ格納エリアと他局のサンプリングナンバーに対応するデータ格納エリアには、自局と他局の最新サンプリングナンバーには伝送遅れ分差異が生じるため、サンプリングナンバーの2段階調整を図って自局と他局の同期したサンプリングデータを選定し、保護演算を行う。

図4は、自局と他局のデータ同期伝送遅れの関係を示す。同図は、自局と他局共にサンプリングナンバーn=0〜11となる12個のサンプリングデータD0〜D11をメモリ12と15にそれぞれ格納する場合である。同図では、他局からの伝送遅れ分は6カウントの場合を示し、他局のサンプリングナンバー「0」のデータが受信されたときの自局のサンプリングナンバーが「6」の場合を示す。

このとき、リレー演算に使用可能なデータのサンプリングナンバーは、自局サンプリングナンバー+1(=「7」)から他局サンプリングナンバー「6」までの範囲であるが、自局サンプリングナンバーに対して6カウント以下の伝送遅れに対しては7カウント前のサンプリングナンバーで、それ以上の遅れに対しては1カウント先(自局サンプリングデータ取り出し可能な最古のサンプリングナンバー)のサンプリングナンバーとしている。これらの例を以下にケース別に説明する。

<伝送遅れケース1>
伝送遅れが「0」〜「6」カウントの範囲にあるときは、自局サンプリングナンバー「7」のときの他局サンプリングデータは受信済みなので、この時の自局と他局のサンプリングデータを用いてリレー演算を行う。図5の(a)に例を示すように、自局のサンプリングナンバーが「0」のときは自局他局ともサンプリングナンバーが「5」のときのサンプリングデータを用いる。

<伝送遅れケース2>
伝送遅れが「7」〜「11」カウントの範囲にあるときは、自局サンプリングナンバー「11」のときの他局サンプリングデータは受信済みなので、この時の自局と他局のサンプリングデータを用いてリレー演算を行う。図5の(b)に例を示すように、自局のサンプリングナンバーが「0」のときは自局他局ともサンプリングナンバーが「0」のときのサンプリングデータを用いる。
特開平09−200947号公報
特開2003−111266号公報

概要

他局からのサンプリングデータの伝送遅れ分およびその変動を補償した最新のサンプリングデータを使った保護演算ができる。データ収集部10A、10Bは同期した一定間隔でアナログデータをそれぞれ同じサンプリングナンバーを付して収集する。リレー演算部20Aは、他局から受信したサンプリングデータのナンバーをもつサンプリングデータを最新のサンプリングデータとして保護演算を行う。データナンバー制御部30A、30Bは、自局サンプリングナンバーと他局サンプリングナンバーとの差を伝送遅延時間の変化に相当する値として遅延カウンタ31で周期的に求め、記憶回路32と比較回路33および伝送時間判定回路34で前回値と今回値の比較によって遅延時間の増減を判定し、この増減に応じてリレー演算部が取り出す最新のサンプリングデータを移行させる。

目的

本発明の目的は、他局からのサンプリングデータの伝送遅れ分およびその変動を補償した最新のサンプリングデータを使った保護演算ができるディジタル形保護継電器のデータ同期制御方式を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

自局他局が同期した一定間隔アナログデータをそれぞれサンプリングし、データ収集部には自局のサンプリングデータと他局から伝送されたサンプリングデータを同じサンプリングナンバーを付して収集し、自局のリレー演算部は自局と他局の前記サンプリングデータを用いて保護演算するディジタル形保護継電器データ同期制御方式であって、前記リレー演算部は、他局から受信したサンプリングデータのナンバーをもつサンプリングデータを自局と他局のサンプリングデータから取り出し可能な最新のサンプリングデータとして保護演算を行い、データナンバー制御部は、自局サンプリングナンバー他局サンプリングナンバーとの差を伝送遅延時間の変化に相当する値として周期的に求め、その前回値と今回値の比較によって遅延時間の増減を判定し、この増減に応じて前記リレー演算部が取り出す最新のサンプリングデータを移行させる手段を備えたことを特徴とするディジタル形保護継電器のデータ同期制御方式。

技術分野

0001

本発明は、ディジタル形保護継電器データ同期制御方式係り、特に他局から受信するサンプリングデータの伝送遅延補償したデータ選択に関する。

背景技術

0002

電力系統の保護を行うディジタル保護継電システムでは、送配電線の各端にディジタル形保護継電器(以下ディジタルリレーという)が設けられ、各端のディジタルリレーが同期した一定間隔でA/D変換した自局のサンプリングデータと他局から受信したサンプリングデータを用いて保護演算を行う。

0003

図3は、ディジタル電流差動リレーの構成を示す。系統区間を構成するA電気所とB電気所には、電流差動リレーとしてデータ収集部10A、10Bと、リレー演算部20A,20Bを備える。データ収集部10A、10Bは、自局のアナログ検出電流をA/D変換器11で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メモリ12に順次格納すると共に、送信機13によって他局の電流差動リレー側に送信する。同様に、データ収集部10A、10Bは、受信機14によって他局からディジタルデータを受信し、これをメモリ15に順次格納する。

0004

メモリ12と15には、自局と他局でそれぞれA/D変換された最新のサンプリングデータとその時のサンプリングナンバー(A/Dサンプリング毎に0〜nにカウントアップした番号で基本周波数、たとえば50Hz等で0となる)をそれぞれ格納する。

0005

リレー演算部20A、20Bでは、両電気所でA/D変換されたサンプリングデータが格納されるメモリ12,15のデータを用いて電流差動リレー演算を行う(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。

0006

ここで、サンプリングデータの同期制御に、自局のサンプリングナンバーに対応するデータ格納エリアと他局のサンプリングナンバーに対応するデータ格納エリアには、自局と他局の最新サンプリングナンバーには伝送遅れ分差異が生じるため、サンプリングナンバーの2段階調整を図って自局と他局の同期したサンプリングデータを選定し、保護演算を行う。

0007

図4は、自局と他局のデータ同期と伝送遅れの関係を示す。同図は、自局と他局共にサンプリングナンバーn=0〜11となる12個のサンプリングデータD0〜D11をメモリ12と15にそれぞれ格納する場合である。同図では、他局からの伝送遅れ分は6カウントの場合を示し、他局のサンプリングナンバー「0」のデータが受信されたときの自局のサンプリングナンバーが「6」の場合を示す。

0008

このとき、リレー演算に使用可能なデータのサンプリングナンバーは、自局サンプリングナンバー+1(=「7」)から他局サンプリングナンバー「6」までの範囲であるが、自局サンプリングナンバーに対して6カウント以下の伝送遅れに対しては7カウント前のサンプリングナンバーで、それ以上の遅れに対しては1カウント先(自局サンプリングデータ取り出し可能な最古のサンプリングナンバー)のサンプリングナンバーとしている。これらの例を以下にケース別に説明する。

0009

<伝送遅れケース1>
伝送遅れが「0」〜「6」カウントの範囲にあるときは、自局サンプリングナンバー「7」のときの他局サンプリングデータは受信済みなので、この時の自局と他局のサンプリングデータを用いてリレー演算を行う。図5の(a)に例を示すように、自局のサンプリングナンバーが「0」のときは自局他局ともサンプリングナンバーが「5」のときのサンプリングデータを用いる。

0010

<伝送遅れケース2>
伝送遅れが「7」〜「11」カウントの範囲にあるときは、自局サンプリングナンバー「11」のときの他局サンプリングデータは受信済みなので、この時の自局と他局のサンプリングデータを用いてリレー演算を行う。図5の(b)に例を示すように、自局のサンプリングナンバーが「0」のときは自局他局ともサンプリングナンバーが「0」のときのサンプリングデータを用いる。
特開平09−200947号公報
特開2003−111266号公報

発明が解決しようとする課題

0011

前記のように、サンプリングデータの同期制御には、自局のサンプリングナンバーに対応するデータ格納エリアと他局のサンプリングナンバーに対応するデータ格納エリアには、自局と他局の最新サンプリングナンバーには伝送遅れ分の差異が生じるため、サンプリングナンバーの2段階調整を図って自局と他局の同期したサンプリングデータを選定する。

0012

このとき、リレー演算に使用するデータ抽出用サンプリングナンバーは2段階に固定されているため、保護演算に供するデータに伝送遅れ分以上の遅れが生じ、しゃ断器トリップに遅れを起こすおそれがある。

0013

また、サンプリングデータの伝送遅れ時間は、伝送ルート切り替え伝送路ジッタなどによって変動するため、この変動を補償したサンプリングデータの選定が必要となる。

0014

本発明の目的は、他局からのサンプリングデータの伝送遅れ分およびその変動を補償した最新のサンプリングデータを使った保護演算ができるディジタル形保護継電器のデータ同期制御方式を提供することにある。

課題を解決するための手段

0015

本発明は、前記の課題を解決するため、他局から受信したサンプリングデータのナンバーをもつサンプリングデータを自局と他局のサンプリングデータから取り出し可能な最新のサンプリングデータとし、自局サンプリングナンバーと他局サンプリングナンバーとの差を伝送遅延時間の変化に相当する値として周期的に求め、その前回値と今回値の比較によって遅延時間の増減を判定し、この増減に応じて取り出す最新のサンプリングデータを移行させるようにしたもので、以下の構成を特徴とする。

0016

(1)自局と他局が同期した一定間隔でアナログデータをそれぞれサンプリングし、データ収集部には自局のサンプリングデータと他局から伝送されたサンプリングデータを同じサンプリングナンバーを付して収集し、自局のリレー演算部は自局と他局の前記サンプリングデータを用いて保護演算するディジタル形保護継電器のデータ同期制御方式であって、
前記リレー演算部は、他局から受信したサンプリングデータのナンバーをもつサンプリングデータを自局と他局のサンプリングデータから取り出し可能な最新のサンプリングデータとして保護演算を行い、
データナンバー制御部は、自局サンプリングナンバーと他局サンプリングナンバーとの差を伝送遅延時間の変化に相当する値として周期的に求め、その前回値と今回値の比較によって遅延時間の増減を判定し、この増減に応じて前記リレー演算部が取り出す最新のサンプリングデータを移行させる手段を備えたことを特徴とする。

発明の効果

0017

以上のとおり、本発明によれば、他局から受信したサンプリングデータのナンバーをもつサンプリングデータを自局と他局のサンプリングデータから取り出し可能な最新のサンプリングデータとし、自局サンプリングナンバーと他局サンプリングナンバーとの差を伝送遅延時間の変化に相当する値として周期的に求め、その前回値と今回値の比較によって遅延時間の増減を判定し、この増減に応じて取り出す最新のサンプリングデータを移行させるようにしたため、他局からのサンプリングデータの伝送遅れ分およびその変動を補償した最新のサンプリングデータを使った保護演算ができる。

発明を実施するための最良の形態

0018

図1は、本発明の実施形態を示すディジタル形保護継電器の要部構成を示し、図3と異なる部分はデータ読出制御部30A,30Bにある。

0019

データ読出制御部30A,30Bの構成は、30Aにハードウェア構成の場合を示すが、ソフトウェア構成とすることもできる。図1において、遅延カウンタ31は、自局サンプリングの基準となるタイミング(例えばナンバー「0」のタイミング)における他局からのサンプリングナンバー+データの受信タイミングとの差をサンプリング周波数でカウントすることで、他局からのデータ伝送遅延時間に相当するカウント値を求める。

0020

記憶回路32は、遅延カウンタ31のカウント値を前回の伝送遅延時間として一次記憶する。比較回路33は、記憶回路32に記憶する伝送遅延時間の前回値とし、遅延カウンタ31のカウント値を伝送遅延時間の今回値とし、両伝送遅延時間の比較により、伝送遅延時間の変化を検出する。

0021

伝送時間判定回路34は、比較回路33の出力変化から、伝送遅延時間が前回よりも1サンプリング時間だけ増したか、減じたか、または増減無しかを判定し、その判定結果を出力する。

0022

以上の構成になるデータ読出制御部30A,30Bを備えることにより、リレー演算部20A、20Bは、伝送時間判定回路34からの判定結果に応じて、メモリ12,15から読み出すデータのナンバーを調整することで、他局からの伝送時間の遅れ分およびその変動を補償した最新のサンプリングデータを使った保護演算を行うことができる。このことを以下詳細に説明する。

0023

データ収集部10Aの収集データは、自局と他局のサンプリングデータの同期がサンプリングナンバーによって行われるが、前記の図4に示すように、自局サンプリングナンバーに対して他局サンプリングナンバーは伝送遅れ分がある。

0024

この伝送遅れを有して受信した他局のサンプリングデータのナンバーもつサンプリングデータを自局と他局のサンプリングデータから取り出し可能な最新のサンプリングデータとなる。例えば、図4に示す伝送遅れの場合、他局のサンプリングナンバー「6」のデータと自局のサンプリングナンバー「6」のデータが取りだし可能な最新のデータになり、この最新データを使った保護演算を行えば、しゃ断器のトリップに伝送遅れ分以上の遅れが生じるのを防止できる。そこで、本実施形態では、リレー演算部では、基本的には、受信した他局のサンプリングデータのナンバーが付された自局と他局のサンプリングデータを取り出し可能な最新のサンプリングデータとして保護演算を行う。

0025

ここで、データ収集やデータ送受信微細処理タイミングの変動により、リレー演算部からみた他局サンプリングナンバーが1回前と比べて未更新1回分多く進むことがある(ただし、リレー演算処理タイミングとデータ収集部がリレー演算部に対しデータ送信するタイミングがほぼ等しいとする)。

0026

そこで、本実施形態では、自局サンプリングナンバーと他局サンプリングナンバーとの差を遅延時間の変化に相当する値として遅延カウンタ31で求め、記憶回路32と比較回路33によって、その前回値と今回値を大小比較し、伝送時間判定回路34では前回値よりも今回値が大きくなっていれば、サンプリングナンバーは前回のまま(1回分遅れ増加)、同じであればサンプリングナンバーをプラス側に更新、小さくなればサンプリングナンバーをマイナス側に更新することにより、伝送遅延時間の変動を補償して最新のサンプリングデータを使用した保護演算を可能にする。

0027

図2は、伝送遅延時間の変動を補償したサンプリングデータの移行処理を示す。同図は、遅れ時間がサンプリングナンバー「7」の場合を示し、この状態で前回値と今回値の差分が大きくなるにつれて、リレー演算用サンプリングデータの遅れカウントを遅れ限界値「12」まで増していき、逆に前回値と今回値の差分が小さくなるにつれて、リレー演算用サンプリングデータの遅れカウントを遅れ基準値「7」まで減じていくことで、伝送遅延時間の変動を補償した最新のサンプリングデータによる保護演算ができる。

図面の簡単な説明

0028

本発明の実施形態を示すディジタル形保護継電器の要部構成図。
サンプリングデータの移行処理例。
ディジタル形電流差動リレーの構成図。
データ同期と伝送遅れの関係。
伝送遅れによるデータ調整の例。

符号の説明

0029

10A、10Bデータ収集部
20A、20Bリレー演算部
30A、30B データナンバー制御部
12,15メモリ
31遅延カウンタ
32記憶回路
33比較回路
34伝送時間判定回路

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