数字式继电保护装置的制作方法

专利名称：数字式继电保护装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于利用GPS (Global Positioning Sytem)全球定位 系统而获取得取样同步的数字式继电保护装置。
技术背景众所周知的继电保护装置，是对电力系统、例如输电线的各端子 的电流进行取样，为对由此得到的电量数据相互授受保护而进行计 算。这种继电保护装置需要在各端子上按同一时钟进行取样。例如在 美国专利4， 612， 594(特公平1—890号)、及美国专利4, 470， 093 (特 公平1一24014号)中提出了取样时刻同步方法。下面用图对现有技术 的原理进行说明。图18 (a)表示了在一方的端子(主端)和另一方的端子(辅端) 上，都按固定的取样周期T进行取样，但在主端和辅端产生了AT同 步偏差的状态，首先辅端将同步信号(取样同步标志)和电量数据一 起发送给主端(F0)。在主端，从本装置的取样定时，测定取样同步标志所包含的数据 接收定吋Tm，并将取样同步标志和测量的Tm与电量数据一起返送回 辅端(Fl)。然后在辅端，与主端一样从本装置的取样定时，测量取 样同步标志所包含的数据接收定时Ts，同时读出在主端测量的到达定 时Tm。在此，当辅端的发送数据到达主端的上行的传输延迟时间和主端 的发送数据到达辅端的下行的传输延迟时间都是Td相等时，进行以
下的说明。传输延迟时间Td可以利用主端或辅端测量的Tm或Ts和同步误差 AT及取样周期T，各按以下各式表示。[式l]Td二 Tm+AT +iT ......(1)Td二 Ts-AT +jT ......(2)2 AT= Ts- Tm + (j-i)T ......(3)A T = (Ts- Tm) /2 ■■■■■■ (4)其中i:整数(在图19 (a)时i二l)j:整数Ts〈 Tm时j=i+l、 D Tm时j二l) 从(1)式和(2)式，求出(3)式。当Ts〈 Tm时，如果将Ts+T作为新的Ts，则可以消除(3)式的(j-i) T项(即，T的倍数)。并且，(3)式可表示为(4)式。从而在辅端，对(4)式进行计算，调节辅端的取样定时，以使 AT大体为零，从而使独立的二装置间的取样定时相同。图18 (a)表示主端和辅端取样定时一致的状态。辅端的继电保 护装置测量从发出取样同步标志到由主端返回的取样周期数TO，从 该TO和前面测定的Ts及取样周期T，由(5)式计算出传输延迟时 间Td。[式2]Td=T0/2-T+Ts ……(5)这样，为了判断从对方端的继电保护装置发送来的数据对自端的 继电保护装置的取样时刻、是多大程度被延迟了的数据，可以使用同 一时刻取样的各数据进行运算。 从以上的结果可知，根据采用现有的取样同步方法的数字式继电 保护装置，通过与电量数据一起相互传输取样同步标志(7 ， y)、 及接收定时等的同步控制用数据，可以使用同一定时的取样和同一时 刻的各取样数据进行运算。利用现有的取样同步方法的数字式继电保护装置的第1个问题 是，为了根据上述原理进行取样同步控制，需要在传输数据中附加同 步控制用数据，并且为了确立同步控制，传输数据的上行和下行传输 延迟时间必须是相同的。而第2个问题是，即使上行和下行的传输延迟时间是相同时，在传输延迟时间进行变动那样的传输通路及传输方式的情况下，由于取 样同步偏差每次都要发生，所以继电保护装置的工作率降低。为此， 在利用现有的同步方法的数字式继电保护装置中，使用了满足传输延 迟时间等的限制的继电保护装置专用的传输通路。 发明内容本发明鉴于以上情况，其目的在于提供一种数字式继电保护装置，通过在取样同步中利用从GPS接收机输出的固定周期脉冲，容易 进行继电保护装置的同步控制，并且缓解对数据传输的传输延迟时间 的限制，提高对传输通路及传输方式的自由度。本发明的所涉及的数字式继电保护装置，其用于电力系统的保 护、控制，使用以同一定时对电力系统的电量进行取样的数据，其特 征在于包括GPS接收机，从GPS卫星接收电波，输出固定周期的脉 冲；时钟振荡器，产生作为上述电量的取样定时基础的时钟信号；取样脉冲发生装置，以上述时钟振荡器输出的时钟信号为基础， 产生规定频率的取样脉冲；定时差测量装置，用于测量从上述GPS 接收机输出的固定周期脉冲与上述取样脉冲发生装置输出的取样脉 冲间的定时差;修正装置，根据由上述定时差测量装置测量的定时差， 对上述取样脉冲发生装置输出的取样脉冲频率进行修正；模拟/数字 变换装置，根据从上述取样脉冲发生装置所得到的取样脉冲，对电力系统的电量进行取样，得到电量数据；传输装置，将上述模拟/数字 变换装置所得到电量数据，在与其他的继电保护装置之间进行发送接 收；运算装置，使用从上述模拟/数字变换装置所得到电量数据、和 从上述传输装置所得到的其他继电保护装置输出的电量数据，进行规 定的运算；输出装置，根据上述运算装置的运算结果，进行规定的输 出；测量对置的继电保护装置间的传输信号的接收定时的装置；将上 述测量的接收定时传输给对方端的装置；及以自端和对方端测量的传 输信号的接收定时为基础，运算相对的装置间的传输延迟时间的装 置，上述修正装置，当从GPS卫星发出的电波中途切断时，或者从上 述GPS接收机不能输出固定周期脉冲时，以上述运算的传输延迟时间 为基础，修正各装置间的取样定时的偏差。本发明的数字式继电保护装置，其用于电力系统的保护、控制， 使用以同一定时对电力系统的电量进行取样的数据，其特征在于包 括GPS接收机，从GPS卫星接收电波，输出固定周期的脉冲；时钟 振荡器，产生作为上述电量的取样定时基础的时钟信号；取样脉冲发 生装置，以上述时钟振荡器输出的时钟信号为基础，产生规定频率的 取样脉冲；定时差测量装置，用于测量从上述GPS接收机输出的固定 周期脉冲与上述取样脉冲发生装置输出的取样脉冲间的定时差；修正 装置，根据由上述定时差测量装置测量的定时差，对上述取样脉冲发 生装置输出的取样脉冲频率进行修正；模拟/数字变换装置，根据从 上述取样脉冲发生装置所得到的取样脉冲，对电力系统的电量进行取 样，得到电量数据；传输装置，将上述模拟/数字变换装置所得到电 量数据，在与其他的继电保护装置之间进行发送接收；运算装置，使 用从上述模拟/数字变换装置所得到电量数据、和从上述传输装置所 得到的其他继电保护装置输出的电量数据，进行规定的运算；输出装
置，根据上述运算装置的运算结果，进行规定的输出；对相对的继电 保护装置间的传输信号的接收定时进行测量的装置；及传输延迟时间 运算装置，通过在自端测量的传输信号的接收定时，运算来自对置的 装置的传输延迟时间，在从GPS接收机正常输出固定周期脉冲期间， 对传输延迟时间进行运算和记录，上述修正装置，当从GPS卫星发出的电波中途切断时，或者从上 述GPS接收机不能输出固定周期脉冲时，从已经记录的传输延迟时间 和现在的数据接收定时，修正从上述取样脉冲发生装置输出的取样脉 冲。
所记载的数字式继电保护装置，其特征在于还包括设定值输 入装置，从外部输入与继续时间、差电流及相位差等的要素相关的临 界值作为预先设定的条件；及对设定值和内部数据进行条件判断的装 置；上述条件判断装置，当从GPS卫星发出的电波中途切断时，或者 从上述GPS接收机不能输出固定周期脉冲时，经过一定时间、或产生 超过一定值以上的差电流及相位差，在从对方端输出的信号到达时刻 发生急变时所具有的预先设定的条件已成立时，判断为各装置间的取 样定时的同时性消失，并且实施防止从上述输出装置误输出的处理。 本发明的所涉及的数字式继电保护装置，其特征在于上述修 正装置，当变成传输数据的上行下行传输延迟时间暂时不同的传输路 径时，中断对取样定时偏差进行修正的控制。(本发明是以线路交换 网作为传输通路为前提的，上行'下行时间不同，但是以使延迟时间 立刻变为相同为前提的。其间取样脉冲继续输出中断时刻的取样脉 冲。)发明的效果
如以上的说明，根据本发明，由于取样脉冲同步于GPS卫星发出 的信号，所以具有各自独立的多数继电保护装置之间使取样定时相同，而与数据传输时的传输延迟时间及上行下行的时间差无关。


图1是表示本发明的第1实施例的构成图。图2是表示本发明的第1实施例的同一时刻运算的原理图。 图3是表示本发明的第2实施例的构成图。 图4是表示本发明的第3实施例的构成图。 图5是表示本发明的第4实施例的构成图。 图6是表示本发明的第5实施例的构成图。 图7是表示本发明的第7实施例的构成图。 图8是表示本发明的第8实施例的构成图。 图9是表示本发明的第10实施例的构成图。 图10是表示本发明的第11实施例的构成图。 图11是表示本发明的第11实施例中的电流差动继电器的工作特 性图。图12是表示本发明的第12实施例的构成图。 图13是表示本发明的第13实施例的构成图。 图14是表示本发明的第14实施例的构成图。 图15是表示本发明的第15实施例的构成图。 图16是表示本发明的第16实施例的构成图。 图17是表示本发明的第17实施例的构成图。 图18是说明现有技术的原理图。
具体实施方式
(第l实施例)图1是表示本发明的第1实施例的构成图。 图1表示由2个装置保护输电线时的构成。在位于输电线1两端的第1端子SS1及第2端子SS2上设置继电 保护装置14a 、 14b。 在各端子上设置的变流器2a 、 2b，将流过输电线1中的电流变成适合于继电保护装置14a 、 14b处理的大小。断路器3a 、 3b根据继电保护装置14a 、 14b而动作。 继电保护装置14a 、 14b根据取样脉冲发生装置9a 、 9b输出的取样脉冲S2a 、 S2b，由模拟/数字变换装置10a 、 10b对电力系统的电量进行取样，得到电量数据。所得到的电量数据由传输装置lla 、 llb相互传输，在运算装置 12a— 12b上，使用自端的电量数据和对方端处理的电量数据进行规 定的运算。根据读运算结果，在输出装置13a、 13b进行规定的输出。 此处，在继电保护装置14a、 14b上利用同一时刻的电量数据进行运算中，各装置需要以同一定时对系统电量进行取样。GPS接收机5a 、 5b从GPS卫星4接收电波，输出同一定时的固 定周期脉冲So。另一方面时钟振荡器6a 、 6b输出各时钟信号Sla 、 Slb。该时 钟信号Sla 、 Slb是不同步的。另外，GPS将由安装在卫星上的原子钟(包括由铯和铷构成的超 精度振荡器)计数的时间转换成时间信号，并将该信号从卫星传送给 地面的接收站。根据由接收站接收的时间信号所代表的时间与实际接 收信号的时间的偏差，测量传输信号的传送时间。定时差测量装置7a，测量固定周期脉冲So与取样脉冲S2a间的 定时差。同样，定时差测量装置7b，测量固定周期脉冲So与取样脉冲S2b 间的定时差。为使由定时差测量装置7a 、 7b所测量的定时差为0，用各修正 装置8a 、 8 b修正取样脉冲S2a 、 S2b的频率。结果，在做为相互独立的装置的继电保护装置14a和14b中，由 于非同步的取样脉冲S2a 、 S2 b变为以固定周期脉冲SO为基准的相 同定时，所以可建立装置间的同步。下面参照图2，说明在同一时刻取样的电量数据之间进行运算的 原理。在通过上述装置建立装置间同步的状态下，当在各装置设置以固 定周期脉冲SO输入时点为起点、在每个取样脉冲S2a、 S2b上进行更 新的计数器CNa、 CNb时，可以对同一时刻的取样数据赋予相同的计 数器值。从而，当从发送端与电量数据一起传输该计数器值时，接收端读 取该计数器值。即，可以将同一计数器值的各电量数据使用运算中。如果相对装置间的传输延迟时间是取样周期未满时，则不一定需 要设置上述的计数器。根据本实施例，由于使取样脉冲同步于GPS卫星发出的信号，所 以在各个独立的多个继电保护装置之间使取样定时相同，而与数据传 输时的传输延迟时间及上行和下行的时间差无关。(第2实施例)图3是表示本发明的第2实施例的构成图。 在图3中与图1相同的部分加有相同标号，其说明予以省略。 本实施例与图1的差异是附加了差电流运算装置15a、 15b。 在第l实施例中，当从GPS卫星4发出的电波中途切断，或者从GPS接收机5a、5b不能输出固定周期脉冲S0时，定时差测量装置7a、7b，修正装置8a、 8b就不起作用。为此，由于时钟振荡器6a、 6b的偏差，使装置间的同步慢慢脱离。在本实施例中，利用了在输电线1上没有故障的状态建立装置间 的同步时，两端电流的向量和、即所谓差电流为零。下面对以继电保护装置14a为主端、继电保护装置14b为辅端进
行说明。一旦装置间的同步建立之后，当从GPS卫星4发出的电波中途切 断，或者从GPS接收机5a、 5b不能输出固定周期脉冲S0时，通过辅 端的继电保护装置14b的修正装置8b，进行时钟信号Slb的频率修 正，以便使由差电流运算装置15a、 15b求出差电流大体为零。这样，辅端的继电保护装置14b的取样脉冲S2b跟踪主端的继电 保护装置14a的取样脉冲S2a，可以继续建立装置间的同步状态。例如，当由于存在未设置继电保护装置的分支负荷端子等，而常 时产生某种程度的差电流时，记录由差电流运算装置15a、 15b求得 的常时的差电流值。而且，当从GPS卫星4发出的电波中途切断，或者从GPS接收机 5a、 5b不能输出固定周期脉冲S0时，差电流运算装置也可以根据不 能输出SO的以前所记录的差电流值和现差电流值间的差，控制取样 脉冲宽度，通过辅端的继电保护装置14b的修正装置8b进行时钟信 号Slb的频率修正，使现差电流值接近记录的差电流值。根据本实施例，即使从GPS卫星4发出的电波中途切断，或者从 上述的GPS接收机5a、 5b不能输出固定周期脉冲，也可以继续输出 各装置间取得同步的取样脉冲。(第3实施例)图4表示本发明的第3实施例的构成图。在图4中，对与图1相同的部分加有相同标号，其说明予以省略。 本实施例与图1的差异是附加了相位差运算装置16a、 16b。 在本实施例中，利用了在输电线1上没有故障的状态建立了装置间的同步时，两端电流的相位差为零的情况。下面对以继电保护装置14a为主端，以继电保护装置14b为辅端进行说明。一旦装置间的同步建立后，当从GPS卫星4发出的电波中途切断， 或者从GPS接收机5a、 5b不能输出固定周期脉冲SO时，通过辅端的 继电保护装置14b的修正装置8b，进行时钟信号Slb的频率修正， 使由相位差运算装置16a、 16b求出的电流的相位差大体为零。这样，辅端的继电保护装置14b的取样脉冲S2b跟踪继电保护装 置14a的取样脉冲S2a，可以继续建立装置间的同步状态。与上述相同，例如由于系统的状态，常时产生某种程度的相位差 时，记录己经由相位差运算装置16a、 16b求出的常时相位差。而且，当从GPS卫星4发出的电波中途切断，或者从GPS接收机 5a、 5b不能输出固定周期脉冲S0时，也可以通过辅端的继电保护装 置14b的修正装置8b，进行时钟信号Slb的频率修正，使之变为接近 已经记录的相位差的值。另外，由于系统的状态，而没有流动趋势时，不能运算电流的相 位差。因此，当电流在规定的值以下时，也可以不通过电流的相位差， 而通过电压的相位差进行修正。这时由于时常产生相位差，所以进行修正，使之成为与时常的相 位差接近的值。根据本实施例，即使从GPS卫星发出的电波中途切断，或者从上 述的GPS接收机不能输出固定周期脉冲，也可以继续输出在装置间取 得同步的取样脉冲。 (第4实施例)图5是表示本发明的第4实施例的构成图。在图5中，对于与图l相同的部分加有相同标号，其说明予以省略。本实施例与图1的差异是附加了传输信号接收定时测量装置17a、 17b、装置间的传输延迟时间运算装置18a、 18b。在本实施例中，在上行和下行传输延迟时间相等的条件下，当从 GPS卫星4发出的电波中途切断，或者从GPS接收机5a、 5b不能输 出固定周期脉冲SO时，例如利用美国专利4， 612， 594 (特公平l一 890)中公开的取样时刻同步技术，由传输信号接收定时测量装置 17a、 17b，测量接收定时Tm、 Ts，由传输延迟时间运算装置18a、 18b 求出传输延迟时间Td。艮P，当从GPS卫星4发出的电波中途切断，或者从GPS接收机5a、 5b不能输出固定周期脉冲SO时，切换到现有技术的取样同步方法， 可以继续输出装置间取得同步的取样脉冲。(第5实施例)图6是表示本发明的第5实施例的构成图。在图6中，与图l相同的部分加有相同标号，其说明予以省略。本实施例与图1的差异是附加了传输信号接收定时测量装置17a、 17b、装置间的传输延迟时间运算装置18a、 18b。下面对以继电保护装置14a为主端，以继电保护装置14b为辅端 进行说明。当从GPS接收机5a、 5b正常输出固定周期脉冲期间，在各装置 上通过自端测量的接收定时，计算并记录传输延迟时间。而且，当从GPS卫星4发出的电波中途切断，或者从GPS接收机 5a、 5b不能输出固定周期脉冲S0时，从记录的传输延迟时间和现在 的数据接收定时开始，通过辅端的继电保护装置14b的修正装置8b， 进行时钟信号Slb频率修正。这样，辅端的继电保护装置14b的取样脉冲S2b跟踪主端的继电 保护装置14a的取样脉冲S2a，可以继续建立装置间的同步状态。根据本实施例，即使从GPS卫星发出的电波中途切断时，或者从 上述的GPS接收机不能输出固定周期脉冲，也可以继续输出在装置间 取得同步的取样脉冲。 (第6实施例)
以下说明本发明的第6实施例。
在上述的实施例(从第2至第5)中，当从GPS卫星发出的电波 中途切断时，或者从上述GPS接收机不能输出固定周期脉冲时，用各 个具有的取样同步继续装置，继续输出在装置间取得同步的取样脉 冲。
在各实施例所示的取样同步继续装置中至少具有2个以上，即使 一边相互补充， 一边进行修正，也可以得到同样的作用效果。
例如在第2、第3的实施例中，作为同步控制继续的装置，利用 了在输电线中流过的电流。
即，当未流过电流时，不能运算差电流及相位差，但在这样的状 态时，通过不利用电流的第4、第5实施例，可以继续进行同步控制。
另外，在第4、第5实施例中，在从GPS卫星4发出的电波中途 切断，或者从上述GPS接收机5a、5b不能输出固定周期脉冲S0之后， 通过传输通路切换等，在上行和下行的传输延迟时间上产生新的差 时，不能检测其变化。
但是，由于变化而产生差电流及电流的相位差，所以通过第2、 第3实施例，可以继续同步控制。
这样，通过对原理不同的多数同步控制继续装置进行组合，可以 实现能更灵活适应的系统。
(第7实施例)
图7是表示本发明的第7实施例的构成图。
在图7中，与图l相同的部分加有相同标号，其说明予以省略。
本实施例与图1的差异是附加了设定值输入装置19a、 19b、条件 判断装置20a、 20b。
在本实施例中，考虑到通过取样同步继续装置的控制状态长时间 继续，并由于各装置的脉冲振荡器的个体差异，将逐步在取样定时上 产生错位，直到保护继电器产生误动作的情况，在设定值输入装置 19a、 19b上预先输入该继续时间、差电流及相位差、与来自对方端 装置的数据接收定时变动等的要素相关的临界值等。而且，条件判断装置20a、 20b，当上述的要素超过临界值时，判 断为各装置间的取样定时的同时性消失了，防止从输出装置的误输 出。根据本实施例，当继续输出取样脉冲的状态长时间继续时，及在 系统上发生故障，变为可产生差电流及相位差的状态时，或者由于传 输延迟时间的变动等使接收定时急剧变化时，可以防止在各装置间产 生同步错位。(第8实施例)在上述的各实施例的继电保护装置中，也可以具有以下功能。 在多个继电保护装置上取得的电量数据。全部按相同的时钟进行 取样。从而，收集这些电量数据，进行比较研究，及进行新的运算是有 效的。另外，收集由继电保护装置实施的运算结果，确认各装置的状态 也是有效的。为此，如图8中所示。在继电保护装置上设置输出上述数据的数 据输出装置21a、 21b，可以二次利用在其他装置上的数据。也可以不附加独立的数据输出装置21a、 21b，而通过传输装置 lla、 llb输出数据。 (第9实施例)另一方面，上述的各实施例作为保护对象，说明了保护2端子的 输电线的情况，但是，保护3端子以上的多端子输电线时，及保护变 电站的母线及变压器时，以及对这些进行综合保护时，与上述同样也 可以适用实施。(第10实施例)另外如图9所示，将GPS接收机5C作为与继电保护装置分开设 置的形式，及从1台GPS接收机5d对多个继电保护装置分配固定周 期脉冲SO的形式，与上述同样也可以适用。 (第11实施例)图10是表示本发明的第11实施例的构成图。在图10中，与图l相同的部分加有相同标号，其说明予以省略。本实施例与图1的差异是附加了运算装置12al、 12bl、及固定周 期脉冲检测装置22a、 22b。在本实施例中，监视从GPS接收机5a、 5b输出的固定周期脉冲 SO的输出状态，当输出异常或停止时，从运算装置12a、 12b切换到 具有低工作灵敏度的低灵敏度工作特性的运算装置12al、 12bl。图11表示了运算装置12a、 12b及12al、 12bl的工作特性。由 于电流越大由取样同步误差产生的电流差动运算的误差也越大，所以 使比率特性的灵敏度降低。在图11中，横轴为流入电流Ii，纵轴为 输出电流Io， Itap为最小灵敏度调整，小电流特性DF1、大电流DF2 例如由下式给出，由运算装置12a、 12b进行。DF1: Io《Kl (Ii-Itap) DF2:工o《IkscIksc是最大的流出电流，为了防止由CT饱和造成的误动作，大 于此的区域不工作。另外， 一般来说Itap由最小故障电流决定。Kl 是比率特性系数。当固定周期脉冲So异常或停止时，使小电流域特 性DF1由运算装置12al、 12bl进行。另外，也可以将最小灵敏度调 整Itap例如置换成(ItapXl、 2)等，或减少上述的比率特性系数， 来降低最小灵敏度。根据本实施例，可以防止从GPS卫星4发出的电波中途切断时， 或者从GPS接收机5a 、 5b不能输出固定周期脉冲So状态下的长期 间运用，因同步误差积累造成差电流运算误差的增大所引起的电流差 动继电器的误动作。
(第12实施例)
图12是表示本发明的第12实施例的构成图。
在图12中，与图8相同的部分加有相同标号，其说明予以省略。
本实施例与图8的差异是附加了解除输入装置32a、 32b、接收定 时测量装置17a、 17b、定时差运算装置23a 、 23b。
另外，差电流运算装置15a 、 15b也可以是相位差运算装置16a 、 16b。
在第7实施例中，当由条件判断装置20a、 20b判断各装置间的 取样定时的同时性已消失时，防止从输出装置的误输出。
这时，GPS信号恢复，只要得不到固定周期脉冲，就不能解除输 出装置的锁定，这从防止误动作的观点看是安全的控制。
在本实施例中，以GPS信号不恢复的情况为前提，当上行下行的 传输通路健全、并且上行下行的传输延迟时间差固定时，则通过固定 修正该传输延迟时间差，可以与上行下行的传输延迟等效时同样进行 处理。
艮口，利用在现有技术说明中记载的同步方式，由定时差运算装置 23a、 23b取得两端子的接收定时差，可以取得取样同步。可以运行 电流差动继电器。
在图12的形式中，利用现有的上述同步方式可进行取样同步的 传输通路状态时，通过对解除输入装置32a加解除输入，可以对本装 置的条件判断装置20a解除输出装置13a的锁定。
另外，通过传输装置lla、 llb可以对对方装置的条件判断装置 20b解除输出装置13b的锁定。
根据本实施例，即使GPS信号长期间消失时，只要传输通路的上
行下行的传输延迟时间差一定，就可以由电流差动继电器进行保护， 并可提高装置的运行率。 (第13实施例)图13是表示本发明的第13实施例的构成图。在图13中，与图8相同的部分加有相同标号，其说明予以省略。本实施例与图8的差异是附加了接收定时测量装置17a、 17b、定时差运算装置23a、 23b。差电流运算装置15a、 15b也可以是相位差运算装置16a 、 16b。 在图12的实施例中， 一旦锁定输出装置13a、 13b，则解除时需要从外部对解除输入装置32a 、 32 b进行输入。当传输通路的传输延迟时间的变化被限制或被保证时，如果差电流或相位差在规定范围内，及从定时差运算装置23a 、 23b得到了装置间定时差在规定范围内的结果，则可以判断取得了装置间的取样同步。这时，接收到差电流运算装置15a 、 15b、及定时差运算装置23a 、 23b的结果，判断为装置间的取样同步状态，自动解除输出装置13a 、 13b的锁定。根据本实施例，即使装置一度转移到锁定输出装置13a 、 13b的 状态，也会通过传输通路的恢复自动重开运行，可以减轻运行人员的 劳力及提高运行率， (第14实施例)图14是表示本发明的第14实施例的构成图。 在图14中，与图13相同的部分加有相同标号，其说明予以省略。 本实施例与图13的差异是附加了定时差突变检测装置24a、 24b。在GPS信号消失的状态，通过装置间定时测量装置23a、 23b，可 以由现有的上述同步方式的取样同步进行运行。
这时，当通过传输通路的切换，传输延迟时间发生变化，且上行下行的传输延迟时间不等效时，从装置间定时差运算装置23a 、 23b 看上去可得到出现取样同步误差(=上行下行延迟时间差的一半)的 测量结果。按着该测量结果，加取样脉冲的修正时，则该修正的部分，直接变成了装置间的取样同步误差。当该状态长期间继续时，就需要锁定输出装置13a、 13b。 但是，在上行下行的传输通路独立切换的通信网等中，也存在只是在对上行下行的传输通路分别切换时刻有时间差时，上行下行的传输延迟时间才不等效的状态。例如，考虑上行下行的传输延迟时间各为lms运行的情况。 上行的传输通路切换到传输延迟时间为4ms的通路上，2秒钟后，下行的传输通路也切换到传输延迟时间为4ms的通路的信道的情况。这时，在传输切换过程中，变为上行4ms、下行lms的传输延迟 时间。艮P，可以看出在装置间定时差运算装置23a、 23b的处理中，产 生了延迟时间差3ms的一半1.5m" (4-1) /2}的取样同步误差。将该1. 5ms直接在修正装置8a、 8b上对取样脉冲进行修正时， 则实际产生装置间取样同步误差为1.5ms。因此，在图15中设置了定时差突变检测装置24a、 24b，如果由 于传输通路的变化，使装置间定时差急骤变化时，在一定时间内中断 脉冲的修正。此处作为"传输通路的变化"的补充说明是，在"误差(即测量 误差，为了测量AT的各端子17的检测误差)"和"取样的滑移(转 差〕"上设置加有余量的阈值，当定时差的变化量比该值大时，判断 为"传输通路变化"。 在该急变状态继续期间，将两装置的取样脉冲固定为标准的频 率，当两装置的取样脉冲是比该频率足够小的误差时将没有问题。另一方面，在上述的例子中，上行通路从常用向备用切换后，下 行通路不切换到备用通路，仍然是常用通路。这吋，由于上行下行的传输延迟时间变为不平衡，当装置间定时 差突变之后，即使经过一定时间，装置间的定时差的测量也不返回O附近时，锁定输出装置13a、 13b。根据本实施例，在失去GPS信号，用现有的上述同步方式的取样 同步进行运用时，即使一时上行下行的传输延迟时间不等效，也可以 在不锁定电流差动继电器的情况下继续运行，可以提高运行率。 (第15实施例)图15是表示本发明的第15实施例的构成图。 在图15中，与图5相同的部分加有相同标号，其说明予以省略。 本实施例与图5的差异是附加了正相电压运算装置25a、 245b。 正相电压运算装置25a、 245b，从模拟/数字变换装置10a、 10b得到的电压数据中求出正相电压。求得的正相电压，通过传输装置lla、 lib在两装置间进行发送接收。而且，相位差运算装置16a、 16b根据接收的正相电压运算相位差。根据本实施例，当从GPS卫星发出的电波中途切断时，或者从上 述GPS接收机得不到固定周期脉冲时，即使电力系统的潮流少，由电 流数据难于求出相位差时，也可以用电压数据得到相位差，可以继续 输出在装置间取得同步的取样脉冲。 (第16实施例)图16是本发明的第16实施例的构成图。在图16中，与图5相同的部分加有相同标号，其说明予以省略。
本实施例与图5的差异是附加了充电电流设定装置26a、 26b、充 电电流计算装置27a、 27b，充电电流消除装置28a、 28b。充电电流设定装置26a、 26b，从外部加入 保持在额定电压Vn 时流过的充电电流量Icn.在电力系统中实际流过的充电电流Ic，可以利用从模拟/数字变 换装置10a、 10b所得到的电压数据V，由下式求出。Ic=(V/Vn) XIcn充电电流消除装置28a、 28b根据输入的充电电流Ic，从模拟/ 数字变换装置10a、 10b所得到的电流数据I中消除充电电流成分。然后，相位差运算装置16a、 16b可以求出排除充电电流误差的 相位差。根据本实施例，当从GPS卫星发出的电波中途切断，或者从上述 GPS接收机得不到固定周期脉冲时，即使充电电流很大，也可以不受 充电电流影响地求出电流相位差，可以继续输出在装置间取得同步的 取样脉冲。(第17实施例)图17是本发明的第17实施例的构成图。在图17中，与图15相同的部分加有相同标号，其说明予以省略。 本实施例与图15的差异是附加了电流电平判断装置29a、 29b、相位差运算输入切换装置30a、 30b。当在相位差计算中使用电压数据时，流过的电流所产生的相位偏差就成了问题。另一方面，使用电流数据时，当潮流(电流)少时不能得到充分 有效数字是个问题。在图17中设置了电流电平判断装置29a、 29b。
即，在电流振幅小时，控制相位差运算输入切换装置30a、 30b， 利用电压数据进行相位差运算。另外，当电流振幅大时，控制相位差运算输入切换装置30a、 30b， 以便利用电流数据。此处的振幅大小的基准是由A/D变换的模拟数据的绝对值大小决定的。根据本实施例，当从GPS卫星发出的电波中途切断，或者从上述 GPS接收机得不到固定周期脉冲时，不论潮流的大小都可求出相位 差，可以继续输出装置间取得同步的取样脉冲。上述的实施例说明了在定时差测量装置中，根据从GPS接收机输 出的固定周期脉冲和从取样脉冲发生装置输出的取样脉冲间的定时 差，修正该取样脉冲的频率。但是，代替取样脉冲发生装置，而采用时钟振荡器的时钟信号 Sla、 Slb，求出定时差，修正取样脉冲S2a、 S2b的频率，也可以得 到同样的效果。其详细的说明予以省略。
权利要求
1、一种数字式继电保护装置，其用于电力系统的保护、控制，使用以同一定时对电力系统的电量进行取样的数据，其特征在于包括GPS接收机，从GPS卫星接收电波，输出固定周期的脉冲；时钟振荡器，产生作为上述电量的取样定时基础的时钟信号；取样脉冲发生装置，以上述时钟振荡器输出的时钟信号为基础，产生规定频率的取样脉冲；定时差测量装置，用于测量从上述GPS接收机输出的固定周期脉冲与上述取样脉冲发生装置输出的取样脉冲间的定时差；修正装置，根据由上述定时差测量装置测量的定时差，对上述取样脉冲发生装置输出的取样脉冲频率进行修正；模拟/数字变换装置，根据从上述取样脉冲发生装置所得到的取样脉冲，对电力系统的电量进行取样，得到电量数据；传输装置，将上述模拟/数字变换装置所得到电量数据，在与其他的继电保护装置之间进行发送接收；运算装置，使用从上述模拟/数字变换装置所得到电量数据、和从上述传输装置所得到的其他继电保护装置输出的电量数据，进行规定的运算；输出装置，根据上述运算装置的运算结果，进行规定的输出；测量对置的继电保护装置间的传输信号的接收定时的装置；将上述测量的接收定时传输给对方端的装置；及以自端和对方端测量的传输信号的接收定时为基础，运算相对的装置间的传输延迟时间的装置，上述修正装置，当从GPS卫星发出的电波中途切断时，或者从上述GPS接收机不能输出固定周期脉冲时，以上述运算的传输延迟时间为基础，修正各装置间的取样定时的偏差。
2、 一种数字式继电保护装置，其用于电力系统的保护、控制， 使用以同一定时对电力系统的电量进行取样的数据，其特征在于包括GPS接收机，从GPS卫星接收电波，输出固定周期的脉冲；时钟振荡器，产生作为上述电量的取样定时基础的时钟信号；取样脉冲发生装置，以上述时钟振荡器输出的时钟信号为基础， 产生规定频率的取样脉冲；定时差测量装置，用于测量从上述GPS接收机输出的固定周期脉 冲与上述取样脉冲发生装置输出的取样脉冲间的定时差；修正装置，根据由上述定时差测量装置测量的定时差，对上述取 样脉冲发生装置输出的取样脉冲频率进行修正；模拟/数字变换装置，根据从上述取样脉冲发生装置所得到的取 样脉冲，对电力系统的电量进行取样，得到电量数据；传输装置，将上述模拟/数字变换装置所得到电量数据，在与其 他的继电保护装置之间进行发送接收；运算装置，使用从上述模拟/数字变换装置所得到电量数据、和 从上述传输装置所得到的其他继电保护装置输出的电量数据，进行规 定的运算；输出装置，根据上述运算装置的运算结果，进行规定的输出； 对相对的继电保护装置间的传输信号的接收定时进行测量的装 置；及传输延迟时间运算装置，通过在自端测量的传输信号的接收定 时，运算来自对置的装置的传输延迟时间，在从GPS接收机正常输出 固定周期脉冲期间，对传输延迟时间进行运算和记录，上述修正装置，当从GPS卫星发出的电波中途切断时，或者从上 述GPS接收机不能输出固定周期脉冲时，从已经记录的传输延迟时间 和现在的数据接收定时，修正从上述取样脉冲发生装置输出的取样脉 冲。
3、如权利要求1或2所记载的数字式继电保护装置，其特征在于包括设定值输入装置，从外部输入与继续时间、差电流及相位差等的 要素相关的临界值作为预先设定的条件；及 对设定值和内部数据进行条件判断的装置；上述条件判断装置，当从GPS卫星发出的电波中途切断时，或者 从上述GPS接收机不能输出固定周期脉冲时，经过一定时间、或产生 超过一定值以上的差电流及相位差，在从对方端输出的信号到达时刻 发生急变时所具有的预先设定的条件己成立时，判断为各装置间的取 样定时的同时性消失，并且实施防止从上述输出装置误输出的处理。
全文摘要
本发明公开一种数字式继电保护装置，在取样同步中利用从GPS接收机输出的固定周期脉冲。GPS接收机从GPS卫星接收电波，输出固定周期脉冲。另一方面，时钟振荡器输出各时钟信号，以该时钟信号为基础，取样脉冲发生装置产生规定频率的取样脉冲。为此，测量从GPS接收机发出的固定周期脉冲和取样脉冲发生装置输出的取样脉冲间的差，根据该定时差，修正上述取样脉冲发生装置输出的取样脉冲的频率，根据该修正的取样脉冲，得到电力系统的各端电量。
文档编号H02H7/26GK101394076SQ20081017080
公开日2009年3月25日 申请日期2001年10月8日 优先权日2000年10月6日
发明者伊藤八大, 嵯峨正道, 杉浦秀昌, 首藤逸生 申请人:株式会社东芝