DE69522307T2

DE69522307T2 - Schutzrelaissystem mit differenzfilter und summierfilter

Info

Publication number: DE69522307T2
Application number: DE69522307T
Authority: DE
Inventors: Fumio Andow; Yasuhiro Kurosawa; Takafumi Maeda; Hiroshi Yamakawa; Mitsuru Yamaura
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-07-01
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2015-06-30
Also published as: JPH0819169A; EP0718949A4; EP0718949A1; US5796630A; WO1996001515A1; EP0718949B1; DE69522307D1; JP3322996B2

Description

TECHNISCHES GEBIET

Diese Erfindung betrifft ein Schutzrelaissystem, das mit einem Differenzfilter und einem Additionsfilter versehen ist, und insbesondere ein Schutzrelaissystem, das im wesentlichen frei von einem Einfluß harmonischer Komponenten ist, die in einem Fehlerstrom enthalten sein können.

STAND DER TECHNIK

Die technische Hauptaufgabe von Schutzrelaisssytemen, die zum Schützen des Leistungssystems verwendet werden, besteht im Verringern eines Einflusses harmonischer Komponenten eines Fehlerstroms und einer Fehlerspannung, die zur Zeit eines Systemfehlers bzw. -ausfalls erzeugt werden. Insbesondere hat in den letzten Jahren, da eine Ladungskapazitätskomponente des Systems in Geräten oder Einrichtungen, wie beispielsweise einer Kabel-(Leistungs-)Übertragungsleitung und/oder einem Phasenänderungskondensator, etc., größer geworden ist, die Größenordnung einer harmonischen Welle, die in der Systemleistung erzeugt wird, eine Tendenz dazu, sich zu erhöhen (auf einen Wert, der zwei- oder dreimal größer als die Grundwelle ist).
Aus diesem Grund ist es bei einem Verfahren zum Dämpfen harmonischer Komponenten durch ein Filter, das herkömmlicherweise angewendet worden ist, nötig, eine Verzögerungszeit des Filters zu verlängern, um eine erwünschte Dämpfungsgröße sicherzustellen, was in einer verzögerten Operationszeit des Relais resultiert. Zum Lösen eines solchen Problems ist herkömmlicherweise ein Approximations- bzw. Näherungssystem verwendet worden, so daß selbst dann, wenn irgendeine harmonische Komponente in der Systemleistung enthalten ist, sie im wesentlichen in keinem Einfluß auf die harmonische Welle resultiert (OHURA Y ET AL: "DIGITAL DISTANCE RELAY WITH IMPROVED CHARACTERISTICS AGAINST DISTORTED TRANSIENT WAVEFORMS" IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, vol. 4, no. 4, 1. Oktober 1989, Seiten 2025-2031).
Ein Beispiel für ein gegenwärtig verwendetes System wird nachfolgend beschrieben werden.
Bei einer Übertragungsleitung 2 der Fig. 1 wird, wenn nun angenommen ist, daß eine Spannung und ein Strom bei einer Stelle A eines Einbaus eines Schutzrelais 1 jeweils v und i sind, wenn Übertragungsleitungs-Impedanzkonstanten bis zur Fehlerstelle F so sind, daß ein Widerstandswert R und eine Induktanz L ist, die Differentialgleichung der Übertragungsleitung 2 in dem Fall, in welchem eine Spannung der Fehlerstelle (F) Null ist, durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt. Durch Ausführen einer Näherungsberechnung des differentiellen Ausdrucks (di/dt) dieser Gleichung (1) ist es möglich, mit hoher Genauigkeit einen Wert zu berechnen, der proportional zur Induktanz L ist, ohne eine harmonische Welle durch Verwenden eines Filters zu eliminieren.
Ein Beispiel für ein aktuelles Verfahren für eine praktisch angewendete digitale Operation ist nachfolgend aufgezeigt.
Vm + Vm-1 = R·(im + im-1) + L·(i - im-1)
vm-1 + vm-2 = R·(im-1 + Vm-2) + L(im-1 - vm-2) (2)
Wenn X(= ω&sub0;·L) aus der Gleichung (2) berechnet wird, wird die folgende Gleichung (3) erhalten. Die Frequenzcharakteristik bzw. -kennlinie des Reaktanzwerts Xm/X (wahrer Wert) wird durch die folgende Gleichung (4) dargestellt und ihre Charakteristik bzw. Kennlinie wird durch eine Linie (a) der Fig. 2 aufgezeigt. Fig. 2 ist eine Kurve, in welcher eine Frequenz über der Abszisse angenommen ist und ein gemessener Wert einer Reaktanz über der Ordinate angenommen ist. In diesem Fall zeigt die Linie (a) die Kennlinie in dem Fall, in welchem eine Abtastfrequenz 600 Hz ist, und zeigt die Linie (b) die Kennlinie in dem Fall, in welchem eine Abtastfrequenz 4800 Hz ist.
Lm/L(wahrer Wert) = tan(ω&sub0; T/2)/tan(wT/2) (4)
In diesem Fall können deshalb, weil im = I·sin(ωtm) und vm = V·sin (ω tm + θ), eine differentielle Näherungsgröße "im - im-1" und eine differenzierte Größe "vm + vm-1" jeweils durch die folgenden Gleichungen (5) und (6) ausgedrückt werden.
im - im-1 = 2I·sin(wT/2)·cos(ωtm - ωT/2) (5)
vm + vm-1 = 2V·cos(ωT/2)·sin(ωtm - ωT/2 + θ) (6)
In der obigen Gleichung ist T eine Abtastperiode, ist ω eine Winkelfrequenz und ist θ eine Spannungs-Voreilphase in bezug auf einen Strom.
Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wird verstanden, daß dann, wenn die Frequenz von derjenigen der Grundwelle abweicht, ein Wert von Lm/L (wahrer Wert) kleiner als 1 wird. Es wird zugelassen, daß dieser Wert bei Werten, die näherungsweise zweimal oder dreimal größer als die Grundwelle sind, wenn der Wert von (ωT/2) weiter auf einem niedrigeren Wert unten gehalten wird (die Abtastperiode reduziert wird), einen Wert in der Nähe von 1 hält. Die Frequenzkennlinie ist dann, wenn die Abtastfrequenz auf einen Wert eingestellt ist, die achtmal größer als die Grundwelle ist, in Fig. 2(b) gezeigt. Das bedeutet, daß von einem qualitativen Gesichtspunkt aus die Beziehung zwischen der differentiellen Näherungsgröße "im - im-1" und die differenzierte Größe "vm + vm-1" ist, wie es durch die folgenden Gleichungen (7) und (8) angezeigt ist. In diesen Gleichungen ist angezeigt, daß ihre Näherungsgenauigkeit verbessert ist.
sin(ωT/2) ωT/2, cos(ωT/2) 1 im - im-1 = 2I·sin(ωT/2)·cos(ωtm - ωT/2) 2I·(ωT/2)·Cos·(ωtm - ωT/2) (7)
vm + vm-1 = 2V·cos(ωT/2)·sin(ωtm - ωT/2 + θ) 2V·sin(ωtm - ωT/2 + θ) (8)
Demgemäß kann dann, wenn veranlaßt wird, daß die Abtastfrequenz hoch wird (die Periode reduziert wird) die Näherungsgenauigkeit einer Differentiation verbessert werden. Jedoch wird der Wert der Gleichung (7) in bezug auf den Amplitudenwert I sehr klein, und ein Rauschfehler 6, der in der Abtastung oder den abgetasteten Daten "im, im-1" enthalten ist, wird effektiv groß. Von einem Gesichtspunkt einer praktischen Anwendung aus ist es sehr schwierig, eine Genauigkeit sicherzustellen.
(im - im-1)/(ω&sub0;T/2) 2I·(ω/ω&sub0;)·cos(ωtm - ωT/2)) + &epsi;/(ω&sub0;T/2) (9)
In der obigen Gleichung ist &epsi; ein Rauschfehler. Dieser Rauschfehler ist weißes Rauschen, etc., das in der analogen Schaltung erzeugt wird, und ein Quantisierungsfehler, etc., der zur Zeit einer Analog-zu-Digital-Umwandlung erzeugt wird.
Wenn die Abtastperiode T = i/4800 sek. und ω&sub0; = 2Π·50 Hz, ist ein Fehler des Anteils "&epsi;/ω&sub0;T/2)" der Gleichung (9), wie es durch die folgende Gleichung (10) gezeigt ist. Der Fehler wird verstärkt, so daß er gleich einem Wert wird, der 30 mal größer als der ursprüngliche Wert ist.
&epsi;/(ω&sub3;T/2) = 96&epsi;/Π 30,557&epsi; (10)

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung ist angesichts der oben angegebenen Umstände gemacht worden, und ihre Aufgabe besteht im Schaffen eines Schutzrelaissystems, in welchem eine Fehlerverstärkung durch eine differentielle Näherung unterdrückt wird, so daß die Charakteristik bzw. Kennlinie resultiert, daß Lm/L (wahrer Wert) in einem breiten Frequenzband uneingeschränkt gleich 1 ist, und frei von einem Einfluß von harmonischen Komponenten, die in einer Fehlerspannung/einem Fehlerstrom des Leistungssystems erzeugt werden.
Zum Erreichen der oben angegebenen Aufgabe ist diese Erfindung auf ein Schutzrelaissystem gerichtet, das zum Erfassen auf eine zeitlich serielle Weise, d.h. durch ein sequentielles Abtasten, einer ersten elektrischen Variablen und einer zweiten elektrischen Variablen des Leistungssystems geeignet ist, auf der Basis von Änderungen in bezug auf die jeweiligen elektrischen Variablen zu unterscheiden, ob ein Fehler innerhalb eines vorbestimmten Bereichs existiert oder nicht, dadurch gekennzeichnet, daß das System folgendes aufweist: eine digitale Filtereinrichtung mit einem Differenzfilter zum Ausgeben erster Differenzdaten für eine elektrische Variable, die die Differenz zwischen zwei Abtastdaten der ersten elektrischen Variablen anzeigen, und zweiter Differenzdaten für eine elektrische Variable, die die Differenz zwischen zwei Abtastdaten der zweiten elektrischen Variablen anzeigen, und einem Additionsfilter zum Ausgeben erster und zweiter Additionsdaten für elektrische Variable, die Daten anzeigen, die jeweils orthogonal zu den ersten und zweiten Differenzdaten für elektrische Variable sind, in Ausdrücken eines Vektors; und eine Relais-Steuereinrichtung zum Berechnen wenigstens einer gesteuerten Variablen auf der Basis der ersten und zweiten Differenzdaten für elektrische Variable zu einer bestimmten Abtastzeit, der ersten und zweiten Additionsdaten für elektrische Variable zu einer bestimmten Abtastzeit, der ersten und zweiten Differenzdaten für elektrische Variable zu einer anderen Abtastzeit und der ersten und zweiten Additionsdaten für elektrische Variable zur anderen Abtastzeit, um auf der Basis der gesteuerten Variable zu beurteilen, ob ein Fehler innerhalb des vorbestimmten Bereichs existiert oder nicht.
Beim oben angegebenen Schutzrelaissystem kann das Differenzfilter ein Filter sein, das eine Übertragungsfunktion Z-k - Z-q hat, wobei Z der Z- Transformationsoperator ist und k < q gilt, und Spannungsdaten vjm und Stromdaten ijm als die ersten und zweiten Differenzdaten für elektrische Variable zu der bestimmten Abtastzeit tm ausgibt, und Spannungsdaten vjm-p und Stromdaten ijm-p zur anderen Abtastzeit tm-p, und kann das Additionsfilter ein Filter sein, das eine Übertragungsfunktion (1 + Z&supmin;¹ + Z&supmin;² + ... + Z-n)(1 + Z&supmin;¹) hat, wobei n + 1 = k + q, und Spannungsdaten vsm und Stromdaten ism als die ersten und zweiten Additionsdaten für elektrische Variable zu der bestimmten Abtastzeit tm ausgibt, und Spannungsdaten vsm-p und Stromdaten ism-p zu der anderen Abtastzeit tm-p.
Weiterhin kann beim oben angegebenen Schutzrelaissystem die Relais-Steuereinrichtung folgendes aufweisen: eine Berechnungseinrichtung für eine gesteuerte Variable zum Berechnen von wenigstens einer gesteuerten Relais-Variablen einschließlich wenigstens einem von einem Reaktanzwert, einem Ohmwert und einer Operations/Unterdrückungs-Größe auf der Basis der Spannungsdaten vjm und vmj-p, und der Stromdaten ihm und ijm-p, die durch das Differenzfilter der digitalen Filtereinrichtung ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm und vsm-p und der Stromdaten ism und ism-p, die durch das Additionsfilter ausgegeben werden; und eine Operations- Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen, ob der Wert der durch die Berechnungseinrichtung für gesteuerte Variable berechneten gesteuerten Relais-Variablen eine vorbestimmte Beziehung in bezug auf wenigstens einen vorbestimmten Einstellwert hat oder nicht. Diese Komponenten sind ein Teil der Grundkonfiguration des Schutzrelaissystems dieser Erfindung.
Gemäß dem Schutzrelaissystem gemäß einem ersten Aspekt dieser Erfindung in der oben angegebenen Grundkonfiguration ist die Berechnungseinrichtung für gesteuerte Variable durch eine Reaktanzwert-Berechnungseinrichtung zum Bestimmen eines Reaktanzwerts Xm durch die folgende Gleichung (A) auf der Basis der Stromdaten ihm und ijm-p, die durch das Differenzfilter ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm und vsm-p und der Stromdaten ism und ism-p, die durch das Additionsfilter ausgegeben werden, gebildet.
Darüber hinaus beurteilt die Operations- Beurteilungseinrichtung die Diskriminante Xm ≤ Xs aus dem Reaktanzwert Xm, der durch die Reaktanz- Berechnungseinrichtung bestimmt wird, und dem Einstellwert Xs.
Gemäß dem Schutzrelaissystem gemäß einem zweiten Aspekt dieser Erfindung in der oben angegebenen Konfiguration ist die Berechnungseinrichtung für gesteuerte Variable durch eine Operations/Unterdrückungs-Größen-Berechnungseinrichtung zum Berechnen von Operations/Unterdrückungs-Größen am und bm entsprechend einem Reaktanzwert durch die folgende Gleichung (B) auf der Basis der Stromdaten ijm und ijm-p, die durch das Differenzfilter ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm und vsm-p und der Stromdaten ism und ism-p, die durch das Additionsfilter ausgegeben werden, gebildet:
am = -vsm·ism-p + ism·vsm-p
bm = -jjm·ism-p + ijm-p·ism (B)
Darüber hinaus beurteilt die Operations- Beurteilungseinrichtung die Diskriminante bm·Xs - am ≥ K0 aus den Operations/Unterdrückungs-Größen am und bm, die durch die Operations/Unterdrückungs-Größen-Berechnungseinrichtung bestimmt werden, und dem Einstellwert Xs und der Konstanten K0.
Gemäß dem Schutzrelaissystem gemäß einem dritten Aspekt dieser Erfindung in der oben angegebenen Grundkonfiguration ist die Berechnungseinrichtung für gesteuerte Variable durch eine Ohmwert-Berechnungseinrichtung zum Bestimmen eines Ohmwerts Rm durch die folgende Gleichung (C) auf der Basis der Stromdaten ijm und ijm-p, die durch das Differenzfilter ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm und vsm-p und der Stromdaten ism und ism-p, die durch das Additionsfilter ausgegeben werden, gebildet:
Darüber hinaus beurteilt die Operations- Beurteilungseinrichtung die Diskriminante Rm ≤ Rs aus einem Ohmwert Rm, der durch die Ohmwert-Berechnungseinrichtung bestimmt wird, und dem Einstellwert Rs.
Gemäß dem Schutzrelaissystem gemäß einem vierten Aspekt dieser Erfindung in der Grundkonfiguration ist die Berechnungseinrichtung für gesteuerte Variable durch eine Operations/Unterdrückungs-Größen-Berechnungseinrichtung zum Bestimmen von Größen entsprechend einem Ohmwert durch die folgende Gleichung (D) auf der Basis der Stromdaten ijm und ijm-p, die durch das Differenzfilter ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm und vsm-p und der Stromdaten ism und ism- p, die durch das Additionsfilter ausgegeben werden, gebildet:
cm = -ijm·vsm-p + vsm·ijm-p
bm = -ijm·ism-p + ijm-p·ism (D)
Darüber hinaus beurteilt die Operations- Beurteilungseinrichtung eine Diskriminante bm·Rs-cm ≤ K1 aus den Operations/Unterdrückungs-Größen cm und bm, die durch die Operations/Unterdrückungs-Größen-Berechnungseinrichtung bestimmt sind, und einem Einstellwert Rs und einer Konstanten K1.
Gemäß dem Schutzrelaissystem gemäß einem fünften Aspekt dieser Erfindung in der oben angegebenen Konfiguration ist die Berechnungseinrichtung für gesteuerte Variable durch eine Reaktanzwert-Berechnungseinrichtung zum Bestimmen eines Reaktanzwerts Xm durch die folgende Gleichung (A) auf der Basis der Stromdaten ijm und ijm-p, die durch das Differenzfilter ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm und vsmp und der Stromdaten ism und ism-p, die durch das Additionsfilter ausgegeben werden, gebildet:
und eine Ohmwert-Berechnungseinrichtung zum Bestimmen eines Ohmwerts Km durch die folgende Gleichung (C) auf der Basis der Stromdaten ihm und ijm-p, die durch das Differenzfilter ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm und vsmp und der Stromdaten ism und ism-p, die durch das Additionsfilter ausgegeben werden:
Darüber hinaus unterscheidet die Operations- Beurteilungseinrichtung die folgende Diskriminante (E) auf der Basis des durch die Reaktanzwert-Berechnungseinrichtung bestimmten Reaktanzwert Rm und des durch die Ohmwert- Berechnungseinrichtung bestimmten Ohmwerts Rm:
(Rm - R&sub0;)·(Rm - RF) + (Xm - X&sub0;)·(Xm - X&sub0;)·(Xm - XF) ≤ 0 (E)
wobei R&sub0; eine ohmsche Komponente ist, die den Wert auf der Seite nahe dem Offset mho einstellt,
X&sub0; eine Reaktanzkomponente ist, die den Wert auf der Seite nahe dem Offset mho einstellt,
RF eine ohmsche Komponente ist, die den Wert auf der Seite entfernt vom Offset mho einstellt, und
XF eine Reaktanzkomponente ist, die den Wert auf der Seite entfernt vom Offset mho einstellt.
Gemäß dem Schutzrelaissystem gemäß einem sechsten Aspekt dieser Erfindung in der oben angegebenen Grundkonfiguration ist die Berechnungseinrichtung für gesteuerte Variable durch eine Polaritätsspannungs-Vorbereitungseinrichtung zum Vorbereiten einer Polaritätsspannung vpjm mit einer vorbestimmten Beziehung in bezug auf die Spannungsdaten vjm und/oder vsm auf der Basis der Spannungsdaten vjm, die durch das Differenzfilter ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm, die durch das Additionsfilter ausgegeben werden, gebildet, und die Operations-Beurteilungseinrichtung beurteilt auf der Basis der Spannungsdaten vjm und der Stromdaten ijm, die durch das Differenzfilter ausgegeben werden, der Spannungsdaten vsm und der Stromdaten ism, die durch das Additionsfilter ausgegeben werden, einer Polaritätsspannung vpjm, die durch die Polaritätsspannungs- Vorbereitungseinrichtung ausgegeben wird, und von Einstellwerten Rs und Xs, ob die folgende Diskriminante gilt oder nicht:
vpjm-p·{(Rs·ism + Xs·ijm) - vsm} -vpjm·{(Rs·ism-p + Xs·ijm-p) - vsm-p} ≥ K2 (F)
Gemäß dem Schutzrelaissystem gemäß einem siebten Aspekt dieser Erfindung beim oben angegebenen sechsten Aspekt synthetisiert die Polaritätsspannungs- Vorbereitungseinrichtung eine Spannungsorthogonale in einer Grundwelle in bezug auf eine Ausgabe vsm des Additionsfilters in Ausdrücken eines Vektors, um sie als die Polaritätsspannung vpjm zur Operations-Beurteilungseinrichtung auszugeben.
Gemäß dem Schutzrelaissystem gemäß einem achten Aspekt dieser Erfindung beim oben angegebenen sechsten Aspekt gibt die Polaritätsspannungs-Vorbereitungseinrichtung eine Spannung gegenüber Spannungsdaten vjm, die durch das Differenzfilter zur Abtastzeit tm ausgegeben werden, um eine vorbestimmte Zeit früher zur Operations-Beurteilungseinrichtung als die Polaritätsspannung vpjm aus.
Gemäß dem Schutzrelaissystem gemäß einem neunten Aspekt dieser Erfindung beim oben angegebenen sechsten Aspekt synthetisiert die Polaritätsspannungs- Vorbereitungseinrichtung eine Spannung mit positiver Phase aus einer Ausgabe vjm des Differenzfilters und einer Ausgabe vsm des Additionsfilters mit der Dreiphasenspannung des Leistungssystems zur Abtastzeit tm, die als Referenz verwendet wird, um sie als die Polaritätsspannung vpjn, zur Operations-Bestimmungseinrichtung auszugeben.
Gemäß dem Schutzrelaissystem gemäß einem zehnten Aspekt dieser Erfindung in der oben angegebenen Grundkonfiguration ist die Berechnungseinrichtung für gesteuerte Variable zusammengesetzt aus einer Ladestrom-Kompensationeinrichtung zum Bestimmen einer elektrischen Variable ism - Cs·vjm auf der Basis der Spannungsdaten vjm, die durch das Differenzfilter für Abtastzeit tm ausgegeben werden, der Stromdaten ism, die durch das Additionsfilter zur Abtastzeit tm ausgegeben werden, und eines Einstellwerts Cs; und einer Sende/Empfangs-Einrichtung, die zum Senden der elektrischen Variable ism - Cs·vjm, die durch die Ladestrom- Kompensationseinrichtung zu einer elektrischen Zielortstation geliefert wird, und zum Empfangen einer entsprechenden elektrischen Variablen (ism - Cs·vjm) B von einem anderen Schutzrelaissystem, das in der elektrischen Zielortstation eingebaut ist, geeignet ist, und die Operations- Beurteilungseinrichtung beurteilt auf der Basis der elektrischen Variablen ism - Cs·vjm, die durch die Ladestrom- Kompensationseinrichtung geliefert wird, und der entsprechenden elektrischen Variable (ism - Cs·vjm) B, die durch die Sende/Empfangs-Einrichtung geliefert wird, ob die folgende Diskriminante (G) gilt oder nicht:
(ism - Cs·vjm) + (ism - Cs·vjm)B ≥ ka·{ ism - Cs·vjm + (ism - Cs·vjm)B } + kb (G)
wobei am eine Größe ist, die proportional zum Amplitudenwert einer elektrischen Wechselstromvariablen zur Zelt tm ist,
ka eine absolute Zahl ist, die Nr. Verhältnisunterdrückungsziffern darstellt, und
kb ein minimal empfindlicher Strom ist.
Nachfolgend wird die Grundoperation des wie oben aufgebauten Schutzrelaissystems beschrieben werden.
Wenn Abtastdaten eines Stroms i = I·sin(ωt) zur digitalen Filtereinrichtung eingegeben werden, wird eine wie nachfolgend beschriebene Verarbeitung ausgeführt.
Anfangs wird durch Zulassen, daß solche Abtastdaten durch das digitale Filter der ersten Stufe (1 + Z&supmin;¹ + Z&supmin;² + ... + Z-n), durchgelassen werden, ein Strom i'sm zum Zeitpunkt tm erhalten.
i'sm = I·(sin(ωtm) + sin(ωtm - ωT) + sin(ωtm - 2ωT) ... + sin(ωtm - nωT)) = I·(sin((n + 1)ωT/2/sin(ωT/2)) · sin(ωtm- nωT/) (12)
Weiterhin ist durch Zulassen, daß solche Abtastdaten durch ein digitales Filter einer nachfolgenden Stufe (1 + Z&supmin;¹) durchgelassen werden, ein Strom i'sm zum Zeitpunkt tm, wie es durch die folgende Gleichung gezeigt ist.
ism = i'sm + ism-1 = I·(sin((n + 1)ωT/2)/sin(ωT/2)) · sin(ωtm - nωT/2) + sin(ωtm - ωT - nωT/2)) = 2I·(sin((n + 1)2ωT/2)tan(ωT/2)) · sin(ωtm - (n + 1)ωT/2)) (13)
Ebenso kann in bezug auf die Spannung auf gleiche Weise eine Erweiterung durchgeführt werden. Wenn der Strom i = I· sin(ωt) Veranlaßt wird, durch das Differenzfilter durchgelassen zu werden, ist ein Strom ijm zum Zeitpunkt tm, wie es durch die folgende Gleichung (14) gezeigt ist.
ijm = I·(sin(ωtm - kωT) - sin(ωtm - qωT)) = 2I·sin((q - k)ωT/2)·cos(ωtm - (k + q)ωT/2) (14)
Ebenso kann in bezug auf die Spannung auf gleiche Weise eine Erweiterung durchgeführt werden. In diesem Fall gilt dann, wenn die Gleichungen (12) und (13) die Beziehung haben, daß sie in Ausdrücken eines Vektors orthogonal zueinander sind,
k + q = n + 1.
Darüber hinaus kann dann, wenn ein Wert nahe 1 in der Grundwelle ausgewählt wird, so daß eine Größe, die Größen bzw. Amplituden der rechten Seite der Gleichung (14) bestimmt, nicht sin((q - k)ωT/2) < < 1 wird, ein Aussehen der Frequenzkennlinie in dem Zustand sichergestellt werden, bei welchem ein Rauschfehler nicht verstärkt wird. Laßt uns beispielsweise den Fall betrachten, in welchem k = 0 und q = n + 1. Zu dieser Zeit wird die Gleichung (14) wie folgt ausgedrückt.
Ijm = 2I·sin((n + 1)ωT/2)·cos(ωtm - (n + 1)ωT/2) (15)
Weiterhin ergibt ein Einsetzen der Beziehung der Gleichung (15) und der Gleichung (13) in die Gleichung die folgende Gleichung.
Demgemäß kann dann, wenn n veranlaßt wird, ein ausreichend größerer Wert zu sein, ein Einfluß eines Rauschfehlers auf die Stromdaten der Gleichung (15) verringert werden, und das Aussehen der Frequenzkennlinie in bezug auf die Grundwelle von Xm kann die Kennlinie bzw. Charakteristik der Fig. 2 erfüllen. Xm/X (Wert in Ausdrücken der Grundwelle) = tan(ω&sub0;T /2)/tan(ωt/2).
Wie es oben beschrieben ist, werden gemäß dieser Erfindung selbst dann, wenn harmonische Komponenten einem Fehlerstrom/einer Fehlerspannung überlagert werden, der/die zu Zeiten eines Fehlers des Leistungssystems erzeugt wird, Eingangsdaten veranlaßt, durch vorbestimmte digitale Filter geführt zu werden, deren Kennlinien in Ausdrücken eines Vektors in einem breiten Frequenzband orthogonal zueinander sind, um es dadurch möglich zu machen, eine vorbestimmte Differentialgleichung mit hoher Genauigkeit näherungsweise zu lösen. Somit kann ein Schutzrelaissystem mit hoher Genauigkeit realisiert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den beigefügten Zeichnungen gilt folgendes:
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das ein Leistungssystem zeigt, auf welches ein Schutzrelaissystem gemäß dieser Erfindung angewendet ist,
Fig. 2 ist ein Kennliniendiagramm, das ein Beispiel einer Frequenzkennlinie eines gemessenen Werts einer Reaktanz zum Erklären einer Schutzoperation im Schutzrelaissystem gemäß dieser Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die Grundkonfiguration des Schutzrelaissystems gemäß dieser Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel (einem ersten Aspekt) dieser Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel (einem zweiten Aspekt) dieser Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist ein Kennliniendiagramm, das eine Reaktanzkennlinie über der Impedanzebene im Schutzrelaissystem gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel (dem dritten Aspekt) dieser Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystem gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel (dem vierten Aspekt) dieser Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist ein Kennliniendiagramm, das eine Ohm-Kennlinie über der Impedanzebene im Schutzrelaissystem gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystems gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel (einem fünften Aspekt) dieser Erfindung zeigt;
Fig. 11 ist ein Kennliniendiagramm, das eine Offset-mho- Kennlinie über der Impedanzebene im Schutzrelaissystem gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, das das Schutzrelaissystem gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel (dem siebten Aspekt) dieser Erfindung zeigt;
Fig. 13 ist ein Kennliniendiagramm, das die Beziehung zwischen den Winkeln maximaler Empfindlichkeit und einer Einstellimpedanz der mho-Kennlinie im Schutzrelaissystem gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
Fig. 14 ist ein Kennliniendiagramm, das eine mho-Kennlinie zeigt, bei welcher die in Fig. 13 gezeigte Beziehung durch eine Stromreferenz dargestellt ist.
Fig. 15 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystems gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel (einem achten Aspekt) dieser Erfindung zeigt;
Fig. 16 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystems gemäß einem achten Ausführungsbeispiel (einem neunten Aspekt) dieser Erfindung zeigt;
Fig. 17 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystems gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel (einem zehnten Aspekt) dieser Erfindung zeigt; und
Fig. 18 ist ein Schaltungsdiagramm einer Leistungsübertragungsleitung zum Erklären einer Übertragungsgleichung in bezug auf eine Ladestromkompensation im in Fig. 17 gezeigten Schutzrelaissystem.

BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

Nun werden bevorzugte Ausführungsbeispiele eines Schutzrelaissystems gemäß dieser Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
Vor einer Beschreibung der Ausführungsbeispiele des Schutzrelaissystems gemäß dieser Erfindung wird nun das Grundkonzept dieser Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben werden.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die Gesamtheit eines im Schutzrelaissystem vorgesehenen Leistungssystems zeigt. In Fig. 3 ist das Schutzrelaissystem 1 mit einer Übertragungsleitung 2 verbunden, die eine Wechselleistungsversorgung 3, einen Potentialtransformator (PT) 4 und einen Stromtransformator (CT) 5 aufweist. Der Potentialtransformator 4 ist ein Spannungstransformator, der zum Messen hoher Spannung verwendet wird, um eine Spannung an einer bestimmten Stelle der Übertragungsleitung 2 zu messen. Der Stromtransformator 5 ist ein Instrumententransformator, um einen Strom bei einer bestimmten Stelle der Übertragungsleitung 2 zu messen. Die Spannung und der Strom sind die oben beschriebenen ersten und zweiten elektrischen Variablen.
Das Schutzrelaissystem 1 weist eine analoge Verarbeitungseinrichtung 10 zum Verarbeiten analoger Daten auf, die sich auf einen Strom und eine Spannung beziehen, die an mehreren Abtaststellen kontinuierlich auf eine zeitserielle Weise gemessen werden, und eine digitale Schutzrelaiseinrichtung 15 zum Ausführen einer Schutzrelaisoperation auf der Basis digitaler Daten, die durch Zulassen, daß die analogen Daten sich einer Analog- Digital-Umwandlung unterziehen, erhalten werden.
Die analoge Verarbeitungseinrichtung 10 weist eine Abtast- und Halteschaltung für Spannung 11 auf, um bei jeder vorbestimmten Abtastzeit eine Spannung bei einer bestimmten Stelle der Übertragungsleitung 2 zu erfassen, welche Spannung durch den Potentialtransformator 4 gemessen wird, eine Abtast- und Halteschaltung für Strom 12, um bei jeder Abtastzeit einen Strom an einer bestimmten Stelle der Übertragungsleitung 2 zu erfassen, welcher Strom durch den Stromtransformator 5 gemessen wird, einen Multiplexer 13 zum Multiplexen oder zum Auswählen von Spannungsdaten und Stromdaten einer zeitlichen Reihenfolge, die jeweils von der Abtast- und Halteschaltung für Spannung 11 und der Abtast- und Halteschaltung für Strom 12 ausgegeben werden, um sie auszugeben, und einen Analog-zu-Digital-Wandler 14 zum Umwandeln von vom Multiplexer 13 gelieferten Spannungsdaten und Stromdaten aus einem analogen Signal zu einem digitalen Signal, um es zum digitalen Schutzrelaissystem 15 zu liefern.
Das digitale Schutzrelaissystem 15 weist einen Speicher 16 zum temporären Speichern jeweiliger digitaler Daten auf, die sich auf eine Spannung und einen Strom beziehen, die bzw. der vom Analog/Digital-Wandler 14 der analogen Verarbeitungseinrichtung 10 geliefert wird, eine digitale Filtereinrichtung 20 zum Zulassen, daß digitale Spannungs- und Stromdaten als erste und zweite elektrische Variablen vom Speicher 16 geliefert bzw. ausgegeben werden, um sich jeweils einer Filterung (Verarbeitung) zu unterziehen, um eine Ausgabe zu erhalten, die für eine Steuerung nötig ist, und eine Relais-Steuereinrichtung 25 zum Bestimmen einer gesteuerten Variablen der Relais-Operation auf der Basis mehrerer Ausgaben von der digitalen Filtereinrichtung 20.
Die digitale Filtereinrichtung 20 weist ein Differenzfilter 21 zum Ausgeben elektrischer Variablendaten einer ersten Differenz, welches eine Differenz zwischen wenigstens zwei Abtastdaten mehrerer Abtastdaten in bezug auf eine Spannung ist, als die erste elektrische Variable und elektrische Variablendaten einer zweiten Differenz, welches eine Differenz zwischen wenigstens zwei Abtastdaten mehrerer Daten ist, als die zweite elektrische Variable zu mehreren Abtastzeiten der zeitlichen Reihenfolge auf, und ein Additionsfilter 22 zum Ausgeben erster und zweiter additiver elektrischer Variablendaten, die Daten sind, die in Ausdrücken eines Vektors jeweils orthogonal zu den elektrischen Variablendaten der ersten und zweiten Differenz sind. In einem mehr praktischen Sinn ist das Differenzfilter 21 ein Filter, in welchem eine Übertragungsfunktion "Z-k - Z&supmin; q" (Z ist ein Z-Transformationsoperator und k < q) zum Ausgeben von Spannungsdaten vjm und Stromdaten ijm verwendet wird, die als die elektrischen Variablendaten der ersten und zweiten Differenz bei einer bestimmten Abtastzeit tm dienen, und von Spannungsdaten vjm-p und Stromdaten ijm-p zu irgendeiner anderen Abtastzeit tm-p. Darüber hinaus ist das Additionsfilter 22 ein Filter, in welchem eine Übertragungsfunktion "(1 + Z&supmin;¹ + Z&supmin;² + ... + Z-n)(1 + Z&supmin;¹)" ("n + 1 = k + q") zum Ausgeben von Spannungsdaten vsm und Stromdaten ism verwendet wird, die als die ersten und zweiten additiven elektrischen Variablendaten bei der bestimmten Abtastzeit tm verwendet werden, und von Spannungsdaten vsm-p und von Stromdaten ism-p beim anderen Abtastzeitpunkt tmp.
Weiterhin weist die Relais-Steuereinrichtung 25 eine Berechnungseinrichtung 30 für gesteuerte Variable zum Berechnen einer gesteuerten Relais-Variablen einschließlich wenigstens einem Reaktanzwert, einem Ohmwert, einer Operations/Unterdrückungs-Größe auf der Basis der Spannungsdaten vim und vjm-p und der Stromdaten ihm und ijm-p, die Ausgaben des Differenzfilters der digitalen Filtereinrichtung sind, und der Spannungsdaten vsm und vsm-p und der Stromdaten ism und ism-p, die Ausgaben des Additionsfilters sind, auf, und eine Operations- Beurteilungseinrichtung 32 zum Beurteilen, ob der Wert der durch die Berechnungseinrichtung für gesteuerte Variable berechneten gesteuerten Relais-Variablen eine vorbestimmte Beziehung in bezug auf einen vorbestimmten Einstellwert und eine Konstante hat. Durch eine solche Konfiguration berechnet die Relais-Steuereinrichtung eine gesteuerte Variable der Relais-Operation im Leistungssystem auf der Basis der elektrischen Variablendaten der ersten und zweiten Differenz bei einer bestimmten Abtastzeit, erste und zweite additive elektrische Variablendaten bei der bestimmten Abtastzeit, elektrische Variablendaten der ersten und zweiten Differenz bei irgendeiner anderen Abtastzeit und erste und zweite additive elektrische Variablendaten bei der anderen Abtastzeit, um auf der Basis der gesteuerten Variablen die Operation diesbezüglich zu beurteilen, ob ein Schutz des Leistungssystems ausgeführt werden sollte oder nicht, um es dadurch möglich zu machen, die Relais-Operation des Leistungssystems zu steuern.
Der Gehalt dieser Erfindung besteht darin, daß eine digitale Filtereinrichtung verwendet wird, die ein Differenzfilter 21 unter Verwendung der Übertragungsfunktion "(Z-k - Z-q)" aufweist, und ein Additionsfilter 22, das arbeitet, während es mit der Operationsaktion des Differenzfilters 21 korreliert, und das die Übertragungsfunktion "(1 + Z&supmin;¹ + Z&supmin;² + ... + Z-n)(1 + Z&supmin;¹)" verwendet. Die ersten bis neunten Ausführungsbeispiele (ersten bis zehnten Aspekte) sind dadurch gekennzeichnet, daß die Arten von gesteuerten Variablen, die durch Verwenden jeweiliger Ausgaben der Filter 21, 22 berechnet werden, die die digitale Filtereinrichtung bilden, jeweils auf verschiedene Arten unterschiedlich sind.
Nun wird eine detaillierte Erklärung in Zusammenhang mit einer digitalen Schutzrelaiseinrichtung durch unterschiedliche Konfigurationen unter Verwendung unterschiedlicher Arten gesteuerter Variablen, z.B. eines Reaktanzwerts, eines Ohm-Werts, jeweiliger Operations/Unterdrückungs-Größen, einer Polaritätsspannung und einer Ladestrom-Kompensationsgröße, etc., angegeben.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels zum Erklären des Schutzrelaissystems gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung. Diese Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine derartige Maßnahme vorgenommen ist, daß selbst dann, wenn die Abtastperiode reduziert ist, ein in Daten einer unterschiedlichen Menge enthaltener Rauschfehler nicht verstärkt wird, um es dadurch möglich zu machen, eine Aussehen der Frequenzkennlinie sicherzustellen, das durch die Gleichung (14) angezeigt ist. In Fig. 4 bezeichnet ein Bezugszeichen 21 ein digitales Differenzfilter zum Extrahieren vorbestimmter Frequenzkomponenten einer Spannung und eines Stroms eines Leistungssystems (nicht gezeigt), das Gegenstand für einen Schutz ist, und bezeichnet ein Bezugszeichen 22 ein digitales Additionsfilter zum Extrahieren einer Spannung und eines Stroms orthogonal zu Ausgangsdaten des Differenzfilters 21 in Ausdrücken eines Vektors auch in bezug auf alle Frequenzkomponenten. Darüber hinaus bezeichnet ein Bezugszeichen 31 eine Reaktanzwert- Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Reaktanz und bezeichnet ein Bezugszeichen 41 eine Operations- Beurteilungseinrichtung zur Beurteilung einer Operation.
Abtastwerte vm, im zur Zeit tm für eine Spannung v und einen Strom i des Leistungssystems werden zum Additionsfilter 22 der Fig. 4 eingegeben, um zuzulassen, daß sie durch ein Filter mit einer Übertragungsfunktion (1 + Z&supmin;¹ + Z&supmin;² + ... + Z-n)(1 + Z&supmin;¹) (Z zeigt einen Z-Transformationsoperator an) geführt werden, um dadurch eine Spannung vsm und einen Strom ism zu erhalten. Weiterhin werden die Abtastwerte vm, im zum Differenzfilter 21 eingegeben, um zuzulassen, daß sie durch ein Filter mit einer Übertragungsfunktion (Z-k - Z-q)(k + q = n + 1; k < q) geführt werden, um dadurch eine Spannung vjm und einen Strom ihm zu erhalten.
Die Reaktanzwert-Berechnungseinrichtung 31 berechnet einen Reaktanzwert Xm auf der Basis der folgenden Gleichung (11) aus der Spannung vsm und dem Strom ism, die beim Additionsfilter 22 erhalten werden, und der Spannung vjm und dem Strom ijm, die beim Differenzfilter erhalten werden, und zwar zur Zeit tm, und einer Spannung vsm-p und einem Strom ism- p, die aus dem Additionsfilter 22 erhalten werden, und einer Spannung vjm-p und einem Strom ijm-p, die aus dem Differenzfilter 21 erhalten werden, und zwar zur Zeit tm-p. Die Operations-Beurteilungseinrichtung 41 beurteilt aus dem bei der Reaktanzwert-Berechnungseinrichtung 31 erhaltenen Reaktanzwert Xm und einem Einstellwert Xs, ob Xm ≤ Xs gilt oder nicht, um eine Beurteilung einer Operation durchzuführen, so daß dann, wenn die obige Beziehung gilt, das Schutzrelais im Betriebszustand ist, während dann, wenn sie nicht gilt, das Relais nicht im Betriebszustand ist.
Funktionen jeweiliger digitaler Filter werden unter Verwendung eines Z-Transformationsoperators auf eine Weise dargestellt, die fest durch die folgende Gleichung angezeigt ist. Es ist anzumerken, daß deshalb, weil eine orthogonale Beziehung in der Offenbarung der Erfindung detailliert beschrieben ist, ihre Erklärung hier weggelassen ist (es gilt die Beziehung, daß das Additionsfilter 22 in bezug auf das Differenzfilter 21 um 90 Grad nacheilt).
(1 + Z&supmin;¹ + Z&supmin;² + ... + Z-n)(1 + Z&supmin;¹)
(Z-k - Z-q) (In diesem Fall gilt: k + q = n + 1)
Weiterhin kann in dem Fall, in welchem eine Einstellung so durchgeführt wird, daß beim Differenzfilter 21 k = 0, q = n + 1 gilt, die Übertragungsfunktion des Additionsfilters 22 veranlaßt werden, (1 + Z&supmin;¹ + Z&supmin;² + ... + Z-n)(1 - Z&supmin;¹), (= 1 - Z-n-1) zu sein. Darüber hinaus ist es offensichtlich, daß diese Konfiguration und die Konfiguration des Additionsfilters 22 durch eine Teilkonfiguration realisiert werden kann, die aus drei digitalen Filtern besteht. Das bedeutet, daß eine Eingangsspannung und ein Eingangsstrom veranlaßt werden, zuerst durch das erste Filter der folgenden Gleichung geführt zu werden, um seine Ausgabe zu zwei Filtern, d.h. einem zweiten Filter und einem dritten Filter, einzugeben, um es dadurch möglich zu machen, eine Ausgabe zu erhalten, die äquivalent zum Differenzfilter und zum Additionsfilter 22 ist.
Erstes Filter: (1 + Z&supmin;¹ + Z&supmin;² + ... + Z-n)
Zweites Filter: (1 + Z&supmin;¹)
Drittes Filter: (1 - Z&supmin;¹)
Die Reaktanzwert-Berechnungseinrichtung 31 der Fig. 4 ist eine Einrichtung zum Berechnen eines Reaktanzwerts von der Schutzrelais-Einbaustelle bis zur Fehlerstelle der Übertragungsleitung der Fig. 1 durch die Gleichung (11). Wenn eine Eingangsspannung und ein Eingangsstrom des Differenzfilters 21 und des Additionsfilters 22 als i = I· sin(ωt), v = V·sin (ωt + θ) ausgedrückt werden, kann die Gleichung (11) durch die Gleichung (16) ausgedrückt werden.
Die Operations-Beurteilungseinrichtung 41 führt eine Korrektur durch, wie es durch Xm ≤ Xs/tan (ω&sub0;·T/2) durch das bei der Reaktanzwert-Berechnungseinrichtung 31 berechnete Xm, den Einstellwert Xs und die konstante tan (ω&sub0;T/2) bei der im voraus bestimmten Grundwelle angezeigt ist, um zu beurteilen, ob das Schutzrelais arbeitet oder nicht. Es ist anzumerken, daß in der Beschreibung des Gehalts dieser Erfindung eine Beschreibung mehrerer Sammeloperationen der Operationsbeurteilungen hier weggelassen ist.
Nun wird das Schutzrelaissystem des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechend dem zweiten Aspekt beschrieben werden.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist anstelle der Reaktanzwert-Berechnungseinrichtung 31 der Fig. 4 eine Reaktanzwert-Operations/Unterdrückungs-Größen- Berechnungseinrichtung 32 zum Berechnen der folgenden Gleichung (17) angewendet.
am = -vsm·ism-p + ism·vsm-p
bm = -ijm·ism-p + ism-p·ism (17)
Wenn eine Stromeingabe und eine Spannungseingabe des digitalen Filters 20, das aus dem Differenzfilter 21 und dem Additionsfilter 22 der Fig. 4 besteht, jeweils als i = I· sin(ωt), v = V·sin(ωt + θ) ausgedrückt werden, wird die obige Gleichung durch die folgende Gleichung (18) dargestellt.
am = 4·I·v·{(sin((n + 1)ωT/2)) /tan(ωT/2)}²·sin(θ)·sin(pωT)
bm = 4·I²·{sin((n + 1)ωT/2)}² /tan(ωt/2)·sin(pωT) (18)
Die Operations-Beurteilungseinrichtung 42 ist von einer Struktur zum Durchführen einer Korrektur eines Reaktanzeinstellwerts Xs so daß "Xs ← Xs/tan(ω&sub0;T/2)" gilt, um eine Beurteilung einer Operation auf der Basis einer Diskriminante auszuführen, die als "bm·Xs - am ≥ K0" (K0 ist eine Empfindlichkeitskonstante) gilt. Das Schutzrelais des zweiten Ausführungsbeispiels ist ein Schutzrelais mit einer Reaktanzkennlinie, die gleich der Fig. 4 ist, und unterscheidet sich von dem beim ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 4 offenbarten System nur in bezug auf die Technik zur Realisierung. Das Reaktanzkennliniendiagramm ist in Fig. 6 gezeigt.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystems gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechend dem dritten Aspekt zeigt.
Beim dritten Ausführungsbeispiel wird eine Ohmwert- Berechnungseinrichtung 33 zum Berechnen der Gleichung (c) als die Berechnungseinrichtung 30 für gesteuerte Variable angewendet.
Gemäß dieser Gleichung wird dann, wenn Strom- und Spannungseingaben des digitalen Filters 20, das aus dem Differenzfilter 12 und dem Additionsfilter 22 der Fig. 4 besteht, jeweils als i = I·sin(ωt) und v = V·sin (ωt + θ) ausgedrückt werden, -ihm·vsm-p + vsm·ijm-p = 4·I.·V· {sin((n + 1)ωT/2)}²/tan(ωT/2)·cos(θ)·sin·(PωT). Weiterhin wird aus der Beziehung der Gleichung (18) die folgende Gleichung erhalten:
Rm = (I/V)cos(θ) (19)
Die Operations-Beurteilungseinrichtung 43 ist von einer Struktur zum Beurteilen der Beziehung in bezug auf eine Größe bzw. Amplitude zwischen dem durch die Gleichung (19) berechneten Ohmwert und dem Einstellwert Rs, um zu beurteilen, daß das Schutzrelais arbeitet, wenn "Rm ≤ Rs" gilt.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystems gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel entsprechend dem vierten Aspekt dieser Erfindung zeigt. Beim vierten Ausführungsbeispiel ist eine Ohmwert- Operations/Unterdrückungs-Größen-Berechnungseinrichtung 34 zum Berechnen der Gleichung (D) als die Berechnungseinrichtung 30 für gesteuerte Variable angewendet.
Beim vierten Ausführungsbeispiel gilt dann, wenn Strom- und Spannungseingaben eines digitalen Filters 20, das aus dem Differenzfilter 21 und dem Additionsfilter 22 der Fig. 3 besteht, jeweils als i = I·sin(ωt) und v = V·sin(ωt + θ) ausgedrückt werden, cm = ijm·vsm-p + vsm·ijm-p = 4·I·v· {sin((n + 1)ωT/2)}²/tan(ωT/2)·cos(θ)·sin(PωT). Zusätzlich ist bm dieselbe Variable wie diejenige beim zweiten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 5 gezeigt ist.
Die Operations-Beurteilungseinrichtung 44 ist von einer Struktur zum Ausführen einer Operationsbeurteilung auf der Basis von bm·Rs - cm ≤ k1 aus einem Ohm-Einstellwert Rs, einer Empfindlichkeitskonstanten K1 und Ausgaben cm, bm der Operations/Unterdrückungs-Größen-Berechnungseinrichtung 34. Das Schutzrelais dieses Ausführungsbeispiels ist ein Schutzrelais mit einer Ohmkennlinie auf eine Weise, die gleich der Fig. 5 ist, und unterscheidet sich von dem beim zweiten Ausführungsbeispiel offenbarten System nur in bezug auf die Technik zur Realisierung. Das Ohmkennliniendiagramm ist in Fig. 9 gezeigt.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystems gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel entsprechend dem fünften Aspekt dieser Erfindung zeigt. Das Schutzrelais des fünften Ausführungsbeispiels ist eine Kombination der Schutzrelais, die bereits beschrieben worden sind.
Das bedeutet, daß dieses System eine Berechnungseinrichtung 30 für gesteuerte Variable aufweist, die eine Reaktanzwert- Berechnungseinrichtung 31A zum Ausführen einer nachfolgend beschriebenen Operation enthält:
welche äquivalent zu derjenigen der Reaktanzwert- Berechnungseinrichtung 31 beim Schutzrelaissystem des in Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels ist, und einer Ohmwert-Berechnungseinrichtung 33, wie beim in Fig. 7 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel. Demgemäß ist eine Aufgabe zur Operations-Beurteilungseinrichtung 45 der Berechnungseinrichtung 30 für gesteuerte Variable ein Reaktanzwert Xm und ein Ohmwert Rm.
Die Operations-Beurteilungseinrichtung 45 beurteilt, ob das Schutzrelais arbeitet oder nicht, auf der Basis einer Diskriminante "(Rm - R&sub0;)·(Rm - RF) + (Xm - X&sub0;)(Xm - XF) ≤ 0" von einer Ausgabe Xm einer Reaktanzwert- Berechnungseinrichtung 31A und einer Ausgabe Rm einer Ohmwert-Berechnungseinrichtung 33. In diesem Fall sind R&sub0;, X&sub0; und Rs, Xs, wie es nachfolgend angezeigt ist:
Offset mho: Einstellwert der nahen Seite (R&sub0;(Ohm- Komponente) X&sub0; (Reaktanzkomponente)).
Einstellwert der entfernten Seite (RF (Ohm- Komponente), XF (Reaktanzkomponente)).
Das Schutzrelais des fünften Ausführungsbeispiels ist ein Schutzrelais mit einer Offset mho-Kennlinie. Das Offset-mho- Kennliniendiagramm ist in Fig. 11 gezeigt.
Nun werden das sechste bis achte Ausführungsbeispiel dieser Erfindung beschrieben. Diese drei Ausführungsbeispiele entsprechen jeweils dem siebten bis neunten Aspekt und sind konzeptmäßig innerhalb des sechsten Aspekts als das Konzept höheren Rangs enthalten.
Demgemäß besteht die Berechnungseinrichtung für gesteuerte Variable aus einer Polaritätsspannungs- Vorbereitungseinrichtung zum Vorbereiten einer Polaritätsspannung vpjm mit einer vorbestimmten Beziehung in bezug auf diese Spannungsdaten vjm und/oder vsm auf der Basis der Spannungsdaten vjm, welche eine Ausgabe des Differenzfilters sind, und der Spannungsdaten vsm, welche eine Ausgabe des Additionsfilters sind. Die vorbestimmte Beziehung ist bei den sechsten bis achten Ausführungsbeispielen etwas unterschiedlich.
Darüber hinaus beurteilt die Operations- Beurteilungseinrichtung, ob die folgende Diskriminante (f) gilt oder nicht, auf der Basis der Spannungsdaten vjm und der Stromdaten ijm, welche Ausgaben des Differenzfilters sind, der Spannungsdaten vsm und der Stromdaten ism, welche Ausgaben des Additionsfilters sind, der Polaritätsspannung vpjm, welches eine Ausgabe der Polaritätsspannungs- Vorbereitungseinrichtung ist, und von Einstellwerten Rs und Xs.
Vpjm-p·{(Rs·ism + Xs·ijm) - vsm} -vpjm·{Rs·ism-p + Xs·ijm-p) - vsm-p} ≥ K2 (F)
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystems gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel entsprechend dem siebten Aspekt zeigt. Das Schutzrelais des sechsten Ausführungsbeispiels ist eine Kombination aus dem bereits beschriebenen Schutzrelais. Die Polaritätsspannungs- Vorbereitungseinrichtung 36 extrahiert eine Spannungsvariable vpjm, die orthogonal zur Ausgabe vsm des Additionsfilters in Ausdrücken eines Vektors ist, als Berechnungseinrichtung 30 für gesteuerte Variable. Die Operations- Beurteilungseinrichtung 46 beurteilt auf der Basis der folgenden Gleichung, ob das Schutzrelais arbeitet oder nicht. (Rs, Xs) sind Einstellwerte der Ohm-Komponente und der Reaktanz-Komponente. Es ist nötig, Xs zu verwenden, nachdem es einer Korrektur von Xs ← Xs/tan(ω&sub0;T/2) unterzogen ist. In der folgenden Gleichung (F) eilt die elektrische Variable des Teils von (Rs·ism + Xs·im) um eine Größe von (R&sub2;² + Xs²)1/2 und eine Phase φ = tan&supmin;¹(Xs/Rs) vor, wobei der Strom als Referenz ism ist. Die Beziehung davon ist in Fig. 13 gezeigt.
Vpjm-p·((Rs·ism + Xs·ijm) - vsm) -vpjm·(Rs·ism-p + Xs·ijm-p) - vsm-p) ≥ K2 (F)
Wenn i = I·sin(ωt) und v = V·sin(ωt + θ) jeweils für einen Eingangsstrom und eine Eingangsspannung des Differenzfilters 21 und des Additionsfilters 22 des Ausführungsbeispiels eingesetzt werden, wird die folgende Gleichung zur Verfügung gestellt:
vpj·{(Rs·Is·cos(θ) + Xs /tan(θ&sub0;T/2)·Ij·sin(θ)) - Vs} ·sin(pωT) ≥ K2
In dieser werden Is, Vs und Ij wie folgt ausgedrückt:
Is = 2I·sin((n + 1)ωT/2)/tan(ωT/2)
Vs = 2V·sin((n + 1)ωT/2)/tan(ωT/2)
Ij = 2I·sin((n + 1)ωT/2)
Wenn die oben angegebene Gleichung durch [Amplitude (Rs² + Xs²)1/2 und Phase φ = tan&supmin;¹ (Xs/Rs)] dargestellt wird, wird folgender Bezugsausdruck zur Verfügung gestellt:
vpj·{(Zs·Iscos(θ)cos(φ) + Zs·Ij·sin(θ)sin(φ) - Vs}·sin(pωT) = vpj·{Zs·I·cos·(θ)cos(φ) +sin(θ)sin(φ)) - Vs}·sin(pωT) = Vpj·{Zs·I·cos(θ - φ) - Vs}·sin(pωT) ≥ K2
Die oben angegebene Gleichung ist möglicherweise die Gleichung des Prinzips einer Operation der mho-Kennlinie. Die mho-Kennlinie ist in Fig. 14 gezeigt.
Fig. 15 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystem gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel entsprechend dem achten Aspekt dieser Erfindung zeigt. In Fig. 15 ist eine Operations-Beurteilungseinrichtung 47 anstelle der in Fig. 12 gezeigten Operations- Beurteilungseinrichtung 46 vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird veranlaßt, daß eine Speicherspannung, die zu der Spannung vjm orthogonal zu der Spannung vsm um einen vorbestimmten Zyklus früher ist (Daten, die um N Abtastungen früher sind), eine Polaritätsspannung ist. Das bedeutet:
Vpjm = 2V·sin((n + 1)ωT/2) ·cos(ωtm + θ - NωT - (n + 1)ωT/2
Vsm = 2V·(sin((n + 1)ωT/2)tan(ωT/2) ·sin(ωtm + θ - (n + 1)ωT/2))
(Nω&sub0;T = 2ΠM(M ist eine ganze Zahl)
Anderes ist gleich wie dasjenige der Fig. 12.
Fig. 16 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystems gemäß dem achten Ausführungsbeispiel entsprechend dem neunten Aspekt zeigt. In Fig. 16 ist eine Operations-Beurteilungseinrichtung 48 anstelle der in Fig. 12 gezeigten Operations-Beurteilungseinrichtung 46 vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird als Spannung vpjm orthogonal zu der Spannung vsm, wenn diese Spannung eine Spannung zur Erfassung eines Kurzschlusses ist, z.B. in dem Fall einer AB-Phase, eine Spannung mit positiver Phase mit einer AB-Phase als Referenz extrahiert (A, B, C stellen jeweilige Phasen einer dreiphasigen elektrischen Wechselstromvariable dar). Die Spannung vpjm kann durch vpjm (AB) = 31/2 vsm(c) + vjm(AB) extrahiert werden.
Darüber hinaus kann dann, wenn eine Spannung mit positiver Phase eine Spannung für eine Erdung ist, die Spannung mit positiver Phase mit einer A-Phase als Referenz berechnet werden durch vpjm (A) = 31/2·vjm(A) - vjm(BC). Zusätzlich zu dem Verfahren, bei welchem ein vorbestimmter (erforderlicher) Spannungsvektor aus zwei elektrischen Variablen orthogonal zueinander synthetisiert ist, kann ein Verfahren angewendet werden, bei welchem die zeitliche Abtastreihenfolge um 90 Grad verschoben ist.
Fig. 17 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Schutzrelaissystems gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel entsprechend dem zehnten Aspekt dieser Erfindung zeigt. Eine Ladesetrom-Kompensationseinrichtung 35 führt eine Korrektur eines Einstellwerts Cs so durch, daß Cs ← Cs/tan(ω&sub0;T/2) gilt, um ism - Cs·vjm aus der Ausgabe ism des Additionsfilters 22 und der Ausgabe vjm des Differenzfilters 21 zu berechnen. Cs· vjm ist eine Kompensationskomponente eines Stroms, der durch die Ladekapazität Cs erzeugt wird. Die elektrische Variable "(ism - Cs·vjm)B" für die elektrische Zielortstation B wird durch eine Sende/Empfangs-Einrichtung 39 empfangen, und die elektrische Variable des Anschlusses für eine Quelle einer Übertragung wird zur elektrischen B-Station übertragen.
Die Operations-Beurteilungseinrichtung 49 führt eine Operationsbeurteilung auf der Basis der folgenden Gleichung aus einem Vektorsummenstrom eines Stroms durch, der durch Kompensieren eines Ladestroms des Anschlusses für eine Quelle einer Übertragen erhalten wird, welcher Strom durch die Ladestrom-Kompensationseinrichtung 35 geliefert wird, und eines Stroms, der durch Kompensieren eines Ladestroms des B- Anschlusses der elektrischen Zielortstation erhalten wird, d.h. einem skalaren Summenstrom eines Amplitudenwerts eines differentiellen Stroms und einer Amplitude eines Stroms, der durch Kompensieren von Ladeströmen jeweiliger Anschlüsse erhalten wird. Diese Gleichung ist die Operationsprinzipsgleichung des Verhältnisdifferential- Relaissystems, das als Übertragungsleitungs- Differentialschutzrelais wohlbekannt ist:
(ismCs·vjm) + (ism - Cs·vjm)B ≥ ka·{ ism - Cs·vjm + (ism - Cs·vjm)B } + kb (g)
wobei a eine Größe anzeigt, die proportional zum Amplitudenwert einer elektrischen Wechselstromvariable a bei einem Zeitpunkt von tm ist,
Ka Nr. bzw. eine Anzahl von Verhältnisunterdrückungsziffern (Absolutzahl) ist, und
Kb ein minimaler Empfindlichkeitstrom ist.
Die physikalische Bedeutung der Ladestromkompensation dieser Gleichung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Übertragungsleitung der Fig. 18 beschrieben werden. Die wohlbekannte Übertragungsgleichung ist beim Sende/Empfangs- Anschluß angezeigt.
Vorwärtswelle: iDF(t) = is(t - τ) + es(t - τ)/z +iR(τ) - eR(t + τ)/z
Rückwärtswelle: iDB(t) = is(t - τ) + es(t - τ)/z +iR(t + τ) - eR(t + τ)/z
Differentieller Strom: iDD(t) = (iDF(t) + iDB(t))/2
wobei das Suffix s ein Übertragungsanschluß ist, R ein Ladeanschluß ist,
Z eine Versorgungsimpedanz = (L/C)1/2 ist,
τ eine Ausbreitungszeit = 1·(LC)1/2 ist
Eine Implementierung einer Taylorreihenentwicklung für den differentiellen Strom iDD(t) unter der Bedingung von (τ 0) ergibt:
τ/z = ΣC/2(1/2 einer Ladekapazität eines gesamten SR - Intervalls)
Wenn ein differentieller Strom nur durch einen Stromvektor- Summenstrom (is(t) + iR(t)) des Sende/Empfangs-Anschlusses extrahiert wird, würde die zuvor beschriebene Ladestromkomponente ein Fehlerstrom sein, was zu einem Erniedrigen einer Empfindlichkeit des differentiellen Relais führt. Demgemäß wird ein solcher Fehlerstrom so kompensiert, daß nur die Fehlerstromkomponente extrahiert werden kann. Es ist, wie es zuvor beschrieben ist, offensichtlich, daß diese Erfindung auf die Zeit-Differentialgleichung der oben angegebenen Gleichung angewendet werden kann. Zusätzlich ist weggelassen, daß die Bedeutung des Verhältnisdifferentialsystems hier beschrieben ist.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Gemäß dem Schutzrelaissystem gemäß dieser Erfindung wird selbst dann, wenn harmonische Komponenten einem Fehlerstrom oder einer Fehlerspannung überlagert sind, der oder die zur Zeit eines Auftretens eines Fehlers des Leistungssystems erzeugt wird, ein Ansatz verwendet, um mit höherer Genauigkeit eine vorbestimmte Zeit-Differentialgleichung durch vorbestimmte digitale Filter anzunähern, deren Kennlinien in Ausdrücken eines Vektors in einem breiten Frequenzband orthogonal zueinander sind. Demgemäß ist ein Schutzrelaissystem hoher Genauigkeit geschaffen, das frei von einem Einfluß eines Rauschfehlers bei einem Ausfall bzw. einem Fehler des Systems ist. Somit kann das Schutzrelaissystem weit verbreitet auf ein Leistungssystem angewendet werden, das verschiedene Leistungseinrichtungen enthält, und insbesondere Einrichtungen, wie beispielsweise eine Kabelübertragungsleitung, einen Phasenmodifikationskondensator und ähnliches.

Claims

1. Schutzrelaissystem, das zum sequentiellen Abtasten einer ersten elektrischen Variable und einer zweiten elektrischen Variable eines Leistungssystems (2, 3) geeignet ist, um auf der Basis von Änderungen bei den jeweiligen elektrischen Variablen zu unterscheiden, ob ein Fehler innerhalb eines vorbestimmten Bereichs existiert oder nicht,

dadurch gekennzeichnet, daß das System folgendes aufweist:

eine digitale Filtereinrichtung (20) mit einem Differenzfilter (21) zum Ausgeben elektrischer Variablendaten einer ersten Differenz, die die Differenz zwischen zwei Abtastdaten der ersten elektrischen Variable anzeigen, und elektrischer Variablendaten einer zweiten Differenz, die die Differenz zwischen zwei Abtastdaten der zweiten elektrischen Variablen anzeigen, und einem Additionsfilter (22) zum Ausgeben erster und zweiter additiver elektrischer Variablendaten, die Daten anzeigen, die jeweils orthogonal zu den elektrischen variablen Daten der ersten und der zweiten Differenz in Ausdrücken eines Vektors sind; und

eine Relais-Steuereinrichtung (25) zum Berechnen von wenigstens einer gesteuerten Variable auf der Basis der elektrischen Variablendaten der ersten und der zweiten Differenz bei einer bestimmten Abtastzeit, der ersten und der zweiten additiven elektrischen Variablendaten bei der bestimmten Abtastzeit, der elektrischen Variablendaten der ersten und der zweiten Differenz bei einer anderen Abtastzeit und der ersten und zweiten additiven elektrischen Variablendaten bei der andren Abtastzeit, um auf der Basis der gesteuerten Variable zu beurteilen, ob ein Fehler innerhalb des vorbestimmten Bereichs existiert oder nicht.

2. Schutzrelaissystem nach Anspruch 1,

wobei das Differenzfilter (21) ein Filter mit einer Übertragungsfunktion Z-k - Z-q ist, wobei Z der Z- Transformationsoperator ist und k < q gilt, und Spannungsdaten vom und Stromdaten ijm als die elektrischen Variablendaten der ersten und der zweiten Differenz bei der bestimmten Abtastzeit tm und Spannungsdaten vjm-p und Stromdaten ijm-p bei der anderen Abtastzeit pm-p ausgibt, und das Additionsfilter ein Filter mit einer Übertragungsfunktion (1 + Z&supmin;¹ + Z&supmin;² + ... + Z-n)(1 + Z&supmin;¹) ist, wobei n + 1 = k + q gilt, und Spannungsdaten Vsm und Stromdaten ism als die ersten und zweiten additiven elektrischen Variablendaten bei der bestimmten Abtastzeit tm und Spannungsdaten Vsm-p und Stromdaten ism-p bei der anderen Abtastzeit tm-p ausgibt.

3. Schutzrelaissystem nach Anspruch 2,

wobei die Relais-Steuereinrichtung (25) folgendes enthält:

eine Berechnungseinrichtung (30) für gesteuerte Variable zum Berechnen von wenigstens einer gesteuerten Relais-Variablen einschließlich wenigstens eines Reaktanzwerts, eines Widerstandswerts und einer Operations/Unterdrückungs-Größe auf der Basis der Spannungsdaten vim und vjm-p und der Stromdaten ihm und ijm-p, die durch das Differenzfilter (21) der digitalen Filtereinrichtung (20) ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm und vsm-p und der Stromdaten ism und ism-p, die durch das Additionsfilter (22) der digitalen Filtereinrichtung (20) ausgegeben werden; und

eine Operations-Beurteilungseinrichtung (40) zum Beurteilen, ob der Wert der gesteuerten Relais-Variablen, die durch die Berechnungseinrichtung (30) für gesteuerte Variable berechnet ist, eine vorbestimmte Beziehung in bezug auf wenigstens einen vorbestimmten Einstellwert hat oder nicht.

4. Schutzrelaissystem nach Anspruch 3,

wobei die Berechnungseinrichtung (30) für gesteuerte Variable durch eine Reaktanzwert-Berechnungseinrichtung (31) zum Bestimmen eines Reaktanzwerts Xm durch die folgende Gleichung (A) auf der Basis der Stromdaten ihm und ijm-p, die durch das Differenzfilter (21) ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm und vsm-p und der Stromdaten ism und ism-p, die durch das Additionsfilter (22) ausgegeben werden, gebildet ist:

und

wobei die Operations-Beurteilungseinrichtung (41) die Diskriminante Xm ≤ Xs aus dem Reaktanzwert Xm, der durch die Reaktanzwert-Berechnungseinrichtung (31) bestimmt wird, und einem Einstellwert Xs beurteilt.

5. Schutzrelaissystem nach Anspruch 3,

wobei die Berechnungseinrichtung (30) für gesteuerte Variable durch eine Operations/Unterdrückungs-Größen- Berechnungseinrichtung (32) zum Berechnen von Operations/Unterdrückungs-Größen am und bm entsprechend dem Reaktanzwert durch die folgende Gleichung (B) auf der Basis der Stromdaten ihm und ijm-p, die durch das Differenzfilter (21) ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm und vsm-p und der Stromdaten ism und ism-p, die durch das Additionsfilter (22) ausgegeben werden, gebildet ist:

am = -vsm·ism-p + ism·vsm-p

bm = -ijm·ism-p + ijm-p·ism (B)

und

wobei die Operations-Beurteilungseinrichtung (42) die Diskriminante bm·Xs - am ≥ K0 aus den Operations/Unterdrückungs-Größen am und bm, die durch die Operations/Unterdrückungs-Größen-Berechnungseinrichtung (32) bestimmt sind, und einem Einstellwert Xs und einer Konstanten K0 beurteilt.

6. Schutzrelaissystem nach Anspruch 3,

wobei die Berechnungseinrichtung (30) für gesteuerte Variable durch eine Ohmwert-Berechnungseinrichtung (33) zum Bestimmen eines Ohmwerts Rm durch die folgende Gleichung (C) auf der Basis der Stromdaten ijm und ijm-p, die durch das Differenzfilter (21) ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm und vsm-p und der Stromdaten ism und ism-p, die durch das Additionsfilter (22) ausgegeben werden, gebildet ist:

und

wobei die Operations-Beurteilungseinrichtung (43) die Diskriminante Rm ≤ Rs aus einem durch die Ohmwert- Berechnungseinrichtung (33) bestimmten Ohmwert Rm und einem Einstellwert Rs beurteilt.

7. Schutzrelaissystem nach Anspruch 3,

wobei die Berechnungseinrichtung (30) für gesteuerte Variable durch eine Operations/Unterdrückungs-Größen- Berechnungseinrichtung (34) zum Bestimmen von Größen entsprechend einem Ohmwert durch die folgende Gleichung (D) auf der Basis der Stromdaten ijm und ijm-p, die durch das Differenzfilter (21) ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm und vsmp und der Stromdaten ism und ism-p, die durch das Additionsfilter ausgegeben werden, gebildet ist:

cm = -ijm·vsm-p + vsm·ijm-p

bm = -ijm·ism-p + ijm-p·ism (D),

und

wobei die Operations-Beurteilungseinrichtung (44) die Diskriminante bm·Rs - cm ≤ K1 aus den Operations/Unterdrückungs-Größen cm und bm, die durch die Operations/Unterdrückungs-Größen-Berechnungseinrichtung (34) bestimmt sind, und einem Einstellwert RS und einer Konstanten K1 beurteilt.

8. Schutzrelaissystem nach Anspruch 3,

wobei die Berechnungseinrichtung (30) für gesteuerte Variable durch eine Reaktanzwert-Berechnungseinrichtung (31A) zum Bestimmen einer Reaktanzwerts Xm durch die folgende Gleichung (A) auf der Basis der Stromdaten ijm und ijm-p, die durch das Differenzfilter (21) ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm und vsm-p und der Stromdaten ism und ism-p, die durch das Additionsfilter (22) ausgegeben werden, gebildet ist:

und eine Ohmwert-Berechnungseinrichtung (33) zum Bestimmen eines Ohmwerts Rm durch die folgende Gleichung (C) auf der Basis der Stromdaten ijm und ijm-p, die Ausgaben des Differenzfilters (21) sind, und der Spannungsdaten vsm und vsm-p und der Stromdaten ism und ism-p, die Ausgaben des Additionsfilters (22) sind:

und

wobei die Operations-Beurteilungseinrichtung (45) die folgende Diskriminante (E) auf der Basis des durch die Reaktanzwert-Berechnungseinrichtung (31A) bestimmten Reaktanzwerts Xm und des durch die Ohmwert- Berechnungseinrichtung (33) bestimmten Ohmwerts Rm unterscheidet:

(Rm - R&sub0;)·(Rm - RF) + (Xm - X&sub0;)·(Xm - XF) ≤ 0 (E)

wobei R&sub0; eine ohmsche Komponente ist, die den Wert auf der Seite nahe dem Offset mho einstellt,

X&sub0; eine Reaktanzkomponente ist, die den Wert auf der Seite nahe dem Offset mho einstellt,

RF eine ohmsche Komponente ist, die den Wert auf der Seite entfernt vom Offset mho einstellt, und

XF eine Reaktanzkomponente ist, die den Wert auf der Seite entfernt vom Offset mho einstellt.

9. Schutzrelaissystem nach Anspruch 3,

wobei die Berechnungseinrichtung (30) für gesteuerte Variable durch eine Polaritätsspannungs- Vorbereitungseinrichtung (36) zum Vorbereiten einer Polaritätsspannung vpjm mit einer vorbestimmten Beziehung in bezug auf die Spannungsdaten vjm und/oder vsm auf der Basis der Spannungsdaten vjm, die durch das Differenzfilter (21) ausgegeben werden, und der Spannungsdaten vsm, die durch das Additionsfilter (22) ausgegeben werden, gebildet ist, und die Operations- Beurteilungseinrichtung (46) auf der Basis der Spannungsdaten vjm und der Stromdaten ihm, die durch das Differenzfilter (21) ausgegeben werden, der Spannungsdaten vsm und der Stromdaten ism, die durch das Additionsfilter (22) ausgegeben werden, der Polaritätsspannung vpjm, die durch die Polaritätsspannungs-Vorbereitungseinrichtung ausgegeben wird, und Einstellwerten Rs und Xs folgendes beurteilt:

vpjm-p·{(Rs·ism + Xs·ijm) - vsm} -vpjm·{(Rs·ism-p + Xs·ijm-p) - vsm-p} ≥ K2 (F)

10. Schutzrelaissystem nach Anspruch 9,

wobei die Polaritätsspannungs-Vorbereitungseinrichtung (36) eine Spannung, die in einer Grundwelle orthogonal in bezug auf eine Ausgabe vsm des Additionsfilters (22) in Ausdrücken eines Vektors ist, synthetisiert, um sie als die Polaritätsspannung vpjm zur Operations- Beurteilungseinrichtung (46) auszugeben.

11. Schutzrelaissystem nach Anspruch 9,

wobei die Polaritätsspannungs-Vorbereitungseinrichtung (37) eine Spannung, die gegenüber durch das Differenzfilter (21) bei der Abtastzeit tm ausgegebenen Spannungsdaten vjm um eine vorbestimmte Zeit früher ist, zur Operations-Beurteilungseinrichtung (47) ausgibt.

12. Schutzrelaissystem nach Anspruch 9,

wobei die Polaritätsspannungs-Vorbereitungseinrichtung (38) eine Spannung mit positiver Phase auf eine Ausgabe vjm des Differenzfilters (21) und eine Ausgabe vsm des Additionsfilters (22) synthetisiert, wobei die dreiphasige Spannung des Leistungssystems bei der Abtastzeit tm als Referenz verwendet wird, um sie als die Polaritätsspannung vpjm zur Operations- Beurteilungseinrichtung (48) auszugeben.

13. Schutzrelaissystem nach Anspruch 3,

wobei die Berechnungseinrichtung (30) für gesteuerte Variable zusammengesetzt ist aus:

einer Ladestrom-Kompensationseinrichtung (35) zum Bestimmen einer elektrischen Variablen ism - Cs·vjm auf der Basis der Spannungsdaten vjm, die durch das Differenzfilter (21) zur Abtastzeit tm ausgegeben werden, der Stromdaten ism, die durch das Additionsfilter (22) ausgegeben werden, und eines Einstellwerts Cs; und

einer Sende/Empfangseinrichtung (39), die zum Senden der elektrischen Variablen ism - Cs·vjm die durch die Ladestrom-Kompensationseinrichtung (35) geliefert wird, zu einer elektrischen Zielortstation und zum Empfangen einer entsprechenden elektrischen Variablen (ism - Cs· vjm)/B von einem anderen Schutzrelaissystem, das in der elektrischen Zielortstation eingebaut ist, geeignet ist, und

wobei die Operations-Beurteilungseinrichtung (49) auf der Basis der elektrischen Variablen ism - Cs·vjm, die durch die Ladestrom-Kompensationseinrichtung (35) geliefert wird, und der entsprechenden elektrischen Variablen (ism - Cs·vjm) B, die durch die Sende/Empfangs- Einrichtung (39) geliefert wird, beurteilt, ob die folgende Diskriminante (G) gilt oder nicht:

(ism - Cs·vjm) + (ism - Cs·vjm)B ≥ ka·{ ism - Cs·vjm + (ism - Cs·vjm)B } + kb (G)

wobei am eine Größe ist, die proportional zum Amplitudenwert einer elektrischen Wechselstromvariablen a bei einer Zeit tm ist,

ka eine Absolutzahl ist, die Nr. - Verhältnisunterdrückungsziffern darstellt, und

kb ein Strom minimaler Empfindlichkeit ist.