特許 6971819 ディジタル保護制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6971819

(24)【登録日】2021年11月5日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】ディジタル保護制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02H 3/02 20060101AFI20211111BHJP

   H03M 1/10 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H02H3/02 F

   H03M1/10 C

【請求項の数】19

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-235354(P2017-235354)

(22)【出願日】2017年12月7日

(65)【公開番号】特開2019-103358(P2019-103358A)

(43)【公開日】2019年6月24日

【審査請求日】2020年2月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】板垣 大樹

(72)【発明者】

【氏名】川崎 智之

(72)【発明者】

【氏名】飯田 信吾

(72)【発明者】

【氏名】白川 紘之

(72)【発明者】

【氏名】庄野 貴也

【審査官】 辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２８９９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０２８８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０２５３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２５８１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９９２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０９４１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第９６９８８０９（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｈ ３／０２

Ｈ０３Ｍ １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力系統からのアナログ信号をディジタル値に変換する複数のアナログ／ディジタル変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部）と、
前記複数のＡ／Ｄ変換部に入力されるアナログ信号に対して参照信号を重畳させる参照信号付与部と、
前記複数のＡ／Ｄ変換部のうち、前記参照信号付与部により前記参照信号が重畳された信号が入力された一以上の被接続Ａ／Ｄ変換部により出力されたディジタル値から、前記参照信号付与部より重畳された参照信号の成分を抽出する参照信号抽出部と、
前記参照信号抽出部により抽出された抽出結果に基づいて、前記被接続Ａ／Ｄ変換部、および／または被接続Ａ／Ｄ変換部の上流の回路に異常が生じたか否かを判定する第一判定部と、
前記複数のＡ／Ｄ変換部により出力されたディジタル値を相対的に比較することで、前記複数のＡ／Ｄ変換部の一部または全部に異常が生じたか否かを判定する第二判定部と、
前記複数のＡ／Ｄ変換部と、前記参照信号が入力される箇所との間に設けられ、かつ前記複数のＡ／Ｄ変換部の各々の上流側に共通して接続されたアナログフィルタ部と、を備え、
前記第一判定部は、少なくとも前記被接続Ａ／Ｄ変換部、前記アナログフィルタ部、および／または前記複数のＡ／Ｄ変換部に共通して接続された上流の回路に異常が生じたか否かを判定し、
前記第二判定部は、前記複数のＡ／Ｄ変換部により出力されたディジタル値を相対的に比較することで、前記複数のＡ／Ｄ変換部の一部または全部に異常が生じたか否かを判定する、
ディジタル保護制御装置。

【請求項2】

電力系統からのアナログ信号に基づいて、逆極性の第１の差動信号および第２の差動信号を生成する入力変換部と、
前記入力変換部により出力された前記第１の差動信号と前記第２の差動信号のそれぞれに参照信号を重畳する参照信号付与部と、
前記参照信号を重畳された第１の差動信号をＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄ変換部と、
前記参照信号を重畳された第２の差動信号をＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄ変換部と、
前記第１のＡ／Ｄ変換部より出力されたディジタル値、および前記第２のＡ／Ｄ変換部より出力されたディジタル値に対して、所定の演算を行って、前記参照信号の成分を抽出することで、前記第１のＡ／Ｄ変換部と前記第２のＡ／Ｄ変換部に異常が生じたか否かを判定する判定部と、を備え、
前記判定部は、
前記所定の演算として、前記入力変換部より出力される正側重畳済信号のＡ／Ｄ変換結果と、負側重畳済信号のＡ／Ｄ変換結果の和を求める演算を行うとともに、
前記正側重畳済信号のＡ／Ｄ変換結果と、前記負側重畳済信号のＡ／Ｄ変換結果の差を求める演算を行うことにより前記参照信号を除去して前記アナログ信号を抽出する、
ディジタル保護制御装置。

【請求項3】

前記入力変換部の正側重畳済信号のＡ／Ｄ変換結果と負側重畳済信号のＡ／Ｄ変換結果が入力に対し各々異なるゲインを持つように構成され、
前記判定部は、前記所定の演算として、前記正側重畳済信号のＡ／Ｄ変換結果と前記負側重畳済信号のＡ／Ｄ変換結果に含まれる前記アナログ信号の成分を打ち消し合うよう、重み付け加算する演算を行う、
請求項２記載のディジタル保護制御装置。

【請求項4】

前記入力変換部の正側重畳済信号のＡ／Ｄ変換結果と負側重畳済信号のＡ／Ｄ変換結果が入力に対し同一、または異なるゲインを持つように構成され、
前記判定部は、前記正側重畳済信号のＡ／Ｄ変換結果と、前記負側重畳済信号のＡ／Ｄ変換結果に含まれる前記参照信号の成分を打ち消し合うよう、重み付けをして差を求めることで、前記参照信号を除去して前記アナログ信号を抽出する、
請求項２または３に記載のディジタル保護制御装置。

【請求項5】

電力系統からのアナログ信号をディジタル値に変換する第１のＡ／Ｄ変換部と、
前記アナログ信号をディジタル値に変換する第２のＡ／Ｄ変換部と、
前記第１のＡ／Ｄ変換部に入力されるアナログ信号に参照信号を重畳する参照信号付与部と、
前記第２のＡ／Ｄ変換部に入力されるアナログ信号に前記参照信号とは逆極性の参照信号を付与する逆極性参照信号付与部と、
前記第１および第２のＡ／Ｄ変換部により出力されたディジタル値の一部、またはすべてに対して所定の演算を行うことで、前記電力系統からのアナログ信号の成分を除去して、前記参照信号の成分を抽出することにより、少なくとも前記第１または第２のＡ／Ｄ変換部の変換精度の監視を行う判定部と、備え、
前記判定部は、前記所定の演算として、前記参照信号を重畳したアナログ信号のＡ／Ｄ変換結果と、前記参照信号とは逆極性の参照信号を重畳したアナログ信号のＡ／Ｄ変換結果の差を求める演算を行うことにより、前記参照信号の成分を抽出する、
ディジタル保護制御装置。

【請求項6】

前記第１および第２のＡ／Ｄ変換部の出力が前記アナログ信号の信号強度に対して各々異なるゲインを持つように構成され、
前記判定部は、前記所定の演算として、前記参照信号を重畳したアナログ信号のＡ／Ｄ変換結果と前記参照信号とは逆極性の参照信号を重畳したアナログ信号のＡ／Ｄ変換結果に含まれる前記アナログ信号の成分を打ち消し合うよう、前記ゲインに基づく重み付け加算する演算を行う、
請求項５記載のディジタル保護制御装置。

【請求項7】

前記参照信号を重畳したアナログ信号のＡ／Ｄ変換結果と前記参照信号とは逆極性の参照信号を重畳したアナログ信号のＡ／Ｄ変換結果が入力に対し、同一または異なるゲインを持つように構成され、
前記判定部は、前記参照信号を重畳したアナログ信号のＡ／Ｄ変換結果と、前記参照信号とは逆極性の参照信号を重畳したアナログ信号のＡ／Ｄ変換結果に含まれる前記参照信号の成分を打ち消し合うよう、重み付け加算する演算を行う、
請求項５または６に記載のディジタル保護制御装置。

【請求項8】

前記参照信号は、直流信号である、
請求項１から７のうちいずれか１項に記載のディジタル保護制御装置。

【請求項9】

前記参照信号は、電力系統のアナログ交流電気量より高い周波数の高調波信号である、
請求項１から８のうちいずれか１項に記載のディジタル保護制御装置。

【請求項10】

前記参照信号は、直流信号と、電力系統のアナログ交流電気量より高い周波数の高調波信号の両方である、
請求項１から９のうちいずれか１項に記載のディジタル保護制御装置。

【請求項11】

前記高調波信号は電力系統のアナログ信号の５１倍以上の周波数である、
請求項９または１０に記載のディジタル保護制御装置。

【請求項12】

前記参照信号は、時系列で電圧が変化する直流信号を含む信号である、
請求項１から７のうちいずれか１項に記載のディジタル保護制御装置。

【請求項13】

前記参照信号は、電力系統の交流周波数より低い周波数の低周波信号である、
請求項１から７のうちいずれか１項に記載のディジタル保護制御装置。

【請求項14】

前記低周波信号の周波数は１Ｈｚ以下である、
請求項１３に記載のディジタル保護制御装置。

【請求項15】

入力信号をディジタル値に変換する複数のＡ／Ｄ変換部と、
前記複数のＡ／Ｄ変換部には、電力系統からのアナログ信号と参照信号のうち少なくとも一方を入力可能とし、前記アナログ信号を入力するか前記参照信号を入力するかの選択は、前記複数のＡ／Ｄ変換部のそれぞれにおいて制御できる入力切替部と、
前記複数のＡ／Ｄ変換部のうち前記参照信号が入力された少なくとも一つ以上のＡ／Ｄ変換部により出力された変換結果の内容に基づいて、前記複数のＡ／Ｄ変換部のうち前記参照信号が入力されたＡ／Ｄ変換部の変換精度の監視を行う判定部と、を備え、
前記電力系統からの複数チャンネルのアナログ信号を、前記複数のＡ／Ｄ変換部にそれぞれ接続可能とし、
前記複数のＡ／Ｄ変換部の数は前記複数チャンネルのアナログ信号のチャンネル数より多いものとし、前記複数のＡ／Ｄ変換部のうち、一部のＡ／Ｄ変換部が前記参照信号を入力している時も、前記複数チャンネルのアナログ信号のすべてを、前記複数のＡ／Ｄ変換部のうち少なくとも１つ以上のＡ／Ｄ変換部にてＡ／Ｄ変換することにより、前記複数チャンネルの前記アナログ信号のサンプリングを途切れることなく継続する、
ディジタル保護制御装置。

【請求項16】

前記アナログ信号を、前記複数のＡ／Ｄ変換部のうち２つ以上に入力し、前記判定部にて、前記２つ以上のＡ／Ｄ変換部の変換結果を比較することにより前記Ａ／Ｄ変換部に異常が生じたか否かの監視を行う、
請求項１５記載のディジタル保護制御装置。

【請求項17】

前記複数のＡ／Ｄ変換部は、ΔΣ型Ａ／Ｄ変換器と、逐次変換型Ａ／Ｄ変換器とを併用する等、少なくとも２つ以上の変換方式が異なるＡ／Ｄ変換部を備える、請求項１から１６のうちいずれか一項に記載のディジタル保護制御装置。

【請求項18】

前記Ａ／Ｄ変換部は、同一チャンネルのアナログ信号に対し、少なくとも１つ以上の出力するゲインが異なるＡ／Ｄ変換器を備える、
請求項１から１６のうちいずれか一項に記載のディジタル保護制御装置。

【請求項19】

前記Ａ／Ｄ変換部において、少なくとも１つ以上のオーバーサンプリング型Ａ／Ｄ変換器を備える、請求項１から１８のうちいずれか一項に記載のディジタル保護制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ディジタル保護制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力量等の刻々変動する状態量を管理する電力系統等のプラントにおいては、複数のディジタル保護制御装置を備えた制御システムが広く運用されている。ディジタル保護制御装置は、そのプラントを構成する複数の設備機器の変動状態やその複数の設備機器に対して発生した事故等の異常事態を把握して、安定化制御や系統保護制御を行なう。

【0003】

上述の保護制御システムに関連し、電力系統の各設備機器（送電線、変圧器等）に生じた事故（系統事故）を検出して事故発生部分を電力系統から切り離すことにより電力系統を保護するディジタルリレーを制御したり、系統の接続構成などの制御を行なったりする監視制御装置も用いられる。これらの設備機器では、例えば、電力系統の電流・電圧のアナログの状態量を入力し、アナログ・ディジタル変換（以下、Ａ／Ｄ変換と呼ぶ）によりディジタル値に変換したものをもとに各種ディジタル演算処理を行っている。アナログ信号量を入力して各種演算を行うシステムとしては、上記のほかにも、送電線上の事故点の位置を高精度に評定する故障点評定装置（フォールトロケータ）、事故発生時の擾乱記録などを行う系統解析装置（オシロ装置）、高調波や瞬低など電力品質に関わる計測装置等、様々なものが設置されている。ここで、瞬低とは送電線への落雷等により瞬間的に電圧が低下する現象である。

【0004】

また近年では、Ａ／Ｄ変換器と、保護制御演算処理を行う部分とを別々の装置に分けて設置するシステムも存在する。このような保護制御システムにおけるＡ／Ｄ変換器の構成および監視方法を説明する。Ａ／Ｄ変換器の従来の構成例としては、複数のアナログ信号チャンネルを、マルチプレクサを用いて、１つのＡ／Ｄ変換器に順次入力してＡ／Ｄ変換する方法がある。

【0005】

また、Ａ／Ｄ変換精度劣化の監視方法として、既知の基準直流電圧をＡ／Ｄ変換器に入力し、その変換結果をチェックする方法がある。また他に、アナログフィルタ部の特性劣化の監視を行うための方法として、高調波信号をアナログフィルタ部に印加して、そのＡ／Ｄ変換結果をチェックする方法がある。

【0006】

従来、Ａ／Ｄ変換精度の監視を行う際には、例えば、アナログ信号を切り離した状態で、既知の基準直流電圧をＡ／Ｄ変換器に入力し、変換値が正しいかどうかをチェックしている。しかしながら、この方式では、入力の切り替えに伴ってアナログ信号が途切れるため、アナログ信号を連続的に高速サンプリングし、或いはオーバーサンプリングして、高精度な結果を得るタイプのＡ／Ｄ変換方式では、正しいＡ／Ｄ変換結果が得られなくなる可能性がある。Ａ／Ｄ変換器の入力を基準直流電圧側に切り替えると切り替えには高速サンプリングの周期より長い時間が必要となり、アナログ信号のサンプリングが一部欠落することとなるためである。ここでいうオーバーサンプリングとは、出力ディジタル値の数よりも多くの入力ディジタル値を取得し、複数の入力ディジタル値から一つの出力ディジタル値を生成する手法である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平０４−０３８１１４号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】電気共同研究 第５０巻第１号 第二世代ディジタルリレー ４−４−１章

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明が解決しようとする課題は、アナログ信号のサンプリングの連続性を維持しつつ、特性異常の監視を行うことができるディジタル保護制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

実施形態のディジタル保護制御装置は、複数のＡ／Ｄ変換部と、参照信号付与部と、参照信号抽出部と、第一判定部と、第二判定部を持つ。複数のＡ／Ｄ変換部のそれぞれは、電力系統からのアナログ信号をディジタル値に変換する。参照信号付与部は、前記複数のＡ／Ｄ変換部に入力されるアナログ信号に対して参照信号を重畳する。参照信号抽出部は、前記複数のＡ／Ｄ変換部のうち、前記参照信号付与部により前記参照信号が重畳された信号が入力された一以上の被接続Ａ／Ｄ変換部により出力されたディジタル値から、前記参照信号付与部より重畳された参照信号、またはアナログ信号の成分を抽出する。第一判定部は、前記参照信号の抽出結果に基づいて、前記被接続Ａ／Ｄ変換部、および／または被接続Ａ／Ｄ変換部の上流の回路に異常が生じたか否かを判定する。第二判定部は、前記複数のＡ／Ｄ変換部により出力されたディジタル値を相対的に比較することで、前記複数のＡ／Ｄ変換部に異常が生じたか否かを判定する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態に係るディジタル保護制御装置の構成を示す図。

【図2】第１の実施形態に係るディジタル保護制御装置の構成を示すフローチャート。

【図3】第１の実施形態に係るディジタル保護制御装置の構成のうち、Ａ／Ｄ変換部の繋ぎ替えを行う例を示す図。

【図4】第２の実施形態に係るディジタル保護制御装置の構成のうち、単一のアナログフィルタ部を備える例を示す図。

【図5】第２の実施形態に係るディジタル保護制御装置の構成のうち、複数のアナログフィルタ部を備える例を示す図。

【図6】第３の実施形態に係るディジタル保護制御装置の構成を示す図。

【図7】第３の実施形態に係るディジタル保護制御装置の構成を示す図。

【図8】第３の実施形態に係る、監視結果が正常である場合の各信号の推移を示す図。

【図9】第３の実施形態に係る、監視結果が異常である場合の各信号の推移を示す図。

【図10】第４の実施形態に係るディジタル保護制御装置の構成を示す図。

【図11】第４の実施形態に係る、監視結果が正常である場合の各信号の推移を示す図。

【図12】第４の実施形態に係る、監視結果が異常である場合の各信号の推移を示す図。

【図13】第５の実施形態に係るディジタル保護制御装置の構成を示す図。

【図14】第６の実施形態に係るディジタル保護制御装置の構成を示す図。

【図15】第７の実施形態に係るディジタル保護制御装置の構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施形態のディジタル保護制御装置を、図面を参照して説明する。

【0013】

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態のディジタル保護制御装置１の構成図である。図１に示すように、ディジタル保護制御装置１は、電力系統Ｅに接続される。ディジタル保護制御装置１は、例えば、加算器１０と、参照信号付与部２０と、Ａ／Ｄ変換部３０−１、３０−２、…、３０−Ｎ（以下、Ｎは自然数）と、参照信号抽出部４０と、第一判定部５０と、第二判定部６０とを備える。以下、いずれのＡ／Ｄ変換部であるかを区別しないときは、単にＡ／Ｄ変換部３０と称する。なお、図１では、監視に関する構成のみを切り出しており、Ａ／Ｄ変換部３０の出力を利用して種々の処理を行う構成については示していない。以下、各実施形態について同様とする。

【0014】

加算器１０には、電力系統Ｅからアナログ信号が入力される。アナログ信号とは、例えば、電力系統Ｅにおける電圧や電流、電力などの測定値である。さらに加算器１０には、参照信号付与部２０から参照信号が入力される。加算器１０は、アナログ信号と参照信号を加算し、重畳済信号を出力する。重畳済信号は、Ａ／Ｄ変換部３０に出力する。Ａ／Ｄ変換部３０は、入力された重畳済信号をディジタル値に変換し出力する。

【0015】

以下、参照信号抽出部４０に接続されたＡ／Ｄ変換部３０を被接続Ａ／Ｄ変換部と呼ぶ。図１の例では、Ａ／Ｄ変換部３０−１が被接続Ａ／Ｄ変換部に相当する。被接続Ａ／Ｄ変換部は、参照信号抽出部４０へディジタル値を出力する。参照信号抽出部４０は、被接続Ａ／Ｄ変換部から入力されたディジタル値から参照信号の成分を抽出し、抽出結果を第一判定部５０に出力する。例えば参照信号が直流信号である場合、参照信号抽出部４０は、一定期間の平均を求めることで、参照信号の示す値を抽出することが可能である。電力系統Ｅとディジタル保護制御装置１の間に設けられる計器用変成器（ＰＴ、ＣＴ）は、電力系統Ｅからの入力のうち、直流分は通過させない特性がある。そのため参照信号が直流信号である場合は、参照信号抽出部４０は、電力系統Ｅからの入力に影響されず参照信号の示す値を抽出することが可能である。

【0016】

第一判定部５０は、参照信号抽出部４０から入力される抽出結果と既知の参照信号が示す値を比較することで、少なくとも被接続Ａ／Ｄ変換部３０の精度の監視を行う。第一判定部５０は、参照信号抽出部４０から入力される抽出結果と既知の参照信号が示す値が合致する場合、被接続Ａ／Ｄ変換部および通過回路部（１）が正常であると判定する。ここで、通過回路部（１）とは、被接続Ａ／Ｄ変換部に接続され、参照信号付与部２０により参照信号が重畳された後の信号が通過する回路部をいう。「合致する」とは、既知の参照信号が示す値を中心として、一定範囲内に収まることをいう。また第一判定部５０は、入力される抽出結果と既知の参照信号が示す値が合致しない場合、被接続Ａ／Ｄ変換部または通過回路部（１）に異常があると判定する。

【0017】

第二判定部６０は、Ａ／Ｄ変換部３０−１〜３０−Ｎにより出力されたディジタル値を相互に比較し、外れ値があるか否かを判定する。第二判定部６０は、外れ値があれば、外れ値を出力したＡ／Ｄ変換部３０、または通過回路部（２）に異常があると判定する。ここでの通過回路部（２）とは、対象となるＡ／Ｄ変換部３０に接続され、参照信号付与部２０により参照信号が重畳された後の信号が通過する回路部をいう。Ａ／Ｄ変換部３０に入力される信号には参照信号が重畳されているため、第二判定部６０は、電力系統Ｅからアナログ信号の入力がない場合でも、Ａ／Ｄ変換部３０の異常を判定することができる。

【0018】

図２は、第１の実施形態のディジタル保護制御装置により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0019】

まず、参照信号付与部２０が、加算器１０に参照信号を出力し、信号の重畳を開始する（ステップＳ１０００）。次に、各Ａ／Ｄ変換部３０のそれぞれが、入力された重畳済信号をディジタル値に変換し出力する（ステップＳ１０２０）。

【0020】

第一判定部５０は、被接続Ａ／Ｄ変換部により出力されたディジタル値から参照信号抽出部４０が抽出した参照信号の示す値を取得する（ステップＳ１０４０）。第一判定部５０は、抽出結果が既知の値と合致するか否かを判定し（ステップＳ１０６０）、合致しないと判定した場合は、被接続Ａ／Ｄ変換部、または通過回路部（１）の異常として検知する（ステップＳ１０８０）。通過回路部（１）とは、前述した、被接続Ａ／Ｄ変換部に接続され参照信号付与部２０により参照信号が重畳された後の信号が通過する回路部である。第一判定部５０は、被接続Ａ／Ｄ変換部、および／または通過回路部（１）の異常を検知した場合、ディジタル保護制御装置１のモニタリング用デバイスに通知する。

【0021】

一方、第二判定部６０は、Ａ／Ｄ変換部３０により出力されたディジタル値を相互に比較する。（ステップＳ１１００）。第二判定部６０は、相互に比較したディジタル値に外れ値がないかを判定し（ステップＳ１１２０）、外れ値があれば対象のＡ／Ｄ変換部３０または通過回路部（２）の異常として検知する（ステップＳ１１４０）。第二判定部６０は、いずれかのＡ／Ｄ変換部３０または通過回路部（２）の異常を検知した場合、ディジタル保護制御装置１のモニタリング用デバイスに通知する。これにより本フローチャートの処理は終了する。

【0022】

なお、参照信号抽出部４０と接続する被接続Ａ／Ｄ変換部は固定的でなくてもよく、被接続Ａ／Ｄ変換部を複数のＡ／Ｄ変換部３０の中から任意に選択できるように構成してもよい。図３は第１の実施形態のディジタル保護制御装置１において、参照信号付与部２０と接続するＡ／Ｄ変換部をＡ／Ｄ変換部３０−１からＡ／Ｄ変換部３０−２に切り替えた様子を示す図である。切り替えは、手動により、または図示しない制御装置からの信号に基づいて切り替えスイッチが操作されることで実現される。ただし、監視中は被接続Ａ／Ｄ変換部の切り替えを行わないものとする。

【0023】

このような構成によって、ディジタル保護制御装置１は、少なくとも被接続Ａ／Ｄ変換部に異常が生じたか否かを判定することができ、複数のＡ／Ｄ変換部３０により出力されたディジタル値を相互に比較することで、いずれかのＡ／Ｄ変換部３０または通過回路部（２）に異常が生じたか否かを判定することができる。そして、これらの判定を行う際に、Ａ／Ｄ変換部３０の機能を停止する必要がないため、電力系統Ｅからのアナログ信号のサンプリングを欠落する事なく監視を行うことができる。

【0024】

以上説明した第１の実施形態のディジタル保護制御装置１によれば、参照信号抽出部４０から入力される抽出結果と既知の参照信号が示す値を比較することで、少なくとも被接続Ａ／Ｄ変換部、または通過回路部（１）のいずれかに異常が生じたか否かを判定する第一判定部５０と、複数のＡ／Ｄ変換部３０より出力されたディジタル値を相互に比較し、外れ値があれば、少なくとも外れ値を出力したＡ／Ｄ変換部３０、または通過回路部（２）のいずれかに異常があると判定する第二判定部とを備えることにより、アナログ信号のサンプリングを途切れさせることなく、特性異常の監視を行うことができる。

【0025】

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態のディジタル保護制御装置２の構成図である。ディジタル保護制御装置２は、第１の実施形態に係るディジタル保護制御装置１に対してアナログフィルタが付加された構成を有する。図４に示すように、電力系統Ｅと接続されるディジタル保護制御装置２では、第１の実施形態と比較すると、加算器１０とＡ／Ｄ変換部３０との間にアナログフィルタ部７０が設けられている。
以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明し、第１の実施形態との共通点については説明を省略する。

【0026】

加算器１０とＡ／Ｄ変換部３０との間にアナログフィルタ部７０が設けられている。アナログフィルタ部７０は、重畳済信号を系統状態の監視に適した周波数帯域の成分を通過させ、それ以外の成分をカットする。

【0027】

第一判定部５０は、アナログフィルタ部７０を通過した被接続Ａ／Ｄ変換部の変換結果に対して第１実施形態と同様の判定を行う。これによって、第一判定部５０は、被接続Ａ／Ｄ変換部、および／またはアナログフィルタ部７０を含む、通過回路部（１）の特性異常の監視を行うことができる。

【0028】

図５は、第２の実施形態の他の態様であるディジタル保護制御装置２Ａの構成図である。図５に示すように、電力系統Ｅと接続されるディジタル保護制御装置２Ａは、Ａ／Ｄ変換部３０−１〜３０−Ｎのそれぞれに対応してアナログフィルタ部７０−１〜７０−Ｎが設けられている。

【0029】

図４で示した単一のアナログフィルタ部を含む構成は、回路規模を最小限にできるが、アナログフィルタ部７０が劣化した場合に十分な監視を行うことができない可能性がある。一方、図５で示した複数のアナログフィルタ部を含む構成は、アナログフィルタ部７０−１〜７０−Ｎの特性が急速に劣化した場合に、より迅速に特性異常を発見することができる。

【0030】

このような構成によって、ディジタル保護制御装置２、２Ａは、電力系統Ｅの監視に適した周波数帯域に絞り込んだ状態で、各Ａ／Ｄ変換部３０、および／または、Ａ／Ｄ変換部３０に接続され参照信号付与部２０により参照信号が重畳された後の信号が通過する回路部に異常が生じたか否かを判定しつつ、同時に電力系統Ｅからアナログ信号のサンプリングを欠落することなく監視を行うことができる。

【0031】

以上説明した第２の実施形態のディジタル保護制御装置２によれば、第１の実施形態と同様、アナログ信号のサンプリングを途切れさせることなく、特性異常の監視を行うことができる。

【0032】

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。図６は、第３の実施形態のディジタル保護制御装置３の構成図である。図６に示すように、電力系統Ｅと接続されるディジタル保護制御装置３は、例えば、加算器１０−１、１０−２と、参照信号付与部２０と、Ａ／Ｄ変換部３０−１、３０−２と、アナログフィルタ部７０−１、７０−２と、入力変換部８０と、判定部９０とを備える。以下、いずれのアナログフィルタ部であるかを区別しないときは、単にアナログフィルタ部７０と称する。この構成において、アナログフィルタ部７０を省略してもよい。

【0033】

入力変換部８０には、電力系統Ｅからアナログ信号が入力される。入力変換部８０は、差動信号として正側差動出力（Ｓ＋）、および負側差動出力（Ｓ−）を出力する。加算器１０−１には、入力変換部８０から正側差動出力（Ｓ＋）が入力される。加算器１０−２には、入力変換部８０から負側差動出力（Ｓ−）が入力される。さらに加算器１０−１、１０−２のそれぞれには、参照信号付与部２０から参照信号（Ｒｆ）が入力される。加算器１０−１は、正側差動出力（Ｓ＋）と参照信号（Ｒｆ）を加算し、正側重畳済信号（Ｓ＋＋Ｒｆ）を出力する。加算器１０−２は、負側差動出力（Ｓ−）と参照信号（Ｒｆ）を加算し、負側重畳済信号（Ｓ−＋Ｒｆ）を出力する。アナログフィルタ部７０−１には、正側重畳済信号（Ｓ＋＋Ｒｆ）が入力される。また、アナログフィルタ部７０−２には、負側重畳済信号（Ｓ−＋Ｒｆ）が入力される。

【0034】

アナログフィルタ部７０−１は、正側重畳済信号（Ｓ＋＋Ｒｆ）を、監視に適した周波数帯域にした正側重畳／フィルタ済信号（Ｓ＋＋Ｒｆ＃）にして出力する。また、アナログフィルタ部７０−２は、負側重畳済信号（Ｓ−＋Ｒｆ）を、監視に適した周波数帯域にした負側重畳／フィルタ済信号（Ｓ−＋Ｒｆ＃）にして出力する。Ａ／Ｄ変換部３０−１は、入力された正側重畳／フィルタ済信号（Ｓ＋＋Ｒｆ＃）をディジタル値に変換し、判定部９０に出力する。また、Ａ／Ｄ変換部３０−２は、入力された負側重畳／フィルタ済信号（Ｓ−＋Ｒｆ＃）をディジタル値に変換し、判定部９０に出力する。判定部９０は、入力されたディジタル値に対して所定の演算を行うことで、参照信号の成分を抽出する。判定部９０は、所定の演算の結果を元に、Ａ／Ｄ変換精度の監視を行う。判定部９０は、異常を検知した場合、図示しないディジタル保護制御装置のモニタリング用デバイスに通知する。

【0035】

また、図７は、ディジタル保護制御装置３の入力変換部８０に関連する構成を、より具体的に示した図である。入力変換部８０は、例えば、変圧器などの差動変成器を含む。入力変換部８０である差動変成器は、電力系統Ｅからのアナログ信号を、差動信号に変換して出力する。また、参照信号付与部２０とアナログフィルタ部７０の間に、抵抗部１００−１、１００−２を備えている。以下、いずれの抵抗部であるかを区別しないときは、単に抵抗部１００と称する。

【0036】

図８および図９は、第３の実施形態の監視のための演算方法を説明するための図である。図８は、Ａ／Ｄ変換部３０に関して特性異常が生じていない場合の各信号の推移を示す図である。

【0037】

図８（Ａ）に示すように、アナログ信号は交流であり、図８（Ｂ）に示すように、参照信号は直流である。図８（Ｃ）に示すように、正側重畳済信号（Ｓ＋＋Ｒｆ）はアナログ信号と参照信号を加算したものとなり、図８（Ｄ）に示すように、負側重畳済信号（Ｓ−＋Ｒｆ）は逆極性のアナログ信号と参照信号を加算したものとなる。図８（Ｅ）に示すように、正側Ａ／Ｄ変換結果は、正側重畳済信号（Ｓ＋＋Ｒｆ）をディジタル値に変換したものである（図では曲線で示しているが、実際はサンプリング期間ごとの点列である）。また、図８（Ｆ）に示すように、負側Ａ／Ｄ変換結果は、負側重畳済信号（Ｓ−＋Ｒｆ）をディジタル値に変換したものである（図８（Ｅ）と同様に、実際はサンプリング期間毎の点列である）。

【0038】

判定部９０は、正側Ａ／Ｄ変換結果（Ｅ）と負側Ａ／Ｄ変換結果（Ｆ）の差（Ｇ）を求めることにより、参照信号の成分を打ち消したアナログ信号変換結果を得ることができる。この信号は、本来の用途である、アナログ信号のサンプリングに使用することができる。また、判定部９０は、正側Ａ／Ｄ変換結果（Ｅ）と負側Ａ／Ｄ変換結果（Ｆ）の和（Ｈ）を求めることにより（所定の演算の一例）、アナログ信号の成分が打ち消された判定用信号を求める。図８の例では、判定用信号が参照信号の示す値と合致することから、Ａ／Ｄ変換部３０および通過回路部が正常であると判定する。通過回路部とは、Ａ／Ｄ変換部３０に接続され、参照信号付与部２０により参照信号が重畳された後の信号が通過する回路部をいい、例えばアナログフィルタ部７０である。

【0039】

図９は、Ａ／Ｄ変換部３０に関して特性異常が生じた場合の各信号の推移を示す図である。図９の例では、正側Ａ／Ｄ変換結果（Ｅ）と負側Ａ／Ｄ変換結果（Ｆ）の和（Ｈ）が参照信号（Ｂ）と合致しないことから、少なくともＡ／Ｄ変換部３０または通過回路部が異常であると判定する。

【0040】

このような構成によって、ディジタル保護制御装置３は、電力系統Ｅからのアナログ信号を差動信号に変換して入力された２つのＡ／Ｄ変換部３０により出力されたＡ／Ｄ変換結果のディジタル値の差を求め、既知の参照信号と合致するか否かを判定することで、少なくともＡ／Ｄ変換部３０または通過回路部に異常が生じたか否かを判定しつつ、同時に電力系統Ｅからアナログ信号のサンプリングを欠落することなく監視を行うことができる。

【0041】

なお、Ａ／Ｄ変換部３０−１とＡ／Ｄ変換部３０−２のゲインが異なる場合も想定される。以下、Ａ／Ｄ変換部３０−１のゲインをＧ−１、Ａ／Ｄ変換部３０-２のゲインをＧ−２と称する。判定部９０は、正側Ａ／Ｄ変換結果（Ｅ）にゲインＧ−２を乗算した値と、負側Ａ／Ｄ変換結果（Ｆ）にゲインＧ−１を乗算した値との和を求めることにより（所定の演算の他の一例）、アナログ信号の成分が打ち消された判定用信号を求める。

【0042】

このようにすれば、ディジタル保護制御装置４は、Ａ／Ｄ変換部３０−１とＡ／Ｄ変換部３０−２のそれぞれで異なるゲイン調整を行うことができる。この場合、ディジタル保護制御装置４は、例えば、Ａ／Ｄ変換部３０−１を小さい信号範囲へ対応させ、他方のＡ／Ｄ変換部３０−２を大きい信号範囲へ対応させることで、ディジタル保護制御装置４が対応できるダイナミックレンジを広げることができる。

【0043】

以上説明した第３の実施形態のディジタル保護制御装置３によれば、入力変換部８０により、電力系統Ｅからのアナログ信号を差動信号に変換して２つのＡ／Ｄ変換部３０に入力することによって得られるディジタル値の一部、または全てに対し所定の演算を行うことにより、アナログ信号のサンプリングを途切れさせることなく、特性異常の監視を行うことができる。

【0044】

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について説明する。図１０に示すように、第４の実施形態のディジタル保護制御装置４は、電力系統Ｅに接続されるディジタル保護制御装置４は、例えば、加算器１０−１、１０−２と、参照信号付与部２０と、逆極性参照信号付与部２０Ａと、Ａ／Ｄ変換部３０−１、３０−２と、アナログフィルタ部７０−１、７０−２と、判定部９０とを備える。この構成において、アナログフィルタ部７０を省略してもよい。

【0045】

加算器１０−１、１０−２には、電力系統Ｅからアナログ信号が入力される。さらに、加算器１０−１には、参照信号付与部２０から参照信号が入力され、加算器１０−２は、逆極性参照信号付与部２０Ａから、逆極性の参照信号が入力される。アナログフィルタ部７０−１には、加算器１０−１から、アナログ信号と参照信号を加算した、重畳済信号が入力される。また、アナログフィルタ部７０−２には、加算器１０−２から、アナログ信号と逆極性の参照信号を加算した、逆極性重畳済信号が入力される。Ａ／Ｄ変換部３０−１には、アナログフィルタ部７０−１から、重畳済信号を監視に適した周波数帯域にした重畳／フィルタ済信号が入力される。また、Ａ／Ｄ変換部３０−２には、アナログフィルタ部７０−２から逆極性重畳済信号を監視に適した周波数帯域にし、逆極性重畳／フィルタ済信号が入力される。判定部９０には、Ａ／Ｄ変換部３０−１から、重畳／フィルタ済信号を変換したディジタル値を入力され、Ａ／Ｄ変換部３０−２から、逆極性重畳／フィルタ済信号を変換したディジタル値を入力される。判定部９０は、ディジタル値に対し所定の演算を行うことで、参照信号を抽出し、Ａ／Ｄ変換精度の監視を行う。判定部９０は、異常を検知した場合、図示しないディジタル保護制御装置のモニタリング用デバイスに通知する。

【0046】

図１１および図１２は、第４の実施形態の監視のための演算方法を説明するための図である。図１１は、Ａ／Ｄ変換部３０−１、３０−２に関して特性異常が生じていない場合の各信号の推移を示す図である。

【0047】

図１１（Ａ）に示すように、アナログ信号は交流であり、図８（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、参照信号は直流である。図１１（Ｄ）に示すように、Ａ／Ｄ変換部３０−１のＡ／Ｄ変換結果はアナログ信号と参照信号を加算したものとなり、図８（Ｅ）に示すように、Ａ／Ｄ変換部３０−２のＡ／Ｄ変換結果はアナログ信号と逆極性参照信号を加算したものとなる。図８（Ｆ）に示すように、Ａ／Ｄ変換部３０−１のＡ／Ｄ変換結果は、重畳済信号をディジタル値に変換したものである（図では曲線で示しているが、実際はサンプリング期間ごとの点列である）。また、図８（Ｇ）に示すように、Ａ／Ｄ変換部３０−２のＡ／Ｄ変換結果は、逆極性重畳済信号をディジタル値に変換したものである（図８（Ｆ）と同様に、実際はサンプリング期間ごとの点列である）。

【0048】

判定部９０は、Ａ／Ｄ変換部３０−１のＡ／Ｄ変換結果（Ｅ）とＡ／Ｄ変換部３０−２のＡ／Ｄ変換結果（Ｆ）の差（Ｈ）を求めることにより、電力系統Ｅからの入力信号の成分を打ち消した、判定用信号を求める。図１１の例では、判定用信号が参照信号の示す値と合致することから、Ａ／Ｄ変換部３０および通過回路部が正常であると判定する。
また判定部９０は、Ａ／Ｄ変換部３０−１のＡ／Ｄ変換結果（Ｆ）とＡ／Ｄ変換部３０−２のＡ／Ｄ変換結果（Ｇ）の和（Ｉ）を求めることにより、参照信号の成分と逆極性参照信号の成分を打ち消したアナログ信号変換結果を得ることができる。このアナログ信号変換結果は、入力信号（Ａ）の振幅が２倍の波形として得ることができ、本来の用途である。

【0049】

図１２は、Ａ／Ｄ変換部３０に関して特性異常が生じた場合の各信号の推移を示す図である。図１２の例では、Ａ／Ｄ変換部３０−１のＡ／Ｄ変換結果（Ｆ）とＡ／Ｄ変換部３０−２のＡ／Ｄ変換結果（Ｇ）の差（Ｈ）が参照信号（Ｂ）と合致しないことから、少なくともＡ／Ｄ変換部３０または通過回路部が異常であると判定する。

【0050】

このような構成によって、電力系統Ｅからのアナログ信号を２つのＡ／Ｄ変換部３０に入力して、一方のＡ／Ｄ変換部３０に参照信号を重畳し、他方のＡ／Ｄ変換部３０に逆極性の参照信号を重畳した後、２つのＡ／Ｄ変換結果に対して所定の演算を行うことで、参照信号の成分のみを抽出することができるか否かを判断基準として、特性異常の監視を行うことができる。

【0051】

以上説明した第４の実施形態のディジタル保護制御装置４によれば、参照信号を重畳した第１のＡ／Ｄ変換部３０のＡ／Ｄ変換結果のディジタル値と、逆極性の参照信号を重畳した第２のＡ／Ｄ変換部３０のＡ／Ｄ変換結果のディジタル値の、一部または全てに対し所定の演算を行うことにより、アナログ信号のサンプリングを途切れさせることなく、特性異常の監視を行うことができる。

【0052】

なお、第１から４の実施形態で重畳する参照信号を、電力系統Ｅからのアナログ信号より高い周波数の高調波信号とすると、アナログフィルタ部７０にて、参照信号を含めた高調波帯域の信号がカットされる。判定部９０は、入力された信号の高調波成分を例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理によって抽出し、十分に減衰されているか否かを判定することで、アナログフィルタ部７０の劣化を容易に発見することができる。

【0053】

また、第１から４の実施形態で重畳する参照信号を、直流と、電力系統Ｅからのアナログ信号より高い周波数の高調波信号の両方から構成される信号とすると、入力信号を一定期間計測することで電力系統Ｅからの入力に影響されず参照信号の高感度な監視を行うことができ、かつ、アナログフィルタの劣化を容易に発見することが可能となる。

【0054】

また、第１から４の実施形態で重畳する参照信号に高調波信号を用いる場合、電力系統Ｅの周波数の５１倍以上の高い周波数とする。一般的な電力系統のノイズカットのための高調波計測は、周波数が入力波の周波数の５０倍までの高調波を計測対象とすることが多い。参照信号は、電力系統Ｅの周波数の５１倍以上の高い周波数とすることで、電力系統Ｅに由来するノイズの影響を受けることなく、正確に測定される。また、電力系統Ｅのアナログ信号は、参照信号として電力系統Ｅの周波数の５１倍以上の高周波信号を用いられることで、参照信号である高周波信号の電圧変動の影響を受ける事なく、正確に測定され他の構成に出力される。

【0055】

また、第１から４の実施形態で重畳する参照信号を、時系列で値（電圧）が変化する直流信号から構成される信号とすると、Ａ／Ｄ変換部３０の直流オフセットが大きい場合でも、その影響を受けずにＡ／Ｄ変換のゲインについて高感度の監視を行うことができる。同時に、この構成では、特定の入力範囲で精度異常となるようなモードの不良の検出確率を高める効果も期待できる。

【0056】

また、第１から４の実施形態で重畳する参照信号を、電力系統Ｅの周波数より低い低周波信号（直流でない）とした場合、電力系統Ｅからの入力に影響されず高感度な監視を行うことができ、さらにＡ／Ｄ変換部３０の直流オフセットが大きい場合でも、その影響を受けずにＡ／Ｄ変換のゲインについて高感度の監視を行うことができる。低周波信号は、交流信号に限らず、三角波等でもよい。例えば、低周波信号を通しにくい計器用変成器（ＰＴ、ＣＴ）などは、ディジタル保護制御装置内の参照信号付与部より上流に取り付けることが想定される。従って、アナログ信号は、低周波成分がカットされた状態でディジタル保護制御装置に入力される。このため、低周波信号を参照信号とすると、Ａ／Ｄ変換部３０にて、参照信号だけを高感度に抽出することができ、結果として高感度な監視が可能を行うことができる。

【0057】

（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について説明する。図１３は、第５の実施形態のディジタル保護制御装置５の構成図である。図１３に示すように、電力系統Ｅに接続されるディジタル保護制御装置５は、例えば、参照信号付与部２０と、Ａ／Ｄ変換部３０−１、３０−２と、判定部９０と、マルチプレクサ１１０−１、１１０−２とを備える。以下、いずれのマルチプレクサであるかを区別しないときは、単にマルチプレクサ１１０と称する。

【0058】

マルチプレクサ１１０には、電力系統Ｅよりアナログ信号が入力される。さらに、マルチプレクサ１１０には、参照信号付与部２０より参照信号が入力される。Ａ／Ｄ変換部３０は、マルチプレクサ１１０から、アナログ信号または参照信号のいずれかが選択的に入力され、あるいは、アナログ信号と参照信号の両方が入力される。なお、少なくとも１つ以上のＡ／Ｄ変換部３０には、アナログ信号が入力されるように制御または手動で切り替えると好適である。こうすれば、あるＡ／Ｄ変換部３０が参照信号を入力しているときも、アナログ信号のサンプリングが途切れないようにすることができる。

【0059】

判定部９０は、Ａ／Ｄ変換部３０により、Ａ／Ｄ変換結果のディジタル値を入力される。判定部９０はマルチプレクサ１１０を制御し、その状態を把握している。判定部９０は、Ａ／Ｄ変換部３０から入力された信号が、アナログ信号に基づくものであるか、参照信号に基づくものであるかを把握しているため、アナログ信号に基づく信号は、本来のＡ／Ｄ変換結果として他の構成に出力する。また、判定部９０は、参照信号に基づく信号が所定の範囲にあるか否かに基づいて、Ａ／Ｄ変換回路の健全性監視を行う。判定部９０は、所定の演算結果が所定の範囲にない場合に異常と検知し、図示しないディジタル保護制御装置のモニタリング用デバイスに通知する。

【0060】

また、判定部９０は、アナログ信号を全てのＡ／Ｄ変換部３０に接続することも可能である。判定部９０は、Ａ／Ｄ変換部３０のアナログ信号の変換結果を相互に比較し、外れ値があれば、少なくともＡ／Ｄ変換部３０の異常の検知を行うことができる。Ａ／Ｄ変換部３０のいずれかに不具合がある場合、２つのＡ／Ｄ変換結果に差が出るため、早期に異常を検知することができる。

【0061】

このような構成によって、電力系統Ｅからのアナログ信号と参照信号を、マルチプレクサ１１０により選択的に切り替えて複数のＡ／Ｄ変換部３０へ出力することで、アナログ信号のサンプリングを継続しつつ、Ａ／Ｄ変換部３０の異常の監視を行うことができる。

【0062】

以上説明した第５の実施形態のディジタル保護制御装置５によれば、電力系統Ｅからの同一チャンネルのアナログ信号と参照信号を選択的にＡ／Ｄ変換部３０へ入力することで、アナログ信号を連続してサンプリングしつつ、Ａ／Ｄ変換部３０の特性異常の監視を行うことができる。

【0063】

（第６の実施形態）
図１４は、第６の実施形態のディジタル保護制御装置６の構成図である。図１４に示すように、電力系統Ｅに接続されるディジタル保護制御装置６は、例えば、参照信号付与部２０と、Ａ／Ｄ変換部３０−１、３０−２と、判定部９０と、抵抗部１００−１、１００−２と、切り替えスイッチ部１２０とを備える。

【0064】

抵抗部１００−１には、電力系統Ｅからアナログ信号が入力される。また、抵抗部１００−２には、電力系統Ｅからアナログ信号が入力される。Ａ／Ｄ変換部３０−１には、抵抗部１００−１からゲイン調整されたアナログ信号が入力される。また、Ａ／Ｄ変換部３０−２には、抵抗部１００−２からゲイン調整されたアナログ信号が入力される。Ａ／Ｄ変換部３０−１、３０−２のいずれか一方には、参照信号付与部２０から参照信号が入力される。判定部９０は、参照信号をＡ／Ｄ変換部３０−１、３０−２のどちらに入力するか、切り替えスイッチ部１２０にて制御する。参照信号は、参照信号付与部２０側の出力インピーダンスを、Ａ／Ｄ変換部３０より低くしておくことで、電力系統Ｅからのアナログ信号の影響を受ける事なく、参照信号をＡ／Ｄ変換部３０に入力する事ができる。

【0065】

判定部９０は、Ａ／Ｄ変換部３０により、Ａ／Ｄ変換結果のディジタル値を入力される。判定部９０は切り替えスイッチ部１２０を制御し、その状態を把握している。判定部９０は、Ａ／Ｄ変換部３０から入力された信号が、アナログ信号に基づくものであるか、アナログ信号に参照信号が重畳された信号に基づくものであるかを把握しているため、アナログ信号に基づく信号は、本来のＡ／Ｄ変換結果として他の構成に出力する。また、判定部９０は、アナログ信号に基づく信号のＡ／Ｄ変換結果と、アナログ信号に参照信号が重畳された信号に基づく信号のＡ／Ｄ変換結果の差を求めることで、参照信号の成分の抽出を行う。判定部９０は、抽出結果が所定の範囲にあるか否かに基づいて、Ａ／Ｄ変換回路の健全性監視を行う。判定部９０は、所定の演算結果が所定の範囲にない場合に異常と検知し、図示しないディジタル保護制御装置のモニタリング用デバイスに通知する。

【0066】

このような構成によって、電力系統Ｅからのアナログ信号を複数のＡ／Ｄ変換部３０にて入力しつつ、切り替えスイッチ部１２０により参照信号を一つのＡ／Ｄ変換部３０へ選択的に出力することで、アナログ信号のサンプリングを継続しつつ、Ａ／Ｄ変換部３０の異常の監視を行うことができる。

【0067】

以上説明した第６の実施形態のディジタル保護制御装置６によれば、電力系統Ｅからのアナログ信号と参照信号の両方と接続するＡ／Ｄ変換部３０のＡ／Ｄ変換結果と、電力系統Ｅからのアナログ信号と接続するＡ／Ｄ変換部３０のＡ／Ｄ変換結果に所定の演算を行うことで、アナログ信号を連続してサンプリングしつつ、複数のＡ／Ｄ変換部３０のうち少なくとも一つ以上のＡ／Ｄ変換部３０にて、参照信号を入力して特性異常の監視を行うことができる。

【0068】

（第７の実施形態）
以下、第７の実施形態について説明する。図１５は、第７の実施形態のディジタル保護制御装置７の構成図である。図１５に示すように、電力系統Ｅ−１、Ｅ−２に接続されるディジタル保護制御装置７は、例えば、参照信号付与部２０と、Ａ／Ｄ変換部３０−１、３０−２、３０−３と、判定・信号制御部９０＃と、マルチプレクサ１１０−１、１１０−２、１１０−３とを備える。以下、第５の実施形態との相違点を中心に説明し、第５の実施形態との共通点については説明を省略する。

【0069】

マルチプレクサ１１０には、電力系統Ｅ−１からアナログ信号１を、電力系統Ｅ−２からアナログ信号２を、参照信号付与部２０から参照信号が入力される。Ａ／Ｄ変換部３０は、マルチプレクサ１１０から、アナログ信号１またはアナログ信号２または参照信号のいずれかが選択的に入力される。

【0070】

例えばディジタル保護制御装置７では、Ａ／Ｄ変換部３０−１で参照信号、Ａ／Ｄ変換部３０−２でアナログ信号１、Ａ／Ｄ変換部３０−３でアナログ信号２のサンプリングを開始し、一定時間経過後に、Ａ／Ｄ変換部３０−１でアナログ信号１、Ａ／Ｄ変換部３０−２で参照信号、Ａ／Ｄ変換部３０−３でアナログ信号２を入力するように切替を行い、サンプリングを継続する。ディジタル保護制御装置７は、さらに一定時間経過後に、Ａ／Ｄ変換部３０−１でアナログ信号１、Ａ／Ｄ変換部３０−２でアナログ信号２、Ａ／Ｄ変換部３０−３で参照信号を入力するように切替を行い、サンプリングを継続する。ディジタル保護制御装置７は、このように入力チャンネルを切り替えていくことにより、参照信号によるＡ／Ｄ変換部３０のＡ／Ｄ変換精度の監視を行いながら、アナログ信号１、２のサンプリングを継続することができる。判定・信号制御部９０＃は、Ａ／Ｄ変換部３０から入力された信号が、アナログ信号に基づくものであるか、参照信号に基づくものであるかを把握している。判定・信号制御部９０＃は、参照信号に基づく信号の判定結果が所定の範囲にあるか否かに基づいて、Ａ／Ｄ変換回路の健全性監視を行う。また、判定・信号制御部９０＃は、第１〜第５の実施形態の判定部９０とは異なり、アナログ信号に基づく信号を、本来のＡ／Ｄ変換結果として他の構成に出力する。なお、このような機能は、他の実施形態において設けられてもよい。Ａ／Ｄ変換部３０は、第５の実施形態で同様の検証を行う場合、最小でもアナログ信号チャンネル数の２倍の個数が必要である。一方、Ａ／Ｄ変換部３０は、第７の実施形態では、最小で（アナログ信号チャンネル数＋１）個あれば良く、Ａ／Ｄ変換部３０の必要個数を削減することができる。なお、図１５では、２つのアナログ信号を３つのＡ／Ｄ変換部３０を介して監視および判定する例を示したが、本実施形態の構成を限定するものではない。例えば、３つ以上のアナログ信号を任意の数のＡ／Ｄ変換部３０を介して監視および判定するような応用例が想定される。

【0071】

このような構成によって、電力系統Ｅからアナログ信号のサンプリングを複数のＡ／Ｄ変換部３０で行うことで、参照信号にて各Ａ／Ｄ変換部３０の異常監視を行いつつ、ディジタル保護系統装置内のアナログ信号チャンネルを継続してサンプリングできる。

【0072】

以上説明した第７の実施形態のディジタル保護制御装置７によれば、電力系統Ｅからの同一チャンネルのアナログ信号を複数のＡ／Ｄ変換部３０に接続可能であり、各Ａ／Ｄ変換部３０には異なるアナログ信号チャンネルを接続が可能な装置を設けることで、装置全体でのＡ／Ｄ変換部３０の個数を（アナログチャンネル数＋１）個に抑制することができる。

【0073】

なお、第１から７の実施形態で用いるＡ／Ｄ変換部３０において、複数設けるＡ／Ｄ変換部３０は、少なくとも１つは逐次比較型Ａ／Ｄ変換器を、少なくとも他の１つはΔΣ型Ａ／Ｄ変換器を含むものとしてよい。ΔΣ型Ａ／Ｄ変換器は、逐次比較型Ａ／Ｄ変換器に比べて高分解能だが、Ａ／Ｄ変換速度が遅い。またΔΣ型Ａ／Ｄ変換器は応答性が遅く、マルチプレクサ１１０等で頻繁に入力信号を切り替える処理には向かない。一方、逐次比較型Ａ／Ｄ変換器は、ΔΣ型Ａ／Ｄ変換器に比べて、分解能が低いが、変換速度が速くて応答性も高く、マルチプレクサ１１０等で頻繁に入力信号を切り替える処理にも対応できる。そのため、装置内のＡ／Ｄ変換部３０は、逐次比較型Ａ／Ｄ変換器とΔΣ型Ａ／Ｄ変換器の両方を用いることで、各型の利点を活かした計測・監視を実現する。また、ΔΣ型Ａ／Ｄ変換器は、内部に帰還回路を有しているため、入力に対し過渡的に不安定な応動を示す場合がある。そのため、ΔΣ型Ａ／Ｄ変換器の出力結果と逐次比較型Ａ／Ｄ変換器の出力結果との比較を行うことで、ΔΣ型Ａ／Ｄ変換器が不安定な応動となっていないかの監視を行うことができる。

【0074】

また、第１から７の実施形態で用いるＡ／Ｄ変換部３０において、複数のΔΣ型Ａ／Ｄ変換器が不安定な応動となっていないかの監視は、同じゲイン調整の条件下で、同じチャンネルのアナログ信号を入力しても、結果が同じになり、異常を発見することができない。一方、複数設けるＡ／Ｄ変換部３０は、異なるゲイン調整の条件下で、同じチャンネルのアナログ信号を入力されると、ゲインの高い方のΔΣ型Ａ／Ｄ変換器に比べて、ゲインの低い方のΔΣ型Ａ／Ｄ変換器が安定する傾向にある。そのため、判定部９０は、ゲインの高い方のＡ／Ｄ変換器とゲインの低い方のＡ／Ｄ変換器が異なる応動となった場合に、異常と判定できる。

【0075】

また、第１から７の実施形態のディジタル保護制御装置が、入力信号が小さいチャンネルと、入力信号が大きいチャンネルからなる複数のアナログ信号と接続する場合、アナログ信号が小さい場合はゲインの大きい方のＡ／Ｄ変換部３０を使用し、アナログ信号が大きい場合はゲインの小さい方のＡ／Ｄ変換部３０を使用することで、ダイナミックレンジの高いＡ／Ｄ変換が可能となる。

【0076】

また、第１から７の実施形態で用いるＡ／Ｄ変換部３０において、少なくとも１つはオーバーサンプリング型Ａ／Ｄ変換器を備えるものとしてよい。オーバーサンプリング型Ａ／Ｄ変換器は、入力信号を連続してサンプリングする必要があるが、第１から７の実施形態のディジタル保護制御装置では、入力信号を途切れさせることなくサンプリングが可能である。また、前述の通り、第１から７の実施形態のディジタル保護制御装置では、Ａ／Ｄ変換部３０は、参照信号を監視することができる。そのため、第１から７の実施形態のディジタル保護制御装置では、オーバーサンプリング型Ａ／Ｄ変換器が使用可能となる。

【0077】

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、ディジタル保護制御装置は、複数のＡ／Ｄ変換部３０を持ち、その一部のＡ／Ｄ変換部３０に、参照信号をアナログ信号に重畳させて入力することで、ディジタル保護制御装置自体の高感度な異常監視を行うことができ、また同時に電力系統Ｅからの入力アナログ信号のサンプリングを連続的に行うことができる。

【0078】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0079】

１、２、３、４、５、６、７…ディジタル保護制御装置、１０…加算器、２０、２０Ａ…参照信号付与部、３０…Ａ／Ｄ変換部、４０…参照信号抽出部、５０…第一判定部、６０…第二判定部、７０…アナログフィルタ部、８０…入力変換部、９０…判定部、９０＃…判定・信号制御部、１００…抵抗部、１１０…マルチプレクサ、１２０…切り替えスイッチ部、Ｅ…電力系統

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】