CN101297210A - 残留磁通测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种残留磁通测定装置，使用如下的单元来测定残留磁通：变压器电压测定单元，对变压器电压进行测定；电压延迟单元，使测定信号延迟；电压直流分量计算单元，根据过去预定时间内的变压器电压信号以及运算控制信号计算出电压直流分量；电压积分单元，对从当前的变压器电压信号除去了电压直流分量的信号进行电压积分来计算出电压积分信号；磁通直流分量计算单元，根据过去预定时间内的电压积分信号以及运算控制信号计算出磁通直流分量；磁通计算单元，求出从当前的电压积分信号除去了磁通直流分量的磁通信号；以及控制单元，根据接点信号、断开种类、变压器电压信号、以及磁通信号求出残留磁通。

Description

残留磁通测定装置

技术领域

本发明涉及三相变压器的残留磁通测定装置。

背景技术

在以往的残留磁通测定装置中，通过对变压器的电压波形进行测定并进行积分运算来求出磁通波形，将磁通波形的最大值与最小值的平均值作为直流分量修正项而减去，由此求出残留磁通(例如参照专利文献1)。

另外，在以往的残留磁通测定装置中，通过对变压器的电压波形进行测定并进行积分运算来求出磁通波形，此时求出磁通波形的最终值与电源断路前的正弦波振动的中心的差，从而求出残留磁通(例如参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开平2-179220

专利文献2：日本特开2000-275311

在以往的残留磁通测定装置中，以仅在三相变压器的断路前后产生变压器电压以及残留磁通的变动为前提。但是，如果变压器用断路器装备有极间电容器，则不仅在断路前后，而且还在变压器用断路器开路的状态下，当发生系统事故等而在电源电压中产生了大的变动的情况下，变压器电压以及残留磁通有时会经由极间电容器而变动。为了即使在这样的状况下也正确地对残留磁通进行测定，需要总是对变压器的电压波形进行测定，并通过积分运算来求出残留磁通。因此，在以往的残留磁通测定装置的结构中，为了实现残留磁通的持续测定，对从刚要断路前到当前时刻的全部电压波形进行积分来求出磁通波形的最终值。因此，需要从断路时刻开始，随着时间经过对长时间的电压波形求出电压积分值。在该情况下，由于重叠在电压波形上的直流偏移分量的起伏，产生以下的问题点：在电压积分值中发生漂移(drift)，无法随着时间经过计算出正确的残留磁通。

发明内容

本发明就是为了解决上述那样的问题点而提出的，其目的在于：即使从断路时刻经过了时间也可以更正确地测定残留磁通。

本发明的残留磁通测定装置的特征在于：针对各相中的每一个都具备：电压直流分量计算单元，计算出三相变压器的电压的电压直流分量；电压积分单元，从三相变压器的电压除去电压直流分量而计算出电压积分信号；磁通直流分量计算单元，根据电压积分信号计算出磁通直流分量；磁通计算单元，从电压积分信号除去磁通直流分量而计算出磁通信号；以及控制单元，在三相变压器的任意一个相的两端的断路器都断开时，停止电压直流分量以及磁通直流分量的更新，并且在电压的绝对值的最大值在预定时间内持续为阈值以下的状态时，计算出从断路器断开后的磁通信号的收敛值的总和作为残留磁通。

本发明的残留磁通测定装置针对各相中的每一个都具备：电压直流分量计算单元，计算出三相变压器的电压的电压直流分量；电压积分单元，从三相变压器的电压除去电压直流分量而计算出电压积分信号；磁通直流分量计算单元，根据电压积分信号计算出磁通直流分量；磁通计算单元，从电压积分信号除去磁通直流分量而计算出磁通信号；以及控制单元，在三相变压器的任意一个相的两端的断路器都断开时，停止电压直流分量以及磁通直流分量的更新，并且，在电压的绝对值的最大值在预定时间内持续为阈值以下的状态时，计算出从断路器断开后的磁通信号的收敛值的总和作为残留磁通，因此即使从断路时刻经过了时间也可以正确地测定残留磁通。

附图说明

图1是示出实施例1的残留磁通测定装置的框图。

图2是示出表示实施例1的残留磁通测定装置的动作的时序图的图。

图3是示出表示实施例1的残留磁通测定装置的动作的时序图的图。

图4是示出表示实施例1的残留磁通测定装置的控制单元的动作的流程图的图。

标号说明

1电源  2三相变压器  3断路器  4仪表用变压器  5接点信号6变压器电压测定单元  7测定电压  8变压器电压信号  9电压直流分量计算单元  10电压直流分量  11电压积分单元  12电压积分信号  13磁通直流分量计算单元  14磁通直流分量  15磁通计算单元16磁通信号  17控制单元  18残留磁通  19运算控制信号  21电压延迟单元  22断开种类  25测定信号  26断路器。

具体实施方式

实施例1

图1是示出本发明的实施例的残留磁通测定装置的框图。在电源1和三相变压器2之间连接有断路器3，在三相变压器2的二次侧连接有断路器26。将断路器3和断路器26合起来称为两端断路器。由连接在三相变压器2的一次侧的仪表用变压器4对变压器电压进行测定。另外，在本实施例中，在三相变压器2的一次侧连接仪表用变压器4来对三相变压器2的电压进行测定，但也可以连接在二次侧来测定，在存在三次接线的情况下，也可以连接在三次侧来测定。

另外，在图中，附加了相同标号的部分为相同或与其相当的部分，在说明书的全文中都是如此。另外，对在说明书全文中表示的结构要素的形容只不过是例示而不限于这些记载。

在变压器电压测定单元6中，每隔预定时间间隔对由仪表用变压器4取得的测定电压7进行A/D转换(模拟数字转换)来取得测定信号25。

在电压延迟单元21中，可以使三相变压器2的最新的电压仅延迟预定的延迟时间量，每当取得一次采样的测定信号25时，输出仅延迟了预定的延迟时间量的变压器电压信号8。例如，在将延迟时间设为100msec的情况下，在缓冲器中将最近的测定信号25积蓄100mesc的量，每当取得最新的测定信号25时，将在缓冲器中最过去的测定信号25作为变压器电压信号8输出。

电压直流分量计算单元9对三相变压器2的电压的电压直流分量进行计算，针对每次采样计算变压器电压信号8的偏移值。对于偏移值，可以作为包含最新的变压器电压信号8的、过去的预定时间采样量的变压器电压信号8的平均值来计算，也可以作为对针对每个采样取得的变压器电压信号8应用了低通滤波的值来计算。如果运算控制信号19为ON，则将通过上述计算取得的最新的偏移值作为电压直流分量10而更新输出。另一方面，如果运算控制信号19为OFF，则输出运算控制信号19最后为ON时的电压直流分量10。即，如果运算控制信号19为OFF，则对电压直流分量10的输出进行采样保持。

在电压积分单元11中，每当取得1采样的最新的变压器电压信号8时，都将从最近(最新)的变压器电压信号8减去电压直流分量10的值加到1次采样前的电压积分信号12上，从而可以取得最新的电压积分信号12。即，电压积分单元11从三相变压器2的电压除去电压直流分量10而计算出电压积分信号12。

磁通直流分量计算单元13根据电压积分信号12计算出磁通直流分量14，针对每个采样根据电压积分信号12计算出偏移值。对于偏移值，可以作为包含最新的电压积分信号12的过去的预定时间采样量的电压积分信号12的平均值来计算，也可以作为对针对每个采样取得的电压积分信号12应用了低通滤波的值来计算。然后，如果运算控制信号19为ON，则将通过上述计算取得的最新的偏移值作为磁通直流分量14而更新输出。另一方面，如果运算控制信号19为OFF，则输出运算控制信号19最后为ON时的磁通直流分量14。即，如果运算控制信号19为OFF，则对磁通直流分量14的输出进行采样保持。

磁通运算单元15从电压积分信号12除去磁通直流分量14而计算出磁通信号16，每当取得1次采样的最新的电压积分信号12时，都从最新的电压积分信号12减去磁通直流分量14来计算出磁通信号16。另外，还可以对磁通信号16进行标准化，使得在变压器电压为额定施加状态时磁通信号16的振幅为1。

在以上的变压器测定单元6、电压延迟单元21、电压直流分量计算单元9、电压积分单元11、磁通直流分量计算单元13、磁通计算单元15中，与各相中的每一个的测定电压7对应地，针对各相中的每一个进行计算。

控制单元17使用磁通信号16、变压器电压信号8、作为与断路器3以及断路器26的开闭位置联动的信号的接点信号5，向电压直流分量计算单元9以及磁通直流分量计算单元13发送运算控制信号19，来进行控制。另外，控制单元17对残留磁通18进行计算。向控制单元17输入用于区别是成为通常时序的通常断路的情况、还是系统故障等的情况的断开种类22。

接着，使用图2来说明控制单元17的动作。图2是示出表示实施例1的残留磁通测定装置的动作的时序图的图。在图中，断路器26的三根接点信号从上至下对于A相、B相、C相这3相，上侧表示ON、下侧表示OFF。同样，断路器3的三根接点信号从上至下对于A相、B相、C相这3相，上侧表示ON、下侧表示OFF。在该图中，在表示为101的时刻，断路器3的C相的接点信号从ON切换到OFF。另外，对于运算控制信号19，上侧表示ON、下侧表示OFF。在该图中，运算控制信号19在表示为102以及105的时刻，从OFF切换到ON，在表示为104的时刻，从ON切换到OFF。在图2中，为了简化说明，针对1个相进行说明，但在其他相中当然也是相同的动作。

在控制单元17中，使用作为与断路器3以及断路器26的开闭位置联动的信号的接点信号5，始终对断开点进行检测。断开点是指：三相变压器2的各相的两端上具备的断路器3以及断路器26的两端断路器在任意一个相中第一次断开时，即在任意一个相中作为两端断路器的断路器3以及断路器26的接点信号最初一起从ON成为OFF的时刻。例如，在图2中，在101的时刻，C相的接点信号最初从ON成为OFF，即断路器3以及断路器26这两个断路器一起从ON成为OFF，因此将该时刻设为三相共同的断开点。

进而在控制单元17中，总是对电压产生点进行检测，该电压产生点是三相变压器2的两端的断路器3以及断路器26的两端断路器在全部的相中是打开状态(全部的接点信号5为OFF)且任意一个相中的变压器电压信号8的绝对值超过阈值的时刻。例如，在图2中，在104的时刻全部的接点信号5为OFF且变压器电压信号8超过了阈值，所以将该时刻设为电压产生点。

在图2中，以断开种类22为“通常断路”的情况为例子进行说明。如果检测出断开点101，则由于断开种类22为通常断路，所以在经过了预定的延迟时间106之后，使运算控制信号19成为OFF。其原因为，通过电压延迟单元21，使变压器电压信号8与实际的产生现象相比仅延迟了延迟时间量，因此在检测出断开点101后，在经过了延迟时间后，在变压器电压信号8中发生过渡变化。通过使运算控制信号19成为OFF，在电压直流分量计算单元9以及磁通直流分量计算单元13中，电压直流分量10和磁通直流分量14的值被原样固定为刚要产生电压的过渡变化之前的值，而对以后的磁通信号16进行计算。

接着，对变压器电压信号8的绝对值的最大值在预定时间内是否持续为阈值以下的状态进行检测。此处作为一个例子，将预定时间设为500msec来进行说明。如图2所示，在过去500msec期间检测到变压器电压信号8为阈值以下的时刻102。在该时刻102视为磁通信号16收敛，存储作为该时刻102的磁通信号106的收敛值的磁通收敛值Δf1。

接着，使运算控制信号19成为ON，再次开始电压直流分量计算单元9以及磁通直流分量计算单元13中的电压直流分量10以及磁通直流分量14的更新计算。通过这样的运算控制信号19的控制，可以降低变压器电压信号8进行过渡变化的区间中的、电压直流分量10以及磁通直流分量14的计算误差。另外，假设电压直流分量计算单元9以及磁通直流分量计算单元13的运算控制信号19是相同的信号而进行了说明，但也可以构成为分别独立地设置运算控制信号，并使运算控制信号19从OFF恢复为ON的时刻不同。

接着，在图2中，根据产生变压器电压信号8，对电压产生点104进行检测。如果检测到电压产生点104，则立即使运算控制信号19成为OFF。由此，在电压直流分量计算单元9以及磁通直流分量计算单元13中，将电压直流分量10和磁通直流分量14的值原样固定为刚要发生电压的过渡变化之前的值，而对以后的磁通信号16进行计算。

与上述同样地，检测出在作为预定时间的过去500msec期间变压器电压信号8的绝对值的最大值成为阈值以下的时刻105。视为在该时刻105磁通信号16收敛，存储作为该时刻的磁通信号16的收敛值的磁通收敛值Δf2。接着，使运算控制信号19成为ON，再次开始电压直流分量计算单元9以及磁通直流分量计算单元13中的电压直流分量10以及磁通直流分量14的更新计算。

通过重复进行，每当出现电压产生点104时，都追加存储磁通收敛值来计算出残留磁通18。利用从断路器3断开到现在为止所存储的磁通收敛值的总和来求出残留磁通18。图2的右端的时刻的残留磁通18计算为Δf1+Δf2。

因此，控制单元17在三相变压器2的任意一相的两端的断路器都断开时，停止电压直流分量10以及磁通直流分量14的更新，并且，在电压的绝对值的最大值在预定时间内持续为阈值以下的状态时，计算出断路器断开后的磁通信号16的收敛值的总和作为残留磁通。另外，控制单元17在任意一相的两端的断路器都断开时，在经过了延迟时间之后，停止电压直流分量10以及磁通直流分量14的更新。

进而，控制单元17在两端的断路器全部是开路状态且任意一相的电压的绝对值超过了阈值时，停止电压直流分量10以及磁通直流分量14的更新，并且，在电压的绝对值的最大值在预定时间内持续为阈值以下的状态时，计算出断路器断开后的磁通信号的收敛值的总和作为残留磁通。由此，即使从断路时刻经过了时间也可以正确地测定残留磁通。

图3是示出表示实施例1的残留磁通测定装置的动作的时序图的图。在图中，断路器26的三根接点信号从上至下对于A相、B相、C相这3相，上侧表示ON、下侧表示OFF。同样地，断路器3的三根接点信号从上至下对于A相、B相、C相这3相，上侧表示ON、下侧表示OFF。在该图中，在表示为101的时刻，断路器3的C相的接点信号从ON切换到OFF。另外，对于运算控制信号19，上侧表示ON、下侧表示OFF。在该图中，运算控制信号19在表示为101时刻从ON切换到OFF，在表示为102的时刻从OFF切换到ON。

使用图3来说明断开种类22为“系统故障”且检测到断开点时的动作。如果检测到断开点101，则由于断开种类22为“系统故障”，所以立即使运算控制信号19成为OFF。与之前示出的断开种类22为“通常断路”的情况相比，使运算控制信号19成为OFF的时刻是不同的。在系统故障的情况下，由于发生故障，所以在产生断开点前，测定信号25的电压进行过渡变化。因此，如果将延迟时间设定为比从发生故障到产生断开点的时间差大的值，并在检测到断开点101后立即使运算控制信号19成为OFF，则可以将电压直流分量10和磁通直流分量14的值原样固定为因发生故障而刚要发生电压的过渡变化之前的值，而对以后的磁通信号16进行计算。

控制单元17在三相变压器2的任意一相的两端的断路器都断开且断开种类为系统故障的情况下，立即停止电压直流分量10以及磁通直流分量14的更新，因此即使从断路时刻经过了时间，也可以正确地测定残留磁通。

图4是示出表示实施例1的残留磁通测定装置的控制单元的动作的流程图的图。首先，在检测出断开点的情况下，检查断开种类22，如果为“通常断路”，则等待延迟时间后再使运算控制信号19成为OFF。否则立即使运算控制信号19成为OFF。即，在三相变压器2的任意一相的两端的断路器3、26都断开且断开种类22为系统故障的情况下，立即停止电压直流分量10以及磁通直流分量14的更新。另外，在没有检测出断开点而检测到电压产生点的情况下，也立即使运算控制信号19成为OFF。接着，在等到变压器电压信号8的绝对值在预定时间内持续为阈值以下的状态之后，存储磁通收敛值并更新残留磁通18。如果以上的动作结束，则再次使运算控制信号19成为ON，重复一连串的动作。通过重复该动作，可以求出残留磁通18。

这样，根据本发明的残留磁通测定装置，当利用发生电压变动前后的变压器电压信号8，根据测定出的变压器电压信号8计算出磁通信号16时，除去电压直流分量10以及磁通直流分量14，因此与以往相比可以更正确地测定出残留磁通18。

Claims (5)

1.一种残留磁通测定装置，其特征在于：

针对各相的每一相具备：

电压直流分量计算单元，计算出三相变压器的电压的电压直流分量；

电压积分单元，从上述三相变压器的电压除去上述电压直流分量而计算出电压积分信号；

磁通直流分量计算单元，根据上述电压积分信号计算出磁通直流分量；

磁通计算单元，从上述电压积分信号除去上述磁通直流分量而计算出磁通信号；以及

控制单元，在上述三相变压器的任意一相的两端的断路器都断开时，停止上述电压直流分量以及上述磁通直流分量的更新，并且在上述电压的绝对值的最大值在预定时间内持续为阈值以下的状态时，计算出上述断路器断开后的上述磁通信号的收敛值的总和作为残留磁通。

2.根据权利要求1所述的残留磁通测定装置，其特征在于：

针对各相中的每一相具备：电压延迟单元，使三相变压器的最新的电压延迟预定的延迟时间，其中

控制单元在任意一相的两端的断路器都断开时，在经过了上述延迟时间之后，停止电压直流分量以及磁通直流分量的更新。

3.根据权利要求1所述的残留磁通测定装置，其特征在于：

控制单元在两端的断路器全部是打开状态且任意一相的电压的绝对值超过了阈值时，停止电压直流分量以及磁通直流分量的更新，并且在电压的绝对值的最大值在预定时间内持续为阈值以下的状态时，计算出上述断路器断开后的磁通信号的收敛值的总和作为残留磁通。

4.根据权利要求1所述的残留磁通测定装置，其特征在于：

控制单元在三相变压器的任意一相的两端的断路器都断开且断开种类为系统故障的情况下，立即停止电压直流分量以及磁通直流分量的更新。

5.根据权利要求1所述的残留磁通测定装置，其特征在于：

控制单元在计算出收敛值的总和作为残留磁通之后，再次开始电压直流分量以及磁通直流分量的更新。

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