CN102165664B - 变压器励磁冲击电流抑制装置 - Google Patents

Abstract

目标闭拢相位决定电路(8)根据三相电源(2)的第1至第3相的各残留磁通值、三相断路器(3)的预放电特性以及闭拢时间变动特性、三相变压器(1)的连接有三相断路器(3)的一侧的绕组的接线条件、以及三相电源(2)的各相之间的电压相位差，对于各相，针对第1相的每个闭拢相位决定在接通后的稳定状态下产生的变压器磁通的中心值的绝对值的最大值即接通磁通误差，以使所决定的第1至第3相的接通磁通误差的最大值实质上成为最小的方式决定第1相的目标闭拢相位。三相断路器控制器(9)进行控制以使三相断路器(3)在第1相的目标闭拢相位的定时进行闭拢。

Description

变压器励磁冲击电流抑制装置

技术领域

本发明涉及在对三相电源实质上三相同时地接通以及断开变压器的三相断路器中对在该接通时所产生的励磁冲击电流进行抑制的变压器励磁冲击电流抑制装置。

背景技术

作为对变压器的励磁冲击电流进行抑制的方式之一，可以举出在三相电源的特定的相位下接通断路器的相位控制接通方式。本发明涉及使用了相位控制接通方式的变压器励磁冲击电流抑制装置。

在以往的这种变压器励磁冲击电流抑制装置中，例如，专利文献1记载的变压器励磁冲流抑制装置通过以适合于作为电子装置的最佳接通相位运算装置的输入信号的方式对三相变压器的相电压进行降压的降压单元，对三相变压器被断开时过渡性地发生变化而最终成为零的各相的相电压进行降压，并将该降压后的3个相电压作为输入信号，通过残留磁通运算单元对电压进行时间积分，从而运算出三相变压器的铁芯内的残留磁通，通过接通相位运算单元，使用根据接通时的磁通与接通相位以及残留磁通的关系式导出的计算式来运算没有产生励磁冲流的3相各自不同的最佳的接通相位，并将该运算结果作为最佳接通相位运算装置的输出信号，将该输出信号作为断路器的相位控制装置的接通相位信号而通过断路器使各相单独地接通。

另外，专利文献2记载的变压器励磁冲击电流抑制装置将三相中的某一相作为闭拢第一相，对于剩余二相，以基准相的相位0度为基准点，将所述剩余二相的残留磁通设为0，使比所述闭拢第一相的电源侧电压与变压器侧电压之差即所述闭拢第一相的极间电压的电压值低的、所述剩余二相的电源侧电压与变压器侧电压之差即所述剩余二相的极间电压，对应于预先求出的所述三相断路器的预放电(pre-arc)特性以及闭拢时间变动特性，从而计算出接通磁通误差成为最小的闭拢相位，并设定为所述剩余二相的目标闭拢相位，把将从所述基准点至所述剩余二相的目标闭拢相位为止的时间与如下的延迟时间进行合计而得到的时间，设定为所述剩余二相的目标闭拢时刻，如果输入了闭拢指令，则在所述目标闭拢时刻使所述剩余二相闭拢，其中，所述延迟时间是根据在所述闭拢第一相的接通后所述剩余二相的残留磁通的直流量成为0的时间而预先设定的与所述三相电源的周期的整数倍相当的时间。

专利文献1：专利第2685574号公报。

专利文献2：专利第3804606号公报。

专利文献3：专利第3716691号公报。

发明内容

但是，在专利文献1记载的变压器励磁冲流抑制装置中，在决定断路器的接通相位时，没有考虑该断路器的机械性的闭拢时间的变动(variation)以及预放电的影响，通过这些要素，实际上有时在从最佳接通相位偏移了的点处进行接通，此时存在产生过大的励磁冲击电流这样的问题。另外，专利文献2记载的变压器励磁冲击电流抑制装置在对三相电源接通变压器时，针对每个相，设定最佳的目标闭拢时刻。因此，无法应用于三相同时地对三相电源接通变压器的断路器。

本发明解决所述以往的课题，提供一种变压器励磁冲击电流抑制装置，在对三相电源实质上三相同时地接通以及断开三相变压器的三相断路器中，可以抑制在该接通时在该三相变压器中产生的励磁冲击电流。

本发明的变压器励磁冲击电流抑制装置，在对三相电源三相同时地接通三相变压器的三相断路器中，抑制在该接通时在该三相变压器中产生的励磁冲击电流，该变压器励磁冲击电流抑制装置的特征在于，具备：目标闭拢相位决定单元，计算出在一边使第1相的闭拢相位在0～360度的范围进行变化一边使所述三相断路器进行了闭拢时与在所述三相断路器的接通后的稳定状态下所产生的变压器磁通的中心值的最大偏移量相当的第1至第3相的接通磁通误差，决定使第1至第3相的接通磁通误差的评价值成为最小的目标闭拢相位；以及三相断路器控制单元，进行控制以使所述三相断路器在由所述目标闭拢相位决定单元决定的所述目标闭拢相位下进行闭拢，所述目标闭拢相位决定单元根据所述三相变压器的第1至第3相的残留磁通值、基于所述三相断路器的预放电特性的耐电压直线的斜率的变动、所述三相断路器的闭拢时间的变动、以及所述三相变压器的连接有所述三相断路器的一侧的绕组的接线条件，在所述耐电压直线的斜率以及所述闭拢时间的可取的值中变化而计算出第1至第3相的接通磁通误差。

根据本发明的变压器励磁冲击电流抑制装置，在对三相电源三相同时地接通三相变压器的三相断路器中，抑制在该接通时在该三相变压器中产生的励磁冲击电流，该变压器励磁冲击电流抑制装置具备：目标闭拢相位决定单元，计算出在一边使第1相的闭拢相位在0～360度的范围进行变化一边使所述三相断路器进行了闭拢时与在所述三相断路器的接通后的稳定状态下所产生的变压器磁通的中心值的最大偏移量相当的第1至第3相的接通磁通误差，决定使第1至第3相的接通磁通误差的评价值成为最小的目标闭拢相位；以及三相断路器控制单元，进行控制以使所述三相断路器在由所述目标闭拢相位决定单元决定的所述目标闭拢相位下进行闭拢，所述目标闭拢相位决定单元根据所述三相变压器的第1至第3相的残留磁通值、基于所述三相断路器的预放电特性的耐电压直线的斜率的变动、所述三相断路器的闭拢时间的变动、以及所述三相变压器的连接有所述三相断路器的一侧的绕组的接线条件，在所述耐电压直线的斜率以及所述闭拢时间的可取的值中变化而计算出第1至第3相的接通磁通误差，所以可以在三相全部中抑制励磁冲击电流。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的变压器励磁冲击电流抑制装置40的结构的框图。

图2是示出连接有三相断路器3的一侧的3个绕组L1、L2以及L3被星状接线(star connection)并且该星状接线的中性点(neutralpoint)没有接地的接线条件I的电路图。

图3是示出绕组L1、L2以及L3被三角形接线(delta connection)的接线条件II的电路图。

图4是示出绕组L1、L2以及L3被星状接线并且该星状接线的中性点接地的接线条件III的电路图。

图5的(a)是示出图1的三相断路器3的预放电特性以及闭拢时间变动特性的曲线图，(b)是示出以(a)的电压相位θ1、θ2、θ3接通了触点(contact shoe)后的各变压器磁通以及该变压器磁通的中心值φc1、φc2、φc3的曲线图。

图6是示出由图1的目标闭拢相位决定电路8计算出的针对各闭拢相位θca的、A相、B相、C相的各接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc的一个例子的曲线图。

图7的(a)是分别示出A相、B相、C相的电源电压ypa、ypb、ypc的曲线图，(b)是分别示出在图6的目标闭拢相位θta进行闭拢并在电压相位θclose进行了接通时的A相、B相、C相的变压器电压yta、ytb、ytc的曲线图，(c)是分别示出在图6的目标闭拢相位θta进行了闭拢时的A相、B相、C相的极间电压的绝对值|yia|、|yib|、|yib|、|yic|以及耐电压直线ywa的曲线图，(d)是示出在图6的目标闭拢相位θta进行闭拢并在电压相位θclose进行了接通时的A相、B相、C相的三相接通后的各变压器磁通的曲线图。

图8是示出本发明的实施方式3的变压器励磁冲击电流抑制装置40A的结构的框图。

附图标记说明

1：三相变压器；2：三相电源；3：三相断路器；3a、3b、3c：触点；4、4a、4b、4c、5：电压测定器；6：残留磁通测定电路；7：三相断路器特性存储器；8、8A：目标闭拢相位决定电路；9：三相断路器控制器；10：映射存储器(map memory)；40、40A：变压器励磁冲击电流抑制装置；L1、L2、L3：绕组。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。另外，在以下的各实施方式中，对同样的结构要素附加同一符号。

实施方式1.

图1是示出本发明的实施方式1的变压器励磁冲击电流抑制装置40的结构的框图。在图1中，变压器励磁冲击电流抑制装置40具备残留磁通测定电路6、三相断路器特性存储器7、目标闭拢相位决定电路8、以及三相断路器控制器9。

在图1中，三相电源2产生A相、B相以及C相的各电源电压ypa、ypb以及ypc，并分别输出到三相断路器3的各触点3a、3b以及3c。而且，三相断路器3的各触点3a、3b以及3c连接到三相变压器1的三相断路器3侧的绕组L1、L2以及L3。

在三相变压器1中，连接有三相断路器3的一侧的3个绕组L1、L2以及L3通过以下的接线条件I、II、III中的某一个而相互接线。图2是示出连接有三相断路器3的一侧的3个绕组L1、L2以及L3被星状接线(还称为星形接线或者Y接线。)并且该星状接线的中性点没有接地的接线条件I的电路图，图3是示出绕组L1、L2以及L3被三角形接线(还称为三角接线。)的接线条件II的电路图，图4是示出绕组L1、L2以及L3被星状接线并且该星状接线的中性点接地的接线条件III的电路图。另外，三相变压器1的没有连接三相断路器3的一侧的各绕组(未图示)通过接线条件I～III中的某一个而连接。另外，三相变压器1处于没有与负载连接的无负载的状态。

三相断路器3的触点3a、3b、3c响应于来自三相断路器控制器9的开启控制信号S0以及闭拢控制信号Sc，连动地实质上同时进行开启(Opening)以及闭拢(Closing)。另外，电压测定器5测定作为基准相的A相的对地电压，产生表示该测定结果的测定信号Sva并输出到三相断路器控制器9。电压测定器4具备电压测定器4a、4b以及4c。电压测定器4a、4b以及4c分别测定A相、B相以及C相的三相变压器1的对地电压，产生表示该测定结果的测定信号S4a、S4b以及S4c并输出到残留磁通测定电路6。此处，电压测定器5、4a、4b、4c分别由在高电压电路中通常使用的交流电压测定用传感器构成。

接下来，参照图5，说明三相断路器3的预放电特性以及闭拢时间变动特性。在图5中，(a)是示出图1的三相断路器3的预放电特性以及闭拢时间变动特性的曲线图。另外，三相断路器3的各触点3a、3b、3c具有相互相同的预放电特性以及闭拢时间变动特性，以下，在不区分触点3a、3b、3c时，简称为触点或者三相断路器3。

三相断路器3的触点3a、3b、3c分别响应于所输入的闭拢控制信号Sc，在从输出该闭拢控制信号Sc起经过了规定的机械性的动作时间之后，机械性地接触。将触点机械性地接触的定时(timing)称为闭拢，将所述机械性的动作时间称为闭拢时间。闭拢时间依赖于三相断路器3的周围温度、操作液压、控制电压以及休止时间。另外，已知在闭拢前通过先行放电而使主电路电流开始流过触点。该先行放电被称为预放电，将所述主电路电流开始流过的定时称为接通。此处，接通的定时如后所述依赖于对三相断路器3的触点的极间施加的电压即极间电压的绝对值。在以下的各实施方式中，将触点的预放电的特性称为预放电特性。如上所述，触点3a、3b、3c具有相同的预放电特性。

而且，各触点具有机械性的动作变动，在规定的定时输入了闭拢控制信号Sc时，实际上触点闭拢的定时的概率分布成为以与该规定的定时对应的闭拢时间为中心而变动的正态分布。将该触点的闭拢时间的变动的特性称为闭拢时间变动特性。触点3a、3b、3c具有相同的闭拢时间变动特性。

在图5的(a)中，耐电压直线Lw示出使触点在具有电压相位θ0的闭拢点P0处进行了闭拢时的、该触点的极间的耐电压值相对该触点的极间电压的电压相位(以下，称为触点的电压相位)的关系。在触点处，在极间电压的绝对值低于耐电压值时该触点不被接通，在耐电压直线Lw与极间电压的绝对值的交点即接通点P1处，触点之间的耐电压值等于极间电压的绝对值，所以产生预放电从而该触点被接通。这样，在触点处，接通点P1的电压相位θ1与闭拢时的电压相位θ0不同，所以在为了抑制励磁冲击电流而决定最佳的目标闭拢相位时，需要考虑预放电特性。

而且，如上所述，三相断路器3的触点具有闭拢时间变动特性，所以即使控制为在目标闭拢相位θ0下进行闭拢，也不一定在接通点P1处接通。在图5的(a)中，用虚线Lw1以及Lw2示出闭拢时间变动是±1毫秒(对应于电压相位变动Δθv)时的耐电压直线Lw的变动范围。而且，在三相断路器3的触点中存在极间的放电变动，所以耐电压直线Lw的斜率产生变动。在图5的(a)中，用实线Lw3以及Lw4示出闭拢时间变动是±1毫秒、且耐电压直线Lw的斜率仅产生±10％的变动时的耐电压直线Lw的变动范围。当考虑触点的闭拢时间变动以及耐电压直线Lw的斜率的变动时，在图5的(a)所示的例子中，即使控制为在目标闭拢点P0处进行闭拢，也会在具有最小的耐电压值的耐电压直线Lw3与极间电压的绝对值的交点P2的电压相位θ2、和具有最大的耐电压值的耐电压直线Lw4与极间电压的绝对值的交点P3的电压相位θ3之间的某一个电压相位下被接通。

此处，在三相断路器3的接通后的稳定状态下，产生具有正弦波形状的变压器磁通。为了对在三相断路器3的接通后在三相变压器1中产生的励磁冲击电流进行抑制，在电压相位θ2～θ3之中，以所产生的具有所述正弦波形状的变压器磁通的中心值(是最大值与最小值的平均值)的绝对值成为最小的电压相位使该三相断路器3的触点接通即可。在图5中，(b)是示出在图5的(a)的电压相位θ1、θ2、θ3下接通了触点后的各变压器磁通以及该变压器磁通的中心值φc1、φc2、φc3的曲线图。在图5的(b)中，将在电压相位θ2、θ3之间的各电压相位下进行了接通后的变压器磁通的中心值的绝对值的最大值定义为接通磁通误差Δφ。例如，在图5的(b)所示的例子中，接通磁通误差Δφ是在电压相位θ3下进行了接通时的变压器磁通的中心值φc3的绝对值。

在图1的变压器励磁冲击电流抑制装置40中，残留磁通测定电路6具备：3个积分电路，对来自电压测定器4的测定信号S4a、S4b、S4c分别进行积分；以及运算电路，响应于来自三相断路器控制器9的开启控制信号S0，根据测定信号S4a、S4b、S4c以及该各积分结果的各信号，运算出三相断路器3的断开(开启)后的各相的每一个的残留磁通值φra、φrb、φrc，产生并输出表示残留磁通值φra、φrb、φrc的信号S6a、S6b、S6c。所述运算电路在接收到开启控制信号S0之后，根据测定信号S4a来检测A相的电压值收敛到零的定时，根据该定时下的测定信号S4a的积分结果的信号来运算A相的残留磁通值φra。而且，与A相的残留磁通值φra同样地，运算B相的残留磁通值φrb以及C相的残留磁通值φrc。

三相断路器特性存储器7保存与预先测定的三相断路器3的预放电特性相关的数据、与闭拢时间变动特性相关的数据以及与三相变压器1的三相断路器3侧的绕组L1、L2、L3的接线条件相关的数据。此处，与预放电特性相关的数据是将电源电压的电压相位为0度时的该电源电压的切线的斜率设为1时的耐电压直线Lw的斜率的值以及该斜率的变动的值(％)，与闭拢时间变动特性相关的数据是闭拢时间的变动的值(毫秒)。另外，与三相变压器1的三相断路器3侧的绕组L1、L2、L3的接线条件相关的数据是表示所述接线条件I～III的规定的标志值。

目标闭拢相位决定电路8在规定的定时从三相断路器特性存储器7读出与三相断路器3的预放电特性、闭拢时间变动特性以及三相变压器1的三相断路器3侧的绕组的接线条件相关的各数据，根据来自残留磁通测定电路6的表示残留磁通值φra、φrb、φrc的信号S6a、S6b、S6c、所读出的与三相断路器3的预放电特性以及闭拢时间变动特性相关的数据、三相变压器1的连接有三相断路器3的一侧的绕组的接线条件、以及三相电源2的各相之间的电压相位差(120度)，如后所述针对基准相的每个闭拢相位，计算出各相的接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc。而且，目标闭拢相位决定电路8以使各相的接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc的最大值成为最小的方式，决定基准相(以下，作为A相来进行说明)的目标闭拢相位θta，产生表示所决定的目标闭拢相位θta的信号并输出到三相断路器控制器9。

三相断路器控制器9响应于从上位的控制装置输入的开启指令Co，产生开启控制信号S0并输出到三相断路器3以及残留磁通测定电路6。另外，三相断路器控制器9响应于从上位的控制装置输入的闭拢指令Cc，根据来自目标闭拢相位决定电路8的目标闭拢相位，计算出从触点3a的电压相位为0度的定时至与该目标闭拢相位对应的定时为止的经过时间(以下，称为目标闭拢时间)，并且根据来自电压测定器5的表示A相的对地电压的测定信号Sva，检测A相的电压相位为0度的定时。然后，在三相变压器1没有与负载连接的无负载时，以在从所检测到的定时起经过了所述目标闭拢时间的定时使三相断路器3闭拢的方式，产生闭拢控制信号Sc并输出到三相断路器3。

接下来，关于在目标闭拢相位决定电路8中计算出各相的接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc的方法，将额定电压施加时的三相变压器1的磁通振幅用额定值进行标准化而设成1PU(Per Unit：每单位)进行说明。

目标闭拢相位决定电路8使以基准相(A相)的电源电压为基准的闭拢电压相位(以下，称为闭拢相位)θca在0度～360度的范围内按照规定的间隔(例如是1度)进行变化，并针对各闭拢电压相位的每一个如下所述分别计算出各接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc。

在三相断路器3的各触点的闭拢时间变动为±1毫秒、且耐电压直线的斜率的变动为±10％时，使A相的闭拢电压相位α、B相的闭拢电压相位β以及C相的闭拢电压相位γ在以下的式(1)～(3)的范围内按照规定的间隔分别进行变化，并且使用耐电压直线的斜率的中心值ra，使耐电压直线的斜率r在以下的式(4)的范围内按照规定的间隔进行变化。

(θca-Δθv)≤α≤(θca+Δθv)(1)

(θca-Δθv)≤β≤(θca+Δθv)(2)

(θca-Δθv)≤γ≤(θca+Δθv)(3)

ra×0.9≤r≤ra×1.1           (4)

此处，在式(1)～(3)中，Δθv是与闭拢时间变动的大小(例如是1毫秒)对应的电压相位变动的大小。

目标闭拢相位决定电路8使各相的闭拢电压相位α、β、γ以及耐电压直线的斜率r在式(1)～(4)的范围内分别进行变化，分别求出各相的耐电压直线与极间电压的绝对值的交点(例如是图5的交点P1)即各接通电压相位θa、θb、θc、以及接通后的变压器磁通的中心值的各绝对值φca、φcb、φcc，并分别求出该变压器磁通的中心值的各绝对值φca、φcb、φcc的各最大值即各接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc。此处，变压器磁通的中心值的各绝对值φca、φcb、φcc依赖于三相变压器1的三相断路器3侧的绕组的接线条件I～III以及所接通的相的数量。

接下来，针对三相变压器1的三相断路器3侧的绕组的接线条件I～III的每一个，说明变压器磁通的中心值的各绝对值φca、φcb、φcc的计算方法。另外，使用A相的电压相位θ，如下那样分别定义A相、B相、C相的各电源电压ypa、ypb、ypc。

ypa＝sinθ

ypb＝sin(θ-120°)

ypc＝sin(θ-240°)

I.连接有三相断路器3的一侧的3个绕组L1、L2、L3被星状接线并且该星状接线的中性点没有接地的接线条件I的情况：

(1)第1相接通时：

A相、B相、C相的各变压器电压yta、ytb、ytc如下那样是零。

yta＝0

ytb＝0

ytc＝0

此时，A相、B相、C相的各极间电压yia、yib、yic分别用以下的式表示。

yia＝ypa-yta＝ypa

yib＝ypb-ytb＝ypb

yic＝ypc-ytc＝ypc

另外，A相、B相、C相的各耐电压直线ywa、ywb、ywc分别用以下的式来表示。

ywa＝r×(θ-α)

ywb＝r×(θ-β)

ywc＝r×(θ-γ)

关于电压相位θ，分别求解以下的3个式子，由此计算出各相的接通电压相位，求出所计算出的接通电压相位中的、最早接通的相的接通电压相位。

|yia|＝ywa

|yib|＝ywb

|yic|＝ywc

例如，如果A相被最早接通，则将A相的相位决定为接通电压相位θa。另外，在多个相的接通相位相同的情况下，也可以将该同一相位决定为该多个相的接通电压相位。

(2)第2相接通时：

第1相接通后的A相、B相、C相的各变压器电压yta、ytb、ytc与接通第1相的电源电压一致。因此，例如，在A相为接通第1相时，A相、B相、C相的各变压器电压yta、ytb、ytc分别用以下的式来表示。

yta＝ypa

ytb＝ypa

ytc＝ypa

此时，A相、B相、C相的各极间电压yia、yib、yic分别用以下的式来表示。

yia＝ypa-yta＝0

yib＝ypb-ytb＝ypb-ypa

yic＝ypc-ytc＝ypc-ypa

关于未接通相即本例中的B相以及C相，通过关于电压相位θ分别求解以下的2个式，由此计算出各相的接通电压相位，求出所计算出的接通电压相位中的、最早接通的相的接通电压相位。

|yib|＝ywb

|yic|＝ywc

例如，如果B相最早接通，则将B相的相位决定为接通电压相位θb。另外，在多个相的接通相位相同的情况下，也可以将该相同的相位决定为该多个相的接通电压相位。

(3)第3相接通时：

关于已接通的相，第2相接通后的A相、B相、C相的各变压器电压yta、ytb、ytc与电源电压一致，关于未接通相，第2相接通后的A相、B相、C相的各变压器电压yta、ytb、ytc与已接通的二个相的电源电压的平均值一致。因此，例如在未接通相是C相时，A相、B相、C相的各变压器电压yta、ytb、ytc分别用以下的式来表示。

yta＝ypa

ytb＝ypb

ytc＝(ypa+ypb)/2

此时，A相、B相、C相的各极间电压yia、yib、yic分别用以下的式来表示。

yia＝ypa-yta＝0

yib＝ypb-ytb＝0

yic＝ypc-ytc＝ypc-(ypa+ypb)/2

关于未接通相即本例子的C相，通过关于电压相位θ求解以下的式，由此决定C相的接通电压相位θc。

|yic|＝ywc

此时，分别使用接通第二相的接通电压相位Θ2，如下那样求出三相接通后的各变压器磁通的中心值的绝对值φca、φcb、φcc。

(1)接通电压相位θa以及θb是接通相位θc以下(θa、θb≤θc)的情况：

[方程式1]

$\mathrm{\φca}=|\mathrm{\φra}+\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}2-240)-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\θc}-240)-\sin (\mathrm{\θc}-90)|$

[方程式2]

$\mathrm{\φcb}=|\mathrm{\φrb}-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}2-240)+\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\θc}-240)-\sin (\mathrm{\θc}-210)|$

[方程式3]

φcc＝|φrc-sin(θc-330)|

(2)接通电压相位θb以及θc是接通相位θa以下(θb、θc≤θa)的情况：

[方程式4]

φca＝|φra-sin(θa-90)|

[方程式5]

$\mathrm{\φcb}=|\mathrm{\φrb}+\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}2-0)-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\θa}-0)-\sin (\mathrm{\θa}-210)|$

[方程式6]

$\mathrm{\φcc}=|\mathrm{\φrc}-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}2-0)+\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\θa}-0)-\sin (\mathrm{\θa}-330)|$

(3)接通电压相位θc以及θa是接通相位θb以下(θc、θa≤θb)的情况：

[方程式7]

$\mathrm{\φca}=|\mathrm{\φra}-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}2-120)+\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\θb}-120)-\sin (\mathrm{\θb}-90)|$

[方程式8]

φcb＝|φrb-sin(θb-210)|

[方程式9]

$\mathrm{\φcc}=|\mathrm{\φrc}+\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}2-120)-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\θb}-120)-\sin (\mathrm{\θb}-330)|$

II.连接有三相断路器3的一侧的3个绕组L1、L2、L3被三角形接线的接线条件II的情况：

与所述接线条件I时同样地计算出A相、B相、C相的各接通电压相位θa、θb、θc。而且，分别使用接通第二相的接通电压相位Θ2以及接通第3相的接通电压相位Θ3，如下那样求出三相接通后的各变压器磁通的中心值的绝对值φca、φcb、φcc。

(1)接通电压相位θa以及θb是接通相位θc以下(θa、θb≤θc)的情况：

[方程式10]

$\mathrm{\φca}=|\mathrm{\φra}-\sqrt{3}\sin (\mathrm{\Θ}2-60)|$

[方程式11]

$\mathrm{\φcb}=|\mathrm{\φrb}+\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}2-60)-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}3-60)-\sqrt{3}\sin (\mathrm{\Θ}3-180)|$

[方程式12]

$\mathrm{\φcc}=|\mathrm{\φrc}+\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}2-60)-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}3-60)-\sqrt{3}\sin (\mathrm{\Θ}3-300)|$

(2)接通电压相位θb以及θc是接通相位θa以下(θb、θc≤θa)的情况：

[方程式13]

$\mathrm{\φca}=|\mathrm{\φra}+\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}2-180)-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}3-180)-\sqrt{3}\sin (\mathrm{\Θ}3-60)|$

[方程式14]

$\mathrm{\φcb}=|\mathrm{\φrb}-\sqrt{3}\sin (\mathrm{\Θ}2-180)|$

[方程式15]

$\mathrm{\φcc}=|\mathrm{\φrc}+\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}2-180)-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}3-180)-\sqrt{3}\sin (\mathrm{\Θ}3-300)|$

(3)接通电压相位θc以及θa是接通相位θb以下(θc、θa≤θb)的情况：

[方程式16]

$\mathrm{\φca}=|\mathrm{\φra}+\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}2-300)-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}3-300)-\sqrt{3}\sin (\mathrm{\Θ}3-60)|$

[方程式17]

$\mathrm{\φcb}=|\mathrm{\φrb}+\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}2-300)-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin (\mathrm{\Θ}3-300)-\sqrt{3}\sin (\mathrm{\Θ}3-180)|$

[方程式18]

$\mathrm{\φcc}=|\mathrm{\φrc}-\sqrt{3}\sin (\mathrm{\Θ}2-300)|$

III.连接有三相断路器3的一侧的3个绕组L1、L2、L3被星状接线并且该星状接线的中性点接地的接线条件III的情况：

(1)第1相接通时：

与所述接线条件I、II下的第1相接通时同样地计算出接通电压相位。

(2)第2相以及第3相接通时：

在第1相接通后，对应于接通第1相的变压器电压与该接通第1相的电源电压一致，剩余二相的变压器电压成为接通第1相的电源电压的反相的1/2。因此，例如在A相是接通第1相时，A相、B相、C相的各变压器电压yta、ytb、ytc分别用以下的式来表示。

yta＝ypa

ytb＝-ypa/2

ytc＝-ypa/2

此时，A相、B相、C相的各极间电压yia、yib、yic分别用以下的式来表示。

yia＝ypa-yta＝0

yib＝ypb-ytb＝ypb+ypa/2

yic＝ypc-ytc＝ypc+ypa/2

关于未接通相即本例中的B相以及C相，通过关于电压相位θ分别求解以下的2个式，由此计算出各相的接通电压相位，求出所计算出的接通电压相位中的、最早接通的相的接通电压相位。

|yib|＝ywb

|yic|＝ywc

例如，如果B相最早接通，则将B相的相位决定为接通电压相位θb。另外，在2个相接通了的时间点，在剩余的1个相的变压器中产生的磁通与三相接通后的变压器磁通相同，所以该剩余的1个相的接通电压相位θc也与B相的接通电压相位θb相同。

此时，分别使用接通第二相的接通电压相位Θ2，如下那样求出三相接通后的各变压器磁通的中心值的绝对值φca、φcb、φcc。

(1)接通电压相位θa是接通相位θb、θc以下(θa≤θb、θc)的情况：

[方程式19]

φca＝|φra-sin(θa-90)|

[方程式20]

$\mathrm{\φcb}=|\mathrm{\φrb}+\frac{\sin (\mathrm{\θa}-90)}{2}-\frac{\sin (\mathrm{\Θ}2-90)}{2}-\sin (\mathrm{\Θ}2-210)|$

[方程式21]

$\mathrm{\φcc}=|\mathrm{\φrc}+\frac{\sin (\mathrm{\θa}-90)}{2}-\frac{\sin (\mathrm{\Θ}2-90)}{2}-\sin (\mathrm{\Θ}2-330)|$

(2)接通电压相位θb是接通相位θc、θa以下(θb≤θc、θa)的情况：

[方程式22]

$\mathrm{\φca}=|\mathrm{\φra}+\frac{\sin (\mathrm{\θb}-210)}{2}-\frac{\sin (\mathrm{\Θ}2-210)}{2}-\sin (\mathrm{\Θ}2-90)|$

[方程式23]

φcb＝|φrb-sin(θb-210)|

[方程式24]

$\mathrm{\φcc}=|\mathrm{\φrc}+\frac{\sin (\mathrm{\θb}-210)}{2}-\frac{\sin (\mathrm{\Θ}2-210)}{2}-\sin (\mathrm{\Θ}2-330)|$

(3)接通电压相位θc是接通相位θa、θb以下(θc≤θa、θb)的情况：

[方程式25]

$\mathrm{\φca}=|\mathrm{\φra}+\frac{\sin (\mathrm{\θc}-330)}{2}-\frac{\sin (\mathrm{\Θ}2-330)}{2}-\sin (\mathrm{\Θ}2-90)|$

[方程式26]

$\mathrm{\φcb}=|\mathrm{\φrb}+\frac{\sin (\mathrm{\θc}-330)}{2}-\frac{\sin (\mathrm{\Θ}2-330)}{2}-\sin (\mathrm{\Θ}2-210)|$

[方程式27]

φcc＝|φrc-sin(θc-330)|

关于如上那样求出的三相接通后的各变压器磁通的中心值的绝对值φca、φcb、φcc，针对每个相，计算出式(1)～(4)的范围内的最大值，并设为闭拢相位θca下的各相的接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc。

图6是示出由图1的目标闭拢相位决定电路8计算出的针对各闭拢相位θca的、A相、B相、C相的各接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc的一个例子的曲线图。另外，在图6中，假设了以下的值。

(1)接线条件是所述接线条件I(星状接线且中性点非接地)；

(2)闭拢时间变动的值＝±1毫秒；

(3)将电源电压是0度时的切线的斜率设为1时的耐电压直线的斜率＝0.8；

(4)所述耐电压直线的斜率的变动＝±10％；

(5)A相的残留磁通值φra＝-0.5PU；

(6)B相的残留磁通值φrb＝0PU；

(7)C相的残留磁通值φrc＝+0.5PU。

接下来，参照图6，说明在目标闭拢相位决定电路8中决定基准相(A相)的目标闭拢相位θta的方法。目标闭拢相位决定电路8从图6中的电压相位0～360度中，决定三相的各接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc的最大值成为最小那样的A相的闭拢电压相位θca。在图6所示的例子中，在A相的闭拢相位θca为96度时，三相的各接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc的最大值成为最小，所以目标闭拢相位θta被决定为96度。

在图7中，(a)是分别示出A相、B相、C相的电源电压ypa、ypb、ypc的曲线图，(b)是分别示出在图6的目标闭拢相位θta下进行闭拢并在电压相位θclose下进行了接通时的A相、B相、C相的变压器电压yta、ytb、ytc的曲线图，(c)是分别示出在图6的目标闭拢相位θta下进行了闭拢时的A相、B相、C相的极间电压的绝对值|yia|、|yib|、|yic|以及耐电压直线ywa的曲线图，(d)是示出在图6的目标闭拢相位θta下进行闭拢并在电压相位θclose下进行了接通时的A相、B相、C相的三相接通后的各变压器磁通的曲线图。

如以上详细叙述那样，根据本实施方式，目标闭拢相位决定电路8根据各相的残留磁通值φra、φrb、φrc、三相断路器3的预放电特性及闭拢时间变动特性、三相变压器1的连接有三相断路器3的一侧的绕组的接线条件、以及三相电源2的各相之间的电压相位差，针对作为基准相的A相的每个闭拢相位，计算出各相的接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc，以使各相的接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc的最大值成为最小的方式决定作为基准相的A相的目标闭拢相位θta，所以与以往技术相比，可以稳定地抑制在接通了三相断路器时在三相变压器1中产生的作为过渡电流的励磁冲击电流。

另外，在本实施方式中，在残留磁通测定电路6中分别测定了各相的残留磁通值φra、φrb、φrc。但是，本发明不限于此，也可以不设置残留磁通测定电路6。此时，目标闭拢相位决定电路8代替残留磁通值φra、φrb、φrc，而根据预先测定或者推测的各相的残留磁通值φra的上限值及下限值、残留磁通值φrb的上限值及下限值、残留磁通值φrc的下限值及上限值、三相断路器3的预放电特性及闭拢时间变动特性、三相变压器1的连接有三相断路器3的一侧的绕组的接线条件、以及三相电源2的各相之间的电压相位差，计算出各相的接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc。具体而言，使电压相位α、β、γ在所述式(1)～(3)的范围内按照规定的间隔分别进行变化，使耐电压直线的斜率r针对闭拢相位为θca时的耐电压直线的斜率ra在所述式(4)的范围内按照规定的间隔进行变化，并且使A相、B相、C相的残留磁通值在所述下限值以及上限值之间的范围内分别进行变化，将在三相断路器接通后的稳定状态下所产生的变压器磁通的中心值的绝对值的最大值设为闭拢相位θca下的各相的接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc即可。由此，即使在无法设置电压测定器4而无法测定残留磁通值φra、φrb、φrc时，也可以在三相的全部中抑制在接通了三相断路器时在三相变压器1中产生的作为过渡电流的励磁冲击电流。

实施方式2.

在实施方式1中，假设触点3a、3b、3c响应于闭拢控制信号Sc而实质上同时闭拢。但是，实际上即使控制成使所有的触点3a、3b、3c实质上同时闭拢，B相以及C相的各闭拢时间也分别相对A相的闭拢时间偏移规定的闭拢时间平均值的偏移量。

实施方式2与实施方式1相比，特征在于，

(1)三相断路器特性存储器7预先还保存相对作为基准相的A相的闭拢时间的、B相以及C相的各闭拢时间平均值的偏移量，

(2)目标闭拢相位决定电路8还根据相对作为基准相的A相的闭拢时间的、其他二个相的各闭拢时间平均值的偏移量，决定三相断路器3的目标闭拢相位。

目标闭拢相位决定电路8从三相断路器特性存储器7读出相对作为基准相的A相的闭拢时间的、B相以及C相的各闭拢时间平均值的偏移量，并将该各闭拢时间平均值的偏移量变换为电压相位差。例如，在相对基准相的闭拢时间的、B相以及C相的各闭拢时间平均值的偏移量为+1毫秒以及+2毫秒、且系统频率为60Hz时，B相的从闭拢相位的120度起偏移的量Δdb成为+21.6度，C相的从闭拢相位的240度起偏移的量Δdc成为+43.2度。

与它对应地，将所述式(1)～(3)置换为以下的式(5)～(7)，执行所述同样的运算，决定目标闭拢相位θta。

(θca-Δθv)≤α≤(θca+Δθv)          (5)

(θca+Δdb-Δθv)≤β≤(θca+Δdb+Δθv)(6)

(θca+Δdc-Δθv)≤γ≤(θca+Δdc+Δθv)(7)

根据本实施方式，与实施方式1相比，可以进一步抑制在接通了三相断路器时在三相变压器1中产生的励磁冲击电流。

实施方式3.

图8是示出本发明的实施方式3的变压器励磁冲击电流抑制装置40A的结构的框图。在图8中，本实施方式的变压器励磁冲击电流抑制装置40A与实施方式1的变压器励磁冲击电流抑制装置40(参照图1)相比，特征在于，还具备保存映射的映射存储器10，并代替目标闭拢相位决定电路8而具备目标闭拢相位决定电路8A，其中，所述映射表示各相的残留磁通值φra、φrb、φrc与基准相的目标闭拢相位之间的关系。

在图8中，目标闭拢相位决定电路8A针对A相、B相、C相的各残留磁通值φra、φrb、φrc的各组合的每一个，根据各残留磁通值A相、B相、C相、三相断路器3的预放电特性以及闭拢时间变动特性、三相变压器1的连接有三相断路器3的一侧的绕组的接线条件、三相电源2的各相之间的电压相位差、以及针对相对A相的闭拢时间的、B相以及C相的各闭拢时间平均值的偏移量，针对相对基准相的每个闭拢相位，决定各相的接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc，以使与各相的接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc相关的评价值实质上成为最小的方式，决定相对基准相的目标闭拢相位，针对各相的各残留磁通值φra、φrb、φrc的各组合的每一个，根据所决定的基准相的目标闭拢相位，制作所述映射并预先保存到映射存储器10中。此处，所述评价值是接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc的最大值。目标闭拢相位决定电路8A参照所述映射，根据各相的残留磁通值φra、φrb、φrc来决定基准相的目标闭拢相位。由此，可以减少励磁冲击电流抑制装置40A的运用时的用于决定目标闭拢相位的运算量，可以使用廉价的运算装置来快速地决定目标闭拢相位。另外，所述评价值也可以是接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc之和。

变形例.

在所述各实施方式中，目标闭拢相位决定电路8、8A也可以以使各相的接通磁通误差Δφa、Δφb、Δφc之和的值成为最小的方式，决定基准相的目标闭拢相位。由此，可以与所述各实施方式同样地，抑制在接通了三相断路器时在三相变压器1中产生的励磁冲击电流。

另外，在所述各实施方式中，电压测定器5、4a、4b、4c分别测定了三相变压器1的一次绕组侧的三相电源2的电压，但本发明不限于此，也可以测定三相变压器1的二次绕组侧或者三次绕组侧的电压。另外，电压测定器5、4a、4b、4c测定了来自三相电源2的各相的对地电压，但本发明不限于此，也可以测定相间电压。

而且，也可以与专利文献2记载的闭拢控制单元或者专利文献3记载的控制信号输出单元同样地构成三相断路器控制器9。

而且，由于三相的残留磁通φra、φrb、φrc之和是零，所以也可以仅设置电压测定器4a、4b、4c中的2个电压测定器，在残留磁通测定电路6中计算出二相的残留磁通值，将剩余的一相的残留磁通值计算为所计算出的二相的残留磁通值之和的逆符号。另外，也可以以使残留磁通φra、φrb、φrc成为规定值的方式，控制三相断路器3的开启相位。此时，不设置电压测定器4以及残留磁通测定电路6，而将所述规定值输出到目标闭拢相位决定电路8、8A即可。

产业上的可利用性

如以上详细叙述那样，根据本发明的变压器励磁冲击电流抑制装置，具备如下的目标闭拢相位决定单元，所以可以在三相的全部中抑制励磁冲击电流，其中，该目标闭拢相位决定单元根据三相电源的第1至第3相的各残留磁通值、三相断路器的预放电特性以及闭拢时间变动特性、三相变压器的连接有三相断路器的一侧的绕组的接线条件、以及三相电源的各相之间的电压相位差，对于各相，针对第1相的每个闭拢相位来决定在接通后的稳定状态下产生的变压器磁通的中心值的绝对值的最大值即接通磁通误差，以使与所决定的第1至第3相的接通磁通误差相关的评价值实质上成为最小的方式，决定第1相的目标闭拢相位。

Claims (6)

1.一种变压器励磁冲击电流抑制装置，在对三相电源三相同时地接通三相变压器的三相断路器中，抑制在该接通时在该三相变压器中产生的励磁冲击电流，其特征在于，具备：

目标闭拢相位决定单元，计算出在一边使第1相的闭拢相位在0～360度的范围进行变化一边使所述三相断路器进行了闭拢时与在所述三相断路器的接通后的稳定状态下所产生的变压器磁通的作为最大值与最小值的平均值的中心值的最大偏移量相当的第1至第3相的接通磁通误差，决定使第1至第3相的接通磁通误差的评价值成为最小的目标闭拢相位；以及

三相断路器控制单元，进行控制以使所述三相断路器在由所述目标闭拢相位决定单元决定的所述目标闭拢相位下进行闭拢，

所述目标闭拢相位决定单元根据所述三相变压器的第1至第3相的残留磁通值、基于所述三相断路器的预放电特性的耐电压直线的斜率的变动、所述三相断路器的闭拢时间的变动、以及所述三相变压器的连接有所述三相断路器的一侧的绕组的接线条件，在所述耐电压直线的斜率以及所述闭拢时间的可取的值中变化而计算出第1至第3相的接通磁通误差。

2.根据权利要求1所述的变压器励磁冲击电流抑制装置，其特征在于，

所述评价值是所述第1至第3相的接通磁通误差的最大值。

3.根据权利要求1所述的变压器励磁冲击电流抑制装置，其特征在于，

所述评价值是所述第1至第3相的接通磁通误差之和。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的变压器励磁冲击电流抑制装置，其特征在于，

所述目标闭拢相位决定单元还根据相对所述第1相的闭拢时间的、其他二相的各闭拢时间平均值的偏移量，来决定所述接通磁通误差。

5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的变压器励磁冲击电流抑制装置，其特征在于，

所述目标闭拢相位决定单元根据所述第1相的残留磁通值的上限值以及下限值、所述第2相的残留磁通值的上限值以及下限值、所述第3相的残留磁通值的上限值以及下限值、基于所述三相断路器的预放电特性的耐电压直线的斜率的变动以及闭拢时间的变动、所述三相变压器的连接有所述三相断路器的一侧的绕组的接线条件、以及电压相位差，对于所述各相，针对所述第1相的每个闭拢相位决定所述接通磁通误差。

6.根据权利要求1～3中的任意一项所述的变压器励磁冲击电流抑制装置，其特征在于，

还具备保存映射的映射存储器，该映射表示各相的残留磁通值与所述目标闭拢相位之间的关系，

所述目标闭拢相位决定单元，

针对所述第1至第3相的各残留磁通值的各组合的每一个，根据所述第1至第3相的各残留磁通值、基于所述三相断路器的预放电特性的耐电压直线的斜率的变动以及闭拢时间的变动、所述三相变压器的连接有所述三相断路器的一侧的绕组的接线条件、以及所述电压相位差，对于所述各相，针对所述第1相的每个闭拢相位决定所述接通磁通误差，以使与所述第1至第3相的接通磁通误差相关的评价值成为最小的方式，决定所述第1相的目标闭拢相位，

根据针对所述第1至第3相的各残留磁通值的各组合的每一个所决定的所述第1相的目标闭拢相位来制作所述映射，并预先保存到所述映射存储器中，参照所述映射，根据所述第1至第3相的各残留磁通值，决定所述第1相的目标闭拢相位。

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