CN102918618A - 励磁涌流抑制装置 - Google Patents

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Abstract

一种励磁涌流抑制装置(6)，抑制断路器(2)的励磁涌流，上述断路器(2)对电车线(1)与斯科特接线变压器(3)之间的连接进行开闭，上述励磁涌流抑制装置(6)检测将变压器(2)切断时的切断相位，计测电车线(1)的各相的相电压，基于计测出的电车线(1)的各相的相电压，在检测出的切断相位下将断路器(2)接通。

Description

励磁涌流抑制装置
技术领域
本发明的实施方式涉及抑制在接通断路器时发生的励磁涌流的励磁涌流抑制装置。
背景技术
一般而言，已知如果在有残留磁通的状态下通过电源接通对变压器铁芯进行无负荷励磁，则会流过较大的励磁涌流。该励磁涌流的大小为变压器的额定负荷电流的数倍。如果这样流过较大的励磁涌流，则系统电压变动，在该电压变动较大的情况下，有对需求方带来影响的情况。
因此，作为抑制励磁涌流的方法，已知有使用将接通电阻与触点串联地连接的带有电阻元件的断路器的方法。带有电阻元件的断路器与断路器主触点并联连接。该带有电阻元件的断路器先于断路器主触点接通。由此，励磁涌流被抑制。
此外，作为其他的抑制方法，已知有在将直接接地类的三相变压器用3台单相型断路器接通时、将任意的1相的断路器先接通、然后使剩余的两相的断路器接通来抑制励磁涌流的方法。
进而，作为抑制将非有效接地类的三相变压器用三相统一操作型断路器接通时的励磁涌流的方法，已知有计测变压器被切断时的残留在铁芯中的磁通的值、通过控制断路器的接通相位来抑制变压器接通时的励磁涌流的方法。
另一方面，作为将三相交流电压变换为单相交流电压的方法，已知有斯科特接线、伍德桥接线变压器、或变形伍德桥接线等。这些接线的变压器例如在向单相电炉或单相交流电车等供电的情况下使用。
但是，在上述那样的抑制励磁涌流的方法中，有以下这样的问题。
在通过带有电阻元件的断路器实现的励磁涌流抑制方法中，由于需要对通常的断路器附加带有电阻元件的断路器，所以在作为断路器整体看的情况下会大型化。
此外，无论哪种抑制励磁涌流的方法都没有设想接通上述那样的将三相交流电压变换为单相交流电压的变压器的情况。
例如，在计测残留磁通、控制断路器的接通相位的方法中，不能将针对在电力系统中使用的三相变压器的控制方法原样用于将三相交流电压变换为单相交流电压的变压器中。这是因为，在这些接线的变压器的情况下，即使计测1次侧或2次侧的电压，也不能直接计算出变压器铁芯的磁通。
现有技术文献
专利文献：
专利文献1：日本特开2002-75145号公报
专利文献2：日本特开2008-160100号公报
非专利文献：
非专利文献1：John H.Brunke及其他1人，“Elimination of TransformerInrush Currents by Controlled Switching-Part I：Theoretical Considerations”，IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY，IEEE，2001年4月，Vol.16，No.2，p.276-280
发明内容
本发明的实施方式的目的是提供一种能够抑制在对三相交流电压变换为单相交流电压的变压器进行电源接通时发生的励磁涌流的励磁涌流抑制装置。
依据本发明的实施方式的观点的励磁涌流抑制装置抑制在将断路器接通时发生的励磁涌流，上述断路器对单相交流的电力系统与将三相交流电压变换为单相交流电压的变压器之间的连接进行开闭，其特征在于，具备：切断相位检测机构，检测由上述断路器切断了上述变压器时的相位；单相交流电压计测机构，计测上述断路器在上述电力系统侧的单相交流电压；以及接通机构，基于由上述单相交流电压计测机构计测出的单相交流电压，在由上述切断相位检测机构检测出的相位下，将上述断路器接通。
附图说明
图1是表示采用有关本发明的第1实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统体系的结构的结构图。
图2是表示有关第1实施方式的斯科特接线变压器的结构的结构图。
图3是表示有关第1实施方式的斯科特接线变压器的电压矢量的位置的电路图。
图4是表示有关第1实施方式的斯科特接线变压器的1次侧的电压矢量的矢量图。
图5是表示有关第1实施方式的斯科特接线变压器的2次侧的电压矢量的矢量图。
图6是表示有关第1实施方式的斯科特接线变压器的1次线电压的电压波形的波形图。
图7是表示以有关第1实施方式的斯科特接线变压器的中点为基准的1次绕组电压的电压波形的波形图。
图8是表示有关第1实施方式的斯科特接线变压器的1次绕组电压的电压波形的波形图。
图9是表示有关第1实施方式的斯科特接线变压器的2次绕组电压的电压波形的波形图。
图10是表示由有关第1实施方式的断路器将斯科特接线变压器切断时的2次侧的残留磁通的波形图。
图11是表示由有关第1实施方式的变压器电压计测部计测的斯科特接线变压器的稳定状态下的2次电压的波形图。
图12是表示基于有关第1实施方式的斯科特接线变压器的0度的切断相位与接通相位之间的关系的、流到断路器中的励磁涌流的曲线图。
图13是表示基于有关第1实施方式的斯科特接线变压器的60度的切断相位与接通相位之间的关系的、流到断路器中的励磁涌流的曲线图。
图14是表示基于有关第1实施方式的斯科特接线变压器的90度的切断相位与接通相位之间的关系的、流到断路器中的励磁涌流的曲线图。
图15是表示基于有关第1实施方式的斯科特接线变压器的150度的切断相位与接通相位之间的关系的、流到断路器中的励磁涌流的曲线图。
图16是表示采用有关本发明的第2实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统体系的结构的结构图。
图17是表示由有关第2实施方式的稳定磁通计算部运算的电车线的相电压的各电压波形的波形图。
图18是表示用来说明有关第2实施方式的励磁涌流抑制装置的接通目标相位范围的磁通波形的波形图。
图19是表示有关第2实施方式的斯科特(scott)接线变压器的接通前后的2次电压的波形图。
图20是表示有关第2实施方式的斯科特接线变压器的接通前后的2次绕组磁通的波形图。
图21是表示有关第2实施方式的斯科特接线变压器的接通前后的励磁涌流的波形图。
图22是表示采用有关本发明的第3实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统体系的结构的结构图。
图23是表示由有关第3实施方式的变压器电压变换部运算出的各线电压的电压波形的波形图。
图24是表示由有关第3实施方式的变压器电压变换部进行变换后的斯科特接线变压器的1次绕组电压的电压波形的波形图。
图25是表示有关第3实施方式的斯科特接线变压器的2次电压的电压波形的波形图。
图26是表示采用有关本发明的第4实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统体系的结构的结构图。
图27是表示有关第4实施方式的斯科特接线变压器的接通前后的2次电压的波形图。
图28是表示有关第4实施方式的斯科特接线变压器的接通前后的2次绕组磁通的波形图。
图29是表示有关第4实施方式的斯科特接线变压器的接通前后的励磁涌流的波形图。
图30是表示采用有关本发明的第5实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统体系的结构的结构图。
图31是表示采用有关本发明的第6实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统体系的结构的结构图。
图32是表示采用有关本发明的第7实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统体系的结构的结构图。
图33是表示采用有关本发明的第8实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统体系的结构的结构图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
图1是表示采用有关本发明的第1实施方式的励磁涌流抑制装置6的电力系统体系的结构的结构图。另外，对于以后的图中的相同部分赋予相同标号而省略其详细的说明，主要对不同的部分进行叙述。以后的实施方式也同样将重复的说明省略。
有关本实施方式的电力系统体系具备电车线1、断路器2、斯科特接线变压器3、设在电车线1上的两相的电车线电压检测器4A、4B、设在斯科特接线变压器3的2次侧(电车线1侧)的两相的变压器2次侧电压检测器5M、5T、和励磁涌流抑制装置6。
电车线1是由A相及B相构成的单相交流的电力系统。电车线1例如是架空线。电车线1被斯科特接线变压器3或其他变电站的变压器供给单相交流电力。斯科特接线变压器3或其他变电站的变压器将从三相交流电力系统的母线(电源母线)供给的三相交流电力变换为单相交流电力。
斯科特接线变压器3经由断路器2连接在电车线1上。斯科特接线变压器3设置为有效接地类或非有效接地类。斯科特接线变压器3将从电源母线供给的三相交流电压变换为两组单相交流电压。斯科特接线变压器3将变换后的两组单相交流电压经由断路器2分别向电车线1的A相及B相供给。斯科特接线变压器3将三相交流侧作为1次侧，将单相交流侧作为2次侧。
断路器2设在电车线1与斯科特接线变压器3之间。断路器2是将A相及B相单独操作的各相操作型的断路器。在将电车线1充电的情况下，通过将断路器2接通，斯科特接线变压器3对电车线1进行电源接通。通过将断路器2断开，将斯科特接线变压器3从电车线1切断。
两个电车线电压检测器4A、4B是用来计测断路器2的2次侧(电车线1侧)的电压的计测用设备。电车线电压检测器4A、4B分别计测电车线1的A相及B相的各自的相电压(对地电压)。电车线电压检测器4A、4B例如是仪器用变压器(VT、Voltage Transformer)。电车线电压检测器4A、4B将检测值作为检测信号，向励磁涌流抑制装置6输出。
两个变压器2次侧电压检测器5M、5T是用来计测断路器2的1次侧(斯科特接线变压器3侧)的电压的计测用设备。变压器2次侧电压检测器5M、5T计测斯科特接线变压器3的各2次电压(2次侧的各相(主座、T座)的对地电压)。变压器2次侧电压检测器5M、5T例如是仪器用变压器(VT、Voltage Transformer)。变压器2次侧电压检测器5M、5T将检测值作为检测信号，向励磁涌流抑制装置6输出。
励磁涌流抑制装置6基于从电车线电压检测器4A、4B及变压器2次侧电压检测器5M、5T分别接收到的检测信号，对断路器2的各相的主触点输出接通指令。由此，将断路器2的各相接通。
图2是表示有关本实施方式的斯科特接线变压器3的结构的结构图。
斯科特接线变压器3由M座变压器(主座变压器)302和T座变压器301这两个单相变压器构成。M座变压器302的1次绕组线的两端子分别连接在U相和V相上。M座变压器302将1次绕组线的1/2(0.5)的部分(中点O)连接在T座变压器301的1次绕组线的一端上。T座变压器301中，在M座变压器302的1次绕组线的两端子上连接着电源母线1的U相及V相时电压成为0.866(√3/2)p.u.的抽头连接到电源母线1的W相上。
图3～图5是用来说明有关本实施方式的斯科特接线变压器3的电压矢量的图。图3是表示斯科特接线变压器3的电压矢量的位置的电路图。图4是表示斯科特接线变压器3的1次侧的电压矢量的矢量图。图5是表示斯科特接线变压器3的2次侧的电压矢量的矢量图。
斯科特接线变压器3是将1次额定电压3300伏特、2次额定电压415伏特的两个单相变压器以斯科特接线连接而成的。
图6～图9是表示有关本实施方式的斯科特接线变压器3的电压波形的波形图。图6表示1次线电压Vuv、Vvw、Vwu的电压波形。图7表示以中点O为基准的1次绕组电压Vuo、Vvo、Vwo的电压波形。图8表示1次绕组电压EM，ET的电压波形。图9表示2次绕组电压Em、Et的电压波形。
在图中，电压Vuv表示斯科特接线变压器3的1次侧的UV相间的线电压，电压Vvw表示斯科特接线变压器3的1次侧的VW相间的线电压，电压Vwu表示斯科特接线变压器3的1次侧的WU相间的线电压，电压ET表示T座变压器301的1次绕组电压，电压EM表示M座变压器302的1次绕组电压，电压Et表示T座变压器301的2次绕组电压，电压Em表示M座变压器302的2次绕组电压，电压Vuo表示中点O与U相之间的1次绕组电压，电压Vvo表示中点O与V相之间的1次绕组电压，电压Vwo表示中点O与W相之间的1次绕组电压。
UV相间的线电压Vuv与M座变压器302的1次绕组电压EM为相同的相位。T座变压器301的1次绕组电压ET比M座变压器302的1次绕组电压EM早90度相位。由此，T座变压器301的2次绕组电压Et比M座变压器302的2次绕组电压Em早90度相位。
斯科特接线变压器3的两组单相交流电压Em、Et被施加在a-o端子间及b-o端子间。M座变压器302的2次绕组电压Em被从a-o端子间(A相)输出。T座变压器301的2次绕组电压Et被从b-o端子间(B相)输出。
参照图1，对励磁涌流抑制装置6的结构进行说明。
励磁涌流抑制装置6具备电车线电压计测部601、变压器电压计测部603、相位检测部605、和接通指令输出部606。
电车线电压计测部601基于由电车线电压检测器4A、4B检测到的检测信号计测电车线1的各相电压。电车线电压计测部601将计测出的电车线1的相电压向相位检测部605输出。
变压器电压计测部603基于由变压器2次侧电压检测器5M、5T检测出的检测信号，计测斯科特接线变压器3的各2次电压。变压器电压计测部603将计测出的2次电压向相位检测部605输出。
相位检测部605通过监视由电车线电压计测部601计测出的电车线1的各相电压及由变压器电压计测部603计测出的斯科特接线变压器3的各2次电压，存储将断路器2最后断开时的切断相位。相位检测部605基于由电车线电压计测部601计测出的电车线1的各相电压，检测与存储的切断相位相同的相位。相位检测部605将检测出的相位向接通指令输出部606输出。
接通指令输出部606将由相位检测部605检测出的相位作为接通相位，对驱动断路器2的各相的主触点的操作机构输出接通指令。由此，将断路器2接通。
参照图10～图15，对涌流抑制装置6的接通相位进行说明。
图10是表示由有关本实施方式的断路器2将斯科特接线变压器3切断时的2次侧的残留磁通φm、
Figure BDA00002496024600081
的波形图。残留磁通φm是主座变压器302的2次绕组线的残留磁通。残留磁通φt是T座变压器301的2次绕组线的残留磁通。
图11是表示由有关本实施方式的变压器电压计测部603计测的斯科特接线变压器3的稳定状态下的2次电压Vm、Vt的波形图。2次电压Vm是主座变压器302的2次电压。2次电压Vt是T座变压器301的2次电压。
图10所示的残留磁通φm、
Figure BDA00002496024600082
表示在被施加了图11所示的稳定状态的单相交流电压Vm、Vt的情况下、以图11所示的相位θ0为基准(0度)每30度使切断相位变化直到180度的情况下的残留磁通。如图10所示，根据切断相位的不同，斯科特接线变压器3的2次绕组线的残留磁通φm、不同。
图12～图15是表示基于有关本实施方式的斯科特接线变压器3的切断相位与接通相位之间的关系的、流到断路器2中的励磁涌流Im、It的曲线图。励磁涌流Im表示M座的2次电流(电车线1的A相)。励磁涌流It表示T座的2次电流(电车线1的B相)。图12中，以切断相位(图11的相位θ0)为基准(0度)，使接通相位从0度起每30度变化直到180度。图13～图15分别使切断相位为60度、90度、150度，与图12同样地使接通相位变化。
如图12～15所示，无论在切断相位为哪种的情况下，都如基于励磁涌流抑制装置6的接通相位那样，在切断相位与接通相位是相同相位的情况下最好地抑制了励磁涌流。
根据本实施方式，通过将斯科特接线变压器3的最后(最新)的切断相位存储，以与该切断相位相同的接通相位通过断路器2将斯科特接线变压器3进行电源接通，能够抑制励磁涌流。
(第2实施方式)
图16是表示采用有关本发明的第2实施方式的励磁涌流抑制装置6A的电力系统体系的结构的结构图。
有关本实施方式的电力系统体系是在图1所示的有关第1实施方式的电力系统体系中、代替励磁涌流抑制装置6而设置了励磁涌流抑制装置6A的结构。励磁涌流抑制装置6A的结构是，在有关第1实施方式的励磁涌流抑制装置6中，将相位检测部605代替为相位检测部605A，追加了稳定磁通计算部602及残留磁通计算部604。其他结构与第1实施方式是同样的。
参照图16～图18，对励磁涌流抑制装置6A的结构进行说明。
图17是表示由有关本实施方式的稳定磁通计算部602运算的电车线1的相电压Va、Vb(斯科特接线变压器3的2次电压Vm、Vt)的各电压波形的波形图。图18是表示用来说明有关本实施方式的励磁涌流抑制装置6A的接通目标相位范围Tc的磁通波形的波形图。
电车线电压计测部601基于由电车线电压检测器4A、4B检测出的检测信号，计测电车线1的各相电压Va、Vb。电压Va是电车线1的A相电压。电压Vb是电车线1的B相电压。电车线电压计测部601将计测出的电车线1的各相电压Va、Vb向稳定磁通计算部602输出。
稳定磁通计算部602将由电车线电压计测部601计测出的各电车线1的相电压Va、Vb分别积分。稳定磁通计算部602将该积分后的值作为斯科特接线变压器3的铁芯的稳定时的2次绕组磁通(稳定磁通)
Figure BDA00002496024600091
即，电车线1的A相电压Va及B相电压Vb分别看作主座的2次电压Vm及T座的2次电压Vt。稳定磁通计算部602运算稳定磁通
Figure BDA00002496024600092
直到断路器2被接通。稳定磁通计算部602将运算出的稳定磁通
Figure BDA00002496024600093
向相位检测部605A输出。
变压器电压计测部603基于由变压器2次侧电压检测器5M、5T检测出的检测信号，计测斯科特接线变压器3的各2次电压Vm、Vt。变压器电压计测部603将计测出的各2次电压Vm、Vt向残留磁通计算部604输出。
残留磁通计算部604将由断路器2进行的斯科特接线变压器3的切断紧之后的由变压器电压计测部603计测出的各2次电压Vm、Vt分别积分。残留磁通计算部604将该积分后的值作为斯科特接线变压器3的铁芯的残留磁通(2次绕组磁通)
Figure BDA00002496024600101
残留磁通φZm是主座变压器302的2次绕组线的残留磁通。残留磁通φZt是主座变压器301的2次绕组线的残留磁通。残留磁通计算部604将运算出的残留磁通φZm、
Figure BDA00002496024600102
向相位检测部605A输出。
在相位检测部605A中，输入由稳定磁通计算部602运算出的稳定磁通φTm、
Figure BDA00002496024600103
及由残留磁通计算部604运算出的残留磁通φZm、φZt。相位检测部605A按照每2次绕组磁通，识别由稳定磁通计算部602运算出的稳定磁通φTm、φTt与由残留磁通计算部604运算出的残留磁通φZm、φZt之间的极性分别一致的相位区间Tm、Tt。相位检测部605A基于检测出的各个相位区间Tm、Tt识别接通目标相位范围Tc。相位检测部605A将识别出的接通目标相位范围Tc向接通指令输出部606输出。
相位检测部605A在将断路器2分相接通的情况下，将接通目标相位范围Tc分别按照每个相向接通指令输出部606输出。相位检测部605A在将断路器2同时接通的情况下，将各相相同的接通目标相位范围Tc向接通指令输出部606输出。此时，接通目标相位范围Tc如图18所示，为按照每2次绕组磁通而稳定磁通φTm、φTt与残留磁通φZm、φZt之间的各个极性一致的相位区间Tm、Tt重叠的相位区间。
接通指令输出部606在由相位检测部605A检测出的接通目标相位范围Tc内，对驱动断路器2的各相的主触点的操作机构输出接通指令。由此，将断路器2接通。
接着，参照图19～图21，对由励磁涌流抑制装置6A进行的励磁涌流的抑制进行说明。这里，表示将断路器2的各相同时接通的情况。
图19～图21表示由断路器2进行的斯科特接线变压器3的接通Tc前后的状态的一例。图19是表示2次电压Vm、Vt的波形图。图20是表示2次绕组磁通
Figure BDA00002496024600104
(稳定磁通φTm、
Figure BDA00002496024600105
及残留磁通φZm、
Figure BDA00002496024600106
)的波形图。图21是表示励磁涌流Im、It的波形图。
在对稳定时的斯科特接线变压器3的2次侧施加了图19所示的2次电压Vm、Vt的情况下，在由断路器2进行的接通Tc前，有图20所示的残留磁通φZm、
Figure BDA00002496024600111
通过励磁涌流抑制装置6A，如果将断路器2接通，则图21所示的励磁涌流Im、It被抑制为最大约300安培。
根据本实施方式，能够根据电车线1的相电压Va、Vb求出斯科特接线变压器3的2次绕组磁通的稳定磁通
Figure BDA00002496024600112
由此，通过计测斯科特接线变压器3的2次电压，求出残留磁通φZm、φZt，能够识别用于将断路器2接通的接通目标相位范围Tc。
(第3实施方式)
图22是表示采用有关本发明的第3实施方式的励磁涌流抑制装置6B的电力系统体系的结构的结构图。
有关本实施方式的电力系统体系的结构是，在图16所示的有关第2实施方式的电力系统体系中，代替变压器2次侧电压检测器5T、5M而设置变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W，将励磁涌流抑制装置6A代替为励磁涌流抑制装置6B。励磁涌流抑制装置6B的结构是，在有关第2实施方式的励磁涌流抑制装置6A中，将变压器电压计测部603及残留磁通计算部604分别代替为变压器电压计测部603B及残留磁通计算部604B，追加了变压器电压变换部610。关于其他结构，与第2实施方式是同样的。
3个变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W分别是用来计测斯科特接线变压器3的1次侧的各端子(U相、V相，W相)的各自的端子电压的计测用设备。变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W例如是仪器用变压器。变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W将检测值作为检测信号，向励磁涌流抑制装置6B输出。
变压器电压计测部603B基于由变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W检测出的检测信号，计测斯科特接线变压器3的1次侧的各相电压。变压器电压计测部603B将计测出的各相电压向变压器电压变换部610输出。
参照图23～图25，对由有关本实施方式的变压器电压变换部610进行的运算处理进行说明。
图23是表示由变压器电压变换部610运算出的各线电压Vuv、Vvw、Vwu的电压波形的波形图。图24是表示由变压器电压变换部610进行变换后的斯科特接线变压器3的1次绕组电压VDm、VDt的电压波形的波形图。图25是表示斯科特接线变压器3的2次电压Vm、Vt的电压波形的波形图。
变压器电压变换部610基于由变压器电压计测部603B计测出的各相电压，运算各线电压Vuv、Vvw、Vwu。变压器电压变换部610将运算出的各线电压Vuv、Vvw、Vwu通过下式变换为斯科特接线变压器3的1次绕组电压VDm、VDt。1次绕组电压VDm是变换后的主座变压器302的1次绕组电压。1次绕组电压VDt是变换后的T座变压器301的1次绕组电压。变压器电压变换部610将变换后的斯科特接线变压器3的1次绕组电压VDm、VDt向残留磁通计算部604B输出。
VDm=(√3/2)Vuv  …式(1)
VDt=(Vwu-Vvw)/2…式(2)
变压器电压变换部610将图23所示的各线电压Vuv、Vvw、Vwu变换为图24所示的斯科特接线变压器3的1次绕组电压VDm、VDt。该变换后的1次绕组电压VDm、VDt是周期及相位与图25所示的斯科特接线变压器3的2次电压Vm、Vt的电压波形分别相同的波形。因而，由变压器电压变换部610变换后的1次绕组电压VDm、VDt看作用来运算斯科特接线变压器3的2次侧的各绕组线的残留磁通φZm、
Figure BDA00002496024600121
的2次电压而使用。
残留磁通计算部604B在由断路器2切断斯科特接线变压器3的紧之后，将由变压器电压变换部610变换后的各1次绕组电压VDm、VDt分别积分。残留磁通计算部604B将该积分后的值作为斯科特接线变压器3的铁芯的残留磁通(2次绕组磁通)
Figure BDA00002496024600122
其他方面与有关第2实施方式的残留磁通计算部604是同样的。
根据本实施方式，通过代替变压器2次侧电压检测器5T、5M而设置变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W，能够得到与第2实施方式同样的作用效果。
(第4实施方式)
图26是采用有关本发明的第4实施方式的励磁涌流抑制装置6C的电力系统体系的结构的结构图。
有关本实施方式的电力系统体系的结构是，在图16所示的有关第2实施方式的电力系统体系中，代替变压器2次侧电压检测器5T、5M而设置变压器2次侧电压检测器5T1、5M1，将励磁涌流抑制装置6A代替为励磁涌流抑制装置6C。励磁涌流抑制装置6C的结构是，在有关第2实施方式的励磁涌流抑制装置6A中，将变压器电压计测部603代替为变压器电压计测部603C。关于其他结构，与第2实施方式是同样的。
两个变压器2次侧电压检测器5M1、5T1计测斯科特接线变压器3的2次电压(2次侧的各相的对地电压)及主座变压器302与T座变压器301之间的连接点(中点)O的对地电压。变压器2次侧电压检测器5M1检测从主座的2次电压减去中点的对地电压后的电压。即，变压器2次侧电压检测器5M1检测主座变压器302的2次绕组电压。变压器2次侧电压检测器5T1检测从T座的2次电压减去中点的对地电压后的电压。即，变压器2次侧电压检测器5T1检测T座变压器301的2次绕组电压。其他方面与有关第2实施方式的变压器2次侧电压检测器5T、5M是同样的。
变压器电压计测部603C基于由变压器2次侧电压检测器5M1、5T1检测出的检测信号，计测斯科特接线变压器3的各2次绕组电压Vm、Vt。其他方面与有关第2实施方式的变压器电压计测部603是同样的。
接着，参照图27～图29，对由励磁涌流抑制装置6C进行的励磁涌流的抑制进行说明。这里，表示将断路器2的各相大致同时接通的情况。
图27～图29表示由断路器2进行的斯科特接线变压器3的接通Tcm、Tct前后的状态的一例。图27是表示2次电压Vm、Vt的波形图。图28是表示2次绕组磁通
Figure BDA00002496024600131
(稳定磁通φTm、
Figure BDA00002496024600132
及残留磁通φZm、
Figure BDA00002496024600133
)的波形图。图29是表示励磁涌流Im、It的波形图。
接通Tcm表示主座的接通时刻。接通Tct表示T座的接通时刻。主座的接通时刻Tcm及T座的接通时刻Tct是励磁涌流抑制装置6C的接通目标相位范围Tc内的接通。
在对稳定时的斯科特接线变压器3的2次侧施加了图27所示的2次电压Vm、Vt的情况下，在通过断路器2进行的接通Tcm、Tct之前，有图28所示的残留磁通φZm、
Figure BDA00002496024600134
通过励磁涌流抑制装置6C，如果将断路器2接通，则图29所示的励磁涌流Im、It被抑制为最大约70安培。
根据本实施方式，通过计测主座变压器302与T座变压器301之间的连接点O的对地电压，能够提高斯科特接线变压器3的各2次绕组电压Vm、Vt的测量精度。由此，还能够提高残留磁通φZm、
Figure BDA00002496024600141
的测量精度。由此，与第2实施方式相比能够提高抑制励磁涌流的精度。
(第5实施方式)
图30是表示采用有关本发明的第5实施方式的励磁涌流抑制装置6D的电力系统体系的结构的结构图。
有关本实施方式的电力系统体系的结构是，在图1所示的有关第1实施方式的电力系统体系中，代替励磁涌流抑制装置6而设置了励磁涌流抑制装置6D。励磁涌流抑制装置6D的结构是，在有关第1实施方式的励磁涌流抑制装置6中，将相位检测部605代替为相位检测部605D，追加了触点打开指令输出部609。其他结构与第1实施方式是同样的。
在相位检测部605D中，保持有规定的相位(或相位区间)。另外，该规定的相位既可以预先设定，也可以根据断路器2在过去被开闭的条件而保持。相位检测部605D基于由电车线电压计测部601计测的电车线1的各相电压及由变压器电压计测部603计测的斯科特接线变压器3的各2次电压，检测所保持的相位。相位检测部605D在将断路器2触点打开(開極)的情况下，将检测出的相位向触点打开指令输出部609输出。相位检测部605D在将断路器2接通的情况下，将检测出的相位向接通指令输出部606输出。
触点打开指令输出部609将由相位检测部605D检测出的相位作为触点打开相位，对驱动断路器2的各相的主触点的操作机构输出触点打开指令。由此，将断路器2断开。
接通指令输出部606将由相位检测部605D检测出的相位作为接通相位，对驱动断路器2的各相的主触点的操作机构输出接通指令。由此，将断路器2接通。
根据本实施方式，斯科特接线变压器3的切断相位总是为预先设定的相位。此外，斯科特接线变压器3的被电源接通的接通相位也总是为预先设定的相位。由此，切断相位与接通相位总为相同，所以与第1实施方式同样，能够抑制因斯科特接线变压器3的电源接通带来的励磁涌流。
(第6实施方式)
图31是表示采用有关本发明的第6实施方式的励磁涌流抑制装置6E的电力系统体系的结构的结构图。
励磁涌流抑制装置6E的结构是，在图16所示的有关第2实施方式的励磁涌流抑制装置6A中，将相位检测部605A代替为相位检测部605E，追加了计测信息保持部607、触点打开相位控制部608、及触点打开指令输出部609。其他结构与有关第2实施方式的励磁涌流抑制装置6A是同样的。
在励磁涌流抑制装置6E的运行前，计测信息保持部607计测将断路器2切断多次时的、由变压器电压计测部603计测的电压切断相位、和由残留磁通计算部604计算出的磁通信号。计测信息保持部607基于计测出的电压切断相位及磁通信号，保持切断相位与残留磁通之间的关系等关于残留磁通的特性的信息作为计测信息。
在触点打开相位控制部608中，输入保持在计测信息保持部607中的计测信息及由电车线电压计测部601计测的电车线1的各相电压Va、Vb。触点打开相位控制部608根据计测信息推定各2次绕组线的残留磁通
Figure BDA00002496024600152
触点打开相位控制部608基于推定出的残留磁通
Figure BDA00002496024600153
及各相电压Va、Vb控制断路器2的主触点的触点打开相位，以使切断相位总是相同。触点打开相位控制部608将控制后的触点打开相位向触点打开指令输出部609输出。
触点打开指令输出部609基于从触点打开相位控制部608接收到的触点打开相位将断路器2断开。
在相位检测部605E中，输入保持在计测信息保持部607中的计测信息及由稳定磁通计算部602计算出的稳定磁通
Figure BDA00002496024600154
相位检测部605E根据保持在计测信息保持部607中的计测信息，推定残留磁通φZm、
Figure BDA00002496024600155
相位检测部605E基于残留磁通φZm、
Figure BDA00002496024600156
及稳定磁通
Figure BDA00002496024600157
识别将断路器2接通的接通目标相位范围Tc。关于识别接通目标相位范围Tc的方法，与第2实施方式是同样的。
这里，触点打开相位控制部608进行相位控制，以使切断相位总是相同。因而，相位检测部605E中，如果在保持在计测信息保持部607中的信息中没有变更(如果没有将计测信息更新)，则接通目标相位范围Tc可以总是相同。
根据本实施方式，除了第2实施方式的作用效果以外，还能够得到以下的作用效果。
一旦在电力系统中设置断路器2及斯科特接线变压器3等后，该电力系统的电路条件就总是相同。因此，如果使断路器2切断时的相位总是相同，则斯科特接线变压器3的各相的残留磁通的值也应该总为相同。
在用断路器2将斯科特接线变压器3切断时，励磁涌流抑制装置6E控制断路器2的触点打开相位进行切断，以使切断相位总为相同。即，励磁涌流抑制装置6A可以使残留磁通总为相同的值。因而，励磁涌流抑制装置6E即使在使断路器2接通而使斯科特接线变压器3励磁时也能够设为总是相同的相位。由此，励磁涌流抑制装置6E能够总是进行励磁涌流的抑制。
因而，在没有总是连接着变压器2次侧电压检测器5M、5T的情况下，励磁涌流抑制装置6E也能够总是基于保持在计测信息保持部607中的计测信息而得到断路器2切断后的斯科特接线变压器3的残留磁通的信息。因而，变压器2次侧电压检测器5M、5T也可以仅在计测信息保持部607的计测时连接，而在通常的运行状态下拆下。当然，变压器2次侧电压检测器5M、5T也可以恒久地设置。
(第7实施方式)
图32是表示采用有关本发明的第7实施方式的励磁涌流抑制装置6F的电力系统体系的结构的结构图。
励磁涌流抑制装置6F的结构是，在图22所示的有关第3实施方式的励磁涌流抑制装置6B中，将相位检测部605A代替为有关第6实施方式的相位检测部605E，追加了计测信息保持部607F、有关第6实施方式的触点打开相位控制部608及有关第6实施方式的触点打开指令输出部609。其他结构与有关第3实施方式的励磁涌流抑制装置6B是同样的。
在励磁涌流抑制装置6F的运行前，计测信息保持部607F计测将断路器2切断多次时的、由电压变换部610运算出的电压切断相位、和由残留磁通计算部604B计算出的磁通信号。计测信息保持部607F基于计测出的电压切断相位及磁通信号，保持切断相位与残留磁通之间的关系等关于残留磁通的特性的信息作为计测信息。
触点打开相位控制部608与第6实施方式同样，基于保持在计测信息保持部607F中的计测信息及由电车线电压计测部601计测出的电车线1的各相电压Va、Vb控制触点打开相位，以使切断相位总是相同。触点打开相位控制部608将控制后的触点打开相位向触点打开指令输出部609输出。
触点打开指令输出部609基于从触点打开相位控制部608接收到的触点打开相位将断路器2断开。
相位检测部605E与第6实施方式同样，基于保持在计测信息保持部607中的计测信息及由稳定磁通计算部602计算出的稳定磁通
Figure BDA00002496024600171
识别将断路器2接通的接通目标相位范围Tc。
根据本实施方式，能够得到与第3实施方式及第6实施方式的各自的作用效果同样的作用效果。
(第8的实施方式)
图33是表示采用有关本发明的第8实施方式的励磁涌流抑制装置6G的电力系统体系的结构的结构图。
有关本实施方式的电力系统体系的结构是，在图31所示的有关第6实施方式的电力系统体系中，代替变压器2次侧电压检测器5T、5M而设置有关第4实施方式的变压器2次侧电压检测器5T1、5M1，将励磁涌流抑制装置6E代替为励磁涌流抑制装置6G。励磁涌流抑制装置6G的结构是，在有关第6实施方式的励磁涌流抑制装置6E中，将变压器电压计测部603代替为有关第4实施方式的变压器电压计测部603C。关于其他结构，与第6实施方式是同样的。
变压器2次侧电压检测器5M1、5T1与第4实施方式同样，通过计测斯科特接线变压器3的中点O的对地电压，分别检测主座变压器301的2次绕组电压及T座变压器301的2次绕组电压。
变压器电压计测部603C与第4实施方式同样，基于由变压器2次侧电压检测器5M1、5T1检测出的检测信号，计测斯科特接线变压器3的各2次绕组电压Vm、Vt。
根据本实施方式，能够得到与第4实施方式及第6实施方式的各自的作用效果同样的作用效果。
另外，在第1实施方式中，切断相位也可以基于由电车线电压计测部601计测出的电车线1的电压或由变压器电压计测部603计测出的斯科特接线变压器3的2次电压中的某个电压。同样，在第5实施方式中，设定的相位(触点打开相位及接通相位)也可以基于电车线1的电压或由变压器电压计测部603计测出的斯科特接线变压器3的2次电压中的某个电压。
在第3实施方式中，变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W分别计测斯科特接线变压器3的1次侧的各相电压，但也可以计测斯科特接线变压器3的1次侧的各线电压。由此，能够省略变压器电压变换部610中将相电压向线电压变换的运算处理。
此外，在各实施方式中，也可以为了进一步提高精度等而修正励磁涌流抑制装置6等的相位控制中的各种参数。例如，在断路器2的接通中，存在主触点间发生的称作弧前的先行放电(pre-arc)、及起因于操作机构的动作离差等的接通时间的离差。针对因该弧前造成的接通离差及断路器接通时的离差，通过预先取得其特性，在进行相位控制时进行基于该特性的修正。通过进行这样的修正，即使有这些离差，也能够更可靠地抑制励磁涌流。
此外，在第3实施方式及第7实施方式中，在运算残留磁通的情况下，将相电压、线电压、及1次绕组电压依次变换电压后求出磁通，但也可以在求出磁通后变换磁通。例如，在根据各相电压求出各2次绕组线的残留磁通的情况下，也可以在先求出各相的磁通后求出各2次绕组线的残留磁通。此外，在其他运算中，只要结果相同，运算的顺序及进行运算的场所(不限制励磁涌流抑制装置的内部及外部，计算机或各种检测器等)也能够适当变更。其他实施方式也同样。
进而，在各实施方式中，假设断路器2为按照每个相操作的各相操作型的断路器，但也可以是将二相统一操作的统一操作型的断路器。
另外，说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，并不意味着限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。

Claims (12)

1.一种励磁涌流抑制装置，抑制断路器接通时发生的励磁涌流，上述断路器对单相交流的电力系统与将三相交流电压变换为单相交流电压的变压器之间的连接进行开闭，其特征在于，具备：
切断相位检测机构，检测由上述断路器切断了上述变压器时的相位；
单相交流电压计测机构，计测上述断路器在上述电力系统侧的单相交流电压；以及
接通机构，基于由上述单相交流电压计测机构计测出的单相交流电压，在由上述切断相位检测机构检测出的相位下，将上述断路器接通。
2.一种励磁涌流抑制装置，抑制断路器接通时发生的励磁涌流，上述断路器对单相交流的电力系统与将三相交流电压变换为单相交流电压的变压器之间的连接进行开闭，其特征在于，具备：
触点打开机构，在所保持的相位下对上述断路器进行触点打开；以及
接通机构，基于上述断路器在上述电力系统侧的单相交流电压，在所保持的上述相位下将上述断路器接通。
3.一种励磁涌流抑制装置，抑制断路器接通时发生的励磁涌流，上述断路器对单相交流的电力系统与将三相交流电压变换为单相交流电压的变压器之间的连接进行开闭，其特征在于，具备：
变压器侧单相交流电压计测机构，计测上述断路器在上述变压器侧的单相交流电压；
残留磁通运算机构，基于由上述变压器侧单相交流电压计测机构计测出的单相交流电压，运算由上述断路器切断上述变压器之后的上述变压器的各相的残留磁通；
电力系统侧单相交流电压计测机构，计测上述断路器在上述电力系统侧的单相交流电压；
稳定磁通运算机构，基于由上述电力系统侧单相交流电压计测机构计测出的单相交流电压，运算上述变压器的各相的稳定磁通；
相位判断机构，判断由上述残留磁通运算机构运算出的残留磁通与由上述稳定磁通运算机构运算出的稳定磁通按照每个相而极性一致的相位；以及
接通机构，在由上述相位判断机构判断出的相位下，将上述断路器接通。
4.如权利要求3所述的励磁涌流抑制装置，其特征在于，
上述变压器是主座变压器与T座变压器在中点连接的斯科特接线变压器；
具备计测上述中点的对地电压的中点电压计测机构；
上述变压器侧单相交流电压计测机构基于由上述中点电压计测机构计测出的上述中点的对地电压，计测单相交流电压。
5.一种励磁涌流抑制装置，抑制断路器接通时发生的励磁涌流，上述断路器对单相交流的电力系统与将三相交流电压变换为单相交流电压的变压器之间的连接进行开闭，其特征在于，具备：
变压器侧三相交流电压计测机构，计测上述变压器的三相交流电压；
变压器侧电压变换机构，将由上述变压器侧三相交流电压计测机构计测出的上述变压器的三相交流电压变换为上述变压器的单相交流电压；
残留磁通运算机构，基于由上述变压器侧电压变换机构变换后的单相交流电压，运算由上述断路器切断上述变压器之后的上述变压器的各相的残留磁通；
电力系统侧单相交流电压计测机构，计测上述断路器在上述电力系统侧的单相交流电压；
稳定磁通运算机构，基于由上述电力系统侧单相交流电压计测机构计测出的单相交流电压，运算上述变压器的各相的稳定磁通；
相位判断机构，判断由上述残留磁通运算机构运算出的残留磁通与由上述稳定磁通运算机构运算出的稳定磁通按照每个相而极性一致的相位；以及
接通机构，在由上述相位判断机构判断出的相位下，将上述断路器接通。
6.如权利要求3～5中任一项所述的励磁涌流抑制装置，其特征在于，
具备：
计测信息保持机构，保持计测了将上述断路器至少断开操作1次时的上述变压器的残留磁通及上述断路器的切断相位而得到的信息；以及
断开机构，用来基于保持在上述计测信息保持机构中的信息，以相同的切断相位将上述断路器断开；
上述接通机构基于上述断开机构的上述切断相位，将上述断路器接通。
7.一种励磁涌流抑制方法，抑制断路器接通时发生的励磁涌流，上述断路器对单相交流的电力系统与将三相交流电压变换为单相交流电压的变压器之间的连接进行开闭，其特征在于，包括：
检测由上述断路器切断了上述变压器时的相位；
计测上述断路器在上述电力系统侧的单相交流电压；以及
基于计测出的单相交流电压，以检测出的相位将上述断路器接通。
8.一种励磁涌流抑制方法，抑制断路器接通时发生的励磁涌流，上述断路器对单相交流的电力系统与将三相交流电压变换为单相交流电压的变压器之间的连接进行开闭，其特征在于，包括：
在所保持的相位下对上述断路器进行触点打开；以及
基于上述断路器在上述电力系统侧的单相交流电压，在所保持的上述相位下将上述断路器接通。
9.一种励磁涌流抑制方法，抑制断路器接通时发生的励磁涌流，上述断路器对单相交流的电力系统与将三相交流电压变换为单相交流电压的变压器之间的连接进行开闭，其特征在于，包括：
计测上述断路器在上述变压器侧的单相交流电压；
基于计测出的上述变压器侧的单相交流电压，运算由上述断路器切断上述变压器之后的上述变压器的各相的残留磁通；
计测上述断路器在上述电力系统侧的单相交流电压；
基于计测出的上述电力系统侧的单相交流电压，运算上述变压器的各相的稳定磁通；
判断运算出的残留磁通与运算出的稳定磁通按照每个相而极性一致的相位；以及
在判断出的相位下将上述断路器接通。
10.如权利要求9所述的励磁涌流抑制方法，其特征在于，
上述变压器是主座变压器与T座变压器在中点连接的斯科特接线变压器；
计测上述中点的对地电压；
上述电力系统侧的单相交流电压是基于计测出的上述中点的对地电压而计测出的。
11.一种励磁涌流抑制方法，抑制断路器接通时发生的励磁涌流，上述断路器对单相交流的电力系统与将三相交流电压变换为单相交流电压的变压器之间的连接进行开闭，其特征在于，包括：
计测上述变压器的三相交流电压；
将计测出的上述变压器的三相交流电压变换为上述变压器的单相交流电压；
基于变换后的单相交流电压，运算由上述断路器切断上述变压器之后的上述变压器的各相的残留磁通；
计测上述断路器在上述电力系统侧的单相交流电压；
基于计测出的上述电力系统侧的单相交流电压，运算上述变压器的各相的稳定磁通；
判断运算出的残留磁通与运算出的稳定磁通按照每个相而极性一致的相位；以及
在判断出的相位下将上述断路器接通。
12.如权利要求7～11中任一项所述的励磁涌流抑制方法，其特征在于，包括：
保持计测了将上述断路器至少断开操作1次时的上述变压器的残留磁通及上述断路器的切断相位而得到的信息；
基于所保持的信息，以相同的切断相位将上述断路器断开；以及
基于上述切断相位将上述断路器接通。
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