CN103608885B - 励磁涌流抑制装置 - Google Patents

Abstract

一种励磁涌流抑制装置（6），抑制对电源母线（1）和被有效接地的变形伍德布里奇接线的变压器（3）的连接进行开闭的三相总体操作型的断路器（2）的励磁涌流，测量电源母线（1）的三相交流电压，运算变压器（3）的稳态磁通，测量变压器（3）侧的三相交流电压，运算断路后的变压器（3）的残留磁通，在稳态磁通和残留磁通在全部相中极性一致时，接通断路器（2）。

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断路器接通时产生的励磁涌流的励磁涌流抑制装置。

背景技术

已知一般地在变压器铁芯有残留磁通的状态下通过电源接通进行无负载励磁时，流过大的励磁涌流。该励磁涌流的大小为变压器的额定负载电流的数倍。这样大的励磁涌流流过时，系统电压变动，该电压变动大时，有时影响到消费者。

因而，作为抑制励磁涌流的方法，已知采用串联连接了接通电阻和接点的附电阻体的断路器。附电阻体的断路器与断路器主接点并联连接。该附电阻体的断路器比断路器主接点先接通。从而，抑制励磁涌流。

另外，作为其他的抑制方法，已知有在用3台单相型断路器接通直接接地系统的三相变压器时，先接通任意的1相，然后接通残留的2相而抑制励磁涌流的方法。

而且，作为抑制在用三相总体操作型断路器接通非有效接地系统的三相变压器时的励磁涌流的方法，已知有通过测量变压器断路时在铁芯残留的磁通的值，控制断路器的接通相位，从而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（Scott）接线、伍德布里奇（Woodbridge）接线变压器或变形伍德布里奇接线等。这些接线的变压器例如在向单相电炉或单相交流电动车等供电时采用。

但是，在抑制上述励磁涌流的方法中，存在以下的问题。

在基于附电阻体的断路器的励磁涌流抑制方法中，需要对通常的断路器附加附电阻体的断路器，因此，作为断路器整体来看时，变得大型化。

另外，任一个抑制励磁涌流的方法都未假设接通将上述的三相交流电压变换为单相交流电压的变压器的情况。

例如，在测量残留磁通并控制断路器的接通相位的方法中，无法将针对用于电力系统的三相变压器的控制方法直接适用于将三相交流电压变换为单相交流电压的变压器。这是因为，在这些接线的变压器的情况下，即使测量三相交流侧的相电压或线间电压，也无法直接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

专利文献3：日本特开2008-140580号公报

非专利文献

非专利文献1：JohnH.Brunke，另外一人，“EliminationofTransformerInrushCurrentsbyControlledSwitching-PartI:TheoreticalConsiderations”，IEEETRANSACTIONSONPOWERDELIVERY，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在于提供一种励磁涌流抑制装置，可以进行用于抑制对具备电源的三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的连接进行开闭的断路器的励磁涌流的接通相位的控制。

按照本发明的实施方式的观点的励磁涌流抑制装置，抑制对具备电源的三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被有效接地的变压器的连接进行开闭的断路器的励磁涌流，该励磁涌流抑制装置具备：变压器侧三相交流电压测量单元，测量上述断路器的上述变压器侧的三相交流电压；残留磁通运算单元，根据由上述变压器侧三相交流电压测量单元测量得到的三相交流电压，运算上述断路器将上述变压器断路后的上述变压器的三相的残留磁通；电源侧三相交流电压测量单元，测量上述断路器的上述电源侧的三相交流电压；稳态磁通运算单元，根据由上述电源侧三相交流电压测量单元测量得到的三相交流电压，运算上述变压器的三相的稳态磁通；相位判断单元，判断由上述稳态磁通运算单元运算得到的上述三相的稳态磁通和由上述残留磁通运算单元运算得到的上述三相的残留磁通在三相的各相中极性一致的相位；以及接通单元，在由上述相位判断单元所判断出的相位，三相总体地接通上述断路器。

附图说明

图1是表示应用了本发明的第1实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统的结构的结构图。

图2是表示第1实施方式的变形伍德布里奇接线变压器的结构的结构图。

图3是表示第1实施方式的伍德布里奇接线变压器的结构的结构图。

图4是用矢量表示第1实施方式的变形伍德布里奇接线变压器的1次侧相电压的矢量图。

图5是用矢量表示第1实施方式的变形伍德布里奇接线变压器的2次侧电压的矢量图。

图6是表示第1实施方式的电源电压测量部测量的相电压的各电压波形的波形图。

图7是表示用于说明第1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8是表示第1实施方式的断路器将变形伍德布里奇接线变压器断路前后的1次侧相电压的波形图。

图9是表示第1实施方式的断路器将变形伍德布里奇接线变压器断路前后的1次侧相磁通的波形图。

图10是表示第1实施方式的断路器将变形伍德布里奇接线变压器与电源母线接通前后的1次侧相电压的波形图。

图11是表示第1实施方式的断路器将变形伍德布里奇接线变压器与电源母线接通前后的1次侧相磁通的波形图。

图12是表示第1实施方式的断路器将变形伍德布里奇接线变压器与电源母线接通前后的1次侧相电流的波形图。

图13是表示以往的断路器将变形伍德布里奇接线变压器与电源母线接通前后的1次侧相电压的波形图。

图14是表示以往的断路器将变形伍德布里奇接线变压器与电源母线接通前后的1次侧相磁通的波形图。

图15是表示以往的断路器将变形伍德布里奇接线变压器与电源母线接通前后的1次侧相电流的波形图。

图16是表示应用了第1实施方式的变形方式的励磁涌流抑制装置的电力系统的结构的结构图。

图17是表示应用了本发明的第2实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统的结构的结构图。

图18是表示应用了第2实施方式的变形方式的励磁涌流抑制装置的电力系统的结构的结构图。

图19是表示应用了本发明的第3实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统的结构的结构图。

图20是表示第3实施方式的变压器电压测量部测量的2组的2次侧电压的电压波形的波形图。

图21是表示由第3实施方式的变压器电压变换部进行的变换后的1次侧相电压的电压波形的波形图。

图22是表示第3实施方式的1次侧相电压的电压波形的波形图。

图23是表示应用了本发明的第4实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统的结构的结构图。

图24是表示应用了本发明的第5实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统的结构的结构图。

图25是表示由第5实施方式的电源电压变换部进行的变换前的变形伍德布里奇接线变压器的2次侧电压的电压波形的波形图。

图26是表示用于说明第5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27是表示由第5实施方式的电源电压变换部进行的变换前的各相电压的电压波形的波形图。

图28是表示由第5实施方式的电源电压变换部进行的变换后的变形伍德布里奇接线变压器的2次侧电压的电压波形的波形图。

图29是表示第5实施方式的变形伍德布里奇接线变压器的2次侧电压的电压波形的波形图。

图30是表示第5实施方式的由断路器进行的变形伍德布里奇接线变压器从断路到接通为止的2次侧电压的波形图。

图31是表示第5实施方式的由断路器进行的变形伍德布里奇接线变压器从断路到接通为止的2次侧磁通的波形图。

图32是表示第5实施方式的由断路器进行的变形伍德布里奇接线变压器从断路到接通为止的1次侧相电流的波形图。

图33是表示了应用了本发明第6实施方式的励磁涌流抑制装置的电力系统的结构的结构图。

具体实施方式

以下参照图面，说明本发明的实施方式。

（第1实施方式）

图1是表示应用了本发明第1实施方式的励磁涌流抑制装置6的电力系统的结构的结构图。另外，在以下的图中，对同一部分附加同一符号，省略其详细的说明，主要叙述不同的部分。以下的实施方式也同样省略重复的说明。

本实施方式的电力系统具备：电源母线（电力系统的母线）1；断路器2；变形伍德布里奇接线变压器3；设置在电源母线1的三相的电源电压检测器4U、4V、4W；设置在变形伍德布里奇接线变压器3的1次侧的三相的变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W；励磁涌流抑制装置6。

电源母线1是具备由U相、V相及W相组成的三相交流的电源的电力系统的母线。

变形伍德布里奇接线变压器3经由断路器2与电源母线1连接。变形伍德布里奇接线变压器3设置为有效接地系统。变形伍德布里奇接线变压器3将从电源母线1供给的三相交流电压变换为2组单相交流电压。变形伍德布里奇接线变压器3将三相交流侧作为1次侧，单相交流侧作为2次侧。另外，变形伍德布里奇接线变压器3也可以采用变压原理相同的伍德布里奇接线变压器。从而，以下（也包含以下的实施方式），变形伍德布里奇接线变压器3只要没有特别区分，可替换为伍德布里奇接线变压器。

断路器2设置在电源母线1和变形伍德布里奇接线变压器3之间。断路器2是总体操作U相、V相及W相三相的全部的主接点的三相总体操作型的断路器。通过使断路器2接通，变形伍德布里奇接线变压器3接通电源母线1的电源。通过使断路器2开路，变形伍德布里奇接线变压器3从电源母线1断开（切断电气连接）。

3个电源电压检测器4U、4V、4W分别是用于测量比断路器2更靠近电源母线1侧的U相、V相、W相的相电压（对地电压）的测量用设备。电源电压检测器4U、4V、4W例如是计量仪器用变压器（VT：VoltageTransformer）。电源电压检测器4U、4V、4W将检测值作为检测信号，向励磁涌流抑制装置6输出。

3个变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W分别是用于测量比断路器2更靠近变形伍德布里奇接线变压器3侧的1次侧的各端子（U相，V相，W相）的端子电压的测量用设备。变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W例如是计量仪器用变压器。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6输出。

励磁涌流抑制装置6根据分别从电源电压检测器4U、4V、4W及变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W接收到的检测信号，对断路器2的主接点输出接通指令Tc1。由此，断路器2接通。

图2是表示本实施方式的变形伍德布里奇接线变压器3的结构的结构图。

变形伍德布里奇接线变压器3具备主座变压器（M座变压器）302和T座变压器301。

主座变压器302在2次侧具有相等匝数的2个绕组。T座变压器301在2次侧与具有成为1:0.366:0.366的匝数比的绕组的单匝变压器连接。变形伍德布里奇接线变压器3以主座变压器302及T座变压器301的2次侧彼此在2个三角接线的绕组中成为背靠背的方式进行了连接。

接着，说明变压器3为伍德布里奇接线的情况。

图3是表示本实施方式的伍德布里奇接线变压器3的结构的结构图。

伍德布里奇接线变压器3的T座变压器301取代在变形伍德布里奇接线中采用的单匝变压器，在2次侧具有成为1:0.366:0.366的匝数比的绕组。其他方面是与变形伍德布里奇接线变压器3同样的结构。

图4是用矢量表示本实施方式的变形伍德布里奇接线变压器3的1次侧相电压Vu、Vv、Vw的矢量图。图5是用矢量表示本实施方式的变形伍德布里奇接线变压器3的2次侧电压Vt、Vm的矢量图。

1次侧的VW相间的电压Vvw与主座变压器302的2次侧端子c-a间施加的电压（主座的2次侧电压）Vm成为同相位。另外，1次侧的U相电压Vu与T座变压器301的2次侧端子b-d间施加的电压（T座的2次侧电压）Vt成为同相位。因此，T座的2次侧电压Vt比主座的2次侧电压Vm超前90度相位。

图6是表示本实施方式的电源电压测量部601测量的相电压Vu、Vv、Vw的各电压波形的波形图。图7是表示用于说明本实施方式的励磁涌流抑制装置6的接通目标相位范围Tc的磁通波形的波形图。

参照图1、图6及图7，说明励磁涌流抑制装置6的结构。

励磁涌流抑制装置6具备电源电压测量部601、稳态磁通算出部602、变压器电压测量部603、残留磁通算出部604、相位检测部605、接通指令输出部606。

电源电压测量部601根据电源电压检测器4U、4V、4W所检测到的检测信号，测量电源母线1的各相电压Vu、Vv、Vw。电源电压测量部601将测量的各相电压Vu、Vv、Vw向稳态磁通算出部602输出。

稳态磁通算出部602将由电源电压测量部601所测量的各相电压Vu、Vv、Vw分别积分。稳态磁通算出部602根据该积分所得的值，算出稳态时的磁通（稳态磁通）稳态磁通算出部602将运算所得的稳态磁通向相位检测部605输出。

变压器电压测量部603根据变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W所检测到的检测信号，测量变形伍德布里奇接线变压器3的1次侧的各相电压Vu、Vv、Vw。变压器电压测量部603将测量到的各相电压Vu、Vv、Vw向残留磁通算出部604输出。

残留磁通算出部604根据变压器电压测量部603所测量到的各相电压Vu、Vv、Vw，对断路器2将变形伍德布里奇接线变压器3断路前后的U相、V相及W相的各相电压Vu、Vv、Vw分别进行积分。残留磁通算出部604根据该积分所得的值，算出变形伍德布里奇接线变压器3的铁芯的残留磁通（1次侧相磁通）残留磁通算出部604将运算所得的残留磁通向相位检测部605输出。

如图7所示，相位检测部605对每一相检测由稳态磁通算出部602运算得到的稳态磁通与残留磁通算出部604运算得到的残留磁通的极性分别一致的相位的区间Tu、Tv、Tw。相位检测部605鉴别检测的各相相位的区间Tu、Tv、Tw在3个全部区间重叠的区间Tc。所鉴别的区间Tc是接通断路器2的接通目标相位范围。相位检测部605将检测到的接通目标相位范围（区间）Tc向接通指令输出部606输出。

接通指令输出部606在相位检测部605检测到的接通目标相位范围Tc内，对驱动断路器2的主接点的操作机构输出接通指令Tc1。由此，断路器2接通。

接着，参照图8～图12，说明由励磁涌流抑制装置6进行的励磁涌流的抑制。

图8及图9表示断路器2将变形伍德布里奇接线变压器3断路Tp前后的状态的一个例子。图8是表示1次侧相电压Vu、Vv、Vw的波形图。图9是表示1次侧相磁通的波形图。

图10～图12表示断路器2将变形伍德布里奇接线变压器3与电源母线1接通（接通指令Tc1）前后的状态的一个例子。图10是表示1次侧相电压Vu、Vv、Vw的波形图。图11是表示1次侧相磁通的波形图。图12是表示1次侧相电流（励磁涌流）Iu、Iv、Iw的波形图。

在向变形伍德布里奇接线变压器3的1次侧施加图8所示的三相交流电压Vu、Vv、Vw时，断路器2开路后，存在图9所示的断路后Tp的残留磁通

在通过励磁涌流抑制装置6在图7所示的接通目标相位范围Tc接通断路器2时，相对于图10所示的1次侧相电压Vu、Vv、Vw，呈现图11所示的1次侧相磁通在该断路器2接通时，发生图12所示的励磁涌流Iu、Iv、Iw。该励磁涌流Iu、Iv、Iw最大成为约200[A]程度。

接着，为了比较，参照图13～图15，说明不采用励磁涌流抑制装置6（在接通目标相位范围Tc不接通）的断路器2的励磁涌流Iu、Iv、Iw的一个例子。

图13～图15表示采用以往的接通方法使变形伍德布里奇接线变压器3与电源母线1接通（接通指令Tc1）前后的状态的一个例子。图13是表示1次侧相电压Vu、Vv、Vw的波形图。图14是表示1次侧相磁通的波形图。图15是表示1次侧相电流（励磁涌流）Iu、Iv、Iw的波形图。图13～图15中的条件除了断路器2的接通相位以外，与图8～图12所示的条件相同。

如图15所示，在不进行基于励磁涌流抑制装置6的相位控制而接通断路器2时，励磁涌流Iu、Iv、Iw最大达到约1200[A]附近为止。

根据本实施方式，通过励磁涌流抑制装置6，在稳态磁通 和残留磁通的极性在三相的全部相中分别一致的相位区间，由断路器2接通变形伍德布里奇接线变压器3。通过这样控制接通相位，将变形伍德布里奇接线变压器3与电源母线1接通，可以抑制励磁涌流。

这里，在非有效接地系统的三相变压器中，电流断路相位存在差时，有时在中性点N残留直流电压。该情况下，在相电压重叠了直流电压，因此即使对相电压进行积分，也无法准确地算出绕组的残留磁通。

与之相对，在有效接地系统的三相变压器中，向绕组施加的电压和相电压相等。因此，如本实施方式那样，通过对相电压进行积分，可以准确地算出残留磁通。

（第1实施方式的变形方式）

图16是应用了第1实施方式的变形方式的励磁涌流抑制装置6α的电力系统的结构的结构图。

本变形方式的励磁涌流抑制装置6α是在图1所示的第1实施方式的励磁涌流抑制装置6中设置相位检测部605α取代相位检测部605并去除了稳态磁通算出部602的结构。其他的结构与第1实施方式的励磁涌流抑制装置6同样。

说明基于相位检测部605α的断路器2的接通方法。

相位检测部605α检测残留磁通算出部604运算得到的残留磁通中最大的残留磁通的相。检测检测到的相的电源母线1的相电压从与该相的残留磁通（最大残留磁通）同极性向反极性迁移的电压零点。相位检测部605α将检测到的电压零点作为接通目标相位范围Tc向接通指令输出部606输出。接通指令输出部606将相位检测部605α检测到的接通目标相位范围Tc（电压零点）作为接通相位目标，向断路器2输出接通指令Tc1。

例如，在为图6及图7所示的状态的情况下，最大残留磁通为V相的残留磁通另外，V相的残留磁通的极性为负。因此，相位检测部605α将V相电压Vv从负向正迁移的电压零点鉴别为接通目标相位范围Tc。

根据本变形方式，可以获得以下的作用效果。

作为结果，如图6及图7所示，相位检测部605α检测到的电压零点成为稳态磁通与残留磁通的极性在三相的全部相中分别一致的相位区间的大致中心。因此，可以获得与第1实施方式同样的作用效果。另外，相位检测部605α不采用稳态磁通可以鉴别接通目标相位范围Tc。因此，可以设为去除了稳态磁通算出部602的结构。

这里，检测残留磁通最大的相电压的零点，但是也可以检测与该相对应的线间电压的零点。例如，如果残留磁通最大的相为U相，则也可以检测U相对应的U-V间的线间电压从与U相的残留磁通同极性向反极性迁移的电压零点。

相电压和线间电压的相位差为30度。因此，即使将本来期望比较的相电压用线间电压取代来进行比较，如果为30度左右的相位差，则也可以获得励磁涌流的抑制效果。

（第2实施方式）

图17是表示应用了本发明的第2实施方式的励磁涌流抑制装置6A的电力系统的结构的结构图。

励磁涌流抑制装置6A是如下结构：在图1所示的第1实施方式的励磁涌流抑制装置6中，设置相位检测部605A而取代相位检测部605，并追加测量信息保持部607、断开相位控制部608及断开指令输出部609。其他结构与第1实施方式的励磁涌流抑制装置6同样。

在运用励磁涌流抑制装置6A前，测量信息保持部607测量将断路器2多次（至少一次）断路时的由变压器电压测量部603测量到的1次侧电压的电压断路相位和由残留磁通算出部604所算出的磁通信号。测量信息保持部607根据测量到的电压断路相位及磁通信号，将断路相位和残留磁通的关系等与残留磁通的特性相关的信息作为测量信息保持。

在测量信息保持部607中保持的测量信息及电源电压测量部601测量到的电源母线1的各相电压Vu、Vv、Vw被输入到断开相位控制部608。断开相位控制部608根据各相电压Vu、Vv、Vw，控制断路器2的主接点的断开相位，使得断路相位始终相同。断开相位控制部608将所控制的断开相位向断开指令输出部609输出。

断开指令输出部609根据从断开相位控制部608接收的断开相位，对驱动断路器2的主接点的操作机构输出断开指令。由此，断路器2开路。

在测量信息保持部607中保持的测量信息及由稳态磁通算出部602算出的各相的稳态磁通被输入到相位检测部605A。相位检测部605A根据在测量信息保持部607中保持的测量信息，推定各相的残留磁通相位检测部605A根据残留磁通 及稳态磁通鉴别接通断路器2的接通目标相位范围Tc。鉴别接通目标相位范围Tc的方法与第1实施方式同样。

这里，断开相位控制部608进行相位控制，使得断路相位始终相同。因此，对于相位检测部605A，如果在测量信息保持部607中保持的信息不变更（如果不更新测量信息），则也可以始终接通目标相位范围Tc相同。

根据本实施方式，可以获得以下的作用效果。

在电力系统中一旦设置了断路器2及变形伍德布里奇接线变压器3等之后，该电力系统的电路条件（从电源母线1到变形伍德布里奇接线变压器3为止的电路条件）始终相同。因此，如果使断路器2断路时的相位始终相同，则变形伍德布里奇接线变压器3的各相的残留磁通的值也应该始终相同。

励磁涌流抑制装置6A在通过断路器2使变形伍德布里奇接线变压器3断路时，控制断路器2的断开相位并断路，以使得断路相位始终相同。即，励磁涌流抑制装置6A可以使各相的残留磁通始终设为相同值。因此，励磁涌流抑制装置6A即使在使断路器2接通而对变形伍德布里奇接线变压器3励磁时，也可以使用于抑制励磁涌流的接通目标相位范围Tc始终成为相同相位。

因此，即使在未经常连接变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W时，励磁涌流抑制装置6A也可以根据在测量信息保持部607中保持的测量信息，始终获得断路器2断路后的变形伍德布里奇接线变压器3的残留磁通的信息。因此，变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W也可以仅仅在测量信息保持部607进行测量时连接，在通常的运用状态下取下。当然，变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W也可以恒久地设置。

（第2实施方式的变形方式）

图18是表示应用了第2实施方式的变形方式的励磁涌流抑制装置6Aα的电力系统的结构的结构图。

本变形方式的励磁涌流抑制装置6α是如下结构：在图17所示的第1实施方式的励磁涌流抑制装置6A中，设置相位检测部605Aα取代相位检测部605A，并去除了稳态磁通算出部602。其他结构与第2实施方式的励磁涌流抑制装置6A同样。

基于相位检测部605Aα的断路器2的接通方法与第1实施方式的变形方式的相位检测部605α同样。其他方面与第2实施方式的相位检测部605A同样。

即，相位检测部605Aα根据在测量信息保持部607中保持的测量信息，推定各相的残留磁通相位检测部605Aα检测所推定出的各相的残留磁通中最大的残留磁通的相。相位检测部605Aα根据所检测出的相，与第1实施方式的变形方式同样地，鉴别接通目标相位范围Tc。

根据本变形方式，除了第2实施方式的作用效果，还可以获得第1实施方式的变形方式的作用效果。

（第3实施方式）

图19是表示应用了本发明的第3实施方式的励磁涌流抑制装置6B的电力系统的结构的结构图。

本实施方式的电力系统是如下结构：在图1所示的第1实施方式的电力系统中，设置变压器2次侧电压检测器5T、5M取代变压器1次侧电压检测器5U、5V、5W。

2个变压器2次侧电压检测器5T、5M是用于测量变形伍德布里奇接线变压器3的2次侧的各端子（主座、T座）的端子电压的测量用设备。变压器2次侧电压检测器5T、5M例如是计量设备用变压器。变压器2次侧电压检测器5T、5M将检测值作为检测信号向励磁涌流抑制装置6B输出。

励磁涌流抑制装置6B是如下结构：在图1所示的第1实施方式的励磁涌流抑制装置6中，用变压器电压测量部603B取代变压器电压测量部603，用残留磁通算出部604B取代残留磁通算出部604，并追加变压器电压变换部610。其他结构与第1实施方式同样。

变压器电压测量部603B根据变压器2次侧电压检测器5T、5M检测到的检测信号，测量变形伍德布里奇接线变压器3的2组的2次侧电压Vt、Vm。2次侧电压Vm是主座的2次侧电压（端子c-a间电压）。2次侧电压Vt是T座的2次侧电压（端子b-d间电压）。变压器电压测量部603B将测量得到的2组的2次侧电压Vt、Vm向变压器电压变换部610输出。

变压器电压变换部610将变压器电压测量部603B测量得到的2组的单相交流电压Vt、Vm通过下式变换为1次侧相电压VDu、VDv、VDw。1次侧相电压VDu是变换后的U相电压。1次侧相电压VDv是变换后的V相电压。1次侧相电压VDw是变换后的W相电压。变压器电压变换部610将变换后的1次侧相电压VDu、VDv、VDw向残留磁通算出部604B输出。

$\mathrm{VDu}=(1/\sqrt{3})\mathrm{Vt}$ …式(1)

$\mathrm{VDu}=(1/2)\×(\mathrm{Vm}-(1/\sqrt{3})\mathrm{Vt})$ …式(2)

$\mathrm{VDw}=-(1/2)\×(\mathrm{Vm}+(1/\sqrt{3})\mathrm{Vt})$ …式(3)

另外，可以替换为0.577，1/2可以替换为0.5。

参照图20～图22，说明本实施方式的变压器电压变换部610进行的运算处理。

图20是表示变压器电压测量部603B测量得到的2组的2次侧电压Vt、Vm的电压波形的波形图。图21是表示基于变压器电压变换部610的变换后的1次侧相电压VDu、VDv、VDw的电压波形的波形图。图22是表示1次侧相电压Vu、Vv、Vw的电压波形的波形图。

变压器电压变换部610将图20所示的2组的2次侧电压Vt、Vm变换为图21所示的1次侧相电压VDu、VDv、VDw。由此，变压器电压变换部610可以用pu值（相对于额定的比例）换算，求出与图22所示的1次侧相电压Vu、Vv、Vw相同的电压波形。

残留磁通算出部604B在断路器2将变形伍德布里奇接线变压器3断路前后，分别对由变压器电压变换部610变换的各相电压VDu、VDv、VDw进行积分。残留磁通算出部604B根据该积分后的值，算出变形伍德布里奇接线变压器3的铁芯的残留磁通（1次侧相磁通） 残留磁通算出部604B将运算得到的残留磁通向相位检测部605输出。

相位检测部605与第1实施方式同样地，根据由稳态磁通算出部602运算得到的各相的稳态磁通及由残留磁通算出部604B运算得到的各相的残留磁通鉴别接通目标相位范围Tc。

根据本实施方式，即使在变形伍德布里奇接线变压器3仅仅设置了变压器2次侧电压检测器5T、5M时，通过从变形伍德布里奇接线变压器3的2次侧电压Vt、Vm变换为1次侧相电压VDu、VDv、VDw，也可以获得与第1实施方式同样的作用效果。

（第4实施方式）

图23是表示应用了本发明的第4实施方式的励磁涌流抑制装置6C的电力系统的结构的结构图。

励磁涌流抑制装置6C是如下结构：在图19所示的第3实施方式的励磁涌流抑制装置6B中，设置第2实施方式的相位检测部605A取代相位检测部605，并追加测量信息保持部607C、断开相位控制部608C及第2实施方式的断开指令输出部609。其他结构与第3实施方式的励磁涌流抑制装置6B同样。

在运用励磁涌流抑制装置6C之前，测量信息保持部607C测量在断路器2多次断路时的由变压器电压测量部603B测量的2次侧电压Vm、Vt的电压断路相位和由残留磁通算出部604B算出的磁通信号。测量信息保持部607C根据测量得到的电压断路相位及磁通信号，将断路相位和各相的残留磁通的关系等与残留磁通的特性相关的信息作为测量信息保持。

在测量信息保持部607C中保持的测量信息及由电源电压测量部601测量得到的电源母线1的各相电压Vu、Vv、Vw被输入到断开相位控制部608C。断开相位控制部608C根据各相电压Vu、Vv、Vw，控制断路器2的主接点的断开相位，以使得断路相位始终相同。断开相位控制部608C将控制的断开相位向断开指令输出部609输出。

断开指令输出部609根据从断开相位控制部608C接收的断开相位，对驱动断路器2的主接点的操作机构输出断开指令。由此，断路器2开路。

在相位检测部605A，根据在测量信息保持部607C中保持的测量信息及由稳态磁通算出部602算出的稳态磁通与第2实施方式同样地，鉴别接通断路器2的接通目标相位范围Tc。

根据本实施方式，可以获得与第2实施方式及第3实施方式各自的作用效果同样的作用效果。

（第5实施方式）

图24是表示应用了本发明的第5实施方式的励磁涌流抑制装置6D的电力系统的结构的结构图。

励磁涌流抑制装置6D是如下结构：在图19所示的第3实施方式的励磁涌流抑制装置6B中，设置电源电压变换部611取代变压器电压变换部610，用稳态磁通算出部602D取代稳态磁通算出部602，用残留磁通算出部604D取代残留磁通算出部604B，用相位检测部605D取代相位检测部605。其他结构与第3实施方式同样。

图25是表示基于本实施方式的电源电压变换部611的变换后的变形伍德布里奇接线变压器3的2次侧电压VDm、VDt的电压波形的波形图。图26是表示用于说明本实施方式的励磁涌流抑制装置6D的接通目标相位范围Tc的磁通波形的波形图。

参照图24～图26，说明励磁涌流抑制装置6D的结构。

残留磁通算出部604D在断路器2将变形伍德布里奇接线变压器3断路前后，分别对由变压器电压测量部603B测量得到的2组的2次侧电压Vt、Vm进行积分。残留磁通算出部604D根据该积分的值，算出变形伍德布里奇接线变压器3的铁芯的残留磁通（2次侧磁通）残留磁通是主座的2次侧残留磁通。残留磁通是T座的2次侧残留磁通。残留磁通算出部604D将运算得到的残留磁通向相位检测部605D输出。

参照图27～图29，说明本实施方式的电源电压变换部611进行的运算处理。

图27是表示基于电源电压变换部611的变换前的各相电压Vu、Vv、Vw的电压波形的波形图。图28是表示基于电源电压变换部611的变换后的变形伍德布里奇接线变压器3的2次侧电压VDm、VDt的电压波形的波形图。图29是表示变形伍德布里奇接线变压器3的2次侧电压Vm、Vt的电压波形的波形图。

电源电压变换部611将电源电压测量部601测量得到的图27所示的各相电压Vu、Vv、Vw通过下式变换为图28所示的变形伍德布里奇接线变压器3的2组的2次侧电压VDm、VDt。

VDm＝Vv-Vw…式(4)

$\mathrm{VDt}=\sqrt{3}\×\mathrm{Vu}$ …式(5)

另外，也可以替换1.732。

2次侧电压VDm是变换后的主座的2次侧电压。2次侧电压VDt是变换后的T座的2次侧电压。

由此，电源电压变换部611可以用pu值（相对于额定的比例）换算，求出与图29所示的2组的2次侧电压Vm、Vt相同的电压波形。电源电压变换部611将变换后的变形伍德布里奇接线变压器3的2组的2次侧电压VDm、VDt向稳态磁通算出部602D输出。

稳态磁通算出部602D分别对由电源电压变换部611变换得到的2组的2次侧电压VDm、VDt进行积分。稳态磁通算出部602D根据该积分的值，运算稳态磁通稳态磁通算出部602D将运算得到的稳态磁通向相位检测部605D输出。由此，根据图25所示的2组的2次侧电压VDm、VDt求出图26所示的稳态磁通

如图26所示，相位检测部605D检测由稳态磁通算出部602D运算得到的稳态磁通和由残留磁通算出部604D运算得到的残留磁通的极性在2次侧的每个端子间分别一致的相位的区间Tm、Tt。相位检测部605D鉴别检测的相位的区间Tm、Tt在2个区间重叠的区间Tc。鉴别的区间Tc是接通断路器2的接通目标相位范围。相位检测部605D将检测到的接通目标相位范围（区间）Tc向接通指令输出部606输出。

接通指令输出部606在由相位检测部605D检测到的接通目标相位范围Tc内，对驱动断路器2的主接点的操作机构输出接通指令Tc1。由此，断路器2接通。

接着，参照图30～图32，说明基于励磁涌流抑制装置6D的励磁涌流的抑制。

图30～图32表示由断路器2进行的变形伍德布里奇接线变压器3从断路Tp到接通（接通指令Tc1）为止的状态的一个例子。图30是表示2次侧电压Vm、Vt的波形图。图31是表示2次侧磁通（稳态磁通及残留磁通）的波形图。图32是表示1次侧相电流（励磁涌流）Iu、Iv、Iw的波形图。

在向变形伍德布里奇接线变压器3的2次侧施加图30所示的2次侧电压Vm、Vt时，在断路器2断路Tp后，存在图31所示的残留磁通

通过励磁涌流抑制装置6D，在接通目标相位范围Tc内接通断路器2时，流过图32所示的励磁涌流Iu、Iv、Iw。该励磁涌流Iu、Iv、Iw抑制为最大约100[A]左右。

根据本实施方式，可以根据电源母线1的三相交流电压Vu、Vv、Vw，求出变形伍德布里奇接线变压器3的2组2次侧磁通的稳态磁通因此，通过测量变形伍德布里奇接线变压器3的2次侧电压Vm、Vt，求出残留磁通可以鉴别用于接通断路器2的接通目标相位范围Tc。

因此，即使在变形伍德布里奇接线变压器3仅仅设置了变压器2次侧电压检测器5T、5M时，也可以进行抑制三相的各相流过的励磁涌流Iu、Iv、Iw的相位控制。

（第6实施方式）

图33是表示应用了本发明的第6实施方式的励磁涌流抑制装置6E的电力系统的结构的结构图。

励磁涌流抑制装置6E是如下结构：在图24所示的第5实施方式的励磁涌流抑制装置6D中，设置相位检测部605E取代相位检测部605D，并追加测量信息保持部607E、断开相位控制部608E及第2实施方式的断开指令输出部609。其他结构与第5实施方式同样。

在运用励磁涌流抑制装置6E之前，测量信息保持部607E测量在断路器2多次断路时的由变压器电压测量部603B测量得到的2次侧电压Vm、Vt的电压断路相位和由残留磁通算出部604D算出的磁通信号。测量信息保持部607E根据测量得到的电压断路相位及磁通信号，将断路相位和残留磁通的关系等与残留磁通的特性相关的信息作为测量信息保持。

断开相位控制部608E根据在测量信息保持部607E中保持的测量信息及由电源电压测量部601测量得到的电源母线1的各相电压Vu、Vv、Vw，控制断路器2的主接点的断开相位，以使得断路相位始终相同。断开相位控制部608E将控制的断开相位向断开指令输出部609输出。

断开指令输出部609根据从断开相位控制部608E接收的断开相位，对驱动断路器2的主接点的操作机构输出断开指令。从而，断路器2开路。

在测量信息保持部607E中保持的测量信息及由稳态磁通算出部602D算出的变形伍德布里奇接线变压器3的2次侧磁通的稳态磁通被输入到相位检测部605E。相位检测部605E根据在测量信息保持部607E中保持的测量信息，推定残留磁通相位检测部605E根据残留磁通及稳态磁通鉴别接通断路器2的接通目标相位范围Tc。鉴别接通目标相位范围Tc的方法与第5实施方式同样。

这里，断开相位控制部608E进行相位控制，以使得断路相位始终相同。从而，对于相位检测部605E，如果在测量信息保持部607E中保持的信息不变更（如果不更新测量信息），则也可以接通目标相位范围Tc始终相同。

根据本实施方式，可以获得与第5实施方式及第2实施方式各自的作用效果同样的作用效果。

另外，在各实施方式中，通过电源电压检测器4U、4V、4W测量电源母线1的各相电压，但是也可以测量电源母线1的各线间电压。通过将各线间电压变换为相电压，可以采用与各实施方式同样的结构。

另外，在各实施方式中，在通过励磁涌流抑制装置6等的相位控制中的各种参数可以为了进一步提高精度而进行修正。例如，在断路器2的接通中，存在由在主接点间发生的被称为前弧（pre-arc）的预放电、操作机构的动作偏差等导致的接通时间的偏差。该前弧导致的接通偏差、断路器接通时的偏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。通过这样的修正，即使存在这些偏差，也可以更可靠地抑制励磁涌流。

而且，在各实施方式中，在运算稳态磁通及残留磁通时，根据相电压变换各种绕组电压等电压后求出磁通，但是也可以在求出磁通后变换磁通。例如，也可以根据1次侧的三相交流电压Vu、Vv、Vw求出2次侧的2组绕组磁通时，先求出各相的磁通后，求出2次侧绕组的每一个的磁通。另外，在其他运算中，只要结果相同，则运算的顺序、运算的场所（不管励磁涌流抑制装置的内部、外部，计算机、各种检测器等）也可以适宜变更。

另外，在各实施方式中，断路器2设为三相总体操作型的断路器，但是也可以是针对每相操作的各相操作型的断路器。如果是各相操作型断路器，通过同时接通各相的断路器，可以获得与三相总体操作型断路器同样的作用效果。

另外，虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式只是作为例子而提示的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式可以通过各种其它方式实施，在不脱离发明的要旨的范围内，可以进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围和要旨，也包含于权利要求所记载的发明及其等同的范围。

Claims (4)

1.一种励磁涌流抑制装置，抑制对具备电源的三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被有效接地的变压器的连接进行开闭的断路器的励磁涌流，该励磁涌流抑制装置的特征在于，具备：

变压器侧单相交流电压测量单元，测量上述断路器的上述变压器侧的单相交流电压；

残留磁通运算单元，根据由上述变压器侧单相交流电压测量单元测量得到的单相交流电压，运算上述断路器将上述变压器断路后的上述变压器的三相的残留磁通；

电源侧三相交流电压测量单元，测量上述断路器的上述电源侧的三相交流电压；

稳态磁通运算单元，根据由上述电源侧三相交流电压测量单元测量得到的三相交流电压，运算上述变压器的三相的稳态磁通；

相位判断单元，判断由上述稳态磁通运算单元运算得到的上述三相的稳态磁通和由上述残留磁通运算单元运算得到的上述三相的残留磁通在三相的各相中极性一致的相位；以及

接通单元，在由上述相位判断单元所判断出的相位，三相总体地接通上述断路器。

2.一种励磁涌流抑制装置，抑制对具备电源的三相交流的电力系统与将三相交流电压变换为2组单相交流电压的被有效接地的变压器的连接进行开闭的断路器的励磁涌流，该励磁涌流抑制装置的特征在于，具备：

变压器侧单相交流电压测量单元，测量上述断路器的上述变压器侧的单相交流电压；

残留磁通运算单元，根据由上述变压器侧单相交流电压测量单元测量得到的单相交流电压，运算上述断路器将上述变压器断路后的上述变压器的单相的残留磁通；

电源侧三相交流电压测量单元，测量上述断路器的上述电源侧的三相交流电压；

稳态磁通运算单元，根据由上述电源侧三相交流电压测量单元测量得到的三相交流电压，运算上述变压器的单相的稳态磁通；

相位判断单元，判断由上述稳态磁通运算单元运算得到的上述单相的稳态磁通和由上述残留磁通运算单元运算得到的上述单相的残留磁通在2组的单相的各相中极性一致的相位；以及

接通单元，在由上述相位判断单元所判断出的相位，三相总体地接通上述断路器。

3.一种励磁涌流抑制方法，抑制对具备电源的三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被有效接地的变压器的连接进行开闭的断路器的励磁涌流，该励磁涌流抑制方法的特征在于，具备：

测量上述断路器的上述变压器侧的单相交流电压；

根据测量得到的上述变压器侧的单相交流电压，运算上述断路器将上述变压器断路后的上述变压器的三相的残留磁通；

测量上述断路器的上述电源侧的三相交流电压；

根据测量得到的上述电源侧的三相交流电压，运算上述变压器的三相的稳态磁通；

判断运算得到的上述变压器的三相的稳态磁通和运算得到的上述变压器的三相的残留磁通在三相的各相中极性一致的相位；以及

在所判断出的相位，三相总体地接通上述断路器。

4.一种励磁涌流抑制方法，抑制对具备电源的三相交流的电力系统与将三相交流电压变换为2组单相交流电压的被有效接地的变压器的连接进行开闭的断路器的励磁涌流，该励磁涌流抑制方法的特征在于，具备：

测量上述断路器的上述变压器侧的单相交流电压；

根据测量得到的上述变压器侧的单相交流电压，运算上述断路器将上述变压器断路后的上述变压器的单相的残留磁通；

测量上述断路器的上述电源侧的三相交流电压；

根据测量得到的三相交流电压，运算上述变压器的单相的稳态磁通；

判断运算得到的上述变压器的单相的稳态磁通和运算得到的上述变压器的单相的残留磁通在2组的单相的各相中极性一致的相位；以及

在所判断出的相位，三相总体地接通上述断路器。