CN103620720A - 励磁冲击电流抑制装置 - Google Patents

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Abstract

一种励磁冲击电流抑制装置（6），控制断路器（2）以抑制励磁冲击电流，断路器（2）对变压器（3）与电源母线（1）的连接进行开闭，变压器（3）具备Y接线了的一次绕组（301）以及二次绕组（302）和Δ接线了的三次绕组（303），其特征在于，测量电源母线（1）的三相交流电压，运算三次绕组（303）的三线间的稳定磁通，测量变压器（3）的三次绕组（303）的各端子电压，运算三次绕组（303）的三线间的残留磁通，在三线间的残留磁通中的绝对值最小的残留磁通的线间，以稳定磁通和残留磁通一致的相位中的、抑制励磁冲击电流的接通目标相位使断路器（2）三相同时接通。

Description

励磁冲击电流抑制装置
技术领域
本发明的实施方式涉及用于抑制对电源接通变压器时产生的励磁冲击电流的励磁冲击电流抑制装置。
背景技术
已知一般情况下，如果在变压器铁芯中有残留磁通的状态下通过电源接通来进行无负载励磁，则流过大的励磁冲击电流。该励磁冲击电流的大小成为变压器的额定负载电流的几倍。如果这样地流过大的励磁冲击电流，则系统电压发送变动。在该电压变动大的情况下，有时对需要者造成影响。
作为抑制该励磁冲击电流的方法，有使用串联地连接有接通电阻和接点的带电阻体的断路器的抑制方法。带电阻体的断路器与断路器主接点并联地连接。带电阻体的断路器先于断路器主接点接通。
另外，有如下方法：在用3台单相型断路器接通直接接地系的三相变压器时，设为先行接通任意的1相，之后接通剩余的2相而抑制励磁冲击电流。在该抑制方法中，掌握使变压器断路了时的残留磁通的大小。
进而，有为了抑制非有效接地系的变压器的励磁冲击电流，测量相电压来计算变压器断路时的残留磁通的方法。
但是，附加了带电阻体的断路器的断路器变得大型化。另外，在断路器是三相总括操作型的情况下，无法按照每个相来接通断路器而抑制励磁冲击电流。进而，有时在变压器断路之后，在第1相断路之后发生的零相电压残留在变压器中作为直流电压，从而无法正确地求出残留磁通。
专利文献1：日本特开2002-75145号公报
专利文献2：日本专利第4611455号公报
非专利文献1：John H.Brunke、外1名、“Elimination ofTransformer Inrush Currents by Controlled Switching-Part I：Theoretical Considerations”、IEEE TRANSACTIONS ON POWERDELIVERY、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冲击电流抑制装置，即使在变压器中残留直流电压的情况下，也能够抑制在将断路器三相同时接通时产生的变压器的励磁冲击电流。
在依照本发明的实施方式的观点的励磁冲击电流抑制装置中，控制断路器以抑制励磁冲击电流，所述断路器对变压器和三相交流的电源的连接进行开闭，所述变压器具备Y接线了的第1绕组以及Δ接线了的第2绕组，所述励磁冲击电流抑制装置具备：电源侧电压测量单元，测量所述断路器的所述电源侧的三相交流电压；稳定磁通运算单元，根据由所述电源侧电压测量单元测量到的所述三相交流电压，运算所述变压器的所述第2绕组的三线间的稳定磁通；变压器电压测量单元，测量所述变压器的所述第2绕组的各端子电压；残留磁通运算单元，根据由所述变压器电压测量单元测量到的所述各端子电压，运算三线间的残留磁通；最小残留磁通判断单元，判断由所述残留磁通运算单元运算出的所述三线间的残留磁通中的最小的残留磁通；接通相位判断单元，在由所述最小残留磁通判断单元判断出的所述最小的残留磁通的线间，将由所述稳定磁通运算单元运算出的所述稳定磁通和由所述残留磁通运算单元运算出的所述残留磁通一致的相位中的、抑制所述励磁冲击电流的相位判断为接通相位；以及接通单元，以由所述接通相位判断单元判断出的所述接通相位，将所述断路器三相同时接通。
附图说明
图1是示出应用了本发明的第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置的电力系统体系的结构的结构图。
图2是示出利用第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置实施的接通方法的第1例子中的稳定磁通以及残留磁通的波形图。
图3是示出利用第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置实施的接通方法的第1例子中的稳定磁通与残留磁通的差分的磁通的波形图。
图4是示出利用第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置实施的接通方法的第1例子中的励磁冲击电流的波形图。
图5是示出利用第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置实施的接通方法的第2例子中的稳定磁通以及残留磁通的波形图。
图6是示出利用第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置实施的接通方法的第2例子中的稳定磁通与残留磁通的差分的磁通的波形图。
图7是示出利用第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置实施的接通方法的第2例子中的励磁冲击电流的波形图。
图8是示出利用第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置实施的接通方法的第3例子中的稳定磁通以及残留磁通的波形图。
图9是示出利用第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置实施的接通方法的第3例子中的稳定磁通与残留磁通的差分的磁通的波形图。
图10是示出利用第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置实施的接通方法的第3例子中的励磁冲击电流的波形图。
图11是示意了应用第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置的电力系统的一个例子的示意图。
图12是示出使变压器断路了时的变压器的一次绕组的对地电压的波形图。
图13是示出对使变压器断路了时的变压器的一次绕组的对地电压进行积分而计算出的磁通的波形图。
图14是示出使变压器断路了时的变压器的二次绕组的线间电压的波形图。
图15是示出对使变压器断路了时的变压器的二次绕组的线间电压进行积分而计算出的磁通的波形图。
图16是示出应用了本发明的第2实施方式的励磁冲击电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是示出应用了本发明的第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置6的电力系统体系的结构的结构图。另外，对以后的图中的同一部分附加同一符号而省略其详细的说明，主要说明不同的部分。在以后的实施方式中也同样地省略重复的说明。
本实施方式的电力系统体系具备电源母线1、断路器2、变压器3、在电源母线1中设置的三相量的电源电压检测器4U、4V、4W、在变压器3的三次侧设置的三相量（变压器端子量）的变压器三次电压检测器5U、5V、5W、以及励磁冲击电流抑制装置6。
电源母线1是具备由U相、V相以及W相构成的三相交流的电源的电力系统的母线。
变压器3经由断路器2与电源母线1连接。变压器3设置于非有效接地系中。变压器3是对三相交流电压进行变压的三绕组的三相变压器。变压器3具备一次绕组301、二次绕组302以及三次绕组303。一次绕组301以及二次绕组302被Y接线。三次绕组303被Δ接线。一次绕组301的中性点通过阻抗Zn1被接地。二次绕组302的中性点通过阻抗Zn2被接地。
断路器2设置于电源母线1与变压器3之间。断路器2是U相、V相以及W相这三相的所有主接点被总括操作的三相总括操作型的断路器。通过接通断路器2，变压器3通过电源母线1而被电源接通。通过开放断路器2，变压器3被从电源母线1电气地断路。
3个电源电压检测器4U、4V、4W分别是用于测量电源母线1的U相、V相、W相各自的相电压（对地电压）的计量仪器用设备。电源电压检测器4U、4V、4W是例如计量仪器用变压器（VT、VoltageTransformer）或者电容器型计量仪器用变压器（PD、Potential Device）等电压分压装置。电源电压检测器4U、4V、4W连接于电源母线1的各相与大地之间。电源电压检测器4U、4V、4W将检测值作为检测信号，输出到励磁冲击电流抑制装置6。
3个变压器三次电压检测器5U、5V、5W分别是用于测量变压器3的三次侧的各端子电压（U相、V相、W相）的测量用设备。变压器三次电压检测器5U、5V、5W是与电源电压检测器4U、4V、4W相同的计量仪器用变压器。变压器三次电压检测器5U、5V、5W连接于变压器3的各端子与大地之间。变压器三次电压检测器5U、5V、5W将检测值作为检测信号，输出到励磁冲击电流抑制装置6。
励磁冲击电流抑制装置6根据从电源电压检测器4U、4V、4W以及变压器三次电压检测器5U、5V、5W的各个接收的检测信号，对断路器2的主接点输出接通指令。由此，断路器2被接通。
参照图1～图10，说明励磁冲击电流抑制装置6的结构。另外，图2～图10是示出用于说明利用励磁冲击电流抑制装置6实施的接通方法的磁通以及电压的波形图。
励磁冲击电流抑制装置6具备电源电压测量部601、稳定磁通计算部602、变压器电压测量部603、残留磁通计算部604、相位检测部605以及接通指令输出部606。
电源电压测量部601根据由电源电压检测器4U、4V、4W检测的检测信号，测量电源母线1的各相电压。电源电压测量部601将所测量的各相电压输出到稳定磁通计算部602。
稳定磁通计算部602根据由电源电压测量部601测量到的各相电压，运算UV相间、VW相间、以及WU相间的各线间电压Vuv、Vvw、Vwu。稳定磁通计算部602对所运算出的各线间电压Vuv、Vvw、Vwu分别进行积分。稳定磁通计算部602将该积分了的值设为稳定时的磁通（稳定磁通）
Figure BDA0000442164030000051
稳定磁通计算部602将所运算出的稳定磁通
Figure BDA0000442164030000052
输出到相位检测部605。
变压器电压测量部603根据由变压器三次电压检测器5U、5V、5W检测到的检测信号，测量变压器3的各端子电压（三次相电压）。变压器电压测量部603将所测量到的各端子电压输出到残留磁通计算部604。
残留磁通计算部604根据由变压器电压测量部603测量到的各端子电压，运算利用断路器2使变压器3断路前后的UV相间、VW相间、以及WU相间的各线间电压Vuv、Vvw、Vwu。残留磁通计算部604对所运算处的各线间电压Vuv、Vvw、Vwu分别进行积分。残留磁通计算部604将该积分了的值设为变压器3的铁芯的残留磁通（三次线间磁通）
Figure BDA0000442164030000061
残留磁通计算部604将所运算出的残留磁通
Figure BDA0000442164030000062
输出到相位检测部605。
对相位检测部605，输入由残留磁通计算部604运算出的残留磁通
Figure BDA0000442164030000063
以及由稳定磁通计算部602运算出的稳定磁通
Figure BDA0000442164030000064
相位检测部605检测由残留磁通计算部604运算出的残留磁通
Figure BDA0000442164030000065
中的绝对值最小的残留磁通（以下，简称为“最小的残留磁通”）和绝对值最大的残留磁通（以下，简称为“最大的残留磁通”）。相位检测部605判断在所检测到的最大的残留磁通的线间，稳定磁通和残留磁通成为同极性的相位范围（时间范围）。相位检测部605检测在所判断出的最小的残留磁通的线间，在最大的残留磁通的线间稳定磁通和残留磁通成为同极性的相位范围内，且稳定磁通和残留磁通一致的相位。相位检测部605将所检测出的相位作为接通目标相位Tc输出到接通指令输出部606。
接通指令输出部606以由相位检测部605检测出的接通目标相位Tc，对驱动断路器2的主接点的操作机构输出接通指令。由此，断路器2被三相同时接通。
接下来，参照图2～图10，说明利用励磁冲击电流抑制装置6实施的励磁冲击电流抑制。
在图2～图10中，示出通过计算而求出用断路器2使将3台3.3kV-415V-300kVA的单相变压器连接为Y接线-Δ接线的变压器3断路了时的电压以及磁通的波形的波形图。图2～图4示出变压器3的第1状态。图5～图7示出变压器3的第2状态。图8～图10示出变压器3的第3状态。第1状态、第2状态以及第3状态是变更Δ接线了的绕组的线间的残留磁通
Figure BDA0000442164030000071
以及断路相位而得到的状态。
参照图2～图4，说明由基于相位检测部605的变压器3的第1状态下的接通目标相位Tc的检测方法。图2示出稳定磁通
Figure BDA0000442164030000072
Figure BDA0000442164030000073
以及残留磁通
Figure BDA0000442164030000074
各自的波形。图3针对每个线间示出从稳定磁通
Figure BDA0000442164030000075
分别减去残留磁通
Figure BDA0000442164030000076
而得到的差分的磁通
Figure BDA0000442164030000077
的波形。图4示出在第1状态下，接通相位与通过该接通相位而发生的每相的励磁冲击电流Iiu、Iiv、Iiw的相关关系。
在第1状态下，UV相间的残留磁通
Figure BDA0000442164030000078
是正极性、VW相间的残留磁通
Figure BDA0000442164030000079
是负极性、WU相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000710
大致为零。最小的残留磁通是WU相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000711
此处，UV相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000712
和VW相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000713
的绝对值大致相同。因此，也可以将UV相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000714
和VW相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000715
中的任意一个作为最大的残留磁通。这样，关于设为最大的残留磁通的判断，无需一定正确地判断最大的残留磁通。只要是能够考虑为接近实际的最大的残留磁通的磁通差，也可以将第2大的残留磁通判断为最大的残留磁通。
在图2以及图3中，分别示出将UV相间的残留磁通设为最大的残留磁通时的接通目标相位Tc的相位范围Tmuv以及将VW相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000717
设为最大的残留磁通时的接通目标相位Tc的相位范围Tmvw。
如图2所示，相位检测部605在基于UV相间的磁通的相位范围Tmuv或者基于VW相间的磁通的相位范围Tmvw内，将WU相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000718
和WU相间的稳定磁通
Figure BDA00004421640300000719
一致的相位检测为接通目标相位Tc。在图2以及图3所示的第1状态下，不论在基于UV相间的磁通的相位范围Tmuv或者基于VW相间的磁通的相位范围Tmvw中的哪一个中检测，接通目标相位Tc都成为相同的相位。只要是图3所示的WU相间的差分的磁通
Figure BDA0000442164030000081
则通过检测零点，就能够检测接通目标相位Tc。
如图4所示，可知在成为接通目标相位Tc的150度附近接通了断路器2的情况下，各相的励磁冲击电流Iiu、Iiv、Iiw比以其他相位接通了时更小。
接下来，参照图5～图7，说明基于相位检测部605的变压器3的第2状态下的接通目标相位Tc的检测方法。图5示出稳定磁通
Figure BDA0000442164030000082
以及残留磁通
Figure BDA0000442164030000083
各自的波形。图6针对每个线间示出从稳定磁通
Figure BDA0000442164030000084
分别减去残留磁通而得到的差分的磁通
Figure BDA0000442164030000087
的波形。图7示出在第2状态下，接通相位与通过该接通相位发生的每相的励磁冲击电流Iiu、Iiv、Iiw的相关关系。
在第2状态下，UV相间的残留磁通
Figure BDA0000442164030000088
是正极性、VW相间的残留磁通
Figure BDA0000442164030000089
以及WU相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000810
是负极性。最小的残留磁通是WU相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000811
最大的残留磁通是UV相间的残留磁通
此处，VW相间的残留磁通是与WU相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000814
大致相同的值，所以也可以将VW相间的残留磁通设为最小的残留磁通。这样，关于设为最小的残留磁通的判断，无需一定正确地判断最小的残留磁通。只要是能够考虑为接近实际的最小的残留磁通的磁通差，也可以将第2小的残留磁通判断为最小的残留磁通。
在图5～图7中，分别示出将WU相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000816
设为最小的残留磁通的接通目标相位Tc1、和将VW相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000817
设为最小的残留磁通的接通目标相位Tc2。
如图5所示，相位检测部605在基于UV相间的磁通的相位范围Tmuv内，将WU相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000818
和WU相间的稳定磁通一致的相位或者VW相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000820
和VW相间的稳定磁通
Figure BDA0000442164030000091
一致的相位检测为接通目标相位Tc1、Tc2。只要是图6所示的WU相间的差分的磁通
Figure BDA0000442164030000092
或者VW相间的差分的磁通
Figure BDA0000442164030000093
通过检测零点，就能够检测接通目标相位Tc1、Tc2。
如图7所示，可知在成为接通目标相位Tc1或者接通目标相位Tc2的180度附近接通了断路器2的情况下，各相的励磁冲击电流Iiu、Iiv、Iiw比以其他相位接通了时更小。
接下来，参照图8～图10，说明基于相位检测部605的变压器3的第3状态下的接通目标相位Tc的检测方法。图8示出稳定磁通
Figure BDA0000442164030000094
以及残留磁通
Figure BDA0000442164030000095
各自的波形。图9针对每个线间示出从稳定磁通分别减去残留磁通
Figure BDA0000442164030000097
而得到的差分的磁通
Figure BDA0000442164030000098
Figure BDA0000442164030000099
的波形。图10示出在第3状态下，接通相位与通过该接通相位发生的每相的励磁冲击电流Iiu、Iiv、Iiw的相关关系。
在第3状态下，UV相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000910
是正极性、VW相间的残留磁通以及WU相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000912
是负极性。最小的残留磁通是WU相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000913
最大的残留磁通是UV相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000914
如图8所示，相位检测部605在基于UV相间的磁通的相位范围Tmuv内，将WU相间的残留磁通
Figure BDA00004421640300000915
和WU相间的稳定磁通
Figure BDA00004421640300000916
一致的相位检测为接通目标相位Tc。只要是图9所示的WU相间的差分的磁通
Figure BDA00004421640300000917
通过检测零点，就能够检测接通目标相位Tc。
如图10所示，可知在成为接通目标相位Tc的160度至170度附近接通了断路器2的情况下，各相的励磁冲击电流Iiu、Iiv、Iiw比以其他相位接通了时更小。
根据本实施方式，能够得到以下的作用效果。
图11是对应用了本实施方式的励磁冲击电流抑制装置6的电力系统的一个例子进行示意的示意图。
变压器3α是在本实施方式中假设的变压器的一个例子。变压器3α具备一次绕组301α和二次绕组302α。一次绕组301α是中性点为非接地的Y接线。二次绕组302α是Δ接线。
图12～图15是示出在图11所示的电力系统中用断路器2使变压器3α断路了时的变压器3α的电压以及磁通的波形图。图12示出一次绕组301α的各相的对地电压Vu、Vv、Vw。图13示出对图12所示的各相的对地电压Vu、Vv、Vw进行积分而计算出的磁通
Figure BDA0000442164030000101
Figure BDA0000442164030000102
图14示出二次绕组302α的各线间电压Vuv、Vvw、Vwu。图15示出对图14所示的各线间电压Vuv、Vvw、Vwu进行积分而计算的磁通
Figure BDA0000442164030000103
如图12所示，在断路器2对电流进行了断路之后，在变压器3α的一次侧中性点，出现直流电压Vd。此时，如果希望对变压器3α的对地电压（端子电压）Vu、Vv、Vw进行积分来求出残留磁通
Figure BDA0000442164030000104
Figure BDA0000442164030000105
则直流电压Vd也积分。这样积分了的残留磁通
Figure BDA0000442164030000106
如图13所示，随着时间增加而最终发散。因此，如果对对地电压Vu、Vv、Vw进行了积分，则无法正确地计算残留磁通
另一方面，如图14所示，在Δ接线了的二次绕组302α的线间电压Vuv、Vvw、Vwu中，没有直流电压Vd的影响。其原因为，例如UV相间的线间电压是从V相对地电压Vv减去U相对地电压Vu而得到的电压。因此，即使在Δ接线了的二次绕组302α的整体中出现直流电压Vd，在计算2个对地电压的差分而得到的线间电压Vuv、Vvw、Vwu中，由于减去相互重叠的直流电压Vd而成为零。
因此，如图15所示，如果对线间电压Vuv、Vvw、Vwu进行积分而求出残留磁通
Figure BDA0000442164030000108
则不会发散而能够正确地求出残留磁通
Figure BDA0000442164030000109
这样，在励磁冲击电流抑制装置6中，对线间电压Vuv、Vvw、Vwu进行积分，求出与稳定磁通
Figure BDA00004421640300001010
以及残留磁通
Figure BDA00004421640300001011
的关系，所以能够不受变压器3被断路之后的中性点电压Vd的影响而决定接通目标相位Tc。
另外，在图11所示的变压器3α中虽然示出了无变压器中性点的阻抗的状态，但有时在非有效接地系中，在变压器中性点连接阻抗。在此情况下，与变压器中性点连接的阻抗多数情况下为大值的电阻。这样，即使在变压器中性点连接大值的电阻的情况下，在变压器中性点也出现直流电压。即使是这样的变压器，只要是励磁冲击电流抑制装置6，就能够不受中性点电压的影响而决定接通目标相位Tc。
因此，利用励磁冲击电流抑制装置6，即使在由于接通断路器2而在变压器3中残留直流电压的情况下，也能够抑制励磁冲击电流。
（第2实施方式）
图16是示出应用了本发明的第2实施方式的励磁冲击电流抑制装置6A的电力系统体系的结构的结构图。
励磁冲击电流抑制装置6A是在图1所示的第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置6中，代替相位检测部605而设置相位检测部605A，并追加了断开相位控制部607以及断开指令输出部608的结构。其他结构与第1实施方式的励磁冲击电流抑制装置6相同。
在断开相位控制部607中预先设定有使断路器2断开的断开相位。在运用励磁冲击电流抑制装置6A之前，使断路器2多次断开，根据由电源电压测量部601测量到的电源母线1的电压以及由残留磁通计算部604运算出的变压器3的残留磁通的特性等，决定所设定的断开相位。例如，断开相位是使某线间的残留磁通成为最大的相位（或者成为最小的相位）。
对断开相位控制部607输入由电源电压测量部601测量到的电源母线1的各相电压Vu、Vv、Vw。断开相位控制部607在各相电压Vu、Vv、Vw与预先设定的断开相位一致时，控制断开相位（断路相位）以使断路器2断开（以使断路器2的电流断路）。断开相位控制部607将控制了的断开相位输出到断开指令输出部608。
断开指令输出部608根据从断开相位控制部607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以在断开相位控制部607中预先设定的断开相位开放。
对相位检测部605A输入由残留磁通计算部604运算出的残留磁通以及由稳定磁通计算部602运算出的稳定磁通
Figure BDA0000442164030000121
相位检测部605A根据残留磁通
Figure BDA0000442164030000122
Figure BDA0000442164030000123
以及稳定磁通
Figure BDA0000442164030000124
与第1实施方式同样地检测接通目标相位Tc。相位检测部605A将所检测到的接通目标相位Tc输出到接通指令输出部606。
此处，断开相位控制部607进行相位控制，以使得始终按照预先设定的断开相位使断路器2断开。因此，如果在应用了励磁冲击电流抑制装置6A的电力系统体系的电路条件（电源母线1至变压器3的电路条件）中无变更、并且在断开相位控制部607中设定的断开相位无变更，则相位检测部605A检测的接通目标相位Tc可以始终相同。
因此，相位检测部605A通过判断无变更接通目标相位Tc的必要，能够简化检测接通目标相位Tc的运算处理。例如，如果在电力系统体系的电路条件以及断开相位控制部607中设定的断开相位无变更，则残留磁通始终相同。在该情况下，相位检测部605A即使未从残留磁通计算部604输入残留磁通
Figure BDA0000442164030000126
Figure BDA0000442164030000127
也可以仅根据从稳定磁通计算部602输入的稳定磁通
Figure BDA0000442164030000128
来检测接通目标相位Tc。
另外，在以使某线间的残留磁通成为最大（或者最小）的方式，决定了断开相位控制部607中设定的断开相位的情况下，相位检测部605A能够将接通目标相位Tc检测为该线间的残留磁通是最大（或者最小）的残留磁通的相位。在这样的情况下，在断开相位控制部607中，将断开相位设定为有某种程度的相位的宽度的相位范围。在断开指令输出部608中，只要在该断开相位的相位范围内，就可以在任何时刻的相位下使断路器2断开。
根据本实施方式，除了与第1实施方式同样的作用效果以外，还能够得到以下的作用效果。
在电力系统中一旦设置了断路器2以及变压器3等之后，该电力系统的电路条件始终相同。因此，励磁冲击电流抑制装置6A通过进行控制以使断路器2的断开相位始终相同，能够使变压器3的残留磁通
Figure BDA0000442164030000129
的值始终相同。由此，励磁冲击电流抑制装置6A即使在接通断路器2而使变压器3励磁时，也能够使抑制励磁冲击电流用的接通相位始终成为相同的相位。
因此，即使在变压器三次电压检测器5U、5V、5W未常时连接的情况下，励磁冲击电流抑制装置6A也能够掌握断路器2断开了之后的变压器3的残留磁通
Figure BDA0000442164030000131
例如，变压器三次电压检测器5U、5V、5W还能够仅在用于决定断开相位控制部607中设定的断开相位的测量时连接，而在运用励磁冲击电流抑制装置6A时拆下。
通过在断开相位控制部607中设定相位范围作为断开相位，能够使断开断路器2的相位具有自由度。由此，励磁冲击电流抑制装置6A也可以不进行断开相位的高精度的控制。另外，相位检测部605A能够依照所设定的断开相位的意图（使某线间的残留磁通的绝对值成为最大等），减轻用于检测接通目标相位Tc的运算处理。
另外，在各实施方式中，也可以为了进一步提高精度等而校正励磁冲击电流抑制装置6、6A中的相位控制中的各种参数。例如，在断路器2的接通中，存在在主接点之间发生的被称为预放电的先行放电、操作机构的动作偏差等所引起的接通时间的偏差。通过预先取得该预放电所致的接通偏差、断路器接通时的偏差的特性，在进行相位控制时，能够基于该特性来校正该预放电所致的接通偏差、断路器接通时的偏差。通过进行这样的校正，即使有这些偏差，也能够更可靠地抑制励磁冲击电流。
另外，在各实施方式中，通过电源电压检测器4U、4V、4W测量了电源母线1的各相电压，但也可以测量电源母线1的各线间电压。由此，能够省略将相电压变换为线间电压的运算处理。另外，稳定磁通
Figure BDA0000442164030000132
也可以实际上不运算（积分）。例如，通过考虑磁通（对电压进行积分而得到的值）比电压延迟90度，能够视为实质的运算。
进而，在各实施方式中，在运算稳定磁通
Figure BDA0000442164030000133
以及残留磁通
Figure BDA0000442164030000134
的情况下，如从相电压到线间电压那样，在变换电压之后求出了磁通，但也可以在求出了磁通之后变换磁通。例如，也可以在根据各相电压求出各线间的磁通的情况下，在首先求出了各相的磁通之后求出各线间的磁通。
即使在其他运算中，只要结果相同，则运算的顺序、进行运算的场所（不限于励磁冲击电流抑制装置6、6A的内部、外部，计算机、各种检测器等）都可以适当变更。
另外，在各实施方式中，将断路器2设为三相总括操作型的断路器，但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，则通过将各相的断路器同时接通，就能够得到与三相总括操作型断路器同样的作用效果。
进而，在各实施方式中，设为在判断为最大的残留磁通的线间稳定磁通和残留磁通成为同极性的相位范围内，检测接通目标相位Tc，但不限于此。例如，在图2～图10中，接通目标相位Tc处于在全部第2大的残留磁通的线间稳定磁通和残留磁通成为同极性的相位范围内。因此，只要能够抑制励磁冲击电流Iiu、Iiv、Iiw，则也可以从在最小的残留磁通的线间稳定磁通和残留磁通一致的相位中任意地决定接通目标相位Tc。
另外，虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅为例示，不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够通过其他各种方式实施，能够在不脱离发明的要旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、要旨内，并且包含于权利要求书记载的发明和其均等的范围内。

Claims (7)

1.一种励磁冲击电流抑制装置，控制断路器以抑制励磁冲击电流，所述断路器对变压器和三相交流的电源的连接进行开闭，所述变压器具备Y接线了的第1绕组以及Δ接线了的第2绕组，所述励磁冲击电流抑制装置的特征在于，具备：
电源侧电压测量单元，测量所述断路器的所述电源侧的三相交流电压；
稳定磁通运算单元，根据由所述电源侧电压测量单元测量到的所述三相交流电压，运算所述变压器的所述第2绕组的三线间的稳定磁通；
变压器电压测量单元，测量所述变压器的所述第2绕组的各端子电压；
残留磁通运算单元，根据由所述变压器电压测量单元测量到的所述各端子电压，运算三线间的残留磁通；
最小残留磁通判断单元，判断由所述残留磁通运算单元运算出的所述三线间的残留磁通中的绝对值最小的残留磁通；
接通相位判断单元，在由所述最小残留磁通判断单元判断出的所述最小的残留磁通的线间，将由所述稳定磁通运算单元运算出的所述稳定磁通和由所述残留磁通运算单元运算出的所述残留磁通一致的相位中的、抑制所述励磁冲击电流的相位判断为接通相位；以及
接通单元，以由所述接通相位判断单元判断出的所述接通相位，将所述断路器三相同时接通。
2.根据权利要求1所述的励磁冲击电流抑制装置，其特征在于，
所述接通相位判断单元将由所述稳定磁通运算单元运算出的所述稳定磁通和由所述残留磁通运算单元运算出的所述残留磁通的差分的磁通成为零点的相位中的、抑制所述励磁冲击电流的相位判断为所述接通相位。
3.根据权利要求1或者2所述的励磁冲击电流抑制装置，其特征在于，
具备相位范围判断单元，在由所述最小残留磁通判断单元判断出的所述最小的残留磁通的线间以外的线间，判断由所述稳定磁通运算单元运算出的所述稳定磁通的极性和由所述残留磁通运算单元运算出的所述残留磁通的极性一致的相位范围，
所述接通相位判断单元将处于由所述相位范围判断单元判断出的所述相位范围内的相位判断为抑制所述励磁冲击电流的相位。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的励磁冲击电流抑制装置，其特征在于，
具备开放单元，该开放单元在预先决定的相位范围内使所述断路器开放。
5.根据权利要求4所述的励磁冲击电流抑制装置，其特征在于，
所述开放单元决定所述相位范围，以使得在所述变压器的所述第2绕组的各线间预先决定的线间的残留磁通的绝对值成为最大。
6.根据权利要求4所述的励磁冲击电流抑制装置，其特征在于，
所述开放单元决定所述相位范围，以使得在所述变压器的所述第2绕组的各线间预先决定的线间的残留磁通的绝对值成为最小。
7.一种励磁冲击电流抑制方法，控制断路器以抑制励磁冲击电流，所述断路器对变压器和三相交流的电源的连接进行开闭，所述变压器具备Y接线了的第1绕组以及Δ接线了的第2绕组，所述励磁冲击电流抑制方法的特征在于，包括：
测量所述断路器的所述电源侧的三相交流电压，
根据所测量出的所述三相交流电压，运算所述变压器的所述第2绕组的三线间的稳定磁通，
测量所述变压器的所述第2绕组的各端子电压，
根据所测量出的所述各端子电压，运算三线间的残留磁通，
判断所运算出的所述三线间的残留磁通中的绝对值最小的残留磁通，
在所判断出的所述最小的残留磁通的线间，将所运算出的所述稳定磁通和所运算出的所述残留磁通一致的相位中的、抑制所述励磁冲击电流的相位判断为接通相位，
以所判断出的所述接通相位将所述断路器三相同时接通。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106605344A (zh) * 2014-07-02 2017-04-26 维齐马克斯有限公司 受控开关设备及其使用方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5908336B2 (ja) 2012-05-08 2016-04-26 株式会社東芝 励磁突入電流抑制装置及び励磁突入電流抑制方法
JP6202897B2 (ja) * 2013-06-19 2017-09-27 株式会社東芝 励磁突入電流抑制装置および方法
US10615592B2 (en) * 2014-06-11 2020-04-07 Indra Sistemas, S.A. Method for reducing the inrush current of an inductive load
US11437205B2 (en) * 2018-12-27 2022-09-06 Hitachi Energy Switzerland Ag Method and device for monitoring operation of a switching device for controlled switching applications
US11233389B1 (en) * 2020-10-30 2022-01-25 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Controlled three-pole close for transformers

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007305491A (ja) * 2006-05-12 2007-11-22 Mitsubishi Electric Corp 位相制御開閉装置
CN101563744A (zh) * 2006-11-29 2009-10-21 株式会社东芝 变压器的励磁涌流抑制装置和方法
WO2011086671A1 (ja) * 2010-01-13 2011-07-21 三菱電機株式会社 突入電流抑制装置および突入電流抑制方法
CN102142676A (zh) * 2010-01-28 2011-08-03 株式会社东芝 励磁涌流抑制装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2714771B1 (fr) * 1994-01-06 1996-02-02 Merlin Gerin Dispositif de protection différentielle d'un transformateur de puissance.
JP2002075145A (ja) * 2000-09-04 2002-03-15 Hitachi Ltd 励磁突入電流抑制装置付きガス遮断器
JP2008140580A (ja) 2006-11-30 2008-06-19 Toshiba Corp ３相変圧器の励磁突入電流抑制装置
JP5208593B2 (ja) * 2008-06-20 2013-06-12 株式会社東芝 変圧器の励磁突入電流抑制装置及びその制御方法
JP5148435B2 (ja) * 2008-09-22 2013-02-20 北海道電力株式会社 変圧器の励磁突入電流抑制装置及びその制御方法
CN102165664B (zh) 2008-09-26 2013-10-02 三菱电机株式会社 变压器励磁冲击电流抑制装置
JP5414254B2 (ja) 2008-11-28 2014-02-12 株式会社東芝 変圧器の励磁突入電流抑制装置および方法
JP5646237B2 (ja) 2010-07-26 2014-12-24 株式会社東芝 変圧器の残留磁束推定方法及び残留磁束推定装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007305491A (ja) * 2006-05-12 2007-11-22 Mitsubishi Electric Corp 位相制御開閉装置
CN101563744A (zh) * 2006-11-29 2009-10-21 株式会社东芝 变压器的励磁涌流抑制装置和方法
WO2011086671A1 (ja) * 2010-01-13 2011-07-21 三菱電機株式会社 突入電流抑制装置および突入電流抑制方法
CN102142676A (zh) * 2010-01-28 2011-08-03 株式会社东芝 励磁涌流抑制装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106605344A (zh) * 2014-07-02 2017-04-26 维齐马克斯有限公司 受控开关设备及其使用方法
CN106605344B (zh) * 2014-07-02 2019-05-31 维齐马克斯有限公司 受控开关设备及其使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5713848B2 (ja) 2015-05-07
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US9385525B2 (en) 2016-07-05
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WO2013038919A1 (ja) 2013-03-21

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