CN117223183A - 保护继电器 - Google Patents

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Abstract

在从电流产生到继电器动作完成的50ms以内的即时动作的整定中，电流刚产生后的电流上升时无法检测出二次谐波分量，从而可能判断为故障电流而进行不必要的动作。为了解决这一问题，本发明的保护继电器在从励磁电流产生时刻开始进行即时动作的情况下，第一周期的励磁电流的二次谐波的比例小于基于励磁冲击电流中所含的二次谐波的比例确定的阈值时，将下一周期的二次谐波的比例与阈值再次进行比较，从而判断是否需要断路动作。

Description

保护继电器
技术领域
本申请涉及保护继电器。
背景技术
一直以来在交流电用距离继电器等中使用的保护继电器为了区别将变压器等连接到系统时流过的励磁冲击电流和系统故障时的故障电流，检测输入信号中包含的二次谐波分量，在相对于基波分量的比率超过阈值的情况下，判定为励磁冲击电流，不进行应对故障电流时的继电器的过电流保护动作等不必要的动作(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平10－80053号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，在从励磁电流产生到继电器动作完成的50ms以内的即时动作的整定中，由于电流刚产生后的电流上升时无法检测出二次谐波分量，会判断为故障电流，从而有可能进行不必要的动作。
本申请是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种保护继电器，即使在即时动作的整定中，也能够抑制由励磁冲击电流引起的不必要的动作。
用于解决技术问题的技术手段
本申请所公开的保护继电器对检测过电流时连接到变压器的断路器进行断路动作，该保护继电器的特征在于，包括：A/D转换部，该A/D转换部以一定间隔对输入的励磁电流进行采样；运算处理部，该运算处理部根据由A/D转换部采样到的数字值进行频率分析；以及控制部，该控制部在由运算处理部提取出的二次谐波的比例小于基于励磁冲击电流中所包含的二次谐波的比例来确定的阈值且励磁电流为一定值以上时，使断路器进行动作，在从励磁电流产生时刻开始进行即时动作的情况下，在第一周期的励磁电流的二次谐波的比例小于阈值时，将下一周期的二次谐波的比例与阈值再次进行比较，从而判断是否需要断路动作。
发明效果
根据本申请公开的保护继电器，在即时动作的整定中，能可靠地抑制由励磁冲击电流引起的不必要的动作。
附图说明
图1是实施方式1中的将保护继电器应用于电力用变压器的电路结构图。
图2是实施方式1中的保护继电器的功能框图。
图3是说明实施方式1的保护继电器的动作的流程图。
图4是说明实施方式1的保护继电器的效果的图。
图5是实施方式1的保护继电器的硬件结构图。
具体实施方式
下面，参照附图对本申请所涉及的保护继电器的优选的实施方式进行说明。另外，对于相同内容及对应部分标注相同标号，省略其详细说明。在之后的实施方式中，也同样地对附加了相同标号的结构省略重复说明。
实施方式1.
图1是将实施方式1的保护继电器1应用于电力用变压器3(以下称为变压器)时的电路结构图。电力系统电源(未图示出)经由断路器2(CB：Circuit Breaker：断路器)连接作为被保护对象的变压器3。此外，设置了用于提取每个相的交流电流的主变流器4(CT：Circuit Transformer：电流互感器)。变压器3的低压侧经由无熔丝断路器(MCCB：MoldedCase Circuit Breaker：模制盒式断路开关)5a、5b与负载(未图示出)连接。将由主变流器4提取的交流电流引入保护继电器1，为了防止由于系统故障等产生的过电流(故障电流)，通过断路器2的断路动作，从而保护变压器3。
图2是实施方式1中的保护继电器1以及控制部的功能框图，图3是将该功能框图的动作仅限于即时动作的整定来进行说明的流程图。
在图1至图3中，接通断路器2，并将变压器3连接到系统(以下称为接通变压器，步骤S1)。在接通变压器3时，如图4所示的交流的励磁电流Ir流向保护继电器1。励磁电流Ir由电流测量部11转换为适当的大小(步骤S2)，并被输入到A/D转换部12。A/D转换部12以一定时间间隔对转换后的励磁电流Ir进行采样(通常以50Hz的额定商用频率进行4.8kHz的高速采样)，并将该励磁电流Ir转换为数字数据(步骤S3)。该电流值被输入到控制部14和运算处理部13。运算处理部13通过FFT(Fast Fourier Transform：快速傅立叶变换)或数字加减法处理等数字运算实施频率分析(步骤S4)，并将分析结果输入到控制部14。
在一个周期的期间(在商用频率下的20ms)内进行初次判定。即，在励磁电流Ir为规定电流值Z以上时(步骤S5)，并且二次谐波为规定含有率(一般为15％)即阈值R以上时(步骤S6)，判断为不是故障电流的励磁冲击电流，不进行过电流保护动作，并锁定断路器2的断路动作(步骤S7)。
然而，在励磁电流Ir在规定电流值Z以上，但二次谐波小于规定含有率即阈值R时，不是立即判断为故障电流，而是在初次判定之后再用一个周期的期间进行继续判定，因此再次进行二次谐波的含有率的分析，并与规定含有率的阈值R进行比较(步骤S8)。在继续判定的结果仍是二次谐波的含有率小于阈值R时，实施过电流保护动作并切断断路器2。另外，周期的边界可以通过测量规定时间(这里是20ms)来进行。
通过这样的动作，如图4所示，可以从电流产生起在2个周期(40ms)内可靠地判断是否存在二次谐波，在二次谐波的含有率小于阈值R时，通过在继续判定后0.5个周期(10ms)内进行断路动作，从而能在即时动作的整定中抑制保护动作等不必要的动作。由此，能减少不必要的动作之后的返工，或者伴随不必要的动作的原因调查作业等在设备检查中花费的作业。
图5(a)是表示实施方式1中的保护继电器1的硬件的一例的结构图。电流测量部11由模拟电路构成，而A/D转换部12、运算处理部13以及控制部14至少由处理器100和存储装置101构成，虽然未图示，但在存储装置101中具备随机存取存储器等易失性存储装置和闪存等非易失性辅助存储装置。另外，也可以具备硬盘这样的辅助存储装置来代替闪存。处理器100执行从存储装置101输入的程序，实施采样、以及基于FFT的频率分析、是否需要断路动作的判断。该情况下，将程序从辅助存储装置经由易失性存储装置输入到处理器100。另外，处理器100可以将运算结果等数据输出至存储装置101的易失性存储装置，也可以经由易失性存储装置将数据保存至辅助存储装置。另外，根据电路结构的不同，也可以采用将一部分ASIC组合到处理器的结构。
此外，如图5(b)所示，从图3所示的步骤S5到步骤S8可以在控制部14内使用部分逻辑电路。即，电流判定对应于步骤S5，2f(二次谐波)判定对应于步骤S6。在产生规定电流值Z以上的电流值时，电流判定输出1，2f判定的结果是在二次谐波含有率小于阈值R的情况下输出0。2f判定的输出在反转后输入与门电路，与门电路的输出为1，在这种情况下进行继续判定。
实施方式2.
在实施方式1中说明了以下情况：对从励磁电流产生开始的最初一个周期的电流中包含的二次谐波进行分析，在小于规定含有率的阈值R的情况下，进一步分析下一个周期的二次谐波，并与阈值R进行比较。然而，可以构成为预先将从励磁电流产生起的第二周期(20ms～40ms的期间)中的励磁电流值与规定电流值Z进行比较，并且分析二次谐波，并将其与阈值R进行比较。另外，也可以将从励磁电流产生起的两个周期内(0～40ms的期间)的励磁电流值与规定电流值Z进行比较，并且分析其间的二次谐波，并将其与两个周期内所包含的规定含有率的阈值进行比较。
通过采用这样的结构，不依赖从励磁电流产生开始的最初一个周期的结果来决定是否需要保护动作，因此不需要实施方式1那样的第一周期的判断，在即时动作的整定中，能够可靠地抑制不需要的动作。
虽然本申请记载了各种示例性实施方式和实施例，但是在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定实施方式的应用，可以单独地或以各种组合来应用于实施方式。
因此，可以认为未例示的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、追加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。
标号说明
1：保护继电器，2：断路器，3：电力用变压器，4：主变流器，5a，5b：无熔丝断路器，11：电流测量部，12：A/D转换部，13：运算处理部，14：控制部，100：处理器，101：存储装置。

Claims (3)

1.一种保护继电器，对检测过电流时连接到变压器的断路器进行断路动作，其特征在于，包括：
A/D转换部，该A/D转换部以一定间隔对输入的励磁电流进行采样；
运算处理部，该运算处理部根据由所述A/D转换部采样到的数字值进行频率分析；以及
控制部，该控制部在由所述运算处理部提取出的二次谐波的比例小于基于励磁冲击电流中所包含的二次谐波的比例来确定的阈值且所述励磁电流为一定值以上时，使所述断路器进行动作，
在从所述励磁电流产生时刻开始进行即时动作的情况下，在第一周期的所述励磁电流的二次谐波的比例小于所述阈值时，将下一周期的二次谐波的比例与所述阈值再次进行比较，从而判断是否需要断路动作。
2.一种保护继电器，对检测过电流时连接到变压器的断路器进行断路动作，其特征在于，包括：
A/D转换部，该A/D转换部以一定间隔对输入的励磁电流进行采样；
运算处理部，该运算处理部根据由所述A/D转换部采样到的数字值进行频率分析；以及
控制部，该控制部在由所述运算处理部提取出的二次谐波的比例小于基于励磁冲击电流中所包含的二次谐波的比例来确定的阈值且所述励磁电流为一定值以上时，使所述断路器进行动作，
在从所述励磁电流产生时刻开始进行即时动作的情况下，对所述一定值以上的励磁电流的第二周期中包含的二次谐波的比例进行分析，在该比例小于所述阈值时，对所述断路器进行断路动作。
3.如权利要求1或2所述的保护继电器，其特征在于，
在所述励磁电流的额定频率为50Hz时，所述即时动作在励磁电流产生后的50ms以内完成断路动作。
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