JP2011154974A - 励磁突入電流抑制装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制するための投入位相の制御をすることのできる励磁突入電流抑制装置を提供することにある。
【解決手段】電源母線1とスコット結線変圧器3との接続を開閉する三相一括操作型の遮断器2の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制装置6であって、電源母線1の三相交流電圧を計測して、スコット結線変圧器3の定常磁束を演算し、スコット結線変圧器3側の三相交流電圧を計測して、遮断後のスコット結線変圧器3の残留磁束を演算し、定常磁束と残留磁束とが全ての線間において極性が一致した場合に、遮断器2を投入する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、遮断器を投入する際に生じる励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制装置に関する。
一般に、変圧器鉄心に残留磁束がある状態で電源投入により無負荷励磁を行うと、大きな励磁突入電流が流れることが知られている。この励磁突入電流の大きさは変圧器の定格負荷電流の数倍になる。このように大きな励磁突入電流が流れると、系統電圧が変動し、その電圧変動が大きい場合、需要者に影響を与えることがある。
このため、励磁突入電流を抑制する方法として、投入抵抗と接点とが直列に接続された抵抗体付き遮断器を用いることが知られている。抵抗体付き遮断器は、遮断器主接点と並列に接続する。この抵抗体付き遮断器は、遮断器主接点に先行して投入する。これにより、励磁突入電流が抑制される(例えば、特許文献1参照)。
また、他の抑制方法として、直接接地系の三相変圧器を3台の単相型遮断器で投入する際、任意の1相を先行投入し、その後に残りの2相を投入させるようにして励磁突入電流を抑制する方法が知られている(例えば、非特許文献1を参照)。
さらに、非有効接地系の三相変圧器を三相一括操作型遮断器で投入する際の励磁突入電流を抑制する方法として、変圧器が遮断された時の鉄心に残留する磁束の値を計測し、変圧器投入時の励磁突入電流を遮断器の投入位相を制御することが開示されている(例えば、特許文献2を参照)。
一方、三相交流電圧を単相交流電圧に変換する方法として、スコット結線が知られている。スコット結線は、単相変圧器を2台接続することで、三相交流電圧を2組の単相交流電圧に変換する。スコット結線変圧器は、例えば、単相電気炉又は単相交流電気車などに給電する場合に用いられる。
特開2002-075145号公報 特開2008-160100号公報
John H.Brunke、外1名,"Elimination of Transformer Inrush 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
しかしながら、上述のような励磁突入電流を抑制する方法では、以下のような問題がある。
抵抗体付き遮断器による励磁突入電流抑制方法では、通常の遮断器に対して抵抗体付き遮断器を付加する必要があるため、遮断器全体としてみた場合、大型化してしまう。
また、いずれの励磁突入電流を抑制する方法も、三相交流電圧を2組の単相交流電圧に変換するスコット結線変圧器等を変圧器遮断することは想定されていない。
例えば、残留磁束を計測し、遮断器の投入位相を制御する方法では、電力系統に用いられる三相変圧器に対する制御方法を、スコット結線変圧器にそのまま適用することはできない。スコット結線変圧器の場合は、1次側の相電圧又は線間電圧を計測しても、変圧器鉄心の磁束をそのまま算出することができないからである。
本発明の目的は、電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制するための投入位相の制御をすることのできる励磁突入電流抑制装置を提供することにある。
本発明の観点に従った励磁突入電流抑制装置は、電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制装置であって、前記遮断器よりも前記変圧器側の三相交流電圧を計測する変圧器側三相交流電圧計測手段と、前記変圧器側三相交流電圧計測手段により計測された三相交流電圧に基づいて、前記遮断器による前記変圧器の遮断後の前記変圧器の三線間の残留磁束を演算する残留磁束演算手段と、前記遮断器よりも前記電源側の三相交流電圧を計測する電源側三相交流電圧計測手段と、前記電源側三相交流電圧計測手段により計測された三相交流電圧に基づいて、前記変圧器の三線間の定常磁束を演算する定常磁束演算手段と、前記定常磁束演算手段により演算された前記三線間の定常磁束と前記残留磁束演算手段により演算された前記三線間の残留磁束とが三線間のそれぞれで極性が一致する位相を判断する位相判断手段と、前記位相判断手段により判断された位相で、前記遮断器を投入する投入手段とを備えている。
本発明によれば、電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制するための投入位相の制御をすることのできる励磁突入電流抑制装置を提供することができる。
本発明の第1の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。 第1の実施形態に係る定常磁束算出部により演算される線間電圧の各電圧波形を示す波形図。 第1の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置による投入目標位相範囲を説明するための磁束波形を示す波形図。 第1の実施形態に係るスコット結線変圧器の構成を示す構成図。 第1の実施形態に係るスコット結線変圧器における電圧ベクトルを示す回路図。 第1の実施形態に係るスコット結線変圧器の1次側の電圧ベクトルを示すベクトル図。 第1の実施形態に係るスコット結線変圧器の2次側の電圧ベクトルを示すベクトル図。 第1の実施形態に係るスコット結線変圧器の1次線間電圧の電圧波形を示す波形図。 第1の実施形態に係るスコット結線変圧器の中点を基準とする1次巻線電圧の電圧波形を示す波形図。 第1の実施形態に係るスコット結線変圧器の1次巻線電圧の電圧波形を示す波形図。 第1の実施形態に係るスコット結線変圧器の2次巻線電圧の電圧波形を示す波形図。 第1の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置による遮断前後の1次線間電圧の状態の一例を示す波形図。 第1の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置による遮断前後の1次線間磁束の状態の一例を示す波形図。 第1の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置による投入前後の1次線間電圧の状態の一例を示す波形図。 第1の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置による投入前後の1次線間磁束の状態の一例を示す波形図。 第1の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置による投入前後の励磁突入電流の状態の一例を示す波形図。 従来の遮断器によるスコット結線変圧器の電源母線への投入前後の1次線間電圧の状態の一例を示す波形図。 従来の遮断器によるスコット結線変圧器の電源母線への投入前後の1次線間磁束の状態の一例を示す波形図。 従来の遮断器によるスコット結線変圧器の電源母線への投入前後の励磁突入電流の状態の一例を示す波形図。 本発明の第2の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。 本発明の第3の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。 第3の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置による遮断から投入までの1次巻線電圧の状態の一例を示す波形図。 第3の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置による遮断から投入までの1次巻線磁束の状態の一例を示す波形図。 第3の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置による遮断から投入までの励磁突入電流の状態の一例を示す波形図。 本発明の第4の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。 本発明の第5の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。 第5の実施形態に係る変圧器電圧計測部により計測された2組の単相交流電圧の電圧波形を示す波形図。 第5の実施形態に係る変圧器電圧変換部による変換後の1次側線間電圧の電圧波形を示す波形図。 第5の実施形態に係るスコット結線変圧器の1次側線間電圧の電圧波形を示す波形図。 本発明の第6の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。 第6の実施形態に係る電源電圧変換部により演算された各線間電圧の電圧波形を示す波形図。 第6の実施形態に係る電源電圧変換部による変換後のスコット結線変圧器の1次巻線電圧の電圧波形を示す波形図。 第6の実施形態に係るスコット結線変圧器の2次電圧の電圧波形を示す波形図。 第6の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置による遮断から投入までの2次電圧の状態の一例を示す波形図。 第6の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置による遮断から投入までの2次巻線磁束の状態の一例を示す波形図。 第6の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置による遮断から投入までの励磁突入電流の状態の一例を示す波形図。 本発明の第7の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6の適用された電力系統システムの構成を示す構成図である。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
本実施形態に係る電力系統システムは、電源母線1と、遮断器2と、スコット結線変圧器3と、電源母線1に設けられた三相分の電源電圧検出器4U,4V,4Wと、スコット結線変圧器3の1次側に設けられた三相分の変圧器1次側電圧検出器5U,5V,5Wと、励磁突入電流抑制装置6とを備えている。
電源母線1は、U相、V相、及びW相からなる三相交流の電源を備えた電力系統の母線である。
スコット結線変圧器3は、遮断器2を介して、電源母線1に接続されている。スコット結線変圧器3は、有効接地系又は非有効接地系に設置されている。スコット結線変圧器3は、電源母線1から供給される三相交流電圧を2組の単相交流電圧に変換する。スコット結線変圧器3は、三相交流側を1次側とし、単相交流側を2次側とする。
遮断器2は、電源母線1とスコット結線変圧器3と間に設けられている。遮断器2は、U相、V相、及びW相の三相の全ての主接点が一括操作される三相一括操作型の遮断器である。遮断器2が投入されることにより、スコット結線変圧器3は、電源母線1による電源投入がされる。遮断器2が開放されることにより、スコット結線変圧器3は、電源母線1から遮断される。
3つの電源電圧検出器4U,4V,4Wは、それぞれ電源母線1のU相、V相、W相のそれぞれの相電圧(対地電圧)を計測するための計測用機器である。電源電圧検出器4U,4V,4Wは、例えば、計器用変圧器(VT, Voltage Transformer)である。電源電圧検出器4U,4V,4Wは、検出値を検出信号として、励磁突入電流抑制装置6に出力する。
3つの変圧器1次側電圧検出器5U,5V,5Wは、それぞれスコット結線変圧器3の1次側の各端子(U相、V相、W相)のそれぞれの端子電圧を計測するための計測用機器である。変圧器1次側電圧検出器5U,5V,5Wは、例えば、計器用変圧器である。変圧器1次側電圧検出器5U,5V,5Wは、検出値を検出信号として、励磁突入電流抑制装置6に出力する。
励磁突入電流抑制装置6は、電源電圧検出器4U,4V,4W及び変圧器1次側電圧検出器5U,5V,5Wのそれぞれから受信した検出信号に基づいて、遮断器2の主接点に対して投入指令を出力する。これにより、遮断器2は、投入される。
図4は、本実施形態に係るスコット結線変圧器3の構成を示す構成図である。
スコット結線変圧器3は、M座変圧器(主座変圧器)302とT座変圧器301との2つの単相変圧器により構成されている。M座変圧器302の1次巻線の両端子は、U相とV相のそれぞれが接続されている。M座変圧器302は、1次巻線の1/2(0.5)の部分(中点M)をT座変圧器301の1次巻線の一端に接続する。T座変圧器301は、M座変圧器302の1次巻線の両端子に、電源母線1のU相及びV相が接続されたときに、電圧が0.866(√3/2)p.u.となるタップを電源母線1のW相に接続する。
図5は、本実施形態に係るスコット結線変圧器3における電圧ベクトルを示す回路図である。図6は、本実施形態に係るスコット結線変圧器3の1次側の電圧ベクトルを示すベクトル図である。図7は、本実施形態に係るスコット結線変圧器3の2次側の電圧ベクトルを示すベクトル図である。
図8〜図11は、本実施形態に係るスコット結線変圧器3における電圧波形を示す波形図である。図8は、1次線間電圧Vuv,Vvw,Vwuの電圧波形を示している。図9は、中点Mを基準とする1次巻線電圧Vum,Vvm,Vwmの電圧波形を示している。図10は、1次巻線電圧ET,EMの電圧波形を示している。図11は、2次巻線電圧Et,Emの電圧波形を示している。
図中において、電圧Vuvは、スコット結線変圧器3の1次側のUV相間の線間電圧を、電圧Vvwは、スコット結線変圧器3の1次側のVW相間の線間電圧を、電圧Vwuは、スコット結線変圧器3の1次側のWU相間の線間電圧を、電圧ETは、T座変圧器301の1次巻線電圧を、電圧EMは、M座変圧器302の1次巻線電圧を、電圧Etは、T座変圧器301の2次巻線電圧を、電圧Emは、M座変圧器302の2次巻線電圧を、電圧Vumは、中点MとU相との間の1次巻線電圧を、電圧Vvmは、中点MとV相との間の1次巻線電圧を、電圧Vwmは、中点MとW相との間の1次巻線電圧をそれぞれ示している。
UV相間の線間電圧VuvとM座変圧器302の1次巻線電圧EMは、同じになる。T座変圧器301の1次巻線電圧ETは、M座変圧器302の1次巻線電圧EMよりも90度位相が進む。これにより、T座変圧器301の2次巻線電圧Etは、M座変圧器302の2次巻線電圧Emよりも90度位相が進む。
スコット結線変圧器3の2組の単相交流電圧は、a−o端子間及びb−o端子間に印加される。M座変圧器302の2次巻線電圧Emは、a−o端子間から出力される。T座変圧器301の2次巻線電圧Etは、b−o端子間から出力される。
図1〜図3を参照して、励磁突入電流抑制装置6の構成について説明する。
励磁突入電流抑制装置6は、電源電圧計測部601と、定常磁束算出部602と、変圧器電圧計測部603と、残留磁束算出部604と、位相検出部605と、投入指令出力部606とを備えている。
図2は、本実施形態に係る定常磁束算出部602により演算される線間電圧Vuv,Vvw,Vwuの各電圧波形を示す波形図である。図3は、本実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6による投入目標位相範囲Tcを説明するための磁束波形を示す波形図である。
電源電圧計測部601は、電源電圧検出器4U,4V,4Wにより検出された検出信号に基づいて、電源母線1の各相電圧を計測する。電源電圧計測部601は、計測した各相電圧を定常磁束算出部602に出力する。
定常磁束算出部602は、電源電圧計測部601により計測された各相電圧に基づいて、UV相間、VW相間、及びWU相間の各線間電圧Vuv,Vvw,Vwuを演算する。定常磁束算出部602は、演算した各線間電圧Vuv,Vvw,Vwuをそれぞれ積分する。定常磁束算出部602は、この積分された値を、定常時の磁束(定常磁束φTuv,φTvw,φTwu)とする。定常磁束算出部602は、遮断器2が投入されるまで、定常磁束φTuv,φTvw,φTwuを演算する。定常磁束算出部602は、演算した定常磁束φTuv,φTvw,φTwuを位相検出部605に出力する。
変圧器電圧計測部603は、変圧器1次側電圧検出器5U,5V,5Wにより検出された検出信号に基づいて、スコット結線変圧器3の1次側の各相電圧を計測する。変圧器電圧計測部603は、計測した各相電圧を残留磁束算出部604に出力する。
残留磁束算出部604は、変圧器電圧計測部603により計測された各相電圧に基づいて、遮断器2によるスコット結線変圧器3の遮断直後のUV相間、VW相間、及びWU相間の各線間電圧Vuv,Vvw,Vwuを演算する。残留磁束算出部604は、演算した各線間電圧Vuv,Vvw,Vwuをそれぞれ積分する。残留磁束算出部604は、この積分された値を、スコット結線変圧器3の鉄心の残留磁束(1次線間磁束)φZuv,φZvw,φZwuとする。残留磁束算出部604は、演算した残留磁束φZuv,φZvw,φZwuを位相検出部605に出力する。
位相検出部605は、線間毎に、定常磁束算出部602により演算された定常磁束φTuv,φTvw,φTwuと、残留磁束算出部604により演算された残留磁束φZuv,φZvw,φZwuとの極性がそれぞれ一致する位相の区間Tuv,Tvw,Twuを検出する。位相検出部605は、検出した線間毎の位相の区間Tuv,Tvw,Twuが全て重なる区間Tcを同定する。同定した区間Tcは、遮断器2を投入する投入目標位相範囲である。位相検出部605は、検出した投入目標位相範囲(区間)Tcを投入指令出力部606に出力する。
投入指令出力部606は、位相検出部605により検出された投入目標位相範囲Tc内で、遮断器2の主接点を駆動する操作機構に対して投入指令を出力する。これにより、遮断器2は、投入される。
次に、図12〜図16を参照して、励磁突入電流抑制装置6による励磁突入電流の抑制について説明する。ここで、スコット結線変圧器3は、1次定格電圧3300ボルト、2次定格電圧415ボルトの2つの単相変圧器をスコット結線に接続したものとする。
図12及び図13は、遮断器2によるスコット結線変圧器3の遮断TP前後の状態の一例を示している。図12は、1次線間電圧Vuv,Vvw,Vwuを示す波形図である。図13は、1次線間磁束φuv,φvw,φwuを示す波形図である。
図14〜図16は、遮断器2によるスコット結線変圧器3の電源母線1への投入CL前後の状態の一例を示している。図14は、1次線間電圧Vuv,Vvw,Vwuを示す波形図である。図15は、1次線間磁束φuv,φvw,φwuを示す波形図である。図16は、1次側相電流(励磁突入電流)Iu,Iv,Iwを示す波形図である。
スコット結線変圧器3の1次側に図12に示す三相電圧が印加されている場合、遮断器2の開放後は、図13に示す遮断後TPの残留磁束φuv,φvw,φwuがある。
励磁突入電流抑制装置6により、図3に示す投入目標位相範囲Tcで、遮断器2を投入すると、図14に示す1次線間電圧Vuv,Vvw,Vwuに対して、図15に示す1次線間磁束φuv,φvw,φwuが現れる。この遮断器2の投入時に、図16に示す励磁突入電流Iu,Iv,Iwが発生する。この励磁突入電流Iu,Iv,Iwは、最大で約200アンペアとなっている。
次に、比較のため、図17〜図19を参照して、励磁突入電流抑制装置6によらない(投入目標位相範囲Tcで投入しない)遮断器2の励磁突入電流Iu,Iv,Iwの一例を示す。
図17〜図19は、従来の遮断器2によるスコット結線変圧器3の電源母線1への投入CL前後の状態の一例を示している。図17は、1次線間電圧Vuv,Vvw,Vwuを示す波形図である。図18は、1次線間磁束φuv,φvw,φwuを示す波形図である。図19は、1次側相電流(励磁突入電流)Iu,Iv,Iwを示す波形図である。図17〜図19における条件は、遮断器2の投入位相以外は、図12〜図16に示す条件と同じである。
図19に示すように、励磁突入電流抑制装置6による位相制御を行わずに遮断器2を投入した場合、励磁突入電流Iu,Iv,Iwは、最大で約1500アンペアになっている。
本実施形態によれば、励磁突入電流抑制装置6により、定常磁束φTuv,φTvw,φTwuと、残留磁束φZuv,φZvw,φZwuとの極性が、三相の全ての相においてそれぞれ一致する位相区間で、遮断器2を投入する。このように投入位相を制御して、遮断器2を投入することにより、励磁突入電流を抑制することができる。
(第1の実施形態の第1の変形形態)
本変形形態による励磁突入電流抑制装置6の構成は、第1の実施形態において、投入目標位相範囲Tcの検出を、定常磁束算出部602により算出された定常磁束φuv,φvw,φwuの代わりに、電源電圧計測部601により計測された相電圧もしくは線間電圧を用いる構成である。
励磁突入電流抑制装置6は、電源電圧計測部601により計測された各相電圧もしくは線間電圧と残留磁束算出部604により算出された各線間の残留磁束φZuv,φZvw,φZwuとの夫々の極性が全て一致する位相区間を投入目標位相範囲Tcとして検出する。
ここで、線間電圧と線間の定常磁束の位相差は90度であり、前記決定した投入目標位相範囲Tcを90度遅らせれば第1の実施形態の投入目標範囲と一致する。
また、相電圧で比較すれば、相電圧は線間電圧よりも30度遅れている。すなわち,相電圧と線間の定常磁束との位相差は60度であり、前記決定した投入目標位相範囲Tcを60度遅らせれば第1の実施形態の投入目標範囲と一致する。
投入指令出力部606は、検出した投入目標位相範囲Tcで、遮断器2に投入指令を出力する。
なお、この位相差を補正値として励磁突入電流抑制装置6に予め設定してもよい。
本変形形態であれば、定常磁束算出部602による演算をする必要がない。このため、定常磁束算出部602を無くすことで、励磁突入電流抑制装置6は、より単純な制御をすることができる。
また、励磁突入電流抑制装置6は、第1の実施形態の場合に比べて、制御処理(演算処理など)が少ない。このため、より早く励磁突入電流を抑制した投入をすることができる。
(第1の実施形態の第2の変形形態)
本変形形態による励磁突入電流抑制装置6の構成は、以下のように、投入指令を出力する。
位相検出部605は、残留磁束算出部604により演算された残留磁束φZuv,φZvw,φZwuのうち最も大きな残留磁束の線間を検出する。検出した線間の電圧が、この線間の残留磁束(最も大きな残留磁束)と同極性から逆極性に遷移する電圧零点を検出する。位相検出部605は、検出した電圧零点を投入指令出力部606に出力する。投入指令出力部606は、位相検出部605により検出された電圧零点を投入位相目標として、遮断器2に投入指令を出力する。
本変形形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
位相検出部605により検出された電圧零点は、結果として、定常磁束φTuv,φTvw,φTwuと、残留磁束φZuv,φZvw,φZwuとの極性が、三相の全ての相においてそれぞれ一致する位相区間のほぼ中心になる。従って、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
前記は残留磁束の最も大きな線間電圧の零点としたが、その線間に対応する相、例えば、U−V間であれば、U相の相電圧が線間の残留磁束と同極性から逆極性に遷移する電圧零点を検出してもよい。
相電圧と線間電圧の位相差は、30度である。従って、本来比較するのが望ましい線間電圧を相電圧に代えて比較しても、30度程度の位相差であれば、励磁突入電流の抑制効果を得ることができる。
(第2の実施形態)
図20は、本発明の第2の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6Aの適用された電力系統システムの構成を示す構成図である。
励磁突入電流抑制装置6Aは、図1に示す第1の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6において、位相検出部605の代わりに、位相検出部605Aを設け、計測情報保持部607、開極位相制御部608、及び開極指令出力部609を追加した構成である。その他の構成は、第1の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6と同様である。
励磁突入電流抑制装置6Aの運用前に、計測情報保持部607は、遮断器2を複数回遮断したときにおける、電圧計測部603により計測された電圧遮断位相と、残留磁束算出部604により算出された磁束信号とを計測する。計測情報保持部607は、計測された電圧遮断位相及び磁束信号に基づいて、遮断位相と残留磁束との関係などの残留磁束の特性に関する情報を計測情報として保持する。
開極位相制御部608には、計測情報保持部607に保持された計測情報及び電源電圧計測部601により計測された電源母線1の各相電圧が入力される。開極位相制御部608は、計測情報から各線間の残留磁束φZuv,φZvw,φZwuを推定する。開極位相制御部608は、推定した残留磁束φZuv,φZvw,φZwu及び各相電圧に基づいて、遮断位相が常に同じになるように、遮断器2の主接点の開極位相を制御する。開極位相制御部608は、制御した開極位相を開極指令出力部609に出力する。
開極指令出力部609は、開極位相制御部608から受信した開極位相に基づいて、遮断器2の主接点を駆動する操作機構に対して開極指令を出力する。これにより、遮断器2は、開放される。
位相検出部605Aには、計測情報保持部607に保持されている計測情報及び定常磁束算出部602により算出された定常磁束φTuv,φTvw,φTwuが入力される。位相検出部605Aは、計測情報保持部607に保持されている計測情報から、残留磁束φZuv,φZvw,φZwuを推定する。位相検出部605Aは、残留磁束φZuv,φZvw,φZwu及び定常磁束φTuv,φTvw,φTwuに基づいて、遮断器2を投入する投入目標位相範囲Tcを同定する。投入目標位相範囲Tcを同定する方法については、第1の実施形態と同様である。
ここで、開極位相制御部608は、常に遮断位相が同じになるように、位相制御をしている。従って、位相検出部605Aは、計測情報保持部607に保持されている情報に変更がなければ(計測情報を更新していなければ)、常に投入目標位相範囲Tcは同じでよい。
本実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
電力系統に遮断器2及びスコット結線変圧器3などを一旦設置した後は、この電力系統の回路条件は、常に同じである。このため、遮断器2が遮断するときの位相を常に同じにしておけば、スコット結線変圧器3の各相の残留磁束の値も常に同じになるはずである。
励磁突入電流抑制装置6Aは、遮断器2でスコット結線変圧器3を遮断する際、遮断位相が常に同じになるように遮断器2の開極位相を制御して遮断する。即ち、励磁突入電流抑制装置6Aは、残留磁束を常に同じ値とすることができる。従って、励磁突入電流抑制装置6Aは、遮断器2を投入させてスコット結線変圧器3を励磁させるときも常に同じ位相にすることができる。これにより、励磁突入電流抑制装置6Aは、常に励磁突入電流の抑制をすることができる。
従って、変圧器1次側電圧検出器5U,5V,5Wが常時接続していない場合でも、励磁突入電流抑制装置6Aは、計測情報保持部607に保持されている計測情報に基づいて、遮断器2が遮断した後のスコット結線変圧器3の残留磁束の情報を常に得ることができる。従って、変圧器1次側電圧検出器5U,5V,5Wは、計測情報保持部607による計測時のみ接続し、通常の運用状態では取り外すこともできる。もちろん、変圧器1次側電圧検出器5U,5V,5Wは、恒久的に設置されていても良い。
(第3の実施形態)
図21は、本発明の第3の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6Bの適用された電力系統システムの構成を示す構成図である。
本実施形態に係る電力系統システムは、図1に示す第1の実施形態に係る電力系統システムに、変圧器1次側電圧検出器5Zを追加した構成である。
励磁突入電流抑制装置6Bは、図1に示す第1の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6において、定常磁束算出部602を定常磁束算出部602Bに代え、変圧器電圧計測部603を変圧器電圧計測部603Bに代え、残留磁束算出部604を残留磁束算出部604Bに代え、位相検出部605を位相検出部605Bに代えている。その他の構成については、第1の実施形態と同様である。
変圧器1次側電圧検出器5Zは、スコット結線変圧器3の1次巻線の中点Mの対地電圧を計測するための計測用機器である。変圧器1次側電圧検出器5Zは、例えば、計器用変圧器である。変圧器1次側電圧検出器5Zは、検出値を検出信号として、励磁突入電流抑制装置6Bに出力する。
変圧器電圧計測部603Bは、変圧器1次側電圧検出器5U,5V,5W,5Zにより検出された検出信号に基づいて、スコット結線変圧器3の1次側の各相電圧及び中点Mの対地電圧を計測する。変圧器電圧計測部603Bは、計測した各相電圧及び中点Mの対地電圧を残留磁束算出部604Bに出力する。変圧器電圧計測部603Bは、計測した中点Mの対地電圧を定常磁束算出部602Bに出力する。
定常磁束算出部602Bは、スコット結線変圧器3に三相交流電圧が定常状態で印加されているときに、電源電圧計測部601により計測された各相電圧及び変圧器電圧計測部603Bにより計測された中点Mの対地電圧に基づいて、スコット結線変圧器3の1次側の各巻線電圧Vum,Vvm,Vwmを演算する。各巻線電圧Vum,Vvm,Vwmは、各相電圧から中点Mの対地電圧を引き算することで求める。定常磁束算出部602Bは、演算した各巻線電圧Vum,Vvm,Vwmを積分する。定常磁束算出部602Bは、この積分された値を、各巻線電圧の定常磁束φTum,φTvm,φTwmとする。定常磁束算出部602Bは、演算した定常磁束φTum,φTvm,φTwmを位相検出部605Bに出力する。
残留磁束算出部604Bは、変圧器電圧計測部603Bにより計測された各相電圧及び中点Mの対地電圧に基づいて、遮断器2によるスコット結線変圧器3の遮断直後のスコット結線変圧器3の1次側の各巻線電圧Vum,Vvm,Vwmを演算する。残留磁束算出部604Bは、演算した各巻線電圧Vum,Vvm,Vwmをそれぞれ積分する。残留磁束算出部604Bは、この積分された値を、スコット結線変圧器3の1次側の各巻線の残留磁束φZum,φZvm,φZwmとする。残留磁束算出部604Bは、演算した残留磁束φZum,φZvm,φZwmを位相検出部605Bに出力する。
位相検出部605Bには、定常磁束算出部602Bにより演算された定常磁束φTum,φTvm,φTwm及び残留磁束算出部604Bにより演算された残留磁束φZum,φZvm,φZwmが入力される。位相検出部605Bは、1次巻線磁束毎に、定常磁束算出部602Bにより演算された定常磁束φTum,φTvm,φTwmと、残留磁束算出部604Bにより演算された残留磁束φZum,φZvm,φZwmとのそれぞれが略一致する位相区間を検出する。この位相区間は、定常磁束φTum,φTvm,φTwmと残留磁束φZum,φZvm,φZwmのそれぞれの極性が一致する区間としてもよいし、いずれか1つの1次巻線磁束において略一致する区間としてもよい。位相検出部605Bは、検出した位相区間を投入目標位相範囲Tcとして、投入指令出力部606に出力する。
投入指令出力部606は、位相検出部605Bにより検出された投入目標位相範囲Tc内で、遮断器2の主接点を駆動する操作機構に対して投入指令を出力する。これにより、遮断器2は、投入される。
次に、図22〜図24を参照して、励磁突入電流抑制装置6Bによる励磁突入電流の抑制について説明する。
図22〜図24は、遮断器2によるスコット結線変圧器3の遮断TPから投入CLまでの状態の一例を示している。図22は、1次巻線電圧Vum,Vvm,Vwmを示す波形図である。図23は、1次巻線磁束(定常磁束φTum,φTvm,φTwm及び残留磁束φZum,φZvm,φZwm)を示す波形図である。図24は、励磁突入電流Iu,Iv,Iwを示す波形図である。
スコット結線変圧器3の1次側に図22に示す1次巻線電圧Vum,Vvm,Vwmが印加されている場合、遮断器2による遮断TP後は、図23に示す残留磁束φZum,φZvm,φZwmがある。
励磁突入電流抑制装置6Bにより、遮断器2を投入すると、図24に示す励磁突入電流Iu,Iv,Iwに抑制される。
本実施形態によれば、主座変圧器302の中点Mの対地電圧を計測することにより、1次各巻線の電圧Vum,Vvm,Vwmを計測することができる。これにより、各巻線の定常磁束φTum,φTvm,φTwm及び残留磁束φZum,φZvm,φZwmを算出することができる。従って、スコット結線変圧器3の各巻線の磁束に基づいて、変圧器2を投入する際に発生する励磁突入電流を抑制することができる。
(第4の実施形態)
図25は、本発明の第4の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6Cの適用された電力系統システムの構成を示す構成図である。
励磁突入電流抑制装置6Cは、図21に示す第3の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6Bにおいて、位相検出部605Bの代わりに、位相検出部605Cを設け、計測情報保持部607C、開極位相制御部608C及び開極指令出力部609を追加した構成である。その他の構成は、第3の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6Cと同様である。
励磁突入電流抑制装置6Cの運用前に、計測情報保持部607Cは、遮断器2を複数回遮断したときにおける、変圧器電圧計測部603Bにより計測された電圧遮断位相と、残留磁束算出部604Bにより算出された磁束信号とを計測する。計測情報保持部607Cは、計測された電圧遮断位相及び磁束信号に基づいて、遮断位相と残留磁束との関係などの残留磁束の特性に関する情報を計測情報として保持する。
開極位相制御部608Cには、計測情報保持部607Cに保持された計測情報及び電源電圧計測部601により計測された電源母線1の各相電圧が入力される。開極位相制御部608Cは、計測情報から各巻線の残留磁束φZum,φZvm,φZwmを推定する。開極位相制御部608Cは、推定した残留磁束φZum,φZvm,φZwm及び各相電圧に基づいて、遮断位相が常に同じになるように、遮断器2の主接点の開極位相を制御する。開極位相制御部608Cは、制御した開極位相を開極指令出力部609に出力する。
開極指令出力部609は、開極位相制御部608Cから受信した開極位相に基づいて、遮断器2の主接点を駆動する操作機構に対して開極指令を出力する。これにより、遮断器2は、開放される。
位相検出部605Cには、計測情報保持部607に保持されている計測情報及び定常磁束算出部602Bにより算出された定常磁束φTum,φTvm,φTwmが入力される。位相検出部605Cは、計測情報保持部607Cに保持されている計測情報から、残留磁束φZum,φZvm,φZwmを推定する。位相検出部605Cは、残留磁束φZum,φZvm,φZwm及び定常磁束φTum,φTvm,φTwmに基づいて、遮断器2を投入する投入目標位相範囲Tcを同定する。投入目標位相範囲Tcを同定する方法については、第3の実施形態と同様である。
ここで、開極位相制御部608Cは、常に遮断位相が同じになるように、位相制御をしている。従って、位相検出部605Cは、計測情報保持部607Cに保持されている情報に変更がなければ(計測情報を更新していなければ)、常に投入目標位相範囲Tcは同じでよい。
本実施形態によれば、第3の実施形態及び第2の実施形態のそれぞれによる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
(第5の実施形態)
図26は、本発明の第5の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6Dの適用された電力系統システムの構成を示す構成図である。
本実施形態に係る電力系統システムは、図1に示す第1の実施形態に係る電力系統システムにおいて、変圧器1次側電圧検出器5U,5V,5Wの代わりに変圧器2次側電圧検出器5T,5Mを設けた構成である。
励磁突入電流抑制装置6Dは、図1に示す第1の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6において、変圧器電圧計測部603を変圧器電圧計測部603Dに代え、残留磁束算出部604を残留磁束算出部604Dに代え、変圧器電圧変換部610を追加した構成である。その他の構成については、第1の実施形態と同様である。
変圧器電圧計測部603Dは、変圧器2次側電圧検出器5T,5Mにより検出された検出信号に基づいて、スコット結線変圧器3の2次側の2組の単相交流電圧Vt,Vmを計測する。単相交流電圧Vmは、主座変圧器302の2次巻線電圧(端子a−o間電圧)である。単相交流電圧Vtは、T座変圧器301の2次巻線電圧(端子b−o間電圧)である。変圧器電圧計測部603は、計測した2組の単相交流電圧Vt,Vmを変圧器電圧変換部610に出力する。
変圧器電圧変換部610は、変圧器電圧計測部603Dにより計測された2組の単相交流電圧Vt,Vmを、次式により、1次側線間電圧VDuv,VDvw,VDwuに変換する。1次側線間電圧VDuvは、変換後のUV相間の線間電圧である。1次側線間電圧VDvwは、変換後のVW相間の線間電圧である。1次側線間電圧VDwuは、変換後のWU相間の線間電圧である。変圧器電圧変換部610は、変換した1次側線間電圧VDuv,VDvw,VDwuを残留磁束算出部604Dに出力する。
VDuv=Vm …式(1)
VDvw=−(√3/2)Vt−(1/2)Vm …式(2)
VDwu=(√3/2)Vt−(1/2)Vm …式(3)
図27〜図29を参照して、本実施形態に係る変圧器電圧変換部610による演算処理について説明する。
図27は、変圧器電圧計測部603Dにより計測された2組の単相交流電圧Vt,Vmの電圧波形を示す波形図である。図28は、変圧器電圧変換部610による変換後の1次側線間電圧VDuv,VDvw,VDwuの電圧波形を示す波形図である。図29は、スコット結線変圧器3の1次側線間電圧Vuv,Vvw,Vwuの電圧波形を示す波形図である。
変圧器電圧変換部610は、図27に示す2組の単相交流電圧Vt,Vmを、図28に示す1次側線間電圧VDuv,VDvw,VDwuに変換する。これにより、変圧器電圧変換部610は、図29に示すスコット結線変圧器3の1次側に印加されている線間電圧Vuv,Vvw,Vwuと同じ電圧波形を求めることができる。
残留磁束算出部604Dは、遮断器2によるスコット結線変圧器3の遮断直後に、変圧器電圧変換部610により変換された各線間電圧VDuv,VDvw,VDwuをそれぞれ積分する。残留磁束算出部604Dは、この積分された値を、スコット結線変圧器3の鉄心の残留磁束(1次線間磁束)φZuv,φZvw,φZwuとする。残留磁束算出部604Dは、演算した残留磁束φZuv,φZvw,φZwuを位相検出部605に出力する。
位相検出部605は、第1の実施形態と同様に、定常磁束算出部602により演算された定常磁束φTuv,φTvw,φTwu及び残留磁束算出部604Dにより演算された残留磁束φZuv,φZvw,φZwuに基づいて、投入目標位相範囲Tcを同定する。
本実施形態によれば、スコット結線変圧器3に変圧器2次側電圧検出器5T,5Mしか設置されていない場合であっても、スコット結線変圧器3の2次電圧Vt,Vmから1次線間電圧VDuv,VDvw,VDwuに変換することで、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第6の実施形態)
図30は、本発明の第6の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6Eの適用された電力系統システムの構成を示す構成図である。
励磁突入電流抑制装置6Eは、図26に示す第5の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6Dにおいて、変圧器電圧変換部610の代わりに電源電圧変換部611を設け、定常磁束算出部602を定常磁束算出部602Eに代え、残留磁束算出部604Dを残留磁束算出部604Eに代え、位相検出部605を位相検出部605Eに代えた構成である。その他の構成については、第5の実施形態と同様である。
残留磁束算出部604Eは、遮断器2によるスコット結線変圧器3の遮断直後に、変圧器電圧計測部603Dにより計測された2組の単相交流電圧Vt,Vmをそれぞれ積分する。残留磁束算出部604Eは、この積分された値を、スコット結線変圧器3の鉄心の残留磁束(2次巻線磁束)φZm,φZtとする。残留磁束φZmは、主座変圧器302の2次巻線の残留磁束である。残留磁束φZtは、主座変圧器301の2次巻線の残留磁束である。残留磁束算出部604Eは、演算した残留磁束φZm,φZtを位相検出部605Eに出力する。
電源電圧変換部611は、電源電圧計測部601により計測された各相電圧に基づいて、各線間電圧Vuv,Vvw,Vwuを演算する。電源電圧変換部611は、演算した各線間電圧Vuv,Vvw,Vwuを、次式により、スコット結線変圧器3の1次巻線電圧VDm,VDtに変換する。1次巻線電圧VDmは、変換後の主座変圧器302の1次巻線電圧である。1次巻線電圧VDtは、変換後のT座変圧器301の1次巻線電圧である。電源電圧変換部611は、変換したスコット結線変圧器3の1次巻線電圧VDm,VDtを定常磁束算出部602Eに出力する。
VDm=(√3/2)Vuv …式(4)
VDt=(Vwu−Vvw)/2 …式(5)
図31〜図33を参照して、本実施形態に係る電源電圧変換部611による演算処理について説明する。
図31は、電源電圧変換部611により演算された各線間電圧Vuv,Vvw,Vwuの電圧波形を示す波形図である。図32は、電源電圧変換部611による変換後のスコット結線変圧器3の1次巻線電圧VDm,VDtの電圧波形を示す波形図である。図33は、スコット結線変圧器3の2次電圧Vm,Vtの電圧波形を示す波形図である。
電源電圧変換部611は、図31に示す各線間電圧Vuv,Vvw,Vwuを、図32に示すスコット結線変圧器3の1次巻線電圧VDm,VDtに変換する。この変換された1次巻線電圧VDm,VDtは、図33に示すスコット結線変圧器3の2次電圧Vm,Vtの電圧波形と、周期及び位相がそれぞれ同一の波形である。従って、電源電圧変換部611により変換された1次巻線電圧VDm,VDtは、スコット結線変圧器3の2次側の各巻線の定常磁束φTm,φTtを演算するための2次電圧とみなして用いる。
定常磁束算出部602Eは、電源電圧変換部611により変換された1次巻線電圧(2次電圧とみなした電圧)VDm,VDtをそれぞれ積分する。定常磁束算出部602Eは、この積分された値を、スコット結線変圧器3の鉄心の定常磁束(2次巻線磁束)φTm,φTtとする。定常磁束算出部602Eは、演算した定常磁束φTm,φTtを位相検出部605Eに出力する。
位相検出部605Eには、定常磁束算出部602Eにより演算された定常磁束φTm,φTt及び残留磁束算出部604Eにより演算された残留磁束φZm,φZtが入力される。位相検出部605Eは、2次巻線磁束毎に、定常磁束算出部602Eにより演算された定常磁束φTm,φTtと、残留磁束算出部604Eにより演算された残留磁束φZm,φZtとのそれぞれが略一致する位相区間を検出する。この位相区間は、定常磁束φTm,φTtと残留磁束φZm,φZtのそれぞれの極性が一致する区間としてもよいし、いずれか1つの2次巻線磁束において略一致する区間としてもよい。位相検出部605は、検出した位相区間を投入目標位相範囲Tcとして、投入指令出力部606に出力する。
投入指令出力部606は、位相検出部605Eにより検出された投入目標位相範囲Tc内で、遮断器2の主接点を駆動する操作機構に対して投入指令を出力する。これにより、遮断器2は、投入される。
次に、図34〜図36を参照して、励磁突入電流抑制装置6Eによる励磁突入電流の抑制について説明する。
図34〜図36は、遮断器2によるスコット結線変圧器3の遮断TPから投入CLまでの状態の一例を示している。図34は、2次電圧Vm,Vtを示す波形図である。図35は、2次巻線磁束(定常磁束φTm,φTt及び残留磁束φZm,φZt)を示す波形図である。図36は、励磁突入電流Iu,Iv,Iwを示す波形図である。
スコット結線変圧器3の2次側に図34に示す2次電圧Vm,Vtが印加されている場合、遮断器2による遮断TP後は、図35に示す残留磁束φZm,φZtがある。
励磁突入電流抑制装置6Eにより、遮断器2を投入すると、図36に示す励磁突入電流Iu,Iv,Iwに抑制される。
本実施形態によれば、電源母線1の線間電圧Vuv,Vvw,Vwuからスコット結線変圧器3の2次巻線磁束の定常磁束φTm,φTtを求めることができる。よって、スコット結線変圧器3の2次電圧を計測して、残留磁束φZm,φZtを求めることで、遮断器2を投入するための投入目標位相範囲Tcを同定することができる。
従って、スコット結線変圧器3に変圧器2次側電圧検出器5T,5Mしか設置されていない場合であっても、励磁突入電流Iu,Iv,Iwを抑制する位相制御をすることができる。
(第7の実施形態)
図37は、本発明の第7の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6Fの適用された電力系統システムの構成を示す構成図である。
励磁突入電流抑制装置6Fは、図30に示す第6の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6Eにおいて、位相検出部605Eの代わりに、位相検出部605Fを設け、計測情報保持部607F、開極位相制御部608F、及び開極指令出力部609を追加した構成である。その他の構成は、第6の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置6Eと同様である。
励磁突入電流抑制装置6Fの運用前に、計測情報保持部607Fは、遮断器2を複数回遮断したときにおける、電圧計測部603Dにより計測された電圧遮断位相と、残留磁束算出部604Eにより算出された磁束信号とを計測する。計測情報保持部607Fは、計測された電圧遮断位相及び磁束信号に基づいて、遮断位相と残留磁束との関係などの残留磁束の特性に関する情報を計測情報として保持する。
開極位相制御部608Fには、計測情報保持部607Fに保持された計測情報及び電源電圧計測部601により計測された電源母線1の各相電圧が入力される。開極位相制御部608Fは、計測情報からスコット結線変圧器3の2次巻線の残留磁束φZm,φZtを推定する。開極位相制御部608Fは、推定した残留磁束φZm,φZt及び各相電圧に基づいて、遮断位相が常に同じになるように、遮断器2の主接点の開極位相を制御する。開極位相制御部608Fは、制御した開極位相を開極指令出力部609に出力する。
開極指令出力部609は、開極位相制御部608Fから受信した開極位相に基づいて、遮断器2の主接点を駆動する操作機構に対して開極指令を出力する。これにより、遮断器2は、開放される。
位相検出部605Fには、計測情報保持部607Fに保持されている計測情報及び定常磁束算出部602Eにより算出されたスコット結線変圧器3の2次巻線磁束の定常磁束φTm,φTtが入力される。位相検出部605Fは、計測情報保持部607Fに保持されている計測情報から、残留磁束φZm,φZtを推定する。位相検出部605Fは、残留磁束φZm,φZt及び定常磁束φTm,φTtに基づいて、遮断器2を投入する投入目標位相範囲Tcを同定する。投入目標位相範囲Tcを同定する方法については、第6の実施形態と同様である。
ここで、開極位相制御部608Fは、常に遮断位相が同じになるように、位相制御をしている。従って、位相検出部605Fは、計測情報保持部607Fに保持されている情報に変更がなければ(計測情報を更新していなければ)、常に投入目標位相範囲Tcは同じでよい。
本実施形態によれば、第6の実施形態及び第2の実施形態のそれぞれによる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
なお、各実施形態において、三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器として、スコット結線による変圧器について説明したが、他の結線による変圧器でもよい。例えば、変形ウッドブリッジ結線変圧器に適用してもよいし、スコット結線変圧器と磁束特性の近いものであれば、他の結線による変圧器に適用してもよい。
また、各実施形態において、電源電圧検出器4U,4V,4Wにより、電源母線1の各相電圧を計測したが、電源母線1の各線間電圧を計測してもよい。相電圧を線間電圧に変換する演算処理をすることで、各実施形態と同様の構成とすることができる。
さらに、各実施形態において、励磁突入電流抑制装置6等での位相制御における各種パラメータは、より精度を高めるため等により補正をしてもよい。例えば、遮断器2の投入において、主接点間に発生するプレアークと呼ばれる先行放電や、操作機構の動作ばらつきなどに起因する投入時間のばらつきが存在する。このプレアークによる投入ばらつきや、遮断器投入時のばらつきは、あらかじめその特性を取得しておくことにより、位相制御を行う際にこの特性による補正をする。このような補正をすることで、これらのばらつきがあっても、励磁突入電流をより確実に抑制することができる。
また、各実施形態において、定常磁束及び残留磁束を演算する場合に、相電圧から線間電圧、又は線間電圧から各種巻線電圧などのように、電圧を変換してから磁束を求めたが、磁束を求めた後に、磁束を変換してもよい。例えば、各相電圧から各線間の磁束を求める場合、先に各相の磁束を求めた後に、各線間の磁束を求めてもよい。また、その他の演算においても、結果が同じになるのであれば、演算の順序や演算をさせる場所(励磁突入電流抑制装置の内部や外部を問わず、コンピュータや各種検出器等)は、適宜変更することができる。
さらに、各実施形態において、遮断器2は、三相一括操作型の遮断器としたが、相毎に操作する各相操作型の遮断器でもよい。各相操作型遮断器であれば、各相の遮断器を同時に投入することで、三相一括操作型遮断器と同様の作用効果を得ることができる。
また、第3の実施形態及び第4の実施形態において、スコット結線変圧器3の1次巻線の全ての定常磁束φTum,φTvm,φTwm及び残留磁束φZum,φZvm,φZwmを比較して、遮断器2の投入位相を制御する構成としたが、以下に説明するように、より簡易的な構成にすることができる。
スコット結線の場合、主座変圧器302の1次巻線電圧Vum,VvmよりもT座変圧器301の1次巻線電圧Vwmの方が大きい。また、主座変圧器302の2つの1次巻線電圧Vum,Vvmは、大きさが同じで、極性が逆になる。従って、主座変圧器302の2つの1次巻線のうちのいずれか一方の巻線とT座変圧器301の1次巻線についての定常磁束と残留磁束だけ比較する構成とすることができる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1…電源母線、2…遮断器、3…スコット結線変圧器、4U,4V,4W…電源電圧検出器、5U,5V,5W…変圧器側電圧検出器、6…励磁突入電流抑制装置、601…電源電圧計測部、602…定常磁束算出部、603…変圧器電圧計測部、604…残留磁束算出部、605…位相検出部、606…投入指令出力部。

Claims (18)

  1. 電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制装置であって、
    前記遮断器よりも前記変圧器側の三相交流電圧を計測する変圧器側三相交流電圧計測手段と、
    前記変圧器側三相交流電圧計測手段により計測された三相交流電圧に基づいて、前記遮断器による前記変圧器の遮断後の前記変圧器の三線間の残留磁束を演算する残留磁束演算手段と、
    前記遮断器よりも前記電源側の三相交流電圧を計測する電源側三相交流電圧計測手段と、
    前記電源側三相交流電圧計測手段により計測された三相交流電圧に基づいて、前記変圧器の三線間の定常磁束を演算する定常磁束演算手段と、
    前記定常磁束演算手段により演算された前記三線間の定常磁束と前記残留磁束演算手段により演算された前記三線間の残留磁束とが三線間のそれぞれで極性が一致する位相を判断する位相判断手段と、
    前記位相判断手段により判断された位相で、前記遮断器を投入する投入手段と
    を備えたことを特徴とする励磁突入電流抑制装置。
  2. 電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制装置であって、
    前記遮断器よりも前記変圧器側の三相交流電圧を計測する変圧器側三相交流電圧計測手段と、
    前記変圧器側三相交流電圧計測手段により計測された三相交流電圧に基づいて、前記遮断器による前記変圧器の遮断後の前記変圧器の三線間の残留磁束を演算する残留磁束演算手段と、
    前記残留磁束演算手段により演算された前記三線間の残留磁束のうち最も大きな残留磁束の線間を検出する線間検出手段と、
    前記遮断器よりも前記電源側の三相交流電圧を計測する電源側三相交流電圧計測手段と、
    前記電源側三相交流電圧計測手段により計測された三相交流電圧に基づいて、前記変圧器の三線間の定常磁束を演算する定常磁束演算手段と、
    前記線間検出手段により検出された線間において、前記電源側三相交流電圧計測手段により計測された三相交流電圧に基づく線間電圧が、前記定常磁束演算手段により演算された線間の定常磁束と同極性から逆極性に遷移する電圧零点の位相を判断する位相判断手段と、
    前記位相判断手段により判断された位相で、前記遮断器を投入する投入手段と
    を備えたことを特徴とする励磁突入電流抑制装置。
  3. 電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制装置であって、
    前記変圧器の単相交流電圧を計測する変圧器側単相交流電圧計測手段と、
    前記変圧器側単相交流電圧計測手段により計測された前記変圧器の単相交流電圧を、前記変圧器の三相交流電圧に変換する変圧器側電圧変換手段と、
    前記変圧器側電圧変換手段により変換された三相交流電圧に基づいて、前記遮断器による前記変圧器の遮断後の前記変圧器の三線間の残留磁束を演算する残留磁束演算手段と、
    前記遮断器よりも前記電源側の三相交流電圧を計測する電源側三相交流電圧計測手段と、
    前記電源側三相交流電圧計測手段により計測された三相交流電圧に基づいて、前記変圧器の三線間の定常磁束を演算する定常磁束演算手段と、
    前記定常磁束演算手段により演算された前記三線間の定常磁束と前記残留磁束演算手段により演算された前記三線間の残留磁束とが三線間のそれぞれで極性が一致する位相を判断する位相判断手段と、
    前記位相判断手段により判断された位相で、前記遮断器を投入する投入手段と
    を備えたことを特徴とする励磁突入電流抑制装置。
  4. 電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制装置であって、
    前記変圧器の単相交流電圧を計測する変圧器側単相交流電圧計測手段と、
    前記変圧器側単相交流電圧計測手段により計測された前記変圧器の単相交流電圧を、前記変圧器の三相交流電圧に変換する変圧器側電圧変換手段と、
    前記変圧器側電圧変換手段により変換された三相交流電圧に基づいて、前記遮断器による前記変圧器の遮断後の前記変圧器の三線間の残留磁束を演算する残留磁束演算手段と、
    前記残留磁束演算手段により演算された前記三線間の残留磁束のうち最も大きな残留磁束の線間を検出する線間検出手段と、
    前記遮断器よりも前記電源側の三相交流電圧を計測する電源側三相交流電圧計測手段と、
    前記電源側三相交流電圧計測手段により計測された三相交流電圧に基づいて、前記変圧器の三線間の定常磁束を演算する定常磁束演算手段と、
    前記線間検出手段により検出された線間において、前記変圧器側電圧変換手段により変換された三相交流電圧に基づく線間電圧が、前記定常磁束演算手段により演算された線間の定常磁束と同極性から逆極性に遷移する電圧零点の位相を判断する位相判断手段と、
    前記位相判断手段により判断された位相で、前記遮断器を投入する投入手段と
    を備えたことを特徴とする励磁突入電流抑制装置。
  5. 電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制装置であって、
    前記変圧器の単相交流電圧を計測する変圧器側単相交流電圧計測手段と、
    前記変圧器側単相交流電圧計測手段により計測された単相交流電圧に基づいて、前記遮断器による前記変圧器の遮断後の前記変圧器の単相交流側巻線の残留磁束を演算する残留磁束演算手段と、
    前記遮断器よりも前記電源側の三相交流電圧を計測する電源側三相交流電圧計測手段と、
    前記電源側三相交流電圧計測手段により計測された三相交流電圧を、前記変圧器の単相交流電圧に変換する電源側電圧変換手段と、
    前記電源側電圧変換手段により変換された単相交流電圧に基づいて、前記変圧器の単相交流側巻線の定常磁束を演算する定常磁束演算手段と、
    前記定常磁束演算手段により演算された前記単相交流側巻線の定常磁束と前記残留磁束演算手段により演算された前記単相交流側巻線の残留磁束とが一致する位相を判断する位相判断手段と、
    前記位相判断手段により判断された位相で、前記遮断器を投入する投入手段と
    を備えたことを特徴とする励磁突入電流抑制装置。
  6. 前記遮断器を少なくとも1回開放操作したときの前記変圧器の残留磁束及び前記遮断器の遮断位相を計測した情報を保持する計測情報保持手段と、
    前記計測情報保持手段に保持された情報に基づいて、同一の遮断位相で前記遮断器を開放するための開放手段とを備え、
    前記投入手段は、前記開放手段による前記遮断位相に基づいて、前記遮断器を投入すること
    を特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の励磁突入電流抑制装置。
  7. 電源を備えた三相交流の電力系統と主座変圧器及びT座変圧器を備えたスコット結線変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制装置であって、
    前記遮断器よりも前記スコット結線変圧器側の三相交流電圧を計測する変圧器側三相交流電圧計測手段と、
    前記主座変圧器の中点の対地電圧を計測する中点電圧計測手段と、
    前記変圧器側三相交流電圧計測手段により計測された三相交流電圧及び前記中点電圧計測手段により計測された前記中点の対地電圧に基づいて、前記遮断器による前記スコット結線変圧器の遮断後の前記スコット結線変圧器の1次巻線の残留磁束を演算する残留磁束演算手段と、
    前記遮断器よりも前記電源側の三相交流電圧を計測する電源側三相交流電圧計測手段と、
    前記電源側三相交流電圧計測手段により計測された三相交流電圧及び前記中点電圧計測手段により計測された前記中点の対地電圧に基づいて、前記スコット結線変圧器の1次巻線の定常磁束を演算する定常磁束演算手段と、
    前記定常磁束演算手段により演算された前記1次巻線の定常磁束と前記残留磁束演算手段により演算された前記1次巻線の残留磁束とが一致する位相を判断する位相判断手段と、
    前記位相判断手段により判断された位相で、前記遮断器を投入する投入手段と
    を備えたことを特徴とする励磁突入電流抑制装置。
  8. 前記遮断器を少なくとも1回開放操作したときの前記スコット結線変圧器の残留磁束及び前記遮断器の遮断位相を計測した情報を保持する計測情報保持手段と、
    前記計測情報保持手段に保持された情報に基づいて、同一の遮断位相で前記遮断器を開放するための開放手段とを備え、
    前記投入手段は、前記開放手段による前記遮断位相に基づいて、前記遮断器を投入すること
    を特徴とする請求項7に記載の励磁突入電流抑制装置。
  9. 前記遮断器は、三相の接点を一括操作する三相一括型であること
    を特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の励磁突入電流抑制装置。
  10. 前記遮断器は、
    相毎に接点を操作する各相操作型であり、
    三相の接点を同時に投入及び開放すること
    を特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の励磁突入電流抑制装置。
  11. 電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制方法であって、
    前記遮断器よりも前記変圧器側の三相交流電圧を計測するステップと、
    計測された前記変圧器側の三相交流電圧に基づいて、前記遮断器による前記変圧器の遮断後の前記変圧器の三線間の残留磁束を演算するステップと、
    前記遮断器よりも前記電源側の三相交流電圧を計測するステップと、
    計測された前記電源側の三相交流電圧に基づいて、前記変圧器の三線間の定常磁束を演算するステップと、
    演算された前記三線間の定常磁束と演算された前記三線間の残留磁束とが三線間のそれぞれで極性が一致する位相を判断するステップと、
    判断された位相で、前記遮断器を投入するステップと
    を含むことを特徴とする励磁突入電流抑制方法。
  12. 電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制方法であって、
    前記遮断器よりも前記変圧器側の三相交流電圧を計測するステップと、
    計測された前記変圧器側の三相交流電圧に基づいて、前記遮断器による前記変圧器の遮断後の前記変圧器の三線間の残留磁束を演算するステップと、
    演算された前記三線間の残留磁束のうち最も大きな残留磁束の線間を検出するステップと、
    前記遮断器よりも前記電源側の三相交流電圧を計測するステップと、
    計測された前記電源側の三相交流電圧に基づいて、前記変圧器の三線間の定常磁束を演算するステップと、
    検出された最も大きな残留磁束の線間において、計測された前記電源側の三相交流電圧に基づく線間電圧が、演算された線間の定常磁束と同極性から逆極性に遷移する電圧零点の位相を判断するステップと、
    判断された位相で、前記遮断器を投入するステップと
    を含むことを特徴とする励磁突入電流抑制方法。
  13. 電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制方法であって、
    前記変圧器の単相交流電圧を計測するステップと、
    計測された前記変圧器の単相交流電圧を、前記変圧器の三相交流電圧に変換するステップと、
    変換された前記変圧器の三相交流電圧に基づいて、前記遮断器による前記変圧器の遮断後の前記変圧器の三線間の残留磁束を演算するステップと、
    前記遮断器よりも前記電源側の三相交流電圧を計測するステップと、
    計測された前記電源側の三相交流電圧に基づいて、前記変圧器の三線間の定常磁束を演算するステップと、
    演算された前記三線間の定常磁束と演算された前記三線間の残留磁束とが三線間のそれぞれで極性が一致する位相を判断するステップと、
    判断された位相で、前記遮断器を投入するステップと
    を含むことを特徴とする励磁突入電流抑制方法。
  14. 電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制方法であって、
    前記変圧器の単相交流電圧を計測するステップと、
    計測された前記変圧器の単相交流電圧を、前記変圧器の三相交流電圧に変換するステップと、
    変換された前記変圧器の三相交流電圧に基づいて、前記遮断器による前記変圧器の遮断後の前記変圧器の三線間の残留磁束を演算するステップと、
    演算された前記三線間の残留磁束のうち最も大きな残留磁束の線間を検出するステップと、
    前記遮断器よりも前記電源側の三相交流電圧を計測するステップと、
    計測された前記電源側の三相交流電圧に基づいて、前記変圧器の三線間の定常磁束を演算するステップと、
    検出された最も大きな残留磁束の線間において、変換された前記変圧器の三相交流電圧に基づく線間電圧が、演算された線間の定常磁束と同極性から逆極性に遷移する電圧零点の位相を判断するステップと、
    判断された位相で、前記遮断器を投入するステップと
    を含むことを特徴とする励磁突入電流抑制方法。
  15. 電源を備えた三相交流の電力系統と三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制方法であって、
    前記変圧器の単相交流電圧を計測するステップと、
    計測された単相交流電圧に基づいて、前記遮断器による前記変圧器の遮断後の前記変圧器の単相交流側巻線の残留磁束を演算するステップと、
    前記遮断器よりも前記電源側の三相交流電圧を計測するステップと、
    計測された前記電源側の三相交流電圧を、前記変圧器の単相交流電圧に変換するステップと、
    変換された前記変圧器の単相交流電圧に基づいて、前記変圧器の単相交流側巻線の定常磁束を演算するステップと、
    演算された前記単相交流側巻線の定常磁束と演算された前記単相交流側巻線の残留磁束とが一致する位相を判断するステップと、
    判断された位相で、前記遮断器を投入するステップと
    を含むことを特徴とする励磁突入電流抑制方法。
  16. 前記遮断器を少なくとも1回開放操作したときの前記変圧器の残留磁束及び前記遮断器の遮断位相を計測した情報を保持するステップと、
    保持された情報に基づいて、同一の遮断位相で前記遮断器を開放するため開放指令を出力するステップと、
    前記開放指令による前記遮断位相に基づいて、前記遮断器を投入するステップと
    を含むことを特徴とする請求項11から請求項15のいずれか1項に記載の励磁突入電流抑制方法。
  17. 電源を備えた三相交流の電力系統と主座変圧器及びT座変圧器を備えたスコット結線変圧器との接続を開閉する遮断器の励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制方法であって、
    前記遮断器よりも前記スコット結線変圧器側の三相交流電圧を計測するステップと、
    前記主座変圧器の中点の対地電圧を計測するステップと、
    計測された前記変圧器側の三相交流電圧及び計測された前記中点の対地電圧に基づいて、前記遮断器による前記スコット結線変圧器の遮断後の前記スコット結線変圧器の1次巻線の残留磁束を演算するステップと、
    前記遮断器よりも前記電源側の三相交流電圧を計測するステップと、
    計測された前記電源側の三相交流電圧及び計測された前記中点の対地電圧に基づいて、前記スコット結線変圧器の1次巻線の定常磁束を演算するステップと、
    演算された前記スコット結線変圧器の1次巻線の定常磁束と演算された前記スコット結線変圧器の1次巻線の残留磁束とが一致する位相を判断するステップと、
    判断された位相で、前記遮断器を投入するステップと
    を含むことを特徴とする励磁突入電流抑制方法。
  18. 前記遮断器を少なくとも1回開放操作したときの前記スコット結線変圧器の残留磁束及び前記遮断器の遮断位相を計測した情報を保持するステップと、
    保持された情報に基づいて、同一の遮断位相で前記遮断器を開放するため開放指令を出力するステップと、
    前記開放指令による前記遮断位相に基づいて、前記遮断器を投入するステップと
    を含むことを特徴とする請求項17に記載の励磁突入電流抑制方法。
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