JP2019124552A - 電路故障検知装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、電路開放故障を確実に検知できる電路故障検知装置を提供することを目的とする。
図1は、本発明の一実施形態による電路故障検知装置Aのブロック図である。
図1において、電力系統150は、例えば商用電力系統である。三相の変圧器156は、一次巻線156aと、二次巻線156bと、を備えている。一次巻線156aは、遮断器152および電路154を介して電力系統150に接続されている。ここで、電路154は、R相電路154rと、S相電路154sと、T相電路154tと、を有している。遮断器152は、電力系統150と変圧器156との間の接続をオン/オフするとともに、そのオン/オフ状態を、遮断器状態信号Sbとして出力する。変圧器156は、電力系統150から供給された電圧を変換し(例えば降圧し)、電路158を介して電力を負荷装置160に供給する。
ここで、変圧器156の一次側、すなわち電路154に開放故障が発生した場合の問題点について説明しておく。
図2は、この開放故障が発生した場合の動作説明図である。図示のように、変圧器156の一次巻線156aが中性点接地の星形結線であり、二次巻線156bが三角結線であったと仮定する。そして、開放故障点170において、R相電路154rに開放故障が発生したと仮定する。電路154は、例えば数百メートルから数キロメートル程度の長さを有している。そして、電路154は、接地電位との間に比較的大きな充電容量を有している。図2においては、この充電容量を破線のコンデンサ(符号なし)によって示している。
図3は、制御部200のブロック図である。なお、制御部200は、リレー回路等によって構成されている。
制御部200は、相電流偏差検出部202と、線間電流偏差検出部204と、一次側電流検出部206と、相電流位相差検出部208と、相電圧偏差検出部210と、不足電圧検出部212と、AND回路222,224,234,240と、OR回路226,230,232,244と、NOT回路220,228,238と、タイムアップ回路236,242と、を備えている。
相電流偏差検出部202は、一次側電流ir,is,itの振幅値を求め、これら各振幅値の相互間の比率のうち、所定の相電流偏差検出レート以上であるものが存在すると“1”になり、それ以外の場合に“0”になる相電流偏差信号S2を出力する。
ここで、相電流偏差検出部202の動作例を説明する。
図4は、(a)負荷装置160(図1参照)が誘導電動機を含む設備を有し、その設備が運転されている、および(b)一次巻線156a(図1参照)は中性点接地の星形結線である、という条件における一次側電流ir,is,itの波形図である。
波形群G31,G32,G33の何れにおいても、横軸が時間、縦軸が電流値である。また、一次側電流ir,is,itは、それぞれ実線、点線および破線によって描かれている。
従って、相電流偏差検出部202は、負荷装置160に誘導電動機が含まれている場合であっても、正確な相電流偏差信号S2を出力することができる。
図3に戻り、相電流位相差検出部208は、一次側電流ir,is,itの位相関係に基づいて、一次側開放故障を検出するものである。すなわち、相電流位相差検出部208は、各一次側電流ir,is,it間の位相差を計算する。ここで、一次側電流が三相平衡状態であれば、各一次側電流間の位相差は120°になる。そこで、この位相差120°に計算誤差を考慮し、位相差検出部208は、各一次側電流間の位相差が120°±α(αは所定の定数)の範囲であれば、“0”になり、それ以外の場合に“1”になる位相差検出信号S8を出力する。
図6は、(a)負荷装置160(図1参照)が無負荷状態である、および(b)一次巻線156aは中性点接地の星形結線である、(c)変圧器156に三角結線が含まれている、という条件における一次側電流ir,is,itの波形図である。なお、本実施形態においては、二次巻線156bは三角結線であるため、上記条件(c)は充足されている。
波形群G41は、一次側開放故障が生じていない場合の電流波形すなわち励磁電流の波形である。図示のように、一次側電流ir,is,itは、相互にほぼ120°の位相差を有している。この場合、相電流位相差検出部208は、位相差検出信号S8を“0”に設定する。
一次巻線156aが中性点接地の星形結線である場合、一次巻線156aには、中性点を介して零相電流が流れる。ここで、一次側電流ir,is,itが比較的小さい場合には、電路154等、送電系統の状態によっては、相電流である一次側電流ir,is,itのうち、零相電流の割合が多くなる場合がある。零相電流の割合が多くなると、一次側開放故障が発生していなかったとしても、一次側電流ir,is,itの位相関係が崩れ、上述した位相差検出信号S8が“1”になる可能性がある。このような状況下において、上述した位相差検出信号S8に基づいて一次側開放故障の有無を判定する場合には、零相電流の影響を考慮することが必要である。
上述したように、線間電流偏差検出部204は、線間電流ir−is,ir−it,is−itの振幅値によって零相電流の影響を除外した判定ができる。しかし、零相電流の影響の除外は、開放故障が発生していないときの電流位相差を検出する際の誤動作防止用であるため、変圧器156の無負荷時における一次側電流ir,is,itに相当する、小電流領域でのみ適用する。
図3において、相電圧偏差検出部210は、変圧器156の二次側電圧vu,vv,vwの振幅値を求める。さらに、相電圧偏差検出部210は、これら各振幅値の相互間の比率のうち、所定の相電圧偏差検出レート以上であるものが存在すると“1”になり、それ以外の場合に“0”になる相電圧偏差信号S10を出力する。
図7は、(a)負荷装置160(図1参照)が無負荷状態である、および(b)一次巻線156aは中性点非接地の星形結線である、という条件における二次側電圧vu,vv,vwの波形図である。換言すれば、相電圧偏差検出部210は、一次巻線156aが中性点非接地である場合のために設けられている。
波形群G51は、一次側開放故障が生じていない場合の二次側電圧vu,vv,vwの波形であり、これらの振幅値はほぼ等しくなっている。この場合、相電圧偏差検出部210は相電圧偏差信号S10を“0”に設定する。
このように、一次巻線156aの中性点が非接地である無負荷状態においては、二次側電圧vu,vv,vwの振幅偏差に基づいた相電圧偏差信号S10によって、一次側開放故障の有無を判定することができる。
図3に戻り、不足電圧検出部212は、変圧器156の二次側電圧vu,vv,vwの振幅値を求め、これらの過去の振幅値(換言すれば、正常時の振幅値)との比率すなわち振幅比を求める。そして、不足電圧検出部212は、これら振幅比のうち、何れかが所定の不足電圧検出レートβ以下である場合に“1”になり、それ以外の場合に“0”になる不足電圧検出信号S12を出力する。
図8は、(a)負荷装置160(図1参照)に誘導電動機が含まれ該誘導電動機が低出力で運転されている、および(b)一次巻線156a(図1参照)は中性点非接地の星形結線である、という条件における二次側電圧vu,vv,vwの波形図である。換言すれば、不足電圧検出部212も、一次巻線156aが中性点非接地である場合のために設けられている。
波形群G71は、一次側開放故障が生じていない場合の二次側電圧vu,vv,vwの波形である。ここで、電路154のうち、二相において一次側開放故障が発生すると、誘導電動機には変圧器156からは電力が供給されなくなる。しかし、誘導電動機は惰性で回転し続けながら、比較的短い時間内(例えば数百ミリ秒程度)では、徐々に出力電圧すなわち二次側電圧vu,vv,vwを低下させつつ「誘導発電機」として機能する。
以下、構成要素202〜212の後段の回路構成について説明するが、以下の説明において、論理和は「+」、論理積は「×」、論理否定は「−」で表記する。
まず、AND回路222は、線間電流偏差信号S4と一次側電流検出信号S6との論理積「S4×S6」を信号S22として出力し、OR回路226は、信号S22と一次側電流検出信号S6の論理否定との論理和「S22+(−S6)」を信号S26として出力する。また、AND回路224は、信号S26と信号S8との論理積「S26×S8=(S4×S6+(−S6))×S8」を信号S24として出力する。すなわち、AND回路224が出力する信号S24は、「線間電流の偏差が大きく(S4=1)」、「一次側電流ir,is,itが比較的小さく(S6=1)」、かつ「位相の相互間の偏差120°±αよりも大きい(S8=1)」場合、または、「一次側電流ir,is,itが比較的大きく(S6=0)」かつ「位相の相互間の偏差が120°±αよりも大きい(S8=1)」場合に“1”になる信号である。そして、OR回路230は、「S2+S24」となる信号S30を出力する。すなわち、信号S30は、一次巻線156aの中性点が接地されている条件下において、一次側開放故障が発生した旨を示す信号になる。
また、中性点接地状態信号Seは、変圧器156の一次巻線156aの中性点が接地されている場合に“1”、非接地の場合に“0”になる信号である。なお、中性点接地状態信号Seを介在させている理由は、変圧器156の運用状態(中性点接地の有無)を正しく検知装置に判断させるためである。
以上のように本実施形態によれば、三相の変圧器(156)の一次巻線(156a)と、電力源(150)との間に接続された電路(154)に流れる一次側電流(ir,is,it)を計測する電流センサ(101)と、変圧器(156)の二次側電圧(vu,vv,vw)を計測する電圧センサ(114)と、一次側電流(ir,is,it)の位相関係と、二次側電圧(vu,vv,vw)と、に基づいて電路(154)における開放故障の有無を判別し、判別結果を出力する制御部(200)と、を有することを特徴とする。
これにより、一次側電流の位相関係と、二次側電圧と、に基づいて、電路故障を正確に検知できる。
これにより、一次側電流(ir,is,it)を高精度に測定できるようになる。
これにより、一次側電流(ir,is,it)の振幅値および位相に基づいて、電路故障を一層正確に検知できる。
これにより、二次側電圧の振幅値に基づいて、電路故障を一層正確に検知できる。
これにより、一次側電圧または二次側電圧の電圧に基づいて、電路故障を一層正確に検知できる。
これにより、一次側電流の位相と、線間電流の振幅値と、一次側電流の振幅値と、に基づいて、電路故障を一層正確に検知できる。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記実施形態の構成に他の構成を追加してもよく、構成の一部について他の構成に置換をすることも可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
102 光ファイバ
133 信号処理部
150 電力系統(電力源)
154 電路
156 変圧器
156a 一次巻線
156b 二次巻線
160 負荷装置
200 制御部
A 電路故障検知装置
ir,is,it 一次側電流
vr,vs,vt 一次側電圧
vu,vv,vw 二次側電圧
Claims (6)
- 三相の変圧器の一次巻線と、電力源との間に接続された電路に流れる一次側電流を計測する電流センサと、
前記変圧器の二次側電圧を計測する電圧センサと、
前記一次側電流の位相関係と、前記二次側電圧と、に基づいて前記電路における開放故障の有無を判別し、判別結果を出力する制御部と、
を有することを特徴とする電路故障検知装置。 - 前記電流センサは、入射した光を反射する機能を有する巻線型光ファイバ電流センサであり、
前記電流センサに対して光を出力し、前記電流センサから反射された光を受信することによって前記一次側電流を検出する信号処理部と、
前記電流センサと前記信号処理部とを接続する光ファイバと、
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の電路故障検知装置。 - 前記制御部は、各相の前記一次側電流の振幅値の相互間の比率のうち所定の相電流偏差検出レート以上であるものが存在する場合、または、各相の前記一次側電流の相互間の位相差が所定の範囲を外れる場合に、前記開放故障が生じた旨を示す判定信号を出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の電路故障検知装置。 - 前記制御部は、前記変圧器の二次側電圧における各相の振幅値の相互間の比率のうち、所定の相電圧偏差検出レート以上であるものが存在すると、前記開放故障が生じた旨を示す判定信号を出力する
ことを特徴とする請求項3に記載の電路故障検知装置。 - 前記制御部は、前記変圧器の二次側電圧における電圧の過去の値と現在の値との比率が所定の不足電圧検出レート以下である場合に、前記開放故障が生じた旨を示す判定信号を出力する
ことを特徴とする請求項4に記載の電路故障検知装置。 - 前記制御部は、各相の前記一次側電流の相互間の位相差が所定の範囲を外れた場合であっても、前記変圧器の一次側における線間電流の振幅値の相互間の比率が所定の線間電流偏差検出レート未満であり、かつ、前記一次側電流の振幅値の全てが所定の一次側電流検出閾値未満である場合には、前記開放故障が生じた旨を示す判定信号を出力しない
ことを特徴とする請求項1に記載の電路故障検知装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112345977A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-09 | 河南华润电力首阳山有限公司 | 电气设备及其pt二次回路断线判断方法、系统和装置 |
KR20220114960A (ko) * | 2021-02-09 | 2022-08-17 | (주) 효성훼바 | 권선형 유도전동기의 2차측 감시장치 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5716573B2 (ja) * | 1978-01-26 | 1982-04-06 | ||
JPS60135775A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-19 | Fuji Electric Co Ltd | 低圧設備の対地絶縁レベル検出方式 |
JPS6126425A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-05 | 株式会社明電舎 | 変圧器の保護装置 |
JPH10313531A (ja) * | 1997-05-07 | 1998-11-24 | Toshiba Corp | 比率差動継電器 |
US6154036A (en) * | 1999-03-18 | 2000-11-28 | Abb Power T&D Company Inc. | Ground fault location system and ground fault detector therefor |
JP2009081905A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-16 | Mitsubishi Electric Corp | 配電線の断線検出装置および断線検出方法 |
JP2013118755A (ja) * | 2011-12-02 | 2013-06-13 | Takemoto Denki Kk | 断線検出装置 |
JP2015194447A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社荏原製作所 | 監視装置 |
JP2016538547A (ja) * | 2013-11-12 | 2016-12-08 | ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングGeneral Electric Technology GmbH | 光学的電流センサを使用する電力変圧器 |
US20170227591A1 (en) * | 2016-02-10 | 2017-08-10 | General Electric Company | Systems and methods for detecting turn-to-turn faults in windings |
JP2017163659A (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | Ntn株式会社 | 風力発電システム |
JP2017204973A (ja) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | 株式会社東芝 | 欠相検知システム、欠相検知装置および欠相検知方法 |
-
2018
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Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5716573B2 (ja) * | 1978-01-26 | 1982-04-06 | ||
JPS60135775A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-19 | Fuji Electric Co Ltd | 低圧設備の対地絶縁レベル検出方式 |
JPS6126425A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-05 | 株式会社明電舎 | 変圧器の保護装置 |
JPH10313531A (ja) * | 1997-05-07 | 1998-11-24 | Toshiba Corp | 比率差動継電器 |
US6154036A (en) * | 1999-03-18 | 2000-11-28 | Abb Power T&D Company Inc. | Ground fault location system and ground fault detector therefor |
JP2009081905A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-16 | Mitsubishi Electric Corp | 配電線の断線検出装置および断線検出方法 |
JP2013118755A (ja) * | 2011-12-02 | 2013-06-13 | Takemoto Denki Kk | 断線検出装置 |
JP2016538547A (ja) * | 2013-11-12 | 2016-12-08 | ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングGeneral Electric Technology GmbH | 光学的電流センサを使用する電力変圧器 |
JP2015194447A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社荏原製作所 | 監視装置 |
US20170227591A1 (en) * | 2016-02-10 | 2017-08-10 | General Electric Company | Systems and methods for detecting turn-to-turn faults in windings |
JP2017163659A (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | Ntn株式会社 | 風力発電システム |
JP2017204973A (ja) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | 株式会社東芝 | 欠相検知システム、欠相検知装置および欠相検知方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112345977A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-09 | 河南华润电力首阳山有限公司 | 电气设备及其pt二次回路断线判断方法、系统和装置 |
CN112345977B (zh) * | 2020-10-21 | 2023-11-24 | 河南华润电力首阳山有限公司 | 电气设备及其pt二次回路断线判断方法、系统和装置 |
KR20220114960A (ko) * | 2021-02-09 | 2022-08-17 | (주) 효성훼바 | 권선형 유도전동기의 2차측 감시장치 |
KR102467410B1 (ko) | 2021-02-09 | 2022-11-16 | (주)효성훼바 | 권선형 유도전동기의 2차측 감시장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019142574A1 (ja) | 2019-07-25 |
JP6927892B2 (ja) | 2021-09-01 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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