JP2021189076A

JP2021189076A - 負担調整回路

Info

Publication number: JP2021189076A
Application number: JP2020095855A
Authority: JP
Inventors: 栄太郎森田; Eitaro Morita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2021-12-13
Anticipated expiration: 2040-06-02
Also published as: JP7374045B2

Abstract

【課題】電力量計測回路の二次側の負担を信頼性良く調整して不平衡電圧を抑制すると共に、汎用性の高い負担調整回路を提供する。【解決手段】負担調整回路１は、電力系統１０を一次側とする電力量計測回路であるＶＴ回路２の二次側の負担を調整するものであって、ＶＴ回路２の二次側における各相間に設けられる線間負担Ｚｒｓ、Ｚｓｔ、Ｚｔｒを備える。線間負担Ｚｒｓ、Ｚｓｔ、Ｚｔｒは、インダクタンス成分を含む誘導性負荷から成る。【選択図】図１

Description

本願は、負担調整回路に関するものである。

送配電線などの保護継電器は、電力量計測回路の二次側に接続されて、計測結果に基づいて動作する。保護継電器をアナログ式からディジタル式に変更する際、ディジタル式の負担の方が小さいため、従来から負担調整機構が設けられていた。
従来の負担調整回路としての負担調整機構は、ディジタル形保護継電器に内蔵される電源トランスの二次側に設けられる。この負担調整回路は、値の異なる複数の抵抗器を備え、電源トランスの二次側の負担を調整可能に設けられる（例えば特許文献１）。

特開２０１３−２１５０５５号公報

上記従来の負担調整回路は保護継電器に設置されるもので、汎用の保護継電器に適用できないものであった。また、抵抗器による負担調整のみ行うため、不平衡電圧の発生に対処できないものであった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、電力量計測回路の二次側の負担を信頼性良く調整して不平衡電圧を抑制すると共に、汎用性の高い負担調整回路を提供することを目的とする。

本願に開示される負担調整回路は、検出対象導体を一次側とする電力量計測回路の二次側の負担を調整するものであって、前記電力量計測回路の二次側に、インダクタンス成分を含む誘導性負荷から成る負担を備えるものである。

本願に開示される負担調整回路によれば、電力量計測回路の二次側の負担を信頼性良く調整して不平衡電圧を抑制すると共に、汎用性が向上する。

実施の形態１による負担調整回路の構成を示す図である。実施の形態１による計測回路の二次側の各相負担を示す等価回路図である。実施の形態１による計測回路の二次側の各相負担の構成を説明する図である。実施の形態１による機器更新を説明する図である。実施の形態１による機器更新時の負担調整を説明する図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による負担調整回路の構成を示す図である。
図１に示すように、負担調整回路１は、検出対象導体となる電力系統１０（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）を一次側とする電力量計測回路としてのＶＴ回路２（計器用変圧器）の二次側に設けられる。負担調整回路１は、ＶＴ回路２の二次側における各相間に、インダクタンス成分を含む誘導性負荷から成る線間負担Ｚｒｓ、Ｚｓｔ、Ｚｔｒを備える。
Ｒ相、Ｓ相間の線間負担ＺｒｓはインピーダンスをＺｒｓとし、Ｓ相、Ｔ相間の線間負担ＺｓｔはインピーダンスをＺｓｔとし、Ｔ相、Ｒ相間の線間負担Ｚｔｒは、インピーダンスをＺｔｒとする。

ＶＴ回路２の二次側には、図示しない保護継電器が接続されて、保護継電器は、ＶＴ回路２の計測結果に基づいて動作する。保護継電器をアナログ式からディジタル式に置き換える際、一般的に、アナログ式に比べディジタル式の負担が小さいため、ＶＴ回路２の二次側のインピーダンスが小さくなる。負担調整回路１は、ＶＴ回路２の二次側のインピーダンスの変化を調整するものである。

各相間の線間電圧をＶｒｓ、Ｖｓｔ、Ｖｔｒとすると、各線間負担Ｚｒｓ、Ｚｓｔ、Ｚｔｒが負担する電力Ｐｒｓ、Ｐｓｔ、Ｐｔｒは、線間電圧Ｖｒｓ、Ｖｓｔ、Ｖｔｒとインピーダンス（Ｚｒｓ、Ｚｓｔ、Ｚｔｒ）とで、以下のように表される。

Ｐｒｓ＝（Ｖｒｓ）^２／Ｚｒｓ［ＶＡ］
Ｐｓｔ＝（Ｖｓｔ）^２／Ｚｓｔ［ＶＡ］
Ｐｔｒ＝（Ｖｔｒ）^２／Ｚｔｒ［ＶＡ］

図２は、ＶＴ回路２の二次側の各相負担Ｚｒ、Ｚｓ、Ｚｔを示す等価回路図である。
Ｒ相負担ＺｒｓはインピーダンスをＺｒとし、Ｓ相負担ＺｓはインピーダンスをＺｓとし、Ｔ相負担ＺｔはインピーダンスをＺｔとする。
Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各相負担Ｚｒ、Ｚｓ、Ｚｔの両端電圧である各相電圧をＶｒ、Ｖｓ、Ｖｔとする。各相負担Ｚｒ、Ｚｓ、Ｚｔが負担する電力Ｐｒ、Ｐｓ、Ｐｔは、相電圧Ｖｒ、Ｖｓ、ＶｔとインピーダンスＺｒ、Ｚｓ、Ｚｔとで、以下のように表される。

Ｐｒ＝（Ｖｒ）^２／Ｚｒ［ＶＡ］
Ｐｓ＝（Ｖｓ）^２／Ｚｓ［ＶＡ］
Ｐｔ＝（Ｖｔ）^２／Ｚｔ［ＶＡ］

ここで、各相負担Ｚｒ、Ｚｓ、Ｚｔと線間負担Ｚｒｓ、Ｚｓｔ、Ｚｔｒとのインピーダンスは、以下の関係式で表される。
Ｚｒ＝（１／３）Ｚｒｓ［Ω］
Ｚｓ＝（１／３）Ｚｓｔ［Ω］
Ｚｔ＝（１／３）Ｚｔｒ［Ω］

また、各相電圧Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔと各線間電圧Ｖｒｓ、Ｖｓｔ、Ｖｔｒとは、以下の関係式で表される。
Ｖｒ＝（１／√３）Ｖｒｓ［Ｖ］
Ｖｓ＝（１／√３）Ｖｓｔ［Ｖ］
Ｖｔ＝（１／√３）Ｖｔｒ［Ｖ］

図３は、ＶＴ回路２の二次側の各相負担の構成を説明する図であり、この場合、Ｒ相について図示する。
図３（ａ）に示すＲ相負担Ｚｒのインピーダンス（＝Ｚｒ）には、抵抗成分とインダクタンス成分とキャパシタンス成分とが含まれており、図３（ｂ）に示すＲ相抵抗Ｒｒ、Ｒ相インダクタンスＬｒおよびＲ相キャパシタンスＣｒを備えることと等価である。

ω＝２πｆ（ｆ：周波数［Ｈｚ］）とすると、Ｒ相負担Ｚｒのインピーダンス（＝Ｚｒ）は、以下の式で表される。
Ｚｒ＝Ｒｒ＋ｊ（ωＬｒ−１／（ωＣｒ））［Ω］

図４は機器更新を説明する図であり、この場合、Ｒ相について図示する。
ＶＴ回路２の二次側に接続される保護継電器を、アナログ式であるアナログ機器１１からディジタル式であるディジタル機器１２に置き換える際、図４に示すように、インピーダンスが変化する。上述したように、一般的に、アナログ式に比べディジタル式の負担が小さいため、アナログ機器１１のＲ相インピーダンスＺｒ−Ａよりも、ディジタル機器１２のＲ相インピーダンスＺｒ−Ｄが小さく、ＶＴ回路２の二次側のインピーダンスが小さくなる。

図５は機器更新時の負担調整を説明する図である。
上述したように、インピーダンスには、抵抗成分とインダクタンス成分とキャパシタンス成分とが含まれているが、機器更新によるキャパシタンス成分の変化は比較的小さく、それによる悪影響も小さいため無視できる。このため、この実施の形態では、図５に示すように、アナログ機器１１からディジタル機器１２に変更する際、機器によるインピーダンス変化の内、抵抗変化分ΔＲとインダクタンス変化分ΔＬとを補償するように、各相の負担を調整する。即ち、抵抗変化分ΔＲとインダクタンス変化分ΔＬとを有する誘導性負荷を各相に挿入する。

キャパシタンス成分を無視すると、各相のアナログ機器１１とディジタル機器１２とのインピーダンスの差分は、以下の式で表される。
（Ｚｒ−Ａ）−（Ｚｒ−Ｄ）＝ΔＲ＋ｊωΔＬ［Ω］

Ｒ相負担Ｚｒと線間負担Ｚｒｓとのインピーダンスの関係から、線間負担Ｚｒｓのインピーダンス（＝Ｚｒｓ）は、３（ΔＲ＋ｊωΔＬ）［Ω］となる。
なお、Ｒ相負担について説明したが、他相および他の線間負担についても同様である。

以上のように、この実施の形態では、アナログ機器１１からディジタル機器１２に変更する際、誘導性負荷から成る線間負担Ｚｒｓ、Ｚｓｔ、Ｚｔｒを備えた負担調整回路１を設けて、機器によるインピーダンス変化の内、抵抗変化分ΔＲとインダクタンス変化分ΔＬとを補償し、ＶＴ回路２の二次側の各相負担を調整する。
これにより、ＶＴ回路２の二次側の負担を信頼性良く調整できる。またインダクタンス成分を含む誘導性負荷を用いて負担調整を行うため、不平衡電圧を抑制できる。
さらに、負担調整回路１は保護継電器に設置されるものではなく、保護継電器とは離間した別構成であるため、汎用の保護継電器が適用でき、汎用性が向上する。

また、この実施の形態では、線間負担Ｚｒｓ、Ｚｓｔ、Ｚｔｒを備えた負担調整回路１を用いたため、ＶＴ回路２の二次側に容易に設置できる。
なお、線間負担Ｚｒｓ、Ｚｓｔ、Ｚｔｒの替わりに、各相負担を備えた負担調整回路を用いることもできる。

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１負担調整回路、２ＶＴ回路、１０電力系統、１１アナログ機器、
１２ディジタル機器、ΔＲ抵抗変化分、ΔＬインダクタンス変化分、
Ｚｒｓ，Ｚｓｔ，Ｚｔｒ線間負担。

Claims

検出対象導体を一次側とする電力量計測回路の二次側の負担を調整する負担調整回路において、
前記電力量計測回路の二次側に、インダクタンス成分を含む誘導性負荷から成る負担を備える、
負担調整回路。
前記負担は、前記電力量計測回路の二次側における各相間に設けられる線間負担にて構成される、
請求項１に記載の負担調整回路。
前記負担は、前記インダクタンス成分と抵抗成分とを備える、
請求項１または請求項２に記載の負担調整回路。
前記インダクタンス成分および前記抵抗成分は、前記電力量計測回路の二次側における各相インピーダンスに応じて決定される、
請求項３に記載の負担調整回路。
前記電力量計測回路の二次側に接続される機器の変更に伴い、前記各相インピーダンスの変化を補償するように、前記インダクタンス成分および前記抵抗成分が決定される、
請求項４に記載の負担調整回路。