JP3143498B2 - 差動継電器における異常検出装置 - Google Patents

差動継電器における異常検出装置

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由明 美濃
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、変圧器の1次側および2次側の
電流をそれぞれ電流検出回路により検出し、検出した1
次側および2次側における電流の比または差に基づいて
保護対象機器の異常を検出し保護する差動継電器におけ
異常検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】差動継電
器ないし比率差動継電器(以下代表して「差動継電器」
という)は、変圧器の1次側、2次側をそれぞれ流れる
電流i1,i2 の比または差をとり、その比または差が一
定の範囲を超えている場合に、保護対象機器(例えば変
圧器)への電流の流入を遮断するものである。
【0003】差動継電器には、変圧器の1次側、2次側
をそれぞれ流れる電流i1,i2 を検出する電流検出回路
が必要である。3相交流の場合の変圧器の1次側、2次
側をそれぞれ流れる各相電流の電流検出回路を図4に示
す。電源線Lに挿入される変圧器Tの1次側、2次側を
流れる電流は、それぞれ電流検出回路CT1,CT2 で検
出され、補助トランスACT1, ACT2を通して負荷
抵抗RA1, RB1, RC1, RA2, RB2, RC2の両端に電圧
VA1, VB1, VC1,VA2, VB2, VC2として検出され
る。
【0004】上記差動継電器において、保護対象機器以
外の故障、例えば差動継電器の電流検出回路CT1,C
T2に断線、地絡等が発生しても差動継電器は動作す
る。この場合でも、復旧は保護対象機器から行うことに
なるので、復旧時間の短縮はできない。本発明は、上記
の問題に鑑みてなされたものであって、差動継電器の電
流検出回路の断線、地絡を独自で検出することにより、
故障部位の特定を行い、復旧時間を短縮できる差動継電
における異常検出装置を提供することを目的とする。
【0005】上記の目的を達成するための本発明の差動
継電器における異常検出装置は、電流検出回路により検
出される各相の電流を流す電流検出負荷と、電流検出負
荷の共通節点と大地との間に介在された零相電流検出負
荷と、零相電流検出負荷で検出された零相電流I0から
絶対値|I0|を求め、しきい値εと比較する第1の比
較手段と、上記電流検出負荷により検出された各相電流
IA,IB,ICから絶対値|IA|,|IB|,|IC|を
求め、それぞれしきい値αA,αB,αCと比較する第2
の比較手段と、第1の比較手段が|I0|>εであるこ
とを判定し、かつ、第2の比較手段が|IA|<αA,|
IB|<αBまたは|IC|<αCであることを判定した場
合に電流検出回路の断線検出信号を出力する断線検出手
段とを備えるものである(請求項1)。
【0006】上記の構成の異常検出装置によれば、電流
検出回路の断線時には|IA |, |IB |, |IC |の
いずれかが0となるので、それぞれしきい値αA,αB,α
C と比較することによって断線を検出することができ
る。なお、第1の比較手段で|Io |>εであることを
判定するようにしたのは、断線時で|Io |≒0の場合
には、変圧器にはもともと電流が流れていないので、そ
の場合にも異常信号出力を出すと電源の遮断と電流検出
回路の断線との区別がつかなくなるからである。
【0007】また、本発明は、電流検出回路により検出
される各相の電流を流す電流検出負荷と、電流検出負荷
の共通節点と大地との間に介在された零相電流検出負荷
と、零相電流検出負荷で検出された零相電流I0から絶
対値|I0|を求め、しきい値εと比較する第1の比較
手段と、上記電流検出負荷により検出された各相電流I
A,IB,ICおよび上記零相電流I0を用いて|I0+IA
|,|I0+IB|,|I0+IC|を求め、それぞれしき
い値βA,βB,βCと比較する第3の比較手段と、第1
の比較手段が|I0|>εであることを判定し、かつ、
第3の比較手段が、|I0+IA|<βA,|I0+IB|
<βB,または|I0+IC|<βCであることを判定した
場合、電流検出回路の地絡検出信号を出力する地絡検出
手段とを備えるものである。上記各電流検出負荷、零相
電流検出負荷は互いに等しいインピーダンスである(請
求項2)。
【0008】上記の構成の異常検出装置によれば、地絡
時には|Io +IA |, |Io +IB |, |Io +IC
|のいずれかが0となるので、それぞれしきい値βA,β
B,βC と比較することによって地絡を検出することがで
きる。A相が地絡した場合を例にとってさらに詳説する
と、地絡により、地絡点から大地に対して電流IA が流
れる外、電流検出負荷B, Cを通った電流IB,IC の分
流分の和
【0009】
【数1】 が電流検出負荷Aを通して地絡点から大地に流れる。係
数1/2は、電流検出負荷、零相電流検出負荷が互いに
等しいインピーダンスであるので等しく分流することに
基づく。符号−は、電流検出負荷Aにおいて、電流が通
常の場合とは反対に流れることを意味する。
【0010】一方零相電流検出負荷には、電流検出負荷
B, Cを通った電流IB,IC の残りの分流分の和
【0011】
【数2】 が流れる。したがって、電流検出負荷Aにより検出され
る電流と、零相電流検出負荷により検出される電流との
和|Io +IA |は、
【0012】
【数3】 となる。なお、第1の比較手段で|I0|>εであるこ
とを判定するようにしたのは、電源の地絡と電流検出回
路の地絡との区別がつくようにしたためである。
【0013】
【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図1は、異常検出装置の全体の回路構成を示す
図であり、3相電源線Lを流れる電流iA,iB,iC は、
変圧器Tの1次側で電流検出回路CT1により検出さ
れ、2次側で電流検出回路CT2により検出される。以
下、変圧器Tの1次側で検出される電流値を処理する回
路11-1のみを説明するが、変圧器Tの2次側で電流検
出回路CT2により検出される電流値も同様な回路11
-2で処理されることを初めに断っておく。変圧器Tの1
次側、2次側を表す添字1, 2は以下省略する。
【0014】補助トランスACTで検出された各相電流
IA,IB,IC 、および零相電流Io=IA+IB+IC は、負
荷抵抗RA,RB,RC,Ro の電圧VA,VB,VC,Vo として
検出される。電圧Vo は、絶対値回路4で絶対値|Vo
|をとられ、第1の比較器1においてしきい値εと比較
される。しきい値εは、3相交流回路の平衡状態からの
誤差分を見込んで設定される定数である。
【0015】電圧VA,VB,VC は、絶対値回路5A,5B,
5C で絶対値|VA |, |VB |,|VC |をとられ、
第2の比較器2A,2B,2C においてしきい値αA,αB,α
C と比較される。しきい値αA,αB,αC は、断線検出の
ために設定される定数である。また、電圧VA,VB,VC
は、加算回路6A,6B,6C で電圧Vo とのベクトル和V
A +Vo,VB +Vo,VC +Vo がとられさらにそれらの
絶対値|VA +Vo |, |VB +Vo |, |VC +Vo
|がとられる。そして第3の比較器3A,3B,3C におい
てしきい値βA,βB,βC と比較される。しきい値βA,β
B,βC は、地絡検出のために設定される定数である。
【0016】第2の比較器2A,2B,2C の出力は、OR
回路7に入り、OR回路7の出力は、第1の比較器1の
出力とともにAND回路9に入る。AND回路9の出力
は、断線信号として取り出される。第3の比較器3A,3
B,3C の出力は、OR回路8に入り、OR回路8の出力
は、第1の比較器1の出力とともにAND回路10に入
る。AND回路10の出力は地絡信号として取り出され
る。
【0017】図2は、3相電源線Lを流れる電流iA,i
B,iC 、電流検出回路CTおよび補助トランスACTの
1次側を流れる電流IA,IB,IC,Io 、補助トランスA
CTの2次側を流れる電流 kIA, kIB, kIC, kIo 、
負荷抵抗RA,RB,RC,Ro の電圧VA,VB,VC,Vo をそ
れぞれ示す拡大回路図である。 kは補助トランスACT
の変成比で決まる定数である。電圧VA,VB,VC,Vo
は、それぞれ電流IA,IB,IC,Io に比例する。
【0018】3相のうち1相が断線した場合、例えば図
2で×印で示したように、電流検出回路CTのA相コイ
ルが断線した場合、IA=0 となる。この時、負荷抵抗R
A で検出される電圧の絶対値|VA |も0となる。とこ
ろがIo には他の相の電流IB,IC の和IB+IC が流れ
るので、|V0 |は0とならない。したがって、第2の
比較器2Aの出力には信号が現れ、第1の比較器1の出
力にも信号が現れる。よって、AND回路9の出力から
信号が取り出されるので、電流検出回路CTが断線した
ことが判る。
【0019】3相のうち1相が地絡した場合を図3に示
す。例えばA相が地絡したとすると、地絡点Xから大地
には、電流IA と、補助トランスACTの1次側B相コ
イル、1次側C相コイルを流れる電流IB,IC のそれぞ
れ半分の和
【0020】
【数4】 が1次側A相コイルを通して流れ込む。この電流は、補
助トランスACTの2次側A相コイルで
【0021】
【数5】 として検出される。一方、補助トランスACTの1次側
零相コイルには残りの半分
【0022】
【数6】 が流れる。この電流は、補助トランスACTの2次側零
相コイルで
【0023】
【数7】 として検出される。したがって、加算回路6A で求めら
れる|VA +Vo |は0となり、第3の比較器3A には
出力が現れる。一方、補助トランスACTの1次側零相
コイルには、前述したように
【0024】
【数8】 が流れるので、|V0 |は0とならず、第1の比較器1
の出力にも信号が現れる。よって、AND回路10の出
力から信号が取り出されるので、電流検出回路CTが地
絡したことが判る。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明の差動継電器にお
ける異常検出装置(請求項1)によれば、電流検出負荷
により検出された各相電流IA,IB,ICから絶対値|
IA|,|IB|,|IC|を求め、それぞれしきい値α
A,αB,αCより小さいかどうか判別するようにしたの
で、差動継電器の動作時に、電流検出回路の断線が原因
であるかどうかが判る。もし電流検出回路の断線であれ
ば、保護対象機器の点検をする手間が省けるので、復旧
作業が短時間で済むようになる。
【0026】また、本発明の差動継電器における異常検
出装置(請求項2)によれば、上記各相電流IA,IB,
ICおよび零相電流I0を用いて、|I0+IA|,|I0
+IB|,|I0+IC|を求め、それぞれしきい値βA,
βB,βCより小さいかどうか判別するようにしたので、
差動継電器の動作時に、電流検出回路の地絡が原因であ
るかどうかが判る。もし電流検出回路の地絡であれば、
保護対象機器の点検をする手間が省けるので、復旧作業
が短時間で済むようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】異常検出装置の全体の回路構成を示す図であ
る。
【図2】電流、電圧を示すための部分拡大図である。
【図3】1相地絡時の電流、電圧の関係を示す図であ
る。
【図4】一般的な差動継電器の電流検出回路を示す回路
図である。
【符号の説明】
1 第1の比較器、 2A,2B,2C 第2の比較器、 3A,3B,3C 第3の比較器、 4 絶対値回路、 5A,5B,5C 絶対値回路、 6A,6B,6C 加算回路、 7, 8 OR回路、 9, 10 AND回路、 T 変圧器、 CT 電流検出回路、 RA,RB,RC 電流検出負荷、 Ro 零相電流検出負荷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筏 達也 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電 機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−186522(JP,A) 特開 平2−188120(JP,A) 特開 平2−44267(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 3/28 H02H 3/05 H02H 7/045

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変圧器の1次側および2次側の電流をそれ
    ぞれ電流検出回路により検出し、検出された1次側およ
    び2次側における各電流の比または差に基づいて、保護
    対象機器の異常を検出し保護する差動継電器において電
    流検出回路の断線を検出するための異常検出装置であっ
    て、 電流検出回路により検出される各相の電流を流す電流検
    出負荷と、 電流検出負荷の共通節点と大地との間に介在された零相
    電流検出負荷と、 零相電流検出負荷で検出された零相電流I0から絶対値
    |I0|を求め、しきい値εと比較する第1の比較手段
    と、 上記電流検出負荷により検出された各相電流IA,IB,
    ICから絶対値|IA|,|IB|,|IC|を求め、それ
    ぞれしきい値αA,αB,αCと比較する第2の比較手段
    と、 第1の比較手段が|I0|>εであることを判定し、か
    つ、第2の比較手段が|IA|<αA,|IB|<αBまた
    は|IC|<αCであることを判定した場合に電流検出回
    路の断線検出信号を出力する断線検出手段とを備えるこ
    とを特徴とする差動継電器における異常検出装置。
  2. 【請求項2】変圧器の1次側および2次側の電流をそれ
    ぞれ電流検出回路により検出し、検出された1次側およ
    び2次側における各電流の比または差に基づいて、保護
    対象機器の異常を検出し保護する差動継電器において電
    流検出回路の地絡を検出するための異常検出装置であっ
    て、 電流検出回路により検出される各相の電流を流す電流検
    出負荷と、 電流検出負荷の共通節点と大地との間に介在された零相
    電流検出負荷と、 零相電流検出負荷で検出された零相電流I0から絶対値
    |I0|を求め、しきい値εと比較する第1の比較手段
    と、 上記電流検出負荷により検出された各相電流IA,IB,
    ICおよび上記零相電流I0を用いて|I0+IA|,|I
    0+IB|,|I0+IC|を求めそれぞれしきい値βA,
    βB,βCと比較する第3の比較手段と、 第1の比較手段が|I0|>εであることを判定し、か
    つ、第3の比較手段が|I0+IA|<βA,|I0+IB
    |<βBまたは|I0+IC|<βCであることを判定した
    場合、電流検出回路の地絡検出信号を出力する地絡検出
    手段とを備え、 上記各電流検出負荷、零相電流検出負荷は互いにインピ
    ーダンスが等しいことを特徴とする差動継電器における
    異常検出装置。
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