JP3585759B2 - 励磁突入電流判別装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統を短絡事故などから保護する保護リレー装置などにおいて用いられ、当該保護リレー装置などが励磁突入電流に基づいて誤って動作することを防止する励磁突入電流判別装置に係り、詳しくは、従来のものよりも格段に早く励磁突入電流を適確に判定することができる新規な励磁突入電流判別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統においては一般的に、変圧器とともにこの変圧器を保護するために保護リレー装置が用いられている。例えば、変圧器の内部において短絡などの事故が発生すると、これに応じて変圧器には多量の電流が流れたりしてしまう。そして、上記保護リレー装置はその多量の電流が流れる状態にあることを判定して遮断信号を出力するものであり、この遮断信号に基づいて系統遮断制御を行うことにより、このような短絡事故などの際に変圧器を保護することができる。
【０００３】
しかしながら、電力系統に設けられた変圧器において、多量の電流が流れてしまうような状況は上述したような変圧器内部の短絡事故などの異常発生時のみに限られるものではない。例えば、変圧器の鉄心内の磁束が飽和した場合に流れる励磁突入電流も多量の電流を流す。したがって、このような励磁突入電流が流れるような場合には上記遮断信号が出力されないように保護リレー装置を構成する必要がある。
【０００４】
図１４は「保護継電工学」（電気学会編、オーム社、１９８０年発行）に記載された従来の励磁突入電流判別装置を備えたリレー装置およびその周辺部の構成を示す概略構成図である。図において、１８，１９，２０はそれぞれ変圧器の一次側コイル、２１，２２，２３はそれぞれ変圧器１次側、２次側、３次側の各電流を検出する電流検出装置、２４は変圧器１次側、２次側、３次側の差動電流を検出する電流検出装置、２５は変圧器１次側、２次側、３次側に流れる電流の絶対値の和と差動電流の比率に基づいて短絡などの事故を判定し、これに基づいて基本遮断信号を出力する主保護リレー、２６は差動電流に含まれる基本波成分を透過する基本波フィルタ、２７は差動電流に含まれる高調波成分を透過する高調波フィルタ、２８は差動電流の基本波成分に対する高調波成分の割合に基づいて内部事故か励磁突入電流かを判定し、内部事故判定時には事故検出信号を出力する高調波要素検出装置、２９は基本遮断信号および事故検出信号が入力され、事故検出信号が入力された状態で基本遮断信号が入力された場合に遮断信号を出力する論理積回路である。
【０００５】
次に動作について説明する。
短絡事故などが発生すると変圧器に多量の電流が流れ、単層電流に含まれる差動電流の比率が一定の割合以上となると、主保護リレー２５から基本遮断信号が出力される。他方、短絡事故などの際の多量の電流においては、差動電流の基本波成分に対する高調波成分の割合が低いので、高調波要素検出装置２８から励磁突入電流検出信号が出力されない。したがって、論理積回路２９から遮断信号が出力され、変圧器から二次側の電力系統を遮断し、この電力系統を保護することができる。
【０００６】
変圧器に励磁突入電流が流れると、やはり単層電流に含まれる差動電流の比率が一定の割合以上となるので、主保護リレー２５から基本遮断信号が出力される。しかしながら、励磁突入電流においては差動電流の基本波成分に対する高調波成分の割合が高いので、高調波要素検出装置２８から励磁突入電流検出信号が出力される。したがって、論理積回路２９から遮断信号が出力されてしまうことはなく、当該変圧器を誤って電力系統から切り離してしまうことはない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高調波要素検出装置２８は以上のように構成されているので、差動電流の基本波成分の１周期分の波形が入力されないと、基本波成分に対する第二高調波成分の割合を適切に判断したことにはならない。つまり、事故発生などのタイミングから差動電流の基本波成分の１周期分以上の時間が経過しないと、励磁突入電流検出信号が適当なものとはならず、その結果、事故発生から差動電流の基本波成分の１周期分以上の時間が経過してからでないと、遮断信号に基づく系統保護制御を実施することができないなどの課題があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、差動電流の基本波成分の１周期分以下の短い時間において適当に判断を行って励磁突入電流検出信号を出力することができる励磁突入電流判別装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る励磁突入電流判別装置は、変圧器一次側の検出電圧値を積分して積分検出電圧値を出力する積分器と、上記変圧器一次側の検出電流値および上記積分検出電圧値が入力され、当該検出電流値の大きさが所定の値以上である積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、その判定結果に応じて励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段とを備えるものである。
【００１０】
この発明に係る励磁突入電流判別装置は、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となった時の積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、積分検出電圧値の大きさが所定の判定値以上である場合には励磁突入電流検出信号を出力するものである。
【００１１】
この発明に係る励磁突入電流判別装置は、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値を積分するとともに、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値を積分し、これら２つの積分検出電圧値の積分値の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分値の差の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するものである。
【００１２】
この発明に係る励磁突入電流判別装置は、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値と、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値との差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するものである。
【００１３】
この発明に係る励磁突入電流判別装置は、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となる期間において検出電流値の差が一定値以内である２つの積分検出電圧値同士の差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による励磁突入電流判別装置を備えたリレー装置およびその周辺部の構成を示す概略構成図である。図において、１は変圧器、２は一次側送電線、３は二次側送電線、４は一次側送電線２に流れる電流を検出して検出電流値を出力する一次側検出器、５は二次側送電線３に流れる電流を検出して検出電流値を出力する二次側検出器、６はこれら検出電流値などに基づいて遮断信号を出力する保護リレー装置である。
【００１５】
保護リレー装置６において、７は変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流とが入力され、これらの電流値の和が「０」とならない場合には変圧器１内部の事故と判定し、これに基づいて基本遮断信号を出力する主保護リレー、８は励磁突入電流が流れているかどうかを判定し、流れている場合には励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流検出装置、９は基本遮断信号および励磁突入電流検出信号が入力され、励磁突入電流検出信号が入力されていない状態で基本遮断信号が入力された場合に遮断信号を出力する論理積回路である。
【００１６】
図２はこの発明の実施の形態１による励磁突入電流検出装置８の構成を示すブロック図である。図において、１０は変圧器１の入力電流波形および入力電圧波形を予め決められたサンプリング周波数毎にサンプリングを行い、このサンプリングによって得られる離散値をそれぞれ検出電流値および検出電圧値として出力するＡ／Ｄ変換器、１１は検出電圧値が入力され、この検出電圧値を積分して積分検出電圧値として出力する積分器であり、１２は検出電流値および積分検出電圧値が入力され、これらに基づいて励磁突入電流の判定を行い、その判定結果に応じて励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段である。
【００１７】
図３は変圧器１の電圧−電流特性図である。図において、横軸は一次電流値、縦軸は電圧値の積分値、１３は励磁突入電流発生時の場合の特性曲線、１４は変圧器１内部の短絡事故の場合の特性曲線である。
【００１８】
なお、励磁突入電流発生時の場合の特性曲線１３は、横軸を磁化力に、縦軸を磁束密度として鉄心の磁化特性曲線に置き換えて考えることもできる。そして、このように特性曲線１３を磁化特性曲線として考えれば理解できるように、変圧器１の起動直前の磁束密度は、磁化力と磁束密度とが比例する線形領域（非飽和領域）Ａ内のいずれかの位置（例えば同図のＳの位置）にあり、起動後には、変圧器１の磁束密度はこの特性曲線１３上を移動することになる（特性曲線１３の一部の範囲内を移動することもある）。そして、変圧器１の磁束密度が変化して、磁化力の大きさが変化しても磁束密度が変化しない非線形領域（飽和領域）Ｂにくると、大きな電流値を有する励磁突入電流が流れる。他方、変圧器１内部の短絡事故の場合には、特性曲線１４に示すように、変圧器１起動直後に電流が急激に増加し、電流の１周期の間に１つの楕円軌道を描く。
【００１９】
また、同図においてＰは飽和磁束密度であり、これよりも大きい飽和領域Ｂは、磁束が鉄心の外部に漏れ出した状態であり、この特性は変圧器１に鉄心が入っていない場合のリアクタンスである空心リアクタンスで与えられる。
【００２０】
そして、この実施の形態１の励磁突入電流判定手段１２は、検出電流値の大きさが所定の値α１以上となった時の積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、積分検出電圧値の大きさが所定の判定値β１以上である場合には励磁突入電流検出信号を出力するように構成する。
【００２１】
次に動作について説明する。
変圧器１内部などにおいて短絡事故などが発生して変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならない場合には変圧器１内部の事故と判定し、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。また、励磁突入電流判定手段１２は、検出電流値の大きさが所定の値α１以上となった時の積分検出電圧値の大きさが所定の判定値β１よりも小さいので、励磁突入電流検出信号を出力しない。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力され、当該変圧器１を電力系統から切り離し、変圧器１を保護することができる。
【００２２】
変圧器１に励磁突入電流が流れるような場合においても、変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならないので、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。しかしながら、励磁突入電流判定手段１２は、検出電流値の大きさが所定の値α１以上となった時の積分検出電圧値の大きさが所定の判定値β１よりも大きいので、励磁突入電流検出信号を出力する。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力されてしまうことはなく、当該変圧器１を電力系統から誤って切り離してしまうことはない。
【００２３】
図４は変圧器１内部において短絡事故が発生した場合の電流波形および電圧波形の一例を示す波形図である。図５は図４の波形の場合の変圧器１の電圧−電流特性図である。また、図６は励磁突入電流が流れる場合の電流波形および電圧波形の一例を示す波形図である。図７は図６の波形の場合の変圧器１の電圧−電流特性図である。そして、このような特性を示す変圧器１は、短絡事故が発生した場合、時刻１０．５０ｍｓのときに検出電流値１４１Ａ，積分検出電圧値０．３２となり、励磁突入電流が流れる場合、時刻１２．４０ｍｓのときに検出電流値１２４Ａ，積分検出電圧値８．６３となる。したがって、このような特性を示す変圧器１では、例えばα１を１００Ａに、かつ、β１を０．３２と８．６３との間に設定することにより、内部短絡事故などと励磁突入電流とを判別することができる。
【００２４】
以上のように、この実施の形態１によれば、変圧器１の一次側の検出電圧値を積分して積分検出電圧値を出力する積分器１１と、上記変圧器１の一次側の検出電流値および上記積分検出電圧値が入力され、当該検出電流値の大きさが所定の値α１以上である積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、その判定結果に応じて励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段１２とを備えるので、変圧器投入直前から検出電流値の大きさが所定の値α１以上となるまでの期間の波形が入力されれば、励磁突入電流を適切に判定して励磁突入電流検出信号を出力することができる。
【００２５】
したがって、基本周波数の半周期分の波形が入力されれば、その半周期内において、励磁突入電流を適切に判定して励磁突入電流検出信号を出力することができる。つまり、基本周波数の１周期分以下の短い時間において適切に判断を行って励磁突入電流検出信号を出力することができる効果がある。
【００２６】
また、この実施の形態１によれば、励磁突入電流判定手段１２が、検出電流値の大きさが所定の値α１以上となった時の積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、積分検出電圧値の大きさが所定の判定値β１以上である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、検出電流値の大きさが所定の値α１以上となったら直ちに積分検出電圧値の瞬時値に基づいて励磁突入電流の判定を行って励磁突入電流検出信号を出力することができ、励磁突入電流検出信号を出力するまでの遅延時間を更に短縮することができる効果がある。
【００２７】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。図において、１５は検出電流値および積分検出電圧値が入力され、検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値を積分するとともに、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値を積分し、これら２つの積分検出電圧値の積分値の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分値の差の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段である。
【００２８】
図９はこの発明の実施の形態２による励磁突入電流の判定処理の一例を詳しく説明するための説明図である。まず、「サンプリング周波数／（基本周波数×４）」個の格納領域を設け、最新の積分検出電圧値および検出電流値を各格納領域に順次格納しつつ、検出電流値の大きさが極大値を通過したか否かの判断を行う。そして、検出電流値の大きさが極大値を通過したら、検出電流値が「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α２」の範囲内である積分検出電圧値の積分演算を行うとともに、検出電流値が「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α２」の範囲外となるまでの積分検出電圧値および検出電流値を各格納領域に順次格納する。そして、この極大値通過後の積分検出電圧値の積分演算を行い、上記積分値と今回の積分値との差（同図の斜線部分の面積Ｓ）が所定の判定値β２よりも小さければ、励磁突入電流を検出したと判定する。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００２９】
次に動作について説明する。
変圧器１内部などにおいて短絡事故などが発生して変圧器の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならない場合には変圧器１内部の事故と判定し、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。また、励磁突入電流判定手段１５は、検出電流値の大きさが所定の値「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α２」以上である範囲の積分検出電圧値の積分値の差Ｓの大きさが所定の判定値β２以上であるので、励磁突入電流検出信号を出力しない。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力され、当該変圧器１を電力系統から切り離し、変圧器１を保護することができる。
【００３０】
変圧器１に励磁突入電流が流れるような場合においても、変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならないので、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。しかしながら、励磁突入電流判定手段１５は、検出電流値の大きさが所定の値「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α２」以上である範囲の積分検出電圧値の積分値の差Ｓの大きさが所定の判定値β２よりも小さいので、励磁突入電流検出信号を出力する。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力されてしまうことはなく、当該変圧器１を電力系統から誤って切り離してしまうことはない。
【００３１】
そして、実施の形態１の図４から図７に示した特性を示す変圧器１は、短絡事故が発生した場合、電流の大きさの極大値は時刻１５．３０ｍｓにおいて２９６２．５０Ａとなり、このときの積分検出電圧値の積分値の差の大きさＳはα２を１０００Ａとすると２８３４となる。また、励磁突入電流が流れる場合、電流の大きさの極大値は時刻１６．００ｍｓにおいて２４８２．５０Ａとなり、このときの積分検出電圧値の積分値の差の大きさＳは６９２となる。したがって、このような特性を示す変圧器１では、例えばα２を１０００Ａに、かつ、β２を６９２と２８３４との間に設定することにより、内部短絡事故などと励磁突入電流とを判別することができる。
【００３２】
以上のように、この実施の形態２によれば、励磁突入電流判定手段１５が、検出電流値の大きさが所定の値（「極大値−α２」）以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値を積分するとともに、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値（「極大値−α２」）以下となるまでの期間の積分検出電圧値を積分し、これら２つの積分検出電圧値の積分値の差の大きさＳに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分値の差の大きさＳが所定の判定値β２以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、検出電流値の大きさが所定の値（「極大値―α２」）以上である期間全体における積分検出電圧値に基づいて励磁突入電流の判定を行うことができる。従って、実施の形態１のように積分検出電圧値の瞬時値に基づいて判定する場合よりもノイズなどの影響を受け難くなり、判定結果の確からしさを向上させることができる効果がある。
【００３３】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。図において、１６は検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値と、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値との差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段である。
【００３４】
図１１はこの発明の実施の形態３による励磁突入電流の判定処理の一例を詳しく説明するための説明図である。まず、「サンプリング周波数／（基本周波数×４）」個の格納領域を設け、最新の積分検出電圧値および検出電流値を各格納領域に順次格納しつつ、検出電流値の大きさが極大値を通過したか否かの判断を行う。そして、検出電流値の大きさが極大値を通過したら、検出電流値が「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α３」の範囲外となるまでの期間、検出電流値が略同一である２つの積分検出電圧値の差を順次演算する。そして、積分検出電圧値同士の差の大きさが常に所定の判定値β３以下である場合には、励磁突入電流を検出したと判定する。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００３５】
次に動作について説明する。
変圧器１内部などにおいて短絡事故などが発生して変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならない場合には変圧器１内部の事故と判定し、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。また、励磁突入電流判定手段１６は、検出電流値の大きさが所定の値「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α３」以上である範囲の積分検出電圧値同士の差の極大値が判定値β３以下とはならないので、励磁突入電流検出信号を出力しない。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力され、当該変圧器１を電力系統から切り離し、変圧器１を保護することができる。
【００３６】
変圧器１に励磁突入電流が流れるような場合においても、変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならないので、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。しかしながら、励磁突入電流判定手段１６は、検出電流値の大きさが所定の値「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α３」以上である範囲の積分検出電圧値同士の差の大きさが常に判定値β３以下となるので、励磁突入電流検出信号を出力する。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力されてしまうことはなく、当該変圧器１を電力系統から誤って切り離してしまうことはない。
【００３７】
そして、実施の形態１の図４から図７に示した特性を示す変圧器１は、短絡事故が発生した場合、電流の大きさの極大値は時刻１５．３０ｍｓにおいて２９６２．５０Ａとなり、このときの積分検出電圧値同士の差の極大値Ｌはα３を１０００Ａとすると３．９２となる。また、励磁突入電流が流れる場合、電流の大きさの極大値は時刻１６．００ｍｓにおいて２４８２．５０Ａとなり、このときの積分検出電圧値同士の差の極大値Ｌは０．５５となる。したがって、このような特性を示す変圧器１では、例えばα３を１０００Ａに、かつ、β３を０．５５と３．９２との間に設定することにより、内部短絡事故などと励磁突入電流とを判別することができる。
【００３８】
以上のように、この実施の形態３によれば、励磁突入電流判定手段１６が、検出電流値の大きさが所定の値（極大値−α３）以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値と、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値（極大値−α３）以下となるまでの期間の積分検出電圧値との差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の大きさＬに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の大きさＬが常に所定の判定値β３以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、実施の形態１のように瞬時的な積分検出電圧値に基づいて判定する場合よりもノイズなどの影響による絶対値の変動の影響を受け難くなってその判定結果の確からしさを向上させつつ、しかも、実施の形態２のように積分検出電圧値の積分値を求めるような場合よりも簡易な計算にて高速に励磁突入電流検出信号を出力することができる効果がある。
【００３９】
実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。図において、１７は検出電流値の大きさが所定の値以上となる期間において検出電流値の差が一定値以内である２つの積分検出電圧値同士の差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段である。
【００４０】
図１３はこの発明の実施の形態４による励磁突入電流の判定処理の一例を詳しく説明するための説明図である。まず、検出電流値の大きさをステップ値α４ごとの区間（α４×ｉ（ｉ＝１，２，・・・））に分割するとともに、ｎ個の格納領域を設け、この各区間（α４×ｉ）に最大の積分検出電圧値を順次格納する。また、この格納処理とともに、検出電流値の大きさが極大値を通過したか否かの判断を行う。そして、検出電流値の大きさが極大値を通過したら、上記各格納領域から積分検出電圧値を呼び出し、それに対応する各検出電流値の区間の最大の積分検出電圧値との差Ｌを順次演算する。更に、ｎ個の格納領域の積分検出電圧値同士の差Ｌを演算したら、このｎ個の積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値を演算し、この平均値の大きさが所定の判定値β４以下である場合には、励磁突入電流を検出したと判定する。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００４１】
次に動作について説明する。
変圧器１内部などにおいて短絡事故などが発生して変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならない場合には変圧器１内部の事故と判定し、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。また、励磁突入電流判定手段１７は、ｎ個の積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値の大きさが判定値β４以下とはならないので、励磁突入電流検出信号を出力しない。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力され、当該変圧器１を電力系統から切り離し、変圧器１を保護することができる。
【００４２】
変圧器１に励磁突入電流が流れるような場合においても、変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならないので、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。しかしながら、励磁突入電流判定手段１７は、ｎ個の積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値の大きさが判定値β４以下となるので、励磁突入電流検出信号を出力する。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力されてしまうことはなく、当該変圧器１を誤って電力系統から切り離してしまうことはない。
【００４３】
そして、実施の形態１の図４から図７に示した特性を示す変圧器１は、短絡事故が発生した場合、電流の大きさの極大値は時刻１５．３０ｍｓにおいて２９６２．５０Ａとなり、α４を１００Ａ、分割数ｎを１０とすると区間は［２０００Ａ，２１００Ａ］［２１００Ａ，２２００Ａ］・・・［２９００Ａ，３０００Ａ］となり、その区間での積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値は２．７７となる。また、励磁突入電流が流れる場合、電流の大きさの極大値は時刻１６．００ｍｓにおいて２４８２．５０Ａとなり、区間は［１５００Ａ，１６００Ａ］［１６００Ａ，１７００Ａ］・・・［２４００Ａ，２５００Ａ］となり、その区間での積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値は０．４２となる。したがって、このような特性を示す変圧器１では、例えばｎを１０、α４を１０００Ａに、かつ、β４を０．４２と２．７７との間に設定することにより、内部短絡事故などと励磁突入電流とを判別することができる。
【００４４】
以上のように、この実施の形態４によれば、励磁突入電流判定手段１７が、検出電流値の大きさが所定の値（α４×（ｍ−ｎ）：但し、ｍは検出電流値が最大となる区間のｉの値）以上となる期間において同一区間内の検出電流値となる積分検出電圧値との間で差Ｌを演算し、この積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値の大きさが所定の判定値β４以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、実施の形態３のように各積分検出電圧値同士の差の大きさＬの大小に基づいて判定する場合よりもノイズなどの影響による絶対値の変動の影響を受け難くなってその判定結果の確からしさを向上させることができる効果がある。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、変圧器一次側の検出電圧値を積分して積分検出電圧値を出力する積分器と、上記変圧器一次側の検出電流値および上記積分検出電圧値が入力され、当該検出電流値の大きさが所定の値以上となった時の積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、その判定結果に応じて励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段とを備えるので、変圧器投入直前から検出電流値の大きさが所定の値以上となるまでの期間の波形が入力されれば、励磁突入電流を適当に判定して励磁突入電流検出信号を出力することができる。
【００４６】
したがって、変圧器の一次側の電流を検出電流値とした場合、多くとも基本周波数の半周期分の波形が入力されれば、その半周期内において、励磁突入電流を適切に判定して励磁突入電流検出信号を出力することができる。つまり、基本周波数の１周期分以下の短い時間において適切に判断を行って励磁突入電流検出信号を出力することができる効果がある。
【００４７】
この発明によれば、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となった時の積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、積分検出電圧値の大きさが所定の判定値以上である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、検出電流値の大きさが所定の値以上となったら直ちに積分検出電圧値の瞬時値に基づいて励磁突入電流の判定を行って励磁突入電流検出信号を出力することができ、励磁突入電流検出信号を出力するまでの遅延時間を更に短縮することができる効果がある。
【００４８】
この発明によれば、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値を積分するとともに、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値を積分し、これら２つの積分検出電圧値の積分値の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分値の差の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、検出電流値の大きさが所定の値以上である期間全体における積分検出電圧値に基づいて励磁突入電流の判定を行うことができる。したがって、積分検出電圧値の瞬時値に基づいて判定する場合よりもノイズなどの影響を受け難くなり、判定結果の確からしさを向上させることができる効果がある。
【００４９】
この発明によれば、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値と、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値との差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の大きさが常に所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、瞬時的な積分検出電圧値に基づいて判定する場合よりもノイズなどの影響による絶対値の変動の影響を受け難くなってその判定結果の確からしさを向上させつつ、しかも、積分検出電圧値の積分値を求めるような場合よりも簡易な計算にて高速に励磁突入電流検出信号を出力することができる効果がある。
【００５０】
この発明によれば、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となる期間において検出電流値の差が一定値以内である２つの積分検出電圧値同士の差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、各積分検出電圧値同士の差の大きさの大小に基づいて判定する場合よりもノイズなどの影響による絶対値の変動の影響を受け難くなってその判定結果の確からしさを向上させことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による励磁突入電流判別装置を備えたリレー装置およびその周辺部の構成を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。
【図３】変圧器の電圧−電流特性図である。
【図４】変圧器内部において短絡事故が発生した場合の電流波形および電圧波形の一例を示す波形図である。
【図５】図４の波形の場合の変圧器の電圧−電流特性図である。
【図６】励磁突入電流が流れる場合の電流波形および電圧波形の一例を示す波形図である。
【図７】図６の波形の場合の変圧器の電圧−電流特性図である。
【図８】この発明の実施の形態２による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態２による励磁突入電流の判定処理の一例を詳しく説明するための説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による励磁突入電流の判定処理の一例を詳しく説明するための説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態４による励磁突入電流の判定処理の一例を詳しく説明するための説明図である。
【図１４】従来の励磁突入電流判別装置を備えたリレー装置およびその周辺部の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 変圧器、１１ 積分器、１２，１５，１６，１７ 励磁突入電流判定手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統を短絡事故などから保護する保護リレー装置などにおいて用いられ、当該保護リレー装置などが励磁突入電流に基づいて誤って動作することを防止する励磁突入電流判別装置に係り、詳しくは、従来のものよりも格段に早く励磁突入電流を適確に判定することができる新規な励磁突入電流判別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統においては一般的に、変圧器とともにこの変圧器を保護するために保護リレー装置が用いられている。例えば、変圧器の内部において短絡などの事故が発生すると、これに応じて変圧器には多量の電流が流れたりしてしまう。そして、上記保護リレー装置はその多量の電流が流れる状態にあることを判定して遮断信号を出力するものであり、この遮断信号に基づいて系統遮断制御を行うことにより、このような短絡事故などの際に変圧器を保護することができる。
【０００３】
しかしながら、電力系統に設けられた変圧器において、多量の電流が流れてしまうような状況は上述したような変圧器内部の短絡事故などの異常発生時のみに限られるものではない。例えば、変圧器の鉄心内の磁束が飽和した場合に流れる励磁突入電流も多量の電流を流す。したがって、このような励磁突入電流が流れるような場合には上記遮断信号が出力されないように保護リレー装置を構成する必要がある。
【０００４】
図１４は「保護継電工学」（電気学会編、オーム社、１９８０年発行）に記載された従来の励磁突入電流判別装置を備えたリレー装置およびその周辺部の構成を示す概略構成図である。図において、１８，１９，２０はそれぞれ変圧器の一次側コイル、２１，２２，２３はそれぞれ変圧器１次側、２次側、３次側の各電流を検出する電流検出装置、２４は変圧器１次側、２次側、３次側の差動電流を検出する電流検出装置、２５は変圧器１次側、２次側、３次側に流れる電流の絶対値の和と差動電流の比率に基づいて短絡などの事故を判定し、これに基づいて基本遮断信号を出力する主保護リレー、２６は差動電流に含まれる基本波成分を透過する基本波フィルタ、２７は差動電流に含まれる高調波成分を透過する高調波フィルタ、２８は差動電流の基本波成分に対する高調波成分の割合に基づいて内部事故か励磁突入電流かを判定し、内部事故判定時には事故検出信号を出力する高調波要素検出装置、２９は基本遮断信号および事故検出信号が入力され、事故検出信号が入力された状態で基本遮断信号が入力された場合に遮断信号を出力する論理積回路である。
【０００５】
次に動作について説明する。
短絡事故などが発生すると変圧器に多量の電流が流れ、単層電流に含まれる差動電流の比率が一定の割合以上となると、主保護リレー２５から基本遮断信号が出力される。他方、短絡事故などの際の多量の電流においては、差動電流の基本波成分に対する高調波成分の割合が低いので、高調波要素検出装置２８から励磁突入電流検出信号が出力されない。したがって、論理積回路２９から遮断信号が出力され、変圧器から二次側の電力系統を遮断し、この電力系統を保護することができる。
【０００６】
変圧器に励磁突入電流が流れると、やはり単層電流に含まれる差動電流の比率が一定の割合以上となるので、主保護リレー２５から基本遮断信号が出力される。しかしながら、励磁突入電流においては差動電流の基本波成分に対する高調波成分の割合が高いので、高調波要素検出装置２８から励磁突入電流検出信号が出力される。したがって、論理積回路２９から遮断信号が出力されてしまうことはなく、当該変圧器を誤って電力系統から切り離してしまうことはない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高調波要素検出装置２８は以上のように構成されているので、差動電流の基本波成分の１周期分の波形が入力されないと、基本波成分に対する第二高調波成分の割合を適切に判断したことにはならない。つまり、事故発生などのタイミングから差動電流の基本波成分の１周期分以上の時間が経過しないと、励磁突入電流検出信号が適当なものとはならず、その結果、事故発生から差動電流の基本波成分の１周期分以上の時間が経過してからでないと、遮断信号に基づく系統保護制御を実施することができないなどの課題があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、差動電流の基本波成分の１周期分以下の短い時間において適当に判断を行って励磁突入電流検出信号を出力することができる励磁突入電流判別装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る励磁突入電流判別装置は、変圧器一次側の検出電圧値を積分して積分検出電圧値を出力する積分器と、上記変圧器一次側の検出電流値および上記積分検出電圧値が入力され、当該検出電流値の大きさが所定の値以上である積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、その判定結果に応じて励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段とを備えるものである。
【００１０】
この発明に係る励磁突入電流判別装置は、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となった時の積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、積分検出電圧値の大きさが所定の判定値以上である場合には励磁突入電流検出信号を出力するものである。
【００１１】
この発明に係る励磁突入電流判別装置は、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値を積分するとともに、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値を積分し、これら２つの積分検出電圧値の積分値の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分値の差の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するものである。
【００１２】
この発明に係る励磁突入電流判別装置は、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値と、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値との差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するものである。
【００１３】
この発明に係る励磁突入電流判別装置は、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となる期間において検出電流値の差が一定値以内である２つの積分検出電圧値同士の差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による励磁突入電流判別装置を備えたリレー装置およびその周辺部の構成を示す概略構成図である。図において、１は変圧器、２は一次側送電線、３は二次側送電線、４は一次側送電線２に流れる電流を検出して検出電流値を出力する一次側検出器、５は二次側送電線３に流れる電流を検出して検出電流値を出力する二次側検出器、６はこれら検出電流値などに基づいて遮断信号を出力する保護リレー装置である。
【００１５】
保護リレー装置６において、７は変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流とが入力され、これらの電流値の和が「０」とならない場合には変圧器１内部の事故と判定し、これに基づいて基本遮断信号を出力する主保護リレー、８は励磁突入電流が流れているかどうかを判定し、流れている場合には励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流検出装置、９は基本遮断信号および励磁突入電流検出信号が入力され、励磁突入電流検出信号が入力されていない状態で基本遮断信号が入力された場合に遮断信号を出力する論理積回路である。
【００１６】
図２はこの発明の実施の形態１による励磁突入電流検出装置８の構成を示すブロック図である。図において、１０は変圧器１の入力電流波形および入力電圧波形を予め決められたサンプリング周波数毎にサンプリングを行い、このサンプリングによって得られる離散値をそれぞれ検出電流値および検出電圧値として出力するＡ／Ｄ変換器、１１は検出電圧値が入力され、この検出電圧値を積分して積分検出電圧値として出力する積分器であり、１２は検出電流値および積分検出電圧値が入力され、これらに基づいて励磁突入電流の判定を行い、その判定結果に応じて励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段である。
【００１７】
図３は変圧器１の電圧−電流特性図である。図において、横軸は一次電流値、縦軸は電圧値の積分値、１３は励磁突入電流発生時の場合の特性曲線、１４は変圧器１内部の短絡事故の場合の特性曲線である。
【００１８】
なお、励磁突入電流発生時の場合の特性曲線１３は、横軸を磁化力に、縦軸を磁束密度として鉄心の磁化特性曲線に置き換えて考えることもできる。そして、このように特性曲線１３を磁化特性曲線として考えれば理解できるように、変圧器１の起動直前の磁束密度は、磁化力と磁束密度とが比例する線形領域（非飽和領域）Ａ内のいずれかの位置（例えば同図のＳの位置）にあり、起動後には、変圧器１の磁束密度はこの特性曲線１３上を移動することになる（特性曲線１３の一部の範囲内を移動することもある）。そして、変圧器１の磁束密度が変化して、磁化力の大きさが変化しても磁束密度が変化しない非線形領域（飽和領域）Ｂにくると、大きな電流値を有する励磁突入電流が流れる。他方、変圧器１内部の短絡事故の場合には、特性曲線１４に示すように、変圧器１起動直後に電流が急激に増加し、電流の１周期の間に１つの楕円軌道を描く。
【００１９】
また、同図においてＰは飽和磁束密度であり、これよりも大きい飽和領域Ｂは、磁束が鉄心の外部に漏れ出した状態であり、この特性は変圧器１に鉄心が入っていない場合のリアクタンスである空心リアクタンスで与えられる。
【００２０】
そして、この実施の形態１の励磁突入電流判定手段１２は、検出電流値の大きさが所定の値α１以上となった時の積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、積分検出電圧値の大きさが所定の判定値β１以上である場合には励磁突入電流検出信号を出力するように構成する。
【００２１】
次に動作について説明する。
変圧器１内部などにおいて短絡事故などが発生して変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならない場合には変圧器１内部の事故と判定し、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。また、励磁突入電流判定手段１２は、検出電流値の大きさが所定の値α１以上となった時の積分検出電圧値の大きさが所定の判定値β１よりも小さいので、励磁突入電流検出信号を出力しない。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力され、当該変圧器１を電力系統から切り離し、変圧器１を保護することができる。
【００２２】
変圧器１に励磁突入電流が流れるような場合においても、変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならないので、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。しかしながら、励磁突入電流判定手段１２は、検出電流値の大きさが所定の値α１以上となった時の積分検出電圧値の大きさが所定の判定値β１よりも大きいので、励磁突入電流検出信号を出力する。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力されてしまうことはなく、当該変圧器１を電力系統から誤って切り離してしまうことはない。
【００２３】
図４は変圧器１内部において短絡事故が発生した場合の電流波形および電圧波形の一例を示す波形図である。図５は図４の波形の場合の変圧器１の電圧−電流特性図である。また、図６は励磁突入電流が流れる場合の電流波形および電圧波形の一例を示す波形図である。図７は図６の波形の場合の変圧器１の電圧−電流特性図である。そして、このような特性を示す変圧器１は、短絡事故が発生した場合、時刻１０．５０ｍｓのときに検出電流値１４１Ａ，積分検出電圧値０．３２となり、励磁突入電流が流れる場合、時刻１２．４０ｍｓのときに検出電流値１２４Ａ，積分検出電圧値８．６３となる。したがって、このような特性を示す変圧器１では、例えばα１を１００Ａに、かつ、β１を０．３２と８．６３との間に設定することにより、内部短絡事故などと励磁突入電流とを判別することができる。
【００２４】
以上のように、この実施の形態１によれば、変圧器１の一次側の検出電圧値を積分して積分検出電圧値を出力する積分器１１と、上記変圧器１の一次側の検出電流値および上記積分検出電圧値が入力され、当該検出電流値の大きさが所定の値α１以上である積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、その判定結果に応じて励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段１２とを備えるので、変圧器投入直前から検出電流値の大きさが所定の値α１以上となるまでの期間の波形が入力されれば、励磁突入電流を適切に判定して励磁突入電流検出信号を出力することができる。
【００２５】
したがって、基本周波数の半周期分の波形が入力されれば、その半周期内において、励磁突入電流を適切に判定して励磁突入電流検出信号を出力することができる。つまり、基本周波数の１周期分以下の短い時間において適切に判断を行って励磁突入電流検出信号を出力することができる効果がある。
【００２６】
また、この実施の形態１によれば、励磁突入電流判定手段１２が、検出電流値の大きさが所定の値α１以上となった時の積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、積分検出電圧値の大きさが所定の判定値β１以上である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、検出電流値の大きさが所定の値α１以上となったら直ちに積分検出電圧値の瞬時値に基づいて励磁突入電流の判定を行って励磁突入電流検出信号を出力することができ、励磁突入電流検出信号を出力するまでの遅延時間を更に短縮することができる効果がある。
【００２７】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。図において、１５は検出電流値および積分検出電圧値が入力され、検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値を積分するとともに、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値を積分し、これら２つの積分検出電圧値の積分値の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分値の差の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段である。
【００２８】
図９はこの発明の実施の形態２による励磁突入電流の判定処理の一例を詳しく説明するための説明図である。まず、「サンプリング周波数／（基本周波数×４）」個の格納領域を設け、最新の積分検出電圧値および検出電流値を各格納領域に順次格納しつつ、検出電流値の大きさが極大値を通過したか否かの判断を行う。そして、検出電流値の大きさが極大値を通過したら、検出電流値が「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α２」の範囲内である積分検出電圧値の積分演算を行うとともに、検出電流値が「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α２」の範囲外となるまでの積分検出電圧値および検出電流値を各格納領域に順次格納する。そして、この極大値通過後の積分検出電圧値の積分演算を行い、上記積分値と今回の積分値との差（同図の斜線部分の面積Ｓ）が所定の判定値β２よりも小さければ、励磁突入電流を検出したと判定する。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００２９】
次に動作について説明する。
変圧器１内部などにおいて短絡事故などが発生して変圧器の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならない場合には変圧器１内部の事故と判定し、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。また、励磁突入電流判定手段１５は、検出電流値の大きさが所定の値「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α２」以上である範囲の積分検出電圧値の積分値の差Ｓの大きさが所定の判定値β２以上であるので、励磁突入電流検出信号を出力しない。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力され、当該変圧器１を電力系統から切り離し、変圧器１を保護することができる。
【００３０】
変圧器１に励磁突入電流が流れるような場合においても、変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならないので、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。しかしながら、励磁突入電流判定手段１５は、検出電流値の大きさが所定の値「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α２」以上である範囲の積分検出電圧値の積分値の差Ｓの大きさが所定の判定値β２よりも小さいので、励磁突入電流検出信号を出力する。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力されてしまうことはなく、当該変圧器１を電力系統から誤って切り離してしまうことはない。
【００３１】
そして、実施の形態１の図４から図７に示した特性を示す変圧器１は、短絡事故が発生した場合、電流の大きさの極大値は時刻１５．３０ｍｓにおいて２９６２．５０Ａとなり、このときの積分検出電圧値の積分値の差の大きさＳはα２を１０００Ａとすると２８３４となる。また、励磁突入電流が流れる場合、電流の大きさの極大値は時刻１６．００ｍｓにおいて２４８２．５０Ａとなり、このときの積分検出電圧値の積分値の差の大きさＳは６９２となる。したがって、このような特性を示す変圧器１では、例えばα２を１０００Ａに、かつ、β２を６９２と２８３４との間に設定することにより、内部短絡事故などと励磁突入電流とを判別することができる。
【００３２】
以上のように、この実施の形態２によれば、励磁突入電流判定手段１５が、検出電流値の大きさが所定の値（「極大値−α２」）以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値を積分するとともに、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値（「極大値−α２」）以下となるまでの期間の積分検出電圧値を積分し、これら２つの積分検出電圧値の積分値の差の大きさＳに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分値の差の大きさＳが所定の判定値β２以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、検出電流値の大きさが所定の値（「極大値―α２」）以上である期間全体における積分検出電圧値に基づいて励磁突入電流の判定を行うことができる。従って、実施の形態１のように積分検出電圧値の瞬時値に基づいて判定する場合よりもノイズなどの影響を受け難くなり、判定結果の確からしさを向上させることができる効果がある。
【００３３】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。図において、１６は検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値と、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値との差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段である。
【００３４】
図１１はこの発明の実施の形態３による励磁突入電流の判定処理の一例を詳しく説明するための説明図である。まず、「サンプリング周波数／（基本周波数×４）」個の格納領域を設け、最新の積分検出電圧値および検出電流値を各格納領域に順次格納しつつ、検出電流値の大きさが極大値を通過したか否かの判断を行う。そして、検出電流値の大きさが極大値を通過したら、検出電流値が「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α３」の範囲外となるまでの期間、検出電流値が略同一である２つの積分検出電圧値の差を順次演算する。そして、積分検出電圧値同士の差の大きさが常に所定の判定値β３以下である場合には、励磁突入電流を検出したと判定する。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００３５】
次に動作について説明する。
変圧器１内部などにおいて短絡事故などが発生して変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならない場合には変圧器１内部の事故と判定し、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。また、励磁突入電流判定手段１６は、検出電流値の大きさが所定の値「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α３」以上である範囲の積分検出電圧値同士の差の極大値が判定値β３以下とはならないので、励磁突入電流検出信号を出力しない。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力され、当該変圧器１を電力系統から切り離し、変圧器１を保護することができる。
【００３６】
変圧器１に励磁突入電流が流れるような場合においても、変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならないので、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。しかしながら、励磁突入電流判定手段１６は、検出電流値の大きさが所定の値「（電流の大きさの極大値）−所定の範囲設定値α３」以上である範囲の積分検出電圧値同士の差の大きさが常に判定値β３以下となるので、励磁突入電流検出信号を出力する。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力されてしまうことはなく、当該変圧器１を電力系統から誤って切り離してしまうことはない。
【００３７】
そして、実施の形態１の図４から図７に示した特性を示す変圧器１は、短絡事故が発生した場合、電流の大きさの極大値は時刻１５．３０ｍｓにおいて２９６２．５０Ａとなり、このときの積分検出電圧値同士の差の極大値Ｌはα３を１０００Ａとすると３．９２となる。また、励磁突入電流が流れる場合、電流の大きさの極大値は時刻１６．００ｍｓにおいて２４８２．５０Ａとなり、このときの積分検出電圧値同士の差の極大値Ｌは０．５５となる。したがって、このような特性を示す変圧器１では、例えばα３を１０００Ａに、かつ、β３を０．５５と３．９２との間に設定することにより、内部短絡事故などと励磁突入電流とを判別することができる。
【００３８】
以上のように、この実施の形態３によれば、励磁突入電流判定手段１６が、検出電流値の大きさが所定の値（極大値−α３）以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値と、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値（極大値−α３）以下となるまでの期間の積分検出電圧値との差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の大きさＬに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の大きさＬが常に所定の判定値β３以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、実施の形態１のように瞬時的な積分検出電圧値に基づいて判定する場合よりもノイズなどの影響による絶対値の変動の影響を受け難くなってその判定結果の確からしさを向上させつつ、しかも、実施の形態２のように積分検出電圧値の積分値を求めるような場合よりも簡易な計算にて高速に励磁突入電流検出信号を出力することができる効果がある。
【００３９】
実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。図において、１７は検出電流値の大きさが所定の値以上となる期間において検出電流値の差が一定値以内である２つの積分検出電圧値同士の差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段である。
【００４０】
図１３はこの発明の実施の形態４による励磁突入電流の判定処理の一例を詳しく説明するための説明図である。まず、検出電流値の大きさをステップ値α４ごとの区間（α４×ｉ（ｉ＝１，２，・・・））に分割するとともに、ｎ個の格納領域を設け、この各区間（α４×ｉ）に最大の積分検出電圧値を順次格納する。また、この格納処理とともに、検出電流値の大きさが極大値を通過したか否かの判断を行う。そして、検出電流値の大きさが極大値を通過したら、上記各格納領域から積分検出電圧値を呼び出し、それに対応する各検出電流値の区間の最大の積分検出電圧値との差Ｌを順次演算する。更に、ｎ個の格納領域の積分検出電圧値同士の差Ｌを演算したら、このｎ個の積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値を演算し、この平均値の大きさが所定の判定値β４以下である場合には、励磁突入電流を検出したと判定する。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００４１】
次に動作について説明する。
変圧器１内部などにおいて短絡事故などが発生して変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならない場合には変圧器１内部の事故と判定し、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。また、励磁突入電流判定手段１７は、ｎ個の積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値の大きさが判定値β４以下とはならないので、励磁突入電流検出信号を出力しない。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力され、当該変圧器１を電力系統から切り離し、変圧器１を保護することができる。
【００４２】
変圧器１に励磁突入電流が流れるような場合においても、変圧器１の一次側の流入電流と二次側の流入電流との電流値の和が「０」とならないので、主保護リレー７はこれに基づいて基本遮断信号を出力する。しかしながら、励磁突入電流判定手段１７は、ｎ個の積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値の大きさが判定値β４以下となるので、励磁突入電流検出信号を出力する。したがって、論理積回路９から遮断信号が出力されてしまうことはなく、当該変圧器１を誤って電力系統から切り離してしまうことはない。
【００４３】
そして、実施の形態１の図４から図７に示した特性を示す変圧器１は、短絡事故が発生した場合、電流の大きさの極大値は時刻１５．３０ｍｓにおいて２９６２．５０Ａとなり、α４を１００Ａ、分割数ｎを１０とすると区間は［２０００Ａ，２１００Ａ］［２１００Ａ，２２００Ａ］・・・［２９００Ａ，３０００Ａ］となり、その区間での積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値は２．７７となる。また、励磁突入電流が流れる場合、電流の大きさの極大値は時刻１６．００ｍｓにおいて２４８２．５０Ａとなり、区間は［１５００Ａ，１６００Ａ］［１６００Ａ，１７００Ａ］・・・［２４００Ａ，２５００Ａ］となり、その区間での積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値は０．４２となる。したがって、このような特性を示す変圧器１では、例えばｎを１０、α４を１０００Ａに、かつ、β４を０．４２と２．７７との間に設定することにより、内部短絡事故などと励磁突入電流とを判別することができる。
【００４４】
以上のように、この実施の形態４によれば、励磁突入電流判定手段１７が、検出電流値の大きさが所定の値（α４×（ｍ−ｎ）：但し、ｍは検出電流値が最大となる区間のｉの値）以上となる期間において同一区間内の検出電流値となる積分検出電圧値との間で差Ｌを演算し、この積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差Ｌの平均値の大きさが所定の判定値β４以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、実施の形態３のように各積分検出電圧値同士の差の大きさＬの大小に基づいて判定する場合よりもノイズなどの影響による絶対値の変動の影響を受け難くなってその判定結果の確からしさを向上させることができる効果がある。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、変圧器一次側の検出電圧値を積分して積分検出電圧値を出力する積分器と、上記変圧器一次側の検出電流値および上記積分検出電圧値が入力され、当該検出電流値の大きさが所定の値以上となった時の積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、その判定結果に応じて励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段とを備えるので、変圧器投入直前から検出電流値の大きさが所定の値以上となるまでの期間の波形が入力されれば、励磁突入電流を適当に判定して励磁突入電流検出信号を出力することができる。
【００４６】
したがって、変圧器の一次側の電流を検出電流値とした場合、多くとも基本周波数の半周期分の波形が入力されれば、その半周期内において、励磁突入電流を適切に判定して励磁突入電流検出信号を出力することができる。つまり、基本周波数の１周期分以下の短い時間において適切に判断を行って励磁突入電流検出信号を出力することができる効果がある。
【００４７】
この発明によれば、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となった時の積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、積分検出電圧値の大きさが所定の判定値以上である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、検出電流値の大きさが所定の値以上となったら直ちに積分検出電圧値の瞬時値に基づいて励磁突入電流の判定を行って励磁突入電流検出信号を出力することができ、励磁突入電流検出信号を出力するまでの遅延時間を更に短縮することができる効果がある。
【００４８】
この発明によれば、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値を積分するとともに、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値を積分し、これら２つの積分検出電圧値の積分値の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分値の差の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、検出電流値の大きさが所定の値以上である期間全体における積分検出電圧値に基づいて励磁突入電流の判定を行うことができる。したがって、積分検出電圧値の瞬時値に基づいて判定する場合よりもノイズなどの影響を受け難くなり、判定結果の確からしさを向上させることができる効果がある。
【００４９】
この発明によれば、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値と、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値との差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の大きさが常に所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、瞬時的な積分検出電圧値に基づいて判定する場合よりもノイズなどの影響による絶対値の変動の影響を受け難くなってその判定結果の確からしさを向上させつつ、しかも、積分検出電圧値の積分値を求めるような場合よりも簡易な計算にて高速に励磁突入電流検出信号を出力することができる効果がある。
【００５０】
この発明によれば、励磁突入電流判定手段が、検出電流値の大きさが所定の値以上となる期間において検出電流値の差が一定値以内である２つの積分検出電圧値同士の差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力するので、各積分検出電圧値同士の差の大きさの大小に基づいて判定する場合よりもノイズなどの影響による絶対値の変動の影響を受け難くなってその判定結果の確からしさを向上させことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による励磁突入電流判別装置を備えたリレー装置およびその周辺部の構成を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。
【図３】変圧器の電圧−電流特性図である。
【図４】変圧器内部において短絡事故が発生した場合の電流波形および電圧波形の一例を示す波形図である。
【図５】図４の波形の場合の変圧器の電圧−電流特性図である。
【図６】励磁突入電流が流れる場合の電流波形および電圧波形の一例を示す波形図である。
【図７】図６の波形の場合の変圧器の電圧−電流特性図である。
【図８】この発明の実施の形態２による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態２による励磁突入電流の判定処理の一例を詳しく説明するための説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による励磁突入電流の判定処理の一例を詳しく説明するための説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による励磁突入電流判別装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態４による励磁突入電流の判定処理の一例を詳しく説明するための説明図である。
【図１４】従来の励磁突入電流判別装置を備えたリレー装置およびその周辺部の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 変圧器、１１ 積分器、１２，１５，１６，１７ 励磁突入電流判定手段。
Claims (5)
- 変圧器一次側の検出電圧値を積分して積分検出電圧値を出力する積分器と、
上記変圧器一次側の検出電流値および上記積分検出電圧値が入力され、当該検出電流値の大きさが所定の値以上である積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、その判定結果に応じて励磁突入電流検出信号を出力する励磁突入電流判定手段とを備える励磁突入電流判別装置。 - 励磁突入電流判定手段は、検出電流値の大きさが所定の値以上となった時の積分検出電圧値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、積分検出電圧値の大きさが所定の判定値以上である場合には励磁突入電流検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載の励磁突入電流判別装置。
- 励磁突入電流判定手段は、検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値を積分するとともに、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値を積分し、これら２つの積分検出電圧値の積分値の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分値の差の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載の励磁突入電流判別装置。
- 励磁突入電流判定手段は、検出電流値の大きさが所定の値以上となってから極大値となるまでの期間の積分検出電圧値と、検出電流値の大きさが当該極大値となってから上記所定の値以下となるまでの期間の積分検出電圧値との差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載の励磁突入電流判別装置。
- 励磁突入電流判定手段は、検出電流値の大きさが所定の値以上となる期間において検出電流値の差が一定値以内である２つの積分検出電圧値同士の差を演算し、この積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさに基づいて励磁突入電流の判定を行い、当該積分検出電圧値同士の差の平均値の大きさが所定の判定値以下である場合には励磁突入電流検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載の励磁突入電流判別装置。
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