JP3697337B2 - ディジタル形保護継電器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の例えば変圧器保護に用いられるディジタル形保護継電器に係り、特に変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故に対しては確実に動作するようにしたディジタル形保護継電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３０は、この種の変圧器保護用のディジタル形差動継電器（以下、差動リレーと称する）を電力用変圧器に適用した場合の構成例を示す回路図である。図３０において、電力系統電源Ｇには、遮断器ＣＢを介して、被保護対象である電力用変圧器（以下、単に変圧器と称する）Ｔｒが接続されている。
【０００３】
また、変圧器Ｔｒを挟んで、各相毎の交流電流を抽出する主変流器ＣＴ１，ＣＴ２が設けられており、これら主変流器ＣＴ１，ＣＴ２により抽出された交流電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ は差動リレー１に導入され、変圧器Ｔｒの内部事故時に動作して遮断器ＣＢを遮断して変圧器Ｔｒが保護されるようになっている。
【０００４】
図３１は、従来の差動リレー１の内部構成例を示す機能ブロック図である。なお、ここでは、ディジタルリレーの中央演算処理部（ＣＰＵ）において実行される演算処理を機能ブロック図として示している。図３１において、差動リレー１は、入力変成器２と、アナログ／ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称する）３と、中央演算処理部（以下、ＣＰＵと称する）４とからなっている。
【０００５】
入力変成器２は、主変流器ＣＴ１，ＣＴ２により抽出された交流電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ を、適当な大きさに変換するものである。また、Ａ／Ｄ変換器３は、入力変成器２により変換された交流電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ を一定時間間隔でサンプリング（一般に、定格周波数５０ｋＨｚで４．８ｋＨｚの高速サンプリング）し、ディジタル量に変換するものである。
【０００６】
さらに、ＣＰＵ４は、Ａ／Ｄ変換器３により変換されたディジタル量を用いてディジタル演算処理を行ない、変圧器Ｔｒの保護指令を遮断器ＣＢに出力するものである。すなわち、ＣＰＵ４では、ディジタル量に変換された電気量Ｉ₁ ，Ｉ₂ を用いて、以下のようなディジタル演算処理を行なう。
【０００７】
５はＣＰＵ４でディジタル演算処理される差動保護要素（以下、単に差動要素と称する）、６はＣＰＵ４でディジタル演算処理される第２調波検出要素（以下、単に２ｆ要素と称する）である。まず、差動要素５において、振幅値演算部１１，１２は、電気量Ｉ₁ ，Ｉ₂ の各々から基本波分１ｆを抽出して、振幅値｜Ｉ₁ ｜，｜Ｉ₂ ｜を求める。
【０００８】
また、スカラー和（以下、抑制電流と称する）演算部１３は、振幅値｜Ｉ₁ ｜，｜Ｉ₂ ｜のスカラー和（抑制電流＝抑制量）Σ｜Ｉ｜を求める。一方、ベクトル和（以下、差動電流と称する）演算部１４は、電気量Ｉ₁ とＩ₂ のベクトル和（差動電流＝動作量）Ｉｄを求める。
【０００９】
また、振幅値演算部１５は、差動電流Ｉｄから基本波電流１ｆを抽出して、振幅値｜Ｉｄ_1f｜を求める。さらに、差動判定演算部１６は、抑制電流Σ｜Ｉ｜と差動電流｜Ｉｄ_1f｜との関係が所定値以上になった時に、内部事故と判定して出力を生じる。
【００１０】
一方、２ｆ要素６において、振幅値演算部１７は、差動電流Ｉｄから第２調波電流２ｆを抽出して、振幅値｜Ｉｄ_2f｜を求める。また、２ｆ判定演算部１８は、差動電流Ｉｄに含有される基本波電流１ｆと第２調波電流２ｆとの関係が所定値以上になった時に、励磁突入電流と判定して出力を生じる。
【００１１】
一方、２ｆ要素６の２ｆ判定演算部１８の出力をＮＯＴ演算回路１９により反転させた出力と、差動要素５の差動判定演算部１６の出力との論理積（ＡＮＤ）演算を論理積演算回路２０で行ない、この論理積演算回路２０の出力を差動リレー１の出力として送出する。
【００１２】
かかる構成の差動リレー１において、交流電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ は、入力変成器２を通して、Ａ／Ｄ変換器３によりディジタル量に変換された後、差動要素５に導入される。差動要素５に導入された電気量Ｉ₁ ，Ｉ₂ は、振幅値演算部１１，１２を通して、抑制電流演算部１３により抑制電流Σ｜Ｉ｜を導出すると共に、差動電流演算部１４により差動電流Ｉｄ＝Ｉ₁ ＋Ｉ₂ を導出する。
【００１３】
この差動電流Ｉｄは、１ｆが振幅値演算部１５および２ｆ要素６に各々導入される。この場合、負荷電流および外部事故時の通過電流による差動電流Ｉｄは零となり、電力用変圧器Ｔｒの内部事故時には事故電流に応じた差動電流Ｉｄが発生する。
【００１４】
振幅値演算部１５から出力された差動電流Ｉｄの１ｆの振幅値｜Ｉｄ_1f｜と、抑制電流Σ｜Ｉ｜は、各々差動判定演算部１６に導入され、｜Ｉｄ_1f｜−ＡΣ｜Ｉ｜≧Ｂ（Ａ、Ｂは定数）の関係となった時に、変圧器内部事故と判定して差動要素５が出力を生じる。一方、２ｆ要素６に導入された差動電流Ｉｄは、振幅値演算部１７に導入され、差動電流Ｉｄから第２調波電流２ｆを抽出して２ｆ振幅値｜Ｉｄ_2f｜を出力し、２ｆ判定演算部１８に導入される。
【００１５】
また、この２ｆ判定演算部１８には、差動要素５にて演算された１ｆ振幅値｜Ｉｄ_1f｜も導入され、差動電流Ｉｄに含有される基本波電流１ｆに対する第２調波電流２ｆの度合（｜Ｉｄ_2f｜／｜Ｉｄ_1f｜）が所定値以上になった時に、励磁突入電流と判定して２ｆ要素６が出力を生じる。
【００１６】
そして、この２ｆ要素６が動作すると、その出力はＮＯＴ演算回路１９を通して差動要素５の出力を阻止（ロック）するため、差動リレー１としての動作を防止することができる。次に、変圧器励磁突入電流対策の必要性について簡単に説明する。
【００１７】
いま、図３０における遮断器ＣＢを閉路することにより、変圧器Ｔｒに電圧が印加されて、変圧器鉄心の磁化特性に基づく励磁突入電流が流れる。この励磁突入電流は、見掛け上、変圧器Ｔｒの内部事故のように、電力系統電源Ｇ側より流入し、差動リレー１の動作量（差動電流Ｉｄ）となるため、差動リレー１の誤動作（事故でないのに動作する）の原因となる。
【００１８】
従って、励磁突入電流と実際の事故による電流とを区別する必要があり、その方法として、励磁突入電流に第２調波電流２ｆが多く含まれる特徴から、差動電流Ｉｄに含まれる基本波電流Ｉｆに対する第２調波電流２ｆの割合が所定値（一般には１５％程度が良く用いられる）以上の時には、励磁突入電流と判定して出力する２ｆ要素６により、差動要素５の出力をロックして、差動リレー１の誤動作を防止するようにしている。
【００１９】
前述したように、従来の変圧器保護においては、差動電流により変圧器の事故を検出する差動リレーが用いられており、変圧器励磁突入電流によって差動リレー１が誤動作しないように、励磁突入電流に含まれる第２調波電流を検出し、その含有率が所定値以上となった時に、リレー動作を阻止する２ｆ要素６を備えたものが採用されている。
【００２０】
しかしながら、近年では、１０００ｋＶ送電や５００ｋＶ長距離地中ケーブルの導入計画が進んでおり、このため、電力系統の静電容量が大きくなって共振周波数が低下し、事故電流に含まれる第２調波近傍の高調波電流が増加することが予想されている。
【００２１】
その結果、従来の第２調波電流検出方式を採用した差動リレー１では、変圧器内部事故時においても、２ｆ要素６が動作して、差動リレー１が誤不動作（過剰ロックにより事故があるのに動作できない）となる可能性がある。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の差動リレーにおいては、内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対して、その内部事故時に確実に動作することができない可能性があるという問題があった。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故に対して確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を提供することを目的にしている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
複数の端子を有する被保護対象を挟んで各相毎の交流電流を導入し、当該導入された交流電流を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電流の瞬時値のディジタル量に変換し、前記変換されたディジタル量を用いて各相毎の差動電流を求め、ここで求められた差動電流に基づく電気量が所定の値以上である時に内部事故と判定して出力を生じる第１の判定手段を有する差動保護要素を備えたディジタル形保護継電器において、
【００２４】
本発明の請求項１に係るディジタル保護継電器は、前記求められた差動電流の内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3,…, ｉ_m-(k-1)）を導入し、下記振幅値演算式（イ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第２の判定手段、および前記第２の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する第１の復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止するようにした。
【００２５】
【数８】

【００２６】
次に作用について説明する。励磁突入電流には、１サイクル中に変圧器鉄心の磁束飽和によって電流が流れる区間と被保護対象である変圧器鉄心の飽和が解けて電流が流れない区間（無電流期間）が必ず存在するのに対し、事故電流には、基本波電流もしくは不特定高調波電流の重畳のため無電流期間が生じることはない。
【００２７】
なお、励磁突入電流の１サイクル中に存在する無電流期間は本来電流零であるが、変流器による直流分喪失等により、必ずしも保護継電器の見る励磁突入電流（＝差動電流）の無電流期間は単純に電流零の期間とはならず、前記の変流器の直流分喪失等の分だけ電流瞬時値を有するが電流瞬時値の変化は少ない平坦な電流期間であるといえる。
【００２８】
このため、電流の１サイクル中の一定区間における電流瞬時値の変化が小さいことを、電流の１サイクル中の一定区間における基本波成分の振幅値が小さいことで検出し、これによる振幅値が所定値以下の時に電流瞬時値の変化が少ないすなわち励磁突入電流と判定して、励磁突入電流による保護継電器の誤動作を防止することができる。
【００２９】
上記を実現するためには、交流器の直流分喪失等の影響を受けずに、かつ差動電流の一定区間における基本波成分の振幅値を算出することが可能である振幅値演算式が必要となるが、この振幅値演算式は、「Ｋ個の電流瞬時値（ｉ_m, ｉ_m-1,…, ｉ_m-k-1）を、直流成分+基本波成分にカーブフィットさせた式に最小二乗法を適用して得られる解の内の基本波成分の振幅値の条件式」で得ることができる。かかる点について以下に詳しく説明する。
【００３０】
まず、得られたＫ個の電流瞬時値（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，…，ｉ_m-K-1 ）を、直流分＋基本波カーブフィットさせる。
ｉ_m-k ＝Ｄ＋Ｉｓｉｎ（ｔ＋Φ−ｋＴ） …（０）
ただし、Ｄ：ＤＣ分の振幅値、 Ｉ：基本波成分の振幅値
Ｔ：サンプリング間隔（任意の電気角。例えば１５°など）
Ｋ：サンプリング数 （自然数。例えば５など）
ｋ＝０〜Ｋ−１
Φ＝（Ｋ−１）・Ｔ／２
【００３１】
ここで、Ｘ＝Ｉｓｉｎ（ｔ）、Ｙ＝Ｉｃｏｓ（ｔ）とすると、式（０）は式（０′）に置き換えられる。さらに、カーブフィット誤差の二乗和をｆとおくと、ｆは式（１）で表される。
【００３２】
【数９】

【００３３】
ここで、最小二乗法を適用する。すなわち、式（１）のｆが最小となる解（Ｄ，Ｘ，Ｙ）を求める。ｆが最小となる解は、以下の式（２），（３），（４）を満たすので、これら３つの連立方程式の解を求めれば良い。
以下に、解の導出過程を示す。
【００３４】
【数１０】

【００３５】
まず、式（１）をＤで偏微分すると、（５）式が得られる。ここで（５）式のアンダーライン部は０となる。その根拠を以下に証明する。
【００３６】
【数１１】

【００３７】
【数１２】

【００３８】
【数１３】

【００３９】
【数１４】

【００４０】
【数１５】

よって、式（５）は以下のようになる。
【００４１】
【数１６】

【００４２】
次に、式（１）をＸで偏微分して、
【数１７】

【００４３】
また、式（１）をＹで偏微分して、
【数１８】

【００４５】
ここでｆが最小となる条件（式（４））より式（８）を得る。
【００４６】
【数１９】

【００４７】
式（９）の左辺は、式（１０）の左辺に等しいから、
【数２０】

【００４８】
Ｘについて解くと、式（１１）となり、また式（８）をＹについて解くと式（１２）となる。
【数２１】

【００４９】
ここで、Ｘ＝Ｉｓｉｎ（ｔ）、Ｙ＝Ｉｃｏｓ（ｔ）の関係より、基本波成分の振幅値Ｉを以下のように得る。すなわち、変流器の直流分喪失等の影響を受けずにかつ差動電流の一定区間における基本波成分の振幅値を算出することが可能である振幅値演算式は式（イ）で得ることができる。
【００５０】
【数２２】

【００５１】
従って、まず、請求項１に対応する発明のディジタル形保護継電器においては、差動電流の内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3, …,ｉ_m-(k-1)）を導入し、下記振幅値演算式（イ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、当該求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第２の判定手段、および当該第２の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止することにより、差動電流の平坦性を検出して、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することが可能となる。
【００５２】
これにより、従来では適用が困難であった内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対しても、励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することができる。
【００５３】
【数２３】

【００５４】
本発明の請求項２に係るディジタル形保護継電器は、前記求められた差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の３個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2）を導入し、下記振幅値演算式（ロ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第３の判定手段、および前記第３の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する第２の復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止するよう構成した。
【００５５】
【数２４】

【００５６】
請求項２に対応する発明のディジタル形保護継電器においては、差動電流の内、電気角Ｔ度（例えば１２００Ｈｚサンプリングでは電気角１５度）間隔の３個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2）を導入し、「３個の電流瞬時値（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2）を、直流成分+基本波成分にカーブフィットさせた式に最小二乗法を適用して得られる解の内の基本波成分の振幅値の条件式」すなわち、式（イ）にＫ＝３を代入して下記のように得られる振幅値演算式（ロ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第３の判定手段、および当該第３の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止することにより、差動電流の平坦性を検出して、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することが可能となる。
【００５７】
次に振幅値演算式（ロ）の導出について説明する。式（イ）にＫ＝３を代入して、
【数２５】

【００５８】
【数２６】

【００５９】
本発明の請求項３に係るディジタル保護継電器は、前記求められた差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の４個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3）を導入し、下記振幅値演算式（ハ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第４の判定手段、および前記第４の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する第３の復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止するように構成した。
【００６０】
【数２７】

【００６１】
請求項３に対応する発明のディジタル形保護継電器においては、差動電流の内、電気角Ｔ度（例えば１２００Ｈｚサンプリングでは電気角１５度）間隔の４個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3）を導入し、「４個の電流瞬時値（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3）を、直流成分+基本波成分にカーブフィットさせた式に最小二乗法を適用して得られる解の内の基本波成分の振幅値の条件式」すなわち、式（ロ）にＫ＝４を代入して下記のように得られる振幅値演算式（ハ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、当該求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第４の判定手段、および当該第４の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止することにより、差動電流の平坦性を検出して、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することが可能となる。
【００６２】
これにより、従来では適用が困難であった内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対しても、励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することができる。
【００６３】
次に振幅値演算式（ハ）の導出について説明する。式（イ）にＫ＝４を代入して、
【数２８】

【００６４】
【数２９】

【００６５】
本発明の請求項４に係るディジタル保護継電器は、前記求められた差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の５個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3, ｉ_m-4）を導入し、下記振幅値演算式（ニ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第５の判定手段、および前記第５の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する第４の復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止するように構成した。
【００６６】
【数３０】

【００６７】
請求項４に対応する発明のディジタル形保護継電器においては、差動電流の内、電気角Ｔ度（例えば１２００Ｈｚサンプリングでは電気角１５度）間隔の５個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3, ｉ_m-4）を導入し、「５個の電流瞬時値（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3, ｉ_m-4）を、直流成分+基本波成分にカーブフィットさせた式に最小二乗法を適用して得られる解の内の基本波成分の振幅値の条件式」すなわち、式（イ）にＫ＝５を代入して下記のように得られる振幅値演算式（ニ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、当該求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第５の判定手段、および当該第５の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止することにより、差動電流の平坦性を検出して、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することが可能となる。
【００６８】
これにより、従来では適用が困難であった内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対しても、励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することができる。
【００６９】
次に振幅値演算式（ニ）の導出について説明する。式（イ）にＫ＝５を代入して、
【数３１】

【００７０】
【数３２】

【００７１】
本発明の請求項５に係るディジタル保護継電器は、前記求められた差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の６個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3, ｉ_m-4, ｉ_m-5）を導入し、下記振幅値演算式（ホ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第６の判定手段、および前記第６の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する第５の復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止するように構成した。
【００７２】
【数３３】

【００７３】
請求項５に対応する発明のディジタル形保護継電器においては、差動電流の内、電気角Ｔ度（例えば１２００Ｈｚサンプリングでは電気角１５度）間隔の６個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3, ｉ_m-4, ｉ_m-5）を導入し、「６個の電流瞬時値（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3, ｉ_m-4, ｉ_m-5）を、直流成分+基本波成分にカーブフィットさせた式に最小二乗法を適用して得られる解の内の基本波成分の振幅値の条件式」すなわち、式（イ）にＫ＝６を代入して下記のように得られる振幅値演算式（ホ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、当該求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第６の判定手段、および当該第６の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止することにより、差動電流の平坦性を検出して、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することが可能となる。
【００７４】
これにより、従来では適用が困難であった内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対しても、励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することができる。
【００７５】
次に振幅値演算式（ホ）の導出について説明する。式（イ）にＫ＝６を代入して、
【数３４】

【００７６】
【数３５】

【００７７】
本発明の請求項６に係るディジタル保継電器は、前記求められた差動電流の内、前記の電気角Ｔと同じまたは異なる電気角Ｔ′度間隔の、前記の個数Ｋと同じまたは異なるＫ′個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ′，ｉ_m-1 ′，ｉ_m-2 ′，ｉ_m-3 ′，…，ｉ_{m-(K ′ -1)} ′）を導入し、下記振幅値演算式（ヘ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第７の判定手段と、前記第７の判定手段の出力と前記第２の判定手段乃至第６の判定手段の出力との論理和を演算する第１の論理和演算手段とを励磁突入電流対策要素に新たに付加した。
【００７８】
【数３６】

【００７９】
通常、励磁突入電流は変圧器に電圧を印加したときに発生するが、保護範囲外部での事故が除去された時（＝事故回復時）の電圧上昇によっても、励磁突入電流が発生することがある。この時は、通常の変圧器電圧印加時とは異なり、励磁突入電流に加えて変圧器を通過する電流も発生する。このような場合、保護継電器の見る励磁突入電流（＝差動電流）の無電流期間は、変圧器のタップ位置の影響を受ける構成などにより、変圧器を通過する電流の影響を受けた電流期間となる。
【００８０】
一般的に、事故回復時に発生する励磁突入電流の大きさは、通常の変圧器電圧印加時に発生する励磁突入電流よりも小さく、その無電流期間は、通常の変圧器電圧印加時に発生する励磁突入電流の無電流期間よりも長い。一方、請求項１乃至請求項５に記載の振幅値演算式には、その演算区間が広いほど高調波の影響を低減する特徴があり、演算区間が広い振幅値演算式を併用することで、変圧器を通過する電流の影響を小さくし、事故回復時の励磁突入電流の無電流期間をより一層確実に検出することが可能であり、励磁突入電流による保護継電器の誤動作を防止することができる。
【００８１】
従って、まず、請求項６に対応する発明のディジタル形保護継電器においては、請求項１に記載のディジタル形保護継電器において、前記求められた差動電流の内、電気角Ｔ′度間隔のＫ′個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ′，ｉ_m-1 ′，ｉ_m-2 ′，ｉ_m-3 ′，…，ｉ_{m-(K ′ -1)} ′）を導入し、振幅値演算式（ヘ）へ、
【００８２】
【数３７】

【００８３】
にて、差動電流の一定区間における振幅値を、広い演算区間にて求め、当該求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第７の判定手段を付加し、第７の判定手段で事故回復時の励磁突入電流の平坦性をより確実に検出し、さらに当該第７の判定手段の出力と前記第２の判定手段の出力との論理和を演算する第１の論理和演算手段とを励磁突入電流対策要素に付加することで、励磁突入電流と事故電流をより確実に格別することが可能となる。
【００８４】
これにより、従来では適用が困難であった内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対しても、励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することができる。
【００８５】
本発明の請求項７に係るディジタル保継電器は、請求項１乃至請求項５記載のディジタル形保護継電器において、第２の判定手段乃至第６の判定手段の出力を所定時間動作遅延する第１の動作遅延手段を励磁突入電流対策要素に新たに付加し、前記第１の動作遅延手段の出力を前記第１の復帰遅延手段乃至第５の復帰遅延手段の入力とするようにした。
【００８６】
請求項７に対応する発明のディジタル形保継電器においては、請求項１乃至請求項５に記載のディジタル形保護継電器において、第２の判定手段乃至第６の判定手段の出力を所定時間動作遅延する第１の動作遅延手段を励磁突入電流対策要素に付加するようにして、偶発的に事故電流に短期間の平坦部分が生じても、励磁突入電流対策要素の不要出力がなく、保護継電器は正常動作することができ、励磁突入電流と事故電流をより確実に区別することが可能となる。
【００８７】
これにより、従来では適用が困難であった内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対しても、励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することができる。
【００８８】
本発明の請求項８に係るディジタル保継電器は、請求項１乃至請求項５記載のディジタル形保護継電器において、第２の判定手段乃至第６の判定手段の現時点の出力と第２の判定手段乃至第６の判定手段の１サイクルまたは複数サイクル前の出力との論理積を演算する第１の論理積演算手段を新たに付加し、前記第１の論理積演算手段の出力を前記第１の復帰遅延手段乃至第５の復帰遅延手段の入力とするようにした。
【００８９】
請求項８に対応する発明のディジタル形保継電器においては、請求項１乃至請求項５に記載のディジタル形保護継電器において、第２の判定手段乃至第６の判定手段の出力と第２の判定手段乃至第６の判定手段の１サイクルまたは複数サイクル前の出力との論理積を演算する第１の論理積演算手段を新たに付加し、前記論理積演算手段の出力を前記第１の復帰遅延手段乃至第５の復帰遅延手段の入力とするようにして、過渡的に事故電流に短期間の平坦部分が生じても、励磁突入電流対策要素の不要出力がなく、保護継電器は正常動作することができ、励磁突入電流と事故電流をより確実に区別することが可能となる。
【００９０】
これにより、従来では適用が困難であった内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対しても、励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することができる。
【００９１】
本発明の請求項９に係るディジタル保継電器は、請求項１乃至請求項５記載のディジタル形保護継電器において、前記求められた振幅値の現時点の値と１サイクルまたは複数サイクル前の値または１サンプリング以前の値とを比較していずれか大きい方の値を求め、かつ当該大きい方の値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力を生じる第８の判定手段を新たに付加し、前記第８の判定手段の出力を前記第１の復帰遅延手段乃至第５の復帰遅延手段の入力とするようにした。
【００９２】
請求項９に対応する発明のディジタル形保継電器においては、請求項１乃至請求項５に記載のディジタル形保護継電器において、前記求められた振幅値の現時点の値と１サイクルまたは複数サイクル前の値とを比較していずれかの大きい方の値を求め、かつ当該大きい方の値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力を生じる第８の判定手段を新たに付加し、当該第８の判定手段の出力を前記第１の復帰遅延手段乃至第５の復帰遅延手段の入力とするようにして、過渡的に事故電流に短期間の平坦部分が生じても、励磁突入電流対策要素の不要出力がなく、保護継電器は正常動作することができ、励磁突入電流と事故電流をより確実に区別することが可能となる。
【００９３】
これにより、従来では適用が困難であった内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対しても、励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することができる。
【００９４】
本発明の請求項１０に係るディジタル保継電器は、請求項１乃至請求項９記載のディジタル形保護継電器において、複数の端子を有する被保護対象のいずれか１つの端子又は複数端子の各相毎の交流電圧を導入し、当該導入された交流電圧を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電圧の瞬時値のディジタル量に変換し、ここで変換されたディジタル量を用いて各相毎の電圧の振幅値を求め、当該求められた電圧の振幅値が所定の値以上である時に出力を生じる第９の判定手段と、前記第９の判定手段の出力と前記第２の復帰遅延手段乃至第５の復帰遅延手段の出力との論理積を演算する第２の論理積演算手段とを励磁突入電流対策要素に新たに付加した。
【００９５】
また、変圧器の端子電圧に着目した場合、励磁突入電流が発生するような電圧印加時の変圧器端子電圧は大きく、変圧器内部事故時の端子電圧は小さい、という違いがある。そこで、電圧の振幅値の大きさを判定する手段を併用することで、励磁突入電流と内部事故電流との識別をより一層確実に行うことが可能であり、励磁突入電流による保護継電器の誤動作を防止することができる。
【００９６】
従って、まず、請求項１０に対応する発明のディジタル形保護継電器においては、請求項１乃至請求項９に記載のディジタル形保護継電器において、複数の端子を有する被保護対象のいずれか１つの端子の各相毎の交流電圧を導入し、当該導入された交流電圧を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電圧の瞬時値のディジタル量に変換し、当該変換されたディジタル量を用いて各相毎の電圧の振幅値を求め、当該求められた電圧の振幅値が所定の値以上である時に出力を生じる第９の判定手段と、当該第９の判定手段の出力と前記第２の復帰遅延手段乃至第５の復帰遅延手段の出力との論理積を演算する第２の論理積演算手段とを励磁突入電流対策要素に新たに付加するようにして、電圧の大きさを検出して、励磁突入電流と事故電流をより確実に区別することが可能となる。
【００９７】
これにより、従来では適用が困難であった内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対しても、励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することができる。
【００９８】
本発明の請求項１１に係るディジタル保護継電器は、請求項１及至請求項９記載のディジタル形継電器において、複数の端子を有する被保護対象のいずれか１つの端子又は複数の端子の各相毎の交流電圧を導入し、当該導入された交流電圧を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電圧の瞬時値のディジタル量に変換し、前記求められた交流電圧の内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（Ｖ_m, Ｖ_m-1, Ｖ_m-2, Ｖ_m-3, …,Ｖ_m-(k-1)）を導入し、下記の振幅値演算式（ト）にて、交流電圧の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第１０の判定手段と、および前記第１０の判定手段の出力と前記第２の判定手段及至第８の判定手段の出力との論理積を演算する第３の論理積演算手段とを励磁突入電流対策要素に新たに付加した。
【００９９】
【数３８】

【０１００】
さらに、短い期間の変圧器の端子電圧に着目した場合、励磁突入電流が発生するような電圧印加時の変圧器端子電圧は大きく、変圧器内部事故時の端子電圧は小さい、という違いに加えて、励磁突入電流の無電流期間においては、電流が流れないため、電圧降下が全く生じず、最も大きな電圧の振幅値が得られるので、さらに変圧器内部事故時の端子電圧との違いが顕著に現れるという特徴がある。
【０１０１】
そこで、電圧の振幅値の大きさを、差動電流の振幅値演算と同じ演算期間で求め、当該得られた振幅値が一定値以上であるか否かを判定する手段を併用することで、励磁突入電流と内部事故電流との識別をより一層確実に行うことが可能であり、励磁突入電流による保護継電器の誤動作を防止することができる。
【０１０２】
請求項１１に対応する発明のディジタル形保護継電器においては、請求項１及至請求項９記載のディジタル形保護継電器において、複数の端子を有する被保護対象のいずれか１つの端子又は複数端子の各相毎の交流電圧を導入し、当該導入された交流電圧を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電圧の瞬時値のディジタル量に変換し、前記求められた交流電圧の内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（Ｖ_m, Ｖ_m-1, Ｖ_m-2, Ｖ_m-3, …,Ｖ_m-(k-1)）を導入し、下記の振幅値演算式（ト）、へ移る。
【０１０３】
【数３９】

【０１０４】
にて、交流電圧の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以上か否かを判定して一定値以上の時に出力する第１０の判定手段と、および前記第１０の判定手段の出力と前記第２の判定手段乃至第８の判定手段の出力との論理積を演算する第３の論理積演算手段とを励磁突入電流対策要素に新たに付加するようにして、差動電流と同じの短い演算期間の電圧の振幅値を検出して、励磁突入電流と事故電流をより区別することが可能となる。
【０１０５】
これにより、従来では適用が困難であった内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対しても、励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することができる。
【０１０６】
さらに、変圧器の端子電圧の変化に着目した場合、励磁突入電流が発生するような電圧印加時の変圧器端子電圧は電圧印加以前に比べて大きく上昇し、変圧器内部事故時の端子電圧は低下もしくはほとんど上昇しない、という違いがある。
【０１０７】
そこで、電圧の振幅値の上昇幅を判定する手段を併用することで、励磁突入電流と内部事故電流との識別をより一層確実に行うことが可能であり、励磁突入電流による保護継電器の誤動作を防止することができる。
【０１０８】
本発明の請求項１２に係るディジタル保護継電器は、請求項１及至請求項１１記載のディジタル形継電器において、複数の端子を有する被保護対象のいずれか１つの端子又は複数端子の各相毎の交流電圧を導入し、当該導入された交流電圧を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電圧の瞬時値のディジタル量に変換し、当該変換されたディジタル量を用いて各相毎の電圧の振幅値を求め、当該求められた電圧の振幅値が所定の値以上増加した時に出力を生じる第１１の判定手段と、前記第１１の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する第６の復帰遅延手段と、前記第６の復帰遅延手段の出力と前記励磁突入電流対策要素との論理積を演算する第４の論理積演算手段とを新たに付加し、前記第４の論理積演算手段の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止するようにした。
【０１０９】
これにより、従来では適用が困難であった内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対しても、励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することができる。
【０１１０】
本発明の請求項１３に係るディジタル保護継電器は、請求項１乃至請求項１２記載のディジタル形保護継電器において、前記差動保護要素の出力を所定時間動作遅延する第２の動作遅延手段と、前記差動保護要素の出力と励磁突入電流対策要素の出力との論理積を演算する第５の論理積演算手段とを新たに付加し、前記第５の論理積演算手段の出力により、前記第２の動作遅延手段の出力を阻止するようにした。
【０１１１】
これにより、従来では適用が困難であった内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対しても、励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することができる。
【０１１２】
図１は請求項１に係るディジタル形保護継電器である変圧器保護用の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図であり、図１において図３１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【０１１３】
すなわち、本実施形態の差動リレー１は、図１に示すように、図３１における励磁突入電流対策要素６を省略し、これに代えて、新たな励磁突入電流対策要素６１を備えた構成としている。
【０１１４】
この励磁突入電流対策要素６１は、振幅値演算部２１と、平坦判定演算部２２と、復帰遅延タイマー２３とからなっている。ここで、振幅値演算部２１は、前記差動要素５の差動電流演算部１４により求められた差動電流Ｉｄの波形の一定区間における振幅値を求めるものである。
【０１１５】
すなわち、本例では、差動電流の内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，ｉ_m-3 ，…，ｉ_m-(K-1) ）を導入し、振幅値演算式（イ）にて差動電流の一定区間における振幅値を求めるものである。
【０１１６】
【数４０】

【０１１７】
また、平坦判定演算部２２は、振幅値演算部２１により求められた振幅値が一定値以下であるか否かを判定し、一定値以下の時に励磁突入電流と判定して出力を生じるものである。さらに、復帰遅延タイマー２３は、１サイクル程度以上の遅延時間を持ち、平坦判定演算部２２の出力を連続化するためのものである。これにより、復帰遅延タイマー２３の出力によって、差動要素５の出力を阻止するようにしている。
【０１１８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の差動リレー１の作用について説明する。なお、差動要素５の作用については、３１の場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。図１において、差動要素５の差動電流演算部１４で導出された差動電流Ｉｄは、励磁突入電流対策要素６１に導入され、振幅演算部２１にて振幅値を検出するための演算を行って、振幅値Ｊが求められる。そして、ここで求められた振幅値Ｊが所定値ｋ以下の時に、平坦判定演算部２２は出力を生じる。
【０１１９】
一方、復帰遅延タイマー２３の出力をＮＯＴ演算回路１９にて反転させ、さらに論理積演算回路２０で差動要素５の出力との論理積演算を行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー１としての誤動作を防止することができる。
【０１２０】
以下に、かかる点についてより具体的に説明する。まず、変圧器内部事故による事故電流と、励磁突入電流の電流波形の特徴の違いを説明する。図２は、事故電流（ａ）と励磁突入電流（ｂ）の電流波形の特徴の違いを示す波形図であり、励磁突入電流には、１サイクル中に変圧器鉄心の飽和が解けて電流が流れない区間（無電流期間）が必ず存在するのに対し、事故電流には、基本波電流もしくは不特定高調波電流の重畳のため無電流期間が生じることはない。
【０１２１】
なお、励磁突入電流の１サイクル中に存在する無電流期間は本来電流零であるが、変流器ＣＴによる直流分喪失等により、必ずしも保護継電器の見る励磁突入電流（＝差動電流Ｉｄ）の無電流期間は単純に電流零ではなく、瞬時値の変化が少ない平坦な電流期間であると言える。
【０１２２】
このため、電流の１サイクル中の一定区間における振幅値が小さいこと、すなわち平坦性を見ることで、励磁突入電流と判定することができ、差動リレー１の誤動作を防止する。すなわち、励磁突入電流対策要素６１の振幅値演算部２１では、振幅値を求めるための以下のような演算が行われる。
【０１２３】
図３（ａ）は、励磁突入電流を、その瞬時値のディジタル量に変換したときの値を示すものである。図３（ａ）において、現時点の瞬時値をｉ_m 、１サンプリング（以下、ｓｐと表す）前の瞬時値をｉ_m-1 、２ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-2 、３ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-3 ，…，（Ｋ−１）ｓｐ前の瞬時値をｉ_{m -(k-1)}と置く。
【０１２４】
図３（ａ）の瞬時値にて振幅値演算を説明すると、１サイクル中の一定区間のＫ個の瞬時値（例えば区間ａのｉ_m 〜ｉ_{m -(k-1)}）から、下記の（イ）式で求める。なお、一定区間とは最大励磁突入電流での無電流期間より小さい区間であればよく、特に限定した期間ではない。
【０１２５】
このＪの値を振幅値と称し、差動電流の１サイクル中の一定区間における振幅値を表すものであり、差動電流の１サイクル中の前記一定区間の電流波形が平坦である場合のみ、振幅値Ｊは零となる。
【０１２６】
【数４１】

【０１２７】
区間ａの振幅値Ｊと同様に、ｓｐ毎に過去Ｋ個のｓｐ数を用いて演算（図３（ａ）では区間ｂ，ｃ…）することにより、常に一定区間の振幅値を見ることができ、図３（ｂ）の振幅値演算部２１での演算結果に示すような個々の振幅値Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃ…の値となる。
【０１２８】
図３（ｂ）のような平坦区間を持った励磁突入電流による差動電流Ｉｄでの振幅値Ｊの値は、演算区間がすべて差動電流Ｉｄの平坦部分に含まれた時（図３（ａ）の区間ａ）に、その値は最小となる。また、振幅値Ｊが一定値ｋよりも小さい値をとった時に、平坦判定演算部２２は、図３（ｃ）の平坦判定演算部２２での演算結果のように出力を生じる。
【０１２９】
なお、上記一定値ｋは、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別を行うための値であり、変流器ＣＴによる直流分喪失やリレーの演算誤差等による誤判定とならない値である。
【０１３０】
次に、事故電流と励磁突入電流との平坦性検出の一例について、図４を用いて説明する。まず、励磁突入電流（ｂ）について述べる。前述したように、差動リレーの振幅値演算部２１では、一定区間（ここではｔ１の演算区間を持つ）の振幅値Ｊをｓｐ毎に常に演算しており、平坦区間を持った励磁突入電流による差動電流Ｉｄでの振幅値Ｊの値は、演算区間（ｔ１）がすべて平坦部分に含まれた時に最小となり、その値が一定値ｋ以下の時に平坦判定演算部２２は出力を生じる。
【０１３１】
図４のｔ１は、すべて平坦部分に含まれたときの演算区間を示すものであり、その後、電流の立ち上がりと共に演算区間での平坦性がなくなり、振幅値Ｊが一定値ｋ以上となるまでの時間ｔ２の間、平坦判定演算部２２は出力を生じる。また、次のサイクルでも同様の検出を行うため、１サイクルに１回は必ず平坦判定演算部２２が出力を生じる。
【０１３２】
このため、平坦判定演算部２２の出力は、１サイクル毎の断続出力となるため、１サイクル程度以上の時間を持った復帰遅延タイマー２３によって連続化を行い、この復帰遅延タイマーの出力を励磁突入電流対策要素６１の出力とする。そして、この復帰遅延タイマー２３の出力をＮＯＴ演算回路１９にて反転させて、差動要素５の出力との論理積演算を論理積演算回路２０にて行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー１としての誤動作を防止することができる。
【０１３３】
一方、事故電流（ａ）には、基本波電流の他に高調波電流も多く含まれる場合があり、特に従来の差動リレーが誤不動作となるような第２調波近傍の高調波に対しても、ｔ１時間だけの平坦区間が生じないため、平坦判定演算部２２の出力はなく、差動判定演算部１６の出力は、論理積演算回路２０を通してそのまま差動リレー１の出力となり、正常動作を行うことができる。
【０１３４】
なお、以上の説明では、平坦性を表す値として、振幅値Ｊを基に説明してきたが、下記の一般式（（イ−１）式）で表される値としてもよい。すなわち、前記演算された差動電流の内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，…，ｉ_m-(K-1) ）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求める。
【０１３５】
つまり、（イ−１）式で表れる振幅値のＮ乗Ｊ^N を振幅値演算として求める。そして、この求められた振幅値のＮ乗Ｊ^N が一定値ｋ以下の時に出力を生じる平坦判定演算部２２を備えた励磁突入電流対策要素６１を備えて、その出力によって前記差動要素５の出力を阻止することにより、前述した場合と同様の作用を奏することができる。
【０１３６】
【数４２】

【０１３７】
一例を挙げると、Ｎ＝２の時は（イ−１）式の代わりに（イ−２）式を用いてもよいことになる。
【数４３】

【０１３８】
上述したように、本実施の形態においては、変圧器励磁突入電流と変圧器内部事故電流との波形の違い、すなわち励磁突入電流は１サイクル中に変圧器鉄心の磁束飽和によって電流が流れる区間と変圧器鉄心の飽和が解けて電流が流れない一定の平坦部分が必ず存在するのに対し、事故電流は基本波電流もしくは不特定多数の高調波電流重畳のため一定区間の平坦部分が生じないことに着目したものである。
【０１３９】
そして差動電流Ｉｄの内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，…，ｉ_m-(K-1) ）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求め、この振幅値のＮ乗が一定値以下であるときに励磁突入電流と判定して出力を生じる励磁突入電流対策要素６１を備えて差動電流Ｉｄの平坦性を検出し、この励磁突入電流対策要素６１の出力によって前記差動要素５の出力を阻止するようにした。
【０１４０】
したがって励磁突入電流と事故電流を確実に区別することができ、前述した従来では適用が困難であった。内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器Ｔｒに対しても、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を得ることができる。
【０１４１】
図５は請求項２に係るディジタル形保護継電器である変圧器保護用の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。なお、差動要素５の構成については、図１と全く同じであるため、図５ではその構成の一部を割愛している。
【０１４２】
即ち、本実施の形態の差動リレー１は、図５に示すように、図１における励磁突入電流対策要素６１を省略し、これに代えて、新たな励磁突入電流対策要素６２を備えた構成としている。この励磁突入電流対策要素６２は、振幅値演算部２４と、平坦判定演算部２２と、復帰遅延タイマー２３とからなっている。
【０１４３】
ここで、振幅値演算部２４は、前記差動要素５の差動電流演算部１４により求められた差動電流Ｉｄの波形の一定区間における振幅値を求めるものである。即ち、本例では、差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の３個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ）を導入し、下記の振幅値演算式（ロ）にて差動電流の一定区間における振幅値を求める。
【０１４４】
【数４４】

【０１４５】
また、平坦判定演算部２２は、振幅値演算部２４により求められた振幅値が一定値以下であるか否かを判定し、一定値以下の時に励磁突入電流と判定して出力を生じるものである。即ち、本例では、振幅値演算部２４により求められた振幅値が一定値以下であるか否かを判定し、一定値以下の時に励磁突入電流と判定して出力を生じる。
【０１４６】
さらに、復帰遅延タイマー２３は、１サイクル程度以上の遅延時間を持ち、平坦判定演算部２２の出力を連続化するためのものである。これにより、復帰遅延タイマー２３の出力によって、差動要素５の出力を阻止できる。
【０１４７】
次に、本実施の形態の差動リレー１の作用について説明する。なお、差動要素５の作用については、前記図３１の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。図５において、差動要素５の差動電流演算部１４で導出された差動電流Ｉｄは、励磁突入電流対策要素６２に導入され、振幅値演算部２４にて平坦性を検出するための演算を行って振幅値Ｊが求められる。そして、ここで求められた振幅値Ｊが所定値ｋ以下の時に、平坦判定演算部２２は出力を生じる。
【０１４８】
一方、復帰遅延タイマー２３の出力をＮＯＴ演算回路１９にて反転させ、さらに論理積演算回路２０で差動要素５の出力との論理積演算を行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー１としての誤動作を防止することができる。
【０１４９】
以下に、かかる点についてより具体的に説明する。変圧器内部事故による事故電流と、励磁突入電流の電流波形の特徴の違いについては、前記第１の実施の形態の場合と全く同じであるため、その説明を割愛する。本実施の形態においても、前記第１の実施の形態の場合と同様に、電流の１サイクル中の一定区間における振幅値が小さいこと、即ち平坦性を見ることで、励磁突入電流と判定することができ、差動リレー１の誤動作を防止する。即ち、励磁突入電流対策要素６２の振幅値演算部２４では、振幅値を求めるための以下のような演算が行われる。
【０１５０】
図６（ａ）は、励磁突入電流を、その瞬時値のディジタル量に変換したときの値を示すものである。図６（ａ）において、現時点の瞬時値をｉ_m 、１サンプリング（以下、ｓｐと表す）前の瞬時値をｉ_m-1 、２ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-2 と置く。
【０１５１】
図６（ａ）の瞬時値にて振幅値演算を説明すると、１サイクル中の一定区間の３個の瞬時値（例えば区間ａのｉ_m 〜ｉ_m-2 ）から、下記の振幅値演算式（ロ）で求める。
【０１５２】
【数４５】

【０１５３】
なお、一定区間とは最大励磁突入電流での無電流期間より小さい区間であればよく、特に限定した期間ではない。このＪの値を振幅値と称し、差動電流の１サイクル中の一定区間における振幅値を表すものであり、差動電流の１サイクル中の前記一定区間の電流波形が平坦である場合のみ、振幅値Ｊは零となる。
【０１５４】
区間ａの振幅値Ｊと同様に、ｓｐ毎に過去３個のｓｐ数を用いて演算（図６（ａ）では区間ｂ，ｃ…）することにより、常に一定区間の振幅値を見ることができ、図６（ｂ）の振幅値演算部２４での演算結果に示すような個々の振幅値Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃ…の値となる。
【０１５５】
図６（ｂ）のような平坦区間を持った励磁突入電流による差動電流Ｉｄでの振幅値Ｊの値は、演算区間がすべて差動電流Ｉｄの平坦部分に含まれた時（図６（ａ）の区間ａ）に、その値は最小となる。また、振幅値Ｊが一定値ｋよりも小さい値をとった時に、平坦判定演算部２２は、図６（ｃ）の平坦判定演算部２２での演算結果のように出力を生じる。
【０１５６】
なお、上記一定値ｋは、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別を行うための値であり、変流器ＣＴによる直流分喪失やリレーの演算誤差等による誤判定とならない値である。なお、以上の説明では、平坦性を表す値として、振幅値Ｊを基に説明したが、下記の一般式（（ロ−１）式）で表される値としてもよい。
【０１５７】
すなわち、前記演算された差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の３個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求める。つまり、（ロ−１）式で表される振幅値のＮ乗Ｊ^N を振幅値演算として求める。
【０１５８】
【数４６】

【０１５９】
一例を挙げると、Ｎ＝２の時は（ロ−１）式の代わりに（ロ−２）式を用いてもよいことになる。
【数４７】

【０１６０】
そして、この求められた振幅値のＮ乗Ｊ^N が一定値ｋ以下の時に出力を生じる平坦判定演算部２２を備えた励磁突入電流対策要素６２を備えて、その出力によって前記差動要素５の出力を阻止することにより、前述した場合と同様の作用を奏する。
【０１６１】
なお、本実施の形態においては、３個のｓｐ数を用いて演算しているので、ｓｐ間隔がＴの保護継電器の場合、その演算区間は３Ｔとなる。この場合、演算区間３Ｔがすべて差動電流Ｉｄの平坦部分に含まれる時に振幅値Ｊの値は最小となる。本実施の形態によれば、最大励磁突入電流の平坦部分が３Ｔ以上となるような変圧器に適用すると、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別が容易にできる。
【０１６２】
本実施形態においては、差動電流Ｉｄの内、電気角Ｔ度間隔の３個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ）を導入して一定区間での振幅値をＮ乗した値を求め、この振幅値のＮ乗が一定値以下であるときに励磁突入電流と判定して出力を生じる励磁突入電流対策要素６２を備えて差動電流Ｉｄの平坦性を検出し、この励磁突入電流対策要素６２の出力によって前記差動要素５の出力を阻止するようにしたので、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することができ、前述した従来では適用が困難であった。
【０１６３】
内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器Ｔｒに対しも、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を得ることができる。
【０１６４】
図７は請求項３に係るディジタル形保護継電器である変圧器保護用の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。なお、差動要素５の構成については、図１と全く同じであるため、図７ではその構成の一部を割愛している。
【０１６５】
即ち、本実施の形態の差動リレー１は、図７に示すように、図１における励磁突入電流対策要素６１を省略し、これに代えて、新たな励磁突入電流対策要素６３を備えた構成としている。この励磁突入電流対策要素６３は、振幅値演算部２５と、平坦判定演算部２２と、復帰遅延タイマー２３とからなっている。
【０１６６】
ここで、振幅値演算部２５は、前記差動要素５の差動電流演算部１４により求められた差動電流Ｉｄの波形の一定区間における振幅値を求めるものである。即ち、本例では、差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の４個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，ｉ_m-3 ）を導入し、下記の振幅値演算式（ハ）にて差動電流の一定区間における振幅値を求める。
【０１６７】
【数４８】

【０１６８】
また、平坦判定演算部２２は、振幅値演算部２５により求められた振幅値が一定値以下であるか否かを判定し、一定値以下の時に励磁突入電流と判定して出力を生じるものである。即ち、本例では、振幅値演算部２５により求められた振幅値が一定値以下であるか否かを判定し、一定値以下の時に励磁突入電流と判定して出力を生じるものである。
【０１６９】
さらに、復帰遅延タイマー２３は、１サイクル程度以上の遅延時間を持ち、平坦判定演算部２２の出力を連続化するためのものである。これにより、復帰遅延タイマー２３の出力によって、差動要素５の出力を阻止できる。
【０１７０】
次に、本実施の形態の差動リレー１の作用について説明する。なお、差動要素５の作用については、前記図３１の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。図７において、差動要素５の差動電流演算部１４で導出された差動電流Ｉｄは、励磁突入電流対策要素６３に導入され、振幅値演算部２５にて平坦性を検出するための演算を行って振幅値Ｊが求められる。そして、ここで求められた振幅値Ｊが所定値ｋ以下の時に、平坦判定演算部２２は出力を生じる。
【０１７１】
一方、復帰遅延タイマー２３の出力をＮＯＴ演算回路１９にて反転させ、さらに論理積演算回路２０で差動要素５の出力との論理積演算を行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー１としての誤動作を防止することができる。
【０１７２】
以下に、かかる点についてより具体的に説明する。変圧器内部事故による事故電流と、励磁突入電流の電流波形の特徴の違いについては、前記第１の実施の形態の場合と全く同じであるため、その説明を割愛する。本実施の形態においても、前記第１の実施の形態の場合と同様に、電流の１サイクル中の一定区間における振幅値が小さいこと、即ち平坦性を見ることで、励磁突入電流と判定することができ、差動リレー１の誤動作を防止する。すなわち、励磁突入電流対策要素６３の振幅値演算部２５では、振幅値を求めるための以下のような演算が行われる。
【０１７３】
図８（ａ）は、励磁突入電流を、その瞬時値のディジタル量に変換したときの値を示すものである。図８（ａ）において、現時点の瞬時値をｉ_m 、１サンプリング（以下、ｓｐと表す）前の瞬時値をｉ_m-1 、２ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-2 、３ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-3 と置く。
【０１７４】
図８（ａ）の瞬時値にて振幅値演算を説明すると、１サイクル中の一定区間の４個の瞬時値（例えば区間ａのｉ_m 〜ｉ_m-3 ）から、下記の振幅値演算式（ハ）で求める。なお、一定区間とは最大励磁突入電流での無電流期間より小さい区間であればよく、特に限定した期間ではない。
【０１７５】
【数４９】

【０１７６】
このＪの値を振幅値と称し、差動電流の１サイクル中の一定区間における振幅値を表すものであり、差動電流の１サイクル中の前記一定区間の電流波形が平坦である場合のみ、振幅値Ｊは零となる。
【０１７７】
区間ａの振幅値Ｊと同様に、ｓｐ毎に過去４個のｓｐ数を用いて演算（図８（ａ）では区間ｂ，ｃ…）することにより、常に一定区間の振幅値を見ることができ、図８（ｂ）の振幅値演算部２５での演算結果に示すような個々の振幅値Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃ…の値となる。
【０１７８】
図８（ｂ）のような平坦区間を持った励磁突入電流による差動電流Ｉｄでの振幅値Ｊの値は、演算区間がすべて差動電流Ｉｄの平坦部分に含まれた時（図８（ａ）の区間ａ）に、その値は最小となる。また、振幅値Ｊが一定値ｋよりも小さい値をとった時に、平坦判定演算部２２は、図８（ｃ）の平坦判定演算部２２での演算結果のように出力を生じる。
【０１７９】
なお、上記一定値ｋは、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別を行うための値であり、変流器ＣＴによる直流分喪失やリレーの演算誤差等による誤判定とならない値である。なお、以上の説明では、平坦性を表す値として、振幅値Ｊを基に説明したが、下記の一般式（（ハ−１）式）で表される値としてもよい。
【０１８０】
すなわち、前記演算された差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の４個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，ｉ_m-3 ）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求める。つまり、（ハ−１）式で表される振幅値のＮ乗Ｊ^N を振幅値演算として求める。
【０１８１】
【数５０】

【０１８２】
一例を挙げると、Ｎ＝２の時は（ハ−１）式の代わりに（ハ−２）式を用いてもよいことになる。
【数５１】

【０１８３】
そして、この求められた振幅値のＮ乗Ｊ^N が一定値ｋ以下の時に出力を生じる平坦判定演算部２２を備えた励磁突入電流対策要素６３を備えて、その出力によって前記差動要素５の出力を阻止することにより、前述した場合と同様の作用を奏する。
【０１８４】
なお、本実施の形態においては、４個のｓｐ数を用いて演算しているので、ｓｐ間隔がＴの保護継電器の場合、その演算区間は４Ｔとなる。この場合、演算区間４Ｔがすべて差動電流１ｄの平坦部分に含まれた時に振幅値Ｊの値は最小となる。
【０１８５】
よって、本実施の形態は、最大励磁突入電流の平坦部分が４Ｔ以上となるような変圧器に適用すると、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別が容易に行うことができる。
【０１８６】
一方、ｓｐ間隔が同じＴの保護継電器の場合、本実施の形態（演算区間４Ｔ）の方が、前述の第２の実施の形態（演算区間３Ｔ）に比べて、前述の平坦部分における変流器ＣＴによる直流分喪失やリレーの演算誤差を受けにくい特徴がある。よって、最大励磁突入電流の平坦部分が４Ｔ以上となるような変圧器に本実施の形態（演算区間４Ｔ）を適用すると、前述の第２の実施の形態（演算区間３Ｔ）を適用する場合よりも、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別がさらに容易に行える。
【０１８７】
本実施の形態においては、差動電流Ｉｄの内、電気角Ｔ度間隔の４個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，ｉ_m-3 ）を導入して一定区間での振幅値をＮ乗した値を求め、この振幅値のＮ乗が一定値以下であるときに励磁突入電流と判定して出力を生じる励磁突入電流対策要素６３を備えて差動電流Ｉｄの平坦性を検出し、この励磁突入電流対策要素６３の出力によって前記差動要素５の出力を阻止するようにしたので、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することができ、前述した従来では適用が困難であった。内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器Ｔｒに対しも、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を得ることができる。
【０１８８】
図９は請求項４に係るディジタル形保護継電器である変圧器保護用の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。なお、差動要素５の構成については、図１と全く同じであるため、図９ではその構成の一部を割愛している。
【０１８９】
すなわち、本実施の形態の差動リレー１は、図９に示すように、図１における励磁突入電流対策要素６１を省略し、これに代えて、新たな励磁突入電流対策要素６４を備えた構成としている。この励磁突入電流対策要素６４は、振幅値演算部２６と、平坦判定演算部２２と、復帰遅延タイマー２３とからなっている。
【０１９０】
ここで、振幅値演算部２６は、前記差動要素５の差動電流演算部１４により求められた差動電流Ｉｄの波形の一定区間における振幅値を求めるものである。即ち、本例では、差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の５個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，ｉ_m-3 ，ｉ_m-4 ）を導入し、下記の振幅値演算式（ニ）にて差動電流の一定区間における振幅値を求める。
【０１９１】
【数５２】

【０１９２】
また、平坦判定演算部２２は、振幅値演算部２６により求められた振幅値が一定値以下であるか否かを判定し、一定値以下の時に励磁突入電流と判定して出力を生じるものである。即ち、本例では、振幅値演算部２６により求められた振幅値が一定値以下であるか否かを判定し、一定値以下の時に励磁突入電流と判定して出力を生じるものである。
【０１９３】
さらに、復帰遅延タイマー２３は、１サイクル程度以上の遅延時間を持ち、平坦判定演算部２２の出力を連続化するためのものである。これにより、復帰遅延タイマー２３の出力によって、差動要素５の出力を阻止する。
【０１９４】
次に、本実施の形態の差動リレー１の作用について説明する。なお、差動要素５の作用については、前記図３１の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。図９において、差動要素５の差動電流演算部１４で導出された差動電流Ｉｄは、励磁突入電流対策要素６４に導入され、振幅値演算部２６にて平坦性を検出するための演算を行って、振幅値Ｊが求められる。そして、ここで求められた振幅値Ｊが所定値ｋ以下の時に、平坦判定演算部２２は出力を生じる。
【０１９５】
一方、復帰遅延タイマー２３の出力をＮＯＴ演算回路１９にて反転させ、さらに論理積演算回路２０で差動要素５の出力との論理積演算を行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー１としての誤動作を防止することができる。
【０１９６】
以下に、かかる点についてより具体的に説明する。変圧器内部事故による事故電流と、励磁突入電流の電流波形の特徴の違いについては、前記第１の実施形態の場合と全く同じであるため、その説明を割愛する。本実施の形態においても、前記第１の実施形態の場合と同様に、電流の１サイクル中の一定区間における振幅値が小さいこと、即ち平坦性を見ることで、励磁突入電流と判定することができ、差動リレー１の誤動作を防止する。
【０１９７】
即ち、励磁突入電流対策要素６４の振幅値演算部２６では、振幅値を求めるための以下のような演算が行われる。図１０（ａ）は、励磁突入電流を、その瞬時値のディジタル量に変換したときの値を示すものである。図１０（ａ）において、現時点の瞬時値をｉ_m 、１サンプリング（以下、ｓｐと表す）前の瞬時値をｉ_m-1 、２ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-2 、３ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-3 、４ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-4 と置く。
【０１９８】
図１０（ａ）の瞬時値にて振幅値演算を説明すると、１サイクル中の一定区間の５個の瞬時値（例えば区間ａのｉ_m 〜ｉ_m-4 ）から、下記の（ニ）式で求める。なお、一定区間とは最大励磁突入電流での無電流期間より小さい区間であればよく、特に限定した期間ではない。
【０１９９】
【数５３】

【０２００】
このＪの値を振幅値と称し、差動電流の１サイクル中の一定区間における振幅値を表すものであり、差動電流の１サイクル中の前記一定区間の電流波形が平坦である場合のみ、振幅値Ｊは零となる。
【０２０１】
区間ａの振幅値Ｊと同様に、ｓｐ毎に過去５個のｓｐ数を用いて演算（図１０（ａ）では区間ｂ、ｃ…）することにより、常に一定区間の振幅値を見ることができ、図１０（ｂ）の振幅値演算部２６での演算結果に示すような個々の振幅値Ｊａ、Ｊｂ、Ｊｃ…の値となる。
【０２０２】
図１０（ｂ）のような平坦区間を持った励磁突入電流による差動電流Ｉｄでの振幅値Ｊの値は、演算区間がすべて差動電流Ｉｄの平坦部分に含まれた時（図１０（ａ）の区間ａ）に、その値は最小となる。また、振幅値Ｊが一定値ｋよりも小さい値をとった時に、平坦判定演算部２２は、図１０（ｃ）の平坦判定演算部２２での演算結果のように出力を生じる。
【０２０３】
なお、上記一定値ｋは、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別を行うための値であり、変流器ＣＴによる直流分喪失やリレーの演算誤差等による誤判定とならない値である。なお、以上の説明では、平坦性を表す値として、振幅値Ｊを基に説明したが、下記の一般式（（ニ−１）式）で表される値としてもよい。
【０２０４】
即ち、前記演算された差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の５個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，ｉ_m-3 ，ｉ_m-4 ）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求める。つまり、（ニ−１）式で表される振幅値のＮ乗Ｊ^N を振幅値演算として求める。
【０２０５】
【数５４】

【０２０６】
一例を挙げると、Ｎ＝２の時は（ニ−１）式の代わりに（ニ−２）式を用いてもよいことになる。
【数５５】

【０２０７】
そして、この求められた振幅値のＮ乗Ｊ^N が一定値ｋ以下の時に出力を生じる平坦判定演算部２２を備えた励磁突入電流対策要素６４を備えて、その出力によって前記差動要素５の出力を阻止することにより、前述した場合と同様の作用を奏する。
【０２０８】
なお、本実施の形態においては、５個のｓｐ数を用いて演算しているので、ｓｐ間隔がＴの保護継電器の場合、その演算区間は５Ｔとなる。この場合、演算区間５Ｔがすべて差動電流Ｉｄの平坦部分に含まれた時に振幅値Ｊの値は最小となる。よって、本実施の形態は、最大励磁突入電流の平坦部分が５Ｔ以上となるような変圧器に適用すると、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別が容易である。
【０２０９】
一方、ｓｐ間隔が同じＴの保護継電器の場合、本実施の形態（演算区間５Ｔ）の方が、前述の第３の実施の形態（演算区間４Ｔ）に比べて、前述の平坦部分における変流器ＣＴによる直流分喪失やリレーの演算誤差を受けにくい特徴がある。よって、最大励磁突入電流の平坦部分が５Ｔ以上となるような変圧器に本実施の形態（演算区間５Ｔ）を適用すると、前述の３の実施の形態（演算区間４Ｔ）を適用する場合よりも、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別がさらに容易となる。
【０２１０】
本実施の形態においては、差動電流Ｉｄの内、電気角Ｔ度間隔の５個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，ｉ_m-3 ，ｉ_m-4 ）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求め、この振幅値のＮ乗が一定値以下であるときに励磁突入電流と判定して出力を生じる励磁突入電流対策要素６４を備えて差動電流Ｉｄの平坦性を検出するものである。
【０２１１】
そしてこの励磁突入電流対策要素６４の出力によって前記差動要素５の出力を阻止するようにしたので、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することができ、前述した従来では適用が困難であった、内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器Ｔｒに対しても、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を得ることができる。
【０２１２】
図１１は請求項５に係るディジタル形保護継電器である変圧器保護用の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。なお、差動要素５の構成については、図１と全く同じであるため、図１１ではその構成の一部を割愛している。
【０２１３】
即ち、本実施の形態の差動リレー１は、図１１に示すように、図１における励磁突入電流対策要素６１を省略し、これに代えて、新たな励磁突入電流対策要素６５を備えた構成としている。この励磁突入電流対策要素６５は、振幅値演算部２７と、平坦判定演算部２２と、復帰遅延タイマー２３とからなっている。
【０２１４】
ここで、振幅値演算部２７は、前記差動要素５の差動電流演算部１４により求められた差動電流Ｉｄの波形の一定区間における振幅値を求めるものである。
即ち、本例では、差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の６個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，ｉ_m-3 ，ｉ_m-4 ，ｉ_m-5 ）を導入し、下記の振幅値演算式（ホ）にて差動電流の一定区間における振幅値を求める。
【０２１５】
【数５６】

【０２１６】
また、平坦判定演算部２２は、振幅値演算部２７により求められた振幅値が一定値以下であるか否かを判定し、一定値以下の時に励磁突入電流と判定して出力を生じるものである。すなわち、本例では、振幅値演算部２７により求められた振幅値が一定値以下であるか否かを判定し、一定値以下の時に励磁突入電流と判定して出力を生じる。
【０２１７】
さらに、復帰遅延タイマー２３は、１サイクル程度以上の遅延時間を持ち、平坦判定演算部２２の出力を連続化するためのものである。これにより、復帰遅延タイマー２３の出力によって、差動要素５の出力を阻止する。
【０２１８】
次に、本実施の形態の差動リレー１の作用について説明する。なお、差動要素５の作用については、前記図３１の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２１９】
図１１において、差動要素５の差動電流演算部１４で導出された差動電流Ｉｄは、励磁突入電流対策要素６５に導入され、振幅値演算部２７にて平坦性を検出するための演算を行って、振幅値Ｊが求められる。そして、ここで求められた振幅値Ｊが所定値ｋ以下の時に、平坦判定演算部２２は出力を生じる。
【０２２０】
一方、復帰遅延タイマー２３の出力をＮＯＴ演算回路１９にて反転させ、さらに論理積演算回路２０で差動要素５の出力との論理積演算を行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー１としての誤動作を防止する。
【０２２１】
以下に、かかる点についてより具体的に説明する。変圧器内部事故による事故電流と、励磁突入電流の電流波形の特徴の違いについては、前記第１の実施の形態の場合と全く同じであるため、その説明を割愛する。
【０２２２】
本実施の形態においても、前記第１の実施の形態の場合と同様に、電流の１サイクル中の一定区間における振幅値が小さいこと、即ち平坦性を見ることで、励磁突入電流と判定することができ、差動リレー１の誤動作を防止する。即ち、励磁突入電流対策要素６５の振幅値演算部２７では、振幅値を求めるための以下のような演算が行われる。
【０２２３】
図１２（ａ）は、励磁突入電流を、その瞬時値のディジタル量に変換したときの値を示すものである。図１２（ａ）において、現時点の瞬時値をｉ_m 、１サンプリング（以下、ｓｐと表す）前の瞬時値をｉ_m-1 、２ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-2 、３ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-3 、４ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-4 、５ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-5 と置く。
【０２２４】
図１２（ａ）の瞬時値にて振幅値演算を説明すると、１サイクル中の一定区間の６個の瞬時値（例えば区間ａのｉ_m 〜ｉ_m-5 ）から、下記の振幅値演算式（ホ）で求める。なお、一定区間とは最大励磁突入電流での無電流期間より小さい区間であればよく、特に限定した期間ではない。
【０２２５】
【数５７】

【０２２６】
このＪの値を振幅値と称し、差動電流の１サイクル中の一定区間における振幅値を表すものであり、差動電流の１サイクル中の前記一定区間の電流波形が平坦である場合のみ、振幅値Ｊは零となる。区間ａの振幅値Ｊと同様に、ｓｐ毎に過去６個のｓｐ数を用いて演算（図１２（ａ）では区間ｂ、ｃ…）することにより、常に一定区間の振幅値を見ることができ、図１２（ｂ）の振幅値演算部２７での演算結果に示すような個々の振幅値Ｊａ、Ｊｂ、Ｊｃ…の値となる。
【０２２７】
図１２（ｂ）のような平坦区間を持った励磁突入電流による差動電流Ｉｄでの振幅値Ｊの値は、演算区間がすべて差動電流Ｉｄの平坦部分に含まれた時（図１２（ａ）の区間ａ）に、その値は最小となる。また、振幅値Ｊが一定値ｋよりも小さい値をとった時に、平坦判定演算部２２は、図１２（ｃ）の平坦判定演算部２２での演算結果のように出力を生じる。
【０２２８】
なお、上記一定値ｋは、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別を行うための値であり、変流器ＣＴによる直流分喪失やリレーの演算誤差等による誤判定とならない値である。 なお、以上の説明では、平坦性を表す値として、振幅値Ｊを基に説明したが、下記の一般式（（ホ−１）式）で表される値としてもよい。
【０２２９】
即ち、前記演算された差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の５個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，ｉ_m-3 ，ｉ_m-4 ，ｉ_m-5 ）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求める。つまり、（ホ−１）式で表される振幅値のＮ乗Ｊ^N を振幅値演算として求める。
【０２３０】
【数５８】

【０２３１】
一例を挙げると、Ｎ＝２の時は（ホ−１）式の代わりに（ホ−２）式を用いてもよいことになる。
【数５９】

【０２３２】
そして、この求められた振幅値のＮ乗Ｊ^N が一定値ｋ以下の時に出力を生じる平坦判定演算部２２を備えた励磁突入電流対策要素６５を備えて、その出力によって前記差動要素５の出力を阻止することにより、前述した場合と同様の作用を奏する。
【０２３３】
なお、本実施の形態においては、６個のｓｐ数を用いて演算しているので、ｓｐ間隔がＴの保護継電器の場合、その演算区間は６Ｔとなる。この場合、演算区間６Ｔがすべて差動電流Ｉｄの平坦部分に含まれた時に振幅値Ｊの値は最小となる。よって、本実施の形態は、最大励磁突入電流の平坦部分が６Ｔ以上となるような変圧器に適用すると、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別が容易にできる。
【０２３４】
一方、ｓｐ間隔が同じＴの保護継電器の場合、本実施の形態（演算区間６Ｔ）の方が、前述の第４の実施の形態（演算区間５Ｔ）に比べて、前述の平坦部分における変流器ＣＴによる直流分喪失やリレーの演算誤差を受けにくい特徴がある。よって、最大励磁突入電流の平坦部分が６Ｔ以上となるような変圧器に本実施の形態（演算区間６Ｔ）を適用すると、前述の４の実施の形態（演算区間５Ｔ）を適用する場合よりも、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別がさらに容易に行うことができる。
【０２３５】
本実施の形態においては、差動電流Ｉｄの内、電気角Ｔ度間隔の６個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，ｉ_m-3 ，ｉ_m-4 ，ｉ_m-5 ）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求め、この振幅値のＮ乗が一定値以下であるときに励磁突入電流と判定して出力を生じる励磁突入電流対策要素６５を備えて差動電流Ｉｄの平坦性を検出するものである。
【０２３６】
そしてこの励磁突入電流対策要素６５の出力によって前記差動要素５の出力を阻止するようにしたので、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することができ、前述した従来では適用が困難であった、内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器Ｔｒに対しても、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を得ることができる。
【０２３７】
図１３は請求項６に係るディジタル形保護継電器である変圧器保護用の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。なお、差動要素５の構成については、図１と全く同じであるため、図１３ではその構成の一部を割愛している。
【０２３８】
即ち、本実施の形態の差動リレー１は、図１３に示すように、図１における励磁突入電流対策要素６１を省略し、これに代えて、新たな励磁突入電流対策要素６６を備えた構成としている。この励磁突入電流対策要素６６は、振幅値演算部２１，２８と、平坦判定演算部２２，２９と、論理和演算回路３０と、復帰遅延タイマー２３とからなっている。
【０２３９】
ここで、振幅値演算部２８は、前記差動要素５の差動電流演算部１４により求められた差動電流Ｉｄの波形の一定区間における振幅値を求めるものである。
即ち、本例では、差動電流の内、電気角Ｔ′度間隔のＫ′個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ′，ｉ_m-1 ′，ｉ_m-2 ′，ｉ_m-3 ′，…，ｉ_m-(k`-₁₎′）を導入し、下記の振幅値演算式（ヘ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求める。
【０２４０】
【数６０】

【０２４１】
また、平坦判定演算部２９は、振幅値演算部２８により求められた振幅値が一定値以下であるか否かを判定し、一定値以下の時に励磁突入電流と判定して出力を生じるものである。一方、振幅値演算部２１と、平坦判定演算部２２と、復帰遅延タイマー２３の構成は図１と全く同じであるため、ここではその説明を割愛する。
【０２４２】
さらに、論理和演算回路３０は、平坦判定演算部２２の出力と平坦判定演算部２９の出力との論理和を出力する。即ち、本例では、振幅値演算部２１により求められた振幅値が一定値以下であるか否か、および振幅値演算部２８により求められた振幅値が一定値以下であるか否か、を各々判定し、少なくともいずれかの一方が一定値以下の時に励磁突入電流と判定して出力を生じるものである。
【０２４３】
さらに、復帰遅延タイマー２３は、１サイクル程度以上の遅延時間を持ち、論理和演算回路３０の出力を連続化するためのものである。これにより、復帰遅延タイマー２３の出力によって、差動要素５の出力を阻止するようにしている。
【０２４４】
次に、本実施の形態の差動リレー１の作用について説明する。なお、差動要素５の作用については、前記図３１の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２４５】
図１３において、差動要素５の差動電流演算部１４で導出された差動電流Ｉｄは、励磁突入電流対策要素６６に導入され、振幅値演算部２１にて平坦性を検出するための演算を行い振幅値Ｊが求められ、同じく振幅値演算部２８にて平坦性を検出するための演算を行い振幅値Ｊ′が、各々求められる。
【０２４６】
そして、前記振幅値演算部２１にて求められた振幅値Ｊが所定値ｋ以下の時に、平坦判定演算部２２は出力を生じ、同じく振幅値演算部２８にて求められた振幅値Ｊ′が所定値ｋ′以下の時に、平坦判定演算部２９は出力を生じる。さらに、平坦判定演算部２２の出力と、平坦判定演算部２９の出力は、論理和演算回路３０にて論理和される。
【０２４７】
一方、復帰遅延タイマー２３の出力をＮＯＴ演算回路１９にて反転させ、さらに論理積演算回路２０で差動要素５の出力との論理積演算を行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー１としての誤動作を防止する。
【０２４８】
以下に、かかる点についてより具体的に説明する。変圧器内部事故による事故電流と、励磁突入電流の電流波形の特徴の違いについては、前記第１の実施の形態の場合と全く同じであるため、その説明を割愛する。本実施の形態においても、前記第１の実施の形態の場合と同様に、電流の１サイクル中の一定区間における振幅値が小さいこと、即ち平坦性を見ることで、励磁突入電流と判定することができ、差動リレー１の誤動作を防止する。
【０２４９】
次に、変圧器電圧印加時の励磁突入電流の電流波形と、外部事故回復時の励磁突入電流の電流波形との特徴の違いを説明する。図１４は、変圧器電圧印加時の励磁突入電流（ａ）と外部事故回復時の励磁突入電流（ｂ）の電流波形の特徴の違いを示す波形図である。
【０２５０】
通常、励磁突入電流には、１サイクル中に変圧器鉄心の飽和が解けて電流が流れない区間（無電流期間）が存在するが、外部事故回復時に保護継電器の見る励磁突入電流（ｂ）の無電流期間は、変圧器のタップ位置の影響を受ける保護継電器の構成としている場合、変圧器を通過する電流の影響を受けた無電流に近い期間となる。
【０２５１】
よって、外部事故回復時に高調波が通過した場合、保護継電器の見る励磁突入電流の本来無電流であるべき部分がこの通過高調波の影響を受け、その結果、振幅値演算値も零とはならず、ある程度の値をとる。図１５は、振幅値演算の周波数対利得特性を表したものであり、本方式の振幅値演算は演算区間が広いほど、高調波の影響を受けにくいことを示している。
【０２５２】
図１４の波形の特徴として、変圧器電圧印加時の励磁突入電流（ａ）の場合は、無電流期間が短く、この無電流期間を検出するためには、演算区間の広い振幅値演算ではなく、演算区間の短い振幅値演算を用いる必要がある。一方、外部事故回復時の励磁突入電流（ｂ）は、変圧器電圧印加時の励磁突入電流（ａ）の場合よりも無電流期間が広いという特徴があり、この波形に通過高調波の影響を受ける場合は、演算区間の短い振幅値演算ではなく、演算区間がより広い（高調波の影響を受けにくい）振幅値演算を用いることができる。
【０２５３】
故に、演算区間の短い振幅値演算と、演算区間の長い振幅値演算の両方を併用することで、変圧器電圧印加時の励磁突入電流（ａ）の場合、および外部事故回復時の励磁突入電流（ｂ）で、かつ通過高調波の影響を受ける場合、の両方とも考慮する必要がある場合においても、より確実に、全ての励磁突入電流を検出することが可能となる。
【０２５４】
このため、電流の１サイクル中の広い一定区間における振幅値が小さいこと、即ち平坦性を見ることを併用して、事故回復時のような変圧器を通過する電流の影響を受ける場合においても励磁突入電流と判定することができ、差動リレー１の誤動作を防止する。即ち、励磁突入電流対策要素６６の振幅値演算部２８では、振幅値を求めるための以下のような演算が行われる。
【０２５５】
図１６（ａ）は、励磁突入電流を、その瞬時値のディジタル量に変換したときの値を示すものである。図１６（ａ）において、現時点の瞬時値をｉ_m ′、１サンプリング（以下、ｓｐと表す）前の瞬時値をｉ_m-1 ′、２ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-2 ′、３ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-3 ′…、（Ｋ′−１）ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-(K-1) ′と置く。図１６（ａ）の瞬時値にて振幅値演算を説明すると、１サイクル中の一定区間のＫ′個の瞬時値（例えば区間ａのｉ_m ′〜ｉ_m-(K-1) ′）から、下記の（ヘ）式で振幅値を求める。
【０２５６】
【数６１】

【０２５７】
なお、一定区間とは事故回復時の最大励磁突入電流での無電流期間より小さく、かつ通過高調波の影響を十分低減できる区間であればよく、特に限定した期間ではない。このＪ′の値を振幅値と称し、差動電流の１サイクル中の一定区間における振幅値を表すものであり、差動電流の１サイクル中の前記一定区間の電流波形が平坦に近いほど、振幅値Ｊは小さくなる。
【０２５８】
区間ａの振幅値Ｊ′と同様に、ｓｐ毎に過去Ｋ個のｓｐ数を用いて演算（図１６（ａ）では区間ｂ、ｃ…）することにより、常に一定区間の振幅値を見ることができ、図１６（ｂ）の振幅値演算部２８での演算結果に示すような個々の振幅値Ｊａ′、Ｊｂ′、Ｊｃ′…の値となる。
【０２５９】
図１６（ｂ）のような平坦区間を持った励磁突入電流による差動電流Ｉｄでの振幅値Ｊ′の値は、演算区間がすべて差動電流Ｉｄの無電流に近い期間に含まれた時（図１６（ａ）の区間ａ）に、その値は最小となる。また、振幅値Ｊ′が一定値ｋ′よりも小さい値をとった時に、平坦判定演算部２９は、図１６（ｃ）の平坦判定演算部２９での演算結果のように出力を生じる。
【０２６０】
なお、上記一定値ｋは、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別を行うための値であり、変流器ＣＴによる直流分喪失やリレーの演算誤差や変圧器を通過する高調波の影響等による誤判定とならない値である。なお、以上の説明では、平坦性を表す値として、振幅値Ｊ′を基に説明してきたが、下記の一般式（（ヘ−１）式）で表される値としてもよい。
【０２６１】
即ち、前記演算された差動電流の内、電気角Ｔ′度間隔のＫ′個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ′，ｉ_m-1 ′，ｉ_m-2 ′，…，ｉ_m-(K-1) ′）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求める。つまり、下記の（ヘ−１）式で表される振幅値のＮ乗Ｊ′^N を振幅値演算として求める。
【０２６２】
【数６２】

【０２６３】
【数６３】

一例を挙げると、Ｎ＝２の時は（ヘ−１）式の代わりに（ヘ−２）式を用いてもよいことになる。
【０２６４】
そして、この求められた振幅値のＮ乗Ｊ′^N が一定値ｋ′以下の時に出力を生じる平坦判定演算部２９を備えた励磁突入電流対策要素６６を備えて、その出力によって前記差動要素５の出力を阻止することにより、前述した場合と同様の作用を奏する。
【０２６５】
そして本例では電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量の振幅値処理内容に対して、電気角Ｔ′度間隔のＫ′個の瞬時値のディジタル量の振幅値処理内容を付加するだけであるため、前記請求項１〜請求項５のすべてに適用可能である。
【０２６６】
本実施の形態においては、差動電流Ｉｄの内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，…，ｉ_m-(k-1) ）と電気角Ｔ′度間隔のＫ′個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ′，ｉ_m-1 ′，ｉ_m-2 ′，…，ｉ_m-(k-1) ′）を導入し、一定区間の振幅値をＮ乗した値ＪおよびＪ′をそれぞれ求め、この２つの振幅値ＪおよびＪ′の少なくとも片方のＮ乗が一定値以下であるときに励磁突入電流と判定して出力を生じる励磁突入電流対策要素６６を備えて差動電流Ｉｄの平坦性を検出するものである。
【０２６７】
そしてこの励磁突入電流対策要素６６の出力によって前記差動要素５の出力を阻止するようにしたので、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することができ、前述した従来では適用が困難であった、内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器Ｔｒに対しても、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を得ることができる。
【０２６８】
図１７は請求項７に係るディジタル形保護継電器である変圧器保護用の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。なお、差動要素５の構成については、図１と全く同じであるため、図１７ではその構成の一部を割愛している。
【０２６９】
即ち、本実施の形態の差動リレー１は、図１７に示すように、図１における励磁突入電流対策要素６１を省略し、これに代えて、新たな励磁突入電流対策要素６７を備えた構成としている。この励磁突入電流対策要素６７は、振幅値演算部２１と、平坦判定演算部２２と、動作遅延タイマー３１と、復帰遅延タイマー２３とからなっている。
【０２７０】
ここで、振幅値演算部２１は、前記差動要素５の差動電流演算部１４により求められた差動電流Ｉｄの波形の一定区間における振幅値を求めるものである。即ち、本例では、差動電流の内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，ｉ_m-3 ，…，ｉ_m-(k-1) ）を導入し、振幅値演算式（イ）にて差動電流の一区間における振幅値を求める。
【０２７１】
【数６４】

【０２７２】
また、平坦判定演算部２２は、振幅値演算部２１により求められた振幅値が一定値以下であるか否かを判定し、一定値以下の時に励磁突入電流と判定して出力を生じるものである。即ち、本例では、振幅値演算部２１により求められた振幅値が一定値以下であるか否かを判定し、一定値以下の時に励磁突入電流と判定して出力を生じるものである。
【０２７３】
さらに、動作遅延タイマー３１は、１ｓｐ以上の遅延時間を持ち、平坦判定演算部２２の単発的な出力（例えば１ｓｐ出力）を消すためのものである。一方、復帰遅延タイマー２３は、１サイクル程度以上の遅延時間を持ち、動作遅延タイマー３１の出力を連続化するためのものである。これにより、復帰遅延タイマー２３の出力によって、差動要素５の出力を阻止する。
【０２７４】
次に、本実施の形態の差動リレー１の作用について説明する。なお、差動要素５の作用については、前記図３１の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。図１７において、差動要素５の差動電流演算部１４で導出された差動電流Ｉｄは、励磁突入電流対策要素６７に導入され、振幅値演算部２１にて平坦性を検出するための演算を行って振幅値Ｊが求められる。そして、ここで求められた振幅値Ｊが所定値ｋ以下の時に、平坦判定演算部２２は出力を生じる。
【０２７５】
一方、平坦判定演算部２２の出力は、動作遅延タイマー３１と、復帰遅延タイマー２３とを通じた後に、ＮＯＴ演算回路１９にて反転させられ、さらに論理積演算回路２０で差動要素５の出力との論理積演算を行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー１としての誤動作を防止する。
【０２７６】
以下に、かかる点についてより具体的に説明する。変圧器内部事故による事故電流と、励磁突入電流の電流波形の特徴の違いについては、前記第１の実施の形態の場合と全く同じであるため、その説明を割愛する。本実施の形態においても、前記第１の実施の形態の場合と同様に、電流の１サイクル中の一定区間における振幅値が小さいこと、即ち平坦性を見ることで、励磁突入電流と判定することができ、差動リレー１の誤動作を防止する。
【０２７７】
即ち、励磁突入電流対策要素６７の振幅値演算部２１では、振幅値を求めるための以下のような演算が行われる。図１８（ａ）は、変圧器内部事故電流を、その瞬時値のディジタル量に変換したときの値を示すものである。図１８（ａ）において、現時点の瞬時値をｉ_m 、１サンプリング（以下、ｓｐと表す）前の瞬時値をｉ_m-1 、２ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-2 、３ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-3 、…、（Ｋ−１）ｓｐ前の瞬時値をｉ_m-(K-1) と置く。
【０２７８】
図１８（ａ）の瞬時値にて振幅値演算を説明すると、１サイクル中の一定区間のＫ個の瞬時値（例えば区間ａのｉ_m 〜ｉ_m-(K-1) ）から、下記の（イ）式で求める。なお、一定区間とは最大励磁突入電流での無電流期間より小さい区間であればよく、特に限定した期間ではない。
【０２７９】
【数６５】

【０２８０】
このＪの値を振幅値と称し、差動電流の１サイクル中の一定区間における振幅値を表すものであり、差動電流の１サイクル中の前記一定区間の電流波形が平坦である場合のみ、振幅値Ｊは零となる。
【０２８１】
区間ａの振幅値Ｊと同様に、ｓｐ毎に過去Ｋ個のｓｐ数を用いて演算（図１８（ａ）では区間ｂ、ｃ…）することにより、常に一定区間の振幅値を見ることができ、図１８（ｂ）の振幅値演算部２１での演算結果に示すような個々の振幅値Ｊａ、Ｊｂ、Ｊｃ…の値となる。
【０２８２】
図１８（ｂ）のような変圧器内部事故電流による差動電流Ｉｄでは、演算区間がすべて平坦部分となることはなく、振幅値Ｊの値は、常に大きい。また、振幅値Ｊが一定値ｋよりも小さい値をとった時に、平坦判定演算部２２は、図１８（ｃ）の平坦判定演算部２２での演算結果のように出力を生じる。
【０２８３】
なお、上記一定値ｋは、事故電流と励磁突入電流の平坦部分との区別を行うための値であり、変流器ＣＴによる直流分喪失やリレーの演算誤差等による誤判定とならない値である。ほとんどの事故電流では、前述のように振幅値Ｊの値は、常に大きく、振幅値Ｊが一定値ｋよりも小さい値をとることもなく、平坦判定演算部２２が出力を生じることはない。
【０２８４】
しかし、事故時の高調波とｓｐタイミングの関係で、演算区間の瞬時値がほぼ等しくなり、振幅値演算部２１の演算結果がＪａのように、事故電流にもかかわらず偶発的に小さくなり、平坦判定演算部２２が瞬時的に出力を生じることも考えられる。しかし、平坦判定演算部２２の演算結果は単発的なものであり、継続することがないため、このような瞬時的な出力を生じた場合でも、この出力は動作遅延タイマー３１に入力され、所定時間だけ動作遅延されるので、動作遅延タイマー３１は出力を生じない。
【０２８５】
よってこのような場合でも、動作遅延タイマー３１は出力を生じず、この復帰遅延タイマー３１の出力をＮＯＴ演算回路１９にて反転させて常にＮＯＴ演算回路１９は出力を生じ、差動要素５の出力との論理積演算を論理積演算回路２０にて行うことにより、事故電流にて動作する差動要素５の出力を阻止することはなく、差動リレー１としての正動作することができる。なお、動作遅延タイマー３１の時間は１ｓｐに限定するものではなく、励磁突入電流の平坦検出に支障のない時間であれば１ｓｐ以上でも良い。
【０２８６】
本実施の形態においては、差動電流Ｉｄの内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，…，ｉ_m-(k-1) ）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求め、この振幅値のＮ乗が所定時間以上、一定値以下であるときに励磁突入電流と判定して出力を生じる励磁突入電流対策要素６７を備えて差動電流Ｉｄの平坦性を検出するものである。
【０２８７】
そしてこの励磁突入電流対策要素６７の出力によって前記差動要素５の出力を阻止するようにしたので、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することができ、前述した従来では適用が困難であった、内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器Ｔｒに対しても、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を得ることができる。
【０２８８】
図１９は請求項８に係るディジタル形保護継電器である変圧器保護用の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。なお、差動要素５の構成については、図１と全く同じであるため、図１９ではその構成の一部を割愛している。
【０２８９】
即ち、本実施の形態の差動リレー１は、図１９に示すように、図１における励磁突入電流対策要素６１を省略し、これに代えて、新たな励磁突入電流対策要素６８を備えた構成としている。この励磁突入電流対策要素６８は、振幅値演算部２１と、平坦判定演算部２２と、シフト演算部３２と、論理積演算回路３３と、復帰遅延タイマー２３とからなっている。
【０２９０】
ここで、振幅値演算部２１、および平坦判定演算部２２は、前述した第１の実施の形態の場合と同様の機能をそれぞれ有する。また、シフト演算部３２は、平坦判定演算部２２の出力を１サイクル遅らせるものである。
【０２９１】
さらに、論理積演算回路３３は、平坦判定演算部２２の出力（現時点の出力）と、シフト演算部３２の出力（１サイクル前の出力）との論理積演算を行うものであり、復帰遅延タイマー２３は、１サイクル程度以上の遅延時間を持ち、論理積演算回路３３の出力を連続化するためのものである。
【０２９２】
次に、本実施の形態の差動リレー１の作用について説明する。なお、差動要素５の作用については、前記図３１の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。図１９において、差動要素５の差動電流演算部１４で導出された差動電流Ｉｄは、励磁突入電流対策要素６８に導入され、振幅値演算部２１にて前記した（イ）式に基づく演算を行い、差動電流Ｉｄの各ｓｐにおける一定区間の振幅値Ｊが算出される。また、平坦判定演算部２２では、振幅値Ｊが所定値ｋ以下となった時に、励磁突入電流と判定して出力が送出される。
【０２９３】
励磁突入電流は、変圧器鉄心飽和の関係により、電流が流れる期間と流れない期間との周期性が１サイクル毎に生じる。このため、励磁突入電流による平坦判定演算部２２の出力は、１サイクル毎に一回は必ず送出され、その出力は１サイクル毎の周期性を持つ断続出力である。
【０２９４】
一方、事故電流は、基本波電流もしくは不特定高調波電流の重畳したものであり、無電流期間を生じることはないが、希に、高調波の重畳の関係で過渡的な平坦部分を持つことが考えられる。図２０は、事故電流で過渡的な平坦部分を持つ場合の一例を示す図であり、差動電流ＩｄのＡ部で振幅値Ｊは所定値ｋ以下となり、平坦判定演算部２２は単発的な出力を送出するが、この時の平坦判定演算部２２の出力は周期性を生じない。
【０２９５】
そして、これらの平坦判定演算部２２の出力をシフト演算部３２により１サイクル遅らせ、現時点の判定結果である平坦判定演算部２２出力と１サイクル前の判定結果であるシフト演算部３２の出力との論理積演算を論理積演算回路３３で行うことにより、差動電流Ｉｄにおける平坦部分の周期性を見ることができる。
【０２９６】
図２１は、励磁突入電流と事故電流における周期性の検出の一例を示す図であり、励磁突入電流（ａ）では、平坦判定演算部２２の周期的な出力のために論理積演算回路３３の出力が生じるが、事故電流（ｂ）では、平坦判定演算部２２の単発的な出力のために論理積演算回路３３の出力は生じない。
【０２９７】
なお、励磁突入電流による論理積演算回路３３での論理積演算結果は断続出力であるため、復帰遅延タイマー２３により連続化して励磁突入電流対策要素６８の出力としている。
【０２９８】
これにより、励磁突入電流に対しては、確実に励磁突入電流対策要素６８が動作して差動リレー１の誤動作を防止し、また過渡的な平坦部分が生じるような事故電流に対しても、励磁突入電流対策要素６８の不要出力が生じず、差動リレー１は正常動作を行うことができる。
【０２９９】
なお、シフト演算部３２にて遅らせる時間は１サイクルに限定するものではなく、１サイクル以上で、励磁突入電流の特徴である連続性を判別できる正数倍サイクルでも良い。そして、本実施の形態では、事故電流で単発的な平坦判定演算部出力が生ずる場合と、励磁突入電流での平坦判定演算部出力が生ずる場合との弁別に際して、その周期性を検出する手段としてシフト演算部３２を設け、現時点の判定結果である平坦判定部２２の出力と、１サイクル前の判定結果であるシフト演算部３２の出力との論理演算で行なうものである。したがって、この種の判定手法は前記請求項１〜請求項５のすべてに適用可能である。
【０３００】
本実施の形態においては、差動電流Ｉｄの内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，…，ｉ_m-(K-1) ）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求め、この振幅値のＮ乗が一定値以下であるときに生じる出力と、１サイクル前の平坦判定演算２２出力とを比較して、両者の論理積条件の成立により、励磁突入電流と判定して出力を生じる励磁突入電流対策要素６８を備えて差動電流Ｉｄの平坦性を検出するようにしている。
【０３０１】
そして、この励磁突入電流対策要素６８の出力によって前記差動要素５の出力を阻止するようにしたので、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することができ、前述した従来では適用が困難であった、内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器Ｔｒに対しても、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を得ることができる。
【０３０２】
図２２は請求項９に係るディジタル形保護継電器である変圧器保護用の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。なお、差動要素５の構成については、図１と全く同じであるため、図２２ではその構成の一部を割愛している。
【０３０３】
即ち、本実施の形態の差動リレー１は、図２２に示すように、図１における励磁突入電流対策要素６１を省略し、これに代えて、新たな励磁突入電流対策要素６９を備えた構成としている。この励磁突入電流対策要素６９は、振幅値演算部２１と、シフト演算部３４と、最大値検出演算部３５と、平坦判定演算部３６と、復帰遅延タイマー２３とからなっている。
【０３０４】
ここで、振幅値演算部２１は、既に説明した第１の実施の形態の場合と同様の機能を有する。また、シフト演算部３４は、振幅値演算部２１の出力である振幅値Ｊの値を１サイクル遅らせるためのものである。一方、最大値検出演算部３５は、振幅値演算部２１の出力である振幅値Ｊと、シフト演算部３４の出力である振幅値Ｊとの比較を行い、いずれか大きい方の振幅値Ｊ_MAX を出力するものである。
【０３０５】
また、平坦判定演算部３６は、最大値検出演算部３５の出力である振幅値Ｊ_MAX が所定値ｋよりも小さいか否かを判定し、所定値ｋよりも小さいときに出力を生じる。さらにまた、復帰遅延タイマー２３は、１サイクル程度以上の遅延時間を持ち、平坦判定演算部３６の出力を連続化するためのものである。
【０３０６】
次に、本実施の形態の差動リレー１の作用について説明する。なお、差動要素５の作用については、前記図３１の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。図２２において、差動要素５の差動電流演算部１４で導出された差動電流Ｉｄは、励磁突入電流対策要素６９に導入され、振幅値演算部２１にて前述した（イ）式に基づく演算を行い、差動電流Ｉｄの各ｓｐにおける一定区間の振幅値Ｊが算出される。
【０３０７】
そして、この振幅値演算部２１の出力である現時点の振幅値をＪ（現在）とし、この振幅値Ｊ（現在）をシフト演算部３４によって１サイクル遅らせ、この遅らせた振幅値をＪ（１サイクル前）とする。一方、最大値検出演算部３５では、これらの振幅値Ｊ（現在）と振幅値Ｊ（１サイクル前）とを比較し、いずれか大きい方の振幅値がＪ_MAX として出力される。また、平坦判定演算部３６では、最大値検出部３５の出力である振幅値Ｊ_MAX が所定値ｋ以下となったときに、励磁突入電流と判定して出力が送出される。
【０３０８】
励磁突入電流は、変圧器鉄心飽和の関係により、電流が流れる期間と流れない期間の周期性が１サイクル毎に生じる。このため、振幅値演算部２１で演算される振幅値Ｊも、１サイクル毎に極小になる周期性を持った出力となり、現時点の振幅値Ｊ（現在）と１サイクル前の振幅値Ｊ（１サイクル前）とは、等しい値となる。
【０３０９】
この結果、最大値検出演算部３５では、そのまま振幅値Ｊ（現在）（＝Ｊ（１サイクル前））を出力するため、平坦判定演算部３６の出力は、１サイクル毎に出力する周期性を持つ断続出力である。そして、平坦判定演算部３６の出力は、復帰遅延タイマー２３により連続化して励磁突入電流対策要素６９の出力としているため、差動リレー１の誤動作を防止することができる。
【０３１０】
一方、事故電流は、基本波電流もしくは不特定高調波電流の重畳したものであり、無電流期間を生じることはないが、希に、高調波の重畳の関係で、過渡的な平坦部分を持つことが考えられる。図２３は、事故電流で過渡的な平坦部分を持つ場合の一例を示す図であり、振幅値演算部２１の出力である振幅値Ｊの変化を表したものである。
【０３１１】
図２３（ａ）は、振幅値演算部２１の出力と前記した第１の実施の形態における平坦判定演算部２２の出力であり、振幅値がＢの時点で所定値ｋ以下となり、図２３（ｂ）に示すように、平坦判定演算部２２が過渡的に単発出力している。これに対し、図２３（ｃ）は、図２３（ａ）の振幅値演算部２１の出力の振幅値Ｊ（現在）と、その出力をシフト演算部３４を通して得られた振幅値Ｊ（１サイクル前）とを比較した最大値検出演算部３５の出力（振幅値Ｊ_MAX ）である。
【０３１２】
例えば、図２３（ａ）の現時点での振幅値Ｂの値と、その１サイクル前の振幅値Ｃの値との比較を行い、いずれかの大きい方（ここではＣ）を、図２３（ｃ）の最大値検出演算部３５の振幅値Ｊ_MAX の値として出力するため、平坦判定演算部３６は動作せず、励磁突入電流対策要素６９が出力を生じることはなく、差動リレー１は正常動作を行うことができる。
【０３１３】
なお、シフト演算部３４にて遅らせる時間は１サイクルに限定するものではなく、励磁突入電流の平坦部の周期性に合わせた正数倍サイクルでも良い。又、周期性だけでなく平坦検出に支障のない時間であれば１ｓｐ以前との比較を行ない、大きい方の振幅値を使用する構成としても良い。本実施の形態では、前記請求項８の場合と同様に事故電流時と励磁突入電流時との弁別に際し、現在時点の振幅値と１サイクル遅らせた振幅値とを比較してその内の最大値を出力し、当該最大値が所定値ｋ以下であるとき単発出力であるとするものである。したがってこの種の判定手法は請求項１〜請求項５のすべてに適用可能である。
【０３１４】
本実施の形態においては、差動電流Ｉｄの内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，…，ｉ_m-(K-1) ）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求め、この振幅値のＮ乗と１サイクル前の振幅値のＮ乗とを比較して、いずれか大きい方の振幅値が所定値ｋ以下となった時に、励磁突入電流と判定して出力を生じる励磁突入電流対策要素６９を備えて差動電流Ｉｄの平坦性を検出するようにしている。
【０３１５】
そして、この励磁突入電流対策要素６９の出力によって前記差動要素５の出力を阻止するようにしたので、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することができ、前述した従来では適用が困難であった、内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器Ｔｒに対しても、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を得ることができる。
【０３１６】
図２５は請求項１０に係るディジタル形保護継電器を電力用変圧器に適用した場合の構成例を示す回路図である。図２５において、電力系統電源Ｇには、遮断器ＣＢを介して、被保護対象である変圧器Ｔｒが接続されている。また、変圧器Ｔｒを挟んで、各相毎の交流電流を抽出する主変流器ＣＴ１，ＣＴ２が設けられている。
【０３１７】
一方、変圧器Ｔｒのいずれか１つの端子に各相毎の交流電圧を抽出する計器用変成器ＰＴが設けられている。さらに、主変流器ＣＴ１，ＣＴ２と、計器用変成器ＰＴとにより抽出された交流電流Ｉ１，Ｉ２と、交流電圧Ｖ１を差動リレー８０に導入し、変圧器Ｔｒの内部事故時に動作して、遮断器ＣＢを遮断することにより変圧器Ｔｒが保護されるようになっている。
【０３１８】
図２４は、本実施の形態によるディジタル形保護継電器である変圧器保護用の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。即ち、本実施の形態の差動リレー８０は、図２４に示すように、図１の差動リレー１に対し、入力変成器３７と、Ａ／Ｄ変換器３とを追加し、さらに図１における励磁突入電流対策要素６１を省略し、これに代えて、新たな励磁突入電流対策要素７０を備えた構成としている。
【０３１９】
入力変成器３７は、計器用変成器ＰＴにより抽出された交流電圧Ｖ１を適当な大きさに変換するものである。また、Ａ／Ｄ変換器３は入力変成器２により抽出された交流電流Ｉ１，Ｉ２，および入力変成器３７にて抽出された交流電圧Ｖ１を、一定時間間隔でサンプリングし、ディジタル量に変換するものである。
【０３２０】
さらに、励磁突入電流対策要素７０は、振幅値演算部２１と、平坦判定演算部２２と、電圧値演算部３８と、電圧値判定演算部３９と、論理積演算回路４０と、復帰遅延タイマー２３とからなっている。ここで、振幅値演算部２１、平坦判定演算部２２、および復帰遅延タイマー２３は、前記した第１の実施の形態の場合と同様の機能を有するものである。
【０３２１】
一方、電圧値演算部３８は、電気量ｖ１から基本波成分１ｆを抽出して、振幅値｜Ｖ｜を算出する。また、電圧値判定演算部３９は、電圧値演算部３８の出力である振幅値｜Ｖ｜が所定値ｋｖよりも大きいか否かを判定し、所定値ｋｖよりも大きいときに出力を生じるものである。さらに、復帰遅延タイマー２３の出力と、電圧値判定演算部３９の出力は、論理積演算回路４０にて論理積される。
【０３２２】
一方、論理積演算回路４０の出力をＮＯＴ演算回路１９にて反転させ、さらに論理積演算回路２０で差動要素５の出力との論理積演算を行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー８０としての誤動作を防止する。
【０３２３】
次に、本実施の形態の差動リレー８０の作用について説明する。なお、差動要素５の作用については、前記図３１の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。図２４において、差動要素５の差動電流演算部１４で導出された差動電流Ｉｄは、励磁突入電流対策要素７０に導入され、振幅値演算部２１にて平坦性を検出するための演算を行い、振幅値Ｊが求められる。
【０３２４】
そして、当該求められた振幅値Ｊが所定値ｋ以下の時に、平坦判定演算部２２は出力を生じ、当該平坦判定演算部２２の出力は、復帰遅延タイマー２３にて連続化される。
【０３２５】
一方、図２５に示すように、変圧器のいずれか１つの端子の電圧Ｖ１は、計器用変成器ＰＴを介して、適当な大きさに変換される。また、図２４に示すように、計器用変成器ＰＴにより抽出された交流電圧Ｖ１は、入力変成器３７により、さらに適当な大きさに変換された後、Ａ／Ｄ変換器３に導入される。
【０３２６】
さらにまた、Ａ／Ｄ変換器３では、交流電圧Ｖ１を一定時間間隔でサンプリングし、ディジタル量ｖ１に変換する。当該ディジタル量に変換されたｖ１は電圧振幅値演算部３８に導入され、その基本波成分１ｆの振幅値｜Ｖ｜を算出した後、電圧値判定演算部３９にて当該振幅値｜Ｖ｜が所定値ｋｖよりも大きいか否かを判定し、所定値ｋｖよりも大きいときに、電圧値判定演算部３９は出力を生じる。
【０３２７】
また、電圧値判定演算部３９の出力は、論理積演算回路４０にて復帰遅延タイマー２３の出力と論理積された後、ＮＯＴ演算回路１９にて反転させられ、さらに論理積演算回路２０で差動要素５の出力との論理積演算を行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー１としての誤動作を防止することができる。
【０３２８】
以下に、かかる点についてより具体的に説明する。励磁突入電流は、変圧器鉄心飽和の関係により、電流が流れる期間と流れない期間との周期性が１サイクル毎に生じる。このため、励磁突入電流による平坦判定演算部２２の出力は、１サイクル毎に一回は必ず送出され、その出力は１サイクル毎の周期性を持つ断続出力である。
【０３２９】
したがって１サイクル程度以上の遅延時間を有する復帰遅延タイマー２３の出力は、必ず常に送出され続ける。また、励磁突入電流が発生するような、変圧器電圧印加時には、その電圧の振幅値は十分大きいため、電圧振幅値演算３８の出力である電圧振幅値｜Ｖ｜は常に所定値ｋｖより大きな値をとり、その結果、電圧値判定演算３９では常に｜Ｖ｜≧ｋｖが成立して電圧値判定演算３９の出力も常に送出され続ける。
【０３３０】
電圧振幅値は既知の振幅値演算アルゴリズムであればどのようなものでもよく、例えば、現時点の瞬時値をｖ_m 、１サンプリング（以下、ｓｐと表す）前の瞬時値をｖ_m-1 、２ｓｐ前の瞬時値をｖ_m-2 、…、５ｓｐ前の瞬時値をｖ_m-5 と置いたときの、下記の（チ）式などで求める。
【０３３１】
【数６６】

【０３３２】
そして、前記復帰遅延タイマー２３の出力と前記電圧値判定演算３９の出力は、論理積演算回路４０にて論理積されるので、励磁突入電流対策要素７０は常に出力を生じる。当該励磁突入電流対策要素７０の出力は、ＮＯＴ演算回路１９にて反転させられるので、ＮＯＴ演算回路１９は常に出力を生じず、論理積演算回路２０の出力を常に阻止することができ、このため、励磁突入電流に対する差動リレー８０の誤動作を防止できる。
【０３３３】
一方、内部事故の場合は、基本波電流もしくは不特定高調波電流の重畳したものであり、特に事故電流に高調波が多く含まれるような事故の場合は、必ず、その変圧器の端子電圧は大きく低下するため、電圧振幅値演算部の出力である振幅値｜Ｖ｜は所定値ｋｖよりも小さくなり、その結果電圧値判定演算３９は常に出力を生じない。
【０３３４】
よって、前記復帰遅延タイマー２３の出力と前記電圧値判定演算３９の出力は、論理積演算回路４０にて論理積され、励磁突入電流対策要素７０は常に出力を生じない。当該励磁突入電流対策要素７０の出力は、ＮＯＴ演算回路１９にて反転させられるので、ＮＯＴ演算回路１９は常に出力を生じ、論理積演算回路２０の出力を阻止することなく、差動リレー８０は正常動作を行うことができる。本実施の形態では、内部事故時と励磁突入電流時との弁別手段として、内部事故時は変圧器の端子電圧が大きく低下するのに対して、励磁突入電流時は電圧の振幅値は所定値以上であることを利用したものである。したがって、この種の判定手法は請求項１〜請求項９のすべてに適用可能である。
【０３３５】
上述したように、本実施の形態においては、変圧器励磁突入電流と変圧器内部事故電流との波形の違い、すなわち励磁突入電流は１サイクル中に変圧器鉄心の磁束飽和によって電流が流れる区間と変圧器鉄心の飽和が解けて電流が流れない一定の平坦部分が必ず存在するのに対し、事故電流は基本波電流もしくは不特定多数の高調波電流重畳のため一定区間の平坦部分が生じないこと、および変圧器励磁突入電流発生時と変圧器内部事故電流発生時との電圧の違い、すなわち励磁突入電流発生時には電圧振幅値が大きいのに対し、事故電流発生時には電圧振幅値が小さいことの両方に着目したものである。
【０３３６】
そこで差動電流Ｉｄの内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，…，ｉ_m-(k-1) ）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求め、この振幅値が所定値ｋ以下となること、および電圧振幅値が所定値ｋｖ以上であることの２つの条件を満たしたときに励磁突入電流と判定して出力を生じる励磁突入電流対策要素７０を備え、この励磁突入電流対策要素７０の出力によって前記差動要素５の出力を阻止するようにしたものである。
【０３３７】
したがって励磁突入電流と事故電流を確実に区別することができ、前述した従来では適用が困難であった、内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器Ｔｒに対しても、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を得ることができる。
【０３３８】
図２６は請求項１１に係るディジタル形保護継電器である変圧器保護用の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図であり、図２４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。即ち、本実施の形態の差動リレー８０は、図２６に示すように、図２４の差動リレー８０における励磁突入電流対策要素７０を省略し、これに代えて、新たな励磁突入電流対策要素７１を備えた構成としている。
【０３３９】
さらに、励磁突入電流対策要素７０は、振幅値演算部２１，４１と、平坦判定演算部２２と、電圧値判定演算部４２と、復帰遅延タイマー２３と、論理積演算回路４３とからなっている。ここで、振幅値演算部２１、平坦判定演算部２２、および復帰遅延タイマー２３は、前記した図２４の実施の形態の場合と同様の機能を有するものである。
【０３４０】
ここで、振幅値演算部４１は、交流電圧ｖ１の波形の一定区間における振幅値を求めるものである。本例では、交流電圧の内、振幅値演算部２１のＴと同じ電気角Ｔ度間隔の、振幅値演算部２１のＫと同じＫ個の瞬時値のディジタル量（ｖ_m ，ｖ_m-1 ，ｖ_m-2 ，ｖ_m-3 ，…，ｖ_m-(k-1) ）を導入し、振幅値演算式（ト）にて交流電圧の一定区間における振幅値を求める。
【０３４１】
【数６７】

【０３４２】
また、電圧値判定演算部４２は、振幅値演算部４１により求められた振幅値が一定値以上であるか否かを判定し、一定値以上の時に励磁突入電流と判定して出力を生じるものである。さらに、復帰遅延タイマー２３の出力と、電圧値判定演算部４２の出力は、論理積演算回路４３にて論理積される。
【０３４３】
一方、論理積演算回路４３の出力をＮＯＴ演算回路１９にて反転させ、さらに論理積演算回路２０で差動要素５の出力との論理積演算を行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー８０としての誤動作を防止することができる。
【０３４４】
次に、本実施の形態の差動リレー８０の作用について説明する。なお、差動要素５の作用については、前記図３１の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。図２６において、差動要素５の差動電流演算部１４で導出された差動電流Ｉｄは、励磁突入電流対策要素７１に導入され、振幅値演算部２１にて平坦性を検出するための演算を行って、振幅値Ｊが求められる。そして、当該求められた振幅値Ｊが所定値ｋ以下の時に、平坦判定演算部２２は出力される。
【０３４５】
一方、図２４の実施の形態の場合と同様に、変圧器のいずれか１つの端子の電圧Ｖ１は、計器用変成器ＰＴを介して適当な大きさに変換され、計器用変成器ＰＴにより抽出された交流電圧Ｖ１は、入力変成器３７により、さらに適当な大きさに変換された後、Ａ／Ｄ変換器３に導入され、また、Ａ／Ｄ変換器３では、交流電圧Ｖ１を一定時間間隔でサンプリングし、ディジタル量ｖ１に変換する。
【０３４６】
当該ディジタル量に変換されたｖ１は、電圧振幅値演算部４１に導入され、振幅値演算部２１と同じ演算区間にて振幅値を求めるための演算を行い、振幅値Ｊｖが求められる。そして、ここで求められた振幅値Ｊｖが所定値ｋｖ以上の時に、電圧値判定演算部４２は出力を生じる。
【０３４７】
また、電圧値判定演算部４２の出力は、論理積演算回路４３にて復帰遅延タイマー２３の出力と論理積された後、ＮＯＴ演算回路１９にて反転させられ、さらに論理積演算回路２０で差動要素５の出力との論理積演算を行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー１としての誤動作を防止する。
【０３４８】
以下に、かかる点についてより具体的に説明する。まず、励磁突入電流発生時の電圧波形の特徴を述べる。図２７は、励磁突入電流発生時の励磁突入電流（ａ）と電圧波形（ｂ）の電流波形の特徴を示す波形図である。
【０３４９】
図２７において、励磁突入電流（ａ）が流れている区間における電圧波形（ｂ）は、励磁突入電流と変圧器のリアクタンス等の関係により電圧降下を起こし、やや小さな振幅となるが、励磁突入電流（ａ）には、１サイクル中に変圧器鉄心の飽和が解けて電流が流れない区間（無電流期間）が必ず存在し、この時の電圧波形（ｂ）は励磁突入電流が流れないため、電圧降下の影響がなく、大きな振幅となる。
【０３５０】
このため、振幅値演算部２１と同じ一定区間（演算区間）にて、電圧の１サイクル中の一定区間における振幅値を算出することで、無電流期間での大きな電圧を用いて、励磁突入電流発生時の電圧が十分大きいことを、さらに確実に検出して、励磁突入電流と判定することができ、差動リレー８０の誤動作を防止する。
【０３５１】
即ち、励磁突入電流対策要素７１の振幅値演算部４１では、振幅値を求めるための以下のような演算が行われる。図２７（ｂ）は、励磁突入電流発生時の交流電圧を、その瞬時値のディジタル量に変換したときの値を示すものである。
【０３５２】
図２７（ｂ）において、現時点の瞬時値をｖ_m 、１サンプリング（以下、ｓｐと表す）前の瞬時値をｖ_m-1 、２ｓｐ前の瞬時値をｖ_m-2 、３ｓｐ前の瞬時値をｖ_m-3 、…、（Ｋ−１）ｓｐ前の瞬時値をｖ_m-(K-1) と置く。
【０３５３】
図２７（ａ）の瞬時値にて振幅値演算を説明すると、１サイクル中の一定区間のＫ個の瞬時値（例えば区間ａのｖ_m 〜ｖ_m-(K-1) ）から、下記の（ト）式で求める。なお、一定区間とは振幅値演算部２１と同じ一定区間であればよく、特に限定した期間ではない。
【０３５４】
【数６８】

【０３５５】
このＪｖの値を振幅値と称し、交流電圧の１サイクル中の一定区間における振幅値を表すものであり、差動電流の１サイクル中の前記一定区間の電流波形が平坦である場合に、振幅値Ｊｖは最も大きな値となる。
【０３５６】
区間ａの振幅値Ｊと同様に、ｓｐ毎に過去ｋ個のｓｐ数を用いて演算（図２７（ｂ）では区間ｂ、ｃ…）することにより、常に一定区間の振幅値を見ることができ、図２７（ｃ）の振幅値演算部２１での演算結果に示すような個々の振幅値Ｊｖａ、Ｊｖｂ、Ｊｖｃ…の値となる。
【０３５７】
図２７（ａ）のような平坦区間を持った励磁突入電流による差動電流Ｉｄが発生した場合での、交流電圧の振幅値Ｊｖの値は、演算区間がすべて差動電流Ｉｄの平坦部分に含まれた時（図２７（ｂ）の区間ａ）に、その値は最大となる。また、振幅値Ｊｖが一定値ｋｖよりも大きい値をとった時に、電圧値判定演算部４２は、図２７（ｄ）の平坦判定演算部４２での演算結果のように出力を生じる。
【０３５８】
なお、上記一定値ｋｖは、事故電流発生時の電圧値と励磁突入電流発生時の電圧値との区別を行うための値であればよく、特に限定した値ではない。この結果、電圧値判定演算４２は、平坦判定演算２２の出力と同じタイミングで出力を生じるので、論理積演算回路４３も同じタイミングで出力を生じる。そして、論理積演算回路４３の出力は、１ｃｙ程度以上遅延時間を有する復帰遅延タイマー２３により連続化され、励磁突入電流発生時には励磁突入電流対策要素７１の出力が常に送出され続ける。
【０３５９】
当該励磁突入電流対策要素７１の出力は、ＮＯＴ演算回路１９にて反転させられるので、ＮＯＴ演算回路１９は常に出力を生じず、論理積演算回路２０の出力を常に阻止することができ、このため、励磁突入電流に対する差動リレー８０の誤動作を防止できる。
【０３６０】
一方、事故電流に過渡的な平坦部分を生じさせるような高調波が発生する内部事故の場合には、必ず、その変圧器の端子電圧は大きく低下するため、電圧振幅値演算部４１の出力である振幅値Ｊｖは所定値ｋｖよりも小さくなり、その結果電圧値判定演算４２は常に出力を生じない。よって、前記平坦判定演算部２２の出力と前記電圧値判定演算４２の出力は、論理積演算回路４３にて論理積され、励磁突入電流対策要素７１は常に出力を生じない。
【０３６１】
当該励磁突入電流対策要素７１の出力は、ＮＯＴ演算回路１９にて反転させられるので、ＮＯＴ演算回路１９は常に出力を生じ、論理積演算回路２０の出力を阻止することなく、差動リレー８０は正常動作を行うことができる。
【０３６２】
なお、以上の説明では、平坦性を表す値として、振幅値Ｊｖを基に説明してきたが、下記の一般式（（ト−１）式）で表される値としてもよい。即ち、前記演算された差動電流の内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｖ_m ，ｖ_m-1 ，ｖ_m-2 ，…，ｖ_m-(K-1) ）を導入し、一定区間での振幅値をＮ乗した値を求める。つまり、（ト−１）式で表される振幅値のＮ乗Ｊｖ^N を振幅値演算として求める。
【０３６３】
【数６９】

【０３６４】
一例を挙げると、Ｎ＝２の時は（ト−１）式の代わりに（ト−２）式を用いてもよいことになる。
【数７０】

【０３６５】
そして、この求められた振幅値のＮ乗Ｊｖ^N が一定値ｋｖ以上の時に出力を生じる電圧値判定演算部４２を備えた励磁突入電流対策要素７１を備えて、その出力によって前記差動要素５の出力を阻止することにより、前述した場合と同様の作用を奏することができる。本実施の形態では、前記した請求項１０の場合と同様に内部事故時と励磁突入電流時との弁別に電圧要素を用いたものである。したがって、本判別手法は請求項１〜請求項９のすべてに適用可能である。
【０３６６】
上述したように、本実施の形態においては、変圧器励磁突入電流と変圧器内部事故電流との波形の違い、すなわち励磁突入電流は１サイクル中に変圧器鉄心の磁束飽和によって電流が流れる区間と変圧器鉄心の飽和が解けて電流が流れない一定の平坦部分が必ず存在するのに対し、事故電流は基本波電流もしくは不特定多数の高調波電流重畳のため一定区間の平坦部分が生じないこと、および変圧器励磁突入電流発生時と変圧器内部事故電流発生時との電圧の違い、すなわち励磁突入電流発生時の特に励磁突入電流の流れない区間では電圧振幅値が大きいのに対し、事故電流発生時には電圧振幅値が小さいことの両方に着目したものである。
【０３６７】
そして差動電流Ｉｄの内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，…，ｉ_m-(k-1) ，およびｖ_m ，ｖ_m-1 ，ｖ_m-2 ，…，ｖ_m-(k-1) ）を導入し、一定区間での電流および電圧の振幅値をＮ乗した値を求め、この電流振幅値が所定値ｋ以下となること、および電圧振幅値が所定値ｋｖ以上であることの２つの条件を満たしたときに励磁突入電流と判定して出力を生じる励磁突入電流対策要素７１を備えて差動電流Ｉｄの平坦性、および電圧値の大きさを検出する。
【０３６８】
そして、この励磁突入電流対策要素７１の出力によって前記差動要素５の出力を阻止するようにしたので、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することができ、前述した従来では適用が困難であった、内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器Ｔｒに対しても、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を得ることができる。
【０３６９】
図２８は請求項１２に係るディジタル形保護継電器である変圧器保護用の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図であり、図２４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。即ち、本実施の形態の差動リレー８０は、図２８に示すように、図２４の差動リレー８０における励磁突入電流対策要素７０を省略し、これに代えて、新たな励磁突入電流対策要素７２を備えた構成としている。
【０３７０】
さらに、励磁突入電流対策要素７２は、振幅値演算部２１と、平坦判定演算部２２と、復帰遅延タイマー２３と、電圧上昇判定演算部４４と、復帰遅延タイマー４５と、論理積演算回路４６とからなっている。ここで、振幅値演算部２１、平坦判定演算部２２、および復帰遅延タイマー２３は、前記した図２６の実施の形態の場合と同様の機能を有するものである。
【０３７１】
ここで、電圧上昇判定演算部４４は、交流電圧ｖ１の大きさが、一定値以上上昇したかを検出し、一定値以上上昇した場合に出力を生じるものである。また、復帰遅延タイマー４５は、励磁突入電流が差動要素の動作レベル以下に十分減衰するのに必要な時間以上の遅延時間を有する復帰遅延タイマーである。さらに、復帰遅延タイマー２３の出力と、復帰遅延タイマー４５の出力は、論理積演算回路４６にて論理積される。
【０３７２】
一方、論理積演算回路４６の出力をＮＯＴ演算回路１９にて反転させ、さらに論理積演算回路２０で差動要素５の出力との論理積演算を行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー８０としての誤動作を防止する。
【０３７３】
次に、本実施の形態の差動リレー８０の作用について説明する。なお、差動要素５の作用については、前記図３１の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。図２８において、差動要素５の差動電流演算部１４で導出された差動電流Ｉｄは、励磁突入電流対策要素７２に導入され、振幅値演算部２１にて平坦性を検出するための演算を行って、振幅値Ｊが求められる。
【０３７４】
そして、ここで求められた振幅値Ｊが所定値ｋ以下の時に、平坦判定演算部２２は出力を生じ、当該平坦判定演算部２２の出力は、復帰遅延タイマー２３にて連続化される。
【０３７５】
一方、図２６の実施の形態の場合と同様に、変圧器のいずれか１つの端子の電圧Ｖ１は、計器用変成器ＰＴを介して適当な大きさに変換され、計器用変成器ＰＴにより抽出された交流電圧Ｖ１は、入力変成器３７により、さらに適当な大きさに変換された後、Ａ／Ｄ変換器３に導入される。また、Ａ／Ｄ変換器３では、交流電圧Ｖ１を一定時間間隔でサンプリングし、ディジタル量ｖ１に変換する。
【０３７６】
当該ディジタル量に変換されたｖ１は、電圧上昇判定演算部４４に導入される。電圧上昇判定演算部には、既知の演算アルゴリズムを用いればよい。例えば、現時点の瞬時値ｖ（現在）と、１サイクル前の瞬時値ｖ（１サイクル前）、との差分値ΔＶ（ΔＶ＝ｖ（現在）−ｖ（１サイクル前））を取り、この差分値ΔＶが一定値ｋｖ′以上の時に電圧上昇判定演算部４４は出力を生じる。
【０３７７】
また、電圧上昇判定演算部４４の出力は、復帰遅延タイマー４５に導入されて復帰遅延され、復帰遅延タイマー４５は励磁突入電流が減衰して差動要素が復帰する時間以上継続して出力を生じるものであれば良い。
【０３７８】
また、復帰遅延タイマー４５は、励磁突入電流が差動要素の動作レベル以下に十分減衰するのに必要な時間以上の遅延時間を有する復帰遅延タイマーである。さらに、復帰遅延タイマー２３の出力と、復帰遅延タイマー４５の出力は、論理積演算回路４６にて論理積される。
【０３７９】
また、電圧上昇判定演算部４４の出力は、論理積演算回路４６にて復帰遅延タイマー２３の出力と論理積された後、ＮＯＴ演算回路１９にて反転させられ、さらに論理積演算回路２０で差動要素５の出力との論理積演算を行うことにより、励磁突入電流にて動作する差動要素５の出力を阻止し、差動リレー１としての誤動作を防止することができる。
【０３８０】
以下に、かかる点についてより具体的に説明する。励磁突入電流は、変圧器鉄心飽和の関係により、電流が流れる期間と流れない期間との周期性が１サイクル毎に生じる。このため、励磁突入電流による平坦判定演算部２２の出力は、１サイクル毎に一回は必ず送出され、その出力は１サイクル毎の周期性を持つ断続出力であり、１サイクル程度以上の遅延時間を有する復帰遅延タイマー２３の出力は、必ず送出され続ける。
【０３８１】
また、励磁突入電流が発生するような、変圧器電圧印加時には、変圧器電圧印加以前に比べて、電圧が大きく増加するため、電圧上昇判定演算部４４は出力を生じる。また、電圧上昇判定演算部４４の出力は、復帰遅延タイマー４５に導入されて復帰遅延され、復帰遅延タイマー４５は励磁突入電流が減衰して差動要素が復帰する時間以上継続して出力を生じる。
【０３８２】
そして、前記復帰遅延タイマー２３の出力と前記復帰遅延タイマー４５の出力は、論理積演算回路４６にて論理積されるので、励磁突入電流対策要素７２は、変圧器電圧印加の時点から差動要素が復帰するまでの間は、少なくとも出力を生じる。
【０３８３】
当該励磁突入電流対策要素７２の出力は、ＮＯＴ演算回路１９にて反転させられるので、ＮＯＴ演算回路１９は常に出力を生じず、論理積演算回路２０の出力を常に阻止することができ、このため、励磁突入電流に対する差動リレー８０の誤動作を防止できる。
【０３８４】
一方、内部事故の場合には、必ず、その変圧器の端子電圧は大きく低下するため、電圧上昇判定演算部４４は（ΔＶ≧ｋｖ′の条件を満たさないので）常に出力を生じず、さらに、復帰遅延タイマー４５も出力を生じない。よって、前記復帰遅延タイマー２３の出力と前記復帰遅延タイマー４５の出力は、論理積演算回路４６にて論理積され、励磁突入電流対策要素７２は常に出力を生じない。
【０３８５】
当該励磁突入電流対策要素７２の出力は、ＮＯＴ演算回路１９にて反転させられるので、ＮＯＴ演算回路１９は常に出力を生じ、論理積演算回路２０の出力を阻止することなく、差動リレー８０は正常動作を行うことができる。
【０３８６】
本実施の形態では、内部事故時と励磁突入電流時とを弁別するために電圧上昇程度を用いたものである。つまり変圧器電圧印加時にはそれ以前に比して電圧が大きく上昇し、これとは反対に内部事故時は低下するからである。したがって、この判定手法は請求項１〜請求項１１の全てに適用される。
【０３８７】
上述したように、本実施の形態においては、変圧器励磁突入電流と変圧器内部事故電流との波形の違い、すなわち励磁突入電流は１サイクル中に変圧器鉄心の磁束飽和によって電流が流れる区間と変圧器鉄心の飽和が解けて電流が流れない一定の平坦部分が必ず存在するのに対し、事故電流は基本波電流もしくは不特定多数の高調波電流重畳のため一定区間の平坦部分が生じないこと、および変圧器励磁突入電流発生時と変圧器内部事故電流発生時との電圧の違い、すなわち励磁突入電流発生時には電圧が大きく上昇し、事故電流発生時には電圧が低下することの両方に着目したものである。
【０３８８】
そして差動電流Ｉｄの内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，…，ｉ_m-(k-1) ）を導入し、一定区間での電流および電圧の振幅値をＮ乗した値を求め、この電流振幅値が所定値ｋ以下となること、および電圧が所定値ｋｖ′以上上昇することの２つの条件を満たしたときに励磁突入電流と判定して出力を生じる励磁突入電流対策要素７２を備えて差動電流Ｉｄの平坦性、および電圧値の大きさを検出し、この励磁突入電流対策要素７２の出力によって前記差動要素５の出力を阻止するようにした。
【０３８９】
その結果、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することができ、前述した従来では適用が困難であった、内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器Ｔｒに対しても、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を得ることができる。
【０３９０】
図２９は請求項１３に係るディジタル形保護継電器である変圧器保護用の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。なお、差動要素５の構成については、図１と全く同じであるため、図２９ではその構成の一部を割愛している。
【０３９１】
即ち、本実施の形態の差動リレー１は、図２９に示すように、図１における差動要素５と論理積演算回路２０との間に、差動要素５の出力を１サイクル程度以上の時間遅延する動作遅延タイマー４７を新たに備えると共に、差動要素５の差動判定演算部１６の出力と励磁突入電流対策要素６１の復帰遅延タイマー２３の論理積を演算する論理積演算回路４８を備え、この論理積演算回路４８の出力により、動作遅延タイマー４７の出力を阻止する構成としている。
【０３９２】
差動要素５の作用については、前記図３１の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。図２９においては、励磁突入電流対策要素６１に導入され、振幅値演算部２１にて前記第１の実施の形態で説明した（イ）式に基づく演算を行い、差動電流Ｉｄの各ｓｐ毎における一定区間の振幅値Ｊが算出される。また、平坦判定演算部２２では、一定区間の振幅値Ｊがｓｐ毎に常に判定演算されている。
【０３９３】
しかしながら、常時判定することは、負荷電流が流れている状態や外部事故で通過電流が流れている状態では通常、差動電流Ｉｄが零であるため、平坦判定演算部２２は常に動作状態にあり、差動要素５の出力を常時阻止していることになる。
【０３９４】
そして、この時に内部事故が発生した場合には、平坦判定演算部２２の出力は復帰するが、差動リレー１としての動作時間は、励磁突入電流対策要素６１の復帰遅延タイマー２３の出力復帰に要する時間分の遅れを生じることになる。
【０３９５】
この点、本実施の形態では、差動判定演算部１６の出力と励磁突入電流対策要素６１との論理積演算を論理積演算回路４８で行い、差動要素５が動作しない場合には励磁突入電流対策要素６１の出力を阻止し、差動要素５が動作した場合には励磁突入電流対策要素６１の出力を許容するようにしている。
【０３９６】
その結果、差動電流Ｉｄがない定常状態においての励磁突入電流対策要素６１による不要な出力阻止を行うことはなく、この状態から内部事故が発生した場合でも、差動リレー１の動作時間遅れを小さくすることができる。
【０３９７】
なお、差動判定演算部１６の出力を遅延する動作遅延タイマー４７は、差動判定演算部１６の出力によって起動される励磁突入電流対策要素６１との時間協調をとるものであり、励磁突入電流発生時に、差動判定演算部１６の出力が励磁突入電流対策要素６１の出力よりも先に送出されるのを遅らせるためのものである。
【０３９８】
これにより、差動要素５の出力と励磁突入電流対策要素６１の出力との論理積演算回路４８の動作出力によって、差動要素５の出力を遅延する動作遅延タイマー４７出力を阻止することにより、差動リレー１としての誤動作を防止することができる。
【０３９９】
また、平坦区間を持たない事故電流では、平坦判定演算部２２の出力は生じず、差動判定演算部１６の出力は、動作遅延タイマー４７および論理積演算回路２０を通してそのまま差動リレー１の出力となり、正常動作を行うことができる。以上の説明から明らかなように、本実施の形態による判別手法は請求項１〜請求項１２のすべてに適用可能である。
【０４００】
上述したように、本実施の形態においては、変圧器励磁突入電流と変圧器内部事故電流との波形の違い、すなわち励磁突入電流は１サイクル中に変圧器鉄心の磁束飽和によって電流が流れる区間と変圧器鉄心の飽和が解けて電流が流れない一定の平坦部分が必ず存在するのに対し、事故電流は基本波電流もしくは不特定多数の高調波電流重畳のため一定区間の平坦部分が生じないことに着目したものである。
【０４０１】
そして差動電流Ｉｄの内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ，ｉ_m-1 ，ｉ_m-2 ，…，ｉ_m-(k-1) ）を導入し、一定区間での電流および電圧の振幅値をＮ乗した値を求め、この電流振幅値が所定値ｋ以下となるときに励磁突入電流と判定して出力を生じる励磁突入電流対策要素７２を備えて差動電流Ｉｄの平坦性を検出すると共に、差動要素５と論理積演算回路２０との間に、差動要素５の出力を１サイクル程度以上の時間遅延する動作遅延タイマー４７を備え、さらに差動要素５の差動判定演算部１６の出力と励磁突入電流対策要素６１の復帰遅延タイマー２３の出力との論理積を演算する論理積演算回路４８を備え、この論理積演算回路４８の出力により、動作遅延タイマー４７の出力を阻止するようにした。
【０４０２】
したがって、励磁突入電流の大きさに関係なく、励磁突入電流と事故電流を確実に区別することができ、前述した従来では適用が困難であった、内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器Ｔｒに対しても、変圧器励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器を得ることができる。
【０４０３】
なお、本発明は前述の各実施の形態に限定されるものではなく、以下に列挙する（ａ）〜（ｅ）のようにしても同様に実施することができる。
（ａ）前記した各実施形態では、変圧器Ｔｒが２巻線変圧器である場合を例として説明したが、これに限らず、３巻線以上の複数端子を有する変圧器保護用の差動リレーについても本発明を同様に適用することが可能である。
（ｂ）前記した第１０の実施形態乃至第１２の実施形態において、使用する交流電圧は、変圧器のいずれの端子の交流電圧でもよく、特に限定されたものではない。例えば、３巻線変圧器においては、１次側端子電圧、２次側端子電圧、３次側端子電圧のいずれを使用しても良い。
（ｃ）前記した第１０の実施形態乃至第１２の実施形態において、端子電圧はいずれか１つの端子電圧を用いる例を記載したが、複数箇所の電圧に着目するとしても同様である。特に図示しないが、複数の端子電圧に着目する場合は、例えば図２４のような電圧値判定演算部の出力をＡＮＤで使用する。このような拡張は周知の技術であり、当然、本発明の範囲であることはもちろんである。
（ｄ）Ａ／Ｄ変換のサンプリング周波数は、差動電流の瞬時値の振幅値を見ることで、事故電流と励磁突入電流とを区別できる値であれば、特に前述した値に限定されるものではない。
（ｅ）前記した各実施形態における（イ）式、（ロ）式、（ハ）式、（ニ）式、（ホ）式は振幅値を算出するため、インラッシュ電流だけではなく、通常の電流、電圧などの振幅値演算としても適用できる。又、第１１の実施形態の（ト）式は、（イ）式を電圧の振幅値演算として適用している一例である。
【０４０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば変圧器励磁突入電流と変圧器内部事故電流との波形の違い、すなわち励磁突入電流には、１サイクル中に変圧器鉄心の飽和が解けて電流が流れない区間（無電流期間）が必ず存在するのに対し、事故電流には、基本波電流もしくは不特定高調波電流の重畳のため無電流期間が生じないことに着目し、差動電流の平坦性を、振幅値を演算してその値が所定の値以下であるときに励磁突入電流と判定する励磁突入電流対策要素を備えて、励磁突入電流と事故電流とを確実に区別することにより、従来では適用が困難であった内部事故電流に第２調波近傍の高調波電流を含むような電力系統の変圧器に対しても、励磁突入電流では確実に不動作となり、変圧器内部事故時には確実に動作することが可能なディジタル形保護継電器が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディジタル形保護継電器（差動リレー）の第１の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２】事故電流波形と励磁突入電流波形の特徴を示す波形図。
【図３】同第１の実施の形態における作用を説明するための図。
【図４】同第１の実施の形態における作用を説明するための図。
【図５】本発明によるディジタル形保護継電器（差動リレー）の第２の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図６】同第２の実施の形態における作用を説明するための図。
【図７】本発明によるディジタル形保護継電器（差動リレー）の第３の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図８】同第３の実施の形態における作用を説明するための図。
【図９】本発明によるディジタル形保護継電器（差動リレー）の第４の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図１０】同第４の実施の形態における作用を説明するための図。
【図１１】本発明によるディジタル形保護継電器（差動リレー）の第５の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図１２】同第５の実施の形態における作用を説明するための図。
【図１３】本発明によるディジタル形保護継電器（差動リレー）の第６の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図１４】ディジタル形保護継電器（差動リレー）の見る、変圧器電圧印加時の励磁突入電流波形と、外部事故回復時の励磁突入電流波形の特徴を示す波形図。
【図１５】同第６の実施の形態における作用を説明するための図。
【図１６】同第６の実施の形態における作用を説明するための図。
【図１７】本発明によるディジタル形保護継電器（差動リレー）の第７の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図１８】同第７の実施の形態における作用を説明するための図。
【図１９】本発明によるディジタル形保護継電器（差動リレー）の第８の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２０】同第８の実施の形態における作用を説明するための図。
【図２１】同第８の実施の形態における作用を説明するための図。
【図２２】本発明によるディジタル形保護継電器（差動リレー）の第９の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２３】同第９の実施の形態における作用を説明するための図。
【図２４】本発明によるディジタル形保護継電器（差動リレー）の第１０の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２５】変圧器に差動リレーを適用した場合の一例を示す回路図。
【図２６】本発明によるディジタル形保護継電器（差動リレー）の第１１の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２７】同第１１の実施の形態における作用を説明するための図。
【図２８】本発明によるディジタル形保護継電器（差動リレー）の第１２の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２９】本発明によるディジタル形保護継電器（差動リレー）の第１３の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図３０】変圧器に差動リレーを適用した場合の一例を示す回路図。
【図３１】従来の差動リレーの構成例を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
Ｇ 電力系統電源
ＣＢ 遮断器
ＣＴ１，ＣＴ２ 変流器（ＣＴ）
Ｔｒ 変圧器
ＰＴ 計器用変成器ＰＴ
１，８０ 差動リレー
２ 変成器（ＣＴ）
３ Ａ／Ｄ変換器
４ ＣＰＵ
５ 差動要素
６ 励磁突入電流対策要素（２ｆ検出）
１１，１２ 振幅値演算部
１３ 抑制電流（スカラー和）演算部
１４ 差動電流（ベクトル和）演算部
１５ 振幅値演算部（１ｆ）
１６ 差動判定演算部
１７ 振幅値演算部（２ｆ）
１８ ２ｆ判定演算部
１９ ＮＯＴ（反転）演算回路
２０，３３，４０，４３，４６，４８ 論理積（ＡＮＤ）演算回路
２１，２４，２５，２６，２７，２８，４１ 振幅値演算部
２２，２９，３６ 平坦判定演算部
２３，４５ 復帰遅延タイマー
３０ 論理和（ＯＲ）演算回路
３１，４７ 動作遅延タイマー
３２，３４ シフト演算部
３５ 最大値検出演算部
３７ 変成器（ＰＴ）
３８ 電圧振幅値演算部
３９，４２ 電圧値判定演算部
４４ 電圧上昇判定演算部
６１〜７２ 励磁突入電流対策要素
【数７１】

Claims (13)

1. 複数の端子を有する被保護対象を挟んで各相毎の交流電流を導入し、当該導入された交流電流を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電流の瞬時値のディジタル量に変換し、前記変換されたディジタル量を用いて各相毎の差動電流を求め、ここで求められた差動電流に基づく電気量が所定の値以上である時に内部事故と判定して出力を生じる第１の判定手段を有する差動保護要素を備えたディジタル形保護継電器において、前記求められた差動電流の内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3,…,ｉ_m-(k-1)）を導入し、下記振幅値演算式（イ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第２の判定手段、および前記第２の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する第１の復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止することを特徴とするディジタル形保護継電器。
   

   
2. 複数の端子を有する被保護対象を挟んで各相毎の交流電流を導入し、当該導入された交流電流を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電流の瞬時値のディジタル量に変換し、前記変換されたディジタル量を用いて各相毎の差動電流を求め、ここで求められた差動電流に基づく電気量が所定の値以上である時に内部事故と判定して出力を生じる第１の判定手段を有する差動保護要素を備えたディジタル形保護継電器において、前記求められた差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の３個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2）を導入し、下記振幅値演算式（ロ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第３の判定手段、および前記第３の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する第２の復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前期励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止することを特徴とするディジタル形保護継電器。
   

   
3. 複数の端子を有する被保護対象を挟んで各相毎の交流を導入し、当該導入された交流電流を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電流の瞬時値のディジタル量に変換し、当該変換されたディジタル量を用いて各相毎の差動電流を求め、当該求められた差動電流に基づく電気量が所定の値以上である時に内部事故と判定して出力を生じる第１の判定手段を有する差動保護要素を備えたディジタル形保護継電器において、前記求められた差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の４個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3）を導入し、下記振幅値演算式（ハ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第４の判定手段、および前記第４の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する第３の復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止することを特徴とするディジタル形保護継電器。
   

   
4. 複数の端子を有する被保護対象を挟んで各相毎の交流を導入し、当該導入された交流電流を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電流の瞬時値のディジタル量に変換し、当該変換されたディジタル量を用いて各相毎の差動電流を求め、当該求められた差動電流に基づく電気量が所定の値以上である時に内部事故と判定して出力を生じる第１の判定手段を有する差動保護要素を備えたディジタル形保護継電器において、前記求められた差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の５個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3, ｉ_m-4）を導入し、下記振幅値演算式（ニ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第５の判定手段、および前記第５の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する第４の復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止することを特徴とするディジタル形保護継電器。
   

   
5. 複数の端子を有する被保護対象を挟んで各相毎の交流電流を導入し、当該導入された交流電流を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電流の瞬時値のディジタル量に変換し、当該変換されたディジタル量を用いて各相毎の差動電流を求め、当該求められた差動電流に基づく電気量が所定の値以上である時に内部事故と判定して出力を生じる第１の判定手段を有する差動保護要素を備えたディジタル形保護継電器において、前記求められた差動電流の内、電気角Ｔ度間隔の６個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m, ｉ_m-1, ｉ_m-2, ｉ_m-3,ｉ_m-4, ｉ_m-5）を導入し、下記振幅値演算式（ホ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第６の判定手段、および前記第６の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する第５の復帰遅延手段を有する励磁突入電流対策要素を備え、前記励磁突入電流対策要素の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止することを特徴とするディジタル形保護継電器。
   

   
6. 請求項１乃至請求項５記載のディジタル形保護継電器において、前記求められた差動電流の内、前記の電気角Ｔと同じまたは異なる電気角Ｔ′度間隔の、前記の個数Ｋと同じまたは異なるＫ’個の瞬時値のディジタル量（ｉ_m ′，ｉ_m-1 ′，ｉ_m-2 ′，ｉ_m-3 ′，…，ｉ_{m-(K ′ -1)} ′）を導入し、下記振幅値演算式（ヘ）にて、差動電流の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力する第７の判定手段と、前記第７の判定手段の出力と前記第２の判定手段乃至第６の判定手段の出力との論理和を演算する第１の論理和演算手段とを励磁突入電流対策要素に新たに付加したことを特徴とするディジタル形保護継電器。
   

   
7. 請求項１乃至請求項５記載のディジタル形保護継電器において、第２の判定手段乃至第６の判定手段の出力を所定時間動作遅延する第１の動作遅延手段を励磁突入電流対策要素に新たに付加し、前記第１の動作遅延手段の出力を前記第１の復帰遅延手段乃至第５の復帰遅延手段の入力とするようにしたことを特徴とするディジタル形保護継電器。
8. 請求項１乃至請求項５記載のディジタル形保護継電器において、第２の判定手段乃至第６の判定手段の現時点の出力と第２の判定手段乃至第６の判定手段の１サイクルまたは複数サイクル前の出力との論理積を演算する第１の論理積演算手段を新たに付加し、前記第１の論理積演算手段の出力を前記第１の復帰遅延手段乃至第５の復帰遅延手段の入力とするようにしたことを特徴とするディジタル形保護継電器。
9. 請求項１乃至請求項５記載のディジタル形保護継電器において、前記求められた振幅値の現時点の値と１サイクルまたは複数サイクル前の値または１サンプリング以前の値とを比較していずれか大きい方の値を求め、かつ当該大きい方の値が一定値以下か否かを判定して一定値以下の時に出力を生じる第８の判定手段を新たに付加し、前記第８の判定手段の出力を前記第１の復帰遅延手段乃至第５の復帰遅延手段の入力とするようにしたことを特徴とするディジタル形保護継電器。
10. 請求項１乃至請求項９記載のディジタル形保護継電器において、複数の端子を有する被保護対象のいずれか１つの端子又は複数端子の各相毎の交流電圧を導入し、当該導入された交流電圧を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電圧の瞬時値のディジタル量に変換し、ここで変換されたディジタル量を用いて各相毎の電圧の振幅値を求め、当該求められた電圧の振幅値が所定の値以上である時に出力を生じる第９の判定手段と、前記第９の判定手段の出力と前記第２の復帰遅延手段乃至第５の復帰遅延手段の出力との論理積を演算する第２の論理積演算手段とを励磁突入電流対策要素に新たに付加したことを特徴とするディジタル形保護継電器。
11. 請求項１及至請求項９記載のディジタル形保護継電器において、複数の端子を有する被保護対象のいずれか１つの端子又は複数端子の各相毎の交流電圧を導入し、当該導入された交流電圧を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電圧の瞬時値のディジタル量に変換し、前記求められた交流電圧の内、電気角Ｔ度間隔のＫ個の瞬時値のディジタル量（Ｖ_m, Ｖ_m-1, Ｖ_m-2, Ｖ_m-3,…, Ｖ_m-(k-1)）を導入し、下記の振幅値演算式（ト）にて、交流電圧の一定区間における振幅値を求め、ここで求められた振幅値が一定値以上か否かを判定して一定値以上の時に出力する第１０の判定手段と、および前記第１０の判定手段の出力と前記第２の判定手段及至第８の判定手段の出力との論理積を演算する第３の論理積演算手段とを励磁突入電流対策要素に新たに付加したことを特徴とするディジタル形保護継電器。
    

    
12. 請求項１及至請求項１１記載のディジタル形保護継電器において、複数の端子を有する被保護対象のいずれか１つの端子又は複数端子の各相毎の交流電圧を導入し、当該導入された交流電圧を各々一定時間間隔でサンプリングして交流電圧の瞬時値のディジタル量に変換し、当該変換されたディジタル量を用いて各相毎の電圧の振幅値を求め、当該求められた電圧の振幅値が所定の値以上増加した時に出力を生じる第１１の判定手段と、前記第１１の判定手段の出力を所定時間復帰遅延する第６の復帰遅延手段と、前記第６の復帰遅延手段の出力と前記励磁突入電流対策要素との論理積を演算する第４の論理積演算手段とを新たに付加し、前記第４の論理積演算手段の出力により、前記差動保護要素の出力を阻止するようにしたことを特徴とするディジタル形保護継電器。
13. 請求項１乃至請求項１２記載のディジタル形保護継電器において、前記差動保護要素の出力を所定時間動作遅延する第２の動作遅延手段と、前記差動保護要素の出力と励磁突入電流対策要素の出力との論理積を演算する第５の論理積演算手段とを新たに付加し、前記第５の論理積演算手段の出力により、前記第２の動作遅延手段の出力を阻止するようにしたことを特徴とするディジタル形保護継電器。

Images