JP5560432B2 - Transformer failure judgment device - Google Patents

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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Description

本発明は、変圧器故障判定器に関するもので、例えば、柱上変圧器などの配電用変圧器における巻線間短絡の有無その他の故障検出を行う故障判定器に関する。   The present invention relates to a transformer failure determination device, for example, a failure determination device that detects the presence or absence of a short-circuit between windings in a distribution transformer such as a pole transformer, and other failure detection.

変電所等の配電施設から家庭や工場に電力を配電する架空配電線路には柱上変圧器が設けられている。この柱上変圧器は、高圧配電線路に印加された交流6.6[kV]の高圧電力を、家庭や工場で利用可能な100[V]や200[V]の低圧電力に変成(変圧)する。かかる柱上変圧器が故障した場合、異常電圧や異常電流が生じ、保護回路によって電力の供給が切断される。   Overhead distribution lines that distribute power from distribution facilities such as substations to homes and factories are equipped with pole transformers. This pole transformer transforms AC 6.6 [kV] high voltage power applied to the high voltage distribution line into 100 [V] and 200 [V] low voltage power that can be used in homes and factories (transformation). To do. When such a pole transformer fails, an abnormal voltage or current is generated, and the power supply is cut off by the protection circuit.

そこで、配電線事故が発生した場合の事故点を特定するステップとして事故範囲を絞り込んだ後に、変圧器故障判定器(トランスチェッカー)を用いて個々の変圧器の故障判定を実施して変圧器の健全性を一つ一つ確認し、事故点を特定する方法が一般的となっている。   Therefore, after narrowing down the scope of the accident as a step to identify the point of failure when a distribution line accident occurs, the fault judgment of each transformer is performed using a transformer fault judgment device (trans checker). It is common to check the soundness one by one and identify the accident point.

この種の従来の変圧器故障判定器の動作原理は次の通りである。まず、内部で断線状態となった変圧器は、端子の電気抵抗が無限大、あるいはそれに非常に近い状態となっている。このような状態の変圧器の故障を検出するには、直流電圧を印加し、巻線抵抗を測定することにより可能となる。   The principle of operation of this type of conventional transformer failure determiner is as follows. First, a transformer that is disconnected internally has an infinite or very close electrical resistance at the terminals. In order to detect the failure of the transformer in such a state, it is possible to apply a DC voltage and measure the winding resistance.

また、上記柱上変圧器における故障のうち、変圧器内部で生じた巻線間の短絡(レアショート:layer short、ターンショート:turn short)状態は、変圧器内部に閉回路が構築されている。このような状態の変圧器に交流電圧を印加すると、無負荷状態であっても大きな電流が流れる。この原理を利用してレアショート等の巻線間短絡を検出することが可能となる。一例としては、変圧器の二次側に200〜600Hzの周波数範囲の交流電圧を印加し、その励磁電流と所定の固定しきい値とを比較して巻線間短絡の有無を判定する技術が知られている(例えば、特許文献1)。これは、巻線間に短絡が生じると励磁電流が大きくなるといった特性を利用し、特に200〜600Hzの周波数範囲においてしきい値より励磁電流が小さい変圧器を正常な変圧器と、しきい値より大きい変圧器を巻線間が短絡している変圧器と判定する技術である。   In addition, among the failures in the above-mentioned pole transformer, a short circuit between the windings that occurred inside the transformer (rare short: layer short, turn short: turn short) is a closed circuit inside the transformer. . When an AC voltage is applied to the transformer in such a state, a large current flows even in a no-load state. Using this principle, it is possible to detect a short-circuit between windings such as a rare short. As an example, there is a technique in which an AC voltage in a frequency range of 200 to 600 Hz is applied to the secondary side of a transformer, and the excitation current is compared with a predetermined fixed threshold value to determine the presence or absence of a short circuit between windings. Known (for example, Patent Document 1). This utilizes the characteristic that the excitation current increases when a short circuit occurs between the windings. In particular, a transformer having a smaller excitation current than the threshold value in the frequency range of 200 to 600 Hz, This is a technique for determining a larger transformer as a transformer in which windings are short-circuited.

電力の配電設備において高圧カットアウトヒューズを溶断させる柱上変圧器の故障は、大半が巻線間短絡を伴う。従って、その初期判定において、異常な変圧器を正常と、または正常な変圧器を異常と誤判定すると、後の故障箇所の特定に影響し、現場作業における安全性、効率性に問題をきたしてしまう。従って、上述したような変圧器故障判定器による初期判定は非常に重要な役割を担っている。   Most of the pole transformer failures that blow the high-voltage cutout fuses in power distribution facilities are accompanied by shorts between the windings. Therefore, in the initial judgment, if an abnormal transformer is judged to be normal or a normal transformer is mistakenly judged to be abnormal, it will affect the identification of the later failure point, causing problems in safety and efficiency in field work. End up. Therefore, the initial determination by the transformer failure determination device as described above plays a very important role.

また、撤去済みの変圧器を再利用するにあたり、その健全性を容易かつ的確に判定する必要がある。従って、変圧器故障判定器による撤去品の良否判別も事故時の判定と同様に重要な役割となっている。   Also, when reusing a removed transformer, it is necessary to determine its soundness easily and accurately. Therefore, the quality determination of the removed product by the transformer failure determination device is also as important as the determination at the time of the accident.

特許文献1等に開示された従来の変圧器故障判定器は、あらかじめ設定した電流の大きさで変圧器の断線,巻線間短絡を検出する原理であるため、正常であってもその電流値を外れる特性を有する変圧器の場合には故障と判定されてしまうおそれがある。一つの例を図1に示す。容量の大きな変圧器は健全であっても励磁電流が大きく、容量の小さな変圧器がレアショートしたときの励磁電流と同じような電流値となることもある。この点に付き、これまでは、対象となる配電用変圧器の特性がメーカや世代に関係なく、その大半がある一定の範囲に収まっていたために大きな問題となることは少なかった。   The conventional transformer failure determination device disclosed in Patent Document 1 and the like is based on the principle of detecting a disconnection of a transformer and a short circuit between windings with a preset current magnitude. In the case of a transformer having a characteristic deviating from the above, there is a possibility that it is determined as a failure. One example is shown in FIG. Even if the transformer with a large capacity is healthy, the excitation current is large, and the current value may be the same as the excitation current when a transformer with a small capacity is rarely short-circuited. Up to this point, until now, the characteristics of the targeted distribution transformers were mostly within a certain range, regardless of the manufacturer or generation, so there were few problems.

しかし近年になり、配電用変圧器の高効率化やメーカ別の多品目化などで、様々な特性の変圧器が出現してきた。たとえば、近年ではトップランナー変圧器のような高効率の変圧器が一般的になりつつある。また、配電効率の向上を図るべく三相3線式、三相4線式の変圧器も随時開発されている。さらには、従来品に比べて励磁電流値のレベルが大きく異なる変圧器の製作がされている。このような変圧器に従来の変圧器故障判定器を適用した場合、誤判定する場合もある。   However, in recent years, transformers with various characteristics have emerged as a result of increasing the efficiency of distribution transformers and increasing the number of items by manufacturer. For example, in recent years, high efficiency transformers such as top runner transformers are becoming popular. In addition, three-phase three-wire type and three-phase four-wire type transformers are being developed as needed to improve power distribution efficiency. Furthermore, transformers are manufactured that have greatly different levels of excitation current than conventional products. When a conventional transformer failure determination device is applied to such a transformer, an erroneous determination may be made.

そこでかかる問題を解決するため、上記の固定されたしきい値判定に代わる簡単な判定処理で変圧器の巻線間短絡を迅速かつ確実に判定可能な短絡判定装置として、特許文献2に開示された発明が提案さている。この特許文献2に開示された変圧器故障判定器(短絡判定装置)は、変圧器の巻線に周波数の異なる交流電圧を順次印加する交流電源と、周波数の異なる交流電圧に対する変圧器の励磁電流を測定する電流測定部と、電流測定部で測定された励磁電流値の近似曲線を1階微分する1階微分計算部と、1階微分計算部による微分値が、正の場合短絡無し、負の場合短絡有りと判定する短絡判定部と、短絡判定部の判定結果を報知する判定報知部と、を備えている。   Therefore, in order to solve such a problem, Patent Document 2 discloses a short-circuit determination device that can quickly and surely determine a short-circuit between windings of a transformer by a simple determination process instead of the above-described fixed threshold determination. Proposed inventions have been proposed. The transformer failure determination device (short-circuit determination device) disclosed in Patent Document 2 includes an AC power source that sequentially applies AC voltages having different frequencies to the windings of the transformer, and an excitation current of the transformer for AC voltages having different frequencies. A current measurement unit that measures current, a first-order derivative calculation unit that first-derivatizes an approximate curve of the excitation current value measured by the current measurement unit, and a differential value obtained by the first-order derivative calculation unit is positive if there is no short circuit, negative In this case, a short circuit determination unit that determines that there is a short circuit and a determination notification unit that notifies the determination result of the short circuit determination unit are provided.

この特許文献2に開示された変圧器故障判定器は、巻線間が短絡している変圧器と短絡していない正常な変圧器とで、周波数を掃引して交流電圧をかけた場合の励磁電流の軌跡が相異することを利用している。つまり、健全な変圧器は、巻線によるL成分と巻線の絶縁層部によるC成分,さらには巻線抵抗によるR成分とがあり、これらを合成したインピーダンス値は周波数に依存する。すなわち、低周波領域ではL成分が支配的になり、高周波領域ではC成分が支配的となる。その結果、正常な健全品の場合、周波数を徐々に上昇させると励磁電流の電流値は上昇する傾向を示す。これに対し、レアショート状態の変圧器は、内部に形成された短絡回路によりL成分をうち消す方向に作用するため、健全品と比較した場合L成分は小さくなる。このため、変圧器全体のインピーダンスは周波数に関係なくCが支配的となる。その結果、故障品の場合、周波数を徐々に上昇させると、電流値は低下する傾向となる。   The transformer failure determination device disclosed in Patent Document 2 is excited when an AC voltage is applied by sweeping the frequency between a transformer in which windings are short-circuited and a normal transformer that is not short-circuited. It utilizes the fact that the current trajectories are different. In other words, a sound transformer has an L component due to the winding, a C component due to the insulating layer portion of the winding, and an R component due to the winding resistance, and an impedance value obtained by synthesizing these depends on the frequency. That is, the L component is dominant in the low frequency region, and the C component is dominant in the high frequency region. As a result, in the case of a normal healthy product, the current value of the excitation current tends to increase when the frequency is gradually increased. On the other hand, a transformer in a rare short state acts in a direction that eliminates the L component by a short circuit formed therein, so that the L component becomes smaller when compared with a healthy product. For this reason, C is dominant in the impedance of the entire transformer regardless of the frequency. As a result, in the case of a faulty product, the current value tends to decrease when the frequency is gradually increased.

これらの健全な変圧器とレアショート状態の変圧器におけるそれぞれの励磁電流と周波数の関係を示すと、図2(a)のようになる。この図2(a)における事故品(1)と事故品(2)は、それぞれ、図2(b)に示す変圧器において、人為的に故障点を作ったものについて測定した結果である。事故品(1)は、一次側の(1)点でレアショートが発生したものであり、事故品(2)は二次側の(2)点でレアショートが発生したものである。   FIG. 2A shows the relationship between the excitation current and the frequency in each of these healthy transformers and rare-short transformers. The accident product (1) and the accident product (2) in FIG. 2 (a) are the results of measurements on the transformers shown in FIG. The accident product (1) has a rare short circuit at point (1) on the primary side, and the accident product (2) has a rare short circuit at point (2) on the secondary side.

従って、上記複数の周波数による交流電圧に対する複数の励磁電流値の近似曲線を励磁電流の軌跡とみなし、その近似曲線を1階微分することで、曲線が増加傾向にあるか減少傾向にあるかを判定でき、巻線間短絡を1階微分処理といった容易な処理によって迅速かつ確実に判定することができる。   Therefore, the approximate curve of a plurality of excitation current values with respect to the AC voltage at the plurality of frequencies is regarded as a locus of the excitation current, and the approximate curve is first-order differentiated to determine whether the curve tends to increase or decrease. It is possible to make a determination, and it is possible to quickly and reliably determine a short circuit between windings by an easy process such as a first-order differential process.

特許第117509号Japanese Patent No. 117509 特開平7−94341号公報JP-A-7-94341

上述したように特許文献2に開示された変圧器故障判定器では、簡単な処理により変圧器の巻線間短絡を判定することが出来る。しかし、いろいろなパターンの事故を模擬した変圧器に対して周波数−励磁電流特性を計測したところ、多くの変圧器の励磁電流−周波数特性では、図3(a)に示すように、健全品は周波数が増加するにつれて励磁電流も増加し、事故品は減少の傾向を示したが、図3(b)に示すように、特定の変圧器の特定の事故パターンにおいて健全品と同じ傾向(一次1ターン短絡が健全品と同じように周波数の増加に伴い励磁電流も増加する傾向)を示すケースが確認された。このような特性を示した場合、事故品を健全品と判定することとなる。ごく一部の例外事例とは言え実用に供し得るためにはより検出精度の向上を図りたいという課題がある。   As described above, the transformer failure determination device disclosed in Patent Document 2 can determine a short circuit between windings of the transformer by a simple process. However, when frequency-excitation current characteristics were measured for transformers simulating various patterns of accidents, the excitation current-frequency characteristics of many transformers showed healthy products as shown in FIG. As the frequency increased, the excitation current also increased and the accident product showed a tendency to decrease, but as shown in FIG. 3B, the same tendency as the healthy product (primary 1) in a specific accident pattern of a specific transformer. The case where the turn short circuit shows the tendency that the excitation current increases with the increase of the frequency in the same way as the healthy product was confirmed. When such characteristics are shown, the accident product is determined as a healthy product. Although there are only a few exception cases, there is a problem of improving the detection accuracy in order to be put to practical use.

上述した課題を解決するために、本発明に係る変圧器故障判定器は、変圧器の故障の有無を判定する変圧器故障判定器であって、交流電圧を出力する交流電圧印加手段と、前記交流電圧印加手段で前記変圧器に交流電圧を印加し、その時の励磁電流と交流電圧との位相差に基づいて前記変圧器の巻線間短絡の有無を判定する故障判定部と、前記故障判定部の判定結果を報知する判定報知部と、を備えるものを前提とする。 To solve the problems described above, the transformer failure determination device according to the present invention is a transformer failure determination unit determines the presence or absence of the transformers failure, an AC voltage application means for outputting an AC voltage, wherein A fault determination unit for applying an AC voltage to the transformer by an AC voltage application means, and determining the presence or absence of a short circuit between windings of the transformer based on a phase difference between the exciting current and the AC voltage at that time; and the fault determination It is premised on a thing provided with the judgment alerting part which alert | reports the judgment result of a part .

健全変圧器に負荷を接続せずに電源を印加すると、入力コイルのみに電流が流れる。そのため、そのコイルの自己インダクタンス(L成分)により、変圧器は誘導性を示す。しかし実際には、自己インダクタンスとは別に鉄損供給のための有効電力(R成分)が存在するため、入力電圧と励磁電流の位相差は90°とはならない。実測の結果では40〜70°程度の位相差となっている。   When power is applied without connecting a load to the healthy transformer, current flows only in the input coil. Therefore, the transformer exhibits inductivity due to the self-inductance (L component) of the coil. In practice, however, there is active power (R component) for supplying iron loss in addition to the self-inductance, so the phase difference between the input voltage and the excitation current is not 90 °. As a result of actual measurement, the phase difference is about 40 to 70 °.

変圧器コイルはホルマール等の絶縁物を塗布した巻線が密接状態で巻かれているので、ごく小さな容量性負荷(C成分)が連続的に並列接続されていると見なすことが出来る。入力コイルに印加する電源周波数が小さい場合はこのC成分の影響は無視できるが、周波数が高くなるにつれ、影響が大きくなる。容量性負荷は誘導性負荷をうち消す作用があるため、健全変圧器に印加する電源の周波数が高くなると、力率が誘導性から容量性に変化していく。このため、周波数の増加と共に印加する交流電圧に対する励磁電流の位相は遅れから進みに変化する。   Since the transformer coil is wound in close contact with a winding coated with an insulator such as formal, it can be considered that a very small capacitive load (C component) is continuously connected in parallel. When the power supply frequency applied to the input coil is small, the influence of the C component can be ignored, but the influence increases as the frequency increases. Since the capacitive load has the effect of eliminating the inductive load, the power factor changes from inductive to capacitive when the frequency of the power supply applied to the healthy transformer increases. For this reason, the phase of the excitation current with respect to the alternating voltage applied with the increase in frequency changes from delay to advance.

これに対し、レアショート状態した変圧器では、内部にレアショートにより構成されている短絡巻線が存在するため、入力コイルの磁界をうち消す向きに磁界が発生する。このため、レアショート状態の変圧器にL成分はほとんど存在せず、印加電圧と励磁電流の位相角差はほとんど0となる。しかしながら、このような状態の変圧器は短絡巻線が鉄心の一部に存在するため、入力側コイルで発生した磁界の全てが短絡巻線に伝わらない(漏れ磁束が存在する)。50Hz等の商用周波領域における実測では電流は電圧に比べ0°〜30°遅れるという結果が得られている。また、この磁束漏れは周波数が高くなると増加する傾向にあり、周波数が高くなると発生する2次磁界が弱くなる。このことにより1次コイルのL成分は周波数が高くなるに従い増える傾向となる。周波数が更に高くなると健全変圧器同様、巻線の絶縁物によるCの影響が顕在化してくるため、交流電圧に対する励磁電流の遅れの程度が増加する。実測の結果、多くの変圧器では、2kHz付近に電圧−電流の位相差の変曲点が確認された。   On the other hand, in a transformer short-circuited, a short-circuit winding composed of a short-circuit is present inside, so that a magnetic field is generated in a direction that erases the magnetic field of the input coil. For this reason, there is almost no L component in the transformer in the rare short state, and the phase angle difference between the applied voltage and the excitation current is almost zero. However, in the transformer in such a state, since the short-circuit winding exists in a part of the iron core, not all of the magnetic field generated by the input side coil is transmitted to the short-circuit winding (leakage magnetic flux exists). Actual measurement in a commercial frequency region such as 50 Hz shows that the current is delayed by 0 ° to 30 ° compared to the voltage. Further, this magnetic flux leakage tends to increase as the frequency increases, and the generated secondary magnetic field becomes weaker as the frequency increases. As a result, the L component of the primary coil tends to increase as the frequency increases. When the frequency is further increased, the influence of C due to the insulation of the winding becomes obvious as in the case of the healthy transformer, and therefore the degree of the delay of the excitation current with respect to the AC voltage increases. As a result of the actual measurement, an inflection point of the voltage-current phase difference was confirmed around 2 kHz in many transformers.

また、変圧器の種類によっては、上記の影響が少なく、レアショートの故障を生じた場合でも故障していない健全品と同様に周波数が高くなるにつれて励磁電流の位相の遅れの程度が減少したり、進みに変わるものもあるが、その場合でも、健全品のものに比べれば上述したレアショートの影響があり、位相差の遅れの程度が減少・進みに変換する際の変化量は小さくなる。   In addition, depending on the type of transformer, the above-mentioned influence is small, and even when a rare short failure occurs, the degree of the phase delay of the excitation current decreases as the frequency increases in the same way as a healthy product that does not fail. Although there are things that change to advance, even in that case, there is an influence of the above-mentioned rare short compared with a healthy product, and the amount of change when the phase difference delay is reduced and advanced is reduced.

このように、交流電圧と励磁電流の位相差は、故障していない健全品と、巻線短絡を生じている故障品とで差が現れるので、係る位相差に基づいて故障判定を行うことができる。そして、具体的な判定アルゴリズムとしては、以下のものを採ることができる。   Thus, the phase difference between the AC voltage and the excitation current differs between a healthy product that has not failed and a faulty product that has caused a winding short-circuit, so failure determination can be performed based on the phase difference. it can. And as a concrete determination algorithm, the following can be taken.

(1)上記の前提において、前記故障判定部は、複数の異なる周波数の交流電圧を印加した際に得られた前記位相差増加傾向にあるか減少傾向にあるかにより故障の有無を判定するものとした。 (1) Based on the above assumption, the failure determination unit determines whether or not there is a failure depending on whether the phase difference obtained when applying AC voltages having a plurality of different frequencies is increasing or decreasing. It was supposed to be.

(2)上記の前提において、前記故障判定部は、複数の異なる周波数の交流電圧を印加した際に得られた前記位相差の変化の大きさに基づいて故障の有無を判定するものとすることができる。複数の異なる周波数は、少なくとも2つの点があればよいが、サンプリングする箇所が3つ以上でも良い。 (2) In the above premise, the failure determination unit determines the presence or absence of a failure based on the magnitude of the change in the phase difference obtained when a plurality of alternating voltages having different frequencies are applied. Can do. The plurality of different frequencies may be at least two points, but may be three or more points to be sampled.

(3)上記の前提において、前記故障判定部は、商用周波領域の交流電圧を印加した際の前記位相差と設定されたしきい値とを比較することで故障の有無を判定するものとし、前記しきい値は複数設け、前記故障判定部の判定結果は、“故障有り”と“故障無し”に加えていずれかに特定できない“不明”を備えるとよい。これにより、誤判定をする確率が減少する。 (3) In the above premise, the failure determination unit determines the presence / absence of a failure by comparing the phase difference when an AC voltage in a commercial frequency region is applied and a set threshold value, A plurality of threshold values may be provided, and the determination result of the failure determination unit may include “unknown” that cannot be specified in addition to “failure present” and “no failure”. As a result, the probability of erroneous determination is reduced.

(4)上記の前提において、前記変圧器の鉄心を消磁する消磁部を備え、前記消磁部で前記鉄心が消磁された前記変圧器に前記交流電圧印加手段で交流電圧を印加し、前記故障判定部で判定するようにするとよい。使用された変圧器の鉄心には残留磁束があり、その大きさや磁界の向きは一定ではない。残留磁束が大きい場合は、鉄心透磁率が低下し巻線インダクタンスが減少するため励磁電流は大きくなる。逆に、残留磁束が小さい場合は、鉄心透磁率が増加し巻線インダクタンスが増加するため励磁電流は小さくなる。鉄心の残留磁束のレベルは印加電圧を切るタイミング、その後の放置時間,鉄心サイズ等の諸条件により変圧器個々で異なるため、測定対象の変圧器鉄心の残留磁束は不明である。そこで、消磁部により変圧器(鉄心)の消磁を行い、鉄心の残留磁束を統一した条件(消磁)にした状態で、故障判定部による励磁電流の測定を行うことで、巻線間短絡の有無の判定を高精度に行える。 (4) In the above premise, the apparatus includes a degaussing unit that demagnetizes the iron core of the transformer, and an AC voltage is applied to the transformer in which the iron core is demagnetized by the demagnetizing unit, and the failure determination It is good to make a judgment in the section. The transformer core used has residual magnetic flux, and the magnitude and direction of the magnetic field are not constant. When the residual magnetic flux is large, the iron core permeability decreases and the winding inductance decreases, so that the excitation current increases. On the other hand, when the residual magnetic flux is small, the iron core permeability increases and the winding inductance increases, so the excitation current becomes small. Since the level of the residual magnetic flux in the iron core varies depending on individual transformers depending on various conditions such as the timing at which the applied voltage is turned off, the subsequent standing time, and the iron core size, the residual magnetic flux in the transformer core to be measured is unknown. Therefore, the transformer (iron core) is demagnetized by the demagnetizer, and the residual current of the iron core is set to the same condition (demagnetization). Can be determined with high accuracy.

(5)前記消磁部は、前記変圧器に直流電圧を印加して正又は負の飽和状態にする初期処理手段と、飽和状態の前記変圧器に、逆の向きの飽和状態にするための直流電圧を印加する直流電圧印加手段と、前記変圧器の鉄心が飽和状態になったことを検知する飽和検知手段と、前記初期処理手段で飽和された前記変圧器に対し、前記飽和検知手段で飽和が検知されるまでの間、前記初期処理手段と逆向きの直流電圧を印加し、前記鉄心が飽和状態になったら直ちに遮断し、その直流電圧の印加開始から遮断するまでに要した飽和させるネルギーを求める飽和エネルギー算出手段と、前記初期処理手段と同じ向きの直流電圧を印加し、その印加時に前記変圧器に加えるエネルギーを監視し、当該エネルギーが、前記飽和エネルギー算出手段で求めた前記飽和させるエネルギーの半分の値になった際に前記同じ向きの直流電圧の印加を遮断する制御手段と、を備えるとよい。 (5) The degaussing section includes an initial processing means for applying a DC voltage to the transformer to make it a positive or negative saturation state, and a direct current for making the saturation transformer in a reverse saturation state. DC voltage application means for applying voltage, saturation detection means for detecting that the iron core of the transformer is saturated, and saturation with the saturation detection means for the transformer saturated with the initial processing means. Until the detection is detected, a DC voltage opposite to that of the initial processing means is applied, and immediately after the iron core reaches a saturated state, it is shut off, and the energy required for saturation from the start of application of the DC voltage is cut off. A saturation energy calculation means for obtaining a DC voltage in the same direction as the initial processing means is applied, and the energy applied to the transformer at the time of application is monitored, and the energy is obtained by the saturation energy calculation means. May and a control means for interrupting the application of the DC voltage having the same direction when it becomes half the value of the energy to the saturation.

この場合に、前記飽和エネルギー算出手段は、前記直流電圧の電圧値の積分値を求めるようにすることができる。また、前記飽和検知手段は、前記直流電圧印加手段により前記変圧器へ直流電圧を印加することで流れる励磁電流の電流値に基づいて飽和の有無を判断するものとすることができる。さらに前記直流電圧の電源は、電池とするとよい。上記の各手段は、実施形態では、制御部8(演算部2)の一機能(フローチャートの所定の処理ステップを実行する機能・プログラム)として実現される。初期処理手段は、実施形態では、直流電圧を一定時間印加する処理を行う機能であり、例えば、処理ステップS1を実行する機能により実現される。一定時間は、通常の使用状況下で取り得る残留磁束密度のいずれの場合も飽和するように、十分な時間とする。もちろん、あまり長いと、計測時間が長くなると共に無駄に電圧を印加して消費するので、適宜の長さに設定する。また、簡易な構成を採るために、実施形態では、一定時間印加しているが、飽和するか否かを監視し、飽和した場合に電圧の印加を停止するようにしてもよい。飽和検知手段は、実施形態では、励磁電流の電流値を監視し、急に増加した場合に飽和したと判定するようにした(処理ステップS4)が、他の手法を用いても良い。飽和エネルギー算出手段は、実施形態では、処理ステップS3を実行する機能により実現される。制御手段は、実施形態では、処理ステップS7〜S10を実行する機能により実現される。   In this case, the saturation energy calculation means can obtain an integral value of the voltage value of the DC voltage. Further, the saturation detecting means may determine the presence or absence of saturation based on a current value of an exciting current that flows when a DC voltage is applied to the transformer by the DC voltage applying means. Further, the DC voltage power source may be a battery. In the embodiment, each means described above is realized as one function (function / program for executing a predetermined processing step of the flowchart) of the control unit 8 (calculation unit 2). In the embodiment, the initial processing means has a function of performing a process of applying a DC voltage for a certain period of time, and is realized by, for example, a function of executing the processing step S1. The fixed time is set to a sufficient time so as to saturate in any case of residual magnetic flux density that can be taken under normal use conditions. Of course, if the length is too long, the measurement time becomes long and the voltage is applied and consumed unnecessarily, so the length is set appropriately. Further, in order to adopt a simple configuration, in the embodiment, the voltage is applied for a certain period of time. However, it may be monitored whether or not it is saturated, and application of the voltage may be stopped when saturated. In the embodiment, the saturation detection unit monitors the current value of the excitation current, and determines that the saturation occurs when it suddenly increases (processing step S4). However, other methods may be used. In the embodiment, the saturation energy calculation unit is realized by a function of executing the processing step S3. In the embodiment, the control means is realized by a function of executing the processing steps S7 to S10.

正または負の飽和状態にしておき、飽和エネルギー算出手段にて反対側の飽和状態になるまでに要するエネルギーを求める。その求めたエネルギー分だけ、初期処理の際に印加した直流電圧と同じ向きに直流電圧を印加すると、初期処理後の元の飽和状態に戻る。また、求めたエネルギーの半分のエネルギーを加えた際に直流電圧の印加を遮断すれば、正または負の一方の最大残留磁束密度の状態から他方の最大残留磁束密度の状態の中間地点で磁界の印加が停止されるため、残留磁束密度は0となり、消磁が行える。   A positive or negative saturation state is set, and the energy required until the opposite saturation state is obtained by the saturation energy calculation means. When a DC voltage is applied in the same direction as the DC voltage applied during the initial processing by the determined energy, the original saturated state after the initial processing is restored. In addition, if the application of the DC voltage is interrupted when half of the calculated energy is applied, the magnetic field is applied at the midpoint between the positive or negative maximum residual magnetic flux density state and the other maximum residual magnetic flux density state. Since the application is stopped, the residual magnetic flux density becomes 0 and demagnetization can be performed.

本発明では、簡単な構成で変圧器の鉄心を消磁することができる。   In the present invention, the iron core of the transformer can be demagnetized with a simple configuration.

本発明の課題を説明する図である。It is a figure explaining the subject of this invention. 本発明の課題を説明する図である。It is a figure explaining the subject of this invention. 本発明の課題を説明する図である。It is a figure explaining the subject of this invention. 本発明に係る消磁装置が組み込まれる変圧器故障判定器の好適な一実施形態を示す図である。It is a figure which shows suitable one Embodiment of the transformer failure determination device in which the degaussing device which concerns on this invention is integrated. ヒステリシスカーブの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a hysteresis curve. 飽和検知の機能を説明する図である。It is a figure explaining the function of saturation detection. 消磁部の機能・動作原理を示す図である。It is a figure which shows the function and operation | movement principle of a demagnetizing part. 消磁部の機能を説明する図である。It is a figure explaining the function of a demagnetizing part. 本発明の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of this invention. 本発明の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of this invention. 本発明の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of this invention. 本発明に係る変圧器故障判定器の具体的な構成を示す平面図である。It is a top view which shows the specific structure of the transformer failure determination device based on this invention.

図4は、本発明に係る変圧器故障判定器の概略構成を示している。図4に示すように、変圧器の各相の端子に接続する測定用端子であるプローブ1を備え、このプローブ1に消磁部2と故障判定部3とを、切り替えスイッチSWを介して連携する。プローブ1に対し、それぞれ消磁部2と故障判定部3が切り替え式で接続され、検査対象物である変圧器の各相の端子に連携される。さらに、変圧器故障判定器は、マンマシンインタフェースとしての入力部4と、報知部5を備える。さらに、各部を動作させるための電源部6や、電圧・電流などを測定する測定回路7を備えている。   FIG. 4 shows a schematic configuration of the transformer failure determination device according to the present invention. As shown in FIG. 4, a probe 1 which is a measurement terminal connected to a terminal of each phase of a transformer is provided, and a demagnetizing unit 2 and a failure determination unit 3 are linked to the probe 1 via a changeover switch SW. . A demagnetizing unit 2 and a failure determining unit 3 are connected to the probe 1 in a switching manner, and are linked to terminals of each phase of a transformer that is an inspection object. Furthermore, the transformer failure determination device includes an input unit 4 as a man-machine interface and a notification unit 5. Furthermore, a power supply unit 6 for operating each unit and a measurement circuit 7 for measuring voltage and current are provided.

入力部4は、電源のON/OFFや、各種のモードの設定や、測定開始等を指示するための操作スイッチ等がある。報知部5は、ブザーのように音声(音)による出力手段や、ランプ・ディスプレイなどの視覚による出力手段などがあり、判定結果を報知する。   The input unit 4 includes an operation switch for instructing power ON / OFF, setting various modes, starting measurement, and the like. The notification unit 5 includes a sound (sound) output unit such as a buzzer and a visual output unit such as a lamp / display, and notifies the determination result.

電源部6は、本実施形態では、電池を用いている。つまり、電源部6は、直流電源であり、CPUや各種の電子機器を駆動させるための電源電圧である。また、後述するように、直流電圧を用いた消磁を行う場合の電源にも利用する。具体的には、公称電圧1.2〜1.5[V]の電池(例えば、1.2[V]のニッケル水素電池)を4本直列に接続し、直列接続された電池全体の端子間電圧は5〜6[V]となり、出力は4〜5[W]程度となる。もちろん、この直列に接続する数は任意である。また、電池を並列接続して連続して、長寿命化を図るのも妨げない。また、出力電圧値を安定化させるため、後述するように、電池の出力に安定化回路(レギュレータ)を接続し、その安定化回路を介して出力し、3[V]程度の所定の直流電圧が出力されるようにしている。   The power supply unit 6 uses a battery in this embodiment. That is, the power supply unit 6 is a DC power supply, and is a power supply voltage for driving the CPU and various electronic devices. Further, as will be described later, it is also used as a power source when degaussing using a DC voltage. Specifically, four batteries having a nominal voltage of 1.2 to 1.5 [V] (for example, a nickel hydride battery of 1.2 [V]) are connected in series, and between the terminals of all the batteries connected in series. The voltage is 5 to 6 [V], and the output is about 4 to 5 [W]. Of course, the number connected in series is arbitrary. Further, it is not hindered to continuously extend the life by connecting the batteries in parallel. In addition, in order to stabilize the output voltage value, as will be described later, a stabilization circuit (regulator) is connected to the output of the battery and output through the stabilization circuit to output a predetermined DC voltage of about 3 [V]. Is output.

故障判定部3は、変圧器の所定の端子間に交流電圧を印加し、以下に示すアルゴリズムに従って故障の有無を判定し、その判定結果を、報知部5を介して出力する。また、係る交流電圧を印加するための正弦波の生成部(ワンチップ・マイコン等により実現でき、必要に応じてオペアンプ等で増幅する回路)等も備える。この故障判定部3の具体的な機能については、後述する。   The failure determination unit 3 applies an AC voltage between predetermined terminals of the transformer, determines the presence or absence of a failure according to the algorithm shown below, and outputs the determination result via the notification unit 5. In addition, a sine wave generation unit (a circuit that can be realized by a one-chip microcomputer or the like and that is amplified by an operational amplifier or the like as necessary) for applying the AC voltage is provided. Specific functions of the failure determination unit 3 will be described later.

消磁部2は、故障判定部3における測定に先立ち、変圧器(鉄心)を消磁するためのものである。すなわち、通常に使用された変圧器の鉄心には残留磁束があり、その大きさや磁界の向きは一定ではない。その理由は、鉄心の残留磁束は、その直前の遮断時の電圧や極性に影響されるからである。従って、残留磁束が異なると、同一の電圧を印加したとしても係る電圧の印加に伴い流れる励磁電流値も異なるので、図3に示すように、測定結果は、測定を行うたびに変化してしまう。そのため、本実施形態では、係る残留磁束の影響を回避すべく初期状態を一定にするために、消磁部2で消磁するようにした。   The demagnetizing unit 2 is for demagnetizing the transformer (iron core) prior to the measurement in the failure determination unit 3. That is, there is a residual magnetic flux in the iron core of a normally used transformer, and the magnitude and direction of the magnetic field are not constant. The reason is that the residual magnetic flux of the iron core is influenced by the voltage and polarity at the time of interruption immediately before that. Therefore, if the residual magnetic flux is different, even if the same voltage is applied, the value of the exciting current that flows along with the application of the voltage is also different. Therefore, as shown in FIG. 3, the measurement result changes every time measurement is performed. . Therefore, in the present embodiment, the demagnetization unit 2 is used to demagnetize the initial state in order to avoid the influence of the residual magnetic flux.

また、一般的に消磁は、一度変圧器にやや過励磁になる程度まで交番磁束(交流電圧)を印加し、徐々に磁束(電圧)の大きさを下げていく交流消磁が用いられる。この方法で消磁すると、確実に残留磁束を小さくさせることができるが、定格以上の電圧が必要となり装置自体が大がかりとなる。もちろん、係る構成を採るのも構わないが、本実施形態では、電源部6の直流電圧を利用し、直流消磁を行うようにした。これは、巻線抵抗,巻数を考慮すると、現在の配電用変圧器の多くは数V程度の直流電源で鉄心の磁束密度を飽和させることが可能である。このことを利用すれば、小さな電圧で消磁を行うことが可能となるので、変圧器故障判定器もコンパクトとなり、携帯可能となる。   In general, demagnetization uses AC demagnetization in which an alternating magnetic flux (alternating voltage) is applied to the transformer once until it becomes slightly overexcited, and the magnitude of the magnetic flux (voltage) is gradually reduced. Demagnetization by this method can surely reduce the residual magnetic flux, but a voltage higher than the rated voltage is required and the device itself becomes large. Of course, such a configuration may be adopted, but in the present embodiment, the DC demagnetization is performed using the DC voltage of the power supply unit 6. In consideration of the winding resistance and the number of turns, many of the current distribution transformers can saturate the magnetic flux density of the iron core with a DC power supply of about several volts. If this is utilized, demagnetization can be performed with a small voltage, so that the transformer failure determination device is also compact and portable.

測定回路7は、変圧器の端子間電圧や、励磁電流などの電気的な特徴量を測定するもので、その測定結果は、消磁部2や故障判定部3に与えられ、各部における動作制御や、判定などに用いられる。   The measurement circuit 7 measures electrical characteristics such as voltage across the terminals of the transformer and exciting current, and the measurement result is given to the demagnetization unit 2 and the failure determination unit 3 to control operation in each unit. Used for determination and the like.

次に、消磁の原理を説明しつつ、消磁部2の機能を説明する。よく知られているように、鉄心に用いられる強磁性材料の磁化曲線(BH曲線)は、図5に示すようなヒステリシスカーブのような特性となり、磁界の強さH[A/m]を増加させるに従い、磁束密度B[T]は飽和する。その後、磁界の強さを0に戻しても、磁束密度は0にならず、所定の値の残留磁束密度となる。そして、上述したように残留磁束密度は、その直前で磁界を印加した際の磁界の強さと向き(正負)により異なり、図5に示すように、いったん飽和させた状態で磁界の強さを0にした場合の残留磁束密度が、最も大きく、最大磁束密度Bmとなる。直流電圧を印加した場合、その電圧値に応じた磁界が加わるので、かかる直流電圧の電圧値を適度な値(数V程度)に設定することで、鉄心を飽和させることができる。   Next, the function of the demagnetizing unit 2 will be described while explaining the principle of demagnetization. As is well known, the magnetization curve (BH curve) of a ferromagnetic material used for an iron core has a characteristic like a hysteresis curve as shown in FIG. 5 and increases the magnetic field strength H [A / m]. As the value is increased, the magnetic flux density B [T] is saturated. Thereafter, even if the strength of the magnetic field is returned to 0, the magnetic flux density does not become 0, but a residual magnetic flux density of a predetermined value. As described above, the residual magnetic flux density differs depending on the strength and direction (positive / negative) of the magnetic field when the magnetic field is applied immediately before it, and as shown in FIG. In this case, the residual magnetic flux density is the largest and the maximum magnetic flux density Bm. When a DC voltage is applied, a magnetic field corresponding to the voltage value is applied, so that the iron core can be saturated by setting the voltage value of the DC voltage to an appropriate value (about several volts).

このように磁気飽和させるために、演算部2は、電源部6から出力される直流電圧をプローブ1を介して変圧器の端子に印加する。変圧器に直流電圧を継続して印加させると、その変圧器の鉄心が飽和領域に達し、磁束が残留磁束として鉄心に残る。つまり、けい素鋼板やアモルファスは、大きな透磁率を有するので、これらを鉄心として作ったコイルの自己インダクタンスは大きな値を有する。そのため、このコイルに直流電源を印加させた場合、図6に示すように、励磁電流は時間をかけて徐々に大きくなる。そして、ある一定の電流値(起磁力)に達すると、見かけ上の透磁率は小さくなり自己インダクタンスも小さくなるため、励磁電流はほぼ瞬間的に巻線抵抗と電源電圧で決まる値に達する。換言すると、励磁電流を監視し、その値が急激に上昇したときが、鉄心が飽和したときと判定できる。   In order to achieve magnetic saturation in this way, the calculation unit 2 applies a DC voltage output from the power supply unit 6 to the terminal of the transformer via the probe 1. When a DC voltage is continuously applied to the transformer, the iron core of the transformer reaches a saturation region, and the magnetic flux remains in the iron core as a residual magnetic flux. That is, since silicon steel plates and amorphous materials have a large magnetic permeability, the self-inductance of a coil made using these as iron cores has a large value. Therefore, when a DC power source is applied to this coil, the excitation current gradually increases over time as shown in FIG. When a certain current value (magnetomotive force) is reached, the apparent permeability decreases and the self-inductance also decreases, so the excitation current almost instantaneously reaches a value determined by the winding resistance and the power supply voltage. In other words, the exciting current is monitored, and when the value increases rapidly, it can be determined that the iron core is saturated.

また、同じ変圧器の場合、磁気飽和させない状況で外部磁界(H)をかけていた際に与えられたエネルギーが大きいほど、その外部磁界を印加する前後の残留磁束密度の差は、大きな値になる。従って、例えば正の飽和状態から負の飽和状態になるまでに加えたエネルギーを求め、その半分のエネルギーを逆向き(正の方向)に加えると、残留磁束は0になる。つまり、正の最大磁束密度Bmから、負の最大磁束密度−Bmになるのに必要なエネルギーの絶対値をEとすると、そのエネルギー(E)分だけ正の方向に外部磁界を印加して、外部磁界を0にすると、再び正の最大磁束密度Bmとなる。よって、その半分(50%)のエネルギー(0.5E)を加えた後に外部磁界を0にすると、“−Bm”と“Bm”の中間地点である“磁束密度=0”となり、消磁が完了する。   In the case of the same transformer, the difference in residual magnetic flux density before and after applying the external magnetic field increases as the energy applied when the external magnetic field (H) is applied in a state where magnetic saturation is not performed increases. Become. Therefore, for example, when the energy added from the positive saturation state to the negative saturation state is obtained and half of the energy is applied in the reverse direction (positive direction), the residual magnetic flux becomes zero. In other words, if the absolute value of energy required to change from the positive maximum magnetic flux density Bm to the negative maximum magnetic flux density −Bm is E, an external magnetic field is applied in the positive direction by the energy (E), When the external magnetic field is set to 0, the maximum positive magnetic flux density Bm is obtained again. Therefore, when the external magnetic field is reduced to 0 after half (50%) energy (0.5E) is applied, “magnetic flux density = 0”, which is an intermediate point between “−Bm” and “Bm”, and demagnetization is completed. To do.

上記の鉄心に加えるエネルギーに基づく残留磁束密度の制御は、具体的には、消磁部2内の演算部(CPU)が、図7に示す以下のアルゴリズムを実行することで行う。まず、消磁部2は、変圧器の鉄心を正の飽和状態にする(S1)。具体的には、電源部6から出力される電圧(正の直流電圧)をそのまま一定時間変圧器に印加することで、鉄心を飽和させる。つまり、鉄心のヒステリシスカーブ(B−H特性)の一例を示すと、図8のようになる。そして、係る正の直流電圧を印加する際の残留磁束は、上述したようにその大きさや磁界の向きがばらばらである。そこで、演算部2は、確実に飽和するために十分な時間(例えば1秒)だけ直流電圧を印加し(図8中(1)参照)、その後、電源を遮断する。これにより、鉄心に加わる磁界Hも0になり、最大残留磁束Bmとなる。このように、一度正の向きに飽和させることで、その直前の使用状態に基づく残留磁束の大きさ・磁界の向きのばらつきが解消され、同じ初期状態にすることができる。   Specifically, the control of the residual magnetic flux density based on the energy applied to the iron core is performed by the calculation unit (CPU) in the degaussing unit 2 executing the following algorithm shown in FIG. First, the demagnetizing unit 2 puts the iron core of the transformer into a positive saturation state (S1). Specifically, the iron core is saturated by applying the voltage (positive DC voltage) output from the power supply unit 6 as it is to the transformer for a certain period of time. That is, an example of the hysteresis curve (BH characteristic) of the iron core is as shown in FIG. And the residual magnetic flux at the time of applying such a positive direct current voltage has the magnitude | size and direction of a magnetic field as above-mentioned vary. Therefore, the calculation unit 2 applies a DC voltage for a sufficient time (for example, 1 second) to ensure saturation (see (1) in FIG. 8), and then shuts off the power supply. As a result, the magnetic field H applied to the iron core is also zero, and the maximum residual magnetic flux Bm is obtained. In this way, once saturated in the positive direction, the variation in the magnitude of the residual magnetic flux and the direction of the magnetic field based on the immediately preceding use state is eliminated, and the same initial state can be obtained.

なお、例えば短絡しているような場合には、直流電圧の印加と共に大きな電流が流れるので、たとえ1秒でも係る状態が継続するのは好ましくない。そこで、この処理の実行時も励磁電流を監視し、電流値が急激に増加したり、所定の基準値を超えたりするなど、予め設定した停止条件場合を満たした場合には、遮断するようにすると良い。   For example, when a short circuit occurs, a large current flows with the application of the DC voltage, and it is not preferable that the state continues even for one second. Therefore, when this process is executed, the excitation current is monitored, and if a preset stop condition such as a current value increases rapidly or exceeds a predetermined reference value is satisfied, it is cut off. Good.

なおまた、本実施形態では、正の直流電圧を印加して正の飽和状態にするようにしたが、最初に負の直流電圧を印加し、負の飽和状態にするようよしても良い。その場合には、以下の説明における各処理ステップで印加する直流電圧の向きを逆にすればよい。この処理ステップS1を実行する機能が、初期処理手段に対応する。   In this embodiment, a positive DC voltage is applied to achieve a positive saturation state. However, a negative DC voltage may be first applied to obtain a negative saturation state. In that case, the direction of the DC voltage applied in each processing step in the following description may be reversed. The function of executing this processing step S1 corresponds to the initial processing means.

次に、消磁部2は、変圧器に負の直流電圧を印加し、鉄心を負の飽和状態にする。ここでは、処理ステップS1のように一定時間を印加するのではなく、励磁電流を監視し、飽和するまで所定の直流電圧を印加する。消磁部2は、プローブ1を介して変圧器に印加している直流電圧の電圧値の積算値である第1積算電圧値V1をリセットするとともに負の直流電圧を印加開始する(S2)。この第1積算電圧値V1は、バッファメモリ3に格納されるので、そのバッファメモリ3の値を0にする。   Next, the degaussing unit 2 applies a negative DC voltage to the transformer to bring the iron core into a negative saturation state. Here, instead of applying a fixed time as in processing step S1, the excitation current is monitored and a predetermined DC voltage is applied until saturation occurs. The degaussing unit 2 resets the first integrated voltage value V1, which is an integrated value of the voltage value of the DC voltage applied to the transformer via the probe 1, and starts applying a negative DC voltage (S2). Since this first integrated voltage value V1 is stored in the buffer memory 3, the value of the buffer memory 3 is set to zero.

消磁部2は、サンプリングタイムごとに現在の電圧値Viを取得し、バッファメモリ3に格納された第1積算電圧値V1を読み出し、現在の電圧値Viを足し込んで、新たな第1積算電圧値V1を求め、バッファメモリ3に上書きする(S3)。すなわち、負の直流電圧の印加により外部磁界を加えているが、そのとき変圧器(鉄心)に加えるエネルギーは、電圧値と電流値の積を時間積分することにより求めることができる。そして、本実施形態では、負の直流電圧の印加時並びに後述する正の直流電圧の印加時において、ともに同一のサンプリングタイムで一定間隔ごとに電圧値の現在値を取得することで、時間情報の取得を省略するようにした。もちろん、一定間隔ごとに取り込まない場合には、今回取得した電圧値の現在値に対し、前回の現在値の取得から今回の現在値の取得までの時間を乗算することで、その期間に加えたエネルギーに対応する値を求めることになる。なお、電圧値Viは、絶対値である。   The demagnetizer 2 acquires the current voltage value Vi at each sampling time, reads the first integrated voltage value V1 stored in the buffer memory 3, adds the current voltage value Vi, and creates a new first integrated voltage. The value V1 is obtained and overwritten on the buffer memory 3 (S3). That is, an external magnetic field is applied by applying a negative DC voltage, and the energy applied to the transformer (iron core) at that time can be obtained by time-integrating the product of the voltage value and the current value. In the present embodiment, the current value of the voltage value is acquired at regular intervals at the same sampling time both when applying a negative DC voltage and when applying a positive DC voltage described later. Acquisition was omitted. Of course, if the current value of the voltage value acquired this time is not captured at regular intervals, it is added to the period by multiplying the current value of the voltage value acquired this time by the time from acquisition of the current value of the previous time to acquisition of the current value of the current time. A value corresponding to energy is obtained. The voltage value Vi is an absolute value.

また、より正確に加えたエネルギーを求めるためには、磁化するために消費した励磁電流の電流値も積算するのが好ましいが、図6に示すように、積算しているほぼ全区間に渡り、電流値はほぼ0となるとともに、飽和して電流値が増加する領域では、鉄心を飽和させる磁化のために要する電力よりも巻き線での消費電力分が大きく影響することになる。そこで、電流値の積分をすると、かえって磁気飽和させるため要した正確なエネルギーを求めることができなくなるので、本実施形態では、電流値の積算は行わないようにした。そして、電圧の積分であれば電流の立ち上がりに大きく影響せず、鉄心の飽和に必要なエネルギーを算出することができる。なお、本実施形態では、電源部6に電池を用いているため、電圧値も徐々に低下する。この電圧の積算を行う処理ステップS3を実行する機能が、飽和エネルギー算出手段に対応する。   Further, in order to obtain more accurately applied energy, it is preferable to integrate the current value of the excitation current consumed for magnetizing, but as shown in FIG. In the region where the current value becomes almost zero and the current value increases due to saturation, the amount of power consumed by the winding has a greater influence than the power required for magnetization that saturates the iron core. Therefore, if the current value is integrated, the accurate energy required for magnetic saturation can no longer be obtained. Therefore, in this embodiment, the current value is not integrated. If the voltage is integrated, the energy required for saturation of the iron core can be calculated without significantly affecting the rise of the current. In the present embodiment, since a battery is used for the power supply unit 6, the voltage value gradually decreases. The function of executing the processing step S3 for integrating the voltages corresponds to the saturation energy calculating means.

次に、演算部2が、励磁電流が急激に増加したか否かを判断する(S4)。係る判断をする処理ステップを実行する機能が、飽和検出手段に対応する。励磁電流がほぼ0の状態で微増している区間(図6中、区間A)では、未飽和の状態であり、その区間は、処理ステップS4の分岐判断はNoのままであるので、負の直流電圧は継続して印加しつつ、励磁電流の監視を継続して行うとともにサンプリングタイムごとに電圧値の積算を行う。   Next, the calculation unit 2 determines whether or not the excitation current has increased abruptly (S4). The function of executing the processing step for making such a determination corresponds to the saturation detection means. In the section where the excitation current is slightly increased in the almost zero state (section A in FIG. 6), it is in an unsaturated state, and in that section, the branch determination in processing step S4 remains No, so negative While the DC voltage is continuously applied, the excitation current is continuously monitored and the voltage value is integrated every sampling time.

励磁電流が急激に増加する(図6中、“X”)と、処理ステップS4の分岐判断がYesとなり、鉄心が負の飽和状態になったと推定できる(図8中(3)参照)。この判断は、例えば、予めしきい値(例えば、5[A])を設定しておき、励磁電流の電流値がしきい値を超えたならばS4の分岐判断はYesとすることができる。また、前回の励磁電流の値を記憶しておき、今回の励磁電流との差が一定のしきい値以上となった場合に急増したと判定することができる。   If the excitation current increases rapidly ("X" in FIG. 6), the branch determination in processing step S4 becomes Yes, and it can be estimated that the iron core is in a negative saturation state (see (3) in FIG. 8). For this determination, for example, a threshold value (for example, 5 [A]) is set in advance, and if the current value of the excitation current exceeds the threshold value, the branch determination in S4 can be Yes. Further, the value of the previous excitation current is stored, and when the difference from the current excitation current becomes a certain threshold value or more, it can be determined that it has increased rapidly.

励磁電流が急激に増加したならば、消磁部2は、電源を遮断する(S5)。この電源の遮断は、最終的に変圧器に負の直流電圧が印加されず、励磁電流が巻線に流れなければよい。このように励磁電流が急激に増加したときに直流電圧の印加を遮断すると、逆起電力が発生し、その後徐々に電圧が低下して0に戻る(図8中(4)参照)。この逆起電力が0になったとき、鉄心には、図8に示すように、負の一定の残留磁束(負の最大磁束密度−Bm)が発生している。演算部2は、このように起電力が0になるのを待つ(S6)。   If the excitation current increases rapidly, the degaussing unit 2 shuts off the power supply (S5). The interruption of the power supply is not required if no negative DC voltage is finally applied to the transformer and no exciting current flows through the winding. When the application of the DC voltage is interrupted when the excitation current increases rapidly in this way, a counter electromotive force is generated, and then the voltage gradually decreases and returns to 0 (see (4) in FIG. 8). When the counter electromotive force becomes 0, a constant negative residual magnetic flux (negative maximum magnetic flux density -Bm) is generated in the iron core as shown in FIG. The arithmetic unit 2 waits for the electromotive force to become 0 in this way (S6).

次いで、消磁部2は、プローブ1を介して変圧器に印加している正の直流電圧の電圧値の積算値である第2積算電圧値V2をリセットするとともに正の直流電圧を印加開始する(S7)。この第2積算電圧値V2は、バッファメモリ3に格納されているので、そのバッファメモリ3の値を0にする。   Next, the degaussing unit 2 resets the second integrated voltage value V2, which is an integrated value of the voltage value of the positive DC voltage applied to the transformer via the probe 1, and starts applying the positive DC voltage ( S7). Since the second integrated voltage value V2 is stored in the buffer memory 3, the value of the buffer memory 3 is set to zero.

消磁部2は、サンプリングタイムごとに現在の電圧値Viを取得し、バッファメモリ3に格納された第2積算電圧値V2を読み出し、現在の電圧値Viを足し込んで、新たな第2積算電圧値V2を求め、バッファメモリ3に上書きする(S8)。そして、消磁部2は、求めた第2積算電圧値V2が、負の飽和状態にする際に要したエネルギーに対応する第1積算電圧値V1の半分であるか否かを判断する(S9)。   The demagnetizing unit 2 acquires the current voltage value Vi at each sampling time, reads the second integrated voltage value V2 stored in the buffer memory 3, adds the current voltage value Vi, and creates a new second integrated voltage. The value V2 is obtained and overwritten on the buffer memory 3 (S8). Then, the demagnetizing unit 2 determines whether or not the obtained second integrated voltage value V2 is half of the first integrated voltage value V1 corresponding to the energy required for the negative saturation state (S9). .

S9でYesとなると(図8中(5)参照)、消磁部2は、電源を遮断する(S10)。この電源の遮断は、最終的に変圧器に負の直流電圧が印加されず、励磁電流が巻線に流れなければよい。この電圧の遮断により逆起電力が発生し、その後徐々に電圧が低下して0に戻る(図8中(6)参照)。処理ステップS10で電圧を遮断するまでに変圧器の鉄心に加えたエネルギーは、正の飽和状態から負の飽和状態にするのに要したエネルギーの半分であるので、この逆起電力が0になったときの残留磁束密度は、0になり消磁処理が完了する。なお、消磁の具体的な処理アルゴリズムは、上記のものに限ることはなく、各種のもので実現できる。   If the answer is Yes in S9 (see (5) in FIG. 8), the demagnetizer 2 shuts off the power (S10). The interruption of the power supply is not required if no negative DC voltage is finally applied to the transformer and no exciting current flows through the winding. The counter electromotive force is generated by this voltage interruption, and then the voltage gradually decreases and returns to 0 (see (6) in FIG. 8). Since the energy applied to the iron core of the transformer before the voltage is cut off in the processing step S10 is half of the energy required to change from the positive saturation state to the negative saturation state, the counter electromotive force becomes zero. The residual magnetic flux density at this time becomes 0, and the degaussing process is completed. The specific demagnetization processing algorithm is not limited to the above, and can be realized by various types.

次に、故障判定部3の具体的な機能を説明する。本実施形態の故障判定部3は、プローブ1を介して変圧器の所定相の端子間に交流電圧を印加し、そのときに流れる励磁電流と端子間電圧の位相差に基づき、変圧器内部で生じた巻線間の短絡の有無を判定する。すなわち、変圧器に交流電圧を印加した際の当該交流電圧と、励磁電流は、変圧器の状態に応じて所定の位相差が発生する。交流電圧に対する励磁電流の位相差(励磁電流位相差)は、励磁電流の位相が交流電圧よりも遅れたり(位相差は+)、進んだり(位相差は−)、ほぼ等しかったり(位相差は0)する。   Next, specific functions of the failure determination unit 3 will be described. The failure determination unit 3 of the present embodiment applies an AC voltage between the terminals of a predetermined phase of the transformer via the probe 1, and based on the phase difference between the excitation current flowing at that time and the voltage between the terminals, The presence or absence of a short circuit between the generated windings is determined. That is, a predetermined phase difference is generated between the AC voltage when the AC voltage is applied to the transformer and the excitation current according to the state of the transformer. The phase difference of the excitation current with respect to the AC voltage (excitation current phase difference) is that the phase of the excitation current lags behind the AC voltage (phase difference is +), advances (phase difference is-), or is almost equal (phase difference is 0).

<商用周波領域の交流電圧印加時の励磁電流位相差に基づく判定>
図9に示すように、故障を生じていない健全品の場合、商用周波領域である50Hz(1番目)や100Hz(2番目)の交流電圧を印加した場合の励磁電流位相差は、40〜50°となり、励磁電流が電圧に対して遅れる。なお、図9(a)は、ある耐雷型柱上変圧器(10kWA)についての特性であり、図9(b)は、ある三相3線変圧器(10kVA)についての特性である。印加電圧は、いずれも3[V]とした。各種の変圧器について実測した結果では、50Hzの交流電圧を印加すると40〜70°程度の位相差となっている。
<Determination based on excitation current phase difference when AC voltage is applied in the commercial frequency range>
As shown in FIG. 9, in the case of a healthy product that has not failed, the excitation current phase difference when an AC voltage of 50 Hz (first) or 100 Hz (second), which is a commercial frequency region, is applied is 40-50. The excitation current is delayed with respect to the voltage. FIG. 9A shows the characteristics of a certain lightning-proof pole transformer (10 kWA), and FIG. 9B shows the characteristics of a certain three-phase three-wire transformer (10 kVA). The applied voltage was 3 [V] in all cases. As a result of actual measurement of various transformers, when an AC voltage of 50 Hz is applied, a phase difference of about 40 to 70 ° is obtained.

一方、短絡を生じている変圧器は、その短絡を生じている端子間に交流電圧を印加した場合に、励磁電流の遅れはあまり見られず、0付近となる。図9に示した2つの変圧器では、位相差は±10°の範囲内に収まり、その他各種の変圧器について実装した結果では、多くの場合0〜30°程度の位相差であった。   On the other hand, a transformer that is short-circuited is close to 0 with little delay in excitation current when an AC voltage is applied between the terminals that are short-circuited. In the two transformers shown in FIG. 9, the phase difference is within a range of ± 10 °, and in many cases, the phase difference is about 0 to 30 ° as a result of mounting various other transformers.

そこで、例えば50Hzのように商用周波領域の交流電圧を印加し、そのときの励磁電流位相差を求め、予め定めたしきい値(例えば35°や40°)と比較し、しきい値以上であれば健全品と判定し、しきい値未満であれば故障(短絡)と判定することができる。また、このように健全品(OK)と短絡(NG)のように、2つに弁別するのではなく、例えば、
0〜20°の遅れ:短絡
20〜50°の遅れ:不明(グレーゾーン)
50°以上の遅れ:健全
のように3つ、或いはそれ以上の判定区分に分けても良い。
Therefore, for example, an AC voltage in the commercial frequency region such as 50 Hz is applied, and the excitation current phase difference at that time is obtained and compared with a predetermined threshold (for example, 35 ° or 40 °). If there is, it is determined as a healthy product, and if it is less than the threshold value, it can be determined as a failure (short circuit). Moreover, instead of distinguishing into two like the healthy product (OK) and the short circuit (NG), for example,
0-20 ° delay: short circuit 20-50 ° delay: unknown (gray zone)
Delay of 50 ° or more: It may be divided into three or more judgment categories such as soundness.

特に、本実施形態のように、前処理として消磁をすることで、変圧器間でのばらつきも小さくなり、多くの場合、20度未満の遅れの場合には、確実に短絡を生じていると判定することができる。また、不明を設けることで、誤判定の発生を防止することができる。また、このように、商用周波領域の1点の測定による判定で不明であっても、以下に示す別の判定ルールに従って正確に判定することができるので問題はない。   In particular, as in this embodiment, demagnetization as a pre-process reduces the variation between transformers, and in many cases, in the case of a delay of less than 20 degrees, a short circuit is surely generated. Can be determined. Moreover, the occurrence of misjudgment can be prevented by providing unknown. In addition, even if it is not clear from the determination by measuring one point in the commercial frequency region, there is no problem because it can be determined accurately according to another determination rule described below.

<周波数の増加に伴う電流位相差の変化の状態に基づく判定(その1)>
また、周波数を徐々に高くしていった場合、健全品の励磁電流位相差はいずれの場合も減少傾向にある。つまり、当初の商用周波領域では、励磁電流は遅れていたが、周波数が高い領域では逆に励磁電流が進むことになる。
<Determination based on the state of change in the current phase difference with increasing frequency (part 1)>
Moreover, when the frequency is gradually increased, the excitation current phase difference of the healthy product tends to decrease in any case. That is, in the initial commercial frequency region, the excitation current is delayed, but in the region where the frequency is high, the excitation current proceeds conversely.

一方、図9(a)のケースでは、短絡を生じていると、その短絡を生じている端子間に交流電圧を印加した場合に、励磁電流位相差は増加傾向にある。つまり、商用周波領域では励磁電流の遅れは見られないが励磁電流は徐々に遅れていく。ただし、図9(b)に示すように、短絡を生じている場合でも、励磁電流位相差が減少傾向に変化するものもある。   On the other hand, in the case of FIG. 9A, when a short circuit occurs, the excitation current phase difference tends to increase when an AC voltage is applied between the terminals causing the short circuit. That is, in the commercial frequency region, no excitation current delay is observed, but the excitation current gradually delays. However, as shown in FIG. 9B, there is a case where the excitation current phase difference changes in a decreasing tendency even when a short circuit occurs.

従って、少なくとも、周波数を高くしていった場合の励磁電流位相差の変化が増加傾向にある場合には、故障(短絡)と判定することができる。係る判定は、異なる任意の2点の周波数(例えば、100Hzと1kHz)における励磁電流位相差をそれぞれ求め、その大小関係から故障ありを判定することができる。具体的には、1kHzの位相角の方が大きければ故障ありと判定する。このように2点による簡易な判定をすることで使用するメモリ容量も小さくするとともに短時間で判定することができるが、より正確な判定をするためには、3点或いはそれ以上のポイントで計測し、多くの計測結果に基づいて判定すると良い。また、低い周波数を100Hzとしたが、上述した商用周波領域の1点に基づく判定を行う場合、当該低い周波数と、1点に基づく判定に使用する周波数と同じにすると好ましい。   Therefore, at least when the change in excitation current phase difference tends to increase when the frequency is increased, a failure (short circuit) can be determined. Such a determination can determine the excitation current phase difference at two different frequencies (for example, 100 Hz and 1 kHz), respectively, and determine whether there is a failure from the magnitude relationship. Specifically, if the phase angle of 1 kHz is larger, it is determined that there is a failure. By making simple determinations with two points in this way, the memory capacity to be used can be reduced and determination can be made in a short time, but in order to make more accurate determinations, measurements are made at three or more points. However, it may be determined based on many measurement results. Moreover, although the low frequency was set to 100 Hz, when the determination based on one point of the commercial frequency region described above is performed, it is preferable that the low frequency and the frequency used for the determination based on the one point are the same.

<周波数の増加に伴う電流位相差の変化の状態に基づく判定(その2)>
図9(b)に示すように、短絡を生じている場合でも、周波数の増加に伴い励磁電流位相差が減少する傾向を示す変圧器が存在する。但し、係る変圧器における励磁電流位相差の周波数特性は、健全品の方が急激に減少する傾向にある。従って、周波数の増加に伴う励磁電流位相差の減少の傾きを求め、設定されたしきい値よりも傾きが大きい場合には、健全品と判定し、しきい値未満の傾きの場合には故障(短絡)有りと判定することができる。
<Determination based on the state of change in the current phase difference with increasing frequency (part 2)>
As shown in FIG. 9B, there is a transformer that shows a tendency that the excitation current phase difference decreases as the frequency increases even when a short circuit occurs. However, the frequency characteristic of the excitation current phase difference in such a transformer tends to decrease more sharply for healthy products. Therefore, the slope of the decrease in excitation current phase difference with increasing frequency is obtained. If the slope is larger than the set threshold value, it is judged as a healthy product. It can be determined that there is a (short circuit).

係る判定は、異なる任意の2点の周波数(例えば、100Hzと1kHz)における励磁電流位相差をそれぞれ求め、求めた2つの励磁電流位相差の差分を求め、その差分がしきい値を超えている場合には健全品と判定し、差分がしきい値未満の場合には故障ありを判定することができる。すなわち、2つの周波数が常に同じとすると、励磁電流位相差の差分は、周波数特性の傾きに比例するからである。上記の例では、サンプリングする2つの周波数は、上記のその1の判定のときに用いる周波数と同じにしているため、それぞれの判定をするために測定する励磁電流位相差も共通化されるため、処理が簡略化できる。また、図9(b)に示す例では、励磁電流位相差の減少の変化率、周波数は500Hz程度まで急激に変化しており、その後は徐々になだらかになる。従って、例えば、仮に2つの周波数を1.5kHzと3.0kHzとすると、健全品の方はすでに飽和しており故障品よりも変化は小さくなる。そして、このケースでは、100Hzと1kHzよりも、100Hzと500Hzのときの励磁電流位相差に基づいて判定した方が、健全品と故障品の差が顕著になるので、より容易かつ正確な判定を行うことができる。従って、より正確な判定を行うためには、変化の差がより顕著に現れる2つの周波数を設定すると良い。   For such determination, the excitation current phase difference at two different arbitrary frequencies (for example, 100 Hz and 1 kHz) is obtained, the difference between the obtained two excitation current phase differences is obtained, and the difference exceeds the threshold value. If the difference is less than the threshold value, it can be determined that there is a failure. That is, if the two frequencies are always the same, the difference between the excitation current phase differences is proportional to the slope of the frequency characteristics. In the above example, since the two frequencies to be sampled are the same as the frequencies used in the first determination above, the excitation current phase difference measured for each determination is also shared. Processing can be simplified. In the example shown in FIG. 9B, the rate of change and the frequency of decrease of the excitation current phase difference are rapidly changed to about 500 Hz, and thereafter gradually become gentle. Therefore, for example, if the two frequencies are 1.5 kHz and 3.0 kHz, the healthy product is already saturated and the change is smaller than that of the failed product. In this case, the determination based on the excitation current phase difference at 100 Hz and 500 Hz rather than 100 Hz and 1 kHz makes the difference between a healthy product and a faulty product more prominent. It can be carried out. Therefore, in order to perform more accurate determination, it is preferable to set two frequencies at which the difference in change appears more prominently.

もちろん、よりたくさんの周波数についての励磁電流位相差を求め、それらに基づいて周波数の増加に伴い変化する励磁電流位相差の傾き(変化率)を求めると、より高精度な判定を行えるので性能の点では好ましい。   Of course, if the excitation current phase difference for a larger number of frequencies is obtained, and the slope (rate of change) of the excitation current phase difference that changes as the frequency is increased based on these, more accurate judgment can be made. It is preferable in terms.

故障判定部3は、上述した3つの判定の全て、或いはいずれか1つ或いは任意の2つを実行し、故障判定を行う。複数の判定アルゴリズムを実行する場合には、少なくとも1つの判定アルゴリズムで故障を検出した場合には、故障有りと判定する。また、複数の判定アルゴリズムを実行する場合、それらを並列で実行しても良いし、適宜の順で順次実行していっても良い。順次実行する場合、例えば、まず、最も簡単に判定が行える商用周波領域の1つの周波数(例えば100Hz(50Hz))の交流電圧を印加し、その時の励磁電流位相差を求め、その値から健全品/不明(グレー)/故障品のいずれかを判定し、グレー判定のもののみ次の複数の周波数の励磁電流位相差に基づく判定(その1及びまたはその2)を行うようにしても良い。このようにすれば、多くの場合、1回の励磁電流位相差の取得で故障判定をすることができ、グレー判定の場合でも、2つの周波数のうちの低い方の周波数(100Hz(50Hz))のときの励磁電流位相差は取得しているので、もう一方の高い方の周波数(例えば1kHz)の時の励磁電流位相差を求め、先に求めた100Hzの時の励磁電流位相差を用いて最終判定を行うことができるので、効率的である。   The failure determination unit 3 performs all of the above-described three determinations, or any one or any two of them, and performs a failure determination. When a plurality of determination algorithms are executed, it is determined that there is a failure when a failure is detected by at least one determination algorithm. When a plurality of determination algorithms are executed, they may be executed in parallel or sequentially in an appropriate order. In the case of sequential execution, for example, first, an AC voltage of one frequency (for example, 100 Hz (50 Hz)) in the commercial frequency region that can be most easily determined is applied, the excitation current phase difference at that time is obtained, and a healthy product is obtained from that value. It is also possible to determine any one of / unknown (gray) / failed product and perform determination (part 1 or part 2) based on excitation current phase differences of the next plurality of frequencies only for those with gray determination. In this way, in many cases, failure determination can be performed by obtaining a single excitation current phase difference, and even in the case of gray determination, the lower frequency (100 Hz (50 Hz)) of the two frequencies. Since the excitation current phase difference is obtained, the excitation current phase difference at the other higher frequency (for example, 1 kHz) is obtained, and the excitation current phase difference at 100 Hz obtained previously is used. Since the final determination can be made, it is efficient.

また、説明が前後するが、励磁電流位相差は、例えば、一定のサンプリングタイムで測定回路7から印加する交流電圧の電圧値(瞬時値)と、その時に流れる励磁電流値(瞬時値)を取得し、それぞれリングバッファメモリ等に時系列に格納する。各値は、時間情報(タイムスタンプ)とともに格納する。これにより、交流電圧用のリングバッファメモリと、励磁電流用のリングバッファメモリにそれぞれ格納された電圧値(瞬時値)と電流値(瞬時値)の履歴から、交流電圧のゼロクロス点と励磁電流のゼロクロス点を抽出し、各値に関連づけられた時間情報から時間差を求め、位相差を求めることができる。また、サンプリングタイムは一定であるので、一方のゼロクロス点が格納されたメモリ領域と他方のゼロクロス点の格納されたメモリ領域の差に基づいて、位相差を求めてもよい。もちろん、これ以外の方法で求めることもできる。   In addition, although the explanation is mixed, the excitation current phase difference is obtained, for example, by the voltage value (instantaneous value) of the AC voltage applied from the measurement circuit 7 at a constant sampling time and the excitation current value (instantaneous value) flowing at that time. Each is stored in a ring buffer memory or the like in time series. Each value is stored together with time information (time stamp). As a result, the AC voltage zero crossing point and the excitation current are calculated from the voltage value (instantaneous value) and current value (instantaneous value) history stored in the ring buffer memory for AC voltage and the ring buffer memory for excitation current. A zero-cross point can be extracted, a time difference can be obtained from time information associated with each value, and a phase difference can be obtained. Further, since the sampling time is constant, the phase difference may be obtained based on the difference between the memory area in which one zero cross point is stored and the memory area in which the other zero cross point is stored. Of course, other methods can be used.

図10,図11は、代表機種の変圧器について、印加する交流電圧の周波数を変えたときに求められた励磁電流位相差を示すグラフ(励磁電流位相差の周波数特性)である。図10が健全品についての特性で、図11が短絡品についての特性である。また、本実施形態と同様に、前処理として消磁を行っている。   10 and 11 are graphs (excitation current phase difference frequency characteristics) showing the excitation current phase difference obtained when the frequency of the AC voltage to be applied is changed for a representative type of transformer. FIG. 10 shows characteristics for healthy products, and FIG. 11 shows characteristics for short-circuited products. Further, as in the present embodiment, demagnetization is performed as preprocessing.

図10に示すように、各サンプルの変圧器は、いずれも、商用周波領域の50Hzの時の励磁電流位相差は、40°〜65°の範囲に収まっており、商用周波領域に基づく第1判定条件で全て健全と判定できる。また、全てのサンプルで、周波数の増加に伴い、電圧に対して電流が進みとなり、比較的急な減少傾向にあることが確認できる。   As shown in FIG. 10, in each of the transformers of each sample, the excitation current phase difference at 50 Hz in the commercial frequency region is within a range of 40 ° to 65 °, and the first based on the commercial frequency region. All can be determined to be healthy under the determination conditions. In all samples, it can be confirmed that as the frequency increases, the current advances with respect to the voltage and is in a relatively steep decreasing tendency.

一方、図11に示すように、短絡を生じた全ての変圧器は、いずれも、商用周波領域の50Hzの時の励磁電流位相差は、0°〜20°の範囲に収まっており、商用周波領域に基づく第1判定条件で全て故障と判定できる。短絡を生じた変圧器の励磁電流位相差の周波数特性は、多くの変圧器において、おおむね2kHz付近までは電流が遅れる傾向(増加傾向)にあることが確認できる。また、励磁電流位相差の周波数特性が、高周波に行くに従って進む傾向(減少傾向)のものであっても、その変化は比較的なだらかであることがわかる。   On the other hand, as shown in FIG. 11, all the transformers that have caused the short circuit have the excitation current phase difference at 50 Hz in the commercial frequency region within the range of 0 ° to 20 °. It can be determined that a failure has occurred in the first determination condition based on the region. It can be confirmed that the frequency characteristics of the excitation current phase difference of the transformer causing the short circuit tend to be delayed (increase tendency) in the current up to around 2 kHz in many transformers. It can also be seen that even if the frequency characteristics of the excitation current phase difference tend to advance (decrease) as the frequency increases, the change is relatively gentle.

図12は、本実施形態のハードウェア構成の一例を示している。図4に示す概略構成のものに対応する部材は、同一符号を示している。また、消磁部2と故障判定部3は、ハードウェア構成では同一の部材で実現される。   FIG. 12 shows an example of the hardware configuration of this embodiment. Members corresponding to those of the schematic configuration shown in FIG. Further, the demagnetizing unit 2 and the failure determination unit 3 are realized by the same member in the hardware configuration.

図に示すように、電源部6は電圧4.8〜6[V],出力4〜5[W]の乾電池等の直流で駆動する。汎用性,ランニングコストを考慮し、単3型のアルカリマンガン電池,ニッケル水素電池等の電池6aが使える構造とする。これらの電池6aの出力は安定化回路6bに与えられ、ここで3[V]の直流電圧を発生させる。   As shown in the figure, the power supply unit 6 is driven by a direct current such as a dry battery having a voltage of 4.8 to 6 [V] and an output of 4 to 5 [W]. Considering versatility and running cost, the battery 6a such as an AA alkaline manganese battery or a nickel metal hydride battery can be used. The outputs of these batteries 6a are given to the stabilization circuit 6b, where a DC voltage of 3 [V] is generated.

この安定化回路6bの出力は、遮断スイッチ27,正負切替スイッチ24,直流・交流選択スイッチ28を介してプローブへ与えられる。また、印加電圧や、励磁電流等を測定する測定回路7も備えており、その測定回路7の出力はワンチップ・マイコン22に与えられる。各スイッチの切替制御は、ワンチップ・マイコン22の制御信号に基づいて行われる。遮断スイッチ27は、開閉する機能を持つため、FET等のスイッチ素子を利用子、高速に動作することができる。   The output of the stabilization circuit 6 b is given to the probe via the cutoff switch 27, the positive / negative switch 24, and the direct current / alternative selection switch 28. In addition, a measurement circuit 7 that measures applied voltage, excitation current, and the like is also provided, and the output of the measurement circuit 7 is given to the one-chip microcomputer 22. Switching control of each switch is performed based on a control signal from the one-chip microcomputer 22. Since the cut-off switch 27 has a function to open and close, the switch element such as an FET can be used at high speed.

この遮断スイッチ27が閉じた場合、安定化回路6bの出力は、正負切替スイッチ24へ与えられる。ワンチップ・マイコン22は、消磁のために鉄心に直流電圧を印加する場合には、遮断スイッチ27を閉じ、鉄心が飽和状態になって電源を遮断する場合に遮断スイッチ27を開くように制御する。   When the cutoff switch 27 is closed, the output of the stabilization circuit 6 b is given to the positive / negative switch 24. The one-chip microcomputer 22 controls the shut-off switch 27 to be closed when a DC voltage is applied to the iron core for demagnetization, and to open the shut-off switch 27 when the iron core is saturated and shuts off the power supply. .

正負切替スイッチ24は、変圧器に印加する電圧の向き(正/負)の切替をするもので、スイッチの切替により、正極/負極側を反転するスイッチ回路である。この切替により、変圧器に正の直流電圧を印加して正の飽和状態にしたり、それとは逆向きの負の直流電圧を印加した負の飽和状態にしたりする。   The positive / negative selector switch 24 switches the direction (positive / negative) of the voltage applied to the transformer, and is a switch circuit that inverts the positive / negative side by switching the switch. By this switching, a positive DC voltage is applied to the transformer to be in a positive saturation state, or a negative DC voltage in the opposite direction is applied to be in a negative saturation state.

直流・交流切替スイッチ28は、プローブへ印加する際の電源の種類を切り替えるもので、図示する状態では、消磁のために直流電圧を印加するようになり、オペアンプ25側に接続された状態では、巻線間短絡検出のために交流電圧を印加するようになる。   The DC / AC switch 28 switches the type of power supply when applied to the probe. In the state shown in the figure, a DC voltage is applied for demagnetization, and in the state connected to the operational amplifier 25 side, An AC voltage is applied to detect a short circuit between windings.

ワンチップ・マイコン(ワンチップ・CPU)22は、正弦波を生成し出力する機能(正弦波生成部22a)を備えるとともに、装置全体の制御を司るもので、図4に示した消磁部2と故障判定部3の機能を備える。また、正弦波生成部22aの出力は、オペアンプ25(電源電圧が±12[V])で増幅後、測定回路26経由で変圧器へ印加するようになっている。   The one-chip microcomputer (one-chip CPU) 22 has a function of generating and outputting a sine wave (sine wave generating unit 22a) and controls the entire apparatus. The demagnetizing unit 2 shown in FIG. The function of the failure determination unit 3 is provided. The output of the sine wave generator 22a is amplified by the operational amplifier 25 (power supply voltage is ± 12 [V]) and then applied to the transformer via the measurement circuit 26.

また、ワンチップ・マイコン22は、図示省略するケースの上面に設けた入力部たるスイッチ・操作ボタンからの入力信号を受け、所定の処理を実行し、その実行結果を出力信号として報知部たるインジケータ,ブザー等へ伝え、所定の報知(判定結果等)を行う。   The one-chip microcomputer 22 receives an input signal from a switch / operation button as an input unit provided on the upper surface of a case (not shown), executes a predetermined process, and uses the execution result as an output signal as an indicator serving as a notification unit. , Buzzer, etc., and a predetermined notification (determination result, etc.)

1 プローブ
2 消磁部
3 故障判定部
4 入力部
5 報知部
6 電源部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe 2 Demagnetizing part 3 Failure determination part 4 Input part 5 Notification part 6 Power supply part

Claims (5)

変圧器の故障の有無を判定する変圧器故障判定器であって、
交流電圧を出力する交流電圧印加手段と、
前記交流電圧印加手段で前記変圧器に交流電圧を印加し、その時の励磁電流と交流電圧との位相差に基づいて前記変圧器の巻線間短絡の有無を判定する故障判定部と、
前記故障判定部の判定結果を報知する判定報知部と、
を備え、
前記故障判定部は、複数の異なる周波数の交流電圧を印加した際に得られた前記位相差増加傾向にあるか減少傾向にあるかにより故障の有無を判定するものであることを特徴とする変圧器故障判定器。
A transformer failure determination device for determining the presence or absence of a transformer failure,
AC voltage application means for outputting an AC voltage;
Applying an alternating voltage to the transformer with the alternating voltage application means, a failure determination unit for determining the presence or absence of a short circuit between windings of the transformer based on the phase difference between the exciting current and the alternating voltage at that time,
A determination notification unit that notifies the determination result of the failure determination unit;
With
The failure determination unit is configured to determine whether or not there is a failure depending on whether the phase difference obtained when applying AC voltages having a plurality of different frequencies is increasing or decreasing. Transformer failure determiner.
変圧器の故障の有無を判定する変圧器故障判定器であって、
交流電圧を出力する交流電圧印加手段と、
前記交流電圧印加手段で前記変圧器に交流電圧を印加し、その時の励磁電流と交流電圧との位相差に基づいて前記変圧器の巻線間短絡の有無を判定する故障判定部と、
前記故障判定部の判定結果を報知する判定報知部と、
を備え、
前記故障判定部は、複数の異なる周波数の交流電圧を印加した際に得られた前記位相差の変化の大きさに基づいて故障の有無を判定するものであることを特徴とする変圧器故障判定器。
A transformer failure determination device for determining the presence or absence of a transformer failure,
AC voltage application means for outputting an AC voltage;
Applying an alternating voltage to the transformer with the alternating voltage application means, a failure determination unit for determining the presence or absence of a short circuit between windings of the transformer based on the phase difference between the exciting current and the alternating voltage at that time,
A determination notification unit that notifies the determination result of the failure determination unit;
With
The failure determination unit is configured to determine the presence or absence of a failure based on the magnitude of change in the phase difference obtained when a plurality of alternating voltages having different frequencies are applied. vessel.
変圧器の故障の有無を判定する変圧器故障判定器であって、
交流電圧を出力する交流電圧印加手段と、
前記交流電圧印加手段で前記変圧器に交流電圧を印加し、その時の励磁電流と交流電圧との位相差に基づいて前記変圧器の巻線間短絡の有無を判定する故障判定部と、
前記故障判定部の判定結果を報知する判定報知部と、
を備え、
前記故障判定部は、商用周波領域の交流電圧を印加した際の前記位相差と設定されたしきい値とを比較することで故障の有無を判定するものであり、
前記しきい値は複数設け、前記故障判定部の判定結果は、“故障有り”と“故障無し”に加え“不明”を備えることを特徴とする変圧器故障判定器。
A transformer failure determination device for determining the presence or absence of a transformer failure,
AC voltage application means for outputting an AC voltage;
Applying an alternating voltage to the transformer with the alternating voltage application means, a failure determination unit for determining the presence or absence of a short circuit between windings of the transformer based on the phase difference between the exciting current and the alternating voltage at that time,
A determination notification unit that notifies the determination result of the failure determination unit;
With
The failure determination unit is configured to determine the presence or absence of a failure by comparing the phase difference and a set threshold when an alternating voltage in a commercial frequency region is applied,
A plurality of the threshold values are provided, and the determination result of the failure determination unit includes “unknown” in addition to “failure present” and “no failure”.
変圧器の故障の有無を判定する変圧器故障判定器であって、
交流電圧を出力する交流電圧印加手段と、
前記交流電圧印加手段で前記変圧器に交流電圧を印加し、その時の励磁電流と交流電圧との位相差に基づいて前記変圧器の巻線間短絡の有無を判定する故障判定部と、
前記故障判定部の判定結果を報知する判定報知部と、
を備え、
前記変圧器の鉄心を消磁する消磁部を備え、
前記消磁部で前記鉄心が消磁された前記変圧器に前記交流電圧印加手段で交流電圧を印加し、前記故障判定部で判定するようにしたことを特徴とする変圧器故障判定器。
A transformer failure determination device for determining the presence or absence of a transformer failure,
AC voltage application means for outputting an AC voltage;
Applying an alternating voltage to the transformer with the alternating voltage application means, a failure determination unit for determining the presence or absence of a short circuit between windings of the transformer based on the phase difference between the exciting current and the alternating voltage at that time,
A determination notification unit that notifies the determination result of the failure determination unit;
With
Comprising a degaussing part for demagnetizing the iron core of the transformer,
A transformer failure determiner, wherein an AC voltage is applied by the AC voltage applying means to the transformer whose core has been demagnetized by the demagnetizer, and the failure determiner determines.
前記消磁部は、
前記変圧器に直流電圧を印加して正又は負の飽和状態にする初期処理手段と、
飽和状態の前記変圧器に、逆の向きの飽和状態にするための直流電圧を印加する直流電圧印加手段と、
前記変圧器の鉄心が飽和状態になったことを検知する飽和検知手段と、
前記初期処理手段で飽和された前記変圧器に対し、前記飽和検知手段で飽和が検知されるまでの間、前記初期処理手段と逆向きの直流電圧を印加し、前記鉄心が飽和状態になったら直ちに遮断し、その直流電圧の印加開始から遮断するまでに要した飽和させるネルギーを求める飽和エネルギー算出手段と、
前記初期処理手段と同じ向きの直流電圧を印加し、その印加時に前記変圧器に加えるエネルギーを監視し、当該エネルギーが、前記飽和エネルギー算出手段で求めた前記飽和させるエネルギーの半分の値になった際に前記同じ向きの直流電圧の印加を遮断する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項4に記載の変圧器故障判定器。
The demagnetizing part is
Initial processing means for applying a DC voltage to the transformer to bring it into a positive or negative saturation state;
DC voltage application means for applying a DC voltage to the saturated transformer in a reverse direction to the saturated state,
Saturation detecting means for detecting that the iron core of the transformer is saturated;
A DC voltage opposite to that of the initial processing means is applied to the transformer saturated by the initial processing means until saturation is detected by the saturation detection means, and the iron core is saturated. Saturation energy calculation means for immediately cutting off and obtaining the energy required for saturation from the start of application of the DC voltage to the cutoff.
A DC voltage in the same direction as the initial processing means is applied, and the energy applied to the transformer at the time of application is monitored, and the energy becomes half of the energy to be saturated obtained by the saturation energy calculating means. Control means for interrupting the application of the direct-current voltage in the same direction,
The transformer failure determination device according to claim 4, comprising:
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