JP6362756B1 - Excitation current suppression device - Google Patents

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Abstract

【課題】残留磁束の算出方法を明示して、単相変圧器の励磁突入電流抑制を具体的に実現することを可能にするとともに、単相電圧にノイズや高調波が含まれていても、現在位相角の算出を正確に行うことができ、遮断器投入動作時間の判定も正確に行うことが可能な励磁突入電流抑制装置を提供する。
【解決手段】励磁突入電流抑制装置30は、変圧器電圧計測部1と、定常磁束算出部2と、実効遮断タイミング算出部3と、実効残留磁束算出部4と、投入位相角算出部5と、系統電圧計測部6と、現在位相角算出部7と、投入指令出力部8と、遮断器投入動作時間算出部9とを備えている。
【選択図】図1
It is possible to clarify the calculation method of the residual magnetic flux and specifically realize the excitation inrush current suppression of the single-phase transformer, and even if noise and harmonics are included in the single-phase voltage, Provided is a magnetizing inrush current suppressing device capable of accurately calculating a current phase angle and accurately determining a circuit breaker closing operation time.
An excitation inrush current suppressing device includes a transformer voltage measuring unit, a steady magnetic flux calculating unit, an effective breaking timing calculating unit, an effective residual magnetic flux calculating unit, and a closing phase angle calculating unit. A system voltage measuring unit 6, a current phase angle calculating unit 7, a closing command output unit 8, and a circuit breaker closing operation time calculating unit 9.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、単相交流電圧の電源系統と単相変圧器との接続を開閉する遮断器を投入する際に生じる励磁突入電流を抑制するための励磁突入電流抑制装置に関する。   The present invention relates to a magnetizing inrush current suppressing device for suppressing an magnetizing inrush current that is generated when a circuit breaker that opens and closes a connection between a single phase AC voltage power supply system and a single phase transformer.

変圧器再課電に伴う励磁突入電流による障害を排除するための装置として、励磁突入電流抑制装置が知られている。三相用変圧器についての励磁突入電流抑制装置に関する発明が、特許文献1において開示されている。これは、三相変圧器及び系統電源間に接続された遮断器を制御する仕組みを有する励磁突入電流抑制装置であり、「電圧計測部」と「実効遮断タイミング算出部」と「鉄心磁束算出部」と「実効残留磁束算出部」と「投入位相角算出部」と「投入位相角制御部」を備え、必要に応じて「遮断時間算出部」と「見かけ残留磁束算出部」と「投入動作時間算出部」と「投入位相角実績値算出部」と「瞬時電圧低下量算出部」を備えた構造となっている。この発明は、残留磁束の測定方法に大きな特徴があり、その残留磁束から算出された投入位相角を用いての励磁突入電流の抑制を行っている点において大きな効果がある。ただし、この発明は、三相変圧器用のアルゴリズムで構成されており、単相変圧器へそのまま適用することはできない。   2. Description of the Related Art An excitation inrush current suppressing device is known as a device for eliminating a failure due to an excitation inrush current associated with transformer recharging. Patent Document 1 discloses an invention related to a magnetizing inrush current suppressing device for a three-phase transformer. This is a magnetizing inrush current suppression device having a mechanism for controlling a circuit breaker connected between a three-phase transformer and a system power supply, and includes a “voltage measurement unit”, an “effective interruption timing calculation unit”, and an “iron core magnetic flux calculation unit”. ”,“ Effective residual magnetic flux calculation unit ”,“ Plain phase angle calculation unit ”and“ Plain phase angle control unit ”, and“ Interrupt time calculation unit ”,“ Apparent residual magnetic flux calculation unit ”and“ Put operation ”as necessary The structure includes a “time calculation unit”, an “applied phase angle actual value calculation unit”, and an “instantaneous voltage drop amount calculation unit”. The present invention has a great feature in the method of measuring the residual magnetic flux, and has a great effect in that it suppresses the magnetizing inrush current using the applied phase angle calculated from the residual magnetic flux. However, the present invention is configured by an algorithm for a three-phase transformer and cannot be applied to a single-phase transformer as it is.

一方、単相変圧器への適用を目的とした励磁突入電流抑制装置に関する発明が、特許文献2において開示されている。これは、低圧の単相変圧器への電源投入時に突入電流の発生を防止する単相変圧器用突入電流防止装置に関するものであり、「変圧器の一次側電源回路上に接続した電源監視回路が電源の投入・遮断を検出するとともに、変圧器の一次側電源回路上に接続した位相検出回路が、電源遮断時の電源電圧の位相角度を検出する。また、変圧器の一次側電源回路上に電源の遮断時にオフされるスイッチング素子を接続しておく。それにより、変圧器への電源が遮断されたことが検出されると、電源遮断時の電源電圧の位相角度が記憶され、次いで、変圧器へ電源が再投入されたことが検出されると、記憶手段に記憶されている前回遮断時の電源電圧位相角度にもとづき突入電流を小さくする電源投入タイミングを求め、そのタイミングに達した時点で前記スイッチング素子をオンして電源の再投入をする。それにより、電源の再投入は、常に突入電流を少なくするタイミングで行われる。」ことが開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 discloses an invention related to a magnetizing inrush current suppressing device intended for application to a single-phase transformer. This relates to an inrush current prevention device for a single-phase transformer that prevents the occurrence of an inrush current when power is applied to a low-voltage single-phase transformer. “The power monitoring circuit connected to the primary power circuit of the transformer is In addition to detecting power on / off, a phase detection circuit connected to the primary power supply circuit of the transformer detects the phase angle of the power supply voltage when the power supply is cut off. A switching element that is turned off when the power supply is cut off is connected so that when it is detected that the power supply to the transformer is cut off, the phase angle of the power supply voltage when the power supply is cut off is stored. When it is detected that the power has been turned on again, the power-on timing for reducing the inrush current is obtained based on the power-supply voltage phase angle at the previous shut-off stored in the storage means, and when that timing is reached Wherein the power cycle by turning on the switching element. Thereby, power cycle. Always performed in time to reduce the inrush current "It is disclosed.

しかし、特許文献2に記載のものは、特許文献1に記載のもののように、残留磁束の算出方法が具体的に示されておらず、実施可能性の点で問題がある。また、「変圧器の一次側電源回路上に電源の遮断時にオフされるスイッチング素子を接続しておく。」とあり、「低圧の単相変圧器」を対象としていることから、高圧または容量の大きい変圧器を適用対象としていない。これは、一次側電源回路上に接続されるスイッチング素子の仕様の制限や実用に向けた設置や保守などの取扱いが困難になることからも推測でき、スイッチング素子を用いていることから、半導体を材料にしていることが前提となっていると考えられる。   However, the method described in Patent Document 2 does not specifically show the method for calculating the residual magnetic flux, as described in Patent Document 1, and has a problem in terms of feasibility. In addition, “a switching element that is turned off when the power is shut off is connected to the primary power circuit of the transformer.” Since “low voltage single-phase transformer” is targeted, Large transformers are not covered. This can be inferred from the limitation of the specifications of the switching elements connected on the primary side power supply circuit and the difficulty of handling such as installation and maintenance for practical use. It is presumed that the material is used.

また、特許文献3に記載されている突入電流防止回路は、電源入力トランス(単相)へ給電するAC電源ラインに挿入された電源投入制御回路と、投入遮断検出回路と位相検出回路、及び位相記憶回路により突入電流が生じない条件時に投入制御回路とこれを作動させる比較回路により突入電流を防止する回路である。しかし、残留磁束の算出方法が具体的に示されておらず、また、高圧または容量の大きい変圧器を適用対象としていない。その他、特許文献4には、位相角制御で励磁突入電流を抑制する装置が記載されており、三相交流を単相交流に変換する変圧器の、スコット結線、ウッドブリッジ結線変圧器、または変形ウッドブリッジ結線変圧器を制御対象としている。この装置において、抑制対象は単相交流側であり、M相とT相それぞれに遮断器がある構成となっている。しかし、この特許文献においても、残留磁束の算出方法が具体的に示されていない。   In addition, the inrush current prevention circuit described in Patent Document 3 includes a power-on control circuit inserted in an AC power line that supplies power to a power input transformer (single phase), a power-on / off detection circuit, a phase detection circuit, and a phase This is a circuit that prevents an inrush current by a closing control circuit and a comparison circuit that operates the switch when the inrush current is not generated by the memory circuit. However, the calculation method of the residual magnetic flux is not specifically shown, and a transformer having a high voltage or a large capacity is not an application target. In addition, Patent Document 4 describes a device that suppresses the magnetizing inrush current by phase angle control, and is a Scott connection, Woodbridge connection transformer, or modification of a transformer that converts a three-phase alternating current into a single-phase alternating current. The control target is a woodbridge transformer. In this device, the suppression target is the single-phase AC side, and there is a configuration in which there are circuit breakers in each of the M phase and the T phase. However, this patent document does not specifically describe a method of calculating the residual magnetic flux.

特許第5343118号公報Japanese Patent No. 5343118 特開平10−164754号公報JP-A-10-164754 特開昭57−46416号公報Japanese Patent Laid-Open No. 57-46416 特許第5472920号公報Japanese Patent No. 5472920

このように、単相変圧器への適用を目的とした励磁突入電流抑制装置については、残留磁束の算出方法が具体的に明示された先行技術文献は存在しておらず、機械的な構造を持つために、定期的な保守・更新が必要となる投入抵抗付遮断器等が存在するに留まっている。また、単相変圧器への適用を目的とする場合には、単相電圧の性質上、遮断器「入」信号受信時の系統電圧から求められる位相角が2解存在することによって、現在位相角の判定を誤判定する可能性がある。また、電圧に高調波が含まれている場合には、現在位相角算出の精度が下がるという問題点もある。さらに、単相電圧の場合、ノイズの影響によって遮断器投入動作時間の算出において、単相電圧の性質上、遮断器投入動作時間の判定を誤判定してしまう可能性もある。従って、三相変圧器の技術をそのまま単相の技術に適用することはできない。   As described above, there is no prior art document in which the calculation method of the residual magnetic flux is specifically stated for the magnetizing inrush current suppression device intended for application to a single-phase transformer, and the mechanical structure is not. However, there are only circuit breakers with input resistors that require regular maintenance and renewal. In addition, for the purpose of application to a single-phase transformer, due to the nature of the single-phase voltage, there are two phase angles determined from the system voltage when the breaker “ON” signal is received, so that the current phase There is a possibility of misjudging the corner determination. In addition, when the voltage contains harmonics, there is a problem that the accuracy of the current phase angle calculation is lowered. Furthermore, in the case of a single-phase voltage, there is a possibility that the determination of the circuit breaker closing operation time may be erroneously determined due to the influence of noise due to the nature of the single phase voltage. Therefore, the three-phase transformer technology cannot be directly applied to the single-phase technology.

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、残留磁束の算出方法を明示して、単相変圧器の励磁突入電流抑制を具体的に実現することを可能にするとともに、単相電圧にノイズや高調波が含まれていても、現在位相角の算出を正確に行うことができ、遮断器投入動作時間の判定も正確に行うことが可能な励磁突入電流抑制装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such circumstances, and it is possible to clearly realize a method for calculating a residual magnetic flux and specifically realize suppression of excitation inrush current of a single-phase transformer. Provided is a magnetizing inrush current suppressing device capable of accurately calculating a current phase angle and accurately determining a circuit breaker operation time even if a phase voltage includes noise and harmonics. For the purpose.

以上の課題を解決するために、本発明の励磁突入電流抑制装置は、単相交流電圧の電源系統と単相変圧器との接続を開閉する遮断器を投入する際に生じる励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制装置であって、前記遮断器の前記単相変圧器側に設置された第1の電圧検出器の前記単相交流電圧である変圧器電圧を計測する変圧器電圧計測部と、前記遮断器の系統電源側に設置された第2の電圧検出器の前記単相交流電圧である系統電圧を計測する系統電圧計測部を備え、前記変圧器電圧計測部で計測された前記変圧器電圧により前記単相変圧器の鉄心内部の定常磁束を算出する定常磁束算出部を備え、前記変圧器電圧計測部により計測された前記変圧器電圧の瞬時値がゼロ値に収束したタイミング又は前記定常磁束算出部により算出された前記定常磁束の値が一定値に達するタイミングを実効遮断タイミングとして算出する実効遮断タイミング算出部を備え、前記実効遮断タイミングにおける前記定常磁束算出部により算出された前記定常磁束の値を実効残留磁束として算出する実効残留磁束算出部を備え、前記実効残留磁束算出部で算出された前記実効残留磁束の極性と、前記遮断器の投入時の初期励磁磁束の極性とを一致させるように投入位相角を算出する投入位相角算出部を備え、前記系統電圧計測部で計測された前記系統電圧から現在位相角を算出する現在位相角算出部を備え、前記現在位相角算出部で求められた前記現在位相角により前記投入位相角算出部で算出された前記投入位相角で前記遮断器が投入されるように、前記遮断器へ投入指令を出力する投入指令出力部を備えていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the magnetizing inrush current suppressing device of the present invention suppresses the magnetizing inrush current that occurs when a circuit breaker that opens and closes the connection between the single-phase AC voltage power supply system and the single-phase transformer is turned on. A magnetizing inrush current suppressing device, wherein the transformer voltage measuring unit measures the transformer voltage that is the single-phase AC voltage of the first voltage detector installed on the single-phase transformer side of the circuit breaker; A system voltage measuring unit that measures the system voltage that is the single-phase AC voltage of the second voltage detector installed on the system power source side of the circuit breaker, and the transformer measured by the transformer voltage measuring unit A steady magnetic flux calculation unit that calculates a steady magnetic flux inside the iron core of the single-phase transformer based on a transformer voltage, or a timing at which an instantaneous value of the transformer voltage measured by the transformer voltage measurement unit converges to a zero value or Calculated by the steady magnetic flux calculator An effective interruption timing calculation unit that calculates a timing at which the value of the steady magnetic flux reaches a certain value as an effective interruption timing, and the value of the steady magnetic flux calculated by the steady magnetic flux calculation unit at the effective interruption timing as an effective residual magnetic flux An effective residual magnetic flux calculating section for calculating, and making the applied phase angle equal to the polarity of the effective residual magnetic flux calculated by the effective residual magnetic flux calculating section and the polarity of the initial exciting magnetic flux when the circuit breaker is turned on A current phase angle calculation unit that calculates a current phase angle from the system voltage measured by the system voltage measurement unit, the current phase obtained by the current phase angle calculation unit; A closing command output that outputs a closing command to the circuit breaker so that the circuit breaker is turned on at the closing phase angle calculated by the closing phase angle calculation unit according to an angle. Characterized in that it comprises a.

上記の構成とすることにより、単相変圧器の励磁突入電流を抑制するために必須である残留磁束を算出する手法を明示して、単相変圧器の励磁突入電流抑制を具体的に実現でき、実用的な励磁突入電流抑制装置とすることができる。   With the above configuration, it is possible to clearly realize the method of calculating the residual magnetic flux that is essential for suppressing the magnetizing inrush current of the single phase transformer, and to specifically realize the magnetizing inrush current suppression of the single phase transformer. A practical excitation inrush current suppressing device can be obtained.

本発明の励磁突入電流抑制装置においては、前記投入位相角算出部は、前記実効残留磁束算出部により算出された前記実効残留磁束の値と、前記遮断器の投入時の前記初期励磁磁束の値とが一致するように、前記投入位相角を算出するものとすることができる。   In the excitation inrush current suppression device of the present invention, the closing phase angle calculation unit includes the value of the effective residual magnetic flux calculated by the effective residual magnetic flux calculation unit and the value of the initial excitation magnetic flux when the circuit breaker is turned on. The input phase angle can be calculated so that.

投入位相角算出部を上記の構成とすることにより、残留磁束と初期励磁磁束との差が大きくなる範囲があることによる、励磁突入電流の抑制率の低下を抑制することができる。   With the above-described configuration of the input phase angle calculation unit, it is possible to suppress a decrease in the excitation rush current suppression rate due to the range in which the difference between the residual magnetic flux and the initial excitation magnetic flux is large.

本発明の励磁突入電流抑制装置においては、前記投入位相角算出部は、前記実効残留磁束算出部により算出された前記実効残留磁束の値と、前記遮断器の投入時の前記初期励磁磁束の値とが一致する前記投入位相角の2解のうち、前記実効残留磁束を起点として生成される磁束の励磁開始の方向が、絶対値において減少する方向の前記投入位相角を選択するものとすることができる。   In the excitation inrush current suppression device of the present invention, the closing phase angle calculation unit includes the value of the effective residual magnetic flux calculated by the effective residual magnetic flux calculation unit and the value of the initial excitation magnetic flux when the circuit breaker is turned on. The closing phase angle is selected so that the excitation start direction of the magnetic flux generated starting from the effective residual magnetic flux decreases in absolute value among the two solutions of the closing phase angle that coincide with Can do.

投入位相角算出部を上記の構成とすることにより、遮断器投入動作時間が考慮した値よりもバラつきが大きいときに精度が下がることを抑制することができる。   By making the closing phase angle calculation unit as described above, it is possible to prevent the accuracy from being lowered when the variation is larger than the value considering the circuit breaker closing operation time.

本発明の励磁突入電流抑制装置においては、前記現在位相角算出部は、前記遮断器の「入」信号受信時の前記系統電圧の瞬時値を算出し、前記瞬時値と前記瞬時値の前後のタイミングにおける前記系統電圧から前記現在位相角を算出するものとすることができる。   In the magnetizing inrush current suppression device of the present invention, the current phase angle calculation unit calculates an instantaneous value of the system voltage when the circuit breaker receives an “ON” signal, and the instantaneous value and the instantaneous value before and after the instantaneous value are calculated. The current phase angle may be calculated from the system voltage at the timing.

現在位相角算出部を上記の構成とすることにより、遮断器の「入」信号受信時の系統電圧から求められる位相角が2解存在しても、現在位相角の判定についての誤判定を防止することができる。   By configuring the current phase angle calculation unit as described above, even if there are two solutions for the phase angle obtained from the system voltage at the time of receiving the “ON” signal of the circuit breaker, erroneous determination regarding the determination of the current phase angle is prevented. can do.

本発明の励磁突入電流抑制装置においては、前記現在位相角算出部は、前記系統電圧から擬似三相電圧を生成し、前記遮断器の「入」信号受信時の前記擬似三相電圧の瞬時値から前記現在位相角を算出するものとすることができる。   In the excitation inrush current suppression device of the present invention, the current phase angle calculation unit generates a pseudo three-phase voltage from the system voltage, and an instantaneous value of the pseudo three-phase voltage when the circuit breaker receives an “on” signal. The current phase angle can be calculated from

現在位相角算出部を上記の構成とすることにより、単相電圧に高調波が含まれている場合であっても、現在位相角算出を精度良く行うことができる。   By configuring the current phase angle calculation unit as described above, it is possible to accurately calculate the current phase angle even when the single-phase voltage includes harmonics.

本発明の励磁突入電流抑制装置においては、前記投入指令出力部より前記投入指令が出力されたタイミングを投入指令出力時点とし、前記変圧器電圧計測部により計測された前記変圧器電圧の絶対値が任意の期間連続して投入判断しきい値を超えた最初のタイミングを起点として、その起点を変圧器電圧発生時点とした際の、前記投入指令出力時点と前記変圧器電圧発生時点とから遮断器投入動作時間を求める遮断器投入動作時間算出部を備えている構成とすることができる。   In the magnetizing inrush current suppression device of the present invention, the timing at which the closing command is output from the closing command output unit is a closing command output time point, and the absolute value of the transformer voltage measured by the transformer voltage measuring unit is Starting from the first timing that exceeds the closing judgment threshold continuously for an arbitrary period, the breaker is determined from the closing command output time and the transformer voltage generating time when the starting point is the voltage generating time It can be set as the structure provided with the circuit breaker closing operation time calculation part which calculates | requires closing operation time.

上記の構成を有する遮断器投入動作時間算出部を備えていることにより、ノイズの発生等の外的要因があっても、遮断器投入動作時間の判定についての誤判定を防止することができる。   By including the circuit breaker closing operation time calculation unit having the above-described configuration, it is possible to prevent an erroneous determination regarding the determination of the circuit breaker closing operation time even if there is an external factor such as generation of noise.

本発明によると、残留磁束を算出する手法により、単相変圧器の励磁突入電流抑制が可能であり、単相電圧にノイズや高調波が含まれている場合であっても、現在位相角の算出と遮断器投入動作時間の判定を正確に行うことが可能な励磁突入電流抑制装置を実現することができる。   According to the present invention, the method of calculating the residual magnetic flux can suppress the inrush current of the single-phase transformer, and even if the single-phase voltage includes noise and harmonics, the current phase angle It is possible to realize a magnetizing inrush current suppressing device capable of accurately calculating and determining the circuit breaker closing operation time.

本発明の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置が適用された電力システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power system to which the magnetizing inrush current suppression apparatus which concerns on embodiment of this invention was applied. 単相変圧器が系統電源から解列される直前と直後の変圧器電圧と、変圧器電圧を時間積分して算出した単相変圧器の磁束の様相を表した図である。It is a figure showing the aspect of the magnetic flux of the single phase transformer which calculated the transformer voltage just before and immediately after the single phase transformer was disconnected from the system power supply, and the transformer voltage by time integration. 励磁突入電流を抑制できる範囲の投入位相角を示す図である。It is a figure which shows the making-up phase angle of the range which can suppress excitation inrush current. 投入位相角算出部についての第一実施形態に係る投入位相角算出部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the making phase angle calculation part which concerns on 1st embodiment about a making phase angle calculation part. 投入位相角算出時の処理内容を示す図である。It is a figure which shows the processing content at the time of charge phase angle calculation. 投入位相角算出部についての第二実施形態に係る投入位相角算出部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the making phase angle calculation part which concerns on 2nd embodiment about a making phase angle calculation part. 投入位相角で投入した際の磁束の様相を示す図である。It is a figure which shows the aspect of the magnetic flux at the time of supplying with an injection | pouring phase angle. 投入位相角で投入した際の磁束の様相を示す図である。It is a figure which shows the aspect of the magnetic flux at the time of supplying with an injection | pouring phase angle. 投入指令出力部により投入指令を出力した信号から変圧器電圧が発生するまでの投入動作時間を示す図である。It is a figure which shows the making operation time until a transformer voltage generate | occur | produces from the signal which output the making command by the making command output part. 遮断器「入」信号受信時の現在位相角の算出から、投入位相角で遮断器を制御するまでの流れを示す図である。It is a figure which shows the flow from calculation of the present phase angle at the time of circuit breaker "on" signal reception to control of a circuit breaker with a making phase angle. 現在位相角算出部についての第一実施形態における現在位相角算出部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the current phase angle calculation part in 1st embodiment about a current phase angle calculation part. 系統電圧が270°<θ≦90°で受信した場合と、90°<θ≦270°で受信した場合の現在系統電圧の現在位相角を算出する際の説明図である。It is explanatory drawing at the time of calculating the present phase angle of the present system voltage when the system voltage is received at 270 ° <θ ≦ 90 ° and when it is received at 90 ° <θ ≦ 270 °. 現在位相角算出部についての第二実施形態における現在位相角算出部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the present phase angle calculation part in 2nd embodiment about a present phase angle calculation part. 系統電圧が高調波を含んだ波形である場合に、系統電圧から擬似三相電圧を生成する際の説明図である。It is explanatory drawing at the time of producing | generating a pseudo | simulation three-phase voltage from a system voltage, when a system voltage is a waveform containing a harmonic. 変圧器課電前後の変圧器電圧の値を一定のサンプリング間隔によりサンプリングした値と、投入判断しきい値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the value which sampled the value of the transformer voltage before and behind a transformer electric power supply by a fixed sampling interval, and an input determination threshold value. 投入指令出力時点から変圧器電圧発生時点までの時間と変圧器電圧の変化を示す図である。It is a figure which shows the time from a charging instruction output time to a transformer voltage generation time, and the change of a transformer voltage. 本発明の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置の処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of the magnetizing inrush current suppression apparatus which concerns on embodiment of this invention. 投入位相角算出部についての第一実施形態における処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow in 1st embodiment about an injection | pouring phase angle calculation part. 投入位相角算出部についての第二実施形態における処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow in 2nd embodiment about an injection | pouring phase angle calculation part. 現在位相角算出部についての第一実施形態における処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow in 1st embodiment about a present phase angle calculation part. 現在位相角算出部についての第二実施形態における処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow in 2nd embodiment about a present phase angle calculation part. 遮断器投入動作時間算出部についての実施形態における処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow in embodiment about the circuit breaker insertion operation time calculation part.

以下に、本発明の励磁突入電流抑制装置を、その実施形態に基づいて説明する。
本発明の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置30について、図1、図2、図3を用いて説明する。
Below, the magnetizing inrush current suppression apparatus of this invention is demonstrated based on the embodiment.
A magnetizing inrush current suppression device 30 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3.

図1は、本発明の実施形態に係る励磁突入電流抑制装置30が適用された電力システムの構成を示す図である。図17は本実施形態の処理フローを示す図であり、以下の説明において、図17における処理ステップを併記している。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an electric power system to which an inrush current suppression device 30 according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 17 is a diagram showing a processing flow of the present embodiment. In the following description, the processing steps in FIG.

励磁突入電流抑制装置30は、変圧器電圧計測部1と、定常磁束算出部2と、実効遮断タイミング算出部3と、実効残留磁束算出部4と、投入位相角算出部5と、系統電圧計測部6と、現在位相角算出部7と、投入指令出力部8と、遮断器投入動作時間算出部9とを備えている。投入位相角算出部5は、第1の投入位相角算出部5aと、第2の投入位相角算出部5bとによって構成されている。   The magnetizing inrush current suppressing device 30 includes a transformer voltage measuring unit 1, a steady magnetic flux calculating unit 2, an effective breaking timing calculating unit 3, an effective residual magnetic flux calculating unit 4, a closing phase angle calculating unit 5, and a system voltage measurement. A unit 6, a current phase angle calculation unit 7, a closing command output unit 8, and a circuit breaker closing operation time calculation unit 9 are provided. The input phase angle calculation unit 5 includes a first input phase angle calculation unit 5a and a second input phase angle calculation unit 5b.

系統電源17は、電力会社が供給している三相電源から任意の単相電源を引き込んだシステム、または、設備内における単相電源系統から単相電源を引き込んだシステムである。   The system power supply 17 is a system in which an arbitrary single-phase power supply is drawn from a three-phase power supply supplied by an electric power company, or a system in which a single-phase power supply is drawn from a single-phase power supply system in the facility.

単相変圧器11は、系統電源17側を1次側とし、その逆側を2次側とする。単相変圧器11は、系統電源17から供給される単相電圧を電圧値変換して二次側に出力する。   The single-phase transformer 11 has the system power supply 17 side as the primary side and the opposite side as the secondary side. The single-phase transformer 11 converts the single-phase voltage supplied from the system power supply 17 into a voltage value and outputs it to the secondary side.

遮断器12は、系統電源17と単相変圧器11との間に設けられている。系統電源17が充電されている場合、遮断器12が投入されることにより、単相変圧器11は、系統電源17によって電源投入される。遮断器12が開放されることにより、単相変圧器11は系統電源17から遮断される。   The circuit breaker 12 is provided between the system power supply 17 and the single-phase transformer 11. When the system power supply 17 is charged, the single-phase transformer 11 is powered on by the system power supply 17 by turning on the circuit breaker 12. The single-phase transformer 11 is disconnected from the system power supply 17 by opening the circuit breaker 12.

遮断器12の単相変圧器11側に設置された第1の電圧検出器である電圧検出器14または電圧検出器15は、単相変圧器11側の電圧を計測するための計測用機器であり、遮断器12の系統電源17側に設置された第2の電圧検出器である電圧検出器16は、系統電源17側の電圧を計測するための計測用機器である。例えば、計器用変圧器(VT)などがある。電圧検出器14または電圧検出器15および電圧検出器16は、それぞれの電圧を計測する。電圧検出器14または電圧検出器15および電圧検出器16は、検出値を検出信号として、励磁突入電流抑制装置30に出力する。   A voltage detector 14 or a voltage detector 15 that is a first voltage detector installed on the single-phase transformer 11 side of the circuit breaker 12 is a measuring device for measuring the voltage on the single-phase transformer 11 side. The voltage detector 16 that is the second voltage detector installed on the system power supply 17 side of the circuit breaker 12 is a measuring device for measuring the voltage on the system power supply 17 side. For example, there is an instrument transformer (VT). The voltage detector 14 or the voltage detector 15 and the voltage detector 16 measure respective voltages. The voltage detector 14 or the voltage detector 15 and the voltage detector 16 output the detected value as a detection signal to the excitation inrush current suppression device 30.

励磁突入電流抑制装置30は、電圧検出器14または電圧検出器15および電圧検出器16のそれぞれから受信した検出信号から得られた情報によって、遮断器12の主接点に対して投入指令を出力する。これにより、遮断器12は投入される。   The magnetizing inrush current suppressing device 30 outputs a closing command to the main contact of the circuit breaker 12 based on information obtained from the detection signals received from the voltage detector 14 or each of the voltage detector 15 and the voltage detector 16. . Thereby, the circuit breaker 12 is turned on.

変圧器電圧計測部1は、遮断器12の二次側の変圧器電圧(V1(t))について、電圧検出器14および電圧検出器15から得られる信号により、瞬時値、極性および波形を計測する。   The transformer voltage measuring unit 1 measures the instantaneous value, polarity and waveform of the transformer voltage (V1 (t)) on the secondary side of the circuit breaker 12 based on the signals obtained from the voltage detector 14 and the voltage detector 15. To do.

図2は、単相変圧器11が系統電源17から解列される直前と直後の変圧器電圧(V1(t))と、変圧器電圧(V1(t))を時間積分して算出した単相変圧器11の磁束(Φ(t))の様相を表したものである。   FIG. 2 shows a single unit of voltage calculated by time-integrating the transformer voltage (V1 (t)) immediately before and immediately after the single-phase transformer 11 is disconnected from the system power supply 17 and the transformer voltage (V1 (t)). It represents the aspect of the magnetic flux (Φ (t)) of the phase transformer 11.

(ステップ1、2)
定常磁束算出部2は、遮断器12の「切」信号を検出すると、変圧器電圧計測部1により計測された変圧器電圧(V1(t))を積分して、変圧器11の鉄心の磁束(Φ(t))を算出する。
(Steps 1 and 2)
When the steady magnetic flux calculation unit 2 detects the “cut” signal of the circuit breaker 12, the steady magnetic flux calculation unit 2 integrates the transformer voltage (V 1 (t)) measured by the transformer voltage measurement unit 1 and magnetic flux in the iron core of the transformer 11. (Φ (t)) is calculated.

ここで、変圧器電圧(V1(t))と磁束(Φ(t))との関係は、式(1)と式(2)の関係性が成り立つ。   Here, the relationship between the transformer voltage (V1 (t)) and the magnetic flux (Φ (t)) is the relationship between the equations (1) and (2).

V1(t)=Vmcos(t) …式(1)   V1 (t) = Vmcos (t) (1)

Φ(t)=∫V1(t)dt=Φmsin(t) …式(2)   Φ (t) = ∫V1 (t) dt = Φmsin (t) (2)

(ステップ3)
実効遮断タイミング算出部3は、遮断器12開放時の変圧器電圧計測部1により計測された変圧器電圧(V1(t))の瞬時値がゼロ値に収束したタイミング、または定常磁束算出部2により算出された磁束(Φ(t))が一定値に収束するタイミングを実効遮断タイミング(t1)として算出する。
また、遮断器12開放時の変圧器電圧計測部1により計測された変圧器電圧(V1(t))の瞬時値が誘導などによりゼロ値に収束しない場合には、任意のしきい値を設定し、そのしきい値以下となる値をゼロ値に置き換えることによって、変圧器電圧(V1(t))の瞬時値がゼロ値に収束したタイミングを算出する構成であってもよい。
(Step 3)
The effective interruption timing calculation unit 3 is a timing at which the instantaneous value of the transformer voltage (V1 (t)) measured by the transformer voltage measurement unit 1 when the circuit breaker 12 is open converges to a zero value or a steady magnetic flux calculation unit 2 The timing at which the magnetic flux (Φ (t)) calculated by (1) converges to a constant value is calculated as the effective cutoff timing (t1).
If the instantaneous value of the transformer voltage (V1 (t)) measured by the transformer voltage measuring unit 1 when the circuit breaker 12 is open does not converge to zero due to induction, an arbitrary threshold value is set. And the structure which calculates the timing when the instantaneous value of the transformer voltage (V1 (t)) converged to the zero value may be calculated by substituting the value which becomes below the threshold value with the zero value.

(ステップ4)
実効残留磁束算出部4は、定常磁束算出部2により算出した磁束(Φ(t))のうち、実効遮断タイミング算出部3により算出した実効遮断タイミング(t1)における磁束(Φ(t1))を実効残留磁束(Φr)として算出する。
(Step 4)
The effective residual magnetic flux calculation unit 4 uses the magnetic flux (Φ (t1)) at the effective interruption timing (t1) calculated by the effective interruption timing calculation unit 3 among the magnetic flux (Φ (t)) calculated by the steady magnetic flux calculation unit 2. Calculated as the effective residual magnetic flux (Φr).

投入位相角算出部5は、実効残留磁束算出部4により算出された実効残留磁束(Φr)の極性と、遮断器12投入時の初期励磁磁束の極性とを一致させるように投入位相角(θclose)を算出する。   The closing phase angle calculation unit 5 makes the closing phase angle (θclose) so that the polarity of the effective residual magnetic flux (Φr) calculated by the effective residual magnetic flux calculation unit 4 matches the polarity of the initial excitation magnetic flux when the circuit breaker 12 is turned on. ) Is calculated.

特に、本実施形態に係る投入位相角算出部5は、第1の投入位相角算出部5aと、第2の投入位相角算出部5bとを備えており、それぞれの機能について以下に説明する。   In particular, the making phase angle calculation unit 5 according to the present embodiment includes a first making phase angle calculation unit 5a and a second making phase angle calculation unit 5b, and their functions will be described below.

(ステップ7、8)
第1の投入位相角算出部5aは、実効残留磁束(Φr)の極性が正の場合に、0°<θclose<180°の範囲となるように投入位相角(θclose)を算出する。
図3(a)は、励磁突入電流を抑制できる範囲の投入位相角(θclose)を図示したものである。ここでは実効残留磁束(Φr)が0.5puと仮定しているが、任意の値(0<Φr≦1)においても成立する。
(Steps 7 and 8)
The first closing phase angle calculator 5a calculates the closing phase angle (θclose) so that the range of 0 ° <θclose <180 ° is obtained when the polarity of the effective residual magnetic flux (Φr) is positive.
FIG. 3A illustrates the input phase angle (θclose) within a range in which the magnetizing inrush current can be suppressed. Here, it is assumed that the effective residual magnetic flux (Φr) is 0.5 pu, but it is also established at an arbitrary value (0 <Φr ≦ 1).

ここでの「pu」とは、単位法(per unit法)のことであり、電圧と磁束の波高値を1puで表すものとする。これは、以下の説明においても同様である。   Here, “pu” is a unit method (per unit method), and the peak values of voltage and magnetic flux are represented by 1 pu. The same applies to the following description.

(ステップ7、9)
第2の投入位相角算出部5bは、実効残留磁束(Φr)の極性が負の場合に、180°<θclose<360°の範囲となるように投入位相角(θclose)を算出する。
図3(b)は、励磁突入電流を抑制できる範囲の投入位相角(θclose)を図示したものであり、ここでは実効残留磁束(Φr)が−0.5puと仮定しているが、任意の値(−1≦Φr<0)においても成立する。
(Steps 7 and 9)
The second closing phase angle calculation unit 5b calculates the closing phase angle (θclose) so that the range of 180 ° <θclose <360 ° is obtained when the polarity of the effective residual magnetic flux (Φr) is negative.
FIG. 3B illustrates the input phase angle (θclose) within a range in which the magnetizing inrush current can be suppressed. Here, it is assumed that the effective residual magnetic flux (Φr) is −0.5 pu, but any arbitrary This is also true for the value (−1 ≦ Φr <0).

(ステップ5、6)
また、実効残留磁束(Φr)がゼロ値の場合の投入位相角(θclose)は、1周期の全範囲の角度から算出する構成とする。
(Steps 5 and 6)
Further, when the effective residual magnetic flux (Φr) is zero, the closing phase angle (θclose) is calculated from the angles in the entire range of one cycle.

系統電圧計測部6は、遮断器12の系統電源17側の系統電圧(V2(t))について、電圧検出器16から得られる信号により、瞬時値、極性および波形を計測する。   The system voltage measurement unit 6 measures the instantaneous value, polarity, and waveform of the system voltage (V2 (t)) on the system power supply 17 side of the circuit breaker 12 by a signal obtained from the voltage detector 16.

(ステップ10、11)
現在位相角算出部7は、遮断器12の「入」信号を検出すると、系統電圧計測部6により計測された系統電圧(V2(t))により、検出瞬時の系統電圧(V2(t))の現在位相角(θ1)を算出する。
(Steps 10 and 11)
When the current phase angle calculation unit 7 detects the “ON” signal of the circuit breaker 12, the system voltage (V2 (t)) at the moment of detection is determined by the system voltage (V2 (t)) measured by the system voltage measurement unit 6. The current phase angle (θ1) is calculated.

(ステップ12、13)
投入指令出力部8は、現在位相角算出部7により算出された現在位相角(θ1)と、投入位相角算出部6により算出された投入位相角(θclose)により、遮断器12に投入指令を出力し、遮断器投入制御完了となる。この処理の詳細については、後に詳述する。また、遮断器投入動作時間算出部9の機能については、後に詳述する。
(Steps 12 and 13)
The closing command output unit 8 issues a closing command to the circuit breaker 12 based on the current phase angle (θ1) calculated by the current phase angle calculating unit 7 and the closing phase angle (θclose) calculated by the closing phase angle calculating unit 6. Is output and the circuit breaker closing control is completed. Details of this processing will be described later. The function of the circuit breaker closing operation time calculation unit 9 will be described in detail later.

なお、電圧低下量算出部10は、本発明において必須ではないが、電圧低下量算出部10を設けることによって、電圧低下量の抑制率を評価する際に、系統電圧計測部6により計測された系統電圧から遮断器12投入時の電圧低下を算出する構成とすることができる。   Although the voltage drop amount calculation unit 10 is not essential in the present invention, the voltage drop amount calculation unit 10 was measured by the system voltage measurement unit 6 when evaluating the suppression rate of the voltage drop amount by providing the voltage drop amount calculation unit 10. The voltage drop when the circuit breaker 12 is turned on can be calculated from the system voltage.

また、投入位相角実績値算出部20は、本発明において必須ではないが、投入位相角実績値算出部20を設けることによって、投入指令値に対する実績値の精度を評価する際に、遮断器12投入時の変圧器電圧計測部1により計測された変圧器電圧発生時点(tclose)における系統電圧計測部6により計測された系統電圧(V2(tclose))の位相を算出する構成とすることもできる。   In addition, the closing phase angle actual value calculation unit 20 is not essential in the present invention, but by providing the closing phase angle actual value calculation unit 20, when evaluating the accuracy of the actual value with respect to the closing command value, the circuit breaker 12. The phase of the system voltage (V2 (tclose)) measured by the system voltage measurement unit 6 at the transformer voltage generation time (tclose) measured by the transformer voltage measurement unit 1 at the time of charging may be calculated. .

このように、本実施形態に係る励磁突入電流抑制装置30は、遮断器12開放時の単相変圧器11の鉄心内の残留磁束について、実効遮断タイミング(t1)により実効残留磁束(Φr)を算出し、その実効残留磁束(Φr)により遮断器12投入時の投入位相角(θclose)を算出する。そして、励磁突入電流抑制装置30は、投入位相角(θclose)により遮断器12を制御することによって、励磁突入電流を抑制することができる。   As described above, the magnetizing inrush current suppressing device 30 according to the present embodiment generates the effective residual magnetic flux (Φr) with respect to the residual magnetic flux in the iron core of the single-phase transformer 11 when the circuit breaker 12 is opened, by the effective interruption timing (t1). The closing phase angle (θclose) when the breaker 12 is turned on is calculated based on the effective residual magnetic flux (Φr). And the magnetizing inrush current suppression apparatus 30 can suppress the magnetizing inrush current by controlling the circuit breaker 12 by the closing phase angle (θclose).

上記の手法を、三相変圧器を対象とした先行技術文献における手法と比較すると、三相変圧器の場合には、残留磁束と初期励磁磁束の各相同士が同極性を維持できる範囲は60度であるのに対して、本発明においては、その範囲は180度であり、従来技術よりも広い範囲の角度において制御が可能である点において有利である。また、三相変圧器の場合よりも、ハードウエアの構成とソフトウエアの構成などを簡略化できる。   When the above method is compared with the method in the prior art document for a three-phase transformer, in the case of a three-phase transformer, the range in which each phase of the residual magnetic flux and the initial excitation magnetic flux can maintain the same polarity is 60. In the present invention, the range is 180 degrees, which is advantageous in that control is possible in a wider range of angles than in the prior art. Also, the hardware configuration and software configuration can be simplified as compared with the case of a three-phase transformer.

次に、投入位相角算出部5についての第一実施形態について説明する。
本実施形態に係る投入位相角算出部5は、実効残留磁束算出部4により算出された実効残留磁束(Φr)の値と、次回遮断器投入時の初期励磁磁束の値とを一致させるように投入位相角(θclose)を算出する。
Next, a first embodiment of the input phase angle calculation unit 5 will be described.
The closing phase angle calculation unit 5 according to the present embodiment matches the value of the effective residual magnetic flux (Φr) calculated by the effective residual magnetic flux calculation unit 4 with the value of the initial excitation magnetic flux when the next breaker is turned on. The input phase angle (θclose) is calculated.

図4は、投入位相角算出部5についての第一実施形態に係る投入位相角算出部の構成を示す図である。図18は、この実施形態の処理フローを示す図であり、図18における枠内の部分が、本実施形態において特徴的な部分である。以下の説明において、図18における処理ステップを併記している。また、図5は、投入位相角算出時の処理内容を図示したものである。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the making phase angle calculation unit according to the first embodiment of the making phase angle calculation unit 5. FIG. 18 is a diagram showing a processing flow of this embodiment, and a portion in a frame in FIG. 18 is a characteristic portion in this embodiment. In the following description, the processing steps in FIG. 18 are also shown. FIG. 5 illustrates the processing contents when calculating the input phase angle.

(ステップ7、8)
図4に示す第3の投入位相角算出部5cは、実効残留磁束(Φr)の極性が正の場合に、実効残留磁束(Φr)の値と初期励磁磁束の値を一致させるように、式(3)により投入位相角(θclose)を算出する。
(Steps 7 and 8)
When the polarity of the effective residual magnetic flux (Φr) is positive, the third input phase angle calculation unit 5c shown in FIG. 4 has an equation so that the value of the effective residual magnetic flux (Φr) matches the value of the initial excitation magnetic flux. The input phase angle (θclose) is calculated by (3).

θclose=sin−1(Φr)=α、180−α
(但し、Φr>0、α:0°<α<180°) …式(3)
θclose = sin −1 (Φr) = α, 180−α
(However, Φr> 0, α: 0 ° <α <180 °) (3)

図5(a)は、実効残留磁束(Φr)の極性が正の場合に、実効残留磁束(Φr)の値と初期励磁磁束の値が一致する投入位相角(θclose)を図示したものであり、投入位相角(θclose)は2解存在する。ここでは、実効残留磁束(Φr)が0.5puと仮定しているが、任意の値(0<Φr≦1)においても成立する。   FIG. 5A illustrates the input phase angle (θclose) where the value of the effective residual magnetic flux (Φr) and the value of the initial excitation magnetic flux coincide with each other when the polarity of the effective residual magnetic flux (Φr) is positive. There are two solutions for the input phase angle (θclose). Here, it is assumed that the effective residual magnetic flux (Φr) is 0.5 pu, but it is also established at an arbitrary value (0 <Φr ≦ 1).

(ステップ7、9)
図4に示す第4の投入位相角算出部5dは、実効残留磁束(Φr)の極性が負の場合に、実効残留磁束(Φr)の値と初期励磁磁束の値を一致させるように、式(4)により投入位相角(θclose)を算出する。
(Steps 7 and 9)
The fourth input phase angle calculation unit 5d shown in FIG. 4 uses an equation so that the value of the effective residual magnetic flux (Φr) matches the value of the initial excitation magnetic flux when the polarity of the effective residual magnetic flux (Φr) is negative. The input phase angle (θclose) is calculated by (4).

θclose=sin−1(Φr)=β、180−β
(但し、Φr<0、β:180°<β<360°) …式(4)
θclose = sin −1 (Φr) = β, 180−β
(However, Φr <0, β: 180 ° <β <360 °) (4)

図5(b)は、実効残留磁束(Φr)の極性が負の場合に、実効残留磁束(Φr)の値と初期励磁磁束の値が一致する投入位相角(θclose)を図示したものであり、投入位相角(θclose)は2解存在する。ここでは、実効残留磁束(Φr)が−0.5puと仮定しているが、任意の値(−1≦Φr<0)においても成立する。   FIG. 5B illustrates the input phase angle (θclose) at which the value of the effective residual magnetic flux (Φr) matches the value of the initial excitation magnetic flux when the polarity of the effective residual magnetic flux (Φr) is negative. There are two solutions for the input phase angle (θclose). Here, it is assumed that the effective residual magnetic flux (Φr) is −0.5 pu, but it is also established at an arbitrary value (−1 ≦ Φr <0).

(ステップ5、6)
また、実効残留磁束(Φr)がゼロ値の場合の投入位相角(θclose)を算出する処理は、式(5)により、0°または180°の2解に決定される。
(Steps 5 and 6)
Further, the processing for calculating the closing phase angle (θclose) when the effective residual magnetic flux (Φr) is zero is determined as two solutions of 0 ° or 180 ° according to the equation (5).

θclose=sin−1(Φr=0)=0°、180° …式(5) θclose = sin −1 (Φr = 0) = 0 °, 180 ° (5)

以上説明した、投入位相角算出部5についての第一実施形態によると、残留磁束と初期励磁磁束との差が大きくなる範囲があることによる、励磁突入電流の抑制率の低下を抑制することができる。   According to the first embodiment of the input phase angle calculation unit 5 described above, it is possible to suppress a decrease in the excitation inrush current suppression rate due to the range in which the difference between the residual magnetic flux and the initial excitation magnetic flux is large. it can.

次に、投入位相角算出部5についての第二実施形態について説明する。
本実施形態に係る投入位相角算出部5は、実効残留磁束算出部4により算出された実効残留磁束(Φr)の値と、遮断器12投入時の初期励磁磁束の値とが一致する投入位相角(θclose)の2解のうち、実効残留磁束(Φr)を起点として生成される磁束の励磁開始の方向が、絶対値において減少する方向の投入位相角(θclose)を選択する。
Next, a second embodiment of the input phase angle calculation unit 5 will be described.
The closing phase angle calculation unit 5 according to the present embodiment has a closing phase in which the value of the effective residual magnetic flux (Φr) calculated by the effective residual magnetic flux calculation unit 4 matches the value of the initial excitation magnetic flux when the circuit breaker 12 is turned on. Among the two solutions of the angle (θclose), the input phase angle (θclose) is selected in such a direction that the excitation start direction of the magnetic flux generated from the effective residual magnetic flux (Φr) decreases in absolute value.

図6は、投入位相角算出部5についての第二実施形態に係る投入位相角算出部5の構成を示す図である。図19は本実施形態の処理フローを示す図であり、図19における枠内の部分が、本実施形態において特徴的な部分である。以下の説明において、図19における処理ステップを併記している。また、図7、図8は、投入位相角(θclose)で投入した際の磁束の様相について図示したものである。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the making phase angle calculation unit 5 according to the second embodiment of the making phase angle calculation unit 5. FIG. 19 is a diagram showing a processing flow of the present embodiment, and a portion in a frame in FIG. 19 is a characteristic portion in the present embodiment. In the following description, the processing steps in FIG. 19 are also shown. FIGS. 7 and 8 illustrate the state of the magnetic flux when being applied at the closing phase angle (θclose).

図7および図8は、縦軸を磁束とし、横軸を電流で表した変圧器のヒステリシス特性であり、磁束が飽和域に達すると電流が急激に増大する特性を持っていることを示している。   7 and 8 show the hysteresis characteristics of the transformer with the vertical axis representing the magnetic flux and the horizontal axis representing the current, indicating that the current rapidly increases when the magnetic flux reaches the saturation region. Yes.

(ステップ7、8、8a)
図6に示す第5の投入位相角算出部5eは、第3の投入位相角算出部5cから式(6)により算出される投入位相角(θclose)の2解のうち、実効残留磁束(Φr)を起点として生成される磁束の励磁開始の方向が、絶対値において減少する方向の投入位相角(θclose)を選択する。
(Steps 7, 8, 8a)
The fifth closing phase angle calculator 5e shown in FIG. 6 has an effective residual magnetic flux (Φr) out of two solutions of the closing phase angle (θclose) calculated from the third closing phase angle calculator 5c by the equation (6). ) Is selected as the starting phase angle (θclose) in the direction in which the excitation start direction of the generated magnetic flux decreases in absolute value.

θclose=sin−1(Φr)=α、180−α
(但し、Φr>0、α:0°<α<180°) …式(6)
θclose = sin −1 (Φr) = α, 180−α
(However, Φr> 0, α: 0 ° <α <180 °) (6)

図7(a)は、式(6)によって得られる2解の投入位相角(θclose)のうち、本実施形態で選択する投入位相角(θclose)で投入した際の磁束の様相を図示したものであり、図7(b)は、本実施形態で選択しない投入位相角(θclose)で投入した際の磁束の様相を図示したものである。   FIG. 7A illustrates the appearance of the magnetic flux when being applied at the closing phase angle (θclose) selected in the present embodiment, out of the two closing phase angles (θclose) obtained by Equation (6). FIG. 7B illustrates the state of the magnetic flux when being applied at a closing phase angle (θclose) that is not selected in the present embodiment.

(ステップ6)
図9は、投入指令出力部8により投入指令を出力した信号から変圧器電圧(V2(t))が発生するまでの投入動作時間を示しており、実際に投入位相角(θclose)で遮断器12を投入する際は、図9に示す、投入指令出力部8により投入指令を出力した信号から変圧器電圧(V2(t))が発生するまでの投入動作時間にばらつきがあるため、投入指令値と実測値の投入位相角(θclose)についてもばらつきが生じる。
(Step 6)
FIG. 9 shows the closing operation time from when the closing command output unit 8 outputs the closing command to the time when the transformer voltage (V2 (t)) is generated. The circuit breaker is actually operated at the closing phase angle (θclose). 9 when there is a variation in the operation time until the transformer voltage (V2 (t)) is generated from the signal output from the input command output unit 8 shown in FIG. Variation also occurs in the input phase angle (θclose) between the measured value and the actually measured value.

このように、投入位相角(θclose)の2解の選択においては、遮断器12の動作時間にばらつきがあることによる、指令値と実測値の投入位相角にばらつきがあることを考慮して、電流が急激に増大するポイントから遠ざかるように投入位相角(θclose)を選択する。   Thus, in selecting the two solutions of the closing phase angle (θclose), considering that there are variations in the closing phase angle of the command value and the actual measurement value due to variations in the operation time of the circuit breaker 12, The closing phase angle (θclose) is selected so as to move away from the point where the current increases rapidly.

すなわち、実効残留磁束(Φr)の極性が正の場合は、式(6)のθcloseの2解のうち、「180−α」を選択する。ここでは、実効残留磁束(Φr)が0.9puと仮定しているが、任意の値(0<Φr≦1)においても成立する。   That is, when the polarity of the effective residual magnetic flux (Φr) is positive, “180−α” is selected from the two solutions of θclose in Expression (6). Here, it is assumed that the effective residual magnetic flux (Φr) is 0.9 pu, but it is also established at an arbitrary value (0 <Φr ≦ 1).

(ステップ7、9、9a)
図6に示す第6の投入位相角算出部5fは、第4の投入位相角算出部5dから式(7)により算出される投入位相角(θclose)の2解のうち、実効残留磁束(Φr)を起点として生成される磁束の励磁開始の方向が、絶対値において減少する方向の投入位相角(θclose)を選択する。
(Steps 7, 9, 9a)
The sixth closing phase angle calculation unit 5f shown in FIG. 6 has an effective residual magnetic flux (Φr) out of two solutions of the closing phase angle (θclose) calculated from the fourth closing phase angle calculation unit 5d by the equation (7). ) Is selected as the starting phase angle (θclose) in the direction in which the excitation start direction of the generated magnetic flux decreases in absolute value.

θclose=sin−1(Φr)=β、180−β
(但し、Φr<0、β:180°<β<360°) …式(7)
θclose = sin −1 (Φr) = β, 180−β
(However, Φr <0, β: 180 ° <β <360 °) (7)

図8(a)は、2解の投入位相角(θclose)のうち、本実施形態で選択する投入位相角(θclose)で投入した際の磁束の様相を図示したものであり、図8(b)は、本実施形態で選択しない投入位相角(θclose)で投入した際の磁束の様相を図示したものである。   FIG. 8A illustrates the state of the magnetic flux when being applied at the closing phase angle (θclose) selected in the present embodiment among the two closing phase angles (θclose). ) Illustrates the state of the magnetic flux when being applied at an applied phase angle (θclose) that is not selected in the present embodiment.

(ステップ9a)
実際に投入位相角(θclose)で遮断器12を投入する際は、図9に示す、投入指令出力部8により投入指令を出力した信号から変圧器電圧(V2(t))が発生するまでの投入動作時間にばらつきがあるため、投入指令値と実測値の投入位相角(θclose)についてもばらつきが生じる。
(Step 9a)
When the breaker 12 is actually turned on at the closing phase angle (θclose), the transformer voltage (V2 (t)) is generated from the signal output from the closing command output unit 8 shown in FIG. Since there is a variation in the making operation time, there is also a variation in the making command value and the making phase angle (θclose) of the actual measurement value.

このように、投入位相角(θclose)の2解の選択においては、遮断器12の動作時間にばらつきがあることによる、指令値と実測値の投入位相角にばらつきがあることを考慮して、電流が急激に増大するポイントから遠ざかるように投入位相角(θclose)を選択する。   Thus, in selecting the two solutions of the closing phase angle (θclose), considering that there are variations in the closing phase angle of the command value and the actual measurement value due to variations in the operation time of the circuit breaker 12, The closing phase angle (θclose) is selected so as to move away from the point where the current increases rapidly.

すなわち、実効残留磁束(Φr)の極性が負の場合は、式(7)のθcloseの2解のうち、「β」を選択する。ここでは、実効残留磁束(Φr)が−0.9puと仮定しているが、任意の値(−1≦Φr<0)においても成立する。   That is, when the polarity of the effective residual magnetic flux (Φr) is negative, “β” is selected from the two solutions of θclose in Expression (7). Here, it is assumed that the effective residual magnetic flux (Φr) is −0.9 pu, but it is also established at an arbitrary value (−1 ≦ Φr <0).

(ステップ5、6)
また、実効残留磁束(Φr)がゼロ値の場合の投入位相角(θclose)を算出する処理は、式(8)から0°または180°の2解に決定されるが、本実施形態においては、どちらを選択してもよい構成とする。
(Steps 5 and 6)
Further, the processing for calculating the closing phase angle (θclose) when the effective residual magnetic flux (Φr) is zero is determined as two solutions of 0 ° or 180 ° from the equation (8). Either of these may be selected.

θclose=sin−1(Φr=0)=0°、180° … 式(8) θclose = sin −1 (Φr = 0) = 0 °, 180 ° (8)

以上説明した、投入位相角算出部5についての第二実施形態によると、実際の適用上、遮断器12には投入動作時間のばらつきがあり、投入指令値と実測値の投入位相角にばらつきがあることを考慮して、投入位相角(θclose)を選択しているため、より高い精度で実施することができる。   According to the second embodiment of the making phase angle calculation unit 5 described above, in actual application, the circuit breaker 12 has a variation in making operation time, and the making command angle and the making phase angle of the measured value vary. Considering the fact that the input phase angle (θclose) is selected, it is possible to carry out with higher accuracy.

次に、現在位相角算出部についての第一実施形態について説明する。
現在位相角算出部7により算出される遮断器12「入」信号受信時の現在位相角(θ1)は、投入位相角(θclose)で遮断器12を制御する際に必須となる。
Next, a first embodiment of the current phase angle calculation unit will be described.
The current phase angle (θ1) at the time of receiving the “ON” signal of the circuit breaker 12 calculated by the current phase angle calculation unit 7 is essential when controlling the circuit breaker 12 with the input phase angle (θclose).

図10は、本実施形態における遮断器12「入」信号受信時の現在位相角(θ1)の算出から、投入位相角(θclose)で遮断器12を制御するまでの流れを示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing a flow from the calculation of the current phase angle (θ1) at the time of receiving the breaker 12 “on” signal to the control of the breaker 12 with the closing phase angle (θclose) in the present embodiment.

投入位相角(θclose)にて遮断器12を制御するためには、図10に示すように、投入指令出力後の投入動作時間を加味する必要がある。投入指令出力ポイントは、投入位相角算出部5により算出された投入位相角(θclose)と、この投入動作時間を加味することにより求められる。   In order to control the circuit breaker 12 at the closing phase angle (θclose), it is necessary to consider the closing operation time after the closing command is output as shown in FIG. The making command output point is obtained by adding the making phase angle (θclose) calculated by the making phase angle calculating unit 5 and the making operation time.

投入指令遅延時間は、投入指令出力ポイントと、遮断器12「入」信号受信時の現在位相角(θ1)により求められる。   The closing command delay time is obtained from the closing command output point and the current phase angle (θ1) when the breaker 12 “ON” signal is received.

以上の制御の流れを整理すると、遮断器12は、投入信号を受信した現在位相角(θ1)から投入指令遅延時間後の投入指令出力ポイントにて投入指令を出力することによって、考慮しておいた投入動作時間後に投入位相角(θclose)で投入され、遮断器12「切」状態から遮断器12「入」状態へと変化し、制御完了となる。   To summarize the above control flow, the circuit breaker 12 takes into account by outputting a closing command at a closing command output point after a closing command delay time from the current phase angle (θ1) at which the closing signal is received. After the closing operation time, it is turned on at the closing phase angle (θclose), the circuit breaker 12 is turned off and the circuit breaker 12 is turned on, and the control is completed.

図11に、現在位相角算出部についての第一実施形態における現在位相角算出部の構成を示す。図20は本実施形態の処理フローを示す図であり、図20における枠内の部分が、本実施形態において特徴的な部分である。以下の説明において、図20における処理ステップを併記している。   FIG. 11 shows the configuration of the current phase angle calculation unit in the first embodiment for the current phase angle calculation unit. FIG. 20 is a diagram showing a processing flow of the present embodiment, and a portion in a frame in FIG. 20 is a characteristic portion in the present embodiment. In the following description, the processing steps in FIG. 20 are also shown.

図11は、図1に示す現在位相角算出部7が、本実施形態においては、現在系統電圧算出部7aと、現在位相角算出部7bとによって構成されていることを示している。現在系統電圧算出部7aは、遮断器12「入」信号受信時の系統電圧(V2(t1))の瞬時値を算出するものであり、現在位相角算出部7bは、系統電圧(V2(t1))の瞬時値およびその瞬時値の前後の系統電圧から現在位相角(θ1)を算出するものである。   FIG. 11 shows that the current phase angle calculation unit 7 shown in FIG. 1 includes a current system voltage calculation unit 7a and a current phase angle calculation unit 7b in the present embodiment. The current system voltage calculation unit 7a calculates an instantaneous value of the system voltage (V2 (t1)) when the circuit breaker 12 “ON” signal is received, and the current phase angle calculation unit 7b calculates the system voltage (V2 (t1) )) And the current phase angle (θ1) is calculated from the system voltage before and after the instantaneous value.

(ステップ10、11a)
本実施形態に係る現在系統電圧算出部7aは、遮断器12「入」信号受信時の系統電圧計測部6により計測された系統電圧(V2(t1))を算出する。
(Steps 10 and 11a)
The present system voltage calculation unit 7a according to the present embodiment calculates the system voltage (V2 (t1)) measured by the system voltage measurement unit 6 when the circuit breaker 12 “ON” signal is received.

(ステップ11b、11c、11d)
現在位相角算出部7bは、系統電圧(V2(t1))を基準点として算出し、系統電圧(V2(t1))と、系統電圧(V2(t1))の前後の系統電圧の瞬時値の大小の比較により現在位相角(θ1)を算出する。
(Steps 11b, 11c, 11d)
The current phase angle calculator 7b calculates the system voltage (V2 (t1)) as a reference point, and calculates the instantaneous value of the system voltage (V2 (t1)) and the system voltage instantaneous value before and after the system voltage (V2 (t1)). The current phase angle (θ1) is calculated by comparing the size.

系統電圧(V2(t))は、遮断器12「入」信号受信のタイミングにより、0°≦θ<360°の範囲を取り得る。図12は、系統電圧(V2(t))が270°<θ≦90°の範囲にて遮断器12「入」信号を受信した場合と、90°<θ≦270°の範囲にて遮断器12「入」信号を受信した場合の、現在系統電圧(V2(t1))の現在位相角(θ1)を算出する際の説明図である。   The system voltage (V2 (t)) can take a range of 0 ° ≦ θ <360 ° depending on the timing of receiving the circuit breaker 12 “ON” signal. FIG. 12 shows a case where the circuit breaker 12 “ON” signal is received when the system voltage (V2 (t)) is in the range of 270 ° <θ ≦ 90 °, and the circuit breaker in the range of 90 ° <θ ≦ 270 °. It is explanatory drawing at the time of calculating the present phase angle ((theta) 1) of the present system voltage (V2 (t1)) at the time of receiving 12 "on" signal.

現在位相角(θ1)は、遮断器12「入」信号受信時の系統電圧計測部6により計測された系統電圧(V2(t1))から、式(9)により2解存在する。   There are two current phase angles (θ1) from the system voltage (V2 (t1)) measured by the system voltage measurement unit 6 when the circuit breaker 12 “ON” signal is received, according to Equation (9).

θ1=sin−1(V2(t1))=ε、180−ε
(ε:0°≦ε<360°) …式(9)
θ1 = sin −1 (V2 (t1)) = ε, 180−ε
(Ε: 0 ° ≦ ε <360 °) Equation (9)

(ステップ11c、11d)
図12においては、現在位相角(θ1)の算出は、遮断器12「入」信号受信時の系統電圧計測部6により計測された系統電圧(V2(t1))を基準点とし、この基準点の1つ前の値(V2(t1−1))と、基準点の1つ後の値(V2(t1+1))とについて、V2(t1−1))≦V2(t1+1)の場合には、式(9)によりθ1 =εを選択し、V2(t1−1)>V2(t1+1)の場合には、θ1=180−εを選択する。
(Steps 11c and 11d)
In FIG. 12, the current phase angle (θ1) is calculated using the system voltage (V2 (t1)) measured by the system voltage measuring unit 6 when the circuit breaker 12 “ON” signal is received as a reference point. In the case of V2 (t1-1)) ≦ V2 (t1 + 1) with respect to the value immediately before (V2 (t1-1)) and the value immediately after the reference point (V2 (t1 + 1)), In the equation (9), θ1 = ε is selected. If V2 (t1-1)> V2 (t1 + 1), θ1 = 180−ε is selected.

このように、現在位相角(θ1)の算出は、系統電圧(V2(t1))を基準点として算出し、系統電圧(V2(t1))と系統電圧(V2(t1))の1つ前の値、あるいは1つ後の値の系統電圧の瞬時値との大小の比較により、現在位相角(θ1)を算出する。
現在位相角(θ1)算出時の基準となる系統電圧(V2(t1))の前後の値の比較においては、比較する値の数や位置は、適宜定めることができる。
As described above, the current phase angle (θ1) is calculated using the system voltage (V2 (t1)) as a reference point, and is one before the system voltage (V2 (t1)) and the system voltage (V2 (t1)). The current phase angle (θ1) is calculated by comparing the value of the current value or the next value with the instantaneous value of the system voltage.
In the comparison of the values before and after the system voltage (V2 (t1)) serving as a reference when calculating the current phase angle (θ1), the number and position of values to be compared can be determined as appropriate.

以上説明した、現在位相角算出部についての第一実施形態は、遮断器12「入」信号受信時の系統電圧(V2(t1))が2解存在し、制御に必要な現在位相角(θ1)の判断が困難である場合において、系統電圧(V2(t1))を基準点としてその前後の値の大小関係により、現在位相角(θ1)を算出する方法を提供するものである。これにより、遮断器12「入」信号受信時の系統電圧から求められる位相角が2解存在しても、現在位相角の判定についての誤判定を防止することができる。   In the first embodiment of the current phase angle calculation unit described above, there are two solutions of the system voltage (V2 (t1)) at the time of receiving the circuit breaker 12 “on” signal, and the current phase angle (θ1) necessary for control is present. When it is difficult to determine the current phase angle (θ1), the system voltage (V2 (t1)) is used as a reference point, and the current phase angle (θ1) is calculated based on the magnitude relationship between the preceding and subsequent values. Thereby, even if there are two solutions of the phase angle obtained from the system voltage at the time of receiving the circuit breaker 12 “ON” signal, it is possible to prevent an erroneous determination regarding the determination of the current phase angle.

次に、現在位相角算出部についての第二実施形態について説明する。
図13に、現在位相角算出部についての第二実施形態における現在位相角算出部の構成を示す。図21は本実施形態の処理フローを示す図であり、図21における枠内の部分が、本実施形態において特徴的な部分である。以下の説明において、図21における処理ステップを併記している。
Next, a second embodiment of the current phase angle calculation unit will be described.
FIG. 13 shows the configuration of the current phase angle calculation unit in the second embodiment for the current phase angle calculation unit. FIG. 21 is a diagram showing a processing flow of the present embodiment, and a portion in a frame in FIG. 21 is a characteristic portion in the present embodiment. In the following description, the processing steps in FIG. 21 are also shown.

図13は、図1に示す現在位相角算出部7が、本実施形態においては、擬似三相電圧算出部7cと、現在擬似三相電圧算出部7dと、現在位相角算出部7eとによって構成されていることを示している。   In FIG. 13, the current phase angle calculation unit 7 shown in FIG. 1 includes a pseudo three-phase voltage calculation unit 7c, a current pseudo three-phase voltage calculation unit 7d, and a current phase angle calculation unit 7e in the present embodiment. It has been shown.

(ステップA、10、11e、11f)
擬似三相電圧算出部7cは、系統電圧計測部6により計測された系統電圧(V2(t))から擬似三相電圧を生成し、現在擬似三相電圧算出部7dは、遮断器12「入」信号受信時の擬似三相電圧の瞬時値を算出し、現在位相角算出部7eは、擬似三相電圧を用いて、擬似三相電圧の瞬時値から現在位相角(θ1)を算出する。
(Steps A, 10, 11e, 11f)
The pseudo three-phase voltage calculation unit 7c generates a pseudo three-phase voltage from the system voltage (V2 (t)) measured by the system voltage measurement unit 6, and the current pseudo three-phase voltage calculation unit 7d The instantaneous value of the pseudo three-phase voltage at the time of signal reception is calculated, and the current phase angle calculation unit 7e calculates the current phase angle (θ1) from the instantaneous value of the pseudo three-phase voltage using the pseudo three-phase voltage.

(ステップA)
図14は、系統電圧計測部6により計測された系統電圧(V2(t))が高調波を含んだ波形であり、その系統電圧(V2(t))から擬似三相電圧を生成する際の説明図である。
(Step A)
FIG. 14 shows a waveform in which the system voltage (V2 (t)) measured by the system voltage measuring unit 6 includes harmonics, and a pseudo three-phase voltage is generated from the system voltage (V2 (t)). It is explanatory drawing.

(ステップA)
図14(a)に示す、他の2相のV3(θ)、V4(θ)の生成については、系統電圧計測部6により計測された系統電圧(V2(t))の立ち上がり時のゼロクロス点を求め、1周期前の波高値から式(10)、式(11)により、ゼロクロス点から1周期分模擬生成し、ゼロクロス点毎に繰り返し生成する。
(Step A)
For the generation of the other two-phase V3 (θ) and V4 (θ) shown in FIG. 14A, the zero cross point at the rise of the system voltage (V2 (t)) measured by the system voltage measurement unit 6 Is generated for one cycle from the zero cross point by the equations (10) and (11) from the peak value of the previous cycle, and repeatedly generated for each zero cross point.

(ステップA)
V3(θ)=Vmsin(θ+240°)
(θ:0°≦θ<360°) …式(10)
(Step A)
V3 (θ) = Vmsin (θ + 240 °)
(Θ: 0 ° ≦ θ <360 °) (10)

(ステップA)
V4(θ)=Vmsin(θ+120°)
(θ:0°≦θ<360°) …式(11)
(Step A)
V4 (θ) = Vmsin (θ + 120 °)
(Θ: 0 ° ≦ θ <360 °) (11)

(ステップA)
図14(b)に示すV5(θ)の生成については、式(10)、式(11)から系統電圧(V2(t))を式(12)により模擬生成する。
(Step A)
As for the generation of V5 (θ) shown in FIG. 14B, the system voltage (V2 (t)) is simulated and generated from Expression (10) and Expression (11) using Expression (12).

(ステップA)
V5(θ)=Vmsin(θ)
(θ:0°≦θ<360°) …式(12)
(Step A)
V5 (θ) = Vmsin (θ)
(Θ: 0 ° ≦ θ <360 °) (12)

(ステップ10、11e、11f)
系統電圧計測部6により計測された系統電圧(V2(t))が高調波を含んでいる場合、系統電圧(V2(t))を現在位相角(θ1)の算出に用いると誤算出してしまうため、この対策として、擬似三相電圧を利用して式(13)により遮断器12「入」信号受信時の擬似三相電圧の現在位相角(θ1)を算出する。
(Steps 10, 11e, 11f)
When the system voltage (V2 (t)) measured by the system voltage measurement unit 6 includes harmonics, if the system voltage (V2 (t)) is used for the calculation of the current phase angle (θ1), it is erroneously calculated. Therefore, as a countermeasure, the current phase angle (θ1) of the pseudo three-phase voltage when the circuit breaker 12 “input” signal is received is calculated by using the pseudo three-phase voltage according to the equation (13).

(ステップ11f)

Figure 0006362756
(θ1:0°≦θ1<360°) …式(13) (Step 11f)
Figure 0006362756
(Θ1: 0 ° ≦ θ1 <360 °) (13)

現在位相角(θ1)の算出については、遮断器12「入」信号受信時の系統電圧(V5(t1))を基準点として算出し、系統電圧(V5(t1))の前後の系統電圧の瞬時値との大小の比較により現在位相角(θ1)を算出する構成であってもよい。また、現在位相角(θ1)算出時の基準となる系統電圧(V5(t1))の前後の値の比較においては、比較する値の数や位置を適宜定めることができる。   Regarding the calculation of the current phase angle (θ1), the system voltage (V5 (t1)) at the time of receiving the circuit breaker 12 “on” signal is calculated as a reference point, and the system voltage before and after the system voltage (V5 (t1)) is calculated. The current phase angle (θ1) may be calculated by comparing the magnitude with the instantaneous value. Further, in the comparison of the values before and after the system voltage (V5 (t1)), which is the reference when calculating the current phase angle (θ1), the number and position of the values to be compared can be determined as appropriate.

また、現在位相角(θ1)の算出については、遮断器12「入」信号受信時の系統電圧(V5(t1))を基準点として算出し、系統電圧(V5(t1))と系統電圧(V5(t1))の1つ前の値、あるいは1つ後の値の系統電圧の瞬時値との大小の比較により現在位相角(θ1)を算出する構成であってもよい。この場合においても、現在位相角(θ1)算出時の基準となる系統電圧(V5(t1))の前後の値の比較においては、比較する値の数や位置を適宜定めることができる。   The current phase angle (θ1) is calculated using the system voltage (V5 (t1)) at the time of receiving the circuit breaker 12 “on” signal as a reference point, and the system voltage (V5 (t1)) and system voltage ( The current phase angle (θ1) may be calculated by comparing the magnitude of the previous value of V5 (t1)) or the instantaneous value of the system voltage with the next value. Also in this case, in the comparison of the values before and after the system voltage (V5 (t1)) that is the reference when calculating the current phase angle (θ1), the number and position of the values to be compared can be determined as appropriate.

以上説明した、現在位相角算出部についての第二実施形態では、擬似三相電圧算出部7cにより算出された擬似三相電圧を用いて、現在位相角算出部7eにより算出される現在位相角(θ1)を算出している。
先行技術文献では、三相変圧器の励磁突入電流抑制装置において現在位相角を算出する場合には、測定される三相電圧の瞬時値から現在位相角を算出しており、高調波成分が含まれていても現在位相角を算出できるが、単相変圧器の場合には、これと同様の処理を行うと、高調波成分が含まれている場合には、この影響によって現在位相角を算出する精度が低下することが起こり得る。しかし、単相電圧をそのまま現在位相角算出に用いるのではなく、本実施形態の手法により現在位相角を算出することにより、現在位相角算出を精度良く行うことができる。
In the second embodiment described above for the current phase angle calculation unit, the current phase angle calculated by the current phase angle calculation unit 7e using the pseudo three-phase voltage calculated by the pseudo three-phase voltage calculation unit 7c ( θ1) is calculated.
In the prior art document, when calculating the current phase angle in the magnetizing inrush current suppression device of the three-phase transformer, the current phase angle is calculated from the instantaneous value of the measured three-phase voltage and includes harmonic components. However, in the case of a single-phase transformer, if the same processing is performed, if the harmonic component is included, the current phase angle is calculated due to this effect. It can happen that the accuracy of the process is reduced. However, the current phase angle can be accurately calculated by calculating the current phase angle by the method of the present embodiment, instead of using the single phase voltage as it is for the current phase angle calculation.

次に、遮断器投入動作時間算出部についての実施形態について説明する。
本実施形態において、遮断器投入動作時間算出部9は、図1に示すように、変圧器電圧判定部9aと変圧器電圧連続性判定部9bとを備えている。図22は本実施形態の処理フローを示す図であり、図22における枠内の部分が、本実施形態において特徴的な部分である。以下の説明において、図22における処理ステップを併記している。
Next, an embodiment of the circuit breaker closing operation time calculation unit will be described.
In the present embodiment, the circuit breaker closing operation time calculation unit 9 includes a transformer voltage determination unit 9a and a transformer voltage continuity determination unit 9b as shown in FIG. FIG. 22 is a diagram showing a processing flow of the present embodiment, and a portion in a frame in FIG. 22 is a characteristic portion in the present embodiment. In the following description, the processing steps in FIG. 22 are also shown.

(ステップX1、X2、X3、X4)
遮断器投入動作時間算出部9は、投入指令出力部8により投入指令が出力されたタイミングである投入指令出力時点から、変圧器電圧計測部1により計測された変圧器電圧(V1(t))の絶対値が任意の期間連続して投入判断しきい値を越えた際の起点である変圧器電圧発生時点までの時間を算出する。
(Steps X1, X2, X3, X4)
The circuit breaker closing operation time calculating unit 9 is a transformer voltage (V1 (t)) measured by the transformer voltage measuring unit 1 from a closing command output time point when the closing command is output by the closing command output unit 8. The time until the transformer voltage generation time, which is the starting point when the absolute value of exceeds the input determination threshold value continuously for an arbitrary period, is calculated.

図15は、変圧器課電前後の変圧器電圧(V1(t))の値を一定のサンプリング間隔(ts)によりサンプリングした値と、投入判断しきい値±αとの関係を図示したものである。   FIG. 15 illustrates the relationship between the value obtained by sampling the transformer voltage (V1 (t)) before and after the transformer is applied at a constant sampling interval (ts) and the input determination threshold value ± α. is there.

図15に示すように、変圧器課電前は、ノイズの発生等の外的要因により、変圧器電圧が投入判断しきい値を超える(α<V1(t)またはV1(t)<−α)場合があり、変圧器課電後は、サンプリング周期と電圧波形との関係から、変圧器電圧が投入判断しきい値を下回る場合がある(−α<V1(t)<α)。   As shown in FIG. 15, before the transformer is charged, the transformer voltage exceeds the input determination threshold value due to external factors such as noise generation (α <V1 (t) or V1 (t) <− α ), And after transformer application, the transformer voltage may be lower than the input determination threshold value due to the relationship between the sampling period and the voltage waveform (−α <V1 (t) <α).

(ステップX1)
変圧器電圧判定部9aは、変圧器課電前の外的要因により、変圧器電圧が投入判断しきい値を超えた場合に変圧器電圧発生と誤判断したり、変圧器課電後に変圧器電圧が投入判断しきい値を下回る場合を変圧器電圧なしと誤判断したりしないようにするために、入力される電圧波形に対して3度毎のサンプリング間隔で電圧を取得し、基準点の電圧と、基準点から2サンプリング前までの電圧と、基準点の1つ先のサンプリング電圧との計4サンプリング電圧のうち、3点が投入判断しきい値±αを超えている場合に基準点における変圧器電圧発生と判断する。すなわち、一定のサンプリング周期で変圧器電圧を複数点取得し、取得した複数点の電圧が投入判断しきい値を超えたかを判定することによって、基準点における変圧器電圧発生の有無を判定する。
(Step X1)
The transformer voltage determination unit 9a may erroneously determine that the transformer voltage is generated when the transformer voltage exceeds the input determination threshold due to an external factor before the transformer is applied, or the transformer after the transformer is applied. In order not to mistakenly judge that the transformer voltage is not present when the voltage falls below the threshold value, the voltage is acquired at a sampling interval of every 3 degrees with respect to the input voltage waveform. The reference point when three points out of the total four sampling voltages of the voltage, the voltage from the reference point to 2 sampling before, and the sampling voltage one point ahead of the reference point exceed the input judgment threshold value ± α It is determined that the transformer voltage is generated in That is, it is determined whether or not the transformer voltage is generated at the reference point by acquiring a plurality of transformer voltages at a constant sampling period and determining whether or not the acquired voltages at the plurality of points exceed the input determination threshold value.

図16は、投入指令出力時点(tcx)から変圧器電圧発生時点(tclose)までの時間と変圧器電圧の変化を図示したものである。図16においては、(a)投入指令出力、(b)ノイズ発生、(c)変圧器電圧有無、(d)連続性評価、(e)変圧器電圧有無(連続性評価後)を示している。   FIG. 16 illustrates the change from the time when the input command is output (tcx) to the time when the transformer voltage is generated (tclose) and the transformer voltage. In FIG. 16, (a) input command output, (b) noise generation, (c) transformer voltage presence / absence, (d) continuity evaluation, (e) transformer voltage presence / absence (after continuity evaluation) are shown. .

ノイズ発生の場合には、(a)投入指令出力後、(b)ノイズ発生時に変圧器電圧が発生した時点を、(1)仮の変圧器電圧発生時点(tclose0)とするが、(d)連続性評価が1の時間を表す変圧器電圧連続性判定時間βの間、(c)変圧器電圧有無で示す変圧器電圧が発生していないため、変圧器電圧発生時点としては算出せず、(e)変圧器電圧有無(連続性評価後)が0のままであることを示している。   In the case of noise generation, (a) after the input command is output, (b) the time when the transformer voltage is generated when noise is generated is (1) the temporary transformer voltage generation time (tclose0). During the transformer voltage continuity determination time β, which represents the time when the continuity evaluation is 1, since (c) the transformer voltage indicated by the presence or absence of the transformer voltage is not generated, it is not calculated as the transformer voltage generation time point, (E) Transformer voltage presence / absence (after continuity evaluation) remains zero.

また、ノイズでない場合には、変圧器電圧が発生した時点を、(2)仮の変圧器電圧発生時点(tclose0)とし、(d)連続性評価が1の時間を表す変圧器電圧連続性判定時間βの間、(c)変圧器電圧有無で示す変圧器電圧が発生した場合に、(2)仮の変圧器電圧発生時点(tclose0)を変圧器電圧発生時点(tclose)とし、(e)変圧器電圧有無(連続性評価後)を1とすることを示している。   If it is not noise, the time when the transformer voltage is generated is (2) the temporary transformer voltage generation time (tclose0), and (d) the transformer voltage continuity determination indicates the time when the continuity evaluation is 1. (C) When a transformer voltage indicated by the presence or absence of a transformer voltage is generated during time β, (2) the temporary transformer voltage generation time (tclose0) is set as the transformer voltage generation time (tclose), and (e) It shows that the transformer voltage presence / absence (after continuity evaluation) is set to 1.

(ステップX2)
変圧器電圧連続性判定部9bは、変圧器電圧判定部9aで判断した電圧発生有無から仮の変圧器電圧発生時点(tclose0)を求め、この仮の変圧器電圧発生時点(tclose0)から変圧器電圧連続性判定時間βを電圧波形の1周期とし、その間変圧器電圧判定部9aの判定結果がすべて変圧器電圧有りだった場合に、仮の変圧器電圧発生時点(tclose0)を変圧器電圧発生時点(tclose)として算出する。
すなわち、変圧器電圧が一定時間連続して発生したと判断した場合に、初めて変圧器電圧が発生したと判断した時点を変圧器電圧発生時点として算出する。
(Step X2)
The transformer voltage continuity determination unit 9b obtains a temporary transformer voltage generation time point (tclose0) from the presence / absence of voltage generation determined by the transformer voltage determination unit 9a, and the transformer voltage generation time point (tclose0) When the voltage continuity determination time β is one cycle of the voltage waveform, and all the determination results of the transformer voltage determination unit 9a are the presence of the transformer voltage, the temporary transformer voltage generation time (tclose0) is generated as the transformer voltage. Calculate as the time (tclose).
That is, when it is determined that the transformer voltage has been continuously generated for a certain period of time, the time when it is determined that the transformer voltage has been generated for the first time is calculated as the transformer voltage generation time.

(ステップX4)
投入指令出力時点(tcx)と変圧器電圧発生時点(tclose)とから、投入動作時間(tcb)を式(14)により算出する。
(Step X4)
From the input instruction output time (tcx) and the transformer voltage generation time (tclose), the input operation time (tcb) is calculated by the equation (14).

tcb=tclose−tcx …式(14)   tcb = tclose-tcx (14)

このように、投入指令出力部8より投入指令が出力されたタイミングを投入指令出力時点とし、変圧器電圧計測部1により計測された変圧器電圧の絶対値が任意の期間連続して投入判断しきい値を超えた最初のタイミングを起点として、その起点を変圧器電圧発生時点とした際の、投入指令出力時点と変圧器電圧発生時点とから遮断器投入動作時間を求めることが、遮断器投入動作時間算出部9の機能である。   In this way, the timing at which the closing command is output from the closing command output unit 8 is set as the closing command output time point, and the absolute value of the transformer voltage measured by the transformer voltage measuring unit 1 is determined to be continuously input for an arbitrary period. Starting from the first timing that exceeds the threshold, when the starting point is the time when the transformer voltage is generated, the circuit breaker closing operation time can be obtained from the point when the closing command is output and the point when the transformer voltage is generated. This is a function of the operation time calculation unit 9.

以上の説明においては、変圧器電圧判定部9aは、入力される電圧波形に対して3度毎のサンプリング間隔で電圧を取得し、基準点の電圧と、基準点から2サンプリング前までの電圧と、基準点の1つ先のサンプリング電圧との計4サンプリング電圧のうち、3点を投入判断しきい値の判断基準としているが、サンプリング周期、投入判断しきい値、判定に使用するサンプリング数は適宜変更することができ、判断基準を手動または自動で変化させる構成とすることができる。また、変圧器電圧連続性判定部9bは、電圧波形の1周期の間の連続性を判断基準としているが、判定に使用する周期を適宜変更することができ、判断基準を手動または自動で変化させる構成とすることができる。   In the above description, the transformer voltage determination unit 9a obtains a voltage at a sampling interval of every 3 degrees with respect to the input voltage waveform, and determines the voltage at the reference point and the voltage from the reference point to 2 sampling before. Of the total four sampling voltages with the sampling voltage one point ahead of the reference point, three points are used as the judgment criterion of the making judgment threshold. However, the sampling period, the making judgment threshold, and the number of samples used for the judgment are It can change suitably, and it can be set as the structure which changes a judgment standard manually or automatically. In addition, the transformer voltage continuity determination unit 9b uses the continuity for one period of the voltage waveform as a determination criterion, but the period used for determination can be changed as appropriate, and the determination criterion can be changed manually or automatically. It can be set as the structure made to do.

三相変圧器について投入動作時間を算出する先行技術においては、3相それぞれの電圧を見ることで容易に判断でき、また判断基準とするしきい値を高く設定できるため、変圧器電圧発生時点を誤判定する可能性は限りなく低い。しかし、単相変圧器については、三相変圧器の場合と事情が異なり、三相変圧器についての手法をそのまま適用することができない。   In the prior art for calculating the input operation time for a three-phase transformer, it can be easily judged by looking at the voltage of each of the three phases, and the threshold value used as a judgment criterion can be set high. The possibility of misjudgment is extremely low. However, for single-phase transformers, the situation is different from that for three-phase transformers, and the method for three-phase transformers cannot be applied as it is.

以上説明した本実施形態では、投入動作時間算出部9は、変圧器電圧判定部9aと変圧器電圧連続性判定部9bにより求めた変圧器電圧発生時点を用いることによって、ノイズの発生等の外的要因があっても、遮断器投入動作時間の判定についての誤判定を防止することができ、単相変圧器における投入動作時間を高い精度で求めることができる。   In the present embodiment described above, the input operation time calculation unit 9 uses the transformer voltage generation time point obtained by the transformer voltage determination unit 9a and the transformer voltage continuity determination unit 9b, so that the occurrence of noise or the like can be avoided. Even if there is a cause, it is possible to prevent an erroneous determination regarding the determination of the circuit breaker closing operation time, and to determine the closing operation time in the single-phase transformer with high accuracy.

本発明は、残留磁束を算出する手法により、単相変圧器の励磁突入電流抑制が可能であり、単相電圧にノイズや高調波が含まれている場合であっても、現在位相角の算出と遮断器投入動作時間の判定を正確に行うことが可能な励磁突入電流抑制装置として、広く利用することができる。   The present invention can suppress the magnetizing inrush current of the single-phase transformer by the method of calculating the residual magnetic flux and calculate the current phase angle even when the single-phase voltage includes noise and harmonics. It can be widely used as a magnetizing inrush current suppressing device capable of accurately determining the circuit breaker closing operation time.

1 変圧器電圧計測部
2 定常磁束算出部
3 実効遮断タイミング算出部
4 実効残留磁束算出部
5 投入位相角算出部
5a 第1の投入位相角算出部
5b 第2の投入位相角算出部
5c 第3の投入位相角算出部
5d 第4の投入位相角算出部
5e 第5の投入位相角算出部
5f 第6の投入位相角算出部
6 系統電圧計測部
7 現在位相角算出部
7a 現在系統電圧算出部
7b 現在位相角算出部
7c 擬似三相電圧算出部
7d 現在擬似三相電圧算出部
7e 現在位相角算出部
8 投入指令出力部
9 遮断器投入動作時間算出部
9a 変圧器電圧判定部
9b 変圧器電圧連続性判定部
10 電圧低下量算出部
11 単相変圧器
12 遮断器
14、15 電圧検出器
16 電圧検出器
17 系統電源
20 投入位相角実績値算出部
30 励磁突入電流抑制装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transformer voltage measurement part 2 Steady magnetic flux calculation part 3 Effective interruption | blocking timing calculation part 4 Effective residual magnetic flux calculation part 5 Input phase angle calculation part 5a 1st input phase angle calculation part 5b 2nd input phase angle calculation part 5c 3rd 5d fourth phase angle calculator 5e fifth phase angle calculator 5f sixth phase angle calculator 6 system voltage measurement unit 7 current phase angle calculator 7a current system voltage calculator 7b Current phase angle calculation unit 7c Pseudo three-phase voltage calculation unit 7d Current pseudo three-phase voltage calculation unit 7e Current phase angle calculation unit 8 Input command output unit 9 Breaker input operation time calculation unit 9a Transformer voltage determination unit 9b Transformer voltage Continuity determination unit 10 Voltage drop amount calculation unit 11 Single phase transformer 12 Circuit breaker 14, 15 Voltage detector 16 Voltage detector 17 System power supply 20 Input phase angle actual value calculation unit 30 Excitation current suppression device

Claims (6)

単相交流電圧の電源系統と単相変圧器との接続を開閉する遮断器を投入する際に生じる励磁突入電流を抑制する励磁突入電流抑制装置であって、
前記遮断器の前記単相変圧器側に設置された第1の電圧検出器の前記単相交流電圧である変圧器電圧を計測する変圧器電圧計測部と、前記遮断器の系統電源側に設置された第2の電圧検出器の前記単相交流電圧である系統電圧を計測する系統電圧計測部を備え、
前記変圧器電圧計測部で計測された前記変圧器電圧により前記単相変圧器の鉄心内部の定常磁束を算出する定常磁束算出部を備え、
前記変圧器電圧計測部により計測された前記変圧器電圧の瞬時値がゼロ値に収束したタイミング又は前記定常磁束算出部により算出された前記定常磁束の値が一定値に達するタイミングを実効遮断タイミングとして算出する実効遮断タイミング算出部を備え、
前記実効遮断タイミングにおける前記定常磁束算出部により算出された前記定常磁束の値を実効残留磁束として算出する実効残留磁束算出部を備え、
前記実効残留磁束算出部で算出された前記実効残留磁束の極性と、前記遮断器の投入時の初期励磁磁束の極性とを一致させるように投入位相角を算出する投入位相角算出部を備え、
前記系統電圧計測部で計測された前記系統電圧から現在位相角を算出する現在位相角算出部を備え、
前記現在位相角算出部で求められた前記現在位相角により前記投入位相角算出部で算出された前記投入位相角で前記遮断器が投入されるように、前記遮断器へ投入指令を出力する投入指令出力部を備えていることを特徴とする励磁突入電流抑制装置。
An excitation inrush current suppression device that suppresses an excitation inrush current that occurs when a circuit breaker that opens and closes a connection between a single phase AC voltage power supply system and a single phase transformer is provided,
A transformer voltage measuring unit for measuring a transformer voltage which is the single-phase AC voltage of a first voltage detector installed on the single-phase transformer side of the circuit breaker, and a system power supply side of the circuit breaker A system voltage measuring unit for measuring a system voltage that is the single-phase AC voltage of the second voltage detector,
A steady magnetic flux calculating unit that calculates a steady magnetic flux inside the iron core of the single-phase transformer from the transformer voltage measured by the transformer voltage measuring unit,
The timing at which the instantaneous value of the transformer voltage measured by the transformer voltage measuring unit converges to a zero value or the timing at which the value of the steady magnetic flux calculated by the steady magnetic flux calculating unit reaches a constant value is defined as an effective cutoff timing. It has an effective cutoff timing calculation unit to calculate,
An effective residual magnetic flux calculating unit that calculates the value of the steady magnetic flux calculated by the steady magnetic flux calculating unit at the effective interruption timing as an effective residual magnetic flux;
A closing phase angle calculation unit that calculates a closing phase angle so as to match the polarity of the effective residual magnetic flux calculated by the effective residual magnetic flux calculation unit and the polarity of the initial excitation magnetic flux when the circuit breaker is turned on;
A current phase angle calculation unit that calculates a current phase angle from the system voltage measured by the system voltage measurement unit;
A closing command that outputs a closing command to the circuit breaker so that the circuit breaker is turned on at the closing phase angle calculated by the closing phase angle calculating unit according to the current phase angle obtained by the current phase angle calculating unit. A magnetizing inrush current suppressing device comprising a command output unit.
前記投入位相角算出部は、前記実効残留磁束算出部により算出された前記実効残留磁束の値と、前記遮断器の投入時の前記初期励磁磁束の値とが一致するように、前記投入位相角を算出するものであることを特徴とする請求項1に記載の励磁突入電流抑制装置。   The closing phase angle calculation unit is configured so that the value of the effective residual magnetic flux calculated by the effective residual magnetic flux calculation unit coincides with the value of the initial excitation magnetic flux when the circuit breaker is turned on. The inrush current suppression device according to claim 1, wherein the inrush current suppression device is calculated. 前記投入位相角算出部は、前記実効残留磁束算出部により算出された前記実効残留磁束の値と、前記遮断器の投入時の前記初期励磁磁束の値とが一致する前記投入位相角の2解のうち、前記実効残留磁束を起点として生成される磁束の励磁開始の方向が、絶対値において減少する方向の前記投入位相角を選択するものであることを特徴とする請求項1または2に記載の励磁突入電流抑制装置。   The closing phase angle calculation unit has two solutions of the closing phase angle at which the value of the effective residual magnetic flux calculated by the effective residual magnetic flux calculation unit matches the value of the initial excitation magnetic flux when the circuit breaker is turned on. 3. The method according to claim 1, wherein an excitation phase direction of a magnetic flux generated with the effective residual magnetic flux as a starting point is selected so that the input phase angle decreases in an absolute value. Inrush current suppression device. 前記現在位相角算出部は、前記遮断器の「入」信号受信時の前記系統電圧の瞬時値を算出し、前記瞬時値と前記瞬時値の前後のタイミングにおける前記系統電圧から前記現在位相角を算出するものであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の励磁突入電流抑制装置。   The current phase angle calculation unit calculates an instantaneous value of the system voltage when the circuit breaker receives an “ON” signal, and calculates the current phase angle from the instantaneous value and the system voltage at a timing before and after the instantaneous value. The excitation inrush current suppressing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the apparatus is calculated. 前記現在位相角算出部は、前記系統電圧から擬似三相電圧を生成し、前記遮断器の「入」信号受信時の前記擬似三相電圧の瞬時値から前記現在位相角を算出するものであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の励磁突入電流抑制装置。   The current phase angle calculation unit generates a pseudo three-phase voltage from the system voltage, and calculates the current phase angle from an instantaneous value of the pseudo three-phase voltage when the breaker receives an “ON” signal. The excitation inrush current suppressing device according to claim 1, wherein 前記投入指令出力部より前記投入指令が出力されたタイミングを投入指令出力時点とし、前記変圧器電圧計測部により計測された前記変圧器電圧の絶対値が任意の期間連続して投入判断しきい値を超えた最初のタイミングを起点として、その起点を変圧器電圧発生時点とした際の、前記投入指令出力時点と前記変圧器電圧発生時点とから遮断器投入動作時間を求める遮断器投入動作時間算出部を備えていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の励磁突入電流抑制装置。   The timing at which the closing command is output from the closing command output unit is a closing command output time point, and the absolute value of the transformer voltage measured by the transformer voltage measuring unit is continuously determined for a predetermined period. The breaker closing operation time calculation for obtaining the breaker closing operation time from the closing command output time and the transformer voltage generation time when the starting timing is the time when the transformer voltage is generated. The magnetizing inrush current suppressing device according to claim 1, further comprising a portion.
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