JP7250230B1 - Transformer protection relay and transformer protection method - Google Patents
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Abstract
変圧器保護リレー(4)において、各相の判定部(75)は、いずれか1相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第1の設定値(K1)より大きいという第1条件(条件A)と、対応する相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第2の設定値(K2)より大きいという第2条件(条件B)とが共に成立しているか否かに基づいて、対応する相のリレー演算部(64)の出力をロックする。ここで、第2設定値(K2)は第1の設定値(K1)よりも小さい。In the transformer protection relay (4), the determination unit (75) for each phase sets the content rate of the second harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side of any one phase to the first set value. (K1) is greater than the first condition (condition A), and the content of the second harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side of the corresponding phase is greater than the second set value (K2) The output of the relay operation section (64) of the corresponding phase is locked based on whether or not the second condition (condition B) is satisfied. Here, the second set value (K2) is smaller than the first set value (K1).
Description
本開示は、変圧器保護リレーおよび変圧器保護方法に関する。 The present disclosure relates to transformer protection relays and transformer protection methods.
2巻変圧器用の変圧器保護リレーでは、1次巻線および2次巻線に接続された電流変成器(CT:Current Transformer)によって1次および2次の巻線電流が検出される。変圧器保護リレーは、検出した1次および2次の巻線電流を用いて比率差動原理により内部故障の有無を判定する。 In a transformer protection relay for a two-turn transformer, primary and secondary winding currents are detected by a Current Transformer (CT) connected to the primary and secondary windings. The transformer protection relay uses the detected primary and secondary winding currents to determine the presence or absence of an internal fault according to the ratio differential principle.
変圧器への電圧投入時には励磁突入電流(インラッシュ電流とも称する)が生じる場合がある。インラッシュ電流が生じると1次巻線電流と2次巻線電流とに差が生じるために、変圧器保護リレーの誤動作の原因となる。 A magnetizing inrush current (also called inrush current) may occur when voltage is applied to the transformer. When an inrush current occurs, a difference occurs between the primary winding current and the secondary winding current, which causes malfunction of the transformer protection relay.
上記の誤動作の対策として、励磁突入電流には、高調波、特に第2高調波が発電機の基本波(定格周波数)成分に対して一定以上の割合で含まれることが利用される。具体的には、1次巻線電流と2次巻線電流との差電流に含まれる第2高調波成分の基本波成分に対する比率が第2高調波含有率として計算され、第2高調波含有率が一定以上の場合に差動リレー動作がロックされるかまたは抑制される。 As a countermeasure against the above malfunction, the fact that the magnetizing inrush current contains harmonics, particularly the second harmonic, at a certain rate or more with respect to the fundamental wave (rated frequency) component of the generator is used. Specifically, the ratio of the second harmonic component contained in the difference current between the primary winding current and the secondary winding current to the fundamental wave component is calculated as the second harmonic content rate. Differential relay operation is locked or inhibited when the ratio is above a certain value.
しかしながら、インラッシュ電流は、変圧器の鉄心のヒステリシス特性、残留磁束、電圧投入位相などに依存して大きく変化するので、3相の励磁電流の中で、第2高調波含有率が大きくなる相や小さくなる相が生じる。このため、第2高調波含有率が設定値より大きい相だけ、その相の比率差動リレー動作をロックする方式(以下、第2高調波各相判定方式と称する)では、第2高調波含有率が他相に比べて小さい相では、変圧器保護リレーが誤動作する場合がある。 However, the inrush current varies greatly depending on the hysteresis characteristics of the iron core of the transformer, the residual magnetic flux, the voltage input phase, etc. or smaller phases are generated. For this reason, in the method of locking the ratio-differential relay operation of only the phase whose second harmonic content rate is greater than the set value (hereinafter referred to as the second harmonic each phase determination method), the second harmonic content Transformer protection relays may malfunction on phases where the ratio is lower than on other phases.
そこで、第2高調波含有率が設定値より大きい相が1相でもあれば、3相共に比率差動リレー動作をロックする方式(以下、第2高調波3相OR判定方式と称する)が用いられる場合がある。この方式によれば、高信頼度にインラッシュ電流の発生を検出できる。 Therefore, if there is even one phase whose second harmonic content rate is greater than the set value, a method of locking the ratio differential relay operation of all three phases (hereinafter referred to as a second harmonic three-phase OR determination method) is used. may be According to this method, the generation of the inrush current can be detected with high reliability.
また、特開平01-259720号公報(特許文献1)は、3相のうちのいずれか2相で第2高調波含有率が設定値より大きくなった場合に、3相共に比率差動リレー動作をロックする方式(以下、第2高調波2相AND判定方式と称する)を開示する。この文献において、第2高調波2相AND判定方式は、従来の第2高調波各相判定方式を補完するものとして提案されている。 Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 01-259720 (Patent Document 1) discloses that when the second harmonic content in any two phases out of the three phases is greater than a set value, all three phases are in ratio differential relay operation. (hereinafter referred to as second harmonic two-phase AND determination method). In this document, the second harmonic two-phase AND decision method is proposed as a complement to the conventional second harmonic each phase decision method.
なお、特許6840306号公報(特許文献2)は、インラッシュ電流の発生を判定する場合において第2高調波含有率と比較するための設定値を、変圧器特性の経時変化に応じて更新することを開示する。 In addition, Japanese Patent No. 6840306 (Patent Document 2) discloses that a set value for comparison with the second harmonic content rate when determining the occurrence of an inrush current is updated according to changes in transformer characteristics over time. disclose.
上記の第2高調波3相OR判定方式の変圧器保護リレーでは、インラッシュ電流の発生中に変圧器故障が生じた場合にリレー動作できないという問題がある。通常、変圧器がY結線の場合には三相CTの検出値はΔ結線の場合の線電流に変換される。したがって、変圧器の1相故障の場合には、変換後の2相分の線電流に故障電流が含まれる。故障電流は基本波成分がほとんどであるので、故障電流が検出される2相については第2高調波成分がほとんど検出されなくなるが、故障電流が検出されない1相については第2高調波成分の検出が継続する。この結果、第2高調波3相OR判定方式の変圧器保護リレーでは、励磁突入電流の発生中に変圧器の1相故障が生じた場合でもリレー動作のロックが継続してしまう。 The transformer protection relay of the above-described second harmonic three-phase OR determination method has a problem that the relay cannot be operated when a transformer failure occurs while an inrush current is being generated. Normally, when the transformer is Y-connected, the detected value of the three-phase CT is converted into a line current in the case of Δ-connected. Therefore, in the case of a single-phase failure of the transformer, the fault current is included in the line current for the two phases after conversion. Since most of the fault current is the fundamental wave component, the second harmonic component is hardly detected for the two phases where the fault current is detected, but the second harmonic component is detected for the one phase where the fault current is not detected. continues. As a result, in the transformer protection relay of the second harmonic three-phase OR determination method, the relay operation continues to be locked even if one phase failure occurs in the transformer during the generation of the magnetizing inrush current.
一方、上記の第2高調波2相AND判定方式の変圧器保護リレーにおいて、インラッシュ電流の発生中に変圧器故障が生じた場合には、いずれか2相の第2高調波含有率が低下する。したがって、確実にロックが外れて比率差動リレーが動作できるというメリットがある。 On the other hand, in the transformer protection relay of the second harmonic two-phase AND determination method, if a transformer failure occurs during the generation of inrush current, the second harmonic content rate of any two phases will decrease. do. Therefore, there is an advantage that the lock can be reliably released and the ratio-differential relay can operate.
しかしながら、第2高調波2相AND判定方式の変圧器保護リレーでは、インラッシュ電流の発生を検出できない場合があり得る。一般に、インラッシュ電流の第2高調波含有率は1相については比較的大きいが、他の2相については比較的小さくなる。通常の場合には、一般的な設定値である15%をいずれか2相の第2高調波含有率は超えているので、インラッシュ電流の検出は可能である。しかしながら、変圧器の飽和電圧や残留磁束の影響によって場合によっては、いずれか1相の第2高調波含有率が15%を上回るが、他の2相の第2高調波含有率が15%を下回る場合がある。その場合には、第2高調波2相AND判定方式の変圧器保護リレーでは、励磁突入電流による誤動作を防止できない。 However, the second harmonic two-phase AND determination type transformer protection relay may not be able to detect the occurrence of an inrush current. In general, the second harmonic content of the inrush current is relatively high for one phase, but relatively low for the other two phases. In the normal case, the inrush current can be detected because the second harmonic content of any two phases exceeds the general set value of 15%. However, depending on the effect of the saturation voltage and residual magnetic flux of the transformer, the second harmonic content of one of the phases may exceed 15%, but the second harmonic content of the other two phases may exceed 15%. may fall below. In that case, the transformer protection relay of the second harmonic two-phase AND determination method cannot prevent malfunction due to the magnetizing inrush current.
また、上記の設定値を10%未満に設定することは困難である。変圧器が設置されている電力系統に電力ケーブルのように静電容量成分が大きい送電線が用いられている場合には、故障時に変圧器の巻線のリアクトル成分と送電線の対地静電容量成分とが共振するために高調波が生じる。この場合において、電力ケーブルの長さが比較的長い場合には、共振周波数が第2高調波に近づくために第2高調波含有率が10%近くまで上昇するからである。このため、上記の設定値を10%未満にすることは難しく、一般的には10%から15%の範囲内で設定され、その中でも15%に設定する場合が多い。 Also, it is difficult to set the above set value to less than 10%. If the power system in which the transformer is installed uses a transmission line with a large capacitance component, such as a power cable, the reactor component of the winding of the transformer and the ground capacitance of the transmission line in the event of a fault Harmonics occur due to the resonance of the components. In this case, if the length of the power cable is relatively long, the resonance frequency approaches the second harmonic, so the second harmonic content increases to nearly 10%. For this reason, it is difficult to set the above set value to less than 10%, and it is generally set within the range of 10% to 15%, with 15% being the most common setting.
本開示は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、その目的の1つは、インラッシュ電流の発生を確実に検出してリレー出力をロックするとともに、インラッシュ電流の発生中に変圧器故障が発生した場合にロックを解除してリレー動作を行う変圧器保護リレーを提供することである。本開示のその他の目的および特徴は、以下の実施の形態において説明する。 The present disclosure has been made in consideration of the above problems, and one of its objectives is to reliably detect the occurrence of an inrush current to lock the relay output, and at the same time, to lock the relay output during the occurrence of the inrush current. To provide a transformer protection relay that unlocks and performs relay operation when a transformer failure occurs. Other objects and features of the present disclosure are described in the following embodiments.
一実施形態の変圧器保護リレーは、第1のリレー演算部、第2のリレー演算部、および第3のリレー演算部と、第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部とを備える。第1のリレー演算部、第2のリレー演算部、および第3のリレー演算部は、変圧器の第1相、第2相、および第3相にそれぞれ対応して設けられ、対応する相の変圧器の一次側と二次側との差電流に含まれる基本波成分に基づいて電流差動リレー演算を行う。第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部は、変圧器の第1相、第2相、および第3相にそれぞれ対応して設けられ、インラッシュ電流の発生を検出するための判定を行う。第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部の各々は、第1相、第2相、および第3相のいずれか1相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第1の設定値より大きいという第1条件と、対応する相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第2の設定値より大きいという第2条件との成立の有無を判定する。第2設定値は第1の設定値よりも小さい。第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部の各々は、第1条件および第2条件が共に成立しているか否かに基づいて、対応する相のリレー演算部の出力をロックする。 The transformer protection relay of one embodiment includes a first relay computing unit, a second relay computing unit, a third relay computing unit, a first determining unit, a second determining unit, and a third determining unit. and a part. The first relay operation unit, the second relay operation unit, and the third relay operation unit are provided corresponding to the first phase, the second phase, and the third phase of the transformer, respectively. A current differential relay calculation is performed based on the fundamental wave component contained in the differential current between the primary side and the secondary side of the transformer. The first determination unit, the second determination unit, and the third determination unit are provided corresponding to the first phase, the second phase, and the third phase of the transformer, respectively, and detect the occurrence of the inrush current. make a decision to Each of the first judging section, the second judging section, and the third judging section has a differential current between the primary side and the secondary side of any one of the first phase, the second phase, and the third phase. The first condition is that the content of the second harmonic contained in is greater than the first set value, and the content of the second harmonic contained in the difference current between the primary side and the secondary side of the corresponding phase is the first It is determined whether or not the second condition of being greater than the set value of 2 is established. The second set value is less than the first set value. Each of the first judging section, the second judging section, and the third judging section outputs the output of the relay computing section for the corresponding phase based on whether the first condition and the second condition are both satisfied. to lock.
上記の実施形態によれば、変圧器保護リレーの各相の判定部は、いずれか1相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第1の設定値より大きいという第1条件と、対応する相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第2の設定値より大きいという第2条件とが共に成立していか否かに基づいて、対応するリレー演算部の出力をロックする。これにより、インラッシュ電流の発生を確実に検出してリレー出力をロックするとともに、インラッシュ電流の発生中に変圧器故障が発生した場合にロックを解除してリレー動作を行う変圧器保護リレーを提供できる。 According to the above embodiment, the determination unit for each phase of the transformer protection relay sets the content rate of the second harmonic contained in the difference current between the primary side and the secondary side of any one phase to the first setting. and the second condition that the content of the second harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side of the corresponding phase is greater than the second set value. The output of the corresponding relay calculation unit is locked based on whether or not the As a result, the transformer protection relay that reliably detects the occurrence of inrush current and locks the relay output, and unlocks and operates the relay if a transformer failure occurs during the occurrence of inrush current. can provide.
以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。 Hereinafter, each embodiment will be described in detail with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same or corresponding parts, and the description thereof will not be repeated.
実施の形態1.
[変圧器と保護リレーとの接続]
図1は、変圧器とその保護リレーとの接続を説明するための図である。図1に示す三相変圧器1は、Y結線の一次巻線2とΔ結線の二次巻線3とを含むYΔ変圧器である。なお、三相変圧器1は、YΔ変圧器に限らず、YY変圧器、ΔΔ変圧器など他の種類の変圧器であってもよい。
[Connection between transformer and protection relay]
FIG. 1 is a diagram for explaining the connection between a transformer and its protective relay. The three-
三相変圧器1の一次巻線2に接続された一次側の三相線路5A,5B,5Cには、それぞれ電流変成器CT1A,CT1B,CT1C(総称する場合に電流変成器CT1と記載する)が設けられている。電流変成器CT1AはA相の線路5Aを流れる電流I1Aを検出し、電流変成器CT1BはB相の線路5Bを流れる電流I1Bを検出し、電流変成器CT1CはC相の線路5Cを流れる電流I1Cを検出する。各電流変成器CT1の第1端は、共通の接地極GNDに接続され、各電流変成器CT1の第2端は、変圧器保護リレー4の対応するチャンネルの入力変成器(図2の11)の一次側に接続される。すなわち、電流変成器CT1A,CT1B,CT1CはY結線されている。
Current transformers CT1A, CT1B, and CT1C (collectively referred to as current transformer CT1) are connected to the three-
同様に、三相変圧器1の二次巻線3に接続された二次側の三相線路6A,6B,6Cには、それぞれ電流変成器CT2A,CT2B,CT2C(総称する場合に電流変成器CT2と記載する)が設けられている。電流変成器CT2AはA相の線路6Aを流れる電流I2Aを検出し、電流変成器CT2BはB相の線路6Bを流れる電流I2Bを検出し、電流変成器CT2CはC相の線路6Cを流れる電流I2Cを検出する。各電流変成器CT2の第1端は、共通の接地極GNDに接続され、各電流変成器CT2の第2端は、変圧器保護リレー4の対応するチャンネルの入力変成器(図2の11)の一次側に接続される。すなわち、電流変成器CT2A,CT2B,CT2CはY結線されている。
Similarly, the three-
[変圧器保護リレーのハードウェア構成例]
図2は、図1の変圧器保護リレー4のハードウェア構成例を示すブロック図である。図2を参照して、変圧器保護リレー4は、いわゆるデジタルリレーと同様の構成を有している。具体的に、変圧器保護リレー4は、入力変換部10と、A/D変換部20と、演算処理部30と、I/O(Input and Output)部40とを備える。[Hardware configuration example of transformer protection relay]
FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration example of the
入力変換部10は、各入力チャンネルごとに補助変成器11_1,11_2,…を備える。入力変換部10は、図1の電流変成器CT1A,CT1B,CT1Cからそれぞれ出力された一次側電流I1A,I1B,I1Cを表す信号および電流変成器CT2A,CT2B,CT2Cからそれぞれ出力された二次側電流I2A,I2B,I2Cを表す信号を、6個の補助変成器11を介して個別に取り込む。各補助変成器11は、これらの入力信号をA/D変換部20および演算処理部30での信号処理に適した電圧レベルの信号に変換する。
The
A/D変換部20は、アナログフィルタ(AF:Analog Filter)21_1,21_2,…と、サンプルホールド回路(S/H:Sample Hold Circuit)22_1,22_2,…と、マルチプレクサ(MPX:Multiplexer)23と、A/D変換器24とを含む。アナログフィルタ21およびサンプルホールド回路22は、入力変換部10のチャンネルごとに設けられる。
The A/
各アナログフィルタ21は、A/D変換の際の折返し誤差を除去するために設けられたローパスフィルタまたはバンドパスフィルタである。各サンプルホールド回路22は、対応のアナログフィルタ21を通過した信号を規定のサンプリング周波数でサンプリングして保持する。マルチプレクサ23は、サンプルホールド回路22_1,22_2,…に保持された電圧信号を順次選択する。A/D変換器24は、マルチプレクサ23によって選択された信号をデジタル値に変換する。
Each analog filter 21 is a low-pass filter or band-pass filter provided to remove aliasing errors during A/D conversion. Each sample hold circuit 22 samples and holds the signal that has passed through the corresponding analog filter 21 at a prescribed sampling frequency. The
演算処理部30は、CPU(Central Processing Unit)31と、RAM(Random Access Memory)32と、ROM(Read Only Memory)33と、これらを接続するバス34とを含む。CPU31は、プログラムに従って動作することにより、変圧器保護リレー4の全体の動作を制御する。RAM32およびROM33は、CPU31の主記憶として用いられる。ROM33の記憶媒体として、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)およびフラッシュメモリなどの電気的に書き換え可能な不揮発性メモリを用いることにより、プログラムおよび信号処理用の設定値などを収納できる。
The
I/O部40は、デジタル入力(D/I:Digital Input)回路41と、デジタル出力(D/O:Digital Output)回路42とを含む。デジタル入力回路41およびデジタル出力回路42は、CPU31と外部装置との間でデジタル信号の入出力を行う際のインターフェース回路である。たとえば、デジタル出力回路42は、CPU31の指令に従ってトリップ信号を、関係する遮断器に出力する。
The I/
なお、演算処理部30の機能の少なくとも一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)またはFPGA(Field Programmable Gate Array)などの電子回路として実現されていてもよいし、CPU、ASIC、およびFPGAのうち2つ以上を組み合わせて実現されてもよい。
Note that at least part of the functions of the
[演算処理部における信号処理]
図3は、演算処理部における信号処理を説明するためのブロック図である。図3を参照して、演算処理部30は、機能的に、Y/Δ変換部50,51と、ゲイン調整部52,53と、A相演算部54と、B相演算部55と、C相演算部56とを含む。[Signal processing in arithmetic processing unit]
FIG. 3 is a block diagram for explaining signal processing in the arithmetic processing unit. 3,
Y/Δ変換部50,51は、Y結線の線電流をΔ結線の線電流に変換する。以下、図1のようなYΔ変圧器の結線方法がYd1の場合について説明する。この場合、一次巻線2はY巻線であり、二次巻線3はΔ巻線であり、一次側の電流変成器CT1で検出された線電流I1A,I1B,I1Cの位相に対して、二次側の電流変成器CT2で検出された線電流I2A,I2B,I2Cの位相は、30°遅れている(時計の1時の方向に対応する)。したがって、一次側のY結線の線電流I1A,I1B,I1CをΔ結線の場合の線電流I’1A,I’1B,I’1Cに変換することにより、両者の位相を合わせる。具体的に、変換後の一次側の線電流I’1A,I’1B,I’1Cは、
I’1A=1IA-I1C …(1A)
I’1B=I1B-I1A …(1B)
I’1C=I1C-I1B …(1C)
で表される。The Y/
I'1A=1IA-I1C (1A)
I'1B=I1B-I1A (1B)
I'1C=I1C-I1B …(1C)
is represented by
図1の場合の変圧器1の二次巻線3はΔ巻線であるので、Y/Δ変換部51は実装されているが、Y/Δ変換処理は行われない。したがって、I’2A=I2A、I’2B=I2B、I’2C=I2Cである。図3では、Y/Δ変換処理が行われないことを示すために、Y/Δ変換部51が破線で示されている。
Since the secondary winding 3 of the
なお、YY変圧器の場合には、外部地絡故障の場合の零相電流をキャンセルするために、一次側および二次側の両方においてY/Δ変換が行われる。ΔΔ変圧器の場合には、一次側および二次側のいずれにおいてもY/Δ変換は行われない。 Note that for YY transformers, Y/Δ conversion is performed on both the primary and secondary sides to cancel the zero sequence current in case of an external ground fault. In the case of a delta-delta transformer, there is no Y/delta conversion on either the primary or secondary side.
また、上記の計算によるY/Δ変換に代えて、一次側の電流変成器CT1A,CT1B,CT1Cを、変圧器1の一次側と二次側とで位相が合うようにΔ結線してもよい。これにより、一次側の電流変成器CT1による検出電流の位相と二次側の電流変成器CT2による検出電流の位相とを揃えることができる。
Further, instead of the Y/Δ conversion based on the above calculation, the current transformers CT1A, CT1B, and CT1C on the primary side may be Δ-connected so that the phases of the primary and secondary sides of the
ゲイン調整部52は、Y/Δ変換後の一次側電流を定数M1倍することにより最終的な一次側電流I’1A,I’1B,I’1Cを計算する。同様に、ゲイン調整部53は、二次側電流を定数M2倍することにより、最終的な二次側電流I’2A,I’2B,I’2Cを計算する。定数M1,M2は、外部故障の場合の一次側電流の基本波成分と二次側電流の基本波成分とがキャンセルするように、三相変圧器1の変圧比ならびに一次側および二次側の電流変成器CT1,CT2のCT比に応じて予め決定される。
The
A相演算部54は、A相の一次側電流I’1AとA相の二次側電流I’2Aとを用いて、A相について比率差動方式による電流差動リレー演算とインラッシュ電流の有無の判定とを行う。同様に、B相演算部55は、B相の一次側電流I’1BとB相の二次側電流I’2Bとを用いて、B相について比率差動方式による電流差動リレー演算とインラッシュ電流の有無の判定とを行う。C相演算部56は、C相の一次側電流I’1CとC相の二次側電流I’2Cとを用いて、C相について比率差動方式による電流差動リレー演算とインラッシュ電流の有無の判定とを行う。A相演算部54、B相演算部55、およびC相演算部56は、同様の構成を有しているので、以下では、A相演算部54の構成を代表として説明する。
The
図4は、図3のA相演算部54の機能的構成例を示すブロック図である。図4を参照して、A相演算部54は、フィルタ60,61,66,67,68と、差電流演算部62と、抑制電流演算部63と、比率差動リレー演算部64と、高調波用差電流演算部65と、実効値演算部69,70,71と、含有率演算部72,73,74と、インラッシュ判定部75と、AND演算器76とを含む。
FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration example of the
フィルタ60は、A相の一次側電流I’1Aの時系列データの入力を受け、電力系統の基本波成分(1f)を通過させ、直流成分、第2高調波成分(2f)、第3高調波成分(3f)、第4高調波成分(4f)などのその他の成分を抑制するバンドパスフィルタとして構成される。同様にフィルタ61は、A相の2次側電流I’2Aの入力を受け、電力系統の基本波成分(1f)を通過させ、その他の成分を抑制するバンドパスフィルタとして構成される。
The
差電流演算部62は、フィルタ60を通過したA相一次側電流の基本波成分I’1A1fの時系列データと、フィルタ61を通過したA相二次側電流の基本波成分I’2A1fの時系列データとの和(すなわち、ベクトル和)の実効値を演算する。ここで、一次側の電流変成器CT1と二次側の電流変成器CT2との極性を逆向きにすることにより、差電流演算部62は、一次側電流の基本波成分と二次側電流の基本波成分との差分の実効値を、差電流IdA1fとして計算していることになる。すなわち、|E|で電気量Eの実効値を表すものとすれば、差電流IdA1fは、
IdA1f=|I’1A1f+I’2A1f| …(2)
で表される。なお、本開示では、実効値を用いて説明するが、実効値を全て振幅値に変更してもよい。この場合には、|E|は電気量Eの振幅値を表すことになる。A difference
IdA 1f =|I'1A 1f +I'2A 1f | (2)
is represented by Note that although the present disclosure will be described using effective values, all effective values may be changed to amplitude values. In this case, |E| represents the amplitude value of the electric quantity E.
抑制電流演算部63は、フィルタ60を通過したA相一次側電流の基本波成分I’1A1fの実効値と、フィルタ61と通過したA相二次側電流の基本波成分I’2A1fの実効値とのスカラー和を、抑制電流IrA1fとして計算する。すなわち、抑制電流IrA1fは、
IrA1f=|I’1A1f|+|I’2A1f| …(3)
で表される。The suppression
IrA 1f =|I'1A 1f |+|I'2A 1f | (3)
is represented by
比率差動リレー演算部64は、差電流IdA1fと抑制電流IrA1fとを用いて、三相変圧器1のA相巻線において内部故障が生じているか否かを判定する。具体的に、比率差動リレー演算部64は、比率設定値をC1およびC1’とし、最小設定値をC2およびC2’として、
IdA1f≧C1×Ird1f+C2 …(4A)
IdA1f≧C1’×Ird1f+C2’ …(4B)
が両方とも満たされている場合に内部故障と判定する。比率差動リレー演算部64は、内部故障と判定した場合に、外部の遮断器などを開放するためのリレー動作信号を出力する。The ratio differential
IdA 1f ≧C1×Ird 1f +C2 (4A)
IdA 1f ≧C1′×Ird 1f +C2′ (4B)
is determined to be an internal failure when both are satisfied. The ratio-differential
高調波用差電流演算部65は、A相一次側電流I’1Aの時系列データとA相二次側電流の時系列データとの和(すなわち、ベクトル和)を、高調波成分の抽出用の差電流IdAとして計算する。すなわち、差電流IdAは、
IdA=I’1A+I’2A …(5)
と表される。The harmonic difference
IdA=I'1A+I'2A (5)
is represented.
フィルタ66は、差電流IdAの時系列データの入力を受け、第2高調波成分(2f)を通過させ、直流成分、基本波成分(1f)、第3高調波成分(3f)、第4高調波成分(4f)などのその他の成分を抑制するバンドパスフィルタとして構成される。
The
同様に、フィルタ67は、差電流IdAの時系列データの入力を受け、第3高調波成分(3f)を通過させ、直流成分、基本波成分(1f)、第2高調波成分(2f)、第4高調波成分(4f)などのその他の成分を抑制するバンドパスフィルタとして構成される。
Similarly, the
また、フィルタ68は、差電流IdAの時系列データの入力を受け、第4高調波成分(4f)を通過させ、直流成分、基本波成分(1f)、第2高調波成分(2f)、第3高調波成分(3f)などのその他の成分を抑制するバンドパスフィルタとして構成される。
Further, the
なお、A相一次側電流I’1Aの時系列データおよびA相二次側電流I’2Aの時系列データに対して、フィルタ66~68によるフィルタ演算を先に実行し、その後に高調波成分ごとに差電流演算部65によってA相一次側電流とA相二次側電流とのベクトル和を計算するようにしてもよい。
Note that the time-series data of the A-phase primary side current I'1A and the time-series data of the A-phase secondary side current I'2A are first subjected to filter calculations by the
実効値演算部69は、フィルタ66を通過した差電流の第2高調波成分の実効値IdA2fを演算する。同様に、実効値演算部70は、フィルタ67を通過した差電流の第3高調波成分の実効値IdA3fを演算する。実効値演算部71は、フィルタ68を通過した差電流の第4高調波成分の実効値IdA4fを演算する。The
含有率演算部72は、差電流演算部62によって演算されたA相差電流の基本波成分の実効値IdA1fと、実効値演算部69によって演算されたA相差電流の第2高調波成分の実効値IdA2fとの入力を受ける。そして、含有率演算部72は、A相差電流の基本波成分の実効値IdA1fに対するA相差電流の第2高調波成分の実効値IdA2fの比率IdA2f/IdA1fを、第2高調波含有率として計算する。The content
同様に、含有率演算部73は、差電流演算部62によって演算されたA相差電流の基本波成分の実効値IdA1fと、実効値演算部70によって演算されたA相差電流の第3高調波成分の実効値IdA3fとの入力を受ける。そして、含有率演算部73は、A相差電流の基本波成分の実効値IdA1fに対するA相差電流の第3高調波成分の実効値IdA3fの比率IdA3f/IdA1fを、第3高調波含有率として計算する。Similarly, the content
含有率演算部74は、差電流演算部62によって演算されたA相差電流の基本波成分の実効値IdA1fと、実効値演算部71によって演算されたA相差電流の第4高調波成分の実効値IdA4fとの入力を受ける。そして、含有率演算部74は、A相差電流の基本波成分の実効値IdA1fに対するA相差電流の第4高調波成分の実効値IdA4fの比率IdA4f/IdA1fを、第4高調波含有率として計算する。The
インラッシュ判定部75は、含有率演算部72~74によって計算された自相であるA相の高調波含有率のうち少なくとも第2高調波含有率と、他の2相の第2高調波含有率とを用いて、自相であるA相にインラッシュ電流が発生しているか否かを判定する。インラッシュ判定部75は、インラッシュ電流が発生していると判定した場合に、リレー出力をロックするためのロック信号をアクティブ状態にする。インラッシュ電流の発生の有無を判定する具体的方法については、図5~図18を参照して後述する。
The
AND演算器76は、比率差動リレー演算部64から出力されたリレー動作信号と、インラッシュ判定部75から出力されたロック信号を反転させた信号との論理積を演算する。したがって、ロック信号がアクティブ状態の場合には、AND演算器76の出力はインアクティブ状態となり、リレー出力がロックされる。
The AND
なお、B相演算部55の場合には、上記の説明においてA相をB相に変更すればよく、C相演算部56の場合には、上記の説明においてA相をC相に変更すればよい。したがって、詳しい説明を繰り返さない。
In the case of the B-
[インラッシュ電流発生の判定条件]
次にインラッシュ電流の発生の判定条件について説明する。本開示では、複数の判定条件を組み合わせることによって、インラッシュ電流の発生の判定の信頼度を向上させるとともに、変圧器内部故障が生じた場合にはインラッシュ電流発生を検出しないようにする。[Conditions for determination of occurrence of inrush current]
Next, conditions for determining the occurrence of inrush current will be described. In the present disclosure, by combining a plurality of determination conditions, the reliability of determination of occurrence of inrush current is improved, and occurrence of inrush current is not detected when an internal fault occurs in the transformer.
図5は、本開示で利用するインラッシュ電流発生の個々の判定条件の特徴を表形式でまとめた図である。以下、図5を参照して判定条件A~Fの特徴について説明する。 FIG. 5 is a table summarizing characteristics of individual determination conditions for occurrence of inrush current used in the present disclosure. The characteristics of the determination conditions A to F will be described below with reference to FIG.
判定条件Aは、3相中1相でも一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波含有率が設定値K1より大きいという条件(すなわち、第2高調波3相OR判定方式)である。設定値K1は、変圧器の内部故障で生じる第2高調波含有率の最大値よりも大きい値に設定される。たとえば、K1=15%である。 Judgment condition A is a condition that the second harmonic content rate contained in the difference current between the primary side and the secondary side is larger than the set value K1 even in one of the three phases (that is, the second harmonic three-phase OR judgment method ). The set value K1 is set to a value that is greater than the maximum value of the second harmonic content that occurs due to an internal failure of the transformer. For example, K1=15%.
インラッシュ電流の発生時には3相中のいずれか1相の第2高調波含有率はかなり大きくなるので、判定条件Aによれば、インラッシュ電流の発生を確実に検出できる。また、インラッシュ電流の発生中に変圧器内部で1相故障が生じた場合には、故障電流には第2高調波が少ないので故障相では非検出になる。しかし、故障相でない相にはインラッシュ電流が含まれるので、インラッシュ電流の検出が継続される可能性がある。 When the inrush current occurs, the second harmonic content of any one of the three phases becomes considerably large, so according to the determination condition A, the occurrence of the inrush current can be reliably detected. Also, if a single-phase fault occurs inside the transformer while an inrush current is occurring, the fault current will not be detected because the second harmonic is small. However, since the phases that are not the faulty phase contain the inrush current, there is a possibility that the detection of the inrush current will continue.
判定条件Bは、変圧器の相ごとの個別の判定条件であり、自相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波含有率が設定値K2より大きいという条件(すなわち、第2高調波各相判定方式)である。設定値K2は、インラッシュ電流に含まれる第2高調波の含有率が最小の場合でも検出できる値に設定される。たとえば、K2=5%である。 Judgment condition B is an individual judgment condition for each phase of the transformer, and is a condition that the second harmonic content rate contained in the difference current between the primary side and the secondary side of the own phase is larger than the set value K2 (that is, , second harmonic each phase determination method). The set value K2 is set to a value that allows detection even when the content of the second harmonic contained in the inrush current is minimal. For example, K2=5%.
判定条件Bによれば、設定値K2は、インラッシュ電流に含まれる第2高調波の含有率が最小の場合よりも小さい値に設定されるので、インラッシュ電流の発生を確実に検出できる。ただし、3相中2相については、一時的に第2高調波含有率が設定値K2未満になる可能性がある。この場合、第2高調波含有率が一時的に低下する相については、インラッシュ電流が一時的に非検出になる。また、インラッシュ電流の発生中に変圧器内部で1相故障が生じた場合において、比較的長い電力ケーブルのように対地静電容量の大きい送電線に変圧器が接続されている場合には、送電線の対地容量成分と変圧器の巻線の誘導成分とによって、第2高調波に近い共振周波数を有する共振現象が生じる可能性がある。このため、事故電流に、この共振現象による第2高調波が検出される可能性がある。しかし、この共振は数サイクル以内に減衰するので、しばらくすると第2高調波は非検出になる。変圧器が対地静電容量の小さい送電線に接続されている場合には、事故電流に高調波がほとんど含まれないので、故障発生後に直ちに第2高調波は非検出になる。 According to the determination condition B, the set value K2 is set to a value smaller than when the content of the second harmonic contained in the inrush current is the minimum, so the occurrence of the inrush current can be reliably detected. However, for two of the three phases, there is a possibility that the second harmonic content will temporarily fall below the set value K2. In this case, the inrush current is temporarily undetected for the phase in which the second harmonic content rate is temporarily lowered. In addition, when a single-phase failure occurs inside a transformer while an inrush current is occurring, if the transformer is connected to a transmission line with a large capacitance to ground, such as a relatively long power cable, A resonance phenomenon having a resonance frequency close to the second harmonic can occur due to the capacitance component to ground of the transmission line and the inductive component of the windings of the transformer. Therefore, there is a possibility that a second harmonic due to this resonance phenomenon will be detected in the fault current. However, this resonance decays within a few cycles, so the second harmonic becomes undetectable after a while. When the transformer is connected to a transmission line with a small capacitance to ground, the fault current contains almost no harmonics, so the second harmonic is not detected immediately after the fault occurs.
判定条件Cは、変圧器の相ごとの個別の判定条件であり、自相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波、第3高調波、および第4高調波の各々の含有率の和が設定値K3より大きいという条件である。設定値K3は、インラッシュ電流に含まれる第2高調波、第3高調波、および第4高調波の各々の含有率の和よりも小さい値に設定される。たとえば、K3=15%である。 Judgment condition C is an individual judgment condition for each phase of the transformer, and it is The condition is that the sum of the respective content rates is greater than the set value K3. The set value K3 is set to a value smaller than the sum of the contents of the second, third and fourth harmonics contained in the inrush current. For example, K3=15%.
判定条件Cによれば、設定値K3は、インラッシュ電流に含まれる第2高調波、第3高調波、および第4高調波の各々の含有率の和よりも小さい値に設定されるので、インラッシュ電流の発生を確実に検出できる。第2高調波の一時的な低下を、第3高調波および第4高調波で補えるメリットがある。また、インラッシュ電流の発生中に変圧器内部で1相故障が生じた場合において、変圧器が電力ケーブルに接続されている場合には、電力ケーブルの容量成分と変圧器の誘導成分とによって共振が生じるために事故電流が高調波を含有し、この高調波を検出する可能性がある。しかし、この共振は数サイクル以内に減衰するので高調波は非検出になる。変圧器が架空線に接続されているために事故電流に高調波がほとんど含まれない場合には、故障発生後に直ちに高調波は非検出になる。 According to the determination condition C, the set value K3 is set to a value smaller than the sum of the contents of the second, third, and fourth harmonics contained in the inrush current. The occurrence of inrush current can be reliably detected. There is an advantage that a temporary drop in the second harmonic can be compensated for by the third and fourth harmonics. In addition, when a single-phase failure occurs inside a transformer while an inrush current is occurring, if the transformer is connected to a power cable, resonance will occur due to the capacitive component of the power cable and the inductive component of the transformer. Since the fault current contains harmonics, it is possible to detect these harmonics. However, this resonance decays within a few cycles and the harmonics go undetected. If the fault current contains almost no harmonics because the transformer is connected to the overhead line, the harmonics will not be detected immediately after the fault occurs.
判定条件Dは、3相中のいずれか2相において一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波含有率が共に設定値K1より大きいという条件(すなわち、第2高調波2相AND判定方式)である。設定値K1は、判定条件Aの場合と同じ値、例えば15%に設定される。 The determination condition D is a condition that the second harmonic content rate contained in the difference current between the primary side and the secondary side in any two phases out of the three phases is larger than the set value K1 (that is, the second harmonic 2 phase AND determination method). The set value K1 is set to the same value as the determination condition A, for example, 15%.
判定条件Dの場合、第2高調波含有率が上記の設定値K1より大きくなるのが、3相中1相だけの場合があり得る。このため、ほとんどの場合においてインラッシュ電流の発生を検出可能であるが、確実に検出できるとまでは言えない。また、通常、変圧器がY結線の場合には三相CTの検出値はΔ結線の場合の線電流に変換されるので、変圧器の1相故障の場合であっても、故障電流は変圧器の2相で検出される。このため、インラッシュ電流の発生中に変圧器内部で1相故障が生じた場合には、インラッシュ電流は確実に非検出になる。 In the case of the determination condition D, there may be a case where only one of the three phases has a second harmonic content higher than the set value K1. Therefore, in most cases, the occurrence of inrush current can be detected, but it cannot be said that it can be detected with certainty. In addition, normally, when the transformer is Y-connected, the detected value of the three-phase CT is converted to the line current in the case of Δ-connected. Detected in two phases of the device. Therefore, if a single-phase fault occurs inside the transformer while an inrush current is occurring, the inrush current is reliably undetected.
判定条件Eは、変圧器の相ごとの個別の判定条件であり、自相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波および第4高調波の各々の含有率の和が設定値K4より大きいという条件である。設定値K4は、インラッシュ電流に含まれる第2高調波および第4の高調波の各々の含有率が最小の場合でも検出できる値に設定される。たとえば、K4=6%である。 Judgment condition E is an individual judgment condition for each phase of the transformer, and is the sum of the content rates of the second and fourth harmonics contained in the difference current between the primary side and the secondary side of the own phase. is greater than the set value K4. The set value K4 is set to a value that can be detected even when the content ratio of each of the second and fourth harmonics contained in the inrush current is minimal. For example, K4=6%.
判定条件Eによれば、設定値K4は、インラッシュ電流に含まれる第2高調波および第4高調波の各々の含有率の和よりも小さい値に設定されるので、インラッシュ電流の発生を確実に検出できる。第2高調波の一時的な低下を第4高調波で補えるメリットがある。また、インラッシュ電流の発生中に変圧器内部で1相故障が生じた場合において、比較的長い電力ケーブルのように対地静電容量の大きい送電線に変圧器が接続されている場合には、送電線の対地容量成分と変圧器の巻線の誘導成分とによって、第2高調波に近い共振周波数を有する共振現象が生じる可能性がある。このため、事故電流に、この共振現象による第2高調波が検出される可能性がある。しかし、この共振は数サイクル以内に減衰するので高調波は非検出になる。変圧器が対地静電容量の小さい送電線に接続されている場合には、事故電流に高調波がほとんど含まれないので、故障発生後に直ちに高調波は非検出になる。 According to the determination condition E, the set value K4 is set to a value smaller than the sum of the contents of the second and fourth harmonics contained in the inrush current, so that the generation of the inrush current is suppressed. can be reliably detected. There is an advantage that a temporary decrease in the second harmonic can be compensated for by the fourth harmonic. In addition, when a single-phase failure occurs inside a transformer while an inrush current is occurring, if the transformer is connected to a transmission line with a large capacitance to ground, such as a relatively long power cable, A resonance phenomenon having a resonance frequency close to the second harmonic can occur due to the capacitance component to ground of the transmission line and the inductive component of the windings of the transformer. Therefore, there is a possibility that a second harmonic due to this resonance phenomenon will be detected in the fault current. However, this resonance decays within a few cycles and the harmonics go undetected. When the transformer is connected to a transmission line with a small ground capacitance, the fault current contains almost no harmonics, so harmonics are not detected immediately after a fault occurs.
判定条件Fは、判定条件Dの設定値K1をK2に変更したものである。すなわち、判定条件Fは、3相中のいずれか2相において一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波含有率が共に設定値K2より大きいという条件である。設定値K2は、インラッシュ電流に含まれる第2高調波の含有率が最小の場合でも検出できる値に設定される。たとえば、K2=5%である。 The determination condition F is obtained by changing the set value K1 of the determination condition D to K2. That is, the determination condition F is a condition that the second harmonic content contained in the differential current between the primary side and the secondary side in any two phases out of the three phases is greater than the set value K2. The set value K2 is set to a value that allows detection even when the content of the second harmonic contained in the inrush current is minimal. For example, K2=5%.
判定条件Fによれば、設定値K2は、インラッシュ電流に含まれる第2高調波の含有率が最小の場合よりも小さい値に設定されるので、インラッシュ電流の発生を確実に検出できる。ただし、3相中2相については、一時的に第2高調波含有率が設定値K2未満になる可能性がある。また、通常、変圧器がY結線の場合には三相CTの検出値はΔ結線の場合の線電流に変換されるので、変圧器が1相故障の場合であっても、故障電流は変圧器の2相で検出される。このため、インラッシュ電流の発生中に変圧器内部で1相故障が生じた場合には、判定条件Fではインラッシュ電流が確実に非検出になる。 According to the determination condition F, the set value K2 is set to a value smaller than when the content of the second harmonic contained in the inrush current is the minimum, so the occurrence of the inrush current can be reliably detected. However, for two of the three phases, there is a possibility that the second harmonic content will temporarily fall below the set value K2. In addition, normally, when the transformer is Y-connected, the detected value of the three-phase CT is converted to the line current in the case of Δ-connected. Detected in two phases of the device. Therefore, when a single-phase failure occurs inside the transformer while an inrush current is occurring, the inrush current is surely not detected under the judgment condition F.
[インラッシュ判定部の具体的構成]
図6は、図3のA相演算部54に含まれるインラッシュ判定部75の具体的構成例を示すブロック図である。図6のインラッシュ判定部75の判定条件は、前述の判定条件Aと判定条件Bとを組み合わせたものである。[Specific Configuration of Inrush Determination Unit]
FIG. 6 is a block diagram showing a specific configuration example of the
なお、以下の説明では、A相の第2高調波含有率IdA2f/IdA1fを(2f/1f)Aのようにも表記する。A相の第3高調波含有率IdA3f/IdA1fを(3f/1f)Aのようにも表記する。A相の第4高調波含有率IdA4f/IdA1fを(4f/1f)Aのようにも表記する。B相およびC相についても同様である。In the following description, the A-phase second harmonic content IdA 2f /IdA 1f is also expressed as (2f/1f)A. The A-phase third harmonic content IdA 3f /IdA 1f is also expressed as (3f/1f)A. The A-phase fourth harmonic content IdA 4f /IdA 1f is also expressed as (4f/1f)A. The same applies to the B phase and C phase.
図6に示すように、インラッシュ判定部75は、判定部80,81,82,83と、OR演算器84と、AND演算器85とを備える。
As shown in FIG. 6 , the
判定部80は、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが設定値K1よりも大きいか否かを判定する。判定部81は、B相の第2高調波含有率(2f/1f)Bが設定値K1よりも大きいか否かを判定する。判定部82は、C相の第2高調波含有率(2f/1f)Cが設定値K1よりも大きいか否かを判定する。前述のように、設定値K1は、たとえば15%であり、比較的大きい値である。
The
OR演算器84は、判定部80,81,82の判定結果のOR演算を行う。したがって、OR演算器84の出力は、A相、B相、C相のうちいずれか1相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が設定値K1より大きいという判定条件Aが成立するか否かを示している。
An OR
判定部83は、A相演算部54の場合において、自相であるA相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが設定値K2よりも大きいか否かを判定する。前述のように、設定値K2は、たとえば5%であり、設定値K1よりもかなり小さい。
In the case of the
なお、図3のB相演算部55に含まれるインラッシュ判定部75の場合には、判定部83は、自相であるB相の第2高調波含有率(2f/1f)Bが設定値K2よりも大きいか否かを判定する。また、図3のC相演算部56に含まれるインラッシュ判定部75の場合には、自相であるC相の第2高調波含有率(2f/1f)Cが設定値K2よりも大きいか否かを判定する。したがって、三相変圧器1の相ごとに、一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が設定値K2よりも大きいという判定条件Bの成立の有無が判定されることになる。
In the case of the
AND演算器85は、OR演算器84の出力と判定部83の出力とのAND演算を実行する。AND演算器85から出力されるロック信号がアクティブ状態の場合に、対応する相(図6の場合、A相)のリレー出力がロックされ、ロック信号がインアクティブ状態の場合に、対応する相(A相)のリレー出力はロックされない。B相およびC相の場合も同様であるので、判定条件Aが成立するとともに、判定条件Bが成立する相がある場合に、当該相の保護リレー出力がロックされることになる。
The AND
上記のインラッシュ判定部75の構成によれば、インラッシュ電流が発生した場合には、3相中1相の第2高調波含有率は必ず設定値K1より大きくなり、残りの相の第2高調波含有率は設定値K2より大きくなるのが通常であるので、インラッシュ電流の発生を検出できる。さらに、三相変圧器1の内部故障が発生したときには、電流検出値に故障電流が含まれる相では、故障電流は基本波成分が主体であるので、第2高調波含有率は低下する。したがって、設定値K2を設定値K1よりもかなり低い値に設定しても、電流検出値に故障電流が含まれる相では、インラッシュ電流の発生は検出されなくなる。
According to the configuration of the
図7は、図6のインラッシュ判定部75の動作を説明するタイミング図である。図7の太線で示されている部分において、判定条件が満たされており、出力信号がアクティブ状態になっていること示す。
FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the
図7を参照して、時刻t1において三相変圧器1に加電される。インラッシュ電流の発生により、時刻t2においてA相の第2高調波含有率(2f/1f)AおよびC相の第2高調波含有率(2f/1f)Cがいずれも設定値K2を超えるので、A相およびC相について判定条件Bが満たされる。さらに、時刻t3においてB相の第2高調波含有率(2f/1f)Bが設定値K1を超えるので判定条件Aが満たされる。なお、図7には図示していないが、時刻t3よりも前の時点で、B相の第2高調波含有率(2f/1f)Bは当然に設定値K2を超えている。したがって、時刻t3において、A相、B相およびC相の各相においてリレー出力をロックするためのロック信号がアクティブ状態になる。
Referring to FIG. 7, three-
図7の例では、インラッシュ電流が流れるA相、B相、およびC相の各相の差電流のうち、第2高調波含有率が最も小さい相がC相である。C相の第2高調波含有率(2f/1f)Cは、時刻t2において設定値K2を超えるが、設定値K1を超えることはない。次に第2高調波含有率が小さい相はA相である。A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aは、時刻t4において設定値K1を超えるが、連続して設定値K1を超えることはなく、途中で一時復帰する。図7では、このように連続して設定値K1を超えていないことを破線で示している。 In the example of FIG. 7, among the difference currents of the phases A, B, and C through which the inrush current flows, the phase with the smallest second harmonic content is the C phase. The second harmonic content rate (2f/1f)C of phase C exceeds the set value K2 at time t2, but does not exceed the set value K1. The phase with the next smallest second harmonic content is the A phase. The second harmonic content rate (2f/1f)A of phase A exceeds the set value K1 at time t4, but does not exceed the set value K1 continuously, and temporarily returns on the way. In FIG. 7, the dashed line indicates that the set value K1 is not continuously exceeded.
時刻t8において、変圧器内部のA相で故障が発生する。これにより、A相に故障電流が流れるので、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが低下し、時刻t9において設定値K2以下になる。これにより、A相のロック信号がインアクティブとなり、A相のリレー出力のロックが解除される。 At time t8, a fault occurs in phase A inside the transformer. As a result, since a fault current flows through the A phase, the second harmonic content (2f/1f)A of the A phase decreases, and becomes equal to or less than the set value K2 at time t9. As a result, the A-phase lock signal becomes inactive, and the A-phase relay output is unlocked.
[実施の形態1の効果]
上記のとおり、実施の形態1の変圧器保護リレー(4)は、第1のリレー演算部(A相演算部54の64)、第2のリレー演算部(B相演算部55の64)、および第3のリレー演算部(C相演算部56の64)と、第1の判定部(A相演算部54の75)、第2の判定部(B相演算部55の75)、および第3の判定部(C相演算部56の75)とを備える。[Effect of Embodiment 1]
As described above, the transformer protection relay (4) of
第1のリレー演算部、第2のリレー演算部、および第3のリレー演算部(64)は、変圧器(1)の第1相(A相)、第2相(B相)、および第3相(C相)にそれぞれ対応して設けられ、対応する相の変圧器の一次側と二次側との差電流に含まれる基本波成分に基づいて電流差動リレー演算を行う。第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部(75)は、変圧器(1)の第1相(A相)、第2相(B相)、および第3相(C相)にそれぞれ対応して設けられ、インラッシュ電流の発生を検出するための判定を行う。 A first relay operation unit, a second relay operation unit, and a third relay operation unit (64) operate the first phase (A phase), second phase (B phase), and third phase of the transformer (1). It is provided corresponding to each of the three phases (C phase), and performs current differential relay calculation based on the fundamental wave component contained in the differential current between the primary side and the secondary side of the transformer of the corresponding phase. The first determination unit, second determination unit, and third determination unit (75) determine the first phase (A phase), second phase (B phase), and third phase (B phase) of the transformer (1). C phase), and performs determination for detecting the occurrence of an inrush current.
具体的に、第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部の各々(75)は、第1相、第2相、および第3相のいずれか1相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第1の設定値(K1)より大きいという第1条件(条件A)と、対応する相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第2の設定値(K2)より大きいという第2条件(条件B)との成立の有無を判定する。第2設定値(K2)は第1の設定値(K1)よりも小さい。そして、第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部の各々(75)は、第1条件(条件A)および第2条件(条件B)が共に成立しているか否かに基づいて、対応する相のリレー演算部(64)の出力をロックする。 Specifically, each of the first determination unit, the second determination unit, and the third determination unit (75) is connected to the primary side of any one of the first phase, the second phase, and the third phase. A first condition (condition A) that the content rate of the second harmonic contained in the differential current with the secondary side is larger than the first set value (K1), and the relationship between the primary side and the secondary side of the corresponding phase It is determined whether or not the second condition (condition B) that the content of the second harmonic contained in the difference current is greater than the second set value (K2) is satisfied. The second set value (K2) is smaller than the first set value (K1). Then, each of the first determination unit, the second determination unit, and the third determination unit (75) determines whether the first condition (condition A) and the second condition (condition B) are both satisfied. , the output of the relay operation part (64) of the corresponding phase is locked.
以上の構成によれば、インラッシュ電流が発生した場合には、3相中1相の第2高調波含有率は必ず第1の設定値(K1)より大きくなり、他の相の第2高調波含有率は第2の設定値(K2)より大きくなるので、インラッシュ電流の発生を検出できる。また、インラッシュ電流の発生中に変圧器(1)の内部故障が発生したときには、電流検出値に故障電流が含まれる相では第2高調波含有率は低下するので、第2の設定値(K2)を低い値に設定してもインラッシュ電流の発生は検出されなくなる。 According to the above configuration, when an inrush current occurs, the second harmonic content rate of one of the three phases is always greater than the first set value (K1), and the second harmonic content of the other phases is always greater than the first set value (K1). Since the wave content rate is greater than the second set value (K2), occurrence of inrush current can be detected. Further, when an internal fault occurs in the transformer (1) during the generation of the inrush current, the second set value ( Even if K2) is set to a low value, the occurrence of inrush current is no longer detected.
したがって、インラッシュ電流の発生を検出してリレー出力を確実にロックするとともに、インラッシュ電流の発生中に変圧器故障が発生した場合にロックを解除してリレー動作を行う変圧器保護リレーを提供できる。なお、後続する実施の形態2~4では、判定条件Aおよび判定条件Bにさらに他の判定条件を組み合わせることによって、誤動作をより確実に防止した変圧器保護リレーについて説明する。 Therefore, we provide a transformer protection relay that detects the occurrence of an inrush current and reliably locks the relay output, and unlocks and performs relay operation when a transformer failure occurs during the occurrence of an inrush current. can. In the following second to fourth embodiments, a transformer protection relay that more reliably prevents malfunction by combining determination conditions A and B with other determination conditions will be described.
実施の形態2.
実施の形態2の変圧器保護リレー4では、インラッシュ判定部75の判定条件は、実施の形態1の場合の判定条件Aおよび判定条件Bの組合せを動作条件(セット条件)とし、判定条件Bが一定時間以上満たされない場合を復帰条件(リセット条件)とするように変更される。さらに、前述の判定条件Dが満たされなくなった場合を復帰条件に組み合わせてもよい。以下、図面を参照して詳しく説明する。
In the
[インラッシュ判定部75の詳細な構成]
図8は、実施の形態2の変圧器保護リレー4において、図3のA相演算部54に含まれるインラッシュ判定部75の具体的構成例を示すブロック図である。図8のインラッシュ判定部75は、図6の構成に加えて復帰タイマー91と、フリップフロップ90とをさらに備える。なお、図8において図6の場合と同一または相当する部分には、同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、図1~図4を参照して説明した構成は、実施の形態2の場合にも共通する。[Detailed Configuration of Inrush Determination Unit 75]
FIG. 8 is a block diagram showing a specific configuration example of the
図8に示すように、復帰タイマー91は、判定部83の出力がインアクティブ状態からアクティブ状態に変化した場合には、自身の出力を直ちにアクティブ状態にする。一方、復帰タイマー91は、判定部83の出力がアクティブ状態からインアクティブ状態に変化し、インアクティブ状態が設定時間T1以上継続した場合に、自身の出力をインアクティブ状態にする。
As shown in FIG. 8, when the output of the
判定部83によって判定されるA相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが設定値K2より大きいという判定条件Bは、概ね1サイクル程度、一時的に満たされなく場合があり得る。このような一時的な第2高調波含有率の低下をカバーするために復帰タイマー91が設けられている。復帰タイマー91の設定時間T1は、概ね2サイクル程度に設定される。
The determination condition B that the second harmonic content (2f/1f) A of the A phase determined by the
フリップフロップ90は、AND演算器85の出力信号SG1をセット端子に受け、復帰タイマー91の出力信号SG2を反転させた信号をリセット端子に受ける。フリップフロップ90は、セット状態の場合に自相のリレー出力をロックするためのロック信号をアクティブ状態にし、リセット状態の場合に上記のロック信号をインアクティブ状態にする。
The flip-
したがって、フリップフロップ90は、判定条件Aおよび判定条件Bが共に満たされている場合にセット状態になることにより自相のリレー出力をロックする。また、フリップフロップ90は、判定条件Bが成立していない状態が設定時間T1継続した場合にリセット状態になることにより、自相のリレー出力のロック状態を解除する。言い替えると、判定条件Aが成立するとともに、判定条件Bが成立する相がある場合に、当該相のリレー出力がロックされる。また、リレー出力がロックされた相において判定条件Bが成立していない状態が設定時間T1継続した場合に、当該相のリレー出力のロックが解除される。
Therefore, the flip-
上記のインラッシュ判定部75の構成によれば、実施の形態1の場合と同様に、インラッシュ電流が発生した場合には、3相中1相の第2高調波含有率は必ず設定値K1より大きくなり、残りの相の第2高調波含有率は設定値K2より大きくなるので、インラッシュ電流の発生を確実に検出できる。さらに、三相変圧器1で内部故障が発生したときには、電流検出値に故障電流が含まれる相では、故障電流は基本波成分が主体であるので、第2高調波含有率は低下する。したがって、設定値K2を設定値K1よりもかなり低い値に設定しても、電流検出値に故障電流が含まれる相ではインラッシュ電流の発生は検出されなくなる。
According to the configuration of the
判定条件Bで用いられる設定値K2は、インラッシュ電流の第2高調波含有率が最小となる相の通常の含有率よりも小さい値に設定されるが、過渡的にこの相の第2高調波含有率が設定値K2以下になることはあり得る。この過渡的な第2高調波含有率の低下期間をカバーするために復帰タイマー91が設けられている。 The set value K2 used in the determination condition B is set to a value smaller than the normal content of the phase that minimizes the second harmonic content of the inrush current. It is possible that the wave content rate becomes equal to or lower than the set value K2. A recovery timer 91 is provided in order to cover the period during which the second harmonic content decreases transiently.
なお、図5を参照して説明したように、比較的長い電力ケーブルのように対地静電容量の大きい送電線に三相変圧器1が接続されている場合には、送電線の対地容量成分と変圧器の巻線の誘導成分とによって第2高調波に近い共振周波数を有する共振現象が生じる可能性がある。この共振現象によって事故電流に第2高調波が検出される場合には、リレー出力のロックが継続することになる。しかしながら、この共振は数サイクル以内に減衰するので高調波が非検出になってリレー出力のロックが解除されるので、大きな問題とはならない。
As described with reference to FIG. 5, when the three-
図9は、図8のインラッシュ判定部75の動作を説明するタイミング図である。図9の太線で示されている部分において、判定条件が満たされており、出力信号がアクティブ状態になっていることを示す。
FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the
図9を参照して、時刻t1において三相変圧器1に加電される。インラッシュ電流の発生により、時刻t2においてA相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが設定値K2を超えるので判定条件Bが満たされる。これにより、復帰タイマー91の出力信号SG2がアクティブ状態になり、フリップフロップ90のリセット端子の入力がインアクティブ状態になる。
Referring to FIG. 9, three-
時刻t3においてB相の第2高調波含有率(2f/1f)Bが設定値K1を超えるので判定条件Aが満たされる。これにより、フリップフロップ90のセット端子に入力される信号SG1がアクティブ状態になるので、フリップフロップ90がセット状態になり、リレー出力をロックするためのロック信号がアクティブ状態になる。
At time t3, the B-phase second harmonic content (2f/1f)B exceeds the set value K1, so the criterion A is satisfied. As a result, the signal SG1 input to the set terminal of the flip-
なお、図9の例では、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aは、時刻t4において設定値K1を超えるが、連続して設定値K1を超えることはない。また、C相の第2高調波含有率(2f/1f)Cは、設定値K1を超えることはない。 In the example of FIG. 9, the A-phase second harmonic content (2f/1f)A exceeds the set value K1 at time t4, but does not continuously exceed the set value K1. Also, the second harmonic content (2f/1f)C of the C phase does not exceed the set value K1.
時刻t6から時刻t7の間のT2時間の間、一時的に、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが設定値K2以下になる。これにより、フリップフロップ90のセット端子に入力される信号SG1は、インアクティブ状態になる。しかしながら、T2時間は、復帰タイマー91の設定時間T1より短いので、復帰タイマー91の出力信号SG2はアクティブ状態で維持され、フリップフロップ90のリセット端子の入力はインアクティブ状態で維持される。
During T2 time from time t6 to time t7, the second harmonic content (2f/1f) A of phase A temporarily becomes equal to or less than the set value K2. As a result, the signal SG1 input to the set terminal of the flip-
時刻t8において、変圧器内部のA相で故障が発生する。これにより、A相に故障電流が流れるので、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが低下し、時刻t9において設定値K2以下になる。これにより、フリップフロップ90のセット端子に入力される信号SG1がインアクティブ状態になる。
At time t8, a fault occurs in phase A inside the transformer. As a result, since a fault current flows through the A phase, the second harmonic content (2f/1f)A of the A phase decreases, and becomes equal to or less than the set value K2 at time t9. As a result, the signal SG1 input to the set terminal of the flip-
時刻t9から復帰タイマー91の設定時間T1が経過した時刻t10において、復帰タイマー91の出力信号SG2はインアクティブ状態になる。これにより、フリップフロップ90のリセット端子の入力がアクティブ状態になるので、フリップフロップ90がリセット状態となり、フリップフロップ90から出力されるロック信号がインアクティブ状態となる。この結果、A相のリレー出力のロックが解除される。
At time t10 when the set time T1 of the recovery timer 91 has elapsed from time t9, the output signal SG2 of the recovery timer 91 becomes inactive. As a result, the input of the reset terminal of the flip-
[実施の形態2におけるインラッシュ判定部75の変形例]
図10は、図8のインラッシュ判定部75の変形例を示すブロック図である。図10のインラッシュ判定部75は、AND演算器86,87,88と、OR演算器89,92とをさらに備える点で、図8のインラッシュ判定部75と異なる。[Modification of
FIG. 10 is a block diagram showing a modification of the
図10に示すように、AND演算器86は、判定部80,82の判定結果に対してAND演算を実行する。AND演算器87は、判定部81,82の判定結果に対してAND演算を実行する。AND演算器88は、判定部80,81の判定結果に対してのAND演算結果を実行する。OR演算器89は、AND演算器86,87,88の各々のAND演算結果に対してOR演算を実行する。したがって、OR演算器89の出力は、3相のうちいずれか2相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が共に設定値K1より大きいという判定条件Dが成立するか否かを示している。
As shown in FIG. 10 , the AND
OR演算器92は、条件Dの判定結果を示すOR演算器89の出力と、復帰タイマー91の出力とのOR演算を実行する。フリップフロップ90は、OR演算器92の出力信号SG2を反転させた信号をリセット端子に受ける。図10のその他の点は図8の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
The
上記の構成によれば、フリップフロップ90が判定条件Aおよび判定条件Bが共に満たされている場合にセット状態になることにより自相のリレー出力をロックする点は、図8の場合と同様である。すなわち、判定条件Aが成立するとともに、判定条件Bが成立する相がある場合に、当該相のリレー出力がロックされる。
According to the above configuration, the self-phase relay output is locked by setting the flip-
一方、フリップフロップ90は、判定条件Dが成立しておらず、かつ判定条件Bが成立していない状態が設定時間T1継続した場合にリセット状態になることにより、自相のリレー出力のロック状態を解除する。言い替えると、判定条件Dが成立しておらず、かつ、リレー出力がロックされた相において判定条件Bが成立していない状態が設定時間T1継続した場合に、当該相のリレー出力のロックが解除される。
On the other hand, the flip-
上記のように、図10に示す変形例では、フリップフロップ90のリセット条件に、判定条件Dが組み合わされる。判定条件Dは、インラッシュ電流が発生した場合により確実にリレー出力をロックするために設けられている。3相のうち1相しか第2高調波含有率が設定値K1を超えないことが稀にあるが、ほとんどの場合に3相中2相で第2高調波含有率が設定値K1を超える。したがって、判定条件Dを用いることによって、上述した判定条件Bにおける第2高調波含有率の過渡的な低下期間が復帰タイマー91の設定時間T1を超えたとしても、リレー出力のロックがはずれないように補完できる。また、インラッシュ電流の発生中に三相変圧器1の内部故障が発生した場合には、故障電流は変圧器の2相で検出されるので判定条件Dは確実に成立しなくなる。以上により、変圧器保護リレー4の信頼性を向上できる。
As described above, in the modification shown in FIG. 10, the reset condition of the flip-
[実施の形態2の効果]
以上のとおり、変圧器保護リレー(4)において、第1のリレー演算部(A相演算部54の64)、第2のリレー演算部(B相演算部55の64)、および第3のリレー演算部(C相演算部56の64)は、変圧器(1)の第1相(A相)、第2相(B相)、および第3相(C相)にそれぞれ対応して設けられ、対応する相の変圧器(1)の一次側と二次側との差電流に含まれる基本波成分に基づいて電流差動リレー演算を行う。第1の判定部(A相演算部54の75)、第2の判定部(B相演算部55の75)、および第3の判定部(C相演算部56の75)は、変圧器(1)の第1相(A相)、第2相(B相)、および第3相(C相)にそれぞれ対応して設けられ、インラッシュ電流の発生を検出するための判定を行う。[Effect of Embodiment 2]
As described above, in the transformer protection relay (4), the first relay operation unit (64 of the A-phase operation unit 54), the second relay operation unit (64 of the B-phase operation unit 55), and the third relay The calculation units (64 of the C-phase calculation unit 56) are provided corresponding to the first phase (A phase), the second phase (B phase), and the third phase (C phase) of the transformer (1). , current differential relay operation is performed based on the fundamental wave component contained in the differential current between the primary side and the secondary side of the transformer (1) of the corresponding phase. The first determination unit (75 of the A phase calculation unit 54), the second determination unit (75 of the B phase calculation unit 55), and the third determination unit (75 of the C phase calculation unit 56) are the transformer ( They are provided corresponding to the first phase (A phase), second phase (B phase), and third phase (C phase) of 1), respectively, and perform determination for detecting the occurrence of inrush current.
ここで、実施の形態2の場合には、第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部の各々(75)は、第1相、第2相、および第3相のいずれか1相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第1の設定値(K1)より大きいという第1条件(条件A)と、対応する相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第2の設定値(K2)より大きいという第2条件(条件B)との成立の有無を判定する。 Here, in the case of the second embodiment, each of the first determination unit, the second determination unit, and the third determination unit (75) performs the first phase, the second phase, and the third phase. A first condition (condition A) that the content rate of the second harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side of any one phase is larger than the first set value (K1), and the corresponding phase It is determined whether or not the second condition (condition B) that the content of the second harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side is greater than the second set value (K2) is met.
そして、第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部の各々(75)は、第1条件(条件A)および第2条件(条件B)が共に成立した場合にセット状態になり、第2条件(条件B)が成立していない状態が第1設定時間(T1)継続した場合にリセット状態になるフリップフロップ(90)を含む。フリップフロップ(90)は、セット状態のときに対応する相のリレー演算部の出力をロックし、リセット状態のときに対応する相のリレー演算部の出力のロックを解除する。 Each of the first determination section, the second determination section, and the third determination section (75) is in a set state when both the first condition (condition A) and the second condition (condition B) are satisfied. and includes a flip-flop (90) that is reset when the second condition (condition B) is not met for a first set time (T1). The flip-flop (90) locks the output of the corresponding phase relay calculation unit in the set state, and unlocks the output of the corresponding phase relay calculation unit in the reset state.
以上の構成によれば、インラッシュ電流が発生した場合には、3相中1相の第2高調波含有率は必ず第1の設定値(K1)より大きくなり、残りの相の第2高調波含有率は第2の設定値(K2)より大きくなるので、インラッシュ電流の発生を確実に検出できる。また、インラッシュ電流の発生中に変圧器(1)の内部故障が発生したときには、故障電流が含まれる相では第2高調波含有率は低下するので、第2の設定値(K2)を低い値に設定してもインラッシュ電流は検出されなくなる。 According to the above configuration, when an inrush current is generated, the second harmonic content rate of one of the three phases is always greater than the first set value (K1), and the second harmonic content of the remaining phases is always greater than the first set value (K1). Since the wave content rate is greater than the second set value (K2), the generation of inrush current can be reliably detected. Further, when an internal fault occurs in the transformer (1) during the generation of the inrush current, the second set value (K2) is set low because the second harmonic content decreases in the phase containing the fault current. Inrush current will not be detected even if it is set to a value.
さらに、第2条件(条件B)が成立していない状態が第1設定時間(T1)継続した場合に、フリップフロップ(90)をリセット状態にすることによって、対応する相の第2高調波含有率が一時的に第2の設定値(K2)以下になったとしても、誤動作を防止できる。このように、インラッシュ電流の発生を検出してリレー出力を確実にロックするとともに、インラッシュ電流の発生中に変圧器故障が発生した場合にロックを解除してリレー動作を行う変圧器保護リレーを提供できる。 Furthermore, when the state in which the second condition (condition B) is not satisfied continues for the first set time (T1), by resetting the flip-flop (90), the second harmonic content of the corresponding phase is suppressed. Even if the rate temporarily falls below the second set value (K2), malfunction can be prevented. In this way, the transformer protection relay detects the occurrence of inrush current and reliably locks the relay output, and releases the lock and performs relay operation when a transformer failure occurs during the occurrence of inrush current. can provide
上記の変形例として、第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部の各々(75)は、第1条件(条件A)および第2条件(条件B)に加えて、第1相、第2相、および第3相のうちいずれか2相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が共に第1の設定値(K1)より大きいという付加的条件(条件D)の成立の有無をさらに判定してもよい。 As a modification of the above, each of the first determination unit, the second determination unit, and the third determination unit (75), in addition to the first condition (condition A) and the second condition (condition B), The second harmonic contained in the difference current between the primary side and the secondary side of any two phases of the first phase, the second phase, and the third phase is both higher than the first set value (K1) It may be further determined whether or not an additional condition (condition D) of being large is satisfied.
付加的条件(条件D)は、フリップフロップ(90)のリセット条件に組み合わされる。すなわち、フリップフロップ(90)は、さらに付加的条件(条件D)が成立していない場合にリセット状態になる。これにより、インラッシュ電流の発生中には、より確実にリレー出力をロックでき、インラッシュ電流の発生中に三相変圧器1の内部故障が発生した場合には、リレー出力のロックを確実に解除できる。
An additional condition (condition D) is combined with the reset condition of flip-flop (90). That is, the flip-flop (90) is reset when the additional condition (condition D) is not met. As a result, the relay output can be locked more reliably during the generation of the inrush current, and the relay output can be reliably locked when an internal failure of the three-
実施の形態3.
実施の形態3の変圧器保護リレー4では、インラッシュ判定部75の判定条件のうち、判定条件Aおよび判定条件Bを動作条件(セット条件)とする点は実施の形態2の場合と同様である。一方、復帰条件(リセット条件)には、判定条件Bに前述の判定条件Cを組み合わせたものが用いられる。また、実施の形態2の場合と同様に、前述の判定条件Dが満たされなくなった場合をさらに復帰条件に組み合わせてもよい。以下、図面を参照して詳しく説明する。
In the
[インラッシュ判定部75の詳細な構成]
図11は、実施の形態3の変圧器保護リレー4において、図3のA相演算部54に含まれるインラッシュ判定部75の具体的構成例を示すブロック図である。図11のインラッシュ判定部75は、判定部93およびOR演算器92をさらに備えるとともに、復帰タイマー91が設けられていない点で、図8のインラッシュ判定部75と異なる。なお、図11において、図6および図8の場合と同一または相当する部分には、同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、図1~図4を参照して説明した構成は、実施の形態3の場合にも共通する。[Detailed Configuration of Inrush Determination Unit 75]
FIG. 11 is a block diagram showing a specific configuration example of the
図11を参照して、A相演算部54に含まれるインラッシュ判定部75の場合、判定部93は、自相であるA相の第2高調波含有率(2f/1f)Aと、A相の第3高調波含有率(3f/1f)Aと、A相の第4高調波含有率(4f/1f)Aとの和が設定値K3よりも大きいか否かを判定する。
Referring to FIG. 11, in the case of
ここで、図3のB相演算部55に含まれるインラッシュ判定部75の場合には、判定部93は、自相であるB相の第2高調波含有率(2f/1f)Bと、B相の第3高調波含有率(3f/1f)Bと、B相の第4高調波含有率(4f/1f)Bとの和が設定値K3よりも大きいか否かを判定する。また、図3のC相演算部56に含まれるインラッシュ判定部75の場合には、判定部93は、自相であるC相の第2高調波含有率(2f/1f)Cと、C相の第3高調波含有率(3f/1f)Cと、C相の第4高調波含有率(4f/1f)Cとの和が設定値K3よりも大きいか否かを判定する。したがって、三相変圧器1の相ごとに、一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波、第3高調波、および第4高調波の各々の含有率の和が設定値K3よりも大きいという判定条件Cの成立の有無が判定されることになる。
Here, in the case of the
OR演算器92は、条件Cの判定結果を示す判定部93の出力と、条件Bの判定結果を示す判定部83の出力とのOR演算を実行する。
The
フリップフロップ90は、AND演算器85の出力信号SG1をセット端子に受け、OR演算器92の出力信号SG3を反転させた信号をリセット端子に受ける。フリップフロップ90は、セット状態の場合に自相のリレー出力をロックするためのロック信号をアクティブ状態にし、リセット状態の場合に上記のロック信号をインアクティブ状態にする。
Flip-
したがって、フリップフロップ90は、判定条件Aおよび判定条件Bが共に満たされている場合にセット状態になることにより自相のリレー出力をロックする。また、フリップフロップ90は、判定条件Bおよび判定条件Cがいずれも成立していない場合にリセット状態になることにより、自相のリレー出力のロックを解除する。言い換えると、リレー出力がロックされた相において判定条件Bおよび判定条件Cがいずれも成立していない場合に、当該相のリレー出力のロックが解除される。
Therefore, the flip-
判定部93は、条件Cに代えて前述の条件Eの成立の有無を判定するようにしてもよい。すなわち、A相演算部54の場合の判定部93は、自相であるA相の第2高調波含有率(2f/1f)AとA相の第4高調波含有率(4f/1f)Aとの和が設定値K4よりも大きいか否かを判定する。B相演算部55およびC相演算部56の場合も同様である。大きな故障電流が流れて電流変成器CTが飽和した場合には、電流信号が歪むことによって第3高調波が発生する。条件Cに代えて第3高調波を利用しない条件Eを用いることによって、第3高調波の影響を受けないようにできる。したがって、電流変成器CTが飽和した際の不要なリレー出力のロックの継続を防止できる。
The
上述したインラッシュ判定部75の構成によれば、過渡的にA相の第2高調波含有率が設定値K2以下になり条件Bが成立しなくなったとしても、この期間において条件C(または条件E)が成立することによって、リレー出力のロックがはずれることを防止できる。したがって、実施の形態2の場合に必要であった復帰タイマー91は不要になるので、実施の形態2の場合よりも高速動作が期待できる。
According to the configuration of the
また、インラッシュ電流の発生中に変圧器1において内部故障が発生した場合には、故障相の第2高調波含有率は低下するために、条件Bおよび条件C(または条件E)はいずれも成立しなくなる。したがって、リレー出力のロックが確実に解除される。
Moreover, if an internal fault occurs in the
なお、図5を参照して説明したように、比較的長い電力ケーブルのような対地静電容量の大きい送電線に三相変圧器1が接続されている場合には、送電線の対地静電容量成分と変圧器の巻線誘導成分とによって、第2高調波に近い共振周波数を有する共振現象が生じる可能性がある。このため、この共振現象によって事故電流に第2高調波が検出される場合には、リレー出力のロックが継続してしまう。しかしながら、この共振は数サイクル以内に減衰するので高調波が非検出になってリレー出力のロックが解除されるので、大きな問題とはならない。
As described with reference to FIG. 5, when the three-
図12は、図11のインラッシュ判定部75の動作を説明するタイミング図である。図12の太線で示されている部分において、判定条件が満たされており、出力信号がアクティブ状態になっていること示す。
FIG. 12 is a timing chart for explaining the operation of the
図12を参照して、時刻t1において三相変圧器1に加電される。インラッシュ電流の発生により、時刻t2においてA相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが設定値K2を超えるので判定条件Bが満たされる。これにより、OR演算器92の出力信号SG3がアクティブ状態になり、フリップフロップ90のリセット端子の入力がインアクティブ状態になる。
Referring to FIG. 12, three-
時刻t3においてB相の第2高調波含有率(2f/1f)Bが設定値K1を超えるので判定条件Aが満たされる。これにより、フリップフロップ90のセット端子に入力される信号SG1がアクティブ状態になるので、フリップフロップ90がセット状態になり、A相のリレー出力をロックするためのロック信号がアクティブ状態になる。
At time t3, the B-phase second harmonic content (2f/1f)B exceeds the set value K1, so the criterion A is satisfied. As a result, the signal SG1 input to the set terminal of the flip-
なお、図12の例では、インラッシュ電流の差電流における第2高調波の含有率について、B相の第2高調波含有率(2f/1f)Bが最も大きく、A相の第2高調波含有率(2f/1f)AとC相の第2高調波含有率(2f/1f)Cとが互いに近い値で比較的小さい場合が示されている。A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aは、時刻t4において設定値K1を超えるが、連続して設定値K1を超えることはない。また、C相の第2高調波含有率(2f/1f)Cも、その後に設定値K1を超えるが、連続して設定値K1を超えることはない。さらに、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aは、過渡的に設定値K2よりも低下する場合ある。 In the example of FIG. 12, regarding the content rate of the second harmonic in the difference current of the inrush current, the second harmonic content rate (2f/1f)B of the B phase is the largest, and the second harmonic content of the A phase is the highest. A case is shown in which the content (2f/1f)A and the second harmonic content (2f/1f)C of the C phase are close to each other and relatively small. The A-phase second harmonic content (2f/1f)A exceeds the set value K1 at time t4, but does not continuously exceed the set value K1. In addition, the second harmonic content (2f/1f)C of the C phase also exceeds the set value K1 thereafter, but does not exceed the set value K1 continuously. Furthermore, the A-phase second harmonic content (2f/1f)A may transiently drop below the set value K2.
具体的に、時刻t6から時刻t7の間のT2時間の間、一時的に、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが設定値K1以下になる。これにより、フリップフロップ90のセット端子に入力される信号SG1は、インアクティブ状態になる。しかしながら、この期間の間、A相の第2高調波含有率(2f/1f)A、第3高調波含有率(3f/1f)A、および第4高調波含有率(4f/1f)Aの和が設定値K3より大きい状態(条件Cの成立)が維持されるので、OR演算器92の出力信号SG3はアクティブ状態で維持される。この結果、フリップフロップ90のリセット端子の入力はインアクティブ状態で維持される。
Specifically, during T2 time from time t6 to time t7, the second harmonic content (2f/1f) A of the A phase temporarily becomes equal to or less than the set value K1. As a result, the signal SG1 input to the set terminal of the flip-
時刻t8において、変圧器内部のA相で故障が発生する。これにより、A相に故障電流が流れるので、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが低下し、時刻t9において設定値K2以下になる。これにより、フリップフロップ90のセット端子に入力される信号SG1がインアクティブ状態になる。
At time t8, a fault occurs in phase A inside the transformer. As a result, since a fault current flows through the A phase, the second harmonic content (2f/1f)A of the A phase decreases, and becomes equal to or less than the set value K2 at time t9. As a result, the signal SG1 input to the set terminal of the flip-
次の時刻t10において、A相の第2高調波含有率(2f/1f)A、第3高調波含有率(3f/1f)A、および第4高調波含有率(4f/1f)Aの和が設定値K3以下になる。これにより、OR演算器92の出力信号SG3はインアクティブ状態になるので、フリップフロップ90のリセット端子の入力がアクティブ状態になる。この結果、フリップフロップ90がリセット状態となり、フリップフロップ90から出力されるロック信号がインアクティブ状態となってリレー出力のロックが解除される。
At the next time t10, the sum of the phase A second harmonic content (2f/1f)A, third harmonic content (3f/1f)A, and fourth harmonic content (4f/1f)A becomes equal to or less than the set value K3. As a result, the output signal SG3 of the
[実施の形態3におけるインラッシュ判定部75の変形例]
図13は、図11のインラッシュ判定部75の変形例を示すブロック図である。図13のインラッシュ判定部75は、AND演算器86,87,88と、OR演算器89とをさらに備える点で、図11のインラッシュ判定部75と異なる。AND演算器86,87,88およびOR演算器89は、図10の場合と同様に接続される。したがって、OR演算器89の出力は、3相のうちいずれか2相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が共に設定値K1より大きいという判定条件Dが成立するか否かを示している。[Modified Example of
FIG. 13 is a block diagram showing a modification of the
OR演算器92は、条件Dの判定結果を示すOR演算器89の出力と、条件Cの判定結果を示す判定部93の出力と、条件Bの判定結果を示す判定部83の出力とのOR演算を実行する。フリップフロップ90は、OR演算器92の出力信号SG2を反転させた信号をリセット端子に受ける。図13のその他の点は図11の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
The
上記の構成によれば、フリップフロップ90が判定条件Aおよび判定条件Bが共に満たされている場合にセット状態になることにより自相のリレー出力をロックする点は、図11の場合と同様である。すなわち、判定条件Aが成立するとともに、判定条件Bが成立する相がある場合に、当該相のリレー出力がロックされる。
According to the above configuration, the self-phase relay output is locked by setting the flip-
一方、フリップフロップ90は、判定条件D、判定条件B、判定条件Cがいずれも成立していない場合に、リセット状態になることにより、自相のリレー出力のロック状態を解除する。言い替えると、判定条件Dが成立しておらず、かつ、リレー出力がロックされた相において判定条件Bおよび判定条件Cがいずれも成立していない場合に、当該相のリレー出力のロックが解除される。なお、判定条件Cに代えて、判定条件Eを用いてもよい。
On the other hand, the flip-
図10を参照して説明したように、判定条件Dは、インラッシュ電流が発生した場合により確実にリレー出力をロックするために設けられている。3相のうち1相しか第2高調波含有率が設定値K1を超えないことが稀にあるが、ほとんどの場合に3相中2相で第2高調波含有率が設定値K1を超える。したがって、判定条件Dを用いることによって、インラッシュ電流の発生時に上述した判定条件Bおよび判定条件Cの両方とも過渡的に成立しない場合があっても、リレー出力のロックがはずれないように補完できる。 As described with reference to FIG. 10, the determination condition D is provided to more reliably lock the relay output when an inrush current occurs. Although it is rare that only one of the three phases has a second harmonic content that exceeds the set value K1, in most cases two of the three phases have a second harmonic content that exceeds the set value K1. Therefore, by using the determination condition D, even if both the determination condition B and the determination condition C described above are transiently not satisfied when an inrush current occurs, it is possible to compensate so that the relay output is not unlocked. .
[実施の形態3の効果]
以上のとおり、変圧器保護リレー4において、第1のリレー演算部(A相演算部54の64)、第2のリレー演算部(B相演算部55の64)、および第3のリレー演算部(C相演算部56の64)は、変圧器(1)の第1相(A相)、第2相(B相)、および第3相(C相)にそれぞれ対応して設けられ、対応する相の変圧器の一次側と二次側との差電流に含まれる基本波成分に基づいて電流差動リレー演算を行う。第1の判定部(A相演算部54の75)、第2の判定部(B相演算部55の75)、および第3の判定部(C相演算部56の75)は、変圧器(1)の第1相(A相)、第2相(B相)、および第3相(C相)にそれぞれ対応して設けられ、インラッシュ電流の発生を検出するための判定を行う。[Effect of Embodiment 3]
As described above, in the
ここで、実施の形態3の場合には、第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部の各々(75)は、実施の形態2の場合の第1条件(条件A)および第2条件(条件B)に加えて、対応する相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波、第3高調波、および第4高調波の各々の含有率の和が第3の設定値(K3)より大きいという第3条件(条件C)の成立の有無を判定する。 Here, in the case of the third embodiment, each of the first determination unit, the second determination unit, and the third determination unit (75) is the first condition (condition A ) and in addition to the second condition (condition B), the content ratio of each of the second harmonic, the third harmonic, and the fourth harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side of the corresponding phase is greater than the third set value (K3).
そして、第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部の各々(75)は、第1条件(条件A)および第2条件(条件B)が共に成立した場合にセット状態になり、第2条件(条件B)および第3条件(条件C)がいずれも成立していない場合にリセット状態になるフリップフロップ(90)を含む。フリップフロップ(90)は、セット状態のときに対応する相のリレー演算部(64)の出力をロックし、リセット状態のときに対応する相のリレー演算部(64)の出力のロックを解除する。 Each of the first determination section, the second determination section, and the third determination section (75) is in a set state when both the first condition (condition A) and the second condition (condition B) are satisfied. and includes a flip-flop (90) that is reset when neither the second condition (condition B) nor the third condition (condition C) is satisfied. The flip-flop (90) locks the output of the corresponding phase relay operation part (64) in the set state, and unlocks the output of the corresponding phase relay operation part (64) in the reset state. .
以上の構成によれば、実施の形態1,2の場合と同様に、インラッシュ電流が発生した場合には、3相中1相の第2高調波含有率は必ず第1の設定値(K1)より大きくなり、他の相の第2高調波含有率は第2の設定値(K2)より大きくなるので、インラッシュ電流の発生を検出できる。また、インラッシュ電流の発生中に変圧器(1)の内部故障が発生したときには、電流検出値に故障電流が含まれる相では第2高調波含有率は低下するので、第2の設定値(K2)を低い値に設定してもインラッシュ電流の発生は検出されなくなる。 According to the above configuration, as in the case of the first and second embodiments, when an inrush current is generated, the second harmonic content rate of one of the three phases is always set to the first set value (K1 ), and the second harmonic content of the other phases is greater than the second set value (K2), so the occurrence of the inrush current can be detected. Further, when an internal fault occurs in the transformer (1) during the generation of the inrush current, the second set value ( Even if K2) is set to a low value, the occurrence of inrush current is no longer detected.
さらに、第2条件(条件B)および第3条件(条件C)がいずれも成立していない場合に、フリップフロップ(90)をリセット状態にすることによって、対応する相の第2高調波含有率が一時的に第2の設定値(K2)以下になったとしても、誤動作を防止できる。このように、インラッシュ電流の発生を検出してリレー出力を確実にロックするとともに、インラッシュ電流の発生中に変圧器故障が発生した場合にロックを解除してリレー動作を行う変圧器保護リレーを提供できる。 Furthermore, when neither the second condition (condition B) nor the third condition (condition C) is satisfied, by resetting the flip-flop (90), the second harmonic content of the corresponding phase can be prevented from malfunctioning even if temporarily becomes equal to or less than the second set value (K2). In this way, the transformer protection relay detects the occurrence of an inrush current and reliably locks the relay output, and releases the lock and performs relay operation when a transformer failure occurs during the occurrence of an inrush current. can provide
なお、第3条件として、上記に代えて、対応する相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波および第4高調波の各々の含有率の和が第3の設定値(K4)より大きいという条件(条件E)を用いてもよい。第3高調波を用いないことによって、電流変成器CTの飽和の際に発生する第3高調波に起因した誤動作を防止できる。 As the third condition, instead of the above, the sum of the contents of the second harmonics and the fourth harmonics contained in the difference current between the primary side and the secondary side of the corresponding phase is the third setting. A condition (condition E) that the value is greater than the value (K4) may be used. By not using the third harmonic, malfunction caused by the third harmonic that occurs when the current transformer CT saturates can be prevented.
さらに、上記の変形例として、第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部の各々(75)は、第1条件(条件A)、第2条件(条件B)、および第3条件(条件Cまたは条件E)に加えて、第1相、第2相、および第3相のうちいずれか2相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が共に第1の設定値(K1)より大きいという付加的条件(条件D)の成立の有無をさらに判定してもよい。 Furthermore, as a modification of the above, each of the first determination unit, the second determination unit, and the third determination unit (75) can perform the first condition (condition A), the second condition (condition B), and In addition to the third condition (condition C or condition E), the second harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side of any two phases of the first phase, the second phase, and the third phase It may be further determined whether or not an additional condition (condition D) that the contents of both are greater than the first set value (K1) is satisfied.
付加的条件(条件D)は、フリップフロップ(90)のリセット条件に組み合わされる。すなわち、フリップフロップ(90)は、さらに付加的条件(条件D)が成立していない場合にリセット状態になる。これにより、インラッシュ電流の発生中には、より確実にリレー出力をロックでき、インラッシュ電流の発生中に三相変圧器1の内部故障が発生した場合には、リレー出力のロックを確実に解除できる。
An additional condition (condition D) is combined with the reset condition of flip-flop (90). That is, the flip-flop (90) is reset when the additional condition (condition D) is not met. As a result, the relay output can be locked more reliably during the generation of the inrush current, and the relay output can be reliably locked when an internal failure of the three-
実施の形態4.
実施の形態4の変圧器保護リレー4では、実施の形態3の場合において、フリップフロップ90をリセット状態にする条件が、判定条件Cのみが成立していないことに変更される。以下、図面を参照して詳しく説明する。
In the
[インラッシュ判定部75の詳細な構成]
図14は、実施の形態4の変圧器保護リレー4において、図3のA相演算部54に含まれるインラッシュ判定部75の具体的構成例を示すブロック図である。[Detailed Configuration of Inrush Determination Unit 75]
FIG. 14 is a block diagram showing a specific configuration example of the
図14のインラッシュ判定部75は、OR演算器92が設けられておらず、条件Cの判定結果を示す判定部93の出力信号(SG3)の論理を反転させた信号がフリップフロップ90のリセット端子に直接入力されるが、条件Bの判定結果を示す判定部83の出力はフリップフロップ90のリセット条件として用いられない点で、図11のインラッシュ判定部75と異なる。したがって、フリップフロップ90は、判定条件Cが成立していない場合にリセット状態になることにより、自相のリレー出力のロックを解除する。言い換えると、リレー出力がロックされた相において判定条件Cが成立していない場合に、当該相のリレー出力のロックが解除される。
The
図14のその他の点は、図6、図8、および図11の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、図1~図4を参照して説明した構成は、実施の形態4の場合にも共通する。 14 are the same as those of FIGS. 6, 8, and 11, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. Also, the configuration described with reference to FIGS. 1 to 4 is common to the fourth embodiment.
図15は、図14のインラッシュ判定部75の動作を説明するタイミング図である。図15の太線で示されている部分において、判定条件が満たされており、出力信号がアクティブ状態になっていること示す。
FIG. 15 is a timing chart for explaining the operation of the
図15を参照して、時刻t1において三相変圧器1に加電される。インラッシュ電流の発生により、時刻t2においてA相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが設定値K2を超えるので判定条件Bが満たされる。
Referring to FIG. 15, three-
時刻t3において、A相の第2高調波含有率(2f/1f)A、第3高調波含有率(3f/1f)A、および第4高調波含有率(4f/1f)Aの和が設定値K3を超える。これにより、OR演算器92の出力信号SG4がアクティブ状態になり、フリップフロップ90のリセット端子の入力がインアクティブ状態になる。
At time t3, the sum of the second harmonic content (2f/1f)A, the third harmonic content (3f/1f)A, and the fourth harmonic content (4f/1f)A of phase A is set. exceeds the value K3. As a result, the output signal SG4 of the
時刻t4においてB相の第2高調波含有率(2f/1f)Bが設定値K1を超えるので判定条件Aが満たされる。これにより、フリップフロップ90のセット端子に入力される信号SG1がアクティブ状態になるので、フリップフロップ90がセット状態になり、A相のリレー出力をロックするためのロック信号がアクティブ状態になる。
At the time t4, the second harmonic content (2f/1f)B of the B phase exceeds the set value K1, so the criterion A is satisfied. As a result, the signal SG1 input to the set terminal of the flip-
なお、図15の例では、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aは、時刻t5において設定値K1を超えるが、連続して設定値K1を超えることはない。また、C相の第2高調波含有率(2f/1f)Cは、設定値K1を超えることはない。 In the example of FIG. 15, the A-phase second harmonic content (2f/1f)A exceeds the set value K1 at time t5, but does not continuously exceed the set value K1. Also, the second harmonic content (2f/1f)C of the C phase does not exceed the set value K1.
時刻t6から時刻t7の間のT2時間の間、一時的に、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが設定値K1以下になる。これにより、フリップフロップ90のセット端子に入力される信号SG1は、インアクティブ状態になる。しかしながら、実施の形態3の場合と異なり実施の形態4の場合には、判定条件Bの不成立はフリップフロップ90のリセットに関係しない。
During T2 time from time t6 to time t7, the second harmonic content (2f/1f) A of phase A temporarily becomes equal to or less than the set value K1. As a result, the signal SG1 input to the set terminal of the flip-
時刻t8において、変圧器内部のA相で故障が発生する。これにより、A相に故障電流が流れるので、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが低下し、時刻t9において設定値K2以下になる。これにより、フリップフロップ90のセット端子に入力される信号SG1がインアクティブ状態になる。
At time t8, a fault occurs in phase A inside the transformer. As a result, since a fault current flows through the A phase, the second harmonic content (2f/1f)A of the A phase decreases, and becomes equal to or less than the set value K2 at time t9. As a result, the signal SG1 input to the set terminal of the flip-
次の時刻t10において、A相の第2高調波含有率(2f/1f)A、第3高調波含有率(3f/1f)A、および第4高調波含有率(4f/1f)Aの和が設定値K3以下になる。これにより、OR演算器92の出力信号SG4はインアクティブ状態になるので、フリップフロップ90のリセット端子の入力がアクティブ状態になる。この結果、フリップフロップ90がリセット状態となり、フリップフロップ90から出力されるロック信号がインアクティブ状態となってリレー出力のロックが解除される。
At the next time t10, the sum of the phase A second harmonic content (2f/1f)A, third harmonic content (3f/1f)A, and fourth harmonic content (4f/1f)A becomes equal to or less than the set value K3. As a result, the output signal SG4 of the
[実施の形態4におけるインラッシュ判定部75の変形例]
図16は、図14のインラッシュ判定部75の変形例を示すブロック図である。図16のインラッシュ判定部75は、図13のインラッシュ判定部75の変形例と見ることができる。すなわち、図16のインラッシュ判定部75は、条件Dの判定結果を示すOR演算器89の出力と、条件Cの判定結果を示す判定部93の出力とがOR演算器92に入力されるが、条件Bの判定結果を示す判定部83の出力がOR演算器92に入力されない点で図13のインラッシュ判定部75と異なる。[Modified Example of
FIG. 16 is a block diagram showing a modification of the
したがって、フリップフロップ90は、判定条件Cおよび判定条件Dがいずれも成立していない場合にリセット状態になることにより、自相のリレー出力のロックを解除する。言い換えると、判定条件Dが成立しておらず、かつリレー出力がロックされた相において判定条件Cが成立していない場合に、当該相のリレー出力のロックが解除される。
Therefore, the flip-
図10および図13を参照して説明したように、判定条件Dは、インラッシュ電流が発生した場合により確実にリレー出力をロックするために設けられている。3相のうち1相しか第2高調波含有率が設定値K1を超えないことが稀にあるが、ほとんどの場合に3相中2相で第2高調波含有率が設定値K1を超える。したがって、判定条件Dを用いることによって、インラッシュ電流の発生時に上述した判定条件Cが過渡的に成立しない場合があっても、リレー出力のロックがはずれないように補完できる。 As described with reference to FIGS. 10 and 13, determination condition D is provided to more reliably lock the relay output when an inrush current occurs. Although it is rare that only one of the three phases has a second harmonic content that exceeds the set value K1, in most cases two of the three phases have a second harmonic content that exceeds the set value K1. Therefore, by using the determination condition D, even if the above-described determination condition C is transiently not satisfied when an inrush current occurs, it is possible to compensate so that the relay output is not unlocked.
[実施の形態4の効果]
上記のようにリレー出力のロックが解除される条件を、判定条件Cが成立しないこととして、判定条件Bをはずしても実施の形態3の場合とほぼ同様の効果が得られる。また、設定値K3は設定値K2よりも大きい値であるので、判定条件Cが不成立となるタイミングのほうが、判定条件Bが不成立となるタイミングよりも早くなることが予想される。この結果、より早いタイミングでリレー出力のロックを解除できる。[Effect of Embodiment 4]
Assuming that the determination condition C is not established as the condition for unlocking the relay output as described above, almost the same effect as in the case of the third embodiment can be obtained even if the determination condition B is removed. Also, since the set value K3 is a larger value than the set value K2, it is expected that the timing at which the determination condition C is not satisfied is earlier than the timing at which the determination condition B is not satisfied. As a result, the relay output can be unlocked at an earlier timing.
さらに、判定条件Dをフリップフロップ90のリセット条件に組み合わせてもよい。すなわち、フリップフロップ90は、判定条件Cおよび判定条件Dが成立していない場合にリセット状態になる。これにより、インラッシュ電流の発生中には、より確実にリレー出力をロックでき、インラッシュ電流の発生中に三相変圧器1の内部故障が発生した場合には、リレー出力のロックを確実に解除できる。
Furthermore, the determination condition D may be combined with the reset condition of the flip-
なお、条件Aの判定結果を表すOR演算器84の出力と、条件Cの判定結果を表す判定部93の出力とをAND演算器85に入力することにより、条件Aと条件Cとが共に満たされる場合に、フリップフロップ90をセット状態にするという変形例が考えられる。この変形例を採用しても、多くの場合に問題は生じない。しかしながら、故障電流が大きい場合には、電流変成器CTの飽和が生じるために、変圧器保護リレー4の入力に第3高調波が重畳する。この結果、リレー出力のロック状態が継続することになるので問題が生じる。したがって、リレー出力をロックする条件は、実施の形態1~3の場合と同様に、条件Aと条件Bとが共に成立する場合のほうが望ましい。
By inputting the output of the
実施の形態5.
実施の形態5の変圧器保護リレー4では、前述の判定条件Aと判定条件Fとの組合せによってインラッシュ電流の発生を検出する場合について説明する。各相の第2高調波のみの検出によって、高信頼度でリレー出力のロックとその解除を制御できるというメリットがある。
In the
[インラッシュ判定部75の詳細な構成]
図17は、実施の形態5の変圧器保護リレー4において、図3のA相演算部54に含まれるインラッシュ判定部75の具体的構成例を示すブロック図である。なお、図3のB相演算部55およびC相演算部56の場合にも、図17の場合と同様の構成のインラッシュ判定部75が用いられる。[Detailed Configuration of Inrush Determination Unit 75]
FIG. 17 is a block diagram showing a specific configuration example of the
図17を参照して、インラッシュ判定部75は、判定部80,81,82と、判定部83,94,95と、OR演算器84,89と、AND演算器85,86,87,88と、復帰タイマー91とを備える。
17,
実施の形態1~4の場合と同様に、判定部80は、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが設定値K1よりも大きいか否かを判定する。判定部81は、B相の第2高調波含有率(2f/1f)Bが設定値K1よりも大きいか否かを判定する。判定部82は、C相の第2高調波含有率(2f/1f)Cが設定値K1よりも大きいか否かを判定する。前述のように、設定値K1は、比較的大きい値(たとえば、15%)に設定される。
As in the first to fourth embodiments,
OR演算器84は、判定部80,81,82の判定結果のOR演算を行う。したがって、OR演算器84の出力は、A相、B相、C相のうちいずれか1相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が設定値K1より大きいという判定条件Aが成立するか否かを示している。
An OR
一方、判定部83は、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが設定値K2よりも大きいか否かを判定する。判定部94は、B相の第2高調波含有率(2f/1f)Bが設定値K2よりも大きいか否かを判定する。判定部95は、C相の第2高調波含有率(2f/1f)Cが設定値K2よりも大きいか否かを判定する。設定値K2は、設定値K1よりも小さい値(たとえば、5%)に設定される。
On the other hand, the
AND演算器86は、判定部83,94の判定結果に対してAND演算を実行する。AND演算器87は、判定部94,95の判定結果に対してAND演算を実行する。AND演算器88は、判定部83,95の判定結果に対してのAND演算結果を実行する。OR演算器89は、AND演算器86,87,88の各々のAND演算結果に対してOR演算を実行する。したがって、OR演算器89の出力は、3相のうちいずれか2相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が共に設定値K2より大きいという判定条件Fが成立するか否かを示している。
The AND
復帰タイマー91は、OR演算器89の出力がインアクティブ状態からアクティブ状態に変化した場合には、自身の出力を直ちにアクティブ状態にする。一方、復帰タイマー91は、OR演算器89がアクティブ状態からインアクティブ状態に変化し、インアクティブの状態が設定時間T1以上継続した場合に、自身の出力をインアクティブ状態にする。
The return timer 91 immediately activates its own output when the output of the
AND演算器85は、条件Aの判定結果を示すOR演算器84の出力信号と、条件Fの判定結果を示すOR演算器89の出力に対して復帰タイマー91による遅延処理を施した信号とのAND演算を実行する。AND演算器85から出力されるロック信号がアクティブ状態になった場合にリレー出力がロックされ、AND演算器85から出力されるロック信号がインアクティブ状態になった場合にリレー出力のロックが解除される。
The AND
したがって、条件Aおよび条件Fが共に成立している場合に、各相のリレー出力がロックされる。一方、条件Aが成立しなくなった場合または条件Fが成立しなくなった状態が設定時間T1継続した場合に、各相のリレー出力のロックが解除される。 Therefore, when condition A and condition F are both satisfied, the relay output of each phase is locked. On the other hand, when the condition A is no longer satisfied or when the condition F is not satisfied continues for the set time T1, the lock of the relay output of each phase is released.
上記の構成によれば、インラッシュ電流が発生した場合には、3相中1相の第2高調波含有率は必ず設定値K1より大きくなるので、判定条件Aが成立する。さらに、少なくともインラッシュ電流発生直後において、3相中2相の第2高調波含有率は必ず設定値K2より大きくなるので、判定条件Fが成立する。したがって、上記の構成によれば、インラッシュ電流の発生を確実に検出できる。 According to the above configuration, when an inrush current is generated, the second harmonic content rate of one of the three phases is always greater than the set value K1, so the determination condition A is established. Furthermore, at least immediately after the occurrence of the inrush current, the second harmonic content of two of the three phases is always greater than the set value K2, so the determination condition F is established. Therefore, according to the above configuration, it is possible to reliably detect the occurrence of the inrush current.
また、インラッシュ電流の発生中に変圧器の内部故障が発生した場合には、電流変成器CTの検出電流に対してY/Δ変換が施されることにより、故障電流は必ず2相で検出される。この場合、故障電流はほとんど基本波成分であるので、判定条件Fが成立しなくなり、結果としてリレー出力のロックが確実に解除される。 Also, if an internal fault occurs in the transformer during the generation of the inrush current, the fault current is always detected in two phases by performing Y/Δ conversion on the detected current of the current transformer CT. be done. In this case, since the fault current is mostly the fundamental wave component, the determination condition F is no longer satisfied, and as a result, the lock of the relay output is reliably released.
また、いずれか2相において第2高調波含有率が一時的に設定値K2以下に低下したとしても、復帰タイマー91を設けることによってリレー出力のロックがはずれるのを防止できる。これにより、インラッシュ電流による変圧器保護リレー4の誤動作を防止できる。
Further, even if the second harmonic content in any two phases temporarily falls below the set value K2, the provision of the return timer 91 can prevent the relay output from being unlocked. This can prevent the
図18は、図17のインラッシュ判定部75の動作を説明するタイミング図である。図18の太線で示されている部分において、判定条件が満たされており、出力信号がアクティブ状態になっていること示す。
FIG. 18 is a timing chart for explaining the operation of the
図18を参照して、時刻t1において三相変圧器1に加電される。インラッシュ電流の発生により、時刻t2においてB相の第2高調波含有率(2f/1f)Bが設定値K2を超える。
Referring to FIG. 18, three-
次の時刻t3において、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが設定値K2を超えるので、判定条件Fが満たされる。さらに、時刻t3において、B相の第2高調波含有率(2f/1f)Bが設定値K1を超えるので、判定条件Aが満たされる。これにより、AND演算器85から出力されるロック信号がアクティブ状態になり、リレー出力がロックされる。
At the next time t3, the second harmonic content (2f/1f)A of the A phase exceeds the set value K2, so the determination condition F is satisfied. Furthermore, at time t3, the B-phase second harmonic content (2f/1f)B exceeds the set value K1, so the determination condition A is satisfied. As a result, the lock signal output from the AND
なお、図18の例では、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aは、時刻t4において設定値K1を超えるが、連続して設定値K1を超えることはない。また、C相の第2高調波含有率(2f/1f)Cは、時刻t4において設定値K2を超えるが、設定値K1を超えることはない。 In the example of FIG. 18, the A-phase second harmonic content (2f/1f)A exceeds the set value K1 at time t4, but does not continuously exceed the set value K1. Also, the second harmonic content rate (2f/1f)C of the C phase exceeds the set value K2 at time t4, but does not exceed the set value K1.
時刻t6から時刻t7の間のT2時間の間、一時的に、A相の第2高調波含有率(2f/1f)Aが設定値K2以下になるとともに、C相の第2高調波含有率(2f/1f)Cが設定値K2以下になる。これにより、条件Fが成立しなくなるが、T2時間は復帰タイマー91の設定時間T1より短いので、AND演算器85から出力されるロック信号はアクティブ状態で維持される。
During the time T2 from time t6 to time t7, the second harmonic content (2f/1f) A of the A phase temporarily becomes equal to or less than the set value K2, and the second harmonic content of the C phase (2f/1f) C becomes equal to or less than the set value K2. As a result, the condition F is no longer satisfied, but since the time T2 is shorter than the set time T1 of the recovery timer 91, the lock signal output from the AND
時刻t8において、変圧器内部のA相で故障が発生する。これにより、A相およびC相に故障電流が流れるので、A相の第2高調波含有率(2f/1f)AおよびC相の第2高調波含有率(2f/1f)Cが低下し、時刻t9以降に両方とも設定値K2以下になる。これにより、判定条件Fが不成立となる。 At time t8, a fault occurs in phase A inside the transformer. As a result, a fault current flows in the A phase and the C phase, so that the second harmonic content rate (2f/1f) A of the A phase and the second harmonic content rate (2f/1f) C of the C phase decrease, Both become equal to or less than the set value K2 after time t9. As a result, the determination condition F becomes unsatisfied.
時刻t9から復帰タイマー91の設定時間T1が経過した時刻t10において、AND演算器85から出力されるロック信号はインアクティブ状態に変化する。これにより、リレー出力のロックが解除される。
At time t10 when the set time T1 of the return timer 91 has elapsed from time t9, the lock signal output from the AND
[実施の形態5の効果]
以上のとおり、実施の形態5の変圧器保護リレー(4)は、変圧器(1)の第1相(A相)、第2相(B相)、および第3相(C相)の各々について、変圧器(1)の一次側と二次側との差電流に含まれる基本波成分に基づいて電流差動リレー演算を行うリレー演算部(64)と、変圧器(1)においてインラッシュ電流の発生を検出するための判定を行う判定部(75)とを備える。判定部(75)は、第1相、第2相、および第3相のいずれか1相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第1の設定値(K1)より大きいという第1条件(条件A)と、第1相、第2相、および第3相のうちいずれか2相の一次側と二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が共に第2の設定値(K2)より大きいという第2条件(条件F)との成立の有無を判定する。第2の設定値(K2)は第1の設定値(K1)よりも小さい。判定部(75)は、第1条件(条件A)および第2条件(条件F)が共に成立している場合にリレー演算部(64)の出力をロックし、第1条件(条件A)が成立しなくなった場合または第2条件(条件F)が成立しなくなった状態が第1の設定時間(T1)継続した場合にリレー演算部の出力のロックを解除する。[Effect of Embodiment 5]
As described above, the transformer protection relay (4) according to the fifth embodiment is designed for each of the first phase (A phase), second phase (B phase), and third phase (C phase) of the transformer (1). , a relay calculation unit (64) that performs a current differential relay calculation based on the fundamental wave component contained in the difference current between the primary side and the secondary side of the transformer (1), and an inrush in the transformer (1) and a determination unit (75) that performs determination for detecting the generation of the current. The determination unit (75) sets the content rate of the second harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side of any one of the first phase, the second phase, and the third phase to the first setting. A first condition (condition A) that the value (K1) is greater than the value (K1), and a second It is determined whether or not the second condition (condition F) that both of the harmonic content rates are greater than the second set value (K2) is met. The second set value (K2) is less than the first set value (K1). A determination unit (75) locks the output of the relay operation unit (64) when both the first condition (condition A) and the second condition (condition F) are satisfied, and the first condition (condition A) is When the second condition (condition F) is no longer satisfied, or when the state in which the second condition (condition F) is no longer satisfied continues for the first set time (T1), the output lock of the relay calculation unit is released.
以上の構成によれば、インラッシュ電流が発生した場合には、3相中1相の第2高調波含有率は必ず第1の設定値(K1)以上になるので、第1条件(条件A)が成立する。さらに、少なくともインラッシュ電流発生直後において、3相中の2相の第2高調波含有率は必ず第2の設定値(K2)以上になるので、第2条件(条件F)が成立する。したがって、上記の構成によれば、インラッシュ電流の発生を確実に検出できる。 According to the above configuration, when an inrush current is generated, the second harmonic content of one of the three phases is always equal to or higher than the first set value (K1), so the first condition (condition A ) holds. Furthermore, at least immediately after the inrush current is generated, the second harmonic content of two of the three phases is always equal to or higher than the second set value (K2), so the second condition (condition F) is established. Therefore, according to the above configuration, it is possible to reliably detect the occurrence of the inrush current.
また、インラッシュ電流の発生中に変圧器(1)の内部故障が発生した場合には、電流変成器CTの検出電流に対してY/Δ変換が施されていることにより、故障電流は必ず2相で検出される。この場合、故障電流はほとんど基本波成分であるので、第2条件(条件F)が成立しなくなり、結果としてリレー出力のロックが確実に解除される。 Further, if an internal fault occurs in the transformer (1) during the generation of the inrush current, the fault current will always be Detected in two phases. In this case, since the fault current is mostly the fundamental wave component, the second condition (condition F) is no longer satisfied, and as a result, the lock of the relay output is reliably released.
また、いずれか2相において第2高調波含有率が一時的に設定値K2以下に低下したとしても、第2条件(条件F)が成立しなくなった状態が第1の設定時間(T1)継続した場合にリレー出力のロックが解除されるので、不必要にリレー出力のロックがはずれるのを防止できる。これにより、インラッシュ電流による変圧器保護リレー(4)の誤動作を防止できる。 In addition, even if the second harmonic content in any two phases temporarily falls below the set value K2, the state in which the second condition (condition F) is no longer satisfied continues for the first set time (T1). Since the lock of the relay output is released in this case, it is possible to prevent the relay output from being unnecessarily unlocked. This can prevent the transformer protection relay (4) from malfunctioning due to the inrush current.
実施の形態6.
変圧器の鉄心が劣化すると、インラッシュ電流の大きさが変化することが知られている(たとえば、特許6840306号公報(特許文献2)を参照)。したがって、変圧器の鉄心の劣化度に応じて、実施の形態1~5で説明した設定値K1~K4を適切に変更する必要が生じる。しかしながら、インラッシュ電流の大きさは電圧投入位相および残留磁束によっても変化するので、インラッシュ電流の大きさによって変圧器の劣化度を推定するのは困難である。
It is known that when the iron core of a transformer deteriorates, the magnitude of the inrush current changes (see, for example, Japanese Patent No. 6840306 (Patent Document 2)). Therefore, it is necessary to appropriately change the set values K1 to K4 described in the first to fifth embodiments according to the degree of deterioration of the iron core of the transformer. However, since the magnitude of the inrush current also changes depending on the voltage application phase and the residual magnetic flux, it is difficult to estimate the degree of deterioration of the transformer from the magnitude of the inrush current.
本願の発明者らは種々の検討を重ねた結果、インラッシュ電流波形に現れる低電流の平坦部分の長さ(以下、デュエルタイム(Dwell Time)と称する)の変化量が、変圧器の鉄心の劣化度に関係していることを見出した。デュエルタイムの変化量は、電圧投入位相および残留磁束には依存しないので、再現性良く変圧器の鉄心の劣化度を推定できる。以下、図面を参照して説明する。 The inventors of the present application conducted various studies and found that the amount of change in the length of the flat portion of the low current appearing in the inrush current waveform (hereinafter referred to as dwell time) is It was found to be related to the degree of deterioration. Since the amount of change in dwell time does not depend on the voltage application phase and residual magnetic flux, the degree of deterioration of the iron core of the transformer can be estimated with good reproducibility. Description will be made below with reference to the drawings.
[変圧器の演算処理部の機能構成]
図19は、実施の形態6の変圧器保護リレー4において、演算処理部30におけるA相演算部54の機能的構成例を示すブロック図である。[Functional Configuration of Arithmetic Processing Unit of Transformer]
FIG. 19 is a block diagram showing a functional configuration example of the
図19のA相演算部54は、デュエルタイム計測部96をさらに備える点で図4のA相演算部54と異なる。デュエルタイム計測部96は、三相変圧器1の一次側のA相電流I’1Aおよび二次側のA相電流I’2Aの電流波形に基づいてデュエルタイムを計測する。もしくは、デュエルタイム計測部96は、一次側のA相電流I’1Aおよび二次側のA相電流I’2Aの差電流波形(すなわち、ベクトル和)に基づいてデュエルタイムを計測してもよい。この場合、デュエルタイム計測部96は、高調波用差電流演算部65から出力された差電流IdAに基づいてデュエルタイムを計測する。デュエルタイム計測部96は、計測されたデュエルタイムの減少量に応じて、前述の設定値K1~K4を変更する。
The
ここで、デュエルタイムは、変圧器の鉄心の劣化度合いに応じて減少する。また、デュエルタイムの減少量は、変圧器への電圧投入位相に依存せずに一定である。したがって、デュエルタイムの減少量に応じて、前述の設定値K1~K4を増加させることによって、インラッシュ電流発生を精度良く判定できる。実際の設定値K1~K4の変更量は、実験もしくはシミュレーションによって予め決定できる。 Here, the dwell time decreases according to the degree of deterioration of the iron core of the transformer. Also, the amount of decrease in dwell time is constant regardless of the voltage input phase to the transformer. Therefore, by increasing the aforementioned set values K1 to K4 in accordance with the amount of decrease in dwell time, occurrence of inrush current can be accurately determined. The amount of change of the actual set values K1 to K4 can be determined in advance by experiments or simulations.
なお、デュエルタイム計測部96は、B相演算部55に設けてもよいし、C相演算部56に設けてもよい。もしくは、デュエルタイム計測部96は、A相、B相およびC相のそれぞれの一次側と二次側の差電流の合成電流に基づいてデュエルタイムを計測してもよい。もしくは、デュエルタイム計測部96は、各相のデュエルタイムの変化量を平均することにより、最終的なデュエルタイムの変化量を決定してもよい。
Note that the dwell
上記以外のA相演算部54の構成、たとえば、インラッシュ判定部75の構成は、実施の形態1~5の場合と同様であるので詳しい説明を繰り返さない。また、図1~図3の構成は、実施の形態6の場合にも共通する。
Other than the above, the configuration of
[デュエルタイムの変化量の計算結果]
以下、電圧投入位相が0°、30°、60°、および120°の場合のA相のインラッシュ電流波形の計算結果について説明する。劣化前と劣化後の鉄心の励磁特性は実験的に得られた値を用いた。インラッシュ電流波形の計算には、電力系統解析用のEMTP(Electro-Magnetic Transient Program)を用いた。[Calculation result of duel time change]
Calculation results of the A-phase inrush current waveform when the voltage application phases are 0°, 30°, 60°, and 120° will be described below. Experimentally obtained values were used for the excitation characteristics of the iron core before and after deterioration. EMTP (Electro-Magnetic Transient Program) for power system analysis was used to calculate the inrush current waveform.
図20Aは、電圧投入位相が0°の場合のA相のインラッシュ電流波形の計算結果を示す図である。図20Bは、図20Aの0.089秒から0.091秒の部分の拡大図である。図20Aおよび図20Bにおいて、劣化前の電流波形を実線で示し、劣化後の電流波形を破線で示す。 FIG. 20A is a diagram showing a calculation result of an A-phase inrush current waveform when the voltage application phase is 0°. FIG. 20B is an enlarged view of the portion from 0.089 seconds to 0.091 seconds of FIG. 20A. In FIGS. 20A and 20B, the solid line indicates the current waveform before deterioration, and the broken line indicates the current waveform after deterioration.
図20Aおよび図20Bに示すように、鉄心の劣化によって、デュエルタイムは、11.6ms(ミリ秒)から11.0msに減少した。したがって、変化量は約0.6msである。 As shown in FIGS. 20A and 20B, the core deterioration reduced the dwell time from 11.6 ms (milliseconds) to 11.0 ms. Therefore, the amount of change is approximately 0.6 ms.
図21Aは、電圧投入位相が30°の場合のA相のインラッシュ電流波形の計算結果を示す図である。図21Bは、図21Aの0.0875秒から0.0895秒の部分の拡大図である。図21Aおよび図21Bにおいて、劣化前の電流波形を実線で示し、劣化後の電流波形を破線で示す。 FIG. 21A is a diagram showing a calculation result of an A-phase inrush current waveform when the voltage application phase is 30°. FIG. 21B is an enlarged view of the portion from 0.0875 seconds to 0.0895 seconds of FIG. 21A. In FIGS. 21A and 21B, the solid line indicates the current waveform before deterioration, and the broken line indicates the current waveform after deterioration.
図21Aおよび図21Bに示すように、鉄心の劣化によって、デュエルタイムは、12.4msから11.9msに減少した。したがって、変化量は約0.5msである。 As shown in FIGS. 21A and 21B, due to core deterioration, the dwell time decreased from 12.4 ms to 11.9 ms. Therefore, the amount of change is approximately 0.5 ms.
図22Aは、電圧投入位相が60°の場合のA相のインラッシュ電流波形の計算結果を示す図である。図22Bは、図22Aの0.082秒から0.084秒の部分の拡大図である。図22Aおよび図22Bにおいて、劣化前の電流波形を実線で示し、劣化後の電流波形を破線で示す。 FIG. 22A is a diagram showing calculation results of an A-phase inrush current waveform when the voltage application phase is 60°. FIG. 22B is an enlarged view of the portion from 0.082 seconds to 0.084 seconds of FIG. 22A. In FIGS. 22A and 22B, the solid line indicates the current waveform before deterioration, and the dashed line indicates the current waveform after deterioration.
図22Aおよび図22Bに示すように、鉄心の劣化によって、デュエルタイムは、15.0msから14.4msに減少した。したがって、変化量は約0.6msである。 As shown in FIGS. 22A and 22B, the core deterioration reduced the dwell time from 15.0 ms to 14.4 ms. Therefore, the amount of change is approximately 0.6 ms.
図23Aは、電圧投入位相が120°の場合のA相のインラッシュ電流波形の計算結果を示す図である。図23Bは、図23Aの0.084秒から0.086秒の部分の拡大図である。図23Aおよび図23Bにおいて、劣化前の電流波形を実線で示し、劣化後の電流波形を破線で示す。 FIG. 23A is a diagram showing calculation results of an A-phase inrush current waveform when the voltage application phase is 120°. FIG. 23B is an enlarged view of the portion from 0.084 seconds to 0.086 seconds of FIG. 23A. In FIGS. 23A and 23B, the solid line indicates the current waveform before deterioration, and the broken line indicates the current waveform after deterioration.
図23Aおよび図23Bに示すように、鉄心の劣化によって、デュエルタイムは、15.1msから14.5msに減少した。したがって、変化量は約0.6msである。 As shown in FIGS. 23A and 23B, the core deterioration reduced the dwell time from 15.1 ms to 14.5 ms. Therefore, the amount of change is approximately 0.6 ms.
以上の結果から、変圧器の鉄心の劣化に伴うデュエルタイムの減少量は、変圧器への電圧投入位相に依存せずにほぼ一定(約0.6ms)であることがわかる。 From the above results, it can be seen that the decrease in dwell time due to deterioration of the iron core of the transformer is almost constant (approximately 0.6 ms) regardless of the voltage input phase to the transformer.
[実施の形態6の効果]
以上のとおり、実施の形態6の変圧器保護リレー4によれば、デュエルタイムの変化量に基づいて高調波含有量と比較される各設定値K1~K4が変更される。これにより、変圧器の鉄心の劣化度合いに応じたインラッシュ電流波形の変化に対して、適切に設定値K1~K4を変更できるのでインラッシュ電流の発生の有無の判定精度を高めることができる。[Effect of Embodiment 6]
As described above, according to the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この出願の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of this application is indicated by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all changes within the meaning and scope of equivalence to the scope of claims.
1 変圧器、2 一次巻線、3 二次巻線、4 変圧器保護リレー、5A,5B,5C,6A,6B,6C 三相線路、10 入力変換部、11 補助変成器、20 A/D変換部、21 アナログフィルタ、22 サンプルホールド回路、23 マルチプレクサ、24 A/D変換器、30 演算処理部、31 CPU、32 RAM、33 ROM、34 バス、40 I/O部、41 デジタル入力回路、42 デジタル出力回路、50,51 Y/Δ変換部、52,53 ゲイン調整部、54 A相演算部、55 B相演算部、56 C相演算部、60,61,66,67,68 フィルタ、62 差電流演算部、63 抑制電流演算部、64 比率差動リレー演算部、65 高調波用差電流演算部、69,70,71 実効値演算部、72,73,74 含有率演算部、75 インラッシュ判定部、76,85,86,87,88 AND演算器、80,81,82,83,93,94,95 判定部、84,89,92 OR演算器、90 フリップフロップ、91 復帰タイマー、96 デュエルタイム計測部、A,B,C,D,E,F 判定条件、CT 電流変成器、GND 接地極、K1,K2,K3,K4 設定値、SG1,SG2,SG3,SG4 出力信号、T1 設定時間。 1 transformer, 2 primary winding, 3 secondary winding, 4 transformer protection relay, 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 6C three-phase line, 10 input converter, 11 auxiliary transformer, 20 A/D conversion section, 21 analog filter, 22 sample hold circuit, 23 multiplexer, 24 A/D converter, 30 arithmetic processing section, 31 CPU, 32 RAM, 33 ROM, 34 bus, 40 I/O section, 41 digital input circuit, 42 digital output circuit, 50, 51 Y/Δ conversion section, 52, 53 gain adjustment section, 54 A phase calculation section, 55 B phase calculation section, 56 C phase calculation section, 60, 61, 66, 67, 68 filter, 62 difference current calculator, 63 suppression current calculator, 64 ratio differential relay calculator, 65 difference current calculator for harmonics, 69, 70, 71 effective value calculator, 72, 73, 74 content rate calculator, 75 Inrush determination unit 76, 85, 86, 87, 88 AND operator 80, 81, 82, 83, 93, 94, 95 determination unit 84, 89, 92 OR operator 90 flip-flop 91 return timer , 96 dwell time measurement unit A, B, C, D, E, F judgment condition CT current transformer GND ground electrode K1, K2, K3, K4 set value SG1, SG2, SG3, SG4 output signal, T1 set time.
Claims (18)
前記変圧器の前記第1相、前記第2相、および前記第3相にそれぞれ対応して設けられ、インラッシュ電流の発生を検出するための判定を行う第1の判定部、第2の判定部、および第3の判定部とを備え、
前記第1の判定部、前記第2の判定部、および前記第3の判定部の各々は、
前記第1相、前記第2相、および前記第3相のいずれか1相の前記一次側と前記二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第1の設定値より大きいという第1条件と、対応する相の前記一次側と前記二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第2の設定値より大きいという第2条件との成立の有無を判定し、前記第2の設定値は前記第1の設定値よりも小さく、
前記第1の判定部、前記第2の判定部、および前記第3の判定部の各々は、前記第1条件および前記第2条件が共に成立しているか否かに基づいて、対応する相の前記リレー演算部の出力をロックする、変圧器保護リレー。 provided corresponding to the first phase, the second phase, and the third phase of the transformer, respectively, based on the fundamental wave component contained in the differential current between the primary side and the secondary side of the transformer of the corresponding phase a first relay computation unit, a second relay computation unit, and a third relay computation unit that perform current differential relay computation;
a first determination unit and a second determination provided corresponding to the first phase, the second phase, and the third phase of the transformer, respectively, for performing determination for detecting occurrence of an inrush current; and a third determination unit,
Each of the first determination unit, the second determination unit, and the third determination unit,
The second harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side of any one of the first phase, the second phase, and the third phase is higher than a first set value. Presence or absence of satisfaction of the first condition that the current is large and the second condition that the content of the second harmonic contained in the difference current between the primary side and the secondary side of the corresponding phase is greater than the second set value. and the second set value is smaller than the first set value,
Each of the first judging section, the second judging section, and the third judging section determines whether or not the first condition and the second condition are both satisfied. A transformer protection relay that locks the output of the relay calculator.
前記フリップフロップは、前記セット状態のときに対応する相の前記リレー演算部の出力をロックし、前記リセット状態のときに対応する相の前記リレー演算部の出力のロックを解除する、請求項1に記載の変圧器保護リレー。 Each of the first judging section, the second judging section, and the third judging section enters a set state when both the first condition and the second condition are satisfied, and the second condition is Including a flip-flop that enters a reset state when the state that is not established continues for a first set time,
2. The flip-flop locks the output of the relay operation unit of the corresponding phase when in the set state, and unlocks the output of the relay operation unit of the corresponding phase when in the reset state. Transformer protection relay as described in .
前記第1の判定部、前記第2の判定部、および前記第3の判定部の各々は、前記第1条件および前記第2条件が共に成立した場合にセット状態になり、前記第3条件が成立していない場合にリセット状態になるフリップフロップを含み、
前記フリップフロップは、前記セット状態のときに対応する相の前記リレー演算部の出力をロックし、前記リセット状態のときに対応する相の前記リレー演算部の出力のロックを解除する、請求項1に記載の変圧器保護リレー。 Each of the first determination section, the second determination section, and the third determination section satisfies the first condition and the second condition, as well as the primary side and the secondary side of the corresponding phase. Determining whether the third condition is satisfied that the sum of the contents of the second harmonic, the third harmonic, and the fourth harmonic contained in the difference current is greater than the third set value,
Each of the first determining section, the second determining section, and the third determining section enters a set state when both the first condition and the second condition are satisfied, and the third condition is includes a flip-flop that goes into a reset state if not true,
2. The flip-flop locks the output of the relay operation unit of the corresponding phase when in the set state, and unlocks the output of the relay operation unit of the corresponding phase when in the reset state. Transformer protection relay as described in .
前記第1の判定部、前記第2の判定部、および前記第3の判定部の各々は、前記第1条件および前記第2条件が共に成立した場合にセット状態になり、前記第2条件および前記第3条件がいずれも成立していない場合にリセット状態になるフリップフロップを含み、
前記フリップフロップは、前記セット状態のときに対応する相の前記リレー演算部の出力をロックし、前記リセット状態のときに対応する相の前記リレー演算部の出力のロックを解除する、請求項1に記載の変圧器保護リレー。 Each of the first determination section, the second determination section, and the third determination section satisfies the first condition and the second condition, as well as the primary side and the secondary side of the corresponding phase. Determining whether or not the third condition is satisfied that the sum of the contents of the second and fourth harmonics contained in the difference current is greater than the third set value,
Each of the first determining section, the second determining section, and the third determining section enters a set state when both the first condition and the second condition are satisfied, and including a flip-flop that is reset when none of the third conditions are satisfied;
2. The flip-flop locks the output of the relay operation unit of the corresponding phase when in the set state, and unlocks the output of the relay operation unit of the corresponding phase when in the reset state. Transformer protection relay as described in .
前記フリップフロップは、さらに前記付加的条件が成立していない場合に、リセット状態になる、請求項2~5のいずれか1項に記載の変圧器保護リレー。 Each of the first determining section, the second determining section, and the third determining section further determines any two phases of the first phase, the second phase, and the third phase. Determining whether or not an additional condition is satisfied that both the content ratios of the second harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side are greater than the first set value;
6. A transformer protection relay as claimed in any one of claims 2 to 5, wherein said flip-flop is reset when said additional condition is not met.
前記変圧器においてインラッシュ電流の発生を検出するための判定を行う判定部とを備え、前記判定部は、
前記第1相、前記第2相、および前記第3相のいずれか1相の前記一次側と前記二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第1の設定値より大きいという第1条件と、前記第1相、前記第2相、および前記第3相のうちいずれか2相の前記一次側と前記二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が共に第2の設定値より大きいという第2条件との成立の有無を判定し、前記第2の設定値は前記第1の設定値よりも小さく、
前記判定部は、
前記第1条件および前記第2条件が共に成立している場合に前記リレー演算部の出力をロックし、前記第1条件が成立しなくなった場合または前記第2条件が成立しなくなった状態が第1の設定時間継続した場合に前記リレー演算部の出力のロックを解除する、変圧器保護リレー。 A relay that performs a current differential relay operation based on a fundamental wave component contained in a differential current between a primary side and a secondary side of the transformer for each of the first phase, the second phase, and the third phase of the transformer. a computing unit;
a determination unit that performs determination for detecting occurrence of an inrush current in the transformer, the determination unit comprising:
The second harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side of any one of the first phase, the second phase, and the third phase is higher than a first set value. A first condition of being large, and inclusion of a second harmonic included in the differential current between the primary side and the secondary side of any two of the first phase, the second phase, and the third phase. determining whether or not a second condition that both ratios are greater than a second set value is satisfied, wherein the second set value is smaller than the first set value;
The determination unit
When both the first condition and the second condition are satisfied, the output of the relay calculation unit is locked, and when the first condition is no longer satisfied or the second condition is no longer satisfied, the state is locked. A transformer protection relay that unlocks the output of the relay calculator if it continues for a set time of 1.
前記デュエルタイムは、前記変圧器の鉄心の劣化度合いに応じて減少し、
前記デュエルタイム計測部は、前記デュエルタイムの減少量に応じて、高調波含有率と比較される各設定値を変更する、請求項1または7に記載の変圧器保護リレー。 Further comprising a dwell time measuring unit that measures a dwell time, which is the length of the flat portion of the inrush current waveform of the transformer,
The dwell time decreases according to the degree of deterioration of the iron core of the transformer,
8. The transformer protection relay according to claim 1 or 7, wherein said dwell time measuring section changes each set value compared with the harmonic content rate according to the amount of decrease in said dwell time.
変圧器の第1相、第2相、および第3相の相ごとに、前記変圧器の一次側と二次側との差電流に含まれる基本波成分に基づいて電流差動リレー演算を行うステップと、
前記第1相、前記第2相、および前記第3相のいずれか1相の前記一次側と前記二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第1の設定値より大きいという第1条件の成立の有無を判定するステップと、
前記変圧器の前記相ごとに、前記一次側と前記二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第2の設定値より大きいという第2条件の成立の有無を判定するステップとを備え、前記第2の設定値は前記第1の設定値よりも小さく、さらに、
前記第1条件が成立するとともに、前記第2条件が成立している相がある場合に、当該相の保護リレー出力をロックするステップを備える、変圧器保護方法。 A transformer protection method using a protection relay, comprising:
A current differential relay operation is performed based on a fundamental wave component included in a differential current between the primary side and the secondary side of the transformer for each of the first phase, the second phase, and the third phase of the transformer. a step;
The second harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side of any one of the first phase, the second phase, and the third phase is higher than a first set value. a step of determining whether or not a first condition of being large is met;
It is determined whether or not a second condition that a second harmonic content included in the differential current between the primary side and the secondary side of the transformer is greater than a second set value is satisfied for each phase of the transformer. wherein the second set value is smaller than the first set value; and
A method for protecting a transformer, comprising the step of locking a protection relay output of a phase when the first condition is satisfied and the second condition is satisfied for a phase.
前記保護リレー出力がロックされた相において前記第3条件が成立していない場合に、当該相の前記保護リレー出力のロックを解除するステップとをさらに備える、請求項10に記載の変圧器保護方法。 For each phase of the transformer, the sum of the contents of the second harmonic, the third harmonic, and the fourth harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side is the third a step of determining whether or not a third condition of being greater than the set value is met;
11. The transformer protection method of claim 10, further comprising unlocking the protection relay output of the phase in which the protection relay output is locked when the third condition is not met. .
前記保護リレー出力がロックされた相において前記第2条件および前記第3条件がいずれも成立していない場合に、当該相の前記保護リレー出力のロックを解除するステップとをさらに備える、請求項10に記載の変圧器保護方法。 a third set value for each of the phases of the transformer, wherein the sum of the contents of the second and fourth harmonics contained in the differential current between the primary side and the secondary side is greater than a third set value; a step of determining whether or not three conditions are met;
and unlocking the protection relay output of the phase in which the protection relay output is locked when neither the second condition nor the third condition is satisfied in the phase. Transformer protection method described in .
前記保護リレー出力のロックを解除するステップでは、さらに前記付加的条件が成立していない場合に、ロックが解除される、請求項11~14のいずれか1項に記載の変圧器保護方法。 The second harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side of any two phases of the first phase, the second phase, and the third phase is equal to the first phase. Further comprising a step of determining whether or not an additional condition of being greater than the set value is established,
The transformer protection method according to any one of claims 11 to 14, wherein in the step of unlocking the protection relay output, the lock is unlocked when the additional condition is not satisfied.
変圧器の第1相、第2相、および第3相の相ごとに、前記変圧器の一次側と二次側との差電流に含まれる基本波成分に基づいて電流差動リレー演算を行うステップと、
前記第1相、前記第2相、および前記第3相のいずれか1相の前記一次側と前記二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が第1の設定値より大きいという第1条件の成立の有無を判定するステップと、
前記第1相、前記第2相、および前記第3相のうちいずれか2相の前記一次側と前記二次側との差電流に含まれる第2高調波の含有率が共に第2の設定値より大きいという第2条件の成立の有無を判定するステップとを備え、前記第2の設定値は前記第1の設定値よりも小さく、さらに、
前記第1条件および前記第2条件が共に成立している場合に各相の保護リレー出力をロックするステップと、
前記第1条件が成立しなくなった場合または前記第2条件が成立しなくなった状態が第1の設定時間継続した場合に前記保護リレー出力のロックを解除するステップとを備える、変圧器保護方法。 A transformer protection method using a protection relay, comprising:
A current differential relay operation is performed based on a fundamental wave component included in a differential current between the primary side and the secondary side of the transformer for each of the first phase, the second phase, and the third phase of the transformer. a step;
The second harmonic contained in the differential current between the primary side and the secondary side of any one of the first phase, the second phase, and the third phase is higher than a first set value. a step of determining whether or not a first condition of being large is met;
A content ratio of a second harmonic included in a difference current between the primary side and the secondary side of any two phases of the first phase, the second phase, and the third phase is set to a second setting. determining whether or not a second condition of being greater than the value is satisfied, wherein the second set value is smaller than the first set value;
locking the protection relay output of each phase when both the first condition and the second condition are satisfied;
unlocking the protection relay output when the first condition is no longer satisfied or when the second condition is no longer satisfied continues for a first set time.
前記デュエルタイムは、前記変圧器の鉄心の劣化度合いに応じて減少する、請求項10または16に記載の変圧器保護方法。 Further comprising the step of measuring a dwell time, which is the length of a flat portion in the inrush current waveform of the transformer, and changing each set value compared with the harmonic content according to the amount of decrease in the dwell time. ,
17. The transformer protection method according to claim 10 , wherein said dwell time decreases according to the degree of deterioration of said core of said transformer.
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JPH07184317A (en) * | 1993-12-24 | 1995-07-21 | Toshiba Corp | Ratio differential protective relay |
WO2019043910A1 (en) * | 2017-09-01 | 2019-03-07 | 三菱電機株式会社 | Digital protection relay and threshold learning method of digital protection relay |
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- 2022-09-14 WO PCT/JP2022/034406 patent/WO2024057442A1/en unknown
- 2022-09-14 JP JP2023503204A patent/JP7250230B1/en active Active
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JPH07184317A (en) * | 1993-12-24 | 1995-07-21 | Toshiba Corp | Ratio differential protective relay |
WO2019043910A1 (en) * | 2017-09-01 | 2019-03-07 | 三菱電機株式会社 | Digital protection relay and threshold learning method of digital protection relay |
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