JPH01141364A - 交流電流計測装置 - Google Patents

交流電流計測装置

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JPH01141364A
JPH01141364A JP62299055A JP29905587A JPH01141364A JP H01141364 A JPH01141364 A JP H01141364A JP 62299055 A JP62299055 A JP 62299055A JP 29905587 A JP29905587 A JP 29905587A JP H01141364 A JPH01141364 A JP H01141364A
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JP
Japan
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current
component
magnetic flux
iron core
residual magnetic
Prior art date
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Pending
Application number
JP62299055A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsuneo Okawara
大川原 常夫
Tatsuo Okamoto
岡本 達生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01141364A publication Critical patent/JPH01141364A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気機器や電力系統の保護に用いられる保
護継電器用貫通形変流器を含む交流電流計測装置、こと
に励磁突流や事故電流に含まれる直流成分による鉄心の
飽和を防止する手段を有する交流電流計測装置に関する
〔従来の技術〕
電力系統に発生する事故電流には一般に交流電流に重畳
して指数関数的に減衰する直流分が含まれるので、この
直流分によって貫通形変流器(以下CTと略称する)の
鉄心が磁気的に飽和し、鉄心に巻装された二次巻線に何
サイクルかの間変歪した二次電流が流れることはCTの
過渡特性として周知のとおシであシ、このような場合保
護継電装置の正常な応動が阻害されて事故の波及拡大の
原因となるために、例えば鉄心にギャップを設けて鉄心
の飽和を防止する方法、あるいは二次巻線にコンデンサ
を並列接続して二次巻線との間に共振回路を形成し減衰
直流成分を減衰振動電流に変換して減衰直流成分による
鉄心の飽和を防止する方法などが知られているが、前者
は鉄心の大型化を招き、後者は大型のコンデンサを必要
とするなどの問題がある。
一方、系統に接続され九誘導電器の投入時に流れる励磁
突流にも直流分が含まれることが間々あシ、この直流分
によってCTの鉄心に残留磁束が発生することによシ交
流分く対する磁気飽和が早まシ、二次電流変歪の原因に
なるとともに、交流分が小さい場合には交流分くよる減
磁作用も小さく、時間的にも分単位で残留磁束による過
渡特性への影響が残るという問題が生ずる。
第3図は三相分路リアクトルにおける従来の差動保護継
電方式を示す要部の結線図である0図において、三相分
路リアクトル1のリアクトル巻線2U、2v、2Wはそ
のライン端側に高圧プッシング3tr、3v、3wを備
え、その中性点O側は低圧プッシング4u、4v、4w
を介して接地される。また、各相の高圧プッシングには
プッシングCT5が、低圧プッシングにはプッシングC
T6が第4図にその取付状態を示すようKそれぞれ取付
けられ、二次巻線の出力電流が互いに逆向きになるよう
出力回路8が互いに接続されて定格負担7の両端子間に
プッシングCT5および乙の出力電圧差が現われるよう
構成される。
ところで、リアクトル1を電源に投入する場合に流れる
過渡電流(−大電流) Itは、第5図にその波形図を
示すように交流分工aに重畳して指数関数的に減衰する
直流分工dが流れる。直流分Idの初期値は投入位相に
よって異なるが、交流分の波高値に達することもあシ、
その減衰時定数はりアクドル巻線のりアクタンスLと抵
抗分Rとの比L/Rに比例するが、リアクトルの場合リ
アクタンスLが大きいために時定数が長く数秒オーダに
達する。ま九−送電流工tによってプッシングCTの鉄
心の磁束密Bは交流分Baおよび直流分Bdを含み、両
成分磁束の兼ね合いにょル第5図に示すように直流分B
dが鉄心の飽和磁束密度Beに達しない場合においても
交流分Baが飽和する現象が発生し、これに対応して二
次電流工1tに波形の変歪が生ずるという問題が発生す
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
差動保護継電用CTの投入時に第4図に示すような二次
電流波形の変歪が発生すると差動出力が発生し、リアク
トル巻線2に地絡等の事故電流が流れたと誤認してリア
クトルがトリップするなどの不都合が生ずるために、こ
の種のCTの鉄心は磁気飽和を生じないよう大型に形成
されるとともに、一対のCT5および6の磁励特性を互
いに等しくすることが求められる。しかしながら、環状
のプッシングCT5または6を装着するプッシングの胴
径は高圧プッシング3と低圧プッシング4とで異なQ、
かつプッシングCTを収納するタンクのポケット部の寸
法も異なるために、プッシングCT5および6を同一寸
法に形成することは困難であ夛、シ九がって両プッシン
グCTの励磁特性を広い磁束密度領域全体にわたって一
致させることが困難だという問題があり、差動保護リレ
ーの誤動作を十分には回避できないという欠点がある。
この発明の目的は、CTの鉄心を大型化しナシ過渡的励
磁特性を合わせるなどの特別の対策を構することなく、
−送電流中の直流分による鉄心の磁気飽和およびそれに
起因する二次電流の変歪などを排除し、保護継電装置の
信頼性を向上することKある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を排除するために、この発明によれば、貫通
形変流器の一次導体に被計測交流電流に重畳して流れる
直流成分によシ鉄心に生ずる残留磁束を消去する手段を
有するものであって、前記鉄心に巻装された消去コイル
と、電流制御素子および直流電源の直列回路からなル前
記消去コイルに互いに逆向きの電流を供給する2組の打
消し電流の発生回路と、前記−送導体の作る電流磁束の
検出素子と、この検出素子の出力信号から所定のレベル
を超える直流成分を抽出しその極性に対応した出力を制
御信号として前記2組の打消し電流の発生回路の電流を
制御する制御回路とを備えるものとする。
〔作用〕
上記手段において、プッシングCT等の貫通形変l翫−
ヶ、体よ流ゎ、1m□8作6、いよい。検出素子と、こ
の検出素子の出力信号から所定のレベルを超える直流成
分(指数関数的に減衰する)を抽出しその極性に対応し
た制御信号を発する制御回路と、貫通形変流器の鉄心に
巻装された残留磁束の消去コイルと、この消去コイルに
それぞれ電流制御素子を介して互いに逆向きに接続され
た直流電源部とからなる2組の打消し電流の発生回路と
を設けたことによシ、−送電流に含まれる直流分に対応
して変化する制御信号によシミ流制御素子の通流状態が
制御されて、消去コイルに流れる打消し電流によって鉄
心内に生じた磁束と一次電流中の直流分によって鉄心内
に生じた磁束とが互いに打消し合い、鉄心中の残留磁束
が減磁される。したがって、鉄心断面積は一次電流の交
流分によって決まシ、鉄心断面積を大きくすることなく
二次電流の変歪を防ぐことが可能になるとともに、差動
傑物継電用の一対OCTの過渡的励磁特性を合わせる必
要もなくなるのでプッシングCTをプッシングの大きさ
に合わせて合理的な寸法に形成することができる。
〔実施例〕
以下この発明を実施例に基づいて説明する。
第1図はこの発明の実施例装置の構成を示す説明図、第
2図は実施例装置における電流および磁束の過渡特性を
示す波形図であシ、いずれも分路リアクトルへの適用的
を示したものである。第1図において、リアクトル巻線
2の高圧プッシング3に取付けられた貫通形変流器とし
てのプッシングCTi 5には、その鉄心13に巻装さ
れた定格負担7を有する二次巻線12の他に残留磁束の
消去コイル14が巻装され、消去コイル14には制御抵
抗22A、22B、および電流制御素子23A、23B
を介して互いに逆向きの打消し電流十工0.−工Cを供
給する直流電源部24A、24Bが接続された、互いに
並列な2組の打消し電流の発生回路21Aおよび24B
が設けられる。また、高圧プッシング3または高電圧導
体9に対して所定の絶縁距離を隔てて例えば環状のギャ
ップ付鉄心17とそのギャップ中に配された電流磁束の
検出素子としてのホール素子、磁気抵抗素子等の磁電変
換素子16が配され、その出力電圧信号Ecは電流制御
素子23A、23Bそれぞれに向けて制御信号を発する
制御回路31に入力される。
制御回路31は、入力信号を所定のレベルに増幅する増
幅部32と、増幅済信号中の商用周波数およびそれ以上
の交流分Eaを除去して指数関数的に減衰する直流分E
dを抽出するフィルター33と、抽出された直流分1d
を所定のレベルEo以上で検出して正負極性別の信号E
d−Eoとして出力する判断回路34と、判断回路34
の出力信号を電流制御素子としての例えばMO8形電界
効果トランジスタ(MOSFET)23Aおよび26B
のゲート・ソース間制御信号に変換して出力する制御信
号発生回路35と、電源部39とで構成され、抽出され
た直流分が正極性のときにはMO8F’ET23Bを駆
動させて消去コイル14に打消し電流−ICを供給し、
直流分が負極性のときにはMO8FK’123Aを駆動
させて消去コイル14に打消し電流+工Cを供給する。
上述のように構成された実施例装置による残留磁束の打
消し作用を第2図に基づいて説明する。
先ず、−送電流工tとして交流分工aおよび直流苓 分(正極性) I&を含む励磁突流が高圧導体9を介し
てリアクトル巻線2に流入し、その大きさが従来装置に
おいては鉄心に磁気飽和を起こすに足る電流であったと
仮定する。この−送電流工tは高圧導体9を包囲するギ
ャップ付鉄心17のギャップ中に一送電流工t K比例
した電流磁束を訪起する。ギャップ中に配された検出素
子としての例えばホール素子16がこの電流磁束を検知
し、その出力電圧信号Ecとして@2図に示すように交
流分Ea、直流分Edを含む出力信号を制御回路31に
向けて出力する。出力信号Ecは増幅部32によって所
定レベルに増幅された後、商用周波数以上の交流分をF
波するフィルター33に入力されて第2図に示す直流分
Edが抽出される。抽出された直流分Edは例えばしき
い値±EOを有する一対の比較回路からなる判断回路3
4によシ(Ed−Eo)  に相応する電圧信号が検出
され、制御信号発生回路35にょ力制御信号に変換され
た後、正極性側の電流制御素子としてのMOSFET 
23Bのゲート・ソース間に印加される。制御信号を受
けたMO3F”ETはドレイン電流対ゲート・ソース間
電圧特性のほぼ直線性領域で駆動され、Ed −Eo 
 に比例した打消し電流−工Cを消去コイル14に供給
するが、判断回路34の出力信号が抽出された直流分E
dがしきい値EOに到達するまでの遅れ時間t1を有す
るとともに、消去コイル14のインダクタンスによって
波頭力なまるために、打消し電光重Cは第2図に示すよ
うに一送電光重tより t1時間遅れて立上がり、11
  からt2における波頭部分において]1i2d −
E。
なる電圧信号波形に対して幾分なまった波形となる。こ
こで、−送電光重を中の直流分ニdにょシ鉄心13に生
ずる磁化力と、消去コイル14に流れる打消し電流−I
Cによシ鉄心13に生ずる逆向きの磁化力−Nc・工C
とが互いに等しくなるよう消去コイル14の巻数NOお
よび制御抵抗22BICよシ調整される打消し電流−工
Cが設定されていれば、鉄心13の磁束密度Bは励磁突
光重tの発生時点(t=o )からt2時刻までの時間
残留磁束密度Bdが上昇するものの、tl 時刻以後は
Bdは相互に打消されて平担となり、第5図における残
留磁束密度Bdに比べて極めて低いレベルに残留磁束密
度Bdが抑制される。したがって、プッシングCTi5
の二次巻線12に流れる二次電光重、t は第2図に示
すようにt=oからt2時刻にかけて直流分ニー を含
むものの、t2 時刻以後は交流分烏a のみとなり、
残留磁束BdKよる鉄心の磁気飽和に基づいて生ずる二
次電光重、aの変歪と、この変歪によって生ずる差動保
護継電器の誤動作が回避される。なお、一次を光重tに
含まれる直流分ニdの極性が負である場合、打消し電流
の発生回路21Aが駆動されて十ICが消去コイル14
に供給され、鉄心13の残留磁束が打消される。さらに
、リアクトル巻線2に地絡電流等が流れた場合について
も同様に残留磁束が打消され、第3図における一対のC
r2および6の二次電流相互の交流分に差が生ずること
によって差動保護継電器が動作する。
〔発明の効果〕
この発明は前述のように、保護継電用貫通形変流器の鉄
心に残留磁束の消去コイルを巻装するとともに、電流制
御素子および直流電源部の直列体からなり互いに逆向き
の打消し電流を消去コイルに向けて出力する互いに並列
な打消し電流の発生回路と、貫通形質流器の一次電流に
よる電流磁束の検出素子と、この検出素子の出力電圧信
号に含まれる直流分を所定のレベル以上で抽出してその
極性に対応する制御信号を前記電流制御素子に向けて出
力する制御回路とを設けるよう構成した。 4その結果
、貫通形質流器の一次導体に流れる事故を流または励磁
突流に含まれる直流分によシ買通形変流器の鉄心に生ず
る残留磁束が打消し電流の発生回路から消去コイルに供
給される打消し電流による残留磁束とは逆向きの打消し
磁束によってその大部分が消去されるので、従来技術で
問題となった残留磁束による鉄心の磁気飽和、および磁
気飽和によって生ずる二次電流の変歪が回避され、安定
した過渡特性を有する交流電流計測装置を提供すること
ができる。また、励磁突流によQ差動保護継電器が誤動
作するなどの不都合が排除されて保護継電装置の信頼性
向上に貢献できるとともに、鉄心の磁束密度を交流分を
対象に決めることが可能となることKよって変流器が小
型化され、かつ差動保護継電器式においては一対の変流
器の励磁特性を一致させるなどの配慮を必要とせず、高
圧プッシング、低圧プッシングそれぞれの寸法に合わせ
た合理的な寸法に形成できるなどの利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例装置の構成を示す説明図、第
2図は実施例装置における電圧、を流および磁束の波形
図、第3図は従来装置を示す接続図、第4図はプッシン
グCTの取付構造図、第5図は従来装置における電流お
よび磁束の波形図である。 1・・・分路リアクトル、15・・・プッシングCT。 12・・・二次巻線、13・・・鉄心、14・・・消去
コイル、23A、23B・・・電流制御素子(MOS 
F’ET)、24A、24B・・・直流電源部、21A
、21B・・・打消し電流の発生回路、16・・・検出
素子(磁電変換素子)、31・・・制御回路、工t・・
・−送電流、工d・・・直流分、工a・・・交流分、 
% IC、−1c 用打消し電流、 Bd・・・残留磁
束、■、t 用二次電流。 第1犯 第2図 招3図 第4−図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)貫通形変流器の一次導体に被計測交流電流に重畳し
    て流れる直流成分により鉄心に生ずる残留磁束を消去す
    る手段を有するものであって、前記鉄心に巻装された消
    去コイルと、電流制御素子および直流電源の直列回路か
    らなり前記消去コイルに互いに逆向きの電流を供給する
    2組の打消し電流の発生回路と、前記一次導体の作る電
    流磁束の検出素子と、この検出素子の出力信号から所定
    のレベルを超える直流成分を抽出しその極性に対応した
    出力を制御信号として前記2組の打消し電流の発生回路
    の電流を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする
    交流電流計測装置。 2)特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、貫通形
    変流器が被計測電流を通ずる電気機器に装着されたプッ
    シング変流器であることを特徴とする交流電流計測装置
JP62299055A 1987-11-27 1987-11-27 交流電流計測装置 Pending JPH01141364A (ja)

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JP62299055A JPH01141364A (ja) 1987-11-27 1987-11-27 交流電流計測装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5901687A (en) * 1997-03-28 1999-05-11 Kioritz Corporation Cassette-type fuel tank and working machine provided with the same
JP2004251625A (ja) * 2003-02-18 2004-09-09 Hioki Ee Corp 電池用内部インピーダンス測定装置
CN104459437A (zh) * 2014-11-25 2015-03-25 上海汇鸿智能控制系统有限公司 一种剩余电流互感器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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