JPH02285927A - デジタル式変圧器保護継電器 - Google Patents

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） 本発明は、差動原理を用いた変圧器差動保護継電器のう
ち、突入電流による誤動作を防止するため第２高調波阻
止機能を附加した保護継電器に関する。

〔従来の技術〕

この種の変圧器保護継電器としては、例えば、特開昭６
０−１３２０２３号公報に示されたものがあり、その基
本機能を第３図に示す。同図において、ｌは電源、２は
変圧器、３Ｐ、３Ｓは電流変成器、５は差動保護継電器
である。差動保護継電器５は、電流変成器２Ｐ、３Ｓの
出力電流ｉ。

ｉＢを入力量として各々の振幅値ｆｉｒｉｓｌ　を得る
スカラー手段５Ｂとそのスカラー和ｌ　ＩＰＩ　　＋＋
　１３１　を得るスカラー和手段５Ｃと、出力電流ｉｐ
およびｉ、のベクトル和電流ｉｐ　＋ｉ、を得るベクト
ル和手段５Ａと、このベクトル和電流ｉｐ＋ｉ３から基
本波を抽出してその振幅値を得る基本波抽出手段５Ｅと
、ベクトル和電流ｊｐ　＋ｉ、から第２高調波を抽出し
てその振幅値を得る第２高調波抽出手段５Ｄと、この第
２高調波抽出手段５Ｄの出力基本波の振幅値ｉＰ　＋−
ｔ、　　１ｚｒｏと前記基本波抽出手段５Ｅの出力ＩＬ
＋ｉｓ　　ｌｒａとの比が下式（１）を満足したか否か
を判定する第２高調波検出手段５Ｆと、上記スカラー和
１ｔｐｌ＋ｚｓｌ　　と上記ベクトル和ＩＬ＋ｊｉｌｒ
ｏ和から下式（２）を満足したか否かを判定する比率差
動演算手段５Ｇと、第２高調波検出手段５Ｆで下式（１
）が満足した時（第２高調波が検出された時）に、下記
（２）式が満足されても、故障と判定せず、下式（１１
が満足しない時のみ下式（２）の判定が有効となるよう
にするインヒビソト付アンド手段５Ｈとからなる。

ｉｐ　”ｉｓ　　ｚｒｏ　／　ｌ　Ｌ　＋ｉｓ　　ｔ。

＞Ｋ。

Ｌ＋ｉｓ　　　ｔ。＞Ｋｔ　　（ｌ　　ＩＰ　　　＋ｌ
　　Ｉｓｌ　　）＋に、。・　・　・　・　・　・　・
　・　・（２）この種の保護継電器は、通常、「電気協
同研究」（昭和６１年１月２１日、電気協同研究会発行
）で発表された演算デジタルリレーの構成に従い、第４
図に示すように構成される。第４図において、６は入力
を取り込む入力変換器であり、取り込まれた入力はフィ
ルタ回路７で、系統故障時に発生する過渡高調波成分を
除去されたのち、サンプリングホールド回路（Ｓ／Ｈ）
８に入力される。

サンプリングホールド回路８はサンプリング時における
アナログ入力量をその時点の値に保持し、後のＡ／Ｄ変
換の時間中に入力量が変動するのを防いでいる。９はマ
ルチプレクサ、ｌＯはＡ／Ｄ変換器、１１はＣＰＵであ
る。ＣＰＵＩ　Ｉは、所定のプログラムに従い、上記し
た差動保護処理を実行して、動作・不動作判定結果を出
力回路１２を通して出力する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記は、変圧器の励突入電流が、変圧器内部故障電流に
比し、多くの第２高調波成分を含んでいるので、これを
利用して励磁突入電流による誤動作を阻止する方式のも
のであるが、アナログ／デジタル変換時の誤差、即ち、
量子化誤差が第２高調波検出の誤出力の要因となる場合
がある。

即ち、交流入力をサンプリングして、Ａ／Ｄ変換する場
合、Ｎビア）のＡ／Ｄ変換器で量子化すると、フルスケ
ールは、正、負合わせて、２通りに量子化される。従っ
て、１デジツト当たりの分解能（量子化ステップ）は〔
フルスケール／２訃１となる。デジタル継電器では、通
常、１２ビツトのＡ／Ｄ変換器が使用されるので、量子
化誤差は、 ＝±０．０２５％×フルスケール となる、量子化誤差の大きさは、入力の大きさに依存せ
ずに発生し、入力の大きさが大きいときはその影響は小
さいが、入力の大きさが小きくなると、その影響は相対
的に増大する。

従って、デジタル式変圧器保護継電器を通常の負荷電流
で運用している場合、その差動電流即ち前記出力電流！
、およびＩ、のベクトル和１．＋ｉ、は無視できる程度
となり、これより基本波を抽出して求めた振幅値も同様
に無視できる程度となる。このため、非常に小さな値同
士を比較して基本渡分に対する第２高調波の比率を計算
しても、前記量子化誤差の影響により正確な比率が得ら
れず、第２高調波検出動作の誤出力を出す可能性があっ
た。

この誤出力は、第２高調波検出出力が、差動電流が継電
器動作電流値よりも小さい場合に発生するので、継電器
自信の誤トリップを招くことは無いが、例えば、第２高
調波検出部の出力の監視を行う場合、正しい監視ができ
なかったり、もしくは、各相の第２高調波検出出力のＯ
Ｒ出力により継電器トリップ出力を阻止する３相ＯＲ阻
止システム（後述する）を構成する場合には、この誤出
力により故障時に継電器トリップができないという問題
がある。

この発明は上記問題を解消するためになされたもので、
変圧器の励磁突入電流を検出した場合にのみ継電器トリ
ップ出力を阻止することができる信頼性の高いデジタル
式変圧器保護継電器を従供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記目的を達成するため、比率差動演算によ
り故障検出を行う手段の出力と、高調波検出を行う手段
の出力を人力とするアンド手段を設け、このアンド手段
の出力により継電器トリップ信号の送出阻止を行う構成
としたものである。

〔作用〕

この発明では、比率差動演算手段と第２高調波検出手段
が共に出力した場合にのみ、比率差動演算手段の出力を
継電器トリップ信号として送出するのを阻止する手段が
動作する。

〔実施例〕

以下、この発明の１実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、５Ｊはアンド手段であって、第２高調
波検出手段５Ｆの出力と比率差動演算手段５Ｇの出力を
入力とする。インヒビソト付アンド手段５Ｈは比率差動
演算手段５Ｇの出力とアンド手段５Ｊの出力とが与えら
れる。他の構成は第３図の従来のものと同じであるので
、同一符号を付しである。

この構成においては、第２高調波検出手段５Ｆが出力し
ても、比率差動演算手段５Ｇが出力（トリップ出力とな
る）していない場合、アンド手段５Ｊが出力しないので
、インヒビット付アンド手段５Ｈからはトリップ出力が
送出さされず、比率差動演算手段５Ｇが出力し、かつ第
２高調波検出手段５Ｆか出力しない場合しない場合に、
アンド手段５Ｈからトリップ出力が送出される。

比率差動演算手段５Ｇが出力するのは、前記（２）式が
満足された場合であって、継電器差動入力１、＋Ｉ、の
ベクトル和の値としては、継電器の最小感度電流以上で
あるから、量子化誤差は小さく、第２高調波検出手段５
Ｆの量子化誤差による誤動作は防ぐことができ、比率差
動演算手段５Ｇが変圧器内部故障を検出したにもかかわ
らず、第２高調波検出手段５Ｆが上記誤出力して、トリ
ップ信号の送出が阻止されるといったような事態は確実
に防止される。

第２図は上記実施例を用いた３相ＯＲ阻止方式保護継電
装置を示したものであり、５．５０および５００はそれ
ぞれＡ相、Ｂ相およびＣ相の差動保護継電器であって、
差動保護継電器５はインヒビット付アンド手段５Ｈを有
しない点を除いては第１図の構成と同じであり、差動保
護継電器５０．５００は差動保護継電器５と同じ構成を
有している。２０と２１はオア回路、２３はインヒビッ
ト付アンド回路である。

前記したように、変圧器の励突入電流には、変圧器内部
故障電流に比し、多くの第２高調波成分を含んでいるが
、電流変成器３Ｐ、３Ｓが励磁突入電流によって飽和し
てしまうと、継電器入力端子中の第２高調波成分が故障
電流と判別がつかなくなる程度にまで低下してしまう恐
れがある。第２図はその対策としての３相ＯＲ阻止方式
継電器であって、各差動保！ｆｆ継電器５．５０．５０
０のいずれか１つのアンド手段５Ｊが出力した場合には
、インヒビット付アンド回路２０によりトリップ信号の
送出は阻止される。

第３図に示した従来の差動保ｉ１！継電器を用いて３相
ＯＲ阻止方式継電器を構成した場合には、例えば、Ａ相
の内部故障時には、このＡ相の比率差動演算手段の出力
は発生するが、他の相では、通常状態と等しく、継電器
入力のベクトル和も非常に小さいので、第２高調波検出
手段が誤出力する恐れがあり、トリップ出力に到らない
場合が生じる。

なお、第１図の実施例では、アンド手段５Ｊの出力でト
リップ出力の送出を阻止しているが、第２高調波波検出
手段５Ｆの出力を直接アンド手段５Ｈの阻止入力として
用いてもよい。この場合、アンド手段５Ｊの出力は第２
高調波の監視信号として利用する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、第２高調波検出手段の出
力が、比率差動演算手段の出力発生時を除いては、継電
器トリップ出力を阻止するための信号とならないように
構成したので、Ａ／Ｄ変換時の量子化誤差に起因する第
２高調波検出手段の誤出力による継電器誤動作を確実に
防止して従来に比し信頼性を高めることができ、また、
第２高調波を監視する場合にも従来に比し信顛性をおけ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
上記実施例を用いた３相ＯＲ方式の保護継電システムを
示すブロック図、第３図は従来のデジタル式変圧器保護
継電器のブロック図、第４図はデジタル継電器のバード
ウェア構成を示すブロック図である。 図において、５．５０．５００・−・差動保護継電器、
５Ａ・・・ベクトル和手段、５Ｂ−スカラー手段、５Ｃ
・・・スカラー和手段、５Ｄ−・−第２高調波抽出手段
、５Ｅ−・−基本波抽出手段、５Ｆ−・第２高調波検出
手段、５Ｇ−比率差動演算手段、５Ｈ１５Ｊ−・−アン
ド手段、２０，２１−・−オア回路、２２−アンド回路
。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 変圧器の１次および２次側の電流を一定周期でサンプリ
   ングして得られたサンプリングデータをデジタルデータ
   に変換し、このデジタルデータに基づいて、上記両電流
   のベクトル和とスカラー和を用いて比率演算による故障
   検出を行う比率差動演算手段と、抽出した第２高調波と
   基本波から第２高調波の検出を行う第２高調波検出手段
   を有し、該第２高調波波の検出時にはトリップ信号の送
   出を阻止するデジタル式変圧器保護継電器において、上
   記比差動演算手段の出力と上記高調波検出手段の出力を
   入力とするアンド手段を設け、このアンド手段の出力に
   より上記トリップ信号の送出阻止を行うことを特徴とす
   るデジタル式変圧器保護継電器。