JPH03128620A - 変圧器保護方式 - 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】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は変圧器保護方式に関する。

（従来の技術） 変圧器保護用差動継電器の従来からの技術的課題は、事
故電流と励磁突入電流との識別である。

周知のように差動継電器は、所謂差電流、即ち、各端子
の電流の総和（以下差電流と表現する）により動作量を
得る方式のものであるため、事故の内外部の識別能力が
高い、しかし変圧器保護用差動継電器の場合、励磁突入
電流があると、事故が無いにも拘らず差電流が現われて
内部事故と同様の動作量を生ずる。このため従来は第２
調波含有率により内部事故電流か励磁突入電流かを識別
する方法が用いられた。なお従来は第２調波含有率１５
％程度が識別の境界値として用いられている。

（発明が解決しようとする課題） 最近は周知のように系統の充電容量の増大等により、事
故電流の低次高調波含有率が大きくなり、極端な場合こ
の識別剤が成り立たなくなった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、事故電流
の第２調波含有率が大きい場合を含めて、励磁突入電流
と事故電流とを識別することの可能な変圧器保護方式を
提供することを目的としている。

（以下余白） ［発明の構成コ （課題を解決するための手段〉 本発明は動作量の第２調波含有率の他、端子電圧の歪に
着目する。即ち、動作量の第２調波含有率が大きく、端
子電圧の大きさが定格付近で、かつ歪が小さい時主判定
要素の動作を阻止する。

逆の論理で表現すると、動作量の第２調波含有率が小さ
いか、端子電圧が十分降下したか、あるいは端子電圧の
歪が大きい時主判定要素の動作を許容する。

（作　用〉 励磁突入の場合動作量には第２調波を含有するが、電力
系統は健全状態であるから、端子電圧は定格付近の大き
さであり、かつ歪は小さい。

動作量の第２調波含有率が小さい場合には、従来の方式
がそのまま成り立ち、電圧に無関係に事故とみなしてよ
い。また端子電圧が十分降下した場合は励磁突入状態で
はあり得ない。

動作量の第２調波含有率が一定値以上で、かつ端子電圧
が残っている場合には、端子電圧は少なくとも動作量の
第２調波成分に相応する歪が生ずる。

従って上記の手段で主判定要素の動作を阻止あるいは許
容することにより、動作量の第２調波含有率が大きい事
故の場合にも、事故電流と励磁突入電流とを識別するこ
とができる。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成を表わすブロック図で
ある。同図で１は主判定要素で、例えば周知の比率差動
要素より成り、所謂比率差動判定の結果出力ＯＰを生ず
る。２は電流第２調波要素で、動作量でる差電流の第２
調波含有率を判別して出力＾Ｉを生ずる。３は電圧波形
要素で端子電圧の歪が所定範囲か否かを判別して、出力
ＡＶ１及びＡＶ２を生ずる。４は論理要素で出力＾Ｉ、
＾■１あるいは八ｖ２が生じた時、主判定要素１の出力
を許容して最終出力ＴＲを発生する。

主判定要素１については周知の技術であるから詳細を省
略するが、複数の電流１１〜ｉ３を入力として差電流ｉ
、を導出し、比率差動判定して出力ＯＰを生ずる。また
得られた差電流１ａは電流第２調波要素２へ印加される
。

ここで電流１１〜ｉ３は、例えば３巻線変圧器の１〜３
次電流であり、変流比の換算は周知の手法でなされてい
るものとする。また変圧器の巻線数は２あるいは一般に
Ｎであっても同様であることは言うまでもない。

電流第２調波要素２は主判定要素１から印加された差電
流ｉ、の基本波成分Ｉ１，１と第２調波成分■　　とを
計算し、第２調波成分Ｉ　　が基本ｄｆ２　　　　　　
　　　　　　　　ｄｆ２波成分Ｉ　　の定数Ｋ。倍以下
であれば出力＾Ｉをｆ１ 生ずる。

電圧波形要素３は保護対象である変圧器の１〜３次巻線
の何れか１個所の端子電圧Ｖを入力とし、この端子電圧
Ｖの大きさＶ　と歪成分Ｖｈとを計算し、大きさＶ　が
一定値に１以下の時出力＾ｖ１を生じ、歪成分Ｖｈが一
定値に２以上の時出力Ａｖ２を生ずる。

ここで端子電圧の大きさＶｌは例えば端子電圧の基本波
成分、あるいは一般的に電圧の大きさの指標となる量、
例えば電圧の波高値とか単純平均値等でもよい。要する
に事故で差電流に第２調波戒分が存在する時、端子電圧
が零でなければ少なくとも相応の第２調波成分が存在し
、歪が生じることを利用する方式だからである。

論理要素４はＯＲ要素５及びＡＮＤ要素６より戒る。

ＯＲ要素５は電流第２調波要素２の出力ＡＩ、電圧波形
要素３の出力ＡＶ　　あるいはＡｖ２の何れかが生じま た時、出力１＾を生ずる。ＡＮＤ要素６は主判定要素■
の出力ＯＰとＯＲ要素５の出力ＴＡが生じた時、最終出
力ＴＲを生じ、図示しないしゃ断器を引き外して、対象
変圧器を保護する。即ち主判定要素１が出力ＯＰを生じ
た時ＯＲ要素５の出力ＴＡが有れば、主判定要素１の動
作を許容して引き外し出力ＩＲを生ずる。

第２図は第１図の実施例の効果を説明する特性図である
。横軸に端子電圧の大きさＶｌをとり、縦軸に歪成分Ｖ
ｈをとって変圧器の励磁突入の場合と事故の場合の存在
域を示しである。但しこの図は差電流の第２調波含有率
が一定値以上の場合のみを示す。差電流の第２調波含有
率が一定値以下であれば従来の技術と同様に、電圧に無
関係に事故とみなしてよく、第１図の電流第２調波要素
２の出力ＡＩからＯＲ要素５の出力１＾を生じ、主判定
要素１の動作が許容される。

差電流の第２調波含有率が一定値以上の場合には、少な
くとも端子電圧の大きさに相応する第２＞Ｋ　　Ｉ 調波成分が存在する。これをＩ６，２　　。　ｄｆｌの
場合の事故域として破線で示しである。一方励磁突入の
場合には電圧は定格付近であり、かつ歪成分は殆ど存在
しない。これを励磁突入域として破線で示しである。

これらの両破線領域を識別するために設定した境界の例
が図示した太線、即ち端子電圧の大きさｖｌが一定値に
１、あるいは歪成分Ｖｈが一定値に２の線である。前者
は第１図の出力＾ｖ１、後者は同じ＜：　ＡＶ２に対応
する。

このように本実施例は差電流の第２調波含有率が大きい
場合にも、励磁突入の状態と事故とを識別して主判定要
素１の動作を許容することができる。

第３図は第１図の電圧波形要素３の別の実施例の構成を
表わすブロック図である。同図はタイマー要素７が追加
されており、タイマー要素７は歪成分Ｖｈが一定値に２
以上の状態が一定時間ｔ１継続した時、出力ＡＶ２を生
じる他は第１図の電圧波形要素と同様である。

この実施例は電圧急変による過渡歪成分により、不要の
許容信号が生じないように所謂協調用タイマーとして挿
入するもので、周知の常套的手法であり、このような変
形で本発明を免れることはできない、なお前記のように
識別境界値は第２調波含有率１５％程度であり、電圧あ
るいは電流の急変時には過渡歪成分の影響は基本波に比
較して高感度となる。就中、電圧の歪成分は主判定要素
の動作を許容する側に働くので、変圧器端子に電圧を印
加した直後の過渡歪成分は無視する必要がある。

電流の第２調波成分についても感度は同様であるが、過
渡的に成分が生じても、その間動作を阻止する方向であ
り、誤って動作を許容することはないので、この種のタ
イマーを必要としない。

第４図は第１図の別の実施例の構成を表わすブロック図
である。同図では主判定要素１を省略しである。８は電
流第２調波要素で、差電流の第２調波含有率が一定値以
上、即ち、 Ｉ＞ＫＩ　　　の時出力ＩＩを、生ずる。９は電ｄｆ２
　　０　　ｄｆｌ 圧波形要素で、電圧の大きさＶ　が一定値に１以上のと
き出力ＨＶ　　、歪成分Ｖ　が一定値に２以下ｈ の時出力ＨＶ２を生ずる。１０は論理要素でＡＮＤ要素
１１及びインヒビット要素１２より成る。＾１４［）要
素１１は前段の出力旧、　ＨＶ　　及びＨＶ２が全て生
じた特出力ＴＨを生ずる。インヒビット要素１２は主判
定要素１の出力ＯＰを＾ＮＤ要素１１の出力ＴＨにより
阻止する。

出力ＴＨがなければ主判定要素１の動作が許容される。

この実施例は第１図の単なる論理的反転関係であり、主
旨は第１図と同様であって詳述を略する。

この実施例のような阻止方式と第１図のような許容方式
とでは、３相−括か各相かの関係で構成の容易さが若干
異なる。即ち阻止方式は３相を一括阻止する場合に便利
であり、許容方式は各相で許容か阻止かを判定するのに
便利である。このような変形は周知の手法であり、逐−
挙げないが以下の実施例においても同様に適用し得る。

第５図は第１図の電圧波形要素３の別の実施例の構成を
示すブロック図である。端子電圧の太きさＶ　が一定値
に１以下の時出力ＡＶ１を生じる点は第１図と同様であ
る。端子電圧の歪成分Ｖｈが端子電圧の大きさＶ　に対
して一定比に３以上、即ち、ｖｈ＞Ｋ３Ｖ１の時出力Ａ
Ｖａを生ずる。主旨４．を第１図と同様であり、次回で
作用を説明する。

第６図は第５図の作用を説明する特性図である。

この図の太実線のみが第２図と異なる。第２図のＶ　ｈ
　＞　Ｋ　２の領域の代わりに、この図ではＶｈ〉Ｋ３
ｖ、の領域で許容することを表わしている。

効果は第２図と同様であが、第２図に比較して両破線の
略々中央に識別用境界を設けることとなり、許容すべき
領域と阻止すべき領域とに略々等しい余裕をとることが
できる。

第７図は第１図の別の実施例の構成を表わすプロック図
である。電圧波形要素１３及び論理要素１４が第５図と
異なる。この実施例では一つの直線を境界とする領域Ｖ
　　＜Ｋ　　＋に５Ｖ、で出力ＡＶを４ 生じ、論理要素１４に印加される。論理要素１４の中の
ＯＲ要素１５は前段の出力ＡＩ及びＡＶの何れかが生じ
た時許容出力丁Ａを生ずる。他は第１図の論理要素４と
同様である。

第８図は第７図の作用を説明する特性図である。

太実線のみが第２図あるいは第６図と異なる。この実線
の意味は上記の通りであり、第６図での折線か第８図で
は一直線となっているが、両破線の略々中央である点は
第６図と類似である。第８図の特性は判定式が一つであ
るため、実現がやや簡単となる利点がある。

第９図は第５図の別の実施例の構成を表わすブロック図
である。即ち、電圧波形要素３において、端子電圧の歪
成分■。の代わりに第２調波成分ｖｆ２を使用する点が
第５図と異なる。この実施例は一定値に３が明快である
利点がある。即ち、前述のように差電流の第２調波含有
率が前記定数Ｋｏ以上の場合のみ電圧波形要素に依存す
るので、その場合端子電圧の第２調波含有率も略々Ｋｏ
以上となるはずである。何故なら変圧器の内部事故の場
合、端子から見た入力インピーダンスがリアクタンス分
のみであれば電流の第２調波含有率に比較して電圧のそ
れは２倍となり、また抵抗計のみなら等しくなる。実際
はその中間である。従って一定値Ｋ　は同Ｋ。と同程度
にすればよい。なおここで電圧の大きさＶｌを基本波成
分とすれば上の説明がより明快である。但し端子電圧が
十分降下しない時は、大部分基本波成分であり必ずしも
基本波成分を厳密に求める必要はない。

なおこのように歪成分■７の代わりに第２調波成分ｖｆ
２を使用する変形は、第５図に限定されず、第１図、第
３図、第４図あるいは次回の場合でも同様である。また
同様の主旨により、第２調波成分以外にも端子電圧の基
本波を除去した成分等を用いることができる。これらは
周知の技術により実現できるので具体的手法については
省略する。

第１０図は第３図の電圧波形要素３の別の実施例の構成
を表わすブロック図である。１θはタイマー要素で端子
電圧が降下している状態から一定値に６以上に立ち上が
った場合、一定時間ｔ２後に出力を生じ、ＡＮＤ要素１
７へ印加される。但し一定値Ｋ　とＫ　との関係はに６
くに１としておくっ１ 仮にＫ　　＞Ｋ　　であると、電圧の大きさＶｌがそ１ の中間即ちＫ　くＶ　くに６の場合に出力を生じ１ 得ないからである。ＡＮＤ要素１７は歪成分Ｖｈが一定
値に２以上で、かつタイマー要素１６の出力が有る時出
力ＡＶ２を生ずる。第３図の場合と同様の目的のための
実施例であるが、効果として通常の事故の場合遅れを生
じないで、歪成分による主判定要素の動作に対する許容
出力を発生することができる。即ち、端子電圧が正常値
の状態から事故が発生した場合には、タイマー要素１６
の出力は確立しているのでタイマー要素の影響を受けな
いで、つまり遅れを伴なわずに歪成分Ｖｈのみで出力Ａ
Ｖ２が生ずる。励磁突入時、無電圧状態から電源電圧が
印加された場合には、タイマー要素１６により微小時間
ｔ　だけ出力＾ｖ２が抑えられ、即ち、過渡歪成分がこ
の間無視され、無用の許容出力が防止される。この実施
例は第５図、第７図あるいは第９図の実施例にも適用で
きるのは勿論である。

以上の実施例においては、端子電圧を１〜３次の何れか
１個所としたが、念のため複数個所の電圧に着目すると
しても同様である。特に図示しないが、複数の端子電圧
に着目する場合には、例えば第１図のような許容方式で
は電圧波形要素の出力をＯＲで使用し、第４図のような
阻止方式では＾ＮＯで使用する。このような拡張は周知
の技術であり、本発明の範囲であることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば差電流の第２調波
含有率の他、端子電圧の大きさと歪成分とを用いること
により、事故で差電流の第２調波含有率が大きい場合を
含めて事故と励磁突入の状態とを識別することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を表わすブロック図、
第２図は第１図の作用を説明する図、第３図は電圧波形
要素の他の実施例を示す図、第４図は第１図の他の実施
例の構成図、第５図は電圧波形要素の更に他の実施例の
構成図、第６図は第５図の作用を説明する図、第７図は
第１図の別の実施例の構成を表わすブロック図、第８図
は第７図の作用を説明する図、第９図、第１０図は電圧
波形要素の更に他の実施例の構成を表わすブロック図で
ある。 １・・・主判定要素 ２．８・・・電流第２調波要素 ３．９．１３・・・電圧波形要素 ４、１０．１４・・・論理要素　５．１５・・・ＯＲ要
素６、１１．１７・・・ＡＮＤ要素　７．１６・・・タ
イマー要素１２・・・インヒビット要素

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の電流の総和を動作量とする主判定要素と、上記動
   作量の第２調波含有率が所定値を超えるか否かを判別す
   る電流第２調波要素と、端子電圧の大きさと歪成分とが
   所定範囲か否かを判別する電圧波形要素と、上記電流第
   ２調波要素及び上記電圧波形要素の出力により上記主判
   定要素の出力を許容または阻止する論理要素とからなる
   ことを特徴とする変圧器保護方式。