JPH11252781A - ディジタル形保護継電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部事故時に、差動リレーの不要動作を防止
することができる。 【解決手段】 励磁突入電流が流れている状態で、系統
電源端で外部故障発生すると、過電圧（ＯＶ）判定演算
部２０は、系統電圧の変化に対して即応動する必要があ
り、差動要素よりも即応動作し、速く復帰する。過電圧
（ＯＶ）判定演算部２０の出力がＯＦＦとなって差動判
定演算部１６の出力により制御される復帰遅延タイマ２
４の出力がＴ２時間後にＯＦＦとなる。復帰遅延タイマ
２４により、差動判定演算部１６が復帰するとともに、
復帰遅延タイマ２４がリセット（復帰）され、差動要素
との復帰協調は確実に取れ、信頼性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統の保護に
用いられるディジタル形保護継電器の内、特に励磁突入
電流対策を施した変圧器の保護に好適なディジタル形保
護継電器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３は従来のディジタル形保護継電器
を電力用変圧器に適用した例である。

【０００３】図１３において、電力系統電源１００に接
続する電力系統ライン１０１には、電力用変圧器１０２
が遮断器１０３を介して設置されており、電力用変圧器
１０２の一次側１０２ａに変流器（ＣＴ）１０４が設け
られ、二次側１０２ｂに変流器（ＣＴ）１０５が設けら
れている。さらに、電力系統ライン１０１には、電圧変
成器１０６が設けられ、変流器（ＣＴ）１０４と変流器
（ＣＴ）１０５と電圧変成器１０６がディジタル形保護
継電器１へ接続されている。

【０００４】図１４は、従来のディジタル形保護継電器
（差動リレー）１の構成図であり、ディジタル形保護継
電器１の中央演算処理部（ＣＰＵ）において実行される
演算処理を説明する機能ブロック図を示している。

【０００５】図１４において、変成器２を介してディジ
タル形保護継電器（差動リレー）１に導入された交流入
力電流Ｉ₁，Ｉ₂または交流入力電圧Ｖを一定時間間隔で
サンプリングし、ディジタル量に変換する。

【０００６】中央処理装置（ＣＰＵ）４では、ディジタ
ル量に変換された交流入力電流Ｉ₁，Ｉ₂，交流入力電圧
Ｖを用いて、ディジタル演算処理を行う。中央処理装置
（ＣＰＵ）４は、差動要素部５と励磁突入電流対策要素
部６とからなっている。

【０００７】差動要素部５の振幅値演算部１１，１２は
交流入力電流Ｉ₁，Ｉ₂各々から基本波１ｆを抽出して振
幅値｜Ｉ₁｜，｜Ｉ₂｜を求める演算処理を行う。また、
抑制電流演算部１３は、振幅値｜Ｉ₁｜，｜Ｉ₂｜のスカ
ラー和（抑制電流＝抑制量）Σ｜Ｉ｜を求める演算処理
を行う。

【０００８】また、差動要素部５の差動電流演算部１４
は交流入力電流Ｉ₁，Ｉ₂のベクトル和（差動電流＝動作
量）である差動電流Ｉ_dを求める演算処理を行う。基本
波（１ｆ）振幅値演算部１５は、差動電流Ｉ_dから基本
波１ｆを抽出して振幅値｜Ｉ_d1f｜を求める演算処理を
行う。差動判定演算部１６は抑制電流Σ｜Ｉ｜と１ｆの
振幅値｜Ｉ_d1f｜の関係が所定値以上になった時に内部
事故と判断して出力する差動判定処理を行う。

【０００９】また、励磁突入電流対策要素部６の第２調
波（２ｆ）振幅値演算部１７は、差動電流Ｉ_dから第２
調波２ｆを抽出して２ｆの振幅値｜Ｉ_d1f｜を求める演
算処理を行う。第２調波（２ｆ）判定演算部１８は、差
動電流Ｉ_dに含有される基本波１ｆと第２調波２ｆの関
係が所定値以上になった時に励磁突人電流と判断して出
力する第２調波判定（２ｆ判定）処理を行う。電圧振幅
値演算部１９は、端子電圧の振幅値｜Ｖ｜を求める演算
処理を行う。過電圧（ＯＶ）判定演算部２０は、電圧振
幅値｜Ｖ｜が所定値以上となった時に出力する過電圧判
定（ＯＶ判定）処理を行う。

【００１０】さらに、ＡＮＤ演算部２１は、第２調波
（２ｆ）判定演算部１８の出力信号と過電圧（ＯＶ）判
定演算部２０の出力信号との論理積をとるＡＮＤ演算処
理を行う。ＮＯＴ演算部２２は、ＡＮＤ演算２１の出力
信号を反転させる処理を行う。ＡＮＤ演算部２３は差動
判定演算部１６の出力信号とＮＯＴ演算部２２の出力信
号との論理積をとる処理を行う。

【００１１】以上の構成で、交流入力電流Ｉ₁，Ｉ₂が変
成器２を通してＡ／Ｄ変換器３にてディジタル量へ変換
された後、差動要素部５に導入される。差動要素部５に
導入された交流入力電流Ｉ₁，Ｉ₂が振幅値演算部１１，
１２を通して抑制電流演算部１３にて抑制電流Σ｜Ｉ｜
＝｜Ｉ₁｜＋｜Ｉ₂｜算出する。また、差動電流演算部１
４において差動電流Ｉ_d＝Ｉ₁＋Ｉ₂を算出する。

【００１２】次に、差動電流Ｉ_dが基本波（１ｆ）振幅
値演算部１５及び励磁突入電流対策要素部６に各々導入
される。この時、負過電流及び外部事故時の通過電流に
よる差動電流Ｉ_dは零となり、内部事故時は事故電流に
応じた差動電流Ｉ_dが発生する。

【００１３】基本波（１ｆ）振幅値演算部１５では、差
動電流Ｉ_dから基本波１ｆを抽出して基本波１ｆの振幅
値｜Ｉ_d1f｜を出力する。振幅値｜Ｉ_d1f｜と抑制電流Σ
｜Ｉ｜は差動判定演算部１６に導入される。

【００１４】差動判定演算部１６は、次の式（１）によ
る条件が成立するか否かを判定する。

【００１５】｜Ｉ_d1f｜−ＡΣ｜Ｉ｜≧Ｂ …（１） ここで、｜Ｉ_d1f｜：基本波１ｆ振幅値 Σ｜Ｉ｜：抑制電流 Ａ：定数 Ｂ：定数

【００１６】上記式（１）の条件が成立するとき、差動
判定演算部１６が変圧器の内部事故と判定して差動要素
信号をＡＮＤ演算部２３へ出力する。

【００１７】一方、励磁突入電流対策要素部６へ導入さ
れた差動電流Ｉ_dが第２調波（２ｆ）振幅値演算部１７
に導入される。第２調波（２ｆ）振幅値演算部１７で
は、差動電流Ｉ_dから第２調波２ｆを抽出して第２調波
（２ｆ）振幅値｜Ｉ_d2f｜を出力し、第２調波（２ｆ）
判定演算部１８に導入される。第２調波（２ｆ）判定演
算部１８へは差動要素部５にて演算された差動電流Ｉ_d
の第１調波（２ｆ）振幅値｜Ｉ_d1f｜も導入される。

【００１８】第２調波（２ｆ）判定演算部１８では、次
の式（２）の条件が成立するか否か判定する。

【００１９】｜Ｉ_d2f｜／｜Ｉ_d1f｜≧Ｃ …（２） ここで、｜Ｉ_d2f｜：差動電流に含まれる第２調波振幅
値 ｜Ｉ_d1f｜：差動電流に含まれる第１調波振幅値 Ｃ：定数

【００２０】上記式（２）が成立するとき、励磁突入電
流と判断し、励磁突入電流判定信号をＡＮＤ演算部２１
へ出力する。

【００２１】一方、交流入力電圧Ｖが変成器２を通して
Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル量に変換された後、励磁
突入電流対策要素部６に導入される。励磁突入電流対策
要素部６に導入された交流入力電圧Ｖは、電圧振幅値演
算部１９によって電圧振幅値｜Ｖ｜を算出する。電圧振
幅値｜Ｖ｜は過電圧（ＯＶ）判定演算部２０に導入され
電圧振幅値｜Ｖ｜が所定値以上になったときに過電圧
（ＯＶ）判定演算部２０がＯＶ判定信号をＡＮＤ演算部
２１へ出力する。

【００２２】第２調波（２ｆ）判定演算部１８および過
電圧（ＯＶ）判定演算部２０が共に出力すると、ＡＮＤ
演算部２１により、励磁突入電流対策要素信号が出力さ
れる。励磁突入電流対策要素信号が出力されると、その
出力がＮＯＴ演算部２２を通して差動要素信号の出力を
ロックしディジタル形保護継電器（差動リレー）１とし
ての動作を防止できる。

【００２３】ここで、変圧器励磁突入電流対策の必要性
を述べる。

【００２４】図１３の遮断器１０３を閉路することによ
り、電力用変圧器１０２に電圧が印加され、変圧器鉄心
の磁化特性に基づく励磁突入電流が流れる。この励磁突
入電流は見かけ上電力用変圧器１０２の内部事故の如
く、電源１００側より流入し、ディジタル形保護継電器
（差動リレー）１の動作量（差動電流Ｉ_d）となるた
め、ディジタル形保護継電器（差動リレー）１の誤動作
（事故でないのに動作する）の原因となる。

【００２５】従って、励磁突入電流と実際の事故による
電流とを区別する必要があり、その手段として、励磁突
入電流には第２調波２ｆが多く含まれる特徴に着目し
て、差動電流Ｉ_dに含まれる基本波１ｆに対する第２調
波２ｆの割合が所定値（一般には１５％程度がよく用い
られる）以上の時には励磁突入電流と判断して出力する
第２調波検出要素（以下、２ｆ要素と称す）を励磁突入
電流対策要素としている。

【００２６】さらに、２ｆ要素に加え、被保護対象の端
子電圧が所定他以上であれば出力する過電圧検出要素
（以下、ＯＶ要素と称す）を併用し、励磁突入電流対策
要素としている。

【００２７】これにより、励磁突入電流の時には２ｆ要
素およびＯＶ要素が共に動作し、差動要素部５の出力を
ロックし、ディジタル形保護継電器（差動リレー）１の
誤動作を防止している。

【００２８】一方、変圧器内部事故時において、系統現
象による低次高調波電流が発生し、２ｆ要素が動作した
場合でも、内部事故時には系統電圧が低下するため、Ｏ
Ｖ要素は不動作となり、差動要素をロックしないため、
ディジタル形保護継電器（差動リレー）１が誤不動作と
なることは無い。

【００２９】このように、従来の変圧器保護においては
差動電流により変圧器の事故を検出する差動リレーが用
いられており、変圧器励磁突入電流によって差動リレー
が動作しないように、励磁突入電流に含まれる第２調波
電流を検出し、その含有率が所定値以上になった時に出
力する２ｆ要素およびＯＶ要素とによりリレー動作を防
止する励磁突入電流対策要素を備えたものである。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同じ差
動電流で判定を行う差動要素と２ｆ要素の復帰側の時間
協調を行ったとしても、図１５に示すように、ＯＶ要素
は系統電圧の変化に対して即応動する必要があるため、
変圧器励磁突入電流による差動要素動作中に、外部事故
により電流，電圧が遮断された時に、ＯＶ要素の方が、
差動要素よりも先に復帰する場合があり、この時、差動
リレーが不要動作となる可能性があった。

【００３１】図１５に示す例では、時刻ｔ１以前には、
励磁突入電流に起因して差動判定演算部１６と２ｆ判定
信号１８とがＯＮ状態となっている。そして、ＯＶ判定
信号２０がＯＮ状態であって、これによってＡＮＤ演算
部２１からＯＮ信号が出力されＮＯＴ演算部２２からＯ
ＦＦ信号が出力されてＡＮＤ演算部２３からの差動要素
信号の出力による保護指令を阻止している。ところが、
時刻ｔ１に外部事故が発生し、電流、電圧が遮断され、
まず、即応動するＯＶ判定信号２０が時刻ｔ２にＯＦＦ
信号となると、ＡＮＤ演算部２１からのＯＦＦ信号がＮ
ＯＴ演算部２２でＯＮ信号となって、ＡＮＤ演算部２３
からＯＮ信号が出力される。このため保護指令４１が誤
出力される。その後遅れて差動判定信号１６のＯＦＦで
保護信号４１が不出力となる。

【００３２】そこで、本発明は、上記課題を解決するた
めになされたものであり、変圧器励磁突入電流および外
部事故では確実に不動作となり、変圧器内部事故に対し
ては確実に動作するディジタル形保護継電器を提供する
ことを目的としている。

【００３３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、被保
護対象の各相毎の交流電流を導入して、各相毎の差動電
流を演算し、差動電流と抑制電流との関係から得られる
合成電気量が所定条件であるときに被保護対象内部事故
から被保護対象を保護する差動要素信号を出力する差動
要素部と、差動電流に含まれる第１調波と第２調波の割
合と被保護対象の端子電圧の状態とから励磁突入電流に
起因する状態の場合に被保護対象へ保護指令が誤出力さ
れるのを阻止する出力阻止信号を生成し、あるいは、励
磁突入電流に起因しないとき出力許可信号を生成する励
磁突入電流対策要素部と、差動要素信号と出力許可信号
との入力によって被保護対象へ保護指令を出力する一
方、差動要素信号が入力されても出力阻止信号が入力さ
れたとき、保護指令を不出力とする出力制御部とを具備
するディジタル形保護継電器において、励磁突入電流対
策要素部は、差動電流に含有される第１調波電流に対す
る第２調波電流の割合が所定値以上になったとき第２調
波判定信号を出力する第２調波判定演算部と、被保護対
象の端子電圧の電圧振幅値が所定値以上であるときに電
圧判定信号を出力する過電圧判定演算部と、内部事故が
発生したとき、第２調波判定信号と電圧判定信号との状
態に基づき出力許可信号を出力制御部へ不出力する一
方、励磁突入電流が流れている状態で、外部事故が発生
したとき、差動要素出力信号と第２調波判定信号と電圧
判定信号とを時間協調させて差動要素信号が復帰して不
出力となった後に遅延して出力許可信号を出力制御部へ
出力するようにして、不要な保護指令による誤動作を阻
止する時間協調部とを設けるようにしたものである。こ
の手段によれば、励磁突入電流に起因する差動要素信号
が出力されているとき、外部事故に起因する被保護対象
の電圧、電流の遮断があっても、差動要素信号が復帰し
て不出力となった後に阻止信号に代えて許可信号が出力
される。これにより、励磁突入電流が流れ、かつ、外部
事故が発生しても不要な保護指令が被保護対象へ出力さ
れる事態が確実に回避されディジタル形保護継電器の信
頼性を向上させることができる。

【００３４】請求項２の発明は、請求項１記載のディジ
タル形保護継電器において、時間協調部は、差動要素信
号がＯＮ信号となったときタイマスタートして第１所定
時間後にタイマをセットしてタイマのＯＮ信号維持し、
差動要素信号がＯＦＦ信号となるとタイマをリセットし
てＯＦＦ信号とするオンディレータイマと、このオンデ
ィレータイマのＯＮ信号に応動し、かつ、電圧判定信号
がＯＮ信号のとき、タイマをＯＮ信号とし、電圧判定信
号がＯＦＦ信号となると、第２所定時間後に遅延してタ
イマをＯＦＦ信号とするオフディレータイマと、このオ
フディレータイマの出力信号と電圧判定信号との論理和
の成立によりＯＮ信号を出力するＯＲ演算部と、このＯ
Ｒ演算部の出力信号と第２調波判定信号との論理積の成
立によりＯＮ信号を出力するＡＮＤ演算部と、このＡＮ
Ｄ演算部により出力される信号を反転するＮＯＴ演算部
とを備えて、差動要素信号が復帰しＯＦＦ信号となった
後の第２所定時間後にオフディレータイマをＯＦＦ信号
とし差動要素信号のＯＦＦ後にＮＯＴ演算部から出力阻
止信号に代えて出力許可信号のＯＮ信号を出力制御部へ
出力するようにしたものである。この手段によれば、励
磁突入電流に起因して差動要素信号がＯＮ信号となると
オンディレータイマがスタートして第１所定時間後にタ
イマをＯＮ状態とする一方、差動要素信号がＯＦＦ信号
となると、オンディレータイマをＯＦＦ状態とする。オ
ンディレータイマがＯＮ状態となり、かつ、電圧判定信
号がＯＮ信号のときオンディレータイマがＯＮ信号を出
力する。この状態で外部事故が発生すると被保護対象が
無電圧となって電圧判定信号がＯＦＦ信号となった後に
差動要素信号がＯＦＦ信号となる。電圧判定信号がＯＦ
Ｆ信号となったとき第２所定時間後にオフディレータイ
マがＯＦＦ信号をＯＲ演算部へ出力する。ＯＲ演算部で
は、オフディレータイマのＯＦＦ信号と過電圧判定信号
のＯＦＦ信号によってＯＦＦ信号をＡＮＤ演算部へ出力
する。これによって、ＡＮＤ演算部から出力されるＯＦ
Ｆ信号がＮＯＴ演算部で反転されＯＮ信号とし、出力許
可信号を出力制御部へ出力とする。この結果、外部事故
後に被保護対象の遮断がされても差動要素信号が不出力
となった後に出力阻止信号が不出力となる。従って、外
部事故時に差動要素信号が不出力となる前に出力阻止信
号が不出力となる状態を回避するので、外部事故時の不
要な保護指令が被保護対象へ出力されることを阻止で
き、信頼性を向上できる。

【００３５】請求項３の発明は、請求項１記載のディジ
タル形保護継電器において、時間協調部は、第２調波判
定信号と電圧判定信号との論理積の成立によりＯＮ信号
を出力するＡＮＤ演算部と、差動要素信号がＯＮ信号と
なったときタイマスタートして第１所定時間後にタイマ
をセットしてタイマのＯＮ信号を維持し、差動要素信号
がＯＦＦ信号となるとタイマをＯＦＦ信号とするオンデ
ィレータイマと、このオンディレータイマのＯＮ信号に
応動し、かつ、ＡＮＤ演算部からの出力がＯＮ信号のと
き、タイマをＯＮ信号とし、ＡＮＤ演算部からの出力が
ＯＦＦ信号となると、第２所定時間後に遅延してタイマ
をＯＦＦ信号とするオフディレータイマと、このオフデ
ィレータイマの出力信号とＡＮＤ演算部の出力信号との
論理和の成立によりＯＮ信号を出力するＯＲ演算部と、
このＯＲ演算部により出力される信号を反転するＮＯＴ
演算部とを備えて、差動要素信号が復帰しＯＦＦとなっ
た後の第２所定時間後にオフディレータイマをＯＦＦと
し差動要素信号のＯＦＦ後にＮＯＴ演算部から出力され
る出力阻止信号に代えて出力許可信号ＯＮ信号を出力制
御部へ出力するようにしたものである。この手段によれ
ば、励磁突入電流に起因して差動要素信号がＯＮ信号と
なると、オンディレータイマがスタートして第１所定時
間後にタイマをＯＮ状態とする一方、差動要素信号がＯ
ＦＦ信号となると、オンディレータイマをＯＦＦ状態と
する。オンディレータイマがＯＮ状態となり、かつ、Ａ
ＮＤ演算部の出力信号がＯＮ信号のときオンディレータ
イマがＯＮ信号を出力する。この状態で外部事故が発生
すると被保護対象が無電圧となって過電圧判定信号がＯ
ＦＦ信号となった後に差動要素信号がＯＦＦ信号とな
る。ＡＮＤ演算部の出力信号がＯＦＦ信号となったと
き、第２所定時間後にオフディレータイマがＯＦＦ信号
をＯＲ演算部へ出力する。ＯＲ演算部では、オフディレ
ータイマのＯＦＦ信号とＡＮＤ演算部の出力信号のＯＦ
Ｆ信号によってＯＦＦ信号をＮＯＴ演算部へ出力する。
これによって、ＯＲ演算部から出力されるＯＦＦ信号が
ＮＯＴ演算部で反転されＯＮ信号とし、出力阻止信号に
代えて出力許可信号を出力制御部へ出力とする。この結
果、外部事故後に被保護対象の遮断がされても差動要素
信号が不出力となった後に出力阻止信号が不出力となっ
て、出力許可信号が出力される。従って、外部事故時に
差動要素信号が不出力となる前に出力阻止信号が不出力
となる状態を回避するので、外部事故時の不要な保護指
令が被保護対象へ出力されることを阻止でき、信頼性を
向上できる。

【００３６】請求項４の発明は、被保護対象の各相毎の
交流電流を導入して、各相毎の差動電流を演算し、差動
電流と抑制電流との関係から得られる合成電気量が所定
条件であるときに被保護対象内部事故から被保護対象を
保護する差動要素信号を出力する差動要素部と、差動電
流に含まれる第１調波と第２調波の割合と被保護対象の
端子電圧の状態とから励磁突入電流に起因する状態の場
合に被保護対象へ保護指令が誤出力されるのを阻止する
出力阻止信号を生成し、あるいは、励磁突入電流に起因
しないとき出力許可信号を生成する励磁突入電流対策要
素部と、差動要素信号と出力許可信号との入力によって
被保護対象へ保護指令を出力する一方、差動要素信号が
入力されても出力阻止信号が入力されたとき、保護指令
を不出力とする出力制御部とを具備するディジタル形保
護継電器において、励磁突入電流対策要素部は、差動電
流に含有される第１調波電流に対する第２調波電流の割
合が所定値以上になったとき第２調波判定信号を出力す
る第２調波判定演算部と、被保護対象の端子電圧の電圧
振幅値が所定値以上であるときに電圧判定信号を出力す
る過電圧判定演算部と、差動電流の振幅値が過去の振幅
値より所定値以下となったとき変化幅過電流判定信号を
出力する変化幅過電流判定演算部と、内部事故が発生し
たとき第２調波判定信号と電圧判定信号の状態に基づい
て出力許可信号を制御部へ出力する一方、励磁突入電流
が流れている状態で、外部事故が発生したとき、変化幅
過電流判定信号によってタイマ手段を動作させ差動要素
信号と第２調波判定信号と電圧判定信号とを協調させ、
差動要素信号が復帰して不出力となった後に遅延して出
力阻止信号に代えて出力許可信号を出力制御部へ出力と
するようにして不要な保護指令の出力を阻止する時間協
調部とを設けるようにしたものである。この手段によれ
ば、励磁突入電流に起因する差動要素信号が出力されて
いるとき、外部事故に起因する被保護対象の電圧、電流
の遮断があっても、変化幅過電流判定信号に応動するタ
イマ手段によって差動要素信号が復帰して不出力となっ
た後に出力阻止信号が不出力とされる。これにより、励
磁突入電流が流れ、かつ、外部事故が発生しても不要な
保護指令が被保護対象へ出力される事態が確実に回避さ
れ継電器の信頼性を向上させることができる。

【００３７】請求項５の発明は、請求項４記載のディジ
タル形保護継電器において、時間協調部は、変化幅過電
流判定信号のＯＮ信号に応動し、かつ、電圧判定信号が
ＯＮ信号のとき、タイマをＯＮ信号とし、電圧判定信号
がＯＦＦ信号となると、所定時間後に遅延してタイマを
ＯＦＦ信号とするオフディレータイマと、このオフディ
レータイマの出力信号と電圧判定信号との論理和の成立
によりＯＮ信号を出力するＯＲ演算部と、このＯＲ演算
部の出力信号と第２調波判定信号との論理積の成立によ
りＯＮ信号を出力するＡＮＤ演算部と、このＡＮＤ演算
部により出力される信号を反転するＮＯＴ演算部とを備
えて、差動要素信号が復帰しＯＦＦとなった後の第２所
定時間後にオフディレータイマをＯＦＦとし差動要素信
号のＯＦＦ後にＮＯＴ演算部から出力される出力阻止信
号に代えて出力許可信号のＯＮ信号を出力制御部へ出力
するようにしたものである。この手段によれば、励磁突
入電流が流れ、外部事故に起因して変化幅過電流判定信
号がＯＮ信号となると、オフディレータイマがＯＮ状態
となり、かつ、過電圧判定信号がＯＮ信号のときオフデ
ィレータイマがＯＮ信号を出力する。この状態で外部事
故によって被保護対象が無電圧となって電圧判定信号が
ＯＦＦ信号となった後に差動要素信号がＯＦＦ信号とな
る。過電圧判定信号がＯＦＦ信号となったとき所定時間
後に遅延してオフディレータイマがＯＦＦ信号をＯＲ演
算部へ出力する。ＯＲ演算部では、オフディレータイマ
のＯＦＦ信号と電圧判定信号のＯＦＦ信号によってＯＦ
Ｆ信号をＡＮＤ演算部へ出力する。これによって、ＡＮ
Ｄ演算部から出力されるＯＦＦ信号がＮＯＴ演算部で反
転されＯＮ信号とし、出力阻止信号を出力部へ不出力と
する。この結果、外部事故後に被保護対象の遮断がされ
ても差動要素信号が不出力となった後に出力阻止信号が
不出力となる。従って、外部事故時に差動要素信号が不
出力となる前に出力阻止信号が不出力となる状態を回避
するので外部事故時の不要な保護指令が被保護対象へ出
力されることを阻止でき、信頼性を向上できる。

【００３８】請求項６の発明は、請求項４記載のディジ
タル形保護継電器において、時間協調部は、第２調波判
定信号と電圧判定信号との論理積の成立によりＯＮ信号
を出力するＡＮＤ演算部と、変化幅過電流判定信号のＯ
Ｎ信号に応動し、かつ、ＡＮＤ演算部からの出力がＯＮ
信号のとき、タイマをＯＮ信号とし、ＡＮＤ演算部から
出力がＯＦＦ信号となると、所定時間後に遅れてタイマ
をＯＦＦ信号とするオフディレータイマと、このオフデ
ィレータイマの出力信号とＡＮＤ演算部から出力信号と
の論理和の成立によりＯＮ信号を出力するＯＲ演算部
と、このＯＲ演算部により出力される信号を反転するＮ
ＯＴ演算部とを備えて、差動要素信号が復帰しＯＦＦと
なった後の第２所定時間後にオフディレータイマをＯＦ
Ｆとし差動要素信号のＯＦＦ後にＮＯＴ演算部から出力
される出力阻止信号に代えて出力許可信号をＯＮ信号と
するようにしたものである。この手段によれば、励磁突
入電流と外部事故に起因して変化幅過電流判定信号がＯ
Ｎ信号となると、オフディレータイマがＯＮ状態とな
り、かつ、ＡＮＤ演算部の出力信号がＯＮ信号のときオ
フディレータイマがＯＮ信号を出力する。この状態で外
部事故による被保護対象が無電圧となって電圧判定信号
がＯＦＦ信号となった後に差動要素信号がＯＦＦ信号と
なる。電圧判定信号がＯＦＦ信号となったとき所定時間
後にオフディレータイマがＯＦＦ信号をＯＲ演算部へ出
力する。ＯＲ演算部では、オフディレータイマのＯＦＦ
信号とＡＮＤ演算の出力信号のＯＦＦ信号によってＯＦ
Ｆ信号をＮＯＴ演算部へ出力する。これによって、ＯＲ
演算部から出力されるＯＦＦ信号がＮＯＴ演算部で反転
されＯＮ信号とし、出力阻止信号を出力制御部へ不出力
とし、出力許可信号を出力する。この結果、外部事故後
に被保護対象の遮断がされても差動要素信号が不出力と
なった後に出力阻止信号が不出力となる。従って、外部
事故時に差動要素信号が不出力となる前に出力阻止信号
が不出力となる状態を回避するので、外部事故時の不要
な保護指令が被保護対象へ出力されることを阻止でき、
信頼性を向上できる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００４０】図１は本発明の第１実施の形態を示す構成
図である。

【００４１】図１において、複数端子を有する変圧器を
はさんで各相毎の入力電流を導入し、導入され交流入力
電流Ｉ₁，Ｉ₂は、変成器２を通してＡ／Ｄ変換器３にて
一定時間間隔でサンプリングしたディジタル量に変換さ
れる。

【００４２】一方、被保護対象の変圧器の端子電圧を導
入し、導入された入力電圧Ｖは、変成器２を通してＡ／
Ｄ変換器３にて一定時間間隔でサンプリングしたディジ
タル量に変換される。

【００４３】ディジタル量に変換された交流入力電流
は、差動要素部５に導入され、振幅値演算部１１，１２
において交流入力電流Ｉ₁，Ｉ₂の各々の基本波１ｆの振
幅値｜Ｉ₁｜，｜Ｉ₂｜を算出し、抑制電流演算部１３に
てΣ｜Ｉ｜＝｜Ｉ₁｜＋｜Ｉ₂｜を算出する。また、ディ
ジタル量に変換された入力電流は、差動電流演算部１４
においてＩ_d＝Ｉ₁＋Ｉ₂を算出し、基本波（１ｆ）振幅
値演算部１５において差動電流Ｉ_dの基本波１ｆの振幅
値｜Ｉ_d1f｜算出する。差動判定演算部１６では、抑制
電流Σ｜Ｉ｜と差動電流Ｉ_dの１ｆの振幅値｜Ｉ_d1f｜は
抑制電流Σ｜Ｉ｜と１ｆの振幅値｜Ｉ_d1f｜の関係が所
定値以上である時に出力する差動判定信号をＡＮＤ演算
部２３へ出力する。

【００４４】差動要素部５において算出された差動電流
Ｉ_dと振幅値｜Ｉ_d1f｜が、励磁突入電流対策要素部６Ａ
にも導入される。差動電流Ｉ_dは第２調波（２ｆ）振幅
値演算部１７に導入される。第２調波（２ｆ）振幅値演
算部１７は差動電流Ｉ_dの第２調波（２ｆ）の振幅値｜
Ｉ_d2f｜を算出する。

【００４５】第２調波（２ｆ）判定演算部１８は差動電
流Ｉ_dに含まれる第１調波振幅値｜Ｉ_d1f｜と差動電流に
含まれる第２調波振幅値｜Ｉ_d2f｜は第１調波１ｆに対
する第２調波２ｆの割合が所定値以上である時に出力す
る。

【００４６】一方、ディジタル量に変換された端子電圧
Ｖは、励磁突入電流対策要素部６Ａに導入され、電圧振
幅値演算部１９は、振幅値を検出するための演算を行っ
て電圧振幅値｜Ｖ｜を出力する。この場合、電圧振幅値
｜Ｖ｜は所定値以上である時に出力して過電圧（ＯＶ）
判定演算部２０に導入される。過電圧（ＯＶ）判定演算
部２０の出力は、復帰遅延タイマ２４とＯＲ演算部２５
に導入される。復帰遅延タイマ２４は、差動要素部５の
出力により、その信号の入力から一定時間後に所定のタ
イマ時間をセットするとともに、過電圧（ＯＶ）判定演
算部２０の出力が有ることを条件に出力し、差動要素部
５の出力がない時にはタイマ時間及び出力をリセットす
る。

【００４７】ＯＲ演算部２５は、復帰遅延タイマ２４の
出力と過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の出力との論理和
をとり、この結果を出力する。ＡＮＤ演算部２１は、Ｏ
Ｒ演算部２５の出力と第２調波（２ｆ）判定演算部１８
の出力との論理積をとり、この結果を出力する。ＡＮＤ
演算部２１の出力をＮＯＴ演算部２２にて反転させ、差
動要素部５の出力とのＡＮＤ演算部２３を行う。

【００４８】ここで、復帰遅延タイマ２４について具体
的に説明する。

【００４９】復帰遅延タイマ２４は、図２に示すように
差動要素信号がＯＮ信号となったときタイマスタートし
て第１所定時間（ｔ１）後にタイマをセットしてタイマ
をＯＮとしてＯＮ状態維持し、差動要素信号がＯＦＦと
なるとタイマをＯＦＦ状態とするオンディレータイマ２
４Ａと、このオンディレータイマ２４ＡのＯＮ信号を応
動し、かつ、過電圧判定信号がＯＮ信号のとき、タイマ
をＯＮ信号とし、過電圧判定信号がＯＦＦとなると、第
２所定時間（ｔ２）後にタイマをＯＦＦ信号とするオフ
ディレータイマ２４Ｂとから構成される。

【００５０】この構成で、図３に示すように時刻ｔ１に
差動判定信号１６がＯＮ信号となると、オンディレータ
イマ２４ＡがスタートしてＴ１時間後にＯＮとなる。こ
れによってオフディレータイマ２４ＢがＯＮとなる。

【００５１】これにより、ＯＶ判定信号２０がＯＮ信号
なのでオフディレータイマ２４ＢがＯＮ信号を保つ、外
部事故で無電圧となると、時刻ｔ３にＯＶ判定信号がＯ
ＦＦ信号となって、オフディレータイマ２４ＢがＴ２時
間遅れ時刻ｔ５がＯＦＦ信号となる。この間の時刻ｔ４
には、既に差動判定信号１６も復帰してＯＦＦ信号とな
っている。

【００５２】図４は励磁突入電流及び励磁突入電流が流
れている状態での外部事故発生時の各判定部の応動を示
している。

【００５３】まず、変圧器を無励磁状態から電圧を印加
すると、励磁突入電流が流れる。この励磁突入電流に含
まれる基本波電流が大きいと、差動要素部５が動作し、
時刻ｔ１に差動判定演算部１６から出力する。同時に、
励磁突入電流に含まれる第２調波（２ｆ）電流の含有率
が一定値以上あると、第２調波（２ｆ）判定演算部１８
も出力するとともに、端子電圧が零から定格電圧まで上
昇することにより過電圧（ＯＶ）判定演算部２０も出力
する。

【００５４】過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の出力は、
ＯＲ演算部２５を通して、第２調波（２ｆ）判定演算部
１８とのＡＮＤ演算部２１を行い、ＮＯＴ演算２２を通
して、差動要素部５の出力とのＡＮＤ演算部２３により
差動判定演算部１６の出力を阻止し、ディジタル形保護
継電器（差動リレー）１としての不要動作を防止する。

【００５５】一方、差動判定演算部１６の出力は、過電
圧（ＯＶ）判定演算部２０の復帰遅延タイマ２４に信号
を与え、復帰遅延タイマ２４は、図２及び図３で説明し
たように一定時間Ｔ１（Ｔ１＝ＯＶ判定要素の復帰時間
以上）後に所定のタイマ時間をセットすると同時に、出
力する。これにより、励磁突入電流対策要素の応動には
影響を与えない。

【００５６】その後に、励磁突入電流が流れている状態
で、系統電源端で時刻ｔ２に外部故障発生すると、電
流、電圧が遮断されるため、差動要素部５は復帰し、差
動判定演算部１６の出力はなくなるとともに、第２調波
（２ｆ）判定演算部１８の出力もなくなる。

【００５７】一方、過電圧（ＯＶ）判定演算部２０は、
系統電圧の変化に対して即応動する必要があり、差動要
素よりも即応動作し、速く復帰する。このため、従来技
術では先に述べた如く、差動要素部５との復帰協調が取
れず、ディジタル形保護継電器（差動リレー）１の不要
動作が生じる。ところが、第１実施の形態では、時刻ｔ
３に過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の出力がＯＦＦとな
って差動判定演算部１６の出力により制御される復帰遅
延タイマ２４の出力がＴ２時間後の時刻ｔ４にＯＦＦと
なる。これによって、ＯＲ演算部２５の出力は、差動判
定演算部１６の出力によりセットされたタイマ時間（Ｔ
２）だけ復帰遅延される。この復帰遅延により、差動判
定演算部１６が復帰するまでの間、第２調波（２ｆ）判
定演算部１８とのＡＮＤ演算部２１は復帰しない。そし
て、差動判定演算部１６が復帰するとともに、復帰遅延
タイマ２４がリセット（復帰）されるが、差動要素との
復帰協調は確実に取れ、外部事故時に於いても、差動リ
レーの不要動作を防止することができる。

【００５８】次に、図５により変圧器内部事故時の応動
について説明する。

【００５９】ここでは、変圧器の内部事故が、系統電圧
（端子電圧）が有る状態で、かつ、差動電流Ｉ_dが無い
状態から発生するとする。この場合、ディジタル形保護
継電器（差動リレー）１の各判定部の応動は、内部事故
と同時に差動電流が流れることにより差動判定演算部１
６が時刻ｔ１を出力するとともに、端子電圧が低下す
る。これにより過電圧（ＯＶ）判定演算部２０が復帰し
差動リレー１が正動作する。

【００６０】ここで、過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の
出力に単純に復帰タイマを入れると、事故時の系統現象
により低次高調波電流が含有され、２ｆ要素も同時に動
作し第２調波（２ｆ）判定演算部１８が出力した場合、
そのタイマ時間だけＯＶ判定出力の復帰が遅れることと
なり、結果として差動リレーの出力も遅れることにな
る。

【００６１】しかし、本発明の第１実施の形態では復帰
遅延タイマ２４は、差動判定演算部１６の出力が復帰遅
延タイマ２４に信号を与え、一定時間Ｔ１（Ｔ１＝過電
圧（ＯＶ）判定要素の復帰時間以上）後に所定のタイマ
時間をセットするように構成している。このために確実
に過電圧（ＯＶ）判定演算部２０が復帰した後では、復
帰遅延タイマ２４は出力しない。従って、ＯＲ演算部２
５及びＡＮＤ演算部２１及びＮＯＴ演算部２２も出力せ
ず、内部事故時の差動要素の応動には影響を与えない。

【００６２】これにより、変圧器励磁突入電流による差
動要素動作中に、外部事故により差動リレーが不要動作
となることを防ぐことができる。また、内部事故時には
従来通りの差動りレーの動作時間を確保することができ
る。

【００６３】ここでは、図１３の二次側の端子電圧Ｖを
導入した例で説明したが、本発明は二次端子電圧に限定
したものではなく、図１３の一次側の端子電圧Ｖ１（ま
たは３巻線変圧器の場合の三次端子電圧Ｖ３）を導入し
て電圧振幅値｜Ｖ１｜（または｜Ｖ３｜）を用いてＯＶ
判定演算を行っても、先に説明した本発明と同等の作
用，効果を持つことができる。また、本説明は２巻線変
圧器を例に説明したが、３巻線以上の複数端子を有する
変圧器保護用差動リレーについても同様である。

【００６４】図６は、本発明の第２実施の形態を示すデ
ィジタル形保護継電器の構成図である。

【００６５】図６において、図１と同じ符号は同じ構
成，作用を付している。第２実施の形態は、先に説明し
た図１に示す励磁突入電流対策要素部６Ａに代えて、新
たに励磁突入電流対策要素部６Ｂを備え、その他の構成
は図１に示すと同じである。

【００６６】図中、ＡＮＤ演算部２１は、第２調波（２
ｆ）判定演算部１８の出力と過電圧（ＯＶ）判定演算部
２０の出力との論理積をとり、その結果を出力する。Ａ
ＮＤ演算部２１の出力は復帰遅延タイマ２６とＯＲ演算
部２７とに導入される。復帰遅延タイマ２６は、図２及
び図３と同様のオンディレータイマとオフディレータイ
マからなっており、差動要素部５の出力により、その信
号から一定時間後に所定のタイマ時間をセットするとと
もに、ＡＮＤ演算部２１の出力が有ることを条件に出力
し、差動要素部５の出力がない時にはタイマ時間及び出
力をリセットするものである。

【００６７】ＯＲ演算部２７は、復帰遅延タイマ２６の
出力とＡＮＤ演算部２１の出力との論理和をとり、その
結果を出力する。ＯＲ演算部２７の出力をＮＯＴ演算部
２２にて反転させ、差動要素部５の出力とのＡＮＤ演算
部２３を行う構成である。

【００６８】まず、図７により、励磁突入電流が流れた
時の各判定部の応動を説明すると、変圧器を無励磁状態
から電圧を印加すると励磁突入電流が流れる。この励磁
突入電流に含まれる基本波電流が大きいと、差動要素部
５が動作し、差動判定演算部１６は時刻ｔ１に出力す
る。同時に、励磁突入電流に含まれる２ｆの含有率が一
定値以上あると、第２調波（２ｆ）判定演算部１８も出
力する。そして、端子電圧が零から定格電圧まで上昇す
ることにより過電圧（ＯＶ）判定演算部２０も出力す
る。過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の出力は、第２調波
（２ｆ）判定演算部１８とのＡＮＤ演算部２１を行い、
ＯＲ演算部２７及びＮＯＴ演算部２２を通して、差動要
素部５の出力とのＡＮＤ演算部２３により差動判定演算
部１６の出力を阻止し、ディジタル形保護継電器（差動
リレー）１として不要動作を防止する。

【００６９】一方、差動判定演算部１６の出力は、復帰
遅延タイマ２６に信号を与え、復帰遅延タイマ２６は、
一定時間Ｔ１（Ｔ１＝ＯＶ判定要素の復帰時間以上）後
に所定のタイマ時刻ｔ２にセットすると同時に、出力す
るため、特に励磁突入電流対策要素の応動には影響を与
えない。

【００７０】次に、励磁突入電流が流れている状態で、
系統電源端で外部事故が時刻ｔ３に発生すると、電流、
電圧が遮断されるため、差動要素部５は復帰し、差動判
定演算部１６の出力はなくなるとともに、第２調波（２
ｆ）判定演算部１８の出力もなくなる。

【００７１】一方、過電圧（ＯＶ）判定演算部２０は、
系統電圧の変化に対して即応動する必要があり、差動要
素部５よりも速く動作し、速く時刻ｔ４に復帰する。こ
のため、従来技術では先に述べた如く、差動要素部５と
の復帰協調が取れずディジタル形保護継電器（差動リレ
ー）１の不要動作が生じる。ところが、本発明の第２実
施の形態では、ＡＮＤ演算部２１の出力と差動判定演算
部１６の出力により制御される復帰遅延タイマ２６の処
理により、ＯＲ演算部２７の出力は、差動判定演算部１
６の出力によりセットされたタイマ時間（Ｔ２）だけ復
帰遅延される。この復帰遅延により、差動判定演算部１
６が復帰するまでの間、ＯＲ演算部２７は復帰しない。
そして、差動判定演算部１６が復帰するとともに、復帰
遅延タイマ２６がリセット（復帰）されるが、差動要素
との復帰協調は確実に取れ、外部事故時に於いても、差
動リレーの不要動作を防止することが出来る。

【００７２】次に、図８により変圧器内部事故時の応動
について説明する。

【００７３】まず、変圧器の内部事故が、系統電圧（端
子電圧）が有る状態で、かつ、差動電流が無い状態から
発生すると、内部事故と同時に差動電流が流れることに
より差動判定演算部１６が出力するとともに、端子電圧
が低下することにより過電圧（ＯＶ）判定演算部２０が
復帰する。これによって、時刻ｔ１には、差動リレー１
が正動作する。

【００７４】ここで、過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の
出力に単純に復帰タイマを入れると、事故時の系統現象
により低次高調波電流が含有され、２ｆ要素も同時に動
作し第２調波（２ｆ）判定演算部１８が出力した場合、
そのタイマ時間だけＯＶ判定出力の復帰が遅れることと
なり、結果として差動リレーの出力も遅れることにな
る。

【００７５】しかし、本発明の第２実施の形態では復帰
遅延タイマ２６は、差動判定演算部１６の出力から復帰
遅延タイマ２６に信号を与えられ、一定時間Ｔ１（Ｔ１
＝ＯＶ判定要素の復帰時間以上）後に所定のタイマ時間
をセットする様に構成している。このため、確実に過電
圧（ＯＶ）判定演算部２０が復帰し、ＡＮＤ演算部２１
の出力が無い状態では、復帰遅延タイマ２６は出力しな
い。従って、ＯＲ演算部２７及びＮＯＴ演算部２２も出
力せず、内部事故時の差動要素部５の応動には影響を与
えない。

【００７６】これにより、変圧器励磁突入電流による差
動要素動作中に、外部故障により差動リレーが不要動作
となることを防ぐことができる。また、内部事故時には
従来通りの差動リレーの動作時間を確保することができ
る。

【００７７】図９は、本発明の第３実施の形態を示すデ
ィジタル形保護継電器の構成図である。

【００７８】図９において、図１と同一符号は同じ構
成，作用を有している。

【００７９】第３実施の形態は、先に説明した図１の励
磁突入電流対策要素部６Ａに代えて、新たに励磁突入電
流対策要素部６Ｃを備え、その他の構成は図１に同じで
ある。

【００８０】変化幅過電流判定（−ΔＩ）演算部２８
は、差動要素部５により算出された差動電流Ｉ_dの１ｆ
振幅値｜Ｉ_d1f｜を導入し、ｎサンプリング前の振幅値
｜Ｉ_d1f｜_m-n対する現在の振幅値｜Ｉ_d1f｜_mとの差（｜
Ｉ_d1f｜_m-n−｜Ｉ_d1f｜_m）が所定値以上、つまり、差動
電流が前値より所定値以下となった時に出力する。

【００８１】過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の出力は、
復帰遅延タイマ２９とＯＲ演算部２５に導入される。復
帰遅延タイマ２９は、変化幅過電流判定（−ΔＩ）演算
部２８の出力により、所定のタイマ時間をセットすると
ともに、過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の出力が有るこ
とを条件に出力し、変化幅過電流判定（−ΔＩ）演算部
２８の出力がなくなった後は、過電圧（ＯＶ）判定演算
部２０の出力がなくなるまで条件を保持し、かつ、過電
圧（ＯＶ）判定演算部２０の復帰後の所定のタイマ時間
後に復帰する。

【００８２】ＯＲ演算部２５は、復帰遅延タイマ２９の
出力と過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の出力との論理和
をとり、この結果を出力する。ＡＮＤ演算部２１は、Ｏ
Ｒ演算部２５の出力と第２調波（２ｆ）判定演算部１８
の出力との論理積をとり、この結果を出力する。ＡＮＤ
演算部２１の出力は、ＮＯＴ演算部２２にて反転され、
差動要素部５の出力とのＡＮＤ演算部２３を行う。

【００８３】まず、図１０により、励磁突入電流が流れ
た時の各判定部の応動を説明すると、変圧器を無励磁状
態から電圧を印加すると励磁突入電流が流れる。この励
磁突入電流に含まれる基本波電流が大きいと、差動判定
演算部１６は出力する。

【００８４】同時に、励磁突入電流に含まれる２ｆの含
有率が一定値以上あると、第２調波（２ｆ）判定演算部
１８も出力するとともに、端子電圧が零から定格電圧ま
で上昇することにより過電圧（ＯＶ）判定演算部２０も
出力する。過電圧（ＯＶ）判定演算部２０出力は、ＯＲ
演算部２５を通して、第２調波（２ｆ）判定演算部１８
とのＡＮＤ演算部２１を行い、ＮＯＴ演算部２２を通し
て、差動要素部５の出力とのＡＮＤ演算部２３により差
動判定演算部１６の出力を阻止し、ディジタル形保護継
電器（差動リレー）１としての不要動作を防止する。

【００８５】一方、変化幅過電流判定（−ΔＩ）演算部
２８は、差動電流Ｉ_d零から大きく変化するため出力が
無く、過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の出力後の復帰遅
延タイマ２９に信号を与えないため、時刻ｔ１から時刻
ｔ２以前には、特に励磁突入電流対策要素部６Ｃの応動
には影響を与えない。

【００８６】次に、励磁突入電流が流れている状態で、
系統電源端で外部事故が時刻ｔ２に発生すると、電流、
電圧が遮断されるため、差動要素は復帰し、差動判定演
算部１６の出力はなくなる。さらに、第２調波（２ｆ）
判定演算部１８の出力もなくなる。この場合、変化幅過
電流判定（−ΔＩ）演算部２８は時刻ｔ２に差動電流が
小さくなるため過渡的に短時間の出力を行う。

【００８７】一方、ＯＶ要素は、系統電圧の変化に対し
て即応動する必要があり、差動要素よりも速く動作し、
速く時刻ｔ３に復帰する。このため、従来技術では先に
述べた如く、差動要素との復帰協調が取れず差動リレー
の不要動作が生じる。ところが、本発明の第３実施の形
態では、過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の出力と変化幅
過電流判定（−ΔＩ）演算部２８により制御される復帰
遅延タイマ２９の出力をＯＲ演算部２５を行う。そし
て、過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の出力が復帰する前
に、変化幅過電流判定（−ΔＩ）演算部２８の出力によ
り時刻ｔ２に復帰遅延タイマ２９をセットする。これに
より、ＯＲ演算部２５の出力は、変化幅過電流判定（−
ΔＩ）演算部２８の出力によりセットされたタイマ時間
（Ｔ１）だけ復帰遅延される。

【００８８】そして、復帰遅延タイマ２９は、変化幅過
電流判定（−ΔＩ）演算部２８の出力により、所定のタ
イマ時間をセットするとともに、過電圧（ＯＶ）判定演
算部２０の出力が有ることを条件に出力する。さらに、
変化幅過電流判定（−ΔＩ）演算部２８の出力がなくな
った後は、過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の出力がなく
なるまで条件を保持し、かつ、過電圧（ＯＶ）判定演算
部２０の復帰後所定のタイマ時間後の時刻ｔ４に復帰す
る。この復帰遅延により、差動判定演算部１６が復帰す
るまでの間、ＡＮＤ演算部２１は復帰しない。これによ
り、差動要素との復帰協調は確実に取れ、外部事故時に
於いても、差動リレーの不要動作を防止することができ
る。

【００８９】次に、図１１により変圧器内部事故時の応
動について説明する。

【００９０】まず、変圧器の内部事故が、系統電圧（端
子電圧）が有る状態で、かつ、差動電流Ｉ_dが無い状態
から発生すると、ディジタル形保護継電器（差動リレ
ー）１の各判定部の応動は、内部事故と同時に差動電流
Ｉ_dが流れることにより差動判定演算部１６が出力する
とともに、端子電圧が低下することにより過電圧（Ｏ
Ｖ）判定演算部２０が復帰する。これにより、時刻ｔ１
に差動リレー１が正動作する。この場合、変化幅過電流
判定（−ΔＩ）演算部２８は差動電流が大きく変化する
ため出力しない。このため、第２調波（２ｆ）判定演算
部１８の応動に関係なく、ＡＮＤ演算部２１は出力せ
ず、内部事故時の差動要素の応動には影響を与えない。
これにより、変圧器励磁突入電流による差動要素動作中
に、外部事故により差動リレーが不要動作となることを
防ぐことができる。また、内部事故時には従来通りの差
動リレーの動作時間を確保することができる。

【００９１】図１２は、本発明の第４実施の形態に示す
ディジタル形保護継電器の構成図である。

【００９２】図１２において、図１と同一符号は同じ構
成、作用を有している。

【００９３】第４実施の形態は先に説明した図１の励磁
突入電流対策要素部６Ａに代えて、新たに励磁突入電流
対策要素部６Ｄを備え、その他の構成は図１に同じであ
る。

【００９４】変化幅過電流判定（−ΔＩ）演算部２８
は、差動要素部５により算出された差動電流Ｉ_dの１ｆ
振幅値｜Ｉ_d1f｜を導入し、ｎサンプリング前の振幅値
｜Ｉ_d1f｜_m-n対する現在の振幅値｜Ｉ_d1f｜_mとの差（｜
Ｉ_d1f｜_m-n−｜Ｉ_d1f｜_m）が所定値以上、つまり、差動
電流が前値より所定値以下となった時に出力する。

【００９５】ＡＮＤ演算部２１の出力は、復帰遅延タイ
マ３０とＯＲ演算部２７に導入される。復帰遅延タイマ
３０は、変化幅過電流判定（−ΔＩ）演算部２８の出力
により、所定のタイマ時間をセットするとともに、ＡＮ
Ｄ演算部２１の出力が有ることを条件に出力し、変化幅
過電流判定（−ΔＩ）演算部２８の出力がなくなった後
は、ＡＮＤ演算部２１の出力がなくなるまで条件を保持
し、かつ、ＡＮＤ演算部２１の復帰後の所定のタイマ時
間後に復帰するものである。

【００９６】ＯＲ演算部２７は、復帰遅延タイマ３０の
出力とＡＮＤ演算部２１の出力との論理和をとり、この
結果を出力する。ＡＮＤ演算部２１は、過電圧（ＯＶ）
判定演算部２０の出力と第２調波（２ｆ）判定演算部１
８の出力との論理積をとり、この結果を出力する。ＡＮ
Ｄ演算部２３は、ＯＲ演算部２７の出力をＮＯＴ演算部
２２にて反転させた信号と差動要素部５の出力との論理
積をとるものである。

【００９７】次に、図１２の作用について説明する。

【００９８】まず、励磁突入電流が流れた時の各判定部
の応動を説明すると、変圧器を無励磁状態から電圧を印
加すると励磁突入電流が流れる。このとき、変化幅過電
流判定（−ΔＩ）演算部２８は、差動電流が零から大き
く変化するため出力は無い。従って、ＡＮＤ演算部２１
の出力は、復帰遅延タイマ３０に信号を与えないため、
特に励磁突入電流対策要素６Ｄの応動には影響を与えな
い。他の差動判定演算部１６、第２調波（２ｆ）判定演
算部１８、過電圧（ＯＶ）判定演算部２０の応動は、図
１０に示すと同じである。この結果、差動要素部５の出
力は、ＯＲ演算部２７とのＡＮＤ演算部２３により差動
判定演算部１６の出力を阻止し、ディジタル形保護継電
器（差動リレー）１としての不要動作を防止する。

【００９９】一方、励磁突入電流が流れている状態で、
系統電源端で外部事故が発生すると、電流、電圧が遮断
されるため、差動要素は復帰し、差動判定演算部１６の
出力はなくなるとともに、第２調波（２ｆ）判定演算部
１８の出力もなくなる。この場合、変化幅過電流判定
（−ΔＩ）演算部２８は差動電流が小さくなるため過渡
的に短時間の出力を行う。これにより、図１１で説明し
た内容と同様に、ＯＲ演算部２７の出力は、変化幅過電
流判定（−ΔＩ）演算部２８の出力によりセットされた
タイマ時間だけ復帰遅延される。

【０１００】すなわち、復帰遅延タイマ３０は、変化幅
過電流判定（−ΔＩ）演算部２８の出力により、所定の
タイマ時間をセットするとともに、ＡＮＤ演算部２１の
出力の有ることを条件に出力し、変化幅過電流判定（−
ΔＩ）演算部２８の出力がなくなった後は、ＡＮＤ演算
部２１の出力がなくなるまで条件を保持し、かつ、過電
圧（ＯＶ）判定演算部２０の復帰後の所定のタイマ時間
後に復帰する。

【０１０１】この復帰遅延により、差動判定演算部１６
が復帰するまでの間、ＡＮＤ演算部２１は復帰しない。
これにより、差動要素との復帰協調は確実に取れ、外部
事故時に於いても、差動リレーの不要動作を防止するこ
とができる。

【０１０２】次に、変圧器の内部事故時の応動について
説明する。

【０１０３】変圧器の内部事故時が、系統電圧（端子電
圧）が有る状態で、かつ、差動電流Ｉ_dが無い状態から
発生すると、ディジタル形保護継電器（差動リレー）１
の各判定部の応動は、内部事故と同時に差動電流Ｉ_dが
流れることにより差動判定演算部１６が出力するととも
に、端子電圧が低下することにより過電圧（ＯＶ）判定
演算部２０が後帰する。この場合、変化幅過電流判定
（−ΔＩ）演算部２８は差動電流が大きく変化するため
出力しない。このため、第２調波（２ｆ）判定演算部１
８の応動に関係なく、ＡＮＤ演算部２１は出力せず、内
部事故時の差動要素の応動には影響を与えない。

【０１０４】これにより、変圧器励磁突入電流による差
動要素動作中に、外部事故により差動リレーが不要動作
となることを防ぐことができる。また、内部事故時には
従来通りの差動リレーの動作時間を確保することができ
る。

【０１０５】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、変圧器励磁突入電流のある場合、および変圧器励磁
突入電流による差動要素動作中に、外部事故により電
流、電圧が遮断された時でも確実に不動作となり、また
内部事故発生時には従来通りの動作時間で確実に動作す
るディジタル形保護継電器を提供することができる。

【０１０６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、励磁突入電流に起因する差動要素信号が出力され
ているとき、外部事故に起因する被保護対象の電圧、電
流の遮断があっても、差動要素信号が復帰して不出力と
なった後に出力阻止信号を不出力とするので、不要な保
護指令が被保護対象へ出力される事態を確実に回避で
き、継電器の信頼性を向上させることができる。

【０１０７】また、請求項２の発明によれば、励磁突入
電流に起因して差動要素信号がＯＮ信号となるとオンデ
ィレータイマがスタートして第１所定時間後にタイマを
ＯＮ状態とし、かつ、過電圧判定信号がＯＮ信号のとき
オンディレータイマがＯＮ信号を出力し、過電圧判定信
号がＯＦＦ信号となったとき第２所定時間後にオフディ
レータイマがＯＦＦ信号をＯＲ演算部へ出力するので、
外部事故時に差動要素信号が不出力となる前に出力阻止
信号が不出力となる状態を回避でき、外部事故時の不要
な保護指令が被保護対象へ出力されることを阻止でき、
信頼性を向上させることができる。

【０１０８】また、請求項３の発明によれば、励磁突入
電流に起因して差動要素信号がＯＮ信号となるとオンデ
ィレータイマがスタートして第１所定時間後にタイマを
ＯＮ状態とし、かつ、ＡＮＤ演算部の出力信号がＯＮ信
号のときオンディレータイマがＯＮ信号を出力し、ＡＮ
Ｄ演算部の出力信号がＯＦＦ信号となったとき第２所定
時間後にオフディレータイマがＯＦＦ信号をＯＲ演算部
へ出力するので、外部事故時に差動要素信号が不出力と
なる前に出力阻止信号が不出力となる状態を回避でき外
部事故時の不要な保護指令が被保護対象へ出力されるこ
とを阻止でき、信頼性を向上させることができる。

【０１０９】また、請求項４の発明によれば、励磁突入
電流に起因する差動要素信号が出力されているとき、外
部事故に起因する被保護対象の電圧、電流の遮断があっ
ても、変化幅過電流判定信号に応動するタイマ手段によ
って差動要素信号が復帰して不出力となった後に出力阻
止信号を不出力とするので、励磁突入電流が流れ、か
つ、外部事故が発生しても不要な保護指令が被保護対象
へ出力される事態を確実に回避でき、継電器の信頼性を
向上させることができる。

【０１１０】また、請求項５の発明によれば、励磁突入
電流が流れ、外部事故に起因して変化幅過電流判定信号
がＯＮ信号で、電圧判定信号がＯＮ信号のときオフディ
レータイマがＯＮ信号となり、過電圧判定信号がＯＦＦ
信号となったとき所定時間後にオフディレータイマがＯ
ＦＦ信号をＯＲ演算部へ出力するので、外部事故時に差
動要素信号が不出力となる前に出力阻止信号が不出力と
なる状態を回避でき、外部事故時の不要な保護指令が被
保護対象へ出力されることを阻止でき、信頼性を向上さ
せることができる。

【０１１１】また、請求項６の発明によれば、励磁突入
電流と外部事故に起因して変化幅過電流判定信号がＯＮ
信号で、かつ、ＡＮＤ演算の出力信号がＯＮ信号のとき
オフディレータイマがＯＮ信号となり、過電圧判定信号
がＯＦＦ信号となったとき所定時間後にオフディレータ
イマがＯＦＦ信号をＯＲ演算部へ出力するので、外部事
故時に差動要素信号が不出力となる前に出力阻止信号が
不出力となる状態を回避でき、外部事故時の不要な保護
指令が被保護対象へ出力されることを阻止でき、信頼性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態を示すディジタル形保
護継電器の構成図である。

【図２】図１の復帰遅延タイマの具体的構成図である。

【図３】図２の復帰遅延タイマの作用図である。

【図４】図１において、励磁突入電流時で、かつ、外部
事故が発生したときの作用図である。

【図５】図１において、内部事故時の作用図である。

【図６】本発明の第２実施の形態を示すディジタル形保
護継電器の構成図である。

【図７】図６において、励磁突入電流時で、かつ、外部
事故が発生したときの作用図である。

【図８】図６において、内部事故時の作用図である。

【図９】本発明の第３実施の形態を示すディジタル形保
護継電器の構成図である。

【図１０】図９において、励磁突入電流時で、かつ、外
部事故が発生したときの作用図である。

【図１１】図９において、内部事故時の作用図である。

【図１２】本発明の第４実施の形態を示すディジタル形
保護継電器の構成図である。

【図１３】変圧器を保護するディジタル形保護継電器の
配置図である。

【図１４】従来のディジタル形保護継電器を示す構成図
である。

【図１５】図１４において、励磁突入電流時で、かつ、
外部事故が発生したときの作用図である。

【符号の説明】

１ ディジタル形保護継電器（差動リレー） ２ 変成器 ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ 中央処理装置（ＣＰＵ） ５ 差動要素部 ６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ 励磁突入電流対策要素部 １１，１２ 振幅値演算部 １３ 抑制電流演算部 １４ 差動電流演算部 １５ 基本波（１ｆ）振幅値演算部 １６ 差動判定演算部 １７ 第２調波（２ｆ）振幅値演算部 １８ 第２調波（２ｆ）判定演算部 １９ 電圧振幅値演算部 ２０ 過電圧（ＯＶ）判定演算部 ２１，２３ ＡＮＤ演算部 ２２ ＮＯＴ演算部 ２４，２６，２９，３０ 復帰遅延タイマ ２５，２７ ＯＲ演算部 ２８ 変化幅過電流判定（−ΔＩ）演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 聡 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 祖父江 哲也 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝システムテクノロジー株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被保護対象の各相毎の交流電流を導入し
   て、各相毎の差動電流を演算し、差動電流と抑制電流と
   の関係から得られる合成電気量が所定条件であるときに
   被保護対象の内部事故から被保護対象を保護する差動要
   素信号を出力する差動要素部と、前記差動電流に含まれ
   る第１調波と第２調波の割合と被保護対象の端子電圧の
   状態とから励磁突入電流に起因する状態の場合に被保護
   対象へ保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信
   号を生成し、あるいは、前記励磁突入電流に起因しない
   状態のとき出力許可信号を生成する励磁突入電流対策要
   素部と、前記差動要素信号と出力許可信号との入力によ
   って被保護対象へ保護指令を出力する一方、前記差動要
   素信号が入力されても前記出力阻止信号が入力されたと
   き、前記保護指令を不出力とする出力制御部とを具備す
   るディジタル形保護継電器において、 前記励磁突入電流対策要素部は、 前記差動電流に含有される第１調波電流に対する第２調
   波電流の割合が所定値以上になったとき第２調波判定信
   号を出力する第２調波判定演算部と、 前記被保護対象の端子電圧の電圧振幅値が所定値以上で
   あるときに電圧判定信号を出力する過電圧判定演算部
   と、 内部事故が発生したとき、前記第２調波判定信号と前記
   電圧判定信号との状態に基づき前記出力許可信号を前記
   出力制御部へ出力する一方、励磁突入電流が流れている
   状態で、外部事故が発生したとき、前記差動要素出力信
   号と前記第２調波判定信号と前記電圧判定信号とを時間
   協調させて前記差動要素信号が復帰して不出力となった
   後に遅延して前記出力阻止信号に代えて前記出力許可信
   号を前記出力制御部へ出力する時間協調部を備え、不要
   な保護指令による誤動作を阻止することを特徴とするデ
   ィジタル形保護継電器。
2. 【請求項２】 前記時間協調部は、 前記差動要素信号がＯＮ信号となったときタイマスター
   トして第１所定時間後にタイマをセットしてタイマのＯ
   Ｎ信号を維持し、前記差動要素信号がＯＦＦ信号となる
   とタイマをリセットしてＯＦＦ信号とするオンディレー
   タイマと、 このオンディレータイマのＯＮ信号に応動し、かつ、前
   記電圧判定信号がＯＮ信号のとき、タイマをＯＮ信号と
   し、前記電圧判定信号がＯＦＦ信号となると、第２所定
   時間後に遅延してタイマをＯＦＦ信号とするオフディレ
   ータイマと、 このオフディレータイマの出力信号と前記電圧判定信号
   との論理和の成立によりＯＮ信号を出力するＯＲ演算部
   と、 このＯＲ演算部の出力信号と前記第２調波判定信号との
   論理積の成立によりＯＮ信号を出力するＡＮＤ演算部
   と、 このＡＮＤ演算部により出力される信号を反転するＮＯ
   Ｔ演算部とを備えて、 前記差動要素信号が復帰しＯＦＦ信号となった後の前記
   第２所定時間後に前記オフディレータイマをＯＦＦ信号
   とし前記差動要素信号のＯＦＦ後に前記ＮＯＴ演算部か
   ら前記出力阻止信号に代えて前記出力許可信号のＯＮ信
   号を前記出力制御部へ出力することを特徴とする請求項
   １記載のディジタル形保護継電器。
3. 【請求項３】 前記時間協調部は、 前記第２調波判定信号と前記電圧判定信号との論理積の
   成立によりＯＮ信号を出力するＡＮＤ演算部と、 前記差動要素信号がＯＮ信号となったときタイマスター
   トして第１所定時間後にタイマをセットしてタイマのＯ
   Ｎ信号を維持し、前記差動要素信号がＯＦＦ信号となる
   とタイマをＯＦＦ信号とするオンディレータイマと、 このオンディレータイマのＯＮ信号に応動し、かつ、前
   記ＡＮＤ演算部からの出力がＯＮ信号のとき、タイマを
   ＯＮ信号とし、前記ＡＮＤ演算部からの出力がＯＦＦ信
   号となると、第２所定時間後に遅延してタイマをＯＦＦ
   信号とするオフディレータイマと、 このオフディレータイマの出力信号と前記ＡＮＤ演算部
   の出力信号との論理和の成立によりＯＮ信号を出力する
   ＯＲ演算部と、 このＯＲ演算部により出力される信号を反転するＮＯＴ
   演算部とを備えて、 前記差動要素信号が復帰しＯＦＦとなった後の前記第２
   所定時間後に前記オフディレータイマをＯＦＦとし前記
   差動要素信号のＯＦＦ後に前記ＮＯＴ演算部から出力さ
   れる前記出力阻止信号に代えて前記出力許可信号のＯＮ
   信号を前記出力制御部へ出力することを特徴とする請求
   項１記載のディジタル形保護継電器。
4. 【請求項４】 被保護対象の各相毎の交流電流を導入し
   て、各相毎の差動電流を演算し、差動電流と抑制電流と
   の関係から得られる合成電気量が所定条件であるときに
   被保護対象内部事故から被保護対象を保護する差動要素
   信号を出力する差動要素部と、前記差動電流に含まれる
   第１調波と第２調波の割合と被保護対象の端子電圧の状
   態とから励磁突入電流に起因する状態の場合に被保護対
   象へ保護指令が誤出力されるのを阻止する出力阻止信号
   を生成し、あるいは、前記励磁突入電流に起因しないと
   き出力許可信号を生成する励磁突入電流対策要素部と、
   前記差動要素信号と出力許可信号との入力によって被保
   護対象へ保護指令を出力する一方、前記差動要素信号が
   入力されても前記出力阻止信号が入力されたとき、前記
   保護指令を不出力とする出力制御部とを具備するディジ
   タル形保護継電器において、 前記励磁突入電流対策要素部は、 前記差動電流に含有される第１調波電流に対する第２調
   波電流の割合が所定値以上になったとき第２調波判定信
   号を出力する第２調波判定演算部と、 前記被保護対象の端子電圧の電圧振幅値が所定値以上で
   あるときに電圧判定信号を出力する過電圧判定演算部
   と、 前記差動電流の振幅値が過去の振幅値より所定値以下と
   なったとき変化幅過電流判定信号を出力する変化幅過電
   流判定演算部と、 内部事故が発生したとき前記第２調波判定信号と前記電
   圧判定信号の状態に基づいて前記出力許可信号を前記出
   力制御部へ出力する一方、励磁突入電流が流れている状
   態で、外部事故が発生したとき、前記変化幅過電流判定
   信号によってタイマ手段を動作させ前記差動要素信号と
   前記第２調波判定信号と前記電圧判定信号とを協調さ
   せ、前記差動要素信号が復帰して不出力となった後に遅
   延して前記出力阻止信号に代えて前記出力許可信号を前
   記出力制御部へ出力する時間協調部とを備え、不要な保
   護指令の出力を阻止することを特徴とするディジタル形
   保護継電器。
5. 【請求項５】 前記時間協調部は、 前記変化幅過電流判定信号のＯＮ信号に応動し、かつ、
   前記電圧判定信号がＯＮ信号のとき、タイマをＯＮ信号
   とし、前記電圧判定信号がＯＦＦ信号となると、所定時
   間後に遅延してタイマをＯＦＦ信号とするオフディレー
   タイマと、 このオフディレータイマの出力信号と前記電圧判定信号
   との論理和の成立によりＯＮ信号を出力するＯＲ演算部
   と、 このＯＲ演算部の出力信号と前記第２調波判定信号との
   論理積の成立によりＯＮ信号を出力するＡＮＤ演算部
   と、 このＡＮＤ演算部により出力される信号を反転するＮＯ
   Ｔ演算部とを備えて、 前記差動要素信号が復帰しＯＦＦとなった後の前記所定
   時間後に前記オフディレータイマをＯＦＦとし前記差動
   要素信号のＯＦＦ後に前記ＮＯＴ演算部から出力される
   前記出力阻止信号に代えて出力許可信号のＯＮ信号を出
   力制御部へ出力することを特徴とする請求項４記載のデ
   ィジタル形保護継電器。
6. 【請求項６】 前記時間協調部は、 前記第２調波判定信号と前記電圧判定信号との論理積の
   成立によりＯＮ信号を出力するＡＮＤ演算部と、 前記変化幅過電流判定信号のＯＮ信号に応動し、かつ、
   前記ＡＮＤ演算部からの出力がＯＮ信号のとき、タイマ
   をＯＮ信号とし、前記ＡＮＤ演算部から出力がＯＦＦ信
   号となると、所定時間後に遅れてタイマをＯＦＦ信号と
   するオフディレータイマと、 このオフディレータイマの出力信号と前記ＡＮＤ演算部
   から出力信号との論理和の成立によりＯＮ信号を出力す
   るＯＲ演算部と、 このＯＲ演算部により出力される信号を反転するＮＯＴ
   演算部とを備えて、 前記差動要素信号が復帰しＯＦＦとなった後の前記所定
   時間後に前記オフディレータイマをＯＦＦとし前記差動
   要素信号のＯＦＦ後に前記ＮＯＴ演算部から出力される
   前記出力阻止信号に代えて出力許可信号をＯＮ信号とす
   ることを特徴とする請求項４記載のディジタル形保護継
   電器。