JPH1141793A - 励磁突入電流判別装置 - Google Patents
励磁突入電流判別装置Info
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- JPH1141793A JPH1141793A JP18833497A JP18833497A JPH1141793A JP H1141793 A JPH1141793 A JP H1141793A JP 18833497 A JP18833497 A JP 18833497A JP 18833497 A JP18833497 A JP 18833497A JP H1141793 A JPH1141793 A JP H1141793A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 変圧器内部短絡事故電流と励磁突入電流の判
別を、離散ウェーブレット変換によって得られた周波数
成分を用いて高速に行う。 【解決手段】 離散ウェーブレット変換を用いて、特定
の周波数成分の大きさをあらかじめ設定しておいた閾値
と比較することにより、変圧器の励磁突入電流と変圧器
内部事故電流とを判別する。また、離散ウェーブレット
変換を用いて、変換結果の時間／周波数成分のパターン
をニューラルネットワークによって判断する。
別を、離散ウェーブレット変換によって得られた周波数
成分を用いて高速に行う。 【解決手段】 離散ウェーブレット変換を用いて、特定
の周波数成分の大きさをあらかじめ設定しておいた閾値
と比較することにより、変圧器の励磁突入電流と変圧器
内部事故電流とを判別する。また、離散ウェーブレット
変換を用いて、変換結果の時間／周波数成分のパターン
をニューラルネットワークによって判断する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力系統での保
護リレー装置に関連する。
護リレー装置に関連する。
【０００２】
【従来の技術】変圧器の起動時には、変圧器の内部の鉄
心の磁気飽和特性によって大きな電流が流れる。このた
め、変圧器などの設備を保護するリレーが励磁突入電流
によって誤動作する可能性がある。励磁突入電流判別装
置とは、変圧器の起動時に変圧器に流れる励磁突入電流
と変圧器の内部短絡事故時に変圧器に流れる短絡事故電
流を判別する装置である。変圧器を保護する主保護リレ
ー装置の動作において、励磁突入電流による保護リレー
の誤動作を防止するために用いられるものである。従来
の励磁突入電流判別装置では、例えば、刊行物（「保護
継電工学」、電気学会編、オーム社、1980）に掲載され
ているように、励磁突入電流はひずみ波形で第２次高調
波が多く含まれることを利用し、電流波形の高調波成分
をフーリエ変換によって求め、第２次高調波成分の大き
さが基本波分の大きさの10数％以上のときは励磁突入電
流と判別する方式を備えている。
心の磁気飽和特性によって大きな電流が流れる。このた
め、変圧器などの設備を保護するリレーが励磁突入電流
によって誤動作する可能性がある。励磁突入電流判別装
置とは、変圧器の起動時に変圧器に流れる励磁突入電流
と変圧器の内部短絡事故時に変圧器に流れる短絡事故電
流を判別する装置である。変圧器を保護する主保護リレ
ー装置の動作において、励磁突入電流による保護リレー
の誤動作を防止するために用いられるものである。従来
の励磁突入電流判別装置では、例えば、刊行物（「保護
継電工学」、電気学会編、オーム社、1980）に掲載され
ているように、励磁突入電流はひずみ波形で第２次高調
波が多く含まれることを利用し、電流波形の高調波成分
をフーリエ変換によって求め、第２次高調波成分の大き
さが基本波分の大きさの10数％以上のときは励磁突入電
流と判別する方式を備えている。
【０００３】電流波形の第２次高調波成分を検出するた
めには、電流波形のフーリエ変換を行う必要がある。フ
ーリエ変換は、基本周期の整数倍の周波数成分を検出す
る方式であり、高調波成分を求めるためには少なくとも
基本周期の１周期分の時間の電流波形が必要である。こ
のため、１周期以内の短時間で高速に検出することは不
可能である。
めには、電流波形のフーリエ変換を行う必要がある。フ
ーリエ変換は、基本周期の整数倍の周波数成分を検出す
る方式であり、高調波成分を求めるためには少なくとも
基本周期の１周期分の時間の電流波形が必要である。こ
のため、１周期以内の短時間で高速に検出することは不
可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の保護リレーにお
ける励磁突入電流判別装置は、電流波形の高調波成分を
フーリエ変換によって求めるため、基本波の１周期以上
の電流波形が必要であり、１周期以下の短い時間で励磁
突入電流と変圧器の内部事故電流を高速に判別すること
は不可能であった。
ける励磁突入電流判別装置は、電流波形の高調波成分を
フーリエ変換によって求めるため、基本波の１周期以上
の電流波形が必要であり、１周期以下の短い時間で励磁
突入電流と変圧器の内部事故電流を高速に判別すること
は不可能であった。
【０００５】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、変圧器内部短絡事故電流と励磁
突入電流の判別を、離散ウェーブレット変換器によって
得られた周波数成分を用いて高速に行い、保護リレーの
誤動作を防止することを目的とする。
ためになされたもので、変圧器内部短絡事故電流と励磁
突入電流の判別を、離散ウェーブレット変換器によって
得られた周波数成分を用いて高速に行い、保護リレーの
誤動作を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成によ
る励磁突入電流判別装置は、離散ウェーブレット変換を
用いて、特定の周波数成分の大きさをあらかじめ設定し
ておいた閾値と比較することにより、変圧器の励磁突入
電流と変圧器内部事故電流とを判別するものである。
る励磁突入電流判別装置は、離散ウェーブレット変換を
用いて、特定の周波数成分の大きさをあらかじめ設定し
ておいた閾値と比較することにより、変圧器の励磁突入
電流と変圧器内部事故電流とを判別するものである。
【０００７】本発明の第２の構成による励磁突入電流判
別装置は、離散ウェーブレット変換を用いて、変換結果
の時間／周波数成分のパターンをニューラルネットワー
クによって判断するものである。
別装置は、離散ウェーブレット変換を用いて、変換結果
の時間／周波数成分のパターンをニューラルネットワー
クによって判断するものである。
【０００８】
実施の形態１．図１は、本発明の実施の形態１に係る励
磁突入電流判別装置の変圧器保護リレーへの適用例を示
す概念図である。変圧器１を保護する主保護リレー２に
は、１次側と２次側の電流の差を検出し、検出した電流
値があらかじめ設定された閾値以上の場合に動作する機
能がある。この主保護リレー２に本発明による励磁突入
電流判別装置３を付加することによって、励磁突入電流
による主保護リレー２の誤動作を防ぐことが可能とな
る。
磁突入電流判別装置の変圧器保護リレーへの適用例を示
す概念図である。変圧器１を保護する主保護リレー２に
は、１次側と２次側の電流の差を検出し、検出した電流
値があらかじめ設定された閾値以上の場合に動作する機
能がある。この主保護リレー２に本発明による励磁突入
電流判別装置３を付加することによって、励磁突入電流
による主保護リレー２の誤動作を防ぐことが可能とな
る。
【０００９】図２は本発明の実施の形態１による励磁突
入電流判別装置の構成図である。Ａ／Ｄ変換器３１は、
入力電流波形をあらかじめ決められたサンプリング周波
数によってサンプリングして離散値に変換する。離散ウ
ェーブレット変換器３２は、離散化された電流波形を離
散ウェーブレット変換によって周波数成分の大きさを求
める。離散ウェーブレット変換は、時間関数を周波数領
域に変換する積分変換の一種であるが、フーリエ変換の
ように低周波から高周波まで一定長の時間領域で正弦波
による変換を行うのではなく、短い時間のみ持続する関
数を用い、高周波成分に対しては短い変換区間に区切っ
て個別に変換し、同一周波数に対して複数の変換係数を
求めるものである。そのため、高周波成分については時
間的に分離した情報が得られる。すなわち、高周波成分
の次数指標をｎとするとき、第ｎの周波数成分について
は、変換の核関数を時間軸上で１／２nに短縮し、これ
を時間軸上で１／２nの長さの小区間毎に平行移動して
個別に積分変換を行う。従って、第０〜第ｎの周波数範
囲に関して合計２n+1−１個の変換係数が得られる。励
磁突入電流判定部３３は、離散ウェーブレット変換の結
果得られた周波数の時間軸変化のうち、ある周波数帯の
成分の大きさをあらかじめ設定した閾値と比較すること
によって判定するものである。
入電流判別装置の構成図である。Ａ／Ｄ変換器３１は、
入力電流波形をあらかじめ決められたサンプリング周波
数によってサンプリングして離散値に変換する。離散ウ
ェーブレット変換器３２は、離散化された電流波形を離
散ウェーブレット変換によって周波数成分の大きさを求
める。離散ウェーブレット変換は、時間関数を周波数領
域に変換する積分変換の一種であるが、フーリエ変換の
ように低周波から高周波まで一定長の時間領域で正弦波
による変換を行うのではなく、短い時間のみ持続する関
数を用い、高周波成分に対しては短い変換区間に区切っ
て個別に変換し、同一周波数に対して複数の変換係数を
求めるものである。そのため、高周波成分については時
間的に分離した情報が得られる。すなわち、高周波成分
の次数指標をｎとするとき、第ｎの周波数成分について
は、変換の核関数を時間軸上で１／２nに短縮し、これ
を時間軸上で１／２nの長さの小区間毎に平行移動して
個別に積分変換を行う。従って、第０〜第ｎの周波数範
囲に関して合計２n+1−１個の変換係数が得られる。励
磁突入電流判定部３３は、離散ウェーブレット変換の結
果得られた周波数の時間軸変化のうち、ある周波数帯の
成分の大きさをあらかじめ設定した閾値と比較すること
によって判定するものである。
【００１０】図３と図４は、それぞれ励磁突入電流波形
と短絡事故電流波形の例を示すものである。図３に示す
励磁突入電流波形は、変圧器鉄心の磁気飽和の特性によ
って、短絡事故電流波形と同様にピーク値の大きい波形
となるが、図３中で、３５ｍｓと４５ｍｓ付近などに見
られるように、鉄心の非飽和領域から飽和領域に移ると
きに電流波形の傾きが不連続に変化して高周波成分を多
く含む部分Ａ，Ｂが見られる。これに対して、図４に示
す短絡事故電流波形は正弦波に直流成分が重畳した波形
となっており、事故発生時点を除けば高周波成分を含む
部分は見られない。従来の第２次高調波の検出による励
磁突入電流判別法は、図３に示す励磁突入電流の波形の
特徴が第２次高調波を多く含むことに着目して行われて
いたものであるが、前述のようにフーリエ変換を利用し
ているため、基本波の１周期以上の判別時間を必要とし
ていた。本発明のウェーブレット変換を用いた判別法で
は、図３に示す励磁突入電流波形の傾きが不連続となる
点Ａ，Ｂの時刻における高周波成分を事故発生後の経過
時間を条件として検出することにより、短時間に判別す
ることができる。
と短絡事故電流波形の例を示すものである。図３に示す
励磁突入電流波形は、変圧器鉄心の磁気飽和の特性によ
って、短絡事故電流波形と同様にピーク値の大きい波形
となるが、図３中で、３５ｍｓと４５ｍｓ付近などに見
られるように、鉄心の非飽和領域から飽和領域に移ると
きに電流波形の傾きが不連続に変化して高周波成分を多
く含む部分Ａ，Ｂが見られる。これに対して、図４に示
す短絡事故電流波形は正弦波に直流成分が重畳した波形
となっており、事故発生時点を除けば高周波成分を含む
部分は見られない。従来の第２次高調波の検出による励
磁突入電流判別法は、図３に示す励磁突入電流の波形の
特徴が第２次高調波を多く含むことに着目して行われて
いたものであるが、前述のようにフーリエ変換を利用し
ているため、基本波の１周期以上の判別時間を必要とし
ていた。本発明のウェーブレット変換を用いた判別法で
は、図３に示す励磁突入電流波形の傾きが不連続となる
点Ａ，Ｂの時刻における高周波成分を事故発生後の経過
時間を条件として検出することにより、短時間に判別す
ることができる。
【００１１】本発明における励磁突入電流判別部３３の
構成の例としては、下記のロジックが有効である。 （１）事故電流の閾値比較による検出と、その発生時刻
の検出を行う。 （２）事故電流の発生時刻から特定の経過時間後におけ
る特定の高周波成分の閾値比較検出により、事故電流の
原因を判別する。 ここで、（２）の閾値の設定に関する経過時間と周波数
成分の選定は事故電流発生時刻における電流位相に依存
する。この問題に対しては、複数の突入位相に対応した
経過時間と周波数成分と閾値の組を用意しておき、それ
らに対する応答のＯＲ信号を採用する方法が有効であ
る。また発生時刻の検出値から突入位相を特定し、上記
の組を指定する方法も有効である。
構成の例としては、下記のロジックが有効である。 （１）事故電流の閾値比較による検出と、その発生時刻
の検出を行う。 （２）事故電流の発生時刻から特定の経過時間後におけ
る特定の高周波成分の閾値比較検出により、事故電流の
原因を判別する。 ここで、（２）の閾値の設定に関する経過時間と周波数
成分の選定は事故電流発生時刻における電流位相に依存
する。この問題に対しては、複数の突入位相に対応した
経過時間と周波数成分と閾値の組を用意しておき、それ
らに対する応答のＯＲ信号を採用する方法が有効であ
る。また発生時刻の検出値から突入位相を特定し、上記
の組を指定する方法も有効である。
【００１２】実施の形態２．本発明の実施の形態２は、
離散ウェーブレット変換の結果得られた周波数分布の時
間軸変化のパターンをニューラルネットワークによって
判別するものである。 前記の実施の形態１において
は、ウェーブレット変換の結果を閾値と比較検出する際
に、特定の経過時間と特定の周波数成分をあらかじめ選
定し、その組み合わせに対して検出用の閾値を設定する
必要がある。この選定と設定はあらかじめ測定したデー
タに基づいて行う必要がある。ここにニューラルネット
ワークを用いれば、励磁突入電流波形と短絡事故電流波
形のそれぞれのウェーブレット変換結果をあらかじめニ
ューラルネットワークに学習させておき、検出した事故
電流波形のウェーブレット変換結果をニューラルネット
ワークに入力することにより、ウェーブレット変換結果
の時間／周波数パターン全体の情報を利用した信頼性の
高い判別を行うことができる。
離散ウェーブレット変換の結果得られた周波数分布の時
間軸変化のパターンをニューラルネットワークによって
判別するものである。 前記の実施の形態１において
は、ウェーブレット変換の結果を閾値と比較検出する際
に、特定の経過時間と特定の周波数成分をあらかじめ選
定し、その組み合わせに対して検出用の閾値を設定する
必要がある。この選定と設定はあらかじめ測定したデー
タに基づいて行う必要がある。ここにニューラルネット
ワークを用いれば、励磁突入電流波形と短絡事故電流波
形のそれぞれのウェーブレット変換結果をあらかじめニ
ューラルネットワークに学習させておき、検出した事故
電流波形のウェーブレット変換結果をニューラルネット
ワークに入力することにより、ウェーブレット変換結果
の時間／周波数パターン全体の情報を利用した信頼性の
高い判別を行うことができる。
【００１３】本実施の形態においても、突入位相の違い
に対応するためには、複数の突入位相に対応した励磁突
入電流波形と短絡事故電流のそれぞれのウェーブレット
変換結果をニューラルネットワークに学習させておき、
それらに基づく判別を行う方法が有効である。
に対応するためには、複数の突入位相に対応した励磁突
入電流波形と短絡事故電流のそれぞれのウェーブレット
変換結果をニューラルネットワークに学習させておき、
それらに基づく判別を行う方法が有効である。
【００１４】実施の形態３．なお、本発明による励磁突
入電流判別装置は、図５に示すような配電系統保護リレ
ーにも適用できる。配電系統は放射状構成となってお
り、保護リレーには電流値の大きさを検出する過電流リ
レー２２が用いられている。短絡事故の場合、停電範囲
を局限化するために過電流リレー２２の動作時限を負荷
側から電源４側に向かって順次長く整定しておき、事故
が生じた区間の電源４側の遮断器で選択遮断することに
よって負荷側のみを停電範囲とする。変圧器１を保護す
る過電流リレー２２に本発明による励磁突入電流判別装
置３を付加することによって、励磁突入電流による過電
流リレー２２の誤動作を防ぐことが可能となる。
入電流判別装置は、図５に示すような配電系統保護リレ
ーにも適用できる。配電系統は放射状構成となってお
り、保護リレーには電流値の大きさを検出する過電流リ
レー２２が用いられている。短絡事故の場合、停電範囲
を局限化するために過電流リレー２２の動作時限を負荷
側から電源４側に向かって順次長く整定しておき、事故
が生じた区間の電源４側の遮断器で選択遮断することに
よって負荷側のみを停電範囲とする。変圧器１を保護す
る過電流リレー２２に本発明による励磁突入電流判別装
置３を付加することによって、励磁突入電流による過電
流リレー２２の誤動作を防ぐことが可能となる。
【００１５】またウェーブレット変換結果の類似性の判
別手段としては、ニューラルネットワークによる方法以
外に、相関に基づく方法も有効である。例えば、あらか
じめ測定した励磁突入電流波形のウェーブレット変換結
果と検出した事故電流波形のウェーブレット変換結果の
それぞれをベクトルデータ化し、両者の内積から相対角
度を検出して、平行に近い場合に励磁突入電流であると
判別する方法が有効である。
別手段としては、ニューラルネットワークによる方法以
外に、相関に基づく方法も有効である。例えば、あらか
じめ測定した励磁突入電流波形のウェーブレット変換結
果と検出した事故電流波形のウェーブレット変換結果の
それぞれをベクトルデータ化し、両者の内積から相対角
度を検出して、平行に近い場合に励磁突入電流であると
判別する方法が有効である。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明の第１の構成によ
れば、離散ウェーブレット変換を用いて、特定の周波数
成分の大きさをあらかじめ設定しておいた閾値と比較す
ることにより、変圧器の励磁突入電流と変圧器内部事故
電流とを判別するので、１周期以下の短い時間で高速に
励磁突入電流を判別することができる。
れば、離散ウェーブレット変換を用いて、特定の周波数
成分の大きさをあらかじめ設定しておいた閾値と比較す
ることにより、変圧器の励磁突入電流と変圧器内部事故
電流とを判別するので、１周期以下の短い時間で高速に
励磁突入電流を判別することができる。
【００１７】また、本発明の第２の構成によれば、離散
ウェーブレット変換を用いて、変換結果の時間／周波数
成分のパターンをニューラルネットワークによって判断
するので、必要な周波数帯域の周波数成分のパターンに
よって高速に励磁突入電流を判別することができる。
ウェーブレット変換を用いて、変換結果の時間／周波数
成分のパターンをニューラルネットワークによって判断
するので、必要な周波数帯域の周波数成分のパターンに
よって高速に励磁突入電流を判別することができる。
【図１】 本発明の実施の形態１に係る励磁突入電流判
別装置の変圧器保護リレーへの適用例を示す概念図であ
る。
別装置の変圧器保護リレーへの適用例を示す概念図であ
る。
【図２】 本発明の実施の形態１による励磁突入電流判
別装置の構成図である。
別装置の構成図である。
【図３】 励磁突入電流波形の例を示す図である。
【図４】 短絡事故電流波形の例を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態３に係る励磁突入電流判
別装置の配電系統保護リレーへの適用例を示す概念図で
ある。
別装置の配電系統保護リレーへの適用例を示す概念図で
ある。
１ 変圧器、 ２ 主保護リレー、 ２２ 過電流リレ
ー、 ３ 励磁突入電流判別装置、 ３１ Ａ／Ｄ変換
器、 ３２ 離散ウェーブレット変換器、 ３３ 励磁
突入電流判定部、 ４ 電源。
ー、 ３ 励磁突入電流判別装置、 ３１ Ａ／Ｄ変換
器、 ３２ 離散ウェーブレット変換器、 ３３ 励磁
突入電流判定部、 ４ 電源。
Claims (2)
- 【請求項１】 離散ウェーブレット変換を用いて、特定
の周波数成分の大きさをあらかじめ設定しておいた閾値
と比較することにより、変圧器の励磁突入電流と変圧器
内部事故電流とを判別する励磁突入電流判別装置。 - 【請求項２】 離散ウェーブレット変換を用いて、変換
結果の時間／周波数成分のパターンをニューラルネット
ワークによって判断する請求項１記載の励磁突入電流判
別装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18833497A JPH1141793A (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 励磁突入電流判別装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18833497A JPH1141793A (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 励磁突入電流判別装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1141793A true JPH1141793A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16221805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18833497A Pending JPH1141793A (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 励磁突入電流判別装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1141793A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010045026A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-25 | General Electric Co <Ge> | 離散ウエーブレット変換を用いたアーク検出 |
| KR100964035B1 (ko) | 2008-06-02 | 2010-06-15 | 영남대학교 산학협력단 | 인버터 고장 검출 장치 및 그 방법 |
| CN101820166A (zh) * | 2010-02-10 | 2010-09-01 | 江苏金智科技股份有限公司 | 基于变压器等效励磁阻抗频域特征的励磁涌流判别方法 |
| CN102323503A (zh) * | 2011-08-05 | 2012-01-18 | 江苏金思源电气有限公司 | 基于罗氏线圈的变压器涌流畸变检测方法 |
| CN103795048A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-05-14 | 福州大学 | 一种短路故障早期检测的故障电流限制方法 |
| JP2019504602A (ja) * | 2015-10-12 | 2019-02-14 | ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ | 電源変圧器の保護の改良またはそれに関連する改良 |
| CN113807592A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-17 | 长春工程学院 | 中性点接地变压器直流偏磁电流的预测方法、系统、设备 |
-
1997
- 1997-07-14 JP JP18833497A patent/JPH1141793A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN101820166A (zh) * | 2010-02-10 | 2010-09-01 | 江苏金智科技股份有限公司 | 基于变压器等效励磁阻抗频域特征的励磁涌流判别方法 |
| CN102323503A (zh) * | 2011-08-05 | 2012-01-18 | 江苏金思源电气有限公司 | 基于罗氏线圈的变压器涌流畸变检测方法 |
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| CN113807592A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-17 | 长春工程学院 | 中性点接地变压器直流偏磁电流的预测方法、系统、设备 |
| CN113807592B (zh) * | 2021-09-22 | 2023-07-07 | 长春工程学院 | 中性点接地变压器直流偏磁电流的预测方法、系统、设备 |
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