JPS6016821B2

JPS6016821B2 - 変圧器保護方式

Info

Publication number: JPS6016821B2
Application number: JP6327778A
Authority: JP
Inventors: 哈夫野原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-05-29
Filing date: 1978-05-29
Publication date: 1985-04-27
Also published as: JPS54155443A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電力係統のディジタル的な情報により、変圧
器の保護を行なう方式のうち、励磁突入電流で誤動作せ
ず、変圧器の内部事故を確実に検出する方式に関する。

第１図は、従来の変圧器保護の概念を示したものであり
、Ｇは電源、Ｌは負荷、ＳＷ１，ＳＷ２はしや断器を、
ＣＴ１，ＣＴ２は変流器を、Ｔｒは変圧器を、Ｒは保護
装置を示す。保護装置Ｒは変流器ＣＴ１，ＣＴ２より変
圧器１次、２次の電流を取込み、その差によってＣＴ２
，ＣＴ２の間で発生した事故を検出する。通常、負荷Ｌ
への電力供孫台に際しては、しや断器ＳＷＩを投入し、
その後ＳＷ２を投入している。この過程で、ＳＷＩの投
入時に、大きな励磁突入電流が流れ、第２図に示すよう
な従来構成の保護方式では、変圧器内部事故と誤判断し
、しや断器ＳＷＩにしや断指令を発し、議しや断するこ
とがあった。この第２図の構成につき説明する。変流器
ＣＴ１，ＣＴ２を応して得られる変圧器１次電流ｉ，、
２次電流ｉ２を取り込み、フィル夕１，２で直流分を除
去し、演算部３で、フィル夕１と２の出力の差を取り、
演算部３の出力に基本波成分のみを通過させるフィル夕
１１の処理を施し、保護装置の動作力をうる。一方、保
護装置の抑制力は、フィル夕１，２の出力の和を演算部
４でとり、この結果を基本波のみを通過させるフィル夕
５および第２調波のみを通過させるフィル夕６を通過さ
せる。フィル夕５の出力に抑制係数を乗算部７で乗じ、
演算部８で、乗算部７とフィル夕６の出力の和を求める
。演算部９では、フィル夕１１の出力より、演算部８の
出力を減じ、この出力を演算部１０で２案し、この世力
を一定時間加算するフィル夕１２により、直流レベルの
動作力を得、これを一定値と比較し、一定値以上では、
事故として検出していた。このように従来の保護方式は
第２次調波の含有率を１つの検出要素として事故検出を
行なっていた。しかしながら、第２調波の含有率は、変
圧器の残留磁束と電圧の投入位相によって変化してしま
うため、従来方法では誤動作する欠点があった。この関
係を示したものが第３図であり、この図の機軸は残留磁
束を縦軸は、第２調波の含有率を示す。曲線Ａは投入角
０度、１８０度を、曲線Ｂは投入角９０度、２７０度を
示す。また直線Ｃは、励磁突入電流として、大きな電流
の流れる限界を示す。この図で直線Ｌｖ，を従来の第２
調波の抑制係数とすると、直線Ｃ，Ｌｖ，および曲線Ａ
，Ｂで囲まれた範囲が、励磁突入電流で誤動作する領域
であった。この範囲は、最近の変圧器では、せばまって
いるが、皆無とすることはできない。本発明は、励磁突
入電流で誤動作しない変圧器保護方式を提供することを
目的とし、励磁突入時には、もれリアクタンスは変化せ
ず、変圧器の内部事故ではもれリアクタンスも変化する
ことに着目し、変圧器事故を検出するようにした。

次に、本願発明の原理を説明する。

第４図は、変圧器の等価回路を示したもので、のＬＩは
もれリアクタンスを、のＬ６は励磁リアクタンスを示す
。一般に変圧器のヒステリシスは励磁リアクタンスが変
化するものと考えられており、山ＬＩは励磁突入時にも
変化しない。このため、しや断器ＳＷ２開放時には、し
や断器ＳＷＩ投入後の変圧器１次および２次電圧ｖ，，
ｖ２を電圧変成器ＰＴ１，ＰＴ２で取り出し、ＣＴＩで
取り出した変圧器１次電流ｉ，より保護装置Ｒ，で、リ
アクタンスＸを求めると×＝（ｖ，一ｖ２）／ｉ，
………‘１）となり、この値があらかじめ
求めてあるもれリアクタンスのＬ，の値に等しい時には
変圧器は健全であると判断し、Ｘがあらかじめ求めてあ
るもれリアクタンスのＬ，の値と異なる時には変圧器事
故と判断しようとする。

次に、しや断器ＳＷ１，ＳＷ２が投入され、変圧器が負
荷Ｌに電力を供給している場合には、一般に、負荷Ｌの
ィンピーダンスは変圧器励磁インピーダンスのＬｇに比
べ小さいから、ｖ，，ｖ２，ｉ，より求めたりアクタン
スをあらかじめ求めてあるもれリアクタンスの２倍と比
較し、前述と同様の判断をすればよい。すなわち、変圧
器の全ての運転状態で事故を判断するには、第５図のよ
うに、リアクタンスの測定誤差を考慮して、ＩＸ−のＬ
，Ｉ＜ご ………【２｝又はＩＸ−２の
Ｌ，Ｉ＜ど ………｛３｝の場合は健全と
判断し上記以外の場合事故発生とすればよい。

次に具体的な実施例を説明する。

第２鯛波を除去したあとの変圧器−次、二次電圧の瞬時
値をｖ，，ｖ２とすると、時刻ｔにおけるそれぞれの値
は、と表わされる。

ここでの＝２竹ｆ（ｆ＝基本周波数）とする。変圧器の
一次電流をｉ，とするとｊｌニ１１Ｓｉｎ（のｔ＋６）
…，．，，．，‘５，と表わされる。一方
、算出するりアクタンスＸは、ＶＩ一Ｖ２ニ（ＶＩ一Ｖ
２）Ｓｉｎのｔ ………【６Ｉとし、‘６｝式
と｛５）式より求めればよい。

一定時間間隔でサンプリングされた情報をもとに処理す
るには、時刻Ｌ１こおけるｉ，をｉ，．、ｖ，をｖ，．
、ｖ２をｖ２，とすると時刻ｔ２（＝ｔ，一中／２）に
おけるｉ．，ｖ，，ｖ２をそれぞれｉ８，ｖ財，ｖ２と
するとと表わせ、インピーダンスＺのリアクタンス分Ｘ
を求めるとＸ＝公ｉｎ８＝ぐ，２−ｖ班）ｉ，．−（ｖ
，．−ｖ２・ｈ，２ｉ，．２十ｉ，２２として求めるこ
とができる。

これを処理フローで表わすと、第６図のようにかける。
ブロック１００でｖ，．−ｖ２，を求め、１０１で１０
０の結果を−定時間記憶し、１０２でｊ，．を一定時間
記憶し、１０３で、１００の結果と１０２の灯／２以前
の情報ｉ，２の積を求め、１０４で１０１の灯／２時間
以前の情報とｉ，．との積を求め１０５で１０４の結果
より１０３の結果を減じ、１０６でｉ，．の２乗を求め
、１０７で１０６の結果を一定時間記憶し、１０８で１
０６の結果と１０７の竹／２以前の情報との和をとり、
１０９で、１０５の結果と１０８の結果で割ることによ
り、【９｝式の×を求めることができる。この結果を第
５図のように判定すればよい。これらの処理を行なうタ
イミングは、第７図に示すように、１，．，ｖ，．，ｖ
２，を取込んだ時点ｔ，より始め、時間ｔｃ，の間に処
理を終了したら、次の情報取込みまで待ち、情報の取込
まれた時点で同様の処理を行なう。このようにすること
により、変圧器の内部事故を高速で確実に検出でき、電
力系統の安定度向上に大きく貢献する。

実際の適用にあたっては、変圧器の電流の大きさすなわ
ち【９１式の分母を監視し、一定値以上で、上記した計
算を行なえば、電流零附近で、アナログ情報をディジタ
ル情報に変換する誤差のみで、‘９ー式が大きな値とな
ることを防止できる。

更に、第８図に示すように、従来の構成の保護装置Ｒで
変圧器の内部事故と判断したときにのみ、上記計算を行
なえば、第２調波含有率の小さい励磁突入電流を事故電
流と誤判断し、しや断器を誤しや断することを防止でき
る。これまでの説明は、基本波成分について説明したが
、同様の処理を第２調波で行なってもよい。

以上のように、本発明の保護方式は変圧器のもれリアク
タンスを計算した変圧器の事故検出を行なうので、励磁
突入電流によって誤動作することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の保護装置と変圧器の関係を示す図、第２
図は従来の保護装置の回路ブロック図、第３図は第２調
波含有率説明図、第４図は本発明の原理を説明するため
の変圧器の等価回路図、第５図は本発明による事故検出
説明図、第６図は本発明の実施例による処理フロー図、
第７図は本発明の実施例におけるサンプリングの時間関
係説明図、第８図は本発明の他の実施例を示す事故検出
波説明図である。Ｇ…・・・電源、Ｌ・…・・負荷、ＳＷ１，ＳＷ２・…
・・しや断器、ＣＴ１，ＣＴ２……変流器、Ｔｒ・・…
・変圧器、Ｒ…・・・従来の保護装置、Ｒ，……本発明
の保護装置、のＬ，…・・・もれリアクタンス、Ｘ・・
・・・・算出リアクタンス、ｖ．・・・・・・１次電圧
、ｖ２・・・・・・２次電圧、ｉ．・・・・・・１次電
流。第１図第２図第３図第４図第５図第６図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

１一定時間間隔でサンプリングされた電力系統情報よ
り変圧器事故を検出し、変圧器の保護を行なう変圧器保
護方式において、変圧器の一次側電流の単一調波成分と
、夫々変圧器の一次側電圧および二次側電圧の前記一次
電流の周波数成分と同一の周波数成分とを検出し、これ
らから算出したリアクタンスと変圧器のもれリアクタン
スとが予め定めた関係から外れたときに変圧器の内部事
故として検出することを特徴とする変圧器保護方式。