WO2019043910A1 - ディジタル保護継電器、及びディジタル保護継電器の閾値学習方法 - Google Patents

ディジタル保護継電器、及びディジタル保護継電器の閾値学習方法 Download PDF

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俊彦 宮内
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三菱電機株式会社
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    • H02H7/045—Differential protection of transformers

Definitions

  • the present invention relates to a digital protection relay used for, for example, transformer protection of a power system, and a threshold learning method for the digital protection relay.
  • the conventional digital protective relay detects the second harmonic component contained in the input signal in order to distinguish between the excitation inrush current which flows when a transformer or the like is connected to the system and the fault current at the time of the system fault, When the ratio to the fundamental wave component exceeds the threshold value, it is determined as the excitation inrush current, and the overcurrent protection operation of the relay at the time of fault current handling is not performed (for example, see Patent Document 1).
  • the threshold setting of the second harmonic content rate is performed by the user, the second harmonic content rate is different for each transformer, and it is difficult to calculate, so it is set by the past experience value It is the fact that there is.
  • the validity of the setting value for such setting method is difficult, and when the threshold margin is small, the over current protection function at the time of transformer insertion due to the variation of the transformer aging, the load condition, and the environmental condition (especially temperature change) Had a problem that it would malfunction.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a learning function of learning the excitation inrush current at the time of transformer connection to set a threshold, and highly reliable digital protection free from malfunction. The purpose is to obtain a relay.
  • a digital protective relay is a digital protective relay which receives an alternating current flowing into a transformer and performs a breaker operation of a circuit breaker connected to the transformer when an overcurrent is detected, and the input alternating current is The ratio of harmonics extracted by the arithmetic processing unit is included in the excitation inrush current, the A / D conversion unit performing sampling at constant intervals, the arithmetic processing unit performing frequency analysis from the digital values sampled by the A / D converting unit, A control unit that blocks the interrupting operation of the circuit breaker when the threshold is determined based on the ratio of harmonics, and a harmonic content rate included in the generated excitation inrush current when the excitation inrush current is generated in the transformer A threshold value learning unit that calculates an updated value of the threshold value is provided.
  • the digital protection relay of the present invention since the threshold value of the harmonics is updated in the threshold learning section from the excitation inrush current generated at the time of connecting the transformer, the malfunction due to the excitation inrush current different for each transformer can be surely prevented. Can do.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram in the case where the digital protective relay 1 according to the first embodiment of the present invention is applied to a power transformer 3 (hereinafter referred to as a transformer).
  • a transformer 3 to be protected is connected to a power system power supply (not shown) via a circuit breaker 2 (CB: Circuit Breaker).
  • CB Circuit Breaker
  • a main current transformer 4 CT: Circuit Transformer
  • the low voltage side of the transformer 3 is connected to a load (not shown) via a no-fuse breaker (MCCB: Molded Case Circuit Breaker) 5a, 5b.
  • MCCB Molded Case Circuit Breaker
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the digital protective relay 1 in the first embodiment of the present invention.
  • the alternating current Iw extracted by the main current transformer 4 is converted into an appropriate size by the ammeter side 11.
  • the A / D conversion unit 12 samples the alternating current converted by the ammeter side 11 at fixed time intervals (generally, high-speed sampling at 4.8 kHz at a rated frequency of 50 kHz), and converts it into digital data.
  • the digital data is input to the arithmetic processing unit 13, and frequency analysis by digital operation such as FFT (Fast Fourier Transform) or digital addition / subtraction processing is performed.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the control unit 14 when the ratio of the second harmonic to the fundamental wave component of the current is equal to or more than the threshold, it is determined as the excitation inrush current and the blocking operation of the circuit breaker 2 is locked.
  • the threshold learning unit 15 performs a series of learning procedures from the generation of the excitation inrush current to the threshold calculation.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of hardware of the digital protective relay 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the A / D conversion unit 12, the arithmetic processing unit 13, and the control unit 14 include at least a processor 100 and a storage device 101.
  • volatile storage devices such as random access memory and non-volatile auxiliary storage devices such as flash memory are provided.
  • non-volatile auxiliary storage devices such as flash memory are provided.
  • an auxiliary storage device of a hard disk may be provided.
  • the processor 100 executes a program input from the storage device 101, performs sampling, frequency analysis by FFT, and the like. In this case, a program is input from the auxiliary storage device to the processor 100 via the volatile storage device.
  • the processor 100 may output data such as the operation result to the volatile storage device of the storage device 101, or may store the data in the auxiliary storage device via the volatile storage device.
  • a learning function of a threshold described later may also be stored in the storage device 101 as a program and executed by the processor 100. Further, depending on the circuit configuration, the processor may be partially combined with an ASIC.
  • a learning function for updating the threshold of the second harmonic content which is executed by the threshold learning unit 15 of the digital protective relay according to the first embodiment of the present invention, will be described.
  • a threshold of a second harmonic content rate of 15% which is generally used from past experience, is stored in the control unit 14 as an initial value.
  • learning for updating the threshold value is performed according to the procedure shown in the flowchart of FIG.
  • the function is operated by the threshold learning unit 15, and the threshold is updated (hereinafter referred to as a learning operation).
  • a signal for starting the learning operation is input to the threshold value learning unit 15 from the outside (step S1).
  • the controller 14 is instructed to output the circuit breaker closing signal to the circuit breaker 2, and the circuit breaker 2 is turned on to connect the transformer to the system (hereinafter referred to as turning on the transformer.
  • Step S2 the excitation inrush current Ir as shown in FIG. 5 is supplied to the digital protective relay 1.
  • the excitation inrush current Ir is converted into a digital signal by the A / D converter 12 (step S3), and calculation of the second harmonic content is started from the current input time point t1 (step S4) exceeding the settling value Z of the overcurrent (step S5, S6).
  • the detection of the current input time point t1 is performed by the ammeter side 11 or the arithmetic processing unit 13.
  • the first to third waves (referred to as the first wave A, the second wave B and the third wave C in FIG. 5) are extracted as data for threshold value update.
  • the excitation inrush current decreases and, for example, the second wave B and the third wave C become equal to or less than the overcurrent settling value Z, they are not included in the data for updating the threshold.
  • the digital data of the first wave A, the second wave B, and the third wave C thus extracted are frequency-analyzed by the arithmetic processing unit 13 to calculate the second harmonic content from each wave.
  • a value obtained by multiplying the sum of the second harmonic content of each wave calculated in this way by 0.5 times is updated as an initial value as a threshold value of the first learning (step S7). Since the excitation inrush current changes depending on the number of loads connected and the temperature, a margin of about ⁇ 5% may be expected.
  • the relay is operated as a relay that performs a shutoff operation when a fault current occurs.
  • the learning operation may be performed once, if it is performed a plurality of times, the determination accuracy of the excitation inrush current is improved. Therefore, in the operation test at the time of installation, the transformer 3 may be turned on a plurality of times to generate a plurality of excitation inrush currents to calculate the threshold value.
  • the circuit breaker 2 is shut off to disconnect the load from the power system, and the transformer 3 is turned on again after the end of the stop period. At this time, a learning operation may be performed to calculate a threshold from the excitation inrush current in response to the aging of the transformer.
  • the lower limit value of the average value ⁇ to 4 ⁇ is updated as the threshold value.
  • the inrush current is greater than or equal to the overcurrent setting value, but the current value is small and the second harmonic content is also small, for example, 10% or less.
  • the average If the value ⁇ is 3 ⁇ or 4 ⁇ is a threshold value, the interrupting operation at the time of an overcurrent may be disturbed. Therefore, the lower limit side of 2 ⁇ from the average value ⁇ may be set as a threshold value.
  • a learning operation can be performed for each transformer, and each threshold can be set to the digital protection relay.
  • FIG. 6 is an image diagram of the display operation unit 1a of the digital protective relay 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the display lamp 6 indicates the operation state by lighting or blinking of the lamp, and the circuit breaker ON lamp 6 a is lighted when the circuit breaker 2 is closed.
  • the circuit breaker OFF lamp 6 b is turned on when the circuit breaker 2 is opened.
  • the overcurrent protection function operation lamp 6c blinks when the circuit breaker 2 is opened by the protection operation when a fault current occurs.
  • the system abnormality lamp 6d lights up when an abnormality occurs in the digital protective relay 1.
  • the learning operation lamp 6 e blinks during a learning operation period for updating the threshold.
  • the switch 7 is a switch that turns on and off the operation of the device, and the switch 7 a turns on the circuit breaker 2.
  • the switch 7b performs the opening operation of the circuit breaker.
  • the switch 7c is a remote switch for performing remote control.
  • the switch 7d is a reset switch for resetting an abnormal state of the digital protective relay.
  • the switch 7 e is a learning operation start switch for starting the threshold learning operation.
  • the learning operation of the threshold described in FIG. 3 is started.
  • the learning operation lamp 6e blinks, the operator can easily visually recognize the start of the learning operation.
  • the switch 7a is manually turned on during the start of the learning operation, or when the circuit breaker 2 is automatically turned on interlocking with the start of the learning operation, the circuit breaker ON lamp 6a is turned on.
  • the learning operation lamp 6e is turned off, but the circuit breaker ON lamp 6a remains on, and it can be visually recognized that the operation as a relay has been started.
  • the end of the learning operation the number of learning operations and the updated threshold value are displayed on the liquid crystal display unit 8.
  • the digital protective relay according to the first embodiment of the present invention performs different learning for each transformer because the threshold of the second harmonic of the inrush current is excited when the transformer is turned on by the learning operation of the threshold learning unit.
  • the threshold can be changed according to the inrush current, and the threshold can be updated following changes in the excitation inrush current due to aging of the transformer, connected load conditions, environmental conditions, etc. It can be reliably prevented.
  • the threshold value is calculated from the second harmonic content rate of the excitation inrush current Ir, but in order to use the FFT in the arithmetic processing unit 13, not only the second harmonic but also higher-order ones. It becomes easy to extract the harmonics and calculate the content rate.
  • FIG. 7 is a flowchart of a first learning operation performed by the threshold learning unit 15 for updating the threshold including harmonics higher than the second harmonic.
  • the same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same or corresponding operations, and the description will be omitted.
  • the third harmonic and the fourth harmonic are extracted by the frequency analysis by the arithmetic processing unit 13 (step S5), and the first wave A and the second wave B with respect to the fundamental wave component of the current are the same as the second harmonic.
  • the third harmonic content rate and the fourth harmonic content rate of the third wave C are calculated (steps S8 and S9) and the sum of each is multiplied by 0.5 times the first time It is set as a learning threshold (steps S10 and S11).
  • the initial values of the third harmonic content rate and the threshold value of the fourth harmonic content rate are not set, and at the stage before the first learning operation, the excitation rush is performed only with the initial value of the second harmonic content rate. Determine the current. Further, the procedure of performing the learning operation a plurality of times and updating the threshold is the same as the procedure described in the first embodiment.
  • the determination of the excitation inrush current using the respective thresholds of the second harmonic content rate, the third harmonic content rate, and the fourth harmonic content rate is performed by the control unit 14 and the content rates of the respective harmonic waves are When it is equal to or higher than the threshold value, it may be determined that the excitation inrush current, but each threshold value may be prioritized and determined, or it may be determined by weighting. As an example of the determination of the priority, if the AC current introduced to the digital protective relay 1 is less than the second harmonic content threshold but within the -5% margin, then the third harmonic content, and When each of the fourth harmonic content rates is equal to or higher than the threshold value, it is determined that the inrush current is exciting.
  • the threshold of the second harmonic content rate is set as the lower limit of the average value ⁇ to 4 ⁇ and the range of the determination of the excitation inrush current is broadened and rough determination is made.
  • the threshold value of the fourth harmonic content rate is set to 3 ⁇ from the average value, and the threshold value is set higher to make a fine judgment, and when all the threshold conditions are satisfied, it is judged as an excitation inrush current.
  • the harmonics to be combined with the second harmonic are not limited to the third and fourth harmonics, and may be a combination with higher harmonics or a combination with a DC component. When determining the excitation inrush current in these combinations, the combinations are prioritized and weighted so as to improve the accuracy of the determination.
  • the digital protective relay according to the second embodiment of the present invention sets a threshold for other harmonics or a direct current component in addition to the threshold for the second harmonic content rate, and judges by combining them. As a result, it is possible to make a judgment according to the characteristics of the excitation inrush current of each transformer, and further to improve the accuracy of the judgment and to prevent a malfunction.
  • the threshold value learning unit 15 and the control unit 14 are separately described in the first and second embodiments of the present invention, the threshold value learning unit 15 may be provided in the control unit 14. Also, the A / D converter 12, the arithmetic processor 13, the controller 14, and the threshold value learning unit may be executed by a processor as a program. In the present invention, within the scope of the invention, each embodiment can be freely combined, or each embodiment can be appropriately modified or omitted.
  • Reference Signs List 1 digital protective relay, 2 circuit breaker, 3 transformer, 11 ammeter side, 12 A / D conversion unit, 13 arithmetic processing unit, 14 control unit, 15 threshold learning unit.

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Abstract

ディジタル保護継電器は（１）、入力された交流電流を一定間隔でサンプリングを行うＡ／Ｄ変換部（１２）と、サンプリングされたディジタル値から周波数解析を行う演算処理部（１３）と、演算処理部（１３）で抽出された高調波の割合が励磁突入電流に含まれる高調波の割合に基づいて定められた閾値以上のときに遮断動作を阻止する制御部（１４）と、変圧器に流れる励磁突入電流発生時に、発生した励磁突入電流に含まれる高調波含有率から閾値の更新値を算出する閾値学習部（１５）とを備えている。

Description

ディジタル保護継電器、及びディジタル保護継電器の閾値学習方法
　この発明は、電力系統の例えば変圧器保護に用いられるディジタル保護継電器、及びディジタル保護継電器の閾値学習方法に関するものである。
　従来のディジタル保護継電器は、変圧器等を系統に接続した際に流れる励磁突入電流と、系統故障時の故障電流とを区別するために、入力信号に含まれる第２高調波成分を検出し、基本波成分に対する比率が閾値を超えた場合は、励磁突入電流と判定し、故障電流対応時の継電器の過電流保護動作をさせないようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５８－１５４３２０号公報
　しかし、変圧器毎に励磁突入電流に含まれる高調波成分は異なるため、一義的に閾値を決めても、変圧器接続時に誤動作する可能性があった。
　また、第２高調波含有率の閾値設定はユーザにて実施するが、第２高調波含有率が変圧器毎に異なること、及び計算することが難しいことから、過去の経験値により設定しているのが実情である。このような設定の仕方についての設定値の妥当性は難しく、閾値のマージンが小さい場合、変圧器の経年変化、負荷条件、環境条件（特に温度変化）のばらつきによって変圧器投入時に過電流保護機能が誤動作してしまう問題点があった。
　この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、変圧器接続時の励磁突入電流を学習して閾値を設定する学習機能を持ち、誤動作の生じない信頼性の高いディジタル保護継電器を得ることを目的とする。
　この発明に係わるディジタル保護継電器は、変圧器に流れる交流電流を入力し、過電流検出時に変圧器に接続される遮断器の遮断動作を行うディジタル保護継電器であって、入力された前記交流電流を一定間隔でサンプリングを行うＡ／Ｄ変換部、Ａ／Ｄ変換部でサンプリングされたディジタル値から周波数解析を行う演算処理部、演算処理部で抽出された高調波の割合が励磁突入電流に含まれる高調波の割合に基づいて定められた閾値以上のときに、遮断器の遮断動作を阻止する制御部、変圧器に流れる励磁突入電流発生時に、発生した励磁突入電流に含まれる高調波含有率から閾値の更新値を算出する閾値学習部を備えたことを特徴とする。
　この発明のディジタル保護継電器によれば、変圧器接続時に発生する励磁突入電流から閾値学習部で高調波の閾値の更新を行うため、変圧器ごとに異なる励磁突入電流による誤動作を確実に防止することが出来る。
本発明の実施の形態１におけるディジタル保護継電器を電力用変圧器に適用した回路構成図である。 本発明の実施の形態１におけるディジタル保護継電器の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１におけるディジタル保護継電器のハードウエア構成図である。 本発明の実施の形態１におけるディジタル保護継電器の閾値の学習の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１におけるディジタル保護継電器に流す励磁突入電流の波形図である。 本発明の実施の形態１におけるディジタル保護継電器の表示操作部のイメージ図である。 本発明の実施の形態２におけるディジタル保護継電器の閾値の学習の手順を示すフローチャートである。
実施の形態１．
　図１は本発明の実施の形態１のディジタル保護継電器１を電力用変圧器３（以下変圧器と称す）に適用した場合の回路構成図である。電力系統電源（図示せず）には、遮断器２（ＣＢ：Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｒｅａｋｅｒ）を介して被保護対象である変圧器３が接続されている。また、各相毎の交流電流を抽出する主変流器４（ＣＴ：Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）が設けられている。変圧器３の低圧側は、ノーヒューズブレーカー（ＭＣＣＢ：Ｍｏｌｄｅｄ　Ｃａｓｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｒｅａｋｅｒ）５ａ、５ｂを介して負荷（図示せず）に接続される。主変流器４により抽出された交流電流をディジタル保護継電器１に導入し、系統故障等により発生する過電流（故障電流）からの保護のために、遮断器２の遮断動作を行うことにより、変圧器３が保護されるようになっている。
　図２は、本発明の実施の形態１におけるディジタル保護継電器１の機能ブロック図である。図２において、主変流器４により抽出された交流電流Ｉｗは電流計側部１１により適当な大きさに変換される。Ａ／Ｄ変換部１２は、電流計側部１１により変換された交流電流を一定時間間隔でサンプリング（一般には、定格周波数５０ｋＨｚで４．８ｋＨｚの高速サンプリング）し、ディジタルデータに変換する。ディジタルデータは演算処理部１３に入力され、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）またはディジタル加減算処理などのディジタル演算による周波数解析を実施する。周波数解析の結果、制御部１４において、電流の基本波成分に対する第２高調波の割合が閾値以上のときは、励磁突入電流と判定して遮断器２の遮断動作をロックする。閾値学習部１５で、励磁突入電流発生から閾値演算までの一連の学習のための手順を行う。
　図３は、本発明の実施の形態１におけるディジタル保護継電器１のハードウエアの一例を示す構成図である。電流計側部はアナログ回路で構成されるが、Ａ／Ｄ変換部１２、演算処理部１３、及び制御部１４は、少なくとも、プロセッサ１００と記憶装置１０１とから構成され、記憶装置１０１には図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ１００は、記憶装置１０１から入力されたプログラムを実行し、サンプリング、及びＦＦＴによる周波数解析等を実施する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ１００にプログラムが入力される。また、プロセッサ１００は、演算結果等のデータを記憶装置１０１の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。後述する閾値の学習機能も、プログラムとして記憶装置１０１に記憶され、プロセッサ１００で実行されてもよい。また、回路構成によっては、プロセッサに一部ＡＳＩＣを組み合わせた構成としてもよい。
　次に本発明の実施の形態１におけるディジタル保護継電器の閾値学習部１５で実行される第２高調波含有率の閾値更新のための学習機能について説明する。ディジタル保護継電器１の設置時に、初期値として、過去の経験から一般に使用される、第２高調波含有率１５％の閾値を制御部１４に記憶しておく。このように初期値として記憶した閾値を、変圧器３の特性、接続されている負荷の条件、又は温度などの環境条件に合わせるため、図４のフローチャートに示す手順で、閾値更新のための学習機能を閾値学習部１５により動作させ、閾値を更新する（以下学習動作と称す）。
　まず、閾値学習部１５に外部から学習動作開始のための信号を入力する（ステップＳ１）。次に、制御部１４に遮断器２に遮断器投入信号を出力することを指示し、遮断器２を投入して、変圧器を系統に接続させる（以下、変圧器を投入すると称す。ステップＳ２）。これにより、図５に示すような励磁突入電流Ｉｒをディジタル保護継電器１に流す。励磁突入電流ＩｒはＡ／Ｄ変換部１２でディジタル変換され（ステップＳ３）、過電流の整定値Ｚを超える電流入力時点ｔ１（ステップＳ４）から第２高調波含有率の算出を開始する（ステップＳ５、Ｓ６）。電流入力時点ｔ１の検出は、電流計側部１１または演算処理部１３で行う。標準的に、第１波から第３波まで（図５では、第１波Ａ、第２波Ｂ及び第３波Ｃと称す）を閾値更新のためのデータとして抽出する。しかし、励磁突入電流が小さくなり、例えば第２波Ｂ、第３波Ｃが過電流整定値Ｚ以下となった場合は、閾値更新ためのデータに含めない。抽出した第１波Ａ、第２波Ｂ、及び第３波Ｃのディジタルデータを演算処理部１３にて周波数解析を行い、それぞれの波から第２高調波含有率を算出する。このように算出した、それぞれの波の第２高調波含有率の和に０．５倍を乗じた値を１回目の学習の閾値として初期値を更新する（ステップＳ７）。接続される負荷の数や気温によって励磁突入電流は変化することから、±５％ほどのマージンを見込んでおいてもよい。第３波の解析が終了し（ステップＳ１２）、学習動作を終了した後は、上述した通り、故障電流発生時に遮断動作を行う継電器として運用する。
　学習動作は１回でも良いが、複数回実施すると、励磁突入電流の判定精度が向上する。従って、設置時の動作試験の際に変圧器３の投入を複数回行い複数の励磁突入電流を発生させて閾値を算出してもよい。また、負荷の停止期間が長期にわたる場合などは、電力系統から負荷を切り離すために遮断器２を遮断し、停止期間終了後に変圧器３を再投入する。この際に学習動作を行い、変圧器の経年変化に対応して、励磁突入電流から閾値を算出することもできる。複数回の学習動作を実施した場合は、複数個の第２高調波含有率の平均値μと標準偏差σを算出し、ばらつきの９９．７％を包含する平均値μから３σの下限側の値、または、誤動作防止を強化する目的から、平均値μから４σの下限側の値を閾値として更新する。ただし、接続された負荷の影響で、励磁突入電流が過電流整定値以上ではあるが、その電流値が小さく、第２高調波の含有率も小さい場合、例えば１０％以下の場合などは、平均値μから３σ、又は４σを閾値とすると、過電流の際の遮断動作に支障をきたす恐れもあるので、平均値μから２σの下限側を閾値として設定してもよい。また、変圧器が複数個存在する場合は、各変圧器ごとに学習動作を実施し、それぞれの閾値をディジタル保護継電器に設定することができる。
　図６は、本発明の実施の形態１のディジタル保護継電器１の表示操作部１ａのイメージ図である。表示ランプ６は、それぞれ動作状態をランプの点灯または点滅で示し、遮断器ＯＮランプ６ａは遮断器２の投入時に点灯させる。遮断器ＯＦＦランプ６ｂは遮断器２の開放時に点灯させる。過電流保護機能動作ランプ６ｃは、故障電流発生の際に保護動作により遮断器２が開放されたときに点滅する。システム異常ランプ６ｄは、ディジタル保護継電器１に異常が発生した際に点灯する。学習動作ランプ６ｅは、閾値更新のための学習動作期間、点滅させる。スイッチ７は、機器の動作のＯＮ、ＯＦＦを行うスイッチであり、スイッチ７ａは、遮断器２の投入動作を行う。スイッチ７ｂは、遮断器の開放動作を行う。スイッチ７ｃは、遠隔操作を行うためのリモートスイッチである。スイッチ７ｄは、ディジタル保護継電器の異常状態をリセットする際のリセットスイッチである。スイッチ７ｅは、閾値の学習動作を開始させるための学習動作開始スイッチである。
　スイッチ７ｅをＯＮとするか、または遠隔操作によりスイッチ７ｅをＯＮ状態とすることで、図３で説明した閾値の学習動作を開始する。この際、学習動作ランプ６ｅが点滅するため、操作者が容易に学習動作開始を視認できる。学習動作開始中にスイッチ７ａを手動でＯＮとするか、または学習動作開始に連動して自動的に遮断器２が投入されると、遮断器ＯＮランプ６ａが点灯する。学習動作が終了すると、学習動作ランプ６ｅは消灯するが、遮断器ＯＮランプ６ａは点灯したままとなり、継電器としての運用が開始されたことが視認できる。学習動作の終了により、液晶表示部８に学習動作回数と更新された閾値が表示される。
　このように、本発明の実施の形態１のディジタル保護継電器は、閾値学習部の学習動作により変圧器投入時に励磁突入電流の第２高調波の閾値の更新を行うため、変圧器ごとに異なる励磁突入電流に応じて閾値を変更できると共に、変圧器の経年変化、接続される負荷条件、環境条件などによる励磁突入電流の変化に追随して閾値を更新することができ、励磁突入電流による誤動作を確実に防止することが出来る。
　実施の形態２．
　実施の形態１のディジタル保護継電器では、励磁突入電流Ｉｒの第２高調波含有率から閾値を算出したが、演算処理部１３にＦＦＴを用いるため、第２高調波のみではなく、更に高次の高調波を抽出して含有率を算出することが容易となる。図７は、第２高調波より高次の高調波を含めて閾値を更新するための、閾値学習部１５で実行される１回目の学習動作のフローチャートである。図中、図４と同じ符号は同一または相当の動作を示すため、説明を省略する。演算処理部１３による周波数解析により、第３高調波、第４高調波を抽出し（ステップＳ５）、第２高調波と同様に、電流の基本波成分に対する第１波Ａ、第２波Ｂ、及び第３波Ｃ（図５参照）の第３高調波含有率、及び第４高調波含有率を算出し（ステップＳ８、Ｓ９）それぞれの和に０．５倍を乗じた値を１回目の学習の閾値として設定する（ステップＳ１０、Ｓ１１）。なお、第３高調波含有率、及び第４高調波含有率の閾値の初期値は設定せず、１回目の学習動作前の段階では、第２高調波の含有率の初期値のみで励磁突入電流の判定を行う。また、学習動作を複数回行い、閾値を更新する手順は、実施の形態１で説明した手順と同様である。
　第２高調波含有率、第３高調波含有率、及び第４高調波含有率のそれぞれの閾値を用いた励磁突入電流の判断は、制御部１４で行われ、それぞれの高調波の含有率が閾値以上であるときに、励磁突入電流であると判断してもよいが、それぞれの閾値に優先順位を付けて判断してもよく、重みづけをして判断してもよい。優先順位の判断の例としては、ディジタル保護継電器１に導入された交流電流が第２高調波含有率の閾値に満たないが－５％のマージン内にある場合、第３高調波含有率、及び第４高調波含有率のそれぞれが閾値以上であるときに励磁突入電流と判断するなどである。また、重みづけの判断の例としては、第２高調波含有率の閾値を平均値μから４σの下限として励磁突入電流の判断の範囲を広げて粗く判断し、第３高調波含有率の閾値、第４高調波含有率の閾値を平均値から３σとして閾値を高めに設定して細かく判断し、これら全ての閾値の条件を満たした時に励磁突入電流と判断するなどである。なお、第２高調波と組み合わせる高調波は、第３、第４高調波に限るものではなく、さらに高次高調波との組合せでも、直流成分との組合せでもよい。これらの組合せで励磁突入電流の判断をする際は、判断の精度が向上するように、組合せの優先順位、重みづけを行う。
　このように、本発明の実施の形態２のディジタル保護継電器は、第２高調波含有率の閾値に加えて、その他の高調波、又は直流成分に閾値を設定し、これらを組み合わせて判断することにより、各変圧器の励磁突入電流の特徴に応じた判断を行うことができ、さらに判断の精度を向上させ誤動作を防止することができる。
　本発明の実施の形態１及び実施の形態２において、閾値学習部１５と制御部１４を別に説明したが、制御部１４内に閾値学習部１５を設けても構わない。また、Ａ／Ｄ変換部１２、演算処理部１３、制御部１４、及び閾値学習部はプログラムとしてプロセッサで実行されてもよい。
　なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
　　１　ディジタル保護継電器、２　遮断器、３　変圧器、１１　電流計側部、１２　Ａ／Ｄ変換部、１３　演算処理部、１４　制御部、１５　閾値学習部。

Claims (4)

  1. 　変圧器に流れる交流電流を入力し、過電流検出時に前記変圧器に接続される遮断器の遮断動作を行うディジタル保護継電器において、入力された前記交流電流を一定間隔でサンプリングを行うＡ／Ｄ変換部、前記Ａ／Ｄ変換部でサンプリングされたディジタル値から周波数解析を行う演算処理部、前記演算処理部で抽出された高調波の割合が励磁突入電流に含まれる高調波の割合に基づいて定められた閾値以上のときに前記遮断器の遮断動作を阻止する制御部、前記変圧器に流れる励磁突入電流発生時に、発生した励磁突入電流に含まれる高調波含有率から閾値の更新値を算出する閾値学習部を備えたことを特徴とするディジタル保護継電器。
  2. 　前記閾値の更新値を算出するための高調波含有率は第２高調波の含有率であることを特徴とする請求項１記載のディジタル保護継電器。
  3. 　前記閾値の更新値を算出するための高調波含有率は第２高調波、第３高調波、及び第４高調波の含有率であることを特徴とする請求項１記載のディジタル保護継電器。
  4. 　閾値の学習動作開始により遮断器を投入し、変圧器に流れる励磁突入電流をディジタル値に変換し、前記ディジタル値の高調波含有率から閾値を算出し、算出した閾値により既存の閾値を更新し、更新された閾値以上の高調波含有率の交流電流を励磁突入電流と判断することを特徴とするディジタル保護継電器の閾値学習方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6840306B1 (ja) * 2020-08-28 2021-03-10 三菱電機株式会社 ディジタル保護継電器及びディジタル保護継電器監視システム
WO2022239047A1 (ja) * 2021-05-10 2022-11-17 三菱電機株式会社 保護継電器
JP7250230B1 (ja) * 2022-09-14 2023-03-31 三菱電機株式会社 変圧器保護リレーおよび変圧器保護方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113640700A (zh) * 2021-07-29 2021-11-12 北京建院图茂科技有限公司 一种基于电流数据的大功率led照明故障监测系统及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58154320A (ja) 1982-03-05 1983-09-13 三菱電機株式会社 比率差動継電器
JPH10327530A (ja) * 1997-05-23 1998-12-08 Mitsubishi Electric Corp 変圧器保護用比率差動継電器
JPH11252783A (ja) * 1998-03-05 1999-09-17 Toshiba Corp 過電流継電装置
JP2009148018A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Tokyo Electric Power Co Inc:The 励磁突入電流現象特定方法
JP2011020548A (ja) * 2009-07-15 2011-02-03 Toshiba Corp 交流δｉ形故障選択装置
JP2016144297A (ja) * 2015-02-02 2016-08-08 三菱電機株式会社 比率差動継電装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3741193B2 (ja) * 2000-02-17 2006-02-01 電源開発株式会社 ディジタル形変圧器保護リレー
CN101488660B (zh) * 2008-01-17 2011-03-02 浙江省电力公司 一种区分变压器励磁涌流与故障电流的自适应判断方法
US9178350B2 (en) * 2011-11-30 2015-11-03 General Electric Company Electric distribution system protection
JP5932477B2 (ja) * 2012-05-18 2016-06-08 株式会社東芝 保護継電装置及び電力供給回路
CN102809681B (zh) * 2012-07-31 2015-01-07 许继电气股份有限公司 一种涌流识别方法和利用该方法的中低压速断保护方法
US20160327600A1 (en) * 2015-05-04 2016-11-10 General Electric Company Integrated transformer health monitoring architecture

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58154320A (ja) 1982-03-05 1983-09-13 三菱電機株式会社 比率差動継電器
JPH10327530A (ja) * 1997-05-23 1998-12-08 Mitsubishi Electric Corp 変圧器保護用比率差動継電器
JPH11252783A (ja) * 1998-03-05 1999-09-17 Toshiba Corp 過電流継電装置
JP2009148018A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Tokyo Electric Power Co Inc:The 励磁突入電流現象特定方法
JP2011020548A (ja) * 2009-07-15 2011-02-03 Toshiba Corp 交流δｉ形故障選択装置
JP2016144297A (ja) * 2015-02-02 2016-08-08 三菱電機株式会社 比率差動継電装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6840306B1 (ja) * 2020-08-28 2021-03-10 三菱電機株式会社 ディジタル保護継電器及びディジタル保護継電器監視システム
WO2022044278A1 (ja) * 2020-08-28 2022-03-03 三菱電機株式会社 ディジタル保護継電器及びディジタル保護継電器監視システム
KR20230034393A (ko) 2020-08-28 2023-03-09 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 디지털 보호 계전기 및 디지털 보호 계전기 감시 시스템
WO2022239047A1 (ja) * 2021-05-10 2022-11-17 三菱電機株式会社 保護継電器
JP7250230B1 (ja) * 2022-09-14 2023-03-31 三菱電機株式会社 変圧器保護リレーおよび変圧器保護方法
WO2024057442A1 (ja) * 2022-09-14 2024-03-21 三菱電機株式会社 変圧器保護リレーおよび変圧器保護方法

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