JPS5947526B2 - 変圧器保護方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電力系統の情報より、変圧器の保護を行う変
圧器の保護方式、特ｆこ、変圧器投入時と変圧器の内部
事故との識別をはかつてなる保護方式ｌこ関する。

計算機を用いた電力系統の保護装置は、各国、各メーカ
で研究が行われている。

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、ＳＷＩ、２は遮断器を、ＣＴ１
，２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ＣＴＬ２より変圧器１次、２次の電
流を取り込み、ｔｃｒｌ。

２の間で生ずる事故を検出する。

常時、負荷Ｌべの電力供給ｆこ際しては、遮断器ＳＷ１
を投入し、その後ＳＷ２を投入している。

この過程で、ＳＷｌの投入時ｌこ、大きな励磁電流が流
れ、第２調波含有罪が小さいと、第２図ｆこ示すような
構成の保護方式では、変圧器内部事故と誤判断し、遮断
器ＳＷ１ ｆこ遮断指令を発し、誤遮断することがあっ
た。

次ｔこ第２図の構成ｌこつき説明する。変流器ＣＴ１５
２を介して得られる変圧器１次電流１１２次電流１２を
取り込み、フィルタ１，２で直流分を除去し、演算部３
でフィルタ１と２の出力の差を取り、演算部３の出力ｌ
こ基本波成分のみを通過させるフィルタ１１でフィルタ
処理を施し、動作力をうる。

一方、抑制力は、フィルタ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タ５
および第２調波のみを通過させるフィルタ６Ｆこ入力さ
せ、フィルタリングを行う。

フィルタ５の出力Ｉこ抑制係数を乗算部７で乗じ、演算
部８で、乗算部７とフィルタ６の出力の和を求める。

演算部９では、フィルタ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乗し、この出力を
一定時間加算するフィルタ１２）こより、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。

このため、前記のような問題があった。

ｉｆこ、ここで大きな意味を持つ第２調波の名有岸を定
める要因ｔこつき説明する。

第２調波の含有ヱを定める大きな要因は、変圧器の残留
磁束と電圧の投入位相である。

この関係を示したものが第３図であり、この図の横軸は
残留磁束を縦軸は、第２調波の含有ギを示す。

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、曲線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調波抑制係数とすると
、直線Ｃ２Ｌｖ、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
無トすることはできない。

更ｔこ、最近の変圧器では、鉄心特注の向上および経済
設計等のため、基本波電流と第２調波含有ギの関係は、
第４図のようｆこ表わされる。

同図で曲線りは、励磁突入時の関係を、曲線Ｅは、事故
時の関係を、領域Ｆは、第２調波抱有璋が、励磁突入時
と事故時で分離困難な領域を示す。

このようｌこ、第２調波含有ギのみでは、事故時と励磁
突入時を完全ｌこ分離することはできない。

このため、本発明は、この欠点を解消して、変圧器内部
事故と電源投入時との識別を行い得るようｔこした変圧
器の保護方式を提供することｔこある。

本発明は、励磁突入時ｆこは、変圧器の巻線抵抗、もれ
リアクタンス等の電気的係数は変化せず、内部事故時ｌ
こは、抵抗、もれリアクタンス等の電気的係数が変化す
ることｆこ着目したものである。

次１こ本願の原理を説明する。

第５図は、変圧器の等何回路を示したもので、’Ｉ ｊ
ｒ２は１次および３欠の巻線抵抗、Ｌ３．Ｌ２は１次
および２欠のもれインダクタンスを、ｖｌ、ｖ２は１次
および２欠の端子電圧を、＋１２１２は１次および２次
の電流を、Φは磁束を、ｎｌ）ｎ２は１次および２欠の
巻数を示す。

尚、ｒｌ 、ｒ２２ Ｌ１２ Ｌ２５ ｎｌ ） ｎ２
は変圧器の電気的係数である。

この図より、 と表わせる。

この式より、を消去すると、 これを書き換えて、 と表わせる。

ここで、ｎ１２ ｎ２２ ｒｌ、ｒ２２ Ｌ） ２Ｌ２
は、変圧器が定まれば決まるものであり、この他、電圧
、電流の瞬時値Ｖｌ）Ｖ２） １１＞ １２が求まれば
、変圧器の健全時、励磁突入時は、（４）式が成立する
。

上記（４）式で左側のカッコ内は巻線数を考慮しない１
次側全体電圧、右側のカッコ内は巻線数を考慮しない２
次側全体電圧と称する。

従って（４）式は巻線数を考慮した１次側、２次側の全
体電圧と云うことができる。

これｌこ対し、変圧器の内部事故時ｔこは、ｎ、。

ｎ２ ｔ ｒ １．ｒ ２２ Ｌ＋ 、Ｌ２があらかじ
め求めであるものと異なるため、 となる。

ここで、■１′、ｖ２′、１１′、１２′は、事故時の
電圧、電流を示す。

このようｆこ、健全時と事故時では、電圧、電流、イン
ピーダンス関係の異なることｌこ着目して、事故を検出
しようとするものである。

第６図（ここの時の各種状態ｌこおける電圧、電流およ
び（５）式の出力の関係を示す。

このようｌこ、（５）式の出力は、内部事故以外では、
発生しない。

このことより、内部事故を明確ｆこ検出できる。

次ｌこ、具体的な処理方法につき説明する。

第１図Ｅこ示すようｌこ、変圧器１次、２次電流の他、
変圧器１次、２次電圧を電圧変成器ＰＴＩ。

ＰＴ２を介し、電流情報と同様ＡＤ変換器Ａ／Ｄでディ
ジタル情報ｒこ変換し、保護装置Ｒで（３）又は（４）
式が成り立つか否かの判断を行い、事故を検出した場合
ｌこは、遮断器５Ｗ１Ｆこ遮断指令を発する。

次ｌこ処理フローｆこつき第８図１こより説明する。

フ０−１００で、時刻ｔ１こおける変圧器２入電圧ｖ１
．ｉ次電流１１．２入電圧ｖ２．２次電流１２を取り込
み、フロー１０１で、あらかじめ記憶しである変圧器１
次巻線抵抗「１と１次電流１１との積を求め、フ０−１
０２で、変圧器１次電流の現時点の値より、−サンプル
前の値の差をとり、ヅンブリング間隔で除する。

フ０−１０３で、フロー１０２の結果ｌこあらかじめ記
憶しである変圧器１次もれインダクタンスＬ１を乗する
。

フロー１０４で変圧器１次電圧ｖ１よりフ０−１０１お
よびフｏ−１ｏａの結果を減じ、フロー１０５でフロー
１０４の結果ｌこあらかじめ記憶しである変圧器２次巻
数ｎ２を乗する。

フ０−１０６であらかじめ記憶しである変圧器２次巻線
抵抗「２と２次電流１２との債を求め、フロー１０１で
、変圧器２次電流の現時点の値より、−サンプル前の値
の差をとりサンプリング間隔で除する。

フロー１０８で、フロー１０７の結果ｌこあらかじめ記
憶しである変圧器２次もれインダクタンスＬ２を乗する
。

フロー１０９で変圧器２次電圧ｖ２よりフ０−１０６お
よびフロー１０８の結果を減じ、フ０−１１０でフロー
１０９の結果ｆこあらかじめ記憶しである変圧器１次巻
数ｎ１を乗する。

フ０−１１１で７０−１０５の結果よりフロー１１０の
結果を減じ、この値が一定値以内では正常であるとして
、フロー１１２で１次の処理を始める時間まで待つ。

フロー１１１の結果が一定値以上では、変圧器内部の事
故として、検出し、該当する遮断器ｌこ遮断指令を発す
る。

このようｌこすることｌこより、比較的簡単な処理で、
変圧器の内部事故を検出でき、経済的効果は非常ｆこ大
きい。

また、事故の検出時間がはやいため、電力系統の安定度
向上ｆこ及ぼす効果は大きい３これまでの説明は、一度
でも（４）式の結果が一定値以上ｌこなった場合ｌこ検
出する方式Ｅこついて説明したが、検出信頼度をあげる
１こは、第６図の１１１のあとｌこ、回数をかぞえる処
理を追加すればよい３又、これまでの説明は、ディジタ
ルで処理する例１こついて行ったが、アナログで処理で
きることも当然考えられる。

以上述べたようＦこ本発明ｆこよれば、変圧器の１次側
、２次側の各電圧Ｖ１．Ｖ２、電流１１．■２を取り込
み、変圧器の正常時の１次側、２次側の巻線抵抗ｒ、
、 ｒ２ 、もれインダクタンスＬＨ、Ｌ２、及び巻数
ｎＩ２ ｎ２がら を演算し、その結果Ｃが一定幅内ｔこあるときｆこ変圧
器の正常及び投入時と判定できるので、処理が比較的簡
単であると共ｌこ、変圧器投入時と内部事故との識別を
正確ｆこ行うことができ、かつ事故検出時間がはやいと
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の全体図、第２図は従来の具体的構成図、
第３図は説明図、第４図は従来例の欠点を説明する図、
第５図は変圧器の等価回路図、第６図はタイムチャート
、第７図は本発明の全体図、第８図は処理フロー図であ
る。 Ｔ「・・・・・・トランス、ＰＴ’ｌ、ＰＴ２・・・・
・・変成器、ＣＴＩ、ＣＴ２・・・・・・変流器、Ｒ・
・・・・・保護装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 変圧器の１次側電圧■１、電流１１、及び変圧器の
   ２次側電圧ｖ２、電流１２を取り込み、あらかじめ与え
   られてなる変圧器の正常時の１次側、２次側の巻線抵抗
   ｒｌ ２ ｒ２、もれインダクタンスＬ１２ Ｌ２ ｓ
   及び巻数ｎＩ）ｎ２をもとｌこ、の演算をし、この演算
   結果Ｃが一定幅内のときｌこは正常及び変圧器投入時、
   前記演算結果Ｃが一定幅を超えているときｌこは変圧器
   内部事故との識別を行い、この識別結果ｌこ応じて変圧
   器の保護を行なわせるようｌこした変圧器保護方式。 ２、特許請求の範囲第１項ｌこおいて、上記変圧器０）
   ｌ ｉ［ｔ Ｖｌ、電流■２．２次電圧ｖ２、電流■
   ２の取り込みはサンプリングｔこよって行い、その取り
   込み後の上記各処理はディジタル的ｌこ行わせるようｌ
   こした変圧器保護方式。