JPH0783540B2 - Relay overload protection relay method - Google Patents
Relay overload protection relay methodInfo
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- JPH0783540B2 JPH0783540B2 JP62149438A JP14943887A JPH0783540B2 JP H0783540 B2 JPH0783540 B2 JP H0783540B2 JP 62149438 A JP62149438 A JP 62149438A JP 14943887 A JP14943887 A JP 14943887A JP H0783540 B2 JPH0783540 B2 JP H0783540B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は変圧器の過負荷保護継電方法にかかり、詳しく
は、電力系統の主要変圧器の過負荷が変動する際に変圧
器能力の限界近くまで過負荷運転を可能にした変圧器の
過負荷保護継電方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a transformer overload protection relay method, and more particularly, to a transformer capacity of a main transformer of a power system when the overload varies. The present invention relates to a relay overload protection relay method that enables overload operation up to the limit.
(従来の技術) この種の変圧器の過負荷特性は、変圧器の巻線最高点温
度曲線と巻線温度による寿命損失曲線とによって決定さ
れ、一般に第6図により表わされる。同図において、グ
ラフ上の縦軸Kは過負荷率(=P/PN=I/IN)を示してい
る。な、P,Iは実負荷値、PN,INは定格負荷値をそれぞれ
表わす。そして従来では、変圧器の2次電流の大きさを
整定値の異なる3つの過電流リレー等の過負荷保護リレ
ーにより段階的に把握し、タイマーと組み合わせること
によって運転状態が過負荷特性の危険範囲に至らないう
ちに負荷を遮断する保護継電方式が採られていた。(Prior Art) The overload characteristic of this type of transformer is determined by the winding maximum temperature curve of the transformer and the life loss curve due to the winding temperature, and is generally represented by FIG. In the figure, the vertical axis K on the graph indicates the overload rate (= P / PN = I / IN ). Note that P and I are actual load values, and P N and I N are rated load values, respectively. In the past, the magnitude of the secondary current of the transformer was grasped step by step by overload protection relays such as three overcurrent relays with different set values, and by combining it with a timer, the operating state could be in the dangerous range of overload characteristics. The protective relay system was adopted to cut off the load before reaching.
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、これによると、過電流リレー等の動作値
限界付近での過負荷を遮断できないおそれがあると共
に、負荷変動に伴う変圧器負荷特性の変動を考慮して保
護リレーの特性を過負荷特性より十分安全側に設定する
必要があることから、変圧器にとって時間的に余裕があ
る過負荷に対しても短時間で遮断せざるを得ない場合が
あり、許容範囲での過負荷運転を十分に行なうことがで
きず、変圧器能力を最大限に活用できないという不都合
があった。(Problems to be solved by the invention) However, according to this, there is a possibility that the overload near the operating value limit of the overcurrent relay or the like cannot be interrupted, and the fluctuation of the transformer load characteristic due to the load fluctuation is considered. Since it is necessary to set the characteristics of the protection relay on the safer side than the overload characteristics, it may be necessary to cut off the overload in a short time even for an overload that has a time margin for the transformer. There is a disadvantage that the overload operation in the allowable range cannot be performed sufficiently and the transformer capacity cannot be utilized to the maximum.
本発明は上記問題点を解決するために提案されたもの
で、その目的とするところは、ディジタル形過負荷保護
リレーへの入力電流の変化から変圧器が過負荷になった
ことを検出し、その時点から所定の温度判定式により変
圧器巻線の最高限界温度への到達時間を予測演算してこ
の時間(過負荷許容時間)内は負荷遮断等を行なわせる
ことなく過負荷状態での運転を可能にするように保護リ
レーの特性を変圧器過負荷特性に近似させると共に、変
圧器の過負荷が変動した場合には前記温度判定式の温度
整定値を補正することにより、過負荷の変動時にも変圧
器の寿命を損なうことなく常に変圧器能力を最大限に活
用して電力の一層の安定供給を可能にした変圧器の過負
荷保護継電方法を提供することにある。The present invention has been proposed in order to solve the above problems, and an object thereof is to detect that a transformer is overloaded from a change in input current to a digital overload protection relay, From that time, the time required to reach the maximum limit temperature of the transformer winding is predicted and calculated by a predetermined temperature judgment formula, and within this time (allowable overload time), operation is performed in the overload state without causing load shedding etc. The characteristics of the protection relay are approximated to those of the transformer overload so that the fluctuation of the overload can be achieved by correcting the temperature settling value of the temperature judgment formula when the transformer overload changes. An object of the present invention is to provide a transformer overload protection relay method that enables the stable supply of electric power by always maximizing the transformer capacity without impairing the life of the transformer.
(問題点を解決するための手段) 保護するべき変圧器の油温変化の時定数,定格油温化,
過負荷となる前の事前負荷率及び過負荷率等に基づき、
時間関数としての変圧器の巻線温度とその微分値との加
算値を巻線最高点温度の整定値と比較する温度判定式を
求め、この温度判定式を用いて巻線最高温度が前記整定
値に達するまでの過負荷許容時間を算出し、この過負荷
許容時間の経過以前に負荷遮断等の動作指令を得ると共
に、前記過負荷の変動に伴って前記整定値を補正するも
のである。(Means for solving problems) Time constant of oil temperature change of transformer to be protected, rated oil temperature,
Based on the preload rate and the overload rate before becoming overloaded,
Obtain a temperature judgment formula that compares the added value of the transformer winding temperature as a function of time and its differential value with the set value of the winding maximum temperature, and use this temperature judgment formula to determine the maximum winding temperature The overload allowable time until the value is reached is calculated, an operation command such as load shedding is obtained before the overload allowable time elapses, and the settling value is corrected in accordance with the change in the overload.
(作用) 本発明は、変圧器の過負荷特性に近似した保護リレーの
特性を得れば変圧器の能力を最大限に活かした過負荷運
転が可能となることに着目したもので、まず、保護リレ
ーの入力電流の大きさから変圧器が過負荷状態になった
ことを検出し、その時点から変圧器の巻線最高点温度が
限界値に到達するまでの時間を例ば収束演算方式により
予測演算する。この予測演算に当たっては、負荷が変動
する度に算出した補正後の温度整定値を用いることと
し、最終的な到達時間を算出した後に一定の余裕時間を
減じた時間を求めてこの時間内での過負荷運転を許容
し、その時間の経過後に警報を発したり負荷を遮断する
ことによって変圧器を保護する。(Operation) The present invention focuses on the fact that overload operation that maximizes the capability of the transformer is possible if the characteristics of the protection relay that approximates the overload characteristic of the transformer are obtained. The time from when the transformer overload is detected based on the input current of the protection relay to when the winding maximum temperature of the transformer reaches the limit value is calculated by the convergence calculation method. Predict calculation. In this prediction calculation, the corrected temperature settling value calculated each time the load fluctuates is used, and after calculating the final arrival time, the time obtained by subtracting a certain margin time is obtained, and within this time Allows overload operation and protects the transformer by issuing an alarm or breaking the load after that time.
これにより、過負荷変動が生じた場合であっても、結果
的に変圧器の過負荷特性に近似した保護リレー特性を実
現することができる。As a result, even when an overload fluctuation occurs, the protection relay characteristic that is close to the overload characteristic of the transformer can be realized as a result.
(実施例) 以下、図に沿って本発明の一実施例を説明する。まず、
保護するべき変圧器の過負荷特性は、変圧器巻線の最高
点温度特性と、巻線温度による寿命損失特性とによって
決定されるため、求めるべき保護リレー特性もこれらの
両特性をふまえて過負荷特性に近似させる必要がある。(Example) An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. First,
The overload characteristics of the transformer to be protected are determined by the maximum temperature characteristics of the transformer windings and the life loss characteristics due to the winding temperature.Therefore, the protection relay characteristics to be obtained must also exceed these characteristics. It is necessary to approximate the load characteristics.
始めに、電気学会技術報告(I部)第99号(昭和46年6
月発行),同(I部)第143号(昭和61年11月発行)の
「油入変圧器運動指針」等から明らかなように、変圧器
に一定の負荷Pをかけた場合の定常状態における巻線最
高点温度ΘHは、 ΘH=Θa+Θ0+Θg(℃) ……(1) によって示される。ここで、 Θ0=ΘON{(K2・R+1)/(R+1)}m(deg.)
……(2) Θg=ΘgN・K2n(deg.) ……(3) であり、Θaは変圧器の等価周囲温度(空気等の冷媒温
度)を、Θ0は変圧器油の最高油温上昇を、Θgは巻線
最高温度と最高油温との差を示し、ΘONはΘ0の定格負
荷時の値を、またΘgNはΘgの定格負荷時の値をそれぞ
れ示している。更に、Kは過負荷率(=P/PN=I/IN:P,I
は実負荷値、PN,INは定格負荷値。但し、電圧を一定と
する。)を、Rは定格負荷時の負荷損と無負荷損との比
を、m,nは変圧器の冷却方式によって決定される定数
(≒0.8)を示す。First, Technical Report of the Institute of Electrical Engineers of Japan (Part I) No. 99 (Showa 46
Monthly issue), Part I (No. 143) (issued in November 1986), "oil-filled transformer motion guidelines," as is clear, steady state when a constant load P is applied to the transformer The winding highest temperature Θ H at is represented by Θ H = Θ a + Θ 0 + Θ g (° C.) (1). Where Θ 0 = Θ ON {(K 2 · R + 1) / (R + 1)} m (deg.)
…… (2) Θ g = Θ gN · K 2n (deg.) …… (3) where Θa is the equivalent ambient temperature of the transformer (refrigerant temperature such as air) and Θ 0 is the maximum of transformer oil. The oil temperature rise, Θg shows the difference between the maximum winding temperature and the maximum oil temperature, Θ ON shows the value of Θ 0 under rated load, and Θg N shows the value of Θg under rated load. . Furthermore, K is the overload rate (= P / P N = I / I N : P, I
Is the actual load value and P N , I N is the rated load value. However, the voltage is constant. ), R is the ratio of load loss to no load loss at the rated load, and m and n are constants (≈0.8) determined by the transformer cooling method.
次に、負荷がP1(=K1PN)からP2(=K2PN)に変化した
場合の過渡状態における最高油温上昇Θ0及び巻線最高
点温度と最高油温との差Θgは、以下のとおりである。Next, when the load changes from P 1 (= K 1 P N ) to P 2 (= K 2 P N ), the maximum oil temperature rise Θ 0 in the transient state and the winding maximum point temperature and the maximum oil temperature The difference Θg is as follows.
ここで、ΘOuは負荷がP1からP2に変化した後の任意の時
刻tにおける最高油温上昇を、ΘOiはt=0の時(負荷
が変化した時点)の最高油温上昇を、Θguは任意の時刻
tにおける巻線最高点温度と最高油温との差を、Θgiは
t=0の時の巻線最高点温度と最高油温との差を、τ0
は油温変化の時定数を、またτgは巻線と油との温度差
の変化の時定数をそれぞれ示す。 Here, Θ Ou is the maximum oil temperature rise at any time t after the load changes from P 1 to P 2 , and Θ Oi is the maximum oil temperature rise at t = 0 (when the load changes). , Θ gu is the difference between the winding maximum temperature and the maximum oil temperature at any time t, Θ gi is the difference between the winding maximum temperature and the maximum oil temperature at t = 0, and τ 0
Indicates the time constant of change in oil temperature, and τ g indicates the time constant of change in temperature difference between the winding and oil.
なお、巻線最高点温度Θ1(℃)でh1時間運転した際の
寿命損失V1は以下のとおりあり、この寿命損失はV1=1
となった時に寿命がきたとするものである。The life loss V 1 when operating for 1 hour at the coil maximum temperature Θ 1 (° C) is as follows. This life loss is V 1 = 1
When it becomes, it means that the life has come.
V1=h1/Y1=(1/Y0)・{h1/(Y1/Y0)} ……(6) ここで、Y0は最高点温度95℃にて連動運転した際の寿命
すなわち正規寿命、また、Y1は最高点温度Θ1で連続運
転した際の寿命をそれぞれ示しており、両者の関係式
は、 となる。V 1 = h 1 / Y 1 = (1 / Y 0 ) ・ {h 1 / (Y 1 / Y 0 )} …… (6) where Y 0 is the interlocked operation at the maximum temperature of 95 ° C. , Ie, the normal life, and Y 1 indicates the life at the time of continuous operation at the maximum temperature Θ 1 , and the relational expression between the two is Becomes
また、最高点温度Θが時間と共に変動してΘ=f(t)
にて表わされる場合の寿命損失Vは、以下のとおりであ
る。In addition, the maximum temperature Θ changes with time and Θ = f (t)
The life loss V expressed by is as follows.
V=(1/Y0)∫{1/(Y/Y0)}dt =(1/Y0)∫{eb(θ−95)}dt ……(8) ここで、Yは最高点温度Θにて連続運転した際の寿命を
示す。V = (1 / Y 0 ) ∫ {1 / (Y / Y 0 )} dt = (1 / Y 0 ) ∫ {eb (θ-95) } dt (8) where Y is the highest point Shows the life when continuously operated at temperature Θ.
しかして、前記(1)〜(3)式及び(8)式により、
変圧器の巻線最高点温度特性と巻線温度による変圧器の
寿命損失特性とが求められ、保護リレーの特性として
は、それらによって総合的に定まる変圧器過負荷特性に
近似させればよいことになるが、寿命損失のオンライン
計算は困難であるため、ここでは巻線最高点温度特性の
みを用いて巻線最高点温度の限界点に至るまでの時間を
予測演算するものとし、寿命損失特性については後述す
る整定値の補正によりこれを考慮することとした。Then, according to the equations (1) to (3) and (8),
The winding maximum temperature characteristics of the transformer and the life loss characteristics of the transformer due to the winding temperature are required, and the characteristics of the protection relay should be approximated to the overall overload characteristics of the transformer. However, since it is difficult to calculate the life loss online, it is assumed here that only the winding maximum temperature characteristics are used to predict and calculate the time to reach the winding maximum temperature limit point. For this, it was decided to consider this by correcting the settling value described later.
すなわち、保護リレーによ演算原理を以下に詳述する
と、まず、負荷が変化した場合のその後の定常巻線最高
温度ΘHを時間tの関数として表現すると、先の(1)
式から、 ΘH(t)=Θa+Θ0(t)+Θg(t)……(9) となる。ここで先の(4)式及び(5)式を代入する
と、 となり、これを整理すれば、 この式の先の(2)式及び(3)式を代入すると、 なお、Kiは、負荷変化前の電流Iiと定格電流INとの比と
しての負荷率(事前負荷率=Ii/IN)を示している。こ
こで、油入変圧器の運転指針からm=n=0.8とする
と、 となり、この(13)式が変圧器の理想的な巻線最高点温
度特性となる。また、変圧器の寿命損失は、 によって求めることができる。That is, the calculation principle of the protection relay will be described in detail below. First, when the subsequent steady-state winding maximum temperature Θ H when the load changes is expressed as a function of time t, the above (1)
From the formula, Θ H (t) = Θ a + Θ 0 (t) + Θ g (t) (9) Substituting equations (4) and (5) above, So if you organize this, Substituting equations (2) and (3) above this equation, Note that K i represents a load factor (pre-load factor = I i / I N ) as a ratio of the current I i before the load change and the rated current I N. Here, assuming that m = n = 0.8 from the operation guideline of the oil-filled transformer, Therefore, this equation (13) becomes the ideal winding maximum temperature characteristic of the transformer. Also, the life loss of the transformer is Can be sought by.
さて、先の(13)式に示した理想的な巻線最高点温度特
性により、保護リレーの入力電流から検出した過負荷率
Kによる巻線最高点温度ΘH(t)が整定値Mに等しく
なるまでの時間t(過負荷発生時点からの時間)を求め
ることができる。Now, according to the ideal temperature characteristics of the winding maximum point shown in equation (13), the winding maximum point temperature Θ H (t) due to the overload factor K detected from the input current of the protection relay becomes the settling value M. It is possible to obtain the time t (time from the occurrence of overload) until they become equal.
しかるに、上記(13)式は複雑であってマイクロコンピ
ュータを用いて演算する際に負担が多く、計算時間の長
期化が予想されることから、本発明では、(13)式を一
層簡略化した演算式を用いるものとする。However, since the above equation (13) is complicated and has a heavy load when performing arithmetic using a microcomputer, and it is expected that the calculation time will be prolonged, the equation (13) is further simplified in the present invention. An arithmetic expression shall be used.
すなわち、先の(9)式によれば、 ΘH(t)=Θa+Θ0(t)+Θg(t) であり、このうちΘ0(t),Θg(t)を分けて以下
のように求める。まず、(4)式に、(2)式に基づく
ΘONを代入すると、 となる。この(15)式において、R>>1であるため消
去すると、 ここで、1.6乗を2乗で近似すると、 となり、Θ0(t)とΘONとの比が求められる。なお、
Kuは、負荷変化後の電流Iuと定格電流INとの比としての
負荷率(=Iu/IN)を示している。That is, according to the above equation (9), Θ H (t) = Θ a + Θ 0 (t) + Θ g (t), of which Θ 0 (t) and Θ g (t) are divided into Ask like. First, by substituting Θ ON based on equation (2) into equation (4), Becomes In this equation (15), R >> 1, so if erased, Here, when approximating 1.6 to the power of 2, And the ratio of Θ 0 (t) to Θ ON is obtained. In addition,
K u represents the load factor (= I u / I N ) as the ratio of the current I u after the load change and the rated current I N.
次に、Θg(t)をΘ0(t)と同様に計算する。すな
わち、(5)式に、(3)式に基づくΘgNを代入する
と、 1.6乗を2乗で近似すると、 となり、τ0に比較してτgをほぼ0とすると、 Θg(t)/ΘgN≒Ku 2 ……(18) と近似することができる。Next, Θ g (t) is calculated in the same manner as Θ 0 (t). That is, by substituting Θ gN based on equation (3) into equation (5), When the 1.6th power is approximated by the second power, Therefore, when τ g is set to almost 0 as compared with τ 0 , it can be approximated as Θ g (t) / Θ gN ≈K u 2 (18).
しかして、定格負荷時の巻線最高点温度ΘHNを考える
と、ΘHN=Θa+ΘON+ΘgN、すなわち、ΘHN−Θa=
ΘON+ΘgNであり、また、ΘHΘa+Θ0+ΘgからΘ
H−Θa=Θ0+Θgであるから、これらの関係より
(ΘHN−Θa)にて正規化した巻線温度(t)を考え
ると、 (t)=(ΘH-Θa)/(ΘNH-Θa) =(Θ0+Θg)/{(Θa+ΘON+ΘgN)-Θa} =(Θ0+Θg)/(ΘON+ΘgN) ……(19) となる。この(19)式は、 (t)={ΘON/(ΘON+ΘgN)}・(Θ0/ΘON) +{ΘgN/(ΘON+ΘgN)}・(Θg/ΘgN) となり、これに先の(16),(18)式を代入すると、 となる。ここで、ΘON/(ΘON+ΘgN)=k(定格油温
比)とすると、 となる。Then, considering the winding maximum temperature Θ HN at the rated load, Θ HN = Θ a + Θ ON + Θ gN , that is, Θ HN − Θ a =
Θ ON + Θ gN , and Θ H Θ a + Θ 0 + Θ g to Θ
Since H − Θ a = Θ 0 + Θ g , considering the winding temperature (t) normalized by (Θ HN − Θ a ) from these relationships, (t) = (Θ H − Θ a ) / (Θ NH -Θ a ) = (Θ 0 + Θ g ) / {(Θ a + Θ ON + Θ gN ) -Θ a } = (Θ 0 + Θ g ) / (Θ ON + Θ gN ) …… (19) This equation (19) is expressed by (t) = {Θ ON / (Θ ON + Θ gN )} ・ (Θ 0 / Θ ON ) + {Θ gN / (Θ ON + Θ gN )} ・ (Θ g / Θ gN ). Then, substituting the equations (16) and (18) into Becomes Here, if Θ ON / (Θ ON + Θ gN ) = k (rated oil temperature ratio), Becomes
この(21)式は、負荷率がKiからKuに変化した場合にお
ける時々刻々の正規化された巻線温度(t)を示すも
のであるから、(21)式により、巻線最高点温度Θ
H(t)が整定値Mに達するまでの時間tを求めること
が可能である。The equation (21), since the load factor is indicative of the normalized winding temperature (t) every moment in the case of changes from K i to Ku, by (21), winding the highest point temperature Θ
It is possible to find the time t until H (t) reaches the set value M.
すなわち、第1図における時刻t0において過負荷が発生
したとすると、曲線(t)上において(t)=M
(整定値)となるまでの時間TM1が過負荷運転を許容で
きる時間でまり、時刻(t0+TM1)において変圧器の過
負荷限界点に達することが明らかであるから、時刻(t0
+TM1)以前に負荷遮断指令や警報等を発する保護リレ
ー特性を得ればよいことになる。That is, if overload occurs at time t 0 in FIG. 1, (t) = M on the curve (t).
(Setting value) and the time T M1 until it Mari time acceptable overload operation, since at time (t 0 + T M1) it is apparent that to reach the overload limit point of the transformer, the time (t 0
+ T M1 ) Before + T M1 ), it is sufficient to obtain the protection relay characteristic that issues a load cutoff command or alarm.
しかるに、本発明者等は、この(t)のみでなく、
(t)を時間微分した値d(t)/dtを計算してこれ
を(t)に加えた値、つまり(t)+d(t)/d
tを整定値Mとの判定を用いることにより、変圧器の過
負荷特性に一層近似した保護リレー特性が得られるとの
知見を得た。However, the inventors of the present invention not only (t),
The value d (t) / dt obtained by differentiating (t) with respect to time is calculated and added to (t), that is, (t) + d (t) / d
By using the judgment that t is the set value M, it was found that a protection relay characteristic more similar to the overload characteristic of the transformer can be obtained.
先の(21)式を微分すると、 となり、(t)+d(t)/dtは以下のようにな
る。Differentiating the above equation (21), And (t) + d (t) / dt is as follows.
このため、過負荷P1となった時刻t0において保護リレー
への入力電流からKi及びKuを検出し、これらKi,ku及び
τ0,kを(23)式に代入すると共に(t)+d
(t)/dtを整定値Mに等しくおけば、第2図に示すよ
うにこの過負荷P1が継続すると仮定した場合に巻線最高
点温度が整定値Mに達するまでの時間t(=TM)を算出
することができる。すなわち、温度判定式 を満足する最小のtを求めるわけである。 Therefore, at time t 0 when the overload P 1 occurs, K i and K u are detected from the input current to the protection relay, and these K i , k u and τ 0 , k are substituted into the equation (23) and (T) + d
If (t) / dt is set equal to the settling value M, the time t (= which is the time until the winding maximum temperature reaches the settling value M on the assumption that the overload P 1 continues as shown in FIG. 2). T M ) can be calculated. That is, the temperature judgment formula The minimum t that satisfies
ここで、時刻(t0+TM)は、過負荷P1が時刻t0から一定
のままで継続した場合に変圧器の過負荷特性内側の危険
範囲に近接する時刻であり、換言すれば、過負荷許容時
間t(=TM)を求めることによって変圧器の過負荷特性
に近似した保護リレー特性を実現することができる。Here, the time (t 0 + T M ) is the time when the overload P 1 approaches the dangerous range inside the overload characteristic of the transformer when the overload P 1 continues to be constant from the time t 0 , in other words, By obtaining the overload allowable time t (= T M ), it is possible to realize the protection relay characteristic that is close to the overload characteristic of the transformer.
なお、第1図及び第2図において、時間TNは、安全を見
込んで時刻(t0+TM)以前に負荷遮断指令を出力するた
めの余裕時間である。In FIGS. 1 and 2, time T N is a margin time for outputting a load shedding command before time (t 0 + T M ) in anticipation of safety.
また、第1図及び第2図では時刻t0において過負荷が発
生したと仮定し(P1/PN>100%)、この時点で保護リレ
ー演算を開始するものとしているが、実際には、保護リ
レーへの入力電流Iと定格電流INとの比(=I/IN)が、
0%〜100%の範囲で適宜設定した整定値(例えば80
%)に達した時点で演算を開始するものとする。Further, in FIGS. 1 and 2, it is assumed that overload occurs at time t 0 (P 1 / P N > 100%), and the protection relay calculation is started at this point, but in reality, , The ratio of the input current I to the protection relay and the rated current I N (= I / I N ) is
Set value set appropriately in the range of 0% to 100% (eg 80
%) Is reached, the calculation is started.
しかして、(24)式内のτ0,M,k及び余裕時間TN並びに
上記演算開始点I/INの整定範囲は以下の第1表に示すと
おりである。Therefore, τ 0 , M, k in the equation (24), the margin time T N , and the settling range of the calculation starting point I / I N are as shown in Table 1 below.
この第1表において、τ0やkの整定値を適宜補正する
ことにより、(24)式の右辺の曲線すなわち(t)+
d(t)/dtの特性を種々変化させことができ、変圧
器の巻線最高点温度特性に加えて寿命損失特性をも十分
に考慮した保護リレー特性を実現することができる。 In Table 1, by appropriately correcting the settling values of τ 0 and k, the curve on the right side of equation (24), that is, (t) +
The characteristics of d (t) / dt can be variously changed, and the protection relay characteristics can be realized in which the life loss characteristics are sufficiently taken into consideration in addition to the winding maximum temperature characteristics of the transformer.
さて、上述のように(24)式に諸数値を代入して過負荷
許容時間TMを求めることができるが、計算式が複雑にな
るため、以下に述べる如く収束演算方式によってTMを予
測演算すれば好適である。この収束演算方式は、(24)
式における時間tを0ら例えば15時間までの範囲に仮定
し、これらの上限及び下限に対応する時間相当値t*を
それぞれ定めてこの範囲で整定値Mとの比較を行い、
(24)式の右辺がM以上となった時点の時間相当値t*
を実時間tに変換して過負荷限界点である時間t(=
TM)を求めるものである。ここで、時間tの上限を例え
ば15時間とする趣旨は、変圧器の過負荷特性から、過負
荷状態が継続可能な最大限の時間が約15時間であると仮
定したものであり、15時間を経過した後は定格負荷(10
0%)の状態で理論上、無限遠の時間まで運転が可能で
あるためTMを無限大に収束させる趣旨である。Now, as mentioned above, it is possible to obtain the overload allowable time T M by substituting various numerical values into the formula (24), but since the calculation formula becomes complicated, T M is predicted by the convergence calculation method as described below. It is suitable to calculate. This convergence method is (24)
The time t in the equation is assumed to be in the range from 0 to, for example, 15 hours, the time equivalent values t * corresponding to these upper and lower limits are set, and comparison with the settling value M is performed in this range.
Time equivalent value t * when the right side of equation (24) becomes M or more
Is converted into real time t and time t (=
T M ). Here, the purpose of setting the upper limit of the time t to, for example, 15 hours is that it is assumed from the overload characteristics of the transformer that the maximum time during which the overload state can be continued is about 15 hours, After passing the rated load (10
(0%), theoretically, it is possible to drive to infinity time, so T M converges to infinity.
収束演算方式の具体例としては、マイクロコンピュータ
による演算技術上、第3図に示す如く時間tの上限を時
間相当値t*としての「1280」に対応させ、また同じく
下限を「2」に対応させると共に、これらの上下限の中
央値(≒640)から320,160,80……という順に時間相当
値t*を採用して(24)式を計算する方法をとり、その
過程において(24)式の右辺が整定値Mに等しくなった
か、または最も近くなった際の時間相当値t*を実時間
tに変換してTMを求める。これにより、最大限10回の演
算によって時間TMを算出することができる。As a concrete example of the convergent calculation method, the upper limit of the time t corresponds to "1280" as the time equivalent value t * and the lower limit corresponds to "2" as shown in FIG. At the same time, the equation (24) is calculated by adopting the time equivalent value t * from the median of these upper and lower limits (≈640) in the order of 320,160,80. The time equivalent value t * when the right side becomes equal to or comes closest to the settling value M is converted to the real time t to obtain T M. As a result, the time T M can be calculated by a maximum of 10 calculations.
次に、負荷の変動が生じると変圧器の過負荷特性も変動
することとなるため、本発明では、負荷変動に応じて保
護リレーの特性も変化させるようにした。すなわち、例
えば時刻t0から一定のまま継続していた過負荷P1が時刻
t1においてP2に変化した場合、その時点t1で再度、前述
した温度判定式により過負荷許容時間を予測演算する必
要が生じるが、この際にそれまでの温度整定値Mを用い
て判定を行なうと過負荷の変化時点t1から再び整定値M
に至るまでの時間を算出してしまうこととなる。その結
果、新たに算出された過負荷許容時間の経過以前に変圧
器過負荷特性の危険領域に到達してしまう不都合を生じ
る。Next, when the load fluctuates, the overload characteristic of the transformer also fluctuates. Therefore, in the present invention, the characteristic of the protection relay is also changed according to the load fluctuation. That is, for example, if the overload P 1 that has continued to be constant from time t 0 is
If changes to P 2 at t 1, again at the time t 1, it is necessary to predict calculating overload permissible time by temperature determination expressions described above occurs, it determined using a temperature set-point M so far in this Is performed, the settling value M is restarted from the point of time t 1 when the overload changes
The time required to reach is calculated. As a result, there is an inconvenience that the dangerous region of the transformer overload characteristic is reached before the newly calculated overload allowable time elapses.
このため、本発明では、過負荷の変化時点までの巻線温
度上昇分を考慮してこれを当初の整定値Mから減じて新
たな整定値M′ないしM″を得るものとし、すなわち整
定値Mを補正し、この補正後の整定値M′ないしM″を
用いて前記(24)式による判定を行なうことにより過負
荷変化時点からの過負荷許容時間を求め、この過負荷許
容時間に過負荷の変化時点までの時間を加算して最終的
な過負荷許容時間を決定することとした。For this reason, in the present invention, a new settling value M ′ or M ″ is obtained by taking the winding temperature rise up to the point of change of overload into consideration and subtracting it from the initial settling value M, that is, the settling value. By correcting M, and using the corrected set values M ′ to M ″, the determination by the above equation (24) is performed to obtain the overload allowable time from the point of overload change, and the overload allowable time is exceeded. It was decided to determine the final allowable overload time by adding the time until the load changed.
まず、第4図は、時刻t0において負荷PがP1に変化し
(過負荷率K1)、保護リレーが演算を開始した後、一定
時間TP1を経過した時刻t1において負荷が更にP2(過負
荷率K2)に増加し、一定時間TP2を経過した時刻t2にお
いて負荷が再びP1に戻るような負荷変動が生じた場合の
負荷率及び正規化した巻線温度特性の変化の様子を予想
した図である。First, in FIG. 4, the load P changes to P 1 at time t 0 (overload rate K 1 ), and after the protection relay starts calculation, the load further increases at time t 1 after a certain time TP 1 has elapsed. Load factor and normalized winding temperature characteristics when the load changes such that the load increases to P 2 (overload factor K 2 ) and the load returns to P 1 again at time t 2 after a certain time TP 2 has passed. It is the figure which predicted the state of change of.
この場合、過負荷P1が変化することなく継続したとする
と、(t)は過負荷許容時間TMを経過した後に当初の
整定値Mに達することになる。しかし、時刻t1において
負荷がP2に増加したため、時刻t1以後は負荷がP1である
ときの整定値Mを用いることはできず、新たな整定値
M′を採用する必要がある。In this case, if the overload P 1 continues without change, (t) will reach the initial set value M after the overload allowable time T M has elapsed. However, the load is increased to P 2 at time t 1, the time t 1 later can not be used setting value M when the load is P 1, it is necessary to adopt a new setting value M '.
この新たな整定値M′は、時刻t1における前記(21)式
による正規化された巻線温度(t)の値(動作検出
値)と、過負荷となった時刻t0(t=0)における動作
検出値との差を整定値Mから減算することにより、以下
のように設定することする。The new settling value M ′ is the value (operation detection value) of the winding temperature (t) normalized by the equation (21) at time t 1 and the time t 0 (t = 0) when the overload occurs. ) Is subtracted from the settling value M to obtain the following setting.
すなわち、過負荷がP2のまま持続するとすると、
(t)は時刻t1後、時間TM′経過後の時刻に整定値M′
に達することになる。 That is, if the overload persists at P 2 ,
(T) after time t 1, the time T M 'to the time after a lapse of setting value M'
Will be reached.
ところが、時刻t2においては、負荷が再びP1に戻ったた
め、更に新たな整定値としてM″を採用しなければなら
ないこととなる。However, at time t 2 , the load returns to P 1 again, so M ″ must be adopted as a new settling value.
この新たな整定値M″は、時刻t2における動作検出値
と、過負荷となった時刻t1における動作検出値との差を
整定値M′から減算することにより、以下のように設定
することとする。This new settling value M ″ is set as follows by subtracting from the settling value M ′ the difference between the operation detection value at time t 2 and the operation detection value at time t 1 when overload occurs. I will.
このように、補正後の最終的な整定値をM″として設定
することとしたので、(24)式の温度判定式は、 となる。 In this way, since the final set value after correction is set as M ″, the temperature judgment formula of the formula (24) is Becomes
つまり、この判定式を満足する最小のTM″を求めれば、
時刻t0から最終的な過負荷許容時間である(TP1+TP2+
TM″)を経過した時点で過負荷限界に達することが明ら
かであるから、負荷一定の場合と同様に、過負荷許容時
間(TP1+TP2+TM″)の経過前に一定の余裕時間TNをも
って負荷遮断等の動作指令を得るものである。In other words, if we find the minimum T M ″ that satisfies this judgment formula,
This is the final allowable overload time from time t 0 (TP 1 + TP 2 +
It is clear that the overload limit will be reached after the time T M ″) has passed, so as with the case of constant load, a certain margin time is obtained before the overload allowable time (TP 1 + TP 2 + T M ″) elapses. The operation command such as load shedding is obtained with T N.
なお、この場合の過負荷許容時間(TP1+TP2+TM″)は
第1図及び第2図のTMに相当するものであり、第2図の
場合に比べて負荷が途中で増加したため、TMよりも早い
時間での過負荷限界点への到達を予測している。The allowable overload time (TP 1 + TP 2 + T M ″) in this case corresponds to T M in FIGS. 1 and 2, and the load increased midway as compared with the case in FIG. , T M is predicted to reach the overload limit in a shorter time.
次いで、第5図は、時刻t0において負荷PがP1に変化し
(過負荷率K1)、保護リレーが演算を開始した後、一定
時間TP1を経過した時刻t1において負荷がP3(過負荷率K
3)に減少し、更に一定時間TP2を経過した時刻t2におい
て、負荷が再びP1に戻るような負荷変動が生じた場合の
負荷率及び正規化した巻線温度特性の変化の様子を予想
した図である。Next, in FIG. 5, the load P changes to P 1 (overload rate K 1 ) at time t 0 , and after the protection relay starts calculation, the load P changes at time t 1 after a certain time TP 1 has elapsed. 3 (Overload rate K
3 ), and at time t 2 when TP 2 has passed for a certain period of time, the change in load factor and normalized winding temperature characteristics when a load fluctuation occurs such that the load returns to P 1 again is shown. It is an expected figure.
この場合、まず、正規化した巻線温度特性を表す関数
(t)は、過負荷状態がP1まま持続するとすると、時間
TM経過後に当初の整定値Mに達することになる。In this case, first, the function (t) representing the normalized winding temperature characteristic is the time when the overload state is maintained at P 1.
The initial set value M will be reached after the lapse of T M.
しかし、時刻tにおいて負荷がP3に減少したため、時刻
t1以後は負荷がP1であるきの整定値Mを用いることがで
きず、この場合においても新たな整定値M′を採用する
必要がある。このM′は、先の(25)式と同様に、 となる。However, the load decreased to P 3 at time t, so
After t 1 , the settling value M when the load is P 1 cannot be used, and in this case also, it is necessary to adopt a new settling value M ′. This M'is the same as the equation (25) above. Becomes
第5図では、負荷P3が定格負荷以下まで減少した例を示
しているので、巻線温度特性(t)は減衰特性とな
る。このため、仮りに、負荷状態がP3のまま継続すると
すると、(t)は常に整定値M′よりも小さいため、
過負荷限界に達することはない。Since FIG. 5 shows an example in which the load P 3 is reduced to the rated load or less, the winding temperature characteristic (t) becomes a damping characteristic. Therefore, if the load state continues to remain at P 3 , (t) is always smaller than the settling value M ′.
The overload limit is never reached.
しかるに、時刻t2においては、負荷が再びP1に回復した
ため、更に新たな整定値としてM″を採用しなければな
らないこととなる。However, in the time t 2, the the load is restored P 1 again, so that the must employ M "as more new setting value.
この新たな整定値M″は、時刻t2における動作検出値
と、時刻t1における動作検出値との差を整定値M′に加
算することにより、以下のように(29)式のように設定
することとする。この式は、過負荷状態が解消されたこ
とによる油温低下を考慮して(t)を減衰の式とする
べく、(21)式におけるKiをK1とすると共に、補正後の
整定値M″がMより大きくならないように以下の如く設
定することとした。This new settling value M ″ is calculated by adding the difference between the motion detection value at time t 2 and the motion detection value at time t 1 to the settling value M ′, as shown in equation (29) below. This equation sets K i in equation (21) to K 1 in order to make (t) a damping equation in consideration of the decrease in oil temperature due to the elimination of the overload condition. The set value M ″ after correction is set as follows so that it does not become larger than M.
こうして補正後の最終的な整定値M″を設定することと
したため、(24)式の温度判定式は、 となる。この判定式を満足する最小のTM″を求めれば、
時刻t0から最終的な過負荷許容時間である(TP1+TP2+
TM″)を経過した時点で過負荷限界に達することが明ら
かであるから、前記同様に、過負荷許容時間(TP1+TP2
+TM″)の経過前に余裕時間TNをもって負荷遮断等の動
作指令を得ればよい。 Since the final settling value M ″ after correction is set in this way, the temperature judgment formula of the formula (24) is Becomes If the minimum T M ″ that satisfies this judgment formula is obtained,
This is the final allowable overload time from time t 0 (TP 1 + TP 2 +
It is clear that the overload limit will be reached at the time when T M ″) has passed, and thus the overload allowable time (TP 1 + TP 2
It is sufficient to obtain an operation command such as load shedding with a margin time T N before the lapse of + T M ″).
そして、この場合の過負荷許容時間(TP1+TP2+TM″)
も第1図及び第2図のTMに相当し、第2図の場合に比べ
て負荷が途中で減少しているため、TMよりも遅い時間で
の過負荷限界点への到達を予測している。And the allowable overload time in this case (TP 1 + TP 2 + T M ″)
Also corresponds to T M in Fig. 1 and Fig. 2, and the load decreases halfway compared to the case in Fig. 2, so it is predicted that the overload limit point will be reached at a time later than T M. is doing.
以上の例においては、過負荷状態が、P1→P2→P1(K1→
K2→K1)またはP1→P3→P1(K1→K3→K1)と変化してい
るので、事前負荷としてKiをそまま採用することがで
き、(24)式の温度判定式のうち整定値のみをM→M″
に変更するだけで、前述の収束演算方式等により巻線最
高点温度が限界値に達するまでの時間TM″を算出できる
こととなるものである。In the above example, the overload condition is P 1 → P 2 → P 1 (K 1 →
Since K 2 → K 1 ) or P 1 → P 3 → P 1 (K 1 → K 3 → K 1 ), it is possible to directly use K i as the preload, and the equation (24) is used. Only the settling value in the temperature judgment formula of M → M ″
It is possible to calculate the time T M ″ until the winding maximum temperature reaches the limit value by the above-described convergent calculation method or the like simply by changing to
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、変圧器の巻線温度曲線に
近似した温度判定式を求め、この判定式に従い任意の過
負荷に対して、その発生時点において変圧器の過負荷限
界点に達するまでの時間を迅速かつ適確に予測し、この
予測演算に基づく保護リレーの特性を得ると共に、負荷
変動に応じて温度判定式の温度整定値を補正するように
したため、負荷が頻繁に変動するような系統においても
常に変圧器能力を最大限に活用した長時間の過負荷運転
を行なうことが可能である。(Effect of the invention) As described above, according to the present invention, a temperature judgment formula that approximates the winding temperature curve of the transformer is obtained, and according to this judgment formula, for any overload, the transformer The time to reach the overload limit point is predicted quickly and accurately, the characteristics of the protection relay based on this prediction calculation are obtained, and the temperature settling value of the temperature judgment formula is corrected according to the load fluctuation. Even in a system in which the load changes frequently, it is possible to perform overload operation for a long time by making maximum use of the transformer capacity.
従って、従来に比べて、負荷に対する電力の一層の安定
供給を行なうことができる等の効果がある。Therefore, there is an effect that the electric power can be more stably supplied to the load as compared with the related art.
第1図は変圧器の正規化した巻線温度特性を示すグラ
フ、第2図は本発明にかかる保護リレー特性を説明する
ためのグラフ、第3図は収束演算方式の説明図、第4図
及び第5図は負荷変動に対する正規化した巻線温度特性
を示すグラフ、第6図は従来の過負荷保護リレー特性を
説明するためのグラフである。FIG. 1 is a graph showing a normalized winding temperature characteristic of a transformer, FIG. 2 is a graph for explaining a protective relay characteristic according to the present invention, FIG. 3 is an explanatory diagram of a convergence calculation method, and FIG. And FIG. 5 is a graph showing a normalized winding temperature characteristic with respect to load fluctuation, and FIG. 6 is a graph for explaining a conventional overload protection relay characteristic.
Claims (1)
定格湯温比,過負荷となる前の事前負荷率及び過負荷率
等に基づき、時間関数としての変圧器の巻線温度とその
微分値との加算値を巻線最高点温度の整定値と比較する
温度判定式を求め、この温度判定式を用いて巻線最高点
温度が前記整定値に達するまでの過負荷許容時間を算出
し、この過負荷許容時間の経過以前に負荷遮断等の動作
指令を得ると共に、前記過負荷の変動に伴って前記整定
値を補正することを特徴とする変圧器の過負荷保護継電
方法。1. A time constant of a change in oil temperature of a transformer to be protected,
Based on the rated hot water temperature ratio, the preload ratio before overload and the overload ratio, etc., the added value of the transformer winding temperature as a function of time and its derivative value is used as the setpoint value of the winding maximum temperature. Calculate the temperature judgment formula to be compared, calculate the overload allowable time until the winding maximum temperature reaches the set value using this temperature judgment formula, and perform operations such as load cutoff before the overload allowable time elapses. An overload protection relay method for a transformer, characterized in that a command is obtained and the settling value is corrected in accordance with a change in the overload.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62149438A JPH0783540B2 (en) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | Relay overload protection relay method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62149438A JPH0783540B2 (en) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | Relay overload protection relay method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63314129A JPS63314129A (en) | 1988-12-22 |
| JPH0783540B2 true JPH0783540B2 (en) | 1995-09-06 |
Family
ID=15475117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62149438A Expired - Lifetime JPH0783540B2 (en) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | Relay overload protection relay method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783540B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58154212A (en) * | 1982-03-10 | 1983-09-13 | Toshiba Corp | Apparatus for supervising and controlling operation of transformer |
-
1987
- 1987-06-15 JP JP62149438A patent/JPH0783540B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63314129A (en) | 1988-12-22 |
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