(57)【要約】      （修正有）【課題】変圧器の停止及び加圧時における変圧器の電圧を測定することなく、励磁突入電流の波形及び／又はこの波形による最大の瞬時電圧低下量を予測することができる装置を提供する。【解決手段】対象変圧器の結線情報、並びに、加圧位相角及び残留磁束情報の入力装置１０と、結線情報に基づき、計器用変流器を介して入力される対象変圧器の一次側の励磁突入電流を加工する突入励磁電流加工器２４ｄと、突入励磁電流の波高値及び突流幅を算出すると共に、対象変圧器の超過磁束を算出し、超過磁束及び突入励磁電流の波高値に基づいて対象変圧器の単位突入電流を算出する単位突入電流演算装置２５と、単位突入電流、加圧位相角及び残留磁束に基づき、瞬時電圧低下量が最大となる突入励磁電流を算出し、突入励磁電流を励磁突入電流に加工する励磁突入電流予測・瞬時電圧低下量演算装置３０と、前記励磁突入電流の波形を表示する表示装置４０とを備えている。【選択図】図２
2010192613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相変圧器の結線情報、並びに、当該三相変圧器における瞬時電圧低下量が最大となる条件である当該三相変圧器の加圧位相角（α）及び残留磁束（Φr）の情報を入力する入力手段と、
前記三相変圧器の結線情報に基づき、計器用変流器を介して入力される前記三相変圧器の一次側の励磁突入電流に基づいて当該三相変圧器の非飽和相を検出し、一次側の突入励磁電流に加工して、当該突入励磁電流の波高値（Ｉpeak）及び突流幅（θin）を算出すると共に、当該突入励磁電流の突流幅（θin）に基づいて前記三相変圧器の超過磁束（ΦOV）を算出し、当該三相変圧器の超過磁束（ΦOV）及び前記突入励磁電流の波高値（Ｉpeak）に基づいて前記三相変圧器の単位突入電流（Ｋin）を算出する単位突入電流演算手段と、
計器用変圧器を介して入力される母線線間電圧及び前記励磁突入電流に基づき、系統インピーダンスを算出する系統インピーダンス演算手段と、
前記三相変圧器の単位突入電流（Ｋin）、加圧位相角（α）及び残留磁束（Φr）に基づき、前記瞬時電圧低下量が最大となる突入励磁電流を算出し、前記三相変圧器の結線情報に基づき、当該突入励磁電流を励磁突入電流に加工する励磁突入電流演算手段と、
を備え、
前記励磁突入電流演算手段により加工した励磁突入電流に基づき、前記三相変圧器に対する加圧による当該励磁突入電流の波形及び／又は瞬時電圧低下量を予測できることを特徴とする励磁突入電流予測装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の励磁突入電流予測装置において、
前記三相変圧器の超過磁束（ΦOV）が、下記式（１）に基づいて算出され、
前記三相変圧器の単位突入電流（Ｋin）が、下記式（２）に基づいて算出されることを特徴とする励磁突入電流予測装置。
【数１】
2010192613.tif 000022
【数２】
2010192613.tif 000023
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の励磁突入電流予測装置において、
前記突入励磁電流の波高値（Ｉpeak）が、前記突入励磁電流の少なくとも２点及び下記式（３）に基づいて算出され、
前記突入励磁電流の突流幅（θin）が、前記突入励磁電流の波高値（Ｉpeak）及び直流分（Ｉdc）並びに下記式（４）に基づいて算出されることを特徴とする励磁突入電流予測装置。
【数３】
2010192613.tif 000024
【数４】
2010192613.tif 000025
【請求項４】
前記請求項１乃至３のいずれかに記載の励磁突入電流予測装置において、
前記励磁突入電流に基づいて非飽和相を検出する電圧検出型飽和現象探索手段を備え、
前記三相変圧器の結線が、Δ−Δ結線であり、
前記電圧検出型飽和現象探索手段が、前記励磁突入電流の一の相に対応する相の母線相電圧における、当該一つの相の励磁突入電流から３０度遅れた時間の母線相電圧の極性と、当該一つの相の励磁突入電流から３０度進んだ時間の母線相電圧の極性と、を検出すると共に、当該３０度遅れた時間の母線相電圧の極性と当該３０度進んだ時間の母線相電圧の極性とが異なる場合に、当該一の相において飽和が生じていると判定することを特徴とする励磁突入電流予測装置。
【請求項５】
前記請求項１乃至３のいずれかに記載の励磁突入電流予測装置において、
前記励磁突入電流に基づいて非飽和相を検出する電圧検出型飽和現象探索手段を備え、
前記三相変圧器の結線が、Ｙ−Δ結線であり、
前記電圧検出型飽和現象探索手段が、前記励磁突入電流の一の相に対応する相の母線線間電圧における、当該一つの相の励磁突入電流から３０度遅れた時間の母線線間電圧の極性と、当該一つの相の励磁突入電流から３０度進んだ時間の母線線間電圧の極性と、を検出すると共に、当該３０度遅れた時間の母線線間電圧の極性と当該３０度進んだ時間の母線線間電圧の極性とが異なる場合に、当該一の相において飽和が生じていると判定することを特徴とする励磁突入電流予測装置。
【請求項６】
前記請求項５に記載の励磁突入電流予測装置において、
前記電圧検出型飽和現象探索手段により非飽和相が検出され、当該非飽和相を流れる前記励磁突入電流をΔ巻線に流れる電流（ＩΔ（ｔ））とし、
前記突入励磁電流波形（Ｉma（ｔ）、Ｉmb（ｔ）、Ｉmc（ｔ））が、前記励磁突入電流波形（Ｉa（ｔ）、Ｉb（ｔ）、Ｉc（ｔ））及び下式（５）に基づいて算出されることを特徴とする励磁突入電流予測装置。
【数５】
2010192613.tif 000026
【請求項７】
前記請求項１乃至４のいずれかに記載の励磁突入電流予測装置において、
前記三相変圧器の結線が、Δ−Δ結線であり、
前記励磁突入電流波形（Ｉa（ｔ）、Ｉb（ｔ）、Ｉc（ｔ））及び下記式（６）に基づいて算出された変圧器電流波形（Ｉta（ｔ）、Ｉtb（ｔ）、Ｉtc（ｔ））から、前記電圧検出型飽和現象探索手段により非飽和相が検出され、当該非飽和相を流れる前記励磁突入電流をΔ巻線に流れる電流（ＩΔ（ｔ））とし、
前記突入励磁電流波形（Ｉma（ｔ）、Ｉmb（ｔ）、Ｉmc（ｔ））が、前記変圧器電流波形（Ｉta（ｔ）、Ｉtb（ｔ）、Ｉtc（ｔ））及び下記式（７）に基づいて算出されることを特徴とする励磁突入電流予測装置。
【数６】
2010192613.tif 000027
【数７】
2010192613.tif 000028
【請求項８】
前記請求項１に記載の励磁突入電流予測装置において、
非飽和相が存在しない３相飽和の場合に、３相飽和現象における前記励磁突入電流及び突入励磁電流の突流幅（θin）は等しいという条件に基づいて、前記突入励磁電流の突流幅（θin）及び波高値（Ｉpeak）を求め、下式（８）により前記超過磁束（ΦOV）を算出し、下式（９）により前記単位突入電流（Ｋin）を算出することを特徴とする励磁突入電流予測装置。
【数８】
2010192613.tif 000029
【数９】
2010192613.tif 000030
【請求項９】
前記請求項１に記載の励磁突入電流予測装置において、
前記三相変圧器の加圧前の母線相電圧波形から基本波電圧を抽出した電圧を送電端電圧（Ｖｓ）とし、
加圧時の母線相電圧波形から基本波電圧を抽出した電圧を受電端電圧（Ｖｒ）とし、
励磁突入電流波形から基本波電流を抽出した電流を励磁電流（Ｉｍ）とすると、
下式（１０）により系統インピーダンス（Ｚｓ）を算出することを特徴とする励磁突入電流予測装置。
【数１０】
2010192613.tif 000031
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統からの三相変圧器の加圧時における、遮断器の投入位相（以下、加圧位相角と称す）及び三相変圧器の残留磁束に依存する、送電線に流れる電流（以下、励磁突入電流と称す）のうち、瞬時電圧低下量が最大となる励磁突入電流の波形及び／又はこの波形による最大の瞬時電圧低下量を予測できる励磁突入電流予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
三相変圧器及び送電線には、電力系統から三相変圧器を加圧することで、加圧位相角及び残留磁束に依存した非常に大きな突入電流が流れることが知られている。この突入電流は、電力系統の電圧を瞬間的に低下させ、電力系統の末端にある需要家にまで影響を及ぼすことになる。ここで、突入電流とは、Ｙ−Δ結線の変圧器の場合には、図１２（ａ）に示すように、三相変圧器の励磁回路に流れる電流（以下、突入励磁電流と称す）と励磁突入電流との総称であり、Δ−Δ結線の変圧器の場合には、図１２（ｂ）に示すように、Δ−Δ結線の三相変圧器の励磁回路に流れ込む電流（以下、変圧器電流と称す）と励磁突入電流と突入励磁電流との総称である。
【０００３】
このため、突入電流の波高値を予測できることは、任意の加圧位相角及び残留磁束における突入電流の対策を講じるうえで重要である。特に、三相変圧器の加圧時、無条件加圧、系統変更加圧、背後電源並入のうえの加圧、及び励磁突入電流制御装置を使った加圧など、当該変圧器の運用指針を決めることが好ましい。また、送電線の保護リレーシステムは、突入電流により不要な動作を行なわないように、システム構成を考慮する必要があるため、突入電流の波形を高精度で予測することは保護リレーシステムを構成する上で好ましい。
【０００４】
これに対し、本願発明者は、変圧器停止時に推定できる残留磁束、残留磁束最大値を元に、希望する残留磁束、変圧器加圧位相角における励磁突入電流波高値の推定とその波高値から、波形を生成する手法を考案し、生成された波形から基本波電流を抽出し、Ｘｄ’背後インピーダンスを使って実務レベルで簡易かつ高精度に変圧器加圧時の瞬時電圧低下シミュレーションを開発した（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
また、本願発明者は、新たな用語としてオフセット磁束、電圧補正磁束、理論磁束、単位突入励磁電流を定義し、突入電流波高値（変圧器メーカー計算値）及び実測結果から最大突入電流を予測する手法を考案した（例えば、非特許文献２参照）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】上田  秀樹、外６名、「変圧器加圧時の瞬時電圧低下算出手法について」、保護リレーシステム研究会、社団法人電気学会、平成１９年９月１７日
【非特許文献２】山口  晴久、外５名、「励磁突入電流の計算手法に関する考察について」、保護リレーシステム研究会、社団法人電気学会、平成２０年２月２２日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１及び非特許文献２に開示された手法は、変圧器の停止時における残留磁束や変圧器の加圧時における変化磁束を求めるために、変圧器の電圧を測定する必要がある。
【０００８】
このため、変圧器の電圧の測定には、例えば、図１３に示すように、１次変電所や２次変電所のような、２次母線が甲母線及び乙母線からなる２重母線の系統用変圧器であれば、変圧器の電圧を測定するための母線として一方の母線を使用することになる。
【０００９】
なお、図１３（ａ）は、遮断器Ｔを「投入」状態として、１甲、２乙構成（１号線は甲母線に接続し、２号線は乙母線に接続する構成）の平常系統の運用を示したものである。これに対し、図１３（ｂ）は、２号変圧器の測定作業中における試験系統の運用を示したものであり、遮断器Ｔを「開放」状態として、乙母線を試験母線とし、甲母線を営業母線とすることで、計器用変圧器ＶＴ−２により２号変圧器の電圧を測定することが可能になる。
【００１０】
また、変圧器の電圧の測定には、例えば、図１４に示すように、３次変電所のような２次母線が単母線の配電用変圧器であれば、その母線を変圧器の電圧を測定する母線とするためには、Ａ回線、Ｂ回線、Ｃ回線及びＤ回線にそれぞれ接続された全負荷の配電線融通を実施する必要がある。
【００１１】
なお、図１４（ａ）は、遮断器Ｔ−１を「開放」状態にした平常系統の運用を示したものである。これに対し、図１４（ｂ）は、２号変圧器の測定作業中における試験系統の運用を示したものであり、遮断器Ｔ−１を「投入」状態とし、遮断器Ｍ−２を「開放」状態として、遮断器Ｍ−２と２号変圧器との間に計器用変圧器ＶＴ−３を接続し、２号変圧器の電圧を測定することが可能になる。
【００１２】
このように、変圧器の電圧の測定には、仮設備の配置などで設備規模が大きくなり、多大な費用を要するという課題があった。また、既設の計器用変圧器を使用する場合には、電力系統の信頼性に影響があるという課題があった。
【００１３】
また、変圧器の電圧の波形は、変圧器の加圧時（無電圧状態から運転電圧まで）における計器用変圧器自体の過渡現象により、計測誤差が避けられないことから、原理的に算定結果の精度が低いという課題があった。
【００１４】
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、変圧器の加圧時における変圧器の電圧を測定することなく、変圧器の加圧時における励磁突入電流の測定値に基づき、瞬時電圧低下量が最大となる励磁突入電流の波形及び／又はこの波形による最大の瞬時電圧低下量を予測することができる励磁突入電流予測装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明に係る励磁突入電流予測装置においては、三相変圧器の結線情報、並びに、当該三相変圧器における瞬時電圧低下量が最大となる条件である当該三相変圧器の加圧位相角（α）及び残留磁束（Φr）の情報を入力する入力手段と、前記三相変圧器の結線情報に基づき、計器用変流器を介して入力される前記三相変圧器の一次側の励磁突入電流に基づいて当該三相変圧器の非飽和相を検出し、一次側の突入励磁電流に加工して、当該突入励磁電流の波高値（Ｉpeak）及び突流幅（θin）を算出すると共に、当該突入励磁電流の突流幅（θin）に基づいて前記三相変圧器の超過磁束（ΦOV）を算出し、当該三相変圧器の超過磁束（ΦOV）及び前記突入励磁電流の波高値（Ｉpeak）に基づいて前記三相変圧器の単位突入電流（Ｋin）を算出する単位突入電流演算手段と、計器用変圧器を介して入力される母線線間電圧及び前記励磁突入電流に基づき、系統インピーダンスを算出する系統インピーダンス演算手段と、前記三相変圧器の単位突入電流（Ｋin）、加圧位相角（α）及び残留磁束（Φr）に基づき、前記瞬時電圧低下量が最大となる突入励磁電流を算出し、前記三相変圧器の結線情報に基づき、当該突入励磁電流を励磁突入電流に加工する励磁突入電流演算手段と、を備え、前記励磁突入電流演算手段により加工した励磁突入電流に基づき、前記三相変圧器に対する加圧による当該励磁突入電流の波形及び／又は瞬時電圧低下量を予測できるものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る励磁突入電流予測装置においては、変圧器の加圧時における変圧器の電圧を測定することなく、変圧器の加圧時における励磁突入電流の測定値に基づき、瞬時電圧低下量が最大となる励磁突入電流の波形及び／又はこの波形による最大の瞬時電圧低下量を予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は第１の実施形態に係る励磁突入電流予測演算装置と対象変圧器との接続関係を示す概略図であり、（ｂ）は図１（ａ）に示す入力変換器の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る励磁突入電流予測演算装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は図２に示す表示装置に表示されるヒューマンインターフェース画面のうちメイン画面の一例を示す説明図であり、（ｂ）は図２に示す表示装置に表示されるヒューマンインターフェース画面のうち予測演算に必要な設定画面の一例を示す説明図である。
【図４】（ａ）は対象変圧器の加圧時の励磁突入電流及び母線線間電圧の実効値の一例を示す波形図であり、（ｂ）は瞬時電圧低下量が最大となる励磁突入電流を予測した励磁突入電流及び母線線間電圧の実効値の一例を示す波形図である。
【図５】（ａ）はＹ−Δ結線の対象変圧器を加圧した場合に生じるｃ相１相飽和時の励磁突入電流の一例を示す波形図であり、（ｂ）は図５（ａ）に示す波形図に母線相電圧の波形を加えた波形図である。
【図６】（ａ）はＹ−Δ結線の対象変圧器を加圧した場合に生じるｃａ相２相飽和時の励磁突入電流の一例を示す波形図、（ｂ）は図６（ａ）に示す波形図に母線相電圧の波形を加えた波形図である。
【図７】（ａ）はＹ−Δ結線の対象変圧器を加圧した場合に生じるａｂｃ相３相飽和時の励磁突入電流の一例を示す波形図、（ｂ）は図７（ａ）に示す波形図に母線相電圧の波形を加えた波形図である。
【図８】（ａ）はΔ−Δ結線の対象変圧器を加圧した場合に生じるｂｃ相２相飽和時の励磁突入電流の一例を示す波形図であり、（ｂ）は図８（ａ）に示す励磁突入電流の波形図を変圧器電流に加工した波形図に母線線間電圧を加えた波形図である。
【図９】突入電流の波高値と突流幅との関係を説明するための説明図である。
【図１０】突入励磁電流における突流幅の算出方法を説明するための説明図である。
【図１１】（ａ）は対象変圧器の加圧時の母線相電圧及び励磁突入電流の一例を示す波形図であり、（ｂ）は対象変圧器の加圧時における系統インピーダンスの計算式を説明するための等価回路であり、（ｃ）は図１１（ａ）に示す波形に対してａ相における系統インピーダンスの算出値を説明するための説明図である。
【図１２】（ａ）はＹ−Δ結線の対象変圧器における突入電流の用語の説明をするための説明図であり、（ｂ）はΔ−Δ結線の対象変圧器における突入電流の用語を説明するための説明図である。
【図１３】（ａ）は２重母線の系統用変圧器における平常系統の運用を示した説明図であり、（ｂ）は２重母線の系統用変圧器における試験系統の運用を示した説明図である。
【図１４】（ａ）は単母線の配電用変圧器における平常系統の運用を示した説明図であり、（ｂ）は単母線の配電用変圧器における試験系統の運用を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（本発明の第１の実施形態）
図１（ａ）は第１の実施形態に係る励磁突入電流予測演算装置と対象変圧器との接続関係を示す概略図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す入力変換器の概略構成を示すブロック図、図２は第１の実施形態に係る励磁突入電流予測演算装置の概略構成を示すブロック図、図３（ａ）は図２に示す表示装置に表示されるヒューマンインターフェース画面のうちメイン画面の一例を示す説明図、図３（ｂ）は図２に示す表示装置に表示されるヒューマンインターフェース画面のうち予測演算に必要な設定画面の一例を示す説明図、図４（ａ）は対象変圧器の加圧時の励磁突入電流及び母線線間電圧の実測値の一例を示す波形図、図４（ｂ）は瞬時電圧低下量が最大となる励磁突入電流を予測した励磁突入電流及び母線線間電圧の実効値の一例を示す波形図、図５（ａ）はＹ−Δ結線の対象変圧器を加圧した場合に生じるｃ相１相飽和時の励磁突入電流の一例を示す波形図、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す波形図に母線相電圧の波形を加えた波形図、図６（ａ）はＹ−Δ結線の対象変圧器を加圧した場合に生じるｃａ相２相飽和時の励磁突入電流の一例を示す波形図、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す波形図に母線相電圧の波形を加えた波形図、図７（ａ）はＹ−Δ結線の対象変圧器を加圧した場合に生じるａｂｃ相３相飽和時の励磁突入電流の一例を示す波形図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す波形図に母線相電圧の波形を加えた波形図、図８（a）はΔ−Δ結線の対象変圧器を加圧した場合に生じるｂｃ相２相飽和時の励磁突入電流の一例を示す波形図、図８（ｂ）は図８（a）に示す励磁突入電流波形の波形図を変圧器電流に加工した波形図に母線線間電圧を加えた波形図、図９は突入電流の波高値と突流幅との関係を説明するための説明図、図１０は突入励磁電流における突流幅の算出方法を説明するための説明図、図１１（ａ）は対象変圧器の加圧時の母線相電圧及び励磁突入電流の一例を示す波形図、図１１（ｂ）は対象変圧器の加圧時における系統インピーダンスの計算式を説明するための等価回路、図１１（ｃ）は図１１（ａ）に示す波形に対してａ相における系統インピーダンスの算出値を説明するための説明図、図１２（ａ）はＹ−Δ結線の対象変圧器における突入電流の用語の説明をするための説明図、図１２（ｂ）はΔ−Δ結線の対象変圧器における突入電流の用語を説明するための説明図である。
【００１９】
本実施形態に係る励磁突入電流予測装置１１０は、後述する、励磁突入電流予測演算装置１００、入力変換器５００、無停電電源装置６００及び表示装置４０を備えている。
【００２０】
図１（ａ）において、励磁突入電流予測演算装置１００は、瞬時電圧低下量が最大となる励磁突入電流の波形及び／又はこの波形による最大の瞬時電圧低下量を予測するうえで対象とする三相変圧器（以下、対象変圧器２００と称す）と電力系統との間に、計器用変流器（Current Transformer：ＣＴ）３００及び入力変換器５００を介して接続される。
【００２１】
また、励磁突入電流予測演算装置１００は、計器用変圧器（Voltage Transformer：ＶＴ）４００及び入力変換器５００を介して電力系統に接続される。なお、図１（ａ）に示す対象変圧器２００は、電気用図記号として、星形三角結線の三相変圧器（スターデルタ結線）を用いて示しているが、対象変圧器２００は、Ｙ−Δ結線に限られるものではなく、Δ−Δ結線や千鳥結線などの三相変圧器であってもよい。
【００２２】
図１（ｂ）において、入力変換器５００は、交流電気信号の増幅や伝達に用いる電圧入力変成器５０１及び電流入力変成器５０２、電流入力変成器５０２からの励磁突入電流（Ｉa、Ｉb、Ｉc）のアナログデータを最適なフルスケールとする最適フルスケール設定器５０４、並びにアナログデータをデジタルデータに変換するアナログ−デジタル変換回路（Ａ／Ｄコンバータ５０３）から構成され、計器用変流器３００からの励磁突入電流（Ｉa、Ｉb、Ｉc）のアナログデータ及び計器用変圧器４００からの母線線間電圧（Ｖab、Ｖbc、Ｖca）のアナログデータを、デジタルデータに変換して、励磁突入電流予測演算装置１００に出力する。
【００２３】
なお、母線線間電圧のアナログデータは、計器用変圧器４００を介して入力される、ａｂ相間の母線線間電圧Ｖａｂ（フルスケール：電圧入力変成器５０１で異なる値）、ｂｃ相間の母線線間電圧Ｖｂｃ（フルスケール：電圧入力変成器５０１で異なる値）、ｃａ相間の母線線間電圧Ｖｃａ（フルスケール：電圧入力変成器５０１で異なる値）である。また、励磁突入電流（変圧器電流）のアナログデータは、計器用変流器３００を介して入力される、ａ相の励磁突入電流Ｉａ、ｂ相の励磁突入電流Ｉｂ及びｃ相の励磁突入電流Ｉｃである。これらの励磁突入電流のフルスケールは、励磁突入電流予測装置１１０における、例えば、図３（ｂ）に示す設定画面で設定された変圧器容量、系統電圧、変流比及びＣＴ結線の情報により、最適フルスケール設定値として自動更新される。
【００２４】
無停電電源装置（Uninterruptible Power Supply：ＵＰＳ）６００は、停電などによる電力供給停止時に、短時間電力を供給する予備装置であり、商用電源から供給される電力を取り入れ、接続された励磁突入電流予測演算装置１００及びＡ／Ｄコンバータ５０３に電力を供給する。
【００２５】
図２において、表示装置４０は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）などの表示手段であり、例えば、図３に示す入力装置１０を用いて操作する画面や、電圧・電流解析装置２０及び励磁突入電流予測・瞬時電圧低下量演算装置３０による結果を表示する画面が表示される。
【００２６】
以下、本実施形態に係る励磁突入電流予測演算装置１００の装置構成及び動作について、Ｙ−Δ結線の対象変圧器２００に対する実測例を用いて説明する。
図２において、励磁突入電流予測演算装置１００は、大別すると、入力装置１０、電圧・電流解析装置２０及び励磁突入電流予測・瞬時電圧低下量演算装置３０から構成される。
【００２７】
入力装置１０は、マウスやキーボードなどの入力手段であり、対象変圧器２００に関する情報（以下、変圧器情報と称す）、計器用変流器３００に関する情報（以下、計器用変流器情報と称す）、及び瞬時電圧低下量が最大となる突入励磁電流の波高値を演算するうえで必要な情報（以下、予測演算情報と称す）を、例えば、図３に示す表示装置４０の操作画面に表示された、テキストボックスにキーボードにより直接入力することや、プルダウンメニューからマウスにより選択することができる。
【００２８】
変圧器情報は、対象変圧器２００の名称に関する情報として、対象変圧器２００が設置された電気所名（例えば、宮崎変電所）及び変圧器名（例えば、１号系統変圧器）の情報である。なお、入力装置１０により入力された変圧器名の情報は、後述するデータ保存装置２１ｂに出力される。
【００２９】
また、変圧器情報は、対象変圧器２００の仕様に関する情報として、対象変圧器２００の容量（変圧器容量  ***ＭＶＡ）、対象変圧器２００が製造された製作所名（製作所  *****）及び対象変圧器２００が製造された年（製造年  ****年）の情報である。
【００３０】
また、変圧器情報は、対象変圧器２００を加圧する電力系統に関する情報として、電力系統の周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）の情報である。この電力系統の周波数情報は、表示装置４０の操作画面に表示されたプルダウンメニューから、入力装置１０により５０Ｈｚ又は６０Ｈｚを選択することで、設定される。
【００３１】
さらに、変圧器情報は、対象変圧器２００のタップ（固定接点）に関する情報として、対象変圧器２００におけるタップの接続位置を変えることによる出力電圧（５００ｋＶ、２２０ｋＶ、１１０ｋＶ、６６ｋＶなど）の情報である。この出力電圧の情報は、表示装置４０の操作画面に表示されたプルダウンメニューから、入力装置１０により５００ｋＶ、２２０ｋＶ、１１０ｋＶ又は６６ｋＶなどを選択することで、設定される。
【００３２】
また、変圧器情報は、対象変圧器２００の１次結線に関する情報として、対象変圧器２００における１次結線の種別（Ｙ結線、Δ結線、千鳥結線）の情報である。この１次結線の種別情報は、表示装置４０の操作画面に表示されたプルダウンメニューから、入力装置１０によりＹ結線、Δ結線又は千鳥結線を選択することで、設定される。なお、入力装置１０により選択された１次結線の種別情報は、後述する極性確認検出処理器２２ｃ、電圧検出型飽和現象探索器２４ｃ及び励磁突入電流波形加工器３３に出力される。
【００３３】
また、変圧器情報は、対象変圧器２００の飽和磁束Φsaに関する情報として、任意の三相変圧器における飽和磁束Φsaの値であり、１．１７６（ｐｕ）の固定値である。この飽和磁束Φsaの値は、後述する突入励磁電流波高値予測演算器３１に出力される。
計器用変流器情報は、計器用変流器３００の変流比に関する情報として、計器用変流器３００における変流比（××／５）の情報である。
【００３４】
また、計器用変流器情報は、計器用変流器３００の結線に関する情報として、計器用変流器３００における結線の種別（Ｙ結線、Δ結線、Ｖ結線）の情報である。この結線の種別情報は、表示装置４０の操作画面に表示されたプルダウンメニューから、入力装置１０によりＹ結線、Δ結線又はＶ結線を選択することで、設定される。なお、入力装置１０により選択された結線の種別情報は、後述する極性確認検出処理器２２ｃに出力される。
【００３５】
予測演算情報は、対象変圧器２００における各相の残留磁束Φrに関する情報として、対象変圧器２００における瞬時電圧低下量が最大となる条件である各相の残留磁束Φr（ａ相  0.***（ｐｕ）、ｂ相  0.***（ｐｕ）、ｃ相  0.***（ｐｕ））の情報である。なお、入力装置１０により入力された各相の残留磁束Φrの情報は、後述する突入励磁電流波高値予測演算器３１に出力される。
【００３６】
また、予測演算情報は、対象変圧器２００における加圧位相角αに関する情報として、対象変圧器２００における瞬時電圧低下量が最大となる条件である加圧位相角α（ａ相  基準  ***.*（度））の情報である。なお、入力装置１０により入力された加圧位相角αの情報は、後述する突入励磁電流波高値予測演算器３１に出力される。
【００３７】
電圧・電流解析装置２０は、後述する測定データ処理装置２１、回路確認装置２２、変圧器停止学習装置２３、変圧器加圧学習装置２４、単位突入電流演算装置２５及び系統インピーダンス演算装置２６からなる。
【００３８】
また、測定データ処理装置２１は、母線線間電圧や励磁突入電流などの測定データを一次的に処理する装置であり、後述するデータ受信装置２１ａ、データ保存装置２１ｂ及びデータ読込装置２１ｃからなる。
【００３９】
データ受信装置２１ａは、入力変換器５００を介して入力される励磁突入電流（最適フルスケール設定器によりフルスケールされた変圧器電流）及び母線線間電圧のデジタルデータ、並びに対象変圧器２００の停止又は加圧時における信号（トリガー信号）を受信する装置である。また、データ受信装置２１ａは、受信した励磁突入電流及び母線線間電圧のデジタルデータ並びにトリガー信号を後述するデータ保存装置２１ｂに出力する。
【００４０】
データ保存装置２１ｂは、データ受信装置２１ａから入力されるデジタルデータのうち、トリガー信号を受信した時点のある一定時間（例えば、０．２秒）前から受信した時点の一定時間（例えば、４．８秒）後までのデータを、工学値に変換する。また、データ保存装置２１ｂは、変換された工学値をＣＳＶ（comma-separated value）形式のファイルに変換すると共に、入力装置１０により入力される変圧器名の情報に基づき、変圧器名を当該ＣＳＶファイルのファイル名とし、時刻をスタンプしてＣＳＶファイルを保存する。
【００４１】
データ読込装置２１ｃは、データ保存装置２１ｂから必要なデータをその都度読み込み、後述する回路確認装置２２、変圧器停止学習装置２３、変圧器加圧学習装置２４及び系統インピーダンス演算装置２６に出力する。
また、回路確認装置２２は、後述する計器用変圧器回路不良検出処理器２２ａ、計器用変流器回路不良検出処理器２２ｂ及び極性確認検出処理器２２ｃからなる。
【００４２】
計器用変圧器回路不良検出処理器２２ａは、計器用変圧器４００における３相電圧及び相回転の状態を検出し、表示装置４０に検出結果を出力する。なお、励磁突入電流予測装置１１０を操作しているオペレータは、表示装置４０の表示画面に検出結果が表示されることで、計器用変圧器４００の３相電圧又は相回転の状態を確認することができる。また、計器用変圧器回路不良検出処理器２２ａは、相回転に異常が発生している場合には、正常な相回転に自動修復させるのであるが、３相電圧に異常が発生している場合には、３相電圧を自動修復させることなく、オペレータによる修復作業が必要となる。
【００４３】
計器用変流器回路不良検出処理器２２ｂは、計器用変流器３００における相や極性の状態を検出し、表示装置４０に検出結果を出力する。なお、オペレータは、表示装置４０の表示画面に検出結果が表示されることで、計器用変流器３００の相や極性の状態を確認することができる。また、計器用変流器回路不良検出処理器２２ｂは、相や極性に異常が発生している場合には、正常な相や極性に自動修復させる。
【００４４】
極性確認検出処理器２２ｃは、入力装置１０により入力される対象変圧器２００の１次結線の種別情報及び計器用変流器３００の結線の種別情報に基づき、対象変圧器２００の１次結線と計器用変流器３００の結線とを組合せた極性の確認を行ない、表示装置４０に検出結果を出力する。なお、オペレータは、表示装置４０の表示画面に検出結果が表示されることで、対象変圧器２００の１次結線と計器用変流器３００の結線とを組合せた極性の状態を確認することができる。また、極性確認検出処理器２２ｃは、極性が不良の場合には、正常な極性に自動修復させる。
【００４５】
また、変圧器停止学習装置２３は、本発明に関係しないのであるが、対象変圧器２００の停止現象の基本時間を作成するために対象変圧器２００の停止時刻（場所）を検出する図示していない変圧器停止時刻検出器、対象変圧器２００の停止位相角と残留磁束Φrとの相関関係式を導出するために各相の停止位相角を検出する図示していない変圧器停止位相角検出器、及び対象変圧器２００に接続された遮断器の開極時間を算出するために対象変圧器２００に対する停止指令から対象変圧器２００が停止するまでの時間を演算する図示していない変圧器停止時間演算器からなる。
【００４６】
また、変圧器加圧学習装置２４は、後述する変圧器加圧時刻検出器２４ａ、変圧器加圧位相角検出器２４ｂ、電圧検出型飽和現象探索器２４ｃ、突入励磁電流加工器２４ｄ、励磁突入電流波形生成器２４ｅ及び母線線間電圧実効値波形生成器２４ｆからなる。
【００４７】
変圧器加圧時刻検出器２４ａは、対象変圧器２００の加圧現象の基本時間を作成するために、対象変圧器２００の加圧時刻（場所）を検出する。
変圧器加圧位相角検出器２４ｂは、オフセット磁束Φosや対象変圧器２００の加圧前の残留磁束Φrを算出するために、各相の加圧位相角αを検出する。
【００４８】
励磁突入電流波形生成器２４ｅは、実測された励磁突入電流に基づき、励磁突入電流の実効値を演算し、励磁突入電流の波形を生成する。また、励磁突入電流波形生成器２４ｅは、生成した励磁突入電流の波形を表示装置４０に出力することで、例えば、図４（ａ）に示すように、表示装置４０の表示画面に励磁突入電流の実効値による波形が表示される。
【００４９】
母線線間電圧実効値波形生成器２４ｆは、実測された母線線間電圧に基づき、母線線間電圧の実効値を演算し、母線線間電圧の波形を生成する。また、母線線間電圧実効値波形生成器２４ｆは、生成した母線線間電圧の波形を表示装置４０に出力することで、例えば、図４（ａ）に示すように、表示装置４０の表示画面に母線線間電圧の実効値による波形が表示される。
【００５０】
電圧検出型飽和現象探索器２４ｃは、突入励磁電流を算出するために、対象変圧器２００の１次結線との組み合わせで、測定された励磁突入電流において飽和している相を検出する。また、電圧検出型飽和現象探索器２４ｃは、後述する突入励磁電流加工器２４ｄに検出結果を出力する。
ここで、電圧検出型飽和現象探索器２４ｃを使った飽和相の検出方法について説明する。
【００５１】
飽和相の検出方法としては、対象変圧器２００における１次結線の種別がΔ結線又は千鳥結線の場合には、突入励磁電流を変圧器電流に加工すると、Ｙ−Δ変圧器の励磁突入電流に相当するので、この励磁突入電流の一の相に対応する相の母線線間電圧における、当該一つの相の励磁突入電流から３０度遅れた時間（＋３０度）の母線線間電圧の極性（＋又は−）と、当該一つの相の励磁突入電流から３０度進んだ時間（−３０度）の母線線間電圧の極性（＋又は−）と、を検出する。そして、３０度遅れた時間の母線線間電圧の極性と３０度進んだ時間の母線線間電圧の極性とが異なれば（正と負で逆であれば）、当該一の相において飽和が生じていると判定できる。
【００５２】
なお、突入励磁電流の極性と母線線間電圧の極性との対応表を下記表１に示す。
また、対象変圧器２００における１次結線の種別がＹ結線の場合には、励磁突入電流（送電線電流）に基づき、励磁突入電流の一の相に対応する相の母線相電圧における、当該一の相の励磁突入電流から３０度遅れた時間（＋３０度）の母線相電圧の極性（＋又は−）と、当該一の相の励磁突入電流から３０度進んだ時間（−３０度）の母線相電圧の極性（＋又は−）と、を検出する。そして、３０度遅れた時間の母線相電圧の極性と３０度進んだ時間の母線相電圧の極性とが異なれば（正と負で逆であれば）、当該一の相において飽和が生じていると判定できる。
なお、励磁突入電流の極性と母線線間電圧又は母線相電圧の極性との対応表を下記表１に示す。
【００５３】
【表１】
2010192613.tif 000003
【００５４】
具体的には、対象変圧器２００における１次結線の種別がＹ結線の場合であり、図５（ａ）に示す励磁突入電流が実測された場合を考える。この場合に、図５（ａ）に対して、母線相電圧の波形を加えた波形図が図５（ｂ）であり、各点（丸印（●）、三角印（▲）、四角印（■））における電圧の極性を示した表を下記表２に示す。
【００５５】
なお、図５（ｂ）において、丸印（●）は、励磁突入電流の一の相に対応する相の母線相電圧における、当該一の相の励磁突入電流の波高値となる時間に対応する時間の電圧値である。また、三角印（▲）は、丸印（●）から３０度遅れた時間（＋３０度）の電圧値である。また、四角印（■）は、丸印（●）から３０度進んだ時間（−３０度）の電圧値である。
【００５６】
【表２】
2010192613.tif 000004
【００５７】
この表２によると、ｃ相は、３０度遅れた時間の母線相電圧の極性と３０度進んだ時間の母線相電圧の極性とが異なり（逆であり）、飽和した相であることがわかる。また、他の相（ａ相、ｂ相）は、３０度遅れた時間の母線相電圧の極性と３０度進んだ時間の母線相電圧の極性とが一致しており、飽和した相でないことがわかる。すなわち、図５（ａ）に示す励磁突入電流においては、ｃ相１相飽和であることがわかる。
【００５８】
同様に、対象変圧器２００における１次結線の種別がＹ結線の場合であり、図６（ａ）に示す励磁突入電流が実測された場合を考える。この場合に、図６（ａ）に対して、母線相電圧の波形を加えた波形図が図６（ｂ）であり、各点（丸印（●）、三角印（▲）、四角印（■））における電圧の極性を示した表を下記表３に示す。
【００５９】
なお、図６（ｂ）において、丸印（●）は、励磁突入電流の一の相に対応する相の母線相電圧における、当該一の相の励磁突入電流の波高値となる時間に対応する時間の電圧値である。また、三角印（▲）は、丸印（●）から３０度遅れた時間（＋３０度）の電圧値である。また、四角印（■）は、丸印（●）から３０度進んだ時間（−３０度）の電圧値である。
【００６０】
【表３】
2010192613.tif 000005
【００６１】
この表３によると、ａ相及びｃ相は、３０度遅れた時間の母線相電圧の極性と３０度進んだ時間の母線相電圧の極性とが異なり（逆であり）、飽和した相であることがわかる。また、ｂ相は、３０度遅れた時間の母線相電圧の極性と３０度進んだ時間の母線相電圧の極性とが一致しており、飽和した相でないことがわかる。すなわち、図６（ａ）に示す励磁突入電流においては、ｃａ相２相飽和であることがわかる。
【００６２】
同様に、対象変圧器２００における１次結線の種別がＹ結線の場合であり、図７（ａ）に示す励磁突入電流が実測された場合を考える。この場合に、図７（ａ）に対して、母線相電圧の波形を加えた波形図が図７（ｂ）であり、各点（丸印（●）、三角印（▲）、四角印（■））における電圧の極性を示した表を下記表４に示す。
【００６３】
なお、図７（ｂ）において、丸印（●）は、励磁突入電流の一の相に対応する相の母線相電圧における、当該一の相の励磁突入電流の波高値となる時間に対応する時間の電圧値である。また、三角印（▲）は、丸印（●）から３０度遅れた時間（＋３０度）の電圧値である。また、四角印（■）は、丸印（●）から３０度進んだ時間（−３０度）の電圧値である。
【００６４】
【表４】
2010192613.tif 000006
【００６５】
この表４によると、ａ相、ｂ相及びｃ相は、３０度遅れた時間の母線相電圧の極性と３０度進んだ時間の母線相電圧の極性とが異なり（逆であり）、飽和した相であることがわかる。すなわち、図７（ａ）に示す励磁突入電流においては、ａｂｃ相３相飽和であることがわかる。
【００６６】
また、対象変圧器２００における１次結線の種別がΔ結線の場合であり、図８（ａ）に示す励磁突入電流が実測された場合を考える。この場合に、図８（ａ）に対して、母線１線間電圧の波形を加えた波形図が図８（ｂ）であり、各点（丸印（●）、三角印（▲）、四角印（■））における電圧の極性を示した表を下記表５に示す。
【００６７】
なお、図８（ｂ）において、丸印（●）は、励磁突入電流の一の相に対応する相の母線線間電圧における、当該一の相の励磁突入電流の波高値となる時間に対応する時間の電圧値である。また、三角印（▲）は、丸印（●）から３０度遅れた時間（＋３０度）の電圧値である。また、四角印（■）は、丸印（●）から３０度進んだ時間（−３０度）の電圧値である。
【００６８】
【表５】
2010192613.tif 000007
【００６９】
この表５によると、ｂ相及びｃ相は、３０度遅れた時間の母線線間電圧の極性と３０度進んだ時間の母線線間電圧の極性とが異なり（逆であり）、飽和した相であることがわかる。また、他の相（ａ相）は、３０度遅れた時間の母線線間電圧の極性と３０度進んだ時間の母線線間電圧の極性とが一致しており、飽和した相でないことがわかる。すなわち、図８（ａ）に示す励磁突入電流においては、ｂｃ相２相飽和であることがわかる。
突入励磁電流加工器２４ｄは、突入励磁電流の突流幅θinを算出するために、飽和している相の励磁突入電流を突入励磁電流に加工する。
【００７０】
具体的には、対象変圧器２００がＹ−Δ結線の三相変圧器であり、電圧検出型飽和現象探索器２４ｃにより非飽和相が検出され、当該非飽和相を流れる励磁突入電流をΔ巻線に流れる電流（ＩΔ（ｔ））とした場合には、実測された励磁突入電流の波形（Ｉa（ｔ）、Ｉb（ｔ）、Ｉc（ｔ））を、下記式（１）に基づき、突入励磁電流の波形（Ｉma（ｔ）、Ｉmb（ｔ）、Ｉmc（ｔ））に変換する。
【００７１】
【数１】
2010192613.tif 000008
【００７２】
また、対象変圧器２００がΔ−Δ結線の三相変圧器である場合には、実測された励磁突入電流の波形（Ｉa（ｔ）、Ｉb（ｔ）、Ｉc（ｔ））を、下記式（２）に基づき、変圧器電流の波形（Ｉta（ｔ）、Ｉtb（ｔ）、Ｉtc（ｔ））に変換する。そして、変圧器電流の波形（Ｉta（ｔ）、Ｉtb（ｔ）、Ｉtc（ｔ））から電圧検出型飽和現象探索器２４ｃにより非飽和相が検出され、当該非飽和相を流れる励磁突入電流をΔ巻線に流れる電流（ＩΔ（ｔ））とした場合には、変換された変圧器電流の波形（Ｉta（ｔ）、Ｉtb（ｔ）、Ｉtc（ｔ））を、下記式（３）に基づき、突入励磁電流の波形（Ｉma（ｔ）、Ｉmb（ｔ）、Ｉmc（ｔ））に変換する。
【００７３】
【数２】
2010192613.tif 000009
【００７４】
【数３】
2010192613.tif 000010
【００７５】
また、突入励磁電流加工器２４ｄは、後述する突入励磁電流波高値実測演算器２５ａ及びＳｉｎ-1突流幅演算器２５ｂに、突入励磁電流のデータを出力する。
また、単位突入電流演算装置２５は、後述する突入励磁電流波高値実測演算器２５ａ、Ｓｉｎ-1突流幅演算器２５ｂ、超過磁束演算器２５ｃ及び単位突入電流演算器２５ｄからなる。なお、単位突入電流演算手段は、突入励磁電流加工器２４ｄ及び単位突入電流演算装置２５に相当する部分である。
【００７６】
突入励磁電流波高値実測演算器２５ａは、突入励磁電流加工器２４ｄから入力される突入励磁電流のデータに基づき、突入励磁電流の波高値Ｉpeakを演算し、後述する単位突入電流演算器２５ｄに突入励磁電流の波高値Ｉpeakを出力する。
【００７７】
Ｓｉｎ-1突流幅演算器２５ｂは、突入励磁電流加工器２４ｄから入力される突入励磁電流のデータに基づき、突流幅θinを演算し、後述する超過磁束演算器２５ｃに突流幅θinを出力する。
ここで、突入励磁電流Ｉm（ｔ）の波高値Ｉpeakと突流幅θinとは、図９に示すような関係がある。
【００７８】
図９において、太線で示す波形は突入励磁電流Ｉm（ｔ）であり、突入励磁電流Ｉm（ｔ）の流れ始める時点（Ａ点）と流れ終わる時点（Ｂ点）との間の時間（位相角表示）が突流幅θinである。また、図９において、破線で示す波形は対象変圧器２００の加圧時における過渡磁束Φ（ｔ）であり、突入励磁電流Ｉm（ｔ）のＡ点及びＢ点に対応する時点との交点における値が、飽和磁束Φsaである。また、図９において、過渡磁束Φ（ｔ）の波高値が最大磁束Φmであり、最大磁束Φmと飽和磁束Φsaとの差が超過磁束ΦOVである。
【００７９】
しかしながら、測定した励磁突入電流の波形から突入励磁電流に加工した波形は、図９に示すような整った波形が描かれるわけではなく、例えば、図１０に示すように、測定時の計器用変流器（ＣＴ）３００の誤差と考えられるドリフト（図１０に示す丸数字１の部分）やオーバーシュート（図１０に示す丸数字２の部分）という現象が発生することがある。
【００８０】
この場合には、本来、図１０に示すθ1とθ2との間の時間（位相角表示）が、正しい突流幅θinであるのに対して、既存の演算手法（ゼロクロスコンバーター手法）を利用した場合には、Ａ点とθ2との間の時間（位相角表示）を突流幅θinとして誤判断することになる。
【００８１】
したがって、本実施形態に係るＳｉｎ-1突流幅演算器２５ｂは、正しい突流幅θinを算出するために、以下の手法（Ｓｉｎ-1突流幅演算手法）を利用した演算を行なっている。
まず、測定した励磁突入電流を加工した突入励磁電流に基づき、突入励磁電流の波高値Ｉpeakとなる時間θ0を検索したうえで、直流分（Ｉdc）を除いた突入励磁電流が零（０）となる時間（図９に示すθ3に相当：以下、補正時間βと称す）を算出する。なお、時間θ0と補正時間βとの相対時間は、位相角表示で９０度であるために、下記式（４）により、補正時間βが算出される。
【００８２】
【数４】
2010192613.tif 000011
【００８３】
ここで、ドリフトやオーバーシュートの現象が発生していない、正常な突入励磁電流Ｉm（ｔ）は、下記式（５）で表わされる。なお、下記式（５）に示すＩmは、突入励磁電流Ｉm（ｔ）の交流分の波高値であり、突入励磁電流Ｉm（ｔ）の波高値Ｉpeakが突入励磁電流Ｉm（ｔ）の交流分の波高値Ｉmと直流分Ｉdcとの和（Ｉpeak＝Ｉm＋Ｉdc）である。
【００８４】
【数５】
2010192613.tif 000012
【００８５】
この式（５）により、任意の一点ｙ1（１）（例えば、突入励磁電流Ｉm（ｔ）の波高値Ｉpeakの４０％に近い電流）は、ｙ1（１）となる時間θ1（１）から、下記式（６）として算出される。
【００８６】
【数６】
2010192613.tif 000013
【００８７】
同様に、式（５）により、任意の他点ｙ1（２）（例えば、突入励磁電流Ｉm（ｔ）の波高値Ｉpeakの２０％に近い電流）は、ｙ1（２）となる時間θ1（２）から、下記式（７）として算出される。
【００８８】
【数７】
2010192613.tif 000014
【００８９】
なお、ここでは、後述する突流幅θinを算出するために、一例として、突入励磁電流Ｉm（ｔ）の波高値Ｉpeakの４０％に近い電流（Ｉ(40)）と、突入励磁電流Ｉm（ｔ）の波高値Ｉpeakの２０％に近い電流（Ｉ(20)）を算出しているが、２０％及び４０％の点に限られるものではなく、突入励磁電流Ｉm（ｔ）における少なくとも２点の値に基づいて、突流幅θinを算出することができる。
【００９０】
しかしながら、突入励磁電流Ｉm（ｔ）の波高値Ｉpeakの４０％及び２０％（３０％の上下の値）に近い点を取ることで、絶対値の誤差が大きい点において、突流幅θinを算出することができ、信頼度の高い突流幅θinを算出することができるので好ましい。
そして、突入励磁電流Ｉm（ｔ）の交流分の波高値Ｉmは、式（６）及び式（７）に基づき、下記式（８）として算出される。
【００９１】
【数８】
2010192613.tif 000015
また、突入励磁電流Ｉm（ｔ）の直流分Ｉdcは、式（６）及び式（７）に基づき、下記式（９）として算出される。
【００９２】
【数９】
2010192613.tif 000016
そして、突入励磁電流Ｉm（ｔ）が流れ始めた時間がθ1のときに、Ｉ（θ1）＝０であるために、式（５）に基づき、０＝Ｉmｓｉｎ（θ1−β）＋Ｉdcが算出され、θ1−β＝θin／２の関係式により、突流幅θinは、下記式（１０）として算出される。
【００９３】
【数１０】
2010192613.tif 000017
【００９４】
超過磁束演算器２５ｃは、Ｓｉｎ-1突流幅演算器２５ｂから入力された突流幅θinに基づき、超過磁束ΦOVを演算し、後述する単位突入電流演算器２５ｄに超過磁束ΦOVを出力する。
なお、超過磁束ΦOVは、下記式（１１）に基づいて算出される。
【００９５】
【数１１】
2010192613.tif 000018
【００９６】
単位突入電流演算器２５ｄは、突入励磁電流波高値実測演算器２５ａから入力された突入励磁電流の波高値Ｉpeakと、超過磁束演算器２５ｃから入力された超過磁束ΦOVとに基づき、単位突入電流Ｋinを演算し、後述する突入励磁電流波高値予測演算器３１に単位突入電流Ｋinを出力する。また、単位突入電流演算器２５ｄは、表示装置４０に単位突入電流Ｋinを出力し、表示装置４０の表示画面に単位突入電流Ｋinが表示される。
ここで、単位突入電流Ｋinは、突入電流の波高値Ｉpeak及び超過磁束ΦOVにより、下記式（１２）で定義されるものである。
【００９７】
【数１２】
2010192613.tif 000019
【００９８】
なお、非飽和相が存在しない３相飽和の場合には、３相飽和現象における励磁突入電流及び突入励磁電流の突流幅（θin）は等しいという条件に基づいて、突入励磁電流の突流幅（θin）及び波高値（Ｉpeak）を算出する。そして、上記式（１１）により超過磁束（ΦOV）を算出し、上記式（１２）により単位突入電流（Ｋin）を算出することになる。
また、系統インピーダンス演算装置２６は、後述する基本波抽出演算器２６ａ及び系統インピーダンス演算器２６ｂからなる。
【００９９】
基本波抽出演算器２６ａは、データ読込装置２１ｃから入力される測定した母線線間電圧及び励磁突入電流（例えば、図１１（ａ）に示す波形）から基本波を抽出して、後述する送電端電圧Ｖｓ、受電端電圧Ｖｒ及び励磁電流Ｉｍを演算し、後述する系統インピーダンス演算器２６ｂに、送電端電圧Ｖｓ、受電端電圧Ｖｒ及び励磁電流Ｉｍを出力する。ここで、送電端電圧Ｖｓとは三相変圧器の加圧前の母線相電圧波形から基本波電圧を抽出した電圧であり、受電端電圧Ｖｒとは三相変圧器の加圧時の母線相電圧波形から基本波電圧を抽出した電圧であり、励磁電流Ｉｍとは励磁突入電流波形から基本波電流を抽出した電流である。
【０１００】
系統インピーダンス演算器２６ｂは、基本波の送電端電圧Ｖｓ及び受電端電圧Ｖｒに基づき電圧低下量（Ｖｓ−Ｖｒ）を算出したうえで、励磁電流Ｉｍ及び下記式（１３）に基づき系統インピーダンスＺｓを演算し、後述する瞬時電圧低下量演算器３４に系統インピーダンスＺｓを出力する。
【０１０１】
【数１３】
2010192613.tif 000020
【０１０２】
なお、上記式（１３）は、図１１（ｂ）に示す等価回路に基づくものであり、例えば、図１１（ａ）に示す波形に対しては、ａ相における系統インピーダンスであれば、図１１（ｃ）に示すように、系統インピーダンスの値が算出される。
また、図１１（ａ）に示す波形に対しては、基本波抽出演算器２６ａ及び系統インピーダンス演算器２６ｂにより、下記表６に示す、送電端電圧Ｖｓ、受電端電圧Ｖｒ、電圧降下（Ｖｓ−Ｖｒ）、励磁電流Ｉｍ及び系統インピーダンスＺｓの値が算出されることになる。
【０１０３】
【表６】
2010192613.tif 000021
【０１０４】
また、系統インピーダンス演算器２６ｂは、表示装置４０に系統インピーダンスＺｓを出力し、表示装置４０の表示画面に系統インピーダンスＺｓが表示される。
励磁突入電流予測・瞬時電圧低下量演算装置３０は、後述する突入励磁電流波高値予測演算器３１、突入励磁電流波形生成器３２、励磁突入電流波形加工器３３及び瞬時電圧低下量演算器３４からなる。なお、励磁突入電流演算手段は、突入励磁電流波高値予測演算器３１、突入励磁電流波形生成器３２及び励磁突入電流波形加工器３３に相当する部分である。
【０１０５】
突入励磁電流波高値予測演算器３１は、入力装置１０から入力される飽和磁束Φsa、残留磁束Φr及び加圧位相角αの情報、並びに単位突入電流演算器２５ｄから入力される単位突入電流Ｋinに基づき、瞬時電圧低下量が最大となる突入励磁電流の波高値を演算する。また、突入励磁電流波高値予測演算器３１は、後述する突入励磁電流波形生成器３２に瞬時電圧低下量が最大となる突入励磁電流の波高値を出力する。
【０１０６】
突入励磁電流波形生成器３２は、突入励磁電流波高値予測演算器３１から入力される突入励磁電流の波高値に基づき、瞬時電圧低下量が最大となる突入励磁電流の波形を生成する。また、突入励磁電流波形生成器３２は、後述する励磁突入電流波形加工器３３に瞬時電圧低下量が最大となる突入励磁電流の波形を出力する。
【０１０７】
ここで、突入励磁電流波形生成器３２による突入励磁電流波形の生成方法について、図９を用いて説明する。
なお、図９において、Ｉm（ｔ）を突入励磁電流とし、Ｉdcは突入励磁電流Ｉm（ｔ）の直流分であり、Ｉpeakは直流分Ｉdcを含んだ突入励磁電流Ｉm（ｔ）の波高値である。
【０１０８】
また、図９において、θ0は突入励磁電流Ｉm（ｔ）の波高値Ｉpeakとなる時間である。また、θ1は直流分Ｉdcを含んだ突入励磁電流Ｉm（ｔ）が流れ始める時間であり、過渡磁束Φ（ｔ）と飽和磁束Φsaとの値が等しくなる時間でもある。また、θ2は直流分Ｉdcを含んだ突入励磁電流Ｉm（ｔ）が流れ終わる時間であり、過渡磁束Φ（ｔ）と飽和磁束Φsaとの値が等しくなる時間でもある。また、θ3は直流分Ｉdcを除いた突入励磁電流Ｉm（ｔ）が零（０）となる時間である。
【０１０９】
まず、θ0＝１８０°−αの関係式及び入力値αにより、θ0を算出する。なお、αは加圧位相角である。
そして、θ1＝ｓｉｎ（Φsa−Φos−Φr）−α＋９０°の関係式、並びに入力値Φsa、Φos（＝ｃｏｓα）及びΦrにより、θ1を算出する。なお、Φosは本願発明者が定義したオフセット磁束であり、Φos＝ｃｏｓαという関係式が成り立つ。また、Φrは残留磁束である。
【０１１０】
また、θ2＝２θ0−θ1の関係式並びに算出値θ0及びθ1により、θ2を算出する。
また、θ3＝θ0−９０°の関係式及び算出値θ0により、θ3を算出する。
そして、Ｉdc＝Ｉpeakｓｉｎ（θ3−θ1）／（１＋ｓｉｎ（θ3−θ1））の関係式、並びに算出値Ｉpeak、θ1及びθ3により、Ｉdcを算出する。
【０１１１】
したがって、Ｉm（ｔ）＝（Ｉpeak−Ｉdc）ｓｉｎ（ｔ−θ3）＋Ｉdcの関係式、並びに算出値Ｉpeak、Ｉdc及びθ3により、突入励磁電流Ｉm（ｔ）が算出され、図９の太線で示す波形を生成することができる。
【０１１２】
励磁突入電流波形加工器３３は、入力装置１０から入力される対象変圧器２００の１次結線の種別情報を踏まえた対象変圧器２００の結線情報に基づき、突入励磁電流波形生成器３２から入力された突入励磁電流の波形を励磁突入電流の波形に加工する。また、励磁突入電流波形加工器３３は、後述する瞬時電圧低下量演算器３４及び表示装置４０に瞬時電圧低下量が最大となる励磁突入電流の波形を出力する。
【０１１３】
瞬時電圧低下量演算器３４は、励磁突入電流波形加工器３３から入力される励磁突入電流の波形から基本波の電流を抽出し、系統インピーダンス演算器２６ｂから入力される系統インピーダンスＺｓに基づき、瞬時電圧低下量を演算する。また、瞬時電圧低下量演算器３４は、表示装置４０に瞬時電圧低下量を出力する。
【０１１４】
表示装置４０は、瞬時電圧低下量演算器３４から入力される瞬時電圧低下量、又は励磁突入電流波形加工器３３から入力される励磁突入電流の波形を、例えば、図４（ｂ）に示すように、６サイクルで表示する。なお、図４（ｂ）においては、励磁突入電流に対応する母線線間電圧の実効値による波形も示している。
【０１１５】
以上のように、本実施形態に係る励磁突入電流予測装置１１０においては、対象変圧器２００の加圧時における変圧器の電圧を測定することなく、加圧時における励磁突入電流の測定値に基づき、瞬時電圧低下量が最大となる励磁突入電流の波形を生成することができる。
【０１１６】
また、本実施形態に係る励磁突入電流予測装置１１０においては、対象変圧器２００の加圧前後における母線線間電圧の測定値に基づき、電力系統の系統インピーダンスＺｓを演算し、瞬時電圧低下量が最大となる励磁突入電流が流れた場合の瞬時電圧低下量を算出することができる。
【０１１７】
特に、本実施形態に係る励磁突入電流予測装置１１０においては、対象変圧器２００の加圧時における電力系統の電圧の瞬間的な低下量を高精度に予測することができ、電力系統における構成の変更などによる影響を軽減するための事前の対策を講じることが可能となる。
【０１１８】
また、本実施形態に係る励磁突入電流予測装置１１０においては、励磁突入電流の測定精度を向上させることができ、三相変圧器や送電線の保護継電器などの的確なリレー形式の選定及び整定が可能となる。
【０１１９】
また、本実施形態に係る励磁突入電流予測装置１１０においては、瞬時電圧低下量が最大となる励磁突入電流の波形を予測することができることにより、三相変圧器加圧時、無条件加圧、系統変更加圧、背後電源並入のうえの加圧、及び励磁突入電流制御装置を使った加圧など当該変圧器の運用指針を決めることができる。
【０１２０】
特に、送電線の保護リレーシステムは、突入電流により不要な動作を行なわないように、システム構成を考慮する必要があるため、本実施形態に係る励磁突入電流予測装置１１０により、瞬時電圧低下量が最大となる励磁突入電流の波形を予測することができることは、最適な保護リレーシステムを構成することができるために好ましい。
【０１２１】
なお、本実施形態においては、対象変圧器２００がＹ−Δ結線の三相変圧器である実測例を用いて説明したが、対象変圧器２００として、Δ−Δ結線の三相変圧器についても、本実施形態に係る励磁突入電流予測装置１１０を用いて、瞬時電圧低下量が最大となる励磁突入電流の波形及びこの波形による最大の瞬時電圧低下量を予測することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１０    入力装置
２０    電圧・電流解析装置
２１    測定データ処理装置
２１ａ  データ受信装置
２１ｂ  データ保存装置
２１ｃ  データ読込装置
２２    回路確認装置
２２ａ  計器用変圧器回路不良検出処理器
２２ｂ  計器用変流器回路不良検出処理器
２２ｃ  極性確認検出処理器
２３    変圧器停止学習装置
２４    変圧器加圧学習装置
２４ａ  変圧器加圧時刻検出器
２４ｂ  変圧器加圧位相角検出器
２４ｃ  電圧検出型飽和現象探索器
２４ｄ  突入励磁電流加工器
２４ｅ  励磁突入電流波形生成器
２４ｆ  母線線間電圧実効値波形生成器
２５    単位突入電流演算装置
２５ａ  突入励磁電流波高値実測演算器
２５ｂ  Ｓｉｎ−１突流幅演算器
２５ｃ  超過磁束演算器
２５ｄ  単位突入電流演算器
２６    系統インピーダンス演算装置
２６ａ  基本波抽出演算器
２６ｂ  系統インピーダンス演算器
３０    励磁突入電流予測・瞬時電圧低下量演算装置
３１    突入励磁電流波高値予測演算器
３２    突入励磁電流波形生成器
３３    励磁突入電流波形加工器
３４    瞬時電圧低下量演算器
４０    表示装置
１００  励磁突入電流予測演算装置
１１０  励磁突入電流予測装置
２００  対象変圧器
３００  計器用変流器
４００  計器用変圧器
５００  入力変換器
５０１  電圧入力変成器
５０２  電流入力変成器
５０３  Ａ／Ｄコンバータ
５０４  最適フルスケール設定器
６００  無停電電源装置
【図１】
2010192613.tif 000032
【図２】
2010192613.tif 000033
【図３】
2010192613.tif 000034
【図４】
2010192613.tif 000035
【図５】
2010192613.tif 000036
【図６】
2010192613.tif 000037
【図７】
2010192613.tif 000038
【図８】
2010192613.tif 000039
【図９】
2010192613.tif 000040
【図１０】
2010192613.tif 000041
【図１１】
2010192613.tif 000042
【図１２】
2010192613.tif 000043
【図１３】
2010192613.tif 000044
【図１４】
2010192613.tif 000045