(57)【要約】【課題】  従来、変圧器用遮断器が開放している状態において系統事故等が発生して電源電圧に大きな変動が生じた場合等に、正確に残留磁束を測定することができなかった。【解決手段】  変圧器電圧を測定する変圧器電圧測定手段６と、過去所定時間内の変圧器電圧信号８から電圧直流分１０を算出する二系統の電圧直流分算出手段９と、現在の変圧器電圧信号８から電圧直流分１０を除去した信号を電圧積分して電圧積分信号１２を算出する二系統の電圧積分手段１１と、過去所定時間内の電圧積分信号１２から磁束直流分１４を算出する二系統の磁束直流分算出手段１３と、現在の電圧積分信号１２から磁束直流分１４を除去した磁束信号１６を求める二系統の磁束算出手段１５を用いて、残留磁束を測定する残留磁束測定装置である。これによって、遮断時点から時間が経過しても残留磁束を正確に測定することができる変圧器の残留磁束測定装置を提供することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器の電圧の電圧直流分を算出する電圧直流分算出手段と、
前記変圧器の電圧から前記電圧直流分を除去して電圧積分信号を算出する電圧積分手段と、
前記電圧積分信号から磁束直流分を算出する磁束直流分算出手段と、
前記電圧積分信号から前記磁束直流分を除去して磁束信号を算出する磁束算出手段とで構成される系統を少なくとも二系統備えたことを特徴する残留磁束測定装置。
【請求項２】
変圧器の遮断器が開極したとき、または前記遮断器が開放状態で前記変圧器の電圧の絶対値が閾値を越えたときには、主系統の電圧直流分および磁束直流分の算出を停止し、
所定時間内における前記変圧器の電圧の最大となる絶対値が閾値以下となったときには、前記主系統の前記電圧直流分および前記磁束直流分の算出を再開して、
前記主系統と副系統とを切り替える制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の残留磁束測定装置。
【請求項３】
算出を再開する前に主系統の磁束信号の収束値を記憶し、遮断器が開極してからの前記収束値の総和を残留磁束として算出したことを特徴とする請求項２記載の残留磁束測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、変圧器の残留磁束測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の残留磁束測定装置においては、変圧器の電圧波形を測定して積分演算することで磁束波形を求めて、磁束波形の最大値と最小値との平均値を直流成分補正項として差し引いて残留磁束を求めている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来の残留磁束測定装置においては、変圧器の電圧波形を測定して積分演算することで磁束波形を求めて、このときに磁束波形の最終値と、電源遮断前の正弦波振動の中心との差を求めることで残留磁束を求めている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１７９２２０
【特許文献２】特開２０００−２７５３１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の残留磁束測定装置では、変圧器の遮断前後にのみ変圧器電圧および残留磁束の変動が生じることを前提としている。しかしながら、変圧器用遮断器が極間コンデンサを装備していると、遮断前後のみならず、変圧器用遮断器が開放している状態においても、系統事故等が発生して電源電圧に大きな変動が生じた場合には、極間コンデンサを介して変圧器電圧および残留磁束が変動することがある。このような状況下においても正確に残留磁束を測定するには、常に変圧器の電圧波形を測定しておき、積分演算により残留磁束を求める必要がある。
【０００６】
従来装置の構成で残留磁束の常時測定を実現する場合、遮断直前から現時点までの全ての電圧波形を積分して磁束波形の最終値を求めることになる。よって、遮断時点から時間が経過するにつれて、長時間の電圧波形に対して電圧積分値を求める必要がある。この場合、電圧波形に重畳する直流オフセット成分のゆらぎにより電圧積分値にドリフトが発生し、時間が経過するにつれて正確な残留磁束を算出することができないという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、遮断時点から時間が経過しても正確に残留磁束を測定することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る残留磁束測定装置は、変圧器の電圧の電圧直流分を算出する電圧直流分算出手段と、変圧器の電圧から電圧直流分を除去して電圧積分信号を算出する電圧積分手段と、電圧積分信号から磁束直流分を算出する磁束直流分算出手段と、電圧積分信号から磁束直流分を除去して磁束信号を算出する磁束算出手段とで構成される系統を少なくとも二系統備えたことを特徴するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る残留磁束測定装置は、変圧器の電圧の電圧直流分を算出する電圧直流分算出手段と、変圧器の電圧から電圧直流分を除去して電圧積分信号を算出する電圧積分手段と、電圧積分信号から磁束直流分を算出する磁束直流分算出手段と、電圧積分信号から磁束直流分を除去して磁束信号を算出する磁束算出手段とで構成される系統を少なくとも二系統備えたので、遮断時点から時間が経過しても正確に残留磁束を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施形態を示す残留磁束測定装置のブロック図である。電源１と変圧器２との間に遮断器３が接続されている。変圧器２の一次側に接続された計器用変圧器４により変圧器電圧を測定する。なお、本実施例では変圧器２の一次側に計器用変圧器４を接続して変圧器電圧を測定しているが、二次側に接続して測定してもよいし、三次結線が存在する場合は、三次側に接続して測定してもよい。また、本実施例では単相変圧器を例として説明しているが、三相変圧器でも同様の構成で実現可能であることは言うまでもない。
【００１１】
なお、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の形容は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００１２】
変圧器電圧測定手段６では、計器用変圧器４で得られた測定電圧７を所定時間間隔毎にＡ／Ｄ変換（アナログデジタル変換）して変圧器電圧信号８を得る。
【００１３】
まず、電圧直流分算出手段９では、過去の所定時間分について記憶された変圧器電圧信号８から電圧直流分１０を算出する。例えば、Ａ／Ｄ変換速度を５０００サンプル／秒とし、時間長を１００ｍｓｅｃとした場合には、最近５００サンプル分の変圧器電圧信号８を記憶しておく。最新の変圧器電圧信号８が１サンプル得られる毎に、直近５００サンプル分の変圧器電圧信号８のデータを用いて、電圧直流分１０を電圧直流分算出手段９で算出する。電圧直流分１０の算出法としては、５００サンプル分の変圧器電圧信号８の平均値としてもよいし、５００サンプル分の変圧器電圧信号８の中央値を用いてもよいし、５００サンプル分の変圧器電圧信号８の最大値と最小値との中間値を用いてもよい。このようにして、電圧直流分算出手段９で変圧器２の電圧の電圧直流分１０を算出することができる。
【００１４】
次に、電圧積分手段１１では、最新の変圧器電圧信号８が１サンプル得られる毎に、直近（最新）の変圧器電圧信号８から電圧直流分１０を差し引いた値を１サンプル前の電圧積分信号１２に足しあわせることで、最新の電圧積分信号１２を得ることができる。すなわち、電圧積分手段１１は変圧器２の電圧から電圧直流分１０を除去して電圧積分信号１２を算出することになる。
【００１５】
また、磁束直流分算出手段１３では、過去の所定時間分について記憶された電圧積分信号１２から磁束直流分１４を算出する。例えば、先に示したＡ／Ｄ変換速度および時間長の場合には、最近の５００サンプル分の電圧積分信号１２を記憶しておく。最新の電圧積分信号１２が１サンプル得られる毎に、最近５００サンプル分の電圧積分信号１２のデータを用いて磁束直流分１４を算出する。磁束直流分１４の算出法としては、５００サンプル分の電圧積分信号１２の平均値としてもよいし、５００サンプル分の電圧積分信号１２中央値を用いてもよいし、５００サンプル分の電圧積分信号１２の最大値と最小値との中間値を用いてもよい。このようにして、磁束直流分算出手段１３は電圧積分信号１２から磁束直流分１４を算出することができる。
【００１６】
さらに、磁束算出手段１５では、最新の電圧積分信号１２が１サンプル得られる毎に、最新の電圧積分信号１２から磁束直流分１４を差し引いて、磁束信号１６を算出することができる。なお、変圧器電圧が定格印加状態のときに磁束信号１６の振幅が１となるように、磁束信号１６を正規化してもよい。磁束算出手段１５は電圧積分信号１２から磁束直流分１４を除去して磁束信号１６を算出することができる。
【００１７】
以上の方法で磁束信号１６を求めると、変圧器電圧信号８が過渡変化した場合には、先に示したＡ／Ｄ変換速度および時間長を例にすると、正しい値を出力するまでに５００サンプル＋５００サンプル＝１０００サンプルのサンプル時間、すなわち２００ｍｓｅｃの遅延時間が生じることになる。
【００１８】
電圧直流分算出手段９と電圧積分手段１１と磁束直流分算出手段１３と磁束算出手段１５とで構成される系統は、少なくとも二系統を備えている。以下では、二系統を例にして説明する。また、この二系統をＡ系およびＢ系と呼び、それぞれの役割に応じて主系統および副系統と呼ぶことにする。
【００１９】
また、制御手段１７は、磁束信号１６、変圧器電圧信号８、遮断器３の開閉位置と連動した信号である接点信号５等を用いて、演算制御信号１９を電圧直流分算出手段９および磁束直流分算出手段１３に送信し、制御することができる。また、制御手段１７は残留磁束１８を算出する。
【００２０】
次に、制御手段１７の動作について、図２を用いて説明する。
【００２１】
最初の時点では、Ａ系を主系統、Ｂ系を副系統として説明する。制御手段１７では、遮断器３の開閉位置と連動した信号である接点信号５を用いて遮断器３の開極点を検出すると同時に、接点信号５を用いて遮断器３が開放状態かつ変圧器電圧信号８の絶対値が閾値を越える時点である電圧発生点を常に検出している。
【００２２】
図２では、１０１の時点で開極点を検出している。開極点もしく電圧発生点を検出すると、主系統の演算制御信号１９をオフにすることで、主系統の電圧直流分算出手段９および磁束直流分算出手段１３の演算を停止する。これによって、主系統の電圧直流分１０と磁束直流分１４の値は開極直前の値に固定されたまま、以降の磁束信号１６を算出することになる。
【００２３】
次に、過去所定時間内に変圧器電圧信号８の絶対値の最大値が閾値以下になったかどうかを検出する。この所定時間を先に説明した遅延時間以上となるように設定する。ここでは、先に示した２００ｍｓｅｃを例に説明する。過去２００ｍｓｅｃ間にわたり変圧器電圧信号８が閾値以下となった時点１０２が検出されることになる。この時点で主系統の磁束信号１６が収束したとみなし、この時点の磁束信号１６の収束値Δｆ１を記憶しておく。次に、演算制御信号１９をオンし、主系統の電圧直流分算出手段９および磁束直流分算出手段１３の演算を再開する。また、主系統と副系統を切り替えることで、１０２以降はＢ系が主系統となる。
【００２４】
次に、図２中の１０４の時点で電圧発生点を検出している。電圧発生点を検出すると、同様に主系統の演算制御信号１９をオフにし、主系統の電圧直流分算出手段９および磁束直流分算出手段１３の演算を停止する。これによって、主系統の電圧直流分１０と磁束直流分１４の値は開極直前の値に固定されたまま、以降の磁束信号１６を算出する。
【００２５】
前出と同様に、過去２００ｍｓｅｃ間にわたり変圧器電圧信号８の絶対値の最大値が閾値以下になった時点１０５が検出される。この時点で主系統の磁束信号が収束したとみなし、この時点の磁束信号１６の収束値Δｆ２を追加記憶しておく。次に、演算制御信号１９をオンし、主系統の電圧直流分算出手段９および磁束直流分算出手段１３の演算を再開する。そして、主系統と副系統を切り替える。これによって、１０５以降はＡ系が主系統となる。
【００２６】
これを繰り返すことで、電圧発生点が現れる度に磁束信号１６の収束値を追加記憶して残留磁束１８を算出することになる。
【００２７】
すなわち、制御手段１７は、変圧器２の遮断器３が開極したとき、または遮断器３が開放状態で変圧器２の電圧の絶対値が閾値を越えたときには、主系統の電圧直流分１０および磁束直流分１４の算出を停止し、所定時間内における変圧器２の電圧の最大となる絶対値が閾値以下となったときには、主系統の電圧直流分１０および磁束直流分１４の算出を再開して、主系統と副系統とを切り替えている。
【００２８】
残留磁束１８は、遮断器３が開極してから現在までに記憶された磁束信号１６の収束値の総和により求められる。図２の右端の時点での残留磁束１８は、Δｆ１＋Δｆ２＋Δｆ３と計算されることになる。
【００２９】
制御手段１７のフローチャートを図３に示す。まず、開極点検出または電圧発生点検出があった場合には、主系統の演算制御信号をオフする。次に、過去一定時間内の変圧器電圧信号８の絶対値の最大値が一定値以下であった場合には、磁束信号値を記憶する。次に、主系統の演算制御信号１９をオンし、主系統と副系統とを切り替える。これを繰り返すことで、制御手段１７は、算出を再開する前に主系統の磁束信号１６の収束値を記憶し、遮断器３が開極してからの収束値の総和を残留磁束１８として算出することができる。
【００３０】
この発明によれば、電圧変動が発生した前後の変圧器電圧信号８のみを利用して残留磁束を算出するように構成し、測定した変圧器電圧信号８から磁束信号１６を算出する際に、電圧直流分１０および磁束直流分１４を除去するように構成し、電圧直流分１０および磁束直流分１４を除去する際に発生する遅延時間部分で磁束信号値が不正確となることを補うために、演算部分を二系統で構成するように構成した。これによって、あらゆる条件の変圧器電圧信号８に対しても正確に残留磁束１８を測定することができる、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１による残留磁束測定装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１による残留磁束測定装置の動作を示すタイミングチャートを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１による残留磁束測定装置の制御手段の動作を示すフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  電源、２  変圧器、３  遮断器、４  計器用変圧器、５  接点信号、６  変圧器電圧測定手段、７  測定電圧、８変圧器電圧信号、９  電圧直流分算出手段、１０  電圧直流分、１１  電圧積分手段、１２  電圧積分信号、１３  磁束直流分算出手段、１４  磁束直流分、１５  磁束算出手段、１６  磁束信号、１７  制御手段、１８  残留磁束。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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