(57)【要約】【課題】電圧入力に依存せず、電源システムの構成に影響されず、作業員の介入なしで自己リセットできる、変流器の動作を管理する方法を提供する。【解決手段】本発明の主な目的は、それぞれのグループ内に配置されていて、かつ、三相電源システムの一部を形成する保護リレーに接続されている、複数の変流器の動作を管理する方法において、  (i)各変流器グループの出力で電流比を測定するステップと、  (ii)各電流比を予め決められた高い比率と比較するステップと、  (iii)各電流比を予め決められた低い比率と比較するステップと、  (iv)一つの位置での電流比が予め決められた高い比率を上回り、かつ他の、または他の各々の位置での電流比が予め決められた低い比率を下回ったままであるときに、故障表示を生成するステップとを有していることを特徴とする方法である。  本発明の別の目的は、保護リレーである。【選択図】図１
2006238691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれのグループ内に配置されていて、かつ、三相電源システムの一部を形成する保護リレーに接続されている、複数の変流器の動作を管理する方法において、
(i)各変流器グループの出力で電流比を測定するステップと、
(ii)各電流比を予め決められた高い比率と比較するステップと、
(iii)各電流比を予め決められた低い比率と比較するステップと、
(iv)一つの位置での電流比が予め決められた高い比率を上回り、かつ他の、または他の各々の位置での電流比が予め決められた低い比率を下回ったままであるときに、故障表示を生成するステップと
を有していることを特徴とする方法。
【請求項２】
電流比を測定するステップは、正相電流に対する逆相電流の比率を測定するステップを有していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
予め決められる高い比率および予め決められる低い比率のうちの少なくとも１つは、作業員によって設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
予め決められる高い比率を４０％に設定し、かつ予め決められる低い比率を５％に設定することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ステップ(iv)の次に、保護リレーの差動成分をブロックするステップを更に有していることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップ(iv)の次に、保護リレーの差動引き外し感度を下げるステップを更に有していることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
それぞれのグループ内に配置されていて、かつ、三相電源システムの一部を形成するリレーに接続されている、複数の変流器の動作を管理するための、モジュールを備えている保護リレーにおいて、前記モジュールは、
各変流器グループの出力で電流比を測定するための測定器と、
各電流比を予め決められた高い比率および予め決められた低い比率と比較するための比較器と、
一つの位置での電流比が予め決められた高い比率を上回り、かつ他の、または他の各々の位置での電流比が予め決められた低い比率を下回ったままであるときに、故障表示を生成するための表示器と
を有していることを特徴とする保護リレー。
【請求項８】
一般的にここで添付の図面を参照して説明され、かつ／または添付の図面に示された、グループ内に配置されていて、かつ、三相電源システムの一部を形成する保護リレーに接続されている、複数の変流器の動作を管理する方法。
【請求項９】
一般的にここで添付の図面を参照して説明され、かつ／または添付の図面に示された、グループ内に配置されていて、かつ、三相電源システムの一部を形成するリレーに接続されている、複数の変流器の動作を管理するための、モジュールを備えている保護リレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、以下のものに限定されるわけではないが、特に、保護リレーに接続された複数の変流器（current transformer）の動作を管理する方法に関する。本発明は、また、複数の変流器の動作を管理するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
保護リレーは、例えば三相電力伝送システムのような電源システム内で用いられ、異常な動作状態を検出する。このような状態を検出すると、保護リレーは、回路遮断器の引き外し機構を動作させ、これにより電気回路を開き、例えば伝送線、ケーブルおよび変換器のような電気部品を保護する。
【０００３】
保護リレーは、与えられた電源システム内での電流を監視することによって、異常な動作状態を検出する。この電流は、２つ以上の三相変流器グループを介して保護リレーに供給される。１つのグループは、３つの個々の変流器の組であり、１つの変流器が各相に対応している。
【０００４】
変流器内での内部故障、または変流器と保護リレー間の接続における故障は、保護リレーによって監視されている電流が、電源システムの残り（remainder）における実際の電流と異なるという結果をもたらす。
【０００５】
これは保護リレーにおける引き外し機構を誤動作させ、これにより不必要に伝送線、ケーブルまたは変換器を遮断し、下流の部品および顧客への電源供給を中断させるという結果をもたらす。
【０００６】
この問題は、例えば線の差動および変換器の差動リレーのような差動（differential）保護リレーにおいて特に明らかである。なぜなら、差動リレーは、一般に、電源システム内の装置に流れ込んでいる電流を、装置から流れ出している電流と比較するからである。
【０００７】
変流器故障の検出は、保護リレーが引き外し機構を誤動作させるのを防止するために用いられ得る。保護リレーの動作は、リレーの入力成分をブロックすることによって禁止され得る。
【０００８】
代替案として、誤動作は、リレーに入力される電流が誤っていても、リレーの引き外し感度を下げることによって防止され得る（すなわち安定性が維持される）。これは、リレーが、ある程度の保護を提供し続けることを可能にする。
【０００９】
変流器内、またはそこからの接続における故障を特定する一つの方法、すなわち変流器を管理する一つの方法は、保護リレーに流れ込んでいる三相電流の各々を、このリレーへの対応する電圧入力の各々と比較することである。このような技術は、一般に、電圧入力を有するフィーダ保護リレーに用いられる。
【００１０】
しかし、差動保護リレーは、多くの場合、電圧変換器入力のフルセットを有していない。その結果、保護リレーに供給される電流を、このリレーへの対応する電圧入力と比較することによって、変流器を管理することが、常に可能だというわけではない。
【００１１】
変流器を管理する更に別の技術では、電源システム内の装置に流れ込んでいる中性電流（neutral current）を、装置から流れ出している中性電流と比較する必要がある。中性電流は、三相変流器グループ内の三相電流の合計から導き出されるベクトルの結果である。「中性」という用語は、「残留」という用語と等しく、かつ交換可能である。
【００１２】
他の電源システムの変数との間での、システムの接地および変換器のベクトルグループ接続は、中性電流の測定値に影響を及ぼす。例えば、変換器の応用において、電源システム内での中性電流の分配は予測できない。これは、保護リレーに対する特定の巻線入力が、変換器のベクトルグループの結果としての、捕捉された中性電流を含んでいるからである。従って、中性電流の比較は、このような電源システム構成における変流器の意味がある管理を可能にしない。
【００１３】
変流器を管理する別の技術においては、変換器のさまざまな巻線端でのデルタステップ変化（delta step-change）電流を比較する必要がある。デルタ技術は、保護リレーの応用で、よく用いられる。電源システムの特性が測定され、電源システムの正確な数の周期だけ前に測定されたのと同じ特性と比較される。介入期間における大きさまたはベクトルの変化は「デルタ」と呼ばれる。
【００１４】
しかし、デルタ状態は、瞬間的にしか起こらない。その結果、ひとたび引き外し機構の誤動作が防止されたら、その後はブロックされた状態の保護リレーを維持する必要がある。かつて一度でも修理作業が行われていれば、作業員（operative）が管理手順を手動でリセットした可能性がある。これは、デルタ状態技術が、変流器が依然として故障状態にあるのか、または作業員の修理の処置または断続的な効果が今や故障を取り除いたのかどうかを特定することができないからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、本発明の概略の目的は、以下のような、変流器の動作を管理する方法を提供することである。
(i)電圧入力に依存しない。
(ii)電源システムの構成に影響されない。
(iii)作業員の介入なしで自己リセットできる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、それぞれのグループ内に配置されていて、かつ、三相電源システムの一部を形成する保護リレーに接続されている、複数の変流器の動作を管理する方法において、
(i)各変流器グループの出力で電流比を測定するステップと、
(ii)各電流比を予め決められた高い比率と比較するステップと、
(iii)各電流比を予め決められた低い比率と比較するステップと、
(iv)一つの位置での電流比が予め決められた高い比率を上回り、かつ他の、または他の各々の位置での電流比が予め決められた低い比率を下回ったままであるときに、故障表示を生成するステップと
を有していることを特徴とする方法が提供される。
【００１７】
各電流比は、各三相変流器グループの出力における三相間の不均衡の程度を示す。比率の使用は、一般的な負荷電流（flow）によってバイアスをかけられた測定値をもたらす。このように、一般的な負荷電流のレベルおよび電源システムの構成は、変流器の管理に影響しない。
【００１８】
加えて、電流比の使用は、与えられた電流を対応する電圧と比較する必要性をなくし、これにより、本発明の方法を、広範囲の電源システム構成に対して適用可能にしている。
【００１９】
さらに、前述の方法は、変流器の状態の連続的な監視を考慮に入れている。これは、変流器故障の回復に続いて、負荷電流が、保護された電源システムに流れ続ける一方で、管理手順の自動リセットを可能にする。
【００２０】
好ましくは、電流比を測定するステップは、正相（positive phase sequence）電流に対する逆相（negative phase sequence）電流の比率を測定するステップを有している。このような比率は、一般的な負荷電流および電源システム構成からの望ましい不感受性（immunity）を提供する。
【００２１】
都合の良いことに、本発明の方法は、予め決められる高い比率および予め決められる低い比率のうちの少なくとも１つは、作業員によって設定される。これは、特定の設備または応用に対する管理方法の調整を考慮に入れている。
【００２２】
本発明の方法の好ましい実施形態は、予め決められる高い比率を４０％に設定し、かつ予め決められる低い比率を５％に設定する。これらの値は、変流器故障を検出する信頼できる方法を提供する。
【００２３】
好ましくは、本発明の方法は、ステップ(iv)の次に、保護リレーの差動成分（differential element）をブロックするオプションのステップを更に有している。保護リレーの差動成分をブロックすると、保護リレーが引き外し機構を誤動作させることが防止される。
【００２４】
都合の良いことに、本発明の方法は、ステップ(iv)の次に、保護リレーの差動（differential）引き外し感度を下げるオプションのステップを更に有している。これは、リレーが保護の程度を提供し続けることを可能にする一方で、安定性を維持する。
【００２５】
本発明の第２の態様によれば、それぞれのグループ内に配置されていて、かつ、三相電源システムの一部を形成するリレーに接続されている、複数の変流器の動作を管理するためのモジュールを備えている保護リレーが提供され、前記モジュールは、
各変流器グループの出力で電流比を測定するための測定器と、
各電流比を予め決められた高い比率および予め決められた低い比率と比較するための比較器と、  一つの位置での電流比が予め決められた高い比率を上回り、かつ他の、または他の各々の位置での電流比が予め決められた低い比率を下回ったままであるときに、故障表示を生成するための表示器とを有している。
【００２６】
本発明の保護リレーは、本発明の方法における、対応する構成要素の利点を共有している。
【００２７】
以下、本発明を限定するわけではない例としての、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照しつつ、簡潔に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の第１の実施形態による保護リレーは、通常、参照番号１０によって示される。保護リレー１０は、差動（differential）保護リレーである。
【００２９】
保護リレー１０は、電源システムの一部である。電源システムは、電源変換器（power transformer）１２を備えていて、電源変換器１２は、保護リレー１０に接続されていて、かつ、保護リレー１０によって保護されている。簡単のため、概略図は、「１本の線の図」を示す一般的な電源システムの習慣に従う。これは、三相システムを、単相の図として表すことを可能にする。
【００３０】
示された実施形態において、保護リレー１０は、第１、第２、第３および第４の三相変流器グループ２２、２４、２６、２８を介して、電源システム内の第１、第２、第３および第４の位置１４、１６、１８、２０に接続されている。各グループ２２、２４、２６、２８のリレー１０への接続は、図１の１本の線の図におけるハッチング///によって表されているように、三相である。
【００３１】
保護リレーは、三相変流器グループ２２、２４、２６、２８内の各変流器を管理するためのモジュール３７を有している。
【００３２】
モジュール３７内の測定器３８は、各変換器グループ２２、２４、２６、２８の出力３０、３２、３４、３６で、電流比を測定する。示された本実施形態において、測定器３８は、マイクロコントローラモジュールである。マイクロコントローラモジュールは、デジタル信号処理を実行するようにプログラムされる。
【００３３】
各出力３０、３２、３４、３６での電流は、三相電流である。電流比は、各三相変流器グループ２２、２４、２６、２８の出力３０、３２、３４、３６における三相電流間での不均衡の程度を示す。
【００３４】
モジュール３７は、また、各電流比を予め決められた高い比率および予め決められた低い比率と比較するための比較器４０を有している。示された本実施形態において、比較器４０は、マイクロコントローラモジュールである。
【００３５】
表示器４２もまた、モジュール３７に含まれている。表示器４２は、一つの出力３０、３２、３４、３６での電流比が予め決められた高い比率を上回り、かつ他の、または他の各々の出力３０、３２、３４、３６での電流比が予め決められた低い比率を下回ったままであるときに、故障表示を生成するためのものである。示された本実施形態において、表示器４２は、マイクロコントローラモジュールである。
【００３６】
使用において、保護リレー１０は、各三相変流器グループ２２、２４、２６、２８の出力３０、３２、３４、３６で、電流比を測定する。好ましい実施形態において、電流比は、正相電流に対する逆相電流の比率である。
【００３７】
正相（positive phase sequence）は、三相電源ネットワークの分析において用いられる概念であり、健全な均衡のとれたネットワークは、正相電流および電圧のみで動作する。逆相（negative phase sequence）には、三相電流または電圧のベクトルが、均衡のとれた組を形成しない場合にのみ、遭遇する。
【００３８】
他のあり得る電流比は、比率における逆相電流の代わりに、中性相（neutral phase sequence）電流またはゼロ相（zero phase sequence）電流を用いる。
【００３９】
ゼロ相電流は、三相電源ネットワークの分析において用いられる概念である。それは、中性電流の１／３に等しい計算結果となる。
【００４０】
加えて、比率における正相電流の代わりに、任意の測定された相電流、または三相における電流の大きさの統計的な組み合わせが用いられ得る。このような統計的な組み合わせは、平均、最小、または最大を含んでいてもよい。
【００４１】
保護リレー１０によって測定される各電流比は、各出力３０、３２、３４、３６での三相電流間の不均衡の程度を表している。正相電流は、電源システム内の負荷を反映するので、電源システム内の一般的な負荷に応じて、比率にバイアスをかける。
【００４２】
従って、電源システム内の任意の負荷または本物の故障状態は、等しく各電流比に影響を及ぼす。
【００４３】
本発明の方法における更なるステップによれば、保護リレー１０は、各電流比を予め決められた高い比率および予め決められた低い比率と比較する。この方法の好ましい実施形態においては、高い比率は４０％であり、低い比率は５％である。
【００４４】
本発明の方法の追加のステップは、一つの出力３０、３２、３４、３６での電流比が予め決められた高い比率を上回り、かつ他の、または他の各々の出力３０、３２、３４、３６での電流比が予め決められた低い比率を下回ったままであるときに、故障表示を生成することを含んでいる。
【００４５】
変流器にまつわる本物の問題、すなわち内部故障または変流器と保護リレー間の接続における開回路は、一般に、三相変流器グループの出力３０、３２、３４、３６での電流の相間での不均衡の程度が高いという結果をもたらし、これは、変流器に問題があるか、またはそこからの接続が不完全である。これは、前記出力３０、３２、３４、３６で、５０％から１００％までの間の電流比の測定という結果をもたらす。
【００４６】
電源システム内の一般的な負荷は均衡がとれているので、他の各々の出力３０、３２、３４、３６における三相電流間での不均衡の程度は低いままである。その結果、他の各々の出力３０、３２、３４、３６での電流比もまた低いままであり、通常５％より低い。
【００４７】
従って、本発明の方法は、負荷の変化または本物の電源システムの故障状態と、変流器、またはそのリレーへの接続にまつわる故障とを区別することができる。
【００４８】
変流器故障の検出の際に、保護リレー１０の差動成分４４をブロックすることは、望ましいかもしれない。このように、リレー１０における、電源システム内での本物の故障状態の場合に電源変換器を分離するために用いられる回路遮断器の誤動作が防止される。
【００４９】
代替案として、変流器故障の検出の次に、差動成分４４の感度を下げることが、望ましいかもしれない。このように、保護リレー１０は、電源変換器１２に対する保護の程度を維持する一方で、回路遮断器の誤動作の可能性を減らすことができる。
【００５０】
他の電源システムの品目、例えば線またはケーブルもまた、保護リレー１０の差動成分４４によって保護可能である。従って、差動成分４４をブロックするかまたは差動成分４４の感度を下げることもまた、このような構成において用いられ得る。
【００５１】
方法の別の実施形態では、変流器の管理が行われることを許可するために、十分な電流が、線、ケーブルまたは保護されている変換器内を流れているかどうかをチェックする更なるステップを有していることが望ましい。
【００５２】
方法の更に別の実施形態では、好ましくは、変流器の管理を禁止するために、変換器の磁化突入（magnetising inrush）を検出する追加のステップを有していてもよい。
【００５３】
磁化突入電流は、電源変換器のスイッチがオンされたときに流れ、１つの巻線端子に流れ込む電流だけが高い量になるという結果をもたらす。この高められた電流レベルは、前記巻線端子に接続された三相変流器グループの出力での電流比における不均衡を引き起こすのに十分である可能性があり、これにより変流器の問題の誤検出に至る。
【００５４】
図２は、本発明の好ましい実施形態によるロジック構成の概略図である。
【００５５】
端Ｘ  Ｙ  Ｚの各々は、三相電源システム内の第１、第２および第３の位置に対応していて、そこから、三相電流が、それらのそれぞれの変流器を介してサンプリングされる。
【００５６】
一連の“＆”（ＡＮＤ）論理ゲート５０、５２、５４は、各位置での（Ｉ２／Ｉ１で示された）電流比を、予め決められた高い比率および低い比率と比較する。
【００５７】
“≧２”論理ゲート５６は、変流器の管理が行われることを許可するために、十分な（Ｉ１で示された）電流が、線、ケーブルまたは保護されている変換器内を流れているかどうかをチェックする。電流は、電源システムの少なくとも２つの位置から、流れ込むか、または流れ出す。このため、論理ゲートは、≧２の入力についてチェックを行う。
【００５８】
第１の“ＯＲ”ゲート５８は、変換器の磁化突入に対する追加のチェックを可能にする。
【００５９】
もし“＆”ゲート５０、５２、５４のうちの１つが、電流比のうちの１つが予め決められた高い比率を上回り、かつ他の電流比の各々が予め決められた低い比率を下回ったままであることを検出したならば、第２の“ＯＲ”ゲート６０は変流器故障を示すことになる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態による電源変換器を保護している保護リレーの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による管理方法を具体化しているロジック構成の概略図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  保護リレー
１２  電源変換器（power transformer）
１４、１６、１８、２０  第１、第２、第３および第４の位置
２２、２４、２６、２８  第１、第２、第３および第４の三相変流器グループ
３０、３２、３４、３６  出力
３７  モジュール
３８  測定器
４０  比較器
４２  表示器
４４  差動成分（differential element）
【図１】
2006238691.tif 000003
【図２】
2006238691.tif 000004
【外国語明細書】
2006238691.tif 000005
2006238691.tif 000006
2006238691.tif 000007
2006238691.tif 000008
2006238691.tif 000009
2006238691.tif 000010
2006238691.tif 000011
2006238691.tif 000012
2006238691.tif 000013
2006238691.tif 000014
2006238691.tif 000015
2006238691.tif 000016
2006238691.tif 000017
2006238691.tif 000018
2006238691.tif 000019
2006238691.tif 000020
2006238691.tif 000021
2006238691.tif 000022
2006238691.tif 000023