(57)【要約】  本発明は、変圧器の健全性を監視および診断することを提供し、電流感知素子（１１０、１３０）および溶存ガス分析（ＤＧＡ）装置（１７０）は、変圧器（１２０）および診断装置（１７５）に結合される。診断装置（１７５）は、電流感知素子（１１０、１３０）から受信した電流値に基づいて電流フロー分析を実行することによって、変圧器のスルーフォルトを検出するように構成される。診断装置はまた、ＤＧＡ装置（１７０）によって提供されたＤＧＡデータを使用して、変圧器（１２０）の異常ガス関連状態を検出する。変圧器の健全性データに基づく変圧器の健全性関連信号および／または制御信号は、診断装置（１７５）によって送信される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器（１２０）に結合された少なくとも１つの電流感知素子（１１０、１３０）と、
前記変圧器（１２０）に結合された溶存ガス分析（ＤＧＡ）装置（１７０）と、
前記少なくとも１つの電流感知素子（１１０、１３０）および前記ＤＧＡ装置（１７０）に結合された診断装置（１７５）とを備え、前記診断装置（１７５）は、
前記少なくとも１つの電流感知素子（１１０、１３０）から受信した電流値に少なくとも部分的に基づいて前記変圧器（１２０）の電流フロー分析を実行し、
前記電流フロー分析に基づいてスルーフォルト状態を検出し、
ＤＧＡデータを前記ＤＧＡ装置（１７０）から受信して前記ＤＧＡデータに基づいて異常ガス関連状態を検出し、
前記スルーフォルト状態および前記異常ガス関連状態に少なくとも部分的に基づいて変圧器の健全性データを生成し、かつ
前記変圧器の健全性データに基づいて変圧器の健全性関連信号または制御信号の少なくとも１つを送信する
ように構成される、システム（１００）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの電流感知素子（１１０、１３０）が、第１の電流感知素子（１１０）と、第２の電流感知素子（１３０）とを備え、前記第１の電流感知素子（１１０）が、前記変圧器（１２０）の一次巻線電流を感知するように構成され、前記第２の電流感知素子（１３０）が、前記変圧器（１２０）の二次巻線電流を感知するように構成され、前記電流フロー分析が、
前記変圧器（１２０）の前記一次巻線電流および前記二次巻線電流に基づいて差分電流値および抑制電流値を計算することと、
前記差分電流値と前記抑制電流値との比を閾値と比較することと、
前記比が前記閾値を超える場合にスルーフォルト状態を示すことと
を含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記診断装置（１７５）に結合されたブッシングモニタ、部分放電モニタ、またはオンロードタップチェンジャ（ＯＬＴＣ）モニタの少なくとも１つをさらに備え、前記診断装置（１７５）が、前記ブッシングモニタ、前記部分放電モニタ、または前記ＯＬＴＣの前記少なくとも１つから受信した事象データに少なくとも部分的に基づいて変圧器の健全性データを生成するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記制御信号が、前記変圧器（１２０）の一次巻線または前記変圧器（１２０）の二次巻線の１つに結合された第１のブレーカ（１１５）を作動させるか、障害状態が少なくとも第１の給電部で発生したときに前記第１の給電部を切断するための第２のブレーカ（１２５）を作動させるように構成され、前記第１の給電部が、前記変圧器（１２０）の二次巻線に結合された複数の給電部の１つである、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記複数の給電部のうちの少なくとも第２の給電部が、前記障害状態が前記第１の給電部で発生したときに非障害状態にある、請求項４に記載のシステム（１００）。
【請求項６】
前記変圧器の健全性関連信号が、前記変圧器（１２０）が１つまたは複数の規制基準に準拠しないことを示す仕様外警告信号、前記変圧器（１２０）の寿命が短縮されたことを示す劣化警告信号、または前記変圧器（１２０）の将来の故障の原因もしくは特性の少なくとも１つを示す早期警告信号の少なくとも１つである、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記診断装置（１７５）が、
事象データを保護リレー（２６０）から受信し、
前記保護リレー（２６０）から受信した前記事象データおよび前記ＤＧＡ装置（１７０）から受信した事象ＤＧＡデータに少なくとも部分的に基づいて記録を生成し、かつ
前記診断装置（１７５）のユーザインターフェースまたは通信リンク（１１９）の少なくとも１つを介して前記記録の少なくとも一部を出力する
ようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
診断装置（１７５）であって、
変圧器（１２０）の一次巻線電流に比例する第１のモニタ電流を受信するように構成された第１の入力インターフェース（２３０）と、
前記変圧器（１２０）の二次巻線電流に比例する第２のモニタ電流を受信するように構成された第２の入力インターフェース（２２５）と、
ＤＧＡデータをＤＧＡ装置（１７０）から受信するように構成された第３の入力インターフェース（２１５）と、
少なくとも１つのプロセッサ（２５５）であって、
前記第１のモニタ電流および前記第２のモニタ電流に少なくとも部分的に基づいて前記変圧器（１２０）の電流フロー分析を実行し、
前記電流フロー分析に基づいてスルーフォルト状態を検出し、
前記受信したＤＧＡデータから異常ガス関連状態を検出し、かつ
前記スルーフォルト状態および前記異常ガス関連状態に少なくとも部分的に基づいて変圧器の健全性データを生成する
ように構成された、少なくとも１つのプロセッサ（２５５）と、
前記診断装置（１７５）から前記変圧器の健全性データに基づいて変圧器の健全性関連信号または制御信号の少なくとも１つを送信するように構成された出力インターフェース（２０５、２７０、２８０）と
を備える、診断装置（１７５）。
【請求項９】
前記電流フロー分析が、
前記変圧器（１２０）の前記一次巻線電流および前記二次巻線電流に基づいて差分電流値および抑制電流値を計算することと、
前記差分電流値と前記抑制電流値との比を閾値と比較することによって前記変圧器（１２０）のリアルタイム電流フローデータを導出することと、
前記比が前記閾値を超える第１の瞬間を識別することと、
記憶素子から前記変圧器（１２０）の履歴電流フローデータをフェッチすることと、
前記第１の瞬間でおよび前記第１の瞬間に続いて得られた前記履歴電流フローデータおよびリアルタイム電流フローデータを組み合わせることによって前記変圧器（１２０）の累積電流フローデータを生成することと、
前記変圧器（１２０）の前記累積電流フローデータに基づいて前記スルーフォルト状態を検出することと
を含む、請求項８に記載の診断装置（１７５）。
【請求項１０】
前記制御信号を受信し、前記変圧器（１２０）に結合された１つまたは複数の保護素子を作動させることによって前記変圧器（１２０）の一次巻線または前記変圧器（１２０）の二次巻線の少なくとも１つを通る電流の流れを修正または除去するように構成された保護リレー（２６０）
をさらに備える、請求項９に記載の診断装置（１７５）。
【請求項１１】
少なくとも前記第１の入力インターフェース（２３０）、前記第２の入力インターフェース（２２５）、前記第３の入力インターフェース（２１５）、前記出力インターフェース（２０５、２７０、２８０）、前記少なくとも１つのプロセッサ（２５５）、および前記記憶素子が、エンクロージャ（１８０）に集合的に収容される、請求項９に記載の診断装置（１７５）。
【請求項１２】
前記エンクロージャ（１８０）が、ユーザが前記閾値を設定することを可能にする通信ポートまたはユーザインターフェースの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の診断装置（１７５）。
【請求項１３】
前記第１のモニタ電流が、前記変圧器（１２０）の前記一次巻線電流と直列に結合された第１の電流変圧器によって障害検出装置に供給され、前記第２のモニタ電流が、前記変圧器（１２０）の前記二次巻線電流と直列に結合された第２の電流変圧器によって前記障害検出装置に供給される、請求項８に記載の診断装置（１７５）。
【請求項１４】
診断装置（１７５）で変圧器（１２０）の電流フロー分析を実行することであって、前記電流フロー分析は、前記変圧器（１２０）の一次巻線電流に比例する第１のモニタ電流、および前記変圧器（１２０）の二次巻線電流に比例する第２のモニタ電流に少なくとも部分的基づく、実行することと、
前記電流フロー分析に基づいてスルーフォルト状態を検出することと、
溶存ガス分析（ＤＧＡ）装置（１７０）から受信したＤＧＡデータから前記変圧器（１２０）の異常ガス関連状態を検出することと、
前記スルーフォルト状態および前記異常ガス関連状態に少なくとも部分的に基づいて変圧器の健全性データを生成することと、
前記変圧器の健全性データに基づいて変圧器の健全性関連信号または制御信号の少なくとも１つを送信することと
を含む、方法。
【請求項１５】
前記電流フロー分析を実行することが、
前記第１のモニタ電流および前記第２のモニタ電流に基づいて差分電流値および抑制電流値を計算することと、
前記差分電流値と前記抑制電流値との比を閾値と比較することによって前記変圧器（１２０）のリアルタイム電流フローデータを導出することと、
前記比が前記閾値を超える第１の瞬間を識別することと、
記憶素子から前記変圧器（１２０）の履歴電流フローデータをフェッチすることと、
前記第１の瞬間でおよび前記第１の瞬間に続いて得られた前記履歴電流フローデータおよびリアルタイム電流フローデータを組み合わせることによって前記変圧器（１２０）の累積電流フローデータを生成することと
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記履歴電流フローデータが、タイムスタンプされ、前記履歴電流フローデータをフェッチすることが、前記第１の瞬間の前に定義可能な期間に少なくとも部分的に基づく、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記閾値または前記定義可能な期間を指定する期間の少なくとも１つを含むユーザ入力を前記障害検出装置で受信すること
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記診断装置（１７５）のディスプレイに、変圧器の健全性状態、前記比が前記閾値を超える前記第１の瞬間、または前記累積電流フローデータの少なくとも一部の少なくとも１つを表示すること
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＤＧＡ装置（１７０）からフェッチされた前記ＤＧＡデータが、前記第１の瞬間の前に前記ＤＧＡ装置（１７０）によって収集されたＤＧＡデータまたは前記第１の瞬間の後に前記ＤＧＡ装置（１７０）によって収集されたＤＧＡデータの少なくとも１つを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の瞬間の後に前記ＤＧＡ装置（１７０）によって収集された前記ＤＧＡデータが、性能低下、性能劣化、寿命の短縮、または今後起こる破滅的な故障の少なくとも１つを有する前記変圧器（１２０）を示す、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、変圧器に関し、より具体的には、変圧器の健全性を監視および診断するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々なタイプの変圧器が、様々なタイプの用途に使用されている。より具体的には、電力変圧器は、電力伝送システムにおいて遍在的に使用され、電力線上の伝送に適した電圧レベルを調整する。そのような電力変圧器は、典型的には、変圧器巻線で生成された熱を放散するために油ベースの冷却機構を組み込んでいる。しかし、経時的に、そのような油の化学成分は、劣化して変圧器の動作を損なう傾向がある。例えば、電力変圧器の油の粘度は経時的に変化し得、かつ／または有害ガスが（例えば落雷の結果として）放出され、電力変圧器の重大な損傷を引き起こす可能性があり得る。したがって、変圧器の内部からガスサンプルを得て、これらのガスサンプルを分析して油の品質を評価し、電力変圧器の健全性状態を評価するために、ある特定のタイプの監視デバイスを電力変圧器に結合することができる。
【０００３】
電力変圧器の健全性状態は、様々なタイプの変圧器の障害を検出する他のデバイスを使用してさらに監視することができ、同様に是正措置をとることができる。例えば、センサおよびリレーを使用する保護デバイスを使用して、電力変圧器に関連する様々な電流および電圧を監視し、変圧器自体または電力線のいずれかに障害が検出されたときに、例えば電力変圧器を電力線から絶縁することができる。電力変圧器に関連する障害のタイプの１つは、当該技術分野でスルーフォルトとして知られている。典型的なスルーフォルトは、電力変圧器を通って伝播する大量の電流によって特徴付けることができる。この電流が電力変圧器の動作電流制限を超えると、スルーフォルトは即時の是正措置を必要とする主要なスルーフォルトまたは重大なスルーフォルトとみなされる。例えば、電力線に結合された負荷の短絡、または電力変圧器の端子間の短絡は、電力変圧器を電力線から即時に絶縁することが必要となり得る。しかし、電力変圧器に発生するいくつかの他のタイプのスルーフォルトは、本質的により微妙であり、検出するのが比較的困難な場合がある。例えば、電力変圧器を通って伝搬する電流は、保護デバイスのトリップ限界より下であっても、放置されている場合には電力変圧器に長期間の損傷を引き起こすのに十分なほど重要となり得る。
【０００４】
その結果、これらのタイプの微妙なスルーフォルトを検出するために、ある特定のタイプの変圧器監視デバイスを電力変圧器に結合することができる。これらの変圧器監視デバイスは、様々なタイプの変圧器関連パラメータ（例えば、一次巻線電流および二次巻線電流）を感知し、これらのパラメータの１つまたは複数で発生し得る小さな変化に基づいてスルーフォルトを検出することができる。理解できるように、これらの様々なパラメータの変化の量は非常に小さい場合があり、様々な従来の変圧器監視デバイスの有効性は、これらの小さな変化を検出することができないだけでなく、検出されたときにこれらの微妙な変化を処理するために使用されるアルゴリズムおよび手順の制限にも起因して、最適ではないことが多い。
【０００５】
さらに、従来の変圧器監視デバイスは、多くの場合、即時の是正措置を必要とする電気的障害を検出すること、一定の期間にわたって是正措置を必要とするスルーフォルトを検出すること、または一定の期間にわたって対処可能な変圧器の油関連の問題を検出するためのガスサンプルを分析することなど、１つの主要機能にのみ焦点を合わせる独立した方法で動作するように構成される。そのような従来の変圧器監視デバイスは、相互に作用して、電力変圧器のスルーフォルトを悪化させる可能性のある油関連ガスの蓄積などの電力変圧器の健全性に悪影響を及ぼし得る様々な要因の組合せに対処する総合的な解決策を提供することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１３／００８２４６号
【発明の概要】
【０００７】
本開示の実施形態は、一般に、電力変圧器に関連するスルーフォルトおよび他のタイプの障害の検出を含む、変圧器の健全性を監視および診断するためのシステムおよび方法に関する。
【０００８】
本開示の１つの例示的な実施形態によれば、システムは、１つまたは複数の電流感知素子と、溶存ガス分析（ＤＧＡ）装置と、診断装置とを含む。電流感知素子およびＤＧＡ装置は、変圧器および診断装置に結合される。診断装置は、電流感知素子から受信した電流値に少なくとも部分的に基づいて変圧器の電流フロー分析を実行し、電流フロー分析に基づいてスルーフォルト状態を検出し、ＤＧＡデータをＤＧＡ装置から受信してＤＧＡデータに基づいて異常ガス関連状態を検出するように構成される。診断装置はさらに、スルーフォルト状態および異常ガス関連状態に少なくとも部分的に基づいて変圧器の健全性データを生成し、かつ変圧器の健全性データに基づいて変圧器の健全性関連信号および／または制御信号を送信するように構成される。
【０００９】
本開示の別の例示的な実施形態によれば、診断装置は、第１の入力インターフェースと、第２の入力インターフェースと、第３の入力インターフェースとを含む。第１の入力インターフェースは、変圧器の一次巻線電流に比例する第１のモニタ電流を受信するように構成される。第２の入力インターフェースは、変圧器の二次巻線電流に比例する第２のモニタ電流を受信するように構成される。第３の入力インターフェースは、ＤＧＡデータをＤＧＡ装置から受信するように構成される。診断装置はさらに、第１のモニタ電流および第２のモニタ電流に少なくとも部分的に基づいて変圧器の電流フロー分析を実行し、かつ電流フロー分析に基づいてスルーフォルト状態を検出するように構成された１つまたは複数のプロセッサを含む。１つまたは複数のプロセッサはさらに、受信したＤＧＡデータから異常ガス関連状態を検出し、かつスルーフォルト状態および異常ガス関連状態に少なくとも部分的に基づいて変圧器の健全性データを生成するように構成される。診断装置はまた、診断装置から変圧器の健全性データに基づいて変圧器の健全性関連信号および／または制御信号を送信するように構成される出力インターフェースを含む。
【００１０】
本開示のさらに別の例示的な実施形態によれば、方法は、診断装置で変圧器の電流フロー分析を実行することを含む。電流フロー分析は、変圧器の一次巻線電流に比例する第１のモニタ電流、および変圧器の二次巻線電流に比例する第２のモニタ電流に少なくとも部分的に基づく。スルーフォルト状態は、電流フロー分析に基づいて検出することができる。変圧器の異常ガス関連状態は、溶存ガス分析（ＤＧＡ）装置から受信したＤＧＡデータから検出することができ、変圧器の健全性データは、スルーフォルト状態および異常ガス関連状態に少なくとも部分的に基づいて生成することができる。次いで、変圧器の健全性データに基づいて変圧器の健全性関連信号および／または制御信号を送信することができる。
【００１１】
本開示の他の実施形態および態様は、添付の図面と関連付けた以下の説明から明らかになるであろう。
【００１２】
一般的な用語で本開示を説明し、ここで添付の図面を参照するが、図面は必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の例示的な実施形態による、電力変圧器の健全性を監視するように構成された診断装置を含むことができる例示的な変圧器の健全性監視システムを示す図である。
【図２】本開示の例示的な実施形態による、例示的な診断装置を示す図である。
【図３】本開示の例示的な実施形態による、スルーフォルト−障害を検出するために使用される変圧器の抑制電流と差分電流との間の例示的な関係を示すチャートである。
【図４】本開示の例示的な実施形態による、変圧器のスルーフォルトを検出するために診断装置を使用する例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、本開示の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照しながら、本開示についてより完全に説明する。しかし、本開示は、多くの異なる形式で具現化することができ、本明細書に記載された例示的な実施形態に限定されるものと解釈してはならない。むしろ、本開示が適用可能な法的要件を満たすように、これらの実施形態が提供される。全体を通して、同様の符号は、同様の要素を指す。本明細書では、便宜上のためだけで特定の単語および用語を用いており、そのような単語および用語は、当業者によって様々な形態および等価物で一般的に理解される様々な目的および行為を指すものとして解釈すべきであることを理解されたい。例えば、本明細書で使用される「線」という単語は、一般に、電気導体、例えば、ワイヤまたは電力ケーブルを指すことを理解されたい。本明細書で使用される「ブレーカ」という単語は、回路ブレーカに限定されず、一般に、故障のある変圧器または故障のある変圧器に接続された機器を保護するために作動され得る様々なタイプの保護素子を指す。本明細書で使用される「電流」という単語は、一般に、電流を指す。さらに、本明細書で使用される「例」という単語は、本質的に非排他的であり、非限定的であることが意図されている。より具体的には、本明細書で使用される「例示的」という単語は、いくつかの例のうちの１つを示し、記載している特定の例を不当に強調し、優先的に扱うものではないことを理解されたい。
【００１５】
一般的な概要に関して、本明細書に記載のシステムおよび方法のある特定の実施形態は、電力変圧器の健全性を監視および診断し、電力変圧器に関連するスルーフォルトおよび他のタイプの障害を検出するために使用することができる診断装置を含む。
【００１６】
最初に、本開示の例示的な実施形態による、電力変圧器１２０の健全性を監視するように構成された診断装置１７５を含むことができる例示的な変圧器の健全性監視システム１００を示す図１に注目する。電力変圧器１２０は、１つの例示的な実施態様では単相電力変圧器であり、別の例示的な実施態様では多相電力変圧器（例えば、三相電力変圧器）であってもよい。電力変圧器１２０の入力側および出力側端子（図示せず）は、したがって、単一の電力線または複数の電力線（例えば、３つの電力線）に接続することができる。しかし、便宜上、図１に示す電力変圧器１２０は、単相電力変圧器であり、本開示による様々な態様は、以下では、単相電力システムに関連する単相電力変圧器に関して説明する。
【００１７】
この例示的な実施形態では、発電所または任意の他の種類の電源を総称し得る発電機１０５は、第１の電流監視素子１１０および第１のブレーカ１１５を介して電力変圧器１２０の一次側に結合することができる。電力変圧器１２０の二次側は、第２のブレーカ１２５および第２の電流監視素子１３０を介して線１１８に結合することができる。さらに、この例示的な実施形態では、線１１８は、３つの給電線１１３、１１４、および１１６に結合することができる。給電線１１３は、第３の電流監視素子１３５と、第３のブレーカ１４０とを含むことができる。給電線１１４は、第４の電流監視素子１４５と、第４のブレーカ１５０とを含むことができる。給電線１１６は、第５の電流監視素子１５５と、第５のブレーカ１６０とを含むことができる。
【００１８】
変圧器監視デバイス１６５は、ブッシングおよび巻線コイル；温度や湿度などの様々な動作条件；および電力変圧器１２０の一次巻線および／または二次巻線から線が結合または分断されたときのスイッチング事象などの事象のような様々な変圧器素子を監視するために、線１０３を介して電力変圧器１２０に結合することができる。ブッシングモニタ、部分放電モニタ、およびオンロードタップチェンジャ（ＯＬＴＣ）モニタの１つまたは複数を含むことができる例示的な変圧器監視デバイス１６５は、線１０６のような１つまたは複数の線を介して様々なタイプの監視データを診断装置１７５に提供する。いくつかの実施態様では、線１０６は、双方向通信リンクであってもよく、これにより診断装置１７５は、監視データを変圧器監視デバイス１６５から受信するだけでなく、様々な機能を実行するために制御信号を変圧器監視デバイス１６５に送信することができる。
【００１９】
溶存ガス分析（ＤＧＡ）装置１７０は、電力変圧器１２０の内部のあらゆるガス蓄積を監視および分析するために、ガス線１０４などの適切なインターフェースを介して電力変圧器１２０に結合することができる。ガスが電力変圧器１２０に存在する場合（例えば、電力変圧器１２０および／または電力変圧器１２０に関連する機器への落雷の結果として）、ＤＧＡ装置１７０は、１つまたは複数のガス分析手順を実行し、ＤＧＡデータを線１０７のような１つまたは複数の線を介して診断装置１７５に提供する。ガス分析手順は、Ｄｕｖａｌ三角形のようなＤＧＡモデルを計算することを含むことができる。ＤＧＡデータは、異常ガス関連状態を診断装置１７５に示すことができる。いくつかの実施態様では、線１０７は、双方向通信リンクであってもよく、これにより診断装置１７５は、ＤＧＡデータをＤＧＡ装置１７０から受信することができ、場合によっては、ＤＧＡ装置１７０の様々な機能を実行するために制御信号をＤＧＡ装置１７０に送信することができる。
【００２０】
いくつかの例示的な実施態様では、診断装置１７５、変圧器監視デバイス１６５、およびＤＧＡ装置１７０は、一体化されたエンクロージャ１８０内に集合的に位置することができる。一体化されたエンクロージャ１８０は、従来の保護回路を収容するために使用される従来のエンクロージャであってもよく、そのため、本開示による診断装置１７５、変圧器監視デバイス１６５、およびＤＧＡ装置１７０は、既存の従来の保護回路を補完するため、または既存の従来の保護回路と共に独立して単一のエンクロージャに共存させるために、いくつかの実施態様で使用することができる。
【００２１】
診断装置１７５を、他の図を使用して以下にさらに詳細に説明する。しかし、一般的な概要に関して、診断装置１７５は、一次および二次巻線に存在する様々な電圧および電流、機器の状態（ブッシングおよび端子など）、動作条件（異常温度条件、および／または異常ＯＬＴＣ動作など）、およびＤＧＡデータのような変圧器関連情報に基づいて、電力変圧器１２０の健全性データを生成するように構成される。より具体的には、図１に示す例示的な実施形態では、診断装置１７５は、一次巻線電流情報を第１の電流監視素子１１０から線１０１を介して、かつ二次巻線電流情報を第２の電流監視素子１３０から線１０９を介して受信することができる。診断装置１７５はさらに、変圧器動作条件データを変圧器監視デバイス１６５から線１０６を介して、ＤＧＡデータをＤＧＡ装置１７０から線１０７を介して、かつ給電線１１３、給電線１１４、および給電線１１６の１つまたは複数の電流情報を（一般に参照番号１１１で参照される１つまたは複数の線を介して）受信することができる。
【００２２】
診断装置１７５で生成された変圧器の健全性データは、診断装置１７５によって、１つまたは複数の変圧器の健全性関連信号および／または制御信号の形態で、例えば線１１７を介してディスプレイユニット（図示せず）またはアラームユニット（図示せず）などの他の素子に送信することができる。診断装置１７５によって送信される信号のいくつかの例を、以下にさらに詳細に説明する。診断装置１７５はまた、診断装置１７５に様々な種類の動作命令を提供するためおよび／または診断装置１７５に関連する様々なタイプの情報／データにアクセスするために、ユーザ（図示せず）が通信リンク１１９を介して診断装置１７５と通信することができるように構成される。
【００２３】
図２は、本開示の一実施形態による、診断装置１７５に含まれ得るいくつかの例示的な素子を示す。説明のために、図２に示す診断装置１７５は、図１に示し、電力変圧器１２０に関して上述した例示的な診断装置１７５を実施するために使用することができる様々な素子を含む。したがって、様々な入力線および出力線は、図１に示されたものと同じ参照番号によって示される。しかし、例えば、診断装置１７５を使用して三相変圧器を監視するような他の実施態様では、診断装置１７５に含まれる（または使用される）様々な素子の量および性質は、例えばより少ないまたはより多くの入力および出力線と一致させるために異なることができる。
【００２４】
この例示的な実施態様では、診断装置１７５は、様々な種類の入力情報を受信するように構成される多数の入力インターフェースを含むことができ、かつ制御信号および変圧器の健全性信号などの様々な種類の信号を送信するように構成される多数の出力インターフェースを含むことができる。示されている例示的な入力インターフェースの中で、第１の入力インターフェース２３０は、第１の電流監視素子１１０に結合された線１０１を介して一次巻線電流情報を受信するように構成することができる。線１０１は、例えば、ワイヤまたはケーブルであり、アナログ形式で電流を運ぶことができる。線１０１上に運ばれる電流は、電力変圧器１２０の一次巻線を通って伝播する一次電流の縮小版であり得る。第２の入力インターフェース２２５は、第２の電流監視素子１３０から線１０９を介して二次巻線電流情報を受信するように構成することができる。線１０９は、例えば、ワイヤまたはケーブルであり、アナログ形式で電流を運ぶことができる。線１０９上に運ばれる電流は、電力変圧器１２０の二次巻線を通って伝播する二次電流の縮小版であり得る。第３の入力インターフェース２１５は、ＤＧＡ情報をＤＧＡ装置１７０から受信するように構成することができる。ＤＧＡ情報は、デジタル通信リンクとすることができる線１０７を介してデジタルデータの形態で入力インターフェース２１５に提供することができる。
【００２５】
第４の入力インターフェース２１０は、データを変圧器監視デバイス１６５から受信するように構成することができる。データは、例えばデジタル通信リンクとすることができる線１０６を介してデジタルデータの形態で入力インターフェース２１０に提供することができる。第５の入力インターフェース２５０は、電流監視素子１３５、１４５、および／または１５５の１つまたは複数から線１１１を介して給電電流情報を受信するように構成することができる。線１１１は、例えば、ワイヤまたはケーブルであり、アナログ形式で電流を運ぶことができる。線１１１上に運ばれる電流は、給電線１１３、１１４、および１１６の１つまたは複数を通って伝播する電流の縮小版であり得る。
【００２６】
診断装置１７５はまた、制御信号をブレーカ１１５に送信するために線１０２に結合されて示されている第１の出力インターフェース２０５のような１つまたは複数の出力インターフェースを含むことができる。同様に、第２の出力インターフェース（図示せず）は、制御信号をブレーカ１２５に送信するために線１０８に結合することができる。第３の出力インターフェース２７０は、１つまたは複数の制御信号をブレーカ１４０、１５０、および１６０の１つまたは複数に送信するために１つまたは複数の線（線１１２など）に結合することができる。第４の出力インターフェース２８０は、診断装置１７５からの１つまたは複数の変圧器の健全性関連信号および／または制御信号を、例えばディスプレイまたはアラームユニットなどの外部素子に送信するために線１１７に結合することができる。
【００２７】
診断装置１７５はさらに、１つまたは複数のアナログ−デジタル変換器およびデジタル−アナログ変換器を含むことができる。例えば、アナログ−デジタル変換器２２０を使用して、アナログ形式の入力インターフェースの１つによって提供される電流測定値を、プロセッサ２５５によって処理され得るデジタル電流測定値に変換することができる。逆に、デジタル−アナログ変換器２４５は、プロセッサ２５５によって提供され得る様々なタイプのデジタル情報を、デジタル／アナログ変換器２４５に、かつ例えば出力インターフェース２８０を介して診断装置１７５から送信され得るアナログ出力信号に変換するために使用することができる。リレー２６０のような１つまたは複数のリレーは、様々なタイプのスイッチングのために使用することができる。例えば、リレー２６０は、電力変圧器１２０にスルーフォルトが発生したときに、様々な電流および／またはアラーム信号を切り替えるために使用することができる。
【００２８】
プロセッサ２５５などの１つまたは複数のプロセッサは、メモリ２３５と通信可能に協働するように構成することができる。プロセッサ２５５は、適切なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組合せを使用して実施し、動作させることができる。ソフトウェアまたはファームウェアの実施態様は、説明した様々な機能を実行するように任意の適切なプログラミング言語で書かれたコンピュータ実行可能命令または機械実行可能命令を含むことができる。一実施形態では、機能ブロック言語に関連する命令は、メモリ２３５に記憶することができ、またプロセッサ２５５によって実行することができる。
【００２９】
メモリ２３５は、プロセッサ２５５によってロードおよび実行可能なプログラム命令を記憶するために、ならびにこれらのプログラムの実行中に生成されたデータを記憶するために使用することができる。診断装置１７５の構成およびタイプに応じて、メモリ２３５は、揮発性（ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）など）および／または不揮発性（リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリなど）であってもよい。いくつかの実施形態では、メモリデバイスはまた、限定はしないが、磁気記憶装置、光ディスク、および／またはテープ記憶装置を含む付加的なリムーバブル記憶装置（図示せず）および／または非リムーバブル記憶装置（図示せず）を含むことができる。ディスクドライブおよびそれらの関連するコンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、および他のデータの不揮発性記憶装置を提供することができる。いくつかの実施態様では、メモリ２３５は、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、またはＲＯＭなどの複数の異なるタイプのメモリを含むことができる。
【００３０】
メモリ２３５、リムーバブル記憶装置、および非リムーバブル記憶装置は、すべて非一時的コンピュータ可読記憶媒体の例である。そのような非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術で実現することができる。存在することができる非一時的コンピュータ記憶媒体のさらなるタイプは、限定はしないが、プログラム可能なランダムアクセスメモリ（ＰＲＡＭ）、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＲＯＭ、電気的に消去可能なプログラム可能なリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光学的記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶装置、あるいは所望の情報を記憶するために使用することができ、かつプロセッサ２５５によってアクセスすることができる他の任意の媒体を含む。上記のうちのいずれかの組合せもまた、非一時的コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００３１】
メモリ２３５の内容に目を向けると、メモリ２３５は、限定はしないが、オペレーティングシステム（ＯＳ）ならびに本明細書に開示した特徴および態様を実施するための１つもしくは複数のアプリケーションプログラムまたはサービスを含むことができる。そのようなアプリケーションまたはサービスは、変圧器の健全性データ生成モジュール（図示せず）を含むことができる。一実施形態では、変圧器の健全性データ生成モジュールは、構成可能な制御ブロック言語で提供され、不揮発性メモリに記憶されるソフトウェアによって実装することができる。プロセッサ２５５によって実行されると、変圧器の健全性データ生成モジュールは、本開示で説明される様々な機能および特徴を実装することができる。
【００３２】
次に、診断装置１７５のいくつかの動作およびアプリケーションの態様について、より詳細に説明する。１つの例示的な実施態様では、診断装置１７５を使用して、所定の間隔で、または連続的に（例えば、リアルタイムで）、電力変圧器１２０に関連する電気データをサンプリングおよび／または収集することができる。サンプリング手順の一部として、検索された電気データに、電気データのサンプリングが発生した瞬間に対応するタイムスタンプを割り当てることができる。タイムスタンピングの後、電気データは、メモリ２３５またはオフサイトサーバ、クラウドサーバなど（図示せず）に記憶され、分析のためにプロセッサ２５５によってアクセスされ得る。
【００３３】
プロセッサ２５５は、記憶された電気データを分析して、電力変圧器１２０に関して事象が発生したかどうか、いつ発生したかを判定することができる。例えば、プロセッサ２５５は、所定の許容可能な閾値を超える電力変圧器１２０の最大または最小のパラメータ値（例えば、電圧）を識別するために電気データを分析することができる。このようにして、プロセッサ２５５は、電力変圧器１２０の動作不良に相関する可能性がある、電気データの異常などの事象を認識するか、または検出することができる。事象はまた、電力変圧器１２０に関する様々な状況の１つまたは複数を含むことができ、これは、限定はしないが、停電、機械的故障、手動または自動トリップ、電気的故障、動作不良、電力漏れ、トリガされたアラーム、所定の閾値を満たすおよび／または超えるパラメータ、および／または同様のものを含む。
【００３４】
プロセッサ２５５は、識別された電気データの異常が電力変圧器１２０の動作不良に相関する可能性の信頼スコアをさらに生成することができる。さらに、事象が実際に発生したと判定することに少なくとも部分的に基づいて、診断装置１７５は、変圧器監視デバイス１６５および／またはＤＧＡ装置１７０などの１つまたは複数の監視デバイスにコマンドを送信して、電力変圧器１２０からのデータのサンプリングを開始する。
【００３５】
１つまたは複数の監視デバイスは、診断装置１７５によって使用され、電力変圧器１２０の機械的問題および／または健全性状態に関するデータ（例えば、機械的または電気的または署名データ）を検索および／または収集することができる。例えば、ＤＧＡ装置１７０は、電力変圧器１２０の油のガス粒子の分析を通じてデータを検索するように構成することができる。油のガス粒子の例示的な分析は、限定はしないが、光音響分光法およびガスクロマトグラフィを含むことができる。種々のタイプのＤＧＡ装置を、（例えば、粒径、油のタイプなどに基づいて）種々のタイプのＤＧＡデータを検索するために利用することができる。
【００３６】
いくつかの実施態様では、２つ以上のＤＧＡ装置を使用することができる。結果として、より多くのコンピュータ処理およびより多くのデータ処理時間（例えば、より多くの計算能力および分析）が、電力変圧器１２０の電気的健全性データを取得するよりＤＧＡデータを取得するために必要とされ得る。そのようなアプリケーションでは、プロセッサ２５５は、以前にタイムスタンプされた電気データまたは以前に取得されたＤＧＡデータの少なくとも１つのタイムスタンプに追加されるタイムスタンプオフセットを使用または決定することができる。このようにして、診断装置１７５は、すべての受信されたデータ（例えば、電気データおよびＤＧＡデータ）のタイムスタンプが互いに対して正確に同期することができるようにすることができる。
【００３７】
さらに、２つ以上のＤＧＡ装置を使用して電力変圧器１２０からＤＧＡデータを得ることは時間がかかる処理であるため、サンプリングルーチンを事前に診断装置１７５によってスケジューリングすることができる。例えば、診断装置１７５は、ＤＧＡ装置の１つまたは複数の状態を連続的（または間欠的に）監視することによって、複数のＤＧＡ装置のいずれか１つが電力変圧器１２０からＤＧＡデータサンプルを現在得ているかを判定する（例えば、１つまたは複数のＤＧＡ装置の状態を判定する）ことができる。ＤＧＡ装置が電力変圧器１２０からＤＧＡデータを現在得ていると判定された場合（例えば、ＤＧＡ装置が動作の待機モードでないと判定することによって）、診断装置１７５は、次の利用可能なタイムスタンプをＤＧＡ装置に割り当てることができる。一方、ＤＧＡ装置が電力変圧器１２０からＤＧＡデータを現在得ていないと判定された場合（例えば、ＤＧＡ装置が動作の待機モードであると判定することによって）、診断装置１７５は、直ちにサンプリングを開始するスタンバイ状態にするか、または後で所定の瞬間にサンプリングを開始するようにＤＧＡ装置に促すことができる。
【００３８】
プロセッサ２５５は、１つまたは複数の分析のために記憶されたデータ（例えば、電気データおよびＤＧＡデータ）を再呼び出しおよび／または検索するようにさらに構成することができる。例えば、電力変圧器１２０に関して事象が発生したと判定したことに応じて、プロセッサ２５５は、判定された発生事象のタイムスタンプの直前にタイムスタンプされたデータ（例えば、電気プレデータおよびＤＧＡプレデータ）、および／または判定された発生事象のタイムスタンプの直後にタイムスタンプされたデータ（例えば、電気ポストデータおよびＤＧＡポストデータ）を再呼び出すことができる。いくつかの実施形態では、プレデータおよびポストデータを再呼び出すことは、メモリに記憶された電気データおよびＤＧＡデータのタイムスタンプを決定することと、電気プレデータ、電気ポストデータ、ＤＧＡプレデータ、および／またはＤＧＡポストデータとしてメモリに記憶された電気データおよびＤＧＡデータを、それぞれのタイムスタンプに少なくとも部分的に基づいて識別することとを含む。
【００３９】
プロセッサ２５５は、様々な目的のために、プレデータおよびポストデータを分析することができる。例えば、プレデータおよびポストデータは、電力変圧器１２０に関して発生した事象の原因を判定するために、または事象に起因して電力変圧器１２０が受ける応力の量を理解するために分析されてもよい。このようにして、プレデータおよびポストデータが事象の発生に寄与した特定の極端なパラメータまたは他の要因（例えば、故障）を示すことができるため、プレデータおよびポストデータは、事象の発生の直前および直後の電力変圧器１２０の状態を理解するために利用することができる。プロセッサ２５５はまた、データの分析（例えば、電気データ、ＤＧＡデータ、プレデータ、および／またはポストデータ）に少なくとも部分的に基づいて、事象タイプを決定することができる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、プロセッサ２５５によるデータの分析は、最近受信した電気データおよび／またはＤＧＡデータを、メモリに記憶された履歴データ（例えば、履歴電気データおよび／または履歴ＤＧＡデータ）と比較することを含むことができる。このようにして、プロセッサ２５５は、最近受信したデータを、電力変圧器１２０に関する特定の履歴事象の発生を示す履歴データと比較するように構成することができる。最近受信したデータと、同じ電力変圧器１２０または別の変圧器に対する履歴事象の発生を示す履歴データとの間の一致を判定することに少なくとも部分的に基づいて、プロセッサ２５５は、履歴事象と同じ事象タイプの事象が電力変圧器１２０に最近発生したと判定することができる。同様の分析が、最近発生した事象の事象タイプおよび／または事象原因を判定するためにプロセッサ２５５によって実装されてもよい。
【００４１】
データの分析に少なくとも部分的に基づいて、プロセッサ２５５は、電力変圧器１２０に関して発生したと判定された事象の原因を判定および／または予測するように構成することができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ２５５は、将来の事象、将来の事象の原因、および／または電力変圧器１２０の故障などの将来の事象のタイプを予測するようにさらに構成することができる。電力変圧器１２０の将来の事象を予測することに応じて、プロセッサ２５５は、電力変圧器１２０を修理するためのメンテナンス要求を生成および／またはスケジューリングし、それをデータベースに事象として記録し、予測された将来の事象が発生する前にアラーム／注意／警告を発することができる。診断装置１７５は、メンテナンスまたは頻繁な監視要求を線１１７を介してメンテナンスサーバおよび／または指定の許可された１人または複数の人に送信することができる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、データを分析することは、もはや１つまたは複数の規制基準および／または障害コードに準拠しない電力変圧器１２０の１つまたは複数のパラメータ（例えば、電気パラメータ、ＤＧＡ関連パラメータおよび／または同様のもの）を判定することを含む。これを行うために、プロセッサ２５５は、電力変圧器１２０の受信データおよび／または履歴データを、１つまたは複数の規制基準および／または障害コードに準拠しない変圧器に関連するデータと比較することができる。電力変圧器１２０の受信データおよび／または履歴データと、１つまたは複数の規制基準および／または障害コードに準拠しない変圧器に関連するデータとの間の少なくとも部分的な一致を判定することに少なくとも部分的に基づいて、プロセッサ２５５は、電力変圧器１２０がメンテナンスおよび／または交換を必要としていると判定することができる。
【００４３】
さらに、プロセッサ２５５は、データの分析に少なくとも部分的に基づいて１つまたは複数のレポートを生成するように構成することができる。例えば、プロセッサ２５５は、停電、電流の極端な変動、および／または同様のものなどの受信した電気データに関連するパラメータに少なくとも部分的に基づいて、電力変圧器１２０の識別された電力および／または電気的問題を強調表示する通電記録を生成することができる。通電中に捕捉されたさらなるＤＧＡデータは、電気データと相関させることができる。
【００４４】
別の例では、プロセッサ２５５は、電力変圧器１２０の実際の受信データおよび実際のデータのプロットを含む学習データ記録を生成することができる。プロセッサ２５５は、実際のデータの分析および／またはプロットに少なくとも部分的に基づいて、変圧器動作の１つまたは複数の傾向を識別および／または予測することができる。
【００４５】
別の実施形態では、プロセッサ２５５は、事象の発生前、発生中、発生後に電力変圧器１２０によって発生される応力レベルの分析を含むことができる障害レポートを生成することができる。障害レポートはまた、プレデータとポストデータとの間の電力変圧器１２０のパラメータレベルの判定された変化を含むことができる。プロセッサ２５５はさらに、データの分析および／またはいくつかの事象（例えば、障害）、それらの事象タイプ、事象の頻度、および／または電力変圧器１２０によって発生されたものなどの計算されたデータポイントに少なくとも部分的に基づいて電力変圧器１２０の寿命を判定することができる。
【００４６】
プロセッサ２５５はまた、履歴最高記録を生成することができる。プロセッサ２５５は、各受信したデータ値（例えば、入来電気データおよび変圧器の健全性データ）を、類似のデータおよび／またはパラメータタイプのメモリに記憶された履歴最大値と比較するように構成することができる。プロセッサ２５５は、２つのデータ値のうちのどれが最大値（または最小値、平均値など）であるかを判定し、対応する最大タグを判定された最大値に割り当てることができる。このようにして、診断装置１７５は、必要に応じて、タイムスタンプと共に変圧器の各パラメータの極値を（例えば、メモリ２３５に記憶することによって）追跡することができる。
【００４７】
プロセッサ２５５はまた、電力変圧器１２０のいくつかまたはすべてのデータの分析を要約することができる変圧器の健全性レポートを生成してもよい。変圧器の健全性レポートは、各時点での電力変圧器１２０のいくつかまたはすべての測定されたパラメータ、メンテナンスの推奨および／もしくは状態ならびに／またはメンテナンス要求などを含むことができる。
【００４８】
変圧器フリートレポートがまた、プロセッサ２５５によって生成されてもよい。変圧器フリートレポートは、電力システムまたはユーティリティグリッドの複数の変圧器の１つまたは複数の変圧器の健全性レポートを含むことができる。変圧器フリートレポートはまた、発電プラントおよび／または送電および配電システムの地理的領域の判定された容量、識別された事象および／または問題のある変圧器などを含むことができる。
【００４９】
レポートおよび／またはデータ自体の各々は、レビュー、追加の処理、および／または表示のために別のコンピューティングデバイス（図示せず）に送信されてもよい。いくつかの実施形態では、モバイルコンピューティングデバイスおよび／または通信デバイスのディスプレイを介して、データおよび／またはレポートをユーザに提示することができる。他の実施形態では、データおよび／またはレポートを生成し、文書、電子メール、メッセージ、ツイート、テキストなどとして送信することができる。データおよび／またはレポートは、ネットワークベースのサーバまたはクラウドベースのサーバにアップロードして、１人または複数のユーザがアクセスできるようにすることもできる。データおよび／またはレポートにアクセスするには、ユーザ認証が必要な場合がある。
【００５０】
診断装置１７５は、プロセッサ２５５を利用して電力変圧器１２０の動作を制御するようにさらに構成することができる。例えば、診断装置１７５が、電力変圧器１２０のデータの分析に少なくとも部分的に基づいて、電力変圧器１２０が電力変圧器１２０の機械構成要素の故障を含む事象を経験したと判定した場合、診断装置１７５は、（特定の事象タイプを決定することに応答して）電力変圧器１２０の動作を遮断するか、または他の方法で動作を制御することができる（ブレーカ１１５、ブレーカ１２５、および／またはブレーカ１６０などの１つまたは複数のブレーカを動作させることによって）。これに関連して、図１に注目すると、図１は、ＤＧＡ装置１７０によって検出され、診断装置１７５に通信される電力変圧器１２０の誤動作をもたらした可能性のある、給電線１１６で発生した落雷を示している。次いで、診断装置１７５は、給電線１１６を絶縁するためにブレーカ１６０を作動させる。
【００５１】
診断装置１７５はまた、電力変圧器１２０に加えて、１つまたは複数の電力変圧器に結合されてもよい。このようにして、診断装置１７５は、変圧器および／または変圧器制御システム間でのデータの通信、送信、受信、および／または共有を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、診断装置１７５は、１つまたは複数の変圧器を監視し、複数の変圧器に関連するデータを分析し、かつ／または１つまたは複数の変圧器を制御するように構成することができる。
【００５２】
ここで、図３を参照すると、電力変圧器１２０のような変圧器における抑制電流と差分電流との間の関係３３０を示すチャートが示されている。チャートに示す関係３３０は、本開示の例示的な実施形態によるスルーフォルト−障害を検出するために使用することができる。広義には、スルーフォルトは、電力変圧器１２０の高い抑制電流と共存する小さな差分電流が検出された（または差分電流が検出されない）ときに識別され、示すことができる。そのような事象は、一般に、電力変圧器１２０の障害の開始後の最初の数ミリ秒間に発生する飽和自由時間（saturation free time）と一致し得る。
【００５３】
図３に示す例示的なチャートは、電力変圧器１２０の例示的なスルーフォルトおよび電流飽和に類似する軌道３２０を図式的に示す。方向性の原理を使用して、（障害電流と比較して）著しい大きさを有する１つまたは複数の電流が（電力変圧器１２０の内部障害を示す）一方向に流れるか、または一方の電流が他方の電流の合計（これは、電力変圧器１２０の外部にある障害を示す）と反対方向に流れるかどうかを確認する。本開示の一実施形態によれば、診断装置１７５は、位相差分および抑制電流値を連続的に計算する手順を実行し、位相差分値と抑制電流値との間の比をユーザが予め定義した差分／抑制特性と比較する。そのような手順を使用して、差分保護動作のゾーンおよび／または動作のないゾーンを定義し、様々なタイプの障害の下での電力変圧器１２０の感度、信頼性、およびセキュリティに関連する１つまたは複数の設定点を決定することができる。設定点は、様々な変圧器の差分保護用途を反映するために、診断装置１７５のオペレータによってプログラムすることができる。
【００５４】
差分電流値は、大きさおよび角度補償が与えられた後の電力変圧器１２０のすべての巻線からの電流のベクトル和として位相ごとに計算することができる。この操作は、以下の式によって定義することができる：
【００５５】
【数１】
2019505803.tif 000003
抑制電流値は、電力変圧器１２０の内部補償された電流の最大値として計算することができ、以下の式によって定義することができる：
【００５６】
【数２】
2019505803.tif 000004
本開示によるパーセンテージ差分保護に基づいてスルーフォルト検出条件を示すための例示的な条件は、以下の式によって定義することができる：
Ｉｄ／Ｉｒ＜０．３＆Ｉｒ＞２×ＣＴ、
ここで、ＣＴは、第１の電流監視素子１１０を介して得られた電流測定値から導出された一次巻線電流値または第２の電流監視素子１３０を介して得られた電流測定値から導出された二次巻線電流値の少なくとも１つを表す。
【００５７】
図３に示すチャートは、図１に示す例示的な変圧器の健全性監視システム１００に関してよりよく説明することができる。電力変圧器１２０の通常動作中、線１０１および１０９を介して供給される電流測定値を使用して診断装置１７５によって計算され得る差分電流値は、低い振幅を有する。しかし、（給電線１１６の落雷のような）外部障害が発生すると、差分電流値は、著しく高い振幅を有する。差分電流値ならびに差分電流値と抑制電流値との間の比などの他の測定値は、診断装置１７５によって使用され、ブレーカ１１５、１２５、１４０、１５０、および１６０などの１つまたは複数のブレーカの動作領域およびブロック領域を画定することができる。
【００５８】
電力変圧器１２０の通常負荷条件の下では、差分電流値は、実質的にゼロである（ドット３０５によって示すように）。ドット３０５に対応する抑制電流値は、典型的には、電力変圧器１２０の電流定格より小さく設定される。外部障害が発生すると、Ｉｄ／Ｉｒ比の軌道３２０は、常に初期の通常負荷条件の右に向かって進む。さらに、１つの例示的な実施態様では、軌道３２０が０．３×ＣＴ定格未満のＩｄ／Ｉｒ比を示し、抑制電流が電力変圧器１２０の２×ＣＴ定格より高い場合には、変圧器スルーフォルトフラグ３１０が生成される。他の例示的な実施態様では、スルーフォルトフラグ３１０を生成するために、Ｉｄ／Ｉｒ比および抑制電流の他の値を使用することができる。例えば、第１の例示的な実施態様を参照して上述した０．３×ＣＴ定格および２×ＣＴ定格で使用される整数０．３および２の代わりに、他の整数を使用することができる。これらの他の整数は、スルーフォルトに関連する様々な感度特性に基づくことができる。スルーフォルトフラグ３１０が生成されると、診断装置１７５は、上述したように、電力変圧器１２０に関するプレトリガおよびポストトリガデータの取得を開始することができる。ブレークポイント３１５と３２５との間に位置する軌道３２０の領域は、電力変圧器１２０の動作の飽和自由期間を示す。
【００５９】
図１および図３を参照して上述したスルーフォルト検出手順に続いて、診断装置１７５は、電力変圧器１２０だけでなく関連する構成要素に対しても様々なタイプの分析手順を実行することができる。そのような関連する構成要素は、例えば、ブッシングおよび他の固定具を含むことができる。分析手順は、一般に、１つまたは複数のブレーカに関連する様々な熱パラメータ、絶縁パラメータ、ブッシングパラメータ、ＤＧＡパラメータ、負荷タップ変更（ＬＴＣ）、および保護完全性チェックの監視を含むことができる。
【００６０】
例示的な変圧器の健全性監視システム１００、特に診断装置１７５に関連する様々な特徴および動作を説明してきたので、次に、本開示による様々な追加の態様の概略を、以下に示す。
【００６１】
例示的な実施態様では、診断装置１７５はまた、様々なタイプのオシログラフ手順を実行するための適切なオシログラフ装置に通信可能に結合することができる。例えば、診断装置１７５は、電力変圧器１２０のスルーフォルトを検出すると、トリガ信号をオシログラフ装置に送信することができる。次いで、オシログラフデータは、サイクルサンプリングレート当たり「ｎ」個のサンプルで捕捉することができ、「ｎ」は、「ｍ」個の整数サイクルにわたってデータを捕捉するために選択される任意の適切な整数である。例えば、１サイクル当たり５０のサンプルまたは１サイクル当たり６０のサンプルのサンプリングレートが、いくつかの実施態様において使用され得る。
【００６２】
オシログラフ手順からのそのような捕捉されたデータならびに他の手順を使用して、診断装置１７５によって障害前および障害後状態の統計分析を行うことができる。統計分析は、分散および偏差に関する様々な値の計算ならびに閾値との比較を含むことができる。
【００６３】
別の例示的な実施態様では、診断装置１７５は、例えば、スルーフォルトの検出時に、サンプリング手順に基づいて１つまたは複数のブッシングに関連するデータを補足するように構成することができる。サンプリング手順は、１つまたは複数のブッシングからの障害前および障害後データの収集を含むことができる。
【００６４】
図４は、本開示の例示的な実施形態による、電力変圧器１２０のスルーフォルトを検出するために診断装置１７５を使用する例示的な方法のフローチャートを示す。ブロック４０５において、電力変圧器１２０の電流フロー分析が、診断装置１７５によって実行される。電流フロー分析は、変圧器の一次巻線電流に比例する第１のモニタ電流、および変圧器の二次巻線電流に比例する第２のモニタ電流に少なくとも部分的基づく。図１に示すように、第１のモニタ電流は、第１の電流監視素子１１０から線１０１を介して診断装置１７５に供給され、第２のモニタ電流は、第２の電流監視素子１３０から線１０９を介して診断装置１７５に供給され得る。ブロック４１０において、スルーフォルト状態が、電流フロー分析に基づいて検出される。ブロック４１５において、電力変圧器１２０の異常ガス関連状態が、ＤＧＡ装置１７０によって提供されるＤＧＡデータを使用して診断装置１７５によって検出される。ブロック４２０において、変圧器の健全性データが、電流フロー分析および異常ガス関連状態に少なくとも基づいて生成される。ブロック４２５において、変圧器の健全性関連信号および／または制御信号が、変圧器の健全性データに基づいて診断装置１７５によって送信される。
【００６５】
これらの説明に関して本明細書に述べた例示的な説明についての多くの変形例および他の実施形態は、上記の説明および関連する図面に提示した教示の利点を有することが考えられよう。このように、本開示は多くの形態で実施することができ、上述した例示的な実施形態に限定されるものではないことが理解されよう。したがって、本開示は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態が添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図されていると理解すべきである。本明細書では特定の用語を使用したが、それらは、一般的で、説明的な意味のみで使用し、限定するためのものではない。
【符号の説明】
【００６６】
１００  変圧器の健全性監視システム
１０１  線
１０２  線
１０３  線
１０４  ガス線
１０５  発電機
１０６  線
１０７  線
１０８  線
１０９  線
１１０  第１の電流監視素子
１１１  線
１１２  線
１１３  給電線
１１４  給電線
１１５  第１のブレーカ
１１６  給電線
１１７  線
１１８  線
１１９  通信リンク
１２０  電力変圧器
１２５  第２のブレーカ
１３０  第２の電流監視素子
１３５  第３の電流監視素子
１４０  第３のブレーカ
１４５  第４の電流監視素子
１５０  第４のブレーカ
１５５  第５の電流監視素子
１６０  第５のブレーカ
１６５  変圧器監視デバイス
１７０  溶存ガス分析（ＤＧＡ）装置
１７５  診断装置
１８０  エンクロージャ
２０５  第１の出力インターフェース
２１０  第４の入力インターフェース
２１５  第３の入力インターフェース
２２０  アナログ−デジタル変換器
２２５  第２の入力インターフェース
２３０  第１の入力インターフェース
２３５  メモリ
２４５  デジタル−アナログ変換器
２５０  第５の入力インターフェース
２５５  プロセッサ
２６０  リレー
２７０  第３の出力インターフェース
２８０  第４の出力インターフェース
３０５  ドット
３１０  変圧器スルーフォルトフラグ
３１５  ブレークポイント
３２０  軌道
３２５  ブレークポイント
３３０  関係
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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