(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ−Ｙ結線の変圧器を保護するための保護継電器であって、
前記保護継電器は、前記変圧器の一次側および二次側の各々に設けられ、
前記変圧器の一次側に設けられた保護継電器は、前記変圧器の一次側に設けられた三相の遮断器と共に第１の筐体内に収納され、
前記変圧器の二次側に設けられた保護継電器は、前記変圧器の二次側に設けられた三相の遮断器と共に第２の筐体内に収納され、
前記保護継電器は、
三相電力線に接続された三相の電流変成器からの信号がそれぞれ１次側に入力される第１の補助変成器、第２の補助変成器、および第３の補助変成器と、
電力系統からの信号が１次側に入力されない第４の補助変成器と、
中性線用の電流変成器からの信号が１次側に入力される第５の補助変成器と、
前記電力系統からの信号が１次側に入力されない第６の補助変成器と、
外来磁界による誘導電流の影響を除去するために、前記第４の補助変成器の２次側の出力信号を用いて前記第１の補助変成器、前記第２の補助変成器、および前記第３の補助変成器の各々の２次側の出力信号を補正し、前記第６の補助変成器の２次側の出力信号を用いて前記第５の補助変成器の２次側の出力信号を補正する補正演算部と、
前記補正演算部による補正後の前記第１の補助変成器、前記第２の補助変成器、前記第３の補助変成器、および前記第５の補助変成器の２次側の出力信号を用いて電流差動リレー演算を行うリレー演算部とを備える、保護継電器。
【請求項２】
前記第１の補助変成器、前記第２の補助変成器、および前記第３の補助変成器の各々の構成と前記第４の補助変成器の構成とは同一であり、
前記第５の補助変成器の構成と前記第６の補助変成器の構成とは同一である、請求項１に記載の保護継電器。
【請求項３】
前記第４の補助変成器および前記第６の補助変成器の各々には１次巻線が設けられておらず、
前記第１の補助変成器、前記第２の補助変成器、および前記第３の補助変成器の各々の１次巻線以外の構成は前記第４の補助変成器の構成と同一であり、
前記第５の補助変成器の１次巻線以外の構成は前記第６の補助変成器の構成と同一である、請求項１に記載の保護継電器。
【請求項４】
前記補正演算部は、前記第１の補助変成器、前記第２の補助変成器、および前記第３の補助変成器の各々の２次側の出力信号から前記第４の補助変成器の２次側の出力信号を減算することによって、前記第１の補助変成器、前記第２の補助変成器、および前記第３の補助変成器の各々の２次側の出力信号を補正し、
前記補正演算部は、前記第５の補助変成器の２次側の出力信号から前記第６の補助変成器の２次側の出力信号を減算することによって、前記第５の補助変成器の２次側の出力信号を補正する、請求項２または３に記載の保護継電器。
【請求項５】
前記保護継電器は、前記第１の補助変成器、前記第２の補助変成器、前記第３の補助変成器、前記第４の補助変成器、前記第５の補助変成器、および前記第６の補助変成器の各々の２次側の出力信号をＡ／Ｄ（Analog  to  Digital）変換するＡ／Ｄ変換部をさらに
備え、
前記補正演算部および前記リレー演算部の機能は、プロセッサが、Ａ／Ｄ変換後の前記第１および第２の補助変成器の２次側の出力信号を用いてデジタル演算処理を行うことによって実現される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の保護継電器。
【請求項６】
前記補正演算部は、アナログ回路によって構成され、
前記保護継電器は、前記補正演算部による補正演算結果をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部をさらに備え、
前記リレー演算部の機能は、プロセッサが、Ａ／Ｄ変換後の前記補正演算部による補正演算結果を用いてデジタル演算処理を行うことによって実現される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の保護継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高圧配電系統で用いられる保護継電器に関し、特に外来磁界による保護継電器の誤動作の防止のために好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
外来磁界の影響が問題となる保護継電器の一例として地絡継電器がある。地絡継電器は、零相変流器（ＺＣＴ）によって検出された零相電流の大きさに基づいて電力系統の地絡事故の有無を判別する。地絡事故の発生を検出した場合には、地絡継電器は、事故区間を電力系統から切り離すために遮断器にトリップ信号を出力する。
【０００３】
地絡継電器は、遮断器と同一の受電盤に設置される場合が多い。この場合、遮断器に接続された配電ケーブルは、地絡継電器の近傍に敷設されることになる。高圧配電系統の負荷電流は数百Ａ程度あり、この数百Ａの電流によって配電ケーブルの周囲には磁界が発生する。このため、地絡継電器の内部回路に誘電電流が流れる場合があり得る。誘導電流の大きさは、遮断器の投入時などに特に大きくなる。
【０００４】
上記の誘導電流が零相電流信号に重畳すると、地絡継電器の誤動作の要因になる。特に、非接地または高抵抗接地の電力系統に適用される地絡継電器の場合には、地絡事故の判定閾値となる電流信号の大きさは、数ｍＡ程度と非常に小さいため、誘導電流の影響を受けやすい。したがって、誘電電流が発生しても地絡継電器が誤動作しないようにする必要がある。たとえば、継電器の国際規格であるＩＥＣ６０２５５−２６（Electromagnetic compatibility requirements）のPower frequency magnetic fieldの項には、「１〜３秒間、磁界強度３００Ａ／ｍで誤動作しない」という規格が定められている。
【０００５】
誘導電流に起因した誤判定に関連する先行技術文献として、たとえば、国際公開第２０１２／０９６２１２号（特許文献１）がある。この文献は、外来磁界の影響下においても電流センサが異常であるか否かを正しく判定可能な技術を開示している。具体的に電流センサユニットは、電流線を通流する被測定電流を測定する第１電流センサユニットと、第１電流センサユニットと感度が略等しい第２電流センサユニットと、演算部と、判定処理部とを含む。演算部は、第１電流センサユニットの出力と第２電流センサユニットの出力との和および差を算出して、和分値および差分値として出力する。判定処理部は、和分値と差分値との間に相関がある場合に電流センサの異常判定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０９６２１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、保護継電器の近傍に配電ケーブルが敷設される場合には、保護継電器が配電ケーブルからの磁界の影響を受けないように、配電ケーブルを保護継電器からできるだけ遠ざけたり、保護継電器の周囲を磁気遮蔽板（鉄板など）で取り囲んだりする。しかしながら、このような特別な対策を施さなくても外来磁界による誘導電流の影響を取り除くことによって誤動作を防止できるほうが望ましい。上記の特許文献１の技術は、外来磁界の影響の有無を判定することができるが、外来磁界の影響自体を取り除くことはできない。
【０００８】
この発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、外来磁界による誘導電流の影響を取り除くことによって誤動作を防止することが可能な保護継電器を提供することである。なお、上記の背景技術では、外来磁界の影響が特に問題となる地絡継電器を例に挙げて説明したが、この発明は、地絡継電器だけに限定されず他の保護継電器にも適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は保護継電器であって、第１の補助変成器と、第２の補助変成器と、補正演算部と、リレー演算部とを備える。第１の補助変成器の１次側には、電力系統から測定対象の信号が入力される。第２の補助変成器の１次側には、電力系統からの信号が入力されない。補正演算部は、外来磁界による誘導電流の影響を除去するために、第２の補助変成器の２次側の出力信号を用いて第１の補助変成器の２次側の出力信号を補正する。リレー演算部は、補正演算部による補正後の第１の補助変成器の２次側の出力信号を用いてリレー演算を行う。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、外来磁界による誘導電流を第２の補助変成器によって検出し、検出された誘電電流が、測定対象の信号が入力される第１の補助変成器の２次側の出力信号から取り除かれる。これによって、外来磁界に起因する保護継電器の誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】保護継電器を備えた受電盤の構成例を模式的に示す図である。
【図２】第１の実施形態による保護継電器のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図２の保護継電器の機能ブロック図である。
【図４】第２の実施形態による保護継電器の機能ブロック図である。
【図５】図４の補助変成器の構成を説明するための図である。
【図６】第３の実施形態による保護継電器のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図７】図６の保護継電器の機能ブロック図である。
【図８】第４の実施形態による保護継電器の機能ブロック図である。
【図９】第５の実施形態による保護継電器を備えた電力系統の構成を示す回路図である。
【図１０】図９の電流差動継電器４Ｐ，４Ｓの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、各実施形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
［受電盤の構成例］
図１は、保護継電器を備えた受電盤の構成例を模式的に示す図である。図１において、受電盤５の筐体６および正面扉７は断面で示されている。遮断器３および保護継電器４はこの筐体６の内部に設置されている。
【００１４】
遮断器３は、３相電力線（配電ケーブル）１Ａ，１Ｂ，１Ｃ（総称する場合、電力線１と記載する）に接続される。遮断器３は、保護継電器４からのトリップ信号に応答して各相の電力線１Ａ，１Ｂ，１Ｃを流れる電流を遮断する（遮断器３が開放される）。保護継電器４は、電力線１に設けられた零相変流器２からの零相電流信号に基づいて電力系統の地絡事故を検出する地絡継電器として動作する。保護継電器４は、地絡事故を検出した場合にトリップ信号を出力する。
【００１５】
受電盤５では、上記のように保護継電器４と遮断器３とが筐体６の内部に設置されているために、電力線１が保護継電器４の近傍に敷設される。このため、保護継電器４は、各相の電力線１Ａ，１Ｂ，１Ｃを流れる電流によって生じる外来磁界Ｈの影響を受けやすい。特に、保護継電器４が非接地または高抵抗接地の電力系統に適用される地絡継電器として使用される場合には、地絡事故の判定閾値となる電流信号の大きさが数ｍＡと非常に小さい。このため、外来磁界Ｈによる誘導電流が本来検出すべき電流信号に重畳すると、保護継電器４は地絡事故を誤判定する虞がある。
【００１６】
なお、各相の電力線１Ａ，１Ｂ，１Ｃによる磁界Ｈが保護継電器４に均等に印加されていれば、磁界Ｈは相互に打ち消し合って０になるはずである。ところが、実際上は、各相の電力線１Ａ，１Ｂ，１Ｃの引き回しを完全に同じにすることは困難なので、保護継電器４は、各相の電力線１Ａ，１Ｂ，１Ｃを流れる電流によって生じる磁界Ｈの影響を受ける。
【００１７】
［保護継電器のハードウェア構成例］
図２は、第１の実施形態による保護継電器のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図２を参照して、保護継電器４は、チャンネルごとに設けられた複数のアナログ入力端子３０と、入力変換部１１と、Ａ／Ｄ（Analog  to  Digital）変換部１３と、演算処理部２０とを含む。
【００１８】
複数のアナログ入力端子３０には、電力系統に設置された電流変成器および電圧変成器からの各相の電流信号および電圧信号が個別に入力される。さらに、図２の場合には、零相変流器２からの信号が、対応するチャンネルのアナログ入力端子３０に入力される。以下の説明において、チャンネルを区別する場合には、参照符号の末尾にアンダーバーとチャンネル番号を記載する。
【００１９】
なお、図２では図解を容易にするために、各チャンネルごとに１個のアナログ入力端子３０しか示されていないが、実際には対応する補助変成器の１次巻線の両端と接続される１対のアナログ入力端子（図５の３０＿１Ａ，３０＿１Ｂ）が設けられている。
【００２０】
入力変換部１１は、チャンネルごとに設けられた複数の補助変成器１２を含む。各補助変成器１２は、対応するアナログ入力端子３０を介して受信した電流信号または電圧信号を、Ａ／Ｄ変換部１３および演算処理部２０での信号処理に適した電圧レベルの信号に変換する。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換部１３は、アナログフィルタ（ＡＦ：Analog  Filter）１４と、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ：Sample  and  Hold  Circuit）１５と、マルチプレクサ（ＭＰＸ：Multiplexer）１６と、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１７とを含む。アナログフィルタ１４およびサンプルホールド回路１５の各々は、複数の補助変成器１２にそれぞれ対応してチャンネルごとに設けられている。
【００２２】
各アナログフィルタ１４は、Ａ／Ｄ変換の際の折返し誤差を除去するためのローパスフィルタなどである。各サンプルホールド回路１５は、対応のアナログフィルタ１４を通過した信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングして保持する。マルチプレクサ１６は、各サンプルホールド回路１５に保持された電圧信号を順次選択する。Ａ／Ｄ変換器１７は、マルチプレクサによって選択されたアナログ信号をデジタル値に変換する。
【００２３】
演算処理部２０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）２１と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）２２と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）２３と、デジタル入力（Ｄ／Ｉ：Digital  Input）回路２４と、デジタル出力（Ｄ／Ｏ：Digital  Output）回路２５と、これらの各構成要素を接続するバス２６とを含む。
【００２４】
ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２３などに格納されたプログラムに従って、保護継電器４の全体の動作を制御したり、リレー演算を行ったりする。さらに本実施形態の場合、ＣＰＵ２１は、電力系統から検出された電流信号および／または電圧信号から、誘導電流に起因した信号を除去する補正演算部として機能する（詳しくは、図３で説明する）。
【００２５】
ＲＡＭ２２およびＲＯＭ２３は、ＣＰＵ２１の主記憶として用いられる。ＲＯＭ２３は、プログラムおよび／またはリレー特性を決定する設定値などを格納することができる。ＲＯＭ２３としてフラッシュメモリなどの不揮発性メモリを用いてもよい。
【００２６】
デジタル入力回路２４およびデジタル出力回路２５は、デジタル入力端子３１およびデジタル出力端子３２をそれぞれ介して保護継電器４の外部と接続される。デジタル入力回路２４およびデジタル出力回路２５は、ＣＰＵ２１が保護継電器４の外部との間で信号の授受を行う際のインターフェース回路として機能する。たとえば、ＣＰＵ２１は、事故検出時に、デジタル出力回路２５を介して図１の遮断器３にトリップ信号を出力する。
【００２７】
［外来磁界の影響の除去］
図３は、図２の保護継電器の機能ブロック図である。以下、図１および図３を参照して、図１の外来磁界Ｈによる誘導電流の影響を除去する方法について説明する。
【００２８】
本実施形態の保護継電器４は、入力変換部１１に設けられた複数の補助変成器１２の少なくとも１つが、外来磁界Ｈによる誘導電流を検出するための補助変成器として用いられる点に特徴がある。具体的に図３の場合、補助変成器１２＿１は、その１次側が零相変流器２と接続されることによって零相電流信号が入力される。一方、補助変成器１２＿２は、その１次側がいずれの電流変成器または電圧変成器にも接続されておらず、誘導電流の検出のために用いられる。
【００２９】
ここで、補助変成器１２＿１と補助変成器１２＿２との間の距離は、これらの補助変成器と電力線１との間の距離に比べて無視できるものとする。そうすると、外来磁界Ｈの大きさは、補助変成器１２＿１の位置と補助変成器１２＿２の位置とでほぼ同じになる。外来磁界Ｈによる磁力線は各補助変成器のコア（鉄心など）に集中するので、外来磁界Ｈの変化に比例して各補助変成器のコアを通る磁束が変化し、この磁束変化に比例した誘導電流Ｉεが各補助変成器の２次巻線に生じる。この場合、コアの形状および材質ならびに２次巻線の巻数などの構成が補助変成器１２＿１と補助変成器１２＿１とで同じであれば、補助変成器１２＿１の２次側に生成される誘導電流Ｉεと補助変成器１２＿２の２次側に生成される誘導電流Ｉεとは等しい。
【００３０】
したがって、零相変流器２からの信号入力用の補助変成器１２＿１の２次側に生成された零相電流信号Ｉｚ（誘導電流Ｉεを含む）から、誘導電流検出用の補助変成器１２＿２の２次側に生成された誘導電流Ｉεを減算することによって、外来磁界Ｈの影響を除去した零相電流信号（Ｉｚ−Ｉε）を求めることができる。
【００３１】
第１の実施形態の保護継電器では、上記の減算処理は演算処理部２０で行われる。この場合、演算処理部２０は機能的に見ると、減算部４０とリレー演算部４１とを含む。これらの機能は、演算処理部２０のＣＰＵ２１によってプログラムが実行されることによって実現される。
【００３２】
具体的に、第１の補助変成器１２＿１から出力された零相電流信号Ｉｚおよび第２の補助変成器１２＿２から出力された誘導電流Ｉεは、順次、Ａ／Ｄ変換部１３によってデジタル信号に変換される。減算部４０は、Ａ／Ｄ変換後の零相電流信号ＩｚからＡ／Ｄ変換後の誘導電流Ｉεを減算することによって、外来磁界Ｈの影響を除去した零相電流信号（Ｉｚ−Ｉε）を算出する。リレー演算部４１は、上記の減算処理後の零相電流信号（Ｉｚ−Ｉε）の大きさが閾値を超えているか否かを判定し、閾値を超えている場合に地絡事故であると判定する。これによって、外来磁界に起因した地絡継電器の誤動作を防止できる。
【００３３】
［変形例］
上記では、測定対象の信号入力用の第１の補助変成器１２＿１の構成と、誘導電流検出用の第２の補助変成器１２＿２の構成が同じであると仮定していたが、これらの補助変成器１２＿１，１２＿２の構成は必ずしも同一でなくてよい。
【００３４】
たとえば、第１の補助変成器１２＿１の２次巻線の極性と、第２の補助変成器１２＿２の２次巻線の極性とが逆であってもよい。この場合には、減算部４０に代えて、第１の補助変成器１２＿１の２次側の出力信号と第２の補助変成器１２＿２の２次側の出力信号とを加算する加算部が設けられる。
【００３５】
あるいは、第１の補助変成器１２＿１の２次巻線の巻数と第２の補助変成器１２＿２の２次巻線の巻数とが異なっていてもよい。この場合には、第１および第２の補助変成器１２＿１，１２＿２の２次側の出力信号のうちの一方に巻数比の相違に応じた係数が乗算される。そして、乗算後の信号を用いて前述の減算処理が行われる。
【００３６】
したがって、より一般的には、図３の演算処理部２０には減算部４０に代えて補正演算部が設けられる。補正演算部は、誘導電流検出用の第２の補助変成器１２＿２の２次側の出力信号Ｉεを用いて、測定対象の信号が入力される第１の補助変成器１２＿１の２次側の出力信号Ｉｚを補正することによって、第１の補助変成器１２＿１の出力信号Ｉｚから誘導電流Ｉεの影響を取り除く。リレー演算部４１は、補正演算部による補正後の第１の補助変成器１２＿１の出力信号を用いてリレー演算を行うことによって電力系統の事故を判定する。
【００３７】
［効果］
上記のとおり、第１の実施形態の保護継電器４によれば、電力系統から測定対象の信号が１次側に入力される第１の補助変成器１２＿１と、１次側に電力系統からの信号が入力されない第２の補助変成器１２＿１とが設けられる。補正演算部（減算部４０）は、第１の補助変成器１２＿１の２次側の出力信号Ｉｚに含まれる外来磁界Ｈの影響を除去するために、第２の補助変成器１２＿２の２次側の出力信号Ｉεに基づいて第１の補助変成器１２＿１の２次側の出力信号Ｉｚを補正する。リレー演算部４１は、補正演算後の第１の補助変成器１２＿１の２次側の出力信号（Ｉｚ−Ｉε）を用いてリレー演算を行う。これによって、第１の補助変成器１２＿１の２次側の出力信号に含まれる外来磁界Ｈによる誘導電流成分が除去されるので、保護継電器４の誤動作を防止することができる。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
図４は、第２の実施形態による保護継電器の機能ブロック図である。図４の保護継電器４は、入力変換部１１に含まれる誘導電流検出用の補助変成器１２Ａ＿２の構成が図３に示す補助変成器１２＿２と異なる。具体的に、図４の補助変成器１２Ａ＿２は、対応のアナログ入力端子３０＿２と接続されるべき１次巻線が設けられていない。図４のその他の点は図３の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００３９】
図５は、図４の補助変成器の構成を説明するための図である。図５（Ａ）は図４の第１の補助変成器１２＿１の構成を示し、図５（Ｂ）は図４の第２の補助変成器１２Ａ＿２の構成を示す。
【００４０】
図５（Ａ）を参照して、補助変成器１２＿１は、１次巻線５１と２次巻線５２とコア５０（鉄心など）とを含む。補助変成器１２＿１の１次巻線５１の両端は対応する１対のアナログ入力端子３０＿１Ａ，３０＿１Ｂと接続される。この１対のアナログ入力端子３０＿１Ａ，３０＿１Ｂを介して、電力系統から測定対象の信号が１次巻線５１に入力される。一方、補助変成器１２＿１の２次巻線５２の両端はＡ／Ｄ変換部１３と接続される。２次巻線５２と並列に負担抵抗５３がさらに接続される。
【００４１】
図５（Ｂ）を参照して、第２の実施形態の場合、誘導電流検出用の補助変成器１２Ａ＿２には１次巻線が設けられていない。したがって、図５（Ｂ）の補助変成器１２Ａ＿２の構成は実質的には有芯コイルと同じである。図５（Ｂ）の補助変成器１２Ａ＿２のその他の構成は図５（Ａ）の補助変成器１２Ａ＿１の構成と同じである。具体的に、コア５０の材質および形状ならびに２次巻線５２の巻数などは両者で同じである。
【００４２】
このように有芯コイル（補助変成器１２Ａ＿２）を用いて誘導電流を検出することによって、補助変成器１２Ａ＿２の１次側結線が不要となるので装置構成を単純化することができ、製造コストを低減することができる。
【００４３】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、第１の実施形態の減算部４０をアナログ回路（減算器３３）によって構成した例について説明する。
【００４４】
図６は、第３の実施形態による保護継電器のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図６の保護継電器１０４は、チャンネルごとに設けられた複数の減算器３３をさらに含む点で図２の保護継電器４と異なる。各減算器３３の正側入力ノードは対応の補助変成器１２Ｐの２次巻線と接続され、負側入力ノードは対応の補助変成器１２Ｎの２次巻線と接続される。各減算器３３の減算結果がＡ／Ｄ変換部１３に入力される。
【００４５】
各チャンネルごとに、上記の正側の補助変成器１２Ｐの１次巻線には対応のアナログ入力端子３０Ｐを介して、電力系統からの信号（たとえば、図１の零相変流器２からの電流信号）が入力される。すなわち、正側の補助変成器１２Ｐは電力系統の測定対象の信号の入力用として設けられている。一方、上記の負側の補助変成器１２Ｎの１次巻線は対応のアナログ入力端子３０Ｎと接続されるが、アナログ入力端子３０Ｎには電力系統からの信号は入力されない。したがって、負側の補助変成器１２Ｎは誘導電流の検出用として用いられる。
【００４６】
図６のその他の点は図２の場合と同じであるので、同一または対応する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００４７】
図７は、図６の保護継電器の機能ブロック図である。既に説明したように、図７の保護継電器１０４は、チャンネルごとにアナログ回路である減算器３３がさらに設けられている点で図３の保護継電器４と異なる。各減算器３３には、対応する第１の保護継電器１２Ｐと第２の保護継電器１２Ｎとが接続される。ここで、第１の保護継電器１２Ｐの構成（コアの形状および材質、２次巻線の極性および巻数など）と第２の保護継電器１２Ｎの構成とは同一である。
【００４８】
第１の保護継電器１２Ｐの１次側には電力系統から測定対象の信号（たとえば、零相変流器２からの信号）が入力される。第２の保護継電器１２Ｎの１次側には電力系統からの信号は入力されない。減算器３３は、第１の補助変成器１２Ｐの２次側の出力信号Ｉｚ（零相電流信号）から第２の補助変成器１２Ｎの２次側の出力信号Ｉε（外来磁界による誘導電流）を減算する。これによって、外来磁界による誘導電流成分を、第１の補助変成器１２Ｐの２次側の出力信号（零相電流信号）Ｉｚから除去することができる。
【００４９】
減算器３３による減算結果（Ｉｚ−Ｉε）はＡ／Ｄ変換部１３によってデジタル信号に変換される。演算処理部２０のリレー演算部４１は、Ａ／Ｄ変換後の減算器３３の出力信号を用いてリレー演算を行う。これによって、第１の補助変成器１２Ｐの２次側の出力信号に含まれる外来磁界Ｈによる誘導電流成分が除去されるので、第１の実施形態の場合と同様に、保護継電器１０４の誤動作を防止することができる。
【００５０】
なお、第１の実施形態で説明したように、測定対象の信号が入力される第１の補助変成器１２Ｐの構成と、誘導電流検出用の第２の補助変成器１２Ｎの構成とは必ずしも同一でなくてよい。両者の構成が異なる場合には、構成の相違に応じた補正演算が実行される。したがって、より一般的には、図３の減算器に代えて補正演算回路が設けられる。補正演算回路は、誘導電流検出用の第２の補助変成器１２Ｎの２次側の出力信号Ｉεに基づいて、測定対象の信号が入力される第１の補助変成器１２Ｐの２次側の出力信号Ｉｚを補正することによって、第１の補助変成器１２＿１の出力信号Ｉｚから誘導電流Ｉεを取り除く。上記の補正演算回路は、たとえば、演算増幅器を用いて構成することができる。
【００５１】
＜第４の実施形態＞
図８は、第４の実施形態による保護継電器の機能ブロック図である。図８の保護継電器１０４は、入力変換部１１に含まれる各チャンネルごとの誘導電流検出用の補助変成器１２ＮＡの構成が、図８の補助変成器１２Ｎと異なる。具体的に、図８の補助変成器１２ＮＡは、対応のアナログ入力端子３０Ｎと接続されるべき１次巻線が設けられていない。したがって、図８の補助変成器１２ＮＡは実質的には有芯コイルと同じである。
【００５２】
このように有芯コイル（補助変成器１２ＮＡ）を用いて誘導電流を検出することによって、補助変成器１２ＮＡの１次側結線が不要となるので装置構成を単純化することができ、製造コストを低減することができる。図８のその他の点は図７の場合と同じであるので同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００５３】
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態では、上記の第１〜第４の実施形態で説明した誘導電流の除去手段を、地絡継電器以外の保護継電器に適用した例として、変圧器保護用の電流差動継電器について説明する。
【００５４】
［電力系統の構成］
図９は、第５の実施形態による保護継電器を備えた電力系統の構成を示す回路図である。図９の電力系統は、Ｙ−Ｙ結線の三相変圧器６０と、三相変圧器６０の１次巻線６１Ｐに接続された３相電力線７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃと、三相変圧器６０の２次巻線６１Ｓに接続された３相電力線７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃとを含む。１次巻線６１Ｐの中性点６２Ｐは抵抗６３Ｐを介して接地極６４Ｐに接続され、２次巻線６１Ｓの中性点６２Ｓは抵抗６３Ｓを介して接地極６４Ｓに接続される。すなわち、図９の電力系統は抵抗接地系であるが、本開示の技術は直接接地系の場合にも適用可能である。
【００５５】
１次側の３相電力線７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃには電流変成器６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃと遮断器３Ｐとが設けられる。さらに１次側の中性点６２Ｐと接地極６４Ｐとを結ぶ中性線にも電流変成器６５Ｎが設けられる。各相電力線の電流変成器６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃの出力信号および中性線の電流変成器６５Ｎの出力信号は電流差動継電器４Ｐに入力される。遮断器３Ｐと電流差動継電器４Ｐは、共通の筐体（キュービクル）５Ｐに収納されている。
【００５６】
同様に、２次側の３相電力線７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃにも電流変成器６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃと遮断器３Ｓとが設けられる。さらに２次側の中性点６２Ｓと接地極６４Ｓとを結ぶ中性線にも電流変成器６６Ｎが設けられる。各相電力線の電流変成器６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃの出力信号および中性線の電流変成器６６Ｎの出力信号は電流差動継電器４Ｓに入力される。遮断器３Ｓと電流差動継電器４Ｓは、共通の筐体（キュービクル）５Ｓに収納されている。
【００５７】
ここで、１次側の電流差動継電器４Ｐは、各相電力線の電流変成器６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃによって検出される電流信号Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１と、中性線の電流変成器６５Ｎによって検出される電流信号Ｉｎ１との和（Ｉａ１＋Ｉｂ１＋Ｉｃ１＋Ｉｎ１）が０の場合に、変圧器６０の１次側に地絡事故がないと判定する。ところが、電力線を流れる電流によって生じる外来磁界によって電流差動継電器４Ｐの内部回路に誘電電流が生じると判定結果に誤差が生じることになる。この場合、各電流信号ごとに誘電電流Ｉεが重畳し得るので、誤差は最大で４×Ｉεとなり得る。この結果、電流差動継電器４Ｐが誤判定する虞がある。
【００５８】
同様に、２次側の電流差動継電器４Ｓは、各相電力線の電流変成器６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃによって検出される電流信号Ｉａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２と、中性線の電流変成器６６Ｎによって検出される電流信号Ｉｎ２との和（Ｉａ２＋Ｉｂ２＋Ｉｃ２＋Ｉｎ２）が０の場合に、変圧器６０の２次側に地絡事故がないと判定する。ところが、電力線を流れる電流によって生じる外来磁界によって、電流差動継電器４Ｓが誤判定する虞がある。
【００５９】
以下に説明するように、本実施形態の電流差動継電器４Ｐ，４Ｓでは、第１の実施形態と同様に、誘導電流検出用の補助変成器を設けることによって、各電流信号から誘導電流を差し引くようにしている。これによって、電流差動継電器４Ｐ，４Ｓの誤動作を防止している。
【００６０】
［保護継電器の構成］
図１０は、図９の電流差動継電器４Ｐ，４Ｓの機能ブロック図である。図１０の電流差動継電器４Ｐ，４Ｓの構成は、図３で説明した保護継電器４（地絡継電器）の構成と同様であるので、同一または対応する部分には同一の参照符号を付している。
【００６１】
電流差動継電器４Ｐの入力変換部１１に設けられた第１の補助変成器１２＿１の１次側には、Ａ相用の電流変成器（ＣＴａ：Current  Transformer）６５Ａ（６６Ａ）の出力信号が対応のアナログ入力端子３０＿１を介して入力される。同様に第２の補助変成器１２＿２の１次側には、Ｂ相用の電流変成器（ＣＴｂ）６５Ｂ（６６Ｂ）の出力信号が対応のアナログ入力端子３０＿２を介して入力される。第３の補助変成器１２＿３の１次側には、Ｃ相用の電流変成器（ＣＴｃ）６５Ｃ（６６Ｃ）の出力信号が対応のアナログ入力端子３０＿３を介して入力される。
【００６２】
第４の補助変成器１２＿４の１次側には、対応のアナログ入力端子３０＿４を介して電力系統からの信号は入力されない。すなわち、第４の補助変成器１２＿４は、誘導電流を検出するために用いられ、検出された誘導電流は上記の第１〜第３の補助変成器１２＿１，１２＿２，１２＿３の２次側の出力信号から減算される。このため、第１〜第４の補助変成器１２＿１〜１２＿４の構成を同一にするのが望ましい。
【００６３】
第５の補助変成器１２＿５の１次側には、中性線用の電流変成器（ＣＴｎ）６５Ｎ（６６Ｎ）の出力信号が対応のアナログ入力端子３０＿５を介して入力される。第６の補助変成器１２＿６の１次側には、対応のアナログ入力端子３０＿６を介して電力系統からの信号は入力されない。すなわち、第６の補助変成器１２＿６は、誘導電流を検出するために用いられ、検出された誘導電流は上記の第５の補助変成器１２＿５の２次側の出力信号から減算される。このため、第５および第６の補助変成器１２＿５，１２＿６の構成は同一にするのが望ましい。
【００６４】
上記において、各相用の電流変成器６５Ａ〜６５Ｃ（６６Ａ〜６６Ｃ）の構成と中性線用の電流変成器６５Ｎ（６６Ｎ）の構成は通常異なっているので、対応する補助変成器の構成（巻数比など）も異なっている。したがって、誘導電流検出用の補助変成器１２＿４，１２＿６を別個に設けている。
【００６５】
補助変成器１２＿１〜１２＿３の２次側から出力された各相の電流信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ、補助変成器１２＿５の２次側から出力された中性線の電流信号Ｉｎ、ならびに補助変成器１２＿４，１２＿６の２次側からそれぞれ出力された誘導電流信号Ｉε１，Ｉε２は、Ａ／Ｄ変換部１３によってＡ／Ｄ変換された後に、演算処理部２０の減算部４０に入力される。減算部４０は、各相の電流信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃから補助変成器１２＿４によって検出された誘導電流信号Ｉε１を減算するとともに、中性線の電流信号Ｉｎから補助変成器１２＿６によって検出された誘導電流信号Ｉε２を減算する。これによって、各電流信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｎから、外来磁界によって生じた誘導電流成分を除去することができる。リレー演算部４１は、誘導電流成分が除去された各電流信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｎに基づいて変圧器の事故判定を行うので、外来磁界に起因した電流差動継電器４Ｐ（４Ｓ）の誤動作を防止することができる。
【００６６】
なお、第１の実施形態で説明したように、電力系統からの信号入力用の補助変成器の構成と、誘導電流検出用の補助変成器の構成とは必ずしも同一でなくてもよい。この場合には、上記の減算部４０に代えて、各電流信号から誘導電流成分を取り除くための補正演算部が設けられる。
【００６７】
［効果］
上記のとおり、第５の実施形態の保護継電器（電流差動継電器）４Ｐ，４Ｓによれば、第１の実施形態の保護継電器（地絡継電器）４の場合と同様に、補助変成器の２次側の出力信号に含まれる誘導電流成分を取り除くことができる。これによって、外来磁界に起因する保護継電器（電流差動継電器）４Ｐ，４Ｓの誤動作を防止することができる。
【００６８】
上記では、第１の実施形態の保護継電器を電流差動継電器に適用する例について説明したが、第２〜第４の実施形態の保護継電器も同様に電流差動継電器に適用することができる。
【００６９】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７０】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ  電力線、２  零相変流器、３，３Ｐ，３Ｓ  遮断器、４，４Ｐ，４Ｓ，１０４  保護継電器、５  受電盤、６  筐体、７  正面扉、１１  入力変換部、１２，１２Ａ，１２Ｎ，１２ＮＡ，１２Ｐ  補助変成器、１３  Ａ／Ｄ変換部、１４  アナログフィルタ、１５  サンプルホールド回路、１６  マルチプレクサ、１７  Ａ／Ｄ変換器、２０  演算処理部、２１  ＣＰＵ、２２  ＲＡＭ、２３  ＲＯＭ、２４  デジタル入力回路、２５  デジタル出力回路、２６  バス、３０，３０Ｎ，３０Ｐ  アナログ入力端子、３３  減算器、４０  減算部、４１  リレー演算部、５０  コア、５１  １次巻線、５２  ２次巻線、６０  三相変圧器、６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６５Ｎ，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ，６６Ｎ  電流変成器、Ｉε  誘導電流、Ｉｚ  零相電流信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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