(57)【要約】【課題】変圧器の一次側電流および二次側電流の向きが間違った方向で入力されても誤動作を防止でき、変圧器の内部故障発生時は正常に動作することができる差動比率継電器を提供することである。【解決手段】演算処理手段１２は、一次側電流と二次側電流との極性を判定し極性が逆方向であるときは第１の内部故障検出手段１０ａを選択し、極性が同方向であるときは第２の内部故障検出手段１０ｂを選択して、変圧器３の故障判定演算を行う。そして、第１の内部故障検出手段１０ａまたは第２の内部故障検出手段１０ｂの故障判定演算結果を外部出力手段１３を介して外部に出力する。また、表示手段１４には、演算処理手段１２で選択され使用中の第１の内部故障検出手段１０ａまたは第２の内部故障検出手段１０ｂを表示する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に設けられた変圧器の一次側および二次側に変流器をそれぞれ設け、これら変流器より流入する一次側電流と二次側電流との位相差および大きさに基づいて変圧器の内部故障と判定する比率差動継電器において、前記一次側電流と二次側電流との極性が逆方向として故障判定演算を行う第１の内部故障検出手段と、前記一次側電流と二次側電流との極性が同方向として故障判定演算を行う第２の内部故障検出手段と、前記一次側電流と二次側電流との極性を判定し極性が逆方向であるときは前記第１の内部故障検出手段を選択し極性が同方向であるときは前記第２の内部故障検出手段を選択する演算処理手段と、前記演算処理手段で選択された第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段の故障判定演算結果を外部に出力する外部出力手段と、前記演算処理手段で選択され使用中の第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする比率差動継電器。
【請求項２】
前記変圧器の一次側電流が定格負荷未満であるか否かを検出する負荷量検出手段を設け、前記演算処理手段は、前記負荷量検出手段により前記変圧器の一次側電流が定格負荷未満であることが検出されているときに、前記一次側電流と二次側電流との極性を判定し、第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段のいずれかを選択し、前記負荷量検出手段により前記変圧器の一次側電流が定格負荷以上であることが検出されているときは、第１の内部故障検出手段および第２の内部故障検出手段の双方を選択することを特徴とする請求項１記載の比率差動継電器。
【請求項３】
第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段のいずれかを選択設定する設定手段を設け、前記演算処理手段は、前記設定手段で設定された第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段を優先して使用することを特徴とする請求項１または請求項２記載の比率差動継電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の変圧器内部における短絡等の事故を検出する比率差動継電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統の変圧器の内部事故を検出し保護する継電器としては、比率差動継電器がある。図３は、電力系統の変圧器３を比率差動継電器６で保護する場合の系統図である。変圧器３の一次側は一次側遮断器２を介して発電機等の電源１に接続され、また二次側は二次側遮断器７を介して送電線や配電線などの負荷側に接続されている。変圧器３の一次側には一次側変流器４が接続され、二次側には二次側変流器５が接続されて、一次側変流器４からの一次側電流Ｉ１および二次側変流器５の二次側電流Ｉ２が比率差動継電器６に入力されている。
【０００３】
比率差動継電器６は一次側電流Ｉ１および二次側電流Ｉ２を逆極性で入力し、その差電流が負荷電流に応じて設定された所定範囲を逸脱したときに変圧器の内部故障と判定するようにしている。変圧器の内部故障であると判定したときは変圧器３の一次側遮断器２および二次側遮断器７を開放し、変圧器３を電力系統から切り離す。これにより、故障区間を健全な電力系統から切り離し健全な電力系統の運用を継続できるようにしている。
【０００４】
このように、比率差動継電器６に入力される変圧器３の一次側電流Ｉ１と二次側電流Ｉ２とは、逆方向で入力されその差電流により変圧器３の内部故障を検出するようにしている。従って、一次側電流Ｉ１を検出する一次側変流器４および二次側電流Ｉ２を検出する二次側変流器５の極性は重要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この電流の向きが変流器４、５の極性誤りや配線ミスなどにより、同方向となった場合には、正常な故障判定演算を行うことができず、比率差動継電器６が誤動作に至ることになる。そこで、変圧器３の一次側電流Ｉ１および二次側電流Ｉ２が逆方向で比率差動継電器６に入力するように、細心の注意を払い変流器４、５の二次側回路の極性を定め、さらには運用開始前の確認試験を行っている。しかし、確認試験では実際に変圧器３に電流を流して試験を行うことが事実上できないので、変流器４、５の極性誤りや配線ミスを完全に防止できないことがあり、運用開始直後に比率差動継電器６の誤動作が起きる可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、変圧器の一次側電流および二次側電流の向きが間違った方向で入力されても誤動作を防止でき、変圧器の内部故障発生時は正常に動作することができる差動比率継電器を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る比率差動継電器は、電力系統に設けられた変圧器の一次側および二次側に変流器をそれぞれ設け、これら変流器より流入する一次側電流と二次側電流との位相差および大きさに基づいて変圧器の内部故障と判定する比率差動継電器において、前記一次側電流と二次側電流との極性が逆方向として故障判定演算を行う第１の内部故障検出手段と、前記一次側電流と二次側電流との極性が同方向として故障判定演算を行う第２の内部故障検出手段と、前記一次側電流と二次側電流との極性を判定し極性が逆方向であるときは前記第１の内部故障検出手段を選択し極性が同方向であるときは前記第２の内部故障検出手段を選択する演算処理手段と、前記演算処理手段で選択された第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段の故障判定演算結果を外部に出力する外部出力手段と、前記演算処理手段で選択され使用中の第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明に係る比率差動継電器においては、演算処理手段は、一次側電流と二次側電流との極性を判定し極性が逆方向であるときは第１の内部故障検出手段を選択し、極性が同方向であるときは第２の内部故障検出手段を選択して、変圧器の故障判定演算を行う。そして、第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段の故障判定演算結果を外部出力手段を介して外部に出力する。また、表示手段には、演算処理手段で選択され使用中の第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段を表示する。
【０００９】
請求項２の発明に係る比率差動継電器は、請求項１の発明において、前記変圧器の一次側電流が定格負荷未満であるか否かを検出する負荷量検出手段を設け、前記演算処理手段は、前記負荷量検出手段により前記変圧器の一次側電流が定格負荷未満であることが検出されているときに、前記一次側電流と二次側電流との極性を判定し、第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段のいずれかを選択し、前記負荷量検出手段により前記変圧器の一次側電流が定格負荷以上であることが検出されているときは、第１の内部故障検出手段および第２の内部故障検出手段の双方を選択することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明に係る比率差動継電器においては、請求項１の発明の発明の作用に加え、演算処理手段は、負荷量検出手段により変圧器の一次側電流が定格負荷未満であることが検出されているときに、一次側電流と二次側電流との極性を判定し、その極性に基づいて、第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段のいずれかを選択する。一方、負荷量検出手段により変圧器の一次側電流が定格負荷以上であることが検出されているときは、第１の内部故障検出手段および第２の内部故障検出手段の双方を選択する。これにより、定格負荷以上の運転状態では、第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段のいずれかが動作したときに変圧器を電力系統から切り離す。
【００１１】
請求項３の発明に係る比率差動継電器は、請求項１または請求項２の発明において、第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段のいずれかを選択設定する設定手段を設け、前記演算処理手段は、前記設定手段で設定された第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段を優先して使用することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明に係る比率差動継電器においては、請求項１または請求項２の発明の作用に加え、演算処理手段は、設定手段で設定された第１の内部故障検出手段または第２の内部故障検出手段を優先して使用する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る比率差動継電器のブロック構成図である。一次側変流器４で検出された一次側電流Ｉ１および二次側変流器５で検出された二次側電流Ｉ２は、比率差動継電器６の入力変換手段８を介してそれぞれのアナログデジタル変換手段９ａ、９ｂに入力される。アナログデジタル変換手段９ａ、９ｂに取込まれたアナログ量はデジタルデータに変換されデータバス１６に導かれる。データバス１６に導かれたデジタルデータは、第１の内部故障検出手段１０ａ、第２の内部故障検出手段１０ｂ、負荷量検出手段１１、演算処理手段１２に取込まれる。
【００１４】
第１の内部故障検出手段１０ａは、既存の比率差動継電器６の故障判定演算と同様な故障判定演算を行うものである。つまり、変圧器３の一次側電流Ｉ１に対し二次側電流Ｉ２を逆方向として故障判定演算を行い、変圧器３の内部故障を検出する。一方、第２の内部故障検出手段１０ｂは、変圧器３の一次側電流Ｉ１に対し二次側電流Ｉ２を同方向として故障判定演算を行い、変圧器３の内部故障を検出するものである。つまり、一次側変流器４または二次側変流器５の接続が誤接続により、極性が逆になっていた場合であっても適正に故障判定演算を行えるようにしたものである。
【００１５】
負荷量検出手段１１は、変圧器３の一次側電流Ｉ１が変圧器３の定格負荷電流未満であることを検出するものである。変圧器３の運用開始時には負荷電流として定格負荷電流未満の電流が印加されるので、運用開始時において変流器４、５の極性を適正に判別できるようにするためである。
【００１６】
演算処理手段１２は、負荷量検出手段１１で検出された負荷量が整定値未満である場合に、変圧器３の一次側電流Ｉ１と二次側電流Ｉ２との極性を判別し、その極性に基づいて、第１の内部故障検出手段１０ａまたは第２の内部故障検出手段１０ｂのいずれかを選択する。一次側電流Ｉ１に対し二次側電流Ｉ２が逆極性の場合には、第２の内部故障検出手段１０ｂをロックし第１の内部故障検出手段１０ａを選択する。一方、一次側電流Ｉ１に対し二次側電流Ｉ２が同極性の場合には、第１の内部故障検出手段１０ａをロックし第２の内部故障検出手段１０ｂを選択する。これにより、極性が正しい側の内部故障検出手段を使用し、誤った極性側の内部故障検出手段をロックするようにしている。
【００１７】
一方、負荷量検出手段１１により変圧器３の一次側電流が定格負荷以上であることが検出されているときは、第１の内部故障検出手段１０ａおよび第２の内部故障検出手段１０ｂの双方を選択する。これにより、定格負荷以上の運転状態では、第１の内部故障検出手段１０ａまたは第２の内部故障検出手段１０ｂのいずれかが動作したときに変圧器３を電力系統から切り離すことになり、保護の強化を図っている。
【００１８】
外部出力手段１３は、第１の内部故障検出手段１０ａまたは第２の内部故障検出手段１０ｂが検出した内部故障をデータバス１６を介して取込み、遮断器２、７に開放指令を出力するものである。表示手段１４は、設定手段１５で設定された内容を表示するほか、どちらの内部故障検出手段が使用されているのかを表示する。設定手段１５は、第１の内部故障検出手段１０ａまたは第２の内部故障検出手段１０ｂの動作条件等の設定を行うほか、負荷量検出手段１１の負荷量の設定も行う。
【００１９】
また、第１の内部故障検出手段１０ａまたは第２の内部故障検出手段１０ｂのどちらの内部故障検出手段を使用するかの設定もできるようになっている。例えば、運用開始時に演算処理手段１２で自動選択された内部故障検出手段が正しい極性であるとして、それ以降の運転においては、その内部故障検出手段を優先して使用する場合に、設定手段１５にその内部故障検出手段を設定する。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態における比率差動継電器の動作を示すフローチャートである。まず、設定手段１５に第１の内部故障検出手段１０ａが使用する内部故障検出手段として設定されているか否か判定する（Ｓ１）。第１の内部故障検出手段１０ａが使用する内部故障検出手段として設定されているときは、第１の内部故障検出手段１０ａを使用し（Ｓ２）、表示手段１４に第１の内部故障検出手段１０ａの使用を表示する（Ｓ３）。そして、変圧器３の内部故障が検出されれば（Ｓ４）、外部出力手段１３から遮断器２、７の開放指令を出力し変圧器３を電力系統から切り離す保護動作を行う（Ｓ５）。
【００２１】
ステップＳ１の判定にて第１の内部故障検出手段１０ａの使用でないと判定されたときは、設定手段１５に第２の内部故障検出手段１０ｂが使用する内部故障検出手段として設定されているか否か判定する（Ｓ６）。第２の内部故障検出手段１０ｂが使用する内部故障検出手段として設定されているときは、第２の内部故障検出手段１０ｂを使用し（Ｓ７）、表示手段１４に第２の内部故障検出手段１０ｂの使用を表示する（Ｓ８）。そして、変圧器３の内部故障が検出されれば（Ｓ９）、外部出力手段１３から遮断器２、７の開放指令を出力し変圧器３を電力系統から切り離す保護動作を行う（Ｓ５）。
【００２２】
ステップＳ６の判定にて第２の内部故障検出手段１０ｂの使用でないと判定されたときは、一次側電流Ｉ１が整定された変圧器の定格負荷電流未満か否か判定する（Ｓ１０）。定格負荷電流以上であれば、第１の内部故障検出手段１０ａおよび第２の内部故障検出手段１０ｂとも使用し（Ｓ１１）、表示手段１４に第１の内部故障検出手段１０ａおよび第２の内部故障検出手段１０ｂともに使用である旨を表示する（Ｓ１２）。そして、変圧器３の内部故障が検出されれば（Ｓ１３）、外部出力手段１３から遮断器２、７の開放指令を出力し変圧器３を電力系統から切り離す保護動作を行う（Ｓ５）。
【００２３】
ステップＳ１０の判定にて、一次側電流Ｉ１が整定された変圧器の定格負荷電流未満であると判定されたときは、一次側電流Ｉ１に対し二次側電流Ｉ２の極性が逆方向であるか否かの判定を行う（１４）。一次側電流Ｉ１に対し二次側電流Ｉ２の極性が逆方向であるときは、第２の内部故障検出手段１０ｂをロックし（Ｓ１５）、第１の内部故障検出手段１０ａを使用する（Ｓ１６）。そして、表示手段１４に第１の内部故障検出手段１０ａの使用を表示し（Ｓ１７）、変圧器３の内部故障が検出されれば（Ｓ１８）、外部出力手段１３から遮断器２、７の開放指令を出力し変圧器３を電力系統から切り離す保護動作を行う（Ｓ５）。
【００２４】
ステップＳ１４の判定で、一次側電流Ｉ１に対し二次側電流Ｉ２の極性が逆方向でないと判定されたときは、第１の内部故障検出手段１０ａをロックし（Ｓ１９）、第２の内部故障検出手段１０ｂを使用する（Ｓ２０）。そして、表示手段１４に第２の内部故障検出手段１０ｂの使用を表示し（Ｓ２１）、変圧器３の内部故障が検出されれば（Ｓ２２）、外部出力手段１３から遮断器２、７の開放指令を出力し変圧器３を電力系統から切り離す保護動作を行う（Ｓ５）。
【００２５】
このように、本発明の実施の形態によれば、変流器４、５の極性誤りによる比率差動継電器の誤動作を防止できる。また、変流器４、５の極性を確認できたときは、その極性で正常に動作する内部故障検出手段を設定して使用できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、入力される電流の極性を検出し、その極性に応じて適切な内部故障検出手段を選択できるので、変流器の極性誤りや配線ミスなどによる運用開始直後の比率差動継電器の誤動作が防止でき、変圧器の内部故障発生時は、適正に事故を検出し保護動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る比率差動継電器のブロック構成図。
【図２】本発明の実施の形態における比率差動継電器の動作を示すフローチャート。
【図３】電力系統の変圧器を比率差動継電器で保護する場合の系統図。
【符号の説明】
１…電源、２…一次側遮断器、３…変圧器、４…一次側変流器、５…二次側変流器、６…比率差動継電器、７…二次側遮断器、８…入力変換手段、９…アナログデジタル変換手段、１０ａ…第１の内部故障検出手段、１０ｂ…第２の内部故障検出手段、１１…負荷量検出手段、１２…演算処理手段、１３…外部出力手段、１４…表示手段、１５…設定手段、１６…データバス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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