(57)【要約】【課題】変圧器の励磁突入電流に含有される第２高調波の含有率が、比較回路で設定している含有率より小さかった場合、継電器としてトリップ出力が出て誤動作となる。このような場合、現物合わせで少しづつ設定値を変更するか励磁突入電流の波形測定をして調波解析を行い、第２高調波の含有率を算出するしかないが、励磁突入電流は常に同じ波形ではないため、何回も繰り返しての作業が必要となるという問題点があった。これを解消するため設定値の良否判定、裕度が判り誤動作が発生した場合でも設定値を容易に変更可能とすることを目的とする。【解決手段】計測のための第２高調波の含有率の算出を実効値が一定となるタイミングで行い最大値を記憶することにより、入力急変時の過渡的な高調波の影響を受けずに、励磁突入電流の第２高調波の含有率を計測可能とした。【選択図】　　　　図１
2004015861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波を通過させる第１のフィルタ回路と、第２高調波を通過させる第２のフィルタ回路とを有する励磁突入電流検出回路と、前記第１、第２のフィルタ回路につながる高調波含有率算出部とを備えた変圧器保護用比率差動継電器であって、
前記高調波含有率算出部には入力印加判定回路と、第２高調波含有率算出回路と、第２高調波含有率最大値記憶部とが設けられており、
前記入力印加判定回路は、前記継電器が外部出力を入力した後に実効値が一定値となるタイミングでもって入力印加したと判定出力し、この出力および前記第１、第２のフィルタ回路の出力を受けて前記第２高調波含有率算出回路が第２高調波含有率を算出し、その最大値を前記第２高調波含有率最大値記憶部が記憶することを特徴とする変圧器保護用比率差動継電器。
【請求項２】
基本波を通過させる第１のフィルタ回路と、第２高調波を通過させる第２のフィルタ回路とを有する励磁突入電流検出回路と、前記第１、第２のフィルタ回路につながる高調波含有率算出部とを備えた変圧器保護用比率差動継電器であって、
前記高調波含有率算出部には前記第２高調波を検出する第２高調波検出部と、タイマと、第２高調波含有率算出回路と、第２高調波含有率最大値記憶部とが設けられており、
前記第２高調波検出部は前記第２フィルタ回路が出力する第２高調波の検出を行い、前記タイマが前記第２高調波が一定時間継続していることをカウントしたタイミングおよび前記第１、第２のフィルタ回路の出力を受けて前記第２高調波含有率算出回路が第２高調波含有率を算出し、その最大値を前記第２高調波含有率最大値記憶部が記憶することを特徴とする変圧器保護用比率差動継電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統の保護を行う保護継電器で、特に変圧器保護用比率差動継電器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、変圧器を系統に投入した場合、変圧器の巻線には定格電流の十数倍の励磁突入電流が流れる。この励磁突入電流は変圧器内部の内部事故時に流れる内部事故電流に類似しているので、差動継電器が内部事故と間違えて誤動作してしまうことが考えられる。この励磁突入電流と内部事故電流との基本波に対する第２高調波の含有率の違いから（内部事故電流は含有率６％程度に対して励磁突入電流は１５〜２０％程度）、内部事故電流か、励磁突入電流であるかを判断させる従来装置として、図７に示すものがある。
この図７は、特開平６−２２４４０号公報に示された変圧器保護用比率差動継電器を示すブロック図である。図において、１ａは変圧器の一次巻線側に設けられた変流器（図示せず、以下ＣＴという）から一次側電流を入力する変流器差動回路（以下、ＣＴ差動回路という）、１ｂは変圧器の二次巻線側に設けられたＣＴから二次電流を入力するＣＴ差動回路である。２ａ、２ｂはＣＴ差動回路１ａ、１ｂに入力された変圧器の一次側電流と二次側電流とが均等になるように変圧器の巻数比に応じて調整する入力変成器、３は入力変成器２ａ、２ｂからの電流を入力しその最大電流を導出する抑制導出回路、４は同じく入力変成器２ａ、２ｂからの電流を入力しその差電流を導出する差動導出回路であり、抑制導出回路３および差動導出回路４により電流導出回路を構成する。５は最大電流および差電流に基づき内部事故であるか、または外部事故であるかを判定し、内部事故である場合出力信号を送出する比率差動検出回路（内部事故判定回路）である。
６は変圧器を系統に投入した場合の励磁突入電流を検出する励磁突入電流検出回路であり、７は基本波Ｉｆ１を共振周波数とするバンドパスフィルタ（第１のフィルタ）、８は基本波Ｉｆ１を阻止するバンドリジェクトフィルタ、９は第２高調波を共振周波数とするバンドパスフィルタ、１０はバンドパスフィルタ９を通過した電流成分のゲインを調整するゲイン回路であり、バンドリジェクトフィルタ８、バンドパスフィルタ９、ゲイン回路１０により第２のフィルタを構成する。
１６はバンドパスフィルタ７を通過した基本波Ｉｆ１に対する第１のゲイン回路を通過した第２高調波の含有率を算出し、その算出された含有率に基づき励磁突入電流であるか判定する比較器（比較回路）である。
１７は比率差動検出回路５からの入力信号と比較回路１６からの入力信号とのインヒビット回路（論理積回路）、１８は差動導出回路４からの差電流により内部重事故である場合、出力信号を送出する過電流継電器、１９はオア回路である。
【０００３】
次に動作について説明する。図７に示したブロック図は、２巻線変圧器の３相の内の１相分を保護する場合のものである。変圧器の一次巻線側および二次巻線側に設けられたＣＴから一次側電流および二次側電流をＣＴ差動回路１ａ、１ｂに入力し、入力変成器２ａ、２ｂによりその一次側電流および二次側電流が均等になるように変圧器の巻数比に応じて調整する。また、変圧器の一次側電流および二次側電流には、直流分Ｉ、基本波Ｉｆ１、第２高調波Ｉｆ２・・・Ｉｆｎを成分とする電流が流れるが、そのうちの直流分Ｉはこの入力変成器２ａ、２ｂにより除かれる。
抑制導出回路３および差動導出回路４は入力変成器２ａ、２ｂからの電流を入力し、その最大電流と差電流を導出し比率差動検出回路５に出力する。比率差動検出回路５ではその最大電流および差電流に基づき内部事故であるか、または外部事故および正常状態であるかを判定し、内部事故の場合インヒビット回路１７に内部事故の判定を出力する。
励磁突入電流を検出する励磁突入電流検出回路６では、差動導出回路４の出力電流を入力し、基本波Ｉｆ１を通過させるバンドパスフィルタ７は前記した電流（基本波Ｉｆ１，第２高調波Ｉｆ２・・・Ｉｆｎ）からバンドパスフィルタ７の周波数特性のゲインで（Ｉｆａ１、Ｉｆａ２・・・Ｉｆａｎ）成分とする電流を通過させる。また、バンドリジェクトフィルタ８は基本波Ｉｆ１を阻止し、バンドリジェクトフィルタ８の周波数特性のゲインで（Ｉｆｂ２・・・Ｉｆｂｎ）成分とする電流を通過させる。同様に、第２高調波を通過させるバンドパスフィルタ９はその周波数特性のゲインで（Ｉｆｃ２・・・Ｉｆｃｎ）成分とする電流を通過させ、ゲイン回路１０のゲイン調整により、（Ｉｆａ１、Ｉｆａ２・・・Ｉｆａｎ）成分と同レベルの大きさの電流にする。
比較回路１６は基本波のバンドパスフィルタ７より入力した基本波Ｉｆａ１とゲイン回路１０より入力した第２高調波Ｉｆａ２から基本波に対する第２高調波の含有率を算出し、その算出された含有率に基づき励磁突入電流であるか否かを判定する。さらにインヒビット回路１７は比率差動検出回路５が内部事故と判定し、比較回路１６が励磁突入電流でないと判定したときのみ内部事故と断定し出力信号を送出する。また、オア回路１９により、差動導出回路４からの差電流により内部重事故と判定した過電流継電器１８の出力信号との論理和でトリップ出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の保護継電器は以上のように構成されているので、変圧器の励磁突入電流に含有される第２高調波の含有率が、比較回路１６で設定している含有率より小さかった場合、比較回路１６は励磁突入電流と判定しないため、インヒビット回路１７は動作信号を出してしまうことになる。これは継電器としてトリップ出力が出て、あたかも変圧器内部事故であるが如き様相を示した誤動作となる。このような場合、変圧器と保護継電器との組み合わせ試験による現物合わせで少しづつ設定値を変更するか、励磁突入電流の波形測定をして波形解析を行い、第２高調波の含有率を算出するしかないが、励磁突入電流は常に同じ波形ではないため、何回も繰り返しての作業が必要となり、調整作業に多大の時間と費用がかかる上に、設定値に微妙な個人差が生じるとともに、後日のメンテナンス時等において再設定が必要という問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、変圧器投入時の励磁突入電流に含まれる第２高調波の含有率を保護継電器の動作に関連させて計測してその最大値を記憶部に残すことにより、設定値の良否判定や設定値との裕度が判り、また、誤動作が発生した場合でも容易に設定値をいくらに変更すればよいかの判断が可能となることを目的とする。
【０００６】
なお、この発明の重要性は以下にある。比較回路１６で算出した第２高調波含有率の最大値を残すだけならば容易なことであるが、しかしながらそれでは保護継電器の比較回路１６の設定値として必要な本来の値にはならない。なぜならば、バンドパスフィルタやバンドリジェクトフィルタなどのフィルタ回路は、変圧器の運転時に生じる定常的な交流入力がある状態において機能するものであり、変圧器を投入する前の無入力状態から変圧器の投入後の交流電流が入力される急変状態においては、投入位相によって第２、第３高調波を含むさまざまな高調波成分が含まれるため、バンドパスフィルタの出力に本来の第２高調波成分より大きい信号が出力されるからである。このため、単純に比較回路１６で算出した値の最大値を残すと励磁突入電流に含まれる第２高調波の含有率より大きい値となる場合がある。保護継電器としての設定値はこの入力急変により導出され前記さまざまな高調波成分を除外し、励磁突入電流に含まれる第２高調波成分の最大値を残す必要があり、本発明は、このような保護継電器の動作に関連させた第２高調波の含有率の計測を行うものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る変圧器保護用比率差動継電器は、基本波を通過させる第１のフィルタ回路と、第２高調波を通過させる第２のフィルタ回路とを有する励磁突入電流検出回路と、前記第１、第２のフィルタ回路につながる高調波含有率算出部とを備え、
前記高調波含有率算出部には入力印加判定回路と、第２高調波含有率算出回路と、第２高調波含有率最大値記憶部とが設けられており、
前記入力印加判定回路は、前記継電器が外部出力を入力した後に実効値が一定値となるタイミングでもって入力印加したと判定出力し、この出力および前記第１、第２のフィルタ回路の出力を受けて前記第２高調波含有率算出回路が第２高調波含有率を算出し、その最大値を前記第２高調波含有率最大値記憶部が記憶するものである。
【０００８】
また、基本波を通過させる第１のフィルタ回路と、第２高調波を通過させる第２のフィルタ回路とを有する励磁突入電流検出回路と、前記第１、第２のフィルタ回路につながる高調波含有率算出部とを備え、
前記高調波含有率算出部には前記第２高調波を検出する第２高調波検出部と、タイマと、第２高調波含有率算出回路と、第２高調波含有率最大値記憶部とが設けられており、
前記第２高調波検出部は前記第２フィルタ回路が出力する第２高調波の検出を行い、前記タイマが前記第２高調波が一定時間継続していることをカウントしたタイミングおよび前記第１、第２のフィルタ回路の出力を受けて前記第２高調波含有率算出回路が第２高調波含有率を算出し、その最大値を前記第２高調波含有率最大値記憶部が記憶するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。
図において、１〜１９は前記した従来技術の図７と同様であるので、説明を省略する。２０は計測を目的とし励磁突入電流検出部６に追加して設けた高調波含有率算出部であり、入力印加判定回路２１、第２高調波含有率算出回路２２、第２高調波含有率最大値記憶部２３とより構成されている。
図１から判るように、高調波含有率算出部は、励磁突入電流検出部のバンドパスフィルタ７すなわち第１のフィルタ回路および、バンドリジェクトフィルタ８、バンドパスフィルタ９、第１のゲイン回路１０よりなる第２のフィルタ回路の出力に接続されている。
この実施の形態１では、入力印加時の第２、第３高調波やそれ以外の高次の高調波を含む過渡的な急変波形から第２高調波含有率を算出するのでなく、それらの過渡的な出力の影響を受けないよう無入力状態から入力が印加された後の基本波実効値が一定となるタイミングで入力が印加されたと判定して第２高調波含有率を算出し、この値（最大値を含む）を参考にして、前述した比較回路１６に設定値として与えるものである。前記の過渡的状態における高調波波形を含む波形図の例を図２〜図５に示す。
図２は、基本波＋第２高調波印加時の基本波実効値を示し、
図３は、基本波＋第２高調波印加時の第２高調波実効値を示す。
図４は、基本波のみ印加時の基本波実効値を示し、
図５は、基本波のみ印加時の第２高調波実効値の立ち上がり方の一例を示す。図において、横軸は時間（ｍｓｅｃ）を、縦軸は継電器入力を１．０とするｐｅｒｕｎｉｔ値を示す。立ち上がり時間はフィルタの特性や投入位相により変化するものである。
ここで図２と図３、および図４と図５を比較して見ると、実効値が一定値になることを知ることができる。図２〜図５の例ではほぼ半サイクル（約９ｍｓｅｃ）後に、実効値が一定となっている。このタイミングで高調波の含有率の演算を行うと前記した過渡的な出力時の高次高調波の影響を除外することができる。
【００１０】
次に動作について説明する。
保護継電器自体の動作はつまり図１の第２高調波含有率算出部２０以外の構成要素の動作は従来と同様なので説明を省略し、計測用に追加した第２高調波含有率算出部２０の動作を主体に説明する。
入力印加判定回路２１は、保護継電器自体が外部出力を入力した後実効値が一定値となるタイミングでもって入力が印加されたと判定し、第２高調波含有率算出回路２２に出力する。前記タイミングは、図２〜図５の例では、約半サイクル後であるが、実機変圧器と保護継電器との組み合わせ試験を行うことによって波形観測、分析して得た値を前記入力印加判定回路２１が発するタイミングとして与えておくものである。第２高調波含有率算出回路２２は、前記励磁突入電流検出回路６の第１のフィルタ回路７および第２のフィルタ回路の出力および前記入力印加判定回路２１の出力を受けて第２高調波含有率の演算に起動をかけ、第２高調波含有率を算出するとともに、その最大値は含有率最大値記憶部２３が記憶する。
なお、前記算出された第２高調波含有率値は最大値を含めてこれを参考とし、実機変圧器と実機保護継電器の比較回路１６の設定値用として与えられる。
【００１１】
実施の形態２．
次に実施の形態２を図６に基づいて説明する。
この実施の形態２は前記図５に示したように高調波の実効値が、高調波が含まれていない場合には一定時間後（図５の例では約半サイクル後）には０となるので、一定時間の確認時間をおって第２高調波含有率の演算に起動をかけ、その中の最大値を記憶させるものである。構成の説明は実施の形態１と同じように、この実施の形態２の説明も高調波含有率算出部２０ａを主体に行う。
図６に示すように、高調波含有率算出回路２２、第２高調波含有率最大値記憶部２３、第２高調波検出部２４、タイマ２５とで前記高調波含有率算出部２０ａが構成されている。第２高調波検出部２４は励磁突入電流検出回路６の第２フィルタ回路からの出力を受けて第２高調波を検出し、タイマ２５で前記第２高調波が一定時間継続していることをカウントし、その後カウントしたタイミングで前記第２高調波含有率算出回路２２に含有率算出の演算に起動をかけ、演算後その最大値を記憶部２３で記憶するものである。
なお、当然のことながら算出した含有率は比較回路１６の設定値に供される。
【００１２】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、基本波を通過させる第１のフィルタ回路と、第２高調波を通過させる第２のフィルタ回路とを有する励磁突入電流検出回路と、前記第１、第２のフィルタ回路につながる高調波含有率算出部とを備え、
前記高調波含有率算出部には入力印加判定回路と、第２高調波含有率算出回路と、第２高調波含有率最大値記憶部とが設けられた構成であり、
前記入力印加判定回路は、前記継電器が外部出力を入力した後に実効値が一定値となるタイミングでもって入力印加したと判定出力し、この出力および前記第１、第２のフィルタ回路の出力を受けて前記第２高調波含有率算出回路が第２高調波含有率を算出し、その最大値を前記第２高調波含有率最大値記憶部が記憶するので、入力急変時の第２高調波を含む高次の高調波を含めず、変圧器励磁突入電流の第２高調波含有率を計測できるとともに、その値を記憶することができるので、実機組み合わせ試験および運用状態において、変圧器保護用比率差動継電器の第２高調波含有率の良否判定および裕度の確認を容易に行うことができるという優れた効果を奏する。
【００１３】
また、基本波を通過させる第１のフィルタ回路と、第２高調波を通過させる第２のフィルタ回路とを有する励磁突入電流検出回路と、前記第１、第２のフィルタ回路につながる高調波含有率算出部とを備え、
前記高調波含有率算出部には前記第２高調波を検出する第２高調波検出部と、タイマと、第２高調波含有率算出回路と、第２高調波含有率最大値記憶部とが設けられた構成であり、
前記第２高調波検出部は前記第２フィルタ回路が出力する第２高調波の検出を行い、前記タイマが前記第２高調波が一定時間継続していることをカウントしたタイミングおよび前記第１、第２のフィルタ回路の出力を受けて前記第２高調波含有率算出回路が第２高調波含有率を算出し、その最大値を前記第２高調波含有率最大値記憶部が記憶するので、前記と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示すブロック図である。
【図２】基本波＋第２高調波印加時の基本波実効値の一例を示す図である。
【図３】基本波＋第２高調波印加時の第２高調波実効値の一例を示す図である。
【図４】基本波のみ印加時の基本波実効値の一例を示す図である。
【図５】基本波のみ印加時の第２高調波実効値の一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２を示すブロック図である。
【図７】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
６　励磁突入電流検出回路、２０，２０ａ　高調波含有率算出部、
２１　入力印加判定回路、２２　第２高調波含有率算出回路、
２３　第２高調波含有率最大値記憶部、２４　第２高調波検出部、
２５　タイマ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004015861.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004015861.tif 000008
【図７】
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