(57)【要約】【課題】監視対象の主変流器とアナログ入力部の補助変流器との間の定格に違いがある場合にも容易に対応可能にしながら、多相アナログ入力回路の故障・異常を相別に特定する。【解決手段】補助変流器ＡＣＴa5、ＡＣＴa1は、互いに異なる変成比にし、その一次側は直列接続して主変流器ＣＴａの二次側と接続する。ＣＴ選択部ＳＷは、補助変流器の二次側出力を選択設定によりそのいずれか一方を選択してアナログ入力電流として取り込む。  異常判定部ＤＥＴは、両補助変流器の二次側出力を同じレベルにしてその差分をとり、この差分が一定値を越えるときはいずれか一方の補助変流器の変成比が異常または両方の変成比が異常、または一方の補助変流器の二次側断線として判定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護対象の各相電流を主変流器でそれぞれ変成し、主変流器からの各相電流をアナログ入力部に設けた補助変流器でそれぞれ変成して各相アナログ入力電流として取り込むディジタル形保護継電装置であって、
各相毎の前記補助変流器は、互いに異なる変成比になる複数の補助変流器を設け、該複数の補助変流器の一次側は直列接続して前記主変流器の二次側と接続し、
各相毎に、前記複数の補助変流器の二次側に出力される変成電流を取り込み、選択設定によりそのいずれか一方を選択してアナログ入力電流として取り込むＣＴ選択部を設け、
各相毎に、前記複数の補助変流器の二次側に出力される変成電流を同じレベルにしてその差分をとり、この差分が一定値を越えるときはいずれか一方の補助変流器の変成比が異常または両方の変成比が異常、または一方の補助変流器の二次側断線として判定する異常判定部を設けたことを特徴とするディジタル形保護継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル形保護継電装置に係り、特にアナログ入力部におけるアナログ入力電流の取り込みと変流器回路の故障・異常監視に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２は、ディジタル形保護継電装置の回路構成例を示す。アナログ入力部１は、変圧器や配電線などの保護対象から入力変換器（補助変成器）ＣＴ／ＰＴを通して検出した電流や電圧のアナログ信号から、アナログフィルタＡＦでそれぞれノイズ成分を除去し、サンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈでそれぞれサンプリングし、各サンプル値をマルチプレクサＭＰＸで順次切り替えてアナログ／ディジタル変換器Ａ／Ｄの入力とし、アナログ／ディジタル変換器Ａ／Ｄでディジタル信号に変換する。
【０００３】
保護演算部２は、保護演算アルゴリズムを実現するソフトウェア構成をもつマイクロプロセッサ（またはコンピュータ）ＣＰＵを搭載し、アナログ／ディジタル変換器Ａ／Ｄから取り込んだ計測データを基にして保護演算を行う。
【０００４】
出力部３は、保護演算部２の演算結果が事故検出の場合にディジタル出力回路ＤＯにしゃ断器トリップ信号を出力し、外部のトリップ用補助リレーＲｙを駆動する。
【０００５】
保護演算部２には、保護対象系統や機器に対する継電方式の違いに応じたプログラムが組み込まれた機能構成にされる。例えば、変圧器の保護には、その一次側および二次側の電流を検出し、両電流値の比または差に基づいて変圧器の異常を検出して保護出力を得る差動継電器に構成される。また、配電線の保護には、零相電流や零相電圧の不平衡電流・電圧の発生を基に地絡を検出して保護する地絡過電圧継電器に構成される。
【０００６】
さらに、ディジタル形保護継電装置は、単一の保護継電機能に限らず、複数の保護継電機能を組み合わせた複合継電機能をもつ場合が多い。例えば、信頼性を高めるため、主検出リレー要素（Ｍ）と事故検出リレー要素（ＦＤ）を組み合わせた二重化構成にされる。この場合、アナログ入力部１も二重化される。
【０００７】
上記のようなディジタル形保護継電装置において、保護対象系統や機器の保護を正常に行うには、装置自体に故障、異常がないことが条件になる。ディジタル形保護継電装置では、ディスクリート構成になるアナログ入力部１および出力部３に故障、異常が発生しやすく、その故障・異常監視方式が種々提案されている。このうち、アナログ入力部の故障・異常監視には、零相電流監視に代表される常時監視手法が主に採用されている。この手法は、平常時には保護対象の各相電流が平衡するため、各相の合成電流である零相電流がほぼ０になることに着目したものである。
【０００８】
例えば、判定式を下記に示すように、保護対象のａ，ｂ，ｃの各相電流Ｉa，Ｉb，Ｉcの総和から、常時発生する各相電流の不平衡分＋変流器（ＣＴ）特性のバラツキにより発生する見かけ上の零相電流Ｉ0を引いた値と各相電流のいずれかの最大値ｍａｘ（Ｉa，Ｉb，Ｉc）に係数αをかけたものとの差分が一定範囲ε内にあるか否かでアナログ入力部の故障・異常判定を得る。これにより、系統の影響を受けることなく、補助変流器以降のアナログ入力部の故障・異常監視を行う。
（数１）
｜Ｉa＋Ｉb＋Ｉc−Ｉ0｜−α・ｍａｘ（Ｉa，Ｉb，Ｉc）＞ε
アナログ入力部の他の監視手法としては、差動継電器によって変圧器を保護するのに、変圧器の一次側、二次側の各相にそれぞれ設ける主変流器ＣＴａ、ＣＴｂ、ＣＴｃと、補助変流器（計器用変成器）ＡＣＴａ、ＡＣＴｂ、ＡＣＴｃ（図２には二次側のみを示す）を通して検出される各相電流の絶対値および零相電流の絶対値をそれぞれ閾値と比較し、零相電流の絶対値が閾値より大きく、かつ各相電流の絶対値が一定比率以下になるときに電流検出系（変流器）の断線と判定するものがある。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−３８０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ディジタル形保護継電装置において、アナログ入力部の電流検出信号の取り込みには、主変流器の二次側が５Ａ定格あるいは１Ａ定格の違いに合わせて、入出力定格を５Ａ／０.０１Ａあるいは１Ａ／０.０１Ａにした補助変流器をアナログ入力部に設けた仕様・設計がなされる。
【００１０】
このため、仕様確認後に設計・製造段階に入ってしまうと、途中で何らかの理由で仕様変更しようとしても、対応が困難になり、設計・製造のやり直しが必要になるという問題があった。
【００１１】
なお、保護対象の電圧検出では、コンデンサ形などの電圧変成器が使用され、その仕様・設計変更にはアナログ入力部のコンデンサ容量の変更等で比較的簡単に対応できる。
【００１２】
次に、ディジタル形保護継電装置のアナログ入力部監視手法について、前記の判定式による場合には、多相アナログ入力の各相電流の総和による比較のため、故障・異常判定が得られても、各補助ＣＴのいずれが故障・異常かの特定ができないし、相別の故障・異常判定ができない。
【００１３】
同様に、特許文献１は各相電流の絶対値について、個々に閾値と比較する回路を有して電流検出系の故障・異常部位を判定するが、この判定には零相電流の絶対値とその閾値の比較結果も判定条件になり、各補助ＣＴのいずれの部位が故障・異常かの特定ができない。
【００１４】
本発明の目的は、監視対象の主変流器とアナログ入力部の補助変流器との間の定格に違いがある場合にも容易に対応可能にしながら、多相のアナログ電流入力回路の故障・異常を相別に特定ができるディジタル形保護継電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前記の課題を解決するため、各相毎に、互いに異なる変成比になる複数の補助変流器を設け、両補助変流器の一次側は直列接続して主変流器の二次側と接続し、両補助変流器の一方の変成出力を選択してアナログ入力として取り込み可能として主変流器と補助変流器との間の変成電流定格の違いにも柔軟に対応できるようにし、補助変流器の変成電流の比較によりいずれか一方の補助変流器の変成比が異常または両方の変成比が異常、または一方の補助変流器の二次側断線として判定することで、アナログ電流入力回路の故障・異常を相別に特定できるようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【００１６】
（１）保護対象の各相電流を主変流器でそれぞれ変成し、主変流器からの各相電流をアナログ入力部に設けた補助変流器でそれぞれ変成して各相アナログ入力電流として取り込むディジタル形保護継電装置であって、
各相毎の前記補助変流器は、互いに異なる変成比になる複数の補助変流器を設け、該複数の補助変流器の一次側は直列接続して前記主変流器の二次側と接続し、
各相毎に、前記複数の補助変流器の二次側に出力される変成電流を取り込み、選択設定によりそのいずれか一方を選択してアナログ入力電流として取り込むＣＴ選択部を設け、
各相毎に、前記複数の補助変流器の二次側に出力される変成電流を同じレベルにしてその差分をとり、この差分が一定値を越えるときはいずれか一方の補助変流器の変成比が異常または両方の変成比が異常、または一方の補助変流器の二次側断線として判定する異常判定部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のとおり、本発明によれば、各相毎に、互いに異なる変成比になる複数の補助変流器を設け、両補助変流器の一次側は直列接続して主変流器の二次側と接続し、両補助変流器の一方の変成出力を選択してアナログ入力として取り込み可能としたため、主変流器と補助変流器との間の変成電流定格の違いにも柔軟に対応できる。
【００１８】
また、補助変流器の変成電流の比較によりいずれか一方の補助変流器の変成比が異常または両方の変成比が異常、または一方の補助変流器の二次側断線として判定するため、故障・異常を相別に特定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施形態を示すディジタル形保護継電装置の要部構成図であり、ａ相電流をアナログ入力部に取り込む部分のみを示す。
【００２０】
アナログ入力部は、ａ相用の補助変流器として、５Ａ／０.０１Ａ定格の補助変流器ＡＣＴa5と、１Ａ／０.０１Ａ定格の補助変流器ＡＣＴa1を実装し、それらの一次側を直列接続して主変流器ＣＴaの二次側に接続できる端子引き出し構造としている。
【００２１】
両補助変流器ＡＣＴa1、ＡＣＴa5の二次側に出力される変成電流は、ＣＴ選択部ＳＷによっていずれか一方が選択出力され、図２のアナログフィルタＡＦ等に取り込まれる。このＣＴ選択部ＳＷは、図示では論理構成で示し、その入力選択信号発生部ＳＥＬ1、ＳＥＬ5は、ハード的なタップあるいはソフトウェアにより選択設定される。これら選択設定には、リレーの整定値と同じく、パネルから数値（例えば、１Ａ定格なら１とし、５Ａ定格なら２のように）入力する方法、パソコン画面で「１Ａ定格」、「５Ａ定格」のキーを作ってカーソルで選択する方法、選択タップといってねじで「１Ａ定格」、「５Ａ定格」のポジションを選択し、ＤＩでＣＰＵが取り込む方法で実現される。
【００２２】
以上の構成にされたディジタル形保護継電装置は、その設置、すなわち主変流器ＣＴａとの接続に際して、主変流器ＣＴａの二次出力が５Ａ定格か１Ａ定格かの違いに応じて、入力選択信号発生部ＳＥＬ1、ＳＥＬ5の一方の出力を有効にする相補的な切り替えをする。これにより、両補助変流器ＡＣＴa1、ＡＣＴa5の二次出力の一方をＣＴ選択部ＳＷから取り込むことができる。同様の構成により、ｂ相、ｃ相の対の補助変流器の二次出力の一方をＣＴ選択部ＳＷから取り込むことができる。
【００２３】
したがって、主変流器ＣＴａの出力が５Ａ定格あるいは１Ａ定格のいずれであっても、または装置製造後にいずれに変更されていても、アナログ入力部は仕様、設計、実装回路を変更することなく、そのまま接続でき、設計・製造のやり直しが不要になる。
【００２４】
次に、異常判定部ＤＥＴは、両補助変流器ＡＣＴa1、ＡＣＴa5の二次出力をそれぞれ取り込み、以下の判定式によりａ相検出電流系の異常の有無を判定する。
（数２）
｜５×Ｉa5−Ｉa1｜＞ε
ただし、Ｉa5は補助変流器ＡＣＴa5の二次出力電流、Ｉa1は補助変流器ＡＣＴa1の二次出力電流。
【００２５】
ここで、主変流器ＣＴａの二次出力は、両補助変流器ＡＣＴa1、ＡＣＴa5に同じ電流を供給するため、両補助変流器ＡＣＴa1、ＡＣＴa5の二次出力は常に５対１の関係になる。この関係を利用して、上記の判定式は、両補助変流器ＡＣＴa1、ＡＣＴa5の二次出力電流値を同じレベルにしてその差分をとり、この差分が一定値ε（例えば、２０％）を越えるときはいずれか一方の補助変流器の変成比が異常または両方の変成比が異常であるとして検出、または一方の補助変流器の二次側断線として検出する。これら検出は、ａ相の電流検出系の異常を他の相に関係なく特定することができる。同様の構成により、ｂ相、ｃ相の異常を相別に特定できる。
【００２６】
なお、この異常検出は、主変流器ＣＴａの電流変化に影響されることはない。また、補助変流器の一次巻線の断線や主変流器との接続線の断線は、ＣＴ選択部ＳＷの出力が零になることで判定および相の特定ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態を示す要部構成図。
【図２】ディジタル形保護継電装置の構成例。
【符号の説明】
【００２８】
１  アナログ入力部
２  保護演算部
３  出力部
ＣＴａ、ＣＴｂ、ＣＴｃ  主変流器
ＡＣＴａ、ＡＣＴｂ、ＡＣＴｃ  補助変流器
ＡＣＴa5、ＡＣＴa1  補助変流器
ＳＷ  ＣＴ選択部
ＤＥＴ  異常判定部
ＳＥＬ1、ＳＥＬ5  入力選択信号発生部
【図１】
2005065368.tif 000003
【図２】
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