(57)【要約】【課題】  計器用変流器が飽和する電圧又は励磁電流という基準値を決めずに、計器用変流器の飽和の有無を判定する飽和検出器を得ることである。【解決手段】  この発明の計器用変流器の飽和検出器１は、電気回路４に一次側を接続する第１の計器用変流器２より飽和する磁束レベルの小さい電気回路４に一次側を接続する第２の計器用変流器３と、第１の計器用変流器２の二次側出力波形と第２の計器用変流器３の二次側出力波形とを比較して第１の計器用変流器２の飽和の有無を判定する判定手段５と、を備えるものである。【選択図】  図１
2012135088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路に一次側を接続する第１の計器用変流器より飽和する磁束レベルが小さい前記電気回路に一次側を接続する第２の計器用変流器と、
前記第１の計器用変流器の二次側出力波形と前記第２の計器用変流器の二次側出力波形とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果により前記第１の計器用変流器の飽和の有無を判定する判定手段と、を備える計器用変流器の飽和検出器。
【請求項２】
電気回路に一次側を接続する第１の計器用変流器より飽和する磁束レベルの小さい前記第１の計器用変流器の二次側に一次側を接続する第３の計器用変流器と、
前記第１の計器用変流器の二次側出力波形と前記第３の計器用変流器の二次側出力波形とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果により前記第１の計器用変流器の飽和の有無を判定する判定手段と、を備える計器用変流器の飽和検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気回路に接続する計器用変流器の飽和を、計器用変流器の出力波形を比較して判定する計器用変流器の飽和検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機などのプラントにある誘導機の起動と停止を繰り返すと、励磁電流の過渡現象などにより、電気回路に接続された計器用変流器が飽和する場合がある。
これは、電気回路に過大な電流が流れると、計器用変流器の励磁電流に応じた直流成分の電流が発生して、計器用変流器の鉄心に残留磁束が発生するためである。この残留磁束が発生する磁束レベルを、飽和する磁束レベルと呼ぶ。
計器用変流器が飽和すると、二次側の出力波形が波形歪となり、正しい測定値が出力されなくなる（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００３】
計器用変流器の飽和の検出方法としては、計器用変流器の一次側における電圧又は励磁電流が飽和する値か否かを、計器用変流器の一次側に検出器を設けて、検出するものがある（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４９０９９号公報（第２−３頁、第１図）
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】日本電機工業会、「第１２９号計器用変成器適用指針」、日本電機工業会技術資料、昭和５７年２月２５日、第３３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、計器用変流器の飽和の検出方法は、計器用変流器が飽和する電圧又は励磁電流という基準値を、計器用変流器の一次側で検出するものであった。
しかし、過渡現象によっては、基準値を超えなくても飽和する場合や、基準値を超えても飽和しない場合があり、計器用変流器の飽和を正確に検出できないという問題があった。
【０００７】
この発明は、計器用変流器が飽和する電圧又は励磁電流という基準値を決めずに、計器用変流器の飽和の有無を判定する飽和検出器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の計器用変流器の飽和検出器は、電気回路に一次側を接続する第１の計器用変流器より飽和する磁束レベルが小さい電気回路に一次側を接続する第２の計器用変流器と、第１の計器用変流器の二次側出力波形と第２の計器用変流器の二次側出力波形とを比較する比較手段と、比較手段の比較結果により第１の計器用変流器の飽和の有無を判定する判定手段と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、電気回路に一次側を接続する第１の計器用変流器より飽和する磁束レベルが小さい電気回路に一次側を接続する第２の計器用変流器と、第１の計器用変流器の二次側出力波形と第２の計器用変流器の二次側出力波形とを比較する比較手段と、比較手段の比較結果により第１の計器用変流器の飽和の有無を判定する判定手段と、を備えるもので、計器用変流器が飽和する電圧又は励磁電流という基準値を決めずに、計器用変流器の飽和の有無を判定する飽和検出器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１における計器用変流器の飽和検出器の回路図である。
【図２】この発明の実施の形態における入力波形の波形図（飽和していない場合）である。
【図３】この発明の実施の形態における入力波形の波形図（飽和している場合）である。
【図４】この発明の実施の形態２における計器用変流器の飽和検出器の回路図である。
【図５】この発明の実施の形態３における計器用変流器の飽和検出器を使った比率差動継電器の回路図である。
【図６】この発明の実施の形態３における比率差動継電器の論理回路のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１は、飽和する磁束レベルが違う２台の計器用変流器を同一の電気回路に接続し、２台の計器用変流器の二次側出力波形を比較して、計器用変流器の飽和を検出するものである。
図１は、この発明の実施の形態１における計器用変流器の飽和検出器の回路図である。図２は、この発明の実施の形態における入力波形の波形図（飽和していない場合）である。図３は、この発明の実施の形態における入力波形の波形図（飽和している場合）である。
【００１２】
この発明の実施の形態１における計器用変流器の飽和検出器の構成について、図１をもとに説明する。
変圧器７に繋がる電気回路４に流れる電流の大きさを、第１の計器用変流器２及び第２の計器用変流器３の一次側を電気回路４に接続して、計測する。
第２の計器用変流器３は、第１の計器用変流器２より過電流定数の小さい、飽和する磁束レベルの小さいものを使用する。
計器用変流器の飽和検出器１における比較演算器５は、第１の計器用変流器２の二次側出力波形と第２の計器用変流器３の二次側出力波形とを入力し、２つの出力波形を比較して、比較結果により第１の計器用変流器２の飽和の有無を判定する。
計器用変流器の飽和検出器１の出力結果Ａは、警報装置８に出力されると共に、第１の計器用変流器２の二次側出力Ｂに接続する保護装置９に出力される。この保護装置９には、過電流リレー、比率差動継電器などがあり、変圧器７の保護のために電気回路４を遮断する信号を出力する。
【００１３】
この発明の実施の形態１における計器用変流器の飽和検出器の動作について、図１をもとに説明する。
計器用変流器３が飽和していない場合、図２のように、第１の計器用変流器２の二次側出力波形（ａ）と第２の計器用変流器３の二次側出力波形（ｂ）とは、同じ波形となる。
比較演算器５は、夫々の出力波形に対する電流の瞬時値を何点か比較して、全点で電流の瞬時値が同じならば、「同一波形」と判断して「正常」の信号Ａを出力する。
出力波形を比較する方法は、例えば、図２において、時間ｔ１及びｔ２における出力波形の瞬時値を比較して、時間ｔ１及びｔ２で出力波形（ａ）と出力波形（ｂ）との瞬時値が一致すれば、「同一波形」と判断する。
【００１４】
計器用変流器３が飽和している場合、図３のように、第１の計器用変流器２の二次側出力波形（ａ）と第２の計器用変流器３の二次側出力波形（ｂ）とは、第２の計器用変流器３の二次側出力波形（ｂ）が歪んだ形となる。これは、飽和する磁束レベルが小さい第２の計器用変流器３が、第１の計器用変流器２より先に飽和することで、第２の計器用変流器３の二次側出力波形が歪むためである。
比較演算器５は、夫々の出力波形に対する電流の瞬時値を何点か比較して、どこかの点で電流の瞬時値が違うならば、「波形に差異がある」と判断して「飽和中」の信号Ａを出力する。
出力波形を比較する方法は、例えば、図３において、時間ｔ１及びｔ２における出力波形の瞬時値を比較して、時間ｔ１及びｔ２で出力波形（ａ）と出力波形（ｂ）との瞬時値が一致しないので、「波形に差異がある」と判断する。
したがって、２台の計器用変流器の二次側出力波形を比較して、差異を検出することで、計器用変流器の飽和の有無を判定できる。
次に、計器用変流器の飽和検出器１が「飽和中」の信号Ａを出力すると、警報装置８で警報を鳴らすと共に、第１の計器用変流器２の二次側出力Ｂに接続する保護装置９の動作をロックする。
【００１５】
この発明の実施の形態１によれば、電圧又は励磁電流という基準値を決めずに、計器用変流器の飽和の有無を検出できる。
また、２台の計器用変流器の二次側出力波形の瞬時値を比較するだけなので、比較演算器の処理がシンプルになってコストの低減が図れる。
【００１６】
この発明の実施の形態１によれば、計器用変流器が飽和しているとき、警報が鳴ることで、計器用変流器の飽和をすぐに判断できる。
また、計器用変流器が飽和しているとき、保護装置の動作をロックすることで、保護装置の誤動作を防ぐことができ、不要な停電を発生させない。
【００１７】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２は、電気回路に一次側を接続する計器用変流器の二次側に、計器用変流器より飽和する磁束レベルの小さい補助変流器の一次側を接続し、計器用変流器の二次側出力波形と補助変流器の二次側出力波形とを比較して、計器用変流器の飽和を検出するものである。
図４は、この発明の実施の形態２における計器用変流器の飽和検出器の回路図である。
【００１８】
この発明の実施の形態２における計器用変流器の飽和検出器の構成について、図４をもとに説明する。
この発明の実施の形態１と同様の構成の説明は、省略する。
変圧器７に繋がる電気回路４に流れる電流の大きさを、計器用変流器２の一次側を電気回路４に接続して、計測する。補助変流器６の一次側は、計器用変流器２の二次側に接続する。
補助変流器６は、計器用変流器２より過電流定数の小さい、飽和する磁束レベルの小さいものを使用する。
計器用変流器の飽和検出器１における比較演算器５は、計器用変流器２の二次側出力波形と補助変流器６の二次側出力波形とを入力し、２つの出力波形を比較して、比較結果により計器用変流器２の飽和の有無を判定する。
【００１９】
この発明の実施の形態２における計器用変流器の飽和検出器の動作について、図４をもとに説明する。
補助変流器６が飽和していない場合、図２のように、計器用変流器２の二次側出力波形（ａ）と補助変流器６の二次側出力波形（ｂ）とは、同じ波形となる。
比較演算器５は、夫々の出力波形に対する電流の瞬時値を何点か比較して、全点で電流の瞬時値が同じならば、「同一波形」と判断して「正常」の信号Ａを出力する。
出力波形を比較する方法は、この発明の実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【００２０】
補助変流器６が飽和している場合、図３のように計器用変流器２の二次側出力波形（ａ）と補助変流器６の二次側出力波形（ｂ）とは、補助変流器６の二次側出力波形（ｂ）が歪んだ形となる。これは、飽和する磁束レベルが小さい補助変流器６が、計器用変流器２より先に飽和することで、補助変流器６の二次側出力波形が歪むためである。
比較演算器５は、夫々の出力波形に対する電流の瞬時値を何点か比較して、どこかの点で電流の瞬時値が違うならば、「波形に差異がある」と判断して「飽和中」の信号Ａを出力する。
出力波形を比較する方法は、この発明の実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
したがって、計器用変流器２の二次側出力波形と補助変流器６の二次側出力波形とを比較して、差異を検出することで、計器用変流器の飽和の有無を判定できる。
【００２１】
この発明の実施の形態２によれば、この発明の実施の形態１と同様に、電圧又は励磁電流という基準値を決めずに、計器用変流器の飽和の有無を検出できる。
また、計器用変流器の二次側に補助変流器の一次側を接続することで、電気回路に新たな機器を接続しないで、計器用変流器の飽和検出器を、容易に設置でき、省スペースとなる。
【００２２】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３は、比率差動継電器の誤動作を防ぐ、この発明の実施の形態２における計器用変流器の飽和検出器の使用方法である。
図５は、この発明の実施の形態３における計器用変流器の飽和検出器を使った比率差動継電器の回路図である。図６は、この発明の実施の形態３における比率差動継電器の論理回路のブロック図である。
【００２３】
この発明の実施の形態３における計器用変流器の飽和検出器を使った比率差動継電器の構成について、図５をもとに説明する。
この発明の実施の形態２と同様の構成の説明は、省略する。
変圧器７の一次側の電気回路に流れる電流の大きさを、計器用変流器２の一次側を変圧器７の一次側の電気回路に接続して、計測する。補助変流器６の一次側は、計器用変流器２の二次側に接続する。
変圧器７の二次側の電気回路に流れる電流の大きさも、変圧器７の一次側の電気回路と同様に、計測する。
比率差動継電器１０は、変圧器７の一次側及び二次側に接続する計器用変流器２の二次側出力（Ｂ１、Ｂ２）と飽和検出器１の判定結果（Ａ１、Ａ２）とを入力し、変圧器７の内部故障を検出して、変圧器７の保護のために電気回路を遮断する信号を出力する。
【００２４】
この発明の実施の形態３における比率差動継電器の動作について、図５と図６とをもとに説明する。
比率差動継電器１０の比較演算器Ｇは、変圧器７の一次側及び二次側にある計器用変流器２の電流値（Ｂ１、Ｂ２）を入力して、差異を検出すれば「保護動作：１」の信号を出力し、差異を検出しなければ「保護不動作：０」の信号を出力する。
変圧器７の一次側及び二次側にある計器用変流器２が飽和していない場合、変圧器７の一次側及び二次側にある飽和検出器１の検出結果（Ａ１、Ａ２）を入力して、どちらも「正常：０」となるのでＮＡＮＤ回路Ｈの出力信号が「１」となる。次に、ＡＮＤ回路Ｊの出力信号は、前記ＮＡＮＤ回路Ｈの出力信号が「１」なので、前記比較演算器Ｇの判定結果により、「保護動作：１」又は「保護不動作：０」の信号Ｃを出力する。
変圧器７の一次側又は二次側にあるどちらか一方の計器用変流器２が飽和している場合、変圧器７の一次側及び二次側にある飽和検出器１の検出結果（Ａ１、Ａ２）を入力して、一方が「飽和中：１」で他方が「正常：０」となるのでＮＡＮＤ回路Ｈの出力信号が「１」となる。次に、ＡＮＤ回路Ｊの出力信号は、前記ＮＡＮＤ回路Ｈの出力信号が「１」なので、前記比較演算器Ｇの出力信号により、「保護動作：１」又は「保護不動作：０」の信号Ｃを出力する。
【００２５】
変圧器７の一次側及び二次側にある計器用変流器２が飽和している場合、変圧器７の一次側及び二次側にある飽和検出器１の検出結果（Ａ１、Ａ２）を入力して、どちらも「飽和中：１」となるのでＮＡＮＤ回路Ｈの出力信号が「０」となる。次に、ＡＮＤ回路Ｊの出力信号は、前記ＮＡＮＤ回路Ｈの出力信号が「０」なので、前記比較演算器Ｇの出力信号に関係なく、「保護不動作：０」の信号Ｃを出力する。
したがって、変圧器７の一次側及び二次側にある計器用変流器２の飽和を検出できれば、比率差動継電器１０が「保護不動作：０」の信号Ｃを出力するので、計器用変流器２の飽和による誤動作を防ぐことができる。
【００２６】
なお、計器用変流器の飽和検出器を使って比率差動継電器の誤動作を防ぐ使用方法は、この発明の実施の形態３に限定されず、変圧器以外の機器を保護する比率差動継電器でも適用可能であることは言うまでもない。
【００２７】
この発明の実施の形態３によれば、変圧器の一次側及び二次側にある計器用変流器が、どちらも飽和しているとき、比率差動継電器が誤動作することを防ぐことができ、不要な停電を発生させない。
【符号の説明】
【００２８】
１...計器用変流器の飽和検出器、          ２...第１の計器用変流器、
３...第２の計器用変流器、                ４...電気回路、
５...比較演算器、                        ６...補助変流器、
７...変圧器、                            ８...警報装置、
９...保護装置、                        １０...比率差動継電器
【図１】
2012135088.tif 000003
【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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