(57)【要約】【課題】遮断器の開放後に発生する振動性共振電流が変圧器の一端のＣＴだけに流れても不要動作を回避することができる変圧器保護継電器を得る。【解決手段】比率差動演算回路６と、差電流ＩＤ中の第２調波成分Ｉｃを検出して差電流ＩＤ中の基本波成分の実効値Ｉｂに対する第２調波成分Ｉｃの割合が所定の割合以上であるか否かを判定する第２調波含有検出回路９と、基本波成分の実効値Ｉｂに対する高周波の実効値Ｉｄの割合が所定の割合（Ｃ）以上であるか否かを判定する高調波含有検出部３０と、遮断器ＣＢ開放後に演算された差電流ＩＤを超えることがない所定の値未満であるか否かを判定する不足電流演算回路１４と、高調波含有検出部３０で所定の割合（Ｃ）以上であると判定され、かつ、不足電流演算回路１４で所定の値（Ｄ）以下であると判定されたとき、比率差動演算回路６からの出力に対して限時動作を行うオンディレイ回路１８とを備える。【選択図】図２
2013055735.tif 000002
【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高圧側で検出された高圧側電流と前記変圧器の低圧側で検出された低圧側電流とを用いて差電流および抑制電流を演算し、前記差電流および前記抑制電流に基づいて比率差動演算を行う比率差動要素を備えた変圧器保護継電器であって、
前記比率差動要素は、
前記比率差動演算を行いこの比率差動演算の結果を出力する比率差動演算回路と、
前記差電流中の第２調波成分を検出して前記差電流中の基本波成分に対する前記第２調波成分の割合が所定の割合以上であるか否かを判定し、この判定結果によって前記比率差動演算回路の出力をロックする第２調波含有検出回路と、
前記高圧側電流中の高周波を検出してこの高圧側電流中の基本波成分に対するこの高周波の割合が所定の割合以上であるか否かを判定すると共に前記低圧側電流中の高周波を検出してこの低圧側電流中の基本波成分に対するこの高周波の割合が所定の割合以上であるか否かを判定し、または、前記差電流中の高周波を検出してこの差電流中の基本波成分に対するこの高周波の割合が所定の割合以上であるか否かを判定する高調波含有検出部と、
前記差電流の実効値が、前記電力系統に設けられた遮断器開放後に演算された差電流を超えることがない所定の値未満であるか否かを判定する不足電流演算回路と、
前記遮断器開放後に演算された差電流のレベルが前記比率差動演算回路に設定された最小動作感度未満となるまでの時間が設定され、前記高調波含有検出部で前記所定の割合以上であると判定され、かつ、前記不足電流演算回路で所定の値以下であると判定されたとき、前記時間を限時として前記比率差動演算回路からの出力に対して限時動作を行うオンディレイ回路と、
を備えたことを特徴とする変圧器保護継電器。
【請求項２】
前記高調波含有検出部は、
前記高圧側電流中の高周波を検出してこの高圧側電流中の基本波成分に対するこの高周波の割合が所定の割合以上であるか否かを判定する高調波含有検出回路と、
前記低圧側電流中の高周波を検出してこの低圧側電流中の基本波成分に対するこの高周波の割合が所定の割合以上であるか否かを判定する高調波含有検出回路と、
を備え、
前記オンディレイ回路は、
前記高調波含有検出回路または高調波含有検出回路で前記所定の割合以上であると判定され、かつ、前記不足電流演算回路で所定の値以下であると判定されたとき、前記時間を限時として前記比率差動演算回路からの出力に対して限時動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の変圧器保護継電器。
【請求項３】
前記高調波含有検出部は、
前記高圧側電流中の高周波を検出してこの高圧側電流中の基本波成分に対するこの高周波の割合が所定の割合以上であるか否かを判定する第１の高調波含有検出回路と、
前記低圧側電流が所定の設定値未満であるか否かを判定する第１の不足電流演算回路と、
前記低圧側電流中の高周波を検出してこの低圧側電流中の基本波成分に対するこの高周波の割合が所定の割合以上であるか否かを判定する第２の高調波含有検出回路と、
前記高圧側電流が所定の設定値未満であるか否かを判定する第２の不足電流演算回路と、
を備え、
前記オンディレイ回路は、
前記第１の高調波含有検出回路で基本波成分に対する高調波成分の割合が所定の割合以上と判断され、かつ、前記第１の不足電流演算回路で低圧側電流無検出と判断され、または、前記第２の高調波含有検出回路で基本波成分に対する高調波成分の割合が所定の割合以上と判断され、かつ、前記第２の不足電流演算回路２で高圧側電流無検出と判断され、かつ、前記不足電流演算回路で所定の値以下であると判定されたとき、前記時間を限時として前記比率差動演算回路からの出力に対して限時動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の変圧器保護継電器。
【請求項４】
前記高調波含有検出部は、
前記低圧側電流または高圧側電流を選択する第１の選択回路と、
前記第１の選択回路で選択された電流とは逆の電流が選択される第２の選択回路と、
前記第１の選択回路で選択された電流中の高周波を検出してこの選択された電流中の基本波成分に対するこの高周波の割合が所定の割合以上であるか否かを判定する高調波含有検出回路と、
前記第２の選択回路で選択された電流が所定の設定値未満であるか否かを判定する不足電流演算部と、
を備え、
前記オンディレイ回路は、
前記高調波含有検出回路で基本波成分に対する高調波成分の割合が所定の割合以上と判断され、かつ、前記不足電流演算部で電流無検出と判断され、かつ、前記不足電流演算回路で所定の値以下であると判定されたとき、前記時間を限時として前記比率差動演算回路からの出力に対して限時動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の変圧器保護継電器。
【請求項５】
前記比率差動要素は、前記高調波含有検出部に代えて、前記遮断器の開放信号を変圧器保護継電器外部から取り込む信号入力回路を備え、
前記オンディレイ回路は、前記信号入力回路で前記開放信号が受信され、かつ、前記不足電流演算回路で所定の値以下であると判定されたとき、前記時間を限時として前記比率差動演算回路からの出力に対して限時動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の変圧器保護継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統に配置される変圧器を電流差動方式で保護する変圧器保護継電器に関し、特に、変圧器保護継電器の電流比率差動要素に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
変圧器保護継電器は、電力系統（以下「系統」と称する）に配置される変圧器の高圧側および低圧側に接続されるケーブルにそれぞれ設置される計器用変成器（ＣＴ）によって変圧器の高圧側電流および低圧側電流を取り込み、変圧器の巻線方式と巻線比により生じる高圧側と低圧側の電流位相差や振幅比を補正した後に、各端子の電流のベクトル和で構成される差電流量と各端子電流のスカラー和で構成される抑制電流量とによって比率差動動作判定を行い、変圧器内部（高圧側ＣＴと低圧側ＣＴに囲まれた領域）に発生する内部故障を検出する。そして、内部故障が検出された場合、変圧器保護継電器は、当該変圧器の高圧側に配設された遮断器（ＣＢ１）と変圧器の低圧側に配設された遮断器（ＣＢ２）とを開放して、変圧器を系統から切り離すことで当該変圧器を保護している。
【０００３】
ここで、変圧器励磁突入電流が生じた場合には、内部故障が生じていないにも拘らず内部故障と同様に差電流が生じるため、内部事故と同様の動作量を生ずることとなる。そこで、従来の変圧器保護継電器は、励磁突入電流と内部故障による差電流とを識別するために、差動電流に第２調波含有率（基本波成分に対する第２調波成分の割合）が所定の割合よりも大きいときには励磁突入電流と識別する、という方法を用いて励磁突入電流による動作をロックするように構成されている。ただし、系統の充電容量の増大等によって低次調波の過渡振動電流成分が増加するため、内部故障による差電流における第２調波含有率が増加し、極端な場合、内部故障による差電流には励磁突入電流の第２調波含有率と同等の第２調波が含まれることとなる。従って、変圧器保護継電器では、増大した第２調波含有率によって、励磁突入電流と内部故障電流とを識別することが困難になる。
【０００４】
このような対策として、例えば下記特許文献１には、端子電圧の積分値を使って、励磁突入電流と内部故障電流と識別する差動継電方式が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−５４４３８号公報（段落０００４、段落０００５など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に示される従来技術では、励磁突入電流と内部故障時の差電流とを識別する方法として、第２調波含有率による識別と端子電圧を使った識別とを組み合わせた方式が採用されているものの、実際には端子電圧を得るための電圧変成器が設置されていない系統も多いため、励磁突入電流と内部故障時の差電流とを識別することができない場合がある。一方、変圧器の高圧側に比較的長いケーブルが接続されている状態で、このケーブルの遠方に配設されたＣＢ１とＣＢ２とが開放された場合、このケーブルのキャパシタンスに充電された電荷が変圧器の巻線のリアクタンスと共振して充放電を繰り返すことで発生する振動性共振電流（以下「共振電流」と称する）が流れる場合がある。この例では、この共振電流が高圧側ＣＴにしか流れないため、内部故障電流が生じていないにも拘らず、内部故障と同様に差電流が生じるため内部事故と同様の動作量を生ずることとなる。すなわち、上記特許文献１に代表される従来技術には、ＣＢ開放時におけるケーブルのキャパシタンスと変圧器巻線のリアクタンスとによって生じる共振電流で不要動作をする可能性があるという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、遮断器の開放後に発生する共振電流が変圧器の一端のＣＴだけに流れても不要動作を回避することができる変圧器保護継電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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電力系統に設けられた変圧器の高圧側で検出された高圧側電流と前記変圧器の低圧側で検出された低圧側電流とを用いて差電流および抑制電流を演算し、前記差電流および前記抑制電流に基づいて比率差動演算を行う比率差動要素を備えた変圧器保護継電器であって、前記比率差動要素は、前記比率差動演算を行いこの比率差動演算の結果を出力する比率差動演算回路と、前記差電流中の第２調波を検出して前記差電流中の基本波成分に対する前記第２調波成分の割合が所定の割合以上であるか否かを判定し、この判定結果によって前記比率差動演算回路の出力をロックする第２調波含有検出回路と、前記高圧側電流中の高周波を検出してこの高圧側電流中の基本波成分に対するこの高周波の割合が所定の割合以上であるか否かを判定すると共に前記低圧側電流中の高周波を検出してこの低圧側電流中の基本波成分に対するこの高周波の割合が所定の割合以上であるか否かを判定し、または、前記差電流中の高周波を検出してこの差電流中の基本波成分に対するこの高周波の割合が所定の割合以上であるか否かを判定する高調波含有検出部と、前記差電流の実効値が、前記電力系統に設けられた遮断器開放後に演算された差電流を超えることがない所定の値未満であるか否かを判定する不足電流演算回路と、前記遮断器開放後に演算された差電流のレベルが前記比率差動演算回路に設定された最小動作感度以下となるまでの時間が設定され、前記高調波含有検出部で前記所定の割合以上であると判定され、かつ、前記不足電流演算回路で所定の値以下であると判定されたとき、前記時間を限時として前記比率差動演算回路からの出力に対して限時動作を行うオンディレイ回路と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、第２調波含有率検出回路と共に高調波含有率検出回路を備え、高調波含有検出時には、差電流量が所定の設定値以下の動作領域において限時動作をするようにしたので、遮断器の開放後に発生する共振電流が変圧器の一端のＣＴだけに流れても不要動作を回避することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、共振電流の発生メカニズムを説明するための図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかる変圧器保護継電器の比率差動要素の構成図である。
【図３】図３は、図２に示される高調波抽出フィルタ回路の周波数特性例を表す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２にかかる比率差動要素の構成図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３にかかる比率差動要素の構成図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態４にかかる比率差動要素の構成図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態５にかかる比率差動要素の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる変圧器保護継電器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、共振電流の発生メカニズムを説明するための図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる変圧器保護継電器の比率差動要素１００ａの構成図である。図３は、図２に示される高調波抽出フィルタ回路１２の周波数特性例を表す図である。
【００１３】
図１には、系統に配置された変圧器Ｔと、変圧器Ｔの高圧側に接続されるケーブルＣ１と、変圧器Ｔの低圧側に接続されるケーブルＣ２と、ケーブルＣ１に配設され変圧器Ｔの高圧側電流を検出する計器用変成器であるＣＴ１と、ケーブルＣ２に配設され変圧器Ｔの低圧側電流を検出する計器用変成器であるＣＴ２と、ＣＴ１およびＣＴ２で検出された系統電気量を取り込み電流差動方式で変圧器内部（ＣＴ１とＣＴ２に囲まれた領域）に発生する内部故障を検出する変圧器保護継電器（以下「継電器」と称する）１００と、ケーブルＣ１に配設された遮断器ＣＢ１と、ケーブルＣ２に配設された遮断器ＣＢ２とが示されている。
【００１４】
ここで、遮断器ＣＢ１と変圧器Ｔとの間におけるケーブルＣ１として、例えば１０ｋｍにも及ぶ比較的長いケーブルが用いられている場合、遮断器ＣＢ１および遮断器ＣＢ２が開放されたときに、このケーブルＣ１のキャパシタンスＣに充電された電荷が変圧器Ｔの巻線のリアクタンスＬと共振して、充放電が繰り返される。そのため、変圧器Ｔの高圧側のみに矢印で示されるような経路（ケーブルＣ１のキャパシタンスＣと変圧器Ｔの巻線のリアクタンスＬとがアース接続される経路）で共振電流が流れる場合がある。すなわち、変圧器Ｔの高圧側で発生した共振電流は、変圧器Ｔの低圧側の遮断器ＣＢ２が開放されているので、ＣＴ１のみに流入し、内部故障が生じていないにも拘らず内部故障と同様に差電流が生じる。そして、この差電流によって変圧器保護継電器１００が不要動作する。本実施の形態にかかる継電器１００は、このような不要動作を回避する手段として、第２調波ロック機能を有する比率差動要素１００ａに、共振電流を認識するための高調波抽出フィルタ回路１２および不足電流演算回路１４を付加すると共に、共振電流に伴う不要動作（誤動作）を防止するためにオンディレイ回路１８を付加している。
【００１５】
以下、図２を用いて実施の形態１にかかる比率差動要素１００ａの構成を具体的に説明する。図２に示される比率差動要素１００ａは、主たる構成として、電流入力回路１、振幅位相補正回路２、差電流演算回路３、抑制電流演算回路４、実効値演算回路５、基本波成分抽出フィルタ回路７、第２調波抽出フィルタ回路８、高調波含有検出部３０と、過電流演算回路１１、比率差動演算回路６、第２調波含有検出回路９、不足電流演算回路１４、インヒビット付ＡＮＤ回路１０、インヒビット付ＡＮＤ回路１６、ＡＮＤ回路１５、ＡＮＤ回路１７、オンディレイ回路１８、およびＯＲ回路１９を有して構成されている。また、高調波含有検出部３０は、高調波抽出フィルタ回路１２、高調波含有検出回路１３を有して構成されている。
【００１６】
ＣＴ１で検出された高圧側電流Ｉ１およびＣＴ２で検出された低圧側電流Ｉ２は、電流入力回路１に取り込まれる。電流入力回路１に取り込まれた高圧側電流Ｉ１および低圧側電流Ｉ２は、電流入力回路１内のサージ性高調波を除去するフィルタ回路、サンプリング回路、およびＡＤ（アナログデジタル変換）回路（何れも図示しない）によって、デジタルデータに変換される。
【００１７】
これらのデジタルデータは、振幅位相補正回路２に取り込まれる。振幅位相補正回路２は、各ＣＴ１、ＣＴ２や変圧器Ｔなどの巻線方式による位相差、巻線比による振幅値差を補正すると共に、これらのデジタルデータについて差動リレー入力としてのマッチングを採り、高圧側電流データＩｅ１および低圧側電流データＩｅ２として出力する。
【００１８】
高圧側電流データＩｅ１および低圧側電流データＩｅ２は、それぞれ差電流演算回路３および抑制電流演算回路４に入力される。差電流演算回路３では瞬時値データ加算が実行され、抑制電流演算回路４では、夫々実効値演算された結果について加算処理が実行される。すなわち、
差電流ＩＤ＝I１＋Ｉ２
抑制電流ＩＲ＝｜Ｉ１|ｒｍｓ＋｜Ｉ２|ｒｍｓ
（ただし、ｒｍｓは、「｜  ｜」内の電流について実効値演算することを意味する。）
【００１９】
差電流演算回路３からの差電流ＩＤは、実効値演算回路５、基本波成分抽出フィルタ回路７、第２調波抽出フィルタ回路８、および高調波抽出フィルタ回路１２に入力され、抑制電流演算回路４からの抑制電流ＩＲは、比率差動演算回路６に入力される。
【００２０】
実効値演算回路５は、差電流ＩＤを用いて実効値演算を行い、その演算結果である実効値Ｉａを出力する。実効値演算回路５から出力される実効値Ｉａは、過電流演算回路１１、比率差動演算回路６、および不足電流演算回路１４に入力される。
【００２１】
過電流演算回路１１の出力は、実効値演算回路５からの実効値Ｉａが所定の設定値（Ａ）以上のとき「１」となり、ＯＲ回路１９に入力される。この設定値（Ａ）は、想定される変圧器励磁突入電流に伴う差電流ＩＤの最大値よりも大きく、かつ、内部故障を判定可能な値である。
【００２２】
比率差動演算回路６では、抑制電流ＩＲと実効値Ｉａに基づいて比率差動演算が実行され、演算結果は、インヒビット付ＡＮＤ回路１０に入力される。
【００２３】
基本波成分抽出フィルタ回路７は、差電流ＩＤに関してフィルタ演算を実行し、基本波（定格周波数）成分を抽出後、実効値演算を行い、基本波成分の実効値Ｉｂを演算する。基本波成分抽出フィルタ回路７で抽出された基本波成分の実効値Ｉｂは、第２調波含有検出回路９および高調波含有検出回路１３に入力される。
【００２４】
第２調波抽出フィルタ回路８は、差電流ＩＤに関してフィルタ演算を実行し、第２調波成分を抽出後、実効値演算を行い、第２調波成分の実効値Ｉｃを演算する。この第２調波成分の実効値Ｉｃは、第２調波含有検出回路９に入力される。
【００２５】
第２調波含有検出回路９は、基本波成分の実効値Ｉｂに対する第２調波成分の実効値Ｉｃの割合が所定の割合（Ｂ）以上であるか否かを判定し、所定の割合（Ｂ）以上のとき出力が「１」となる。この出力は、インヒビット付ＡＮＤ回路１０に入力される。
【００２６】
インヒビット付ＡＮＤ回路１０は、第２調波含有検出回路９からの出力を反転して入力すると共に、比率差動演算回路６からの出力を入力する。このインヒビット付ＡＮＤ回路１０の出力は、第２調波含有検出回路９の出力が「０」であり、かつ、比率差動演算回路６の出力が「１」のとき「１」となり、インヒビット付ＡＮＤ回路１６およびＡＮＤ回路１７に入力される。
【００２７】
高調波抽出フィルタ回路１２は、差電流ＩＤを入力し、ＤＣ成分と基本波成分とをカットして出力する回路であって、第２調波以上の高調波を抽出後、実効値演算を行い、高調波の実効値Ｉｄを演算する。この高調波の実効値Ｉｄは、高調波含有検出回路１３に入力される。
【００２８】
高調波含有検出回路１３は、基本波成分の実効値Ｉｂに対する高調波の実効値Ｉｄの割合が所定の割合（Ｃ）以上であるか否かを判定する。その結果が所定の割合（Ｃ）以上の場合、共振電流の可能性が高いとして出力が「１」となる。この出力は、ＡＮＤ回路１５に入力される。
【００２９】
不足電流演算回路１４は、実効値演算回路５からの実効値Ｉａが所定の設定値（Ｄ）未満であるか否かを判定し、設定値（Ｄ）未満のとき、出力が「１」となる。この設定値（Ｄ）は、ＣＢ開放後に発生する共振電流に伴う差電流ＩＤでは超えることない電流値である。不足電流演算回路１４の出力は、ＡＮＤ回路１５に入力される。
【００３０】
ＡＮＤ回路１５は、高調波含有検出回路１３の出力と不足電流演算回路１４の出力との論理積を採り、ＡＮＤ回路１５の出力は、高調波含有検出回路１３の出力が「１」であり、かつ、不足電流演算回路１４の出力が「１」のとき「１」となり、インヒビット付ＡＮＤ回路１６およびＡＮＤ回路１７に入力される。
【００３１】
ＡＮＤ回路１７は、インヒビット付ＡＮＤ回路１０の出力とＡＮＤ回路１５の出力との論理積を採り、ＡＮＤ回路１７の出力は、インヒビット付ＡＮＤ回路１０の出力が「１」であり、かつ、ＡＮＤ回路１５の出力が「１」のとき「１」となり、オンディレイ回路１８に入力される。
【００３２】
オンディレイ回路１８には、時間の経過と共に減衰する共振電流のレベルが比率差動演算回路６の最小動作感度（比率差動演算で検出しない差電流レベル）以下になると予想される時間を超えるある所定時間（Ｔ）が設定されている。オンディレイ回路１８は、ＡＮＤ回路１７からの出力「１」が入力された時点から所定時間（Ｔ）経過後に「１」を出力する。すなわち、ＡＮＤ回路１７からの出力「１」が入力された時点から所定時間（Ｔ）が経過したとき、共振電流のレベルは、比率差動演算回路６の最小動作感度未満の値となっている。
【００３３】
インヒビット付ＡＮＤ回路１６は、ＡＮＤ回路１５からの出力を反転して入力すると共に、インヒビット付ＡＮＤ回路１０からの出力を入力する。このインヒビット付ＡＮＤ回路１６の出力は、ＡＮＤ回路１５の出力が「０」であり、かつ、インヒビット付ＡＮＤ回路１０の出力が「１」のとき「１」となり、ＯＲ回路１９に入力される。
【００３４】
ＯＲ回路１９は、過電流演算回路１１からの出力と、インヒビット付ＡＮＤ回路１６からの出力と、オンディレイ回路１８からの出力とを入力し、これらの出力の論理和を電流比率差動要素出力とする。
【００３５】
次に動作について説明する。
【００３６】
過電流演算回路１１は、内部故障対策として、実効値演算回路５から出力された実効値Ｉａが所定の設定値（Ａ）以上の場合、出力が「１」となる。すなわち、実効値Ｉａが励磁突入電流よりも大きい場合、内部故障時に故障電流が流れたと考えられるため、過電流演算回路１１の出力「１」がＯＲ回路１９によってＯＲ出力され、この出力が電流比率差動要素出力となる。
【００３７】
インヒビット付ＡＮＤ回路１０は、変圧器Ｔの励磁突入電流による誤動作対策として、第２調波含有検出回路９の出力によって比率差動演算回路６の出力をロックする。すなわち、第２調波含有検出回路９の出力が「１」となった場合、比率差動演算回路６の出力「１」は励磁突入電流に起因するものと考えられるため、第２調波含有検出回路９の出力が「１」の場合、インヒビット付ＡＮＤ回路１０の出力は「０」となる。従って、インヒビット付ＡＮＤ回路１６の出力も「０」となり、ＯＲ出力されることがない。
【００３８】
次に、共振電流が発生した場合における誤動作対策の構成要素の動作を説明する。
【００３９】
まず、高調波含有検出回路１３は、基本波成分の実効値Ｉｂに対する高調波の実効値Ｉｄの割合が所定の割合（Ｃ）以上の場合、ＣＢ開放時のケーブルＣ１のキャパシタンスＣと変圧器巻線のリアクタンスＬとによる共振電流が発生した可能性が高いと判断して出力を「１」にする。また、不足電流演算回路１４は、差電流ＩＤの実効値Ｉａが所定の設定値（Ｄ）以下であることを検出した場合、その出力が「１」となる。そして、ＡＮＤ回路１５は、不足電流演算回路１４において所定の設定値（Ｂ）以下の実効値Ｉａであると判断され、かつ、高調波含有検出回路１３において共振電流が発生した可能性が高いと判断された場合、ケーブルＣ１のキャパシタンスＣと巻線のリアクタンスＬとによる共振電流が発生した可能性が高いと判断して、その出力を「１」にする。さらに、ＡＮＤ回路１７は、インヒビット付ＡＮＤ回路１０において励磁突入電流が発生してないと判断され、かつ、ＡＮＤ回路１５においてケーブルＣ１のキャパシタンスＣと巻線のリアクタンスＬとによる共振電流が発生した可能性が高いと判断された場合、その出力を「１」にする。そして、オンディレイ回路１８では、ＡＮＤ回路１７からの出力「１」が入力された時点から所定時間（Ｔ）経過後も比率差動演算回路６の出力「１」が継続している場合に出力が「１」となる。このオンディレイ回路１８の限時動作によって、共振電流に伴う不要動作（誤動作）が防止されと共に、不足電流演算回路１４の所定の設定値（Ｄ）以下の内部故障について限時動作が可能となる。
【００４０】
次に、高調波抽出フィルタ回路１２の周波数特性に関して補足する。共振電流の周波数Ｆは、Ｆ＝１／（２π√（Ｌ＊Ｃ））で決まり、通常では基本周波数より２次、３次などの高調波となる。（但し、ＣはケーブルＣ１のキャパシタンス、Ｌは、変圧器Ｔの巻線のリアクタンス）。
【００４１】
このような高調波成分を抽出するため、実施の形態１にかかる比率差動要素１００ａでは高調波抽出フィルタ回路１２が用いられている。高調波抽出フィルタ回路１２の演算式の一例を示すと、以下の通りである。
IDHF(t) = ID(t)-√3ID(t-30°)+√3ID(t-90°)−ID(t-120°)
（ただし、IDHF(t)は、高調波抽出フィルタ回路１２の出力を表し、ID(t)は、差電流演算回路３の出力を表す）。
【００４２】
この演算式によって、ＤＣ成分と基本波成分とをカットすることができる。図３には、この演算によって得られる周波数特性が示されている。縦軸はゲイン、横軸は周波数（１ｆを基本波周波数とする）である。上記演算式によれば、図３に示されるように、ＤＣ分（０ｆ）と基本波成分（１ｆ）が完全にカットされ、２ｆ〜５ｆまでの高調波が通過可能なフィルタ回路を実現することができる。なお、上記説明では、一例として２ｆから５ｆまでの高調波が通過可能なフィルタ回路に関して説明したが、フィルタ回路は、これに限定されず、ＤＣ分と１ｆ（基本波）を阻止して２ｆ以降の高調波を通過可能なものであればよいものとする。このフィルター演算後、実効値演算が実行される。
【００４３】
このように、本発明の実施の形態１にかかる変圧器保護継電器１００の比率差動要素１００ａは、高調波成分を抽出するためＤＣ成分と基本波成分を除く高調波フィルタ（高調波抽出フィルタ回路１２）を介して、高調波含有率を演算する。そして、含有率が所定の割合（Ｃ）より大きい場合、共振電流の可能性が高いと判断し、さらにその共振電流によって生じる差電流レベルでは超えることが考えられない電流設定値（Ｄ）よりも低い差電流ＩＤの動作範囲内の比率差動に対しては、オンディレイ回路１８で限時動作させることよって、共振電流による誤動作を防止するように構成されている。
【００４４】
一方、内部故障に対しては、設定値（Ａ）以上の差電流が検出された場合、瞬時に動作させることができる。また、設定値（Ｄ）未満の差電流が検出された場合にはオンディレイ回路１８によって限時動作となる。また、設定値（Ａ）未満設定値（Ｄ）以上の差電流に対しては比率差動演算回路６によって動作可能である。通常の故障電流には高調波が含まれないため、限時動作を避けることができる。すなわち、内部故障に対して検出感度の低下の可能性を抑えることができる。なお、万が一、高調波が検出されたことによって限時動作となった場合でも、故障電流は小さいため、変圧器Ｔの重大ダメージには至らない。
【００４５】
以上に説明したように、実施の形態１にかかる変圧器保護継電器１００は、電力系統に設けられた変圧器Ｔの高圧側で検出された高圧側電流Ｉ１と変圧器Ｔの低圧側で検出された低圧側電流Ｉ２とを用いて差電流ＩＤおよび抑制電流ＩＲを演算し、差電流ＩＤおよび抑制電流ＩＲに基づいて比率差動演算を行う比率差動要素１００ａを備え、この比率差動要素１００ａには、比率差動演算を行いこの比率差動演算の結果を出力する比率差動演算回路６と、差電流ＩＤ中の第２調波成分の実効値Ｉｃを検出して差電流ＩＤ中の基本波成分の実効値Ｉｂに対する第２調波成分の実効値Ｉｃの割合が所定の割合（Ｂ）以上であるか否かを判定し、この判定結果によって比率差動演算回路６の出力をロックする第２調波含有検出回路９と、差電流ＩＤ中の高周波の実効値Ｉｄを検出して基本波成分の実効値Ｉｂに対する高周波の実効値Ｉｄの割合が所定の割合（Ｃ）以上であるか否かを判定する高調波含有検出部３０と、差電流ＩＤの実効値Ｉａが、電力系統に設けられた遮断器ＣＢ開放後に演算された差電流ＩＤ（共振電流に伴う差電流ＩＤ）を超えることがない所定の値（設定値（Ｄ））未満であるか否かを判定する不足電流演算回路１４と、遮断器ＣＢ開放後に演算された差電流ＩＤのレベルが比率差動演算回路６に設定された最小動作感度未満となるまでの時間（所定時間（Ｔ））が設定され、高調波含有検出部３０で所定の割合（Ｃ）以上であると判定され、かつ、不足電流演算回路１４で所定の値（Ｄ）以下であると判定されたとき、所定時間（Ｔ）を限時として比率差動演算回路６からの出力に対して限時動作を行うオンディレイ回路１８と、を備えるようにしたので、遮断器の開放後に発生する共振電流が変圧器の一端のＣＴだけに流れた場合でも不要動作（誤動作）を回避することができる。
【００４６】
実施の形態２．
実施の形態１の比率差動要素１００ａは、差電流ＩＤに含まれる高調波の実効値Ｉｄを検出して共振電流を認識し、ある設定値（Ｄ）以下の差電流ＩＤに対して限時動作をすることで、ＣＢ放時に生じる共振電流による不要動作を防止するように構成されている。実施の形態２にかかる比率差動要素１００ｂは、差電流ＩＤの代わりに入力電流（高圧側電流Ｉ１および低圧側電流Ｉ２）を用いて、この入力電流に含まれる高調波成分の割合が設定値（Ｃ１およびＣ２）以上であるか否かを検出するように構成されている。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４７】
図４は、本発明の実施の形態２にかかる比率差動要素１００ｂの構成図である。実施の形態１との相違点は、高調波抽出フィルタ回路１２に代えて高調波抽出フィルタ回路１２−１および高調波抽出フィルタ回路１２−２が用いられ、高調波含有検出回路１３の代わりに高調波含有検出回路１３−１および高調波含有検出回路１３−２が用いられ、新たな構成要素として、基本波成分抽出フィルタ回路７−１、基本波成分抽出フィルタ回路７−２、およびＯＲ回路２０が追加されている点である。高調波含有検出部３１は、基本波成分抽出フィルタ回路７−１、基本波成分抽出フィルタ回路７−２、高調波抽出フィルタ回路１２−１、高調波抽出フィルタ回路１２−２、高調波含有検出回路１３−１、高調波含有検出回路１３−２、およびＯＲ回路２０を有して構成されている。
【００４８】
次に動作について説明する。基本波成分抽出フィルタ回路７−１では高圧側電流Ｉ１から基本波成分を抽出後、実効値演算を行い、基本波成分の実効値Ｉｂ１が演算され、高調波抽出フィルタ回路１２−１では高圧側電流Ｉ１からＤＣ成分と基本波成分とを取り除いた高調波を抽出後、実効値演算を行い、高調波の実効値Ｉｄ１が演算される。基本波成分抽出フィルタ回路７−１からの基本波成分の実効値Ｉｂ１および高調波抽出フィルタ回路１２−１からの高調波の実効値Ｉｄ１は、高調波含有検出回路１３−１に入力され、高調波含有検出回路１３−１は、基本波成分の実効値Ｉｂ１に対する高調波の実効値Ｉｄ１の割合が所定の割合（Ｃ１）以上の場合、出力を「１」にする。
【００４９】
低圧側電流Ｉ２においても同様に、基本波成分抽出フィルタ回路７−２では低圧側電流Ｉ２から基本波成分を抽出後、実効値演算を行い、基本波成分の実効値Ｉｂ２が演算され、高調波抽出フィルタ回路１２−２では低圧側電流Ｉ２からＤＣ成分と基本波成分とを取り除いた高調波を抽出後、実効値演算を行い、高調波の実効値Ｉｄ２が演算される。基本波成分抽出フィルタ回路７−２からの基本波成分の実効値Ｉｂ２および高調波抽出フィルタ回路１２−２からの高調波の実効値Ｉｄ２は、高調波含有検出回路１３−２に入力され、高調波含有検出回路１３−２は、基本波成分の実効値Ｉｂ２に対する高調波の実効値Ｉｄ２の割合が所定の割合（Ｃ２）以上の場合、出力を「１」にする。
【００５０】
高調波含有検出回路１３−１および高調波含有検出回路１３−２の各出力は、論理和を採るＯＲ回路２０に入力され、ＡＮＤ回路１５にＯＲ回路２０の出力として入力される。すなわち、高調波含有検出回路１３−１および高調波含有検出回路１３−２の各出力は、高圧側電流Ｉ１および低圧側電流Ｉ２の何れで高調波が設定値以上検出されると出力される。
【００５１】
ＡＮＤ回路１５は、ＯＲ回路２０の出力と不足電流演算回路１４の出力との論理積を採る。ＡＮＤ回路１５の出力は、ＯＲ回路２０の出力が「１」であり、かつ、不足電流演算回路１４の出力が「１」のとき「１」となり、インヒビット付ＡＮＤ回路１６およびＡＮＤ回路１７に入力される。
【００５２】
このように、ＯＲ回路２０の出力と不足電流演算回路１４の出力とをＡＮＤ回路１５でアンドし、高圧側電流Ｉ１および低圧側電流Ｉ２の何れかに対して高調波が設定値以上検出された場合において、所定の設定値（Ｄ）以下の差電流ＩＤの動作範囲内の比率差動に対して限時動作をさせることよって共振電流による誤動作が防止される。また、内部故障に対しては、実施の形態１と同様に、設定値（Ａ）以上の差電流が検出された場合、瞬時に動作させ、また、設定値（Ａ）未満設定値（Ｄ）以上の差電流に対しては、比率差動演算回路６によって動作させ、設定値（Ｄ）未満の差電流については、高調波を検出してもオンディレイ回路１８によって限時動作させることができる。
【００５３】
以上に説明したように、実施の形態２にかかる比率差動要素１００ｂは、高調波含有検出部３１が、高圧側電流Ｉ１中の高周波の実効値Ｉｄ１を検出してこの高圧側電流Ｉ１中の基本波成分の実効値Ｉｂ１に対するこの高周波の実効値Ｉｄ１の割合が所定の割合（Ｃ１）以上であるか否かを判定する高調波含有検出回路１３−１と、低圧側電流Ｉ２中の高周波の実効値Ｉｄ２を検出してこの低圧側電流Ｉ２中の基本波成分の実効値Ｉｂ２に対するこの高周波の実効値Ｉｄ２の割合が所定の割合（Ｃ２）以上であるか否かを判定する高調波含有検出回路１３−２と、を備え、オンディレイ回路１８は、高調波含有検出回路１３−１または高調波含有検出回路１３−２が出力し、かつ、不足電流演算回路１４で所定の値（Ｄ）以下であると判定されたとき、所定時間（Ｔ）を限時として比率差動演算回路６からの出力に対して限時動作を行うようにしたので、実施の形態１と同様に、保護動作の信頼性を向上させることが可能である。
【００５４】
実施の形態３．
実施の形態２の比率差動要素１００ｂは、高圧側電流Ｉ１および低圧側電流Ｉ２に含まれる高調波を検出することで共振電流を認識し、ある設定値（Ｄ）以下の差電流ＩＤに対して限時動作をさせることでＣＢ開放時に生じる共振電流による不要動作を防止するように構成されている。実施の形態３にかかる比率差動要素１００ｃは、共振電流を認識する条件として、高圧側の高調波を検出する場合には低圧側電流Ｉ２がないことする条件と、低圧側の高調波を検出する場合には高圧側電流Ｉ１がないこととする条件とを付加することで、誤って共振電流であると認識する可能性（限時動作になる可能性）を小さくするように構成されている。以下、実施の形態２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５５】
図５は、本発明の実施の形態３にかかる比率差動要素１００ｃの構成図である。実施の形態２との相違点は、新たな構成要素として、不足電流演算回路２１−１、不足電流演算回路２１−２、ＡＮＤ回路２２−１、およびＡＮＤ回路２２−２が追加されている点である。高調波含有検出部３２は、基本波成分抽出フィルタ回路７−１、基本波成分抽出フィルタ回路７−２、高調波抽出フィルタ回路１２−１、高調波抽出フィルタ回路１２−２、高調波含有検出回路１３−１、高調波含有検出回路１３−２、不足電流演算回路２１−１、不足電流演算回路２１−２、ＡＮＤ回路２２−１、ＡＮＤ回路２２−２、およびＯＲ回路２０を有して構成されている。
【００５６】
内部故障が発生した際、各端子で検出される電流に含まれる高調波成分は少ないため、オンディレイ回路１８の限時動作が行われる可能性は少ないものの、この高周波成分によって限時動作が行われる可能性もある。不足電流演算回路２１−１および不足電流演算回路２１−２は、内部故障発生時に限時動作が行われる可能性をより小さくするため、高調波を検出しない端子（例えば図１に示されるＣＴ２）で検出された電流に関して電流無検出とする条件を与えるものである。
【００５７】
次に動作について説明する。不足電流演算回路２１−１は、低圧側電流Ｉ２の電流無検出に用いられ、低圧側電流Ｉ２が所定の設定値（Ｅ）未満のとき出力が「１」となる。この不足電流演算回路２１−１の出力は、ＡＮＤ回路２２−１に入力される。
【００５８】
また、不足電流演算回路２１−２は、高圧側電流Ｉ１の電流無検出に用いられ、高圧側電流Ｉ１が所定の設定値（Ｅ）未満のとき出力が「１」となる。この不足電流演算回路２１−２の出力は、ＡＮＤ回路２２−２に入力される。
【００５９】
ＡＮＤ回路２２−１は、高調波含有検出回路１３−１において基本波成分の実効値Ｉｂ１に対する高調波の実効値Ｉｄ１の割合が所定の割合（Ｃ１）以上と判断され、かつ、不足電流演算回路２１−１において低圧側電流Ｉ２無検出と判断された場合、高圧側の高調波を検出し、かつ、低圧側電流Ｉ２無検出であることを示す「１」を出力する。
【００６０】
ＡＮＤ回路２２−２の出力は、高調波含有検出回路１３−２において基本波成分の実効値Ｉｂ２に対する高調波の実効値Ｉｄ２の割合が所定の割合（Ｃ２）以上と判断され、かつ、不足電流演算回路２１−２において高圧側電流Ｉ１無検出と判断された場合、低圧側の高調波を検出し、かつ、高圧側電流Ｉ１無検出であることを示す「１」を出力する。
【００６１】
ＡＮＤ回路２２−１およびＡＮＤ回路２２−２の各出力は、論理和を採るＯＲ回路２０に入力され、ＡＮＤ回路１５には、何れかの出力が入力される。
【００６２】
ＡＮＤ回路１５は、ＯＲ回路２０の出力と不足電流演算回路１４の出力との論理積を採り、ＡＮＤ回路１５の出力は、ＯＲ回路２０の出力が「１」であり、かつ、不足電流演算回路１４の出力が「１」のとき「１」となり、インヒビット付ＡＮＤ回路１６およびＡＮＤ回路１７に入力される。
【００６３】
このように、ＯＲ回路２０の出力と不足電流演算回路１４の出力とをＡＮＤ回路１５でアンドすることによって、高圧側電流Ｉ１および低圧側電流Ｉ２の何れの高調波に関しても、所定の設定値（Ｄ）以下の差電流ＩＤの動作範囲内の比率差動に対して限時動作が行われ、共振電流による誤動作が防止される。また、内部故障に対しては、実施の形態１と同様に、設定値（Ａ）以上の差電流が検出された場合、瞬時に動作させ、また、設定値（Ａ）未満設定値（Ｄ）以上の差電流に対しては、比率差動演算回路６によって動作させ、設定値（Ｄ）未満の差電流については、高調波を検出してもオンディレイ回路１８によって限時動作させることができる。
【００６４】
また、実施の形態３にかかる比率差動要素１００ｃは、共振電流を認識する条件として、高圧側の高調波を検出する場合には低圧側電流Ｉ２がないこととする条件と、低圧側の高調波を検出する場合には高圧側電流Ｉ１がないこととする条件とを付加している。このような電流無検出を条件に加えることで、共振電流に対しては限時動作となることで不要動作を防止できると共に、内部故障が発生した際、高調波成分が少ない場合であっても、電流無検出条件によって限時動作が実行される可能性を小さくすることができる。
【００６５】
以上に説明したように、実施の形態３にかかる比率差動要素１００ｃは、高調波含有検出部３２が、高圧側電流Ｉ１中の高周波を検出してこの高圧側電流Ｉ１中の基本波成分の実効値Ｉｂ１に対するこの高周波の実効値Ｉｄ１の割合が所定の割合（Ｃ１）以上であるか否かを判定する第１の高調波含有検出回路（１３−１）と、低圧側電流Ｉ２が所定の設定値（Ｅ）未満であるか否かを判定する第１の不足電流演算回路（２１−１）と、低圧側電流Ｉ２中の高周波を検出してこの低圧側電流Ｉ２中の基本波成分の実効値Ｉｂ２に対するこの高周波の実効値Ｉｄ２の割合が所定の割合（Ｃ２）以上であるか否かを判定する第２の高調波含有検出回路（１３−２）と、高圧側電流Ｉ１が所定の設定値（Ｅ）未満であるか否かを判定する第２の不足電流演算回路（２１−２）と、を備え、オンディレイ回路１８は、第１の高調波含有検出回路（１３−１）で基本波成分の実効値Ｉｂ１に対する高調波の実効値Ｉｄ１の割合が所定の割合（Ｃ１）以上と判断され、かつ、第１の不足電流演算回路（２１−１）で低圧側電流Ｉ２無検出と判断され、または、第２の高調波含有検出回路（１３−２）で基本波成分の実効値Ｉｂ２に対する高調波の実効値Ｉｄ２の割合が所定の割合（Ｃ２）以上と判断され、かつ、第２の不足電流演算回路（２１−２）で高圧側電流Ｉ１無検出と判断され、かつ、不足電流演算回路１４で所定の値以下であると判定されたとき、時間を限時として比率差動演算回路６からの出力に対して限時動作を行うようにしたので、実施の形態１、２よりも、保護動作の信頼性を向上させることが可能である。
【００６６】
実施の形態４．
実施の形態３の比率差動要素１００ｃは、共振電流を認識する条件に高圧側の高調波検出の場合には低圧側電流Ｉ２がないこと、低圧側高調波検出の場合には高圧側電流Ｉ１がないことを条件に付加し、内部故障が発生した際に共振電流であると誤認される可能性を小さくするように構成されている。実施の形態４の比率差動要素１００ｄは、回路を簡略化するために、高調波検出と電流無検出を系統条件によりマニュアルにて設定できるように構成されている。以下、実施の形態３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６７】
図６は、本発明の実施の形態４にかかる比率差動要素１００ｄの構成図である。実施の形態３との相違点は、新たな構成要素として、第１の選択回路２３−１、および第２の選択回路２３−２が追加されている点と、基本波成分抽出フィルタ回路７−２、高調波抽出フィルタ回路１２−１、不足電流演算回路２１−２、高調波含有検出回路１３−２、およびＡＮＤ回路２２−２が除かれている点である。高調波含有検出部３３は、基本波成分抽出フィルタ回路７−１、高調波抽出フィルタ回路１２−１、高調波含有検出回路１３−１、ＡＮＤ回路２２−１、不足電流演算回路２１−１、第１の選択回路２３−１、および第１の選択回路２３−１を有して構成されている。
【００６８】
次に動作について説明する。第１の選択回路２３−１および第２の選択回路２３−２は、低圧側電流Ｉ２または高圧側電流Ｉ１を選択する回路である。ただし、第２の選択回路２３−２は、第１の選択回路２３−１で選択された電流とは逆の電流が選択されるものとする。すなわち、第１の選択回路２３−１で高圧側電流Ｉ１が選択された場合、第２の選択回路２３−２では低圧側電流Ｉ２が選択される。
【００６９】
ここで、遮断器ＣＢ１および遮断器ＣＢ２が開放された場合、図１に示されるように、低圧側の遮断器ＣＢ２が開放しているため、高圧側のケーブルＣ１にだけ共振電流が流れ差電流ＩＤとなる。このように共振電流が変圧器Ｔの何れか一方にしか流れない場合、第１の選択回路２３−１および第２の選択回路２３−２によって、高調波を検出する側と電流無検出にする側とを設定することが可能である。例えば、第１の選択回路２３−１で高圧側電流Ｉ１を選択し、第２の選択回路２３−２で低圧側電流Ｉ２を選択することによって、高圧側電流Ｉ１の高調波を検出し、かつ、低圧側電流Ｉ２無検出の条件が成立する。
【００７０】
このように構成することによって、例えば、高圧側電流Ｉ１の高調波に関しては、所定の設定値（Ｄ）以下の差電流ＩＤの動作範囲内の比率差動に対して限時動作が行われ、共振電流による誤動作が防止される。また、内部故障に対しては、実施の形態１と同様に、設定値（Ａ）以上の差電流が検出された場合、瞬時に動作させ、また、設定値（Ａ）未満設定値（Ｄ）以上の差電流に対しては、比率差動演算回路６によって動作させ、設定値（Ｄ）未満の差電流については、高調波を検出してもオンディレイ回路１８によって限時動作させることができる。
【００７１】
さらに、実施の形態４にかかる比率差動要素１００ｄによれば、実施の形態３と同様に、共振電流に対しては限時動作となることで不要動作を防止できると共に、内部故障が発生した際、高調波成分が少ない場合であっても、電流無検出条件によって限時動作が実行される可能性を小さくすることができる。
【００７２】
以上に説明したように、実施の形態４にかかる比率差動要素１００ｄは、高調波含有検出部３３が、低圧側電流Ｉ２または高圧側電流Ｉ１を選択する第１の選択回路２３−１と、第１の選択回路２３−１で選択された電流（例えば高圧側電流Ｉ１）とは逆の電流（例えば低圧側電流Ｉ２）が選択される第２の選択回路２３−２と、第１の選択回路２３−１で選択された電流中の高周波を検出してこの選択された電流中の基本波成分の実効値Ｉｂに対するこの高周波の実効値Ｉｄの割合が所定の割合（選択回路２３−１で高圧側電流Ｉ１が選択された場合にはＣ１、低圧側電流Ｉ２が選択された場合にはＣ２）以上であるか否かを判定する高調波含有検出回路１３−１と、第２の選択回路２３−２で選択された電流が所定の設定値（Ｅ）未満であるか否かを判定する不足電流演算部（不足電流演算回路２１−１）と、を備え、オンディレイ回路１８は、高調波含有検出回路１３−１で基本波成分の実効値Ｉｂに対する高調波成分Ｉｄの割合が所定の割合（Ｃ１またはＣ２）以上と判断され、かつ、不足電流演算部（不足電流演算回路２１−１）で電流無検出と判断され、かつ、不足電流演算回路１４で所定の値以下であると判定されたとき、時間を限時として比率差動演算回路６からの出力に対して限時動作を行うようにしたので、実施の形態１、２よりも、保護動作の信頼性を向上させることが可能である。さらに、実施の形態３よりも回路を簡略化することが可能である。
【００７３】
実施の形態５．
実施の形態１〜４では、共振電流を認識する条件に高調波含有検出回路１３などを用いたが、実施の形態５は、高調波含有検出回路１３などの代わりに、ＣＢ開放指令に関する信号を取り込む信号入力回路２４を備え、この信号入力回路２４からのＣＢ開放信号を用いて、所定の設定値（Ｄ）以下の差電流ＩＤに対して限時動作をさせることでＣＢ開放時に生じる共振電流による不要動作を防止し、さらに回路を簡素化したものである。以下、実施の形態１〜４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７４】
図７は、本発明の実施の形態５にかかる比率差動要素１００ｅの構成図である。例えば、実施の形態１との相違点は、高調波抽出フィルタ回路１２および高調波含有検出回路１３の代わりに信号入力回路２４が用いられている点である。信号入力回路２４は、ＤＣ信号であるＣＢ開放信号を入力する回路であり、このＣＢ開放信号は、例えば図１に示されるＣＢ１、ＣＢ２を開放させる指令である。このＣＢ開放信号が出力された場合、ＣＢ１、ＣＢ２の開放後に発生する共振電流が流れることとなる。実施の形態５は、このＣＢ開放信号を取り込むことによって、共振電流の発生を予測し誤動作を防止するように構成されている。
【００７５】
次に動作について説明する。ＣＢ開放信号が入力されたとき、所定の設定値（Ｄ）以下の差電流ＩＤの動作範囲内の比率差動に対する限時動作が有効になるため、共振電流による誤動作が防止される。また、内部故障に対しては、実施の形態１〜４と同様に、設定値（Ａ）以上の故障電流が検出された場合、瞬時に動作させることができる。
【００７６】
以上に説明したように、実施の形態５にかかる比率差動要素１００ｅは、高調波含有検出部３０〜３３に代えて、ＣＢ開放信号を変圧器保護継電器１００外部から取り込む信号入力回路２４を備え、オンディレイ回路１８は、信号入力回路２４でＣＢ開放信号が受信され、かつ、不足電流演算回路１４で所定の値以下であると判定されたとき、時間を限時として比率差動演算回路６からの出力に対して限時動作を行うようにしたので、実施の形態１〜４と同様に、保護動作の信頼性を向上させることができると共に、高調波含有検出部３０〜３３を省略することで回路を簡素化することが可能である。
【００７７】
このように、実施の形態１〜５にかかる比率差動要素１００ａ〜１００ｅは、比率差動演算回路６と、第２調波含有検出回路９と、高圧側電流Ｉ１中の高周波を検出してこの高圧側電流Ｉ１中の基本波成分の実効値Ｉｂ１に対するこの高周波の実効値Ｉｄ１の割合が所定の割合（Ｃ１）以上であるか否かを判定すると共に低圧側電流Ｉ２中の高周波を検出してこの低圧側電流Ｉ２中の基本波成分の実効値Ｉｂ２に対するこの高周波の実効値Ｉｄ２の割合が所定の割合（Ｃ２）以上であるか否かを判定し、または、差電流ＩＤ中の高周波を検出してこの差電流ＩＤ中の基本波成分の実効値Ｉｂに対するこの高周波の実効値Ｉｄの割合が所定の割合（Ｃ）以上であるか否かを判定する高調波含有検出部３０〜３３と、不足電流演算回路１４と、オンディレイ回路１８と、を備えるようにしたので、遮断器の開放後に発生する共振電流が変圧器の一端のＣＴだけに流れても不要動作を回避することが可能である。
【００７８】
上記説明では、この発明の用途として変圧器保護継電器１００の場合を例に説明したが、その他の送電線などでケーブルのキャパシタンスＣと外部のリアクタンスの共振現象で差電流が発生する場合にも利用できる。
【００７９】
また、実施の形態１〜５に示した変圧器保護継電器は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明は、変圧器保護継電器に適用可能であり、特に、遮断器の開放後に発生する共振電流が変圧器の一端のＣＴだけに流れても不要動作を回避することができる発明として有用である。
【符号の説明】
【００８１】
１  電流入力回路
２  振幅位相補正回路
３  差電流演算回路
４  抑制電流演算回路
５  実効値演算回路
６  比率差動演算回路
７、７−１、７−２  基本波成分抽出フィルタ回路
８  第２調波抽出フィルタ回路
９  第２調波含有検出回路
１０、１６  インヒビット付ＡＮＤ回路
１１  過電流演算回路
１２、１２−１、１２−２  高調波抽出フィルタ回路
１３、１３−１、１３−２  高調波含有検出回路
１４  不足電流演算回路
１５、１７、２２−１、２２−２  ＡＮＤ回路
１８  オンディレイ回路
１９、２０  ＯＲ回路
２１−１、２１−２  不足電流演算回路
２３−１  第１の選択回路
２３−２  第２の選択回路
２４  信号入力回路
３０、３１、３２、３３  高調波含有検出部
１００  変圧器保護継電器
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ  比率差動要素
Ｃ  キャパシタンス
Ｃ１、Ｃ２  ケーブル
ＣＢ１、ＣＢ２  遮断器
ＣＴ１、ＣＴ２  計器用変成器
Ｉ１  高圧側電流
Ｉ２  低圧側電流
ＩＤ  差電流
ＩＲ  抑制電流
Ｉａ  実効値
Ｉｂ、Ｉｂ１、Ｉｂ２  基本波成分の実効値
Ｉｃ  第２調波成分の実効値
Ｉｄ、Ｉｄ１、Ｉｄ２  高調波の実効値
Ｉｅ１  高圧側電流データ
Ｉｅ２  低圧側電流データ
Ｌ  リアクタンス
Ｔ  変圧器
【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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