(57)【要約】【課題】定格負担を保証しつつ整備性の向上とコスト低減とを実現可能なディジタル形保護継電器を得る。【解決手段】主変成器１０の二次側に流れる電流を保護演算部２０の入力電流レベルに変換する電流トランス２と、主変成器１０の二次側から供給される電流を保護演算部２０の駆動源として取り込む電源トランス３と、一端が電源トランス３の二次側の一端３ａに接続され、他端が電源回路６の入力側の一端６ａに接続され、電源トランス３の二次側の負担を調整可能な負担調整機構３０と、を備える。【選択図】図１
2013215055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に設けられた計器用変成器で検出された系統電気量に基づいてリレー演算を行う保護演算部を備えたディジタル形保護継電器であって、
前記計器用変成器の二次側に流れる電流を前記保護演算部の入力電流レベルに変換する電流トランスと、
前記計器用変成器の二次側に流れる電流を前記保護演算部の駆動源として取り込む電源トランスと、
一端が前記電源トランスの二次側の一端に接続され、他端が前記電源回路の入力側の一端に接続され、前記電源トランスの二次側の負担を調整可能な負担調整機構と、
を備えたことを特徴とするディジタル形保護継電器。
【請求項２】
前記負担調整機構は、前記ディジタル形保護継電器の筐体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のディジタル形保護継電器。
【請求項３】
前記負担調整機構は、
前記筐体の内面側に形成され、一端が前記電源トランスの二次側の一端に接続された第１の電流通流経路と、
前記筐体の内面側に形成され、他端が前記電源回路の入力側の一端に接続された第２の電流通流経路と、
前記筐体の外部側に取付けられ、前記第１の電流通流経路と前記第２の電流通流経路との電気的接続を維持させながら、第１の電流通流経路と前記第２の電流通流経路との間に所定値の抵抗器を介在させる着脱式の負担調整部と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載のディジタル形保護継電器。
【請求項４】
前記負担調整機構は、
一端が前記電源トランスの二次側の一端に接続され、他端が前記電源回路の入力側の一端に接続された可変抵抗器と、
前記可変抵抗器の値を連続的に調整可能な摘みと、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載のディジタル形保護継電器。
【請求項５】
前記負担調整機構は、
一端が共通端子として前記電源トランスの二次側の一端に接続され、他端が前記電源回路の入力側の一端へ選択的に接続される複数の抵抗器と、
前記各抵抗器の他端を、前記電源回路の入力側の一端へ接続させるスイッチと、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載のディジタル形保護継電器。
【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器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気機械形保護継電器からディジタル形保護継電器への置換えを実施する場合、一般的に電気機械形に比べディジタル形の負担の方が小さくなるため、主変成器の二次側のインピーダンスが小さくなる。従って、主変成器は変更することなく保護継電器のみを電気機械形からディジタル形へ置換えた場合、主変成器の二次側の負担がその定格負担よりも小さくなることから、主変成器が過電流定数通りに飽和せず、主変成器二次側の保護継電器をはじめとする接続機器に過大な電流（例えば短絡事故等による過電流）が流れて、接続機器が損傷する可能性がある。このような事態を防止するため、従来技術は、主変成器二次側と保護継電器との間に負担調整器（抵抗器）を設けることにより、定格負担よりも小さくなる主変成器の二次側の負担を補完するように構成されている。
【０００３】
ただし、従来技術では、負担調整器が主変成器の二次側回路に直接接続されているため、短絡事故発生時に主変成器の二次側に流れる過電流を考慮して、負担調整器の電力容量が大きくなり、負担調整器の寸法および発熱量が大きなものになる。
【０００４】
このような問題を解決するために、下記特許文献１に記される従来の負担調整機構は、主変成器の二次回路を一次側とする補助変流器と、この補助変流器の二次側に設けられた負担調整抵抗器とを備え、過電流発生時には補助変流器の二次側が飽和することで負担を一定にし、負担調整用抵抗器に必要な電力容量を軽減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４９１４６号公報
【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は、主変成器とは別に負担調整用の補助変成器が必要となるため、負担調整機構自体が複雑化すると共に、負担調整機構を含む機器全体の容積が大きくなり、整備性の低下と機器導入コストの増加とを招く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、定格負担を保証しつつ整備性の向上とコスト低減とを実現可能なディジタル形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計器用変成器で検出された系統電気量に基づいてリレー演算を行う保護演算部を備えたディジタル形保護継電器であって、前記計器用変成器の二次側に流れる電流を前記保護演算部の入力電流レベルに変換する電流トランスと、前記計器用変成器の二次側から供給される電流を前記保護演算部の駆動源として取り込む電源トランスと、一端が前記電源トランスの二次側の一端に接続され、他端が前記電源回路の入力側の一端に接続され、前記電源トランスの二次側の負担を調整可能な負担調整機構と、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、保護継電器に内蔵される電源入力トランスの二次側に負担調整機構を設けるようにしたので、定格負担を保証しつつ整備性の向上とコスト低減とを実現することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかるディジタル形保護継電器の構成図である。
【図２】図２は、着脱式負担調整機構を構成する負担調整部の外観図である。
【図３】図３は、着脱式負担調整機構の詳細構成図である。
【図４】図４は、可変式負担調整機構の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかるディジタル形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．
図１は、本発明の実施の形態にかかるディジタル形保護継電器（以下「保護継電器」）１００の構成図である。図１には、保護継電器１００と、保護継電器１００の保護対象である母線（図示せず）から引き出された配電線１２に設けられた計器用の主変成器１０と、主変成器１０で検出された電流が通流する変成器二次側回路９（例えばケーブルや計測器など）と、保護継電器１００に制御され配電線１２を開閉する開閉器８とが示されている。また、保護継電器１００は、主たる構成として、電流トランス２、電源トランス３、アナログ回路４、ＡＤＣ回路５、電源回路６、ＣＰＵ７、および負担調整機構３０を有して構成されている。
【００１３】
電流トランス２は、主変成器１０の二次側回路（主変成器二次側回路９）に流れる電流をアナログ回路４の許容電流に変換する電流入力トランスとして機能し、一次側が主変成器二次側回路９に接続され、二次側がアナログ回路４の入力端に接続されている。
【００１４】
電源トランス３は、主変成器１０の二次側から供給された電源を電源回路６の許容電源に変換する電源入力トランスとして機能し、二次側の一端３ａが負担調整機構３０の一端に接続され、二次側の他端３ｂが電源回路６の入力側の他端６ｂに接続されている。
【００１５】
負担調整機構３０は、主変成器１０の過電流定数の値に対応した負担の値（電源トランス３の二次側の負担の値）を容易に調整できるように、一端が電源トランス３の二次側の一端３ａに接続され、他端が電源回路６の入力側の一端６ａに接続されている。なお、本実施の形態では、電源トランス３の二次側に負担調整機構３０が設けられているが、電流トランス２の二次側の負担調整機構３０を設けた場合でも同様の効果を得ることができる。ただし、その場合には事故電流の検出能が悪化する虞があるため、電源トランス３の二次側に負担調整機構３０を設けるほうが望ましい。事故電流の検出能が悪化する理由と負担調整機構３０の構造に関しては後述する。
【００１６】
アナログ回路４は、電流トランス２で検出された電流をＣＰＵ７の演算に用いられる電圧に変換する。ＡＤＣ回路５は、アナログ回路４からの電圧（アナログ信号）をＡＤ変換してディジタル信号を出力する。電源回路６は、電源トランス３で検出された交流電源電圧を直流電源電圧に変換する。ＣＰＵ７は、電源回路６からの直流電源電圧を駆動源として、ＡＤＣ回路５からのディジタル信号に基づいて保護リレー動作を実行する。
【００１７】
動作を説明すると、配電線１２で地絡事故などが発生した場合、主変成器１０で検出された電流が電流トランス２を介してアナログ回路４に取り込まれて電圧に変換され、さらにＡＤＣ回路５でディジタル信号に変換される。ＣＰＵ７では配電線１２における地絡事故が検出され、ＣＰＵ７からの開放指令によって主変成器二次側回路９に設けられた接点（例えばＢ接点）１１が開放させる。その結果、主変成器二次側回路９に流れる電流が開閉器８に転流し、開閉器８が開放される。
【００１８】
保護継電器１００では、リレー演算に用いられるディジタル信号の生成に影響を与えることなく主変成器１０の二次側の負担調整が行えるように、電源トランス３の二次側と電源回路６の入力端との間に負担調整機構３０が設けられている。電流トランス２の二次側とアナログ回路４の入力端と間に負担調整機構３０が直列に接続されている場合、電流トランス２の二次側電圧は、負担調整機構３０とアナログ回路４とで分圧されるため、アナログ回路４に印加される電圧が低下し、ＡＤＣ回路５がディジタル信号を正しく生成することができなくなる。一方、電源トランス３の二次側と電源回路６との間に負担調整機構３０を直列に接続した場合、電源回路６には、電源トランス３で検出された交流電源電圧が印加されるため、電源回路６がＣＰＵ７を駆動可能な直流電源電圧を出力することができる。
【００１９】
以下、負担調整機構３０の構成を具体的に説明する。図２は、着脱式負担調整機構３０ａを構成する負担調整部１−１の外観図であり、図３は、着脱式負担調整機構３０ａの詳細構成図である。
【００２０】
着脱式負担調整機構３０ａは、負担調整部１−１と、接続線１００ｇと固定側接点１００ｃからなる第１の電流通流経路２００と、可動側接点１００ｄと可動側接点支持部１００ｅとピン１００ｆと接続線１００ｈとからなる第２の電流通流経路２０１とを有して構成されている。
【００２１】
負担調整部１−１は、抵抗器１−１ｄを内蔵する基部１−１ｅと、基部１−１ｅに設けられ保護継電器１００の筐体１００ａに形成されたねじ穴１００ｂに螺入される導電性のねじ部１−１ａと、導電性の押止部１−１ｃと、ねじ部１−１ａの先端側と押止部１−１ｃとの間に介在する絶縁部１−１ｂとを有して構成されている。絶縁部１−１ｂには抵抗器１−１ｄが設けられ、抵抗器１−１ｄの一端１ａはねじ部１−１ａと電気的に接続され、抵抗器１−１ｄの他端１ｂは押止部１−１ｃと電気的に接続されている。
【００２２】
筐体１００ａの内部には、固定側接点１００ｃ、可動側接点１００ｄ、および可動側接点支持部１００ｅが設けられている。固定側接点１００ｃは、筐体１００ａのねじ穴１００ｂの近傍にて負担調整部１−１のねじ部１−１ａと電気的に接続可能に、筐体１００ａの内部側に向けて立設されている。固定側接点１００ｃには接続線１００ｇが接続され、この接続線１００ｇは、電源トランス３の二次側の一端３ａに接続される。
【００２３】
可動側接点支持部１００ｅは、筐体１００ａのねじ穴１００ｂの近傍にて筐体１００ａの内部側に向けて立設されている。可動側接点支持部１００ｅの先端には可動側接点１００ｄの一端がピン１００ｆにて回動可能に設けられている。可動側接点１００ｄの他端は、可動側接点支持部１００ｅに設けられたばね１００ｊの引張力により固定側接点１００ｃと接触している。従って、負担調整部１−１が保護継電器１００のねじ穴１００ｂに螺入される前における第１の電流通流経路２００から第２の電流通流経路２０１へ流れる電流は、（Ａ）接続線１００ｇと固定側接点１００ｃとの接続点、（Ｂ）可動側接点１００ｄ、（Ｃ）接続線１００ｈと可動側接点支持部１００ｅとの接続点を経由する。
【００２４】
一方、保護継電器１００のねじ穴１００ｂに負担調整部１−１が螺入された場合、第１の電流通流経路２００から第２の電流通流経路２０１へ流れる電流は、（Ａ）接続線１００ｇと固定側接点１００ｃとの接続点、（Ｄ）固定側接点１００ｃとねじ部１−１ａとの接続点、（Ｂ）可動側接点１００ｄ、（Ｃ）接続線１００ｈと可動側接点支持部１００ｅとの接続点を経由する。具体的には、可動側接点１００ｄが負担調整部１−１の押止部１−１ｃに押されたとき、筐体１００ａ、固定側接点１００ｃ、ねじ部１−１ａ、抵抗器１−１ｄ、押止部１−１ｃ、可動側接点１００ｄ、可動側接点支持部１００ｅ、および接続線１００ｈが電気的に接続された状態で、固定側接点１００ｃと可動側接点１００ｄとの接続が開放される。その結果、電源トランス３の二次側と電源回路６との間における電気的な接続が維持された状態で、電源トランス３の二次側で検出された交流電源電圧が電源回路６に供給される。
【００２５】
抵抗器１−１ｄの値（負担の値）は、主変成器１０の過電流定数に対応しており、負担調整部１−１は、過電流定数に対応した種類が用意されているものとする。従って、保護継電器１００が現地に設置された後に、主変成器１０の過電流定数の値に対応した負担調整部１−１を保護継電器１００に取り付けることにより、負担の値を容易に調整することができる。
【００２６】
なお、着脱式負担調整機構３０ａの構造は、図３の構造に限定されるものではなく、接続線１００ｇと接続線１００ｈとの電気的接続が解除される前に、接続線１００ｇ、抵抗器１−１ｄ、および接続線１００ｈが電気的に接続される構造であればよいものとする。
【００２７】
図４は、可変式負担調整機構３０ｂの外観図である。可変式負担調整機構３０ｂは、例えば、一端が共通端子として接続線１００ｇに接続された値の異なる複数の抵抗器と、これらの抵抗器の他端を接続線１００ｈへ選択的に接続可能なスイッチとを有して構成されている。また、可変式負担調整機構３０ｂの他の構成例としては、一端が接続線１００ｇに接続され他端が接続線１００ｈに接続された可変抵抗器と、可変抵抗器の値を連続的に調整可能な摘み１３とで構成するようにしてもよい。可変式負担調整機構３０ｂによれば、複数の負担調整部１−１を用意しなくとも、保護継電器１００の外側に設けられたスイッチまたは摘み１３によって抵抗器の値を細かく調整することができ、負担調整の容易化を図ることが可能である。
【００２８】
負担調整機構３０の抵抗器１−１ｄの電力容量に関して補足をする。電源トランス３の二次側の電流値を０．１Ａ〜０．５Ａと仮定し、負担調整機構３０の抵抗値を０．１Ωから１００Ωと仮定した場合、負担調整機構３０の抵抗器には電力容量が最大で２５Ｗのものが必要となる。上記特許文献１に示される従来技術と比較するため、負担調整機構３０の抵抗値を５Ωと仮定した場合、従来技術では電力容量が１０Ｗの負担調整用抵抗器を必要とするのに対して、本実施の形態の負担調整機構３０では電力容量が１．２５Ｗの抵抗器を用いればよく、電力容量が約１／８となる。従って、従来技術で用いられていた負担調整用抵抗よりも小型の抵抗器を用いることができ、負担調整機構３０の小型化を図ることが可能である。
【００２９】
以上に説明したように、本実施の形態のディジタル形保護継電器１００は、電力系統に設けられた計器用変成器（主変成器１０）で検出された系統電気量に基づいてリレー演算を行う保護演算部２０を備えたディジタル形保護継電器１００であって、主変成器１０の二次側に流れる電流を保護演算部２０の入力電流レベルに変換する電流トランス２と、主変成器１０の二次側に流れる電流を保護演算部２００の駆動源として取り込む電源トランス３と、一端が電源トランス３の二次側の一端３ａに接続され、他端が電源回路６の入力側の一端６ａに接続され、電源トランス３の二次側の負担を調整可能な負担調整機構３０と、を備えるようにしたので、主変成器二次側回路９に負担調整用の補助変成器を設ける必要がない。上記特許文献１に示される従来技術では、主変成器１０、主変成器二次側回路９に設けられた補助変流器、電流トランス２、および電源トランス３といった４つのトランスが必要であるが、本実施の形態の保護継電器１００では、３つのトランスのみで負担調整が可能である。また、実施の形態の保護継電器１００では、電源トランス３の二次側に電源トランス３０が設けられているため、負担調整用の抵抗が中来技術に比べて小型化され、負担調整機構３０自体の小型化を図ることが可能である。従って、本実施の形態の保護継電器１００は、従来技術に比べて回路構成が簡素化され、その結果、定格負担を保証しつつ、整備性を向上させることができ、機器導入コストを低減することが可能である。
【００３０】
また、本実施の形態のディジタル形保護継電器１００の負担調整機構３０は、ディジタル形保護継電器１００の筐体１００ａに設けられているので、負担調整機構３０を含む機器全体の容積を小さくすることが可能である。
【００３１】
また、本実施の形態のディジタル形保護継電器１００の負担調整機構３０ａは、筐体１００ａの内面側に形成され、一端が電源トランス３の二次側の一端３ａに接続された第１の電流通流経路２００と、筐体１００ａの内面側に形成され、他端が電源回路６の入力側の一端６ａに接続された第２の電流通流経路２０１と、筐体１００ａの外部側に取付けられ、第１の電流通流経路２００と第２の電流通流経路２０１との電気的接続を維持させながら、第１の電流通流経路２００と第２の電流通流経路２０１との間に所定値の抵抗器１−１ｄを介在させる着脱式の負担調整部１−１と、を有するようにしたので、保護継電器１００が現地に設置された後に、主変成器１０の過電流定数の値に対応した負担調整部１−１を保護継電器１００に取り付けることできる。その結果、負担の値を容易に調整することが可能である。また、負担調整部１−１自体が経年劣化した場合でも容易に交換することができ、保護継電器１００の品質を高い状態に維持させることが可能である。
【００３２】
また、本実施の形態のディジタル形保護継電器１００の負担調整機構３０ｂは、一端が電源トランス３の二次側の一端３ａに接続され、他端が電源回路６の入力側の一端６ａに接続された可変抵抗器と、可変抵抗器の値を連続的に調整可能な摘み１３と、を有するようにしたので、図２に示される負担調整部１−１を複数用意しなくとも、保護継電器１００の外側に設けられた摘み１３によって負担の値を細かく調整することができ、負担調整の容易化を図ることが可能である。
【００３３】
また、本実施の形態のディジタル形保護継電器１００の負担調整機構３０ｂは、一端が共通端子として電源トランス３の二次側の一端３ａに接続され、他端が電源回路６の入力側の一端６ａへ選択的に接続される複数の抵抗器と、各抵抗器の他端を電源回路６の入力側の一端６ａへ接続させるスイッチと、を有するようにしたので、図２に示される負担調整部１−１を複数用意しなくとも、スイッチによって負担の値を細かく調整することができ、負担調整の容易化を図ることが可能である。
【００３４】
なお、本発明の実施の形態にかかるディジタル形保護継電器は、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、一部を省略するなど、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】
【００３５】
以上のように、本発明は、ディジタル形保護継電器に適用可能であり、特に、定格負担を保証しつつ整備性の向上とコスト低減とを実現可能な発明として有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１−１  負担調整部
１−１ａ  ねじ部
１−１ｂ  絶縁部
１−１ｃ  押止部
１−１ｄ  抵抗器
１−１ｅ  基部
１ａ、３ａ、６ａ  一端
１ｂ、３ｂ、６ｂ  他端
２  電流トランス
３  電源トランス
４  アナログ回路
５  ＡＤＣ回路
６  電源回路
７  ＣＰＵ
８  開閉器
９  主変成器二次側回路
１０  主変成器（計器用変成器）
１１  接点
１２  配電線
１３  摘み
２０  保護演算部
３０  負担調整機構
３０ａ  着脱式負担調整機構
３０ｂ  可変式負担調整機構
１００  ディジタル形保護継電器
１００ａ  筐体
１００ｂ  ねじ穴
１００ｃ  固定側接点
１００ｄ  可動側接点
１００ｅ  可動側接点支持部
１００ｆ  ピン
１００ｇ  接続線
１００ｈ  接続線
１００ｊ  ばね
２００  第１の電流通流経路
２０１  第２の電流通流経路
【図１】
2013215055.tif 000003
【図２】
2013215055.tif 000004
【図３】
2013215055.tif 000005
【図４】
2013215055.tif 000006