(57)【要約】【課題】Ｙ−Ｙ−Δ結線で構成された３相変圧器が電力系統に設けられている場合に、Ｙ結線で発生した１相の欠相をより精度よく検出できる保護リレー装置を提供する。【解決手段】保護リレー装置は、Ｙ−Ｙ−Δ結線で構成された３相変圧器の負荷側に出力される３相の負荷電流の入力を受け付ける入力手段と、３相の負荷電流のうち少なくとも１相の負荷電流の実効値が基準電流値以下であるか否かを判断する判断手段と、判断結果に基づいて３次巻線に設けられた開閉器を開閉するための制御信号を出力する出力手段と、３相の負荷電流の不平衡を検出する検出手段とを備える。出力手段は、少なくとも１相の負荷電流の実効値が基準電流値以下の場合には開閉器を開放する制御信号を出力し、３相のすべての負荷電流の実効値が基準電流値よりも大きい場合には開閉器を閉成する制御信号を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源と負荷との間に接続され、かつＹ結線された１次巻線および２次巻線と、Δ結線された３次巻線とを有する３相変圧器の負荷側に出力される３相の負荷電流の入力を受け付ける入力手段と、
前記３相の負荷電流のうち少なくとも１相の負荷電流の実効値が基準電流値以下であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に基づいて、前記３次巻線に設けられた開閉器を開閉するための制御信号を出力する出力手段と、
前記入力手段により受け付けられた前記３相の負荷電流に基づいて、前記３相の負荷電流の不平衡を検出する検出手段とを備え、
前記出力手段は、前記少なくとも１相の負荷電流の実効値が前記基準電流値以下の場合には前記開閉器を開放するための制御信号を出力し、３相のすべての負荷電流の実効値が前記基準電流値よりも大きい場合には前記開閉器を閉成するための制御信号を出力する、保護リレー装置。
【請求項２】
前記検出手段により前記不平衡が検出された場合に異常を報知する報知手段とをさらに備える、請求項１に記載の保護リレー装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記３相の負荷電流の最大値および最小値と、前記３相変圧器の負荷側の定格電流値に予め定められた係数を乗じた乗算値とに基づいて、前記不平衡を検出する、請求項２に記載の保護リレー装置。
【請求項４】
前記基準電流値は、前記乗算値を含む、請求項３に記載の保護リレー装置。
【請求項５】
前記入力手段、前記判断手段および前記出力手段による一連の処理は、予め定められた周期で実行される、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の保護リレー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ディジタル形の保護リレー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力系統には３相交流方式が採用されている。そのため、送電電圧を昇圧あるいは降圧するために用いられる変圧器は、３相変圧器として構成されている。特に、変圧器が高電圧用である場合、１次巻線および２次巻線はＹ結線が採用され、３次巻線には波形変歪の抑制や零相インピーダンス低減を目的としてΔ結線が採用された３相変圧器が用いられる。
【０００３】
たとえば、変圧器の信頼性を向上させるための技術として、特開平１０−２７０２７４号公報（特許文献１）には、３相巻線接続構成としてＹ結線およびΔ結線を備えた変圧器に用いられる変圧器過電圧抑制装置が開示されている。特許文献１の変圧器過電圧抑制装置は、変圧器を電力系統または３相電源から電気的に切り離す際に生じる過電圧の発生を抑制、もしくは発生した過電圧を抑制することを検討している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７０２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、従来、電力系統の運用を安定させるため、電力系統で発生した事故または異常を検出するディジタル保護リレー装置が使用されている。ディジタル保護リレー装置は、電力系統から電流および電圧などの電気量（系統電気量）を収集することにより、故障等による過電圧、電圧の不足、または過電流の発生を検出し、遮断器へ制御信号を出力する。これにより、電力系統の運用者は、故障区間を電力系統から切り離す等の対処を速やかに行なうことができる。
【０００６】
しかしながら、上述したようなＹ結線およびΔ結線を備えた３相変圧器が電力系統に設けられている場合には、Ｙ結線で１相が欠相（断線）したとしてもΔ結線による電磁誘導により欠相したＹ結線に電圧が誘起することから、ディジタル保護リレー装置がこの欠相を検出することが困難となる場合がある。
【０００７】
本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、ある局面における目的は、Ｙ結線された１次巻線および２次巻線と、Δ結線された３次巻線とを有する３相変圧器が電力系統に設けられている場合に、Ｙ結線で発生した１相の欠相をより精度よく検出することが可能な保護リレー装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施の形態に従う保護リレー装置は、系統電源と負荷との間に接続され、かつＹ結線された１次巻線および２次巻線と、Δ結線された３次巻線とを有する３相変圧器の負荷側に出力される３相の負荷電流の入力を受け付ける入力手段と、３相の負荷電流のうち少なくとも１相の負荷電流の実効値が基準電流値以下であるか否かを判断する判断手段と、判断手段の判断結果に基づいて、３次巻線に設けられた開閉器を開閉するための制御信号を出力する出力手段と、入力手段により受け付けられた３相の負荷電流に基づいて、３相の負荷電流の不平衡を検出する検出手段とを備える。出力手段は、少なくとも１相の負荷電流の実効値が基準電流値以下の場合には開閉器を開放するための制御信号を出力し、３相のすべての負荷電流の実効値が基準電流値よりも大きい場合には開閉器を閉成するための制御信号を出力する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によると、Ｙ結線された１次巻線および２次巻線と、Δ結線された３次巻線とを有する３相変圧器が電力系統に設けられている場合に、Ｙ結線で発生した１相の欠相をより精度よく検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に従う保護リレー装置が用いられる保護リレーシステムの構成を示す図である。
【図２】ａ相欠相時における１次，２次，３次巻線の電圧ベクトルを示す図である。
【図３】本実施の形態に従う保護リレー装置のハードウェア構成を示す図である。
【図４】本実施の形態に従う保護リレー装置の機能ブロック図である。
【図５】ａ相欠相時の３相の負荷電流波形を示す概略図である。
【図６】本実施の形態に従う保護リレー装置における開閉器の開閉制御の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１２】
＜全体構成＞
図１は、本実施の形態に従う保護リレー装置が用いられる保護リレーシステムの構成を示す図である。図１を参照して、保護リレーシステムは、保護リレー装置１００と、負荷２００と、変圧器３００と、系統電源４００とを含む。系統電源４００は、たとえば、電力会社の変電設備から供給される３相交流電源である。
【００１３】
保護リレー装置１００は、収集した系統電気量を用いてリレー演算などの電力系統を保護するために必要な演算を実行し、系統事故の発生を検出する。具体的には、本実施の形態に従う保護リレー装置１００は、電力系統に設けられた変圧器３００を保護するためのディジタル形の保護リレー装置である。
【００１４】
保護リレー装置１００は、変圧器３００の１次側（系統電源４００側）および２次側（負荷２００側）に接続される電線路にそれぞれ配置された計器用変流器ＣＴ（Current  Transformer）１およびＣＴ２から変圧器３００の１次側電流および２次側電流（負荷電流）を取り込む。具体的には、保護リレー装置１００は、計器用変流器ＣＴ１から変圧器３００の１次側のａ相，ｂ相，ｃ相の電流Ｉ１ａ，Ｉ１ｂ，Ｉ１ｃを取り込み、計器用変流器ＣＴ２から変圧器３００の２次側のａ相，ｂ相，ｃ相の電流Ｉ２ａ，Ｉ２ｂ，Ｉ２ｃを取り込む。
【００１５】
保護リレー装置１００は、取り込んだ１次側電流と２次側電流との差電流が異常値になった場合には変圧器３００に内部故障が発生したと判断して、変圧器３００の１次側および２次側に配置した遮断器（図示しない）を開放させる。このように、保護リレー装置１００は、内部故障が発生した変圧器３００を電力系統から切り離すことで変圧器３００を保護している。
【００１６】
なお、保護リレー装置１００は、変圧器３００の１次側および２次側に接続される電線路にそれぞれ配置された計器用変圧器（図示しない）から変圧器３００の１次側電圧および２次側電圧を取り込むように構成されていてもよい。具体的には、保護リレー装置１００は、変圧器３００の１次側のａ相，ｂ相，ｃ相の電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｃを取り込み、変圧器３００の２次側のａ相，ｂ相，ｃ相の電圧Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ，Ｖ２ｃを取り込むように構成されていてもよい。
【００１７】
変圧器３００は、家庭やビル、工場などの需要家である負荷２００と系統電源４００との間に接続されており、系統電源４００からの高圧電力を、需要家が利用可能な低圧電力に変圧する。変圧器３００は、Ｙ結線された１次巻線および２次巻線と、Δ結線された３次巻線とを有する。また、Δ結線された３次巻線には、開閉器３１０が設けられている。
【００１８】
＜動作概要＞
本実施の形態に従う保護リレー装置の動作概要について説明する。ここでは、Ｙ結線された１次巻線における３相のうちの１相（たとえば、ａ相）で欠相が発生した場合（図１中の事故点５）を想定する。
【００１９】
図２は、ａ相欠相時における１次，２次，３次巻線の電圧ベクトルを示す図である。具体的には、図２（ａ）は、Δ結線された３次巻線に設けられた開閉器３１０が閉成（ＯＮ）しているときの当該電圧ベクトルを示す図である。図２（ｂ）は、Δ結線された３次巻線に設けられた開閉器３１０が開放（ＯＦＦ）しているときの当該電圧ベクトルを示す図である。
【００２０】
図１を参照して、Δ結線された３次巻線に設けられた開閉器３１０が閉成しているときには、Δ結線された３次巻線は閉状態となる。そのため、図２（ａ）に示すように、Δ結線された３次巻線のｂ相，ｃ相の電圧Ｖ３ｂ，Ｖ３ｃにより、３次巻線のａ相に電圧Ｖ３ａが生じる。そして、この電圧Ｖ３ａに基づいて、Ｙ結線された１次巻線および２次巻線のａ相にそれぞれ誘起された電圧Ｖ１ａおよび電圧Ｖ２ａが発生する。
【００２１】
一方、開閉器３１０が開放しているときには、Δ結線された３次巻線は開放状態となる。そのため、図２（ｂ）に示すように、３次巻線のａ相には電圧が発生しない（Ｖ３ａ＝０）ことから、Ｙ結線された１次巻線および２次巻線のａ相にそれぞれ電圧Ｖ１ａおよび電圧Ｖ２ａが発生することもない（Ｖ１ａ＝０，Ｖ２ａ＝０）。すなわち、開閉器３１０が開放している場合には、Δ結線からＹ結線に対して電圧が誘起されない。
【００２２】
このように、ａ相が欠相状態であっても開閉器３１０が閉成している場合には電圧Ｖ１ａおよび電圧Ｖ２ａが発生してしまうため、開閉器３１０が開放している場合（電圧Ｖ１ａおよび電圧Ｖ２ａが発生しない場合）と比較して欠相による電圧（および電流）変化が小さくなる。
【００２３】
ここで、保護リレー装置１００が、変圧器３００の３相の２次側電流（負荷電流）の平衡度を監視することで欠相を検出する場合を考える。負荷２００の負荷が大きい場合には負荷電流の電流値が大きいことから、欠相の有無による電流変化が比較的大きくなる。そのため、開閉器３１０が閉成しており欠相時にΔ結線からＹ結線に電圧が誘起する場合であっても、保護リレー装置１００は、欠相の発生による３相の負荷電流の不平衡を検出することができる。
【００２４】
一方、負荷２００の負荷が小さい場合には負荷電流の電流値が小さいことから、欠相の有無による電流変化が小さくなる。そのため、開閉器３１０が閉成している場合には、保護リレー装置１００は、欠相の発生による３相の負荷電流の不平衡を検出することができない。
【００２５】
そこで、保護リレー装置１００は、負荷２００の負荷が小さい場合には開閉器３１０を開放させる制御信号を出力する。この制御信号により開閉器３１０が開放されるため、欠相時にΔ結線からＹ結線に電圧が誘起されなくなり、負荷２００の負荷が小さい場合であっても欠相の有無による電圧変化が比較的大きくなる。そのため、保護リレー装置１００は、欠相の発生による３相の負荷電流の不平衡を検出することが可能となる。
【００２６】
また、保護リレー装置１００は、負荷２００の負荷が大きい場合には開閉器３１０を閉成させる制御信号を出力する。これにより、保護リレー装置１００は、Δ結線による波形変歪の抑制や零相インピーダンス低減を抑制できる状態を保ちつつ、欠相を検出することができる。
【００２７】
このように、保護リレー装置１００は、負荷２００の負荷の大きさに応じて開閉器３１０の開閉を制御することにより、Ｙ結線で発生した１相の欠相をより精度よく検出することができる。
【００２８】
＜ハードウェア構成＞
図３は、本実施の形態に従う保護リレー装置１００のハードウェア構成を示す図である。図３を参照して、保護リレー装置１００は、補助変成器１０と、ＡＤ（Analog  to  Digital）変換部２０と、演算処理部３０とを含む。
【００２９】
補助変成器１０は、計器用変流器ＣＴ１，ＣＴ２および計器用変圧器（図示しない）からの系統電気量を取り込み、より小さな電気量に変換して出力する。
【００３０】
ＡＤ変換部２０は、補助変成器１０から出力される系統電気量（アナログ量）を取り込んでディジタルデータに変換する。具体的には、ＡＤ変換部２０は、フィルタ２１，２３と、サンプルホールド（ＳＨ）回路２４，２５と、マルチプレクサ２６と、ＡＤ変換器２７とを含む。
【００３１】
フィルタ２１，２３は、アナログフィルタであり、補助変成器１０から出力される電流および電圧の波形信号から高周波のノイズ成分を除去する。フィルタ２１，２３の出力は、ＳＨ回路２４，２５にそれぞれ入力される。
【００３２】
ＳＨ回路２４，２５は、それぞれフィルタ２１，２３から出力される電流および電圧の波形信号を予め定められたサンプリング周期でサンプリングする。マルチプレクサ２６は、演算処理部３０から入力されるタイミング信号に基づいて、ＳＨ回路２４，２５から入力される波形信号を時系列で順次切り替えてＡＤ変換器２７に入力する。
【００３３】
ＡＤ変換器２７は、マルチプレクサ２６から入力される波形信号をアナログデータからディジタルデータに変換する。ＡＤ変換器２７は、ディジタル変換した波形信号（ディジタルデータ）を演算処理部３０へ出力する。
【００３４】
演算処理部３０は、マイクロコンピュータを主体として構成される。具体的には、演算処理部３０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）３２と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）３３と、ＲＡＭ３４（Random  Access  Memory）と、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）３５と、ＤＯ（ディジタル出力）回路３６と、ＤＩ（ディジタル入力）回路３７とを含む。これらはバス３１で結合されている。
【００３５】
ＣＰＵ３２は、制御部として、予めＲＯＭ３３に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、保護リレー装置１００の動作を制御する。ＣＰＵ３２は、たとえば、マイクロプロセッサである。なお、当該ハードウェアは、ＣＰＵ以外のＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）およびその他の演算機能を有する回路などであってもよい。
【００３６】
具体的には、ＣＰＵ３２は、バス３１を介して、ＡＤ変換部２０からディジタルデータを取り込む。ＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３３に格納されているプログラムに従って、取り込んだディジタルデータを用いてリレー演算を実行する。ＣＰＵ３２は、リレー演算結果に基づいて、保護区間（保護すべき領域）の故障の有無を判定する。ＣＰＵ３２は、故障を検出した場合（たとえば、演算値が整定値を上回っている場合）には、ＤＯ回路３６を介して、当該故障区間を電力系統から切り離すために電力系統に接続された遮断器（図示しない）に対して遮断指令を出力する。また、ＣＰＵ３２は、リレー演算結果に基づいて、負荷２００の負荷の大きさを判定する、ＣＰＵ３２は、負荷２００の負荷の大きさに応じて開閉器３１０を開閉させる制御信号を開閉器３１０に出力する。
【００３７】
ＤＩ回路３７は、たとえば、遮断器および開閉器３１０の開閉情報を示す信号であるディジタル入力信号を受ける。
【００３８】
＜機能構成＞
図４は、本実施の形態に従う保護リレー装置１００の機能ブロック図である。図４を参照して、保護リレー装置１００は、入力部１１０と、検出部１２０と、判断部１３０と、出力部１４０と、報知部１５０とを含む。これらの各機能は、ＣＰＵ３２がＲＯＭ３３に格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部はハードウェアで実現されるように構成されていてもよい。
【００３９】
入力部１１０は、ＡＤ変換部２０によりディジタルデータに変換された３相の負荷電流Ｉ２ａ，Ｉ２ｂ，Ｉ２ｃの入力を受け付ける。入力部１１０は、３相の負荷電流Ｉ２ａ，Ｉ２ｂ，Ｉ２ｃを判断部１３０および検出部１２０に送出する。なお、入力部１１０は、受け付けたデータの高調波成分、直流成分および歪波成分などを除去するフィルタ処理を行なって判断部１３０および検出部１２０に３相の負荷電流Ｉ２ａ，Ｉ２ｂ，Ｉ２ｃを送出してもよい。
【００４０】
検出部１２０は、入力部１１０から送出された３相の負荷電流Ｉ２ａ，Ｉ２ｂ，Ｉ２ｃに基づいて、３相の負荷電流Ｉ２ａ，Ｉ２ｂ，Ｉ２ｃの不平衡を検出する。具体的には、検出部１２０は、以下の式（１）を用いて不平衡を検出する。
【００４１】
ｍａｘ［Ｉｉ］−α×ｍｉｎ［Ｉｉ］＞ε  ・・・（１）
ここで、ｍａｘ［Ｉｉ］は、各相電流の最大値（３相の負荷電流Ｉ２ａ，Ｉ２ｂ，Ｉ２ｃの最大値）の絶対値であり、ｍｉｎ［Ｉｉ］は、各相電流の最小値（３相の負荷電流Ｉ２ａ，Ｉ２ｂ，Ｉ２ｃの最小値）の絶対値である。αは比率係数（たとえば、４）である。εは検出感度を示しており、比率係数をβ（たとえば、１０％）、変圧器３００の２次側の定格電流値をＩｒ（たとえば、５Ａ）とすると、ε＝β×Ｉｒ（定格電流値と比率係数との乗算値）である。αおよびβは、求められる検出感度に合わせて任意に変更することができる。なお、式（１）および式（１）に用いられる値は、予めＲＯＭ３３に格納されている。
【００４２】
検出部１２０は、上述の式（１）を用いて３相の負荷電流の平衡性を監視し、上述の式（１）を満たしたときに３相の負荷電流の不平衡を検出する。すなわち、検出部１２０は、電線路の欠相状態を検出する。検出部１２０は、検出結果を出力部１４０および報知部１５０に送出する。
【００４３】
判断部１３０は、３相の負荷電流Ｉ２ａ，Ｉ２ｂ，Ｉ２ｃの実効値をそれぞれ算出する。そして、判断部１３０は、３相の負荷電流のうち少なくとも１相の負荷電流の実効値が基準電流値以下であるか否かを判断する。なお、基準電流値は、予めＲＯＭ３３に格納されている。判断部１３０は、判断結果を出力部１４０に送出する。
【００４４】
ここで、判断部１３０で用いられる当該基準電流値は、上記の検出感度ε（定格電流値と比率係数との乗算値）である。具体的には、判断部１３０は、３相の負荷電流Ｉ２ａ，Ｉ２ｂ，Ｉ２ｃの実効値が検出感度ε以下であるか否かを判断する。そして、３相の負荷電流Ｉ２ａ，Ｉ２ｂ，Ｉ２ｃの実効値が検出感度ε以下である場合には、判断部１３０は、負荷２００が負荷電流の小さい「軽負荷」であると判断する。一方、３相のすべての負荷電流Ｉ２ａ，Ｉ２ｂ，Ｉ２ｃの実効値が検出感度εよりも大きい場合には、判断部１３０は、負荷２００が負荷電流の大きい「定格負荷」であると判断する。たとえば、「軽負荷」とは、電力需要が少ない夜間の家庭内負荷や、通常使用している変圧器が故障や点検などで停止した際に使用される予備用の変圧器である。
【００４５】
なお、基準電流値は、検出感度εと同等の値であればよい。検出感度εと同等の値とは、検出感度εとの差が予め定められた範囲（検出感度εの１％未満など）に収まる値である。
【００４６】
出力部１４０は、判断部１３０の判断結果に基づいて、変圧器３００の３次巻線に設けられた開閉器３１０を開閉するための制御信号を出力する。具体的には、判断部１３０により３相の負荷電流のうち少なくとも１相の負荷電流の実効値が基準電流値以下であると判断された場合には、出力部１４０は、開閉器３１０を開放するための制御信号を出力する。判断部１３０により３相のすべての負荷電流の実効値が基準電流値よりも大きいと判断された場合には、出力部１４０は、開閉器３１０を閉成するための制御信号を出力する。出力部１４０は、ＤＯ回路３６を介して当該制御信号を開閉器３１０に出力する。
【００４７】
これにより、負荷２００が軽負荷である場合には開閉器３１０が開放され、負荷２００が定格負荷である場合には開閉器３１０が閉成されることになる。そのため、検出部１２０は、負荷２００の大きさに関わらず（負荷２００が軽負荷および定格負荷のいずれであっても）、式（１）を用いて精度よく欠相の検出が可能となる。以下、図５を参照しながら詳細に説明する。
【００４８】
図５は、ａ相欠相時の３相の負荷電流波形を示す概略図である。具体的には、図５（ａ）は、開閉器３１０が閉成している場合の３相の負荷電流波形を示しており、図５（ｂ）は、開閉器３１０が開放している場合の３相の負荷電流波形を示している。なお、図５は、変圧器３００の２次側に定格負荷が接続されている場合の負荷電流波形を示している。変圧器３００の２次側に軽負荷が接続されている場合の負荷電流波形は、図５の波形と相似しており、電流値の絶対値が小さくなる。
【００４９】
図５（ａ）を参照して、ａ相欠相時において開閉器３１０が閉成している場合には、上述したようにＹ結線された１次巻線および２次巻線のａ相にΔ結線から電圧が誘起されることから、ａ相が欠相しているにも関わらず負荷電流Ｉ２ａの電流値がゼロではないことがわかる。一方、図５（ｂ）を参照して、開閉器３１０が開放している場合には、当該電圧が誘起されないことから、負荷電流Ｉ２ａの電流値がゼロであることがわかる。
【００５０】
ここで、図５（ａ）を参照して、負荷２００が定格負荷の場合には開閉器３１０が閉成しているときでも、式（１）におけるｍａｘ［Ｉｉ］（ここでは、負荷電流Ｉ２ｂまたはＩ２ｃの最大値の絶対値）とｍｉｎ［Ｉｉ］（負荷電流Ｉ２ａの最小値の絶対値）との差が、不平衡を検出可能なレベルまで大きくなる。そのため、検出部１２０は、式（１）を用いた欠相検出が可能となる。開閉器３１０が開放しているときにはｍｉｎ［Ｉｉ］がゼロになるため（図５（ｂ）参照）、検出部１２０は、式（１）を用いた欠相検出が当然可能である。
【００５１】
次に、負荷２００が軽負荷である場合には、負荷２００が定格負荷である場合と比較してｍａｘ［Ｉｉ］が小さくなる。そして、開閉器３１０が閉成している場合には、Δ結線からＹ結線への誘起電圧によりｍｉｎ［Ｉｉ］がゼロではない。そのため、負荷２００が軽負荷かつ開閉器３１０が閉成している場合には、ｍａｘ［Ｉｉ］とｍｉｎ［Ｉｉ］との差が不平衡を検出可能なレベルよりも小さくなり、検出部１２０は、式（１）を用いた欠相検出が不可能となる。一方、開閉器３１０が開放しているときにはｍｉｎ［Ｉｉ］がゼロになる。そのため、負荷２００が軽負荷であっても、ｍａｘ［Ｉｉ］とｍｉｎ［Ｉｉ］との差が不平衡を検出可能なレベルまで大きくなることから、検出部１２０は、式（１）を用いた欠相検出が可能となる。
【００５２】
以上から、負荷２００が軽負荷である場合には開閉器３１０が開放され、負荷２００が定格負荷である場合には開閉器３１０が閉成することにより、検出部１２０は、負荷２００の大きさに関わらず欠相の検出が可能となる。なお、負荷２００が定格負荷である場合には開閉器３１０が閉成されるため、Δ結線による波形変歪の抑制や零相インピーダンス低減を抑制できる状態を保つこともできる。
【００５３】
再び、図４を参照して、報知部１５０は、検出部１２０により不平衡（欠相）が検出された場合に異常を報知する。具体的には、報知部１５０は、電力系統の運用者に対して異常を報知する。これにより、運用者は、変圧器３００を電力系統から切り離す等の対処を速やかに行なうことができる。報知部１５０が異常を報知する方法としては、保護リレー装置１００に設けられた報知灯（図示しない）を点灯させる、スピーカ（図示しない）から警報音を発生させる、または運用者の管理装置の表示部（図示しない）に異常メッセージを表示させるなどの方法を採ることができる。
【００５４】
上記では、出力部１４０は、開閉器３１０を開閉制御するための制御信号を開閉器３１０に直接出力する構成について説明したが、当該構成に限られない。たとえば、出力部１４０は、開閉器３１０の開閉を制御するための制御装置に出力してもよい。この場合、制御装置（または制御装置の運用者）は、受け付けた当該制御信号に従って開閉器３１０を開閉させる。
【００５５】
また、出力部１４０は、検出部１２０により欠相が検出された場合に、ＤＯ回路３６を介して、変圧器３００の１次側および２次側に配置した遮断器を開放するための制御信号を当該遮断器に出力してもよい。
【００５６】
＜処理手順＞
図６は、本実施の形態に従う保護リレー装置１００における開閉器３１０の開閉制御の処理手順を示すフローチャートである。以下の各ステップは、保護リレー装置１００のＣＰＵ３２がＲＯＭ３３に格納されたプログラムを実行することによって実現される。
【００５７】
図６を参照して、ＣＰＵ３２（入力部１１０）は、ＡＤ変換部２０により変換された３相の負荷電流の入力を受け付ける（取得する）（ステップＳ１０）。ＣＰＵ３２（判断部１３０）は、３相の負荷電流の実効値が基準電流値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。
【００５８】
３相の負荷電流のうち少なくとも１相の負荷電流の実効値が基準電流値以下である（すなわち、負荷２００は軽負荷である）場合には（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、ＣＰＵ３２（出力部１４０）は、ＤＯ回路３６を介して、開閉器３１０を開放するための制御信号を開閉器３１０に出力する（ステップＳ１４）。そして、処理は終了する。
【００５９】
一方、３相のすべての負荷電流の実効値が基準電流値よりも大きい（すなわち、負荷２００は定格負荷である）場合には（ステップＳ１２においてＮＯ）、ＣＰＵ３２（出力部１４０）は、ＤＯ回路３６を介して、開閉器３１０を閉成するための制御信号を開閉器３１０に出力する（ステップＳ１６）。そして、処理は終了する。
【００６０】
上記のように、負荷２００の負荷の大きさに応じて開閉器３１０が開閉されることで、保護リレー装置１００は、負荷２００の負荷の大きさに関わらず欠相検出が可能な状態となる。
【００６１】
入力部１１０、判断部１３０および出力部１４０による上記ステップＳ１０〜Ｓ１６の一連の処理（開閉器３１０の開閉制御処理）は、予め定められた周期（たとえば、１日）で実行される。たとえば、昼間に比べて電力需要の少ない夜間（たとえば、午後１１時〜午前７時）には負荷２００が「軽負荷」になる可能性が高い。そこで、ＣＰＵ３２は、１日の夜間前の１回だけ、負荷２００が軽負荷なのか定格負荷なのかを判断して開閉器３１０を開閉する制御を実行してもよい。また、１日のうちで負荷２００の負荷変動が大きいことが予想される場合には、当該周期を１日よりも短く（たとえば、１時間など）してもよい。
【００６２】
これにより、保護リレー装置１００は、負荷変動に合わせた適切な周期で上記開閉制御を実行することにより、欠相検出をより精度よく行なうことができるとともに、処理の負荷を軽減することもできる。
【００６３】
＜利点＞
本実施の形態によれば、保護リレー装置は、３相変圧器の２次側に定格負荷が接続されている場合にはΔ結線に設けられた開閉器を閉成し、３相変圧器の２次側に軽負荷が接続されている場合には当該開閉器を開放する。これにより、保護リレー装置は、軽負荷の場合には、Ｙ結線で１相欠相が発生したとしてもΔ結線からＹ結線に電圧が誘起しないように制御することができる。そのため、保護リレー装置は、負荷の大きさに関わらず、Ｙ結線で発生した１相の欠相をより精度よく検出することができる。また、３相変圧器の２次側に定格負荷が接続されている場合には、保護リレー装置は、波形変歪の抑制や零相インピーダンス低減を抑制できる状態を保ちつつ、欠相を検出することができる。
【００６４】
［その他の実施の形態］
上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、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。
【００６５】
また、上述した実施の形態において、他の実施の形態で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
【００６６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６７】
１０  補助変成器、２０  ＡＤ変換部、２１，２３  フィルタ、２４，２５  ＳＨ回路、２６  マルチプレクサ、２７  ＡＤ変換器、３０  演算処理部、３１  バス、３２  ＣＰＵ、３３  ＲＯＭ、３４  ＲＡＭ、３６  ＤＯ回路、３７  ＤＩ回路、１００  保護リレー装置、１１０  入力部、１２０  検出部、１３０  判断部、１４０  出力部、１５０  報知部、２００  負荷、３００  変圧器、３１０  開閉器、４００  系統電源、ＣＴ１，ＣＴ２  計器用変流器。
【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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