(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に配置される変圧器の系統上流側及び系統下流側に接続される線路にそれぞれ設置される系統上流側及び系統下流側の各計器用変流器から取り込んだ系統電流をそれぞれデジタル処理する入力処理部と、前記入力処理部からのデジタルデータを用いて、前記系統上流側及び系統下流側の各計器用変流器からの入力系統電流を差動電流が零となるように補正する電流補正部と、前記電流補正部が補正した前記系統上流側及び系統下流側の各電流データを使用して比率差動演算を行い、前記変圧器の内部故障有無を判定する比率差動演算部とを備える変圧器保護継電器において、
前記系統上流側及び系統下流側の計器用変流器は、それぞれ、Ｙ結線でもって前記変圧器の系統電流を取り出して出力するように構成され、
前記系統上流側及び系統下流側のいずれか一方に対応する前記電流補正部は、
前記入力処理部から入力する前記系統上流側及び系統下流側のいずれか一方に対応するデジタルデータについて、設定された前記変圧器の前記系統上流側及び系統下流側のいずれか一方における内部巻線の種類がΔ結線であるかΔ結線以外であるかに応じた電流変換処理を行う第１の電流変換部と、前記第１の電流変換部が出力する電流データにゲイン補正を加えて前記比率差動演算部に与える第１のゲイン補正部と、を備え、
前記系統上流側及び系統下流側のいずれか他方に対応する前記電流補正部は、
前記入力処理部から入力する前記系統上流側及び系統下流側のいずれか他方に対応するデジタルデータについて、設定された前記変圧器の前記系統上流側及び系統下流側のいずれか他方における内部巻線の種類がΔ結線であるかΔ結線以外であるかに応じた電流変換処理を行う第２の電流変換部と、前記第２の電流変換部の出力する電流データに、設定された前記変圧器の前記系統上流側及び系統下流側のいずれか他方における内部巻線の種類がΔ結線であるかΔ結線以外であるかに応じて定まる位相補正値を用いて位相補正処理を施す位相補正部と、前記位相補正部が出力する電流データにゲイン補正を加えて前記比率差動演算部に与える第２のゲイン補正部と、を備えると共に、
前記入力処理部が前記各計器用変流器から入力する系統電流に対して当該計器用変流器の結線としてＹ結線を模擬するか、Δ結線を模擬するかを指示する第１の情報が設定されると共に、当該第１の情報がΔ結線を模擬する場合には電流相の指定情報である第２の情報が設定される電流変換整定器を備え、
前記電流変換整定器は、前記一方および他方に対応する電流補正部に前記第１の情報を付与すると共に、前記一方または他方に対応する電流補正部に前記第２の情報を付与する
ことを特徴とする変圧器保護継電器。
【請求項２】
前記位相補正部が用いる位相補正値は、設定された前記内部巻線の種類がΔ結線であるかΔ結線以外であるかに応じて選択した、現時点データと該現時点データよりも３０度前のデータとのいずれか一方である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】
前記位相補正部が用いる位相補正値は、設定された前記内部巻線の種類がΔ結線であるかΔ結線以外であるかに応じて選択した、現時点データと該現時点データよりも３０度前のデータとを用いて演算した３０度位相進みから３０度位相遅れまでの範囲内における所定値である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】
電力系統に配置される変圧器の系統上流側及び系統下流側に接続される線路にそれぞれ設置される系統上流側及び系統下流側の各計器用変流器から取り込んだ系統電流をそれぞれデジタル処理する入力処理部と、前記入力処理部からのデジタルデータを用いて、前記系統上流側及び系統下流側の各計器用変流器からの入力系統電流を差動電流が零となるように補正する電流補正部と、前記電流補正部が補正した前記系統上流側及び系統下流側の各電流データを使用して比率差動演算を行い、前記変圧器の内部故障有無を判定する比率差動演算部とを備える変圧器保護継電器において、
前記変圧器は、国際規格で定める内部巻線を有する変圧器であり、前記系統上流側及び系統下流側の計器用変流器は、それぞれ、Ｙ結線でもって前記変圧器の系統電流を取り出して出力するように構成され、
設定された前記国際規格での変圧器内部巻線を示す記号から、前記変圧器の前記系統上流側及び系統下流側のいずれか一方における内部巻線の種類がΔ結線であるかΔ結線以外であるかに応じた第１の電流変換情報と、いずれか他方における内部巻線の種類がΔ結線であるかΔ結線以外であるかに応じた第２の電流変換情報と、いずれか他方における内部巻線の種類がΔ結線であるかΔ結線以外であるかに応じた位相補正選択値とをそれぞれ出力する規格テーブルを備えるとともに、
前記系統上流側及び系統下流側のいずれか一方に対応する前記電流補正部は、
前記第１の電流変換情報に基づき、前記入力処理部から入力する前記系統上流側及び系統下流側のいずれか一方に対応するデジタルデータについて電流変換処理を行う第１の電流変換部と、前記第１の電流変換部が出力する電流データにゲイン補正を加えて前記比率差動演算部に与える第１のゲイン補正部と、を備え、
前記系統上流側及び系統下流側のいずれか他方に対応する前記電流補正部は、
前記第２の電流変換情報に基づき、前記入力処理部から入力する前記系統上流側及び系統下流側のいずれか他方に対応するデジタルデータについて電流変換処理を行う第２の電流変換部と、前記第２の電流変換部の出力する電流データに前記位相補正値に基づく位相補正処理を施す位相補正部と、前記位相補正部が出力する電流データにゲイン補正を加えて前記比率差動演算部に与える第２のゲイン補正部と、を備えている
ことを特徴とする変圧器保護継電器。
【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するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力系統に配置される変圧器には、１次、２次、３次の巻線を有する３巻線変圧器もあるが、この明細書では説明を簡単にするため、１次と２次の巻線を有する２巻線変圧器を例に挙げて説明する。
【０００３】
変圧器保護継電器は、変圧器の１次側及び２次側に接続される線路にそれぞれ配置したＣＴ（計器用変流器）の各２次側から取り込んだ変圧器の１次側電流と２次側電流とのベクトル合成電流（差電流）が異常値になった場合に、当該変圧器に内部故障が発生したとして変圧器の１次側及び２次側に配置した遮断器を開路して当該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。
【０００４】
したがって、従来では、変圧器の１次側及び２次側に接続される線路にそれぞれ配置された各ＣＴの２次側ケーブルの結線は、接続の仕方によって差電流が生じないように、変圧器保護継電器への入力電流の位相に差がでないような結線とする必要があった。
【０００５】
また、各ＣＴの２次側ケーブルの結線選択によっても位相を一致させることが困難な場合は、各ＣＴの２次側に位相補正のために、補助ＣＴなどの設置を行う場合もあった。
【０００６】
さらに、変圧器の内部結線方式、つまり、変圧器の巻線方式は、１種類の方式に固定されず、複数種類の方式が混在するので、各ＣＴの２次側の結線も、変圧器の種類毎に、つまり、変圧器の巻線方式毎に変更する必要があり、誤配線を起こす可能性があった。
【０００７】
このような問題を解決するため、例えば特許文献１では、位相の異なる２つの入力電流の位相を継電器内部で自動的に同位相に調整可能とすることにより、内部結線（つまり、巻線方式）が変圧器毎に異なっても、変圧器の１次側と２次側の各ＣＴ結線を変圧器の巻線方式に関係なく決定することができるように位相差を測定して、位相差があれば、一方の入力電流を位相差だけ補償することで、位相を一致させる技術が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３１３５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の特許文献１に開示される、変圧器の１次側と２次側の各ＣＴからの入力電流に対する位相補正方式は、各ＣＴの結線をＹ接続に統一し、定格負荷状態での変圧器の１次側電流と２次側電流との位相差を測定し、その位相差に基づいて一方の電流位相を一致させるべく位相補償を行うので、例えば、巻線方式がＹｄ１、或いはＹｄ１１（つまり１次側がＹ結線、２次側がΔ結線）である変圧器でのＣＴ接続に地絡故障対策として採用する１次側Δ結線、２次側Ｙ結線による効果を無視した位相補正となっているという問題がある。
【００１０】
したがって、上記の特許文献１に開示される位相補正方式では、国際規格（ＩＥＣ６００７６−１）に規定される複数の巻線方式（内部結線方式）の全てに対応した位相補正が困難である。
【００１１】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、各ＣＴの結線をＹ接続に統一しても変圧器が有する複数の巻線方式（内部結線方式）の全てに対して位相補正が行え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】
【００１２】
上述した目的を達成するために、この発明は、電力系統に配置される変圧器の系統上流側及び系統下流側に接続される線路にそれぞれ設置される系統上流側及び系統下流側の各計器用変流器から取り込んだ系統電流をそれぞれデジタル処理する入力処理部と、前記入力処理部からのデジタルデータを用いて、前記系統上流側及び系統下流側の各計器用変流器からの入力系統電流を差動電流が零となるように補正する電流補正部と、前記電流補正部が補正した前記系統上流側及び系統下流側の各電流データを使用して比率差動演算を行い、前記変圧器の内部故障有無を判定する比率差動演算部とを備える変圧器保護継電器において、前記系統上流側及び系統下流側の計器用変流器は、それぞれ、Ｙ結線でもって前記変圧器の系統電流を取り出して出力するように構成され、前記系統上流側及び系統下流側のいずれか一方に対応する前記電流補正部は、前記入力処理部から入力する前記系統上流側及び系統下流側のいずれか一方に対応するのデジタルデータについて、設定された前記変圧器の前記系統上流側及び系統下流側のいずれか一方における内部巻線の種類がΔ結線であるかΔ結線以外であるかに応じた電流変換処理を行う第１の電流変換部と、前記第１の電流変換部が出力する電流データにゲイン補正を加えて前記比率差動演算部に与える第１のゲイン補正部とを備え、前記系統上流側及び系統下流側のいずれか他方に対応する前記電流補正部は、前記入力処理部から入力する前記系統上流側及び系統下流側のいずれか他方に対応するデジタルデータについて、設定された前記変圧器の前記系統上流側及び系統下流側のいずれか他方における内部巻線の種類がΔ結線であるかΔ結線以外であるかに応じた電流変換処理を行う第２の電流変換部と、前記第２の電流変換部の出力する電流データに、設定された前記変圧器の前記系統上流側及び系統下流側のいずれか他方における内部巻線の種類がΔ結線であるかΔ結線以外であるかに応じて定まる位相補正値を用いて位相補正処理を施す位相補正部と、前記位相補正部が出力する電流データにゲイン補正を加えて前記比率差動演算部に与える第２のゲイン補正部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、変圧器の系統上流側及び系統下流側と比率差動演算部の両入力端との間に設けられる２つの電流補正部の一方での第１の電流補正部と、他方での第２の電流補正部及び位相補正部によって、結線をＹ接続としている計器用変成器から入力する系統上流側電流及び系統下流側電流の各位相を、変圧器の各巻線方式に対して、一致させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まず、この発明の理解を容易にするため、図１０，図１１を参照して、上記の特許文献１に開示される位相補正方式の問題点について説明する。なお、図１０は、従来の位相補正方式における外部地絡故障時の電流分布を説明する図である。図１１は、正しいＣＴ接続にした場合の外部地絡故障時の電流分布を説明する図である。
【００１５】
図１０では、保護対象の変圧器３０がＹｄ１１の巻線方式を有する場合を示してある
が、上記の特許文献１に開示される位相補正方式では、この変圧器３０のＹ結線側（１次側）及びΔ結線側（２次側）に接続される線路にそれぞれ配置されるＣＴ３１，３２の接続方式をＹ結線に統一し、それらのＣＴ３１，３２の各２次側ケーブルを変圧器保護継電器３３に接続する構成である。
【００１６】
位相補正の方法は、前記した通りであるが、変圧器３０のＹ結線側に配置されるＣＴ３１の外部で１相地絡故障が発生した場合、図１０に示すように、変圧器３０の１次側Ｙ結線では、各巻線に故障電流が流れるので、そのＹ結線側に配置されるＣＴ３１は流れる故障電流を検出して変圧器保護継電器３３に入力する。
【００１７】
これに対して変圧器３０の２次側Δ結線では、故障電流がそのΔ結線を還流するので、ＣＴ３２には故障電流が流れず、変圧器保護継電器３３に送り出す電流は発生しない。つまり、変圧器保護継電器３３では、変圧器３０のΔ結線側からの電流入力がないので、特許文献１に関わる位相補償にかかわらず、外部地絡故障時では、差電流が発生するために誤動作の可能性がある。
【００１８】
しかし、図１１に示すように、変圧器３０のＹ結線側に配置されるＣＴ３１をΔ結線にすると、ＣＴ３１を流れる前記の故障電流は、ＣＴ３１のΔ回路を還流するので、変圧器保護継電器３３には、変圧器３０のΔ結線側及びＹ結線側のそれぞれに対応する電流が入力せず、その結果、差電流は発生しない。
【００１９】
要するに、変圧器の１次側、２次側の各ＣＴをＹ結線にして定格負荷電流での１次、２次の計測位相差（理論上は３０度になる）を単に移相して位相補償するだけの位相補正方式では、負荷電流の変化や外部短絡故障時での差電流の発生は防ぐことができるが、外部地絡故障時では差電流が発生して不要動作を行う可能性があり問題である。
【００２０】
加えて、定格負荷電流による位相差を計測し、その計測位相差に基づく位相補正方式であるので、演算処理負担が大きいという欠点とともに、ＣＴ結線の誤りなどの場合でも強制的に位相を補償してしまう危険性があり、信頼性上問題である。
【００２１】
そこで、この発明では、ＣＴの誤接続を防止する観点から、上記の特許文献１と同様に各ＣＴの結線方式をＹ接続に統一するが、国際規格（ＩＥＣ６００７６−１）に規定される各種の巻線方式（内部結線方式）を含む複数の巻線方式の全てに対応した位相補正が行えるように構成した。以下に図面を参照して、この発明にかかる変圧器保護継電器の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による変圧器保護継電器の構成を示すブロック図である。図１において、保護対象の変圧器１は、例えば、系統上流側である１次側がＹ結線、系統下流側である２次側がΔ結線の巻線方式を有するＹｄ１変圧器である。
【００２３】
この変圧器１の１次側（Ｙ結線側）及び２次側（Δ結線側）に接続される線路にそれぞれ配置されるＣＴ（計器用変流器）２，３の各２次側ケーブルが変圧器保護継電器４ａに接続される。ＣＴ２，３は、後述する図５に示すように、共に、Ｙ結線でもって変圧器１の１次側電流及び２次側電流を検出するようになっている。変圧器保護継電器４ａは、図１に示す構成によって、変圧器１に系統電流が流れている状態において、ＣＴ２，３の各２次側ケーブルから取り込んだ各系統電流に基づき、ＣＴ２とＣＴ３との間の線路で生ずる系統故障を検出する。
【００２４】
変圧器保護継電器４ａは、入力側に、変圧器１次側のＣＴ２から系統電流を取り込む電流入力部１１と、変圧器２次側のＣＴ３から系統電流を取り込む電流入力部２１とが配置される。電流入力部１１，２１は、それぞれ入力処理部に対応しており、それぞれ、系統電流に含まれる高調波電流成分などを除去するフィルタ処理部とこのフィルタ処理部から受け取った系統電流をデジタル化するＡＤ変換処理部などを備えている。
【００２５】
そして、出力側に、比率差動演算部５及び出力部６が配置されている。比率差動演算部５は、変圧器１次側入力端に印加される電流データと変圧器２次側入力端に印加される電流データとを使用して比率差動演算を行い、変圧器１の内部故障有無を判定する。出力部６は、比率差動演算部５が内部故障を検出したとき、出力端から、変圧器１の一次側及び２次側に設置されている図示しない遮断器に対して制御信号を出力して開路させ、当該変圧器１を系統から切り離すようになっている。
【００２６】
この実施の形態では、電流入力部１１と比率差動演算部５の変圧器１次側入力端との間に、一方の電流補正部として、電流変換部１２とゲイン補正部１４とが直列に配置され、電流入力部２１と比率差動演算部５の変圧器２次側入力端との間に、他方の電流補正部として、電流変換部２２と位相補正部２３とゲイン補正部２４とが直列に配置されている。
【００２７】
そして、電流変換部１２，２２には、電流変換整定器７が接続され、位相補正部２３には、固定位相補正値設定器８が接続されている。電流変換整定器７と固定位相補正値設定器８は、ユーザがリレー整定を行う際に使用する、いわゆるインタフェース回路である。
【００２８】
なお、上記の両電流補正部の構成は、変圧器１の１次側を基準にした構成である。つまり、上記の構成を入れ替えて、変圧器１の２次側を基準にする構成でも良いが、この実施の形態では、変圧器１の１次側を基準にした構成で説明する。
【００２９】
ゲイン補正部１４は電流変換部１２の出力を受けて、ゲイン補正部２４は位相補正部２３の出力を受けて、それぞれ、変圧器１の巻数比、１次・２次のＣＴ比に応じて差電流を零にするためのゲイン補正を行って、比率差動演算部５に与える。
【００３０】
図２は、図１に示す電流変換部が備える電流変換テーブルの構成を示す図である。電流変換部１２，２２は、電流入力部１１，２１から入力するデジタルデータ上で、ＣＴ２，３から入力する系統電流に対してΔ接続を模擬した演算、すなわち３相電流の差分処理（Δ変換）をこの図２に示す電流変換テーブルに基づいて実行する。図２では、１２個の「電流変換設定番号」とそれに対して行われる「電流変換処理」との関係が示されている。なお、右端には、理解を容易にするため、変換内容の補足説明を示してある。
【００３１】
ユーザは、リレー整定値として、変圧器１の１次側用の「電流変換設定番号」と２次側用の「電流変換設定番号」とを電流変換整定器７に設定する。図２に示すように、「電流変換設定番号」＝０では、Ａ相にはａ相の電流Ｉａが、Ｂ相にはｂ相の電流Ｉｂが、Ｃ相にはｃ相の電流Ｉｃが、それぞれ選択されるので、電流変換処理は実質無変換となる。これは、ＣＴ２，３から入力する系統電流に対してＣＴの結線をＹ接続にするように模擬した演算である。
【００３２】
これに対して「電流変換設定番号」＝１〜Ｂでは、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に割り当てられる電流相が上記とは異なる状況となり、位相シフトが生ずる電流変換処理となる。例えば、「電流変換設定番号」＝１では、Ａ相にはａ相とｃ相の差電流Ｉａ−Ｉｃが、Ｂ相にはｂ相とａ相の差電流Ｉｂ−Ｉａが、Ｃ相にはｃ相とｂ相の差電流Ｉｃ−Ｉｂが、それぞれ選択されるので、−３０度の位相シフトが生ずる電流変換処理となる。これは、ＣＴ２，３から入力する系統電流に対してＣＴの結線をΔ接続にするように模擬した演算である。ユーザは、「電流変換設定番号」＝１〜Ｂを設定する場合は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に割り当てる電流相を選択して指定することになる。
【００３３】
また、図３は、図１に示す電流変換整定器及び固定位相補正値設定器にリレー整定を行うユーザが用いる国際規格表を示す図である。図３に示す「変圧器巻線方式」の蘭に示す記号は、国際規格（ＩＥＣ６００７６−１）で用いられているものである。前記した「Ｙｄ１」や「Ｙｄ１１」の巻線方式も含まれている。このように国際規格（ＩＥＣ６００７６−１）では、変圧器の巻線（内部結線）の種類として、Ｙ，Ｄ（Δ），Ｚの３種類を規定し、位相シフトとして、反時計回り方向の時間を用いて、０時、１時、２時、４時、５時、６時、７時、８時、１０時、１１時の各位相遅れ時間を規定しているが、図２に示す変換テーブルでは、これらの全ての組み合わせに対応できるようになっている。
【００３４】
図３に示す規格表では、「変圧器巻線方式」の欄と、「１次側設定」の欄と、「２次側設定」の欄とが設けられている。変圧器保護継電器４ａが変圧器１の１次側を基準にした構成であるので、「１次側設定」の欄では、電流変換整定器７に与える図２に示した「電流変換設定番号」が記載されている。また、「２次側設定」の欄では、電流変換整定器７に与える図２に示した「電流変換設定番号」と、固定位相補正値設定器８に与える「位相補正選択値」とが記載されている。なお、右端には、理解を容易にするため、電流変換と位相補正の内容の補足説明を示してある。
【００３５】
固定位相補正値設定器８に与える「位相補正選択値」は後述するとして、電流変換整定器７に与える図２に示した「電流変換設定番号」の用い方を説明する。ユーザは、変圧器１の巻線方式に従って、リレー整定値として変圧器１の１次側用及び２次側用の「電流変換設定番号」をそれぞれ電流変換整定器７に与えると、その「電流変換設定番号」に応じた上記した「電流変換処理」を電流変換部１２，２２が実行する。
【００３６】
図３に示すように、１次側での「電流変換設定番号」の設定では、１次巻線がＹ接続の場合は、「電流変換設定番号」＝１の設定を行ってΔ接続を模擬した演算を指示し、１次巻線がＤ接続（つまりΔ接続）の場合は、「電流変換設定番号」＝０の設定を行ってＹ接続を模擬した演算を指示するようにしている。
【００３７】
一方、２次側での「電流変換設定番号」の設定では、変圧器が「Ｄｄ０」巻線方式と「Ｙｄ１」巻線方式の場合に「電流変換設定番号」＝０の設定を行ってＹ接続を模擬した演算を指示し、その他の巻線方式では、「電流変換設定番号」＝１〜Ｂのいずれかの設定を行ってＹ接続、或いは、Δ接続を模擬した演算を指示するようにしている。
【００３８】
具体的に説明する。変圧器１が、例えば国際規格のＤｙ１１方式の場合には、１次側がΔ接続で、２次側がＹ接続であり、２次位相は１次位相に対して、反時計回り方向３０度の位置に移相しているので、２次側を１次側のＹ接続と同相にするΔ接続（ｄ１接続）に変換する必要がある。そのため、電流変換整定器７に、変圧器１の１次側設定用に「電流変換設定番号」＝０を設定し、変圧器１の２次側設定用に「電流変換設定番号」＝１と選択した相の指定とを設定する。選択した相の指定とは、Ａ相に割り当てる電流相「Ｉａ−Ｉｃ」、Ｂ相に割り当てる電流相「Ｉｂ−Ｉａ」、Ｃ相に割り当てる電流相「Ｉｃ−Ｉｂ」をそれぞれ選択して指定することである。図１において、電流変換整定器７から電流変換器１２には１本の矢印線が示されているのに対し、電流変換整定器７から電流変換器２２には２本の矢印線が示されているのは、上記の内容を示している。
【００３９】
そうすると、電流変換部１２では、相の指定が無いので、Ａ相にはａ相の電流Ｉａを、Ｂ相にはｂ相の電流Ｉｂを、Ｃ相にはｃ相の電流Ｉｃを、それぞれ選択して実質無変換の電流変換処理を行う。
【００４０】
これに対して、電流変換部２２では、Ａ相には「Ｉａ−Ｉｃ」を割り当て、Ｂ相には「Ｉｂ−Ｉａ」を割り当て、Ｃ相には「Ｉｃ−Ｉｂ」を割り当てる指示が入力するので、電流入力部２１からの電流データ上で、Ａ相については「Ｉａ−Ｉｃ」、Ｂ相については「Ｉｂ−Ｉａ」、Ｃ相については「Ｉｃ−Ｉｂ」の相差分の電流変換が行われるので、「ｄ１」が指定する３０度移相とΔ変換とが同時に行われる。
【００４１】
次に、位相補正部２３は、電流変換部２２からの電流データについて、３０度遅れ位相シフト処理と、その位相シフト処理をしない処理とを固定位相補正値設定器８からの指示に従って行う。固定位相補正値設定器８へにリレー整定値は、図３に示す規格表の「２次側設定」の欄における「位相補正選択値」である。「位相補正選択値」は、値０と値１のいずれかである。固定位相補正値設定器８は、設定された「位相補正選択値」を位相補正部２３に与える。位相補正部２３は、「位相補正選択値」＝０の場合は、位相シフト処理を行わず、「位相補正選択値」＝１の場合に、３０度遅れ位相シフト処理を行う。上記の例では、電流変換部１２，２２での出力位相は揃っているので、規格表では、「位相補正選択値」＝０が設定されており、位相補正部２３は、３０度遅れ位相シフト処理を行わない。
【００４２】
要するに、変圧器１の１次側では、変圧器１次巻線がＹ接続の場合には、ＣＴの結線をΔ接続したように演算するために「電流変換設定番号」＝１と適用相の指定とを設定し、変圧器１次巻線がΔ接続の場合には、ＣＴの結線をＹ接続したようにするために「電流変換設定番号」＝０を設定する。
【００４３】
そして、変圧器１の２次側では、変圧器２次巻線がＹ接続或いはＺ接続、「ｄ０」「ｄ１」以外のΔ接続の場合には、「電流変換設定番号」＝１〜Ｂのいずれかを設定し、かつ「位相補正選択値」＝１を設定する。また、変圧器２次巻線がΔ接続の「ｄ０」「ｄ１」場合には、「電流変換設定番号」＝０を設定し、かつ「位相補正選択値」＝０を選択設定する。
【００４４】
これによって、１次側の電流変換部１２と、２次側の電流変換部２２及び位相補正部２３とにおいて、各種の変圧器巻線方式に対して、１次側と２次側との位相を一致させる動作が行われる。
【００４５】
次に、図４を参照して、位相補正部２３が、３０度遅れ位相シフトする動作と、そのシフト動作を行わない動作とについて説明する。なお、図４は、図１に示す位相補正部の動作を説明する図である。図４に示す３０°サンプリングデータ列は、電流入力部２１でのＡＤ変換処理で得られたサンプリングデータを電気角３０°毎のタイミングでサンプリングしたデータ列である。
【００４６】
この３０°サンプリングデータ列において、３０度遅れ位相シフトを行わない「位相補正選択値」＝０では、現時点でのデータＩ（ｔ）を使用し、３０度遅れ位相シフトする動作を行う「位相補正選択値」＝１では、３０度前のデータＩ’（ｔ）を使用する。このように、簡単な選択処理で、２つの独立した位相補正が実現できる。
【００４７】
次に、以上のように構成される変圧器保護継電器４ａにおける外部地絡故障時の動作について説明する。図５は、外部地絡故障時の保護動作を説明する図である。図５に示すように、ＣＴ２，３は、共にＹ結線でもって変圧器１の１次側電流及び２次側電流を検出するようになっている。
【００４８】
図５に示すように、変圧器１のＹ結線側（１次側）に配置されるＣＴ２の外部で１相地絡故障が発生した場合、変圧器１の１次側Ｙ結線では、各巻線に故障電流が流れるので、そのＹ結線側に配置されるＣＴ２は流れる故障電流を検出して変圧器保護継電器４ａに入力する。これに対して変圧器１の２次側Δ結線では、故障電流がそのΔ結線を還流するので、ＣＴ３には故障電流が流れず、変圧器保護継電器４ａに送り出す電流は発生しない。
【００４９】
この場合、変圧器保護継電器４ａのＹ巻線入力側では、入力トランスにてＹΔ変換している構成を示してあるが、Ｙ巻線入力側への入力電流に対して、変圧器保護継電器４ａの内部で、電流入力部１１にてＡＤ変換処理されたデジタルデータ上で、Δ接続を模擬した演算、つまり３相電流の相差分処理を行い、Ｙ巻線入力側への入力電流を相殺する電流を生成するので、従来例のような差電流は流れない。
【００５０】
このように、実施の形態１によれば、変圧器１次側については、電流変換部１２に変圧器の巻線種類に応じて３相電流の差分処理（Δ接続を模擬する処理）を実施するか否かの選択指定を行い、変圧器２次側については、電流変換部２２及び位相補正部２３に変圧器の巻線種類に応じて３相電流の差分処理（Δ接続を模擬する処理）を実施するか否かの選択指定及び実施する場合は変換相の指定を行うだけで、電流変換部１２，２２及び位相補正部２３では、簡単な処理によって、１次電流と２次電流との電流位相を一致させることができる。
【００５１】
また、国際規格（ＩＥＣ６００７６−１）に規定される複数の変圧器巻線方式（内部結線方式）に対する位相補正を、演算処理負担を増大することなく実施するこができる。加えて、従来例では困難であった外部地絡故障時でも差電流が発生しないようにすることができる。
【００５２】
さらに、各ＣＴの接続をＹ結線に統一して配線を単純化するので、誤配線を減らすことができる。かりに、誤配線があっても、巻線の種類に応じてΔ接続の模擬、Ｙ接続の模擬を行うので、誤配線を発見することができ、信頼性を向上させることができる。
【００５３】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２による変圧器保護継電器の構成を示すブロック図である。なお、図６では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００５４】
国際規格（ＩＥＣ６００７６−１）に従った変圧器では、実施の形態１にて説明したように、位相補正を行う場合は、３０度の位相シフト処理を行えば良かったが、国際規格（ＩＥＣ６００７６−１）に規定されない特殊な変圧器では、３０度の位相シフト処理では対応できない場合が生ずる。
【００５５】
そこで、図６に示すように、この実施の形態２による変圧器保護継電器４ｂは、図１（実施の形態１）に示した構成において、固定位相補正値設定器８に代えて、可変位相補正値設定器９が設けられ、また、位相補正部２３ａに代えて、位相補正部２３ｂが設けられている。可変位相補正値設定器９には、リレー整定値として、位相補正値を−３０度から＋３０度までの範囲内で可変設定できるようになっている。
【００５６】
図７は、図６に示す位相補正部の動作を説明する図である。図７に示すように、位相補正部２３ｂは、位相補正時に演算に使用するデータ長を短くするため、当該変圧器保護継電器４ｂの演算サンプリング周期のデータにおいて、現時点データＩ（ｔ）と１サンプリング前のデータＩ（ｔ−１）とを使用して、例えば、位相０度のデータを現時点データＩ（ｔ）とし、それを、位相補正を行わない位相補正値＝０度でのデータとすれば、その現時点データＩ（ｔ）と３０度前のデータＩ（ｔ−１）とを使用して、位相補正値として−３０度から＋３０度までの範囲内での設定角度Ｉ’（ｔ）を、
Ｉ’（ｔ）＝ｋ１・Ｉ（ｔ）＋ｋ２・Ｉ（ｔ−１）    ……（１）
によって計算する。
【００５７】
例えば、位相補正値としての設定角度をφとすれば、式（１）は、
Ｉ’（ｔ）＝ｃｏｓφ・Ｉ（ｔ）＋ｓｉｎφ・（２・１（ｔ−１）−√３・Ｉ（ｔ））
＝（ｃｏｓφ−√３・ｓｉｎφ）・Ｉ（ｔ）
＋２・ｓｉｎφ・Ｉ（ｔ−１）    ……（２）
となるので、式（１）での係数ｋ１，ｋ２は、
ｋ１＝ｃｏｓφ−√３・ｓｉｎφ，ｋ２＝２・ｓｉｎφ      ……（３）
と表せる。
【００５８】
図８は、国際規格に無い特殊な巻線方式の変圧器の一例を示し、（ａ）はＹｚ１１（１／４）変圧器の位相図であり、（ｂ）はＹｚ１０（３／４）変圧器の位相図である。Ｙｚ１１（１／４）変圧器（ａ）は、−７．５度の位相シフトが必要となる変圧器である。Ｙｚ１０（３／４）変圧器（ｂ）は、＋７．５度の位相シフトが必要となる変圧器である。
【００５９】
このような特殊な変圧器に対してユーザは、電流変換整定器７及び可変位相補正値設定器９に対するリレー整定として、Ｙｚ１１（１／４）変圧器（ａ）である場合は、１次側では、電流変換設定番号に値１を設定し、２次側では、電流変換設定番号に値１を、位相補正値に−７．５度をそれぞれ設定する。また、Ｙｚ１１（３／４）変圧器（ｂ）である場合は、１次側では、電流変換設定番号に値１を設定し、２次側では、電流変換設定番号に値１を、位相補正値に＋７．５度をそれぞれ設定する。
【００６０】
そうすると、位相補正部２３ｂは、３０度位相進みから３０度位相遅れまでの範囲内における設定角度±７．５を、上記のように、設定された変圧器内部巻線の種類がΔ結線であるかΔ結線以外であるかに応じて選択した、現時点データと該現時点データよりも３０度前のデータとを用いて演算する。
【００６１】
このように、実施の形態２によれば、位相補正値を−３０度〜＋３０度の範囲内で可変設定できるようにしたので、国際規格（ＩＥＣ６００７６−１）に規定されない特殊な変圧器にも対応することができる。
【００６２】
また、−３０度〜＋３０度の範囲内で設定できる角度を、現時点データと３０度前のデータとを使用して求めるので、演算に使用するデータ長を短くすることができ、過渡応動による誤出力を少なくすることができる。
【００６３】
実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３による変圧器保護継電器の構成を示すブロック図である。なお、図９では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００６４】
図９に示すように、この実施の形態３による変圧器保護継電器４ｃでは、図１（実施の形態１）に示した構成において、規格テーブル１０が追加されている。規格テーブル１０は、図３に示す規格表を記憶装置に設定したもので、ユーザがリレー整定値として、変圧器巻線の記号を与えると、規格テーブル１０から、その記号に対応する１次側設定用の電流変換設定番号、及び２次側設定用の電流変換設定番号が電流変換整定器７に出力され、また、値０或いは値１の位相補正選択値が固定位相補正値設定器８に出力されるようになっている。
【００６５】
実施の形態１では、ユーザは、位相の一致を考慮しながら電流変換整定器７と固定位相補正値設定器８への設定を行う必要があるが、この実施の形態３によれば、ユーザは、適用する変圧器の内部配線を示す規格記号を設定すれば済むので、リレー整定を間違えるのを少なくすることができる。
【００６６】
なお、以上説明した実施の形態では、変圧器として、１次、２次の巻線を有する２巻線変圧器を示したが、この発明は、１次、２次、３次の巻線を有する３巻線変圧器にも同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、この発明にかかる変圧器保護継電器は、ＣＴ誤接続を防止して、国際規格（ＩＥＣ６００７６−１）に規定される各種の巻線方式（内部結線方式）を含む複数の巻線方式の全てに対応した位相補正を行うのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この発明の実施の形態１による変圧器保護継電器の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電流変換部が備える電流変換テーブルの構成を示す図である。
【図３】図１に示す電流変換整定器及び固定位相補正値設定器にリレー整定を行うユーザが用いる国際規格表を示す図である。
【図４】図１に示す位相補正部の動作を説明する図である。
【図５】外部地絡故障時の保護動作を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態２による変圧器保護継電器の構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示す位相補正部の動作を説明する図である。
【図８】国際規格に無い特殊な巻線方式の変圧器の一例を示し、（ａ）はＹｚ１１（１／４）変圧器の位相図であり、（ｂ）はＹｚ１０（３／４）変圧器の位相図である。
【図９】この発明の実施の形態３による変圧器保護継電器の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の位相補正方式における外部地絡故障時の電流分布を説明する図である。
【図１１】正しいＣＴ接続にした場合の外部地絡故障時の電流分布を説明する図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  保護対象の変圧器
２  変圧器１次側に設置されるＣＴ（計器用変流器）
３  変圧器２次側に設置されるＣＴ（計器用変流器）
４ａ，４ｂ，４ｃ  変圧器保護継電器
５  比率差動演算部
６  出力部
７  電流変換整定器
８  固定位相補正値設定器
９  可変位相補正値設定器
１０  規格テーブル
１１  変圧器１次側の電流入力部
１２  変圧器１次側の電流変換部
１４  変圧器１次側のゲイン補正部
２１  変圧器２次側の電流入力部
２２  変圧器２次側の電流変換部
２３ａ，２３ｂ  変圧器２次側の位相補正部
２４  変圧器２次側のゲイン補正部
【図１】
0005063282.tif 000002
【図２】
0005063282.tif 000003
【図３】
0005063282.tif 000004
【図４】
0005063282.tif 000005
【図５】
0005063282.tif 000006
【図６】
0005063282.tif 000007
【図７】
0005063282.tif 000008
【図８】
0005063282.tif 000009
【図９】
0005063282.tif 000010
【図１０】
0005063282.tif 000011
【図１１】
0005063282.tif 000012