(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に接続される第１電力線から電力が供給される入力巻線と、第２電力線へ電力を供給する出力巻線とを有する変圧器の負荷状態検出装置であって、
前記出力巻線を流れる電流を検出する電流検出部と、
前記第１電力線の電圧を検出する第１電圧検出部と、
前記第２電力線の電圧を検出する第２電圧検出部と、
前記電流検出部の検出電流と、前記第１電圧検出部及び前記第２電圧検出部の検出電圧から定まる前記入力巻線及び前記出力巻線の巻線比とに基づいて、前記入力巻線を流れる電流を算出する電流算出部と、
前記電流検出部の検出電流と前記電流算出部の算出電流と、が過負荷の有無を判別するための電流値の範囲内であるか否かに応じて、前記変圧器の負荷の状態を検出する負荷状態検出部と、
を備えたことを特徴とする変圧器の負荷状態検出装置。
【請求項２】
前記変圧器の入力巻線は１次巻線であり、
前記変圧器の出力巻線は２次巻線及び３次巻線であり、
前記電流検出部は、前記２次巻線及び前記３次巻線を流れる各電流を検出し、
前記電流算出部は、
前記電流検出部の２次巻線の検出電流を、前記１次巻線及び前記２次巻線の巻線比により、前記１次巻線側の第１換算電流に換算し、
前記電流検出部の３次巻線の検出電流を、前記１次巻線及び前記３次巻線の巻線比により、前記１次巻線側の第２換算電流に換算し、
前記第１換算電流及び前記第２換算電流に基づいて、前記１次巻線を流れる電流を求める、ことを特徴とする請求項１に記載の変圧器の負荷状態検出装置。
【請求項３】
前記第１電力線は前記第２電力線よりも高圧の電力線である、ことを特徴とする請求項１乃至２の何れかに記載の負荷状態検出装置。
【請求項４】
電力系統に接続される第１電力線から電力が供給される入力巻線と、第２電力線へ電力を供給する出力巻線とを有する変圧器の負荷状態検出装置の負荷状態検出方法であって、
前記出力巻線を流れる電流を検出する電流検出ステップと、
前記第１電力線の電圧を検出する第１電圧検出ステップと、
前記第２電力線の電圧を検出する第２電圧検出ステップと、
前記電流検出ステップの検出電流と、前記第１電圧検出ステップ及び前記第２電圧検出ステップの検出電圧から定まる前記入力巻線及び前記出力巻線の巻線比とに基づいて、前記入力巻線を流れる電流を算出する電流算出ステップと、
前記電流検出ステップの検出電流と、前記電流算出ステップの算出電流と、が過負荷の有無を判別するための電流値の範囲内であるか否かに応じて、前記変圧器の負荷の状態を検出する負荷状態検出ステップと、
を備えたことを特徴とする変圧器の負荷状態検出装置の負荷状態検出方法。
【請求項５】
電力系統に接続される第１電力線から電力が供給される入力巻線と、第２電力線へ電力を供給する出力巻線とを有する変圧器の負荷状態検出装置における負荷状態検出動作を制御するコンピュータに、
前記出力巻線を流れる電流を検出する電流検出手順と、
前記第１電力線の電圧を検出する第１電圧検出手順と、
前記第２電力線の電圧を検出する第２電圧検出手順と、
前記電流検出手順の検出電流と、前記第１電圧検出手順及び前記第２電圧検出手順の検出電圧から定まる前記入力巻線及び前記出力巻線の巻線比とに基づいて、前記入力巻線を流れる電流を算出する電流算出手順と、
前記電流検出手順の検出電流と、前記電流算出手順の算出電流と、が過負荷の有無を判別するための電流値の範囲内であるか否かに応じて、前記変圧器の負荷の状態を検出する負荷状態検出手順と、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統において例えば変圧器を保護するためにこの変圧器の負荷状態を検出する、変圧器の負荷状態検出装置、この装置の負荷状態検出方法、及びこの装置におけるコンピュータに負荷状態検出方法を実行させるためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統において、例えば、高圧側の母線の電圧を２つの低圧側の母線の電圧に変圧する３巻線変圧器が知られている。一般に、電力系統が安定した良質の電力を負荷に供給するためには、この変圧器に問題が発生した場合の処置及び対策が予めたてられている必要がある。そこで、通常、変圧器には過負荷保護設備が付加されている。つまり、変圧器の定格を超える過負荷運転が継続している場合、これを検出して、警報を発したり、或いは自動的に負荷遮断を行ったりしている（例えば、特許文献１参照。）。尚、定格とは、変圧器に保証された使用制限を意味し、容量に対する使用限度を定めるとともに、電圧、電流、周波数、力率等を指定するものである。
【０００３】
図８を参照しつつ、前述した過負荷の有無を判別するために負荷状態を検出する負荷状態検出装置９００の構成例について説明する。同図は、３巻線の変圧器１０及びその制御装置９２０の構成例を示す模式図である。変圧器１０の1次巻線１１は高圧側の母線１に接続されている一方、変圧器１０の２次巻線１２及び３次巻線１３は２つの低圧側の母線２、３にそれぞれ接続されている。また、１次巻線１１、２次巻線１２、及び３次巻線１３には、各電流を検出するブッシング変流器（以後、単に「変流器」と称する）９０１、９０２、９０３がそれぞれ設けられている。制御装置９２０は、各変流器９０１、９０２、９０３により検出された電流値に基づいて、変圧器１０に対する過負荷の有無を判別する機能や、この判別結果に応じて、警報を発したり、或いは変圧器１０と母線２、３の負荷（不図示）との間を遮断したりする機能等を有している。この場合、負荷状態検出装置９００は、３つの変流器９０１、９０２、９０３と、制御装置９２０における前述した判別機能を司る部分とを備えて構成されるものである。
【０００４】
尚、変圧器は３巻線に限定されるものではなく、例えば高圧側の１次巻線と低圧側の２次巻線とからなる２巻線であってもよい。
【特許文献１】特開２００４−１７００９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般に、１次巻線１１に設けられる変流器９０１は、２次巻線１２及び３次巻線１３に設けられる変流器９０２、９０３に比べて高価であるとされている。これに伴い、負荷状態検出装置９００もより高価となって、結局、変圧器１０の過負荷保護設備の設備コストが嵩む虞がある。
【０００６】
一方、もし１次巻線１１の電流値を考慮せずに、例えば２次巻線１２及び３次巻線１３の電流値のみに基づいて過負荷の有無を判別する場合、その判別精度は低下するため、変圧器１０の過負荷保護が不十分となる虞がある。
【０００７】
尚、前述したように、以上は３巻線以外（例えば２巻線）の変圧器についても生じ得る問題である。また、以上は、変圧器１０に対する過負荷の有無の判別に限らず、一般に、変圧器１０の負荷状態を検出する場合にも生じ得る問題である。
【０００８】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、変圧器の負荷状態を精度良く検出可能な低コストの負荷状態検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための発明は、電力系統に接続される第１電力線から電力が供給される入力巻線と、第２電力線へ電力を供給する出力巻線とを有する変圧器の負荷状態検出装置であって、前記出力巻線を流れる電流を検出する電流検出部と、前記第１電力線の電圧を検出する第１電圧検出部と、前記第２電力線の電圧を検出する第２電圧検出部と、前記電流検出部の検出電流と、前記第１電圧検出部及び前記第２電圧検出部の検出電圧から定まる前記入力巻線及び前記出力巻線の巻線比とに基づいて、前記入力巻線を流れる電流を算出する電流算出部と、前記電流検出部の検出電流と前記電流算出部の算出電流と、が過負荷の有無を判別するための電流値の範囲内であるか否かに応じて、前記変圧器の負荷の状態を検出する負荷状態検出部と、を備えてなる。
【００１０】
この負荷状態検出装置によれば、入力巻線を流れる電流Ａを例えば変流器等により検出することなく、電流算出部は、出力巻線側の電流検出部により検出される電流Ｂと巻線比Ｃとに基づいて、電流Ａを算出により求めることができる。これにより、負荷状態検出部は、電流Ａ及び電流Ｂに基づいて、変圧器の負荷の状態を検出することができる。つまり、この負荷状態検出装置は、入力巻線側の電流検出部が無い分だけそのコストを低く抑えることができる。また、電流Ａ、Ｂの双方に基づいて負荷状態を検出しているため、その検出精度は、例えば電流Ｂのみに基づいて負荷状態を検出をしている場合と比較してより高く、例えば変圧器の過負荷保護等に十分なものとなり得る。以上から、変圧器の負荷状態を精度良く検出可能な低コストの負荷状態検出装置が提供されることになる。
【００１２】
この変圧器の負荷状態検出装置によれば、入力巻線及び出力巻線の巻線比Ｃは、例えば、第１電力線の電圧Ｄと第２電力線の電圧Ｅとの比に相当するものである。例えば、電力系統において電圧Ｄ、Ｅを検出するための手段（第１電圧検出部、第２電圧検出部）が標準的に装備されているものであれば、この既設の手段を用いて巻線比Ｃを容易に求めることができる。
【００１３】
また、かかる変圧器の負荷状態検出装置において、前記変圧器の入力巻線は１次巻線であり、前記変圧器の出力巻線は２次巻線及び３次巻線であり、前記電流検出部は、前記２次巻線及び前記３次巻線を流れる各電流を検出し、前記電流算出部は、前記電流検出部の２次巻線の検出電流を、前記１次巻線及び前記２次巻線の巻線比により、前記１次巻線側の第１換算電流に換算し、前記電流検出部の３次巻線の検出電流を、前記１次巻線及び前記３次巻線の巻線比により、前記１次巻線側の第２換算電流に換算し、前記第１換算電流及び前記第２換算電流に基づいて、前記１次巻線を流れる電流を求める、こととしてもよい。
【００１４】
この変圧器の負荷状態検出装置を、いわゆる３巻線変圧器に適用する場合、１次巻線を流れる電流Ａを例えば変流器等により検出することなく、電流算出部は、電流検出部により検出される２次巻線側の電流Ｂ’及び３次巻線側の電流Ｂ”と、巻線比Ｃ’、Ｃ”とに基づいて、電流Ａを算出により求めることができる。これにより、負荷状態検出部は、電流Ａ、Ｂ’、Ｂ”に基づいて、変圧器の負荷の状態を検出することができる。つまり、この負荷状態検出装置は、１次巻線側の電流検出部が無い分だけそのコストを低く抑えることができる。また、３つの電流Ａ、Ｂ’、Ｂ”に基づいて負荷状態を検出しているため、その検出精度は、例えば２つの電流Ｂ’、Ｂ”のみに基づいて負荷状態を検出している場合と比較してより高く、例えば変圧器の過負荷保護等に十分なものとなり得る。尚、電流算出部は、電流Ｂ’に対し例えば巻線比Ｃ’又はその逆数を乗算することにより、電流Ｂ’を１次巻線側に換算するとともに、電流Ｂ”に対し例えば巻線比Ｃ”又はその逆数を乗算することにより、電流Ｂ”を１次巻線側に換算し、２つの換算電流の例えば実部及び虚部どうしを合計することにより、電流Ａを求めることができる。
【００１５】
また、かかる変圧器の負荷状態検出装置において、前記第１電力線は前記第２電力線よりも高圧の電力線である、ことが好ましい。  
この変圧器の負荷状態検出装置によれば、高圧側に電流検出部を設けることなく、変圧器の負荷の状態を精度良く検出できる。一般に、高圧側に設けられるべき電流検出部（例えばブッシング変流器）は、低圧側に設けられる電流検出部に比べて高価であるとされているため、負荷状態検出装置のコストをより効果的に低く抑えることができる。
【００１６】
また、前記課題を解決するための発明は、電力系統に接続される第１電力線から電力が供給される入力巻線と、第２電力線へ電力を供給する出力巻線とを有する変圧器の負荷状態検出装置の負荷状態検出方法であって、前記出力巻線を流れる電流を検出する電流検出ステップと、前記第１電力線の電圧を検出する第１電圧検出ステップと、前記第２電力線の電圧を検出する第２電圧検出ステップと、前記電流検出ステップの検出電流と、前記第１電圧検出ステップ及び前記第２電圧検出ステップの検出電圧から定まる前記入力巻線及び前記出力巻線の巻線比とに基づいて、前記入力巻線を流れる電流を算出する電流算出ステップと、前記電流検出ステップの検出電流と、前記電流算出ステップの算出電流と、が過負荷の有無を判別するための電流値の範囲内であるか否かに応じて、前記変圧器の負荷の状態を検出する負荷状態検出ステップと、を備えてなる。
この変圧器の負荷状態検出装置の負荷状態検出方法によれば、負荷状態検出装置を低コストに抑えつつ、変圧器の負荷状態を精度良く検出できる。
【００１７】
また、前記課題を解決するための発明は、電力系統に接続される第１電力線から電力が供給される入力巻線と、第２電力線へ電力を供給する出力巻線とを有する変圧器の負荷状態検出装置における負荷状態検出動作を制御するコンピュータに、前記出力巻線を流れる電流を検出する電流検出手順と、前記第１電力線の電圧を検出する第１電圧検出手順と、前記第２電力線の電圧を検出する第２電圧検出手順と、前記電流検出手順の検出電流と、前記第１電圧検出手順及び前記第２電圧検出手順の検出電圧から定まる前記入力巻線及び前記出力巻線の巻線比とに基づいて、前記入力巻線を流れる電流を算出する電流算出手順と、前記電流検出手順の検出電流と、前記電流算出手順の算出電流と、が過負荷の有無を判別するための電流値の範囲内であるか否かに応じて、前記変圧器の負荷の状態を検出する負荷状態検出手順と、を実行させるためのプログラムである。  
このプログラムによれば、例えばこのプログラムをコンピュータにインストールすることにより、負荷状態検出装置を低コストに抑えつつ、変圧器の負荷状態を精度良く検出できる。
【発明の効果】
【００１８】
変圧器の負荷状態を精度良く検出可能な低コストの負荷状態検出装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＝＝＝第１の実施の形態＝＝＝
＜＜＜負荷状態検出装置＞＞＞
図１〜図３を参照しつつ、本実施の形態の負荷状態検出装置１００の構成例について説明する。図１は、第１の実施の形態の３巻線の変圧器１０及びその制御装置２００の構成例を示す模式図である。図２は、第１の実施の形態の負荷状態検出装置１００の構成例を示すブロック図である。図３は、第1の実施の形態の許容負荷分担曲線データ１０４ｂの一例を可視化したグラフである。
【００２０】
図１に例示されるように、変圧器１０の1次巻線（入力巻線）１１は高圧側の母線（第１電力線）１に接続されている一方、変圧器１０の２次巻線（出力巻線）１２及び３次巻線（出力巻線）１３は低圧側の母線（第２電力線）２及び母線（第２電力線）３にそれぞれ接続されている。尚、図１及び前述した図８では、同一装置には同一番号が付されている。１次巻線１１には、切換可能な複数のタップ（不図示）が設けられている。このタップの位置を切り換えてタップ比（巻線比）を変えることにより、２次巻線１２及び３次巻線１３それぞれの電圧が調整可能となっている。また、２次巻線１２及び３次巻線１３には、各電流を検出するブッシング変流器（以後、単に「変流器」と称する）１０２、１０３がそれぞれ設けられている一方、１次巻線１１には変流器は設けられていない。制御装置２００は、後述するように、各変流器１０２、１０３により検出された電流値と、１次巻線１１のタップ位置とに基づいて、変圧器１０に対する過負荷の有無を判別する機能や、この判別結果に応じて、警報を発したり、或いは変圧器１０と母線２、３の負荷（不図示）との間を遮断したりする機能等を有している。
【００２１】
図２に例示されるように、負荷状態検出装置１００は、主として、制御部（電流算出部、負荷状態検出部）１０１と、２つの変流器（電流検出部）１０２、１０３と、ＲＡＭ１０４と、カウンタ１０５と、ＲＯＭ１０６とを備えて構成されるものである。尚、本実施の形態の負荷状態検出装置１００は、後述する、交流過電流継電器１１０、負荷時タップ切換器１２０、及び警報部１３０とともに、変圧器１０の制御装置２００を構成するものである。
【００２２】
制御部１０１は、制御装置２００を統括制御して、変圧器１０に対する過負荷の有無を判別したり、この判別結果に応じて警報又は負荷遮断したりする機能を有するものである。変流器１０２は２次巻線１２を流れる電流を検出する周知のブッシング変流器であり、変流器１０３は３次巻線１３を流れる電流を検出する周知のブッシング変流器である。ＲＡＭ１０４は、１次巻線１０４ａのタップの位置を示すタップ位置データ１０４ａと、変圧器１０に対する過負荷の有無を判別するための電流値の範囲を示す許容負荷分担曲線データ１０４ｂとを記憶するものである。カウンタ１０５は、１次巻線１１のタップの上げ下げを指示するタップ切換信号が所定の電圧調整部(不図示)から発信されると、この信号の示すタップの上げ幅及び下げ幅を別々に計数するものである。この電圧調整部は、例えば母線２又は母線３における電圧を所定の電圧検出手段により検出する機能とともに、この電圧を補償するためのタップ切換信号を発信する機能を有する周知の装置であり、本実施の形態の制御装置２００の内部又は外部に備えられているものである。ＲＯＭ１０６は、制御部１０１の後述する処理の手順を定めるプログラム等を記憶するものである。
【００２３】
交流過電流継電器１１０は、変圧器１０に対して過負荷が有ると制御部１０１により判別された場合、例えばこの過負荷の程度に応じて変圧器１０と母線２、３の負荷との間を遮断する機能を有する周知の継電器である。
【００２４】
負荷時タップ切換器１２０は、変圧器１０と母線２、３の負荷との間を遮断することなく（即ち、負荷が常時接続された状態で）、変圧器１０の複数のタップのうちの或るタップから他のタップへ切り換える機能を有する周知の装置である。負荷を遮断することなく、或るタップから他のタップへ移るためには、切換途中において両タップにまたがる状態が必要である。この際、タップ間電圧を短絡して１次巻線１１に損傷を与えることがないように、負荷時タップ切換器１２０の回路は、限流抵抗やリアクトル等を備えている。また、負荷時タップ切換器１２０は、前述した電圧調整部から発信されるタップ切換信号に基づいてタップの上げ又は下げを実行する機能を有するものである。
【００２５】
警報部１３０は、変圧器１０に対して過負荷が有ると制御部１０１により判別された場合、この旨を例えば作業者に通知するための周知の通知手段である。
【００２６】
尚、図２の例示では、交流過電流継電器１１０、負荷時タップ切換器１２０、及び警報部１３０は、本実施の形態の負荷状態検出装置１００の外部にあるものとしているが、これに限定されるものではない。例えば、負荷状態検出装置１００は、交流過電流継電器１１０、負荷時タップ切換器１２０、及び警報部１３０を更に備えたものであってもよい。或いは、例えば、交流過電流継電器１１０が、本実施の形態の負荷状態検出装置１００の機能を備えたものであってもよい。
【００２７】
図３に例示されるように、変圧器１０に対する過負荷の有無は、１次巻線１１、２次巻線１２、及び３次巻線１３における各電流値が、許容負荷分担曲線データ１０４ｂの示す電流値の範囲内であるか否かにより判別される。本実施の形態の１次巻線１１には変流器が設けられていないため、後述するように、判別に先立って、タップ比と、２次巻線１２及び３次巻線１３における各電流値とに基づいて、１次巻線１１の電流値が求められる。図３の例示では、例えば、２次巻線１２に接続される２次負荷（不図示）の電力と、３次巻線１３に接続される３次負荷（不図示）の電力とが曲線Ｄから紙面左下側となるような各電流値の範囲が、変圧器１０に対して過負荷が無い範囲に相当する。尚、曲線Ｄで囲まれる領域は、変圧器１０に対する許容負荷の範囲の一例であり、これに限定されるものではない。
【００２８】
＜＜＜負荷状態検出方法＞＞＞
図４を参照しつつ、前述した負荷状態検出装置１００の負荷状態検出方法について説明する。同図は、第１の実施の形態の負荷状態検出装置１００が負荷状態検出方法を実施する際の制御部１０１の処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【００２９】
先ず、制御部１０１は、２次巻線１２に接続された変流器１０２から、検出された電流値の情報を受信するとともに（Ｓ１００）、３次巻線１３に接続された変流器１０３から、検出された電流値の情報を受信する（Ｓ１０１）。尚、本実施の形態では、制御部１０１は、ステップＳ１００及びＳ１０１で取得した電流値を、例えばＲＡＭ１０４に記憶させておくものとする。
【００３０】
ところで、制御部１０１は、負荷時タップ切換器１２０が電圧調整部（不図示）から受信したタップ切換信号の示すタップの上げ幅又は下げ幅をそれぞれカウンタ１０５により計数している。一方、変圧器１０におけるタップの初期位置はタップ位置データ１０４ａとしてＲＡＭ１０４に予め記憶されている。そこで、制御部１０１は、カウンタ１０５が上げ幅又は下げ幅を計数する都度、この計数結果とタップの初期位置とに基づいて、タップの現在位置を求め、ＲＡＭ１０４におけるタップ位置データ１０４ａを更新している。
【００３１】
制御部１０１は、ＲＡＭ１０４に記憶されたタップ位置データ１０４ａに基づいて、１次巻線１１に対する２次巻線１２のタップ比（以後、「２次／１次タップ比」と称する）と、１次巻線１１に対する３次巻線１３のタップ比（以後、「３次／１次タップ比」と称する）とを求める（Ｓ１０２）。
【００３２】
制御部１０１は、２次／１次タップ比と、ステップＳ１００で取得した２次巻線１２の電流値とに基づいて、２次巻線１２の電流値を１次巻線１１側に換算して第１換算値を求める。具体的には、２次巻線１２の有効電流及び無効電流のそれぞれの値に対し、例えば２次／１次タップ比の逆数を乗じて第１換算値（第１換算電流）を求める。尚、第１換算値も実部及び虚部からなる値となる。また、同様に、制御部１０１は、３次／１次タップ比と、ステップＳ１０１で取得した３次巻線１３の電流値とに基づいて、３次巻線１３の電流値を１次巻線１１側に換算して第２換算値（第２換算電流）を求める。具体的には、３次巻線１３の有効電流及び無効電流のそれぞれの値に対し、例えば３次／１次タップ比の逆数を乗じて第２換算値を求める。尚、第２換算値も実部及び虚部からなる値となる。以上求めた第1換算値及び第２換算値に基づいて、制御部１０１は、１次巻線１１の電流値を求める（Ｓ１０３）。具体的には、第１換算値及び第２換算値の実部及び虚部どうしの和を求める。尚、本実施の形態では、制御部１０１は、ステップＳ１０３で求めた電流値を、例えばＲＡＭ１０４に記憶させておくものとする。
【００３３】
制御部１０１は、ステップＳ１０３で求めた１次巻線１１の電流値と、ステップＳ１００で取得した２次巻線１２の電流値と、ステップＳ１０１で取得した３次巻線１３の電流値とが、ＲＡＭ１０４に記憶される許容負荷分担曲線データ１０４ｂの示す電流値の範囲内であるか否かを判別する（Ｓ１０４）。
【００３４】
３つの電流値が、許容負荷分担曲線データ１０４ｂの示す電流値の範囲内であると判別した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、変圧器１０に対して過負荷は無いとすることができるため、制御部１０１は、ステップＳ１００の処理を再度実行する。
【００３５】
３つの電流値が、許容負荷分担曲線データ１０４ｂの示す電流値の範囲内ではないと判別した場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、変圧器１０に対して過負荷が有るため、制御部１０１は、交流過電流継電器１１０又は警報部１３０を動作させる（Ｓ１０６）。この場合、例えば、許容負荷分担曲線データ１０４ｂにおける許容外の電流値の範囲が、更に、過負荷の程度を示すより詳細な範囲に予め分類して定められていれば、この過負荷の程度に応じて、その対応を変えることができる。例えば、過負荷の程度が相対的に小さければ、警報部１３０を通じて警報を発するのみである一方、過負荷の程度が相対的に大きければ、交流過電流継電器１１０により負荷遮断を実行する。
【００３６】
尚、前述したステップＳ１００〜Ｓ１０２の処理は、この手順に限定されるものではなく、例えば順序を入れ換えたり同時に処理したりするものであってもよい。
【００３７】
＝＝＝第２の実施の形態＝＝＝
＜＜＜負荷状態検出装置＞＞＞
図５及び図６を参照しつつ、第２の実施の形態の負荷状態検出装置１００’の構成例について説明する。図５は、第２の実施の形態の３巻線の変圧器１０及びその制御装置２００’の構成例を示す模式図である。図６は、第２の実施の形態の負荷状態検出装置１００’の構成例を示すブロック図である。
【００３８】
図５において、前述した図１と同一の装置には同一番号が付されている。前述した第１の実施の形態の場合と同様に、１次巻線１１には変流器は設けられていない。一方、１次巻線１１、２次巻線１２、及び３次巻線には、計器用変圧器１０７、１０８、１０９がそれぞれ設けられている。制御装置２００’は、後述するように、各変流器１０２、１０３により検出された電流値と、各計器用変圧器１０７、１０８、１０９により検出された電圧値とに基づいて、変圧器１０に対する過負荷の有無を判別する機能や、この判別結果に応じて、警報を発したり、或いは変圧器１０と母線２、３の負荷（不図示）との間を遮断したりする機能等を有している。
【００３９】
図６において、前述した図２と同一の装置には同一番号が付されている。図６に例示されるように、負荷状態検出装置１００’は、主として、制御部（電流算出部、負荷状態検出部）１０１と、２つの変流器（電流検出部）１０２、１０３と、ＲＡＭ１０４と、３つの計器用変圧器１０７、１０８、１０９と、ＲＯＭ１０６とを備えて構成されるものである。尚、第２の実施の形態の負荷状態検出装置１００’は、第１の実施の形態の負荷状態検出装置１００と同様に、交流過電流継電器１１０、負荷時タップ切換器１２０、及び警報部１３０とともに、変圧器１０の制御装置２００’を構成するものである。
【００４０】
制御部１０１、変流器１０２、１０３、及びＲＯＭ１０６の機能は、第１の実施の形態の機能と同様である。ＲＡＭ１０４は、第１の実施の形態と同様の許容負荷分担曲線データ１０４ｂを記憶するものである。計器用変圧器（第１電圧検出部）１０７は１次巻線１１の電圧を検出する周知の変圧器であり、計器用変圧器（第２電圧検出部）１０８は２次巻線１２の電圧を検出する周知の変圧器であり、計器用変圧器（第２電圧検出部）１０９は３次巻線１３の電圧を検出する周知の変圧器である。
【００４１】
尚、交流過電流継電器１１０、負荷時タップ切換器１２０、及び警報部１３０は、負荷状態検出装置１００’の内部又は外部の何れに設けられるものであってもよい。或いは、例えば、交流過電流継電器１１０が、負荷状態検出装置１００’の機能を備えたものであってもよい。
【００４２】
また、第２の実施の形態の変圧器１０は、特にタップ付の変圧器である必要はない。変圧器１０がタップ付の変圧器でない場合、制御装置２００’は負荷時タップ切換器１２０を備えている必要はない。
【００４３】
＜＜＜負荷状態検出方法＞＞＞
図７を参照しつつ、前述した負荷状態検出装置１００’の負荷状態検出方法について説明する。同図は、第２の実施の形態の負荷状態検出装置１００’が負荷状態検出方法を実施する際の制御部１０１の処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【００４４】
先ず、制御部１０１は、２次巻線１２に接続された変流器１０２から、検出された電流値の情報を受信するとともに（Ｓ２００）、３次巻線１３に接続された変流器１０３から、検出された電流値の情報を受信する（Ｓ２０１）。尚、第２の実施の形態では、制御部１０１は、ステップＳ２００及びＳ２０１で取得した電流値を、例えばＲＡＭ１０４に記憶させておくものとする。
【００４５】
また、制御部１０１は、計器用変圧器１０７により検出された電圧値に対する計器用変圧器１０８により検出された電圧値の比を求めて、１次巻線１１に対する２次巻線１２の巻線比（以後、「２次／１次巻線比」と称する）とするとともに、計器用変圧器１０７により検出された電圧値に対する計器用変圧器１０９により検出された電圧値の比を求めて、１次巻線１１に対する３次巻線１３の巻線比（以後、「３次／１次巻線比」と称する）とする（Ｓ２０２）。
【００４６】
制御部１０１は、２次／１次巻線比と、ステップＳ２００で取得した２次巻線１２の電流値とに基づいて、２次巻線１２の電流値を１次巻線１１側に換算して第１換算値（第１換算電流）を求める。具体的には、２次巻線１２の有効電流及び無効電流のそれぞれの値に対し、例えば２次／１次巻線比の逆数を乗じて第1換算値を求める。尚、第１換算値も実部及び虚部からなる値となる。また、同様に、制御部１０１は、３次／１次巻線比と、ステップＳ２０１で取得した３次巻線１３の電流値とに基づいて、３次巻線１３の電流値を１次巻線１１側に換算して第２換算値（第２換算電流）を求める。具体的には、３次巻線１３の有効電流及び無効電流のそれぞれの値に対し、例えば３次／１次巻線比の逆数を乗じて第２換算値を求める。尚、第２換算値も実部及び虚部からなる値となる。以上求めた第1換算値及び第２換算値に基づいて、制御部１０１は、１次巻線１１の電流値を求める（Ｓ２０３）。具体的には、第１換算値及び第２換算値の実部及び虚部どうしの和を求める。尚、第２の実施の形態では、制御部１０１は、ステップＳ２０３で求めた電流値を、例えばＲＡＭ１０４に記憶させておくものとする。
【００４７】
制御部１０１は、ステップＳ２０３で求めた１次巻線１１の電流値と、ステップＳ２００で取得した２次巻線１２の電流値と、ステップＳ２０１で求めた３次巻線１３の電流値とが、ＲＡＭ１０４に記憶される許容負荷分担曲線データ１０４ｂの示す電流値の範囲内であるか否かを判別する（Ｓ２０４）。
【００４８】
３つの電流値が、許容負荷分担曲線データ１０４ｂの示す電流値の範囲内であると判別した場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、変圧器１０に対して過負荷は無いとすることができるため、制御部１０１は、ステップＳ２００の処理を再度実行する。
【００４９】
３つの電流値が、許容負荷分担曲線データ１０４ｂの示す電流値の範囲内ではないと判別した場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、変圧器１０に対して過負荷が有るため、制御部１０１は、交流過電流継電器１１０又は警報部１３０を動作させる（Ｓ２０６）。この場合、例えば、許容負荷分担曲線データ１０４ｂにおける許容外の電流値の範囲が、更に、過負荷の程度を示すより詳細な範囲に予め分類して定められていれば、この過負荷の程度に応じて、その対応を変えることができる。例えば、過負荷の程度が相対的に小さければ、警報部１３０を通じて警報を発するのみである一方、過負荷の程度が相対的に大きければ、交流過電流継電器１１０により負荷遮断を実行する。
【００５０】
尚、前述したステップＳ２００〜Ｓ２０２の処理は、この手順に限定されるものではなく、例えば順序を入れ換えたり同時に処理したりするものであってもよい。
【００５１】
＝＝＝高検出精度及び低コスト＝＝＝
前述した実施の形態の負荷状態検出装置１００、１００’によれば、１次巻線１１に変流器を設けることなく１次巻線１１の電流値を求めて、この電流値と、２次巻線１２及び３次巻線１３それぞれの電流値とに基づいて、変圧器１０に対する過負荷の有無を判別することができる。一般に、１次巻線１１に設けられるべき変流器は、２次巻線１２及び３次巻線１３に設けられる変流器１０２、１０３に比べて高価であるとされているため、負荷状態検出装置１００、１００’は、１次巻線１１の変流器が無い分だけそのコストを低く抑えることができる。また、前述した実施の形態では、１次巻線１１、２次巻線１２、及び３次巻線１３の全ての電流値に基づいて過負荷の有無を判別しているため、その判別精度は、例えば変圧器１０の過負荷保護に十分なものとなる。以上から、変圧器１０に対する過負荷の有無を精度良く判別可能な低コストの負荷状態検出装置１００、１００’が提供されることになる。
【００５２】
尚、前述した実施の形態において、ＲＯＭ１０６に記憶されるプログラムは、制御部１０１にステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理（図４）又はステップＳ２００〜Ｓ２０６の処理を実行させるものである。例えば、このプログラムを、制御部１０１を備えたコンピュータにインストールすることにより、負荷状態検出装置１００、１００’を低コストに抑えつつ、変圧器１０の負荷状態を精度良く検出できる。
【００５３】
前述した実施の形態では、母線１が高圧側であり、母線２、３が低圧側であったが、これに限定されるものではない。前述した実施の形態の負荷状態検出装置１００、１００’によれば、母線１側又は母線２、３側の何れか一方の側には変流器を設けることなく、他方の側の変流器と巻線比とに基づいて、両方の側の電流を求めることができる。これにより、装置のコストを低く抑えることができる。
【００５４】
また、前述した実施の形態では、負荷状態検出部の処理の一例として、この変圧器１０に対する過負荷の有無を判別する処理について述べたが、これに限定されるものではなく、一般に、変圧器１０の負荷状態を検出する処理であればいかなる処理であってもよい。
【００５５】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
前述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良されるとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００５６】
前述した第１の実施の形態では、変圧器１０のタップの初期位置に対し、カウンタ１０５により計数された上げ幅又は下げ幅を加減することにより、タップ位置データ１０４ａが生成されるものであったが、これに限定されるものではない。要するに、変圧器１０の現在のタップ位置を検出するための検出手段であれば、いかなるものであってもよい。
【００５７】
前述した第１及び第２の実施の形態の変圧器１０は３巻線の変圧器であったが、これに限定されるものではなく、３巻線以外（例えば２巻線）の変圧器であってもよい。３巻線以外の場合でも、１次巻線側の電流を、１次巻線及びＮ次巻線（Ｎは２以上の整数）のタップ比又は巻数比と、Ｎ次巻線の電流とに基づいて求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１の実施の形態の３巻線の変圧器及びその制御装置の構成例を示す模式図である。
【図２】第１の実施の形態の負荷状態検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】第1の実施の形態の許容負荷分担曲線データの一例を可視化したグラフである。
【図４】第１の実施の形態の負荷状態検出装置が負荷状態検出方法を実施する際の制御部の処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態の３巻線の変圧器及びその制御装置の構成例を示す模式図である。
【図６】第２の実施の形態の負荷状態検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態の負荷状態検出装置が負荷状態検出方法を実施する際の制御部の処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】３巻線の変圧器及びその制御装置の構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  高圧側の母線
２、３  低圧側の母線
１０  変圧器
１１  １次巻線
１２  ２次巻線
１３  ３次巻線
１００、１００’、９００  負荷状態検出装置
１０１  制御部
１０２、１０３、９０１、９０２、９０３  変流器
１０４  ＲＡＭ
１０４ａ  タップ位置データ
１０４ｂ  許容負荷分担曲線データ
１０５  カウンタ
１０６  ＲＯＭ
１０７、１０８、１０９  計器用変圧器
１１０  交流過電流継電器
１２０  負荷時タップ切換器
１３０  警報部
２００、２００’、９２０  制御装置
【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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【図８】
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