(57)【要約】【課題】変圧器に回路や機構等を新たに構築することなく、変圧器の外部から現在のタップの位置を容易に判定することが可能なタップ位置判定装置を提供すること。【解決手段】変圧器の一次側の電流を計測する一次側ＣＴ１４と、変圧器の二次側の電流を計測する二次側ＣＴ１６と、一次側ＣＴ１４及び二次側ＣＴ１６により同時に計測された所定時間の電流の波形を取得する波形取得部２０と、波形取得部２０で取得した波形の実効値の平均値を演算する演算部２５と、演算部２５により演算された一次側の平均値と二次側の平均値との比により変圧器のタップ位置を判定する判定部２８と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器のタップを切り替えるタップ切替板が内蔵され、前記タップを切り換えることにより二次側の電圧が昇圧又は降圧される前記変圧器の前記タップの位置を判定するタップ位置判定装置において、
前記変圧器の一次側の電流を計測する一次側電流計測手段と、
前記変圧器の二次側の電流を計測する二次側電流計測手段と、
前記一次側電流計測手段及び前記二次側電流計測手段により同時に計測された所定時間の電流の波形を取得する波形取得部と、
前記波形取得部で取得した波形の実効値の平均値を演算する演算部と、
前記演算部により演算された前記一次側の平均値と前記二次側の平均値との比により前記変圧器のタップ位置を判定する判定部と、を有することを特徴とするタップ位置判定装置。
【請求項２】
前記二次側電流計測手段は２台設置され、前記二次側の平均値は、前記２台の二次側計測手段により計測されたそれぞれの平均値の和であることを特徴とする請求項１に記載のタップ位置判定装置。
【請求項３】
前記一次側の平均値及び前記二次側の平均値は、計測を開始してから１０波を１組とする連続する５組〜１５組の組毎の平均値の平均であることを特徴とする請求項１又は２に記載のタップ位置判定装置。
【請求項４】
前記一次側電流計測手段は高圧用変流器であり、前記二次側電流計測手段は低圧用変流器であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のタップ位置判定装置。
【請求項５】
前記高圧用変流器は、絶縁ヤットコの先端部に取り付けられ、手元の操作レバーによって前記変圧器の一次側電線に脱着可能としたことを特徴とする請求項４に記載のタップ位置判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タップ位置判定装置、特に、送電中の変圧器のタップ位置を変圧器の上蓋を開けることなく、また停電させることなく判定することができるタップ位置判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電中の変圧器のタップ位置を確認する方法として、活線近接作業により変圧器の上蓋を開け、タップ切替板を目視で確認する方法が採られている。しかし、この方法は、変圧器の上蓋を開ける際に高圧線に近づくため、危険度が高い。また、変圧器の上蓋を開けての作業のため、変圧器内部へ異物等を混入させる恐れがある。
【０００３】
一方、特許文献１では、遠隔地で変圧器のタップ位置を監視できるようにするため、タップ位置と連動するタップ表示軸と可変抵抗器の回転軸とを連結し、可変抵抗器の抵抗体両端に基準電圧を印加し、抵抗体の何れか一方の端子と可変抵抗器の回転軸に取り付けられた可動接点間の電位差を伝送し、遠隔地で伝送された電位差によりタップ位置を再現する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、負荷時タップ切換変圧器のタップ切換動作と連動する多岐切換式ダイヤルスイッチからその出力を逐次読み込むことにより、変圧器のタップ位置を検出するようにした負荷時タップ切換変圧器のタップ位置検出装置において、負荷時タップ切換変圧器のタップ切換駆動用タップ切換器の動作状態を監視し、これが動作中の期間については読み込まれたダイヤルスイッチの出力に基づく検出タップ位置の更新を禁止する負荷時タップ切換変圧器のタップ位置検出装置について開示されている。
【０００５】
更に、特許文献３には、自動電圧調整器（ＳＶＲ）の絶縁油の汚損によるタップ位置表示確認の困難性を解決するべく、ＳＶＲに備えられている上限タップ位置及び下限タップ位置までの駆動軸の回転動作範囲を規定する第１及び第２のスイッチと、現在タップ位置に対応して逆送時の駆動軸の回転動作を規定する第３のスイッチの動作状態を取り込むための作動状態入力部と、取り込まれたスイッチの作動状態を、論理演算手段を用いて解析してタップ位置を判定する判定部と、判定部での解析結果を表示する表示部と、を有する自動電圧調整器の現在タップ位置判定表示装置が開示されている。
【０００６】
上記の特許文献１〜３においては、それぞれタップ位置を替えたときにそれと連動するもの、例えば特許文献１ではタップ位置と連動するタップ表示軸、特許文献２ではタップ切換動作と連動する多岐切換式ダイヤルスイッチ、特許文献３では上限タップ位置及び下限タップ位置までの駆動軸の回転動作範囲を規定する第１及び第２のスイッチと現在タップ位置に対応して逆送時の駆動軸の回転動作を規定する第３のスイッチ、を用いている。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２８５９３号公報
【特許文献２】特公平７−５８６５４号公報
【特許文献３】特開２００６−１７９６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３に開示されている技術は、前述した様に、何れもタップの位置を変えたときにそれに連動するものを利用している。従って、変圧器の上蓋を開ける必要はなく安全であるものの、現在のタップの位置を確認若しくは判定するための回路、機構等を新たに構築する必要がある。従って、それだけ変圧器のコストが高く付くこととなり、また機構等が複雑となる為にタップ位置を判定するための装置の故障の確率は使用した部品の経年変化と共に増加することは否めない。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、変圧器に回路や機構等を新たに構築することなく、変圧器の外部から現在のタップの位置を容易に判定することが可能なタップ位置判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者等は、変圧器の原理に基づいて、同時刻に一次側と二次側の電圧又は電流を計測すれば巻線比が判定できること、また一次側、即ち高圧側に関しては、高圧用変流器を用いることにより電流測定が容易に行えることに着目し、本発明に至った。
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のタップ位置判定装置は、変圧器のタップを切り替えるタップ切替板が内蔵され、前記タップを切り換えることにより二次側の電圧が昇圧又は降圧される前記変圧器の前記タップの位置を判定するタップ位置判定装置において、前記変圧器の一次側の電流を計測する一次側電流計測手段と、前記変圧器の二次側の電流を計測する二次側電流計測手段と、前記一次側電流計測手段及び前記二次側電流計測手段により同時に計測された所定時間の電流の波形を取得する波形取得部と、前記波形取得部で取得した波形の実効値の平均値を演算する演算部と、前記演算部により演算された前記一次側の平均値と前記二次側の平均値との比により前記変圧器のタップ位置を判定する判定部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
かかる構成を採用することにより、変圧器の一次側と二次側の電線を流れる電流の波形を同時に取得してそれぞれの実効値の平均値を求め、一次側の平均値と二次側の平均値との比により変圧器の巻線比を求めることにより、現在の変圧器のタップの位置を容易に判定することが可能となる。従って、変圧器の上蓋を開ける危険な作業は必要でなく、また付加的な回路や機構等を新たに構築する必要もない。
【００１３】
請求項２に記載のように、前記二次側電流計測手段は２台設置され、前記二次側の平均値は、前記２台の二次側計測手段により計測されたそれぞれの平均値の和であることを特徴とする。従って、二次側の電線を流れる電流を２台の電流計測手段により計測するので、測定誤差等の影響を少なくすることが可能である。また、単相３線式で配電している変圧器のように原理的に二次側電流を２箇所で測定しなければならない場合でも適用可能である。
【００１４】
請求項３に記載のように、前記一次側電流の平均値及び前記二次側電流の平均値は、計測を開始してから１０波を１組とする連続する５組〜１５組の組毎の平均値の平均であること特徴とする。これらの条件は実験に基づいて決定されたものであり、これらの条件に従って取得した電流の波形を処理すれば、十分な確度を持ってタップの位置を判定することが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載のように、前記一次側電流計測手段は高圧用変流器であり、前記二次側電流計測手段は低圧用変流器であることを特徴とするので、一次側及び二次側の電流波形を低コストで容易に取得することが可能である。
【００１６】
請求項５に記載のように、前記高圧用変流器は、絶縁ヤットコの先端部に取り付けられ、手元のレバーによって前記変圧器の一次側電線に脱着可能であることを特徴とするので、一次側変流器を変圧器の一次側電線に安全且つ容易に取り付けることが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のタップ位置判定装置によると、変圧器の一次側と二次側の電線を流れる電流の波形を同時に取得してそれぞれの実効値の平均値を求め、一次側の平均値と二次側の平均値との比により変圧器の巻線比を求めることにより、現在の変圧器のタップの位置を容易に判定することが可能となる。従って、変圧器の上蓋を開ける危険な作業は必要でなく、また付加的な回路や機構等を新たに構築する必要もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態を、以下図面を参照しながら詳述する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
【００１９】
（第一の実施の形態）
図１は、本発明のタップ位置判定装置の概略構成図である。タップ位置判定装置１０は、本体部１２と一次側電流計測手段である一次側ＣＴ（変流器）１４と二次側電流計測手段である二次側ＣＴ１６とを有する。本体部１２には、波形取得部２０、演算部２５、判定部２８、記録部３０が収納され、必要に応じて表示部（図示されていない）が付属していても良い。演算部２５は、第１演算部２２、第２演算部２４、第３演算部２６に分かれており、それぞれ演算の役割が分担されている。また、本体部１２と一次側ＣＴ１４及び二次側ＣＴ１６とは、それぞれケーブル１８で接続されており、各ＣＴで計測した電流波形が別々に波形取得部２０に入力されるように構成されている。
【００２０】
一次側ＣＴ１４は高圧用変流器であり、二次側ＣＴ１６は低圧用変流器である。これにより、一次側及び二次側の電流波形を低コストで容易に取得することが可能となる。一次側ＣＴ１４は、後述するように変圧器の一次側電線に絶縁ヤットコを用いて取り付けられる。この絶縁ヤットコは、手元の操作レバーを操作することで、先端の把持金具が開閉し、それによって変圧器の一次側に安全に取り付けることが可能である。二次側ＣＴ１６は、変圧器の二次側電線に絶縁ヤットコ等を用いずに手作業によって取り付けられる。
【００２１】
ケーブル１８は、各ＣＴと波形取得部２０を接続するものであり、二次側ＣＴ１６が複数台ある場合には、それぞれがケーブル１８で接続される。なお、一次側ＣＴ１４は、前述のように高電圧が印加されている変圧器の一次側電線に取り付けられるため、感電等しないようにケーブル１８には十分な絶縁対策が施されている。
【００２２】
波形取得部２０は、一次側ＣＴ１４及び二次側ＣＴ１６で計測された変圧器の一次側電流波形及び二次側電流波形を取得するものであり、それらの電流波形が時間の関数として取り入れられる。波形取得部２０にストレージ機能や平均化処理機能等が付属していても良い。
【００２３】
演算部２５の第１演算部２２は、波形取得部２０により取り入れた電流波形の実効値（ＲＭＳ）を連続する複数波形の１つ１つについて計算し、所定の波形数に対して平均値を演算するものである。即ち、計測開始時から取り入れた連続するｎ個の波形に対して、それぞれの実効値を計算し、ｎ個を一組として平均値を演算する。第２演算部２４は、第１演算部２２で演算された平均値の連続するｍ組の平均値を演算するものである。第３演算部２６は、第２演算部２４で演算された平均値を基に、予め設定された計算式に基づいて、変圧器の巻数比を演算するものである。
【００２４】
判定部２８は、第３演算部２６で演算された結果を基に、タップ位置を判定するものである。記録部３０は、第１演算部２２、第２演算部２４、第３演算部２６の演算結果を必要に応じて記録するものである。なお、判定部２８での判定結果は、必要に応じて表示部（図示していない）により表示しても良い。表示の内容は、第３演算部２６により計算された巻線比、及びこの巻線比に基づくタップ値等とすることができる。更に、必要に応じて種々の情報が表示されるように構成しても良い。なお、本実施の形態では、以下に詳述するように電流波形の周波数が５０Ｈｚの場合は、ｎを１０、ｍを５〜１５、周波数が６０Ｈｚの場合は、ｎを１２、ｍを５〜１５とした。
【００２５】
図２は、本発明のタップ位置判定装置の判定方法の説明図である。一次側電流波形と二次側電流波形は同時に計測開始され、同時に演算処理される。まず、一次側電流測定について説明する。一次側ＣＴ１４により一次側電流波形を波形取得部２０で取得する。図２では、計測開始から１秒間に取得された電流波形を符号４２で示している。
【００２６】
波形４２は、最初の１０波毎、即ち時間軸で２００ｍ秒の５区間に分割され、各区間毎の実効値の平均値ＲＭＳ１、ＲＭＳ２…ＲＭＳ５が第１演算部２２によって演算される。具体的にＲＭＳ１は、最初の１０波の実効値の平均値であり、実効値は波の１つ１つについて計算される。同様に、ＲＭＳ２は、連続する次の１０波の実効値の平均値である。このようにしてＲＭＳ１、ＲＭＳ２、…ＲＭＳ５が求められた後に、第２演算部２４によりそれらの平均値が演算される。
【００２７】
上記の説明から解るように、波形の取得時間を１秒間とすると、前述のｎが１０の場合、ｍは５となるが、ｍは５〜１５、即ち計測時間を１〜３秒に設定することが可能である。なお、取得した電流波形を観測しながら最適なｎ、ｍを決めても良い。例えば、ｍを小さく設定すると測定時間は短くて済むが、誤差等の影響により判定の精度が悪くなることがある。また、ｍを大きく設定すると、負荷変動の影響を受け判定の精度が悪くなることがある。
【００２８】
二次側電流測定についても、上記と同様に行われる。二次側ＣＴ１６により二次側電流波形を波形取得部２０で取得する。図２では、その取得した電流波形を符号４４で示している。その電流波形４４は、計測開始から１秒間に取得されたものである。
【００２９】
波形４４は、最初の１０波毎、即ち２００ｍ秒の５区間に分割され、各区間毎の実効値の平均値ＲＭＳ１、ＲＭＳ２…ＲＭＳ５が第１演算部２２によって演算される。具体的にＲＭＳ１は、最初の１０波の実効値の平均値であり、実効値は波の１つ１つについて計算される。同様に、ＲＭＳ２は、連続する次の１０波の実効値の平均値である。このようにしてＲＭＳ１、ＲＭＳ２、…ＲＭＳ５が求められた後に、第２演算部２４によりそれらの平均値が演算される。
【００３０】
上記で求められる平均値は、それぞれの電線を流れる電流の強度であり、上記の第２演算部２４で演算された平均値を用い、第３演算部２６で巻線比の演算が行われる。ここで、巻線比とは、変圧器の一次側の巻線数と二次側の巻線数との比であり、その巻線比と上記で求められた平均値との関係式は、後述する図３、６、７内に示されているように、一次側の平均値と二次側の平均値との比で与えられる。従って、第３演算部２６は、巻線比を求めるため、それらの計算式に基づいて演算を行うものである。なお、二次側電線に関して、２本の電線の電流強度を計測する必要がある場合は、二次側ＣＴ１６を２台用意し、それぞれの二次側ＣＴ１６により二次電流波形を取得して演算を行い、それぞれの電線の電流強度を演算する。
【００３１】
第３演算部２６で巻線比を演算した後、判定部２８でタップ位置判定が行われる。即ち、巻線比からタップ値に換算してタップ位置が判定されるが、具体的に次の様にして求められる。一次側電圧の標準値の６６００Ｖと二次側の標準値の１０５Ｖとの比、即ち巻線比が６２．８５８の時をタップ値６６００に対応させる。従って、第３演算部２６により得られた巻線比をｎとすれば、タップ値はｎ／６２．８５８×６６００で定められる。よって、第３演算部２６で演算された一次側及び二次側の平均値を基に巻線比ｎが演算され、上式に代入してタップ値が求められ、タップ位置が判定されることとなる。
【００３２】
なお、第１演算部２２、第２演算部２４、第３演算部２６で演算された結果については、必要に応じて記録部３０に記録され、後から参照することが可能に構成することができる。
【００３３】
図３は、同一定格の２台の変圧器３２、３４をＶ結線した場合について、本発明のタップ位置判定装置の適用概念図である。図３（ａ）は、二次側ＣＴ１６を２台で計測する場合、同図（ｂ）は二次側ＣＴ１６を１台で計測する場合について示す。１台で計測する場合と２台で計測する場合があるのは、例えば二次側ＣＴ１６の取り付けられる場所が限られており、１台しか取り付けられない場合には、図３（ｂ）を適用する。
【００３４】
図３内で、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃは、それぞれ一次側電線のＲ相、Ｓ相、Ｔ相を流れる電流の強度である。Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は、それぞれ二次側電線のＲ相、Ｓ相、Ｔ相を流れる電流の強度である。Ｉ２’は、二次側に関して、２台の変圧器３２、３４を接続したＳ相の変圧器３４だけを流れる電流の強度である。
【００３５】
巻線比ｎは、ｎ＝（Ｉ２’＋Ｉ３）／Ｉｃ（図３（ａ））、ｎ＝２・Ｉ３／Ｉｃ（図３（ｂ））で与えられ、Ｉ３、Ｉｃ、Ｉ２’は第２演算部２４で演算され、第３演算部２６で上記の巻線比ｎが求められる。
【００３６】
図４は、本発明のタップ位置判定装置による測定の概略説明図である。図４（ａ）は、変圧器の二次側が分岐している場合、同図（ｂ）は分岐していない場合について示す。電柱５０に変圧器３４が設置されており、変圧器３４から一次側電線５６と二次側電線５８が出ている。一次側電線は、高圧カットアウト５４を介して高圧引き下げ電線５２に接続されている。二次側電線５８は負荷側に接続されている。
【００３７】
作業者Ｍは、本体部１２を持ちながら、一次側ＣＴ１４を一次側電線５６又は高圧引き下げ電線１４に設置し、二次側ＣＴ１６を二次側電線５８に設置する。ここで、一次側ＣＴ１４は、前述したように、絶縁ヤットコ４８の先端に取り付けられ、手元の操作レバーを操作することで、先端の把持金具が開閉し、それによって一次側電線５６又は高圧引き下げ電線５２に安全に取り付けることが可能である。なお、二次側ＣＴ１６は、変圧器の二次側電線に絶縁ヤットコ等を用いずに手作業によって取り付けられる。図４（ａ）と（ｂ）で異なる点は、二次側ＣＴ１６の設置位置である。二次側電線５８の分岐の有無により取り付けられる場所が限定される。
【００３８】
図５は、１つの判定例を示す。図３に示すＶ結線した変圧器のタップ表示である。縦軸はタップ値、横軸は測定開始からの経過時間を示している。変圧器の負荷変動により判定値にはバラツキが見られるが、２つのタップ値に属することはなく、正しくタップ位置を判定していることが解る。
【００３９】
（第２の実施の形態）
本発明のタップ値判定装置は、上述したＶ結線の場合以外にも適用することが可能である。例えば、図６は、第２の実施の形態に係り、３相変圧器４０について適用する場合の適用概念図である。本体部１２、一次側ＣＴ１４、二次側ＣＴ１６は、第１の実施の形態で説明したものと同じである。図６（ａ）では、一次側の１つ相の電線と、二次側のその相以外の２つの電線に流れる電流の強度を測定し、タップ判定する場合について示す。同図（ｂ）は、一次側の１つの相の電線と、二次側のその相の電線に流れる電流の強度を測定し、タップ判定する場合について示す。
【００４０】
図６内で、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃは、それぞれ一次側電線のＲ相、Ｓ相、Ｔ相を流れる電流の強度である。Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は、それぞれ二次側電線のＲ相、Ｓ相、Ｔ相を流れる電流の強度である。巻線比ｎは、ｎ＝（Ｉ１＋Ｉ２）／Ｉｃ＝（Ｉ１＋Ｉ３）／Ｉｂ＝（Ｉ２＋Ｉ３）／Ｉａ（図６（ａ））、又はｎ＝Ｉ１／Ｉａ＝Ｉ２／Ｉｂ＝Ｉ３／Ｉｃ（図６（ｂ））で与えられ、第２演算部２４で演算された平均値、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を用い、第３演算部２６で巻線比ｎが求められる。そして、判定部２８でタップ位置が判定される。一次側及び二次側の平均値の求め方は、第１の実施の形態と同じである。
【００４１】
（第３の実施の形態）
図７は、第３の実施の形態に係り、１台の変圧器６０により単相３線式で配電している場合の適用概念図である。本体部１２、一次側ＣＴ１４、二次側ＣＴ１６は、第１の実施の形態で説明したものと同じである。この場合、二次側ＣＴ１６は必ず２台必要となり、一次側の電線と、二次側の中性線以外の電線に流れる電流の強度Ｉａ、Ｉ１、Ｉ２を測定し、ｎ＝（Ｉ１＋Ｉ２）／Ｉａにより巻線比ｎが求められる。一次側及び二次側の平均値の求め方は、第１の実施の形態と同じであり、第３の実施の形態においても正しくタップ位置を判定することができた。
【００４２】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、演算部は３つの演算部で構成したが、１つの演算部で全ての演算を行うように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のタップ位置判定装置の概略構成図である。
【図２】本発明のタップ位置判定装置の判定方法を示す説明図である。
【図３】本発明のタップ位置判定装置をＶ結線した変圧器に適用する場合の説明図である。
【図４】本発明のタップ位置判定装置による測定の概略説明図である。
【図５】本発明のタップ位置判定装置を用いて判定した結果の一例である。
【図６】本発明のタップ位置判定装置を３相変圧器に適用する場合の説明図である。
【図７】本発明のタップ位置判定装置を単相３線式の変圧器に適用する場合の説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  タップ位置判定装置
１２  本体部
１４  一次側ＣＴ（一次側電流計測手段）
１６  二次側ＣＴ（二次側電流計測手段）
２０  波形取得部
２５  演算部
２８  判定部
３０  記録部
４２  一次電流波形
４４  二次電流波形
【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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