JPH0456534B2 - - Google Patents

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JPH0456534B2
JPH0456534B2 JP23965683A JP23965683A JPH0456534B2 JP H0456534 B2 JPH0456534 B2 JP H0456534B2 JP 23965683 A JP23965683 A JP 23965683A JP 23965683 A JP23965683 A JP 23965683A JP H0456534 B2 JPH0456534 B2 JP H0456534B2
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Japan
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output
current
signal
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determined
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JP23965683A
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Japanese (ja)
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JPS60134719A (en
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Keizo Inagaki
Hiroshi Sasaki
Kazuhiro Sano
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は変圧器保護継電装置に係り、特に変圧
器の励磁突入電流による誤動作を防止することが
でき、内部故障のみを選択検出して動作すること
を特徴とする変圧器保護継電装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a transformer protective relay device, which is particularly capable of preventing malfunctions caused by magnetizing inrush current of a transformer, and which selectively detects only internal failures and operates the device. The present invention relates to a transformer protection relay device characterized by:

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来、変圧器の巻線故障等の異常時における変
圧器保護は、保護対象変圧器の各端子を通過する
電流を変圧比に相当する等価変換した電流信号と
して変流器によりとり出し、これに基づいて電流
差動又は電流比率差動を行なわせるものが多い。
Conventionally, transformer protection in the event of an abnormality such as a winding failure in a transformer is achieved by extracting the current passing through each terminal of the protected transformer as an equivalent current signal corresponding to the transformation ratio using a current transformer, In many cases, current differential or current ratio differential is performed based on this.

ところが電流差動又は電流比率差動方式におい
ては変圧器の内部故障時に差動電流が生ずる外、
変圧器を無負荷励磁した場合や外部故障除去時に
電圧が回復した場合等に生ずる、いわゆる励磁突
入電流によつても差動電流が生ずる。そこで従来
は励磁突入電流波形の特異性に着目して励磁突入
電流による誤動作を防止している。
However, in the current differential or current ratio differential system, differential current is generated when there is an internal failure in the transformer.
Differential currents are also generated by so-called magnetizing inrush currents that occur when a transformer is excited with no load or when the voltage is restored when an external fault is removed. Conventionally, therefore, malfunctions caused by the magnetizing inrush current have been prevented by focusing on the specificity of the magnetizing inrush current waveform.

その一つの方法として、励磁突入電流中の第2
高周波成分の割合が故障電流中のそれよりも多い
ことを利用して、差動電流中の第2高周波成分の
割合が一定値以上のときは励磁突入電流と判定し
てしや断器の引き外し指令を出力しないようにし
ている。
One method is to
Taking advantage of the fact that the proportion of high frequency components is higher than that in the fault current, when the proportion of the second high frequency component in the differential current is above a certain value, it is determined to be a magnetizing inrush current and the breaker is triggered. The removal command is not output.

しかし、最近では送電系統の大容量・長距離
化、及びケーブル系統の拡大などによつて送電系
統の対地静電容量が増加し、系統のインダクタン
ス分との共振周波数が低下する傾向にあり、変圧
器内部故障時の系統動揺に起因して第2高周波付
近の低次高調波電流が多量に発生することが予想
されている。このように内部故障電流中の第2高
調波成分が増加してくると、上記従来方法では変
圧器保護継電装置の動作遅延となり、ひいては誤
不動作により変圧器タンクが破壊するなど重大災
害を招く恐れがある。
However, in recent years, as power transmission systems have become larger in capacity and longer distances, and cable systems have expanded, the ground capacitance of power transmission systems has increased, and the resonance frequency with the system inductance has tended to decrease. It is predicted that a large amount of low-order harmonic current near the second high frequency will be generated due to system fluctuations when an internal failure occurs. If the second harmonic component in the internal fault current increases in this way, the conventional method described above will delay the operation of the transformer protective relay device, which can lead to serious disasters such as destruction of the transformer tank due to malfunction. There is a risk of inviting

励磁突入電流による変圧器保護継電装置の誤動
作を防止する他の方法として、故障電流は全波電
流であるが、励磁突入電流は半波電流で波形にと
ぎれがあることに着目して両者を識別するものが
ある(特開昭52−153142)。この従来技術の例を
第1図に示し、以下説明を加える。
Another method for preventing malfunctions of transformer protective relay devices due to magnetizing inrush current is to combine both, focusing on the fact that the fault current is a full-wave current, but the magnetizing inrush current is a half-wave current with discontinuities in the waveform. There is something to be identified (Japanese Patent Application Laid-open No. 153142-1983). An example of this prior art is shown in FIG. 1, and will be explained below.

第1図において1は保護対象変圧器、21,2
2はこの変圧器の一次側次び二次側に挿入された
変流器、23,24は変流器21,22の二次側
に挿入された変流器、25は変流器23,24が
差動接続された回路に挿入された差動電流を導出
するための変流器、3は変流器23,24,25
の出力を入力とする比率差動継電要素、41は変
流器25の出力である差動電流の絶対値が所定の
検出レベルを越えたとき出力信号を生ずる短形波
変換回路、42は入力信号を反転して出力する
NOT回路、43は入力信号の立上りを一定時限
T1遅延せしめて出力する時限回路、44は入力
信号を一定時間T2ホールドさせる時限回路、5
は変流器25の出力である差動電流が一定値以上
になつたとき瞬時に動作するところの瞬時継電要
素である。61はインヒビツト回路で、インヒビ
ツト端子には時限回路44の出力が、もう一方の
端子への比率差動継電要素3の出力が入力され
る。62はオア回路で、インヒビツト回路61と
瞬時継電要素5の出力が入力され、トリツプ信号
を出力する。
In Figure 1, 1 is the transformer to be protected, 21, 2
2 is a current transformer inserted into the primary side and the secondary side of this transformer, 23 and 24 are current transformers inserted into the secondary side of current transformers 21 and 22, 25 is a current transformer 23, 24 is a current transformer inserted into a differentially connected circuit for deriving a differential current; 3 is a current transformer 23, 24, 25;
41 is a rectangular wave conversion circuit that generates an output signal when the absolute value of the differential current that is the output of the current transformer 25 exceeds a predetermined detection level; Invert the input signal and output it
NOT circuit, 43 is a fixed time limit for the rise of the input signal
44 is a time limit circuit that delays the input signal by T 1 and outputs the output; 44 is a time limit circuit that holds the input signal for a certain period of time T 2 ;
is an instantaneous relay element that operates instantaneously when the differential current that is the output of the current transformer 25 exceeds a certain value. Reference numeral 61 designates an inhibit circuit, the output of the time limit circuit 44 is input to the inhibit terminal, and the output of the ratio differential relay element 3 is input to the other terminal. 62 is an OR circuit to which the outputs of the inhibit circuit 61 and the instantaneous relay element 5 are input, and outputs a trip signal.

第1図の従来技術の例における励磁突入電流に
対する動作を第2図により説明する。励磁突入の
場合、図示のように差動電流ΣIは半波波形とな
る。差動電流ΣIが所定の検出レベルεを越えた
後、比率差動継電要素3が動作し、出力信号を生
ずる(Out3)。ΣIが所定の検出レベルεを越えて
いる間、矩形波変換回路41は信号を出力し
(Out41)、NOT回路42でこの信号が反転さ
れる。即ち、NOT回路42は差動電流ΣIが所定
の検出レベルεより小さい間出力信号を生じてい
る(Out42)。次に時限回路43はOut42の信
号の立上りを一定時限T1(電気角で60゜)程度)だ
け遅延させる(Out43)。時限T1は差動電流ΣI
が検出レベルεより小さい間の時間より短いの
で、Out43はなお約1サイクル毎に信号を生じ
ている。時限回路44で一定時間T2(1サイクル
程度)だけホールドされた結果、連続した出力信
号を生ずる(Out44)。従つてインヒビツト回
路61は信号を出力せず(Out61)しや断器は
トリツプされない。
The operation with respect to the excitation inrush current in the example of the prior art shown in FIG. 1 will be explained with reference to FIG. 2. In the case of excitation inrush, the differential current ΣI has a half-wave waveform as shown in the figure. After the differential current ΣI exceeds the predetermined detection level ε, the ratio differential relay element 3 is activated and produces an output signal (Out3). While ΣI exceeds a predetermined detection level ε, the rectangular wave conversion circuit 41 outputs a signal (Out 41), and this signal is inverted by the NOT circuit 42. That is, the NOT circuit 42 generates an output signal while the differential current ΣI is smaller than the predetermined detection level ε (Out 42). Next, the timer circuit 43 delays the rise of the signal at Out42 by a fixed time period T1 (approximately 60 degrees in electrical angle) (Out43). The time limit T 1 is the differential current ΣI
Out 43 is still producing a signal approximately every cycle since the time during which is less than the detection level ε. As a result of being held for a certain period of time T 2 (about one cycle) by the time limit circuit 44, a continuous output signal is generated (Out 44). Therefore, the inhibit circuit 61 does not output a signal (Out 61) and the circuit breaker is not tripped.

次に第1図の従来例における内部故障電流に対
する動作を第3図により説明する。第3図におけ
る各信号の記号は第2図と同一である。第2図の
励磁突入電流の場合と異なるのは、差動電流ΣI
が全波波形であり、ΣIが所定の検出レベルより
小さい期間が短いことである。従つてNOT回路
42の出力(Out42)は図示のように幅の狭い
信号となり、信号の立上りを一定時限T1だけ遅
延せしめた結果Out43の信号は連続的に零とな
る。従つて一定時間T2だけホールドされた信号
Out44は、Out43の信号が零となつてからT2
時間後に零となる。そこで比率差動継電要素3の
出力信号Out3とのインヒビツト条件が成立し、
インヒビツト回路61に出力信号を生じ(Out6
1)、しや断器トリツプ信号が出力される。
Next, the operation with respect to an internal fault current in the conventional example shown in FIG. 1 will be explained with reference to FIG. The symbols of each signal in FIG. 3 are the same as in FIG. 2. What is different from the case of excitation inrush current in Figure 2 is that the differential current ΣI
is a full-wave waveform, and the period during which ΣI is smaller than a predetermined detection level is short. Therefore, the output (Out42) of the NOT circuit 42 becomes a narrow signal as shown in the figure, and as a result of delaying the rise of the signal by a fixed time period T1 , the signal at Out43 becomes zero continuously. Therefore, the signal is held for a certain period of time T 2
Out44 becomes T 2 after the signal of Out43 becomes zero.
It becomes zero after some time. Therefore, the inhibit condition with the output signal Out3 of the ratio differential relay element 3 is established,
An output signal is generated in the inhibit circuit 61 (Out6
1) A breaker trip signal is output.

以上のように、内部故障時の差動電流が正弦波
状の全波波形の場合、第1図で示した従来技術は
正常な動作をする。ところが前記したように送電
系統の対地静電容量の増加に伴つて、内部故障時
に高調波電流を生ずるとき、正常に動作できない
場合が生ずる。これを第4図により説明する。
As described above, when the differential current at the time of an internal failure has a sinusoidal full-wave waveform, the conventional technique shown in FIG. 1 operates normally. However, as described above, as the ground capacitance of the power transmission system increases, there are cases in which the power transmission system cannot operate normally when harmonic current is generated in the event of an internal failure. This will be explained with reference to FIG.

第4図は内部故障時の差動電流ΣIが、一点鎖
線で示す基本波成分に高調波成分が重畳して図示
の実線のような歪波形となつた場合の、第1図に
示した従来技術の動作を示したものである。各信
号は第2図及び第3図と同一である。第3図で示
した正弦波状の全波波形の場合と異なるのは、差
動電流ΣIの絶対値が検出レベルεより小さい期
間が多数回、ランダムに生じている点であり、
Out42もこれに対応した信号となつている。こ
の結果図示のように、Out42の信号の立上りを
一定時限T1だけ遅延せしめているとき、Out42
の信号は一たん零になつた後、既に次の信号を出
力し始めている場合があり、一定時限T1の遅延
が終了した時点でOut43に信号が出力される。
Out43の信号はランダムに発生し、一定時間T2
だけホールドした結果、Out44は連続した信号
となり、インヒビツト回路61の出力Out61は
信号を生じないためしや断器はトリツプされな
い。このような状況は差動電流ΣIの高調波分が
減衰するまで継続するため、変圧器保護継電装置
の動作遅延、ひいては誤不動作により重大災害に
至る恐れがある。
Figure 4 shows the conventional differential current ΣI shown in Figure 1 when an internal fault occurs, when a harmonic component is superimposed on the fundamental wave component shown by the dashed line, resulting in a distorted waveform as shown by the solid line. It shows how the technology works. Each signal is the same as in FIGS. 2 and 3. The difference from the sinusoidal full-wave waveform shown in FIG. 3 is that there are many random periods in which the absolute value of the differential current ΣI is smaller than the detection level ε.
Out 42 is also a signal corresponding to this. As a result, as shown in the figure, when the rise of the signal at Out42 is delayed by a fixed time period T1 ,
After the signal once becomes zero, the next signal may have already started to be output, and the signal is output to Out 43 when the delay of the fixed time period T1 ends.
The signal of Out43 is generated randomly, and for a certain period of time T 2
As a result of holding the output, Out44 becomes a continuous signal, and the output Out61 of the inhibit circuit 61 does not generate a signal or is tripped. This situation continues until the harmonics of the differential current ΣI are attenuated, which may lead to a delay in the operation of the transformer protective relay device, and even a malfunction that may lead to a serious disaster.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、変圧器の内部故障を高感度で検出すると共
に、簡単な構成で励磁突入電流による誤動作を防
止した高信頼度の変圧器保護継電装置を提供する
ことにある。
The purpose of the present invention is to eliminate the drawbacks of the above-mentioned conventional technology, detect internal failures of transformers with high sensitivity, and provide a highly reliable transformer protection relay device that prevents malfunctions caused by magnetizing inrush current with a simple configuration. Our goal is to provide the following.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

前記目的を達成するために、本発明において
は、特に電流を適当な時間間隔でサンプリングし
てとり込むデイジタル方式において、差動電流
ΣIにとぎれがあるかどうかの判定をサンプリン
グした1個の電流値でなく、連続した複数個の電
流値を用いて行うように構成している。
In order to achieve the above object, in the present invention, in particular, in a digital method in which current is sampled at appropriate time intervals, one sampled current value is used to determine whether or not there is a discontinuity in the differential current ΣI. Instead, it is configured to use a plurality of continuous current values.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例の構成を第5図により
説明する。第5図において第1図と同一部分は第
1図と同一符号を付し、説明を省略する。第5図
において、3は保護対象変圧器1の各巻線の端子
電流の差動電流を検出してしや断器引き外し指令
を出力する第1の継電要素で、例えば従来の比率
差動継電要素である。7は差動電流を適当な時間
間隔でサンプリングして取り込んで内部故障か励
磁突入電流かを判定し、内部故障と判定したとき
上記しや断器引き外し指令の出力を許容する信号
を出力する第2の継電要素で、レベル判定部71
と時間判定部72から構成されている。レベル判
定部71は差動電流ΣIのサンプリング毎に、そ
れより以前の最新の連続した複数個のサンプリン
グ値が所定の検出レベルεを越えているかどうか
を判定し、複数個のサンプリング値のうち少くと
も1個の絶対値が検出レベルεを越えているとき
高レベルと判定して“1”を出力し、そうでない
とき低レベルと判定して“0”を出力する。時間
判定部72はレベル判定部71の出力信号が
“1”となつている継続時間を判定し、その継続
時間が所定の判定時間を越えたとき、即ちレベル
判定部71の出力信号が“1”となつているが状
態が所定のサンプリング回数継続したとき内部故
障と判定して信号“1”を出力する。そうでない
とき励磁突入と判定して信号“0”を出力する。
81はアンド回路で、第1の継電要素3及び第2
の継電要素7の出力信号が入力され、アンド条件
を満足したときしや断器トリツプ指令を出力す
る。
Hereinafter, the configuration of an embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. In FIG. 5, the same parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as in FIG. 1, and explanations thereof will be omitted. In FIG. 5, reference numeral 3 denotes a first relay element that detects the differential current of the terminal currents of each winding of the protected transformer 1 and outputs a breaker tripping command. It is a relay element. 7 samples and captures the differential current at appropriate time intervals to determine whether it is an internal failure or excitation inrush current, and when it is determined that it is an internal failure, outputs a signal that allows the output of the above-mentioned disconnector trip command. In the second relay element, the level determination section 71
and a time determination section 72. Each time the differential current ΣI is sampled, the level determination unit 71 determines whether or not the latest consecutive sampling values exceed a predetermined detection level ε. When one absolute value exceeds the detection level ε, it is determined that the level is high and "1" is output; otherwise, it is determined that the level is low and "0" is output. The time determination unit 72 determines the duration of time during which the output signal of the level determination unit 71 is “1”, and when the duration exceeds a predetermined determination time, that is, the output signal of the level determination unit 71 is “1”. ”, but when this state continues for a predetermined number of sampling times, it is determined that there is an internal failure and a signal “1” is output. If this is not the case, it is determined that excitation inrush has occurred and a signal "0" is output.
81 is an AND circuit, which connects the first relay element 3 and the second relay element 3;
The output signal of the relay element 7 is inputted, and when the AND condition is satisfied, a disconnection trip command is output.

本発明の特徴はデイジタル方式とした第2の継
電要素7の構成にあり、上記のレベル判定、時間
判定等はマイクロコンピユータ等を用いて行なわ
れる。この場合の、第2の継電要素7における差
動電流ΣIのサンプリング毎の具体的な演算処理
フローの例を第6図に示す。
The feature of the present invention lies in the configuration of the second relay element 7 which is a digital system, and the above-mentioned level determination, time determination, etc. are performed using a microcomputer or the like. FIG. 6 shows an example of a specific arithmetic processing flow for each sampling of the differential current ΣI in the second relay element 7 in this case.

第6図においてStep1〜Step4の演算処理は、
第5図におけるレベル判定部71の動作に対応
し、Step5〜step8の演算処理は第5図における
時間判定部72の動作に対応している。第6図の
演算処理フロー例では、連続した6個のサンプリ
ング値を用いてレベル判定を行い、高レベルが25
回継続したとき内部故障と判定するようにしてい
る。第6図の演算処理内容によつて、上記した第
2の継電要素7におけるレベル判定、時間判定の
動作が実現しているのは明らかであるが、以下若
干の説明を加える。
In Fig. 6, the calculation processing of Step 1 to Step 4 is as follows:
The operation of the level determination section 71 in FIG. 5 corresponds to the operation of the time determination section 72 in FIG. 5, and the calculation processing in Steps 5 to 8 corresponds to the operation of the time determination section 72 in FIG. In the calculation processing flow example shown in Figure 6, the level is determined using six consecutive sampling values, and the high level is 25.
If this occurs continuously, it is determined that there is an internal failure. Although it is clear that the operations of level determination and time determination in the second relay element 7 described above are realized by the arithmetic processing contents shown in FIG. 6, some explanation will be added below.

差動電流記憶エリアは差動電流ΣIの6回分の
サンプリング値を記憶しており、Step1でサン
プリングしたΣ1の最新のサンプリング値は、
Step2においてΣIの最も古いサンプリングと入
れかえられる。Step3において、差動電流記憶
エリアに記憶されている最新の6回分のサンプリ
ング値の各々に対して、所定の検出レベルεより
大きいどうかを判定し、少くとも1個のサンプリ
ング値の絶対値がεより大きいとき高レベルと判
定してStep4′へ、そうでないとき、即ち6回分
のサンプリング値の絶対値が全て検出レベルεよ
り小さいとき低レベルと判定してStep4へ進む。
The differential current storage area stores six sampling values of the differential current ΣI, and the latest sampling value of Σ1 sampled in Step 1 is
In Step 2, it is replaced with the oldest sampling of ΣI. In Step 3, it is determined whether each of the latest six sampling values stored in the differential current storage area is larger than a predetermined detection level ε, and the absolute value of at least one sampling value is ε. If it is larger, it is determined to be a high level and the process proceeds to Step 4'; otherwise, when the absolute values of the six sampling values are all smaller than the detection level ε, it is determined to be a low level and the process proceeds to Step 4.

時間カウンタは最初“25”にセツトされてお
り、高レベルのとき、即ちStep5においてレベ
ル判定部71の出力Out71が“1”と判定され
たとき、Step6′において“1”減算され、低レ
ベルのとき、即ちStep5においてOut71が
“0”と判定されたとき、Step6において“25”
にリセツトされる。Step7で時間カウンタが
“0”以下になつたかどうかが判定され、“0”以
下のとき、即ち高レベルが25回以上継続したとき
Step8′へ進んで出力Out72として“1”を出
力する。時間カウンタが“0”より大きいとき
Step8へ進んでOut72として“0”を出力す
る。
The time counter is initially set to "25", and when it is at a high level, that is, when the output Out71 of the level determination section 71 is determined to be "1" in Step 5, it is subtracted by "1" in Step 6', and when it is at a low level. In other words, when Out71 is determined to be “0” in Step 5, “25” is determined in Step 6.
will be reset to In Step 7, it is determined whether or not the time counter has become “0” or less, and when it is “0” or less, that is, when the high level continues for 25 times or more.
Proceeding to Step 8', "1" is output as the output Out72. When the time counter is greater than “0”
Proceed to Step 8 and output "0" as Out72.

次に本発明による第2の継電要素7における第
6図で示した演算処理の具体例を、励磁突入電流
の場合について第7図で説明する。第7図は差動
電流ΣIのサンプリングを電気角で15゜間隔で行う
場合の例を示しており、図中黒丸印でサンプリン
グ点を示している。図中の数字は上記時間判定部
72における時間カウンタの値である。上記演算
処理内容の説明から明らかに、差動電流ΣIが最
初に所定の検出レベルεを越えたときからレベル
判定部71の出力Out71の信号は“1”とな
り、ΣIの6回分のサンプリング値が全て検出レ
ベルεより小さくなつたとき“0”に復帰する。
Out71が“1”となつている間、時間カウンタ
の値は“0”より大きく、時間判定部72の出力
Out72は“0”のままである。従つて、第5図
のアンド回路81からはしや断器トリツプ指令が
出力されない。
Next, a specific example of the arithmetic processing shown in FIG. 6 in the second relay element 7 according to the present invention will be explained with reference to FIG. 7 for the case of excitation inrush current. FIG. 7 shows an example in which sampling of the differential current ΣI is performed at intervals of 15 degrees in electrical angle, and the sampling points are indicated by black circles in the figure. The numbers in the figure are the values of the time counter in the time determination section 72. It is clear from the above explanation of the arithmetic processing contents that the signal of the output Out71 of the level determination section 71 becomes "1" from the time when the differential current ΣI first exceeds the predetermined detection level ε, and the six sampling values of ΣI are When all of them become smaller than the detection level ε, they return to "0".
While Out71 is “1”, the value of the time counter is greater than “0”, and the output of the time determination unit 72
Out72 remains at "0". Therefore, the AND circuit 81 in FIG. 5 does not output a chopstick or disconnection trip command.

内部故障において、差動電流が正弦波状の全波
波形となる場合の、本発明による第2の継電要素
7における第6図で示した演算処理の具体例を第
8図により説明する。差動電流ΣIの絶対値が最
初に所定の検出レベルεを越えたとき、レベル判
定部71の出力Out71の信号は“1”となる。
その後、ΣIのサンプリング値が検出レベルεよ
り小となるときがあるが、連続した6回分のサン
プリング値が全て検出レベルεより小となること
はなく、Out71は連続した“1”信号となり、
約1サイクル後に時間カウンタが“0”となつた
瞬時に時間判定部72の出力Out72の信号は
“0”から“1”に変る。第5図における比率差
動継電要素である第1の継電要素3は、差動電流
ΣIが検出レベルεを越えた後信号“1”を出力
し続けているから、Out72が“1”になつた瞬
時にアンド条件を満足し、アンド回路81からし
や断器トリツプ指令が出力される。
A specific example of the arithmetic processing shown in FIG. 6 in the second relay element 7 according to the present invention when the differential current has a sinusoidal full-wave waveform due to an internal failure will be described with reference to FIG. 8. When the absolute value of the differential current ΣI first exceeds the predetermined detection level ε, the signal of the output Out71 of the level determination section 71 becomes "1".
After that, there are times when the sampling value of ΣI becomes smaller than the detection level ε, but all six consecutive sampling values never become smaller than the detection level ε, and Out71 becomes a continuous “1” signal.
At the instant when the time counter reaches "0" after approximately one cycle, the signal at the output Out72 of the time determining section 72 changes from "0" to "1". Since the first relay element 3, which is a ratio differential relay element in FIG. 5, continues to output the signal "1" after the differential current ΣI exceeds the detection level ε, Out72 becomes "1". The AND condition is satisfied at the moment the AND circuit 81 outputs a mustard breaker trip command.

次に、内部故障において差動電流が高調波分を
含んでいる場合の、本発明による第2の継電要素
7における第6図で示した演算処理の具体例を第
9図により説明する。第9図における差動電流
ΣIの波形は従来技術の説明で用いた第4図のも
のと同じで、ΣIの絶対値が検出レベルεより小
さい期間が多数回ランダムに生じている。このよ
うな場合でも連続した6回分のサンプリング値が
全て検出レベルεより小となることはなく、第8
図の場合と同様に、時間カウンタが“0”となつ
たとき時間判定部72の出力Out72は“0”か
ら“1”に変り、アンド回路81からしや断器ト
リツプ指令が出力される。
Next, a specific example of the arithmetic processing shown in FIG. 6 in the second relay element 7 according to the present invention when the differential current includes a harmonic component due to an internal failure will be described with reference to FIG. 9. The waveform of the differential current ΣI in FIG. 9 is the same as that in FIG. 4 used in the explanation of the prior art, and periods in which the absolute value of ΣI is smaller than the detection level ε occur many times at random. Even in such a case, all six consecutive sampling values will not be smaller than the detection level ε, and the eighth
Similarly to the case shown in the figure, when the time counter reaches "0", the output Out72 of the time determining section 72 changes from "0" to "1", and the AND circuit 81 outputs a shiya breaker trip command.

以上の本発明の一実施例の説明では、差動電流
ΣIを15゜間隔でサンプリングし、連続した6回分
のサンプリング値により高レベルか低レベルかを
判定する場合を示した。差動電流ΣIのサンプリ
ング時間間隔を電気角でΔθ(度)とし、連続した
N回分のサンプリング値を用いてレベル判定する
場合、(1)式で示す判定期間θA内においてレベル判
定することになる。
In the above description of one embodiment of the present invention, a case has been shown in which the differential current ΣI is sampled at 15° intervals and whether the differential current ΣI is high level or low level is determined based on six consecutive sampling values. When the sampling time interval of the differential current ΣI is expressed as Δθ (degrees) in electrical angle, and the level is determined using N consecutive sampling values, the level must be determined within the determination period θ A shown in equation (1). Become.

θA=Δθ・(N−1) (度) …(1) 励磁突入電流の半波波形間において、差動電流
ΣIが検出レベルεより小となる期間(零ポーズ
期間と称する)の最小値をθOminとすると、本発
明において励磁突入電流を正しく判定するために
は、判定期間θAはθOminより小さく設定しなけれ
ばならない。更に、1サンプリング時間分のずれ
を考慮して、(2)式の条件を満足するように設定す
る。
θ A = Δθ・(N-1) (degrees) ...(1) Minimum value of the period during which the differential current ΣI is smaller than the detection level ε (referred to as the zero pause period) between the half-wave waveforms of the magnetizing inrush current When is θ O min, in order to correctly determine the excitation inrush current in the present invention, the determination period θ A must be set smaller than θ O min. Furthermore, the setting is made so that the condition of equation (2) is satisfied, taking into account the deviation of one sampling time.

θA≦θOmin−Δθ …(2) (1),(2)式より、レベル判定に必要なサンプリン
グ個数Nは(3)式の条件を満足するように設定す
る。
θ A ≦θ O min−Δθ (2) From equations (1) and (2), the number of samples N required for level determination is set so as to satisfy the condition of equation (3).

N≦θOmin/Δθ …(3) レベル判定をするのに必要なサンプリング個数
Nを更に明確にするために、次に励磁突入電流の
零ポーズ期間の最小値θOminについて説明する。
N≦θ o min/Δθ (3) In order to further clarify the sampling number N necessary for level determination, the minimum value θ o min of the zero pause period of the excitation inrush current will be explained next.

変圧器の励磁突入電流発生様相を第10図に示
す。第10図において、eは変圧器に印加される
電源電圧、Bは変圧器鉄心磁束密度、Ioは変圧器
の励磁電流である。磁束密度Bの波形中のBn
定格磁束密度、BSは飽和磁束密度、BRは残留磁
束密度を示す。励磁突入電流が最大で、励磁突入
電流の零ポーズ規間が最小となる条件として第1
0図は残留磁束密度BRが正の値で、電源電圧e
の位相が0゜で投入した場合を示している。図中、
破線は減衰がない場合を示しているが、実際には
回路の抵抗分による減衰効果で実線のようにな
る。
Figure 10 shows how a transformer's excitation inrush current is generated. In FIG. 10, e is the power supply voltage applied to the transformer, B is the transformer core magnetic flux density, and Io is the exciting current of the transformer. In the waveform of the magnetic flux density B, B n indicates the rated magnetic flux density, B S indicates the saturation magnetic flux density, and B R indicates the residual magnetic flux density. The first condition is that the excitation inrush current is maximum and the zero pause interval of the excitation inrush current is minimum.
In Figure 0, the residual magnetic flux density B R is a positive value, and the power supply voltage e
This shows the case where the phase is 0° and the power is turned on. In the figure,
The broken line indicates the case where there is no attenuation, but in reality it becomes like the solid line due to the attenuation effect due to the resistance of the circuit.

減衰がない場合の励磁突入電流の零ポーズ期間
θOを求めてみる。電源電圧eを e=Ensinωt …(4) とすると、第10図より破線の磁束密度Bは(5)式
で表わせる。
Let us find the zero pause period θ O of the magnetizing inrush current when there is no attenuation. When the power supply voltage e is set as e=E n sinωt (4), the magnetic flux density B indicated by the broken line in FIG. 10 can be expressed by equation (5).

B=Bn+BR+Bnsin(ωt−π/2) …(5) ωt=θO/2のときB=BSであるから BS=Bn+BR+Bnsin(θO/2−π/2) …(6) (6)式を変形して(7)式を得る。 B=B n +B R +B n sin(ωt−π/2) …(5) Since B=B S when ωt=θ O /2, B S =B n +B R +B n sin(θ O /2 −π/2) …(6) Transform equation (6) to obtain equation (7).

θO=π−2sin-1{Bn+BR−BS/Bn} …(7) 従つて零ポーズ期間θOは変圧器鉄心の定格磁束
密度Bn、残留磁束密度BR、飽和磁束密度BSの値
によつて異なる。
θ O = π−2sin -1 {B n +B R −B S /B n } …(7) Therefore, the zero pause period θ O is the rated magnetic flux density B n of the transformer core, the residual magnetic flux density B R , and the saturation magnetic flux. It depends on the value of density B S.

そこでBSを2.02(T)とし、Bn,BRが異なると
きにθOがどのような値になるかを求めた結果を第
11図に示す。零ポーズ期間θOは電気角(度)で
表わした。一般に変圧器の定格磁束密度Bnは約
1.7(T)、残留磁束密度BRの最大値は定格磁束密
度の0.82(P・u)程度である。従つて第11図
から励磁突入電流における零ポーズ期間θOは約
100(度)より大きい。Bnが1.8(T)、BRが定格の
0.9(P・u)の場合でもθOは約75゜より大きい。励
磁突入電流の減衰、検出レベルε等を考慮する
と、零ポーズ期間θOは更に大きい値となる。
Therefore, B S is set to 2.02 (T), and the value of θ O when B n and B R are different is determined. The results are shown in FIG. The zero pause period θ O is expressed in electrical angle (degrees). Generally, the rated magnetic flux density B n of a transformer is approximately
1.7 (T), and the maximum value of the residual magnetic flux density B R is about 0.82 (P·u) of the rated magnetic flux density. Therefore, from Fig. 11, the zero pause period θ O in the excitation inrush current is approximately
Greater than 100 (degrees). B n is 1.8 (T), B R is rated
Even in the case of 0.9 (P·u), θ O is larger than about 75°. Considering the attenuation of the excitation inrush current, the detection level ε, etc., the zero pause period θ O becomes a larger value.

そこで、例えば励磁突入電流の最小零ポーズ期
間をθOmin=100゜、サンプリング時間間隔をΔθ=
15゜とすると、(3)式よりレベル判定に必要なサン
プリング個数Nは、 N≦6 …(8) となる。
Therefore, for example, the minimum zero pause period of the excitation inrush current is θ O min = 100°, and the sampling time interval is Δθ =
Assuming that the angle is 15°, the number of samples N required for level determination is as follows from equation (3): N≦6 (8).

この場合、(1)式からレベル判定する判定期間θA
は θA≦75(度) …(9) である。
In this case, the judgment period θ A for determining the level from equation (1)
is θ A ≦75 (degrees) …(9).

一方、内部故障の場合、故障電流値が小さいほ
ど、差動電流ΣIが検出レベルεより小となる零
ポーズ期間が大となる。従つて、内部故障を高感
度で検出するためには上記N,θAの値は大きい程
良い。そこで上記した本発明の一実施例では、N
の値として(8)式の最大値を用いる場合を示した。
なお、内部故障時の差動電流ΣIに直流分を含む
場合、零ポーズ期間が大きくなることがあるの
で、直流分の影響を除くために、差動電流ΣIの
微分値を用いるようにしても良い。この場合でも
励磁突入電流の零ポーズ期間は変らない。
On the other hand, in the case of an internal fault, the smaller the fault current value, the longer the zero pause period during which the differential current ΣI is smaller than the detection level ε. Therefore, in order to detect internal failures with high sensitivity, the larger the values of N and θ A are, the better. Therefore, in one embodiment of the present invention described above, N
The case where the maximum value of equation (8) is used as the value of is shown.
Note that if the differential current ΣI at the time of an internal failure includes a DC component, the zero pause period may become long, so even if the differential value of the differential current ΣI is used to remove the influence of the DC component. good. Even in this case, the zero pause period of the magnetizing inrush current remains unchanged.

以上の本発明の実施例ではレベル判定するため
の連続した複数個(例えば6個)の差動電流ΣI
のサンプリング値うち、1個でも絶対値が検出レ
ベルεを越えていれば高レベル、全てεより小で
あれば低レベルと判定するようにした。
In the embodiment of the present invention described above, a plurality of consecutive (for example, six) differential currents ΣI are used for level determination.
If the absolute value of even one of the sampled values exceeds the detection level ε, it is determined to be a high level, and if all of them are smaller than ε, it is determined to be a low level.

これを例えば、複数個(例えば7個)のサンプ
リング値のうち、2個以上絶対値が検出レベルε
を越えていれば高レベル、εを越えるのが1個以
下であれば低レベルと判定するようにしても良
い。このような方法は、ノイズによる誤判定防止
に効果があると考えられる。
For example, out of multiple (for example 7) sampling values, two or more absolute values are at the detection level ε.
It may be determined that if it exceeds ε, it is determined to be a high level, and if there is one or less that exceeds ε, it is determined to be a low level. Such a method is considered to be effective in preventing erroneous determinations due to noise.

本発明の第2の継電要素7の演算処理フローの
例として示した第6図の内容は、種々の変形が可
能である。
The content of FIG. 6, which is shown as an example of the arithmetic processing flow of the second relay element 7 of the present invention, can be modified in various ways.

例えば、第6図において、Step5の処理を削
除し、Step4から直接Step6へ、Step4′から直
接Step6′へ進むようにすることができる。ただ
し、このようにすると第5図におけるレベル判定
部71と時間判定部72の区別が明確でなくなる
が、デイジタル方式においてはもともと、レベル
判定、時間判定のような個々の機能は独立して存
在するものではなく、全体として効率的な演算処
理を行うため、各機能が混在した演算処理フロー
となるのが通常である。第6図においては更に、
Step4及びStep4′の処理を削除することもでき
る。
For example, in FIG. 6, the process of Step 5 can be deleted, and Step 4 can proceed directly to Step 6, and Step 4' can proceed directly to Step 6'. However, in this case, the distinction between the level judgment section 71 and the time judgment section 72 in FIG. 5 becomes unclear, but in the digital system, originally, individual functions such as level judgment and time judgment exist independently. In order to perform efficient arithmetic processing as a whole, it is normal for the arithmetic processing flow to be a mixture of various functions. Furthermore, in Figure 6,
It is also possible to delete the processing in Step 4 and Step 4'.

又、本発明における第5図及び第6図は「高レ
ベルが所定のサンプリング回数(例えば25回)継
続したとき内部故障と判定して、しや断器トリツ
プ指令の出力を許容する信号を出力する」と説明
したが、「低レベルのとき励磁突入と判定して、
所定のサンプリング回数(例えば25回)だけしや
断器トリツプ指令の出力を阻止する信号を出力す
る」と言いかえることができる。両者の演算処理
フローは全く同一である。この場合、第5図にお
けるアンド回路18をインヒビツト回路にして、
そのインヒビツト端子側に第2の継電要素7の出
力を入力するようにし、第6図においてStep8
で“0”を出力する代りに“1”を出力し、
Step8′で“1”を出力する代りに“0”を出力
するようにしても良い。このようにすると、励磁
突入電流を検出してしや断器トリツプ指令の出力
を阻止するという考え方が明確になる。
In addition, FIGS. 5 and 6 in the present invention indicate that ``When the high level continues for a predetermined number of sampling times (for example, 25 times), it is determined that there is an internal failure and a signal is output that allows the output of the shield breaker trip command. However, he explained, ``When the level is low, it is judged as excitation inrush,
In other words, it outputs a signal that prevents the output of the disconnection trip command only after a predetermined sampling number (for example, 25 times). The arithmetic processing flows for both are exactly the same. In this case, the AND circuit 18 in FIG. 5 is replaced with an inhibit circuit,
The output of the second relay element 7 is input to the inhibit terminal side, and in Step 8 in FIG.
Instead of outputting “0”, output “1”,
Instead of outputting "1" in Step 8', "0" may be output. In this way, the concept of detecting the excitation inrush current and blocking the output of the shingle breaker trip command becomes clear.

本発明においては、内部故障が発生してからし
や断器トリツプ指令を出力するまでに約1サイク
ルの時間が必要である。この時間を短縮する手段
を次に説明する。
In the present invention, approximately one cycle is required from when an internal failure occurs until a mustard disconnection trip command is output. Next, a means for shortening this time will be explained.

一般に内部故障時の差動電流ΣIは両波波形で
あり、1サイクルのうち正極性、負極性の両方の
値をとり得る。しかもほぼ瞬時に正極性から負極
性へ、又は負極性から正極性へ変る。検出レベル
εを考慮しても、例えば正極性で検出レベルεを
越えているときから、負極性でεを越えるまでの
時間は、上記した励磁突入電流における零ポーズ
期間よりも短い。一方、励磁突入電流は必ず半波
波形である。そこで、一定期間内に差動電流ΣI
が正極性と負極性の両方で検出レベルεを越えた
とき内部故障と判定することにより、1サイクル
より短い時間でしや断器トリツプ指令を出力する
ことができる。
Generally, the differential current ΣI at the time of an internal failure has a double waveform, and can take both positive and negative polarity values in one cycle. Moreover, the polarity changes almost instantly from positive to negative, or from negative to positive. Even when the detection level ε is considered, the time from when the detection level ε is exceeded with positive polarity until it exceeds ε with negative polarity, for example, is shorter than the zero pause period in the excitation inrush current described above. On the other hand, the excitation inrush current always has a half wave waveform. Therefore, within a certain period of time, the differential current ΣI
By determining that there is an internal failure when the voltage exceeds the detection level ε for both positive and negative polarities, the breaker trip command can be output in less than one cycle.

具体例として第6図の演算処理フロー例の
Step3において、「差動電流記憶エリアの6個の
サンプリング値のうち、少くとも1個は正極性で
検出レベルを越え、且つ少くとも1個は負極性で
検出レベルを越えているか」の判定処理を追加
し、この条件を満足しているとき、他の演算処理
をとばしてStep8′へ進むようにする。又は第6
図の演算処理とは別途、このような判定処理を行
なわせても良い。
As a specific example, the calculation processing flow example in Figure 6 is
In Step 3, the process of determining whether "at least one of the six sampled values in the differential current storage area has positive polarity and exceeds the detection level, and at least one has negative polarity and exceeds the detection level" is added, and when this condition is satisfied, other arithmetic processing is skipped and the process proceeds to Step 8'. Or the 6th
Such a determination process may be performed separately from the calculation process shown in the figure.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように本発明によれば、簡単な構
成で励磁突入電流による誤動作を確実に防止し、
内部故障を高感度で検出できるので、変圧器保護
継電装置の高信頼度化、及び変圧器内部故障に際
しての重大災害への拡大を未然に防止するのに多
大の貢献をなすことができる。
As detailed above, according to the present invention, malfunctions caused by magnetizing inrush current can be reliably prevented with a simple configuration, and
Since internal failures can be detected with high sensitivity, it can greatly contribute to increasing the reliability of transformer protective relay devices and preventing the spread of internal failures into serious disasters.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来技術の構成を説明するための略線
図、第2図納至第4図は従来技術の動作を説明す
るためのタイムチヤート、第5図は本発明の実施
例の構成を示す略線図、第6図は本発明の機能を
説明するための演算フロー、第7図納至第9図は
本発明の動作を説明するためのタイムチヤート、
第10図は励磁突入電流を説明するためのタイム
チヤート、第11図はその特性図である。 1…保護対象変圧器、21〜25…変流器、3
…第1の継電要素、7…第2の継電要素、71…
レベル判定部、72…時間判定部。
Fig. 1 is a schematic diagram for explaining the configuration of the prior art, Figs. 2 to 4 are time charts for explaining the operation of the prior art, and Fig. 5 shows the configuration of the embodiment of the present invention. 6 is a calculation flow for explaining the functions of the present invention, FIGS. 7 to 9 are time charts for explaining the operation of the present invention,
FIG. 10 is a time chart for explaining the excitation inrush current, and FIG. 11 is its characteristic diagram. 1...Transformer to be protected, 21-25...Current transformer, 3
...first relay element, 7...second relay element, 71...
Level determination section, 72... Time determination section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 保護対象変圧器の各巻線の端子電流の差動電
流を検出してしや断器引き外し指令を出力する第
1の継電要素と、上記差動電流又はその微分値に
比例した量を入力とし、内部故障か励磁突入かを
判定して内部故障と判定したときしや断器の引き
外し指令の出力を許容する信号を、又は励磁突入
と判定したときのしや断器の引き外し指令の出力
を阻止する信号を出力する第2の継電要素を備
え、上記第2の継電要素は適当な時間間隔で入力
をサンプリングして取り込み、入力のサンプリン
グ毎にそれより以前の最新の連続した複数個のサ
ンプリング値が所定の検出レベルを越えているか
どうかを判定し、上記複数個のサンプリング値の
うち少くとも1個の絶対値が検出レベルを越えて
いる状態が所定のサンプリング回数継続したとき
内部故障と判定する。又は上記複数個のサンプリ
ング値のうち絶対値が検出レベルを越えるものが
所定の個数に満たないとき励磁突入と判定するこ
とを特徴とする変圧器保護継電装置。 2 上記第2の継電要素は、上記複数個のサンプ
リング値のうち少くとも1個は正極性で検出レベ
ルを越え、且つ少くとも1個は負極性で検出レベ
ルを越えるとき内部故障と判定することを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の変圧器保護継電
装置。
[Claims] 1. A first relay element that detects the differential current of the terminal currents of each winding of the transformer to be protected and outputs a breaker tripping command, and the differential current or its differential; Inputs a quantity proportional to the value, determines whether it is an internal failure or excitation inrush, and outputs a signal that allows the output of a command to trip the circuit breaker when an internal failure is determined, or a signal that allows the output of a command to trip the circuit breaker when it is determined that an internal failure occurs. and a second relay element that outputs a signal that prevents the output of a disconnector tripping command, and the second relay element samples and captures the input at appropriate time intervals, A state in which it is determined whether or not the latest consecutive sampling values exceed a predetermined detection level, and the absolute value of at least one of the plurality of sampling values exceeds the detection level. When this continues for a predetermined number of sampling times, it is determined that there is an internal failure. Alternatively, a transformer protection relay device characterized in that when the number of the plurality of sampled values whose absolute value exceeds a detection level is less than a predetermined number, it is determined that an excitation inrush has occurred. 2 The second relay element determines an internal failure when at least one of the plurality of sampling values has positive polarity and exceeds the detection level, and at least one has negative polarity and exceeds the detection level. A transformer protective relay device according to claim 1, characterized in that:
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