JPH05292651A

JPH05292651A - 変圧器制御装置

Info

Publication number: JPH05292651A
Application number: JP4083527A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Motobe; 敏彦本部; Katahide Susuda; 方秀須々田; Seiichi Nakamura; 誠一中村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、過負荷時には確実な負荷処理を実
行するとともに、冷却装置の健全性を事前に確認して信
頼性を高めることを目的とする。【構成】負荷量検出手段１１、変圧器温度検出手段１
２及び周囲温度検出手段１３の各検出結果に基づいて現
在の熱特性を演算する変圧器熱特性演算手段１４と、こ
の演算された熱特性に基づき最適負荷量となるように負
荷を制御する負荷選択遮断判定手段１７と、冷却装置の
非稼動時にその冷却装置を起動して点検を実行する冷却
装置点検スケジュール管理手段１５とを有することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力系統に使用される
変圧器を制御する変圧器制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】変圧器には定格負荷が定められており、
定格以内の負荷量であれば連続運転が可能であるように
作製されている。このような変圧器の運用において、万
一、負荷量が増加し、過負荷になれば変圧器特性によっ
て定まる時間以内に停止しないと巻線の焼損が発生する
おそれがあり、焼損に至らない場合でも繰り返し過負荷
の状態で運転すると変圧器内の絶縁特性が低下して寿命
が低下する。このため、現状は変圧器の負荷量（電流、
電力など）、巻線温度及び油温度などをオペレータが監
視することが行われている。この監視には熟練と経験が
要求される。

【０００３】また、変圧器は自冷方式と強制風冷方式と
がある。強制風冷方式の場合は、冷却ファンや油ポンプ
などの冷却装置を運転することによって変圧器の定格容
量を上げることが可能である。この冷却装置が正常に運
転されないと負荷増加時やピーク時の変圧器運転が不能
となり、運転停止もしくは負荷減の処置が必要である。
このため定期点検時等に冷却装置の点検が実施されてい
る。冷却装置は負荷増の時のみ運転すればよい機能（装
置）であるが、運用上負荷量に関係なく軽負荷時にも連
続運転される場合と負荷増時に運転する場合の２通りの
運用方法がとられている。前者の場合には軽負荷時にも
冷却装置運転に必要な変圧器電力が必要である。一方、
後者では定期点検時以降に万一冷却装置に故障等が発生
していたケースでは負荷増時に所定の変圧器容量増に対
応できないことになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の変圧器の運用に
おいて負荷量、巻線温度及び油温度などの監視は、測定
自体は自動化されていても、その結果をオペレータが人
間系で監視している。そして、過負荷時には、冷却装置
を有する変圧器の場合には冷却装置の運転状況監視を含
め、必要によっては重要度の低い負荷を遮断したりする
など、短時間で多くの判断、対応をせねばならない。万
一これらの処置に不備があれば、過負荷による過電流リ
レー等の保護装置動作による電力系統の全停や変圧器に
対し苛酷な運転状態となる。したがってオペレータは高
度の熟練が必要とされる。

【０００５】また、変圧器の冷却装置は一般的に１〜２
年に１回点検されている。冷却装置の故障は大別する
と、ファンや油ポンプなどが運転不能となるモータ又は
モータの制御系異常に代表される駆動系異常とフィルタ
目づまりや油配管などいわゆる冷却系異常による冷却能
力の低下に区分される。前者の駆動系異常は突発的に発
生することがあり、負荷増の緊急対応時に発生すると変
圧器能力を最大限に発揮することができない。一方、後
者の冷却系異常は徐々に進展することが多く、また冷却
能力が低下していてもどの程度の低下度か迄は発見が困
難であることが多い。

【０００６】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、オペレータの負担を軽減し、過負荷時には確実
な負荷処理を実行するとともに、冷却装置の健全性を事
前に確認し高信頼性を得ることのできる変圧器制御装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、所要時に強制冷却を行うための冷却装置を
備えた変圧器を制御する変圧器制御装置であって、前記
変圧器の負荷量を検出する負荷量検出手段と、前記変圧
器の温度を検出する変圧器温度検出手段と、周囲温度を
検出する周囲温度検出手段と、前記負荷量検出手段、変
圧器温度検出手段及び周囲温度検出手段の各検出結果に
基づいて現在の熱特性を演算する変圧器熱特性演算手段
と、該変圧器熱特性演算手段で演算された熱特性に基づ
き最適負荷量となるように負荷を制御する負荷選択遮断
判定手段と、前記冷却装置の非稼動時に当該冷却装置を
起動して点検を実行する冷却装置点検スケジュール管理
手段とを有することを要旨とする。

【０００８】

【作用】上記構成において、変圧器熱特性演算手段によ
り、負荷量検出手段、変圧器温度検出手段及び周囲温度
検出手段の各検出結果に基づいて変圧器の現在の運転特
性、即ち熱特性が演算される。この現在の熱特性から現
在の最適許容負荷量が決定され、万一過負荷の状態が発
生すれば余分負荷が負荷選択遮断判定手段の指令により
遮断される。遮断指令は、負荷が許容値に戻るまで複数
の負荷に対して発せられる。従って、過負荷時には確実
な負荷処理が実行されて変圧器は常に最適負荷条件で運
転される。また、冷却装置点検スケジュール管理手段に
予め設定された点検スケジュールに基づき負荷量が自冷
容量以内の時で冷却装置の非稼動時に、冷却装置に点検
起動指令が発せられて冷却装置の点検が実行される。こ
の点検スケジュールは、例えば１回／１日等のように設
定される。これにより冷却装置の健全性が事前に確認さ
れる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図６に基
づいて説明する。

【００１０】まず、図１を用いて変圧器制御装置の構成
を説明する。同図において、１は変圧器一次遮断器、２
は変圧器３の一次側電流を検出する変流器であり、その
検出電流が変圧器負荷量検出手段としての変圧器負荷量
検出部１１に導入されて変圧器３の負荷量が検出される
ようになっている。変圧器３には変圧器温度センサ９が
取付けられ、そのセンサ出力が変圧器温度検出手段とし
ての変圧器温度検出部１２に導入されて変圧器温度が検
出されるようになっている。１０は周囲温度センサであ
り、そのセンサ出力が周囲温度検出手段としての周囲温
度検出部１３に導入されて変圧器３の周囲温度が検出さ
れるようになっている。４は冷却装置の駆動系を構成し
ている電動機６へ電源電圧を供給するための変圧器、５
は冷却装置の運転装置、７〜８は負荷へ電力を供給する
ための遮断器である。

【００１１】１４は変圧器熱特性演算手段としての変圧
器熱特性演算部、１５は冷却装置点検スケジュール管理
手段としての冷却装置点検スケジュール管理部、１６は
変圧器冷却装置運転停止判定手段としての変圧器冷却装
置運転停止判定部、１７は負荷選択遮断判定手段として
の負荷選択遮断判定部、１８は選択遮断設定手段として
の選択遮断設定部である。変圧器熱特性演算部１４は予
め記憶された変圧器３の運転特性、即ち熱特性に基づい
て変圧器負荷量検出部１１、変圧器温度検出部１２及び
周囲温度検出部１３の各検出結果、並びに冷却装置の運
転状況から現在の熱特性を演算する。変圧器３の熱特性
は周囲温度により、その特性が変化するので、周囲温度
の検出結果により、熱特性が補正されるものである。変
圧器３は過負荷になったり、また周囲温度が上昇すると
可能運転時間も短かくなる。変圧器熱特性演算部１４に
よって現在の熱特性、即ち現在の最適許容負荷量が決定
され、万一過負荷の状態が発生すれば、余分負荷が負荷
選択遮断判定部１７の指令により遮断されるようになっ
ている。負荷選択遮断の順序は選択遮断設定部１８に予
め記憶されている。変圧器冷却装置運転停止判定部１６
は変圧器負荷が例えば自冷容量を超えると冷却装置の運
転装置５へ起動指令を発し、また自冷容量以下に下れば
その運転を停止する指令を発生するものである。したが
って冷却装置は負荷量に見合った運転が実行される。冷
却装置点検スケジュール管理部１５は変圧器負荷が例え
ば自冷容量以内で冷却装置の非稼動時に、予め設定記憶
された点検スケジュールに基づいて冷却装置の運転装置
５へ点検起動指令を発する。この点検スケジュールは例
えば１回／１日等のように設定されている。

【００１２】図１で説明した上述の各手段は、図２に示
す演算制御装置２１の各機能により達成される。全ての
入出力データは、この演算制御装置２１へ導入される。
即ち、変圧器温度センサ９のセンサ出力は変換器９でア
ナログ量に変換され入出力部２０へ入力される。また周
囲温度センサ１０のセンサ出力は変換器１０ａでアナロ
グ量に変換され入出力部２０へ入力される。２２は運転
装置５の補助接点であり、運転装置５の運転状況として
入出力部２０へ入力される。２３，２４はそれぞれ遮断
器７，８の補助接点である。２５は運転装置５への運転
出力指令、２６，２７は遮断器７，８の投入、遮断出力
指令である。

【００１３】図３は変圧器の熱特性の一例を示し、変圧
器が多重定格の特性例の場合である。同図中、ａは自冷
時の連続運転可能な負荷電流を表わす自冷定格特性、ｂ
は強制冷却時の連続運転可能な負荷電流を表わす強制冷
却定格特性、ｃは自冷時の過負荷領域における自冷熱特
性、ｄは強制冷却時の過負荷領域における強制冷却熱特
性である。何れの場合も特性線以内の時間が運転可能時
間である。これらの特性は変圧器の製作仕様で予め決定
されている。

【００１４】変圧器の運転方法としては、この熱特性を
超えて運転される場合もある。短時間の過負荷などのケ
ースであるが、これが余り過度に繰り返されると寿命低
下の原因となる。

【００１５】図４は変圧器の熱特性の変化を示してい
る。周囲温度が上昇すれば熱特性は下る。同図中、ｅ，
ｆ，ｇはそれぞれ周囲温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃時の熱特性
を示し、周囲温度はＴ₁＞Ｔ₂＞Ｔ₃の関係にあること
を示している。以上の背景をもとに、図６のフローチャ
ートを用いて変圧器制御装置の制御作用を説明する。

【００１６】初期設定が行われたのち、ステップ３２で
は変圧器負荷量検出部１１などから検出された変圧器負
荷データの取込みが実施される。ステップ３２では負荷
の現在値が許容値以内か否かを判定し、もし、超過して
いればステップ３４で冷却装置を駆動する運転装置５へ
運転指令が発信され、冷却装置が運転される。このステ
ップ３３の判断は負荷量と周囲温度データ及び予め記憶
された基準熱特性から判定される。例えば多重定格の変
圧器では自冷定格を超えた場合に指令が発せられる。ま
た熱特性は周囲温度のデータから常に自動補正されるの
で負荷量がたとえ自冷定格を超えていなくても周囲温度
の上昇程度によって冷却装置が運転され信頼性ある変圧
器運転が確保される。これに対し従来技術では負荷量監
視のみが主である。これら一連の制御と演算処理は変圧
器熱特性演算部１４によって実行される。そして、負荷
量と周囲温度の条件により冷却装置の運転がなされるよ
うに構成されているため冷却装置の最適運転が計られ、
冷却装置の駆動電力の省エネ効果も出ることになる。

【００１７】次に、ステップ３５では冷却装置が運転さ
れたか否かがチェックされる。ステップ３６では冷却装
置運転後の強制冷却時の熱特性と負荷量が再チェックさ
れる。このときも前記の周囲温度によるデータ補正を行
う。過負荷状態が継続し、熱特性を超過すれば負荷であ
る遮断器７〜８が予め設定された選択遮断設定部１８の
条件で遮断される。これがステップ３７である。例えば
遮断器７のみ遮断されればステップ３２へ戻り再び処理
を繰り返す。従って、変圧器３は常に許容値以内で運転
される。また、例えばピーク時などある程度、寿命を犠
牲にしても強行運転したい場合には予め前記選択遮断設
定部１８にピーク帯の時間帯等を記憶してあるので、ピ
ーク帯は遮断しないように遮断除外を設定することによ
りアラームのみ発することも可能である。ステップ３５
で冷却装置が万一故障で運転されていなければステップ
３６では自冷特性でチェックされる。

【００１８】このように本実施例では、常に最適負荷で
運転できるように構成してあり、しかもユーザの運用で
決定される強行運転などの条件にも対応可能でオペレー
タの負担を軽減し、信頼性のあるフレキシビリティのあ
るシステムを提供できる。

【００１９】ステップ３８では負荷選択遮断後、負荷が
軽減されるので熱特性を再チェックし、余裕ある負荷迄
戻れば、例えばピーク帯が過ぎたりすれば、再び遮断さ
れた負荷をステップ３９で再投入する。再投入後はステ
ップ３２へ戻る。

【００２０】ステップ４０ではステップ３３からの指令
を受け、負荷が許容値以内の時、即ち、冷却装置が休止
中の期間を有効に活用して、冷却装置の点検を実行す
る。ステップ４０で点検指令がチェックされ、ステップ
４１で起動指令が出される。ステップ４２では運転結果
が運転装置５の補助接点２２でチェックされる。このと
き万一、冷却装置が故障などで運転不能であればステッ
プ４４にて故障レベル２としてオペレータへアラームす
る。また、冷却装置が運転されればステップ４３で冷却
能力の健全性を確認するための変圧器の温度の低下程度
をチェックする。冷却系の構成には、前述の如く、フィ
ルタや配管などが含まれており、単に運転の駆動系であ
る運転装置５や電動機６が運転されているだけでは真の
健全性は確認できない。ステップ４３では図５の冷却特
性が確認される。図５は、ある負荷時の冷却特性を示
し、温度特性ｈは自冷時の変圧器温度Ｔ₅、温度特性ｉ
は強制風冷時の変圧器温度Ｔ₄を示している。（Ｔ₅−
Ｔ₄）が冷却能力である。従って、この温度差を確認す
れば冷却装置の健全性がチェックできる。例えばフィル
タの目づまりなどがあれば温度特性ｊ迄しか下らないの
で異常が発見できる。この異常はステップ４６で故障レ
ベル１としてアラームされ、同時に異常の低下度がステ
ップ３２へフィードバックされ熱特性演算時の冷却装置
能力データを補正する。正常であれば温度特性ｉとな
る。ステップ４３が終了すればステップ４５で冷却装置
は停止される。この冷却特性の確認も変圧器熱特性演算
部１４で行われる。

【００２１】このように冷却装置の駆動系と冷却系の健
全性が冷却能力を含めてトータルチェックされるので常
に万全の状態で冷却装置を運転できる。また、運転中に
変圧器の運転特性を左右する負荷量、周囲温度、冷却能
力が常時確認されるので信頼性のあるシステムが構築で
きる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
変圧器熱特性演算手段により、負荷量検出手段、変圧器
温度検出手段及び周囲温度検出手段の各検出結果に基づ
いて現在の熱特性を演算し、負荷選択遮断判定手段で、
この演算された熱特性に基づき最適負荷量となるように
負荷を制御し、さらに冷却装置点検スケジュール管理手
段で冷却装置の非稼動時にその冷却装置を起動して点検
を実行するようにしたため、過負荷時には確実な負荷処
理を行うことができるとともに、冷却装置の健全性を事
前に確認することができて信頼性を顕著に向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る変圧器制御装置の実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】図１における各手段を演算制御装置で置換えて
示すブロック図である。

【図３】本実施例における変圧器の熱特性例を示す図で
ある。

【図４】本実施例において周囲温度変化による熱特性の
変化例を示す図である。

【図５】本実施例における冷却装置の冷却特性を示す図
である。

【図６】本実施例の作用を説明するための制御フローチ
ャートである。

【符号の説明】

３変圧器５冷却装置の運転装置６冷却装置の駆動系を構成する電動機７，８負荷に電力を供給するための遮断器９変圧器温度センサ１０周囲温度センサ１１変圧器負荷量検出部（負荷量検出手段）１２変圧器温度検出部（変圧器温度検出手段）１３周囲温度検出部（周囲温度検出手段）１４変圧器熱特性演算部（変圧器熱特性演算手段）１５冷却装置点検スケジュール管理部（冷却装置点検
スケジュール管理手段）１６変圧器冷却装置運転停止判定部（変圧器冷却装置
運転停止判定手段）１７負荷選択遮断判定部（負荷選択遮断判定手段）１８選択遮断設定部（選択遮断設定手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所要時に強制冷却を行うための冷却装置
を備えた変圧器を制御する変圧器制御装置であって、前
記変圧器の負荷量を検出する負荷量検出手段と、前記変
圧器の温度を検出する変圧器温度検出手段と、周囲温度
を検出する周囲温度検出手段と、前記負荷量検出手段、
変圧器温度検出手段及び周囲温度検出手段の各検出結果
に基づいて現在の熱特性を演算する変圧器熱特性演算手
段と、該変圧器熱特性演算手段で演算された熱特性に基
づき最適負荷量となるように負荷を制御する負荷選択遮
断判定手段と、前記冷却装置の非稼動時に当該冷却装置
を起動して点検を実行する冷却装置点検スケジュール管
理手段とを有することを特徴とする変圧器制御装置。