JPH0783541B2 - 変圧器の過負荷保護継電方式 - Google Patents
変圧器の過負荷保護継電方式Info
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- JPH0783541B2 JPH0783541B2 JP62149439A JP14943987A JPH0783541B2 JP H0783541 B2 JPH0783541 B2 JP H0783541B2 JP 62149439 A JP62149439 A JP 62149439A JP 14943987 A JP14943987 A JP 14943987A JP H0783541 B2 JPH0783541 B2 JP H0783541B2
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- time
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は変圧器の過負荷保護継電方式にかかり、詳しく
は、電力系統の主要変圧器の過負荷が変動する際に変圧
器能力の限界近くまで過負荷運転を可能にした変圧器の
過負荷保護継電方法に関する。
は、電力系統の主要変圧器の過負荷が変動する際に変圧
器能力の限界近くまで過負荷運転を可能にした変圧器の
過負荷保護継電方法に関する。
(従来の技術) この種の変圧器の過負荷特性は、変圧器の巻線最高点温
度曲線と巻線温度による寿命損失曲線とによって決定さ
れ、一般に第10図により表わされる。同図において、グ
ラフ上の縦軸Kは過負荷率(=P/PN=I/IN)を示してい
る。な、P,Iは実負荷値、PN,INは定格負荷値をそれぞれ
表わす。そして従来では、変圧器の2次電流の大きさを
整定値の異なる3つの過電流リレー等の過負荷保護リレ
ーにより段階的に把握し、タイマーと組み合わせること
によって運転状態が過負荷特性の危険範囲に至らないう
ちに負荷を遮断する保護継電方法が採られていた。
度曲線と巻線温度による寿命損失曲線とによって決定さ
れ、一般に第10図により表わされる。同図において、グ
ラフ上の縦軸Kは過負荷率(=P/PN=I/IN)を示してい
る。な、P,Iは実負荷値、PN,INは定格負荷値をそれぞれ
表わす。そして従来では、変圧器の2次電流の大きさを
整定値の異なる3つの過電流リレー等の過負荷保護リレ
ーにより段階的に把握し、タイマーと組み合わせること
によって運転状態が過負荷特性の危険範囲に至らないう
ちに負荷を遮断する保護継電方法が採られていた。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、これによると、過電流リレー等の動作値
限界付近での過負荷を遮断できないおそれがあると共
に、負荷変動に伴う変圧器負荷特性の変動を考慮して保
護リレーの特性を過負荷特性より十分安全側に設定する
必要があることから、変圧器にとって時間的に余裕があ
る過負荷に対しても短時間で遮断せざるを得ない場合が
あり、許容範囲での過負荷運転を十分に行なうことがで
きず、変圧器能力を最大限に活用できないという不都合
があった。
限界付近での過負荷を遮断できないおそれがあると共
に、負荷変動に伴う変圧器負荷特性の変動を考慮して保
護リレーの特性を過負荷特性より十分安全側に設定する
必要があることから、変圧器にとって時間的に余裕があ
る過負荷に対しても短時間で遮断せざるを得ない場合が
あり、許容範囲での過負荷運転を十分に行なうことがで
きず、変圧器能力を最大限に活用できないという不都合
があった。
本発明は上記問題点を解決するために提案されたもの
で、その目的とするところは、ディジタル形過負荷保護
リレーへの入力電流の変化から変圧器が過負荷になった
ことを検出し、その時点から所定の温度判定式により変
圧器巻線の最高限界温度への到達時間を予測演算してこ
の時間(過負荷許容時間)内は負荷遮断等を行なわせる
ことなく過負荷状態での運転を可能にするように保護リ
レーの特性を変圧器過負荷特性に近似させると共に、変
圧器の過負荷が変動した場合には前記温度判定式の温度
整定値を補正することにより、過負荷の変動時にも変圧
器の寿命を損なうことなく常に変圧器能力を最大限に活
用して電力の一層の安定供給を可能にした変圧器の過負
荷保護継電方法を提供することにある。
で、その目的とするところは、ディジタル形過負荷保護
リレーへの入力電流の変化から変圧器が過負荷になった
ことを検出し、その時点から所定の温度判定式により変
圧器巻線の最高限界温度への到達時間を予測演算してこ
の時間(過負荷許容時間)内は負荷遮断等を行なわせる
ことなく過負荷状態での運転を可能にするように保護リ
レーの特性を変圧器過負荷特性に近似させると共に、変
圧器の過負荷が変動した場合には前記温度判定式の温度
整定値を補正することにより、過負荷の変動時にも変圧
器の寿命を損なうことなく常に変圧器能力を最大限に活
用して電力の一層の安定供給を可能にした変圧器の過負
荷保護継電方法を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 保護するべき変圧器の油温変化の時定数,定格油温化,
過負荷となる前の事前負荷率及び過負荷率等に基づき、
時間関数としての変圧器の巻線温度とその微分値との加
算値を巻線最高点温度の整定値と比較する温度判定式を
求め、この温度判定式を用いて巻線最高温度が前記整定
値に達するまでの過負荷許容時間を算出するものであ
る。
過負荷となる前の事前負荷率及び過負荷率等に基づき、
時間関数としての変圧器の巻線温度とその微分値との加
算値を巻線最高点温度の整定値と比較する温度判定式を
求め、この温度判定式を用いて巻線最高温度が前記整定
値に達するまでの過負荷許容時間を算出するものであ
る。
また、過負荷が変動した場合にはその時点での巻線最高
点温度を求めてこの値を当初の整定値から減することに
より整定値の補正を行い、かかる巻線最高点温度が補正
後の整定値に達するまでの時間を予測演算する。
点温度を求めてこの値を当初の整定値から減することに
より整定値の補正を行い、かかる巻線最高点温度が補正
後の整定値に達するまでの時間を予測演算する。
(作用) 本発明は、変圧器の過負荷特性に近似した保護リレーの
特性を得れば変圧器の能力を最大限に活かした過負荷運
転が可能となることに着目したもので、まず、保護リレ
ーの入力電流の大きさから変圧器が過負荷状態になった
ことを検出し、その時点から変圧器の巻線最高点温度が
限界値に到達するまでの時間を例ば収束演算方式により
予測演算する。この予測演算に当たっては、負荷変動に
応じて補正した温度整定値を用いることとし、最終的な
到達時間を算出した後に一定の余裕時間を減じた時間を
求めてこの時間内での過負荷運転を許容し、その時間の
経過後に警報を発したり負荷を遮断することによって変
圧器を保護する。
特性を得れば変圧器の能力を最大限に活かした過負荷運
転が可能となることに着目したもので、まず、保護リレ
ーの入力電流の大きさから変圧器が過負荷状態になった
ことを検出し、その時点から変圧器の巻線最高点温度が
限界値に到達するまでの時間を例ば収束演算方式により
予測演算する。この予測演算に当たっては、負荷変動に
応じて補正した温度整定値を用いることとし、最終的な
到達時間を算出した後に一定の余裕時間を減じた時間を
求めてこの時間内での過負荷運転を許容し、その時間の
経過後に警報を発したり負荷を遮断することによって変
圧器を保護する。
これにより、負荷変動が生じた場合であっても、結果的
に変圧器の過負荷特性に近似した保護リレー特性を実現
することができる。
に変圧器の過負荷特性に近似した保護リレー特性を実現
することができる。
(実施例) 以下、図に沿って本発明の一実施例を説明する。まず、
保護するべき変圧器の過負荷特性は、変圧器巻線の最高
点温度特性と、巻線温度による寿命損失特性とによって
決定されるため、求めるべき保護リレー特性もこれらの
両特性をふまえて過負荷特性に近似させる必要がある。
保護するべき変圧器の過負荷特性は、変圧器巻線の最高
点温度特性と、巻線温度による寿命損失特性とによって
決定されるため、求めるべき保護リレー特性もこれらの
両特性をふまえて過負荷特性に近似させる必要がある。
始めり、電気学会技術報告(I部)第99号(昭和46年6
月発行),同(I部)第143号(昭和61年11月発行)の
「油入変圧器運動指針」等から明らかなように、変圧器
に一定の負荷Pをかけた場合の定常状態における巻線最
高点温度ΘHは、 ΘH=Θa+Θ0+Θg(℃) ……(1) によって示される。ここで、 Θ0=ΘON{(K2・R+1)/(R+1)}m(deg.)
……(2) Θg=ΘgN・K2n(deg.) ……(3) であり、Θaは変圧器の等価周囲温度(空気等の冷媒温
度)を、Θ0は変圧器油の最高油温上昇をΘgは巻線最
高温度と最高油温との差を示し、ΘONはΘ0の定格負荷
時の値を、またΘgNはΘgの定格負荷時の値をそれぞれ
示している。更に、Kは過負荷率(=P/PN=I/IN:P,Iは
実負荷値、PN,INは定格負荷値。但し、電圧を一定とす
る。)を、Rは定格負荷時の負荷損と無負荷損との比
を、m,nは変圧器の冷却方式によって決定される定数
(≒0.8)を示す。
月発行),同(I部)第143号(昭和61年11月発行)の
「油入変圧器運動指針」等から明らかなように、変圧器
に一定の負荷Pをかけた場合の定常状態における巻線最
高点温度ΘHは、 ΘH=Θa+Θ0+Θg(℃) ……(1) によって示される。ここで、 Θ0=ΘON{(K2・R+1)/(R+1)}m(deg.)
……(2) Θg=ΘgN・K2n(deg.) ……(3) であり、Θaは変圧器の等価周囲温度(空気等の冷媒温
度)を、Θ0は変圧器油の最高油温上昇をΘgは巻線最
高温度と最高油温との差を示し、ΘONはΘ0の定格負荷
時の値を、またΘgNはΘgの定格負荷時の値をそれぞれ
示している。更に、Kは過負荷率(=P/PN=I/IN:P,Iは
実負荷値、PN,INは定格負荷値。但し、電圧を一定とす
る。)を、Rは定格負荷時の負荷損と無負荷損との比
を、m,nは変圧器の冷却方式によって決定される定数
(≒0.8)を示す。
次に、負荷がP1(=K1PN)からP2(=K2PN)に変化した
場合の過渡状態における最高油温上昇Θ0及び巻線最高
温度と最高油温との差Θgは、以下のとおりである。
場合の過渡状態における最高油温上昇Θ0及び巻線最高
温度と最高油温との差Θgは、以下のとおりである。
ここで、ΘOuは負荷がP1からP2に変化した後の任意の時
刻tにおける最高油温上昇を、ΘOiはt=0の時(負荷
が変化した時点)の最高油温上昇を、Θguは任意の時刻
tにおける巻線最高点温度と最高油温との差を、Θgiは
t=0の時の巻線最高点温度と最高油温との差を、τ0
は油温変化の時定数を、またτgは巻線と油との温度差
の変化の時定数をそれぞれ示す。
刻tにおける最高油温上昇を、ΘOiはt=0の時(負荷
が変化した時点)の最高油温上昇を、Θguは任意の時刻
tにおける巻線最高点温度と最高油温との差を、Θgiは
t=0の時の巻線最高点温度と最高油温との差を、τ0
は油温変化の時定数を、またτgは巻線と油との温度差
の変化の時定数をそれぞれ示す。
なお、巻線最高点温度Θ1(℃)でh1時間運転した際の
寿命損失V1は以下のとおりあり、この寿命損失はV1=1
となった時に寿命がきたとするものである。
寿命損失V1は以下のとおりあり、この寿命損失はV1=1
となった時に寿命がきたとするものである。
V1=h1/Y1=(1/Y0)・{h1/(Y1/Y0)} ……(6) ここで、Y0は最高点温度95℃にて連動運転した際の寿命
すなわち正規寿命、また、Y1は最高点温度Θ1で連続運
転した際の寿命をそれぞれ示しており、両者の関係式
は、 となる。
すなわち正規寿命、また、Y1は最高点温度Θ1で連続運
転した際の寿命をそれぞれ示しており、両者の関係式
は、 となる。
また、最高点温度Θが時間と共に変動してΘ=f(t)
にて表わされる場合の寿命損失Vは、以下のとおりであ
る。
にて表わされる場合の寿命損失Vは、以下のとおりであ
る。
V=(1/Y0)∫{1/(Y/Y0)}dt =(1/Y0)∫{eb(θ−95)}dt ……(8) ここで、Yは最高点温度Θにて連続運転した際の寿命を
示す。
示す。
しかして、前記(1)〜(3)式及び(8)式により、
変圧器の巻線最高点温度特性と巻線温度による変圧器の
寿命損失特性とが求められ、保護リレーの特性として
は、これらによって総合的に定まる変圧器過負荷特性に
近似させればよいことになるが、寿命損失のオンライン
計算は困難であるため、ここでは巻線最高点温度特性の
みを用いて巻線最高点温度の限界点に至るまでの時間を
予測演算するものとし、寿命損失特性については後述す
る整定値の補正によりこれを考慮することとした。
変圧器の巻線最高点温度特性と巻線温度による変圧器の
寿命損失特性とが求められ、保護リレーの特性として
は、これらによって総合的に定まる変圧器過負荷特性に
近似させればよいことになるが、寿命損失のオンライン
計算は困難であるため、ここでは巻線最高点温度特性の
みを用いて巻線最高点温度の限界点に至るまでの時間を
予測演算するものとし、寿命損失特性については後述す
る整定値の補正によりこれを考慮することとした。
すなわち、保護リレーによる演算原理を以下に詳述する
と、まず、負荷が変化した場合のその後の定常巻線最高
点温度ΘHを時間tの関数として表現すると、先の
(1)式から、 ΘH(t)=Θa+Θ0(t)+Θg(t)……(9) となる。ここで先の(4)式及び(5)式を代入する
と、 となり、これを整理すれば、 となる。
と、まず、負荷が変化した場合のその後の定常巻線最高
点温度ΘHを時間tの関数として表現すると、先の
(1)式から、 ΘH(t)=Θa+Θ0(t)+Θg(t)……(9) となる。ここで先の(4)式及び(5)式を代入する
と、 となり、これを整理すれば、 となる。
この式の先の(2)式及び(3)式を代入すると、 なお、Kiは、負荷変化前の電流Iiと定格電流INとの比と
しての負荷率(事前負荷率=I/IN)を示している。ここ
で、油入変圧器の運転指針からm=n=0.8とすると、 となり、この(13)式が変圧器の理想的な巻線最高点温
度特性となる。また、変圧器の寿命損失は、 によって求めることができる。
しての負荷率(事前負荷率=I/IN)を示している。ここ
で、油入変圧器の運転指針からm=n=0.8とすると、 となり、この(13)式が変圧器の理想的な巻線最高点温
度特性となる。また、変圧器の寿命損失は、 によって求めることができる。
さて、先の(13)式に示した理想的な巻線最高点温度特
性により、保護リレーの入力電流から検出した過負荷率
Kによる巻線最高点温度ΘH(t)が整定値Mに等しく
なるまでの時間t(過負荷発生時点からの時間)を求め
ることができる。
性により、保護リレーの入力電流から検出した過負荷率
Kによる巻線最高点温度ΘH(t)が整定値Mに等しく
なるまでの時間t(過負荷発生時点からの時間)を求め
ることができる。
しかるに、上記(13)式は複雑であってマイクロコンピ
ュータを用いて演算する際に負担が多く、計算時間の長
期化が予想されることから、本発明では、(13)式を一
層簡略化した演算式を用いるものとする。
ュータを用いて演算する際に負担が多く、計算時間の長
期化が予想されることから、本発明では、(13)式を一
層簡略化した演算式を用いるものとする。
すなわち、先の(9)式によれば、 ΘH(t)=Θa+Θ0(t)+Θg(t) であり、このうちΘ0(t),Θg(t)を分けて以下
のように求める。まず、(4)式に、(2)式に基づく
ΘONを代入すると、 となる。R>>1であるため消去すると、鵜 ここで、1.6乗を2乗で近似すると、 となり、Θ0(t)とΘONとの比が求められる。なお、
Kuは、負荷変化後の電流Iuと定格電流INとの比としての
負荷率(=Iu/IN)を示している。
のように求める。まず、(4)式に、(2)式に基づく
ΘONを代入すると、 となる。R>>1であるため消去すると、鵜 ここで、1.6乗を2乗で近似すると、 となり、Θ0(t)とΘONとの比が求められる。なお、
Kuは、負荷変化後の電流Iuと定格電流INとの比としての
負荷率(=Iu/IN)を示している。
次に、Θg(t)をΘ0(t)と同様に計算する。すな
わち、(5)式に、(3)式に基づくΘgNを代入する
と、 1.6乗を2乗で近似すると、 となり、τ0に比較してτgをほぼ0とすると、 Θg(t)/ΘgN≒Ku 2 ……(18) と近似することができる。
わち、(5)式に、(3)式に基づくΘgNを代入する
と、 1.6乗を2乗で近似すると、 となり、τ0に比較してτgをほぼ0とすると、 Θg(t)/ΘgN≒Ku 2 ……(18) と近似することができる。
しかして、定格負荷時の巻線最高点温度ΘHNを考える
と、ΘHN=Θa+ΘON+ΘgN、すなわち、ΘHN−Θa=
ΘON+ΘgNであり、また、ΘH=Θa+Θ0+Θgから
ΘH−Θa=Θ0+Θgであるから、これらの関係より
(ΘHN−Θa)にて正規化した巻線温度(t)を考え
ると、 (t)=(ΘH-Θa)/(ΘNH-Θa) =(Θ0+Θg)/{(Θa+ΘON+ΘgN)-Θa} =(Θ0+Θg)/(ΘON+ΘgN) ……(19) となる。この(19)式は、 (t)={ΘON/(ΘON+ΘgN)}・(Θ0/ΘON) +{ΘgN/(ΘON+ΘgN)}・(Θg/ΘgN) となり、これに先の(16),(18)式を代入すると、 となる。ここで、ΘON/(ΘON+ΘgN)=k(定格油温
比)とすると、 となる。
と、ΘHN=Θa+ΘON+ΘgN、すなわち、ΘHN−Θa=
ΘON+ΘgNであり、また、ΘH=Θa+Θ0+Θgから
ΘH−Θa=Θ0+Θgであるから、これらの関係より
(ΘHN−Θa)にて正規化した巻線温度(t)を考え
ると、 (t)=(ΘH-Θa)/(ΘNH-Θa) =(Θ0+Θg)/{(Θa+ΘON+ΘgN)-Θa} =(Θ0+Θg)/(ΘON+ΘgN) ……(19) となる。この(19)式は、 (t)={ΘON/(ΘON+ΘgN)}・(Θ0/ΘON) +{ΘgN/(ΘON+ΘgN)}・(Θg/ΘgN) となり、これに先の(16),(18)式を代入すると、 となる。ここで、ΘON/(ΘON+ΘgN)=k(定格油温
比)とすると、 となる。
この(21)式は、負荷率がKiからKuに変化した場合にお
ける時々刻々の正規化された巻線温度(t)を示すも
のであるから、(21)式により、巻線最高点温度Θ
H(t)が整定値Mに達するまでの時間tを求めること
が可能である。
ける時々刻々の正規化された巻線温度(t)を示すも
のであるから、(21)式により、巻線最高点温度Θ
H(t)が整定値Mに達するまでの時間tを求めること
が可能である。
すなわち、第1図における時刻t0において過負荷が発生
したとすると、曲線(t)上において(t)=M
(整定値)となるまでの時間TM1が過負荷運転を許容で
きる時間でまり、時刻(t0+TM1)において変圧器の過
負荷限界点に達することが明らかであるから、時刻(t0
+TM1)以前に負荷遮断指令や警報等を発する保護リレ
ー特性を得ればよいことになる。
したとすると、曲線(t)上において(t)=M
(整定値)となるまでの時間TM1が過負荷運転を許容で
きる時間でまり、時刻(t0+TM1)において変圧器の過
負荷限界点に達することが明らかであるから、時刻(t0
+TM1)以前に負荷遮断指令や警報等を発する保護リレ
ー特性を得ればよいことになる。
しかるに、本発明者等は、この(t)のみでなく、
(t)を時間微分した値d(t)/dtを計算してこれ
を(t)に加えた値、つまり(t)+d(t)/d
tを整定値Mとの判定を用いることにより、変圧器の過
負荷特性に一層近似した保護リレー特性が得られるとの
知見を得た。
(t)を時間微分した値d(t)/dtを計算してこれ
を(t)に加えた値、つまり(t)+d(t)/d
tを整定値Mとの判定を用いることにより、変圧器の過
負荷特性に一層近似した保護リレー特性が得られるとの
知見を得た。
先の(21)式を微分すると、 となり、(t)+d(t)/dtは以下のようにな
る。
る。
このため、過負荷P1となった時刻t0において保護リレー
への入力電流からKi及びKuを検出し、これらKi,ku及び
τ0,kを(23)式に代入すると共に(t)+d
(t)/dtを整定値Mに等しくおけば、第2図に示すよ
うにこの過負荷P1が継続すると仮定した場合に巻線最高
点温度が整定値Mに達するまでの時間t(=TM)を算出
することができる。すなわち、温度判定式 を満足する最小のtを求めるわけである。
への入力電流からKi及びKuを検出し、これらKi,ku及び
τ0,kを(23)式に代入すると共に(t)+d
(t)/dtを整定値Mに等しくおけば、第2図に示すよ
うにこの過負荷P1が継続すると仮定した場合に巻線最高
点温度が整定値Mに達するまでの時間t(=TM)を算出
することができる。すなわち、温度判定式 を満足する最小のtを求めるわけである。
ここで時刻(t0+TM)は、過負荷P1が時刻t0から一定の
ままで継続した場合に変圧器の過負荷特性内側の危険範
囲に近接する時刻であり、換言すれば、過負荷許容時間
t(=TM)を求めることによって変圧器の過負荷特性に
近似した保護リレー特性を実現することができる。
ままで継続した場合に変圧器の過負荷特性内側の危険範
囲に近接する時刻であり、換言すれば、過負荷許容時間
t(=TM)を求めることによって変圧器の過負荷特性に
近似した保護リレー特性を実現することができる。
なお、第1図及び第2図において、時間TNは、安全を見
込んで時刻(t0+TM)以前に負荷遮断指令を出力するた
めの余裕時間である。
込んで時刻(t0+TM)以前に負荷遮断指令を出力するた
めの余裕時間である。
また、第1図及び第2図では時刻t0において過負荷が発
生したと仮定し(P1/PN>100%)、この時点で保護リレ
ー演算を開始するものとしているが、実際には、保護リ
レーへの入力電流Iと定格電流INとの比(=I/IN)が、
0%〜100%の範囲で適宜設定した整定値(例えば80
%)に達した時点で演算を開始するものとする。
生したと仮定し(P1/PN>100%)、この時点で保護リレ
ー演算を開始するものとしているが、実際には、保護リ
レーへの入力電流Iと定格電流INとの比(=I/IN)が、
0%〜100%の範囲で適宜設定した整定値(例えば80
%)に達した時点で演算を開始するものとする。
しかして、(24)式内のτ0,M,k及び余裕時間TN並びに
上記演算開始点I/INの整定範囲は以下の第1表に示すと
おりである。
上記演算開始点I/INの整定範囲は以下の第1表に示すと
おりである。
この第1表において、τ0やkの整定値を適宜補正する
ことにより、(24)式の右辺の曲線すなわち(t)+
d(t)/2tの特性を種々変化させことができ、変圧
器の巻線最高点温度特性に加えて寿命損失特性をも十分
に考慮した保護リレー特性を実現することができる。
ことにより、(24)式の右辺の曲線すなわち(t)+
d(t)/2tの特性を種々変化させことができ、変圧
器の巻線最高点温度特性に加えて寿命損失特性をも十分
に考慮した保護リレー特性を実現することができる。
さて、上述のように(24)式に諸数値を代入して過負荷
許容時間TMを求めることができるが、計算式が複雑にな
るため、以下に述べる如く収束演算方式によってTMを予
測演算すれば好適である。この収束演算方式は、(24)
式における時間tを0から例えば15時間までの範囲に仮
定し、これらの上限及び下限に対応する時間相当値t*
をそれぞれ定めてこの範囲で整定値Mとの比較を行い、
(24)式の右辺がM以上となった時点の時間相当値t*
を実時間tに変換して過負荷限界点である時間t(=
TM)を求めるものである。
許容時間TMを求めることができるが、計算式が複雑にな
るため、以下に述べる如く収束演算方式によってTMを予
測演算すれば好適である。この収束演算方式は、(24)
式における時間tを0から例えば15時間までの範囲に仮
定し、これらの上限及び下限に対応する時間相当値t*
をそれぞれ定めてこの範囲で整定値Mとの比較を行い、
(24)式の右辺がM以上となった時点の時間相当値t*
を実時間tに変換して過負荷限界点である時間t(=
TM)を求めるものである。
ここで、時間tの上限を例えば15時間とする趣旨は、変
圧器の過負荷特性から、過負荷状態が継続可能な最大限
の時間が約15時間であると仮定したものであり、15時間
を経過した後は定格負荷(100%)の状態で理論上、無
限遠の時間まで運転が可能であるためTMを無限大に収束
させる趣旨である。
圧器の過負荷特性から、過負荷状態が継続可能な最大限
の時間が約15時間であると仮定したものであり、15時間
を経過した後は定格負荷(100%)の状態で理論上、無
限遠の時間まで運転が可能であるためTMを無限大に収束
させる趣旨である。
収束演算方式の具体例としては、マイクロコンピュータ
による演算技術上、第3図に示す如く時間tの上限を時
間相当値t*としての「1280」に対応させ、また同じく
下限を「2」に対応させると共に、これらの上下限の中
央値(≒640)から320,160,80……という順に時間相当
値t*を採用して(24)式を計算する方法を採り、その
過程において(24)式の右辺が整定値Mに等しくなった
か、または最も近くなった際の時間相当値t*を実時間
tに変換してTMを求める。これにより、最大限10回の演
算によって時間TMを算出することができる。
による演算技術上、第3図に示す如く時間tの上限を時
間相当値t*としての「1280」に対応させ、また同じく
下限を「2」に対応させると共に、これらの上下限の中
央値(≒640)から320,160,80……という順に時間相当
値t*を採用して(24)式を計算する方法を採り、その
過程において(24)式の右辺が整定値Mに等しくなった
か、または最も近くなった際の時間相当値t*を実時間
tに変換してTMを求める。これにより、最大限10回の演
算によって時間TMを算出することができる。
次に、負荷の変動が生じると変圧器の過負荷特性も変動
することとなるため、本発明では、負荷変動に応じて保
護リレーの特性も変化させるようにした。すなわち、例
えば時刻t0から一定のまま継続していた過負荷P1が時刻
t1においてP2に変化した場合、その時点t1で再度、前述
した温度判定式により過負荷許容時間を予測演算する必
要が生じるが、この際にそれまでの温度整定値Mを用い
て判定を行なうと過負荷の変化時点t1から再び整定値M
に至るまでの時間を算出してしまうこととなる。その結
果、新たに算出された過負荷許容時間の経過以前に変圧
器過負荷特性の危険領域に到達してしまう不都合を生じ
る。
することとなるため、本発明では、負荷変動に応じて保
護リレーの特性も変化させるようにした。すなわち、例
えば時刻t0から一定のまま継続していた過負荷P1が時刻
t1においてP2に変化した場合、その時点t1で再度、前述
した温度判定式により過負荷許容時間を予測演算する必
要が生じるが、この際にそれまでの温度整定値Mを用い
て判定を行なうと過負荷の変化時点t1から再び整定値M
に至るまでの時間を算出してしまうこととなる。その結
果、新たに算出された過負荷許容時間の経過以前に変圧
器過負荷特性の危険領域に到達してしまう不都合を生じ
る。
第4図及び第5図は、負荷変動とこれによる正規化され
た巻線温度の変化の様子を示したものである。まず、第
4図は、時刻t0において負荷PがP1に変化し(過負荷率
K1),保護リレーが演算を開始した後、一定時間TP1を
経過した時刻t1において負荷が更にP2(過負荷率K2)に
増加し、一定時間TP2を経過した時刻t2において負荷が
再びP1に戻るような負荷変動が生じた場合を、また、第
5図は時刻t0において負荷PがP1に変化し(過負荷率
K1)、保護リレーが演算を開始した後の一定時間TP1を
経過した時刻t1において負荷がP3(過負荷率K3)に減少
し、更に一定時間TP2を経過した時刻t2において、負荷
が再びP1に戻るような負荷変動が生じた場合をそれぞれ
示している。
た巻線温度の変化の様子を示したものである。まず、第
4図は、時刻t0において負荷PがP1に変化し(過負荷率
K1),保護リレーが演算を開始した後、一定時間TP1を
経過した時刻t1において負荷が更にP2(過負荷率K2)に
増加し、一定時間TP2を経過した時刻t2において負荷が
再びP1に戻るような負荷変動が生じた場合を、また、第
5図は時刻t0において負荷PがP1に変化し(過負荷率
K1)、保護リレーが演算を開始した後の一定時間TP1を
経過した時刻t1において負荷がP3(過負荷率K3)に減少
し、更に一定時間TP2を経過した時刻t2において、負荷
が再びP1に戻るような負荷変動が生じた場合をそれぞれ
示している。
これらの各図において、過負荷が変動することなく当初
の過負荷率K1のままで継続したとすると、何れの場合も
第2図と同様に時間TM経過後に(t)が当初の整定値
Mに到達することが判る。しかるに、負荷変動に伴って
(t)が変化するため、過負荷許容時間の算出に当っ
ては、負荷変動が生じた時点での(t)を計算し、こ
の値を当初の整定値から減じたものを新たな整定値とし
て再度演算を行なう必要がある。
の過負荷率K1のままで継続したとすると、何れの場合も
第2図と同様に時間TM経過後に(t)が当初の整定値
Mに到達することが判る。しかるに、負荷変動に伴って
(t)が変化するため、過負荷許容時間の算出に当っ
ては、負荷変動が生じた時点での(t)を計算し、こ
の値を当初の整定値から減じたものを新たな整定値とし
て再度演算を行なう必要がある。
これにより、第4図の場合では時間(TP1+TP2+TM″)
が第1図及び第2図のTMに相当する過負荷許容時間とな
り、第2図の場合に比べて負荷が途中で増加したため、
TMよりも早い時間での過負荷限界点への到達を予測する
ことになる。また、第5図の場合では、第2図に比べて
負荷が途中で減少しているため、TMよりも遅い時間(TP
1+TP2+TM″)での過負荷限界点への到達を予測してい
る。
が第1図及び第2図のTMに相当する過負荷許容時間とな
り、第2図の場合に比べて負荷が途中で増加したため、
TMよりも早い時間での過負荷限界点への到達を予測する
ことになる。また、第5図の場合では、第2図に比べて
負荷が途中で減少しているため、TMよりも遅い時間(TP
1+TP2+TM″)での過負荷限界点への到達を予測してい
る。
次に、負荷変動(保護リレーへの入力電流の変動)によ
る巻線温度の演算方法及び整定値の補正方法につき詳述
する。
る巻線温度の演算方法及び整定値の補正方法につき詳述
する。
まず、基本的な温度演算として、過負荷点の電流値を下
限値とし、現在の電流を上限値としてその差分と、過負
荷点を超えてからの時間(例えば第4図及び第5図にお
けるTP1)に相当する時間相当値とから、現在の巻線温
度を求める。その算出に当っては、前述の(21)式や
(23)式を用いる。そして、これにより求めた巻線温度
を当初の整定値Mから減じたものを新たな整定値として
過負荷許容時間を求める。
限値とし、現在の電流を上限値としてその差分と、過負
荷点を超えてからの時間(例えば第4図及び第5図にお
けるTP1)に相当する時間相当値とから、現在の巻線温
度を求める。その算出に当っては、前述の(21)式や
(23)式を用いる。そして、これにより求めた巻線温度
を当初の整定値Mから減じたものを新たな整定値として
過負荷許容時間を求める。
例えば、第6図のように過負荷がステップ状に増加して
その後一定値を維持するような変化である場合には、時
々刻々増加する巻線温度(t)を整定値Mから差し引
くことで新たな整定値が求まり、図示の例では温度変化
分であるb1,b2がそれぞれa1,a2と等しくなる。
その後一定値を維持するような変化である場合には、時
々刻々増加する巻線温度(t)を整定値Mから差し引
くことで新たな整定値が求まり、図示の例では温度変化
分であるb1,b2がそれぞれa1,a2と等しくなる。
また、第7図のように過負荷が一旦増加して再び過負荷
点に復帰した場合には、負荷の増加と共に巻線温度
(t)が上昇し、これにつれて整定値が減少していく
が、上昇した巻線温度(t)を過負荷点を超える前の
温度に戻すためには、過負荷が解消された時点での巻線
温度Pを記憶し、その温度Pよりも下がった温度分を減
した後の温度を整定値Mから差し引いたものが現在の整
定値となる。すなわち、温度Pとこれより下がった温度
分とが等しくなった時点において、その時点での整定値
が当初の整定値Mとなる。ここで、温度Pとこれより下
がった温度分とが等しくなるまでの時間(第7図のtb)
は過負荷点を超えていた時間taに等しくなる。
点に復帰した場合には、負荷の増加と共に巻線温度
(t)が上昇し、これにつれて整定値が減少していく
が、上昇した巻線温度(t)を過負荷点を超える前の
温度に戻すためには、過負荷が解消された時点での巻線
温度Pを記憶し、その温度Pよりも下がった温度分を減
した後の温度を整定値Mから差し引いたものが現在の整
定値となる。すなわち、温度Pとこれより下がった温度
分とが等しくなった時点において、その時点での整定値
が当初の整定値Mとなる。ここで、温度Pとこれより下
がった温度分とが等しくなるまでの時間(第7図のtb)
は過負荷点を超えていた時間taに等しくなる。
更に、負荷電流の変化に対応した巻線温度の上昇,下降
による整定値の補正は、負荷電流の立上がり、立ち下が
りで行なうことなく、第8図に示す如く現在の負荷電流
が継続した場合に到達すると予想される巻線最終温度
P′を求め、この巻線最終温度P′と現在の巻線温度
(t)とを比較して現在の巻線温度(t)の方が低け
れば整定値を減少方向に補正し(巻線温度は上昇方
向)、逆に巻線温度(t)の方が高ければ整定値を増
加方向に補正(巻線温度は下降方向)するものとする。
による整定値の補正は、負荷電流の立上がり、立ち下が
りで行なうことなく、第8図に示す如く現在の負荷電流
が継続した場合に到達すると予想される巻線最終温度
P′を求め、この巻線最終温度P′と現在の巻線温度
(t)とを比較して現在の巻線温度(t)の方が低け
れば整定値を減少方向に補正し(巻線温度は上昇方
向)、逆に巻線温度(t)の方が高ければ整定値を増
加方向に補正(巻線温度は下降方向)するものとする。
次いで、第9図は整定値を補正するための手順を示した
フローチャートであり、この手順は一定の周期で常時実
行されている。まず、保護リレーへの入力電流により負
荷電流の変化の有無を判断し(ステップS1)、その結
果、電流の変化がある場合(負荷変動がある場合)には
巻線温度の上昇,下降分を計算するべく電流の上限値と
下限値とを設定する(同S2)。また、電流変化がない場
合には後述のステップS4に移行する。
フローチャートであり、この手順は一定の周期で常時実
行されている。まず、保護リレーへの入力電流により負
荷電流の変化の有無を判断し(ステップS1)、その結
果、電流の変化がある場合(負荷変動がある場合)には
巻線温度の上昇,下降分を計算するべく電流の上限値と
下限値とを設定する(同S2)。また、電流変化がない場
合には後述のステップS4に移行する。
上記上限値及び下限値を設定した後、前述したように所
定の計算式にて現在の巻線温度を算出し、これを記憶す
る(同S3)。その後、現時点での電流変化の有無に拘ら
ず最後に電流変化があった時点からの時間相当値を検出
する(同S4)。
定の計算式にて現在の巻線温度を算出し、これを記憶す
る(同S3)。その後、現時点での電流変化の有無に拘ら
ず最後に電流変化があった時点からの時間相当値を検出
する(同S4)。
そして次のステップにおいて、巻線温度の上昇または下
降があるか否か、すなわち温度変化の有無を判断し(同
S5)、変化がない場合にはステップS2における上限値及
び下限値にかかる初期値を設定し(同S6)、変化ありの
場合にはステップS7へと移行する。すなわち、ステップ
S5または同S6以後、最後に電流変化があってから例えば
15時間を経過したか否かを判断する(同S7)。ここで、
15時間という値は便宜的に設定されたもので特に限定さ
れる訳ではなく、巻線温度の変化がなくなったとみなせ
る適宜な時間間隔であれば他の値でもよい。
降があるか否か、すなわち温度変化の有無を判断し(同
S5)、変化がない場合にはステップS2における上限値及
び下限値にかかる初期値を設定し(同S6)、変化ありの
場合にはステップS7へと移行する。すなわち、ステップ
S5または同S6以後、最後に電流変化があってから例えば
15時間を経過したか否かを判断する(同S7)。ここで、
15時間という値は便宜的に設定されたもので特に限定さ
れる訳ではなく、巻線温度の変化がなくなったとみなせ
る適宜な時間間隔であれば他の値でもよい。
ステップS7において既に15時間経過していれば、現在の
電流によってもはや温度変化は起きないであろうと判断
して以後の温度計算を行なうことなくステップS11に移
行し、現在温度に対する整定値を作成して終了する。ま
た、15時間を経過していない場合には、現在の電流値で
最終的に到達すると予測される最終温度(第8図におけ
るP′)と現在の巻線温度とを比較し、その差分に当る
温度上昇の値をマイナス値(現在の巻線温度の方が最終
温度P′よりも低い場合)として算出する(同S8)。
電流によってもはや温度変化は起きないであろうと判断
して以後の温度計算を行なうことなくステップS11に移
行し、現在温度に対する整定値を作成して終了する。ま
た、15時間を経過していない場合には、現在の電流値で
最終的に到達すると予測される最終温度(第8図におけ
るP′)と現在の巻線温度とを比較し、その差分に当る
温度上昇の値をマイナス値(現在の巻線温度の方が最終
温度P′よりも低い場合)として算出する(同S8)。
現在の巻線温度が最終温度P′よりも低い場合には、先
に述べたように温度を上昇させる方向に整定値を補正す
る必要があるから、次のステップ(同S9)における判断
結果が肯定され、ステップS11によて整定値を減少させ
る方向に現在の巻線温度に対する新たな整定値を作成す
る。
に述べたように温度を上昇させる方向に整定値を補正す
る必要があるから、次のステップ(同S9)における判断
結果が肯定され、ステップS11によて整定値を減少させ
る方向に現在の巻線温度に対する新たな整定値を作成す
る。
一方、現在の巻線温度が最終温度P′よりも高い場合に
は温度を下降させる方向(整定値を増加させる方法)に
整定値を補正する必要があるから、ステップS9における
判断結果が否定され、ステップS8における算出値をキャ
ンセルして新たに温度下降の値をプラス値として算出す
る(同S10)。そして、整定値を増加させる方向に現在
の巻線温度に対する新たな整定値を作成するものであ
る。
は温度を下降させる方向(整定値を増加させる方法)に
整定値を補正する必要があるから、ステップS9における
判断結果が否定され、ステップS8における算出値をキャ
ンセルして新たに温度下降の値をプラス値として算出す
る(同S10)。そして、整定値を増加させる方向に現在
の巻線温度に対する新たな整定値を作成するものであ
る。
こうして補正された整定値に基づき、過負荷許容時間を
求めると共に、余裕時間TNを減じた時点で負荷遮断や警
報等の動作指令を得れば、負荷変動に応じた変圧器の過
負荷特性に近似する保護リレー特性を得ることが可能で
ある。
求めると共に、余裕時間TNを減じた時点で負荷遮断や警
報等の動作指令を得れば、負荷変動に応じた変圧器の過
負荷特性に近似する保護リレー特性を得ることが可能で
ある。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、変圧器の巻線温度曲線に
近似した温度判定式を求め、この判定式に従い任意の過
負荷に対して、その発生時点において変圧器の過負荷限
界点に達するまでの時間を迅速かつ的確に予測し、この
予測演算に基づく保護リレーの特性を得ると共に、負荷
変動に応じて温度判定式の温度整定値を補正するように
したため、負荷が頻繁に変動するような系統においても
常に変圧器能力を最大限に活用した長時間の過負荷運転
を行なうことが可能である。
近似した温度判定式を求め、この判定式に従い任意の過
負荷に対して、その発生時点において変圧器の過負荷限
界点に達するまでの時間を迅速かつ的確に予測し、この
予測演算に基づく保護リレーの特性を得ると共に、負荷
変動に応じて温度判定式の温度整定値を補正するように
したため、負荷が頻繁に変動するような系統においても
常に変圧器能力を最大限に活用した長時間の過負荷運転
を行なうことが可能である。
従って、従来に比べて、負荷に対する電力の一層の安定
供給を行なうことができる等の効果がある。
供給を行なうことができる等の効果がある。
第1図は変圧器の正規化した巻線温度特性を示すグラ
フ、第2図は過負荷が一定の場合の保護リレー特性を説
明するためのグラフ、第3図は収束演算方式の説明図、
第4図及び第5図は負荷変動及び正規化した巻線温度特
性を示すグラフ、第6図ないし第8図は負荷変動に応じ
た巻線温度及び整定値の変化を示すグラフ、第9図は整
定値を補正するための手順を示したフローチャート、第
10図は従来の過負荷保護リレー特性を説明するためのグ
ラフである。
フ、第2図は過負荷が一定の場合の保護リレー特性を説
明するためのグラフ、第3図は収束演算方式の説明図、
第4図及び第5図は負荷変動及び正規化した巻線温度特
性を示すグラフ、第6図ないし第8図は負荷変動に応じ
た巻線温度及び整定値の変化を示すグラフ、第9図は整
定値を補正するための手順を示したフローチャート、第
10図は従来の過負荷保護リレー特性を説明するためのグ
ラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】保護するべき変圧器の油温変化の時定数,
定格油温比,過負荷となる前の事前負荷率及び過負荷率
等に基づき、時間関数としての変圧器の巻線温度とその
微分値との加算値を巻線最高点温度の整定値と比較する
温度判定式を求め、この温度判定式を用いて巻線最高点
温度が前記整定値に達するまでの過負荷許容時間を算出
し、この過負荷許容時間の経過以前に負荷遮断等の動作
指令を得るようにした過負荷保護継電方法において、 前記過負荷の変動によって変化した巻線最高点温度を求
め、この巻線最高点温度を前記整定値から減じて新たな
整定値とすることを特徴とする変圧器の過負荷保護継電
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62149439A JPH0783541B2 (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 変圧器の過負荷保護継電方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62149439A JPH0783541B2 (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 変圧器の過負荷保護継電方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63314130A JPS63314130A (ja) | 1988-12-22 |
| JPH0783541B2 true JPH0783541B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=15475140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62149439A Expired - Lifetime JPH0783541B2 (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 変圧器の過負荷保護継電方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783541B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115200742B (zh) * | 2022-07-14 | 2025-09-16 | 国网湖南省电力有限公司 | 配电变压器油温监测预警方法、装置、系统及设备 |
| CN117578738B (zh) * | 2024-01-15 | 2024-05-17 | 广州南网科研技术有限责任公司 | 一种配变过载运行监控方法及相关设备 |
| CN118841250A (zh) * | 2024-07-30 | 2024-10-25 | 广东鸿耀智慧电能有限公司 | 一种交错式绕组变压器的节能绕组的控制方法 |
| CN118655934B (zh) * | 2024-08-20 | 2024-11-05 | 广东华井科技有限公司 | 变压器温度控制方法、装置、设备及存储介质 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58154212A (ja) * | 1982-03-10 | 1983-09-13 | Toshiba Corp | 変圧器運転監視制御装置 |
-
1987
- 1987-06-15 JP JP62149439A patent/JPH0783541B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63314130A (ja) | 1988-12-22 |
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