JPS5920260B2 - Transformer protection relay device - Google Patents

Transformer protection relay device

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JPS5920260B2
JPS5920260B2 JP52101829A JP10182977A JPS5920260B2 JP S5920260 B2 JPS5920260 B2 JP S5920260B2 JP 52101829 A JP52101829 A JP 52101829A JP 10182977 A JP10182977 A JP 10182977A JP S5920260 B2 JPS5920260 B2 JP S5920260B2
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transformer
output
circuit
rectangular wave
current
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JP52101829A
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明 岡田
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Protection Of Transformers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は変圧器保護継電装置にかかわり、特に変圧器の
内部故障時の高速動作能力をそこなうことなく、シかも
変圧器励磁突入時には確実にロックをかけて誤動作を生
じない変圧器保護継電装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a transformer protective relay device, and in particular, it securely locks and prevents malfunctions during transformer excitation inrush without impairing the high-speed operation capability in the event of an internal failure of the transformer. The present invention relates to a transformer protection relay device that does not occur.

一般に変圧器保護のためには、従来第1図に示す比率差
動継電方式が最も代表的に用いられている。
Generally, for transformer protection, the ratio differential relay system shown in FIG. 1 has been most typically used.

第1図において1は被保護変圧器、2,3はこの変圧器
の電源側、負荷側に挿入された変流器、4はしゃ断器、
5は電源、6は比率差動継電器である。
In Fig. 1, 1 is a protected transformer, 2 and 3 are current transformers inserted on the power supply side and load side of this transformer, 4 is a breaker,
5 is a power supply, and 6 is a ratio differential relay.

第1図においていましゃ断器4を投入して保護対象変圧
器1を無負荷励磁した場合、いわゆる励磁突入電流(イ
ンラッシュ電流)■eXが電源5から流入し、このため
電源側変流器2の二次側に電流iexが流れて見かけ上
変圧器内部故障と同じ差動動作出力が発生し、比率差動
継電器6を誤動作させる場合がある。
In Fig. 1, when the breaker 4 is turned on and the protected transformer 1 is excited with no load, a so-called magnetizing inrush current (inrush current) A current iex flows through the secondary side of the transformer, causing a differential operation output that appears to be the same as an internal failure of the transformer, which may cause the ratio differential relay 6 to malfunction.

このインラッシュ対策としては従来から種々の対策がと
られているが、以下にその例を説明する。
Various measures have been taken in the past to counter this inrush, some examples of which will be explained below.

(1)シーケンス的にインラッシュによる誤動作をさけ
る第2図による方法。
(1) The method shown in FIG. 2 that avoids malfunctions due to inrush sequentially.

第2図はトリップ回路図であり、図において4aはしゃ
断器4の閉時閑のパレットスイッチ、7はタイマで、7
aはその動作時閉接点、6aは比率差動継電器6の動作
時閉接点である。
Figure 2 is a trip circuit diagram, in which 4a is a pallet switch that is turned off when the breaker 4 is closed, 7 is a timer, and 7 is a trip circuit diagram.
6a is the operating closed contact of the ratio differential relay 6.

すなわちしゃ断器投入時に発生するインラッシュをさけ
るため、インラッシュ電流が消滅する時間まであらかじ
めしゃ断器4に設けたパレットスイッチ4aにより作動
するところのタイマー7によって比率差動継電器のトリ
ップ回路をロックしてお(、すなわち比率差動継電器6
の出力接点6aを上記タイマーの接点7aによって所定
時間Tロックしておく。
That is, in order to avoid the inrush that occurs when the breaker is turned on, the trip circuit of the ratio differential relay is locked by the timer 7 activated by the pallet switch 4a provided in the breaker 4 in advance until the inrush current disappears. (i.e. ratio differential relay 6
The output contact 6a of the timer is T-locked for a predetermined time by the contact 7a of the timer.

(2)比率差動継電器6の動作時間を遅くして、インラ
ッシュの消滅を期待する方法。
(2) A method of slowing down the operating time of the ratio differential relay 6 and expecting the inrush to disappear.

(3)変圧器中性点側にCTを設けて差動回路を作動せ
しめ、かくして原理的にインラッシュ電流の影響を受け
ないようにする方法。
(3) A method in which a CT is provided on the neutral point side of the transformer to operate a differential circuit, thus making it theoretically unaffected by inrush current.

(4)インラッシュ電流波形が第3図のごとき特有の形
状を有していることを利用し、インラッシュ電流波形に
含まれる第2高調波を検出するなどの方法によりインラ
ッシュ電流であるか否かを判定し、かくしてもしインラ
ッシュ電流と判定された場合に比率差動継電器6の動作
をロックする。
(4) Utilizing the fact that the inrush current waveform has a unique shape as shown in Figure 3, whether it is an inrush current by detecting the second harmonic included in the inrush current waveform, etc. If it is determined that there is an inrush current, the operation of the ratio differential relay 6 is locked.

以上に示したごとき従来の方式はそれぞれ効果を発揮し
ているが、いずれの場合もこのインラッシュ対策を施し
たために比率差動要素そのものの動作速度を殺してしま
うか、保護能力を一部犠牲にしている。
The conventional methods shown above are each effective, but in each case, the inrush countermeasure either kills the operating speed of the ratio differential element itself or sacrifices some of its protection ability. I have to.

このことを次に説明する。まず(1)の方法、すなわち
シーケンス的にさける方法は、確かに常時の運転中に変
圧器故障が発生すれば比率差動継電要素そのものの速度
で動作するため、1 c/s以下の高速度化も可能であ
る。
This will be explained next. First, the method (1), that is, the sequential method, is true that if a transformer failure occurs during normal operation, it will operate at the speed of the ratio differential relay element itself. It is also possible to speed up the process.

しかし変圧器投入と同時に内部故障が発生した場合第2
図のタイマー7で強制的にT時間だけ動作がロックされ
るため、比率差動継電要素が動作してもトリップできず
、変圧器を焼損させる恐れがある。
However, if an internal failure occurs at the same time as the transformer is turned on, the second
Since the operation is forcibly locked for time T by the timer 7 shown in the figure, even if the ratio differential relay element operates, it cannot be tripped, and there is a risk of burning out the transformer.

このタイマ一時間Tはインラッシュ継続時間以上に整定
する必要があるためかなり長い時間(数百サイフルル数
千サイクル)ロックをかけておかなければならない。
Since this timer one hour T needs to be settled longer than the inrush duration time, it must be locked for a fairly long time (several hundreds of cycles or thousands of cycles).

(2)の方法においては、いうまでもなく高速動作は不
可能である。
Needless to say, high-speed operation is not possible with method (2).

(3)の方法は第4図のごとく、単巻変圧器8(C相分
)の中性点側に変流器9を挿入するもので(第4図にお
いてA相のみ記述しているがC相、C相も同様である)
、原理的にインラッシュ電流の影響も、タップチェンジ
ャーによるタップ変動の影響も受けないため高感度、高
速度形の比率差動継電器が得られる。
Method (3), as shown in Figure 4, involves inserting a current transformer 9 on the neutral point side of the autotransformer 8 (C phase) (only the A phase is shown in Figure 4). The same applies to C phase and C phase)
In principle, it is not affected by in-rush current or tap fluctuation by a tap changer, so a high-sensitivity, high-speed ratio differential relay can be obtained.

ところが層間故障が原理的に検出できないため比率差動
継電器としては完全なものとはいえない。
However, since interlayer faults cannot be detected in principle, it cannot be said to be a perfect ratio differential relay.

(4)の方法、すなわちインラッシュ波形特有の現象を
利用する場合には、第5図のごとき回路が用いられる。
When using the method (4), that is, the phenomenon peculiar to the inrush waveform, a circuit as shown in FIG. 5 is used.

第5図において、しゃ断器投入によるインラッシュ電流
が発生した場合には、インラッシュ波形判定要素10が
波形観測をするために必要な1c/s以上(インラッシ
ュ波形の前半における半サイクルは、第7図に示すよう
に、故障電流である正弦波と何ら区別はつかず、後半の
半サイクルを見てはじめてインラッシュ電流と判定でき
るため、原理的にlc/s以上の判定時間が必要)の時
間の後に第6図のごとき判定出力100を出力する。
In FIG. 5, when an inrush current is generated due to the breaker being turned on, the inrush waveform determination element 10 is 1 c/s or more necessary for waveform observation (the first half cycle of the inrush waveform is the first half cycle of the inrush waveform). As shown in Figure 7, it is indistinguishable from the sine wave that is the fault current, and it can only be determined that it is an inrush current by looking at the latter half cycle, so in principle a determination time of lc/s or more is required. After the time, a determination output 100 as shown in FIG. 6 is output.

したがって、比率差動継電要素6の出力60はタイマー
11によってタイマー出力110のごとく(第6図)T
1だけ遅延されている必要がある。
Therefore, the output 60 of the ratio differential relay element 6 is output by the timer 11 as a timer output 110 (FIG. 6).
Must be delayed by 1.

すなわち、このときは第6図のごとく比率差動継電要素
6の出力60はインヒビット回路12によってインヒビ
ットされ、インヒビット出力120は変化せず、誤動作
は防止される。
That is, at this time, as shown in FIG. 6, the output 60 of the ratio differential relay element 6 is inhibited by the inhibit circuit 12, the inhibit output 120 does not change, and malfunction is prevented.

なお第7図は第5図の方式における故障時の動作波形で
ある。
Note that FIG. 7 shows operating waveforms at the time of failure in the method of FIG. 5.

前記のインラッシュ波形判定要素10としては、インラ
ッシュ電流中基本波成分以外に第2高調波成分が多く含
まれていることから、一般に電流中の第2高調波成分と
基本波成分の比率によって判定を下す方法(第2高調波
抑制方式)が採用されている。
Since the inrush current contains many second harmonic components in addition to the fundamental wave component, the inrush waveform determining element 10 is generally determined by the ratio of the second harmonic component and the fundamental wave component in the current. A method of making a determination (second harmonic suppression method) is adopted.

すなわち、この第2高調波抑制方式というのは、電流中
の第2高調波成分の基本波成分に対する割合が一定の値
(例えば15%)を越えた場合、前記電流がインラッシ
ュ電流であると判断し、インラッシュ波形判定要素10
が出力100を出して、継電器にロックをかける方式の
ことである。
In other words, this second harmonic suppression method means that if the ratio of the second harmonic component to the fundamental wave component in the current exceeds a certain value (for example, 15%), the current is an inrush current. Judgment, inrush waveform judgment element 10
This is a method that outputs an output of 100 and locks the relay.

以上説明してきたように(1)〜(3)の方法は前記の
如くインラッシュ対策のためにかなり特性が犠牲にされ
ているため、現在では比較的良好な方法である第(4)
の方法が広く用いられている。
As explained above, methods (1) to (3) have sacrificed a lot of characteristics in order to prevent inrush, so method (4), which is currently a relatively good method,
This method is widely used.

しかし最近の変圧器は経済設計される機運にあり、変圧
器鉄心量を少なくするため変圧器鉄心の飽和磁束が低(
なり、鉄心が飽和しやすいものとなってきている。
However, recent transformers are becoming more economically designed, and in order to reduce the amount of transformer core, the saturation magnetic flux of the transformer core is low (
As a result, the iron core is becoming more easily saturated.

その結果としてインラッシュ電流中の第2高調波成分が
減少する傾向にあり、このため上記第2高調波抑制方式
では十分に対処できないケースが増加してきた。
As a result, the second harmonic component in the inrush current tends to decrease, and for this reason, there are an increasing number of cases in which the second harmonic suppression method described above cannot adequately cope with the problem.

そこでもつと確実にインラッシュ電流を判定しインラッ
シュ電流による変圧器保護継電装置の誤動作を防止する
ことが望まれるようになった。
Therefore, it has become desirable to reliably determine inrush current and prevent malfunctions of transformer protective relay devices due to inrush current.

本発明の目的は、上記のごとき従来方式の欠点ヲ除き、
インラッシュ電流で誤動作しない継電装置を提供するこ
とである。
The purpose of the present invention is to eliminate the drawbacks of the conventional method as described above,
It is an object of the present invention to provide a relay device that does not malfunction due to inrush current.

上記の目的は変圧器故障時にはほとんどなく、インラッ
シュ時にのみ発生するところの電流波形の大巾なとぎれ
が繰り返すことに着目し、この現象を検出して、その判
定出力で継電器にロックをかけることによって達成され
る。
The purpose of the above is to focus on the repetition of large discontinuities in the current waveform, which rarely occur when a transformer fails and only occur during inrush, to detect this phenomenon and lock the relay using the judgment output. achieved by

本発明の詳細を以下に説明する。The details of the invention will be explained below.

まず、インラッシュ発生時のインラッシュ電流波形につ
いて述べておく。
First, the inrush current waveform when inrush occurs will be described.

第8図aは変圧器が接続された系統の等何回路で、第8
図すはインラッシュが発生した時の現象図を示す。
Figure 8a shows the 8th circuit of the system to which the transformer is connected.
The figure shows a phenomenon diagram when an inrush occurs.

第8図中eは電源、Xtは電源とラインのインピーダン
ス、Xtは変圧器の励磁インピーダンス、Sはしゃ断器
、Ie又は電流、■は変圧器端子電圧、φは変圧器鉄心
の磁束である。
In FIG. 8, e is the power source, Xt is the impedance of the power source and line, Xt is the excitation impedance of the transformer, S is the breaker, Ie or current, ■ is the transformer terminal voltage, and φ is the magnetic flux of the transformer core.

第8図aにおいて、しゃ断器Sを投入した時、変圧器鉄
心の磁束φは変圧器端子電圧Vより90°位相が遅れて
いるため、Sを投入する前の変圧器鉄心の残留磁束がO
とすると、第8図すに示すようにφは1=0でOから立
上がる。
In Figure 8a, when the breaker S is turned on, the magnetic flux φ of the transformer core is 90 degrees behind the transformer terminal voltage V, so the residual magnetic flux of the transformer core before the circuit breaker S is turned on is O.
Then, as shown in FIG. 8, φ rises from 0 at 1=0.

変圧器鉄心の飽和磁束をφmとすると、変圧器は磁束φ
がφmになる時点(1=11)で飽和する。
If the saturation magnetic flux of the transformer core is φm, the transformer has a magnetic flux φ
saturates when becomes φm (1=11).

変圧器が飽和すると変圧器の励磁インピーダンスXtは
小さくなるため、大きな電流Iexが流れる。
When the transformer is saturated, the excitation impedance Xt of the transformer becomes small, so a large current Iex flows.

その後φがφm以下になる時点(1=12)で、変圧器
は飽和しなくなるため変圧器の励磁インピーダンスXt
は再び大きくなり電流Iexは流れなくなる。
After that, when φ becomes less than φm (1=12), the transformer is no longer saturated, so the excitation impedance Xt of the transformer
becomes large again and current Iex no longer flows.

このようにインラッシュ時は電流Iexに大巾なとぎれ
(電流が流れていない期間)をもっており、これが繰り
返し発生することになる。
As described above, during the in-rush period, the current Iex has a wide discontinuity (a period in which no current flows), and this occurs repeatedly.

すなわちインラッシュ電流Iexは変圧器が飽和してい
る期間だけ流れる図示のようになる。
That is, the inrush current Iex flows only during the period when the transformer is saturated, as shown in the figure.

経済設計された変圧器は、変圧器の鉄心量を少なくした
もので、このため変圧器鉄心の飽和磁束φmが低くなり
、鉄心が飽和しやすくなる。
An economically designed transformer has a reduced amount of transformer core, which lowers the saturation magnetic flux φm of the transformer core, making it easier for the core to become saturated.

鉄心が飽和しやすくなると、第8図すで鉄心が飽和して
いる期間が長くなるため、インラッシュ電流Iexの通
電角(電流が流れている期間)が広がってくる。
As the iron core becomes more likely to become saturated, the period during which the iron core is already saturated becomes longer, as shown in FIG.

インラッシュ電流の通電角が広がってくると、インラッ
シュ電流中の第2高調波成分は減少して(る。
As the conduction angle of the inrush current widens, the second harmonic component in the inrush current decreases.

第2高調波成分は故障電流中にもある程度(一般的には
基本渡分の10係以下)含まれるため、従来の第2高調
波抑制方式では、限界に来ている。
Since the second harmonic component is included in the fault current to some extent (generally less than the 10th factor of the fundamental distribution), the conventional second harmonic suppression method has reached its limit.

しかし、このように変圧器が飽和しやすくなっても、変
圧器が飽和することにより、インラッシュ電流Iexに
とぎれが生じることに変わりはない0 本発明は、この点に着目して経済設計された変圧器のイ
ンラッシュでも確実に判定して、誤動作のない変圧器保
護継電装置を提供するものである。
However, even if the transformer becomes more likely to become saturated in this way, the saturation of the transformer will still cause interruptions in the inrush current Iex.The present invention is economically designed with this point in mind. To provide a transformer protection relay device that can reliably determine even the inrush of a transformer and prevent malfunctions.

第9図は本発明になる変圧器保護継電装置の一実施例を
示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing an embodiment of the transformer protection relay device according to the present invention.

第9図において、変圧器端子電圧と変圧器両端子間の差
動電流との比を検出する比較回路13の出力130は矩
形波変換回路14を介してオア回路22に入力される。
In FIG. 9, an output 130 of a comparator circuit 13 that detects the ratio between the transformer terminal voltage and the differential current between both terminals of the transformer is inputted to an OR circuit 22 via a rectangular wave conversion circuit 14.

さらに変圧器端子電圧は矩形波変換回路20、NOT回
路21を介して、オア回路22のもう一方の端子へ入力
される。
Further, the transformer terminal voltage is inputted to the other terminal of the OR circuit 22 via the rectangular wave conversion circuit 20 and the NOT circuit 21.

オア回路22の出力220は、一定時限(T2)遅延せ
しめる時限回路15、一定時限(T3)信号をホールド
させる時限回路16を介してインヒビット回路17のイ
ンヒビット端子に入力される。
The output 220 of the OR circuit 22 is input to the inhibit terminal of the inhibit circuit 17 via a time limit circuit 15 that delays the signal for a fixed time period (T2) and a time limit circuit 16 that holds the signal for a fixed time period (T3).

比率差動継電要素6の出力60は、インヒビット回路1
7のもう一方の端子へ入力される。
The output 60 of the ratio differential relay element 6 is connected to the inhibit circuit 1
7 is input to the other terminal.

そして差動電流がある一定値以上(普通定格電流の数倍
から数十倍程度であり、インラッシュ電流による差動電
流では動作しない値)になった時、瞬時に動作するとこ
ろの瞬時継電要素18の出力180と、インヒビット回
路17の出力170とはオア回路19に印加され、オア
回路19はトリップ信号6aを出力する。
An instantaneous relay that operates instantly when the differential current exceeds a certain value (normally several times to several tens of times the rated current, a value that does not work with differential current due to inrush current) The output 180 of element 18 and the output 170 of inhibit circuit 17 are applied to OR circuit 19, which outputs trip signal 6a.

以上のごとき構成を有する保護継電装置の動作は以下の
ごときである。
The operation of the protective relay device having the above configuration is as follows.

まず変圧器運転時あるいは投入時に変圧器内部重故障が
発生した場合には、瞬時継電要素18が動作して瞬時に
トリップ信号が出力される。
First, if a major fault occurs inside the transformer when the transformer is in operation or turned on, the instantaneous relay element 18 operates and instantly outputs a trip signal.

つぎに変圧器投入時のインラッシュ電流発生の場合を、
第10図に示す。
Next, consider the case where inrush current occurs when the transformer is turned on.
It is shown in FIG.

インラッシュ電流は図示のようにとぎれた波形が周期的
に繰り返すため、変圧器端子電圧(V)とインラッシュ
電流(I)との比を検出する比較回路13の出力130
を受ける矩形波変換回路14の出力140は、周期的に
矩形波を発生する。
Since the inrush current has an interrupted waveform that repeats periodically as shown in the figure, the output 130 of the comparator circuit 13 that detects the ratio between the transformer terminal voltage (V) and the inrush current (I)
The output 140 of the rectangular wave conversion circuit 14 receiving the signal periodically generates a rectangular wave.

また変圧器端子電圧(V)を受ける矩形波変換回路20
の出力200は、変圧器が投入されてから信号を出す。
Also, a rectangular wave conversion circuit 20 receiving transformer terminal voltage (V)
The output 200 of provides a signal after the transformer is turned on.

この出力200を受けるNOT回路21の出力210と
、前記矩形波変換回路14の出力140とをオア回路2
2に導入しているため、オア回路22の出力220は変
圧器が投入されてから周期的に矩形波を発生する。
The output 210 of the NOT circuit 21 receiving this output 200 and the output 140 of the rectangular wave conversion circuit 14 are connected to an OR circuit 2.
2, the output 220 of the OR circuit 22 periodically generates a square wave after the transformer is turned on.

つまり変圧器端子電圧の有無を判定する矩形波変換回路
20を設けているのは、比較回路13の出力130が変
圧器端子電圧の負極波から正極波への反転時に一瞬の間
レベルを切るので、矩形波変換回路14の出力140は
その部分が欠けた周期的矩形波となるが、この欠けた部
分を出力210で埋めるためのものである。
In other words, the reason why the rectangular wave conversion circuit 20 is provided to determine the presence or absence of the transformer terminal voltage is because the output 130 of the comparator circuit 13 cuts the level for a moment when the transformer terminal voltage is reversed from a negative polarity wave to a positive polarity wave. The output 140 of the rectangular wave conversion circuit 14 becomes a periodic rectangular wave with that portion missing, but this missing portion is filled with the output 210.

この出力220に出力が出てからT2時限後に時限回路
15に出力150が出て(る(この時限T2はインラッ
シュ電流特有のとぎれた波形を判定するためのもので例
えばT2を電気角で60度程度に選ぶ)。
After the output 220 is output, an output 150 is output to the timer circuit 15 after a time period T2 (This time period T2 is for determining the interrupted waveform peculiar to inrush current. For example, T2 is 60 in electrical angle. (Choose according to degree)

ここで、計器用変圧器(第13図23に相当する)の設
置場所によっては変圧器端子電圧の位相が差動電流に対
してズしてくる。
Here, depending on the installation location of the potential transformer (corresponding to FIG. 13, 23), the phase of the transformer terminal voltage may shift with respect to the differential current.

その場合、出力140において欠ける部分も位相ズレに
伴なって変わり時限回路15の時間T2との協調が取れ
な(なる恐れがある。
In that case, the missing portion of the output 140 also changes due to the phase shift, and coordination with the time T2 of the timer circuit 15 may not be achieved.

しかし、上述したように出力140と出力210のオア
出力220によりインラッシュ電流の判定を行なってい
るので変圧器の端子電圧と差動電流の位相ズレで誤動作
することはない。
However, as described above, since the inrush current is determined by the OR output 220 of the output 140 and the output 210, there is no possibility of malfunction due to a phase shift between the terminal voltage of the transformer and the differential current.

出力150がOになっても時限回路16の時限T3(矩
形波を連続化させるためのもので、1サイクル程度)に
よって、出力160は引延ばされ、連続化した信号とな
る。
Even when the output 150 becomes O, the output 160 is extended by the time limit T3 (for making the rectangular wave continuous, about one cycle) of the time limit circuit 16, and becomes a continuous signal.

このためインラッシュ電流で比率差動継電要素6の出力
60が出力を出していても、インヒビット回路17の出
力170は0となるため誤まってトリップ信号6aを出
すことはない。
Therefore, even if the output 60 of the ratio differential relay element 6 outputs an output due to inrush current, the output 170 of the inhibit circuit 17 becomes 0, so that the trip signal 6a is not erroneously output.

つぎに変圧器運転時に変圧器内部故障(瞬時継電要素1
8が動作しない故障)が発生した場合を第11図に示す
。
Next, when the transformer is in operation, a transformer internal failure (instantaneous relay element 1
FIG. 11 shows a case where a failure (failure in which part 8 does not operate) occurs.

この場合内部故障発生すると、電圧が小さくなり、差動
電流が生じるため、電圧と差動電流の比を検出する比較
回路13の出力130は、小さくなるので、矩形波変換
回路14の出力140はOとなる。
In this case, when an internal failure occurs, the voltage decreases and a differential current is generated, so the output 130 of the comparator circuit 13 that detects the ratio of voltage and differential current decreases, so the output 140 of the rectangular wave conversion circuit 14 becomes It becomes O.

また変圧器端子電圧を受ける矩形波変換回路20の出力
200は、周期的に矩形波を発生する。
Further, the output 200 of the rectangular wave conversion circuit 20 receiving the transformer terminal voltage periodically generates a rectangular wave.

この出力200を受けるNOT回路21の出力と、前記
矩形波変換回路14の出力140とを導入しているオア
回路22の出力220は、変圧器内部故障発生後中の狭
い(T2時時限上り小)パルス出力となるので、時限回
路15の出力150はOとなる。
The output 220 of the OR circuit 22 which introduces the output of the NOT circuit 21 which receives this output 200 and the output 140 of the rectangular wave conversion circuit 14 is in a narrow range (T2 time limit rise small) after the internal failure of the transformer occurs. ) Since it is a pulse output, the output 150 of the timer circuit 15 becomes O.

内部故障発生後、時限回路16のT3時限後にトリップ
信号6aを出す。
After the internal failure occurs, the trip signal 6a is output after the T3 time limit of the time limit circuit 16.

第12図は、変圧器投入時に変圧器内部故障(瞬時継電
要素18が動作しない故障)が発生した場合のタイムチ
ャートである。
FIG. 12 is a time chart when a transformer internal failure (failure in which the instantaneous relay element 18 does not operate) occurs when the transformer is turned on.

第12図において、内部故障発生すると、電圧は定格電
圧より小さくなり、差動電流が生じるため、電圧と差動
電流の比を検出する比較回路13の出力130は小さく
なるので、矩形波変換回路14の出力140は0のまま
である。
In FIG. 12, when an internal failure occurs, the voltage becomes smaller than the rated voltage and a differential current is generated, so the output 130 of the comparator circuit 13 that detects the ratio of voltage and differential current becomes small, so the rectangular wave conversion circuit The output 140 of 14 remains at 0.

また変圧器端子電圧を受ける矩形波変換回路20の出力
200は故障発生後周期的に矩形波を発生する。
Further, the output 200 of the rectangular wave conversion circuit 20 receiving the transformer terminal voltage periodically generates a rectangular wave after a failure occurs.

この出力200を受けるNOT回路21の出力と前記矩
形波変換回路14の出力140とを導入しているオア回
路22の出力220は、内部故障発生後、巾の狭い(T
2時時限上り小)パルス出力となるので、時限回路15
の出力150は0となる。
The output 220 of the OR circuit 22 which introduces the output of the NOT circuit 21 receiving this output 200 and the output 140 of the rectangular wave conversion circuit 14 has a narrow width (T
2 o'clock time limit rise small) Since it is a pulse output, time limit circuit 15
The output 150 of becomes 0.

内部故障発生後、時限回路16のT3時限後にトリップ
信号6aを出す。
After the internal failure occurs, the trip signal 6a is output after the T3 time limit of the time limit circuit 16.

第13図は、この発明の具体的な回路図の一例を示して
おり、第9図と同一符号は同一内容を示している。
FIG. 13 shows an example of a specific circuit diagram of the present invention, and the same reference numerals as in FIG. 9 indicate the same contents.

変流器2゜3を通して変圧器1の高圧側、低圧側信号が
変成器24,25.26に印加されている。
High voltage side and low voltage side signals of the transformer 1 are applied to the transformers 24, 25, and 26 through the current transformer 2.3.

また計器用変圧器23を通して変圧器1の端子電圧が変
成器27に印加されている。
Further, the terminal voltage of the transformer 1 is applied to the transformer 27 through the instrument transformer 23.

更に変成器26と変成器27の2次側より比較回路13
に信号が印加されている。
Furthermore, the comparator circuit 13 is connected to the secondary side of the transformer 26 and the transformer 27.
A signal is applied to.

以上の接続関係の動作は、第9図の実施例の説明により
充分想像のつくものであるから詳細は省略する。
The above-mentioned connection-related operations can be fully imagined from the explanation of the embodiment shown in FIG. 9, so the details will be omitted.

さて、上記実施例で示したインラッシュ電流波形は説明
の便宜上につき代表的な波形例であるが、現実的には変
流器2,3の特性等によって第14図に示すように減衰
時間の経過と共に正負両極波に振れる波形となる場合も
ある。
Now, the inrush current waveform shown in the above embodiment is a typical waveform example for convenience of explanation, but in reality, depending on the characteristics of the current transformers 2 and 3, etc., the attenuation time will vary as shown in FIG. As time passes, the waveform may oscillate into both positive and negative polar waves.

このとき電流波形のとぎれだけを検出する何らかの他の
方法だと誤判定する恐れがある。
At this time, if some other method that detects only the breaks in the current waveform is used, there is a risk of erroneous determination.

ところが、この実施例のように電流波形のとぎれを検出
する手段として変圧器端子電圧と差動電流の比を求めれ
ば、第14図に示すインラッシュ電流波形に対しても誤
判定することなく信頼度の高い変圧器保護継電装置を期
待できることになる。
However, if the ratio of the transformer terminal voltage to the differential current is determined as a means of detecting discontinuities in the current waveform as in this embodiment, the inrush current waveform shown in FIG. This means that we can expect a highly efficient transformer protection relay device.

以下、その理由を詳細に説明する。The reason for this will be explained in detail below.

まず、電流波形のとぎれだけを検出する方法の従来装置
を第15図に示す。
First, FIG. 15 shows a conventional device that detects only the breaks in the current waveform.

同図において23はNOT回路で、他の符号は第9図の
同一符号と同一内容を示している。
In the figure, 23 is a NOT circuit, and other symbols indicate the same contents as the same symbols in FIG.

この従来装置でも、変圧器投入時に通常のインラッシュ
電流が発生した場合(第10図に対応する)には、第1
6図aに示すように出力160で出力60を阻止できる
ので誤まってトリップ信号6aが出されることはない。
Even with this conventional device, when a normal inrush current occurs when the transformer is turned on (corresponding to Fig. 10), the first
As shown in FIG. 6a, since the output 60 can be blocked by the output 160, the trip signal 6a will not be issued by mistake.

また、変圧器運転時に変圧器内部故障が発生した場合(
第11図に対応する)には、第16図Cに示すようにT
3時限後にトリップ信号6aが出される。
In addition, if an internal failure of the transformer occurs during operation of the transformer (
(corresponding to Fig. 11), T as shown in Fig. 16C.
A trip signal 6a is issued after three time limits.

さらに、図示していないが変圧器投入時に変圧器内部故
障が発生した場合(第12図に対応する)も、第16図
Cの場合と同様にトリップ信号6aが出されることにな
る。
Further, although not shown, if an internal failure occurs in the transformer when the transformer is turned on (corresponding to FIG. 12), the trip signal 6a will be issued as in the case of FIG. 16C.

ところが、変圧器投入時に正負両極波に振れるインラッ
シュ電流が発生した場合には第16図すに示すようにT
3時限後に誤まってトリップ信号6aが出される。
However, if an inrush current that swings into both positive and negative polar waves occurs when the transformer is turned on, T
A trip signal 6a is erroneously issued after the third time limit.

これは、インラッシュ電流が正負両極波に振れた場合、
電流波形にとぎれがなくなり電流波形のとぎれだけを検
出する方法では、検出不可能になるためである。
This means that when the inrush current swings into positive and negative polar waves,
This is because the current waveform becomes uninterrupted and cannot be detected using a method that detects only the discontinuities in the current waveform.

第16図すでも出力140に、インラッシュ電流の負極
波に対する矩形波信号が現われるので次段回路が誤動作
してインヒビット信号160がT3時限後に消滅してし
まい、トリップ信号6aが誤まって出力されることにな
る。
Since a rectangular wave signal corresponding to the negative polarity wave of the inrush current appears at the output 140 in FIG. 16, the next stage circuit malfunctions and the inhibit signal 160 disappears after the T3 time limit, causing the trip signal 6a to be output by mistake. That will happen.

これに対して、変圧器端子電圧と差動電流の比を求める
ようにすれば、変圧器投入時に正負両極波に振れるイン
ラッシュ電流が発生した場合(第16図すに対応する)
でも、第17図に示すように比較回路13の出力130
の点線部の波形が実線の如き滑らかになるだけで、次段
の矩形波回路14の出力140には影響がなく以後、出
力160を阻止できる。
On the other hand, if the ratio of the transformer terminal voltage and the differential current is calculated, if an inrush current that swings into both positive and negative polar waves occurs when the transformer is turned on (corresponding to the diagram in Figure 16)
However, as shown in FIG.
If the waveform of the dotted line portion becomes smooth as shown by the solid line, the output 140 of the rectangular wave circuit 14 at the next stage is not affected, and the output 160 can be blocked thereafter.

つまり、端子電圧と差動電流の比を求めることで信号波
形の歪(例えば、インラッシュ電流が第14図に示すよ
うに正負両極波に振れた場合)を吸収できるため、端子
電圧、差動電流を直接矩形波に変換する場合に比べて、
入力信号の波形歪の影響を除去できる効果がある。
In other words, by finding the ratio between the terminal voltage and the differential current, it is possible to absorb signal waveform distortion (for example, when the inrush current swings into both positive and negative polar waves as shown in Figure 14). Compared to converting the current directly into a square wave,
This has the effect of removing the influence of waveform distortion of the input signal.

以上に説明したごとく、本発明になる変圧器保護継電装
置を用いることにより、従来の第2高調波抑制式継電装
置のごとき、経済設計された変圧器でのインラッシュで
も誤動作することのない保護継電装置を得ることができ
る。
As explained above, by using the transformer protection relay device of the present invention, it is possible to prevent malfunctions even in inrush of an economically designed transformer, such as the conventional second harmonic suppression type relay device. No protective relay device can be obtained.

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

第1図は従来の比率差動継電方式を示す図、第2図は従
来のインラッシュ誤動作防止対策の一例を示す図、第3
図はインラッシュ電流波形図、第4図はインラッシュ対
策不要の従来の比率差動継電器を示す図、第5図は従来
の比率差動継電器のブロック図、第6図および第7図は
第5図の比率差動継電器のタイムチャート、第8図aは
変圧器が接続された系統の等価回路図、第8図すはイン
ラッシュが発生した時の現象図、第9図は本発明になる
継電装置の一実施例を示すブロック図、第10図、第1
1図、第12図は第9図に示した継電装置のタイムチャ
ート、第13図はこの発明の具体的な回路図例である。 又、第14図は実際のインラッシュ電流波形の一例を示
す図である。 さらに、第15図は電流のとぎれを検出する従来の比率
差動継電装置のブロック図、第16図は第15図の継電
装置の動作を示す図、第17図は正負両極波に振れるイ
ンラッシュ電流に対する第9図の継電装置の動作を示す
図である。 図中、1は保護対象変圧器、2,3.9は変流器、4は
しゃ断器、6は比率差動継電要素、10はインラッシュ
波形判定要素、11,15.16は時限回路、12.1
7はインヒビット回路、13は比較回路、14.20は
矩形波変換回路、18は瞬時継電要素、19,22はオ
ア回路、23は計器用変圧器である。 なお、図中同一符号は同一または和尚部分を示す。
Figure 1 shows a conventional ratio differential relay system, Figure 2 shows an example of a conventional inrush malfunction prevention measure, and Figure 3 shows an example of a conventional inrush malfunction prevention measure.
The figure is an inrush current waveform diagram, Figure 4 is a diagram showing a conventional ratio differential relay that does not require inrush countermeasures, Figure 5 is a block diagram of a conventional ratio differential relay, and Figures 6 and 7 are Figure 5 is a time chart of a ratio differential relay, Figure 8a is an equivalent circuit diagram of a system to which a transformer is connected, Figure 8 is a phenomenon diagram when inrush occurs, and Figure 9 is a diagram of the present invention. A block diagram showing an embodiment of the relay device, FIG.
1 and 12 are time charts of the relay device shown in FIG. 9, and FIG. 13 is a specific example of a circuit diagram of the present invention. Further, FIG. 14 is a diagram showing an example of an actual in-rush current waveform. Furthermore, Fig. 15 is a block diagram of a conventional ratio differential relay device that detects interruptions in current, Fig. 16 is a diagram showing the operation of the relay device shown in Fig. 15, and Fig. 17 shows that the relay device swings into both positive and negative polar waves. 10 is a diagram showing the operation of the relay device of FIG. 9 with respect to inrush current; FIG. In the figure, 1 is the transformer to be protected, 2, 3.9 are current transformers, 4 is a breaker, 6 is a ratio differential relay element, 10 is an inrush waveform determination element, 11, 15.16 is a time limit circuit , 12.1
7 is an inhibit circuit, 13 is a comparison circuit, 14.20 is a rectangular wave conversion circuit, 18 is an instantaneous relay element, 19 and 22 are OR circuits, and 23 is a voltage transformer. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or similar parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 変圧器の端子電圧と端子間の差動電流との比較値を
矩形波信号に変換する矩形波変換回路と、上記端子電圧
の極性反転時に矩形波信号を発生する手段と、この手段
による矩形波信号と上記矩形波変換回路の矩形波信号と
の論理和信号に所定の時限を持たせる時限回路と、この
時限回路の出力によって上記差動電流に応動する差動継
電要素の出力をロックする手段とを備えた変圧器保護継
電装置。 2 変圧器端子電圧の極性反転時に矩形波信号を発生す
る手段は、上記端子電圧の有無を判定するする矩形波変
換回路と、この矩形波変換回路の出力を反転するNOT
回路から成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。 3 時限回路は論理和信号が所定時限T2継続して出力
する第1の時限回路と、この第1の時限回路の出力を所
定時限T3維持する第2の時限回路から成ることを特徴
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 rectangular wave conversion circuit that converts a comparison value between a terminal voltage of a transformer and a differential current between the terminals into a rectangular wave signal, and means for generating a rectangular wave signal when the polarity of the terminal voltage is reversed. and a time limit circuit for giving a predetermined time limit to the OR signal of the rectangular wave signal produced by this means and the rectangular wave signal of the rectangular wave conversion circuit, and a differential relay that responds to the differential current by the output of this time limit circuit. and means for locking the output of the electrical element. 2. The means for generating a rectangular wave signal when the polarity of the transformer terminal voltage is reversed includes a rectangular wave conversion circuit that determines the presence or absence of the terminal voltage, and a NOT that inverts the output of this rectangular wave conversion circuit.
The transformer protection relay device according to claim 1, characterized in that it consists of a circuit. 3. A patent characterized in that the timer circuit comprises a first timer circuit that continuously outputs the OR signal for a predetermined time period T2, and a second timer circuit that maintains the output of the first timer circuit for a predetermined time period T3. A transformer protective relay device according to claim 1.
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