JPS61173626A - 変圧器保護方法 - Google Patents

変圧器保護方法

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JPS61173626A
JPS61173626A JP60290185A JP29018585A JPS61173626A JP S61173626 A JPS61173626 A JP S61173626A JP 60290185 A JP60290185 A JP 60290185A JP 29018585 A JP29018585 A JP 29018585A JP S61173626 A JPS61173626 A JP S61173626A
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transformer
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voltage
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internal
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真 寺田
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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Protection Of Transformers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、継電器を用いた変圧器保護方法に関し、特
に変圧器の内部事故を確実に検出する方法に関するもの
である。
[従来の技術] 従来より、電力系統に接続される変圧器の内部事故を検
出するために差動継電器を用いることは、広く行なわれ
ている。
変圧器はエネルギの通過手段であり、その出入口に電流
変成器を設け、これら検出された電流を合成して差動電
流を求め、この差動電流の有無を以て事故の有無を検出
することは、電気回路におけるキルヒホッフの第一法則
が成立するか否かを見ていることであり、最も合理的と
されている。
こうした変圧器の差動保護では、常時は変圧器の電圧(
磁束)を確立するための励磁電流が誤差として差動電流
になって流れる以外はほとんど零に近く問題はないが、
投入時は変圧器の磁束(電圧)を確立するまでの間、過
渡励磁電流(励磁突入電流)がかなりの大きさをもって
流れ、本来の事故時に流れる故障電流と大きさの上では
見分けがつかない。
この問題を回避するため、従来より過渡励磁電流の波形
に着目した、いわゆる高調波抑制方式が用いられている
。即ち、変圧器投入時に流れる過製動磁電流を調波分析
すれば、高調波成分が多いので、これを利用して投入時
に流れる過渡励磁電流による誤動作を防止している。
しかし、上記のような差動継電器を用いた従来方法では
、検出信号の処理にフィルタを必要とし、その過渡現象
を避けるのに時間遅れを持たせたりするため、基本波に
対する応動が遅れ、継電器の動作時間が長くなってしま
う。又、変圧器内部の事故検出の確実性も十分ではない
これを解決するため、例えば特開昭55−18856号
公報に開示されたように、変圧器の内部誘起電圧を求め
、継電器の動作を迅速にし且つ変圧器内部事故の検出を
確実にする方法が開発されてきた。
特開昭55−18856号公報に記載された技術内容は
、変圧器の一次側電圧、電流、二次側電圧、電流を取り
込み、予め与えられた一次側、二次側の各巻線数に応じ
た全体電圧を求め、これら−次側、二次側の全体電圧の
比較により、変圧器投入時と変圧器内部事故との識別を
行うものである。
そして、変圧器の内部誘起電圧の両側に存在する漏洩イ
ンピーダンスを求め、この漏洩インピーダンスと全体電
圧とから、電気回路的に内部誘起電圧を求めている。
[発明が解決しようとする問題点] 従来の変圧器保護方法は以上のように、前者においては
動作遅れという問題点があり、又、後者においては、電
気回路的に゛内部誘起電圧を求めているので、内部誘起
電圧に事故が生じても、各漏洩インピーダンスの事故と
識別できないという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、動作を迅速にし且つ変圧器の内部事故を確実
に検出できる変圧器保護方法を得ることを目的とする。
[問題点を解決するための手段] この発明に係る変圧器保護方法は、変圧器の一次側及び
二次側のそれぞれの電流値■1、I2及び電圧値EI、
 Elを検出し、電流値■1、I2の代数和電流IDと
変圧器の励磁インピーダンスの励磁特性とに基づいて変
圧器の内部誘起電圧EΦを求め、一方、電圧値E1、E
lを電流値■1、I2で補償して変圧器の内部誘起電圧
E■を求め、こうして求められた内部誘起電圧EΦとE
lとを比較することにより、変圧器の内部事故を判別す
るようにしたものである。
[作用] この発明においては、変圧器の内部誘起電圧に対応する
励磁インピーダンスの磁束関数即ち励磁特性を予め求め
ておき、磁気回路として変圧器の内部誘起電圧EΦを検
出し、その変動を確実に検知して変圧器の内部事故を判
別する。
[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明による変圧器保護方法を説明するためのブ
ロック回路構成図である0図において、1は保護対象と
なる変圧器、2及び3は変圧器1の高圧側及び低圧側に
それぞれ設けられた電流変成器即ち変流器である。変圧
器1の等価回路は第2図に示す通りであり、高圧側の漏
洩インピーダンス31と、この漏洩インピーダンス31
に接続された励磁電流を流す励磁インピーダンス32と
、この励磁インピーダンス32に並列接続された理想の
変圧器作用を起こす部分33と、この理想変圧器部分3
3に接続された低圧側の漏洩インピーダンス34とから
なっている。そして、変圧器1本体の動作は、周知のご
とく高圧側の一次側端子1aに電圧が印加されれば低圧
側の負荷に応じて一次、二次側に電流が流れる。その際
、内部の漏洩インピーダンス31によりドロップを生じ
、その分を差引きした後、励磁インピーダンス32によ
り変圧し、更に二次側の漏洩インピーダンス34による
ドロップが生じた後、二次側端子1bに出力電圧が表れ
るようになっている。
39.40は変圧器1の高圧側、低圧側にそれぞれ設け
られた電圧変成器である。41〜4フは変流器2.3及
び変成器39.40の電流、電圧を変成する補助変成器
であり、41及び43は高圧側の電流工、用、42及び
44は低圧側の電流工2用、45及び46はそれぞれ高
圧側及び低圧側の電圧E + 、E 2用、47は代数
和電流IC用である。51〜57はそれぞれ補助変成器
41〜47に対応して設けられ、各補助変成器41〜4
7の出力レベルを調整するレベルコンバータである。
61〜67は各レベルコンバータ51〜57を介したI
1、I z、I l、I 2、EI、E2、I Dの値
をサンプルし且つホールドするサンプルホールドアンプ
、71〜74は各サンプルホールドアンプ61〜64の
出力を受けて適当なゲインで増幅する可変ゲインアンプ
、75〜77はバッファアンプである。尚、各可変ゲイ
ンアンプ71〜74のゲイン変更は、後述するマイクロ
プロセッサ84の指令出力により行なわれる。
81は各アンプ71〜77の出力を切換えて^Dコンバ
ータ82に入力するマルチプレクサである。^Dコンバ
ータ82は以上の動作に必要な精度と速度を有している
。83は^nコンバータ82の出力を一時記憶するレジ
スタである。84はマイクロプロセッサであり、へ〇コ
ンバータ82からの入力を受けて変換、演算、判定等の
処理を行う他、サンプルホールドアンプ61〜61、可
変ゲインアンプ71〜74、マルチプレクサ81、^D
コンバータ82等にタイミング制御信号を送出し且つ上
記処理結果から変圧器1の内部事故を判別し、出力ロジ
ック85にその判別信号を出力するようになっている。
次に、第3a図及び第3b図に示したマイクロプロセッ
サ84の詳細動作のフローチャート図を参照しながら、
この発明の実施例の動作について説明する。以下のフロ
ーは、周期的に発せられるプログラム起動指令により処
理される。
まず、補助変成器41.42から変圧器1の高圧側電流
工4、低圧側電流I2を読込み(ブロック101)、そ
れぞれCT比を乗じてCT即ち変流器2の一次側電流を
得た後、変圧器変圧比を乗じて正規化された一次側電流
を得る。これを電流■1の補正(ブロック102)及び
電流工、の補正(ブロック103)と称する。
次に、ブロック104に進み、正規化されたII、I2
から代数和電流IDを、 IQ=II+I2 により算出する。このIDの値は、補助変成器47から
検出される値よりも、補正された11、工2を用いてい
るので正確である。
この代数和電流IDは、第2図に示した変圧器゛1の等
価回路でいえば、内部の励磁インピーダンス32が流す
励磁電流にほぼ等しい、このとき、わずかな対地静電容
量による漏洩分があるが、励磁電流に比べて小さいので
無視してよい0代数和電流IDが励磁電流に等しいので
、このIDを使って予め与えられた励磁特性から、内部
誘起電圧EΦ即ち励磁インピーダンス32の両端間電圧
■、2を、EΦ=f(Io> で計算する(ブロック105)。
このブロック105では、予め与えられたテーブルによ
り、代数和電流IDに近いID0とこのIDOに対応す
るEΦ。を選び出し、 EΦ=EΦ。+f’ (I o)(I o −I D6
)等により計算を簡略化しても実用上支障がない。
なぜなら、IDが大きい値の領域では、f’(Io)が
比較的小さくなっており、f’ (Io)ΔIDでも代
数和電流IDに対してEΦの誤差分が小さくなるからで
ある。
次に、補助変成器45.46から1次電圧E3、二次電
圧E2を読込み、又、補助変成器43.44からI3、
工2を読込み、更に、タップチェンジャのタップ位置を
読込み、変圧器1内の一次、二次巻線巻数N1、N2の
値を与えられた表から読取る(ブロック106) 。
次に、ブロック107に進み、高圧側の電圧EI及び電
流■1と、漏洩インピーダンス2+(第2図の漏洩イン
ピーダンス31に相当)とから、変圧器1の内部誘起電
圧Ee1を Ee、=E+−Z+I+ から求める。
続いてブロック108において、低圧側の電圧E2及び
電流I2と、漏洩インピーダンスZ2(第2図の漏洩イ
ンピーダンス34に相当)とから、変圧器1の内部誘起
電圧Ee2を E et= E 2+Z 2 I t から求める。
こうして求められた内部誘起電圧Ee、及びEe2を、
変圧器巻線比(高圧側:N1、低圧側二N2)により補
正し、 E e+/N l = E ex/N 2を確かめる(
ブロック109) 。
ここで、2つの誘起電圧が等しければ内部事故がないと
みてよいから、内部誘起電圧として確からしい値は、 E r = [(E e+IN +)+(E ex/N
 2)1/ 2で求められる(ブロック110)。
こうして端子電圧E1及びF2にそれぞれ電流補償を施
して求めた内部誘起電圧EIと、測定電流I、及びI2
から代数和電fLI oを推定しこれにより求めた内部
誘起電圧EΦとを比較すれば(ブロック111)、これ
らは事故がなければ当然等しい筈である。又、内部誘起
電圧Elは事故がなければ一定なので、その変動分を考
慮した値に0を選びこれらを比較すれば(ブロック11
2)J、 Iは一定値に0以上である。これら2つの条
件のどちらかが成立しているとき、マイクロプロセッサ
84は、変圧°器内部に事故はないと判断して抑制出力
「1」を出力する(ブロック113)。
以上のように、入力側及び出力側双方の電流、電圧の測
定値I + 、I 2、E I 、E 2から、電流I
 、、I 2に基づく内部誘起電圧EΦと、電圧E3、
EIに基づく内部誘起電圧Elとを求め、これらを比較
すると共に、変動分を検出して事故の判別を行っている
ので、過渡励磁状態において生じる不安定検出動作を防
止し且つ即応性及び信頼性の優れた変圧器保護方法を実
現していることが解る。
第3b図は、第3a図のブロック112に続くフローチ
ャート図であり、電流及び電圧の検出値からマイクロプ
ロセッサ84が第2高調波成分を検出して、投入時の異
常検知における誤動作を阻止するようにした場合を説明
するためのものである。この考え方は、いわゆる第2高
調波抑制機能という従来行なわれていた方法であるが、
フィルタを使用せずにマイクロプロセッサ84の演算処
理により調波分析を行うようにしているので基本波に対
する応動が迅速になり、第3a図の動作に付加して一層
の効果が得られるものである。
まず、上述の電流工1、I2及び電圧E1、F2の読込
み時点で、以下の調波分析に便利な電圧0の時点を読込
み(ブロック114)、このときのI I、I 2の値
を、(I1)ヶ、(I2)。とする、これを用いて、(
Io)。=(I、)。+(工2)。・N2/Nlを算出
する(ブロック115)。
以下、(Io)。、(ID)+、・・・、(Io)zを
それぞれ、ωL=2π/12毎に順次読込み記憶する 
(ブロック115.116.11))、これらを、’l
o、y1、・・・、y1□とすると、直流分a0、基本
渡分a、及びす4、第2高調波分a2及びb2は、それ
ぞれ to =  (yo + y 盲 + 12+ ・・・
 + y++)/12a+=[Fo   F@+ (F
l   ’Is   Ft + F++)/2+5・(
F2−F4−Fs−yIo)/2 ]/6b+ = [
Fo + Fs + F3   Fs+ (F2 + 
F4  FOyI o)/ 2+E (Fl−Fi−F
y−Fz)/2 ]/6az=[Fo+Fs−Fs  
Fl+ (yI  72  F4+Fi+FフーFs 
  Flo   7日>/2]/6bz=[yo+y3
+y@+y*+ff (yI +ytF4  F5+7
7+PI  Fl。−y++)/2]/6として求まる
(ブロック118)。
次に、こうして求めた各直流成分の中から、直流分a0
を所定値にと比較して(ブロック119)、直流分a0
が大きいときは、これを検出してブロック123に進み
抑制出力「1」を生じるようにする。
又、各調波成分ai、biの絶対値を所定値に′と比較
して(ブロック12G)、これらが全て小さいときは、
励磁電流そのものが小さいのであるから、ブロック12
3に進み抑制出力「1」を生じてよい。
更に、各調波成分ai、 biの互いに直交する成分の
比をとり、所定値に′と比較して(ブロック121)、
例えば、 a2<klbl bz<k、a。
であれば、ブロック123に進み抑制出力「1」を出力
する。同時に、 a2<k2m。
b、<k2b。
を満足している場合も抑制出力「1」を出力する。
更に、第2高調波成分の実効値ffz及び基本波成分の
実効値tr+をそれぞれ、 ffz=67T17 ifl=ffτフ から求め、所定値に″と比較して(ブロック122)、
ifz≧に12jL であれば、第2高調波成分が大であるとして、ブロック
123に進み抑制出力「1」を生じさせる。
以上のブロック119〜122の各比較条件がいずれも
成立しないときは、内部事故と判別してブロック124
に進み動作出力「1」を生じせしめる。
このようにして、変圧器健全時の過渡現象により生じる
差動継電器の誤動作は、完全に防止される。
又、この発明によれば、変圧器1の内部事故時には電圧
が低下して電流が流入するため、電流■5、I2に基づ
いて生じると仮定した内部誘起電圧EΦと、電圧E0、
Elに基づいて推定した内部誘起電圧EIとが等しくな
く(EΦ〉Eりなり、平衡関係(ブロック111)がく
ずれる結果、ブロック113に進まず抑制出力「1」を
生じない、従って、第2調波成分を差動電流中に見出し
にくい場合にも、ブロック124に進み動作出力「1」
を生じることになる。
[発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、変圧器の一次側及び二
次側のそれぞれの電流値11、I2及び電圧値E1、E
lを検出し、電流値I1、I2の代数和電流IDと変圧
器内の励磁インピーダンスの励磁特性励磁特性とに基づ
いて変圧器の内部誘起電圧EΦを求め、一方、電圧値E
l、E2を電流値I+。
I2で補償して変圧器の内部誘起電圧EIを求め、2つ
の内部誘起電圧EΦとElとを比較することにより、変
圧器の内部事故を判別するようにしたので、変圧器内部
の励磁インピーダンスの故障による事故を確実に検知で
きる変圧器保護方法が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を説明するためのブロック
構成図、第2図は変圧器の等価回路図、第3a図及び第
3b図はこの発明の一実施例の動作を説明するためのフ
ローチャート図である。 1・・・変圧器     2.3・・・電流変成器39
.40・・・電圧変成器 84・・・マイクロプロセッサ I1・・・−次側電流値  I2・・・二次側電流値E
1・・・−次側電圧値  El・・・二次側電圧値ID
・・・代数和電流 EΦ、El・・・内部誘起電圧 105・・・EΦを求めるブロック 110・・・Elを求めるブロック 111・・・EΦとElとを比較するブロック尚、図中
、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 変圧器の一次側及び二次側のそれぞれの電流値I_1、
    I_2から代数和電流I_Dを求め、この代数和電流I
    _Dと前記変圧器の励磁インピーダンスの励磁特性とに
    基づいて前記変圧器の内部誘起電圧EΦを求め、一方、
    前記変圧器の一次側及び二次側のそれぞれの電圧値E_
    1、E_2を前記電流値I_1、I_2で補償して前記
    変圧器の内部誘起電圧E_Iを求め、前記内部誘起電圧
    EΦとE_Iとを比較することにより、前記変圧器の内
    部事故を判別するようにしたことを特徴とする変圧器保
    護方法。
JP60290185A 1985-12-23 1985-12-23 変圧器保護方法 Granted JPS61173626A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54101140A (en) * 1978-01-26 1979-08-09 Tokyo Electric Power Co Inc:The System for protecting transformer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54101140A (en) * 1978-01-26 1979-08-09 Tokyo Electric Power Co Inc:The System for protecting transformer

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