JPS62111406A - 電力変圧器巻線の温度のパラメ−タ表示生成方法並びに電力変圧器の温度制御及び警報装置 - Google Patents

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） 本発明は、公共施設に使用されるタイプの電力変圧器の
温度を指示並びに制御する九めの方法並びに装置に関す
る。

（従来の技術並びに発明が解決しようとする問題点） このタイプの変圧器は、典型的には冷却液内に浸漬され
比変圧器巻線を有する。該電力変圧器巻線の作動中は、
冷却ファンが作動されまた止められなければならない場
合並びに変圧器への電力が遮断されねばならない場合に
最高温度に達している。

電力変圧器巻線温度の直接測定は、経済的に実現可能で
ない友めに、その温度をシュミレートする手段が過去に
装置化されている。

従来の装置から、巻線の温度を指示するｔめに、変圧器
の頂部前の温度を測定し、変圧器の負荷或いは巻線の電
流に比例する量だけ温度計の読取り値を偏位させること
によって巻線温度をシュミレートすることが知られてい
る。そのような装置は、頂部の油の温度ｔ−測測定る検
知要素、変圧器負荷に正比例する信号を与える変流器、
偏位全与えるｔめのヒータフィル並びに該ヒータコイル
に供給される電流ｔ−諸調整る単巻変圧器を用いる。

１つのそのような従来装置が第１図に示されており、該
装置は、変圧器巻線の電流から生じるであろう量に近似
した量だけ、ヒートセンサのそばの油の温度を上昇する
沈めに、変圧器油内にヒータコイルを用いる。

８１図中、電力変圧器１０は油１１並びに観察者が電力
変圧器巻線温度の読取り値を調べることができる温度計
指示装置１２を有している。

ヒータコイル−検知要素１４は細管要素２０を介する温
度計指示装置１２への出力信号を発生するために備えら
れて９る。ヒータコイル−検知要素１４の検知要素部は
、温度計１２に読取り情報を与える九めに、センサのそ
ばの変圧器油の温度に応答する。警報器のリード線２２
は図、示してない警報器を制御する。ヒータフィル１４
は、異なる負荷、即ち巻線電流に起因して予測されるで
あろう種々の異なる温度に付加的に気付いている変圧器
製造業者から普通に人手可能な変流器１６１Ｃよって制
御される。電流平衡単巻変圧器１８は変圧器負荷電流に
比例する変流器１６の信号に応答し、そして該ヒータコ
イル１４ＰＣ１与えられた負荷電流のために予測される
量に一致する量だけセンサのそばの油を加熱する電流を
供給する。このようにして、従来の装置は油温度を検知
するセンサを使用しており、該油温度は変圧器巻線電流
に応答する加熱フィルによって局所的に修正乃至バイア
スされる。

本発明の目的は、変圧器の実際の油の温度を変える友め
の偏位用ヒータｔ”備えるのではなくむしろ、変圧器の
油の温度並びに変圧器巻線を通る電流量に起因して上昇
する温度を基礎として巻線の温度を電子的に決定する方
法並びに装置を提供することである。

更なる目的は種々の変圧器負荷或いは巻線電流における
温度変化の友めの変圧器製造業者の仕様に従って油温度
に対する可変温度上昇を与ナスｙｒ調端霞１八針プｒｙ
　　／／　８　１．　　＋？−フ　シロ　Ｊ　−−調節
可能な変圧器の温度制御装置を提供することである。

Ｃ問題点全解決する九めの手段） 本発明は、前記問題点に対する新しい解決、即ちモジュ
ラ−電子温度監視器並びに制御器を提供することを特徴
とする特定の負荷電流の関係は電力変圧器の等級のため
にプログラムでき、ま友該関係は電力変圧器の等級とす
ることができる。変圧器の頂部前の温度は連続的に測定
される。変圧器負荷電流のサンプルもまた連続的に測定
される。変圧器の負荷電流或いは、自動的に選択される
最も高い負荷電流の数学的に定量される電子的アナロジ
−は、負荷電流に起因する巻線の瞬時的ピーク温度上昇
を表わす新らしい量を生成する。このピーク温度上昇は
、巻線温度上昇を負荷電流による現実の巻Ｉｉ！温度上
昇に近似させるために、時間尺度にされるように特定の
時定数によって処理される。時間尺度にされた巻線温度
上昇は、次でシュミレートされ友巻線温度を精密に指示
するために頂部蒲温度アナロジ−に加算される。この巻
線温度アナロジ−は、次で変圧器冷却袋ｆｔ′ｆｔ操作
するスイッチ、停止装置、記憶装置並びに姶報装置を作
動するのに用いられる。

（実施例） 次に添付図面に従って本発明の実施例に付き説明する。

第２図は温度制御装置のブロック図である。

本質的には、液体油温度並びに変圧器巻線電流によって
誘導される加熱効果に起因する増加温度は、シュミレー
トされた巻線温度値を発生する足めに加算され、該巻線
温度値は巻線温度を指示し、送風器、警報器、引外し装
置並びに巻線温度記憶装置のような修正装置を制御する
ために使用される。

本発明の好ましい実施例においては、第２図示の通り、
０〜５ボルトの直流電圧が抵抗温度検知器（ＲＴＤ）２
６に応答する回路によって発生する。そして、導線２７
を介してインターフェイス装置２８に印加され、そこか
ら直流増幅器２９、そして液体温度信号として導線５０
へと印加される。

変流器３２は導線５３を介してインター７エイスユニツ
ト５４にそしてそこから導線３５を介して加算整形時定
数（ＡＳＴＯ）回路へと接続さ几ている。インターフェ
イスユニット５４の出力は０〜５ボルトの直流電圧であ
り、該電圧はシュミレートされた変圧器巻線温度を計算
するために、数学的に定量され、時定数処理され、そし
て頂部油液体温度値に加算されるべき存在する負荷電流
を示す。

ＡＳＴＯ回路５６は、第３図を参照にして後に、より十
分に記述される。

第２図の説明ｆ：続けると、直流液体温度指示装置５８
はＡＳＴＯ５６への２つの入力のうちの１つである。他
のＡＳＴＯへの入力、即ち導線５５の負荷電流は整形さ
れ、時定数処理され、そして液体温度人力に加算される
。ＡＳＴＯ５６の出力は種々の目的に使用される導線４
００巻線温度電圧である。

導線４００巻線温度電圧は、巻線温度指示メータ４２、
最大巻線温度メモリ４４、送風器４６．４８、蓄報器５
０、並びに引外し回路５２ｆ！：作動するのに用いられ
る。

リレーに設けら几ている出力装置４６．４８．５０．５
２並びにコンパレータモジュール４５の各々は、導線４
０の巻線温度電圧に応答して、励起される。各々の場合
、電子技術の分野でよく仰られているように、コンパレ
ータ４７ｉ、ｉ線４０の巻線温度値がプリセットされた
限界値を超えるような事態に従って、リレー駆動装置が
リレーを励起するように、巻線温度信号と巻線温度のプ
リセットされ念限界値を比較する。

各コンパレータ回路はプリセットされ友差違、即ち異な
ったヒステリシスを有しており、リレーが励起された時
（設定値を起え几時）、巻線温度値がヒステリシスと等
しい量だけ設定値より下に下がるまで励起されたままで
あるようになっている。送風器回路用のヒステリシスは
普通は１５°Ｃに設定さ几ており、この値は袷報器並び
にトリップ回路の場合は５°Ｃである。送風’５４６．
４Ｂのｔめのプリセットされた限界値の超過は、送風器
を始動させる。プリセットされ之贅報器５０の限界値の
超過は６報器５ｏｔ−励起し、一方、プリセットされた
引外し装置の限界値の超過は、変圧器への電力を停止す
べく引外し装置５２のアクチュエータを作動する。巻線
温度記憶装置４４は、手でリセットされるまでの関係時
間中に記録される最高巻線温度の値に保ｆｃれる。該記
憶装置は、固定不揮発性メモリである。

第５図は、加算整形時定数（ＡＳＴＯ）回路５６のブロ
ック図である。本質的に、該ＡＳＴＯ回路３６は、負荷
電流を示す導線Ｓ５の直流電圧信号を受け、それを整形
装置５４及び時定数回路５６で整形処理並びに時定数処
理し、得られる信号を加算器５８で液体温度信号に加算
し第２図に同様に示されているように導線４０に巻線温
度信号出力を発生させる。

電力変圧器並びにその巻線温度の特性は、異なった変圧
器は異なった温度特性を持っているということである。

各電力変圧器のための特性温度曲線があり、該曲線は種
々の変圧器巻線電流のための温度変化或いは増加温度変
化世ΔＴを示す。

第４図は、右手価に曲線群を示しており、各曲線は、巻
線電流の関数として変圧器巻線の温度変化を°Ｃで示し
ている。例えば、１０°Ｃの巻線温度上昇変化が予測さ
れる変圧器のためには、曲線６０が適用される。第４図
の左側は、所望の巻線バイアス調整が、与えられる変圧
器のために得られるように、変流比をどのように選択し
たらよい力・を示している。巻線バイアス調整は与えら
ｔ″した変圧器のために得ることができる。

ＡＳＴＯモジュールの巻線バイアス６６調整は、完全負
荷において、頂部油温度を１０〜４０°Ｃ越える選択可
能な巻線バイアスの範ＩＮを与える。

即ち、゛電流出力の５０％の出力、２−５アンペア出力
である。実施例においては、横座標に示さｎるとおり、
電力変圧器は５００アンペアまでであり、変流器の出力
は５アンペアまででありＡ即ち、５００：５の変流器で
あり、負荷曲線は図中６２で示されるように表わすこと
ができる。

この実施例においては、作図線かられかるように、変圧
器が２５０アンペアで操作される場合、変流器の出力は
２．５アンペアであり、そｆ′Ｌはもし変圧器が１０°
ＣｉＴ曲線６０によって表わされているような特性を有
するならば液体温度を１０°Ｃ超える増加を示す。時定
数回路は５つの時定数の九めの巻線バイアス接続をホー
ルドバックするので、時定数解除スイッチ１３５が、時
定数を一時的に除く九めに備えられる。時定数解除スイ
ッチが抑制される限り、巻線バイアス信号を発生する出
力電流は、巻線バイアス曲線からただちにわかる。本発
明の１つの重要な特徴は、複数の各電力変圧器のために
精密な巻線温度信号を生成するようにプログラムされる
ＡＳＴＯの能力であり、そして時定数応答は、指示され
た負荷電流加熱効果の実際的な増加或いは減少を与える
。

ＡＳＴＯモジュール３６は導線３０の０〜１２０℃の頂
部油液淳温度を示すＯ〜５直流ボルトの液温信号と、導
線５５００〜５交流アンペアを示す０〜５直流ボルトの
負荷電流信号とを受け、時定数回路５６によって制御さ
ｎる時間応答である巻線温度修正ファクターを創り出す
几めにこれらの値を使用する。制御され九時間応答巻線
温度修正ファクターは、次で巻線温度を創出すために液
体温度信号に加算される。この温度は第２図及び第６図
の正面板の巻線温度メータ４２によって表示される。巻
線温度信号は、また、温度設定値に達したときに出力リ
レー５１を作動する定めのリレーコンパレータモジュー
ル４５にとって利用されるようにされる。

Ａ、Ｓ　Ｔ　Ｏは、３つの主要作用ブロック、即ち、整
形回路５４、時定数回路５６並ひに加算回路５８から成
る。整形回路５４は導線３５の負荷電流信号を受け、所
望の巻線バイアス／入力電流関係に近似させる定めに一
連の直線セグメン）ｔ−利用する。負荷から誘導される
温度修正（７１Ｔ）の大きさは、巻線バイアス調整ポテ
ンショメータ６６によって決定される。１例として、２
．５交流アンペアの入力端子に対応する″Ｌ５直流ボル
トの負荷電流信号によって、巻線バイアス調整は２−５
アンペアの入力電流において、１０’Ｃ〜４０°Ｃのバ
イアス値にセットされることが可能である。この調整範
囲は第４図示のように入手可能な曲線群を創り出す。整
形回路５４の出力は導線５５に現われる。

整形回路は、第５図示のように、滑らかな曲線に近似す
る友めに３つの直線セグメントを使用して、巻線バイア
ス対負荷電流曲線を作り出す。

第１番目のセグメントＡは始点から始まって非常になだ
らかな曲線でブレイクポインＢＰ１へと進む。Ａの曲線
は、抵抗器のデバイダ−作用と電圧利得の増倍効果によ
って決定される。

第２番目のセグメン）Ｂは、入力電流がブレイクポイン
トＢＰ１とＢＦ２の間の値の範囲にある限り操作可能で
ある。ブレイクポイントＢＰ１はポテンショメータの設
定によって決定される。

抵抗器と並列に適用される新しいネットワークは、増幅
器のためにオフセット或いはゼロシフトを創り出し、ま
た電圧利得を増加する。こｎは、入力電流がＢＰｌとＢ
Ｆ２の間の範囲にある限り、導線５５での応答は、セグ
メントＢに示されるようになることを意味する。セグメ
ントＢの領域においては、Ｂの九めのオフセットは、抵
抗器の調節と、ネットワークと並列の抵抗器がセグメン
）Ｂの定めに要求される電圧利得である曲線を有するよ
うな設定のために抵抗器を調整することによって制御さ
れた段階の利得とによってプログラムされる。

最後のセグメントａば、入力電流信号がポテンショメー
タによってプログラムさｆＬｆｃブレイクポイン）　Ｂ
Ｆ２の値を越えたときに到達される。この調整点は五５
５ボルトである。電流信号３５が五５５ポル）’（ｒ−
越える場合、コンパレータは励起し、スイッチを閉じる
。スイッチを閉じると、抵抗器のネットワークは、セグ
メントＢの之めの抵抗器とネットワークと並列に接続さ
れる。Ｏのｔめのオフセットは、ポテンショメータの調
整によって決定される。セグメントＣのための電圧利得
である曲線Ｏはポテンショメータによって調節される。

時定数作用は、増幅段階とスイッチによって完成される
。抵抗器とコンデンサによって形成される一連の回路は
単−ＲＯローパスフィルタ回路である。しかしながら、
キャパシタンスの実効値はキャパシタンス倍率器回路の
電圧利得によって１００倍に増大される。ＲＯコロ−ス
フィルタの時定数は抵抗時間キャパシタンスの生成であ
る。キャパシタンスを１００倍に増大するキャパシタン
ス倍率器の使用は、時定Ｗｉミラ抗器×コンデンサの１
００倍と等しくする。

例 抵抗器　２００，０００オーム コンデンサ　　２０　　　　マイクロファラツ（ド倍　
　率　　　１００　　倍 時定数は、そ几ゆえに （２Ｘ１０５オーム）Ｘ　（２Ｘ１０−８７アラツド）
Ｘ（１００）＝４００秒となる。

それゆえに、全応答時間は、定数の５倍であり２０００
秒である。これは、第７Ｂ図の波形の始端と後縁とから
れかる。

巻線バイアス近似が生じた時、処理の定めに時定数回路
５６に適用される。時定数応答は、キャパシタンスの値
がキャパシタンス倍率器回路によって１００倍に増倍さ
れる抵抗器−コンデンサＲＯローパスフィルタ回路によ
って生成される。１つの配列は４００秒にプリセットさ
ｎるＡＳＴＣ！時定数のためのものである。時定数値（
４００秒）は時間応答を基礎とするが時間応答そのもの
ではない。全応答時間は時定数の５倍に等しい。例えば
、時定数が６分に設定されるならば、全応答時間は５０
分になる。ＲＯコロ−スフィルタの応答が指数関数であ
るので、巻線温度信号は負荷電流変化に応答してスムー
ズに増加或いは減少する。第７図は負荷電流の僚晧膏事
への蒔宙坊［口１餡箇也齢的広竹を云し、また、２．５
アンペアでの負荷電流のための２５゛Ｃの温度上昇の几
めの巻線バイアスセットを伴う装置を示す。交流である
実施例のシステムは６分に設定された時定ｍｔ−有する
。これは負荷電流の段階的変更の友めの全ての応答時間
は６分の５倍である５０分となることを意味する。

＠７Ａ図は負荷電流対時間のグラフである。

負荷電流は時間が０のときに０である。時間が５分のと
き、負荷電流は２．５アンペアまで段階的に上昇し、６
５分間保持される。７０分のとき負荷を流利得はそれが
保持されるゼロまで低下する。

第７Ｂ図は、巻線温度対時間のグラフである。。

時間がＯのとき、巻線温度は５５“Ｃであり、即ち、負
荷電流が無いときに巻線温度は５５°Ｃに等しい液体温
度に等しい。時間が５分のとき、巻線温度信号は８０°
Ｃの最終点の温度に向って指数的に変更を開始する。指
数的応答は、この波形の始端と後縁の滑らかな曲線の上
昇を与える。時定数効果は、第７Ｂ図かられかる。巻線
温度は５分間で上昇し始める。初めの時定数（６分俵）
の後、値は要求されるピークの６５％まで上昇される。

即ち、１１分で巻線温度は５５°Ｃ十ｌ１６ｓＸ２５’
Ｃ＝７０７５℃に等しい。負荷電流の上昇期間の巻線温
度の表示は、下記のように表わされる。

−ｔ／Ｔａ ｗＴ＝Ｔｏ−１−（ＴＩ−Ｔｏ）（ニーＥ　　　）ここ
で Ｗ’ｊ’＝巻線温度 ＴＯ＝初期巻線温度 Ｔ１＝最終巻線温度 ］１＝２．７１８ ｔ＝負荷電流パルスの開始からの経過時間ＴＯ＝時定数
（この例の場合６分） 例　　’Ｉ’Ｏ＋２ＴＯ＝５＋１２＝１７分のとき、巻
線温度は ＷＴ＝５５°Ｃ＋２５（ニーｖ−１２７６）＝５５℃＋
２５（１−ＩＣ） ＝５５”Ｃ＋２５（α８６） ＝７＆６Ｚ’Ｃ ２つの時定数において、応答は全要求の８６％であり、
全ての５つの時定数（３０分）は、完全な負荷電流の友
めに、巻線温度信号に示されるべき誘導されｔ巻線温度
変化を要求される。

導線７２の信号は、それゆえ、現実の装看内に生じる現
実の熱効果をシュミレートするために時定数処理さＡ７
を負荷電流に起因する巻線温度上昇を表わす。

加算回路５８は最後のＡＳＴＯ作用である。この回路は
、導線４０の巻線温度信号を創り出す友めに導ｔＩＡ３
０の液体温度信号を導線７２の時定数処理さｔ”＋−ｅ
巻線バイアス信号に加算する。

巻線温度信号は全てのＡＳＴＯ信号処理操作の最終的な
結果である。この信号は、正面パネル３７の巻線温度計
４２に表示され、それは、リレーコンパレータモジュー
ル４５並びにまた最大温度メモリへ４４に利用可能にさ
れる。リレーコンパレータモジュール４５は、出力リレ
ーのｔめの設定点が巻線温度によって越えられたときに
、変圧器の保護と熱管理の定めにそのリレーを操作する
。最大温度メモリモジュール４４は到達し友最高の巻線
温度を永久的に記録する。

２つの足指装置メータの使用に代えて、１つの追加は１
つの足指装置メータの使用であり、液体温度信号から巻
線温度指示に出力を変えることである。どちらの装置が
使用されても、超過の巻線温度は足指されるか或いは制
御修正装置のために使用される。

（発明の効果） 不発明の特徴は、装置の試験と補修の容易性のために含
まれる全ての回路がモジュラ−形態に配置されるという
事実にある。

初期の負荷電流信号が、電力変圧器の製造業者によって
通常供給される変流器から得ら九るということが理解さ
れるべきである。

更に、初期の液体Ｗ度倍信号、ダニエル　エイチ　シエ
インゴールド（Ｄａｎｉｅｌ　Ｈ，Ｓｈｅｉｎｇｏｌｄ
）編「トランスデユーサ−インターフエイラング１１頁
に記述されているような抵抗温度検知器から得られるで
あろう。

計算並びに信号表示は複数の形態或いはパラメータのう
ちの１つであってよいことが理解されねばならない。望
ましい実施例で利用されるパラメータは直流ボルトであ
り、前記説明も該パラメータに基礎を置いている。

本発明から離几ることなく種々の変更が成されることも
理解されねばならない。

モジューラ電子温度制御装置は、巻線温度のシュミレー
ションのための重要なパラメータの分離し定プログラミ
ング全許容する。入力電流の範囲、巻線バイアスのセッ
トポイント、並びＶＣ時定数は独立して選択されること
ができ、いかなる電源変圧器も従来のものよりより精密
にシュミレートされることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の巻線温度シュミレーションシステムの１
実施例の正面図、第２図は本発明に男３図は第２図の加
算整形時定数部の拡大ブロック図、第４図は異なる温度
をプログラムするための曲線群のグラフ、第５図は整形
回路の直線出力のグラフ、第６図はモジューラ電子温度
制御装置のフントロールパネルの正面図、第７Ａ図及び
第７Ｂ図は時間処理されて温度信号に変換された波形図
である。 ２６・・・抵抗温度検知器　２９・・・直流増幅器３２
・・・変流器　５６・・・ＡＳＴＯ回路　３８・・・液
体温度指示装置　４２・・・巻線温度指示メータ４４・
・・最大巻線温度メモリ　４６．４８・・・送風器　４
７・・・コンパレータ　５０・・・訃報ｉＭ　　５２・
・・引外し装置　５４・・・整形回路　５６・・・時定
数回路　５８・・・加算回路　６６・・・巻線バイアス
調整ボテンショメー・タ ズ面の浄書（内容に変更なし） ＦＩ　Ｇ、５ ２１Ｐ１　　　巳Ｐ２ 昭和　　１Ｆ　　月　　日 １信汀庁艮宮殿 １、　＝Ｉｉ　ｆｌの表示 １１【１和６１８１特１．′ｌｌｉ第２０２７　りε３
号２、発明の名称 電力′ａ圧器さ線の温度のパラメータ表示生成方法並び
に１“ｈ乃変［１器の温１衰制御２１１及び資仝１１装
置３、補正をりる名 Ｉｆｆどの関係　　　特ムＴ　ｊｌｉ願人クウり＋　Ｉ
Ｊ　ｌ−ロール　コーボレーショ１ン４、代　理　人 東京都港区新橋２−１６−１　　ニコー新橋ヒル７０３
６００２　　弁１！Ｉ！ｊ−北　　　　　　ト１　　　
　　　バ欠　　　　　・Ｃ蔓゛パ（１、，１ 電話５０３−７ε３１１番（（い １〕　補正命令の日イ・１ １１ＦＩ和６１年１０月２８Ｆ」 ６、　？［ｌｉ　ｉＥの対象 （１）　　　代理権を１可ける；【１面へ）（内容に変
更なし） ′−：。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　液体内に浸漬された電力変圧器巻線の温度のパラメ
   ータ表示を生成する方法において、液体の温度を測定す
   ること、 液体温度測定値に比例するパラメータを生成すること、 変圧器巻線を通過する電流を測定すること、測定された
   変圧器巻線を通過する電流から 予測される巻線温度変化に比例するパラメータを生成し
   、巻線温度パラメータの変化に比例する時定数を与える
   こと、 電力変圧器の巻線温度のパラメータ表示を得るために、
   液体温度のパラメータと、変圧器巻線を通る電流に起因
   した予測される温度変化のパラメータを加算することか
   ら成ることを特徴とする電力変圧器巻線の温度のパラメ
   ータ表示生成方法。 ２　巻線を通る負荷電流を有し、液体を充填された電力
   変圧器の温度制御及び警報装置において、変圧器内の液
   体温度の電気信号表示を生成する手段、変圧器巻線を通
   る負荷電流に起因する巻線温度変化の電気的信号表示を
   生成する手段、特定の変圧器の特性に従つて巻線温度変
   化の信号を修正する整形手段、巻線の熱が上昇するまで
   に電流が巻線を通る時間をシュミレートするために整形
   処理された巻線温度変化の信号を時定数処理するための
   時定数処理手段、巻線温度に比例しかつ巻線温度の表示
   である巻線温度信号を発生するために前記液体温度信号
   と、整形処理され且つ時定数処理された温度変化信号と
   に応答する加算手段とから成る電力変圧器の温度制御及
   び警報装置。