WO2024253068A1 - 磁気飽和検出装置、保護システム、磁気飽和検出方法、および保護方法 - Google Patents

磁気飽和検出装置、保護システム、磁気飽和検出方法、および保護方法 Download PDF

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magnetically saturated
current
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雅人 溝上
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Nippon Steel Corp
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    • H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H01F27/402—Association of measuring or protective means

Definitions

  • This disclosure relates to a magnetic saturation detection device, a protection system, a magnetic saturation detection method, and a protection method.
  • This application claims priority to Japanese Patent Application No. 2023-092323, filed on June 5, 2023, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.
  • the iron core may become magnetically saturated during use.
  • a current transformer current transformer with transient characteristics
  • Patent Document 1 discloses the use of a non-oriented electromagnetic steel band as the iron core material, and the reduction of the gap in the magnetic path.
  • Patent Document 1 is a technology for suppressing magnetic saturation of the iron core of the current transformer. Therefore, the technology in Patent Document 1 cannot determine whether the iron core of the current transformer is magnetically saturated. Therefore, for example, it cannot accurately determine whether the value of the secondary current (output current) of the current transformer is a value affected by the magnetic saturation of the iron core. For this reason, a technology that can accurately determine whether the iron core of the current transformer is magnetically saturated is desired.
  • the present disclosure has been made in consideration of the above problems, and has an object to accurately determine whether or not the iron core of a current transformer is magnetically saturated.
  • the magnetic saturation detection device disclosed herein is a magnetic saturation detection device that detects magnetic saturation in the iron core of a current transformer, and has a first determination means that determines whether the iron core is magnetically saturated based on the measurement results of the strain of the iron core of the current transformer.
  • the protection system disclosed herein is a protection system having a magnetic saturation detection device, and has a second determination means for determining whether or not there is a possibility of an abnormality in the object based on at least the secondary current of the current transformer, and a protection means for cutting off the primary current of the current transformer, the primary current of the current transformer flows through the object, and the protection means cuts off the current when the first determination means determines that the iron core is not magnetically saturated and the second determination means determines that there is a possibility of an abnormality in the object, and does not cut off the current when at least one of the following is true: the first determination means determines that the iron core is magnetically saturated, and the second determination means determines that there is no possibility of an abnormality in the object.
  • the magnetic saturation detection method disclosed herein is a magnetic saturation detection method for detecting magnetic saturation in the iron core of a current transformer, and includes a measurement step for measuring the strain of the iron core of the current transformer, and a first determination step for determining whether or not the iron core is magnetically saturated based on the strain.
  • the protection method disclosed herein is a protection method using the magnetic saturation detection method, and includes a second determination step of determining whether or not there is a possibility of an abnormality in the object based on at least the secondary current of the current transformer, and a protection step of cutting off the primary current of the current transformer, the primary current of the current transformer flows through the object, and the protection step performs the cutting off when the first determination step determines that the iron core is not magnetically saturated and the second determination step determines that there is a possibility of an abnormality in the object, and does not perform the cutting off in at least one of the cases where the first determination step determines that the iron core is magnetically saturated and the second determination step determines that there is no possibility of an abnormality in the object.
  • FIG. 1A is a diagram showing an example of a time waveform of a secondary current in a steady state.
  • FIG. 1B is a diagram showing an example of a change in a transient current over time and an example of a change in a maximum magnetic flux density over time.
  • FIG. 1C is a diagram showing an example of a time waveform of a secondary current when magnetic saturation occurs.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an equivalent circuit of a current transformer.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the time waveforms of the magnetic flux density and magnetostriction of an iron core material.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the time waveforms of a transient current superimposed on the primary current of a current transformer and a distortion (iron core distortion) occurring in an iron core.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example (part) of a power system.
  • FIG. 6A is a diagram showing a first installation example of the strain gauge.
  • FIG. 6B is a diagram showing a second example of installation of the strain gauge.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of a magnetic saturation detection device.
  • a current transformer is used, for example, to measure a current flowing through an object.
  • the object includes, for example, at least one of a power line and an apparatus.
  • the power line and the apparatus may be installed in a power system or may be installed outside of a power system.
  • the apparatus may be an electric device such as a power control device.
  • the object is not limited to a power line and an apparatus, as long as the object is an object through which a current measured by the current transformer flows.
  • a current transformer has a secondary winding and an iron core.
  • the iron core refers to the iron core of the current transformer unless otherwise specified.
  • the primary winding of the current transformer is an electric circuit (wire, etc.) through which the current to be measured flows.
  • the number of turns of the secondary winding is greater than the number of turns of the primary winding.
  • the primary current and secondary current are the currents flowing through the primary winding and secondary winding of the current transformer, respectively.
  • the magnetic saturation in the present disclosure includes a state in which magnetization does not change even if the absolute value of the magnetic field is increased (i.e., the relative permeability is approximately 1).
  • the magnetic saturation in the present disclosure is not limited to such a state.
  • the allowable range in practical use may be determined, for example, based on the specifications of a device (e.g., a relay) that operates based on the secondary current of the current transformer, may be determined based on the specifications of the current transformer, may be determined based on the specifications of an object through which the primary current of the current transformer flows, or may be determined based on at least two of these specifications.
  • a state in which the iron core is magnetically saturated includes a state in which it is not possible to perform a measurement within the range of the class index of the current transformer.
  • the range of the class index is the allowable range of error relative to the full scale.
  • a case is illustrated where the object through which the primary current of the current transformer flows is a transformer, which is an example of equipment. Furthermore, in this embodiment, a case is illustrated where the allowable range in actual use is determined based on the specifications of an equipment that operates based on the secondary current of the current transformer. More specifically, in this embodiment, a case is illustrated where the allowable range in actual use is determined based on the operating range of a ratio differential relay 550, which will be described later.
  • the inflow and outflow currents of the transformer may be measured by a current transformer.
  • the inflow current is the current flowing into the transformer (i.e., the primary current of the transformer).
  • the outflow current is the current flowing out of the transformer (i.e., the secondary current of the transformer).
  • the current is from the transformer, when the primary current and secondary current are referred to, these currents are from the current transformer.
  • the primary current and secondary current of the transformer are referred to as the inflow current and outflow current, respectively, as necessary.
  • an object through which the primary current of the current transformer flows is referred to as the object to be cut off as necessary.
  • the proportional differential relay operates when the inflow current and outflow current are within a preset operating range. Specifically, the proportional differential relay outputs a trip command to disconnect the transformer from the power system.
  • disconnection means that power (current) is not supplied to the object to be disconnected (the transformer in this embodiment). It is preferable that power (current) is not supplied to the object to be disconnected means that power (current) is not supplied at all to the object to be disconnected. In this case, the power (current) supplied to the object to be disconnected is 0 (zero). However, power (current) is not supplied to the object to be disconnected is not limited to power (current) being not supplied at all to the object to be disconnected.
  • power (current) is not supplied to the object to be disconnected may include power (current) of a magnitude that cannot protect the object to be disconnected from the current flowing in the electric circuit (primary current of the current transformer) is not supplied.
  • the power (current) supplied to the object to be disconnected may be greater than 0 (zero).
  • the equipment is interrupted from the circuit through which the primary current of the current transformer flows (the primary current to the equipment is interrupted).
  • the object to be interrupted is a power line, a section of the circuit through which the primary current of the current transformer flows is interrupted from the power system (the primary current to that section is interrupted).
  • the operating range of a ratio differential relay (the range of inflow and outflow currents that operate the ratio differential relay) is determined, for example, based on a ratio characteristic curve.
  • a ratio characteristic curve is a curve that determines the conditions under which a ratio differential relay operates (the relationship between inflow and outflow currents). The ratio characteristic curve is determined in the specifications of the ratio differential relay.
  • the ratio characteristic curve is represented by a graph on a coordinate system with the inflow current on the horizontal axis and the outflow current on the vertical axis.
  • the ratio characteristic curve can also be represented by a graph on a coordinate system with the outflow current on the horizontal axis and the difference current (inflow current - outflow current) on the vertical axis.
  • the ratio characteristic curve may also be represented by a graph on a coordinate system with the scalar sum of the inflow and outflow currents on the horizontal axis and the vector sum of the inflow and outflow currents on the vertical axis.
  • the inflow and outflow currents that define the ratio characteristic curve are converted to the primary side or secondary side.
  • the inflow current that defines the ratio characteristic curve is represented as a value converted to the secondary side.
  • the inflow current and outflow current are each measured by a current transformer.
  • an error in the secondary current of the current transformer due to magnetic saturation of the iron core causes the inflow current and outflow current to fall within the operating range of the proportional differential relay.
  • the proportional differential relay outputs a trip command even though there is no need to disconnect the transformer from the power system.
  • the proportional differential relay performs unnecessary protective operation. Note that disconnecting the transformer from the power system is performed by, for example, a switchgear.
  • FIGS. 1A to 1C it will be described how the secondary current of a current transformer changes when the iron core becomes magnetically saturated.
  • a sine wave secondary current 111 flows outside the operating range of the ratio differential relay during steady state (when not magnetically saturated).
  • FIG. 1B when a transient current 121 that decays with a certain time constant is superimposed on the primary current I1 , the maximum magnetic flux density 122 of the iron core increases.
  • the time waveform of the secondary current 131 becomes a distorted wave that is a time waveform that is significantly distorted from a sine wave, as shown in FIG.
  • the secondary current 132 is the secondary current when the iron core is not magnetically saturated.
  • the negative error of the secondary current described above is an error with respect to the secondary current 132.
  • FIG. Fig. 2 is a diagram showing an example of an equivalent circuit of a current transformer.
  • I0 indicates an excitation current.
  • L0 indicates an excitation inductance.
  • R2 indicates a DC resistance of the secondary winding.
  • L2 indicates a leakage inductance on the secondary side.
  • Rb indicates an internal resistance (DC resistance) of the burden 210.
  • Lb indicates an inductance of the burden 210.
  • the burden 210 is a load of the current transformer.
  • the burden 210 is, for example, the ratio differential relay described above.
  • the excitation inductance L0 in a steady state is sufficiently large. Therefore, the secondary current I2 is sufficiently larger than the excitation current I0 .
  • the excitation inductance L0 is proportional to the relative permeability of the iron core material. Therefore, as shown in FIG. 1B, when the magnetic flux density of the iron core increases and magnetic saturation occurs, the relative permeability of the iron core material drops significantly, and the excitation inductance L0 also drops significantly. Therefore, the excitation current I0 becomes large enough to be not negligible compared to the secondary current I2 .
  • the time waveform of the secondary current 131 in the magnetic saturation state shown in FIG. 1C is a time waveform in which the time waveform of the secondary current 132 in the case where magnetic saturation is not achieved is partially missing. The partially missing portion becomes the negative error described above.
  • the relay for disconnecting the object to be disconnected (in this embodiment, a transformer) from the power system may be a relay other than the ratio differential relay (for example, an overcurrent relay).
  • the primary current of the current transformer may be the input current of the power line and the device, the output current of the power line and the device, or the current inside the device.
  • the power line and the device may be any type of device that receives power and performs its function.
  • the power line and the device may be a product that is distributed, or may not be a product that is distributed.
  • the result of the determination of whether the iron core is magnetically saturated may be reflected in the display of the secondary current of the current transformer.
  • a display device that displays the value of the secondary current of the current transformer may display information indicating that the iron core is magnetically saturated together with the value of the secondary current of the current transformer.
  • a display device that displays the value of the secondary current of the current transformer may display information indicating that the iron core is not magnetically saturated together with the value of the secondary current of the current transformer.
  • a display device that displays the value of the secondary current of the current transformer may display information indicating whether the iron core is magnetically saturated together with the value of the secondary current of the current transformer. If the iron core is magnetically saturated, a display device that displays the value of the secondary current of the current transformer does not need to display the value of the secondary current of the current transformer. In this case, the display device that displays the value of the secondary current of the current transformer may display information indicating that the iron core is magnetically saturated.
  • At least one of the display of information indicating that the iron core is magnetically saturated and the display of information indicating that the iron core is not magnetically saturated may be displayed by a display device other than the display device that displays the value of the secondary current of the current transformer. Also, when the display device displays information indicating whether or not the iron core is magnetically saturated as described above, it is not necessarily necessary to reflect the determination result of whether or not the iron core is magnetically saturated in the operation of the device (the switchgear in this embodiment).
  • determining whether the iron core is magnetically saturated are not limited to suppressing unnecessary protective operations of a relay.
  • a current transformer may be connected to an ammeter.
  • determining whether the iron core is magnetically saturated it is possible to detect, for example, that the current value measured by the ammeter is not the correct value due to magnetic saturation of the iron core of the current transformer.
  • a relay and a switching device may not be required.
  • the present inventor came up with the idea of determining whether or not the iron core is magnetically saturated based on the above circumstances. It is conceivable to detect the magnetic saturation of the iron core based on the voltage or current of the windings. However, these do not directly indicate the magnetization state of the iron core. Therefore, the present inventor thought that if he used the strain of the iron core, which changes in response to the magnetization state of the iron core and changes suddenly as the magnetization state of the iron core approaches a magnetically saturated state, he could accurately determine whether or not the iron core is magnetically saturated.
  • strain refers to the change in the dimensions (length, width, etc.) of the iron core over time.
  • the strain of the iron core is expressed as the sum of the strain caused by changes in the magnetization of the iron core (magnetostriction) and the strain caused by factors other than changes in the magnetization of the iron core. Factors other than changes in the magnetization of the iron core include temperature changes in the iron core. Therefore, the present inventors thought that by using magnetostriction, which directly represents the magnetization state of the iron core, out of the multiple types of strain contained in the strain of the iron core, it would be possible to more accurately determine whether the iron core is magnetically saturated or not.
  • the strain of the iron core strain expressed as the sum of the aforementioned magnetostriction and strain other than magnetostriction
  • the strain that occurs in the iron core due to temperature changes in the iron core will be referred to as temperature strain as necessary.
  • FIG 3 is a diagram showing an example of the time waveforms of the magnetic flux density and magnetostriction (material magnetostriction) of the iron core material.
  • the iron core material is a soft magnetic material that constitutes the iron core.
  • Figure 3 illustrates a case where the iron core material is a grain-oriented electromagnetic steel sheet.
  • Figure 3 also shows an example of measurement of magnetostriction that expands and contracts in the rolling direction when a sample of grain-oriented electromagnetic steel sheet is excited with an AC current.
  • the excitation direction in this AC excitation is the rolling direction.
  • the time waveform of the excitation current used during this AC excitation is a sine wave.
  • magnetostriction 321 of the iron core material is the magnetostriction that occurs when the iron core material is excited with an AC current so that the magnetic flux density within the iron core material becomes high (when the iron core material is magnetically saturated).
  • Magnetostriction 322 of the iron core material is the magnetostriction that occurs when the iron core material is excited with an AC current so that the magnetic flux density within the iron core material becomes low (when the iron core material is not magnetically saturated).
  • the iron core material becomes magnetically saturated by exciting the iron core material with an AC current so that the magnetic flux density within the iron core material becomes high the amplitude of magnetostriction increases significantly in the elongation direction near the maximum magnetic flux density. That is, as shown in FIG. 3, magnetostriction 321 shows a positive peak at a time near the peak of magnetic flux density 311.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the time waveforms of the transient current superimposed on the primary current I1 of the current transformer and the strain (iron core strain) generated in the iron core.
  • the transient current 411 superimposed on the primary current of the current transformer is 0 (zero).
  • the transient current 411 that attenuates with a certain time constant is superimposed on the primary current of the current transformer.
  • the magnetic field generated in the iron core by this transient current 411 becomes extremely large within the time when the magnetic field generated in the iron core by the AC current flowing as the primary current of the current transformer in the steady state is in the same direction, so that magnetic saturation occurs.
  • the iron core strain is expressed as the sum of magnetostriction and strain other than magnetostriction. Therefore, there is a positive correlation between the iron core strain and magnetostriction. Therefore, as shown in FIG. 4, the amplitude of the iron core strain 412 is small in the steady state, but becomes large in the extension direction (positive direction) in the magnetic saturation state. In this way, when the iron core is magnetically saturated, the amplitude of the iron core strain 412 changes significantly compared to when it is not magnetically saturated.
  • the iron core strain differs greatly depending on whether the iron core is magnetically saturated or not. Therefore, by using the iron core strain, it is possible to reliably determine whether the iron core is magnetically saturated or not. Furthermore, the time change of the temperature strain is slower than the time change of the magnetostriction when magnetic saturation occurs. Furthermore, in the general use state of the current transformer, the stress generated in the iron core by the external force received by the iron core from an object in contact with the iron core of the current transformer is small. Therefore, among the strains generated when the iron core of the current transformer is magnetically saturated, the strains other than magnetostriction may be considered to be mainly temperature strains. Therefore, if the iron core strain increases suddenly, it can be considered that the cause is magnetostriction.
  • the iron core distortion increases suddenly, it can be considered that the iron core of the current transformer is magnetically saturated.
  • the present inventors have considered that by using the magnetostriction of the iron core, it is possible to more reliably determine whether the iron core is magnetically saturated or not.
  • the iron core strain varies greatly depending on whether the iron core is magnetically saturated or not. Therefore, it is possible to determine whether the iron core is magnetically saturated or not based on the results of comparing the instantaneous value of the iron core strain at a given time (i.e., one instantaneous value of the iron core strain) with a predetermined value.
  • a representative value (e.g., average value) of the iron core strain may be used to determine whether the iron core is magnetically saturated. In this way, even if the iron core strain is an outlier, it is possible to prevent a decrease in the accuracy of determining whether the iron core is magnetically saturated. For example, as shown in FIG. 4, when the iron core is magnetically saturated, the average value (arithmetic mean value) of the iron core strain 412 changes. Therefore, for example, it may be determined whether the iron core is magnetically saturated based on the result of comparing the time change of the average value of the iron core strain 412 with a predetermined value.
  • time change of the average value of the iron core strain 412 is represented, for example, by the difference between the arithmetic mean value of the instantaneous value of the iron core strain 412 in the first period and the arithmetic mean value of the instantaneous value of the iron core strain 412 in the second period.
  • the iron core also expands and contracts due to changes in the temperature of the iron core. That is, as mentioned above, the iron core strain 412 includes temperature strain in addition to magnetostriction. Therefore, the average value of the iron core strain 412 may also change due to changes in the temperature of the iron core. Therefore, if it is determined whether the iron core is magnetically saturated based on the change over time in the average value of the iron core strain, there is a risk that the accuracy of determining whether the iron core is magnetically saturated may decrease if the temperature change of the iron core is large.
  • the present inventor therefore investigated a method for calculating magnetostriction based on the measurement results of the iron core strain.
  • Magnetostriction may be calculated, for example, by using a machine learning model such as a neural network.
  • instantaneous values of the iron core strain at multiple times may be included in the explanatory variables of the machine learning model.
  • magnetostriction is calculated by using a machine learning model, there is a risk that the calculation time and calculation load will be large. In addition, it is necessary to collect a large amount of learning data.
  • core distortion varies greatly depending on whether the core is magnetically saturated or not. Furthermore, the factor that causes the large difference in core distortion when the core is magnetically saturated can be considered to be magnetostriction. Furthermore, in current transformers, distortions other than magnetostriction that occur when the core is magnetically saturated can be considered to be mainly temperature distortion. Furthermore, whereas magnetic saturation of the core occurs in an instant because it is caused by an accident such as a transient current, temperature distortion occurs due to changes in air temperature, etc., and so changes in temperature distortion over time are small.
  • the present inventor considered that it would be possible to express temperature strain by using a representative value of multiple instantaneous values of the iron core strain at multiple times in the past prior to the time at which it is determined whether the iron core is magnetically saturated.
  • the present inventor then considered that it would be possible to subtract temperature strain from the iron core strain (i.e., to calculate magnetostriction) by calculating the difference between one instantaneous value (first instantaneous value) of the iron core strain at the time at which it is determined whether the iron core is magnetically saturated and a representative value of multiple instantaneous values (second instantaneous value) of the iron core strain at multiple times in the past prior to that time.
  • the present inventor considered that it would be possible to determine with high accuracy whether the iron core is magnetically saturated by determining whether the iron core is magnetically saturated based on the magnetostriction of the iron core calculated in this way.
  • the representative value of multiple instantaneous values (second instantaneous values) of the iron core strain at multiple times prior to the time at which it is determined whether the iron core is magnetically saturated will be referred to as the representative value of the iron core strain, as necessary.
  • Calculating the difference between one instantaneous value of the core strain at the time when it is determined whether the core is magnetically saturated and the representative value of the core strain as magnetostriction corresponds to performing a calculation to subtract some or all of the strain other than magnetostriction from the core strain.
  • the instantaneous value is taken to be a value at one time (i.e., one value).
  • the representative value of the iron core strain compared with the instantaneous value of the iron core strain is an average value (arithmetic mean value).
  • the representative value is not limited to an average value.
  • the representative value may be, for example, a median.
  • the representative value of the iron core strain when the representative value of the iron core strain is an average value will be referred to as the average value of the iron core strain as necessary.
  • the value obtained by subtracting the average value of the iron core strain from the instantaneous value of the iron core strain represents the difference between the instantaneous value and the average value of the iron core strain in the positive direction (elongation direction).
  • a case is exemplified where it is determined whether the iron core is magnetically saturated based on the value obtained by subtracting the average value of the iron core strain from the instantaneous value of the iron core strain.
  • this is not necessarily required.
  • it may be determined whether the iron core is magnetically saturated based on the value obtained by subtracting the instantaneous value of the iron core strain from the average value of the iron core strain.
  • the positive/negative relationship and the magnitude relationship can be changed in comparison with the case where the value obtained by subtracting the average value of the iron core strain from the instantaneous value of the iron core strain is used.
  • the value obtained by subtracting the instantaneous value of the iron core strain from the average value of the iron core strain exceeding a predetermined value can be replaced with the value obtained by subtracting the average value of the iron core strain from the instantaneous value of the iron core strain falling below the predetermined value multiplied by -1.
  • the period for calculating the average value of the core strain may be determined in advance from this perspective.
  • the average value of the core strain may be calculated over a predetermined period corresponding to multiple periods of the time waveform of the core strain.
  • the average value of the core strain may also be calculated each time an instantaneous value of the core strain is obtained. For example, if the value obtained by subtracting the latest average value of the core strain from the latest instantaneous value of the core strain exceeds a predetermined value (>0), it may be determined that the core is magnetically saturated.
  • the value obtained by subtracting the latest average value of the core strain from the latest instantaneous value of the core strain does not exceed a predetermined value (>0), it may be determined that the core is not magnetically saturated. At least one of the instantaneous value of the core strain and the average value of the core strain does not have to be the latest value.
  • a judgment condition for judging whether or not the iron core is magnetically saturated is an example of a judgment condition for judging whether or not the iron core is magnetically saturated. Whether or not the judgment condition is satisfied may be judged each time an instantaneous value of the iron core strain is obtained. Also, whether or not the judgment condition is satisfied does not necessarily have to be judged each time an instantaneous value of the iron core strain is obtained. In other words, the judgment condition may be a condition that makes it possible to judge whether or not the iron core is magnetically saturated each time an instantaneous value of the iron core strain is obtained.
  • the judgment condition may be the first judgment condition.
  • a second judgment condition for whether or not to judge whether or not the first judgment condition is satisfied may be further determined.
  • the second judgment condition may be determined based on at least one of, for example, the primary current (e.g., amplitude) of the current transformer, the measurement environment of the current transformer, and the state of the device connected to the current transformer.
  • the second judgment condition may be, for example, a condition that determines whether the first judgment condition is satisfied when an instantaneous value of the iron core strain is obtained after a predetermined period of time has elapsed since the previous judgment as to whether the first judgment condition is satisfied.
  • the difference between the time when the instantaneous value of the core strain (one first instantaneous value) is obtained and the last of the times (multiple past times) when the multiple instantaneous values (multiple second instantaneous values) for calculating the average value of the core strain are obtained is not excessively large.
  • the time when the instantaneous value of the core strain is obtained and the last of the times when the multiple instantaneous values for calculating the average value of the core strain are obtained may be the same or different.
  • the period for calculating the average value of the iron core strain may be, for example, one cycle, rather than multiple cycles.
  • the period for calculating the average value of the iron core strain may be adjusted (updated) during actual use.
  • the predetermined value to be compared with the value obtained by subtracting the average value of the iron core strain from the instantaneous value of the iron core strain is too large, it will be easy to determine that the iron core is not magnetically saturated even when it is actually magnetically saturated. Conversely, if the predetermined value is too small, it will be easy to determine that the iron core is magnetically saturated even when it is not actually magnetically saturated.
  • the predetermined value to be compared with the value obtained by subtracting the average value of the iron core strain from the instantaneous value of the iron core strain may be determined in advance from this perspective.
  • the predetermined value to be compared with the value obtained by subtracting the average value of the iron core strain from the instantaneous value of the iron core strain may be adjusted (updated) during actual use.
  • the predetermined value to be compared with the value obtained by subtracting the average value of the iron core strain from the instantaneous value of the iron core strain will be referred to as the saturation judgment reference value as necessary.
  • the iron core strain may be derived at multiple timings when the magnetic field strength of the iron core is gradually increased from 0 (zero) to magnetically saturate the iron core.
  • the iron core strain at the multiple timings may be derived, for example, by performing at least one of an experiment and a numerical simulation.
  • a time waveform of the iron core strain may be derived based on the iron core strain at the multiple timings derived in this manner.
  • a value may be derived by subtracting the average value of the iron core strain from the instantaneous value of the iron core strain based on the time waveform at least one of the timings when the iron core can be considered to be magnetically saturated and the timing when the iron core can be considered not to be magnetically saturated.
  • the saturation judgment reference value may be determined based on the value by subtracting the average value of the iron core strain from the instantaneous value of the iron core strain derived in this manner.
  • the saturation judgment reference value preferably differs depending on the material of the iron core of the current transformer and the operating conditions of the current transformer. For example, when the ratio of the secondary current to the primary current of the current transformer is 4/6 and the iron core material is a high magnetic flux density material described in "JIS C2553:2019 "Grain-oriented electromagnetic steel strip", the absolute value of the saturation judgment reference value may be, for example, 0.8 ⁇ 10 -6 . When the ratio of the secondary current to the primary current of the current transformer is 4/6 and the iron core material is a normal material described in "JIS C2553:2019 “Grain-oriented electromagnetic steel strip”, the absolute value of the saturation judgment reference value may be, for example, 1.1 ⁇ 10 -6 . Instead of 0.8 ⁇ 10 -6 and 1.1 ⁇ 10 -6 , 0.79 ⁇ 10 -6 , 1.09 ⁇ 10 -6, etc. may be used, respectively.
  • the saturation judgment reference value is a positive value (0.8 ⁇ 10-6 and 1.1 ⁇ 10-6 , etc.), while the value obtained by subtracting the sequential core strain value from the average core strain value is a negative value (-0.8 ⁇ 10-6 and -1.1 ⁇ 10-6 , etc.).
  • the instantaneous value of the iron core strain to determine whether the iron core is magnetically saturated, it is possible to detect whether the iron core is magnetically saturated within one cycle from the timing when the magnetic saturation occurs. Therefore, it is possible to shorten the time lag from when the iron core actually becomes magnetically saturated to when it is determined that the iron core is magnetically saturated (i.e., it is possible to perform a determination with excellent responsiveness).
  • the temperature change of the iron core is large, it is preferable to calculate the magnetostriction based on the iron core strain.
  • the magnetostriction so as to shorten the time lag from when the iron core actually becomes magnetically saturated to when it is determined that the iron core is magnetically saturated and to increase the accuracy of the determination of whether the iron core is magnetically saturated.
  • an example is given of a case where whether the iron core is magnetically saturated is determined based on the difference between the instantaneous value and the average value of the iron core strain.
  • the determination condition for determining whether the iron core is magnetically saturated is not limited to the condition using the difference between the instantaneous value and the average value of the iron core strain.
  • the iron core strain when the iron core becomes magnetically saturated, the instantaneous value of magnetostriction increases suddenly in the positive direction (direction of extension), so the iron core strain also shows a change similar to the change in the instantaneous value of magnetostriction. Therefore, for example, it may be possible to determine whether the iron core is magnetically saturated based on the difference between two instantaneous values of iron core strain obtained after a certain time has passed. The certain time may be determined, for example, based on the time from when the iron core begins to become magnetically saturated to when the iron core strain first reaches a peak in the time waveform of the iron core strain.
  • whether the iron core is magnetically saturated may be determined based on the results of comparing the instantaneous value of the iron core strain at one time with a predetermined value. In addition, whether the iron core is magnetically saturated may be determined based on the results of comparing the time change of a representative value (e.g., average or median) of the instantaneous values of the iron core strain at multiple times with a predetermined value. Also, whether the iron core is magnetically saturated may be determined based on the results of comparing the instantaneous value of the magnetostriction at one time with a predetermined value. Also, whether the iron core is magnetically saturated may be determined by using a representative value (e.g., average) of the instantaneous values of the magnetostriction at multiple times.
  • a representative value e.g., average
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a power system to which the magnetic saturation detection device and protection system of this embodiment are applied. Note that Fig. 5 shows only a part of the power system. As described above, Fig. 5 shows equipment (transformer) as an example of a protected object.
  • equipment 510 is installed in the power system.
  • the equipment 510 is a transformer.
  • the transformer may be a single-phase transformer or a three-phase transformer.
  • the equipment 510 will be referred to as a transformer 510 as necessary.
  • Current transformer 520a is installed on the primary side (input side) of transformer 510.
  • Current transformer 520a measures the inflow current (primary current) of transformer 510.
  • Current transformer 520b is installed on the secondary side (output side) of transformer 510.
  • Current transformer 520b measures the outflow current (secondary current) of transformer 510.
  • Current transformers 520a, 520b have secondary windings 521a, 521b and iron cores 522a, 522b.
  • Current transformers 520a, 520b may have the same configuration.
  • the primary winding of the current transformer 520a is the electric wire 530a that constitutes the electric path through which the inflow current of the transformer 510 flows.
  • the primary winding of the current transformer 520b is the electric wire 530b that constitutes the electric path through which the outflow current of the transformer 510 flows.
  • strain gauges 540a, 540b are attached to the iron cores 522a, 522b.
  • the strain gauges 540a, 540b may have the same configuration.
  • the strain gauges 540a, 540b may have different configurations.
  • the configuration of the strain gauges 540a, 540b is determined based on, for example, the material, size, shape, etc. of the iron cores 522a, 522b of the current transformers 520a, 520b.
  • a case is exemplified where current transformers 520a, 520b have the same configuration.
  • strain gauges 540a, 540b also have the same configuration.
  • iron core 522 when there is no need to distinguish between iron cores 522a, 522b, they will be referred to as iron core 522 as necessary.
  • strain gauge 540a, 540b when there is no need to distinguish between strain gauges 540a, 540b, they will be referred to as strain gauge 540 as necessary.
  • strain gauges 540a, 540b may be attached to both iron cores 522a, 522b of these two current transformers 520a, 520b. Of these two current transformers 520a, 520b, the strain gauge may be attached to the iron core of one of the current transformers, which is determined according to the object to be protected and the configuration of the power system, and may not be attached to the iron core of the other current transformer.
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams showing examples of installation of strain gauges 540.
  • the double-headed arrows shown on iron core 522 indicate the rolling direction of the grain-oriented electromagnetic steel sheets that make up iron core 522.
  • FIG. 6A illustrates an example in which iron core 522 is a wound core.
  • FIG. 6B illustrates an example in which iron core 522 is a stacked core. Note that for ease of notation, the lines representing the thickness of the grain-oriented electromagnetic steel sheets that make up iron core 522 are omitted in FIGS. 6A and 6B.
  • the strain gauge 540 is preferably attached to the iron core 522 so that the strain detection direction (expansion direction) is approximately the same (preferably the same) as the rolling direction.
  • the resistance value of the resistor in the strain gauge 540 changes with the expansion and contraction of the iron core 522 in the rolling direction.
  • the strain gauge 540 outputs this change in resistance value.
  • the strain gauge 540 itself and the measurement of strain (iron core strain) using the strain gauge 540 are realized by known technology. Therefore, detailed explanations of these are omitted.
  • the sensor for measuring the strain (core strain) of the iron core 522 of the current transformer is a strain gauge.
  • the sensor for measuring the iron core strain is not limited to a strain gauge.
  • the sensor for measuring the iron core strain may be a sensor (e.g., a laser displacement meter) for non-contact measurement of the strain of the iron core 522 of the current transformer.
  • the sensor for measuring the core strain may be, for example, an accelerometer. In this case, however, it is necessary to perform an integral calculation to derive the core strain. Therefore, it is necessary to determine an integral constant. When the core is magnetically saturated, the core strain changes transiently. Therefore, it is not easy to accurately estimate the behavior of the integral constant. Therefore, it is preferable that the sensor for measuring the core strain is a sensor that measures a physical quantity (specifically, a physical quantity other than acceleration and speed) that can derive the core strain without performing an integral calculation.
  • a physical quantity specifically, a physical quantity other than acceleration and speed
  • the iron core strain in the rolling direction is measured.
  • the iron core strain in a direction other than the rolling direction may also be measured.
  • the direction in which strain is likely to occur in the iron core material may be investigated.
  • the magnitude of strain in the magnetized iron core material may be derived in multiple directions.
  • the magnitude of strain in the multiple directions may be derived, for example, by performing at least one of an experiment and a numerical simulation. Based on the magnitude of strain in the multiple directions derived in this way, the direction in which strain is likely to occur in the iron core material may be derived.
  • the iron core strain in the direction derived in this way may be measured.
  • the ratio differential relay 550 determines whether the inflow and outflow currents of the transformer 510 are within the operating range based on the inflow current of the transformer 510 measured by the current transformer 520a and the outflow current of the transformer 510 measured by the current transformer 520b. This embodiment also illustrates a case in which the ratio differential relay 550 outputs a trip command when the inflow and outflow currents of the transformer 510 are within the operating range. This embodiment also illustrates a case in which the ratio differential relay 550 does not output a trip command when the inflow and outflow currents of the transformer 510 are not within the operating range.
  • the ratio differential relay 550 itself is realized by known technology. Therefore, a detailed description of the ratio differential relay 550 is omitted.
  • the trip command output from the ratio differential relay 550 is output to the switching device 570.
  • the switching device 570 is a device for disconnecting the transformer 510 from the power system, and is, for example, a circuit breaker.
  • the bias differential relay 550 outputs a trip command to the magnetic saturation detection device 560 without outputting the trip command to the switching device 570.
  • the trip command output from the bias differential relay 550 is referred to as a provisional trip command as necessary to distinguish it from the trip command output from the magnetic saturation detection device 560 described later. Note that, when the transformer 510 is a three-phase transformer, it is preferable that a current transformer is provided for each phase, and that a bias differential relay 550 is provided for each phase.
  • the magnetic saturation detection device 560 determines whether the iron core 522 is magnetically saturated or not based on the measurement results of the strain (iron core strain) of the iron core 522. Also, in this embodiment, the magnetic saturation detection device 560 is electrically connected to the strain gauge 540 by wire. Also, in this embodiment, the magnetic saturation detection device 560 derives the strain (iron core strain) of the iron core 522 based on the change in the resistance value of the resistor of the strain gauge 540. However, this is not necessarily required. For example, the strain (iron core strain) of the iron core 522 may be derived outside the magnetic saturation detection device 560. Also, in this embodiment, the instantaneous value of the iron core strain is handled.
  • the measurement system for the iron core strain (the connection between the strain gauge 540 and the magnetic saturation detection device 560, and the connection between each circuit of the magnetic saturation detection device 560) be DC coupled.
  • the change in the resistance value of the resistor and the strain of the iron core 522 (iron core strain) may be input to the magnetic saturation detection device 560 via wireless communication.
  • a case is illustrated in which the magnetic saturation detection device 560 outputs a trip command to the switching device 570 when a provisional trip command is output from the bias differential relay 550 and the magnetic saturation detection device 560 determines that the iron core 522 is not magnetically saturated.
  • a case is illustrated in which the magnetic saturation detection device 560 does not output a trip command to the switching device 570 in at least one of the cases in which the bias differential relay 550 has not output a provisional trip command and the magnetic saturation detection device 560 determines that the iron core 522 is magnetically saturated.
  • the switching device 570 disconnects the transformer 510 from the power system when the switching device 570 acquires a trip command output from the magnetic saturation detection device 560 (not from the bias differential relay 550).
  • the bias differential relay 550 has output a provisional trip command (i.e., the bias differential relay 550 has determined that the transformer 510 needs to be disconnected from the power grid)
  • the magnetic saturation detection device 560 determines that the core 522 is magnetically saturated, the trip command is not output to the switching device 570. Therefore, it is possible to suppress unnecessary protective operations as described above in the (Background and Overview) section.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the magnetic saturation detector 560. As shown in FIG. In this embodiment, FIG. 7 illustrates an example in which a magnetic saturation detection device 560 includes a bridge circuit 561, a dynamic distortion amplifier 562, a smoothing circuit 563, a differential amplifier 564, a comparison circuit 565, a voltage generation circuit 566, and a switch circuit 567.
  • a magnetic saturation detection device 560 includes a bridge circuit 561, a dynamic distortion amplifier 562, a smoothing circuit 563, a differential amplifier 564, a comparison circuit 565, a voltage generation circuit 566, and a switch circuit 567.
  • the bridge circuit 561 and the dynamic strain amplifier 562 are an example of a means for deriving the instantaneous value of the iron core strain described in the section (Background and Overview).
  • the bridge circuit 561 converts the change in resistance value output from the strain gauge 540 into a voltage corresponding to the amount of strain.
  • the dynamic strain amplifier 562 amplifies and outputs the output voltage of the bridge circuit 561.
  • the signal output from the dynamic strain amplifier 562 is a signal indicating the instantaneous value of the iron core strain
  • the signal output from the dynamic strain amplifier 562 is a signal indicating a voltage value.
  • the bridge circuit 561 and the dynamic strain amplifier 562 may be known ones used in measuring strain.
  • the smoothing circuit 563 is an example of a means for deriving the average value of the core strain described in the section (Background and Overview).
  • the smoothing circuit 563 smoothes and outputs a signal in a predetermined period corresponding to multiple periods, out of the signals indicating the instantaneous values of the core strain output from the dynamic strain amplifier 562.
  • the smoothing circuit 563 outputs a signal indicating the average value of the core strain, and the smoothing circuit 563 outputs a signal indicating a voltage value.
  • the differential amplifier 564 is an example of a means for subtracting the latest average value of the core strain from the latest instantaneous value of the core strain as described in the (Background and Overview) section. Subtracting the average value of the core strain from the instantaneous value of the core strain is an example of calculating magnetostriction.
  • the differential amplifier 564 amplifies and outputs the difference between the signal indicating the instantaneous value of the core strain output from the dynamic strain amplifier 562 and the signal indicating the average value of the core strain output from the smoothing circuit 563.
  • the signal output from the differential amplifier 564 is a signal indicating a value obtained by subtracting the latest average value of the core strain from the latest instantaneous value of the core strain, and the signal output from the differential amplifier 564 is a signal indicating a voltage value.
  • the signal output from the differential amplifier 564 is referred to as a magnetostriction differential signal as necessary.
  • the comparison circuit 565 and the voltage generation circuit 566 are an example of a means for determining whether the value obtained by subtracting the latest average value of the iron core strain from the latest instantaneous value of the iron core strain exceeds the saturation judgment reference value as described in the (Background and Overview) section.
  • the voltage generation circuit 566 is an example of a means for generating a reference voltage corresponding to the saturation judgment reference value described in the (Background and Overview) section.
  • the comparison circuit 565 compares the voltage value indicated by the magnetostriction differential signal output from the differential amplifier 564 with the reference voltage output from the voltage generation circuit 566.
  • the comparison circuit 565 does not output a trip command when the former exceeds the latter. Also, the comparison circuit 565 outputs a trip command when the former does not exceed the latter.
  • the trip command indicates the value of the output voltage of the comparison circuit 565. Also, in this embodiment, the case where the output voltage of the comparison circuit 565 being a value greater than 0 (zero) corresponds to outputting a trip command is illustrated. In addition, in this embodiment, a case where the output voltage of the comparison circuit 565 being 0 (zero) corresponds to not outputting a trip command is illustrated. In this case, the trip command is a command indicating that the output voltage value of the comparison circuit 565 is a value greater than 0 (zero).
  • the switch circuit 567 is a circuit connected between the output terminal of the comparison circuit 565 and the input terminal of the switching device 570.
  • the switch circuit 567 electrically connects the output terminal of the comparison circuit 565 to the input terminal of the switching device 570.
  • a case is illustrated in which the switch circuit 567 does not electrically connect the output terminal of the comparison circuit 565 to the input terminal of the switching device 570 when a temporary trip command is not output from the bias differential relay 550.
  • a case is illustrated in which the switch circuit 567 is used to realize not to output a trip command to the switching device 570 when a temporary trip command is output from the bias differential relay 550 and the magnetic saturation detection device 560 determines that the core 522 is magnetically saturated.
  • a provisional trip command is output from the bias differential relay 550 and the magnetic saturation detection device 560 does not determine that the iron core 522 is magnetically saturated, a trip command is output to the switching device 570 by using the switch circuit 567.
  • the measurement process is realized by the operation of the strain gauge 540, the bridge circuit 561, and the dynamic strain amplifier 562.
  • the first judgment process and the first judgment means are realized by the operation of the smoothing circuit 563, the differential amplifier 564, the comparison circuit 565, and the voltage generation circuit 566.
  • the fact that the inflow and outflow currents are within the operating range of the ratio differential relay 550 indicates that there is a possibility of an abnormality in the object (the transformer 510 in this embodiment).
  • the second judgment process and the second judgment means are realized by the operation of the ratio differential relay 550 (determining whether the inflow and outflow currents are within the operating range of the ratio differential relay 550).
  • the protection process and the protection means are realized by the operation of the switch circuit 567 and the opening and closing device 570.
  • a protection system is realized by using a strain gauge 540, a ratio differential relay 550, a magnetic saturation detection device 560, and a switching device 570 is illustrated.
  • a magnetic saturation detection system may be realized by using the strain gauge 540 and the magnetic saturation detection device 560.
  • the magnetic saturation detection system may have a ratio differential relay 550 in addition to the strain gauge 540 and the magnetic saturation detection device 560.
  • the application of determining whether the iron core is magnetically saturated is not limited to suppressing unnecessary protective operation of a ratio differential relay. For example, determining whether the iron core is magnetically saturated may be applied to suppressing unnecessary protective operation of an overcurrent relay. Also, information indicating that the iron core is magnetically saturated may be displayed on a display device that displays the value of the secondary current of the current transformer. In these cases, for example, the magnetic saturation detection device 560 may have a means (function) for determining that there is a possibility of an abnormality in the object to be cut off (transformer 510 in this embodiment) when the secondary current of the current transformer exceeds a predetermined value.
  • the magnetic saturation detection device 560 determines that there is a possibility of an abnormality in the object to be cut off when the magnetic saturation detection device 560 determines that the iron core is not magnetically saturated and when the secondary current of the current transformer exceeds a predetermined value.
  • the magnetic saturation detection device 560 may determine that there is no possibility of an abnormality in the object to be shut off when at least one of the following cases is determined by the magnetic saturation detection device 560: when the iron core is determined to be magnetically saturated, and when the secondary current of the current transformer does not exceed a predetermined value.
  • a condition that is preset as a condition under which the primary current needs to be interrupted for the object to be interrupted is, for example, a condition that is defined as an electric circuit interruption condition in the specifications of the relay (biaxially biased differential relay 550 in this embodiment).
  • the electric circuit is interrupted immediately when such an interruption condition is met.
  • this embodiment illustrates a case in which the electric circuit is not interrupted if the iron core 522 is magnetically saturated, even if such an interruption condition is met.
  • the magnetic saturation detection device 560 is realized by a hardware circuit.
  • the magnetic saturation detection device 560 may have, for example, one or more hardware processors such as a CPU (Central Processing Unit) and one or more memories such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory).
  • the magnetic saturation detection device 560 may perform various calculations, for example, by executing one or more programs stored in the memory by one or more hardware processors. The various calculations include, for example, calculations for realizing the functions of the smoothing circuit 563, the differential amplifier 564, the comparison circuit 565, and the voltage generation circuit 566 shown in FIG. 7.
  • the magnetic saturation detection device 560 may A/D convert the signal indicating the instantaneous value of magnetostriction output from the dynamic strain amplifier 562 to digital data.
  • the magnetic saturation detection device 560 may execute the functions of the smoothing circuit 563, the differential amplifier 564, the comparison circuit 565, the voltage generation circuit 566, and the switch circuit 567 according to software (computer program).
  • the function of the smoothing circuit 563 is, for example, a function to calculate an average value of the iron core strain using the instantaneous value of the iron core strain each time an instantaneous value of the iron core strain is obtained.
  • the function of the differential amplifier 564 is, for example, a function to calculate a value obtained by subtracting the average value of the iron core strain from the instantaneous value of the iron core strain each time an instantaneous value of the iron core strain is obtained.
  • the function of the comparison circuit 565 and the voltage generation circuit 566 is, for example, a function to determine whether the value obtained by subtracting the average value of the core strain from the instantaneous value of the core strain exceeds the saturation judgment reference value.
  • the function of the switch circuit 567 is, for example, a function to output a trip command to the switching device 570 only when a provisional trip command is output from the ratio differential relay 550 and the value obtained by subtracting the average value of the core strain from the instantaneous value of the core strain does not exceed the saturation judgment reference value.
  • the magnetic saturation detection device 560 may determine whether or not a provisional trip command has been acquired from the ratio differential relay 550 before determining whether or not the value obtained by subtracting the average value of the core strain from the instantaneous value of the core strain exceeds the saturation judgment reference value. In this case, when a provisional trip command has been acquired, the magnetic saturation detection device 560 may determine whether or not the value obtained by subtracting the average value of the core strain from the instantaneous value of the core strain exceeds the saturation judgment reference value.
  • the magnetic saturation detection device 560 may not need to determine whether or not the value obtained by subtracting the average value of the core strain from the instantaneous value of the core strain exceeds the saturation judgment reference value. In this case, the magnetic saturation detection device 560 can omit the process of determining whether or not the value obtained by subtracting the average value of the magnetostriction from the instantaneous value of magnetostriction exceeds the saturation judgment reference value when a provisional trip command has not been acquired.
  • the ratio differential relay 550 and the magnetic saturation detection device 560 are separate devices.
  • the magnetic saturation detection device 560 may have the same functions as the ratio differential relay 550.
  • the magnetic saturation detection device 560 may also be implemented using dedicated hardware (e.g., an FPGA (Field Programmable Gate Array) and an ASIC (Application Specific Integrated Circuit)).
  • dedicated hardware e.g., an FPGA (Field Programmable Gate Array) and an ASIC (Application Specific Integrated Circuit)
  • the magnetic saturation detection device 560 shown in FIG. 7 may be a device for each of the strain gauges 540a and 540b, for example.
  • the magnetic saturation detection system may have two magnetic saturation detection devices 560, one for the strain gauge 540b and the other for the strain gauge 540c.
  • the provisional trip command may be output in parallel from the ratio differential relay 550 to the switch circuits 567 of the two magnetic saturation detection devices 560.
  • the value of the reference voltage generated by the voltage generation circuit 566 may be different for each of the strain gauges 540a and 540b, or may be the same regardless of the strain gauges 540a and 540b.
  • the magnetic saturation detection device 560 may be common to the strain gauges 540a and 540b.
  • the magnetic saturation detection system may have one magnetic saturation detection device 560.
  • the switch circuit 567 may be common to the strain gauges 540a and 540b.
  • the bridge circuit 561, the dynamic strain amplifier 562, the smoothing circuit 563, the differential amplifier 564, the comparison circuit 565, and the voltage generation circuit 566 may be provided for each of the strain gauges 540a and 540b.
  • the magnetic saturation detection device 560 may have two sets of the bridge circuit 561, the dynamic strain amplifier 562, the smoothing circuit 563, the differential amplifier 564, the comparison circuit 565, and the voltage generation circuit 566.
  • the switch circuit 567 may individually turn on and off the connection between the output terminal of the comparison circuit 565 for the strain gauge 540a and the input terminal of the switching device 570, and turn on and off the connection between the output terminal of the comparison circuit 565 for the strain gauge 540b and the input terminal of the switching device 570.
  • the above may also be achieved by software (computer program) or dedicated hardware.
  • the resistance value output from only one of the strain gauges 540a and 540b may be input to the magnetic saturation detector 560 shown in FIG. 7.
  • the magnetic saturation detection device 560 derives the strain (iron core strain) of the iron core 522 of the current transformer based on the change in the resistance value of the resistor of the strain gauge 540.
  • the magnetic saturation detection device 560 determines whether the iron core 522 is magnetically saturated or not based on the strain of the iron core 522 of the current transformer. Therefore, by determining whether the iron core 522 is magnetically saturated or not using the iron core strain that changes suddenly as it approaches magnetic saturation, it is possible to determine with high accuracy whether the iron core 522 is magnetically saturated or not. In addition, it is possible to determine whether the iron core 522 is magnetically saturated or not without making a major modification to the current transformer 520, such as winding a coil around the iron core 522.
  • the magnetic saturation detection device 560 determines whether the iron core 522 is magnetically saturated based on one or more instantaneous values of the iron core strain.
  • the iron core strain By using the iron core strain, highly reliable instantaneous values can be obtained. Therefore, it is possible to more accurately determine whether the iron core 522 is magnetically saturated.
  • the magnetic saturation detection device 560 determines whether the iron core 522 is magnetically saturated by using as a determination condition a condition that can be determined each time an instantaneous value of the iron core strain is obtained. Therefore, it is possible to reduce the time lag from when the iron core actually becomes magnetically saturated to when it is determined that the iron core is magnetically saturated.
  • the magnetic saturation detection device 560 calculates magnetostriction based on the iron core strain.
  • the magnetic saturation detection device 560 determines whether the iron core is magnetically saturated or not based on the magnetostriction. Therefore, even if the iron core strain contains a temperature strain that is too large to be ignored as a strain other than magnetostriction, it is possible to further suppress erroneous determinations due to temperature changes in the iron core 522. Therefore, it is possible to more accurately determine whether the iron core 522 is magnetically saturated or not.
  • the magnetic saturation detection device 560 calculates at least a portion of the strain other than magnetostriction among the iron core strains based on the measurement results of the iron core strain, and calculates magnetostriction based on the measurement results of the iron core strain and the strain other than magnetostriction. Therefore, magnetostriction can be calculated without calculating magnetostriction itself.
  • the magnetic saturation detection device 560 determines whether the iron core 522 is magnetically saturated based on one first instantaneous value of the iron core strain and a representative value of multiple second instantaneous values of the iron core strain.
  • the multiple timings at which the multiple second instantaneous values are obtained are timings prior to the timing at which the single first instantaneous value is obtained. Therefore, by using the representative value of the multiple second instantaneous values of the iron core strain, strains other than magnetostriction can be represented. Therefore, strains other than magnetostriction can be easily calculated.
  • the magnetic saturation detection device 560 determines whether the iron core 522 is magnetically saturated or not based on the difference between one first instantaneous value of the iron core strain and a representative value of multiple second instantaneous values of the iron core strain. Therefore, magnetostriction can be expressed by using this difference. Therefore, magnetostriction can be easily calculated.
  • the magnetic saturation detection device 560 determines whether the iron core 522 is magnetically saturated based on the result of comparing the difference between one first instantaneous value of the iron core strain and a representative value of multiple second instantaneous values of the iron core strain with the saturation determination reference value. Therefore, it is possible to easily and accurately determine whether the iron core 522 is magnetically saturated.
  • the proportional differential relay 550 determines whether or not there is a possibility of an abnormality in the transformer 510 based on at least the secondary current of the current transformer 520.
  • the magnetic saturation detection device 560 operates the switching device 570 when there is a possibility of an abnormality in the transformer 510 and the iron core 522 is not magnetically saturated. Furthermore, the magnetic saturation detection device 560 does not operate the switching device 570 in at least one of the cases where there is no possibility of an abnormality in the transformer 510 and where the iron core 522 is magnetically saturated.
  • the ratio differential relay 550 determines that there is a possibility of an abnormality in the transformer 510 and the secondary current (output current) of a specific current transformer 520a or 520b is an abnormal value, it is possible to accurately determine whether the cause of the abnormality is due to magnetic saturation of the iron core 522 of the specific current transformer, or whether it is due to something other than magnetic saturation of the iron core 522 of the specific current transformer. And, even if the ratio differential relay 550 determines that there is a possibility of an abnormality in the transformer 510, the magnetic saturation detection device 560 does not operate the switching device 570 if the iron core 522 is magnetically saturated. Therefore, unnecessary protective operations of the switching device 570 can be suppressed.
  • Embodiments can be realized by a computer executing a program.
  • a computer-readable recording medium on which the program is recorded and a computer program product such as the program can also be applied as an embodiment of the present disclosure.
  • the recording medium for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a non-volatile memory card, a ROM, etc. can be used.
  • the embodiment of the present disclosure may be realized by a PLC (Programmable Logic Controller) or by dedicated hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • This disclosure can be used, for example, to measure current using a current transformer.

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Abstract

磁気飽和検出装置（５６０）は、ひずみゲージ（５４０）の抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、変流器の鉄心（５２２）のひずみを導出する。磁気飽和検出装置（５６０）は、変流器の鉄心（５２２）のひずみに基づいて、変流器の鉄心（５２２）が磁気飽和しているか否かを判定する。

Description

磁気飽和検出装置、保護システム、磁気飽和検出方法、および保護方法
　本開示は、磁気飽和検出装置、保護システム、磁気飽和検出方法、および保護方法に関する。本願は、２０２３年６月５日に日本に出願された特願２０２３－０９２３２３号に基づき優先権を主張し、その内容を全てここに援用する。
　変流器においては、使用中に鉄心が磁気飽和することがある。このような鉄心の磁気飽和に対応するための技術として、特許文献１に記載されているように、磁路（鉄心）の一部に空隙を設けた変流器（過渡特性付きの変流器）がある。特許文献１に記載の技術では、鉄心材料に無方向性電磁鋼帯を使用することと、磁路の空隙を小さくすることと、が開示されている。
特開２００１－２３０１３７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術は、変流器の鉄心の磁気飽和を抑制するための技術である。したがって、特許文献１の技術では、変流器の鉄心が磁気飽和しているか否かを判定することが出来ない。よって、例えば、変流器の二次電流（出力電流）の値が、鉄心の磁気飽和の影響を受けた値であるのか否かを精度よく判定することが出来ない。このため、変流器の鉄心が磁気飽和しているか否かを精度よく判定する技術が望まれる。
　本開示は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、変流器の鉄心が磁気飽和しているか否かを精度よく判定することを目的とする。
　本開示の磁気飽和検出装置は、変流器の鉄心の磁気飽和を検出する磁気飽和検出装置であって、前記変流器の鉄心のひずみの測定結果に基づいて、前記鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する第１判定手段を有する。
　本開示の保護システムは、磁気飽和検出装置を有する保護システムであって、少なくとも前記変流器の二次電流に基づいて、物体に異常の可能性があるか否かを判定する第２判定手段と、前記変流器の一次電流の遮断を行う保護手段と、を有し、前記物体には、前記変流器の一次電流が流れ、前記保護手段は、前記第１判定手段により、前記鉄心が磁気飽和していないと判定され、且つ、前記第２判定手段により、前記物体に異常の可能性があると判定された場合に、前記遮断を行い、前記第１判定手段により、前記鉄心が磁気飽和していると判定された場合と、前記第２判定手段により、前記物体に異常の可能性がないと判定された場合と、のうちの少なくとも一方の場合に、前記遮断を行わない。
　本開示の磁気飽和検出方法は、変流器の鉄心の磁気飽和を検出する磁気飽和検出方法であって、前記変流器の鉄心のひずみを測定する測定工程と、前記ひずみに基づいて、前記鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する第１判定工程と、を有する。
　本開示の保護方法は、前記磁気飽和検出方法を用いた保護方法であって、少なくとも前記変流器の二次電流に基づいて、物体に異常の可能性があるか否かを判定する第２判定工程と、前記変流器の一次電流の遮断を行う保護工程と、を有し、前記物体には、前記変流器の一次電流が流れ、前記保護工程は、前記第１判定工程により、前記鉄心が磁気飽和していないと判定され、且つ、前記第２判定工程により、前記物体に異常の可能性があると判定された場合に、前記遮断を行い、前記第１判定工程により、前記鉄心が磁気飽和していると判定された場合と、前記第２判定工程により、前記物体に異常の可能性がないと判定された場合と、のうちの少なくとも一方の場合に、前記遮断を行わない。
図１Ａは、定常時の二次電流の時間波形の一例を示す図である。 図１Ｂは、過渡電流の時間変化の一例と最大磁束密度の時間変化の一例とを示す図である。 図１Ｃは、磁気飽和時の二次電流の時間波形の一例を示す図である。 図２は、変流器の等価回路の一例を示す図である。 図３は、鉄心材料の磁束密度および磁歪の時間波形の一例を示す図である。 図４は、変流器の一次電流に重畳される過渡電流および鉄心に生じるひずみ（鉄心ひずみ）の時間波形の一例を示す図である。 図５は、電力系統の（一部の）一例を示す図である。 図６Ａは、ひずみゲージの第１の設置例を示す図である。 図６Ｂは、ひずみゲージの第２の設置例を示す図である。 図７は、磁気飽和検出装置の構成の一例を示す図である。
　以下、図面を参照しながら、本開示の一実施形態を説明する。なお、長さ、位置、大きさ、間隔等、比較対象が同じであることは、厳密に同じである場合の他、本開示の主旨を逸脱しない範囲で異なるもの（例えば、設計時に定められる公差の範囲内で異なるもの）も含むものとする。
（経緯と概要）
　まず、本実施形態に至った経緯と本実施形態の概要を説明する。
　変流器は、例えば、物体に流れる電流の測定に用いられる。当該物体は、例えば、電力線および機器のうちの少なくとも一方を含む。電力線および機器は、電力系統に設置されていても良いし、電力系統以外に設置されていても良い。また、機器は、電力制御機器等の電気機器でも良い。また、当該物体は、変流器によって測定される電流が流れる物体であれば、電力線および機器に限定されない。
　変流器は、二次巻線と、鉄心と、を有する。なお、以降の説明において、鉄心は、特に断りがない限り、変流器の鉄心を指す。また、変流器の一次巻線は、測定対象である電流が流れる電路（電線等）である。変流器では、一次巻線の巻数よりも二次巻線の巻数の方が大きい。一次巻線に対する二次巻線の巻数比（一次巻線の巻数Ｎ１：二次巻線の巻数Ｎ２）が１：６である場合、二次電流Ｉ２は、一次電流Ｉ１の１／６倍（Ｉ２＝Ｉ１／６）になる（ただし、変流器における損失を無視するものとする）。なお、一次電流、二次電流は、それぞれ、変流器の一次巻線、二次巻線に流れる電流である。
　変流器は計測機器であるため、測定精度の低下が問題となる。変流器の測定精度を低下させる要因の一つとして、鉄心の磁気飽和が挙げられる。ここで、本開示における磁気飽和には、磁界の絶対値を大きくしても磁化が変化しない（すなわち、比透磁率がほぼ１である）状態が含まれる。ただし、本開示における磁気飽和は、このような状態に限定されない。例えば、鉄心が磁気飽和している状態には、変流比（＝Ｉ２／Ｉ１）が実使用上の許容範囲から外れるほど鉄心の比透磁率が小さい状態（１に近づく状態）が含まれる。当該実使用上の許容範囲は、例えば、変流器の二次電流に基づいて動作する機器（例えば継電器）の仕様に基づいて定められても良いし、変流器の仕様に基づいて定められても良いし、変流器の一次電流が流れる物体の仕様に基づいて定められても良いし、これらのうちの少なくとも２つの仕様に基づいて定められても良い。鉄心が磁気飽和している状態の具体例には、変流器の階級指数の範囲内で測定を行うことが出来ない状態が含まれる。なお、階級指数の範囲は、フルスケールに対する誤差の許容範囲である。
　また、本実施形態では、変流器の一次電流が流れる物体が、機器の一例である変圧器である場合を例示する。また、本実施形態では、当該実使用上の許容範囲が、変流器の二次電流に基づいて動作する機器の仕様に基づいて定められる場合を例示する。より具体的に本実施形態では、当該実使用上の許容範囲が、後述する比率差動継電器５５０の動作範囲に基づいて定められる場合を例示する。
　例えば、電力系統に接続された変圧器を比率差動継電器により保護する場合、当該変圧器の流入電流および流出電流を変流器で測定しても良い。なお、流入電流は変圧器に流入する電流（すなわち、変圧器の一次電流）である。また、流出電流は変圧器から流出する電流（すなわち、変圧器の二次電流）である。本実施形態では、変圧器のものであることの明示が無い限り、一次電流、二次電流と称した場合、これらの電流は変流器のものであるとする。また、本実施形態では、変圧器の一次電流、二次電流を必要に応じてそれぞれ、流入電流、流出電流と称する。また、以下の説明では、変流器の一次電流が流れる物体を、必要に応じて遮断対象の物体と称する。
　比率差動継電器は、流入電流および流出電流が、予め設定されている動作範囲内である場合に動作する。具体的には、比率差動継電器は、変圧器を電力系統から遮断するためのトリップ指令を出力する。なお、遮断とは、遮断対象の物体（本実施形態では変圧器）に電力（電流）が供給されないようにすることをいう。遮断対象の物体に電力（電流）が供給されないことは、遮断対象の物体に電力（電流）が完全に供給されないことであるのが好ましい。この場合、遮断対象の物体に供給される電力（電流）は０（零）である。しかしながら、遮断対象の物体に電力（電流）が供給されないことは、遮断対象の物体に電力（電流）が完全に供給されないことに限定されない。例えば、遮断対象の物体に電力（電流）が供給されないことには、電路に流れる電流（変流器の一次電流）から遮断対象の物体を保護することが出来ない大きさの電力（電流）が供給されないことが含まれていても良い。この場合、遮断対象の物体に供給される電力（電流）は０（零）を上回っても良い。
　遮断対象の物体が機器である場合には、変流器の一次電流が流れる電路から当該機器が遮断される（当該機器に対する一次電流の遮断が行われる）。遮断対象の物体が電力線である場合には、変流器の一次電流が流れる電路の一部の区間が電力系統から遮断される（当該区間に対する一次電流の遮断が行われる）。比率差動継電器の動作範囲（比率差動継電器を動作させる流入電流および流出電流の範囲）は、例えば、比率特性曲線に基づいて定められる。比率特性曲線は、比率差動継電器が動作する条件（流入電流および流出電流の関係）を定めるための曲線である。比率特性曲線は、比率差動継電器の仕様において定められている。例えば、比率特性曲線は、横軸を流入電流とし縦軸を流出電流とする座標上のグラフで表される。また、比率特性曲線は、横軸を流出電流とし縦軸を差電流（流入電流－流出電流）とする座標上のグラフで表されることもある。また、比率特性曲線は、流入電流および流出電流のスカラー和を横軸とし流入電流および流出電流のベクトル和を縦軸とする座標上のグラフで表されることもある。なお、比率特性曲線を定める流入電流および流出電流は、一次側または二次側に換算される。例えば、比率特性曲線を定める流入電流は、二次側に換算された値で表される。
　本実施形態では、流入電流および流出電流がそれぞれ変流器で測定される場合を例示する。また、鉄心の磁気飽和により変流器の二次電流に誤差があることにより、流入電流および流出電流が、比率差動継電器の動作範囲内になったとする。この場合、比率差動継電器は、変圧器を電力系統から遮断する必要がないのにも関わらずトリップ指令を出力する。すなわち、比率差動継電器は、不要な保護動作を行う。なお、変圧器を電力系統から遮断することは、例えば、開閉装置によって行われる。
　ここで、図１Ａ～図１Ｃを参照しながら、鉄心が磁気飽和した場合に変流器の二次電流がどのように変化するのかを説明する。
　図１Ａに示すように、定常時（磁気飽和していない時）に、比率差動継電器の動作範囲外で正弦波の二次電流１１１が流れているとする。このような状態で図１Ｂに示すように一定の時定数で減衰する過渡電流１２１が一次電流Ｉ１に重畳されると、鉄心の最大磁束密度１２２が上昇する。鉄心の最大磁束密度１２２が上昇することで鉄心が磁気飽和すると、図１Ｃに示すように二次電流１３１の時間波形は、正弦波に対して大きくひずんだ時間波形であるひずみ波になる。図１Ｃに示すように鉄心の磁気飽和により変流器の二次電流１３１には負の誤差が生じる。また、二次電流１３２は、鉄心が磁気飽和していない場合の二次電流である。前述した二次電流の負の誤差は、二次電流１３２に対する誤差である。
　次に、図２を参照しながら、鉄心が磁気飽和した場合に変流器の二次電流に負の誤差が生じるメカニズムについて説明する。
　図２は、変流器の等価回路の一例を示す図である。図２において、Ｉ０は励磁電流を示す。Ｌ０は励磁インダクタンスを示す。Ｒ２は二次巻線の直流抵抗を示す。Ｌ２は二次側の漏れインダクタンスを示す。Ｒｂは負担２１０の内部抵抗（直流抵抗）を示す。Ｌｂは負担２１０のインダクタンスを示す。負担２１０は、変流器の負荷である。負担２１０は、例えば、前述した比率差動継電器である。
　図２において、定常時における励磁インダクタンスＬ０は十分大きい。したがって、二次電流Ｉ２は励磁電流Ｉ０よりも十分大きい。励磁インダクタンスＬ０は鉄心材料の比透磁率に比例する。したがって、図１Ｂに示すように鉄心の磁束密度が上昇して磁気飽和が生じると、鉄心材料の比透磁率は著しく低下するので、励磁インダクタンスＬ０も著しく低下する。よって、励磁電流Ｉ０が二次電流Ｉ２に対して無視することが出来ないほど大きくなる。これにより、図１Ｃに示す磁気飽和時の二次電流１３１の時間波形は、磁気飽和していない場合の二次電流１３２の時間波形が部分的に欠損した時間波形となる。当該部分的に欠損した部分が前述した負の誤差となる。
　以上のように鉄心が磁気飽和すると二次電流に負の誤差が生じる。したがって、鉄心の磁気飽和に対応するため、特許文献１に記載のように磁路（鉄心）に空隙を設けて過渡特性付きの変流器を用いたり、鉄心材料として無方向性電磁鋼板を用いたりすることが考えられる。しかしながら、このようにすると定常時における励磁インダクタンスＬ０が小さくなるので励磁電流Ｉ０が増加する。したがって、図２においてＩ２がＩ１・Ｎ１／Ｎ２との比較で無視することが出来ないほど小さくなる虞がある。よって、定常時における変流器の測定精度が低下する虞がある。また、変流器の改良のみでは、前述した負の誤差の低減には限界がある。なお、Ｉ１・Ｎ１／Ｎ２は、二次側に換算された一次電流である。
　一方、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定することが出来れば、前述した負の誤差が発生しているか否かを判定することが出来る。したがって、例えば、前述した鉄心の磁気飽和によって負の誤差が発生している場合には、比率差動継電器を保護動作させないようにすることで、前述した比率差動継電器の不要な保護動作を抑制することが出来る。そこで、本実施形態では、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定することの適用例として、比率差動継電器の不要な保護動作を抑制する場合を例示する。しかしながら、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定することの適用例は、比率差動継電器の不要な保護動作の抑制に限定されない。例えば、遮断対象の物体（本実施形態では変圧器）を電力系統から遮断するための継電器は、比率差動継電器以外の継電器（例えば、過電流継電器）であっても良い。
　なお、変流器の一次電流は、電力線および機器の入力電流であっても良いし、電力線および機器の出力電流であっても良いし、機器内部の電流であっても良い。また、電力線および機器は、電力の供給を受けて機能を発揮するものであれば、どのようなものであっても良い。電力線および機器は、製品として流通するものであっても良いし、製品として流通しないものであっても良い。また、鉄心が磁気飽和しているか否かの判定結果を、変流器の二次電流の表示に反映させても良い。例えば、変流器の二次電流の値を表示する表示装置は、変流器の二次電流の値と共に、鉄心が磁気飽和していることを示す情報を表示しても良い。また、変流器の二次電流の値を表示する表示装置は、変流器の二次電流の値と共に、鉄心が磁気飽和していないことを示す情報を表示しても良い。また、変流器の二次電流の値を表示する表示装置は、変流器の二次電流の値と共に、鉄心が磁気飽和しているか否かを示す情報を表示しても良い。また、鉄心が磁気飽和している場合、変流器の二次電流の値を表示する表示装置は、変流器の二次電流の値を表示しなくても良い。その際、変流器の二次電流の値を表示する表示装置は、鉄心が磁気飽和していることを示す情報を表示しても良い。また、鉄心が磁気飽和していることを示す情報の表示と、鉄心が磁気飽和していないことを示す情報の表示と、の少なくとも一方の表示は、変流器の二次電流の値を表示する表示装置とは別の表示装置によって行われても良い。また、以上のように表示装置によって、鉄心が磁気飽和しているか否かを示す情報が表示される場合、必ずしも鉄心が磁気飽和しているか否かの判定結果を機器（本実施形態では開閉装置）の動作に反映させる必要はない。
　また、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定することの適用例は、継電器の不要な保護動作の抑制にも限定されない。例えば、変流器は電流計に接続されてもよい。鉄心が磁気飽和しているか否かを判定することを、この例に適用することにより、例えば、電流計により測定される電流値が、変流器の鉄心の磁気飽和によって正しい値でないことを検出することが出来る。この場合、継電器および開閉装置は無くても良い。
　本開示者は以上の経緯で鉄心が磁気飽和しているか否かを判定することを着想した。鉄心の磁気飽和の検出を、巻線の電圧や電流に基づいて行うことも考えられる。しかしながら、これらは鉄心の磁化の状態を直接的に表さない。そこで、本開示者は、鉄心の磁化の状態に対応して変化し、且つ、鉄心の磁化の状態が磁気飽和の状態に近づくにつれて急変する鉄心のひずみ（strain）を用いれば、鉄心が磁気飽和しているか否かを精度よく判定することが出来ると考えた。ここでのひずみは、時間の経過に伴う鉄心の寸法（長さおよび幅等）の変化を意味する。
　しかしながら、鉄心のひずみは、鉄心の磁化が変化することによるひずみ（磁歪（magnetostriction））と、鉄心の磁化が変化すること以外の要因によるひずみと、の加算値で表される。鉄心の磁化が変化すること以外の要因には、鉄心の温度変化が含まれる。したがって、本開示者は、鉄心のひずみに含まれる複数種類のひずみのうち、鉄心の磁化の状態を直接的に表す磁歪を用いれば、鉄心が磁気飽和しているか否かをより高精度に判定することが出来ると考えた。以下の説明では、鉄心のひずみ（前述の磁歪と磁歪以外のひずみとの加算値で表されるひずみ）を、必要に応じて鉄心ひずみと称する。また、鉄心の温度変化によって鉄心に生じるひずみを、必要に応じて温度ひずみと称する。
　以下に、鉄心が磁気飽和した場合に当該鉄心に生じる磁歪の一例について説明する。図３は、鉄心材料の磁束密度および磁歪（素材磁歪）の時間波形の一例を示す図である。鉄心材料は、鉄心を構成する軟磁性材料である。図３では、鉄心材料が方向性電磁鋼板である場合を例示する。また、図３では、方向性電磁鋼板の一枚のサンプルを交流励磁した場合に当該圧延方向に伸縮する磁歪の測定例を示す。当該交流励磁における励磁方向は圧延方向である。また、当該交流励磁の際に使用される励磁電流の時間波形は正弦波である。
　図３において、鉄心材料の磁歪３２１は、鉄心材料内の磁束密度が高磁束密度になるように鉄心材料を交流励磁した場合（鉄心材料が磁気飽和している場合）の磁歪である。また、鉄心材料の磁歪３２２は、鉄心材料内の磁束密度が低磁束密度になるように鉄心材料を交流励磁した場合（鉄心材料が磁気飽和していない場合）の磁歪である。鉄心材料内の磁束密度が高磁束密度になるように鉄心材料を交流励磁することによって鉄心材料が磁気飽和すると、磁歪の振幅は最大磁束密度付近で伸長方向に大きく増加する。すなわち、図３に示すように、磁束密度３１１のピーク付近の時刻において磁歪３２１が正のピークを示す。
　図４は、変流器の一次電流Ｉ１に重畳される過渡電流および鉄心に生じるひずみ（鉄心ひずみ）の時間波形の一例を示す図である。定常時においては、変流器の一次電流に重畳される過渡電流４１１は０（零）である。これに対し、磁気飽和時においては、図１Ｂを参照しながら前述したように一定の時定数で減衰する過渡電流４１１が変流器の一次電流に重畳される。この過渡電流４１１によって鉄心に生じる磁界と、定常時に変流器の一次電流として流れる交流電流によって鉄心に生じる磁界と、が同方向になる時間内で、鉄心に生じる磁界が極めて大きくなるため、磁気飽和が生じる。鉄心材料と同様に鉄心においても磁気飽和が生じると磁歪の振幅は最大磁束密度付近の時刻で伸長方向に大きく増加する（図３を参照）。前述したように鉄心ひずみは、磁歪と、磁歪以外のひずみと、の加算値で表される。したがって、鉄心ひずみと磁歪とには正の相関がある。よって、図４に示すように鉄心ひずみ４１２の振幅は、定常時においては小さいのに対し、磁気飽和時においては伸長方向（正方向）に大きくなる。このように、鉄心が磁気飽和すると鉄心ひずみ４１２の振幅は磁気飽和していない場合に比べて大きく変化する。このように、鉄心が磁気飽和しているか否かによって鉄心ひずみは大きく異なる。したがって、鉄心ひずみを用いれば、鉄心が磁気飽和しているか否かを確実に判定することが可能になる。また、温度ひずみの時間変化は、磁気飽和が生じる時の磁歪の時間変化に比べて遅い。また、変流器の一般的な使用状態においては、変流器の鉄心に接触する物体から当該鉄心が受ける外力によって当該鉄心に生じる応力は小さい。したがって、変流器の鉄心が磁気飽和する際に生じるひずみのうち、磁歪以外のひずみは、主に温度ひずみであると見なしてもよい。よって、鉄心ひずみが急激に大きくなった場合、その原因は磁歪であると見なせる。すなわち、鉄心ひずみが急激に大きくなった場合、変流器の鉄心が磁気飽和していると見なせる。このことから、本開示者は、鉄心の磁歪を用いれば、鉄心が磁気飽和しているか否かをより確実に判定することが可能であると考えた。
　前述したように鉄心が磁気飽和しているか否かによって鉄心ひずみは大きく異なる。したがって、一時刻における鉄心ひずみの瞬時値（すなわち、鉄心ひずみの１つの瞬時値）と予め定められた値とを比較した結果に基づいて、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定しても良い。
　また、鉄心ひずみの代表値（例えば平均値）を用いることにより、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定しても良い。このようにすれば、鉄心ひずみが外れ値である場合であっても、鉄心が磁気飽和しているか否かの判定精度が低下することを抑制することができる。例えば、図４に示すように、鉄心が磁気飽和すると、鉄心ひずみ４１２の平均値（算術平均値）が変化する。したがって、例えば、鉄心ひずみ４１２の平均値の時間変化と予め定められた値とを比較した結果に基づいて、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定しても良い。なお、鉄心ひずみ４１２の平均値の時間変化は、例えば、第１期間における鉄心ひずみ４１２の瞬時値の算術平均値と、第２期間における鉄心ひずみ４１２の瞬時値の算術平均値と、の差で表される。
　しかしながら、前述したように鉄心は、鉄心の温度変化によっても膨張および収縮する。すなわち、前述したように、鉄心ひずみ４１２には、磁歪に加えて温度ひずみも含まれる。したがって、鉄心ひずみ４１２の平均値は、鉄心の温度変化によっても変化する虞がある。よって、鉄心ひずみの平均値の時間変化に基づいて鉄心が磁気飽和しているか否かを判定すると、鉄心の温度変化が大きい場合、鉄心が磁気飽和しているか否かの判定精度が低下する虞がある。
　そこで、本開示者は、鉄心ひずみの測定結果に基づいて、磁歪を算出する手法を検討した。磁歪の算出は、例えば、ニューラルネットワーク等の機械学習モデルを用いることにより行われても良い。この場合、例えば、鉄心ひずみの複数の時刻における瞬時値が、機械学習モデルの説明変数に含まれてもよい。しかしながら、機械学習モデルを用いることにより磁歪が算出される場合、計算時間および計算負荷が大きくなる虞がある。また、多数の学習データを収集する必要がある。
　前述したように鉄心が磁気飽和しているか否かによって鉄心ひずみは大きく異なる。また、鉄心が磁気飽和する際に鉄心ひずみが大きく異なる要因は、磁歪であると見なせる。また、変流器においては、鉄心が磁気飽和する際に生じるひずみのうち、磁歪以外のひずみは、主に温度ひずみであると見なしてもよい。また、鉄心の磁気飽和は過渡電流等の事故が原因で生じるため一瞬で発生するのに対し、温度ひずみは気温変化等で発生するため温度ひずみの時間変化は小さい。
　以上のことから、本開示者は、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する時刻よりも過去の複数の時刻における鉄心ひずみの複数の瞬時値の代表値を用いることにより、温度ひずみを表すことができると考えた。そして、本開示者は、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する時刻における鉄心ひずみの１つの瞬時値（第１瞬時値）と、当該時刻よりも過去の複数の時刻における鉄心ひずみの複数の瞬時値（第２瞬時値）の代表値と、の差を算出することにより、鉄心ひずみから温度ひずみを差し引くことが出来る（すなわち、磁歪を算出することが出来る）と考えた。本開示者は、このようにして算出された鉄心の磁歪に基づいて、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定することにより、鉄心が磁気飽和しているか否かを高精度に判定することが出来ると考えた。
　なお、以下の説明では、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する時刻よりも過去の複数の時刻における鉄心ひずみの複数の瞬時値（第２瞬時値）の代表値を、必要に応じて、鉄心ひずみの代表値と称する。
　鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する時刻における鉄心ひずみの１つの瞬時値と、鉄心ひずみの代表値との差を磁歪として算出することは、鉄心ひずみから、磁歪以外のひずみの一部または全部を差し引くための計算を行うことに対応する。以下の説明において、複数の時刻における値であることの明示が無い限り、瞬時値は、一時刻における値（すなわち、１つの値）であるものとする。
　本実施形態では、鉄心ひずみの瞬時値と比較される鉄心ひずみの代表値が平均値（算術平均値）である場合を例示する。しかしながら、代表値は平均値に限定されない。代表値は、例えば中央値でも良い。なお、以下の説明では、鉄心ひずみの代表値が平均値である場合の鉄心ひずみの代表値を、必要に応じて鉄心ひずみの平均値と称する。鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値は、正方向（伸び方向）における鉄心ひずみの瞬時値と平均値との差を表す。本実施形態では、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値に基づいて、鉄心が磁気飽和しているかを判定する場合を例示する。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、鉄心ひずみの平均値から鉄心ひずみの瞬時値を減算した値に基づいて、鉄心が磁気飽和しているかを判定しても良い。この場合、例えば、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値を用いる場合に対して、正負の関係および大小関係を変更すれば良い。例えば、鉄心ひずみの平均値から鉄心ひずみの瞬時値を減算した値が予め定められた値を上回ることは、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値が当該予め定められた値に－１を乗算した値を下回ることに置き換えれば良い。
　鉄心ひずみの平均値を算出する期間が長ければ長いほど当該平均値の信頼性は高まるが、当該平均値の更新の頻度は低くなる。したがって、鉄心ひずみの平均値を算出する期間は、このような観点から予め定めれば良い。例えば、鉄心ひずみの時間波形の複数周期に対応する所定期間において鉄心ひずみの平均値を算出しても良い。また、鉄心ひずみの瞬時値が得られる度に鉄心ひずみの平均値を算出しても良い。また、例えば、鉄心ひずみの最新の瞬時値から鉄心ひずみの最新の平均値を減算した値が、予め定められた値（＞０）を上回る場合に、鉄心が磁気飽和していると判定しても良い。また、鉄心ひずみの最新の瞬時値から鉄心ひずみの最新の平均値を減算した値が、予め定められた値（＞０）を上回らない場合に鉄心が磁気飽和していないと判定しても良い。なお、鉄心ひずみの瞬時値および鉄心ひずみの平均値のうちの少なくとも一方は、最新の値でなくても良い。
　以上の場合、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値が、予め定められた値（＞０）を上回ることか否かが、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定するための判定条件の一例である。当該判定条件を満たすか否かは、鉄心ひずみの瞬時値が得られる度に判定されても良い。また、当該判定条件を満たすか否かは、必ずしも鉄心ひずみの瞬時値が得られる度に判定されなくてもよい。すなわち、当該判定条件は、鉄心が磁気飽和しているか否かを、鉄心ひずみの瞬時値が得られる度に判定することが可能な条件であれば良い。このように、鉄心ひずみの瞬時値が得られても、当該判定条件を満たすか否かの判定が行われない場合があっても良い。例えば、当該判定条件を第１判定条件としてもよい。この場合、第１判定条件を満たすか否かの判定を行うか否かの第２判定条件がさらに定められてもよい。第２判定条件は、例えば、変流器の一次電流（例えば、振幅）と、変流器の測定環境と、変流器に接続される機器の状態と、のうちの少なくとも１つに基づいて定められても良い。また、第２判定条件は、例えば、第１判定条件を満たすか否かの前回の判定が行われてから所定期間が経過した後の鉄心ひずみの瞬時値が得られた場合に、第１判定条件を満たすか否かの判定を行うという条件でもよい。
　なお、鉄心ひずみの瞬時値（１つの第１瞬時値）が得られる時刻と、鉄心ひずみの平均値を算出するための複数の瞬時値（複数の第２瞬時値）が得られる時刻（過去の複数の時刻）のうち最後の時刻と、の差は、過度に大きくなければ良い。鉄心ひずみの瞬時値が得られる時刻と、鉄心ひずみの平均値を算出するための複数の瞬時値が得られる時刻のうち最後の時刻と、は、同じ時刻でも良いし、異なる時刻でも良い。
　また、鉄心ひずみの平均値を算出する期間は、複数周期ではなく例えば一周期でも良い。また、鉄心ひずみの平均値を算出する期間は、実使用時に調整（更新）されても良い。
　また、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値と比較する予め定められた値が大きすぎると、実際には鉄心が磁気飽和しているのに鉄心が磁気飽和していないと判定され易くなる。逆に当該予め定められた値が小さすぎると、実際には鉄心が磁気飽和していないのに鉄心が磁気飽和していると判定され易くなる。鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値と比較する予め定められた値は、このような観点から予め定めれても良い。また、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値と比較する予め定められた値は、実使用時に調整（更新）されても良い。以下の説明では、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値と比較する予め定められた値を、必要に応じて飽和判定基準値と称する。
　飽和判定基準値を定める際に、例えば、鉄心の磁界強度を０（零）から徐々に増加させて鉄心を磁気飽和させた場合の複数のタイミングにおける鉄心ひずみを導出しても良い。当該複数のタイミングにおける鉄心ひずみは、例えば、実験および数値シミュレーションのうちの少なくとも一方を行うことにより導出されても良い。このようにして導出された複数のタイミングにおける鉄心ひずみに基づいて鉄心ひずみの時間波形を導出しても良い。この場合、当該時間波形に基づいて、鉄心が磁気飽和していると見なせるタイミングと、鉄心が磁気飽和していないと見なせるタイミングと、のうちの少なくとも一方のタイミングにおいて、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値を導出してもよい。このようにして導出された鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値に基づいて、飽和判定基準値を定めても良い。
　飽和判定基準値は、変流器の鉄心の材質および変流器の動作条件等に応じて異なるのが好ましい。例えば、変流器の一次電流に対する二次電流の比が４／６であり、且つ、鉄心材料が「ＪＩＳ　Ｃ２５５３：２０１９「方向性電磁鋼帯」」に記載されている高磁束密度材である場合、飽和判定基準値の絶対値は、例えば、０．８×１０－６でも良い。また、変流器の一次電流に対する二次電流の比が４／６であり、且つ、鉄心材料が「ＪＩＳ　Ｃ２５５３：２０１９「方向性電磁鋼帯」」に記載されている普通材である場合、飽和判定基準値の絶対値は、例えば、１．１×１０－６でも良い。０．８×１０－６、１．１×１０－６に代えてそれぞれ、０．７９×１０－６、１．０９×１０－６等を用いても良い。
　なお、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値と、飽和判定基準値と、を比較する場合、飽和判定基準値は正の値（０．８×１０－６および１．１×１０－６等）である。一方、鉄心ひずみの平均値から鉄心ひずみの順次値を減算した値と、飽和判定基準値と、飽和判定基準値は負の値（－０．８×１０－６および－１．１×１０－６等）である。
　以上のように鉄心が磁気飽和しているか否かの判定に鉄心ひずみの瞬時値を利用することにより、鉄心が磁気飽和していることを、当該磁気飽和が発生したタイミングから一周期以内に検出することが可能になる。したがって、実際に鉄心が磁気飽和してから、鉄心が磁気飽和していると判定するまでのタイムラグを短くすることが出来る（すなわち、即応性に優れた判定を行うことが出来る）。また、例えば、鉄心の温度変化が大きい場合には、鉄心ひずみに基づいて磁歪を算出するのが好ましい。この場合、実際に鉄心が磁気飽和してから、鉄心が磁気飽和していると判定するまでのタイムラグを短くすることと、鉄心が磁気飽和しているか否かの判定精度を高めることと、が実現されるように磁歪を算出するのがより好ましい。以上のことから本実施形態では、鉄心ひずみの瞬時値と平均値との差に基づいて、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する場合を例示する。しかしながら、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定するための判定条件は、鉄心ひずみの瞬時値と平均値との差を用いた条件に限定されない。
　図４に示すように、鉄心が磁気飽和すると磁歪の瞬時値が急激に正方向（伸び方向）に増大するので、鉄心ひずみも磁歪の瞬時値の変化と同様の変化を示す。したがって、例えば、一定時間をおいて得られた鉄心ひずみの２つの瞬時値の差に基づいて、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定しても良い。一定時間は、例えば、鉄心が磁気飽和し始めてから鉄心ひずみの時間波形において鉄心ひずみが最初にピークに達するまでの時間に基づいて定められても良い。
　また、前述したように、一時刻における鉄心ひずみの瞬時値と予め定められた値との比較の結果に基づいて、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定しても良い。この他、鉄心ひずみの複数の時刻における瞬時値の代表値（例えば平均値や中央値）の時間変化と予め定められた値との比較の結果に基づいて、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定しても良い。また、一時刻における磁歪の瞬時値と予め定められた値とを比較した結果に基づいて、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定しても良い。また、磁歪の複数の時刻における瞬時値の代表値（例えば平均値）を用いることにより、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定しても良い。
（磁気飽和検出装置、保護システム、磁気飽和検出方法、保護方法）
　以下に、本実施形態の具体例を詳細に説明する。図５は、本実施形態の磁気飽和検出装置および保護システムの適用例である電力系統の一例を示す図である。なお、図５では、電力系統の一部のみを示す。また、前述したように図５では、保護対象の一例として機器（変圧器）を示す。
　図５において、電力系統には機器５１０が設置される。前述したように本実施形態では機器５１０が変圧器である場合を例示する。なお、変圧器は、単相変圧器であっても良いし、三相変圧器であっても良い。以下の説明では、機器５１０を、必要に応じて変圧器５１０と称する。
　変流器５２０ａは、変圧器５１０の一次側（入力側）に設置される。変流器５２０ａは、変圧器５１０の流入電流（一次電流）を測定する。変流器５２０ｂは、変圧器５１０の二次側（出力側）に設置される。変流器５２０ｂは、変圧器５１０の流出電流（二次電流）を測定する。変流器５２０ａ、５２０ｂは、二次巻線５２１ａ、５２１ｂと、鉄心５２２ａ、５２２ｂと、を有する。変流器５２０ａ、５２０ｂは、同じ構成のものでも良い。変流器５２０ａ、５２０ｂは、異なる構成のものでも良い。変流器５２０ａ、５２０ｂの構成は、例えば、変圧器５１０の流入電流および流出電流等に基づいて定められる。変流器５２０ａ、５２０ｂ自体は公知の技術で実現される。したがって、変流器５２０ａ、５２０ｂの詳細な説明を省略する。また、本実施形態では、鉄心５２２ａ、５２２ｂが方向性電磁鋼板を用いて構成される場合を例示する。ただし、鉄心５２２ａ、５２２ｂは方向性電磁鋼板以外の鉄心材料（例えば無方向性電磁鋼板）を用いて構成されても良い。また、鉄心５２２ａ、５２２ｂの磁路には空隙が設けられていても良いし、設けられていなくても良い。なお、変流器５２０ａの一次巻線は、変圧器５１０の流入電流が流れる電路を構成する電線５３０ａである。変流器５２０ｂの一次巻線は、変圧器５１０の流出電流が流れる電路を構成する電線５３０ｂである。
　本実施形態では、鉄心５２２ａ、５２２ｂに、ひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂが取り付けられている場合を例示する。ひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂは、同じ構成のものでも良い。ひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂは、異なる構成のものでも良い。ひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂの構成は、例えば、変流器５２０ａ、５２０ｂの鉄心５２２ａ、５２２ｂの材質、大きさ、形状等に基づいて定められる。
　本実施形態では、説明を簡単にするため、変流器５２０ａ、５２０ｂが同じ構成を有する場合を例示する。同様に本実施形態では、ひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂも同じ構成を有する場合を例示する。以下の説明では、鉄心５２２ａ、５２２ｂを区別しない場合、必要に応じてこれらを鉄心５２２と称する。同様に以下の説明では、ひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂを区別しない場合、必要に応じてこれらをひずみゲージ５４０と称する。
　なお、比率差動継電器による保護が行われる場合、保護対象の物体（本実施形態では変圧器５１０）の入力側および出力側の双方に変流器が１つずつ設置されるのが一般的である。図５に例示するようにひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂは、これら２つの変流器５２０ａ、５２０ｂの鉄心５２２ａ、５２２ｂの双方に取り付けられても良い。ひずみゲージは、これら２つの変流器５２０ａ、５２０ｂのうち、保護対象の物体や電力系統の構成等に応じて定められる一方の変流器の鉄心に取り付けられ、他方の変流器の鉄心に取り付けられなくても良い。
　図６Ａおよび図６Ｂは、ひずみゲージ５４０の設置例を示す図である。図６Ａおよび図６Ｂにおいて、鉄心５２２に示す両矢印線は、鉄心５２２を構成する方向性電磁鋼板の圧延方向を示す。図６Ａは、鉄心５２２が巻鉄心である場合を例示する。図６Ｂは、鉄心５２２が積鉄心である場合を例示する。なお、図６Ａおよび図６Ｂでは、表記の都合上、鉄心５２２を構成する方向性電磁鋼板の厚みを表す線の図示を省略する。
　図６Ａおよび図６Ｂにおいて、ひずみゲージ５４０は、ひずみ検出方向（伸縮方向）が圧延方向にほぼ一致（好ましくは一致）するように鉄心５２２に接着されるのが好ましい。ひずみゲージ５４０の抵抗体の抵抗値は、鉄心５２２の圧延方向における伸縮に伴って変化する。ひずみゲージ５４０は、この抵抗値の変化を出力する。ひずみゲージ５４０自体、および、ひずみゲージ５４０を用いたひずみ（鉄心ひずみ）の測定自体は公知の技術で実現される。したがって、これらの詳細な説明を省略する。
　このように本実施形態では、変流器の鉄心５２２のひずみ（鉄心ひずみ）を測定するためのセンサがひずみゲージである場合を例示する。しかしながら、鉄心ひずみを測定するためのセンサは、ひずみゲージに限定されない。例えば、鉄心ひずみを測定するためのセンサは、変流器の鉄心５２２のひずみを非接触で測定するためのセンサ（例えば、レーザ変位計）でも良い。
　また、鉄心ひずみを測定するためのセンサは、例えば、加速度計でも良い。ただし、この場合、鉄心ひずみを導出するために積分演算を行うことが必要になる。したがって、積分定数を定める必要がある。鉄心が磁気飽和している場合には鉄心ひずみは過渡的に変化する。したがって、積分定数の挙動を正確に推定することが容易ではない。よって、鉄心ひずみを測定するためのセンサは、積分演算を行うことなく鉄心ひずみを導出することが可能な物理量（具体的には加速度および速度以外の物理量）を測定するセンサであるのが好ましい。
　また、本実施形態では、圧延方向における鉄心ひずみを測定する場合を例示する。しかしながら、圧延方向以外の方向における鉄心ひずみを測定しても良い。この場合、鉄心材料においてひずみが生じやすい方向を調査しても良い。例えば、磁化された鉄心材料のひずみの大きさを複数の方向において導出しても良い。当該複数の方向におけるひずみの大きさは、例えば、実験および数値シミュレーションのうちの少なくとも一方を行うことにより導出されても良い。このようにして導出された複数の方向におけるひずみの大きさに基づいて、鉄心材料においてひずみが生じやすい方向を導出しても良い。このようにして導出された方向における鉄心ひずみを測定しても良い。
　本実施形態では比率差動継電器５５０が、変流器５２０ａで測定される変圧器５１０の流入電流と、変流器５２０ｂで測定される変圧器５１０の流出電流と、に基づいて、変圧器５１０の流入電流および流出電流が動作範囲内であるか否かを判定する場合を例示する。また、本実施形態では、比率差動継電器５５０が、変圧器５１０の流入電流および流出電流が動作範囲内である場合にトリップ指令を出力する場合を例示する。また、本実施形態では、比率差動継電器５５０が、変圧器５１０の流入電流および流出電流が動作範囲内でない場合にトリップ指令を出力しない場合を例示する。比率差動継電器５５０自体は公知の技術で実現される。したがって、比率差動継電器５５０の詳細な説明を省略する。ただし、一般に、比率差動継電器５５０から出力されるトリップ指令は、開閉装置５７０に出力される。開閉装置５７０は、変圧器５１０を電力系統から遮断するための装置であり、例えば、遮断器である。これに対し、本実施形態では比率差動継電器５５０が、トリップ指令を開閉装置５７０に出力せずに磁気飽和検出装置５６０に出力する場合を例示する。以下の説明では、後述する磁気飽和検出装置５６０から出力されるトリップ指令と区別するために、比率差動継電器５５０から出力されるトリップ指令を、必要に応じて仮トリップ指令と称する。なお、変圧器５１０が三相変圧器である場合、各相にそれぞれ変流器が設置され、且つ、各相のそれぞれに対して比率差動継電器５５０が設置されるのが好ましい。
　本実施形態では磁気飽和検出装置５６０が、鉄心５２２のひずみ（鉄心ひずみ）の測定結果に基づいて鉄心５２２が磁気飽和しているか否かを判定する場合を例示する。また、本実施形態では磁気飽和検出装置５６０が、ひずみゲージ５４０と有線で電気的に接続されている場合を例示する。また、本実施形態では磁気飽和検出装置５６０が、ひずみゲージ５４０の抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、鉄心５２２のひずみ（鉄心ひずみ）を導出する場合を例示する。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、鉄心５２２のひずみ（鉄心ひずみ）は、磁気飽和検出装置５６０の外部で導出されても良い。また、本実施形態では、鉄心ひずみの瞬時値を扱う場合を例示する。したがって、鉄心ひずみの計測系統（ひずみゲージ５４０および磁気飽和検出装置５６０の結合と、磁気飽和検出装置５６０の各回路の結合）はＤＣ結合（DC coupling）であるのが好ましい。なお、抵抗体の抵抗値の変化や、鉄心５２２のひずみ（鉄心ひずみ）は、無線通信により磁気飽和検出装置５６０に入力されても良い。
　本実施形態では、比率差動継電器５５０から仮トリップ指令が出力されている場合であって、鉄心５２２が磁気飽和していないと磁気飽和検出装置５６０が判定した場合に、磁気飽和検出装置５６０が開閉装置５７０に対しトリップ指令を出力する場合を例示する。また、本実施形態では比率差動継電器５５０から仮トリップ指令が出力されていない場合と、鉄心５２２が磁気飽和していると磁気飽和検出装置５６０が判定した場合と、のうちの少なくとも一方の場合に、磁気飽和検出装置５６０が開閉装置５７０に対しトリップ指令を出力しない場合を例示する。そして、本実施形態では、（比率差動継電器５５０ではなく）磁気飽和検出装置５６０から出力されたトリップ指令を開閉装置５７０が取得すると、開閉装置５７０が変圧器５１０を電力系統から遮断する場合を例示する。このように本実施形態では、比率差動継電器５５０により仮トリップ指令が出力されている場合（すなわち、比率差動継電器５５０により変圧器５１０を電力系統から遮断する必要があると判定されている場合）であっても、磁気飽和検出装置５６０により鉄心５２２が磁気飽和していると判定された場合、トリップ指令は開閉装置５７０に出力されない。したがって、（経緯と概要）の項で前述した不要な保護動作を抑制することが出来る。
　図７は、磁気飽和検出装置５６０の構成の一例を示す図である。
　図７において本実施形態では、磁気飽和検出装置５６０が、ブリッジ回路５６１と、動ひずみアンプ５６２と、平滑回路５６３と、差動アンプ５６４と、比較回路５６５と、電圧発生回路５６６と、スイッチ回路５６７と、を有する場合を例示する。
　ブリッジ回路５６１および動ひずみアンプ５６２は、（経緯と概要）の項で説明した鉄心ひずみの瞬時値を導出する手段の一例である。ブリッジ回路５６１は、ひずみゲージ５４０から出力された抵抗値の変化をひずみ量に応じた電圧に変換する。動ひずみアンプ５６２は、ブリッジ回路５６１の出力電圧を増幅して出力する。本実施形態では、動ひずみアンプ５６２から出力される信号が、鉄心ひずみの瞬時値を示す信号であり、且つ、動ひずみアンプ５６２から出力される信号が、電圧値を示す信号である場合を例示する。ブリッジ回路５６１および動ひずみアンプ５６２は、ひずみの測定において用いられる公知のもので良い。
　平滑回路５６３は、（経緯と概要）の項で説明した鉄心ひずみの平均値を導出する手段の一例である。本実施形態では、平滑回路５６３が、動ひずみアンプ５６２から出力された鉄心ひずみの瞬時値を示す信号のうち、複数周期に対応する所定期間における信号を平滑化して出力する場合を例示する。本実施形態では、平滑回路５６３から出力される信号が、鉄心ひずみの平均値を示す信号であり、且つ、平滑回路５６３から出力される信号が、電圧値を示す信号である場合を例示する。
　差動アンプ５６４は、鉄心ひずみの最新の瞬時値から、鉄心ひずみの最新の平均値を（経緯と概要）の項で説明したようにして減算する手段の一例である。鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算することは、磁歪を算出することの一例である。本実施形態では差動アンプ５６４が、動ひずみアンプ５６２から出力された鉄心ひずみの瞬時値を示す信号と、平滑回路５６３から出力された鉄心ひずみの平均値を示す信号と、の差を増幅して出力する場合を例示する。このように本実施形態では、差動アンプ５６４から出力される信号が、鉄心ひずみの最新の瞬時値から、鉄心ひずみの最新の平均値を減算した値を示す信号であり、且つ、差動アンプ５６４から出力される信号が、電圧値を示す信号である場合を例示する。以下の説明では、差動アンプ５６４から出力される信号を、必要に応じて、磁歪差分信号と称する。
　比較回路５６５および電圧発生回路５６６は、鉄心ひずみの最新の瞬時値から鉄心ひずみの最新の平均値を減算した値が飽和判定基準値を上回るか否かを（経緯と概要）の項で説明したようにして判定する手段の一例である。電圧発生回路５６６は、（経緯と概要）の項で説明した飽和判定基準値に対応する基準電圧を発生する手段の一例である。比較回路５６５は、差動アンプ５６４から出力された磁歪差分信号が示す電圧値と、電圧発生回路５６６から出力される基準電圧と、を比較する。比較回路５６５は、前者が後者を上回る場合に、トリップ指令を出力しない。また、比較回路５６５は、前者が後者を上回らない場合に、トリップ指令を出力する。本実施形態では、トリップ指令が、比較回路５６５の出力電圧の値を示す場合を例示する。また、本実施形態では、比較回路５６５の出力電圧が０（零）を上回る値であることが、トリップ指令を出力することに対応する場合を例示する。また、本実施形態では、比較回路５６５の出力電圧が０（零）であることが、トリップ指令を出力しないことに対応する場合を例示する。この場合、トリップ指令は、比較回路５６５の出力電圧の値として０（零）を上回る値を示す指令である。
　スイッチ回路５６７は、比較回路５６５の出力端子と開閉装置５７０の入力端子との間に接続される回路である。本実施形態ではスイッチ回路５６７が、比率差動継電器５５０から仮トリップ指令が出力されている場合であって、鉄心５２２が磁気飽和していないと磁気飽和検出装置５６０が判定している場合に、比較回路５６５の出力端子と開閉装置５７０の入力端子とを電気的に接続する場合を例示する。また、本実施形態ではスイッチ回路５６７が、比率差動継電器５５０から仮トリップ指令が出力されていない場合に比較回路５６５の出力端子と開閉装置５７０の入力端子とを電気的に接続しない場合を例示する。本実施形態では、比率差動継電器５５０から仮トリップ指令が出力されている場合であって、鉄心５２２が磁気飽和していると磁気飽和検出装置５６０が判定している場合には、開閉装置５７０に対しトリップ指令を出力しないことを、スイッチ回路５６７を用いることにより実現する場合を例示する。また、本実施形態では、比率差動継電器５５０から仮トリップ指令が出力されている場合であって、鉄心５２２が磁気飽和していると磁気飽和検出装置５６０が判定していない場合に、開閉装置５７０に対しトリップ指令を出力することを、スイッチ回路５６７を用いることにより実現する場合を例示する。
　以上のように本実施形態では、ひずみゲージ５４０、ブリッジ回路５６１、および動ひずみアンプ５６２の動作により測定工程が実現される場合を例示する。また、本実施形態では、平滑回路５６３、差動アンプ５６４、比較回路５６５、および電圧発生回路５６６の動作により、第１判定工程および第１判定手段が実現される場合を例示する。また、本実施形態では、流入電流および流出電流が、比率差動継電器５５０の動作範囲内であることが、物体（本実施形態では変圧器５１０）に異常の可能性がある場合を例示する。また、本実施形態では、比率差動継電器５５０の動作（流入電流および流出電流が、比率差動継電器５５０の動作範囲内であるか否かを判定すること）により、第２判定工程および第２判定手段が実現される場合を例示する。また、本実施形態では、スイッチ回路５６７および開閉装置５７０の動作により、保護工程および保護手段が実現される場合を例示する。また、本実施形態では、ひずみゲージ５４０、比率差動継電器５５０、磁気飽和検出装置５６０、および開閉装置５７０を用いることにより保護システムが実現される場合を例示する。なお、ひずみゲージ５４０および磁気飽和検出装置５６０を用いることにより磁気飽和検出システムが実現されても良い。磁気飽和検出システムは、ひずみゲージ５４０および磁気飽和検出装置５６０に加えて比率差動継電器５５０を有していても良い。
　なお、（経緯と概要）の項で前述したように、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定することの適用例は、比率差動継電器の不要な保護動作の抑制に限定されない。例えば、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定することを、過電流継電器の動作の不要な保護動作を抑制することに適用しても良い。また、変流器の二次電流の値を表示する表示装置等において、鉄心が磁気飽和していることを示す情報が表示されても良い。これらの場合、例えば、磁気飽和検出装置５６０は、変流器の二次電流が予め定められた値を上回る場合に、遮断対象の物体（本実施形態では変圧器５１０）に異常の可能性があると判定する手段（機能）を有していても良い。この場合、磁気飽和検出装置５６０は、磁気飽和検出装置５６０により鉄心が磁気飽和していないと判定された場合であって、変流器の二次電流が予め定められた値を上回る場合に、遮断対象の物体に異常の可能性があると判定するのが好ましい。また、磁気飽和検出装置５６０は、磁気飽和検出装置５６０により鉄心が磁気飽和していると判定された場合と、変流器の二次電流が予め定められた値を上回らない場合と、のうちの少なくとも一方の場合に、遮断対象の物体に異常の可能性がないと判定しても良い。
　なお、比率差動継電器５５０の動作範囲内であることは、遮断対象の物体（本実施形態では変圧器５１０）に対して一次電流の遮断が必要になる条件として予め設定されている条件の一例である。遮断対象の物体（本実施形態では変圧器５１０）に対して一次電流の遮断が必要になる条件として予め設定されている条件は、例えば、継電器（本実施形態では比率差動継電器５５０）の仕様において電路の遮断条件として定められている条件である。一般的には、このような遮断条件を満たした時点で直ちに電路は遮断される。これに対し、本実施形態では、このような遮断条件を満たしていても、鉄心５２２が磁気飽和している場合には、電路を遮断しない場合を例示する。
　また、本実施形態では、磁気飽和検出装置５６０がハードウェア回路により実現される場合を例示する。しかしながら、磁気飽和検出装置５６０の少なくとも一部をソフトウェアで実現しても良い。この場合、磁気飽和検出装置５６０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の一またはそれ以上の数のハードウェアプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等の一またはそれ以上の数のメモリを有していても良い。この場合、磁気飽和検出装置５６０は、例えば、メモリに格納される一またはそれ以上の数のプログラムを一またはそれ以上の数のハードウェアプロセッサにより実行することで各種の演算を実行しても良い。各種の演算には、例えば、図７に示す平滑回路５６３、差動アンプ５６４、比較回路５６５、および電圧発生回路５６６が有する機能を実現するための演算が含まれる。
　例えば、磁気飽和検出装置５６０は、動ひずみアンプ５６２から出力される磁歪の瞬時値を示す信号をＡ／Ｄ変換してデジタルデータとしても良い。この場合、磁気飽和検出装置５６０は、平滑回路５６３、差動アンプ５６４、比較回路５６５、電圧発生回路５６６、およびスイッチ回路５６７が有する機能をソフトウェア（コンピュータプログラム）に従って実行しても良い。平滑回路５６３が有する機能は、例えば、鉄心ひずみの瞬時値を用いて鉄心ひずみの平均値を算出することを鉄心ひずみの瞬時値が得られる度に実行する機能である。差動アンプ５６４が有する機能は、例えば、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値を算出することを鉄心ひずみの瞬時値が得られる度に実行する機能である。比較回路５６５および電圧発生回路５６６が有する機能は、例えば、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値が飽和判定基準値を上回るか否かを判定する機能である。スイッチ回路５６７が有する機能は、例えば、比率差動継電器５５０から仮トリップ指令が出力されている場合であって、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値が飽和判定基準値を上回っていない場合に限り、トリップ指令を開閉装置５７０に出力する機能である。
　スイッチ回路５６７が有する機能に関し、例えば、磁気飽和検出装置５６０は、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値が飽和判定基準値を上回るか否かを判定する前に、比率差動継電器５５０から仮トリップ指令を取得しているか否かを判定しても良い。この場合、磁気飽和検出装置５６０は、仮トリップ指令を取得している場合に、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値が飽和判定基準値を上回るか否かを判定しても良い。また、磁気飽和検出装置５６０は、仮トリップ指令を取得していない場合に、鉄心ひずみの瞬時値から鉄心ひずみの平均値を減算した値が飽和判定基準値を上回るか否かを判定しなくても良い。このようにする場合、磁気飽和検出装置５６０は、仮トリップ指令を取得していない場合、磁歪の瞬時値から磁歪の平均値を減算した値が飽和判定基準値を上回るか否かを判定する処理を省略することが出来る。
　また、本実施形態では、比率差動継電器５５０と磁気飽和検出装置５６０とが別の装置である場合を例示した。しかしながら、例えば、磁気飽和検出装置５６０が、比率差動継電器５５０が有する機能を有していても良い。
　また、磁気飽和検出装置５６０は、専用のハードウェア（例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）およびＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit））を用いて実現されても良い。
　なお、図７に示す磁気飽和検出装置５６０は、例えば、ひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂごとの装置でも良い。この場合、例えば、磁気飽和検出システムは、ひずみゲージ５４０ｂ用の磁気飽和検出装置５６０と、の２つの磁気飽和検出装置５６０を有していても良い。この場合、比率差動継電器５５０から仮トリップ指令が、２つの磁気飽和検出装置５６０のスイッチ回路５６７に並列に出力されても良い。また、電圧発生回路５６６が発生する基準電圧の値は、ひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂごとに異なる値でも良いし、ひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂに関わらず同じ値でも良い。また、例えば、図７において、磁気飽和検出装置５６０の全部または一部の構成は、ひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂに対して共通化されていても良い。この場合、磁気飽和検出システムは、１つの磁気飽和検出装置５６０を有していても良い。例えば、スイッチ回路５６７は、ひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂに対して共通化されていても良い。この場合、ブリッジ回路５６１、動ひずみアンプ５６２、平滑回路５６３、差動アンプ５６４、比較回路５６５、および電圧発生回路５６６は、ひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂごとのものとしても良い。この場合、磁気飽和検出装置５６０は、ブリッジ回路５６１、動ひずみアンプ５６２、平滑回路５６３、差動アンプ５６４、比較回路５６５、および電圧発生回路５６６の組を２組有していても良い。この場合、スイッチ回路５６７は、ひずみゲージ５４０ａに対する比較回路５６５の出力端子と、開閉装置５７０の入力端子と、の接続のオンおよびオフと、ひずみゲージ５４０ｂに対する比較回路５６５の出力端子と、開閉装置５７０の入力端子と、の接続のオンおよびオフと、を個別に行ってもよい。また、以上のことをソフトウェア（コンピュータプログラム）または専用のハードウェアにより実現しても良い。その他、図７に示す磁気飽和検出装置５６０には、ひずみゲージ５４０ａ、５４０ｂのうちのいずれか一方のみのから出力された抵抗値が入力されても良い。
（まとめ）
　以上のように本実施形態では、磁気飽和検出装置５６０は、ひずみゲージ５４０の抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、変流器の鉄心５２２のひずみ（鉄心ひずみ）を導出する。磁気飽和検出装置５６０は、変流器の鉄心５２２のひずみに基づいて、鉄心５２２が磁気飽和しているか否かを判定する。したがって、磁気飽和に近づくにつれて急変する鉄心ひずみを用いて鉄心５２２が磁気飽和しているか否かを判定することにより、鉄心５２２が磁気飽和したか否かを高精度に判定することが出来る。また、鉄心５２２にコイルを巻くいった大掛かりな変更を変流器５２０に対して行うことなく、鉄心５２２が磁気飽和しているか否かを判定することが出来る。
　また、本実施形態では、磁気飽和検出装置５６０は、鉄心ひずみの１つ以上の瞬時値に基づいて、鉄心５２２が磁気飽和したか否かを判定する。鉄心ひずみを用いることにより信頼性の高い瞬時値を得ることが出来る。したがって、鉄心５２２が磁気飽和しているか否かをより高精度に判定することが出来る。
　また、本実施形態では、磁気飽和検出装置５６０は、鉄心５２２が磁気飽和しているか否かを、鉄心ひずみの１つの瞬時値が得られる度に判定することが可能な条件を判定条件として用いて鉄心５２２が磁気飽和したか否かを判定する。したがって、実際に鉄心が磁気飽和してから、鉄心が磁気飽和していると判定するまでのタイムラグを低減することが出来る。
　また、本実施形態では、磁気飽和検出装置５６０は、鉄心ひずみに基づいて、磁歪を算出する。磁気飽和検出装置５６０は、当該磁歪に基づいて、鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する。したがって、例えば、無視することが出来ないほど大きい温度ひずみが磁歪以外のひずみとして鉄心ひずみに含まれている場合でも、鉄心５２２の温度変化による誤判定をより抑制することが出来る。よって、鉄心５２２が磁気飽和したか否かをより高精度に判定することが出来る。
　また、本実施形態では、磁気飽和検出装置５６０は、鉄心ひずみの測定結果に基づいて、鉄心ひずみのうち磁歪以外のひずみの少なくとも一部を算出することと、鉄心ひずみの測定結果と、磁歪以外のひずみと、に基づいて、磁歪を算出することと、を行う。したがって、磁歪そのものを算出しなくても、磁歪を算出することが出来る。
　また、本実施形態では、磁気飽和検出装置５６０は、鉄心ひずみの１つの第１瞬時値と、鉄心ひずみの複数の第２瞬時値の代表値と、に基づいて、鉄心５２２が磁気飽和しているか否かを判定する。ここで、複数の第２瞬時値が得られる複数のタイミングは、１つの第１瞬時値が得られるタイミングよりも前のタイミングである、したがって、鉄心ひずみの複数の第２瞬時値の代表値を用いることにより、磁歪以外のひずみを表すことが出来る。よって、磁歪以外のひずみを容易に算出することが出来る。
　また、本実施形態では、磁気飽和検出装置５６０は、鉄心ひずみの１つの第１瞬時値と、鉄心ひずみの複数の第２瞬時値の代表値と、の差に基づいて、鉄心５２２が磁気飽和しているか否かを判定する。したがって、当該差を用いることにより、磁歪を表すことが出来る。よって、磁歪を容易に算出することが出来る。
　また、本実施形態では、磁気飽和検出装置５６０は、鉄心ひずみの１つの第１瞬時値と、鉄心ひずみの複数の第２瞬時値の代表値と、の差と、飽和判定基準値と、を比較した結果に基づいて、鉄心５２２が磁気飽和しているか否かを判定する。したがって、鉄心５２２が磁気飽和しているか否かを容易に且つ高精度に判定することが出来る。
　また、本実施形態では、比率差動継電器５５０は、少なくとも変流器５２０の二次電流に基づいて、変圧器５１０に異常の可能性があるか否かを判定する。磁気飽和検出装置５６０は、変圧器５１０に異常の可能性があり、且つ、鉄心５２２が磁気飽和していない場合に、開閉装置５７０を動作させる。また、磁気飽和検出装置５６０は、変圧器５１０に異常の可能性がない場合と鉄心５２２が磁気飽和している場合とのうちの少なくとも一方の場合に、開閉装置５７０を動作させない。
　したがって、比率差動継電器５５０により、変圧器５１０に異常の可能性があると判定された場合であって、且つ、特定の変流器５２０ａまたは５２０ｂの二次電流（出力電流）が異常値である場合に、当該異常の原因が、当該特定の変流器の鉄心５２２の磁気飽和によるものであるのか、それとも、当該特定の変流器の鉄心５２２の磁気飽和以外にあるのかを精度よく判定することが出来る。そして、磁気飽和検出装置５６０は、比率差動継電器５５０により変圧器５１０に異常の可能性があると判定した場合でも、鉄心５２２が磁気飽和している場合には開閉装置５７０を動作させない。よって、開閉装置５７０の不要な保護動作を抑制することが出来る。
（その他の実施形態）
　なお、以上説明した本開示の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することが出来る。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本開示の実施形態として適用することが出来る。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることが出来る。また、本開示の実施形態は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）により実現されてもよいし、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用のハードウェアにより実現されてもよい。
　また、以上説明した本開示の実施形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することが出来る。
　本開示は、例えば、変流器を用いた電流の測定に利用することが出来る。

Claims (15)

  1. 　変流器の鉄心の磁気飽和を検出する磁気飽和検出装置であって、
    　前記変流器の鉄心のひずみの測定結果に基づいて、前記鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する第１判定手段を有する、磁気飽和検出装置。
  2. 　前記第１判定手段は、前記ひずみの１つ以上の瞬時値に基づいて、前記鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する、請求項１に記載の磁気飽和検出装置。
  3. 　前記鉄心が磁気飽和しているか否かを判定するための判定条件は、前記鉄心が磁気飽和しているか否かを、前記ひずみの１つの瞬時値が得られる度に判定することが可能な条件を含む、請求項２に記載の磁気飽和検出装置。
  4. 　前記第１判定手段は、前記ひずみの測定結果に基づいて、前記鉄心の磁歪を算出し、前記磁歪に基づいて、前記鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する、請求項１～３のいずれか１項に記載の磁気飽和検出装置。
  5. 　前記第１判定手段は、前記ひずみの測定結果に基づいて、前記鉄心のひずみのうち、磁歪以外のひずみの少なくとも一部を算出することと、前記ひずみの測定結果と、前記磁歪以外のひずみの少なくとも一部と、に基づいて、前記磁歪を算出することと、を行う、請求項４に記載の磁気飽和検出装置。
  6. 　前記第１判定手段は、前記ひずみの１つの第１瞬時値と、前記ひずみの複数の第２瞬時値の代表値と、に基づいて、前記鉄心が磁気飽和しているか否かを判定し、
    　前記複数の第２瞬時値が得られる複数のタイミングは、前記１つの第１瞬時値が得られるタイミングよりも前のタイミングである、請求項１～５のいずれか１項に記載の磁気飽和検出装置。
  7. 　前記代表値は、平均値である、請求項６に記載の磁気飽和検出装置。
  8. 　前記第１判定手段は、前記第１瞬時値と、前記代表値と、の差に基づいて、前記鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する、請求項６または７に記載の磁気飽和検出装置。
  9. 　前記第１判定手段は、前記第１瞬時値と、前記代表値と、の差と、予め定められた値と、を比較した結果に基づいて、前記鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する、請求項８に記載の磁気飽和検出装置。
  10. 　前記鉄心は、方向性電磁鋼板を用いて構成され、
    　前記ひずみは、前記方向性電磁鋼板の圧延方向におけるひずみである、請求項１～９のいずれか１項に記載の磁気飽和検出装置。
  11. 　前記第１判定手段は、ひずみゲージを用いることによって測定されたひずみに基づいて、前記鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の磁気飽和検出装置。
  12. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載の磁気飽和検出装置を有する保護システムであって、
    　少なくとも前記変流器の二次電流に基づいて、物体に異常の可能性があるか否かを判定する第２判定手段と、
    　前記変流器の一次電流の遮断を行う保護手段と、を有し、
    　前記物体には、前記変流器の一次電流が流れ、
    　前記保護手段は、前記第１判定手段により、前記鉄心が磁気飽和していないと判定され、且つ、前記第２判定手段により、前記物体に異常の可能性があると判定された場合に、前記遮断を行い、前記第１判定手段により、前記鉄心が磁気飽和していると判定された場合と、前記第２判定手段により、前記物体に異常の可能性がないと判定された場合と、のうちの少なくとも一方の場合に、前記遮断を行わない、保護システム。
  13. 　前記物体は、機器または電力線である、請求項１２に記載の保護システム。
  14. 　変流器の鉄心の磁気飽和を検出する磁気飽和検出方法であって、
    　前記変流器の鉄心のひずみを測定する測定工程と、
    　前記ひずみに基づいて、前記鉄心が磁気飽和しているか否かを判定する第１判定工程と、
    を有する、磁気飽和検出方法。
  15. 　請求項１４に記載の磁気飽和検出方法を用いた保護方法であって、
    　少なくとも前記変流器の二次電流に基づいて、物体に異常の可能性があるか否かを判定する第２判定工程と、
    　前記変流器の一次電流の遮断を行う保護工程と、を有し、
    　前記物体には、前記変流器の一次電流が流れ、
    　前記保護工程は、前記第１判定工程により、前記鉄心が磁気飽和していないと判定され、且つ、前記第２判定工程により、前記物体に異常の可能性があると判定された場合に、前記遮断を行い、前記第１判定工程により、前記鉄心が磁気飽和していると判定された場合と、前記第２判定工程により、前記物体に異常の可能性がないと判定された場合と、のうちの少なくとも一方の場合に、前記遮断を行わない、保護方法。
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