JP2016206096A - Phase interruption detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、欠相検出器に関し、詳しくは、送電線や配電線に接続された変圧器の一次側の受電点に設置され、三相電源の欠相状態を監視する欠相検出器に関し、より詳しくは、上記変圧器の二次側に負荷が接続されていない場合にも正しく欠相検出できる欠相検出器に関する。 The present invention relates to an open phase detector, and more particularly, relates to an open phase detector that is installed at a power receiving point on a primary side of a transformer connected to a transmission line or a distribution line and monitors an open phase state of a three-phase power source. More specifically, the present invention relates to an open phase detector that can correctly detect open phase even when a load is not connected to the secondary side of the transformer.
基本的には、三相電流のうちの一相のみが零アンペアに近くなった場合を一相欠相といい、負荷が誘導電動機の場合は、一相欠相時に逆相電流が流れて動作しなくなって発熱する。この場合、健全相は誘導電動機にとって過電流となるが、短絡事故ではなくブレーカー投入時の突入電流ほど過大でもないため、ブレーカーで遮断できず、過電流保護のための専用の検出器が必要である。そのため、専用の欠相検出機能付きブレーカーなどが市販されている。また、モーター駆動用インバーターなどには、欠相検出機能のあるものも市販されている。 Basically, when only one phase of the three-phase current is close to zero ampere, it is called a one-phase open phase, and when the load is an induction motor, a reverse-phase current flows when one phase is missing. It stops and it generates heat. In this case, the healthy phase is an overcurrent for the induction motor, but it is not as large as the inrush current when the breaker is turned on, not a short-circuit accident, so it cannot be shut off by the breaker, and a dedicated detector for overcurrent protection is required. is there. Therefore, a dedicated breaker with a phase loss detection function is commercially available. In addition, motor drive inverters and the like having a phase loss detection function are commercially available.
しかしながら、負荷が発変電所に設置された変圧器であって普段使用されていない非常用電源装置である場合、変圧器の二次側が無負荷状態ならば欠相状態でない健全な相でも一次側の電流は励磁電流などのごく僅かであり、特に非常用電源専用に設計された電源用変圧器では、無負荷時の励磁電流は定格電流の0.1%程度以下にまで低減するように設計されているものがある。しかも、変圧器の一次側に設置されている電流検出用変流器は、定常時や短絡事故時の電流も変換してリレーやその他の計測器に伝える必要から、変流比が例えば800:1などの高い比率に設計されている。そのような場合、正常時の電流値が0.1A程度で、かつ変流器の出力は数百μA程度となる。そのような変流器の出力を数百m離れた変電所の建屋内のリレー室までケーブル経由で送って、リレー室で測定する場合、誘導ノイズ等の影響を受けるため、従来の技術では欠相検出が困難であった。 However, if the load is an emergency power supply unit that is installed in a substation and is not usually used, if the secondary side of the transformer is unloaded, the primary side even in a healthy phase that is not in a phase failure state The excitation current is very small, such as the excitation current, especially in power transformers designed exclusively for emergency power supplies, the excitation current at no load is designed to be reduced to about 0.1% or less of the rated current. There is something that has been. Moreover, the current detection current transformer installed on the primary side of the transformer needs to convert the current at the time of steady state or short circuit accident and transmit it to a relay or other measuring instrument, so that the current transformation ratio is 800: Designed to a high ratio such as 1. In such a case, the normal current value is about 0.1 A, and the output of the current transformer is about several hundred μA. When the output of such a current transformer is sent to a relay room in a substation building several hundred meters away via a cable and measured in the relay room, it is affected by inductive noise and so on. Phase detection was difficult.
従来、欠相検出器としては、例えば、特許文献1(特許第4655207号)、特許文献2(特開2005−261157号公報)、特許文献3(特開2003−302434号公報)に記載された欠相検出方法を用いたものがある。 Conventionally, as the phase loss detector, for example, Patent Document 1 (Patent No. 4655207), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-261157), and Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-302434) have been described. Some use the phase loss detection method.
従来の技術による欠相検出方法を以下に説明する。 A conventional phase loss detection method will be described below.
上記特許文献1(特許第4655207号)には、配電線の断線を事故点の負荷側で検出する場合に、三相電圧信号を計測し、微地絡による見かけ上の位相変化を抑制した安定な断線事故を検出すると共に、微地絡事故と断線事故との区分を可能とする方法が述べられている。 In Patent Document 1 (Patent No. 4655207), when detecting a disconnection of a distribution line on the load side of an accident point, a three-phase voltage signal is measured, and a stable phase change in which an apparent phase change due to a fine ground fault is suppressed. A method is described in which a simple disconnection accident is detected and a fine ground fault and a disconnection accident can be distinguished.
また、上記特許文献2(特開2005−261157号公報)には、三相電流の欠相検出を2個の変流器で検出することでコストを削減した欠相検出技術が述べられている。 Further, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-261157) describes a phase loss detection technique that reduces costs by detecting phase loss detection of a three-phase current with two current transformers. .
また、上記特許文献3(特開2003−302434号公報)には、三相電流の欠相検出における誤判定を低減するため、データを平均化することが述べられている。 Further, Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-302434) describes that data is averaged in order to reduce erroneous determination in phase loss detection of a three-phase current.
しかしながら、上記特許文献1に記載された欠相検出方法では、変圧器の二次側に他の電源が接続されている場合や、変圧器の一次側がY結線かつ二次側が△結線でかつ軽負荷である場合には、変圧器の一次側の受電線が開放状態になっても変圧器の端子には二次側の△結線に生じる線間電圧等のため、ほぼ正常な電圧が現れる場合が有る。 However, in the phase loss detection method described in Patent Document 1 described above, when another power source is connected to the secondary side of the transformer, or the primary side of the transformer is Y-connected and the secondary side is Δ-connected and light. When it is a load, even if the primary side of the transformer is open, almost normal voltage appears at the transformer terminal due to the line voltage generated at the △ connection on the secondary side. There is.
例えば、図9のように、変圧器の一次側の電源配線が1線断線すれば、その相は欠相状態となるが、二次側が無負荷状態でかつ△接続されていれば、他の健全な相の電圧によって通常の電圧値程度の逆圧が発生するため、欠相状態となった相の電圧が必ずしも低下するとは言えない。したがって、電圧信号観測だけでは欠相検出は不十分である。 For example, as shown in FIG. 9, if the power supply wiring on the primary side of the transformer is disconnected by one line, the phase will be in an open phase, but if the secondary side is unloaded and Δ connected, Since the reverse phase voltage of about the normal voltage value is generated by the healthy phase voltage, it cannot be said that the voltage of the phase that is in the open phase state is necessarily reduced. Therefore, phase loss detection is insufficient only by voltage signal observation.
変電所や発電所の変圧器は超高電圧の場合、一次側がY接続方式であれば中性点を接地してあることが多い。また、変圧器の二次側は△接続方式である場合が多い。そのため、変圧器の一次側で一相断線して欠相しても、変圧器の二次側が無負荷または無負荷に近い状態の場合、他の二相の電圧のベクトル和が逆極性で欠相している相の二次側に掛かるので、その一次側は欠相状態にも関わらず常時の電圧と略同程度の電圧が現れる。 In the case of transformers at substations and power plants, if the primary side is Y-connected, the neutral point is often grounded. In many cases, the secondary side of the transformer is a △ connection system. Therefore, even if one phase is broken on the primary side of the transformer and the phase is lost, if the secondary side of the transformer is in no load or close to no load, the vector sum of the other two-phase voltages is missing in reverse polarity. Since it is applied to the secondary side of the phases that are in phase, a voltage of approximately the same level as the normal voltage appears on the primary side regardless of the phase loss state.
一方、上記特許文献2に記載された欠相検出方法では、変圧器の二次側が無負荷の状態で測定値そのものが微小でかつ誘導ノイズ等のノイズ成分が多い場合、欠相状態を誤判定する可能性が有る。例えば、ホワイトノイズのような場合は、上記特許文献3に記載された欠相検出方法のように、データの平均化で解決できるが誘導ノイズの場合のようにノイズによる波形そのものが商用周波数のベクトル量を持つ場合は、平均化では解決されるものではない。
On the other hand, in the phase loss detection method described in
また、変圧器の二次側に負荷が接続されている場合は、負荷電流がノイズ成分より大きいので問題ないが、この発明の狙いは負荷接続されていない場合にも欠相検出するところに有る。その理由は以下のとおりである。 Also, when the load is connected to the secondary side of the transformer, there is no problem because the load current is larger than the noise component, but the aim of the present invention is to detect the phase loss even when the load is not connected. . The reason is as follows.
一般的には、変圧器の二次側が無負荷の状態なら、その一次側が欠相状態であってもなんら実害が無い。しかし、非常用電源設備であった場合は、普段無負荷の状態で非常時に負荷接続されると直ちに電圧不平衡が発生し、負荷が誘導機ならば正相分と同様の逆相分が発生する。そうなれば、ローターは回転せずに発熱してそのまま放置すれば焼損に至る。このような場合、この非常用電源設備を停止せざるを得なくなってしまう。これでは非常用設備である意味がない。したがって、このような非常用設備に用いられる欠相検出器は、平常時の無負荷状態でも使用でき、負荷接続される前に欠相状態を検出できるものでなければ意味がない。 In general, if the secondary side of the transformer is in an unloaded state, there is no real harm even if the primary side is in a phase-open state. However, in the case of emergency power supply equipment, voltage imbalance occurs immediately when a load is connected in an emergency with no load, and if the load is an induction machine, a negative phase component similar to the positive phase component occurs. To do. If this happens, the rotor will generate heat without rotation and will burn out if left as it is. In such a case, this emergency power supply facility must be stopped. This makes no sense as an emergency facility. Therefore, the phase loss detector used in such emergency equipment can be used even in a normal no-load state, and is meaningless unless it can detect the phase loss state before being connected to the load.
そこで、この発明は、変圧器の二次側に負荷が接続されていない場合や、別電源が接続されている場合および測定回路の信号ケーブルにホワイトノイズ成分や誘導ノイズ成分が重畳している場合であっても、欠相状態の検出を正確にできる欠相検出器を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, when a load is not connected to the secondary side of the transformer, when a separate power source is connected, and when a white noise component or an inductive noise component is superimposed on the signal cable of the measurement circuit Even so, an object of the present invention is to provide a phase loss detector capable of accurately detecting the phase loss state.
上記課題を解決するため、この発明の欠相検出器は、
送電線または配電線に接続された変圧器の一次側の3相の電流を表す信号を、商用周波数における1サイクル当たりN個(Nは正の整数)に相当するサンプリング周波数でA/D変換するA/D変換器と、
上記A/D変換器によりA/D変換された各相の電流波形データから上記変圧器の一次側の各相の電流のベクトル量を演算するベクトル量演算部と、
上記各相の電流波形データに基づいて、上記N個または上記N個の数倍の電流波形データ毎の各相の実効値を演算する実効値演算部と、
上記ベクトル量演算部の演算結果に基づいて、上記変圧器の一次側の欠相状態を判定する欠相状態判定部と
を備え、
上記ベクトル量演算部は、
上記商用周波数におけるMサイクル分(Mは正の整数)の上記各相の電流波形データに渡ってフーリエ変換演算を行って、上記変圧器の一次側の各相の電流の基本波成分の大きさと位相角からなるベクトル量を上記Mサイクル毎に抽出し、
上記欠相状態判定部は、
上記ベクトル量演算部により抽出された上記Mサイクル分の各相の電流の基本波成分のベクトル量において、3相のうち常に同一の“1相”のベクトル量の絶対値が他の相のベクトル量の絶対値のK1倍(K1は1.0未満のゼロに近い定数、例えば0.03程度)以下であるという第1条件と、
上記変圧器の一次側の中性点が非接地の場合は、上記他の2相の各電流の基本波成分のベクトル和が略零であるか、または、上記変圧器の一次側の中性点が接地線を介して接地されている場合は、上記2相の各電流および上記接地線の電流のベクトル和が略零であるという第2条件と、
上記3相のうち電流のベクトル量の絶対値が最大となっている相の電流のベクトル量の絶対値が上記変圧器の励磁電流を含めた充電電流値の50%以上であるという第3条件について、上記Mサイクル毎に判定して、予め設定されたL回(Lは正の整数)連続して上記第1,第2,第3条件を満たすとき、上記“1相”が正に欠相状態にあると判定すると共に、
上記実効値演算部により演算された上記N個の電流波形データ毎に、3相のうち実効値が最大となっている相の実効値が小さいほど上記Mの値を大きい値に設定する一方、上記実効値が最大となっている相の実効値が大きいほど上記Mの値を小さい値に設定するM値設定部を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the phase loss detector of the present invention is:
A / D conversion is performed on a signal representing three-phase current on the primary side of a transformer connected to a transmission line or distribution line at a sampling frequency corresponding to N (N is a positive integer) per cycle at a commercial frequency. An A / D converter;
A vector amount calculation unit for calculating a current vector amount of each phase on the primary side of the transformer from the current waveform data of each phase A / D converted by the A / D converter;
Based on the current waveform data of each phase, an effective value calculation unit that calculates an effective value of each phase for each of the N or N multiple times the current waveform data;
A phase loss state determination unit for determining a phase loss state on the primary side of the transformer based on the calculation result of the vector amount calculation unit;
The vector quantity calculation unit is
A Fourier transform operation is performed over the current waveform data of each phase for M cycles (M is a positive integer) at the commercial frequency, and the magnitude of the fundamental wave component of the current of each phase on the primary side of the transformer A vector quantity consisting of a phase angle is extracted every M cycles,
The phase loss state determination unit is
In the vector quantity of the fundamental wave component of the current of each phase for the M cycles extracted by the vector quantity calculation unit, the absolute value of the same "1 phase" vector quantity among the three phases is the vector of the other phase. A first condition that the absolute value of the quantity is equal to or less than K1 times (K1 is a constant close to zero less than 1.0, for example, about 0.03);
When the neutral point on the primary side of the transformer is ungrounded, the vector sum of the fundamental wave components of the other two-phase currents is substantially zero, or the neutral point on the primary side of the transformer When the point is grounded via a ground line, a second condition that the vector sum of each of the currents of the two phases and the current of the ground line is substantially zero;
Third condition that the absolute value of the current vector quantity of the phase in which the absolute value of the current vector quantity among the three phases is the maximum is 50% or more of the charging current value including the excitation current of the transformer Is determined every M cycles, and when the first, second, and third conditions are continuously satisfied L times (L is a positive integer) continuously, the “one phase” is positively missing. While determining that it is in phase,
For each of the N current waveform data calculated by the effective value calculation unit, the value of M is set to a larger value as the effective value of the phase having the maximum effective value among the three phases decreases. An M value setting unit is provided for setting the M value to a smaller value as the effective value of the phase having the maximum effective value is larger.
送電線または配電線に接続された変圧器の二次側が無負荷状態において一次側の欠相検出は、電流が小さいために困難なものではあるが、負荷が接続されて使用状態となるまでに検出できればよいので、欠相状態の検出には充分な時間が掛けられるという特徴がある。本発明者はこの特徴を利用して、微小電流ながら充分な時間を掛けて検出することによって、高精度で欠相検出することが可能な欠相検出器を考案したものである。 When the secondary side of the transformer connected to the power transmission line or distribution line is in the no-load state, detection of the open phase on the primary side is difficult due to the small current, but before the load is connected and the transformer is in use. Since it only needs to be able to be detected, there is a feature that sufficient time is taken to detect the phase loss state. The present inventor has devised a phase loss detector capable of detecting phase loss with high accuracy by using this feature and detecting a sufficient amount of time with a minute current.
本発明者は、この考え方により、約200m離れた場所に設置されている非常電源用変圧器の無負荷時の電圧(550kV)および電流(約0.1A)をその近くに設置された計測用電圧変圧器(VT)および変流器(変流比800:1)およびその二次側ケーブル(約200m以上)を通して観測し、最大で交流波形の約3000サイクルに渡ってデータ収集し、変電所内で発生するホワイトノイズ成分を除去することによって、より正確に欠相状態か否かを判断できる欠相検出器を実現することができた。 Based on this concept, the inventor of the present invention has installed a voltage (550 kV) and a current (about 0.1 A) at the time of no-load of an emergency power transformer installed at a distance of about 200 m. Observe through voltage transformer (VT) and current transformer (current transformation ratio 800: 1) and its secondary cable (about 200m or more), collect data for up to about 3000 cycles of AC waveform, and in the substation By removing the white noise component generated in step 1, it was possible to realize a phase loss detector that can determine whether or not the phase loss state is more accurate.
また、同様の考え方を用い、変圧器のヒステリシス特性などで励磁電流に含まれる微小高調波成分が通常なら変圧器の一次側回路から、電源側に向かって流れるため、これを利用して電源側のインピーダンスが測定できるが、断線しているとその値が大きくなるため、この電源側のインピーダンスを長時間に渡って測定することで、信号そのものが小さくても、また、変流器二次側の信号ラインにホワイトノイズ成分や電磁誘導ノイズ成分が乗っていても、変圧器の一次側の断線の有無が正しく判定できると考えた。 In addition, using the same concept, the micro-harmonic component included in the excitation current due to the hysteresis characteristics of the transformer normally flows from the primary circuit of the transformer toward the power supply side. The impedance of the power supply can be measured, but the value increases if it is disconnected. Therefore, by measuring the impedance on the power supply side over a long period of time, even if the signal itself is small, the secondary side of the current transformer We thought that the presence or absence of disconnection on the primary side of the transformer could be correctly determined even when the white noise component or electromagnetic induction noise component was on the signal line.
この発明では、変圧器の二次側が無負荷である時に、M値を大きい値に設定することにより、比較的長時間(例えば10秒〜1分程度)に渡って波形を観測して、欠相状態の有無を検出するが、負荷接続時には、より大きな負荷電流によって欠相状態を容易に短時間で検出することが可能であるので、M値を小さい値に設定する。そのような場合、短時間で判定できなければならないが、電流が大きく観測波形の瞬時値の誤差に対する比(S/N比という)が大きくなるので、短時間の測定で判定可能である。 In the present invention, when the secondary side of the transformer is unloaded, the waveform is observed over a relatively long time (for example, about 10 seconds to 1 minute) by setting the M value to a large value. The presence / absence of a phase state is detected. When a load is connected, an open phase state can be easily detected in a short time with a larger load current, so the M value is set to a small value. In such a case, it must be able to be determined in a short time, but since the current is large and the ratio of the observed waveform to the error of the instantaneous value (referred to as the S / N ratio) increases, it can be determined in a short time measurement.
上記構成によれば、変圧器の二次側に負荷が接続されていない場合や、別電源が接続されている場合および測定回路の信号ケーブルにホワイトノイズ成分や誘導ノイズ成分が重畳している場合であっても、欠相状態の検出を正確にできる。 According to the above configuration, when a load is not connected to the secondary side of the transformer, when a separate power source is connected, and when a white noise component or inductive noise component is superimposed on the signal cable of the measurement circuit Even so, the phase loss state can be accurately detected.
また、一実施形態の欠相検出器では、
上記欠相状態判定部において、上記第1条件に用いられる定数K1は0.03程度である。
In the phase loss detector of one embodiment,
In the phase loss state determination unit, the constant K1 used for the first condition is about 0.03.
上記実施形態によれば、欠相状態判定部において上記第1条件に用いられる定数K1を0.03程度とすることによって、欠相状態の検出をより正確に行うことができる。 According to the embodiment, the phase loss state determination unit can detect the phase loss state more accurately by setting the constant K1 used for the first condition to about 0.03.
また、一実施形態の欠相検出器では、
上記欠相状態判定部の判定結果の表示または外部への伝送の少なくとも一方を行う判定結果出力部を備えた。
In the phase loss detector of one embodiment,
A determination result output unit is provided that displays at least one of the determination result of the phase loss state determination unit and the transmission to the outside.
上記実施形態によれば、判定結果出力部によって、欠相状態判定部の判定結果の表示または外部への伝送の少なくとも一方を行うので、正確な欠相状態の検出結果を報知することができる。 According to the above embodiment, since the determination result output unit displays at least one of the determination result of the phase loss state determination unit or the transmission to the outside, it is possible to notify the accurate detection result of the phase loss state.
また、一実施形態の欠相検出器では、
上記A/D変換器は、
上記変圧器の一次側の3つの線間電圧を表す信号を、上記商用周波数における1サイクル当たりN個に相当するサンプリング周波数でA/D変換し、
上記ベクトル量演算部は、
上記A/D変換器によりA/D変換された各線間電圧波形データから上記商用周波数におけるMサイクル分の上記各線間電圧波形データに渡ってフーリエ変換演算を行って、上記変圧器の一次側の各線間電圧の基本波成分および第3次〜第7次高調波成分の大きさと位相角からなるベクトル量を抽出し、
上記ベクトル量演算部により得られた上記各線間電圧の基本波成分および第3次〜第7次高調波成分のベクトル量に基づいて、上記第3次〜第7次の高調波成分のいずれか1つによる上記変圧器の一次側から電源側を見た3つの線間インピーダンスベクトル量を上記Mサイクル毎に演算する線間インピーダンスベクトル量演算部を備え、
上記欠相状態判定部は、
上記線間インピーダンスベクトル量演算部により演算された上記3つの線間インピーダンスベクトル量のうちの絶対値が最も小さい線間に対して絶対値が次に大きい線間の絶対値がK2倍(K2は1.0を超える定数)以上である場合に、上記絶対値が大きい2つの線間に含まれる共通の1相が欠相状態にあるという第4条件と共に、上記第1,第2,第3条件を上記Mサイクル毎に判定して、上記第1,第3,第4条件を満たしかつ上記第2条件を満たさないということが上記L回連続したとき、上記“1相”が正に欠相状態にあると判定する。
In the phase loss detector of one embodiment,
The A / D converter is
A / D conversion is performed on a signal representing three line voltages on the primary side of the transformer at a sampling frequency corresponding to N per cycle at the commercial frequency,
The vector quantity calculation unit is
A Fourier transform operation is performed from the line voltage waveform data A / D converted by the A / D converter to the line voltage waveform data for M cycles at the commercial frequency, and the primary side of the transformer Extracting the vector quantity consisting of the magnitude and phase angle of the fundamental wave component and third to seventh harmonic components of each line voltage,
Any of the third to seventh harmonic components based on the fundamental wave component of each line voltage and the third to seventh harmonic component vector quantities obtained by the vector quantity calculation unit. A line impedance vector amount calculation unit for calculating three line impedance vector amounts as viewed from the primary side of the transformer from one to the power source side for each M cycles,
The phase loss state determination unit is
Of the three line impedance vector quantities calculated by the line impedance vector quantity calculation unit, the absolute value between the lines with the next largest absolute value is K2 times (K2 is the absolute value between the lines with the smallest absolute value). And the first, second, third, together with a fourth condition that a common phase included between two lines having a large absolute value is in an open phase state. When the condition is determined every M cycles and the first, third, and fourth conditions are satisfied and the second condition is not satisfied for L consecutive times, the “one phase” is positively missing. Determined to be in phase state.
ここで、線間インピーダンスベクトル量とは、線間インピーダンスの抵抗成分をX軸、リアクタンス成分をY軸とする平面座標上におけるインピーダンスベクトル量である。 Here, the line impedance vector quantity is an impedance vector quantity on a plane coordinate having the resistance component of the line impedance as the X axis and the reactance component as the Y axis.
上記実施形態によれば、欠相判定の第1条件および稼働判定の第3条件を満たすが、電流ベクトル量の総和がゼロの第2条件を満たさなかった場合に、線間インピーダンスベクトル量演算部により演算された3つの線間インピーダンスベクトル量のうちの絶対値が最も小さい線間(1組の断線していない健全なライン間)に対して絶対値が次に大きい線間(欠相した相を含む2組のライン間)の絶対値がK2倍(K2は1.0を超える定数)以上であるときに、上記絶対値が大きい2つの線間に含まれる共通の1相が欠相状態にあるという第4条件によって、欠相状態の有無の判定を補完することができ、さらに確実な検出が可能になる。 According to the above embodiment, when the first condition for the phase loss determination and the third condition for the operation determination are satisfied but the second condition where the sum of the current vector amounts is zero is not satisfied, the line impedance vector amount calculation unit The line between which the absolute value is the smallest among the three line impedance vector quantities calculated by (between a pair of healthy lines that are not broken) is the line with the next largest absolute value (the phase that has lost phase) When the absolute value of the two lines (including two lines) is greater than or equal to K2 times (K2 is a constant exceeding 1.0), the common one phase included between the two lines with a large absolute value is an open-phase state. The fourth condition of being in the above can complement the determination of the presence / absence of the phase loss state, and enables more reliable detection.
この実施形態の欠相検出器は、長時間観測することで微小励磁電流を検出しようとするものであるが、電流変換器の二次側の信号ラインで発生するランダムノイズは低減できるものの同一周波数成分からなる電磁誘導ノイズは低減できないので、送電線または配電線が断線して欠相状態であるにも関わらず、電流変換器の二次側回路が受ける誘導ノイズの影響で微小電流成分を検出し、導通ありと誤判定してしまう可能性がある。 The phase loss detector of this embodiment is intended to detect a minute excitation current by observing for a long time, but although the random noise generated in the signal line on the secondary side of the current converter can be reduced, the same frequency Since electromagnetic induction noise consisting of components cannot be reduced, even if the power transmission line or distribution line is disconnected and the phase is lost, the minute current component is detected due to the induction noise received by the secondary circuit of the current converter. However, there is a possibility of erroneous determination that there is conduction.
そのため、本発明者は、高調波を用いた電源のインピーダンス観測を行って電圧高調波が必ず電流波形にも反映され、それによって電源側の導通状態がより正確に確認できると考えた。また、線間電圧、線間電流の高調波成分を算出することで各信号に含まれる同周波数で同位相の電磁誘導ノイズに対しては互いにキャンセルする効果があり、より正確な判定が可能であると考えた。 For this reason, the present inventor considered that the power harmonics are always reflected in the current waveform by observing the impedance of the power source using the harmonics, thereby confirming the conduction state on the power source side more accurately. In addition, by calculating the harmonic components of the line voltage and line current, electromagnetic induction noise with the same frequency and phase contained in each signal has the effect of canceling each other, allowing more accurate determination. I thought it was.
ところで、電磁誘導ノイズに対しては電圧高調波のみが観測されるのは断線状態で電流が流れていない場合であり、電流高調波のみが観測されるのは誘導ノイズのためと考えられる。この電源のインピーダンス観測も交流1サイクル分の観測のみではノイズの影響で正確には測定できず、長時間に渡って観測を行うことによってより高精度な欠相判定が可能である。 By the way, with respect to electromagnetic induction noise, only voltage harmonics are observed when no current flows in a disconnected state, and it is considered that only current harmonics are observed due to induction noise. The impedance observation of this power source cannot be measured accurately due to the influence of noise only by observation for one cycle of AC, and more accurate phase loss determination is possible by performing observation over a long period of time.
また、一実施形態の欠相検出器では、
上記欠相状態判定部において、上記第4条件に用いられる定数K2は1.5程度である。
In the phase loss detector of one embodiment,
In the phase loss state determination unit, the constant K2 used for the fourth condition is about 1.5.
上記実施形態によれば、欠相状態判定部において上記第4条件に用いられる定数K2を1.5程度とすることによって、第4条件の判定を正確に行うことができる。 According to the embodiment, the fourth condition can be accurately determined by setting the constant K2 used for the fourth condition to about 1.5 in the phase loss state determination unit.
また、一実施形態の欠相検出器では、
上記欠相状態判定部が、上記Mサイクル分の各相の電流波形データ毎に、上記第1,第2,第3条件を判定して、上記第1,第2,第3条件を少なくとも1回満たしたとき、欠相の予兆と判断する欠相予兆判断部を備えた。
In the phase loss detector of one embodiment,
The phase loss state determination unit determines the first, second, and third conditions for each of the current waveform data of each phase for the M cycles, and sets the first, second, and third conditions to at least one. A phase failure sign determination unit that determines that a phase failure has occurred when the number of times is satisfied is provided.
上記実施形態によれば、欠相状態判定部が上記第1,第2,第3条件を少なくとも1回満たすとき、欠相予兆判断部により欠相の予兆と判断するので、欠相状態になる前に速やかに対応することが可能になる。 According to the above-described embodiment, when the phase loss state determination unit satisfies the first, second, and third conditions at least once, the phase loss state determination unit determines that the phase loss state determination unit is in the phase loss state. It becomes possible to respond promptly before.
以上より明らかなように、この発明によれば、変圧器の二次側に負荷が接続されていない場合や、別電源が接続されている場合および測定回路の信号ケーブルにホワイトノイズ成分や誘導ノイズ成分が重畳している場合であっても、欠相状態の検出を正確にできる欠相検出器を実現することができる。 As is clear from the above, according to the present invention, when no load is connected to the secondary side of the transformer, when a separate power source is connected, and when the signal cable of the measurement circuit is white noise component or inductive noise Even when the components are superposed, it is possible to realize a phase loss detector that can accurately detect the phase loss state.
以下、この発明の欠相検出器を図示の実施の形態により詳細に説明する。 The phase loss detector of the present invention will be described in detail below with reference to the illustrated embodiments.
図1はこの発明の実施の一形態の欠相検出器11を用いた欠相検出システムの構成図を示している。なお、この欠相検出システムでは、一例として、受電線または母線より供給された三相電源が、送電線Lを介して変電所内の変圧器TRの一次側に接続され、欠相検出器11によって変圧器TRの一次側の三相電源の欠相状態を検出する。
FIG. 1 shows a configuration diagram of an open phase detection system using an
この実施の形態の欠相検出システムは、図1に示すように、変圧器TRの一次側の線間電圧を変換する電圧変換器1(以下、VT1という)と、変圧器TRの一次側の相電流を電圧に変換する電流変換器2(以下、CT2という)と、上記VT1およびCT2からの信号を受けて、三相電源の欠相状態を判定する欠相検出器11と、欠相検出器11からの判定結果を通信ネットワーク12を介して受けるデータサーバー装置13と、欠相検出器11からの判定結果を通信ネットワーク12を介して受けて表示するモニター装置14とを備えている。
As shown in FIG. 1, the phase loss detection system of this embodiment includes a voltage converter 1 (hereinafter referred to as VT1) that converts a line voltage on the primary side of the transformer TR, and a primary side of the transformer TR. A
上記欠相検出器11は、VT1により変換された変圧器TRの一次側の電圧を計測用電圧信号に変換する計測用電圧変換器3と、CT2により変換された変圧器TRの一次側の電流を表す電圧信号を計測用電圧信号に変換する計測用電流電圧変換器4と、計測用電圧変換器3および計測用電流電圧変換器4により変換された計測用電圧信号をA/D変換するA/D変換器5と、A/D変換器5によりデジタルデータに変換された波形データを記憶する波形データメモリ部6と、ベクトル量演算部7aと実効値演算部7bとM値設定部7cと線間インピーダンスベクトル量演算部7dを含む演算部7と、演算部7により演算されたベクトル量データに基づいて、欠相状態を判定する欠相状態判定部8と、欠相状態判定部8の判定結果に基づいて通信ネットワーク12に出力する判定結果出力部9と、判定結果出力部9からの判定結果を受けて、欠相状態判定部8の判定結果を表示する表示部10とを有する。
The
また、ベクトル量演算部7aは、波形データメモリ部6に記憶された波形データに基づいてベクトル量演算を行う。
Further, the vector
また、実効値演算部7bは、商用周波数における1サイクル毎に各相電流の実効値を演算する。なお、実効値演算部7bは、数サイクル毎(N個の数倍の波形データ毎)に各相電流の実効値を演算してもよい。
Moreover, the effective
また、M値設定部7cは、実効値演算部7bにより演算された各相電流の実効値に基づいて、「M値」を設定する。
Further, the M
また、線間インピーダンスベクトル量演算部7dは、3次〜7次の高調波成分毎に線間電圧のベクトル量を同次の線間電流のベクトル量で除することにより線間インピーダンスベクトル量を演算する。
Further, the line impedance vector
変電所の受電線または母線より供給された三相電源は、変圧器TRに供給されるが、その途中にVT1およびCT2が設置されている。 The three-phase power supplied from the receiving line or bus of the substation is supplied to the transformer TR, and VT1 and CT2 are installed on the way.
VT1の電圧信号は、欠相検出器11内の計測用電圧変換器3により数V以下の電圧信号に変換される。また、CT2の電流信号は、欠相検出器11内の計測用電流電圧変換器4により数V以下の電圧信号に変換される。
The voltage signal of VT1 is converted into a voltage signal of several volts or less by the
次に、計測用電圧変換器3および計測用電流電圧変換器4の各電圧信号は、A/D変換器5によって、商用周波数における1サイクル当たりNサンプル(Nは正の整数)に相当するサンプリング周波数でサンプリングされてデジタル信号に変換される。
Next, each voltage signal of the
そのA/D変換器5によりデジタル信号に変換されたデジタルデータは、波形データとして波形データメモリ部6に記憶される。
The digital data converted into a digital signal by the A /
次に、波形データメモリ部6に記憶された波形データに基づいて、ベクトル量演算部7aによりベクトル量に変換されて欠相状態判定部8に送られる。
Next, based on the waveform data stored in the waveform
〔第1欠相判定アルゴリズム〕
まず、第1欠相判定アルゴリズムでは、欠相状態判定部8は、次の[第1条件],[第2条件],[第3条件]をMサイクル毎(Mは正の整数)に判定する。したがって、各相の電流波形データは、N×M個となる。このMはM値という。
[First phase failure detection algorithm]
First, in the first phase loss determination algorithm, the phase loss
[第1条件] ベクトル量演算部7aにより抽出されたMサイクル分の各相の電流波形データから抽出されたベクトル量において、3相のうち常に同一の“1相”のベクトル量の絶対値が他の相のベクトル量の絶対値のK1倍(K1は1.0未満のゼロに近い定数、例えば0.03程度)以下である。
[First Condition] In the vector amount extracted from the current waveform data of each phase for M cycles extracted by the vector
[第2条件] 変圧器TRの一次側の中性点が非接地の場合は、他の2相の各電流の基本波成分のベクトル和が略零であるか、または、変圧器TRの一次側の中性点が接地されている場合は、2相の各電流および接地線の電流のベクトル和が略零である。 [Second Condition] When the neutral point of the primary side of the transformer TR is not grounded, the vector sum of the fundamental wave components of the other two-phase currents is substantially zero, or the primary of the transformer TR When the neutral point on the side is grounded, the vector sum of the currents of the two phases and the current of the grounding line is substantially zero.
[第3条件] 3相のうち電流のベクトル量の絶対値が最大となっている相の電流のベクトル量の絶対値が変圧器TRの励磁電流を含めた充電電流値の50%以上である。 [Third Condition] Among the three phases, the absolute value of the current vector quantity of the phase in which the absolute value of the current vector quantity is maximum is 50% or more of the charging current value including the exciting current of the transformer TR. .
欠相状態判定部8は、Mサイクル毎に上記[第1条件],[第2条件],[第3条件]判定して、予め設定されたL回連続して[第1条件],[第2条件],[第3条件]を満たすとき、上記[第1条件]の“1相”が正に欠相状態にあると判定する。
The phase loss
そして、欠相状態判定部8は、上記[第1条件]の“1相”が欠相状態にあると判定すると、その判定結果を判定結果出力部9から出力する。また、判定結果出力部9からの判定結果を表示部10に表示すると共に、判定結果出力部9からの判定結果を通信ネットワーク12を介してデータサーバー装置13およびモニター装置14に伝送する。
When the phase failure
上記ベクトル量演算部7aにおいて、波形データからベクトル量データへの変換には離散的フーリエ変換法を用いる。これは波形データに、
sin(2πn・k△t/T) および cos(2πn・k△t/T)
ただし、n : 高調波成分ベクトル量の次数(基本波ベクトルの場合は1)
k : 0,1,2,…,N−1(N=T/△t)
△t: サンプル時間間隔
T : 時間幅
を掛けて積算し、波形データの第n次の高調波成分の正弦成分Anおよび余弦成分Bnを求めてベクトル量とするものである。これには個々に成分を求めるDFT(離散フーリエ変換)といわれる方法(後述する(式1)参照)を用いても良いし、全周波数成分を一度に求められるFFT(高速フーリエ変換)といわれる方法を用いても良い。
In the vector
sin (2πn · kΔt / T) and cos (2πn · kΔt / T)
Where n is the order of the harmonic component vector quantity (1 for the fundamental vector)
k: 0, 1, 2,..., N-1 (N = T / Δt)
Δt: Sample time interval
T: Multiply by multiplying by time width to obtain the sine component An and cosine component Bn of the nth harmonic component of the waveform data, and use them as vector quantities. For this, a method called DFT (Discrete Fourier Transform) for obtaining individual components (see (Equation 1) described later) may be used, or a method called FFT (Fast Fourier Transform) for obtaining all frequency components at once. May be used.
また、当然のことながら波形データの切り出し時点の位相や観測対象の波形がFFTのBIN周波数のいずれにも合致していないことによって誤差が出ることを避けるため、窓関数を掛けて側帯波の帯域幅を一定値以下に抑制し、かつ実効値演算時には、主たるスペクトルの周辺の側帯波を含めたピラゴラス和で計算してもよい。また、演算時間を短縮するために先にFFTを行って、その後でFFTの演算結果に簡単な処理を行って窓関数を掛けたのと同様の効果を得たり、リカーシブDFTの方法を用いて逐次移動平均的にFFTの結果を求めたりしても良い。 Naturally, in order to avoid an error due to the phase at the time of waveform data cut-out and the waveform to be observed not matching any of the FFT BIN frequencies, a sideband band is multiplied by a window function. The width may be suppressed to a certain value or less, and at the time of calculating the effective value, it may be calculated by a pyragoras sum including sidebands around the main spectrum. In addition, FFT can be performed in order to shorten the calculation time, and then the same effect as that obtained by performing simple processing on the FFT calculation result and multiplying the window function can be obtained, or by using the recursive DFT method. You may obtain | require the result of FFT on a sequential moving average.
窓関数については既知の事実であるが、時間幅Tのデータを採ってきてフーリエ変換する場合、同時間幅の矩形波窓関数を掛けているのと同義となり、データの先頭部分と最後尾部分とで値に差が有ると、その差に相当する時間幅Tの繰り返し波形成分が有ると認識され、元の波形に含まれていなかった周波数成分が出現してしまう。 Although it is a known fact about the window function, when taking the data of the time width T and performing the Fourier transform, it is synonymous with multiplying the rectangular wave window function of the same time width, and the head portion and the tail portion of the data If there is a difference between the values, it is recognized that there is a repetitive waveform component having a time width T corresponding to the difference, and a frequency component not included in the original waveform appears.
そのため、窓関数を掛けてデータの先頭部分と最後尾部分を圧縮し、フーリエ変換の結果の周波数スペクトルデータのうち別途に定めるノイズレベルを超えるものが、周波数スペクトルデータ中で最大のものを中心としてその最大のものの前後数本以内に収まるようにし、ノイズレベルを超える周波数スペクトルデータが全て後述する(式2)の中に含まれるようにしなければならない。 Therefore, the first and last parts of the data are compressed by multiplying by the window function, and the frequency spectrum data resulting from the Fourier transform that exceeds the separately determined noise level is centered on the largest frequency spectrum data. The frequency spectrum data exceeding the noise level must be included in (Equation 2), which will be described later, within a few lines before and after the maximum.
基本波成分の周波数が判ると、高調波成分の周波数もその整数倍の値として算出可能であり、高調波成分は、各高調波の周波数を中心にその前後数本のスペクトルから算出可能である。 If the frequency of the fundamental wave component is known, the frequency of the harmonic component can also be calculated as an integer multiple of the frequency, and the harmonic component can be calculated from several spectra around the frequency of each harmonic. .
フーリエ変換の結果の第m番目のスペクトル成分は次の(式1)で算出できる。
v(k△t) :観測値の第kサンプル目の値
w(k△t) :窓関数
The mth spectral component of the result of the Fourier transform can be calculated by the following (Equation 1).
v (k △ t): Value of the kth sample of the observed values
w (k △ t): Window function
例えば、ハニング窓の場合、
W(k△t)=0.5×(1−cos(2πk△t/T))
ただし、T : 時間幅
のような関数である。また、△t/Tは、
△t/T = 1/(N×M)
ただし、N : 商用周波数における1サイクル当たりサンプル数
M : 商用周波数のサイクル数
であるフーリエ変換に掛けられる総データサンプル数である。
For example, in the case of a Hanning window,
W (kΔt) = 0.5 × (1-cos (2πkΔt / T))
However, T: It is a function like time width. Δt / T is
Δt / T = 1 / (N × M)
Where N is the number of samples per cycle at the commercial frequency
M: Total number of data samples to be subjected to Fourier transform, which is the number of commercial frequency cycles.
例えば、基本周波数が50Hzで、ベクトル量の抽出のためのサイクル数をM=4とし、商用周波数における1サイクル当たりのサンプル数がN=64サンプル/1サイクルの場合、波形データは64×4=256サンプルに渡ってサンプルされ、これは商用周波数の4サイクル分である。このとき、フーリエ変換の結果の周波数スペクトルは12.5Hz毎に1本となり、0Hz成分を第0番目とすれば第4番目が50Hzになり、窓関数の形態にもよるが、この第4番目の前後数本のスペクトルが基本波成分によるスペクトルとなる。基本波成分の実効値Vrmsは、第4番目の前後数本のスペクトルから次の(式2)により算出される。
上記(式1)は、例として電圧波形データを元に電圧ベクトル量を求める場合について示しているが、電流ベクトル量計算の場合もデータを電流波形データに代えるだけで同様の計算式を用いることができる。 The above (Equation 1) shows the case where the voltage vector quantity is obtained based on the voltage waveform data as an example. However, in the case of calculating the current vector quantity, the same calculation formula is used only by replacing the data with the current waveform data. Can do.
そして、ベクトル量が抽出できると、次は欠相判定を実施する。 When the vector amount can be extracted, the next phase failure determination is performed.
まず、欠相状態判定部8の欠相判定方法を説明する。抽出した電流ベクトル量は、その絶対値の大きさの順に並べて、
で行う。なお、係数K1は1.0未満の値を適宜設定してよい。
First, the phase loss determination method of the phase loss
To do. The coefficient K1 may be appropriately set to a value less than 1.0.
通常の欠相判定はこれのみで充分であるが、この発明の目的は、変圧器TRの二次側に負荷が接続されていない状態で(変圧器TRの僅かな励磁電流もしくは充電電流のみで)欠相検出することにある。そのため、電流最大の相で通常の充電電流が流れていることを検出する([第3条件])。検出レベルは、充電電流値の50%程度としたが厳密でなくても良い。次に、誤検出の無いことを確認するため、接地電流I0も含めた健全相の受電電流の総和≒0の条件が成立していることを確認する([第2条件])。電流は全て変圧器TRに流れ込む方向を正極性(または負極性)として極性を統一する。 This is sufficient for the normal phase loss judgment, but the object of the present invention is to use a state in which no load is connected to the secondary side of the transformer TR (only with a slight excitation current or charging current of the transformer TR). ) To detect phase loss. Therefore, it is detected that a normal charging current flows in the phase with the maximum current ([third condition]). Although the detection level is about 50% of the charging current value, it may not be strict. Next, in order to confirm that there is no false detection, it is confirmed that the condition that the sum of the received currents of the healthy phase including the ground current I 0 ≈0 is satisfied ([second condition]). The direction of the current flowing into the transformer TR is all positive and the polarity is unified.
この欠相状態の判定に要するデータ数は、商用周波数のサイクル数(M値)で設定する。 The number of data required for the determination of the phase loss state is set by the number of commercial frequency cycles (M value).
また、ベクトル量演算部7aによるベクトル量の抽出とは別に、商用周波数における1サイクル毎(または数サイクル毎)に各相電流の実効値を実効値演算部7bにより演算し、その大きさで判定に要する波形データの取得時間幅を商用周波数のサイクル数で表現した値(M値)を決定する。
In addition to the extraction of the vector quantity by the vector
このM値は、3サイクルから3000サイクル程度までの間を変化させる。各相電流のうちの実効値が最大の相の電流実効値が小さい場合は、M値を大きく設定して長時間(商用周波数50HzでM=3000の場合は60秒相当)観測し、電流実効値が大きい場合は、M値を小さくして短時間(商用周波数50HzでM=3の場合は60msec相当)観測し、判定可能となるよう調整する。 This M value is changed between 3 cycles and about 3000 cycles. When the effective current value of the phase with the largest effective value of each phase current is small, the M value is set large and observed for a long time (equivalent to 60 seconds when M = 3000 at a commercial frequency of 50 Hz). When the value is large, the M value is decreased and observed for a short time (corresponding to 60 msec when M = 3 at a commercial frequency of 50 Hz) and adjusted so that the determination is possible.
一例として次の(式3)によってM値を定めても良い。
M = Int[Mmin・exp{ln(Mmax/Mmin)・(Iteikaku−I)/(Iteikaku−Ireiji)}] … (式3)
ただし、Int(x) : xの整数部分
Mmin : M値の最小値
Mmax : M値の最大値
Iteikaku : 変圧器TRの一次側の定格電流値
Ireiji : 変圧器TRの一次側の励磁電流値
I : 実効値が最大となっている相の電流値
(例えば、Mmax=3000(50Hz商用周波数時60秒相当)、Mmin=3)
このM値は、精密に設定する必要はないので、例えば3サイクル、30サイクル、300サイクルの各々に対応する電流値I3、I30、I300、(I3>I30>I300)を予め計算しておいて、電流値がI3以上は3サイクル、I3未満かつI30以上は30サイクル、I30未満かつI300以上は300サイクルのように設定しても良い。
As an example, the M value may be determined by the following (Equation 3).
M = Int [M min · exp {ln (M max / M min ) · (I teikaku −I) / (I teikaku −I reiji )}]] (Equation 3)
Where Int (x): integer part of x
M min : Minimum value of M value
M max : Maximum value of M value
I teikaku : Rated current value on the primary side of transformer TR
I reiji : Excitation current value on the primary side of transformer TR
I: Current value of the phase with the largest effective value
(For example, M max = 3000 (equivalent to 60 seconds at 50 Hz commercial frequency), M min = 3)
Since the M value does not need to be set precisely, for example, current values I 3 , I 30 , I 300 , (I 3 > I 30 > I 300 ) corresponding to each of 3 cycles, 30 cycles, and 300 cycles are set. The current value may be set to 3 cycles when the current value is I 3 or more, 30 cycles when the current value is less than I 3 and I 30 or more, and 300 cycles when the current value is less than I 30 and I 300 or more.
ここで、N×M個サンプルのデータ収集中にM値がM’に変更された場合は、N×M’個サンプルに達していれば、最後からN×M’個サンプルのデータを用いてベクトル量の抽出を行う。 Here, if the M value is changed to M ′ during data collection of N × M samples, if N × M ′ samples are reached, the data of N × M ′ samples from the end is used. Extract vector quantities.
稼働状態で受電電流の総和≒0の条件も満たした上で欠相判定された場合は、電流実効値が最小の相が欠相状態にあると判定し、その判定結果を判定結果出力部9から出力して、判定結果を表示部10に表示したり通信ネットワーク12を介して伝送したりする。
In the operating state, when the phase failure determination is made while also satisfying the condition of the total sum of the received currents = 0, it is determined that the phase having the smallest current effective value is in the phase loss state, and the determination result is output to the determination
図2は欠相検出器11の演算部7の第1欠相判定アルゴリズムのフローを示している。また、図3のグラフに上記(式3)によるM値の特性を示している。
FIG. 2 shows a flow of the first phase loss determination algorithm of the calculation unit 7 of the
第1欠相判定アルゴリズムでは、まず、図2に示す処理ブロック101で変圧器TRの一次側の相電流Ia,Ib,Icの1サイクル分(Nサンプル)の波形データから各相電流の実効値を演算する(実効値演算部7b)。なお、数サイクル分の波形データから各相電流の実効値を演算してもよい。
In the first open phase determination algorithm, first, the effective value of each phase current is obtained from the waveform data of one cycle (N samples) of the phase current Ia, Ib, Ic on the primary side of the transformer TR in the
そして、その処理ブロック101で演算された各相電流の実効値に基づいて、処理ブロック102で「M値」を設定する(M値設定部7c)。
Then, based on the effective value of each phase current calculated in the
このとき、定格負荷時は、M=Mmin(例えば「3」)として、無負荷時は、M=Mmax(例えば「3000」)とする(図3参照)。 At this time, M = M min (eg, “3”) at the rated load, and M = M max (eg, “3000”) at no load (see FIG. 3).
また、処理ブロック103では、処理ブロック102で設定した「M値」を用いて、変圧器TRの一次側の相電流Ia,Ib,IcのN×M個(Mサイクル分)の波形データから各相電流の基本波成分のベクトル量を抽出する(ベクトル量演算部7a)。
Further, in the processing block 103, using the “M value” set in the
次に、処理ブロック104では、処理ブロック103で抽出された各相電流の基本波成分のベクトル量について、絶対値(すなわち大きさ)の大きいものから、
そして、処理ブロック105では、
であるとき、欠相状態の判定に関わる[第1条件]を満たす。
In
Is satisfied, the [first condition] related to the determination of the phase loss state is satisfied.
また、処理ブロック106では、
であるとき、接地電流I0も含めた健全相の受電電流の総和≒0の判定すなわち電流ベクトル和の判定に関わる[第2条件]を満たす。
In
Is satisfied, the sum of the received currents of the healthy phase including the ground current I 0 ≈0, that is, the [second condition] related to the determination of the current vector sum is satisfied.
また、処理ブロック107では、
そして、論理ブロック108では、上記[第1条件],[第2条件],[第3条件]のAND(論理積)条件を判定する。
In the
次に、処理ブロック109で、Mサイクル毎の判定結果が、予め設定されたL回連続して上記[第1条件],[第2条件],[第3条件]を満たすとき、すなわち、AND(論理積)の結果が「真」であるとき、[第1条件]の絶対値の最も小さいベクトル量、すなわち、
また、論理ブロック111において、Mサイクル毎に、[第1条件],[第3条件]を満たしかつ[第2条件]を満たさないときのAND(論理積)の結果が「真」であるとし、判定不能であることを出力する。すなわち、[第1条件](欠相条件)と[第3条件](稼働条件)とを満たすも[第2条件]の電流総和が略ゼロでない場合、ノイズのために判定不能であることを表す信号出力する(第1判定不能出力)。
In the
なお、変圧器TRの一次側の中性点が接地されている場合は、処理ブロック110において、接地電流I0のN×M個(Mサイクル分)の波形データから接地電流I0の基本波成分のベクトル量、すなわち、
上記第1欠相判定アルゴリズムにおいて、稼働状態にも関わらず、健全相の受電電流の総和≒0の条件が満たされなかった場合は、欠相状態にないか、または、誘導電流ノイズなどのために商用周波数のベクトル量演算では正しく欠相判定ができないものとして、高調波による電源側の線間インピーダンスベクトル量に基づく第2欠相判定アルゴリズムで判定する。 In the first phase loss determination algorithm, if the condition of the sum total of the received currents of the healthy phase is not satisfied in spite of the operation state, it is not in the phase loss state or because of induced current noise or the like. On the other hand, it is determined by the second phase loss determination algorithm based on the amount of line impedance vector on the power source side due to the harmonics that the phase loss cannot be correctly determined by the vector amount calculation of the commercial frequency.
〔第2欠相判定アルゴリズム〕
次に、健全相の受電電流の総和≒0の条件が満たされなかった場合に正しく判定可能な第2欠相判定アルゴリズムについて説明する。
[Second phase failure detection algorithm]
Next, a description will be given of a second open phase determination algorithm that can be determined correctly when the condition of the sum of the received currents of the healthy phases is not satisfied.
図5は略無負荷時(負荷抵抗値100MΩ)の電源用変圧器TRの回路モデル1相分を示している。図5において、R1は負荷抵抗、R2は送電線Lの抵抗、Eは電源、C1は変圧器TRの一次側の接地容量、C2は変圧器TRの二次側の接地容量である。 FIG. 5 shows one phase of the circuit model of the power transformer TR at substantially no load (load resistance value 100 MΩ). In FIG. 5, R1 is a load resistance, R2 is a resistance of the transmission line L, E is a power source, C1 is a grounding capacity on the primary side of the transformer TR, and C2 is a grounding capacity on the secondary side of the transformer TR.
この図5の回路モデルにおいて、変圧器TRの一次側の電圧実効値を550kV/√3とし、変圧器TRの二次側の電圧値を66kVとし、変圧器TRの二次側が略無負荷時(負荷抵抗値100MΩ)、変圧器TRの励磁電流が略0.1A程度で定格電流値の0.1%程度になるように設計されているものとする。励磁電流は、変圧器TRのコア材のヒステリシス特性の影響を受けやすく、負荷電流が略0Aの場合の一次側の電流波形は図6のように歪んだ正弦波状の波形となり、そのフーリエ変換結果は図7のようになる。 In the circuit model of FIG. 5, the voltage effective value on the primary side of the transformer TR is 550 kV / √3, the voltage value on the secondary side of the transformer TR is 66 kV, and the secondary side of the transformer TR is substantially unloaded. (Load resistance value 100 MΩ), and it is designed so that the exciting current of the transformer TR is about 0.1 A and about 0.1% of the rated current value. The excitation current is easily affected by the hysteresis characteristics of the core material of the transformer TR, and the current waveform on the primary side when the load current is approximately 0 A is a distorted sinusoidal waveform as shown in FIG. Is as shown in FIG.
図6は略無負荷時の電源用変圧器の一次側の波形例を示している。図6において、横軸は時間[sec]を表し、縦軸はブランチ電流(相電流)[A]およびノード間電位差(線間電圧)[V]を表しており、太線の曲線が電圧波形、細線の曲線が電流波形を示す。 FIG. 6 shows an example of the waveform on the primary side of the power transformer at substantially no load. In FIG. 6, the horizontal axis represents time [sec], the vertical axis represents branch current (phase current) [A] and node-to-node potential difference (line voltage) [V], and the bold curve represents the voltage waveform, The thin line curve shows the current waveform.
また、図7は図6の電圧波形のフーリエ変換結果を示している。図7において、横軸は次数を表し、縦軸は次数毎の成分の大きさであるノード間電位差(線間電圧)[V](棒グラフ)および位相角[deg](折れ線グラフ)を示す。 FIG. 7 shows the Fourier transform result of the voltage waveform of FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents the order, and the vertical axis represents the node-to-node potential difference (voltage between lines) [V] (bar graph) and the phase angle [deg] (line graph).
図8にその電流波形のフーリエ変換結果を示している。図8において、横軸は次数を表し、縦軸は次数毎の成分の大きさであるブランチ電流(相電流)[A](棒グラフ)および位相角[deg](折れ線グラフ)を示す。 FIG. 8 shows the Fourier transform result of the current waveform. In FIG. 8, the horizontal axis represents the order, and the vertical axis represents the branch current (phase current) [A] (bar graph) and the phase angle [deg] (line graph), which are the magnitudes of the components for each order.
この図8から基本波成分を除く高調波成分の中で3次高調波成分が最大でかつ変圧器TRに流れ込む基本波成分とは逆位相なので、3次高調波成分が変圧器TRから電源側に流れていることが判る。 Since the third harmonic component is the largest among the harmonic components excluding the fundamental component from FIG. 8 and has the opposite phase to the fundamental component flowing into the transformer TR, the third harmonic component is connected to the power supply side from the transformer TR. It can be seen that
例えば、3次の高調波成分の線間電圧ベクトル量を同次の線間電流ベクトル量で除して線間インピーダンスベクトル量を求める。 For example, the line impedance vector quantity is obtained by dividing the line voltage vector quantity of the third harmonic component by the homogeneous line current vector quantity.
このベクトル量の抽出に必要な元データのサンプル数は、第1欠相判定アルゴリズムと同じN×M個である。 The number of samples of the original data necessary for extracting the vector amount is N × M, which is the same as that in the first phase loss determination algorithm.
この線間インピーダンスベクトル量を絶対値の大きいものから、
の条件を満たすときにZmaxの線間と、Zmidの線間に共通に含まれる相が欠相状態にあると判定する。なお、係数K2は1.0以上の値を適宜設定してよい。
When the above condition is satisfied, it is determined that the phase commonly included between the Z max line and the Z mid line is in an open phase state. The coefficient K2 may be appropriately set to a value of 1.0 or more.
図4は欠相検出器11の演算部7の第2欠相判定アルゴリズムのフローを示している。
FIG. 4 shows a flow of the second phase loss determination algorithm of the calculation unit 7 of the
図4に示す処理ブロック201で、処理ブロック102で設定した「M値」を用いて、変圧器TRの一次側の線間電圧Vab,Vbc,Vcaおよび線間電流Iab,Ibc,IcaのN×M個(Mサイクル分)の波形データから各線間電圧および各線間電流の基本波成分および3次〜7次の高調波成分のベクトル量を抽出する。
In the
次に、処理ブロック202で、3次〜7次の高調波成分毎に線間電圧のベクトル量を同次の線間電流のベクトル量で除して線間インピーダンスベクトル量を演算する(線間インピーダンスベクトル量演算部7d)。ここで、相電流Ia,Ib,Icのベクトル量を、
そして、処理ブロック203では、3次〜7次の線間インピーダンスベクトル量のうちの基本波成分に対して位相が逆向きの高調波成分の1つを選択し、その高調波成分の線間インピーダンスベクトル量の絶対値(すなわち大きさ)の大きい線間から、
次に、処理ブロック204では、
であるとき、欠相状態であると判定する。
Next, at
When it is, it is determined that the phase is in an open phase.
そして、論理ブロック205により、第1欠相判定アルゴリズムで判定不能であるという第1判定不能出力と処理ブロック204で欠相状態であるという条件のAND(論理積)を判定する(欠相状態判定部8)。
Then, the
次に、処理ブロック206で、Mサイクル毎の判定結果が、予め設定されたL回連続して論理ブロック205のAND(論理積)の結果が「真」であるとき、
上記構成の欠相検出器11では、変圧器TRの二次側が無負荷時に比較的長時間(例えば10秒〜1分程度)に渡って波形を観測して欠相状態の有無を検出することを想定しているが、負荷接続時にはより大きな負荷電流によって欠相状態を容易に短時間で検出することが可能である。また、そのような場合は、短時間で判定できなければならないが、電流が大きく観測波形の瞬時値の誤差に対する比(S/N比という)が大きくなるので、短時間の測定で判定可能である。
In the
また、上記欠相検出器11によれば、変圧器TRの二次側に負荷が接続されていない場合や、別電源が接続されている場合および測定回路の信号ケーブルにホワイトノイズ成分や誘導ノイズ成分が重畳している場合であっても、欠相状態の検出を正確にできる。
Further, according to the
また、上記欠相状態判定部8において上記[第1条件]に用いられる定数K1を0.03程度とすることによって、欠相状態の検出をより正確に行うことができる。
In addition, the phase loss
また、上記判定結果出力部9によって、欠相状態判定部8の判定結果の表示および外部への伝送を行うので、正確な欠相状態の検出結果を報知することができる。なお、欠相状態判定部8の判定結果の表示または外部への伝送の一方を行うものでもよい。
Further, since the determination
また、上記欠相判定の[第1条件]および稼働判定の[第3条件]を満たすが、電流ベクトル量の総和がゼロの[第2条件]を満たさなかった場合に、線間インピーダンスベクトル量演算部7dにより演算された3つの線間インピーダンスベクトル量のうちの絶対値が次に小さい線間(1組の断線していない健全なライン間)に対して絶対値が次に大きい線間(欠相した相を含む2組のライン間)の絶対値がK2倍(K2は1.0を超える定数)以上であるときに、上記絶対値が大きい2つの線間に含まれる共通の1相が欠相状態にあるという[第4条件]によって、欠相状態の有無の判定を補完することができ、さらに確実な検出が可能になる。
Further, when the [first condition] of the phase loss determination and the [third condition] of the operation determination are satisfied, but the total of the current vector amounts does not satisfy the [second condition] of zero, the line impedance vector amount The line having the next largest absolute value with respect to the line having the next smallest absolute value among the three line impedance vector quantities calculated by the
この実施形態の欠相検出器11は、長時間観測することで微小励磁電流を検出しようとするものであるが、CT2の二次側の信号ラインで発生するランダムノイズは低減できるものの同一周波数成分からなる電磁誘導ノイズは低減できないので、送電線または配電線が断線して欠相状態であるにも関わらず、CT2の二次側回路の受ける誘導ノイズの影響で微小電流成分を検出し、導通ありと誤判定する可能性が有る。
The
そのため、本発明者は高調波を用いた電源のインピーダンス観測を行って電圧高調波が必ず電流波形にも反映され、それによって電源側の導通状態がより正確に確認することができる。また、線間電圧、線間電流の高調波成分を算出することで各信号に含まれる同周波数で同位相の電磁誘導ノイズに対しては互いにキャンセルする効果があり、より正確な判定が可能である。 For this reason, the present inventor observes the impedance of the power supply using harmonics, and the voltage harmonics are always reflected in the current waveform, whereby the conduction state on the power supply side can be confirmed more accurately. In addition, by calculating the harmonic components of the line voltage and line current, electromagnetic induction noise with the same frequency and phase contained in each signal has the effect of canceling each other, allowing more accurate determination. is there.
ところで、電磁誘導ノイズに対しては電圧高調波のみが観測されるのは断線状態で電流が流れていない場合であり、電流高調波のみが観測されるのは誘導ノイズのためと考えられる。この電源のインピーダンス観測も交流1サイクル分の観測のみではノイズの影響で正確には測定できず、長時間に渡って観測を行うことによってより高精度な欠相判定が可能である。 By the way, with respect to electromagnetic induction noise, only voltage harmonics are observed when no current flows in a disconnected state, and it is considered that only current harmonics are observed due to induction noise. The impedance observation of this power source cannot be measured accurately due to the influence of noise only by observation for one cycle of AC, and more accurate phase loss determination is possible by performing observation over a long period of time.
また、上記欠相状態判定部8において上記[第4条件]に用いられる定数K2を1.5程度とすることによって、[第4条件]の判定を正確に行うことができる。
In addition, the fourth phase can be accurately determined by setting the constant K2 used for the fourth condition to about 1.5 in the phase loss
なお、上記欠相状態判定部8が上記[第1条件],[第2条件],[第3条件]を少なくとも1回満たすとき、欠相の予兆と判断する欠相予兆判断部を備えてもよい。この場合、欠相予兆判断部により欠相の予兆と判断することで、欠相状態になる前に速やかに対応することが可能になる。
The phase loss
この発明の欠相検出器によれば、変圧器TRの二次側が無負荷の場合でも、励磁電流程度の微弱な充電電流の有無で変圧器TRの一次側の欠相監視が可能である。電流信号が微弱な場合は、測定時間を最大1000倍程度まで増加させてデータのサンプル数を増やすことにより、ランダムノイズは低減されて測定精度が増加する。また、CT2の二次側の信号ラインに並走する電流信号などによる誘導ノイズのように、サンプル数を増しても低減されないノイズに対しては、この発明の第2欠相判定アルゴリズムによって、変圧器TRのコアのヒステリシス特性のために励磁電流に含まれる3次〜7次の高調波成分から求めた電源側を見た線間インピーダンスベクトル量を用いて欠相状態を再確認することができ、より精度の高い判定を行うことができる。 According to the phase loss detector of the present invention, even when the secondary side of the transformer TR is unloaded, it is possible to monitor the phase loss on the primary side of the transformer TR in the presence or absence of a weak charging current of about the exciting current. When the current signal is weak, by increasing the measurement time up to about 1000 times and increasing the number of data samples, the random noise is reduced and the measurement accuracy is increased. In addition, for noise that is not reduced even when the number of samples is increased, such as inductive noise caused by a current signal that runs parallel to the signal line on the secondary side of CT2, the second open phase determination algorithm of the present invention can be used to transform voltage. Because of the hysteresis characteristics of the core of the transformer TR, the phase loss state can be reconfirmed by using the line impedance vector quantity as seen from the power supply side obtained from the third to seventh harmonic components included in the excitation current. Therefore, it is possible to perform determination with higher accuracy.
また、この発明によれば、電流信号が微弱な場合は測定時間を最大1000倍程度まで増加させることにより高精度な判定が可能であると共に、電流信号が急激に増大した場合は測定時間を自動的に短縮するので、最短で交流信号の数サイクルでの判定が可能である。 Further, according to the present invention, when the current signal is weak, it is possible to make a highly accurate determination by increasing the measurement time up to about 1000 times, and when the current signal suddenly increases, the measurement time is automatically set. Therefore, the determination can be made in several cycles of the AC signal in the shortest time.
上記実施の形態では、図2に示す第1欠相判定アルゴリズムと、図4に示す第2欠相判定アルゴリズムを用いて欠相状態の判定を行う欠相検出器およびそれを備えた欠相検出システムについて説明したが、欠相検出器はこれに限らず、第1欠相判定アルゴリズムのみを用いて欠相状態の判定を行う欠相検出器にこの発明を適用してもよい。 In the above embodiment, the phase loss detector that performs the determination of the phase loss state using the first phase loss determination algorithm shown in FIG. 2 and the second phase loss determination algorithm shown in FIG. 4 and the phase loss detection provided therewith Although the system has been described, the phase loss detector is not limited to this, and the present invention may be applied to a phase loss detector that determines the phase loss state using only the first phase loss determination algorithm.
また、上記実施の形態では、欠相状態判定部8の判定結果の表示および外部への伝送を行う判定結果出力部9を備えた欠相検出器11について説明したが、欠相状態判定部はなくともよい。
In the above embodiment, the
従来の発電所の非常時電源装置の変圧器は、普段稼働しないことから励磁電流が極端に小さくなるよう設計されており、線間電圧550kVでも励磁電流は0.1A程度である。一方、短絡電流は数千Aになるので、測定側では5桁程度の有効数字が必要になる。このような数千Aの短絡電流を測定系にそのまま流せないので、CTなどの変換器が現場では必須要件となるが、例えば電流4千Aを5Aにするには変流比が800:1のCTが必要となる。この場合のCTの一次側電流0.1Aとすると二次側電流は125μAとなり、このような微小電流を数百m離れた保護リレー室で監視することは精度上困難である。 The transformer of the emergency power unit of the conventional power plant is designed so that the exciting current becomes extremely small because it does not normally operate, and the exciting current is about 0.1 A even when the line voltage is 550 kV. On the other hand, since the short circuit current is several thousand A, a significant figure of about 5 digits is required on the measurement side. Since such a short-circuit current of several thousand A cannot be passed through the measurement system as it is, a converter such as a CT is an indispensable requirement in the field. For example, in order to change the current from 4,000 A to 5 A, the current transformation ratio is 800: 1. CT is required. In this case, when the primary side current of the CT is 0.1 A, the secondary side current is 125 μA, and it is difficult in terms of accuracy to monitor such a minute current in a protective relay room several hundred meters away.
これに対して、この発明の欠相検出器では、CTの二次側電流を数十秒の電流波形データを蓄積させてDFTにより各相の電流のベクトル量を抽出することにより、μAのオーダーにまで小さくなってしまったCTの二次側電流から欠相判定することができる。 On the other hand, in the phase loss detector of the present invention, the current value of the CT secondary side current is accumulated for several tens of seconds, and the vector quantity of the current of each phase is extracted by DFT. The phase loss can be determined from the secondary current of the CT that has been reduced to.
なお、測定対象が125μA程度の電流である場合、隣接する別系統のCT電流が数A流れていると、そのケーブルが同じ配線ダクト内を数十m併走されている場合は、商用周波数の誘導ノイズ(基本波成分)が測定対象であるCTの二次側電流に重畳する。このような誘導ノイズによる影響を低減させるため、この発明の欠相検出器では、各相電流と零相電流のベクトル和が略零となる当然成立すべき論理条件を確認し、その条件を満たさない場合は、高調波成分の線間複素電圧(線間電圧のベクトル量)を線間複素電流(線間電流のベクトル量)で割って線間インピーダンスベクトル量を求めて、電源側の欠相判定を行うので、商用周波数の誘導ノイズは、線間要素による演算でキャンセルされて効果的に低減できる。 When the current to be measured is about 125 μA, when several A of adjacent CT current flows, if the cable is running in the same wiring duct for several tens of meters, commercial frequency induction Noise (fundamental wave component) is superimposed on the secondary current of the CT being measured. In order to reduce the influence of such inductive noise, the open-phase detector of the present invention checks the logical condition that should naturally be satisfied so that the vector sum of each phase current and zero-phase current is substantially zero, and satisfies that condition. If not, divide the line-to-line complex voltage (vector quantity of the line voltage) of the harmonic component by the line-to-line complex current (vector quantity of the line current) to obtain the line impedance vector quantity. Since the determination is performed, the induction noise of the commercial frequency is canceled by the calculation by the interline element and can be effectively reduced.
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。 Although specific embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
1…電圧変換器
2…電流変換器
3…計測用電圧変換器
4…計測用電流電圧変換器
5…A/D変換器
6…波形データメモリ部
7…演算部
7a…ベクトル量演算部
7b…実効値演算部
7c…M値設定部
7d…線間インピーダンスベクトル量演算部
8…欠相状態判定部
9…判定結果出力部
10…表示部
11…欠相検出器
12…通信ネットワーク
13…データサーバー装置
14…モニター装置
TR…変圧器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
上記課題を解決するため、この発明の欠相検出器は、
送電線または配電線に接続された変圧器の一次側の3相の電流を表す信号を、商用周波数における1サイクル当たりN個(Nは正の整数)に相当するサンプリング周波数でA/D変換するA/D変換器と、
上記A/D変換器によりA/D変換された各相の電流波形データから上記変圧器の一次側の各相の電流のベクトル量を演算するベクトル量演算部と、
上記各相の電流波形データに基づいて、上記N個または上記N個の数倍の電流波形データ毎の各相の実効値を演算する実効値演算部と、
上記ベクトル量演算部の演算結果に基づいて、上記変圧器の一次側の欠相状態を判定する欠相状態判定部と
を備え、
上記ベクトル量演算部は、
上記商用周波数におけるMサイクル分(Mは正の整数)の上記各相の電流波形データに渡ってフーリエ変換演算を行って、上記変圧器の一次側の各相の電流の基本波成分の大きさと位相角からなるベクトル量を上記Mサイクル毎に抽出し、
上記欠相状態判定部は、
上記ベクトル量演算部により抽出された上記Mサイクル分の各相の電流の基本波成分のベクトル量において、3相のうち常に同一の“1相”のベクトル量の絶対値が他の相のベクトル量の絶対値のK1倍(K1は1.0未満のゼロに近い定数、例えば0.03程度)以下であるという第1条件と、
上記変圧器の一次側の中性点が非接地の場合は、上記他の2相の各電流の基本波成分のベクトル和が略零であるか、または、上記変圧器の一次側の中性点が接地線を介して接地されている場合は、上記2相の各電流および上記接地線の電流のベクトル和が略零であるという第2条件と、
上記3相のうち電流のベクトル量の絶対値が最大となっている相の電流のベクトル量の絶対値が、上記変圧器の一次側の任意の一相における通常時の励磁電流を含めた充電電流値の50%程度以上であるという第3条件について、上記Mサイクル毎に判定して、予め設定されたL回(Lは正の整数)連続して上記第1,第2,第3条件を満たすとき、上記“1相”が正に欠相状態にあると判定すると共に、
上記実効値演算部により演算された上記N個の電流波形データ毎に、3相のうち実効値が最大となっている相の実効値が小さいほど上記Mの値を大きい値に設定する一方、上記実効値が最大となっている相の実効値が大きいほど上記Mの値を小さい値に設定するM値設定部を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the phase loss detector of the present invention is:
A / D conversion is performed on a signal representing three-phase current on the primary side of a transformer connected to a transmission line or distribution line at a sampling frequency corresponding to N (N is a positive integer) per cycle at a commercial frequency. An A / D converter;
A vector amount calculation unit for calculating a current vector amount of each phase on the primary side of the transformer from the current waveform data of each phase A / D converted by the A / D converter;
Based on the current waveform data of each phase, an effective value calculation unit that calculates an effective value of each phase for each of the N or N multiple times the current waveform data;
A phase loss state determination unit for determining a phase loss state on the primary side of the transformer based on the calculation result of the vector amount calculation unit;
The vector quantity calculation unit is
A Fourier transform operation is performed over the current waveform data of each phase for M cycles (M is a positive integer) at the commercial frequency, and the magnitude of the fundamental wave component of the current of each phase on the primary side of the transformer A vector quantity consisting of a phase angle is extracted every M cycles,
The phase loss state determination unit is
In the vector quantity of the fundamental wave component of the current of each phase for the M cycles extracted by the vector quantity calculation unit, the absolute value of the same "1 phase" vector quantity among the three phases is the vector of the other phase. A first condition that the absolute value of the quantity is equal to or less than K1 times (K1 is a constant close to zero less than 1.0, for example, about 0.03);
When the neutral point on the primary side of the transformer is ungrounded, the vector sum of the fundamental wave components of the other two-phase currents is substantially zero, or the neutral point on the primary side of the transformer When the point is grounded via a ground line, a second condition that the vector sum of each of the currents of the two phases and the current of the ground line is substantially zero;
Charging the absolute value of the vector of the phase of the current absolute value of the vector of current among the three phases is in the maximum, including the exciting current of the normal time in the primary side any one phase of the transformer The third condition that the current value is about 50% or more is determined every M cycles, and the first, second, and third conditions are continuously set L times (L is a positive integer) continuously. When satisfying the above, it is determined that the above-mentioned “one phase” is in an open phase state, and
For each of the N current waveform data calculated by the effective value calculation unit, the value of M is set to a larger value as the effective value of the phase having the maximum effective value among the three phases decreases. An M value setting unit is provided for setting the M value to a smaller value as the effective value of the phase having the maximum effective value is larger.
また、処理ブロック107では、
In
Claims (6)
上記A/D変換器によりA/D変換された各相の電流波形データから上記変圧器の一次側の各相の電流のベクトル量を演算するベクトル量演算部と、
上記各相の電流波形データに基づいて、上記N個または上記N個の数倍の電流波形データ毎の各相の実効値を演算する実効値演算部と、
上記ベクトル量演算部の演算結果に基づいて、上記変圧器の一次側の欠相状態を判定する欠相状態判定部と
を備え、
上記ベクトル量演算部は、
上記商用周波数におけるMサイクル分(Mは正の整数)の上記各相の電流波形データに渡ってフーリエ変換演算を行って、上記変圧器の一次側の各相の電流の基本波成分の大きさと位相角からなるベクトル量を上記Mサイクル毎に抽出し、
上記欠相状態判定部は、
上記ベクトル量演算部により抽出された上記Mサイクル分の各相の電流の基本波成分のベクトル量において、3相のうち常に同一の“1相”のベクトル量の絶対値が他の相のベクトル量の絶対値のK1倍(K1は1.0未満の定数)以下であるという第1条件と、
上記変圧器の一次側の中性点が非接地の場合は、上記他の2相の各電流の基本波成分のベクトル和が略零であるか、または、上記変圧器の一次側の中性点が接地線を介して接地されている場合は、上記2相の各電流および上記接地線の電流のベクトル和が略零であるという第2条件と、
上記3相のうち電流のベクトル量の絶対値が最大となっている相の電流のベクトル量の絶対値が上記変圧器の励磁電流を含めた充電電流値の50%以上であるという第3条件について、上記Mサイクル毎に判定して、予め設定されたL回(Lは正の整数)連続して上記第1,第2,第3条件を満たすとき、上記“1相”が正に欠相状態にあると判定すると共に、
上記実効値演算部により演算された上記N個の電流波形データ毎に、3相のうち実効値が最大となっている相の実効値が小さいほど上記Mの値を大きい値に設定する一方、上記実効値が最大となっている相の実効値が大きいほど上記Mの値を小さい値に設定するM値設定部を備えたことを特徴とする欠相検出器。 A / D conversion is performed on a signal representing three-phase current on the primary side of a transformer connected to a transmission line or distribution line at a sampling frequency corresponding to N (N is a positive integer) per cycle at a commercial frequency. An A / D converter;
A vector amount calculation unit for calculating a current vector amount of each phase on the primary side of the transformer from the current waveform data of each phase A / D converted by the A / D converter;
Based on the current waveform data of each phase, an effective value calculation unit that calculates an effective value of each phase for each of the N or N multiple times the current waveform data;
A phase loss state determination unit for determining a phase loss state on the primary side of the transformer based on the calculation result of the vector amount calculation unit;
The vector quantity calculation unit is
A Fourier transform operation is performed over the current waveform data of each phase for M cycles (M is a positive integer) at the commercial frequency, and the magnitude of the fundamental wave component of the current of each phase on the primary side of the transformer A vector quantity consisting of a phase angle is extracted every M cycles,
The phase loss state determination unit is
In the vector quantity of the fundamental wave component of the current of each phase for the M cycles extracted by the vector quantity calculation unit, the absolute value of the same "1 phase" vector quantity among the three phases is the vector of the other phase. A first condition that the absolute value of the quantity is K1 times or less (K1 is a constant less than 1.0);
When the neutral point on the primary side of the transformer is ungrounded, the vector sum of the fundamental wave components of the other two-phase currents is substantially zero, or the neutral point on the primary side of the transformer When the point is grounded via a ground line, a second condition that the vector sum of each of the currents of the two phases and the current of the ground line is substantially zero;
Third condition that the absolute value of the current vector quantity of the phase in which the absolute value of the current vector quantity among the three phases is the maximum is 50% or more of the charging current value including the excitation current of the transformer Is determined every M cycles, and when the first, second, and third conditions are continuously satisfied L times (L is a positive integer) continuously, the “one phase” is positively missing. While determining that it is in phase,
For each of the N current waveform data calculated by the effective value calculation unit, the value of M is set to a larger value as the effective value of the phase having the maximum effective value among the three phases decreases. An open-phase detector, comprising: an M value setting unit that sets the value of M to a smaller value as the effective value of the phase having the maximum effective value increases.
上記欠相状態判定部において、上記第1条件に用いられる定数K1は0.03程度であることを特徴とする欠相検出器。 The phase loss detector according to claim 1,
In the phase loss state determination unit, the constant phase K1 used for the first condition is about 0.03.
上記欠相状態判定部の判定結果の表示または外部への伝送の少なくとも一方を行う判定結果出力部を備えたことを特徴とする欠相検出器。 The phase loss detector according to claim 1 or 2,
A phase loss detector comprising a determination result output unit that displays at least one of the determination result of the phase loss state determination unit and transmission to the outside.
上記A/D変換器は、
上記変圧器の一次側の3つの線間電圧を表す信号を、上記商用周波数における1サイクル当たりN個に相当するサンプリング周波数でA/D変換し、
上記ベクトル量演算部は、
上記A/D変換器によりA/D変換された各線間電圧波形データから上記商用周波数におけるMサイクル分の上記各線間電圧波形データに渡ってフーリエ変換演算を行って、上記変圧器の一次側の各線間電圧の基本波成分および第3次〜第7次高調波成分の大きさと位相角からなるベクトル量を抽出し、
上記ベクトル量演算部により得られた上記各線間電圧の基本波成分および第3次〜第7次高調波成分のベクトル量に基づいて、上記第3次〜第7次の高調波成分のいずれか1つによる上記変圧器の一次側から電源側を見た3つの線間インピーダンスベクトル量を上記Mサイクル毎に演算する線間インピーダンスベクトル量演算部を備え、
上記欠相状態判定部は、
上記線間インピーダンスベクトル量演算部により演算された上記3つの線間インピーダンスベクトル量のうちの絶対値が最も小さい線間に対して絶対値が次に大きい線間の絶対値がK2倍(K2は1.0を超える定数)以上である場合に、上記絶対値が大きい2つの線間に含まれる共通の1相が欠相状態にあるという第4条件と共に、上記第1,第2,第3条件を上記Mサイクル毎に判定して、上記第1,第3,第4条件を満たしかつ上記第2条件を満たさないということが上記L回連続したとき、上記“1相”が正に欠相状態にあると判定することを特徴とする欠相検出器。 In the open phase detector according to any one of claims 1 to 3,
The A / D converter is
A / D conversion is performed on a signal representing three line voltages on the primary side of the transformer at a sampling frequency corresponding to N per cycle at the commercial frequency,
The vector quantity calculation unit is
A Fourier transform operation is performed from the line voltage waveform data A / D converted by the A / D converter to the line voltage waveform data for M cycles at the commercial frequency, and the primary side of the transformer Extracting the vector quantity consisting of the magnitude and phase angle of the fundamental wave component and third to seventh harmonic components of each line voltage,
Any of the third to seventh harmonic components based on the fundamental wave component of each line voltage and the third to seventh harmonic component vector quantities obtained by the vector quantity calculation unit. A line impedance vector amount calculation unit for calculating three line impedance vector amounts as viewed from the primary side of the transformer from one to the power source side for each M cycles,
The phase loss state determination unit is
Of the three line impedance vector quantities calculated by the line impedance vector quantity calculation unit, the absolute value between the lines with the next largest absolute value is K2 times (K2 is the absolute value between the lines with the smallest absolute value). And the first, second, third, together with a fourth condition that a common phase included between two lines having a large absolute value is in an open phase state. When the condition is determined every M cycles and the first, third, and fourth conditions are satisfied and the second condition is not satisfied for L consecutive times, the “one phase” is positively missing. An open-phase detector, characterized in that it is determined to be in a phase state.
上記欠相状態判定部において、上記第4条件に用いられる定数K2は1.5程度であることを特徴とする欠相検出器。 The phase loss detector according to claim 4,
In the phase loss state determination unit, the constant phase K2 used for the fourth condition is about 1.5.
上記欠相状態判定部が、上記Mサイクル分の各相の電流波形データ毎に、上記第1,第2,第3条件を判定して、上記第1,第2,第3条件を少なくとも1回満たしたとき、欠相の予兆と判断する欠相予兆判断部を備えたことを特徴とする欠相検出器。 In the open phase detector according to any one of claims 1 to 5,
The phase loss state determination unit determines the first, second, and third conditions for each of the current waveform data of each phase for the M cycles, and sets the first, second, and third conditions to at least one. A phase loss detector comprising a phase loss sign determination unit that determines a phase loss sign when the number of times is satisfied.
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Cited By (3)
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