JP2016206096A - 欠相検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
で行う。なお、係数K1は1.0未満の値を適宜設定してよい。
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。
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。
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
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。
Claims (6)
- 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。 - 請求項1に記載の欠相検出器において、
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。 - 請求項1または2に記載の欠相検出器において、
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。 - 請求項1から3までのいずれか1つに記載の欠相検出器において、
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。 - 請求項4に記載の欠相検出器において、
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。 - 請求項1から5までのいずれか1つに記載の欠相検出器において、
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。
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