(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024115379
(43)【公開日】2024-08-26
(54)【発明の名称】比率差動継電器
(51)【国際特許分類】
H02H 7/045 20060101AFI20240819BHJP
【ＦＩ】
H02H7/045 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023021046
(22)【出願日】2023-02-14
(71)【出願人】
【識別番号】000003687
【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】武井 明久
(72)【発明者】
【氏名】市川 義治
【テーマコード（参考）】
5G043
【Ｆターム（参考）】
5G043AA02
5G043AC02
5G043BA03
5G043BB01
5G043BC01
5G043CA03
5G043CB01
(57)【要約】
【課題】比率差動継電器において異常検出の感度を向上させる。
【解決手段】比率差動継電器１はデータ処理制御回路８を備え、データ処理制御回路８は、第１変流器２の第１変流比Ｎｃｔ１に基づいて第１変流器２の第１検出電流Ｉ１ｓを変圧器５０の一次側電流Ｉ１に換算した電流である第１電流（Ｉ１ｓ×Ｎｃｔ１）と、第２変流器３の第２変流比Ｎｃｔ２および変圧比Ｎｔｒに基づいて第２変流器３の第２検出電流Ｉ２ｓを一次側電流Ｉ１に換算した電流である第２電流（Ｉ２ｓ×Ｎｃｔ２×Ｎｔｒ）との差である差電流Ｉｄを算出するとともに、第１電流の絶対値と第２電流の絶対値との和である抑制電流Ｉｓを算出する。データ処理制御回路８は、差電流Ｉｄと抑制電流Ｉｓとの比率Ｋと第１整定値１３１とを比較し、比較結果に基づいて変圧器５０が異常であるか否かを判定することを特徴とする。
【選択図】図４
【解決手段】比率差動継電器１はデータ処理制御回路８を備え、データ処理制御回路８は、第１変流器２の第１変流比Ｎｃｔ１に基づいて第１変流器２の第１検出電流Ｉ１ｓを変圧器５０の一次側電流Ｉ１に換算した電流である第１電流（Ｉ１ｓ×Ｎｃｔ１）と、第２変流器３の第２変流比Ｎｃｔ２および変圧比Ｎｔｒに基づいて第２変流器３の第２検出電流Ｉ２ｓを一次側電流Ｉ１に換算した電流である第２電流（Ｉ２ｓ×Ｎｃｔ２×Ｎｔｒ）との差である差電流Ｉｄを算出するとともに、第１電流の絶対値と第２電流の絶対値との和である抑制電流Ｉｓを算出する。データ処理制御回路８は、差電流Ｉｄと抑制電流Ｉｓとの比率Ｋと第１整定値１３１とを比較し、比較結果に基づいて変圧器５０が異常であるか否かを判定することを特徴とする。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
変圧器の一次側の巻線に流れる一次側電流を第１変流比に基づいて変換し、第１検出電流として出力する第１電流検出器と、
前記変圧器の二次側の巻線に流れる二次側電流を第２変流比に基づいて変換し、第２検出電流として出力する第２電流検出器と、
前記第１検出電流を測定する第１電流測定回路と、
前記第２検出電流を測定する第２電流測定回路と、
前記第１電流測定回路によって測定された前記第１検出電流と前記第２電流測定回路によって測定された前記第２検出電流とに基づいて、前記変圧器が異常であるか否かを判定し、前記変圧器に接続されている遮断器を制御するデータ処理制御回路と、を備え、
前記データ処理制御回路は、
前記第１変流比、前記第２変流比、前記変圧器の変圧比、および第１整定値を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記第１変流比に基づいて前記第１検出電流を前記一次側電流に換算した電流である第１電流と、前記記憶部に記憶された前記第２変流比および前記変圧比に基づいて前記第２検出電流を前記一次側電流に換算した電流である第２電流との差である差電流を算出する差電流算出部と、
前記第１電流の絶対値と前記第２電流の絶対値との和である抑制電流を算出する抑制電流算出部と、
前記差電流と前記抑制電流との比率を算出する比率算出部と、
前記比率と前記第１整定値とを比較し、比較結果に基づいて前記変圧器が異常であるか否かを判定する第１異常判定部と、
前記第１異常判定部の判定結果に基づいて、前記遮断器を制御するための制御信号を生成して出力する制御信号出力部と、を有する
比率差動継電器。
前記変圧器の二次側の巻線に流れる二次側電流を第２変流比に基づいて変換し、第２検出電流として出力する第２電流検出器と、
前記第１検出電流を測定する第１電流測定回路と、
前記第２検出電流を測定する第２電流測定回路と、
前記第１電流測定回路によって測定された前記第１検出電流と前記第２電流測定回路によって測定された前記第２検出電流とに基づいて、前記変圧器が異常であるか否かを判定し、前記変圧器に接続されている遮断器を制御するデータ処理制御回路と、を備え、
前記データ処理制御回路は、
前記第１変流比、前記第２変流比、前記変圧器の変圧比、および第１整定値を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記第１変流比に基づいて前記第１検出電流を前記一次側電流に換算した電流である第１電流と、前記記憶部に記憶された前記第２変流比および前記変圧比に基づいて前記第２検出電流を前記一次側電流に換算した電流である第２電流との差である差電流を算出する差電流算出部と、
前記第１電流の絶対値と前記第２電流の絶対値との和である抑制電流を算出する抑制電流算出部と、
前記差電流と前記抑制電流との比率を算出する比率算出部と、
前記比率と前記第１整定値とを比較し、比較結果に基づいて前記変圧器が異常であるか否かを判定する第１異常判定部と、
前記第１異常判定部の判定結果に基づいて、前記遮断器を制御するための制御信号を生成して出力する制御信号出力部と、を有する
比率差動継電器。
【請求項2】
請求項１に記載の比率差動継電器であって、
前記データ処理制御回路は、
前記第１変流比および前記第１検出電流に基づいて算出した前記一次側電流と前記第２変流比および前記第２検出電流に基づいて算出した前記二次側電流との比に基づいて前記変圧比を算出し、前記記憶部に記憶されている前記変圧比を更新する変圧比算出部、を更に有する
比率差動継電器。
前記データ処理制御回路は、
前記第１変流比および前記第１検出電流に基づいて算出した前記一次側電流と前記第２変流比および前記第２検出電流に基づいて算出した前記二次側電流との比に基づいて前記変圧比を算出し、前記記憶部に記憶されている前記変圧比を更新する変圧比算出部、を更に有する
比率差動継電器。
【請求項3】
請求項２に記載の比率差動継電器であって、
前記記憶部は、前記第１整定値を記憶し、
前記第１整定値は、前記比率の閾値である第１比率特性動作値と、前記差電流の閾値である第１最小動作値とを含み、
前記データ処理制御回路は、
前記一次側電流と前記二次側電流の少なくとも一方の大きさに応じて前記第１比率特性動作値が大きくなるように前記第１整定値を決定する整定値決定部を更に有する
比率差動継電器。
前記記憶部は、前記第１整定値を記憶し、
前記第１整定値は、前記比率の閾値である第１比率特性動作値と、前記差電流の閾値である第１最小動作値とを含み、
前記データ処理制御回路は、
前記一次側電流と前記二次側電流の少なくとも一方の大きさに応じて前記第１比率特性動作値が大きくなるように前記第１整定値を決定する整定値決定部を更に有する
比率差動継電器。
【請求項4】
請求項３に記載の比率差動継電器であって、
前記整定値決定部は、
基準比率と、前記第１電流検出器の誤差に関する第１変流比誤差比率と、前記第２電流検出器の誤差に関する第２変流比誤差比率とを加算して前記第１比率特性動作値を算出する比率特性動作値算出部と、
前記一次側電流と前記第１電流検出器の定格電流に基づく第１定格電流閾値とを比較し、前記一次側電流が前記第１定格電流閾値より小さい場合に前記第１変流比誤差比率を第１値に設定し、前記一次側電流が前記第１定格電流閾値以上である場合に前記第１変流比誤差比率を前記第１値より大きい第２値に設定する第１変流比誤差比率算出部と、
前記二次側電流と前記第２電流検出器の定格電流に基づく第２定格電流閾値とを比較し、前記二次側電流が前記第２定格電流閾値より小さい場合に前記第２変流比誤差比率を第３値に設定し、前記二次側電流が前記第２定格電流閾値以上である場合に前記第２変流比誤差比率を前記第３値より大きい第４値に設定する第２変流比誤差比率算出部と、を含む
比率差動継電器。
前記整定値決定部は、
基準比率と、前記第１電流検出器の誤差に関する第１変流比誤差比率と、前記第２電流検出器の誤差に関する第２変流比誤差比率とを加算して前記第１比率特性動作値を算出する比率特性動作値算出部と、
前記一次側電流と前記第１電流検出器の定格電流に基づく第１定格電流閾値とを比較し、前記一次側電流が前記第１定格電流閾値より小さい場合に前記第１変流比誤差比率を第１値に設定し、前記一次側電流が前記第１定格電流閾値以上である場合に前記第１変流比誤差比率を前記第１値より大きい第２値に設定する第１変流比誤差比率算出部と、
前記二次側電流と前記第２電流検出器の定格電流に基づく第２定格電流閾値とを比較し、前記二次側電流が前記第２定格電流閾値より小さい場合に前記第２変流比誤差比率を第３値に設定し、前記二次側電流が前記第２定格電流閾値以上である場合に前記第２変流比誤差比率を前記第３値より大きい第４値に設定する第２変流比誤差比率算出部と、を含む
比率差動継電器。
【請求項5】
請求項４に記載の比率差動継電器であって、
前記比率特性動作値算出部は、
前記第１検出電流と第１最小電流閾値とを比較するとともに、前記第２検出電流と第２最小電流閾値とを比較し、前記第１検出電流が前記第１最小電流閾値より大きく且つ前記第２検出電流が前記第２最小電流閾値より大きい場合に、基準比率を第５値に設定し、前記第１検出電流が前記第１最小電流閾値以下であることと前記第２検出電流が前記第２最小電流閾値以下であることの少なくとも一方を満足する場合に、前記基準比率を前記第５値よりも大きい第６値に設定して、前記第１比率特性動作値を算出する
比率差動継電器。
前記比率特性動作値算出部は、
前記第１検出電流と第１最小電流閾値とを比較するとともに、前記第２検出電流と第２最小電流閾値とを比較し、前記第１検出電流が前記第１最小電流閾値より大きく且つ前記第２検出電流が前記第２最小電流閾値より大きい場合に、基準比率を第５値に設定し、前記第１検出電流が前記第１最小電流閾値以下であることと前記第２検出電流が前記第２最小電流閾値以下であることの少なくとも一方を満足する場合に、前記基準比率を前記第５値よりも大きい第６値に設定して、前記第１比率特性動作値を算出する
比率差動継電器。
【請求項6】
請求項３に記載の比率差動継電器であって、
前記第１異常判定部は、前記差電流と前記抑制電流との比率が前記第１比率特性動作値以上であり、且つ前記差電流が前記第１最小動作値以上である場合に時間の計測を開始し、計測した時間が所定時間に到達した場合に、前記変圧器が異常であると判定する
比率差動継電器。
前記第１異常判定部は、前記差電流と前記抑制電流との比率が前記第１比率特性動作値以上であり、且つ前記差電流が前記第１最小動作値以上である場合に時間の計測を開始し、計測した時間が所定時間に到達した場合に、前記変圧器が異常であると判定する
比率差動継電器。
【請求項7】
請求項３に記載の比率差動継電器であって、
前記記憶部に、前記第１整定値と異なる第２整定値が記憶され、
前記第２整定値は、前記抑制電流と前記差電流との比率の閾値である第２比率特性動作値と、前記差電流の閾値である第２最小動作値とを含み、
前記第２比率特性動作値および前記第２最小動作値は、それぞれ固定値であって、
前記データ処理制御回路は、
前記差電流と前記抑制電流との比率が前記第２比率特性動作値以上であり、且つ前記差電流が前記第２最小動作値以上である場合に前記変圧器が異常であると判定する第２異常判定部を更に有し、
前記制御信号出力部は、前記第１異常判定部および前記第２異常判定部の少なくとも一方が前記変圧器が異常であると判定した場合に、前記遮断器を遮断するための前記制御信号を生成して出力する
比率差動継電器。
前記記憶部に、前記第１整定値と異なる第２整定値が記憶され、
前記第２整定値は、前記抑制電流と前記差電流との比率の閾値である第２比率特性動作値と、前記差電流の閾値である第２最小動作値とを含み、
前記第２比率特性動作値および前記第２最小動作値は、それぞれ固定値であって、
前記データ処理制御回路は、
前記差電流と前記抑制電流との比率が前記第２比率特性動作値以上であり、且つ前記差電流が前記第２最小動作値以上である場合に前記変圧器が異常であると判定する第２異常判定部を更に有し、
前記制御信号出力部は、前記第１異常判定部および前記第２異常判定部の少なくとも一方が前記変圧器が異常であると判定した場合に、前記遮断器を遮断するための前記制御信号を生成して出力する
比率差動継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、比率差動継電器に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、送電用変圧器や配電用変圧器等の変圧器内部の事故を検出する装置として、差動継電器が知られている。例えば、配電用変圧器において一次側または二次側の巻線の層間短絡が発生した場合に生じる小さな差電流を高感度で検出する差動継電器として、比率差動継電器（ＲＤＦＲ，制御機器番号：８７）が主に用いられている（例えば、特許文献１参照）。比率差動継電器は、変圧器の一次側の巻線に流れる一次側電流と二次側の巻線に流れる二次側電流のスカラー和である抑制電流と、一次側電流と二次側電流との差（差電流）との比率に基づいて、一次側または二次側の巻線の短絡等の変圧器の異常を検出し、変圧器に接続されている遮断器を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－１１２７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般に、変圧器における比率差動継電器には、異常判定の基準となる比率特性（整定値）が設定されている。比率特性には、抑制電流と差電流との比率の閾値である比率特性動作値と、差電流の閾値である最小動作値とが含まれる。比率差動継電器は、抑制電流に対する差電流の比率が比率特性動作値以上、且つ差電流が最小動作値以上となった場合に、変圧器において異常が発生したと判定する。
【0005】
ここで、比率差動継電器の比率特性は、変圧器の使用態様に基づいて決定される。一般に、比率差動継電器による異常検出の感度を高めるためには、比率特性をより低い値に設定することが好ましい。
【0006】
一方で、変圧器に搭載される比率差動継電器では、種々の誤差等に起因する誤検知を回避するために、比率特性が比較的高い値（例えば、基準値が約５０％）に設定され、比率差動継電器の動作範囲が狭く設定されていることが一般的である。例えば、一次側の巻線と二次側の巻線との間の巻数比は、理論値に対して誤差を含んでいる。また、比率差動継電器は、変圧器の一次側電流と二次側電流をそれぞれ検出するための変流器（ＣＴ）を有しており、変流器の変流比にも誤差が含まれている。更に、タップが設けられた変圧器の場合、タップの切り替えによって巻数比が変更される場合がある。
【0007】
このように、変圧器において種々の誤差およびタップの切り替えによる巻数比の変動等が生じるため、変圧器に搭載される比率差動継電器では、比率特性の基準値が５０％程度に設定されている。また、変圧器が正常動作している状態において過渡的に発生する電流（過渡電流）を検出しないようにするために、比率特性の最小動作値も比較的高い値に設定されている。
【0008】
しかしながら、比率特性および最小動作値を高い値に設定した場合、比率差動継電器の異常検出の感度が低下するため、変圧器の巻線のワンターンの層間短絡（レアショート）や、主巻線に比べて小容量の内蔵安定巻線の短絡検出等の小さな差電流が生じる事象を適切に検出できない可能性がある。
【0009】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、比率差動継電器において異常検出の感度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の代表的な実施の形態に係る比率差動継電器は、変圧器の一次側の巻線に流れる一次側電流を第１変流比に基づいて変換し、第１検出電流として出力する第１電流検出器と、前記変圧器の二次側の巻線に流れる二次側電流を第２変流比に基づいて変換し、第２検出電流として出力する第２電流検出器と、前記第１検出電流を測定する第１電流測定回路と、前記第２検出電流を測定する第２電流測定回路と、前記第１電流測定回路によって測定された前記第１検出電流と前記第２電流測定回路によって測定された前記第２検出電流とに基づいて、前記変圧器が異常であるか否かを判定し、前記変圧器に接続されている遮断器を制御するデータ処理制御回路と、を備え、前記データ処理制御回路は、前記第１変流比、前記第２変流比、前記変圧器の変圧比、および第１整定値を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記第１変流比に基づいて前記第１検出電流を前記一次側電流に換算した電流である第１電流と、前記記憶部に記憶された前記第２変流比および前記変圧比に基づいて前記第２検出電流を前記一次側電流に換算した電流である第２電流との差である差電流を算出する差電流算出部と、前記第１電流の絶対値と前記第２電流の絶対値との和である抑制電流を算出する抑制電流算出部と、前記差電流と前記抑制電流との比率を算出する比率算出部と、前記比率と前記第１整定値とを比較し、比較結果に基づいて前記変圧器が異常であるか否かを判定する第１異常判定部と、前記第１異常判定部の判定結果に基づいて、前記遮断器を制御するための制御信号を生成して出力する制御信号出力部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る比率差動継電器によれば、異常検出の感度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施の形態１に係る比率差動継電器の構成を示す図である。
【図2】実施の形態１に係る比率差動継電器における比率特性の一例を示す図である。
【図3】従来の一般的な比率差動継電器における比率特性の一例を示す図である。
【図4】実施の形態１に係る比率差動継電器におけるデータ処理制御回路の構成の一例を示す図である。
【図5】整定値決定部の構成の一例を示す図である。
【図6】実施の形態１に係る比率差動継電器による変圧器の異常判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図7】実施の形態２に係る比率差動継電器におけるデータ処理制御回路の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
【0014】
〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係る比率差動継電器（１，１Ａ）は、変圧器（５０）の一次側の巻線に流れる一次側電流（Ｉ１）を第１変流比（Ｎｃｔ１）に基づいて変換し、第１検出電流（Ｉ１ｓ）として出力する第１電流検出器（２）と、前記変圧器の二次側の巻線に流れる二次側電流（Ｉ２）を第２変流比（Ｎｃｔ２）に基づいて変換し、第２検出電流（Ｉ２ｓ）として出力する第２電流検出器（３）と、前記第１検出電流を測定する第１電流測定回路（４）と、前記第２検出電流を測定する第２電流測定回路（５）と、前記第１電流測定回路によって測定された前記第１検出電流と前記第２電流測定回路によって測定された前記第２検出電流とに基づいて、前記変圧器が異常であるか否かを判定し、前記変圧器に接続されている遮断器を制御するデータ処理制御回路（８）と、を備え、前記データ処理制御回路は、前記第１変流比、前記第２変流比、前記変圧器の変圧比（Ｎｔｒ）、および第１整定値（１３１）を記憶する記憶部（１３）と、前記記憶部に記憶された前記第１変流比に基づいて前記第１検出電流を前記一次側電流に換算した電流である第１電流（Ｉ１ｓ×Ｎｃｔ１）と、前記記憶部に記憶された前記第２変流比および前記変圧比に基づいて前記第２検出電流を前記一次側電流に換算した電流である第２電流（Ｉ２ｓ×Ｎｃｔ２×Ｎｔｒ）との差である差電流（Ｉｄ）を算出する差電流算出部（９）と、前記第１電流の絶対値と前記第２電流の絶対値との和である抑制電流（Ｉｓ）を算出する抑制電流算出部（１０）と、前記差電流と前記抑制電流との比率（Ｋ）を算出する比率算出部（１４）と、前記比率と前記第１整定値とを比較し、比較結果に基づいて前記変圧器が異常であるか否かを判定する第１異常判定部（１５）と、前記第１異常判定部の判定結果に基づいて、前記遮断器を制御するための制御信号（Ｓｃ）を生成して出力する制御信号出力部（１６，１６Ａ）と、を有することを特徴とする。
【0015】
〔２〕上記〔１〕に記載の比率差動継電器であって、前記データ処理制御回路は、前記第１変流比および前記第１検出電流に基づいて算出した前記一次側電流と前記第２変流比および前記第２検出電流に基づいて算出した前記二次側電流との比に基づいて前記変圧比を算出し、前記記憶部に記憶されている前記変圧比を更新する変圧比算出部（１１）、を更に有していてもよい。
【0016】
〔３〕上記〔２〕に記載の比率差動継電器であって、前記記憶部は、前記第１整定値を記憶し、前記第１整定値は、前記比率の閾値である第１比率特性動作値（Ｋｓｅｔ１）と、前記差電流の閾値である第１最小動作値（Ｉｄｓ１）とを含み、前記データ処理制御回路は、前記一次側電流と前記二次側電流の少なくとも一方の大きさに応じて前記第１比率特性動作値が大きくなるように前記第１整定値を決定する整定値決定部（１２）を更に有していてもよい。
【0017】
〔４〕上記〔３〕に記載の比率差動継電器であって、前記整定値決定部は、基準比率（Ｋｂ）と、前記第１電流検出器の誤差に関する第１変流比誤差比率（Ｋｃｔ１ｖ）と、前記第２電流検出器の誤差に関する第２変流比誤差比率（Ｋｃｔ２ｖ）とを加算して前記第１比率特性動作値（Ｋｓｅｔ１）を算出する比率特性動作値算出部（１９）と、前記一次側電流（Ｉ１）と前記第１電流検出器の定格電流に基づく第１定格電流閾値（Ｉ１ｒｔｈ）とを比較し、前記一次側電流が前記第１定格電流閾値より小さい場合に前記第１変流比誤差比率を第１値に設定し、前記一次側電流が前記第１定格電流閾値以上である場合に前記第１変流比誤差比率を前記第１値より大きい第２値に設定する第１変流比誤差比率算出部（１７）と、前記二次側電流と前記第２電流検出器の定格電流に基づく第２定格電流閾値とを比較し、前記二次側電流が前記第２定格電流閾値より小さい場合に前記第２変流比誤差比率を第３値に設定し、前記二次側電流が前記第２定格電流閾値以上である場合に前記第２変流比誤差比率を前記第３値より大きい第４値に設定する第２変流比誤差比率算出部（１８）と、を含んでいてもよい。
【0018】
〔５〕上記〔４〕に記載の比率差動継電器であって、前記比率特性動作値算出部は、前記第１検出電流と第１最小電流閾値（Ｉ１ｓｔｈ）とを比較するとともに、前記第２検出電流と第２最小電流閾値（Ｉ２ｓｔｈ）とを比較し、前記第１検出電流が前記第１最小電流閾値より大きく且つ前記第２検出電流が前記第２最小電流閾値より大きい場合に、基準比率を第５値（Ｋ１）に設定し、前記第１検出電流が前記第１最小電流閾値以下であることと前記第２検出電流が前記第２最小電流閾値以下であることの少なくとも一方を満足する場合に、前記基準比率を前記第５値よりも大きい第６値（Ｋ０）に設定して、前記第１比率特性動作値を算出してもよい。
【0019】
〔６〕上記〔３〕乃至〔５〕の何れか一つに記載の比率差動継電器であって、前記第１異常判定部は、前記差電流と前記抑制電流との比率が前記第１比率特性動作値以上であり、且つ前記差電流が前記第１最小動作値以上である場合に時間の計測を開始し、計測した時間が所定時間（タイマ設定値）に到達した場合に、前記変圧器が異常であると判定してもよい。
【0020】
〔７〕上記〔３〕に記載の比率差動継電器（１Ａ）であって、前記記憶部に、前記第１整定値と異なる第２整定値（１３２）が記憶され、前記第２整定値は、前記抑制電流と前記差電流との比率の閾値である第２比率特性動作値（Ｋｓｅｔ２＝Ｋｘ）と、前記差電流の閾値である第２最小動作値（Ｉｄｓ２＝Ｉｄｓｘ）とを含み、前記第２比率特性動作値および前記第２最小動作値は、それぞれ固定値であって、前記データ処理制御回路（８Ａ）は、前記差電流と前記抑制電流との比率（Ｋ）が前記第２比率特性動作値以上であり、且つ前記差電流が前記第２最小動作値以上である場合に前記変圧器が異常であると判定する第２異常判定部（２１）を更に有し、前記制御信号出力部は、前記第１異常判定部および前記第２異常判定部の少なくとも一方が、前記変圧器が異常であると判定した場合に、前記遮断器を遮断するための前記制御信号を生成して出力してもよい。
【0021】
２．実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
【0022】
≪実施の形態１≫
図１は、実施の形態１に係る比率差動継電器１の構成を示す図である。
図１に示される比率差動継電器１（ＲＤＦＲ）は、変圧器５０の状態を監視し、変圧器５０の異常を検出するための装置である。
図１は、実施の形態１に係る比率差動継電器１の構成を示す図である。
図１に示される比率差動継電器１（ＲＤＦＲ）は、変圧器５０の状態を監視し、変圧器５０の異常を検出するための装置である。
【0023】
変圧器５０としては、配電用変圧器や送電用変圧器等の各種変圧器を例示することができる。変圧器５０は、例えば、変圧比を可変するためのタップを有している。例えば、比率差動継電器１は、配電用変圧器内に設けられている。比率差動継電器１は、配電用変圧器の一次側または二次側の巻線の層間短絡が発生した場合に生じる小さな差電流を高感度で検出し、配電用変圧器における異常の有無を判定して、変圧器５０に接続されている遮断器の開閉を制御する。
【0024】
以下の説明において、変圧器５０の一次側の巻線に流れる電流を“Ｉ１”、変圧器５０の二次側の巻線に流れる電流を“Ｉ２”、変圧器５０の変圧比を“Ｎｔｒ（＝Ｉ２／Ｉ１）”とする。
【0025】
先ず、実施の形態１に係る比率差動継電器１の概要について説明する。
【0026】
図２は、実施の形態１に係る比率差動継電器１における比率特性の一例を示す図である。
【0027】
図３は、従来の一般的な比率差動継電器における比率特性の一例を示す図である。
【0028】
【0029】
図３に示すように、一般的な従来の比率差動継電器の比率特性は、整定値としての比率特性動作値Ｋｘと最小動作値Ｉｄｓｘとによって定められる。すなわち、従来の比率差動継電器は、抑制電流に対する差電流の比率が比率特性動作値Ｋｘ以上、且つ差電流が最小動作値Ｉｄｓｘ以上となった場合に、変圧器において異常が発生したと判定する。
【0030】
ここで、比率特性動作値Ｋｘおよび最小動作値Ｉｄｓｘはそれぞれ一定値である。従来の比率差動継電器では、比率差動継電器の誤検知を防止するため、比率特性動作値Ｋｘおよび最小動作値Ｉｄｓｘをより高い値に設定している（例えば、比率特性動作値Ｋｘは５０％）。
【0031】
これに対し、実施の形態１に係る比率差動継電器１は、比率特性が第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１と第１最小動作値Ｉｄｓ１とによって定められる点において従来技術と共通するが、図２に示すように、変圧器５０の一次側電流Ｉ１および二次側電流Ｉ２の少なくとも一方の大きさに応じて第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１を可変させることが可能となっている点で従来の比率差動継電器と相違する。
【0032】
また、従来の比率差動継電器は、抑制電流に対する差電流の比率が比率特性動作値Ｋｘ以上、且つ差電流が最小動作値Ｉｄｓｘ以上となった場合に、速やかに、変圧器において異常が発生したと判定して遮断器を開く（即時遮断）。これに対し、実施の形態１に係る比率差動継電器１は、抑制電流に対する差電流の比率が第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１以上、且つ差電流が第１最小動作値Ｉｄｓ１以上となった状態が所定時間継続した場合に、変圧器５０において異常が発生したと判定して遮断器を開く。
【0033】
更に、従来の比率差動継電器では、変流器からの出力された電流の値をそのまま用いて差電流および抑制電流を算出する方式が多い。これに対し、実施の形態１に係る比率差動継電器１は、変圧器５０の一次側電流と二次側電流をそれぞれ検出する変流器から出力された電流を、変流器の変流比および変圧器５０の変圧比Ｎｔｒに基づいて変圧器５０の一次側電流にそれぞれ換算し、換算した二つの電流に基づいて差電流と抑制電流を算出する。
【0034】
次に、比率差動継電器１の具体的な構成について説明する。
【0035】
図１に示すように、比率差動継電器１は、第１電流検出器２、第２電流検出器３、第１電流測定回路４、第２電流測定回路５、およびデータ処理制御回路８を備えている。なお、比率差動継電器１は、図１に示した構成要素以外の構成要素を含んでいてもよい。
【0036】
第１電流検出器２は、変圧器５０の一次側の巻線に流れる一次側電流Ｉ１を検出する装置である。第１電流検出器２は、例えば、変流器（ＣＴ：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）である。第１電流検出器２は、変圧器５０の一次側電流Ｉ１を第１変流比（Ｎｃｔ１：１）に基づいて変換し、第１検出電流Ｉ１ｓ（＝Ｉ１／Ｎｃｔ１）として出力する。
【0037】
第２電流検出器３は、変圧器５０の二次側の巻線に流れる二次側電流Ｉ２を検出する装置である。第２電流検出器３は、例えば、変流器である。第１電流検出器２は、変圧器５０の二次側電流Ｉ２を第２変流比（Ｎｃｔ２：１）に基づいて変換し、第２検出電流Ｉ２ｓ（＝Ｉ２／Ｎｃｔ２）として出力する。
【0038】
なお、以下の説明において、「第１電流検出器２」を「第１変流器２」と、「第２電流検出器３」を「第２変流器３」と、それぞれ表記する場合がある。
【0039】
第１電流測定回路４は、第１検出電流Ｉ１ｓを測定する回路である。第１電流測定回路４は、例えば、フィルタ回路６＿１とアナログ／デジタル変換回路（ＡＤＣ）７＿１とを有している。フィルタ回路６＿１は、第１変流器２から出力された第１検出電流Ｉ１ｓに含まれるノイズ成分を除去する回路である。フィルタ回路６＿１は、例えば、ローパスフィルタである。アナログ／デジタル変換回路７＿１は、フィルタ回路６＿１によってノイズ成分が除去された第１検出電流Ｉ１ｓの大きさ（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、第１検出電流Ｉ１ｓの測定値として出力する。
【0040】
第２電流測定回路５は、第２検出電流Ｉ２ｓを測定する回路である。第２電流測定回路５は、例えば、フィルタ回路６＿２とアナログ／デジタル変換回路（ＡＤＣ）７＿２とを有している。フィルタ回路６＿２は、第２変流器３から出力された第２検出電流Ｉ２ｓに含まれるノイズ成分を除去する回路である。フィルタ回路６＿２は、例えば、ローパスフィルタである。アナログ／デジタル変換回路７＿２は、フィルタ回路６＿２によってノイズ成分が除去された第２検出電流Ｉ２ｓの大きさをデジタル信号に変換し、第２検出電流Ｉ２ｓの測定値として出力する。
【0041】
データ処理制御回路８は、比率差動継電器１における各種の演算処理と比率差動継電器１を構成する各構成要素に対する統括的な制御処理を行う回路である。データ処理制御回路８は、例えば、プログラム処理装置である。プログラム処理装置としては、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の各種記憶装置と、カウンタ（タイマ）、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、クロック発生回路、および入出力インターフェース回路等の周辺回路とがバスや専用線を介して互いに接続された構成を有するマイクロコントローラ（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等を例示することができる。
【0042】
具体的に、データ処理制御回路８は、第１電流測定回路４によって測定された第１検出電流Ｉｓ１と第２電流測定回路５によって測定された第２検出電流Ｉｓ２とに基づいて、変圧器５０が異常であるか否かを判定し、変圧器５０に接続されている遮断器（不図示）を制御することにより、変圧器５０の一次側への電力供給および二次側からの電力出力を制御する。
【0043】
図４は、実施の形態１に係る比率差動継電器１におけるデータ処理制御回路８の構成の一例を示す図である。
【0044】
なお、図４では、第１電流測定回路４および第２電流測定回路５を省略している。
【0045】
図４示すように、データ処理制御回路８は、各種の演算処理および制御処理を実現するための機能ブロックとして、差電流算出部９、抑制電流算出部１０、変圧比算出部１１、整定値決定部１２、記憶部１３、比率算出部１４、第１異常判定部１５、および制御信号出力部１６を有している。
【0046】
これらの機能ブロックは、例えば、上述したプログラム処理装置において、プロセッサがメモリに記憶されているプログラムに従って各種演算を実行し、その演算結果に基づいて上記周辺回路を制御することによって実現される。
【0047】
記憶部１３は、各種の演算処理および制御処理に必要なパラメータや演算結果等を記憶する。例えば、記憶部１３は、第１変流比Ｎｃｔ１、第２変流比Ｎｃｔ２、変圧比Ｎｔｒ、第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈ、第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈ、第１最小電流閾値Ｉ１ｓｔｈ、第２最小電流閾値Ｉ２ｓｔｈ、第１整定値１３１、基準比率Ｋｂ、およびタイマ設定値等が記憶されている。これらの情報（データ）は、データ処理制御回路８内の記憶装置に予め記憶されていてもよいし、比率差動継電器１の外部に設けられたサーバ等の情報処理装置が、比率差動継電器１と有線または無線の通信を行うことにより、データ処理制御回路８内の記憶装置に書き込んでもよい。
【0048】
第１変流比Ｎｃｔ１は、第１変流器２の変流比を示す値である。第２変流比Ｎｃｔ２は、第２変流器３の変流比を示す値である。変圧比Ｎｔｒは、変圧器５０の変圧比を示す値である。第１整定値１３１は、比率差動継電器１による変圧器５０の異常の有無を判定する処理（異常判定処理）に用いるパラメータである。第１整定値１３１、第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈ、第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈ、第１最小電流閾値Ｉ１ｓｔｈ、第２最小電流閾値Ｉ２ｓｔｈ、第１整定値１３１、基準比率Ｋｂ、およびタイマ設定値の詳細については、後述する。
【0049】
差電流算出部９は、監視対象の変圧器５０の一次側の巻線に流れる一次側電流Ｉ１と二次側の巻線に流れる二次側電流Ｉ２との差に基づく電流を算出する機能部である。差電流算出部９は、第１変流器２から出力される第１検出電流Ｉｓ１と第２変流器３から出力される第２検出電流Ｉｓ２との差を単純に算出するのではなく、第１検出電流Ｉｓ１および第２検出電流Ｉｓ２を、第１変流比Ｎｃｔ１、第２変流比Ｎｃｔ２、および変圧比Ｎｔｒに基づいて変圧器５０の一次側電流としてそれぞれ換算し、換算した二つの電流の差を算出する。
【0050】
具体的には、差電流算出部９は、記憶部１３に記憶されている第１変流比Ｎｃｔ１に基づいて第１検出電流Ｉｓ１（ベクトル）を変圧器５０の一次側電流に換算した電流である第１電流（Ｉｓ１×Ｎｃｔ１）を算出する。また、差電流算出部９は、記憶部１３に記憶されている第２変流比Ｎｃｔ２および変圧比Ｎｔｒに基づいて第２検出電流Ｉｓ２（ベクトル）を変圧器５０の一次側電流に換算した電流である第２電流（Ｉｓ２×Ｎｃｔ２×Ｎｔｒ）を算出する。そして、差電流算出部９は、第１電流と第２電流との差（ベクトル和）である差電流Ｉｄ（＝｜Ｉ１ｓ×Ｎｃｔ１＋Ｉ２ｓ×Ｎｃｔ２×Ｎｔｒ｜）を算出する。
【0051】
抑制電流算出部１０は、第１電流（Ｉｓ１×Ｎｃｔ１）の絶対値と第２電流（Ｉｓ２×Ｎｃｔ２×Ｎｔｒ）の絶対値との和（スカラー和）である抑制電流Ｉｓ（＝｜Ｉｓ１×Ｎｃｔ１｜＋｜Ｉｓ２×Ｎｃｔ２×Ｎｔｒ｜）を算出する機能部である。
【0052】
比率算出部１４は、差電流算出部９によって算出した差電流Ｉｄと抑制電流算出部１０によって算出した抑制電流Ｉｓとの比率Ｋを算出する機能部である。例えば、比率算出部１４は、抑制電流Ｉｓに対する差電流Ｉｄの割合を比率Ｋ（＝Ｉｄ／Ｉｓ）として出力する。
【0053】
第１異常判定部１５は、変圧器５０の異常の有無を判定する機能部である。制御信号出力部１６は、遮断器を制御するための制御信号Ｓｃを生成する機能部である。第１異常判定部１５および制御信号出力部１６の詳細については後述する。
【0054】
変圧比算出部１１は、変圧器５０の変圧比Ｎｔｒを算出し、更新する機能部である。例えば、記憶部１３には、予め、変圧比Ｎｔｒの情報（初期値）が設定されている。
上述したように、変圧器５０がタップを複数有している場合、タップの切り替わりにより、変圧器５０の巻線比、すなわち変圧比Ｎｔｒが変化する。そこで、実施の形態１に係る比率差動継電器１において、変圧比算出部１１が、第１変流比Ｎｃｔ１および第１検出電流Ｉ１ｓに基づいて算出した一次側電流（Ｉ１ｓ×Ｎｃｔ１）と、第２変流比Ｎｃｔ２および第２検出電流Ｉ２ｓに基づいて算出した二次側電流（Ｉ２ｓ×Ｎｃｔ２）との比に基づいて、変圧比Ｎｔｒ（＝Ｉ１ｓ×Ｎｃｔ１／（Ｉ２ｓ×Ｎｃｔ２））を算出し、記憶部１３に記憶されている変圧比Ｎｔｒを更新する。
上述したように、変圧器５０がタップを複数有している場合、タップの切り替わりにより、変圧器５０の巻線比、すなわち変圧比Ｎｔｒが変化する。そこで、実施の形態１に係る比率差動継電器１において、変圧比算出部１１が、第１変流比Ｎｃｔ１および第１検出電流Ｉ１ｓに基づいて算出した一次側電流（Ｉ１ｓ×Ｎｃｔ１）と、第２変流比Ｎｃｔ２および第２検出電流Ｉ２ｓに基づいて算出した二次側電流（Ｉ２ｓ×Ｎｃｔ２）との比に基づいて、変圧比Ｎｔｒ（＝Ｉ１ｓ×Ｎｃｔ１／（Ｉ２ｓ×Ｎｃｔ２））を算出し、記憶部１３に記憶されている変圧比Ｎｔｒを更新する。
【0055】
なお、後述するように、変圧器５０の一次側電流Ｉ１または二次側電流Ｉ２が小さいことにより、変圧比Ｎｔｒを正確に算出できない可能性が高い場合には、変圧比算出部１１は、変圧比Ｎｔｒの更新する処理を行わない。すなわち、変圧比Ｎｔｒは、初期値から更新されない。
【0056】
整定値決定部１２は、変圧器５０の異常判定の基準となる比率特性を定める第１整定値を決定する機能部である。
【0057】
第１整定値には、例えば、図２に示すように、抑制電流と差電流との比率Ｋの閾値である第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１と、差電流Ｉｄの閾値である第１最小動作値Ｉｄｓ１とが含まれる。第１最小動作値Ｉｄｓ１として、例えば、候補となる値（α、β）が予め記憶部１３に記憶されている。第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１は、後述するように、整定値決定部１２によって算出され、記憶部１３に設定される。
【0058】
一般に、変流器の変流比の誤差は、変流器に流れる検出対象の電流が大きくなるほど大きくなる傾向がある。すなわち、変流器に流れる電流が定格電流より低い領域（定格領域）にある場合の変流比の誤差（例えば、１％）は、変流器に流れる電流が定格電流以上の領域（過電流領域）にある場合の変流比の誤差（例えば、１０％）よりも小さい。
【0059】
従来の比率差動継電器の多くは、変流器の変流比の誤差の最大値、すなわち過電流領域における変流比の誤差（例えば、１０％）を基準として比率特性動作値を決定していたため、図３に示すように、比率特性動作値Ｋｘが大きくなる傾向があった。
【0060】
そこで、実施の形態１に係る比率差動継電器１は、変流器に流れる電流、すなわち変圧器５０の一次側電流Ｉ１および二次側電流Ｉ２の少なくとも一方に基づいて、第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１を動的に変化させる。
【0061】
具体的には、整定値決定部１２は、一次側電流Ｉ１および二次側電流Ｉ２の少なくとも一方の大きさに応じて第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１が大きくなるように第１整定値１３１を決定する。より具体的には、整定値決定部１２は、一次側電流Ｉ１および二次側電流Ｉ２の少なくとも一方が変流器の定格領域と過電流領域のどちらの領域に存在するかを判定し、領域に応じて比率特性動作値（第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１）の算出方法を切り替える。
【0062】
図５は、整定値決定部１２の構成の一例を示す図である。
【0063】
図５に示すように、整定値決定部１２は、第１変流比誤差比率算出部１７、第２変流比誤差比率算出部１８、および比率特性動作値算出部１９を含む。
【0064】
第１変流比誤差比率算出部１７は、第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖを算出するための機能部である。第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖは、第１変流器２の変流比の誤差に基づく値である。第１変流比誤差比率算出部１７は、第１変流器２の定格電流（一次側）に基づく第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈと一次側電流Ｉ１とを比較し、その比較結果に基づいて第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖを決定する。
【0065】
ここで、一次側電流Ｉ１は、上述したように、第１変流比Ｎｃｔ１および第１検出電流Ｉ１ｓに基づいて算出される第１電流（＝｜Ｎｃｔ１×Ｉ１ｓ｜）である。第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈは、例えば、第１変流器２の一次側の定格電流そのものであってもよいし、第１変流器２の一次側の定格電流の値に所定値を加算、減算、または乗算等した値であってもよい。すなわち、第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈは、第１変流器２の定格電流を基準に定めた値であればよい。第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈの値は、例えば、記憶部１３に記憶されている。以下の説明では、一例として、第１変流器２の定格電流値を第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈとする。
【0066】
第１変流比誤差比率算出部１７は、第１変流器２が定格領域で動作している場合、すなわち一次側電流Ｉ１が第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈより小さい場合に、第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖを第１値に設定する。例えば、第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈが３００Ａ、第１変流器２の定格領域における変流比の誤差が１％である場合に、一次側電流Ｉ１が２００Ａであったとき、第１変流比誤差比率算出部１７は、第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖを第１値（＝１％）に設定する。
【0067】
一方、第１変流器２が過電流領域で動作している場合、すなわち一次側電流Ｉ１が第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈ以上である場合、第１変流比誤差比率算出部１７は、第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖを第１値より大きい第２値に設定する。具体的には、第１変流比誤差比率算出部１７は、一次側電流Ｉ１に応じて第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖ（第２値）が大きくなるようにする。例えば、第１変流比誤差比率算出部１７は、下記式（１）にしたがって第２値を計算し、第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖとする。式（１）において、Ｉ１は変圧器５０の一次側電流、ｎ１は第１変流器２の過電流定数、Ｉｒ１は第１変流器２の一次側の定格電流である。
【0068】
【数1】
【0069】
上述した第１値、第２値を求めるための式（１）、第１変流器２の過電流定数ｎ１、および定格電流Ｉｒ１の情報等は、例えば、予め記憶部１３に記憶されている。
【0070】
第２変流比誤差比率算出部１８は、第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖを算出するための機能部である。第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖは、第２変流器３の変流比の誤差に基づく値である。第２変流比誤差比率算出部１８は、第２変流器３の定格電流（一次側）に基づく第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈと二次側電流Ｉ２とを比較し、その比較結果に基づいて第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖを決定する。
【0071】
ここで、二次側電流Ｉ２は、第２変流比Ｎｃｔ２および第２検出電流Ｉ２ｓに基づいて算出される電流（＝｜Ｎｃｔ２×Ｉ２ｓ｜）である。第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈは、例えば、第２変流器３の一次側の定格電流そのものであってもよいし、第２変流器３の一次側の定格電流の値に所定値を加算、減算、または乗算等した値であってもよい。すなわち、第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈは、第２変流器３の定格電流を基準に定めた値であればよい。第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈの値は、例えば、記憶部１３に記憶されている。以下の説明では、一例として、第２変流器３の定格電流値を第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈとする。
【0072】
第２変流比誤差比率算出部１８は、第２変流器３が定格領域で動作している場合、すなわち二次側電流Ｉ２が第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈより小さい場合に、第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖを第３値に設定する。例えば、第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈが３００Ａ、第２変流器３の定格領域における変流比の誤差が１％である場合に、二次側電流Ｉ２が２００Ａであったとき、第２変流比誤差比率算出部１８は、第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖを第３値（＝１％）に設定する。
【0073】
一方、第２変流器３が過電流領域で動作している場合、すなわち二次側電流Ｉ２が第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈ以上である場合、第２変流比誤差比率算出部１８は、第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖを第３値より大きい第４値に設定する。具体的には、第２変流比誤差比率算出部１８は、二次側電流Ｉ２に応じて第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖ（第４値）が大きくなるようにする。例えば、第２変流比誤差比率算出部１８は、下記式（２）にしたがって第４値を算出し、第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖとする。式（２）において、Ｉ２は変圧器５０の二次側電流、ｎ２は第２変流器３の過電流定数、Ｉｒ２は第２変流器３の一次側の定格電流である。
【0074】
【数2】
【0075】
上述した第３値、第４値を求めるための式（２）、第２変流器３の過電流定数ｎ２、および定格電流Ｉｒ２の情報等は、例えば、予め記憶部１３に記憶されている。
【0076】
比率特性動作値算出部１９は、第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１を算出する機能部である。比率特性動作値算出部１９は、基準比率Ｋｂと、第１変流比誤差比率算出部１７によって算出された第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖと、第２変流比誤差比率算出部１８によって算出された第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖとに基づいて、第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１を算出する。具体的には、比率特性動作値算出部１９は、下記式（３）にしたがって第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１を算出する。
【0077】
【数3】
【0078】
基準比率Ｋｂは、第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１を決定する上で基準となる値である。基準比率Ｋｂは、固定値であり、例えば記憶部１３に予め設定されている。基準比率Ｋｂは、例えば、変圧器５０のタップ数、換言すれば、実際に変圧器５０を運用するときの変圧比の変動幅、を考慮して予め設定しておくことが好ましい。すなわち、変圧比の変動幅が大きいほど基準比率Ｋｂの値が大きくなるように設定することが好ましい。
【0079】
ここで、基準比率Ｋｂは、変圧比Ｎｔｒの計算の可否に応じて値を切り替えてもよい。例えば、変圧器５０の一次側電流および二次側電流が非常に小さいとき、変圧比Ｎｔｒを正確に算出できない場合がある。この場合には、基準比率Ｋｂを大きな値に設定し、第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１をより大きな値に設定することが好ましい。
【0080】
そこで、例えば、比率特性動作値算出部１９は、第１変流器２の第１検出電流Ｉ１ｓが第１最小電流閾値Ｉ１ｓｔｈ以上であること、および第２変流器３の第２検出電流Ｉ２ｓが第２最小電流閾値Ｉ２ｓｔｈ以上であることの少なくとも一方が満たされた場合に、基準比率Ｋｂを“Ｋ１”に設定し（Ｋｂ＝Ｋ１）、第１変流器２の第１検出電流Ｉ１ｓが第１最小電流閾値Ｉ１ｓｔｈより小さく、且つ第２変流器３の第２検出電流Ｉ２ｓが第２最小電流閾値Ｉ２ｓｔｈより小さい場合に、基準比率ＫｂをＫ１より大きい“Ｋ０”に設定してもよい（Ｋｂ＝Ｋ０（＞Ｋ１））。
【0081】
更に、基準比率Ｋｂのみならず、第１最小動作値Ｉｄｓ１の値も変圧比Ｎｔｒの算出の可否に応じて変更してもよい。例えば、比率特性動作値算出部１９は、第１変流器２の第１検出電流Ｉ１ｓが第１最小電流閾値Ｉ１ｓｔｈ以上であること、および第２変流器３の第２検出電流Ｉ２ｓが第２最小電流閾値Ｉ２ｓｔｈ以上であることの少なくとも一方が満たされた場合に、変圧比Ｎｔｒの算出が可能と判定し、第１最小動作値Ｉｄｓ１を“α”に設定する（Ｉｄｓ１＝α）。一方、第１変流器２の第１検出電流Ｉ１ｓが第１最小電流閾値Ｉ１ｓｔｈより小さく、且つ第２変流器３の第２検出電流Ｉ２ｓが第２最小電流閾値Ｉ２ｓｔｈより小さい場合に、比率特性動作値算出部１９は、変圧比Ｎｔｒの算出が不可能と判定し、第１最小動作値Ｉｄｓ１をαより大きい“β”に設定してもよい（Ｉｄｓ１＝β（＞α））。
【0082】
比率特性動作値算出部１９は、このようにして算出した第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１を記憶部１３に設定する。
【0083】
上述した手法により、第１整定値１３１としての第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１を算出することにより、従来よりも比率差動継電器の動作範囲を広げることが可能となる。例えば、図２に示すように、変圧器５０の定格電流が３００Ａ（第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈ＝３００Ａ）である場合に、変圧器５０の一次側電流Ｉ１が定格電流（３００Ａ）を超えた範囲では、変圧器５０の一次側電流Ｉ１が大きくなるにつれて第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１が緩やかに増加するので、比率差動継電器の動作範囲が、図３に示す従来の比率差動継電器の動作範囲に比べて広くなり、異常検出の感度を向上させることが可能となる。
【0084】
第１異常判定部１５は、比率算出部１４によって算出された差電流Ｉｄと抑制電流Ｉｓとの比率Ｋと記憶部１３に記憶されている第１整定値１３１とを比較し、比較結果に基づいて変圧器５０が異常であるか否かを判定する。
【0085】
具体的に、第１異常判定部１５は、比率Ｋが第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１以上であり、且つ差電流Ｉｄが第１最小動作値Ｉｄｓ１以上である場合に時間の計測を開始する。例えば、第１異常判定部１５は、タイマ１５０を有している。第１異常判定部１５は、比率Ｋが第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１以上であり、且つ差電流Ｉｄが第１最小動作値Ｉｄｓ１以上である状態を検出したとき、記憶部１３に記憶されているタイマ設定値をタイマ１５０にセットし、タイマ１５０を起動して時間の計測を開始する。第１異常判定部１５は、比率Ｋが第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１以上であり、且つ差電流Ｉｄが第１最小動作値Ｉｄｓ１以上である状態が継続している間、タイマ１５０による時間の計測を継続させる。
【0086】
一方、第１異常判定部１５は、タイマ１５０による時間の計測開始後に、比率Ｋが第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１以上であり、且つ差電流Ｉｄが第１最小動作値Ｉｄｓ１以上である状態が解消された場合、すなわち、比率Ｋが第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１より低い状態および差電流Ｉｄが第１最小動作値Ｉｄｓ１より低い状態の少なくとも一方の状態を検出した場合に、タイマ１５０による時間の計測を停止させて、タイマ１５０の計測時間をリセットする。
【0087】
なお、タイマ設定値として任意の値を記憶部１３に設定することが可能となっている。例えば、より速やかに変圧器５０の異常を検出した場合には、タイマ設定値を小さくし、誤検知をより回避したい場合にはタイマ設定値を大きくすればよい。
【0088】
第１異常判定部１５は、タイマ１５０の計測時間が所定時間（タイマ設定値）に到達した場合、すなわち、比率Ｋが第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１以上であり、且つ差電流Ｉｄが第１最小動作値Ｉｄｓ１以上である状態が所定時間継続した場合に、変圧器５０が異常であると判定する。
【0089】
制御信号出力部１６は、第１異常判定部１５の判定結果に基づいて制御信号Ｓｃを生成して出力する。例えば、制御信号出力部１６は、第１異常判定部１５によって変圧器５０の異常が検出された場合に、遮断器を開状態（ＯＦＦ）とする制御信号Ｓｃを出力する。
【0090】
次に、実施の形態１に係る比率差動継電器１による変圧器５０の異常判定処理の流れについて説明する。
【0091】
図６は、実施の形態１に係る比率差動継電器１による変圧器５０の異常判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0092】
先ず、比率差動継電器１において、変圧器５０に係る電流を算出する（ステップＳ１）。具体的には、上述したように、第１電流測定回路４が第１変流器２の第１検出電流Ｉ１ｓを測定してデータ処理制御回路８に与え、第２電流測定回路５が第２変流器３の第２検出電流Ｉ２ｓを測定してデータ処理制御回路８に与える。そして、データ処理制御回路８において、変圧比算出部１１が、上述した手法により、変圧比Ｎｔｒを算出し、差電流算出部９が、上述した手法により、差電流Ｉｄを算出し、抑制電流算出部１０が、上述した手法により、抑制電流Ｉｓを算出する。
【0093】
次に、比率差動継電器１は、変圧器５０のロックが必要か否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、一次側電流Ｉ１が第１変流器２の過電流定数に基づく最大閾値電流以上、および二次側電流Ｉ２が第２変流器３の過電流定数に基づく最大閾値電流以上の少なくとも一方を満たす場合に、データ処理制御回路８が、変圧器５０のロックが必要と判定し、遮断器を開状態（ＯＦＦ）とする制御信号Ｓｃを出力して、変圧器５０への電力供給と変圧器５０からの電力出力を停止させる。
【0094】
一方、一次側電流Ｉ１が第１変流器２の過電流定数に基づく最大閾値電流より小さく、且つ二次側電流Ｉ２が第２変流器３の過電流定数に基づく最大閾値電流より小さい場合に、比率差動継電器１は、変圧器５０の変圧比Ｎｔｒの算出が可能か否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、上述したように、データ処理制御回路８が、、第１変流器２の第１検出電流Ｉ１ｓが第１最小電流閾値Ｉ１ｓｔｈ以上、および第２変流器３の第２検出電流Ｉ２ｓが第２最小電流閾値Ｉ２ｓｔｈ以上の少なくとも一方を満たしているか否かを判定する。
【0095】
第１変流器２の第１検出電流Ｉ１ｓが第１最小電流閾値Ｉ１ｓｔｈ以上、および第２変流器３の第２検出電流Ｉ２ｓが第２最小電流閾値Ｉ２ｓｔｈ以上の少なくとも一方を満たしている場合に、データ処理制御回路８は、変圧比Ｎｔｒの算出が可能と判定し（ステップＳ３：ＹＥＳ）、上述したように、基準比率Ｋｂを“Ｋ１”に設定する（ステップＳ４）。
【0096】
また、データ処理制御回路８は、上述した手法により、第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖおよび第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖを算出する（ステップＳ５）。具体的には、第１変流比誤差比率算出部１７は、一次側電流Ｉ１が第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈより小さい場合に、第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖを第１値（例えば、１％）に設定し、一次側電流Ｉ１が第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈ以上である場合に、第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖを第１値より大きい第２値に設定する（上記式（１）参照）。同様に、第２変流比誤差比率算出部１８は、二次側電流Ｉ２が第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈより小さい場合に、第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖを第３値（例えば、１％）に設定し、二次側電流Ｉ２が第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈ以上である場合に、第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖを第３値より大きい第４値に設定する（上記式（２）参照）。
【0097】
次に、データ処理制御回路８は、第１整定値１３１を算出する（ステップＳ６）。具体的には、比率特性動作値算出部１９は、ステップＳ４で決定した基準比率Ｋｂ（＝Ｋ１）と、ステップＳ５で算出した第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖおよび第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖとに基づいて、第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１＝Ｋ１＋Ｋｃｔ１ｖ＋Ｋｃｔ２ｖを算出するとともに、第１最小動作値Ｉｄｓ１をαとする。そして、第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１（＝Ｋ１＋Ｋｃｔ１ｖ＋Ｋｃｔ２ｖ）および第１最小動作値Ｉｄｓ１（＝α）を第１整定値１３１として記憶部１３に設定する。
【0098】
一方、ステップＳ３において、第１変流器２の第１検出電流Ｉ１ｓが第１最小電流閾値Ｉ１ｓｔｈより小さい、または第２変流器３の第２検出電流Ｉ２ｓが第２最小電流閾値Ｉ２ｓｔｈより小さい場合に、データ処理制御回路８は、変圧比Ｎｔｒの算出が不可能と判定し（ステップＳ３：ＮＯ）、上述したように、基準比率Ｋｂを“Ｋ０（＞Ｋ１）”に設定する（ステップＳ７）。また、データ処理制御回路８は、ステップＳ５と同様に、第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖおよび第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖを算出する（ステップＳ８）。
【0099】
次に、データ処理制御回路８は、第１整定値１３１を算出する（ステップＳ９）。具体的には、比率特性動作値算出部１９は、ステップＳ７で決定した基準比率Ｋｂ（＝Ｋ０）と、ステップＳ８で算出した第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖおよび第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖとに基づいて、第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１＝Ｋ０＋Ｋｃｔ１ｖ＋Ｋｃｔ２ｖを算出するとともに、第１最小動作値Ｉｄｓ１をβ（＞α）とする。そして、第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１（＝Ｋ０＋Ｋｃｔ１ｖ＋Ｋｃｔ２ｖ）および第１最小動作値Ｉｄｓ１（＝β）を第１整定値１３１として記憶部１３に設定する。これにより、変圧比Ｎｔｒが算出不可能な場合の第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１および第１最小動作値Ｉｄｓ１は、変圧比Ｎｔｒが算出可能な場合の第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１および第１最小動作値Ｉｄｓ１よりも大きくなる。
【0100】
ステップＳ６またはステップＳ９の後、比率算出部１４が、上述した手法により、比率Ｋ（＝Ｉｄ／Ｉｓ）を算出する（ステップＳ１０）。次に、第１異常判定部１５が、変圧器５０の異常の有無を判定する（ステップＳ１１）。具体的には、第１異常判定部１５は、比率Ｋが第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１以上であり、且つ差電流Ｉｄが第１最小動作値Ｉｄｓ１以上であるか否かを判定する。
【0101】
比率Ｋが第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１以上であり、且つ差電流Ｉｄが第１最小動作値Ｉｄｓ１以上である場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、第１異常判定部１５は、タイマ１５０にタイマ設定値をセットし、タイマ１５０による時間の計測を開始する（ステップＳ１２）。一方、比率Ｋが第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１より小さい、または差電流Ｉｄが第１最小動作値Ｉｄｓ１より小さい場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、第１異常判定部１５は、タイマ１５０の計測時間をリセットする（ステップＳ１３）。その後、比率差動継電器１は、ステップＳ１に戻る。
【0102】
ステップＳ１２の後、第１異常判定部１５は、タイマ１５０による計測時間がタイマ設定値（所定時間）に到達したか否かを判定する（ステップＳ１４）。計測時間がタイマ設定値（所定時間）に到達していない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、比率差動継電器１は、ステップＳ１に戻る。
【0103】
一方、計測時間がタイマ設定値（所定時間）に到達した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、第１異常判定部１５は、変圧器５０が異常であると判定する（ステップＳ１５）。次に、制御信号出力部１６が、遮断器を開状態（ＯＦＦ）とする制御信号Ｓｃを出力することにより、変圧器５０に接続されている遮断器を開状態にして、変圧器５０への電力供給と変圧器５０からの電力出力を停止する（ステップＳ１６）。
【0104】
以上、実施の形態１に係る比率差動継電器１は、第１変流器２の第１変流比Ｎｃｔ１に基づいて第１検出電流Ｉ１ｓを一次側電流Ｉ１に換算した電流である第１電流（Ｉｓ１×Ｎｃｔ１）と、第２変流器３の第２変流比Ｎｃｔ２および変圧比Ｎｔｒに基づいて第２検出電流Ｉ２ｓを一次側電流に換算した電流である第２電流（Ｉｓ２×Ｎｃｔ２×Ｎｔｒ）との差である差電流Ｉｄ（＝｜Ｉ１ｓ×Ｎｃｔ１＋Ｉ２ｓ×Ｎｃｔ２×Ｎｔｒ｜）を算出し、第１電流の絶対値と第２電流の絶対値との和である抑制電流Ｉｓ（＝｜Ｉｓ１×Ｎｃｔ１｜＋｜Ｉｓ２×Ｎｃｔ２×Ｎｔｒ｜）を算出する。そして、比率差動継電器１は、差電流Ｉｄと抑制電流Ｉｓとの比率Ｋを算出し、比率Ｋと第１整定値１３１とを比較することにより、変圧器５０の異常の有無を判定する。
【0105】
これによれば、従来の比率差動継電器のように、変流比および変圧比が理論値であることを前提として変流器から出力される検出電流の差電流と抑制電流を算出する場合に比べて、実際の変圧比および変流比の理論値に対する誤差を考慮して差電流および抑制電流を算出することができる。これにより、変圧器の異常判定処理に用いる整定値（比率特性）を決定する際に考慮すべき誤差成分が減るので、従来の比率差動継電器１に比べて整定値をより低くすることができ、比率差動継電器の動作範囲を広げること、すなわち変圧器に対する異常検出の感度を向上させること、が可能となる。また、上述した差電流および抑制電流の算出処理等をソフトウェアによるプログラム処理によって実現することができるので、新たなハードウェアを追加する必要がなく、比率差動継電器の製造コストを抑えることが可能となる。
【0106】
また、実施の形態１に係る比率差動継電器１は、第１変流比Ｎｃｔ１および第１検出電流Ｉ１ｓに基づいて算出した一次側電流（Ｉ１ｓ×Ｎｃｔ１）と第２変流比Ｎｃｔ２および第２検出電流Ｉ２ｓに基づいて算出した二次側電流（Ｉ２ｓ×Ｎｃｔ２）との比に基づいて変圧比Ｎｔｒ（＝Ｉ１ｓ×Ｎｃｔ１／（Ｉ２ｓ×Ｎｃｔ２））を算出する。
【0107】
これによれば、変圧器のタップが切り替わった場合であっても、そのときのタップの状態を考慮した適切な変圧比Ｎｔｒを用いて差電流および抑制電流を高制度に算出することが可能となる。これにより、変圧器の異常判定処理に用いる整定値（比率特性）を決定する際に考慮すべき変圧比の変動分をより減らすことができるので、従来の比率差動継電器に比べて整定値をより低くすることができ、変圧器に対する異常検出の感度をより向上させることが可能となる。また、既存の変流器によって検出した第１検出電流Ｉ１ｓおよび第２検出電流Ｉ２ｓに基づいて変圧比Ｎｔｒを算出するので、変圧比を算出するために新たなハードウェアを設ける必要がない。
【0108】
また、実施の形態１に係る比率差動継電器１は、変圧器５０の一次側電流Ｉ１および二次側電流Ｉ２の少なくとも一方の大きさに応じて第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１が大きくなるように第１整定値１３１を決定する。
【0109】
上述したように、一般的な変流器は検出対象の電流が大きくなるほど変流比の誤差が大きくなる傾向があるので、変流器によって検出する一次側電流Ｉ１および二次側電流Ｉ２の少なくとも一方に大きさに応じて第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１を変化させることにより、変圧器の実際の動作状態に応じた適切な整定値を設定することができる。これによれば、整定値を決定する際に考慮すべき誤差成分をより減らすことができるので、従来の比率差動継電器のように変流器の変流比の最大誤差を一律に考慮して整定値を設定する場合に比べて整定値をより低くすることができ、変圧器に対する異常検出の感度をより向上させることが可能となる。
【0110】
また、実施の形態１に係る比率差動継電器１は、一次側電流Ｉ１と第１変流器２の定格電流に基づく第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈとを比較し、一次側電流Ｉ１が第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈより小さい場合に第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖを第１値に設定し、一次側電流Ｉ１が第１定格電流閾値Ｉ１ｒｔｈ以上である場合に第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖを第１値より大きい第２値に設定する。また、二次側電流Ｉ２と第２変流器３の定格電流に基づく第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈとを比較し、二次側電流Ｉ２が第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈより小さい場合に第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖを第３値に設定し、二次側電流Ｉ２が第２定格電流閾値Ｉ２ｒｔｈ以上である場合に第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖを第３値より大きい第４値に設定する。そして、比率差動継電器１は、基準比率Ｋｂと、第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖと、第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖとを加算して第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１（＝Ｋｂ＋Ｋｃｔ１ｖ＋Ｋｃｔ２ｖ）を算出する。
【0111】
上述したように、変流器において、検出対象の電流が定格領域にある場合の変流比の誤差は、検出対象の電流が過電流領域にある場合の変流比の誤差よりも小さい。そこで、実施の形態１に係る比率差動継電器１のように、一次側電流Ｉ１および二次側電流Ｉ２が定格領域と過電流領域のどちらに存在するかを判定し、その判定結果に応じて第１変流比誤差比率Ｋｃｔ１ｖおよび第２変流比誤差比率Ｋｃｔ２ｖの算出方法を切り替えることにより、変圧器の実際の動作状態に応じた適切な整定値を設定することが容易となる。
【0112】
また、実施の形態１に係る比率差動継電器１は、第１検出電流Ｉ１ｓと第１最小電流閾値Ｉ１ｓｔｈとを比較するとともに、第２検出電流Ｉ２ｓと第２最小電流閾値Ｉ２ｓｔｈとを比較し、第１検出電流Ｉ１ｓが第１最小電流閾値Ｉ１ｓｔｈより大きく且つ第２検出電流Ｉ２ｓが第２最小電流閾値Ｉ２ｓｔｈより大きい場合に、基準比率Ｋｂを第５値（Ｋ１）に設定し、第１検出電流Ｉ１ｓが第１最小電流閾値Ｉ１ｓｔｈ以下、および第２検出電流Ｉ２ｓが第２最小電流閾値Ｉ２ｓｔｈ以下の少なくとも一方を満足する場合に、基準比率Ｋｂを第５値よりも大きい第６値（Ｋ０）に設定してもよい。
【0113】
これによれば、上述したように、変圧比Ｎｃｔが正確に算出できない状態において、より誤検知が発生しないように整定値を定めることができるので、変圧器の異常検出の精度を向上させることが可能となる。
【0114】
また、実施の形態１に係る比率差動継電器１は、比率Ｋが第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１以上であり、且つ差電流Ｉｄが第１最小動作値Ｉｄｓ１以上である場合に時間の計測を開始し、計測した時間が所定時間（タイマ設定値）に到達した場合に、変圧器５０が異常であると判定する。
【0115】
これによれば、変圧器５０が通常動作を行っている状況において、負荷変動等により、瞬間的に、比率Ｋが第１比率特性動作値Ｋｓｅｔ１以上、且つ差電流Ｉｄが第１最小動作値Ｉｄｓ１以上の状態になった場合には、異常検出を行わないようにすることが可能となる。これにより、従来の比率差動継電器に比べて、小さな差電流に対する検出の感度を向上させつつ、過渡的な電流変化に対する検出の感度を抑えることが可能となる。
【0116】
≪実施の形態２≫
図７は、実施の形態２に係る比率差動継電器１Ａにおけるデータ処理制御回路８Ａの構成の一例を示す図である。
図７は、実施の形態２に係る比率差動継電器１Ａにおけるデータ処理制御回路８Ａの構成の一例を示す図である。
【0117】
実施の形態２に係る比率差動継電器１Ａは、変圧器の異常を検出するための複数の異なる異常判定処理を実行する点において、実施の形態１に係る比率差動継電器１と相違し、その他の点においては、実施の形態１に係る比率差動継電器１と同様である。
【0118】
例えば、実施の形態２に係る比率差動継電器１Ａは、異なる異常判定処理を行うための２種類のプログラムがデータ処理制御回路８Ａに記憶されている。具体的には、図７に示すように、データ処理制御回路８Ａは、上述した実施の形態１に係る異常判定処理のための機能部に加えて、またはそれらの一部に代えて、別の異常判定処理を行うための機能部として、第２異常判定部２１および制御信号出力部１６Ａを有している。
【0119】
第２異常判定部２１および制御信号出力部１６Ａは、他の機能部と同様に、プログラム処理装置としてのデータ処理制御回路８Ａにおいて、プロセッサがメモリに記憶されているプログラムに従って各種演算を実行し、その演算結果に基づいて上記周辺回路を制御することによって実現される。
【0120】
第２異常判定部２１は、記憶部１３に記憶された第２整定値１３２と比率Ｋに基づいて、変圧器５０の異常の有無を判定する。
【0121】
第２整定値１３２は、例えば、予め記憶部１３に記憶されている。第２整定値１３２は、抑制電流Ｉｓと差電流Ｉｄとの比率の閾値である第２比率特性動作値Ｋｓｅｔ２と、差電流Ｉｄの閾値である第２最小動作値Ｉｄｓ２とを含む。第２比率特性動作値Ｋｓｅｔ２および第２最小動作値Ｉｄｓ２は、それぞれ固定値である。
第２比率特性動作値Ｋｓｅｔ２および第２最小動作値Ｉｄｓ２は、例えば、図３に示した比率特性を実現するように構成されており、第２比率特性動作値Ｋｓｅｔ２は“Ｋｘ”であり、第２最小動作値Ｉｄｓ２は“Ｉｄｓｘ”である。
第２比率特性動作値Ｋｓｅｔ２および第２最小動作値Ｉｄｓ２は、例えば、図３に示した比率特性を実現するように構成されており、第２比率特性動作値Ｋｓｅｔ２は“Ｋｘ”であり、第２最小動作値Ｉｄｓ２は“Ｉｄｓｘ”である。
【0122】
第２異常判定部２１は、比率Ｋが第２比率特性動作値Ｋｓｅｔ２（＝Ｋｘ）以上であり、且つ差電流Ｉｄが第２最小動作値Ｉｄｓ２（＝Ｉｄｓｘ）以上である場合に、変圧器５０が異常であると判定する。
【0123】
制御信号出力部１６Ａは、第１異常判定部１５および第２異常判定部２１の少なくとも一方が、変圧器５０が異常であると判定した場合に、遮断器を遮断するための制御信号Ｓｃを生成して出力する。
【0124】
以上、実施の形態２に係る比率差動継電器１Ａによれば、第１整定値１３１を用いた第１異常判定部１５による異常判定処理に加えて、第１整定値１３１とは異なる第２整定値１３２を用いた第２異常判定部２１による異常判定処理を行うので、より高精度に変圧器５０の異常を検出することが可能となる。
【0125】
例えば、上述したように、第２整定値１３２としての第２比率特性動作値Ｋｓｅｔ２（＝Ｋｘ）および第２最小動作値Ｉｄｓ２（＝Ｉｄｓｘ）をそれぞれ固定値とすることにより、図３に示した従来の比率差動継電器と同様の機能を持たせつつ、第１整定値１３１に基づく新たなアルゴリズムの異常判定処理を行うことができる。これにより、新たなアルゴリズムの異常判定処理によって層間短絡等の小さな差電流が生じる事故を高精度に検出しつつ、従来の比率差動継電器と同様のアルゴリズムの異常判定処理によって、変圧器の内部短絡等の大きな差電流が生じる事故を速やかに検出して、変圧器を即時に遮断することが可能となる。
【0126】
≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【0127】
例えば、上記実施の形態では、第１変流器２および第２変流器３によって検出した第１検出電流Ｉ１ｓおよび第２検出電流Ｉ２ｓに基づいて変圧比Ｎｔｒを算出する方法を例示したが、これに限られない。例えば、変圧器５０における一次側の電圧の測定値と二次側の電圧の測定値との比に基づいて変圧比Ｎｔｒを算出してもよい。
【0128】
この場合、例えば、計器用変圧器（ＶＴ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を変圧器５０の一次側と二次側にそれぞれ設け、各計器用変圧器から出力される電圧を電圧測定回路（フィルタ回路およびＡ／Ｄ変換回路等）によって測定し、その測定値をデータ処理制御回路８，８Ａに入力する。データ処理制御回路８，８Ａは、電圧測定回路から出力された一次側および二次側の電圧の測定値を用いて変圧比Ｎｔｒを算出する。これによれば、電流を測定する場合と同様に、変圧器５０の実際の変圧比を算出することが可能となる。
【0129】
上記実施の形態に係る比率差動継電器１，１Ａにおいて、データ処理制御回路８，８Ａは、自ら算出した変圧比Ｎｔｒの情報を外部に出力してもよい。また、比率差動継電器１，１Ａは、算出した変圧比Ｎｔｒに基づいて変圧器５０のタップの情報を生成し、外部に出力してもよい。例えば、データ処理制御回路８，８Ａは、変圧器５０の取り得るタップ値と変圧比Ｎｔｒとの対応関係を表す対応関係情報（関数またはテーブル）を記憶部１３に記憶しておき、上記対応関係情報を用いて、算出した変圧比Ｎｔｒに対応するタップ値を算出し、タップ情報として内部の記憶装置に記憶し、外部に出力してもよい。これによれば、新たなハードウェアを設けることなく、変圧器５０のタップ情報をユーザに提示することが可能となる。
【0130】
また、上述のフローチャートは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。すなわち、フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではない。例えば、一部の処理の順番が変更されてもよいし、各処理間に他の処理が挿入されてもよいし、一部の処理が並列に行われてもよい。
【符号の説明】
【0131】
１，１Ａ…比率差動継電器、２…第１変流器、３…第２変流器、４…第１電流測定回路、５…第２電流測定回路、６＿１，６＿２…フィルタ回路、７＿１，７＿２…アナログ／デジタル変換回路（ＡＤＣ）、８…データ処理制御回路、９…差電流算出部、１０…抑制電流算出部、１１…変圧比算出部、１２…整定値決定部、１３…記憶部、１４…比率算出部、１５…第１異常判定部、１６，１６Ａ…制御信号出力部、２１…第２異常判定部、５０…変圧器、１３１…第１整定値、１３２…第２整定値、Ｉ１…一次側電流、Ｉ２…二次側電流、Ｉ１ｓ…第１検出電流、Ｉ２ｓ…第２検出電流、Ｉｄ…差電流、Ｉｓ…抑制電流、Ｉｄｓ１…第１最小動作値、Ｉｄｓ２…第２最小動作値、Ｉ１ｒｔｈ…第１定格電流閾値、Ｉ２ｒｔｈ…第２定格電流閾値、Ｉ１ｓｔｈ…第１最小電流閾値、Ｉ２ｓｔｈ…第２最小電流閾値、Ｋｓｅｔ１…第１比率特性動作値、Ｋｓｅｔ２…第２比率特性動作値、Ｋｂ…基準比率、Ｋｃｔ１ｖ…第１変流比誤差比率、Ｋｃｔ２ｖ…第２変流比誤差比率、Ｎｃｔ１…第１変流比、Ｎｔ２…第２変流比、Ｎｔｒ…変圧比。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】