抑制励磁冲击电流用的变压器的运行控制装置及方法

专利名称：抑制励磁冲击电流用的变压器的运行控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及将变压器与电力系统连接时、抑制过渡性流过变压器的励磁冲 击电流用的运行控制装置及方法。
背景技术：
为了抑制励磁冲击电流，对变压器接通电流时的时刻控制是很重要的。
在日本专利特开2004-208394号公报所述的技术中，对各相的每个相，将 断路器的变压器侧电压进行积分，从而算出磁通信号，算出输入断开指令之后 变压器侧电压收敛到零值时刻的磁通值与输入断开指令之前的磁通信号的中 心值之差，作为剩磁通。然后，将剩磁通的绝对值为最大的相设定为第1闭合 相。对于第1闭合相的电流接通时刻，是根据第1闭合相的剩磁通、以及预先 求出的三相断路器的预弧(prearc)特性及闭合时间误差特性，算出接通点的稳 定磁通值与剩磁通值的最大误差的绝对值、即接通磁通误差为最小的时刻，设 定作为第1闭合相的目标接通时刻。
对于剩下的两相的电流接通时刻，是根据预先求出的三相断路器的预弧特 性及闭合时间误差特性，算出剩磁通为O时接通磁通误差成为最小的时刻，设 定作为剩下的两相的目标接通时刻。然后，将从基准点到剩下两相的目标接通 时刻的时间、与相当于预先设定的三相电源的周期的整数倍的延迟时间之和的 时间，设定作为剩下的两相的目标接通时间。
另外，在日本专利特开2006-40455号公报所述的技术中，在三相中的某l 相的电压零点，断路器的各灭弧室的各触头三相同时断开，切断电流。然后， 将电压零点断开的上述l个相作为第l接通相，考虑到变压器的剩磁通，将接 通时的励磁冲击电流成为最小的最佳断开时刻设定为第1接通相的接通目标时 刻。这时第l接通相的接通目标时刻是变压器的上述l个相的剩磁通与稳定磁 通一致的时刻。对于剩下的两相的电流接通时刻，是将第l接通相的闭合时刻以后的任意时刻的第1接通相的电压零点设定为第2接通相及第3接通相的接 通目标时刻。
在以往技术中，由于断路器的闭合动作时间的误差、以及预弧时间的误差， 三相中的最初接通电流的第1接通相的接通时刻与目标接通时刻能够引起偏 移。在这种情况下，由于流过第l接通相的电流所产生的磁通与剩下的直流分 量磁通叠加，因此产生过渡性的磁饱和，流过励磁冲击电流。在这种情况下， 对于剩下的两相，即使在第1接通相的电压成为0的时刻接通电流，剩下的两 相中作为变压器来说也过渡性地流过相当大的励磁冲击电流。

发明内容
本发明的目的在于提供即使断路器的闭合动作时间及预弧时间等有误差 时、也能够尽可能縮短变压器中流过励磁冲击电流的期间的运行控制装置及方 法。
本发明若说其要点，则是变压器的运行控制装置，具有与三相电力系统 连接的变压器；连接在电力系统与变压器之间的断路器；测量断路器的电力系 统侧的各相电压的第1电压测量部；测量断路器的变压器侧的各相电压的第2 电压测量部；以及控制部。断路器能够对三相的各相进行电流的切断及接通。 控制部接受断开指令及闭合指令，控制利用断路器进行的各相电流的切断及接 通的时刻。具体来说，控制部在接受了闭合指令时，进行控制，使得在根据第 1及第2电压测量部的测量值所决定的目标接通时刻，断路器接通三相中的第 l相电流，判定是否满足确认励磁冲击电流的抑制效果的判定条件。然后，在 没有满足判定条件时，控制部进行控制，使得切断断路器的第l相电流，在根 据第l及第2电压测量部的测量值所再决定的目标接通时刻，断路器再接通第 l相电流，再判定是否满足判定条件。在满足判定条件时，控制部接通除第l 相以外的剩下的两相电流。
若根据本发明的其它方面，则是通过断路器与三相电力系统连接的变压器 的运行控制方法，具有以下步骤测量断路器的变压器侧的电压的步骤；测量 断路器的电力系统侧的电压的步骤；在接通断路器时选择三相中的第l相、并 在根据断路器的变压器侧及电力系统侧的电压的测量值所决定的目标接通时刻，接通断路器的第l相电流的步骤；判定是否满足确认励磁冲击电流的抑制 效果的判定条件的步骤；在满足判定条件时、接通除断路器的第l相以外的剩 下的两相电流的步骤；在没有满足判定条件时、切断变压器的第l相电流后接 通第l相电流的步骤；以及再执行判定的步骤的步骤。
根据本发明，在第1相电流接通后，判定是否抑制了励磁冲击电流。然后， 在确认了励磁冲击电流的抑制效果后，对于剩下的两相接通断路器。因而，本 发明的主要优点是，能够将变压器中流过励磁冲击电流的期间控制得尽可能 短。
关于本发明的上述及其它的目的、特征、方面及优点，从与附图相关来理 解的关于本发明的以下详细说明中将明白。


图1所示为本发明实施例1的变压器的运行控制装置1的构成方框图。 图2所示为由图l的控制部80进行的、断路器IO的开关动作的控制顺序 的流程图。
图3为说明断路器10的断开动作用的时序图。
图4所示为变压器电压、与变压器30的剩磁通的关系的曲线图。
图5为说明断路器10的第1接通相(R相)的闭合动作用的时序图。
图6所示为在目标接通时刻Tltarget利用断路器10接通第1接通相(R相)
时的各相的电压、电流、以及磁通的波形的曲线图。
图7所示为从目标接通时刻Tltarget偏移利用断路器10接通第1接通相
(R相)时的各相的电压、电流、以及磁通的波形的曲线图。
图8所示为作为图7的比较例的各相的电压、电流、以及磁通的波形的曲线图。
图9所示为本发明实施例2的变压器的运行控制装置1A的构成方框图。 图IO所示为由图9的控制部80A进行的、断路器10的开关动作的控制顺 序的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。另外，对于同一或相当的部分， 附加同一标号，不重复其说明。 [实施例1]
图1所示为本发明实施例1的变压器的运行控制装置1的构成方框图。参 照图l，变压器的运行控制装置l包含变压器30、以及断路器IO。
变压器30是按照Y-A联结进行连接的三相变压器。具体来说，变压器30 的电源侧的绕组是按照中性点接地的Y联结进行连接的，负载侧的绕组是按照
A联结进行连接的。
断路器IO连接在包含R相1R、 S相1S、 T相1T的各相的电力系统的线路 与变压器30之间。断路器10包含设置各触头13R、 13S、 13T的灭弧室11R、 IIS、 11T;以及进行各触头13R、 13S、 13T的开关的操作装置12R、 12S、 12T。 为了使R、 S、 T相的各相的触头13R、 13S、 13T独立进行开关，对各相分别设 置操作装置12R、 12S、 12T。
变压器的运行控制装置1还包含设置在断路器10的电力系统侧的第1 电压测量部15R、 15S、 15T;设置在断路器10的变压器30侧的第2电压测量 部35R、 35S、 35T;设置在断路器10的变压器30侧的电流测量部40R、 40S、 40T;以及控制部80。
电压测量部15R、 15S、 15T及电压测量部35R、 35S、 35T例如是电压互感
器，为了测量各相的电压，对各相分别设置。
电流测量部40R、 40S、 40T例如是电流互感器，为了测量流过断路器IO
的各相的交流电流，对各相分别设置。
控制部80是以包含CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)及存 储器的计算机为基础构成的，根据断开/闭合指令50来控制断路器10的开关。 前述的电压测量部15R、 15S、 15T、电压测量部35R、 35S、 35T、以及电流测 量部40R、 40S、 40T的测量值，利用计算机内装的A/D(Analog to Digital, 模数)变换器进行数字变换，向控制部80输入。再有，对控制部80输入操作 装置12R、 12S、 12T的周围温度、操作压力、控制电压的测量数据60。为了抑 制励磁冲击电流，控制部80根据各测量值及测量数据60在适当的时刻向断路 器10的操作装置12R、 12S、 12T输出断开信号90A/闭合信号90B，使断路器10的各触头13R、 13S、 13T断开/闭合。
若从功能的观点来看控制部80，则控制部80包含基准时刻检测部81、剩 磁通检测部83、以及动作控制部82。这些各部81 83的功能是通过构成控制 部80的计算机执行程序来实现的。
基准时刻检测部81用电力系统侧的电压测量部15R、 15S、 15T的测量值 进行运算处理。例如，基准时刻检测部81为了决定向断路器10输出断开/闭 合信号用的基准时刻，检测电力系统侧的交流电压的零点。
剩磁通检测部83使用变压器侧的电压测量部35R、 35S、 35T的测量值进 行运算处理。例如，剩磁通检测部83通过将断路器10切断时在变压器30侧 测量的电压波形进行积分，来算出变压器30的各相铁心中剩余的剩磁通。
动作控制部82根据基准时刻检测部81及剩磁通检测部83的运算结果， 控制断路器10的开关动作。动作控制部82包含算出根据断开指令50A向断 路器10输出的断开信号90A的输出时刻用的断开时刻运算部84;以及算出根 据闭合指令50B向断路器IO输出的闭合信号90B的输出时刻用的闭合时刻运 算部85。
再有，动作控制部82包含确认励磁冲击电流的抑制效果用的励磁冲击 电流判定部86。在实施例1中，在电流接通后的预定的判定时间的期间，根据 用电流测量部40R、 40S、 40T测量的电流的绝对值是否超过预定的阈值电流的 判定条件，可确认励磁冲击电流的抑制效果。这里，作为判定励磁冲击电流的 抑制效果用的判定时间，如是设定交流电源的l个周期的时间，则是充分必要 的。另外，关于阈值电流，例如可在变压器的额定电流的50%至100%之间预先 设定。
以下，按照断路器10的开关动作的顺序，更详细说明控制部80的功能。 图2所示为由图1的控制部80进行的、断路器10的开关动作的控制顺序 的流程图。图2所示为接受了断开指令50A的控制部80使处于闭合状态的断 路器10断开、然后接受闭合指令50B再次闭合为止的控制顺序。以下， 一面 适当参照图3 图5， 一面具体说明图2所示的控制部80的控制顺序。
参照图2，控制部80在没有接收断路器10的断开指令50A及闭合指令50B 的任何一个指令时(步骤S5中为否)，重复执行步骤Sl 步骤S4。在步骤S1中，利用电压测量部35R、 35S、 35T来监测断路器10的变压器 30侧的电压(以下，有时记作为变压器电压)。接着，在步骤S2中，控制部80 的剩磁通检测部83取得监测的变压器电压，存入控制部80的内装存储器。存 储器中存储的变压器电压，用于在步骤S9、 S14中计算断路器10断开时在变 压器30的铁心中剩余的剩磁通。
在接下来的步骤S3中，利用电压测量部15R、 15S、 15T来监测断路器10 的电力系统侧的电压(以下，有时记作为电源电压)。利用控制部80的基准时 刻检测部81取得监测的电源电压，用于在步骤S7、 S10中计算断开及闭合的 时刻。
在接下来的步骤S4中，利用控制部80的动作控制部82来监测断路器10 的操作装置12R、 12S、 12T的周围温度、操作压力、控制电压的测量数据60。 监测的测量数据，用于在步骤S7、 IO中计算断开及闭合时刻。
在重复执行上述步骤S1 S4时，若接收断开指令50A(步骤S5中为是，步 骤S6中为是)，则控制部80依次执行步骤S7 S9的断路器10的断开动作。 在断路器10的断开动作中，断路器IO对三相都同相切断电流。
图3为说明断路器10的断开动作用的时序图。在图3中，纵轴从上往下 依次表示各相的电源电压、断路器10的主电路的断开/闭合状态、断开指令50A、 断路器10的触头的动作轨迹(行程)、及断开信号90A。另外，图3的横轴表示 经过时间。参照标号R、 S、 T分别表示R相、S相、T相。
参照图3，若在时刻tl接受断开指令50A，则控制部80的基准时刻检测 部81根据用电力系统侧的电压测量部15R、 15S、 15T测量的电压值，检测各 相的电压零点的周期。然后，选择某1相(这里是R相)为基准相，将基准相的 电压零点设定为基准时刻Treference(图3中的时刻t2)。将基准相的选择信 息、基准时刻Treference存入控制部80的存储器。
另外，控制部80的断开时刻运算部84考虑到后述的切断时间Tshutoff ， 设定断路器lO对三相同时切断电流的时刻即目标切断时刻Ttarget(图3中的 时刻t5)。将目标切断时刻Ttarget设定为基准相(R相)的电压零点，并存入 控制部80的存储器。
再有，断开时刻运算部84为了计算对断路器10输出断开信号90A的时刻(图3中的时刻t3)，根据操作装置12R、 12S、 12T的周围温度、操作压力、控 制电压的测量数据60，计算预测的切断时间Tshutoff。将算出的切断时间 Tshutoff存入控制部80的存储器。这里，切断时间Tshutoff用断开动作时间 Topen与基准相(R相)的电弧时间Tarc之和来表示。断开动作时间Topen是动 作控制部82将断开信号90A向断路器10输出之后、到断路器10的触头13R、 13S、 13T断开为止的时间(图3中的时刻t3 t4的时间)。电弧时间Tarc是断 路器10的基准相(R相)的触头13R断开之后、到因电弧放电熄灭而切断电流为 止的时间(图3中的时刻t4 t5的时间)。
这样，将意味着流过断路器IO的电流消失的切断、与机械上的触头13R、 13S、 13T的断开加以区别。然后，如上所述，考虑到基准相(R相)的触头13R 的未接触状态的电弧时间Tarc，从而能够正确预测目标切断时刻Ttarget。
这样，断开时刻运算部84将断开信号90A的输出时刻设定为从目标切断 时刻Ttarget(图3中的时刻t5)减去切断时间Tshutoff的时刻(图3中的时刻 t3)，存入控制部80的存储器。另外，断开时刻运算部84计算从基准时刻 Treference到输出断开信号90A的时刻为止的期间(图3中的时刻t2 t3的时 间)，作为动作同步时间Tsync，存入控制部80的存储器。
其结果，控制部80的动作控制部82在从基准时刻Treference(t2)起经过 了动作同步时间Tsync的时刻t3，将断开信号90A向断路器10输出。如果是 照预测那样，则在从时刻t3起经过了断开动作时间Topen的时刻t4，断路器 10的触头13R、 13S、 13T对三相同时断开。然后，在从时刻t4起再经过了电 弧时间Tare的目标切断时刻Ttarget (时刻t5)，切断电流。
另外，在实施例1中，假设断开动作时间Topen对三相都相同。在它们对 各相不相同时，断开时刻运算部84根据各相不相同的断开动作时间T叩en，对 各相算出断开信号90A的输出时刻。
再参照图2，将断路器10的断开动作的顺序归纳如下。
首先，在步骤S7中，控制部80的断开时刻运算部84计算上述的目标切 断时刻Ttarget及断开信号90A的输出时刻(图3的时刻t3)，将这些时刻存入 控制部80的存储器。
在接下来的步骤S8中，控制部80的动作控制部82在步骤S7中计算的输出时刻，将断开信号90A向断路器IO输出，从而断路器10被切断。
在接下来的步骤S9中，控制部80的剩磁通检测部83根据用变压器侧的 电压测量部35R、 35S、 35T测量的电压波形，计算各相的剩磁通，将计算的剩 磁通存入控制部80的存储器。以下，参照图4，说明剩磁通的计算方法。
图4所示为变压器电压、与变压器30的剩磁通的关系的曲线图。图4的 纵轴从上往下依次为变压器电压、变压器磁通。变压器磁通是通过将变压器电 压进行积分而得到的磁通信号。另外，横轴表示经过时间。
参照图4，若在时刻tl使断路器10切断，则变压器电压逐渐衰减，而收 敛至零电压。变压器电压收敛至零电压的时刻t2的直流分量的一定的磁通信 号是剩磁通Fresid。
具体来说，为了算出剩磁通Fresid，图1的剩磁通检测部83是将变压器 侧的电压测量部35R、 35S、 35T的测量值即变压器电压的过去的一定时间内的 测量值进行存储那样构成。剩磁通检测部83计算断路器10切断的时刻tl以 前的、例如相当于l个周期内的时间的磁通信号的平均值，从而算出磁通信号 的零值。然后，剩磁通检测部83从变压器电压收敛至零电压的时刻t2的磁通， 减去算出的磁通信号的零值，从而算出剩磁通Fresid。
再参照图2，控制部80在执行步骤S7 S9的断开动作后，返回步骤S1， 重复步骤S1 S4。然后，接下来若接受闭合指令50B(步骤S5中为是，步骤S6 中为否)则控制部80执行步骤S10 S15所示的断路器10的闭合动作。
在断路器10的闭合动作中，三相中先接通一相的电流，接着再接通剩下 的两相的电流。在实施例l的情况下，断路器10切断时，在电压零点切断的R 相的电流最先接通。以下，将最先接通电流的相记作为第l接通相。
图5为说明断路器10的第1接通相(R相)的闭合动作用的时序图。在图5 中，纵轴从上往下依次表示电源电压、断路器10的主电路的断开/闭合状态、 闭合指令50B、断路器10的触头的动作轨迹(行程)、以及闭合信号90B。另外， 图5的横轴表示经过时间。
参照图5，若在时刻tl接受闭合指令50B，则控制部80的基准时刻检测 部81根据用电力系统侧的电压测量部15R、 15S、 15T测量的电源电压，检测 各相的电压零点的周期。然后，基准时刻检测部81将第1接通相即R相的电压零点设定为基准时刻Treference(图5中的时刻t2)，存入控制部80的存储器。
再进一步，基准时刻检测部81将用电力系统侧的电压测量部15R、 15S、 15T测量的电源电压的电压波形进行积分，从而算出各相的稳定磁通。稳定磁
通是周期性变化的稳定状态的磁通。
另外，控制部80的闭合时刻运算部85考虑到后述的接通时间Tapply，设 定利用断路器10接通第1接通相(R相)的电流的时刻即目标接通时刻 Tltarget (图5中的时刻t4)，存入控制部80的存储器。目标接通时刻Tltarget 是变压器的第1接通相(R相)的稳定磁通与第1接通相(R相)的剩磁通一致的 时刻。通过这样，能够将第1接通相(R相)的电流接通后的励磁冲击电流抑制 到最低限度。
再有，闭合时刻运算部85根据操作装置12R、 12S、 12T的周围温度、操 作压力、控制电压的测量数据60，计算预测的接通时间Tapply。这里，接通 时间Tapply是动作控制部82将闭合信号90B向断路器10输出之后、到断路 器10的触头13R接近而预弧(引弧)开始为止的时间(图5中的时刻t3 t4的 时间)。接通时间Tapply等于从闭合动作时间Tclose减去预弧时间Tprearc。 闭合动作时间Tclose是动作控制部82将闭合信号90B向断路器10输出之后、 到断路器10的第1接通相(R相)的触头13R闭合为止的时间(图5中的时刻t3 t5的时间)。另外，预弧时间Tprearc是因断路器10的触头13R接近而产生电 弧放电的时间(图5中的时刻t4 t5的时间)。
这样，将意味着产生流过断路器IO的电流的接通、与机械上的触头13R、 13S、 13T的闭合加以区别。然后，如上所述，通过考虑到第1接通相(R相)的 触头13R在未接触状态的预弧时间Tprearc，能够正确预测目标接通时刻 Tltarget。
这样，闭合时刻运算部85将从R相的目标接通时刻Tltarget减去接通时 间T印ply的时刻设定为R相的闭合信号90B的输出时刻图5中的时刻t3)，存 入控制部80的存储器。再有，闭合时刻运算部85计算从基准时刻Treference 到输出R相的闭合信号90B为止的时间(图5中的时刻t2 t3的时间)，作为R 相的动作同步时间Tsync，存入控制部80的存储器。其结果，图1的动作控制部82在从基准时刻Treference(图5中的时刻 t2)起经过了动作同步时间Tsync的时刻t3，向断路器IO输出R相的闭合信号 90B。如果是按照预测，则在经过了接通时间Tapply的时刻t5的目标接通时 刻Tltarget，电流开始流过变压器30的R相。
但是，由于断路器的闭合动作时间及预弧时间取决于断路器10的操作装 置12R、 12S、 12T的周围温度、操作压力、控制电压等，因此产生误差。其结 果，实际的R相的电流接通时刻有时将偏离目标接通时刻Tltarget。实施例1 的断路器10的闭合动作顺序是考虑到该接通时刻偏离的情况。
再参照图2，说明断路器10的闭合动作的顺序。
若接受闭合指令50B，则首先在步骤S10中，控制部80的闭合时刻运算部 85计算第l接通相(R相)的目标接通时刻Tltarget、以及第1接通相(R相)的 闭合信号90B的输出时刻(图5中的时刻t3)，将这些时刻存入控制部80的存 储器。
在接下来的步骤Sll中，控制部80的动作控制部82在步骤S10中计算的 输出时刻将闭合信号90B向断路器10输出。通过这样，利用断路器10接通第 1接通相(R相)的电流。
在接下来的步骤S12中，控制部80的励磁冲击电流判定部86在断路器10 接通第1接通相(R相)的电流之后的l个周期的判定时间的期间，判定用电流 测量部40R、 40S、 40T测量的电流是否超过阈值电流。在检测出超过阈值电流 的电流、产生励磁冲击电流时(步骤S12中为是)，进入步骤S13。
在步骤S13中，控制部80的动作控制部82将第1接通相(R相)的断开信 号90A向断路器10输出。通过这样，利用断路器10再次切断第1接通相(R相) 的电流。
在接下来的步骤S14中，控制部80的剩磁通检测部83通过将用变压器侧 的电压测量部35R、 35S、 35T测量的电压波形进行积分，再计算各相的剩磁通。 剩磁通检测部83将再计算的剩磁通存入控制部80的存储器。然后，返回步骤 Sl，重复步骤S1 S4。若再一次接受闭合指令50B(步骤S5中为是，步骤S6 中为否)，再执行步骤S10 S15的闭合动作。
另外，在步骤S12中，在控制部80的励磁冲击电流判定部86判定为没有产生励磁冲击电流时(步骤S12中为否)，进入步骤S15。在步骤S15中，利用 断路器10在第l接通相即R相的电压零点接通S相、T相的电流。
具体来说，与R相的情况相同，控制部80的闭合时刻运算部85计算S相、 T相的目标接通时刻T2target，使得利用断路器10在第1接通相即R相的电 压零点接通S相、T相的电流。动作控制部82在比目标接通时刻T2target仅 提前接通时间Tapply的时刻，将S相、T相的闭合信号90B向断路器10输出。 这样，利用断路器10接通S相、T相的电流，通过这样从将断路器断开之后到 再一次闭合为止的顺序结束。
以下，使用运行控制装置1的各相的电压、电流、以及磁通的波形，更详 细说明实施例1的断路器10的闭合动作的顺序。
图6所示为在目标接通时刻Tltarget利用断路器10接通第1接通相(R相) 时的各相的电压、电流、及磁通的波形的曲线图。图6的纵轴从上往下依次表 示电源电压、变压器电压、电流、变压器30的各相的磁通，横轴表示时间。 另外，磁通曲线的实线表示变压器30的铁心中实际产生的磁通，虚线表示稳 定磁通。参照标号R、 S、 T分别表示R相、S相、T相。
参照图6，利用断路器IO，在接通时刻Tlon接通R相的电流，利用断路 器IO，在接通时刻T2on接通T相的电流。另外，接通时刻Tlon与R相的目标 接通时刻Tltarget相等，接通时刻T2on与S相、T相的目标接通时刻T2target 相等。
在接通时刻Tlon之前，变压器30的铁心中产生剩磁通。如图6所示，第 1接通相(R相)的剩磁通最大，S相及T相的剩磁通约为第1接通相(R相)的1/2。 该理由是由于在第1接通相(R相)的电压零点，三相同时被断路器IO切断。
接着，在图6的目标接通时刻Tltarget，第1接通相(R相)的剩磁通与稳 定磁通相等。由于在该时刻，接通第1接通相(R相)的电流，因此接通后的第 1接通相(R相)的磁通的直流分量实质上为0 (磁通的正负振幅实质上相等)，能 够将励磁冲击电流抑制到最低限度。另外，在第1接通相(R相)的电流接通后， 对于由变压器30的第1接通相(R相)的电流所产生的S相、T相的磁通，该磁 通的直流分量也实质上为0。另外，S相与T相的磁通互相实质上相等。
其结果，在第l接通相(R相)的电压零点即目标接通时刻T2target， S相、T相中产生的磁通与S相、T相的稳定磁通相等。由于在该时刻利用断路器10 接通S相、T相，因此对于S相、T相，也能够将励磁冲击电流抑制到最低限 度。
图7所示为从目标接通时刻Tltarget偏移利用断路器10接通第1接通相 (R相)时的各相的电压、电流、及磁通的波形的曲线图。图7的纵轴从上往下 依次表示电源电压、变压器电压、电流、变压器30的各相的磁通，横轴表示 时间。另外，磁通曲线的实线表示变压器30的铁心中实际产生的磁通，虚线 表示稳定磁通。参照标号R、 S、 T分别表示R相、S相、T相。
在图7中，接通第l接通相(R相)的电流的接通时刻Tlon，比第l接通相 (R相)的剩磁通与稳定磁通相等的目标接通时刻Tltarget仅延迟时间DT。因 此，由于接通后的第1接通相(R相)的磁通的直流分量不为0，所以变压器30 的第1接通相(R相)中产生励磁冲击电流。另外，对于因第1接通相(R相)的 电流接通而在S相、T相中产生的磁通，其直流分量也不为O。
如前所述，利用从接通时刻Tlon起l个周期的期间的判定时间Tj中检测 的电流的绝对值是否超过阈值电流Ithr，来判定第1接通相(R相)的接通时刻 的偏移。在图7的情况下，在时刻Td检测到第1接通相(R相)的电流超过阈值 电流Ithr。其结果，在切断时刻Tloff利用断路器10切断第l接通相(R相) 的电流。
图8所示为作为图7的比较例的各相的电压、电流、及磁通的波形的曲线 图。图8的纵轴从上往下依次表示电源电压、变压器电压、电流、变压器30 的各相的磁通，横轴表示时间。另外，磁通曲线的实线表示变压器30的铁心 中实际产生的磁通，虚线表示稳定磁通。参照标号R、 S、 T分别表示R相、S 相、T相。
图8与图7不同，不利用断路器10切断第1接通相(R相)的电流，继续接 通第1接通相(R相)的电流，在接通时刻T2on，利用断路器IO接通S相、T相。 在这种情况下，S相、T相的电流接通时刻T2on即使设定为第1接通相(R相) 的电压零点的时刻，接通时刻T2on以后的S相、T相的磁通的直流分量也不为 0。因而，在接通时刻T2on以后，除了第1接通相(R相)的励磁冲击电流，对 于S相、T相，也产生异常的励磁冲击电流。这样，根据实施例1的变压器的运行控制装置1，在因断路器10的闭合动
作时间Tclose及预弧时间Tprearc等的误差，而使第1接通相的电流接通时 刻从目标接通时刻Tltarget偏移时，暂时利用断路器10切断第l接通相的电 流。然后，在用切断时的剩磁通再计算的目标接通时刻Tltarget,利用断路器 10将第1接通相再接通。之后，若确认第l接通相在适当的时刻接通，则开始 接通断路器的剩下的两相电流。因而，根据实施例l，能够将变压器30中流过 励磁冲击电流的期间抑制到最低限度。另外，第l接通相的接通时刻是否从目 标接通时刻Tltarget偏移，能够利用接通后的第1接通相的电流是否超过阈 值电流而容易检测出。
另外，也可以与上述实施例1不同，在利用断路器IO切断电流时，不考 虑三相的任一相的电压零点，而是三相同时切断，将切断时的剩磁通为最大的 相用作为接通时的第l接通相。在这种情况下，也与实施例l相同，将第l接 通相的目标接通时刻设定为第1接通相的剩磁通与稳定磁通相等的时刻。另外， 利用断路器IO在第l接通相的电压零点接通剩下的两相的电流。即使根据这 样的方法，也能够将励磁冲击电流抑制到与实施例l相同的程度。
实施例2的确认励磁冲击电流的抑制效果的判定条件与实施例1不同。在 实施例2中，实际检测第l接通相的电流的接通时刻Tlon，判定与目标接通时 刻Tltarget的偏移。在实际的接通时刻Tlon与目标接通时刻Tltarget之差 不在允许范围内的情况下，由于接通时的第1接通相的剩磁通与稳定磁通不同， 因此产生励磁冲击电流。
图9所示为本发明实施例2的变压器的运行控制装置1A的构成方框图。 图9的运行控制装置1A包含接通时刻判定部87，代替励磁冲击电流判定部86， 这一点与图1的运行控制装置不同。再有，图9的运行控制装置1A不包含电 流测量部40R、 40S、 40T，这一点与图1的运行控制装置不同。关于其它方面， 由于运行控制装置1A与图1的运行控制装置l相同，因此对于共同点就不重 复说明。
图10所示为由图9的控制部80A进行的、断路器10的开关动作的控制顺序的流程图。图10的控制顺序包含步骤S12A，代替图2的步骤S12，这一点 与图2的控制顺序不同。关于其它方面，由于图10的控制顺序与图2的控制 顺序相同，因此对于共同点就不重复说明。
首先，说明第l接通相(R相)的实际的接通时刻Tlon的检测方法。参照图 7，若在接通时刻Tlon接通第1接通相(R相)的电流，则变压器电压从零电压 开始变化。因而，通过检测产生预定的阈值电压以上的变压器电压的时刻，可 求出实际的接通时刻Tlon。使用这样实测的接通时刻Tlon，判定第1接通相 (R相)的电流的接通时刻的偏移。
具体来说，参照图7、图9、图10，在图10的步骤S12A中，控制部80A 的接通时刻判定部87判定检测的接通时刻Tlon与目标接通时刻Tltarget之 差DT的绝对值是否超过预定的阈值时间。阈值时间例如可规定为交流电源的1 个周期的10%左右。然后，在差DT的绝对值超过阈值电压时，进入步骤S13， 将断路器10的第1接通相的触头暂时断开。另外，在差DT的绝对值不超过阈 值时间时，进入步骤S15，利用断路器IO接通剩下的两相电流。
根据这样的实施例2的变压器的运行控制装置1A，与实施例1相同，能够 将变压器30中流过励磁冲击电流的期间抑制到最低限度。再有，由于根据变 压器电压从零电压开始变化的时刻与目标接通时刻Tltarget之差DT，来判定 接通时刻的偏移，因此与实施例1不同，不需要设置电流测量部40R、 40S、 40T。
虽然已详细说明表示了本发明，但这仅仅是为了举例表示，不作为限定， 发明的范围通过根据所附的权利要求的范围进行解释将能够更清楚理解。
权利要求
1. 一种变压器的运行控制装置，其特征在于，具有与三相电力系统连接的变压器；连接在所述电力系统与所述变压器之间、并能够对三相的各相进行电流的切断及接通的断路器；测量所述断路器的所述电力系统侧的各相电压的第1电压测量部；测量所述断路器的所述变压器侧的各相电压的第2电压测量部；以及控制部，该控制部接受断开指令及闭合指令、控制利用所述断路器进行的各相电流的切断及接通的时刻，所述控制部在接受了所述闭合指令时，进行控制，使得在根据所述第1及第2电压测量部的测量值所决定的目标接通时刻，所述断路器接通三相中的第1相电流，判定是否满足确认励磁冲击电流的抑制效果的判定条件，在没有满足所述判定条件时，进行控制，使得切断所述断路器的所述第1相电流，并在根据所述第1及第2电压测量部的测量值所再决定的目标接通时刻，所述断路器再接通所述第1相电流，再判定是否满足所述判定条件，在满足所述判定条件时，接通除所述第1相以外的剩下的两相电流。
2. 如权利要求1所述的变压器的运行控制装置，其特征在于， 所述变压器的运行控制装置还具有测量所述断路器的所述变压器侧的各相电流的电流测量部，所述判定条件包含从所述断路器的所述第1相电流接通之后的预定的判定 时间的期间、用所述电流测量部测量的电流的绝对值不超过预定的阈值电流的 条件。
3. 如权利要求1所述的变压器的运行控制装置，其特征在于， 所述判定条件包含通过对所述第1相接通电流、而用所述第2电压测量部测量的电压从零电压开始变化的时刻与所述目标接通时刻之差的绝对值不超 过预定的阈值时间的条件。
4. 如权利要求1所述的变压器的运行控制装置，其特征在于，所述目标接通时刻是所述第l相的稳定磁通与所述第l相的剩磁通一致的 时刻，所述稳定磁通是通过将用所述第1电压测量部测量的电压波形进行时间积 分而得到的、周期性变化的稳定状态的磁通，所述剩磁通是通过将用所述第2电压测量部测量的电压波形进行时间积分 而得到的、在接受所述断开指令而切断所述断路器时所述变压器的铁心中剩余 的一定的磁通。
5. 如权利要求4所述的变压器的运行控制装置，其特征在于，所述控制部在接受所述闭合指令时，在比所述目标接通时刻提前所述断路 器的接通时间的时刻，向所述断路器输出使所述断路器的所述第1相的触头闭 合用的闭合信号，所述接通时间是从所述断路器的触头进行闭合而所需要的闭合动作时间 减去预弧时间的时间。
6. 如权利要求4所述的变压器的运行控制装置，其特征在于， 所述控制部在满足所述判定条件时，进行控制，使得在所述第l相的交流电压成为零的时刻，所述断路器同时接通所述剩下的两相电流。
7. 如权利要求4所述的变压器的运行控制装置，其特征在于， 所述控制部将所述剩磁通的绝对值为最大的相作为接受所述闭合指令时的所述第l相。
8. 如权利要求4所述的变压器的运行控制装置，其特征在于， 所述控制部在接受所述断开指令时，在三相的任一相的交流电压成为零的时刻，同时切断所述断路器的三相电流，将切断时是零电压的相作为接受所述 闭合指令时的所述第l相。
9. 一种变压器的运行控制方法，该变压器通过断路器与三相电力系统连 接，其特征在于，具有以下步骤测量所述断路器的所述变压器侧的电压的步骤； 测量所述断路器的所述电力系统侧的电压的步骤；在接通所述断路器时选择三相中的第l相、并在根据所述断路器的所述变 压器侧及所述电力系统侧的电压的测量值所决定的目标接通时刻、接通所述断路器的所述第1相电流的步骤；判定是否满足确认励磁冲击电流的抑制效果的判定条件的步骤； 在满足所述判定条件时、接通除所述断路器的所述第l相以外的剩下的两相电流的步骤；在没有满足所述判定条件时、切断所述变压器的所述第1相电流后接通所 述第1相电流的步骤；以及再执行所述判定的步骤的步骤。
10. 如权利要求9所述的变压器的运行控制方法，其特征在于， 所述判定条件包含所述断路器的所述变压器侧的电流的绝对值在所述第1相的电流接通之后的预定的判定时间的期间不超过预定的阈值电流的条件。
11. 如权利要求9所述的变压器的运行控制方法，其特征在于， 所述判定条件包含通过所述断路器的所述第l相电流接通、而所述变压器侧的电压从零电压开始变化的时刻与所述目标接通时刻之差的绝对值不超过 预定的阈值时间的条件。
12. 如权利要求9所述的变压器的运行控制方法，其特征在于，还具有以下 步骤-在切断所述断路器时、通过将所述断路器的所述变压器侧的电压波形进行 时间积分而算出所述变压器的各相的剩磁通的步骤；以及在接通所述断路器时、计算通过将所述断路器的所述电力系统侧的电压波 形进行时间积分而得到的所述变压器的所述第1相的稳定状态的磁通与算出的 所述第l相的剩磁通相等的时刻、作为所述目标接通时刻的步骤。
13. 如权利要求12所述的变压器的运行控制方法，其特征在于， 在接通所述剩下的两相电流的步骤中，在所述第l相的交流电压成为零的时刻，同时接通所述断路器的所述剩下的两相电流。
14. 如权利要求12所述的变压器的运行控制方法，其特征在于， 将所述剩磁通的绝对值为最大的相作为所述第1相。
15. 如权利要求12所述的变压器的运行控制方法，其特征在于， 还具有在切断所述断路器时、在三相的任一相的交流电压成为零的时刻、同时切断所述断路器的各相的电流的步骤，将所述切断的步骤中切断时是零电压的相作为所述第1相。
全文摘要
本发明揭示一种抑制励磁冲击电流用的变压器的运行控制装置及方法，断路器10的控制部80在第1接通相(R相)的剩磁通与稳定磁通一致的时刻，进行控制，使得断路器10接通R相的电流。然后，控制部80判定电流测量部40R、40S、40T的测量电流是否超过阈值。控制部80在测量电流不超过阈值时，进行控制，使得在R相的电压成为零的时刻，断路器10接通剩下的两相(S相、T相)。在测量电流超过阈值时，控制部80进行控制，使得断路器10暂时切断R相的电流之后再接通。
文档编号H02H7/04GK101447664SQ20081014295
公开日2009年6月3日 申请日期2008年7月21日 优先权日2007年11月27日
发明者木下定之, 森智仁, 龟井健次 申请人:三菱电机株式会社