以下に、本発明にかかる位相制御開閉装� ��の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細� ��説明する。なお、以下の実施の形態により� ��発明が限定されるものではない。

実施の形態1.
(装置の構成)
 図1は、本発明の実施の形態1にかかる位相� �御開閉装置の主要部の構成を示す図である� �同図に示す位相制御開閉装置は、遮断器10、 演算・動作制御部55、残留磁束演算処理部50a� ��備えて構成される。三相開閉装置である遮� ��器10は、同図左方側に示される変圧器30と同 図右方側に示される電力系統ライン(R相,S相,T 相)との間に接続されている。遮断器10は、各 相毎に独立して開閉動作可能な接触子12と、� ��触子12の極間に設けられた極間コンデンサ20 とを具備している。遮断器10の変圧器30側に� �、各相の電圧を計測する電圧計測部35が設け られている。

 残留磁束演算処理部50aは、変圧器30に残� �する磁束量(以下「残留磁束」という)の演算 機能を有する構成部であり、電圧計測部35の� ��力に基づいて変圧器電圧の変化率を検出す� ��電圧変化率検出部52aと、電圧計測部35が計� �した変圧器電圧に基づいて変圧器30の残留磁 束を検出する残留磁束検出部53と、遮断器10� �ら残留磁束演算処理部50aに対して入力され� �開閉極接点信号(開閉極補助接点信号等でも� ��わない)に基づいて動作する遮断器開閉状態 識別部51と、を備えて構成される。演算・動� ��制御部55は、残留磁束演算処理部50aが演算� �た残留磁束に基づいて遮断器10に対する開閉 タイミングなどを制御する機能を有する構成 部である。なお、これらの残留磁束演算処理 部50aおよび演算・動作制御部55は、例えばマ� ��コンや制御プロセッサ等を用いて個々に、� ��るいは一体的に構成することができる。

(装置の動作)
 つぎに、図1に示した位相制御開閉装置の動 作について図1~図4の各図面を参照して説明す る。ここで、図2は、実施の形態1にかかる残� ��磁束演算処理を説明するためのフローチャ� ��トであり、図3は、実施の形態1にかかる残� �磁束演算処理の説明に必要な要部波形図で� �り、図4は、図3に示した変圧器磁束波形上の 部分拡大図である。なお、実際の動作は各相 毎に行われるが、説明の簡素化のため、一相 分の動作説明のみを行い、他2相の動作説明� �ついては省略する。

 まず、図3に示す各部の波形について説明 する。図3(c)は電圧計測部35から出力された変 圧器電圧を示す波形であり、図3(d)は電圧計� �部35から出力され、残留磁束検出部53に取り� ��まれた変圧器電圧を時間積分して得られた� ��圧器磁束を示す波形であり、図3(e)は電圧計 測部35から出力され、電圧変化率検出部52aに� ��り込まれた変圧器電圧を時間微分して得ら� ��た変圧器電圧変化率(dv/dt)を示す波形である 。また、図3(f)は、遮断器10から遮断器開閉状 態識別部51に出力される各相の開閉極接点信� ��、つまり遮断器10の開閉極状態を示す波形� �である。なお、本実施の形態の位相制御開� �装置にかかる動作理解を容易とするため、� �えば電力系統側にて地絡事故が発生した場� �を想定し、地絡事故が発生した場合の系統� �圧および事故電流の各波形を、それぞれ図3( a)および図3(b)として示している。

 つぎに、残留磁束演算処理部50aの動作に� ��いて、図2のフローチャートを中心に説明す る。

 まず、電圧計測部35は、変圧器電圧をモ� �タし(ステップS101)、モニタされた電圧は、� �留磁束演算処理部50a内の所定メモリ(図示省� ��)に蓄積される(ステップS102)。遮断器開閉状 態識別部51は、遮断器10から出力される開閉� �接点信号または開閉極補助接点信号のオン/� ��フ信号に基づいて遮断器10が開極状態であ� �か否か判定する(ステップS103)。

 遮断器10が開極状態ではない場合、つま� �遮断器10が閉極状態の場合には(ステップS103, No)、ステップS108に移行し、上述したステッ� �S101,S102と同様に、変圧器電圧のモニタ(ステ� ��プS108)およびモニタ電圧のメモリへの蓄積� �理(ステップS109)が継続されるとともに、本� �テップS103の判定処理が実行される。また、� ��断器10が開極状態に移行した場合には(ステ� ��プS103,Yes、遮断器開局時刻A(図2(f)参照))、残 留磁束検出部53は、変圧器磁束(残留磁束)を� �算する(ステップS104)。なお、残留磁束を計� �するためのデータ幅(残留磁束計算期間(図3� �照))は任意であり、残留磁束の計算は、遮断 器開局時刻A前後の所定期間におけるメモリ� �積データに基づいて行われる。また、計算� �れた残留磁束は、次回遮断器投入時におい� �、励磁突入電流が最小となるような最適投� �時刻を決定するための制御データとしてメ� �リに記憶される。

 ここで、電力系統側で地絡事故が発生し� ��図3(b)に示すような事故電流が流れた場合を 考える。この場合、たとえ遮断器10が開極状� ��であっても、事故発生から事故電流遮断後� ��しばらくの期間は、図3(a)に示すような系統 電圧に大きな変動が発生して、図3(c)に示す� �うな遮断器10の極間コンデンサ20(図1参照)を� ��した変圧器電圧の変動および図3(d)に示すよ うな変圧器磁束の変動が生ずる。例えば、図 4は、事故発生から事故電流遮断後の所定期� �(P部)における変圧器磁束の拡大波形を示し� �いるが、事故電流遮断前後において、変圧� �磁束のピーク値は、約70%低下(0.30PU→0.22PU)し ており、変圧器磁束の大きな変動が生じてい る。そこで、この変圧器電圧の変動を検出し て、常に最新の変圧器磁束を残留磁束値とし て記憶しておくための処理として、以下のス テップS105~S107の処理が行われる。

 すなわち、電圧変化率検出部52は、無負� �変圧器遮断時の各相の残留磁束の計算が完� �した時刻以降に電圧計測部35より計測された 電圧値を時間微分して得られる変圧器電圧変 化率(dv/dt)を算出するとともに(ステップS105)� �電圧変化率(dv/dt)が予め定められた閾値を超� ��たか否か検出する(ステップS106)。このとき� ��電圧変化率(dv/dt)が閾値を超えた時刻も併せ て検出される(図2(f)の検出時刻B)。電圧変化� �(dv/dt)が予め定められた閾値を超えている場� ��には(ステップS106,Yes)、その検出時刻が残留 磁束検出部53に伝達され、残留磁束検出部53� �、当該検出時刻前後の変圧器電圧に基づい� �各相の残留磁束を再計算するとともに、再� �算した残留磁束値を新たな残留磁束値とし� �メモリに記憶する(ステップS107)。一方、電� �変化率(dv/dt)が予め定められた閾値を超えて� ��ない場合には(ステップS106,No)、残留磁束の� ��計算処理(ステップS107)を行わずにステップS 108に移行する。

 上記のように、この実施の形態の位相制� ��開閉装置によれば、残留磁束演算処理部は� ��変圧器電圧の変化率(dv/dt)が予め設定した閾 値を超えたか否かを検出し、当該変化率(dv/dt )が閾値を超えた場合に、変圧器の各相にお� �る残留磁束を再計算するようにしているの� �、変圧器用遮断器が極間コンデンサを装備� �たものであっても、遮断器投入時における� �磁突入電流の抑制が可能となる。

 なお、上記図2のフローでは、遮断器が開 極状態に移行した後に、変圧器電圧変化率(dv /dt)を算出するようにしているが、遮断器が� �極状態にあるか否かに関わらず、変圧器電� �変化率(dv/dt)を算出するようにしてもよい。

実施の形態2.
(装置の構成)
 図5は、本発明の実施の形態2にかかる位相� �御開閉装置の主要部の構成を示す図である� �同図に示す位相制御開閉装置は、遮断器10、 演算・動作制御部55、残留磁束演算処理部50b� ��備えて構成される。同図において、実施の� ��態2にかかる位相制御開閉装置の残留磁束演 算処理部50bでは、図1に示す実施の形態1の構� ��から、遮断器開閉状態識別部51を省略する� �ともに、実施の形態1とは異なる機能を有す� ��電圧変化率検出部52bを備える構成としたも� ��である。すなわち、本実施の形態にかかる� ��留磁束演算処理部50bは、遮断器10から入力� �れていた開閉極接点信号を必要としない構� �としている。なお、その他の構成について� �、実施の形態1の構成と同一あるいは同等で� ��り、それらの各構成部には同一符号を付し� ��示し、その説明を省略する。

(装置の動作)
 つぎに、図5に示した位相制御開閉装置の動 作について図5~図7の各図面を参照して説明す る。ここで、図6は、実施の形態2にかかる残� ��磁束演算処理を説明するためのフローチャ� ��トであり、図7は、実施の形態2にかかる残� �磁束演算処理の説明に必要な要部波形図で� �る。なお、実際の動作は各相毎に行われる� �、説明の簡素化のため、一相分の動作説明� �みを行い、他2相の動作説明については省略� ��る。

 まず、図7に示す各部の波形について説明 する。図7(c)は電圧計測部35から出力された変 圧器電圧を示す波形であり、図7(d)は電圧計� �部35から出力され、残留磁束検出部53に取り� ��まれた変圧器電圧を時間積分して得られた� ��圧器磁束を示す波形であり、図7(e)は電圧計 測部35から出力され、電圧変化率検出部52aに� ��り込まれた変圧器電圧を時間微分して得ら� ��た変圧器電圧変化率(dv/dt)の1周期間の平均� �を示す波形である。図3(e)に示す波形が変圧� ��電圧変化率(dv/dt)であるのに対し、図7(e)に� �す波形が変圧器電圧変化率(dv/dt)の1周期間の 平均値である点が相違している。なお、本実 施の形態の位相制御開閉装置にかかる動作理 解を容易とするため、例えば電力系統側にて 地絡事故が発生した場合を想定し、地絡事故 が発生した場合の系統電圧および事故電流の 各波形を、それぞれ図7(a)および図7(b)として� ��している。

 つぎに、残留磁束演算処理部50bの動作に� ��いて、図6のフローチャートを中心に説明す る。

 まず、電圧計測部35は、変圧器電圧をモ� �タし(ステップS201)、モニタされた電圧は、� �留磁束演算処理部50a内の所定メモリ(図示省� ��)に蓄積される(ステップS202)。電圧変化率検 出部52は、電圧計測部35より計測された電圧� �を時間微分して得られる変圧器電圧変化率(d v/dt)および、その1周期期間の平均値(以下、[A VG(dv/dt)]と表記)を算出するとともに(ステップ S203,S204)、[AVG(dv/dt)]が予め定められた閾値1(第 1の閾値)を超えたか否か検出する(ステップS20 5)。

 [AVG(dv/dt)]が閾値1を超えていない場合には (ステップS205,No)、遮断器10が閉極状態にはな� ��と判定され、ステップS201の処理に戻り、上 述したステップS201~S205の処理が継続される。 一方、[AVG(dv/dt)]が閾値1を超えている場合に� �(ステップS205,Yes)、遮断器10が開極状態に移� �したと判定され(検出時刻C(図7(e)参照))、残� �磁束検出部53は、変圧器磁束(残留磁束)を計� ��する(ステップS206)。なお、残留磁束を計算� ��るためのデータ幅(残留磁束計算期間(図7参� ��))は任意であり、残留磁束の計算は、検出� �刻C前後の所定期間におけるメモリ蓄積デー� ��に基づいて行われる。また、計算された残� ��磁束は、次回遮断器投入時において、励磁� ��入電流が最小となるような最適投入時刻を� ��定するための制御データとしてメモリに記� ��される。

 ここで、電力系統側で地絡事故が発生し� ��図7(b)に示すような事故電流が流れた場合を 考える。この場合、たとえ遮断器10が開極状� ��であっても、事故発生から事故電流遮断後� ��しばらくの期間は、図7(a)に示すような系統 電圧に大きな変動が発生して、図7(c)に示す� �うな遮断器10の極間コンデンサ20(図5参照)を� ��した変圧器電圧の変動および図7(d)に示すよ うな変圧器磁束の変動が生ずる。例えば、図 4で説明したように、変圧器磁束のピーク値� �、約70%低下(0.30PU→0.22PU)しており、変圧器磁 束の大きな変動が生じている。そこで、この 変圧器電圧の変動を検出して、常に最新の変 圧器磁束を残留磁束値として記憶しておくた めの処理として、以下のステップS207~S212の処 理が行われる。

 すなわち、電圧変化率検出部52は、[AVG(dv/ dt)]が予め定められた閾値2(第2の閾値)を超え� ��か否か検出する(ステップS207)。[AVG(dv/dt)]が� ��値2を超えている場合には(ステップS207,Yes)� �その検出時刻(検出時刻D(図7(e)参照)が残留磁 束検出部53に伝達され、残留磁束検出部53は� �当該検出時刻前後の変圧器電圧に基づいて� �相の残留磁束を再計算するとともに、再計� �した残留磁束値を新たな残留磁束値として� �モリに記憶する(ステップS208)。一方、[AVG(dv/ dt)]が閾値2を超えていない場合には(ステップ S207,No)、残留磁束の再計算処理(ステップS107)� ��行わずにステップS209に移行し、上述したス テップS201~S204と同様に、変圧器電圧のモニタ (ステップS209)、モニタ電圧のメモリへの蓄積 処理(ステップS210)、変圧器電圧の算出処理(� �テップS209)、[AVG(dv/dt)]の算出処理、および本 ステップS207の判定処理が継続して行われる� �

 上記のように、この実施の形態の位相制� ��開閉装置によれば、残留磁束演算処理部は� ��変圧器電圧の変化率(dv/dt)の平均値([AVG(dv/dt) ])が予め設定した閾値1を超えたか否かを検出 し、当該[AVG(dv/dt)]が閾値1を超えた場合に遮� �器が開極状態に移行したと判定するととも� �、さらに当該[AVG(dv/dt)]が閾値2を超えた場合� ��、変圧器の各相における残留磁束を再計算� ��るようにしているので、変圧器用遮断器が� ��間コンデンサを装備したものであっても、� ��断器投入時における励磁突入電流の抑制が� ��能となる。

 また、この実施の形態の位相制御開閉装� ��では、実施の形態1とは異なり、遮断器10か� ��の開閉極接点信号または開閉極補助接点信� ��のオン/オフ信号を必要としないので、装置 の構成を簡素化することができる。

 なお、閾値1および閾値2は、それぞれ独� �に設定することができる。例えば、閾値1は� ��遮断器の閉極状態おける[AVG(dv/dt)]として予� ��される振幅値をm倍(m>1を満たす実数)した� ��として設定することができ、閾値2は、遮断 器の開極状態おける[AVG(dv/dt)]として予想され る振幅値をn倍(n>1を満たす実数)した値とし て設定することができる。

 一方、(dv/dt)の振幅値と[AVG(dv/dt)]の振幅値 とが、ある期間継続して略一定値となる定常 状態になった場合には、これらの略一定とな る振幅値を基準値として設定するとともに、 この基準値をx倍(x>1を満たす実数)した値を 、閾値1および閾値2として設定しなおすこと� ��できる。なお、閾値1および閾値2を同一の� �に設定することにより、所定の検出精度を� �持しつつ、検出感度を向上させることがで� �る。

 また、この実施の形態では、遮断器が開� ��状態あるか否かの判定および残留磁束を再� ��算するか否かの判定を、変圧器電圧変化率( dv/dt)の1周期平均値に基づいて判定するよう� �しているが、実施の形態1と同様に変圧器電� ��変化率(dv/dt)を用いて判定するようにしても よい。ただし、変圧器電圧変化率(dv/dt)を用� �て判定する場合には、遮断器が開極状態あ� �か否かを判定するためのマージンが小さい� �で、第1の閾値を適切な値のものに設定する� ��要がある。

 なお、遮断器が開極状態あるか否かの判� ��に変圧器電圧変化率(dv/dt)の1周期平均値を� �いる一方で、残留磁束を再計算するか否か� �判定に変圧器電圧変化率(dv/dt)を用いるよう� ��判定手法を用いることも可能である。また� ��遮断器が開極状態あるか否かの判定に変圧� ��磁束の変化率を用いて判定することも可能� ��ある。

 また、変圧器電圧変化率(dv/dt)または変圧 器電圧変化率の1周期平均値[AVG(dv/dt)]の少な� �とも一方が、所定期間において略一定値と� �る定常状態に移行した場合には、当該略一� �値となった(dv/dt)または[AVG(dv/dt)]を基準値と� ��て設定するとともに、この基準値をx倍(x> 1を満たす実数)した値を、閾値1および閾値2� �して同一の値に設定し直すようにしてもよ� �。この場合、図6の処理フローに代えて図2の 処理フローを行えばよく、また、閾値判定処 理では当該略一定値となった(dv/dt)または[AVG( dv/dt)]のいずれか一方を用いればよい。例え� �(dv/dt)を用いる場合には、図2に示す処理フロ ーを実施すればよい。また、[AVG(dv/dt)]を用い る場合には、図2のステップS105の処理の際に� ��変圧器電圧変化率の1周期平均値[AVG(dv/dt)]を 算出するとともに、ステップS106において、� �出した[AVG(dv/dt)]による閾値判定処理を行え� �よい。