静止感应电气设备的磁通量测量装置、磁通量测量方法和断路器的同步分合控制装置

技术领域

本发明涉及测量变压器和电抗器等的静止感应电气设备的磁通量的磁通量测量装置、磁通量测量方法和断路器的同步分合控制装置。

背景技术

在将变压器和电抗器等的静止感应电气设备接通到电力系统的情况下，有时流过很大的暂态励磁冲击电流。在将静止感应电气设备接通到系统后，以断路器打开时的剩余磁通量为初始值的交变磁通量流过铁心，在磁通量超过铁心磁饱和点时流过暂态励磁冲击电流，剩余磁通量越多，铁心的饱和度越增加，暂态励磁冲击电流越增加。

在变压器的情形下，由于暂态励磁冲击电流的大小(第1波波峰值相对额定电流的倍率)达到几倍，所以需要分别采取对策，使得变压器保护用比率差动继电器、或为了在变压器次级侧的短路事故等中动作而设置的配电用过电流继电器不会误动作，或需要采取考虑变压器的设计等的对策，使其可经受住由暂态励磁冲击电流造成的电磁力。除此之外，由于暂态励磁冲击电流是单向突出的(半波整流这种)波形，所以多数含有二次谐波、四次谐波等的高次谐波。

因此，暂时变为高次谐波电流源时需要采取对策，使其不会因该原因而对系统中设置的进相电容器和各种交流滤波设备带来恶劣影响。另外，在暂态励磁冲击电流异常大的情形下，存在系统电压瞬时降低等对电力系统带来了恶劣影响的情形。

然而，为了降低该暂态励磁冲击电流，已经在专利文献1和非专利文献1等中公开了可以根据变压器的各相电压计算剩余磁通量，同时考虑断路器的接通定时(相位)，使其抵消该各相的剩余磁通量的情形。

现有技术中，作为求出静止感应电气设备的剩余磁通量的方法的一例，有在电源截断时测量出静止感应电气设备中产生的感应电压的变化，同时通过将该电压波形输入到计算机中进行积分运算，而求出磁通量波形，并根据该磁通量波形的最终值与截断前的磁通量波形的正弦波振动的中心值的差来求出剩余磁通量的方法(例如，参考专利文献2)。

此外，作为求出剩余磁通量的方法的另一例，有如下这样的静止感应电气设备的磁通量测量方法，包括：检测出与静止感应电气设备的馈电回路相连的断路器的分闸时刻的分闸检测单元；可存储预定时间的馈电回路的电压信号，并可测量断路器分闸前后的馈电回路的电压信号的电压信号计量单元；算出断路器分闸前的电压信号的偏移量，并从电压信号去除偏移量的电压信号偏移去除单元；根据断路器分闸后的电压信号来决定积分终止时间的电压信号积分区间检测单元；积分电压信号的电压信号积分单元；去除电压积分信号的偏移量而得到磁通量信号的磁通量信号运算单元；根据磁通量信号算出剩余磁通量值的剩余磁通量运算单元(例如，参考专利文献3)。

专利文献1：日本特开2005-204368号公报

专利文献2：日本特开2000-275311号公报

专利文献3：日本特开2003-232840号公报

非专利文献1“CONTROLLED SWITCHING OF UNLOADED POWERTRANSFORMERS”、ELECTRA No.212P.38(2004)

专利文献2中提出的测量磁通量的方法因在测量系统上叠加的直流偏移成分的影响，通过对电压进行积分运算所得到的磁通量波形的最终值不恒定，而单调增加或单调减少。因此，该文献2的图2所示的磁通量波形中，最终值Φ1单调增加。另外，在直流偏移成分大的情况下，有可能积分结果在短时间发散。因此，在专利文献2所述的发明中，有因读取的定时不同而磁通量不同，导致不能算出准确的剩余磁通量的问题。

对于这种专利文献2的问题，提出解决方案之一的是专利文献3所提出的磁通量测量方法。该文献3所提出的磁通量测量方法如该文献3的图2所示，作为去除在测量系统上叠加的直流偏移成分的影响的方法，根据断路器分闸动作前的正弦波电压波形来算出直流偏移量，并对从电压波形减去该直流偏移量后的波形进行积分运算。进一步，还通过同样的方法来去除作为积分结果的磁通量波形的偏移量，而算出剩余磁通量。

但是，在专利文献3的方法中，有为算出磁通量波形而执行的电压波形的积分期间是极其有限的期间的问题。即，分别对断路器分闸前后200ms和100ms期间的电压波形进行积分运算。限制这种积分运算期间的理由是因为为了去除直流偏移而需要将作为积分对象的电压波形暂时保存在存储器等的存储媒体中。

例如为了保存1秒在16比特、4800Hz下进行模拟一数字变换后的电压波形的数字数据，需要9.6kB/相的存储器容量，进一步，为了执行在专利文献3中提出的剩余磁通量算出运算，需要几倍于上述存储器容量的存储器容量。在从经济性和实用性方面来考虑装置的性价比的情形下，通过专利文献3提出的磁通量测量方法可算出的磁通量波形的算出期间充其量不过是几秒期间。

这样，若磁通量波形的测量期间有限制，则实际上有时磁通量测量装置的实用性成为问题。在如之前公开的专利文献1和非专利文献1那样的考虑了剩余磁通量的断路器的同步分合控制装置中，能够一直准确计量剩余磁通量是很重要的，但若磁通量波形的测量期间有限制，则有时在实用上成为问题。

例如，在通过安装了极间电容器的断路器来分合无负载的静止感应电气设备的情况下，在断路器打开后，通过极间电容器而在静止感应电气设备端子上还表现出电压。因此，如非专利文献1的图11所示那样，电站总线等的从静止感应电气设备来看的外部回路发生事故截断后所产生的暂态电压，有可能在静止感应电气设备端子上产生相当大的电压，因此，指出了剩余磁通量变化的可能性。由于不可能预测出何时产生这种剩余磁通量的变化，所以需要一直计量磁通量波形。

此外，在包括事故截断在内的通常的静止感应电气设备的馈电截断操作中，由于静止感应电气设备的阻抗及其外围电路的阻抗条件，馈电截断后的电压波形的暂态现象有可能持续几十秒期间，这种情况下，为了准确计量剩余磁通量，需要测量几十秒的磁通量波形。

这样，在对考虑了剩余磁通量的断路器的同步分合控制装置使用静止感应电气设备的磁通量测量方法的情形下，对于磁通量波形的测量期间的限制成为必须要解决的课题。

发明内容

本发明为解决如上所述的这种问题而作出，其目的是提供一种可准确计量磁通量，而不会受到在测量系统上叠加的直流偏移成分的影响，且对磁通量的测量期间没有限制，可一直连续地进行磁通量的计量的静止感应电气设备的磁通量测量装置、磁通量测量方法。

此外，本发明的另一目的是提供一种考虑通过同一磁通量测量装置和磁通量测量方法求出的剩余磁通量而进行断路器的同步分合控制的断路器的同步分合控制装置。

为了实现上述目的，技术方案1的发明是在使用静止感应电气设备的电压波形来测量该静止感应电气设备的磁通量的静止感应电气设备的磁通量测量方法中，将所述静止感应电气设备的电压波形输入到由低通滤波器构成反馈回路的负反馈放大单元，并通过由积分单元来积分所述负反馈放大单元的输出，从而求出该静止感应电气设备的磁通量。

此外，技术方案9的发明是在使用静止感应电气设备的电压波形来测量该静止感应电气设备的磁通量的静止感应电气设备的磁通量测量装置中，其特征在于，设置有输入单元，输入所述静止感应电气设备的电压波形；负反馈放大单元，输入从该输入单元输出的电压信号，并由低通滤波器构成反馈回路；以及积分单元，积分所述负反馈放大单元的输出，从而求出磁通量。

另外，技术方案12的发明是在对与静止感应电气设备一起被连接在电力系统回路中的断路器进行同步分合控制的断路器的同步分合控制装置中，其特征在于，设置有：接通相位决定单元，使用所述静止感应电气设备的电压波形，根据由技术方案10或11的磁通量测量装置求出的剩余磁通量来决定目标接通相位；基准点检测单元，根据所述电力系统回路的电源电压的电压波形来检测出同步分合控制用的基准点；接通指令输出延迟单元，根据由所述接通相位决定单元决定出的目标接通相位和由所述基准点检测单元检测出的基准点，来进行对接通指令的延迟时间的计算和接通指令的延迟控制。

发明的效果

根据本发明，可以提供一种可准确计量磁通量，而不会受到在测量系统上叠加的直流偏移成分的影响，且不会对磁通量的测量期间有限制，可一直连续地进行磁通量的计量的静止感应电气设备的磁通量测量装置、磁通量测量方法以及断路器的同步分合控制装置。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的磁通量测量装置的系统结构图；

图2是实施方式1的磁通量测量装置的负反馈放大单元和积分单元的等效电路图；

图3是示意性地表示本发明的实施方式2的两组磁通量运算单元的执行进度表的图；

图4是本发明的实施方式3的磁通量测量装置的系统结构图；

图5是电源截断后的变压器电压和磁通量波形图(收敛情况下)；

图6是电源截断后的变压器电压和磁通量波形图(振动情况下)；

图7是本发明的实施方式4的断路器的同步分合控制装置的系统结构图；

图8是实施方式4的断路器的同步分合控制装置的时序图。

具体实施方式

下面，参考附图来说明本发明的磁通量测量装置的实施方式。

另外，通过对各图中公共的部分添加相同的附图标记或相关的附图标记而适当省略重复的说明。

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式1的静止感应电气设备的磁通量测量装置的系统结构图；图2是磁通量测量装置的负反馈放大单元和积分单元的等效电路。

(结构)

首先，参考图1而从本实施方式1的结构开始进行说明。

1是电源、2是与电源1相连的作为静止感应电气设备的变压器、3是与电源1和变压器2间的电力系统回路相连，并通过分合电力系统回路来进行对变压器2的馈电或截断的断路器、4是在变压器2的初级侧端子间连接，并将施加到变压器2的电压作为变压器电压信号抽出而加以输出的仪表用变压器。

另外，图1中，表示了为了得到变压器电压信号，而将仪表用变压器4与变压器2的初级侧相连的例子，但是也可与次级侧相连，并可根据该输出电压得到变压器电压信号。

而且，构成为与所述仪表用变压器4的次级侧相连并能够取得变压器电压信号的部分、即用点划线包围的部分是作为本发明的主要部分的磁通量测量装置10。

该磁通量测量装置10若通过硬件来大致区分，由AC输入单元11、模拟-数字转换单元(图中，标记为A/D转换单元)12、MPU(微处理器)13构成。

AC输入单元11与仪表用变压器4的二次回路相连，输入变压器电压信号。在这里没有表示该AC输入单元11的内部结构，但是由绝缘电路和模拟滤波器(模拟-数字转换器的防混淆(anti alias)滤波器)等构成。

此外，在这里也没有表示模拟-数字转换单元12的内部结构，但是其由取样保持电路、多路复用器和模拟-数字转换器等构成，从AC输入单元11取得变压器电压信号作为模拟信息，并通过预定的取样间隔对其加以保持，然后，变换为数字数据121再输出。

另外，模拟-数字转换单元12也可采用省略了取样保持电路和多路复用器后的电路结构，也可以是采用了内置取样保持电路的模拟-数字转换器等的电路结构。

MPU13是通过根据所安装的程序来进行磁通量测量用的数字运算处理，而实现由低通滤波器构成反馈回路的作为负反馈放大单元14的功能与作为积分单元15的功能。将这些负反馈放大单元14和积分单元15称作磁通量运算单元16。

负反馈放大单元14的输入数据是变压器电压信号的数字数据121，输出是直流偏移去除信号141。积分单元15的输入数据是直流偏移去除信号141，输出是磁通量信号151。

另外，也可代替MPU13，在PLD(可编程逻辑设备：ProgrammableLogical Device)或FPGA(场可编程门阵列：Field Programmable Gate Array)等的可编程逻辑电路上安装负反馈放大单元14和积分单元15。本实施方式1中，作为静止感应电气设备，用使用了变压器2的例子来加以说明，但是在使用了电抗器等的情况下，当然同样的系统结构也成立。

(作用)

接着，参考图2所示的磁通量运算单元16，来说明本实施方式1的作用。

磁通量运算单元16的功能通过负反馈放大单元14d和积分单元15d来等效表示为电子电路。即，图2的14d是负反馈放大单元14的等效电路，15d是积分单元15的等效电路，本实施方式1中通过基于分别安装的程序的数字运算处理来加以实现。

在负反馈放大单元14d中，放大电路(μ电路)由运算放大器OP1构成，反馈回路(β回路)由输入阻抗R1、运算放大器OP2和电容器C1构成。在该情况下，反馈回路(β回路)是时间常数大的低通滤波器，与作为反馈量F来反馈负反馈放大单元14d的输出量Y的直流分量等效。因此，负反馈放大单元14d作为对输入量X的动态直流偏移去除电路而动作。其中，负反馈放大单元14d的放大电路(μ电路)的增益即开环增益为G＝1。

积分单元15d由输入阻抗R2、运算放大器OP3和电容器C2构成，输出对输入量Y的积分量Z。积分量Z对应于磁通量信号151。

若用数字运算式来表示以上的等效电路，则表示如下。

F[n]＝F[n-1]+Y[n-1]/D

Y[n]＝X[n]-F[n]

Z[n]＝Z[n-1]+Y[n]

这里，

X[n]：变压器电压的数字数据121

Y[n]：直流偏移去除信号141(负反馈放大单元14d的输出)

Z[n]：磁通量信号151(积分单元15d的输出)

F[n]：负反馈放大单元14d的反馈量

n：变压器电压的数字数据121的取样号

D：与负反馈放大单元14d的时间常数相对应的量

这里，负反馈放大单元14d的时间常数τ用下式来表示。

τ＝Δt×D

这里，

Δt＝数字数据的取样周期

决定对应于时间常数τ的量D，使其为2的整数幂(2ⁿ、n：整数)。若对应于时间常数τ的量D为2的整数幂，则MPU13进行的反馈量F的计算可以通过整数运算的比特移位(bit shift)运算来实现。因此，MPU13可极高速地进行运算处理，可以容易进行实时处理。

若考虑负反馈放大单元14d的稳定性，则负反馈放大单元14d的时间常数τ需要10秒以上。在选定这种时间常数的情况下，在MPU13的启动时和复位时，有可能在运算开始后几十秒到几分钟的期间，负反馈放大单元14d的输出量Y为没有完全去除直流偏移的状态。若在这种状态下，积分单元15d对输出量Y进行积分运算，则由于没有去除直流偏移，所以有可能积分结果发散。

因此，在MPU13的启动时和复位时等的计算开始之后的定时下，控制程序，使得在去除了负反馈放大单元14d的输出量Y的直流偏移的状态之前，等待积分单元15d的计算开始。

通过以上的磁通量测量用的数字运算处理，可以从变压器电压的数字数据121求出变压器的磁通量信号151。可明白该数字运算处理为可通过MPU13容易地进行的实时处理。

此外，在使用如上这种磁通量测量用的数字运算处理来求出磁通量信号151的情况下，还可看出不需要将作为积分对象的数字数据121暂时保存在RAM等的存储媒体中。(在上面的描述中，当然不包含在MPU处理中的向一般RAM等的存储器临时保存数据的处理)。

另外，当然可通过上述之外的式子来实现负反馈放大单元14d和积分单元15d的数字运算式。

(效果)

如从以上的说明可看出的，本实施方式1的磁通量测量装置实现了以下的效果。

一般来讲，若积分包含有直流成份的信号，则由于积分结果在短时间内发散，所以不可能进行长时间的积分。但是，在本实施方式1中，通过负反馈放大单元14，可实时地动态去除变压器电压信号的数字数据121的直流偏移。因此，可经长时间来连续进行稳定的积分运算。

另外，本实施方式1中，由于去除了变压器电压的数字数据121的直流偏移，所以不需要将一定期间的变压器电压的数字数据121暂时保存在存储媒体中。因此，不仅可进行几十秒期间的磁通量波形的测量，还可通过进行磁通量波形的连续测量，来测量因电站的总线等的变压器外部回路的事故截断后产生的暂态电压而造成的剩余磁通量的变化。

即，本实施方式1的磁通量测量装置可准确计量磁通量，而不会受到在测量系统上叠加的直流偏移成分的影响，且对磁通量的测量期间没有限制，可一直连续进行磁通量的计量。

(实施方式1的变形例)

在上述的实施方式1中，基于程序通过由MPU13执行的数字运算处理来实现了负反馈放大单元14和积分单元15，但是也可通过模拟电路来实现负反馈放大单元14和积分单元15。另外，在由模拟电路来实现负反馈放大单元14和积分单元15的情况下，一般上是将这些电路插入到图1的AC输入单元11和模拟-数字转换单元12之间的结构。电路常数可选择与实施方式1的情形下相同的时间常数。

如上这样，可以看出即使用模拟电路来实现负反馈放大单元14和积分单元15，也可得到与实施方式1同样的作用、效果。

(实施方式2)

接着，参考图3来说明本发明的实施方式2的静止感应电气设备的磁通量测量装置。

(结构)

由于本实施方式2的磁通量测量方法的系统结构与前述的实施方式1类似，所以省略附图和结构的说明。

但是，在实施方式2中，设实施方式1中说明的磁通量运算单元16为磁通量运算单元(1系)16-1和磁通量运算单元(2系)16-2，可通过这两组磁通量运算单元16-1和16-2，并行执行磁通量运算处理，且在MPU13中安装了程序。

另外，当然可以在MPU13上安装3组以上的磁通量运算单元16，且并行执行3组以上的磁通量运算处理。

(作用)

图3是示意性地表示本发明的实施方式2的两组磁通量运算单元(1系)16-1、磁通量运算单元(2系)16-2的执行进度表的图。

在图3中，空白的执行期间1400是表示仅执行负反馈放大单元14进行的处理的期间，斜线部的执行期间1500是表示执行负反馈放大单元14和积分单元15两者所进行的处理的期间。

若磁通量测量装置10的MPU13启动，并开始执行基于磁通量运算单元16的磁通量运算处理，则根据以下的执行进度表来动作。

(1)在期间T1中，仅执行磁通量运算单元(1系)16-1的负反馈放大单元14所进行的处理。

即、磁通量运算单元(1系)16-1中，执行变压器电压信号的数字数据121的直流偏移去除运算。

(2)在期间T2中，磁通量运算单元(1系)16-1执行负反馈放大单元14和积分单元15两者所进行的处理。磁通量运算单元(2系)16-2仅执行负反馈放大单元14所进行的处理。

即，在磁通量运算单元(1系)16-1中算出磁通量信号151，在磁通量运算单元(2系)16-2中执行变压器电压信号的数字数据121的直流偏移去除运算。

另外，在期间T2的时刻，在磁通量运算单元(1系)16-1中已经去除了直流偏移。

(3)在期间T3中，磁通量运算单元(1系)16-1仅执行负反馈放大单元14所进行的处理。磁通量运算单元(2系)16-2执行负反馈放大单元14和积分单元15两者所进行的处理。

即，在磁通量运算单元(1系)16-1中，再执行变压器电压的数字数据121的直流偏移去除运算，在磁通量运算单元(2系)16-2中，算出磁通量信号151。

另外，在期间T3的时刻，在磁通量运算单元(2系)16-2中已经去除了直流偏移。

(4)在期间T4之后的期间T4、T5…中，重复执行上述(2)和(3)。

如上所述，在本实施方式2中，交替切换磁通量运算单元(1系)16-1和磁通量运算单元(2系)16-2，同时算出磁通量信号151。这里，由于在一个磁通量运算单元输出磁通量信号151的期间，另一个磁通量运算单元去除变压器电压信号的数字数据121的直流偏移，所以作为磁通量测量装置10整体，可以不中断地连续输出磁通量信号151。

这里，选择磁通量运算单元16的切换时间Tn(n＝1，2，3，…)，使其为变压器电压信号频率的整数倍。这样选择切换时间Tn的理由是因为在变压器电压为恒定状态的情形下，或在变压器的馈电截断后没有变压器电压的暂态变化的情况下，切换时间Tn期间的磁通量的平均值为0。

另外，当然去除变压器电压信号的数字数据121的直流偏移所需的时间和磁通量运算单元的切换时间Tn不必然一致。

(效果)

本实施方式2的磁通量测量装置除了获得与实施方式1同样的效果之外，还可得到下面的效果。

在长时间的连续积分运算中，最害怕的问题是积分运算结果的发散以及与之相伴的MPU的失控，但是在本实施方式2中，与实施例方式1相比可以进一步降低积分运算结果发散的风险。

即，除了通过负反馈放大单元14充分地去除了变压器电压信号的数字数据121的直流偏移之外，还将积分单元15的计算执行期间限制在有限的时间内。由此，在万一直流偏移稍微有点残余，导致积分结果表现了发散的倾向的情况下，在MPU13失控前，可以停止积分运算。除此之外，通过切换执行2个磁通量运算单元，可以保证磁通量算出运算的连续性。

(实施方式3)

图4是本发明的实施方式3的静止感应电气设备的磁通量测量装置的系统结构图、图5和图6是说明电源截断后的变压器电压和磁通量波形用的波形图，尤其图5是电源截断后磁通量波形收敛的情形下的波形图，图6是电源截断后磁通量波形振动的情形下的波形图。

(结构)

本实施方式3的磁通量测量装置10对应于实施方式1(图1)的磁通量测量装置10，但是与实施方式1的磁通量测量装置的不同点在于新设置了剩余磁通量运算单元17，该剩余磁通量运算单元17用于向MPU13输入在变压器的馈电遮断后的磁通量信号151，并算出剩余磁通量171。

该剩余磁通量运算单元17由磁通量收敛检测单元172、磁通量均值运算单元173、剩余磁通量运算单元174构成，这些单元172～174与负反馈放大单元14和积分单元15同样，是根据在MPU13上安装的程序来进行数字运算处理而加以实现的。

除此之外，由于与实施方式1(图1)的情形相同，所以省略说明。

(作用)

本实施方式3的磁通量测量用处理中，由于到磁通量信号151的计量之前的处理与实施方式1或实施方式2相同，所以省略说明。

MPU13的剩余磁通量运算单元17执行变压器的剩余磁通量171的计算。剩余磁通量171的计算有如下两种方式，MPU13切换使用这两种方式。

(1)磁通量收敛检测单元172进行的处理方式

该处理方式适用于电源截断后的变压器电压波形和磁通量波形为如图5这样收敛的情形。

断路器3打开后的变压器电压一般上在一定时间后收敛为一定值。将该收敛后的时刻的磁通量作为剩余磁通量值来计量。

即，对于变压器的馈电遮断后的磁通量信号151，磁通量收敛检测单元172检测出磁通量信号151收敛到一定值，或估计出磁通量信号151收敛到一定值。这里，所谓检测是指检测到磁通量信号151没有变化等的直接测量到磁通量信号151收敛到一定值的情况。另一方面，所谓估计是指预先通过实测和分析来求出磁通量信号151收敛到一定值为止的时间，并以该时间为基础来估计出收敛到了一定值。当然可以采用其中之一。

若检测到磁通量信号151收敛到了一定值，剩余磁通量运算单元174将该定时的磁通量信号151作为剩余磁通量171输出。剩余磁通量171也可换算到[Wb]等的物理单位而加以输出，也可作为对于额定电压的标准值(单位是[P.U.])输出。也可以通过对应于其他用途的物理单位来输出。这种换算处理由剩余磁通量运算单元174来执行。

(2)磁通量均值运算单元173进行的处理方式

该处理方式适用于电源截断后的变压器电压波形和磁通量波形如图6这样振动的情形。

在通过装载了极间电容器(未图示)的断路器3来分合无负载的变压器2的情况下，断路器3打开后，还通过极间电容器在变压器2上显现出系统频率的电压。若积分这种变压器电压而算出磁通量，则如图6所示，磁通量波形为振动波形。为了去除这种断路器3打开后的变压器电压的影响，进行磁通量信号151的平均值运算而算出剩余磁通量。

即、对于变压器的馈电截断后的磁通量信号151，磁通量均值运算单元173算出变压器电压周期的整数倍期间的平均值。

剩余磁通量运算单元174将磁通量平均算出单元173所算出的磁通量信号151的平均值作为剩余磁通量171输出。其他的剩余磁通量运算单元174的处理与方式(1)相同。

另外，采用基于磁通量收敛检测单元172的处理方式还是基于磁通量平均算出单元173的处理方式一般上依赖于变压器所连接的系统和变压器的阻抗等。若确定了这些，一般上仅可使用其中之一，所以当然可以仅将其中之一安装在MPU13上。另外，也可通过调整(整定)来选择其中之一。

(效果)

本实施方式3的磁通量测量装置除了可得到与实施方式1和实施方式2同样的效果之外，还可兼得到下面的效果。

现有的磁通量测量装置中，多数存在变压器的剩余磁通量的准确计量困难的情形。与此相对，通过使用实施方式3的磁通量测量装置，即使在以往很难进行剩余磁通量计量的条件下，也可高精度计量剩余磁通量。

(实施方式4)

图7是本发明的实施方式4的断路器的同步分合控制装置的系统结构图，图8是同步分合控制装置的定时图。

(结构)

图7中，用实线框所包围的部分是同步分合控制装置20，通过嵌入在实施方式1(图1)到实施方式3(图4)之中所说明的磁通量测量装置10来作为构成要素之一而构成。

4T计量向变压器2的初级侧施加的变压器电压，是相当于图1的仪表用变压器4的仪表用变压器。另外，4B是为了计量变电所的总线电压或系统电压(下面，称作电源电压)而在本实施方式中新设置的仪表用变压器。

同步分合控制装置20若按硬件来大致区分，则由变压器电压用的AC输入单元11T、模拟-数字转换单元12T、电源电压用的AC输入单元11B、模拟-数字转换单元12B、MPU(微处理器)13和接通指令输出控制部24构成。

在本实施方式4上设置的磁通量测量装置10的构成要素是变压器电压用的AC输入单元11T、模拟-数字转换单元12T、通过基于MPU13的磁通量测量用的数字运算处理实现的磁通量测量用的多个单元14～17。其中，AC输入单元11T相当于实施方式1的AC输入单元11，模拟-数字转换单元12T相当于实施方式1的模拟-数字转换单元12。

并且，本实施方式4的磁通量测量装置10对应于实施方式3(图4)的磁通量测量装置10。由于其结构与实施方式3(图4)的情形相同，所以省略说明。

另一方面，AC输入单元11B以使其向计量前述电源电压的仪表用变压器4B的次级侧输入电源电压信号的方式被连接。该AC输入单元11B与AC输入单元11T同样，由绝缘电路和模拟滤波器(模拟-数字转换器的防混淆滤波器)等构成。

此外，模拟-数字转换单元12B与模拟-数字转换单元12T同样，由取样保持电路、多路复用器、模拟-数字转换器等构成，分别取得电源电压信号、变压器电压信号作为模拟信息，并以预定的取样间隔来保持该信息，然后，在变换为数字数据121B后进行输出。

另外，模拟-数字转换单元12B与模拟-数字转换单元12T同样，也可采用省略了取样保持电路、多路复用器后的回路结构，也可以是内置取样保持电路的结构。可以合并电源电压用的AC输入单元11B和变压器电压用的AC输入单元11T，也可合并电源电压用的模拟-数字转换单元12B和变压器电压用的模拟-数字转换单元12T。

MPU13根据所安装的程序来进行数字运算处理，从而实现磁通量测量用的多个单元14～17的功能与同步分合控制用的多个单元21～23的功能。另外，当然也可通过分别独立的MPU来实现这些磁通量测量用的各单元14～17的功能与同步分合控制用的各单元21～23的功能。

由于通过MPU13的磁通量测量用的数字运算处理实现的磁通量测量用的结构与前述一样，所以省略其说明，而说明通过同步分合控制用的数字运算处理实现的同步分合控制用的结构。

MPU13根据所安装的程序来进行同步分合控制用的数字运算处理，从而实现根据电源侧电压的数字数据121B检测出同步分合控制用的基准点(一般是过零点)的作为基准点检测单元21的功能、根据剩余磁通量171来决定目标接通相位221的作为接通相位决定单元22的功能、对来自上级系统(控制装置等)的接通指令的延迟时间进行运算和进行接通指令的延迟控制的作为接通指令输出延迟单元23的功能。

接通指令输出控制部24是根据接通指令输出延迟单元23的控制，来输出对断路器3进行同步合闸控制后的接通指令信号241的电路，由FET等的半导体开关构成。

另外，图7的同步分合控制装置20的结构表示了一般同步分合控制装置的结构例，但是当然也可采用图7之外的结构。

此外，图7的同步分合控制装置20仅图示了同步合闸控制的构成要素，但是当然也可包含没有图示的同步分闸控制的构成要素。

(作用)

首先，说明MPU13进行的磁通量测量用处理。

本实施方式4的磁通量测量用处理中，由于在变压器的剩余磁通量171计量之前的处理与实施方式3同样，所以省略其说明。

MPU13的接通相位决定单元22考虑变压器的剩余磁通量171来决定断路器3的目标接通相位(电连接相位)221。即，如后述的图8所示，算出在接通断路器后的情况下的预测恒定磁通量(图8中用虚线表示的磁通量波形)和剩余磁通量大致一致的相位来作为目标接通相位221。

接着，使用图8的同步分合控制装置的时序图来说明同步合闸控制动作。

在同步合闸控制中，在t_command的定时下接收到合闸指令信号后，等待接着到来的电源电压的过零点的定时t_zero。可以以该过零点的定时t_zero为基准，在经过同步合闸延迟时间T_delay的延迟时间后，输出同步合闸控制后的合闸指令信号241，并驱动断路器3的接通线圈。

这里，理想上，同步合闸延迟时间T_delay使用从过零点到目标接通相位221为止的时间T_target、与目标接通相位221对应的弧前时间(pre-arcing time)T_pre-arcing和断路器的合闸动作时间T_closing而由下式得到。

T_delay＝T_freq+(T_target+T_pre-arcing-(T_closing％T_freq))

(0≤T_delay＜2×T_freq)

其中，(T_closing％T_freq)是T_closing/T_freq的余数

使用MPU13的接通相位决定单元22决定出的目标接通相位221与基准点检测单元21检测出的电源电压的过零点，接通指令输出延迟单元23控制接通指令输出控制部24的半导体开关的接通(ON)动作。若接通指令输出控制部24的半导体开关进行接通动作，则将同步合闸控制后的合闸指令信号241输出到断路器3的接通线圈中。结果，在变压器2的励磁冲击电流大致为零的定时下断路器3进行接通动作。

另外，本实施方式4中说明的同步分合控制装置20的作用说明了一般同步分合控制装置的作用，当然也可采用本实施方式4之外的作用。

此外，本实施方式4中说明的同步分合控制装置20的作用仅说明了同步合闸控制的作用，但是当然还可包含同步分闸控制的作用。

(效果)

本实施方式4的断路器的同步分合控制装置在通过静止感应电气设备(变压器)的同步接通控制来进行抑制变压器的励磁冲击电流的控制的情况下，很大程度地左右励磁冲击电流抑制效果的原因是变压器的剩余磁通量的计量精度，但是在现有的磁通量测量装置中，多数存在很难准确计量变压器的剩余磁通量的情形。

对此，根据本实施方式4的断路器的同步分合控制装置，即使在以往很难计量剩余磁通量的条件下，同步分合控制装置20也可高精度地计量剩余磁通量。例如，在如非专利文献1中所指出的那样，因电站的总线等的变压器外部回路发生事故截断后产生的暂态电压，而导致变压器的剩余磁通量产生变化的情形下，也可通过本实施方式4准确计量剩余磁通量。

因此，根据本实施方式4，可以有效抑制变压器等的接通时的励磁冲击电流。