JPH02272365A - 開閉器制御装置の位相検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、例えばＳ　ＯＧ　（Ｓ　ｔｏｒａｇｅ　　
０ｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔ　Ｇｒｏｕｎｄ　）型等の開閉
器制御装置の位相検出回路に関する。

（ロ）従来の技術 一般に、三相負荷に結合され、過大電流と地絡電流を検
出し、地絡電流が所定レベルえ越えると、その検知によ
りトリップコイルに電流を流して、開閉器を断させるよ
うにし、また過電流が検知された場合には、電源断を条
件にトリップコイルに電流を流して開閉器を断させるよ
うにしたｓＯＧ型の開閉器制御装置がある。この種の開
閉器制御装置には、検出した零相電圧、零相電流の位相
を検出し、これらの位相差を求める位相検出回路を備え
、その位相差が整定範囲内であるか否かを判別する機能
も備えている。従来の位相検出回路は、電流電圧や零相
電流の正の零クロス点を検出し、この零クロス点を基に
、位相や周波数を検出していた。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記従来の位相検出回路は、正の零クロス点を検出し、
この零クロス点を基準に位相差や周波数を検出するもの
であるから、第５図の（ａ）に示すように、例えばｔ点
で異常が発生した場合を想定すると、これを判断し得る
のは、次の正の零クロス点（Ｏ印で示す立上がり点）で
あるから、区間Ｘ。

が無駄となり、このＸ、は５０Ｈｚで最高２０ｍ５ｅｃ
となり、動作時間精度を上げ得ないという問題があった
。

この発明は、上記問題点に着目してなされたもので、上
記した期間Ｘ１を小さくし、動作時間精度をより、向上
させた開閉器制御装置の位相検出回路を提供することを
目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この発明の開
閉器制御装置の位相検出回路は、三相母線の零相電流を
検出する零相電流検出器と、この零相電流検出器よりの
信号を受けて信号処理する第１の信号処理回路と、前記
三相母線の零相電圧を検出する零相電圧検出器と、この
零相電圧検出器よりの信号を受けて信号処理する第２の
信号処理回路と、前記零相電圧と零相電流の位相差を検
出する位相検出回路と、前記第１の信号処理回路及び第
２の信号処理回路及び位相検出回路の出力がそれぞれ予
め整定される整定値を越えたか否かを判別する手段と、
この判別手段による判別結果がいずれも整定値以上であ
るとの判別出力に応じて前記母線の開閉器を遮断させる
手段とを含む開閉器制御装置において、入力される交流
信号の零クロス点を検出する毎に波形反転する矩形波パ
ルス信号を出力する位相パルス回路と、この位相パルス
回路から出力される矩形波パルス信号を受けて矩形波パ
ルス信号の立上がり点と立下がり点を検出し、これらの
検出時点に基づいて入力される結果の位相を検出する位
相検出手段を特徴的に備えている。

この位相検出回路では、零相電流等が入力されると、そ
の交流信号の零クロス点毎に、っまり正零クロス点、負
零クロス点が到来する毎に、これを検出して、位相パル
ス発生回路は、波形反転し、第５図の（ｂ）に示す如き
矩形波パルス信号を出力する。そして、位相検出回路は
、この矩形波パルス立上がり点（Ｏ印）、と立下がり点
（△印）を基礎に位相検出を行う。そのため、例えば時
点ｔで異常が発生した場合、次の立下がり点ｔ２より、
この検出動作に入るため、期間Ｘ２は期間ＸＩより短く
なり、例えば５０Ｈｚで最高１０ｍ５ｅｃとなり、従来
の位相検出回路より、動作時間精度を向上できる。

（ホ）実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第２図は、この発明が実施されるＳＯＧ型の開閉器制御
装置のブロック図である。同図において、６６００Ｖの
電源系統１に、零相電流検出器（零相変流器）２、及び
零相電圧検出器３が結合されており、それぞれ零相電流
及び零相電圧が検出されるようになっている。零相電流
検出器２で検出された零相電流は電圧信号に変換され、
入カドランス２１、過入力保護回路２２、テスト切替回
路２３、フィルタ回路２４、実効値平滑回路２５及びレ
ベル変換回路２６を介して、ＣＰＵ４に人力されている
。また、同様に零相電圧検出器３で検出された零相電圧
は、電圧変換器３ａ、入カドランス３１、過入力保護回
路３２、テスト切替回路３３、フィルタ３４、実効値平
滑回路３５及びレベル変換回路３６をＣＰ　Ｕ　４に入
力されている。

過入力保護回路２２．３２は検出された零相電流及び零
相電圧のレベル以上を越えると、これを抑えるための機
能を有する回路であり、テスト切替回路２３．３３は通
常監視時にそれぞれ過入力保護回路２２．３２からの零
相電流検出信号及び零相電圧検出信号をフィルタ回路２
４．３４に入力し、自己試験時に検出信号に代えて試験
信号をフィルタ回路２４．３４に入力する。フィルタ回
路２４．３４は高調波成分を除去するために設けられて
いる。実効値平滑回路２５．３５は検出信号等を直流分
に変換するための回路であり、レベル変換回路２６．３
６は、ＣＰＵ４への取込みに適合するための信号に変換
する回路である。位相パルス回路２７．３７は、それぞ
れフィルタ回路２４．３４から出力される交流信号を受
け、その交流信号の零クロスを検出し、検出毎にハイと
ローの波形レベルが反転される矩形波パルス信号を出力
し、ＣＰＵ４に入力する。ＣＰＵ４は、この矩形波パル
ス信号を受けて、パルス信号の立上がり点、立下がり点
を算出し、位相検出を行い、位相差や周波数を検出する
機能を備えている。

整定回路５は、零相電流■。の整定値、零相電流■。の
整定値及び整定時間Ｔを整定するための回路であり、Ｄ
Ｇ試験スイッチ６ａは、地絡試験を行うための手動スイ
ッチ、ＳＯ試験スイッチ６ｂは、過電流試験を行うため
の手動スイッチである。表示部７には、■。レベル表示
、電源表示、予報表示を備えている。出力部８には、地
絡検出によるＤＧ表示、過電流によるＳＯ表示を備えて
おり、また、地絡時のトリップ用のリレー、過電流時の
トリップ用のリレー、予報用リレー、異常リレー等を備
えている。

また、ＣＰＵ４には試験信号発生回路９及び試験回路、
診断回路ＩＯを付設している。試験信号発生回路９は、
例えば４段階の自己試験用の電流信号Ｌ、自己試験用の
電圧信号■。を発生する。

電流信号■。はテスト切替回路２３に、電圧信号■ｏは
テスト切替回路３３にそれぞれ入力される。

試験回路・診断回路１０は、ＣＰＵ４で実行される各種
の診断・試験機能、例えば定電圧チエツク機能、接点チ
エツク機能、ＴＣチエツク機能、千ｉ性機能チエツク等
を総称的に示したものである。

このほか、この開閉器制御装置は、自身の電源部として
、フィルタ回路１１、定電圧回路１２、定電圧レベル変
換回路１３．１４を備えている。

なお、端子Ｐ、　、Ｐ２に商用電源電圧が加えられ、端
子Ｖ、　、Ｖ、間には、電源系統１の開閉器を遮断する
ためのトリップコイルが接続される。ＴＣ検出回路１５
は、端子Ｖ、　、Ｖ、にトリップコイルが接続されたこ
とを検出するための回路である。

次に、上記実施例開閉制御装置の位相検出動作について
説明する。

零相変流器２から零相電流が検出され、さらに零相電圧
検出器から零相電圧が検出されると、フィルタ回路２４
．３４から第３図に示す波形の電流信号１及び電圧信号
■がそれぞれ出力される。

これを受けて位相パルス回路２７．３７は、それぞれ入
力信号■、■の零クロス点を検出し、正の零クロスで立
上がり、負の零クロスで立下がる、半周期毎の矩形波パ
ルス信号（第３図■２、ｒｐ）をそれぞれ出力し、これ
らの矩形波パルス信号がＣＰＵ４に入力される。ＣＰＵ
４では、位相パルス回路２７．３７からそれぞれ入力さ
れる矩形波パルス信号の立上がり点及び立下がり点を検
出し、例えば位相差を算出する。

次に、この位相差算出処理動作について、第１図に示す
フロー図を参照して説明する。

ＣＰＵ４では、先ず位相パルス回路２７及び３７から入
力されるパルス信号のいずれかにつき、立上がりがある
か否か判定する〔ステップＳＴ（以下ＳＴという）１〕
。いずれかの矩形波パルス信号が立上がった場合に、こ
のＳＴＩの判定がＹＥＳとなり、次に、この信号が■信
号であるが否かを判定しく５Ｔ２）、第３図に例示する
ように、む、の時点で例えば電圧信号■２が立上がった
場合には、このＳｒ１の判定がＹＥＳとなり、ここでカ
ウンタＣｖをスタートさせる（Ｓｒ１）。

次に、信号■２が立上がったか否かを判定しく５Ｔ４）
、電流信号■２の立上がりが検出されない間は、次に電
流ｌｐが立下がったか否かをも併せ判定しく５Ｔ５）、
立上がりあるいは立下がりが検出されるまでＳｒ１、Ｓ
ｒ１の判定を繰り返す。

つまり電流信号■が電圧信号Ｖに対して、進相にあるか
、遅相にあるかにより、信号が立下がるか、あるいは立
上がるかに相当するかのいずれであるかを判定する。

今、第３図に例示するように、電圧信号Ｖに対して電流
信号Ｉが遅れている場合（例えばφなる角度遅れている
場合）で電圧信号■２が立上がった後に電流信号Ｉｐが
立上がることを想定する。

この場合に、Ｓｒ４の判定がＹＥＳとなり、ＹＥＳにな
った時点のカウンタＣｖの内容ＣＶ３を読込み、このＣ
ｖ３のカウント値に、カウント値１当りの角度Ｒを乗算
し、位相角φを算出し、次の処理に進む（Ｓｒ９）。つ
まりこの場合には、Ｖｐの立上がり点でカウントを開始
し、次に■２の立上がり点検出でカウントを停止すると
、このカウント内容が位相差φに相当するカウント値で
あり、角度信号をかけることにより、位相角φを算出す
ることができる。

次に、例えば、電圧信号に対し、電流信号が進相の場合
は、第４図に例示するように、■、がｔで立上がった後
、次に■２が立下がるまでに、■、が立下がる（ｔｚ点
）ことになる。そのため、Ｓｒ１でＩ、が立下がりかの
判定がなされるまで、Ｓｒ４、Ｓｒ１の判定が繰返され
、やがて■９信号が立下がると、Ｓｒ１の判定がＹＥＳ
となり、この時点でカウンタのＣｖの内容Ｃｖｌをメモ
リに記憶する（Ｓｒ１）。このカウント値は第４図に示
すように、■２が立上がってから、■、が立下がるまで
の区間に相当するカウント値である。次に、その後、電
圧信号■２が立下がるのを待機する（Ｓｒ７）。■２の
信号が立下がると、つまりｔ１点に至ると、電圧信号■
２の半周期に相当するカウントＣｖの内容Ｃｖ□を読取
り、Ｃｖ□−Ｃｖｌの演算を行う（Ｓｒ８）。そしてこ
の演算値にＲを乗じた値を位相角φとする。この場合、
この角度φは、電圧信号Ｖｐに対して、電流信号■２が
φだけ進相であることを意味する。

以上は、電圧信号■２を基準にし、電流信号が遅相の場
合と進相の場合を例に挙げて説明したが、電流信号ＩＰ
を基準にする場合には、立上がり検出後、Ｓｒ１で■か
の判定がＮＯとなり、５Ｔ１１に移り、■かの判定を行
うが、この場合判定ＹＥＳであり、以下電圧信号で判定
したのと同様に１と■を逆の形でＳｒ１からＳｒ９まで
の処理を行うことにより、電流信号■を基準にして、電
圧信号の進相の場合と遅相の場合の位相差を算出するこ
とができる。

さらに、以上は、電圧信号、電流信号とも、立上がり信
号を基準にした場合であるが、動作を開始した時点で、
立下がり信号が検出された場合には、ＳＴＩの立上がり
有かの判定がＮｏとなり、５ＴＩＯに移り、立下がりか
否か判定し、立下がりの場合には、前記立上がりの場合
と全く逆の処理により、同様にしてやはり位相角を算出
することができる。

（へ）発明の効果 この発明によれば、入力される交流信号の零クロス点を
検出する毎に波形反転する矩形波パルス信号を出力する
位相パルス回路と、この位相パルス回路から出力される
矩形波パルス信号を受けて、矩形波パルス信号の立上が
り点と立下がり点を検出し、これらの検出時点に基づい
て、入力される信号の位相を検出する位相検出手段とを
備えるものであるから、入力される交流信号の正、頁毎
に少なくとも位相検出を行うことができ、従って、位相
検出動作の途中のサイクルにおいて異常が発生した場合
においても、次の半周期の到来から安定動作のための検
出処理が行うことができるので、動作時間精度を従来の
位相検出回路に比べ、より向上させることができるとい
う利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例開閉制御装置の位相検出
処理動作を説明するためのフロー図、第２図は、この発
明が実施されるＳＯＧ型の開閉器制御装置のブロック図
、第３図、第４図は、上記実施例ＳＯＧ型の開閉器制御
装置の位相検出動作を説明するための波形図、第５図は
、従来と本願発明の比較説明を行うための波形図である
。 １：電源系統、　　　２：零相電流検出器、３：零相電
圧検出器、４：ｃＰＵ、 ２０：第１の信号処理回路、 ３０：第２の信号処理回路、 ２７・３７：位相パルス回路。 特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信 第 図 第 図 ｖ３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）三相母線の零相電流を検出する零相電流検出器と
   、この零相電流検出器よりの信号を受けて信号処理する
   第１の信号処理回路と、前記三相母線の零相電圧を検出
   する零相電圧検出器と、この零相電圧検出器よりの信号
   を受けて信号処理する第２の信号処理回路と、前記零相
   電圧と零相電流の位相差を検出する位相検出回路と、前
   記第１の信号処理回路及び第２の信号処理回路及び位相
   検出回路の出力がそれぞれ予め整定される整定値を越え
   たか否かを判別する手段と、この判別手段による判別結
   果がいずれも整定値以上であるとの判別出力に応じて前
   記母線の開閉器を遮断させる手段とを含む開閉器制御装
   置において、 入力される交流信号の零クロス点を検出する毎に波形反
   転する矩形波パルス信号を出力する位相パルス回路と、
   この位相パルス回路から出力される矩形波パルス信号を
   受けて矩形波パルス信号の立上がり点と立下がり点を検
   出し、これらの検出時点に基づいて入力される信号の位
   相を検出する位相検出手段を備えたことを特徴とする開
   閉器制御装置の位相検出回路。