JPH0579147B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は零相電圧検出器に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来の零相電圧検出方法において、配電線路に
取着される電圧センサとしては計器用変圧器（以
下、PTという）、又はコンデンサ分圧形計器用変
圧器（以下、PDという）が使用されており、ま
た近年PT以外ではオプトエレクトロニクス技術
を応用したものも提案されている。前記オプトエ
レクトロニクス技術のものは計器用光変圧器（以
下、光PT）と呼ばれ、多くのものが研究されて
いる。この光PTはポツケルス効果を有する素子
を電界中におき、これに電界と同じ方向に直線偏
光を入射させると、その直交二成分に対する屈曲
率が電界の強さに対して異なる変化を示すととも
に伝播速度も異なり、その結果、光の直交二成分
間に位相差が生じ、出射光は楕円偏光になること
を利用したものである。

（発明が解決しようとする問題点） 前記のような従来のPT又はPDは配電線路に対
しては直接ケーブル等の帯電部に取着する接触方
式であり、そのため、絶縁を考慮する必要がある
ばかりか、PT、PDにおいてはコイル、鉄芯、コ
ンデンサ等を使用することから全体が大型化する
とともに重量が重くなり、そのため取付作業に手
間がかかる問題がある。

また、後者の光PTのものは非接触方式のもの
であり、絶縁性には優れるが直線偏光を得るため
にレーザ発振器等が必要であり、装置全体として
高価になるという問題がある。

上記した零相電圧検出器は軽量にして比較的安
価となつたものの、この零相電圧検出器では各相
毎に検出部を設ける必要があり、取付けが煩雑で
あるとともに、部品点数が多くなり製造コストの
点にもなお問題を残した。従つて、取付けが容易
で製造コストがより低い零相電圧検出器の実現が
懸案されていた。本発明はこの点を鑑みてなされ
たものであり、その目的は取付けが容易にして製
造コストが低い零相電圧検出器を提供することに
ある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は前記した目的を達成するために、３
相からの検出信号を合成して零相電圧を検出する
零相電圧検出器において、導電性部材からなり電
気的に接地されたシールド容器の上面に３個の窓
孔を透設し、同容器内には同容器に対し絶縁材か
らなる棒状支持部材にて各相ごとに支持された板
状の検出電極を配し、各検出電極の上面にて前記
各窓孔をそれぞれ前記容器内面との間に空〓を介
して閉塞するように配置した検出部と、各検出電
極からの検出信号の通過路に増幅回路とバンドパ
スフイルタとからなる信号処理回路を介在させた
ものである。

（作用） この発明は上記した手段を採用したことによ
り、帯電部からの空間を介して流入する変位電流
を利用することにより、検出部は簡単な構造とな
るばかりか、三相分を一体に製作でき、かつ同検
出部の帯電部への対向取付作業が容易となる。

（実施例） 以下、この発明を具体化した第１実施例を第１
図〜第６図に従つて詳述する。

三相の配電線路Lu，Lv，Lwに対し離間配置さ
れる電圧センサＳのシールド容器Ｃは断面チヤン
ネル状のケース１とこれに被せられる蓋２とから
構成されている。第３図に示すように、前記ケー
ス１の互いに相対する側壁の両端部及び底壁の両
端部には取付片３がそれぞれ内方へ直角に折り曲
げ形成されている。また、第２図に示すように、
前記シールド容器Ｃの蓋２はケース１の両端開口
部及び上方を覆うように逆チヤンネル状をなし、
その両端壁から挿通されるビス４により前記ケー
ス１の取付片に締付固定されている。前記蓋２に
は長方形状をなす変位電波流入部としての窓孔５
ｕ，５ｖ，５ｗが第１図に示す各配電線路Lu，
Lu，Lwに対応するように長さ方向に３個並んで
透設されている。前記シールド容器Ｃ内におい
て、ケース１には窓孔５ｕ，５ｖ，５ｗと対応す
る位置に３個の絶縁支持部材６が固設され、同支
持部材６の上端部には各配電線路Lu，Lv，Lwに
対応する平板状の検出電極７ｕ，７ｖ，７ｗがそ
れぞれビス１１により締付固定されている。な
お、このシールド容器Ｃはアルミニウム等の導電
体にて形成され、前記検出電極７ｕ，７ｖ，７ｗ
のシールド電極となつている。

前記検出電極７ｕ，７ｖ，７ｗは金属、導電性
樹脂、導電性ゴム等の導電性部材にて構成され、
この実施例では加工し易いアルミニウムが使用さ
れている。そして、前記のようにケース１に支持
部材６及び検出電極７ｕ，７ｖ，７ｗが組付けら
れ、ケース１、蓋２、支持部材６、検出電極７
ｕ，７ｖ，７ｗにて検出部が構成されている。ま
た、前記各検出電極７ｕ，７ｖ，７ｗには各相信
号回路としての各相分岐リード線Ru，Rv，Rw
が個々に接続されており、これら各相分岐リード
線Ru，Rv，Rwはコネクタ等にて一括合成され、
リード線Ｒからなる合成信号回路に接続されてい
る。そして、この合成信号回路には後記する信号
処理回路９が介装されている。

前記信号処理回路９について、第４図に従つて
説明すると、この信号処理回路９は後記電源回路
２０とともに検出器ボツクスＫ内に収納され、大
きく分けて増幅回路Ａ及びバンドパスフイルタ回
路Ｂによつて構成されている。

前記増幅回路Ａは検出電力７ｕ，７ｖ，７ｗか
らの合成した変位電流を入力すると、その変位電
流を増幅し、変位電流に相似の波形出力するよう
になつており、具体的には以下のように構成され
ている。すなわち、信号処理回路９の入力端子Ｐ
１は抵抗Ｒ１を介して接地線Ｂ１に接続され、ま
たシールド容器Ｃは前記分岐リード線Ru，Rv，
Rwとリード線Ｒを単心シールド付電線を使用す
る等の方法にて、シールド編組線をもつて端子Ｐ
２を介して接地線Ｅ１に接続されている。前記抵
抗Ｒ１の両端子間には互いに反対方向に指向する
一対のダイオードＤ１，Ｄ２の並列回路が接続さ
れ、検出電極７ｕ，７ｖ，７ｗが過大入力阻止の
ための保護回路となつている。

前記抵抗Ｒ２は演算増幅器OB１の反転入力端
子に接続されており、同演算増幅器OP１の非反
転入力端子は抵抗Ｒ３を介して接地線Ｅ１に接続
されている。前記演算増幅器OP１の反転入力端
子と出力端子との間にはコンデンサＣ１と抵抗Ｒ
４との並列回路が接続されている。なお、コンデ
ンサＣ２，Ｃ３は前記演算増幅器OP１の電源安
定用である。

前記抵抗Ｒ１〜Ｒ４、ダイオードＤ１，Ｄ２、
コンデンサＣ１及び演算増幅器OP１とにより増
幅回路Ａが構成されるとともに、同増幅回路Ａの
出力端子は次段のバンドパスフイルタＢに接続さ
れている。

前記バンドパスフイルタＢは増幅回路Ａから送
られる変位電流に相似な信号が印加されると、そ
の信号に基づいて周波数60Hz或いは50Hzを中心周
波数として選択的に増幅して取り出すように設定
されており、具体的には次のように構成されてい
る。

すなわち、前記増幅回路Ａの出力端子と演算増
幅器OP２の反転入力端子間にはコンデンサＣ４
と抵抗Ｒ５の直列回路が接続され、また同演算増
幅器OP２の非反転入力端子は抵抗Ｒ６を介して
接地線Ｅ１に接続されている。前記演算増幅器
OP２の反転入力端子と出力端子間にはコンデン
サＣ５，Ｃ６の直列回路と、抵抗Ｒ７，Ｒ８の直
列回路とからなる並列回路が接続されている。ま
た、前記抵抗Ｒ７，Ｒ８間のａ点と接地線Ｅ１と
の間にはコンデンサＣ７が接続されている。演算
増幅器OP２の出力端子と信号処理回路９の出力
端子Ｐ３間には抵抗Ｒ９が接続されている。

前記抵抗Ｒ５〜Ｒ８、コンデンサＣ４〜Ｃ７及
び演算増幅器OP２とによりバンドパスフイルタ
Ｂが構成されている。

次に、第５図に従つて電源回路２０について説
明すると、100VAC電源端子には電源変圧器２１
が接続され、さらに同電源変圧器２１の二次側に
は全波整流器２２が接続されている。前記電源変
圧器２１の二次側におけるｂ点は接地線Ｅ２が接
続され、前記全波整流器２２のプラス端子と接地
線Ｂ２との間には平滑コンデンサＣ８及びコンデ
ンサＣ９が接続されている。

また、前記全波整流器２２のプラス端子と接地
線Ｅ２との間には三端子レギユレータ２３が接続
され、この三端子レギユレータ２３の出力端子は
＋Ｖc.c.端子に接続されるとともに、三端子レギユ
レータ２３の出力端子と接地線Ｅ２との間にはコ
ンデンサＣ１０及びコンデンサＣ１１が接続され
ている。

また、前記全波整流器２２のマイナス端子と接
地線Ｅ２との間には平滑コンデンサＣ１２及びコ
ンデンサＣ１３が接続されている。また、全波整
流器２２のマイナス端子と接地線Ｅ２との間には
三端子レギユレータ２４が接続され、この三端子
レギユレータ２４の出力端子は−Ｖc.c.端子に接続
されるとともに、三端子レギユレータ２４の出力
端子と接地線Ｅ２との間にはコンデンサＣ１４及
びコンデンサＣ１５が接続されている。

さて、以上のように構成された零相電圧検出器
の作用について説明する。

第１図では各配電線Lu，Lv，Lwに定常の負荷
電流が流れている場合には配電線路Lu，Lv，Lw
と基準電位点であるアースとの間に形成される静
電容量Cu，Cv，Cwを介して流れる変位電流が変
位電流流入部としての電圧センサＳの窓孔５ｕ，
５ｖ，５ｗを通して検出電極７ｕ，７ｖ，７ｗに
捕集される。

そして、この変位電流は合成された後に信号処
理回路８の増幅回路Ａに出力され、増幅回路Ａは
その変位電流を電圧変換して増幅し、変位電流に
相似な波形をバンドパスフイルタＢに出力する。
この場合、端子Ｐ１，Ｐ２からみた入力インピー
ダンスは抵抗Ｒ１とＲ２との並列値と考えられ
る。周知ように演算増幅器の典型的な使用例にお
いては抵抗Ｒ２はＫΩオーダの値である。また、
閉ループ利得R4／R2は充分な出力を得るために
1000程度に取られる。

従つて、上記の入力インピーダンスは事実上抵
抗Ｒ２により充分に低い値に保たれ、しかも高い
閉ループ利得のために演算増幅器OP１の出力に
は大きな信号が得られる。なお、周知のように演
算増幅器OP１の入出力の位相差は抵抗Ｒ４、コ
ンデンサＣ１のインピーダンスの大小関係により
変化し、前者が相対的に小さければ位相差は無視
され、変位電流に比例した出力が得られる。逆の
場合には積分値、すなわち配電線路の電位に比例
した値が得られる。いずれにしてもこの出力には
変位電流に相似な波形が得られる。

次に、バンドパスフイルタＢは前記変位電流に
相似な信号が印加されると、その信号に基づいて
周波数60Hz或いは50Hzを中心周波数とする信号を
選択的に増幅して取り出し、零相電圧Vo信号を
出力端子Ｐに出力する（第６図参照）。この第６
図において、α，β，γは各配電線路Lu，Lv，
Lwに印加された電圧の波形である。

このように、通常の場合には各相の対地電圧が
平衡であるため、３つの検出電極７ｕ，７ｖ，７
ｗの電圧を合成して得られる零相電圧Voとは０
となる。

次に配電線路Lu，Lv，Lwのうちいずれか一相
の配電線路に地絡故障が生ずると、各相の対地電
圧の平衡が崩れるため、三相の検出電極７ｕ，７
ｖ，７ｗにて合成された電圧は信号処理回路９に
入力されたのち、この入力された電圧に対応する
信号を出力し、零相電圧が検出される。これによ
り、配電線路に地絡故障が生じたことが検知され
る。

また、前記電圧センサＳのシールド容器Ｃはケ
ース１及び蓋２がシールド電極となつており、被
測定物である配電線路以外からの変位電流の流入
を防止するため、被測定物である配電線路以外の
他の配電線路の悪影響を受けることがない。

次に、この発明の第２の実施例を第７図及び第
８図に従つて詳述する。

この実施例では、第７図に示すように、三相の
検出電極７ｕ，７ｖ，７ｗにそれぞれ接続された
各相信号回路としての各相分岐リード線Ru，
Rv，Rwには、個々に前記実施例と同様の信号処
理回路９を介装し、互いに合成されることなく、
検出器ボツクスＫ内に電源回路２０とともに設け
た加算回路２５に連結し、この加算回路２５にて
三相の電圧を合成する構成としたものである。前
記第１の実施例との違いは、信号処理回路９を三
相合成前の各相信号回路としての各相分岐リード
線Ru，Rv，Rwに個々に介装した点である。

前記加算回路２５は各検出電極７ｕ，７ｖ，７
ｗから出力された所定の周波数に選択された信号
を合成してその出力端子Poに零相電圧Voを出力
するようになつている。以下、第８図に従つて加
算回路２５の具体的構成を述べる。

すなわち、演算増幅器OP３の反転入力端子の
Ｇ点にはそれぞれ可変の入力抵抗Ｒ１０，Ｒ１
１，Ｒ１２を介して前記検出電極７ｕ，７ｖ，７
ｗの出力端子Pv，Pu，Pwが接続され、その非反
転入力端子は抵抗Ｒ１３をを介して接地されてい
る。また、演算増幅器OP３の出力端子は抵抗Ｒ
１４を介して前記Ｇ点に接続されている。さらに
前記演算増幅器OP３の出力端子は演算増幅器OP
４を使用した電圧ホロア及び抵抗１５を介して出
力端子Poに接続されている。この電圧ホロアは
入力インピーダンスを高くして出力インピーダン
スを低くし、インピーダンスの変換を行つてい
る。

前記抵抗Ｒ１０〜Ｒ１５及び演算増幅器OP３，
OP４によつて加算回路２５が構成されている。
また、前記加算回路２５は電源回路２０とともに
検出器ボツクスＫ内に収納されて零相電圧検出器
２６を構成するものであるが、電源回路２０の構
成は前記第１実施例と同一であるため、その説明
を省略する。

続いてこの発明の第３の実施例を第９図に従つ
て述べる。

この実施例では検出部の別例を示し、シールド
容器Ｃを断面チヤンネル状に形成して底部を省略
し、さらに三相の検出電極７ｕ，７ｖ，７ｗをそ
れぞれ一対の絶縁支持部材２７を介してシールド
容器Ｃの上面内側から垂下したものである。前記
絶縁支持部材２７には絶縁ひだ２８が形成されて
検出電極７ｕ，７ｖ，７ｗからシールド電極に流
れる電流の漏洩が軽減するようになつている。ま
た、前記第２実施例と同様に、各検出電極７ｕ，
７ｖ，７ｗにそれぞれ接続された各相信号回路と
しての各相分岐リード線Ru，Rv，Rwには、
個々に前記第２の実施例同様に信号処理回路９が
介装され、互いに合成されることなく、検出器ボ
ツクスＫ内の加算回路２５に連結され、同加算回
路２５にて電圧の合成が行われたのち、出力端子
Ｐに対し零相電圧Voを出力するようになつてい
る。

発明の効果 以上詳述したように、この発明は３相からの検
出信号を合成して零相電圧を検出する零相電圧検
出器において、導電性部材からなり電気的に接地
されたシールド容器の上面に３個の窓孔を透設
し、同容器内には同容器に対し絶縁剤からなる棒
状支持部材にて各相ごとに支持された板状の検出
電極を配し、各検出電極の上面にて前記各窓孔を
それぞれ前記容器内面との間に空〓を介して閉塞
するように配置した検出部と、各検出電極からの
検出信号の通過路に層幅回路とバンドパスフイル
タとからなる信号処理回路を介在させたことによ
り、製造コストが低減できるとともに、取付けが
簡単であるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した第１実施例の零
相電圧検出器の全体図、第２図は電圧センサの断
面図、第３図はモールド材を除いた電圧センサの
分解斜視図、第４図は増幅回路及びフイルタの電
気回路図、第５図は零相電圧検出器の検出回路の
電気回路図、第６図はこの零相電圧検出器にて検
出された零相電圧と各相配電線の電圧オシログラ
フ、第７図は第２の実施例を示す全体図、第８図
は同じく第２の実施例を示す電気回路図、第９図
は第３の実施例を示す断面図である。 シールド容器……Ｃ、窓孔……５ｕ，５ｖ，５
ｗ、支持部材……６、検出電極……７ｕ，７ｖ，
７ｗ、信号処理回路……９、増幅回路……Ａ、バ
ンドパスフイルタ……Ｂ、リード線……Ｒ、分岐
リード線……Ru，Rv，Rw。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ３相からの検出信号を合成して零相電圧を検
   出する零相電圧検出器において、導電性部材から
   なり電気的に接地されたシールド容器の上面に３
   個の窓孔を透設し、同容器内には同容器に対し絶
   縁材からなる棒状支持部材にて各相ごとに支持さ
   れた板状の検出電極を配し、各検出電極の上面に
   て前記各窓孔をそれぞれ前記容器内面との間に空
   〓を介して閉塞するように配置した検出部と、各
   検出電極からの検出信号の通過路に増幅回路とバ
   ンドパスフイルタとからなる信号処理回路を介在
   させたことを特徴とする零相電圧検出器。