JPH0445789B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、単相２線式、単相３線式および三相
３線式電源等に接続されている負荷の使用状態を
測定する負荷測定装置の相順判別回路の改良に関
する。

〔発明の技術的背景〕

従来、三相３線式電源に接続された負荷の使用
状態（例えば使用電力、使用電力量、力率、電
圧、電流など）を測定する負荷測定装置において
は、入力源となる電源と負荷との間に接続される
１相（Ｒ相）、２相（Ｓ相）、３相（Ｔ相）の接続
線がそれぞれ確実に色分けなどで識別できる場合
は問題ないが、通常これらの接続線は色分けされ
ていない場合や他の線と複雑に混在して束ねられ
ているものが多い。このため、各相の接続線が負
荷測定装置へ識別しえない状態で導入されている
と、同測定装置は、１相側と３相側とが逆の状態
即ち逆相状態で負荷の使用状態を測定してしま
う。

そこで、従来、かかる不具合を除去する手段と
して、負荷測定装置に第１図に示すような相順判
別回路が設けられている。即ち、この回路は、２
相を基準とした第２図ａのような１相の電圧V₁₂
と第２図ｂのような３相の電圧V₃₂とが入力され
ると、対応する各演算増幅器１，２ではこれらを
第２図ｃ，ｄ又はd′のような方形波信号に変換し
た後、Ｄ形フリツプフロツプ３に供給する。この
フリツプフロツプ３は、演算増幅器２から入力さ
れる方形波信号ｄ又はd′の例えば立上り時におけ
る演算増幅器１の方形波信号ｃの状態に応じて相
順を判別し、正相順か逆相順かの判別信号を出力
している。さらに、具体的に述べると、正相順の
場合には図示実線に示すように電圧V₃₂は電圧
V₁₂に対して60度進み、逆相順の場合には図示点
線に示すように電圧V₃₂は電圧V₁₂に対して60度
遅れている。このため、演算増幅器１，２の出力
波形から明らかなように、正相時と逆相時での電
圧V₃₂側方形波信号（第２図ｄ，d′）の立上り時
又は立下り時における電圧V₁₂側方形波信号（第
２図ｃ）のレベルはそれぞれ異なつている。従つ
て、フリツプ・フロツプ３からは正相時にはロー
レベル“Ｌ”、逆相時にはハイレベル“Ｈ”の信
号が出力されているので、このレベルから容易に
相順を判別することができる。

〔背景技術の問題点〕

しかし、以上のような相順判別回路は三相３線
式以外に単相３線式や単相２線式などの負荷状態
を測定できる共用形の負荷測定装置にも適用した
場合、次のような問題が生ずる。例えば単相２線
式の場合には電圧V₃₂がないためにフリツプフロ
ツプ３の出力が不定（“Ｈ”レベルまたは“Ｌ”
レベル）となり、また単相３線式の場合には電圧
V₁₂と電圧V₃₂とが180゜ずれているため、電圧V₃₂
の方形波信号の立上り時に電圧V₁₂の方形波信号
が立下る過渡状態にあり、正常に接続線が導入さ
れていてもフリツプフロツプ３は、逆相判別信号
を出力してしまう。

そこで、前記３種類の電源に適用できる負荷測
定装置においては、各相線式ごとにスイツチを切
り替えてそのスイツチの切替えによる情報により
単相２線式や単相３線式の場合には相順判別を停
止させたり、フリツプフロツプ３の出力を一定の
状態に固定させている。このため、相線式をその
都度設定する必要があり、測定者が取り扱うのに
非常に煩わしいという欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は以上のような点に着目してなされたも
ので、各相線式の相順接続を自動的に判別し得て
各相線式ごとにスイツチ等による切替えを不要に
し、かつ三相３線式の逆相接続時には接続異常を
出力し得る各相線式共用形負荷測定装置の相順判
別回路を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、相線式電源の各線間電圧に比例した
複数の電圧信号を波形整形回路により波形整形し
て複数の方形波信号を得、一方でこれら複数の方
形波信号を位相判別回路に入力して位相判別を行
い、その位相判別信号をゲート回路に入力する。
また他方で上記複数の方形波信号を変換手段に入
力して各方形波信号のレベル状態に応じた状態の
異なる複数の信号を作成し、それら形態の異なる
各信号を直流電圧変換回路によつて直流電圧に変
換する。この直流電圧変換回路の出力レベルを信
号弁別手段で判定レベルと比較して、その比較結
果に応じて電源が三相３線式であるか否かを弁別
する。そして弁別結果に応じて前記ゲート回路を
開閉制御し、信号弁別手段で電源が三相３線式で
あると弁別したときゲート回路を開いて前記位相
判別回路の位相判別信号を出力し、この出力の有
無をもつて各相線式電源を区別させるようにした
ものである。

〔発明の実施例〕

次に、第３図ないし第９図を参照して本発明回
路の実施例を説明する。第３図は三相３線式また
は単相３線式の負荷状態を測定する装置の相順判
別回路図、第４図は単相２線式の負荷状態を測定
する装置のみを示す図、第５図および第６図は第
３図の一部を構成する信号弁別回路の説明図、第
７図ないし第９図は動作を説明するための波形図
である。

先ず、三相３線式および単相３線式の負荷状態
を測定する場合、第３図のように構成されてい
る。同図において１１は３線出力用電源であつ
て、この電源１１には接続線１２Ｒ，１２Ｓ，１
２Ｔを介して負荷１３が接続されている。１４
は、各線間電圧および負荷電流を所要の信号に変
成する信号変成部であつて、具体的には第１線１
２Ｒ−第２線１２Ｓ間電圧を受けて第２線１２Ｓ
を基準とした電圧V₁₂に変圧する第１の変圧回路
１４１と、第３線１２Ｔ−第２線１２Ｓ間電圧を
受けて第２線１２Ｓを基準とした電圧V₃₂に変圧
する第２の変圧回路１４２と、第１線１２Ｓおよ
び第３線１２Ｔに流れる負荷電流をそれぞれ変換
器１５Ｒ，１５Ｔによつて取り出した後、これら
の負荷電流に比例する電圧V₁₁，V₁₃に変換する
第１および第２の変流回路１４３，１４４が設け
られている。

さらに、信号変成部１４によつて変成された電
圧V₁₂，V₃₂は後続の相順判別回路１５に送られ
る。この相順判別回路１５にあつては、電圧
V₁₂，V₃₂を方形波信号に波形整形する第１およ
び第２の演算増幅器１５１，１５２と、この増幅
器１５１，１５２によつて波形整形された方形波
信号のうち電圧V₃₂側の方形波信号の“Ｌ”レベ
ルから“Ｈ”レベルへの立ち上り時の電圧V₁₂側
の方形波信号の状態（“Ｈ”レベルまたは“Ｌ”
レベル）を出力する位相判別用フリツプ・フロツ
プ１５３と、前記変換された電圧V₁₂側と電圧
V₃₂側の方形波信号がそれぞれ入力され、両方形
波信号のレベル状態から異なる形態の信号を出力
する排他的論理和回路１５４と、排他的論理和回
路１５４の出力を信号弁別する信号弁別回路１５
５と、信号弁別回路１５５の出力に基づいて前記
フリツプ・フロツプ１５３の出力を制御する
AND回路などのゲート回路１５６とを備えてい
る。なお、信号変成部１４の各出力は演算回路
（図示せず）に送られて必要な処理がなされる。

次に、第４図は単相２線式に適用した場合の信
号変成部１４の具体的構成例を示む図である。即
ち、この相線式の信号変成部１４は、電源１１′
から出力される２線１２Ｒ，１２Ｓに対応させる
ため、第１および第２の変圧回路１４１，１４２
の入力端間にそれぞれ第１線１２Ｒ−第２線１２
Ｓ間電圧が導入されている。そして、各変圧回路
１４１，１４２はそれぞれ第２線１２Ｓを基準と
して線間電圧を所定の変圧比で変換して電圧
V₁₂，V₃₂（＝V₁₂）を取り出すようになつている。

第５図および第６図は第３図に示す信号弁別回
路の一構成例図およびその動作説明図である。即
ち、この信号弁別回路１５５は、排他的論理和回
路１５４からの信号ｅを積分して直流電圧ｈに変
換する積分回路１５５ａと、この直流電圧ｈを判
定電圧V₁，V₂と比較して信号ｅの弁別信号ｆを
る電圧レベル判定回路１５５とを備えている。

従つて、かかる構成を持つた信号弁別回路１５
５によれば、例えば第６図ｅ１のようにハイレベ
ル状態の間にヒゲ状パルスイを有し、または同図
ｅ２のように矩形状パルスロを有し、或いは同図
ｅ３のようにローレベル状態の間にビゲ状パルス
ハを有するものが信号ｅとして入力されてきた場
合、積分回路１５５ａとしてはこれらｅ１，ｅ
２，ｅ３に示す信号ｅを積分することによつて第
６図ｈのような直流電圧Vh₁，Vh₂，Vh₃（Vh₁＞
Vh₂＞Vh₃）に変換できる。さらに、これらの電
圧Vh₁，Vh₂，Vh₃は後続の電圧レベル判定回路
１５５ｂにてVh₁＞V₂＞Vh₂＞V₁＞Vh₃なる関係
を有する判定電圧V₁，V₂と比較すると、例えば
V₂＞Ｖ(h)＞V₁の時にハイレベル“Ｈ”の弁別信
号ｆ、Ｖ(h)＞V₂およびV₁＞Ｖ(h)の時にローレベ
ル“Ｌ”の弁別信号ｆを取り出すことができる。

次に、以上のような信号弁別回路を持つた相順
判別回路の作用について、三相３線式、単相３線
式および単相２線式に分けて説明する。

(1) 三相３線式の場合（第７図参照）。

電源１１の第１線１２Ｒ−第２線１２Ｓ間の
線間電圧は信号変成部１４の第１の変圧回路１
４１によつて第７図ａのような第２線１２Ｓ側
を基準とした電圧V₁₂が取り出され、同様に第
３線１２Ｔ−第２線１２Ｓ間線間電圧は第２の
変圧回路１４２によつて第７図ｂのような第２
線１２Ｓ側を基準とした電圧V₃₂が取り出され
る。なお、第７図ｂにおいて実線は正相順接続
時の電圧V₃₂であり、点線は逆相順接続時の電
圧V₃₂である。これらの電圧V₁₂およびV₃₂（（正
相時）またはV₃₂（逆相時）は演算増幅器１５
１，１５２に導入され、ここでそれぞれ第７図
ｃ，ｄ，d′のように方形波信号に変換された
後、排他的論理和回路１５４に送られる。この
排他的論理和回路１５４は、各演算増幅器１５
１，１５２から信号ｃ，ｄ（又はd′）を受けて、
ｃ側“Ｈ”、ｄ（又はd′）側“Ｌ”のときハイレ
ベル“Ｈ”、ｃ側“Ｌ”、ｄ（又はd′）側“Ｌ”
のときハイレベル“Ｈ”、ｃ側“Ｈ”、ｄ（又は
d′）側“Ｈ”のときローレベル“Ｌ”、ｃ側
“Ｌ”、ｄ（又はd′）側“Ｌ”のときローレベル
“Ｌ”なる処理を行なつて第７図ｅ，e′のよう
な信号に変換する。つまり、論理回路１５４
は、電圧V₃₂が電圧V₁₂に対して60度進んでい
る正相順および60度遅れている逆相順の何れに
あつても、第６図ｅ２のようなパルスを出力す
るのので、前述するように信号弁別回路１５５
からはハイレベル“Ｈ”の弁別信号ｆが出力さ
れる。

一方、フリツプ・フロツプ１５３は、正相順
の時には電圧V₃₂のローレベルからハイレベル
への立上り時、電圧V₁₂の状態がローレベル
“Ｌ”となつているので、第７図ｇのようにロ
ーレベル“Ｌ”の信号を出力し、逆相順の時に
は同様に電圧V₁₂の状態がハイレベル“Ｈ”と
なつているので、第７図g′のようにハイレベル
“Ｈ”の信号を出力する。よつて、ANDゲート
１５６からは、信号弁別回路１５５の出力信号
ｆがハイレベルであるため、フリツプ・フロツ
プ１５３の出力レベルがそのまま出力される。
従つて、三相３線式における相順判別回路１５
としては、正相順接続の時にはローレベル
“Ｌ”、逆相順接続の時にはハイレベル“Ｈ”の
信号を出力することになる。

(2) 単相３線式の場合（第８図参照）。

この相線式においては、信号変成部１４の第
１および第２の変圧回路１４１，１４２から第
８図ａ，ｂに示すような180度の位相差を持つ
た電圧V₁₂，V₃₂が出力され、さらにそれぞれ
対応する演算増幅器１５１，１５２によつて互
いに相反する電圧レベルの方形波信号（第８図
ｃ，ｄ）に変換されて出力される。従つて、排
他的論理和回路１５４としては、前述するよう
に両信号ｃ，ｄ（又はd′）のレベル関係からハ
イレベル“Ｈ”の信号を出力するも、信号ｃ，
ｄ（又はd′）のレベル変化時には第８図ｅの如
くヒゲ状パルス○イを出力することになる。この
ヒゲ状パルス○イは信号弁別回路１５５によつて
弁別されて前述するようにローレベル“Ｌ”の
弁別信号となる（第８図ｆ）。この結果、AND
ゲート１５６は信号ｆによつて閉とされ、フリ
ツプ・フロツプ１５３の出力とは無関係にロー
レベル“Ｌ”の信号を出力するものである。

(3) 単相２線式の場合（第９図参照）。

この相線式のものは、第１および第２の変圧
回路１４１，１４２から第９図ａ，ｂのように
同位相の電圧V₁₂，V₁₃が出力され、このため
これらの両電圧V₁₂，V₁₃を演算増幅器１５１，
１５２で波形整形すると同図ｃ，ｄのように同
一タイミングで同じレベル形態の信号が出力さ
れる。よつて、排他的論理和回路１５２の出力
ｅは、“Ｌ”レベルとなるが一部信号ｃ，ｄの
信号レベル変化時のヒゲ状パルスが発生する。
しかし、信号弁別回路１５５で弁別され、出力
ｆとしては“Ｌ”レベルとなる。このため、
ANDゲート１５６の出力は、フリツプ・フロ
ツプ１５５の出力に関係なく、“Ｌ”レベルと
なる。なお、電圧V₃₂に第１線１２Ｒ−第２線
１２Ｓ間電圧を入力しているが、変流回路１４
４に電流が入力されていないため、単相２線式
の負荷状態を測定する上でまつたく支障ないこ
とは言うまでもない。

なお、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えば電圧V₁₂，V₃₂を波形整形す
る波形整形回路として演算増幅器１５１，１５
２を用いたが、要は方形波信号に波形整形でき
る回路であれば何んでもよい。また、信号弁別
回路１５５は、排他的論理和回路１５４の出力
において単相２線式および単相３線式で発生す
るヒゲ状パルスを除去し、三相３線式の場合の
みパルス信号とし、パルス信号か否かで三相３
線式と単相２線式および単相３線式を弁別して
もよい。またフリツプ・フロツプ１５５は、Ｄ
形フリツプ・フロツプを例に上げて示したが、
Ｒ−Ｓフリツプ・フロツプ等によつても実施で
きる。同様に、両方形波信号のレベル状態を判
別して複数の異なる形態の信号に変換するため
に排他的論理和ゲート１５４を用いたが、同一
機能を有するものであれば他の回路でもよいも
のである。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、第１線−
第２線間電圧と第３線−第２線間電圧（（単相２
線式の場合は第１線−第２線間電圧）とをそれぞ
れ方形波信号とした後、信号弁別手段によつて三
相３線式電源のみ正相か逆相かを判別する位相判
別回路の出力を生かすようにしたもので、三相３
線式において逆相順接続時のみ異なつた信号を取
り出すことができ、この逆相接続時の信号を用い
て異常信号を出力することもできる。従つて、本
装置は、単相２線式、単相３線式および三相３線
式の負荷状態測定に共用でき、特にスイツチなど
で設定変更を行なうことなく、三相３線式の逆相
順接続を容易に判別しえる負荷測定装置の相順判
別回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の相順判別回路の構
成図およびその動作波形図、第３図は三相３線式
または単相３線式の負荷状態を測定する負荷測定
装置の相順判別回路の一実施例を示す構成図、第
４図は単相２線式電源における信号変成部の構成
図、第５図および第６図は本発明に係る相順判別
回路に使用する信号弁別回路の一例を示す構成図
およびその動作波形図、第７図、第８図および第
９図は、それぞれ三相３線式、単相３線式および
単相２線式における第３図に示す相順判別回路の
動作波形図である。 １１，１１′……相線式電源、１４……信号変
成部、１５……相順判別回路、１５１，１５２…
…波形整形回路、１５３……位相判別回路（Ｄ形
フリツプ・フロツプ）、１５４……信号変換回路
（排他的論理和回路）、１５５……信号弁別回路、
１５６……ゲート回路（アンドゲート）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 三相３線式、単相３線式および単相２線式の
   いずれかの電源に接続されている負荷の使用状態
   を測定する負荷測定装置において、前記各相線式
   電源の各線間電圧に比例する電圧信号をそれぞれ
   方形波信号に整形する波形整形回路と、この回路
   から出力された複数の方形波信号を位相判別する
   位相判別回路と、前記波形整形回路から出力され
   る複数の方形波信号を入力してそれら各方形波信
   号のレベル状態を判別して異なる複数の形態の信
   号に変換する変換手段と、この変換手段によつて
   得られた信号を直流電圧に変換する直流電圧変換
   回路と、この直流電圧変換回路の出力レベルを予
   め定められた所定の判定レベルと比較して前記電
   源が三相３線式であるか否かを弁別する信号弁別
   手段と、この信号弁別手段によつて電源が三相３
   線式であると弁別したとき前記位相判別回路の位
   相判別信号を出力するゲート回路とを備えたこと
   を特徴とする負荷測定装置の相順判別回路。