JPH0590375U - 高調波チエッカー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この考案の目的は、高調波伝搬障害事故が発
生する前に需要家において簡便に而も低コストで高調波
の発生状況を常時調査監視できる高調波チエッカーを提
供する点にあります。 【構成】 この考案の構成は、電力系統の高調波成分を
所望の次数毎に検出する高調波成分検出手段と、検出す
る高調波信号の次数に応じた基準レベルを設定する基準
レベル設定手段と、前記高調波成分検出手段により検出
した高調波信号を前記基準レベル設定手段により設定さ
れた基準レベル信号とを各次数毎に比較する比較判別手
段と、該比較判別手段により判別された状態を保持する
と共に各次数毎に判別した警報信号を表示する警報表示
手段と、警報信号を初期状態にするリセット手段と、を
備えたことを特徴とする高調波チエッカーにあり、前記
高調波成分検出手段が一定周期毎に検出する高調波成分
検出手段であってもよいものであります。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は電力系統の高調波発生状態を簡便に調べる高調波チエッカーに関す るものである。

【従来技術】

【０００２】 機器に供給される電力は正弦波形で供給されることが好ましいが、現実にはか なり波形歪みを生じている。波形歪みの程度が大きくなると、調相用機器やその 他の設備に高調波障害をもたらし事故が発生する場合が屡々発生するので、電源 系の質の問題がクローズアップされてきている。 高調波障害は、図３に示すような一般的な電力系統を例にして考えると、母線 ２に高調波信号Ｖ_ｎが接続され、これが伝搬されることにより障害が発生するも のである。高調波信号Ｖ_ｎの負荷回路が、電源側系統Ｓの内部インピーダンスＺ ｓｎと構内負荷系統Ｃの負荷インピーダンスＺｃｎの並列負荷回路になるので、 高調波電流Ｉ_ｎは両系統に分流して伝搬されることになる。ｎ次の高調波電流Ｉ_ｎ が発生すると、その伝搬の態様は、 高調波電流Ｉ_ｎが電源側系統Ｓの内部インピーダンスＺｓｎと構内負荷系統 Ｃの負荷インピーダンスＺｃｎに分流し、構内負荷系統Ｃの負荷インピーダンス Ｚｃｎも誘導性となって高調波電流Ｉ_ｎが非拡大となる場合。 高調波電流Ｉ_ｎが電源側系統Ｓの内部インピーダンスＺｓｎと構内負荷系統 Ｃの負荷インピーダンスＺｃｎに分流し、構内負荷系統Ｃの負荷インピーダンス Ｚｃｎが直列共振となって高調波電流Ｉ_ｎが構内負荷系統Ｃにのみ流れる場合。 高調波電流Ｉ_ｎが電源側系統Ｓの内部インピーダンスＺｃｎと構内負荷系統 Ｃの負荷インピーダンスＺｃｎに分流し、構内負荷系統Ｃの負荷インピーダンス Ｚｃｎが容量性となって電源側系統Ｓ側の高調波電流Ｉ_ｎはほぼ一定となり、構 内負荷系統Ｃ側の電流のみが拡大する場合。 高調波電流Ｉ_ｎが電源側系統Ｓの内部インピーダンスＺｃｎと構内負荷系統 Ｃの負荷インピーダンスＺｃｎに分流し、構内負荷系統Ｃの負荷インピーダンス Ｚｃｎが容量性となって、この容量分と電源側系統Ｓの内部インピーダンスＺｓ ｎのインダクタンスによる並列共振となり、電源側系統Ｓおよび構内負荷系統Ｃ の高調波電流が拡大する場合。 高調波電流Ｉ_ｎが電源側系統Ｓの内部インピーダンスＺｓｎと構内負荷系統 Ｃの負荷インピーダンスＺｃｎに分流し、構内負荷系統Ｃの負荷インピーダンス Ｚｃｎが容量性となって、電源側系統Ｓ側の高調波電流Ｉ_ｎがほぼ一定となり、 構内負荷系統Ｃ側の電流のみが拡大する場合。 の５つの態様に大別できる。 この５種類の高調波伝搬の態様で高調波障害事故の原因になるのは〜の場 合であると考えられ、高調波発生箇所と事故発生箇所が同一需要家内で発生する 場合、同一系統の別の場所で発生する場合、また高圧母線を通じて他の需要家に 伝搬して発生する場合等が考えられる。尚、図示を省略したが、上位系統に高調 波が発生し下位系統に高調波が伝搬し事故をもたらす場合、上位系統と下位系統 にそれぞれ高調波が発生しこれら高調波が重畳して高調波事故をもたらす場合等 々も考えられる。 このような高調波伝搬障害事故のメカニズムが考えられるが、これは事故の原 因を調査した結果として高調波伝搬障害が原因となる事故であることが解るもの であって、事故が発生した場合の原因調査には研究用の周波数分析器等の種々の 測定器類を事故現場に運び込んで種々の条件を設定して測定記録しこれを解析す る等の経過を経ることになり長時間を要する。従って、事故原因が高調波伝搬障 害であることを掴むのにも時間と労力を要し、また高調波が発生している場所（ 機器）を特定するのにも長時間と労力を伴うことになる。 このような研究用の測定器類と同等のものを需要家が設備し高調波の発生状況 を監視することは、事故発生を未然に防ぐことができるようになるものと考えら れますが、需要家にとって設備コストが高くなるばかりでなく測定器類の取扱が 複雑であり、現状適当な方法ではないと考えられます。 この考案は、係る高調波伝搬による障害事故の事情に鑑み、高調波伝搬障害事 故が発生する前に需要家において簡便に而も低コストで高調波の発生状況を常時 調査監視できる高調波チエッカーを提供するとを目的になされたものである。

【０００２】

【課題を解決するための手段】

この考案の高調波チエッカーは、第一の考案として、電力系統の高調波成分を 所望の次数毎に検出する高調波成分検出手段と、検出する高調波信号の次数に応 じた基準レベルに設定する基準レベル設定手段と、前記高調波成分検出手段によ り検出した高調波信号を前記基準レベル設定手段により設定した基準レベル信号 とを各次数毎に比較する比較判別手段と、該比較判別手段により判別された状態 を保持すると共に各次数毎に判別した警報信号を表示する警報表示手段と、警報 信号を初期状態にするリセット手段と、を備えたことを特徴とするものに構成し たのであり、検出する高調波成分としては少なくとも３次、４次、５次、７次の 高調波であることが好ましいものである。 また第二の考案としては、上記第一の考案の高調波成分検出手段が一定周期毎 に検出する高調波成分検出手段であることを特徴とするものである。

【０００４】 第一の考案と第二の考案の一番の相違点は、第一の考案が電力系統の高調波成 分を連続して検出しこれを基準レベルと比較判断するのに対し、第２の考案は電 力系統の高調波成分を一定周期毎に検出しこれを基準レベルと比較判断する点に ある。

【０００５】 チエックする高調波成分の次数は少なくとも３次、４次、５次、および７次の 高調波成分の４種類の高調波成分を選択することが好ましい。 ３次および４次の高調波成分を選んだ理由は、現在使用されている調相用の機 器が、例えば進相コンデンサ用直列リアクトルを例にすると、ＪＩＳ Ｃ ４８ ０１−_１９９０「高圧および特別高圧進相コンデンサ用直列リアクトル」の解説 欄をみると、過負荷使用条件としての最大許容電流の定め方において“大多数を 占める一般的な場合として３５％の第５調波を考慮すれば十分であると推測され る”としていること等から第５調波に対する対策はなされているが、今日の大電 流の整流装置が設備される現状に鑑み第５調波より低次の第４次や第３次の高調 波が発生する場合が屡々あり、６％の直列リアクトルが使用されている場合の前 記，，の高調波伝搬により進相コンデンサや直列リアクトルが拡大した過 電流による破損する障害事故が近年増加傾向にあることから、３次および４次の 高調波成分を常時監視し、事故を未然に防ぐ必要があるからである。 ５次の高調波は異常に大きくなると６％直列リアクトル付きコンデンサ装置を 用いる場合、例えば電圧波形歪みが３．５％以上になると、リアクトルに基本波 の３５％以上の第５調波電流が流れることになり、直列リアクトルの焼損事故が 発生することになるので、第５次の高調波発生状況の調査監視は電力需要家の直 列リアクトルの高調波障害事故防止の危険予知信号に用いるためである。 ７次の高調波を選んだ理由は、低圧コンデンサと変圧器のインダクタンスが高 圧母線２に対し第７調波フィルターとなって低圧母線に第７調波が異常に大きく なって低圧コンデンサや変圧器が過負荷になって遂には破損する状態が発生する ので第７次の高調波発生状況を監視しこう云った事故を未然に防ぐためである。

【０００５】 第一の考案は図１に示すように高圧母線２より変流器ＣＴにより測定電流を取 り出し、これを第３高調波用のバンドパスフィルターＢＰＦ_３、第４高調波用の バンドパスフィルターＢＰＦ_４、第５高調波用のバンドパスフィルターＢＰＦ_３ 、第７高調波用のバンドパスフィルターＢＰＦ_７に分配して各次の高調波成分を 検出する。検出した高調波信号をそれぞれ整流回路ＤＥＴ_３，ＤＥＴ_４，ＤＥＴ_５ ，ＤＥＴ_７により直流信号に変換する。この直流信号は、第３次、第４次、第 ５次、第７次の基準（直流）信号設定回路ＲＥＦ_３，ＲＥＦ_４，ＲＥＦ_５，ＲＥ Ｆ_７の基準信号とを比較回路ＣＯＭＰ_３，ＣＯＭＰ_４，ＣＯＭＰ_５，ＣＯＭＰ_７ によりそれぞれレベル比較する。比較回路により比較された信号はそれぞれフリ ップフロップ回路ＦＦ_３，ＦＦ_４，ＦＦ_５，ＦＦ_７のセット端子に入力して記録 ホールドし、ホールド期間光表示装置ＬＥＤ_３，ＬＥＤ_４，ＬＥＤ_５，ＬＥＤ_７ により警報を光表示する。警報信号のリセットはフリップフロップ回路ＦＦ_３， ＦＦ_４，ＦＦ_５，ＦＦ_７のリセット端子よりリセット信号を入力することにより 記憶ホールド信号をクリアーすることができる。 尚、全高調波歪みはバンドパスフィルターとして第２高調波以上の帯域を通過 させるものを用いる外は同様の手段により警報を光表示することができる。

【０００６】 第２の考案はマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）等を用いディジタル信号 処理により実施することができ、図２は実施例を説明するブロック図を示す。高 圧母線２より計器用変圧器ＰＴにより測定電圧を取り出し、これをＡ／Ｄ変換装 置により一定時間（サンプリング時間ｔ_１）サンプリングし、このサンプリング 時間ｔ_１に続く一定時間（解析処理時間ｔ_２）にサンプリングした波形情報を演 算処理して警報信号を出力すると云うサイクル［１／（ｔ_１＋ｔ_２）］のリアル タイム方式で高調波成分を検出するものである。演算処理は、記憶されている波 形情報より高速フーリエ変換（ＦＦＴ）プログラムにより第３次、第４次、第５ 次、第７次の高調波成分を求め、この値が外部スイッチＳＷから指定する基準信 号のレベル以上になると、その時点より警報信号を出力する処理である。警報信 号を発する高調波の次数は数表示装置ＤＳにより高調波の次数に対応させた数を 光表示し、警報信号は表示装置ＬＥＤ_０により光信号に替えて表示する。光信号 のリセットは警報信号を演算するレジスターをクリアーすることにより行うこと ができる。

【０００７】

【考案の効果】

この考案の高調波チエッカーは電力系統に発生する特有の高調波に適合させ必 要十分な次数の高調波成分を検出するので、コスト安になり、また高調波成分の 次数毎に基準レベルを設定することにより電力系統に発生する高調波障害の程度 を適切に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の考案の実施例を説明するブロック図であ
る。

【図２】第２の考案の実施例を説明するブロック図であ
る。

【図３】一般的な電源系統の説明図である。

【符号の説明】

１ … 無限大母線 ２ … 高圧母線 Ｓ … 電源側系統 Ｎ … 高調波発生負荷系統 Ｃ … 構内負荷系統 Ｖ_ｎ … ｎ次の高調波電圧 Ｉ_ｎ … ｎ次の高調波電流 ＣＴ … 計器用変流器 ＰＴ … 計器用変圧器 ＢＰＦ … バンドパスフイルター ＣＯＭＰ… 電圧比較器 ＲＥＦ … 基準信号 ＬＥＤ … 光表示装置 ＦＦ … フリップフロップ回路 ＭＰＵ … マイクロプロセッサユニット ＤＳ … 数表示装置 ＬＥＤ_０… 光表示装置 ＳＷ … 外部スイッチ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力系統の高調波成分を所望の次数毎に
   検出する高調波成分検出手段と、検出する高調波信号の
   次数に応じた基準レベルを設定する基準レベル設定手段
   と、前記高調波成分検出手段により検出した高調波信号
   を前記基準レベル設定手段により設定された基準レベル
   信号とを各次数毎に比較する比較判別手段と、該比較判
   別手段により判別された状態を保持すると共に各次数毎
   に判別した警報信号を表示する警報表示手段と、警報信
   号を初期状態にするリセット手段と、を備えたことを特
   徴とする高調波チエッカー。
2. 【請求項２】 高調波成分検出手段が一定周期毎に検出
   する高調波成分検出手段であることを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第１請求項記載の高調波チエッカー。
3. 【請求項３】 検出する高調波成分が少なくとも３次、
   ４次、５次、および７次の高調波成分であることを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１請求項または第２請
   求項記載の高調波チエッカー。