JPH0613583Y2

JPH0613583Y2 - 残留電圧，電流除去回路

Info

Publication number: JPH0613583Y2
Application number: JP13029588U
Authority: JP
Inventors: 宏久米川
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1988-10-04
Filing date: 1988-10-04
Publication date: 1994-04-06
Anticipated expiration: 2003-10-04
Also published as: JPH0253229U

Description

【考案の詳細な説明】 (a)産業上の利用分野この考案は、交流電路において零相の残留電圧，残留電
流を除去する回路に関し、詳しくは定常状態で存在する
交流電路の零相回路の不平衡によって生じる零相残留電
圧（又は電流）やセンサなどの特性差によって生ずる零
相残留電圧（又は電流）を除去する残留電圧，電流除去
回路に関する。

(b)従来の技術残留電圧，電流除去回路は、例えば地絡方向継電器回路
内に設けられる。地絡方向継電器では、交流電路の零相
電流と零相電圧を検出し、零相電圧と零相電流の位相差
および零相電圧、電流の大きさを判定することにより地
絡方向を検出し補助リレーを動作させる。このような回
路では、交流電路の零相回路の不平衡によって生ずる零
相残留電圧、電流や、変流器等のセンサの特性差によっ
て生ずる零相残留電圧、電流の影響を排除することが必
要になる。特に地絡時に検出される零相電流の大きさは
非常に小さいため零相残留電流を除去しておかないとそ
の零相残留電流によって誤動作をする可能性がある。

そこで、定常状態で存在する残留成分（残留電圧，残留
電流）を除去するために、従来は、特願昭６２−１４０
４５０号に示されるように、センサによって検出した零
相電流とその電流を一定周期遅延させたものとを減算器
に入力し、両者の差を零相電流として出力することによ
り、残留零相電流を除去する方法があった。この方法で
は、遅れ時間を交流電路の通電電流の増減周期より十分
短くかつ地絡事故時の零相電流の変化時間より十分短い
時間に設定しておくことにより、緩やかに増減する零相
残留電流に対しては出力される零相電流が略零になる。
一方、電路に地絡事故が発生するなどして、検出された
零相電流が急激に変化した場合には、減算器の出力の零
相電流は地絡事故などによって発生した零相電流とな
る。すなわち、定常状態で存在する零相残留電流を除去
することが可能になる。

(c)考案が解決しようとする課題しかしながら上記の方法では、周波数が変動した場合や
検出電流のノイズが含まれている場合に問題が生じる。
すなわち、例えば三相回路の場合、センサによって検出
した零相電流３ｉ_０が第５図（Ａ）に示すようにω_１か
らω_２に周波数変動した場合、減算器の出力は同図
（Ｂ）に示すようになる。この第５図（Ｂ）に示す３ｉ
_０′が除去されない零相残留電流として出力され、誤動
作を引き起こすこととなる。また、第６図（Ａ）に示す
ようにセンサ出力の零相残留電流３ｉ_０にノイズＰが乗
ると、このノイズＰがそのまま減算器の出力として現
れ、これが誤動作を引き起こすことになる。なお、上記
の方法を零相残留電圧を除去するのに用いても同じよう
な問題を生ずる。すなわち従来の零相残留電圧や零相残
留電流を除去する方法では、周波数変動やノイズが発生
したときに出力が現れるために結果的に残留分が除去で
きないという欠点があった。

この考案の目的は、周波数変動やノイズの発生があって
も零相残留電圧，零相残留電流成分が確実に除去される
回路を提供することにある。

(d)課題を解決するための手段この考案は、センサにより検出した零相電圧または零相
電流を一定周期遅延させる第１の遅延回路と、その遅延
出力と前記零相電圧または零相電流との差を検出し、位
相情報を有する信号として出力する第１の減算回路と、前記零相電圧または零相電流と前記遅延出力とを各々平
滑する平滑回路と、それらの平滑出力の差を振幅情報を
有する信号として出力する第２の減算回路とを備えてな
ることを特徴とする。

(e)作用この考案においては、第１の減算回路により上記従来の
方法と同様に零相電圧または零相電流とその遅延出力と
の差を出力する。この考案ではこの出力が位相情報を有
する信号として扱われる。また、上記第１の減算回路と
は別に第２の減算回路を設け、零相電圧または零相電流
とその遅延出力とを各々平滑し、第２の減算回路によっ
てそれらの平滑出力の差を求める。そして、この差を振
幅情報を有する信号として出力する。

前記第２の減算回路は次のように作用する。今、センサ
によって検出した零相電圧または零相電流に周波数の変
動があったとする。この場合第１の減算回路では第５図
（Ｂ）に示すような出力が現れるが、第２の演算回路で
は零相電圧または零相電流とその遅延出力とを平滑した
後それらの平滑出力の差を減算するために第２の減算回
路の出力は零のままである。すなわち周波数変動があっ
ても振幅情報としては零が出力されたままである。した
がってこの振幅情報を故障判定に使用することにより、
周波数変動による第１の減算回路の出力は故障に基づく
ものではないと判定することが可能になる。また、上記
センサにより検出した零相電圧または零相電流にノイズ
が乗った場合には、ノイズが平滑されることによりその
平滑出力の増大は極めて微量なものとなるために、第２
の減算回路の出力もほとんど上昇することがない。した
がってこの場合にも振幅情報の変化がないとして上記第
１の減算回路の出力変化が事故などの故障に起因するも
のではないと判定することが可能になる。

したがって周波数変動やノイズの発生などによって第１
の減算回路の出力に第５図（Ｂ）または第６図（Ｂ）示
すような残留電圧成分または残留電流成分が現れても、
これを実質的に除去できることになる。

(f)実施例第１図はこの考案の実施例のブロック図を示している。

本実施例の零相残留電流除去回路は、三相の相電流
Ｉ_ａ，Ｉ_Ｂ，Ｉ_ｃを加算する加算回路１、加算出力Ｉｄ
_１を一定周期Ｔ（ここでは４サイクル）遅延させる遅延
回路２、その遅延出力Ｉｄ_２と上記Ｉｄ_１との差を検出
する第１の減算回路３、上記Ｉｄ_１，Ｉｄ_２のそれぞれ
を平滑する平滑回路４，５、平滑出力Ｉｄ_４，Ｉｄ_５の
差を検出する第２の減算回路６とを備えている。

次にこの回路の動作を第２図の波形図を参照して説明す
る。

今、図のｔ_１で地絡事故が発生したとする。この時間ｔ
_１以前は地絡事故発生前であり、このときには三相電路
の不平衡や電流検出センサの特性のバラツキに起因して
加算回路１の出力Ｉｄ_１は図に示すような残留電流を含
んでいる。遅延回路２はその遅れ時間が、電路の通電電
流の増減周期より十分短くかつ地絡事故時の零相電流の
変化時間よりは十分長い時間（例えば０．１〜０．２秒
程度）に設定されている。この遅延回路２の作用によ
り、緩やかに増減する零相残留電流に対してはＩｄ_１，
Ｉｄ_２は略同じ大きさになり減算回路３の出力Ｉｄ_３は
ほとんど０である。このとき平滑回路４，５の出力Ｉｄ
_４，Ｉｄ_５もほとんど同じ大きさであり、したがって減
算回路６の出力Ｉｄ_６もほとんど０である。

一方電路に時間ｔ_１で地絡事故が発生すると加算回路１
の出力Ｉｄ_１は直ぐに変化するが、遅延回路２の出力Ｉ
ｄ_２は一定周期（例えば４サイクル）Ｔだけ遅れて変化
する。この結果減算回路３の出力Ｉｄ_３はその一定周期
Ｔの期間において図に示す波形の信号となる。この信号
は位相情報を有する信号Ｓ１として後段に接続される位
相検出回路７に導かれる。また、上記周期Ｔにおいては
平滑回路４，５の出力Ｉｄ_４，Ｉｄ_５に差が生じるため
にこの差分が減算回路６の出力として現れる。この減算
回路６の出力Ｉｄ_６は振幅情報を有する信号Ｓ２として
後段の位相検出回路７に出力される。振幅情報を有する
信号Ｓ２の高さｈは地絡事故時に流れる電流の大きさに
比例している。

上記位相検出回路７では、信号Ｓ２の大きさ（高さ）ｈ
が所定の値を越える十分な大きさであるときに、Ｉ
_０（∠θ）端子に入力する信号Ｓ１が短絡事故によって
発生した位相情報をもつ零相電流成分として取り込む。

次に加算回路１の出力Ｉｄ_１の周波数変動（_１→
_２）があった場合について説明する。このときには、
第３図に示すように時刻ｔ_２から一定周期Ｔの間の減算
回路３の出力Ｉｄ_３の出力が発生する。しかし平滑回路
４，５の出力Ｉｄ_４，Ｉｄ_５の出力は図示するように共
に一定の大きさ（高さ）ｈ_０である。したがって減算回
路６の出力Ｉｄ_６（信号Ｓ２）は０を維持している。位
相検出回路７では振幅情報を有する信号として入力する
信号Ｓ２が０であるために位相情報をもつ信号Ｓ１が入
力しても無視する。また、加算回路１の出力Ｉｄ_１にノ
イズが含まれた場合には、そのノイズ分が減算回路３の
出力Ｉｄ_３にそのまま現れるが、そのノイズ分を平滑回
路４，５で平滑したときには出力Ｉｄ_４，Ｉｄ_５にほと
んど影響を及ぼすことがない。したがって減算回路６の
出力Ｉｄ_６にもほとんど変化がなく、周波数変動の場合
と同様に位相検出回路７ではそのときの信号Ｓ１を無視
することになる。

以上の動作によって周波数変動やノイズが発生した場合
であってもそれによって発生する零相残留電流成分は実
質的に除去される。

なお、位相検出回路７には地絡事故時に位相差を検出す
るための情報として零相電圧Ｖ_０も入力するようになっ
ている。本実施例ではこの零相電圧を得るのに上記零相
残留電流除去回路と略同じ構成の零相残留電圧除去回路
８を設け、位相検出回路７に対して位相情報を有する信
号Ｓ３と振幅情報を有する信号Ｓ４を出力している。し
たがって第１図に示す回路では、零相電圧に周波数変動
があったりノイズが発生した場合でもそれによって生ず
る残留成分を実質的に除去することができる。

第４図は位相検出回路７の回路例を示す。位相情報を有
する信号Ｓ１，Ｓ３はそれぞれアナログゲート１０，１
１を通過して位相検出部１２に導かれる。振幅情報を有
する信号Ｓ２，Ｓ４はそれぞれ比較器１３，１４に入出
力し、各信号Ｓ２，Ｓ４は一定レベル以上である場合に
比較器１３，１４の出力を“Ｈ”に立ち上げてアナログ
ゲート１０，１１を開く。したがってＳ２，Ｓ４が一定
レベル以下のときにはアナログゲート１０，１１が開か
ない。位相検出部１２は、アナログゲート１０，１１が
開いているとき、すなわち信号Ｓ２，Ｓ４が一定レベル
以上であるときに、信号Ｓ１とＳ３の位相差、すなわち
零相電流と零相電圧の位相差を検出してその位相差が所
定の範囲内にあるか否かを判定する。

(g)考案の効果以上のようにこの考案によれば零相電圧または零相電流
とそれらの遅延出力とを各々平滑する平滑回路、および
それらの平滑出力の差を検出する第２の減算回路を設け
ることにより、センサによって検出した零相電圧または
零相電流に周波数変動やノイズ発生があってもそれに起
因する残留成分を確実に除去することができる。このた
め周波数変動や一時的なノイズによりほとんど影響され
ない安定度の高い位相検出を行うことができるととも
に、その精度が向上する利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例のブロック図、第２図，第３
図は実施例の動作を説明するための波形図、第４図は位
相検出回路の回路例を示す図、第５図，第６図は従来の
欠点を説明するための図である。２……遅延回路、３……第１の減算回路、４，５……平滑回路、６……第２の減算回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】センサにより検出した零相電圧または零相
電流を一定周期遅延させる第１の遅延回路と、その遅延
出力と前記零相電圧または零相電流との差を検出し、位
相情報を有する信号として出力する第１の減算回路と、前記零相電圧または零相電流と前記遅延出力とを各々平
滑する平滑回路と、それらの平滑出力の差を振幅情報を
有する信号として出力する第２の減算回路とを備えてな
る残留電圧，電流除去回路。