JPS622890Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は複数の交流入力電気量の位相関係を
判定する位相弁別装置に関す。

電力系統の地絡事故の方向を検出する地絡方向
継電器では系統の零相電圧と零相電流を位相弁別
回路への入力電気量とし、これらの位相関係如何
により地絡方向を判別する方式が使用されてい
る。

第１図イはこのような用途に供される位相弁別
回路の従来のもののブロツク図例である。

第１図イにおいて、１１，２１は交流電気量
V₁，V₂を矩形波に変換する矩形波整形回路、
N₁，N₂はNOR回路、A₁はAND回路、O₁はOR回
路、T₁は動作時間がT₁で復帰時間が零のタイマ
回路、T₂は動作時間がT₂で復帰時間が零のタイ
マ回路、V₁₁，V₂₁，Ｖ_N1，Ｖ_A1，Ｖ_O1，Ｖ_T1，V₀
は各部の電圧波形を示す。第１図ロは、第１図イ
のブロツク図の矩形波整形回路１１，２１の構成
図例でＶは入力交流電気量、R₁，R₂，R₃は抵抗
器、D₁はトランジスタ保護用ダイオード、Trは
トランジスタ、Ｐは入力端子、Ｓは出力端子、
BP，BOは各々正電源母線、零電源母線である。
この矩形波整形回路は、図よりも明らかなよう
に、入力Ｖが正極性の時トランジスタTrがOFF
となり、論理出力“１”をまた入力Ｖが負極性又
は零の時ONとなり、論理出力“０”を出力する
ものである。入力V₁，V₂がともに正極性のとき
はAND回路A₁が出力し、入力V₁，V₂がともに負
極性であるとき、一方が負極性で他方が零である
ときまたは両方が零であるときにはNOR回路N₁
が出力する。

第１図イに示される位相弁別回路は、入力
V₁，V₂の位相差が±90゜以内のときは不動作、±
90゜以上のときは動作出力を出力するものであ
り、この目的に沿つてタイマ回路T₁の動作時間
T₁は電気角で90゜（1/4サイクル）に設定されて
いる。

第１図イ，ロによる位相弁別回路の動作を第１
図ハの波形図で説明する。

第１図ハの左の部分はV₁，V₂の位相差が45゜
で不動作、右の部分はV₁，V₂の位相差が135゜で
動作の場合を示す。

入力V₁，V₂の位相差が45゜で不動作となる場
合について説明する。入力V₁，V₂が同極性にあ
る期間にAND回路A₁およびNOR回路N₁から得ら
れる出力Ｖ_A1およびＶ_N1の時間幅が動作位相角決
定用タイマ回路T₁の動作時間（この例では電気
角90＝1/4サイクル）よりも長いのでタイマ回路
T₁から抑制パルスＶ_T1が出力される。この抑制
パルスＶ_T1は半サイクルに１回発生されるから、
タイマ回路T₂の動作時間は動作・不動作判別の
ためには半サイクルより長く設定される必要があ
り、この例では１サイクルに設定されている。言
いかえれば、タイマT₂の動作時間が１サイクル
であるのに対し、タイマ回路T₁から抑制パルス
Ｖ_T1が半サイクルに１回発生し、NOR回路N₂が
反転されてタイマT₂を半サイクルに１回消勢す
るので出力V₀は発生されない。

次に入力V₁，V₂の位相差が135゜で動作となる
場合を説明する。

入力V₁，V₂が同極性にある期間にAND回路A₁
およびNOR回路N₁から出力される出力Ｖ_A1およ
びＶ_N1の時間幅が動作位相角決定用タイマ回路
T₁の動作時間（電気角で90゜＝１／４サイク
ル）よりも共に短かいため、タイマ回路T₁から
抑制パルスＶ_T1は発生されない。抑制パルスがな
くなつてからタイマT₂の動作時間１サイクル後
に動作出力V₀が出力される。

以上で第１図イに示される従来の位相弁別回路
の動作を説明したわけであるが、次に従来の位相
弁別回路が位相判別を誤り問題となる場合につい
て第２図の波形図で説明する。

第２図の場合は、入力V₁，V₂の位相差が45゜
で不動作入力が印加されていたものが入力の急変
点を境にV₂が零となり、他方V₁が低周波で振動
しながら減衰する場合を示す。このような入力の
急変は地絡事故の除去後にしばしば見られる現象
である。

入力V₁，V₂が急変する迄の各部分の電圧波形
は第１図ハの左方に示す不動作の場合と同じあ
る。しかし入力急変後はV₂は零となるので矩形
波整形回路２１の出力波形V₂₁は“０”が継続す
ることになる。従つて矩形波整形回路１１，２１
の出力V₁₁，V₂₁が共に“１”となる期間はあり得
ないのでＶ_A1は“０”が継続する。一方、入力V₁
が負で入力V₂が零となる期間にはNOR回路N₁か
らVN₁が出力される。従つてVN₁とVA₁を合成し
た出力がOR回路O₁の出力V₀₁となり、この出力
V₀₁がタイマ回路T₁に印加される。したがつて図
から明らかなように動作位相角決定用タイマT₁
からの抑制出力Ｖ_T1は、入力V₁が正極性にある期
間には出力されない。その結果、タイマT₂が付
勢されてしまい誤出力V₀が発生されてしまう。

非接地系配電線で地絡故障が除去された時、配
電線の零相電流は瞬時に零となるが、零相電圧は
系統の対地容量と接地変成器の励磁インピーダン
スなどのインダクタンスによつて自由振動するた
めこのような低周波振動減衰波形となることが知
られている。このような場合に、健全回線の地絡
方向継電器には不動作入力が印加されており、本
来動作すべきでないが、入力V₁（零相電圧）が
低周波振動減衰、入力V₂（零相電流）が零に急
変するとちようど第２図の様相となり、第１図イ
の従来の位相弁別装置を使用した地絡方向継電器
が誤動作してしまう場合があり問題となつてい
る。

この考案は、この点に鑑みなされたもので、一
方の入力が低周波振動減衰し、他方の入力が零に
急変するような入力が印加されても誤出力を発生
しない位相弁別回路を提案するものである。

第３図イにこの考案による位相弁別回路の一実
施例のブロツク図を示す。第３図イにおいて１
２，２２は入力V₁，V₂とは逆極性の入力−V₁，
V₂を矩形波に変換する矩形波整形回路で、構成
は第１図ロのものと同一である。A₁は矩形波整
形回路１１，２１の出力が共に“１”である期間
に出力を出すAND回路、A₂は同様に矩形波整形
回路１２，２２の出力が共に“１”である期間に
出力を出すAND回路、N₃はNOR回路で他の部分
は第１図イの従来のブロツク図と同様である。

従来の位相弁別回路で問題となつた第２図と同
じ入力が印加された場合について第３図イのこの
考案による回路の動作を第３図ロの波形図に基づ
いて説明する。

第１図イの位相弁別回路は、入力V₁，V₂が同
極性である期間、入力V₁，，V₂が共に零である期
間あるいは入力の一方が負極性で他方が零である
期間にタイマ回路T₁が付勢されるものであつ
た。

これに対し、この考案に係る位相弁別回路は、
入力の一方が正または負極性で他方が零である期
間にもタイマ回路T₁を付勢して抑制出力を得る
ものである。すなわち、第２図において、もし入
力V₁が正で入力V₂が零のときにも抑制出力Ｖ_T1
が得られるならば、従来の欠点が解決されること
は明らかである。

第１図イの位相弁別回路は入力V₁，V₂の位相
差が±90゜以上で動作出力V₀を出力するもので
あるが、第３図イの位相弁別回路は入力V₁，V₂
の位相差が±90゜以下で動作出力V₀を出力する
ものである。このような動作範囲の逆転は容易に
得られるものであり本質的な相違ではないから、
以下従来の位相弁別回路で問題となつた入力V₂
が零となり入力V₁が低周波減衰振動するような
入力V₁〔V₂が印加された場合について、第３図
イのこの考案による回路の動作を第３図ロの波形
図に基づいて説明する。

AND回路A₁は入力V₁，V₂がともに正極性のと
き“１”を出力し、AND回路A₂は入力V₁，V₂が
ともに負極性であるとき“１”を出力する。
NOR回路N₃はAND回路A₁，A₂の出力VA₁，VA₂
が“１”でない期間に“１”を出力する。この
NOR回路N₃の出力VN₃がタイマ回路T₁の動作時
間T₁以上継続するとタイマ回路T₁から抑制出力
VT₁が出力される。入力が急変して入力V₂が零、
入力V₁が低周波減衰振動すると、AND回路A₁，
A₂は出力しない。したがつて入力急変後はNOR
回路N₃は継続して出力するからタイマ回路T₁は
連続して抑制力VT₁を出力する。したがつて第３
図イの位相弁別回路は、入力V₂が零入力V₁が低
周波減衰しても誤動作しない。

NOR回路N₃は、入力V₁，V₂が異極性であると
きのみならず、入力V₁，V₂の一方または両方が
零のときにも出力する。それは、入力V₁，V₂が
同極性である期間をAND回路A₁，A₂で導出し、
これらAND回路がいずれも無出力となる期間を
NOR回路N₃で導出するようにしたからである。

第４図イは、この考案に係る位相弁別回路の他
の一実施例を示すブロツク図である。第４図イに
おいて、矩形波整形回路３１，３２，４１，４２
は前述の矩形波整形回路１１，１２，２１，２２
のものとは若干異なり、第４図ロに示す構成を有
する。

即ち、第１図ロの矩形波整形回路は入力Ｖが零
の時トランジスタTrが“ON”となり論理出力
“０”を出すものであつたが、第４図ロのものは
バイアス抵抗R₄が負電源母線BNに接続されてお
り、入力零の時はトランジスタTrがOFFとな
り、出力“１”を発生するものである。又、N₁
はNOR回路で矩形波整形回路３１，４１の出力
が共に“０”の時、すなわち入力V₁が負極性で
且つ入力V₂が負極性の時に出力を発生する。N₄
はNOR回路で矩形波整形回路３２，４２の出力
が共に“０”の時、すなわち入力V₂が正極性で
且つ入力V₁が正極性の時に出力を発生する。し
たがつて、これらのNOR回路N₁，N₄の出力Ｖ_N
１，Ｖ_N4はそれぞれ第３図イのAND回路A₁，A₂
の出力Ｖ_A1，Ｖ_A2と同一となる。他の部分は第３
図イと同様である。

次に入力が急変して入力V₂が零となり、入力
V₁が低周波で振動する場合には、第４図ハに示
すように第３図イのブロツク図例のものと同様
に、誤動作出力を発生することはない。

即ち、入力V₂が零になると矩形波整形回路４
１，４２の出力は共に“１”が連続となる。従つ
て、入力V₁が低周波で振動していても矩形波整
形回路３１，３２の出力には関係なくNOR回路
N₁，N₄は出力しない。このためNOR回路N₃の出
力Ｖ_N3は“１”が継続し、タイマ回路T₁を連続
して付勢するから、タイマ回路T₁からは抑制パ
ルスＶ_T1が連続発生される。したがつて出力V₀は
“０”のままで誤動作出力が発生することはあり
得ない。

以上の説明から明らかなように、従来の装置で
は入力V₂が零となり、入力V₁が低周波で振動す
るような場合に、不要な動作出力を発生するとい
う問題があつたが、この考案による位相弁別回路
は第３図および第４図に示すように簡単な回路を
付加するのみでこの問題を完全に解決することが
できる。

以上の説明ではこの考案を地絡方向継電器に適
用する場合について述べたが、特にこれに限られ
たものでなく、入力電気量の一方が零となり、他
方が低周波（直流分減衰）となるような場合には
この考案を適用することにより同様の効果が得ら
れることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図イは従来の位相弁別回路のブロツク図
例、第１図ロは第１図イに使用されている矩形波
整形回路１１，２１の構成例、第１図ハ、第２図
は従来の位相弁別波形説明図、第３図イ，ロはこ
の考案による位相弁別回路の一実施例のブロツク
図及び波形説明図、第４図イ，ロハはこの考案に
よる他の実施例ブロツク図及び波形説明図であ
る。 図において、１１，１２，２１，２２，３１，
３２，４１，４２は矩形波整形回路、N₁，N₂，
N₃，N₄は、NOR回路、A₁，A₂はAND回路、T₁，
T₂はタイマ回路、V₁，V₂は入力交流電気量、
V₁₁，V₁₂，V₂₁，V₂₂，V₃₁，V₃₂，V₄₁，V₄₂，Ｖ_A
１，Ｖ_A2，Ｖ_N1，Ｖ_N2，Ｖ_N4，Ｖ_N3，Ｖ_T1，V₀は
各部分の電圧波形である。なお、各図中同一符号
は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１及び第２の交流電気量各々の入力部に設け
   られ、正極性のときに論理出力“１”を出力し、
   負極性または零のとき論理出力“０”を出力する
   第１及び第２の波形整形回路と、上記第１及び第
   ２の交流電気量各々の入力部に設けられ、負極性
   のときに論理出力“１”を出力し、正極性または
   零のとき論理出力“０”を出力する第３及び第４
   の波形整形回路と、上記第１及び第２の波形整形
   回路の出力を入力とする第１の論理積演算回路
   と、上記第３及び第４の波形整形回路の出力を入
   力とする第２の論理積演算回路と、これら第１及
   び第２の論理積演算回路の出力を入力とする
   NOR回路と、該NOR回路の出力に接続された第
   １のタイマ回路と、該第１のタイマ回路の出力が
   所定時間継続して消勢されたきに付勢される第２
   のタイマ回路を備え、この第２のタイマ回路の出
   力を上記第１及び第２の交流電気量の位相弁別結
   果を示す出力とした位相弁別回路。