JP2001275247A - Element failure detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は素子故障検出装置に
関し、例えば送配電系統などの三相交流系統における事
故電流を抑制する限流装置において、その限流装置を構
成するサイリスタやダイオードの整流素子の故障を検出
する素子故障検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an element failure detecting device, and more particularly to a current limiting device for suppressing a fault current in a three-phase AC system such as a transmission and distribution system. The present invention relates to an element failure detection device that detects a failure of a device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば送配電系統などの三相交流系統に
おいては、交流系統の事故電流を抑制することを目的と
して、限流装置を設置するようにしている。このような
限流装置の一例として、図５に示すような三相整流回路
１および直流リアクトルＬを具備した構成のものがあ
る。2. Description of the Related Art For example, in a three-phase AC system such as a transmission and distribution system, a current limiting device is provided for the purpose of suppressing a fault current in the AC system. As an example of such a current limiting device, there is a current limiting device having a three-phase rectifier circuit 1 and a DC reactor L as shown in FIG.
【０００３】この限流装置は、三相交流電源２および電
源変圧器３からなる三相交流系統４と直列に遮断器ＣＢ
1〜3を介して三相各相に対応して設けられた変圧器Ｔ1
〜3に接続されている。つまり、各変圧器Ｔ1〜3の一次
側を三相交流系統４と直列にそれぞれ接続し、また、各
変圧器Ｔ1〜3の二次側の一方を短絡し、その二次側の他
方に正負逆極性に並列接続されたダイオードＤ1〜6をそ
れぞれ接続した三相整流回路１を備え、各ダイオードＤ
1〜6の変圧器Ｔ1〜3と接続された反対側を正側と負側に
分けて接続し、その正負間に直流リアクトルＬを接続し
た構成を有する。[0003] This current limiting device includes a circuit breaker CB in series with a three-phase AC system 4 including a three-phase AC power supply 2 and a power transformer 3.
Transformers T 1 provided for each of the three phases via 1 to 3
Connected to ~ 3 . That is, the primary side of each of the transformers T 1 to T 3 is connected in series with the three-phase AC system 4, and one of the secondary sides of each of the transformers T 1 to T 3 is short-circuited, and the other side of the secondary side is connected. And a three-phase rectifier circuit 1 in which diodes D 1 to D 6 connected in parallel with opposite polarities are connected.
1 to the opposite side connected to the transformer T 1 to 3 of 6 divided into the positive side and the negative side is connected, it has the configuration of connecting the DC reactor L between its positive and negative.
【０００４】三相交流系統４の定常時、限流装置では、
直流リアクトルＬに概ね直流電流が流れダイオードＤ1
〜6がほとんどの期間オンとなり、変圧器Ｔ1〜3の二次
側が短絡された状態となるので、変圧器Ｔ1〜3の一次側
から見たインピーダンスは漏れインピーダンス相当の小
さな値となる。In the steady state of the three-phase AC system 4, the current limiting device
Generally, a DC current flows through DC reactor L and diode D 1
1-6 becomes the most of the time on and the secondary side of the transformer T 1 - 3 is a state of being short-circuited, the impedance seen from the primary side of the transformer T 1 - 3 becomes a small value equivalent leakage impedance.
【０００５】一方、三相交流系統４に短絡事故などが発
生して直流リアクトルＬに流れる直流電流より大きな事
故電流が流れようとすると、ダイオードＤ1〜6がオフし
て直流リアクトルＬの電流が急増しようとして直流リア
クトルＬのインダクタンスが有効となり、前記変圧器Ｔ
1〜3の二次側短絡が解消されることにより三相交流系統
４の事故電流を抑制することができる。On the other hand, if a short circuit fault or the like occurs in the three-phase AC system 4 and an accident current larger than the DC current flowing in the DC reactor L flows, the diodes D 1 to D 6 are turned off and the current of the DC reactor L is reduced. The inductance of the DC reactor L becomes effective in order to increase rapidly, and the transformer T
The fault current of the three-phase AC system 4 can be suppressed by eliminating the secondary-side short circuits 1 to 3 .
【０００６】この限流装置におけるダイオードＤ1〜6の
素子故障は、各ダイオードＤ1〜6に設けられた電流変成
器ＣＴ1〜6や計器用変圧器ＰＴ1〜6を用いることによ
り、素子通過電流および素子端子間電圧を検出すること
によって行われている。[0006] element failure of the diode D 1 ~ 6 of this current limiting device, by using a current transformer CT 1 ~ 6 and instrument transformer PT 1 ~ 6 provided in each of the diodes D 1 ~ 6, element This is performed by detecting a passing current and a voltage between element terminals.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した限
流装置では、ダイオードＤ1〜6の素子故障を検出するに
あたって、各ダイオードＤ1〜6に設けられた電流変成器
ＣＴ1〜6や計器用変圧器ＰＴ1〜6を用いることにより、
素子通過電流および素子端子間電圧を検出し、その検出
結果に基づいて素子故障を検出するようにしているが、
この場合、各ダイオードＤ1〜6に電流変成器ＣＴ1〜6お
よび計器用変圧器ＰＴ1〜6をそれぞれ設けなければなら
ず、コストアップを招来すると共に装置が大型化すると
いう問題があった。Meanwhile [0008] In current limiting device described above, the diode D 1 ~ order to detect the element failure 6, current transformer CT 1 ~ 6 and instruments provided in each of the diodes D 1 ~ 6 by using use transformers PT 1 ~ 6,
The device passing current and the voltage between the device terminals are detected, and the device failure is detected based on the detection result.
In this case, it is necessary to provide each of the diode D 1 ~ 6 current transformer CT 1 ~ 6 and the instrument transformer PT 1 ~ 6 respectively, there is a problem that the apparatus becomes large as well as lead to cost .
【０００８】また、前記ダイオードＤ1〜6の素子故障に
は、ダイオードＤ1〜6に順方向電流が流れなくなる非導
通破壊とダイオードＤ1〜6に逆方向電流が流れる逆導通
破壊とがあるが、前者の非導通破壊を検出することは可
能であるが、後者の逆導通破壊については、定常運転
時、ダイオードＤ1〜6が導通状態で運転されるため、逆
導通破壊を検出することは困難である。このため、前記
逆導通破壊の検出は、定期点検時に判断するしか方法が
なく、その定期点検も、通常、年に一度程度であるの
で、その間に素子故障が発生すると、限流装置はその機
能を低下させた状態で運転されることになる。Further, the diode D 1 elements failure to 6, there is a reverse conducting breaking reverse current flows through the diodes D 1 to 6 in a non-conductive destruction and diodes D 1 to 6 comprising no forward current flows However, it is possible to detect the non-conductive breakdown of the former, but as for the reverse conductive breakdown of the latter, the diode D 1 to 6 are operated in a conductive state during normal operation, so that the reverse conductive breakdown must be detected. It is difficult. For this reason, the reverse conduction breakdown can only be detected at the time of periodic inspection, and the periodic inspection is usually performed only once a year. Will be operated in a state where is reduced.
【０００９】そこで、本発明の目的は、三相整流型限流
装置の素子故障を確実に検出することができ、コンパク
トで安価な素子故障検出装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a compact and inexpensive element failure detecting device which can reliably detect an element failure of a three-phase rectifier type current limiting device.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の技術的手段として、請求項１の発明は、三相交流系統
と直列に変圧器の一次側をそれぞれ接続し、前記変圧器
の二次側の一方を短絡し、その他方に正負逆極性に並列
接続した整流素子をそれぞれ接続した三相整流回路を備
え、前記各相整流素子の変圧器と接続された反対側を正
負に分けて接続し、その正負間に直流リアクトルを接続
した三相整流型限流装置において、前記整流素子の故障
を検出するための素子故障検出装置であって、前記直流
リアクトルに流れる電流中のリップル電流を検出する検
出手段と、前記リップル電流の基本波成分を抽出する抽
出手段と、前記抽出手段の出力が予め定める弁別レベル
以上であるときには、素子故障であると判定する判定手
段とを含むことを特徴とする。As a technical means for achieving the above object, the invention of claim 1 is to connect a primary side of a transformer in series with a three-phase AC system, respectively, One side of the secondary side is short-circuited, and the other side is provided with a three-phase rectifier circuit in which rectifiers connected in parallel to the positive and negative polarities are respectively connected, and the opposite side connected to the transformer of each phase rectifier is divided into positive and negative. Connected, in a three-phase rectifier type current limiting device in which a DC reactor is connected between the positive and negative sides, an element failure detecting device for detecting a failure of the rectifying element, wherein a ripple current in a current flowing through the DC reactor is detected. Detecting means for detecting, a extracting means for extracting a fundamental wave component of the ripple current, and determining means for determining that an element failure has occurred when an output of the extracting means is equal to or higher than a predetermined discrimination level. And butterflies.
【００１１】本発明では、ダイオードやサイリスタなど
で実現される整流素子からなる三相整流回路と直流リア
クトルとを備え、前記直流リアクトルの電流減衰時定数
を系統周波数に対応して適宜選択することによって、定
常時のインピーダンスが略零であり、故障時には直流リ
アクトルの電流保存作用によって瞬時に高インピーダン
スとなって限流効果を発揮させる三相整流型限流装置に
関して、前記三相整流回路を構成する整流素子の故障を
素子故障検出装置により検出する。According to the present invention, there is provided a three-phase rectifier circuit including a rectifier element realized by a diode or a thyristor and a DC reactor, and a current decay time constant of the DC reactor is appropriately selected according to a system frequency. The three-phase rectifier circuit is configured with respect to a three-phase rectifier type current limiting device that has a substantially zero impedance at a steady state and instantaneously has a high impedance due to the current preserving action of the DC reactor and exhibits a current limiting effect when a failure occurs. The failure of the rectifier is detected by an element failure detector.
【００１２】素子故障検出装置では、整流素子の故障
を、直流リアクトルに流れるリップル電流の基本波成分
から検出する。つまり、前記直流リアクトルには、素子
の正常時、常に基本波周波数の６倍のリップルを少量含
んだ直流電流が流れており、素子故障が発生すると、そ
の素子が整流できなくなってしまうので、前記リップル
電流には基本波周波数成分が含有される。したがって、
直流リアクトルに流れるリップル電流を検出して、その
リップル電流が基本波周波数の６倍であれば、素子は正
常であり、基本波周波数が予め定める弁別レベル以上含
有されていれば、素子故障であると判断することができ
る。このように直流リアクトルに流れる電流のみを検出
するだけで済むので、各整流素子ごとに電流変成器およ
び計器用変圧器を設ける必要がなく、コンパクトで安価
な限流装置を提供できる。The element failure detecting device detects a failure of the rectifier element from a fundamental wave component of a ripple current flowing in the DC reactor. That is, when the element is normal, a direct current including a small amount of ripple that is six times the fundamental frequency always flows through the DC reactor. If an element failure occurs, the element cannot be rectified. The ripple current contains a fundamental frequency component. Therefore,
A ripple current flowing in the DC reactor is detected. If the ripple current is six times the fundamental frequency, the element is normal. If the fundamental frequency is higher than a predetermined discrimination level, the element is faulty. Can be determined. Since only the current flowing through the DC reactor need be detected in this way, it is not necessary to provide a current transformer and an instrument transformer for each rectifier element, and a compact and inexpensive current limiting device can be provided.
【００１３】また、請求項２の発明は、前記請求項１の
発明における検出手段として、前記直流リアクトルの磁
界を検出するサーチコイルを使用することを特徴とす
る。つまり、通常、直流リアクトルには空芯コイルが用
いられるので、その空芯コイル内に、比較的感度が良好
なサーチコイルを配置することができる。空芯コイルを
流れる電流の変動による磁場変動によってサーチコイル
に誘起された電圧に基づいて、直流リアクトルに流れる
リップル電流を検出する。また、系統電位の空芯コイル
に対して、ほぼ大地電位のサーチコイルとの絶縁も容易
に確保することができる。Further, the invention of claim 2 is characterized in that a search coil for detecting the magnetic field of the DC reactor is used as the detection means in the invention of claim 1. That is, since an air-core coil is usually used for a DC reactor, a search coil having relatively good sensitivity can be arranged in the air-core coil. A ripple current flowing in the DC reactor is detected based on a voltage induced in the search coil due to a magnetic field variation due to a variation in the current flowing through the air-core coil. Further, the insulation of the air-core coil having the system potential from the search coil having the substantially ground potential can be easily secured.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について以下に
詳述する。本発明を適用する三相整流型限流装置は、図
２に示すように三相整流回路１１および直流リアクトル
Ｌを具備する。つまり、三相交流電源１２および電源変
圧器１３からなる三相交流系統１４と直列に遮断器ＣＢ
1〜3を介して三相各相に対応して設けられた変圧器Ｔ1
〜3に接続されている。各変圧器Ｔ1〜3の一次側を三相
交流系統１４と直列にそれぞれ接続し、また、各変圧器
Ｔ1〜3の二次側の一方を短絡し、その二次側の他方に正
負逆極性に並列接続されたダイオードＤ1〜6をそれぞれ
接続した三相整流回路１１を備え、各ダイオードＤ1〜6
の変圧器Ｔ1〜3と接続された反対側を正側と負側に分け
て接続し、その正負間に直流リアクトルＬを接続した構
成を有する。なお、この限流装置は、整流素子のすべて
あるいは一部をサイリスタで構成することも可能であ
る。Embodiments of the present invention will be described in detail below. A three-phase rectifier type current limiting device to which the present invention is applied includes a three-phase rectifier circuit 11 and a DC reactor L as shown in FIG. That is, the circuit breaker CB is connected in series with the three-phase AC system 14 including the three-phase AC power supply 12 and the power transformer 13.
Transformers T 1 provided for each of the three phases via 1 to 3
Connected to ~ 3 . The primary side of the transformer T 1 ~ 3 respectively connected to the three-phase AC system 14 in series, also a short circuit one of the secondary side of the transformer T 1 ~ 3, the positive and negative on the other of the secondary side comprising a three-phase rectifier circuit 11 of the diode connected in parallel with D 1 ~ 6 were connected to the opposite polarity, the diode D 1 ~ 6
The transformer T 1 ~ 3 and connected opposite to connect separately to the positive side and the negative side has a configuration of connecting the DC reactor L between its positive and negative. In this current limiting device, all or a part of the rectifying element can be configured by a thyristor.
【００１５】三相交流系統１４の定常時、限流装置で
は、直流リアクトルＬに概ね直流電流が流れダイオード
Ｄ1〜6がほとんどの期間オンとなり、変圧器Ｔ1〜3の二
次側が短絡された状態となるので、変圧器Ｔ1〜3の一次
側から見たインピーダンスは漏れインピーダンス相当の
小さな値となる。When the three-phase AC system 14 is in a steady state, in the current limiting device, a DC current flows substantially through the DC reactor L, the diodes D 1 to D 6 are turned on for almost the entire period, and the secondary sides of the transformers T 1 to T 3 are short-circuited. since the state, the impedance seen from the primary side of the transformer T 1 ~ 3 becomes a small value equivalent leakage impedance.
【００１６】一方、三相交流系統１４に短絡事故などが
発生して直流リアクトルＬに流れる直流電流より大きな
事故電流が流れようとすると、ダイオードＤ1〜6がオフ
して直流リアクトルＬの電流が急増しようとして直流リ
アクトルＬのインダクタンスが有効となり、前記変圧器
Ｔ1〜3の二次側短絡が解消されることにより三相交流系
統１４の事故電流を抑制することができる。On the other hand, if a short circuit fault or the like occurs in the three-phase AC system 14 and an accident current larger than the DC current flowing in the DC reactor L flows, the diodes D 1 to D 6 are turned off and the current of the DC reactor L is reduced. the inductance of the DC reactor L trying surge is enabled, by the secondary side short circuit of the transformer T 1 ~ 3 is eliminated it is possible to suppress the fault current of the three-phase AC system 14.
【００１７】ここで、限流装置を構成する直流リアクト
ルＬには、通常、図３（ａ）（ｂ）に示すように空芯コ
イルが用いられるので、その空芯コイルの中心に、比較
的感度が良好なサーチコイル１５を配置する。空芯コイ
ルを流れる電流の変動による磁場変動によってサーチコ
イル１５に誘起された電圧に基づいて、直流リアクトル
Ｌに流れるリップル電流を検出する。このように直流リ
アクトルＬの磁界を検出するサーチコイル１５を配置す
るだけで前記直流リアクトルＬに流れるリップル電流を
検出することができ、各ダイオードＤ1〜6ごとに電流変
成器ＣＴ1〜6および計器用変圧器ＰＴ1〜6（図５参照）
を設ける必要がなく、コンパクトで安価な限流装置を提
供できる。Here, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), an air-core coil is usually used for the DC reactor L constituting the current limiting device. A search coil 15 having good sensitivity is arranged. A ripple current flowing through the DC reactor L is detected based on a voltage induced in the search coil 15 due to a magnetic field variation due to a variation in the current flowing through the air-core coil. Thus, the ripple current flowing through the DC reactor L can be detected only by disposing the search coil 15 for detecting the magnetic field of the DC reactor L, and the current transformers CT 1 to CT 6 and D 1 to D 6 are provided for each of the diodes D 1 to D 6. Instrument transformers PT 1 to 6 (see Fig. 5)
Therefore, a compact and inexpensive current limiting device can be provided.
【００１８】図１は本発明の一実施形態として、図２の
三相整流型限流装置に適用した素子故障検出装置の電気
的構成を示す。また、図３に示すように空芯コイルで構
成される前記直流リアクトルＬ内にサーチコイル１５が
配置されており、この空芯コイルを流れる電流の変動に
よる磁場変動によってサーチコイル１５に誘起された電
圧は、図１に示す検出抵抗１６および過電圧防止用のツ
ェナダイオード１７を介してアンプ１８に入力される。FIG. 1 shows, as one embodiment of the present invention, an electric configuration of an element failure detecting device applied to the three-phase rectification type current limiting device of FIG. Further, as shown in FIG. 3, a search coil 15 is arranged in the DC reactor L composed of an air-core coil, and the search coil 15 is induced in the search coil 15 by a magnetic field fluctuation due to a fluctuation of a current flowing through the air-core coil. The voltage is input to the amplifier 18 via the detection resistor 16 and the zener diode 17 for preventing overvoltage shown in FIG.
【００１９】アンプ１８の出力は、５０Ｈｚ又は６０Ｈ
ｚの系統周波数に対応した通過帯域を有するバンドパス
フィルタ１９によって、その基本波成分が抽出されて全
波整流回路２０に入力される。全波整流回路２０では、
前記基本波成分の脈動のピーク値が検出され、そのピー
ク値に対して、加算器２１において、バイアス電源２２
からの所定のバイアス電圧が加算された後、比較器２３
に入力される。比較器２３は、前記加算器２１の出力電
圧を所定の閾値電圧でレベル弁別し、前記閾値電圧以上
である時には、ハイレベルの故障判定出力をＡＮＤゲー
ト２４の一方の入力へ出力する。ＡＮＤゲート２４の他
方の入力には、継電器などの検知手段２５から、正常運
転時にはハイレベルの出力が入力されている。ＡＮＤゲ
ート２４からは、正常運転状態で、比較器２３から素子
故障を表わす出力が入力された時に、素子故障を報知す
るための出力が導出され、ランプやブザーなどによって
運転員に報知される。The output of the amplifier 18 is 50 Hz or 60 H
The fundamental component is extracted by a band-pass filter 19 having a pass band corresponding to the system frequency of z and input to the full-wave rectifier circuit 20. In the full-wave rectifier circuit 20,
The peak value of the pulsation of the fundamental wave component is detected.
After the predetermined bias voltage from
Is input to The comparator 23 performs level discrimination of the output voltage of the adder 21 with a predetermined threshold voltage, and outputs a high-level failure determination output to one input of the AND gate 24 when the output voltage is equal to or higher than the threshold voltage. During normal operation, a high-level output is input to the other input of the AND gate 24 from a detecting means 25 such as a relay. When an output indicating an element failure is input from the comparator 23 in the normal operation state from the AND gate 24, an output for reporting the element failure is derived, and is reported to the operator by a lamp, a buzzer, or the like.
【００２０】前記構成からなる素子故障検出装置におい
て、直流リアクトルＬの定格電流を直流３００（Ａ）、
空芯コイルの中心磁場が０．１５（Ｔ）程度とすると、
直流リアクトルＬの空芯コイルのリップル電流は、２０
（ＡP-P）であり、このリップル電流によって生じる磁
場変動幅ΔＢは、 ΔＢ＝０．１５×（２０／２）／３００＝０．００５
（Ｔ） となる。この磁場変動によって、サーチコイル１５に誘
起される電圧ＶSは、磁束φとし、そのサーチコイル１
５の巻数をｎとし、系統周波数をｆとすると、 ＶS＝ｎ（δφ／δｔ）＝２πｆ・ｎφ＝２πｆ・ｎ・ＳΔＢ ＝２π×５０×０．００５×ｎＳ＝１．５７×ｎＳ となる。ただし、Ｓはサーチコイル１５の面積（ｍ2）
である。また、ｆ＝５０（Ｈｚ）で近似している。In the device failure detecting device having the above-described configuration, the rated current of the DC reactor L is 300 (A) DC,
Assuming that the center magnetic field of the air-core coil is about 0.15 (T),
The ripple current of the air-core coil of the DC reactor L is 20
(A PP ), and the magnetic field fluctuation width ΔB generated by the ripple current is: ΔB = 0.15 × (20/2) /300=0.005
(T). The voltage V S induced in the search coil 15 by this magnetic field fluctuation is changed to a magnetic flux φ, and the search coil 1
Assuming that the number of turns of No. 5 is n and the system frequency is f, V S = n (δφ / δt) = 2πf · nφ = 2πf · n · SΔB = 2π × 50 × 0.005 × ns = 1.57 × ns Become. Where S is the area of the search coil 15 (m 2 )
It is. Also, the approximation is made at f = 50 (Hz).
【００２１】一方、後段回路への信号レベルとしては、
ＶS＝１（ＶP-P）程度であれば充分であり、サーチコイ
ル１５の直径を例えば５０（ｍｍ）とすると、 Ｓ＝（π／４×０．０５2）＝０．００１９６３（ｍ2） となり、巻数ｎが、 ｎ＝１／（１．５７×０．００１９６３）＝３２４（タ
ーン） 程度のコイルで実現することができる。On the other hand, the signal level to the subsequent circuit is
It is sufficient if V S = 1 (V PP ). If the diameter of the search coil 15 is, for example, 50 (mm), S = (π / 4 × 0.05 2 ) = 0.19663 (m 2 ) And the number of turns n can be realized by a coil of about n = 1 / (1.57 × 0.001963) = 324 (turns).
【００２２】このようなサーチコイル１５は、前記直流
リアクトルＬの、例えば直径で２４０（ｍｍ）のほぼ１
／５程度で実現することができ、前述の図３で示すよう
に直流リアクトルＬの中心にサーチコイル１５を配置し
ても、系統電位の直流リアクトルＬに対して、ほぼ大地
電位のサーチコイル１５に特に絶縁を行う必要がなく、
安価な構成で前記リップル電流の検出を行うことができ
る。なお、サーチコイル１５は良好な感度で、直流リア
クトルＬを流れる電流を検知することができる箇所であ
れば、直流リアクトルＬの中心に限らず、他の箇所に設
けてもよい。Such a search coil 15 has a diameter of about 1 mm (for example, 240 mm) of the DC reactor L.
/ 5, and even if the search coil 15 is arranged at the center of the DC reactor L as shown in FIG. No special insulation is required for
The ripple current can be detected with an inexpensive configuration. The search coil 15 is not limited to the center of the DC reactor L but may be provided at another location as long as the search coil 15 can detect the current flowing through the DC reactor L with good sensitivity.
【００２３】図４は素子正常時および素子故障時におけ
る直流リアクトルの電流波形を示す。同図（ａ）で示す
ようにダイオードＤ1〜6の正常時、直流リアクトルＬを
流れる電流には、その直流リアクトルＬの充放電によっ
て、１／６ｆのリップル成分が現れることになる。FIG. 4 shows current waveforms of the DC reactor when the element is normal and when the element has failed. As shown in FIG. 7A, when the diodes D 1 to D 6 are normal, a 1 / 6f ripple component appears in the current flowing through the DC reactor L due to charging and discharging of the DC reactor L.
【００２４】これに対して、ダイオードＤ1〜6のいずれ
か一つにでも素子故障（逆導通破壊）が生じると、その
素子故障したダイオードＤ1〜6が非導通であるべき期間
にも導通しているので、その間、直流リアクトルＬに電
流が充電されなくなってしまう。また、ダイオードＤ1
〜6のいずれか一つにでも素子故障（非導通破壊）が生
じると、その素子故障したダイオードを介しては直流リ
アクトルＬに電流が充電されなくなってしまう。したが
って、直流リアクトルＬを流れる電流には、同図（ｂ）
（ｃ）で示すように１／ｆのリップル成分が現れること
になる。なお、同図（ｂ）は１アーム開放による素子故
障（非導通破壊）の場合、同図（ｃ）は１アーム短絡に
よる素子故障（逆導通破壊）の場合をそれぞれ示す。[0024] In contrast conduction, the device failure even in any one of the diodes D 1 ~ 6 (reverse conduction breakdown) occurs in the device failed diodes D 1 ~ 6 period should be non-conductive During this time, no current is charged in the DC reactor L during that time. Also, the diode D 1
If an element failure (non-conductivity breakdown) occurs in any one of the devices ( 6 ) to ( 6 ), no current is charged to the DC reactor L via the diode in which the element has failed. Therefore, the current flowing through the DC reactor L includes the current shown in FIG.
As shown in (c), a ripple component of 1 / f appears. FIG. 2B shows a case where an element failure occurs due to one arm opening (non-conduction breakdown), and FIG. 4C shows a case where an element failure occurs due to short circuit of one arm (reverse conduction breakdown).
【００２５】このようにして、直流リアクトルＬを流れ
る電流をサーチコイル１５で検知し、その検知結果に１
／ｆのリップル成分が含まれているか否かから、限流装
置を構成するダイオードＤ1〜6の素子故障を検知する。
すなわち、リップル電流が基本波周波数の６倍であれ
ば、素子は正常であり、基本波周波数成分が含有してい
れば、素子故障であると判断することができる。As described above, the current flowing through the DC reactor L is detected by the search coil 15 and the detection result indicates 1
A failure of the diodes D 1 to D 6 constituting the current limiting device is detected based on whether or not a ripple component of / f is included.
That is, if the ripple current is six times the fundamental frequency, the element is normal, and if the fundamental frequency component is included, it can be determined that the element is faulty.
【００２６】[0026]
【発明の効果】請求項１の発明に係る素子故障検出装置
によれば、前記直流リアクトルには、素子の正常時、常
に基本波周波数の６倍のリップルを少量含んだ直流電流
が流れており、素子故障が発生すると、その素子が整流
できなくなってしまうので、前記リップル電流に基本波
周波数成分が含まれることを利用することにより、直流
リアクトルに流れるリップル電流を検出して、そのリッ
プル電流が基本波周波数の６倍であれば、素子は正常で
あり、基本波周波数成分が含有していれば、素子故障で
あると判断することができる。このように直流リアクト
ルに流れる電流のみを検出するだけで済むので、各整流
素子ごとに電流変成器および計器用変圧器を設ける必要
がなく、コンパクトで安価な限流装置を提供できる。According to the device failure detecting device of the first aspect of the present invention, a DC current including a small amount of ripple six times the fundamental frequency always flows through the DC reactor when the device is normal. When an element failure occurs, the element cannot be rectified. Therefore, by utilizing the fact that the fundamental current frequency component is included in the ripple current, the ripple current flowing in the DC reactor is detected, and the ripple current is detected. If the frequency is six times the fundamental frequency, the element is normal, and if the element contains a fundamental frequency component, it can be determined that the element has failed. Since only the current flowing through the DC reactor need be detected in this way, it is not necessary to provide a current transformer and an instrument transformer for each rectifier element, and a compact and inexpensive current limiting device can be provided.
【００２７】また、請求項２の発明に係る素子故障検出
装置では、前記請求項１の発明における検出手段を、前
記直流リアクトルの磁界を検出するサーチコイルとする
ことにより、通常、直流リアクトルに用いられる空芯コ
イル内に、比較的感度が良好なサーチコイルを配置する
ことができ、安価な構成で前記リップル電流の検出を行
うことができる。また、系統電位の空芯コイルに対し
て、ほぼ大地電位のサーチコイルとの絶縁も容易に確保
することができる。In the device failure detecting device according to the second aspect of the present invention, the detecting means according to the first aspect of the present invention includes a search coil for detecting a magnetic field of the DC reactor, so that it is normally used for a DC reactor. A search coil having relatively good sensitivity can be arranged in the air-core coil to be used, and the ripple current can be detected with an inexpensive configuration. Further, the insulation of the air-core coil having the system potential from the search coil having the substantially ground potential can be easily secured.
【図１】本発明の実施形態である素子故障検出装置の電
気的構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of an element failure detection device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の素子故障検出装置を具備した三相整流型
限流装置の電気的構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a three-phase rectification type current limiting device including the element failure detection device of FIG.
【図３】図１で示す素子故障検出装置におけるサーチコ
イルの直流リアクトルへの設置状態を示し、（ａ）は斜
視図、（ｂ）は断面図である。3 (a) is a perspective view, and FIG. 3 (b) is a cross-sectional view, showing an installation state of a search coil in a DC reactor in the element failure detection device shown in FIG.
【図４】素子正常時（ａ）および素子故障時（ｂ）
（ｃ）での直流リアクトルの電流波形図である。FIG. 4 shows a case where the device is normal (a) and a case where the device has failed (b).
It is a current waveform diagram of a DC reactor in (c).
【図５】三相整流型限流装置を交流系統に設置した状態
を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a state where the three-phase rectification type current limiting device is installed in an AC system.
【符号の説明】 １１ 三相整流回路 １４ 三相交流系統 １５ 検出手段（サーチコイル） １９ 抽出手段（バンドパスフィルタ） ２３ 判定手段（比較器） Ｄ1〜6 整流素子（ダイオード） Ｌ 直流リアクトル Ｔ1〜3 変圧器[Description of Signs] 11 Three-phase rectifier circuit 14 Three-phase AC system 15 Detecting means (search coil) 19 Extracting means (bandpass filter) 23 Judging means (comparator) D 1 to 6 Rectifying element (diode) L DC reactor T 1 to 3 transformer
フロントページの続き (72)発明者 徳田 憲昭 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5G013 AA01 AA04 AA12 AA16 BA01 CA14 5G053 AA16 BA01 BA09 DA01 EC01 FA01 5H006 AA04 CA03 CA07 CA12 CA13 CB01 CC05 CC08 DC02 Continuation of the front page (72) Inventor Noriaki Tokuda 47-Umezu Takaunecho, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Nippon Electric F-term (reference) 5G013 AA01 AA04 AA12 AA16 BA01 CA14 5G053 AA16 BA01 BA09 DA01 EC01 FA01 5H006 AA04 CA03 CA07 CA12 CA13 CB01 CC05 CC08 DC02
Claims (2)
それぞれ接続し、前記変圧器の二次側の一方を短絡し、
その他方に正負逆極性に並列接続された整流素子をそれ
ぞれ接続した三相整流回路を備え、前記各相整流素子の
変圧器と接続された反対側を正負に分けて接続し、その
正負間に直流リアクトルを接続した三相整流型限流装置
において、前記整流素子の故障を検出するための素子故
障検出装置であって、 前記直流リアクトルに流れる電流中のリップル電流を検
出する検出手段と、前記リップル電流の基本波成分を抽
出する抽出手段と、前記抽出手段の出力が予め定める弁
別レベル以上であるときに素子故障であると判定する判
定手段とを含むことを特徴とする素子故障検出装置。1. A primary side of a transformer is connected in series with a three-phase AC system, and one of secondary sides of the transformer is short-circuited.
The other side is provided with a three-phase rectifier circuit to which rectifiers connected in parallel with the positive and negative polarities are connected respectively, the other side connected to the transformer of each phase rectifier is connected to the positive and negative sides, and between the positive and negative sides In the three-phase rectifier type current limiting device to which the DC reactor is connected, an element failure detection device for detecting a failure of the rectifying element, wherein a detecting means for detecting a ripple current in a current flowing through the DC reactor, An element failure detection device comprising: extraction means for extracting a fundamental component of a ripple current; and determination means for determining that an element failure has occurred when an output of the extraction means is equal to or higher than a predetermined discrimination level.
磁界を検出するサーチコイルであることを特徴とする請
求項１に記載の素子故障検出装置。2. The device failure detecting device according to claim 1, wherein said detecting means is a search coil for detecting a magnetic field of said DC reactor.
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