JP2002084678A - 瞬時電圧低下対策装置 - Google Patents

瞬時電圧低下対策装置

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JP2002084678A
JP2002084678A JP2000267478A JP2000267478A JP2002084678A JP 2002084678 A JP2002084678 A JP 2002084678A JP 2000267478 A JP2000267478 A JP 2000267478A JP 2000267478 A JP2000267478 A JP 2000267478A JP 2002084678 A JP2002084678 A JP 2002084678A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 系統の末端に設置された負荷の動作に支障を
きたす前に、系統電源に発生した瞬低を速やかに検出し
得る瞬低検出回路を具備した瞬低対策装置を提供するこ
とにある。 【解決手段】 電力系統に接続された負荷に電力供給す
る系統電源に発生した瞬時電圧低下を検出し、その検出
信号に基づいて補償電圧発生部の出力電圧を前記負荷に
供給することにより瞬時電圧低下前の負荷電圧を補償す
る瞬時電圧低下対策装置において、電源入力電圧VS
検出し、その電源入力電圧VSに基づいて前記系統電源
に発生した瞬時電圧低下の検出信号M’を出力する瞬時
電圧低下検出回路10に、負荷電圧VLを検出し、その
負荷電圧VLと電源入力電圧VSとの比率[VS]/
[VL]を算出して感度調整信号Nとする感度調整回路
11を付設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は瞬時電圧低下対策装
置に関し、例えば無停電電源システム(UPS)等に適
用され、系統電源に停電を含む瞬時電圧低下が発生した
時、瞬時電圧低下前の負荷電圧を補償する瞬時電圧低下
対策装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、CPUを用いた各種制御装置の普
及により、落雷などによる瞬時電圧低下(停電を含む)
による障害が問題となっている。このため、銀行のオン
ライン、交通管制、コンピュータ制御や産業用製造設
備、計測・制御用電源などの重要な負荷設備では、系統
電源に発生した瞬時電圧低下(以下、単に瞬低と称す)
を速やかに検出して負荷設備に供給すべき電源電圧(以
下、負荷電圧と称す)を補償する無停電電源システム
(UPS)等が導入されている。
【0003】この無停電電源システム等に代表される瞬
低対策装置は、系統電源に発生した瞬低を検出するため
の瞬低検出回路を具備し、その瞬低検出回路から出力さ
れる検出信号に基づいて補償電圧発生部の出力電圧を前
記負荷に供給することにより瞬低前の負荷電圧を補償す
るものである。従来の瞬低対策装置における前記瞬低検
出回路は、例えば図3に示すような回路構成例を有す
る。
【0004】同図に示す瞬低検出回路10は、電力系統
の系統母線に設けられた計器用変圧器1(VT)により
検出した電源入力電圧VSと同期した信号を生成するP
LL回路2と、このPLL回路2からの出力信号に基づ
いて、電源入力電圧VSと同期し、かつ、定格電圧と同
一振幅を有する基準正弦波信号VSINを生成する基準正
弦波発生回路3と、この基準正弦波発生回路3から出力
される基準正弦波信号VSINを全波整流する第1の全波
整流回路4と、計器用変圧器1(VT)により検出した
電源入力電圧VSをそのまま全波整流する第2の全波整
流回路5と、第1の全波整流回路4から出力される基準
全波整流信号VSIN *と第2の全波整流回路5から出力さ
れる全波整流信号VS *との差を算出する加算回路6と、
PLL回路2からの出力信号に基づいて電源入力電圧V
Sと同期させて、基準全波整流信号VSIN *と全波整流信
号VS *との差信号(VSIN *−VS *)を1/4サイクルご
とに積分する積分回路7と、定格電圧の例えば10%低
下した時点で瞬低とみなす場合、その定格電圧の10%
を検出レベルとして予め設定する検出レベル設定回路8
と、前記積分回路7からの出力信号Sと検出レベル設定
回路8による検出レベルLとを比較する比較回路9とを
具備する。
【0005】この瞬低検出回路10では、以下の動作に
基づいて系統電源に発生した瞬低の検出信号Mが出力さ
れる。なお、図4は各構成回路の出力波形を示し、同図
(a)は第1の全波整流回路4の出力(基準全波整流信
号VSIN *)と第2の全波整流回路5の出力(全波整流信
号VS *)、同図(b)は加算回路6の出力(基準全波整
流信号VSIN *と全波整流信号VS *との差信号(VSIN *
S *))、同図(c)は積分回路7の出力信号Sと検出
レベル設定回路8の検出レベルLをそれぞれ示す。
【0006】瞬低検出回路10において、計器用変圧器
1(VT)により電源入力電圧VSを検出し、その電源
入力電圧VSに基づいてPLL回路2により電源入力電
圧VSと同期した信号を生成し、このPLL回路2から
の出力信号に基づいて基準正弦波発生回路3により電源
入力電圧VSと同期し、かつ、定格電圧と同一振幅を有
する基準正弦波信号VSINを生成し、さらに、基準正弦
波発生回路3から出力される基準正弦波信号VSINを第
1の全波整流回路4で全波整流する。一方、計器用変圧
器1(VT)により検出された電源入力電圧VSを第2
の全波整流回路5で全波整流し、第1の全波整流回路4
から出力される基準全波整流信号VSIN *と第2の全波整
流回路5から出力される全波整流信号VS *との差を加算
回路6で算出し、その基準全波整流信号VSIN *と全波整
流信号VS *との差信号(VSIN *−V S *)を積分回路7で
1/4サイクルごとに積分する。
【0007】ここで、系統電源に発生した瞬低により定
格電圧の例えば10%以上低下すると、前記積分回路7
からの出力信号Sが、検出レベル設定回路8により予め
設定された検出レベルLを超えるため、積分回路7から
の出力信号Sと検出レベル設定回路8による検出レベル
Lとを比較する比較回路9から出力される検出信号Mに
基づいて、補償電圧発生部の出力電圧を前記負荷に供給
することにより瞬低前の負荷電圧を補償するようにして
いる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述した瞬低対策装置
における瞬低検出回路10では、瞬低の検出レベルL
を、例えば負荷に影響がでないように定格電圧の10%
に設定していることから、電源入力電圧VSが100%
から90%へ低下したときに、系統電源に発生した瞬低
を検出するようにしている。
【0009】ところで、この瞬低対策装置は、比較的、
系統電源の上位側に設置され、瞬低補償対象である負荷
が系統の末端に設置されているのが一般的である。従っ
て、前記瞬低対策装置と負荷の間では、電気配線が長
く、しかも、降圧トランス等が設置されていたりして、
電気配線の線路抵抗や降圧トランスのインピーダンスで
電圧降下が生じる。その結果、瞬低対策装置の設置点で
電源入力電圧VSが100%であっても、前記電気配線
の線路抵抗や降圧トランスのインピーダンスで例えば5
%の電圧降下が生じた場合、負荷電圧VLは電源入力電
圧VSの95%となる。
【0010】ここで、負荷電圧VLが電源入力電圧VS
10%低下、つまり、90%まで低下すると正常動作し
ない負荷が設置されていたとすると、電源入力電圧VS
が90%まで低下して系統電源に瞬低が発生した時点
で、瞬低対策装置における瞬低検出回路10によりその
瞬低を検出したとしても、負荷電圧VLは、前記電気配
線の線路抵抗や降圧トランスのインピーダンスによる電
圧降下でもって90%より小さくなっている。
【0011】すなわち、系統電源の正常時でも、負荷電
圧VLは、前記電気配線の線路抵抗や降圧トランスのイ
ンピーダンスによる電圧降下でもって、電源入力電圧V
Sの95%しかないのに対して、瞬低の発生により電源
入力電圧VSが90%まで低下すると、負荷電圧VLは、
95%×0.9=85.5%まで低下することになり、
負荷が正常動作しなくなって、瞬低を検出する前に負荷
が停止してしまうという不具合が生じる。
【0012】そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、系統の末端に
設置された負荷の動作に支障をきたす前に、系統電源に
発生した瞬低を速やかに検出し得る瞬低検出回路を具備
した瞬低対策装置を提供することにある。
【0013】
【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に係る発明は、電力系統
に接続された負荷に電力供給する系統電源に発生した瞬
低を検出し、その検出信号に基づいて補償電圧発生部の
出力電圧を前記負荷に供給することにより瞬低前の負荷
電圧を補償する瞬低対策装置において、電源入力電圧を
検出し、その電源入力電圧に基づいて前記系統電源に発
生した瞬低の検出信号を出力する瞬低検出回路に、負荷
電圧を検出し、その負荷電圧と電源入力電圧との比率に
基づいて感度調整信号を出力する感度調整回路を付設し
たことを特徴とする。
【0014】本発明に係る瞬低対策装置では、系統電源
に発生した瞬低を検出する瞬低検出回路に、負荷電圧に
基づいて瞬低検出の感度を調整する感度調整回路を付設
したことにより、瞬低補償対象である負荷が系統の末端
に設置されている場合、電気配線の線路抵抗や降圧トラ
ンスのインピーダンスによる電圧降下で負荷電圧が電源
入力電圧よりも低下しても、前記感度調整回路により瞬
低検出の感度を、電源入力電圧に対する負荷電圧の電圧
低下分に相当する補正をするように調整することがで
き、系統の末端に設置された負荷の動作に支障をきたす
前に、系統電源に発生した瞬低を速やかに検出し得る。
【0015】前記瞬低検出回路は、電源入力電圧と同期
した基準正弦波信号を生成して全波整流した基準全波整
流信号と前記電源入力電圧を全波整流した全波整流信号
との差を算出し、その差信号を所定の周期でもって積分
した積分信号と予め設定された検出レベルとを比較し、
その比較結果を検出信号としたことを特徴とする(請求
項2)。
【0016】前記感度調整回路は、検出した負荷電圧を
全波整流して平滑化した第1の直流信号と電源入力電圧
を全波整流して平滑化した第2の直流信号との比率を算
出して感度調整信号としたことを特徴とする(請求項
3)。なお、請求項4に記載したように前記負荷電圧に
基づく第1の直流信号に対する電源入力電圧に基づく第
2の直流信号の比率を感度調整回路で算出し、その比率
を前記瞬低検出回路の基準正弦波信号に乗算することが
望ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明に係る瞬低対策装置の実施
形態を図1に示して以下に詳述する。なお、図3と同一
又は相当部分には同一参照符号を付す。
【0018】本発明における実施形態の瞬低対策装置
は、無停電電源システム等に利用され、系統電源に発生
した瞬低を検出するための瞬低検出回路10を具備し、
その瞬低検出回路10から出力される検出信号Mに基づ
いて補償電圧発生部の出力電圧を前記負荷に供給するこ
とにより瞬低前の負荷電圧VLを補償する。この瞬低対
策装置における前記瞬低検出回路10は、例えば図1に
示すような回路構成例を有する。
【0019】同図に示す瞬低検出回路10は、電力系統
の系統母線に設けられた計器用変圧器1(VT)により
検出した電源入力電圧VSと同期した信号を生成するP
LL回路2と、このPLL回路2からの出力信号に基づ
いて、電源入力電圧VSと同期し、かつ、定格電圧と同
一振幅を有する基準正弦波信号VSINを生成する基準正
弦波発生回路3と、この基準正弦波発生回路3から出力
される基準正弦波信号VSINを全波整流する第1の全波
整流回路4と、計器用変圧器1(VT)により検出した
電源入力電圧VSをそのまま全波整流する第2の全波整
流回路5と、第1の全波整流回路4から出力される基準
全波整流信号《VSIN *》と第2の全波整流回路5から出
力される全波整流信号VS *との差を算出する加算回路6
と、PLL回路2からの出力信号に基づいて電源入力電
圧VSと同期させて、基準全波整流信号《VSIN *》と全
波整流信号VS *との差信号(《VSIN *》−VS *)を1/
4サイクルごとに積分する積分回路7と、定格電圧の例
えば10%低下した時点で瞬低とみなす場合、その定格
電圧の10%を検出レベルLとして予め設定する検出レ
ベル設定回路8と、前記積分回路7からの出力信号S’
と検出レベル設定回路9による検出レベルL’とを比較
する比較回路9とを具備する。
【0020】この実施形態では、電源入力電圧VSを検
出し、その電源入力電圧VSに基づいて前記系統電源に
発生した瞬低の検出信号M’を出力する瞬低検出回路1
0に、負荷電圧VLを検出し、その負荷電圧VLと電源入
力電圧VSとの比率VS/VLを算出して感度調整信号N
とする感度調整回路11を付設する。
【0021】感度調整回路11は、電力系統の系統母線
に設けられた計器用変圧器12(VT)により検出した
負荷電圧VLを全波整流する第3の全波整流回路13
と、その全波整流回路13から出力される全波整流信号
L *を平滑化する第1の平滑回路14と、前記瞬低検出
回路10の第2の全波整流回路5から出力される全波整
流信号VS *を平滑化する第2の平滑回路15と、第1の
平滑回路14と第2の平滑回路15からそれぞれ出力さ
れる第1および第2の直流信号(平均値)[VL],
[VS]から負荷電圧VLに対する電源入力電圧VSの比
率[VS]/[VL]を算出する除算回路16と、その除
算回路16から出力される負荷電圧と電源入力電圧の比
率[VS]/[VL]を瞬低検出回路10の基準正弦波発
生回路3から出力される基準正弦波信号VSINに乗算す
る乗算回路17とを具備する。
【0022】この瞬低検出回路10では、以下の動作に
基づいて系統電源に発生した瞬低の検出信号M’が出力
される。なお、図2は各構成回路の出力波形を示し、同
図(a)は第1の全波整流回路4の出力(基準全波整流
信号《VSIN *》)と第2の全波整流回路5の出力(全波
整流信号VS *)、同図(b)は加算回路6の出力(基準
全波整流信号《VSIN *》と全波整流信号VS *との差信号
(《VSIN *》−VS *))、同図(c)は積分回路7の出
力信号S’と検出レベル設定回路8による検出レベルL
をそれぞれ示す。
【0023】まず、感度調整回路11において、計器用
変圧器12(VT)により負荷電圧VLを検出し、その
負荷電圧VLを第3の全波整流回路13で全波整流し、
その第3の全波整流回路13から出力される全波整流信
号VL *を第1の平滑回路14により平滑化する。一方、
計器用変圧器1(VT)により検出された電源入力電圧
Sを第2の全波整流回路5で全波整流し、その第2の
全波整流回路5から出力される全波整流信号VS *を第2
の平滑回路15により平滑化する。第1の平滑回路14
から出力される直流信号(平均値)[VL]と第2の平
滑回路15から出力される直流信号(平均値)[VS
とに基づいて除算回路16により負荷電圧VLに対する
電源入力電圧VSの比率[VS]/[VL]を算出する。
【0024】一方、瞬低検出回路10では、計器用変圧
器1(VT)により電源入力電圧V Sを検出し、その電
源入力電圧VSに基づいてPLL回路2により電源入力
電圧V Sと同期した信号を生成し、このPLL回路2か
らの出力信号に基づいて基準正弦波発生回路3により電
源入力電圧VSと同期し、かつ、定格電圧と同一振幅を
有する基準正弦波信号VSINを生成する。
【0025】前記感度調整回路11の除算回路16から
出力される比率[VS]/[VL]を感度調整信号Nとし
て乗算回路17により瞬低検出回路10の基準正弦波発
生回路3から出力される基準正弦波信号VSINに乗算す
る。この乗算回路17の出力信号(VSIN×[VS]/
[VL])を第1の全波整流回路4で全波整流する。一
方、電源入力電圧VSを第2の全波整流回路5で全波整
流し、第1の全波整流回路4から出力される基準全波整
流信号《VSIN *》と第2の全波整流回路5から出力され
る全波整流信号VS *との差を加算回路6で算出し、その
基準全波整流信号《VSIN *》と全波整流信号VS *との差
信号(《VSIN *》−VS *)を積分回路7で1/4サイク
ルごとに積分する。
【0026】ここで、前記瞬低検出回路10に感度調整
回路11を付設したことにより、瞬低補償対象である負
荷が系統の末端に設置されている場合、電気配線の線路
抵抗や降圧トランスのインピーダンスによる電圧降下で
負荷電圧VLが電源入力電圧VSよりも低下しても、前記
感度調整回路11により瞬低検出の感度を調整して、電
源入力電圧VSに対する負荷電圧VLの電圧低下分に相当
する補正を実行することができる。
【0027】つまり、前述したように感度調整回路11
の除算回路16から出力される比率[VS]/[VL]を
乗算回路17により瞬低検出回路10の基準正弦波発生
回路3から出力される基準正弦波信号VSINに乗算する
ようにしていることから、電力系統に設けられた瞬低対
策装置から負荷に至るまでにおいて、電気配線の線路抵
抗や降圧トランスのインピーダンスによる電圧降下が、
例えば電源入力電圧V Sの5%生じている場合では、負
荷電圧VLに対する電源入力電圧VSの比率[VS]/
[VL]が100/95、すなわち、約1.05とな
る。この比率[VS]/[VL]を乗算回路17により基
準正弦波信号VSINに乗算したことにより、第1の全波整
流回路4から出力される感度調整後の全波整流信号《V
SIN *》は、従来における感度調整前の全波整流信号V
SIN *の約1.05倍の振幅を有する。
【0028】ここで、定格電圧の例えば10%低下した
時点で瞬低とみなす場合、検出レベル設定回路8では、
定格電圧の10%を検出レベルとして予め設定している
ことから、加算回路6の出力である基準全波整流信号
《VSIN *》と全波整流信号VS *との差信号(《VSIN *
−VS *)に基づく積分回路7の出力信号S’が定格電
圧、つまり、基準全波整流信号《VSIN *》の0.1倍と
なったとき、系統電源に発生した瞬低が検出される。す
なわち、全波整流信号VS *が基準全波整流信号
《V SIN *》の約0.95倍となったとき、つまり、感度
調整後では、電源入力電圧V Sが定格電圧の約95%と
なったときに、系統電源に発生した瞬低が検出されるこ
とになる。
【0029】これにより、比較回路9から出力される検
出信号M’に基づいて、補償電圧発生部の出力電圧を前
記負荷に供給することにより瞬低前の負荷電圧VLを補
償することになる。このとき、負荷電圧VLは、電気配
線の線路抵抗や降圧トランスのインピーダンスによる電
圧降下が、例えば電源入力電圧VSの5%生じている
が、瞬低時の電源入力電圧VSが定格電圧の約95%で
あるため、95%×0.95≧90%となっているの
で、負荷の動作に支障をきたすことはない。
【0030】なお、前記実施形態では、感度調整回路1
1の乗算回路17を瞬低検出回路10の基準正弦波発生
回路3と第1の全波整流回路4との間に挿入接続した場
合について説明したが、本発明はこれに限定されること
なく、前記乗算回路17を検出レベル設定回路8と比較
回路9との間に挿入接続することにより感度調整回路1
1を瞬低検出回路10に付設するようにしてもよい。こ
の場合、感度調整回路11の除算回路16では、前記実
施形態の場合の逆で、電源入力電圧VSに対する負荷電
圧VLの比率[VL]/[VS]を算出することになる。
この感度調整回路の乗算回路の接続箇所は適宜設計変更
が可能である。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、系統電源に発生した瞬
低を検出する瞬低検出回路に、負荷電圧に基づいて瞬低
検出の感度を調整する感度調整回路を付設したことによ
り、瞬低補償対象である負荷が系統の末端に設置されて
いる場合、電気配線の線路抵抗や降圧トランスのインピ
ーダンスによる電圧降下で負荷電圧が電源入力電圧より
も低下しても、前記感度調整回路により瞬低検出の感度
を調整して、電源入力電圧に対する負荷電圧の電圧低下
分に相当する補正を実行することができ、系統の末端に
設置された負荷の動作に支障をきたす前に、系統電源に
発生した瞬低を速やかに検出でき、負荷の瞬低補償を確
実に実行することができて信頼性の高い瞬低対策装置を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態で、瞬低対策装置の瞬低検出
回路を示すブロック図である。
【図2】図1の瞬低検出回路の動作を説明するための波
形図である。
【図3】瞬低対策装置の従来例で、瞬低検出回路を示す
回路図である。
【図4】図3の瞬低検出回路の動作を説明するための波
形図である。
【符号の説明】
10 瞬時電圧低下検出回路 11 感度調整回路 VL 負荷電圧 VS 電源入力電圧 VSIN 基準正弦波信号 《VSIN *》 基準全波整流信号 VS * 全波整流信号 《VSIN *》−VS * 差信号 S’ 積分信号 L 検出レベル [VL] 第1の直流信号 [VS] 第2の直流信号 [VS]/[VL] 比率 N 感度調整信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G035 AA04 AA13 AA15 AA26 AB08 AC01 AC05 AC16 AD23 AD51 AD58 AD62 5G015 FA16 JA32 5H007 AA05 AA17 BB05 FA02 FA14 5H410 BB04 CC03 DD03 EB14 EB38 FF03 FF25 LL04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電力系統に接続された負荷に電力供給する
    系統電源に発生した瞬時電圧低下を検出し、その検出信
    号に基づいて補償電圧発生部の出力電圧を前記負荷に供
    給することにより瞬時電圧低下前の負荷電圧を補償する
    瞬時電圧低下対策装置において、電源入力電圧を検出
    し、その電源入力電圧に基づいて前記系統電源に発生し
    た瞬時電圧低下の検出信号を出力する瞬時電圧低下検出
    回路に、負荷電圧を検出し、その負荷電圧と電源入力電
    圧との比率に基づいて感度調整信号を出力する感度調整
    回路を付設したことを特徴とする瞬時電圧低下対策装
    置。
  2. 【請求項2】前記瞬時電圧低下検出回路は、電源入力電
    圧と同期した基準正弦波信号を生成して全波整流した基
    準全波整流信号と前記電源入力電圧を全波整流した全波
    整流信号との差を算出し、その差信号を所定の周期でも
    って積分した積分信号と予め設定された検出レベルとを
    比較し、その比較結果を検出信号としたことを特徴とす
    る請求項1に記載の瞬時電圧低下対策装置。
  3. 【請求項3】前記感度調整回路は、検出した負荷電圧を
    全波整流して平滑化した第1の直流信号と電源入力電圧
    を全波整流して平滑化した第2の直流信号との比率を算
    出して感度調整信号としたことを特徴とする請求項1又
    は2に記載の瞬時電圧低下対策装置。
  4. 【請求項4】前記負荷電圧に基づく第1の直流信号に対
    する電源入力電圧に基づく第2の直流信号の比率を感度
    調整回路で算出し、その比率を前記瞬時電圧低下検出回
    路の基準正弦波信号に乗算することを特徴とする請求項
    3に記載の瞬時電圧低下対策装置。
JP2000267478A 2000-09-04 2000-09-04 瞬時電圧低下対策装置 Expired - Fee Related JP3685024B2 (ja)

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