JP2002186163A - 電圧監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源ラインの電圧降下時に、現場での状況把
握を迅速にきっちりと行って適切な処理を採ることを可
能ならしめる電圧監視装置を提供する。 【解決手段】 電源の電圧が警報電圧設定器４で予め設
定した電圧以下に降下したことをＰＬＣ９によるソフト
処理によって検知し、さらに、基準電圧設定器３で設定
した基準電圧に対して測定電圧がどれだけ降下したか
（電圧降下率）をＰＬＣ９で演算し、電圧降下が発生し
た時刻と降下継続時間と演算した電圧降下率の最大値を
表示計１１、１２、１３によってデジタル表示するよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電源ラインの電
圧降下を監視して知らせる電圧監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】商用電源ラインなどの電圧監視装置とし
て、各種の製品が市販されている。これ等の製品は、概
ね以下の３種に分類される。 (1) 電圧異常を検出して警報を発し、異常電圧値を表示
する。 (2) (1) の機能に加え、電圧波形を記録計に記録する。 (3) (2) の機能に加えて更に、高調波等の波形分析を行
い、分析結果の数値データをプリントアウトする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した如き、従来の
電圧監視装置は、それぞれの機能に合った用途において
有効に利用されているが、ユーザのニーズを十分に満た
すものではなかった。

【０００４】例えば、電圧降下発生時に、現場作業員に
対して必要かつ十分な情報を提供したい場合、市販品で
は対応しきれないことがあった。特に、種々の負荷設備
がある現場においては電圧異常（電圧降下）の継続時間
の長短や電圧降下の程度（電圧降下率）によって採るべ
き対応が異なるにもかかわらず、継続時間や降下率を即
座に表示できる機能を有するものが無く、このことが従
来装置の致命的な欠陥と言える。

【０００５】また、従来装置は、概ね電子計測器として
設計されているため、電源設備のシステムとして組入れ
るには構造上、現場設備とマッチし難いことや、現場に
はさほど必要としない機能が付属しているために操作が
複雑で緊急時にとまどうなどの問題もあった。

【０００６】この発明は、上述の問題点を克服するため
に、現場が真に欲している情報を提供でき、また、電気
設備の管理上異和感がなく、しかも使い易い電圧監視装
置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、電圧監視装置に、電源の電圧
が予め設定した警報電圧以下に降下したことをソフトに
基づく処理によって検知し、基準電圧に対する電圧降下
率を演算する機能と、演算して求めた電圧降下率と電圧
降下の継続時間をデジタル表示する機能を備えたのであ
る。

【０００８】この装置は、電源の電圧を逓減する変圧
器、ノイズ除去用フィルタ、基準電圧設定器、警報電圧
設定器、前記フィルタでノイズを除去した逓減後の電圧
を測定してその測定電圧が警報電圧設定器で設定した警
報電圧以下に降下したことを検知し、かつ、基準電圧に
対する電圧降下率を所定の算定式に基づいて演算する演
算器、その演算器からの指令に基づいて作動する報知
器、電圧降下の発生時刻と継続時間並びに演算器が演算
して求めた電圧降下率を表示する表示部及びリセットス
イッチを備えさせると上記の機能を備えるものになる。
上記の各要素のほかに、外部警報リレーなども設けるこ
とができる。

【０００９】報知機は、警告灯でもよいが、それよりは
ブザーの方が判り易くて好ましい。

【００１０】演算器は、ＰＬＣ（プログラマブルロジッ
クコントローラ）など、汎用の電気制御機器でよい。

【００１１】なお、電圧降下が発生してから設備の稼働
等に影響が出ない一定の極く短い時間内に電圧が正常に
復した場合は、電圧降下率や降下継続時間を表示しても
意味がないので、演算器から報知器や各表示計のリセッ
ト指令が出されるようにしておくのがよい。

【００１２】また、電圧降下が復旧したとき、演算器か
らの報知指令、電圧降下継続時間の計測指令が無くな
り、その時点で表示していた電圧降下の発生時刻、継続
時間、電圧降下率が表示計に継続表示されるようにした
り、壁掛式のボックスに装置の各構成要素を収納し、そ
のボックスの扉に表示計とスイッチ類を取付けた装置構
造にしたりするのも好ましい。

【００１３】

【作用】この発明の監視装置は、現場が最も必要とする
電圧降下の継続時間と電圧降下率をデジタル表示するの
で、電圧降下の状況を迅速に、正確に把握して適切な対
応を採ることが可能になる。

【００１４】なお、プリントアウトによる表示では、状
況把握が遅れるだけでなく、分電盤型の装置となすこと
も難しくなる。従って、表示はデジタル表示方式に限定
する。

【００１５】また、電圧降下の検知と、電圧降下率の演
算をソフトに基づいて行うので、ハード部分を簡素化し
て装置の信頼性並びに保守性を高めることができる。

【００１６】さらに、電圧降下率の算定基準になる基準
電圧と、電圧降下の判定基準になる警報電圧を最初に設
定すれば、後は事後にリセットスイッチによるリセット
操作のみを行えばよく、操作が簡単で、利用者に負担を
強いることがない。

【００１７】このほか、壁掛式のボックスに構成要素を
収納したものは、装置が分電盤型の構造になり、電気設
備として現場に違和感なく設置できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１に、この発明の電圧監視装置
のハード部分の概要を示す。

【００１９】この発明は、単相用の装置にも適用できる
が、ここでは３相用の装置を例に挙げて説明を行う。

【００２０】図中１は変圧器、２はフィルタ、３は基準
電圧設定器、４は警報電圧設定器、５はブザーリセット
押しボタンスイッチ、６は警報リセット押しボタンスイ
ッチ、７はアナログ入力インターフェイス、８はデジタ
ル入力インターフェイス、９はＰＬＣ、１０はデジタル
出力インターフェイス、１１は発生時刻表示計、１２は
計時機能を有する継続時間表示計、１３は電圧降下率表
示計、１４はブザー、１５は外部警報リレーである。

【００２１】また、１６は電源のＲ、Ｓ、Ｔの各ライン
につなぐ入力端子、１７はスター結線とデルタ結線を選
択的に利用できるようにするための結線切替器である。

【００２２】以上の各要素を有する図１の電圧監視装置
は、監視対象電源ラインの電圧信号（標準値はＡＣ１１
０Ｖ）が、入力端子１６から変圧器１に流れ、そこで例
えば１０Ｖに逓減されて逓減後の電圧信号がフィルタ２
に流れる。

【００２３】そして、フィルタ２でノイズの除去を行っ
た電圧信号がアナログ入力インターフェイス７を経由し
てデジタル信号としてＰＬＣ９に入力される。

【００２４】一方、基準電圧設定器３により基準となる
電圧が、また、警報電圧設定器４により電圧降下の警報
発令基準となる警報電圧が各々デジタル値として設定さ
れてデジタル入力インターフェイス８経由でＰＬＣ９に
入力される。

【００２５】ＰＬＣ９は、後述する如き演算フローに基
づいて各種の演算と判定、電圧降下の検知を行い、必要
時に必要な指令を出す。

【００２６】即ち、ＰＬＣ９において電圧降下が検知さ
れると、そこからの指令に基づいて発生時刻を示す信号
がデジタル出力インターフェイス１０から出力され、発
生時刻が表示計１１にデジタル表示される。

【００２７】同時にデジタル出力インターフェイス１０
から計時指令が出力され、継続時間表示計１２が電圧降
下発生時からの降下経過時間をカウントして継続時間を
デジタル表示する。

【００２８】また、同時に、ＰＬＣ９が演算して求めた
電圧降下率がデジタル出力インターフェイス１０から出
力され、表示計１３が電圧降下率の最大値をデジタル表
示する。

【００２９】デジタル出力インターフェイス１０からは
ブザー吹鳴信号と外部警報信号も出力され、電圧降下発
生に伴いブザー１４が吹鳴し、さらに、リレー１５が作
動してその接点信号が外部装置（図示せず）に送られ
る。

【００３０】なお、ブザー吹鳴中にリセット押しボタン
スイッチ５を押すと、ブザー停止要求信号がデジタル入
力インターフェイス８経由でＰＬＣ９に入力され、デジ
タル出力インターフェイス１０から出ているブザー吹鳴
信号が無くなってブザー１４の吹鳴が止まる。

【００３１】次に、降下した電圧が復活してＰＬＣ９の
入力電圧値が、設定器４によって設定されている警報電
圧を上回ると、デジタル出力インターフェイス１０から
出ていた計時指令が無くなり、継続時間表示計１２が計
時を止めてそのときに表示していた電圧降下継続時間を
そのまま表示して待機する。

【００３２】ブザーのリセットがなされていなければ、
電圧復活に伴いブザー吹鳴指令も無くなってブザー１４
の吹鳴も止まる。

【００３３】また、表示計１３はデジタル出力インター
フェイス１０からの信号が止まった後も、そのときに表
示していた電圧降下率の最大値を継続表示して待機す
る。同様に表示計１１も電圧降下の発生時刻を継続表示
して待機する。

【００３４】これにより、リセット要求がなされるま
で、電圧降下の発生時刻、継続時間、降下率が表示され
る。なお、リセットはスイッチ６を操作して行う。その
スイッチ６を押すと、表示計１１、１２、１３の表示が
消え、装置が初期状態に戻って次の電圧降下発生に備え
る。

【００３５】図２はＰＬＣ９が行う論理演算のフローチ
ャートであり、その動作は以下の通りとなる。

【００３６】先ず、アナログ入力インターフェイス７を
経由して入力された電圧信号がＳＴ（ステップ）１でサ
ンプリングされ、その電圧値が負数ならＳＴ２で絶対値
化されて正数となる。これにより、サンプリングされた
電圧信号は電気回路的には全波整流された信号と等価に
なる。

【００３７】次に、ＳＴ３で今サンプリングされた電圧
値が先にサンプリングされた値と比較される。

【００３８】ここでは、今サンプリングされた値が先に
サンプリングされた値よりも大きくなっていく電圧波形
の半周期の前半部においては、今サンプリングされた値
をピーク候補値Ａとして保存し、次のサンプリングに移
ってピーク候補値Ａを更新していく。

【００３９】一方、電圧波形の半周期の後半部において
は、今サンプリングされた値が先にサンプリングされた
値よりも小さくなるので、これを棄却して既に保存され
ているＡ値をピーク値として認識する（ＳＴ４）。

【００４０】そして、そのピーク値が、ＳＴ５で警報電
圧設定器により設定された警報電圧（実効値）と比較さ
れ、警報電圧の√２よりも大きければ異常なしとして次
のサンプリングに移る。なお、試作装置ではサンプリン
グの周期を約１ｍｓｅｃとした。

【００４１】測定電圧のピーク値が警報電圧の√２より
も小さければ電圧降下が生じたと判断してデジタル出力
インターフェイス１０に発生時刻の表示、計時及び継続
時間の表示、ブザー吹鳴、外部警報の各指令を伝達す
る。

【００４２】また、同時に、電圧降下率の演算を行い、
その結果をデジタル出力インターフェイス１０に伝達す
る。

【００４３】電圧降下率は、次式に基づいて演算され
る。 電圧降下率＝（基準電圧−測定電圧）／基準電圧×１００ 〔％〕 使用する演算式は上式に限定されず、測定した電圧波形
を面積積分して電圧降下率を求めることもできる。

【００４４】なお、電圧降下が発生してから極く短時間
（例えば２０ｍｓｅｃ）内に正常に復した場合は、ＳＴ
９でそれを判断してＰＬＣ９からデジタル出力インター
フェイス１０を介して各表示計１１〜１３にリセット指
令が出されるようにしている（ＳＴ１４〜１６）。

【００４５】ＰＬＣ９は、デジタル入力インターフェイ
ス８からブザーリセット要求信号を受け取ると、ＳＴ１
２でデジタル出力インターフェイス１０に出しているブ
ザー吹鳴指令をストップする。

【００４６】また、電圧が正常値に復旧すると、計時及
び継続時間の表示指令、ブザー吹鳴指令（これはリセッ
トによって先に消えている場合がある）、外部警報指令
もストップし、その時点で行われている発生時刻と、電
圧降下が継続した時間と、電圧降下率の表示を継続させ
る。

【００４７】この後、デジタル入力インターフェイス８
を介しリセット要求信号を受け取ると、デジタル出力イ
ンターフェイス１０を通して各機器にリセット指令を流
す（ＳＴ１３から１４、１５、１６に移る）。

【００４８】図３は、電圧監視装置の実施形態の外観を
表している。

【００４９】図中１８は、壁掛け式のボックスであり、
この中に、図１で述べた要素と、時刻設定、修正用のキ
ー及びスイッチ類が納められている。１９はボックス１
８の扉であり、この扉１９に、基準電圧設定値の表示部
２０、警報電圧設定値の表示部２１、電圧降下発生時刻
の表示計１１、電圧降下継続時間の表示計１２、電圧降
下率の表示計１３、ブザーリセット押ボタンスイッチ
５、警報リセット押ボタンスイッチ６、装置のＯＮ、Ｏ
ＦＦ用ボタンスイッチ２２が取付けられている。

【００５０】この電圧監視装置は、分電盤によく似た構
造になっており、分電盤と併設しても異和感がない。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の装置は、
電圧降下発生時に、電圧降下率と降下継続時間がデジタ
ル表示されるようにしたので、現場で採るべき対応が判
り易く、電圧降下に起因する設備トラブル等を最小限に
押さえるのに役立つ。

【００５２】また、電圧降下の検知と電圧降下率の演算
をソフトに基づいて行うので、装置の簡素化、信頼性と
保守性の向上が図れる。

【００５３】さらに、装置の操作が簡単で利用者に負担
を強いることもない。

【００５４】このほか、分電盤型の構造にしたものは電
気設備の一種として異和感無く現場に設置することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の電圧監視装置のハード部分の構成図

【図２】ＰＬＣの動作のフローチャート

【図３】装置の外観の一例を示す斜視図

【符号の説明】

１ 変圧器 ２ フィルタ ３ 基準電圧設定器 ４ 警報電圧設定器 ５ ブザーリセット押ボタンスイッチ ６ 警報リセット押ボタンスイッチ ７ アナログ入力インターフェイス ８ デジタル入力インターフェイス ９ ＰＬＣ １０ デジタル出力インターフェイス １１ 発生時刻表示計 １２ 継続時間表示計 １３ 電圧降下率表示計 １４ ブザー １５ 外部警報リレー １６ 入力端子 １７ スター、デルタ結線切替器 １８ 壁掛け式ボックス １９ 扉

フロントページの続き (72)発明者 前田 英雄 鹿児島県出水市大野原2080 鹿児島日本電 気株式会社内 Ｆターム(参考） 2G035 AA08 AA22 AB08 AC16 AD19 AD28 AD42 AD44 AD55 AD56 AD64 AD65 5G004 AA02 AB02 BA08 DB03 DC14 5G042 BB08 BB12 CC03 CC08 DD02 DD04 DD17 FF09 5H410 CC03 DD03 EB21 EB25 FF03 FF22 FF28 GG07 KK08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源の電圧が予め設定した警報電圧以下
   に降下したことをソフトに基づく処理によって検知し、
   基準電圧に対する電圧降下率を演算する機能と、演算し
   て求めた電圧降下率と電圧降下の継続時間をデジタル表
   示する機能を備えた電圧監視装置。
2. 【請求項２】 電源の電圧を逓減する変圧器、ノイズ除
   去用フィルタ、基準電圧設定器、警報電圧設定器、前記
   フィルタでノイズを除去した逓減後の電圧を測定してそ
   の測定電圧が警報電圧設定器で設定した警報電圧以下に
   降下したことを検知し、かつ、基準電圧に対する電圧降
   下率を所定の算定式に基づいて演算する演算器、その演
   算器からの指令に基づいて作動する報知器、電圧降下の
   発生時刻と継続時間並びに演算器が演算して求めた電圧
   降下率を表示する表示部及びリセットスイッチを備える
   請求項１記載の電圧監視装置。
3. 【請求項３】 電圧降下が発生してから一定の極く短い
   時間内に電圧が正常に復した場合、演算器から報知器と
   各表示器のリセット指令が出されるようにした請求項２
   記載の電圧監視装置。
4. 【請求項４】 電圧降下が復旧したとき、演算器からの
   報知指令、電圧降下継続時間の計測指令が無くなり、そ
   の時点で表示していた電圧降下の発生時刻、継続時間、
   電圧降下率が表示計に継続表示されるようにした請求項
   ２又は３記載の電圧監視装置。
5. 【請求項５】 壁掛式のボックスに装置の各構成要素を
   収納し、そのボックスの扉に表示計とスイッチ類を取付
   けた請求項２乃至４のいずれかに記載の電圧監視装置。