JP2673573B2 - Zero-phase current detector - Google Patents

Zero-phase current detector

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JP2673573B2
JP2673573B2 JP1061362A JP6136289A JP2673573B2 JP 2673573 B2 JP2673573 B2 JP 2673573B2 JP 1061362 A JP1061362 A JP 1061362A JP 6136289 A JP6136289 A JP 6136289A JP 2673573 B2 JP2673573 B2 JP 2673573B2
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永也 相河
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20Instruments transformers
    • H01F38/22Instruments transformers for single phase ac
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、地絡事故時に流れる零相電流を検出する
ために設置される零相電流検出装置に関するものであ
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a zero-phase current detecting device installed to detect a zero-phase current flowing in a ground fault.

[従来の技術] 例えば「計器用変成器」(電気書院、池田三穂司著)
第79頁に記載された従来の零相電流検出装置を第5図に
示す。
[Prior Art] For example, "Transformer for measuring instruments" (Denki Shoin, Miho Ikeda)
FIG. 5 shows a conventional zero-phase current detecting device described on page 79.

図において、環状鉄心2は三相の電線1a,1b,1cを包囲
するように設けられ、また環状鉄心2には二次巻線3が
設けられている。二次巻線3には二次負担4が接続され
ている。
In the figure, an annular core 2 is provided so as to surround the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c, and an annular core 2 is provided with a secondary winding 3. A secondary burden 4 is connected to the secondary winding 3.

定常時においては、三相の電線1a,1b,1cの各相を流れ
る電流はそれぞれ事故による成分を含まず、等しい振幅
の正相分と逆相分からなる交流のみが流れる。環状鉄心
2の中の磁界は各相に流れる電流によってそれぞれ誘起
される磁界の合成により、結果的に零となる。その結
果、二次巻線3には電流は流れず、二次負担4は動作し
ない。
Under normal conditions, the current flowing in each phase of the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c does not include a component due to an accident, and only an alternating current having a positive phase component and a negative phase component having the same amplitude flows. The magnetic field in the annular core 2 eventually becomes zero due to the combination of the magnetic fields induced by the currents flowing in the respective phases. As a result, no current flows through the secondary winding 3 and the secondary burden 4 does not operate.

一方、三相の電線1a,1b,1cのいずれかに地絡事故が発
生すると、各相に流れる電流を合成しても零にはなら
ず、零相電流が流れる。零相電流が流れると、環状鉄心
2に磁界が誘起され、二次巻線3に零相電流に対応した
二次電流が流れる。二次巻線3に流れる二次電流により
二次負担4が作動し、三相の電線1a,1b,1cは電源から切
離され、事故の拡大を防止する。
On the other hand, if a ground fault occurs in any of the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c, even if the currents flowing in the respective phases are combined, the current does not become zero, but a zero-phase current flows. When the zero-phase current flows, a magnetic field is induced in the annular core 2 and a secondary current corresponding to the zero-phase current flows in the secondary winding 3. The secondary load 4 is activated by the secondary current flowing through the secondary winding 3, and the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c are disconnected from the power source, and the accident is prevented from spreading.

[発明が解決しようとする課題] 一般に、事故点を早期に正確に発見し、停電区間をで
きるだけ限定するため、零相電流検出装置を変電所構内
ばかりでなく屋外の配電柱等にも設置することが望まし
い。
[Problems to be Solved by the Invention] In general, in order to detect an accident point accurately at an early stage and limit a power failure section as much as possible, a zero-phase current detection device is installed not only in a substation premises but also in an outdoor distribution pole or the like. Is desirable.

ところが、従来の零相電流検出装置は三相の電線1a,1
b,1cを一括して包囲する環状鉄心2を用いているので、
架空の電線等に対して使用するのは不適当であること、
および落雷等により事故が拡大するという問題点を有し
ていた。
However, the conventional zero-phase current detecting device is a three-phase electric wire 1a, 1
Since the annular core 2 that surrounds b and 1c collectively is used,
Unsuitable for use on overhead wires, etc.
In addition, there was a problem that accidents were expanded due to lightning strikes and the like.

次に、加工の電線等に使用するために各相ごとに電流
検出装置を設け零相電流検出装置全体を小型化する場
合、各相に設けられた電流検出装置の温度特性等の違い
により見かけの零相電流が発生し二次負担4が誤動作す
るという問題点を有していた。
Next, when a current detector is provided for each phase for use in the processed electric wire, etc., and the overall zero-phase current detector is miniaturized, it is apparent due to differences in temperature characteristics of the current detectors provided for each phase. However, there is a problem that the secondary load 4 malfunctions due to the generation of the zero-phase current.

この発明は以上のような問題点を解決するためになさ
れたものであり、架空の電線等にも使用可能な小型でか
つ高精度の零相電流検出装置を提供することを目的とし
ている。
The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a small and high-precision zero-phase current detection device that can be used for overhead electric wires and the like.

[課題を解決するための手段] この発明にかかる零相電流検出装置は、 交流電路の各相ごとに設けられ、各相の電流を検出す
る計測手段、 計測手段からの計測信号を合成し、零相電流成分を算
出する加算手段、 加算手段からの出力のうち、最新の少なくとも一周期
分以上の期間の出力の所定の電気角ごとにおける瞬時値
をデータ群として記憶する第1の記憶手段、 第1の記憶手段に記憶される瞬時値データ群よりも以
前に検出され、第1の記憶手段に記憶されている瞬時値
データ群のそれぞれの電気角に対応した同数の過去の加
算手段からの出力の瞬時値データ群を記憶する第2の記
憶手段、 第1の記憶手段に記憶されている各電気角ごとの瞬時
値データ群のそれぞれから第2の記憶手段に記憶されて
いる対応する電気角の瞬時値データ群を減算し、各電気
角ごとの第1の減算値を演算する第1の演算手段、 第1の記憶手段に記憶されている最新の瞬時値データ
群から第1の実効値を演算し、また第2の記憶手段に記
憶されている過去の瞬時値データ群から第2の実効値を
演算し、第1の実効値から第2の実効値を減算して第2
の減算値を演算する第2の演算手段、 第2の減算値が所定の設定値以上であるかまたは以下
であるかを判別し、第2の減算値が所定値以下である場
合に第2の記憶手段に記憶されている瞬時値データ群を
消去して第1の記憶手段に記憶されている瞬時値データ
群に更新し、第2の減算値が所定値以上である場合にそ
の後一定時間は第2の記憶手段に記憶されている瞬時値
データ群の更新を行わない第3の演算手段、 第1の減算値および第2の減算値を負担手段に出力す
る出力手段、 を具備している。
[Means for Solving the Problems] A zero-phase current detection device according to the present invention is provided for each phase of an AC circuit, and a measuring means for detecting a current of each phase, a measuring signal from the measuring means are combined, An addition means for calculating a zero-phase current component; a first storage means for storing, as a data group, an instantaneous value of the output of the latest at least one cycle or more among the outputs from the addition means, for each predetermined electrical angle; From the same number of past addition means that are detected before the instantaneous value data group stored in the first storage means and correspond to the respective electrical angles of the instantaneous value data group stored in the first storage means. Second storage means for storing the output instantaneous value data group, and corresponding electrical information stored in the second storage means from each of the instantaneous value data group for each electrical angle stored in the first storage means. Instantaneous value data for corners To calculate a first subtraction value for each electrical angle, a first effective value from the latest instantaneous value data group stored in the first storage means, and The second effective value is calculated from the past instantaneous value data group stored in the second storage means, and the second effective value is subtracted from the first effective value to obtain the second effective value.
Second calculation means for calculating the subtraction value of the second subtraction value, determining whether the second subtraction value is equal to or more than a predetermined set value or less than the predetermined setting value, and when the second subtraction value is less than the predetermined value, the second The instantaneous value data group stored in the storage means is deleted and updated to the instantaneous value data group stored in the first storage means, and when the second subtracted value is equal to or more than a predetermined value, a predetermined time Comprises a third computing means for not updating the instantaneous value data group stored in the second storage means, and an output means for outputting the first subtraction value and the second subtraction value to the burden means. There is.

[作用] 以下、サンプリングする周期を1周期、所定の電気角
を30度とした場合について例示しつつ、作用を説明す
る。
[Operation] The operation will be described below while exemplifying the case where the sampling cycle is one cycle and the predetermined electrical angle is 30 degrees.

計測手段は例えばファラデー効果を利用した光磁気セ
ンサ、発行素子および受光素子等で構成され、各相の電
線に流れる電流に比例する信号を出力する。
The measuring means is composed of, for example, a magneto-optical sensor utilizing the Faraday effect, an issuing element, a light receiving element, etc., and outputs a signal proportional to the current flowing through the electric wire of each phase.

加算手段はアナログ式加算回路又はマイクロプロセッ
サ等を用いたデジタル式加算回路等であり、計測手段に
よる検出された各相に流れる電流値を加算し、加算され
た値を出力うる。すなわち、加算手段からは時々刻々の
最新の零相電流に相当するデータが出力されている。
The adding means is an analog adding circuit or a digital adding circuit using a microprocessor or the like, and can add the current values flowing in the respective phases detected by the measuring means and output the added values. That is, the data corresponding to the latest zero-phase current is output from the adding means every moment.

第1および第2の記憶手段は例えばマイクロプロセッ
サに接続されたRAMメモリー等である。
The first and second storage means are, for example, RAM memories connected to a microprocessor.

第1の記憶手段からは、加算手段から出力された1周
期分以上の交流電流に対し、所定の電気角(30度)ごと
にサンプリングし、それぞれの瞬時値をデジタル信号化
して記憶する。この場合、第1の記憶手段には12個のデ
ータ(瞬時値データ群)が記憶される。第1の記憶手段
に記憶されるデータは常に最新のものに更新される。
From the first storage means, the alternating current output from the addition means for one cycle or more is sampled at every predetermined electrical angle (30 degrees), and each instantaneous value is digitized and stored. In this case, 12 pieces of data (instantaneous value data group) are stored in the first storage means. The data stored in the first storage means is constantly updated.

第2の記憶手段は、加算手段から出力され第1の記憶
手段に記憶されていた過去の瞬時値データ群が転送され
た後、これらのデータを記憶する。零相電流が発生して
いない通常の場合は、第2の記憶手段に記憶されている
データ群は、1回前にサンプリングされ、第1の記憶手
段に記憶されていた瞬時値データ群に更新される。
The second storage means stores these data after the past instantaneous value data group output from the addition means and stored in the first storage means is transferred. In the normal case where the zero-phase current is not generated, the data group stored in the second storage means is sampled one time before and updated to the instantaneous value data group stored in the first storage means. To be done.

第1の演算手段、第2の演算手段および第3の演算手
段はそれぞれマイクロプロセッサおよびメモリー等で構
成される。
The first arithmetic means, the second arithmetic means and the third arithmetic means are respectively constituted by a microprocessor and a memory.

第1の演算手段は第1の記憶手段に記憶されている各
電気角ごとの瞬時値データ群のそれぞれから第2の記憶
手段に記憶されている対応する電気角の瞬時値データを
減算し、各電気角ごとの第1の減算値を演算する。
The first calculation means subtracts the instantaneous value data of the corresponding electrical angle stored in the second storage means from each of the instantaneous value data groups for each electrical angle stored in the first storage means, The first subtraction value for each electrical angle is calculated.

第2の演算手段は第1の記憶手段に記憶されている最
新の瞬時値データ群から第1の実効値を演算し、また第
2の記憶手段に記憶されている過去の瞬時値データ群か
ら第2の実効値を演算する。さらに、第1の実効値から
第2の実効値を減算して第2の減算値を演算する。
The second calculation means calculates a first effective value from the latest instantaneous value data group stored in the first storage means, and from the past instantaneous value data group stored in the second storage means. The second effective value is calculated. Further, the second effective value is subtracted from the first effective value to calculate the second subtracted value.

一般に、各相に設けられた計測手段の温度特性差によ
る誤差成分は短時間(例えば1秒)ではほとんど変化し
ないため、このように最新のデータから直前にサンプリ
ングした過去のデータを減算することにより温度特性差
による誤差成分を除去することができる。
In general, the error component due to the temperature characteristic difference of the measuring means provided in each phase hardly changes in a short time (for example, 1 second). Therefore, by subtracting the past data sampled immediately before from the latest data, An error component due to the temperature characteristic difference can be removed.

第3の演算手段はまず、第2の減算値が所定の設定値
以上であるかまたは以下であるかを判別する。そして、
第2の減算値が所定値以下である場合に第2の記憶手段
に記憶されている瞬時値データ群を消去して第1の記憶
手段に記憶されている瞬時値データ群に更新する。ま
た、第2の減算値が所定値以上である場合にその後一定
時間(例えば、1秒間)は第2の記憶手段に記憶されて
いる瞬時値データ群の更新を行わない。
The third calculation means first determines whether the second subtraction value is equal to or greater than or equal to a predetermined set value. And
When the second subtraction value is less than or equal to the predetermined value, the instantaneous value data group stored in the second storage means is erased and updated to the instantaneous value data group stored in the first storage means. Further, when the second subtraction value is equal to or larger than the predetermined value, the instantaneous value data group stored in the second storage means is not updated for a certain time (for example, 1 second) thereafter.

出力手段は第1の減算値および第2の減算値を負担出
力に出力する。この第1の減算値および第2の減算値は
それぞれ零相電流の位相情報および振幅情報に相当し、
これにより地絡事故等の発生およびその時間等が特定さ
れる。
The output means outputs the first subtraction value and the second subtraction value to the burden output. The first subtraction value and the second subtraction value correspond to phase information and amplitude information of the zero-phase current,
As a result, the occurrence of a ground fault accident and the time thereof are specified.

[実施例] この発明にかかる零相電流検出装置を、その一実施例
を示す第1図、第2図を用いて説明する。
[Embodiment] A zero-phase current detection device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 showing an embodiment thereof.

第1図において、三相の電線1a,1b,1cには、それぞれ
環状鉄心2a,2b,2cが設けられている。各環状鉄心2a,2b,
2cの空隙には、光磁界センサ5a,5b,5cが設けられてい
る。光磁界センサ5a,5b,5cには発光素子6a,6b,6cが光フ
ァイバ8a,8b,8cを介して接続されている。また、各光磁
界センサ5a,5b,5cには受光素子7a,7b,7cが光ファイバ8
a,8b,8cを介して接続されている。環状鉄心2a,2b,2c光
磁界センサ5a,5b,5c、発光素子6a,6b,6c、受光素子7a,7
b,7c、光ファイバ8a,8b,8cにより計測手段が構成されて
いる。
In FIG. 1, three-phase electric wires 1a, 1b, 1c are provided with annular cores 2a, 2b, 2c, respectively. Each annular core 2a, 2b,
The optical magnetic field sensors 5a, 5b, 5c are provided in the gap 2c. Light emitting elements 6a, 6b, 6c are connected to the optical magnetic field sensors 5a, 5b, 5c via optical fibers 8a, 8b, 8c. Each of the optical magnetic field sensors 5a, 5b, 5c is provided with a light receiving element 7a, 7b, 7c.
They are connected via a, 8b, 8c. Annular iron cores 2a, 2b, 2c optical magnetic field sensors 5a, 5b, 5c, light emitting elements 6a, 6b, 6c, light receiving elements 7a, 7
The measuring means is constituted by b, 7c and the optical fibers 8a, 8b, 8c.

環状鉄心2a,2b,2cには、三相の電線1a,1b,1cを流れる
電流により、各電流に比例した磁界が誘起される。この
時、発光素子6a,6b,6cから光ファイバ8a,8b,8cを介して
光磁気センサ5a,5b,5cに達した光は、環状鉄心2a,2b,2c
の各空隙中の磁界に比例して変調を受け、光ファイバ8
a,8b,8cを介して受光素子7a,7b,7cに達し、電気信号に
変換される。光磁界センサ5a,5b,5cは例えば偏光子、フ
ァラデー素子および検光子で構成される。偏光子で直線
偏光となった光が、ファラデー素子を通過する間に、フ
ァラデー素子の光の進行方向に印加された磁界に比例し
て偏光面が回転し、検光子でこれが通過光量の変化に変
調される。変調された光は光磁界センサ5a,5b,5cに印加
される磁界が零の時に透過する光量に交流の磁界に比例
する光量変化が重畳したものとなっている。
A magnetic field proportional to each current is induced in the annular cores 2a, 2b, 2c by the currents flowing through the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c. At this time, the light reaching the magneto-optical sensors 5a, 5b, 5c from the light emitting elements 6a, 6b, 6c through the optical fibers 8a, 8b, 8c is the annular cores 2a, 2b, 2c.
Is modulated in proportion to the magnetic field in each air gap of the optical fiber 8
It reaches the light receiving elements 7a, 7b, 7c via a, 8b, 8c and is converted into an electric signal. The optical magnetic field sensors 5a, 5b, 5c are composed of, for example, a polarizer, a Faraday element, and an analyzer. While the light linearly polarized by the polarizer passes through the Faraday element, the plane of polarization rotates in proportion to the magnetic field applied in the light traveling direction of the Faraday element, and this changes the amount of light passing through the analyzer. Is modulated. The modulated light has a light amount change proportional to the AC magnetic field superimposed on the light amount transmitted when the magnetic field applied to the optical magnetic field sensors 5a, 5b, 5c is zero.

信号処理回路9a,9b,9cでは受光素子7a,7b,7cで変換さ
れた電気信号を三相の電線1a,1b,1cを流れる電流に比例
する信号に変換する。加算回路10はこれらの信号を加算
する。
The signal processing circuits 9a, 9b, 9c convert the electric signals converted by the light receiving elements 7a, 7b, 7c into signals proportional to the current flowing through the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c. The addition circuit 10 adds these signals.

定常時においては、三相の電線1a,1b,1cの各電流を合
成すると零になるため、加算回路10の出力も零となる。
In the steady state, the currents of the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c are combined to be zero, so that the output of the adder circuit 10 is also zero.

一方、三相の電線1a,1b,1cに地絡事故が発生した場合
には、各相の電流を合成しても零にならず零相電流が流
れる。したがって、加算回路10の出力はこの零相電流に
比例した値となり、三相の電線1a,1b,1cの地絡事故を検
出することができる。
On the other hand, when a ground fault occurs in the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c, even if the currents of the respective phases are combined, the current does not become zero but the zero-phase current flows. Therefore, the output of the adding circuit 10 has a value proportional to the zero-phase current, and the ground fault of the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c can be detected.

しかし、実際には、光磁界センサ5a,5b,5cおよび信号
処理回路9a,9b,9cが温度特性を持っており、しかも、個
々の温度特性に差があるのが普通である。したがって、
三相の電線1a,1b,1cの各電流と信号処理回路9a,9b,9cの
各出力信号との比率は、周囲温度の変化により各相間に
差を生じる。この各相間の温度特性の差により、加算回
路10の出力信号は三相の電線1a,1b,1cに零相電流が流れ
ていないときでも零にはならず、二次負担4が誤動作す
る原因となる。
However, in reality, the optical magnetic field sensors 5a, 5b, 5c and the signal processing circuits 9a, 9b, 9c usually have temperature characteristics, and in addition, the individual temperature characteristics generally differ. Therefore,
The ratio of each current of the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c and each output signal of the signal processing circuits 9a, 9b, 9c causes a difference between each phase due to a change in ambient temperature. Due to the difference in the temperature characteristics between the phases, the output signal of the adder circuit 10 does not become zero even when the zero-phase current does not flow in the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c, and the secondary load 4 malfunctions. Becomes

補正演算回路11は以上のような誤動作を防止するため
に設けてあり、マイクロプロセッサ20、RAMメモリーか
らなる第1および第2のメモリー21および22を有してい
る。第1および第2のメモリー21および22はそれぞれ記
憶すべきデータのサンプル数以上の記憶領域を有するこ
とは言うまでもない。
The correction arithmetic circuit 11 is provided to prevent the above-mentioned malfunction, and has a microprocessor 20 and first and second memories 21 and 22 which are RAM memories. It goes without saying that the first and second memories 21 and 22 each have a storage area larger than the number of samples of data to be stored.

一般に、各相間の温度特性の差による零相電流の誤差
成分の変化は比較的緩やかである。また地絡事故による
零相電流成分は瞬時的に生じる。補正演算回路11は、以
上のような点に着目し、第2図に示すフローチャートを
実行することにより誤差成分を除去し、地絡事故による
零相電流を検出する。
Generally, the change in the error component of the zero-phase current due to the difference in temperature characteristics between the phases is relatively gradual. Moreover, the zero-phase current component due to the ground fault accident is instantaneously generated. Focusing on the above points, the correction arithmetic circuit 11 executes the flowchart shown in FIG. 2 to remove the error component and detect the zero-phase current due to the ground fault.

以下、第2図に示すフローチャートを用いてこの実施
例の動作を説明する。
The operation of this embodiment will be described below with reference to the flow chart shown in FIG.

ステップS1において、第2の記憶手段として作用する
第2のメモリー22に、初期値を記憶させる。通常は、す
べての番地に0を入力する。第2のメモリー22に記憶さ
れる各瞬時値データ群B(j)(jは所定の電気角ごと
にサンプリングされたデータの順番を表わす。)とする
と、B(1)からB(12)までの12個のデータが記憶さ
れる。次に、ステップS2およびS3において初期値i=60
およびj=1を設定する。
In step S1, the initial value is stored in the second memory 22 which functions as the second storage means. Normally, enter 0 for all addresses. Assuming that each instantaneous value data group B (j) stored in the second memory 22 (where j represents the order of data sampled for each predetermined electrical angle), B (1) to B (12) 12 data items are stored. Next, in steps S2 and S3, the initial value i = 60
And j = 1.

ステップS4において、加算回路10からの出力信号であ
る交流電流の最新の一周期分のデータを所定の電気角、
例えば30度ごとにおける瞬時値としてデジタル信号化し
て第1のメモリー21に記憶する。第1のメモリー21に記
憶される各データをA(j)(jは所定の電気角ごとに
サンプリングされたデータの順番を表わす。)とする
と、A(1)からA(12)までの12のデータがサンプン
リングされ第1のメモリー21に記憶される。
In step S4, the data for the latest one cycle of the alternating current, which is the output signal from the adding circuit 10, is set to a predetermined electrical angle,
For example, it is converted into a digital signal as an instantaneous value every 30 degrees and stored in the first memory 21. Assuming that each data stored in the first memory 21 is A (j) (j represents the order of data sampled for each predetermined electrical angle), 12 from A (1) to A (12) are obtained. Data is sampled and stored in the first memory 21.

ステップS5において、第1のメモリー21段に記憶され
ている各電気角ごとのデータ群A(j)のそれぞれから
第2のメモリー22に記憶されている対応する電気角のデ
ータB(j)を減算し、各電気角ごとの第1の減算値を
演算する。すなわち、第1の減算値をC(j)とする
と、第1の演算手段として作用するマイクロプロセッサ
20は、 C(j)=A(j)−B(j) を実行する。
In step S5, the corresponding electrical angle data B (j) stored in the second memory 22 is obtained from each data group A (j) for each electrical angle stored in the first memory 21 stage. Subtract and calculate the first subtraction value for each electrical angle. That is, assuming that the first subtraction value is C (j), the microprocessor acting as the first calculation means.
Twenty implements C (j) = A (j) -B (j).

次に、マイクロプロセッサ20は出力手段として作用
し、二次負担4に対し第1の減算値C(j)を出力する
(ステップS6)。ステップS7およびS8は全ての電気角ご
との第1の減算値C(j)を演算するためのカウンター
として機能する。
Next, the microprocessor 20 acts as an output means and outputs the first subtraction value C (j) to the secondary load 4 (step S6). Steps S7 and S8 function as a counter for calculating the first subtraction value C (j) for every electrical angle.

一般に計測手段の温度特性差は短時間(例えば1秒)
ではほとんど変化しないため、すべてのサンプリングデ
ータはこの温度特性差による誤差分を一様に含んでいる
と考えられる。したがって、上記減算処理により得られ
た各第1の減算値C(j)は、計測手段の温度特性差に
よる誤差成分を除去されている。
Generally, the temperature characteristic difference of the measuring means is short (for example, 1 second).
Therefore, it is considered that all the sampling data uniformly include the error due to this temperature characteristic difference. Therefore, each first subtraction value C (j) obtained by the above subtraction processing has the error component due to the temperature characteristic difference of the measuring means removed.

ステップS9、S10およびS11において、マイクロプロセ
ッサ20は第2の演算手段として作用する。すなわち、ス
テップS9において第1のメモリー21に記憶されている全
データA(1)…A(12)から第1の実効値Dを演算
し、次にステップS10において第2のメモリー22に記憶
されている全データB(1)…B(12)から第2の実効
値Eを演算する。さらに、ステップS11において、第1
の実効値Dから第2の実効値Eを減算して第2の減算値
Fを演算する。
In steps S9, S10 and S11, the microprocessor 20 acts as a second computing means. That is, the first effective value D is calculated from all the data A (1) ... A (12) stored in the first memory 21 in step S9, and then stored in the second memory 22 in step S10. The second effective value E is calculated from all the stored data B (1) ... B (12). Further, in step S11, the first
The second effective value E is subtracted from the effective value D to calculate the second subtracted value F.

ステップS12において、マイクロプロセッサ20は出力
手段として機能し、第2の減算値Fを二次負担4に出力
する。上記減算処理において、第1および第2のメモリ
ー21および22にそれぞれ記憶されている全データA
(1)…A(12)およびB(1)…B(12)を実効値化
することにより、例えばホワイトノイズ等による瞬時的
な誤差成分を平均化し、実効値に占める誤差成分の相対
的割合を低減させている。さらに、第1の実効値Dから
第2の実効値Eを減算することにより、前述の計測手段
の温度特性差による誤差成分を除去されるため、第2の
減算値Fは誤差成分を除去された、極めて信頼性の高い
情報となる。実効値化されることにより、第2の減算値
Fには零相電流の交流成分の振幅情報のみが含まれる。
In step S12, the microprocessor 20 functions as an output means and outputs the second subtraction value F to the secondary burden 4. In the above subtraction process, all the data A stored in the first and second memories 21 and 22 respectively.
(1) ... A (12) and B (1) ... B (12) are converted into effective values to average instantaneous error components due to, for example, white noise, and the relative proportion of the error components in the effective values. Is being reduced. Further, by subtracting the second effective value E from the first effective value D, the error component due to the temperature characteristic difference of the above-mentioned measuring means is removed, so that the second subtracted value F has the error component removed. In addition, the information will be extremely reliable. By being converted to an effective value, the second subtraction value F includes only the amplitude information of the AC component of the zero-phase current.

ステップS15において、マイクロプロセッサ20は第3
の演算手段として機能し、第2の減算値Fが所定の値S
より以上かあるいは以下かを判別する。所定値Sは、二
次負担4の地絡検出リレーの動作レベルの50ー90%が適
当である。
In step S15, the microprocessor 20 causes the third
And the second subtraction value F is a predetermined value S
It is determined whether it is more than or less than. It is suitable that the predetermined value S is 50 to 90% of the operation level of the ground fault detection relay of the secondary load 4.

ここで、第2の減算値Fが所定の値Sよりも小さい場
合、地絡事故などは発生していない通常の状態であるた
め、次の演算処理の準備のため第2のメモリー22に記憶
されている全データを消去し、第1のメモリー21に記憶
されているデータ群を新たな第2のメモリー22の記憶値
としてデータの内容を更新する(ステップS17)。
Here, when the second subtraction value F is smaller than the predetermined value S, it is a normal state in which a ground fault or the like has not occurred, and therefore is stored in the second memory 22 in preparation for the next arithmetic processing. All the stored data are erased, and the content of the data is updated by using the data group stored in the first memory 21 as a new stored value in the second memory 22 (step S17).

第2の減算値Fが所定の値よりも大きい場合、地絡事
故などが発生しているため、三相の電線1a,1b,1cを電源
などから切離さなくてはならない。一般に、三相の電線
1a,1b,1cを電源から切離すために二次負担4を動作させ
るには、約1秒間零相電流に相当する電流を出力すれば
十分である。ところが、地絡事故による零相電流は一旦
発生すると少なくとも三相の電線1a,1b,1cが切り離され
るまでは持続するはずである。ここで第2のメモリー22
のデータ群まで更新してしまうと新たにサンプリングさ
れる全ての瞬時値データに地絡事故による零電流成分が
含まれるので、ステップS5およびS11において実行され
る減算処理において、当該地絡事故による零電流成分が
相殺されてしまう。そこで、例えば1秒間の零相電流に
相当する第1および第2の減算値C(j)およびFを出
力し続けるために、第2のメモリー22に記憶されている
過去のすなわち地絡事故による成分を含まないデータを
そのまま残し、最新の地絡事故による成分を含むデータ
のみを更新する。そして地絡事故による零相電流成分を
検出してから1秒、すなわち交流60Hzの場合60周期分に
ついて上記演算処理を繰り返す。ステップS16,S13およ
びS14はカウンタとして機能する。
When the second subtraction value F is larger than the predetermined value, a ground fault or the like has occurred, and therefore the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c must be disconnected from the power source or the like. Generally, a three-phase wire
In order to operate the secondary load 4 in order to disconnect 1a, 1b, 1c from the power supply, it is sufficient to output a current corresponding to the zero-phase current for about 1 second. However, once a zero-phase current due to a ground fault occurs, it should continue until at least the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c are disconnected. Here the second memory 22
If the data group of is also updated, all the newly sampled instantaneous value data will include the zero current component due to the ground fault, so in the subtraction process executed in steps S5 and S11, The current components are canceled out. Therefore, for example, in order to continue to output the first and second subtraction values C (j) and F corresponding to the zero-phase current for 1 second, the past, that is, the ground fault accident stored in the second memory 22 The data that does not contain the component is left as it is, and only the data that contains the component due to the latest ground fault accident is updated. Then, the above-described arithmetic processing is repeated for one second after detecting the zero-phase current component due to the ground fault, that is, for 60 cycles in the case of 60 Hz AC. Steps S16, S13 and S14 function as a counter.

上記第1の減算値C(j)には、ホワイトノイズによ
る瞬時的な誤差成分が含まれる可能性はあるが、第1の
減算値C(j)は位相情報としてのみ利用され、地絡事
故等の発生の判断はホワイトノイズによる誤差成分をも
減少させた第2の減算値Fに基づいて判断するため、実
用上全く問題はない。
The first subtraction value C (j) may include an instantaneous error component due to white noise, but the first subtraction value C (j) is used only as phase information, and the ground fault accident Since there is no problem in practical use, since the determination of the occurrence of the above is made based on the second subtraction value F in which the error component due to white noise is also reduced.

なお、上記実施例においては、データをサンプリング
するための所定の電気角を30度としたが、マイクロプロ
セッサ等の演算処理速度を高速化できる場合は30度以下
にさらに細分化しても良く、逆に高い精度が要求されな
い場合は30度以上に粗くしてもよい。また第1および第
2のメモリー21および22に記憶されるデータ数および実
効値を求めるための瞬時値の数はそれぞれ1周期分12個
としたがいずれも2個以上であればよい。さらに、地絡
事故による零相電流検出後、零相電流に相当する平均値
データを出力し続ける時間を1秒(60周期)としたが、
二次負担4の地絡検出リレーの動作時間が短い場合に
は、上記期間を短くしてもよい。さらに、補正演算回路
11、信号処理回路9a,9b,9cおよび加算回路10を全てマイ
クロプロセッサで構成してもよい。
In the above embodiment, the predetermined electrical angle for sampling the data is set to 30 degrees, but if the processing speed of the microprocessor or the like can be increased, it may be further subdivided to 30 degrees or less. If high accuracy is not required, it may be roughened to 30 degrees or more. Further, the number of data stored in the first and second memories 21 and 22 and the number of instantaneous values for obtaining the effective value are 12 for each one cycle, but it is sufficient that both are 2 or more. Furthermore, after detecting the zero-phase current due to a ground fault, the time to keep outputting the average value data corresponding to the zero-phase current was set to 1 second (60 cycles).
When the operation time of the ground fault detection relay of the secondary burden 4 is short, the above period may be shortened. Furthermore, the correction arithmetic circuit
11, the signal processing circuits 9a, 9b, 9c and the addition circuit 10 may all be configured by a microprocessor.

次に、この発明にかかる零相電流検出装置の計測手段
部の別の実施例を第3図に示す。
FIG. 3 shows another embodiment of the measuring means of the zero-phase current detecting device according to the present invention.

環状鉄心2a,2b,2cの一部にそれぞれ巻線13a,13b,13c
が巻回されている。これら巻線13a,13b,13cの両端には
抵抗器14a,14b,14cが接続され、更に各抵抗器14a,14b,1
4cの電圧を計測するためのポッケルス効果を用いた光電
圧センサ15a,15b,15cが設けられている。この実施例に
おいては、三相の電線1a,1b,1cの一時側電流に比例した
二次側電流を巻線13a,13b,13cにより取得している。こ
れら二次側電流を抵抗器14a,14b,14cにより電圧に変換
し、光電圧センサ15a,15b,15cによって検出する。
Windings 13a, 13b, 13c are respectively provided on a part of the annular cores 2a, 2b, 2c.
Is wound. Resistors 14a, 14b, 14c are connected to both ends of these windings 13a, 13b, 13c, and further, each resistor 14a, 14b, 1c is connected.
Optical voltage sensors 15a, 15b, 15c using the Pockels effect for measuring the voltage of 4c are provided. In this embodiment, the secondary side current proportional to the temporary side current of the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c is obtained by the windings 13a, 13b, 13c. These secondary currents are converted into voltages by the resistors 14a, 14b, 14c and detected by the optical voltage sensors 15a, 15b, 15c.

計測手段の更に別の実施例を第4図に示す。図におい
て、ファラデー効果を用いた光磁界センサ16a,16b,16c
を環状に構成し、各環状中心部に三相の電線1a,1b,1cを
包囲するようにしている。この場合、光ファイバ8a,8b,
8cを介して入射した光は、三相の電線1a,1b,1cを巡回し
て再び光ファイバ8a,8b,8cを介して受光素子7a,7b,7cお
よび計測回路12に入力される。したがって、各光磁界セ
ンサ16a,16b,16cは内部で巡回して反射を繰り返すよう
になっている。
FIG. 4 shows still another embodiment of the measuring means. In the figure, the optical magnetic field sensors 16a, 16b, 16c using the Faraday effect
Are formed in a ring shape, and the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c are surrounded at the center of each ring. In this case, the optical fibers 8a, 8b,
The light incident via 8c circulates through the three-phase electric wires 1a, 1b, 1c and is input again to the light receiving elements 7a, 7b, 7c and the measuring circuit 12 via the optical fibers 8a, 8b, 8c. Therefore, each of the optical magnetic field sensors 16a, 16b, and 16c circulates internally and repeats reflection.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、交流電路の各相の
電流値を計測するための計測手段を各相ごとに設けてあ
るため小型化され、架空の電線等に対して使用すること
ができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the measuring means for measuring the current value of each phase of the AC circuit is provided for each phase, the size is reduced, and the overhead electric wire and the like are reduced. Can be used.

また、ホワイトノイズ等による瞬時的な誤差成分は複
数のサンプリングデータ(瞬時値データ群)から実効値
を演算することにより低減し、計測手段の周囲温度によ
り変化する零相電流の誤差成分は最新のサンプリングデ
ータ(第1の記憶手段に記憶されている瞬時値データ
群)およびその実効値から過去(地絡事故発生の直前)
のサンプリングデータ(第2の記憶手段に記憶されてい
る瞬時値データ群)およびその実効値をそれぞれ減算す
ることにより除去しているので、誤差が極めて少なく、
誤動作を生じないという効果を有する
Also, the instantaneous error component due to white noise or the like is reduced by calculating the effective value from a plurality of sampling data (instantaneous value data group), and the error component of the zero-phase current that changes depending on the ambient temperature of the measuring means is the latest. From sampling data (instantaneous value data group stored in the first storage means) and its effective value to the past (immediately before the occurrence of a ground fault)
Since the sampling data (instantaneous value data group stored in the second storage means) and its effective value are removed by subtraction, the error is extremely small,
Has the effect of not causing a malfunction

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明にかかる零相電流検出装置の一実施例
の構成を示すブロック図、第2図は補正演算回路11の動
作を示すフローチャートを表わした図、第3図はこの発
明にかかる零相電流検出装置の計測手段の別の実施例を
示す図、第4図は計測手段の更に別の実施例を示す図、
第5図は従来の零相電流検出装置を示す図である。 1a,1b,1cは三相の電線、2a,2b,2cは環状鉄心、5a,5b,5c
は光磁界センサ、8a,8b,8cは光ファイバ、10は加算回
路、11は補正演算回路である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the zero-phase current detecting device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a flow chart showing the operation of the correction arithmetic circuit 11, and FIG. 3 is relating to the present invention. The figure which shows another Example of the measuring means of a zero phase current detection apparatus, FIG. 4 is the figure which shows another Example of a measuring means,
FIG. 5 is a diagram showing a conventional zero-phase current detecting device. 1a, 1b, 1c is a three-phase electric wire, 2a, 2b, 2c is a ring core, 5a, 5b, 5c
Is an optical magnetic field sensor, 8a, 8b, and 8c are optical fibers, 10 is an addition circuit, and 11 is a correction operation circuit. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 政美 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社伊丹製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masami Watanabe 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki-shi, Hyogo Mitsubishi Electric Corporation Itami Works

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】交流電路の各相ごとに設けられ、各相の電
流を検出する計測手段、 計測手段からの計測信号を合成し、零相電流成分を算出
する加算手段、 加算手段からの出力のうち、最新の少なくとも一周期分
以上の期間の出力の所定の電気角ごとにおける瞬時値を
データ群として記憶する第1の記憶手段、 第1の記憶手段に記憶される瞬時値データ群よりも以前
に検出され、第1の記憶手段に記憶されている瞬時値デ
ータ群のそれぞれの電気角に対応した同数の過去の加算
手段からの出力の瞬時値データ群を記憶する第2の記憶
手段、 第1の記憶手段に記憶されている各電気角ごとの瞬時値
データ群のそれぞれから第2の記憶手段に記憶されてい
る対応する電気角の瞬時値データ群を減算し、各電気角
ごとの第1の減算値を演算する第1の演算手段、 第1の記憶手段に記憶されている最新の瞬時値データ群
から第1の実効値を演算し、また第2の記憶手段に記憶
されている過去の瞬時値データ群から第2の実効値を演
算し、第1の実効値から第2の実効値を減算して第2の
減算値を演算する第2の演算手段、 第2の減算値が所定の設定値以上であるかまたは以下で
あるかを判別し、第2の減算値が所定値以下である場合
に第2の記憶手段に記憶されている瞬時値データ群を消
去して第1の記憶手段に記憶されている瞬時値データ群
に更新し、第2の減算値が所定値以上である場合にその
後一定時間は第2の記憶手段に記憶されている瞬時値デ
ータ群の更新を行わない第3の演算手段、 第1の減算値および第2の減算値を負担手段に出力する
出力手段、 を具備した零相電流検出装置。
1. A measuring means which is provided for each phase of an alternating current circuit and detects a current of each phase, an adding means for synthesizing a measuring signal from the measuring means and calculating a zero-phase current component, and an output from the adding means. Of the latest value of at least one cycle of the instantaneous value of each predetermined electrical angle for storing as a data group than the first storage means, the instantaneous value data group stored in the first storage means Second storage means for storing the same number of output instantaneous value data groups from past addition means corresponding to the respective electrical angles of the instantaneous value data group previously detected and stored in the first storage means, Subtracting the corresponding instantaneous value data group of the electrical angle stored in the second storage means from each of the instantaneous value data group of each electrical angle stored in the first storage means, The first subtraction value is calculated and the first The calculating means calculates the first effective value from the latest instantaneous value data group stored in the first storage means, and calculates the second effective value from the past instantaneous value data group stored in the second storage means. Second calculating means for calculating an effective value, subtracting the second effective value from the first effective value to calculate a second subtracted value, or if the second subtracted value is equal to or greater than a predetermined set value, or If the second subtraction value is less than or equal to a predetermined value, the instantaneous value data group stored in the second storage means is deleted to erase the instantaneous value stored in the first storage means. Third computing means for updating the value data group and not updating the instantaneous value data group stored in the second storage means for a certain period of time after the second subtraction value is equal to or greater than a predetermined value; Output means for outputting the subtracted value of 1 and the subtracted value of 2 to the burden means, Place.
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