JP2723286B2 - 地絡検出装置 - Google Patents

地絡検出装置

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JP2723286B2 JP1053628A JP5362889A JP2723286B2 JP 2723286 B2 JP2723286 B2 JP 2723286B2 JP 1053628 A JP1053628 A JP 1053628A JP 5362889 A JP5362889 A JP 5362889A JP 2723286 B2 JP2723286 B2 JP 2723286B2
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【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、可変周波数電源系統の地絡検出装置に関す
る。
(従来の技術) 第4図,第5図に、従来の可変周波数電源系統の地絡
検出装置を示す。第4図において、3相交流電源1よ
り、低電圧に降圧する入力トランス2、回路の開閉を行
なう電磁コンタクタ3、を介して可変周波数電源装置4
が接続される。可変周波数電源装置4は、交流電力を直
流電力に変換する順変換器5、この直流電力を平滑にす
る直流リアクトル6、直流電力を任意の周波数の交流電
力に変換する逆変換器7からなり、逆変換器7の出力は
出力トランス8を通して交流電動機9に接続され、交流
電動機9は回転数制御される。
地絡検出装置は、入力トランス2の1次側、可変周波
数電源装置4の入力側、及び交流電動機9の入力側の、
3箇所に設けられる。これは、入出力トランスにより回
路が絶縁されてしまうので、地絡の場所により検出でき
ないことがあるからである。
第5図に地絡検出装置の詳細図を示す。地絡検出装置
は、電源系統の零相電圧を検出する零相変圧器10、前記
零相変圧器の保護用ヒューズ10a、零相変圧器10の出力
電圧より地絡を検出する地絡過電圧継電器11、地絡によ
り流れる地絡電流を抑制する抑制抵抗12により構成され
る。零相変圧器10の1次巻線はスター結線になってお
り、その中性点はアースに接続されている。2次巻線は
オープンデルタ結線になっており、1次側に系統の正弦
波3相交流電圧が入力されると2次側には常に零電圧が
出力される。
系統が地絡すると、3相電圧のある1相がアース電位
に固定されバランスしなくなり、2次側に電圧が発生す
る。その電圧がある所定値以上になると地絡過電圧継電
器11が動作し、検出信号を出力して電磁コンタクタ3を
開いて系統を保護する。
ここで、交流電動機9には可変周波数電源装置4によ
って、任意の交流電力が出力トランス8を介して供給さ
れ、その交流電力の周波数に対応した速度で、交流電動
機9が回転する。
このため交流電動機9の速度制御を行なう場合、交流
電力の周波数及び電圧を制御する。
可変周波数電源装置4の出力電圧は高周波を多く含ん
でおり波形歪が大きい。このような電源系統に前記地絡
過電圧継電器11を用いると、検出の設定値が固定である
ため、電源電圧の変化により地絡過電圧継電器11の検出
感度が変化し、低電圧では、地絡検出不可能となること
があった。又これを解決しようと、検出の設定値を低く
すると、高電圧で誤地絡検出が発生する等の問題があっ
た。さらに、波形歪が大きいため、地絡していない状態
でも零相電圧が発生し、誤地絡検出が多発していた。こ
の波形歪は可変周波数電源装置4の出力容量及び出力周
波数により大きく変化するため運転範囲全般をカバーす
る設定が不可能であった。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように従来技術では、その検出範囲に限界があ
り出力電圧の波形歪による誤検出,低出力電圧による検
出不能等の問題があった。
又、零相変圧を検出する手法のため、地絡の種類、地
絡相の判断が出きず、復旧作業に時間がかかるなどの問
題があった。
従来技術の問題点から本発明は、可変周波数電源装置
のように波形歪が大きい電源系統,運転状態により低
圧,周波数が大きく変化する電源系統においても地絡検
出が可能な地絡検出装置を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 従って前記目的を達成するために、本発明は、電源系
統の対地電圧を各相ごとに検出し、その検出信号を各相
ごとに絶対値変換する第1の手段、第1の手段の出力信
号の歪を各相ごとに抑制する第2の手段、第2の手段の
各相出力信号において、2相の差を演算する第3の手
段、前記第2の手段の各相出力信号の総和を演算する第
4の手段、第4の手段の出力を調整する第5の手段、第
5の手段の出力信号と前記第3の手段の出力信号により
地絡を検出する第6の手段を具備した、地絡検出装置を
提供する。
(作 用) このように構成された地絡検出装置において、波形歪
の大きい電源系統,出力電圧,周波数が広範囲に変化す
る電源系統においても波形歪を抑制し、出力電圧,周波
数に似合った検出レベルの設定ができ、誤検出,検出不
能等なく、地絡検出できる。
(実施例) 本発明の実施例を第1図に示す。可変周波数電源装置
の、各相の対地電圧をそれぞれ抵抗にて分圧する降圧器
21a〜c、その出力電圧を絶対値変換する変換器22a〜
c、その出力電圧を平滑にするフィルター回路23a〜
c、フィルター回路23aの出力電圧と、フィルター回路2
3bの出力電圧の差を演算する減算器24a、同様にフィル
ター回路23bとフィルター回路23cの差電圧を演算する減
算器24b、フィルター回路23cとフィルター回路23aの差
電圧を演算する減算器24c、フィルター回路23a,23b,23c
の出力電圧の総和を演算する加算器、加算器25の出力電
圧に対し、地絡と判断するゲインを設定する設定器26、
加算器25の出力電圧に設定器26により設定されたゲイン
を乗算する乗算器27、地絡検出レベルを設定された乗算
器27の出力信号と、各2相の差電圧を演算した減算器24
a〜cの出力信号とを比較し、地絡を検出する比較器28a
〜cにより構成される。
以上のような構成により電源系統の地絡検出手法を説
明する。
電源系統の各相の対地電圧は、降圧器21a〜cによ
り、それぞれ降圧され、絶対値変換器22a〜c、フィル
ター回路23a〜cを介して、各相とも、それぞれ直流信
号に変換される。
可変周波数電源装置4のように、その出力電圧が、波
形歪を多く含んだ電源系統においては、フィルターをか
けることにより、サージ電圧による誤動作を防止でき
る。又、直流信号に変換することにより、広範囲の周波
数領域においても、ほぼ同一のフィルター効果を得るこ
とが出来、フィルター効果自体も高くなる。フィルター
回路23a〜cの出力電圧は、通常地絡してなければ各相
とも同じ大きさの出力電圧が得られる。よって減算器24
a〜cの出力信号は、通常時“零”である。が、ある相
が地絡していれば、正もしくは負の極性をもった電圧が
出力される。
地絡検出レベルは、加算器25による各相の検出電圧の
総和値に設定器26により設定されたゲインを、乗算器27
により乗算した値となる。つまり、各2相の検出電圧の
差電圧が、検出電圧全体のある一定パーセントを超える
と、比較器28a,b,cにより地絡を検出する。
本発明の他の実施例を、第2図に示し、その構成,作
用,効果を説明する。
第2図においては、前記第1図に対して、地絡した相
を判断するシーケンス回路29を付加して構成される。
尚第1図と同一記号は同じ作用を示すので、説明を省
略する。作用について、U相地絡を例にとって説明す
る。
U相が、あるインピーダンスを持って地絡すると、U
相の電圧がアース電位に極端に近くなり、降圧器21a〜
cの検出電圧はU相が、他のV,W相より低くなる。よっ
て、減算器24a〜cの出力は、24aが負、24bが零、24cが
正となる。
1線地絡の場合他の2相の検出電圧は等しいため、減
算器24aと24cの出力は、極性は違うが、同じ検出レベル
になってしまい、比較器28a,cは、2つとも、地絡を検
出してしまう。そこで、シーケンス回路29により、減算
器24a〜cの出力の極性を監視し、負ならば、地絡相と
判断し、比較器28a〜cとのAND条件で、地絡相を検出す
る。
効果としては、地絡した相の検出が可能で、地絡時の
地絡場所の限定が容易になり、復旧作業が大幅に短縮で
きる。
本発明の更に他の実施例を第3図に示し、その構成,
作用,効果を説明する。
第3図においては、第1図に対して、地絡の種類を判
断するシーケンス回路30を付加して構成される。
尚第1図と同一記号は、同じ作用を示すので、説明を
省略する。作用について、U相,V相,地絡を例にとって
説明する。
U相と、V相がそれぞれあるインピーダンスを持って
地絡すると、降圧器21a〜cの検出電圧は、それぞれの
地絡インピーダンスにより、降下する。今、仮にU相の
地絡インピーダンスが、V相の地絡インピーダンスよ
り、小さいとすると、減算器24a〜cの出力は24aが負、
24bが負、24cが正となる。
2線接地の場合、3相のうち、2相が、地絡した電位
に固定されるため、同電圧を検出する相がなく、減算器
24a〜cの出力は、3つとも必ず、正か負の極性が表わ
れる。
そこで、シーケンス回路30により、減算器24a〜cの
出力の極性を監視し、零があれば、1線接地、零がなけ
れば2線接地と判断し、比較器28a〜cのOR条件と、AND
をとり、地絡の種類を検出する。
効果としては、1線地絡か2線地絡かの地絡の種類が
検出可能で、地絡時の地絡場所の限定が容易になり復旧
作業が大幅に短縮できる。
又、今回降圧器21a〜cは、抵抗による分圧で説明し
たが降圧トランスによる検出も可能で、同様の効果を得
ることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、可変電圧可変周波数電源装置のよう
に波形歪が大きく電圧,周波数が広範囲に変化する電源
系統であっても、その出力電圧を基準にした検出レベル
の設定が可能であるため、広範囲において、検出精度を
低下させることなく、同一レベルでの検出が可能であ
る。
又、各相それぞれ単独での地絡検出を実施しているの
で、地絡の場所の限定が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図,第2図,第3図は本発明のそれぞれ異なる実施
例を示した構成図、第4図は従来例の構成図、第5図は
従来例の地絡検出回路の詳細図である。 1……3相交流電源、2……入力トランス 3……電磁コンタクタ 4……可変電圧可変周波数電源装置 5……順変換器、6……直流リアクトル 7……逆変換器、8……出力トランス 9……交流電動機、10……零相計器用変圧器 11……地絡過電圧継電器、12……抑制抵抗 21……降圧器、22……絶対値変換器 23……フィルター回路、24……減算器 25……加算器、26……検出レベル設定器 27……乗算器、28……比較器 29……地絡相シーケンス回路 30……地絡種類シーケンス回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可変周波数電源系統の対地電圧を降圧する
    降圧器、 前記降圧器の出力信号を各相ごとに絶対値変換する第1
    の手段、 第1の手段の出力信号の歪を各相ごとに抑制する第2の
    手段、 第2の手段の各相出力信号のうち、所定の2相の出力信
    号の差を演算する第3の手段、 前記第2の手段の各相出力信号の総和を演算する第4の
    手段、 第4の手段の出力を対地電圧により調整する第5の手
    段、 第5の手段の出力信号と前記第3の手段の出力信号によ
    り地絡を検出する第6の手段を具備したことを特徴とす
    る地絡検出装置。
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