JP3311489B2 - 高調波検出方式 - Google Patents

高調波検出方式

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JP3311489B2 JP10476194A JP10476194A JP3311489B2 JP 3311489 B2 JP3311489 B2 JP 3311489B2 JP 10476194 A JP10476194 A JP 10476194A JP 10476194 A JP10476194 A JP 10476194A JP 3311489 B2 JP3311489 B2 JP 3311489B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、送配電網や工
場内配電網等における高調波を検出する高調波検出方式
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4には、電力システムである配電系統
の一例が単線結線図により示されている。同図におい
て、電力供給部として機能する電力供給源18には変圧器
4が接続されており、変圧器4には配電線所母線15が接
続されており、配電線所母線15には配電線として機能す
る配線線フィーダ8が複数接続されており、配電線フィ
ーダ8には、遮断器12、開閉器13、連系用開閉器14、高
圧トランス3が配設されており、図5に示すように、高
圧トランス3から枝分かれした配電線フィーダ8には電
力需要部として機能する需要家6が複数接続されてい
る。
【0003】このような配電系統において、電圧供給源
18からの電圧が、変圧器4により、例えば66KVから6.
6 KVに降圧され、さらに、高圧トランスにより、例え
ば6.6 KVから100 Vまたは200 Vに降圧された電圧が
各需要家6側に加えられ、各需要家6により、例えば蛍
光灯や電子レンジ等といった様々な電気製品が使用され
るが、このとき、電気製品の使用等により生じる負荷に
応じて高調波が発生する。従来、それらの高調波を測定
する際には、単に各負荷ごとに場所や測定時刻を変え
て、逐次各高調波に対し電圧、電流、位相角を測定して
おり、位相角の正負により、位相角が正ならば高調波の
流出、位相角が負ならば高調波の流入といったように、
位相角の正負により高調波の流出、流入を定め、その判
定結果に基づいて、例えば、需要家6側の高調波成分除
去対策等を施すようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、図6に示すように、各需要家6a〜6c側で負荷が
生じたときに、需要家6aで生じた負荷による高調波が
図の矢印Aのように進み、需要家6bで生じた負荷によ
る高調波が矢印Bのように進み、需要家6cで生じた負
荷による高調波が矢印Cのように進むといったように、
各高調波が入り乱れて錯綜し、高調波負荷間のやり取り
が生じ、高調波電流や位相角が安定しないために、実際
には各高調波の電圧、電流、位相角の測定を正確に行う
ことは困難であった。そして、特に位相角の検出が困難
であるために、高調波の流出、流入を判定することがで
きず、高調波測定データに基づく高調波除去対策等を行
うことが困難であった。
【0005】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、容易に、しかも精度
よく位相角等の高調波成分を求めることができる高調波
検出方式を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のように構成されている。すなわち、本
発明は、電力供給部に複数の枝分かれした配電線が接続
されており、該配電線には電力需要部が複数接続されて
いる電力システムの高調波検出方式であって、電力供給
部側と配電線の分岐点近傍の少くとも一方側に電力需要
部側で発生する高調波を呼び寄せる大容量の高調波付加
装置を切り換え自在に接続し、該高調波付加装置には前
記電力需要部で発生する負荷が容量性負荷のときには誘
導性の負荷部が、電力需要部で発生する負荷が誘導性負
荷のときには容量性の負荷部が設けられ、さらに高調波
付加装置には前記負荷部の保護抵抗が設けられているこ
とを特徴として構成されている。
【0007】また、前記高調波付加装置の負荷部は高調
波測定時の周波数で電力需要部側とほぼ共振する構成と
したことも本発明の特徴的な構成とされている。
【0008】
【作用】上記構成の本発明において、電力需要部が複数
接続されている配電線の分岐点近傍と、電力供給部側と
の少くとも一方側には電力需要部側の負荷よりも大きな
負荷を有する高調波付加装置が切り換え自在に接続され
ており、電力需要部で発生する負荷が容量性負荷のとき
には誘導性の負荷部が、電力需要部で発生する負荷が誘
導性負荷のときには容量性の負荷部が設けられるため
に、必要に応じて高調波付加装置を接続状態とすれば、
各電力需要部で発生した負荷により生じる高調波は高調
波付加装置側に移動する。そして、各電力需要部側から
の高調波がばらばらに移動することがないために、高調
波負荷間のやり取りが生じることはなく、各高調波成分
が安定し、高調波成分の検出が容易に行われる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一名
称部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
図1には、本発明に係る高調波検出方式の一実施例が示
されている。本実施例が従来例と異なる特徴的なこと
は、配電線フィーダ8の分岐点近傍に電力需要部側で発
生する高調波を呼び寄せる大容量の高調波付加装置1を
切り換え自在に設けたことである。高調波付加装置1に
は、例えば需要家6側の負荷の10倍といった大容量の負
荷を有する誘導性の負荷部が設けられており、この誘導
性の負荷部はタップ付きとなっており、負荷容量が自在
に調節できるようになっており、また、高調波付加装置
1には負荷部の保護抵抗(図示せず)が設けられてい
る。
【0010】なお、本実施例では、各需要家6a〜6c
側で発生する負荷は容量性負荷となっており、高調波付
加装置1の負荷部は高調波測定時の周波数で需要家6a
〜6c側とほぼ共振するように構成されている。
【0011】そして、このように、高調波成分を測定す
る周波数で需要家6側とほぼ共振するように負荷部を構
成し、共振する少し手前、共振に近い状態、共振を少し
通過した状態の何れかの状態で高調波成分を測定する
と、共振することにより、インピーダンスが極端に小さ
くなって高調波付加装置1側に大電流が流れるために、
高調波成分が非常に検出し易くなるようになっている。
しかも、そのように高調波付加装置1側に大電流が流れ
て各需要家6側の負荷の高調波電流が極めて安定する
と、位相角も極めて安定した値となる。
【0012】なお、高調波付加装置1には各需要家6a
〜6c側で発生した高調波の周波数がどの位の周波数で
あるかを分析する高調波周波数分析装置(図示せず)が
設けられており、高調波周波数分析装置により需要家6
a〜6c側で発生している高調波の周波数を分析し、そ
の周波数とほぼ共振する周波数の大容量の負荷を付加で
きるようになっている。
【0013】本実施例は以上のように構成されており、
次のその動作について説明する。まず、高調波付加装置
1の高調波周波数分析装置により各需要家6a〜6c側
で発生している高調波の大凡の周波数を分析し、その
後、高調波付加装置1を、一旦、非接続状態として、例
えば、需要家6aの負荷の出口側で高調波成分を測定し
た後、高調波付加装置1を接続状態として、前記周波数
で各需要家6a〜6c側とほぼ共振する周波数の高調波
を付加する。そうすると、図2に示すように、各需要家
6a〜6c側から発生した高調波成分はそれぞれ図の矢
印A〜Cに示すように高調波付加装置1側に呼び寄せら
れて移動し、このように、各高調波成分の移動方向が一
定となるために、各高調波成分は高調波成分同士のやり
取りを起こすことのない状態とされる。
【0014】そして、この状態で、例えば、需要家6a
の負荷の出口側と高調波付加装置1の入口側とで同時
に、需要家6側と高調波付加装置1側が共振する少し手
前、または共振に近い状態、または共振を少し通過した
状態の何れかの状態で高調波成分の測定を行う。そうす
ると、上述のように、高調波成分は高調波成分同士のや
り取りを起こすことのない状態となっているために、容
易に高調波成分の検出が行われることになる。そして、
需要家6a側で測定される高調波成分と高調波付加装置
1側で測定される高調波成分を比較し、例えば、両高調
波成分の値が近いときには需要家6b,6c側から発生
している高調波は少いと判断され、需要家6a側から発
生している高調波が多いと判断され、高調波付加装置1
側で測定される高調波成分が需要家6a側で測定される
高調波成分に比べて遥かに大きいような場合には、需要
家6bや6c側で発生している高調波が多いと判断され
るため、需要家6b側の高調波成分を測定してみる等と
いったように、必要に応じて適宜各需要家6の負荷の出
入り口側や高調波付加装置1の出入り口側にて高調波成
分を測定することにより、適宜の場所で高調波検出が行
われる。
【0015】また、場合によっては、高調波付加装置1
を接続状態とする前に測定した高調波成分の値と、高調
波付加装置1を接続状態として負荷を付加した後に測定
した高調波成分の値とを比較して、例えば、需要家6a
側についての高調波付加装置1接続前後の高調波成分の
変化から、需要家6a側で使用している電気製品の大凡
の稼動率を推定する。
【0016】本実施例によれば、上記動作により、各需
要家6側で発生した負荷による高調波電流の流れる方向
が安定するために、その状態で高調波成分を検出すれ
ば、従来例のように、高調波電流の流れる方向がばらば
らで高調波負荷間のやり取りが生じ、そのために高調波
成分の検出が困難であるといったことはなく、容易に、
しかも正確に高調波成分の検出を行うことができる。ま
た、高調波電流が安定し、位相角が安定した値になる
と、高調波成分の電圧や電流の値等から位相角を算出す
ることも容易に可能となり、位相角の測定を省略するこ
とも可能となる。そして、そのように、位相角の測定を
省略することができれば、その分だけ測定の手間を省く
ことが可能となり、非常に楽に、効率的に高調波検出操
作を行うことができる。
【0017】また、本実施例によれば、高調波付加装置
1は切り換え自在に接続されており、常時配電系統に接
続状態となっているわけではなく、必要に応じて、例え
ば、高調波測定時に接続状態とする等自在に接続を切り
換えることができるために、高調波負荷を付加するため
のエネルギを無駄にすることもなく、配電系統に与える
影響も少くて済む。
【0018】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、各需要家6側で発生する負荷が容量性負荷
となっており、高調波付加装置1には誘導性の負荷部を
設けて構成したが、各需要家6側で発生する負荷が誘導
性負荷のときには高調波付加装置1には容量性の負荷部
を設けて構成すればよい。
【0019】また、高調波付加装置1に誘導性の負荷部
と容量性の負荷部の両方の負荷部を設け、スイッチ等を
設け、需要家6側で発生する負荷が容量性負荷であるか
誘導性負荷であるかどうかにより、スイッチ等を切り換
えて誘導性の負荷部と容量性の負荷部の何れか一方側が
機能するように構成しても構わない。そのように、高調
波付加装置1に誘導性の負荷部と容量性の負荷部の両方
を設け、それらの負荷部を切り換えるように構成すれ
ば、需要家6側で発生する負荷の性質に合わせていちい
ち誘導性の負荷部と容量性の負荷部の何れかを高調波付
加装置1に設ける必要はなくなる。
【0020】また、上記実施例では、高調波付加装置1
は配電線フィーダ8の分岐点近傍に1つ設けたが、高調
波付加装置1は、例えば、図3に示すように、配電所母
線15に設けてもよく、配電線所母線15と配電線フィーダ
8の分岐点近傍の両方に設けてもよく、また、高調波付
加装置1を設ける数等は特に限定されるものではなく、
配電系統に1つ設けてもよく、複数設けても構わない。
【0021】さらに、上記実施例では、高調波付加装置
1の負荷部は高調波測定時の周波数で需要家6側とほぼ
共振する構成としたが、高調波付加装置1の負荷部は必
ずしも需要家側とほぼ共振する構成とするとは限らな
い。ただし、需要家6側とほぼ共振する構成とすると、
上記実施例のように、高調波付加装置1側に大電流が流
れ、高調波電流を検出し易くなり、しかも、配電系統に
おける高調波電流の流れる方向が非常に安定し、高調波
成分のうち位相角は測定しなくても電圧や電流の値等か
ら位相角を算出することも可能となり、位相角を測定す
る手間が省けるために、高調波付加装置1の負荷部は高
調波測定時の周波数で需要家6側とほぼ共振する構成と
することが望ましい。
【0022】さらに、上記実施例では、高調波付加装置
1の接続前と接続後の両方で高調波の測定を行ったが、
必ずしも高調波付加装置1接続前には行わなくとも構わ
ない。
【0023】さらに、上記実施例では、電力供給源18を
電力供給部とし、需要家6を電力需要部としたが、例え
ば、電力需要部は工場内の装置配設室としてもよく、電
力供給部や電力需要部等は特に限定されるものではな
く、本発明の高調波検出方式は様々なあらゆる配電系統
における高調波の検出に適用されるものである。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、電力供給側と、電力需
要部が複数接続されている枝分かれした配電線の分岐点
近傍の少くとも一方側に電力需要部側で発生する高調波
を呼び寄せる大容量の高調波付加装置を切り換え自在に
接続し、高調波付加装置には電力需要部で発生する負荷
が容量性負荷のときには誘導性の負荷部を設け、電力需
要部で発生する負荷が誘導性負荷のときには容量性の負
荷部を設けたために、高調波付加装置を接続状態とし、
高調波負荷を発生させることにより、各電力需要部側で
発生した負荷による高調波電流が高調波付加装置側に流
れ、各高調波電流の流れる方向が安定し、従来のように
高調波電流が錯綜して高調波負荷間のやり取りが生じる
こともなく、高調波成分の検出を非常に容易に行うこと
ができる。
【0025】また、高調波付加装置は切り換え自在に接
続されているために、必要に応じて電力システムに接続
状態とすればよく、常時高調波付加装置を接続状態とし
ているわけではないために、エネルギを無駄にすること
もなく、電力システムに与える影響も少くて済む。
【0026】さらに、高調波付加装置の負荷部に高調波
測定時の周波数で電力需要部側とほぼ共振する構成とし
た本発明によれば、高調波測定時に高調波付加装置の負
荷部が電力需要部側とほぼ共振し、高調波付加装置側に
大電流が生じるために、電力や電圧がより測定し易くな
り、しかも、高調波電流の流れる方向が極めて安定した
状態となるために、高調波成分のうち、電圧や電流の値
等により位相角を算出することも可能となり、位相角を
測定する手間を省くことが可能となり、高調波検出の操
作が非常に楽に、効率的に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る高調波検出方式の一実施例を示す
構成図である。
【図2】上記実施例の動作を示す説明図である。
【図3】本発明の高調波検出方式における高調波付加装
置1の他の配設例を示す説明図である。
【図4】配電系統の一例を示す単線結線図である。
【図5】図4の高圧トランス3に複数の需要家6が接続
されている例を示す説明図である。
【図6】従来の高調波検出方式における需要家6側で発
生した高調波の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
1 高調波付加装置 3 高圧トランス 6,6a〜6c 需要家 8 配電線フィーダ 15 配電線所母線 18 電力供給源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−109775(JP,A) 特開 平4−67727(JP,A) 特開 昭54−36555(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 3/00 - 5/00 G01R 23/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力供給部に複数の枝分かれした配電線
    が接続されており、該配電線には電力需要部が複数接続
    されている電力システムの高調波検出方式であって、電
    力供給部側と配電線の分岐点近傍の少くとも一方側に電
    力需要部側で発生する高調波を呼び寄せる大容量の高調
    波付加装置を切り換え自在に接続し、該高調波付加装置
    には前記電力需要部で発生する負荷が容量性負荷のとき
    には誘導性の負荷部が、電力需要部で発生する負荷が誘
    導性負荷のときには容量性の負荷部が設けられ、さらに
    高調波付加装置には前記負荷部の保護抵抗が設けられて
    いることを特徴とする高調波検出方式。
  2. 【請求項2】 高調波付加装置の負荷部は高調波測定時
    の周波数で電力需要部側とほぼ共振する構成としたこと
    を特徴とする請求項1記載の高調波検出方式。
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