JP3367503B2 - 系統故障検出装置 - Google Patents
系統故障検出装置Info
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- JP3367503B2 JP3367503B2 JP2000088645A JP2000088645A JP3367503B2 JP 3367503 B2 JP3367503 B2 JP 3367503B2 JP 2000088645 A JP2000088645 A JP 2000088645A JP 2000088645 A JP2000088645 A JP 2000088645A JP 3367503 B2 JP3367503 B2 JP 3367503B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は系統故障検出装置に
関し、詳しくは、三相交流系統において系統故障の発生
時に生じる故障電流を抑制する限流装置において、前記
系統故障を高速かつ確実に検出する系統故障検出装置に
関する。
関し、詳しくは、三相交流系統において系統故障の発生
時に生じる故障電流を抑制する限流装置において、前記
系統故障を高速かつ確実に検出する系統故障検出装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば商用電源系統と自家発電系統など
のような二つの三相交流系統を連系運転する場合、二つ
の三相交流系統の連系点に機械的遮断器やサイリスタ遮
断器などの遮断器を設置している。
のような二つの三相交流系統を連系運転する場合、二つ
の三相交流系統の連系点に機械的遮断器やサイリスタ遮
断器などの遮断器を設置している。
【０００３】短絡事故などの系統故障が発生した場合に
は、ＣＴ（電流変成器）により系統電流を検出してその
系統電流が系統故障により所定量以上に増加したことを
過電流継電器で判断した上で、前記遮断器を開放するよ
うにしている。
は、ＣＴ（電流変成器）により系統電流を検出してその
系統電流が系統故障により所定量以上に増加したことを
過電流継電器で判断した上で、前記遮断器を開放するよ
うにしている。
【０００４】また、系統故障により生じる故障電流によ
って系統電圧に低下現象が現出することから、自家発電
系統の電圧をＰＴ（電圧変成器）で検出し、その検出電
圧が所定値以下となったことを不足電圧継電器により検
出し、前記遮断器を開放する手法も採用されている。
って系統電圧に低下現象が現出することから、自家発電
系統の電圧をＰＴ（電圧変成器）で検出し、その検出電
圧が所定値以下となったことを不足電圧継電器により検
出し、前記遮断器を開放する手法も採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
系統電圧の低下を検出する不足電圧継電器では、理論的
に、故障検出に半サイクル、例えば系統周波数が５０Ｈ
ｚとすると１０msecを要する。このように過電流継電器
や不足電圧継電器を使用した場合、検出時間に約１／４
〜１／２サイクル要し、遮断器動作に３〜５サイクル要
するため、この検出速度および遮断器の応答速度の関係
上、遮断器により系統を高速に解列することが困難であ
った。
系統電圧の低下を検出する不足電圧継電器では、理論的
に、故障検出に半サイクル、例えば系統周波数が５０Ｈ
ｚとすると１０msecを要する。このように過電流継電器
や不足電圧継電器を使用した場合、検出時間に約１／４
〜１／２サイクル要し、遮断器動作に３〜５サイクル要
するため、この検出速度および遮断器の応答速度の関係
上、遮断器により系統を高速に解列することが困難であ
った。
【０００６】また、過電流継電器や不足電圧継電器のよ
うな検出器では、振幅データのみのデータで判断してい
るため、例えば正常動作であるコンデンサの突入電流
（主に第４調波成分）も同様に故障電流として検出して
しまうという誤動作の虞もあった。
うな検出器では、振幅データのみのデータで判断してい
るため、例えば正常動作であるコンデンサの突入電流
（主に第４調波成分）も同様に故障電流として検出して
しまうという誤動作の虞もあった。
【０００７】さらに、前記ＣＴによる検出の場合、常
時、定格電流相当の出力があり、この微分値を用いる
と、立ち上がりは速くなるけれども、同時にノイズも拡
大するので、故障発生時のＳ／Ｎが悪くなるという問題
がある。前記ＣＴやＰＴは高価であるため、これらＣＴ
やＰＴを使用した場合、装置のコストアップを招来する
と共に大型化するという問題もあった。
時、定格電流相当の出力があり、この微分値を用いる
と、立ち上がりは速くなるけれども、同時にノイズも拡
大するので、故障発生時のＳ／Ｎが悪くなるという問題
がある。前記ＣＴやＰＴは高価であるため、これらＣＴ
やＰＴを使用した場合、装置のコストアップを招来する
と共に大型化するという問題もあった。
【０００８】本発明の目的は、系統故障のみを高速かつ
正確に検出することができる系統故障検出装置を提供す
ることにある。
正確に検出することができる系統故障検出装置を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
三相交流系統と直列に変圧器の一次側をそれぞれ接続
し、前記変圧器の二次側の一方を短絡し、その他方に正
負逆極性に並列接続された整流素子をそれぞれ接続した
三相整流回路を備え、前記各相整流素子の変圧器と接続
された反対側を正負に分けて接続し、その正負間に直流
リアクトルを接続した三相整流型限流装置において、系
統故障を検出するための系統故障検出装置であって、前
記直流リアクトルの端子間電圧を検出する検出手段と、
その検出手段から出力される端子間電圧の変化分が予め
定められた閾値以上である時に、系統に故障が発生して
いると判定する判定手段とを含むことを特徴とする。
三相交流系統と直列に変圧器の一次側をそれぞれ接続
し、前記変圧器の二次側の一方を短絡し、その他方に正
負逆極性に並列接続された整流素子をそれぞれ接続した
三相整流回路を備え、前記各相整流素子の変圧器と接続
された反対側を正負に分けて接続し、その正負間に直流
リアクトルを接続した三相整流型限流装置において、系
統故障を検出するための系統故障検出装置であって、前
記直流リアクトルの端子間電圧を検出する検出手段と、
その検出手段から出力される端子間電圧の変化分が予め
定められた閾値以上である時に、系統に故障が発生して
いると判定する判定手段とを含むことを特徴とする。
【００１０】三相整流型限流装置では、系統正常時、直
流リアクトルには微量のリップルが含有されているが、
ほぼ直流電流が流れており、したがって、直流リアクト
ルの端子間電圧は０〔ＶDCL＝Ｌ（ｄｉDCL／ｄｔ）がほ
ぼ零〕となっている。これに対して系統故障が発生して
故障電流が流れると、その故障電流が流れた時のみ直流
リアクトルに端子電圧が生じる。
流リアクトルには微量のリップルが含有されているが、
ほぼ直流電流が流れており、したがって、直流リアクト
ルの端子間電圧は０〔ＶDCL＝Ｌ（ｄｉDCL／ｄｔ）がほ
ぼ零〕となっている。これに対して系統故障が発生して
故障電流が流れると、その故障電流が流れた時のみ直流
リアクトルに端子電圧が生じる。
【００１１】本発明の系統故障検出装置では、直流リア
クトルの端子間電圧を検出する検出手段と、その検出手
段から出力される端子間電圧の変化分が予め定められた
閾値以上である時に、系統に故障が発生していると判定
する判定手段とを含む構成としたから、前述したように
系統故障の発生時に直流リアクトルに生じた端子電圧を
検出手段により検出し、その検出手段から出力される端
子間電圧の変化分に基づいて判定手段により系統故障の
発生を判定する。
クトルの端子間電圧を検出する検出手段と、その検出手
段から出力される端子間電圧の変化分が予め定められた
閾値以上である時に、系統に故障が発生していると判定
する判定手段とを含む構成としたから、前述したように
系統故障の発生時に直流リアクトルに生じた端子電圧を
検出手段により検出し、その検出手段から出力される端
子間電圧の変化分に基づいて判定手段により系統故障の
発生を判定する。
【００１２】ここで、系統故障の発生時、それまで流れ
ていた直流電流ｉDCL以上の波高値の故障電流ｉfaultと
なると、直流リアクトルに過渡的な変化を有する直流リ
アクトルの充電電流が流れ込み、直流リアクトルの端子
間にはその電流の微分値に比例した電圧が発生する〔Ｖ
DCL＝Ｌ（ｄｉfault／ｄｔ）〕。この端子間電圧は、前
記ｉfault＞ｉDCLとなった途端に非常に急峻な立ち上が
りを示し、ｉfault≦ｉDCLである時にはほとんど電圧を
生じない。すなわち、前記直流リアクトルＬの端子間電
圧ＶDCLが急峻な立ち上がりを示すことから、系統故障
を検出するための所定の閾値を予め設定しておけば、そ
の系統故障を短時間かつ高感度に検出できるという機能
を発揮する。
ていた直流電流ｉDCL以上の波高値の故障電流ｉfaultと
なると、直流リアクトルに過渡的な変化を有する直流リ
アクトルの充電電流が流れ込み、直流リアクトルの端子
間にはその電流の微分値に比例した電圧が発生する〔Ｖ
DCL＝Ｌ（ｄｉfault／ｄｔ）〕。この端子間電圧は、前
記ｉfault＞ｉDCLとなった途端に非常に急峻な立ち上が
りを示し、ｉfault≦ｉDCLである時にはほとんど電圧を
生じない。すなわち、前記直流リアクトルＬの端子間電
圧ＶDCLが急峻な立ち上がりを示すことから、系統故障
を検出するための所定の閾値を予め設定しておけば、そ
の系統故障を短時間かつ高感度に検出できるという機能
を発揮する。
【００１３】また、請求項２に係る発明では、請求項１
に記載された検出手段として、前記直流リアクトルの磁
界を検出するサーチコイルを使用することを特徴とす
る。つまり、通常、直流リアクトルの端子間電圧を検出
するためには、高価な直流電圧変成器（ＤＣＰＴ）が用
いられるのに対して、通常の直流リアクトルには空芯コ
イルが用いられるので、その空芯コイル内に、比較的感
度が良好なサーチコイルを配置することができる。空芯
コイルを流れる電流の変動による磁場変動によってサー
チコイルに誘起された電圧から、前記直流リアクトルの
端子間電圧に比例した電圧を検出する。このようにサー
チコイルを使用すれば、経済的であると共に、系統電位
の空芯コイルに対して、ほぼ大地電位のサーチコイルと
の絶縁も容易に確保することができる。
に記載された検出手段として、前記直流リアクトルの磁
界を検出するサーチコイルを使用することを特徴とす
る。つまり、通常、直流リアクトルの端子間電圧を検出
するためには、高価な直流電圧変成器（ＤＣＰＴ）が用
いられるのに対して、通常の直流リアクトルには空芯コ
イルが用いられるので、その空芯コイル内に、比較的感
度が良好なサーチコイルを配置することができる。空芯
コイルを流れる電流の変動による磁場変動によってサー
チコイルに誘起された電圧から、前記直流リアクトルの
端子間電圧に比例した電圧を検出する。このようにサー
チコイルを使用すれば、経済的であると共に、系統電位
の空芯コイルに対して、ほぼ大地電位のサーチコイルと
の絶縁も容易に確保することができる。
【００１４】さらに、請求項３に係る発明は、請求項１
又は２に記載された前記検出手段の後段に、系統周波数
成分のみを抽出する一次遅延回路を挿入したことを特徴
とする。この一次遅延回路は、検出手段の出力のうち、
系統周波数成分のみを抽出するので、調相などで用いら
れるスタティックコンデンサの投入によって発生する突
入電流に起因した第４調波近傍の過電圧を抑制すること
ができ、系統故障のみを正確に検出することができる。
又は２に記載された前記検出手段の後段に、系統周波数
成分のみを抽出する一次遅延回路を挿入したことを特徴
とする。この一次遅延回路は、検出手段の出力のうち、
系統周波数成分のみを抽出するので、調相などで用いら
れるスタティックコンデンサの投入によって発生する突
入電流に起因した第４調波近傍の過電圧を抑制すること
ができ、系統故障のみを正確に検出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について以下に
詳述する。本発明を適用する三相整流型限流装置は、図
２に示すように三相整流回路１および直流リアクトルＬ
を具備し、例えば商用電源系統２と自家発電系統３など
のような二つの三相交流系統間の連系点に設置され、速
やかに解列および故障による電圧低下の抑制を実現す
る。
詳述する。本発明を適用する三相整流型限流装置は、図
２に示すように三相整流回路１および直流リアクトルＬ
を具備し、例えば商用電源系統２と自家発電系統３など
のような二つの三相交流系統間の連系点に設置され、速
やかに解列および故障による電圧低下の抑制を実現す
る。
【００１６】つまり、前記限流装置は、三相の受電母線
４と三相の自家発母線５との間に直列に設けられた変圧
器Ｔ1〜3に接続されている。なお、変圧器Ｔ1〜3の受電
母線４側には三相各相に対応して遮断器ＣＢ1〜3が設け
られている。各変圧器Ｔ1〜3の一次側を受電母線４と自
家発母線５間に直列にそれぞれ接続し、また、各変圧器
Ｔ1〜3の二次側の一方を短絡し、その二次側の他方に正
負逆極性に並列接続されたダイオードＤ1〜6をそれぞれ
接続した三相整流回路１を備え、各ダイオードＤ1〜6の
変圧器Ｔ1〜3と接続された反対側を正側と負側に分けて
接続し、その正負間に直流リアクトルＬを接続した構成
を有する。なお、この限流装置は、整流素子のすべてあ
るいは一部をサイリスタで構成することも可能である。
４と三相の自家発母線５との間に直列に設けられた変圧
器Ｔ1〜3に接続されている。なお、変圧器Ｔ1〜3の受電
母線４側には三相各相に対応して遮断器ＣＢ1〜3が設け
られている。各変圧器Ｔ1〜3の一次側を受電母線４と自
家発母線５間に直列にそれぞれ接続し、また、各変圧器
Ｔ1〜3の二次側の一方を短絡し、その二次側の他方に正
負逆極性に並列接続されたダイオードＤ1〜6をそれぞれ
接続した三相整流回路１を備え、各ダイオードＤ1〜6の
変圧器Ｔ1〜3と接続された反対側を正側と負側に分けて
接続し、その正負間に直流リアクトルＬを接続した構成
を有する。なお、この限流装置は、整流素子のすべてあ
るいは一部をサイリスタで構成することも可能である。
【００１７】三相交流系統の定常時、限流装置では、直
流リアクトルＬに概ね直流電流が流れダイオードＤ1〜6
がほとんどの期間オンとなり、変圧器Ｔ1〜3の二次側が
短絡された状態となるので、変圧器Ｔ1〜3の一次側から
見たインピーダンスは漏れインピーダンス相当の小さな
値となる。
流リアクトルＬに概ね直流電流が流れダイオードＤ1〜6
がほとんどの期間オンとなり、変圧器Ｔ1〜3の二次側が
短絡された状態となるので、変圧器Ｔ1〜3の一次側から
見たインピーダンスは漏れインピーダンス相当の小さな
値となる。
【００１８】一方、三相交流系統に短絡事故などが発生
して直流リアクトルＬに流れる直流電流より大きな事故
電流が流れようとすると、ダイオードＤ1〜6がオフして
直流リアクトルＬの電流が急増しようとして直流リアク
トルＬのインダクタンスが有効となり、前記変圧器Ｔ1
〜3の二次側短絡が解消されることにより三相交流系統
の事故電流を抑制することができる。
して直流リアクトルＬに流れる直流電流より大きな事故
電流が流れようとすると、ダイオードＤ1〜6がオフして
直流リアクトルＬの電流が急増しようとして直流リアク
トルＬのインダクタンスが有効となり、前記変圧器Ｔ1
〜3の二次側短絡が解消されることにより三相交流系統
の事故電流を抑制することができる。
【００１９】ここで、前記限流装置において、直流リア
クトルＬの電流減衰時定数を系統周波数周期の２．５倍
以上に選ぶことによって、定常時、直流リアクトルＬに
流れる電流ｉDCLは、レベルがほぼ一定の直流電流とな
り、その直流リアクトルＬの端子間電圧は０〔ＶDCL＝
Ｌ（ｄｉDCL／ｄｔ）がほぼ零〕となっている。
クトルＬの電流減衰時定数を系統周波数周期の２．５倍
以上に選ぶことによって、定常時、直流リアクトルＬに
流れる電流ｉDCLは、レベルがほぼ一定の直流電流とな
り、その直流リアクトルＬの端子間電圧は０〔ＶDCL＝
Ｌ（ｄｉDCL／ｄｔ）がほぼ零〕となっている。
【００２０】これに対して、例えば受電母線４に故障が
発生し、自家発母線５側から受電母線４側に過電流ｉ
faultが流れる場合を想定すると、この過電流ｉfaultの
波高値がそれまで直流リアクトルＬに流れていた直流電
流ｉDCLのレベルを超えた途端、その直流リアクトルＬ
には、直流リアクトルＬを充電しようとする交流電流が
流れ込み〔図４（ａ）参照〕、前記過電流ｉfaultの微
分値に比例した電圧が、その直流リアクトルＬの端子間
に発生する〔ＶDCL＝Ｌ（ｄｉfault／ｄｔ）〕。この端
子間電圧ＶDCLは、前記ｉfault＞ｉDCLとなった途端に
非常に急峻な立ち上がりを示し〔図４（ｂ）中の矢印Ｘ
参照〕、ｉfault≦ｉDCLである時にはほとんど電圧を生
じない。すなわち、前記直流リアクトルＬの端子間電圧
ＶDCLが急峻な立ち上がりを示すことから、系統故障を
検出するための所定の閾値を予め設定しておけば、その
系統故障を短時間かつ高感度に検出できるという機能を
発揮する。
発生し、自家発母線５側から受電母線４側に過電流ｉ
faultが流れる場合を想定すると、この過電流ｉfaultの
波高値がそれまで直流リアクトルＬに流れていた直流電
流ｉDCLのレベルを超えた途端、その直流リアクトルＬ
には、直流リアクトルＬを充電しようとする交流電流が
流れ込み〔図４（ａ）参照〕、前記過電流ｉfaultの微
分値に比例した電圧が、その直流リアクトルＬの端子間
に発生する〔ＶDCL＝Ｌ（ｄｉfault／ｄｔ）〕。この端
子間電圧ＶDCLは、前記ｉfault＞ｉDCLとなった途端に
非常に急峻な立ち上がりを示し〔図４（ｂ）中の矢印Ｘ
参照〕、ｉfault≦ｉDCLである時にはほとんど電圧を生
じない。すなわち、前記直流リアクトルＬの端子間電圧
ＶDCLが急峻な立ち上がりを示すことから、系統故障を
検出するための所定の閾値を予め設定しておけば、その
系統故障を短時間かつ高感度に検出できるという機能を
発揮する。
【００２１】ここで、限流装置を構成する直流リアクト
ルＬには、通常、図３（ａ）（ｂ）に示すように空芯コ
イルが用いられるので、その空芯コイルの中心に、比較
的感度が良好なサーチコイル６を配置する。空芯コイル
を流れる電流の変動による磁場変動によってサーチコイ
ル６に誘起された電圧に基づいて、直流リアクトルＬの
端子間電圧ＶDCLに比例した電圧を検出する。このよう
に直流リアクトルＬの磁界を検出するサーチコイル６を
配置するだけで前記直流リアクトルＬの端子間電圧Ｖ
DCLを検出することができ、電流変成器ＣＴおよび電圧
変成器ＰＴを設ける必要がなく、安価な限流装置を提供
できる。
ルＬには、通常、図３（ａ）（ｂ）に示すように空芯コ
イルが用いられるので、その空芯コイルの中心に、比較
的感度が良好なサーチコイル６を配置する。空芯コイル
を流れる電流の変動による磁場変動によってサーチコイ
ル６に誘起された電圧に基づいて、直流リアクトルＬの
端子間電圧ＶDCLに比例した電圧を検出する。このよう
に直流リアクトルＬの磁界を検出するサーチコイル６を
配置するだけで前記直流リアクトルＬの端子間電圧Ｖ
DCLを検出することができ、電流変成器ＣＴおよび電圧
変成器ＰＴを設ける必要がなく、安価な限流装置を提供
できる。
【００２２】図１は本発明の一実施形態として、図２の
三相整流型限流装置に適用した系統故障検出装置の電気
的構成を示す。また、図３に示すように空芯コイルで構
成される前記直流リアクトルＬ内にサーチコイル６が配
置されており、この空芯コイルを流れる電流の変動によ
る磁場変動によってサーチコイル６には電圧が誘起さ
れ、その誘起された電圧は、フィルタ回路７および過電
圧防止用のツェナダイオード８を介してアンプ９に入力
される。前記フィルタ回路７は、抵抗Ｒ1，Ｒ2とコンデ
ンサＣとからなる一次遅延回路であり、後述するような
定数を選定することによって５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの
系統基本波を、後述するスタティックコンデンサの投入
で発生する過渡現象に支配的な第４調波近傍の周波数成
分から抽出する機能を有している。
三相整流型限流装置に適用した系統故障検出装置の電気
的構成を示す。また、図３に示すように空芯コイルで構
成される前記直流リアクトルＬ内にサーチコイル６が配
置されており、この空芯コイルを流れる電流の変動によ
る磁場変動によってサーチコイル６には電圧が誘起さ
れ、その誘起された電圧は、フィルタ回路７および過電
圧防止用のツェナダイオード８を介してアンプ９に入力
される。前記フィルタ回路７は、抵抗Ｒ1，Ｒ2とコンデ
ンサＣとからなる一次遅延回路であり、後述するような
定数を選定することによって５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの
系統基本波を、後述するスタティックコンデンサの投入
で発生する過渡現象に支配的な第４調波近傍の周波数成
分から抽出する機能を有している。
【００２３】前記アンプ９の出力は、一次遅延回路のフ
ィルタ回路７および過電圧防止用ツェナダイオード８を
介して全波整流回路１０に入力される。この全波整流回
路１０では、前記系統周波数成分の脈動のピーク値が検
出され、加算器１１へ出力される。加算器１１では、前
記ピーク値に対して、バイアス電源１２からの所定のバ
イアス電圧が加算された後、比較器１３へ出力する。比
較器１３は、前記加算器１１の出力電圧を所定の閾値電
圧でレベル弁別し、前記閾値電圧以上である時には、ハ
イレベルの故障判定出力をＡＮＤゲート１４の一方の入
力へ出力する。ＡＮＤゲート１４の他方の入力には、継
電器などの検知手段１５から、正常運転時にはハイレベ
ルの出力が入力されている。ＡＮＤゲート１４からは、
正常運転状態で、比較器１３から系統故障を表わす出力
が入力された時に、その故障を報知するための出力が導
出され、この出力に基づいて遮断器ＣＢ1〜3を遮断動作
させることになる。
ィルタ回路７および過電圧防止用ツェナダイオード８を
介して全波整流回路１０に入力される。この全波整流回
路１０では、前記系統周波数成分の脈動のピーク値が検
出され、加算器１１へ出力される。加算器１１では、前
記ピーク値に対して、バイアス電源１２からの所定のバ
イアス電圧が加算された後、比較器１３へ出力する。比
較器１３は、前記加算器１１の出力電圧を所定の閾値電
圧でレベル弁別し、前記閾値電圧以上である時には、ハ
イレベルの故障判定出力をＡＮＤゲート１４の一方の入
力へ出力する。ＡＮＤゲート１４の他方の入力には、継
電器などの検知手段１５から、正常運転時にはハイレベ
ルの出力が入力されている。ＡＮＤゲート１４からは、
正常運転状態で、比較器１３から系統故障を表わす出力
が入力された時に、その故障を報知するための出力が導
出され、この出力に基づいて遮断器ＣＢ1〜3を遮断動作
させることになる。
【００２４】前記構成からなる系統故障検出装置におい
て、直流リアクトルＬは、例えば図３（ｂ）で示すよう
に外径ａ1＝５００（ｍｍ）、内径ａ2＝２７０（ｍ
ｍ）、軸線方向長さｂ＝３７５（ｍｍ）に形成され、直
流リアクトルＬの定格電流を直流３００（Ａ）、コイル
の中心磁場を０．１４７８７（Ｔ）とし、さらに故障に
よる直流リアクトルＬの変化電流を約８０００（Ａpea
k）とすると、まず、前記変化電流によって生じる変動
磁場振幅ΔＢは、 ΔＢ＝０．１４７８７×（８０００／２）／３００＝
１．９７１８（Ｔ） となる。この変動磁場によってサーチコイル６に誘起さ
れる電圧ＶSは、磁束φとし、そのサーチコイル６の巻
数をｎとし、系統周波数をｆとするとき、 ＶS＝ｎ（δφ／δｔ）＝２πｆ・ｎφ＝２πｆ・ｎ・ＳΔＢ ＝２π×５０×１．９７１８×ｎＳ＝６２９．４５９×ｎＳ となる。ただし、Ｓはサーチコイル６の面積（ｍ2）で
ある。また、上式ではｆ＝５０（Ｈｚ）で近似してい
る。
て、直流リアクトルＬは、例えば図３（ｂ）で示すよう
に外径ａ1＝５００（ｍｍ）、内径ａ2＝２７０（ｍ
ｍ）、軸線方向長さｂ＝３７５（ｍｍ）に形成され、直
流リアクトルＬの定格電流を直流３００（Ａ）、コイル
の中心磁場を０．１４７８７（Ｔ）とし、さらに故障に
よる直流リアクトルＬの変化電流を約８０００（Ａpea
k）とすると、まず、前記変化電流によって生じる変動
磁場振幅ΔＢは、 ΔＢ＝０．１４７８７×（８０００／２）／３００＝
１．９７１８（Ｔ） となる。この変動磁場によってサーチコイル６に誘起さ
れる電圧ＶSは、磁束φとし、そのサーチコイル６の巻
数をｎとし、系統周波数をｆとするとき、 ＶS＝ｎ（δφ／δｔ）＝２πｆ・ｎφ＝２πｆ・ｎ・ＳΔＢ ＝２π×５０×１．９７１８×ｎＳ＝６２９．４５９×ｎＳ となる。ただし、Ｓはサーチコイル６の面積（ｍ2）で
ある。また、上式ではｆ＝５０（Ｈｚ）で近似してい
る。
【００２５】一方、後段回路への信号レベルとしては、
ＶS＝１００（Ｖpeak）程度であれば充分であり、サー
チコイル６の直径を例えば５０（ｍｍ）とすると、 Ｓ＝（π／４×０．０５2）＝０．００１９６３（ｍ2） となり、巻数ｎが、 ｎ＝１００／（６２９．４５９×０．００１９６３）＝
８２（ターン） 程度のコイルで実現することができる。
ＶS＝１００（Ｖpeak）程度であれば充分であり、サー
チコイル６の直径を例えば５０（ｍｍ）とすると、 Ｓ＝（π／４×０．０５2）＝０．００１９６３（ｍ2） となり、巻数ｎが、 ｎ＝１００／（６２９．４５９×０．００１９６３）＝
８２（ターン） 程度のコイルで実現することができる。
【００２６】このようなサーチコイル６は、前記直流リ
アクトルＬの、例えば内径で２７０（ｍｍ）のほぼ１／
５程度で実現することができ、直流リアクトルＬの中心
にサーチコイル６を配置しても、系統電位の直流リアク
トルＬに対して、ほぼ大地電位のサーチコイル６に特に
絶縁を行う必要がなく、安価な構成で前記系統故障の検
出を行うことができる。なお、サーチコイル６は、良好
な感度で、直流リアクトルＬを流れる電流を検知するこ
とができる場所であれば、前記直流リアクトルＬの中心
に限らず、他の箇所に設けられてもよい。
アクトルＬの、例えば内径で２７０（ｍｍ）のほぼ１／
５程度で実現することができ、直流リアクトルＬの中心
にサーチコイル６を配置しても、系統電位の直流リアク
トルＬに対して、ほぼ大地電位のサーチコイル６に特に
絶縁を行う必要がなく、安価な構成で前記系統故障の検
出を行うことができる。なお、サーチコイル６は、良好
な感度で、直流リアクトルＬを流れる電流を検知するこ
とができる場所であれば、前記直流リアクトルＬの中心
に限らず、他の箇所に設けられてもよい。
【００２７】なお、前記サーチコイル６において、直流
リアクトルＬのインダクタンスが１０ｍＨに対して、相
互インダクタンスは、０．３１７ｍＨ程度となる。これ
に合わせて、前記フィルタ回路７における抵抗Ｒ1，Ｒ2
の抵抗値は２．５ｋΩ程度に選ばれており、コンデンサ
Ｃの静電容量値は１μＦ程度に選ばれている。
リアクトルＬのインダクタンスが１０ｍＨに対して、相
互インダクタンスは、０．３１７ｍＨ程度となる。これ
に合わせて、前記フィルタ回路７における抵抗Ｒ1，Ｒ2
の抵抗値は２．５ｋΩ程度に選ばれており、コンデンサ
Ｃの静電容量値は１μＦ程度に選ばれている。
【００２８】ここで、前記抵抗Ｒ1，Ｒ2およびコンデン
サＣの等価回路は、係数器および一次遅延回路とで表わ
すことができ、前記各値によって、遅延時間｛＝Ｃ・Ｒ
１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝は１．２５msecとなり、例
えば系統周波数が５０（Ｈｚ）である時、第４次の高調
波［＝｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝・｛１／〔１＋Ｓ・Ｃ
・Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）〕｝］は１９％に減衰す
る。このようにしてフィルタ回路７は、系統周波数の５
０Ｈｚ又は６０Ｈｚ程度の基本波成分を通過させ、特に
第4次の高調波成分を大きく減衰させるように構成され
ている。
サＣの等価回路は、係数器および一次遅延回路とで表わ
すことができ、前記各値によって、遅延時間｛＝Ｃ・Ｒ
１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝は１．２５msecとなり、例
えば系統周波数が５０（Ｈｚ）である時、第４次の高調
波［＝｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝・｛１／〔１＋Ｓ・Ｃ
・Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）〕｝］は１９％に減衰す
る。このようにしてフィルタ回路７は、系統周波数の５
０Ｈｚ又は６０Ｈｚ程度の基本波成分を通過させ、特に
第4次の高調波成分を大きく減衰させるように構成され
ている。
【００２９】一方、電力系統に調相などのために投入さ
れるスタティックコンデンサには、投入時の過電流を抑
制するために、容量性リアクタンス（＝１／ωＣ）の６
％程度の直列インダクタンスが接続されており、スタテ
ィックコンデンサの投入によって、前記第４次〔＝（１
００／６）1/2〕の高調波が発生する。この高調波成分
が、上述のように係数器と一次遅延回路とからなるフィ
ルタ回路７によって除去されるので、前記スタティック
コンデンサの投入によって発生する突入電流に起因した
第４調波近傍の過電圧を抑制することができ、系統故障
のみを正確に検出することができる。
れるスタティックコンデンサには、投入時の過電流を抑
制するために、容量性リアクタンス（＝１／ωＣ）の６
％程度の直列インダクタンスが接続されており、スタテ
ィックコンデンサの投入によって、前記第４次〔＝（１
００／６）1/2〕の高調波が発生する。この高調波成分
が、上述のように係数器と一次遅延回路とからなるフィ
ルタ回路７によって除去されるので、前記スタティック
コンデンサの投入によって発生する突入電流に起因した
第４調波近傍の過電圧を抑制することができ、系統故障
のみを正確に検出することができる。
【００３０】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、直流リア
クトルの端子間電圧を検出する検出手段と、その検出手
段から出力される端子間電圧の変化分が予め定められた
閾値以上である時に、系統に故障が発生していると判定
する判定手段とを含む構成としたから、前述したように
系統故障の発生時に直流リアクトルに生じた端子電圧を
検出手段により検出し、その検出手段から出力される端
子間電圧の変化分に基づいて判定手段により系統故障の
発生を判定する。前述した直流リアクトルの端子間電圧
は、予め定められた閾値となった途端に急峻な立ち上が
りとなることから、系統故障を高速かつ高感度に検出で
き、また、ノイズが拡大してＳ／Ｎを悪化させることも
ないので系統故障を正確に検出することができて信頼性
が大幅に向上する。
クトルの端子間電圧を検出する検出手段と、その検出手
段から出力される端子間電圧の変化分が予め定められた
閾値以上である時に、系統に故障が発生していると判定
する判定手段とを含む構成としたから、前述したように
系統故障の発生時に直流リアクトルに生じた端子電圧を
検出手段により検出し、その検出手段から出力される端
子間電圧の変化分に基づいて判定手段により系統故障の
発生を判定する。前述した直流リアクトルの端子間電圧
は、予め定められた閾値となった途端に急峻な立ち上が
りとなることから、系統故障を高速かつ高感度に検出で
き、また、ノイズが拡大してＳ／Ｎを悪化させることも
ないので系統故障を正確に検出することができて信頼性
が大幅に向上する。
【００３１】また、請求項２の発明によれば、前記請求
項１の発明における検出手段を、前記直流リアクトルの
磁界を検出するサーチコイルとすることにより、通常、
直流リアクトルに用いられる空芯コイル内に、比較的感
度が良好なサーチコイルを配置することができ、安価な
構成で前記直流リアクトルの端子間電圧の検出を行うこ
とができる。また、系統電位の空芯コイルに対して、ほ
ぼ大地電位のサーチコイルとの絶縁も容易に確保するこ
とができる。
項１の発明における検出手段を、前記直流リアクトルの
磁界を検出するサーチコイルとすることにより、通常、
直流リアクトルに用いられる空芯コイル内に、比較的感
度が良好なサーチコイルを配置することができ、安価な
構成で前記直流リアクトルの端子間電圧の検出を行うこ
とができる。また、系統電位の空芯コイルに対して、ほ
ぼ大地電位のサーチコイルとの絶縁も容易に確保するこ
とができる。
【００３２】さらに、請求項３に係る発明によれば、請
求項１又は２に記載された前記検出手段の後段に、系統
周波数成分のみを抽出する一次遅延回路を挿入すること
により、この一次遅延回路が、検出手段の出力のうち、
系統周波数成分のみを抽出するので、調相などで用いら
れるスタティックコンデンサの投入によって発生する突
入電流に起因した第４調波近傍の過電圧を抑制すること
ができ、系統故障のみを正確に検出することができる。
求項１又は２に記載された前記検出手段の後段に、系統
周波数成分のみを抽出する一次遅延回路を挿入すること
により、この一次遅延回路が、検出手段の出力のうち、
系統周波数成分のみを抽出するので、調相などで用いら
れるスタティックコンデンサの投入によって発生する突
入電流に起因した第４調波近傍の過電圧を抑制すること
ができ、系統故障のみを正確に検出することができる。
【図１】本発明の実施形態である系統故障検出装置の電
気的構成を示すブロック図である。
気的構成を示すブロック図である。
【図２】二つの系統間の連系点に設置した本発明の三相
整流型限流装置を示す回路図である。
整流型限流装置を示す回路図である。
【図３】（ａ）は直流リアクトルの中心にサーチコイル
を設置した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は直流リア
クトルの断面図である。
を設置した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は直流リア
クトルの断面図である。
【図４】（ａ）は系統故障前後の直流リアクトルに流れ
る電流を示す波形図であり、（ｂ）は系統故障前後の直
流リアクトルの端子間電圧を示す波形図である。
る電流を示す波形図であり、（ｂ）は系統故障前後の直
流リアクトルの端子間電圧を示す波形図である。
１ 三相整流回路
２，３ 三相交流系統（商用電源系統、自家発電系統）
６ 検出手段（サーチコイル）
１３ 判定手段（比較器）
Ｄ1〜6 整流素子（ダイオード）
Ｌ 直流リアクトル
Ｔ1〜3 変圧器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−304556（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−215713（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−127601（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−203808（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−130966（ＪＰ，Ａ)
特開 昭49−45349（ＪＰ，Ａ)
特開 昭48−97042（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−81039（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02H 3/08
H02H 9/02
H02M 7/06,7/12
Claims (3)
- 【請求項１】 三相交流系統と直列に変圧器の一次側を
それぞれ接続し、前記変圧器の二次側の一方を短絡し、
その他方に正負逆極性に並列接続された整流素子をそれ
ぞれ接続した三相整流回路を備え、前記各相整流素子の
変圧器と接続された反対側を正負に分けて接続し、その
正負間に直流リアクトルを接続した三相整流型限流装置
において、系統故障を検出するための系統故障検出装置
であって、 前記直流リアクトルの端子間電圧を検出する検出手段
と、その検出手段から出力される端子間電圧の変化分が
予め定められた閾値以上である時に、系統に故障が発生
していると判定する判定手段とを含むことを特徴とする
系統故障検出装置。 - 【請求項２】 前記検出手段は、前記直流リアクトルの
磁界を検出するサーチコイルであることを特徴とする請
求項１に記載の系統故障検出装置。 - 【請求項３】 前記検出手段の後段に、系統周波数成分
のみを抽出する一次遅延回路を挿入したことを特徴とす
る請求項１又は２に記載の系統故障検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000088645A JP3367503B2 (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 系統故障検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000088645A JP3367503B2 (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 系統故障検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001275246A JP2001275246A (ja) | 2001-10-05 |
| JP3367503B2 true JP3367503B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=18604493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000088645A Expired - Fee Related JP3367503B2 (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 系統故障検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3367503B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102282639A (zh) * | 2009-04-02 | 2011-12-14 | 三菱电机株式会社 | 开关设备操作装置和三相用开关设备 |
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|---|---|---|---|---|
| CN104133150B (zh) * | 2014-07-18 | 2017-05-31 | 中原工学院 | 晶闸管过零式调功系统负载断路报警器 |
-
2000
- 2000-03-28 JP JP2000088645A patent/JP3367503B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102282639A (zh) * | 2009-04-02 | 2011-12-14 | 三菱电机株式会社 | 开关设备操作装置和三相用开关设备 |
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| JP2001275246A (ja) | 2001-10-05 |
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