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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送電線・配電線・機器の電源線等の電力線を流れる電流の計測手段及びその電源供給手段に特徴を有する電流計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的に計測装置の電源は、入力レベルが比較的安定している変圧器や二次電池など電圧入力によって供給されており、計測用の入力とは別になっているのがほとんどである。
計測用入力や制御用入力を電源と共用するシステムも皆無ではないが、電源回路としては非常に微小電流で小型のユニットが多く、消費電流が比較的大きくて数アンペア以上というような装置の電源を供給し、しかも広範囲の入力電流を計測可能としたシステムは現状では見あたらない。
【0003】
なお、電力系統の電力線から電源を供給するシステムとしては、U−RD社の電流センサ応用機器カタログのp.75に記載された電流源からの電源供給回路例である直流電圧変換回路、単電源直流出力増幅回路や、「電気協同研究」第46巻第4号のp.35に記載された米国ナイテック社のパワードーナツ(送電線にドーナツ状のセンサを直接取り付け、送電線の電圧、電流等を計測するとともに電磁誘導により電源をとるようにしたもの)や、同じく「電気協同研究」第53巻第2号のp.112〜114に記載された光ファイバジャイロへのCTによる電源供給回路等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
送配電線の電流計測については、系統事故現象や系統負荷の状況による負荷潮流の変動、あるいは停電状態など広範囲の電流値の計測が可能でなければならない。送配電線の電流情報を多地点で計測しようとした場合、その計測情報の伝達手段や計測装置への電源供給方法などが問題となる。
送配電線から電圧入力によって電源を供給する場合、系統の電圧階級やサージ電圧を考慮した絶縁対策の問題などがあるため、装置のコンパクト化が困難となる。
【0005】
このような観点から、送配電線に設置したCTによる電流源から装置の電源を供給し、装置自体も電力線に直接設置することで、装置の絶縁の問題がなくなり、装置のコンパクト化も可能となる。更に、電流計測用のCTと電源供給用のCTとを同一のもので共用すれば、それだけコストも下がり、システム全体の構成も簡素化できると共に小型化も可能になる。
【0006】
しかし、計測情報の伝達方法として無線を利用したり、計測に際してGPS(Global Positioning System)による同期計測を行ったり、あるいは、計測データの記録用メモリ、高性能演算用CPUなどが必要となると、装置全体に求められる消費電流も大きくなってしまう。つまり、それだけ電源CTの二次側の負担が大きくなり、CTを飽和させたりして安定出力が得られない原因となり、CTの選定も困難となる。その一方で、広範囲の電流入力に対しても安定した電源を供給でき、しかも過電流入力時(CT定格の40倍程度)でも電源回路及び計測回路が壊れずに正常に計測できることが要求されるが、現状では、これらの要求を満足するような電流計測装置は未だ提供されていない。
【0007】
そこで本発明は、単一のCTにより電流計測と電源供給とを兼用して装置の小型化、低コスト化を図り、広範囲の電流入力に対する計測及び安定した電源供給を可能にするとともに、回路の保護機能も兼ね備えた電流計測装置を提供しようとするものである。
【0008】
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、電力線に設置されたCTにより前記電力線を流れる電流を計測する電流計測装置において、
前記CTの二次側に設けられた電流計測演算・監視手段の電源部が、
前記CTの二次側に接続された可変抵抗手段と、
この可変抵抗手段に入力側が接続された整流回路と、
この整流回路の出力側に接続され、かつスイッチング素子のオンオフ制御によりほぼ一定の直流電圧を出力する定電圧DC出力回路と、
この定電圧DC出力回路に接続されてその出力電流によりバックアップ電源用のコンデンサが充電されるバックアップ電源回路と、
前記定電圧DC出力回路またはバックアップ電源回路の出力電圧を所定レベルに変換して前記電流計測演算・監視手段に対する電源を供給するレベル変換回路と、を備え、
前記定電圧DC出力回路の出力電圧の低下時に前記バックアップ電源回路により電源を供給するとともに、
前記電流計測演算・監視手段が、前記CTの二次側の電流計測値に応じ前記可変抵抗手段の抵抗値を可変として前記CTの飽和により前記整流回路への過電流の入力を抑制し、前記電源部を保護するものである。
【0009】
請求項2記載の発明は、電力線に設置されたCTにより前記電力線を流れる電流を計測する電流計測装置において、
前記CTの二次側に設けられた電流計測演算・監視手段の電源部が、
前記CTの二次側に接続された可変抵抗手段と、
この可変抵抗手段に入力側が接続された整流回路と、
この整流回路の出力側に接続され、かつスイッチング素子のオンオフ制御によりほぼ一定の直流電圧を出力する定電圧DC出力回路と、
この定電圧DC出力回路に接続されてその出力電流によりスイッチまたはリレーを介してバックアップ電源用のコンデンサが充電されるバックアップ電源回路と、
このバックアップ電源回路の出力電圧をスイッチまたはリレーを介し所定レベルに変換して前記電流計測演算・監視手段に対する電源を供給するレベル変換回路と、を備え、
前記電流計測演算・監視手段が、前記CTの二次側の電流計測値に応じ前記可変抵抗手段の抵抗値を可変として前記CTの飽和により前記整流回路への過電流の入力を抑制し、前記電源部を保護するとともに、
前記電流計測演算・監視手段が、
前記CTの二次側の計測電流の大きさが所定範囲外である時にアラームを出力する監視手段と、
前記各スイッチまたはリレーの動作を制御して前記コンデンサの充電及び放電を制御する電源供給切替手段と、を備えたものである。
【0010】
請求項3記載の発明は、電力線に設置されたCTにより前記電力線を流れる電流を計測する電流計測装置において、
前記CTの二次側に設けられた電流計測演算・監視手段の電源部が、
前記CTの二次側に接続されたスイッチまたはリレーと、このスイッチまたはリレーに入力側が接続された整流回路と、この整流回路の出力側に接続され、かつスイッチング素子のオンオフ制御によりほぼ一定の直流電圧を出力する定電圧DC出力回路と、この定電圧DC出力回路に接続されてその出力電流によりバックアップ電源用のコンデンサが充電されるバックアップ電源回路と、前記定電圧DC出力回路またはバックアップ電源回路の出力電圧を所定レベルに変換して前記電流計測演算・監視手段に対する電源を供給するレベル変換回路と、を備え、
前記定電圧DC出力回路の出力電圧の低下時に前記バックアップ電源回路により電源を供給すると共に、
前記電流計測演算・監視手段が、
計測電流の大きさが所定範囲外である時にアラームを出力する監視手段と、計測電流の大きさが所定範囲外である時に前記スイッチまたはリレーを動作させて前記整流回路への入力電流を遮断して前記バックアップ電源回路による電源供給に切り替える電源供給切替手段と、を備えたものである。
【0011】
請求項4記載の発明は、電力線に設置されたCTにより前記電力線を流れる電流を計測する電流計測装置において、
前記CTの二次側に設けられた電流計測演算・監視手段の電源部が、
前記CTの二次側に接続された整流回路と、この整流回路の出力側に接続され、かつスイッチング素子のオンオフ制御によりほぼ一定の直流電圧を出力する定電圧DC出力回路と、この定電圧DC出力回路に接続されてその出力電流によりスイッチまたはリレーを介してバックアップ電源用のコンデンサが充電されるバックアップ電源回路と、このバックアップ電源回路の出力電圧をスイッチまたはリレーを介し所定レベルに変換して前記電流計測演算・監視手段に対する電源を供給するレベル変換回路と、を備え、
前記電流計測演算・監視手段が、
計測電流の大きさが所定範囲外である時にアラームを出力する監視手段と、前記各スイッチまたはリレーの動作を制御して前記コンデンサの充電及び放電を制御する電源供給切替手段と、を備えたものである。
【0012】
請求項5記載の発明は、請求項2,3または4記載の電流計測装置において、
バックアップ電源回路のコンデンサの充電電圧を監視してその大きさが所定範囲外である時にアラームを出力するとともに前記電源供給切替手段に電源切替のための信号を送るバックアップ電源監視手段を備えたものである。
【0013】
請求項6記載の発明は、請求項1,2,3,4または5記載の電流計測装置において、
前記電流計測演算・監視手段が、計測電流の大きさに応じて、入力レンジを切り替える入力レンジ制御手段を備えたものである。
【0014】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図1は本発明の参考形態を示す機能ブロック図である。この電流計測装置は、電力線10に取り付けられた計測・電源用CT20と、その二次側に接続された電源部30と、CT20からの計測入力及び電源部30からの直流電源が加えられる電流計測演算・監視部40と、電源部30からの直流電源及び電流計測演算・監視部40の出力信号が加えられる無線伝送部50と、この無線伝送部50に接続された無線アンテナ51と、必要に応じて設置されるGPSアンテナ42及び計測用CT45とから構成されている。
【0015】
この参考形態は、電力線10に接続された計測・電源用CT20から装置の電源を供給し、かつ、このCT20により検出した電力線10の電流を計測するものであり、これによって系統の電流情報(大きさ、位相、周波数など)の計測と電源供給とを同時に行うものである。但し、計測条件によっては別途、計測用CT45を設置してもよい。
【0016】
電源部30は、CT20の二次側に接続された整流回路31と、自励チョッパ制御による定電圧DC出力回路32と、その出力側に接続されたバックアップ電源回路33と、定電圧DC出力回路32及びバックアップ電源回路33の出力側に接続された一対のダイオードからなるダイオード回路34と、そのカソード側に接続されて所定レベルの直流電源電圧を得るレベル変換回路35とから構成されている。また、バックアップ電源回路33の出力は電流計測演算・監視部40に入力されており、バックアップ電源の状態(電圧)を監視可能となっている。
【0017】
計測・電源用CT20の二次側に接続された電流計測演算・監視部40は、必要に応じて設けられるGPS同期部41と、A/D変換器を有する計測入力回路43と、計測入力回路43の出力信号が加えられて系統電流を演算し、かつ入力電流のレベルやバックアップ電源の状態を監視するとともに、計測電流値や監視結果を遠隔の中央装置に無線伝送するための伝送制御を行うCPU44とを備えている。
【0018】
系統の電流計測は、GPSを用いた多地点同期計測を可能とし、その計測演算データは無線伝送部50及び無線アンテナ51を介して中継無線局(図示せず)に送られ、更に中央装置へ伝送される。この中央装置では、計測情報や電源を含めた装置状態の表示確認が可能である。
なお、本装置は、例えば系統の電流計測情報から送配電線の故障点を標定するシステム(特願2000−179400「故障点標定方法」)にも適用可能である。
【0019】
図2は図1における電源部30の回路構成図であり、図3はその動作説明図である。
電源部30では、一次側を系統電流I1が流れるCT20の二次電流I2aが整流回路31によって整流され、その出力電流I2bがコンパレータ32aとスイッチング素子としてのFET32bとを備えた自励チョッパ制御回路からなる定電圧DC出力回路32に入力されて一定の直流電圧Vaに変換される。
【0020】
定電圧DC出力回路32は、CT20からの入力電流を抑制し、過電流入力時にはコンパレータ32aの出力信号でFET32bをオンすることにより出力側への電流供給を過渡的に停止し、これによって直流電圧Vaを低下させるように動作する。
すなわち、FET32bのオンオフ制御を繰り返すことによって一定の出力電圧Vaを維持するものであり、通常は、ダイオード回路34の上側のダイオード34aを流れる電流I2cにより電流計測演算・監視部40や無線伝送部50に対する電源を供給することになる。
【0021】
また、バックアップ電源回路33には、定電圧DC出力回路32の出力電流の分流電流が抵抗及びダイオードを介して流れ込む大容量のバックアップコンデンサ33aが設けられており、このコンデンサ33aが常時、充電されている。
上記コンデンサ33aが十分に充電されている状態において、系統の停電によってCT20からの供給電圧が低下したり不安定になった場合、ダイオード34bのアノード−カソード間に電位差が生じるとダイオード34bがオンして電流I2dが流れ、バックアップ電源回路33による電源供給へ自動的に切り替わる。
つまり、電流I2cによる電源供給から電流I2dによる電源供給へと切り替わる。この電源回路33によるバックアップ状態は、図1の計測入力回路43に伝達される。
【0022】
更に、バックアップ電源回路33は、単にCT20からの電源供給が不可能な場合のバックアップ機能だけでなく、前記定電圧DC出力回路32の出力電圧が何らかの理由により不安定になった場合の補償機能も兼ね備えており、総じて電源部30により各部へ安定した直流電源電圧を供給することに寄与している。
【0023】
図3は電源部30の動作を示すもので、CT20の二次側電流I2a、整流回路31の出力電流I2b、FET32bのオンオフ動作、定電圧DC出力回路32の出力電圧Va、ダイオード回路34の出力電圧Vb及び電源部30の出力電圧Voを表してある。
前述のごとく、FET32bのオンオフ動作により定電圧DC出力回路32の出力電圧Vaは定電圧の定格値付近を上下するが、そのオンオフ動作が休止している期間や系統の停電により電流I2aがほぼゼロになったような場合には、図示するようにバックアップ電源回路33の電流I2dによる電源供給動作へと移行する。
【0024】
なお、この装置を送配電線へ適用した場合、そのバックアップ電源回路の仕様としては、系統事故時再閉路時間(特に配電系)を考慮して、数分程度のバックアップが可能であれば充分と考える。
再閉路失敗時などの停電継続の場合を考えても、事故発生時の計測データをバックアップ電源回路が生きている間に無線伝送により中央装置へ伝送できればよい。つまり、数分のバックアップ時間で計測データの収集は充分可能であるから、停電継続時にも特に支障はないものである。
【0025】
ところで、図2における定電圧DC出力回路32のFET32bがオンしていないときは、CT20の二次側負担は装置への供給電源容量によって決まるが、FET32bがオンしているときは、FET32bのオン時の内部抵抗及びCT20の巻線抵抗などのCT固有抵抗によって決まる。CT20が飽和する条件はこれらの負担にもよるので、CTの選定(特に定格負担、過電流定数)については注意を要する。
【0026】
一般的に、送配電線の事故電流は定格の40倍を見込めばよい。つまり、図2の電源部30においては、CT20の二次側定格電流値の40倍相当の電流が送配電線に流れた場合にも回路が正常動作しなければならない。
一方において、電力系統の定格以下での運用(定格の数十%)時にも装置の電源を安定して供給するためには、比較的大きな二次側定格を有するCTを選定しなければならない。仮にCT20の二次側定格を5Aとすると、電源部30の最大定格は200Aまで考慮する必要がある。
【0027】
例えば、送配電線の潮流については定格の20%でも正常に動作する必要があるとすると、CT20の二次側電流値が1Aの時にも装置の電源が正常に機能しなければならないことになる(CT二次側定格を1Aとすると、電源部30の最大定格は40Aでよいが、0.2Aで装置の電源が正常に動作しなければならないことになり、電源供給条件が厳しくなる)。
このような条件のもとで電源部や電子回路素子の小型化・低コスト化を図ろうとすると、ある程度の二次定格電流値は必要となるが、汎用の回路素子では最大定格200Aというのは困難であり、最大定格値としてはせいぜい数十A程度である。また、定格値の増加につれて大電流による回路の発熱も問題となってくる。
【0028】
ところで、CTの飽和現象に着目すると、過電流入力に対して相当の電流が二次側に流れてこない。つまり、CTの飽和点によっては、二次側定格値5AのCTについて、系統事故時の過電流入力に対しても200Aのような大電流は出力されないことになる。
【0029】
一般的なCTの電流出力特性は図4のようになり、定格負担時の過電流定数nでおおよその特性を把握することができる。本特性は、前述の通り、二次側の回路負担によっても変わり、回路負担がCTの定格負担よりも小さければそれだけ飽和しにくくなり、一次入力に応じて二次出力電流が発生することになる。
一方、前述のFETがオンしている状態では回路の負担が小さいことから、その継続時間によっては過電流が発生する可能性があり、十分注意が必要となる。
【0030】
本発明の第1実施形態は、以上のようなCTの飽和現象を利用して電源部を保護しようとするものである。
図5はこの第1実施形態を示しており、請求項1,2に記載した発明の実施形態に相当する。図示するごとく、スイッチSW0をCPU44からの信号により切替制御してCT20の二次側負担抵抗を抵抗R0〜Rnによって可変にすることで、CT20の飽和特性を制御しようとするものである。これらの抵抗R0〜Rnは、CT20の二次側に接続した補助CT21により入力電流を計測し、その計測値に応じて電流計測演算・監視部40のCPU44がスイッチSW0に信号を送って切り替えられる。
本実施形態によれば、FET32bがオン状態を継続しても抵抗値の選択によりCT20を飽和させ、電源部30Aへの入力電流を抑制することができる。
【0031】
また、抵抗R0〜Rnからなる可変抵抗により、CT20の飽和特性のばらつきを補正することが可能である。更に、CPU44により入力電流値を計測しながらCT20を飽和させることで電源部30Aを確実に保護し、最適な電流値による運用によって回路の発熱も抑制することができる。
入力電流がCT20の飽和により不安定になった場合は、前述のようにバックアップ電源回路33を使用して安定した電源供給を行えばよい。
【0032】
CT20の飽和によって抑制された電源入力値は、電流計測演算・監視部40が有する電流計測機能で状態監視が可能であり、異常時には後述のようにアラームを発生させるものとする。抵抗R0〜Rnによって構成される負担調整(可変抵抗)回路は、仕様が異なるCTを用いた場合でも最適な飽和特性を検出して制御できるという利点もある。
【0033】
次に、図6は本発明の第2実施形態を示すものである。この実施形態は請求項3,5,6記載の発明の実施形態に相当する。
本実施形態では、CT20の二次電流による電源供給とバックアップ電源回路33による電源供給とをソフトウェア的に切替可能としている。
図6において、43Aは補助CT21に接続された計測入力回路であり、この回路43Aは、スイッチング素子43aと抵抗Rk0〜Rknとをそれぞれ直列接続した回路の並列回路と、それらに並列接続されるツェナーダイオード直列接続回路43bと、その両端に接続されるフィルタ回路43cと、A/D変換器43d,43eとを備えている。
【0034】
フィルタ回路43cの出力は、A/D変換器43dを介してCPU44内の入力計測・監視手段44bに入力され、また、電源部30B内のバックアップコンデンサ33aの電圧は、A/D変換器43eを介してCPU44内のバックアップ電源監視手段44cに入力されている。
入力計測・監視手段44b及びバックアップ電源監視手段44cからは、入力電流の異常やバックアップ電源の異常を示す異常アラーム及び状態表示信号が出力されるとともに、これらの各手段44c,44dの監視出力は電源供給切替手段44dにも入力されている。また、入力計測・監視手段44bの出力は入力レンジ(フルスケール)制御手段44aにも入力されている。
【0035】
入力レンジ制御手段44aの出力信号は計測入力回路43Aの各スイッチング素子43aに加えられており、電源供給切替手段44dの出力信号は整流回路31の入力側に設けられたスイッチSW1に加えられている。なお、スイッチSW1は一対の連動スイッチにより構成され、平常時は図6のような接続状態(スイッチ入りの状態とする)にあり、CT20の二次側が整流回路31に接続されている。
【0036】
次に、この実施形態の動作を図7のフローチャートを参照しつつ説明する。図7は、CPU44による計測・電源監視処理及び電源供給の切替制御処理を示すものである。
図7において、まずスイッチSW1の入切を判断し(S1)、入りの場合には過電流レベル(定格入力電流のn倍)未満の電流入力値を計測し(S3)、切りの場合には過電流レベル以上の電流を計測する(S2)ものとする。ここで、電流計測処理は、図7の右上に示すごとく計測入力回路43Aの抵抗Rk0〜Rknを順次変化させて入力レンジを制御しながら実行する。
【0037】
ここで、計測入力回路43AのA/D変換器43dの入力フルスケールを系統事故時の入力レベルに合わせると、通常定格電流以下の低い入力レベルに対しては小さいビット数での計測となって量子化誤差が大きくなり、高精度での計測が不可能となる。そこで、入力計測・監視手段44bが検出した計測値の大きさに応じて、ソフトウェア処理により入力レンジ制御手段44aが入力計測回路43Aの抵抗Rk0〜Rknを選択可変としてA/D変換器43dの入力フルスケールを可変にし、最適な計測分解能で高精度に計測を行うようにしている。
【0038】
図6のA/D変換器43dを介して計測される入力電流が過電流レベルを超えていることが入力計測・監視手段44bにより検出されると(S4)、電源入力異常のアラームを出力するとともに電源供給切替手段44dを介してスイッチSW1を切り、終了する(S9,S10)。なお、スイッチSW1を切ることで前記ステップS2に移行することになる。
また、入力電流レベルが不足していて電源供給が不可能である場合には(S5)、電源入力異常のアラームを出力して(S11)ステップS7に移行する。
【0039】
入力電流レベルが過電流レベルを超えておらず、かつ、不足していない場合には(S5)、入力計測・監視手段44bによりCT20が飽和しているか否かを判断し(S6)、飽和している場合にはバックアップ電源監視手段44cがコンデンサ33aの電圧からバックアップ可能かどうかを判断する(S7)。なお、前記ステップS2の処理後もこのステップS7に移行する。
【0040】
コンデンサ33aによるバックアップが可能であれば、スイッチSW1を切った状態を維持して(S8)終了する。また、バックアップが不可であれば、バックアップ電源の準備が未完であって正常計測が不能である旨のアラームをバックアップ電源監視手段44cが出力する(S12)とともに、電源供給切替手段44dを介しスイッチSW1を入れて終了する(S13)。
【0041】
すなわちこの実施形態では、入力電流が過電流レベルを超えたところでスイッチSW1を切ることによりCT20からの電源供給が不可能となり、自動的にコンデンサ33aによるバックアップ電源に切り替わる。このように入力電流値を計測・監視しながら運用するので、過電流などの電源入力異常を検出した場合には、装置のアラーム情報として無線伝送を通じて中央装置へ知らせるとともに、電源部30Bを保護しつつ装置を正常動作させることができる。前述のように、装置の電源は数分のバックアップが可能であれば、系統の事故現象の計測・解析をするのに充分である。
【0042】
ここで、図6が入力電流レベルをソフトウェアで監視して過電流入力時にスイッチSW1を切り替えるのに対し、図8に示す第3実施形態はハードウェアで入力レベルを監視してスイッチSW1を制御するものである。
図8の電源部30E内の入力監視回路36は、制御電源Vccから過電流入力判定基準電圧Vref1を生成する回路と、入力電流の整流回路31の出力を電圧Vi1に変換する回路と、Vref1とVi1とのレベルを比較するコンパレータ36bと、コンパレータ36bの出力信号を一定時間保持させるオフディレイタイマ36aとから構成されている。
前述のソフトウェアによる監視制御よりも、図8のごとくハードウェアによって過電流を検出した方がスイッチSW1の切替が高速となり、スイッチSW1の後段の電源回路や素子の過電流保護効果が高くなる。
【0043】
図9は図8の実施形態の動作状態を示したものである。入力電流が大きくなるとVi1が大きくなり、このVi1がVref1より大きくなったときにコンパレータ36bからHighレベルの信号が出力される。このコンパレータ36bの出力信号はオフディレイタイマ36aにより一定時間Toffだけ出力を維持する。
これにより、ある電流レベルを超えた過電流入力に対しスイッチSW1を切り替えて入力電流が電源回路へ供給されるのを遮断することとし、前述のようにバックアップコンデンサ33aから電源を供給して運用するものである。
【0044】
ところで、前述のCT飽和現象による回路保護方式を適用した場合、系統事故時などの過電流領域の計測が不可能となるため、例えば計測用のCTと電源用のCTとを分けて個別に設置するなどの対応が必要となる。しかし、図6や図8の回路構成において、例えば系統事故のような過電流入力を検出した場合には、スイッチSW1により電源部を直ちにバックアップ側に切り替えて、CT20の二次側から電源部を切り離し、CT20からの電流は計測にだけ使うものとする。計測入力回路43Aは電源部に比べてその回路負担が非常に小さいため、前述のCTと同一定格のものでも飽和しにくくなる。これにより、系統事故時の過電流についてもCTを飽和させることなく、計測可能とするものである。
【0045】
図6、図8の実施形態では、バックアップ電源監視手段44cがコンデンサ33aの充電状態(電圧レベル)を常時監視できる構成となっており、コンデンサ電圧が低下して電源供給が不可能になった場合は、スイッチSW1の制御によりバックアップ電源からCT20の二次電流による電源へと電源供給回路を切り替えて運用する(S7,S12,S13)。このとき、CT20の二次電流が過電流となっていた場合には、CT20の飽和現象により系統電流の正常な計測値が得られないので、再度バックアップ電源が充電されるまで系統電流値の正確な計測不可能となり、機能停止となる。
【0046】
図10は、本発明の第4実施形態を示すもので、請求項4,5,6に記載した発明の実施形態に相当する。
前述のように、装置電源の消費電流値が比較的大きいと、電源部及びCTの選定が難しくなる。しかし、図10に示すように装置電源をCT20から直接供給せずに、CT20を系統電流の計測及びバックアップ電源回路のコンデンサ33aの充電にのみ使用し、電源供給をもっぱらバックアップ電源回路から行うようにすれば、CT20の二次側定格電流を小さくでき、CT20の定格負担も抑えることができる。
【0047】
図10において、図6、図8の実施形態と異なる部分は電源部30Cの構成である。
バックアップ電源回路のコンデンサ33aの一端にはスイッチSW2が接続されており、平常時は図10のような接続状態(オン状態)でコンデンサ33aが定電圧DC出力回路32に接続されて充電されている。
このスイッチSW2は、CPU44によるソフトウェア監視制御によってオンオフ制御される。なお、図10ではCPU44の電源供給切替手段44dの出力によりスイッチSW2をオンオフ制御する。
【0048】
図11はこの実施形態の動作説明図であり、スイッチSW2がオフの状態ではコンデンサ33aが放電してその放電電流により電源が供給される。このとき、CPU44は通常動作モードにあって電流計測及び計測データの無線伝送を行っている。
コンデンサ33aの電圧VcはA/D変換器43eを介してCPU44のバックアップ電源監視手段44cに入力されており、この電圧Vcが一定値以下になったことが検出されると、電源供給切替手段44dの出力によりスイッチSW2がオンとなる。これによりコンデンサ33aは充電状態となり、CPU44は電流計測動作や無線伝送を中断して低消費電力動作のスタンバイモードとなり、コンデンサ電圧Vcの監視のみを実行する。
【0049】
図10の実施形態では、スイッチSW2がオン状態(コンデンサ33aの充電中)において、最低限、CPU44によりバックアップ電源の電圧監視を働かせる必要があるので、その分消費電流も増え、充電に時間かかる。
このため、図12に示した第5実施形態は、ハードウェアにてバックアップコンデンサ33aの充電電圧を監視し、CPU44を働かせることなく、バックアップコンデンサ33aの充放電を制御するものである。
【0050】
図12の実施形態が図10と異なるところは、電源部30F内のバックアップコンデンサ33aの一端に、連動する一対のスイッチSW2a,SW2bからなるスイッチSW2が接続されており、平常時は図12のような接続状態(SW2aがオフ、SW2bがオンの状態)である。
また、ハードウェアでバックアップコンデンサ33aの満充電を検出し、かつ充放電を切り替えるスイッチSW2を制御する充放電制御回路を備えている。この充放電制御回路は、制御電源Vccからバックアップコンデンサ33aの満充電判定基準電圧Vref2を生成する回路と、バックアップ電圧Vcを電圧Vi2にレベル変換する回路と、Vref2とVi2とのレベル比較を行うコンパレータ37と、コンパレータ37の出力信号をバックアップ電源がなくなるまで保持させる出力保持回路38により構成されている。
【0051】
図13は本実施形態の動作を示したものである。前述のごとく、通常はスイッチSW2aがオフ、SW2bがオンであり、コンデンサ33aが充電される状態となっている。コンデンサ33aの充電により電圧Vcが上昇すると、それに合わせてVi2も上昇し、Vi2が満充電判定基準電圧Vref2よりも大きくなったところでコンパレータ37の出力信号がHighレベルとなる。この出力信号は出力保持回路38により保持される。
これにより、スイッチSW2aがオン、SW2bがオフとなり、バックアップコンデンサ33aは放電状態となる。従って計測入力回路43AやCPU44への電源供給が有効となり、各種計測・監視機能や伝送機能が働く。放電によりバックアップコンデンサ33aの電圧が低下していき、ある値以下になるとCPU44が停止するとともに、前述の出力保持回路38が復帰状態となり、スイッチSW2が通常の状態に戻ってコンデンサ33aの充電が再度行われるものである。
【0052】
なお、コンデンサ33aの充電時間は定電圧DC出力回路32との間に接続された抵抗33dの抵抗値により決まるが、この抵抗33dにより充電電流を小さく抑制することができるので、充電時におけるCT20の二次側負担を小さく抑えることができる。
【0053】
図10や図12の実施形態では、コンデンサ33aを充電するスタンバイモードで電流計測や伝送などを中断する必要がある。
そこで、図14に示す第6実施形態のようにバックアップ電源回路に2個のコンデンサ33b,33cを設け、これらの電圧レベルをA/D変換器43e,43fを介しCPU44A内のバックアップ電源監視手段44c,44eにより監視しながら電源供給切替手段44d及びスイッチSW3,SW4により供給電源を切り替えて不使用のコンデンサを充電することで、CPU44Aによる電流計測や伝送を停止させる時間をなるべく少なくする。
【0054】
図14において、スイッチSW3,SW4はそれぞれ一対の連動するスイッチから構成されており、図14はスイッチSW3が切りの状態、スイッチSW4が入りの状態とする。また、33e,33dは各コンデンサ33b,33cの一端と定電圧DC出力回路32との間に接続された抵抗である。
【0055】
図14の実施形態におけるCPU44Aの処理フローを図15に示す。
前記同様に入力レンジを制御しながら電流入力値の計測処理を行い(S21)、入力電流が過電流レベルを超えると電源入力異常を示すアラームを出力する(S22,S27)。なお、必要に応じて図5に示した負担抵抗制御及び図6のスイッチSW1による電源の切替制御を追加する。
また、入力電流のレベルが不足する場合にも電源入力異常を示すアラームを出力する(S23,S28)。
【0056】
次に、バックアップ電源監視手段44cにより監視しているコンデンサ33bの電圧が十分であれば、電源供給切替手段44dによりスイッチSW3を入りに切り替えてコンデンサ33bを放電させ、その放電電流により電源を供給する(S24,S25)。一方、入りの状態にあるスイッチSW4を切ってコンデンサ33cを充電し(S26)終了する。
ステップS24においてコンデンサ33bの電圧が不足する場合には、バックアップ電源監視手段44eにより監視している他方のコンデンサ33cの電圧を確認し(S29)、この電圧が十分であればスイッチSW4を入りにしてコンデンサ33cを放電させ、電源を供給する(S30)。一方、入りの状態にあるスイッチSW3を切ってコンデンサ33bを充電し(S31)終了する。
【0057】
ステップS29においてコンデンサ33cの電圧も不足する場合には、バックアップ電源回路のコンデンサ33b,33cが何れも準備できておらず、電源供給が不能であるとしてアラームを出力する(S32)。これにより、CPU44Aはスタンバイモードへ移行する。
【0058】
なお、上述した各実施形態において使用されているスイッチSW1〜SW4は、リレー(リレー接点)により構成してもよい。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、送配電線の広範囲かつ不安定な電流入力から安定した電源を供給し、信頼性の高い電源を提供することができる。特に、商用電源などの制御電源の供給が困難な場所でも、送配電線のような潮流のある電力線があれば、そこから比較的安定した電源を供給することが可能となり、装置の設置も可能となる。
【0060】
また、系統の電流計測用と電源供給用のCTを共用化すれば装置も小型化でき、しかもコストの削減が図れるとともに、広範囲の入力電流に対して比較的高精度で計測することができる。
更に、計測・電源用CTの飽和特性を制御できるので、仕様の異なるCTを選定しても同一のハードウェアを用いて特性を補正しながら運用できるとともに、小型低容量のCTを選定して運用することも可能となるので、計測・電源用CTについては比較的低コストのものを選定しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考形態を示す機能ブロック図である。
【図2】 図1における電源部の回路構成図である。
【図3】 図2の動作説明図である。
【図4】 一般的なCTの電流出力特性を示す図である。
【図5】 本発明の第1実施形態を示す回路構成図である。
【図6】 本発明の第2実施形態を示す回路構成図である。
【図7】 図6におけるCPUの処理を示すフローチャートである。
【図8】 本発明の第3実施形態を示す回路構成図である。
【図9】 図8の動作説明図である。
【図10】 本発明の第4実施形態を示す回路構成図である。
【図11】 図10の動作説明図である。
【図12】 本発明の第5実施形態を示す回路構成図である。
【図13】 図12の動作説明図である。
【図14】 本発明の第6実施形態を示す回路構成図である。
【図15】 図14におけるCPUの処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 電力線
20 計測・電源用CT
21 補助CT
30,30A,30B,30C,30D,30E,30F 電源部
31 整流回路
32 定電圧DC出力回路
32a コンパレータ
32b FET(スイッチング素子)
33 バックアップ電源回路
33a,33b,33c バックアップコンデンサ
33d,33e 抵抗
34 ダイオード回路
35 レベル変換回路
35a DC/DC変換回路
35b 平滑コンデンサ
36 入力監視回路
36a オフディレイタイマ
36b,37 コンパレータ
38 出力保持回路
40 電流計測演算・監視部
41 GPS同期部
42 GPSアンテナ
43,43A 計測入力回路
43a スイッチング素子
43b ツェナーダイオード直列接続回路
43c フィルタ回路
43d,43e,43f A/D変換器
44,44A CPU
44a 入力レンジ制御手段
44b 入力計測・監視手段
44c,44e バックアップ電源監視手段
44d 電源供給切替手段
45 計測用CT
50 無線伝送部
51 無線アンテナ
SW0,SW1,SW2,SW3,SW4 スイッチ
R0〜Rn,Rk0〜Rkn 抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a means for measuring a current flowing through a power line such as a power transmission line, a distribution line, and a power line of equipment, and a current measuring device characterized by the power supply means.
[0002]
[Prior art]
In general, the power supply of the measuring device is supplied by a voltage input such as a transformer or a secondary battery whose input level is relatively stable, and is usually separated from the input for measurement.
There is no system that shares the measurement input and control input with the power supply, but the power supply circuit power supply has many very small units with very small current, and the power consumption is relatively large, with power consumption of several amperes or more. However, there is no system that can measure a wide range of input current.
[0003]
As a system for supplying power from the power line of the power system, p. 75, a DC voltage conversion circuit, a single power supply DC output amplifier circuit, which is an example of a power supply circuit from a current source, and p. No. 35 Nitech's power donut (a donut-shaped sensor attached directly to the transmission line to measure the voltage, current, etc. of the transmission line and take power supply by electromagnetic induction), P. Of "Collaborative Research" Vol. 53 No. 2 The power supply circuit by CT to the optical fiber gyro described in 112-114, etc. are available.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Regarding the current measurement of transmission and distribution lines, it must be possible to measure a wide range of current values, such as fluctuations in load flow due to system faults and system load conditions, or power outages. When the current information of the transmission / distribution line is to be measured at multiple points, there is a problem with the transmission means of the measurement information, the power supply method to the measurement device, and the like.
When power is supplied from a transmission / distribution line by voltage input, there is a problem of insulation measures in consideration of the voltage class of the system and surge voltage, and it is difficult to make the device compact.
[0005]
From this point of view, the power supply of the device is supplied from the CT current source installed on the transmission and distribution line, and the device itself is also installed directly on the power line, eliminating the problem of device insulation and making the device compact. Become. Furthermore, if the current measurement CT and the power supply CT are shared by the same one, the cost is reduced accordingly, and the configuration of the entire system can be simplified and the size can be reduced.
[0006]
However, when wireless is used as a transmission method of measurement information, synchronous measurement by GPS (Global Positioning System) is performed for measurement, or a memory for recording measurement data, a CPU for high performance calculation, etc. are required, the device The current consumption required for the whole also increases. That is, the burden on the secondary side of the power supply CT increases accordingly, causing the saturation of the CT and the inability to obtain a stable output, and the selection of the CT becomes difficult. On the other hand, it is required that a stable power supply can be supplied for a wide range of current inputs and that the power supply circuit and the measurement circuit can be normally measured without being broken even when overcurrent is input (about 40 times the CT rating). However, at present, no current measuring device that satisfies these requirements has been provided.
[0007]
Therefore, the present invention combines the current measurement and power supply with a single CT to reduce the size and cost of the apparatus, enable measurement for a wide range of current inputs and stable power supply, and An object of the present invention is to provide a current measuring device that also has a protective function.
[0008]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
The power supply unit of the current measurement calculation / monitoring means provided on the secondary side of the CT,
Connected to the secondary side of the CTVariable resistance means;
The input side was connected to this variable resistance meansA rectifier circuit;
A constant voltage DC output circuit connected to the output side of the rectifier circuit and outputting a substantially constant DC voltage by ON / OFF control of the switching element;
A backup power supply circuit connected to the constant voltage DC output circuit and charged with a capacitor for the backup power supply by the output current;
A level conversion circuit that converts the output voltage of the constant voltage DC output circuit or the backup power supply circuit to a predetermined level and supplies power to the current measurement calculation / monitoring means, and
When the output voltage of the constant voltage DC output circuit decreases, power is supplied by the backup power supply circuit.With
The current measurement calculation / monitoring means suppresses the input of overcurrent to the rectifier circuit due to the saturation of the CT by changing the resistance value of the variable resistance means according to the current measurement value on the secondary side of the CT, Protect the power supplyIs.
[0009]
The invention according to claim 2 is a current measuring device for measuring a current flowing through the power line by CT installed in the power line.
The power supply unit of the current measurement calculation / monitoring means provided on the secondary side of the CT,
Variable resistance means connected to the secondary side of the CT;
A rectifier circuit whose input side is connected to the variable resistance means;
A constant voltage DC output circuit connected to the output side of the rectifier circuit and outputting a substantially constant DC voltage by ON / OFF control of the switching element;
This constant voltage DC output circuit is connected to the output currentVia switch or relayA backup power supply circuit in which a capacitor for the backup power supply is charged;
thisThe output voltage of the backup power circuitVia switch or relayA level conversion circuit that converts to a predetermined level and supplies power to the current measurement calculation / monitoring means,
SaidThe current measurement calculation / monitoring means suppresses the input of overcurrent to the rectifier circuit by saturation of the CT by changing the resistance value of the variable resistance means according to the current measurement value on the secondary side of the CT, and the power supply While protecting the part
The current measurement calculation / monitoring means is
Monitoring means for outputting an alarm when the magnitude of the measured current on the secondary side of the CT is outside a predetermined range;
Power supply switching means for controlling the operation of each switch or relay to control charging and discharging of the capacitor, andIs.
[0010]
Invention of
The power supply unit of the current measurement calculation / monitoring means provided on the secondary side of the CT,
A switch or relay connected to the secondary side of the CT, a rectifier circuit whose input side is connected to the switch or relay, and an almost constant direct current connected to the output side of the rectifier circuit and on / off control of the switching element A constant voltage DC output circuit for outputting a voltage, a backup power supply circuit connected to the constant voltage DC output circuit and charged with a capacitor for a backup power supply by the output current, and the constant voltage DC output circuit or the backup power supply circuit. A level conversion circuit that converts the output voltage to a predetermined level and supplies power to the current measurement calculation / monitoring means, and
While supplying power by the backup power supply circuit when the output voltage of the constant voltage DC output circuit decreases,
The current measurement calculation / monitoring means is
Monitoring means for outputting an alarm when the magnitude of the measured current is outside the predetermined range, and operating the switch or relay to shut off the input current to the rectifier circuit when the magnitude of the measured current is outside the predetermined range. Power supply switching means for switching to power supply by the backup power supply circuit.
[0011]
Invention of Claim 4 is the electric current measurement apparatus which measures the electric current which flows through the said electric power line by CT installed in the electric power line,
The power supply unit of the current measurement calculation / monitoring means provided on the secondary side of the CT,
A rectifier circuit connected to the secondary side of the CT, a constant voltage DC output circuit connected to the output side of the rectifier circuit and outputting a substantially constant DC voltage by on / off control of the switching element, and the constant voltage DC A backup power supply circuit connected to the output circuit and charged with a capacitor for a backup power supply via the switch or relay by the output current, and the output voltage of the backup power supply circuit is converted to a predetermined level via the switch or relay A level conversion circuit for supplying power to the current measurement calculation / monitoring means,
The current measurement calculation / monitoring means is
Monitoring means for outputting an alarm when the magnitude of the measured current is outside a predetermined range, and power supply switching means for controlling charging and discharging of the capacitor by controlling the operation of each switch or relay It is.
[0012]
The invention according to claim
It is provided with backup power supply monitoring means for monitoring the charging voltage of the capacitor of the backup power supply circuit and outputting an alarm when the magnitude is outside a predetermined range and sending a signal for power supply switching to the power supply switching means. is there.
[0013]
The invention according to claim 6 is the current measuring device according to
The current measurement calculation / monitoring means includes input range control means for switching the input range according to the magnitude of the measurement current.
[0014]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows the present invention.referenceFunctional block diagram showing formInThe This current measuring device is a current measurement in which a measurement /
[0015]
thisreferenceThe mode is to supply the power of the apparatus from the measurement /
[0016]
The
[0017]
The current measurement calculation /
[0018]
The system current measurement enables multipoint synchronous measurement using GPS, and the measurement calculation data is sent to a relay radio station (not shown) via the
In addition, this apparatus is applicable also to the system (Japanese Patent Application No. 2000-179400 "failure point location method") which locates the failure point of a power transmission and distribution line from the electric current measurement information of a system | strain, for example.
[0019]
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the
In the
[0020]
The constant voltage
That is, a constant output voltage Va is maintained by repeating the on / off control of the
[0021]
Further, the backup
In the state where the capacitor 33a is sufficiently charged, when the supply voltage from the
That is, the power supply by the current I2c is switched to the power supply by the current I2d. The backup state by the
[0022]
Further, the backup
[0023]
FIG. 3 shows the operation of the
As described above, the output voltage Va of the constant voltage
[0024]
When this device is applied to a power transmission / distribution line, the backup power supply circuit specification should be sufficient if it can be backed up for several minutes in consideration of the reclosing time (particularly the power distribution system) at the time of a system fault. Think.
Even if the power failure continues such as when reclosing fails, it is only necessary that the measurement data at the time of the accident can be transmitted to the central unit by wireless transmission while the backup power supply circuit is alive. In other words, measurement data can be sufficiently collected with a backup time of several minutes, so that there is no particular problem even during a power outage.
[0025]
By the way, when the
[0026]
In general, the fault current of the transmission and distribution line should be 40 times the rating. That is, in the
On the other hand, in order to stably supply power to the apparatus even during operation below the rating of the power system (several tens% of the rating), a CT having a relatively large secondary side rating must be selected. If the secondary side rating of CT20 is 5A, the maximum rating of
[0027]
For example, assuming that the power flow of the transmission and distribution line needs to operate normally even at 20% of the rating, the power supply of the device must function normally even when the secondary current value of CT20 is 1A. (If the CT secondary side rating is 1A, the maximum rating of the
In order to reduce the size and cost of power supply units and electronic circuit elements under such conditions, a certain degree of secondary rated current value is required. It is difficult, and the maximum rated value is about several tens of A at most. Further, as the rated value increases, circuit heat generation due to a large current also becomes a problem.
[0028]
By the way, paying attention to the saturation phenomenon of CT, a considerable current does not flow to the secondary side with respect to the overcurrent input. That is, depending on the saturation point of CT, a large current such as 200 A may not be output even with an overcurrent input at the time of a system fault for a CT with a secondary side rated value of 5 A.
[0029]
A general CT current output characteristic is as shown in FIG. 4, and an approximate characteristic can be grasped by an overcurrent constant n at a rated load. As described above, this characteristic also changes depending on the circuit load on the secondary side. If the circuit load is smaller than the rated load of the CT, it becomes more difficult to saturate, and a secondary output current is generated according to the primary input. .
On the other hand, since the load on the circuit is small when the FET is turned on, an overcurrent may occur depending on the duration of the circuit, and sufficient caution is required.
[0030]
First of the present invention1In the embodiment, the power supply unit is protected by utilizing the saturation phenomenon of CT as described above.
Figure 5 shows this1Embodiments are shown and claimed.1,This corresponds to the embodiment of the invention described in 2. As shown in the figure, the switch SW0 is controlled by a signal from the
According to the present embodiment, even if the
[0031]
In addition, it is possible to correct variations in the saturation characteristics of CT20 by using a variable resistor including resistors R0 to Rn. Further, the power supply unit 30A is reliably protected by saturating the
When the input current becomes unstable due to saturation of CT20, stable power supply may be performed using the backup
[0032]
The power input value suppressed by the saturation of
[0033]
Next, FIG.2An embodiment is shown. This embodiment corresponds to an embodiment of the invention described in
In the present embodiment, the power supply by the secondary current of the
In FIG. 6, 43A is a measurement input circuit connected to the
[0034]
The output of the
The input measurement / monitoring means 44b and the backup power supply monitoring means 44c output an abnormal alarm and a status display signal indicating an abnormality in the input current and an abnormality in the backup power supply, and the monitoring outputs of these
[0035]
The output signal of the input range control means 44a is applied to each switching element 43a of the
[0036]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 7 shows measurement / power supply monitoring processing and power supply switching control processing by the
In FIG. 7, it is first determined whether the switch SW1 is turned on or off (S1). If it is turned on, a current input value less than the overcurrent level (n times the rated input current) is measured (S3). It is assumed that a current exceeding the overcurrent level is measured (S2). Here, the current measurement process is executed while controlling the input range by sequentially changing the resistances Rk0 to Rkn of the
[0037]
Here, when the input full scale of the A /
[0038]
When the input measurement / monitoring means 44b detects that the input current measured via the A /
If the input current level is insufficient and power supply is not possible (S5), an alarm for abnormal power input is output (S11) and the process proceeds to step S7.
[0039]
If the input current level does not exceed the overcurrent level and is not insufficient (S5), the input measuring / monitoring means 44b determines whether CT20 is saturated (S6), and is saturated. If so, the backup power supply monitoring means 44c determines whether backup is possible from the voltage of the capacitor 33a (S7). Note that the process proceeds to step S7 even after the process of step S2.
[0040]
If the backup by the capacitor 33a is possible, the switch SW1 is kept off (S8) and the process is terminated. If backup is not possible, the backup power supply monitoring means 44c outputs an alarm indicating that the preparation of the backup power supply is incomplete and normal measurement is impossible (S12), and the switch SW1 is connected via the power supply switching means 44d. And finishes (S13).
[0041]
That is, in this embodiment, when the input current exceeds the overcurrent level, the switch SW1 is turned off to make it impossible to supply power from the
[0042]
Here, while FIG. 6 monitors the input current level by software and switches the switch SW1 when an overcurrent is input, the switch shown in FIG.3In the embodiment, the switch SW1 is controlled by monitoring the input level with hardware.
The
Compared to the above-described monitoring control by software, when the overcurrent is detected by hardware as shown in FIG. 8, the switching of the switch SW1 becomes faster, and the overcurrent protection effect of the power supply circuit and the element subsequent to the switch SW1 is enhanced.
[0043]
FIG. 9 shows the operating state of the embodiment of FIG. When the input current increases, Vi1 increases, and when this Vi1 exceeds Vref1, a high level signal is output from the comparator 36b. The output signal of the comparator 36b is maintained for a predetermined time Toff by the off-delay timer 36a.
As a result, the switch SW1 is switched for an overcurrent input exceeding a certain current level to cut off the supply of the input current to the power supply circuit, and the power is supplied from the backup capacitor 33a as described above. Is.
[0044]
By the way, when the circuit protection method based on the above-mentioned CT saturation phenomenon is applied, it becomes impossible to measure the overcurrent region in the event of a system fault. For example, the CT for measurement and the CT for power supply are installed separately. It is necessary to take measures such as However, in the circuit configuration shown in FIGS. 6 and 8, when an overcurrent input such as a system fault is detected, the power supply unit is immediately switched to the backup side by the switch SW1, and the power supply unit is switched from the secondary side of the CT20. The current from CT20 is used only for measurement. Since the circuit load of the
[0045]
In the embodiment of FIGS. 6 and 8, the backup power supply monitoring means 44c is configured to always monitor the charging state (voltage level) of the capacitor 33a, and the power supply cannot be performed because the capacitor voltage drops. Is operated by switching the power supply circuit from the backup power supply to the power supply using the secondary current of CT20 under the control of the switch SW1 (S7, S12, S13). At this time, if the secondary current of the
[0046]
FIG. 10 shows the first aspect of the present invention.4Embodiments are shown and correspond to the embodiments of the invention described in claims 4, 5, and 6.
As described above, when the current consumption value of the apparatus power supply is relatively large, selection of the power supply unit and CT becomes difficult. However, as shown in FIG. 10, the apparatus power is not directly supplied from the
[0047]
In FIG. 10, a different part from embodiment of FIG. 6, FIG. 8 is a structure of the power supply part 30C.
A switch SW2 is connected to one end of the capacitor 33a of the backup power supply circuit, and the capacitor 33a is normally connected to the constant voltage
The switch SW2 is on / off controlled by software monitoring control by the
[0048]
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of this embodiment. When the switch SW2 is OFF, the capacitor 33a is discharged and the power is supplied by the discharge current. At this time, the
The voltage Vc of the capacitor 33a is input to the backup power supply monitoring means 44c of the
[0049]
In the embodiment of FIG. 10, when the switch SW2 is in the ON state (during charging of the capacitor 33a), it is necessary to operate the voltage of the backup power source by the
For this reason, the first shown in FIG.5In the embodiment, the charging voltage of the backup capacitor 33a is monitored by hardware, and charging / discharging of the backup capacitor 33a is controlled without operating the
[0050]
The embodiment of FIG. 12 differs from FIG. 10 in that a switch SW2 including a pair of interlocked switches SW2a and SW2b is connected to one end of a backup capacitor 33a in the power supply unit 30F. Connection state (a state in which SW2a is off and SW2b is on).
In addition, a charge / discharge control circuit that detects full charge of the backup capacitor 33a by hardware and controls the switch SW2 that switches between charge and discharge is provided. This charge / discharge control circuit includes a circuit for generating a full charge determination reference voltage Vref2 for the backup capacitor 33a from the control power supply Vcc, a circuit for converting the level of the backup voltage Vc to the voltage Vi2, and a comparator for comparing the levels of Vref2 and Vi2. 37 and an output holding circuit 38 for holding the output signal of the comparator 37 until the backup power source is exhausted.
[0051]
FIG. 13 shows the operation of this embodiment. As described above, normally, the switch SW2a is off and the SW2b is on, so that the capacitor 33a is charged. When the voltage Vc rises due to the charging of the capacitor 33a, Vi2 rises accordingly, and when Vi2 becomes larger than the full-charge determination reference voltage Vref2, the output signal of the comparator 37 becomes High level. This output signal is held by the output holding circuit 38.
As a result, the switch SW2a is turned on, the SW2b is turned off, and the backup capacitor 33a is discharged. Accordingly, the power supply to the
[0052]
The charging time of the capacitor 33a is determined by the resistance value of the
[0053]
In the embodiment of FIGS. 10 and 12, it is necessary to interrupt current measurement and transmission in the standby mode in which the capacitor 33a is charged.
Therefore, as shown in FIG.6As in the embodiment, the backup power supply circuit is provided with two
[0054]
In FIG. 14, the switches SW3 and SW4 are each composed of a pair of interlocking switches. FIG. 14 shows that the switch SW3 is turned off and the switch SW4 is turned on.
[0055]
FIG. 15 shows a processing flow of the
Similarly to the above, the current input value is measured while controlling the input range (S21), and when the input current exceeds the overcurrent level, an alarm indicating a power supply input abnormality is output (S22, S27). Note that the load resistance control shown in FIG. 5 and the power source switching control by the switch SW1 in FIG. 6 are added as necessary.
Also, an alarm indicating a power input abnormality is output even when the input current level is insufficient (S23, S28).
[0056]
Next, if the voltage of the capacitor 33b monitored by the backup power supply monitoring means 44c is sufficient, the power supply switching means 44d switches on the switch SW3 to discharge the capacitor 33b, and supplies power by the discharge current. (S24, S25). On the other hand, the switch SW4 in the on state is turned off to charge the
If the voltage of the capacitor 33b is insufficient in step S24, the voltage of the
[0057]
If the voltage of the
[0058]
In addition, you may comprise switch SW1-SW4 used in each embodiment mentioned above by a relay (relay contact).
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a stable power supply can be supplied from a wide range and unstable current input of a power transmission and distribution line, and a highly reliable power supply can be provided. In particular, even in places where it is difficult to supply control power such as commercial power, if there is a power line with a power flow such as a transmission and distribution line, it will be possible to supply a relatively stable power from there, and installation of equipment is also possible It becomes.
[0060]
In addition, if the system current measurement and power supply CT are shared, the apparatus can be miniaturized, the cost can be reduced, and a wide range of input currents can be measured with relatively high accuracy.
In addition, because the saturation characteristics of CT for measurement and power supply can be controlled, it is possible to operate while correcting the characteristics using the same hardware even if a CT with different specifications is selected. Therefore, it is easy to select a relatively low cost CT for measurement / power supply.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionreferenceIt is a functional block diagram which shows a form.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a power supply unit in FIG.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing current output characteristics of a general CT.
FIG. 5 shows the first of the present invention.1It is a circuit block diagram which shows embodiment.
FIG. 6 shows the first of the present invention.2It is a circuit block diagram which shows embodiment.
7 is a flowchart showing processing of a CPU in FIG.
FIG. 8 shows the first of the present invention.3It is a circuit block diagram which shows embodiment.
9 is an operation explanatory diagram of FIG. 8. FIG.
FIG. 10 shows the first of the present invention.4It is a circuit block diagram which shows embodiment.
11 is an operation explanatory diagram of FIG. 10; FIG.
FIG. 12 shows the first of the present invention.5It is a circuit block diagram which shows embodiment.
13 is an operation explanatory diagram of FIG. 12. FIG.
FIG. 14 shows the first of the present invention.6It is a circuit block diagram which shows embodiment.
15 is a flowchart showing processing of a CPU in FIG.
[Explanation of symbols]
10 Power line
20 CT for measurement and power supply
21 Auxiliary CT
30, 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F Power supply
31 Rectifier circuit
32 Constant voltage DC output circuit
32a comparator
32b FET (switching element)
33 Backup power circuit
33a, 33b, 33c Backup capacitor
33d, 33e resistance
34 Diode circuit
35 level conversion circuit
35a DC / DC conversion circuit
35b Smoothing capacitor
36 Input monitoring circuit
36a Off-delay timer
36b, 37 comparator
38 Output holding circuit
40 Current measurement calculation and monitoring unit
41 GPS synchronization unit
42 GPS antenna
43,43A Measurement input circuit
43a Switching element
43b Zener diode series connection circuit
43c filter circuit
43d, 43e, 43f A / D converter
44, 44A CPU
44a Input range control means
44b Input measurement and monitoring means
44c, 44e Backup power supply monitoring means
44d Power supply switching means
45 CT for measurement
50 Wireless transmission unit
51 Wireless antenna
SW0, SW1, SW2, SW3, SW4 switch
R0-Rn, Rk0-Rkn resistance
Claims (6)
前記CTの二次側に設けられた電流計測演算・監視手段の電源部が、
前記CTの二次側に接続された可変抵抗手段と、
この可変抵抗手段に入力側が接続された整流回路と、
この整流回路の出力側に接続され、かつスイッチング素子のオンオフ制御によりほぼ一定の直流電圧を出力する定電圧DC出力回路と、
この定電圧DC出力回路に接続されてその出力電流によりバックアップ電源用のコンデンサが充電されるバックアップ電源回路と、
前記定電圧DC出力回路またはバックアップ電源回路の出力電圧を所定レベルに変換して前記電流計測演算・監視手段に対する電源を供給するレベル変換回路と、を備え、
前記定電圧DC出力回路の出力電圧の低下時に前記バックアップ電源回路により電源を供給するとともに、
前記電流計測演算・監視手段が、前記CTの二次側の電流計測値に応じ前記可変抵抗手段の抵抗値を可変として前記CTの飽和により前記整流回路への過電流の入力を抑制し、前記電源部を保護することを特徴とする電流計測装置。In a current measuring device for measuring a current flowing through the power line by CT installed in the power line,
The power supply unit of the current measurement calculation / monitoring means provided on the secondary side of the CT,
Variable resistance means connected to the secondary side of the CT ;
A rectifier circuit whose input side is connected to the variable resistance means ;
A constant voltage DC output circuit connected to the output side of the rectifier circuit and outputting a substantially constant DC voltage by ON / OFF control of the switching element;
A backup power supply circuit connected to the constant voltage DC output circuit and charged with a capacitor for the backup power supply by the output current;
A level conversion circuit that converts the output voltage of the constant voltage DC output circuit or the backup power supply circuit to a predetermined level and supplies power to the current measurement calculation / monitoring means, and
While supplying power by the backup power supply circuit when the output voltage of the constant voltage DC output circuit decreases ,
The current measurement calculation / monitoring means suppresses the input of overcurrent to the rectifier circuit due to the saturation of the CT by changing the resistance value of the variable resistance means according to the current measurement value on the secondary side of the CT, A current measuring device characterized by protecting a power supply unit .
前記CTの二次側に設けられた電流計測演算・監視手段の電源部が、
前記CTの二次側に接続された可変抵抗手段と、
この可変抵抗手段に入力側が接続された整流回路と、
この整流回路の出力側に接続され、かつスイッチング素子のオンオフ制御によりほぼ一定の直流電圧を出力する定電圧DC出力回路と、
この定電圧DC出力回路に接続されてその出力電流によりスイッチまたはリレーを介してバックアップ電源用のコンデンサが充電されるバックアップ電源回路と、
このバックアップ電源回路の出力電圧をスイッチまたはリレーを介し所定レベルに変換して前記電流計測演算・監視手段に対する電源を供給するレベル変換回路と、を備え、
前記電流計測演算・監視手段が、前記CTの二次側の電流計測値に応じ前記可変抵抗手段の抵抗値を可変として前記CTの飽和により前記整流回路への過電流の入力を抑制し、前記電源部を保護するとともに、
前記電流計測演算・監視手段が、
前記CTの二次側の計測電流の大きさが所定範囲外である時にアラームを出力する監視手段と、
前記各スイッチまたはリレーの動作を制御して前記コンデンサの充電及び放電を制御する電源供給切替手段と、を備えたことを特徴とする電流計測装置。In a current measuring device for measuring a current flowing through the power line by CT installed in the power line,
The power supply unit of the current measurement calculation / monitoring means provided on the secondary side of the CT,
Variable resistance means connected to the secondary side of the CT;
A rectifier circuit whose input side is connected to the variable resistance means;
A constant voltage DC output circuit connected to the output side of the rectifier circuit and outputting a substantially constant DC voltage by ON / OFF control of the switching element;
A backup power supply circuit connected to the constant voltage DC output circuit and charged with a capacitor for a backup power supply via a switch or a relay by the output current;
And a level converting circuit for supplying power to the current measuring operation and monitoring means the output voltage of the backup power supply circuit is converted to a predetermined level via a switch or relay,
The current measurement calculation / monitoring means suppresses the input of overcurrent to the rectifier circuit due to the saturation of the CT by changing the resistance value of the variable resistance means according to the current measurement value on the secondary side of the CT, While protecting the power supply,
The current measurement calculation / monitoring means is
Monitoring means for outputting an alarm when the magnitude of the measured current on the secondary side of the CT is outside a predetermined range;
A current measurement apparatus comprising: power supply switching means for controlling the operation of each switch or relay to control charging and discharging of the capacitor .
前記CTの二次側に設けられた電流計測演算・監視手段の電源部が、
前記CTの二次側に接続されたスイッチまたはリレーと、
このスイッチまたはリレーに入力側が接続された整流回路と、
この整流回路の出力側に接続され、かつスイッチング素子のオンオフ制御によりほぼ一定の直流電圧を出力する定電圧DC出力回路と、
この定電圧DC出力回路に接続されてその出力電流によりバックアップ電源用のコンデンサが充電されるバックアップ電源回路と、
前記定電圧DC出力回路またはバックアップ電源回路の出力電圧を所定レベルに変換して前記電流計測演算・監視手段に対する電源を供給するレベル変換回路と、を備え、
前記定電圧DC出力回路の出力電圧の低下時に前記バックアップ電源回路により電源を供給すると共に、
前記電流計測演算・監視手段が、
計測電流の大きさが所定範囲外である時にアラームを出力する監視手段と、
計測電流の大きさが所定範囲外である時に前記スイッチまたはリレーを動作させて前記整流回路への入力電流を遮断して前記バックアップ電源回路による電源供給に切り替える電源供給切替手段と、を備えたことを特徴とする電流計測装置。In a current measuring device for measuring a current flowing through the power line by CT installed in the power line,
The power supply unit of the current measurement calculation / monitoring means provided on the secondary side of the CT,
A switch or relay connected to the secondary side of the CT;
A rectifier circuit whose input side is connected to this switch or relay;
A constant voltage DC output circuit connected to the output side of the rectifier circuit and outputting a substantially constant DC voltage by ON / OFF control of the switching element;
A backup power supply circuit connected to the constant voltage DC output circuit and charged with a capacitor for the backup power supply by the output current;
A level conversion circuit that converts the output voltage of the constant voltage DC output circuit or the backup power supply circuit to a predetermined level and supplies power to the current measurement calculation / monitoring means, and
While supplying power by the backup power supply circuit when the output voltage of the constant voltage DC output circuit decreases,
The current measurement calculation / monitoring means is
Monitoring means for outputting an alarm when the magnitude of the measured current is outside a predetermined range;
Power supply switching means for operating the switch or relay to cut off the input current to the rectifier circuit and switching to the power supply by the backup power supply circuit when the magnitude of the measured current is outside a predetermined range; A current measuring device characterized by
前記CTの二次側に設けられた電流計測演算・監視手段の電源部が、
前記CTの二次側に接続された整流回路と、
この整流回路の出力側に接続され、かつスイッチング素子のオンオフ制御によりほぼ一定の直流電圧を出力する定電圧DC出力回路と、
この定電圧DC出力回路に接続されてその出力電流によりスイッチまたはリレーを介してバックアップ電源用のコンデンサが充電されるバックアップ電源回路と、
このバックアップ電源回路の出力電圧をスイッチまたはリレーを介し所定レベルに変換して前記電流計測演算・監視手段に対する電源を供給するレベル変換回路と、を備え、
前記電流計測演算・監視手段が、
計測電流の大きさが所定範囲外である時にアラームを出力する監視手段と、
前記各スイッチまたはリレーの動作を制御して前記コンデンサの充電及び放電を制御する電源供給切替手段と、を備えたことを特徴とする電流計測装置。In a current measuring device for measuring a current flowing through the power line by CT installed in the power line,
The power supply unit of the current measurement calculation / monitoring means provided on the secondary side of the CT,
A rectifier circuit connected to the secondary side of the CT;
A constant voltage DC output circuit connected to the output side of the rectifier circuit and outputting a substantially constant DC voltage by ON / OFF control of the switching element;
A backup power supply circuit connected to the constant voltage DC output circuit and charged with a capacitor for a backup power supply via a switch or a relay by the output current;
A level conversion circuit that converts the output voltage of the backup power supply circuit to a predetermined level via a switch or relay and supplies power to the current measurement calculation / monitoring means, and
The current measurement calculation / monitoring means is
Monitoring means for outputting an alarm when the magnitude of the measured current is outside a predetermined range;
A current measurement apparatus comprising: power supply switching means for controlling the operation of each switch or relay to control charging and discharging of the capacitor.
バックアップ電源回路のコンデンサの充電電圧を監視してその大きさが所定範囲外である時にアラームを出力するとともに前記電源供給切替手段に電源切替のための信号を送るバックアップ電源監視手段を備えたことを特徴とする電流計測装置。The current measuring device according to claim 2 , 3 or 4,
A backup power supply monitoring means for monitoring the charging voltage of the capacitor of the backup power supply circuit and outputting an alarm when the magnitude is outside the predetermined range and sending a signal for power supply switching to the power supply switching means is provided. Characteristic current measuring device.
前記電流計測演算・監視手段が、
計測電流の大きさに応じて、入力レンジを切り替える入力レンジ制御手段を備えたことを特徴とする電流計測装置。In the current measuring device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5,
The current measurement calculation / monitoring means is
A current measuring apparatus comprising an input range control means for switching an input range according to the magnitude of a measuring current.
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