JP5525851B2 - 負荷制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、負荷に対する電力の供給、遮断、保護、監視などの制御機能を備えた負荷制御装置に関する。

製鉄所、石油精製化学を始めとする各種プラントにはポンプや弁開閉装置等を操作するために多数の低圧モータが使用される。それら多数の低圧モータへの給電は、コントロールセンタと呼ばれる開閉制御装置において集中的に行なわれる。コントロールセンタ内には、個々のモータ毎にモータマルチリレーと呼ばれる負荷制御装置が取り付けられている。モータマルチリレーは、過負荷保護、欠相保護、地絡保護、不足電流保護に加え電力測定による電力過負荷保護、電力低負荷保護等を行なって負荷であるモータを保護する。それによってモータにより駆動される負荷機器も保護される。尚、モータマルチリレーの構成の一例は、特許文献１等に開示されている。

特開２００７−１９８８４４号公報

モータマルチリレーにおいて２電力計法により三相電力を測定するには、例えばそれぞれ変圧器を介して与えられるＲ−Ｓ相間の電圧及びＳ−Ｔ相間の電圧と、Ｒ相，Ｔ相のモータ電流とを検出する。そして、変圧器の二次側とモータマルチリレーの端子との接続は、ノイズの影響を低減するため、一般にツイストペア線を用いて行われる場合が多い。

また、このようなモータマルチリレーについては、モータ等の運転効率を向上させる目的で、力率及びその遅れ／進みについても表示することが望まれている。ここで上記のように変圧器の二次側とモータマルチリレーの入力端子とツイストペア線を用いて接続する場合は、変圧器の二次側とモータマルチリレーの入力端子とが、二相が不一致の状態で接続されてしまうおそれがある。そして、力率を求めることを想定した場合に、上記のように両者が不一致の状態で接続されてしまうと、力率の遅れ／進みを正しく表示できなくなるという問題がある。

そのような事態を回避するには、誤接続を防止するためのコネクタを介して両者を接続することが容易に考えられる。しかしながら、コネクタを用いれば当然コストアップに繋がるため、コネクタを用いることなく誤接続の影響を排除できればより望ましい。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、変圧器の二次側と入力端子との接続を誤った場合でも、力率を適切に求めて表示できる負荷制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の負荷制御装置は、負荷に三相交流電力を供給する主回路と、
この主回路に主回路電流の大きさに応じて遮断動作するように設けられ、手動操作により開閉可能な回路遮断器と、
前記三相交流電力について、任意の二相間の瞬時電圧を、第１変圧器を介して検出する第１電圧検出手段と、
前記任意の二相間とは何れか一相が異なる二相間の瞬時電圧を、第２変圧器を介して検出する第２電圧検出手段と、
前記三相交流電力について、二相の瞬時電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段が検出した二相の瞬時電流の値と、前記第１及び第２電圧検出手段が検出した瞬時電圧の値とから、二電力法により瞬時電力を算出する電力演算手段と、
前記瞬時電力と無効電力とから、力率を算出する力率演算手段とを備え、
前記電力演算手段は、前記電流検出手段により検出される電流の位相と、前記第１及び第２電圧検出手段により検出される瞬時電圧の位相との関係から、前記第１変圧器の二次側と前記第１電圧検出手段との接続状態，及び前記第２変圧器の二次側と前記第２電圧検出手段との接続状態を判定し、何れかが逆相接続となっている場合は、その逆相接続で検出された瞬時電圧の極性を反転させて前記瞬時電力を算出する。

斯様に構成すれば、第１変圧器と第１電圧検出手段との配線，並びに第２変圧器と第２電圧検出手段との配線が、ツイストペア線を用いて、且つコネクタを介すことなく直接接続される場合でも、作業者は、二相の接続関係が正しくなっているか否かを気にする必要が無くなる。たとえ接続が逆相関係になっていても、電力演算手段がその状態を判定して二電力法により瞬時電力を正しく求めることができ、力率演算手段は、その瞬時電力と無効電力とから力率を正しく算出することができる。
そして、前記負荷制御装置がユニットとして構成され、
前記ユニットが、三相交流電源に接続された一組の電源母線が中間部分に配線されている筐体に対し、正面側と背面側とからそれぞれ挿入されて前記電源母線に接続される場合、
前記ユニットが、前記筐体に正面側から挿入されたか、背面側から挿入されたかをユーザが設定するための設定手段を備え、
前記電力演算手段及び前記力率演算手段は、前記設定手段が背面側から挿入されていることを示すと、前記電源母線の両端に位置する相の電圧及び電流を入れ換えて、前記瞬時電力及び前記力率をそれぞれ算出することを特徴とする。したがって、作業者は、背面側から挿入する負荷制御ユニットについて、二相の配線接続を逆にする必要がなくなり、作業効率を向上させることができる。

また、請求項２記載の負荷制御装置は、負荷に三相交流電力を供給する主回路と、
この主回路に主回路電流の大きさに応じて遮断動作するように設けられ、手動操作により開閉可能な回路遮断器と、
前記三相交流電力について、三相変圧器を介して各二相間の瞬時電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、
前記三相交流電力について、二相の瞬時電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段が検出した二相の瞬時電流の値と、前記電圧検出手段が検出した２つの相間瞬時電圧の値とから、二電力法により瞬時電力を算出する電力演算手段と、
前記瞬時電力と無効電力とから、力率を算出する力率演算手段とを備え、
前記電圧検出手段により検出される各二相間の瞬時電圧の内、前記瞬時電力の算出に使用されない二相間電圧については、前記三相変圧器の二次側から接続相が正しくなる構造のコネクタを介して接続されており、
前記電力演算手段は、
前記コネクタを介して与えられる二相間電圧を基準相間電圧として、
この基準相間電圧のゼロクロス点を基準に他の２つの二相間電圧それぞれの電圧値をサンプリングし、各サンプリング電圧の何れかの極性が、そのサンプリングタイミングについて、前記基準相間電圧との位相関係より想定される極性と逆であった場合は、対応する二相間電圧について検出された瞬時電圧の極性を反転させて前記瞬時電力を算出することを特徴とする。

斯様に構成すれば、基準相間電圧として設定するものだけは、三相変圧器の二次側と対応する電圧検出手段との間を、コネクタを介して接続する。すると、他の２つの相間電圧を前記基準相間電圧のゼロクロス点を基準としてサンプリングすれば、基準相間電圧との位相関係に基づいてそれらの接続が正しい場合の極性が決まる。したがって、実際に検出された電圧の極性が、想定される極性と一致しているか否かによりそれらの接続が正しいか否かを判定できるので、それらの配線がツイストペア線を用いて且つコネクタを介すことなく直接接続される場合でも、作業者は、二相の接続関係が正しくなっているか否かを気にする必要が無くなる。よって、他の２つの二相間電圧については、請求項１と同様の効果が得られる。

本発明の負荷制御装置によれば、ツイストペア線を、極力コネクタを用いることなく電圧検出手段に接続する場合でも、作業者にその注意負担を課すことなく接続作業を行わせることができる。したがって、負荷制御装置の低コスト化を図ると共に作業効率を向上させることができる。

第１実施例であり、有効電力Ｗ及び力率ｃｏｓθを計算する場合の処理内容を示すフローチャート 二相間電圧と相電流との位相関係を示す図 二相間電圧のゼロクロス点を基準とした、相電流位相の進み／遅れの判定を説明する図 負荷制御ユニットを中心とする制御システムの構成を示す図 第２実施例であり、閉鎖配電盤の外観構成を概略的に示す斜視図 負荷制御ユニットの一部を透過して示す斜視図 閉鎖配電盤を（ａ）正面，（ｂ）右側面，（ｃ）背面から見た場合の、各負荷制御ユニットと電源配線との接続状態をモデル的に示す図 多機能型保護リレー装置が電源投入時に実行する処理内容を示すフローチャート 第３実施例であり、負荷制御ユニットの構成を、相間電圧の検出部分のみ示す図 図１相当図 Ｒ−Ｓ，Ｓ−Ｔ，Ｔ−Ｒの各二相間電圧波形を示す図

（第１実施例）
以下、第１実施例について図１ないし図４を参照して説明する。図４は、負荷制御ユニットを中心とする制御システムの構成を示すものである。負荷制御ユニット（負荷制御装置）１は、主回路２と、補助回路３と、多機能型保護リレー装置（モータマルチリレー）４とから構成されている。主回路２は、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相からなる三相交流の商用電源５と、負荷であるモータ（例えば、三相誘導モータ）６との間に設けられている。主回路２は、モータ６に商用電源５からの交流電力を供給するとともに、多機能型保護リレー装置５に常用電源を供給するものである。

主回路２には、回路遮断器７（ＭＣＣＢ：Molded Case Circuit Breaker）の主接点７ａ、電磁接触器８（コンタクタ）の主スイッチ８ａ、変流器９Ｒ，９Ｔが設けられている。変流器（ＣＶ，電流検出手段）９は、主回路２のＲ相，Ｔ相に流れる電流（主回路電流）を検出する。回路遮断器７は、主回路２に、主回路電流の大きさに応じて、主接点７ａを開く遮断動作を行う。この回路遮断器７は、図４では図示しない操作ダイアル７ｂ（第２実施例の図６参照）を備えており、使用者が当該操作ダイアル７ｂを手動操作することで、主接点７ａを開閉させることも可能である。

主回路２において、回路遮断器７の主接点７ａの負荷側（主回路２の下流側）のＲ相，Ｓ相間には、変圧器１０の一次側巻線１０ａが接続されている。この変圧器１０は、２系統の二次側巻線１０ｂ，１０ｃを備えている。補助回路３において、二次側巻線１０ｂと多機能型保護リレー装置４の入力端子との間には、電磁接触器８の制御コイル８ｂと、補助スイッチ８ｃとが接続されている。主スイッチ８ａおよび補助スイッチ８ｃは、制御コイル８ｂへの通電に応じて閉成する常開型スイッチである。補助スイッチ８ｃは、多機能型保護リレー装置５に対し、電磁接触器８の主スイッチ８ａの開閉状態を確認するためのアンサーバック信号を出力する。

また、二次側巻線１０ｂは、多機能型保護リレー装置４の駆動電源を生成するための交流電源を供給する。変圧器１０のもう１系統の二次側巻線１０ｃは、電力測定に用いるため、ツイストペア線１１を介して多機能型保護リレー装置４の入力端子に接続され、その二次側電圧は、内部のＡ／Ｄ変換回路（電圧検出手段）１２に与えられている（必要に応じて、入力側でレベルシフトを行う）。電磁接触器８の主スイッチ８ａの下流側におけるＳ相，Ｔ相間には、もう１つの変圧器１３の一次巻線１３ａが接続されている。二次巻線１３ｂは、やはり電力測定に用いるため、ツイストペア線１４を介して多機能型保護リレー装置４の入力端子に接続され、その二次側電圧は内部のＡ／Ｄ変換回路（電圧検出手段）１５に与えられている。

変流器９（Ｒ，Ｓ）により検出される二線電流に相当する電圧信号も、ツイストペア線１６及びコネクタ１７ａ，１７ｂを介して多機能型保護リレー装置４の入力端子に接続され、内部のＡ／Ｄ変換回路（電流検出手段）１８に与えられている。尚、Ａ／Ｄ変換回路１２，１５，１８については共通化して、Ｒ−Ｓ線間電圧（相間電圧），Ｓ−Ｔ線間電圧，Ｒ線電流（相電流），Ｔ線電流を、入力チャネルを切り換えて時分割でＡ／Ｄ変換を行うようにしても良い。

多機能型保護リレー装置４の内部には、当該装置４を制御するＣＰＵ（マイクロコンピュータ，電力演算手段，力率演算手段）１９が配置されている。ＣＰＵ１９は、各Ａ／Ｄ変換回路１２，１５，１８より与えられる電圧，電流データに基づいて三相交流電力や力率を算出し、その算出結果を表示器２０に表示させる。

次に、本実施例の作用について図１ないし図３を参照して説明する。有効電力Ｗは、二電力法により（１）式で求められる。
Ｗ＝Ｅｒ×Ｉｒ＋Ｅｓ×Ｉｓ＋Ｅｔ×Ｉｔ
＝Ｅｒ×Ｉｒ−Ｅｓ×（Ｉｒ＋Ｉｔ）＋Ｅｔ×Ｉｔ
＝（Ｅｒ−Ｅｓ）×Ｉｒ＋（Ｅｔ−Ｅｓ）×Ｉｔ
＝Ｅrs×Ｉｒ−Ｅts×Ｉｔ …（１）
ここで、ＥrsはＲ−Ｓ線間電圧，ＥtsはＴ−Ｓ線間電圧，ＩｒはＲ相の線電流，ＩｔはＴ相の線電流である。

また、無効電力Ｑは、（２）式で求められる。
Ｑ＝Ｓ１｛Ｅrs×Ｉｒ（位相９０°前のデータ）｝
＋Ｓ２｛Ｅts×Ｉｔ（位相９０°前のデータ）｝ …（２）
Ｓ１，Ｓ２は、後述するように決定される符号である。そして、力率ｃｏｓθは、一般に（３）式で求められる。
ｃｏｓθ＝ｓｕ・Ｗ／√（Ｗ²＋Ｑ²） …（３）
尚、√（）は、括弧内の平方根を示すものとする。また、ｓｕは無効電力Ｑの値が正であれば「＋１（進み力率）」，無効電力Ｑの値が負であれば「−１（遅れ力率）」となる。

図１は、ＣＰＵ１９が（１）〜（３）式を用いて有効電力Ｗ及び力率ｃｏｓθを計算する場合の処理内容を示すフローチャートである。ＣＰＵ１９は、先ず線電流Ｉｒ，Ｉｔのデータと、線間電圧Ｅrs，Ｅtrのデータとを読み込む（ステップＳ１）。ここでの「読み込み（検出）」は、所定のサンプリング間隔で随時行っているものとする。そして、例えば線電流Ｉｒのデータ値が最大を示した時点において、線間電圧Ｅrsの極性が正（＋）となっているか否かを判断する（ステップＳ２）。

ここで、図２を参照する。例えば、変圧器１３の二次巻線１３ｂが、ツイストペア線１４を介して多機能型保護リレー装置４に正しく接続されていれば、線電流Ｉｒのデータ値が最大を示した時点に、線間電圧Ｅrsは、電圧−電流位相差θが０＜θ＜９０°の範囲、すなわち力率ｃｏｓθ＝０〜１の範囲で常に正の値をとる（◇の矢印範囲）。一方、二次巻線１３ｂが、ツイストペア線１４を介して多機能型保護リレー装置４に逆に接続された場合、線間電圧Ｅrsは逆相となる。すると、線電流Ｉｒのデータ値が最大を示した時点に、線間電圧Ｅrsは常に負の値をとる（☆の矢印範囲）。尚、線電流Ｉｔと、線間電圧Ｅtrについても同様のことが言える。

したがって、ステップＳ２では、線電流Ｉｒ（Ｉｔ）のデータ値が最大を示した時点に線間電圧Ｅrs，Ｅtsの極性が正であれば（ＹＥＳ）、ツイストペア線１１，１４を介した接続は正しく行われているので、読み込んだ線間電圧Ｅrs，Ｅtsのデータを以降の計算にそのまま用いる（ステップＳ４へ移行する）。一方、同時点に線間電圧Ｅrs，Ｅtsの極性が、少なくとも一方について負であれば（ＮＯ）、ツイストペア線１１，１４を介した接続は逆になっているので、負の値を示した方の線間電圧Ｅrs，Ｅtsのデータに「−１」を乗じて以降の計算に用いる（ステップＳ３）。

次のステップＳ４で、線間電圧Ｅrs，Ｅts何れかのデータ値が「０」を示す場合について、その１サンプリング前の電圧データを「０」より減じた値が正になるか否かを判断する（ステップＳ５）。ここで、図３を参照する。この場合、例えば線間電圧Ｅrsの波形が立上りとなる期間では、値が「０」を示す１つ前のサンプリングデータは負の値となるので、それを０より減じた結果は正の値となる。逆に、線間電圧Ｅrsの波形が立下がりとなる期間では、値が「０」を示す１つ前のサンプリングデータは正の値となるので、それを０より減じた結果は負の値となる。

線間電圧Ｅrsの波形が立上りの場合は（ステップＳ５：ＹＥＳ）、Ｅrs＝０の時点の線電流Ｉｒが、正の値を示すか否かを判断する（ステップＳ６）。ここで、電流Ｉｒが正の値であれば（ＹＥＳ）進み電流となっているので、（２）式に用いるＳ１，Ｓ２を「＋１」に設定する（ステップＳ７）。一方、電流Ｉｒが負の値であれば（ＮＯ）遅れ電流となっているので、Ｓ１，Ｓ２を「−１」に設定する（ステップＳ８）。それから、ステップＳ９に移行して、（１）〜（３）式により有効電力Ｗと力率ｃｏsθとを算出し、表示器２０に表示させる。

また、ステップＳ５において、線間電圧Ｅrs波形が立下がりの場合は（ＮＯ）、ステップＳ６と同様にＥrs＝０の時点の線電流Ｉｒが正の値を示すか否かを判断する（ステップＳ１０）。この時、電流Ｉｒが正の値であれば（ＹＥＳ）遅れ電流となっているのでステップＳ８に移行し、電流Ｉｒが負の値であれば（ＮＯ）進み電流となっているので、ステップＳ７に移行する。
尚、以降は、モータ６の運転が停止されるまでの間、図１に示す処理を一定周期で実行して、有効電力及び力率ｃｏｓθを随時求めて表示器２０に表示させるようにする。その場合、ステップＳ２，Ｓ３の実行は省略しても良い。

以上のように本実施例によれば、多機能型保護リレー装置４のＣＰＵ１９は、変流器９Ｒ，９ＴによりＡ／Ｄ変換回路１８を介して検出される電流Ｉｒ，Ｉｔの位相と、変圧器１０，１３及びＡ／Ｄ変換回路１２，１５を介して検出されるＲ−Ｓ線間電圧，Ｔ−Ｓ線間電圧の位相との関係から、変圧器１０の二次側１０ｂと対応する多機能型保護リレー装置４の入力端子，及び変圧器１３の二次側１３ｂと対応する多機能型保護リレー装置４の入力端子との接続状態を判定する。そして、何れかが逆相接続となっている場合は、その逆相接続で検出された線間電圧の極性を反転させて瞬時電力Ｗを算出するようにした。

したがって、変圧器１０，１３と多機能型保護リレー装置４の対応する入力端子との接続が、ツイストペア線１１，１４を介して、且つコネクタを用いることなく行われる場合でも、作業者は、それぞれの二相の接続関係が正しくなっているか否かを気にする必要が無くなるので、作業者にそのような注意負担を課すことなく接続作業を行わせることができ、低コスト化を図ると共に作業効率を向上させることができる。

（第２実施例）
図５ないし図８は第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図５は、負荷制御ユニットが格納される閉鎖配電盤（コントロールセンタ）の外観構成を概略的に示す斜視図である。閉鎖配電盤２１は、垂直箱（筐体）２２の内部に、第１実施例の負荷制御ユニット１と同様の負荷制御ユニット２３を垂直方向に多段詰みして収納している。

図６は、負荷制御ユニット（負荷制御装置）２３の一部を透過して示す斜視図である。負荷制御ユニット２３は、負荷制御ユニット１の多機能型保護リレー装置４を、多機能型保護リレー装置２４に置き換えて構成されている。負荷制御ユニット２３の内部には、その他、回路遮断器７について前述した、主接点７ａを手動操作で開閉させる操作ダイアル７ｂや、電磁接触器８，変流器９，変圧器１０及び１３等が配置されている。

また、閉鎖配電盤２１は、図５に示す背面側からも、負荷制御ユニット２３を垂直方向に多段詰みして収納する構成となっている。図７は、閉鎖配電盤２１を（ａ）正面，（ｂ）右側面，（ｃ）背面から見た場合の、垂直箱（筐体）２２内に配置されている商用電源５の配線（母線）２５と、各負荷制御ユニット２３と商用電源５との接続状態をモデル的に示すものである。尚、正面側から挿入される負荷制御ユニット２３と、背面側から挿入される負荷制御ユニット２３とに対して接続される三相商用電源５の配線２５は、共通の１組だけとなっている。また、図中の●は、配線２５と各負荷制御ユニット２３との接続点を示している。

この場合、図７（ａ）に示すように、正面側から挿入される負荷制御ユニット２３に対して、商用電源５のＲ，Ｓ，Ｔ各相の並びは適正であるが、背面側から挿入される負荷制御ユニット２３に対しては、商用電源５のＲ，Ｓ，Ｔ各相の並びは、両端のＲ相，Ｔ相が逆になる。そこで、第２実施例では、多機能型保護リレー装置２４に背面挿入スイッチ（設定手段）２６を設けておき、負荷制御ユニット２３を垂直箱２２の背面側から挿入して収納する場合には、作業者が電源投入を開始する前に背面挿入スイッチ２６をオン操作しておくようにする。

図８は、多機能型保護リレー装置２４のＣＰＵ１９が電源投入時に実行する処理内容を示すフローチャートである。ＣＰＵ１９は、先ず背面挿入スイッチ２６がオン（ＯＮ）操作されているか否かを判断し（ステップＳ１１）、オン操作されていなければ（ＮＯ）第１実施例と同様にステップＳ１〜Ｓ１０を実行する（ステップＳ１２）。一方、背面挿入スイッチ２６がオン操作されていると（ＹＥＳ）、Ａ／Ｄ変換回路１２，１５の入力端子に与えられるＲ相電圧をＴ相電圧に置き換え、Ｔ相電圧をＲ相電圧に置き換える（ステップＳ１３）。続いて、Ａ／Ｄ変換回路１８の入力端子に与えられるＲ相電流をＴ相電流に置き換え、Ｔ相電流をＲ相電流に置き換える（ステップＳ１４）。それから、ステップＳ１２に移行して、第１実施例と同様にステップＳ１〜Ｓ１０を実行する。

以上のように第２実施例によれば、多機能型保護リレー装置２４に、回路遮断器７，電磁接触器８，変流器９，変圧器１０及び１３等を組み合わせて負荷制御ユニット２３を構成し、その負荷制御ユニット２３を、三相の商用電源５に接続された一組の配線２５が中間部分に配線されている垂直箱２２に対し、正面側と背面側とからそれぞれ挿入されて前記配線２５に接続される場合、負荷制御ユニット２３に背面挿入スイッチ２６を備える。

そして、ＣＰＵ１９は、背面挿入スイッチ２６がオン操作されて負荷制御ユニット２３が背面側から挿入されていることを示すと、配線２５の両端に位置する相（Ｒ相，Ｔ相）の電圧及び電流を入れ換えて、瞬時電力Ｅ及び力率ｃｏｓθをそれぞれ算出する。したがって、作業者は、背面側から挿入する負荷制御ユニット２３について、Ｒ相，Ｔ相の配線接続を逆にする必要がなくなり、作業効率を向上させることができる。

（第３実施例）
図９ないし図１１は第３実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分について説明する。図９は、第３実施例の負荷制御ユニット（負荷制御装置）３１の構成を、線間電圧の検出部分のみ示すものである。第３実施例では、２つの変圧器１０，１３に替えて、１つの三相変圧器（オープンデルタ変圧器）３２を用いて、Ｒ−Ｓ，Ｓ−Ｔ，Ｔ−Ｒの各線間電圧を検出するようになっている。そして、これらの内、Ｔ−Ｒ線間電圧については、後述するように基準として使用するため、二次巻線３２Ｓｃがコネクタ３３（ａ，ｂ）を介して多機能型保護リレー装置３４の入力端子に接続されている。尚、Ｒ−Ｓ，Ｓ−Ｔ，Ｔ−Ｒの各線間電圧は、三相変圧器３２の二次側でそれぞれ２０Ｖ，２０Ｖ，１００Ｖとなるように調整されており、Ｒ−Ｓ線間電圧は多機能型保護リレー装置３４の電源用及び電圧検出用であり、Ｓ−Ｔ線間電圧は制御用及び電圧検出用である。

次に、第３実施例の作用について図１０を参照して説明する。多機能型保護リレー装置３４のＣＰＵ１９は、ステップＳ１を実行すると、Ｔ−Ｒ線間電圧Ｅtrの立ち上がりゼロクロス点を検出したか否かを判断する（ステップＳ２１）。ゼロクロス点を検出するまでは（ＮＯ）ステップＳ１を繰り返し実行する。そして、ゼロクロス点を検出すると（ＹＥＳ）、その時点のＳ−Ｔ線間電圧の値が正か（ステップＳ２２），Ｒ−Ｓ線間電圧の値が負か（ステップＳ２３）を判断する。

Ｓ−Ｔ線間電圧の値が正（ステップＳ２２：ＹＥＳ）で、且つＲ−Ｓ線間電圧の値が負（ステップＳ２３：ＹＥＳ）であれば、対応する三相変圧器３２の二次側と多機能型保護リレー装置３４の入力端子との接続は正常であるから、そのままステップＳ４を実行する。Ｓ−Ｔ線間電圧の値が負である場合は（ステップＳ２２：ＮＯ）、三相変圧器３２の二次巻線３２Ｓｂと上記入力端子との接続は逆相になっていると判断されるので、線間電圧Ｅtsに（−１）を乗じてから（ステップＳ２４）ステップＳ４に移行する。また、Ｒ−Ｓ線間電圧の値が正である場合は（ステップＳ２３：ＮＯ）、やはり三相変圧器３２の二次巻線３２Ｓａと上記入力端子との接続は逆相になっていると判断されるので、線間電圧Ｅrsに（−１）を乗じてから（ステップＳ２５）ステップＳ４に移行する。

ここで、図１１を参照する。図１１は、Ｒ−Ｓ，Ｓ−Ｔ，Ｔ−Ｒの各線間電圧波形を示している。このように、各線間電圧波形が正常に出力されている場合、基準とするＴ−Ｒ線間電圧に対して、Ｒ−Ｓ線間電圧は１２０°遅れ、Ｓ−Ｔ線間電圧は１２０°進みの位相関係となっている。そして、Ｔ−Ｒ線間電圧の立上りゼロクロスの時点では、Ｓ−Ｔ線間電圧は正の値、Ｒ−Ｓ線間電圧は負の値を示す。また、Ｔ−Ｒ線間電圧の立下がりゼロクロスの時点では、上記の極性はそれぞれ逆になる。したがって、各線間電圧の位相関係に応じて想定される極性が逆になっている場合は、対応する相間の二次巻線３２Ｓと多機能型保護リレー装置３４の入力端子との接続も逆になっていると判断できる。

尚、この判断は、Ｔ−Ｒ線間電圧のゼロクロス点で行うものに限らない。図１１に示すように、３つの線間電圧の位相関係から、接続状態が正常である場合にＲ−Ｓ線間電圧，Ｓ−Ｔ線間電圧値が一方の極性のみを示す位相区間は特定できる。例えばＴ−Ｒ線間電圧の立上りゼロクロス点を基準（０°）とすれば、
極性 正 負
Ｒ−Ｓ線間電圧 １２０°〜 ３００°−６０°〜１２０°
Ｓ−Ｔ線間電圧 −１２０°〜 ６０° ６０°〜２４０°
となる。また、Ｔ−Ｒ線間電圧の立下がりゼロクロス点を基準とする場合も、上記と同様の位相区間を特定して判定すれば良い。したがって、上記の位相区間においてサンプリングされた各線間電圧の極性が、想定されるものと一致するか逆になっているかを判断すれば良い。

また、位相区間については、交流電源周波数と、線間電圧のサンプリング周期とに基づいて求めれば良い。例えば交流電源周波数ｆが６０Ｈｚの場合、位相０°から１２０°までの時間は、
（１０００／６０）×（１２０／３６０）≒５．５６（ｍｓ）
である。したがって、サンプリング周期が１ｍｓの場合、ゼロクロス点から６個目のサンプリングデータが１２０°〜３６０°の位相区間内に位置することになる。すなわち、Ｔφを検出時間間隔（＝サンプリング周期×サンプル数）とすると、
φ＝２πｆ×Ｔφ＝２×１８０°×６０Ｈｚ×６×１０^-3＝１２９．６°
となる。

以上のように第３実施例によれば、有効電力Ｗの算出に使用されないＴ−Ｒ線間電圧については、三相変圧器３２の二次側３２Ｓｃから接続相が正しくなる構造のコネクタ３３を介して多機能型保護リレー装置３４に接続し、Ｔ−Ｒ線間電圧を基準線間電圧として、その基準線間電圧のゼロクロス点を基準にＲ−Ｓ，Ｓ−Ｔ線間電圧それぞれの電圧値をサンプリングし、各サンプリング電圧の何れかの極性が、そのサンプリングタイミングについて、Ｔ−Ｒ線間電圧との位相関係より想定される極性と逆であった場合は、対応する線間電圧について検出された瞬時電圧の極性を反転させて有効電力Ｗ，並びに力率ｃｏｓθを算出するようにした。

したがって、基準線間電圧のゼロクロス点を基準にサンプリングした線間電圧の極性が、想定される極性と一致しているか否かによりそれらの接続が正しいか否かを判定できるので、それらの配線が、ツイストペア線を用いて且つコネクタを介すことなく直接接続される場合でも、作業者は、二相の接続関係が正しくなっているか否かを気にする必要が無くなる。よって、他の２つの線間電圧については、第１実施例と同様の効果が得られる。

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
第２実施例と第３実施例とを組み合わせて実施しても良い。
サンプリング周期は、１ｍｓに限ることなく適宜変更して良い。
負荷はモータに限ることなく三相交流電力が供給されて駆動されるものであれば良い。

図面中、１は負荷制御ユニット（負荷制御装置）、２は主回路、４は多機能型保護リレー装置、６はモータ（負荷）、７は回路遮断器、９は変流器（電流検出手段）、１０は変圧器、１１はツイストペア線、１２はＡ／Ｄ変換回路（電圧検出手段）、１３は変圧器、１４はツイストペア線、１５はＡ／Ｄ変換回路（電圧検出手段）、１８はＡ／Ｄ変換回路（電流検出手段）、１９はＣＰＵ（電力演算手段，力率演算手段）、２２は外箱（筐体）、２３は負荷制御ユニット（負荷制御装置）、２４は多機能型保護リレー装置、２５は配線、２６は背面挿入スイッチ（設定手段）、３１は負荷制御ユニット（負荷制御装置）、３２は三相変圧器、３３はコネクタ、３４は多機能型保護リレー装置を示す。

Claims (2)

1. 負荷に三相交流電力を供給する主回路と、
   この主回路に主回路電流の大きさに応じて遮断動作するように設けられ、手動操作により開閉可能な回路遮断器と、
   前記三相交流電力について、任意の二相間の瞬時電圧を、第１変圧器を介して検出する第１電圧検出手段と、
   前記任意の二相間とは何れか一相が異なる二相間の瞬時電圧を、第２変圧器を介して検出する第２電圧検出手段と、
   前記三相交流電力について、二相の瞬時電流を検出する電流検出手段と、
   この電流検出手段が検出した二相の瞬時電流の値と、前記第１及び第２電圧検出手段が検出した瞬時電圧の値とから、二電力法により瞬時電力を算出する電力演算手段と、
   前記瞬時電力と無効電力とから、力率を算出する力率演算手段とを備え、
   前記電力演算手段は、前記電流検出手段により検出される電流の位相と、前記第１及び第２電圧検出手段により検出される瞬時電圧の位相との関係から、前記第１変圧器の二次側と前記第１電圧検出手段との接続状態，及び前記第２変圧器の二次側と前記第２電圧検出手段との接続状態を判定し、何れかが逆相接続となっている場合は、その逆相接続で検出された瞬時電圧の極性を反転させて前記瞬時電力を算出し、
   前記負荷制御装置がユニットとして構成され、
   前記ユニットが、三相交流電源に接続された一組の電源母線が中間部分に配線されている筐体に対し、正面側と背面側とからそれぞれ挿入されて前記電源母線に接続される場合、
   前記ユニットが、前記筐体に正面側から挿入されたか、背面側から挿入されたかをユーザが設定するための設定手段を備え、
   前記電力演算手段及び前記力率演算手段は、前記設定手段が背面側から挿入されていることを示すと、前記電源母線の両端に位置する相の電圧及び電流を入れ換えて、前記瞬時電力及び前記力率をそれぞれ算出することを特徴とする負荷制御装置。
2. 負荷に三相交流電力を供給する主回路と、
   この主回路に主回路電流の大きさに応じて遮断動作するように設けられ、手動操作により開閉可能な回路遮断器と、
   前記三相交流電力について、三相変圧器を介して各二相間の瞬時電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、
   前記三相交流電力について、二相の瞬時電流を検出する電流検出手段と、
   この電流検出手段が検出した二相の瞬時電流の値と、前記電圧検出手段が検出した２つの相間瞬時電圧の値とから、二電力法により瞬時電力を算出する電力演算手段と、
   前記瞬時電力と無効電力とから、力率を算出する力率演算手段とを備え、
   前記電圧検出手段により検出される各二相間の瞬時電圧の内、前記瞬時電力の算出に使用されない二相間電圧については、接続相が正しくなる構造のコネクタを介して接続されており、
   前記電力演算手段は、
   前記コネクタを介して与えられる二相間電圧を基準相間電圧として、
   この基準相間電圧のゼロクロス点を基準に他の２つの二相間電圧それぞれの電圧値をサンプリングし、各サンプリング電圧の何れかの極性が、そのサンプリングタイミングについて、前記基準相間電圧との位相関係より想定される極性と逆であった場合は、対応する二相間電圧について検出された瞬時電圧の極性を反転させて前記瞬時電力を算出することを特徴とする負荷制御装置。

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