JPH0192815A - 線路用定電圧電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は複数相で形成された交流電線路の各相導体の
いずれか一つの導体から直流定電圧電源を取り出すこと
ができる線路用定電圧電源装置に関し、さらに詳しくは
例えば前記導体に装着された検電装置のＡ／Ｄ変換器や
Ｅ１０変換器等に直流定電圧を安定して供給することが
できる線路用定電圧電源装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、電線路においてはその導体に流れる電流や電圧
を測定することにより、電線路への雷サージの侵入や相
間短絡や地絡を検出し、この検出された信号に基づいて
、変電所等で異常を判別して遮断器をトリップさせ、事
故の復旧を迅速に行うようにしている。前記検電装置に
は直流の定電圧電源を必要とするが、この定電圧電源と
して、従来、低圧側に高周波インバータを置き、これよ
り得た高周波電力を多数台の変圧器を継続接続して高圧
側に供給する方法、低圧側に超音波発生器を置き、超音
波ロンドを介して高圧部に超音波エネルギーを供給し、
これを高圧側で電力に変換して使用する方法などがある
が、いずれも装置が大型化し、又、機器の絶縁信頼性に
問題がある。

又、電源用ＣＴを介して線路より電力を取り出す方法を
使用した場合、線路電流がＯ又は小さな時には、安定し
た電力を供給できな（なるが、この改善方法として従来
は、高抵抗を介して、接地した分圧器を利用する方法が
あるが、これも装置の大型化、絶縁性に問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は上記の問題点を解消するためになされたもの
であって、その目的は、線路導体から電源用ＣＴを介し
て直流定電圧電源を確実、かつ安定して、しかも安全・
経済的に得ることが可能な線路用定電圧電源装置を提供
することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 上記の問題点を解消するために、この発明では、線路導
体に装着される変流器と、 該変流器から出力された交流電流を直接ＯＮ・ＯＦＦさ
せるためのスイッチング回路と、前記変流器の出力端子
に接続され、交流電流を直流電流に変換する整流回路と
、 前記スイッチング回路のＯＦＦ時に電気エネルギーを蓄
積し、又、ＯＮ時に負荷へ供給するための電気エネルギ
ー蓄積回路と、 前記スイッチング回路のＯＮ時に負荷側から変流器側に
電流が逆流しないようにするためのダイオードと、 前記スイッチング回路のＯＦＦ時に電気エネルギー蓄積
回路に貯えられた電気エネルギーを負荷側へ円滑に供給
するためのダイオードと、前記電気エネルギー蓄積回路
のプラス側端子と接地線との間に接続され、基準電圧を
発生させるための基準電圧発生回路と、 前記電気エネルギー蓄積回路からの出力電圧と前記基準
電圧発生回路からの基準電圧とを比較するための電圧比
較回路と、 前記電圧比較回路からの出力信号に基づいて、前記スイ
ッチング回路をＯＮ・ＯＦＦ動作させるスイッチ駆動回
路とにより構成している。

（作用） この発明によれば、電気エネルギー蓄積回路の出力電圧
と基準電圧発生回路からの電圧とが電圧比較器により比
較され、前記出力電圧が基準電圧よりも高くなると、電
圧比較回路からスイッチ駆動回路へスイッチング回路を
ＯＮする信号が出力され、この結果、変流器の二次側の
交流電流は閉回路となって短絡され、電気エネルギー蓄
積回路への充電が停止され、既に蓄積された電気エネル
ギーが負荷側へ供給される。又、電気エネルギー蓄積回
路の放電により電気エネルギーが減少して前記出力電圧
が基準電圧よりも低くなると、電圧比較回路からスイッ
チング回路をＯＦＦにする信号が出力されて、該スイッ
チング回路がＯＦＦされ、変流器の二次側の交流電流は
整流器を経て電気エネルギー蓄積回路へ供給され、該蓄
積回路の電気エネルギーが増大し、その出力電圧が上昇
する。以上の動作を繰り返し行い、負荷側へ定電圧が供
給される。

このように、本発明はリード線を使用することなく、簡
単な回路構成により経済的に直流定電圧を発生させるこ
とができる。

（実施例） 以下、この発明を具体化した第一実施例を第１図及び第
２図に従って詳細に説明する。

この第一実施例では、線路用導体１に装着した変流器Ｃ
Ｔの再出力端子間には、ダイオードブリッジよりなる全
波整流回路２が接続され、その全波整流回路２の出力側
には、逆流防止用のダイオードＤ１を介してコイルＬが
接続されている。コンデンサＣはコイルＬの出力側と接
地線との間に接続され、前記コイルＬとともに電気エネ
ルギー蓄積回路３を構成している。前記コイルＬの入力
端と接地線との間には該コイルＬの放電を円滑に行うた
めのフライホイールダイオードＤ２が接続されている。

前記変流器ＣＴの再出力端子間には、半導体スイッチよ
りなるスイッチング回路ＳＷが接続されている。

電圧比較回路５の一方の入力端子は前記コンデンサＣの
プラス側に接続されるとともに、他方の入力端子は基準
電圧発生回路４に接続され、出力端子はスイッチ駆動回
路６を介して前記スイッチング回路ＳＷに接続されてい
る。

以上のようにして構成された定電圧電源装置の出力端子
ａ、ｂには、負荷Ｆ、例えば検電装置（図示路）のＡ／
Ｄ変換器が接続される。

次に、前記のように構成した定電圧電源装置について、
その作用説明する。

前記変流器ＣＴの二次電流は全波整流回路２によって整
流された後、コイルしによって高周波成分を減衰され、
コンデンサＣを充電させる。そして、コンデンサＣの出
力電圧が基準電圧発生回路４から人力されるスイッチン
グ回路ＯＮ動作用の基準入力電圧（Ｖｏｎ）を越えた時
、電圧比較回路５はスイッチ駆動回路６にスイッチ制御
信号を出力し、それに応答してスイッチ駆動回路６はス
イッチング回路ＳＷをＯＮ動作させる。これにより、変
流器ＣＴの二次電流が短絡されると、コンデンサＣの放
電が開始される。このコンデンサＣの放電により、その
出力電圧が低下し、基準電圧発生回路４のスイッチング
回路ＯＦＦ動作用の基準入力電圧（Ｖｏｆｆ）以下にな
ると、電圧比較回路５はスイッチ制御信号をスイッチ駆
動回路６に出力し、スイッチ駆動回路６はスイッチ駆動
回路ＳＷをＯＦＦ動作させる。

上記の動作が繰り返されることにより、定電圧電源装置
から、その出力端子ａ、ｂを介して前記Ａ／Ｄ変換器に
安定した電圧が供給される。

又、スイッチング回路ＯＮ動作用の基準入力電圧（Ｖｏ
ｎ）は、ＯＦＦ動作用の基準入力電圧（Ｖｏｆｆ）より
高く設定されているため、スイッチング回路ＳＷの激し
いチャタリングが防止される。

特に、前記第一実施例では負荷Ｆ側の出力電圧が定めら
れた電圧値以上となって電気エネルギーが過剰となると
、変流器ＣＴの直後に接続したスイッチング回路ＳＷを
ＯＮＬ、て交流電流を短絡させるので、負荷への電力の
供給を極めて効率的に行うことができる。

以上述べたように、本発明は変流器ＣＴの二次側の交流
電流や負荷Ｆに流れる電流が変動しても、スイッチング
回路ＳＷのＯＮ・ＯＦＦ　（チョッピング動作）のデユ
ーティサイクル（ＯＮ幅とＯＦＦ幅の比）が自動的に変
化して、電気エネルギー蓄積回路３からの出力電圧を安
定させるものであるため、リード線を使用することなく
、簡単な回路構成により、導体１から直接的に直流定電
圧を安定して発生させることができる。

（第二実施例） 次に、この発明の第二実施例を前記第一実施例との相違
点を中心に第３図に従って説明する。

この第二実施例では前記コンデンサＣのプラス側端子と
接地線に平滑回路７を接続し、該平滑回路７により若干
の波形電圧を平滑化して、出力端子ａ、ｂから前記第一
実施例よりも安定した電圧を得ることが可能である。

（第三実施例） 第４図によりこの発明の第三実施例を説明する。

この第三実施例では前記コンデンサＣのプラス側端子と
接地線に対し、バックアップ回路８と、充電回路９を接
続している。又、前記充電回路９にはバックアップ用の
蓄電池１０を接続している。

この第三実施例では、線路電流が低い場合、あるいは停
電時にはバックアップ回路８が作動し、負ｉＦに一定電
圧が供給され、同時にバックアップしていないときは、
充電回路９が働き、蓄電池ｌＯが充電される。このよう
にして、第三実施例では線路電圧が低い場合や停電時に
も、負荷Ｆに安定した電圧を確実に供給することができ
る。

（第四実施例） 次に、第５図により本発明の第四実施例を説明する。こ
の第四実施例では第三実施例に平滑回路７を設け、これ
を実際に使用する回路構成としたものであって、各回路
について、その構成及び作用を順次説明する。

この第四実施例ではスイッチング回路ＳＷとして、交流
電流を直接スイッチングさせるため、例えば、トライア
ックＴＡ、フォトトランジスタＴＲ及び発光ダイオード
ＬＥＤ等により構成したソリッド・ステート・リレーＳ
ＳＲを使用している。このリレーＳＳＲは発光ダイオー
ドＬＥＤに入力信号が印加されている間は、出力ＯＮと
なり、入力信号が無くなれば、ＯＦＦになる無接点リレ
ー素子であって、入力−出力間が絶縁されている。

前記リレーＳＳＲに代えて、有接点リレーでも実現可能
であるが、高速スイッチング、長寿命が必要とされるた
め、半導体リレーを用いるのが常識的である。

又、第四実施例では電圧比較回路５としてコンデンサＣ
の出力電圧を抵抗Ｒ２，Ｒ３，可変抵抗Ｒ４（ボリュー
ム）で分圧したものを電圧比較回路５へ入力し、前記ボ
リュームＲ４により出力電圧の調整を行うようにしてい
る。

さらに、電圧比較回路５は、第一オペアンブＯＰ１、第
二オペアンプＯＰ２及び分圧抵抗Ｒ５゜Ｒ６により構成
されている。そして、電気エネルギー蓄積回路３の出力
電圧を分圧用抵抗Ｒ２と、Ｒ３，可変抵抗Ｒ４（ボリュ
ーム）により分圧した電圧を、前記第一オペアンプＱＰ
ｌに入力し、一方、基準電圧発生回路４から第二オペア
ンプＯＰ２によりインピーダンス変換された基準電圧と
、第一オペアンプＯＰＩの出力とを分圧する分圧抵抗Ｒ
５，Ｒ６により発生するスイッチング回路ＯＮ動作用の
基準入力電圧（Ｖｏｎ）又はスイッチング回路ＯＦＦ動
作用の基準入力電圧（Ｖｏｆｆ）と、前記電圧とを該第
−オペアンプＯＰＩにより比較して、スイッチＯＮ信号
又はスイッチＯＦＦ信号を出力し得るようになっている
。さらに、このスインチＯＮ信号又はＯＦＦ信号は、イ
ンバータＩＢと駆動用トランジスタＴＲＩよりなるスイ
ッチ駆動回路６に入力され、前記スイッチング回路ＳＷ
をＯＮ又はＯＦＦ動作させる。なお、前記可変抵抗Ｒ４
は、−度分圧比を基準電圧発生回路４の出力電圧に応じ
て調節した後固定される。

この第四実施例のバックアップ回路８及び充電回路９は
、前記コンデンサＣからの出力電圧が所定値以上の場合
には、抵抗Ｒ７、トランジスタＴＲ２、ツェナダイオー
ドＺＤ、及び平滑用コンデンサＣＩより構成される定電
圧回路部が働き、逆流防止用のダイオードＤ４及び充電
電流制限用抵抗Ｒ８を経て充電電流が蓄電池１０へ供給
され、該蓄電池１０が充電される。そして、前記コンデ
ンサＣの出力電圧が所定値以下の低電圧又は停電となる
と、蓄電池１０に充電された電気エネルギーが放電され
て、平滑回路７へ供給されるため、出力端子ａ、ｂ間に
所定の電圧が発生する。なお、符号Ｄ５．Ｄ６は逆流防
止用のダイオードである。

又、平滑回路７は電圧降下及び平滑用の三端子レギュレ
ータＲＥと、平滑用のコンデンサＣ２゜Ｃ３とにより構
成され、出力電圧が平滑化される。

なお、この発明は前記各実施例に限定されるものではな
く、例えば、第５図に示すスイッチング回路ＳＷのトラ
イアックＴＡに代えて、第６図に示すように一対のサイ
リスクを逆並列接続してスイッチング回路ＳＷを構成し
たり、第７図に示すように電気エネルギー蓄積回路３を
コイルＬとコンデンサＣを多段階接続して出力電圧を一
層安定化する等、この発明の趣旨から逸脱しない範囲で
各部の構成を任意に変更することへ可能である。

発明の効果 以上詳述したように、この発明は線路導体から簡単な回
路構成により直流の定電圧電源を効率良く安定して得る
ことができ、この結果、例えば検電装置等への電源供給
を安定、かつ容易に行うことがきる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した第一実施例を示す電気回路
図、第２図は作用状態を示すブロック回路図、第３図は
この発明を具体化した第二実施例を示す電気回路図、第
４図はこの発明の第三実施例を示す電気回路図、第５図
は本発明の第四実施例を示す電気回路図、第６図はスイ
ッチング回路の別例を示す電気回路図、第７図は電気エ
ネルギー蓄積回路の別例を示す電気回路図である。 １・・・線路用導体、２・・・全波整流回路、３・・・
電気エネルギー蓄積回路、４・・・基準電圧発生回路、
５・・・電圧比較回路、６・・・スイッチ駆動回路、７
・・・平滑回路、８・・・バックアップ回路、９・・・
充電回路、１０・・・蓄電池、ＣＴ・・・変流器、ＳＷ
・・・スイッチング回路、Ｄｌ・・・逆流防止用のダイ
オード、Ｄ２・・・フライホイールダイオード、Ｌ−・
コイル、Ｃ・・・コンデンサ、ＳＳＲ・・・ソリッド・
ステート・リレー、ＯＰｌ・・・第一オペアンプ、Ｏ２
０・・・第二オペアンプ、 トライアックＴＡ、フォトトランジスタＴＲ及び発光ダ
イオードＬＥＤ等によりソリッド・ステート・リレーＳ
ＳＲを構成している。 抵抗Ｒ１と定電圧ダイオードＤ３により基準電圧発生回
路４を構成している。 コイルＬとコンデンサＣにより電気エネルギー蓄積回路
３を構成している。 第一オペアンブＯＰ　１、第二オペアンプＯＰ２及び分
圧抵抗Ｒ５，Ｒ６により電圧比較回路５を構成している
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　線路導体に装着される変流器（ＣＴ）と、該変流器
   （ＣＴ）から出力された交流電流を直接ＯＮ・ＯＦＦさ
   せるためのスイッチング回路（ＳＷ）と、 前記変流器（ＣＴ）の出力端子に接続され、交流電流を
   直流電流に変換する整流回路（２）と、前記スイッチン
   グ回路（ＳＷ）のＯＦＦ時に電気エネルギーを蓄積し、
   又、ＯＮ時に負荷へ供給するための電気エネルギー蓄積
   回路（３）と、前記スイッチング回路（ＳＷ）のＯＮ時
   に負荷側から変流器（ＣＴ）側に電流が逆流しないよう
   にするためのダイオード（Ｄ１）と、 前記スイッチング回路（ＳＷ）のＯＦＦ時に電気エネル
   ギー蓄積回路（３）に貯えられた電気エネルギーを負荷
   側へ供給するためのダイオード（Ｄ２）と、 前記電気エネルギー蓄積回路（３）のプラス側端子と接
   地線との間に接続され、基準電圧を発生させるための基
   準電圧発生回路（４）と、 前記電気エネルギー蓄積回路（３）からの出力電圧と前
   記基準電圧発生回路（４）からの基準電圧とを比較する
   ための電圧比較回路（５）と、前記電圧比較回路（５）
   からの出力信号に基づいて、前記スイッチング回路（Ｓ
   Ｗ）をＯＮ・ＯＦＦ動作させるスイッチ駆動回路（６）
   と により構成したことを特徴とする線路用定電圧電源装置
   。 ２、前記電気エネルギー蓄積回路（３）は、平滑回路（
   ７）を備えている特許請求の範囲第１項に記載の線路用
   定電圧電源装置。 ３、前記電気エネルギー蓄積回路（３）は、バックアッ
   プ回路（８）と、バックアップ用蓄電池（１０）を充電
   するための充電回路（９）を備えている特許請求の範囲
   第１項に記載の線路用定電圧電源装置。 ４、前記基準電圧発生回路（４）は、前記コンデンサ（
   Ｃ）のプラス側端子に接続された抵抗（Ｒ１）と、該抵
   抗に直列に接続された定電圧ダイオード（Ｄ３）とによ
   り構成されている特許請求の範囲第１項に記載の線路用
   定電圧電源装置。 ５、前記電圧比較回路（５）は、第一オペアンプ（ＯＰ
   １）、第二オペアンプ（ＯＰ２）及び分圧抵抗（Ｒ５、
   Ｒ６）により、スイッチング回路（ＳＷ）のＯＮ時とＯ
   ＦＦ時のタイミングが相違するように回路構成されてい
   る特許請求の範囲第１項に記載の線路用定電圧電源装置
   。