JPH02263170A - 電力線路の不平衡監視装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、交流回路網あるいは３相の内部設備の線路
上の電力不平衡を監視する装置に関する。

この発明は、種々の数や電力の単相電力機器に電力供給
する、あらゆる回路網や３相設備に適用することができ
る。

「従来の技術］ 単相機器に電力供給する電気回路網においては、ある線
路を流れる線路電流が他の線路を流れる線路電流よりも
相当に大きくなった場合、要求電力の不平衡が発生する
ことがある。たとえば、回路網から単相機器に電力供給
されており、これらの単相機器の大部分が所定の時間に
回路網の特定線路の電流を大量に使ったとすると、この
ような状態が発生する。不平衡が非常に大きい場合、過
大負荷を防くために設けられた防護装置が作動する。

これによって、一部の使用者や機器について起こる線路
の電圧差や電圧低下が禁止領域に達する。

このような場合、もっと平衡のとれた状態であれば、上
述したような不都合は克服できたであろう。

現在′のところ、電気回路網、あるいは３相交流回路網
の各相の線路にかかる電力不平衡を容易に制御できる簡
単な装置は存在しない。

このような簡単な装置が存在しないということは、配電
設備にとって不利である。なぜならば、各相の線路に要
求される最大電流を知らないと、負荷や装置を各線路に
より適正に配置することによって、この最大電流を規制
するといった処置をとることができないからである。

もし、要求電力の不平衡率をより適確に把握できれば、
電気エネルギの分配価格と電気損失とを減らすことがで
きるだろう。この分配価格には、監視、障害除去、保守
、および設備交換などの費用のほか、電力供給停ｔｌｚ
による費用、および電圧不安定による電力損失費用が含
まれている。

［発明が解決しようとする課題］ この発明の目的は、上述した不都合を解決することであ
る。特に、回路網や３相電気機器の線路にかかる電力不
平衡を検出する装置を具体化することにある。これによ
って、回路網の不平衡がより適確に把握され、その線路
に接続される負荷をより効果的に分配することができる
。また、効果的な負荷配分によって、特定線路に過大な
電流が流れるのを防止でき、配電停止といった不都合を
避けることができる。このことは、特に、この種の回路
網に単相機器を接続する際に、各相の線路に要求される
電力を、より効果的に分配した場合にあてはまることで
ある。

回路網にかかる電力不平衡は、一定の場合もあり得る。

この種の電力不平衡は、設置方法そのものに依存する。

たとえば、使用機器の大部分を特定の線路に接続したよ
うな場合である。よって、これを構造的不平衡というこ
ともできる。

不平衡は、また、−時的な場合もある。つまり、あると
きには一つの相、他のときには別の相といった具合に不
平衡が生じる。これは、遷移的不平衡ということができ
る。

不平衡の発生する時刻が一定で同一の線路に生じる場合
、これはサイクリックな遷移的不平衡である。一方、発
生時刻や発生線路が予測できないような場合は、ランダ
ムな遷移的不平衡である。

構造的不平衡は、設備の接続を変更することによって修
正できる。これによって、線路に要求される電力の分配
を永久的に改善することができる。

サイクリックな遷移的不平衡は、装置への電力供給プロ
グラム（自動あるいは手動）を変更することによって修
正できる。

ランダムな遷移的不平衡は、電力アダプタ、および／ま
たは自動等価器（ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｅｑｕａｌｉｚ
ｅｒｓ）によって修正される。しかしながら、このよう
なアタプタ類を回路網に接続しても、不平衡の検出が改
善されるだけ、つまり不平衡の分析装置が存在するだけ
といったようなことになりかねない。

［課題を解決するための手段」 上記課題を解決するためにこの発明は、各相あたり１本
の線路と中性線とを有する回路網あるいは３相交流電気
機器の線路」−の電力不平衡を監視する電力線路の不平
衡監視装置において、前記各線路を流れる電流を測定し
、各電流の値を出力する電流測定手段と、 前記各線路を流れる線路電流の総計に対する前記中性線
を流れる電流の比を任意の時点で計算し、この比を表す
信号を出力する演算手段と、前記演算手段の出力に接続
され、前記比の値があらかじめ定められた不平衡しきい
値を越えたときに、そのことを示す第１の表示手段と、
前記電流測定手段の出力と前記第１の表示手段の出力に
接続され、他の線路電流より大きい線路電流が流れる線
路を同定し、この線路を不平衡を起こした線路とする第
２の表示手段と を具備することを特徴とする。

上記演算手段は、総要求電力が電力しきい値Ｐ（上記不
平衡しきい値とは別個のもの）を越えたときにのみ結果
表示を制御する。この電力しきい値Ｐは、この回路網、
あるいは設備に割り当てられた電力のＸ％（たとえば７
５％）に等しい。実際、電力供給がほんのわずかな設備
の不平衡を追跡してもなんの意味もない。ここでは、不
平衡比の記録を開始する電力しきい値を７５％としたが
、これを５０％〜９０％の間で調節できるようにするこ
とも可能である。

また、前記第１の表示手段は、前記演算手段の出力に接
続されたしきい値検出器をもち、該しきい値検出器の出
力は表示器に接続され、前記比があらかじめ定められた
不平衡しきい値を越えたときには、該表示器の表示が直
ちに変化するように構成されたことを特徴とする。

さらに、前記第２の表示手段は、比較器と選択回路とを
もち、前記比較器は、前記電流測定手段の出力に接続さ
れた入力と、各線路に対応する出力とを有し、各時点に
おいて、線路電流が他の線路電流よりも大きい線路を決
定し、その線路に対応する比較器の出力にコード化され
た信号を出力し、前記選択回路は、前記比較器の出力と
前記しきい値検出器の出力とにそれぞれ接続された入力
と、各線路に対応する出力とを有し、該出力はそれぞれ
表示器に接続され、前記比が前記あらかじめ定められた
不平衡しきい値を越えたときには、前記大きな線路電流
が流れた線路に対応する表示器を直ちに選択することを
特徴とする。

また、該監視装置は、前記演算手段の出力と前記しきい
値検出器の出力とに接続された記録手段をもち、前記比
が前記あらかじめ定められた不平衡しきい値を越えたと
きには、その都度前記比の値を記録することを特徴とす
る。

さらに、前記記録手段は、前記電流測定手段の出力と、
前記選択回路の出力に接続され、前記比が前記あらかじ
め定められた不平衡しきい値を越えたときには、その都
度、不平衡を引き起こした線路の線路電流値の上位桁を
記録することを特徴とする。

［作用］ 後で詳述するように、この発明の監視装置は、回路網や
交流設備の各相の線路に要求される電力の不平衡をすべ
て検出することかできる。すなわち、中性線の電流値を
測定あるいは計算し、この値の、各線路電流の総計に対
する比を求めることによって、不平衡を検出することが
できる。この比は、不平衡率ともよべるものであるが、
Ｏがら１の間で変化する。つまり、中性線の電流か０の
ときに、この比もＯとなり、ある１つの線路に全電力が
集中したときに１となる。この場合、この線路を流れる
線路電流は、中性線を流れる電流と等しく、他の２つの
線路電流はＯとなる。

実際、この比、すなわち不平衡比の限界値を、０．５＋
εに定め、回路網が許容される不平衡状態の下で動作す
るようにすることも可能である。

この値でも、ある一つの相の線路電流は、他の２つの相
の線路電流の和よりも大きい。なお、この発明は、との
ようなしきい値に対しても対応できる。しかしながら、
最大の情報量を与える不平衡比は、０，５＋εに等しい
か、それより大きい値である。

Ｅ実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

この装置は、図に示されるように、３相交流電気回路網
の線路Ｐｉ、Ｐ２．Ｐ３．Ｉ）Ｎへの要求電力の不平衡
を監視することができる。この回路網は、各相あたり１
本の線路をもっている。すなわち、実施例の３相回路網
では、線路ＰＩ、Ｐ２Ｐ３と、中性線ＰＮとである。

この装置は、電流測定手段１をもぢ、線路ＰＩＰ２．Ｐ
３．ＰＮに流れる電流を測定する。この測定値は、数値
として電流測定手段１の各出力端から出力される。電流
測定手段１は、図に符号２３．４．５で示されるように
、たとえば、クランプオン・プローブをもつ数値出力型
の電流計から構成することもできる。あるいは、変圧器
を保護する装置の温度画像を出力するための電流制限装
置を流用することもできる。上記プローブは、線路Ｐ３
．Ｐ２．Ｐｉ、ＰＮを流れる線路電流の数値を、各出ノ
ア７．８，９．１０に供給する。線路ＰＮの線路電流は
、線路Ｐ３．Ｐ２．ＰＩの線路電流から計算できるので
、線路ＰＮの線路電流を上記計算値で置き換えた方か有
利なこともある。

この装置はまた、演算手段１１をもっている。

この演算手段１１は、線路Ｐ］、Ｐ２．Ｐ３を流れる線
路電流ｒｌ、ｒ２．ｒ３の総和１］＋Ｉ２十Ｉ３に対す
る、中性線ＰＮを流れる電流値ＩＮの比ＴＤを、任意の
時点で計算する。

このイ直ＴＤは、ｒＮ／　（ｒ　１＋Ｉ　２＋Ｉ　３）
と等しいもので、この回路網の不平衡比を示すものであ
る。これは、演算手段１１の出力１２から数値信号の形
で供給される。

この装置はまた、第１の表示手段１３をもっている。表
示手段１３は、演算手段１１の出力１２に接続され、回
路網の不平衡比ＴＤの値があらかじめ定められた不平衡
しきい値を越えたときにそれを表示する。すでに述べた
ように、このしきい値は、０．５＋εに固定してもよい
。この第１の表示手段１３は、たとえば、演算手段１１
の出力１２に接続されたしきい値検出器１４を含んでい
る。この検出器１４の一つの出力は、不平衡比があらか
しめ定められた不平衡しきい値を越えたとき、その変化
を直ちに表示する表示器１５に接続されている。表示器
１５としては、ランプ、あるいは他の電気・機械的また
は音響的表示装置を用いればよい。

この装置はまた、第２の表示手段１６をもっている。表
示手段１６は、線路電流を測定する手段２．３．４の出
カフ、８．９と、第１の表示手段１３の出力（しきい値
検出器１４の出力）に接続されている。後述するように
、この第２の表示手段１６は、他の各線路電流よりも大
きい線路電流を流している線路を同定することができる
。同定された線路は、実際、他の線路と比べて電流を減
らさなければならない線路である。

第２の表示手段１６は、数値比較器１７をもっている。

この比較器１７の入力は、各線路電流を測定する手段の
出カフ、８．９に接続されている。

比較器１７によって、他の線路の線路電流よりも大きな
線路電流をもつ線路を各時点で決定することができる。

数値比較器１７についての詳細は省略するか、たとえば
、−群の比較器で構成し、それらの出力にコード化され
た信号を供給するようにしでもよい。３相の電流を比較
しなければならないこの実施例では、比較器１７は３つ
の出力をもっている。そして、最大の線路電流をもつ線
路に対応した出力（比較器１７の）から特定のコード化
された信号が出される。このコード化された信号は、た
とえば、該当する出力から゛′１°゛信号を出し、他の
出力からはパ０″′信号を出すといったものである。

第２の表示手段１６は、また、選択回路１８をもってい
る。選択回路１８は、比較器１７の出力としきい値検出
器１４の出力に接続された入力をもっている。また、選
択回路１８は、各線路に対応する出力１９，２０．２１
をもっている。これらの出力は、それぞれ電気的、また
は電気・機械的表示器２２，２３．２４に接続されてい
る。不平衡比があらかじめ設定された不平衡しきい値を
越えた場合、選択回路１８は、最大線路電流をもつ線路
に対応する表示器を直ちに選択する。

選択回路１８は、３相回路網の場合、たとえば、３つの
ＡＮＤゲート２５，２６．２７で構成される。これら３
つのＡＮＤゲート２５，２６．２７の第１人力は、比較
器１７の各出力２８，２９゜３０に接続される一方、第
２人力は、しきい値検出器】４の出力に接続されている
。

上述した装置の動作は次の通りである。

総要求電力が所定値より大きく、かつ不平衡比か不平衡
しきい値を越えた場合は、第１の表示手段１３の表示器
１５か状態を変える。この表示器１５は、たとえばラン
プでよく、それが点灯される。不平衡比が不平衡しきい
値を越えたということは、一つの線路の線路−電流が、
他の線路の線路電流よりもはるかに大きいということで
あり、この電力不平衡を引き起こした線路が同定されな
ければならない。もし、最大電流が流れている線路がＰ
ｌであるならば、この線路Ｐ１に対応する比較器１７の
出力３０に、゛′ビ′信号が出力される。

実際、比較器１７は、線路Ｐ１の線路電流１１を測定す
る手段４の出力９から出される最大数値を同定する。こ
の“ビ′信号は、ＡＮＤゲート２７の第２人力に供給さ
れる。このＡＮＤゲート２７の第１人力には、不平衡比
ＴＤ（この実施例では０．５＋ε）を越えた場合、しき
い値検出器１４の出力から“ビ信号が供給されている。

一方、比較器１７の他の出力２８．２９からは“Ｏ′”
信号が出力される。こうして、ＡＮＤゲート２７の出力
２１から“１″信号が出力され、表示器２４の状態を変
化させる。表示器２４は、電気・機械的、電気的、ある
いは音響的表示器で、たとえば、ランプを使用すること
ができる。他の線路Ｐ２゜Ｐ３に対応する表示器２２．
２３は変化しない。

この実施例装置によれば、総電力Ｐ　ｌ　＋Ｐ　２　十
Ｐ３が所定の電力しきい値Ｐ（たとえば、割り当てられ
た電力の７５％）より大きい場合に、不平衡比が設定さ
れた不平衡しきい値を越えたことを検出できる。また、
他の線路より線路電流の大きな線路を同定できる。この
線路の過剰電流か回路網の要求電力の不平衡を引き起こ
していたものである。

ある一つの線路に不平衡が起きたとの表示は、装置か手
動でリセットされるまで保持される。しかしながら、こ
の検出器を接続している間ずっと監視を継続し、不平衡
時に最大線路電流を供給した線路を各時点で監視し、こ
の検出器を取り外した後の読みにおいて、２つあるいは
３つの線路が表示されるようにすること°も可能である
。

ある１木の線路で不平衡か起きていた場合（構造的不平
衡）は、その線路の負荷の１／４を、他の２本の線路に
分散させるのが唯一の解決策である。

２本の線路で不平衡が起きていた場合、それらの線路の
負荷の各１／３を、他の１本の線路に割り振ることも可
能である。しかしなから、この場合は、不平衡アナライ
ザを用いて、この不平衡現象が構造的なものか遷移的な
ものかを判定しなければならないこともある。

最後に、３相で不平衡が生じた場合、これは、明らかに
遷移的不平衡の状況下で生じたものである。この不平衡
を分析すると、サイクリックなものか、ランダムなもの
かを判定でき、それに応じた正しい処置を施すことがで
きる。他に方法がない場合は、電源変圧器の容量を上げ
ることを考慮したり、使用者と予備電力供給の予約をし
ておく必要がある。

この装置はまた、記録手段３１をもっている。

記録手段３１は、演算手段１１の出力１２としきい値検
出器１４の出力とに接続されており、不平衡比があらか
じめ設定された不平衡しきい値を越えたときには、その
値を逐一記録するようになっている。この記録手段３１
には、図示しない時計を備えつけ、不平衡の発生時刻を
、基準時点からの経過時刻として記録するようにしても
よい。

記録手段３１はまた、線路ｐ１．ｐ２．ｐ３の線路電流
を測定する電流測定手段１の出カフ、８゜９と、選択回
路１８の出力１９，２０．２１とに接続されている。こ
のような接続によって、あらかじめ設定したしきい値を
越えるたびに、不平衡を引き起こした線路の最大電流を
記録することが可能となる。また、その時刻も上と同様
にして記録することができる。

記録手段３１の出力３２は、図示しない表示手段に接続
することもできる。これによって、所定時間にわたり記
録された種々の値を表示でき、たとえば、最大不平衡を
引き起こした線路とか、構造的不平衡、サイクリックな
遷移的不平衡、ランダムな遷移的不平衡の区別などを調
へることかできる。この結果、すでに説明したようにし
て、要求電力の不平衡を解消することができる。たとえ
ば、この回路網から供給を受ける装置の接続方法を変え
たり、これらの装置に電力を供給する変圧器（高電圧／
低電圧変換）の特性を変えたりして不平衡を解消するこ
とができる。また、容量が過大の変圧器を使用しなくて
も良くなる。さらに、この回路網の各線路から供給を受
ける装置をより上手に分配することによって、回路網の
特定線路に発生した過大の不平衡による停電を防止でき
る。

こうして、多相交流回路網を使用する際に、相当な節約
を実現できる。

なお、−時的な不具合から回路網や設備が不具合を生じ
たと誤認することを避けるための手段を設けることも可
能である。

同様に、回路網や設備かサーキットブレーカで保護され
ている場合、このサーキットブレーカが不平衡の故に作
動したのか、あるいは、その他の理由で作動したのかを
判別する手段を設けることも可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、総電力が所定
の電力しきい値（たとえば、割り当てられた電力の７５
％）より大きい場合に、不平衡比があらかじめ設定され
た不平衡しきい値を越えたことを検出できる。また、他
の線路より線路電流の大きな線路を同定できる。これに
よって、負荷の最適分散が容易に実現できる効果が得ら
れる。

また、記録手段を設けることによって不平衡の経時的変
化を調べることができる。たとえば、最大不平衡を引き
起こした線路とか、構造的不平衡、サイクリックな遷移
的不平衡、ランダムな遷移的不平衡の区別なとを調べる
ことができる。この結果、回路網から電力供給を受ける
装置の接続方法を変えたり、これらの装置に電力を供給
する変圧器の特性を変えたりして不平衡を解消すること
ができる。また、容量が過大の変圧器を使用しなくても
良くなる。さらに、この回路網の各線路から供給を受け
る装置をより−Ｌ手に分配することによって、回路網の
特定線路に発生した過大の不平衡による停電を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明の一実施例による電力線路の不平衡監視
装置の構成を示すブロック図である。 ■・・・・・・電流測定手段、 １１・・・・演算手段、 Ｉ３・・・・・・第１の表示手段、 １４　・・・しきい値検出器、 １５・・・・・・第１の表示手段内の表示器、１６・　
第２の表示器、 １７・・・・比較器、 １８・・・・・選択回路、 ２２．２３．２４・・・・第２の表示手段内の表示器、
３１・・・・・・記録手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、各相あたり１本の線路と中性線とを有する回路網あ
   るいは３相交流電気機器の線路上の電力不平衡を監視す
   る電力線路の不平衡監視装置において、 前記各線路を流れる電流を測定し、各電流の値を出力す
   る電流測定手段と、 前記各線路を流れる線路電流の総計に対する前記中性線
   を流れる電流の比を任意の時点で計算し、この比を表す
   信号を出力する演算手段と、 前記演算手段の出力に接続され、前記比の値があらかじ
   め定められた不平衡しきい値を越え、かつ、その時点の
   要求電力が割り当てられた電力の一定比率を越えたとき
   に、そのことを示す第１の表示手段と、 前記電流測定手段の出力と前記第１の表示手段の出力に
   接続され、他の線路電流より大きい線路電流が流れる線
   路を同定し、この線路を不平衡を起こした線路とする第
   ２の表示手段と を具備することを特徴とする電力線路の不平衡監視装置
   。 ２、請求項１記載の電力線路の不平衡監視装置において
   、前記第１の表示手段は、前記演算手段の出力に接続さ
   れたしきい値検出器をもち、該しきい値検出器の出力は
   表示器に接続され、前記比があらかじめ定められた不平
   衡しきい値を越えたときには、該表示器の表示が直ちに
   変化するように構成されたことを特徴とする電力線路の
   不平衡監視装置。 ３、請求項２記載の電力線路の不平衡監視装置において
   、前記第２の表示手段は、比較器と選択回路とをもち、 前記比較器は、前記電流測定手段の出力に接続された入
   力と、各線路に対応する出力とを有し、各時点において
   、線路電流が他の線路電流よりも大きい線路を決定し、
   その線路に対応する比較器の出力にコード化された信号
   を出力し、 前記選択回路は、前記比較器の出力と前記しきい値検出
   器の出力とにそれぞれ接続された入力と、各線路に対応
   する出力とを有し、該出力はそれぞれ表示器に接続され
   、前記比が前記あらかじめ定められた不平衡しきい値を
   越えたときには、前記大きな線路電流が流れた線路に対
   応する表示器を直ちに選択することを特徴とする電力線
   路の不平衡監視装置。 ４、請求項３記載の電力線路の不平衡監視装置において
   、該監視装置は、前記演算手段の出力と前記しきい値検
   出器の出力とに接続された記録手段をもち、前記比が前
   記あらかじめ定められた不平衡しきい値を越えたときに
   は、その都度前記比の値を記録することを特徴とする電
   力線路の不平衡監視装置。 ５、請求項４記載の電力線路の不平衡監視装置において
   、前記記録手段は、前記電流測定手段の出力と、前記選
   択回路の出力に接続され、前記比が前記あらかじめ定め
   られた不平衡しきい値を越えたときには、その都度、不
   平衡を引き起こした線路の線路電流値の上位桁を記録す
   ることを特徴とする電力線路の不平衡監視装置。