JPS58179119A - 保護継電器 - Google Patents

保護継電器

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JPS58179119A
JPS58179119A JP5815682A JP5815682A JPS58179119A JP S58179119 A JPS58179119 A JP S58179119A JP 5815682 A JP5815682 A JP 5815682A JP 5815682 A JP5815682 A JP 5815682A JP S58179119 A JPS58179119 A JP S58179119A
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voltage
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千葉 富雄
博之 工藤
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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】 本発明はアナログ形保護継器に係シ、特に、半導体集積
回路化に好適な高精度、無調整な直接位相比較形保腰継
電器に関する。
従来のアナログ形保篩リレーはディスクリート部品の組
合せによシ構成し、構成要素でおる加算増幅部は、尚精
度化及びリニアリイテイ確保のために調整端子を出し、
オフセラ)&圧及び加′I#増幅度等を調整してい友。
この之め、調整用素子イ(固定抵抗及び可変抵抗)が付
加されると共に調整作業が必要となり、回路規模が大き
くなると共にコスト高となる欠点がめった。
この上うな保饅リレーをカスタムIC化する場合、従来
と同様にオフセット電圧、加算増幅度を調整するのでは
カスタムIC化のメリット(低コスト化、小型化、高信
頼度化)が出せないと共に、汎用化構成を考えた場合内
蔵回路が多くなりビンネックになる等の問題がめった。
また、加算・増幅器の構成要素である演算増幅器として
はオフセット電圧を補償した差動チョッパ形演算増幅6
等集開発されているが、回路構成が複雑になると共に大
型化し、保饅リレーの半導体集積回路化素としては不適
蟲でめった。
本発明の目的に、オフセット電圧無調整で高精度なカス
タムIC化に好適な保瞳継1器を提供することにめる。
本発明は、IC(演算増幅器)製作説差により発生する
オフセット電圧及びドリフトを自動的に補償し、この補
償波形にマツチングしたデジタル(位相)判定を行なう
ことによってオフセット電圧無y4整で高梢になカスタ
ムIC化を図ろうとい9ものである。さらに本発明の要
旨を詳細に説明すると次の如くである。すなわち、本発
明に、保睦リレーの半導体乗積回路化を考這すると共に
、直接位相比較形保護リレーは積分要素(メモリ貴素)
を持っていない点に着目し、 (1)構成要素の1つである加算・増幅器をスイッチト
キャパシタ方式によ多構成し、オフセット電圧及びドリ
フトを完全に補償すると共に、コンデンサ比で加算及び
増幅度を決定するようにして、牛導体果槓回路化時に高
梢匿化が達成でき、無調整化が達成できるようにし九。
(2)また、構成要素のもう1つの要素である位相判定
回路を上記(1)の加算・増@器の出力□(パルス状の
出力波形)にマツチングしたディジタル位相判定回路構
成を提案し、回路の構成をシフプルにすると共に、半導
体集積化特高集積化がしやすい回路構成にした。
点に特徴を有している。
以下、本発明の実施例について!!5!明する。
第1図には、本発明の一実施例が示されている。
図において、1は入力補助電圧・電流変成器、2は高調
波除去用入力フィルタ、3は各保障リレーに必要な特性
角を得るための基本移相回路、4はリアクタンスリレ一
部を示す。5も4と全く同様のリレー要素であシ、シス
テム的には第1図に示したように、保膜リレー要素が複
数共通基本移相回路3に接続されるものである。
次に、リアクタンスリレー4のそれぞれの構成要素につ
いて述べる。第1図の4内の41は整定回M、42は加
算・増幅回路(リアクタンスリレーでは(工i−ψ)を
求める)、4:11;を増幅回路(リアクタンスリレー
ではi乏)、44及び45は方形波変換回路、46は判
定回路(リアクタンスリレーでは< ”r 乞−’v 
>とi久の重り角が90゜以上かどりかの判定)を示す
。第2図には、公仰のりアクタンスリレーの特性例を示
す。
第3図は、従来技術でも述べたように、従来、オフセッ
ト電圧、増幅度等を調整していた加算・増幅回路に対す
る本発明の回路構成を示す。第3図(A)は全体回路、
第3図■は入力電圧、オフセット電圧充電モード(出力
はオフセット電圧値)、第3図8は演算・出力モード(
出力は加算・増幅結果を出力)を示す。次に、これらの
回路の動作につき説明する。第3図(4)においてS%
〜S、はアナログスイッチ、C1ム、Cpm及びC1は
コンデンサ、OPは演算増幅器、V OFFは該演算増
S器のオフセット電圧を想定し九定電圧、vffl及び
Vtfは入力電圧、voは出力電圧を示す、第3図03
)fl第3図(4)のアナログスイッチL * gs 
*S、及びS、をONし、入力電圧(v!1及びVt*
 )を各コンデンサC1ム、C11に充電すると共に、
オフセット電圧V OFFをC1に充電するモード(回
路構成)を示すものである。この時の各コンデンサC1
ムl c、 l + c、  の各端子の電荷量は次の
ようになる。
Clム端子の電荷量QctA= C1a (VI+ −
Voyy) ・”(1)C1端子の電荷量Q c、 m
 = C,m (Vt* −Vote ) ・べ乃C3
端子の電荷量Qc、=−C,・Voyv  ”−・(3
)次に、第3図0は第3図(4)のアナログスイッチS
t −Sa及び8.をONL九状態を示す。この安定し
た状態での各コンデンサC1ム、 C1m 、 Clの
各端子の電荷量は次のようになる。
C,ム端子の電荷量Q’c1ム=−C1ム・V oyy
・・・・・・(4)C,I端子の電荷量Q’ctm= 
 C(m−Voyr・・・”・(5)”t ”1111
1子ノI!−JFJllliQ”a * =Ct(V@
  VOFF) ”(6)上記(1)式〜(6)式を用
いて各コンデンサ端子の電荷量の変動量ΔQを求めると
次のようになる。
ΔQctム=Qcta  Q’cta=Ctn・Vy、
  ・−”−(7)ΔQcts=Qc+m  Q’ct
m=C+鯵・Vz、   =−−−−=−(8)lQc
z=Qct  Q’ct=Ct・Vo     ”・”
・(9)すなわち、上記(7)(8)(9)式より出方
電圧V、とじて次式を得ることができる。
上記(10)式よシ、入力電圧V!、及びVl、は加算
されると共に、その増幅度はC,ム及びC1論とC8の
比で弐わされる。そして、vOννなるオフセット電圧
がおるにもかかわらず、第3図0のモードではこのオフ
セット電圧V OFFが完全に補償されている。第4図
には第3図において、vl、=!=が示されている。
図において囚は入力(8和ωt)及び出力(■σ)fノ
波形、(8は”1″レベルに第3図のアナログスイッチ
8t = 84− Ss をONする(#!3図口に示
されるモード作成)タイミングパルス(1)、(Qは”
1#レベル時にアナログスイッチ5It81eS、 、
 S、をONする(第3図(6)に示されるモード作成
)タイミングパルス@)t−それぞれ示す。すなわち、
上記したタイミングパルスφがルベル時には、出力電圧
として上記した(10)式の値を出カレ、タイミングパ
ルスφが11”レベル(φが”O”レベル)時には、オ
フセット電圧voFνを出力しているものである。
次に、以上述べたような出力波形に対する位相判定手法
について述べる。
第5図は直接位相比較形保障リレーの位相判定回路のブ
ロック構成を示す0図において44及び45は、第1図
の44及び45と同一のものでおシ方形波変換回N(コ
ンパレータ)である。
また、46及び47はANDゲート、48゜49及び5
3はカウンタ、50はNORゲート、51及び52はR
−87リツプフロツプ、54はORゲート、55はAN
Dゲートを示す。
本判定回路についてもリアクタンスリレーを例に説明を
加える。す卆わち、第5図の44には第2図に示したベ
クトル量(IZ−V)が入力し、45には(IZ)が入
力されることを例に話を進める。また、入力波形は第4
図の(4)を(IZ−V)あるいは(IZ)として以下
説明する。
まず、第5図の44及び45の方形波変換回路のスレッ
シュホールド電圧が第4図囚の8のごときについて述べ
る。入力波形((IZ−v)或は(IZ)に対スるスレ
ッシュホールド電圧が第4図(4)の麿のときの方形波
変換回路44及び45の出力を第6図囚に示す。ここで
、(IZ−V)と(IZ)を第4図囚の波形とするとA
NDNOゲートの出力も第6図囚に示すごとくなる。こ
の信号をカラ/り48のクロック入力端子に入力する。
すなわち、この出力信号をカウンタ48のクロックとし
て使用する。方形波変換回路44或は45のスレッシュ
ホールド電圧を第4図囚のbとすると、その時の出力波
形は第6図(2)に示すごとくなる。
7第4図及び第6図の1クロツク周期(T)を本実施例
では説明全簡単にするために20度の例で述べているが
、リアクタンスリレーでは第2図に示したように、1r
z−V)と(IZ)の゛重なシ角が90°以上かどうか
を判定する庵のでToシ、精度的には不十分である(こ
れは後述するようにクロック周波数を高くすることによ
って解決できるところのものでめる。)と共に説明が複
雑になるので、ここでは、5クロツク計数したなら90
” の電なシ角が発生した(リレーが動作)として以下
説8Aを加える。
まず、第6図囚の出力波形に対して説明を加える。@6
図囚の波形が第5図のカウンタ4Bのクロック端子に入
力される。そのときのカウンタ出力が第6図0に示され
ている。すなわち、3クロツクしか入力しないのでカウ
ンタ48の出力は常にOでらる。従って、第6図(ハ)
、[F])に示す如くフリップフロップ51及びORゲ
ート54の出力も常に0(リレー不動作)である。これ
は、3クロツク、すなわち(I Z −4)と(1z)
の重なシである。
次に、第6図6)の波形が第5図のカラ/り48のクロ
ック熾子に入力された場合について述べる。
このカウンタ48は上記したように5進カウ/りと仮定
しているので、その出力扛、第6図■のごとくなる。従
って、7リツグフロツプ51及び54の出力は第6図t
a、11のごとくなり、リレー出力が発せられたことに
なる。
以上の説aAは、第5図からもわかるように、(IZ−
V)及び(IZ)がプラス(+)波形の判定手法につい
て述べたがマイナス(−)波形に対しては、^NDゲー
ト47、カラ/り49、フリップフロップ52を用いて
上記と全く同様の処理を繰返し実行するものである。ま
た、カラ/り53は、フリップフロップ51及び52の
1ノセツト制御用カウンタ(連続化制御カラ/り)であ
シ、第6図の囚、@のα領域の時間を計測するものであ
る。リアクタンスリレーの場合には、α領域(クロック
パルスが発生していない時間)が90度以上の場合には
フリップフロップ51.52’にリセット指令を発する
ものである。
また、ORゲート54は、入力信号正弦波の片波でも条
件が成立すれば出力を発するようにし九ものであり、A
NDゲート55は入力信号(正弦波)の両波とも条件が
成立したときにリレー出力を発するよりにするために設
けたものである。
次に、もう一つの実施例について第7図及び第8図を用
いて述べる。第7図は第5図とほとんど同一のもので、
相違点は、該ANDゲート46及び47の出力をカウン
タ48,49のクロック端子に入力するのではなく、カ
ウンタの制御信号として利用し、カラ/り48,49の
クロックは第7図に示すように信号線入を介して、与え
るようにする。すなわち前記の実施例は、カラ/りの歩
道制御を該ANDゲート46.47の出力により行うの
に対し、本実施例は、該ANDゲート46゜47の出力
はカウンタの制御信号として利用し、歩進制御は、第7
図の基本タイミング発生回路聞から与え制御するもので
ある。
第8図囚、(2)は第6図囚、(6)の波形と同一のも
のである。すなわち、この信号をカウンタ48゜49の
制御信号c″11ルベル時カラ/り歩進を行う)として
利用する。第8図口は基本タイミングであり、第7図の
信号lsBに相当する。第8図0は第8図(4)、(B
)の信号と、該第8図囚、(B)の周期と同一周期で出
力される第8図口に示す如きクロック信号とのAND出
力波形a(第7図のANDゲート57の出力)が示され
ている。第8図口は前記と同様、カウンタ48及び49
1−5進カウンタとし、制御信号が第8図(4)のとき
のカウンタ48の出力を示す。第8図■は制御信号が第
8図(2)のときのカウンタ48の出力を示す、前記の
実施例と同様の判定ができることがわかるであろう。以
上述べたごとく、位相判定入力が従来と異なシ、連続波
形でなくノ(ルス状の波形でも従来と同様に位相判定が
できることがわかるであろう。
この位相判定の精度に関しては、前記の実施例では、第
4図に示したアナログスイッチの制御信号φ及びjの周
波数を高くすること、後記の実施例では、第8図(Qに
示されるカラ/り歩進用基本タイミングパルスの周波数
を高く(時間間隔を小さく)することによって容易に達
成できるもので6る。
以上述べたように、オフセット電圧及びドリフトを完全
に補償できる第3図の回路構成と該回路構成(出力)に
マツチングした第5図あるいは第7図の位相判定回路(
ディジタル判定)とすることによって、高n度な保1j
 IJリレー達成できることがわかるでろろう。
また、本発明は半導体集積回路化に適するものである。
なぜなら、第3図に示した加算増幅回路は前記したよう
に、オフセット電圧及びドリフトは完全に補償できるこ
とはもちろん、加算及び増幅をコ/デンサ比によって達
成している。半導体集積化する場合、コンデ/すは抵抗
に比べて1桁以上高精度に作ることができる。また、第
5図あるいに第7図は処理をディジタル化していると共
にシンプルな構成の九め高集積化が可能となる。
以上説明したように、本発明によれば、オフセット電圧
無調整で高精度にカスタムIC化を行なうことができる
【図面の簡単な説明】
第1図は公知のリアクタンスリレーのブロック図、第2
図はリアクタンスリレーの特性例、第3図は本発明の加
算・増幅部の回路構成、第4図は第3図の回路動作説明
のためのタイムチャート、第5図は本発明の位相判定回
路のブロック図、第6図は第5図の動作説明用タイムチ
ャート、第7図は本発明応用実施例の位相判定回路ブロ
ック図、第8図は第7図の動作説明用タイムチャートで
め1・・・入力補幼亀圧・電流変成器、2・・・高調波
除去用入力フィルタ、3・・・基本移相回路、4.5・
・・す千 1 図 ¥72  口 ?θ0

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、整定回路と、加算増幅回路と、比較回路と、位相判
    定回路とによって構成される保護継電器において、上記
    加算増幅回路を演算増幅器と、コンデンサと、アナログ
    スイッチによって構成し、入力電圧及びオフセツHIE
    圧を充電する第1の回路モードと、充電した入力電圧及
    びオフセット電圧を用いてコンデンサ比によって加算及
    び増@を行う第2の回路モードを作るための切替スイッ
    チをiえると共に、第2の回路モードの出力を上記比較
    回路を介してディジタル位相判定すること1特徴とする
    保護継電器。
JP5815682A 1982-04-09 1982-04-09 保護継電器 Granted JPS58179119A (ja)

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JP5815682A JPS58179119A (ja) 1982-04-09 1982-04-09 保護継電器

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JPH0158735B2 JPH0158735B2 (ja) 1989-12-13

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6194513A (ja) * 1984-10-16 1986-05-13 株式会社日立製作所 保護継電器
JPS6277013A (ja) * 1985-09-26 1987-04-09 株式会社日立製作所 保護継電器
JPS62131720A (ja) * 1985-12-02 1987-06-15 株式会社日立製作所 保護継電器
JPS6481616A (en) * 1987-09-24 1989-03-27 Hitachi Ltd Input circuit for digital operation and processing device
US8822752B2 (en) 2008-06-30 2014-09-02 Diao Paper Corporation Disposable diaper

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US8822752B2 (en) 2008-06-30 2014-09-02 Diao Paper Corporation Disposable diaper

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