JPS5855458B2 - 三相回路の零相分検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は配電線の如き三相回路の零相電流または零相電
圧を検出する零相分検出装置に関するものである。

配電線路においては、零相電流または零相電流と零相電
圧の双方により接地事故の検出を行なっている。

零相電流や零相電圧を検出するには、零相変流器（ＺＣ
Ｔ）や接地変成器（ＧＰＴ）を用いれば簡単であるが、
ＺＣＴやＧＰＴの取付が不可能な場合或いは取付が困難
な場合には、各相毎に変成器を取付けて三相の変成器の
出力を合成する方法を採る必要がある。

合成の方法は種々あるが、零相電流を検出する場合量も
一般的に行なわれている方法は第１図に示す通りである
。

第１図においてＣＴｕ＝ＣＴｗはｕｊＶ５Ｗの各相の架
線に取付けられた変流器、Ａ１−Ａ３は電流計、Ｚは２
次負担であり、２次負担Ｚの両端に合成電流に相応する
検出電圧を得るものである。

このように各相毎に変成器を設けてその出力を合成する
方法による場合には、各変成器として誤差の少ない特性
の揃ったものを用いる必要があるが、実際にはこのよう
な同じ特性の変成器を揃えることは困難であり、高い検
出精度を得ることが出来ない。

本発明の目的は、各相間電線路からの入力信号により、
微小の零相分をも確実に検出し、また入力信号の大きさ
の広い範囲にわたって残留分が生じないようにして、配
電線路の微地路をも正確に検出できるようにした検出精
度の高い三相回路の零相分検出装置を提供することにあ
る。

以下図面を参照して本発明の検出装置を詳細に説明する
。

本明細書において「変成器」とは、変流器（ＣＴ）及び
計器用変圧器（ＰＴ）の双方を意味する。

本発明はＣＴを用いて零相電流を検出する場合及びＰＴ
を用いて零相電圧を検出する場合の双方に適用できるが
、いずれの場合も同様の構成により実施できるので、以
下の説明ではＣＴを用いて零相電流を検出する場合につ
いて述べる。

周知のように、変流器の誤差は、比誤差と位相誤差とに
分けられ、これらの誤差が各変流器毎に異っていると各
相の変流器の検出信号を台底する際に誤差が生じ、零相
分を正確に検出することができない。

しかしながら、ｕ、ｖ、ｗの各相の変流器の１次電流Ｉ
１に対する２次電流Ｉ２の特性が第２図の曲線ｕ、ｖ、
ｗで示すように直線で表現できる場合、即ち各変流器の
比誤差が一定の場合には、比誤差が大きくても電子回路
により各相の検出信号に適当な係数を乗する作用をさせ
て比誤差を揃えることができる。

即ち第２図において各直線ｕ、ｖ、ｗを一致させること
ができ、各相の変流器の比誤差を見かけ上零にしたのと
同じことになる。

位相誤差についても全く同様のことが云える。

変流器に誤差を生じさせる要因としては変流器固有のも
の（２次負相、周波数、力率等によるもの）、変流器の
取り付は方や変流器相互間の位置関係によるもの等が考
えられるが、これらの要因による誤差を合成して得た最
終的な入出力特性が直線或いは要求される精度内の曲線
であれば電子回路により各相の特性を容易に一致させる
ことができるので、等師的に比誤差及び位相誤差が零の
変流器を用いたのと同様な零相分検出装置を得ることが
できる。

第３図は配電線の接地事故点を標定する目的で零相電流
の大きさを検出する場合の全体的構成を示したもので、
ＣＴｕ 、ＣＴｖ及びＣＴｗはそれぞれＵ相、Ｖ相及び
Ｗ相の架線に取付けられた変流器、Ｒｕ 、Ｒｖ及びＲ
ｗ は各変流器２次負担抵抗である。

１ｕ〜１ｗはそれぞれ２次負担Ｒｕ〜Ｒｗの両端に得ら
れる検出電圧を入力として各検出電圧を増幅する基本増
幅回路、２ｕ〜２ｗは増幅回路１ｕ〜１ｗの出力を入力
とする利得調整回路である。

３ｕ〜３ｗは増幅回路１ｕ〜１ｗで増幅された信号の位
相を調整するための位相調整回路で、図示の例では利得
調整回路２ｕ’−２ｗの後段に設けられ、利得調整回路
２ｕ〜２ｗ及び位相調整回路３ｕ〜３ｗにより利得・位
相調整回路２３ｕ〜２３ｗが構成されている。

この調整回路により調整された信号は三相加算回路４に
与えられ、三相加算回路４の出力は整流回路５により整
流されてレベル検出回路６に入力される。

レベル検出回路６により表示すべきレベルが検出され、
その検出結果は時限回路７を経て記憶回路８に入力され
る。

そして記憶回路８の内容（零相電流のレベル）は表示回
路９により表示される。

上記の装置において変流器ＣＴｕ＝ＣＴｗとしては、１
次電流に対して比誤差及び位相誤差が一定なるもの、或
いはその変動が許容誤差範囲にあるものが用いられる。

尚比誤差が一定であるということは、入出力特性が第２
図のように直線的になることを意味しているが、入出力
特性が非直線的な変流器であってもその特性の一部に直
線的部分を含む場合には、使用電流範囲を直線的な入出
力特性が得られる範囲に制限することにより用いること
ができる。

基本増幅回路１ｕ〜１ｗは変流器ＣＴｕ＝ＣＴｗの微小
な出力を適当なレベルまで増幅するためのものであり、
一般に空心コイルからなる変流器のように直線的な人出
力特性を得るものにあっては、その出力電圧は極めて低
く、増幅回路は欠くことができないものである。

利得調整回路２ｕ〜２ｗは入力電圧をｎ（ｎは定数）倍
する回路で、例えば第４図に示すように増幅器Ａｍｐ
と人力抵抗Ｒ７と帰還抵抗Ｒ２とからなる回路が用い
られる。

第４図の利得調整回路を用いた場合の入力電圧ｅｉｎと
出力電圧ｅｏｕｔ との関係は例えば増幅器の負端子
を使用すればｅｏｕｔ−（Ｒ２／ Ｒ，） ｅｉｎとな
り、Ｒ２とＲ１の比を適当に調整することにより、入出
力電圧の比を所定値ｎに調整することができる。

このような利得調整回路を設けると、各相の変流器の入
出力特性に応じて各相の利得調整回路の抵抗比Ｒ２／Ｒ
１を適宜に調整することにより第２図の各曲線ｕ、ｖ。

Ｗを一致させることができ、第３図の三相加算回路４の
出力端から変流器側を見た場合、各変流器として比誤差
が零のものを用いたのと同等になる。

位相調整回路は入出力電圧の位相関係を適宜に調整、し
得る回路でその一例を第５図に示しである。

この回路は演算増幅器Ａｍｐ と人力抵抗Ｒ３と帰還
抵抗Ｒ４とコンデンサＣとからなる回路で、出力電圧ｅ
ｏｕｔ の位相を入力端子ｅｉｎに対してコンデンサＣ
に流れる電流分だけ進めるようにしたものである。

第５図の位相調整回路における入出力の位相関係は、Ｚ
ｅｏｕｔ ”＝ｌ （ｅｉｎ −ｊａｎ −１（ωＣ／
Ｒ））０となる。

このような位相調整回路を設けると、各位相調整回路に
おいてその人出力の位相関係を適宜に調整することによ
り、三相加算回路の出力端から変流器側を見た場合の各
変流器の見かげ上の位相誤差を零にすることができる。

三相加算回路４は利得調整回路２ｕ〜２ｗ及び位相調整
回路３ｕ〜３ｗで利得及び位相が調整された信号ｅｕ
、 ｅｖ及びｅｗのベクトル和を作る回路で、第６図に
その一例を示しである。

第６図の回路は抵抗Ｒ５，Ｒ５・・・・・・・・・と増
幅器Ａｍｐ とにより横取されたもので、第７図Ａに
示すように加算回路の入力端子ｅｕ〜ｅｗ のベクト
ルが作る三角形が閉じている場合には出力電圧ｅｏｕｔ
が零となって零相電流は検出されず、第７図Ｂに示す
ように三角形が開いている場合には出力電圧ｅｏｕｔ
が現われて零相電流が検出される。

三相加算回路４の出力を指示計器等により表示させるこ
とによっても零相分の検出を行なうことができるが、第
３図の装置においては配電線の接地事故の検出に適する
ように特に整流回路５乃至表示回路９からなる表示部を
設けている。

即ち零相分は線路条件によって正弦波とは限らず、また
零相電流については半波の場合もあり得るので、零相分
の大きさを検出するためには整流回路５が必要となる。

接地事故点の標定を行なう場合には零相分の大きさを知
る必要があり、例えば零相分のレベルを段階的に検出す
る場合には、零相分が或しヘルより上か下かを検出する
レベル検出回路６が必要になる。

例えば、零相電流の場合は、０．２Ａ〜４．ＯＡの範囲
で０．２ Ａ〜１．ＯＡまでは０．２Ａ間隔で１．０〜
４−ＯＡの範囲は１．ＯＡの間隔で８段階のレベルを検
出して各レベルの零相電流が検出されたときに相応する
表示手段を動作させる。

時限回路Ｉは零相分の通過時間を定義するもので、或レ
ベル以上の零相分が或一定時間以上通過したときにのみ
そのレベルを表示させるようにするために表示回路の動
作を遅延させる回路である。

また記憶回路８は表示すべき零相分のレベルを一時記憶
しておく回路である。

通常変電所においては、変電所内の各継電器で零相分を
検出したときにその配電線を開路するため、通過した零
相分のレベルを記憶しておく必要がある。

表示回路９は記憶回路８に記憶されたレベルを表示する
回路で、例えば所定のレベルを表示した表示板を照明す
るためのランプを点灯させる回路である。

第８図は本発明の他の実施例の三相加算回路までの部分
を示したもので、第３図と異なる点は、フィルタ回路１
０ｕ〜１０ｗとボルテージフォロワ回路１１ｕ〜１１ｗ
とを付加した点、及び基本増幅回路１ｕ〜１ｗとして特
に差動増幅回路を用いた点である。

差動増幅回路を用いるのはノイズの同相分の影響を受け
ないようにするためで、フィルタ回路１０ｕ〜１０ｗは
このノイズを除去するためのものである。

またボルテージフォロワ回路１１ｕ〜１１ｗは三相加算
回路が発振するのを防止するためのものである。

第８図に示した横取を具体的にした回路を第９図に示す
。

同図において基本増幅回路１ｕ〜１ｗは抵抗Ｒ６〜Ｒ９
と増幅器Ａｍｐ とからなる差動増幅回路からなり、
フィルタ回路１０ｕ〜１０ｗは抵抗ＲＩＯ〜Ｒ１２、コ
ンデンサＣ１，Ｃ２及び増幅回路Ａｍｐ からなるバン
ドパスフィルタ回路からなっている。

利得調整回路２ｕ〜２ｗ及び位相調整回路３ｕ〜３ｗ及
び三相加算回路４はそれぞれ第４図乃至第６図に示した
のと同様の回路からなり、ボルテージフォロワ回路１１
ｕ〜１１ｗは増幅回路Ａｍｐ と抵抗Ｒ１３，Ｒ１４
とからなっている。

本発明の検出装置を用いるに当っては、利得調整回路と
位相調整回路とを適宜に調整して見かげ上の比誤差及び
位相誤差を零に近づけるのであるが、実際には各変成器
を架線に取付けた状態で三相加算回路の出力を零或いは
零に近づけるようにすればよい。

例えば第９図の回路による場合は、可変抵抗器Ｒ２とコ
ンデンサＣを調整することにより三相加算回路４の出力
を零にすればよい。

本発明においては、前述のように人力に対して比誤差及
び位相誤差が一定している空心コイルを用いる必要があ
る。

第８図及び第９図に示した実施例においてフィルタ回路
は三相加算回路４の後段に一つだけ配置するようにして
もよい。

また増幅回路１ｕ〜１ｗと利得調整回路２ｕ〜２ｗとを
共通の回路で構成することもできる。

以上のように、本発明によれば、各相間電線路に取付け
る変成器は無鉄心の空心コイルであって、この変成器の
出力を増幅回路利得調整回路位相調整回路を経て調整さ
れた検出信号を三相加算回路で合成するようにしたので
、各変成器の残留分を入力の大きさの全範囲にわたって
補償して、各変成器の比誤差、位相誤差を見かげ上零に
近づけることができ、誤差が大きく、また各変成器間に
特性差があっても各変成器の特性を一線に合せて高精度
で零相分の検出を行なうことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は三相回路の零相分の検出回路の一例を示す接続
図、第２図は各相の変流器の入出力特性の一例を示す線
図、第３図は本発明の一実施例を示すブロック図、第４
図乃至第６図はそれぞれ利得調整回路、位相調整回路及
び三相加算回路の構成例を示す接続図、第７図Ａ及びＢ
は三相加算回路の人出力のベクトル図、第８図は本発明
の他の実施例内ブロック図、第９図は第８図を具体化し
た回路を示す接続図である。 ＣＴｕ＝ＣＴｗ・・・・・・変流器、２ｕ〜２ｗ・・・
・・・利得調整回路、３ｕ〜３ｗ・・・・・・位相調整
回路、２３ｕ〜２３ｗ・・・・・・利得・位相調整回路
、４・・・・・・三相加算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 三相回路の各相毎に変成器を取付けて各相の変成器
   の出力を合成することにより零相分を検出する三相回路
   の零相分検出装置において、前記各相の変成器の出力信
   号または該出力信号に比例した信号が入力される増幅回
   路と、この増幅回路の出力信号が入力される利得調整回
   路と、この利得調整回路の出力信号が入力される位相調
   整回路及び前記位相調整回路の出力側に得られる各相の
   信号のベクトル和を得る三相加算回路とを具備し、前記
   各相の変成器は入出力特性が略直線で表わし得る空心コ
   イルを用いたものからなっており、前記利得・位相調整
   回路は前記三相加算回路の出力側から見た各相の変成器
   の見かげ上の比誤差及び位相誤差を零に近づけるように
   入出力の大きさの比及び位相関係を調整することを特徴
   とする三相回路の零相分検出装置。