JPS6373409A - 無効電力補償装置の故障検出装置 - 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） 本発明は無効電力補償装置の故障検出装置に関する。

（従来の技術） 第４図は周知の無効電力補償装置の一例を示す回路図で
ある。同図に示す無効電力補償装置は２つのサイリスタ
１を逆並列に接続し、これと直列にコンデンサ２と直列
リアクトル３を接続したも゛のをΔ結線し、Ｒ，Ｓ、Ｔ
の各相に対応する相電圧５−１．５−２．５−３ををす
る電源を含む系の系統電圧安定化や力率改善等に使用す
るものである。同図の構成において、直列リアクトル３
はコンデンサ２の投入時の突入電流抑制のために設けら
れるものである。

かかる構成を有する無効電力補償装置において、サイリ
スタ１にゲート信号を与えるタイミングについて説明す
る。

第５図は第４図のＲ−５相間の部分を取り出した単相回
路を示す説明図である。同図においては、逆並列接続し
たサイリスタ１のそれぞれをＴｈ１゜Ｔｈ２で示しであ
る。なお、Ｒ−Ｓ相間には電源電圧５が印加されるもの
とする。

次に、電源電圧５とコンデンサ２の電流の関係を第６図
の波形図に示す。同図（ａ）は電源電圧ＶＲ８，（ｂ）
はコンデンサ２の電流ｉＣ１即ちサイリスタＴｈｌ、Ｔ
ｈ２に流れる電流、（ｃ）および（ｄ）の方形波はそれ
ぞれサイリスタＴｈｌ。

Ｔｈ２に電流が流れる期間を示したものである。

ここで、コンデンサ電流１ｃＪｔ通常電圧に対して９０
°の進み電流が流れる。いま、Ｒ−３相間の電圧をＶＴ
相の電圧をＶ。（図示せず）とすＲ３ゝ れば、電圧が平衡している場合のサイリスタＴｈ１の導
通区間はＶＴが正の時で、サイスリタＴｈ２の導通区間
はＶＴが負の時となる。

従って、サイリスタＴｈｌにゲート信号を与えるのはＶ
Ｔが正になった時、サイリスタＴｈ２にゲート信号を与
えるのはＶＴが負になった時である。なお、このような
考え方は、コンデンサ２が一部雷源５の電圧（以下単に
電源電圧とも言う）のピーク値に充電された後の場合に
成り立つ。

次に、コンデンサ２の電圧が零であったり、零と電源電
圧のピーク値との間にある場合のゲート信号のタイミン
グについて説明する。このような場合、電源電圧がピー
ク値になった時、サイリスタＴｈｌ、Ｔｈ２のアノード
−カソード間（Ａ−に間）には電源電圧のピーク電圧と
コンデンサ２の電圧との差電圧が加わる。このため、こ
の差電圧が大きい時にサイリスタＴｈｌ、Ｔｈ２にゲー
ト信号を与えてしまうと大きな振動性の突入電流を発生
することになる。従って、大きな振動性の突入電流の発
生を避けるためには、サイリスタＴｈ１．Ｔｈ２のＡ−
に間にかかる順電圧が小さい時にゲート信号を与えるよ
うにしなければならない。

以下、そのタイミングについて第７図に従って説明する
。第７図は周知の無効電力補償装置の動作説明用波形図
である。同図（ａ）は電源電圧■　とコンデンサ電圧Ｖ
ｃ１　（ｂ）はサイリスタＴｈｌのＡ−に間電圧、（Ｃ
）はコンデンサ電流、（ｄ）はコンデンサ投入指令、（
ｅ）はゲート信号を示す。

ここで、サイリスタＴｈｌ、Ｔｈ２にゲート信号を与え
て導通状態にしてコンデンサ電流を系統側に流すことを
投入、一方、サイリスタＴｈｌ。

Ｔｈ２のゲート信号をブロックしてコンデンサ電流を系
統側に流さないことを開放と呼ぶことにす°る。

コンデンサ電圧Ｖｃが第７図に示すように零と電源電圧
ＶＲ８のピーク値との間にある場合は、サイリスタＴｈ
ｌのＡ−に間には０″〜θ（０≦θ≦０１）の時点で逆
電圧がかかっており、θを境に順電圧がかかる。従って
、サイリスタＴｈｌのＡ−に間電圧が逆電圧から順電圧
になるθの時点で（第７図（ロ））、コンデンサ投入指
令（第７図（イ））に従って、サイリスタＴｈｌにゲー
ト信号を与える。このようにすれば、サイリスタＴｈｌ
にかかる順電圧が小さいので、大きな突入電流は発生し
ない。

そして、その後は電源電圧５のピークのところでコンデ
ンサ２は電源電圧ｖＲ８のピーク値まで充電される。た
だし、実際には直列リアクトル３があるので電源電圧Ｖ
Ｒ８のピーク値よりも直列リアクトル３の印加電圧分だ
け高い値に充電されることになる。従って、前述のよう
に、９０°の進み電流が流れるようにサイリスタＴｈｌ
およびＴｈ２にゲート信号を与えればよい。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このサイリスタ式の無効電力補償装置で
はサイリスタ１が短絡故障を起こしてもコンデンサ２の
インピーダンスが接続されている限り過電流にはならな
いので、これを発見することができないという欠点があ
る。また、サイリスタ１がオーブン故障を起こした場合
でも、通常のサイリスタがオフしている状態と同じため
、故障発見を容易に行なうことができないという問題が
ある。

本発明はかかる従来技術の問題点を解消し、すイリスク
の短絡故障およびオーブン故障の両方について故障検出
ができる無効電力補償装置の故障検出装置の提供を目的
とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、逆並列接続されたサイリスタにコンデンサと
リアクトルを直列接続して電力系統に接続した無効電力
補償装置において、前記サイリスタの電圧を監視する電
圧監視手段と、この電圧監視手段の出力と前記サイリス
タの点弧指令を論理判断し、点弧指令が出ていない期間
にサイリスタ電圧が無い場合にサイリスタの故障を判別
する故障判別手段とを備えたものである。

（作　用） 本発明の無効電力補償装置の故障検出装置は、サイリス
タのＡ−に間の順逆電圧検出信号と点弧指令を論理演算
してサイリスタの故障検出を行なう。

（実施１例） 以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る無効電力補償装置の故
障検出装置の回路図で、特に第５図の説明図の構成に対
応するものである。

同図に示すように、電源電圧５には負荷６が接続される
が、この負荷６は無効電力の補償の対象となるもので、
遅相の無効電力をとるものである。

変流器７は負荷６の無効電力を検出するべく負荷６の電
流を検出する。変成器８は負荷６の無効電力を検出する
べく負荷６の両端の電圧を検出するものである。無効電
力検出回路９は変流器７と変成器８による各電流と電圧
の検出信号により無効電力を演算する。制御回路１０は
無効電力検出回路９からの信号により補償すべき無効電
力を判断し、サイリスタＴｈｌとＴｈ２を点弧すべきか
どうかを決定し、変成器８によって検出した電圧信号か
らサイリスタＴｈｌとＴｈ２のゲートタイミングを見つ
けゲート信号を送出する。ここでは、サイリスタＴｈ１
．、Ｔｈ２が通電中に常にゲート信号を出すようにして
いる。順逆電圧検出装置４はサイリスタＴｈｌ、Ｔｈ２
のアノードとカソード間の順電圧と逆電圧を検出するも
のであり、サイリスタＴｈｌとＴｈ２のＡ−に間型圧が
順逆とも電圧印加のとき出力「１」、零のとき出力「０
」を送出するものである。一方、絶縁装置１４は制御回
路１０からのゲート信号を取り出してサイリスタＴｈｌ
、Ｔｈ２に送出する。アンドゲート１２−１はＣ端子に
順逆電圧検出装置４の出力を、ｂ端子に制御回路１０の
出力を受けて論理積をとって端子に送出する。アントゲ
−）１２−２はＣ端子に順逆電圧検出装置４の出力をイ
ンバータ１１−１を介して受けて、ｄ端子に制御回路１
０の出力をインバータ１１−２を介して受けて、両人力
の論理積をとってｆ端子に送出する。オアゲート１３は
両アンドゲート１２−１．１２−２の各出力を受けて故
障信号Ｆを送出する。

かかる構成において、次に第２図、第３図のタイムチャ
ートに従ってその作用を説明する。

第２図はサイリスタのオープン故障の場合のタイムチャ
ートである。同図（ａ）は順逆電圧検出装置４の出力で
、これが「１」のときは順逆電圧印加、逆に「０」のと
きは順逆電圧が印加されていないことを示している。同
図（ｂ）は制御回路１０からサイリスタＴｈｌ、Ｔｈ２
に送出されるゲート信号で、「１」がゲートパルス信号
のオン、ｒＯＪがゲートパルス信号のオフをそれぞれ示
している。また同図（ｅ）はアンド回路１２−１の出力
である。なお、第２図のＡ期間は正常時を示し、Ｂ期間
はサイリスタＴｈｌ、Ｔｈ２の故障期間を示している。

第２図から明らかなように、ＡＩ、Ａ３の期間にはサイ
リスタＴｈ１とＴｈ２へのゲートパルス信号がオフして
おり、サイリスタＴｈｅ、Ｔｈ２はオフしているため順
逆電圧検出装置４の出力は「１」となっている。一方、
Ａ２の期間にはサイリスタＴｈｌとＴｈ２へのゲートパ
ルス信号がオンとなり、サイリスタＴｈｌ、Ｔｈ２がオ
ンしているため順逆電圧検出装置４の出力は「Ｏ］とな
っている。上述のＡ期間にはアンド回路１２−１の出力
は「０」であり、従って故障検出は行なわれない。とこ
ろが、サイリスタＴｈｌ、Ｔｈ２の故障に当る°ＢＢ期
間はゲートパルス信号が出力されているが、サイリスタ
Ｔｈｌ、Ｔｈ２がオンしておらず、順逆電圧検出装置４
の出力は「１」になったままである。つまり、ゲートパ
ルス信号が出力されているにもかかわらず順逆電圧検出
装置４の出力が「０」とならないので、サイリスタのオ
ーブン故障と考えられる。これにより、同図（ｅ）に示
すように、アンド回路１２−１の出力が「１」となりサ
イリスタの故障が検出できる。

この「１」出力信号はオア回路１３を通じて故障信号Ｆ
として導出される。

次に、第３図はサイリスタの短絡故障の場合のタイムチ
ャートである。同図（Ｃ）は順逆電圧検出装置４の出力
をインバータ１１−１に通して得た反転信号、同図（ｄ
）は制御回路１０からのゲートパルス信号をインバータ
１１−２を通して得た反転信号をそれぞれ示すものであ
る。また、同図（ｆ）はアンド回路１２−２の出力であ
る。なお、第３図のＡ期間は正常時を示し、Ｂ期間はサ
イリスタＴｈｌ、Ｔｈ２の故障期間を示している。

第３図から明らかなように、Ｂ期間では順逆電圧検出装
置４の出力が「０」となり、サイリスタＴｈｌ、Ｔｈ２
のＡ−に間の電圧が零となっている。つまり、サイリス
タＴｈｌ、Ｔｈ２が導通となっている。ところが、制御
回路１０からはゲートパルス信号は出力されていない。

従って、ゲートパルス信号が出力されていないにもかか
わらずサイリスタＴｈｌ、Ｔｈ２に電流が流れているこ
とになる。このことは、順逆電圧検出装置４の出力と制
御回路１０の出力をそれぞれインバータ１１−１．１１
−２を介して入力されるアンド回路１２−２によって検
出され、サイリスタＴｈ　１゜Ｔｈ２の短絡故障を示す
信号として「１」信号が出力される。この「１」出力信
号はオア回路１３を通じて故障信号Ｆとして導出される
。

このように、制御回路１０からのゲートパルス信号とサ
イリスタＴｈｌ、Ｔｈ２の順逆電圧を論理比較すること
により、サイリスタＴｈｌ、Ｔｈ２のオープン短絡の両
方の故障を確実に検出することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、無効電力補償装置
に用いられるサイリスタの短絡故障およびオーブン故障
の両方の故障について迅速にしかも自動的にこれを検出
することを可能とした無効電力補償装置の故障検出装置
を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す回路図、第２図
、第３図は同実施例の動作を説明するためのタイムチャ
ート、第４図は周知の無効電力補償装置の回路図、第５
図は第４図の単相回路の説明図、第６図は電源電圧とコ
ンデンサ電流の関係を示す波形図、第７図は周知の無効
電力補償装置の動作説明用の波形図である。 １、Ｔｈｌ、Ｔｈ２・・・サイリスタ、２・・・コンデ
ンサ、３・・・リアクトル、４・・・順逆電圧検出装置
、６・・・負荷、７・・・変流器、８・・・変成器、９
・・・無効電力検出回路、１０・・・制御回路、１４・
・・絶縁装置。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 范２図　　” 第３区 第４図 地５図 絶６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、逆並列接続されたサイリスタにコンデンサとリアク
   トルを直列接続して電力系統に接続した無効電力補償装
   置において、前記サイリスタの電圧を監視する電圧監視
   手段と、この電圧監視手段の出力と前記サイリスタの点
   弧指令を論理判断し、点弧指令が出ていない期間にサイ
   リスタ電圧が無い場合にサイリスタの故障を判別する故
   障判別手段とを備えたことを特徴とする無効電力補償装
   置の故障検出装置。 ２、前記故障判別手段が前記サイリスタの点弧指令が出
   ている期間にサイリスタ電圧が有る場合にこのサイリス
   タの故障を判別する手段を含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の無効電力補償装置の故障検出装置
   。