JPWO2004109303A1

JPWO2004109303A1 - 瞬時電圧低下検出装置

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Publication number: JPWO2004109303A1
Application number: JP2005500579A
Authority: JP
Inventors: 下江　寧文; 寧文下江; 畠山　善博; 善博畠山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: KR100768878B1; JP4404851B2; TW200427992A; CN100526889C; WO2004109303A1; US20060012379A1; TWI281543B; US7034515B2; CN1692284A; KR20050046767A

Abstract

この装置は、電源電圧波形（１１）を９０°角度移相するオールパスフィルタ（２）、π／４〜３π／４、５π／４〜７π／４において電源電圧波形（１１）がその閾値（１２）よりも小さいとき信号を出力する比較器（７）、０〜π／４、３π／４〜５π／４、７π／４〜２πにおいて移相電圧波形（１３）がその閾値（１４）よりも小さいとき信号を出力する比較器（８）、比較器（７）、（８）からの信号が入力されるＯＲ回路（９）、ＯＲ回路（９）からの出力に応じて電圧低下検出信号を発生する手段（１０）を備える。

Description

この発明は、雷などが原因で発生する配電網の瞬時電圧低下を検出する瞬時電圧低下検出装置に関するものである。

例えば、特開２０００−５５９４７号公報および特開２００２−１７１６９０号公報にそれぞれ示されている装置のように、従来の瞬時電圧低下検出装置では、電源電圧に同期する基準正弦波および基準余弦波の絶対値波形と、電源正弦波および電源余弦波の絶対値波形との減算結果を各自積分し、何れかの積分結果が基準値を超えた場合に、電圧低下が発生したものと見なしていた。
しかし、上記のような従来の方式では、電圧低下検出に積分を利用していたので、検出判定に交流波形の１／４サイクル程度の時間がかかるという問題点があった。また、このような瞬時電圧低下検出装置を用いて瞬時電圧低下補償装置を構成すれば、電圧低下開始から電圧低下補償動作に切り替わるまでに１／４サイクル以上停電するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、電圧低下を高速に検出する装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、この発明に係る瞬時電圧低下検出装置は、
電源電圧波形を所定の角度だけ移相して移相電圧波形を生成する移相手段と、
電源電圧波形のゼロ電圧を検出する位相同期手段と、
上記位相同期手段に同期して上記電源電圧波形に対する電圧低下判定基準である電源電圧波形閾値を発生する電源電圧波形閾値発生手段と、
上記移相電圧波形に対する電圧低下判定基準である移相電圧波形閾値を発生する移相電圧波形閾値発生手段と、
上記電源電圧波形閾値および移相電圧波形閾値の絶対値が所定値より大きいところの一部または全部を比較判定有効領域とする判定領域設定手段と、
上記判定領域設定手段が電源電圧波形の比較判定有効領域と判断した場合に、上記電源電圧波形と電源電圧波形閾値との比較に基づいて電圧低下検出信号を出力する電源電圧波形比較手段と、
上記判定領域設定手段が移相電圧波形の比較判定有効領域と判断した場合に、移相電圧波形と移相電圧波形閾値との比較に基づいて電圧低下検出信号を出力する移相電圧波形比較手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、電源電圧波形のゼロ電圧を検出する位相同期手段と、
上記位相同期手段に同期して上記電源電圧波形に対する電圧低下判定基準である電源電圧波形閾値を発生する電源電圧波形閾値発生手段と、
位相同期手段に同期して電源電圧波形を逐次記録する波形記録手段と、
上記記録波形を基に所定の演算により下限閾値または上限閾値を発生する記録波形閾値発生手段と、
位相同期手段に同期して、比較判定有効領域を設定する判定領域設定手段と、
上記判定領域設定手段が電源電圧波形の比較判定有効領域と判断した場合に、上記電源電圧波形と電源電圧波形閾値との比較に基づいて電圧低下検出信号を出力する電源電圧波形比較手段と、
上記判定領域設定手段が記録波形の比較判定有効領域と判断した場合に、上記電源電圧波形と記録波形閾値との比較に基づいて電圧低下検出信号を出力する記録波形比較手段と、
上記電源電圧波形比較手段が所定時間連続して電圧低下検出信号を出力することを判定する連続性判定手段と、
電源電圧波形比較手段の出力と記録波形比較手段の出力の論理積（ＡＮＤ）手段と、
上記論理積手段の出力と連続性判定手段の出力との論理和（ＯＲ）により電圧低下検出出力を出力する電圧低下検出出力手段を備えたことを特徴とするものである。
この発明によれば、電圧低下検出に積分を使用しない瞬時比較による検出方式を採用しているため、電圧低下を高速に検出することが可能である。また、電圧低下検出に長時間（１／４サイクル以上）の積分を使用しない検出方式を採用しているため、電圧低下を高速に検出することが可能である。検出位相を切り替えることで、常時レベルの高い信号で判定処理が可能であり安定した検出ができる。また、レベルの低い信号領域（ゼロ電圧付近）で短時間の積算処理を行うことで安定した検出ができる。また、高調波が重畳した状態であっても、高調波のレベルにあわせた閾値の緩和、記録しておいた波形と比較判断することで安定した検出が可能である。

第１図はこの発明の実施の形態１に係る瞬時電圧低下検出装置を示すブロック図である。
第２図は第１図の瞬時電圧低下検出装置における正常時の各信号波形を示す図である。
第３図は第１図の瞬時電圧低下検出装置における電圧低下発生時の各信号波形を示す図である。
第４図はこの発明の実施の形態２に係る瞬時電圧低下検出装置のブロック図である。
第５図はこの発明の実施の形態３に係る瞬時電圧低下検出装置のブロック図である。
第６図はこの発明の実施の形態５に係る瞬時電圧低下検出装置の移相手段の詳細を示すブロック図である。
第７図はこの発明の実施の形態５において、オールパスフィルタを用いた際に、５％１８０°位相反転した高調波重畳時の移相電圧波形を示す図である。
第８図は第７図との比較例として、微分回路を用いた際に、５％１８０°位相反転した高調波重畳時の移相電圧波形を示す図である。
第９図はこの発明の実施の形態５に係る瞬時電圧低下検出装置による移相手段の瞬時電圧低下発生時の過渡波形を示す図である。
第１０図はこの発明の実施の形態１０に係る瞬時電圧低下検出装置のブロック図である。
第１１図はこの発明の実施の形態１１に係る瞬時電圧低下検出装置のブロック図である。

実施の形態１．
第１図は、この発明の実施の形態１に係る瞬時電圧低下検出装置を示すブロック図、第２図は第１図の瞬時電圧低下検出装置における正常時の各信号波形を示す図、第３図は第１図の瞬時電圧低下検出装置における電圧低下発生時の各信号波形を示す図である。
以下、実施の形態１を、第１図〜第３図を用いて説明する。第１図に示す瞬時電圧低下検出装置は、電源電圧１の信号波形である電源電圧波形１１（第２図参照）の位相を所定の角度（例えば２０°〜１６０°、望ましくは９０°）移相させる移相手段２、および電源電圧波形１１のゼロ電圧（ゼロクロス点）を検出する位相同期手段３を有する。この位相同期手段３の出力に同期して、電源電圧波形閾値発生手段４は電源電圧波形１１に対する電圧低下判定基準である電源電圧波形閾値１２（第２図参照）を発生する。一方、移相電圧波形閾値発生手段５は、位相同期手段３により検出された電源電圧波形１１のゼロ電圧位相から約９０°移相した移相電圧波形１３（第２図参照）に対する電圧低下判定基準である移相電圧波形閾値１４（第２図参照）を発生する。ここで、電源電圧波形閾値発生手段４および移相電圧波形閾値発生手段５は、予めメモリに記憶された正弦波（三角関数）の位相と振幅の値を対にしたテーブル形式のデータに、ユーザまたはメーカにより設定された設定値を乗じて、閾値１２、閾値１４を作成し出力する。
例えば、実効値２００Ｖの電源電圧で駆動される製造装置において、入力電圧として１６０Ｖ以下になったとき、瞬時電圧低下を検出できるようにするには、設定値は０．８（＝１６０／２００）となる。すなわち、位相０πのとき振幅０（＝２００×√２×ＳＩＮ（０π）×０．８）、位相π／６のとき振幅８０√２（＝２００×√２×ＳＩＮ（π／６）×０．８）、位相π／４のとき１６０（＝２００×√２×ＳＩＮ（π／４）×０．８）、位相π／２のとき１６０√２（＝２００×√２×ＳＩＮ（π／２）×０．８）、・・・となるように閾値１２、閾値１４を作成し出力する。
位相同期手段３に同期して電源電圧波形閾値１２および移相電圧波形閾値１４が所定値、例えば各閾値の振幅がピーク値の約７０％ライン１００（ＳＩＮ（ｎπ／４）＝０．７０７・・・、ｎ＝１、３、５、７・・・）より大きいところを比較判定有効領域とする判定領域設定手段６が設けられる。さらに、電源電圧波形比較手段７と移相電圧波形比較手段８が設けられる。電源電圧波形比較手段７は、判定領域設定手段６が電源電圧波形の比較判定領域７０（例えば第２図において、π／４〜３π／４、５π／４〜７π／４）と判断した場合に電源電圧波形１１と電源電圧波形閾値１２との大小比較を行い、電圧低下検出信号を出力する。また、移相電圧波形比較手段８は、判定領域設定手段６が移相電圧波形の比較判定領域８０（例えば第２図において、０〜π／４、３π／４〜５π／４、７π／４〜２π）と判断した場合に移相電圧波形１３と移相電圧波形閾値１４との大小比較を行い電圧低下検出信号を出力する。
さらに、電源電圧波形比較手段７の出力と移相電圧波形比較手段８の出力の論理和を出力する論理和手段９と、論理和手段９の出力を受けて電源電圧波形比較手段７あるいは移相電圧波形比較手段８により電圧低下が検出された場合に電圧低下検出信号を出力する電圧低下信号出力手段１０が設けられている。
次に、上記のように構成された実施の形態１に係る瞬時電圧低下検出装置の動作を、第１図〜第３図を用いて説明する。第２図に示すように、電源電圧に異常が無く電圧低下が発生していない正常時では、電源電圧波形比較手段７は判定領域設定手段６の定める電源電圧波形閾値１２が所定値以上の領域、例えば閾値の振幅が、ピーク値の７０％以上の領域７０である第２図中の位相π／４〜３π／４及び５π／４〜７π／４（以後繰り返し）にて、位相同期回路３により同期のとれた電源電圧１の電源電圧波形１１と電源電圧波形閾値１２との大小比較を行っている。
また、移相電圧波形比較手段８は判定領域設定手段６の定める移相電圧波形閾値１４が所定値以上の領域８０、例えば閾値の振幅がピーク値の７０％以上の領域である第２図中の位相０〜π／４、３π／４〜５π／４および７π／４〜２π（以後繰り返し）にて同期のとれた移相電圧波形１３と移相電圧波形閾値１４との大小比較を行なっている。
第３図に示すように、位相π／２で電源電圧１に瞬時電圧低下１１０が発生した場合、電源電圧波形１１と電源電圧波形閾値１２の絶対値の大小を比較している電源電圧波形比較手段７は、電源電圧波形１１が電源電圧波形閾値１２よりも小さくなるので瞬時電圧低下信号を出力する。このように瞬時電圧低下が発生したと判断された場合（位相正側なので、電源電圧波形１１が電源電圧閾値１２を下回った場合）は、論理和手段９から信号が出力され、電圧低下検出信号出力手段１０より電圧低下検出信号が出力される。
以上のように、電源電圧波形比較手段７は連続的に瞬時値で瞬時電圧低下を判定しているので、瞬時電圧低下を高速に、例えば一波長の１０分の１以下のサイクルで検出できる。また、電圧低下を検出する電圧波形レベルの大きい領域のみを使って電圧低下を判定することができるので、安定した検出が可能になる。従って、この瞬時電圧低下検出装置と電圧を補償する機器を組み合わせて電圧補償装置を構成すれば、非常に短い時間で瞬時電圧低下を補償できることとなる。
また、電源電圧波形を約９０°移相した移相電圧波形も瞬時電圧低下の検出に利用しているので、電源電圧波形、移相電圧波形の少なくともいずれか一方の、電圧波形レベルが大きな領域を検出に使用することができ、時間的に連続した判定領域が得られる。
なお、実施の形態１では、移相電圧波形が１つの例について説明したが、移相電圧波形は２つ以上であってよい。例えば移相電圧波形を２つにした場合には６０°ずつ位相をずらすことになるが、回路構成が複雑になることから移相電圧波形は１つが好ましい。
実施の形態２．
第４図はこの発明の実施の形態２に係る瞬時電圧低下検出装置を示すブロック図である。本実施の形態２では、移相電圧波形１３のゼロ電圧（ゼロクロス点）を検出する第２の位相同期手段１５を備えている。移相電圧波形閾値発生手段５は、第２の位相同期手段１５に同期して移相電圧波形１３に対する電圧低下判定基準である移相電圧波形閾値１４を発生する。その他の構成は第１図と同様なので、同一要素に同一の符号を付して説明を省略する。
この実施の形態２によれば、移相手段２に移相量のばらつきがあっても、移相手段２の出力電圧波形のゼロ電圧を基準として移相電圧波形閾値発生手段５により閾値を発生させるため、移相手段２の移相量のばらつきを補正することができ、安定した検出が可能となる。
実施の形態３．
第５図はこの発明の実施の形態３に係る瞬時電圧低下検出装置を示すブロック図である。本実施の形態３では、位相差検出手段１６を備え、これにより移相電圧波形１３のゼロ電圧位相を検出し、位相同期手段３から得られる電源電圧波形１１のゼロ電圧（ゼロクロス点）位相との位相差を求める。移相電圧波形閾値発生手段５は、位相差検出手段１６に同期して移相電圧波形１３に対する電圧低下判定基準である移相電圧波形閾値１４を発生する。その他の構成は第１図と同様なので、同一要素に同一の符号を付して説明を省略する。
この発明の実施の形態３によれば、移相手段２の移相量にばらつきがあっても、位相同期手段３との位相差を位相差検出手段１６で検出し、その出力で移相電圧波形閾値発生手段５が生成する閾値の位相を制御しているので、移相手段２の移相量にばらつきがあってもそれを補正することができ、安定した検出が可能となる。
実施の形態４．
本実施の形態は、第１図、第４図、第５図の構成において、電源電圧波形比較手段７および移相電圧波形比較手段８は図示しないカウンタ機能を有し、このカウンタ機能に設定した所定の時間継続して電圧低下が発生していると判定した場合のみ電圧低下検出信号を発生するようにしたものである。ノイズによる誤動作を防止できる効果がある。カウンタ機能は論理和手段９に持たせてもよい。
実施の形態５．
第６図はこの発明の実施の形態５に係る瞬時電圧低下検出装置において採用される移相手段の詳細を示すブロック図である。移相手段２は、抵抗器１７、１８、１９、コンデンサ２０、増幅器２１で構成されたオールパスフィルタである。移相動作は抵抗器１８（定数Ｒ）とコンデンサ２０（定数Ｃ）の値（時定数ＣＲ）により決定される。移相角を２０°〜１６０°の間にするために、回路定数値１／（２πＣＲ）を８〜３４０とする。各抵抗器、コンデンサは、例えば電源電圧周期が５５Ｈｚである電源電圧波形１１を約９０°移相させる値に設定する。
一般的に波形を９０°移相させる方法として微分回路を使用することもあるが、微分回路を使用した場合、電源電圧波形に含まれる高い周波数成分のゲインを大きくしてしまい、電圧低下検出に適さない乱れの大きい波形を出力する（例えば、第８図の高調波重畳時移相電圧波形１３ｂ参照）。この波形の乱れを抑えるためにローパスフィルタ回路を組み合わせることがあるが、その場合、ローパスフィルタ回路により、電圧低下時に発生する波形の急峻な変化は消されてしまい、検出に時間がかかってしまうという問題がある。
本実施の形態５によれば、移相手段として、抵抗、コンデンサ、増幅器から構成されるオールパスフィルタを用いて、電源電圧波形１１と約９０°移相後の移相電圧波形１３のゲインをほぼ等倍とすることができ、微分回路を使用する場合のような高い周波数成分を取り除くローパスフィルタ回路を組み合わせてゲインを下げる必要がなく、簡単な回路構成で移相波形を生成できるという効果がある。
実施の形態６．
本実施の形態は第６図のオールパスフィルタによる移相手段２を用いた第５図の回路構成についての例である。第７図は、実施の形態５に示すように移相手段としてのオールパスフィルタを用いた場合において、第３次高調波（１８０°位相反転）が電源電圧に５％重畳した時の高調波重畳時移相電圧波形１３ａを示している。第８図は、比較例として、移相手段として微分回路を用いた場合において、第３次高調波（１８０°位相反転）が電源電圧に５％重畳した時の高調波重畳時移相電圧波形１３ｂを示しており、便宜上、閾値１２ａ、閾値１４ａは第７図と同様のものを図示している。
本実施の形態では第５図の位相差検出手段１６は、記録機能と高調波レベル判定機能を有している。第７図において、電源電圧に高調波が重畳しない正常時の移相電圧波形１３のゼロ電圧位相を記録している上記記録機能による位相値と、高調波が重畳した移相電圧波形１３ａのゼロ電圧位相との差（位相ズレ）を検出することで高調波のレベルを判定する上記高調波レベル判定機能の指令により、移相電圧波形閾値発生手段５は正常時に比べ例えば２％緩和された閾値１４ａを発生する。例えば高調波ゼロのときの閾値が１６０√２であれば、高調波が５％重畳したときの閾値１４ａは１５７√２（＝１６０×０．９８√２）を発生する。
すなわち、第６図に示すオールパスフィルタを利用する場合、その回路構成上、高調波が重畳すると、移相後の電圧波形１３ａの絶対値は正常時移相電圧波形１３の絶対値とほぼ同じであるが、移相ズレ９０が生じることを利用して、高調波のレベルを検出するものである。他方、第８図に示すように、微分回路を利用する場合、その回路構成上、高調波が重畳すると、移相ズレはほとんど発生しないが、位相後の電圧波形１３ｂの絶対値は正常時移相電圧波形１３の絶対値に比較し、その波形のくずれが大きくなるので、瞬時電圧低下検出の精度が第７図に比較してかなり悪くなる。
この発明の実施の形態６によれば、電源電圧に高調波が重畳した場合であっても、高調波のレベルを検出し閾値を緩和することで、安定した電圧低下検出が行なえるという効果がある。
実施の形態７．
本実施の形態は上記第１図、第４図、第５図の回路構成における瞬時電圧低下検出装置を対象としたものである。本実施の形態７では、電源電圧波形閾値発生手段４および移相電圧波形閾値発生手段５は波形記録機能を有している。この波形記録機能は、第４図において、電源電圧波形１１ないし移相電圧波形１３を位相同期手段３ないし第２の位相同期手段１５に同期して逐次記録しており、記録された電源電圧波形１１ないし移相電圧波形１３の記録波形値より所定値、例えば２０％だけ加減算して上限閾値及び下限閾値とする。例えば、前回の波形に対し今回の波形が±２０％ずれた値を上限閾値、下限閾値とする。
電源電圧波形比較手段７及び移相電圧波形比較手段８は、電源電圧波形１１ないし移相電圧波形１３が、上記上限閾値および下限閾値を超えて変化した場合に瞬時電圧低下が発生したと判断する。
これによれば、高調波の混入レベルが高く、閾値判定が困難な状態であっても安定した電圧低下検出が行なえるという効果がある。上記では所定値として一律２０％としたが、位相によって比率を変えてもよい。
実施の形態８．
本実施の形態は第５図に示す回路構成の瞬時電圧低下検出装置を対象とするものである。第９図は、この発明の実施の形態５による移相手段２の瞬時電圧低下発生時の過渡波形を示すものである。実施の形態５（第６図参照）による移相手段２では、所定の位相、例えば３π／４〜πで急激な瞬時電圧低下が発生した場合、移相電圧波形閾値１４とは反対方向（電圧上昇方向、ここでは正方向）に移相電圧波形１３が振れる移相電圧波形の過渡現象１２０が発生する。
この所定の位相においては、移相電圧波形閾値発生手段５は、電圧低下の判定閾値に加え、電圧上昇の判定閾値も生成し、移相電圧波形比較手段８は、前記両閾値により電圧低下を判定する。電圧が急激に変化した場合は電圧上昇閾値で、ゆっくり変化した場合は電圧低下閾値で判定する。
この実施の形態８によれば、広い位相範囲において瞬時電圧低下を高速に検出できるという効果がある。
実施の形態９．
本実施の形態は第５図に示す回路構成の瞬時電圧低下検出装置を対象とするものである。本実施の形態９においては、移相電圧波形閾値発生手段５が波形記録機能を有している。この波形記録機能は移相電圧波形１３を位相差検出手段１６に同期して逐次記録している。移相電圧波形閾値発生手段５は、電圧低下の判定閾値および、所定の位相例えば３π／４〜πにおいては、記録された移相電圧波形１３の記録波形値より所定値、例えば２０％を加減算して電圧上昇判定閾値とする。移相電圧波形比較手段８は、上記両閾値により電圧低下を判定する。電圧が急激に変化した場合は電圧上昇閾値で、ゆっくり変化した場合は電圧低下閾値で判定する。上記では所定値として一律２０％としたが、位相によって比率を変えてもよい。
この発明の実施の形態９によれば、広い位相範囲において瞬時電圧低下を高速に検出できるという効果がある。
実施の形態１０．
第１０図はこの発明の実施の形態１０に係る瞬時電圧低下検出装置を示すブロック図である。
本実施の形態１０では、電源電圧１の信号波形である電源電圧波形１１のゼロ電圧（ゼロクロス点）を検出する位相同期手段３を有する。この位相同期手段３の出力に同期して、電源電圧波形閾値発生手段４は電源電圧波形１１に対する電圧低下判定基準である電源電圧波形閾値１２を発生する。
電源電圧波形比較手段７は、判定領域設定手段６が比較判定有効領域と判断した領域（例えばπ／１０〜９π／１０、１１π／１０〜１９π／１０）で、電源電圧波形１１が電源電圧波形閾値を下回った（電圧ゼロの方向に閾値を超えた）場合に瞬時電圧低下が発生したと判断する。
波形記録手段２２は、電源電圧波形１１を位相同期手段３に同期して逐次記録しており、記録波形閾値発生手段２３が、記録された電源電圧波形１１の記録波形値より所定値、例えば２０％だけ加減算して上限閾値および下限閾値を設定する。例えば、前回の波形に対して±２０％ずれた値を上限閾値、下限閾値とする。ここでは所定値として、全位相領域で同一の値を取っているが、位相により異なる値を設定してもよい。
記録波形比較手段２４は、判定領域設定手段６が比較判定有効領域と判断した領域で、電源電圧波形１１が上記上限閾値および下限閾値を超えて変化した場合に瞬時電圧低下が発生したと判断する。ここでは上限閾値と下限閾値の両方を用いたが、下限閾値のみを用いてもよい。
連続性判定手段２５は、電源電圧波形比較手段７が所定の間（例えば１／４サイクルの間）連続して瞬時電圧低下発生と判断した場合に、緩やかに電圧が低下する電圧低下が発生したと判定する。
論理積手段２６は、記録波形比較手段２４と電源波形比較手段７が両方とも瞬時電圧低下が発生したと判断した場合に、瞬時電圧低下ありと判定する。これにより高調波の混入レベルが高く、電圧波形比較では、瞬時電圧低下ありと誤判断した場合でも、記録波形比較手段２４が正しく瞬時電圧低下を判断するので、安定した電圧低下検出が行えるという効果がある。緩やかに電圧が低下したときは、１サイクル前の波形と今回の波形の差が小さい場合があり、記録波形比較手段２４が電圧低下を判定できない場合があるが、連続性判定手段２５は電圧低下を検出できる。
論理和手段２７は、前記論理積手段２６と前記連続性判定手段２５のどちらかが、瞬時電圧低下ありと判断したとき、瞬時電圧低下ありと判定する。
これにより、高調波の混入レベルが大きく、緩やかな電圧低下が発生しても安定した検出が行えるという効果がある。
実施の形態１１．
第１１図はこの発明の実施の形態１１に係る瞬時電圧低下検出装置を示すブロック図である。
本実施の形態１１では、電源電圧１の信号波形である電源電圧波形１１のゼロ電圧（ゼロクロス点）を検出する位相同期手段３を有する。この位相同期手段３の出力に同期して、電源電圧波形閾値発生手段４は電源電圧波形１１に対する電圧低下判定基準である電源電圧波形閾値１２を発生する。
電源電圧波形比較手段７は、判定領域設定手段６が比較判定有効領域と判断した領域（例えばπ／１０〜９π／１０、１１π／１０〜１９π／１０）で、電源電圧波形１１が電源電圧波形閾値を下回った（電圧ゼロの方向に閾値を超えた）場合に瞬時電圧低下が発生したと判断する。
波形記録手段２２は、電源電圧波形１１を位相同期手段３に同期して逐次記録しており、記録波形閾値発生手段２３が、記録された電源電圧波形１１の記録波形値より所定値、例えば２０％だけ加減算して上限閾値および下限閾値を設定する。例えば、前回の波形に対して±２０％ずれた値を上限閾値、下限閾値とする。ここでは所定値として、全位相領域で同一の値を取っているが、位相により異なる値を設定してもよい。
記録波形比較手段２４は、判定領域設定手段６が比較判定有効領域と判断した領域で、電源電圧波形１１が上記上限閾値および下限閾値を超えて変化した場合に瞬時電圧低下が発生したと判断する。ここでは上限閾値と下限閾値の両方を用いたが、下限閾値のみを用いてもよい。
連続性判定手段２５は、電源電圧波形比較手段７が所定の間（例えば１／４サイクルの間）連続して瞬時電圧低下発生と判断した場合に、緩やかに電圧が低下する電圧低下が発生したと判定する。
波形積算手段２８は位相同期手段３に同期して、例えばゼロ電圧付近である位相０〜π／１０、９π／１０〜π、１９π／１０〜２πの期間、電源電圧波形１１の所定演算値（例えば絶対値）を積算し出力する。
積算閾値発生手段２９は、電圧低下判定基準である積算波形閾値として、瞬時電圧低下として検出する電圧値の正弦波波形の上記期間（ここでは０〜π／１０、９π／１０〜π、１９π／１０〜２π）での積算値を発生する。積算波形閾値は、ゼロクロス付近では相対的にノイズ成分が大きいのでノイズによる誤動作を防ぐ観点から、記録波形閾値に比較しノイズ検出感度が低くなるように選定することが好ましく、例えば理想波形の積算値もしくは前回の波形の積算値に対し５０％の値とする。
積算値比較手段３０は、判定領域設定手段６が波形積算の比較判定有効領域と判断した領域（ここでは０〜π／１０、９π／１０〜π、１９π／１０〜２π）で、波形積算手段２８の出力が積算波形閾値を下回った（電圧ゼロの方向に閾値を超えた）場合、瞬時電圧低下が発生したと判断する。
論理和手段３１は、電圧波形比較手段７と積算値比較手段３０のどちらかが瞬時電圧低下が発生したと判断した場合に、瞬時電圧低下ありと判定する。
論理積手段２６は、記録波形比較手段２４と論理和手段３１が両方とも瞬時電圧低下が発生したと判断した場合に、瞬時電圧低下ありと判定する。
ゼロ電圧付近では、積算することで、ノイズの影響を低減でき、安定した電圧低下検出が行える。さらに高調波の混入レベルが高く、積算値比較および電圧波形比較では、瞬時電圧低下ありと誤判断した場合でも、記録波形比較手段２４が正しく瞬時電圧低下を判断するので安定した電圧低下検出が行えるという効果がある。
また、緩やかに電圧が低下した時は、１サイクル前の波形と今回の波形の差が小さい場合があり、記録波形比較手段２４が電圧低下を判定できない場合があるが、連続性判定手段２５は電圧低下を検出できる。
論理和手段２７は、論理積手段２６と連続性判定手段２５のどちらかが、瞬時電圧低下ありと判断したとき、瞬時電圧低下ありと判定する。
これにより、高調波の混入レベルが大きく、緩やかな電圧低下が発生しても安定した検出が行えるという効果がある。

この発明は、電圧低下を高速に検出できるため、雷などが原因で発生する配電網の瞬時電圧低下検出に有効である。

Claims

電源電圧波形を所定の角度だけ移相して移相電圧波形を生成する移相手段（２）と、
電源電圧波形のゼロ電圧を検出する位相同期手段（３）と、
上記位相同期手段（３）に同期して上記電源電圧波形に対する電圧低下判定基準である電源電圧波形閾値を発生する電源電圧波形閾値発生手段（４）と、
上記移相電圧波形に対する電圧低下判定基準である移相電圧波形閾値を発生する移相電圧波形閾値発生手段（５）と、
上記電源電圧波形閾値および移相電圧波形閾値の絶対値が所定値より大きいところの一部または全部を比較判定有効領域とする判定領域設定手段（６）と、
上記判定領域設定手段（６）が電源電圧波形の比較判定有効領域と判断した場合に、上記電源電圧波形と電源電圧波形閾値との比較に基づいて電圧低下検出信号を出力する電源電圧波形比較手段（７）と、
上記判定領域設定手段（６）が移相電圧波形の比較判定有効領域と判断した場合に、上記移相電圧波形と移相電圧波形閾値との比較に基づいて電圧低下検出信号を出力する移相電圧波形比較手段（８）と
を備えたことを特徴とする瞬時電圧低下検出装置。
上記移相電圧波形は、電源電圧波形のゼロ電圧位相から９０°移相されたものであることを特徴とする請求項１に記載の瞬時電圧低下検出装置。
上記移相電圧波形のゼロ電圧を検出する第２の位相同期手段（１５）を備え、上記移相電圧波形閾値発生手段（５）は、上記第２の位相同期手段（１５）に同期して移相電圧波形に対する電圧低下判定基準である移相電圧波形閾値を発生するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の瞬時電圧低下検出装置。
上記移相電圧波形のゼロ電圧を検出し、上記位相同期手段（３）から得られる電源電圧波形のゼロ電圧との位相差を求める位相差検出手段（１６）を備え、上記移相電圧波形閾値発生手段（５）は、上記位相差検出手段（１６）の出力に同期して移相電圧波形に対する電圧低下判定基準である移相電圧波形閾値を発生することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の瞬時電圧低下検出装置。
上記電源電圧波形比較手段（７）および移相電圧波形比較手段（８）はカウンタ機能を有し、このカウンタ機能を利用して、電源電圧低下が所定の時間継続して発生していると判定した場合のみ電圧低下検出信号を発生するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下検出装置。
電源電圧波形を所定の角度だけ移相して移相電圧波形を生成する移相手段（２）と、
電源電圧波形のゼロ電圧を検出する位相同期手段（３）と、
上記位相同期手段（３）に同期して上記電源電圧波形に対する電圧低下判定基準である電源電圧波形閾値を発生する電源電圧波形閾値発生手段（４）と、
上記移相電圧波形に対する電圧低下判定基準である移相電圧波形閾値を発生する移相電圧波形閾値発生手段（５）と、
上記電源電圧波形閾値および移相電圧波形閾値の絶対値が所定値より大きいところの一部または全部を比較判定有効領域とする判定領域設定手段（６）と、
上記判定領域設定手段（６）が電源電圧波形の比較判定有効領域と判断した場合に、上記電源電圧波形と電源電圧波形閾値との比較に基づいて電圧低下検出信号を出力する電源電圧波形比較手段（７）と、
上記判定領域設定手段（６）が移相電圧波形の比較判定有効領域と判断した場合に、上記移相電圧波形と移相電圧波形閾値との比較に基づいて電圧低下検出信号を出力する移相電圧波形比較手段（８）とを備え、
上記移相手段（２）は、抵抗、コンデンサ、増幅器により形成されるオールパスフィルタであって、移相動作を行う回路定数値１／（２πＣＲ）を８〜３４０にしたことを特徴とする瞬時電圧低下検出装置。
上記移相電圧波形のゼロ電圧を検出し、上記位相同期手段（３）から得られる電源電圧波形のゼロ電圧との位相差を求める位相差検出手段（１６）を備え、上記位相差検出手段（１６）は、電源電圧に高調波が重畳していない正常時の移相電圧波形のゼロ電圧位相を予め記録している記録機能と、高調波が重畳した移相電圧波形のゼロ電圧位相と上記記録機能により記録された正常時の移相電圧波形のゼロ電圧位相との差である移相ズレの量に基づいて高調波のレベルを判定する高調波レベル判定機能とを有し、上記移相電圧波形閾値発生手段（５）は、上記高調波レベル判定機能の指令により、高調波のレベルに応じた閾値を発生するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の瞬時電圧低下検出装置。
上記電源電圧波形閾値発生手段（４）および移相電圧波形閾値発生手段（５）は波形記録機能を有し、上記電源電圧波形乃至移相電圧波形を逐次記録しており、この記録波形を基に所定の演算により下限閾値または上限閾値を求め、上記電源電圧波形比較手段（７）は、所定の位相において、上記電源電圧波形と電源電圧波形閾値との大小比較を行い、位相正側では下限閾値より小さい時に、位相負側では下限閾値より大きい時に電圧低下検出信号を出力し、上記移相電圧比較手段（８）は、所定の位相において、上記移相電圧波形と移相電圧波形閾値との大小比較を行い、位相正側では下限閾値より小さい時または上限閾値より大きい時に、位相負側では下限閾値より大きい時または上限閾値より小さい時に電圧低下検出信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の瞬時電圧低下検出装置。
上記移相電圧波形閾値発生手段（５）は、所定の位相においては、移相電圧波形に対する電圧上昇判定基準値も閾値とし、上記移相電源電圧波形比較手段（５）は、上記判定領域設定手段（６）が移相電源電圧の比較判定有効領域と判断した場合に、上記移相電圧波形と移相電圧波形の電圧低下判定基準閾値と大小比較を行い、位相正側では小さい時に、位相負側では大きい時に電圧低下検出信号を出力し、上記所定の位相においては、上記移相電圧波形と移相電圧波形の電圧上昇判定基準閾値と大小比較を行い、位相正側では大きい時に、位相負側では小さい時に電圧低下検出信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の瞬時電圧低下検出装置。
上記移相電圧波形閾値発生手段（５）は波形記録機能を有し、移相電圧波形を逐次記録しており、上記移相電圧波形に対する電圧低下判定基準値と、所定の位相においては移相電圧波形の瞬時値の記録波形に所定値を加算した値である電圧上昇判定基準値を閾値とし、上記移相電源電圧波形比較手段（５）は、上記判定領域設定手段（６）が比較判定有効領域と判断した場合に、上記移相電圧波形と移相電圧波形の電圧低下判定基準閾値と大小比較を行い、位相正側では小さい時に、位相負側では大きい時に電圧低下検出信号を出力し、所定の位相においては、上記移相電圧波形と移相電圧波形の電圧上昇判定基準閾値と大小比較を行い、位相正側では大きい時に、位相負側では小さい時に電圧低下検出信号を出力することを特徴とする請求項６に記載の瞬時電圧低下検出装置。
電源電圧波形のゼロ電圧を検出する位相同期手段（３）と、
上記位相同期手段（３）に同期して上記電源電圧波形に対する電圧低下判定基準である電源電圧波形閾値を発生する電源電圧波形閾値発生手段（４）と、
上記位相同期手段（３）に同期して電源電圧波形を逐次記録する波形記録手段（２２）と、
上記記録波形を基に所定の演算により下限閾値または上限閾値を発生する記録波形閾値発生手段（２３）と、
上記位相同期手段（３）に同期して、比較判定有効領域を設定する判定領域設定手段（６）と、
上記判定領域設定手段（６）が電源電圧波形の比較判定有効領域と判定した場合に、上記電源電圧波形と電源電圧波形閾値との比較に基づいて電圧低下検出信号を出力する電源電圧波形比較手段（７）と、
上記判定領域設定手段（６）が記録波形の比較判定有効領域と判断した場合に、上記電源電圧波形と記録波形閾値との比較に基づいて電圧低下検出信号を出力する記録波形比較手段（２４）と、
上記電源電圧波形比較手段（７）が所定時間連続して電圧低下検出信号を出力することを判定する連続性判定手段（２５）と、
上記電源電圧波形比較手段（７）の出力と上記記録波形比較手段（２４）の出力の論理積（ＡＮＤ）手段（２６）と、
上記論理積手段（２６）の出力と上記連続性判定手段（２５）の出力との論理和（ＯＲ）手段（２７）により電圧低下検出出力を出力する電圧低下検出出力手段（１０）を備えたことを特徴とする瞬時電圧低下検出装置。
上記位相同期手段（３）に同期して電源電圧波形の所定演算値を所定期間積算する波形積算手段（２８）と、上記位相同期手段（３）に同期して電源電圧積算値に対する電圧低下判定基準である電源電圧積算閾値を発生する積算閾値発生手段（２９）と、上記判定領域設定手段（６）が波形積算値の比較判定有効領域と判断した場合に、上記電源電圧波形積算値と積算閾値との比較に基づいて電圧低下検出信号を出力する積算値比較手段（３０）と、上記電源電圧波形比較手段（７）の出力と上記積算値比較手段（３０）の出力との論理和（ＯＲ）手段（３１）と、上記論理和手段（３１）の出力と上記記録波形比較手段（２４）の出力との論理積（ＡＮＤ）手段（３２）とを備え、上記論理積手段（２６）の入力は、上記記録波形比較手段（２４）の出力と、電源電圧波形比較手段（７）の出力または上記積算値比較手段（３０）の出力のいずれかであることを特徴とする請求項１１に記載の瞬時電圧低下検出装置。