JPWO2015019418A1 - 位相制御装置 - Google Patents

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Abstract

位相制御装置400は、誤結線検出部50を備える。誤結線検出部50は、電圧信号の相順を検出する相順検出部5と、電流信号の相順を検出する相順検出部6と、電圧信号の相順と電流信号の相順とを照合し、相順が異なる場合には誤結線が存在すると判定する照合部7と、電圧信号と電流信号の位相差を検出する位相差検出部8a〜8cと、照合部7による照合の結果、電圧信号の相順と前記電流信号の相順が一致した場合には、位相差検出部8a〜8cから出力される位相差が、誤結線を検出するために予め付与された判定範囲に属するか否かを判定し、位相差が当該判定範囲に属しない場合には、誤結線が存在すると判定する位相差判定部9とを備える。

Description

本発明は、遮断器の開閉タイミングを制御して遮断器を開極または閉極する位相制御装置に関する。
位相制御装置は、遮断器の開極指令または閉極指令に対して、目標の位相で開極または閉極をするように遅延時間経過後に閉極制御信号または開極制御信号を出力するものである(特許文献1参照)。
近年、位相制御装置は、無効電力を調整するための調相設備(例えば分岐リアクトルまたは分岐コンデンサ)を電力系統に投入または解列する調相設備用の遮断器の制御にも広く使用されている。
ところで、遮断器を開極または閉極する際の目標の位相は、位相制御装置に入力される三相交流の電圧信号および電流信号の位相に基づくものである。したがって、三相交流の電圧信号または電流信号の入力に誤りがあると、所望の位相が得られなくなってしまう。そのため、位相制御装置と遮断器との間を接続する三相の電圧計測線および電流計測線の正確な結線が必要である。
従来、誤結線の検出は、電力量等を計測する装置においては広く行われており、電圧値と電流値との乗算結果を用いて検出する方法などが用いられている(特許文献2参照)。
特開2001−135205号公報 特開2001−124806号公報
上記したように、遮断器の開閉タイミングを制御するためには、目標とする位相を参照するための電圧信号および電流信号を正しく検出することが前提である。
例えば、投入の目標位相は、遮断器の動作時間に機械的なバラツキがない場合、コンデンサバンクの投入では電圧について0度、シャントリアクトルの投入では電圧について90度とすることが望ましいが、相順を間違えて、あるいは極性を間違えて結線した場合は、目標位相で投入することができず、投入時に系統に過渡的な電圧・電流の発生を引き起こす可能性がある。
また、相順を間違えて、あるいは極性を間違えて結線した場合は、開極においては再発弧を引き起こし、過渡的な電圧・電流の発生の可能性に加えて、遮断器のノズルコンタクトの消耗を早める可能性がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡素かつ安価な構成で三相の電圧計測線および電流計測線の誤結線を検出し、遮断器を目標の位相で開閉することが可能な位相制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る位相制御装置は、主回路に接続された遮断器を目標の位相で開閉制御することが可能な位相制御装置であって、前記遮断器の三相の電圧を計測するための三相の電圧計測線が結線される第1〜第3の電圧計測用端子と、前記主回路の三相の主回路電流を計測するための三相の電流計測線が結線される第1〜第3の電流計測用端子と、前記第1〜第3の電圧計測用端子を介してそれぞれ計測される電圧信号を出力する電圧計測部と、前記第1〜第3の電流計測用端子を介してそれぞれ計測される電流信号を出力する主回路電流計測部と、前記電圧計測部から出力される電圧信号および前記主回路電流計測部から出力される電流信号を用いて前記三相の電圧計測線および前記三相の電流計測線の誤結線を検出可能な誤結線検出部と、を備え、前記誤結線検出部は、前記電圧計測部により前記第1〜第3の電圧計測用端子を介してそれぞれ検出された電圧信号の相順および前記主回路電流計測部により前記第1〜第3の電流計測用端子を介してそれぞれ検出された電流信号の相順を検出する相順検出部と、前記相順検出部から出力される電圧信号の相順と電流信号の相順とを照合し、相順が異なる場合には誤結線が存在すると判定する照合部と、前記第1の電圧計測用端子を介して検出された電圧信号と前記第1の電流計測用端子を介して検出された電流信号の位相差である第1の位相差、前記第2の電圧計測用端子を介して検出された電圧信号と前記第2の電流計測用端子を介して検出された電流信号の位相差である第2の位相差、および前記第3の電圧計測用端子を介して検出された電圧信号と前記第3の電流計測用端子を介して検出された電流信号の位相差である第3の位相差を検出する位相差検出部と、前記照合部による照合の結果、前記電圧信号の相順と前記電流信号の相順が一致した場合には、前記位相差検出部から出力される前記第1〜第3の位相差が、誤結線を検出するために予め付与された判定範囲に属するか否かを判定し、前記第1〜第3の位相差のいずれか一つでも当該判定範囲に属しない場合には、誤結線が存在すると判定する位相差判定部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、簡素かつ安価な構成で三相の電圧計測線および電流計測線の誤結線を検出し、遮断器を目標の位相で開閉することができる、という効果を奏する。
図1は、実施の形態1に係る電力開閉装置のブロック図である。 図2は、実施の形態1の誤結線検出部の構成を示す図である。 図3は、実施の形態1の動作を説明するためのフローチャートである。 図4は、実施の形態2の誤結線検出部の構成を示す図である。 図5は、調相設備がコンデンサバンクの場合の電圧信号および電流信号を示した図である。 図6は、調相設備がリアクトルバンクの場合の電圧信号および電流信号を示した図である。
以下に、本発明の実施の形態に係る位相制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る電力開閉装置のブロック図である。図1に示すように、本実施の形態に係る電力開閉装置は、主回路100と、主回路100に接続された遮断器200と、主回路100に接続された調相設備210と、遮断器200を操作するための操作装置300と、操作装置300を制御するための位相制御装置400とを備えている。遮断器200は例えばガス遮断器である。調相設備210は、例えば分岐コンデンサとしているが、分岐リアクトルでもよい。主回路100には、三相交流電流が通流する。
本実施の形態に係る位相制御装置400は、電圧計測部101、主回路電流計測部102、零点検出部103、動作時間予測部104、制御信号出力部105、動作時間計測部141、環境温度計測部142、制御電圧計測部143、誤結線検出部50、および調相設備情報記憶部60を備えている。位相制御装置400は、遮断器100を目標の位相で開閉制御することができる。
電圧計測部101は、遮断器200の両端の三相の電圧を計測する。主回路電流計測部102は、主回路100の三相の主回路電流を計測する。
零点検出部103は、電圧計測部101および主回路電流計測部102により計測された電圧信号および電流信号から極間電圧および主回路電流の零点時刻を求める。
動作時間予測部104は、遮断器200の閉極時間または開極時間を予測する。制御信号出力部105は、閉極指令または開極指令を検出すると、極間電圧または主回路電流の目標の位相で閉極または開極をするように、零点検出部103が記憶している最新の零点時刻と動作時間予測部104で予測された予測閉極時間または予測開極時間とに基づいて遅延時間を求め、この遅延時間経過後に閉極制御信号または開極制御信号を操作装置300に出力する。
動作時間計測部141は、遮断器200の可動接触子(図示せず)と連動する補助スイッチ201の動作時刻に基づいて、閉極制御信号の出力から可動接触子の接触までの時間である閉極時間または開極制御信号の出力から可動接触子の切離しまでの時間である開極時間を実測する。環境温度計測部142は、遮断器200の周辺の環境温度を計測する。制御電圧計測部143は、制御電圧を計測する。動作時間予測部104は、遮断器200の基準環境条件における動作時間である基準閉極時間および基準開極時間を動作時間計測部141による実測閉極時間および実測開極時間、ならびにその時点の環境条件(環境温度計測部142による温度および制御電圧計測部143による制御電圧)に基づいて補正することで、遮断器200の閉極時間または開極時間を予測する。
誤結線検出部50は、三相の電圧計測線および電流計測線の誤結線を検出することができる。この際、誤結線検出部50は、調相設備情報記憶部60に予め記憶されている調相設備情報を参照する。ここで、調相設備情報は、遮断器200に接続されている調相設備210の種別を特定する情報であり、例えばリアクトルバンクであるかまたはコンデンサバンクであるかを判別する情報である。調相設備210が存在しない場合には、調相設備情報にその旨が含まれる。
次に、図2を参照して、誤結線検出部50の詳細構成について説明する。図2は、誤結線検出部50の構成を示す図である。なお、図2では、誤結線検出部50の入力に関係する構成、具体的には、遮断器200、電圧計測部101、主回路電流計測部102、および調相設備情報記憶部60等も併せて示している。
遮断器200は、A相の遮断器200A、B相の遮断器200B、およびC相の遮断器200Cから成る。また、主回路100は、遮断器200Aに接続されるA相の主回路100A、遮断器200Bに接続されるB相の主回路100B、および遮断器200Cに接続されるC相の主回路100Cから成る。
位相制御装置400には、電圧計測部101に接続される端子10A〜10C(第1〜第3の電圧計測用端子)、および、主回路電流計測部102に接続される端子12A〜12C(第1〜第3の電流計測用端子)が設けられている。端子10Aには、遮断器200Aの電圧を計測するための電圧計測線250Aが接続され、端子10Bには、遮断器200Bの電圧を計測するための電圧計測線250Bが接続され、端子10Cには、遮断器200Cの電圧を計測するための電圧計測線250Cが接続されている。端子10A〜10Cと電圧計測線250A〜250Cとが、この組合せ以外の組合せで接続されたときは、誤結線となる。また、端子12Aには、主回路100Aの電流を計測するための電流計測線251Aが接続され、端子12Bには、主回路100Bの電流を計測するための電流計測線251Bが接続され、端子12Cには、主回路100Cの電流を計測するための電流計測線251Cが接続されている。端子12A〜12Cと電流計測線251A〜251Cとが、この組合せ以外の組合せで接続されたときは、誤結線となる。なお、図2では、電圧計測線250A〜250Cおよび電流計測線251A〜251Cが正しく接続されている例を示しているが、一般に、人的作業による誤結線が生ずる可能性がある。
なお、端子10A〜10Cは、遮断器200A〜200Cの一方側の電圧を計測するための電圧計測線250A〜250Cに接続される端子である。実際には、位相制御装置400には、極間電圧を得るために、電圧計測部101に接続される別の三つの端子が設けられ、これらの別の三つの端子は遮断器200A〜200Cの他方側の電圧を計測するための別の三相の電圧計測線に接続されている。しかしながら、以下で説明する誤結線の検出は、遮断器200A〜200Cの一方側の電圧を計測する三相の電圧計測線250A〜250Cおよび主回路100A〜100Cの電流を計測する三相の電流計測線251A〜251Cに適用されるものであることから、これらの別の三つの端子および別の三相の電圧計測線の図示は省略している。また、電圧計測部101から誤結線検出部50に出力される電圧計測値も遮断器200A〜200Cの一方側の電圧計測値である。
誤結線検出部50は、A/D変換部1,2、メモリ3,4、相順検出部5,6、照合部7、位相差検出部8a〜8c、位相差判定部9、およびアラーム部11を備えている。なお、メモリ3はメモリ3a〜3cから成り、メモリ4はメモリ4a〜4cから成る。
A/D変換部1は、電圧計測部101と接続されている。A/D変換部1は、電圧計測部101から出力された三相の電圧計測値をアナログ値からデジタル値に変換して出力する。詳細には、A/D変換部1は、端子10Aから入力される電圧信号に対しては、A/D変換後の電圧値をメモリ3aに保存し、端子10Bから入力される電圧信号に対しては、A/D変換後の電圧値をメモリ3bに保存し、端子10Cから入力される電圧信号に対しては、A/D変換後の電間電圧値をメモリ3cに保存する。電圧計測線250A〜250Cが端子10A〜10Cに正しく結線されている場合には、メモリ3aにはA相の電圧値が時系列で保存され、メモリ3bにはB相の電圧値が時系列で保存され、メモリ3cにはC相の電圧値が時系列で保存される。
A/D変換部2は、主回路電流計測部102と接続されている。A/D変換部2は、主回路電流計測部102から出力された三相の電流計測値をアナログ値からデジタル値に変換して出力する。詳細には、A/D変換部2は、端子12Aから入力される電流信号に対しては、A/D変換後の主回路電流値をメモリ4aに保存し、端子12Bから入力される電流信号に対しては、A/D変換後の主回路電流値をメモリ4bに保存し、端子12Cから入力される電流信号に対しては、A/D変換後の主回路電流値をメモリ4cに保存する。電流計測線251A〜251Cが端子12A〜12Cに正しく結線されている場合には、メモリ4aにはA相の主回路電流値が時系列で保存され、メモリ4bにはB相の主回路電流値が時系列で保存され、メモリ4cにはC相の主回路電流値が時系列で保存される。
相順検出部5は、メモリ3a〜3cにそれぞれ接続されている。相順検出部5は、メモリ3aから読み出した時系列の電圧値、メモリ3bから読み出した時系列の電圧値、およびメモリ3cから読み出した時系列の電圧値をもとに、端子10Aを介して検出された電圧信号、端子10Bを介して検出された電圧信号、および端子10Cを介して検出された電圧信号の相順を検出する。すなわち、端子10Aを介して検出された電圧信号を基準として最先の相とし、位相差が互いに120度の間隔でかつ位相がより進んだ電圧信号が次の相となるように、端子10Bを介して検出された電圧信号および端子10Cを介して検出された電圧信号の先後を決めることで相順を検出する。
具体的には、例えば、メモリ3aから読み出した時系列の電圧値のゼロクロス点とメモリ3bから読み出した時系列の電圧値のゼロクロス点とメモリ3cから読み出した時系列の電圧値のゼロクロス点とを比較することで相順を検出することができる。ここで、ゼロクロス点は、電圧値が負から正に変化する際のゼロ点を意味する。
端子10A〜10Cに電圧計測線250A〜250Cが正しく結線されている場合には、相順検出部5は、端子10Aを介して検出された電圧信号、端子10Bを介して検出された電圧信号、端子10Cを介して検出された電圧信号のゼロクロス点の順を相順として検出する。
また、端子10A〜10Cに電圧計測線250A〜250Cが正しく結線されておらず、例えば、端子10Aに電圧計測線250Bが接続され、端子10Bに電圧計測線250Aが接続され、端子10Cに電圧計測線250Cが接続されている場合には、相順検出部5は、端子10Aを介して検出された電圧信号、端子10Cを介して検出された電圧信号、端子10Bを介して検出された電圧信号のゼロクロス点の順を相順として検出する。
また、端子10A〜10Cに電圧計測線250A〜250Cが正しく結線されておらず、例えば、端子10Aに電圧計測線250Bが接続され、端子10Bに電圧計測線250Cが接続され、端子10Cに電圧計測線250Aが接続されている場合には、相順検出部5は、端子10Aを介して検出された電圧信号、端子10Bを介して検出された電圧信号、端子10Cを介して検出された電圧信号のゼロクロス点の順を相順として検出する。
このように、相順検出部5は、端子10A〜10Cを介して検出された電圧信号の相順を検出する。相順検出部5は、検出した相順データを照合部7に出力する。また、相順検出部5は、電圧値にゼロクロス点が存在しないときは、目標とする位相が検出できないため、アラーム部11にアラームを出力させるための制御信号を送信する。
相順検出部6は、メモリ4a〜4cにそれぞれ接続されている。相順検出部6は、メモリ4aから読み出した時系列の主回路電流値、メモリ4bから読み出した時系列の主回路電流値、およびメモリ4cから読み出した時系列の主回路電流値をもとに、端子12Aを介して検出された電流信号、端子12Bを介して検出された電流信号、および端子12Cを介して検出された電流信号の相順を検出する。すなわち、端子12Aを介して検出された電流信号を基準として最先の相とし、位相差が互いに120度の間隔でかつ位相がより進んだ電流信号が次の相となるように、端子12Bを介して検出された電流信号および端子12Cを介して検出された電流信号の先後を決めることで相順を検出する。なお、具体例については、相順検出部5の場合と同様であるので省略する。
このように、相順検出部6は、端子12A〜12Cを介して検出された電流信号の相順を検出する。相順検出部6は、検出した相順データを照合部7に出力する。また、相順検出部6は、主回路電流値にゼロクロス点が存在しないときは、目標とする位相が検出できないため、アラーム部11にアラームを出力させるための制御信号を送信する。
なお、本実施の形態では、相順検出部5,6を別構成としているが、一体の構成としてもよい。
照合部7は、相順検出部5,6と接続されている。照合部7は、相順検出部5,6からそれぞれ出力された相順データを互いに比較照合し、電圧信号の相順と電流信号の相順が異なる場合には、誤結線が存在すると判定して、アラーム部11にアラームを出力させるための制御信号を送信する。電圧計測線250A〜250Cの結線と電流計測線251A〜251Cの結線がいずれも正しい場合には、電圧信号の相順と電流信号の相順は等しくなるので、電圧信号の相順と電流信号の相順が異なるときは、電圧計測線250A〜250Cの結線と電流計測線251A〜251Cの結線の少なくとも一方に誤結線が存在するはずである。
ただし、誤結線がある場合でも、照合部7では検出できない場合がある。例えば、電圧計測線250A〜250Cの結線が正しく、かつ、電流計測線251A〜251Cの結線が誤っている場合において、端子12Aに電流計測線251Bが接続され、端子12Bに電流計測線251Cが接続され、端子12Cに電流計測線251Aが接続されているときには、相順検出部5で検出された相順と相順検出部6で検出された相順が等しくなるので、照合部7では当該誤結線は検出されない。後述するように、このような誤結線は、位相差判定部9で検出される。
位相差検出部8a〜8cは、それぞれ、メモリ3a〜3c、4a〜4c、および照合部7と接続されている。位相差検出部8aは、メモリ3a,4aと接続されている。位相差検出部8bは、メモリ3b,4bと接続されている。位相差検出部18cは、メモリ3c,4cと接続されている。また、位相差検出部8a〜8cは、相順検出部5,6、および照合部7と接続されている。
照合部7における照合の結果、電圧信号の相順の検出結果と電流信号の相順の検出結果が一致した場合には、位相差検出部8aは、メモリ3aから読み出した時系列の電圧値およびメモリ4aから読み出した時系列の主回路電流値をもとに、端子10Aを介して検出された電圧信号と端子12Aを介して検出された電流信号の位相差を検出する。この位相差は、例えば、メモリ3aから読み出した時系列の電圧値のゼロクロス点からメモリ4aから読み出した主回路電流値のゼロクロス点までの時間差を算出することで検出することができる。
位相差検出部8b,8cについても位相差検出部8aと同様である。すなわち、位相差検出部8bは、メモリ3bから読み出した時系列の電圧値およびメモリ4bから読み出した時系列の主回路電流値をもとに、端子10Bを介して検出された電圧信号と端子12Bを介して検出された電流信号の位相差を検出する。この位相差は、例えば、メモリ3bから読み出した時系列の電圧値のゼロクロス点からメモリ4bから読み出した主回路電流値のゼロクロス点までの時間差を算出することで検出することができる。また、位相差検出部8cは、メモリ3cから読み出した時系列の電圧値およびメモリ4cから読み出した時系列の主回路電流値をもとに、端子10Cを介して検出された電圧信号と端子12Cを介して検出された電流信号の位相差を検出する。この位相差は、例えば、メモリ3cから読み出した時系列の電圧値のゼロクロス点からメモリ4cから読み出した主回路電流値のゼロクロス点までの時間差を算出することで検出することができる。位相差検出部8a〜8cは、それぞれ、位相差の検出結果を位相差判定部9に出力する。
なお、本実施の形態では、位相差検出部8a〜8cを別構成としているが、一体の構成としてもよい。
位相差判定部9は、位相差検出部8a〜8cおよび調相設備情報記憶部60と接続されている。位相差判定部9は、調相設備情報記憶部60に記憶された調相設備情報を参照し、調相設備210の有無および調相設備210が存在する場合にはその種別に関する情報を取得する。また、位相差判定部9は、調相設備210が存在しない場合または調相設備210の種別に応じて、誤結線を検出するための判定範囲情報を予め保持している。この判定範囲は、誤結線を検出するために予め付与された判定範囲であって誤結線がない場合の位相差をその範囲に含むものである。例えば、調相設備210が存在しない場合において、誤結線がないときには、位相差検出部8a〜8cにて検出される位相差はいずれも0度となるはずである。したがって、例えば0度を中心に正負一定の範囲を調相設備なしの場合の判定範囲として位相差判定部9に予め付与しておくことで、位相差判定部9は、位相差検出部8a〜8cで検出された位相差が調相設備なしの場合の判定範囲内であるかどうかを判定し、当該位相差のいずれか一つでも当該判定範囲に属しない場合には、誤結線があると判定することができる。
同様に、例えば、調相設備210がコンデンサバンクである場合において、誤結線がないときには、位相差検出部8a〜8cにて検出される位相差は電圧を基準にしたときにいずれも270度となるはずである。したがって、例えば270度を中心に正負一定の範囲をコンデンサバンクの判定範囲として位相差判定部9に予め付与しておくことで、位相差判定部9は、位相差検出部8a〜8cで検出された位相差がコンデンサバンクの判定範囲内であるかどうかを判定し、当該位相差のいずれか一つでも当該判定範囲に属しない場合には、誤結線があると判定することができる。
同様に、例えば、調相設備210がリアクトルバンクである場合において、誤結線がないときには、位相差検出部8a〜8cにて検出される位相差は電圧を基準にしたときにいずれも90度となるはずである。したがって、例えば90度を中心に正負一定の範囲をリアクトルバンクの判定範囲として位相差判定部9に予め付与しておくことで、位相差判定部9は、位相差検出部8a〜8cで検出された位相差がリアクトルバンクの判定範囲内であるかどうかを判定し、当該位相差のいずれか一つでも当該判定範囲に属しない場合には、誤結線があると判定することができる。
アラーム部11は、相順検出部5、相順検出部6、照合部7、または位相差判定部9からの制御信号に応じてアラームを出力する。
また、照合部7には、相順記憶部61が接続されている。位相制御装置400を正しく結線した場合の端子10A〜10Cおよび端子12A〜12Cの相順は変電所で予め決まっている。すなわち、相順記憶部61には、位相制御装置400が設置された変電所または発電所等の電気所で予め決まる相順情報が予め記憶されている。この相順情報は、後述するように、端子10A〜10Cで検出される電圧信号および端子12A〜12Cで検出される電流信号の相順が正相であるべきかあるいは逆相であるべきかを示す情報である。
次に、図3を参照して本実施の形態の動作について説明する。図3は、本実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
電圧計測部101は、三相の電圧計測線250A〜250Cを介して三相の電圧を計測しており、その計測値をA/D変換部1に周期的に出力している。また、主回路電流計測部102は、三相の電流計測線251A〜251Cを介して三相の主回路電流を計測しており、その計測値をA/D変換部2に周期的に出力している。A/D変換部1は、電圧計測部101から出力された三相の電圧信号をそれぞれA/D変換し(S1)、端子10A〜10Cから入力された電圧信号をそれぞれメモリ3a〜3cに保存する(S2)。また、A/D変換部2は、主回路電流計測部102から出力された三相の電流信号をそれぞれA/D変換し(S1)、端子12A〜12Cから入力された電流信号をそれぞれメモリ4a〜4cに保存する(S2)。
次に、相順検出部5は、メモリ3aから読み出した時系列の電圧値のゼロクロス点、メモリ3bから読み出した時系列の電圧値のゼロクロス点、およびメモリ3cから読み出した時系列の電圧値のゼロクロス点をそれぞれ求める(S3)。具体的には、メモリ3a〜3cからそれぞれ読み出した電圧値の時系列データを共通のサンプリングポイントでサンプリングし、サンプリングポイントの通し番号であるデータ番号でゼロクロス点を指定する。例えば、1サイクルを60点でサンプリングする場合、ゼロクロス点は約60個おきに現れるので、正しく結線している場合には、メモリ3aから読み出した電圧値のゼロクロス点は例えば(10,70,130,・・・)と表すことができ、メモリ3bから読み出した電圧値のゼロクロス点は例えば(30,90,150,・・・)と表すことができ、メモリ3cから読み出した電圧値のゼロクロス点は例えば(50,110,170,・・・)と表すことができる。相順検出部5は、メモリ3aから読み出した時系列の電圧値、メモリ3bから読み出した時系列の電圧値、およびメモリ3cから読み出した時系列の電圧値のいずれかでゼロクロス点を検出できない場合には(S3,No)、アラーム部11に制御信号を送信してアラームを出力させる(S13)。
同様に、相順検出部6は、メモリ4aから読み出した時系列の主回路電流値のゼロクロス点、メモリ4bから読み出した時系列の主回路電流値のゼロクロス点、およびメモリ4cから読み出した時系列の主回路電流値のゼロクロス点をそれぞれ求める(S3)。具体的には、メモリ4a〜4cからそれぞれ読み出した主回路電流値の時系列データを共通のサンプリングポイントでサンプリングし、サンプリングポイントの通し番号であるデータ番号でゼロクロス点を指定する。相順検出部6は、メモリ4aから読み出した時系列の主回路電流値、メモリ4bから読み出した時系列の主回路電流値、およびメモリ4cから読み出した時系列の主回路電流値のいずれかでゼロクロス点を検出できない場合には(S3,No)、アラーム部11に制御信号を送信してアラームを出力させる(S13)。
次に、相順検出部6は、三相が120度ずつずれているかどうかを電圧値および主回路電流値の双方について判定する(S4)。すなわち、相順検出部6は、メモリ3aから読み出した時系列のゼロクロス点、メモリ3bから読み出した時系列のゼロクロス点、およびメモリ3cから読み出した時系列のゼロクロス点が約20個ずつずれているかどうかを判定する。同様に、相順検出部6は、メモリ4aから読み出した時系列のゼロクロス点、メモリ4bから読み出した時系列のゼロクロス点、およびメモリ4cから読み出した時系列のゼロクロス点が約20個ずつずれているかどうかを判定する。たとえ端子10A〜10Cに電圧計測線250A〜250Cが誤結線されたとしても、三相が120度ずつずれた順序を見つけることができるので、三相が120度ずつずれていない場合とは、端子10A〜10Cに電圧信号以外の何らかの誤った信号が入力された場合である。同様に、たとえ端子12A〜12Cに電流計測線251A〜251Cが誤結線されたとしても、三相が120度ずつずれた順序を見つけることができるので、三相が120度ずつずれていない場合とは、端子12A〜12Cに電流信号以外の何らかの誤った信号が入力された場合である。なお、判定範囲は、サンプリング誤差を考慮して20を中心に例えば18〜22程度に設定する。判定の結果、三相が120度ずつずれていない場合は、相順検出部6は、端子10A〜10Cまたは12A〜12Cに正しくない信号が入力されていると判断して、アラーム部11に制御信号を送信してアラームを出力させる(S13)。
次に、相順検出部5は、ゼロクロス点が存在し、かつ、三相が120度ずつずれている場合において、メモリ3aから読み出した時系列の電圧値、メモリ3bから読み出した時系列の電圧値、およびメモリ3cから読み出した時系列の電圧値をもとに、端子10Aを介して検出された電圧信号、および端子10Bを介して検出された電圧信号および端子10Cを介して検出された電圧信号の相順を検出する(S5)。
具体的には、例えば、メモリ3aから読み出した時系列の電圧値に相当する電圧信号の相を最初の相とし、この最初の相の電圧値のゼロクロス点を基準に、データ番号の差が20のゼロクロス点を有する電圧値に相当する電圧信号を次の相とし、残りの電圧信号の相を最後の相とすることで、相順を検出する。ここで、データ番号の差が20である場合は、位相は120度ずれることとなる。なお、相順を検出する際の基準とする電圧信号は、メモリ3aから読み出した時系列の電圧値に相当する電圧信号以外としてもよい。
同様に、相順検出部6は、メモリ4aから読み出した時系列の主回路電流値、メモリ4bから読み出した時系列の主回路電流値、およびメモリ4cから読み出した時系列の主回路電流値をもとに、端子12Aを介して検出された電流信号、端子12Bを介して検出された電流信号、および端子12Cを介して検出された電流信号の相順を検出する(S5)。
具体的には、例えば、メモリ4aから読み出した時系列の主回路電流値に相当する電流信号の相を最初の相とし、この最初の相の主回路電流値のゼロクロス点を基準に、データ番号の差が20のゼロクロス点を有する主回路電流値に相当する電流信号を次の相とし、残りの電流信号の相を最後の相とすることで、相順を検出する。ここで、データ番号の差が20である場合は、位相は120度ずれることとなる。なお、相順を検出する際の基準とする電流信号は、メモリ4aから読み出した時系列の主回路電流値に相当する電流信号以外としてもよい。
次に、照合部7は、相順検出部5,6からそれぞれ出力された相順データを互いに比較照合し(S6)、電圧信号の相順と電流信号の相順が異なる場合には(S6,No)、誤結線が存在すると判定して、アラーム部11にアラームを出力させるための制御信号を送信する(S13)。
次に、照合部7における照合の結果、電圧信号の相順の検出結果と電流信号の相順の検出結果が一致した場合には(S6,Yes)、位相差検出部8aは、メモリ3aから読み出した時系列の電圧値およびメモリ4aから読み出した時系列の主回路電流値をもとに、端子10Aを介して検出された電圧信号と端子12Aを介して検出された電流信号の位相差を検出する(S7)。この位相差は、メモリ3aから読み出した時系列の電圧値のゼロクロス点からメモリ4aから読み出した主回路電流値のゼロクロス点までの差Xを算出することで検出することができる。この場合、差Xはデータ番号の差として検出することができる。なお、位相差検出部8b,8cについても位相差検出部8aと同様である。
次に、位相差判定部9は、調相設備情報記憶部60に記憶された調相設備情報を参照し、調相設備210がリアクトルバンクかあるいはコンデンサバンクかを判定する(S8)。なお、ここでは、調相設備210が存在すると仮定するが、上記したように、調相設備210が存在しない場合も同様である。
調相設備210がリアクトルバンクの場合(S8,Yes)、位相差判定部9は、予め付与されたリアクトルバンクの判定範囲情報を参照し(S9)、位相差検出部8a〜8cで検出された位相差がリアクトルバンクの判定範囲内であるかどうかを判定し(S11)、当該位相差のいずれか一つでも当該判定範囲に属しない場合には(S11,No)、誤結線があると判定して、アラーム部11にアラームを出力させるための制御信号を送信する(S13)。当該位相差のすべてが当該判定範囲に属する場合には(S11,Yes)、位相制御装置400は正常動作する(S12)。
ここで、調相設備210がリアクトルバンクの場合は、電圧信号を基準にすると電流信号は位相が遅れるため、電圧ゼロクロス点から電流ゼロクロス点までの位相差は90度付近となり、データ番号の差は15付近となる。一方、電流信号が三相すべて反転している場合、すなわち、端子12Aに電流計測線251Cが接続され、端子12Bに電流計測線251Bが接続され、端子12Cに電流計測線251Aが接続されている場合は、位相差が270度付近となる。また、端子12Aに電流計測線251Cが接続され、端子12Bに電流計測線251Aが接続され、端子12Cに電流計測線251Bが接続されている場合は、位相差が210度付近となる。また、端子12Aに電流計測線251Bが接続され、端子12Bに電流計測線251Cが接続され、端子12Cに電流計測線251Aが接続されている場合は、位相差が330度付近となる。したがって、リアクトルバンクの判定範囲を、データ番号で15を中心にサンプリングによる誤差を含んだ13〜17程度に設定しておけば誤結線を検出することができる。
調相設備210がコンデンサバンクの場合(S8,No)、位相差判定部9は、予め付与されたコンデンサバンクの判定範囲情報を参照し(S10)、位相差検出部8a〜8cで検出された位相差がコンデンサバンクの判定範囲内であるかどうかを判定し(S11)、当該位相差のいずれか一つでも当該判定範囲に属しない場合には(S11,No)、誤結線があると判定して、アラーム部11にアラームを出力させるための制御信号を送信する(S13)。当該位相差のすべてが当該判定範囲に属する場合には(S11,Yes)、位相制御装置400は正常動作する(S12)。
ここで、調相設備210がコンデンサバンクの場合、電圧信号を基準にすると電流信号は位相が進んでいるため、電圧ゼロクロス点から電流ゼロクロス点までの位相差は270度付近となり、データ番号の差は45付近となる。一方、電流信号が三相すべて反転している場合、すなわち、端子12Aに電流計測線251Cが接続され、端子12Bに電流計測線251Bが接続され、端子12Cに電流計測線251Aが接続されている場合は、位相差が90度付近となる。また、端子12Aに電流計測線251Cが接続され、端子12Bに電流計測線251Aが接続され、端子12Cに電流計測線251Bが接続されている場合は、位相差が30度付近となる。また、端子12Aに電流計測線251Bが接続され、端子12Bに電流計測線251Cが接続され、端子12Cに電流計測線251Aが接続されている場合は、位相差が150度付近となる。したがって、コンデンサバンクの判定範囲を、データ番号で45を中心にサンプリングによる誤差を含んだ43〜47程度に設定しておけば誤結線を検出することができる。
なお、電圧計測線250A〜250Cおよび電流計測線251A〜251Cの双方が誤結線され、かつ、双方が同じように誤結線されている場合には、当該誤結線は位相差判定部9では検出されない。例えば、端子10Aに電圧計測線250Bが接続され、端子10Bに電圧計測線250Cが接続され、端子10Cに電圧計測線250Aが接続され、かつ、端子12Aに電流計測線251Bが接続され、端子12Bに電流計測線251Cが接続され、端子12Cに電流計測線251Aが接続されている場合には、当該誤結線は位相差判定部9では検出されない。電圧計測線250A〜250Cおよび電流計測線251A〜251Cが同様の誤結線となるパターンは5通りある。
具体的には、上記に挙げた
(1)端子(10A,10B,10C)→電圧計測線(250B,250C,250A)
端子(12A,12B,12C)→電流計測線(251B,251C,251A)
の他、
(2)端子(10A,10B,10C)→電圧計測線(250C,250A,250B)
端子(12A,12B,12C)→電流計測線(251C,251A,251B)
(3)端子(10A,10B,10C)→電圧計測線(250A,250C,250B)
端子(12A,12B,12C)→電流計測線(251A,251C,251B)
(4)端子(10A,10B,10C)→電圧計測線(250C,250B,250A)
端子(12A,12B,12C)→電流計測線(251C,251B,251A)
(5)端子(10A,10B,10C)→電圧計測線(250B,250A,250C)
端子(12A,12B,12C)→電流計測線(251B,251A,251C)
が誤結線となる。なお、この場合、
(6)端子(10A,10B,10C)→電圧計測線(250A,250B,250C)
端子(12A,12B,12C)→電流計測線(251A,251B,251C)
は正しい結線である。
このような誤結線は、以下のような処理により、検出することが可能である。まず、相順は、位相制御装置400が設置される変電所で予め決まっているので、この相順情報を相順記憶部61に予め記憶させておく。この場合、端子10A〜10Cおよび端子12A〜12Cが、A〜C相の順であるべきこと(すなわち、正相であること)を相順情報として相順記憶部61に記憶させておく。そして、位相差判定部9による判定処理の結果、誤結線が検出されなかった場合には、照合部7は、相順記憶部61の相順情報を参照し、既に得られた相順データ(相順検出結果)と比較することにより、誤結線の有無を判定する。すなわち、照合部7は、電圧信号又は電流信号の相順が相順情報と整合しない場合には、誤結線が存在すると判定する。
ここで、(1)は相順としてはB相、C相、A相の順であり、(2)は相順としてはC相、A相、B相の順であるが、どの相をA相と定義するかについては不定性があるので、(1)および(2)の相順は相順記憶部61に記憶された相順情報(A相、B相、C相の順)と矛盾しない。つまり、いずれも正相であるので、相順情報と矛盾しない。
他方、(3)は相順としてはA相、C相、B相の順であり、(4)は相順としてはC相、B相、A相の順であり、(5)は相順としてはB相、A相、C相の順であり、いずれもの相順も相順記憶部61に記憶された相順情報(A相、B相、C相の順)と異なる。つまり、(3)〜(5)は逆相であり、相順情報と整合しない。
よって、この場合、誤結線が(3)〜(5)のいずれかであれば、この判定処理で誤結線が検出される。誤結線が(1)または(2)であれば、この判定処理では誤結線は検出されない。
つまり、相順記憶部61に記憶された相順が正相(A相、B相、C相の順)である場合、逆相である誤結線(3)〜(5)は、照合部7による上記例外処理によって検出されるが、正相である誤結線(1)または(2)は、照合部7による上記例外処理によって検出されない。
なお、上記例外処理でも誤結線が検出されない場合は、端子10Aに電圧計測線250Aが接続されているか否かを確認すればよい。つまり、(1)または(2)の場合には、端子10Aに電圧計測線250Aが接続されていないので、誤結線であることを確認できる。端子10Aに電圧計測線250Aが接続されているか否かを確認する代わりに、端子12Aに電流計測線251Aが接続されているか否かを確認してもよい。いずれの場合でも、一本の計測線の接続のみを確認すればよいので確認作業は容易である。
なお、上記説明では、相順記憶部61に記憶された相順が正相(A相、B相、C相の順)の場合について説明したが、逆相の場合でも同様に説明することができる。例えば、正しい結線が(3)であり、相順が逆相(A相、C相、B相の順)の場合、逆相である誤結線(4)または(5)は、照合部7による上記例外処理によって検出されないが、正相である誤結線(1)、(2)または(6)は、照合部7による上記例外処理によって検出される。そして、この例外処理でも誤結線が検出されない場合は、例えば端子10Aに電圧計測線250Aが接続されているか否かを確認すればよい。
以上説明したように、本実施の形態によれば、簡素な構成で三相の電圧計測線250A〜250Cおよび電流計測線251A〜251Cの誤結線を検出し、遮断器200A〜200Cを目標の位相で開閉することが可能な位相制御装置400を提供することができる。
また、誤結線検出部50は、ワンチップマイコンに搭載されている機能で実現可能であり、安価に構成することが可能である。
また、本実施の形態では、誤結線の検出を、相順検出部5,6による相順検出と位相差検出部8a〜8cによる位相差検出とに基づいて異なる方法で2段階で行うようにしたので、検出の精度が向上する。
なお、相順検出部5,6による相順検出と位相差検出部8a〜8cによる位相差検出は、電圧計測値および電流計測値のみに基づいて実施することができ、他の情報を必要とせず、検出処理も容易で精度も高い。
端子10A〜10Cおよび端子12A〜12Cについての誤結線のパターンは35通りであるが、上記した2段階の処理により、30通りの誤結線を検出することができる。つまり、本実施の形態では、一部の例外を除いて、電圧計測値および電流計測値のみに基づいて誤結線を検出可能である。
さらに、本実施の形態では、相順情報を予め付与した相順記憶部61を設けることにより、電圧計測線250A〜250Cおよび電流計測線251A〜251Cが同様の誤結線となる5通りのパターンについても、そのうちの3通りのパターンを検出することができる。なお、上記した2段階の処理により、一部の例外を除いて大半の誤結線が検出できるので、相順記憶部61を設けない構成も十分有用である。また、例外処理で検出できない残りの2通りの誤結線のパターンについては、一本の計測線の接続のみを確認することで誤結線を未然に防止することができる。
実施の形態2.
図4は、本実施の形態に係る誤結線検出部の構成を示す図である。なお、図4では、図2と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下では図2との相違点を中心に説明する。
誤結線検出部50は、実施の形態1と異なり、A/D変換部1,2およびメモリ3,4を備える代わりに、コンパレータ13,14を備えている。なお、コンパレータ13はコンパレータ13a〜13cから成り、コンパレータ14はコンパレータ14a〜14cから成る。また、位相差検出部18a〜18cはそれぞれタイマーを有している。
電圧計測部101により端子10Aを介して計測された電圧信号はコンパレータ13aに出力される。コンパレータ13aは、当該電圧信号と図示しない基準信号0を入力として、電圧信号の大きさが0以上であれば値Pを出力し、電圧信号の大きさが0未満であれば値Q(≠P)を出力する。すなわち、コンパレータ13aは電圧信号を2値化する。同様に、コンパレータ13bは、電圧計測部101により端子10Bを介して計測された電圧信号を2値化して出力する。同様に、コンパレータ13cは、電圧計測部101により端子10Cを介して計測された電圧信号を2値化して出力する。コンパレータ13a〜13cの出力先は相順検出部15である。
主回路電流計測部102により端子12Aを介して計測された電流信号はコンパレータ14aに出力される。コンパレータ14aは、当該電流信号と図示しない基準信号0を入力として、電流信号の大きさが0以上であれば値Pを出力し、電流信号の大きさが0未満であれば値Q(≠P)を出力する。すなわち、コンパレータ14aは電流信号を2値化する。同様に、コンパレータ14bは、主回路電流計測部102により端子12Bを介して計測された電流信号を2値化して出力する。同様に、コンパレータ14cは、主回路電流計測部102により端子12Cを介して計測された電流信号を2値化して出力する。コンパレータ14a〜14cの出力先は相順検出部16である。
相順検出部15は、コンパレータ13aの出力信号、コンパレータ13bの出力信号、およびコンパレータ13cの出力信号をもとに、端子10Aを介して検出された電圧信号、端子10Bを介して検出された電圧信号、および端子10Cを介して検出された電圧信号の相順を検出する。すなわち、例えば端子10Aを介して検出された電圧信号を基準として最先の相とし、位相差が互いに120度の間隔でかつ位相がより進んだ電圧信号が次の相となるように端子10Bを介して検出された電圧信号および端子10Cを介して検出された電圧信号の先後を決めることで相順を検出する。
具体的には、例えば、コンパレータ13aの出力信号の立ち上がりと、コンパレータ13bの出力信号の立ち上がりと、コンパレータ13cの出力信号の立ち上がりとを比較し、立ち上がりの順番で相順を検出することができる。出力信号における立ち上がりは、実施の形態1のゼロクロス点に相当する。
また、相順検出部16は、コンパレータ14aの出力信号、コンパレータ14bの出力信号、およびコンパレータ14cの出力信号をもとに、端子12Aを介して検出された電流信号、端子12Bを介して検出された電流信号、および端子12Cを介して検出された電流信号の相順を検出する。すなわち、例えば端子12Aを介して検出された電流信号を基準として最先の相とし、位相差が互いに120度の間隔でかつ位相がより進んだ電流信号が次の相となるように端子12Bを介して検出された電流信号および端子12Cを介して検出された電流信号の先後を決めることで相順を検出する。
具体的には、例えば、コンパレータ14aの出力信号の立ち上がりと、コンパレータ14bの出力信号の立ち上がりと、コンパレータ14cの出力信号の立ち上がりとを比較し、立ち上がりの順番で相順を検出することができる。出力信号における立ち上がりは、実施の形態1のゼロクロス点に相当する。
相順検出部15は電圧信号の相順データを照合部7に出力する。また、相順検出部16は電流信号の相順データを照合部7に出力する。照合部7は、相順検出部15,16からそれぞれ出力された相順データを用いて、実施の形態1と同様の処理をする。
位相差検出部18aは、コンパレータ13a,14aと接続されている。位相差検出部18bは、コンパレータ13b,14bと接続されている。位相差検出部18cは、コンパレータ13c,14cと接続されている。また、位相差検出部18a〜18cは、相順検出部15,16、および照合部7と接続されている。
照合部7における照合の結果、電圧信号の相順の検出結果と電流信号の相順の検出結果が一致した場合には、位相差検出部18aは、コンパレータ13aの出力信号およびコンパレータ14aの出力信号をもとに、端子10Aを介して検出された電圧信号と端子12Aを介して検出された電流信号の位相差を検出する。この位相差は、例えばコンパレータ13aの出力信号の立ち上がりを基準に、コンパレータ13aの出力信号の立ち上がりとコンパレータ14aの出力信号の立ち上がりとの時間差を計測することで検出することができる。位相差検出部18aはタイマーを備えているので、コンパレータ13aの出力信号の立ち上がりでタイマーによる計測を開始し、コンパレータ14aの出力信号の立ち上がりでタイマーによる計測を終了すれば、開始から終了までの時間差として位相差を検出することができる。位相差検出部18b,18cについても位相差検出部18aと同様である。すなわち、位相差検出部18bは、コンパレータ13bの出力信号およびコンパレータ14bの出力信号をもとに、端子10Bを介して検出された電圧信号と端子12Bを介して検出された電流信号の位相差を検出する。また、位相差検出部18cは、コンパレータ13cの出力信号およびコンパレータ14cの出力信号をもとに、端子10Cを介して検出された電圧信号と端子12Cを介して検出された電流信号の位相差を検出する。
位相差判定部9は、調相設備210が存在しない場合、または調相設備210が存在する場合にはその種別に応じて、予め付与された誤結線を判定するための判定範囲情報に基づいて、位相差検出部18a〜18cで検出された位相差(時間差)が判定範囲内であるかどうかを判定し、当該位相差のいずれか一つでも当該判定範囲に属しない場合には、誤結線があると判定して、アラーム部11にアラームを出力させるための制御信号を送信する。
三相交流の周波数が例えば60Hzの場合、1サイクルは約16.66msとなる。調相設備210が例えばコンデンサバンクであるとした場合、誤結線がないときの位相差270度は12.5msとなり、誤結線がある場合の位相差である90度、30度、150度はそれぞれ4.16ms、1.38ms、6.94msとなる。位相差の計測の精度として10度程度を要求した場合は、10度に相当する0.46ms程度の精度のあるタイマーを使うことが条件となる。
図5は、調相設備210がコンデンサバンクの場合の電圧信号および電流信号を示した図である。また、図6は、調相設備210がリアクトルバンクの場合の電圧信号および電流信号を示した図である。
図5(a)は、電圧計測線250A〜250Cおよび電流計測線251A〜251Cの双方に誤結線がない場合であり、VA〜VCは、それぞれ端子10A〜10Cを介して検出される電圧信号をコンパレータ13a〜13cで2値化した信号である。また、IA〜ICは、それぞれ端子12A〜12Cを介して検出される電流信号をコンパレータ14a〜14cで2値化した信号である。この場合、電圧信号VAの立ち上がりと電流信号IAの立ち上がりの位相差は270度である。
図5(b)は、電圧計測線250A〜250Cは誤結線がなく、電流計測線251A〜251Cには誤結線がある場合であり、詳細には、端子12Aに電流計測線251Cが接続され、端子12Bに電流計測線251Aが接続され、端子12Cに電流計測線251Bが接続されている場合である。VA〜VC,IA〜ICについては上記したとおりである。この場合、電圧信号VAの立ち上がりと電流信号IAの立ち上がりの位相差は30度となる。
図5(c)は、電圧計測線250A〜250Cは誤結線がなく、電流計測線251A〜251Cには誤結線がある場合であり、詳細には、端子12Aに電流計測線251Bが接続され、端子12Bに電流計測線251Cが接続され、端子12Cに電流計測線251Aが接続されている場合である。VA〜VC,IA〜ICについては上記したとおりである。この場合、電圧信号VAの立ち上がりと電流信号IAの立ち上がりの位相差は150度となる。
図6(a)は、電圧計測線250A〜250Cおよび電流計測線251A〜251Cの双方に誤結線がない場合であり、VA〜VCは、それぞれ端子10A〜10Cを介して検出される電圧信号をコンパレータ13a〜13cで2値化した信号である。また、IA〜ICは、それぞれ端子12A〜12Cを介して検出される電流信号をコンパレータ14a〜14cで2値化した信号である。この場合、電圧信号VAの立ち上がりと電流信号IAの立ち上がりの位相差は90度である。
図6(b)は、電圧計測線250A〜250Cは誤結線がなく、電流計測線251A〜251Cには誤結線がある場合であり、詳細には、端子12Aに電流計測線251Cが接続され、端子12Bに電流計測線251Aが接続され、端子12Cに電流計測線251Bが接続されている場合である。VA〜VC,IA〜ICについては上記したとおりである。この場合、電圧信号VAの立ち上がりと電流信号IAの立ち上がりの位相差は210度となる。
図6(c)は、電圧計測線250A〜250Cは誤結線がなく、電流計測線251A〜251Cには誤結線がある場合であり、詳細には、端子12Aに電流計測線251Bが接続され、端子12Bに電流計測線251Cが接続され、端子12Cに電流計測線251Aが接続されている場合である。VA〜VC,IA〜ICについては上記したとおりである。この場合、電圧信号VAの立ち上がりと電流信号IAの立ち上がりの位相差は330度となる。
なお、本実施の形態のその他の構成および動作は、実施の形態1と同様である。また、本実施の形態は、実施の形態1と同様の効果を奏する。
以上のように、本発明は、遮断器の開閉タイミングを制御して当該遮断器を開極または閉極する位相制御装置として有用である。
1,2 A/D変換部、3,3a〜3c,4,4a〜4c メモリ、5,15,6,16 相順検出部、7 照合部、8a〜8c,18a〜18c 位相差検出部、9 位相差判定部、10A〜10C,12A〜12C 端子、11 アラーム部、13a〜13c,14a〜14c コンパレータ、50 誤結線検出部、60 調相設備情報記憶部、61 相順記憶部、100,100A〜100C 主回路、101 電圧計測部、102 主回路電流計測部、103 零点検出部、104 動作時間予測部、105 制御信号出力部、141 動作時間計測部、142 環境温度計測部、143 制御電圧計測部、200 遮断器、201 補助スイッチ、210 調相設備、250A〜250C 電圧計測線、251A〜251C 電流計測線、300 操作装置、400 位相制御装置。

Claims (8)

  1. 主回路に接続された遮断器を目標の位相で開閉制御することが可能な位相制御装置であって、
    前記遮断器の三相の電圧を計測するための三相の電圧計測線が結線される第1〜第3の電圧計測用端子と、
    前記主回路の三相の主回路電流を計測するための三相の電流計測線が結線される第1〜第3の電流計測用端子と、
    前記第1〜第3の電圧計測用端子を介してそれぞれ計測される電圧信号を出力する電圧計測部と、
    前記第1〜第3の電流計測用端子を介してそれぞれ計測される電流信号を出力する主回路電流計測部と、
    前記電圧計測部から出力される電圧信号および前記主回路電流計測部から出力される電流信号を用いて前記三相の電圧計測線および前記三相の電流計測線の誤結線を検出可能な誤結線検出部と、
    を備え、
    前記誤結線検出部は、
    前記電圧計測部により前記第1〜第3の電圧計測用端子を介してそれぞれ検出された電圧信号の相順および前記主回路電流計測部により前記第1〜第3の電流計測用端子を介してそれぞれ検出された電流信号の相順を検出する相順検出部と、
    前記相順検出部から出力される電圧信号の相順と電流信号の相順とを照合し、相順が異なる場合には誤結線が存在すると判定する照合部と、
    前記第1の電圧計測用端子を介して検出された電圧信号と前記第1の電流計測用端子を介して検出された電流信号の位相差である第1の位相差、前記第2の電圧計測用端子を介して検出された電圧信号と前記第2の電流計測用端子を介して検出された電流信号の位相差である第2の位相差、および前記第3の電圧計測用端子を介して検出された電圧信号と前記第3の電流計測用端子を介して検出された電流信号の位相差である第3の位相差を検出する位相差検出部と、
    前記照合部による照合の結果、前記電圧信号の相順と前記電流信号の相順が一致した場合には、前記位相差検出部から出力される前記第1〜第3の位相差が、誤結線を検出するために予め付与された判定範囲に属するか否かを判定し、前記第1〜第3の位相差のいずれか一つでも当該判定範囲に属しない場合には、誤結線が存在すると判定する位相差判定部と、
    を備えることを特徴とする位相制御装置。
  2. 前記主回路には無効電力を調整可能な調相設備が接続されており、
    前記調相設備の種別を特定する情報である調相設備情報を記憶する調相設備情報記憶部を備え、
    前記位相差判定部は、前記調相設備情報を参照して前記調相設備の種別を特定し、前記位相差検出部から出力される前記第1〜第3の位相差が、当該調相設備の種別に応じて予め与えられた前記判定範囲に属するか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の位相制御装置。
  3. アラーム部を備え、
    前記照合部および前記位相差判定部は、それぞれ、誤結線が存在すると判定したときには、前記アラーム部に制御信号を送信してアラームを出力させることを特徴とする請求項1に記載の位相制御装置。
  4. 前記誤結線検出部は、
    前記電圧計測部から出力される電圧信号をA/D変換する第1のA/D変換部と、
    前記主回路電流計測部から出力される電流信号をA/D変換する第2のA/D変換部と、
    前記第1の電圧計測用端子を介して検出された電圧信号をA/D変換した電圧値が保存される第1のメモリと、
    前記第2の電圧計測用端子を介して検出された電圧信号をA/D変換した電圧値が保存される第2のメモリと、
    前記第3の電圧計測用端子を介して検出された電圧信号をA/D変換した電圧値が保存される第3のメモリと、
    前記第1の電流計測用端子を介して検出された電流信号をA/D変換した電流値が保存される第4のメモリと、
    前記第2の電流計測用端子を介して検出された電流信号をA/D変換した電流値が保存される第5のメモリと、
    前記第3の電流計測用端子を介して検出された電流信号をA/D変換した電流値が保存される第6のメモリと、
    を備え、
    前記相順検出部は、前記第1〜第3のメモリから読み出した時系列の電圧値をもとに、前記電圧信号の相順を検出するとともに、前記第4〜第6のメモリから読み出した時系列の電流値をもとに、前記電流信号の相順を検出し、
    前記位相差検出部は、前記第1〜第3のメモリから読み出した時系列の電圧値および前記第4〜第6のメモリから読み出した時系列の電流値をもとに、前記第1〜第3の位相差を検出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の位相制御装置。
  5. 前記相順検出部は、前記第1〜第3のメモリからそれぞれ読み出した時系列の電圧値から、当該電圧値が負から正に変化する際のゼロ点であるゼロクロス点を求め、前記第1〜第3の電圧計測用端子を介してそれぞれ計測された電圧信号間で当該ゼロクロス点を比較することにより前記電圧信号の相順を検出するとともに、前記第4〜第6のメモリから読み出した時系列の電流値から、当該電流値が負から正に変化する際のゼロ点であるゼロクロス点を求め、前記第1〜第3の電流計測用端子を介してそれぞれ計測された電流信号間で当該ゼロクロス点を比較することにより前記電流信号の相順を検出し、
    前記位相差検出部は、前記第1〜第6のメモリから読み出した時系列の電圧値から、当該電圧値が負から正に変化する際のゼロ点であるゼロクロス点を求め、前記第1の電圧計測用端子を介して計測された電圧信号と前記第1の電流計測用端子を介して計測された電流信号との間で当該ゼロクロス点の差を求めることで前記第1の位相差を検出し、前記第2の電圧計測用端子を介して計測された電圧信号と前記第2の電流計測用端子を介して計測された電流信号との間で当該ゼロクロス点の差を求めることで前記第2の位相差を検出し、前記第3の電圧計測用端子を介して計測された電圧信号と前記第3の電流計測用端子を介して計測された電流信号との間で当該ゼロクロス点の差を求めることで前記第3の位相差を検出することを特徴とする請求項4に記載の位相制御装置。
  6. 前記誤結線検出部は、
    前記第1の電圧計測用端子を介して検出された電圧信号を2値化して出力する第1のコンパレータと、
    前記第2の電圧計測用端子を介して検出された電圧信号を2値化して出力する第2のコンパレータと、
    前記第3の電圧計測用端子を介して検出された電圧信号を2値化して出力する第3のコンパレータと、
    前記第1の電流計測用端子を介して検出された電流信号を2値化して出力する第4のコンパレータと、
    前記第2の電流計測用端子を介して検出された電流信号を2値化して出力する第5のコンパレータと、
    前記第3の電流計測用端子を介して検出された電流信号を2値化して出力する第6のコンパレータと、
    を備え、
    前記相順検出部は、前記第1〜第3のコンパレータの出力信号をもとに、前記電圧信号の相順を検出するとともに、前記第4〜第6のコンパレータの出力信号をもとに、前記電流信号の相順を検出し、
    前記位相差検出部は、前記第1〜第3のコンパレータの出力信号および前記第4〜第6のコンパレータの出力信号をもとに、前記第1〜第3の位相差を検出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の位相制御装置。
  7. 前記相順検出部は、前記第1〜第3のコンパレータの出力信号の立ち上がりを求め、前記第1〜第3の電圧計測用端子を介してそれぞれ計測された電圧信号間で当該立ち上がりを比較することにより前記電圧信号の相順を検出するとともに、前記第4〜第6のコンパレータの出力信号の立ち上がりを求め、前記第1〜第3の電流計測用端子を介してそれぞれ計測された電流信号間で当該立ち上がりを比較することにより前記電流信号の相順を検出し、
    前記位相差検出部は、前記第1〜第6のコンパレータの出力信号の立ち上がりを求め、前記第1の電圧計測用端子を介して計測された電圧信号と前記第1の電流計測用端子を介して計測された電流信号との間で当該立ち上がりの時間差を計測することにより前記第1の位相差を検出し、前記第2の電圧計測用端子を介して計測された電圧信号と前記第2の電流計測用端子を介して計測された電流信号との間で当該立ち上がりの時間差を計測することにより前記第2の位相差を検出し、前記第3の電圧計測用端子を介して計測された電圧信号と前記第3の電流計測用端子を介して計測された電流信号との間で当該立ち上がりの時間差を計測することにより前記第3の位相差を検出することを特徴とする請求項6に記載の位相制御装置。
  8. 前記誤結線検出部は、前記第1〜第3の電圧計測用端子に入力される電圧信号の相順および前記第1〜第3の電流計測用端子に入力される電流信号の相順が正相であるべきかまたは逆相であるべきかの情報である相順情報を予め記憶する相順記憶部を備え、
    前記照合部は、前記電圧信号の相順と前記電流信号の相順とを比較した結果、誤結線が検出されず、かつ、前記位相差判定部による判定の結果、誤結線が判定されなかった場合には、前記相順記憶部に記憶された前記相順情報を参照し、前記電圧信号または前記電流信号の相順が前記相順情報と整合しないときには、誤結線が存在すると判定することを特徴とする請求項1に記載の位相制御装置。
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