JPWO2015019418A1

JPWO2015019418A1 - 位相制御装置

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Publication number: JPWO2015019418A1
Application number: JP2014500190A
Authority: JP
Inventors: 綾山本; 森　智仁; 智仁森; 大悟松元
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2033-08-06
Also published as: CN105453208B; WO2015019418A1; CN105453208A; US20160178687A1; US10018664B2; JP5538635B1

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。

１，２Ａ／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

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。