KR100768878B1

KR100768878B1 - 순시전압저하 검출장치

Info

Publication number: KR100768878B1
Application number: KR1020057004224A
Authority: KR
Inventors: 야스후미 시모에; 요시히로 하타케야마
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2007-10-22
Also published as: KR20050046767A; CN1692284A; US7034515B2; WO2004109303A1; TW200427992A; US20060012379A1; JPWO2004109303A1; TWI281543B; JP4404851B2; CN100526889C

Abstract

본 방치는 전원전압파형(11)을 90°각도 위상편이하는 올패스필터(2), π/4~3π/4, 5π/4∼7π/4에 있어서 전원전압파형(11)이 그 임계값(12)보다도 작을 때 신호를 출력하는 비교기(7), 0∼π/4, 3π/4∼5π/4, 7π/4∼2π에 있어서 위상전압파형(13)이 그 임계값(14)보다도 작을 때 신호를 출력하는 비교기(8), 비교기(7)(8)에서의 신호가 입력되는 OR회로(9), OR회로(9)에서의 출력에 따라 전압저하 검출신호를 발생하는 수단(10)을 구비한다.

전원전압, 위상편이수단, 위상동기수단, 위상편이전압파형 임계값발생수단, 위상편이전압파형 비교수단, 전원전압파형 임계값발생수단

Description

순시전압저하 검출장치{INSTANTANEOUS VOLTAGE LOWERING DETECTION DEVICE}

본 발명은, 벼락 등이 원인으로 발생하는 배전망의 순시전압저하를 검출하는 순시전압저하 검출장치에 관한 것이다.

예를 들면 일본국 특허공개2000-55947호 공보 및 일본국 특허공개2002-171690호 공보에 각각 도시한 장치와 같이 종래의 순시전압저하 검출장치에서는 전원전압에 동기하는 기준정현파 및 기준여현파의 절대값파형과, 전원정현파 및 전원여현파의 절대값파형과의 감산 결과를 각자 적분하여 어떠한 적분결과가 기준값을 넘었을 경우에 전압저하가 발생한 것으로 간주하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 방식에서는 전압저하 검출에 적분을 이용하고 있기 때문에 검출판정에 교류 파형의 1/4사이클 정도의 시간이 걸린다는 문제가 있었다. 또한 이와 같은 순시전압저하 검출장치를 이용하여 순시전압저하 보상장치를 구성하면 전압저하 시작부터 전압저하 보상동작으로 바뀔 때까지 1/4사이클 위상편이 정전한다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 행해진 것으로 전압저하를 고속으로 검출하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 관한 순시전압저하 검출장치는, 전원전압파형을 일정 각도만큼 위상편이하여 위상편이전압파형을 생성하는 위상편이수단과,

전원전압파형의 제로전압을 검출하는 위상동기수단과,

상기 위상동기수단에 동기하여 상기 전원전압파형에 대한 전압저하 판정기준인 전원전압파형 임계값을 발생하는 전원전압파형 임계값발생수단과,

상기 위상편이전압파형에 대한 전압저하 판정기준인 위상편이전압파형 임계값을 발생하는 위상편이전압파형 임계값발생수단과,

상기 전원전압파형 임계값 및 위상편이전압파형 임계값의 절대값이 소정값 보다 큰 곳의 일부 또는 전부를 비교판정 유효영역으로 하는 판정영역 설정수단과,

상기 판정영역 설정수단이 전원전압파형의 비교판정 유효영역이라고 판단한 경우에, 상기 전원전압파형과 전원전압파형 임계값과의 비교를 기초로 전압저하 검출신호를 출력하는 전원전압파형 비교수단과,

상기 판정영역 설정수단이 위상편이전압파형의 비교판정 유효영역이라고 판단한 경우에, 위상편이전압파형과 위상편이전압파형 임계값과의 비교를 기초로 전압저하 검출신호를 출력하는 위상편이전압파형 비교수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 전원전압파형의 제로전압을 검출하는 위상동기수단과,

위상동기수단에 동기하여 전원전압파형을 차례로 기록하는 파형기록수단과,

상기 기록파형을 기초로 소정의 연산에 의해 하한임계값 또는 상한임계값을 발생하는 기록파형 임계값발생수단과,

위상동기수단에 동기하여 비교판정 유효영역을 설정하는 판정영역 설정수단과,

상기 판정영역 설정수단이 기록파형의 비교판정 유효영역이라고 판단한 경우에, 상기 전원전압파형과 기록파형 임계값과의 비교를 기초로 전압저하 검출신호를 출력하는 기록파형 비교수단과,

상기 전원전압파형 비교수단이 소정시간 연속하여 전압저하 검출신호를 출력 하는 것을 판정하는 연속성 판정수단과,

전원전압파형 비교수단의 출력과 기록파형 비교수단의 출력의 논리곱(AND)수단과,

상기 논리곱 수단의 출력과 연속성 판정수단의 출력과의 논리합(OR)에 의해 전압저하 검출출력을 출력하는 전압저하 검출출력수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면 전압저하 검출에 적분을 사용하지 않는 순시비교에 의한 검출방식을 채용하고 있기 때문에, 전압저하를 고속으로 검출하는 것이 가능하다. 또한 전압저하 검출에 장시간(1/4사이클 위상편이)의 적분을 사용하지 않는 검출방식을 채용하고 있기 때문에, 전압저하를 고속으로 검출하는 것이 가능하다. 검출 위상을 바꾸는 것으로 항상 레벨이 높은 신호에서 판정처리가 가능하여 안정된 검출을 할 수 있다. 또한 레벨이 낮은 신호영역(제로전압부근)에서 단시간의 적산처리를 행하는 것으로 안정된 검출이 가능하다. 또한 고조파가 중첩한 상태라도 고조파의 레벨에 맞춘 임계값의 완화, 기록해 둔 파형과 비교 판단하는 것으로 안정된 검출이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예1에 관한 순시전압저하 검출장치를 도시하는 블럭도이다.

도 2는 도 1의 순시전압저하 검출장치에 있어서의 정상시의 각 신호파형을 도시하는 도면이다.

도 3은 도 1의 순시전압저하 검출장치에 있어서의 전압저하 발생시의 각 신호파형을 도시하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예2에 관한 순시전압저하 검출장치의 블럭도이다.

도 5는 본 발명의 실시예3에 관한 순시전압저하 검출장치의 블럭도이다.

도 6은 본 발명의 실시예5에 관한 순시전압저하 검출장치의 위상편이수단의 상세를 도시하는 블럭도이다.

도 7은 본 발명의 실시예5에 있어서, 올패스필터를 이용했을 때 5%180°위상반전한 고조파 중첩시의 위상편이전압파형을 도시하는 도면.

도 8은 도 7과의 비교예로서, 미분회로를 이용했을 때 5%180°위상반전한 고조파중첩시의 위상편이전압파형을 도시한 도면이다.

도 9는 본 발명의 실시예5에 관한 순시전압저하 검출장치에 의한 위상편이수단의 순시전압저하 발생시의 과도 파형을 도시하는 도면이다.

도 10은 본 발명의 실시예10에 관한 순시전압저하 검출장치의 블럭도이다.

도 11은 본 발명의 실시예11에 관한 순시전압저하 검출장치의 블럭이다.

(실시예1)

도 1은 본 발명의 실시예1에 관한 순시전압저하 검출장치를 도시하는 블럭도, 도 2는 도 1의 순시전압저하 검출장치에 있어서의 정상시의 각 신호파형을 도시하는 도면, 도 3은 도 1의 순시전압저하 검출장치에 있어서의 전압저하 발생시의 각 신호파형을 도시한 도면이다.

이하 실시예1을 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한다. 도 1에 도시하는 순시전압저하 검출장치는, 전원전압(1)의 신호파형인 전원전압파형(11)(도 2 참조)의 위상을 소정 각도 (예를 들면 20°∼ 160°, 바람직하게는 90°) 위상편이시키는 위상편이수단(2) 및 전원전압파형(11)의 제로전압(제로크로스 점)을 검출하는 위상동기수단(3)을 가진다. 이 위상동기수단(3)의 출력에 동기하여 전원전압파형 임계값발생수단(4)은 전원전압파형(11)에 대한 전압저하 판정기준인 전원전압파형 임계값(12)(도 2 참조)을 발생한다. 한편 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은 위상동기수단(3)에 의해 검출된 전원전압파형(11)의 제로전압위상으로부터 약90°위상편이한 위상편이전압파형(13)(도 2 참조)에 대한 전압저하 판정기준인 위상편이전압파형 임계값(14)(도 2 참조)을 발생한다. 여기서 전원전압파형 임계값발생수단(4) 및 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은, 미리 메모리에 기억된 정현파(삼각함수)의 위상과 진폭의 값을 한 쌍으로 한 테이블 형식의 데이터에, 사용자 또는 제조업자에 의해 설정된 설정값을 곱하고, 임계값(12), 임계값(14)을 작성하여 출력한다.

예를 들면 실효값 200V의 전원전압에서 구동되는 제조장치에 있어서, 입력 전압으로서 160V이하가 되었을 때, 순시전압저하를 검출할 수 있도록 하기 위해서는, 설정값은 0 .8(=160/200)이 된다. 즉, 위상 0π일 때 진폭 0(=200×√2×SIN(0π)×0.8), 위상 π/6일 때 진폭80√2(=200×√2×SIN(π/6) ×0 .8), 위상 π/4일 때 160(=200×√2×SIN(π/4)×0.8), 위상 π/2일 때 160√2(=200×√2×SIN(π/2)×0.8), ·‥ 가 되도록 임계값(12), 임계값(14)을 작성하여 출력한다.

위상동기수단(3)에 동기하여 전원전압파형 임계값(12) 및 위상편이전압파형 임계값(14)이 소정값, 예를 들면 각 임계값의 진폭이 피크값의 약70%라인(100)(SIN(nπ/4) =0 .707…, n=1, 3, 5, 7…)보다 큰 곳을 비교판정 유효영역으로 하는 판정영역설정수단(6)이 설정된다. 또한, 전원전압파형 비교수단(7)과 위상편이전압파형 비교수단(8)이 설정된다. 전원전압파형 비교수단(7)은 판정영역 설정수단(6)이 전원전압파형의 비교판정영역(70)(예를 들면 도 2에 있어서, π/4∼3π/4, 5π/4∼7π/4)이라고 판단한 경우에 전원전압파형(11)과 전원전압파형 임계값(12)와의 대소비교를 행하여 전압저하 검출신호를 출력한다. 또한 위상편이전압파형 비교수단(8)은 판정영역 설정수단(6)이 위상편이전압파형의 비교판정영역(80) (예를 들면 도 2에 있어서, 0∼ π/4, 3π/4∼5π/4, 7π/4∼2π)이라고 판단한 경우에 위상편이전압파형(13)과 위상편이전압파형 임계값(14)와의 대소비교를 행하여 전압저하 검출신호를 출력한다.

또한, 전원전압파형 비교수단(7)의 출력과 위상편이전압파형 비교수단(8)의 출력의 논리합을 출력하는 논리합 수단(9)과, 논리합 수단(9)의 출력을 받아 전원전압파형 비교수단(7) 혹은 위상편이전압파형 비교수단(8)에 의해 전압저하가 검출된 경우에 전압저하 검출신호를 출력하는 전압저하 신호출력수단(10)이 설정된다.

다음에 상기한 바와 같이 구성된 실시예1에 관한 순시전압저하 검출장치의 동작을 도 1∼도 3을 이용하여 설명한다. 도 2에 도시한 것과 같이 전원전압에 이상이 없고 전압저하가 발생하지 않는 정상시에는 전원전압파형 비교수단(7)은 판정영역 설정수단(6)이 정하는 전원전압파형 임계값(12)이 소정값 이상의 영역, 예를 들면 임계값의 진폭이, 피크값의 70% 이상의 영역(70)인 도 2중의 위상 π/4∼3π/4 및 5π/4∼7π/4(이후 반복)에서, 위상동기회로(3)에 의해 동기가 취해진 전원전압(1)의 전원전압파형(11)과 전원전압파형 임계값(12)과의 대소비교를 행하고 있다.

또한 위상편이전압파형 비교수단(8)은 판정영역 설정수단(6)이 정하는 위상편이전압파형 임계값(14)이 소정값 이상의 영역(80), 예를 들면 임계값의 진폭이 피크값의 70% 이상의 영역인 도 2중의 위상 0∼π/4, 3π/4∼5π/4 및 7π/4∼2π(이후 반복)에서 동기가 취해진 위상편이전압파형(13)과 위상편이전압파형 임계값(14)과의 대소비교를 행하고 있다.

도 3과 같이 위상 π/에서 전원전압(1)에 순시전압저하(110)가 발생한 경우, 전원전압파형(11)과 전원전압파형 임계값(12)의 절대값의 대소를 비교하고 있는 전원전압파형 비교수단(7)은, 전원전압파형(11)이 전원전압파형 임계값(12)보다도 작아지므로 순시전압저하 신호를 출력한다. 이와같이 순시전압저하가 발생했다고 판단되었을 경우(위상 정(+)측이므로, 전원전압파형(11)이 전원전압 임계값(12)을 밑돈 경우)는, 논리합 수단(9)으로부터 신호가 출력되어, 전압저하 검출신호 출력수단(10)으로부터 전압저하 검출신호가 출력된다.

이상과 같이 전원전압파형 비교수단(7)은 연속적으로 순시값으로 순시전압저하를 판정하고 있으므로, 순시전압저하를 고속으로 예를 들면 일 파장의 10분의 1이하의 사이클로 검출할 수 있다. 또한 전압저하를 검출하는 전압파형 레벨이 큰 영역만을 사용하여 전압저하를 판정 할 수 있기 때문에 안정된 검출이 가능하게 된다. 따라서, 이 순시전압저하 검출장치와 전압을 보상하는 기기를 조합하여 전압보상장치를 구성하면 매우 짧은 시간에 순시전압저하를 보상할 수 있게 된다.

또한 전원전압파형을 약 90°위상편이한 위상편이전압파형도 순시전압저하의 검출에 이용하고 있으므로 전원전압파형, 위상편이전압파형중 적어도 어느 한쪽의, 전압파형 레벨이 큰 영역을 검출에 사용할 수 있으며 시간적으로 연속된 판정영역을 얻을 수 있다.

또 실시예1에서는 위상편이전압파형이 하나인 예에 대해 설명했지만, 위상편이전압파형은 2개 이상이라도 좋다. 예를 들면 위상편이전압파형을 2개로 한 경우에는 60°씩 위상이 어긋나게 되지만 회로구성이 복잡해지게 되므로 위상편이전압파형은 하나가 바람직하다.

실시예2

도 4는 본 발명의 실시예2에 관한 순시전압저하 검출장치를 도시하는 블럭도이다. 본 실시예2에서는 위상편이전압파형(13)의 제로전압(제로 크로스 점)을 검출하는 제2위상동기수단(15)을 구비하고 있다. 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은 제2위상동기수단(15)에 동기하여 위상편이전압파형(13)에 대한 전압저하 판정기준인 위상편이전압파형 임계값(14)을 발생한다. 그 밖의 구성은 도 1과 동일하므로 동일요소에 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

이 실시예2에 의하면 위상편이수단(2)에 위상편이량의 불균일이 있어도, 위상편이수단(2)의 출력 전압파형의 제로전압을 기준으로 하여 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)에 의해 임계값을 발생시키므로 위상편이수단(2)의 위상편이량의 불균일을 보정 할 수 있어 안정된 검출이 가능해 진다.

실시예3

도 5는 본 발명의 실시예3에 관한 순시전압저하 검출장치를 도시하는 블럭도이다. 본 실시예3에서는 위상차 검출수단(16)을 구비하고, 이에 따라 위상편이전압파형(13)의 제로전압위상을 검출하며, 위상동기수단(3)로부터 얻어지는 전원전압파형(11)의 제로전압(제로 크로스 점) 위상과의 위상차를 구한다. 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은 위상차 검출수단(16)에 동기하여 위상편이전압파형(13)에 대한 전압저하 판정기준인 위상편이전압파형 임계값(14)을 발생한다. 그 밖의 구성은 도 1과 동일하므로 동일요소에 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

본 발명의 실시예3에 의하면, 위상편이수단(2)의 위상편이량에 불균일이 있더라도 위상동기수단(3)과의 위상차를 위상차 검출수단(16)으로 검출하여, 그 출력으로 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)이 생성하는 임계값의 위상을 제어하고 있으므로, 위상편이수단(2)의 위상편이량에 불균일이 있어도 그것을 보정 할 수 있어 안정된 검출이 가능하게 된다.

실시예4

본 실시예는 도 1, 도 4, 도 5의 구성에 있어서, 전원전압파형 비교수단(7) 및 위상편이전압파형 비교수단(8)은 도시하지 않은 카운터 기능을 가지며, 이 카운터 기능에 설정한 소정시간동안 계속하여 전압저하가 발생한다고 판정한 경우만 전압저하 검출신호를 발생하도록 한 것이다. 이는 노이즈에 의한 오동작을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한 카운터 기능은 논리합 수단(9)에 갖게 해도 좋다.

실시예5

도 6은 본 발명의 실시예5에 관한 순시전압저하 검출장치에 있어서 채용되는 위상편이수단의 상세를 도시하는 블럭도이다. 위상편이수단(2)은 저항기(17)(18)(19), 콘덴서(20), 증폭기(21)로 구성된 올패스필터이다. 위상편이동작은 저항기(18)(정수R)와 콘덴서(20)(정수C)의 값(시정수CR)에 의해 결정된다. 위상편이각을 20°∼160°사이로 하기 위해 회로정수값 1/ (2πCR)을 8∼340으로 한다. 각 저항기, 콘덴서는, 예를 들면 전원전압주기가 55Hz인 전원전압파형(11)을 약90°위상편이시키는 값으로 설정한다.

일반적으로 파형을 90°위상편이시키는 방법으로서 미분회로를 사용할 수도 있지만, 미분회로를 사용했을 경우, 전원전압파형에 포함되는 높은 주파수성분의 게인을 크게 하므로 전압저하 검출에 적합하지 않은 흐트러짐이 큰 파형을 출력한다(예를 들면 도 8의 고조파 중첩시 위상편이전압파형(13b) 참조). 이 파형의 흐트러짐을 억제하기 위해 로패스필터 회로를 조합하는 경우가 있지만, 그 경우 로패스필터회로에 의해 전압저하시에 발생하는 파형의 가파르고 험준한 변화는 사라져 검출에 시간이 걸린다는 문제가 있다.

본 실시예5에 의하면 위상편이수단으로서, 저항, 콘덴서, 증폭기로 구성되는 올패스필터를 이용하고, 전원전압파형(11)과 약90°위상편이 후의 위상편이전압파형(13)의 게인을 거의 등배로 할 수 있어, 미분회로를 사용할 경우와 같은 높은 주파수성분을 제거하는 로패스필터회로를 조합해서 게인을 하강시킬 필요가 없어지므로 간단한 회로구성으로 위상편이파형을 생성할 수 있다는 효과가 있다.

실시예6

본 실시예는 도 6의 올패스필터에 의한 위상편이수단(2)을 이용한 도 5의 회로구성에 대한 예이다. 도 7은 실시예5에 도시한 것과 같이 위상편이수단으로서의 올패스필터를 이용한 경우에 있어서 제3차 고조파(180°위상반전)가 전원전압에 5% 중첩했을 때의 고조파중첩시 위상편이전압파형(13a)를 나타내고 있다. 도 8은 비교예로서, 위상편이수단으로서 미분회로를 이용한 경우에 있어서, 제3차 고조파(180°위상반전)가 전원전압에 5% 중첩했을 때의 고조파중첩시 위상편이전압파형(13b)을 나타내고 있으며, 편의상, 임계값(12a), 임계값(14a)은 도 7과 동일한 것을 도시하고 있다.

본 실시예에서는 도 5의 위상차 검출수단(16)은, 기록기능과 고조파 레벨 판정 기능을 가지고 있다. 도 7에 있어서, 전원전압에 고조파가 중첩하지 않는 정상시의 위상편이전압파형(13)의 제로전압위상을 기록하고 있는 상기 기록기능에 의한 위상값와, 고조파가 중첩한 위상편이전압파형(13a)의 제로전압위상과의 차이(위상 어긋남)를 검출하는 것으로 고조파의 레벨을 판정하는 상기 고조파 레벨 판정기능의 지령에 의해, 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은 정상시에 비해 예를 들면 2%완화된 임계값(14a)을 발생한다. 예를 들면 고조파 제로시의 임계값이 160√2이면, 고조파가 5% 중첩했을 때의 임계값(14a)은 157√2(=160×0.98√2)을 발생한다.

즉, 도 6에 도시하는 올패스필터를 이용할 경우, 그 회로구성상, 고조파가 중첩하면 위상편이 후의 전압파형(13a)의 절대값은 정상시 위상편이전압파형(13)의 절대값와 거의 동일하지만, 위상편이 어긋남 90이 생기는 것을 이용하여 고조파의 레벨을 검출하는 것이다. 한편 도 8에 도시하는 것과 같이 미분회로를 이용할 경우, 그 회로구성상, 고조파가 중첩하면, 위상편이 어긋남은 거의 발생하지 않지만, 위상 후의 전압파형(13b)의 절대값은 정상 시 위상편이전압파형(13)의 절대값에 비교하여 그 파형의 무너짐이 커지므로, 순시전압저하 검출의 정밀도가 도 7에 비하여 상당히 나빠진다.

본 발명의 실시예6에 의하면, 전원전압에 고조파가 중첩한 경우라도 고조파의 레벨을 검출하여 임계값을 완화하는 것으로 안정된 전압저하 검출이 행해진다는 효과가 있다.

실시예7

본 실시예는 상기 도 1, 도 4, 도 5의 회로구성에 있어서의 순시전압저하 검출장치를 대상으로 한 것이다. 본 실시예7에서는 전원전압파형 임계값발생수단(4) 및 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은 파형기록기능을 갖고 있다. 이 파형기록기능은 도 4에 있어서, 전원전압파형(11) 내지 위상편이전압파형(13)을 위상동기수단(3) 내지 도 2의 위상동기수단(15)에 동기하여 차례로 기록하고 있으며, 기록된 전원전압파형(11) 내지 위상편이전압파형(13)의 기록파형값보다 소정값, 예를 들면 20%만 가감산하여 상한임계값 및 하한임계값으로 한다. 예를 들면 전회의 파형에 대해 이번의 파형이 ±20% 벗어난 값을 상한임계값, 하한임계값으로 한다.

전원전압파형 비교수단(7) 및 위상편이전압파형 비교수단(8)은, 전원전압파형(11) 내지 위상편이전압파형(13)이 상기 상한임계값 및 하한임계값을 넘어서 변화되었을 경우에 순시전압저하가 발생했다고 판단한다.

이것에 의하면 고조파의 혼입 레벨이 높고, 임계값 판정이 곤란한 상태라도 안정된 전압저하검출을 행할 수 있는 효과가 있다. 상기에서는 소정값으로서 일률로 20%로 했지만, 위상에 의해 비율을 바꾸어도 좋다.

실시예8

본 실시예는 도 5에 도시하는 회로구성의 순시전압저하 검출장치를 대상으로 하는 것이다. 도 9는 본 발명의 실시예5에 의한 위상편이수단(2)의 순시전압저하 발생시의 과도파형을 나타내는 것이다. 실시예5(도 6 참조)에 의한 위상편이수단(2)에서는 소정의 위상, 예를 들면 3π/4∼π에서 급격한 순시전압저하가 발생했을 경우, 위상편이전압파형 임계값(14)과는 반대방향(전압상승 방향, 여기에서는 정방향)으로 위상편이전압파형(13)이 흔들리는 위상편이전압파형의 과도현상(120)이 발생한다.

이 소정의 위상에 있어서는 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은, 전압저하의 판정 임계값에 가해져 전압상승의 판정 임계값도 생성하고, 위상편이전압파형 비교수단(8)은 상기 양 임계값에 의해 전압저하를 판정한다. 전압이 급격하게 변화된 경우는 전압상승 임계값으로, 천천히 변화된 경우에는 전압저하 임계값으로 판정한다.

이 실시예8에 의하면, 넓은 위상범위에 있어서 순시전압저하를 고속으로 검출할 수 있다는 효과가 있다.

실시예9

본 실시예는 도 5에 도시하는 회로구성의 순시전압저하 검출장치를 대상으로 하는 것이다. 본 실시예9에 있어서는, 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)이 파형기록기능을 가지고 있다. 이 파형기록기능은 위상편이전압파형(13)을 위상차 검출수단(16)에 동기하여 차례로 기록하고 있다. 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은, 전압저하의 판정 임계값 및, 소정의 위상 예를 들면 3π/4∼π에 있어서는, 기록된 위상편이전압파형(13)의 기록파형값보다 소정값, 예를 들면 20%을 가감산하여 전압상승 판정 임계값으로 한다. 위상편이전압파형 비교수단(8)은, 상기 양 임계값에 의해 전압저하를 판정한다. 전압이 급격하게 변화된 경우에는 전압상승 임계값으로, 천천히 변화된 경우에는 전압저하 임계값으로 판정한다. 상기에서는 소정값으로서 일률로 20%로 했지만, 위상에 의해 비율을 바꾸어도 좋다.

본 발명의 실시예9에 의하면, 넓은 위상범위에 있어서 순시전압저하를 고속으로 검출할 수 있다는 효과가 있다.

실시예10

도 10은 본 발명의 실시예10에 관한 순시전압저하 검출장치를 도시하는 블럭도이다.

본 실시예10에서는 전원전압(1)의 신호파형인 전원전압파형(11)의 제로전압(제로 크로스 점)을 검출하는 위상동기수단(3)을 갖는다. 이 위상동기수단(3)의 출력에 동기하여 전원전압파형 임계값발생수단(4)은 전원전압파형(11)에 대한 전압저하 판정기준인 전원전압파형 임계값(12)을 발생한다.

전원전압파형 비교수단(7)은, 판정영역 설정수단(6)이 비교판정 유효영역이라고 판단한 영역 (예를 들면 π/10∼9π/10, 11π/10∼19π/10)에서, 전원전압파형(11)이 전원전압파형 임계값을 밑돈(전압제로 방향으로 임계값을 넘은)경우에 순시전압저하가 발생했다고 판단한다.

파형기록수단(22)은 전원전압파형(11)을 위상동기수단(3)에 동기하여 차례로 기록하고 있으며, 기록파형 임계값발생수단(23)은 기록된 전원전압파형(11)의 기록파형값 보다 소정값, 예를 들면 20%만 가감산하여 상한임계값 및 하한임계값을 설정한다. 예를 들면 전회의 파형에 대하여 ±20% 어긋난 값을 상한임계값, 하한임계값으로 한다. 여기에서는 소정값으로서 전 위상영역에서 동일한 값을 취하고 있지만, 위상에 의해 다른 값을 설정해도 좋다.

기록파형 비교수단(24)은 판정영역 설정수단(6)이 비교판정 유효영역이라고 판단한 영역에서, 전원전압파형(11)이 상기 상한임계값 및 하한임계값을 넘어 변화되었을 경우에 순시전압저하가 발생했다고 판단한다. 여기에서는 상한임계값과 하한임계값의 양쪽을 이용했지만 하한임계값만을 이용해도 좋다.

연속성 판정수단(25)은 전원전압파형 비교수단(7)이 소정 기간(예를 들면 1/4사이클의 사이) 연속하여 순시전압저하 발생이라고 판단했을 경우에, 완만하게 전압이 저하하는 전압저하가 발생했다고 판정한다.

논리곱 수단(26)은 기록파형 비교수단(24)과 전원전압파형 비교수단(7)이 양쪽 모두 순시전압저하가 발생했다고 판단했을 경우에, 순시전압저하있음이라고 판정한다. 이에 따라 고조파의 혼입 레벨이 높고, 전압파형 비교에서는 순시전압저하있음이라고 오판단한 경우라도 기록파형 비교수단(24)이 정확하게 순시전압저하를 판단하므로 안정된 전압저하검출을 행할 수 있다는 효과가 있다. 완만하게 전압이 저하했을 때는, 1사이클전의 파형과 이번 파형의 차이가 작을 경우가 있어, 기록파형 비교수단(24)이 전압저하를 판정할 수 없는 경우가 있지만, 연속성 판정수단(25)은 전압저하를 검출할 수 있다.

논리합 수단(27)은 상기 논리곱 수단(26)과 상기 연속성 판정수단(25)의 어느것이 순시전압저하있음이라고 판단했을 때, 순시전압저하있음으로 판정한다.

이에 따라 고조파의 혼입 레벨이 크고, 완만한 전압저하가 발생해도 안정된 검출을 행할 수 있다는 효과가 있다.

실시예11

도 11은 본 발명의 실시예11에 관한 순시전압저하 검출장치를 도시하는 블록도이다.

본 실시예11에서는 전원전압(1)의 신호파형인 전원전압파형(11)의 제로전압(제로 크로스 점)을 검출하는 위상동기수단(3)을 갖는다. 이 위상동기수단(3)의 출력에 동기하여 전원전압파형 임계값발생수단(4)은 전원전압파형(11)에 대한 전압저하 판정기준인 전원전압파형 임계값(12)을 발생한다.

전원전압파형 비교수단(7)은, 판정영역 설정수단(6)이 비교판정 유효영역(15 )이라고 판단한 영역 (예를 들면 π/10∼9π/10, 11π/10∼9π/10)에서, 전원전압파형(11)이 전원전압파형 임계값을 밑돈(전압 제로의 방향으로 임계값을 넘은) 경우에 순시전압저하가 발생했다고 판단한다.

파형기록수단(22)은 전원전압파형(11)을 위상동기수단(3)에 동기하여 차례로 기록하고 있으며, 기록파형 임계값발생수단(23)은 기록된 전원전압파형(11)의 기록파형값 보다 소정값, 예를 들면 20%만 가감산하여 상한임계값 및 하한임계값을 설정한다. 예를 들면 전회의 파형에 대하여 ±20% 어긋난 값을 상한임계값, 하한임계값으로 한다. 여기서는 소정값으로서, 전 위상영역에서 동일한 값을 취하고 있지만 위상에 의해 다른 값을 설정해도 좋다.

기록파형 비교수단(24)은 판정영역 설정수단(6)이 비교판정 유효영역이라고 판단한 영역에서, 전원전압파형(11)이 상기 상한임계값 및 하한임계값을 넘어서 변화되었을 경우에 순시전압저하가 발생했다고 판단한다. 여기에서는 상한임계값와 하한임계값의 양쪽을 이용했지만, 하한임계값만을 이용해도 좋다.

연속성 판정수단(25)은 전원전압파형 비교수단(7)이 소정 기간(예를 들면 1/4사이클의 사이)연속하여 순시전압저하 발생이라고 판단했을 경우에, 완만하게 전압이 저하하는 전압저하가 발생했다고 판정한다.

파형 적산수단(28)은 위상동기수단(3)에 동기하여 예를 들면 제로전압 부근인 위상 0∼π/10, 9π/10∼ π, 19π/10∼2π의 기간, 전원전압파형(11)의 소정 연산값(예를 들면 절대값)를 적산하여 출력한다.

적산 임계값발생수단(29)은 전압저하 판정기준인 적산 파형 임계값으로서, 순시전압저하로서 검출하는 전압값의 정현파 파형의 상기 기간 (여기에서는 0∼π/10, 9π/10∼π, 19π/10∼2π)에서의 적산값을 발생한다. 적산 파형 임계값은, 제로 크로스 부근에서는 상대적으로 노이즈 성분이 크므로 노이즈에 의한 오동작을 방지하는 관점에서, 기록파형 임계값에 비교하여 노이즈 검출 감도가 낮아지도록 선정하는 것이 바람직하며, 예를 들면 위상편이파형의 적산값 혹은 전회 파형 적산값에 대해 50%의 값으로 한다.

적산값 비교수단(30)은, 판정영역 설정수단(6)이 파형 적산의 비교판정 유효영역이라고 판단한 영역(여기에서는 0∼ π /10, 9π/10∼π, 19π/10∼2π)에서, 파형 적산수단(28)의 출력이 적산 파형 임계값을 밑돈(전압 제로 방향으로 임계값을 넘은) 경우, 순시전압저하가 발생했다고 판단한다.

논리합 수단(31)은 전원전압파형 비교수단(7)과 적산값 비교수단(30)중 어느 것이 순시전압저하가 발생했다고 판단했을 경우에, 순시전압저하있음으로 판정한다.

논리곱 수단(26)은 기록파형 비교수단(24)과 논리합 수단(31)이 양쪽 모두 순시전압저하가 발생했다고 판단했을 경우에, 순시전압저하있음으로 판정한다.

제로전압부근에서는 적산하는 것으로 노이즈의 영향을 저감할 수 있어 안정된 전압저하검출을 행할 수 있다. 또한 고조파의 혼입 레벨이 높고, 적산값 비교 및 전압파형 비교에서는, 순시전압저하있음으로 오판단한 경우라도 기록파형 비교수단(24)이 정확하게 순시전압저하를 판단하므로 안정된 전압저하 검출이 행해진다는 효과가 있다.

또한 완만하게 전압이 저하했을 때는 1사이클전의 파형과 이번의 파형 차이가 작을 경우가 있어, 기록파형 비교수단(24)이 전압저하를 판정할 수 없는 경우가 있지만, 연속성 판정수단(25)은 전압저하를 검출할 수 있다.

논리합 수단(27)은, 논리곱 수단(26)과 연속성 판정수단(25) 중 어느 것이 순시전압저하있음이라고 판단했을 때, 순시전압저하있음으로 판정한다

이에 따라 고조파의 혼입 레벨이 크고 완만한 전압저하가 발생해도 안정된 검출을 행할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 전압저하를 고속으로 검출할 수 있기 때문에 벼락등이 원인으로 발생하는 배전망의 순시전압저하검출에 유효하다.

Claims

전원전압파형을 일정 각도만큼 위상편이하여 위상편이전압파형을 생성하는 위상편이수단(2)과,

전원전압파형의 제로전압을 검출하는 위상동기수단(3)과,

상기 위상동기수단(3)에 동기하여 상기 전원전압파형에 대한 전압저하 판정기준인 전원전압파형 임계값을 발생하는 전원전압파형 임계값발생수단(4)과,

상기 위상편이전압파형에 대한 전압저하 판정기준인 위상편이전압파형 임계값을 발생하는 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)과,

상기 전원전압파형 임계값 및 위상편이전압파형 임계값의 절대값이 소정값 보다 큰 곳의 일부 또는 전부를 비교판정 유효영역으로 하는 판정영역 설정수단(6)과,

상기 판정영역 설정수단(6)이 전원전압파형의 비교판정 유효영역으로 판단한 경우에, 상기 전원전압파형과 전원전압파형 임계값과의 비교를 기초로 전압저하 검출신호를 출력하는 전원전압파형 비교수단(7)과,

상기 판정영역 설정수단(6)이 위상편이전압파형의 비교판정 유효영역으로 판단한 경우에, 상기 위상편이전압파형과 위상편이전압파형 임계값과의 비교를 기초로 전압저하 검출신호를 출력하는 위상편이전압파형 비교수단(8)을 구비한 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.
제 1 항에 있어서,

상기 위상편이전압파형은 전원전압파형의 제로전압위상으로부터 90°위상편이된 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 위상편이전압파형의 제로전압을 검출하는 제2위상동기수단(15)을 구비하고, 상기 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은, 상기 제2위상동기수단(15)에 동기하여 위상편이전압파형에 대한 전압저하 판정기준인 위상편이전압파형 임계값을 발생하도록 한 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 위상편이전압파형의 제로전압을 검출하고, 상기 위상동기수단(3)으로부터 얻어지는 전원전압파형의 제로전압과의 위상차를 구하는 위상차 검출수단(16)을 구비하며, 상기 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은, 상기 위상차 검출수단(16)의 출력에 동기하여 위상편이전압파형에 대한 전압저하 판정기준인 위상편이전압파형 임계값을 발생하는 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 전원전압파형 비교수단(7) 및 위상편이전압파형 비교수단(8)은 카운터 기능을 갖고, 이 카운터 기능을 이용하여 전원전압저하가 소정 시간 계속하여 발생하고 있다고 판정한 경우만 전압저하 검출신호를 발생하도록 한 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.
전원전압파형을 일정 각도만큼 위상편이하여 위상편이전압파형을 생성하는 위상편이수단(2)과,

전원전압파형의 제로전압을 검출하는 위상동기수단(3)과,

상기 위상동기수단(3)에 동기하여 상기 전원전압파형에 대한 전압저하 판정기준인 전원전압파형 임계값을 발생하는 전원전압파형 임계값발생수단(4)과,

상기 위상편이전압파형에 대한 전압저하 판정기준인 위상편이전압파형 임계값을 발생하는 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)과,

상기 전원전압파형 임계값 및 위상편이전압파형 임계값의 절대값이 소정값 보다 큰 곳의 일부 또는 전부를 비교판정 유효영역으로 하는 판정영역 설정수단(6)과,

상기 판정영역 설정수단(6)이 전원전압파형의 비교판정 유효영역으로 판단한 경우에, 상기 전원전압파형과 전원전압파형 임계값과의 비교를 기초로 전압저하 검출신호를 출력하는 전원전압파형 비교수단(7)과,

상기 판정영역 설정수단(6)이 위상편이전압파형의 비교판정 유효영역으로 판단한 경우에, 상기 위상편이전압파형과 위상편이전압파형 임계값과의 비교를 기초로 전압저하 검출신호를 출력하는 위상편이전압파형 비교수단(8)을 구비하고,

상기 위상편이수단(2)은, 저항, 콘덴서, 증폭기에 의해 형성되는 올패스필터이며, 위상편이동작을 행하는 회로정수값 1/ (2πCR)를 8∼340으로 한 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.
제 6 항에 있어서,

상기 위상편이전압파형의 제로전압을 검출하고, 상기 위상동기수단(3)으로부터 얻을 수 있는 전원전압파형의 제로전압과의 위상차를 구하는 위상차 검출수단(16)을 구비하며, 상기 위상차 검출수단(16)은, 전원전압에 고조파가 중첩하지 않는 정상 시의 위상편이전압파형의 제로전압위상을 미리 기록하고 있는 기록기능과, 고조파가 중첩한 위상편이전압파형의 제로전압위상과 상기 기록기능에 의해 기록된 정상시의 위상편이전압파형의 제로전압위상과의 차이에 기초하여 고조파의 레벨을 판정하는 고조파 레벨 판정 기능을 갖고, 상기 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은, 상기 고조파 레벨 판정기능에 의해 판정되는 고조파의 레벨에 따른 임계값을 발생하도록 한 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.
제 6 항에 있어서,

상기 전원전압파형 임계값발생수단(4) 및 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은 파형기록기능을 갖고, 상기 전원전압파형 내지 위상편이전압파형을 차례로 기록하여 이 기록파형을 기초로 일정 연산에 의해 하한임계값 또는 상한임계값을 구하고, 상기 전원전압파형 비교수단(7)은 소정의 위상에 있어서, 상기 전원전압파형과 전원전압파형 임계값과의 대소비교를 행하여 위상정(+)측에서는 하한임계값보다 작을 때, 위상부(-)측에서는 하한임계값 보다 클 때 전압저하 검출신호를 출력하며, 상기 위상편이전압 비교수단(8)은, 소정의 위상에 있어서 상기 위상편이전압파형과 위상편이전압파형 임계값과의 대소비교를 행하여 위상정(+)측에서는 하한임계값 보다 작을 때 또는 상한임계값 보다 클 때에, 위상부(-)측에서는 하한임계값 보다 클 때 또는 상한임계값 보다 작을 때 전압저하 검출신호를 출력하도록 한 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.
제 6 항에 있어서,

상기 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은, 위상편이전압파형에 대하여 전압저하 판정기준 임계값과 전압상승 판정기준 임계값을 갖고, 상기 위상편이전압파형 비교수단(8)은, 상기 판정영역 설정수단(6)이 위상편이전원전압의 비교판정 유효영역으로 판단한 경우에, 상기 위상편이전압파형과 위상편이전압파형의 전압저하 판정기준 임계값과 대소비교를 행하여 위상정(+)측에서는 작을 때, 위상부(-)측에서는 클 때 전압저하 검출신호를 출력하고, 소정의 위상에 있어서는, 상기 위상편이전압파형과 위상편이전압파형의 전압상승 판정기준 임계값과 대소비교를 행하여, 위상정(+)측에서는 클 때, 위상부(-)측에서는 작을 때 전압저하 검출신호를 출력하도록 한 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.
제 6 항에 있어서,

상기 위상편이전압파형 임계값발생수단(5)은 파형기록기능을 갖고, 위상편이전압파형을 차례로 기록하여 상기 위상편이전압파형에 대한 전압저하 판정기준값과, 소정의 위상에 있어서는 위상편이전압파형의 순시값의 기록파형에 소정값을 가산한 값인 전압상승 판정기준값을 임계값으로 하며, 상기 위상편이전압파형 비교수단(8)은, 상기 판정영역 설정수단(6)이 비교판정 유효영역으로 판단한 경우에, 상기 위상편이전압파형과 위상편이전압파형의 전압저하 판정기준임계값과 대소비교를 행하여 위상정(+)측에서는 작을 때, 위상부측에서는 클 때 전압저하 검출신호를 출력하고, 소정의 위상에 있어서는, 상기 위상편이전압파형과 위상편이전압파형의 전압상승 판정기준 임계값과 대소비교를 행하여 위상정(+)측에서는 클 때, 위상부(-)측에서는 작을 때 전압저하 검출신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.
전원전압파형의 제로전압을 검출하는 위상동기수단(3)과,

상기 위상동기수단(3)에 동기하여 상기 전원전압파형에 대한 전압저하 판정기준인 전원전압파형 임계값을 발생하는 전원전압파형 임계값발생수단(4)과,

상기 위상동기수단(3)에 동기하여 전원전압파형을 차례로 기록하는 파형기록수단(22)과,

상기 기록파형을 기초로 소정의 연산에 의해 기록파형 하한임계값 또는 기록파형 상한임계값을 발생하는 기록파형 임계값발생수단(23)과,

상기 위상동기수단(3)에 동기하여, 비교판정 유효영역을 설정하는 판정영역 설정수단(6)과,

상기 판정영역 설정수단(6)이 전원전압파형의 비교판정 유효영역으로 판정한 경우에, 상기 전원전압파형과 전원전압파형 임계값과의 비교를 기초하여 전압저하 검출신호를 출력하는 전원전압파형 비교수단(7)과,

상기 판정영역 설정수단(6)이 기록파형의 비교판정 유효영역으로 판단한 경우에, 상기 전원전압파형과 기록파형 하한임계값 및 기록파형 상한임계값과의 비교를 기초하여 전압저하 검출신호를 출력하는 기록파형 비교수단(24)과,

상기 전원전압파형 비교수단(7)이 소정시간 연속하여 전압저하 검출신호를 출력하는 것을 판정하는 연속성 판정수단(25)과,

상기 전원전압파형 비교수단(7)의 출력과 상기 기록파형 비교수단(24)의 출력의 논리곱(AND)수단(26)과,

상기 논리곱 수단(26)의 출력과 상기 연속성 판정수단(25)의 출력과의 논리합(OR)수단(27)에 의해 전압저하 검출출력을 출력하는 전압저하 검출출력수단(10)을 구비한 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.
제 11 항에 있어서,

상기 위상동기수단(3)에 동기하여 전원전압파형의 소정 연산값을 소정기간 적산하는 파형적산수단(28)과, 상기 위상동기수단(3)에 동기하여 상기 파형적산수단(28)에서의 적산값에 대한 전압저하 판정기준인 전원전압적산 임계값을 발생하는 적산임계값 발생수단(29)과, 상기 판정영역 설정수단(6)이 상기 파형적산수단(28)에서의 적산값의 비교판정 유효영역으로 판단한 경우에, 상기 파형적산수단(28)에서의 적산값과 상기 전원전압 적산임계값과의 비교를 기초하여 전압저하 검출신호를 출력하는 적산값 비교수단(30)과, 상기 전원전압파형 비교수단(7)의 출력과 상기 적산값 비교수단(30)의 출력과의 논리합(OR) 수단(31)과, 상기 논리합 수단(31)의 출력과 상기 기록파형 비교수단(24)의 출력과의 논리곱(AND) 수단(32)을 구비하고, 상기 논리곱 수단(26)의 입력은, 상기 기록파형 비교수단(24)의 출력과, 전원전압파형 비교수단(7)의 출력 또는 상기 적산값 비교수단(30)의 출력 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.
제 3 항에 있어서,

상기 전원전압파형 비교수단(7) 및 위상편이전압파형 비교수단(8)은 카운터 기능을 갖고, 이 카운터 기능을 이용하여 전원전압저하가 소정 시간 계속하여 발생하고 있다고 판정한 경우만 전압저하 검출신호를 발생하도록 한 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.
제 4 항에 있어서,

상기 전원전압파형 비교수단(7) 및 위상편이전압파형 비교수단(8)은 카운터 기능을 갖고, 이 카운터 기능을 이용하여 전원전압저하가 소정 시간 계속하여 발생하고 있다고 판정한 경우만 전압저하 검출신호를 발생하도록 한 것을 특징으로 하는 순시전압저하 검출장치.