(57)【要約】【課題】電流検出用の端子に誤った極性で電流変成器が接続されているか否かを、従来よりも正確に判定する。【解決手段】過電流保護リレー４０において、極性検査部５３は、第１相電流を検出するための第１の電流変成器３１および第２相電流を検出するための第２の電流変成器３２のうちいずれか一方が、対応する入力端子対Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒ；Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔに極性を誤って接続されているか否かを判定する。極性検査部５３は、第１時点における第１相電流のサンプリング値と、第１時点よりも前の第２時点における第２相電流のサンプリング値とに少なくとも基づいて、極性の誤りを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流線路の第１相に設けられた第１の電流変成器と接続するための第１の入力端子対と、
前記三相交流線路の第２相に設けられた第２の電流変成器と接続するための第２の入力端子対と、
前記第１の入力端子対を介して時系列に取得した第１相電流のサンプリング値に基づいて過電流を判定する第１の過電流保護要素と、
前記第２の入力端子対を介して時系列に取得した第２相電流のサンプリング値に基づいて過電流を判定する第２の過電流保護要素と、
前記第１の電流変成器および前記第２の電流変成器のうちいずれか一方が、対応する入力端子対に極性を誤って接続されているか否かを判定する極性検査部とを備え、
前記極性検査部は、第１時点における前記第１相電流のサンプリング値と、前記第１時点よりも前の第２時点における第２相電流のサンプリング値とに少なくとも基づいて、極性の誤りを判定する、過電流保護リレー。
【請求項２】
前記極性検査部は、前記第１時点における前記第１相電流のサンプリング値と前記第１時点における前記第２相電流のサンプリング値との乗算によって第１の積を計算し、
前記極性検査部は、前記第２時点における前記第１相電流のサンプリング値と前記第２時点における前記第２相電流のサンプリング値とに乗算によって第２の積を計算し、
前記第１時点と前記第２時点とは、電気角で９０°に対応する時間差を有し、
前記極性検査部は、前記第１の積と前記第２の積との和が正の場合に、極性が誤りであると判定する、請求項１に記載の過電流保護リレー。
【請求項３】
前記極性検査部は、前記第１時点における前記第１相電流のサンプリング値と前記第２時点における前記第２相電流のサンプリング値との加算によって第１の加算値を計算し、
前記極性検査部は、前記第１の加算値と第１の閾値との比較に基づいて、極性が誤りであるか否かを判定し、
前記第１時点における前記第１相電流と前記第２時点における前記第２相電流とは、同位相であるか又は逆位相である、請求項１に記載の過電流保護リレー。
【請求項４】
前記第１相は、前記第２相に対して１２０°進んだ相であり、
前記第１時点と前記第２時点とは、電気角で６０°に対応する時間差を有し、
前記極性検査部は、前記第１の加算値が前記第１の閾値以上の場合に、極性が誤りであると判定する、請求項３に記載の過電流保護リレー。
【請求項５】
前記第１相は、前記第２相に対して１２０°遅れた相であり、
前記第１時点と前記第２時点とは、電気角で１２０°に対応する時間差を有し、
前記極性検査部は、前記第１の加算値が前記第１の閾値以上の場合に、極性は誤りでないと判定する、請求項３に記載の過電流保護リレー。
【請求項６】
前記極性検査部は、前記第１時点における前記第１相電流のサンプリング値と、前記第１時点における前記第２相電流のサンプリング値と、前記第２時点における前記第２相電流のサンプリング値との加算によって第２の加算値を計算し、
前記極性検査部は、前記第２の加算値が第２の閾値以上の場合に、極性が誤りであると判定し、
前記第１時点における前記第１相電流と前記第１時点における前記第２相電流と前記第２時点における前記第２相電流とは、互いに１２０°ずつ電気角が異なる、請求項１に記載の過電流保護リレー。
【請求項７】
前記第１相は、前記第２相に対して１２０°進んだ相であり、
前記第１時点と前記第２時点とは、電気角で１２０°に対応する時間差を有する、請求項６に記載の過電流保護リレー。
【請求項８】
前記第１相は、前記第２相に対して１２０°遅れた相であり、
前記第１時点と前記第２時点とは、電気角で２４０°に対応する時間差を有する、請求項６に記載の過電流保護リレー。
【請求項９】
前記第１相は、前記第２相に対して１２０°遅れた相であり、
前記極性検査部は、前記第２時点における前記第２相電流のサンプリング値に代えて、第３時点における前記第２相電流のサンプリング値の極性を代えた値を使用し、
前記第１時点と前記第３時点とは、電気角で６０°に対応する時間差を有する、請求項６に記載の過電流保護リレー。
【請求項１０】
三相交流線路の第１相に設けられた第１の電流変成器と接続するための第１の入力端子対と、
前記三相交流線路の第２相に設けられた第２の電流変成器と接続するための第２の入力端子対と、
前記第１の入力端子対を介して時系列に取得した第１相電流のサンプリング値に基づいて過電流を判定する第１の過電流保護要素と、
前記第２の入力端子対を介して時系列に取得した第２相電流のサンプリング値に基づいて過電流を判定する第２の過電流保護要素と、
前記第１の電流変成器および前記第２の電流変成器のうちいずれか一方が、対応する入力端子対に極性を誤って接続されているか否かを判定する極性検査部とを備え、
前記極性検査部は、前記第１相電流のサンプリング値と前記第２相電流のサンプリング値とが共に同符号である期間が第３の閾値以上の場合に、極性が誤りであると判定する、過電流保護リレー。
【請求項１１】
三相交流線路の第１相に設けられた第１の電流変成器と接続するための第１の入力端子対と、
前記三相交流線路の第２相に設けられた第２の電流変成器と接続するための第２の入力端子対と、
前記第１の入力端子対を介して時系列に取得した第１相電流のサンプリング値に基づいて過電流を判定する第１の過電流保護要素と、
前記第２の入力端子対を介して時系列に取得した第２相電流のサンプリング値に基づいて過電流を判定する第２の過電流保護要素と、
前記第１の電流変成器および前記第２の電流変成器のうちいずれか一方が、対応する入力端子対に極性を誤って接続されているか否かを判定する極性検査部とを備え、
前記極性検査部は、検出された前記第１相電流のゼロクロス点における前記第２相電流の正負に基づいて、極性の誤りを判定する、過電流保護リレー。
【請求項１２】
前記第２相は、前記第１相に対して１２０°遅れた相であり、
前記極性検査部は、検出された前記第１相電流の正方向のゼロクロス点において、前記第２相電流のサンプリング値が正の場合に、極性が誤りと判定する、請求項１１に記載の過電流保護リレー。
【請求項１３】
前記第２相は、前記第１相に対して１２０°遅れた相であり、
前記極性検査部は、検出された前記第１相電流の負方向のゼロクロス点において、前記第２相電流のサンプリング値が負の場合に、極性が誤りと判定する、請求項１１に記載の過電流保護リレー。
【請求項１４】
前記第２相は、前記第１相に対して１２０°遅れた相であり、
前記極性検査部は、検出された前記第２相電流の正方向のゼロクロス点において、前記第１相電流のサンプリング値が負の場合に、極性が誤りと判定する、請求項１１に記載の過電流保護リレー。
【請求項１５】
前記第２相は、前記第１相に対して１２０°遅れた相であり、
前記極性検査部は、検出された前記第２相電流の負方向のゼロクロス点において、前記第１相電流のサンプリング値が正の場合に、極性が誤りと判定する、請求項１１に記載の過電流保護リレー。
【請求項１６】
前記第１の入力端子対を介して取得した信号と前記第２の入力端子対を介して取得した信号とを合成することによって、前記過電流保護リレーを動作させるための電圧を生成する入力変換器をさらに備える、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の過電流保護リレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、過電流保護リレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧受電設備で用いられる過電流保護リレーには、コスト削減のために三相のうち二相の電流のみを取り込んで過電流か否かを検知するものがある。以下では、説明の便宜のために過電流保護リレーに取り込まれた２相の電流をＲ相およびＴ相の電流とする。
【０００３】
さらに、上記の構成の過電流保護リレーにおいて、制御電源で用いられる電圧を、取り込んだＲ相電流およびＴ相電流から入力変換器によって生成する場合がある。この場合、Ｒ相とＴ相との間で短絡故障が生じた場合でも制御電源用の動作電圧を確保するために、Ｒ相電流とＴ相電流とは互いに逆極性になるように入力変換器に接続される。
【０００４】
上記の構成の場合において、Ｒ相電流およびＴ相電流の一方を、その極性を間違えて過電流保護リレーに接続すると、Ｒ相とＴ相との間で短絡故障が生じた場合に制御電源用の動作電圧が確保できなくなる。このような問題を考慮して、Ｒ相電流およびＴ相電流について互いの極性が正しいか否かを予め検知する必要がある。
【０００５】
たとえば、特開昭６２−２９４９８３号公報（特許文献１）に開示された逆接続判定方法は次のとおりである。この方法では、Ｒ相電流値とＴ相電流値との和から残りのＳ相の電流値を計算し、算出したＳ相電流値の大きさとＲ相電流値およびＴ相電流値の各々の大きさとが比較される。比較の結果、両者の電流値の大きさがほぼ等しい場合には正しい極性での接続であると判定される。一方、前者が後者の１．５倍以上の場合に逆極性での接続であると判定される。なお、三相交流回路が平衡回路の場合には前者の大きさと後者の大きさとの比は√３であるが、不平衡回路である場合を考慮して、判定閾値は１．５に設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−２９４９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の文献の方法では、電流の振幅値が小さくノイズ成分または不平衡成分の割合が大きい場合に誤差が大きくなるという問題がある。この結果、Ｒ相およびＴ相の電流が正しい極性で端子に接続されているにも拘わらず、逆極性の接続であると誤判定される可能性がある。
【０００８】
本開示は、上記の問題点の解決に向けられている。具体的に本開示の目的の１つは、電流検出用の端子に誤った極性で電流変成器が接続されているか否かを、従来よりも正確に判定することが可能な過電流保護リレーを提供することである。なお、本開示のその他の目的は、後述する明細書および図面を参照して明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態の過電流保護リレーは、第１の入力端子対と、第２の入力端子対と、第１の過電流保護要素と、第２の過電流保護要素と、極性検査部とを備える。第１の入力端子対は、三相交流線路の第１相に設けられた第１の電流変成器と接続するために設けられる。第２の入力端子対は、三相交流線路の第２相に設けられた第２の電流変成器と接続するために設けられる。第１の過電流保護要素は、第１の入力端子対を介して時系列に取得した第１相電流のサンプリング値に基づいて過電流を判定する。第２の過電流保護要素は、第２の入力端子対を介して時系列に取得した第２相電流のサンプリング値に基づいて過電流を判定する。極性検査部は、第１の電流変成器および第２の電流変成器のうちいずれか一方が、対応する入力端子対に極性を誤って接続されているか否かを判定する。極性検査部は、第１時点における第１相電流のサンプリング値と、第１時点よりも前の第２時点における第２相電流のサンプリング値とに少なくとも基づいて、極性の誤りを判定する。
【発明の効果】
【００１０】
上記の実施形態によれば、極性検査部は、第１時点よりも前の第２時点における相電流のサンプリング値を用いることにより、誤った極性での接続を従来よりも正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１による過電流保護リレーの構成を示すブロック図である。
【図２】図１のリレーユニットのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図１の三相電線路における電流ベクトルを示すベクトル図である。
【図４】図１の極性検査部のさらに詳細な構成の一例を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１の過電流保護リレーにおいて、逆接続の判定原理を説明するためのベクトル図である。
【図６】実施の形態１の過電流保護リレーにおいて、逆接続を判定する手順を示すフローチャートである。
【図７】図６の変形例としての逆接続判定手順を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２の過電流保護リレーにおいて、逆接続の判定原理を説明するためのベクトル図である。
【図９】実施の形態３の過電流保護リレーにおいて、逆接続の判定原理を説明するためのベクトル図である。
【図１０】実施の形態３の過電流保護リレーにおいて、逆接続を判定する手順を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態４の過電流保護リレーにおいて、逆接続の判定原理を説明するためのタイミング図である。
【図１２】実施の形態４の過電流保護リレーにおいて、逆接続を判定する手順を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態５の過電流保護リレーにおいて、逆接続の判定原理を説明するためのタイミング図である。
【図１４】実施の形態５の過電流保護リレーにおいて、逆接続を判定する手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００１３】
以下の説明において、Ｒ相電流ＩＲについて、時刻ｎにおけるＲ相の電流瞬時値をｉＲ（ｎ）と表記する。さらに、Ｒ相の電流ベクトルを＜ＩＲ（ｎ）＞と表記し、Ｒ相の電流ベクトルの大きさ（すなわち、Ｒ相の電流振幅）を｜＜ＩＲ（ｎ）＞｜と表記する。Ｒ相の電流振幅を、単にＩＲと記載する場合もある。Ｓ相およびＴ相についても同様である。
【００１４】
時刻ｎよりも１サンプリング周期だけ前の時刻をｎ−１表記し、時刻ｎよりも２サンプリング周期だけ前の時刻をｎ−２と表記する。したがって、時刻ｎよりもｉサンプリング周期だけ前の時刻は、ｎ−ｉと表される。１サンプリング周期に対応する電気角を３０°とするが、これに限定されるものでない。時刻ｎを第１時点と称し、それよりも前の時刻を第２時点、第３時点、…のように記載する場合がある。時刻ｎは一般的には現時刻を意味するが、これに限定されるものではない。
【００１５】
また、以下の説明において、過電流保護リレーは、三相のうちＲ相とＴ相の電流を検出するものとして説明するが、これに限定されない。三相のうちいずれか二相の電流を検出するように構成されていてもよい。
【００１６】
実施の形態１．
［過電流保護リレーの全体構成］
図１は、実施の形態１による過電流保護リレーの構成を示すブロック図である。図１を参照して、過電流保護リレー４０は、三相交流線路３０のＲ相に設けられた電流変成器（ＣＴ：Current  Transformer）３１およびＴ相に設けられた電流変成器３２と接続される。
【００１７】
過電流保護リレー４０は、Ｒ相用の入力端子対Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒと、Ｔ相用の入力端子対Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔと、入力変換器４１，４２，４３と、リレーユニット５０と、制御電源回路４４とを備える。
【００１８】
電流変成器３１を構成する二次側巻線の一端は入力端子Ｃ１Ｒに接続され、その他端は接地極ＧＮＤに接続されるとともに入力端子Ｃ２Ｒに接続される。図１の受電方向に電流が流れるとき、入力端子Ｃ１Ｒが高電位側となり入力端子Ｃ２Ｒが低電位側となるようにＲ相電流ＩＲが流れる。
【００１９】
電流変成器３２を構成する二次側巻線の一端は入力端子Ｃ１Ｔに接続され、その他端は接地極ＧＮＤに接続されるとともに入力端子Ｃ２Ｔに接続される。図１の受電方向に電流が流れるとき、入力端子Ｃ１Ｔが高電位側となり入力端子Ｃ２Ｔが低電位側となるようにＴ相電流ＩＴが流れる。
【００２０】
入力変換器４１，４２，４３の各々は、一次側巻線に発生した電圧の大きさを変換した電圧を二次側巻線から出力する変圧器として構成される。入力変換器４１の一次側巻線は、入力端子Ｃ１Ｒと入力端子Ｃ２Ｒとの間に接続される。入力変換器４２の一次側巻線は、入力端子Ｃ１Ｔと入力端子Ｃ２Ｔとの間に接続される。
【００２１】
入力変換器４３の一次側巻線は第１巻線部分４３Ｐ１と第２巻線部分４３Ｐ２とに区分されている。入力変換器４３の第１巻線部分４３Ｐ１は、入力変換器４１の一次側巻線と直列かつ互いに同極性で、入力端子Ｃ１Ｒと入力端子Ｃ２Ｒとの間に接続される。入力変換器４３の第２巻線部分４３Ｐ２は、入力変換器４２の一次側巻線と直列かつ互いに逆極性で、入力端子Ｃ１Ｔと入力端子Ｃ２Ｔとの間に接続される。入力変換器４３は、入力端子対Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒから入力された信号と入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔから入力された信号とを逆極性で合成する。
【００２２】
リレーユニット５０は、その機能的構成として、Ｒ相の過電流保護要素５１と、Ｔ相の過電流保護要素５２と、極性検査部５３とを含む。
【００２３】
Ｒ相の過電流保護要素５１は、入力変換器４１の二次側巻線に接続されることにより、Ｒ相電流ＩＲを表す信号を取得する。過電流保護要素５１は受信信号に基づいて、Ｒ相電流ＩＲが過電流であるか否かを判定する。たとえば、過電流保護要素５１は、受信信号の絶対値が閾値を超えている場合に過電流と判定する。
【００２４】
Ｔ相の過電流保護要素５２は、入力変換器４２の二次側巻線に接続されることにより、Ｔ相電流ＩＴを表す信号を取得する。過電流保護要素５２は受信信号に基づいて、Ｔ相電流ＩＴが過電流であるか否かを判定する。たとえば、過電流保護要素５２は、受信信号の絶対値が閾値を超えている場合に過電流と判定する。
【００２５】
極性検査部５３は、入力変換器４１の二次側巻線および入力変換器４２の二次側巻線に接続されることにより、Ｒ相電流ＩＲを表す信号およびＴ相電流ＩＴを表す信号を取得する。極性検査部５３は、取得したこれらの信号に基づいて、電流変成器３１と入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒとの接続および電流変成器３２と入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔとの接続のうち一方が逆極性になっているか否かを判定する。なお、両端子対とも逆極性の場合には、Ｒ相とＴ相との間で短絡故障が生じた場合でも過電流保護リレー４０は動作可能であるので、問題にならない。
【００２６】
リレーユニット５０のハードウェア構成として種々の形態があり得る。一般的には、リレーユニット５０は、コンピュータをベースに構成されている。他の構成例として、リレーユニット５０は、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣなどの回路として構成されていてもよい。リレーユニット５０を、コンピュータをベースにして構成した例については図２を参照して後述する。
【００２７】
制御電源回路４４は、入力変換器４３の二次側巻線に接続され、二次側巻線から供給される交流電圧に基づいて直流電圧を生成する。制御電源回路４４は、生成した直流電圧を動作電圧としてリレーユニット５０に供給する。
【００２８】
［リレーユニット５０のハードウェア構成例］
図２は、図１のリレーユニットのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図２において、リレーユニット５０を含む過電流保護リレー４０の構成は、いわゆるデジタルリレー装置と同様の構成を有している。具体的に図２を参照して、リレーユニット５０は、Ａ／Ｄ変換部１１０と、演算処理部１２０と、Ｉ／Ｏ（Input and Output）部１３０とを備える。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換部１１０は、アナログフィルタ（ＡＦ：Analog  Filter）１１１＿１，１１１＿２と、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ：Sample  Hold  Circuit）１１２＿１，１１２＿２とを含む。Ａ／Ｄ変換部１１０は、さらに、マルチプレクサ（ＭＰＸ：Multiplexer）１１３と、Ａ／Ｄ変換器１１４とを含む。アナログフィルタ１１１＿１，１１１＿２およびサンプルホールド回路１１２＿１，１１２＿２は、入力変換器４１，４２に対応して設けられる。アナログフィルタ１１１＿１，１１１＿２は、入力変換器４１，４２の二次側巻線にそれぞれ接続される。
【００３０】
各アナログフィルタ１１１は、Ａ／Ｄ変換の際の折返し誤差を除去するために設けられたローパスフィルタである。各サンプルホールド回路１１２は、対応のアナログフィルタ１１１を通過した信号を規定のサンプリング周波数でサンプリングして保持する。サンプリング周波数は、たとえば、４８００Ｈｚである。マルチプレクサ１１３は、サンプルホールド回路１１２＿１，１１２＿２に保持された電圧信号を順次選択する。Ａ／Ｄ変換器１１４は、マルチプレクサ１１３によって選択された信号をデジタル値に変換する。
【００３１】
演算処理部１２０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１２１と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１２２と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１２３と、これらを接続するバス２２５とを含む。ＣＰＵ１２１は、リレーユニット５０の全体の動作を制御する。ＲＡＭ１２２およびＲＯＭ１２３は、ＣＰＵ１２１の主記憶として用いられる。ＲＯＭ１２３は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリを用いることにより、プログラムおよび信号処理用の設定値などを収納することができる。
【００３２】
Ｉ／Ｏ部１３０は、デジタル入力（Ｄ／Ｉ：Digital  Input）回路１３２と、デジタル出力（Ｄ／Ｏ：Digital  Output）回路１３３とを含む。デジタル入力回路１３２およびデジタル出力回路１３３は、ＣＰＵ１２１と外部装置との間で通信する際のインターフェース回路である。たとえば、デジタル出力回路１３３から遮断器（不図示）にトリップ信号が出力される。
【００３３】
［逆接続の問題点について］
以下、図１の電流変成器３１，３２を逆極性で過電流保護リレー４０の入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒ，Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔに接続した場合の問題点について説明する。
【００３４】
図３は、図１の三相電線路における電流ベクトルを示すベクトル図である。図３（Ａ）は、三相交流線路３０が健全な場合の負荷電流のベクトル図を示す。図３（Ｂ）は、Ｒ相とＴ相との間で短絡故障が生じた場合の電流ベクトル図を示す。
【００３５】
図３（Ａ）を参照して、Ｒ相電流ＩＲの電流ベクトル、Ｔ相電流ＩＴの電流ベクトル、およびこれらの電流ベクトルの差（＜ＩＲ＞−＜ＩＴ＞）を表す信号が、図１の入力変換器４１〜４３に入力される。なお、平衡負荷の場合のＲ相電流ＩＲ、Ｓ相電流ＩＳ、およびＴ相電流ＩＴの大きさは互いに等しく、それらの位相は互いに１２０°ずつ異なる。
【００３６】
図３（Ｂ）を参照して、Ｒ相とＴ相との間で短絡故障が生じた場合、Ｒ相およびＴ相には故障電流と負荷電流との合成電流が流れる。故障電流の大きさは負荷電流の大きさに比べて大きいので、負荷電流を無視できる。この場合、短絡故障時のＲ相電流ＩＲ＿ＳＨＯＲＴと短絡故障時のＴ相電流ＩＴ＿ＳＨＯＲＴとは、大きさがほぼ等しく、それぞれの向きがほぼ反対である。したがって、これらの電流ベクトルの差（＜ＩＲ＿ＳＨＯＲＴ＞−＜ＩＴ＿ＳＨＯＲＴ＞）を表す信号が、入力変換器４３の一次側巻線に入力される。
【００３７】
ここで、Ｒ相用の電流変成器３１およびＴ相用の電流変成器３２のうちいずれか一方が、その極性を逆にして過電流保護リレー４０に接続されたとする。この場合、Ｒ相とＴ相との間で短絡故障が生じた場合には、Ｒ相電流ＩＲ＿ＳＨＯＲＴとＴ相電流ＩＴ＿ＳＨＯＲＴとの差はほぼ０になる。この結果、入力変換器４３の二次側の電圧がほぼ０になるので、過電流保護リレー４０が動作しなくなるという不都合が生じる。したがって、予め逆接続を検知できるようにすることは重要である。
【００３８】
以下では、Ｒ相用の電流変成器３１は正しい極性で過電流保護リレー４０に接続され、Ｔ相用の電流変成器３１が逆極性で過電流保護リレー４０に接続されたものとして説明する。これに限定するものではなく、この逆の場合であっても同様の結果が得られる。なお、この開示では、極性を逆にして過電流保護リレー４０に接続することを「逆接続する」ともいう。なお、２相とも極性が逆の場合には、これら２相間で短絡故障が生じた場合でも過電流保護リレー４０は動作可能であるので、問題にならない。
【００３９】
［極性検査部の詳細な構成］
図４は、図１の極性検査部のさらに詳細な構成の一例を示すブロック図である。図４の各構成要素の機能は、たとえば、図２のＣＰＵ１２１においてプログラムが実行されることによって実現される。
【００４０】
図４を参照して、極性検査部５３は、直流成分除去部６１，６２と、振幅値演算部６３，６４と、逆接続判定部６５と、無入力判定部６６と、論理積演算部６７とを含む。
【００４１】
直流成分除去部６１には現時点までのＲ相電流ｉＲ（ｎ），ｉＲ（ｎ−１），…が時系列に入力される。直流成分除去部６１は、入力されたＲ相電流ｉＲの直流成分を除去するデジタルフィルタである。同様に、直流成分除去部６２には現時点までのＴ相電流ｉＴ（ｎ），ｉＴ（ｎ−１），…が時系列に入力される。直流成分除去部６２は、入力されたＴ相電流ｉＴの直流成分を除去するデジタルフィルタである。
【００４２】
直流成分を除去するためのフィルタ構成はどのようなものであってもよい。たとえば、現時点の電流値ｉ（ｎ）から半サイクル前の電流値ｉ（ｎ−６）を減算した値を２で割ることによって、直流成分を除去できる。具体的に数式を用いて次式（１）のように表される。
【００４３】
【数１】
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【００４４】
上式（１）において、直流電成分をＩＤとし、交流成分をＩ・ｓｉｎ（ωｔ）とする。Ｉは交流成分の振幅、ωは交流成分の各周波数である。上式（１）に示すように、直流成分ＩＤが除去されていることがわかる。
【００４５】
振幅値演算部６３は、直流成分除去部６１から出力されたＲ相の時系列の電流データｉＲ（ｎ）に基づいてＲ相の電流振幅ＩＲを計算する。同様に、振幅値演算部６４は、直流成分除去部６２から出力されたＴ相の時系列の電流データｉＴ（ｎ）に基づいてＴ相の電流振幅ＩＴを計算する。電流振幅の計算方法は、どのような方法を用いてもよい。たとえば、現時点の電流値ｉ（ｎ）と、現時点よりも４分の１サイクル前の電流値ｉ（ｎ−３）とを用いることによって、次式（２）のように電流振幅の二乗Ｉ２を計算できる。
【００４６】
【数２】
2020188639.tif 000004
【００４７】
逆接続判定部６５は、直流成分除去部６１から出力されたＲ相の時系列の電流データｉＲ（ｎ）と、直流成分除去部６２から出力されたＴ相の時系列の電流データｉＴ（ｎ）とを受け取る。逆接続判定部６５は、これらの電流データに基づいて、Ｒ相用の電流変成器３１またはＴ相用の電流変成器３２のいずれか一方が、過電流保護リレー４０に逆接続されているか否かを判定する。具体的な判定方法については後述する。逆接続判定部６５は、逆接続と判定した場合にその出力を活性化する。
【００４８】
無入力判定部６６は、振幅値演算部６３から出力されたＲ相の電流振幅ＩＲと、振幅値演算部６４から出力されたＴ相の電流振幅ＩＴとを受け取る。無入力判定部６６は、これらの電流振幅に基づいて、過電流保護リレー４０への入力信号が０（すなわち、無入力状態）となっているか否かを判定する。たとえば、無入力判定部６６は、Ｒ相の電流振幅ＩＲとＴ相の電流振幅ＩＴのうち少なくとも一方が閾値未満の場合に無入力と判定する。この場合の閾値は誤差を考慮して０に近い小さい値に設定される。無入力判定部６６は、無入力状態と判定した場合にその出力を活性化する。
【００４９】
論理積演算部６７は、逆接続判定部６５の出力信号の論理値と、無入力判定部６６の出力信号の論理値を判定させた値との論理積を演算し、演算結果を出力する。したがって、論理積演算部６７は、逆接続判定部６５によって逆接続と判定され、無入力判定部６６によって無入力状態でないと判定された場合に、判定結果を表す信号６８を活性化する。
【００５０】
［逆接続の判定方法］
実施の形態１の過電流保護リレー４０において、逆接続判定部６５は、Ｒ相およびＴ相のうち一方の現時刻の電流瞬時値と他方の過去の電流瞬時値との和と閾値とを比較することによって、逆接続であるか否かを判定する。他方の過去の電流値として、一方の現在の電流値と同位相または逆位相となる場合が選択される。また、閾値として、たとえば、Ｒ相またはＴ相の電流振幅が選択される。
【００５１】
なお、電流瞬時値に代えて、一方の現時点の電流振幅と他方の過去の電流振幅との和と閾値とを比較することによって、逆接続であるか否かを判定してもよい。以下、図面を参照して詳しく説明する。
【００５２】
図５は、実施の形態１の過電流保護リレーにおいて、逆接続の判定原理を説明するためのベクトル図である。図５（Ａ）は、Ｔ相の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に正しく接続されている場合を示す。図５（Ｂ）は、Ｔ相の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合を示す。
【００５３】
図５（Ａ）を参照して、現時刻ｎにおけるＴ相電流ベクトル＜ＩＴ（ｎ）＞と、現時刻よりも電気角で６０°だけ前の時刻におけるＲ相電流ベクトル＜ＩＲ（ｎ−２）＞とのベクトル和を計算する。サンプリング周期が電気角で３０°の場合には、現時刻よりも電気角で６０°だけ前の時刻は、現時刻よりも２サンプリング周期前に相当する。図５（Ａ）に示すように、ベクトル和の大きさ｜＜ＩＴ（ｎ）＞＋＜ＩＲ（ｎ−２）＞｜は、三相平衡負荷の場合に０になる。したがって、ベクトル和の大きさ｜＜ＩＴ（ｎ）＞＋＜ＩＲ（ｎ−２）＞｜は、Ｔ相電流ベクトルの大きさ｜＜ＩＴ（ｎ）＞｜よりも小さい。
【００５４】
図５（Ｂ）を参照して、Ｔ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合、現時刻におけるＴ相電流ベクトルは＜−ＩＴ（ｎ）＞となる。したがって、現時刻よりも電気角で６０°だけ前の時刻におけるＲ相電流ベクトル＜ＩＲ（ｎ−２）＞とのベクトル和は、＜ＩＲ（ｎ−２）＞−＜ＩＴ（ｎ）＞となる。したがって、ベクトル和の大きさは、三相平衡負荷の場合に、Ｔ相電流ベクトルの大きさ｜＜ＩＴ（ｎ）＞｜の２倍になる。したがって、ベクトルの和の大きさは、Ｔ相電流ベクトルの大きさ｜＜ＩＴ（ｎ）＞｜よりも大きい。
【００５５】
以下、数式を用いて説明する。理想的な三相平衡負荷の場合、Ｔ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に正しい極性で接続されている場合、次式（３）が任意の時刻ｎで成立する。
ｉＴ（ｎ）＋ｉＲ（ｎ−２）＝０    …(3)
【００５６】
一方、Ｔ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合、次式（４）が任意の時刻ｎで成立する。なお、逆接続の場合のＴ相電流値をｉＴ（ｎ）’で表している。
ｉＴ（ｎ）’＋ｉＲ（ｎ−２）＝２・ｉＴ（ｎ）’    …(4)
【００５７】
したがって、正しい極性で接続されている場合には、ｉＴ（ｎ）とｉＲ（ｎ−２）との和は継続的に０になる。逆接続の場合には、ｉＴ（ｎ）とｉＲ（ｎ−２）との和は、Ｔ相電流の２倍の振幅で変動する。したがって、たとえば、半サイクルの間で、ｉＴ（ｎ）とｉＲ（ｎ−２）との和がＴ相電流の電流振幅ＩＴより大きいか、−ＩＴより小さい場合があれば、逆接続と判定することができる。
【００５８】
図６は、実施の形態１の過電流保護リレーにおいて、逆接続を判定する手順を示すフローチャートである。
【００５９】
図６を参照して、ステップＳ１００において、逆接続判定部６５は、現時点のＴ相の電流瞬時値ｉＴ（ｎ）と、現時点から電気角で６０°前のＲ相の電流瞬時値ｉＲ（ｎ−２）とを取得する。
【００６０】
次のステップＳ１０１において、逆接続判定部６５は、閾値Ｉｔｈを用いて、ｉＴ（ｎ）とｉＲ（ｎ−２）との和が−Ｉｔｈより大きく且つＩｔｈより小さいか否かを判定する。閾値Ｉｔｈとして、たとえば、Ｒ相電流の振幅ＩＲまたはＴ相電流の振幅ＩＴが用いられる。
【００６１】
上記の判定の結果、ｉＴ（ｎ）とｉＲ（ｎ−２）との和が−ＩｔｈからＩｔｈまでの範囲内にない場合（ステップＳ１０１でＮＯ）、逆接続判定部６５はステップＳ１０２に処理を進める。ステップＳ１０２において、逆接続判定部６５は、Ｒ相用の電流変成器３１およびＴ相用の電流変成器３２のいずれか一方が、過電流保護リレー４０に逆接続されていると判定する。そして、次のステップＳ１０３において、過電流保護リレー４０はユーザに警報を報知する。
【００６２】
一方、上記の判定の結果、ｉＴ（ｎ）とｉＲ（ｎ−２）との和が−ＩｔｈからＩｔｈまでの範囲内にある場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、逆接続判定部６５はステップＳ１０４に処理を進める。ステップＳ１０４において、逆接続判定部６５は、ｉＴ（ｎ）とｉＲ（ｎ−２）との和が継続的に−ＩｔｈからＩｔｈまでの範囲内にあるか否かを判定する。たとえば、逆接続判定部６５は、半サイクルの間連続してステップＳ１０１の判定式が満たされている場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、ステップＳ１０５に処理を進める。ステップＳ１０５において、逆接続判定部６５は、Ｒ相用の電流変成器３１およびＴ相用の電流変成器３２は、過電流保護リレー４０に正しく接続されていると判定する。
【００６３】
ステップＳ１０１の判定式の継続性が確認できていない場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、逆接続判定部６５はステップＳ１０６に処理を進める。ステップＳ１０６において、逆接続判定部６５は次のサンプリング時刻に処理を進める。その後、最初のステップＳ１００に処理が戻る。
【００６４】
図７は、図６の変形例としての逆接続判定手順を示すフローチャートである。図７のフローチャートでは、ｉＴ（ｎ）とｉＲ（ｎ−２）との和の振幅値Ａｍｐが計算される。振幅値の計算方法はどのような手法を用いてもよい。たとえば、前述の式（２）を用いて計算できる。
【００６５】
図７のステップＳ２００において、逆接続判定部６５は、サンプリング時刻ごとに現時点のＴ相の電流瞬時値ｉＴ（ｎ）と、現時点から電気角で６０°前のＲ相の電流瞬時値ｉＲ（ｎ−２）との和を計算する。さらに、次のステップＳ２０１において、逆接続判定部６５は、ｉＴ（ｎ）とｉＲ（ｎ−２）との和の振幅値Ａｍｐを計算する。
【００６６】
次のステップＳ２０２において、逆接続判定部６５は、閾値Ｉｔｈを用いて、振幅値Ａｍｐが−Ｉｔｈより大きく且つＩｔｈより小さいか否かを判定する。閾値Ｉｔｈとして、たとえば、Ｒ相電流の振幅ＩＲまたはＴ相電流の振幅ＩＴが用いられる。
【００６７】
上記の判定の結果、振幅値Ａｍｐが−ＩｔｈからＩｔｈまでの範囲内にない場合（ステップＳ２０２でＮＯ）、逆接続判定部６５はステップＳ２０３に処理を進める。ステップＳ２０３において、逆接続判定部６５は、Ｒ相用の電流変成器３１およびＴ相用の電流変成器３２のいずれか一方が、過電流保護リレー４０に逆接続されていると判定する。そして、次のステップＳ２０４において、過電流保護リレー４０はユーザに警報を報知する。
【００６８】
一方、上記の判定の結果、振幅値Ａｍｐが−ＩｔｈからＩｔｈまでの範囲内にある場合（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、逆接続判定部６５はステップＳ２０５に処理を進める。ステップＳ２０５において、逆接続判定部６５は、Ｒ相用の電流変成器３１およびＴ相用の電流変成器３２は、過電流保護リレー４０に正しく接続されていると判定する。
【００６９】
［変形例］
上記はＲ相の過去の電流値を用いて逆接続の判定を行ったが、これに代えて、Ｔ相の過去の電流値を用いて逆接続の判定を行ってもよい。具体的には以下のようになる。
【００７０】
現時刻ｎにおけるＲ相電流ベクトル＜ＩＲ（ｎ）＞と、現時刻よりも電気角で１２０°だけ前の時刻におけるＴ相電流ベクトル＜ＩＴ（ｎ−４）＞とのベクトル和を計算する。サンプリング周期が電気角で３０°の場合には、現時刻よりも電気角で１２０°だけ前の時刻は、現時刻よりも４サンプリング周期前に相当する。この場合において逆接続状態でない場合には、ベクトル和の大きさ｜＜ＩＲ（ｎ）＞＋＜ＩＴ（ｎ−４）＞｜は、Ｒ相電流ベクトルの大きさ｜＜ＩＲ（ｎ）＞｜の２倍になる。
【００７１】
一方、Ｒ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合、現時刻におけるＲ相電流ベクトルは＜−ＩＲ（ｎ）＞となる。したがって、現時刻よりも電気角で１２０°だけ前の時刻におけるＴ相電流ベクトル＜ＩＴ（ｎ−４）＞とのベクトル和は、＜ＩＴ（ｎ−４）＞−＜ＩＲ（ｎ）＞となる。この結果、ベクトル和の大きさは、三相平衡負荷の場合に、０になる。よって、ベクトルの和の大きさは、Ｒ相電流ベクトルの大きさ｜＜ＩＲ（ｎ）＞｜よりも小さい。
【００７２】
以下、数式を用いて説明する。理想的な三相平衡負荷の場合、Ｒ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に正しい極性で接続されている場合、次式（５）が任意の時刻ｎで成立する。
ｉＲ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ−４）＝２・ｉＲ（ｎ）    …(5)
【００７３】
一方、Ｒ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合、次式（６）が任意の時刻ｎで成立する。なお、逆接続の場合のＲ相電流値をｉＲ（ｎ）’で表している。
ｉＲ（ｎ）’＋ｉＴ（ｎ−４）＝０    …(6)
【００７４】
したがって、逆接続の場合には、ｉＲ（ｎ）とｉＴ（ｎ−４）との和は継続的に０になる。一方、逆接続でない場合には、ｉＲ（ｎ）とｉＴ（ｎ−４）との和は、Ｒ相電流の２倍の振幅で変動する。したがって、たとえば、半サイクルの間で、ｉＲ（ｎ）とｉＴ（ｎ−４）との和がＲ相電流の電流振幅ＩＲより大きいか、−ＩＲより小さい場合があれば、逆接続でないと判定することができる。
【００７５】
上記をより一般化すると次のようになる。極性検査部５３は、第１時点（ｎ）における第１相電流のサンプリング値と第２時点（ｎよりも前）における第２相電流のサンプリング値との加算によって第１の加算値を計算する。極性検査部５３は、第１の加算値と第１の閾値との比較に基づいて、極性が誤りであるか否かを判定する。この場合、第１時点における第１相電流と第２時点における第２相電流とは、同位相（すなわち、位相差＝０°）であるか又は逆位相（すなわち、位相差＝±１８０°）である。
【００７６】
実施の形態１として示した最初の例では、第１相（Ｔ相）は、第２相（Ｒ相）に対して１２０°進んだ相である。第１時点（ｎ）と第２時点（ｎ−２）とは、電気角で６０°に対応する時間差を有する。極性検査部５３は、第１の加算値（ｉＲ（ｎ−２）＋ｉＴ（ｎ））が第１の閾値以上の場合に、極性が誤りであると判定する。
【００７７】
上記の変形例では、第１相（Ｒ相）は、第２相（Ｔ相）に対して１２０°遅れた相である。第１時点（ｎ）と第２時点（ｎ−４）とは、電気角で１２０°に対応する時間差を有する。極性検査部５３は、第１の加算値（ｉＲ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ−４））が第１の閾値以上の場合に、極性は誤りでないと判定する。
【００７８】
［実施の形態１の効果］
上記のとおり、実施の形態１の過電流保護リレーによれば、特許文献１における問題点を改善できる。すなわち、三相交流線路の各相の電流値が小さい場合でも、より正しく判定できる。
【００７９】
具体的に、特許文献１の場合には、Ｒ相電流値とＴ相電流値との和から計算されたＳ相の電流振幅は、電流変成器の接続が正しい場合には、Ｒ相電流振幅ＩＲまたはＴ相電流振幅ＩＴに等しい。一方、電流変成器が逆接続されている場合には、Ｓ相の電流振幅は、Ｒ相電流振幅ＩＲまたはＴ相電流振幅ＩＴの√３倍に等しい。したがって、計算結果が電流振幅の１倍か√３倍かで逆接続であるか否かが判定される。
【００８０】
一方、本実施の形態１の場合には、上述のとおり、計算結果が電流振幅の０倍か２倍かで、逆接続であるか否かが判定される。したがって、計算結果と閾値とのマージンをより広く設定することができるので、不平衡負荷の場合であっても誤検出を防止できる。
【００８１】
また、本実施の形態１の場合には、前述の図６および式（３）〜（６）で説明したように、電流瞬時値の単純和を閾値と比較することによって逆接続であるか否かを判定できる。したがって、過電流保護リレーにおける計算量を低減できる。
【００８２】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１において、逆接続であるか否かの判定方法を変更したものである。したがって、図１、図２および図４において説明した過電流保護リレーの構成は、実施の形態２の場合にも適用される。
【００８３】
実施の形態２の場合、Ｔ相またはＲ相の過去の値を用いてＳ相電流の現時点の推定値ｉＳ（ｎ）を計算する。そして、現時点におけるＲ相電流ｉＲ（ｎ）とＳ相電流ｉＳ（ｎ）とＴ相電流ｉＴ（ｎ）との和を計算する。電流変成器３１および電流変成器３２が過電流保護リレー４０に正しく接続されている場合、計算された和はほぼ０になる。一方、電流変成器３１および電流変成器３２の一方が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合、計算された和は、Ｒ相電流ｉＲ（ｎ）またはＴ相電流ｉＴ（ｎ）の−２倍になる。よって、逆接続か否かを判定できる。以下、図面を参照して説明する。
【００８４】
［逆接続の判定方法］
図８は、実施の形態２の過電流保護リレーにおいて、逆接続の判定原理を説明するためのベクトル図である。図８（Ａ）は、Ｔ相の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に正しく接続されている場合を示す。図８（Ｂ）は、Ｔ相の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合を示す。
【００８５】
図８（Ａ）を参照して、現時刻ｎにおけるＲ相電流ベクトル＜ＩＲ（ｎ）＞と、現時刻ｎにおけるＴ相電流ベクトル＜ＩＴ（ｎ）＞とが示されている。さらに、現時刻ｎにおけるＳ相電流ベクトル＜ＩＳ（ｎ）＞の推定値として、現時刻よりも電気角で１２０°だけ前の時刻におけるＲ相電流ベクトル＜ＩＲ（ｎ−４）＞が示されている。サンプリング周期が電気角で３０°の場合には、現時刻よりも電気角で１２０°だけ前の時刻は、現時刻よりも４サンプリング周期前に相当する。図８（Ａ）に示すようにベクトル和の大きさ｜＜ＩＲ（ｎ）＞＋＜ＩＳ（ｎ）＞＋＜ＩＴ（ｎ）＞｜は、三相平衡負荷の場合に０になる。したがって、ベクトル和の大きさ｜＜ＩＲ（ｎ）＞＋＜ＩＳ（ｎ）＞＋＜ＩＴ（ｎ）＞｜は、Ｔ相電流ベクトルの大きさ｜＜ＩＴ（ｎ）＞｜よりも小さい。
【００８６】
図８（Ｂ）を参照して、Ｔ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合、現時刻におけるＴ相電流ベクトルは＜−ＩＴ（ｎ）＞となる。したがって、ベクトル和の大きさ｜＜ＩＲ（ｎ）＞＋＜ＩＳ（ｎ）＞＋＜ＩＴ（ｎ）＞｜は、三相平衡負荷の場合に、Ｔ相電流ベクトルの大きさ｜＜ＩＴ（ｎ）＞｜の２倍になる。したがって、ベクトルの和の大きさは、Ｔ相電流ベクトルの大きさ｜＜ＩＴ（ｎ）＞｜よりも大きい。
【００８７】
以下、数式を用いて説明する。理想的な三相平衡負荷の場合、Ｔ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に正しい極性で接続されている場合、次式（７）が任意の時刻ｎで成立する。
ｉＲ（ｎ）＋ｉＳ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ）
＝ｉＲ（ｎ）＋ｉＲ（ｎ−４）＋ｉＴ（ｎ）＝０    …(7)
【００８８】
一方、Ｔ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合、次式（８）が任意の時刻ｎで成立する。なお、逆接続の場合のＴ相電流値をｉＴ（ｎ）’で表している。
ｉＲ（ｎ）＋ｉＳ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ）’
＝ｉＲ（ｎ）＋ｉＲ（ｎ−４）−ｉＴ（ｎ）＝−２・ｉＴ（ｎ）    …(8)
【００８９】
したがって、正しい極性で接続されている場合には、ｉＲ（ｎ）＋ｉＳ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ）は継続的に０になる。逆接続の場合には、ｉＲ（ｎ）＋ｉＳ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ）は、Ｔ相電流の２倍の振幅で変動する。したがって、たとえば、半サイクルの間で、ｉＲ（ｎ）＋ｉＳ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ）の値がＴ相電流の電流振幅ＩＴより大きいか、−ＩＴより小さい場合があれば、逆接続と判定することができる。
【００９０】
具体的な逆接続の判定手順は、実施の形態１の図６および図７の場合と同様である。具体的に実施の形態２の場合には、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１００とステップＳ１０１とが次のように変更される。ステップＳ１００において、逆接続判定部６５は、現時点のＲ相およびＴ相の電流瞬時値ｉＲ（ｎ），ｉＴ（ｎ）と、現時点から電気角で１２０°前のＲ相の電流瞬時値ｉＲ（ｎ−４）とを取得する。ステップＳ１０１において、逆接続判定部６５は、閾値Ｉｔｈを用いて、ｉＲ（ｎ）とｉＴ（ｎ）とｉＲ（ｎ−４）との和が−Ｉｔｈより大きく且つＩｔｈより小さいか否かを判定する。閾値Ｉｔｈとして、たとえば、Ｒ相電流の振幅ＩＲまたはＴ相電流の振幅ＩＴが用いられる。
【００９１】
また、実施の形態１の図７のフローチャートにおいて、ステップＳ２００とステップＳ０１とが次にように変更される。ステップＳ２００において、逆接続判定部６５は、サンプリング時刻ごとに現時点のＲ相，Ｔ相の電流瞬時値ｉＲ（ｎ），ｉＴ（ｎ）と、現時点から電気角で１２０°前のＲ相の電流瞬時値ｉＲ（ｎ−４）との和を計算する。さらに、次のステップＳ２０１において、逆接続判定部６５は、ｉＲ（ｎ）とｉＴ（ｎ）とｉＲ（ｎ−４）との和の振幅値Ａｍｐを計算する。
【００９２】
［変形例］
上記はＲ相の過去の電流値を用いてＳ相電流の推定値を求めたが、これに代えて、Ｔ相の過去の電流値を用いてＳ相電流の推定値を求めてもよい。具体的には以下のようになる。
【００９３】
現時刻ｎにおけるＳ相電流ベクトル＜ＩＳ（ｎ）＞の推定値として、現時刻よりも電気角で６０°だけ前の時刻におけるＴ相電流ベクトル＜ＩＴ（ｎ−２）＞の符号を判定したベクトルを用いることができる。もしくは、現時刻よりも電気角で２４０°だけ前の時刻におけるＴ相電流ベクトル＜ＩＴ（ｎ−８）＞を用いてもよい。この場合もベクトル和の大きさ｜＜ＩＲ（ｎ）＞＋＜ＩＳ（ｎ）＞＋＜ＩＴ（ｎ）＞｜は、三相平衡負荷の場合でありかつ逆接続でない場合に０になる。一方、逆接続の場合には、ベクトル和の大きさ｜＜ＩＲ（ｎ）＞＋＜ＩＳ（ｎ）＞＋＜ＩＴ（ｎ）＞｜は、Ｔ相電流ベクトルの大きさ｜＜ＩＴ（ｎ）＞｜の２倍になる。
【００９４】
以下、数式を用いて説明する。理想的な三相平衡負荷の場合、Ｒ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に正しい極性で接続されている場合、次式（９）が任意の時刻ｎで成立する。
ｉＲ（ｎ）＋ｉＳ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ）
＝ｉＲ（ｎ）−ｉＴ（ｎ−２）＋ｉＴ（ｎ）＝０    …(9)
【００９５】
一方、Ｔ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合、次式（１０）が任意の時刻ｎで成立する。なお、逆接続の場合のＴ相電流値をｉＴ（ｎ）’で表している。
ｉＲ（ｎ）＋ｉＳ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ）’
＝ｉＲ（ｎ）−ｉＴ（ｎ−２）’＋ｉＴ（ｎ）’
＝ｉＲ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ−２）−ｉＴ（ｎ）
＝２・ｉＲ（ｎ）    …(10)
【００９６】
したがって、正しい極性で接続されている場合には、ｉＲ（ｎ）＋ｉＳ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ）は継続的に０になる。逆接続の場合には、ｉＲ（ｎ）＋ｉＳ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ）は、Ｒ相電流の２倍の振幅で変動する。したがって、たとえば、半サイクルの間で、ｉＲ（ｎ）＋ｉＳ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ）の値がＲ相電流の電流振幅ＩＲより大きいか、−ＩＲより小さい場合があれば、逆接続と判定することができる。
【００９７】
上記をより一般化すると次のようになる。極性検査部５３は、第１時点（ｎ）における第１相電流のサンプリング値と、第１時点（ｎ）における第２相電流のサンプリング値と、第２時点（ｎよりも前）における第２相電流のサンプリング値との加算によって第２の加算値を計算する。極性検査部５３は、第２の加算値が第２の閾値以上の場合に、極性が誤りであると判定する。ＣＴの接続が正しい場合、第１時点における第１相電流と第１時点における第２相電流と第２時点における第２相電流とは、互いに１２０°ずつ電気角が異なる。
【００９８】
実施の形態２における最初の例では、第１相（Ｔ相）は、第２相（Ｒ相）に対して１２０°進んだ相である。第１時点（ｎ）と第２時点（ｎ−４）とは、電気角で１２０°に対応する時間差を有する。
【００９９】
上記の変形例では、第１相（Ｒ相）は、第２相（Ｔ相）に対して１２０°遅れた相である。第１時点（ｎ）と第２時点（ｎ−８）とは、電気角で２４０°に対応する時間差を有する。この場合、第２時点（ｎ−８）における第２相電流のサンプリング値（ｉＴ（ｎ−８））に代えて、第３時点（ｎ−２）における第２相電流のサンプリング値の極性を代えた値（−ｉＴ（ｎ−２）を使用してもよい。第１時点（ｎ）と第３時点（ｎ−２）とは、電気角で６０°に対応する時間差を有する。
【０１００】
［実施の形態２の効果］
上記のとおり、実施の形態２の過電流保護リレーによっても、実施の形態１の過電流保護リレーと同様の効果を奏する。具体的に実施の形態２の場合においても、ｉＲ（ｎ）＋ｉＳ（ｎ）＋ｉＴ（ｎ）の計算結果が電流振幅の０倍か２倍かで、逆接続であるか否かが判定される。したがって、計算結果と閾値とのマージンをより広く設定することができるので、不平衡負荷の場合であっても誤検出を防止できる。
【０１０１】
また、本実施の形態２においても、前述の式（７）〜（１０）で説明したように、電流瞬時値の単純和を閾値と比較することによって逆接続であるか否かを判定できる。したがて、過電流保護リレーにおける計算量を低減できる。
【０１０２】
実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１において、逆接続であるか否かの判定方法を変更したものである。したがって、図１、図２および図４において説明した過電流保護リレーの構成は、実施の形態３の場合にも適用される。
【０１０３】
具体的に実施の形態３の場合には、現時点のＲ相電流ベクトル＜ＩＲ（ｎ）＞と現時点のＴ相電流ベクトル＜ＩＴ（ｎ）＞との内積を計算する。計算された内積が正の場合に、電流変成器が過電流保護リレーに逆接続されていると判定される。一方、計算された内積が負の場合に、電流変成器の過電流保護リレーに正しく接続されていると判定される。以下、図面を参照して詳しく説明する。
【０１０４】
［逆接続の判定方法］
図９は、実施の形態３の過電流保護リレーにおいて、逆接続の判定原理を説明するためのベクトル図である。図９（Ａ）は、Ｔ相の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に正しく接続されている場合を示す。図９（Ｂ）は、Ｔ相の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合を示す。
【０１０５】
図９（Ａ）を参照して、現時刻ｎにおけるＲ相電流ベクトル＜ＩＲ（ｎ）＞と、現時刻ｎにおけるＴ相電流ベクトル＜ＩＴ（ｎ）＞とが示されている。Ｒ相電流ベクトル＜ＩＲ（ｎ）＞とＴ相電流ベクトル＜ＩＴ（ｎ）＞との成す角θは、１２０°である。これらの電流ベクトルの内積の計算式は、次式（１１）で示される。
【０１０６】
【数３】
2020188639.tif 000005
【０１０７】
上式（１１）に示すように、現時点のＲ相およびＴ相の電流瞬時値の積と、現時点よりも電気角で９０°前におけるＲ相およびＴ相の電流瞬時値の積との和によって、内積が計算される。サンプリング周期が電気角で３０°の場合には、現時刻よりも電気角で９０°だけ前の時刻は、現時刻よりも３サンプリング周期前に相当する。逆接続でない場合にはθ＝１２０°であるので、内積の計算結果は、Ｒ相電流振幅ＩＲとＴ相電流振幅ＩＴとの積に−（√３）／２を乗算した値に等しい。
【０１０８】
図９（Ｂ）を参照して、Ｔ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合、現時刻におけるＴ相電流ベクトルは＜−ＩＴ（ｎ）＞となる。したがって、Ｒ相電流ベクトル＜ＩＲ（ｎ）＞とＴ相電流ベクトル＜−ＩＴ（ｎ）＞との成す角θは、６０°である。この場合、内積の計算結果は、Ｒ相電流振幅ＩＲとＴ相電流振幅ＩＴとの積に（√３）／２を乗算した値に等しい。
【０１０９】
図１０は、実施の形態３の過電流保護リレーにおいて、逆接続を判定する手順を示すフローチャートである。
【０１１０】
図１０のステップＳ３００において、逆接続判定部６５は、現時刻ｎにおけるＲ相電流ベクトル＜ＩＲ（ｎ）＞と、現時刻ｎにおけるＴ相電流ベクトル＜ＩＴ（ｎ）＞との内積ＩＰを計算する。具体的には、前述の式（１１）に示すように、現時点のＲ相およびＴ相の電流瞬時値と、現時点よりも電気角で９０°だけ前のＲ相およびＴ相の電流瞬時値ｉＲとが用いられる。
【０１１１】
次にステップＳ３０１において、逆接続判定部６５は、計算した内積ＩＰが正であるか否かを判定する。この場合の判定閾値は０である。内積ＩＰの計算結果の絶対値は、ノイズを考慮しても０よりも十分大きい。
【０１１２】
上記の判定の結果、内積ＩＰが正の場合（ステップＳ３０１でＹＥＳ）、逆接続判定部６５は、ステップＳ３０２に処理を進める。ステップＳ３０２において、Ｒ相用の電流変成器３１およびＴ相用の電流変成器３２のいずれか一方が、過電流保護リレー４０に逆接続されていると判定する。そして、次のステップＳ３０３において、過電流保護リレー４０はユーザに警報を報知する。
【０１１３】
一方、内積ＩＰが負の場合（ステップＳ３０１でＮＯ）、逆接続判定部６５は、ステップＳ３０４に処理を進める。ステップＳ３０４において、逆接続判定部６５は、Ｒ相用の電流変成器３１およびＴ相用の電流変成器３２は、過電流保護リレー４０に正しく接続されていると判定する。
【０１１４】
［実施の形態３の効果］
上記のとおり、実施の形態３の過電流保護リレーによれば、三相のうちのいずれか二相の電流ベクトルの内積が正か負かによって逆接続か否かを判定可能である。したがって、三相交流線路の各相の電流値が小さい場合でも、逆接続か否かを従来技術よりも正確に判定することができる。さらに、内積の演算は、電流瞬時値のみを用いて計算が可能であり、しかも１回の内積演算のみで逆接続か否かを正しく判定することができる。
【０１１５】
また、本来予定されている相以外の相の電流変成器が過電流保護リレーに誤接続された場合であっても、いずれか一方の電流変成器が過電流保護リレーに逆極性で接続されているか否かを正しく判定することができる。実際上、三相のうちどの二相の電流変成器が過電流保護リレーに接続されているかは問題にならない。一方、実施の形態１，２の場合には、接続相の誤りがある場合には、逆接続か否かを正しく判定できないことがある。実施の形態３の場合には、三相のうちどの二相の電流変成器が接続されても、いずれか一方の接続が逆極性か否かを正しく判定することができる。以下、具体的な例を挙げて説明する。
【０１１６】
表１は、実施の形態３の過電流保護リレーにおいて、極性検査部の検査結果をまとめたものである。以下の表において、Ｒ相用の電流変成器３１の出力端子をＲ１，Ｒ２とし、Ｔ相用の電流変成器３２の出力端子をＴ１，Ｔ２とする。そして、入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒに出力端子Ｒ１，Ｒ２がそれぞれ接続され、入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔに出力端子Ｔ１，Ｔ２がそれぞれ接続されている場合（Ｎｏ．１）に、接続相と極性のいずれも正しいとする。この場合、計算された内積の符号は負となり、電流変成器は過電流保護リレーに正しく接続されていると判定される。
【０１１７】
【表１】
2020188639.tif 000006
【０１１８】
表１のＮｏ．２の場合には、接続相は正しいが、Ｒ相用の入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒには逆極性で電流変成器３１が接続されている。一方、Ｔ相用の入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔには正しい極性で電流変成器３２が接続されている。すなわち、１相のみ逆極性である。この場合、計算された内積の符号は正となるので、電流変成器は過電流保護リレーに誤接続されていると判定される。
【０１１９】
表１のＮｏ．３の場合には、接続相は正しく、Ｒ相用の入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒには正しい極性で電流変成器３１が接続されている。一方、Ｔ相用の入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔには逆極性で電流変成器３２が接続されている。すなわち、１相のみ逆極性である。この場合、計算された内積の符号は正となるので、電流変成器は過電流保護リレーに誤接続されていると判定される。
【０１２０】
表１のＮｏ．４の場合には、接続相は正しいが、Ｒ相用の入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒには逆極性で電流変成器３１が接続されている。また、Ｔ相用の入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔにも逆極性で電流変成器３２が接続されている。すなわち、２相とも逆極性である。この場合、計算された内積の符号は負となるので、電流変成器は過電流保護リレーに正しく接続されていると判定される。実際上、この接続状態で過電流保護リレー４０を利用しても問題にならない。
【０１２１】
表１のＮｏ．５の場合には、接続相に誤りがあるが、極性は正しい。具体的に、Ｒ相用の入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒには正しい極性でＴ相用の電流変成器３２が接続されている。Ｔ相用の入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔには正しい極性でＲ相用の電流変成器３１が接続されている。以下、このような接続相の誤りパターンをパターン１の誤りという。この場合、計算された内積の符号は負となるので、電流変成器は過電流保護リレーに正しく接続されていると判定される。実際上、この接続状態で過電流保護リレー４０を利用しても問題にならない。
【０１２２】
表１のＮｏ．６の場合にも、接続相にパターン１の誤りがある。さらに、１相のみ逆極性で電流変成器が過電流保護リレー４０に接続されている。具体的に、Ｒ相用の入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒには逆極性でＴ相用の電流変成器３２が接続されている。Ｔ相用の入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔには正しい極性でＲ相用の電流変成器３１が接続されている。この場合、計算された内積の符号は正となるので、電流変成器は過電流保護リレーに誤接続されていると判定される。
【０１２３】
表１のＮｏ．７の場合には、接続相に上記のＮｏ．５の場合と異なる誤りがあるが（パターン２と称する）、極性は正しい。具体的に、Ｒ相用の入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒには正しい極性でＲ相用の電流変成器３１が接続されている。Ｔ相用の入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔには正しい極性でＳ相用の電流変成器が接続されている。ここで、図１には図示されていないが、Ｓ相にも電流変成器が設けられていると仮定する。そして、入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２ＴにＳ相用の電流変成器の出力端子Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ接続されている場合に、正しい極性で接続されていると仮定する。この場合、計算された内積の符号は負となるので、電流変成器は過電流保護リレーに正しく接続されていると判定される。実際上、この接続状態で過電流保護リレー４０を利用しても問題にならない。
【０１２４】
表１のＮｏ．８の場合にも、接続相にパターン２の誤りがある。さらに、１相のみ逆極性で電流変成器が過電流保護リレー４０に接続されている。具体的に、Ｒ相用の入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒには逆極性でＲ相用の電流変成器３１が接続されている。Ｔ相用の入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔには正しい極性でＳ相用の電流変成器が接続されている。この場合、計算された内積の符号は正となるので、電流変成器は過電流保護リレーに誤接続されていると判定される。
【０１２５】
表１のＮｏ．９の場合には、接続相に上記のＮｏ．５およびＮｏ．７と異なる誤りがあるが（パターン３と称する）、極性は正しい。具体的に、Ｒ相用の入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒには正しい極性でＳ相用の電流変成器が接続されている。Ｔ相用の入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔには正しい極性でＲ相用の電流変成器が接続されている。この場合、計算された内積の符号は負となるので、電流変成器は過電流保護リレーに正しく接続されていると判定される。実際上、この接続状態で過電流保護リレー４０を利用しても問題にならない。
【０１２６】
表１のＮｏ．１０の場合にも、接続相にパターン３の誤りがある。さらに、１相のみ逆極性で電流変成器が過電流保護リレー４０に接続されている。具体的に、Ｒ相用の入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒには逆極性でＳ相用の電流変成器が接続されている。Ｔ相用の入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔには正しい極性でＲ相用の電流変成器が接続されている。この場合、計算された内積の符号は正となるので、電流変成器は過電流保護リレーに誤接続されていると判定される。
【０１２７】
上記のとおり、三相のうちどの二相の電流変成器が過電流保護リレー４０に接続されていたとしても、正しい極性で接続されている場合には、計算された内積の符号は負となる。この結果、電流変成器が過電流保護リレーに正しく接続されていると判定される。実際上、この接続状態で過電流保護リレー４０を利用しても問題にならない。
【０１２８】
一方、実施の形態１の過電流保護リレーの場合には、接続相の誤りがあるときに、極性検査部５３は逆極性の接続を正しく判定できないことがある。以下、表１の場合と同じ例を用いて説明する。
【０１２９】
表２は、実施の形態１の過電流保護リレーにおいて、極性検査部の検査結果をまとめたものである。表２のＮｏ．１〜Ｎｏ．１０の条件は、表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．１０の条件にそれぞれ対応している。入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒに入力された時系列の電流データをｉＣＲ（ｎ）とし、その振幅をＩとする。入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔに入力された時系列の電流データをｉＣＴ（ｎ）とし、その振幅をＩとする。逆接続判定部６５は、現時点よりも電気角で６０°前の電流値ｉＣＲ（ｎ−２）と現時点の電流値ｉＣＴ（ｎ）とを加算する。表２には、加算結果として得られた時系列電流データｉＣＲ（ｎ−２）＋ｉＣＴ（ｎ）の振幅値が示されている。
【０１３０】
【表２】
2020188639.tif 000007
【０１３１】
図５を参照して説明したように、接続相が正しく、極性が正しい場合（Ｎｏ．１）には、ｉＣＲ（ｎ−２）＋ｉＣＴ（ｎ）の和の振幅値は０になる。接続相が正しく、いずれか１相のみ逆接続されている場合（Ｎｏ．２，Ｎｏ．３）には、ｉＣＲ（ｎ−２）＋ｉＣＴ（ｎ）の和の振幅値は２Ｉになる。これによって、電流変成器が過電流保護リレーに正しく接続されているか否かが判定できる。
【０１３２】
一方、接続相にパターン１およびパターン２の誤りがある場合（Ｎｏ．５〜８）には、電流変成器が過電流保護リレーに正しい極性で接続されていたとしても、ｉＣＲ（ｎ−２）＋ｉＣＴ（ｎ）の和の振幅値は０にならない。したがって、電流変成器が過電流保護リレーに正しく接続されているか否かが判定できない。
【０１３３】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１において、逆接続であるか否かの判定方法を変更したものである。したがって、図１、図２および図４において説明した過電流保護リレーの構成は、実施の形態３の場合にも適用される。
【０１３４】
具体的に、実施の形態４の過電流保護リレーは、Ｒ相電流波形のゼロクロス点を検知し、そのゼロクロス点におけるＴ相電流の正負に基づいて、逆接続か否かを判定する。以下、図面を参照して詳しく説明する。
【０１３５】
［逆接続の判定方法］
図１１は、実施の形態４の過電流保護リレーにおいて、逆接続の判定原理を説明するためのタイミング図である。
【０１３６】
図１１では、Ｒ相電流波形が実線で示される。また、Ｔ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に正しく接続されている場合におけるＴ相電流波形が破線で示される。破線によって示されたＴ相電流波形の位相は、実線のＲ相電流波形の位相に比べて１２０°進んでいる。また、Ｔ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合におけるＴ相電流波形が一点鎖線で示される。この一点鎖線で示されたＴ相電流波形は、破線のＴ相電流波形を反転させたものである。
【０１３７】
図１１に示すように、時刻０、時刻０．２、時刻０．４、および時刻０．６において、Ｒ相電流は負から正に変化する。これらの時間軸との交差点をＲ相電流の正方向のゼロクロス点と称する。なお、ゼロクロス点においてＲ相電流が正から負に変化する場合、このゼロクロス点をＲ相電流の負方向のゼロクロス点と称する。
【０１３８】
正方向のゼロクロス点においては、Ｔ相用の電流変成器が正しい極性で接続されている場合、Ｔ相電流値は正となる。一方、Ｔ相用の電流変成器が逆極性で接続されている場合、Ｔ相電流値は負となる。したがって、Ｒ相電流の正方向のゼロクロス点におけるＴ相電流の正負に基づいて、逆接続か否かを判定することができる。
【０１３９】
負方向のゼロクロス点であっても、Ｔ相のゼロクロス点であっても同様の判定が可能である。より一般的に、第１相電流（たとえば、Ｔ相電流）と、第１相に対して１２０°遅れた相である第２相電流（たとえば、Ｒ相電流）とを用いる場合について説明する。この場合、第１相電流（Ｔ相電流）の正方向のゼロクロス点において、第２相電流（Ｒ相電流）の値が正の場合に逆接続である。第１相電流（Ｔ相電流）の負方向のゼロクロス点において、第２相電流（Ｒ相電流）の値が負の場合に逆接続である。第２相電流（Ｒ相電流）の正方向のゼロクロス点において、第１相電流（Ｔ相電流）の値が負の場合に逆接続である。第２相電流（Ｒ相電流）の負方向のゼロクロス点において、第１相電流（Ｔ相電流）の値が正の場合に逆接続である。
【０１４０】
図１２は、実施の形態４の過電流保護リレーにおいて、逆接続を判定する手順を示すフローチャートである。
【０１４１】
図１２を参照して、ステップＳ４００において、逆接続判定部６５は、現時点のＲ相電流瞬時値ｉＲ（ｎ）と、１サンプリング周期前のＲ相およびＴ相の電流瞬時値ｉＲ（ｎ−１），ｉＴ（ｎ−１）とを取得する。
【０１４２】
次のステップＳ４０１において、逆接続判定部６５は、ｉＲ（ｎ）＞０かつｉＲ（ｎ−１）＜０であるか否かを判定する。すなわち、逆接続判定部６５は、Ｒ相電流の正方向のゼロクロス点を検出する。
【０１４３】
上記の判定の結果、Ｒ相電流の正方向のゼロクロス点が検出されていない場合（ステップＳ４０１でＮＯ）、逆接続判定部６５は次のサンプリング時刻に処理を進める（ステップＳ４０２）。その後、最初のステップＳ４００に処理が戻る。
【０１４４】
一方、上記の判定の結果、Ｒ相電流の正方向のゼロクロス点が検出された場合（ステップＳ４０１でＹＥＳ）、逆接続判定部６５は、ステップＳ４０３に処理を進める。ステップＳ４０３において、逆接続判定部６５は、Ｔ相の電流瞬時値ｉＴ（ｎ−１）が負であるか否かを判定する。
【０１４５】
なお、Ｒ相電流の正方向のゼロクロス点におけるＴ相電流の値として、ｉＴ（ｎ）を用いることもできる。しかしながら、ｉＴ（ｎ−１）の絶対値のほうがｉＴ（ｎ）の絶対値よりも大きいので、ｉＴ（ｎ−１）を用いるほうが望ましい。
【０１４６】
上記の判定の結果、Ｔ相の電流瞬時値ｉＴ（ｎ−１）が負の場合（ステップＳ４０３でＹＥＳ）、逆接続判定部６５はステップＳ４０４に処理を進める。ステップＳ４０４において、逆接続判定部６５は、Ｒ相用の電流変成器３１およびＴ相用の電流変成器３２のいずれか一方が、過電流保護リレー４０に逆接続されていると判定する。そして、次のステップＳ４０５において、過電流保護リレー４０はユーザに警報を報知する。
【０１４７】
一方、上記の判定の結果、Ｔ相の電流瞬時値ｉＴ（ｎ−１）が正の場合（ステップＳ４０３でＮＯ）、逆接続判定部６５はステップＳ４０６に処理を進める。ステップＳ４０６において、逆接続判定部６５は、Ｒ相用の電流変成器３１およびＴ相用の電流変成器３２は、過電流保護リレー４０に正しく接続されていると判定する。
【０１４８】
［実施の形態４の効果］
上記のとおり、実施の形態４の過電流保護リレーによれば、三相のうちのいずれか１つの相のゼロクロス点における他相の正負を判定することによって、逆接続か否かを判定することができる。したがって、三相交流線路の各相の電流値が小さい場合でも、逆接続であるか否かを従来技術よりも正確に判定することができる。
【０１４９】
実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態１において、逆接続であるか否かの判定方法を変更したものである。したがって、図１、図２および図４において説明した過電流保護リレーの構成は、実施の形態５の場合にも適用される。
【０１５０】
具体的に実施の形態５の過電流保護リレーは、Ｒ相電流の電流瞬時値ｉＲとＴ相電流の電流瞬時値ｉＴとが同符号となる時間が閾値時間以上継続しているか否かを判定する。同符号とは両方とも正であるか、両方とも負である場合である。同符号となる時間が閾値時間以上継続している場合に、電流変成器が過電流保護リレーに誤接続されていると判定する。上記の閾値時間として、たとえば、電気角で６０°より大きく１２０°より小さいいずれかの角度に対応する時間を設定できる。以下、図面を参照して詳しく説明する。
【０１５１】
［逆接続の判定方法］
図１３は、実施の形態５の過電流保護リレーにおいて、逆接続の判定原理を説明するためのタイミング図である。
【０１５２】
図１３では、Ｒ相電流ｉＲの波形が実線で示される。また、Ｔ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に正しく接続されている場合におけるＴ相電流ｉＴ＿ＦＯＲの波形が破線で示される。破線で示されたＴ相電流ｉＴ＿ＦＯＲの位相は、Ｒ相電流ｉＲの位相に比べて１２０°進んでいる。また、Ｔ相用の電流変成器３２が過電流保護リレー４０に逆接続されている場合におけるＴ相電流ｉＴ＿ＲＥＶの波形が一点鎖線で示される。一点鎖線で示されたＴ相電流ｉＴ＿ＲＥＶの位相は、実線で示されたＲ相電流ｉＲの位相に比べて６０°遅れている。
【０１５３】
図１３に示すように、Ｒ相電流ｉＲが正となる期間は、たとえば、時刻ｔ２から時刻ｔ４までである。Ｔ相電流ｉＴ＿ＦＯＲが正となる期間は、たとえば、時刻ｔ１から時刻ｔ３までである。Ｔ相電流ｉＴ＿ＲＥＶが正となる期間は、たとえば、時刻ｔ３から時刻ｔ５までである。
【０１５４】
したがって、Ｒ相電流ｉＲとＴ相電流ｉＴ＿ＦＯＲとが共に正となる期間は、たとえば、時刻ｔ２から時刻ｔ３までである。その期間は、電気角で６０°に対応し、サンプリング周期を３０°とすると、１サイクルあたり２回のサンプリング回数に相当する。一方、Ｒ相電流ｉＲとＴ相電流ｉＴ＿ＲＥＶとが共に正となる期間は、たとえば、時刻ｔ３から時刻ｔ４までである。その期間は、電気角で１２０°に対応し、サンプリング周期を３０°とすると、１サイクルあたり４回のサンプリング回数に相当する。
【０１５５】
以上により、Ｒ相電流ｉＲとＴ相電流ｉＴとが共に正となる期間が、３サンプリング回数以上連続する場合、電流変成器が逆接続されていると判定できる。３サンプリング回数は、サンプリング周期を３０°とする場合であり、電気角で９０°に相当する。
【０１５６】
図１４は、実施の形態５の過電流保護リレーにおいて、逆接続を判定する手順を示すフローチャートである。
【０１５７】
図１４を参照して、最初のステップＳ５００において、逆接続判定部６５は、逆接続か否かを判定するパラメータｐを０に初期化する。
【０１５８】
次のステップＳ５０１において、逆接続判定部６５は、現時点のＲ相電流瞬時値ｉＲ（ｎ）と、現時点のＴ相の電流瞬時値ｉＴ（ｎ）とを取得する。
【０１５９】
その次のステップＳ５０２において、逆接続判定部６５は、ｉＲ（ｎ）＞０かつｉＴ（ｎ）＞０であるか否かを判定する。すなわち、逆接続判定部６５は、現時点のＲ相電流とＴ相電流とが共に正であるか否かを判定する。
【０１６０】
上記の判定の結果、現時点のＲ相電流とＴ相電流とが共に正である場合（ステップＳ５０２でＹＥＳ）、逆接続判定部６５は、パラメータｐに１を加算する（ステップＳ５０３）。一方、現時点のＲ相電流とＴ相電流とのうち少なくとも一方が正でない場合（ステップＳ５０２でＮＯ）、逆接続判定部６５は、パラメータｐを０に初期化する（ステップＳ５０４）。
【０１６１】
その次のステップＳ５０５で、逆接続判定部６５は、パラメータｐの現在の値が３以上であるか否かを判定する。パラメータｐが３以上の場合（ステップＳ５０５でＹＥＳ）、逆接続判定部６５はステップＳ５０６に処理を進める。ステップＳ５０６において、逆接続判定部６５は、Ｒ相用の電流変成器３１およびＴ相用の電流変成器３２のいずれか一方が、過電流保護リレー４０に逆接続されていると判定する。そして、次のステップＳ５０７において、過電流保護リレー４０はユーザに警報を報知する。
【０１６２】
一方、パラメータｐが３未満の場合（ステップＳ５０５でＮＯ）、逆接続判定部６５は、次のステップＳ５０８において、判定開始から１．５サイクル以上時間が経過したか否かを判定する。判定開始から１．５サイクル以上時間が経過しても（ステップＳ５０８でＹＥＳ）、パラメータｐが４未満の場合、逆接続判定部６５はステップＳ５０９に処理を進める。ステップＳ５０９において、逆接続判定部６５は、Ｒ相用の電流変成器３１およびＴ相用の電流変成器３２は、過電流保護リレー４０に正しく接続されていると判定する。
【０１６３】
パラメータｐが４未満（ステップＳ５０５でＮＯ）であり、判定開始から１．５サイクル以上時間が経過していない場合には、逆接続判定部６５はステップＳ５１０に処理を進める。ステップＳ５１０において、逆接続判定部６５は、次のサンプリング時刻に処理を進める。そして、処理はステップＳ５０１に戻る。
【０１６４】
なお、上記のステップＳ５０２では、現時点のＲ相電流とＴ相電流とが共に負であるか否かを判定してもよい。
【０１６５】
［実施の形態５の効果］
上記のとおり、実施の形態５の過電流保護リレーによれば、三相のうちのいずれか二相の電流瞬時値の値が両方とも正であるか又は両方とも負であるかによって、逆接続か否かを判定可能である。したがって、三相交流線路の各相の電流値が小さい場合でも、逆接続か否かを従来技術よりも正確に判定することができる。
【０１６６】
さらに、実施の形態５の場合には、電流瞬時値のみを用いて判定することができるので、振幅値の演算を必要としない。また、実施の形態４では瞬時値が増加しているか減少しているかの判定が必要であったが、実施の形態５の場合には、瞬時値が正か負かの判定のみでよい。
【０１６７】
また、本来予定されている相以外の相の電流変成器が過電流保護リレーに誤接続された場合であっても、いずれか一方の電流変成器が過電流保護リレーに逆極性で接続されているか否かを正しく判定することができる。実際上、三相のうちどの二相の電流変成器が過電流保護リレーに接続されているかは問題にならない。一方、実施の形態１，２，４の場合には、接続相の誤りがある場合には、逆接続か否かを正しく判定できないことがある。実施の形態５の場合には、三相のうちどの二相の電流変成器が接続されても、いずれか一方の接続が逆極性か否かを正しく判定できる。以下、表１の場合と同じ例を用いて具体的に説明する。
【０１６８】
表３は、実施の形態５の過電流保護リレーにおいて、極性検査部の検査結果をまとめたものである。表３のＮｏ．１〜Ｎｏ．１０の条件は、表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．１０の条件にそれぞれ対応している。逆接続判定部６５は、入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒに入力された電流データの瞬時値と入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔに入力された電流データの瞬時値とが同符号となる期間を検出する。表３は、同符号となる期間の長さが電気角で示されている。
【０１６９】
【表３】
2020188639.tif 000008
【０１７０】
表３に示すように、三相のうちどの二相の電流変成器が過電流保護リレー４０に接続されていても結果は同じである。正しい極性で接続されている場合には、入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒに入力された電流データと入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔに入力された電流データとが同符号となる期間は、電気角で６０°に対応する。いずれか１相のみの電流変成器が過電流保護リレー４０に逆極性で接続されている場合には、入力電流データが同符号となる期間は電気角で１２０°に対応する。２相とも電流変成器が過電流保護リレー４０に逆極性で接続されている場合には、入力電流データが同符号となる期間は電気角で６０°に対応する。したがって、たとえば、電気角で９０°に対応する期間の間、入力端子Ｃ１Ｒ，Ｃ２Ｒに入力された電流データと入力端子Ｃ１Ｔ，Ｃ２Ｔに入力された電流データとが連続して同符号であれば、電流変成器は過電流保護リレーに誤接続されていると判定できる。
【０１７１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１７２】
３０  三相交流線路、３１，３２  電流変成器、４０  過電流保護リレー、４１，４２，４３  入力変換器、４４  制御電源回路、５０  リレーユニット、５１，５２  過電流保護要素、５３  極性検査部、６１，６２  直流成分除去部、６３，６４  振幅値演算部、６５  逆接続判定部、６６  無入力判定部、６７  論理積演算部、Ｃ１Ｔ，Ｃ１Ｒ；Ｃ２Ｒ，Ｃ２Ｔ  入力端子対。 
【図１】
2020188639.tif 000009
【図２】
2020188639.tif 000010
【図３】
2020188639.tif 000011
【図４】
2020188639.tif 000012
【図５】
2020188639.tif 000013
【図６】
2020188639.tif 000014
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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