(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に接続された負荷に電力供給する系統電源に発生した瞬時電圧低下を検出し、その検出信号に基づいて補償電圧発生部の出力電圧を前記負荷に供給することにより瞬時電圧低下前の負荷電圧を補償する瞬時電圧低下対策装置において、電源入力電圧を検出し、その電源入力電圧に基づいて前記系統電源に発生した瞬時電圧低下の検出信号を出力する瞬時電圧低下検出回路に、負荷電圧を検出し、その負荷電圧と電源入力電圧との比率に基づいて感度調整信号を出力する感度調整回路を付設したことを特徴とする瞬時電圧低下対策装置。
【請求項２】
前記瞬時電圧低下検出回路は、電源入力電圧と同期した基準正弦波信号を生成して全波整流した基準全波整流信号と前記電源入力電圧を全波整流した全波整流信号との差を算出し、その差信号を所定の周期でもって積分した積分信号と予め設定された検出レベルとを比較し、その比較結果を検出信号としたことを特徴とする請求項１に記載の瞬時電圧低下対策装置。
【請求項３】
前記感度調整回路は、検出した負荷電圧を全波整流して平滑化した第１の直流信号と電源入力電圧を全波整流して平滑化した第２の直流信号との比率を算出して感度調整信号としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の瞬時電圧低下対策装置。
【請求項４】
前記負荷電圧に基づく第１の直流信号に対する電源入力電圧に基づく第２の直流信号の比率を感度調整回路で算出し、その比率を前記瞬時電圧低下検出回路の基準正弦波信号に乗算することを特徴とする請求項３に記載の瞬時電圧低下対策装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は瞬時電圧低下対策装置に関し、例えば無停電電源システム（ＵＰＳ）等に適用され、系統電源に停電を含む瞬時電圧低下が発生した時、瞬時電圧低下前の負荷電圧を補償する瞬時電圧低下対策装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＰＵを用いた各種制御装置の普及により、落雷などによる瞬時電圧低下（停電を含む）による障害が問題となっている。このため、銀行のオンライン、交通管制、コンピュータ制御や産業用製造設備、計測・制御用電源などの重要な負荷設備では、系統電源に発生した瞬時電圧低下（以下、単に瞬低と称す）を速やかに検出して負荷設備に供給すべき電源電圧（以下、負荷電圧と称す）を補償する無停電電源システム（ＵＰＳ）等が導入されている。
【０００３】
この無停電電源システム等に代表される瞬低対策装置は、系統電源に発生した瞬低を検出するための瞬低検出回路を具備し、その瞬低検出回路から出力される検出信号に基づいて補償電圧発生部の出力電圧を前記負荷に供給することにより瞬低前の負荷電圧を補償するものである。従来の瞬低対策装置における前記瞬低検出回路は、例えば図３に示すような回路構成例を有する。
【０００４】
同図に示す瞬低検出回路１０は、電力系統の系統母線に設けられた計器用変圧器１（ＶＴ）により検出した電源入力電圧ＶSと同期した信号を生成するＰＬＬ回路２と、このＰＬＬ回路２からの出力信号に基づいて、電源入力電圧ＶSと同期し、かつ、定格電圧と同一振幅を有する基準正弦波信号ＶSINを生成する基準正弦波発生回路３と、この基準正弦波発生回路３から出力される基準正弦波信号ＶSINを全波整流する第１の全波整流回路４と、計器用変圧器１（ＶＴ）により検出した電源入力電圧ＶSをそのまま全波整流する第２の全波整流回路５と、第１の全波整流回路４から出力される基準全波整流信号ＶSIN*と第２の全波整流回路５から出力される全波整流信号ＶS*との差を算出する加算回路６と、ＰＬＬ回路２からの出力信号に基づいて電源入力電圧ＶSと同期させて、基準全波整流信号ＶSIN*と全波整流信号ＶS*との差信号（ＶSIN*−ＶS*）を１／４サイクルごとに積分する積分回路７と、定格電圧の例えば１０％低下した時点で瞬低とみなす場合、その定格電圧の１０％を検出レベルとして予め設定する検出レベル設定回路８と、前記積分回路７からの出力信号Ｓと検出レベル設定回路８による検出レベルＬとを比較する比較回路９とを具備する。
【０００５】
この瞬低検出回路１０では、以下の動作に基づいて系統電源に発生した瞬低の検出信号Ｍが出力される。なお、図４は各構成回路の出力波形を示し、同図（ａ）は第１の全波整流回路４の出力（基準全波整流信号ＶSIN*）と第２の全波整流回路５の出力（全波整流信号ＶS*）、同図（ｂ）は加算回路６の出力（基準全波整流信号ＶSIN*と全波整流信号ＶS*との差信号（ＶSIN*−ＶS*））、同図（ｃ）は積分回路７の出力信号Ｓと検出レベル設定回路８の検出レベルＬをそれぞれ示す。
【０００６】
瞬低検出回路１０において、計器用変圧器１（ＶＴ）により電源入力電圧ＶSを検出し、その電源入力電圧ＶSに基づいてＰＬＬ回路２により電源入力電圧ＶSと同期した信号を生成し、このＰＬＬ回路２からの出力信号に基づいて基準正弦波発生回路３により電源入力電圧ＶSと同期し、かつ、定格電圧と同一振幅を有する基準正弦波信号ＶSINを生成し、さらに、基準正弦波発生回路３から出力される基準正弦波信号ＶSINを第１の全波整流回路４で全波整流する。一方、計器用変圧器１（ＶＴ）により検出された電源入力電圧ＶSを第２の全波整流回路５で全波整流し、第１の全波整流回路４から出力される基準全波整流信号ＶSIN*と第２の全波整流回路５から出力される全波整流信号ＶS*との差を加算回路６で算出し、その基準全波整流信号ＶSIN*と全波整流信号ＶS*との差信号（ＶSIN*−ＶS*）を積分回路７で１／４サイクルごとに積分する。
【０００７】
ここで、系統電源に発生した瞬低により定格電圧の例えば１０％以上低下すると、前記積分回路７からの出力信号Ｓが、検出レベル設定回路８により予め設定された検出レベルＬを超えるため、積分回路７からの出力信号Ｓと検出レベル設定回路８による検出レベルＬとを比較する比較回路９から出力される検出信号Ｍに基づいて、補償電圧発生部の出力電圧を前記負荷に供給することにより瞬低前の負荷電圧を補償するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した瞬低対策装置における瞬低検出回路１０では、瞬低の検出レベルＬを、例えば負荷に影響がでないように定格電圧の１０％に設定していることから、電源入力電圧ＶSが１００％から９０％へ低下したときに、系統電源に発生した瞬低を検出するようにしている。
【０００９】
ところで、この瞬低対策装置は、比較的、系統電源の上位側に設置され、瞬低補償対象である負荷が系統の末端に設置されているのが一般的である。従って、前記瞬低対策装置と負荷の間では、電気配線が長く、しかも、降圧トランス等が設置されていたりして、電気配線の線路抵抗や降圧トランスのインピーダンスで電圧降下が生じる。その結果、瞬低対策装置の設置点で電源入力電圧ＶSが１００％であっても、前記電気配線の線路抵抗や降圧トランスのインピーダンスで例えば５％の電圧降下が生じた場合、負荷電圧ＶLは電源入力電圧ＶSの９５％となる。
【００１０】
ここで、負荷電圧ＶLが電源入力電圧ＶSの１０％低下、つまり、９０％まで低下すると正常動作しない負荷が設置されていたとすると、電源入力電圧ＶSが９０％まで低下して系統電源に瞬低が発生した時点で、瞬低対策装置における瞬低検出回路１０によりその瞬低を検出したとしても、負荷電圧ＶLは、前記電気配線の線路抵抗や降圧トランスのインピーダンスによる電圧降下でもって９０％より小さくなっている。
【００１１】
すなわち、系統電源の正常時でも、負荷電圧ＶLは、前記電気配線の線路抵抗や降圧トランスのインピーダンスによる電圧降下でもって、電源入力電圧ＶSの９５％しかないのに対して、瞬低の発生により電源入力電圧ＶSが９０％まで低下すると、負荷電圧ＶLは、９５％×０．９＝８５．５％まで低下することになり、負荷が正常動作しなくなって、瞬低を検出する前に負荷が停止してしまうという不具合が生じる。
【００１２】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、系統の末端に設置された負荷の動作に支障をきたす前に、系統電源に発生した瞬低を速やかに検出し得る瞬低検出回路を具備した瞬低対策装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、請求項１に係る発明は、電力系統に接続された負荷に電力供給する系統電源に発生した瞬低を検出し、その検出信号に基づいて補償電圧発生部の出力電圧を前記負荷に供給することにより瞬低前の負荷電圧を補償する瞬低対策装置において、電源入力電圧を検出し、その電源入力電圧に基づいて前記系統電源に発生した瞬低の検出信号を出力する瞬低検出回路に、負荷電圧を検出し、その負荷電圧と電源入力電圧との比率に基づいて感度調整信号を出力する感度調整回路を付設したことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る瞬低対策装置では、系統電源に発生した瞬低を検出する瞬低検出回路に、負荷電圧に基づいて瞬低検出の感度を調整する感度調整回路を付設したことにより、瞬低補償対象である負荷が系統の末端に設置されている場合、電気配線の線路抵抗や降圧トランスのインピーダンスによる電圧降下で負荷電圧が電源入力電圧よりも低下しても、前記感度調整回路により瞬低検出の感度を、電源入力電圧に対する負荷電圧の電圧低下分に相当する補正をするように調整することができ、系統の末端に設置された負荷の動作に支障をきたす前に、系統電源に発生した瞬低を速やかに検出し得る。
【００１５】
前記瞬低検出回路は、電源入力電圧と同期した基準正弦波信号を生成して全波整流した基準全波整流信号と前記電源入力電圧を全波整流した全波整流信号との差を算出し、その差信号を所定の周期でもって積分した積分信号と予め設定された検出レベルとを比較し、その比較結果を検出信号としたことを特徴とする（請求項２）。
【００１６】
前記感度調整回路は、検出した負荷電圧を全波整流して平滑化した第１の直流信号と電源入力電圧を全波整流して平滑化した第２の直流信号との比率を算出して感度調整信号としたことを特徴とする（請求項３）。なお、請求項４に記載したように前記負荷電圧に基づく第１の直流信号に対する電源入力電圧に基づく第２の直流信号の比率を感度調整回路で算出し、その比率を前記瞬低検出回路の基準正弦波信号に乗算することが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る瞬低対策装置の実施形態を図１に示して以下に詳述する。なお、図３と同一又は相当部分には同一参照符号を付す。
【００１８】
本発明における実施形態の瞬低対策装置は、無停電電源システム等に利用され、系統電源に発生した瞬低を検出するための瞬低検出回路１０を具備し、その瞬低検出回路１０から出力される検出信号Ｍに基づいて補償電圧発生部の出力電圧を前記負荷に供給することにより瞬低前の負荷電圧ＶLを補償する。この瞬低対策装置における前記瞬低検出回路１０は、例えば図１に示すような回路構成例を有する。
【００１９】
同図に示す瞬低検出回路１０は、電力系統の系統母線に設けられた計器用変圧器１（ＶＴ）により検出した電源入力電圧ＶSと同期した信号を生成するＰＬＬ回路２と、このＰＬＬ回路２からの出力信号に基づいて、電源入力電圧ＶSと同期し、かつ、定格電圧と同一振幅を有する基準正弦波信号ＶSINを生成する基準正弦波発生回路３と、この基準正弦波発生回路３から出力される基準正弦波信号ＶSINを全波整流する第１の全波整流回路４と、計器用変圧器１（ＶＴ）により検出した電源入力電圧ＶSをそのまま全波整流する第２の全波整流回路５と、第１の全波整流回路４から出力される基準全波整流信号《ＶSIN*》と第２の全波整流回路５から出力される全波整流信号ＶS*との差を算出する加算回路６と、ＰＬＬ回路２からの出力信号に基づいて電源入力電圧ＶSと同期させて、基準全波整流信号《ＶSIN*》と全波整流信号ＶS*との差信号（《ＶSIN*》−ＶS*）を１／４サイクルごとに積分する積分回路７と、定格電圧の例えば１０％低下した時点で瞬低とみなす場合、その定格電圧の１０％を検出レベルＬとして予め設定する検出レベル設定回路８と、前記積分回路７からの出力信号Ｓ’と検出レベル設定回路９による検出レベルＬ’とを比較する比較回路９とを具備する。
【００２０】
この実施形態では、電源入力電圧ＶSを検出し、その電源入力電圧ＶSに基づいて前記系統電源に発生した瞬低の検出信号Ｍ’を出力する瞬低検出回路１０に、負荷電圧ＶLを検出し、その負荷電圧ＶLと電源入力電圧ＶSとの比率ＶS／ＶLを算出して感度調整信号Ｎとする感度調整回路１１を付設する。
【００２１】
感度調整回路１１は、電力系統の系統母線に設けられた計器用変圧器１２（ＶＴ）により検出した負荷電圧ＶLを全波整流する第３の全波整流回路１３と、その全波整流回路１３から出力される全波整流信号ＶL*を平滑化する第１の平滑回路１４と、前記瞬低検出回路１０の第２の全波整流回路５から出力される全波整流信号ＶS*を平滑化する第２の平滑回路１５と、第１の平滑回路１４と第２の平滑回路１５からそれぞれ出力される第１および第２の直流信号（平均値）［ＶL］，［ＶS］から負荷電圧ＶLに対する電源入力電圧ＶSの比率［ＶS］／［ＶL］を算出する除算回路１６と、その除算回路１６から出力される負荷電圧と電源入力電圧の比率［ＶS］／［ＶL］を瞬低検出回路１０の基準正弦波発生回路３から出力される基準正弦波信号ＶSINに乗算する乗算回路１７とを具備する。
【００２２】
この瞬低検出回路１０では、以下の動作に基づいて系統電源に発生した瞬低の検出信号Ｍ’が出力される。なお、図２は各構成回路の出力波形を示し、同図（ａ）は第１の全波整流回路４の出力（基準全波整流信号《ＶSIN*》）と第２の全波整流回路５の出力（全波整流信号ＶS*）、同図（ｂ）は加算回路６の出力（基準全波整流信号《ＶSIN*》と全波整流信号ＶS*との差信号（《ＶSIN*》−ＶS*））、同図（ｃ）は積分回路７の出力信号Ｓ’と検出レベル設定回路８による検出レベルＬをそれぞれ示す。
【００２３】
まず、感度調整回路１１において、計器用変圧器１２（ＶＴ）により負荷電圧ＶLを検出し、その負荷電圧ＶLを第３の全波整流回路１３で全波整流し、その第３の全波整流回路１３から出力される全波整流信号ＶL*を第１の平滑回路１４により平滑化する。一方、計器用変圧器１（ＶＴ）により検出された電源入力電圧ＶSを第２の全波整流回路５で全波整流し、その第２の全波整流回路５から出力される全波整流信号ＶS*を第２の平滑回路１５により平滑化する。第1の平滑回路１４から出力される直流信号（平均値）［ＶL］と第２の平滑回路１５から出力される直流信号（平均値）［ＶS］とに基づいて除算回路１６により負荷電圧ＶLに対する電源入力電圧ＶSの比率［ＶS］／［ＶL］を算出する。
【００２４】
一方、瞬低検出回路１０では、計器用変圧器１（ＶＴ）により電源入力電圧ＶSを検出し、その電源入力電圧ＶSに基づいてＰＬＬ回路２により電源入力電圧ＶSと同期した信号を生成し、このＰＬＬ回路２からの出力信号に基づいて基準正弦波発生回路３により電源入力電圧ＶSと同期し、かつ、定格電圧と同一振幅を有する基準正弦波信号ＶSINを生成する。
【００２５】
前記感度調整回路１１の除算回路１６から出力される比率［ＶS］／［ＶL］を感度調整信号Ｎとして乗算回路１７により瞬低検出回路１０の基準正弦波発生回路３から出力される基準正弦波信号ＶSINに乗算する。この乗算回路１７の出力信号（ＶSIN×［ＶS］／［ＶL］）を第１の全波整流回路４で全波整流する。一方、電源入力電圧ＶSを第２の全波整流回路５で全波整流し、第１の全波整流回路４から出力される基準全波整流信号《ＶSIN*》と第２の全波整流回路５から出力される全波整流信号ＶS*との差を加算回路６で算出し、その基準全波整流信号《ＶSIN*》と全波整流信号ＶS*との差信号（《ＶSIN*》−ＶS*）を積分回路７で１／４サイクルごとに積分する。
【００２６】
ここで、前記瞬低検出回路１０に感度調整回路１１を付設したことにより、瞬低補償対象である負荷が系統の末端に設置されている場合、電気配線の線路抵抗や降圧トランスのインピーダンスによる電圧降下で負荷電圧ＶLが電源入力電圧ＶSよりも低下しても、前記感度調整回路１１により瞬低検出の感度を調整して、電源入力電圧ＶSに対する負荷電圧ＶLの電圧低下分に相当する補正を実行することができる。
【００２７】
つまり、前述したように感度調整回路１１の除算回路１６から出力される比率［ＶS］／［ＶL］を乗算回路１７により瞬低検出回路１０の基準正弦波発生回路３から出力される基準正弦波信号ＶSINに乗算するようにしていることから、電力系統に設けられた瞬低対策装置から負荷に至るまでにおいて、電気配線の線路抵抗や降圧トランスのインピーダンスによる電圧降下が、例えば電源入力電圧ＶSの５％生じている場合では、負荷電圧ＶLに対する電源入力電圧ＶSの比率［ＶS］／［ＶL］が１００／９５、すなわち、約１．０５となる。この比率［ＶS］／［ＶL］を乗算回路１７により基準正弦波信号ＶSINに乗算したことにより、第1の全波整流回路４から出力される感度調整後の全波整流信号《ＶSIN*》は、従来における感度調整前の全波整流信号ＶSIN*の約１．０５倍の振幅を有する。
【００２８】
ここで、定格電圧の例えば１０％低下した時点で瞬低とみなす場合、検出レベル設定回路８では、定格電圧の１０％を検出レベルとして予め設定していることから、加算回路６の出力である基準全波整流信号《ＶSIN*》と全波整流信号ＶS*との差信号（《ＶSIN*》−ＶS*）に基づく積分回路７の出力信号Ｓ’が定格電圧、つまり、基準全波整流信号《ＶSIN*》の０．１倍となったとき、系統電源に発生した瞬低が検出される。すなわち、全波整流信号ＶS*が基準全波整流信号《ＶSIN*》の約０．９５倍となったとき、つまり、感度調整後では、電源入力電圧ＶSが定格電圧の約９５％となったときに、系統電源に発生した瞬低が検出されることになる。
【００２９】
これにより、比較回路９から出力される検出信号Ｍ’に基づいて、補償電圧発生部の出力電圧を前記負荷に供給することにより瞬低前の負荷電圧ＶLを補償することになる。このとき、負荷電圧ＶLは、電気配線の線路抵抗や降圧トランスのインピーダンスによる電圧降下が、例えば電源入力電圧ＶSの５％生じているが、瞬低時の電源入力電圧ＶSが定格電圧の約９５％であるため、９５％×０．９５≧９０％となっているので、負荷の動作に支障をきたすことはない。
【００３０】
なお、前記実施形態では、感度調整回路１１の乗算回路１７を瞬低検出回路１０の基準正弦波発生回路３と第1の全波整流回路４との間に挿入接続した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、前記乗算回路１７を検出レベル設定回路８と比較回路９との間に挿入接続することにより感度調整回路１１を瞬低検出回路１０に付設するようにしてもよい。この場合、感度調整回路１１の除算回路１６では、前記実施形態の場合の逆で、電源入力電圧ＶSに対する負荷電圧ＶLの比率［ＶL］／［ＶS］を算出することになる。この感度調整回路の乗算回路の接続箇所は適宜設計変更が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、系統電源に発生した瞬低を検出する瞬低検出回路に、負荷電圧に基づいて瞬低検出の感度を調整する感度調整回路を付設したことにより、瞬低補償対象である負荷が系統の末端に設置されている場合、電気配線の線路抵抗や降圧トランスのインピーダンスによる電圧降下で負荷電圧が電源入力電圧よりも低下しても、前記感度調整回路により瞬低検出の感度を調整して、電源入力電圧に対する負荷電圧の電圧低下分に相当する補正を実行することができ、系統の末端に設置された負荷の動作に支障をきたす前に、系統電源に発生した瞬低を速やかに検出でき、負荷の瞬低補償を確実に実行することができて信頼性の高い瞬低対策装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態で、瞬低対策装置の瞬低検出回路を示すブロック図である。
【図２】図１の瞬低検出回路の動作を説明するための波形図である。
【図３】瞬低対策装置の従来例で、瞬低検出回路を示す回路図である。
【図４】図３の瞬低検出回路の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
１０  瞬時電圧低下検出回路
１１  感度調整回路
ＶL  負荷電圧
ＶS  電源入力電圧
ＶSIN  基準正弦波信号
《ＶSIN*》  基準全波整流信号
ＶS*  全波整流信号
《ＶSIN*》−ＶS*  差信号
Ｓ’  積分信号
Ｌ  検出レベル
［ＶL］  第1の直流信号
［ＶS］  第２の直流信号
［ＶS］／［ＶL］  比率
Ｎ  感度調整信号
【図１】
0003685024.tif 000002
【図２】
0003685024.tif 000003
【図３】
0003685024.tif 000004
【図４】
0003685024.tif 000005