(57)【要約】【課題】交流電圧の健全性を容易に判定することができ、ひいては負荷電流を流すことなく電圧の欠相や相順誤結線を容易に検出することである。【解決手段】交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして交流電圧の時系列データを求めて時系列データ保存部１２に保存し、電圧データ抽出部１３は時系列データのうち位相差がπ／２ずれた２つの電圧データを取り出し、取り出した２つの電圧データのうち絶対値が大きい方を選択する。比較部１４は選択した絶対値が大きい電圧データの絶対値と交流電圧の実効値とを比較し、判定部１５は選択した電圧データの絶対値が交流電圧の実効値より小さいときは交流電圧は電圧不足であると判定する。【選択図】  図１
2008045963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして交流電圧の時系列データを求める入力部と、前記入力部で得られた時系列データを更新保存する時系列データ保存部と、前記時系列データ保存部に保存された時系列データから位相差がπ／２ずれた２つの電圧データを取り出し絶対値が大きい方を選択して抽出する電圧データ抽出部と、前記電圧データ抽出部で抽出した電圧データの絶対値と前記交流電圧の実効値とを比較する比較部と、前記電圧データの絶対値が前記交流電圧の実効値より小さいときは前記交流電圧は電圧不足であると判定する判定部とを備えたことを特徴とする交流電圧判定装置。
【請求項２】
交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして交流電圧の時系列データを求める入力部と、前記入力部で得られた時系列データを更新保存する時系列データ保存部と、前記時系列データ保存部に保存された時系列データから位相差がπ／２ずれた２つの電圧データを取り出し絶対値が大きい方を選択して抽出する電圧データ抽出部と、前記電圧データ抽出部で抽出した電圧データの絶対値と前記交流電圧の振幅値とを比較する比較部と、前記電圧データの絶対値が前記交流電圧の振幅値より大きいときは前記交流電圧は電圧過大であると判定する判定部とを備えたことを特徴とする交流電圧判定装置。
【請求項３】
３相交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして３相の交流電圧の時系列データを求める入力部と、前記入力部で得られた時系列データを更新保存する時系列データ保存部と、前記時系列データ保存部に保存されたいずれか１相の時系列データからその１相の交流電圧の零点を求める零点検出部と、前記零点検出部で検出された１相の交流電圧の零点における時間微分値の正負の極性を求める零点極性判定部と、前記零点検出部で求められた１相の交流電圧の零点における他の２相の電圧値の正負の極性を求める他相極性判定部と、前記零点極性判定部で判定された前記零点における時間微分値の正負の極性及び前記他相極性判定部で判定された前記零点における他の２相の電圧値の正負の極性に基づいてその１相の交流電圧と他の２相の交流電圧との位相関係を判定する位相判定部とを備えたことを特徴とする交流電圧判定装置。
【請求項４】
前記入力部は、３相交流電圧の１サイクルでサンプリング数が２ｍ（ｍ：正の整数）となるサンプリング周期で３相交流電圧をサンプリングし、前記零点検出部は、逐次二分法を用いて１相の交流電圧の零点を特定することを特徴とする請求項３記載の交流電圧判定装置。
【請求項５】
前記零点極性判定部は、逐次二分法の出発電圧値の正負の極性と１相の交流電圧の零点の時間微分値の正負の極性とが逆である性質を利用して、出発電圧値の正負の極性により前記時間微分値の正負を判定することを特徴とする請求項３記載の交流電圧判定装置。
【請求項６】
交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして交流電圧の時系列データを求め、得られた時系列データのうち位相差がπ／２ずれた２つの電圧データを取り出し、取り出した２つの電圧データのうち絶対値が大きい方を選択し、選択した絶対値が大きい電圧データの絶対値と前記交流電圧の実効値とを比較し、選択した電圧データの絶対値が前記交流電圧の実効値より小さいときは前記交流電圧は電圧不足であると判定することを特徴とする交流電圧判定方法。
【請求項７】
交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして交流電圧の時系列データを求め、得られた時系列データのうち位相差がπ／２ずれた２つの電圧データを取り出し、取り出した２つの電圧データのうち絶対値が大きい方を選択し、選択した絶対値が大きい電圧データの絶対値と前記交流電圧の振幅値とを比較し、選択した電圧データの絶対値が前記交流電圧の振幅値より大きいときは前記交流電圧は電圧過大であると判定することを特徴とする交流電圧判定方法。
【請求項８】
３相交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして３相の交流電圧の時系列データを求め、３相の交流電圧のうちいずれか１相の交流電圧の零点における時間微分値の正負の極性を求め、その１相の交流電圧の零点における他の２相の電圧値の正負の極性を求め、前記零点における時間微分値の正負の極性及び前記零点における他の２相の電圧値の正負の極性に基づいてその１相の交流電圧と他の２相の交流電圧との位相関係を判定することを特徴とする交流電圧判定方法。
【請求項９】
所定のサンプリング周期は３相交流電圧の１サイクルでサンプリング数が２ｍ（ｍ：正の整数）となるサンプリング周期とし、１相の交流電圧の零点は逐次二分法を用いて特定することを特徴とする請求項８記載の交流電圧判定方法。
【請求項１０】
１相の交流電圧の零点における時間微分値の正負の極性は、逐次二分法の出発電圧値の正負の極性と零点の時間微分値の正負の極性とが逆である性質を利用して、出発電圧値の正負の極性により前記時間微分値の正負を判定することを特徴とする請求項８記載の交流電圧判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受電設備や電気機器等に供給される交流電圧の健全性を判定する交流電圧判定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロニクス機器のデリケート化に伴い、電力品質が技術的課題として重要性を増してきている。電力品質の基礎技術の一つに電圧測定がある。例えば、電気機器に供給される電圧に欠相が生じている場合や３相交流電圧の相順が正しくない場合には、電気機器が正常に動作しなくなるので、電圧を測定して電圧の健全性を確認するようにしている。
【０００３】
一般に、電圧の欠相検出は主に実効値を求めて、その実効値に基づき欠相が発生しているか否かを判定している。一方、誤結線検出は、単相三線式の場合には２つの１００Ｖ系の電圧値であるか否かで結線が正常であるか否かを判定し、三相系の場合には２つの相の実効値や位相を計算してこれらを基に結線が正常であるか否かを判定している。
【０００４】
例えば、電圧測定時に電圧信号が未入力状態の欠相状態を調べるためには、電圧実効値ＶＮを演算し、その値ＶＮが閾値以下の場合を欠相とする。いま、電圧瞬時値ｖ（ｔ）が（１）式で示される正弦波である場合を考える。なお、（１）式においてωは角周波数、θは初期位相である。
【数１】
2008045963.tif 000003
【０００５】
（１）式で示される電圧瞬時値ｖ（ｔ）をＭサンプリング／サイクルで等間隔に離散化した場合には、電圧実効値ＶＮは（２）式で示される。
【数２】
2008045963.tif 000004
【０００６】
そして、（２）式で得られた電圧実効値ＶＮと予め定めた閾値とを比較し、電圧実効値ＶＮが予め定めた閾値以下の場合に欠相と判断するようにしている。
【０００７】
欠相検知装置として、既存の電流検出手段および演算処理手段を利用して、欠相検知手段をソフトウェアで構築することで、低コストで容易に且つ確実に欠相の発生を検知することができるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１のものでは、三相交流電源から電力供給を受ける三相負荷の三相のうちの二相の電流を電流検出器で検出し、電流検出器の検出信号から得られた電流波形から、電流実効値、電流最大値、および、他方相がゼロクロスするタイミングでのゼロクロス時電流値を検出し、これらの検出値を比較して欠相を検出する。
【特許文献１】特開２００５−２２７０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、電圧実効値に基づき欠相が発生しているか否かを判定するものでは、（２）式に示すように、自乗積和演算が必要となり演算時間を要する。また、特許文献１のものは、電流実効値、電流最大値、及び他方相がゼロクロスするタイミングでのゼロクロス時電流値に基づいて欠相を検出するようにしているので、三相負荷に負荷電流を流さなければ欠相を検出することができない。従って、欠相が生じている三相負荷に対して負荷電流を流した状態となるので、三相負荷に悪影響を与えることになる。
【０００９】
本発明の目的は、交流電圧の健全性を容易に判定することができ、ひいては負荷電流を流すことなく電圧の欠相や相順誤結線を容易に検出できる交流電圧判定装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明に係わる交流電圧判定装置は、交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして交流電圧の時系列データを求める入力部と、前記入力部で得られた時系列データを更新保存する時系列データ保存部と、前記時系列データ保存部に保存された時系列データから位相差がπ／２ずれた２つの電圧データを取り出し絶対値が大きい方を選択して抽出する電圧データ抽出部と、前記電圧データ抽出部で抽出した電圧データの絶対値と前記交流電圧の実効値とを比較する比較部と、前記電圧データの絶対値が前記交流電圧の実効値より小さいときは前記交流電圧は電圧不足であると判定する判定部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明に係わる交流電圧判定装置は、交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして交流電圧の時系列データを求める入力部と、前記入力部で得られた時系列データを更新保存する時系列データ保存部と、前記時系列データ保存部に保存された時系列データから位相差がπ／２ずれた２つの電圧データを取り出し絶対値が大きい方を選択して抽出する電圧データ抽出部と、前記電圧データ抽出部で抽出した電圧データの絶対値と前記交流電圧の振幅値とを比較する比較部と、前記電圧データの絶対値が前記交流電圧の振幅値より大きいときは前記交流電圧は電圧過大であると判定する判定部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明に係わる交流電圧判定装置は、３相交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして３相の交流電圧の時系列データを求める入力部と、前記入力部で得られた時系列データを更新保存する時系列データ保存部と、前記時系列データ保存部に保存されたいずれか１相の時系列データからその１相の交流電圧の零点を求める零点検出部と、前記零点検出部で検出された１相の交流電圧の零点における時間微分値の正負の極性を求める零点極性判定部と、前記零点検出部で求められた１相の交流電圧の零点における他の２相の電圧値の正負の極性を求める他相極性判定部と、前記零点極性判定部で判定された前記零点における時間微分値の正負の極性及び前記他相極性判定部で判定された前記零点における他の２相の電圧値の正負の極性に基づいてその１相の交流電圧と他の２相の交流電圧との位相関係を判定する位相判定部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明に係わる交流電圧判定装置は、請求項３の発明において、前記入力部は、３相交流電圧の１サイクルでサンプリング数が２ｍ（ｍ：正の整数）となるサンプリング周期で３相交流電圧をサンプリングし、前記零点検出部は、逐次二分法を用いて１相の交流電圧の零点を特定することを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明に係わる交流電圧判定装置は、請求項３の発明において、前記零点極性判定部は、逐次二分法の出発電圧値の正負の極性と１相の交流電圧の零点の時間微分値の正負の極性とが逆である性質を利用して、出発電圧値の正負の極性により前記時間微分値の正負を判定することを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明に係わる交流電圧判定方法は、交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして交流電圧の時系列データを求め、得られた時系列データのうち位相差がπ／２ずれた２つの電圧データを取り出し、取り出した２つの電圧データのうち絶対値が大きい方を選択し、選択した絶対値が大きい電圧データの絶対値と前記交流電圧の実効値とを比較し、選択した電圧データの絶対値が前記交流電圧の実効値より小さいときは前記交流電圧は電圧不足であると判定することを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明に係わる交流電圧判定方法は、交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして交流電圧の時系列データを求め、得られた時系列データのうち位相差がπ／２ずれた２つの電圧データを取り出し、取り出した２つの電圧データのうち絶対値が大きい方を選択し、選択した絶対値が大きい電圧データの絶対値と前記交流電圧の振幅値とを比較し、選択した電圧データの絶対値が前記交流電圧の振幅値より大きいときは前記交流電圧は電圧過大であると判定することを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明に係わる交流電圧判定方法は、３相交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして３相の交流電圧の時系列データを求め、３相の交流電圧のうちいずれか１相の交流電圧の零点における時間微分値の正負の極性を求め、その１相の交流電圧の零点における他の２相の電圧値の正負の極性を求め、前記零点における時間微分値の正負の極性及び前記零点における他の２相の電圧値の正負の極性に基づいてその１相の交流電圧と他の２相の交流電圧との位相関係を判定することを特徴とする。
【００１８】
請求項９の発明に係わる交流電圧判定方法は、請求項８の発明において、所定のサンプリング周期は３相交流電圧の１サイクルでサンプリング数が２ｍ（ｍ：正の整数）となるサンプリング周期とし、１相の交流電圧の零点は逐次二分法を用いて特定することを特徴とする。
【００１９】
請求項１０の発明に係わる交流電圧判定方法は、請求項８の発明において、１相の交流電圧の零点における時間微分値の正負の極性は、逐次二分法の出発電圧値の正負の極性と零点の時間微分値の正負の極性とが逆である性質を利用して、出発電圧値の正負の極性により前記時間微分値の正負を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、位相差がπ／２ずれた２つの電圧データの絶対値と、交流電圧の実効値または振幅値とを比較して、交流電圧の不足または過大を判定するので、電圧の健全性の判定のための演算を簡素化できる。また、電圧の健全性の判定により、欠相や誤結線の判定もできるので、負荷電流を流すことなく電圧の欠相や相順誤結線を容易に検出できる。
【００２１】
一方、３相の交流電圧のうちのいずれか１相の交流電圧の零点における時間微分値の正負の極性、及びその１相の交流電圧の零点における他の２相の電圧値の正負の極性に基づいて、その１相の交流電圧と他の２相の交流電圧との位相関係を判定するので、位相判定のための演算を簡素化できる。また、電圧の正負の極性に基づいて位相関係を判定するので、負荷電流を流すことなく交流電圧の誤結線も容易に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる交流電圧判定装置のブロック構成図である。交流電圧ｖ（ｔ）は入力部１１に入力され、入力部１１では、交流電圧ｖ（ｔ）を所定のサンプリング周期でサンプリングして交流電圧ｖ（ｔ）の時系列データを求める。入力部１１で得られた時系列データは時系列データ保存部１２に所定個数分だけ順次更新記憶される。
【００２３】
電圧データ抽出部１３は、時系列データ保存部１２に保存された時系列データから位相差がπ／２ずれた２つの電圧データを取り出し、絶対値が大きい方を選択して抽出する。例えば、時点ｔ１の時系列データｖ（ｔ１）とπ／２ずれた時点（ｔ１＋π／２ω）の時系列データｖ（ｔ１＋π／２ω）の絶対値のうち大きい方をＶａとして選択する。
【００２４】
［数３］
Ｖａ＝max｛｜ｖ（ｔ１）｜，｜ｖ（ｔ１＋π／２ω）｜｝  …（３）
電圧データ抽出部１３で抽出した電圧データの絶対値Ｖａは比較部１４に入力され、交流電圧ｖ（ｔ）の実効値ＶＮとが比較される。比較部１４での比較結果は判定部１５に入力され、判定部１５において交流電圧の不足か否かが判定される。判定部１５では、電圧データの絶対値Ｖａが交流電圧の実効値ＶＮより小さいときは交流電圧ｖ（ｔ）は電圧不足であると判定する。そして、判定部１５での判定結果は出力部１６に出力される。
【００２５】
ここで、判定部１５において、時点ｔ１の時系列データｖ（ｔ１）とπ／２ずれた時点（ｔ１＋π／２ω）の時系列データｖ（ｔ１＋π／２ω）の絶対値のうち大きい方の絶対値Ｖａが交流電圧の実効値ＶＮより小さいときに、交流電圧ｖ（ｔ）が電圧不足であると判定する理由について説明する。図２は判定部１５での判定基準の説明図である。位相差がπ／２ずれた２つの電圧データの絶対値の一方は、交流電圧ｖ（ｔ）が健全である場合には、必ずその実効値ＶＮ以上であり振幅値√２ＶＮ以下となる。
【００２６】
いま、交流電圧ｖ（ｔ）がｖ（ｔ）＝√２ＶＮsinωｔであるとする。この場合、図２（ａ）に示すように、一方の電圧データの位相がπ／４のときは他方の電圧データの位相はπ／４からπ／２だけずれた３π／４であり、このときの双方の電圧データの絶対値は実効値ＶＮに等しく、位相がπ／４の電圧データ及び位相が３π／４の電圧データがともにＶａとなり、その電圧データＶａは実効値ＶＮ以上である。
【００２７】
また、図２（ｂ）に示すように、一方の電圧データの位相が２π／３のときは他方の電圧データの位相は２π／３からπ／２だけずれた７π／６であり、このとき、位相が２π／３の電圧データの絶対値は√２ＶＮ／√３であり、位相が７π／６の電圧データの絶対値は√２ＶＮ／２である。従って、位相が２π／３の電圧データがＶａとなり、その電圧値Ｖａは実効値ＶＮより大きい。
【００２８】
同様に、図２（ｃ）に示すように、一方の電圧データの位相がπのときは他方の電圧データの位相はπからπ／２だけずれた３π／２であり、このとき、位相がπの電圧データの絶対値は０であり、位相が３π／２の電圧データの絶対値は√２ＶＮである。従って、位相が３π／２の電圧データがＶａとなり、その電圧値Ｖａは実効値ＶＮより大きい。なお、位相が３π／２の電圧データＶａは振幅値√２ＶＮである。
【００２９】
このように、交流電圧ｖ（ｔ）が健全である場合には、位相差がπ／２ずれた２つの電圧データの絶対値の一方は、必ずその実効値ＶＮ以上であり振幅値√２ＶＮ以下となる。そこで、判定部１５では絶対値が大きい電圧データの絶対値Ｖａが交流電圧の実効値ＶＮより小さいときは交流電圧ｖ（ｔ）は電圧不足であると判定する。
【００３０】
以上の説明では、比較部１４において、電圧データ抽出部１３で抽出した電圧データの絶対値Ｖａと、交流電圧ｖ（ｔ）の実効値ＶＮとを比較するようにしたが、交流電圧ｖ（ｔ）の振幅値√２ＶＮと比較するようにしてもよい。この場合、判定部１５では、比較部１４での比較の結果により、電圧データの絶対値Ｖａが交流電圧の振幅値√２ＶＮより大きいか否かを判定し、電圧データの絶対値Ｖａが交流電圧の振幅値√２ＶＮより大きいときは交流電圧ｖ（ｔ）は電圧過大であると判定する。
【００３１】
前述したように、交流電圧ｖ（ｔ）が健全である場合には、位相差がπ／２ずれた２つの電圧データの絶対値の一方は、必ずその実効値ＶＮ以上であり振幅値√２ＶＮ以下となることから、位相差がπ／２ずれた２つの電圧データの絶対値の一方が振幅値√２ＶＮを超えるときは、判定部１５は交流電圧ｖ（ｔ）は電圧過大であると判定する。
【００３２】
また、以上の説明では、電圧データＶａと実効値ＶＮまたは振幅値√２ＶＮと直接的に比較するようにしたが、交流電圧ｖ（ｔ）の波形歪み誤差を考慮に入れて誤差余裕値を持たせるようにしてもよい。例えば、電圧データＶａと実効値ＶＮとの比較においてＶａ＜（１−β）ＶＮ （β＝０．１）を満たすときに電圧不足と判定し、電圧データＶａと振幅値√２ＶＮとの比較においてＶａ＞（１＋β）√２ＶＮ を満たすときに電圧過大であると判定するようにしてもよい。
【００３３】
次に、本発明の第１の実施の形態に係わる交流電圧判定装置を欠相検出や誤結線検出に用いる場合について説明する。図３は交流単相三線式の配線図である。交流単相三線式は、２本の電圧線１７ｒ、１７ｂと１本の中性線１８から構成され、例えば、電圧線１７ｒと中性線１８との間、中性線１８と電圧線１７ｂとの間に単相１００Ｖの電圧が印加され、電圧線１７ｒと電圧線１７ｂとの間には単相の２００Ｖが印加されている。
【００３４】
このような交流単相三線式の電圧線１７ｒのｒ端子、中性線１８のｗ端子、電圧線１７ｂのｂ端子が誤りなく接続されているか否かを確認するには、電圧線１７ｒのｒ端子と中性線１８のｗ端子との間の電圧、中性線１８のｗ端子と電圧線１７ｂのｂ端子との間の電圧、電圧線１７ｒとｒ端子と電圧線１７ｂのｂ端子との間の電圧を測定することになる。
【００３５】
いま、電圧線１７ｒと中性線１８との間の電圧をｖrw、中性線１８と電圧線１７ｂとの間の電圧をｖwbとする。まず、電圧線１７ｒと中性線１８との間の電圧ｖrwの健全性を確認するためには、電圧線１７ｒのｒ端子と中性線１８のｗ端子との間の電圧を本発明の第１の実施の形態に係わる交流電圧判定装置に入力する。すなわち、位相差がπ／２ずれた２つの電圧データを取り出し、２つの電圧データのうち絶対値が大きい方を選択して交流電圧の実効値とを比較し、その電圧データの絶対値が交流電圧の実効値（例えば１００Ｖ）より小さいときは、電圧線１７ｒと中性線１８との間は欠相であると判定する。一方、その電圧データの絶対値が交流電圧の振幅値（例えば√２・１００Ｖ）より大きいときは、電圧線１７ｒと中性線１８との間は誤結線であると判定する。
【００３６】
同様に、中性線１８と電圧線１７ｂとの間の電圧ｖwbの健全性を確認するためには、中性線１８のｗ端子と電圧線１７ｂのｂ端子との間の電圧を本発明の第１の実施の形態に係わる交流電圧判定装置に入力する。すなわち、位相差がπ／２ずれた２つの電圧データを取り出し、２つの電圧データのうち絶対値が大きい方を選択して交流電圧の実効値とを比較し、その電圧データの絶対値が交流電圧の実効値（例えば１００Ｖ）より小さいときは、中性線１８と電圧線１７ｂとの間は欠相であると判定する。一方、その電圧データの絶対値が交流電圧の振幅値（例えば√２・１００Ｖ）より大きいときは、中性線１８と電圧線１７ｂとの間は誤結線であると判定する。
【００３７】
第１の実施の形態によれば、交流電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして得られた交流電圧の時系列データのうち、位相差がπ／２ずれた２つの電圧データのうち絶対値が大きい方を選択し、選択した絶対値が大きい電圧データの絶対値と交流電圧の実効値または振幅値とを比較して、交流電圧の不足または過大を判定するので、電圧の健全性の判定のための演算を簡素化できる。また、電圧の健全性の判定により欠相か誤結線かの判定もできるので、負荷電流を流すことなく電圧の欠相や相順誤結線を容易に検出できる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態に係わる交流電圧判定装置のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、３相交流電圧の位相関係を判定するようにしたものである。３相交流電圧ｖuv（ｔ）、ｖvw（ｔ）、ｖwu（ｔ）は入力部１１に入力され、入力部１１では３相交流電圧ｖuv（ｔ）、ｖvw（ｔ）、ｖwu（ｔ）を所定のサンプリング周期でサンプリングしてぞれぞれ時系列データを求める。入力部１１で得られた時系列データは時系列データ保存部１２に所定個数分だけ順次更新記憶される。
【００３９】
零点検出部１９は、時系列データ保存部１２に保存された３相交流電圧の時系列データのうちのいずれか１相の時系列データから、その１相の交流電圧の零点を求める。零点検出部１９で求められた１相の交流電圧の零点は、零点極性判定部２０及び他相電圧データ抽出部２１に出力される。
【００４０】
零点極性判定部２０は、零点検出部１９で求められた１相の交流電圧の零点を入力すると、その零点における時間微分値を求め、零点での時間微分値の正負の極性を求める。つまり、その１相の瞬時値が零点を通過するにあたり正から負方向に変化するのか、負から正方向に変化するのかを求める。
【００４１】
一方、他相電圧データ抽出部２１は、零点検出部１９で求められた１相の交流電圧の零点を入力すると、その１相の交流電圧の零点における残りの他の２相の電圧値を時系列データ保存部１２から抽出し、抽出した電圧値を他相極性判定部２２に出力する。他相極性判定部２２は、抽出した電圧値の極性を求める。つまり、１相の交流電圧の零点における残りの他の２相の電圧値の正負の極性を求める。
【００４２】
位相判定部２３は、零点極性判定部２０で求められた１相の交流電圧の零点での時間微分値の正負の極性、及び他相極性判定部２２で求められた１相の交流電圧の零点における残りの他の２相の電圧値の正負の極性に基づいて、３相交流電圧ｖuv（ｔ）、ｖvw（ｔ）、ｖwu（ｔ）の位相関係を判定する。位相判定部２３での判定結果は出力部１６に出力される。
【００４３】
次に、零点検出部１９での零点検出の仕方について説明する。図５は、零点検出部１９で演算される逐次二分法による１相の交流電圧の零点検出の説明図である。まず、零点検出部１９は、時系列データ保存部１２から零点検出の対象となる１相の電圧の時系列データのうち１つの電圧データｆ（ｋ）を出発電圧データとして取り込む。そして、出発電圧データｆ（ｋ）から所定の時間間隔Δｔをおいた電圧データｆ（ｋ＋ｉ）を取り込み、これらの２つの電圧データｆ（ｋ）、ｆ（ｋ＋ｉ）の乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋ｉ）を求めて、その極性を判定する。乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋ｉ）の極性が負であるときは、時間間隔Δｔの範囲のいずれかに零点が存在することになる。乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋ｉ）の極性が正であるときは、乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋ｉ）の極性が負となるまで、出発電圧データｆ（ｋ）からの所定の時間間隔Δｔの幅を拡げる。つまり、ｉの値を大きくする。いま、乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋ｉ）の極性は、図５に示すように負であるとする。
【００４４】
次に、乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋ｉ）の極性が負であり時間間隔Δｔの範囲のいずれかに零点が存在することから、出発電圧データｆ（ｋ）はそのままにしておき、その出発電圧データｆ（ｋ）から所定の時間間隔Δｔの１／２の時間間隔Δｔ／２における電圧データｆ（ｋ＋ｉ／２）を取り込む。そして、２つの電圧データｆ（ｋ）、ｆ（ｋ＋ｉ／２）の乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋ｉ／２）を求めて、その極性を判定する。図５では、電圧データｆ（ｋ）は負、電圧データｆ（ｋ＋ｉ／２）は正であるから、乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋ｉ／２）の極性は負である。乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋ｉ／２）の極性が負であるときは時間間隔Δｔ／２の範囲のいずれかに零点が存在することになる。これにより、零点の探査範囲が１／２に狭められる。
【００４５】
次に、乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋ｉ／２）の極性が負であり時間間隔Δｔ／２の範囲のいずれかに零点が存在することから、出発電圧データｆ（ｋ）はそのままにしておき、その出発電圧データｆ（ｋ）から時間間隔Δｔ／２のさらに１／２である時間間隔Δｔ／４における電圧データｆ（ｋ＋ｉ／４）を取り込む。そして、２つの電圧データｆ（ｋ）、ｆ（ｋ＋ｉ／４）の乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋ｉ／４）を求めて、その極性を判定する。図５では、２つの電圧データｆ（ｋ）、ｆ（ｋ＋ｉ／４）はともに負であるから、乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋ｉ／４）の極性は正となる。乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋ｉ／４）の極性が正であるときは時間間隔Δｔ／４の範囲には零点が存在しないことになる。
【００４６】
そこで、出発電圧データｆ（ｋ）から時間間隔Δｔ／４における電圧データｆ（ｋ＋ｉ／４）を新たな出発電圧データとし、新たな電圧データｆ（ｋ＋ｉ／４）から時間間隔Δｔ／４をさらに１／２とした時間間隔Δｔ／８における電圧データｆ（ｋ＋３ｉ／４）を取り込む。
【００４７】
そして、２つの電圧データｆ（ｋ）、ｆ（ｋ＋３ｉ／４）の乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋３ｉ／４）を求めて、その極性を判定する。図５では、電圧データｆ（ｋ）は負、電圧データｆ（ｋ＋３ｉ／４）は正であるから、乗算値ｆ（ｋ）・ｆ（ｋ＋３ｉ／４）の極性は負であり、時間間隔Δｔ／２の範囲のいずれかに零点が存在することになる。以下、同様に、零点の探査範囲を（１／２）ｎに狭めていく。
【００４８】
このように、零点検出部１９での零点検出として逐次二分法を採用することから、３相交流電流のサンプリング数は、３相交流電圧の１サイクルで２ｍ（ｍ：正の整数）となるサンプリング周期で３相交流電圧をサンプリングすると好都合である。
【００４９】
零点検出部１９で１相の交流電圧の零点が求められると、零点極性判定部２０は、その零点における時間微分値を求め、零点での時間微分値の正負の極性を求める。零点における時間微分値は、例えば、零点の探査範囲が最小となったときの２つの電圧データの差分をそのときの時間間隔で除算して求めることができる。
【００５０】
ここで、逐次二分法による場合には、交流電圧の零点の時間微分値の極性は、出発電圧データｆ（ｋ）の極性とは逆となる。これは、出発電圧データｆ（ｋ）と所定の時間間隔Δｔをおいた電圧データｆ（ｋ＋ｉ）との極性が異なるときに、時間間隔Δｔの範囲のいずれかに零点が存在することになるからである。図５では出発電圧データｆ（ｋ）が負であることから時間微分値の極性は正となる。
【００５１】
この逐次二分法の出発電圧データｆ（ｋ）の正負の極性と、１相の交流電圧の零点の時間微分値の正負の極性とが逆である性質を利用して、出発電圧データｆ（ｋ）の正負の極性により時間微分値の正負を求めることも可能である。
【００５２】
出発電圧データｆ（ｋ）の正負の極性により時間微分値の正負を求める場合には、零点の探査範囲が最小となったときの２つの電圧データの差分をそのときの時間間隔で除算して求める場合に比較して、零点近傍のノイズの影響を受けずに零点の時間微分値の極性を求めることができるので精度が向上する。
【００５３】
次に、位相判定部２３での位相判定の仕方について説明する。図６は位相判定部２３で演算される３相交流電圧ｖuv（ｔ）、ｖvw（ｔ）、ｖwu（ｔ）の位相判定の説明図である。
【００５４】
いま、零点を求める交流電圧はｖuv（ｔ）であるとし、その１相の交流電圧ｖuv（ｔ）が時点ｔ１で零点となったとする。零点における時間微分値ｄｖuv（ｔ）／ｄｔの極性は、図６では負である。一方、１相の交流電圧ｖuv（ｔ）の零点における他の２相の電圧値の正負の極性について検討する。１相の交流電圧ｖuv（ｔ）より２π／３遅れの交流電圧ｖvw（ｔ）については、１相の交流電圧ｖuv（ｔ）の零点（時点ｔ１）における電圧値は正である。一方、１相の交流電圧ｖuv（ｔ）より２π／３進みの交流電圧ｖwu（ｔ）については、１相の交流電圧ｖuv（ｔ）の零点（時点ｔ１）における電圧値は負である。つまり、１相の交流電圧ｖuv（ｔ）の零点における時間微分値ｄｖuv（ｔ）／ｄｔの極性と、他の１相の電圧値の極性とが異なる極性であるときは、他の１相は２π／３遅れ位相であり、同じ極性であるときは２π／３の進み位相である。
【００５５】
そこで、１相の交流電圧ｖuv（ｔ）の零点における時間微分値ｄｖuv（ｔ）／ｄｔと、零点における他の２相の電圧値の正負の極性を判定すれば、１相の交流電圧ｖuv（ｔ）に対して２π／３遅れの交流電圧であるか、２π／３進みの交流電圧であるかが判定できる。例えば、｛ｄｖuv（ｔ）／ｄｔ｝・ｖvw（ｔ）が負であるときは交流電圧ｖvw（ｔ）は交流電圧ｖuv（ｔ）に対して位相が２π／３遅れであり、逆に、｛ｄｖuv（ｔ）／ｄｔ｝・ｖvw（ｔ）が正であるときは交流電圧ｖvw（ｔ）は交流電圧ｖuv（ｔ）に対して位相が２π／３進みである。
【００５６】
次に、本発明の第２の実施の形態に係わる交流電圧判定装置を３相交流電圧の誤結線検出に用いる場合について説明する。３相交流電圧ｖuv（ｔ）、ｖvw（ｔ）、ｖwu（ｔ）の相順は、ｕｖ、ｖｗ、ｗｕのときが正しい相順である。交流電圧ｖuv（ｔ）と交流電圧ｖvw（ｔ）とが正しい相順の場合には、交流電圧ｖvw（ｔ）が交流電圧ｖuv（ｔ）より２π／３遅れである。
【００５７】
そこで、交流電圧ｖuv（ｔ）と交流電圧ｖvw（ｔ）との相順が正しいかどうかを判定するには、前述のように、交流電圧ｖuv（ｔ）の零点における時間微分値ｄｖuv（ｔ）／ｄｔの極性を求め、交流電圧ｖuv（ｔ）の零点における交流電圧ｖvw（ｔ）の電圧値の極性を求め、これらの極性が異なる極性であるか否かを判定する。すなわち、｛ｄｖuv（ｔ）／ｄｔ｝・ｖvw（ｔ）＜０であるか否かを判定する。｛ｄｖuv（ｔ）／ｄｔ｝・ｖvw（ｔ）＜０が成立するときは、交流電圧ｖvw（ｔ）は交流電圧ｖuv（ｔ）より２π／３遅れ位相であり、正しい相順であると判定できる。図７は交流電圧ｖuv（ｔ）と交流電圧ｖvw（ｔ）とが正しい相順である場合を示している。
【００５８】
一方、｛ｄｖuv（ｔ）／ｄｔ｝・ｖvw（ｔ）＜０が成立しないときは、交流電圧ｖuv（ｔ）の零点における時間微分値ｄｖuv（ｔ）／ｄｔの極性と、交流電圧ｖuv（ｔ）の零点における交流電圧ｖvw（ｔ）の電圧値の極性とが同じ極性であり、交流電圧ｖvw（ｔ）は交流電圧ｖuv（ｔ）より２π／３進み位相である。従って、相順が正しくないので誤結線であると判定できる。図８は交流電圧ｖuv（ｔ）と交流電圧ｖvw（ｔ）との相順が正しくない場合を示している。
【００５９】
第２の実施の形態によれば、３相の交流電圧のうちいずれか１相の交流電圧の零点における時間微分値の正負の極性と、その１相の交流電圧の零点における他の２相の電圧値の正負の極性とから、１相の交流電圧と他の２相の交流電圧との位相関係を判定するので、簡単な演算で３相交流電圧の位相を判定できる。また、電圧の正負の極性に基づいて位相関係を判定するので、負荷電流を流すことなく交流電圧の相順の誤結線も容易に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる交流電圧判定装置のブロック構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における判定部での判定基準の説明図。
【図３】交流単相三線式の配線図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる交流電圧判定装置のブロック構成図。
【図５】本発明の第２の実施の形態における零点検出部で演算される最小二分法による１相の交流電圧の零点検出の説明図。
【図６】本発明の第２の実施の形態における位相判定部で演算される３相交流電圧ｖuv（ｔ）、ｖvw（ｔ）、ｖwu（ｔ）の位相判定の説明図。
【図７】３相交流電圧の交流電圧ｖuv（ｔ）と交流電圧ｖvw（ｔ）とが正しい相順である場合の波形図。
【図８】３相交流電圧の交流電圧ｖuv（ｔ）と交流電圧ｖvw（ｔ）との相順が正しくない場合の波形図。
【符号の説明】
【００６１】
１１…入力部、１２…時系列データ保存部、１３…電圧データ抽出部、１４…比較部、１５…判定部、１６…出力部、１７…電圧線、１８…中性線、１９…零点検出部、２０…零点極性判定部、２１…他相電圧データ抽出部、２２…他相極性判定部、２３…位相判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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