(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象とする二つの電力系統から入力される電圧条件が相電圧と線間電圧である場合の電圧差および位相差が許容範囲内のときに同期信号を出力する同期検出継電器において、少なくとも一方が三相回路で構成された上記二つの電力系統のそれぞれの基準相に接続され、運用電圧が線間電圧かまたは相電圧かに対応して選択できるタップを備え、それぞれの電力系統の相電圧に対応する電圧値に変換して入力する一対の電圧入力部と、上記二つの電力系統のそれぞれの上記基準相の電圧間の正常時の位相角を指定する位相角指定部と、電圧差および位相差の許容範囲を記憶する許容範囲記憶部と、上記電圧入力部から入力された上記二つの電力系統の電圧の電圧差および上記位相角指定部により指定された正常時の位相角に対する位相差を演算し、該演算した電圧差および位相差が上記許容範囲記憶部に記憶された許容範囲内にあるときに、同期信号を出力する同期演算処理部とを備えたことを特徴とする同期検出継電器。
【請求項２】
上記二つの電力系統の一方の検出電圧が相電圧の三相回路の電力系統と、三相回路の線間から供給されている単相回路の電力系統の場合には、単相回路側に三相回路の相電圧に対応する電圧値に変換されるタップを備え、上記三相回路の基準相の相電圧と上記単相回路が接続された三相回路の線間電圧との間の正常時の位相角を位相角指定部において指定することを特徴とする請求項１記載の同期検出継電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、検出電圧が相電圧と線間電圧の二つの電力系統を並入する時に、電力系統間の電圧・位相の同期の状況を検出する同期検出継電器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
同期検出継電器は、二つの電力系統の電圧を入力し、その電圧差および位相差が並入するための許容範囲内にあるときに同期信号を出力するものである。図３は従来の同期検出継電器の構成概念を示すブロック図である。図において、１Ａは第１の電力系統（以下Ａ系統という）、１Ｂは第２の電力系統（以下Ｂ系統という）、２ＡはＡ系統の基準相の電圧を適正電圧に変圧する電圧変成器、２ＢはＢ系統の基準相の電圧を適正電圧に変圧する電圧変成器、３Ａ、３ＢはＡ系統およびＢ系統の電圧変成器２Ａ、２Ｂの出力電圧を入力してディジタル電圧信号に変換する一対の電圧入力部であり、３Ａはディジタル信号変換に適した電圧値に変換する入力変換器４ａ、アナログフィルタ５ａ、ＡＤ変換器６ａ、ディジタルフィルタ７ａで構成され、３ＢはＡ系統と同様に、入力変換器４ｂ、アナログフィルタ５ｂ、ＡＤ変換器６ｂ、ディジタルフィルタ７ｂで構成されている。入力する電圧は、二つの電力系統の線間電圧または相電圧の同一の電圧条件とし、基準相を一致させて接続される。８は同期並入するために許容できる二つの電力系統電圧の電圧差ΔＶおよび位相差Δθの許容範囲を記憶する許容範囲記憶部、９は電圧入力部３Ａ、３Ｂにより入力されたＡ系統およびＢ系統の基準相の電圧を比較し、その電圧差ΔＶおよび位相差Δθを演算し、演算結果が許容範囲記憶部８に記憶された許容範囲内のときに同期信号を出力する同期演算処理部である。
【０００３】
図３の同期検出継電器は、Ａ系統およびＢ系統から入力される基準相の電圧は線間電圧または相電圧のいずれかの電圧を同一条件で入力して比較する構成である。図４は同期検出を行うときの電圧、電圧差および位相差の関係を示す説明図である。図４において、ＶＡはＡ系統の基準相の電圧、ＶＢはＢ系統の基準相の電圧である。電圧差ΔＶはＶＡとＶＢの電圧差、ΔθはＶＡとＶＢの位相差である。電圧差ΔＶは、ＶＡとＶＢの絶対値の差であり、電圧差ΔＶおよび位相差Δθは同期演算処理部９において演算し、求めた電圧差ΔＶおよび位相差Δθが許容範囲記憶部８に記憶された許容範囲内のときに同期信号を出力し、許容範囲を超えている場合には必要により非同期警報を出力するように構成されている。
【０００４】
この構成においては、Ａ系統、Ｂ系統の電圧の入力条件は線間電圧かあるいは相電圧かのいずれかが同一条件で入力されることが条件であり、検出する対象の二つの電力系統から入力される基準相の電圧が線間電圧と相電圧の場合には、線間電圧側を相電圧に変換する手段が電圧入力部の前段に設ける必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の同期検出継電器は、電圧差、位相差を検出する対象の二つの電力系統からの入力は、ともに線間電圧、あるいはともに相電圧で入力されることが条件となっている。入力される電圧が線間電圧と相電圧の場合には、線間電圧側を相電圧に変換して電圧値および位相角を一致させる変換手段が必要であり、この変換手段の構成は三相の線間電圧を検出して相電圧に変換する構成となり、変換手段の製作費と個別設計を行う時間が必要でありコストが高くなる問題点があった。
また、一方の電力系統の検出電圧が相電圧の三相回路であり、他方が三相回路から供給される単相回路である場合には、相電圧と単相電圧、即ち三相回路の線間電圧の組合せとなり、接続状態によって、電圧、位相が異なるので直接比較することができず、三相回路同士の場合と同様の電圧値および正常時の位相角を一致させる変換手段が必要であり、変換手段の制作費と個別設計を行う時間が必要でありコストが高くなる問題点があった。
【０００６】
この発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、対象とする二つの電力系統から入力される電圧条件が相電圧と線間電圧である場合において、電圧値および位相角を一致させる変換手段を付加しないで電圧および位相角を比較して電圧差、位相差が求められ、許容範囲内のときに同期信号が出力できる同期検出継電器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る同期検出継電器は、対象とする二つの電力系統から入力される電圧条件が相電圧と線間電圧であり、少なくとも一方が三相回路で構成された二つの電力系統のそれぞれの基準相に接続され運用電圧が線間電圧かまたは相電圧かに対応して選択できるタップを備え、それぞれ電力系統の相電圧に対応する電圧に変換して入力する一対の電圧入力部と、入力された二つの電力系統電圧の間の正常時の位相角を指定する位相角指定部と、電圧差および位相差の許容範囲を記憶する許容範囲記憶部と、二つの電力系統の電圧値の電圧差および上記位相角指定部により指定された正常時の位相角に対する位相差を演算し、演算した電圧差および位相差が許容範囲内であるときに、同期信号を出力する構成とした。
【０００８】
この発明の請求項２に係る同期検出継電器は、請求項１において、二つの電力系統の一方の検出電圧が相電圧の三相回路の電力系統と、三相回路の線間から供給される単相回路の電力系統の場合には、単相回路側に三相回路の相電圧に対応する電圧値に変換されるタップを備え、三相回路の基準相の相電圧と単相回路が接続された線間電圧との間の位相角を位相角指定部において指定するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
実施の形態１の同期検出継電器の構成を示すブロック図を図１に示す。図において、第一の電力系統１Ａ、第二の電力系統１Ｂ、第一の電力系統１Ａの基準相に接続された電圧変成器２Ａ、第二の電力系統１Ｂの基準相に接続された電圧変成器２Ｂは従来と同一に構成されている。１３Ａは第一の電力系統１Ａの電圧入力部、１３Ｂは第二の電力系統２Ａの電圧入力部、１４ａ、１４ｂは入力変換器であり、接続される電力系統から入力される検出電圧が線間電圧であるか、または相電圧であるかによって選択するタップを備え、出力側にデータ処理に適する相電圧に対応する電圧値に変換するように構成されている。１５ａ、１５ｂはアナログフィルタ、１６ａ、１６ｂはアナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換器、１７ａ、１７ｂはディジタルフィルタであり、電圧入力部１３Ａは、入力変換器１４ａ、アナログフィルタ１５ａ、ＡＤ変換器１６ａ、ディジタルフィルタ１７ａで構成され、電圧入力部１３Ｂは、入力変換器１４ｂ、アナログフィルタ１５ｂ、ＡＤ変換器１６ｂ、ディジタルフィルタ１７ｂで構成されている。１１は入力される電圧の間の位相角θoを指定する位相角指定部、１８は二つの電力系統が、支障なく並入できる電圧差ΔＶ、位相差Δθの許容範囲を記憶する許容範囲記憶部、１９は二つの電力系統の入力電圧の電圧差ΔＶ、および位相差Δθを演算し、その結果と許容範囲記憶部１１に記憶された電圧差ΔＶ、位相差Δθの許容範囲と比較し、許容範囲内のときに同期信号を出力する同期演算処理部である。同期信号は並入する電力系統の並入制御回路に直列に設けられた接点を動作させる。
【００１０】
入力される三相回路の電圧の関係を図２に示す。図においてＶａ、Ｖｂ、Ｖｃはスター接続の場合の相電圧を示し、Ｖａｂ、Ｖｂｃ、ＶｃａはΔ結線された線間電圧を示す。基準相ＶａとＶａｂの位相角θoは−３０°である。
【００１１】
この構成において、電圧変成器２Ａと入力変換器１４ａおよび電圧変成器２Ｂと入力変換器１４ｂとの接続は、Ａ系統、Ｂ系統の線間電圧か相電圧かの電圧条件に合わせて、対応するタップに接続し、位相角指定部１１に、Ａ系統、Ｂ系統が同一の電圧条件のときには位相角θoを０°、線間電圧と相電圧のときには位相角θoを−３０°と指定する。
【００１２】
Ａ系統およびＢ系統の電圧が相電圧に対応する電圧値に変換して入力され、同期状態の演算は同期演算処理部１９において、二つの電力系統の入力電圧の実効値の差を電圧差ΔＶとし、各電圧波形の位相差θを演算し、演算された位相差θは位相角指定部１１に指定された正常時の位相角θoにより位相補正を行って位相差Δθを求める。演算された電圧差ΔＶおよび位相差Δθを、許容範囲記憶部１１に記憶された電圧差ΔＶ、位相差Δθの許容範囲と比較し、許容範囲内のときに同期信号を出力する。また、必要により、許容範囲を超えている場合には非同期警報を出力する。
【００１３】
このように構成すると、対象とする少なくとも一方が三相回路で構成された二つの電力系統の運用電圧条件が異なる線間電圧と相電圧の組合せであっても、別途電圧条件および位相角を一致させるための変換手段を付加することなく、双方が相電圧に対応する電圧値に変換して入力され、電圧差ΔＶおよび二つの電力系統の位相差Δθが演算できる構成となり、適用の都度、入力条件の電圧および位相角を一致させる変換手段を設ける必要がなくなり、その製作費と個別設計を行う時間を必要としない構成となる。
【００１４】
実施の形態２．
実施の形態１では少なくとも一方が三相回路で構成された場合について説明したが、一方の検出電圧が相電圧の三相回路、他方が三相回路の線間から供給される単相回路の場合は、単相回路が図２のベクトル図の線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａのいずれかが接続されるとすると、入力電圧の基準相はａ相とし、その相電圧Ｖａに対して、単相回路に線間電圧Ｖａｂが接続された場合は、その電圧の間の正常時の位相角は−３０°、線間電圧Ｖｂｃが接続される場合の正常時の位相角は９０°、線間電圧Ｖｃａが接続される場合の正常時の位相角は２１０°であり、位相角指定部１１に接続される相の基準相に対するそれぞれの位相角θoを指定する。
【００１５】
Ａ系統およびＢ系統の電圧が単相回路側においても相電圧に対応する電圧値に変換されて入力されるので、同期状態の演算は、実施の形態１と同様に、同期演算処理部１９において、二つの電力系統の入力電圧の実効値の差を電圧差ΔＶとし、各電圧波形の時間的なずれから位相差θを演算し、演算された位相差θは位相角指定部１１において指定された接続状態に対応する位相角θoにより位相補正を行って位相差Δθを求める。演算された電圧差ΔＶおよび位相差Δθを、許容範囲記憶部１１に記憶された電圧差ΔＶ、位相差Δθの許容範囲と比較し、許容範囲内のときに同期信号を出力する。また、必要により、許容範囲を超えている場合には非同期警報を出力する。
【００１６】
このように構成すると、対象とする二つの電力系統の少なくとも一方が三相回路で構成され、他方が単相回路であっても、二つの電力系統の電圧条件が単相回路側に接続する三相回路の相電圧に相当する電圧値に変換して入力され、実施の形態１と同様に電圧差ΔＶおよび位相差Δθが演算でき、実施の形態１と同様に、入力条件を合わせる換算手段を設ける必要がなくなり、その製作費と個別設計を行う時間を必要としない構成となる。
【００１７】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る同期検出継電器は、検出電圧が相電圧の電力系統と、検出電圧が線間電圧の電力系統の少なくとも一方が三相回路で構成された二つの電力系統のそれぞれの基準相に接続され運用電圧が線間電圧かまたは相電圧かに対応して選択できるタップを備え、それぞれ電力系統の相電圧に対応する電圧値に変換して入力する一対の電圧入力部と、入力された二つの電力系統のそれぞれの基準相の電圧の間の正常時の位相角を指定する位相角指定部と、電圧差および位相差の許容範囲を記憶する許容範囲記憶部と、二つの電力系統の電圧値の電圧差および上記位相角指定部により指定された正常時の位相角に対する位相差を演算し、演算した電圧差および位相差が許容範囲内にあるときに、同期信号を出力する構成としたので、二つの電力系統の電圧条件が異なる線間電圧と相電圧の組合せであっても、電圧条件および位相条件を合わせるための変換手段を付加することなく、双方が相電圧に対応する電圧値で入力し、入力条件の電圧および位相角を一致させる変換手段を設ける必要がなくなり、その製作費と個別設計を行う時間を必要としない構成となる。
【００１８】
この発明の請求項２に係る同期検出継電器は、二つの電力系統の一方の検出電圧が、相電圧の三相回路の電力系統と、三相回路の線間から供給されている単相回路の電力系統の場合には、接続された三相回路の相電圧に対応する電圧値に変換されるタップに接続する構成としたので、実施の形態１と同様に電圧差ΔＶおよび位相差Δθが演算できるため、入力条件の運用電圧条件および位相条件を一致させる変換手段を設ける必要がなくなり、その製作費と個別設計を行う時間が必要でなくなり、コストが安くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１の同期検出継電器の構成を示すブロック図である。
【図２】  入力される三相回路の電圧の関係を示す説明図である。
【図３】  従来の同期検出継電器の構成概念を示すブロック図である。
【図４】  電圧差および位相差の説明図である。
【符号の説明】
１Ａ  第１の電力系統、１Ｂ  第２の電力系統、２Ａ，２Ｂ  電圧変成器、
１１  位相角指定部、１３Ａ，１３Ｂ  電圧入力部、１４ａ，１４ｂ  入力変換器、
１５ａ，１５ｂ  アナログフィルタ、１６ａ，１６ｂ  ＡＤ変換器、
１７ａ，１７ｂ  ディジタルフィルタ、１８  許容範囲記憶部、１９  同期演算処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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