JPS5942266B2 - 高調波成分含有率検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、基本波成分に対する特定次数の高調波成分
の含有率を検出する検出回路に関し、特の変圧器の保護
の際、この高調波成分による影響を抑制するようにした
比率差動継電器に備えられる検出回路に関する。

従来、この種の検出回路として第１図に示すものがあつ
た。

第１図にぢいて、１は信号りから基本波成分を選択する
回路である。回路１にεいて、２は基本波成分を通過さ
せるフィルタ、３はフィルタ２の出力を整流する整流回
路、４は整流回路３の出力を平滑する平滑回路である。
５は第２高調波成分を選択する回路で、以下回路５にぢ
いて６は信号りから第２高調波成分を選択するフィルタ
、７はフィルタ６の出力を整流する整流回路、８は整流
回路Ｔの出力を平滑する平滑回路、９は平滑回路８の出
力を増幅する増幅器である。

１０は回路１及び５の出力、即ち平滑回路４及び増幅器
９の出力を導入して両者間のレベルを比較し、回路５の
出力が上まわつたときに出力をする比較器である。

次に、第２図に示す周波数ゲイン特性のグラフを参照し
て動作を説明する。

ここで、信号Ｖａが基本波成分のみからなるものとし、
信号Ｖａ（））基本波成分をＩｆ、、信号Ｖａを直流信
号に変換するときの係数をに１とすると、回路１の出力
は、Ｋｌｌｆｌで表わされる。同様に、増幅器９の増幅
率をに、フィルタ６の基本波成分に対する出力比をβと
すると、回路５の出力はに０βＩｆｌ×にで表わせる。
一方、信号Ｖａが第２高調波成分Ｉｆｌのみよりなるも
のとすると、回路１の出力はαに、Ｉｆ２となり、回路
５の出力はに１Ｉｆ２×にとなる。

αはフィルタ２の第２高調波成分Ｉｆ２に対する出力比
である。従つて、第２高調波成分Ｉｆ２の含有率をＸと
する信号ＶａはＩｆ４＋ＸＩｆ２、回路１の出力はＫｌ
ｌｆｌ＋ＸａＫｌｌｆ２、回路５の出力はＫ１β１ｆ，
ＸＫ＋ＸＫｌｌｆ２×Ｋとなる。

比較回路１０は、回路５の出力が上まわつたときに出力
をするが、そのときは理想状態として、α−β−００１
＋Ｆ２−１）であればＫ−となる。

しかし、このような状態に近付けＸるため１こは、フイ
ルタ２，６の選択度Ｑを高くしなければならないが、こ
のようにすると、回路の過渡応答時間が長くなる不都合
を生じる。

また、過渡状態ｊこ？いて検出回路の誤動作を防ぐため
には、フイルタ２はフイルタ６より遅い応答速度をもつ
ていなければならない。回路１及び５の選択度が悪いと
、信号Ｖａの基本波成分子１と第２高調波成分１ｆ２と
の間の位相差により回路１，５の出力が変化するので、
検出回路としての検出感度が基本波成分１負と第２高調
波成分１ｆ２の重畳位相により変化することになる。

第３図（ま、第２高調波成分の重畳位相により検出感度
が変化しないようにβを減衰させた従来の検出回路のプ
ロツク図である。

第３図にＳいて、１１は活号ＶａＯ）基本波成分を阻止
するフイルタ、５′は第２高調波成分を選択する回路で
ある。図中の他の部分（ま、第１図と同一である。（２
）式１こ注目すると、検出感度を変化させる要因にはα
、β及びｘがある。一般に、Ｘは０．１〜０．１５であ
るので、ｘαは充分小さく、αを小さくするよりもβを
小さくした万が効果が大きい。第４図（ま、第３図に示
ず検出回路の周波数ゲイン特件を示すグラフである。

第４図の特性から明らかなように、検出回路は、前述の
位相変化（こよる検出感度の影響が改善されるが、これ
Ｓこ反し回路としての過渡応答時間が長くなつてしまう
欠点がある。この発明は、上記のような従来のものの欠
点を除去するためになされたもので、特定次数の高調波
成分を選択する回路に基本波成分を逆相で加算すること
により前記高調波成分を除去する回路を備えることによ
つて、フイルタのＱを高めることフなく過渡応答時間を
短縮できる高調波含有率検出回路を提供することを目的
とする。

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第５図に？いて、１２はフイルタの信号ｂを移相する移
相器、１３は移相器１２の出力を増幅する増幅器、１４
は増幅器１３の出力を、これに含まれる基本波成分が負
極件となるようにしてフイルタ６の出力（こ加算する加
算回路である。その他の部分は同一符号で示すように第
１図の部分と同一である。次に、第６図を参照して動作
を説明する。

いま、簡号Ｖａが第６図ａに示すような波形からなるも
のとすると、フイルタ２は高調波成分を未だ相当に含み
、第６図ｂ｛こ示すような信号ｂを出力する。信号ｂは
移相器１２及び増幅器１３を介して加算回路１４（こ入
力される。一方、ぱ号Ｖａはフイルタ６に入力され、こ
れより第６図ｃｌこ示すよう（こ、これも相当に基本波
成分を含む盾号Ｃとなつて出力される。信号Ｖｃは５加
算回路１４に入力され、基本波成分を負極性ｆこしたは
号Ｖｂにより加算されて、第６図ｄに示すようにほぼ第
２高調波成分よりなる信号Ｖｂとなる。このような動作
を式により説明すると次のようになる。

即ち、活号Ｖａに？ける基本波成分をＶｆ，ａ、第２高
調波成分をＦ２ａ、信号Ｖｂｌこ８ける基本波成分Ｖｆ
，ｂ、第２高調波成分をＶｆ２ｂｌ信号Ｖｃｌ（イ）け
る基本波成分をＦＯ，、第２高調波成分をＶｆＯ２とす
ると、ここで・Ｖｆｌｂ−Ｖｆｌｃ＝０となるようにｂ
をθα移相し、α倍すると、θｄ１ま移相器１２！こよ
るＶｆ２ｂの移相角α〈ｌ、β〈ｌであるから、（４式
の第１項１ま第２項に比し、非常に小さくなり、かつ位
相も一致しないので、第１項１１無視でき、このように
して基本波成分が除去された加算回路１４の信号Ｖｄは
、整流回路７、平滑回路８及び増幅器９を介して比較器
１０に第２高調波成分の回路テの出力として比較器１０
に入力され、基本波成分の回路２の出力と比較される。

は号Ｖｄは、第６図から明らかなようにフイルタ２，６
のＱが従来のものより低くてもほぼ第２高調波成分から
なつているので、回路の過渡応答時間１ま、適正なもの
となる。な？、上記実施例では、第２高調波成分を選択
するフイルタの出力側で加算することにより基本波成分
を除去する場合について説明したが、他の次数の高調波
成分の場合でも同様で、また第７図に示すようにフイル
タ１１及び６を直列接続し、フイルタ６に加算回路１４
を縦属接続してもよく、また、第８図に示すようにフイ
ルタ１１の入力をフイルタ２の出力側から導入しても第
５図に示す実施例と同様な効果を奏す。

以上のように、この発明によれば、特定次数の高調波成
分を選択する回路に加算回路を備えて基本波成分を相殺
して除去するよう（こしたので、フイルタのＱを高めな
くとも十分に過渡応答時間を短縮でき、検出感度の設定
が容易となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の検出回路のプロツク図、第２図は第１図
に示す回路の特性を示すグラフ、第３図は従来の検出回
路のプロツク図、第４図は第３図に示す回路の特性を示
すグラフ、第５図はこの発明の一実施例による検出回路
のプロツク図、第６図は第５図に示す回路の波形図、第
７図及び第８図はこの発明の他の実施例を示すプロツク
図である。 １，５，５′，５〃・・・・・回路、２，６，１１・・
・・・・フイルタ、３，７・・・・・・整流回路、４，
８・・・・・・平滑回路、９，１３・・・・・・噌扁器
、１０・・・・・・比較器、１２・・・・・・移相器、
１４・・・・・・加算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基本波成分及びその特定次数の高調波成分を含む信
   号より前記基本波成分を選択する第１の回路と、前記信
   号より前記高調波成分を選択する第２の回路と、前記第
   １及び第２の回路の各出力を比較する比較回路とを備え
   、前記高調波成分の含有率を検出する高調波成分含有率
   検出回路において、前記第１の回路から導出された信号
   を移相して前記第２の回路における前記基本波成分を相
   殺する極性で加算する加算回路を前記第２の回路に備え
   たことを特徴とする高調波成分含有率検出回路。 ２ 加算回路は特定次数の高調波成分を選択するフィル
   タに縦属接続されたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の高調波成分含有率検出回路。 ３ 加算回路は基本波成分を阻止する第１のフィルタ及
   び特定次数の高調波成分を選択する第２のフィルタに縦
   属接続されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の高調波成分含有率検出回路。