特開 2024-80351 異常検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024080351

(43)【公開日】2024-06-13

(54)【発明の名称】異常検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 29/18 20060101AFI20240606BHJP

【ＦＩ】

G01R29/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022193476

(22)【出願日】2022-12-02

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】小林 亮

(72)【発明者】

【氏名】大堀 彰大

(57)【要約】

【課題】三相配線の接続異常を検出する際に、処理時間の変動を抑制できる異常検出装置を提供する。
【解決手段】異常検出装置Ａ１において、三相配線の三相交流に基づく相電圧信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをα軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβに変換する三相二相変換部２１と、α軸電圧信号Ｖαに含まれる正相分の信号である正相分信号Ｖα’と、β軸電圧信号Ｖβに含まれる正相分の信号である正相分信号Ｖβ’とを、それぞれ抽出する正相分抽出部２２と、α軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβに基づいて実効値Ｖを算出する実効値算出部２３と、正相分信号Ｖα’，Ｖβ’に基づいて、実効値Ｖ’を算出する実効値算出部２４と、実効値Ｖおよび実効値Ｖ’に基づく逆相割合ｋを算出する逆相割合算出部２５と、逆相割合ｋと所定の閾値ｋ₀とを比較することで、三相配線の接続異常を判定する判定部２６とを備えた。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

三相配線の三相交流に基づく３個の信号を第１の信号および第２の信号に変換する三相二相変換部と、
前記第１の信号に含まれる正相分の信号である第１の正相分信号と、前記第２の信号に含まれる正相分の信号である第２の正相分信号とを、それぞれ抽出する正相分抽出部と、
前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて、第１実効値を算出する第１実効値算出部と、
前記第１の正相分信号および前記第２の正相分信号に基づいて、第２実効値を算出する第２実効値算出部と、
前記第１実効値および前記第２実効値に基づく割合を算出する割合算出部と、
前記割合と所定の閾値とを比較することで、前記三相配線の接続異常を判定する判定部と、
を備えている異常検出装置。

【請求項2】

前記割合算出部は、前記第１実効値に対する、前記第１実効値から前記第２実効値を減じた差の割合を算出する、
請求項１に記載の異常検出装置。

【請求項3】

前記閾値は、６０％より大きく、１００％より小さい、
請求項２に記載の異常検出装置。

【請求項4】

前記正相分抽出部は、複数の帯域通過型の複素係数フィルタと、帯域阻止型の複素係数フィルタとを用いて、前記第１の正相分信号および前記第２の正相分信号を抽出する、
請求項１ないし３のいずれかに記載の異常検出装置。

【請求項5】

三相配線の三相交流に基づく３個の信号を第１の信号および第２の信号に変換する三相二相変換部と、
前記第１の信号に含まれる正相分の信号である第１の正相分信号と、前記第２の信号に含まれる正相分の信号である第２の正相分信号とを、それぞれ抽出する正相分抽出部と、
前記第１の正相分信号および前記第２の正相分信号に基づいて、正相分実効値を算出する正相分実効値算出部と、
前記第１の信号に含まれる逆相分の信号である第１の逆相分信号と、前記第２の信号に含まれる逆相分の信号である第２の逆相分信号とを、それぞれ抽出する逆相分抽出部と、
前記第１の逆相分信号および前記第２の逆相分信号に基づいて、逆相分実効値を算出する逆相分実効値算出部と、
前記正相分実効値と前記逆相分実効値とから不平衡率を算出する不平衡率算出部と、
前記不平衡率と所定の閾値とを比較することで、前記三相配線の接続異常を判定する判定部と、
を備えている異常検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三相配線の接続異常を検出する異常検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばパワーコンディショナの交流出力または交流モータの入力などの三相配線を外部の三相配線に接続する場合、相順を誤って逆相に接続してしまう場合がある。逆相で接続された場合、機器が正しく動作しなかったり、故障してしまうおそれがある。これを防止するために、逆相接続を検出する方法が開発されている。例えば、基準相の電圧のゼロクロスを検出して、その時の判定相の電圧の極性によって、正相接続であるか逆相接続であるかを判定する方法がある。例えば、特許文献１には、基準相の電圧の一方の半サイクルの立ち上がりが検出されたときに、判定相の電圧の一方の半サイクルの有無によって、相回転の方向を判定する判定手段を備えた相回転検出装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平１－１８０６７０号公報

【特許文献2】特開２０１３－０８３５６６号公報

【特許文献3】特開２０１３－１０１０１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記のような判定方法の場合、ゼロクロスを検出するために、基準相の現在の電圧情報以外に過去の電圧情報を記憶する必要がある。また、ゼロクロスのタイミングのときだけ処理内容が変わって、ソフトウエアの処理時間が延びるという問題がある。組み込みマイコンを利用する場合、演算速度の関係で、タイミングによって処理時間が異なることはできるだけ避けたいという事情がある。

【0005】

本発明は上述した事情のもとで考え出されたものであって、三相配線の接続異常を検出する際に、処理時間の変動を抑制できる異常検出装置を提供することをその目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

【0007】

本発明の第１の側面によって提供される異常検出装置は、三相配線の三相交流に基づく３個の信号を第１の信号および第２の信号に変換する三相二相変換部と、前記第１の信号に含まれる正相分の信号である第１の正相分信号と、前記第２の信号に含まれる正相分の信号である第２の正相分信号とを、それぞれ抽出する正相分抽出部と、前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて、第１実効値を算出する第１実効値算出部と、前記第１の正相分信号および前記第２の正相分信号に基づいて、第２実効値を算出する第２実効値算出部と、前記第１実効値および前記第２実効値に基づく割合を算出する割合算出部と、前記割合と所定の閾値とを比較することで、前記三相配線の接続異常を判定する判定部と、を備えている。なお、「正相分の信号」とは、三相交流の基本波と周波数が同じで相順が同じ信号であり、「逆相分の信号」とは、三相交流の基本波と周波数が同じで相順が逆の信号である。

【0008】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記割合算出部は、前記第１実効値に対する、前記第１実効値から前記第２実効値を減じた差の割合を算出する。

【0009】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記閾値は、６０％より大きく、１００％より小さい。

【0010】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記正相分抽出部は、複数の帯域通過型の複素係数フィルタと、帯域阻止型の複素係数フィルタとを用いて、前記第１の正相分信号および前記第２の正相分信号を抽出する。

【0011】

本発明の第２の側面によって提供される異常検出装置は、三相配線の三相交流に基づく３個の信号を第１の信号および第２の信号に変換する三相二相変換部と、前記第１の信号に含まれる正相分の信号である第１の正相分信号と、前記第２の信号に含まれる正相分の信号である第２の正相分信号とを、それぞれ抽出する正相分抽出部と、前記第１の正相分信号および前記第２の正相分信号に基づいて、正相分実効値を算出する正相分実効値算出部と、前記第１の信号に含まれる逆相分の信号である第１の逆相分信号と、前記第２の信号に含まれる逆相分の信号である第２の逆相分信号とを、それぞれ抽出する逆相分抽出部と、前記第１の逆相分信号および前記第２の逆相分信号に基づいて、逆相分実効値を算出する逆相分実効値算出部と、前記正相分実効値と前記逆相分実効値とから不平衡率を算出する不平衡率算出部と、前記不平衡率と所定の閾値とを比較することで、前記三相配線の接続異常を判定する判定部と、を備えている。

【発明の効果】

【0012】

本発明によると、第１の信号および第２の信号に基づいて第１実効値が算出され、正相分を抽出した第１の正相分信号および第２の正相分信号に基づいて第２実効値が算出される。そして、第１実効値および第２実効値に基づく割合を閾値と比較することで接続異常が判定される。したがって、本発明にかかる異常検出装置は、三相配線の接続異常を検出できる。また、いずれのタイミングにおいても、実施される処理は共通している。したがって、本発明にかかる異常検出装置は、処理時間の変動を抑制できる。

【0013】

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係る異常検出装置を説明するためのブロック図である。

【図2】判定部における逆相割合の閾値を設定するためのシミュレーション結果を説明するための図である。

【図3】第１実施形態に係る異常検出装置が行う接続異常検出処理を説明するためのフローチャートの一例である。

【図4】第２実施形態に係る異常検出装置の全体構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

【0016】

図１（ａ）は、第１実施形態に係る異常検出装置Ａ１の全体構成を示すブロック図である。図１（ｂ）は、異常検出装置Ａ１の正相分抽出部２２の内部構成の一例を示すブロック図である。

【0017】

異常検出装置Ａ１は、三相配線の接続異常を検出する装置であり、例えばパワーコンディショナまたは交流モータなどの、三相交流を利用する各種機器に配置される。電圧センサ４は、三相配線の各相電圧を検出するものであり、Ｕ相の相電圧を検出した相電圧信号Ｖｕ、Ｖ相の相電圧を検出した相電圧信号Ｖｖ、Ｗ相の相電圧を検出した相電圧信号Ｖｗを異常検出装置Ａ１に出力する。異常検出装置Ａ１は、電圧センサ４より入力される相電圧信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて接続異常を検出する。

【0018】

異常検出装置Ａ１は、図１（ａ）に示すように、演算部２および表示部３を備えている。演算部２は、逆相割合ｋを演算し、逆相割合ｋに基づいて接続異常であるか否かを判定する構成であり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。逆相割合ｋは、三相配線の電圧のうち、正相分の電圧を除いた電圧の割合を、百分率で示している。一般的に、三相配線の電圧には、正相分の電圧以外に、逆相分の電圧、および、高調波成分の電圧などが含まれている。本明細書では、三相配線の電圧のうち、正相分の電圧を除いた電圧（逆相分の電圧、および、高調波成分の電圧などを合わせた合計電圧）の割合を、「逆相割合」と記載する。演算部２は、判定結果を表示部３に出力する。表示部３は、判定結果を表示する構成であり、モニタなどの表示手段によって実現されている。表示部３は、演算部２より入力された判定結果を表示する。また、演算部２は、接続が適切であると判定した場合、異常検出装置Ａ１が配置された機器に起動を許可する信号を送信する。一方、演算部２が接続異常であると判定した場合、当該機器に起動を許可する信号が送信されないので、当該機器は起動しない。演算部２は、三相二相変換部２１、正相分抽出部２２、実効値算出部２３，２４、逆相割合算出部２５、および判定部２６を備えている。

【0019】

三相二相変換部２１は、電圧センサ４より入力される３個の相電圧信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを、α軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβに変換する。三相二相変換部２１は、いわゆる三相二相変換処理（αβ変換処理）を行うものであり、相電圧信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを互いに直交するα軸成分とβ軸成分とにそれぞれ分解して、各軸成分をまとめることでα軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβを生成する。三相二相変換部２１は、α軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβを、正相分抽出部２２および実効値算出部２３に出力する。

【0020】

正相分抽出部２２は、三相二相変換部２１より入力されるα軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβから、基本波（例えば６０Ｈｚ）の正相分信号Ｖα’，Ｖβ’を抽出する。抽出された正相分信号Ｖα’，Ｖβ’は、実効値算出部２４に出力される。正相分抽出部２２は、複素係数フィルタを備えており、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、複数の複素係数バンドパスフィルタ（帯域通過型の複素係数フィルタ）２２１と、１個の複素係数ノッチフィルタ（帯域阻止型の複素係数フィルタ）２２２と、を備えている。

【0021】

複素係数バンドパスフィルタ２２１は、例えば複素係数の１次ＩＩＲフィルタで構成されている。複素係数バンドパスフィルタ２２１の通過帯域を決定する正規化角周波数Ωdとして、系統電圧の基本波（正相分）の角周波数ω0（例えば、ω0＝１２０π[rad/sec]（６０[Ｈｚ]））を正規化したωdがあらかじめ設定されている。複素係数バンドパスフィルタ２２１は、その他の角周波数の信号（逆相分および高調波成分）を好適に除去して、基本波の正相分の信号を通過させる。本実施形態では、正相分抽出部２２が３個の複素係数バンドパスフィルタ２２１を備えている例を示しているが、正相分抽出部２２が備える複素係数バンドパスフィルタ２２１の数は限定されない。正相分抽出部２２は、複素係数バンドパスフィルタ２２１の数が多いほど、より精度よく、基本波の正相分の信号を通過させられる。なお、複素係数バンドパスフィルタ２２１は、上記に限定されず、例えば複素係数の２次以上のＩＩＲフィルタなどで構成されてもよい。

【0022】

複素係数ノッチフィルタ２２２は、例えば複素係数の１次ＩＩＲフィルタで構成されている。複素係数ノッチフィルタ２２２の阻止帯域を決定する正規化角周波数Ωdとして、系統電圧の基本波（逆相分）の角周波数「－ω0」（－６０[Ｈｚ]）を正規化した「－ωd」があらかじめ設定されている。複素係数ノッチフィルタ２２２は、基本波の逆相分の信号の通過を抑制することで、基本波の正相分の信号を抽出する。本実施形態では、正相分抽出部２２が１個の複素係数ノッチフィルタ２２２を備えている例を示しているが、正相分抽出部２２が備える複素係数ノッチフィルタ２２２の数は限定されない。正相分抽出部２２は、複素係数ノッチフィルタ２２２の数が多いほど、より精度よく、基本波の正相分の信号を抽出できる。なお、複素係数ノッチフィルタ２２２は、上記に限定されず、例えば複素係数の２次以上のＩＩＲフィルタなどで構成されてもよい。

【0023】

なお、正相分抽出部２２は、複素係数バンドパスフィルタ２２１のみで構成されてもよい。また、正相分抽出部２２は、複素係数ノッチフィルタ２２２と、例えば５次、７次、１１次高調波（正相分）を抑制するための各複素係数ノッチフィルタとで構成されてもよい。正相分抽出部２２は、基本波の正相分の信号を通過させ、その他の信号を抑制できる複素係数フィルタであればよい。正相分抽出部２２を構成する複素係数フィルタの詳細な例は、例えば特許文献２に開示されている。

【0024】

実効値算出部２３は、三相二相変換部２１から入力されるα軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβに基づいて、三相配線の電圧の実効値Ｖを算出する。具体的には、実効値算出部２３は、α軸電圧信号Ｖαを２乗した値とβ軸電圧信号Ｖβを２乗した値との加算値の平方根を、実効値Ｖ（＝√（Ｖα²＋Ｖβ²））として算出する。実効値算出部２３は、算出した実効値Ｖを逆相割合算出部２５に出力する。

【0025】

実効値算出部２４は、正相分抽出部２２から入力される正相分信号Ｖα’および正相分信号Ｖβ’に基づいて、三相配線の電圧から正相分を抽出した電圧の実効値Ｖ’を算出する。具体的には、実効値算出部２４は、正相分信号Ｖα’を２乗した値と正相分信号Ｖβ’を２乗した値との加算値の平方根に（５／３）を乗算した値を、実効値Ｖ’（＝（５／３）・√（Ｖα’²＋Ｖβ’²））として算出する。正相分抽出部２２から出力される正相分信号Ｖα’および正相分信号Ｖβ’は、正相分抽出部２２のフィルタの特性により、（３／５）に減衰しているので、減衰前の値にするために（５／３）を乗算している。実効値算出部２４は、算出した実効値Ｖ’を逆相割合算出部２５に出力する。

【0026】

逆相割合算出部２５は、実効値算出部２３から入力される実効値Ｖと、実効値算出部２４から入力される実効値Ｖ’とから、逆相割合ｋを算出する。具体的には、逆相割合算出部２５は、実効値Ｖから実効値Ｖ’を減算した値を、実効値Ｖで除算し、１００を乗算した値を、逆相割合ｋ（＝（Ｖ－Ｖ’）・１００／Ｖ）として算出する。逆相割合算出部２５ は、算出した逆相割合ｋを判定部２６ に出力する。

【0027】

三相配線が正しい相順で接続され、三相配線の電圧が正相分だけで構成された理想的な状態であった場合、正相分抽出部２２の入力側と出力側とで信号に変化がなく、実効値Ｖと実効値Ｖ’とが等しくなる。この場合、逆相割合ｋは０％になる。しかし、実際には、三相配線が正しい相順で接続されている場合でも、三相配線の電圧には、正相分の電圧以外に、逆相分の電圧、および、高調波成分の電圧などが含まれている。したがって、正相分抽出部２２の出力側の正相分が抽出された信号は入力側の信号より小さくなるので、実効値Ｖ’は実効値Ｖより小さくなる。よって、逆相割合ｋは０％より大きな値になる。一方、三相配線が逆相の相順で接続されていると、三相配線の電圧には正相分の電圧がほとんど含まれないので、正相分抽出部２２の出力側の信号の実効値Ｖ’が「０」に近い値になる。この場合、逆相割合ｋは１００％に近い値になる。

【0028】

判定部２６は、逆相割合算出部２５が算出した逆相割合ｋを入力され、逆相割合ｋとあらかじめ設定されている所定の閾値ｋ₀とを比較することで、三相配線の接続異常であるか否かを判定する。閾値ｋ₀は、三相配線の接続異常を判定できる値があらかじめ設定される。上述したように、逆相割合ｋは、三相配線が逆相の相順で接続されている場合は１００％に近い値になる。一方、三相配線が正しい相順で接続されている場合、逆相割合ｋは、０％より大きな値になり、三相配線の電圧に含まれる、正相分以外の成分の大きさに応じて大きくなる。閾値ｋ₀は、三相配線が正しい相順で接続された場合に、ある程度の高調波が含まれていても、接続異常と判定されない値が設定される。また、系統連系規定の事故時運転継続（FRT：Fault Ride Through）要件において、太陽光発電設備は、二相短絡事故による電圧低下時でも運転の継続が求められている。したがって、閾値ｋ₀は、二相短絡事故が発生した場合でも、接続異常と判定されない値である必要がある。これらを踏まえて、閾値ｋ₀は、シミュレーションなどに基づいて適宜設定される。

【0029】

図２は、閾値ｋ₀を設定するためのシミュレーション結果を説明するための図である。図１に示す異常検出装置Ａ１において、電圧センサ４が配置された三相配線に様々な三相交流電圧を印加して逆相割合ｋを検出するシミュレーションを行った。図２に示す各図は、逆相割合算出部２５が算出した逆相割合ｋの時間変化を示しており、各図の横軸は時間を示し、縦軸は逆相割合ｋを示している。

【0030】

図２（ａ）は、三相配線に理想的な正相分だけの三相交流電圧を印加した場合を示している。この場合、正相分抽出部２２の入力側と出力側とで信号に変化がないので、逆相割合ｋは０％になっている。図２（ｂ）は、三相配線に逆相分だけの三相交流電圧を印加した場合を示している。この場合、正相分抽出部２２の出力側の信号の実効値Ｖ’が「０」になるので、逆相割合ｋは１００％になっている。

【0031】

図２（ｃ）は、正相分の三相交流電圧に５次、７次、１１次の各高調波を５％ずつ重畳した三相交流電圧を、三相配線に印加した場合を示している。５次、７次、１１次の各高調波は、三相配線で一般的に発生する高調波である。また、５％は、十分に大きい水準である。この場合、高調波の影響で、逆相割合ｋには、周期的な変動が生じている。逆相割合ｋの最大値は１５％程度である。図２（ｄ）は、逆相分の三相交流電圧に５次、７次、１１次の各高調波を５％ずつ重畳した三相交流電圧を、三相配線に印加した場合を示している。この場合、高調波による影響は現れず、逆相割合ｋは、図２（ｂ）と同様に、１００％になっている。

【0032】

図２（ｅ）は、Ｙ結線側の系統で二相短絡事故が発生したときのＹ結線側での正相分の三相交流電圧を、三相配線に印加した場合を示している。この場合、逆相割合ｋには、周期的な変動が生じている。逆相割合ｋの最大値は５０％程度である。なお、図示しないが、Δ結線側での三相交流電圧を印加した場合の逆相割合ｋの時間変化は、図２（ｅ）と同様であった。

【0033】

図２（ｆ）は、Ｙ結線側の系統で二相短絡事故が発生したときのＹ結線側での正相分の三相交流電圧に５次、７次、１１次の各高調波を５％ずつ重畳した三相交流電圧を、三相配線に印加した場合を示している。この場合、逆相割合ｋには、周期的な変動が生じている。逆相割合ｋの最大値は６０％である。なお、図示しないが、Δ結線側での三相交流電圧（５次、７次、１１次の各高調波を５％ずつ重畳）を印加した場合の逆相割合ｋの時間変化は、図２（ｆ）と同様であった。図２（ｆ）に示すシミュレーションにおいて、逆相割合ｋが最大（６０％）になることが判った。したがって、閾値ｋ₀は、６０％より大きく、１００％より小さい値を設定するのが望ましく、さらに上下に余裕をもって、７０％より大きく、９０％より小さい値を設定するのがより望ましい。本実施形態では、閾値ｋ₀として８０％が設定されている。なお、閾値ｋ₀は、これに限定されない。

【0034】

判定部２６は、逆相割合ｋが閾値ｋ₀以上の状態が所定時間Ｔ₀以上経過した場合に接続異常であると判定し、それ以外の場合には正常であると判定する。所定時間Ｔ₀は、逆相割合ｋが瞬間的に閾値ｋ₀以上となった場合に誤検出してしまうことを防止するために設けられており、例えば数秒程度である。なお、所定時間Ｔ₀は限定されない。また、所定時間Ｔ₀は設定されなくてもよく、判定部２６は、逆相割合ｋが閾値ｋ₀以上である場合に、接続異常であると判定してもよい。判定部２６が判定した判定結果は、表示部３に出力されて表示される。

【0035】

図３は、異常検出装置Ａ１が行う接続異常検出処理を説明するためのフローチャートの一例である。当該接続異常検出処理は、異常検出装置Ａ１が配置された機器の起動時に実施される。

【0036】

まず、時間を計時するための変数である経過時間Ｔを「０」に初期化する（Ｓ１）。次に、三相配線の電圧の実効値Ｖが算出される（Ｓ２）。具体的には、実効値算出部２３が、三相二相変換部２１から入力されるα軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβに基づいて、実効値Ｖ（＝√（Ｖα²＋Ｖβ²））を算出する。次に、正相分を抽出した電圧の実効値Ｖ’が算出される（Ｓ３）。具体的には、実効値算出部２４が、正相分抽出部２２から入力される正相分信号Ｖα’および正相分信号Ｖβ’に基づいて、実効値Ｖ’（＝（５／３）・√（Ｖα’²＋Ｖβ’²））を算出する。次に、逆相割合ｋが算出される（Ｓ４）。具体的には、逆相割合算出部２５が、実効値Ｖと実効値Ｖ’とから、逆相割合ｋ（＝（Ｖ－Ｖ’）・１００／Ｖ）を算出する。なお、図２に示すように、逆相割合ｋは電圧の測定開始直後には適切な値にならない場合があるので、定常状態になってから（図２の例では０．０２秒程度経過してから）、接続異常検出処理が開始される。

【0037】

次に、逆相割合ｋが閾値ｋ₀以上であるか否かが判別される（Ｓ５）。逆相割合ｋが閾値ｋ₀以上である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、経過時間Ｔを増加させて（Ｓ６）、経過時間Ｔが所定時間Ｔ₀以上であるか否かが判別される（Ｓ７）。経過時間Ｔが所定時間Ｔ₀未満である場合（Ｓ７：ＮＯ）、ステップＳ２に戻って、ステップＳ２～Ｓ７の処理が繰り返される。

【0038】

ステップＳ５において、逆相割合ｋが閾値ｋ₀未満である場合（Ｓ５：ＮＯ）、接続が適切であると判断され、適切に接続されている旨が表示部３に表示され（Ｓ８）、異常検出装置Ａ１が配置された機器に起動を許可する信号が送信されて（Ｓ９）、接続異常検出処理は終了する。一方、ステップＳ７において、経過時間Ｔが所定時間Ｔ₀以上である場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、接続異常であると判断され、接続異常である旨が表示部３に表示され（Ｓ１０）、接続異常検出処理は終了する。この場合、異常検出装置Ａ１が配置された機器に起動を許可する信号は送信されないので、当該機器は起動しない。なお、異常検出装置Ａ１が行う接続異常検出処理は、図３に示すフローチャートに限定されない。

【0039】

次に、異常検出装置Ａ１の作用効果について説明する。

【0040】

本実施形態によると、逆相割合算出部２５が実効値Ｖと実効値Ｖ’とから逆相割合ｋを算出し、判定部２６が逆相割合ｋと所定の閾値ｋ₀とを比較することで、三相配線の接続異常を判定する。これにより、異常検出装置Ａ１は、三相配線の接続異常を検出できる。また、異常検出装置Ａ１は、接続異常の検出においてゼロクロスタイミングを利用しないので、いずれのタイミングにおいても、実施される処理は共通している。したがって、異常検出装置Ａ１は、処理時間の変動を抑制できる。

【0041】

また、本実施形態によると、三相二相変換部２１は、電圧センサ４より入力される３個の相電圧信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを、α軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβに変換する。正相分抽出部２２は、三相二相変換部２１より入力されるα軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβから、基本波の正相分信号Ｖα’，Ｖβ’を抽出する。実効値算出部２３は、三相二相変換部２１から入力されるα軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβに基づいて、三相配線の電圧の実効値Ｖを算出する。実効値算出部２４は、正相分抽出部２２から入力される正相分信号Ｖα’，Ｖβ’に基づいて、三相配線の電圧から正相分を抽出した電圧の実効値Ｖ’を算出する。逆相割合算出部２５は、実効値Ｖと実効値Ｖ’とから逆相割合ｋを算出する。このように、異常検出装置Ａ１は、簡単な演算処理で逆相割合ｋを検出できる。

【0042】

また、本実施形態によると、判定部２６が逆相割合ｋと比較するための閾値ｋ₀を、６０％より大きく１００％より小さい値に設定する。したがって、異常検出装置Ａ１は、三相配線の接続異常を適切に検出できる。

【0043】

また、本実施形態によると、正相分抽出部２２は、複数の複素係数バンドパスフィルタ（帯域通過型の複素係数フィルタ）２２１と、１個の複素係数ノッチフィルタ（帯域阻止型の複素係数フィルタ）２２２とを備えている。したがって、正相分抽出部２２は、精度よく、基本波の正相分の信号を抽出できる。

【0044】

なお、本実施形態では、演算部２が逆相割合ｋを算出する場合について説明したが、これに限られない。演算部２は、逆相割合算出部２５の代わりに、正相割合算出部を備えて、正相割合ｋ’を算出してもよい。正相割合ｋ’は、三相配線の電圧のうちの正相分の電圧の割合を百分率で示している。正相割合算出部は、実効値算出部２４から入力される実効値Ｖ’を、実効値算出部２３から入力される実効値Ｖで除算し、１００を乗算した値を、正相割合ｋ’（＝Ｖ’・１００／Ｖ）として算出する。

【0045】

上述のように、三相配線が正しい相順で接続され、三相配線の電圧が正相分だけで構成された理想的な状態であった場合、実効値Ｖと実効値Ｖ’とが等しくなる。この場合、正相割合ｋ’は１００％になる。しかし、実際には、三相配線が正しい相順で接続されている場合でも、三相配線の電圧には正相分以外の電圧が含まれているので、実効値Ｖ’は実効値Ｖより小さくなる。よって、正相割合ｋ’は１００％より小さい値になる。一方、三相配線が逆相の相順で接続されていると、三相配線の電圧には正相分の電圧がほとんど含まれないので、正相分抽出部２２の出力側の信号の実効値Ｖ’が「０」に近い値になる。この場合、正相割合ｋ’は０％に近い値になる。

【0046】

判定部２６は、正相割合算出部が算出した正相割合ｋ’とあらかじめ設定されている所定の閾値ｋ’₀とを比較することで、三相配線の接続異常であるか否かを判定する。閾値ｋ’₀は、三相配線の接続異常を判定できる値が、シミュレーションなどに基づいて適宜設定される。図２と同様のシミュレーションを行った結果、図２（ｆ）と同じ三相交流電圧を三相配線に印加した場合に、正相割合ｋ’の最小値が４０％になった。したがって、閾値ｋ’₀は、４０％より小さく、０％より大きい値を設定するのが望ましく、さらに上下に余裕をもって、３０％より小さく、１０％より大きい値を設定するのがより望ましい。閾値ｋ’₀は、例えば２０％が設定されるが、これに限定されない。

【0047】

また、本実施形態では、正相分抽出部２２が複素係数フィルタを備えている場合について説明したが、これに限られない。正相分抽出部２２は、基本波の正相分の信号を通過させ、その他の信号を抑制できるフィルタであればよい。例えば特許文献３には、回転座標変換処理（ｄｑ変換処理）を改良した線形時不変の処理（ＤＱ－ＬＴＩ変換処理）を利用したローパスフィルタまたはハイパスフィルタを用いる正相分抽出部２２の例が開示されている。

【0048】

また、本実施形態では、電圧センサ４が相電圧を検出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、電圧センサ４が線間電圧を検出する場合でも、本発明を適用することができる。この場合、三相二相変換部２１で行われる変換処理を、３個の線間電圧信号をα軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβに変換する処理にすればよい。または、三相二相変換部２１に、線間電圧信号を相電圧信号に変換する構成を追加して、線間電圧信号を相電圧信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換してから、α軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβに変換してもよい。また、三相配線に、電圧センサ４の代わりに電流センサを配置し、電流センサから入力される３個の電流信号に基づいて逆相割合ｋを検出してもよい。

【0049】

また、本実施形態では、演算部２による判定結果を表示部３に表示する場合について説明したが、これに限られない。例えば、判定結果が三相配線の接続異常を示す場合に、ブザーなどの音声で警告してもよい。この場合、異常検出装置Ａ１は、表示部３を備えなくてもよい。また、異常検出装置Ａ１は、表示部３を備えず、判定結果を異常検出装置Ａ１が配置された機器の表示部に表示してもよい。

【0050】

図４は、第２実施形態に係る異常検出装置Ａ２の全体構成を示すブロック図である。図４において、上記第１実施形態と同一または類似の要素には、上記第１実施形態と同一の符号を付している。本実施形態に係る異常検出装置Ａ２は、演算部２が不平衡率ｋ” に基づいて接続異常であるか否かを判定する点で、第１実施形態に係る異常検出装置Ａ１と異なる。

【0051】

本実施形態に係る異常検出装置Ａ２は、実効値算出部２３および逆相割合算出部２５を備えておらず、逆相分抽出部２７、実効値算出部２８、および不平衡率算出部２９を備えている。異常検出装置Ａ２は、三相配線の不平衡率ｋ”を算出し、当該不平衡率ｋ” に基づいて接続異常であるか否かを判定する。

【0052】

逆相分抽出部２７は、三相二相変換部２１より入力されるα軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβから、基本波の逆相分信号Ｖα”，Ｖβ”を抽出する。逆相分抽出部２７は、抽出した逆相分信号Ｖα”，Ｖβ”を、実効値算出部２８に出力する。逆相分抽出部２７は、正相分抽出部２２と同様、複素係数フィルタを備えており、複数の複素係数バンドパスフィルタと、１個の複素係数ノッチフィルタと、を備えている。逆相分抽出部２７の複素係数バンドパスフィルタは、通過帯域を決定する正規化角周波数Ωdとして、系統電圧の基本波の逆相分の角周波数「－ω0」を正規化した「－ωd」があらかじめ設定されている。当該複素係数バンドパスフィルタは、その他の角周波数の信号（正相分および高調波成分）を好適に除去して、基本波の逆相分の信号を通過させる。逆相分抽出部２７の複素係数ノッチフィルタは、阻止帯域を決定する正規化角周波数Ωdとして、系統電圧の基本波の正相分の角周波数ω0を正規化したωdがあらかじめ設定されている。当該複素係数ノッチフィルタは、基本波の正相分の信号の通過を抑制することで、基本波の逆相分の信号を抽出する。なお、逆相分抽出部２７は、上記に限定されず、正相分抽出部２２と同様、様々な構成が考えられる。

【0053】

実効値算出部２８は、逆相分抽出部２７から入力される逆相分信号Ｖα”および逆相分信号Ｖβ”に基づいて、三相配線の電圧から逆相分を抽出した電圧の実効値Ｖ”を算出する。具体的には、実効値算出部２８は、逆相分信号Ｖα”を２乗した値と逆相分信号Ｖβ”を２乗した値との加算値の平方根を、実効値Ｖ”（＝√（Ｖα”²＋Ｖβ”²））として算出する。実効値算出部２８は、算出した実効値Ｖ”を不平衡率算出部２９に出力する。

【0054】

本実施形態に係る実効値算出部２４は、第１実施形態とは異なり、（５／３）を乗算する前の値を、実効値Ｖ’（＝√（Ｖα’²＋Ｖβ’²））として算出する。逆相分抽出部２７から出力される逆相分信号Ｖα”，Ｖβ”も、逆相分抽出部２７のフィルタの特性により、正相分抽出部２２から出力される正相分信号Ｖα’，Ｖβ’と同様、（３／５）に減衰している。したがって、減衰した信号同士で、不平衡率ｋ”を算出するためである。実効値算出部２４は、算出した実効値Ｖ’を不平衡率算出部２９に出力する。

【0055】

不平衡率算出部２９は、実効値算出部２４より入力される実効値Ｖ’と、実効値算出部２８より入力される実効値Ｖ”とから、不平衡率ｋ”を算出する。具体的には、不平衡率算出部２９は、実効値Ｖ”を実効値Ｖ’で除算し、１００を乗算した値を、不平衡率ｋ”（＝Ｖ”・１００／Ｖ’）として算出する。不平衡率算出部２９は、算出した不平衡率ｋ”を判定部２６に出力する。

【0056】

三相配線が正しい相順で接続され、三相配線の電圧が正相分だけで構成された理想的な状態であった場合、逆相分抽出部２７から出力された信号の実効値Ｖ”が０になる。この場合、不平衡率ｋ”は０％になる。しかし、実際には、三相配線が正しい相順で接続されている場合でも、三相配線の電圧には逆相分の電圧も含まれているので、実効値Ｖ”は「０」に近い値になる。よって、不平衡率ｋ”は０％より大きい値になる。一方、三相配線が逆相の相順で接続されていると、三相配線の電圧には正相分の電圧がほとんど含まれないので、正相分抽出部２２から出力された信号の実効値Ｖ’は「０」に近い値になる。この場合、不平衡率ｋ”は１００％より大きい値になる。

【0057】

判定部２６は、不平衡率算出部２９が算出した不平衡率ｋ”を入力され、不平衡率ｋ”とあらかじめ設定されている所定の閾値ｋ”₀とを比較することで、三相配線の接続異常であるか否かを判定する。閾値ｋ”₀は、三相配線の接続異常を判定できる値が、シミュレーションなどに基づいて適宜設定される。閾値ｋ”₀は、例えば８０％が設定されるが、これに限定されない。判定部２６は、不平衡率ｋ”が閾値ｋ”₀以上の状態が所定時間Ｔ₀以上経過した場合に接続異常であると判定し、それ以外の場合には正常であると判定する。

【0058】

本実施形態によると、不平衡率算出部２９が実効値Ｖ’と実効値Ｖ”とから不平衡率ｋ”を算出し、判定部２６が不平衡率ｋ”と所定の閾値ｋ”₀とを比較することで、三相配線の接続異常を判定する。これにより、異常検出装置Ａ２は、三相配線の接続異常を検出できる。また、異常検出装置Ａ２は、接続異常の検出においてゼロクロスタイミングを利用しないので、いずれのタイミングにおいても、実施される処理は共通している。したがって、異常検出装置Ａ２は、処理時間の変動を抑制できる。

【0059】

また、本実施形態においても、三相二相変換部２１が３個の相電圧信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをα軸電圧信号Ｖαおよびβ軸電圧信号Ｖβに変換し、正相分抽出部２２が基本波の正相分信号Ｖα’，Ｖβ’を抽出し、実効値算出部２４が実効値Ｖ’を算出する。また、本実施形態によると、逆相分抽出部２７が基本波の逆相分信号Ｖα”，Ｖβ”を抽出し、実効値算出部２８が三相配線の電圧から逆相分を抽出した電圧の実効値Ｖ”を算出する。不平衡率算出部２９は、実効値Ｖ’と実効値Ｖ”とから不平衡率ｋ”を算出する。このように、異常検出装置Ａ２は、簡単な演算処理で不平衡率ｋ”を検出できる。 また、本実施形態によると、逆相分抽出部２７は、複数の複素係数バンドパスフィルタ（帯域通過型の複素係数フィルタ）と、１個の複素係数ノッチフィルタ（帯域阻止型の複素係数フィルタ）とを備えている。したがって、逆相分抽出部２７は、精度よく、基本波の逆相分の信号を抽出できる。

【0060】

本発明に係る異常検出装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る異常検出装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【符号の説明】

【0061】

Ａ１～Ａ２：異常検出装置、２１：三相二相変換部、２２：正相分抽出部、２２１：複素係数バンドパスフィルタ、２２２：複素係数ノッチフィルタ、２３，２４，２８：実効値算出部、２５：逆相割合算出部、２６：判定部、２７：逆相分抽出部、２９：不平衡率算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】