JPH02133034A - 電気モータ・トリップ・パラメータを有するデイジタル遮断器 - Google Patents

電気モータ・トリップ・パラメータを有するデイジタル遮断器

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JPH02133034A
JPH02133034A JP1258984A JP25898489A JPH02133034A JP H02133034 A JPH02133034 A JP H02133034A JP 1258984 A JP1258984 A JP 1258984A JP 25898489 A JP25898489 A JP 25898489A JP H02133034 A JPH02133034 A JP H02133034A
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JP
Japan
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current
time
motor
trip
microprocessor
Prior art date
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JP1258984A
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English (en)
Inventor
John J Dougherty
ジョン・ジェームズ・ドーティ
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/093—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current with timing means
    • H02H3/0935—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current with timing means the timing being determined by numerical means

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  • Protection Of Generators And Motors (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の背景］ 工業用の電力回路保護は現在では時間一過電流逆関数に
応答するように構成された熱動式、磁気式、電気機械式
および電子式遮断装置によって行なわれている。低い過
負荷電流値の場合には長い遅延時間後に遮断が行なわれ
、高い過負荷電流の場合には短い遅延時間後に遮断が行
なわれる。短絡電流が発生した場合には、回路は瞬時に
遮断されなければならない。
遮断器内に使用される熱動式および磁気式トリップ・ユ
ニットは時間の１乗および電流の２乗（１２　ｔ）に比
例して変化する時間一過電流関係をかなり近似するのに
対して、例えば電子機械式リレー内に使用される磁気誘
導ディスクはＩ２ｔの関係を近似する電流と時間との間
の多項式関係にある程度従っている。電子機械式リレー
の動作についての適切な説明はＭ．ラマムーティ　（Ｍ
．Ｒａｗａｍｏｏｒｔｙ）による「カウンタを使用した
ディジタル式時間過電流リレー（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｉｍ
ｍｅｒｓｅ　Ｔｉｍｅ　Ｏｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔ　Ｒｅ
ｌａｙ　Ｕｓｉｎｇ　Ｃｏｕｎｔｅｒｓ　）　Ｊという
名称の論文に記載されている。これはＥＣＩジャーナル
、ＥＬ（１９８０年）中に示されている。
所謂「アナログ」型の電子式遮断装置用の時間一過電流
トリップ・パラメータはコンデンサのような電子部品の
遅延特性を使用して、遮断前の長時間および短時間の遅
延を決定している。米国特許第４，２６６，２５９号は
このようなアナログ型遮断器の１つについて説明してい
る。
所謂「ディジタル」型の電子式遮断器用の時間一過電流
トリップ・パラメータは電子メモリ内に記憶され、これ
をマイクロプロセッサ内で利用して長時間および短時間
遮断を行っている。ディジタル型遮断器の一例は米国特
許第４，　　６７２，　　５０１号に記載されている。
電子式遮断器が分岐回路内に磁気誘導ディスクを使用す
る配電システム内に主遮断器として使用される場合、電
子式遮断器が主回路を遮断する前に、障害に最も近い磁
気誘導ディスクが分岐回路を遮断するようにするための
何等かの調整手段が通常必要である。
［選択可能なトリップ・パラメータを有するデイジタル
遮断器（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｉｎｔｃｒ
ｒｕｐｔｅｒｗｉｔｈ　Ｓｅｌｅｃｔａｂｌｅ　Ｔｒｉ
ｐ　Ｐａｒａｍｅｔｃｒｓ　）　Ｊという名称の１９８
８年１０ＪＩＩＩ日出願の米国特許出願第２５６，３３
７号には、非電子式遮断装置と協調するようにトリップ
−時間曲線を作成するために使用される対数および線形
補間アルゴリズムが説明されている。
工業用配電システムを保護するように作成されるトリッ
プ−時間曲線を有するこのような電子式遮断器は大きな
電気モータが接続されているこれらのシステムにおいて
限られた用途のみを有する。
例えば、大きな突入電流が電気モータの始動時に必要と
されるが、これは短時間障害状態として電子式遮断器に
現れる。電子式遮断器は短時間障害の計時を開始し、情
況によってはモータ電流が低い安定状態に低下する前に
回路を遮断することがある。
従来の熱動式過負荷リレー、磁気式リレーおよび二重素
子ヒューズはモータ始動時の大きな初期突入電流の生じ
ている間に回路を遮断することなく適当なモータ保護を
行うように選択することができる。
磁気誘導ディスクに類似したトリップ−時間特性を有す
る電子式遮断器を使用する初期の試みが米国特許第４，
２７５．４５５号に記載されている。過電流保護および
保護リレー機能の両方を脊する電子式遮断器が米国特許
第４．５０９．０８８号に示されている。
本発明は電気モータを使用する回路用に特に作成された
時間−トリップ曲線を設けることによって電子式遮断器
および磁気リレーを改良するものである。
［発明の要約］ 時間一トリップ曲線が電気モータの保護を行なうディジ
タル遮断器内で使用するように作成される。理想化され
たモータの時間一過電流曲線上の６点を補間アルゴリズ
ムによって対数的にまたは線形に補間して、モータ保護
用に特に作成された連続した曲線を形成する。
［好適実施例の説明］ 本発明に従って作成された電気モークのトリップ−時間
曲線を説明する前に、第１図に示す熱動式過負荷リレー
のトリップ−時間曲線１０および磁気誘導ディスクのト
リップ−時間曲線１１を標準の電子式遮断器の時間−ト
リップ曲線１２と比較することは有用なことである。熱
動式過負荷リレーは低電流過負荷状態に対して長い時間
遅延を形成し、゜磁気誘導ディスクは高い過電流状態に
対して長い時間遅延を形成していることに注意されたい
。電子式遮断器は低い過電流状態において熱動式リレー
よりも短い遅延を形成し、高い過負荷電流状態において
熱動式または磁気リレーよりも短い遅延を形成する。
第２図は示す高効率モータに対する始動および運転性能
曲線１３と作成されたモータ保護曲線１４の両方は定格
電流の倍数で表わした電流と時間との関数として示され
ている。図示例では、所謂「長時間」過電流状態は対応
する電流に対して１０秒に設定されるのに対して、「短
時間」過電流状態は対応する電流に対して０．１秒に設
定されている。長時間過電流状態検知用の電流しきい値
１５は定洛モータ電流の１．１倍に設定され、瞬時トリ
ップ用の電流しきい値１６は定格電流の１０倍を超えた
値に設定される。図示の丸で囲んだ点１−８は各々モー
タ性能曲線１３に基づいて最適な動作特性に作成された
固定点である。これらの点は次のように選択される。す
なわち、点１４は過熱が発生する前に製造業者によって
推奨されるものを改良した長時間運転過負荷曲線を定め
ている。点４−７はモータの磁化が発生するまでモータ
の突入電流が増大する中間の時間の加速許容曲線を定め
ている。点７および８は瞬時遮断点（１６）が設定され
る短絡過電流曲線を定めている。点１は定格モータ電流
値を設定するモータ定常運転電流を定めている。点１お
よび点２は、定格モータ電流の１．２倍に設定されてい
る点２までの全ての過負荷に対して約１８００秒の最低
運転過負荷を設定している。点３は作成されたトリップ
曲線１４上の中間の点であり、特定のモータ特性のサー
ビス・ファクタにより変化する。この点は過負荷領域に
おける曲線の形状を決定する。
点４は定格モータ電流の約２倍に選択され、予想される
過負荷の継続時間に応じて定格モータ電流の１．６倍か
ら３．０倍まで変えることができる。
点５および６はモータのスリップの大きな停止近くの状
態用の低い固定のクリア時間を形成している。これは従
来の電子式遮断器の短時間過電流状態検知領域に類似し
、モータ始動時における最悪の場合の突入電流によって
決定される。点７および８はモータの最大突入電流より
僅かに高い突発障害保護用の作成されたモータ・トリッ
プ曲線の低時間境界を設定している。この作成されたト
リップ曲線の主な利点は点２ないし７によって定められ
る領域にある。定格電流の１．２倍から３倍まで間での
トリップ時間の急激な低下は従来のモータ・リレーにお
ける第１図の熱動式の場合の曲線１０内に充分入るもの
である。更に低く設定された場合には、この熱動式の場
合の曲線は上述したように点４−７の間に定められてい
るモータの加速許容曲線と交差する。従って、曲線１４
を再構成することができれば、最適な運転過負荷保護、
全加速電流および加速電流を超えた短時間保護が可能に
なる。
固定点１−８の間の作成されたモータ・トリップ曲線の
部分は次に示す対数補間アルゴリズムを固定点に適用す
ることによって得られる。
Ｔ．− Ｔ　　（＋−１）＋ ／Ｉ　　（＋）　２　−１　　（ｉ−１）　２））ここ
において、 ＴＸは補間されたトリップ時間である。
Ｉ．Ｘは障害電流である。
Ｔ　（ｉ−１）はＩ（ｉ−１）におけるトリップ時間で
ある。
１（ｉ−１）は障害電流以下の最も近い固定点の電流で
ある。
Ｔ　（ｉ）はＩ　　（ｉ）におけるトリップ時間である
。
１　　（ｉ）は障害電流より−トの最も近い固定点の電
流である。
０．９９５４はスケーリング（Ｓｃａｌｌｎｇ　）定数
（１／　ＩＯｇｔｏ　（１　１）　）である。
第２図の作成されたモータ保護曲線１４を実施するディ
ジタル遮断器１５が第３図に示されている。この遮断器
は前述した米国特許第４，６７２，５０１号に記載され
ているものと類似しており、３相配電回路の１つの導体
１６に流れる回路電流ｌｏは変流器１７によってサンプ
リングされる。
この変流器１７は前記電力導体に直列に設けられている
一次巻線１８およびコア１９を有する。電力導体および
変流器は１つのみが示されているが、３相配電システム
の各相毎に別の電力導体および変流器が使用される。二
次巻線２０は端子コネクタ２１を介してディジタル遮断
器１５に接続される。対応する電圧信号Ｖ１が二次電流
に比例して負荷抵抗ＲＢの両端間に発生する。電圧信号
は導体２２を介して信号調整回路２３および電源２４に
供給される。この電源２４は回路内の他の部品に動作電
圧を倶給する。補間電源ｖＥＸＴが導体２５を介して電
源２４に供給されている。電圧信号はデータ・バス２６
を介してマイクロプロセッサ２７に供給され、過電流状
態の発生が測定される。
作成されたモータ保護曲線１４からとられた固定点（１
−８）がＥＥＰＲＯＭメモリ２９に記憶されている。こ
のメモリ２９はデータ・バス２８を介してマイクロプロ
セッサ２７に接続されている。
マイクロプロセッサへの命令は、外部プログラマ３８か
ら入力される。この外部プログラマ３８はデータ・バス
３７、端子コネクタ３６およびデ一タφバス３３を介し
てマイクロプロセッサに一時的に接続される。計算され
た期間の間に所定の電流状態を超えたとき、トリップ信
号がマイクロプロセッサからバッファ３１に導体３０を
介して出力され、そしてバッファから遮断器３５に導体
３４を介して供給される。バッファ３４は導体３２を介
して電源２４に接続されて電力が供給されている。プロ
グラマ３８はマイクロプロセッサ２７とは別のマイクロ
プロセッサを何し、前述した米国特許第４．６７２，５
０１号に記載されているようなものである。データ・バ
ス２６からの過電流状態を受信すると、マイクロプロセ
ッサ２７はＥＥＰＲＯＭに記憶されている固定点を読み
出すことによって対応するトリップ時間を計算し、これ
らの点をマイクロプロセッサ内に設けられている揮発性
メモリに記憶する。それから、マイクロプロセッサは作
成したモータ保護曲線１４に従って所望のトリップ時間
に対応する積分速度を補間する。マイクロプロセッサは
計算したトリップ時間のタイムアウト後、トリップ出力
信号を遮断器に供給する。プログラマ３８は、所望によ
り米国特許出願第２３２．０３５号に記載されているよ
うな遠隔現場作動装置であるか、または工場設置型ディ
ジタル遮断器の一部としてデータ・バス３７を介してデ
ィジタル通信リンクを有することができる。
遮断器の動作は第４図に示す流れ図および第３図に示す
ディジタル遮断器１５を参照してよく理解することがで
きる。回路電流ＩＯは■いとして連続的に感知され（第
４図のブロック３９）、データ・バス２６を介してマイ
クロプロセッサ２７に入力される。電流信号はしきい値
１．と比較され（ブロック４０）、過電流状態の発生を
判定する（ブロック４１）。過電流状態が発生した場合
、マイクロプロセッサはＥＥＦＲＯＭに記憶されている
固定点を読み出し（ブロック４２）、電流信号■、の対
数値を計算する（ブロック４３）。次いで補間アルゴリ
ズムが適用され（ブロック４４）トリップ時間Ｔ，が計
算される（ブロック４５）。計算されたトリップ時間の
タイムアウト後、トリップ信号がバッファ３１および導
体３０．３４を介して遮断器３５に供給され、回路を遮
断する（ブロック４６）。
モータに直接使用されるか、または熱動式および磁気式
回路リレーを用いる下流の回路または分岐回路と協調し
て使用されるディジタル遮断器用の作成されたモータ保
護曲線について説明した。
ディジタル遮断器内のマイクロプロセッサはプログラマ
によりアクセスされ、固定設定点がマイクロプロセッサ
に入力され、また該設定点は関連するＥＥＦＲＯＭに記
憶され゛る。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の磁気誘導ディスク、熱動式リレーおよび
電子式遮断器のトリップ−時間曲線を表すグラフである
。 第２図は本発明に従って作成されたモータ保護曲線を理
想化されたモータ・トリップ−時間曲線と比較して示す
トリップ−時間曲線のグラフである。 第３図は第２図に示す作成されたモータ・トリップ−時
間曲線を使用した電子式遮断器のブロック線図である。 第４図は第３図の遮断器に第２図の作成されたモータ保
護トリップ−時間曲線を適用した場合の流れ図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、回路電流感知手段と、 回路電流を対応する電圧信号に変換する信号調整回路と
    、 前記信号調整回路に接続され、前記電圧信号を計算され
    たトリップ・パラメータと比較して、前記電圧信号が前
    記計算されたトリップ・パラメータを超えたときは前記
    回路電流を遮断させる信号プロセッサと、 前記信号プロセッサに接続され、モータ保護曲線に対応
    する所定の時間および電流のデータ点を記憶するメモリ
    手段と、前記計算されたトリップ・パラメータを供給す
    るために前記所定のデータ点間を補間するアルゴリズム
    手段と、 を有する電気モータ保護用のディジタル遮断器。 ２、前記信号プロセッサがマイクロプロセッサである請
    求項１記載のディジタル遮断器。３、前記時間および電
    流のデータ点がプログラマ手段により前記マイクロプロ
    セッサに入力される請求項２記載のディジタル遮断器。 ４、前記アルゴリズム手段が線形または対数補間アルゴ
    リズム手段である請求項１記載のディジタル遮断器。 ５、前記メモリ手段が電気的に消去可能なメモリである
    請求項１記載のディジタル遮断器。 ６、配電システム内の電気モータを保護する方法であっ
    て、 加速電流特性および過負荷能力を有する少なくとも１つ
    のモータを含む配電システム内に、マイクロプロセッサ
    および関連するメモリを含む遮断器を接続し、 外部プログラマから複数のモータ保護用の時間および電
    流パラメータを前記メモリに入力し、前記モータに流れ
    る回路電流を測定し、 前記回路電流を前記時間および電流パラメータと比較し
    、 補間アルゴリズムを前記記憶されたパラメータに適用し
    て、前記モータの連続安全運転用トリップ−時間曲線を
    形成し、 前記回路電流が前記安全運転用の時間を越える時間にわ
    たって所定電流を超えたとき、前記回路電流を遮断する
    各ステップを含む方法。 ７、前記補間アルゴリズムが線形補間または対数補間ア
    ルゴリズムである請求項６記載の方法。 ８、前記外部プログラマが前記時間および電流パラメー
    タを入力するために前記マイクロプロセッサに一時的に
    接続され、その後該マイクロプロセッサから切断される
    請求項６記載の方法。 ９、前記モータの時間および電流パラメータが熱動式お
    よび磁気式モータ保護リレーから導き出される請求項６
    記載の方法。 １０、前記安全運転用トリップ−時間曲線が前記モータ
    の前記過負荷能力によって決定される請求項６記載の方
    法。 １１、前記安全運転用トリップ−時間曲線が前記モータ
    の前記加速電流特性によって決定される請求項６記載の
    方法。 １２、前記モータ保護用の時間および電流パラメータが
    前記メモリに入力された後、前記外部プログラマを取り
    外すステップを含む請求項６記載の方法。 １３、前記メモリが電気的に消去可能なメモリである請
    求項６記載の方法。
JP1258984A 1988-10-11 1989-10-05 電気モータ・トリップ・パラメータを有するデイジタル遮断器 Pending JPH02133034A (ja)

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JP (1) JPH02133034A (ja)
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FR (1) FR2637744A1 (ja)
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