JPH03220466A - 地絡検出装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電路に地絡が発生した時その電路を遮断す
る地絡検出装置に関するもので、特に異常サージ時に不
要動作しない地絡検出に関するものである。

〔従来の技術〕

第８図は例えば特開昭６１−１６１９２１号公報に示さ
れた従来の地絡検出装置の構成ブロック図、第９図は第
８図のものの具体的構成を示す回路図、第１０図は従来
装置の一般の動作説明波形図、第１１図、第１２図は従
来装置のサージ時の動作説明波形図である。

図において、（１）は交流電路、（ロ）は交流電路（１
）に設置された該地絡検出装置、（１０２）はサージア
ブソーバ、（１０３）は雷などの異常サージ源、（２）
は交流電路（１）に設置されたしゃ断器、（３）は交流
電路（１）を−次巻線とする零相変流器、（４）は前記
しゃ断器（２）を引き外すよう連結された電磁装置、（
５）は電磁装置（４）に直列に接続されたスイッチング
素子、（７）は零相変流器（３）からの出力を入力とし
て受けるレベル判別回路、（８）はレベル判別器の出力
の時間幅を判別する第１の信号幅判別器、（９）は第１
の信号幅判別器（３）の出力を受けて所定時間幅（ｔｃ
ｏ）の出力を発生する単安定マルチバイブレータ、ＱＯ
はレベル判別回路（７）の出力と単安定マルチバイブレ
ータ（９）の出力を入力として受は論理積が成立したら
出力を出すＡＮＤ回路、αルはＡＮＤ回路ｏｑの出方を
受けその時間幅を判別する第２の信号幅判別器である。

第９図において（７−１）はレベル判別回路（７）のｒ
ＨＪ出力端子で入力信号が設定レベルを超えた時のみｒ
ＨＪを出力する。（７−２）はレベル判別回路（７）の
ｒＬＪ出力端子で入力信号が設定レベルを超えた時のみ
「Ｌ」を出力し、それ以外の時はｒ）ｉＪを出力する。

（ｓ−ｔ）　、　　（８−２）はそれぞれｒＨＪ出力端
子（７−１）、　　１）ｉＪ出出端端子７−２）の「Ｈ
」出力で駆動され、図示の方向に定電流を発生する定電
流源、（８−３）は定電流＆　（８−１）　、　（８−
２）により充放電されるコンデンサであり、ＩＩＬ源（
８−１）　、　（８−２）と共に第１の信号幅判別器（
８）を構成している。（１１−３）はＡＮＬ）、路αＱ
の出力を反転するＮＯＴ回路、（１１−１）　ｉＪ　Ａ
　Ｎ　Ｌ１回路ａＯノ出方により、また（１１−２）は
へ０１回路（１１−３）の出カ昏こよりそれぞれ駆動さ
れ図示の方向に定電流を発生する定電流源、（１１−４
）は定電流源（１１−１）、　　（１１−２）により充
放電されるコンデンサである。（１１−５）はコンデン
サ（１１−４）の充ＷＬ！圧のレベルを判別する第２の
レベル判別回路であり、定電流源（ｎ−ｔ）　、　（１
１−２）およびコンデンサ（ｏ−４）と共に第２の信号
幅判別器を構成している。

上記の様に構成された地絡検出装置の動作を第ｍ図〜第
１２図により説明する。交流電路（１）の一般の地絡は
零相変流器（３）により検出され、その出力波形を第１
０図の（４）に示す。この出力波形（イ）がレベル判別
回路（７）の判定レベルＣＩ４υに達しない場合は、定
電流源（８−２）が駆動されコンデンサ（８−３）の端
子間電圧は零に保たれ、以下の回路は作動しない。

出力波形（１）がレベル判別回路（７ンの判定レベル■
υを超えたとき定電流源（８−１）が駆秘しコンデンサ
（８−３）を規定の速匿で充電してコンデンサ（８−３
）の端子間電圧は第１０図の鱒に示す様に上昇する。

これにより、単安定マルチバイブレータ（９）は第１０
図の波形−の出力を発生する。すなわち、出力波形（イ
）がレベル判別回路（７）の判別レベル１２υを超える
時間が短い場合はコンデンサ（８−３）の端子間電圧は
単安定マルチバイブレータ（９）の判定レベル例に到達
せず、単安定マルチバイブレータ（９）は動作しない。

出力波形−がレベル判別回路（７）の判定レベル２υを
超える時間が第１０図のｉＭ人より長い場合は、コンデ
ンサ（８−３）の端子間電圧は単安定マルチバイブレー
タ（９）の判定レベル−に達し単安定マルチバイブレー
タ（９Ｊの出力を反転させる。これにより第１の信号幅
判別器（３）の機能が達成される。単安定マルチバイブ
レータ（９）の出力時間幅ｔｃｏは、交流電路（１）の
周期より長く設定されており、レベル判別回路（７ンの
ｒＨＪ出力と単安定マルチバイブレータ（９）の出力と
の論理積をとるＡＮＤ回路ＧＯにおいて出力し、ＡＮＬ
１回路α回路高Ｑ時間幅を第２の信号幅判別器ｑυによ
り第２次判別として判別する。

第２の信号幅判別器αυの動作は第１の信号判別器（８
）と同様である。

すなわち、第２次判ＢＩｌにおいて出力波形−がレベル
判別回路（７）の判定レベルンυより大きい時間が、第
２の信号幅判別器ＩＪＩＪの判別時間ｔＭＢより大であ
り、゛かつ単安定マルチバイブレータ（９）の「Ｈ」出
力端子（９−１）がｒＨＪの時、波形（７）で示すコン
デンサ（１１−４）の端子間電圧がレベル判別器（１１
−５）のレベル（波形＠）に達し、第２の信号幅判別器
（１１／における第２のレベル判別回路（１１−５）は
第１０図の波形（至）の出力を発生し、スイッチング素
子（５）をトリガして電磁装ｆｉ！　（４Ｊを駆動し、
遮断器（２）を作動させて交流電路（１）を開路する。

このように従来装置においては、交流電路（１）に生じ
るサージやノイズ成分によって発生する検出不要なと、
事故による検出すべき交流電路（１）そのものの周波数
の地絡電流とを、信号の時間幅によって区別し、不要動
作を防止している。

〔発明が解決しようとする課題す 以上説明したように、従来装置ではサージやノイズによ
る検出不要な地絡をその信号の時間幅が狭いことに着目
して区分除去していたが、地絡電流は零相変流器（３）
を用いて検出するため、雷サージのような過大なサージ
による地絡が発生した場合は、第１１図及び第１２図に
示すように、サージ電流そのものに対する零相変流器（
３）のインダクタンス分によりサージ電流消滅後、逆方
向に信号レベルは過大とは言えないにしても時間幅の長
い残留信号が発生する。そのため第１２図に示すように
、残留信号が検出する極性の反対の極に発生する場合は
影響はないが、第１１図に示すように残留信号が検出す
る極性側に発生した場合、不要動作が発生するといった
課題があった。

このような逆方向に発生する残留信号の信号幅は一般的
に交流電路の周期の数倍の長さを持っており、従来装置
においては第１の信号幅判別器（８）の判別時間幅を調
整］ることによっても解決不可能であった。

この発明は上記のような課題を解決するためになさ口た
もので、雷サージのような過大なサージによる地絡が発
生した場合の交流電路の周期の数倍の長さを持つ、た残
留信号で不要動作しない地絡検出装置を提供することを
目的としている。

〔課題を解決Ｔるための手段〕

この発明にがかる地絡検出装置は、零相変流器で検出さ
口た地絡成分が所定の大きさ以上および所定の時間以上
存在したとき所定時間幅の出力信号を発生するレベル判
別器と、地絡成分の零ボルト点の検出毎に所定の時間以
下の信号を出力するゼロクロス検出器と、レベル判別器
の出力信号とゼロクロス検出器の信号との論理積が成立
したときスイッチング素子を作動するトリガ回路とを備
えたものである。

〔作用〕

この発明にかかる地絡検出装置は、地絡時の検出１べき
零相変流器の出力信号は交流電路の商用周波数による繰
り返し信号であり零〜を交叉する交流信号であるのに対
し、サージによる零相変流器の出力信号は零Ｖを交さし
ない直流信号あるいは単発非同期的であることに着目し
、その差異をレベル判別器の出力信号とゼロクロス検出
器の信号とをトリガ回路内のＡＮＤ回路の論理積により
判別する。

〔実施例〕 第１図はこの発明の一実施例を示す地絡検出に置の構成
ブロック図、第２図は一実施例の一般の動作説明波形図
、第３図、第４図は一実施例の過大なサージ時の動作説
明波形図、第５図はこの発明の他の実施例を示す地絡検
出装置の構成ブロック図、第６図は他の実施例の一般の
動作説明波形図、第７図は他の実施例の過大なサージ時
の動作説明波形図である。

図において、（１００）　〜（１０３）、　（１）　〜
（５）、　（７）　〜（９）は上記従来例にて説明した
ものと同様である。（６）は零相変流器（３）からの出
力波形を整形してレベル判別器（７）及び後述のゼロク
ロス検出回路四へ出方する波形整形回路、ＣＩＧはレベ
ル判別器であり、レベル判別回路（７）、第１の信号幅
判別器（８）及び単安定マルチバイブレータ（９〕から
構成さｎている。時はゼロクロス検出器であり、波形整
形回路（６）からの交番信号の零■交叉ポイントで信号
を出すゼロクロス検出回路（６）と、この信号により所
定の時間幅の出力信号を出す第２の単安定マルチバイブ
レータ□とから構成されている。−はトリガ回路であり
、単安定マルチバイブレータ（９）と第２の単安定マル
チバイブレータ備の双方の出力信号の論理積が成立した
とき信号を出すＡＮＤ回路α４と、この信号を受けてス
イッチング素子（５）を作動させるトリガ信号を出す第
３の単安定マルチバイブレータ（へ）とから構成されて
いる。

上記のように構成された地絡検出装置の動作を第２図〜
第４図を用いて説明する。一般の地絡の場合において、
零相変流器（３）により検出された交流電路（１）の地
絡の出力波形は第２図の四に示される。この場合は上記
従来例の動作説明と同様に、出力波形端がレベル判別回
路（７）の判定レベルなυを超えたときに、第１の信号
幅判別器（８）内のコンデンサ（８−３）の端子間電圧
は第２図の漫に示す様に上昇し、単安定マルチバイブレ
ータ（９）は第２図の波形に）の出力を発生する。

一方、ゼロクロス検出器σηでは波形整形回路（６）を
紅白した零相変流器（３）の地絡の出力波形端がゼロク
ロス検出回路□□□に入力され、この出力波形−が零■
と交叉する位置で第２の単安定マルチパイブレーク時か
ら時間幅（ｔｘ）の信号端を出方する。

この信号端は零相変流器（３ン出カ波形四が存在する間
、交流電路（１）の周期（τ）の１／２のタイミングで
連続して出力される。トリガ回路（至）では、ＡＮＤ回
路Ｑ４１が波形四と信号端の論理積が成立したとき、第
３の単安定マルチバイブレータ（至）からトリガ信号６
υを出力する。このトリガ信号Ｃ＋旧こよりスイッチン
グ素子（５）が作動して電磁装置（４）を駆動し、遮断
器（２）を作動させて交流電路（１）を開路する。この
とき、レベル判別器−の出力波形（ホ）とゼロクロス検
出器α力の信号（ト）との干渉を防止するために、信号
端の時間幅（ｔｘ）はｔｘ（（τ／２−ｔｃｏ）／２の
関係が必要である。

また、零相変流器（３）の地絡の出力波形□□□がレベ
ル判別回路（７）の判定レペルシυに達しない場合、及
び出力波形（イ）がレベル判別回路（７）の判別レベル
四を超える時間が短い場合は単安定マルチバイブレータ
（９）は動作しない。従って、ＡＮＬ）回路（１４１か
らの出力はなく、該地絡検出装置は作動しない。

次に過大なサージ時の動作を第３図により説明する。過
大なサージによる地絡が発生した場合は、零相変流器（
３）のインダクタンス分によりサージ電流消滅後、第３
図の■示す時間幅の長い出力信号□□□が発生する。出
力信号に）がレベル判別回路（７）の判定レベルＧ！１
１を超えた部分に対応して単安定マルチバイブレータ（
９）は第３図の波形に）をＡＮＤ回路ｃＩ４への出力す
る。ゼロクロス検出器口は出力信号■から信号端をＡＮ
Ｄ回路Ｃ１４１へ出力する。ＡＮＤ回路Ｑ４１では信号
端と単安定マルチバイブレータ（９）の出力波形（至）
のタイミングでは論理積が成立しないので、該地絡検出
装置は不要動作しない。

しかし、第４図に示す第３図の逆極性のサージのとき、
サージによる出力信号−の尖頭側がレベル判別回路（７
）の判定レベルなυを超える時間が長い場合に単安定マ
ルチバイブレータ（９）は第４図の出力波形ゆを出力す
る。またゼロクロス検出器αηでは出力信号！の尖頭側
から残留側へ移行する際の零■交叉により信号端を出力
する。この出力信号（７）と信号（６）はＡＮＤ回路α
４で論理積が成立するタイミングとなり、該地絡検出装
置を不要動作させることがある。

これに対応するため、第５図の他の実施例に示す地絡検
出装置の構成を提案する。第５図において、（１００）
　〜（１０３）、　（１）　〜（６）　、　Ｑ４〜Ｑ５
　、αη、（ト）は上記一実施例において説明したもの
と同様である。α９はレベル判別器であり、構成詳細の
レベル判別回路（７）、第１の信号幅判別器（８）、単
安定マルチバイブレータ（９）、ＡＮＤ回路回路α筒２
の信号幅判別器αυは上記従来例において説明したもの
と同様である。

一般の地絡の場合における動作を第６図で説明する。零
相変流器（３）の出力波形四のレベル判別回路（７）の
判定レベル９１Ｊを超える出力−が単安定マルチバイブ
レータ（９）の所定の時間幅（ｔｃｏ）内に続いて有る
ときにのみ、トリガ回路（ト）のＡＮＬ）回路α弔へ入
力されるレベル判別器ｏ９の出力（至）をだす。この出
力（至）はレベル判別回路（７）の判定レベルＧ！υを
超える最初の出力−から約１周期（τ）遅れて出力され
、ＡＮＤ回路Ｑ勺においてゼロクロス検出器αηからの
信号（支）と論理積が成立するタイミング（最初の出力
−から約１局期（τ）遅れて）でトリガ信号Ｃυが出力
される。このトリガ信号Ｃυによりスイッチング素子（
５）が作動して電磁装置（４）を駆動し、遮断器（２）
を作動させて交流電路（１）を開路する。

上記一実施例の地絡検出装置を不要動作させる逆極性の
サージ時の動作を第７図で説明する。

サージによる出力信号−の尖頭側がレベル判別回路（７
）の判定レベルＱηを超える時間が長い場合に単安定マ
ルチバイブレータ（９）は出力波形（転）を出力する。

しかし、次のレベル判別回路（７）の判定レベルぐυを
超える出力がないため、第２の信号幅判別器（６）から
は出力がなくトリガ回路（ト）の作動はなく、該地絡検
出装置は不要動作することはない。

〔発明の効果〕

この発明における地絡検出装置は、零相変流器の出力信
号が地絡時は零■を交叉する商用周波数の交流信号であ
り、サージによる出力信号が零■を交さしない直流信号
あるいは単発非同期的であることから、検出された地絡
成分が所定の大きさ以上および所定の時間以上存在した
とき出力信号を発生するレベル判別器と、零ボルト点の
検出毎に信号を出力するゼロクロス検出器と、こｎらの
信号の論理積により判別するＡＮＤ回路を備えたること
により、過大なサージによって不要動作しない地絡検出
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す地絡検出装置の構成
ブロック図、第２図、第３図、第４図は一実施例の動作
説明波形図、第５図はこの発明の他の実施例を示す地絡
検出装置の構成ブロック図、第６図、第７図は他の実施
例の動作説明波形図、第８図は従来の地絡検出装置の構
成ブロック図、第９図は第８図のものの具体的構成を示
す回路図、第１θ図、第１１図、第℃図は従来装置の動
作説明波形図である。 図において、（１）は交流電路、（３月よ零相変流器、
（５月よスイッチング素子、（７）はレベル判９１回路
、（８）は第１の信号幅判別器、（９月よ単安定マルチ
バイブレータ、（ロ）はゼロクロス検出回路、（１４１
はＡＮＤ回路、αＱはレベル判別器、ｑηはゼロクロス
検出器、（至）はトリガ回路である。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示す
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電路と電磁的に結合され上記交流電路の地絡
   を検出する零相変流器の地絡成分が所定の大きさ以上の
   ときスイッチング素子を介して作動する地絡検出装置に
   おいて、上記地絡成分が所定の大きさ以上かつ所定の時
   間以上存在したとき所定時間幅の出力信号を発生するレ
   ベル判別器と、上記地絡成分の零ボルト点の検出毎に所
   定の時間幅以下の信号を出力するゼロクロス検出器と、
   上記レベル判別器の出力信号と上記ゼロクロス検出器の
   信号との論理積が成立したとき上記スイッチング素子を
   作動するトリガ回路とを備えたことを特徴とする地絡検
   出装置。