JPH03222625A - 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、交流電路に地絡が発生したとき地絡を検出
して交流電路を遮断する地絡検出装置に関し、特に、断
続的な開閉サージ・ノイズの侵入時に不要動作しにくい
地絡検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第９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ブロック図、第１０図は第９
図のものの具体的構成を示す回路図、第１１図は従来装
置の一般の動作説明をするための波形図、第１２図は従
来装置の異常サージ時の動作説明をするための波形図で
ある。

第９図において、（１）は交流電路、（２）は交流電路
（１）に設置された地絡検出装置、（３）は地絡検出装
置（２）と負荷の間で交流電路（１）に接続されたサー
ジアブソーバ、（４）は交流電路（１）に設置された遮
断器、（５）は交流電路（１）を−次巻線とする地絡検
出器例えば零相変流器（以下、ＺＣＴと云う）　、（６
）は遮断器（４）を引き外すよう連結された電磁装置、
（７）は電磁装置（６）に直列に接続されたスイッチン
グ素子、（８）はＺＣＴ　（５）の出力を入力として受
けるレベル判別器、（９）はレベル判別器（８）の出力
の時間幅を判別する第１の信号幅判別器、（１０）は第
１の信号幅判別器（９）の出力を受けて出力を発生する
単安定マルチバイブレータ、（１１）はレベル判別器（
８）の出力と単安定マルチバイブレータ（１０）の出力
を入力として受けるアンド回路、（１２）はアンド回路
（１１）の出力を受けてその時間幅を判別する第２の信
号幅判別器であって、その出力側が′スイッチング素子
（７）のゲート電極に接続されている。

第１０図は地絡検出装置（２）の具体的回路例を示すも
のである。同図において（８，）はレベル判別器（８）
のｒ）（Ｊ出力端子で、入力信号が設定レベルすなわち
閾値を越えた時のみハイレベルの出力ｒＨ，を出力する
。（８２）はレベル判別器（８）の「Ｌ」出力端子で、
入力信号が上記閾値を越えた時のみローレベルの出力ｒ
ｌ、Ｊを出力し、それ以外の時は出力ｒＨ，を出力する
。（９１）、　（９２）はそれぞれｒＨ，出力端子（８
１）、ｒｌ、Ｊ出力端子（８２）のｒＨ，出力で駆動さ
れ、図示の矢印方向に定電流を発生する定電流源、（９
，）は定電流源（９，）。

（９２）により充放電されるコンデンサであり、定電流
源（９，）、　（９□）と共に第１の信号幅判別器（９
）を構成している。単安定マルチバイブレータ（１０）
はその入力側が定電流源（９１）と（９２）の間に接続
されている。アンド回路（１１）はその入力側が単安定
マルチバイブレータ（１０）の出力側に接続されると共
にｒ　ＨＪ出力端子（８，）に接続されている。　（１
２，ンはアンド回路（１１）の出力を反転するインバー
タ回路、（１２ｍ）はアンド回路（１１）の出力により
、また（１２コ）はインバータ回路（１２１）の出力に
よりそれぞれ駆動され、図示の矢印方向に定電流を発生
する定電流源、（１２４）は定電流源（１２２）　、（
１２３）により充放電されるコンデンサ、（１２ｓ）は
コンデンサ（１２，）の充電電圧のレベルを判別するレ
ベル判別器であり、インバータ回路（１２，）　、定電
流源（１２２）、（１２３＞およびコンデンサ（１２４
）と共に第２の信号幅判別器（１２）を構成している。

上記のように構成された地絡検出装置（２）の動作を第
１０図、第１１図、第１２７図により説明する。

交流電路（１）に第１１図（Ａ）に示すような地絡電流
が生じると、この地絡電流がＺＣＴ　（５）により検出
され、その出力側に第１１図（Ｂ）に示すような出力が
得られる。このＺＣＴ　（５）の出力がレベル判別器（
８）の閾値ＴＦ［、に至らない場合は、「Ｌ」出力端子
（８２）におけるｒ）（Ｊ出力によって定電流源（９２
）が駆動され、コンデンサ（９コ）は放電されてその端
子間電圧が零に保たれ、以下の回路は作動しない。ＺＣ
Ｔ　（５）の出力がレベル判別器（８）の閾値ＴＨ，を
越えた時、レベル判別器（８）のｒＨ，出力端子（８１
）には第１１図（Ｃ）に示すようなｒＨ，出力が得られ
、これにより定電流源（９Ｉ）が駆動され、コンデンサ
（９，）を規定の速度で充電してその端子間電圧は第１
１図＜Ｄ）に示すように上昇する。そしてコンデンサ（
９，）の端子間電圧が単安定マルチバイブレータ（１０
）の閾値ＴＨ２に達すると、単安定マルチバイブレータ
（１０）は第１１図（Ｅ）に示すような出力を発生する
。すなわち、ＺＣＴ　（５）の出力がレベル判別器（８
）の閾値ＴＨ，を越える時間が短い場合はコンデンサ（
９コ）の端子間電圧は単安定マルチバイブレータ（１０
）の閾値ＴＨ２に到達しない。従って、単安定マルチバ
イブレータ（１０）は作動しない。ＺＣＴ　（５）の出
力がレベル判別器（８）の閾値ＴＨ，を越える時間が第
１１図（Ｅ）の時間幅ｔＮＡより長い場合は、コンデン
サ（９，）の端子間電圧は単安定マルチバイブレータ（
１０）の閾値ＴＨ２に達し、単安定マルチバイブレータ
（１０）の出力をｒｌ−Ｊからｒ　）（」に反転させる
。

これにより、第１の信号幅判別器（９）の幅利別機能が
達成される。

単安定マルチバイブレータ（１０）の出力の時間幅ｔｃ
ｏ　　（第１１図（Ｅ）〕は、交流電路（１）の地絡電
流の周期（τ）〔第１１図（Ａ）〕より長く設定されて
おり、アンド回路（１１）はレベル判別器（８）の「Ｈ
」出力と単安定マルチバイブレータ（１０）のｒＨ，出
力との論理積をとって出力し、アンド回路（１１）の出
力の時間幅を第２の信号幅判別器（１２）により第２次
判別として判別する。第２の信号幅判別器（１２）の動
作は第１の信号幅判別器（９）と同等である。すなわち
、第２次判別においてＺＣＴ　（５）の出力〔第１１図
（Ｂ）〕がレベル判別器（８）の閾値ＴＨ，より大きい
時間は、第２の信号幅判別器（１２）の判別時間ｔａｌ
ｌより長く、かつ単安定マルチバイブレータ（１０）の
ｒＨＪ出力端子（１０，）がｒＨ，の時、第１１図（Ｆ
）に示すコンデンサ（１２，）の端子間電圧がレベル判
別器（１２５）の閾値ＴＨ３に達し、第２の信号幅判別
器（１２）におけるレベル判別器（１２，）は第１１図
（Ｇ）に示すように出力を発生し、スイッチング素子（
７）をトリガして電磁装置（６）を駆動し、これにより
遮断器（４）を作動させて交流電路（１）を開路する。

次に断続的な開閉サージ・ノイズが地絡検出装置（２）
に印加された場合の動作を第１２図について説明する。

異常サージ源（図示せず）から第１２図（Ａ）に示すよ
うなサージ・ノイズが交流電路（１）に加えられると、
負荷側の大地との静電容量及びサージアブソーバ（３）
を通じて大地へ電流が流れ、ＺＣＴ　（５）に第１２図
（Ｂ）に示すような出力がある。すなわち、サージ・ノ
イズの波形にもよるが、一般にＺＣＴ　（５）の出力〔
第１２図（Ｂ）〕の短い期間内に複数回の電流が断続的
に発生する出力がある。この場合、ＺＣＴ　（５）の出
力は交流電路（１）のサージ電流の周期（τ）より短い
間隔でレベル判別器（８）の閾値ＴＨ，（第１２図（Ｂ
）〕より大きい部分があり、レベル判別器（８）のｒＨ
，出力端子（８１）には第１２図（Ｃ）に示すような出
力が得られ、第１の信号幅判別器（９）の判別時間ｔ、
Ａ〔第（１２）図（Ｄ）〕より大きいものと、第２の信
号幅判別器（１２）の判別時間ｔ、ｌＩ、ｌ〔第１２図
〈Ｆ）〕より大きい出力間隔が単安定マルチバイブレー
タ（１０）の出力の時間間隔ｔｃｏ　　（第１２図（Ｅ
）〕内に発生する。このためレベル判別器（１２ｓ＞は
第１２図（Ｆ）に示すような出力を発生し、スイッチン
グ素子（７）をトリガして電磁装置（６）を駆動し、遮
断器（４）を作動させて交流電路（１）を不要に開路し
てしまう。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような従来の地絡検出装置では、断続的な開閉サ
ージ・ノイズにより地絡検出装置が不要動作するといっ
た課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、断続的な開閉サージ・ノイズが印加されても
不要動作しない地絡検出装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る地絡検出装置は、交流電路に生じる地絡
電流を検出する地絡検出器と、この地絡検出器の出力の
レベルが所定の第１閾値を超えているとき、その超えて
いる期間に対応する時間幅の矩形波出力を出力する波形
整形回路と、矩形波出力に応じて三角波を発生する三角
波発生手段と、三角波のレベルが所定の第２閾値を超え
ているとき、その超えている期間に対応する時間幅パル
ス信号を発生するパルス発生回路と、パルス信号を積分
する積分回路と、この積分回路の出力のレベルが所定の
第３閾値を超えたとき、出力信号を出力するレベル判別
器と、レベル判別器の出力信号によって作動されて交流
電路を遮断する手段とを備えるようにしたものである。

〔作　用〕

この発明においては、地絡検出器の検出信号に応じて形
成した三角波が所定の第２閾値ＴＨ，を超えたとき所定
の持続時間のパルス信号を発生させて積分し、積分出力
が所定の第３閾値を超えないと交流電路を遮断する出力
信号を発生しないようにして、不要動作を防止している
。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、
（１）’、（３）〜（ア）は上述の従来装置と全く同一
のものである。（２＾）はこの発明に係る地絡検出装置
、（２０）はＺＣＴ　（５）に接続された波形整形回路
であって、入力信号のレベルに対して所定の第１閾値例
えば負の閾値ＴＦ１．を設定されており、入力信号の負
のレベルがこの第１閾値Ｔ１１．を越えたとき、その第
１閾値Ｔしを超えている期間に等しい時間幅の矩形波出
力を出力するようになされている。（２１）は波形整形
回路（２０）に接続され、その出力の時間幅を判別して
三角波を発生する三角波発生手段例えば信号幅判別回路
、（２２）は信号幅判別回路（２１）に接続され、その
出力が所定の第２閾値ＴＨ，を超えたとき、その第２閾
値ＴＨｓを超えている期間に等しい時間幅のパルス信号
を発生するパルス発生回路、（２３）はパルス発生回路
（２２）に接続され、その出力を積分する積分回路、（
２４）は積分回路（２３）に接続され、その出力が所定
の第３閾値ＴＦ１．を超えたとき、所定の時間幅をもっ
た台形波出力を発生するレベル判別器であって、その出
力側がスイッチ素子（７）のゲートに接続されている。

上記のように構成された地絡検出装置（２＾）において
、交流電路（１）に地絡が生じていない場合は、ＺＣＴ
　（５）が地絡電流を検出しないので、遮断器（４）は
作動しない。

交流電路（１）に地絡が生じた場合、交流電路（１）に
第２図（Ａ）に示すような波形の地絡電流が流れ、この
地絡電流がＺＣＴ　（５）で検出され、その出力側に第
２図（Ｂ）に示すような波形の検出信号が得られる。こ
の検出信号は波形整形回路（２０）に供給され、その負
のレベルが負の閾値ＴＨ４を超えると、第２図（Ｃ）に
示すように、その負のレベルが負の閾値Ｔしを超えてい
る期間に対応する時間幅を有する矩形波出力が波形整形
回路（２０）の出力側に得られる。この矩形波出力は信
号幅判別回路（２１）に供給され、その時間幅が判別さ
れ、信号幅判別回路（２１）の出力側には第２図（Ｄ）
に示すような三角波が得られる。

信号幅判別回路（２１）は第４図に示すように一対の定
電流回路（２１ａ）および（２１ｂ＞とコンデンサ（２
１ｃ）とから成り、入力信号が正のとき定電流回路（２
１ａ）よりコンデンサ（２１ｅ）に対して電流ｉ、を流
し込み、入力信号が負のときコンデンサ（２１ｃ）より
電流−１２を定電流回路（２１ｂ）へ引張り込むように
働く。

再び第１図に戻り、信号幅判別回路（２１）からの：角
波はパルス発生回路（２２）に供給され。こ−で三角波
のレベルが第２閾値ＴＬを超えるとその出力側に第２閾
値丁Ｈ５を超えている期間に等しい時間幅の第２図（Ｅ
）に示すようなパルス信号が発生される。このパルス信
号は積分回路り２３）に供給され、こ１て順次加算的に
積分され、その出力側に第２図（Ｆ）に示すような波形
の出力が得られる。この出力はレベル判別器（２４）に
供給され、そのレベルが第３閾値ＴＦ１．を超えるとレ
ベル判別器（２４）の出力側には第２図ＣＧ）に示すよ
うな波形の台形波出力が得られる。子の台形波出力はス
イッチング素子（７）の制御電極に印加されてスイッチ
ング素子（７ンをオンし、このスイッチング素子（７）
のオンにより電磁装置（６）が付勢されて遮断器（４）
が作動し、交流電路（１）を遮断する。

次に例えば第３図（Ａ）に示すような断続的な開閉サー
ジ・ノイズが交流電路（１）に現れたとすると、ＺＣＴ
　（５）の２次巻線側に第３図（Ｂ）に示すような電流
が生じる。この電流のオーバシュート部分は正の閾値Ｔ
Ｈ，を超えるものであり、この結果負の同値ＴＨ，を超
えた部分において波形整形回路（２０）の出力側に第３
図（Ｃ）に示すような矩形波出力が生じる。この矩形波
出力は信号幅判別回路（２１）に供給され、その時間幅
が判別され、信号幅判別回路（２１）の出力側には第３
図（Ｄ）に示すような三角波が得られる。この三角波は
パルス発生回路（２２）に供給され、こ−で三角波のレ
ベルが第２閾値ＴＯ５を超えるとその出力側に第３図（
Ｅ）に示すようなパルス信号が発生される。このパルス
信号は積分回路（２３）に供給され、こ１で積分され、
その出力側に第３図（Ｆ）に示すような波形の出力が得
られる。この出力はレベル判別器（２４）に供給され、
こ−で第３閾値ＴＨ，と比較される。ところが、第３図
（Ｆ）からもわかるように、積分回路（２３）の出力の
レベルには第３閾値Ｔ１．より低いので、レベル判別器
（２４）からは、第３図（Ｇ）に示すように、何も出力
されない。この結果スイッチング素子（７）がオンされ
ないので電磁装置（６）は付勢されず遮断器（９）も作
動せず、もって不要動作が防止される。

第５図はこの発明の他の実施例を示すブロック図であり
、（１）　、　（３）〜（７）　、　（２０）〜（２４
）は上述の従来装置及び第１図の実施例におけるものと
全く同一である。（２Ｂ）はこの発明に係る地絡検出装
置、（２５）はパルス発生回路（２２）に接続され、そ
の出力を所定時間遅延させる遅延回路、（２６）は遅延
回路（２５）に接続され、その出力に応答してリセット
信号を発生して、積分回路（２３）をリセットするリセ
ット回路である。なお、これら遅延回路（２５）とリセ
ット回路（２６）はリセット手段を構成する。

積分回路（２３）における積分回数をｎとすると、遅延
回路（２５）はｎ　−１周期で遅延動作を行い、リセッ
ト回路（２６）もｎ　−１周期でリセット動作を行う。

上記のように構成された地絡検出装置（２Ｂ）において
、交流電路（１）に地絡が生じていない場合は、ＺＣＴ
　（５）が地絡電流を検出しないので、遮断器（４）は
作動しない。

交流電路（１）に地絡が生じた場合、交流電路（１）に
第６［Ｊ　（Ａ）に示すような波形が流れ、この地絡電
流がＺＣＴ　（５）で検出され、その出力側に第６図（
Ｂ）に示すような検出信号が得られ、この結果パルス発
生回路（２２）の出力側に第６図（Ｅ）に示すようなパ
ルス信号が発生されるのは第１図の場合と同様である。

パルス発生回路（２２）からのパルス信号は積分回路（
２３）に供給されて積分されると共に遅延回路（２５）
に供給され、二へで所定時間１＋（第６図（Ｆ）〕遅延
されてリセット回路（２６）に供給それる。リセット回
路（２６）は入力信号に応答してリセット信号を積分回
路（２３）に供給し、これをリセットする。

この結集積分回路（２３）の出力側には第６図（Ｆ）に
示すような波形の出力が得られる。この出力はレベル判
別器（２４）に供給され、そのレベルが第３閾値ＴＨ６
を超えるとレベル判別器（２４）の出力側には第６図（
Ｇ）に示すような波形の台形波出力が得られる。この台
形波出力は上述した場合と同様にスイッチング素子（７
）の制御電極に印加されてスイッチング素子（７）をオ
ンし、このスイッチング素子（７）のオンにより電磁装
置（６）が付勢されて遮断器（４）が作動し、交流電路
（１）を遮断する。

次に第７図（Ａ＞に示すような断続的な開閉サージ・ノ
イズが交流電路（１）に現れたとすると、ＺＣＴ　（５
）の２次巻線側に第７図（Ｂ）に示すような電流が生じ
、この電流のオーバシュート部分に関連してパルス発生
回路（２２）の出力側に第７図（Ｅ）に示すようなパル
ス信号が得られるのは、第１図の場合と同様である。

パルス発生回路（２２）からのパルス信号は積分回路（
２３）に供給されて積分されると共に遅延回路（２５）
に供給され、こ−で所定時間１＋（第７図（Ｆ）〕遅延
されてリセット回路（２６）に供給される。リセット回
Ｎ（２６）は入力信号に応答してリセット信号を積分回
路（２３）に供給し、これをリセットする。

この結集積分回路（２３）の出力側には第７図（Ｆ）に
示すような波形の出力が得られる。この第７図（Ｆ）か
らもわかるように、積分回路（２３）の出力は積分動作
が時間ｔ１毎にリセットされるので各図の積分が加算さ
れず、各図の積分出力のレベルは低いものとなる。従っ
てこのような積分出力がレベル判別器（２４）に供給さ
れても第３＠値ＴＯ，よりも低いので、レベル判別器（
２４）がらは、第７図（Ｇ）に示すように、何も出力さ
れない。この結果スイッチング素子（７ンがオンされな
いので電磁装置（６）は付勢されず、遮断器（４）も作
動せず、もって不要動作が防止される。

なお、上述の実施例では波形整形回路（２０）の後に信
号幅判別回路（２１）を設けた場合であるが、これに代
えて第８図に示すように三角波発生手段としての積分回
路（２７）を設けてもよく、これにより上述の各実施例
と略同様の作用効果を得ることができる。

丈な、上述の実施例では断続的なＲｒｊＡサージ・ノイ
ズは正側に突出した場合について説明したが、負側に突
出した場合にも同様に通用でき、その場合には波形整形
回路（２０）の負の閾値Ｔしを正側に設定してやればよ
い。

〔発明の効果〕

この発明は、以上説明したとおり、交流電路に生じる地
籍電流を検出する地絡検出器と、この地絡検呂器に接続
され、その出力のレベルが所定の第１閾値を超えている
とき、その超えている期間に対応する時間幅の矩形波出
力を出力する波形整形回路と、この波形整形回路に接続
され、上記矩形波出力に応じて三角波を発生する三角波
発生手段と、この三角波発生手段に接続され、上記三角
波のレベルが所定の第２閾値を越えているとき、その超
えている期間に対応する時間幅のパルス信号を発生する
パルス発生回路と、このパルス発生回路に接続され、上
記パルス信号を積分する積分回路と、この積分回路に接
続され、その出力レベルが所定の第３閾値を超えたとき
、出力信号を出力するレベル判別器と、このレベル判別
器に接続され、上記出力信号によって作動されて上記交
流電路を遮断する手段とを設けたので、不規則に到来し
て来る断続的な開閉サージ・ノイズを除去し、不要動作
を防止することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
および第３図は第１図の動作説明に供するための波形図
、第４図はこの発明の要部の一例を示すブロック図、第
５図はこの発明の他の実施例を示すブロック図、第６図
及び第７図は第５図の動作説明に供するための波形図、
第８図はこの発明の更に他の実施例を示すブロック図、
第９図は従来の地絡検出装置の一例を示すブロック図、
第１０図は従来の地絡検出装置の具体例を示す回路図、
第１１図および第１２図は第１０図の回路動作の説明に
供するための波形図である。 図において、（１）は交流電路、（２＾）　、　（２Ｂ
）　、　（２Ｃ）は地絡検出装置、（５）は零相変流器
、（２０）は波形整形回路、（２１）は信号幅判別回路
、（２２）はパルス発生回路、（２３）、　（２７）は
積分回路、（２４）はレベル判別器、（２５）は遅延回
路、（２６）はリセット回路である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電路に生じる地絡電流を検出する地絡検出器
   と、 この地絡検出器に接続され、その出力のレベルが所定の
   第１閾値を超えているとき、その超えている期間に対応
   する時間幅の矩形波出力を出力する波形整形回路と、 この波形整形回路に接続され、上記矩形波出力に応じて
   三角波を発生する三角波発生手段と、この三角波発生手
   段に接続され、上記三角波のレベルが所定の第２閾値を
   越えているとき、その超えている期間に対応する時間幅
   のパルス信号を発生するパルス発生回路と、このパルス
   発生回路に接続され、上記パルス信号を積分する積分回
   路と、 この積分回路に接続され、その出力レベルが所定の第３
   閾値を超えたとき、出力信号を出力するレベル判別器と
   、 このレベル判別器に接続され、上記出力信号によって作
   動されて上記交流電路を遮断する手段と、を備えたこと
   を特徴とする地絡検出装置。
2. （２）パルス発生回路と積分回路の間に接続され、上記
   パルス発生回路の出力を所定時間遅延させたリセット信
   号により上記積分回路を周期毎にリセットするリセット
   手段を更に備えた請求項（１）記載の地絡検出装置。