JPH07298475A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接点の引外しに際して誤動作が少なく、信頼
性の高い回路遮断機の提供。 【構成】 電路1 の電流を検出する第１及び第２変流器
2、3 と、第１変流器の出力電流を直流電圧に変換しデジ
タル値に変換したものを二乗しそれを積算する積算回路
7 と、その積算値と基準値を比較して引外し状態にある
とき信号を出力する引外し判定回路8 と、第２変流器の
出力電流が瞬時引外し状態にあるとき信号を出力する瞬
時引外し判定回路9 と、両判定回路の信号が入力された
とき駆動信号により接点を開閉する引外しコイル11と、
を有するものにおいて、引外し回路の前段に、引外し判
定回路又は瞬時引外し判定回路の引外し信号が入力され
たとき、再度判定を行って信号を出力する引外し再判定
手段13を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子式の回路遮断器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の回路遮断器は、図11に示す構成
のものが一般的である。図において、1 は３相３線式の
電路、2 は電路1 に流れる電流を検出する第１変流器、
3 は電路1 に流れる電流を検出するものであって第１変
流器2 より感度を鈍くしてある第２変流器、4 は第１変
流器2 の出力電流を直流オフセットにより直流電圧に変
換する電流−電圧変換回路、5 はＤＣオフセット電源回
路、6 は直流電圧を所定の時間幅にて分割してデジタル
値に変換するＡ／Ｄ変換回路、7 はデジタル値を二乗し
それを所定周期だけ積算する積算回路、8 は積算回路の
積算値と所定の基準値を比較して引外し状態にあるとき
引外し信号を出力する引外し判定回路、9は第２変流器3
の出力電流が入力されて瞬時引外し状態にあるとき引
外し信号を出力する瞬時引外し判定回路、10は両判定回
路8、9 の引外し信号が入力されたとき駆動信号を出力す
る引外し回路、11は駆動信号が入力されたとき電路1 を
開閉するために電路1 に介挿された接点12を駆動する引
外しコイルである。通常、Ａ／Ｄ変換回路6 、積算回路
7 、引外し判定回路8 、瞬時引外し判定回路9 といった
電子回路部分は、マイクロコンピュータにて構成してあ
る。

【０００３】このような回路遮断器は、電路1 に過電流
が流れた場合には引外し判定回路8が、電路1 に短絡電
流（過電流の一種で、定格の１０００％程度以上の電
流）が流れた場合には瞬時引外し判定回路9 が、それぞ
れ引外し信号を引外し回路10に出力し、引外し回路10が
駆動信号を引外しコイル11に出力して接点12を引外す
（開成する）。

【０００４】さらに詳しくは、前者の場合、電路1 の交
流電流を第１変流器2 で検出し、電流−電圧変換回路4
で交流電圧に変換したものを、ＤＣオフセット電源回路
5 の直流オフセットにより直流電圧に整流化する。そし
て、その直流電圧をＡ／Ｄ変換回路6 でデジタル値に変
換し、そのデジタル値を積算回路7 で所定の時間だけ積
算して、積算値が所定の基準値を越したことを引外し判
定回路8 で検出したときに、引外し回路10へ引外し信号
を送信する。そのときのアルゴリズムを示すフローチャ
ートは、図12の通りである。また、後者の場合、第２変
流器3 で電路1に流れる短絡電流を検出し、瞬時引外し
判定回路9 で短絡と判定したときには、図13に示すアル
ゴリズムからなるフローチャートでもってプログラムに
割り込みを行い、引外し回路10へ引外し信号を送信す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の回路遮
断器は、Ａ／Ｄ変換回路の入力信号が０〜５Ｖのため、
引外し判定回路等にノイズが混入した場合や、回路の電
源電圧に異常が発生した場合には、たとえ電路に電流が
流れていなくても、電流が流れているように見えること
があり、そのため、間違って引外しコイルを動作させ、
接点を引外すことがある。また、瞬時引外し判定回路が
プログラムに割り込み信号を送出するが、この信号ライ
ンにノイズが重畳し、割り込み信号と見なされた場合に
は、即座に接点が引外され、誤引外しが起こるというこ
ともある。

【０００６】本発明は、かかる事由に鑑みてなしたもの
で、電子式の回路遮断器において、接点の引外しに際し
て誤動作が少なく、信頼性の高い回路遮断器を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、請求項１記載の回路遮断器は、電路に流れる電流
を検出する第１変流器及び第２変流器と、第１変流器の
出力電流を直流オフセットにより直流電圧に変換する電
流−電圧変換回路と、該直流電圧を所定の時間幅にて分
割してデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路と、デジタ
ル値を二乗しそれを所定周期だけ積算する積算回路と、
積算回路の積算値と所定の基準値を比較して引外し状態
にあるとき引外し信号を出力する引外し判定回路と、第
２変流器の出力電流が入力されて瞬時引外し状態にある
とき引外し信号を出力する瞬時引外し判定回路と、両判
定回路の引外し信号が入力されたとき駆動信号を出力す
る引外し回路と、駆動信号が入力されたとき電路を開閉
する接点を駆動する引外しコイルと、を有する回路遮断
器において、前記引外し回路の前段に、前記引外し判定
回路又は瞬時引外し判定回路の引外し信号が入力された
とき、第１又は第２変流器の出力電流から再度判定を行
って引外し信号を出力する引外し再判定手段を設けた構
成としている。

【０００８】また、請求項２記載の回路遮断器は、請求
項１記載の回路遮断器において、引外し再判定手段は、
最初の引外し信号が入力されたとき、ただちにその時点
の第１変流器の出力電流が引外し状態にあるかどうかを
引外し判定回路により判断させ、引外し判定回路が再度
引外し信号を出力したとき引外し回路に引外し信号を出
力するような構成としている。

【０００９】また、請求項３記載の回路遮断器は、請求
項２記載の引外し再判定手段に、直流オフセット電圧が
所定値かどうかを判定し、所定値のときに第１変流器の
出力電流が引外し状態にあるかどうかを引外し判定回路
により判断させるようにする電圧監視部を設けてなる構
成としている。

【００１０】また、請求項４記載の回路遮断器は、請求
項１記載の引外し再判定手段に、第１変流器の出力電流
を所定の時間だけ記憶する記憶手段を設け、最初の引外
し信号が入力されたとき直ちに記憶手段に記憶されてい
る出力電流を所定の値を基準にして二値化パルスとし、
かつ二値化した一方のパルスの合計が所定数に達してい
るとき、瞬時引外し状態にあると判断して引外し回路に
引外し信号を出力するような構成としている。

【００１１】

【作用】請求項１記載の構成によれば、引外し判定回路
又は瞬時引外し判定回路より引外し信号が出力されたと
きに、直ちに接点を引外すのではなく、引外し再判定手
段で再度判定を行うため、誤って接点を引き外すことが
減少する。

【００１２】また、請求項２記載の構成によれば、請求
項１の作用を奏するうえに、引外し再判定手段を、再度
第１変流器の出力電流が引外し状態にあるかどうかを判
断する構成にしたことにより、Ａ／Ｄ変換回路等の同じ
部品が使え、部品の共通化が図れる。

【００１３】また、請求項３記載の構成によれば、請求
項２の作用を奏するうえに、電圧監視部で直流オフセッ
ト電圧が所定値かどうか判定し、所定値のときに引外し
判定回路で再判定することにより、簡単な部品追加でさ
らに過電流検出の精度が向上する。

【００１４】また、請求項４記載の構成によれば、請求
項１の作用を奏するうえに、記憶手段で記録した電流で
短絡電流が流れたかどうかを再判定することにより、短
時間の計算で過電流の検出の精度を向上することができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１乃至図６に
基づいて説明する。なお、従来例で説明したものと基本
的な機能が同様な部材には、同一の符号を付している。

【００１６】図１は、回路遮断器の構成を示すブロック
図であり、３相３線式の電路1 、第１変流器2 、第２変
流器3 、電流−電圧変換回路4 、ＤＣオフセット電源回
路5、Ａ／Ｄ変換回路6 、積算回路7 、引外し判定回路8
、瞬時引外し判定回路9 、引外し再判定手段13、引外
し回路10、引外しコイル11を主要構成部材としている。
また、Ａ／Ｄ変換回路6 、積算回路7 、引外し判定回路
8 、瞬時引外し判定回路9 といった電子回路部分は、マ
イクロコンピュータ14にて構成してある。回路遮断器と
接続されている電路1 は、３相３線式の場合を示してい
るが、３相３線式に特に限定するものではない。

【００１７】第１変流器2 は、電路1 に流れる電流を検
出して交流電流を出力するものである。第１変流器2
は、電路1 が３相３線式のため、３個用いており、たと
えば、図２に示すような電流波形を検出する。

【００１８】第２変流器3 は、電路１に流れる短絡電流
を検出してパルス的な信号を出力するものであって、第
１変流器2 より感度を鈍くしてある。なお、短絡電流は
過電流の一種であり、定格の１０００％程度以上の値の
電流である。

【００１９】電流−電圧変換回路4 は、第１変流器2 よ
り出力された交流電流を交流電圧に変換したものを、直
流オフセットを加えて整流化し、直流電圧に変換する。
具体的には、交流電流を抵抗を介して電圧値に変換し、
ＤＣオフセット電源回路5 より出力される２．５ｖの直
流オフセットを加えて整流化している。なお、電流−電
圧変換回路4 の出力波形は、図３に示す。また、ＤＣオ
フセット電源回路5 の別の出力が、後述するＡ／Ｄ変換
回路6 に入力される。

【００２０】Ａ／Ｄ変換回路6 は、電流−電圧変換回路
4 の出力電圧を所定の時間幅で分割して、各分割電圧を
デジタル値に変換するものである。たとえば、出力電圧
を分割時間幅となるサンプリング時間である１ｍ秒ごと
にデジタル化する。Ａ／Ｄ変換回路6 の最大入力電圧を
５ｖとし、デジタル変換の分解能を８ビットとすると、
Ａ／Ｄ変換回路6 の出力は、０ｖのときが０、２．５ｖ
のときが１２７、５ｖのときが２５５となる。ここで、
Ａ／Ｄ変換時の１ビットの電流値が２Ａに対応するよう
に電流ー電圧変換回路4 を調整すると、Ａ／Ｄ変換回路
6 の性能として、−２５６Ａ〜＋２５６Ａまでの電流の
計測が可能となる。従って、図４に示すようにＡ／Ｄ変
換できないような大きな過電流Ｑが入力されると、図５
に示すように上限値以上では２５５、下限値以下では０
という値となる。

【００２１】積算回路7 は、Ａ／Ｄ変換回路6 の各分割
電圧のデジタル値を二乗し、その二乗値を積算時間幅な
る積算周期であるところの電路電流の一周期にわたって
積算する。

【００２２】引外し判定回路8 は、前記積算回路7 の積
算値を所定の基準値と比較してその基準値を越えたかど
うかを判定し、基準値を越えた場合には、後述する引外
し再判定手段13に検出信号を出力する。すなわち、電路
1 の過電流を検出するものである。なお、引外し判定回
路8 の基準値は、入力手段により任意値に設定でき、か
つ変更可能である。

【００２３】瞬時引外し判定回路9 は、第２変流器3 よ
り出力された短絡信号を受けて、引外し判定回路8 と同
様に、引外し再判定手段13に第２の検出信号を出力す
る。具体的には、第２変流器3 より出力されたパルス信
号を受け取り、引外し再判定手段13に５Ｖのステップ電
圧を印加する。

【００２４】引外し再判定手段13は、引外し判定回路8
の検出信号又は瞬時引外し判定回路9 の第２の検出信号
を受信して、再度、電路1 に過電流が流れているかどう
かの判定を行う。この引外し再判定手段13は、２種類の
判定を行う。第１は、引外し再判定手段13に設けた電圧
監視部15で、ＤＣオフセット電源回路5 の直流オフセッ
トが所定値かどうか判定する。所定値でない場合は、直
流オフセットを補正する。第２は、電路1 に流れる電流
を再度第１変流器2 で検出し、電流−電圧変換回路4 、
Ａ／Ｄ変換回路6 、積算回路7 を経て、積算値が基準値
を越えたかどうかを再度引外し判定回路8 で判定する。

【００２５】出力回路16は、引外し再判定手段13で、直
流オフセットが所定値で、積算値が基準値を越えたとき
に出力される信号を受信して、引外し回路10に引外し信
号を出力する。また、引外し回路10は、引外しコイル11
に駆動信号を出力し、電路1を開閉する接点12を開成す
る。

【００２６】なお、電路1 を流れる電流の実効値は、積
算値を積算周期で割ったのち、平方根演算することによ
り求められる。しかし、本実施例では、積算値を仮想的
な実効値として取り扱っている。

【００２７】次に、本発明の動作について説明する。図
６は動作のアルゴリズムを示すフローチャートであり、
第１変流器2 より検出した電流から過電流かどうかを判
定して、過電流と判定したときに接点12を開成する場合
について示している。

【００２８】第１変流器2 で電路1 に流れる電流を検出
し（ａ）、電流−電圧変換回路4 で直流オフセットを加
えて直流電圧に変換し、Ａ／Ｄ変換回路6 に入力する。
Ａ／Ｄ変換回路6 では、その直流電圧を分割してデジタ
ル値に変換し（ｂ）、積算回路7 でその二乗値を一定期
間積算する（ｃ）。そして、引外し判定回路8 で積算値
を所定の基準値と比較して、その基準値を越えたかどう
かを判定し（ｄ）、基準値を越えた場合には、引外し再
判定手段13で、再度、第１変流器2 で電路1 に流れる電
流を検出するとともに、ＤＣオフセット電源回路5 の直
流オフセットを検出する（ｅ）。さらに、この直流オフ
セットが所定値かどうか電圧監視部15で判定し（ｆ）、
所定値のときは、第１変流器2 で検出した電流から、電
流−電圧変換回路4 、Ａ／Ｄ変換回路6 、積算回路7 を
経て、積算値が基準値を越えたかどうかを再度、引外し
判定回路8 で判定する（ｇ）。基準値を越えたと判定す
れば、過電流と判断して、出力回路16より引外し回路10
に引外し信号を出力し、引外しコイル11に駆動信号を出
力し（ｈ）、接点12を開成する（ｉ）。

【００２９】一方、第２変流器3 より出力された短絡信
号を受けて、瞬時引外し判定回路9が引外し再判定手段1
3に第２の検出信号を出力した場合は、図６の（ｅ）の
部分に割り込み、そのあと前記と同じ動作をする。

【００３０】このような構成にすることにより、３重の
引外し判定を行うので、より正確な過電流判定ができ
る。

【００３１】なお、引外し再判定手段13は、２種類の引
外し判定を行うようにしたが、別にどちらか１種類でも
よい。また、Ａ／Ｄ変換回路6 等をマイクロコンピュー
タで構成したが、これは特に限定されるものでない。

【００３２】次に、本発明の第２実施例を図７乃至図10
に基づいて説明する。この実施例は、図示はしていない
が、引外し再判定手段13に、記憶手段と、短絡電流再判
定部を設けたものであり、第１実施例とは異なる部分に
ついて説明する。

【００３３】記憶手段は、第１変流器2 で検出した電路
1 に流れる電流を所定の時間だけ記憶するものであり、
キューバッファによって構成され、マイクロコンピュー
タ14の内部に設けられる。この記憶手段は、随時、現在
から一定時間前までの電流値を記憶する。

【００３４】短絡電流再判定部は、記憶手段で記憶した
電流値を図８に示すような所定の閾値Ｒにより二値化パ
ルスとし、その二値化した一方のパルスの合計が所定数
に達しているかどうかで短絡電流が流れたかどうかを判
定する。二値化処理は、０〜Ｒ，０〜−Ｒの範囲では、
０とし、Ｒ以上、−Ｒ以下では１とする処理であり、Ｒ
の値を電流の振幅の５％程度にとる。これは、第１変流
器2 の特性から、定格の１０００％以上の短絡電流が流
れた場合には、サンプリングした結果が０レベル付近
と、オバーフローしたものにわかれるためである。

【００３５】次に、本発明の動作について説明する。平
常時、回路遮断器は、電路1 に流れる電流を第１変流器
2 で検出し、電流−電圧変換回路4 、Ａ／Ｄ変換回路6
、積算回路7 を経て、積算値が基準値を越えたかどう
かを引外し判定回路8 で判定している。電路1 に短絡電
流が流れた場合には、第２変流器3 より短絡信号を出力
し、瞬時引外し判定回路9 が引外し再判定手段13に第２
の検出信号を出力し、割り込み信号を出す。なお、図９
は平常時のフローチャート、図10は短絡電流が流れたと
きのフローチャートである。一方、瞬時引外し判定回路
9 よりの割り込み信号を受信すると、短絡電流再判定部
は、記憶手段で予め記憶した電流値を所定の閾値Ｒによ
り二値化処理し、それをカウントしたものが、限界値を
越えているかどうか判定する。そして、カウントした値
が、限界値以上で、短絡電流が流れたと判定した場合
は、出力回路16より引外し回路10に引外し信号を出力
し、引外しコイル11に駆動信号を出力し、接点12を開成
する。

【００３６】このような構成にすることにより、短時間
に２重の引外し判定を行うことができる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１記載の回路遮断器は、引外し判
定回路又は瞬時引外し判定回路より引外し信号が出力さ
れたときに、直ちに接点を引外すのではなく、引外し再
判定手段で再度判定を行うため、誤って接点を引き外す
ことが減少するので、接点の引外しの信頼性が向上す
る。

【００３８】また、請求項２記載の回路遮断器は、請求
項１の効果を奏するうえに、引外し再判定手段を、再度
第１変流器の出力電流が引外し状態にあるかどうかを判
断する構成にしたことにより、Ａ／Ｄ変換回路等の同じ
部品が使え、部品の共通化が図れるので、コンパクト
化、低コスト化に貢献する。

【００３９】また、請求項３記載の回路遮断器は、請求
項２の効果を奏するうえに、電圧監視部で直流オフセッ
ト電圧が所定値かどうか判定し、所定値のときに引外し
判定回路で再判定することにより、簡単な部品追加でさ
らに過電流検出の精度が向上するので、さらにコンパク
ト化、低コスト化とともに、接点の引外しの信頼性が向
上する。

【００４０】また、請求項４記載の回路遮断器は、請求
項１の効果を奏するうえに、記憶手段で記録した電流で
短絡電流が流れたかどうかを再判定することにより、短
時間の計算で過電流の検出の精度を向上することができ
るので、信頼性の高い高速引外しができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す回路遮断器のブロッ
ク図である。

【図２】その電路を流れる電流波形である。

【図３】そのＡ／Ｄ変換回路の入力電圧を示す図であ
る。

【図４】そのＡ／Ｄ変換回路の上限値、下限値を示す図
である。

【図５】そのＡ／Ｄ変換回路通過後の入力電圧を示す図
である。

【図６】その回路遮断器のフローチャートである。

【図７】本発明の第２実施例を示すＡ／Ｄ変換回路の上
限値、下限値を示す図である。

【図８】そのＡ／Ｄ変換回路通過後の入力電圧を示す図
である。

【図９】その回路遮断器のフローチャートである。

【図10】その回路遮断器の別のフローチャートである。

【図11】従来例を示す回路遮断器のブロック図である。

【図12】その回路遮断器のフローチャートである。

【図13】その回路遮断器の別のフローチャートである。

【符号の説明】

1 電路 2 第１変流器 3 第２変流器 4 電流−電圧変換回路 5 ＤＣオフセット電源回路 6 Ａ／Ｄ変換回路 7 積算回路 8 引外し判定回路 9 瞬時引外し判定回路 10 引外し回路 11 引外しコイル 12 接点 13 引外し再判定手段 15 電圧監視部 16 出力回路

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年８月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】さらに詳しくは、前者の場合、電路1 の交
流電流を第１変流器2 で検出し、電流−電圧変換回路4
で交流電圧に変換したものを、ＤＣオフセット電源回路
5 の直流オフセットにより＋側に持ち上げ、直流電圧に
変換する。そして、その直流電圧をＡ／Ｄ変換回路6 で
デジタル値に変換し、そのデジタル値を積算回路7 で所
定の時間だけ積算して、積算値が所定の基準値を越した
ことを引外し判定回路8 で検出したときに、引外し回路
10へ引外し信号を送信する。そのときのアルゴリズムを
示すフローチャートは、図12の通りである。また、後者
の場合、第２変流器3 で電路1 に流れる短絡電流を検出
し、瞬時引外し判定回路9 で短絡と判定したときには、
図13に示すアルゴリズムからなるフローチャートでもっ
てプログラムに割り込みを行い、引外し回路10へ引外し
信号を送信する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】電流−電圧変換回路4 は、第１変流器2 よ
り出力された交流電流を交流電圧に変換したものを、直
流オフセットを加えて＋側に持ち上げ、直流電圧に変換
する。具体的には、交流電流を抵抗を介して電圧値に変
換し、ＤＣオフセット電源回路5 より出力される２．５
ｖの直流オフセットを加えて＋側に持ち上げ、直流電圧
に変換する。なお、電流−電圧変換回路4 の出力波形
は、図３に示す。また、ＤＣオフセット電源回路5 の別
の出力が、後述するＡ／Ｄ変換回路6 に入力される。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電路に流れる電流を検出する第１変流
   器及び第２変流器と、第１変流器の出力電流を直流オフ
   セットにより直流電圧に変換する電流−電圧変換回路
   と、該直流電圧を所定の時間幅にて分割してデジタル値
   に変換するＡ／Ｄ変換回路と、デジタル値を二乗しそれ
   を所定周期だけ積算する積算回路と、積算回路の積算値
   と所定の基準値を比較して引外し状態にあるとき引外し
   信号を出力する引外し判定回路と、第２変流器の出力電
   流が入力されて瞬時引外し状態にあるとき引外し信号を
   出力する瞬時引外し判定回路と、両判定回路の引外し信
   号が入力されたとき駆動信号を出力する引外し回路と、
   駆動信号が入力されたとき電路を開閉する接点を駆動す
   る引外しコイルと、を有する回路遮断器において、 前記引外し回路の前段に、前記引外し判定回路又は瞬時
   引外し判定回路の引外し信号が入力されたとき、第１又
   は第２変流器の出力電流から再度判定を行って引外し信
   号を出力する引外し再判定手段を設けたことを特徴とす
   る回路遮断器。
2. 【請求項２】 前記引外し再判定手段は、最初の引外
   し信号が入力されたとき、ただちにその時点の第１変流
   器の出力電流が引外し状態にあるかどうかを引外し判定
   回路により判断させ、引外し判定回路が再度引外し信号
   を出力したとき引外し回路に引外し信号を出力するよう
   構成されてなる請求項１記載の回路遮断器。
3. 【請求項３】 前記引外し再判定手段は、直流オフセ
   ット電圧が所定値かどうかを判定し、所定値のときに第
   １変流器の出力電流が引外し状態にあるかどうかを引外
   し判定回路により判断させるようにする電圧監視部を設
   けてなる請求項２記載の回路遮断器。
4. 【請求項４】 前記引外し再判定手段は、第１変流器
   の出力電流を所定の時間だけ記憶する記憶手段を設け、
   最初の引外し信号が入力されたとき直ちに記憶手段に記
   憶されている出力電流を所定の値を基準にして二値化パ
   ルスとし、かつ二値化した一方のパルスの合計が所定数
   に達しているとき、瞬時引外し状態にあると判断して引
   外し回路に引外し信号を出力するよう構成されてなる請
   求項１記載の回路遮断器。