JP2003125532A - トラッキングブレーカ - Google Patents

トラッキングブレーカ

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JP2003125532A
JP2003125532A JP2001315761A JP2001315761A JP2003125532A JP 2003125532 A JP2003125532 A JP 2003125532A JP 2001315761 A JP2001315761 A JP 2001315761A JP 2001315761 A JP2001315761 A JP 2001315761A JP 2003125532 A JP2003125532 A JP 2003125532A
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JP
Japan
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circuit
current
voltage
tracking
peak value
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JP2001315761A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Nakagawa
敏幸 中川
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Kawamura Electric Inc
Original Assignee
Kawamura Electric Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 家電製品を複数同時に使用しても負荷電流や
突入電流では誤動作することが無くトラッキング短絡を
検出して遮断動作する。 【解決手段】 判定回路5は、変流器1により検出した
電路の電流情報と電圧検出回路3により検出した電路の
電圧情報が入力され、演算回路8が半周期毎のピーク値
を比較し、ピーク値の変動量が電流で5アンペアを超え
且つ電圧の変動が5ボルトを超えた状態が10回連続し
て発生したらトラッキング短絡発生と判断して、引き外
し回路7の動作電流を出力回路11から出力し、引き外
しコイル6を動作させて接点13を開動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トラッキング短絡
に対して遮断動作するトラッキングブレーカに関し、特
にそのトラッキング短絡検出方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】コンセント回路での短絡や接続コード不
良により断続的に発生するトラッキング短絡を検知して
電路の遮断が可能な従来のトラッキングブレーカのトラ
ッキング短絡検出方法を図4の波形図を基に説明する。
図4においてIが電流波形、Vが電圧波形であり、従来
は、ブレーカを接続した電路の電流と電圧を常時監視し
て、電流値が予め設定した電圧位相の範囲で、予め定め
た低い閾値S1と高い閾値S2の2つの閾値のうち低い
閾値S1を越え、且つ図4(a)のP1,P2,P3に
示すように3サイクル以上に渡り電流ピーク値が連続し
て増加した場合、又は任意の2サイクルのうち1サイク
ル目で高く設定した閾値S2を越え、2サイクル目で低
く設定した閾値S1より低くなった図4(b)のQ1,
Q2に示す場合、トラッキング短絡と判定して遮断動作
していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、トラッキング
短絡のような比較的小さい値の短絡電流を検出するに
は、閾値を小さく抑える必要があが、上記従来のトラッ
キング短絡検出方法では電路に接続されている複数の家
電機器時を同時にオンした場合、突入電流や増加した負
荷電流により誤動作する場合があった。また、家電機器
を同時に複数使用した場合には、検出した電流値の変化
がトラッキングと類似する場合があり、トラッキング短
絡電流の発生を正確に検出できない場合があった。そこ
で、本発明は上記問題点に鑑み、家電製品を複数同時に
使用しても負荷電流や突入電流では誤動作することが無
いトラッキングブレーカを提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1の発明は、電路の電流,電圧を検出する電
流検出手段及び電圧検出手段と、CPUを内蔵し、該電
流検出手段及び電圧検出手段からの電流波形情報及び電
圧波形情報を受けてトラッキング短絡を判定する判定回
路と、該判定回路からの出力信号で引き外し動作する引
き外し回路とを具備し、前記判定回路が、隣接する2波
の電流ピーク値の差及び電圧ピーク値の差を演算し、該
演算値が予め定めた所定値を超える回数が予め設定した
所定時間内に予め設定した所定回数発生したらトラッキ
ング短絡発生と判断して、前記引き外し回路の動作信号
を出力することを特徴とする。
【0005】請求項2の発明は、請求項1の発明に於い
て、所定時間を判定回路入力波周期の8倍〜40倍と
し、その間に電流ピーク値の差及び電圧ピーク値の差が
所定値を超える回数が8回〜20回発生した場合にトラ
ッキング短絡発生と判断することを特徴とする。
【0006】請求項3の発明は、請求項1又は2記載の
発明において、整流波形を判定回路入力信号とし、判定
回路はピーク値の差の演算を電路電流及び電路電圧の半
周期時間ごとに実行することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明
に係るトラッキングブレーカの一例を示す回路ブロック
図であり、1は電路12の電流を検出する変流器、2は
電流−電圧変換回路、3は電路電圧を検出する電圧検出
回路、4は整流回路、5は判定回路であり、変流器1で
得た電路の電流情報を電流−電圧変換回路2で電圧に変
換した後、整流して判定回路に入力している。電圧検出
回路3で電路電圧を検出して電流と同様に整流して判定
回路に入力している。また、13は電路を接続/遮断す
る接点、6は接点を引き外し操作する引き外しコイル、
7は引き外しコイルを作動させる引き外し回路である。
【0008】判定回路5はCPUから成る演算回路8を
有し、電流・電圧情報が入力されるA/D変換I/Oポ
ート9、レジスタ10、出力回路11を設け、電路の電
流情報、電圧情報から予め設定した所定の電流変化及び
電圧変化が発生したら、トラッキング発生と判断し、引
き外し回路動作信号を出力する。
【009】具体的な判定回路5の動作を説明する。ここ
では判定動作を次の2つ基準で行い、何れか一方の基準
を満たしたならばトラッキング短絡と判定している。先
ず図2は第1の判定基準による動作を説明する波形図で
あり、図2(a)は判定回路入力電流波形、図2(b)
は判定回路入力電圧波形を示し、判定回路は入力された
電流波形,電圧波形を例えば0.25msのサンプリン
グ時間でA/D変換し、分割したデータを予め設定した
第1設定時間(例えば商用周波数半周期の10ms)T
1における各波形のピーク電流値、ピーク電圧値を常に
検出し、現在のピーク値と直前の第1設定時間T1のピ
ーク値とを比較し、その差である電流変動量ΔI、電圧
変動量ΔVを演算する。
【0010】この演算を入力される各波形に対して順次
行い、求めた電流変動量ΔI、電圧変動量ΔVが予め設
定した所定値Is,Vs(例えば電流5アンペア,電圧
5ボルト)を超える状態が予め設定した第2設定時間
(例えば100ms)T2の間に連続して所定回数(例
えば10回)発生したらトラッキング短絡発生と判断し
て引き外し回路動作信号を出力する。
【0011】また、第2設定時間T2に所定回数発生し
なかった場合、即ち電流或いは電圧の変動量が所定値に
満たなければ、その時点で判定処理をリセットして上記
所定値を超える値を示す電流変動量ΔI、電圧変動量Δ
Vのカウントを再スタートする。例えば、電路波形一周
期の区間となる図2に示す区間Aの波形は、電圧変動量
ΔVが所定値Vsを超えているが、電流変動量ΔIが所
定値Isより小さいため、判定処理はリセットされる。
また、区間Bでは電流変動量ΔIが所定値Isを超えて
いるが、電圧変動量ΔVが所定値Vsより小さいため判
定処理はリセットされる。尚、電流変動量ΔI、電圧変
動量ΔVは隣接する波形ピーク値の差の絶対値となって
いる。
【0012】図3は第2の判定基準による動作の説明図
であり、上記第2設定時間T2を3区間連続した300
msを第3設定時間T3として、この第3設定時間T3
の間に電流変動量ΔI、電圧変動量ΔVが所定値Is,
Vsを超えた回数が10回発生したらトラッキング短絡
発生と判断している。例えば図3(a)に示すように、
第3設定時間T3の区間内で電流変動量ΔI、電圧変動
量ΔVが所定値Is,Vsを超えた回数が7回と、10
回に満たなければトラッキング短絡無しと判断して、最
初の第2設定時間T2のデータを削除して新たな単位時
間を加えた図3(b)に示す所定時間T3でカウントす
る。このカウントにより電流変動量ΔI、電圧変動量Δ
Vが所定値Is,Vsを超える回数が10回以上であれ
ば、トラッキング短絡発生と判断する。尚、所定時間内
の電流変動量ΔI、電圧変動量ΔVが所定値Is,Vs
以上となった回数はレジスタに記憶される。
【0013】このように、トラッキング短絡を検出する
判定に際して、電流,電圧の変動量に基づいて所定時間
として、第1,第2,第3設定時間を設けて行うため、
トラッキング短絡により流れる電流の大きさが、通常の
遮断器が動作する電流に満たない場合でも、短時間にト
ラッキング短絡の判断ができるし、家電製品の負荷電流
や突入電流では誤動作することが無い。また家電製品を
複数同時に使用しても、トラッキング短絡特有の電流の
変動を検出でき、確実にトラッキング短絡を判別でき、
誤動作のない遮断動作ができる。また、変動量が所定値
を超える回数が例えば連続して10回発生した場合は、
直ちにトラッキング短絡発生と判断するので、波形情報
に応じて素早い遮断動作を実施できるし、整流してピー
ク値の差の演算を半周期毎に実施するので、更に短時間
に判断できる。
【0014】尚、上記実施の形態では、サンプリング時
間を0.25ms、第1設定時間を10ms、第2設定
時間を100ms、第3設定時間を300msとしてい
るが、サンプリング時間は短いほどサンプリング精度が
上がるので好ましいし、第1設定時間は判定回路入力波
形の1周期とするのが好ましい。また第2設定時間は上
記第1判定基準に応じて設定するのが良く、例えば変動
量が連続して所定値を超える回数の判定基準を短くして
8回連続して設定値を超えた場合にトラッキング短絡発
生としても良く、その場合は第2設定時間は80msと
設定するのが良い。更に、第3設定時間は第2設定時間
の整数倍で設定すると都合が良く、特に2倍から4倍が
好ましい。以上からトラッキング短絡の判定時間は入力
波周期の8倍から40倍が好ましい。また、第3設定時
間内に変動量が所定値を超える回数は第2設定時間での
設定回数以上であっても良く、8回(第2設定時間での
設定回数)〜20回が好ましい。
【0015】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1,2の発
明によれば、トラッキング短絡を検出する判定に際し
て、電流,電圧の変化量に基づいて行うため、トラッキ
ング短絡により流れる電流の大きさが、通常の遮断器が
動作する電流に満たない場合でも、短時間にトラッキン
グ短絡の判断ができるし、家電製品の負荷電流や突入電
流では誤動作することが無い。また電路に接続された複
数の家電製品を同時に使用しても、トラッキング短絡が
発生した場合は確実にトラッキング短絡を判別でき、誤
動作のない遮断動作ができる。
【0016】請求項3の発明によれば、請求項1又は2
の効果に加えて、ピーク値の差の演算を半周期毎に実施
でき、更に短時間に判断できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るトラッキングブレーカの実施形態
の一例を示す、回路ブロック図である。
【図2】トラッキング短絡判定動作の説明図であり、
(a)は電流波形図、(b)は電圧波形図である。
【図3】図2とは異なるトラッキング短絡判定動作の説
明図であり、(a)はトラッキング短絡と判定しない場
合、(b)はトラッキング短絡と判定する場合を示して
いる。
【図4】従来のトラッキングブレーカの動作説明図であ
り、(a)は電流波形図、(b)は電圧波形図である。
【符号の説明】
1・・変流器、2・・電流−電圧変換回路、4・・整流
回路、5・・判定回路、6・・引き外しコイル、7・・
引き外し回路、8・・演算回路、9・・A/D変換I/
Oポート、10・・レジスタ、11・・出力回路、T1
・・第1設定時間、T2・・第2設定時間、T3・・第
3設定時間。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電路の電流,電圧を検出する電流検出手
    段及び電圧検出手段と、CPUを内蔵し、該電流検出手
    段及び電圧検出手段からの電流波形情報及び電圧波形情
    報を受けてトラッキング短絡を判定する判定回路と、該
    判定回路からの出力信号で引き外し動作する引き外し回
    路とを具備し、前記判定回路が、隣接する2波の電流ピ
    ーク値の差及び電圧ピーク値の差を演算し、該演算値が
    予め定めた所定値を超える回数が予め設定した所定時間
    内に予め設定した所定回数発生したらトラッキング短絡
    発生と判断して、前記引き外し回路の動作信号を出力す
    ることを特徴とするトラッキングブレーカ。
  2. 【請求項2】 所定時間を判定回路入力波周期の8倍〜
    40倍とし、その間に電流ピーク値の差及び電圧ピーク
    値の差が所定値を超える回数が8回〜20回発生した場
    合にトラッキング短絡発生と判断する請求項1記載のト
    ラッキングブレーカ。
  3. 【請求項3】 整流波形を判定回路入力信号とし、判定
    回路はピーク値の差の演算を電路電流及び電路電圧の半
    周期時間ごとに実行する請求項1又は2記載のトラッキ
    ングブレーカ。
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