JP4521014B2 - デジタル分電盤 - Google Patents

Description

本発明は、多重フィーダ側に対する電力供給及びデジタル計測制御のための分電盤装置に関するもので、特に、多重フィーダに接続された分電盤の漏電状態、絶縁抵抗値、過電流状態及びブスバーの温度変化などを実時間で測定して電力量などを計算するとともに、現在の分電盤の各種の状態情報を表示し、異常時には警報及び遮断動作を行うように構成したデジタル分電盤に関するものである。

一般的に、分電盤は、配電線路から引き込まれる電力を個別ＭＣＣＢを通して多数のフィーダに供給するスイッチボードである。

上記のような分電盤においては、電力を消費するフィーダ側にＭＣＣＢを通して単純に入力電力を分岐しながら、何れか一つのフィーダまたは２以上のフィーダで漏洩電流または過電流が発生すると、該当のフィーダの前端に設置されたＭＣＣＢ内のＺＣＴまたはＣＴによって検出される。そして、この検出値で該当のＭＣＣＢがトリップ作動して線路を遮断することで、何れか一つのフィーダ側の故障が他のフィーダ側に伝播されることを抑制している。

しかしながら、分電盤に設置された多数のＭＣＣＢのうち何れか一つのＭＣＣＢがトリップした場合、その原因に対する履歴を追跡できないとともに、積算電力量の情報、ブスバー温度などに対する情報を得るために、別途の演算処理回路及び温度センサを付加すべきであるので、多数のフィーダ側に対する監視及び制御管理が複雑であり、非常に不便であった。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、多重フィーダに接続された分電盤の漏電状態、絶縁抵抗値、過電流状態及びブスバーの温度変化などを実時間で測定して電力量などを計算するとともに、現在の分電盤の各種の状態情報を表示し、異常時に警報及び遮断動作を行うデジタル分電盤を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るデジタル分電盤は、メインＭＣＣＢと、このメインＭＣＣＢにＲＳＴＮブスバーを通して接続された多数の分岐用ＭＣＣＢと、前記メインＭＣＣＢと分岐用ＭＣＣＢとの間のブスバー上に貫通挿入されて装着されており、ＰＴとＣＴの他にＺＣＴ及びＴ／Ｃをさらに含むＣＴ／ＰＴユニットと、前記ＣＴ／ＰＴユニットのＰＴを通して引き出した電圧を変換してコントロール電圧及び表示電圧とトリップ電圧を生成し、無停電電源供給のためのバックアップバッテリを含むパワーユニットと、前記パワーユニットから入力されるコントロール電圧及び表示電圧とトリップ電圧の電源供給と、前記ＣＴ／ＰＴユニットを通して入力される電圧、電流、零相電流及びブスバー温度検出値の入力を受けて、キー入力部の設定条件によって漏電、絶縁抵抗、過電流及びブスバーの温度などを実時間で測定して異常有無を判断・表示し、異常条件であると、警報及び遮断動作などを行うディスプレイ、ＬＥＤブロック、アラーム・音声案内部、トリップ信号発生部及びキー入力部で構成されたコントロールユニットと、を含むことを特徴とする。

本発明は、漏電遮断機のみで漏電及び過電流を防止していた既存の分電盤とは異なって、 漏電、絶縁抵抗、過電流及びブスバーの温度などを測定し、その異常有無及び実時間測定値を表示するとともに、警報及び遮断動作を同時に行えるという効果を有する。

また、本発明は、漏電、絶縁抵抗、過電流及びブスバーの温度などの測定範囲と警報などを任意の使用者値で設定及び変更することで、分電盤の使用環境による最適の効率化を達成できるという効果を有する。

以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。

図１は、本発明に係るデジタル分電盤の回路構成図である。

図１に示すように、本発明に係るデジタル分電盤は、ＭＣＣＢブロック、コントロールユニット１０、ＣＴ／ＰＴユニット２０及びパワーユニット３０を含んで構成される。

前記ＭＣＣＢブロックは、分電盤内ＲＳＴＮの３相引き込み端側に設置されるメインＭＣＣＢ４０と、このメインＭＣＣＢ４０にブスバーを通して接続される多数の分岐用ＭＣＣＢ４１〜４ｎと、を含む。

前記ＣＴ／ＰＴユニット２０は、メインＭＣＣＢ４０と分岐用ＭＣＣＢ４１〜４ｎとの間のブスバー上に貫通挿入されて装着されており、ＰＴ２１及びＣＴ２２の他にＺＣＴ２３及びＴ／Ｃ２４を含み、これらＰＴ２１、ＣＴ２２、ＺＣＴ２３及びＴ／Ｃ２４で電圧値、電流値、零相電流値及びブスバー温度検出値が検出され、これら値がコントロールユニット１０に提供されるように構成する。

前記パワーユニット３０は、例えば、Ｒ、Ｎブスバーから電圧を引き出し、本発明のデジタル分電盤のコントローラで要求されるコントロール電圧及び表示電圧（ＤＣ５Ｖ）とトリップ電圧（ＤＣ２４Ｖ）を生成し、これら電圧が前記コントロールユニット１０に提供されるように構成する。

前記コントロールユニット１０は、通信モジュール１２、ディスプレイ１３、ＬＥＤブロック１４、トリップ信号発生部１６、キー入力部１７及びこれらとデータを取り交わすマイコン１１を含み、前記マイコン１１は、前記ＣＴ／ＰＴユニット２０から入力される電圧値（Ｖｉ）、電流値（Ｉｉ）、零相電流値（Ｚｉ）及びブスバー温度検出値と、各分岐用ＭＣＣＢ４１〜４ｎから入力される電流、電圧及び零相電流（Ｖｉ＋Ｉｉ＋Ｚｉ）を、前記キー入力部１７に設定登録された条件によって演算・対比することで、分電盤の電力情報を生成する。前記コントロールユニット１０は、前記通信モジュール１２を通して外部のＰＣと分電盤の電力状況情報及び制御情報を共有するための通信（例えば、ＲＳ−４８５通信）が行われ、ディスプレイ１３とＬＥＤブロック１４を通して分岐用ＭＣＣＢ別に実時間で電力情報が表示され、アラーム・音声案内部１５を通して機能設定及び状態案内メントと警告音が出力され、トリップ信号発生部１６を通してメインＭＣＣＢ４０及び多数の分岐用ＭＣＣＢ４１〜４ｎに選択的にトリップ信号が印加されるように構成する。

図２は、本発明に係るデジタル分電盤用マルチメータの配置構成図で、図３は、本発明に係るマルチメータを含むデジタル分電盤の実際構成を説明するための図面代用の写真であり、本発明のデジタル分電盤のマルチメータは、ＣＴ／ＰＴユニット２０を中心にして、その両側にコントロールユニット１０とパワーユニット３０が水平に隣接して配置される。

マルチメータを構成するＣＴ／ＰＴユニット２０、コントロールユニット１０及びパワーユニット３０は、コネクタ１８，３２によって互いに結線されるとともに、コントロールユニット１０とパワーユニット３０の下端に結合されるコネクタ１９，３３を通してＺＣＴ及びトリップコイルに結線されるように構成する。

図４は、本発明に係るデジタル分電盤用マルチメータのコントロールユニット１０の構成図であり、コントロールユニット１０の上部には、ディスプレイ１３、ＬＥＤブロック１４及びキー入力部１７が配置され、コントロールユニット１０の側面には、ＣＴ／ＰＴユニット２０との接続のためのコネクタ１８が設けられる。

このコントロールユニット１０の上部に配置されるディスプレイ１３及びキー入力部１７は、コントロールユニット１０の本体と分離・結合される着脱可能な独立パネル形態で設計される。

図５は、本発明に係るデジタル分電盤用マルチメータのＣＴ／ＰＴユニット２０の構成図で、ＲＳＴＮの３相に合わせてブスバーガイド溝２５が４個形成される。

図６は、本発明に係るデジタル分電盤用マルチメータのパワーユニット３０の構成図で、ＣＴ／ＰＴユニット２０との接続のためのコネクタ３２を備えている。

図７は、本発明に係るデジタル分電盤用マルチメータのコントロールユニットの表示部及びキー入力部の配置構成図で、ボタン１７−１〜１７―４は、エンターボタン、モードボタン、上向移動ボタン、右向移動ボタンをそれぞれ示し、ボタン１７−７は、リセットボタンを示している。

前記モードボタン１７−２は、測定項目及び設定項目を転換する命令をマイコン１１に入力する機能を有する。

前記上向移動ボタン１７−３は、項目別チャネル転換及び設定時、数字選択のための移動命令をマイコン１１に入力する機能を有する。

前記右向移動ボタン１７−４は、自動／手動警報解除及び設定時、メニュー設定位置を右に移動させるか、細部設定項目を転換するための命令をマイコン１１に入力する機能を有する。

前記エンターボタン１７−１は、設定モードに進入するか、設定データを保存するための命令をマイコン１１に入力する機能を有する。

前記リセットボタン１７−７は、警報発生時、警報を解除する機能を有する。

ここで、前記マルチメータのコントロールユニットの表示部は、ディスプレイ１３とＬＥＤブロック１４に相当する。

以下、上記のように構成された本発明のデジタル分電盤の動作を説明する。

本発明のマルチメータは、コントロールユニット１０、ＣＴ／ＰＴユニット２０及びパワーユニット３０が一組にセッティングされて設計・出荷される。まず、ＣＴ／ＰＴユニット２０をブスバーに貫通して設置し、引き続いて、コントロールユニット１０とパワーユニット３０の下端に設けられるＺＣＴ及びトリップコイル結線用コネクタ１９，３３を接続する。

前記ＣＴ／ＰＴユニット２０は、方向性を有するので、正確に表示された接続方向に設置すべきであり、前記コントロールユニット１０とパワーユニット３０を分電盤のチャネルに取り付ける前に、これら側部のリボン型コネクタ１８，３２を、ＣＴ／ＰＴユニット２０の上部エッジ付近の両側に設けられたコネクタ接続ピンに連結して接続する。特に、コントロールユニット１０の上部に配置されるディスプレイ１３及びキー入力部１７がコントロールユニット１０の本体に着脱可能な独立パネル形態で設計された場合、まず、分電盤のチャネルにコントロールユニット１０の本体を付着し、その上部にディスプレイ１３及びキー入力部１７を装着する。

上記のようにコントロールユニット１０、ＣＴ／ＰＴユニット２０及びパワーユニット３０で構成されたデジタル分電盤のマルチメータは、電圧計測、電流計測、積算電力量計測、漏洩電流（Ｉｏ）及び漏洩電流（Ｉｇｒ）計測、ブスバー温度計測などの計測機能と、その計測値及び動作モードなどを表示する表示機能と、各種の制御機能を行う。

上記の表示機能において、第一の表示機能は、計測値表示機能であり、平常時には電圧計測値を表示し、エンターボタン１７−１の入力時ごとに項目が変わりながら該当の項目の計測値を所定時間（約３秒）の間表示した後、平常状態に転換される。

第２の表示機能は、警報表示（ランプ表示）機能であり、メインＭＣＣＢ４０でトリップが発生すると、コントロールユニット１０のマイコン１１は、ＬＥＤブロック１４のメインＬＥＤの点滅制御を行う。そして、フィーダ側の分岐用ＭＣＣＢで警報が発生すると、該当の分岐用ＭＣＣＢのＬＥＤを点灯させ、トリップが発生すると、該当のＬＥＤの点滅制御を行う。

漏洩電流（Ｉｏ）及び漏洩電流（Ｉｇｒ）警報が発生すると、マイコンは、該当のＬＥＤを点灯させ、トリップが発生すると、該当のＬＥＤを点滅させる。

ＣＴ／ＰＴユニット２０内の温度センサ（Ｔ／Ｃ）２４によって検出されたブスバーの温度が過熱状態であると、ＴＥＭＰ ＬＥＤの点灯制御を行い、トリップが発生すると、該当のＴＥＭＰ ＬＥＤの点滅制御を行う。

第３の表示機能は、動作モード表示機能であり、本発明のマルチメータの動作モードが自動モード設定であるか、手動モード設定であるかによって、［ＡＵＴＯ］ＬＥＤまたは［ＭＡＮ］ＬＥＤが点灯され、現在のモードを表示する。

第４の表示機能は、通信状態表示機能であり、通信中である場合、その状態が［ＴＸ／ＲＸ］ＬＥＤの点滅動作で示される。

前記マルチメータの制御機能としては、メインＭＣＣＢの制御機能及び各フィーダ別分岐用ＭＣＣＢの制御機能があり、これら機能は、ＭＣＣＢの漏洩電流制御において実質的に同一である。

前記メインＭＣＣＢの制御機能を細分化すると、過電流制御、漏洩電流制御、ブスバー過熱制御などがある。ここで、過電流制御は、総合電流が設定値を超える場合に警報を発することで、前記設定値は、ブスバーの温度と連動して可変的に適用され、この場合、メインＭＣＣＢのトリップ制御が行われる。過電流の設定値は、ＭＣＣＢの定格電流範囲内で任意に設定される。

漏洩電流制御は、漏洩電流（ＩｏまたはＩｇｒ）が設定値を超える場合に警報を発することで、このとき、メインＭＣＣＢのトリップ制御が行われる。

ブスバー過熱制御は、ブスバーの温度が設定値を超えるか、単位時間当たり（例えば５分）設定値（例えば３℃）以上上昇する場合、警報及びトリップ制御が起こる。本発明のマルチメータのコントロールユニットによって、単位時間及び温度変化値の任意の設定入力が可能になる。

本発明に係るデジタル分電盤の回路構成図である。 本発明に係るデジタル分電盤用マルチメータの配置構成図である。 本発明に係るマルチメータを含むデジタル分電盤の実際構成を説明するための図面代用の写真である。 本発明に係るデジタル分電盤用マルチメータのコントロールユニットの構成図である。 本発明に係るデジタル分電盤用マルチメータのＣＴ／ＰＴユニットの構成図である。。 本発明に係るデジタル分電盤用マルチメータのパワーユニットの構成図である。 本発明に係るデジタル分電盤用マルチメータのコントロールユニットの表示部及びキー入力部の配置構成図である。

符号の説明

１０ コントロールユニット
１１ マイコン
１２ 通信モジュール
１３ ディスプレイ
１４ ＬＥＤブロック
１５ アラーム・音声案内部
１６ トリップ信号発生部
１７ キー入力部
１８，１９，３２，３３ コネクタ
２０ ＣＴ／ＰＴユニット
２１ ＰＴ
２２ ＣＴ
２３ ＺＣＴ
２４ Ｔ／Ｃ
２５ ブスバーガイド溝
３０ パワーユニット
３１ バックアップバッテリ
４０ メインＭＣＣＢ
４１〜４ｎ 分岐ＭＣＣＢ

Claims (2)

1. メインＭＣＣＢと、前記メインＭＣＣＢにＲＳＴＮブスバーを通して接続された多数の分岐用ＭＣＣＢと、を備える分電盤において、
   前記メインＭＣＣＢと前記分岐用ＭＣＣＢとの間の前記ＲＳＴＮブスバー上に貫通挿入されて装着され、ＰＴとＣＴの他にＺＣＴ及びＴ／Ｃをさらに含むＣＴ／ＰＴユニットと、前記ＣＴ／ＰＴユニットのＰＴを通して引き出した電圧を変換してコントロール電圧、表示電圧及びトリップ電圧を生成し、無停電電源供給のためのバックアップバッテリを含むパワーユニットと、ディスプレイ、ＬＥＤブロック、アラーム・音声案内部、トリップ信号発生部及びキー入力部を有し、前記パワーユニットから入力されるコントロール電圧、表示電圧及びトリップ電圧の電源供給とともに、前記ＣＴ／ＰＴユニットを通して入力される電圧、電流、零相電流及び前記ＲＳＴＮブスバー温度検出値の入力を受けて、前記キー入力部の設定条件によって漏電、絶縁抵抗、過電流及び前記ＲＳＴＮブスバーの温度を実時間で測定して異常有無を判断し、異常である場合には、警報及び遮断動作を行うためのコントロールユニットと、を備えるとともに、
   前記コントロールユニットと前記パワーユニットとは前記ＲＳＴＮブスバー上に設置される前記ＣＴ／ＰＴユニットを中央にして両側に配置され、前記コントロールユニットと前記ＣＴ／ＰＴユニットとは第１のコネクタによって互いに結線され、前記ＣＴ／ＰＴユニットと前記パワーユニットとは第２のコネクタによって互いに結線され、前記コントロールユニットと前記パワーユニットとはそれぞれの下端に設けられるＺＣＴ及びトリップコイル結線用コネクタよって互いに接続されることを特徴とする分電盤。
2. 前記コントロールユニットは、外部のＰＣとの間で分電盤電力状況情報及び分電盤制御情報を共有するためのＲＳ−４８５の通信モジュールを備えることを特徴とする請求項１に記載の分電盤。