JP5288757B2

JP5288757B2 - 電子式遮断器

Info

Publication number: JP5288757B2
Application number: JP2007247097A
Authority: JP
Inventors: 一彦五所野尾; 祐一郎直井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2027-09-25
Also published as: JP2009081899A

Description

本発明は、自機の動作異常を通知する電子式遮断器に関する。

従来から、電路の電流情報と電圧情報に基づいて電路を引き外す電子式遮断器が知られている。図１１に、このような電子式遮断器の一構成を示す。電子式遮断器１０１は、電路１１１に配せられ外部電源１１２と電子式遮断器１０１を接続する接点１１３と、接点１１３により電路１１１を引き外す引き外し回路部１０２と、電路１１１に流れる電流を検出する電流検出部１０３と、電路１１１の電圧を検出する電圧検出部１０４と、電流検出部１０３と電圧検出部１０４とによって検出された電流情報と電圧情報とに基づいて引き外し回路部１０２に引き外し信号を出力する処理部１０５と、を備えている。また、電子式遮断器１０１は、機構部品によって構成された短絡センサ１３１と引き外し部１３２を備えており、短絡センサ１３１と引き外し部１３２は、電路１１１に短絡が発生すると電路１１１を引き外す。

電流検出部１０３は電路１１１の電流を検出し、電流情報Ｉｔ、Ｉｓ、Ｉｒを処理部１０５へ出力する。電圧検出部１０４は電路１１１の電圧を検出し、電圧情報Ｖｓｔ、Ｖｒｓを処理部１０５へ出力する。処理部１０５は、取得した電流情報と電圧情報に基づいて短絡や過電流や過不足電圧等の異常を判断し、異常と判断した場合には、引き外し回路部１０２に引き外し信号を出力し、電路１１１を引き外す。

図１２は、電子式遮断器１０１に求められる電流検出性能を示す。横軸は電流の大きさを示し、縦軸は引き外しの動作時間を示す。電流検出は短絡領域と過電流領域の２種類を検出する必要があり、短絡領域ではある一定時間以内に引き外さなければならず、過電流領域では、過電流レベルに応じた引き外し時間に引き外さなければならない。また、電圧検出では、過電圧と不足電圧に条件があり、電圧のレベルに応じて引き外しを行うまでの時間が異なる。処理部１０５は、電流と電圧のそれぞれの条件に基づいて引き外し信号を出力する。また、電子式遮断器１０１は、処理部１０５が暴走や故障をし、処理部１０５から引き外し信号が出力されないときにも、短絡発生時には短絡センサ１３１によって、電路１１１の引き外しを行なう。

しかし、電子式遮断器１０１は、処理部１０５が暴走や故障したときに短絡以外の過電流等の異常が発生した場合には、電路１１１の引き外しが行えない。

また、処理部の暴走時の復帰用にウォッチドッグタイマを処理部に外付けして、暴走時に処理部のリセットを行えるようにした電子式遮断器が知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に示されるような電子式遮断器においては、マイコンが故障して動作を停止した場合には、電路の引き外しを行うことができず、また、故障の通知も行われない。
特開平５−２５０９７８号公報

本発明は、上記問題を解消するものであり、通電情報を処理する処理部に異常が発生すると異常を通知する電子式遮断器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、電路を引き外す引き外し回路部と、電路に流れる電流を検出する電流検出部と、電路の電圧を検出する電圧検出部と、前記電流検出部又は電圧検出部によって検出された電流情報又は電圧情報に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力する処理部と、を備えた電子式遮断器において、前記処理部の動作状況を監視する監視部と、前記監視部からの信号により前記動作状況を外部に通知する通知部と、を備え、前記電流情報と電圧情報の内のいずれか一方が前記処理部に入力され、他方が前記監視部に入力され、前記監視部は入力された前記電流情報又は電圧情報に基づいて、前記引き外し回路部に引き外し信号を出力するものである。また、請求項２の発明は、電路を引き外す引き外し回路部と、電路に流れる電流を検出する電流検出部と、電路の電圧を検出する電圧検出部と、前記電流検出部又は電圧検出部によって検出された電流情報又は電圧情報に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力する処理部と、を備えた電子式遮断器において、前記処理部の動作状況を監視する監視部と、前記監視部からの信号により前記動作状況を外部に通知する通知部と、を備え、第１の相の電流情報は、前記処理部及び監視部のどちらか一方に入力されて、第２の相の電流情報は、前記処理部及び監視部のどちらか他方に入力され、第１の相の電圧情報は、前記処理部及び監視部のどちらか一方に入力されて、第２の相の電圧情報は、前記処理部及び監視部のどちらか他方に入力され、前記処理部及び監視部はそれぞれに入力された電流情報と電圧情報に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力するものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の電子式遮断器において、電子式遮断器自体の使用状況を検出する検出手段を備え、前記使用状況を前記通知部によって外部に通知するものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電子式遮断器において、前記処理部は、前記監視部の動作状況を監視し、前記通知部は、前記処理部からの信号により前記動作状況を外部に通知するものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電子式遮断器において、前記監視部は、前記処理部の動作状況の監視結果に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力するものである。

請求項６の発明は、請求項１又は２に記載の電子式遮断器において、前記処理部は、前記監視部に一定周期でリセット信号を出力する周期信号発生部を備え、前記監視部は、前記リセット信号の取得が途絶えると、該リセット信号の取得が途絶えたことを前記通知部から外部へ通知するものである。

請求項１の発明によれば、処理部に故障や暴走の異常が発生しても、処理部の異常が通知されるので、修復処置を行い電子式遮断器を正常に動作させることができる。また、処理部と監視部のいずれか一方に異常が発生しても、電流又は電圧情報のいずれかに基づいて異常が判断され、電路が引き外されるので電子式遮断器の信頼性が高くなる。また、処理部の検出項目が少なくなるので、制御ピンの必要数が少なくなり、処理能力も低くてよいので、処理部を低コストにすることができる。また、請求項２の発明によれば、処理部と監視部のいずれか一方に異常が発生しても、正常に動作している他方の処理部又は監視部によって、通電異常を判断することができる。また、１相分の電流情報と電圧情報の処理でよく、処理量が少ないので、処理部と監視部を低コストにすることができる。また、処理部と監視部とが類似の動作をするので、処理部と監視部の部品の共通化が可能となり、低コストにすることができる。

請求項３の発明によれば、電子式遮断器の劣化状態を判断することができるので、電子式遮断器が故障する前に対応することができる。

請求項４の発明によれば、監視部の異常が通知されるので、電子式遮断器の信頼性が高くなる。

請求項５の発明によれば、処理部に異常が発生すると、電路が引き外されるので、電子式遮断器の安全性が高くなる。

請求項６の発明によれば、処理部の異常が通知されるので、修復処置を行い、電子式遮断器を正常に動作させることができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る電子式遮断器について図面を参照して説明する。図１は、電子式遮断器の構成を示す。電子式遮断器１は、電路１１に配せられ外部電源１２と電子式遮断器１を接続する接点１３と、接点１３により電路１１を引き外す引き外し回路部２と、電路１１に流れる電流を検出する電流検出部３と、電路の電圧を検出する電圧検出部４と、電流情報と電圧情報とに基づいて引き外し回路部２に引き外し信号を出力する処理部５と、を備えている。また、電子式遮断器１は、処理部５の動作状況を監視する監視部７と、処理部５及び監視部７からの信号により、電流情報や処理部５の動作状況等を外部の通知先８１に報知する通知部８を備えている。

電子式遮断器１は、３相配電方式であり、電源回路６は、電路１１の配線Ｔ、Ｓ、Ｒの３線のうち、例えば配線Ｒ−Ｓ間と配線Ｓ−Ｔ間の２組の線間電圧を基に、引き外し回路部２や電流検出部３等の駆動電源を作成する。電流検出部３は電路１１の配線Ｔ、Ｓ、Ｒに配された変流器（CURRENT TRANSFORMER 以下、ＣＴと記す）３１によって電流を検出し、電流情報Ｉｔ、Ｉｓ、Ｉｒを処理部５へ出力する。電圧検出部４は電路１１の配線Ｓ−Ｔ間と配線Ｒ−Ｓ間の線間電圧を検出し、電圧情報Ｖｓｔ、Ｖｒｓを処理部５へ出力する。処理部５は、マイコンやロジック回路を有しており、取得した電流情報と電圧情報に基づいて短絡や過電流や過不足電圧等の通電異常を判断する。また、処理部５は、引き外し回路部２に引き外し信号を出力する。引き外し回路部２は、処理部５からの引き外し信号を受けると接点１３を開にして電路１１を引き外す。処理部５は、また、電流情報と電圧情報に基づいた電路１１の通電情報を通知部８を介して通知先８１に報知する。監視部７は、処理部５の動作状況を監視する。

上記のように構成された電子式遮断器１の動作について説明する。電流検出部３は、電路１１の電流を検出して電流情報を処理部５へ出力し、電圧検出部４は電路１１の線間電圧を検出して電圧情報を処理部５へ出力する。取得した処理部５は、電流情報と電圧情報に基づいて通電異常を判断し、異常と判断した場合には、引き外し回路部２に引き外し信号を出力する。引き外し信号を取得した引き外し回路部２は、電路１１を引き外す。

監視部７は、処理部５のマイコンやロジック回路の暴走による情報処理の停止や故障が発生すると、その旨を通知部８を介して通知先８１に報知する。監視部７の処理部５の動作状況の監視は、例えば、監視部７が定期的に処理部５に監視信号を出力し、監視信号を取得した処理部５は監視部７へ応答信号を返信するようにする。そして一定時間内に応答信号が返信されないと処理部５の動作異常と判断する。監視部７は、動作異常と判断すると通知部８から通知すると共に、処理部５の動作をリセットするようにしてもよい。

上述したように、処理部５に故障や暴走の動作異常が発生しても動作異常が通知されるので、異常発生部の修復処置を行い電子式遮断器１を正常に動作させることができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る電子式遮断器について図２を参照して説明する。電子式遮断器１は第１の実施形態の電子式遮断器の構成に加えて、蓄電部６１を備えている。蓄電部６１は、処理部５が保有するデータを保持するものであり、電源回路６に接続されている。蓄電部６１は、通常運転時に電源回路６から電力を蓄電し、電路１１が引き外されて外部電源１２からの電源供給が停止すると、蓄電している電力を電源回路６を介して処理部５へ供給する。

上記構成の電子式遮断器１において、処理部５は、電子式遮断器１の使用状況を検出し、その使用状況を通知部８を介して報知する。使用状況の検出は、使用状況を表すデータとして、例えば処理部５の起動時間、電路１１の短絡回数、短絡電流量、過電流検出量、過電流検出時間等を検出することにより行なう。処理部５はこれらのデータを内蔵するメモリ（図示なし）に蓄積する。そして、短絡等によって電路１１が引き外されて電源回路６からの電源供給が停止しても、蓄電部６１によって蓄電した電力によりデータを保持することができる。このように、蓄電部６１によってデータを保持し、処理部５によって検出された使用状況のデータに基づいて電子式遮断器１の劣化状態を判断することができるので、電子式遮断器１が故障する前に部品の更新等の対応を行なうことができる。

次に、第２の実施形態に係る電子式遮断機の変形例について図３を参照して説明する。この変形例における電子式遮断器１は、不揮発性データ保持部５１を備えている。不揮発性データ保持部５１は、電源回路６からの電源供給が停止してもデータを保持するものであり、処理部５に接続されている。不揮発性データ保持部５１は、例えばＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等である。処理部５は、電子式遮断機１の使用状況を表す上述したデータを不揮発性データ保持部５１に記憶させ、これにより、電路１１が引き外されて電源回路６からの電源供給が停止してもデータを保持することができるので、第２の実施形態と同様の効果が得られる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る電子式遮断器について図４を参照して説明する。電子式遮断器１は、第１の実施形態の電子式遮断器の構成に加えてコンデンサ容量検出部５２を備えている。コンデンサは経年劣化し、劣化すると容量が減少するので、コンデンサの容量から電源回路６の使用時間を推定することができる。コンデンサ容量検出部５２は、電源回路６に使用されているコンデンサの容量を検出し、監視部７へ出力する。そして、電源回路６の使用時間から電子式遮断器１の劣化状態を判断することができるので、上記と同様の効果が得られる。コンデンサは、電源回路６以外の電流検出部３や電圧検出部４に使用されているコンデンサでもよいし、容量測定用に別に設置してもよい。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る電子式遮断器について図５を参照して説明する。電子式遮断器１は、処理部５が監視部７の動作状況を監視するようにしたものである。処理部５による監視部７の動作状況の監視は、例えば、第１の実施形態の電子式遮断器１において、監視部７が処理部５の動作状況を監視するのと同様の方法によって行う。処理部５は、監視部７の動作異常を検出すると通知部８から通知する。監視部７の動作異常が通知されるので、電子式遮断器１の信頼性が高くなる。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る電子式遮断器について図６を参照して説明する。電子式遮断器１は、第４の実施形態の電子式遮断器の動作に加えて監視部７が処理部５の動作異常を検出すると、引き外し回路部２に引き外し信号を出力する。監視部７は、第１の実施形態と同様に処理部５の動作状況の監視をしており、処理部５の動作異常を検出すると、通知部８から通知すると共に引き外し回路部２に引き外し信号を出力して電路１１を引き外す。処理部５に動作異常が発生すると、電路１１が引き外されるので、電子式遮断器１の安全性が高くなる。

（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係る電子式遮断器について図７を参照して説明する。電子式遮断器１は、第５の実施形態の電子式遮断機１とは、電圧検出部４からの電圧情報の出力先が異なる。電圧検出部４は電圧情報Ｖｓｔ、Ｖｒｓを監視部７へ出力し、監視部７は取得した電圧情報Ｖｓｔ、Ｖｒｓに基づいて引き外し信号を引き外し回路部２に出力すると共に、電圧情報を通知部８を介して通知先８１へ通知する。

処理部５と監視部７のいずれか一方に暴走や故障等が発生しても、正常に動作している処理部５と監視部７のいずれかによって、電流又は電圧情報のいずれかに基づいて通電異常が判断され、電路１１が引き外される。また、処理部５と監視部７の双方が相手側の動作異常を検出すると電路１１を引き外すので、電子式遮断器１の信頼性が高くなる。また、処理部５の検出項目が少なくなるので、マイコン等の素子の制御ピンの必要数が少なくなり、処理能力も低くてよいので、処理部７を低コストにすることができる。

（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態に係る電子式遮断器について図８を参照して説明する。電子式遮断器１は、第６の実施形態の電子式遮断機１とは、電流検出部３からの電流情報の出力先と電圧検出部４からの電圧情報の出力先とが異なる。電流検出部３は電流情報Ｉｔ、Ｉｓを処理部５へ出力し、電流情報Ｉｓ、Ｉｒを監視部７へ出力する。電圧検出部４は、配線Ｓ−Ｔ間の電圧情報Ｖｓｔを処理部５へ出力し、配線Ｒ−Ｓ間の電圧情報Ｖｒｓを監視部７へ出力する。処理部５は、取得した電流情報と電圧情報に基づいて相ＳＴの通電異常を判断し、監視部７は、取得した電流情報と電圧情報に基づいて相ＲＳの通電異常を判断する。また、相ＴＲで通電異常が発生した場合には、処理部５及び監視部７が取得している電流情報又は電圧情報のいずれかに異常が発生するので、処理部５又は監視部７によって検出することができる。

このような構成により、処理部５と監視部７のいずれか一方に動作異常が発生しても、正常に動作している他方の処理部５又は監視部７に電流情報と電圧情報を入力している相については、電流情報と電圧情報に基づいて通電異常を判断することができるので、無用に引き外しを行なわないようにすることができる。また、処理部５と監視部７は、１相分の電流情報と電圧情報の処理でよく、処理量が少ないので、処理部５と監視部７を低コストにすることができる。また、処理部５と監視部７とが同一の動作をするので、処理部５と監視部７の部品の共通化が可能となり、低コストにすることができる。また、相ＴＲの通電異常を判断する監視部を別に設けてもよい。相ＴＲにおける通電異常を的確に判断することができる。

また処理部５に相ＳＴの電流情報と相ＲＳの電圧情報を入力し、監視部７に相ＲＳの電流情報と相ＳＴの電圧情報を入力し、処理部５と監視部７は、それぞれに入力されている電流情報と電圧情報に基づいて通電異常を判断してもよい。処理部５と監視部７のいずれか一方に動作異常が発生しても、正常に動作している他方の処理部５又は監視部７によって、通電異常を判断することができる。

（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態に係る電子式遮断器について図９を参照して説明する。電子式遮断器１は、第７の実施形態の電子式遮断機１とは、電流検出部３からの電流情報の出力先と電圧検出部４からの電圧情報の出力先とが異なる。電流検出部３は電流情報Ｉｔ、Ｉｓ、Ｉｒを処理部５と監視部７へ出力する。電圧検出部４は電圧情報Ｖｓｔ、Ｖｒｓを処理部５と監視部７へ出力する。処理部５は取得した電流情報と電圧情報に基づいて通電異常を判断し、監視部７も処理部５と同様に通電異常を判断する。このような構成により、処理部５と監視部７のいずれか一方に動作異常が発生しても、故障していない他方により通電異常を判断することができるので、電子式遮断器１の信頼性が高くなる。

（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態に係る電子式遮断器について図１０を参照して説明する。電子式遮断器１は第１の実施形態の電子式遮断機１と異なり、処理部５は周期信号発生部５３を備えている。周期信号発生部５３は一定周期でリセット信号を監視部７へ出力する。監視部７は、リセット信号を取得すると時間のカウントをリセットし、カウント時間が予め定めた時間を越えると信号を発信する時限性通知部７１を備えている。周期信号発生部５３からのリセット信号が途絶え、時限性通知部７１が信号を発すると、処理部５に異常が発生したとして監視部７は通知部８を介して通知先８１へ異常を報知する。このような構成により、処理部５の異常が通知されるので、処置を行い電子式遮断器１を正常に動作させることができる。

なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、電子式遮断器１は単相３線式であってもよい。

本発明の第１の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。本発明の第２の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。同電子式遮断器の変形例の構成図。本発明の第３の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。本発明の第４の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。本発明の第５の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。本発明の第６の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。本発明の第７の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。本発明の第８の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。本発明の第９の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。従来の電子式遮断器の構成図。電子式遮断器に求められる電流検出性能を示す図。

符号の説明

１電子式遮断器
１１電路
２引き外し回路部
３電流検出部
４電圧検出部
５処理部
５３周期信号発生部
７監視部
８通知部

Claims

電路を引き外す引き外し回路部と、電路に流れる電流を検出する電流検出部と、電路の電圧を検出する電圧検出部と、前記電流検出部又は電圧検出部によって検出された電流情報又は電圧情報に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力する処理部と、を備えた電子式遮断器において、
前記処理部の動作状況を監視する監視部と、
前記監視部からの信号により前記動作状況を外部に通知する通知部と、を備え、
前記電流情報と電圧情報の内のいずれか一方が前記処理部に入力され、他方が前記監視部に入力され、
前記監視部は入力された前記電流情報又は電圧情報に基づいて、前記引き外し回路部に引き外し信号を出力することを特徴とする電子式遮断器。
電路を引き外す引き外し回路部と、電路に流れる電流を検出する電流検出部と、電路の電圧を検出する電圧検出部と、前記電流検出部又は電圧検出部によって検出された電流情報又は電圧情報に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力する処理部と、を備えた電子式遮断器において、
前記処理部の動作状況を監視する監視部と、
前記監視部からの信号により前記動作状況を外部に通知する通知部と、を備え、
第１の相の電流情報は、前記処理部及び監視部のどちらか一方に入力されて、第２の相の電流情報は、前記処理部及び監視部のどちらか他方に入力され、
第１の相の電圧情報は、前記処理部及び監視部のどちらか一方に入力されて、第２の相の電圧情報は、前記処理部及び監視部のどちらか他方に入力され、
前記処理部及び監視部はそれぞれに入力された電流情報と電圧情報に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力することを特徴とする電子式遮断器。
電子式遮断器自体の使用状況を検出する検出手段を備え、
前記使用状況を前記通知部によって外部に通知することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子式遮断器。
前記処理部は、前記監視部の動作状況を監視し、
前記通知部は、前記処理部からの信号により前記動作状況を外部に通知することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電子式遮断器。
前記監視部は、前記処理部の動作状況の監視結果に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電子式遮断器。
前記処理部は、前記監視部に一定周期でリセット信号を出力する周期信号発生部を備え、
前記監視部は、前記リセット信号の取得が途絶えると、該リセット信号の取得が途絶えたことを前記通知部から外部へ通知することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子式遮断器。