JP7005824B1 - Leakage sensor and circuit protection system - Google Patents

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Abstract

励磁磁界が正負で非対称となった場合における漏電の誤検出を抑制する漏電センサである。アンバランス判定回路（１５）は、被測定電流線（３０）に平衡電流が流れている状態において磁気センサ（１４）から取得した励磁磁界と励磁信号とから、被測定電流線（３０）に平衡電流が流れている状態における励磁磁界の正負の非対称性を判定して制御信号を生成し、励磁回路（１６）は、制御信号をもとに励磁電流の正負いずれかの振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは励磁電流に正負いずれかのオフセット電流を重畳する。This is an earth leakage sensor that suppresses erroneous detection of earth leakage when the exciting magnetic field becomes positive or negative and asymmetric. The unbalance determination circuit (15) balances the excited magnetic field and the exciting signal acquired from the magnetic sensor (14) with the measured current line (30) while the balanced current is flowing through the measured current line (30). A control signal is generated by determining the positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field in a state where a current is flowing, and the exciting circuit (16) has a magnitude based on either the positive or negative amplitude of the exciting current based on the control signal. Make it smaller than that, or superimpose either positive or negative offset current on the exciting current.

Description

本願は、漏電センサおよび電路保護システムに関するものである。 The present application relates to an earth leakage sensor and an electric circuit protection system.

交流および直流の双方の微小電流センサとして、フラックスゲートセンサが知られている。フラックスゲートセンサでは、磁性体コアをコイルで交流励磁し、コアが磁気飽和して検出コイルに出力が生じない時間と、コアが未飽和で検出コイルに出力が生じている時間との差分から、計測磁界、すなわち、測定対象の電流値を計測する。フラックスゲートセンサを用いた漏電センサでは、交流励磁周波数を数百Ｈｚ以上と高く設定することにより、高速応答性を確保している（例えば、特許文献１参照）。 Fluxgate sensors are known as both AC and DC minute current sensors. In a fluxgate sensor, the magnetic core is AC-excited by a coil, and the difference between the time when the core is magnetically saturated and no output is generated in the detection coil and the time when the core is unsaturated and the output is generated in the detection coil is used. The measurement magnetic field, that is, the current value to be measured is measured. In the earth leakage sensor using the fluxgate sensor, high-speed response is ensured by setting the AC excitation frequency as high as several hundred Hz or more (see, for example, Patent Document 1).

実開昭５９－９２５３２号公報Jitsukaisho 59-92532 Gazette

フラックスゲートセンサを用いた漏電センサによって測定する電流は、２相または３相の平衡電流であるため、漏電センサの磁性体コアに貫通させる被測定電流線は２本または３本となる。よって、漏電センサの磁性体コアの内径は、例えば、被測定電流線の直径の２倍以上を確保する必要がある。さらに、被測定電流線の定格電流が大きい場合は、被測定電流線の径を太くする必要があり、磁性体コアの内径を大きくする必要がある。磁性体コアの内径を大きくすると、磁性体コアの機械的強度を確保するために磁性体コアの断面積を大きくする必要があり、結果として磁性体コアの体積が大きくなり、磁性体コアが大型化する。 Since the current measured by the leakage sensor using the fluxgate sensor is a two-phase or three-phase equilibrium current, the number of current lines to be measured penetrating the magnetic core of the leakage sensor is two or three. Therefore, it is necessary to secure the inner diameter of the magnetic core of the leakage sensor to be, for example, twice or more the diameter of the current line to be measured. Further, when the rated current of the measured current line is large, it is necessary to increase the diameter of the measured current line and increase the inner diameter of the magnetic core. When the inner diameter of the magnetic core is increased, it is necessary to increase the cross-sectional area of the magnetic core in order to secure the mechanical strength of the magnetic core. As a result, the volume of the magnetic core becomes large and the magnetic core becomes large. To become.

大型化した磁性体コアを十分に磁気飽和させるためには、大きな励磁電流が必要となるため、大きな電流を出力することができる電源が必要となる。しかし、限られたサイズで漏電センサを実現する場合には、内蔵する電源のサイズが制限され、大きな電流を出力するときに励磁電流が不安定となることがある。また、励磁電流に大きい電流と高い周波数が要求される場合は、励磁電流がさらに不安定となり、励磁磁界が正負で非対称となることがある。フラックスゲートセンサを用いた漏電センサにおいては、励磁磁界が正負で非対称となると、正負のそれぞれの磁界において検出コイル出力が飽和する時間に差異が生じるため、漏電が発生していないにもかかわらず漏電が発生していると誤って検出してしまうという課題があった。 In order to sufficiently magnetically saturate the enlarged magnetic core, a large exciting current is required, so a power supply capable of outputting a large current is required. However, when the leakage sensor is realized with a limited size, the size of the built-in power supply is limited, and the exciting current may become unstable when a large current is output. Further, when a large current and a high frequency are required for the exciting current, the exciting current may become more unstable and the exciting magnetic field may be positive or negative and asymmetric. In an earth leakage sensor using a fluxgate sensor, when the exciting magnetic field becomes positive or negative and asymmetric, there is a difference in the time when the detection coil output is saturated in each of the positive and negative magnetic fields, so electric leakage occurs even though no electric leakage has occurred. There was a problem that it was erroneously detected when the occurrence of.

本願は、上述の課題を解決するためになされたものであり、励磁電流に大きい電流と高い周波数が要求され励磁磁界が正負で非対称となった場合における漏電の誤検出を抑制する漏電センサおよび電路保護システムを提供することを目的とする。 This application has been made to solve the above-mentioned problems, and is an earth leakage sensor and an electric circuit that suppresses erroneous detection of electric leakage when a large current and a high frequency are required for the exciting current and the exciting magnetic field becomes positive or negative and asymmetric. The purpose is to provide a protection system.

本願に開示される漏電センサは、被測定電流線における漏電を検出する漏電センサであって、被測定電流線が貫通された磁性体コアと、磁性体コアに巻き回された励磁コイルと、磁性体コアに巻き回された検出コイルと、励磁コイルから発生する励磁磁界を検出する磁気センサと、励磁周波数を基本周波数とする励磁信号を発生する発振回路と、磁気センサの出力および発振回路の出力から制御信号を生成して出力するアンバランス判定回路と、発振回路の出力およびアンバランス判定回路の出力をもとに励磁コイルに励磁電流を印加する励磁回路と、検出コイルの出力電圧から励磁周波数の２倍の周波数の成分を取り出すフィルタ回路と、フィルタ回路の出力を増幅する出力回路とを備え、アンバランス判定回路は、漏電を検出しているときには励磁磁界の正負の非対称性を判定せず、被測定電流線に平衡電流が流れている状態において磁気センサから取得した励磁磁界と励磁信号とから、被測定電流線に平衡電流が流れている状態における励磁磁界の正負の非対称性を判定して制御信号を生成し、励磁回路は、被測定電流線に平衡電流が流れている状態における励磁磁界の正負の非対称性を判定して生成された制御信号をもとに励磁電流の正負いずれかの振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは励磁電流に正負いずれかのオフセット電流を重畳することを特徴とする。 The leakage sensor disclosed in the present application is a leakage sensor that detects leakage in the measured current line, and includes a magnetic core through which the measured current line penetrates, an exciting coil wound around the magnetic core, and magnetism. A detection coil wound around the body core, a magnetic sensor that detects the exciting magnetic field generated from the exciting coil, an oscillation circuit that generates an excitation signal with the excitation frequency as the basic frequency, and the output of the magnetic sensor and the output of the oscillation circuit. An unbalanced judgment circuit that generates and outputs a control signal from, an exciting circuit that applies an exciting current to the exciting coil based on the output of the oscillation circuit and the output of the unbalanced judgment circuit, and an exciting frequency from the output voltage of the detection coil. It is equipped with a filter circuit that extracts a component with a frequency twice that of the above and an output circuit that amplifies the output of the filter circuit. From the exciting magnetic field and the exciting signal acquired from the magnetic sensor when the equilibrium current is flowing in the measured current line, the positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field in the state where the equilibrium current is flowing in the measured current line is determined. The control signal is generated, and the excitation circuit determines the positive or negative asymmetry of the exciting magnetic field when the equilibrium current is flowing in the measured current line . It is characterized in that the amplitude of is smaller than the original magnitude or an offset current of either positive or negative is superimposed on the exciting current.

本願に開示される漏電センサは、アンバランス判定回路は、漏電を検出しているときには励磁磁界の正負の非対称性を判定せず、被測定電流線に平衡電流が流れている状態において磁気センサから取得した励磁磁界と励磁信号とから、被測定電流線に平衡電流が流れている状態における励磁磁界の正負の非対称性を判定して制御信号を生成し、励磁回路は、被測定電流線に平衡電流が流れている状態における励磁磁界の正負の非対称性を判定して生成された制御信号をもとに励磁電流の正負いずれかの振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは励磁電流に正負いずれかのオフセット電流を重畳するので、励磁電流に大きい電流と高い周波数が要求され励磁磁界が正負で非対称となった場合における漏電の誤検出を抑制することができる。

In the electric leakage sensor disclosed in the present application, the unbalance determination circuit does not determine the positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field when the electric leakage is detected, and the equilibrium current flows from the magnetic sensor in the measured current line. From the acquired exciting magnetic field and exciting signal, a control signal is generated by determining the positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field when a balanced current is flowing in the measured current line, and the exciting circuit is balanced in the measured current line. Based on the control signal generated by determining the positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field when a current is flowing, make the amplitude of either the positive or negative of the exciting current smaller than the original magnitude, or make the exciting current positive or negative. Since the offset current is superimposed, it is possible to suppress erroneous detection of electric leakage when a large current and a high frequency are required for the exciting current and the exciting magnetic field becomes positive or negative and asymmetric.

実施の形態１による漏電センサの漏電検出部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the earth leakage detection part of the earth leakage sensor by Embodiment 1. FIG. 漏電が発生していない状態における検出コイルの出力電圧を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output voltage of the detection coil in the state where the electric leakage does not occur. 漏電が発生している状態における検出コイルの出力電圧を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output voltage of the detection coil in the state where the electric leakage occurs. 漏電が発生していない状態において励磁磁界が正負で非対称となった第一の事例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the first case in which the exciting magnetic field became positive and negative and asymmetric in the state where the electric leakage did not occur. 漏電が発生していない状態において励磁磁界が正負で非対称となった第二の事例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd case in which the exciting magnetic field became positive and negative and asymmetric in the state where the electric leakage did not occur. 実施の形態１による漏電センサおよび電路保護システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the earth leakage sensor and the electric circuit protection system by Embodiment 1. FIG. 実施の形態１におけるアンバランス判定回路の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation of the imbalance determination circuit in Embodiment 1. 磁気センサの出力信号に対して高速フーリエ変換を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of performing the fast Fourier transform on the output signal of a magnetic sensor. 磁気センサの出力信号に対して高速フーリエ変換を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of performing the fast Fourier transform on the output signal of a magnetic sensor. 実施の形態１による漏電センサの磁気センサの配置を示す図である。It is a figure which shows the arrangement of the magnetic sensor of the earth leakage sensor by Embodiment 1. FIG. 実施の形態１による漏電センサの磁気センサの配置を示す図である。It is a figure which shows the arrangement of the magnetic sensor of the earth leakage sensor by Embodiment 1. FIG. 実施の形態１による漏電センサの磁気センサの配置を示す図である。It is a figure which shows the arrangement of the magnetic sensor of the earth leakage sensor by Embodiment 1. FIG. 実施の形態２による漏電センサおよび電路保護システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the earth leakage sensor and the electric circuit protection system by Embodiment 2. FIG. 実施の形態２におけるアンバランス判定回路の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation of the imbalance determination circuit in Embodiment 2. 実施の形態１および実施の形態２におけるアンバランス判定回路のハードウェアの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the hardware of the imbalance determination circuit in Embodiment 1 and Embodiment 2.

以下、本願を実施するための実施の形態に係る漏電センサおよび電路保護システムについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。 Hereinafter, the earth leakage sensor and the electric circuit protection system according to the embodiment for carrying out the present application will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による漏電センサの漏電検出部１０の構成を示す図である。漏電検出部１０は、フラックスゲートセンサであり、円環状の磁性体コア１１と、磁性体コア１１に巻線が巻き回された励磁コイル１２と、磁性体コア１１に巻線が巻き回された検出コイル１３とを備えている。磁性体コア１１に計測対象である被測定電流線を貫通させることにより、電流計測を行う。なお、図１において、励磁コイル１２の巻線および検出コイル１３の巻線が、磁性体コア１１の一部にのみ巻き回されているが、それぞれ、磁性体コア１１の全周にわたって巻き回されてもよい。Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an earth leakage detection unit 10 of an earth leakage sensor according to the first embodiment. The electric leakage detection unit 10 is a fluxgate sensor, and is an annular magnetic core 11, an exciting coil 12 in which a winding is wound around the magnetic core 11, and a winding wound around the magnetic core 11. It includes a detection coil 13. The current is measured by passing the measured current line, which is the object of measurement, through the magnetic core 11. In FIG. 1, the winding of the exciting coil 12 and the winding of the detection coil 13 are wound only on a part of the magnetic core 11, but each of them is wound around the entire circumference of the magnetic core 11. You may.

フラックスゲートセンサの動作原理について、図２および図３を用いて説明する。図２は、被測定電流線に平衡電流が流れている状態、すなわち、漏電が発生していない状態における検出コイル１３の出力電圧について説明するための図である。図２の左上の図は、磁性体コアの磁化曲線、すなわち、印加磁界に対する磁束密度の変化であるＢ－Ｈ曲線である。励磁コイル１２に正弦波の励磁電流を通電することにより、図２の左下の図に示すような励磁磁界が磁性体コア１１に印加される。磁性体コア１１は、図２の左上の図に示すような磁気特性を持っているため、図２の右上の図に示すように、磁性体コア１１の鎖交磁束であるコア鎖交磁束が周期的に磁気飽和する。検出コイル１３には、磁性体コア１１の鎖交磁束によって図２の右下の図に示すような検出コイル誘起電圧が誘起される。検出コイル１３には、磁性体コア１１が磁気飽和していない期間に電圧が発生し、磁性体コア１１が磁気飽和している期間には電圧が発生しない。磁性体の磁化曲線が原点対象のため、漏電が発生していない状態においては、励磁磁界の２倍の周期で検出コイル１３に電圧が発生しない状態が繰り返される。 The operating principle of the fluxgate sensor will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a diagram for explaining the output voltage of the detection coil 13 in a state where an equilibrium current is flowing in the measured current line, that is, in a state where no electric leakage has occurred. The upper left figure of FIG. 2 is a magnetization curve of the magnetic core, that is, a BH curve which is a change in magnetic flux density with respect to an applied magnetic field. By energizing the exciting coil 12 with a sinusoidal exciting current, an exciting magnetic field as shown in the lower left figure of FIG. 2 is applied to the magnetic core 11. Since the magnetic core 11 has magnetic characteristics as shown in the upper left figure of FIG. 2, as shown in the upper right figure of FIG. 2, the core interlinkage magnetic flux, which is the interlinkage magnetic flux of the magnetic core 11, is It is magnetically saturated periodically. A detection coil-induced voltage as shown in the lower right figure of FIG. 2 is induced in the detection coil 13 by the interlinkage magnetic flux of the magnetic core 11. A voltage is generated in the detection coil 13 during the period when the magnetic core 11 is not magnetically saturated, and no voltage is generated during the period when the magnetic core 11 is magnetically saturated. Since the magnetization curve of the magnetic material is the origin target, in a state where no electric leakage occurs, a state in which no voltage is generated in the detection coil 13 is repeated at a cycle twice the exciting magnetic field.

図３は、被測定電流線に漏電が発生している状態における検出コイル１３の出力電圧について説明するための図である。図３のそれぞれの図においては、点線は漏電が発生していない状態の値を示しており、実線は漏電が発生している状態の値を示している。図３の左下の図において漏電の発生によって励磁磁界に漏電起因の磁界が重畳されており、図３の右上の図において漏電の発生によって正側の磁界で飽和している時間と負側の磁界で飽和している時間に差異が生じている。その結果、図３の右下の図において、電圧が発生する時間と発生しない時間に差が生じる。時間差の周期は励磁周波数の２倍であり、時間の差は漏電電流値に比例する。 FIG. 3 is a diagram for explaining the output voltage of the detection coil 13 in a state where an electric leakage occurs in the measured current line. In each of the figures of FIG. 3, the dotted line shows the value in the state where the electric leakage does not occur, and the solid line shows the value in the state where the electric leakage occurs. In the lower left figure of FIG. 3, the magnetic field caused by the leakage is superimposed on the exciting magnetic field due to the occurrence of the leakage, and in the upper right figure of FIG. There is a difference in the time of saturation in. As a result, in the lower right figure of FIG. 3, there is a difference between the time when the voltage is generated and the time when the voltage is not generated. The period of the time difference is twice the excitation frequency, and the time difference is proportional to the leakage current value.

漏電検出部１０に励磁コイル１２から発生する励磁磁界を検出する磁気センサを取り付けた場合、磁気センサは磁性体コア１１の鎖交磁束ではなく励磁磁界を検出する。そのため、磁気センサの出力は、漏電の有無あるいは磁性体コア１１の磁気特性に関係なく、図２の左下の図に示すような波形となる。 When a magnetic sensor for detecting the exciting magnetic field generated from the exciting coil 12 is attached to the electric leakage detection unit 10, the magnetic sensor detects the exciting magnetic field instead of the interlinkage magnetic flux of the magnetic core 11. Therefore, the output of the magnetic sensor has a waveform as shown in the lower left figure of FIG. 2, regardless of the presence or absence of electric leakage or the magnetic characteristics of the magnetic core 11.

次に、被測定電流線に平衡電流が流れている状態、すなわち、被測定電流線に漏電が発生していない状態において、励磁コイル１２に通電する励磁電流に大きい電流と高い周波数が要求され、励磁磁界が正負で非対称となった場合について説明する。図４は、漏電が発生していない状態において励磁磁界が正負で非対称となった第一の事例を説明するための図である。図４のそれぞれの図においては、点線は励磁磁界が正負で対称である場合の値を示しており、実線は励磁磁界が正負で非対称となった場合の値を示している。図４の左下の図では、励磁磁界の負側磁界が正側磁界に対して小さくなった例を示している。図４の右上の図において、コア鎖交磁束が正側で飽和する時間に比べて、コア鎖交磁束が負側で飽和する時間が短くなっている。その結果、図４の右下の図において、検出コイル１３に電圧が発生しない時間に変化が生じている。検出コイル１３に電圧が発生する時間と発生しない時間の差異を検出することにより漏電を検出するので、漏電が発生していないにもかかわらず、漏電が発生したとみなされてしまう。すなわち、励磁磁界の非対称性が、漏電の計測誤差を生じさせることとなる。 Next, in a state where a balanced current is flowing in the measured current line, that is, in a state where no electric leakage occurs in the measured current line, a large current and a high frequency are required for the exciting current energized in the exciting coil 12. A case where the exciting magnetic field becomes positive and negative and asymmetric will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining a first case in which the exciting magnetic field is positive and negative and asymmetrical in a state where no electric leakage occurs. In each of the figures of FIG. 4, the dotted line shows the value when the exciting magnetic field is positive and negative and symmetric, and the solid line shows the value when the exciting magnetic field is positive and negative and asymmetric. The lower left figure of FIG. 4 shows an example in which the negative magnetic field of the exciting magnetic field is smaller than the positive magnetic field. In the upper right figure of FIG. 4, the time for the core interlinkage flux to saturate on the negative side is shorter than the time for the core interlinkage magnetic flux to saturate on the positive side. As a result, in the lower right figure of FIG. 4, there is a change in the time when no voltage is generated in the detection coil 13. Since the leakage is detected by detecting the difference between the time when the voltage is generated and the time when the voltage is not generated in the detection coil 13, it is considered that the leakage has occurred even though the leakage has not occurred. That is, the asymmetry of the exciting magnetic field causes a measurement error of electric leakage.

図５は、被測定電流線に平衡電流が流れている状態、すなわち、漏電が発生していない状態において、励磁磁界が正負で非対称となった第二の事例を説明するための図である。図５のそれぞれの図においては、点線は励磁磁界が正負で対称である場合の値を示しており、実線は励磁磁界が正負で非対称となった場合の値を示している。図５の左下の図では、励磁磁界に正方向のオフセットが重畳され、さらに、正方向の励磁磁界が飽和している例を示している。これは、例えば、正側の励磁磁界が励磁電源の定格の最大値で制限されているような場合である。このとき、図５の右上の図に示されるコア鎖交磁束は図３の右上の図に示されるものと同じになり、図５の右下の図に示される検出コイル誘起電圧は図３の右下の図に示されるものと同じになる。その結果、漏電電流が発生しているように判断されてしまう。 FIG. 5 is a diagram for explaining a second case in which the exciting magnetic field is positive or negative and asymmetrical in a state where an equilibrium current is flowing in the measured current line, that is, in a state where no electric leakage occurs. In each of the figures of FIG. 5, the dotted line shows the value when the exciting magnetic field is positive and negative and symmetric, and the solid line shows the value when the exciting magnetic field is positive and negative and asymmetric. The lower left figure of FIG. 5 shows an example in which an offset in the positive direction is superimposed on the exciting magnetic field, and the exciting magnetic field in the positive direction is further saturated. This is the case, for example, when the positive exciting magnetic field is limited by the maximum rated value of the exciting power supply. At this time, the core interlinkage magnetic flux shown in the upper right figure of FIG. 5 is the same as that shown in the upper right figure of FIG. 3, and the detection coil induced voltage shown in the lower right figure of FIG. 5 is shown in FIG. It will be the same as shown in the lower right figure. As a result, it is determined that an electric leakage current has occurred.

図６は、実施の形態１による漏電センサ１および電路保護システムの構成を示す図である。漏電センサ１は、磁性体コア１１、励磁コイル１２、検出コイル１３、磁気センサ１４、アンバランス判定回路１５、励磁回路１６、発振回路１７、フィルタ回路１８および出力回路１９を備えている。漏電センサ１の測定対象である被測定電流線３０は、磁性体コア１１を貫通している。発振回路１７は、励磁周波数を基本周波数とする励磁信号を発生し、励磁回路１６およびアンバランス判定回路１５に出力する。フィルタ回路１８は、発振回路１７から励磁信号を取得し、検出コイル１３の出力電圧から励磁周波数の２倍の周波数の成分である第２高調波成分を取り出して出力する。フィルタ回路１８の出力である第２高調波成分は、検出コイル１３の電圧が発生する時間と発生しない時間の差異に対応するものである。出力回路１９は、フィルタ回路１８の出力をセンサ定格に応じて設定した倍率で増幅して出力する。ここで、センサ定格に応じて設定した倍率は、単位電流当たりのセンサ出力であり、センサ感度に相当するものである。 FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an earth leakage sensor 1 and an electric circuit protection system according to the first embodiment. The earth leakage sensor 1 includes a magnetic core 11, an exciting coil 12, a detection coil 13, a magnetic sensor 14, an unbalance determination circuit 15, an exciting circuit 16, an oscillation circuit 17, a filter circuit 18, and an output circuit 19. The current line 30 to be measured, which is the measurement target of the earth leakage sensor 1, penetrates the magnetic core 11. The oscillation circuit 17 generates an excitation signal having an excitation frequency as a fundamental frequency, and outputs the excitation signal to the excitation circuit 16 and the imbalance determination circuit 15. The filter circuit 18 acquires an excitation signal from the oscillation circuit 17, extracts a second harmonic component which is a component having a frequency twice the excitation frequency from the output voltage of the detection coil 13, and outputs the second harmonic component. The second harmonic component, which is the output of the filter circuit 18, corresponds to the difference between the time when the voltage of the detection coil 13 is generated and the time when the voltage is not generated. The output circuit 19 amplifies and outputs the output of the filter circuit 18 at a magnification set according to the sensor rating. Here, the magnification set according to the sensor rating is the sensor output per unit current, and corresponds to the sensor sensitivity.

実施の形態１による電路保護システムは、漏電センサ１、リレーユニット２０および保護回路２１を備えている。リレーユニット２０は、漏電センサ１の出力回路１９の出力を監視して漏電の有無を判定し、漏電が発生したと判定された場合は、遮断器あるいは開閉器などの保護回路２１を制御して被測定電流線３０を遮断し、被測定電流線３０に接続された負荷機器を電路異常から保護する。リレーユニット２０は、例えば、出力回路１９の出力があらかじめ定められたしきい値を超えたときに、漏電が発生したと判定する。 The electric circuit protection system according to the first embodiment includes an earth leakage sensor 1, a relay unit 20, and a protection circuit 21. The relay unit 20 monitors the output of the output circuit 19 of the leakage sensor 1 to determine the presence or absence of an electric leakage, and if it is determined that an electric leakage has occurred, the relay unit 20 controls a protection circuit 21 such as a circuit breaker or a switch. The measured current line 30 is cut off, and the load device connected to the measured current line 30 is protected from an electric circuit abnormality. The relay unit 20 determines, for example, that an electric leakage has occurred when the output of the output circuit 19 exceeds a predetermined threshold value.

磁気センサ１４は、励磁コイル１２から発生する励磁磁界を検出する。磁気センサは、例えば、ホール素子、磁気抵抗効果素子、磁気インピーダンス素子など半導体プロセスを用いて作成されたものでもよく、交流磁界を検出できるコイルでもよい。励磁磁界に影響を与える要素として、励磁コイルにおける巻線の均一性が挙げられる。磁性体コア１１に被測定電流線３０を貫通させる形態の漏電センサ１においては、励磁コイル１２はトロイダルコイルと呼ばれる円環状のコアの内側あるいは外側に向かって巻線をしていくコイルである。巻線が均一に巻かれていれば、励磁電流によって生じた磁束はコイル内に閉じ込められるので、励磁磁界は励磁コイル１２に流れる励磁電流に比例し、かつ磁性体コア１１に一様に励磁磁界が印加される。しかしながら、巻線が不均一で、局所的に巻線間隔に疎密が生じる場合、巻線が疎になった箇所ではコイルの外に磁束が漏洩してしまうので、励磁電流と励磁磁界とが比例しない、あるいは、局所的に励磁磁界の大小が生じる。一般的に、トロイダルコイルでは巻線の均一性を確保するのが難しく、巻線の不均一性は不可避である。そのため、漏電センサ１においては、励磁電流から励磁磁界を予測するのではなく、磁気センサ１４によって励磁磁界を検出する。 The magnetic sensor 14 detects the exciting magnetic field generated from the exciting coil 12. The magnetic sensor may be, for example, a Hall element, a magnetoresistive effect element, a magnetic impedance element, or the like manufactured by using a semiconductor process, or may be a coil capable of detecting an AC magnetic field. One of the factors that affect the exciting magnetic field is the uniformity of the winding in the exciting coil. In the leakage sensor 1 in which the measured current line 30 is passed through the magnetic core 11, the exciting coil 12 is a coil called a toroidal coil that winds toward the inside or outside of the annular core. If the winding is wound uniformly, the magnetic flux generated by the exciting current is confined in the coil, so that the exciting magnetic field is proportional to the exciting current flowing through the exciting coil 12, and is uniformly excited in the magnetic core 11. Is applied. However, if the windings are non-uniform and the winding spacing is locally sparse, the magnetic flux leaks out of the coil where the windings are sparse, so the exciting current and the exciting magnetic field are proportional. No, or the magnitude of the exciting magnetic field is locally generated. In general, it is difficult to ensure the uniformity of the winding with a toroidal coil, and the non-uniformity of the winding is unavoidable. Therefore, in the electric leakage sensor 1, the exciting magnetic field is detected by the magnetic sensor 14 instead of predicting the exciting magnetic field from the exciting current.

アンバランス判定回路１５は、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態において磁気センサ１４から取得した励磁磁界と、発振回路１７からの励磁信号とから、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態おける励磁磁界の正負の非対称性を判定して制御信号を生成し、生成した制御信号を励磁回路１６に出力する。励磁回路１６は、アンバランス判定回路１５の出力をもとに、励磁電流の正負いずれかの信号の振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは励磁電流を正負いずれかにオフセットする。これにより、励磁磁界が正負対称となる。 In the unbalance determination circuit 15, the equilibrium current is transmitted to the measured current line 30 from the exciting magnetic field acquired from the magnetic sensor 14 and the exciting signal from the oscillation circuit 17 while the equilibrium current is flowing through the measured current line 30. A control signal is generated by determining the positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field in the flowing state, and the generated control signal is output to the excitation circuit 16. Based on the output of the imbalance determination circuit 15, the exciting circuit 16 makes the amplitude of either the positive or negative signal of the exciting current smaller than the original magnitude, or offsets the exciting current to either positive or negative. As a result, the exciting magnetic field becomes positive and negative symmetric.

次に、アンバランス判定回路１５の動作について説明する。アンバランス判定回路１５は、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態、すなわち、被測定電流線３０に漏電が発生しておらず定格電流を通電した状態において、磁気センサ１４から励磁コイル１２に発生する励磁磁界の情報を取得し、発振回路１７から励磁信号を取得する。励磁コイル１２に発生する励磁磁界は、励磁信号から生成した励磁電流の微分値となるため、励磁信号と励磁磁界はおよそ９０度の位相差を生じる。よって、アンバランス判定回路１５では、励磁信号の位相を９０度ずらした信号で励磁磁界の信号を同期検波し、励磁磁界の波形の正負の非対称性を判定する。励磁磁界の周波数は励磁回路１６によって一義に決まるため、アンバランス判定回路１５では、磁気センサ１４の出力をフーリエ変換するなどして、基本波以外の高調波の強度で波形ひずみを判定することにより、励磁磁界の波形の正負の非対称性を判定してもよい。なお、アンバランス判定回路１５は、漏電センサ１において漏電を検出しているときには励磁磁界の波形の正負の非対称性を判定しない。 Next, the operation of the unbalance determination circuit 15 will be described. The unbalance determination circuit 15 is an exciting coil from the magnetic sensor 14 in a state where a balanced current is flowing in the measured current line 30, that is, in a state where no electric leakage has occurred in the measured current line 30 and a rated current is applied. Information on the exciting magnetic field generated in 12 is acquired, and an exciting signal is acquired from the oscillation circuit 17. Since the exciting magnetic field generated in the exciting coil 12 is a differential value of the exciting current generated from the exciting signal, the exciting signal and the exciting magnetic field have a phase difference of about 90 degrees. Therefore, in the imbalance determination circuit 15, the signal of the exciting magnetic field is synchronously detected by the signal whose phase of the exciting signal is shifted by 90 degrees, and the positive / negative asymmetry of the waveform of the exciting magnetic field is determined. Since the frequency of the exciting magnetic field is uniquely determined by the exciting circuit 16, the unbalance determination circuit 15 determines the waveform distortion based on the intensity of harmonics other than the fundamental wave by Fourier transforming the output of the magnetic sensor 14. , The positive / negative asymmetry of the waveform of the exciting magnetic field may be determined. The imbalance determination circuit 15 does not determine the positive / negative asymmetry of the waveform of the exciting magnetic field when the leakage sensor 1 detects the leakage.

励磁回路１６から出力される励磁電流の波形が正負で対称となっているときは、例えば、図２の左下の図に示すように励磁磁界の波形が正負で対称となり、正確に漏電を検出することができる。しかし、励磁回路１６の電源ノイズ等の影響によって励磁電流の正負のいずれか一方の値にひずみが生じ、励磁磁界の波形が正負で非対称となることがある。アンバランス判定回路１５において励磁磁界の非対称を検出したときには、励磁磁界の正負非対称性に応じた制御信号を励磁回路１６に出力し、制御信号を受け取った励磁回路１６は励磁電流の正負いずれかの信号の振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは励磁電流を正負いずれかにオフセットする。なお、励磁回路１６は、漏電センサ１において漏電を検出しているときには、励磁電流の振幅を小さくする量および励磁電流に重畳するオフセットの量は変更しない。 When the waveform of the exciting current output from the exciting circuit 16 is positive or negative and symmetrical, for example, as shown in the lower left figure of FIG. 2, the waveform of the exciting magnetic field is positive or negative and symmetrical, and leakage is detected accurately. be able to. However, due to the influence of power supply noise or the like of the exciting circuit 16, one of the positive and negative values of the exciting current may be distorted, and the waveform of the exciting magnetic field may be positive or negative and asymmetric. When the imbalance determination circuit 15 detects the asymmetry of the exciting magnetic field, a control signal corresponding to the positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field is output to the exciting circuit 16, and the exciting circuit 16 receiving the control signal is either positive or negative of the exciting current. The amplitude of the signal is made smaller than the original magnitude, or the exciting current is offset to either positive or negative. When the leakage sensor 1 detects the leakage, the excitation circuit 16 does not change the amount of reducing the amplitude of the exciting current and the amount of the offset superimposed on the exciting current.

図４を用いて、アンバランス判定回路１５において励磁磁界の非対称性として励磁磁界の負側磁界の大きさと正側磁界の大きさとが異なることを検出した場合の例について説明する。例えば、アンバランス判定回路１５において、図４の左下の図の実線で示したように励磁磁界の負側磁界が正側磁界に対して小さくなったことを検出したときには、アンバランス判定回路１５は励磁電流の正側の振幅をもとの大きさよりも小さくすることを示す制御信号を励磁回路１６に出力する。励磁電流の正側の振幅をもとの大きさよりも小さくすることを示す制御信号を受信した励磁回路１６は、励磁電流の正側の振幅をもとの大きさよりも小さくする。アンバランス判定回路１５において励磁磁界が対称となったことを確認できたときには、励磁回路１６における制御量を固定することにより、励磁磁界の正負対称が維持される。 An example will be described in the case where the imbalance determination circuit 15 detects that the magnitude of the negative magnetic field of the exciting magnetic field and the magnitude of the positive magnetic field are different as the asymmetry of the exciting magnetic field. For example, when the unbalance determination circuit 15 detects that the negative magnetic field of the exciting magnetic field is smaller than the positive magnetic field as shown by the solid line in the lower left figure of FIG. 4, the unbalance determination circuit 15 is used. A control signal indicating that the positive amplitude of the exciting current is made smaller than the original magnitude is output to the exciting circuit 16. Upon receiving the control signal indicating that the amplitude on the positive side of the exciting current is made smaller than the original magnitude, the exciting circuit 16 makes the amplitude on the positive side of the exciting current smaller than the original magnitude. When it can be confirmed in the unbalance determination circuit 15 that the exciting magnetic field is symmetric, the positive / negative symmetry of the exciting magnetic field is maintained by fixing the control amount in the exciting circuit 16.

図５を用いて、アンバランス判定回路１５において励磁磁界の非対称性として励磁磁界に正方向のオフセットが重畳されていることを検出した場合の例について説明する。例えば、アンバランス判定回路１５において、図５の左下の図の実線で示したように励磁磁界に正方向のオフセットが重畳されさらに正方向の励磁磁界が飽和していることを検出したときは、アンバランス判定回路１５は励磁電流に負のオフセット電流を重畳することを示す制御信号を励磁回路１６に出力する。励磁電流に負のオフセット電流を重畳することを示す制御信号を受信した励磁回路１６は、励磁電流に負側のオフセット電流を重畳することにより、励磁磁界が正負対称となる。アンバランス判定回路１５において励磁磁界が対称となったことを確認できたときには、励磁回路１６における制御量を固定することにより、励磁磁界の正負対称が維持される。 An example will be described in the case where it is detected in the imbalance determination circuit 15 that an offset in the positive direction is superimposed on the exciting magnetic field as the asymmetry of the exciting magnetic field with reference to FIG. For example, when the imbalance determination circuit 15 detects that a positive offset is superimposed on the exciting magnetic field and the positive exciting magnetic field is further saturated as shown by the solid line in the lower left figure of FIG. The unbalance determination circuit 15 outputs a control signal indicating that a negative offset current is superimposed on the exciting current to the exciting circuit 16. The exciting circuit 16 that has received the control signal indicating that the negative offset current is superimposed on the exciting current superimposes the negative offset current on the exciting current, so that the exciting magnetic field becomes positive and negative symmetric. When it can be confirmed in the unbalance determination circuit 15 that the exciting magnetic field is symmetric, the positive / negative symmetry of the exciting magnetic field is maintained by fixing the control amount in the exciting circuit 16.

図７は、実施の形態１におけるアンバランス判定回路１５の動作を説明するフローチャートである。ここでは、発振回路１７の出力が正弦波であるときの例を説明する。ステップＳ０１では、アンバランス判定回路１５は、磁気センサ１４の出力と発振回路１７の出力とを取得して、ステップＳ０２に進む。ステップＳ０２では、アンバランス判定回路１５は、磁気センサ１４の出力の正の振幅と負の振幅を取得し、ステップＳ０３に進む。ステップＳ０２では、例えば、ステップＳ０１において取得した発振回路１７の出力から励磁信号の周波数である励磁周波数を求め、励磁信号の１周期分の時間において、磁気センサ１４の出力の正側のピーク値と負側のピーク値を求めることにより、磁気センサ１４の出力の正の振幅と負の振幅を取得する。 FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of the unbalance determination circuit 15 in the first embodiment. Here, an example when the output of the oscillation circuit 17 is a sine wave will be described. In step S01, the unbalance determination circuit 15 acquires the output of the magnetic sensor 14 and the output of the oscillation circuit 17, and proceeds to step S02. In step S02, the unbalance determination circuit 15 acquires the positive amplitude and the negative amplitude of the output of the magnetic sensor 14, and proceeds to step S03. In step S02, for example, the excitation frequency, which is the frequency of the excitation signal, is obtained from the output of the oscillation circuit 17 acquired in step S01, and the peak value on the positive side of the output of the magnetic sensor 14 is obtained in the time for one cycle of the excitation signal. By obtaining the peak value on the negative side, the positive amplitude and the negative amplitude of the output of the magnetic sensor 14 are acquired.

ステップＳ０３では、アンバランス判定回路１５は、磁気センサ１４の出力の正の振幅と負の振幅との差がしきい値以下かどうかを判断する。正の振幅と負の振幅との差がしきい値以下の場合はステップＳ０７に進み、正の振幅と負の振幅との差がしきい値を超える場合はステップＳ０４に進む。 In step S03, the unbalance determination circuit 15 determines whether or not the difference between the positive amplitude and the negative amplitude of the output of the magnetic sensor 14 is equal to or less than the threshold value. If the difference between the positive amplitude and the negative amplitude is equal to or less than the threshold value, the process proceeds to step S07, and if the difference between the positive amplitude and the negative amplitude exceeds the threshold value, the process proceeds to step S04.

ステップＳ０４では、アンバランス判定回路１５は、磁気センサ１４の出力の正の振幅が負の振幅よりも大きいかどうかを判断する。正の振幅が負の振幅よりも大きい場合はステップＳ０５に進み、正の振幅が負の振幅よりも小さい場合はステップＳ０６に進む。ステップＳ０５では、アンバランス判定回路１５は、励磁電流の正の振幅をもとの大きさよりも小さくする制御信号を励磁回路１６に出力して、ステップＳ０１に戻る。励磁電流の正の振幅をもとの大きさよりも小さくする制御信号を受信した励磁回路１６は、励磁電流の正の振幅をあらかじめ定められた大きさだけ小さくする。ステップＳ０６では、アンバランス判定回路１５は、励磁電流の負の振幅をもとの大きさよりも小さくする制御信号を励磁回路１６に出力して、ステップＳ０１に戻る。励磁電流の負の振幅をもとの大きさよりも小さくする制御信号を受信した励磁回路１６は、励磁電流の負の振幅をあらかじめ定められた大きさだけ小さくする。 In step S04, the unbalance determination circuit 15 determines whether the positive amplitude of the output of the magnetic sensor 14 is larger than the negative amplitude. If the positive amplitude is larger than the negative amplitude, the process proceeds to step S05, and if the positive amplitude is smaller than the negative amplitude, the process proceeds to step S06. In step S05, the unbalance determination circuit 15 outputs a control signal that makes the positive amplitude of the exciting current smaller than the original magnitude to the exciting circuit 16, and returns to step S01. The excitation circuit 16 that has received the control signal that makes the positive amplitude of the exciting current smaller than the original magnitude reduces the positive amplitude of the exciting current by a predetermined magnitude. In step S06, the unbalance determination circuit 15 outputs a control signal that makes the negative amplitude of the exciting current smaller than the original magnitude to the exciting circuit 16, and returns to step S01. The excitation circuit 16 that has received the control signal that makes the negative amplitude of the exciting current smaller than the original magnitude reduces the negative amplitude of the exciting current by a predetermined magnitude.

ステップＳ０７では、アンバランス判定回路１５は、励磁信号の１周期分の磁気センサ１４の出力信号に対して高速フーリエ変換すなわちＦＦＴの処理を行い、励磁周波数に対する整数次高調波を取得し、ステップＳ０８に進む。ステップＳ０８では、アンバランス判定回路１５は、ステップＳ０７で求めた整数次高調波の特定の次数の高調波成分の大きさがしきい値以下かどうかを判断する。特定の次数の高調波成分の大きさがしきい値以下の場合はアンバランス判定回路１５の動作を終了し、特定の次数の高調波成分の大きさがしきい値を超える場合はステップＳ０９に進む。 In step S07, the unbalance determination circuit 15 performs a fast Fourier transform, that is, FFT processing, on the output signal of the magnetic sensor 14 for one cycle of the excitation signal, acquires an integer harmonic with respect to the excitation frequency, and takes step S08. Proceed to. In step S08, the imbalance determination circuit 15 determines whether or not the magnitude of the harmonic component of a specific order of the integer harmonics obtained in step S07 is equal to or less than the threshold value. When the magnitude of the harmonic component of the specific order is equal to or less than the threshold value, the operation of the unbalance determination circuit 15 is terminated, and when the magnitude of the harmonic component of the specific order exceeds the threshold value, the process proceeds to step S09.

図８は、磁気センサ１４の出力信号に対して高速フーリエ変換を行った結果を示す図であり、図５に示す励磁磁界が正負で非対称となった第二の事例における図５の左下の図において実線で示された励磁磁界に対して高速フーリエ変換を行った結果を示している。図８は、図７のステップＳ０７において得られる、励磁信号の１周期分の磁気センサ１４の出力信号の励磁周波数に対する整数次高調波である。図８において、横軸は高調波次数を示しており、縦軸はそれぞれの高調波次数における高調波の強度を対数軸で示している。図８において、黒い三角は励磁磁界に重畳された正方向のオフセットが大きい場合を示しており、白い丸は励磁磁界に重畳された正方向のオフセットが中程度の場合を示しており、黒い四角は励磁磁界に重畳された正方向のオフセットが小さい場合を示している。高調波次数ごとの高調波強度は周期的に変化しているが、励磁磁界に重畳されたオフセットの大きさによってその周期が異なっている。しかし、５次以下の高調波は、オフセットが小さくなると高調波強度が一様に小さくなっている。よって、ステップＳ０８では、５次以下のいずれかの高調波成分の大きさがしきい値以下かどうかを判断することにより、励磁磁界に重畳されたオフセットの大きさを推定することができる。 FIG. 8 is a diagram showing the result of performing a fast Fourier transform on the output signal of the magnetic sensor 14, and is a lower left diagram of FIG. 5 in the second case where the exciting magnetic field shown in FIG. 5 is positive or negative and asymmetric. The result of performing the fast Fourier transform on the exciting magnetic field shown by the solid line is shown in. FIG. 8 is an integer harmonic with respect to the excitation frequency of the output signal of the magnetic sensor 14 for one cycle of the excitation signal obtained in step S07 of FIG. 7. In FIG. 8, the horizontal axis shows the harmonic order, and the vertical axis shows the intensity of the harmonic at each harmonic order on the logarithmic axis. In FIG. 8, the black triangle indicates the case where the positive offset superimposed on the exciting magnetic field is large, and the white circle indicates the case where the positive offset superimposed on the exciting magnetic field is medium. Shows the case where the positive offset superimposed on the exciting magnetic field is small. The harmonic intensity of each harmonic order changes periodically, but the period differs depending on the magnitude of the offset superimposed on the exciting magnetic field. However, for harmonics of the 5th order or lower, the harmonic intensity becomes uniformly smaller as the offset becomes smaller. Therefore, in step S08, the magnitude of the offset superimposed on the exciting magnetic field can be estimated by determining whether or not the magnitude of any of the fifth-order or lower harmonic components is equal to or less than the threshold value.

図９は、磁気センサ１４の出力信号に対して高速フーリエ変換を行った結果を示す図であり、図４に示す励磁磁界が正負で非対称となった第一の事例における図４の左下の図において実線で示された励磁磁界に対して高速フーリエ変換を行った結果を示している。図９において、横軸は高調波次数を示しており、縦軸はそれぞれの高調波次数における高調波の強度を対数軸で示している。図９において、黒い三角は励磁磁界の正側の振幅と負側の振幅との差が大きい場合を示しており、白い丸は励磁磁界の正側の振幅と負側の振幅との差が中程度の場合を示しており、黒い四角は励磁磁界の正側の振幅と負側の振幅との差が小さい場合を示している。図４に示す励磁磁界が正負で非対称となった第一の事例に示すように、励磁磁界が飽和せずに正側の振幅と負側の振幅とが異なる場合、正側の振幅と負側の振幅との差の大きさによって単調に高調波強度が減少する傾向がみられる。したがって、例えば、図７に示すステップＳ０２においてステップＳ０７に示したようにフーリエ変換を行い、ステップＳ０３において単調に高調波強度が減少し特定の次数の高調波強度がしきい値以下かどうかを判断してもよい。 FIG. 9 is a diagram showing the result of performing a fast Fourier transform on the output signal of the magnetic sensor 14, and is a lower left diagram of FIG. 4 in the first case where the exciting magnetic field shown in FIG. 4 is positive or negative and asymmetric. The result of performing the fast Fourier transform on the exciting magnetic field shown by the solid line is shown in. In FIG. 9, the horizontal axis shows the harmonic order, and the vertical axis shows the intensity of the harmonic at each harmonic order on the logarithmic axis. In FIG. 9, the black triangle shows the case where the difference between the positive and negative amplitudes of the exciting magnetic field is large, and the white circles show the case where the difference between the positive and negative amplitudes of the exciting magnetic field is medium. The black square shows the case where the difference between the amplitude on the positive side and the amplitude on the negative side of the exciting magnetic field is small. As shown in the first case where the exciting magnetic field shown in FIG. 4 is positive and negative and asymmetric, when the positive and negative amplitudes are different without the exciting magnetic field being saturated, the positive and negative amplitudes are different. There is a tendency for the harmonic intensity to decrease monotonically depending on the magnitude of the difference from the amplitude of. Therefore, for example, in step S02 shown in FIG. 7, the Fourier transform is performed as shown in step S07, and in step S03, it is determined whether the harmonic intensity monotonously decreases and the harmonic intensity of a specific order is equal to or less than the threshold value. You may.

図７のステップＳ０９では、アンバランス判定回路１５は、磁気センサ１４の出力の正の振幅が負の振幅よりも大きいかどうかを判断する。正の振幅が負の振幅よりも大きい場合はステップＳ１０に進み、正の振幅が負の振幅よりも小さい場合はステップＳ１１に進む。ステップＳ１０では、アンバランス判定回路１５は、励磁電流に負のオフセット電流を重畳する制御信号を励磁回路１６に出力して、ステップＳ０１に戻る。励磁電流に負のオフセット電流を重畳する制御信号を受信した励磁回路１６は、励磁電流にあらかじめ定められた大きさの負のオフセット電流を重畳する。ステップＳ１１では、アンバランス判定回路１５は、励磁電流に正のオフセット電流を重畳する制御信号を励磁回路１６に出力して、ステップＳ０１に戻る。励磁電流に正のオフセット電流を重畳する制御信号を受信した励磁回路１６は、励磁電流にあらかじめ定められた大きさの正のオフセット電流を重畳する。以上の動作により、励磁回路１６から出力される励磁電流が補正され、磁性体コア１１に印加される励磁磁界の正負の非対称が解消される。 In step S09 of FIG. 7, the imbalance determination circuit 15 determines whether the positive amplitude of the output of the magnetic sensor 14 is larger than the negative amplitude. If the positive amplitude is larger than the negative amplitude, the process proceeds to step S10, and if the positive amplitude is smaller than the negative amplitude, the process proceeds to step S11. In step S10, the unbalance determination circuit 15 outputs a control signal in which a negative offset current is superimposed on the excitation current to the excitation circuit 16 and returns to step S01. The excitation circuit 16 that has received the control signal that superimposes a negative offset current on the exciting current superimposes a negative offset current of a predetermined magnitude on the exciting current. In step S11, the unbalance determination circuit 15 outputs a control signal for superimposing a positive offset current on the excitation current to the excitation circuit 16 and returns to step S01. The excitation circuit 16 that has received the control signal that superimposes the positive offset current on the exciting current superimposes the positive offset current of a predetermined magnitude on the exciting current. By the above operation, the exciting current output from the exciting circuit 16 is corrected, and the positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field applied to the magnetic core 11 is eliminated.

なお、ステップＳ０２およびステップＳ０７において励磁信号の１周期分の磁気センサ１４の出力信号に対して処理を行うとしたが、測定環境起因の電磁ノイズの影響を排除するため、例えば、半導体メモリなどの高速記憶装置を備えて数周期分の磁気センサ１４の出力信号を取得して平均化した信号に対して処理を行ってもよい。 In steps S02 and S07, the output signal of the magnetic sensor 14 for one cycle of the excitation signal is processed. However, in order to eliminate the influence of electromagnetic noise caused by the measurement environment, for example, a semiconductor memory or the like is used. A high-speed storage device may be provided, and the output signals of the magnetic sensor 14 for several cycles may be acquired and the averaged signal may be processed.

図１０、図１１および図１２は、実施の形態１による漏電センサ１の磁気センサ１４の配置を示す図である。図１０、図１１および図１２において、検出コイル１３は省略しており、磁性体コア１１、励磁コイル１２および磁気センサ１４を示している。励磁コイル１２は、磁性体コア１１を取り囲むように巻き回されたトロイダルコイルである。トロイダルコイルでは、コイルの外側に磁界が漏洩しない。図１０に示す例では、磁性体コア１１と励磁コイル１２との間に磁気センサ１４が備えられたことで、磁気センサ１４によって励磁磁界を検出することができる。 10, 11, and 12 are diagrams showing the arrangement of the magnetic sensor 14 of the earth leakage sensor 1 according to the first embodiment. In FIGS. 10, 11 and 12, the detection coil 13 is omitted, and the magnetic core 11, the exciting coil 12, and the magnetic sensor 14 are shown. The exciting coil 12 is a toroidal coil wound so as to surround the magnetic core 11. In a toroidal coil, no magnetic field leaks to the outside of the coil. In the example shown in FIG. 10, since the magnetic sensor 14 is provided between the magnetic core 11 and the exciting coil 12, the exciting magnetic field can be detected by the magnetic sensor 14.

図１１に示す例では、磁性体コア１１の一部において励磁コイル１２に巻かれずに磁性体コア１１が露出した開口部を設け、開口部に磁気センサ１４が備えられている。トロイダルコイルでは開口部において磁界が漏洩するため、磁性体コア１１と励磁コイル１２との間に磁気センサ１４を配置する空間が確保できない場合であっても、開口部を設けることにより磁気センサを配置することができ、励磁磁界を検出することができる。 In the example shown in FIG. 11, a part of the magnetic core 11 is provided with an opening in which the magnetic core 11 is exposed without being wound around the exciting coil 12, and the magnetic sensor 14 is provided in the opening. Since the magnetic field leaks in the opening of the toroidal coil, even if the space for arranging the magnetic sensor 14 cannot be secured between the magnetic core 11 and the exciting coil 12, the magnetic sensor is arranged by providing the opening. And can detect the exciting magnetic field.

図１２に示す例では、磁性体コア１１の一部に切り欠き部を設けて磁気ギャップを形成している。磁気ギャップである切り欠き部においては励磁電流によって磁性体コア１１に誘起された磁界が集中して漏洩するので、磁性体コア１１の切り欠き部に磁気センサ１４が備えられたことにより、励磁磁界を検出することができる。なお、切り欠きの間隔を狭くするほど大きな磁界が漏洩するため、切り欠きの間隔を狭くすることにより励磁磁界を精度よく計測することができる。 In the example shown in FIG. 12, a notch is provided in a part of the magnetic core 11 to form a magnetic gap. In the notch portion which is a magnetic gap, the magnetic field induced in the magnetic material core 11 by the exciting current is concentrated and leaks. Therefore, since the magnetic sensor 14 is provided in the notch portion of the magnetic material core 11, the exciting magnetic field is provided. Can be detected. Since a larger magnetic field leaks as the notch spacing becomes narrower, the exciting magnetic field can be measured accurately by narrowing the notch spacing.

以上のように、実施の形態１による漏電センサ１は、被測定電流線３０における漏電を検出する漏電センサ１であって、被測定電流線３０が貫通された磁性体コア１１と、磁性体コア１１に巻き回された励磁コイル１２と、磁性体コア１１に巻き回された検出コイル１３と、励磁コイル１２から発生する励磁磁界を検出する磁気センサ１４と、励磁周波数を基本周波数とする励磁信号を発生する発振回路１７と、磁気センサ１４の出力および発振回路１７の出力から制御信号を生成して出力するアンバランス判定回路１５と、発振回路１７の出力およびアンバランス判定回路１５の出力をもとに励磁コイル１２に励磁電流を印加する励磁回路１６と、検出コイル１３の出力電圧から励磁周波数の２倍の周波数の成分を取り出すフィルタ回路１８と、フィルタ回路の出力を増幅する出力回路１９とを備え、アンバランス判定回路１５は、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態において磁気センサ１４から取得した励磁磁界と励磁信号とから、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態における励磁磁界の正負の非対称性を判定して制御信号を生成し、励磁回路１６は、制御信号をもとに励磁電流の正負いずれかの振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは励磁電流に正負いずれかのオフセット電流を重畳するので、励磁電流に大きい電流と高い周波数が要求され励磁磁界が正負で非対称となった場合における漏電の誤検出を抑制することができる。 As described above, the electric leakage sensor 1 according to the first embodiment is the electric leakage sensor 1 for detecting the electric leakage in the measured current line 30, and the magnetic core 11 through which the measured current line 30 penetrates and the magnetic core. An exciting coil 12 wound around an exciting coil 12, a detection coil 13 wound around a magnetic core 11, a magnetic sensor 14 that detects an exciting magnetic current generated from the exciting coil 12, and an exciting signal having an exciting frequency as a basic frequency. The oscillation circuit 17 that generates the current, the unbalance determination circuit 15 that generates and outputs a control signal from the output of the magnetic sensor 14 and the output of the oscillation circuit 17, and the output of the oscillation circuit 17 and the output of the imbalance determination circuit 15. An exciting circuit 16 that applies an exciting current to the exciting coil 12, a filter circuit 18 that extracts a component having a frequency twice the exciting frequency from the output voltage of the detection coil 13, and an output circuit 19 that amplifies the output of the filter circuit. In the unbalance determination circuit 15, a balanced current is flowing in the measured current line 30 from the exciting magnetic field and the exciting signal acquired from the magnetic sensor 14 in a state where the balanced current is flowing in the measured current line 30. A control signal is generated by determining the positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field in the state, and the exciting circuit 16 makes the amplitude of either positive or negative of the exciting current smaller than the original magnitude based on the control signal, or the exciting current. Since either positive or negative offset current is superimposed on the exciting current, it is possible to suppress erroneous detection of electric leakage when a large current and a high frequency are required for the exciting current and the exciting magnetic field becomes positive or negative and asymmetric.

実施の形態２．
図１３は、実施の形態２による漏電センサ１ａおよび電路保護システムの構成を示す図である。図１３に示す実施の形態２による漏電センサ１ａを図６に示す実施の形態１による漏電センサ１と比較すると、アンバランス判定回路１５がアンバランス判定回路１５ａになっており、励磁回路１６が励磁回路１６ａになっており、出力回路１９が出力回路１９ａになっている。実施の形態２による漏電センサ１ａの他の構成は、実施の形態１による漏電センサ１の構成と同じである。また、リレーユニット２０および保護回路２１も、実施の形態１と同じである。Embodiment 2.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an earth leakage sensor 1a and an electric circuit protection system according to the second embodiment. Comparing the earth leakage sensor 1a according to the second embodiment shown in FIG. 13 with the earth leakage sensor 1 according to the first embodiment shown in FIG. 6, the unbalance determination circuit 15 is an unbalance determination circuit 15a, and the excitation circuit 16 is excited. It is a circuit 16a, and the output circuit 19 is an output circuit 19a. The other configuration of the earth leakage sensor 1a according to the second embodiment is the same as the configuration of the earth leakage sensor 1 according to the first embodiment. Further, the relay unit 20 and the protection circuit 21 are the same as those in the first embodiment.

励磁回路１６ａは、発振回路１７からの励磁信号をもとに励磁コイル１２に励磁電流を印加する。アンバランス判定回路１５ａは、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態、すなわち、被測定電流線３０に漏電が発生していない状態において、磁気センサ１４から取得した励磁磁界の正負の非対称性を判定し、判定した非対称性に応じた制御信号を出力回路１９ａに出力する。なお、アンバランス判定回路１５ａは、漏電センサ１ａにおいて漏電を検出しているときには励磁磁界の波形の正負の非対称性を判定しない。出力回路１９ａは、アンバランス判定回路１５ａの出力である制御信号をもとにフィルタ回路１８の出力を補正して補正出力を求め、補正出力をセンサ定格に応じて設定した倍率で増幅して出力する。 The exciting circuit 16a applies an exciting current to the exciting coil 12 based on the exciting signal from the oscillating circuit 17. The unbalance determination circuit 15a has a positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field acquired from the magnetic sensor 14 in a state where a balanced current is flowing in the measured current line 30, that is, in a state where no electric leakage occurs in the measured current line 30. The property is determined, and a control signal corresponding to the determined asymmetry is output to the output circuit 19a. The imbalance determination circuit 15a does not determine the positive / negative asymmetry of the waveform of the exciting magnetic field when the leakage sensor 1a detects the leakage. The output circuit 19a corrects the output of the filter circuit 18 based on the control signal which is the output of the unbalance determination circuit 15a to obtain a corrected output, and amplifies the corrected output at a magnification set according to the sensor rating and outputs the corrected output. do.

図１４は、実施の形態２におけるアンバランス判定回路１５ａの動作を説明するフローチャートである。ステップＳ２１では、アンバランス判定回路１５ａは、磁気センサ１４の出力と発振回路１７の出力とを取得して、ステップＳ２２およびステップＳ２５に進む。ステップＳ２２では、アンバランス判定回路１５ａは、磁気センサ１４の出力の正の振幅と負の振幅を取得し、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、アンバランス判定回路１５ａは、磁気センサ１４の出力の正の振幅と負の振幅との差がしきい値以下かどうかを判断する。正の振幅と負の振幅との差がしきい値以下の場合はステップＳ２８に進み、正の振幅と負の振幅との差がしきい値を超える場合はステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、アンバランス判定回路１５ａは、出力回路１９ａがフィルタ回路１８の出力を補正するための補正値を生成し、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２４では、磁気センサ１４の出力の正の振幅と負の振幅との差の値に応じて出力回路１９ａの出力がどのように変化するかをあらかじめ測定し、それらの変化を補正するための補正値を記憶装置に保存し、アンバランス判定回路１５ａが正の振幅と負の振幅との差の大きさに応じた補正値を記憶装置から読み出してもよい。また、ステップＳ２４では、アンバランス判定回路１５ａは、例えば、出力回路１９ａの出力を０にするような補正値を生成してもよい。 FIG. 14 is a flowchart illustrating the operation of the unbalance determination circuit 15a in the second embodiment. In step S21, the unbalance determination circuit 15a acquires the output of the magnetic sensor 14 and the output of the oscillation circuit 17, and proceeds to step S22 and step S25. In step S22, the unbalance determination circuit 15a acquires the positive amplitude and the negative amplitude of the output of the magnetic sensor 14, and proceeds to step S23. In step S23, the unbalance determination circuit 15a determines whether or not the difference between the positive amplitude and the negative amplitude of the output of the magnetic sensor 14 is equal to or less than the threshold value. If the difference between the positive amplitude and the negative amplitude is equal to or less than the threshold value, the process proceeds to step S28, and if the difference between the positive amplitude and the negative amplitude exceeds the threshold value, the process proceeds to step S24. In step S24, the unbalance determination circuit 15a generates a correction value for the output circuit 19a to correct the output of the filter circuit 18, and proceeds to step S28. In step S24, it is necessary to measure in advance how the output of the output circuit 19a changes according to the value of the difference between the positive amplitude and the negative amplitude of the output of the magnetic sensor 14, and to correct those changes. The correction value may be stored in the storage device, and the imbalance determination circuit 15a may read the correction value according to the magnitude of the difference between the positive amplitude and the negative amplitude from the storage device. Further, in step S24, the unbalance determination circuit 15a may generate, for example, a correction value that makes the output of the output circuit 19a 0.

ステップＳ２５では、アンバランス判定回路１５ａは、励磁信号の１周期分の磁気センサ１４の出力信号に対して高速フーリエ変換すなわちＦＦＴの処理を行い、励磁周波数に対する整数次高調波を取得し、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、アンバランス判定回路１５ａは、ステップＳ２５で求めた整数次高調波の特定の次数の高調波成分の大きさがしきい値以下かどうかを判断する。特定の次数の高調波成分の大きさがしきい値以下の場合はステップＳ２８に進み、特定の次数の高調波成分の大きさがしきい値を超える場合はステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では、アンバランス判定回路１５ａは、出力回路１９ａがフィルタ回路１８の出力を補正するための補正値を生成し、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２７では、磁気センサ１４の出力をＦＦＴ処理した特定の次数の高調波成分の値に応じて出力回路１９ａの出力がどのように変化するかをあらかじめ測定し、それらの変化を補正するための補正値を記憶装置に保存し、アンバランス判定回路１５ａが高調波成分の大きさに応じた補正値を記憶装置から読み出してもよい。また、ステップＳ２７では、アンバランス判定回路１５ａは、例えば、出力回路１９ａの出力を０にするような補正値を生成してもよい。 In step S25, the unbalance determination circuit 15a performs a fast Fourier transform, that is, FFT processing, on the output signal of the magnetic sensor 14 for one cycle of the excitation signal, acquires an integer harmonic with respect to the excitation frequency, and takes step S26. Proceed to. In step S26, the unbalance determination circuit 15a determines whether or not the magnitude of the harmonic component of the specific order of the integer-order harmonic obtained in step S25 is equal to or less than the threshold value. If the magnitude of the harmonic component of the specific order is equal to or less than the threshold value, the process proceeds to step S28, and if the magnitude of the harmonic component of the specific order exceeds the threshold value, the process proceeds to step S27. In step S27, the imbalance determination circuit 15a generates a correction value for the output circuit 19a to correct the output of the filter circuit 18, and proceeds to step S28. In step S27, in order to measure in advance how the output of the output circuit 19a changes according to the value of the harmonic component of a specific order obtained by FFT processing the output of the magnetic sensor 14, and to correct those changes. The correction value may be stored in the storage device, and the imbalance determination circuit 15a may read the correction value according to the magnitude of the harmonic component from the storage device. Further, in step S27, the unbalance determination circuit 15a may generate, for example, a correction value that makes the output of the output circuit 19a 0.

ステップＳ２８では、アンバランス判定回路１５ａは、ステップＳ２４およびステップＳ２７の少なくともいずれか一方で補正値が生成されているかを確認し、補正値が生成されている場合は補正値を制御信号として出力回路１９ａに出力し、アンバランス判定回路１５ａの動作を終了する。アンバランス判定回路１５ａから制御信号を受け取った出力回路１９ａは、補正値をもとにフィルタ回路１８の出力を補正した補正出力を求め、補正出力をセンサ定格に応じて設定した倍率で増幅して出力する。出力回路１９ａは、例えば、フィルタ回路１８の出力に補正値を加算する、あるいは、フィルタ回路１８の出力に補正値を乗算することによって、補正出力を求める。 In step S28, the unbalance determination circuit 15a confirms whether a correction value is generated in at least one of step S24 and step S27, and if a correction value is generated, the correction value is used as a control signal in the output circuit. It outputs to 19a and ends the operation of the unbalance determination circuit 15a. The output circuit 19a, which receives the control signal from the unbalance determination circuit 15a, obtains a correction output obtained by correcting the output of the filter circuit 18 based on the correction value, and amplifies the correction output at a magnification set according to the sensor rating. Output. The output circuit 19a obtains a correction output by, for example, adding a correction value to the output of the filter circuit 18 or multiplying the output of the filter circuit 18 by the correction value.

以上のように、実施の形態２による漏電センサ１ａは、被測定電流線３０における漏電を検出する漏電センサ１ａであって、被測定電流線３０が貫通された磁性体コア１１と、磁性体コア１１に巻き回された励磁コイル１２と、磁性体コア１１に巻き回された検出コイル１３と、励磁コイル１２から発生する励磁磁界を検出する磁気センサ１４と、励磁周波数を基本周波数とする励磁信号を発生する発振回路１７と、磁気センサ１４の出力および発振回路１７の出力から制御信号を生成して出力するアンバランス判定回路１５ａと、発振回路１７の出力をもとに励磁コイル１２に励磁電流を印加する励磁回路１６ａと、検出コイル１３の出力電圧から励磁周波数の２倍の周波数の成分を取り出すフィルタ回路１８と、フィルタ回路の出力を増幅する出力回路１９ａとを備え、アンバランス判定回路１５ａは、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態において磁気センサ１４から取得した励磁磁界と励磁信号とから、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態における
励磁磁界の正負の非対称性を判定して制御信号を生成し、出力回路１９ａは、制御信号をもとにフィルタ回路１８の出力を補正して補正出力を求め、補正出力を増幅して出力するので、励磁電流に大きい電流と高い周波数が要求され励磁磁界が正負で非対称となった場合における漏電の誤検出を抑制することができる。As described above, the electric leakage sensor 1a according to the second embodiment is the electric leakage sensor 1a for detecting the electric leakage in the measured current line 30, the magnetic core 11 through which the measured current line 30 is penetrated, and the magnetic core. An exciting coil 12 wound around an exciting coil 12, a detection coil 13 wound around a magnetic core 11, a magnetic sensor 14 that detects an exciting magnetic current generated from the exciting coil 12, and an exciting signal having an exciting frequency as a basic frequency. The unbalanced determination circuit 15a that generates and outputs a control signal from the output of the magnetic sensor 14 and the output of the oscillation circuit 17, and the exciting current to the exciting coil 12 based on the output of the oscillation circuit 17. The unbalance determination circuit 15a includes an excitation circuit 16a for applying a current, a filter circuit 18 for extracting a component having a frequency twice the excitation frequency from the output voltage of the detection coil 13, and an output circuit 19a for amplifying the output of the filter circuit. Is a positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field in the state where the equilibrium current is flowing in the measured current line 30 from the exciting magnetic field and the exciting signal acquired from the magnetic sensor 14 in the state where the equilibrium current is flowing in the measured current line 30. The property is determined and a control signal is generated. The output circuit 19a corrects the output of the filter circuit 18 based on the control signal to obtain a corrected output, and amplifies the corrected output and outputs the corrected output. When a current and a high frequency are required and the exciting magnetic field becomes positive or negative and asymmetric, it is possible to suppress erroneous detection of electric leakage.

図１５は、実施の形態１におけるアンバランス判定回路１５および実施の形態２におけるアンバランス判定回路１５ａのハードウェアの一例を示す模式図である。アンバランス判定回路１５、１５ａは、メモリ５０に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ４０によって実現される。メモリ５０は、プロセッサ４０が実行する各処理における一時記憶装置としても使用される。また、複数の処理回路が連携して上記機能を実行してもよい。さらに、専用のハードウェアによって上記機能を実現してもよい。 FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of the hardware of the unbalance determination circuit 15 in the first embodiment and the unbalance determination circuit 15a in the second embodiment. The unbalance determination circuits 15 and 15a are realized by a processor 40 such as a CPU (Central Processing Unit) that executes a program stored in the memory 50. The memory 50 is also used as a temporary storage device in each process executed by the processor 40. Further, a plurality of processing circuits may cooperate to execute the above function. Further, the above functions may be realized by dedicated hardware.

専用のハードウェアによって上記機能を実現する場合は、専用のハードウェアは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、または、これらを組み合わせたものである。プロセッサ４０およびメモリ５０によって上記機能を実現する場合は、プロセッサ４０はＣＰＵであり、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）など、あるいは、これらを組み合わせたものである。メモリ５０は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、または、これらを組み合わせたものである。プロセッサ４０およびメモリ５０は、互いにバス接続されている。 When the above functions are realized by dedicated hardware, the dedicated hardware may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field). Programmable Gate Array), or a combination of these. When the above functions are realized by the processor 40 and the memory 50, the processor 40 is a CPU, and is a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microprocessor, a DSP (Digital Signal Processor), or a combination thereof. It is a thing. The memory 50 is, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable ROM), a magnetic disk, an optical disk, or a combination thereof. It is a memory. The processor 40 and the memory 50 are bus-connected to each other.

本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。Although the present application describes various exemplary embodiments, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are limited to the application of the particular embodiment. Rather, it can be applied to embodiments alone or in various combinations.
Therefore, innumerable variations not exemplified are envisioned within the scope of the techniques disclosed in the present application. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.

１、１ａ 漏電センサ、１０ 漏電検出部、１１ 磁性体コア、１２ 励磁コイル、１３ 検出コイル、１４ 磁気センサ、１５、１５ａ アンバランス判定回路、１６、１６ａ 励磁回路、１７ 発振回路、１８ フィルタ回路、１９、１９ａ 出力回路、２０ リレーユニット、２１ 保護回路、３０ 被測定電流線、４０ プロセッサ、５０ メモリ。 1, 1a Leakage sensor, 10 Leakage detector, 11 Magnetic core, 12 Exciting coil, 13 Detection coil, 14 Magnetic sensor, 15, 15a Unbalance judgment circuit, 16, 16a Excitation circuit, 17 Oscillation circuit, 18 Filter circuit, 19, 19a output circuit, 20 relay unit, 21 protection circuit, 30 measured current line, 40 processor, 50 memory.

Claims (6)

被測定電流線における漏電を検出する漏電センサであって、
前記被測定電流線が貫通された磁性体コアと、
前記磁性体コアに巻き回された励磁コイルと、
前記磁性体コアに巻き回された検出コイルと、
前記励磁コイルから発生する励磁磁界を検出する磁気センサと、
励磁周波数を基本周波数とする励磁信号を発生する発振回路と、
前記磁気センサの出力および前記発振回路の出力から制御信号を生成して出力するアンバランス判定回路と、
前記発振回路の出力および前記アンバランス判定回路の出力をもとに前記励磁コイルに励磁電流を印加する励磁回路と、
前記検出コイルの出力電圧から前記励磁周波数の２倍の周波数の成分を取り出すフィルタ回路と、
前記フィルタ回路の出力を増幅する出力回路とを備え、
前記アンバランス判定回路は、漏電を検出しているときには前記励磁磁界の正負の非対称性を判定せず、前記被測定電流線に平衡電流が流れている状態において前記磁気センサから取得した前記励磁磁界と前記励磁信号とから、前記被測定電流線に平衡電流が流れている状態における前記励磁磁界の正負の非対称性を判定して前記制御信号を生成し、
前記励磁回路は、前記被測定電流線に平衡電流が流れている状態における前記励磁磁界の正負の非対称性を判定して生成された前記制御信号をもとに前記励磁電流の正負いずれかの振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは前記励磁電流に正負いずれかのオフセット電流を重畳することを特徴とする漏電センサ。 An earth leakage sensor that detects earth leakage in the current line to be measured.
A magnetic core through which the current line to be measured penetrates, and
The exciting coil wound around the magnetic core and
The detection coil wound around the magnetic core and
A magnetic sensor that detects the exciting magnetic field generated from the exciting coil, and
An oscillator circuit that generates an excitation signal with the excitation frequency as the fundamental frequency,
An unbalance determination circuit that generates and outputs a control signal from the output of the magnetic sensor and the output of the oscillation circuit.
An exciting circuit that applies an exciting current to the exciting coil based on the output of the oscillation circuit and the output of the unbalance determination circuit.
A filter circuit that extracts a component with a frequency twice the excitation frequency from the output voltage of the detection coil, and a filter circuit.
It is provided with an output circuit that amplifies the output of the filter circuit.
The unbalance determination circuit does not determine the positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field when detecting leakage, and the exciting magnetic field acquired from the magnetic sensor in a state where a balanced current is flowing in the measured current line. And the excitation signal, the positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field in a state where an equilibrium current is flowing in the measured current line is determined, and the control signal is generated.
The exciting circuit determines the positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field in a state where a balanced current is flowing in the measured current line, and based on the control signal generated, the amplitude of either the positive or negative of the exciting current. A leakage sensor characterized by making the size smaller than the original size or superimposing a positive or negative offset current on the exciting current. 前記磁気センサは、前記磁性体コアと前記励磁コイルとの間に備えられたことを特徴とする請求項１に記載の漏電センサ。 The earth leakage sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensor is provided between the magnetic core and the exciting coil. 前記磁気センサは、前記磁性体コアが前記励磁コイルに巻かれずに前記磁性体コアが露出した開口部に備えられたことを特徴とする請求項１に記載の漏電センサ。 The earth leakage sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensor is provided in an opening in which the magnetic core is exposed without being wound around the exciting coil. 前記磁性体コアは切り欠き部を有し、
前記磁気センサは前記切り欠き部に備えられたことを特徴とする請求項１に記載の漏電センサ。 The magnetic core has a notch and has a notch.
The earth leakage sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensor is provided in the notch portion. 請求項１から４のいずれか１項に記載の漏電センサと、
前記出力回路の出力から漏電の有無を判定するリレーユニットと、
前記リレーユニットにおいて漏電が発生したと判定されたときに前記被測定電流線を遮断する保護回路とを備えた電路保護システム。 The earth leakage sensor according to any one of claims 1 to 4.
A relay unit that determines the presence or absence of electric leakage from the output of the output circuit,
An electric circuit protection system including a protection circuit that cuts off the current line to be measured when it is determined that an electric leakage has occurred in the relay unit. 被測定電流線における漏電を検出する漏電センサであって、
前記被測定電流線が貫通された磁性体コアと、
前記磁性体コアに巻き回された励磁コイルと、
前記磁性体コアに巻き回された検出コイルと、
前記励磁コイルから発生する励磁磁界を検出する磁気センサと、
励磁周波数を基本周波数とする励磁信号を発生する発振回路と、
前記磁気センサの出力および前記発振回路の出力から制御信号を生成して出力するアンバランス判定回路と、
前記発振回路の出力をもとに前記励磁コイルに励磁電流を印加する励磁回路と、
前記検出コイルの出力電圧から前記励磁周波数の２倍の周波数の成分を取り出すフィルタ回路と、
前記フィルタ回路の出力を増幅する出力回路とを備え、
前記アンバランス判定回路は、前記被測定電流線に平衡電流が流れている状態において前記磁気センサから取得した前記励磁磁界と前記励磁信号とから、前記被測定電流線に平衡電流が流れている状態における前記励磁磁界の正負の非対称性を判定して前記制御信号を生成し、
前記出力回路は、前記制御信号をもとに前記フィルタ回路の出力を補正して補正出力を求め、前記補正出力を増幅して出力することを特徴とする漏電センサ。 An earth leakage sensor that detects earth leakage in the current line to be measured.
A magnetic core through which the current line to be measured penetrates, and
The exciting coil wound around the magnetic core and
The detection coil wound around the magnetic core and
A magnetic sensor that detects the exciting magnetic field generated from the exciting coil, and
An oscillator circuit that generates an excitation signal with the excitation frequency as the fundamental frequency,
An unbalance determination circuit that generates and outputs a control signal from the output of the magnetic sensor and the output of the oscillation circuit.
An exciting circuit that applies an exciting current to the exciting coil based on the output of the oscillation circuit,
A filter circuit that extracts a component with a frequency twice the excitation frequency from the output voltage of the detection coil, and a filter circuit.
It is provided with an output circuit that amplifies the output of the filter circuit.
The unbalance determination circuit is in a state where a balanced current is flowing in the measured current line from the exciting magnetic field and the exciting signal acquired from the magnetic sensor while the balanced current is flowing in the measured current line. The control signal is generated by determining the positive / negative asymmetry of the exciting magnetic field in
The earth leakage sensor is characterized in that the output circuit corrects the output of the filter circuit based on the control signal to obtain a corrected output, and amplifies and outputs the corrected output.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06201731A (en) * 1992-12-25 1994-07-22 Nippondenso Co Ltd Magnetic balance type current measuring device
JP2013061322A (en) * 2011-08-25 2013-04-04 Mitsubishi Electric Corp Direct current detection apparatus
JP2014235086A (en) * 2013-06-03 2014-12-15 三菱電機株式会社 Current detector
JP2015068725A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 東日本旅客鉄道株式会社 Current detector and substation facility including the same
JP2015194508A (en) * 2010-08-24 2015-11-05 レム アンテレクチュアル プロペルティ エスアー Toroidal fluxgate current transducer
JP6201731B2 (en) 2013-12-24 2017-09-27 新日鐵住金株式会社 Austenitic heat-resistant casting alloy
JP2018091626A (en) * 2015-04-16 2018-06-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Electric leak detection device
JP2019012004A (en) * 2017-06-30 2019-01-24 日置電機株式会社 Current detection device and measuring device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5992532U (en) 1982-12-10 1984-06-23 東北金属工業株式会社 earth leakage detector

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06201731A (en) * 1992-12-25 1994-07-22 Nippondenso Co Ltd Magnetic balance type current measuring device
JP2015194508A (en) * 2010-08-24 2015-11-05 レム アンテレクチュアル プロペルティ エスアー Toroidal fluxgate current transducer
JP2013061322A (en) * 2011-08-25 2013-04-04 Mitsubishi Electric Corp Direct current detection apparatus
JP2014235086A (en) * 2013-06-03 2014-12-15 三菱電機株式会社 Current detector
JP2015068725A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 東日本旅客鉄道株式会社 Current detector and substation facility including the same
JP6201731B2 (en) 2013-12-24 2017-09-27 新日鐵住金株式会社 Austenitic heat-resistant casting alloy
JP2018091626A (en) * 2015-04-16 2018-06-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Electric leak detection device
JP2019012004A (en) * 2017-06-30 2019-01-24 日置電機株式会社 Current detection device and measuring device

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