JP7256872B2 - 漏電遮断器、その漏電遮断器の制御方法、及びその漏電遮断器を含む漏電遮断器システム - Google Patents

漏電遮断器、その漏電遮断器の制御方法、及びその漏電遮断器を含む漏電遮断器システム Download PDF

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Description

本発明は、漏電回路遮断器（以下、漏電遮断器という）及びその漏電遮断器の制御方法に関する。
漏電遮断器は、電動機械器具などの負荷が接続されている電路において漏電による感電の危険性を回避するために用いられる機器である。そのために、漏電遮断器は、前記電路と前記負荷が接続された接点を開閉駆動する遮断部を含み、漏電又は地絡が検出されると、前記遮断部のトリップ動作を行って電路と負荷の接続を遮断する。
一方、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の交流三相電力が供給される電路において、漏電遮断器は、通常、零相変流器（ZCT: Zero Current Transformer）により電流を検出する。その場合、３つの相に流れる電流が正常であれば、磁束が相殺されて零相変流器により電流が検出されることはないが、磁束が相殺されなければ、すなわち前記３つの相の少なくとも１つの位相や流れる電流量が変化すると、零相変流器から電流が検出される。よって、漏電遮断器は、零相変流器の検出結果に基づいて漏電又は地絡の発生を検出し、遮断部を制御して負荷が接続された接点をトリップすることにより、漏電又は地絡による感電事故や火災などを未然に防止することができる。
一方、前記負荷が三相負荷であれば、前記三相の各電路の全てから電力が供給されるように、前記三相の各電路と接点が形成されてもよい。しかし、図１に示すように、単相負荷２１、２２、２３であれば、前記三相の電路のうち二相の電路と接点が形成され、前記二相の電路から電力が供給されるようにしてもよい。
しかし、三相の交流電路のいずれかの電路において地絡が発生すると、通常の漏電遮断器１１、１２、１３は、前述したように三相電路全体における零相変流器１０の電流検出結果に基づいて遮断部のトリップ動作を制御するので、電路に接続された負荷２１、２２、２３の全てが電路から遮断されるという問題がある。すなわち、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の電路のうちＳ相の電路で地絡が発生した場合に、地絡が発生していないＲ相の電路及びＴ相の電路から電力が供給されているＲＴ負荷２２であっても、ＲＴ負荷２２に接続された漏電遮断器１２は、零相変流器１０の電流検出結果に応じてＲＴ負荷２２とＲ相の電路及びＴ相の電路の接点をトリップするという問題がある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、特定電路で地絡が発生した場合に、前記地絡により発生する停電の影響を最小限に抑えることのできる漏電遮断器及びその漏電遮断器の制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、特定電路で地絡が発生した場合に、地絡が発生した電路から電力が供給されていない単相負荷に対してはトリップが行われないようにする漏電遮断器及びその漏電遮断器の制御方法を提供することを目的とする。
上記目的又は他の目的を達成するために、本発明の一態様は、三相電路のうち２つの電路に接続された単相負荷と前記三相電路間に形成された漏電遮断器において、前記三相電路に形成された零相変流器で発生した零相電流を検出する零相電流検出部と、前記２つの電路のそれぞれから電圧を検知する電圧検知部と、トリップ（trip）信号が入力されると、前記２つの電路と前記単相負荷間の接点をトリップするトリップ部と、前記零相電流検出部で零相電流が検出されると、前記電圧検知部の電圧検知結果に基づいて、前記２つの電路のうち予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路を検出し、予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路があれば、前記トリップ信号を生成して前記トリップ部に出力する制御部とを含むことを特徴とする。
一実施形態において、前記制御部は、前記検出した零相電流が予め設定された設定値以上であるか否かに基づいて、前記電圧検知結果に応じて、前記予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路を検出し、電路検出結果に応じて、前記トリップ信号を生成して出力することを特徴とする。
一実施形態において、前記制御部は、前記検出した零相電流が予め設定された特定電流値である設定値未満であれば、前記検出した零相電流が漏電によるものであるか否かを判断し、前記零相電流が漏電により発生したものであれば、前記電路検出結果に関係なく前記トリップ信号を生成して出力することを特徴とする。
一実施形態において、前記零相電流検出部は、固定接続抵抗及び複数の選択接続抵抗と、選択スイッチとを有し、前記零相変流器から入力される零相電流を、前記選択スイッチにより選択されるいずれかの選択接続抵抗と前記固定接続抵抗の合成抵抗により決定される抵抗値に基づいて電圧信号に変換する感度選択回路を含み、前記制御部は、前記合成抵抗により決定される特定電圧値である基準値と、前記変換された電圧信号の電圧値を比較して、前記零相電流が漏電により発生したものであるか否かを判断することを特徴とする。
一実施形態において、前記制御部は、前記合成抵抗に応じて前記設定値に対応する電圧値を算出し、前記感度選択回路で変換された電圧信号の電圧値と、前記設定値に対応する電圧値を比較した結果に基づいて、前記検出した零相電流が前記設定値未満であるか否かを判断することを特徴とする。
上記目的又は他の目的を達成するために、本発明の一態様は、三相電路のうち２つの電路に接続された単相負荷と前記三相電路間に形成された漏電遮断器の制御方法において、前記三相電路に形成された零相変流器で発生した零相電流を検出する第１ステップと、検出した零相電流が予め設定された設定値以上であるか否かによって漏電又は地絡が発生したか否かを検出する第２ステップと、前記第２ステップの検出結果が地絡発生であれば、前記２つの電路のそれぞれの電圧を検知する第３ステップと、前記第３ステップの電圧検知結果に基づいて、予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路があるか否かを検出する第４ステップと、前記第４ステップの検出結果に基づいて、前記２つの電路と前記単相負荷間の接点をトリップする第５ステップとを含むことを特徴とする。
一実施形態において、前記第２ステップは、前記第２ステップの検出結果が漏電発生であれば、前記２つの電路と前記単相負荷間の接点をトリップする第２－１ステップをさらに含むことを特徴とする。
一実施形態において、前記第５ステップは、前記第４ステップの検出の結果、予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路があれば、前記トリップを所定時間遅延させる第５－１ステップをさらに含むことを特徴とする。
一実施形態において、前記第２ステップは、前記検出した零相電流の大きさが予め設定された設定値以上であれば、前記零相電流が地絡により発生したものと判断し、前記検出した零相電流の大きさが予め設定された設定値未満であれば、漏電が発生したか否かを判断するための予め設定された基準値と、前記検出した零相電流の大きさに応じた電圧信号の電圧値を比較して、漏電が発生したか否かを判断するステップであることを特徴とする。
上記目的又は他の目的を達成するために、本発明の一態様による漏電遮断器システムは、三相電路のうち２つの電路から電力が供給される少なくとも１つの単相負荷と、各単相負荷と前記単相負荷に電力を供給している２つの電路との間に形成され、トリップ制御信号を受信した場合に、前記２つの電路と前記単相負荷間の接点をトリップする少なくとも１つのトリップ部と、前記三相電路に形成された零相変流器に接続され、前記零相変流器から零相電流が検出されると、前記少なくとも１つのトリップ部から各単相負荷に接続された電路の電圧検知結果を受信し、受信した電圧検知結果に基づいて、前記少なくとも１つのトリップ部の一部に前記トリップ制御信号を送信するシステム制御部とを含むことを特徴とする。
一実施形態において、前記トリップ部は、前記システム制御部と通信接続を行う通信部と、単相負荷に電力を供給している２つの電路のそれぞれの電圧を検知する電圧検知部と、前記トリップ制御信号を受信した場合に、前記単相負荷に電力を供給している２つの電路と前記単相負荷間の接点をトリップする遮断部とを含み、前記通信部は、前記電圧検知部の電圧検知結果を前記システム制御部に送信し、前記システム制御部からトリップ制御信号を受信すると、受信したトリップ制御信号を遮断部に送ることを特徴とする。
一実施形態において、前記システム制御部は、前記検出した零相電流の大きさと予め設定された設定値を比較し、前記検出した零相電流の大きさが前記設定値以上であれば、各トリップ部から受信した電圧検知結果から予め設定されたレベルより大きな電圧降下を検知した電圧検知部を検出し、検出した電圧検知部に対応するトリップ部にトリップ制御信号を送信することを特徴とする。
一実施形態において、前記システム制御部は、前記検出した零相電流の大きさと予め設定された設定値を比較し、前記検出した零相電流の大きさが前記設定値未満であれば、漏電が発生したか否かを判断するための基準値に基づいて、前記零相電流が漏電により発生したものであるか否かを判断し、前記零相電流が漏電により発生したものであれば、前記少なくとも１つのトリップ部の全てにトリップ制御信号を送信することを特徴とする。
一実施形態において、前記システム制御部は、前記零相変流器から零相電流が検出されると、前記少なくとも１つのトリップ部のそれぞれに電圧検知結果を要求し、要求に対する応答として電圧検知結果を受信することを特徴とする。
一実施形態において、前記遮断部は、前記トリップ制御信号が受信された場合に、前記２つの電路と前記単相負荷間の接点のトリップを所定時間遅延させるための時間遅延部をさらに含むことを特徴とする。
以下、本発明による漏電遮断器及びその漏電遮断器の制御方法の効果について説明する。
本発明の実施形態の少なくとも１つによれば、本発明は、零相変流器の電流検出結果と単相負荷の電路接点から測定された電圧検知結果の組み合わせに応じて電路に接続された接点が遮断されるようにするので、地絡が発生していない電路から電力が供給されている単相負荷は電路から遮断されないようにすることができるという利点を有する。
また、本発明の実施形態の少なくとも１つによれば、本発明は、特定電路で地絡が発生した場合に、地絡が発生した電路から電力が供給されている負荷のみ電路から遮断されるようにするので、前記地絡により電力供給が中断される単相負荷の数を最小限に抑えることができるという利点を有する。
零相変流器の電流検出結果に応じてトリップが行われる通常の漏電遮断器について説明するためのブロック図である。 本発明の第１実施形態による漏電遮断器について説明するためのブロック図である。 漏電時と地絡時に検出される電流及び電圧の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態による漏電遮断器の構造をより詳細に示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による漏電遮断器の動作過程を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態による漏電遮断器システムについて説明するためのブロック図である。 図５の漏電遮断器システムにおけるシステム制御部の動作過程を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して、本明細書に開示される実施形態について詳細に説明するが、同一又は類似の構成要素には同一又は類似の符号を付し、その説明は省略する。以下の説明で用いる構成要素の接尾辞である「モジュール」及び「部」は、明細書の作成を容易にするために付与又は混用されるものであり、それ自体が有意性や有用性を有するものではない。また、本明細書に開示される実施形態について説明するにあたって、関連する公知技術についての具体的な説明が本明細書に開示される実施形態の要旨を不明にする恐れがあると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。なお、添付図面は本明細書に開示される実施形態を容易に理解できるようにするためのものにすぎず、添付図面により本明細書に開示される技術的思想が限定されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物又は代替物が本発明に含まれるものと理解されるべきである。
図２ａは本発明の第１実施形態による漏電遮断器について説明するためのブロック図である。また、図２ｂは漏電時と地絡時に検出される電流及び電圧の一例を示す図である。
図２ａに示すように、本発明の第１実施形態による漏電遮断器は、Ｒ相電路、Ｓ相電路、Ｔ相電路のうち２つの電路から電力が供給される単相負荷に接続されてもよい。よって、前記単相負荷は、Ｓ相電路とＴ相電路から電力が供給される負荷（以下、ＳＴ負荷２３１）、Ｒ相電路とＴ相電路から電力が供給される負荷（以下、ＲＴ負荷２３２）、又はＲ相電路とＳ相電路から電力が供給される負荷（以下、ＲＳ負荷２３３）のいずれかであってもよい。よって、以下では、説明の便宜上、前記三相電路から電力が供給される単相負荷は、ＳＴ負荷２３１、ＲＴ負荷２３２又はＲＳ負荷２３３のいずれかであると仮定して説明する。
ここで、単相負荷は、前述した２つの電路から供給される電力を少なくとも１つの電動機械器具に供給できるように形成された配電盤であってもよい。すなわち、少なくとも１つの電動機械器具が前記単相負荷に接続される場合、前記単相負荷に接続された２つの電路から供給される電力が前記少なくとも１つの電動機械器具に伝達されてもよい。
一方、零相変流器２００は、三相電路に流れる電流の平衡状態を検知するようにしてもよい。よって、前記三相電路の少なくとも１つに漏電又は地絡が発生した場合、前記漏電又は地絡電流により電流平衡が崩れ、それによる零相電流が発生し得る。よって、零相変流器２００に接続された、本発明の実施形態による漏電遮断器２１１、２１２、２１３は、零相変流器２００で発生した零相電流を検出することにより、前記漏電又は地絡の発生を検知するようにしてもよい。
一方、漏電が発生した場合、図２ｂの（ａ）に示すように、漏電が発生した電路では漏電による漏電電流が発生するが、電圧には変化がない。それに対して、図２ｂの（ｂ）に示すように、地絡が発生した場合、地絡が発生した電路では地絡電流と共に地絡による電圧降下が発生することが分かる。よって、電路から検知される電圧に基づいて、当該電路に地絡が発生したか否かを検出するようにしてもよい。よって、本発明においては、零相電流が発生した場合、単相負荷に接続された電路のうち電圧降下が発生した電路があるか否かを検出することにより、現在単相負荷に電力を供給している電路に地絡が発生したか否かを識別し、地絡が発生した電路から電力が供給されている単相負荷に限って電路と単相負荷間の接点をトリップするようにしてもよい。
そのために、本発明の実施形態による漏電遮断器は、電路から電力が供給される各単相負荷２３１、２３２、２３３毎に形成されてもよい。また、各漏電遮断器２３１、２３２、２３３は、接続された単相負荷に電力を供給している２つの電路のそれぞれの電圧を検知する電圧検知部を含んでもよい。
よって、ＳＴ負荷２３１に接続された第１漏電遮断器２１１の第１電圧検知部２２１は、Ｓ相電路とＴ相電路からそれぞれ電圧を検知するようにしてもよい。また、ＲＴ負荷２３２に接続された第２漏電遮断器２１２の第２電圧検知部２２２は、Ｒ相電路とＴ相電路からそれぞれ電圧を検知するようにしてもよい。さらに、ＲＳ負荷２３３に接続された第３漏電遮断器２１３の第３電圧検知部２２３は、Ｒ相電路とＳ相電路からそれぞれ電圧を検知するようにしてもよい。
また、各漏電遮断器２１１、２１２、２１３は、前記Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の三相電路に設置された零相変流器２００から電流を検出した結果と、前記電圧検知部で検知された各電路の電圧に基づいて、接続された単相負荷と電路間の接点をトリップするようにしてもよい。
より詳細には、漏電遮断器２１１、２１２、２１３は、零相変流器２００から電流が検出されると、各単相負荷に電力を供給している電路の電圧をさらに検知するようにしてもよい。また、検知された予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路がある場合に限って、単相負荷と、その単相負荷に電力を供給している電路間の接点をトリップするようにしてもよい。
そのために、本発明の第１実施形態による漏電遮断器２１１、２１２、２１３は、検知された電圧に基づいてトリップ信号を出力する制御部を備えてもよく、前記トリップ信号に応じてターンオン信号を出力するスイッチング素子、スイッチング素子により励磁されるトリップコイル、前記トリップコイルにより負荷と電路間の接点をトリップする開閉部を含んでもよい。
図３は本発明の第１実施形態による漏電遮断器の構造をより詳細に示すブロック図である。
図３は漏電遮断器２１１、２１２、２１３のうち第１漏電遮断器２１１の構成を詳細に示すブロック図である。
図３に示すように、第１漏電遮断器２１１は、制御部３００と、零相電流検出部３３０と、第１電圧検知部２２１と、スイッチング素子３１０と、定電源回路３１３と、トリップコイル部３１１と、開閉部３１２とを含んでもよい。時間遅延回路３２１をさらに含んでもよい。
第１電圧検知部２２１は、現在単相負荷、すなわちＳＴ負荷２３１に電力を供給しているＳ相電路とＴ相電路からそれぞれ電圧を検知するようにしてもよい。また、電圧検知結果を制御部３００に送るようにしてもよい。
ここで、第１電圧検知部２２１は、制御部３００から制御信号を受信すると、前記単相負荷に電力を供給している各相電路の電圧を検知するようにしてもよい。あるいは、制御部３００からの検知要求に関係なく、常に前記各相電路の電圧を検知するようにしてもよい。
ここで、第１電圧検知部２２１は、ターンオフ状態において、制御部３００の制御によりターンオンするように形成されてもよい。その場合、制御部３００は、零相変流器２００で電流が検出されると、第１電圧検知部２２１をターンオンする制御信号を送信し、前記制御信号に対する応答として各相電路の電圧検知結果を受信するようにしてもよい。
零相電流検出部３３０は、零相変流器２００で発生した零相電流を検出するようにしてもよい。また、零相電流検出結果を制御部３００に送るようにしてもよい。ここで、前記零相電流検出結果は、零相変流器２００から入力される零相電流であってもよい。よって、零相電流検出部３３０は、零相変流器２００から入力された零相電流を制御部３００に送るようにしてもよい。
一方、零相電流検出部３３０は、感度選択回路３２０を含んでもよい。その場合、零相変流器２００から入力される零相電流は、感度選択回路３２０で電圧信号に変換されるようにしてもよい。よって、零相電流検出結果として前記電圧信号が制御部３００に送られるようにしてもよい。よって、制御部３００は、送られた電圧信号の電圧値に基づいて、前記零相電流の有無及び前記零相電流の大きさを検出するようにしてもよい。
また、制御部３００は、零相電流が検出されると、第１電圧検知部２２１で検知された電圧から、予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路があるか否かを検出するようにしてもよい。さらに、制御部３００は、第１電圧検知部２２１から受信した各相電路の電圧検知結果から、予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路があるか否かを検出するようにしてもよい。さらに、予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路があれば、トリップ制御信号を出力するようにしてもよい。
例えば、三相電路のうち、Ｓ相電路又はＴ相電路に地絡が発生すれば、電圧検知の結果、Ｓ相電路で検知される電圧又はＴ相電路で検知される電圧が予め設定されたレベルより大きく降下することになる。よって、制御部３００は、前記電圧検知結果から、Ｓ相電路又はＴ相電路の地絡を検出するようにしてもよい。また、トリップ制御信号を出力するようにしてもよい。
それに対して、制御部３００は、零相変流器２００で零相電流が検出された状態において、各相電路の電圧検知の結果、予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路がなければ、現在単相負荷に電力を供給している電路に地絡が発生していないものと判断するようにしてもよい。よって、制御部３００は、トリップ制御信号を出力しないようにしてもよい。よって、零相変流器２００の電流検出結果にもかかわらず、単相負荷は、電路から電力が供給されている状態をそのまま維持するようにしてもよい。
一方、スイッチング素子３１０は、サイリスタ（thyristor）のように、ゲート制御信号によりオン又はオフされる半導体スイッチで構成されてもよい。また、スイッチング素子３１０は、制御部３００に接続され、前記ゲート制御信号として前記トリップ制御信号が入力されるようにしてもよい。よって、スイッチング素子３１０は、制御部３００からトリップ制御信号が出力されると、オン状態に切り替えられるようにしてもよい。
一方、トリップコイル部３１１は、スイッチング素子３１０がオン状態のときに励磁（magnetizing）されるトリップコイル（trip coil）を含んでもよい。また、トリップコイルが励磁されると磁気吸引力により移動するアーマチュア（armature）を含んでもよい。さらに、トリップコイル部３１１のアーマチュアは、開閉部３１２が各電路と負荷間の接点をトリップするようにトリガ（trigger）する役割を果たすようにしてもよい。よって、スイッチング素子３１０がオン状態に切り替えられると、開閉部３１２が各電路と単相負荷間の接点をトリップするようにしてもよい。ここで、トリップとは、各電路と単相負荷間を開放することを意味する。すなわち、回路が開放されることにより、電路と単相負荷間の接続が遮断される。
一方、定電源回路３１３は、前記トリップコイルを励磁する電源を供給するようにしてもよい。定電源回路３１３は、スイッチング素子３１０に接続された二相電路から送られる交流電力を変換して直流電源を供給する回路部であり、例えばダイオードブリッジ（diode bridge）整流回路と、整流回路の出力電圧を降圧して供給する少なくとも１つの分圧抵抗とを含んでもよい。
一方、制御部３００からトリップ信号が出力されなければ、スイッチング素子３１０がターンオフ状態をそのまま維持するようにしてもよい。よって、前記トリップコイルの励磁が行われないようにしてもよい。よって、単相負荷が電路から電力を供給されている状態がそのまま維持されるようにしてもよい。
一方、感度選択回路３２０は、制御部３００が漏電発生を検出するための基準値（threshold value）を決定するようにしてもよい。感度選択回路３２０は、１つの固定接続抵抗と、複数の選択接続抵抗と、選択スイッチとを含んでもよい。ここで、複数の選択接続抵抗の抵抗値がそれぞれ異なり、選択スイッチを一方向に移動させると小さい値から大きい値に増加するように選択されてもよい。
前記複数の選択接続抵抗のいずれかは、前記選択スイッチにより固定接続抵抗に選択的に並列接続されるようにしてもよい。また、制御部３００は、選択された選択接続抵抗に応じて前記基準値を決定するようにしてもよい。例えば、前記基準値は、予め設定された試験信号に対する固定接続抵抗の抵抗値に応じた電圧値と、予め設定された試験信号と前記固定接続抵抗と各選択接続抵抗との合成抵抗に応じた電圧値により決定される電圧値であってもよい。すなわち、その場合、固定接続抵抗が固定された値であるので、選択スイッチにより特定選択接続抵抗が選択されると、制御部３００は、選択された選択接続抵抗に基づいて、その算出された特定電圧値を前記基準値として決定するようにしてもよい。
一方、感度選択回路３２０の固定接続抵抗は、零相変流器２００の出力端に接続されるようにしてもよい。よって、零相変流器２００から零相電流が出力されると、出力された零相電流、及び固定接続抵抗と前記選択スイッチにより選択されたいずれかの選択接続抵抗に応じた電圧信号が制御部３００に送られる。よって、制御部３００は、送られた電圧信号と現在決定されている基準値を比較して漏電が発生したか否かを判断するようにしてもよい。
一方、本発明の実施形態による漏電遮断器は、異なる容量のコンデンサを含む時間遅延回路３２１をさらに含んでもよい。その場合、制御部３００は、漏電が検出されるか、又は単相負荷に接続された電路の少なくとも１つから地絡が検出されると、所定時間遅延させてスイッチング素子３１０をターンオンするようにしてもよい。よって、所定時間遅延させてからトリップコイルを励磁するようにしてもよく、また、前記所定時間遅延させてから単相負荷と電路間の接点をトリップするようにしてもよい。
なお、図３は第１漏電遮断器２１１の構造についてのみ示しているが、第２漏電遮断器２１２と第３漏電遮断器２１３も同様の構造を有することは言うまでもない。もっとも、第１漏電遮断器２１１は、零相変流器２００の電流検出結果と、Ｓ相電路とＴ相電路の電圧検知結果とに基づいて、Ｓ相、Ｔ相電路とＳＴ負荷２３１間の接点をトリップするのに対して、第２漏電遮断器２１２は、零相変流器２００の電流検出結果と、Ｒ相電路とＴ相電路の電圧検知結果とに応じてトリップ動作を行い、第３漏電遮断器２１３は、零相変流器２００の電流検出結果と、Ｒ相電路とＳ相電路の電圧検知結果とに応じてトリップ動作を行うので、前記単相負荷に接続される電路のみ、Ｒ相とＴ相、又はＲ相とＳ相の違いがあるものの、第２漏電遮断器２１２と第３漏電遮断器２１３は第１漏電遮断器２１１と同様の構造を有する。
一方、図４は本発明の第１実施形態による漏電遮断器の動作過程を示すフローチャートである。以下、図４の説明における制御部３００は、第１漏電遮断器２１１の制御部３００である。しかし、前述したように、第２漏電遮断器２１２及び第３漏電遮断器２１３は単相負荷に接続される電路のみ異なるので、第２漏電遮断器２１２の制御部及び第３漏電遮断器２１３の制御部も、図４の説明における動作過程と同様の動作を行うことは言うまでもない。
まず、制御部３００は、零相変流器２００から入力される零相電流を検出する（Ｓ４００）。例えば、制御部３００は、感度選択回路３２０から入力される電圧信号があるか否かに基づいて、前記零相電流があるか否かを検出する。
一方、制御部３００は、前記零相電流を検出した結果、零相変流器２００で零相電流が発生したか否かを判断する（Ｓ４０２）。また、Ｓ４０２ステップの判断の結果、零相変流器２００から零相電流が検出されなければ、Ｓ４００ステップに戻り、零相電流を検出する状態を維持する。
それに対して、Ｓ４０２ステップの判断の結果、零相変流器２００から零相電流が検出されれば、発生した零相電流の電流値が予め設定された設定値未満であるか否かを判断する（Ｓ４０４）。
しかし、Ｓ４０４ステップの判断の結果、発生した零相電流の電流値が予め設定された設定値未満であれば、前記零相電流が漏電により発生したものと判断する（Ｓ４１４）。次いで、制御部３００がトリップ制御信号を出力する。次いで、スイッチング素子３１０がターンオンし、トリップコイル部３１１及び開閉部３１２がトリップ動作を行い、単相負荷に電力を供給している電路と前記単相負荷との接点をトリップする（Ｓ４１２）。
ここで、前記零相電流の電流値は、感度選択回路３２０から入力される電圧信号に応じて決定される。その場合、制御部３００は、前記設定値に対応する電流値について、現在感度選択回路３２０で固定接続抵抗と現在選択中の選択接続抵抗に応じた電圧値を算出し、前記入力される電圧信号の電圧と、前記算出した電圧値の大きさを比較することにより、零相変流器２００で発生した零相電流の電流値が予め設定された設定値以上であるか否かを判断する。
ここで、前記算出した電圧値は、感度選択回路３２０に現在設定されている漏電発生を検出するための基準値より大きい値である。その場合、制御部３００は、感度選択回路３２０から入力される電圧信号の電圧値が前記基準値より大きく、前記算出した電圧値より小さいと、漏電が発生したものと判断する。
それに対して、感度選択回路３２０から入力される電圧信号の電圧値が前記基準値より小さいと、漏電が発生したものと判断せず、その場合は、Ｓ４００ステップに戻り、零相電流を検出する状態を維持する。
しかし、Ｓ４０４ステップの判断の結果、発生した零相電流の電流値が予め設定された設定値以上であれば、前記零相電流が地絡により発生したものと判断する（Ｓ４０６）。例えば、制御部３００は、感度選択回路３２０から入力される電圧信号の電圧値が前記算出した電圧値以上であれば、地絡が発生したものと判断する。
一方、地絡により零相電流が発生したものと判断されると、制御部３００は、単相負荷に接続された各電路の電圧を検知する（Ｓ４０８）。次に、Ｓ４０８ステップの検知の結果、単相負荷に現在接続されている電路のうち予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路があるか否かを判断する（Ｓ４１０）。さらに、Ｓ４１０ステップの判断の結果、現在単相負荷に接続されている電路のうち予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路があれば、制御部３００は、Ｓ４１２ステップに進み、トリップ制御信号を出力する。次いで、スイッチング素子３１０がターンオンし、トリップコイル部３１１及び開閉部３１２がトリップ動作を行い、単相負荷に電力を供給している電路と前記単相負荷との接点をトリップする。
一方、Ｓ４１２ステップは、前記トリップ信号により電路と前記単相負荷間の接点がトリップされることを所定時間遅延させる過程をさらに含んでもよい。よって、前記漏電が検出されると、又は零相変流器２００から零相電流が検出（Ｓ４０２ステップ）されるという条件と、予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路が検出（Ｓ４１０ステップ）されるという条件の２つの条件をどちらも満たすと、制御部３００は、所定時間遅延させてからトリップ制御信号を出力する。よって、漏電を検出した時点、又はＳ４０２ステップとＳ４１０ステップの２つの条件をどちらも満たした時点から所定時間経過後に、単相負荷が電路から遮断される。
それに対して、Ｓ４１０ステップの判断の結果、現在単相負荷に接続されている電路のうち予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路がなければ、制御部３００は、Ｓ４００ステップに戻り、零相電流を検出する状態を維持する。よって、たとえ地絡が発生したとしても、現在単相負荷に電力を供給している電路で地絡が発生していなければ、制御部３００は、トリップ制御を行わない。よって、本発明の実施形態による漏電遮断器は、地絡が発生していない電路から電力が供給されている単相負荷に対しては電路から電力が供給されている状態をそのまま維持する。
一方、上記説明では、各単相負荷毎に漏電遮断器が接続され、各漏電遮断器に備えられた制御部により各漏電遮断器が個別に制御される例について説明したが、それとは異なり、各単相負荷に形成された漏電遮断器が１つの制御部により統合的に制御されてもよいことは言うまでもない。その場合、各漏電遮断器と制御部は、近接通信や近距離通信などのＩＯＴ（Internet Of Thing）方式で接続されるようにしてもよい。また、前記統合制御部により制御される各漏電遮断器は、制御部を含まず、電路と単相負荷をトリップする遮断部と、前記単相負荷に電力を供給している各電路の電圧を検知する電圧検知部とを含む最小の構成であってもよいことは言うまでもない。
以下、このように複数の漏電遮断器が１つの制御部により統合的に制御される漏電遮断システムを、第１実施形態と区分するために本発明の第２実施形態という。また、第２実施形態により複数の漏電遮断器を制御する制御部を、第１実施形態の制御部と区分するためにシステム制御部という。さらに、以下の説明では、トリップ制御を行う制御部を含まない第２実施形態の漏電遮断器をトリップ部といい、第１実施形態の漏電遮断器と区分する。
図５は本発明の第２実施形態による漏電遮断器システムについて説明するためのブロック図である。
図５に示すように、本発明の第２実施形態による漏電遮断器システムは、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の交流電力を供給する三相電路に形成された零相変流器５１０に接続されたシステム制御部５００と、前記三相電路の少なくとも２つの電路から電力が供給される少なくとも１つの単相負荷５４１、５４２、５４３と、各単相負荷と各単相負荷に電力を供給している電路間に形成され、トリップ制御信号に応じて単相負荷と前記単相負荷に電力を供給している電路間の接点をトリップする少なくとも１つのトリップ部５５１、５５２、５５３とを含んでもよい。
ここで、システム制御部５００は、零相変流器５１０から零相電流の発生を検出し、発生した零相電流の大きさに基づいて漏電発生又は地絡発生を判断するようにしてもよい。また、地絡が発生した場合、各トリップ部５５１、５５２、５５３から電圧検知結果を受信し、受信した電圧検知結果に基づいて、地絡が発生した電路に対応するトリップ部にトリップ制御信号を送信するようにしてもよい。それに対して、漏電が発生した場合、各トリップ部５５１、５５２、５５３の全てにトリップ制御信号を送信するようにしてもよい。
また、各トリップ部５５１、５５２、５５３は、システム制御部５００の要求があれば、単相負荷に電力を供給している各電路の電圧検知結果をシステム制御部５００に送信し、システム制御部５００から受信するトリップ制御信号に応じてトリップ動作を行うように形成されてもよい。
そのために、トリップ部５５１、５５２、５５３は、システム制御部５００と接続を行うことのできる通信部（図示せず）を備えてもよい。また、単相負荷に電力を供給している電路のそれぞれから電圧を検知する電圧検知部５２１、５２２、５２３と、単相負荷と前記単相負荷に電力を供給している電路間の接点をトリップする遮断部５３１、５３２、５３３とを備えてもよい。
ここで、遮断部は、スイッチング素子と、トリップコイル部と、定電源回路と、開閉部とを含んでもよい。また、システム制御部５００からトリップ信号を受信すると、スイッチング素子のターンオンを遅延させる時間遅延回路を含んでもよい。
さらに、通信部は、ブルートゥース（BluetoothTM）(登録商標)、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）、赤外線通信（Infrared Data Association; IrDA）などの少なくとも１つの近距離通信モジュールを含んでもよい。
各トリップ部５５１、５５２、５５３は、前記通信部によりシステム制御部５００に接続されるようにしてもよい。よって、各電圧検知部５２１、５２２、５２３は、単相負荷に接続された電路のそれぞれから検知された電圧検知結果をシステム制御部５００に送信するようにしてもよい。また、通信部は、システム制御部５００からトリップ制御信号を受信し、受信したトリップ制御信号を各遮断部５３１、５３２、５３３に送るようにしてもよい。よって、トリップ制御信号が送られた遮断部は、単相負荷と前記単相負荷に電力を供給している電路間の接点をトリップするようにしてもよい。
図６は図５の漏電遮断器システムにおけるシステム制御部の動作過程を示すフローチャートである。
図６に示すように、まず、システム制御部５００は、零相変流器５１０から零相電流を検出する（Ｓ６００）。例えば、システム制御部５００は、感度選択回路を備え、前記感度選択回路により電圧信号に変換された零相電流が入力されるか否かに基づいて、零相電流があるか否かを判断する（Ｓ６０２）。しかし、Ｓ６０２ステップの判断の結果、零相電流が検出されなければ、システム制御部５００は、Ｓ６００ステップに戻り、零相変流器から零相電流を検出する状態を維持する。
一方、Ｓ６０２ステップの判断の結果、零相電流が検出されれば、システム制御部５００は、検出した零相電流の大きさに基づいて、前記零相電流が漏電により発生したものであるか、地絡により発生したものであるかを判断する（Ｓ６０４）。例えば、システム制御部５００は、発生した零相電流の大きさが予め設定された設定値以上であれば、前記零相電流が地絡により発生したものと判断する。それに対して、発生した零相電流の大きさが予め設定された設定値未満であれば、前記零相電流が漏電により発生したものと判断する。
例えば、前記零相電流の大きさは、前記感度選択回路により送られる電圧値に応じて決定される。その場合、システム制御部５００は、感度選択回路において、現在選択中の選択接続抵抗と固定接続抵抗及び前記設定値（予め設定された電流値）に応じた電圧値を算出し、算出した電圧値と、前記感度選択回路により零相電流から変換された電圧信号の電圧値を比較し、前記零相電流が漏電により発生したものであるか、地絡により発生したものであるかを判断する。
一方、Ｓ６０４ステップの判断の結果、零相電流が漏電により発生したものであれば、システム制御部５００は、トリップ部５５１、５５２、５５３の全てにトリップ制御信号を送信する（Ｓ６１２）。次いで、トリップ部５５１、５５２、５５３の各遮断部５３１、５３２、５３３は、受信したトリップ制御信号に応じてトリップ動作を行い、各単相負荷と電路間の接点をトリップする。
一方、Ｓ６０４ステップの判断の結果、零相電流が地絡により発生したものであれば、システム制御部５００は、各トリップ部５５１、５５２、５５３の電圧検知部５２１、５２２、５２３から電圧検知結果を受信する（Ｓ６０６）。次に、受信した電圧検知結果から予め設定されたレベルより大きな電圧降下が検知された電圧検知部を検出する（Ｓ６０８）。次に、検出した電圧検知部に対応する少なくとも１つのトリップ部にトリップ制御信号を送信する（Ｓ６１０）。よって、トリップ部５５１、５５２、５５３の一部に対してトリップ制御信号を送信し、トリップ部５５１、５５２、５５３のうちトリップ制御信号を受信した一部のみトリップ動作を行う。
例えば、前記三相電路のうち、Ｓ相電路で地絡が発生した場合、システム制御部５００は、前記地絡による電流変化を零相変流器５１０から検知する。次いで、システム制御部５００は、Ｓ相、Ｔ相電路から電力が供給されるＳＴ負荷５４１の第１トリップ部５５１、Ｒ相、Ｔ相電路から電力が供給されるＲＴ負荷５４２の第２トリップ部５５２、及びＲ相、Ｓ相電路から電力が供給されるＲＳ負荷５４３の第３トリップ部５５３の電圧検知部５２１、５２２、５２３から各電路の電圧検知結果を受信する。
よって、前述したように、Ｓ相電路に地絡が発生した場合、システム制御部５００は、前記電圧検知結果から、Ｓ相電路の電圧を検知した第１電圧検知部５２１と第３電圧検知部５２３を検出する。次に、システム制御部５００は、第１電圧検知部５２１と第３電圧検知部５２３に対応する第１トリップ部５５１と第３トリップ部５５３にそれぞれトリップ制御信号を送信する。よって、第１遮断部５３１及び第３遮断部５３３のトリップ動作により、ＳＴ負荷５４１及びＲＳ負荷５４３は電力供給が遮断される。しかし、Ｓ相電路から電力が供給されていないＲＴ負荷５４２は、電力が供給されている状態がそのまま維持される。
前述した本発明は、プログラム記録媒体にコンピュータ可読コードとして実現することができる。コンピュータ可読媒体には、コンピュータシステムにより読み取り可能なデータが記録されるあらゆる種類の記録装置が含まれる。コンピュータ可読媒体の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Disk）、ＳＤＤ（Silicon Disk Drive）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ記憶装置などが挙げられ、また、搬送波（例えば、インターネットによる送信）状に実現されるものも含まれる。
さらに、前記コンピュータは、前記制御部を含んでもよい。よって、本発明の詳細な説明は例示的なものであり、あらゆる面で制限的に解釈されてはならない。本発明の範囲は請求の範囲の合理的解釈により定められるべきであり、本発明の均等範囲におけるあらゆる変更が本発明に含まれる。

Claims (15)

  1. 三相電路のうち２つの電路に接続された単相負荷と前記三相電路間に形成された複数の漏電遮断器において、
    前記複数の漏電遮断器のそれぞれは、
    前記三相電路に形成された零相変流器で発生した零相電流を検出する零相電流検出部と、
    前記２つの電路のそれぞれから電圧を検知する電圧検知部と、
    トリップ（trip）信号が入力されると、前記２つの電路と前記単相負荷間の接点をトリップするトリップ部と、
    前記零相電流検出部で零相電流が検出されると、前記電圧検知部の電圧検知結果に基づいて、前記２つの電路のうち予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路を検出し、予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路があれば、前記トリップ信号を生成して前記トリップ部に出力する制御部とを含み、
    各漏電遮断器の制御部は、前記所定のレベルより大きな電圧降下が発生した電路と同一の電路に接続されたトリップ部のみにトリップ信号を出力することを特徴とする複数の漏電遮断器。
  2. 前記制御部は、
    前記検出した零相電流が予め設定された設定値以上であるか否かに基づいて、前記電圧検知結果に応じて、前記予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路を検出し、電路検出結果に応じて、前記トリップ信号を生成して出力することを特徴とする請求項１に記載の複数の漏電遮断器。
  3. 前記制御部は、
    前記検出した零相電流が予め設定された特定電流値である設定値未満であれば、前記検出した零相電流が漏電によるものであるか否かを判断し、前記零相電流が漏電により発生したものであれば、前記電路の電圧検出結果に関係なく前記トリップ信号を生成して出力することを特徴とする請求項１に記載の複数の漏電遮断器。
  4. 前記零相電流検出部は、
    固定接続抵抗及び複数の選択接続抵抗と、選択スイッチとを有し、前記零相変流器から入力される零相電流を、前記選択スイッチにより選択されるいずれかの選択接続抵抗と前記固定接続抵抗の合成抵抗により決定される抵抗値に基づいて電圧信号に変換する感度選択回路を含み、
    前記制御部は、
    前記合成抵抗により決定される特定電圧値である基準値と、前記変換された電圧信号の電圧値を比較して、前記零相電流が漏電により発生したものであるか否かを判断することを特徴とする請求項３に記載の複数の漏電遮断器。
  5. 前記制御部は、
    前記合成抵抗に応じて前記設定値に対応する電圧値を算出し、前記感度選択回路で変換された電圧信号の電圧値と、前記設定値に対応する電圧値を比較した結果に基づいて、前記検出した零相電流が前記設定値未満であるか否かを判断することを特徴とする請求項４に記載の複数の漏電遮断器。
  6. 三相電路のうち２つの電路に接続された単相負荷と前記三相電路間に形成された漏電遮断器の制御方法において、
    前記三相電路に形成された零相変流器で発生した零相電流を検出する第１ステップと、
    検出した零相電流が予め設定された設定値以上であるか否かによって漏電又は地絡が発生したか否かを検出する第２ステップと、
    前記第２ステップの検出結果が地絡発生であれば、前記２つの電路のそれぞれの電圧を検知する第３ステップと、
    前記第３ステップの電圧検知結果に基づいて、予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路があるか否かを検出する第４ステップと、
    前記第４ステップの検出結果に基づいて、前記２つの電路と前記単相負荷間の接点をトリップする第５ステップとを含むことを特徴とする漏電遮断器の制御方法。
  7. 前記第２ステップは、
    前記第２ステップの検出結果が漏電発生であれば、前記２つの電路と前記単相負荷間の接点をトリップする第２－１ステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の漏電遮断器の制御方法。
  8. 前記第５ステップは、
    前記第４ステップの検出の結果、予め設定されたレベルより大きな電圧降下が発生した電路があれば、前記トリップを所定時間遅延させる第５－１ステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の漏電遮断器の制御方法。
  9. 前記第２ステップは、
    前記検出した零相電流の大きさが予め設定された設定値以上であれば、前記零相電流が地絡により発生したものと判断し、
    前記検出した零相電流の大きさが予め設定された設定値未満であれば、漏電が発生したか否かを判断するための予め設定された基準値と、前記検出した零相電流の大きさに応じた電圧信号の電圧値を比較して、漏電が発生したか否かを判断するステップであることを特徴とする請求項６に記載の漏電遮断器の制御方法。
  10. 三相電路のうち２つの電路から電力が供給される少なくとも１つの単相負荷と、
    各単相負荷と前記単相負荷に電力を供給している２つの電路との間に形成され、トリップ制御信号を受信した場合に、前記２つの電路と前記単相負荷間の接点をトリップする少なくとも１つのトリップ部と、
    前記三相電路に形成された零相変流器に接続され、前記零相変流器から零相電流が検出されると、前記少なくとも１つのトリップ部から各単相負荷に接続された電路の電圧検知結果を受信し、受信した電圧検知結果に基づいて、前記少なくとも１つのトリップ部の一部に前記トリップ制御信号を送信するシステム制御部とを含むことを特徴とする漏電遮断器システム。
  11. 前記トリップ部は、
    前記システム制御部と通信接続を行う通信部と、
    単相負荷に電力を供給している２つの電路のそれぞれの電圧を検知する電圧検知部と、
    前記トリップ制御信号を受信した場合に、前記単相負荷に電力を供給している２つの電路と前記単相負荷間の接点をトリップする遮断部とを含み、
    前記通信部は、
    前記電圧検知部の電圧検知結果を前記システム制御部に送信し、前記システム制御部からトリップ制御信号を受信すると、受信したトリップ制御信号を遮断部に送ることを特徴とする請求項１０に記載の漏電遮断器システム。
  12. 前記システム制御部は、
    前記検出した零相電流の大きさと予め設定された設定値を比較し、前記検出した零相電流の大きさが前記設定値以上であれば、各トリップ部から受信した電圧検知結果から予め設定されたレベルより大きな電圧降下を検知した電圧検知部を検出し、検出した電圧検知部に対応するトリップ部にトリップ制御信号を送信することを特徴とする請求項１０に記載の漏電遮断器システム。
  13. 前記システム制御部は、
    前記検出した零相電流の大きさと予め設定された設定値を比較し、前記検出した零相電流の大きさが前記設定値未満であれば、漏電が発生したか否かを判断するための基準値に基づいて、前記零相電流が漏電により発生したものであるか否かを判断し、前記零相電流が漏電により発生したものであれば、前記少なくとも１つのトリップ部の全てにトリップ制御信号を送信することを特徴とする請求項１０に記載の漏電遮断器システム。
  14. 前記システム制御部は、
    前記零相変流器から零相電流が検出されると、前記少なくとも１つのトリップ部のそれぞれに電圧検知結果を要求し、要求に対する応答として電圧検知結果を受信することを特徴とする請求項１０に記載の漏電遮断器システム。
  15. 前記遮断部は、
    前記トリップ制御信号が受信された場合に、前記２つの電路と前記単相負荷間の接点のトリップを所定時間遅延させるための時間遅延部をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の漏電遮断器システム。
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