CN101122618A - 通电信息计测装置及具有通电信息计测装置的电路断路器 - Google Patents

Abstract

现有的通电信息计测装置中，具有以下限制，即，在电路为单相2线的情况下，必须连接在电路断路器的2相－3相之间。本发明的通电信息计测装置，具有：多路转换器(36)，其向多个通道中的至少一个通道输入与电路的相间电压对应的信号，基于由运算单元(26)发送的切换信号S3，切换通道并输出与相间电压对应的信号；脉冲波变换电路(34)，其将与从前述多路转换器(36)输出的前述相间电压对应的信号变换为脉冲波形；以及计时电路(35)，其计测前述脉冲波形的规定的变化时刻之间的时间，求出前述相间电压的周期，前述运算单元(26)将由前述计时电路(35)求出的相间电压的周期用于电路的通电信息的运算。

Description

通电信息计测装置及具有通电信息计测装置的电路断路器

技术领域

本发明涉及一种计测流经电路的电流、施加于电路的电压、流经电路的漏电流等通电信息的通电信息计测装置，以及具有该通电信息计测装置的电路断路器。

背景技术

计测流经电路的电流、施加于电路的电压、流经电路的漏电流等通电信息的现有的通电信息计测装置，利用各种仪表用变流器、仪表用变压器、以及零序变流器检测流经作为计测对象的电路的电流、电路的相间电压、以及流经电路各相的漏电流，根据其检测出的各个信号通过微型计算机进行运算处理，得到电路中的电压以及电流的有效值、功率、电能、功率因数等通电信息。并且，其构成为，利用显示单元显示进行该运算处理而得到的各种通电信息，同时将这些通电信息中的最大值、电能等重要的计测值，存储保持在非易失性存储器中。(例如，参考专利文献1)

现有的通电信息计测装置的构成方式为，在作为计测对象的电路为三相电路的情况下，利用仪表用变压器检测该电路的2相和3相之间的相间电压，将该检测出的相间电压的电压波形变换为脉冲波形，通过微型计算机中内置的计时器计测该脉冲波形的规定时刻间的时间间隔，作为电路电压的周期，使用该计测出的周期对电路的通电信息进行运算处理。

专利文献1：特开2003-202354号公报

发明内容

现有的通电信息计测装置由于以上述方式构成，所以在作为计测对象的电路为单相2线式的情况下受到以下制约，即，必须将与通电信息计测装置相对的电路，连接在具有通电信息计测装置的电路断路器等的2相用端子和3相用端子之间。

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种通电信息计测装置，使得即使作为计测对象的电路是单相2线式，也不受现有装置这样的制约，将作为计测对象的电路与任意端子连接，都可以计测通电信息。

另外，本发明的目的在于，提供一种具有通电信息计测装置的电路断路器，其在作为计测对象的电路为单相2线式时，将作为计测对象的电路与任意端子连接，都可以计测通电信息。

本发明所涉及的通电信息计测装置，其具有运算单元，该运算单元基于与作为计测对象的电路的电量对应的信号，运算前述电路的通电信息，其还具有：多路转换器，其向多个通道中的至少一个输入与前述电路的相间电压对应的信号，基于从运算单元发送的切换信号，切换前述通道并输出与前述相间电压对应的信号；脉冲波变换电路，其将从前述多路转换器输出的与前述相间电压对应的信号变换为脉冲波形；以及计时电路，其计测前述脉冲波形的规定变化时刻间的时间，求出前述相间电压的周期，前述运算单元将由前述计时电路求得的相间电压的周期用于前述运算。

另外，本发明所涉及的一种具有通电信息计测装置的电路断路器，其具有：通电信息计测装置；至少3个电源侧端子以及负载侧端子，它们分别与作为计测对象的电路连接；至少3个通电主导体，它们经由开关接点与前述各个电源侧端子以及负载侧端子连接；以及跳闸单元，其基于流过前述通电主导体的电流，断开前述开关接点，前述多路转换器的通道中输入的前述信号，是经由前述通电主导体而被检测出的与前述电路的相间电压对应的信号，前述运算单元的运算中使用的与前述电量对应的信号，是经由前述通电主导体而被检测出的与前述电路的电量对应的信号。

前述电路断路器所具有的通电信息计测装置具有运算单元，该运算单元根据与作为计测对象的电路的电量所对应的信号，运算前述电路的通电信息，该通电信息计测装置具有：多路转换器，其向多个通道中的至少一个输入与前述电路的相间电压对应的信号，基于从运算单元发送的切换信号，切换前述通道并输出与前述相间电压对应的信号；脉冲波变换电路，其将与从前述多路转换器输出的前述相间电压对应的信号变换为脉冲波形；以及计时电路，其计测前述脉冲波形的规定的变化时刻间的时间，求出前述相间电压的周期，前述运算单元将由前述计时电路求得的前述相间电压的周期用于前述运算，或者，在前述结构的通电信息计测装置中，在前述结构的通电信息计测装置中，在向前述多个通道分别输入前述电路的不同的相间电压时，将通过前述计时电路求得的前述各个相间电压的周期中的一个、或者前述各个相间电压的周期的平均值，用于由前述运算单元进行的运算，或者，在前述构成的通电信息计测装置中，具有存储电路，其存储由前述计时电路求得的前述相间电压的周期，根据需要，将存储于前述存储电路中的前述相间电压的周期，用于由前述运算单元进行的运算。

发明的效果

根据本发明所涉及的通电信息计测装置，因为其具有：多路转换器，其向多个通道中的至少一个输入与前述电路的相间电压对应的信号，基于从运算单元发送的切换信号，切换前述通道并输出与前述相间电压对应的信号；脉冲波变换电路，其将从前述多路转换器输出的与前述相间电压对应的信号变换为脉冲波形；以及计时电路，其计测前述脉冲波形的规定的变化时刻间的时间，求出前述相间电压的周期，前述运算单元将由前述计时电路求得的相间电压的周期用于前述运算，所以，即使作为计测对象的电路为单相2线式，也可以使连接的端子不受限制地计测电路的通电信息。

另外，根据本发明所涉及的具有通电信息计测装置的电路断路器，因为其具有：通电信息计测装置；至少3个电源侧端子以及负载侧端子，它们分别与作为计测对象的电路连接；至少3个通电主导体，它们经由开关接点与前述各个电源侧端子以及负载侧端子连接；以及跳闸单元，其基于流过前述通电主导体的电流，断开前述开关接点，前述多路转换器的通道中输入的前述信号，是经由前述通电主导体而被检测出的与前述电路的相间电压对应的信号，前述运算单元的运算中使用的与前述电量对应的信号，是经由前述通电主导体而被检测出的与前述电路的电量对应的信号，因此，即使作为计测对象的电路为单相2线式时，只要该电路与电路断路器的任意一个端子连接，就可以计测电路的通电信息。

附图说明

图1是表示附加本发明的实施方式1中的通电信息计测显示装置的电路断路器的框图。

图2是表示本发明的实施方式1中的附有通电信息计测显示装置的电路断路器的动作的时序图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示具有本发明的实施方式1中的通电信息计测显示装置的电路断路器的框图，图2是表示对图1的相间电压信号的周期进行判断的动作的时序图。

图1中，电路断路器在电路断路器主体1中具有通电信息计测装置20。首先，对电路断路器主体1的结构进行说明。设有与作为计测对象的电路的电源侧连接的电源侧端子2、以及与电路的负载侧连接的负载侧端子5。与电路是由1相、2相、3相组成的三相交流电路的情况对应，电源侧端子2由3个电源侧端子201、202、203构成。为了方便起见，这些电源侧端子201、202及203以下称为电源侧1相端子、电源侧2相端子及电源侧3相端子。同样地，负载侧端子5由3个负载侧端子501、502、503构成，为了方便起见，这些负载侧端子501、502及503以下称为负载侧1相端子、负载侧2相端子及负载侧3相端子。

在电源侧端子2和负载侧端子5之间，经由开关接点3设置通电主导体4。通电主导体4由3条通电主导体401、402及403构成，为了方便起见，以下将这些通电主导体401、402及403称为1相通电主导体、2相通电主导体及3相通电主导体。分别设置在1相通电主导体、2相通电主导体及3相通电主导体上的一次变流器6，输出作为流经各通电主导体401～403的电量的与电流成正比的电流信号。整流电路7对作为一次变流器6的输出的电流信号进行整流，输出波形整形后的电流信号。

整流电路7的输出，经由峰值变换电路8输入至瞬时电路10以及短定时电路11，同时，经由有效值变换电路9输入至长定时电路12中。瞬时电路10在峰值变换电路8的输出超过第1规定值时，立即向触发电路13输入触发信号。短定时电路11在峰值变换电路8的输出超过小于或等于前述第1规定值的第2规定值而持续时间长于或等于第1规定时间时，向触发电路13输入触发信号。长定时电路12在有效值变换电路9的输出超过规定值，且持续长于或等于比第1规定时间更长的第2规定时间时，向触发电路13输入触发信号。

触发电路13在从瞬时电路10、短定时电路11、长定时电路12中的任意一个输入触发信号时，将电磁装置14预紧而断开开关接点3，以断开通电主导体4，从而断开电路。在各个一次变流器6的输出导体上设置二次变流器15，该二次变流器15输出与流过一次变流器6的输出导体中的电流成正比的电流信号。另外，在通电主导体4中设置仪表用变压器16，该仪表用变压器16分别输出作为1相通电主导体401与2相通电主导体402之间的电量的相间电压、以及作为2相通电主导体402与3相通电主导体403之间的电量的相间电压。

下面，对在电路断路器主体1中设置的通电信息计测装置20的结构进行说明。电流信号输入电路21中输入二次变流器15的各个输出信号，在对该输入的输出信号进行波形整形的同时进行电平变换，将与1相通电主导体401、2相通电主导体402以及3相通电主导体403中流过的各个电流成正比的电流信号，输入到采样保持电路23中。电压信号输入电路22输入仪表用变压器16的输出信号，在将该输入的输出信号进行波形整形的同时进行电平变换，将与1相通电主导体401与2相通电主导体402之间的相间电压、以及2相通电主导体402与3相通电主导体403之间的相间电压成正比的电压信号，输入到采样保持电路23中。

采样保持电路23基于来自作为运算单元的微型计算机26的保持信号S1，分别对与从电流信号输入电路21输出的电路的电流成正比的电流信号、以及与从电压信号输入电流22输出的电路的相间电压成正比的电压信号进行采样，将该采样得到的值保持并输出。信号选择电路24基于来自微型计算机26的选择信号S2，选择采样保持电路23输出的电流信号以及电压信号进行输出。

范围放大电路25具有可以将信号选择电路24输出的电流信号以及电压信号，在各不相同的3个范围内放大的范围1、范围2以及范围3，配合计测范围而放大到任意一个范围，输入到微型计算机中内置的A/D变换电路27中。A/D变换电路27将由范围放大电路25输入的模拟电流信号以及电压信号变换为数字信号。

作为多路转换器的模拟多路转换器36具有多个通道，这些通道中分别输入与1相通电主导体401和2相通电主导体402之间的相间电压对应的仪表用变压器16的输出信号、以及与2相通电主导体402和3相通电主导体403之间的相间电压对应的仪表用变压器16的输出信号。模拟多路转换器36基于来自微型计算机26的输出电路37的切换信号S3对通道进行切换，将与1相通电主导体401和2相通电主导体402之间的相间电压对应的仪表用变压器16的输出信号、和与2相通电主导体402和3相通电主导体403之间的相间电压对应的仪表用变压器16的输出信号，从一个切换为另一个并输入到脉冲波变换电路34中。

脉冲波变换电路34如图2所示，如果输入的仪表用变压器16的输出信号是与1相通电主导体401和2相通电主导体402之间的相间电压对应的电压输出信号A，则将其变换为脉冲信号，产生如图2B所示的脉冲变换输出。如果输入的仪表用变压器16的输出信号是与2相通电主导体402和3相通电主导体403之间的相间电压对应的电压输出信号C，则将其变换为脉冲信号，产生如图2D所示的脉冲变换输出。来自于脉冲波变换电路34的脉冲变换输出B或者脉冲变换输出D输入至微型计算机26的计时电路35中。

计时电路35通过对从脉冲波变换电路34输入的脉冲变换输出B或者脉冲变换输出D的、电压脉冲的上升沿的时刻间进行计数，求得它们的周期。即，在输入脉冲变换输出B的情况下，通过对从其上升沿时刻t1到下一个上升沿t2为止进行计数而求得其周期，在输入脉冲变换输出D的情况下，通过对从其上升沿时刻t3到下一个上升沿t4为止进行计数而求得其周期。由此求得的脉冲变换输出B以及脉冲变换输出D的周期，随时存储在存储电路31中。

微型计算机26基于由A/D变换电路27得到的与电路的各相电流以及各相间电压成正比的波形采样值的数字波形数据、以及脉冲变换输出B或者脉冲变换输出D的周期，计算电路的各相电流的有效值、各相间电压的有效值、高次谐波电流、有效功率、无效功率、电能、无效电量、功率因数等通电信息并输出。

显示电路28在显示单元中显示微型计算机26输出的通电信息。通信I/F电路29在个人计算机(未图示)等外部装置和微型计算机26之间传递通信数据。时钟电路30取得微型计算机26进行时间计测或电能运算所必要的日期、时刻。电源电路33向微型计算机26和各个电路供给必要的电力。

下面，对具有上述结构的实施方式1中的通电信息计测显示装置的电路断路器的动作进行说明。图1中，在作为计测对象的电路是由1相电路、2相电路、3相电路构成的三相电路的情况下，其1相电路、2相电路以及3相电路分别与电路断路器主体1的电源侧1相端子201、电源侧2相端子202、以及电源侧3相端子203连接，同时与负载侧1相端子501、负载侧2相端子502、以及负载侧3相端子503连接。

电路断路器主体1在电路中流过故障电流的情况下，根据由一次变流器6检测出的电流信号的大小，从瞬时电路10、短定时电路11、长定时电路12中的任意一个向触发电路13输入触发信号，预紧电磁装置14，断开开关接点3以断开通电主导体4，从而断开电路。另外，通过未图示的手柄，可以手动地对开关接点3进行开关从而断开/接通电路。

二次变流器15的各输出信号，在通过电流信号输入电路21进行波形整形的同时进行电平变换，作为电流信号输入到采样保持电路23中。仪表用变压器16的输出信号，在通过电压信号输入电路22进行波形整形的同时进行电平变换，作为与1相通电主导体401和2相通电主导体402之间的相间电压、以及2相通电主导体402和3相通电主导体403之间的相间电压成正比的电压信号，输入到采样保持电路23中。

电流信号以及电压信号基于来自于微型计算机26的保持信号S1，通过采样保持电路23分别进行采样并保持其值。通过采样保持电路23采样后的电流信号和电压信号，基于来自于微型计算机26的选择信号S2，利用信号选择电路24进行选择后输入到范围放大电路25。

范围放大电路25中输入的电流信号以及电压信号，通过配合计测范围而利用范围1、范围2以及范围3中任意一个进行放大，输入到微型计算机中内置的A/D变换电路27中。输A/D变换电路27中的电流信号以及电压信号，被变换为数字信号。

现在，如果根据来自微型计算机26的输出电路37的切换信号S3，以与1相通电主导体401和2相通电主导体402之间的相间电压对应的仪表用变压器16的输出信号为基础的电压输出信号A，从模拟多路转换器36输入到脉冲波变换电路34，则电压输出信号A通过脉冲波变换电路34，变换为如图2所示的脉冲变换输出B。脉冲变换输出B从其上升沿时刻t1开始到下一个上升沿时刻t2为止的时间，通过微型计算机26的计时电路35进行计数，求得其周期，存储在存储电路31中。

然后，根据来自微型计算机26的输出电路37的切换信号S3，切换为以与2相通电主导体402和3相通电主导体403之间的相间电压对应的仪表用变压器16的输出信号为基础的电压输出信号C，该电压输出信号C被从模拟多路转换器36输入到脉冲波变换电路34，变换为脉冲变换输出D。脉冲变换输出D，从其上升沿时刻t3开始到下一个上升沿时刻t4为止的时间，通过微型计算机26的计时电路35进行计数，求得其周期，存储在存储电路31中。

这样，求得三相电路的1相与2相之间的相间电压和2相与3相之间的相间电压的周期，但这时，在没有求得其中一方的相间电压的周期的情况下，将另一方的相间电压的周期用于计测，在求得双方的相间电压的周期的情况下，选择其中一方，或者将双方的周期平均之后用于计测。周期被随时更新，但在成为1相与2相之间的相间电压和2相与3相之间的相间电压的双方的周期都没有被求出的状况的情况下，将更新前存储在存储电路31中的值用于微型计算机26的运算。因此，可以可靠地得到运算所使用的周期。

微型计算机26基于由A/D变换电路27得到的与电路的各相电流以及各相间电压成正比的波形的采样值的数字波形数据、以及存储的脉冲变换输出B或者脉冲变换输出D的周期，计算三相电路的各相电流的有效值、各相间电压的有效值、高次谐波电流、有效功率、无效功率、电能、无效电能、功率因数等通电信息并输出，通过显示电路28显示该信息。

下面，对作为计测对象的电路为单相2线式电路的情况进行说明。该情况下，该电路与电源侧端子2之中的1相电源侧端子201和2相电源侧端子202、以及负载侧端子5之中的1相负载侧端子501和2相负载侧端子502连接，或者与2相电源侧端子202和3相电源侧端子203、以及2相负载侧端子502和3相负载侧端子503连接。

如前所述，模拟多路转换器36的构成方式为，根据来自于微型计算机26的输出电路37的切换信号S3，在与1相通电主导体401和2相通电主导体402之间的相间电压对应的仪表用变压器16的输出信号，和与2相通电主导体402与3相通电主导体403之间的相间电压对应的仪表用变压器16的输出信号之中，从一个切换到另一个并输入到脉冲波变换电路34中。

因此，如果单相2线式电路与1相电源侧端子201和2相电源侧端子202，以及1相负载侧端子501和2相负载侧端子502连接，则根据来自微型计算机26的输出电路37的切换信号S3，在以与1相通电主导体401和2相通电主导体402之间的相间电压对应的仪表用变压器16的输出信号为基础的电压输出信号A，从模拟多路转换器36输入到脉冲波变换电路34时，该电压输出信号A通过脉冲波变换电路34，如图2的B所示变换为脉冲变换输出B，其脉冲波形的周期如前述求出，存储在存储电路31中。

然后，根据来自微型计算机26的输出电路37的切换信号S3，模拟多路转换器36的输出切换为与2相通电主导体402和3相通电主导体403之间的相间电压对应的仪表用变压器16的输出信号，但该情况下没有确定相间电压而无法计测周期。因此，微型计算机26根据以电压输出信号A为基础的脉冲变换输出B的周期，计算单相2线式电路的各相电流的有效值、各相间电压的有效值、高次谐波电流、有效功率、无效功率、电能、无效电能、功率因数等通电信息并输出，通过显示电路28显示该信息。

另一方面，如果单相2线式电路与2相电源侧端子202和3相电源侧端子203、以及2相负载侧端子502和3相负载侧端子503连接，则由与1相通电主导体401和2相通电主导体402之间的相间电压对应的仪表用变压器16的输出信号得到的相间电压没有确定而无法计测周期，但是在根据来自微型计算机26的输出电路37的切换信号S3，切换为以与2相通电主导体402和3相通电主导体403之间的相间电压对应的仪表用变压器16的输出信号为基础的电压输出信号C时，该电压输出信号C从模拟多路转换器36输入到脉冲波变换电路34，变换为脉冲变换输出D，其周期如前述求出，存储在存储电路31中。

因此，微型计算机26根据以电压输出信号C为基础的脉冲变换输出D的周期，计算单相2线式电路的各相电流的有效值、各相间电压的有效值、高次谐波电流、有效功率、无效功率、电能、无效电能、功率因数等通电信息并输出，通过显示电路28显示上述信息。

如上所示，根据本发明的实施方式1，具有以下效果，即，即使需要计测的电路为单相2线式电路，将该电路与1相和2相之间、或者2相和3相之间的任意一个连接后，也可以求得相间电压的周期，可以计算出期望的通电信息，能够提高用户的便利性。

Claims (6)

1.一种通电信息计测装置，其具有运算单元，该运算单元基于与作为计测对象的电路的电量对应的信号，运算前述电路的通电信息，其特征在于，具有：

多路转换器，其向多个通道中的至少一个输入与前述电路的相间电压对应的信号，基于从运算单元发送的切换信号，切换前述通道并输出与前述相间电压对应的信号；

脉冲波变换电路，其将从前述多路转换器输出的与前述相间电压对应的信号变换为脉冲波形；以及

计时电路，其计测前述脉冲波形的规定变化时刻间的时间，求出前述相间电压的周期，

前述运算单元将由前述计时电路求得的相间电压的周期用于前述运算。

2.根据权利要求1所述的通电信息计测装置，其特征在于，

在向前述多个通道分别输入前述电路的不同的相间电压时，将通过前述计时电路求得的前述各个相间电压的周期中的一个、或者前述各个相间电压的周期的平均值，用于由前述运算单元进行的运算。

3.根据权利要求1或2所述的通电信息计测装置，其特征在于，

具有存储电路，其存储由前述计时电路求得的前述相间电压的周期，根据需要，将存储于前述存储电路中的前述相间电压的周期，用于由前述运算单元进行的运算。

4.一种具有通电信息计测装置的电路断路器，其特征在于，具有：

权利要求1所记述的通电信息计测装置；

至少3个电源侧端子以及负载侧端子，它们分别与作为计测对象的电路连接；

至少3个通电主导体，它们经由开关接点与前述各个电源侧端子以及负载侧端子连接；以及

跳闸单元，其基于流过前述通电主导体的电流，断开前述开关接点，

前述多路转换器的通道中输入的前述信号，是经由前述通电主导体而被检测出的与前述电路的相间电压对应的信号，前述运算单元的运算中使用的与前述电量对应的信号，是经由前述通电主导体而被检测出的与前述电路的电量对应的信号。

5.一种具有通电信息计测装置的电路断路器，其特征在于，具有：

权利要求2所记述的通电信息计测装置；

至少3个电源侧端子以及负载侧端子，它们分别与作为计测对象的电路连接；

至少3个通电主导体，它们经由开关接点与前述各个电源侧端子以及负载侧端子连接；以及

跳闸单元，其基于流过前述通电主导体的电流，断开前述开关接点，

前述多路转换器的通道中输入的前述信号，是经由前述通电主导体而被检测出的与前述电路的相间电压对应的信号，前述运算单元的运算中使用的与前述电量对应的信号，是经由前述通电主导体而被检测出的与前述电路的电量对应的信号。

6.一种具有通电信息计测装置的电路断路器，其特征在于，具有：

权利要求3所记述的通电信息计测装置；

至少3个电源侧端子以及负载侧端子，它们分别与作为计测对象的电路连接；

至少3个通电主导体，它们经由开关接点与前述各个电源侧端子以及负载侧端子连接；以及

跳闸单元，其基于流过前述通电主导体的电流，断开前述开关接点，

前述多路转换器的通道中输入的前述信号，是经由前述通电主导体而被检测出的与前述电路的相间电压对应的信号，前述运算单元的运算中使用的与前述电量对应的信号，是经由前述通电主导体而被检测出的与前述电路的电量对应的信号。