CN105765393A - 电子式电路断路器 - Google Patents

Abstract

在电子式电路断路器中，将第1切换开关(5)串联连接于对主电路的电流进行检测的变流器(1)与对变流器(1)的二次输出进行整流的整流电路(2)之间，第1切换开关(5)的开闭时间通过来自微型计算机(6)的控制信号进行控制，将输入至整流电路(2)的信号交替地切换为由变流器(1)输出的信号和由测试信号输出电路(11)输出的测试信号，具有能够定期且自动地进行动作试验而不中断向负载的供电的自诊断功能。

Description

电子式电路断路器

技术领域

本发明涉及电子式电路断路器，特别是涉及具备自诊断功能的电子式电路断路器，该自诊断功能能够定期且自动地进行动作试验而不中断对负载的供电。

背景技术

作为现有的电子式电路断路器的跳闸动作试验装置，例如存在专利文献1所示的装置。该专利文献1所示的装置如下，即，动作试验装置具备：内置的电池；三角波发生电路，其生成交流电源；滤波电路，其使该三角波发生电路的输出接近正弦波；以及连接器，其将来自该滤波电路的模拟正弦波作为与被动作试验用的电子式电路断路器的过电流及短路、接地故障相当的信号，另外，将所述电池的直流作为所述电子式电路断路器的电子电路的工作用电源，将它们分别供给至电子式电路断路器，将该动作试验装置与电子式电路断路器连接，在供电停止状态下使电子式电路断路器的跳闸装置进行驱动而使电子式电路断路器跳闸，由此进行动作试验。

另外，在错误地对未停止供电的状态下的电子式电路断路器进行动作试验的情况下，断路器跳闸并产生电弧，这是危险的。为了防止该情况，需要在供电状态下不使断路器跳闸的互锁功能，但在现有的方式中动作试验装置不具有判定供电状态的功能，因此存在如下问题，即，无法构成在供电时使动作试验强制停止的互锁功能。

针对这种问题，在具备对接地进行检测的零相变流器、以及用于使跳闸装置进行驱动的跳闸电流电路的过电流继电器的动作试验装置中，提出有如下试验装置，该试验装置在动作试验时通过模拟开关使跳闸电流电路与跳闸装置的连接变为未连接，使跳闸装置不进行动作，由此即使在电源接通状态下也能够进行动作试验(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开平9-166634号公报

专利文献2：日本特开2000-261951公报

发明内容

在专利文献1所示的现有的跳闸动作试验装置中，存在如下问题，即，在进行检查的情况下必须停止供电，必须实现负载侧设备的停止，运转率降低。

另外，在专利文献2所示的装置中，还存在如下问题，即，由于在动作试验中使跳闸装置不进行动作，因此在动作试验中引起接地故障的情况下，无法将路径切断，无法实现作为原本的目的的电路保护。

本发明就是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种电子式电路断路器，即使在动作试验中，该电子式电路断路器在引起了过电流及短路、接地故障时也能够使断路器跳闸，并且具备能够定期且自动地进行动作试验的自诊断功能，通过从稳态时进行动作试验而能够提高运转率和设备可靠性。

本发明所涉及的电子式电路断路器具备：整流电路，其对检测主电路的电流的变流器的二次输出进行整流；以及定电压电路，其通过从所述整流电路输出的电流而生成用于对微型计算机以及电路断路器的跳闸装置进行驱动的定电压电源，所述微型计算机具备：A/D变换部，其被输入来自所述整流电路的被测定信号；阈值判定部，其设定有在主电路中流动的过电流、瞬时电流、漏电电流的阈值，判定向所述A/D变换部的输入信号是否超过所述任意阈值；以及跳闸信号输出部，其在该阈值判定部判定为超过所述过电流、瞬时电流、漏电电流的任意阈值的情况下，向所述跳闸装置输出跳闸信号，其中，所述电子式电路断路器具备：测试信号输出电路，其将超过所述阈值判定部的设定阈值的测试信号输出，该测试信号是对所述变流器的二次输出进行模拟所得到的正弦波信号；第1切换开关，其串联连接于所述变流器与所述整流电路之间，通过来自所述微型计算机的控制信号控制开闭时间，且周期性地将输入至所述整流电路的信号切换为由所述变流器输出的信号和由所述测试信号输出电路输出的测试信号；以及跳闸输出判定电路，其基于所述跳闸信号输出部的输出状态和所述第1切换开关的连接状态，对电路断路器的动作状态进行判定。

发明的效果

根据本发明的电子式电路断路器，即使在动作试验中，在引起过电流以及短路、接地故障时也能够使断路器跳闸，并且具备能够定期且自动地进行动作试验的自诊断功能，通过从稳态时进行动作试验而能够提高运转率和设备可靠性。

上述以及其他的本发明的目的、特征、效果，通过下面的实施方式的详细说明及附图的记载会变得更加明确。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1中的电子式电路断路器的结构的框图。

图2是表示图1中的第1切换开关的切换时序图的图。

图3是表示本发明的实施方式2中的电子式电路断路器的结构的框图。

图4是表示本发明的实施方式3中的电子式电路断路器的结构的框图。

图5是表示本发明的实施方式4中的电子式电路断路器的结构的框图。

图6是图5中的外部附属装置的框图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在各图中，同一标号表示相同或者相当的部分。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1的电子式电路断路器的结构的框图，图2是表示图1中的第1切换开关的切换时序图的图。

在图1中，电路断路器100的未图示的基座对变流器1进行收纳。变流器1在主电路中流过电流的情况下，将与该电流成正比的输出电流输出至变流器1的二次侧。输出的电流经由整流电路2而输入至定电压电路4，定电压电路4生成用于使断路器内部的微型计算机6、断路器的跳闸装置3进行驱动的电源。与此同时，从整流电路2输出的电流在整流电路2中被从电流信号向电压信号变换，并被向微型计算机6的A/D变换部7分别输入，由此对在电路断路器100的主电路中流动的电流值进行检测。第1切换开关5串联连接于变流器1与整流电路2之间，通过来自微型计算机6的控制信号输出电路9的切换开关控制信号而始终周期性地进行切换，进行来自变流器1的信号和来自测试信号输出电路11的测试信号的切换。

图2中示出第1切换开关5的切换定时的一个例子。

第1切换开关5在来自微型计算机6的控制信号输出电路9的控制信号为高电平时对来自变流器1的信号进行检测，微型计算机6通过A/D变换部7获得其数据。

如果控制信号变为低电平，则第1切换开关5进行切换，对来自测试信号输出电路11的信号进行检测，微型计算机6通过A/D变换部7获得其数据。通过始终反复进行该操作而交替地对来自变流器1的信号和来自测试信号输出电路11的测试信号进行检测。

在微型计算机6的运算部，通过阈值判定部61进行下述判定，即，输入至A/D变换部7的来自变流器1的信号以及来自测试信号输出电路11的测试信号的值是否超过在主电路中流动的过电流、瞬时电流、漏电电流的规定的阈值，如果超过阈值，则从跳闸信号输出部62输出跳闸信号。在从跳闸信号输出部62至跳闸装置3之间连接有不同于第1切换开关5的第2切换开关8。

与第1切换开关5相同地，通过来自微型计算机6的控制信号输出电路9的控制信号进行第2切换开关8的开闭。在跳闸信号输出部62连接有跳闸输出判定电路10，跳闸输出判定电路10与来自控制信号输出电路9的控制信号相配合而进行断路器100是否正常进行动作的判定。

即，从测试信号输出电路11始终依次反复输出过电流、瞬时电流、漏电电流的规定的阈值超过所设定的阈值判定部61的阈值的信号，在第1切换开关5与测试信号输出电路11连接、且从跳闸信号输出部62输出跳闸信号的期间，跳闸输出判定电路10判定为正常动作。另外，在第1切换开关5与测试信号输出电路11连接但从跳闸信号输出部62未输出跳闸信号、或者第1切换开关5与测试信号输出电路11未连接但从跳闸信号输出部62输出跳闸信号的情况下，判定为异常动作，由跳闸输出判定电路10向电路断路器100的外部进行警报的输出。

该第1切换开关5的开闭时间通过来自微型计算机6的控制信号输出电路9的控制信号进行调整，因此能够判别向微型计算机6的A/D变换部7所输入的信号是由变流器1输出的与主电路的电流成正比的信号、还是由测试信号输出电路11输出的测试信号，能够防止由信号的混合引起的电路断路器100的误动作。

另外，第2切换开关8串联连接于跳闸信号输出部62与跳闸装置3之间。与第1切换开关5同样地，通过来自微型计算机6的控制信号输出电路9的控制信号对该第2切换开关8进行开闭，在跳闸信号是由变流器1输出的信号的情况下，将该第2切换开关8闭合，使跳闸装置3进行驱动而使断路器跳闸。另一方面，如果跳闸信号是由测试信号输出电路11输出的信号，则将第2切换开关8断开，使跳闸装置3不进行动作。

无论在上述哪种情况下，都在向A/D变换部7输入的信号超过阈值判定部61的阈值时从跳闸信号输出部62输出跳闸信号，因此将该跳闸信号向跳闸输出判定电路10反馈，与来自微型计算机6的控制信号输出电路9的控制信号相配合而进行断路器是否正常地进行动作的判定。

根据以上述方式构成的本发明的实施方式1，来自测试信号输出电路11的测试信号向微型计算机6的A/D变换部7输入的路径与来自变流器1的二次输出被输入的路径相同，因此能够在与实际的使用条件接近的状态下进行动作试验，并且能够不增加作为微型计算机6的输入部的A/D变换部7而构成。

另外，始终从测试信号输出电路11将测试信号向微型计算机6的A/D变换部7输入，从跳闸信号输出部62将跳闸信号向跳闸信号判定电路10反馈，从而对于从变流器1至跳闸信号输出部62为止的功能，无需特别的试验器，就能够自动地进行动作试验而具有自诊断功能。

另外，在动作试验的结果为存在异常的情况下，从跳闸信号判定电路10向外部输出警报，能够对使用者通知异常，因此不会持续使用存在异常的断路器，设备的可靠性提高。

并且，根据实施方式1的结构，始终周期性地进行第1切换开关5的切换，始终从变流器1对主电路的电流进行检测，因此即使在动作试验中引起过载及短路、接地故障等，也能够以通常方式使电路断路器100进行动作，能够保护与电路断路器100连接的负载仪器。

实施方式2.

图3是表示本发明的实施方式2的电子式电路断路器的结构的框图。

在实施方式1中，由于通过第1切换开关5周期性地对变流器1的输出和来自测试信号输出电路11的测试信号进行切换，因此虽然时间短，但存在变流器1与整流电路2未连接的时间段。在该时间段流过如短路、接地故障这种瞬间的大电流的情况下，有可能无法对来自变流器1的输出进行检测。

本实施方式2应对这种情况，如图3所示，将第1切换开关5的前级的信号经由施密特触发电路12而向微型计算机运算部输入。

即，在瞬间的大电流流过的情况下，无论第1切换开关5的开闭与否，都将来自施密特触发电路12的输出向瞬时电流的阈值判定电路61输入，通过来自跳闸信号输出部62的跳闸信号使跳闸装置3进行驱动。

此外，关于其他结构，与实施方式1相同，因此将说明省略。

根据该实施方式2，设置施密特触发电路12，在瞬间的大电流流过的情况下，无论第1切换开关5的切换定时如何，都对来自变流器1的输出进行检测，因此即使在动作试验中引起短路、接地故障，也能够更可靠地使电路断路器100进行动作，能够保护与电路断路器连接的负载仪器。

实施方式3.

图4是表示本发明的实施方式3的电子式电路断路器的结构的框图。

在实施方式2中，由跳闸输出判定电路10将警报输出至外部，该实施方式3并非如此，而是由跳闸输出判定电路10向跳闸装置3输出跳闸命令。

此外，关于其他结构，与实施方式2相同，因此省略其说明。

根据该实施方式3，在跳闸输出判定电路10判定为异常动作的情况下，向跳闸装置3输出跳闸命令，使电路断路器100进行动作，因此能够自动且迅速地将进行异常动作的局部的电路断路器100解列，能够避免无法保护与该断路器连接的负载仪器的状态，能够进一步提高设备的可靠性。

实施方式4.

图5是表示本发明的实施方式4的电子式电路断路器的结构的框图，图6是表示图5中示出的外部附属装置的结构的框图。

在上述的实施方式1至3的结构中，从变流器1获取用于对全部电路进行驱动的电源，因此无法在主电路中不流过电流的状态下进行动作试验。

在实施方式2中，通过电路断路器进行测试信号输出电路的控制，该实施方式4不仅如此，还通过外部附属装置进行测试信号输出电路的控制。

在图5、图6中，外部附属装置18是如下装置，即，是独立于电路断路器100而具备直流电源16、定电压电路15、电路断路器动作用电源14、微型计算机13、显示模块17的独立的框体，且设为移动式，由此能够根据使用者的意愿而安装于任意的断路器。在这里，直流电源16是能够搬运的电源，例如是干电池，通过定电压电路15生成对微型计算机13、显示模块17进行驱动的电源。另外，定电压电路15与断路器的外部附属装置检测电路19连接，对外部附属装置18向断路器内部微型计算机6连接的情况进行识别。

在主电路中流过电流并自动地进行动作试验的情况下，从断路器内部微型计算机6向外部附属装置内部微型计算机13发送信息，显示模块17对主电路的电流值、自诊断功能的正常·异常判定结果等动作状态进行显示。

在主电路中不流过电流的状态下，在使用者特意经由外部附属装置18进行动作试验的情况下，通过操作部20及显示模块17决定试验电流值，通过微型计算机13控制为使测试信号输出电路11将与试验电流值相当的测试信号输出。在测试信号超过阈值判定部61的阈值的情况下，从电路断路器动作用电源14供给使跳闸装置3进行驱动的电源，使电路断路器跳闸。当然，外部附属装置18的电源16不限定于诸如干电池的直流电源，可以是如下方式，即，在外部附属装置18内具备交直流变换电路，通过从外部施加交流电压而进行驱动。

根据该实施方式4，在连接有外部附属装置18、且在主电路中不流过电流的情况下的动作试验中，通过外部附属装置18所具备的电路断路器动作用电源14使跳闸装置3进行驱动，因此能够确认到跳闸装置3正常地进行驱动而使断路器跳闸的机械的动作。另外，能够指示从外部附属装置18的微型计算机13向测试信号输出电路11在任意定时输出测试信号，因此在如设备停止的定期检查时能够自由地进行动作试验。

工业实用性

本发明涉及具备能够定期且自动地进行动作试验而不中断向负载的供电的自诊断功能的电子式电路断路器，作为提高了运转率和设备可靠性的电路断路器是有用的。

标号的说明

1变流器，2整流电路，3跳闸装置，4定电压电路，

5第1切换开关，6断路器内部微型计算机，

7A/D变换部，8第2切换开关，

9控制信号输出电路，10跳闸输出判定电路，

11测试信号输出电路，12施密特触发电路，

13外部附属装置内部微型计算机，14电路断路器动作用电源，

15定电压电路，16直流电源，17显示模块，

18外部附属装置，9外部附属装置检测电路，

20操作部，61阈值判定部，62跳闸信号输出部，

100电路断路器。

Claims (7)

1.一种电子式电路断路器，其具备：整流电路，其对检测主电路的电流的变流器的二次输出进行整流；以及定电压电路，其通过从该整流电路输出的电流而生成用于对微型计算机以及断路器的跳闸装置进行驱动的定电压电源，所述微型计算机具备：A/D变换部，其被输入来自所述整流电路的被测定信号；阈值判定部，其设定有在主电路中流动的过电流、瞬时电流、漏电电流的阈值，判定向所述A/D变换部输入的信号是否超过所述任意阈值；以及跳闸信号输出部，其在该阈值判定部判定为超过所述过电流、瞬时电流、漏电电流的任意阈值的情况下，向所述跳闸装置输出跳闸信号，

所述电子式电路断路器的特征在于，具备：

测试信号输出电路，其将超过所述阈值判定部的设定阈值的测试信号输出，该测试信号是对所述变流器的二次输出进行模拟所得到的正弦波信号；第1切换开关，其串联连接于所述变流器与所述整流电路之间，通过来自所述微型计算机的控制信号控制开闭时间，且周期性地将输入至所述整流电路的信号切换为由所述变流器输出的信号和由所述测试信号输出电路输出的测试信号；以及跳闸输出判定电路，其基于所述跳闸信号输出部的输出状态和所述第1切换开关的连接状态，对电路断路器的动作状态进行判定。

2.根据权利要求1所述的电子式电路断路器，其特征在于，

根据断路器内部的微型计算机的控制信号而对所述第1切换开关的开闭时间进行控制，由此判别所述整流电路的输出是来自所述变流器的二次输出信号、还是来自所述测试信号输出电路的测试信号。

3.根据权利要求2所述的电子式电路断路器，其特征在于，

在从所述跳闸信号输出部至跳闸装置之间串联地设置第2切换开关，与所述第1切换开关同样地通过来自微型计算机的控制信号而控制该第2切换开关的开闭，在从所述跳闸信号输出部输出的跳闸信号基于由所述变流器输出的信号的情况下，将第2切换开关闭合，使跳闸装置进行驱动而使电路断路器跳闸，在从所述跳闸信号输出部输出的跳闸信号基于由所述测试信号输出电路输出的测试信号的情况下，将第2切换开关断开，使跳闸装置不进行动作。

4.根据权利要求3所述的电子式电路断路器，其特征在于，

使施密特触发电路与所述第1切换开关的前级连接，将所述第1切换开关的前级的信号经由所述施密特触发电路而向所述微型计算机的阈值判定部输入。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子式电路断路器，其特征在于，

将来自所述跳闸信号输出部的跳闸信号反馈至所述跳闸输出判定电路，由此使得断路器本身具有判定动作状态的自诊断功能，所述跳闸输出判定电路在确认到动作的异常的情况下，向外部输出警报。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的电子式电路断路器，其特征在于，

将来自所述跳闸信号输出部的跳闸信号反馈至所述跳闸输出判定电路，由此使得断路器本身具有判定动作状态的自诊断功能，所述跳闸输出判定电路在确认到动作的异常的情况下，输出向所述跳闸装置的跳闸信号而自动跳闸。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的电子式电路断路器，其特征在于，

使具备电路断路器动作用电源、显示部、以及对所述测试信号输出电路的输出进行控制的微型计算机的外部附属装置与电路断路器连接，在电路断路器内部设置对所述外部附属装置的连接状态进行检测的外部附属装置检测电路，在主电路中流过电流的情况下，在所述外部附属装置的显示部对电路断路器的动作状态进行显示，在主电路中不流过电流的情况下，从所述电路断路器动作用电源向跳闸装置供给动作用的电源，并且通过所述微型计算机对所述测试信号输出电路进行驱动而将测试信号输入至所述电路断路器，能够进行试验直至产生断路器的跳闸动作。