JP2000134828A - 回路遮断器を電力線を介して遠隔場所より再閉路できる配電システム - Google Patents

回路遮断器を電力線を介して遠隔場所より再閉路できる配電システム

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JP2000134828A JP11296083A JP29608399A JP2000134828A JP 2000134828 A JP2000134828 A JP 2000134828A JP 11296083 A JP11296083 A JP 11296083A JP 29608399 A JP29608399 A JP 29608399A JP 2000134828 A JP2000134828 A JP 2000134828A
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ジョン クラレイ ロバート
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力線通信によって遠隔場所から回路遮断器
を再閉路できる、住居用または軽商業用の配電システム
を提供する。 【解決手段】 回路遮断器は、再閉路信号に応答して接
点１７を再閉路する再閉路手段４７を含む。再閉路手段
４７は回路遮断器の接点の上流に接続されているため、
その回路遮断器がトリップしても、遠隔リセット信号発
生器５３を回路遮断器がトリップしていない分岐回路９
のレセプタクル５９にプラグ接続して、トリップした回
路遮断器の再閉路手段へリセット信号を送信することに
より、この再閉路手段を付勢することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電力線通信によって
遠隔場所から回路遮断器を再閉路できる、住居用または
軽商業用として用いられるような配電システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】回路遮
断器は通常、家庭用及び軽商業用の主回路と分岐回路の
両方を保護するために使用される。回路遮断器は、通
常、保守を必要としないため、地下室、ガレージ等のあ
まり人の近付かない場所に設置される負荷センターと呼
ばれる箱の内部に取り付けられている。回路遮断器は、
被保護回路に短絡または過負荷状態による過電流が流れ
ると直ちにトリップして接点を開く自動装置である。か
かる状態が発生すると、元の正常な状態に復帰させた後
に回路遮断器をリセットしてその回路を再び作動可能に
する必要がある。例えば、同一の分岐回路によって付勢
される電気器具のような負荷が多すぎる場合に過負荷状
態が生じるが、これらの回路遮断器は、かかる状態にも
応答する。発生した過負荷状態をそのまま放置すると、
分岐回路の配線が過熱して危険な状態となるが、回路遮
断器は持続的な過負荷状態に応答してトリップし、接点
を開く。この過負荷状態は被保護回路の負荷を減らすこ
とによって対処でき、その後回路遮断器を再閉路しても
安全である。
【０００３】ケーブル、配線またはコードを濫用したり
損傷したりした場合に生じるアーク故障に対して保護を
与えることに関心が高まっている。例えば、延長コード
が切断されるか、すり切れるか、または反対極性の裸導
体が一時的または永続的に接触するか、若しくは配線が
切断されるような場合がある。電子回路は、かかる故障
に応答して回路遮断器をトリップするものである。ま
た、回路遮断器は、破損したコードを切り離すか、他の
方法でアーク状態を終了させた後、リセットすることが
できる。電子トリップ回路はまた、地絡故障に応答して
回路遮断器をトリップし、接点を開くものとして利用さ
れる。この状態が一掃されると、回路遮断器を安全に再
閉路できる。
【０００４】現在の技術では、トリップされた回路遮断
器をリセットするには、負荷センターの所に行く必要が
ある。叙上のように、負荷センターは地下室や家屋また
は建物の他の隔離された場所に設置することができる。
負荷センターは多数の回路遮断器を並べて収容するた
め、時として、これらの回路遮断器の中からトリップさ
れた回路遮断器を識別するのが困難な場合がある。加え
て、負荷センターの照明がトリップされた回路に当たる
ことがあるため、正しい回路遮断器を見付けることがさ
らに困難である。
【０００５】米国特許第５，３７３，４１１号は、回路
遮断器の接点に直列接続したソレノイド作動式スイッチ
が組み込まれた住宅用回路遮断器を開示している。この
スイッチは、遠隔場所から分岐回路を負荷センターのと
ころで付勢または脱勢することができる。しかしなが
ら、このスイッチは、回路遮断器を流れる電流が定格電
流以下の通常値である場合に開閉を行えるに過ぎない。
回路遮断器は、短絡回路及び過負荷に応答してトリップ
し電流を遮断する。トリップされた回路遮断器は遠隔場
所からはリセットできず、負荷センターにおいて手動で
操作しなければならない。さらに、スイッチのソレノイ
ドと遠隔場所とを結ぶ別の配線を設けることが必要であ
る。
【０００６】従って、トリップした回路遮断器を遠隔場
所からリセットできる住居用及び軽商業用として用いる
ような改良型配電システムが要望されている。
【０００７】既存の配電システムに容易且つ経済的に適
用できるかかる改良型配電システムが要望されている。
【０００８】また、新たな配線を増やす必要のない改良
型配電システムが要望されている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記要望及び他の要望
は、複数の分岐回路が主回路に接続され、再閉路可能な
回路遮断器が負荷センターにあるような主回路に隣接し
た分岐回路の少なくとも一部に接続された電力導体のネ
ットワークを含む配電システムに関する本発明により充
足される。再閉路可能な回路遮断器は開離可能な接点と
操作手段とを有し、操作手段は分岐回路の所定の回路状
態に応答してトリップし開離可能な接点を開くトリップ
手段と、再閉路信号に応答して開離可能な接点を再閉路
する再閉路手段とを含む。再閉路手段は回路遮断器の開
離可能な接点の上流に接続されているため、回路遮断器
がトリップしても付勢可能である。また、このため、再
閉路手段は遠隔場所で発生され電力導体を介して送信さ
れる再閉路信号に応答することが可能である。
【００１０】トリップした回路遮断器により保護された
分岐回路が脱勢状態になると、リセット信号を発生させ
る遠隔手段を回路遮断器がトリップしていない分岐回路
に接続して、トリップした回路遮断器の再閉路手段へリ
セット信号を送信しなければならない。この遠隔リセッ
ト信号発生器は好ましくは、任意の分岐回路に選択的に
接続可能である。これは、遠隔リセット信号発生器を別
の分岐回路のレセプタクルにプラグ接続するように構成
すると最も容易に実現できる。再閉路可能な回路遮断器
にはそれぞれ異なるアドレスが割り当てられているめ、
再閉路信号を特定の回路遮断器だけに送ることが可能で
ある。回路遮断器はまた、トリップしたすべての回路遮
断器をリセットするか、或いはアドレスが分からない場
合に回路遮断器をリセットできるようにグローバルアド
レスに応答可能にすることが好ましい。リセット信号を
電力導体を介して送信するために、好ましくはＸ１０通
信システムまたはＣＥバス通信システムのような電力線
通信システムを利用する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明を、複数
の分岐回路９がすべて主回路１１に接続された線導体５
と中性導体７とより成る電力導体３のネットワークを含
む配電システム１に利用するものとして説明する。各分
岐回路９ａ−９ｎは、分岐導体５ａ−５ｎ及び７ａ−７
ｎに接続した、遠隔場所からリセット可能な小型回路遮
断器１３ａ−１３ｎを含む。回路遮断器１３ａ−１３ｎ
はすべて負荷センター１５内に取り付けられており、こ
の負荷センターは通常、住居用の場合は地下室またはガ
レージのような遠隔場所に設置される。
【００１２】回路遮断器１３はそれぞれ、線導体５に接
続された一組の開離可能な接点１７を有する。開離可能
な接点１７の操作手段１９は、開離可能な接点を回路遮
断器の所で手動で開閉するハンドル２３を備えた操作機
構２１を有する。回路遮断器１３はまた、分岐回路９の
ある特定の電流状態に応答して開離可能な接点１７を開
路するように操作機構２１を自動的に作動できるトリッ
プユニット２５を有する。このトリップユニット２５
は、従来型熱動−磁気トリップ装置２７を有する。この
熱動−磁気トリップ装置２７は、周知のように、バイメ
タル２９が線導体５に接続されたものである。バイメタ
ル２９は、持続的な過電流状態に応答して屈曲すること
により、操作機構２１を作動して開離可能な接点１７を
開く。熱動−磁気トリップ装置２７はまた、回路の短絡
により生じるような非常に大きい過電流に応答して操作
機構２１を作動することにより瞬時的トリップ機能を実
行するアーマチュア３１を有する。
【００１３】回路遮断器１３は電子トリップユニット３
３を具備するのが好ましいが、絶対に必要な訳ではな
い。電子トリップユニット３３は、地絡故障とアーク故
障の両方に対して保護を与えるのが好ましい。実施例の
電子トリップユニット３３では、地絡故障保護が、関連
の分岐回路９の導体５及び７に誘導結合された一対のセ
ンサーコイル３５、３７を利用する周知のドーマント発
振機型地絡故障検知器により与えられる。かかる地絡故
障検知器は、線導体５または中性導体７からアースへ電
流がもれると、それに応答して地絡故障トリップ信号を
発生させる。
【００１４】電子トリップユニット３３は、アーク故障
検知器も併せて含むのが好ましい。アーク故障検知器に
は種々のタイプのものがあるが、実施例のアーク故障検
知器は、分岐回路にアークが生じて電流にステップ状変
化が発生すると、これに応答してアークの振幅及びその
発生頻度の関数としてのトリップ信号を発生させる米国
特許第５，６９１，８６９号に記載されたタイプのもの
である。アーク電流は、リード線３９を介してバイメタ
ル２９の両端間の電圧降下をモニターすることにより検
知する。
【００１５】地絡故障またはアーク故障のいづれに応答
するかは別として、電子トリップユニット３３が発生す
るトリップ信号は、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）４１
のようなスイッチを「オン」にして分岐回路９の線導体
５と中性導体７との間に接続されたトリップソレノイド
４３を付勢する。抵抗４５はトリップソレノイド４３に
流れる電流を制限する。トリップソレノイド４３が付勢
されると、操作機構２１が作動されて接点１７を開く。
【００１６】操作手段１９はまた、開離可能な接点１７
の上流で分岐回路９に接続された再閉路手段４７を含
む。この再閉路手段４７は、開離可能な接点１７を再閉
路する閉路ソレノイド４９より成る再閉路アクチュエー
タを含む。
【００１７】再閉路手段４７は、電力導体５及び７を介
して付勢されるだけでなく、電力導体３のネットワーク
を介して送信されるキャリア信号によって制御される。
本発明の実施例では、Ｘ１０通信システム５１を利用し
て回路遮断器１３から遠隔の場所でキャリア信号を発生
させる。このＸ１０通信システム５１は遠隔マスターユ
ニット５３を含む。この遠隔マスターユニット５３は分
岐回路に永続的に取り付けることが可能であるが、キャ
リア信号が電力導体を介して送信されるため、接点が開
離するとその分岐回路が再閉路手段から隔離されるか
ら、その分岐回路のトリップした回路遮断器をリセット
することは不可能である。従って、遠隔マスターユニッ
ト５３を分岐回路９に選択的に接続可能にして、影響を
受けていない分岐回路、例えば９ｎを介してキャリア信
号を再閉路手段４７のスレーブユニット５５へ送信する
ことにより、トリップした回路遮断器をリセットできる
ように構成するのが好ましい。影響を受けていない分岐
回路、例えば９ｎのレセプタクル５９、例えば５９ｎに
プラグ接続可能な従来型プラグ５７を遠隔マスターユニ
ット５３に設けるようにすると便利である。従って、負
荷センター１５の１３ａのような回路遮断器がトリップ
すると、負荷センター１５から離れた住居内の適当な場
所において付勢状態の分岐回路９ｎのレセプタクル５７
ｎに遠隔マスターユニット５３をプラグ接続することに
より、再閉路信号を発生させ、電力導体３のネットワー
クを介してトリップした回路遮断器の再閉路手段４７へ
送ることができる。
【００１８】実施例のＸ１０通信システム５１では、各
回路遮断器１３の再閉路手段４７にそれぞれ特異なアド
レスが割り当てられる。遠隔マスターユニット５３は再
閉路信号を特定の回路遮断器１３だけにアドレスするこ
とができ、またすべての再閉路手段４７が応答するよう
にグローバルリセット信号を送信することが可能であ
る。この後者のグローバルリセット信号は、トリップし
た回路遮断器のアドレスが分からない場合、或いはアド
レスを調べる時間を費やすことなく、影響を受けている
分岐回路に迅速に電力を回復するのが望ましい場合に有
益である。この遠隔マスターユニット５３のアドレス方
式は、共に１６個の状態を有する４ビットの「ハウスコ
ード」と４ビットの「デバイスコード」とよりなる。従
って、これらの回路遮断器は、共通のハウスコードと、
その群の個々の回路遮断器をアドレスするデバイスコー
ドとによりアドレスされる１６個の群に構成される。
【００１９】ＣＥバスシステムのような他の種類の電力
線キャリア通信システムを用いることにより、回路遮断
器１３を遠隔場所から配電システムの電力導体を介して
制御できる。
【００２０】本発明の特定の実施例を詳細に説明した
が、当業者にとっては、本明細書の記載全体に照らして
種々の変形例及び設計変更が想到されるであろう。従っ
て、図示説明した特定の構成は例示的なものであって本
発明の技術的範囲を限定するものでなく、この範囲は頭
書した請求の範囲及びその均等物の全幅を与えられるべ
きである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を組み込んだ配電システムの概略図であ
る。
【符号の説明】
１ 配電システム ３ 電力導体 ５ 線導体 ７ 中性導体 ９ 分岐回路 １３ 回路遮断器 １５ 負荷センター １７ 開離可能な接点 １９ 操作手段 ２１ 操作機構 ２５ トリップユニット ２７ 熱動−磁気トリップ装置 ２９ バイメタル ３１ アーマチュア ３３ 電子トリップユニット ３５、３７ センサーコイル ４１ ＳＣＲ ４３ トリップソレノイド ５１ Ｘ１０通信システム ５３ 遠隔マスターユニット ５５ スレーブユニット ５７ プラグ ５９ レセプタクル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジョセフ チャールズ エンゲル アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 15146 モンロービル オーバールック サークル 107

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の分岐回路が主回路に接続された電
    力導体のネットワークと、 遠隔場所から再閉路可能な少なくとも１つの回路遮断器
    手段と、 遠隔手段とよりなり、 回路遮断器手段は、 １つの分岐回路の電力導体に主回路に隣接して接続され
    た一組の開離可能な接点と、 開離可能な接点を開いて１つの分岐回路の開離可能な接
    点の下流部分を主回路から切り離すトリップ手段、及び
    付勢のため開離可能な接点の上流の電力導体に接続さ
    れ、遠隔再閉路信号に応答して開離可能な接点を再閉路
    する再閉路手段よりなる操作手段とよりなる、遠隔場所
    より再閉路可能な少なくとも１つの回路遮断器よりな
    り、 遠隔手段は、電力導体のネットワークに遠隔場所より再
    閉路可能な少なくとも１つの回路遮断器の開離可能な接
    点の上流において接続されて遠隔再閉路信号を電力導体
    のネットワークを介して再閉路手段へ送ることを特徴と
    する配電システム。
  2. 【請求項２】 回路遮断器手段は主回路に隣接する第２
    の分岐回路の第２の回路遮断器を含み、遠隔手段は第２
    の回路遮断器の下流において第２の分岐回路に接続可能
    であることを特徴とする請求項１の配電システム。
  3. 【請求項３】 第２の分岐回路は第２の回路遮断器の下
    流にあるレセプタクルを含み、遠隔手段はレセプタクル
    にプラグ接続されることを特徴とする請求項２の配電シ
    ステム。
  4. 【請求項４】 遠隔手段はＸ１０通信手段よりなること
    を特徴とする請求項１の配電システム。
  5. 【請求項５】 遠隔手段はＣＥバス通信手段よりなるこ
    とを特徴とする請求項１の配電システム。
  6. 【請求項６】 回路遮断器手段は主回路に隣接する複数
    の分岐回路の再閉路可能な回路遮断器よりなり、遠隔手
    段は選択した分岐回路の再閉路可能な回路遮断器の下流
    でこの選択した分岐回路に接続されることを特徴とする
    請求項１の配電システム。
  7. 【請求項７】 回路遮断器手段は主回路に隣接する複数
    の分岐回路の再閉路可能な回路遮断器よりなり、遠隔手
    段は多数の分岐回路に選択的に接続可能であることを特
    徴とする請求項１の配電システム。
  8. 【請求項８】 分岐回路は遠隔制御される回路遮断器の
    下流にあるレセプタクルを含み、遠隔手段は任意のレセ
    プタクルに挿入可能なプラグを有することを特徴とする
    請求項７の配電システム。
  9. 【請求項９】 遠隔場所より再閉路可能な回路遮断器の
    再閉路手段は、再閉路アクチュエータと、アドレス可能
    な通信手段とよりなり、アドレス可能な通信手段は割り
    当てられたアドレスを有し、割り当てられたアドレスを
    含む遠隔再閉路信号に応答して再閉路アクチュエータを
    作動し、遠隔手段は選択した再閉路可能な回路遮断器の
    割り当てられたアドレスを有する再閉路信号を送信する
    ことを特徴とする請求項７の配電システム。
  10. 【請求項１０】 アドレス可能な通信手段はグローバル
    アドレスを有する再閉路信号にも応答し、遠隔手段はグ
    ローバルアドレスを有する再閉路信号を選択的に送信す
    ることを特徴とする請求項９の配電システム。
  11. 【請求項１１】 分岐回路はレセプタクルを含み、再閉
    路手段は選択した分岐回路のレセプタクルに挿入可能な
    プラグを含むことを特徴とする請求項１０の配電システ
    ム。
  12. 【請求項１２】 再閉路可能な回路遮断器はすべて負荷
    センターに収容され、レセプタクルは負荷センターから
    離れた分岐回路に位置することを特徴とする請求項１１
    の配電システム。
  13. 【請求項１３】 再閉路可能な回路遮断器のトリップ手
    段は熱動−磁気トリップ手段と電子トリップ手段とを含
    むことを特徴とする請求項６の配電システム。
  14. 【請求項１４】 電子トリップ手段はアーク故障検知器
    と地絡故障検知器のうちの少なくとも１つよりなること
    を特徴とする請求項１３の配電システム。
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