JP2003502001A - 非電気特性を監視する知能形電子デバイス - Google Patents

非電気特性を監視する知能形電子デバイス

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    • G05B23/0227—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
    • G05B23/0235—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions based on a comparison with predetermined threshold or range, e.g. "classical methods", carried out during normal operation; threshold adaptation or choice; when or how to compare with the threshold

Abstract

(57)【要約】 【課題】 知能形電子デバイス内の被保護負荷の非電気特性、即ち、温度、湿度又は圧力を監視する。 【解決手段】 被保護負荷の非電気特性を感知して、非電気特性を表す感知された非電気特性信号を発生する。非電気特性信号を処理して、非電気特性信号の関係を定める。実施例では、非電気特性信号の関係は、ユーザが定めた閾値に対して比較され、非電気故障状態を検出する。例えば、このような非電気故障状態は８５℃又は相対湿度９０％を超えることであってよい。別の実施例では、解析の目的の為に、非電気特性信号の関係が処理される。データが電子式引外し装置自体の中で解析されるか、又はその代わりに遠隔監視装置、例えば、コンピュータに通信される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は全体的に知能形電子デバイス、例えば電子式引外し(trip)装置、保
護継電器、エネルギ計器、電力解析器モータ制御センタ制御装置及びプログラマ
ブル・ロジック制御装置に関する。更に具体的に言うと、この発明は知能形電子
デバイス内の非電気特性を監視する方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
知能形電子デバイスの１例としての電子式引外し装置は、典型的には電圧及び
電流センサを持っていて、それが電力線路信号を表すアナログ信号を発生する。
アナログ信号がＡ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変換器によってディジタル信号
に変換され、それがマイクロプロセッサによって処理される。更に引外し装置が
ＲＡＭ（ランダムアクセス・メモリ）、ＲＯＭ（固定メモリ）及びＥＥＰＲＯＭ
（電子的に消去可能でプログラム可能な固定メモリ）を含み、これらの全てがマ
イクロプロセッサとインターフェース接続されている。ＲＯＭが引外し装置のア
プリケーション・コード、例えば初期設定パラメータ及びブート・コードを含む
主機能ファームウエアを有する。ＥＥＰＲＯＭがアプリケーション・コードに対
する動作パラメータを含む。
【０００３】 知能形電子デバイスは種々の負荷、例えば、電動機、電動機駆動装置、変圧器
及び炉を保護する。典型的には、知能形電子デバイスはその電圧及び電流センサ
を通じて、被保護負荷の電気特性を監視する。大形設備、例えば製造プラントで
は、何百個もの知能形電子デバイスを使って、更に多くの数の負荷を保護する。
知能形電子デバイスは、通信回路網、例えばゼネラル・エレクトリック社のパワ
ー・リーダのような電力管理制御システムを通じて、コンピュータ又はその他の
遠隔監視装置に一緒に接続されている場合が多い。
【０００４】 電気故障状態が検出されたとき、例えば、電圧又は電流が予定の閾値より上昇
した場合、知能形電子デバイスが、予め設定されたプログラミングに基づいて、
保護動作を決定する。例えば、知能形電子デバイスが遮断器の引外し、警報器の
トリガ、局部表示モニタを通じて負荷状態を表示すること又は事象メッセージを
遠隔監視装置へ送ることを開始することが出来る。
【０００５】 しかし、被保護負荷の安定性並びに／又は機能性は、非電気特性、例えば、温
度、湿度、及び圧力を監視して、それらが受容れることの出来る閾値限界内に保
たれるかどうかによって左右される場合が多い。例えば、被保護負荷は、８５℃
及び相対湿度９０％未満で動作する定格になっている場合が多い。更に、非電気
特性の監視は、解析の目的にとっても、例えば、最も尤度のある将来の非電気故
障の予測、被保護負荷の保守条件の優先順位の決定又は負荷寿命並びに負荷部品
の疲労の判定にも役立つ。
【０００６】 従来の知能形電子デバイスは、非電気特性を監視することが出来なかった。そ
の為、それらは非電気特性を解析することが出来ないし、負荷を非電気故障状態
から保護すること、例えば非電気特性が予定の閾値に達したことから保護するこ
とも出来ない。その為、被保護負荷並びに／又はオペレータと別個に通信する為
に、余分の保護装置、例えば温度制御装置及び除湿装置が必要である。大形設備
では、このような余分の保護装置は、知能形電子デバイスの回路網とは別に、別
個の通信回路網を必要とする。
【０００７】
【発明の概要】
この発明は、一実施態様では、知能形電子デバイス内の非電気特性を監視する
方法を提供する。この方法は、被保護負荷の非電気特性を表す非電気特性信号を
発生する。この方法は、非電気故障状態を表す予定の閾値に対する非電気特性信
号の関係を比較する。この方法は、予定の閾値に達したときに保護動作信号を発
生する。
【０００８】 この発明の別の実施態様では、知能形電子デバイスに非電気特性を監視するた
めのセンサ及び信号プロセッサを設ける。センサは、被保護負荷の非電気特性を
表す非電気特性信号を発生する。信号プロセッサは非電気特性信号に応答すると
共に、実行可能なプログラムを定めるプログラム信号を含む信号を記憶するメモ
リを持っている。プログラムにより、非電気故障状態を表す予定の閾値に対する
非電気特性の関係を比較する。プログラムは、予定の閾値に達したとき、保護動
作信号を発生させる。
【０００９】
【発明の詳しい説明】
図面について説明すると、電子式引外し装置の全体的な略図が３０で示されて
いる。この発明が電子式引外し装置に制限されず、知能形電子デバイス全般を対
象とすることを承知されたい。引外し装置３０が、電圧測定値を表すアナログ信
号を信号線３４に発生する電圧センサ３２と、電流測定値を表すアナログ装置を
信号線３８に発生する電流センサ３６とを有する。線３４及び３８のアナログ信
号がＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器４０に送られ、これがアナログ信号
をディジタル信号に変換する。ディジタル信号が母線４２を介してマイクロプロ
セッサ（信号処理装置）４４に転送される。これは例えばヒタチ電子部品グルー
プから商業的に利用し得るヒタチＨ８／３００系列のマイクロプロセッサである
。更に引外し装置３０がＲＡＭ（ランダムアクセス・メモリ）４６、ＲＯＭ（固
定メモリ）４８及びＥＥＰＯＲＭ（電子的に消去可能でプログラム可能な固定メ
モリ）５０を含み、その全てが制御バス５２を介してマイクロプロセッサ４４と
連絡する。Ａ／Ｄ変換器４０、ＲＯＭ４８、ＲＡＭ４６又はその任意の組合せは
、周知のように、マイクロプロセッサ４４の内部にあってよいことが理解されよ
う。ＥＥＰＲＯＭ５０は不揮発性であって、停電の際、システムの情報及びプロ
グラミングが失われることがない。データ、典型的には遮断器の状態が、制御母
線５２を介してマイクロプロセッサ４４から受取る表示信号に応答して、表示装
置５４によって表示される。出力制御装置５６が、制御母線５４を介してマイク
ロプロセッサ４４から受取る制御信号に応答して、線６０を介して引外しモジュ
ール５８を制御する。引外しモジュール５８が遮断器（図面に示していない）の
分離し得る接点を制御する。引外し装置３０が故障状態を検出すると、引外しモ
ジュール５８が接点を分離し（遮断器引外し事象）、負荷６８のような被保護回
路に対する電流を遮断する。較正、試験、プログラミング及びその他の特徴は、
通信Ｉ／Ｏポート６２を介して行われる。このポートが、制御母線５２を介して
マイクロプロセッサ４４と連絡する。配電網から給電される電源６３が線６４を
介して引外し装置３０の部品に適当な電力を供給する。ＲＯＭ４８は引外し装置
のアプリケーション・コード、例えば、初期設定パラメータ及びブート・コード
を含む主機能ファームウエアを持っている。アプリケーション・コードは、この
発明による監視方法（アルゴリズム）に対するコードを含む。
【００１０】 ＥＥＰＲＯＭ５０が、非電気故障状態の閾値のようなユーザによって定められ
たパラメータ又は引外し、警報器又は状態のような動作の経路を設定する為のコ
ードのような動作パラメータ・コードを持っている。これらのパラメータは、工
場で引外し装置の中に記憶させ、顧客の条件に合うように選ばれるが、後で説明
するように、遠隔からダウンロードすることも出来る。監視アルゴリズムを実時
間で運用し、始動のときにブート・コードから開始することが好ましい。
【００１１】 非電子式センサ６６が、電子式引外し装置３０の外部にある被保護負荷６８に
取付けられる。センサ６６は、負荷の所望の電気特性、例えば、温度、圧力又は
湿度を監視する。センサ６６が非電気特性を表すアナログ信号を信号線７０に発
生する。線７０のアナログ信号が隔離バッファ７２に送られ、これは種々の保護
機能を果たす。即ち、雑音隔離保護や、又はマイクロプロセッサ４４のような低
電圧部品の動作パラメータの範囲外の電圧の変化からの保護をする。例として、
バッファ７２が引外し装置３０の外部に示されている。しかし、当業者であれば
、バッファ７２も引外し装置３０の内部にあってよいことが理解されよう。バッ
ファ７２は、非電気特性を表す緩衝アナログ信号を信号線７４に発生する。緩衝
アナログ信号がＡ／Ｄ変換器４０に送られ、それがこのアナログ信号を非電気特
性を表すディジタル信号に変換する。ディジタルの非電気特性信号が母線４２を
介して、更に処理する為に、マイクロプロセッサ４４に転送される。
【００１２】 この発明の実施例では、マイクロプロセッサ４４が、ユーザが定めた閾値に対
する非電気特性信号の（処理された）関係を比較して、非電気故障状態を検出す
る。例えば、この非電気故障状態は８５℃又は相対湿度９０％を超えることであ
ってよい。非電気故障状態の定められた閾値に達したとき、マイクロプロセッサ
４４は、予めプログラムされた保護動作を開始する信号を発生する。例えば、保
護動作は、遮断器の引外し事象を開始し、警報器をトリガし、モニタに被保護負
荷の状態を表示し、又は事象メッセージを遠隔監視装置へ送ることを含むことが
出来る。
【００１３】 この発明の別の実施例では、非電気特性の関係が、解析の為に、マイクロプロ
セッサ４４によって処理される。データが電子式引外し装置自体の中で解析され
るか、或いは通信Ｉ／Ｏポート６２を介して、遠隔監視装置、例えばコンピュー
タに通信される。このような解析の目的が、最も尤度のある将来の非電気故障の
予測、被保護負荷の保守条件に優先条件を付けること又は負荷寿命及び負荷の部
品の疲労を判定することを含んでいてよいことが理解されよう。更に、通信Ｉ／
Ｏポート６２が、回路網、例えばゼネラル・エレクトリック社のパワー・リーダ
のような電力管理制御システムを介して遠隔監視装置へ通信することが出来るこ
とが理解されよう。
【００１４】 上に述べた全ての限界又は設定値をＥＥＰＲＯＭ５０に記憶しておいて、通信
Ｉ／Ｏポート６２を介して所望の設定値をダウンロードすることによって変更す
ることが出来るようにすることが好ましい。これは、直接的に、電話線路を介し
て、又は任意のその他の適当な接続を介して、装置がシステム・コンピュータ（
図に示していない）に接続されたときに、このようなデータを遠隔からダウンロ
ードすることを含む。ＥＥＰＲＯＭ５０をフラッシュ・メモリで構成することが
好ましいことがあり、こうすればデータが周知のようにフラッシュ動作する。
【００１５】 好ましい実施例を図面に示して説明したが、この発明の範囲を逸脱せずに、こ
れに種々の変更並びに置換を加えることが出来る。従って、この発明は例として
述べたのであって、この発明を制約するつもりがないことを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電子式引外し装置の簡略ブロック図である。
【符号の説明】
３０ 電子式引外し装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リッチ，ロバート・エム アメリカ合衆国、06040、コネチカット州、 マンチェスター、エーピーティー・202、 ジョン・オールズ・ドライブ、71番

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 知能形電子デバイスの非電気特性を監視する方法であって、 被保護負荷の非電気特性を表す非電気特性信号を発生する工程と、 非電気故障状態を表す予定の閾値に対する前記非電気特性信号の関係を比較す
    る工程と、 前記予定の閾値に達したときに保護動作信号を発生する工程と、 を含む方法。
  2. 【請求項２】 前記比較する工程が、前記非電気特性信号のバッファ作用を
    することを含む請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記比較する工程が、前記非電気特性信号をディジタル信号
    に変換することを含む請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記比較する工程が、前記非電気特性信号の前記関係を遠隔
    監視装置に通信することを含む請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記保護動作信号を発生する工程が、引外し事象の開始、警
    報器のトリガ、前記被保護負荷の状態の表示及び前記保護動作信号の中央監視ス
    テーションへの通信の内の少なくとも１つを含む請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記非電気特性が、湿度、温度及び圧力の内の少なくとも１
    つを含む請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記非電気特性信号がアナログ信号で構成される請求項１記
    載の方法。
  8. 【請求項８】 前記知能形電子デバイスが電子式引外し装置である請求項１
    記載の方法。
  9. 【請求項９】 知能形電子デバイスの非電気特性を監視する方法であって、 被保護負荷の感知された非電気特性を表す非電気特性信号を発生する工程と、 解析の為に前記非電気特性信号の関係を処理する工程と、 予定の解析閾値に達したときに動作信号を発生する工程と、 を含む方法。
  10. 【請求項１０】 前記処理する工程が、最も尤度のある将来の非電気故障を
    予測する工程、被保護負荷の保守条件に優先順位を付ける工程及び負荷寿命を判
    定する工程の内の少なくとも１つを含む請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記処理する工程が、前記非電気特性の関係を遠隔監視装
    置へ通信することを含む請求項９記載の方法。
  12. 【請求項１２】 非電気特性を監視する知能形電子デバイスであって、 被保護負荷の非電気特性を表す非電気特性信号を発生するセンサと、 前記非電気特性信号に応答すると共に、非電気故障状態を表す予定の閾値に対
    する前記非電気特性信号の関係を比較し、前記予定の閾値に達したときに保護動
    作信号を発生する為の実行可能なプログラムを定めるプログラム信号を含む信号
    を記憶するメモリを持っている信号プロセッサと、 を有する知能形電子デバイス。
  13. 【請求項１３】 更に、前記非電気特性信号を調整するバッファを有する請
    求項１２記載の知能形電子デバイス。
  14. 【請求項１４】 更に、前記非電気特性信号をディジタル信号に変換するア
    ナログ・ディジタル変換器を有する請求項１２記載の知能形電子デバイス。
  15. 【請求項１５】 更に、前記非電気特性の関係を遠隔監視装置に送信する通
    信ポートを有する請求項１２記載の知能形電子デバイス。
  16. 【請求項１６】 前記保護動作信号を発生することが、引外し事象の開始、
    警報器のトリガ、前記被保護負荷の状態の表示、及び前記保護動作信号の中央監
    視ステーションへの通信の内の少なくとも１つを含んでいる請求項１２記載の知
    能形電子デバイス。
  17. 【請求項１７】 前記非電気特性が湿度、温度及び圧力の内の少なくとも１
    つで構成されている請求項１２記載の知能形電子デバイス。
  18. 【請求項１８】 前記非電気特性信号がアナログ信号で構成される請求項１
    ２記載の知能形電子デバイス。
  19. 【請求項１９】 該知能形電子デバイスが電子式引外し装置である請求項１
    ２記載の知能形電子デバイス。
  20. 【請求項２０】 被保護負荷の非電気特性を監視する知能形電子デバイスで
    あって、 前記被保護負荷の前記非電気特性を表す非電気特性信号を発生するセンサと、 前記非電気特性信号に応答すると共に、解析の目的の為に前記非電気特性信号
    の関係を処理し、予定の解析閾値に達したときに保護動作信号を発生する為の実
    行可能なプログラムを定めるプログラム信号を含む信号を記憶するメモリを持っ
    ている信号プロセッサと、 を有する知能形電子デバイス。
  21. 【請求項２１】 前記処理が、最も尤度のある将来の非電気故障を予測する
    こと、被保護負荷の保守条件に優先順位を付けること、及び負荷寿命を判定する
    ことの内の少なくとも１つを含む請求項２０記載の知能形電子デバイス。
  22. 【請求項２２】 前記処理が、前記非電気特性の関係を遠隔監視装置へ通信
    することを含む請求項２０記載の知能形電子デバイス。
JP2001500920A 1999-05-28 2000-05-25 非電気特性を監視する知能形電子デバイス Withdrawn JP2003502001A (ja)

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