JP2007243450A - Ground-fault interrupter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力線搬送通信における商用電源線に設置するための漏電遮断器に関する。 The present invention relates to a leakage breaker for installation on a commercial power line in power line carrier communication.
商用電源に2MHz〜30MHzの高周波信号を重畳し、通信や電子機器の制御等を行う電力線搬送通信が開発され、導入のための法制度改正が検討されている。電力線搬送通信が導入された場合、柱上トランス等の電力設備を共有する需要家間で、電力線搬送通信信号が相互に干渉して通信速度が劣化することが懸念されている。さらに、建物から電源側(屋外)に通信信号が漏洩するため、情報漏洩の可能性もある。 Power line carrier communication has been developed that superimposes a high frequency signal of 2 MHz to 30 MHz on a commercial power source to control communications and electronic devices, and revision of the legal system for introduction is under consideration. When power line carrier communication is introduced, there is a concern that power line carrier communication signals interfere with each other and the communication speed deteriorates between consumers who share power equipment such as pole transformers. Furthermore, since a communication signal leaks from the building to the power supply side (outdoors), there is a possibility of information leakage.
これらの可能性を回避するための方法として、ブロッキングフィルタ(商用電源導体間を伝送する電力線搬送通信信号を遮断するフィルタ)の適用が挙げられる(特許文献1参照)。 As a method for avoiding these possibilities, there is an application of a blocking filter (a filter that blocks a power line carrier communication signal transmitted between commercial power supply conductors) (see Patent Document 1).
また、商用電源における高周波電流を検出して漏電遮断器が誤動作しないように、漏電遮断器にローパスフィルタを内蔵する対策もとられている(特許文献2、3参照)。
しかしながら、従来技術によるブロッキングフィルタにはコイルやコアが用いられており、定格電流容量に応じて導線が太くなりコイルが大型化し、磁気飽和による特性劣化を防止するためにコアが大型化する。そのため、一般家庭の場合、分電盤内に大型のコイルを設置することが困難であり、かつ、フィルタ設置工事が大掛かりなものとなっていた。 However, a coil or a core is used in the blocking filter according to the prior art, and the conductor becomes thicker according to the rated current capacity, the coil becomes larger, and the core becomes larger in order to prevent deterioration of characteristics due to magnetic saturation. For this reason, in the case of a general household, it is difficult to install a large coil in the distribution board, and the filter installation work has become large.
また、従来の漏電遮断器では零相交流器で検出した電流に対してフィルタが適用されているため、主回路を伝送する高周波信号を遮断することは難しかった。 Further, in the conventional earth leakage circuit breaker, since a filter is applied to the current detected by the zero-phase AC circuit, it is difficult to block the high frequency signal transmitted through the main circuit.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、電力線搬送通信信号を遮断するための小型のブロッキングフィルタを漏電遮断器に内蔵して一般家庭の分電盤への適用を容易にし、設置工事の工程を少なくすることにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to incorporate a small blocking filter for cutting off power line carrier communication signals into an earth leakage breaker and to apply it to a distribution board in a general household. It is to make it easier and reduce the installation process.
課題を解決するために、請求項1に記載の本発明は、高周波信号を電流に重畳して電力線搬送通信を行う電力線の電流が漏電した場合に該電流を遮断するための漏電遮断器において、前記電力線に流れる電流に含まれる低周波の商用電源周波数は伝送し前記電力線搬送通信に用いる高周波の電力線搬送通信信号は遮断するためのローパスフィルタを備える。
In order to solve the problem, the present invention according to
また、請求項2に記載の本発明は、請求項1において、前記ローパスフィルタは、前記商用電源周波数を含む前記電流を伝送するための主回路と、前記主回路に並列に接続されて前記電力線搬送通信信号を伝送するためのバイパス回路と、を備える。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the low-pass filter includes a main circuit for transmitting the current including the commercial power frequency, and the power line connected in parallel to the main circuit. A bypass circuit for transmitting the carrier communication signal.
また、請求項3に記載の本発明は、請求項1または2において、前記ローパスフィルタは、コイル、コンデンサ、抵抗の組み合わせによる時定数回路によって構成されている。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the low-pass filter includes a time constant circuit including a combination of a coil, a capacitor, and a resistor.
また、請求項4に記載の本発明は、請求項2または3において、前記バイパス回路は、前記電力線を構成する複数の導体間が前記電力線搬送通信信号が漏洩することを防止するためのコンデンサで接続されている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the bypass circuit is a capacitor for preventing the power line carrier communication signal from leaking between a plurality of conductors constituting the power line. It is connected.
また、請求項5に記載の本発明は、請求項2〜4のうちのいずれかにおいて、前記ローパスフィルタは、前記バイパス回路の回路インピーダンスが前記商用電源周波数よりも高い周波数領域において前記主回路の回路インピーダンスよりも低い時定数を持つ。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the second to fourth aspects, the low-pass filter is configured such that the circuit impedance of the bypass circuit is higher than that of the commercial power supply frequency. Has a time constant lower than the circuit impedance.
また、請求項6に記載の本発明は、請求項2〜5のうちのいずれかにおいて、前記バイパス回路は、前記コンデンサに代えて同等の静電容量を備えた過電圧防護素子を備えている。 According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the second to fifth aspects, the bypass circuit includes an overvoltage protection element having an equivalent capacitance instead of the capacitor.
また、請求項7に記載の本発明は、請求項3〜6のうちのいずれかにおいて、前記時定数回路は、前記電力線に流れる電流の最大値に対してすくなくとも2.5倍以上の電流容量を備えている。 According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the third to sixth aspects, the time constant circuit has a current capacity of at least 2.5 times the maximum value of the current flowing through the power line. It has.
本発明によれば、電力線搬送通信信号を遮断するための小型のブロッキングフィルタを漏電遮断器に内蔵して一般家庭の分電盤への適用を容易にし、設置工事の工程を少なくすることができる。 According to the present invention, a small blocking filter for cutting off a power line carrier communication signal is built in an earth leakage breaker, so that it can be easily applied to a distribution board in a general household, and the number of installation work steps can be reduced. .
図1は、漏電遮断器の実施の形態に係る、構成図を示している。この図1には、漏電遮断器1と、漏電遮断器1に内蔵されるローパスフィルタ(ブロッキングフィルタ)2と、漏電検出部3と、引き出し装置4と、電源5と、零相交流器6と、接点7と、が示されている。なお、接点7は屋外から引き込まれた電力線が接続されて電源側入力となっている。さらに、ローパスフィルタ2は漏電遮断器1の電源出力に配置され電源供給を受ける負荷側へ接続されている。
FIG. 1: has shown the block diagram based on embodiment of an earth-leakage circuit breaker. In FIG. 1, a
このような構成の漏電遮断器1の実施の形態においては、漏電事故防止のために電力線に設置される漏電遮断器1にローパスフィルタ2を内蔵している。そして、電力線の漏電に対しては通常の漏電遮断器1として動作すると共に、電力線にて伝搬される電力線搬送通信信号を遮断する構成に特徴を有している。そのため、内蔵するローパスフィルタ2は商用電源周波数(50Hzおよび60Hz)の電流については減衰させず、電力線搬送通信信号(周波数2〜30MHz)については遮断する特性を有している。
In the embodiment of the
図2は、漏電遮断器の実施の形態に係る、構成図を示している。この図2には、すでに説明した図1に示す漏電遮断器1を構成するローパスフィルタ2について、その内部に備わるバイパス回路10と、主回路11と、が示されている。
FIG. 2 shows a configuration diagram according to the embodiment of the earth leakage breaker. FIG. 2 shows a
このような構成においては、ローパスフィルタ2が商用電源周波数(50Hzおよび60Hz)の電流については減衰させず、電力線搬送通信信号(周波数2〜30MHz)については遮断する特性を有するために、主回路11に時定数回路を設けて低周波の商用電源周波数を伝送するローパスフィルタを構成している。一方、バイパス回路10についても時定数回路を設けて、高周波の電力線搬送通信信号を伝送するハイカットフィルタを構成している。
In such a configuration, the low-
図3は、漏電遮断器の実施の形態に係る、ローパスフィルタの一例の構成図を示している。この図3には、主回路11を構成する複数のコイル13と、バイパス回路10を構成するコイル14と、抵抗15と、コンデンサ16と、が示されている。
FIG. 3: has shown the block diagram of an example of the low-pass filter based on embodiment of an earth-leakage circuit breaker. FIG. 3 shows a plurality of
主回路11に通電する3本の電力線の導体のそれぞれにはコイル13が直列に挿入されており、低周波の商用電源周波数の電流を伝送するためのフィルタを構成している。
A
そして、バイパス回路10に導通する3本の電力線の導体は主回路11に通電する3本の導体にそれぞれ並列に接続され引き出されている。バイパス回路10の内部では、それぞれの導体にコイル14と、抵抗15と、が直列に挿入されており、さらに導体間にはコンデンサ16が配置されて両者を導通している。このようなコイル14、抵抗15、コンデンサ16の組み合わせにより、高周波の電力線搬送通信信号を伝送させずに阻止するフィルタが構成されている。
The conductors of the three power lines that are conducted to the
このようにローパスフィルタ2を主回路11とバイパス回路10の並列の構成にすることで、ローパスフィルタ2の全体の大きさを小型化している。
As described above, the low-
また特には、コンデンサ16を導体間に配置して導通させることにより、高周波信号はコンデンサ16を通過する回路を形成し、結果としてバイパス回路10から出力されること無く遮断される。なお、コンデンサ16に代えて同等の静電容量を持つ過電圧防護素子を適用してもよく、たとえばバリスタなどを用いることが好ましい。
In particular, when the
図4は、漏電遮断器の実施の形態に係る、バイパス回路と主回路の具体的な構成例の構成図を示している。この図4には、主回路21として1μHのコイル22を備え、バイパス回路20として10nHのコイル23と1Ωの抵抗24を備えた構成例が示されている。
FIG. 4: has shown the block diagram of the specific structural example of the bypass circuit and the main circuit based on embodiment of an earth-leakage circuit breaker. FIG. 4 shows a configuration example including a 1
図5は、図4に示した構成の時定数回路について、その周波数特性をグラフに示している。この図5において、バイパス回路20(バイパス回路10)の周波数特性を実線で表した特性26に示し、主回路21(主回路11)の周波数特性を破線で表した特性25に示す。この図5に示す特性から、バイパス回路20の回路インピーダンスが商用電源周波数よりも高い周波数領域において主回路21の回路インピーダンスよりも低くなっていることがわかる。
FIG. 5 is a graph showing the frequency characteristics of the time constant circuit configured as shown in FIG. In FIG. 5, the frequency characteristic of the bypass circuit 20 (bypass circuit 10) is shown as a characteristic 26 represented by a solid line, and the frequency characteristic of the main circuit 21 (main circuit 11) is shown as a characteristic 25 represented by a broken line. From the characteristics shown in FIG. 5, it can be seen that the circuit impedance of the
図6は、漏電遮断器の実施の形態に係る、バイパス回路と主回路の具体的な別の構成例の構成図を示している。この図6には、ローパスフィルタ2を構成するためのコイルL130と、抵抗R131と、コイルL232と、抵抗R233と、コンデンサC34が示されている。
FIG. 6 shows a configuration diagram of another specific configuration example of the bypass circuit and the main circuit according to the embodiment of the leakage breaker. FIG. 6 shows a
こうした構成において、ローパスフィルタ2の主回路は商用電源周波数を通し、かつ電力線搬送通信信号をバイパス回路に伝送させるために、周波数2〜30MHzのインピーダンスがバイパス回路と比較して十分に高くなる構成となっている。逆にバイパス回路は、商用電源周波数のインピーダンスが主回路と比較して十分に大きく、かつ電力線搬送通信の周波数帯のインピーダンスが主回路と比較して十分小さくなる構成となっている。
In such a configuration, the main circuit of the low-
さらに、電力線搬送通信の周波数帯において、十分な挿入損失特性を得るために、バイパス回路を構成するコイル(インダクタンス)とコンデンサ、抵抗の値が設定されている。なお、図6においては、コイルL130の値を100nHとし、抵抗R131の値を0.001Ωとしている。さらに、コイルL232の値を10nHとし、抵抗R233の値を1Ωとし、コンデンサC34の値を2μFとしている。
Furthermore, in order to obtain sufficient insertion loss characteristics in the frequency band of power line carrier communication, values of coils (inductance), capacitors, and resistors that constitute the bypass circuit are set. In FIG. 6, the value of the
なお、コイルL130や抵抗R131、コイルL232、抵抗R233、およびコンデンサC34の電気的な規格については、この漏電遮断器1に流れる電流と電圧値を基準にして設計の意図する安全率を見込んだ値で設定される。この安全率としては、たとえば扱う電力の2.5倍といった値で電気的な規格を決めることができる。このような安全率を見込むことにより、実際に漏電遮断器1が稼働する際において十分な安全を確保することができる。
The electrical specifications of the
図6に示すローパスフィルタにおける挿入損失を測定した結果を図7に示す。この図7の特性40に示すように、商用電源周波数においては挿入損失がほとんどなく、電力線搬送通信の周波数帯において40dB以上の十分な損失が得られている。 FIG. 7 shows the result of measuring the insertion loss in the low-pass filter shown in FIG. As shown by the characteristic 40 in FIG. 7, there is almost no insertion loss at the commercial power supply frequency, and a sufficient loss of 40 dB or more is obtained in the frequency band of the power line carrier communication.
たとえば、従来の技術を用いて図7に示す特性と同等の挿入損失特性を実現する場合、ローパスフィルタを構成するコイルのインダクタンスを10μH以上の大きな値とする必要がある。また、コイルに直接に数十Aの商用電源電流が伝送するので、使用するコイルには磁性体等によるコアを適用する場合には、磁気飽和による特性劣化を防ぐため、そのコアを大きくする必要がある。一方、コイルに空芯コイルを用いた場合には、インダクタンスの値を大きくするために、コイルの巻数を多くする必要がある。 For example, when an insertion loss characteristic equivalent to the characteristic shown in FIG. 7 is realized using a conventional technique, the inductance of the coil constituting the low-pass filter needs to be a large value of 10 μH or more. In addition, since a commercial power supply current of several tens of A is directly transmitted to the coil, when a core made of a magnetic material or the like is applied to the coil to be used, it is necessary to enlarge the core in order to prevent characteristic deterioration due to magnetic saturation. There is. On the other hand, when an air-core coil is used as the coil, it is necessary to increase the number of turns of the coil in order to increase the inductance value.
すなわち、本実施の形態によれば、ローパスフィルタが大型化することなく漏電遮断器にローパスフィルタを容易に内蔵することができ、電力線搬送通信信号に対して十分な損失特性を発揮させることができる。 That is, according to the present embodiment, the low-pass filter can be easily built in the leakage breaker without increasing the size of the low-pass filter, and sufficient loss characteristics can be exhibited for the power line carrier communication signal. .
さらに、小型のローパスフィルタを内蔵した漏電遮断器を実現できるので、設置工事も大がかりになることはなく容易に設置することができる。 Furthermore, since the earth leakage circuit breaker incorporating the small low-pass filter can be realized, the installation work does not become large and can be easily installed.
1 漏電遮断器
2 ローパスフィルタ
3 漏電検出逢
4 引き出し装置
5 電源
6 零相交流器
7 接点
10 ローパスフィルタ
11 主回路
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記電力線に流れる電流に含まれる低周波の商用電源周波数は伝送し前記電力線搬送通信に用いる高周波の電力線搬送通信信号は遮断するためのローパスフィルタ
を備えることを特徴とする漏電遮断器。 In the leakage breaker for cutting off the current when the current of the power line performing power line carrier communication by superimposing the high frequency signal on the current leaks,
An earth leakage circuit breaker comprising a low-pass filter for transmitting a low-frequency commercial power supply frequency included in a current flowing through the power line and blocking a high-frequency power line carrier communication signal used for the power line carrier communication.
前記商用電源周波数を含む前記電流を伝送するための主回路と、
前記主回路に並列に接続されて前記電力線搬送通信信号を伝送するためのバイパス回路と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の漏電遮断器。 The low-pass filter is
A main circuit for transmitting the current including the commercial power supply frequency;
A bypass circuit connected in parallel to the main circuit for transmitting the power line carrier communication signal;
The earth-leakage circuit breaker of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
コイル、コンデンサ、抵抗の組み合わせによる時定数回路によって構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の漏電遮断器。 The low-pass filter is
3. The earth leakage breaker according to claim 1, wherein the circuit breaker is constituted by a time constant circuit including a combination of a coil, a capacitor, and a resistor.
前記電力線を構成する複数の導体間が前記電力線搬送通信信号が漏洩することを防止するためのコンデンサで接続されていることを特徴とする請求項2または3に記載の漏電遮断器。 The bypass circuit is:
The earth leakage circuit breaker according to claim 2 or 3, wherein a plurality of conductors constituting the power line are connected by a capacitor for preventing the power line carrier communication signal from leaking.
前記バイパス回路の回路インピーダンスが前記商用電源周波数よりも高い周波数領域において前記主回路の回路インピーダンスよりも低い時定数を持つこと特徴とする請求項2〜4のうちのいずれかに記載の漏電遮断器。 The low-pass filter is
5. The earth leakage circuit breaker according to claim 2, wherein the circuit impedance of the bypass circuit has a time constant lower than the circuit impedance of the main circuit in a frequency region higher than the commercial power supply frequency. .
前記コンデンサに代えて同等の静電容量を備えた過電圧防護素子を備えていることを特徴とする請求項2〜5のうちのいずれかに記載の漏電遮断器。 The bypass circuit is:
The earth leakage circuit breaker according to any one of claims 2 to 5, further comprising an overvoltage protection element having an equivalent capacitance instead of the capacitor.
前記電力線に流れる電流の最大値に対してすくなくとも2.5倍以上の電流容量を備えていることを特徴とする請求項3〜6のうちのいずれかに記載の漏電遮断器。
The time constant circuit is:
The earth leakage circuit breaker according to any one of claims 3 to 6, further comprising a current capacity of at least 2.5 times the maximum value of the current flowing through the power line.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006061428A JP2007243450A (en) | 2006-03-07 | 2006-03-07 | Ground-fault interrupter |
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Cited By (1)
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JP2013217803A (en) * | 2012-04-10 | 2013-10-24 | Toyo Networks & System Integration Co Ltd | Watt-hour meter |
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2006
- 2006-03-07 JP JP2006061428A patent/JP2007243450A/en active Pending
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