JP2008268084A - 着脱型配電系短絡障害検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 過電流が短時間流れる瞬間的過電流事故の発生部位を確実かつ容易に確定可能な着脱型配電系短絡障害検出装置を提供すること。
【解決手段】電源ライン２０の電源電圧低下を検出したらそれを持続的に報知し、この電源ライン２０から分岐する各分岐電源ライン２１を群別してそれぞれ着脱式着脱自在型電流センサを装着し、各電流センサごとに過電流の発生の有無を判定し、過電流を検出した着脱自在型電流センサ１０１の信号に基づいて過電流発生を持続して警報する。これにより、過電流発生部位を確実簡単に判定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、工場等の配電系の瞬時的乃至一時的な短絡障害を検出する配電系の短絡検出技術に関する。

各種のプラントや装置における配電系は、電源部から末端の種々の電気機器や電子機器（以下、負荷と総称する）へ順次分岐していく順次分岐配電網を有している。

自動化などの進展とともにプラントの配電系から電源電力が給電されて作動する電気機器や電子機器の総数は莫大な数に達している。このような事情は、船舶や航空機などの比較的大規模なシステムにおいても同様である。また、産業ロボットや工作機械などもそれぞれ多数のセンサなどの負荷を装備するため、共通の電源系からこれら多数の負荷に電源電力を配電するには、順次分岐する多数の分岐配電ラインからなる分岐配電網（配電系とも言う）を用いる。

この種の配電系では、種々の理由により分岐配電ラインの絶縁不良やセンサ不良による短絡事故が生じることがある。なお、本明細書で言う短絡事故とは、レアアースすなわち配電系や負荷の電気抵抗値の異常低下による過電流事故や地絡事故を含むものとする。短絡事故は次の二つに大別することができる。その一つは短絡が持続する持続短絡事故であり、他の一つは非常に短い時間の短絡が生じた後、元の状態に回復する瞬間短絡事故である。経験上、後者は前者の予兆として生じることが多いことが認識されている。持続的短絡事故に対しては、順次分岐配電網に電源電力を分配する電源に装備される過電流保護装置を作動させることが一般におこなわれている。短絡部位確定作業では、ＣＴ又はクランプメータと呼ばれる変流器式電流センサにより、順次分岐配電網の各分岐配電ラインの電流を一つ一つ順番に調べるのが一般的である。以下、この方法を電流順次検出方式と呼ぶ。この種の用途に用いられる変流器式電流センサの一例が下記の特許文献１に記載されている。
特開２００１−３３４９０号公報

しかしながら、上記した電流順次検出方式による従来の短絡部位確定作業は、多数の分岐配電ラインが高密度に配線されているコントロールボックス内などにて行う必要があり、作業が容易ではなかった。

特に制御用電源電力としての直流電源電力をセンサなどの種々の電子機器に配電する制御用配電系では、短絡事故により過電流が生じてもたとえば制御用電源内の過電流抑制回路の動作あるいはその他の原因により過電流が短い時間流れた後、減少するためその検出が一層困難となっていた。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、過電流が短時間流れる瞬間的過電流事故の発生部位を確実かつ容易に確定可能な着脱型配電系短絡障害検出装置を提供することをその目的としている。

上記課題を解決する第１発明は、所定レベルの電源電圧を出力する電源回路から多数の負荷へ電源電力を配電する多数の分岐配電ラインを有する配電系の電源電圧低下を検出する着脱型配電系短絡障害検出装置において、前記配電系からの前記電源電力の受電及び前記電源電圧の検出のための着脱型端子と、検出した前記電源電圧が所定のしきい値電圧未満に低下したかどうかを判定する電圧低下判定回路と、前記判定結果に基づいて前記電源電圧が所定のしきい値電圧未満に低下した場合に持続的に発報する発報回路とを有し、前記配電系に接続自在に形成されていることをその特徴としている。

すなわち、この発明の着脱型配電系短絡障害検出装置は、たとえば電源回路の出力端子などに着脱自在に取り付けられる。短絡事故などにより、電源回路の出力端子から配電系を通じて過電流が流れると、電源回路の過電流抑制回路又は内部抵抗などにより電源回路の出力端子の電圧すなわち電源電圧が短い時間だけ低下し、その後に電源電圧が許容範囲に回復する瞬間的電圧低下が生じることが多い（瞬間短絡事故あるいは一過性過電流事故とも言う）。

本発明では、電源回路の作動後、この電源電圧低下が生じたことを検出した場合にその後、持続的にそれを発報する。これにより、一過性過電流事故の後、電源回路から出力される電源電圧が回復したとしても、エンジニアは、瞬間的電圧低下が過去に発生したかどうかを理解することができるため、短絡部位確定作業が容易となる。

上記発報は、好適には保守エンジニアが容易に視認可能なようにたとえば発光素子などを用いて視覚的に行われることが好適であるが、音響的に行われてもよくその他の報知手段を用いて行われてもよい。

また、本発明装置は、たとえばクリップ端子などの着脱型端子を有しているため、装着、取り外し、移動が容易であり、作業性に優れる利点も有している。

好適な態様において、前記電圧低下判定回路及び発報回路は、前記電源回路から給電される電源電力により駆動される。このようにすれば、装置駆動電力供給が簡素となる。

好適な態様において、前記電圧低下判定回路は、複数の前記しきい値電圧と前記電源電圧との比較により前記電源電圧の低下レベルも判定し、前記発報回路は、前記電源電圧の低下レベルに関する情報も報知する。これにより、過電流のレベルによる電源電圧低下原因の分別を行うことができる。たとえば、電源電圧低下が定格値の数十％程度であれば電源回路不良などの可能性を第１の事故原因候補とすることができ、電源電圧が０Ｖに近い値まで落ち込んだ場合には配電系から負荷側の不良を第１の事故原因候補とすることができる。

好適な態様において、前記電圧低下判定回路は、前記しきい値電圧を前記電源電圧の定格値の大きさに応じて変更するしきい値変更機能を有する。このようにすれば、それぞれ異なる定格電圧を出力する各電源回路ごとに最適なしきい値電圧を設定できる他、特定の電源に対して複数のしきい値判別を行って、過去の事故経験情報に基づいて短絡部位の初期的な推定を行うこともできる。

上記課題を解決する第２発明は、所定レベルの電源電圧を出力する電源回路から多数の負荷へ電源電力を配電する多数の分岐配電ラインを有する配電系の過電流を検出する着脱型配電系短絡障害検出装置において、前記各分岐配電ラインの電流を複数群に分けてそれぞれ検出する多数の着脱自在型電流センサと、前記各着脱自在型電流センサの検出電流と所定のしきい値電流とを比較して過電流の発生を前記各電流センサごとに判定する過電流判定回路と、前記判定結果に基づいて前記過電流発生と判定された場合に前記過電流が発生した前記電流センサを特定可能に持続的に発報する発報回路とを有し、前記配電系に対して接続自在に形成されていることを特徴としている。

すなわち、この発明によれば、複数の着脱自在型電流センサを順次分岐配電網の複数の分岐配電ラインに装着して各電流センサごとに過電流発生を検出し、過電流検出時にそれを持続的に発報する。

このようにすれば、負荷や配電系の不良により一時的に電源回路から過電流が流れ、その後、電源回路の過電流抑制回路などの作動乃至負荷の作動状態変化などにより過電流が消滅する一過性過電流事故が生じても、保守エンジニアは、順次分岐配電網のどの分岐配電ラインにそれが生じたかをただちに判別することができ、その後の復旧作業を迅速に行うことができる。また、この判別は、装置を運転しながら行うことができる。

上記発報は、好適には保守エンジニアが容易に視認可能なようにたとえば発光素子などを用いて視覚的に行われることが好適であるが、音響的に行われてもよくその他の報知手段を用いて行われてもよい。

また、本発明装置に装備される多数の電流センサは、着脱自在の着脱自在型電流センサであるため可搬性に優れるため、工場各部の多数の制御盤や配電板の短絡部位検出のために１台あればよく、経済的である。

好適な態様において、前記電流センサは、可撓性を有して一群の前記分岐配電ラインを束ねる電気絶縁性のテープ部と、このテープ部に巻回されて前記分岐配電ラインの磁界変化により電圧を発生する検出コイルと、前記テープ部の先端部に設けられて前記テープ部をリング状に保持する着脱可能接着部とを有する可撓型変流器からなる。このようにすれば、たとえば制御盤内などにおいて高密度に配線された順次分岐配電網の分岐配電ラインの電流を容易に検出することができる。

好適な態様において、前記テープ部に軟磁性を有する。これにより、着脱作業性の低下を抑止しつつ、コアレスタイプ（空芯型）に比べて検出感度を格段に向上することができる。

本発明の好適実施形態を以下に説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定解釈されるべきものではなく、本発明の技術思想を他の公知技術の組み合わせにより実施してもよいことは当然である。この実施形態の着脱型配電系短絡障害検出装置による短絡部位確定作業を以下に説明する。

（配電系）
まず、短絡部位を判定すべき配電系を図１に示す。図１は制御電源用配電系を示す配電系統図である。

１はＤＣ電源（本発明で言う電源回路）、２は端子台、３〜１０はローカル中継ボックス、１１〜１８は負荷、１９はプラス電源ライン、２０はマイナス電源ライン、２１は一次分岐配電ライン、２２は二次分岐配電ラインである。１００は、この実施形態の着脱型配電系短絡障害検出装置、１０１は着脱自在型電流センサ、１０２は短絡判定報知回路部である。

ＤＣ電源１、端子台２は、他の電子機器とともに不図示のメイン制御ボックスに装備されている。この実施形態では、ＤＣ電源１は商用交流電源電圧をＤＣ２４Ｖの制御用電源電圧に変換してその一対の出力端子１Ａ、１Ｂからプラス電源ライン１９とマイナス電源ライン２０との間に出力している。ＤＣ電源１は、単相交流電圧を全波整流した後、ＰＷＭ制御により出力電圧を２４Ｖにフィードバック制御し、平滑して出力する通常の定電圧回路である。この実施形態では、プラス電源ライン１９はコモン電位とされている。

マイナス電源ライン２０は端子台２を通じて多数の一次分岐配電ライン２１に分岐されている。メイン制御ボックスから引き出された各一次分岐配電ライン２１はそれぞれ異なる外部のローカル中継ボックスまで配線される。図１では、８本の一次分岐配電ライン２１がローカル中継ボックス３〜１０に個別に接続されている。各ローカル中継ボックス３〜１０はそれぞれ所定本の二次分岐配電ライン２２に分岐している。図１では、ローカル中継ボックス３は８本の二次分岐配電ライン２２を通じて８種類の負荷１１〜１８に個別に電源電力を給電している。言い換えれば、制御用電源電圧のマイナス電位を印加している。この実施形態では、負荷１１〜１８はセンサとされているが、適宜変更可能である。

短絡判定報知回路部１０２は、短絡判定とその持続的な報知とを行う可搬式（ポータブル）電子回路装置であって、一対の電圧検出端子１０３、１０４と、８個の着脱自在型電流センサ１０１とを有しており、これら電圧検出端子１０３、１０４は一対の電圧検出ライン１０５を通じて短絡判定報知回路部１０２に検出電圧を出力し、８個の着脱自在型電流センサ１０１は、８対の信号ライン１０６を通じて短絡判定報知回路部１０２に検出電流を出力している。

８個の着脱自在型電流センサ１０１は、二次コイルにより電流変化を検出するいわゆる変流器タイプの電流センサであって、図１では多数の一次分岐配電ライン２１のうち互いに隣接して配線されている３乃至４本の一次分岐配電ライン２１の電流をまとめて電流検出する状態が示されている。

短絡判定報知回路部１０２は、図２に示す電圧判定報知部２００と、図３に示す電流判定報知部３００とを有している。なお、電圧判定報知部２００と電流判定報知部３００とは別体に構成されてもよい。

（電圧判定報知部２００）
（回路構成）
短絡判定報知回路部１０２の電圧判定報知部２００について図２に示す回路図を参照して以下に説明する。

２０１はヒューズ、２０２は電源ランプ用ＬＥＤ、２０３は定電流ダイオードであり、電圧検出端子１０３、１０４をＤＣ電源１の出力端子１Ａ、１Ｂに接続した場合、ＤＣ電源１が電圧を出力していれば電源ランプ用ＬＥＤ２０２がオンする。電圧検出端子１０４は内部接地されており、電圧検出端子１０３の電圧Ｖ１は、平滑回路２０４を通じて定電圧回路２０５に印加され、定電圧回路２０５が出力する定電圧は、抵抗分圧回路２０６を通じてボルテージホロワ２０７、２０８に入力され、ボルテージホロワ２０７、２０８から抵抗分圧回路２０９、２１０で電圧調整されてしきい値電圧Ｖｔｈ１、しきい値電圧Ｖｔｈ２となり、しきい値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２はコンパレータ２１１、２１２の正入力端に印加される。コンパレータ２１２は本発明で言う電圧低下判定回路をなす。２１３、２１４は高周波ノイズバイパス用のコンデンサである。抵抗分圧回路２０６は、可変抵抗器２０６Ａ、抵抗器２０６Ｂ、抵抗器２０６Ｃを直列接続して構成され、コンパレータ２１１にしきい値電圧Ｖｔｈ１を、コンパレータ２１２にしきい値電圧Ｖｔｈ２を出力する。なお、可変抵抗器２０６Ａの代わりに抵抗値切り替え回路を用いてもよいことはもちろんである。また、電圧検出端子１０３の電圧Ｖ１は、抵抗分圧回路２１５により分圧されて、被検出電圧Ｖｓとしてコンパレータ２１１、２１２の負入力端に印加される。コンパレータ２１１が出力する警報電圧Ｖｏ１は、ＬＥＤ２１６と定電流ダイオード２１７を直列接続してなる電圧低下警報報知回路２１８に出力される。コンパレータ２１２が出力する警報電圧Ｖｏ２は、ＬＥＤ２１９と定電流ダイオード２２０を直列接続してなる電圧低下警報報知回路（本発明で言う発報回路）２２１に出力される。

ダイオード２２３、２２４は状態保持用ダイオードであり、コンパレータ２１１、２１２がハイレベルを出力すると、コンパレータ２１１、２１２の＋入力端電位すなわちしきい値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を出力電圧ーダイオードの順方向電圧降下量までブーストし、その後の被検出電圧Ｖｓの上昇によっても、コンパレータ２１１、２１２の出力電位が反転するのを防止する。

（動作）
被検出電圧Ｖｓがしきい値電圧Ｖｔｈ１より低くなると、コンパレータ２１１はハイレベルを出力してＬＥＤ２１６を点灯し、その後、リセットが行われるまで電圧低下警報を持続的に報知する。同じく、被検出電圧Ｖｓがしきい値電圧Ｖｔｈ２より低くなると、コンパレータ２１２はハイレベルを出力してＬＥＤ２１９を点灯し、その後、リセットが行われるまで電圧異常警報を持続的に報知する。

このように、ＬＥＤ２１６、ＬＥＤ２１９の両方が点灯している場合は、被検出電圧Ｖｓが、しきい値Ｖｔｈ２未満となる電圧低下が発生したことを検知することができ、ＬＥＤ２１６が点灯し、ＬＥＤ２１９が消灯している場合は、被検出電圧Ｖｓが、しきい値Ｖｔｈ１未満であって、かつＶｔｈ２より大となる程度の電圧低下が発生したことを検知することができる。ＬＥＤ２１６のみが点灯する電圧低下状態を図３に、ＬＥＤ２１６、ＬＥＤ２１９が点灯する短絡状態を図４に示す。

２２２は、抵抗分圧回路２１５のハイレベル側の抵抗器と並列接続された手動のリセットスイッチであり、このリセットスイッチ２２２をオンすると、抵抗分圧回路２１５からコンパレータ２１１、２１２の負入力端に印加される被検出電圧Ｖｓはほぼ電源電圧に等しくなり、コンパレータ２１１、２１２の＋入力端電位すなわちしきい値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２より高くなるため、コンパレータ２１１、２１２はローレベルを出力し、ＬＥＤ２１６、２１９は消灯し、警報が解除される。

しきい値電圧Ｖｔｈ１は適宜設定され、かつ、ＤＣ電源１に定格出力電圧値に応じて可変抵抗器２０６Ａの調整により適宜変更可能である。たとえばしきい値電圧Ｖｔｈ１は、電源電圧がＤＣ電源１の定格出力電圧（ＤＣ２４Ｖ）から２０％程度低下したら、コンパレータ２１１が反転するように設定することができる。これにより、コンパレータ２１１は、ＤＣ電源１の内部劣化などによりその定電圧出力機能が弱化し、その電圧変動による電圧低下が所定レベルを超えて生じると、それを検出してＬＥＤ２１６の点灯により報知する。更に、その後、ＤＣ電源１がＰＷＭ定電圧フィードバック制御機能や出力電流の減少などにより、ＤＣ電源１が出力する電源電圧が回復した場合でも、上記検出した過電流電圧低下をＬＥＤ２１６の点灯持続により持続的に報知することができる。

しきい値電圧Ｖｔｈ２は適宜設定される。たとえばしきい値電圧Ｖｔｈ２は、電源電圧がＤＣ電源１の定格出力電圧（ＤＣ２４Ｖ）から９０％以上低下したら、コンパレータ２１２が反転するように設定することができる。これにより、コンパレータ２１２は、ＤＣ電源１が給電する配電系に短絡障害が生じてＤＣ電源１に過電流が流れ、ＤＣ電源１の内部抵抗や過電流抑制機能や定電圧制御機能の追従遅れなどによりＤＣ電源１が出力する電源電圧が大幅に低下したことを検出する。更に、その後、ＤＣ電源１のＰＷＭ定電圧フィードバック制御機能などによりＤＣ電源１が出力する電源電圧が回復した場合でも、上記検出した過電流電圧低下をＬＥＤ２１９の点灯持続により持続的に報知することができる。

（電流判定報知部３００）
（回路構成）
短絡判定報知回路部１０２の電流判定報知部３００について図５を参照して以下に説明する。図３は、図１に示す８個の着脱自在型電流センサ１０１から検出した電流が過電流かどうかを判定し、過電流と判定した場合にそれを持続的に報知する回路を示す回路図である。ただし、図３は、１個の着脱自在型電流センサ１０１の出力を判定するための１チャンネルの電流判定報知回路を示す。残りの７個の着脱自在型電流センサ１０１からの出力も同一回路構成の他チャンネルの電流判定報知回路により個別に過電流判定される。この実施形態では、短絡判定報知回路部１０２を作動させるための電源電力は不図示の電池から給電されるが、ＡＣ電源から整流して給電してもよい。

着脱自在型電流センサ１０１の一端は接地され、他端はコンパレータ３０１の＋入力端に印加され、コンパレータ３０１の−入力端には抵抗分圧回路３０２からしきい値電圧Ｖｔｈ０が印加される。コンパレータ３０１は本発明で言う過電流判定回路をなす。コンパレータ３０１の出力はローパスフィルタ３０３及びアンドゲート３０４を通じてフリップフロップ３０５にラッチされ、フリップフロップ３０５はＬＥＤ回路３０６を点灯する。すなわち、着脱自在型電流センサ１０１が検出した過電流がしきい値電圧Ｖｔｈ０より大きければコンパレータ３０１の出力が反転してＬＥＤ回路３０６が点灯される。３０７はしきい値電圧Ｖｔｈ０を調節するための抵抗分圧回路３０２の可変抵抗器である。ＬＥＤ回路３０６は本発明で言う発報回路をなす。

ＤＣ電源１が出力する電源電圧がたとえば２Ｖ程度まで低下してコンパレータ２１２が電圧異常出力信号としてハイレベル電位を出力すると、この電圧異常出力信号は遅延回路３０８、波形整形回路としてのコンパレータ３０９、フォトカプラ３１０を通じてアンドゲート３０４に作動禁止指令信号Ｓｉを出力する。３１１は電源側の負荷抵抗、３１２はフォトカプラ３１０のＬＥＤ負荷抵抗としての定電流ダイオードである。

（動作）
短絡事故により過電流が分岐配電ラインに流れると、過電流のＤＣ電源１に内蔵された過電流防止回路によりＤＣ電源１の定格最大電流値の数倍程度の最大電流値を超えないように０．１〜０．２ｍ秒程度の短期間の間に制御され、この制御によりＤＣ電源１が出力する電源電圧は１Ｖ未満まで低下する。その後、なんらかの要因により短絡が解消すると、ＤＣ電源１が出力する電源電圧、出力電流は元のレベルに比較的短期間の間に回復する。

着脱自在型電流センサ１０１は、自己が検出する分岐配電ラインに上記過電流が流れると、上記電流の変化に比例する電圧をコンパレータ３０１に出力し、過電流が大きいと着脱自在型電流センサ１０１が検出する電圧Ｖｘがしきい値電圧Ｖｔｈ０を超えるため、コンパレータ３０１はハイレベルを出力する。このハイレベルは積分機能を有するローパスフィルタ３０３を通じてアンドゲート３０４に印加される。アンドゲート３０４には電源側の負荷抵抗３１１を通じてハイレベルが印加されているため、フリップフロップ３０５がハイレベルを出力すると、ＬＥＤ回路３０６が持続的に点灯される。

上記した短絡事故は、ＤＣ電源１が出力する電源電圧を大きく低下させ、コンパレータ２１２がハイレベル電位を持続的に出力する。このハイレベル電位は遅延回路３０８で短時間遅延され、コンパレータ３０９で波形整形された後、フォトカプラ３１０を通じてアンドゲート３０４にローレベル電位を出力し、その後、合計８チャンネルの電流判定報知部３００の各フリップフロップ３０５がハイレベルに出力状態遷移するのが禁止される。これにより、上記一過性過電流事故発生時の分岐配電ラインの電流を検出する着脱自在型電流センサ１０１から信号を受信するフリップフロップ３０５だけがＬＥＤ回路３０６を点灯状態に保持する。このフリップフロップ３０５の出力電位は手動のリセットスイッチ３１３のオンによりローレベルにリセットされる。

瞬時的な短絡事故が発生した場合における電圧、電流の波形を図６に示すタイミングチャートに示す。図６では、約０．１秒程度の短絡状態が生じた場合に、電流は短絡開始直後に大きく検出される。その後、保護回路の機能により電圧（設備の電圧）がほぼ０まで低下するため、電流もほぼ０となる。その後、この電流、電圧の低下により保護回路が元の状態に復帰すると、短絡状況が解消されている場合、電圧、電流は元の状態に復帰する。

この瞬時的な短絡事故発生前後の電流波形、センサ電圧、ＬＥＤ回路３０６の点灯状態を図７に示す。図７において、Aは負荷をオフした時点、Bは負荷をオンした時点、Cは一時的な短絡事故が発生した時点を示す。時点A、Bでは、電流変化率が小さいためセンサ電圧（コイル出力電圧）は小さくＬＥＤ回路３０６は点灯状態に達しない。これに対して、短絡時には電流変化率が大きいためにセンサ電圧（コイル出力電圧）はしきい値（検出レベル）を超え、ＬＥＤ回路３０６が点灯する。

（短絡部位確定作業）
次に、過電流事故が生じた短絡部位確定作業の手順を図１を参照して以下に説明する。

まずメイン制御ボックス内に接地されたＤＣ電源１の出力端子１Ａ、１Ｂに電圧検出端子１０３、１０４をクリップし、ＤＣ電源１に交流電圧を印加する。また、多数の一次分岐配電ライン２１を８群に分けて８個の着脱自在型電流センサ１０１で各群の電流を検出する。これは、図１において１回目の電流検出位置として図示されている。いま、図１に示す短絡部位Ｓにて短絡が生じている場合、第１番目の着脱自在型電流センサ１０１の電流を判定する電流判定報知回路のＬＥＤ回路３０６だけが持続的に点灯するため、短絡が図１に示す多数の一次分岐配電ライン２１の最初の４本のどれかに生じていることがわかる。そこで、４個の着脱自在型電流センサ１０１をこれら４本の一次分岐配電ライン２１に個別に装着し、リセット動作を行った後、再度短絡状態の発生を判定する。この判定により、４個の着脱自在型電流センサ１０１のうち最初の着脱自在型電流センサ１０１の電流を判定する電流判定報知回路のＬＥＤ回路３０６だけが持続的に点灯するため、短絡が図１に示すローカル中継ボックス３に接続されている合計８本の二次分岐配電ライン２２又はそれらに接続された負荷１１〜１８に生じていること判明する。

そこで、各着脱自在型電流センサ１０１をこれら８本の二次分岐配電ライン２２に個別に装着し、リセット動作を行った後、短絡状態の発生を判定する。この判定により、４番目の二次分岐配電ライン２２又はそれに接続される負荷１４のどちらかに短絡部位が存在することがわかる。その後、負荷１４を二次分岐配電ライン２２から切り離し、リセット動作を行った後、短絡状態の発生を判定する。この時、短絡が発生すれば、この二次分岐配電ライン２２が短絡部位であることがわかり、短絡が発生しなければ負荷１４が短絡部位であることが確定する。

（着脱自在型電流センサ例１）
着脱自在型電流センサ１０１の好適例を図８に示し、この着脱自在型電流センサ１０１を一次分岐配電ライン２１に巻着した例を図９に、着脱自在型電流センサ１０１の製作例を図１０に示す。

この着脱自在型電流センサ１０１は、接着部４００にて裏表逆に接着されたマジックテープ片（本発明で言うテープ部）４０１、４０２とこれらマジックテープ片４０１、４０２に巻回された細いエナメル銅線からなる検出コイル４０３とからなる。４０４はマジックテープ片４０１、４０２の着脱自在の密着部（本発明で言う着脱可能接着部）である。このようにすれば、きわめて優れた可撓性に優れた空芯型変流器を低コストにて実現することができる。一次分岐配電ライン２１に流れる電流がその周囲に形成する磁束は検出コイル４０３と鎖交して、検出コイル４０３に電圧を誘起する。

（変形態様）
検出コイル４０３が巻着される上記マジックテープ片４０１、４０２又はそれに相当するテープ状の基部は、いわゆるダストコアの原料としての軟磁性フェライト粉末や軟鉄粉が充填されたゴムテープなどにより形成されることができる。これにより感度を大幅に改善することができる。また、この場合には、検出コイル４０３はテープ状の基部の任意の部位に巻着することができる。

（着脱自在型電流センサ例２）
次に、着脱自在型電流センサ１０１の好適例を図１１、図１２を参照して説明する。図１１は着脱自在型電流センサ１０１を一次分岐配電ライン２１に巻着する前、図１１は着脱自在型電流センサ１０１を一次分岐配電ライン２１に巻着した後、示す。

この着脱自在型電流センサ１０１は、樹脂製のグリップ５００と、グリップ５００の先端面から平行に突出する一対の長い軟磁性板５０１、５０２と、ヨーク５０３と、検出コイル５０４とを有している。検出コイル５０４は棒状のヨーク５０３に巻回されており、検出コイル５０４及びヨーク５０３はグリップ５００の先端部に埋設されている。

長い軟磁性板５０１の基端部はヨーク５０３の一端面に密着しておりい長い軟磁性板５０１の先端部は長い軟磁性板５０２の側へ向けて湾曲している。長い軟磁性板５０２は、ヨーク５０３の他端面に接しつつグリップ５００内の長孔にスライド自在に支持されている。

まず、長い軟磁性板５０２をグリップ５００側に引っ込めた状態にて長い軟磁性板５０１の先端部を一次分岐配電ライン２１の片側に挿入し（図１１）、その後、長い軟磁性板５０２をグリップ５００から引き出してその先端部を長い軟磁性板５０１の先端部に密着させる。これにより、一次分岐配電ライン２１は、長い軟磁性板５０１、５０２とヨーク５０３とからなる閉磁気回路と鎖交することになり、一次分岐配電ライン２１の電流変化によるこの閉磁気回路の磁束変化は、検出コイル５０４に電圧を誘起させる。

この着脱自在型電流センサ１０１は、従来のクランプ型電流センサにおいて、可動鉄片を揺動タイプからスライドタイプに変更した点をその特徴としている。このようにすると、ケーブルが高密度に多数配線されている場合でも目的のケーブルだけを閉磁気回路に良好に鎖交させることができ、作業性を向上させることができる。

なお、ヨーク５０３を省略して長い軟磁性板５０１、５０２を直接接触させても良い。この場合には、検出コイル５０４はたとえば長い軟磁性板５０１に巻回させることができる。通常、ケーブルは一直線に長く配線されるため、長い軟磁性板５０１、５０２の幅（紙面直角方向）は比較的長く設計することができ、長い軟磁性板５０１、５０２の厚さが薄くても必要な磁路直角断面積を容易に確保することができる。

（変形態様）
着脱自在型電流センサ１０１としては従来のクランプ型の変流器であってもよい。また、公知のホール素子や光ファイバを用いた電流センサを採用しても良い。

（その他の現象）
上記実施形態では、DC電源１は、過電流が生じた場合、DC電源１内蔵の過電流抑制回路による過電流の抑制により過電流が生じた後、一定時間経過すると着脱自在型電流センサが検出する電流は低下すると説明した。ただし、電磁誘導原理で電流を検出する着脱自在型電流センサ１０１が検出する電流は短絡発生時における電流変化が大きい期間が過ぎると自然に小さくなる。

制御電源用配電系を示す配電系統図である。 電圧判定報知部を示す回路図である。 電圧低下時の各部状態を示すタイミングチャートである。 瞬時的短絡時の各部状態を示すタイミングチャートである。 電流判定報知部を示す回路図である。 瞬時的短絡時の各部状態を示すタイミングチャートである。 負荷オンオフ時及び瞬時的短絡時の各部状態を示すタイミングチャートである。 第１の着脱自在型電流センサの好適例を示す模式平面図である。 第１の着脱自在型電流センサの好適例を示す模式斜視図である。 第１の着脱自在型電流センサの好適例を示す製作工程図である。 第２の着脱自在型電流センサの好適例を示す模式断面図（装着中）である。 第２の着脱自在型電流センサの好適例を示す模式断面図（装着後）である。

符号の説明

１ DC電源
１Ａ、１B 出力端子
２ 端子台
３〜１０ ローカル中継ボックス
１１〜１８ 負荷
１９ プラス電源ライン
２０ マイナス電源ライン
２１ 一次分岐配電ライン
２２ 二次分岐配電ライン
１０１ 着脱自在型電流センサ
１０２ 短絡判定報知回路部
１０３、１０４ 電圧検出端子
１０５ 電圧検出ライン
１０６ 信号ライン
２０４ 平滑回路
２０５ 定電圧回路
２０６ 抵抗分圧回路
２０７、２０８ ボルテージホロワ
２０９ 抵抗分圧回路
２１１、２１２ コンパレータ
２１５ 抵抗分圧回路
２１６、２１９ LED
２１７、２２０ 定電流ダイオード
２２２ リセットスイッチ
３０１ コンパレータ
３０２ 抵抗分圧回路
３０３ ローパスフィルタ
３０４ アンドゲート
３０５ フリップフロップ
３０６ LED回路
３０８ 遅延回路
３０９ コンパレータ
３１０ フォトカプラ
３１１ 負荷抵抗
３１３ リセットスイッチ
４００ 接着部
４０１、４０２ マジックテープ片
４０３ 検出コイル

Claims (6)

1. 所定レベルの電源電圧を出力する電源回路から多数の負荷へ電源電力を配電する多数の分岐配電ラインを有する配電系の電源電圧低下を検出する着脱型配電系短絡障害検出装置において、
   前記配電系からの前記電源電力の受電及び前記電源電圧の検出のための着脱型端子と、検出した前記電源電圧が所定のしきい値電圧未満に低下したかどうかを判定する電圧低下判定回路と、前記判定結果に基づいて前記電源電圧が所定のしきい値電圧未満に低下した場合に持続的に発報する発報回路とを有し、前記配電系に接続自在に形成されていることを特徴とする着脱型配電系短絡障害検出装置。
2. 請求項１記載の着脱型配電系短絡障害検出装置において、
   前記電圧低下判定回路及び発報回路は、前記電源回路から給電される電源電力により駆動される着脱型配電系短絡障害検出装置。
3. 請求項１又は２記載の着脱型配電系短絡障害検出装置において、
   前記電圧低下判定回路は、
   複数の前記しきい値電圧と前記電源電圧との比較により前記電源電圧の低下レベルも判定し、
   前記発報回路は、前記電源電圧の低下レベルに関する情報も報知する着脱型配電系短絡障害検出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか記載の着脱型配電系短絡障害検出装置において、
   前記電圧低下判定回路は、
   前記しきい値電圧を前記電源電圧の定格値の大きさに応じて変更可能なしきい値変更機能を有する着脱型配電系短絡障害検出装置。
5. 所定レベルの電源電圧を出力する電源回路から多数の負荷へ電源電力を配電する多数の分岐配電ラインを有する配電系の過電流を検出する着脱型配電系短絡障害検出装置において、
   前記各分岐配電ラインの電流を複数群に分けてそれぞれ検出する多数の着脱自在型電流センサと、前記各着脱自在型電流センサの検出電流と所定のしきい値電流とを比較して過電流の発生を前記各電流センサごとに判定する過電流判定回路と、前記判定結果に基づいて前記過電流発生と判定された場合に前記過電流が発生した前記電流センサを特定可能に持続的に発報する発報回路とを有し、前記配電系に対して接続自在に形成されていることを特徴とする着脱型配電系短絡障害検出装置。
6. 請求項６記載の着脱型配電系短絡障害検出装置において、
   前記電流センサは、
   可撓性を有して一群の前記分岐配電ラインを束ねる電気絶縁性のテープ部と、このテープ部に巻回されて前記分岐配電ラインの磁界変化により電圧を発生する検出コイルと、前記テープ部の先端部に設けられて前記テープ部をリング状に保持する着脱可能接着部とを有する可撓型変流器からなる着脱型配電系短絡障害検出装置。

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