JP2008305764A - Connection failure detecting circuit of electric wire and circuit breaker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路遮断器等の配電機器に接続された電線の接続不良を検出する接続不良検出回路及び回路遮断器に関する。 The present invention relates to a connection failure detection circuit and a circuit breaker that detect a connection failure of an electric wire connected to a power distribution device such as a circuit breaker.
従来、電線の接続不良を検出する方法として、端子部の温度上昇を検出して接続不良を判断する方法が用いられている。これは、端子ネジの緩み等により接続部の抵抗が大きくなることで発生する温度上昇を検出するもので、例えば特許文献1に記載された構成の回路遮断器では、出力端子に温度センサを取り付けて、温度が所定値以上に上昇したら接続不良と判断して遮断動作させるものであった。
このように上記温度センサを使用した構成は、接続部の温度上昇を検出することで接続不良を判断することはできる。しかし、回路遮断器等の誤動作を防ぐために設定温度を低くできず、高温にならなければ接続不良と判断しなかった。そのため、回路遮断器等に組み込んだ場合、接続不良を初期段階で検出することができず、接続不良により遮断動作しても高温になることで回路遮断器ケースが劣化したり分電盤ケースが劣化する問題があった。 Thus, the configuration using the temperature sensor can determine a connection failure by detecting a temperature rise in the connection portion. However, the set temperature could not be lowered to prevent malfunction of the circuit breaker and the like, and the connection failure was not judged unless the temperature became high. For this reason, when incorporated in a circuit breaker, etc., connection failure cannot be detected in the initial stage, and even if the circuit breaker operates due to connection failure, the circuit breaker case deteriorates or the distribution board case There was a problem of deterioration.
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、電線の接続不良を初期段階で検出することが可能な接続不良検出回路、及びその回路を組み込んだ回路遮断器を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a connection failure detection circuit capable of detecting a connection failure of electric wires at an initial stage, and a circuit breaker incorporating the circuit.
上記課題を解決する為に、請求項1の発明に係る電線の接続不良検出回路は、配電機器の入力端子及び出力端子の電圧波形を検出する一対の電圧波形検出手段と、検出した電圧波形の差分を端子間電圧波形として抽出する端子間電圧出力回路と、軽度の接続不良特有の端子間電圧波形を記憶する波形情報記憶手段と、抽出した波形と記憶している波形とを比較する比較判定手段とを有し、比較判定手段は、抽出した波形が記憶している波形に略一致している場合に接続不良発生と判断して接続不良発生信号を出力することを特徴とする。
この構成によれば、入出力端子間の電圧波形の差分を検出することで、電圧波形の主成分である商用周波数成分をカットでき、接続不良により生ずる僅かな波形成分を検出し易くなる。そして、接続不良の初期段階で発生する特有の波形を記憶し、抽出した波形がその記憶波形に一致或いは近い場合に接続不良であると判断することで、接続不良を簡易な回路で検出できる。而も、初期段階の接続不良を検出できるので、発熱する前の段階を検出できる。
In order to solve the above-described problem, a wire connection failure detection circuit according to the invention of
According to this configuration, by detecting the difference in the voltage waveform between the input and output terminals, it is possible to cut the commercial frequency component that is the main component of the voltage waveform, and it is easy to detect the slight waveform component caused by the poor connection. Then, by storing a specific waveform generated in the initial stage of connection failure and determining that the connection is defective when the extracted waveform matches or is close to the stored waveform, the connection failure can be detected with a simple circuit. In addition, since the connection failure in the initial stage can be detected, the stage before heat generation can be detected.
請求項2の発明は、請求項1に記載の発明において、波形情報記憶手段は、軽度の接続不良特有の電圧波形に加えて重度の接続不良特有の波形も記憶し、比較判定手段は、抽出した波形が記憶している波形の何れかに略一致している場合、接続不良発生信号に加えて波形情報も合わせて出力することを特徴とする。
この構成によれば、発生した接続不良の段階が軽度であるか重度であるか判別でき、対処し易い。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the waveform information storage means stores not only a voltage waveform peculiar to a slight connection failure but also a waveform peculiar to a severe connection failure, and the comparison judgment means extracts The waveform information is output together with the connection failure occurrence signal in addition to the connection failure occurrence signal when the waveform that is substantially coincides with any of the stored waveforms.
According to this configuration, it is possible to determine whether the stage of connection failure that has occurred is mild or severe, and it is easy to deal with it.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、電圧波形検出手段が入力端子近傍及び出力端子近傍に設置された一対のアンテナであり、比較判定手段は、商用周波数成分を除外した高周波成分同士を比較して接続不良を判断することを特徴とする。
この構成によれば、電圧波形検出手段を例えばループアンテナにでき、簡易な構成で電圧波形を検出できる。
The invention according to claim 3 is the invention according to
According to this configuration, the voltage waveform detecting means can be a loop antenna, for example, and the voltage waveform can be detected with a simple configuration.
請求項4の発明は、漏電或いは過電流が発生したら遮断動作する回路遮断器において、請求項1乃至3の何れかに記載の電線の接続不良検出回路を備え、比較判定手段が接続不良と判断したら電路を遮断することを特徴とする。
この構成によれば、接続不良の初期段階で電路を遮断することができ、端子部の発熱や機器の劣化を防ぐことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the circuit breaker that operates to break when an electric leakage or overcurrent occurs, the electric wire connection failure detection circuit according to any one of the first to third aspects is provided, and the comparison and determination means determines that the connection is defective. Then, the circuit is cut off.
According to this configuration, the electric circuit can be interrupted at the initial stage of connection failure, and heat generation at the terminal portion and deterioration of the device can be prevented.
本発明によれば、入出力端子間の電圧波形の差分を検出することで、電圧波形の主成分である商用周波数成分をカットでき、接続不良により生ずる僅かな波形成分を検出し易くなる。そして、接続不良の初期段階で発生する特有の波形を記憶し、抽出した波形がその記憶波形に一致或いは近い場合に接続不良であると判断することで、接続不良を簡易な回路で検出できる。而も、初期段階の接続不良を検出できるので、発熱する前の段階を検出できる。 According to the present invention, by detecting the difference in the voltage waveform between the input and output terminals, the commercial frequency component that is the main component of the voltage waveform can be cut, and it becomes easy to detect a slight waveform component caused by a connection failure. Then, by storing a specific waveform generated in the initial stage of connection failure and determining that the connection is defective when the extracted waveform matches or is close to the stored waveform, the connection failure can be detected with a simple circuit. In addition, since the connection failure in the initial stage can be detected, the stage before heat generation can be detected.
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る電線の接続不良検出回路を組み込んだ回路遮断器の1つである漏電遮断器の回路ブロック図であり、1は入力端子、2は出力端子、3は電路Kを開閉する開閉接点、4は開閉接点3を開操作する引き外しコイル、5は電路Kの零相電流を検出する零相変流器、6aは入力端子1の端子電圧波形を検出する電圧センサ、6bは出力端子2の電圧波形を検出する電圧センサ、7は検出した電流情報及び電圧波形情報を基に引き外しコイル4を制御する遮断制御部、8は遮断制御部7を駆動する電源回路、9は零相変流器5で検出した電流情報を増幅して出力する電流検出回路である。尚、Lは漏電遮断器に接続されて電路Kを構成する電線を示している。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit block diagram of an earth leakage circuit breaker which is one of circuit breakers incorporating an electric wire connection failure detection circuit according to the present invention, where 1 is an input terminal, 2 is an output terminal, and 3 is an electric circuit K. 4 is a tripping coil that detects the zero-phase current of the electric circuit K, 6a is a voltage sensor that detects the terminal voltage waveform of the
遮断制御部7は、2つの電圧センサ6a,6bの出力信号から差分を抽出する端子間電圧検出回路10、零相変流器5から出力される電流情報及び端子間電圧検出回路10が出力する電圧情報をA/D変換するA/D変換回路11、波形情報を記憶するEPROM等からなる記憶部12、引き外しコイル4を駆動させるサイリスタ13のトリガ回路14、遮断時に報知動作する報知LED15、漏電及び接続不良を判断して所定の制御を実施するMPUから成る制御部16を有している。
The
記憶部12には図2に示すような3種類の波形が記憶されている。図2(a)は接続不良のない正常時の波形(以下、波形A1とする)、図2(b)は接続不良の初期段階と見ることができる軽度の接続不良波形(以下、波形A2とする)、図2(c)は接続不良が進みグロー放電が発生している段階の重度の接続不良波形(以下、波形A3とする)を示している。
端子間電圧波形は、正常接続時においては遮断器内部の僅かな電圧降下分で生ずる商用周波数の正弦波波形であり、図2(a)に示す波形A1となる。そして、初期段階の接続不良が発生すると、端子部に小さな放電現象が発生する。この放電は電圧が1周期する間に多数発生し、端子間電圧波形もスパイク状波形が1周期する間に多数発生する図2(b)に示すような波形となる。更に、接続不良が悪化すると放電がグロー放電に変化して、半周期に1度程度の放電に変化する。この変化により端子間電圧波形は図2(c)に示すような波形A3となる。
The
The voltage waveform between terminals is a sine wave waveform of a commercial frequency generated by a slight voltage drop inside the circuit breaker during normal connection, and is a waveform A1 shown in FIG. When an initial connection failure occurs, a small discharge phenomenon occurs in the terminal portion. A large number of such discharges are generated during one cycle of the voltage, and the inter-terminal voltage waveform has a waveform as shown in FIG. Furthermore, when the connection failure deteriorates, the discharge changes to glow discharge, and changes to discharge once every half cycle. Due to this change, the voltage waveform between the terminals becomes a waveform A3 as shown in FIG.
制御部16は、この記憶波形と抽出した波形を比較して端子の接続不良を判断する。最初に現在の端子間電圧波形と、記憶している正常時の電圧波形A1とを比較する。この比較において類似していると判断したら、電線の接続状態は正常と判定され、比較動作を継続する。
The
波形A1と類似していなければ、波形A2と比較する。この比較で類似していると判断したら、軽度(初期)の接続不良にあると判定され、トリガ回路14を起動し、引き外しコイル4を引き外し動作させ、開閉接点3を開操作する。こうして電路Kは遮断される。そして、報知LED15を発光制御して所定時間点灯制御する(遮断動作により電源回路8への電源供給は停止するが、電源回路8の蓄電により一定時間の点灯が可能となっている)。
If it is not similar to the waveform A1, it is compared with the waveform A2. If it is determined that they are similar in this comparison, it is determined that there is a slight (initial) connection failure, the
波形A2に類似していなければ、最後に波形A3と比較する。この比較で類似していると判断したら、重度の接続不良にあると判定され、同様にトリガ回路14を起動して電路Kを遮断操作する。また、報知LED15を点滅制御し、所定時間点滅させる。
尚、この実施形態では、正常時の電圧波形A1を記憶部2に記憶しているが、波形A
2,A3の2波形を記憶するだけでも接続不良を判断できるし、波形A2だけでもよい。また、制御部16は電流検出回路9から出力された電流情報が設定値を超えた大きさである場合は、漏電発生と判断してトリガ回路14を動作させて、同様に電路を遮断させる。
If it is not similar to the waveform A2, it is finally compared with the waveform A3. If it is determined in this comparison that they are similar, it is determined that there is a severe connection failure. Similarly, the
In this embodiment, the voltage waveform A1 at normal time is stored in the
The connection failure can be determined only by storing the two waveforms A2 and A3, or only the waveform A2 may be used. Further, when the current information output from the
このように、入出力端子間の電圧波形の差分を検出することで、電圧波形の主成分である商用周波数成分をカットでき、接続不良により生ずる僅かな波形成分を検出し易くなる。そして、接続不良の初期段階で発生する特有の波形を記憶し、抽出した波形がその記憶波形に一致或いは近い場合に接続不良であると判断することで、接続不良を簡易な回路で検出できる。而も、初期段階の接続不良を検出できるので、発熱する前の段階を検出できる。
そのため、接続不良の初期段階で電路を遮断することができ、端子部の発熱や放電の発生を防ぐことができ、機器等が劣化するのを防ぐことができる。また、報知LEDの発光により発生した接続不良が初期段階か重度の段階か判別でき対処し易い。
Thus, by detecting the voltage waveform difference between the input and output terminals, the commercial frequency component, which is the main component of the voltage waveform, can be cut, and it becomes easy to detect a slight waveform component caused by poor connection. Then, by storing a specific waveform generated in the initial stage of connection failure and determining that the connection is defective when the extracted waveform matches or is close to the stored waveform, the connection failure can be detected with a simple circuit. In addition, since the connection failure in the initial stage can be detected, the stage before heat generation can be detected.
Therefore, the electric circuit can be interrupted at the initial stage of poor connection, heat generation and discharge of the terminal portion can be prevented, and deterioration of equipment and the like can be prevented. In addition, it is easy to deal with because it is possible to determine whether the connection failure caused by the light emission of the notification LED is an initial stage or a severe stage.
図3は、電線の接続不良検出回路の他の例を示し、図1と同様に回路遮断器に組み込んだ状態を示している。図1の構成とは電圧波形検出手段が大きく異なり、ループアンテナから成るアンテナ18a,18bにより入力端子1及び出力端子2の電圧波形を、その変化により発生する電磁波により検出している。尚、回路遮断器の他の構成は上記図1と同様であるため同一の符号を付与して説明を省略する。
FIG. 3 shows another example of the connection failure detection circuit of the electric wire, and shows a state where it is incorporated in a circuit breaker as in FIG. The voltage waveform detection means is greatly different from the configuration of FIG. 1, and the voltage waveforms at the
この場合、記憶部12に記憶される電圧波形は、図4(b),(c)に示すような波形となっている。図4(a)は正常接続時の説明図であり波形は検出されない、図4(b)は接続不良が発生した初期段階の波形(以下、波形B1とする)、図4(c)は接続不良が進みグロー放電が発生している段階の波形(以下、波形B2とする)を示している。
アンテナ18a,18bにより検出される電圧波形情報は、端子に電線が正常に接続されている場合は、スパイク状の波形は発生しないし、低周波である商用周波数は検出できないため、図4(a)に示すように波形を検出しない。そして、軽度の接続不良の発生に伴い発生するスパイク状の波形により、図4(b)に示すような波形が検知される。また、グロー放電が発生する重度の接続不良では、図4(c)に示すように半周期に1度発生する放電が検出される。
In this case, the voltage waveform stored in the
The voltage waveform information detected by the
制御部16は、この記憶波形と比較判断して端子の接続不良を検出する。最初に波形B1と比較する。この比較で類似していると判断したら、軽度(初期)の接続不良にあると判定され、トリガ回路14を起動し、引き外しコイル4を引き外し動作させ、開閉接点3を開操作する。こうして電路は遮断される。そして、上記実施形態と同様に報知LED15を発光制御して所定時間点灯制御する。
波形B1に類似していなければ、波形B2と比較する。この比較で類似していると判断したら、重度の接続不良にあると判定され、同様にトリガ回路14を起動して電路を遮断操作する。また、報知LED15を点滅制御し、所定時間点滅させる。
The
If it is not similar to waveform B1, it is compared with waveform B2. If it is determined in this comparison that they are similar, it is determined that there is a severe connection failure. Similarly, the
このようにアンテナを用いて、端子部の電圧波形を検出してもよく、初期段階の接続不良を検出することができる。また、アンテナはループアンテナで良く、簡易な構成で電圧波形を検出できる。 In this way, the voltage waveform at the terminal portion may be detected using the antenna, and an initial connection failure can be detected. The antenna may be a loop antenna and can detect a voltage waveform with a simple configuration.
上記電線の接続不良検出回路は、上記実施形態に示すように回路遮断器に組み込むだけでなく、電力を送配電する電路に対して適用でき、良好に接続不良を初期段階で検出することができる。 The electric wire connection failure detection circuit can be applied not only to a circuit breaker as shown in the above embodiment but also to an electric circuit for transmitting and distributing electric power, so that a poor connection can be detected at an early stage. .
1・・入力端子、2・・出力端子、6・・電圧センサ(電圧波形検出手段)、7・・遮断制御部、10・・端子間電圧検出回路、12・・記憶部(波形情報記憶手段)、16・・制御部(比較判定手段)、18a,18b・・アンテナ、L・・電線。 1 .... Input terminal, 2 .... Output terminal, 6 .... Voltage sensor (voltage waveform detection means), 7 .... Interrupt control unit, 10 .... Inter-terminal voltage detection circuit, 12 .... Storage unit (waveform information storage means) ), 16 .. Control part (comparison judgment means), 18a, 18b .. Antenna, L .. Electric wire.
Claims (4)
検出した電圧波形の差分を端子間電圧波形として抽出する端子間電圧出力回路と、
軽度の接続不良特有の端子間電圧波形を記憶する波形情報記憶手段と、
抽出した波形と記憶している波形とを比較する比較判定手段とを有し、
比較判定手段は、抽出した波形が記憶している波形に略一致している場合に接続不良発生と判断して接続不良発生信号を出力することを特徴とする電線の接続不良検出回路。 A pair of voltage waveform detecting means for detecting voltage waveforms at the input terminal and the output terminal of the power distribution device;
An inter-terminal voltage output circuit that extracts the difference between the detected voltage waveforms as an inter-terminal voltage waveform;
Waveform information storage means for storing a voltage waveform between terminals peculiar to mild connection failure;
Comparing and determining means for comparing the extracted waveform with the stored waveform,
The wire connection failure detection circuit, wherein the comparison determination means determines that a connection failure has occurred and outputs a connection failure occurrence signal when the extracted waveform substantially matches the stored waveform.
比較判定手段は、抽出した波形が記憶している波形の何れかに略一致している場合、接続不良発生信号に加えて波形情報も合わせて出力する請求項1記載の電線の接続不良検出回路。 The waveform information storage means stores not only a voltage waveform peculiar to a slight connection failure but also a waveform peculiar to a severe connection failure,
2. The electric wire connection failure detection circuit according to claim 1, wherein when the extracted waveform substantially matches any of the stored waveforms, the comparison determination means outputs the waveform information in addition to the connection failure occurrence signal. .
請求項1乃至3の何れかに記載の電線の接続不良検出回路を備え、比較判定手段が接続不良と判断したら電路を遮断することを特徴とする回路遮断器。 In a circuit breaker that shuts off when a leakage or overcurrent occurs,
A circuit breaker comprising the electric wire connection failure detection circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the circuit is interrupted when the comparison / determination means determines that the connection is defective.
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