JP2011259678A

JP2011259678A - 分電盤回路の通電遮断復帰システム

Info

Publication number: JP2011259678A
Application number: JP2010134469A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Oda; 浩幸小田
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2011-12-22

Abstract

【課題】一部の家電機器の漏電状態が継続する場合においても、当該漏電状態の機器を除き、その他の家電機器の通電を自動復帰させることができる電源回路の通電遮断復帰システムを提供する。
【解決手段】漏電ブレーカー及び複数の分岐ブレーカーの作動を制御可能な制御装置により、漏電ブレーカーが作動した場合に前記各分岐ブレーカーを開いた後、前記漏電ブレーカー復帰とともに前記各分岐ブレーカーを逐次復帰させて漏電ブレーカーの再作動を確認するとともに、その再作動が生じたときに事故分岐回路を特定、当該事故分岐回路を担う分岐ブレーカーの復帰を禁止する一連の制御動作を繰り返すことで、前記漏電ブレーカー及び前記事故分岐回路の分岐ブレーカー以外のすべての分岐ブレーカーの通電を復帰させるようにした分電盤回路の通電遮断復帰システム。本システムはホームセキュリティーシステムに応用することも可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば住宅内の家電などの電気機器への通電を遮断復帰させることができ、さらに種々のホームセキュリティー機能を具備可能な分電盤回路の通電遮断復帰システムに関する。

図６は、住宅における分電盤（分岐数８）の一般的な電源回路の一例を模式的に示している。この図に示すように、電源線１１を経て分電盤４０内の漏電ブレーカーＥＢ１０で受電され、そこから複数の分岐ブレーカーＣＢ１１〜ＣＢ１８を介して各分岐回路（図１では分岐数８、ＣＢ１〜ＣＢ８）に分電されている。各分電ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ８の２次側から配線１２ａ〜１２ｈを通じて、それぞれ負荷Ｌ１〜Ｌ８に給電されるようになっている。この配線１２ａ〜１２ｈの途中には、通常、コンセント（不図示）などが設けられる。

近年、ホームセキュリティーシステムが住宅にも普及しつつあり、当該システムのセンサーや操作器が住宅の前記のような電源回路に設置されることが多くなっている（例えば、特許文献１〜４参照）。ホームセキュリティーシステムでは、その家庭全体または一部の家電機器の負荷電流計測値や電力使用量を監視できるだけでなく、電灯やエアコンなどの多くの家電への通電を遠隔操作により遮断しまたは復帰させる遠隔運転停止機能を備えたものもある（例えば、特許文献５、６参照）。このような機能に対応して、自動復帰型ブレーカーについても幾つか提案がなされている（例えば、特許文献７、８参照）。

特開２００５−１４３０７２号公報特開２００８−６７４７３号公報特開平９−９３８７４号公報特開２００９−３３２８７号公報特開平８−２２３６６４号公報特開平８−１１５６４８号公報特開２００１−２８３７０６号公報特開平１０−２３３１５４号公報

しかし、一部の家電機器が漏電している場合には、漏電ブレーカーが作動し、そこから分岐されているすべての分岐回路の通電が遮断されてしまう。この場合、遠隔運転停止機能を用いて当該漏電ブレーカーからの分岐回路の各家電機器に通電するにしても、漏電が解消していない限りは、漏電している機器を通電することで、再度の漏電ブレーカーの作動により前記漏電ブレーカーの負荷側の各家電機器への通電は遮断されることになる。従来の遠隔運転停止機能は、このような場合、漏電していない家電機器への通電を復帰させることができないという問題がある。また、そもそも遠隔運転停止機能は、例えば冷蔵庫など常時通電状態にしておく必要がある一部の家電には適さない。

本発明は、前記課題を解決すべく、一部の家電機器の漏電状態が継続する場合においても、当該漏電状態の機器を除き、その他の家電機器の通電を自動復帰させることができる電源回路の通電遮断復帰システムを提供することを目的とする。

前記目的は、本発明によれば、電源線に接続される漏電ブレーカーと、その負荷側から分岐される複数の分岐回路にそれぞれ設置される分岐ブレーカーと、前記漏電ブレーカー及び前記各分岐ブレーカーの作動を制御可能な制御装置とを備え、当該制御装置は、前記分岐回路の一部の事故に起因して前記漏電ブレーカーが作動し通電が遮断された場合に前記各分岐ブレーカーを切り前記各分岐回路を遮断した後に、前記漏電ブレーカーを復帰させ、前記各分岐ブレーカーを順次復帰させながら当該漏電ブレーカーの再作動を確認するとともに、その再作動が生じたときに事故分岐回路を特定し、当該事故分岐回路を担う分岐ブレーカーの復帰を禁止する一連の制御動作を繰り返すことで、前記漏電ブレーカー及び前記事故分岐回路の分岐ブレーカー以外のすべての分岐ブレーカーの通電を復帰させるように構成されてなることを特徴とする分電盤回路の通電遮断復帰システムによって達成される。

前記漏電ブレーカー及び前記各分岐ブレーカーは、自動復帰型であり、前記制御装置はこれらのブレーカーに対して投入、遮断指令信号を発するものであることが好ましい。

本発明の電源回路の通電遮断復帰システムにおいては、制御装置が漏電ブレーカー負荷側における漏電などを生じている分岐回路を特定、当該分岐回路への通電を回避するようにした上で、自動にてあるいは遠隔にて前記漏電ブレーカー負荷側のその他の分岐回路を復帰させるように構成しているので、従来の遠隔運転停止の場合における漏電ブレーカー負荷側の全分岐回路の停電といった事態を防止することができる。このことは、特に、常時通電状態にしておく必要のある負荷を集合させた電源回路系では有効となる。

本発明の電源回路の通電遮断復帰システムの実施形態の一例を示す図である。本発明のシステムにおける制御装置の構成の一例を示す図である。本発明の電源回路の通電遮断復帰システムの実施形態の別の例を示す図である。図２に示す制御装置の本発明に係る制御フローシートの一例を示す図である。図２に示す制御装置の制御タイムチャートの一例を示す図である。一般的な住宅における電源回路の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の電源回路の通電遮断復帰システムの実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の電源回路の通電遮断復帰システムの実施形態の一例を示している。この図に示す実施形態の通電遮断復帰システム１０は、漏電ブレーカーＥＢと、分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ８と、漏電ブレーカーＥＢの負荷側の線間電圧を計測する電圧計測手段１４と、その出力線１６と、制御装置２０と、制御信号線１７とから構成されている。なお、以下の説明を簡略化するために、図１では、図６に示した電源回路と同様に、電源線１１に接続される漏電ブレーカーＥＢと、その負荷側で分岐される分岐線１１ａにそれぞれ接続される８つの分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ８とを備える構成について図示するが、本発明はこのような電源回路の構成（分岐回路（分岐ブレ−カー）の数）について特に制限されない。

漏電ブレーカーＥＢとしては、内部に零相変流器と、その２次側からの出力信号を受けて通電を遮断させる引き外し装置が組み込まれた従来公知のものが制限なく使用できる。本実施形態においては、その好適な例として、本発明の通電遮断復システムの機器構成を単純化する観点から、所定の信号が入力されることで自動的に投入状態に復帰する自動復帰機能を備えたものを用いている。この自動復帰機能は、どのような作動原理（方式）に基づくものであってもよく、この機能を付加するための機器は漏電ブレーカーに一体に内蔵されていてもよく、外付けされていてもよい。

分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ8は、例えばバイメタルなどの素子が内蔵され、定格電流を超えた大電流が流れた場合に、当該素子が変形し接点を切り離すことで通電を遮断するように構成された従来公知のものが制限なく使用できる。本実施形態においては、このような分岐ブレーカーの好適な例として、本発明の通電遮断復システムの機器構成を単純化する観点から、それぞれが復帰指令信号の入力を受けて自動的に調入状態に復帰する自動復帰機能を備えたものを用いている。この自動復帰機能は、どのような作動原理（方式）に基づくものであってもよく、この機能を付加するための機器は漏電ブレーカーに一体に内蔵されていてもよく、外付けされていてもよい。

本実施形態では、漏電ブレーカーＥＢの負荷側に相間電圧を計測するための計測手段１４が設置されている。この計測手段１４としては、従来公知の計器用変圧器などが好適に使用できる。その計測結果（２次出力信号）が信号線１６を通じて後述する制御装置２０に送られる。なお、計測手段１４はこのような電圧計測手段に限定されず、例えば変流器などの電流計測手段であってもよい。この場合、電流計測手段は、漏電ブレーカーＥＢの負荷側の各線に設置されるのが通常である。

本実施形態における制御装置２０の構成の一例を図２に模式的に示している。この図に示す制御装置２０は、演算制御部３０、記憶部３１、入力部３２、タイマー部３３、出力部３４を備えている。演算制御部３０及び記憶部３１の機能および作動については後述する。演算制御部３０としては、従来公知のＣＰＵを好適に使用できる。記憶部３１としては公知のハードディスク装置その他の装置が挙げられる。また、この記憶部３１としては、ワークメモリーなどの各種機能を備えたメモリー装置なども含まれる。

入力部３２では、計測手段１４からの出力信号だけでなく、漏電ブレーカーＥＢおよび各分岐ブレーカーＣＢ１、ＣＢ２、・・・、ＣＢ8からの開閉状態信号の入力を受ける。これらの信号は、各分岐ブレーカーＣＢ１、ＣＢ２、・・・ＣＢ８ごとにパラレルに入力されるようにしてもよく、適宜のタイミングでシリーズに入力されるようにしてもよい。後者の開閉状態信号の入力を受けることで、制御装置２０は漏電ブレーカーＥＢおよび各分岐ブレーカーＣＢ１、ＣＢ２、・・・の開閉状態を確認できる。また、入力部３２は、後述するタイマー部３３に対する時間の設定が行えるように構成できる。

タイマー部３３は、漏電ブレーカーＥＢ作動（開路）後の待機時間の計測や漏電ブレーカーＥＢ復帰（閉路）後の各分岐ブレーカーＣＢ１、ＣＢ２、・・・ＣＢ８を逐次復帰させるのに用いられる。タイマー部３３の回路構成については特に制限されないが、本実施形態においては、説明を簡略化するために、漏電ブレーカーＥＢ作動後の待機時間計測用のタイマーや各分岐ブレーカーＣＢ１、ＣＢ２、・・・ＣＢ８の復帰時間を計測するタイマーＴ１〜Ｔ８をそれぞれ内蔵するものとする。

演算制御部３０は、漏電ブレーカーＥＢの開閉状態を入力信号として受けており、一部の分岐回路に漏電などが生じると、状態信号の変化した時点から作動するタイマー部３３にて所定のタイマー時間が経過するまで待機する。その後、漏電ブレーカーＥＢの復帰信号とともに、その復帰状態信号の入力を受けてタイマー部３３を作動させ、当該タイマー部３３の所定の時間間隔経過ごとに分岐ブレーカーＣＢ１、ＣＢ２、・・・ＣＢ８を１個ずつ作動させる一連の制御を繰り返すように基本的に設定されている。

また、出力部３４は、その回路構成について得に制限されないが、各分岐ブレーカーＣＢ１、ＣＢ２、・・・、ＣＢ８に対して遮断、復帰（開閉）の制御指令信号を発するように構成されている。なお、漏電ブレーカーＥＢおよび各分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ８が自動復帰機能を備えていない場合には、出力部３４からの制御指令信号を機械的な運動出力に変換し、これら各ブレーカーの開閉機構に作用してこれらを投入、遮断する機構も制御装置２０に含まれるものとする。

図３は、本発明の電源回路の通電遮断復帰システムの実施形態の別の例を示している。この図に示すシステムでは、並列接続された２個の漏電ブレーカーＥＢ１、ＥＢ２を備え、前者から分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ４を介してそれぞれ分岐される分岐回路群と、後者から分岐ブレーカーＣＢ５〜ＣＢ８を介してそれぞれ分岐される分岐回路群とに二分された電源回路のそれぞれに計測手段１４、１９および制御装置１５、２０が設けられている。このように電源回路を二分することで、例えば冷蔵庫などの常時通電状態にしておく必要がある家電機器類と、例えばエアコンなどの必要に応じて運転、停止可能な家電機器類とを分離してそれぞれの分岐回路群に割り当てることができる。なお、計測手段１４、１９および制御装置１５，２０は、それぞれ前記実施形態におけるものと同様とすることができる。

次に、図４のフローチャートを参照しながら本実施形態の通電遮断復帰システムにおける制御の流れについて説明する。図４中、ｍおよびＭ（いずれも１以上の正の整数）は、それぞれ各分岐ブレーカーに付された識別番号（連番）および分岐ブレーカーの識別番号の最大値を示している。識別番号ｍは適宜の桁数で任意の番号から開始するように設定でき、当然ながらこの設定の仕方によりその最大値Ｍも変わることになるが、以下では、説明を簡単にするために、ｍ＝１から開始するものとする。従って、この場合、Ｍは分岐ブレーカーの個数に相当する。また、図４におけるｐは漏電ブレーカーの投入回数を示しており、ｐ＝１は漏電ブレーカーＥＢが一部の分岐回路における漏電などの事故に起因して最初に作動した後の一連の制御動作段階を、またｐ＝２は漏電の原因となる事故分岐回路を特定するのに２回目に繰り返される前記一連の制御動作段階を指すことになる（さらに、ｐ＝３、４、・・・はそれぞれ３回目、４回目、・・・の制御動作段階となる。）。なお、以下では、記号ｋ、ｍおよびＭを分岐ブレーカーＣＢやタイマーＴに添える場合には、下付き文字として表示している。

まず、いずれか１つまたは２つ以上の分岐回路に漏電などの事故が発生し、漏電ブレーカーＥＢが作動して、負荷側の分岐回路への通電を遮断したとする（図中、Ｓ０１）。制御装置（図１〜図３中、符号１５、２０参照）は、漏電ブレーカーＥＢ負荷側（各分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ_Ｍの電源側）の相間電圧計測手段（図１および図３中、符号１４、１９参照）から常時出力される計測結果を監視しており（Ｓ０２）、無電圧状態でなければ監視を続け、無電圧状態であることを確認した場合には、すべての分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ_Ｍに対して遮断（切）の制御信号を発する（Ｓ０３、Ｓ０４）。この監視は、前記のように、所定のタイマー時間内に実施されるようにするのが好ましい。すべての分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ_Ｍは前記制御信号を受け、切の状態（開路）に切り換わる。制御装置は、各分岐ブレーカーからの切の状態信号を受信した時点で、タイマー部（図２中、符号３３参照）中の待機時間タイマー（不図示）が作動し設定されたタイマー時間だけ待機状態とする（Ｓ０５）。このタイマー時間は、MT秒に設定されるのが好ましい。ここで、Ｔはある分岐ブレーカーを切ってから次の分岐ブレーカーを切るまでの時間間隔を示している（なお、Mは繰り返しになるが、分岐ブレーカーの個数である。）。

その後、制御装置は、漏電ブレーカーＥＢに対して投入信号を発信し（Ｓ０６）、当該漏電ブレーカーＥＢが復帰、投入された時点でタイマー部３３に含まれるタイマーＴ１〜Ｔ_Ｍ（いずれも不図示）を作動させる（Ｓ０７）。ここで、タイマーＴ１にはＴ秒が、タイマーＴ２には２Ｔが、タイマーＴ３には３Ｔが、・・・タイマーＴ_ＭにはＭＴ秒が設定され、分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ_ＭはそれぞれＴ秒間隔で順次復帰、投入されるものとする。タイマーＴ１の設定時間が経過することで（Ｓ０８）、分岐ブレーカーＣＢ１に対して投入信号が発せられる（Ｓ０９）。分岐ブレーカーＣＢ１の投入時点からのＴ秒のうちに漏電ブレーカーＥＢが作動するか否かを確認する（Ｓ１０）。Ｔ秒経過前に漏電ブレーカーＥＢが作動しない場合には、投入された分岐ブレーカーが最後の分岐ブレーカー（ＣＢ_Ｍ）か否かを判断し（Ｓ１３）、最後でない場合には、次順の分岐ブレーカーＣＢ２に移る（Ｓ１４）。これにより、ステップＳ０８に戻り、漏電ブレーカーＥＢの投入時点からタイマーＴ２の設定時間である２Ｔ秒が経過したところで（Ｓ０８）、この分岐ブレーカーＣＢ２に対して投入信号が発信される（Ｓ０９）。分岐ブレーカーＣＢ２が投入された後、２T秒経過前に漏電ブレーカーＥＢが作動するか否かを確認する（Ｓ１０）。この時間内に漏電ブレーカーＥＢが作動しない場合には、分岐ブレーカーＣＢ２が最後の分岐ブレーカーか否かを判断し（Ｓ１３）、最後でない場合には、次の分岐ブレーカーＣＢ３に移る（Ｓ１４）。以下、最後の分岐ブレーカーＣＢ_Ｍまで同様の手順が行われることになる。

一方、分岐ブレーカーＣＢ１、ＣＢ２、・・・を介するいずれかの分岐回路にて漏電が発生し、当該事故が解消していない場合には（この事故の発生した分岐回路を事故分岐回路といい、事故分岐回路の分岐ブレーカーをＣＢ_ｋで表すこととする）、分岐ブレーカーＣＢ_ｋ投入からｋＴ秒経過する前に漏電ブレーカーＥＢが作動してしまうことになる。そうすると、制御装置は、事故が発生した分岐回路における分岐ブレーカーＣＢ_ｋを特定し、以後、分岐ブレーカーＣＢ_ｋの投入指令を発しないようにする（Ｓ１１）。その後、漏電ブレーカーＥＢ投入２回目として（Ｓ１２）、ステップＳ０２に戻り、そこからのフローを繰り返すことになる。

次に、図５を参照しながら、漏電ブレーカーＥＢから４つの分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ４を介して４つの分岐回路にそれぞれ分岐される簡単な構成の電源回路（ｍ＝１〜４、Ｍ＝４）を例にとり、本発明における漏電ブレーカーＥＢ及び４個の分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ４の開閉状態の推移について説明する。図５は、本発明の通電遮断復帰システムを用いたことによる各ブレーカーＥＢ、ＣＢ１〜ＣＢ４の開閉動作のタイムチャートである。この図において、分岐ブレーカーＣＢ３を含む分岐回路が事故分岐回路であるとする。漏電の発生により、漏電ブレーカーＥＢが作動し、通電を遮断する。このとき、タイマーが作動し、所定のタイマー時間が経過するまで待機の状態となる。そのタイマー時間内に、制御装置２０は、計測手段１４からの計測結果の入力を受け、当該結果が無電圧である場合にすべての分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ４をそれぞれ遮断するように制御指令を発する。

制御装置２０は、各分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ４が遮断されたことを確認し、タイマー時間である４Ｔ秒が経過したところで、漏電ブレーカーＥＢの投入指令を発した後、漏電ブレーカーＥＢが投入されたことを確認する。投入指令発信と同時に、タイマーＴ１〜Ｔ４が作動し、タイマーＴ１の設定時間Ｔ秒経過後にＣＢ１が投入され、Ｔ秒経過前に漏電ブレーカーＥＢが作動するか否かが確認される。漏電ブレーカーＥＢが作動しない場合、タイマーＴ２が２Ｔ秒経過後に、分岐ブレーカーＣＢ２が投入され、同様に２Ｔ秒の時間、漏電ブレーカーＥＢが作動するか否かが確認される。続いて、タイマーＴ３の３Ｔ秒経過したところで、分岐ブレーカーＣＢ３が投入されるが、この負荷側の分岐回路が事故分岐回路であるため、３Ｔ秒が経過するまでの短時間のうちに漏電ブレーカーＥＢが作動することになる。以後、ＣＢ３を含む事故分岐回路への通電は、制御装置２０によって漏電が解消するまで回避される。制御装置２０による分岐ブレーカーＣＢ３投入には、さらに別個の条件を設けることができる。

漏電ブレーカーＥＢが作動し、通電が遮断された状態で、４Ｔ秒間待機状態とされる。その間に当該漏電ブレーカーＥＢの負荷側が無電圧となったことが確認され、各分岐ブレーカーＣＢ１〜ＣＢ4が切の状態とされる。その後、前記と同様に、漏電ブレーカーＥＢ投入、タイマーＴ１〜Ｔ４作動、Ｔ秒後に分岐ブレーカーＣＢ１投入、２Ｔ秒後に分岐ブレーカーＣＢ２投入と進むが、事故分岐回路を持つ分岐ブレーカーＣＢ３の投入は回避され、４Ｔ秒後に分岐ブレーカーＣＢ４が投入される。かくして、分岐ブレーカーＣＢ３以外の分岐ブレーカーＣＢ１、ＣＢ２およびＣＢ４は投入され、これらが担う分岐回路への通電が再開されることになる。

以上説明したように、本発明の電源回路の通電遮断復帰システムによれば、当該電源回路における一部の分岐回路に漏電などの事故が発生した場合に、当該事故分岐回路以外の分岐回路への通電を安全かつ早期に再開することができる。特に、常時通電状態にしておく必要がある負荷機器をそれぞれ含む分岐回路群に発明の電源回路の通電遮断復帰システムを適用した場合、事故分岐回路以外の分岐回路への通電を早期に再開できるので、このような負荷機器に停電によって生じる被害を最小限に抑えることができる。そして、本発明の通電遮断復帰システムは、従来公知のホームセキュリティーシステム、特に遠隔操作により任意の数の分岐ブレーカーを開閉して家電機器の電源を入り切り可能な機能と組み合わせ、これらの分岐ブレーカーの事故後の通電再開などへの適用も可能である。

本発明の電源回路の通電遮断復帰システムは、主に住宅における電源回路に、さらにはホームセキュリティーシステムを備える電源回路への適用に有効である。

１０分電盤（分電盤回路の通電遮断復帰システム）
１１電源線
１１ａ分岐線
１２ａ〜１２ｈ分岐線
１４、１９計測手段
１５、２０制御装置
１６、１７、２１、２２信号線
３０演算制御部
３１記憶部
３２入力部
３３タイマー部
３４制御出力部
ＥＢ漏電ブレーカー
ＣＢ１〜ＣＢ８分岐ブレーカー

Claims

電源線に接続される漏電ブレーカーと、その負荷側から分岐される複数の分岐回路にそれぞれ設置される分岐ブレーカーと、前記漏電ブレーカー及び前記各分岐ブレーカーの作動を制御可能な制御装置とを備え、当該制御装置は、
前記分岐回路の一部の事故に起因して前記漏電ブレーカーが作動し通電が遮断された場合に前記各分岐ブレーカーを切り前記各分岐回路を遮断した後に、
前記漏電ブレーカーを復帰させ、前記各分岐ブレーカーを順次復帰させながら当該漏電ブレーカーの再作動を確認するとともに、その再作動が生じたときに事故分岐回路を特定し、当該事故分岐回路を担う分岐ブレーカーの復帰を禁止する一連の制御動作を繰り返すことで、前記漏電ブレーカー及び前記事故分岐回路の分岐ブレーカー以外のすべての分岐ブレーカーの通電を復帰させるように構成されてなることを特徴とする分電盤回路の通電遮断復帰システム。
前記漏電ブレーカー及び前記各分岐ブレーカーは、自動復帰機能を備えており、前記制御装置からの指令信号の入力を受けて投入、遮断可能なものである請求項１に記載の通電遮断復帰システム。