JP2012143137A

JP2012143137A - 回路接続性の監視を含む方法及びシステム

Info

Publication number: JP2012143137A
Application number: JP2011280637A
Authority: JP
Inventors: Benjamin Williams Craig; クレイグ・ベンジャミン・ウィリアムズ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2012-07-26
Also published as: EP2472690A1; KR20120079016A; EP2472690B1; CN102608482A; KR102037651B1; CN102608482B; US8547106B2; US20120169348A1

Abstract

【課題】装置内の電流を監視する。
【解決手段】回路保護システムは、論理部１０８と、第１ノード１０及び第２ノード２０を有する電流感知装置１０２と、第１ノード１０及び第２ノード２０に接続され、電流感知装置１０２が感知した電流を示す電圧を論理部１０８に出力するように動作する電流感知回路１２０と、第１ノード１０、第２ノード２０、及び論理部１０８とに接続され、電流感知装置１０２を通る電流を誘発するように動作する接続確認部と、を含む。
【選択図】図２

Description

本明細書に開示の主題は、回路接続性の監視に関する。

回路遮断器及びその他の電気装置は、装置内の電流を測定する回路を含むことが多い。例えば、変流器又はロゴスキーコイルを回路及び論理プロセッサに接続することで、装置内の電流を監視できる。

米国特許第７３４５８６３号

電流測定回路内の部品が、例えば電気装置の設置不良又は寿命による摩耗によって遮断されると、装置内の電流を誤って測定したり測定できないことがある。

本発明の一態様によると、回路保護システムは、プロセッサと、第１ノード及び第２ノードを有する電流感知装置と、第１ノード及び第２ノードに接続され、電気装置が感知した電流を示す電圧をプロセッサに出力するように動作する電流感知回路と、第１ノード、第２ノード、及びプロセッサに接続され、電流感知装置を通して電流を誘発するように動作する接続確認部と、を含む。

本発明の別の態様によると、回路保護システムを動作する方法は、電流感知装置を通して試験信号を送信するステップと、試験信号が受信されたかどうかを判定するステップと、試験信号が受信されていない場合はこれに応答してその旨の表示をユーザーに出力するステップと、を含む。

図面に関連する下記の記述から、上記及びその他の利点及び特徴の理解が深まるであろう。

本明細書の結びの特許請求の範囲において、本発明とみなされる主題が具体的に指摘され、明確にクレームされている。本発明の上記その他の特徴及び利点は、添付図面に関連する下記の詳細な説明から明らかとなる。

回路保護システムの回路図である。回路保護システムの代替実施例を示す図である。多相回路保護システムの実施例を示す図である。回路保護システムを動作させる例示的方法を含むブロック図である。

発明を実施するための形態では、添付図面を参照しながら、例示目的において本発明の実施形態をその利点及び特徴と併せて説明する。

図１は、回路保護システム１００の実施例の回路図を示す。システム１００は、近接する線又は電流経路内の電流を感知するように動作する、例えば変流器、変圧器、又はロゴスキーコイル装置を含む感知装置１０２を含む。感知装置１０２は、電圧源（Ｖ_L）１５０からの電圧を受ける、負荷１０３に接続された線１０１の近傍に配置される。図示の実施形態では、Ｖ_L１５０と負荷１０３との間にスイッチング装置１０５が配置されている。スイッチング装置１０５は、このスイッチング装置１０５を開くように動作するアクチュエータ１０４によって動作可能である。システム１００は、ノード１０及び２０に接続された感知装置１０２と、ノード１０及び２０に接続されたブリッジ整流部１０６とを含む、電流感知部１２０を含む。ブリッジ整流部は、抵抗１１０及び信号調整及びアナログ−デジタル変換部（ＡＤＣ）１１２を介して論理部又はプロセッサ装置１０８に接続される。論理又はプロセッサ部（プロセッサ）１０８は、例えばレベル検知及びフィルタリング部を有するデジタル又はアナログ回路、又は論理機能を実行可能な集積回路プロセッサを含む。信号調整部は、例えば、フィルタ、キャパシタ、及び線１０１内で測定される、感知装置１０２が感知した電流を示す信号を出力する論理集積回路の配置を含む。調整されたアナログ信号は、ＡＤＣ１１２によってデジタル信号に変換され、プロセッサ１０８に出力される。動作時には、プロセッサ１０８で、線１０１内で感知される電流を監視し、例えば感知される電流が閾値を超える場合は、論理回路を使用してスイッチング装置１０５を開くようにできる。動作時は、感知装置１０２を（ブリッジ整流部１０６を介して）プロセッサ１０８に適切に、確実に接続することが望ましい。

このとき、システム１００は接続確認部（ＣＶＰ）１３０を含む。ＣＶＰ１３０は、抵抗１１２及びダイオード１１４を介してノード１０に接続された電圧源（Ｖｃｃ）１１０と、信号調整部１２２を介してプロセッサ１０８に接続されたダイオード１１６及び抵抗１１８とを含む。信号調整部１２２は、プロセッサ１０８が受信する信号のノイズを低減するとともに信号を調整するフィルタを含む。動作時には、Ｖｃｃ１１０からの電流がノード１０、感知装置１０２、ノード２０、及び信号調整部１１２を経てプロセッサ１０８に至る流路を流れる。プロセッサ１０８は、ＣＶＰ１３０の流路が接続されていることを示す電圧を受けることによって、感知装置１０２がノード１０及び２０に接続されていることを論理的に判定可能である。感知装置１０２がノード１０及び２０に接続されていないことをプロセッサ１０８が判定すると、幾つかの実施形態では、プロセッサがスイッチング装置１０５を開く。プロセッサ１０８は、インジケータ装置１２４を介して、接続が欠如している旨の表示を出力可能である。インジケータ装置には、例えばディスプレイ上のテキストインジケータ、ディスプレイ上のノンテキストインジケータ、光等の視覚インジケータ、又は可聴音声又はアラーム等の非視覚インジケータが含まれる。

図２は、回路保護システム２００の代替実施例を示す。システム２００は、上記のシステム１００と同様であり、例えば線１０１の近傍に配置される感知装置１０２が、電流感知部１２０及びプロセッサ１０８を含む。接続確認部（ＣＶＰ）２３０は、電圧源（Ｖｃｃ）１１０と、（例えば、ノード２０１に接続されたソース端子と、ダイオード２１４を介してノード１０に接続されたドレイン端子と、プロセッサ１０８に接続されたゲート端子とを設けて配置された電界効果トランジスタを含む）スイッチング装置２０２とを含む。或いは、スイッチング装置２０２は、電気／機械式リレー装置、又はプロセッサ１０８によって開閉を切り換えるように動作する別のタイプのスイッチング装置を含む。抵抗２１２及び２１６はＣＶＰ２３０内に配置され、スイッチング装置２０２に接続される。動作時、スイッチング装置２０２はプロセッサ１０８により制御される。スイッチング装置２０２の閉成又は起動によって、電圧源１１０からの電圧が制御され、オンサイクルが開始される。こうして、プロセッサ１０８は、ノード１０、感知装置１０２、及びノード２０によって画成される流路を通る信号を制御可能である。信号は、例えば定電圧、パルス、又は方形波を含むが、代替実施形態では、いずれのタイプの信号も含み得る。

図３は、多相回路保護システム３００の実施例を示す。図示の実施形態は２つの相（Ａ及びＢ）を含むが、システム内の相が幾つであっても同様の配置を使用できる。説明目的のため、アクチュエータ１０４及びスイッチング装置１０５の配置は図示しないが、実施形態にアクチュエータ１０４とスイッチング装置１０５とを含めてもよい。システム３００は、電圧源Ｖ_LA１５０ａの近傍に配置された感知装置１０２を有する電流感知部１２０ａと、電流源Ｖ_LB１５０ｂの近傍に配置された感知装置１０２を有する電流感知部１２０ｂとを含む。ＣＰＶ２３０ａと２３０ｂは、図２で前述したものと同様に配置される。プロセッサ１０８は、電流感知部１２０ａ及び１２０ｂと、ＣＰＶ２３０ａ及び２３０ｂとに接続される。図示の配置により、プロセッサ１０８は、感知装置１０２間に短絡３０５が存在するかどうかを判定できる。例示的な動作では、プロセッサは（ＣＰＶ２３０ｂの装置２０２がインアクティブに留まっている間に）ＣＰＶ２３０ａの装置２０２を起動することによって接続性試験を開始する。短絡３０５が存在する場合は、ＣＰＶ２３０ａからの信号が短絡部３０５を通って伝搬し、プロセッサ１０８によってノード２０ｂで検知される。このように、プロセッサ１０８は、各相のＣＰＶ２３０を順次起動させたり停止させたりすることによって、相ＡとＢとの間の短絡を検知及び特定可能である。

図４は、上述のシステムを動作させる例示的方法を含むブロック図を示す。このとき、ブロック４０２で、（プロセッサ１０８内に位置する）タイマＡが始動する。タイマＡがブロック４０４で満了すると、ブロック４０６で試験信号がセンサを通して送信される。例えば、プロセッサ１０８は（図３の）ＣＰＶ２３０ａの装置２０２を起動する。ブロック４０８で、プロセッサ１０８は、ブロック内の関連付けられていない回路から試験信号が受信されたかどうか（例えば、試験信号がＣＰＶ２３０ｂの部分を通過することが感知されたかどうか）を判定し、そうである場合は、短絡が存在する可能性があるので、ブロック４１０でエラー表示が出力される。ブロック４１２で、プロセッサ１０８は、関連付けられたＣＰＶ２３０ａの回路から信号が受信されたかどうかを判定する。そうである場合は、ブロック４１４でタイマＡ及びＢがリセットされ、ＣＰＶ２３０ａの装置２０２の動作が停止され、ブロック４１６で試験信号が停止され、且つブロック４０２でタイマＡが始動される。ブロック４１２で関連付けられた回路から試験信号が受信されない場合は、ブロック４１８で（プロセッサ１０８内に位置する）タイマＢが始動する。ブロック４２０は、タイマＢが満了したかどうかを判定する。そうである場合は、ブロック４２２で接続エラー表示が出力される。そうではない場合は、ブロック４２４は、関連付けられた回路から試験信号が受信されたかどうかを判定し、そうである場合は、ブロック４２６でタイマＡとタイマＢがリセットされ、ブロック４１６で試験信号が停止する。タイマＢを使用して、ブロック４２２で接続エラーの出力を遅延させてもよい。所望の遅延時間をセットするにあたり、ゼロを含む任意の値にタイマ満了の閾値をセットできる。ブロック４２２での接続エラー表示の出力には、例えばディスプレイ上のテキストインジケータ、ディスプレイ上のノンテキストインジケータ、光等の視覚インジケータ、又は可聴音声又はアラーム等の非視覚インジケータが含まれる。必要に応じて、エラー表示の受信を利用して、遮断器又は（図２の）スイッチング装置１０５を論理的に開くこともできる。

限られた数の実施形態に関してのみ本発明を詳説したが、明らかなように、本発明がこれらの開示の実施形態に限定されることはない。むしろ、本発明を修正して、上記しなかった変形、改変、置換、又は等価の措置を幾つ組み込んでも、本発明の概念及び範囲に含まれる。また、本発明の様々な実施形態について記述したが、本発明の態様には、記述した実施形態の一部を含むのみでもよいことを理解されたい。したがって、本発明は、上記の説明によって限定されず、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるとみなされるべきである。

１０ノード
２０ノード
１００システム
１０１線
１０２感知装置
１０３負荷
１０４アクチュエータ
１０５スイッチング装置
１０６整流部
１０８論理／プロセッサ装置
１１０電圧源
１１２アナログ−デジタル変換部
１１４ダイオード
１１６ダイオード
１１８抵抗
１２０電流感知部
１２２調整部
１２４インジケータ装置
２００回路保護システム
２０１ノード
２０２スイッチング装置
２１２抵抗
２１４ダイオード
２１６抵抗
２３０接続確認部
３００回路保護システム
３０５短絡
４０２タイマＡ始動
４０４タイマが満了したか
４０６センサを通して試験信号を送信する
４０８関連付けられていない回路によって試験信号が受信されたか？
４１０接続エラー表示を出力する
４１２関連付けられた回路によって試験信号が受信されたか？
４１４タイマＡ及びＢをリセットする
４１６試験信号を停止する
４１８タイマＢ始動
４２０タイマＢが満了したか？
４２２接続エラー表示を出力する
４２４関連付けられた回路によって試験信号が受信されたか？
４２６試験信号停止

Claims

回路保護システムであって、
論理部（１０８）と、
第１ノード（１０）及び第２ノード（２０）を有する電流感知装置（１０２）と、
前記第１ノード（１０）及び前記第２ノード（２０）に接続され、前記電流感知装置（１０２）が感知した電流を示す電圧を前記論理部（１０８）に出力するように動作する電流感知回路（１２０）と、
前記第１ノード（１０）、前記第２ノード（２０）、及び前記論理部（１０８）に接続され、前記電流感知装置（１０２）を通る電流を誘発するように動作する接続確認部（１３０）と、を備える回路保護システム。
前記接続確認部（１３０）が、前記第２ノード（２０）に接続された第２ダイオード（１１６）と、前記第２ダイオード（１１６）に接続され、前記論理部（１０８）に通信可能に接続された第２抵抗（１１８）とを更に含む、請求項１に記載のシステム。
前記接続確認部（１３０）が、
第１抵抗（１１２）に接続された電圧源（１１０）と、
前記第１抵抗（１１２）及び前記第１ノード（１０）に接続された第１ダイオード（１１４）とを含む、請求項２に記載のシステム。
前記接続確認部（１３０）が、前記第１ノード（１０）及び前記論理部（１０８）に通信可能に接続されたスイッチング装置（２０２）に通信可能に接続された電圧源を含む、請求項２に記載のシステム。
前記接続確認部（１３０）が、
電圧源及び第３ノード（２０１）に接続された第３抵抗（２１４）と、
前記第３ノード（２０１）及び前記論理部（１０８）に通信可能に接続された第４抵抗（２１６）と、
前記第３ノード（２０１）に接続されたソース端子と、前記論理部（１０８）に接続されたゲート端子と、前記第１ノード（１０）に接続された第４ダイオード（２１４）に接続されたドレイン端子と、を有するスイッチング装置（２０２）と、を含む請求項２に記載のシステム。
前記接続確認部が、
電圧源及び第３ノード（２０１）に接続された第３抵抗（２１４）と、
前記第３ノード（２０１）及び前記論理部（１０８）に通信可能に接続された第４抵抗（２１６）と、
前記第３ノード（２０１）と、前記第１ノード（１０）に接続された第４ダイオード（２１４）とに接続され、前記論理部（１０８）からの信号受信に応答して開閉動作が可能なスイッチング装置（２０２）とを含む、請求項２に記載のシステム。
前記電流感知回路が、
前記第１ノード（１０）及び前記第２ノード（２０）に接続されたブリッジ整流部（１０６）と、
前記ブリッジ整流部（１０６）に接続された信号調整部（１２２）と、
前記信号調整部（１２２）に接続されたアナログ−デジタル変換部（１１２）と、を含む請求項１に記載のシステム。
前記論理部（１０８）がインジケータ装置（１２４）に通信可能に接続されており、
前記論理部（１０８）は、前記電流感知装置（１０２）が前記第１ノード（１０）と前記第２ノード（２０）との間に接続されていないと判定された場合、これに応答してその旨の表示をユーザーに出力するように動作する、請求項１に記載のシステム。
前記システムが、
第４ノード（１０）及び第５ノード（２０）を有する第２電流感知装置（１０２）と、
前記第４ノード（１０）及び前記第５ノード（２０）に接続され、前記第２電流感知装置によって感知された電流を示す電圧を前記論理部（１０８）に出力するように動作する第２電流感知回路と、
前記第４ノード（１０）、前記第５ノード（２０）、及び前記論理部（１０８）に接続され、前記第２電流感知装置（１０２）を通る電流を誘発するように動作する第２接続確認部（２３０）と、を更に含む請求項１に記載のシステム。
前記電流感知装置（１０２）がトランスを含む、請求項１に記載のシステム。