JP2016021859A

JP2016021859A - 高速事故電流検出回路

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Publication number: JP2016021859A
Application number: JP2015141161A
Authority: JP
Inventors: ヘヨンパク; Hae Yong Park; チュンウクシム; Jung Wook Sim; キョンホリ; Gyeong Ho Lee
Original assignee: LSIS Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2016-02-04
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Abstract

【課題】故障電流の検出精度を向上させることのできる高速事故電流検出回路を提供する。
【解決手段】本発明による高速事故電流検出回路は、電力回路に流れる電流を検出して電流検出信号を出力する一次変流器と、前記電流検出信号をそれぞれ小電流の二次変換信号に変換して供給する一対の二次変流器と、一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号が示す電流値と所定の基準電流値との比較し、故障電流の発生が判定されると故障検出信号を出力する故障検出回路部と、一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号が示す電流値と所定の基準電流値との比較し、サージ電流の発生が判定されるとサージ検出信号を出力するサージ検出回路部と、前記故障検出信号及び前記サージ検出信号のうち少なくとも一方が受信されるとトリップ制御信号を出力するトリップ決定回路部とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、受配電設備の１つである限流器（Fault Current Limiter; FCL）に関し、特に限流器用高速事故電流検出回路に関する。

受配電設備の１つである限流器は、電力系統を過電流や短絡電流などの事故電流（fault current）から保護する保護機器であって、電力系統に大きな事故電流が発生した場合、短時間で事故電流を適正値以下に抑制することにより、電力機器の機械的、熱的ストレスを防いで電力系統の信頼性を向上させる装置である。

このような限流器に用いられる高速事故電流検出回路に関連する従来技術の一例としては、本発明の出願人による特許文献１を挙げることができる。

特許文献１に開示された従来技術の高速事故電流検出回路は、故障電流及びサージ電流に対して１つの共通の二次変流器により検出された検出信号が共有される構成を有する。

韓国公開特許第１０−２０１４−００５５１２９号公報

高速事故電流検出回路で受信される電流信号においては、故障電流よりサージ電流のほうが非常に大きく、その差が大きいので、特許文献１のように共通の検出手段により検出を行い、共通の増幅回路部により増幅を行う場合、サージ電流に比べて故障電流の検出精度が低く、全体として高速事故電流検出回路の信頼性に問題が生じていた。

そこで、本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、回路遮断器において定格電流を超える故障電流の検出精度を向上させることができると共に、サージ電流の検出も正確に行うことができるようにして、信頼性を向上させた高速事故電流検出回路を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、高速事故電流検出回路において、電力系統の電力回路に流れる電流を検出して電流検出信号を出力する一次変流器と、前記一次変流器に接続され、前記一次変流器から出力される前記電流検出信号をそれぞれ小電流の二次変換信号に変換して供給する一対の二次変流器と、前記一対の二次変流器のいずれか一方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号が示す電流値と所定の基準電流値との比較により前記電力回路に故障電流が発生したか否かを判定し、故障電流の発生が判定されると故障検出信号を出力する故障検出回路部と、前記一対の二次変流器の他方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号が示す電流値と所定の基準電流値との比較により前記電力回路にサージ電流が発生したか否かを判定し、サージ電流の発生が判定されるとサージ検出信号を出力するサージ検出回路部と、前記故障検出信号及び前記サージ検出信号を受信するように前記故障検出回路部及び前記サージ検出回路部の出力端に接続され、前記故障検出信号及び前記サージ検出信号のうち少なくとも一方が受信されるとトリップ制御信号を出力するトリップ決定回路部とを含む本発明による高速事故電流検出回路を提供することにより達成することができる。

また、本発明の上記目的は、高速事故電流検出回路において、電力系統の電力回路に流れる電流を検出して電流検出信号を出力する一次変流器と、前記一次変流器に接続され、前記一次変流器から出力される前記電流検出信号をそれぞれ小電流の二次変換信号に変換して供給する一対の二次変流器と、前記一対の二次変流器のいずれか一方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号が示す電流値と所定の基準電流値との比較により前記電力回路に故障電流が発生したか否かを判定し、故障電流の発生が判定されると故障検出信号を出力する故障検出回路部と、前記一対の二次変流器の他方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号が示す電流値と所定の基準電流値との比較により前記電力回路にサージ電流が発生したか否かを判定し、サージ電流の発生が判定されるとサージ検出信号を出力するサージ検出回路部と、前記一対の二次変流器のいずれか一方の出力端と前記故障検出回路部との間に接続され、前記一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号を前記故障検出回路部に出力する第１増幅回路部と、前記一対の二次変流器のいずれか一方の出力端と前記故障検出回路部との間に接続され、前記一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を前記故障検出回路部に出力する第１微分器と、前記一対の二次変流器の他方の出力端と前記サージ検出回路部との間に接続され、前記一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号を前記サージ検出回路部に出力する第２増幅回路部と、前記一対の二次変流器の他方の出力端と前記サージ検出回路部との間に接続され、前記一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を前記サージ検出回路部に出力する第２微分器と、前記故障検出信号及び前記サージ検出信号を受信するように前記故障検出回路部及び前記サージ検出回路部の出力端に接続され、前記故障検出信号及び前記サージ検出信号のうち少なくとも一方が受信されるとトリップ制御信号を出力するトリップ決定回路部とを含む本発明による高速事故電流検出回路を提供することにより達成することができる。

さらに、本発明の上記目的は、高速事故電流検出回路において、電力系統の電力回路に流れる電流を検出して電流検出信号を出力する一次変流器と、前記一次変流器に接続され、前記一次変流器から出力される前記電流検出信号をそれぞれ小電流の二次変換信号に変換して供給する一対の二次変流器と、前記一対の二次変流器のいずれか一方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号を出力する第１増幅回路部と、前記一対の二次変流器のいずれか一方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を出力する第１微分器と、前記第１微分器の出力端に接続され、前記第１微分器から出力される二次変換信号の変化勾配を増幅して出力する第３増幅回路部と、前記一対の二次変流器の他方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号を出力する第２増幅回路部と、前記一対の二次変流器の他方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を出力する第２微分器と、前記第２微分器の出力端に接続され、前記第２微分器から出力される二次変換信号の変化勾配を増幅して出力する第４増幅回路部と、前記第１増幅回路部の出力端に接続され、前記第１増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第１基準値とを比較し、前記第１増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値が前記第１基準値より小さくなければ第１故障検出信号を出力する第１比較器、及び前記第３増幅回路部の出力端に接続され、前記第３増幅回路部からの前記変化勾配の増幅値と所定の第２基準値とを比較し、前記第３増幅回路部からの前記変化勾配の増幅値が前記第２基準値より小さくなければ第２故障検出信号を出力する第２比較器を含む故障検出回路部と、前記第２増幅回路部の出力端に接続され、前記第２増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第３基準値とを比較し、前記第２増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値が前記第３基準値より小さくなければ第１サージ検出信号を出力する第３比較器、及び前記第４増幅回路部の出力端に接続され、前記第４増幅回路部からの前記変化勾配の増幅値と所定の第４基準値とを比較し、前記第４増幅回路部からの前記変化勾配の増幅値が前記第４基準値より小さくなければ第２サージ検出信号を出力する第４比較器を含むサージ検出回路部と、前記第１故障検出信号、前記第２故障検出信号、前記第１サージ検出信号及び前記第２サージ検出信号を受信するように前記故障検出回路部及び前記サージ検出回路部の出力端に接続され、前記第１故障検出信号、前記第２故障検出信号、前記第１サージ検出信号及び前記第２サージ検出信号のうち少なくとも１つが受信されるとトリップ制御信号を出力するトリップ決定回路部とを含む本発明による高速事故電流検出回路を提供することにより達成することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記故障検出回路部は、前記第１増幅回路部の出力端に接続され、前記第１増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第１基準値とを比較する第１比較器と、前記第１微分器から出力される二次変換信号の変化勾配と所定の第２基準値とを比較する第２比較器とを含む。

本発明の好ましい他の態様によれば、前記サージ検出回路部は、前記第２増幅回路部の出力端に接続され、前記第２増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第３基準値とを比較する第３比較器と、前記第２微分器から出力される二次変換信号の変化勾配と所定の第４基準値とを比較する第４比較器とを含む。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記第１増幅回路部の増幅率を第１増幅率、前記第２増幅回路部の増幅率を第２増幅率、前記第３増幅回路部の増幅率を第３増幅率、前記第４増幅回路部の増幅率を第４増幅率とすると、第１増幅率＞第２増幅率であり、第３増幅率＞第４増幅率である。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記トリップ決定回路部は、論理和回路で構成される。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記トリップ決定回路部は、論理積回路で構成される。

本発明による高速事故電流検出回路は、二次変流器が一対（２つ）で構成され、これらの二次変流器のそれぞれが、回路遮断器の定格電流を超える故障電流を検出する故障検出回路部と、サージ電流を検出するサージ検出回路部とに別々に接続されるように構成されることにより、電流の大きさが大きく異なる故障電流とサージ電流とを独立して検出することで、検出精度を向上させることができるという効果がある。

本発明による高速事故電流検出回路は、前記一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号を前記故障検出回路部に出力する第１増幅回路部と、前記一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を前記故障検出回路部に出力する第１微分器と、前記一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号を前記サージ検出回路部に出力する第２増幅回路部と、前記一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を前記サージ検出回路部に出力する第２微分器とを含むことにより、前記故障検出回路部が対応する二次変流器からの故障電流検出信号である二次変換信号を増幅した信号及び当該二次変換信号の変化率を受信することができ、前記サージ検出回路部が対応する二次変流器からのサージ検出信号である二次変換信号を増幅した信号及び当該二次変換信号の変化率を受信することができるという効果がある。

本発明による高速事故電流検出回路において、前記故障検出回路部は、前記第１増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第１基準値とを比較する第１比較器と、前記第１微分器から出力される二次変換信号の変化勾配と所定の第２基準値とを比較する第２比較器とを含むことにより、基準電流を超える故障電流が発生したか否かを判定することができ、且つ、故障電流の変化勾配が基準値を超えたか否かを判定することができるという効果がある。

本発明による高速事故電流検出回路において、前記サージ検出回路部は、前記第２増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第３基準値とを比較する第３比較器と、前記第２微分器から出力される二次変換信号の変化勾配と所定の第４基準値とを比較する第４比較器とを含むことにより、基準電流を超えるサージ電流が発生したか否かを判定することができ、且つ、サージ電流の変化勾配が基準値を超えたか否かを判定することができるという効果がある。

本発明による高速事故電流検出回路において、前記第１増幅回路部の増幅率を第１増幅率、前記第２増幅回路部の増幅率を第２増幅率、第３増幅回路部の増幅率を第３増幅率、第４増幅回路部の増幅率を第４増幅率とすると、相対的に小さな電流値を有する故障電流又は故障電流の変化率を増幅する増幅部の増幅率を、故障電流より非常に大きな電流値を有するサージ電流又はサージ電流の変化率を増幅する増幅部の増幅率より大きくする（第１増幅率＞第２増幅率、第３増幅率＞第４増幅率）ことにより、故障電流とサージ電流の検出信頼性を共に向上させることができるという効果がある。

本発明による高速事故電流検出回路は、トリップ決定回路部を論理和回路で構成して、故障電流が検出された場合、故障電流の変化率が急激な場合、サージ電流が検出された場合、又はサージ電流の変化率が急激な場合にトリップ制御信号が出力されるようにすることにより、これらの場合に回路遮断又は限流動作を行い、故障電流又はサージ電流から回路遮断器又は限流器の後段に接続される回路及びその回路に接続される負荷機器を保護することができるという効果がある。

本発明による高速事故電流検出回路は、トリップ決定回路部を論理積回路で構成して、故障電流が検出され、故障電流の変化率が急激であり、サージ電流も検出され、且つ、サージ電流の変化率も急激な場合にトリップ制御信号が出力されるようにすることにより、急激な変化勾配を示す大きな検出電流に対して回路遮断又は限流動作を行い、回路遮断器又は限流器の誤動作を防止することができるという効果がある。

本発明の第１実施形態による高速事故電流検出回路の構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態による高速事故電流検出回路の構成を示すブロック図である。本発明の第３実施形態による高速事故電流検出回路の構成を示すブロック図である。

前述した本発明の目的とそれを達成する本発明の構成及びその作用効果は、添付図面を参照した本発明の好ましい実施形態についての以下の説明によりさらに明確に理解できるであろう。

まず、図１を参照して本発明の第１実施形態による高速事故電流検出回路の構成を説明する。

図１に示すように、本発明の第１実施形態による高速事故電流検出回路は、一次変流器１０ａ、一対の二次変流器１０ｂ、１０ｃ、故障検出回路部２０、サージ検出回路部３０及びトリップ決定回路部４０を含む。

一次変流器１０ａは、電流検出部１０に含まれる回路部であり、一次的に電力系統の電力回路ＰＬに流れる電流を検出して電流検出信号ｉを出力する。

一対の二次変流器１０ｂ、１０ｃは、いずれか一方の出力端が故障検出回路部２０に接続されて一次変流器１０ａから供給される電流検出信号ｉを小電流の二次変換信号に変換して故障検出回路部２０に供給し、他方の出力端がサージ検出回路部３０に接続されて一次変流器１０ａから供給される電流検出信号ｉを小電流の二次変換信号に変換してサージ検出回路部３０に供給する。ここで、区分を容易にするために、故障検出回路部２０に接続されるものを第１二次変流器１０ｂといい、サージ検出回路部３０に接続されるものを第２二次変流器１０ｃという。

故障検出回路部２０は、第１二次変流器１０ｂの出力端に接続され、第１二次変流器１０ｂから出力される二次変換信号が示す電流値と所定の基準電流値とを比較し、前記電流値が所定の基準電流値と同じかそれより大きければ前記電力回路に故障電流が発生したと判定し、故障電流の発生が判定されると故障検出信号として論理値１の信号を出力する。ここで、所定の基準電流値は、高速事故電流検出回路に接続される回路遮断器又は限流器の定格電流値に比例する電流値であり、予め定められる。

サージ検出回路部３０は、第２二次変流器１０ｃの出力端に接続され、第２二次変流器１０ｃから出力される二次変換信号が示す電流値と所定の基準電流値とを比較し、前記電流値が所定の基準電流値と同じかそれより大きければ前記電力回路にサージ電流が発生したと判定し、サージ電流の発生が判定されるとサージ検出信号として論理値１の信号を出力する。ここで、所定の基準電流値は、典型的なサージ信号とみなされる信号の電流値であり、予め定められる。

トリップ決定回路部４０は、前記故障検出信号及び前記サージ検出信号を受信するように故障検出回路部２０及びサージ検出回路部３０の出力端に接続され、前記故障検出信号及び前記サージ検出信号のうち少なくとも一方が受信されるとトリップ制御信号を出力する。このために、トリップ決定回路部４０は、論理和回路又は論理積回路で構成されてもよい。

次に、図２を参照して本発明の第２実施形態による高速事故電流検出回路の構成を説明する。

図２に示すように、本発明の第２実施形態による高速事故電流検出回路は、一次変流器１０ａ、一対の二次変流器１０ｂ、１０ｃ、第１増幅回路部５１、第１微分器６１、第２増幅回路部５２、第２微分器６２、故障検出回路部２０、サージ検出回路部３０及びトリップ決定回路部４０を含む。

本発明の第２実施形態による高速事故電流検出回路における、前述した本発明の第１実施形態による高速事故電流検出回路の構成との相違点は、第１増幅回路部５１、第１微分器６１、第２増幅回路部５２及び第２微分器６２をさらに含むという点にある。よって、重複した説明を避けるために、第１実施形態とは異なる構成要素についてのみ説明する。

第１増幅回路部５１は、第１二次変流器１０ｂの出力端と故障検出回路部２０との間に接続され、第１二次変流器１０ｂから出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号を故障検出回路部２０に出力する。

第１微分器６１は、第１二次変流器１０ｂの出力端と故障検出回路部２０との間に接続され、第１二次変流器１０ｂから出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を故障検出回路部２０に出力する。

第２増幅回路部５２は、第２二次変流器１０ｃの出力端とサージ検出回路部３０との間に接続され、第２二次変流器１０ｃから出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号をサージ検出回路部３０に出力する。

第２微分器６２は、第２二次変流器１０ｃの出力端とサージ検出回路部３０との間に接続され、第２二次変流器１０ｃから出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配をサージ検出回路部３０に出力する。

次に、図３を参照して本発明の第３実施形態による高速事故電流検出回路の構成を説明する。

図３に示すように、本発明の第３実施形態による高速事故電流検出回路は、一次変流器１０ａ、一対の二次変流器１０ｂ、１０ｃ、第１増幅回路部５１、第１微分器６１、第３増幅回路部５３、第２増幅回路部５２、第２微分器６２、第４増幅回路部５４、故障検出回路部２０、サージ検出回路部３０及びトリップ決定回路部４０を含む。

本発明の第３実施形態による高速事故電流検出回路において、前述した本発明の第２実施形態による高速事故電流検出回路との構成の相違点は、第３増幅回路部５３及び第４増幅回路部５４をさらに含むという点にある。よって、重複した説明を避けるために、第２実施形態とは異なる構成要素についてのみ説明する。

第３増幅回路部５３は、第１微分器６１の出力端と故障検出回路部２０との間に接続され、第１微分器６１から出力される二次変換信号の変化勾配を増幅して出力する。

第４増幅回路部５４は、第２微分器６２の出力端とサージ検出回路部３０との間に接続され、第２微分器６２から出力される二次変換信号の変化勾配を増幅して出力する。

一方、故障検出回路部２０は、図３に示すように、第１比較器２１と第２比較器２２とを含む。

第１比較器２１は、第１増幅回路部５１の出力端に接続され、第１増幅回路部５１からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第１基準値とを比較し、第１増幅回路部５１からの二次変換増幅信号が示す電流値が前記第１基準値より小さくなければ、すなわち前記第１基準値と同じかそれより大きければ、第１故障検出信号を出力する。ここで、第１故障検出信号は、論理値１を示す信号で構成されてもよい。

第２比較器２２は、第３増幅回路部５３の出力端に接続され、第３増幅回路部５３からの前記変化勾配の増幅値と所定の第２基準値とを比較し、第３増幅回路部５３からの前記変化勾配の増幅値が前記第２基準値より小さくなければ、すなわち前記第２基準値と同じかそれより大きければ、第２故障検出信号を出力する。ここで、第２故障検出信号は、論理値１を示す信号で構成されてもよい。

なお、第３実施形態による高速事故電流検出回路における第１比較器２１と第２比較器２２とを含む故障検出回路部２０の構成を、前述した第１及び第２実施形態の故障検出回路部２０にも同様に適用することができるが、重複した説明は省略する。

また、サージ検出回路部３０は、図３に示すように、第３比較器３１と第４比較器３２とを含む。

第３比較器３１は、第２増幅回路部５２の出力端に接続され、第２増幅回路部５２からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第３基準値とを比較し、第２増幅回路部５２からの二次変換増幅信号が示す電流値が前記第３基準値より小さくなければ、すなわち前記第３基準値と同じかそれより大きければ、第１サージ検出信号を出力する。ここで、第１サージ検出信号は、論理値１を示す信号で構成されてもよい。

第４比較器３２は、第４増幅回路部５４の出力端に接続され、第４増幅回路部５４からの前記変化勾配の増幅値と所定の第４基準値とを比較し、第４増幅回路部５４からの前記変化勾配の増幅値が前記第４基準値より小さくなければ、すなわち前記第４基準値と同じかそれより大きければ、第２サージ検出信号を出力する。ここで、第２サージ検出信号は、論理値１を示す信号で構成されてもよい。

なお、第３実施形態による高速事故電流検出回路における第３比較器３１と第４比較器３２とを含むサージ検出回路部３０の構成を、前述した第１及び第２実施形態のサージ検出回路部３０にも同様に適用することができるが、重複した説明は省略する。

本発明の好ましい一態様によれば、第１増幅回路部５１の増幅率を第１増幅率、第２増幅回路部５２の増幅率を第２増幅率、第３増幅回路部５３の増幅率を第３増幅率、第４増幅回路部５４の増幅率を第４増幅率とすると、第１増幅率＞第２増幅率であり、第３増幅率＞第４増幅率である。

さらに、本発明の第３実施形態による高速事故電流検出回路において、トリップ決定回路部４０は、前記第１故障検出信号、前記第２故障検出信号、前記第１サージ検出信号及び前記第２サージ検出信号を受信するように故障検出回路部２０及びサージ検出回路部３０の出力端に接続され、前記第１故障検出信号、前記第２故障検出信号、前記第１サージ検出信号及び前記第２サージ検出信号のうち少なくとも１つが受信されるとトリップ制御信号を出力する。このために、トリップ決定回路部４０は、論理和回路又は論理積回路で構成されてもよい。

このような第３実施形態による高速事故電流検出回路におけるトリップ決定回路部４０の構成と作用を、前述した第１及び第２実施形態のトリップ決定回路部４０にも同様に適用することができる。

以下、前述したように構成される本発明の好ましい実施形態による高速事故電流検出回路の動作を説明する。

まず、図１を参照して本発明の第１実施形態による高速事故電流検出回路の動作を説明する。

一次変流器１０ａは、一次的に電力系統の電力回路ＰＬに流れる電流を検出して電流検出信号ｉを出力する。

一次変流器１０ａから出力される電流検出信号ｉは、大きな値を有し、比較器、微分回路、論理回路などのデジタル回路部の処理信号のレベルに合わないので、一対の二次変流器１０ｂ、１０ｃは、それぞれ出力端が故障検出回路部２０及びサージ検出回路部３０に接続され、それぞれ一次変流器１０ａから供給される電流検出信号ｉを小電流の二次変換信号に変換して故障検出回路部２０及びサージ検出回路部３０に供給する。

故障検出回路部２０は、一対の二次変流器１０ｂ、１０ｃのいずれか一方、すなわち第１二次変流器１０ｂの出力端に接続され、第１二次変流器１０ｂから出力される二次変換信号が示す電流値と所定の基準電流値とを比較し、前記二次変換信号が示す電流値が所定の基準電流値と同じかそれより大きければ前記電力回路に故障電流が発生したと判定し、故障電流の発生が判定されると故障検出信号として論理値１の信号を出力する。

サージ検出回路部３０は、一対の二次変流器１０ｂ、１０ｃの他方、すなわち第２二次変流器１０ｃの出力端に接続され、第２二次変流器１０ｃから出力される二次変換信号が示す電流値と所定の基準電流値とを比較し、前記二次変換信号が示す電流値が所定の基準電流値と同じかそれより大きければ前記電力回路にサージ電流が発生したと判定し、サージ電流の発生が判定されるとサージ検出信号として論理値１の信号を出力する。

トリップ決定回路部４０が論理和回路で構成される場合、トリップ決定回路部４０は、前記故障検出信号及び前記サージ検出信号のうち少なくとも一方が論理値１の信号であればトリップ制御信号を出力する。

トリップ決定回路部４０が論理積回路で構成される場合、トリップ決定回路部４０は、前記故障検出信号及び前記サージ検出信号の両方ともが論理値１の信号であればトリップ制御信号を出力する。

このようにして出力されたトリップ制御信号が回路遮断器（図示せず）に供給されると、当該回路遮断器がそれに応答してトリップ（自動回路遮断）動作を行い、又、当該トリップ制御信号が限流器（図示せず）に供給されると、当該限流器がそれに応答して限流動作を行う。このようにして、電力系統の電力回路ＰＬに発生した故障電流及び／又はサージ電流を遮断又は制限することにより、回路遮断器又は限流器の後段に接続される回路及びその回路に接続される負荷機器を保護する。

次に、図２を参照して本発明の第２実施形態による高速事故電流検出回路の動作を説明する。

次いで、一対の二次変流器１０ｂ、１０ｃは、それぞれ一次変流器１０ａから供給される電流検出信号ｉを小電流の二次変換信号に変換し、第１二次変流器１０ｂは、第１増幅回路部５１及び第１微分器６１に二次変換信号を供給し、第２二次変流器１０ｃは、第２増幅回路部５２及び第２微分器６２に二次変換信号を供給する。

すると、第１増幅回路部５１は、第１二次変流器１０ｂから出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号を故障検出回路部２０に出力する。

第１微分器６１は、第１二次変流器１０ｂから出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を故障検出回路部２０に出力する。

第２増幅回路部５２は、第２二次変流器１０ｃから出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号をサージ検出回路部３０に出力する。

第２微分器６２は、第２二次変流器１０ｃから出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配をサージ検出回路部３０に出力する。

次いで、故障検出回路部２０の第１比較器２１は、第１増幅回路部５１からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第１基準値とを比較し、前記二次変換増幅信号が示す電流値が前記第１基準値より小さくなければ、すなわち前記第１基準値と同じかそれより大きければ、論理値１の第１故障検出信号を出力する。

故障検出回路部２０の第２比較器２２は、第１微分器６１からの前記変化勾配と所定の第２基準値とを比較し、第１微分器６１からの前記変化勾配が前記第２基準値より小さくなければ、すなわち前記第２基準値と同じかそれより大きければ、論理値１の第２故障検出信号を出力する。

サージ検出回路部３０の第３比較器３１は、第２増幅回路部５２からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第３基準値とを比較し、第２増幅回路部５２からの二次変換増幅信号が示す電流値が前記第３基準値より小さくなければ、すなわち前記第３基準値と同じかそれより大きければ、論理値１の第１サージ検出信号を出力する。

サージ検出回路部３０の第４比較器３２は、第２微分器６２からの前記変化勾配と所定の第４基準値とを比較し、第２微分器６２からの前記変化勾配が前記第４基準値より小さくなければ、すなわち前記第４基準値と同じかそれより大きければ、論理値１の第２サージ検出信号を出力する。

すると、トリップ決定回路部４０が論理和回路で構成される場合、トリップ決定回路部４０は、前記第１故障検出信号、前記第２故障検出信号、前記第１サージ検出信号及び前記第２サージ検出信号のうち少なくとも１つが論理値１の信号であればトリップ制御信号を出力する。

それに対して、トリップ決定回路部４０が論理積回路で構成される場合、トリップ決定回路部４０は、前記第１故障検出信号、前記第２故障検出信号、前記第１サージ検出信号及び前記第２サージ検出信号の全てが論理値１の信号であればトリップ制御信号を出力する。

このようにして出力されたトリップ制御信号は、前述した第１実施形態と同様に、回路遮断器（図示せず）又は限流器（図示せず）に供給されてトリップ又は限流動作に活用される。

次に、図３を参照して本発明の第３実施形態による高速事故電流検出回路の動作を説明する。

第１微分器６１は、第１二次変流器１０ｂから出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を第３増幅回路部５３に出力する。

第３増幅回路部５３は、第１微分器６１からの変化勾配を示す信号を増幅して故障検出回路部２０に出力する。

第２微分器６２は、第２二次変流器１０ｃから出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を第４増幅回路部５４に出力する。

第４増幅回路部５４は、第２微分器６２からの変化勾配を示す信号を増幅してサージ検出回路部３０に出力する。

故障検出回路部２０の第２比較器２２は、第３増幅回路部５３からの前記変化勾配の増幅値と所定の第２基準値とを比較し、第３増幅回路部５３からの前記変化勾配の増幅値が前記第２基準値より小さくなければ、すなわち前記第２基準値と同じかそれより大きければ、論理値１の第２故障検出信号を出力する。

サージ検出回路部３０の第４比較器３２は、第４増幅回路部５４からの前記変化勾配の増幅値と所定の第４基準値とを比較し、第４増幅回路部５４からの前記変化勾配の増幅値が前記第４基準値より小さくなければ、すなわち前記第４基準値と同じかそれより大きければ、論理値１の第２サージ検出信号を出力する。

これは、電力系統の電流として現在の回路遮断器の定格電流より小さくない故障電流が検出された場合、検出電流の変化勾配が急激に増加した場合、検出電流がサージ電流とみなされる基準値より小さくない場合、又は検出電流の変化勾配がサージ電流の典型的な基準変化率より小さくない場合の全てにおいて、本発明による高速事故電流検出回路がトリップ制御信号を出力して、回路遮断器により回路を遮断したり限流器により電流を制限するように動作することを意味する。

これは、電力系統の電流として現在の回路遮断器の定格電流より小さくない故障電流が検出された場合、検出電流の変化勾配が急激に増加した場合、検出電流がサージ電流とみなされる基準値より小さくない場合、及び検出電流の変化勾配がサージ電流の典型的な基準変化率より小さくない場合に同時に該当するときに、本発明による高速事故電流検出回路がトリップ制御信号を出力して、回路遮断器により回路を遮断したり限流器により電流を制限するように動作することを意味する。

１０ａ一次変流器
１０ｂ第１二次変流器
１０ｃ第２二次変流器
２０故障検出回路部
２１第１比較器
２２第２比較器
３０サージ検出回路部
３１第３比較器
３２第４比較器
４０トリップ決定回路部
５１第１増幅回路部
５２第２増幅回路部
５３第３増幅回路部
５４第４増幅回路部
６１第１微分器
６２第２微分器

Claims

高速事故電流検出回路において、
電力系統の電力回路に流れる電流を検出して電流検出信号を出力する一次変流器と、
前記一次変流器に接続され、前記一次変流器から出力される前記電流検出信号をそれぞれ小電流の二次変換信号に変換して供給する一対の二次変流器と、
前記一対の二次変流器のいずれか一方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号が示す電流値と所定の基準電流値との比較により前記電力回路に故障電流が発生したか否かを判定し、故障電流の発生が判定されると故障検出信号を出力する故障検出回路部と、
前記一対の二次変流器の他方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号が示す電流値と所定の基準電流値との比較により前記電力回路にサージ電流が発生したか否かを判定し、サージ電流の発生が判定されるとサージ検出信号を出力するサージ検出回路部と、
前記故障検出信号及び前記サージ検出信号を受信するように前記故障検出回路部及び前記サージ検出回路部の出力端に接続され、前記故障検出信号及び前記サージ検出信号のうち少なくとも一方が受信されるとトリップ制御信号を出力するトリップ決定回路部とを含む、高速事故電流検出回路。
前記一対の二次変流器のいずれか一方の出力端と前記故障検出回路部との間に接続され、前記一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号を前記故障検出回路部に出力する第１増幅回路部と、
前記一対の二次変流器のいずれか一方の出力端と前記故障検出回路部との間に接続され、前記一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を前記故障検出回路部に出力する第１微分器と、
前記一対の二次変流器の他方の出力端と前記サージ検出回路部との間に接続され、前記一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号を前記サージ検出回路部に出力する第２増幅回路部と、
前記一対の二次変流器の他方の出力端と前記サージ検出回路部との間に接続され、前記一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を前記サージ検出回路部に出力する第２微分器とをさらに含む、請求項１に記載の高速事故電流検出回路。
前記故障検出回路部は、
前記第１増幅回路部の出力端に接続され、前記第１増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第１基準値とを比較する第１比較器と、
前記第１微分器から出力される二次変換信号の変化勾配と所定の第２基準値とを比較する第２比較器とを含む、請求項２に記載の高速事故電流検出回路。
前記サージ検出回路部は、
前記第２増幅回路部の出力端に接続され、前記第２増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第３基準値とを比較する第３比較器と、
前記第２微分器から出力される二次変換信号の変化勾配と所定の第４基準値とを比較する第４比較器とを含む、請求項３に記載の高速事故電流検出回路。
前記一対の二次変流器のいずれか一方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号を出力する第１増幅回路部と、
前記一対の二次変流器のいずれか一方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器のいずれか一方から出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を出力する第１微分器と、
前記第１微分器の出力端に接続され、前記第１微分器から出力される二次変換信号の変化勾配を増幅して出力する第３増幅回路部と、
前記一対の二次変流器の他方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号を増幅して二次変換増幅信号を出力する第２増幅回路部と、
前記一対の二次変流器の他方の出力端に接続され、前記一対の二次変流器の他方から出力される二次変換信号を微分して当該二次変換信号の変化勾配を出力する第２微分器と、
前記第２微分器の出力端に接続され、前記第２微分器から出力される二次変換信号の変化勾配を増幅して出力する第４増幅回路部とをさらに含み、
前記故障検出回路部は、
前記第１増幅回路部の出力端に接続され、前記第１増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第１基準値とを比較し、前記第１増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値が前記第１基準値より小さくなければ第１故障検出信号を出力する第１比較器と、
前記第３増幅回路部の出力端に接続され、前記第３増幅回路部からの前記変化勾配の増幅値と所定の第２基準値とを比較し、前記第３増幅回路部からの前記変化勾配の増幅値が前記第２基準値より小さくなければ第２故障検出信号を出力する第２比較器とを含み、
前記サージ検出回路部は、
前記第２増幅回路部の出力端に接続され、前記第２増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値と所定の第３基準値とを比較し、前記第２増幅回路部からの二次変換増幅信号が示す電流値が前記第３基準値より小さくなければ第１サージ検出信号を出力する第３比較器と、
前記第４増幅回路部の出力端に接続され、前記第４増幅回路部からの前記変化勾配の増幅値と所定の第４基準値とを比較し、前記第４増幅回路部からの前記変化勾配の増幅値が前記第４基準値より小さくなければ第２サージ検出信号を出力する第４比較器とを含み、
前記トリップ決定回路部は、
前記第１故障検出信号、前記第２故障検出信号、前記第１サージ検出信号及び前記第２サージ検出信号を受信するように前記故障検出回路部及び前記サージ検出回路部の出力端に接続され、前記第１故障検出信号、前記第２故障検出信号、前記第１サージ検出信号及び前記第２サージ検出信号のうち少なくとも１つが受信されるとトリップ制御信号を出力するように構成される、請求項１に記載の高速事故電流検出回路。
前記第１増幅回路部の増幅率を第１増幅率、前記第２増幅回路部の増幅率を第２増幅率、前記第３増幅回路部の増幅率を第３増幅率、前記第４増幅回路部の増幅率を第４増幅率とすると、
第１増幅率＞第２増幅率であり、第３増幅率＞第４増幅率である、請求項５に記載の高速事故電流検出回路。
前記トリップ決定回路部は、論理和回路で構成される、請求項１に記載の高速事故電流検出回路。
前記トリップ決定回路部は、論理積回路で構成される、請求項１に記載の高速事故電流検出回路。