JP2016111868A - 遮断器、電力供給システム、遮断方法及び遮断プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】遮断器の定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを防止する。【解決手段】遮断器１は、耐雷トランス３に電力を供給する回路に流れる電流を遮断する回路遮断部１１と、回路遮断部１１を電子式制御により遮断する制御部１０とを備えるものであって、制御部１０は、回路に流れる電流を検出する変流器１３と、耐雷トランス３の定格電流を所定の第１定数倍したものを超える電流を変流器１３が検出した場合に回路遮断部１１によって回路に流れる電流を遮断する第１遮断制御部１８２と、回路遮断部１１の定格電流を第１定数倍より小さい第２定数倍したものを超える電流を変流器１３が検出した場合に所定の動作特性曲線に基づき回路遮断部１１によって回路に流れる電流を遮断する第２遮断制御部１８３とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、遮断器、電力供給システム、遮断方法及び遮断プログラムに関する。

遮断器の負荷側にトランス（変圧器）を接続する場合、次の点に留意することが求められる。すなわち、トランスでは、停電時の残留磁束や復電時の投入位相の関係で、電源投入時に大きな突入電流が生じる。このため、上位の遮断器が不要トリップすることがあるという問題があった（例えば特許文献１）。したがって、トランスを使用する場合には、不要トリップを防止するため、例えば次のような対策が講じられる。すなわち、（１）定格電流の大きな遮断器を使用する。これは一般に遮断器を瞬時にトリップさせるトリップ電流の設定値が遮断器の定格電流に応じて設定されているからである。（２）不要トリップした後にスイッチを機械的かつ自動的に再投入するリセットブレーカを併用するなどの対策がある。しかし、（１）の対策では、遮断器を契約用ブレーカーとして使用している場合、アンペア数が増えるため、電気料金が高くなるという問題がある。また、（２）の対策では、トリップの原因を特定せずに電源を再投入するため、場合によっては電気機器等に不具合が発生する等のリスクがある。

特開平１０−１３６５５６号公報

上述したように、遮断器の出力側にトランスを接続する場合、復電時などにおける突入電流により遮断器が誤作動することがあった。この突入電流による遮断器の誤作動を回避するために必要以上に容量の大きな遮断器を用いることがあった。ただし、このような方法で誤動作を回避する場合には、短絡電流の遮断特性が適したものにならないことがある。一般に、遮断器とトランスを介して負荷に電力を供給する構成において、トランスの種類、個体差により、発生する突入電力の値が異なる。例えば、トランスの種類、個体差により、遮断器を流れる突入電流のピーク値及び周期ごとの突入電流のピーク値の低減率が異なる。このように、トランスの種類、個体差により、発生する突入電力の値が異なる場合、制限する電流値を適当な電流値になるように容易に低減させることができない。

また、一般に遮断器の遮断特性は、遮断器の定格電流値を用いて規定されている。そのため、負荷に当たるトランスの仕様がわかる場合であっても、トランスに適した遮断器を選定することが困難であった。

また、上記のような目的で容量の大きな遮断器を用いる場合、実際に使用する電力量に関係することなく電力使用料金が高くなる場合がある。すなわち、突入電流による誤動作を防止するために、過大な定格電流で契約する必要のある場合があり、従量制課金の方法の電力使用料金が増加する場合があった。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、遮断器の定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを防止することができる遮断器、電力供給システム、遮断方法及び遮断プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の遮断器は、変圧器に電力を供給する回路に流れる電流を遮断する回路遮断部と、前記回路遮断部を電子式制御により遮断する制御部とを備える遮断器であって、前記制御部は、前記回路に流れる電流を検出する電流検出部と、前記変圧器の定格電流を所定の第１定数倍したものを超える電流を前記電流検出部が検出した場合に前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断する第１遮断制御部と、前記回路遮断部の定格電流を前記第１定数倍より小さい第２定数倍したものを超える電流を前記電流検出部が検出した場合に所定の動作特性曲線に基づき前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断する第２遮断制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の他の遮断器は、前記第１定数の値を変更可能に設定する初期化処理部を備え、前記初期化処理部は、前記変圧器の定格電流を前記第１定数倍したものが前記回線遮断部の最大許容電流以下となるように前記第１定数の値を設定することを特徴とする。

また、本発明の電力供給システムは、上記遮断器と、記回路遮断部の定格電流の値に応じて電気使用料金を算出する電気料金算出部とを備えることを特徴とする。

また、本発明の遮断方法は、変圧器に電力を供給する回路に流れる電流を遮断する回路遮断部と、前記回路遮断部を電子式制御により遮断する制御部とを備える遮断器を制御するための方法であって、前記制御部は、電流検出部と、第１遮断制御部と、第２遮断制御部と、初期化処理部とを備え、前記電流検出部によって、前記回路に流れる電流を検出し、前記第１遮断制御部によって、前記変圧器の定格電流を所定の第１定数倍したものを超える電流を前記電流検出部が検出した場合に前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断し、前記第２遮断制御部によって、前記回路遮断部の定格電流を前記第１定数倍より小さい第２定数倍したものを超える電流を前記電流検出部が検出した場合に所定の動作特性曲線に基づき前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断することを特徴とする。

また、本発明の遮断プログラムは、変圧器に電力を供給する回路に流れる電流を遮断する回路遮断部と、前記回路遮断部を電子式制御により遮断する制御部とを備える遮断器を制御するためのプログラムであって、前記制御部は、前記回路に流れる電流を検出する電流検出部と、第１遮断制御部と、第２遮断制御部と、初期化処理部とを備え、前記第１遮断制御部によって、前記変圧器部の定格電流を所定の第１定数倍したものを超える電流を前記電流検出部が検出した場合に前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断し、前記第２遮断制御部によって、前記回路遮断部の定格電流を前記第１定数倍より小さい第２定数倍したものを超える電流を前記電流検出部が検出した場合に所定の動作特性曲線に基づき前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明では、第１遮断制御部によって、変圧器の定格電流を所定の第１定数倍したものを超える電流を電流検出部が検出した場合に回路遮断部によって回路に流れる電流が遮断される。また、第２遮断制御部によって、所定の動作特性曲線に基づき回路遮断部によって回路に流れる電流が遮断される。したがって、第２遮断制御部による回路遮断部の定格電流に応じた遮断動作を変更せずに、第１遮断制御部が変圧器の突入電流でトリップしないようにすることができ、よって遮断器の定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを容易に防止することができる。

本発明の一実施形態の遮断器１の構成例を説明するためのブロック図である。 図１に示した遮断器１の動作特性曲線の一例を説明するための説明図である。 図１に示したマイクロコンピュータ１８の動作例を説明するためのフローチャートである。 図１に示したマイクロコンピュータ１８の動作例を説明するためのタイミングチャートである。 図１に示したマイクロコンピュータ１８の動作例を説明するための他のタイミングチャートである。 トランスの突入電流の一例を説明するための波形図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。図１に示した遮断器１は、制御部１０と、回路遮断部１１と、複数の電源側端子２１と、複数の負荷側端子２２と、複数のバスバー２３と、複数のバスバー２４とを備えている。また、回路遮断部１１は、複数の接点１４と、引きはずしコイル１５とを備え、回路に流れる電流を遮断する。制御部１０は、制御回路１２と、複数の変流器１３と、操作部１９とを備え、回路遮断部１１を電子式制御により遮断する。制御回路１２は、出力部１６と、入力部１７と、マイクロコンピュータ１８とを備えている。また、図１に示した電力供給システム３００は、遮断器１と、電力量計２と、電気料金算出部２００とを備えている。ただし、本実施形態の電力供給システム３００は、電力量計２を含まないものとしてもよい。あるいは、電力供給システム３００は、例えば電力発送配電システム１００に含まれる形で構成されていてもよい。なお、電力発送配電システム１００は、電力の発電、送電、変電及び配電を行うシステムであり、例えば１又は複数の事業者によって運営される。

図１に示した例では、遮断器１の複数の電源側端子２１には単相３線式引込線の電圧線Ｌ１及びＬ２と中性線Ｎとが、電力量計２を介して接続されている。単相３線式引込線の電圧線Ｌ１及びＬ２と中性線Ｎとは、例えば電力発送配電システム１００が有する図示していない電線路に接続されている。複数の電源側端子２１を介して入力された電力は、複数のバスバー２３、複数の接点１４及び複数のバスバー２４を介して、複数の負荷側端子２２から出力される。また、複数の負荷側端子２２においては、回路遮断部１１を介して電圧線Ｌ１及びＬ２が接続された各端子２２に単相の耐雷トランス３の１次側の各端子３１が接続されるとともに、中性線Ｎが接続された端子２２は接地されている。

耐雷トランス３は、１次側に雷サージが侵入した場合に、２次側から出力される雷サージを１／１００から１／１０００程度に減衰させる特性を有するトランスである。耐雷トランス３の１次側端子３１と２次側端子３３とは絶縁され、１次側と２次側とは別々の接地極３２及び３４によって互いに絶縁された状態で別接地される。また、１次側端子３１と他の１次側端子３１との間及び各１次側端子３１と接地極３２との間には、避雷器３５が接続されている。また、２つの２次側端子３３間にも避雷器３５が接続されている。また、耐雷トランス３の２次側端子３３には電気機器４が接続されている。

なお、本実施形態においては、複数の負荷側端子２２に少なくとも１つのトランスの１次側端子が接続される。すなわち、本実施形態では、回路遮断部１１がトランスに電力を供給する回路に流れる電流を遮断する。このトランスは、例えば単相トランスであってもよいし、３相トランスであってもよい。

回路遮断部１１において、複数の接点１４は、引きはずしコイル１５と図示していないバネ、電磁石、トグル機構等と協働し、例えば図示していない取っ手が動かされた場合に接点１４を閉成し、引きはずしコイル１５が励磁された場合に接点１４を開放する。引きはずしコイル１５には、出力部１６が出力した電流が入力される。出力部１６は、マイクロコンピュータ１８から所定の信号が入力された場合に、引きはずしコイル１５を励磁する。あるいは、出力部１６は、入力部１７において変流器１３の出力に基づき所定の過電流が検出された場合に、入力部１７が出力したその過電流が検出されたことを示す信号をマイクロコンピュータ１８を介さずに直接入力することで引きはずしコイル１５を励磁するようにしてもよい。

制御部１０において、複数の変流器１３は、複数のバスバー２４に流れる電流を所定の変流比でそれぞれ変換して出力する。複数の変流器１３から出力された電流は、入力部１７に入力される。入力部１７は、複数の変流器１３が出力した交流電流を例えば全波整流し、さらに所定の電圧値に変換して出力する。

操作部１９は、例えば、初期化処理を指示するための押しボタンスイッチ、過電流の閾値や過電流検出時の設定時間、複数の負荷側端子２２に１次側端子が接続されるトランスの定格電流の値、そのトランスの定格電流を基準とした過電流の閾値の大きさ（倍数）等を設定するためのディップスイッチ、ロータリースイッチ等の操作子を備えている。操作部１９の各操作子の操作状態は入力部１７を介してマイクロコンピュータ１８へ入力される。

マイクロコンピュータ１８は、内部に図示していない、ＣＰＵ（中央処理装置）、揮発性及び不揮発性メモリ、クロック回路、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器、デジタル入出力回路、タイマ回路等を備え、不揮発性メモリに格納されている所定のプログラムを実行することで所定の信号を入出力する。マイクロコンピュータ１８は、各変流器１３から出力された電流の値に基づき各バスバー２４に流れる電流値を検知する。そして、マイクロコンピュータ１８は、取得した電流値に基づき、過電流や短絡電流が検知された場合に、出力部１６を制御して引きはずしコイル１５を励磁し、各接点１４を開放する。本実施形態においてマイクロコンピュータ１８は、プログラムを実行することで実現される主な機能としての、初期化処理部１８１と、第１遮断制御部１８２と、第２遮断制御部１８３とを有している。なお、後述するマイクロコンピュータ１８の動作説明では、初期化処理部１８１、第１遮断制御部１８２又は第２遮断制御部１８３として実行される処理については初期化処理部１８１、第１遮断制御部１８２又は第２遮断制御部１８３を動作の主体として説明を行い、それ以外の処理についてはマイクロコンピュータ１８を動作の主体として説明を行う。

初期化処理部１８１は、遮断器１の遮断特性が所定のトランス（この場合は耐雷トランス３）の特性に応じた遮断特性になるように、遮断器１の遮断特性を初期化する処理を行う。第１遮断制御部１８２は、回路遮断部１１を含む回路に電源が投入されてから所定の第１期間経過後に予め定めた第１閾値より大きな電流を変流器１３が検出した場合に回路遮断部１１によって回路に流れる電流を遮断する処理を行う。第２遮断制御部１８３は、第１閾値より小さく回路遮断部１１の定格電流より大きな電流を変流器１３が検出した場合に回路遮断部１１によって所定の動作特性曲線に基づき回路を遮断する処理を行う。

なお、本実施形態において初期化処理部１８１が初期化する遮断器１の遮断特性とは、遮断器１の動作特性曲線と、瞬時引きはずしを行う場合の非作動時間である第１期間の時間幅の設定値とを含むものとする。遮断器１の動作特性曲線は、遮断器１に、遮断器１の定格電流（あるいは回路遮断部１１の定格電流。以下同様）を超える過電流が流れた場合に、過電流の大きさと回路遮断部１１を遮断するまでの動作時間との関係を示した曲線である。図２に一例を示した。図２に示した動作特性曲線は、横軸が電流、縦軸が時間であり、ともに対数目盛である。そして、図２に示した動作特性曲線は、遮断器１に過電流が流れた場合に回路遮断部１１が遮断されるまでの時延時間と、過電流の大きさとの関係を示す。動作特性曲線は、例えば日本工業規格として定められている。図２に示した例では回路遮断部１１は定格電流Ｉｎに対しては動作しない。すなわち定格電流Ｉｎ以下の電流が検出された場合、第１遮断制御部１８２及び第２遮断制御部１８３は回路遮断部１１によって回路に流れる電流を遮断させない。定格電流Ｉｎの１．２５倍の電流では時間Ｔ３以内で動作する。すなわち、定格電流Ｉｎの１．２５倍の電流が検出された場合、第２遮断制御部１８３は回路遮断部１１によって回路に流れる電流を時間Ｔ３以内で遮断する。また、定格電流Ｉｎの２倍の電流では時間Ｔ２以内で動作する。すなわち、定格電流Ｉｎの２倍の電流が検出された場合、第２遮断制御部１８３は回路遮断部１１によって回路に流れる電流を時間Ｔ２以内で遮断する。これらの第２遮断制御部１８３による遮断動作は時延引きはずし動作と呼ばれる。

また、第１閾値は、短絡電流など比較的大きな過電流によってこの第１閾値を超える電流が検出された場合に直ちに回路を遮断する際の電流の閾値である。すなわち、第１閾値は、瞬時引きはずしを行う場合の電流の閾値である。第１閾値は、例えば定格電流の第１定数倍といった形式で設定することができる。ここで、定格電流は、上述した遮断器１の定格電流（すなわち回路遮断部１１の定格電流）Ｉｎとしてもよいし、耐雷トランス３の定格電流としてもよい。例えば、遮断器１の出力側に耐雷トランス３のようなトランスの１次側を接続する場合、トランスの定格電流の第１定数倍したものを第１閾値とするという形式で第１閾値の値を設定することで、トランスの突入電流と第１閾値との関係をより直接的に把握することができる。以下では第１閾値の値が回路遮断部１１の定格電流Ｉｎの第１定数倍の形式で設定する場合を例として説明を行うが、定格電流Ｉｎをトランスの定格電流と読み替えることができる。なお、トランスの定格電流の値は、例えば工場出荷段階で不揮発性メモリ等に記憶しておき変更できないようにしたり、あるいは例えば操作部１９を用いて変更可能としたりすることができる。図２に示した例では、定格電流Ｉｎの第１定数倍（＝第１閾値）を超える電流が検出された場合に回路遮断部１１がＴ１時間内に動作する。すなわち、定格電流Ｉｎの第１定数倍の電流が検出された場合、第１遮断制御部１８２は回路遮断部１１によって回路に流れる電流を時間Ｔ１以内で遮断する。この第１遮断制御部１８２が行う遮断動作は瞬時引きはずし動作と呼ばれる。

一方、遮断特性に含まれるもう一つの設定値である瞬時引きはずしを行う場合の非作動時間（すなわち第１期間）とは、電源投入時から継続して瞬時引きはずしを非作動とする期間の設定値を意味する。図２の特性図では網掛けして示したＡの部分の特性に係る設定値であるが、第２遮断制御部１８３が行う時延引きはずし動作の特性に影響を与える設定値ではない。なお、非作動時間（すなわち第１期間）の設定値は１つに限らず、例えば電流に応じて複数の設定値を定めることもできる。

初期化処理部１８１は、例えば、トランスの特性に応じて、第１定数の値を変更可能に設定したり、第１期間の時間幅を設定したりすることによって、遮断器１の遮断特性が所定のトランスの特性に応じた遮断特性になるように、遮断器１の遮断特性を初期化する。ただし、第１定数の値については、例えば工場出荷段階で所定の値に設定しておき、変更できないようにしておいてもよい。初期化処理部１８１は、例えば、操作部１９が有する操作子の操作状態に応じて第１定数の値を変更することで、あるいは不揮発性メモリに予め記憶されている第１定数の値を用いて、図２に示した第１閾値（＝定格電流Ｉｎ×第１定数）の設定値を算出する。例えば、図２に示したように、初期化処理部１８１は第１閾値（初期値）をそれより大きい第１閾値（初期化処理後）に変更することができる。あるいは、初期化処理部１８１は、工場出荷段階から予め決められている所定の値を第１閾値に設定する。ここで第１定数の値は、例えば数倍〜１０数倍程度の値とすることができるが、この値に限定されるものではない。その際、初期化処理部１８１は、定格電流Ｉｎを第１定数倍したものが図２に曲線Ｂで示した回線遮断部１１の最大許容電流以下となるように第１定数の値を設定する。最大許容電流は、回線遮断部１１が安全に遮断可能な最大の電流である。

また、初期化処理部１８１は、トランスの特性に応じて制御部１０のイニシャル処理時間を変化させることによって第１期間の時間幅を設定する。制御部１０のイニシャル処理時間とは、マイクロコンピュータ１８の起動時（すなわち電源投入時）の初期化等のためのイニシャル処理に要する時間である。マイクロコンピュータ１８は、イニシャル処理として、起動時に予め設定されたアドレスに記憶されているプログラムの実行を開始し、入出力端子の初期設定、Ａ／Ｄ変換器の初期設定、タイマやカウンタの初期設定、各種割り込みの初期設定、メモリ検査等の処理を行う。イニシャル処理後、マイクロコンピュータ１８は電流値の取得処理を開始する。したがって、接点１４の閉成又は復電による回路への電源投入時にマイクロコンピュータ１８を起動するようにした場合、回路への電源投入から少なくともイニシャル処理時間が経過するまでの時間は電流値の取得処理は行われない。したがって、少なくともイニシャル処理時間が経過するまではマイクロコンピュータ１８の制御によって回路遮断部１１が回路を遮断することはない。よって、初期化処理部１８１は、制御部１０のイニシャル処理時間を変化させることによって第１期間の時間幅を設定することができる。

また、初期化処理部１８１は、回路遮断部１１の出力側にトランスを接続した場合に流れる突入電流を変流器１３によって検出した結果に基づき遮断器１の遮断特性を初期化することができる。

なお、第２遮断制御部１８３は、上述したように第１閾値（＝定格電流Ｉｎの第１定数倍）より小さく回路遮断部１１の定格電流より大きな電流を変流器１３が検出した場合に回路遮断部１１によって所定の動作特性曲線に基づき回路を遮断する処理を行う。その際、第２遮断制御部１８３は、定格電流Ｉｎで回路が遮断しないように構成されていることが望ましい。例えば、第２遮断制御部１８３は、定格電流を第１定数倍より小さい第２定数倍したものを超える電流を変流器１３が検出した場合に回路遮断部１１によって所定の動作特性曲線に基づき回路に流れる電流を遮断する構成とすることができる。第１定数の値は、第１閾値を算出する際に用いる定格電流を回路遮断部１１の定格電流又はトランスの定格電流のどちらにした場合であっても通常の仕様では２００％以上とするのに対して、第２定数の値は第１定数より小さい例えば１１０％程度の値とすることができる。

なお、図１に示した遮断器１は、端子数を３、接点数を３、すなわち３極３素子の構成としているが、極数及び素子数はこれに限定されない。極数や素子数は、電源側端子２１又は負荷側端子２２に接続する引込線又は電気機器等の構成に合わせて任意の１又は複数とすることができる。また、複数の変流器１３は、複数のバスバー２４にそれぞれ設けているが、適宜省略することができる。また、バスバー２４に流れる電流は、変流器１３に代えて、例えば、ホール素子を用いた電流検知器等の他の検出器を用いて検出してもよい。また、制御回路１２は、例えば複数の変流器１３又は図示していない追加の変流器が出力した電流を電源として動作することができる。

また、図１に示した遮断器１は、回路遮断部１１と、制御回路１２と、複数の変流器１３と、操作部１９とを例えば１つの筐体内に備えていてもよいし、それぞれを別構成とすることもできる。その場合、回路遮断部１１は遮断器として構成し、制御回路１２は保護継電器（すなわち保護リレー）として構成することができる。また、複数の変流器１３は回路遮断部１１を構成する遮断器内に設けることもできる。また、複数のバスバー２３及び２４は、適宜、ケーブル等に代えることができる。

なお、本願において遮断器とは、電源側端子と、負荷側端子と、電源側端子と負荷側端子との間の回路に設けられた接点と、同回路に所定の過電流が流れた場合に接点を開放するための構成を備えた開閉手段を意味する。この場合に、遮断器は、配線遮断器、ＭＣＣＢ（Ｍｏｌｄｅｄ Ｃａｓｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ）、ＭＣＢ（Ｍｏｌｄｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ）、ブレーカー等とも呼ぶことができる。

次に、図３から図５を参照して、図１に示した遮断器１の動作例について説明する。図３は、図１に示したマイクロコンピュータ１８が実行する処理の流れを示すフローチャートである。図４及び図５は、図１に示した１本のバスバー２４に流れる電流値Ｉ１の絶対値を模式的に示した波形と、マイクロコンピュータ１８が電流値Ｉ１の取得を開始する時刻を示したタイミンチャートである。なお、図４ではイニシャル処理時間を初期値のままとし、図５ではイニシャル処理時間を初期値から変更した値としている。

なお、図３に示したフローチャートは、説明を単純にするため、１相分の電流値Ｉ１に基づく引きはずし制御に係る処理の流れを示したものである。実際には、マイクロコンピュータ１８は、複数の変流器１３で検出された電流のいずれか１つで過電流又は短絡電流が検出された場合に、各接点１４の引きはずし制御を行う。すなわち、マイクロコンピュータ１８は、変流器１３の個数分、図３に示したものと同じ処理を順次にあるいは並行的に実行する。

各電源側端子２１に電源が接続された状態で、各接点１４が閉成されると、あるいは、停電時に各接点１４が閉成された状態で復電すると、マイクロコンピュータ１８は図３に示した処理を開始する。まず、マイクロコンピュータ１８はイニシャル処理を開始する（ステップＳ１０１）。次に、マイクロコンピュータ１８は初期化指示があるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。初期化指示とは、操作者が遮断器１の遮断特性を初期化する処理の実行を要求する指示である。例えば操作者が操作部１９に設けられた所定の操作子を操作しながら電源が投入された場合や、トランスの特性に合わせた指示値を設定するための操作子の状態が変更された場合にマイクロコンピュータ１８は初期化指示があったと判定する。マイクロコンピュータ１８は初期化指示があったと判定した場合（ステップＳ１０２でＹＥＳの場合）、初期化フラグをリセットする（ステップＳ１０３）。初期化フラグは、工場出荷時にリセットされている所定の記憶領域に記憶されているフラグであり、リセット状態で初期化処理が未実行の状態又は再実行が指示された状態であることを示す。

次にマイクロコンピュータ１８は変流器１３の出力に基づいて電流値Ｉ１を取得する（ステップＳ１０４）。なお、ステップＳ１０４の処理は、所定のサンプリング周期（例えば１ミリ秒毎）で実行される。また、ステップＳ１０４の処理で取得される値は、バスバー２４に流れる電流値そのものではなく、電流値Ｉ１に対応した値であるが、以下、説明を簡単にするため、電流値Ｉ１に対応した値を、単に電流値Ｉ１として説明する。なお、ステップＳ１０４では、電流値Ｉ１の絶対値を取得してもよい。

次に、マイクロコンピュータ１８では、第１遮断制御部１８２が、ステップＳ１０４で取得した電流値Ｉ１の絶対値と第１閾値とを比較し、電流値Ｉ１の絶対値が第１閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

ここで図４及び図５に示した動作例について説明する。図４は電源投入時に回路が正常状態でトランスの突入電流が発生した場合の動作波形を模式的に示している。図５は電源投入時に回路に短絡常態等の異常状態が発生した場合の動作波形を模式的に示している。図４に示した例では、電流値Ｉ１の絶対値｜Ｉ１｜が突入電流減衰曲線に従って半周期おきに発生する過電流のピーク値を変化させながら減衰する。突入電流減衰曲線やピーク値は、トランスの特性や個体差、残留磁束や電源投入時の電圧位相、トランスの負荷の違い等によって変化する。一方、マイクロコンピュータ１８は、時刻ｔ１１で電源が投入されてからイニシャル処理時間（初期値）が経過した時刻ｔ１２以降に電流値Ｉ１の取得を開始する（ステップＳ１０４）。図４に示した例では時刻ｔ１２では電流値Ｉ１の絶対値｜Ｉ１｜が第１閾値以下の値に減衰している。したがって、第１遮断制御部１８２は、電流値Ｉ１の絶対値が第１閾値を超えていないと判定するので（ステップＳ１０５でＮＯ）、回路を遮断する制御（ステップＳ１０６）を行わない。

一方、図５に示した例では、電流値Ｉ１の絶対値｜Ｉ１｜は半周期毎に同程度の大きさのピーク値を有する過電流である。マイクロコンピュータ１８は、時刻ｔ２１で電源が投入されてからイニシャル処理時間（初期化処理後）が経過した時刻ｔ２２以降に電流値Ｉ１の取得を開始する（ステップＳ１０４）。図５に示した例では時刻ｔ２２以降でも電流値Ｉ１の絶対値｜Ｉ１｜が第１閾値を超える値となる。したがって、第１遮断制御部１８２は、電流値Ｉ１の絶対値が第１閾値を超えていると判定するので（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、回路を遮断する制御を行う（ステップＳ１０６）。すなわち、ステップＳ１０６でマイクロコンピュータ１８は、引きはずしコイル１５を励磁する制御を行い、回路遮断部１１を遮断する。

ステップＳ１０５で第１遮断制御部１８２が電流値Ｉ１の絶対値が第１閾値を超えていないと判定した場合（ステップＳ１０５でＮＯの場合）、第２遮断制御部１８３が動作特性曲線に基づく判定処理を行う（Ｓ１０７）。すなわち、第２遮断制御部１８３は、図２に示したような動作特性曲線に基づき、例えば電流値Ｉ１の実効値と実効値の過去の時間変化が遮断条件を満たすか否かを判定する。第２遮断制御部１８３は、動作特性曲線に基づく遮断条件が満たされていると判定した場合（ステップＳ１０８でＹＥＳの場合）、回路を遮断する制御を行う（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０８で第２遮断制御部１８３が動作特性曲線に基づく遮断条件が満たされていないと判定した場合（ステップＳ１０８でＮＯの場合）、初期化処理部１８１が初期化処理を実行する必要があるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。初期化フラグがリセット状態の場合、すなわち工場出荷後に１度も初期化処理が行われていないか再度の初期化処理が操作者によって指示された場合、初期化処理部１８１は初期化処理を実行する必要があると判定する（ステップＳ１０９でＹＥＳ）。初期化処理部１８１は、初期化処理を実行する必要があると判定した場合（ステップＳ１０９でＹＥＳの場合）、初期化処理を実行する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１１０で初期化処理部１８１は、例えば操作部１９の操作状態に応じて、第１定数の設定値を変更することで、図２に示した第１閾値（＝第１定数×定格電流Ｉｎ）を変更する。初期化処理部１８１は、例えば図２に示したように、第１閾値の値を、第１閾値（初期値）から第１閾値（初期化処理後）に変更し、動作特性曲線の設定を破線で示したように変更する。ステップＳ１１０で初期化処理部１８１は、初期化処理終了後に初期化フラグをセットする。

また、ステップＳ１１０で初期化処理部１８１は、例えば操作部１９の操作状態に応じて又はステップＳ１０４で取得した電流値Ｉ１の１又は複数サンプリング分の値に基づいて第１期間（すなわちイニシャル処理時間）の時間幅を変更する。イニシャル処理時間の時間幅は、例えばステップＳ１０１のイニシャル処理で実行されるプログラムにおける繰り返し処理の繰り返し数を変更したり、タイマなどを用いて実現した待機時間を変更したりすることで第１期間の時間幅を変更することができる。初期化処理部１８１は、例えば図４に示したように電源投入後に取得した電流値Ｉ１と第１閾値の値とを比較した結果に応じてイニシャル処理時間を変更することができる。図２に示したように、初期化処理部１８１は、イニシャル処理時間を、例えば、イニシャル処理時間（初期値）からそれより短いイニシャル処理時間（初期化処理後）となるように変更することができる。イニシャル処理時間を短縮した場合、図５に示したように、電流値Ｉ１の取得開始時刻を、時刻ｔ２３より早い時刻ｔ２２とすることができる。なお、初期化処理部１８１は、例えば操作部１９の操作状態とステップＳ１０４で取得した電流値Ｉ１との組み合わせに応じてイニシャル処理時間の設定値を設定したり、操作部１９の操作状態のみに応じてイニシャル処理時間の設定値を設定したりすることができる。また、初期化処理部１８１は、複数サンプリング分の値に基づいて初期化処理を行う場合には、複数のサンプル値が取得できた後、初期化処理を実行する。

ステップＳ１１０で初期化処理部１８１は、第１閾値と第１期間の両方を変更してもよいし、いずれか一方のみを変更してもよい。

ステップＳ１０９で初期化処理の実行が不要と判定された場合（ステップＳ１０９でＮＯの場合）又はステップＳ１１０の処理が終了した場合、マイクロコンピュータ１８は、ステップＳ１０２で次のサンプリング時刻において電流値Ｉ１を再度取得する。

以上のように、本実施形態の遮断器１は、遮断器１の遮断特性が所定のトランスの特性に応じた遮断特性になるように初期化処理部１８１によって当該遮断器１の遮断特性を初期化し、第１遮断制御部１８２によって回路に電源が投入されてから所定の第１期間経過後に予め定めた第１閾値より大きな電流を変流器１３（電流検出部）が検出した場合に回路遮断部１１によって回路に流れる電流を遮断する。この構成ではトリップ動作の閾値である第１閾値の値を変更しなくても、第１期間の値を変更することで、トランスの突入電流の値が第１閾値を上回らないようにすることができる。よって例えば第１閾値が定格電流に応じて設定されている場合であっても、定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを容易に防止することができる。

また、本実施形態の遮断器１は、耐雷トランス３の定格電流を所定の第１定数倍したものを超える電流を変流器１３（電流検出部）が検出した場合に回路遮断部１１によって回路に流れる電流を遮断する第１遮断制御部１８２と、回路遮断部１１の定格電流を第１定数倍より小さい第２定数倍したものを超える電流を変流器１３が検出した場合に所定の動作特性曲線に基づき回路遮断部１１によって回路に流れる電流を遮断する第２遮断制御部１８３とを備える。この構成では、耐雷トランス３の定格電流を第１定数倍したものが耐雷トランス３の突入電流より大きな値となるようにすれば、第２遮断制御部１８３による所定の動作特性曲線に基づく動作に影響を与えることなく、第１遮断制御部１８２によるトランスの突入電流による不要なトリップを防止することができる。よって、動作特性曲線を決定する定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを容易に防止することができる。

なお、図１に示した構成においては、例えば、電気機器４の定格電力等に基づき耐雷トランス３の定格容量を設定することができる。一方、遮断器１の定格電流は、従来は耐雷トランス３の定格容量と突入電流の大きさとに応じて設定しなければならなかったのに対し、本実施形態では、突入電流による回路遮断部１１の不要トリップが防止できるので、使用設備量見合いにできる。そのため、リセットブレーカが省略できるという設備コスト削減と、遮断器１（すなわち回路遮断部１１）の定格電流を契約電流（契約アンペア等とも呼ばれる）として電力会社から電力の供給を受ける場合であっても、アンペア数削減による電気料金削減のメリットがある。

なお、図６に、図１に示した構成における突入電流波形の計測結果の一例を示した。ただし、図６に示した波形は、電気機器４を接続していない状態での計測結果である。また、各計測値は、遮断器１の外部に計測器を取り付けることで計測した。図６に示した計測結果は、図６に示した各相の電流値Ｉ１、Ｉ２及びＩＮと、電圧線Ｌ１と中性線Ｎ間の電圧Ｖ１とについて、所定の周期でサンプリングされた各瞬時値の時間変化を示している。縦軸の単位は電流値については２００Ａ／ＤＩＶ、電圧値については２００Ｖ／ＤＩＶである。横軸の単位は２５ｍｓ／ＤＩＶである。また、交流電力の周波数は５０Ｈｚである。

一方、電力供給システム３００は、電力発送配電システム１００から、電力の使用者（すなわち需要家）に対して電力を供給し、使用者に対して電気料金を課金するためのシステムである。上述したように、電力供給システム３００は、少なくとも遮断器１と、電気料金算出部２００とを備えて構成される。電力供給システム３００において、遮断器１は契約用ブレーカーとして使用される。すなわち、遮断器１の定格電流によって契約電流（あるいは契約電力）が設定される。また、電気料金算出部２００は、例えば、サーバー等のコンピュータであり、例えば複数の電力使用者について使用契約の内容、複数月分の電気使用量や電気料金を管理するデータベースを用いて、月単位等であらかじめ定めた単価に応じて各使用者の電気料金を算出する。使用された電力量は、電力量計２から直接的又は間接的に電気料金算出部２００へ入力される。例えば電力量計２の計測値は、電力発送配電システム１００を運営する所定の事業者が収集し、収集結果を示す情報をその事業者から電気料金算出部２００に対して提供するようにしたり、電力供給システム３００を運営する事業者がオンライン又はオフラインで電力量計２の計測値を収集して電気料金算出部２００に対して入力したりすることができる。本実施形態の電力供給システム３００は、遮断器１の出力側にトランスを接続する場合であっても上述したように適切に遮断器１の定格電流を設定することができるので、使用者に対して適正な電気料金を課金することができる。

以上、本発明の遮断器１の一実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上記のものに限定されない。本発明の実施形態は、例えば、上記の実施形態を次のように変形したものとすることができる。すなわち、マイクロコンピュータ１８において、例えば第１遮断制御部１８２と第２遮断制御部１８３とを一体的に構成することができる。また、接点１４は、機械式に限らず、半導体素子を用いて構成したものであってもよい。その場合、引きはずしコイル１５等は省略することができる。また、図４等を参照して説明した電源投入後の経過時間は、上述したようにイニシャル処理時間によって設定することに限らず、例えば電源投入後から第１期間が経過したか否かを判定する処理と、第１期間が経過するまでは遮断動作を非作動とする処理とを用いることで確保することができる。

なお、マイクロコンピュータ１８が実行するプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体又は通信回線を用いて頒布することができる。

１ 遮断器
２ 電力量計
３ 耐雷トランス
１０ 制御部
１１ 回路遮断部
１２ 制御回路
１３ 変流器
１４ 接点
１５ 引きはずしコイル
１６ 出力部
１７ 入力部
１８ マイクロコンピュータ
２１ 電源側端子
２２ 負荷側端子
２３、２４ バスバー
１８１ 初期化処理部
１８２ 第１遮断処理部
１８３ 第２遮断処理部
１００ 電力発送配電システム
２００ 電気料金算出部
３００ 電力供給システム

Claims (5)

1. 変圧器に電力を供給する回路に流れる電流を遮断する回路遮断部と、前記回路遮断部を電子式制御により遮断する制御部とを備える遮断器であって、
   前記制御部は、
   前記回路に流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記変圧器の定格電流を所定の第１定数倍したものを超える電流を前記電流検出部が検出した場合に前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断する第１遮断制御部と、
   前記回路遮断部の定格電流を前記第１定数倍より小さい第２定数倍したものを超える電流を前記電流検出部が検出した場合に所定の動作特性曲線に基づき前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断する第２遮断制御部と、
   を備えることを特徴とする遮断器。
2. 前記第１定数の値を変更可能に設定する初期化処理部
   を備え、
   前記初期化処理部は、前記変圧器の定格電流を前記第１定数倍したものが前記回線遮断部の最大許容電流以下となるように前記第１定数の値を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
3. 請求項２に記載の遮断器と、
   前記回路遮断部の定格電流の値に応じて電気使用料金を算出する電気料金算出部と
   を備えることを特徴とする電力供給システム。
4. 変圧器に電力を供給する回路に流れる電流を遮断する回路遮断部と、前記回路遮断部を電子式制御により遮断する制御部とを備える遮断器を制御するための方法であって、
   前記制御部は、電流検出部と、第１遮断制御部と、第２遮断制御部と、初期化処理部とを備え、
   前記電流検出部によって、前記回路に流れる電流を検出し、
   前記第１遮断制御部によって、前記変圧器の定格電流を所定の第１定数倍したものを超える電流を前記電流検出部が検出した場合に前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断し、
   前記第２遮断制御部によって、前記回路遮断部の定格電流を前記第１定数倍より小さい第２定数倍したものを超える電流を前記電流検出部が検出した場合に所定の動作特性曲線に基づき前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断する
   ことを特徴とする遮断方法。
5. 変圧器に電力を供給する回路に流れる電流を遮断する回路遮断部と、前記回路遮断部を電子式制御により遮断する制御部とを備える遮断器を制御するためのプログラムであって、
   前記制御部は、前記回路に流れる電流を検出する電流検出部と、第１遮断制御部と、第２遮断制御部と、初期化処理部とを備え、
   前記第１遮断制御部によって、前記変圧器部の定格電流を所定の第１定数倍したものを超える電流を前記電流検出部が検出した場合に前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断し、
   前記第２遮断制御部によって、前記回路遮断部の定格電流を前記第１定数倍より小さい第２定数倍したものを超える電流を前記電流検出部が検出した場合に所定の動作特性曲線に基づき前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断する
   処理をコンピュータに実行させることを特徴とする遮断プログラム。

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