JP2021092402A - Partial disconnection detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電線の半断線を検出する半断線検出装置に関する。 The present invention relates to a half-break detection device that detects a half-break of an electric wire.
電線の半断線を検出する従来の技術としては、特許文献1に開示されたものがあった。特許文献1では、電線に流れる電流情報を入手し、電流波形の半断線特有の変化を検出して半断線の発生を判断した。 As a conventional technique for detecting a half-break of an electric wire, there is one disclosed in Patent Document 1. In Patent Document 1, information on the current flowing through the electric wire is obtained, and a change peculiar to the half-break of the current waveform is detected to determine the occurrence of the half-break.
しかしながら、上記特許文献1の技術は、電路電流の波形を基に判断するため、電路電流を検出するためのセンサである零相変流器が必要であり、そのための広い設置スペースが必要であった。 However, since the technique of Patent Document 1 makes a judgment based on the waveform of the electric circuit current, a zero-phase current transformer which is a sensor for detecting the electric circuit current is required, and a large installation space for that is required. It was.
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、電路電流を検出することなく半断線の発生を検出できる半断線検出装置を提供することを目的としている。 Therefore, in view of such a problem, an object of the present invention is to provide a half-breakage detecting device capable of detecting the occurrence of half-breakage without detecting the electric circuit current.
上記課題を解決する為に、請求項1の発明は、電線に印加されている交流電圧の波形情報を入手して、1周期を少なくとも100分割して個々の分割点の電圧値情報を出力する計測部と、計測部が出力する分割点電圧値情報を基に電線の半断線発生を判断する半断線判断部と、半断線判断部が半断線発生と判断したら、それを報知する報知部とを有し、半断線判断部は、分割点電圧値情報から隣接する分割点電圧の変化量を算出し、この変化量の絶対値が所定の閾値を超えたら半断線発生と判断することを特徴とする。
この構成によれば、正常な電圧波形は正弦波形であるため、分割点電圧値の隣接する電圧値同士は所定値を超えて変化することはないため、通電状態で所定値を超える電圧変動が変化したら半断線発生と判断できる。よって、電流を監視すること無く半断線の発生を検出できる。
In order to solve the above problem, the invention of claim 1 obtains waveform information of the AC voltage applied to the electric wire, divides one cycle into at least 100, and outputs voltage value information of each division point. A measurement unit, a half-break judgment unit that determines the occurrence of a half-break of an electric wire based on the dividing point voltage value information output by the measurement unit, and a notification unit that notifies the occurrence of a half-break when the half-break judgment unit determines that a half-break has occurred. The half-breakage determination unit calculates the amount of change in the adjacent division point voltage from the division point voltage value information, and determines that half-breakage has occurred when the absolute value of this change amount exceeds a predetermined threshold value. And.
According to this configuration, since the normal voltage waveform is a sinusoidal waveform, the adjacent voltage values of the dividing point voltage values do not change beyond a predetermined value, so that the voltage fluctuation exceeding the predetermined value occurs in the energized state. If it changes, it can be judged that a half disconnection has occurred. Therefore, the occurrence of a half-break can be detected without monitoring the current.
請求項2の発明は、電線に印加されている交流電圧の波形情報を入手して、1周期を少なくとも100分割して個々の分割点の電圧値情報を出力する計測部と、計測部が出力する分割点電圧値情報を基に電線の半断線発生を判断する半断線判断部と、半断線判断部が半断線発生と判断したら、それを報知する報知部とを有し、半断線判断部は、電圧波形1周期を4分割して少なくともゼロクロス点から立ち上がる4分の1周期、及びゼロクロス点から立ち下がる4分の1周期の波形を監視し、立ち上がる波形の中で分割点間の電圧変化が負の値を示したら、或いはたち下がる波形の中で分割点間の電圧変化が正の値を示したら、半断線発生と判断することを特徴とする。
この構成によれば、半断線の発生による電圧波形の変動は、主に電圧波形ゼロクロス点からの立ち上がりからピークに至る範囲、或いは立ち下がり時からピークに至る範囲で発生することが知られている。よって、少なくともそれぞれ4分の1周期の区間の電圧波形を監視して、その区間で傾きの極性が反転する場合が発生したら半断線発生と判断するため、半断線の発生を高い精度で検出でき、電流を監視することなく半断線の発生を検出できる。
The invention of
According to this configuration, it is known that the fluctuation of the voltage waveform due to the occurrence of the half-break occurs mainly in the range from the rising edge to the peak from the voltage waveform zero crossing point, or in the range from the falling edge to the peak. .. Therefore, the voltage waveform in each section of at least one quarter cycle is monitored, and if the polarity of the slope is reversed in that section, it is judged that half-breakage has occurred. Therefore, the occurrence of half-breakage can be detected with high accuracy. , The occurrence of half-break can be detected without monitoring the current.
本発明によれば、分割点電圧値の隣接する電圧値の変化量が所定値を超えて変化したら、或いは少なくとも電圧がゼロクロス点から立ち上がってピークに至る範囲、或いは立ち下がりからピークに至る範囲で、電圧の傾きが反転したら半断線発生と判断するため、電流を監視することなく半断線の発生を検出できる。 According to the present invention, when the amount of change of the adjacent voltage value of the dividing point voltage value changes beyond a predetermined value, or at least in the range where the voltage rises from the zero cross point to reach the peak, or falls to the peak. Since it is determined that a half-break occurs when the voltage gradient is reversed, the occurrence of a half-break can be detected without monitoring the current.
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明に係る半断線検出装置の一例を示すブロック図である。半断線検出装置10は、電線Lから検出した電圧を分圧する分圧回路1、分圧した電圧波形の1周期を200分割して1周期あたり200ポイントの電圧値情報を出力する計測部2、計測部2が出力する分割電圧値情報から、電圧の変化量(傾き)を算出して半断線の発生を判断する判断部3、半断線が発生したら電路を遮断操作する出力部4、計測した電圧情報を表示して報知する表示部5を備えている。また、6は電線Lを電源から遮断する開閉接点を備えた遮断部を示している。
ここでは、半断線を検出したら遮断部6が遮断するよう構成されている。
Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a half disconnection detection device according to the present invention. The half-
Here, the
判断部3は、図示しないA/D変換回路、判断する閾値を記憶する記憶部、判定するCPU等を具備し、次のように動作する。
まず第1の形態を図2の波形説明図を参照して説明する。
図2は電線Lに印加されている実効値100V、60Hzの電圧波形の1周期を示している。W1は比較のために示している波形で、半断線が発生していない正常な状態の電圧波形を示している。W2は半断線が発生した波形を半周期のみ示し、1周期を200分割したうちの半周期分の分割点電圧100点を示している。尚、正常な波形W1は1周期を40分割した分割点電圧を示している。
The
First, the first embodiment will be described with reference to the waveform explanatory diagram of FIG.
FIG. 2 shows one cycle of a voltage waveform having an effective value of 100 V and 60 Hz applied to the electric wire L. W1 is a waveform shown for comparison, and shows a voltage waveform in a normal state in which half-breakage does not occur. W2 shows the waveform in which the half-break occurs only in the half cycle, and shows the division point voltage of 100 points for the half cycle out of 200 divisions in one cycle. The normal waveform W1 indicates a division point voltage obtained by dividing one cycle into 40 parts.
図2に示す分割点P1からQ1に至る区間M1で大きな電圧変動が発生し、正常な波形に比べて大きく低下していることが分かる。そのため、この範囲で半断線特有の放電現象が発生していると判断できる。判断部3は、この電圧低下を検出して放電発生(半断線発生)と判断する。
具体的に、100V実効値の場合の電圧変化量の最大値はゼロクロス付近で発生し、約33V/msecである。ここでは、この値を閾値として判断部3が記憶しており、通電状態において分割点電圧値の変化量の絶対値がこの閾値を超えたら半断線発生と判断する。
It can be seen that a large voltage fluctuation occurs in the section M1 from the division point P1 to Q1 shown in FIG. 2, and the voltage is significantly reduced as compared with the normal waveform. Therefore, it can be determined that a discharge phenomenon peculiar to half-breakage occurs in this range. The
Specifically, the maximum value of the voltage change amount in the case of the 100V effective value occurs in the vicinity of zero cross, and is about 33V / msec. Here, the
図3は図2のA部を拡大した図であり、図3に示すように分割点P1での電圧v1が約73V、次の分割点P2での電圧v2が約64Vであり、この間の時間経過が0.083msであるため、電圧の変化量(傾き)Δv=108V/msecとなり、設定された閾値を大きく超えた値となっている。
判断部3はこの電圧の変化量Δvを算出して、これが閾値を超えた数値であるため半断線発生と判断する。半断線発生と判断すると、出力部4に駆動信号が出力され、出力部4が遮断部6を遮断操作する。また、表示部5は半断線発生を表示する。
尚、判断部3は、絶対値で判断するため負側半周期での電圧低下も同様に検出する。
FIG. 3 is an enlarged view of part A of FIG. 2, and as shown in FIG. 3, the voltage v1 at the dividing point P1 is about 73V, and the voltage v2 at the next dividing point P2 is about 64V. Since the elapsed time is 0.083 ms, the amount of change (slope) of the voltage is Δv = 108 V / msec, which is a value that greatly exceeds the set threshold value.
The
Since the
このように、正常な電圧波形は正弦波形であるため、分割点電圧値の隣接する電圧値同士は所定値を超えて変化することはないため、通電状態で所定値を超える電圧変動が変化したら半断線発生と判断できる。よって、電流を監視すること無く半断線の発生を検出できる。 In this way, since the normal voltage waveform is a sinusoidal waveform, the adjacent voltage values of the dividing point voltage values do not change beyond a predetermined value. Therefore, if the voltage fluctuation exceeding the predetermined value changes in the energized state, It can be judged that a half disconnection has occurred. Therefore, the occurrence of a half-break can be detected without monitoring the current.
次に、半断線検出装置の第2の形態を説明する。回路構成は図1と同様であるため説明を省略し、図4の波形説明図を参照して説明する。
上記形態では、全ての分割点電圧値から半断線を判断しているが、ここでは全ての電圧情報を使用せず、図4に示す範囲M2,M3、即ち電圧波形1周期のうちの負から正に極性が変化するゼロクロス点C1からの4分の1周期、及び正から負の極性に変化するゼロクロス点C2からの4分の1周期の情報により判断している。尚、図4においても、半断線が発生した電圧波形は正側半周期のみ示し、負側半周期は省略してある。
Next, a second mode of the semi-disconnection detection device will be described. Since the circuit configuration is the same as that in FIG. 1, the description thereof will be omitted, and the description will be made with reference to the waveform explanatory diagram of FIG.
In the above embodiment, the half disconnection is determined from all the dividing point voltage values, but not all the voltage information is used here, and the range M2 and M3 shown in FIG. 4, that is, from the negative of one voltage waveform cycle. Judgment is made based on the information of a quarter cycle from the zero cross point C1 in which the polarity changes positively and a quarter cycle from the zero cross point C2 in which the polarity changes from positive to negative. Also in FIG. 4, the voltage waveform in which the half-break occurs is shown only in the positive half cycle, and the negative half cycle is omitted.
半断線が発生したら、ゼロクロス点C1から電圧が立ち上がって、その後正のピークに達するまでの間、又は半周期後のゼロクロス点C2から電圧が立ち下がって、その後負のピークに達するまでの間で、半断線発生部で放電が発生することで電線に大きな電圧変動(電圧降下)が生ずる。この2つの範囲でこの電圧降下を検出することで、半断線を判断することできる。 When a half-break occurs, the voltage rises from the zero crossing point C1 and then reaches a positive peak, or after a half cycle, the voltage drops from the zero crossing point C2 and then reaches a negative peak. , A large voltage fluctuation (voltage drop) occurs in the electric wire due to the discharge generated at the half-disconnected part. By detecting this voltage drop in these two ranges, it is possible to determine a half disconnection.
判断部3は、立ち上がり4分の1周期の範囲M2、及び立ち下がり4分の1周期の範囲M3を計測部2からの電圧値情報で把握し、範囲M2では電圧が増加し、電圧の傾きが正、範囲M3では電圧は負に増加し、傾きが負であることを把握している。
そして、200分割された分割点電圧の入力を受けて、まず分割点間の変化量を算出する。傾きが正である範囲で突然負の傾きとなる変化が発生(図4に示す分割点P1〜P3)したら、半断線発生と判断する。また、傾きが負である範囲M3の中で突然正の傾きが発生したら、半断線発生と判断する。
このように、分割点電圧値が上昇するはずのエリアにおいて減少が発生したり、減少するはずのエリアにおいて上昇(絶対値は減少)が発生したら半断線発生と判断する。
The
Then, upon receiving the input of the dividing point voltage divided into 200, the amount of change between the dividing points is first calculated. If a change that suddenly becomes a negative inclination occurs in the range where the inclination is positive (division points P1 to P3 shown in FIG. 4), it is determined that a half disconnection has occurred. Further, if a positive inclination suddenly occurs in the range M3 where the inclination is negative, it is determined that a half disconnection has occurred.
In this way, if a decrease occurs in the area where the dividing point voltage value should increase, or an increase (absolute value decreases) occurs in the area where the dividing point voltage value should decrease, it is determined that a half disconnection has occurred.
このように、半断線の発生による電圧変動は、電圧波形ゼロクロス点からの立ち上がり(或いは立ち下がり)からピークに至る範囲で発生し、それがピークを過ぎるまで継続することが知られている。そこで、少なくともそれぞれ4分の1周期の区間の電圧波形を監視し、その傾きの極性が反転する場合があったら半断線発生と判断することで、半断線の発生を高い精度で検出でき、電流を監視することなく半断線の発生を検出できる。 As described above, it is known that the voltage fluctuation due to the occurrence of the half-break occurs in the range from the rising edge (or falling edge) from the voltage waveform zero cross point to the peak, and continues until it passes the peak. Therefore, by monitoring the voltage waveform in the section of at least one quarter cycle and determining that half-breakage has occurred if the polarity of the slope is reversed, the occurrence of half-breakage can be detected with high accuracy and the current. The occurrence of a half-break can be detected without monitoring.
尚、第2の形態では、立ち上がり、立ち下がりの4分の1周期の情報から判断し、他の2分の1周期の電圧情報は見ていないが、他の2分の1周期も休まず判断要素に加えても良い。
また上記実施形態では、いずれも電圧1周期を200分割して判断しているが、100分割程度の分割点電圧の情報であっても、判断することは可能である。また、分割は200分割より多くても良い。
In the second mode, it is judged from the information of the rising and falling quarter cycles, and the voltage information of the other half cycle is not seen, but the other half cycle does not rest. It may be added to the judgment factor.
Further, in each of the above embodiments, the determination is made by dividing one cycle of the voltage into 200, but it is possible to make the determination even with the information of the division point voltage of about 100 divisions. Further, the number of divisions may be more than 200 divisions.
2・・計測部、3・・判断部(半断線判断部)、5・・表示部(報知部)、L・・電線。 2 ... Measurement unit, 3 ... Judgment unit (half disconnection judgment unit), 5 ... Display unit (notification unit), L ... Electric wire.
Claims (2)
前記計測部が出力する分割点電圧値情報を基に前記電線の半断線発生を判断する半断線判断部と、
前記半断線判断部が半断線発生と判断したら、それを報知する報知部とを有し、
前記半断線判断部は、前記分割点電圧値情報から隣接する分割点電圧の変化量を算出し、この変化量の絶対値が所定の閾値を超えたら半断線発生と判断することを特徴とする半断線検出装置。 A measuring unit that obtains waveform information of the AC voltage applied to the electric wire, divides one cycle into at least 100, and outputs voltage value information at each division point.
A half-breakage determination unit that determines the occurrence of a half-breakage of the electric wire based on the dividing point voltage value information output by the measurement unit,
When the half-breakage determination unit determines that a half-breakage has occurred, it has a notification unit for notifying the occurrence of the half-breakage.
The half-breakage determination unit calculates a change amount of an adjacent division point voltage from the division point voltage value information, and determines that a half-breakage has occurred when the absolute value of the change amount exceeds a predetermined threshold value. Half disconnection detector.
前記計測部が出力する分割点電圧値情報を基に前記電線の半断線発生を判断する半断線判断部と、
前記半断線判断部が半断線発生と判断したら、それを報知する報知部とを有し、
前記半断線判断部は、電圧波形1周期を4分割して少なくともゼロクロス点から立ち上がる4分の1周期、及びゼロクロス点から立ち下がる4分の1周期の波形を監視し、
立ち上がる波形の中で分割点間の電圧変化が負の値を示したら、或いはたち下がる波形の中で分割点間の電圧変化が正の値を示したら、半断線発生と判断することを特徴とする半断線検出装置。 A measuring unit that obtains waveform information of the AC voltage applied to the electric wire, divides one cycle into at least 100, and outputs voltage value information at each division point.
A half-breakage determination unit that determines the occurrence of a half-breakage of the electric wire based on the dividing point voltage value information output by the measurement unit,
When the half-breakage determination unit determines that a half-breakage has occurred, it has a notification unit for notifying the occurrence of the half-breakage.
The half-break determination unit divides one cycle of the voltage waveform into four and monitors at least a quarter cycle rising from the zero cross point and a quarter cycle falling from the zero cross point.
If the voltage change between the dividing points shows a negative value in the rising waveform, or if the voltage change between the dividing points shows a positive value in the falling waveform, it is judged that a half disconnection has occurred. Semi-disconnection detection device.
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