JP2735549B2 - 遮断器のデジタル固体引外し装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は分離可能な接点を有する遮断器のデジタル固
体引外し装置に関するものである。 遮断器の満足できる動作は接点の磨耗状態に依存し、
貧弱な接点はジュール効果のために過熱して、遮断器を
破壊することになる。遮断器は絶縁ケースをしばしば含
んでいる。そのケースはとくに成型されたケースであっ
て、信頼度が非常に高いが、遮断器の接点の状態を視覚
検査することがそのケースにより妨げられる。そのよう
な視覚検査は開放型の高定格、低電圧遮断器では頻繁に
行われる。それらの遮断器は磨耗した接点の分解および
交換のために配置される。遮断器全体が破損することを
避けるために接点の磨耗を適時に検出することが重要で
あるが、その点検はとくに部品を分解することなしに容
易に行えなければならない。 〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕 動作回数を指示することにより装置の機械的な磨耗を
指示するカウンタが遮断器にしばしば用いられる。しか
し、その指示は接点の磨耗度を知るには不十分である。
というのは、短絡電流の遮断による接点の磨耗は、定格
電流の遮断による接点の磨耗より大きいからである。 遮断した電流を考慮して遮断器の状態を点検すること
も提案されている。 現在の装置においては、開閉装置の接点に関連する機
械的接点が、記憶装置から読出した信号を送る。その記
憶装置のデータ入力電子が電流測定器へ接続され、記憶
装置の出力端子が、読出し時に測定された電流に関連す
る磨耗値を供給する。記憶装置から読出された磨耗値
は、接点の磨耗度を表す値を供給するように、加え合わ
される。この種の装置が遮断器に組合わせて用いられる
と、引外し指令が遮断器へ送られた時と、接点が開く時
の間に無視できない時間遅れが生ずることがあり、記憶
装置を読出す時に測定された電流の値は最大電流値に一
致しない。 遮断中の電流値ｉと、遮断回数ｎとから接点の磨耗度
を表す値をマイクロプロセッサが計算して積分∫in dt
を求め、その値が所定のしきい値より大きい時に遮断器
を引外す装置が知られている。 本発明の目的は、遮断器を分解することなしに、遮断
中の最大電流値を考慮に入れて、遮断器の接点の磨耗度
を指示することである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に従って、遮断器により保護されている導体を
流れる電流に比例するアナログ信号を発生する検出回路
と、前記アナログ信号を受ける入力端子と、対応する標
本化され、デジタル化された信号を発生する出力端子と
を有するアナログ−デジタル変換器と、長い遅延時間の
引外し機能と、短い遅延時間の引外し機能との少くとも
一方を行うためにデジタル化された信号が与えられ、所
定のしきい値をこえた時に遮断器引外し指令を発生する
マイクロプロセッサをベースとするデジタル処理装置
と、前記引外し指令により動作させられる遮断器引外し
手段とを備え、前記指令は信号の値に従って遅延させら
れ、前記デジタル処理装置は遮断器が遮断するたびに遮
断された電流の最大値を検出する検出器と、各遮断ごと
に、前記電流の遮断による接点の磨耗を表す磨耗値を前
記最大電流値で発生する装置と、前記磨耗値を加え合わ
せて、それを記憶装置に格納する装置と、その記憶装置
に格納され、前記接点の磨耗度を示す磨耗値を指示する
指示器とを備える分離可能な遮断器のデジタル固体引外
し装置が得られる。 固体引外し装置の場合には、各遮断ごとに遮断された
電流の最大値をとると有利である。そうすると磨耗指示
はとくに簡単である。実際に、記憶装置に入れられた磨
耗カーブと比較することにより、マイクロプロセッサは
接点の対応する磨耗値を定めることができる。接点の全
体的な状態を知るためにはそれらの磨耗値を単に一緒に
加え合わせる必要があるだけである。その状態は常時表
示され、または要求に応じて表示される。その表示は要
求に応じて行うことが好ましく、かつ遠隔で行うことが
できる。磨耗度が所定のしきい値をこえると、遮断器の
引外しにより警報器または自己保護装置が動作できる。
しきい値の超過はマイクロプロセッサ自体により検出さ
れる。磨耗指示は絶対に正確な測定値というわけではな
く、接点材料の品質、接点分離速度またはアーク移動速
度のような最大遮断電流以外の要因が接点の磨耗に影響
を及ぼす。しかし、それ以下では接点がどの場合にも磨
耗するはずがないような許容しきい値を設定できるのに
確度が十分であることが判明している。そのしきい値に
達すると、検査たとえば視覚検査を求められ、磨耗した
接点を交換するか、接点の磨耗が一部であれば、接点の
状態に応じた値だけしきい値を高くすることにより遮断
器の使用を続けるかの判定をユーザは下すことができ
る。しきい値の見積りにはある程度の経験を要し、かつ
一層慎重な管理を必要とすることはもちろんである。 本発明の磨耗指示器はデジタル固体引外し装置を用い
ることが利点である。マイクロプロセッサの容量はこの
付加機能を処理するのに十分である。遮断器の種類には
もちろん依存する磨耗カーブは、引外し装置を特注で製
作する時、とくに引外し装置の他の値および動作しきい
値が設定される時に、記憶装置に容易に入れることがで
きる。磨耗カーブは最大遮断電流の関数であり、個別変
化を入れることによりマイクロプロセッサの処理はとく
に簡単にされる。この近似は求められている確度にとく
に適合する。 好適な実施例においては、磨耗カーブは段付きカーブ
である。これにより、全ての単独現象を考慮に入れるこ
とがき、かつカーブを容易に修正できる。 〔実施例〕 第１図において、負荷（図示せず）に電力を供給する
３本の導体R,S,Tを有する配電装置が、回路を開放位置
に遮断できる遮断器を有する。この遮断器10の機構12は
有極リレー14により制御される。このリレーは、過負荷
または短絡が生じた時に、遮断器を引外させる。遮断器
10の主接点とともに動作する補助接点16がそれらの主接
点の位置を指示する。各導体R,S,Tには変流器18が組合
わされる。その変流器は組合わされている導体を流れる
電流に比例する信号を発生する。その信号は全波整流ブ
リッジ20へ与えられる。３個の整流ブリッジ20の出力端
子が、抵抗22と、ツェナーダイオード24と、ダイオード
26とを含む回路へ直列接続されて、抵抗22の端子へ導体
R,S,Tを流れる電流の最大値に比例する電圧信号を生
じ、ダイオード24の端子に電子回路へ供給する電圧を生
ずる。その電圧信号は増幅器28の入力端子へ与えられ
る。その増幅器の出力端子はアナログ−デジタル変換器
30へ接続される。そのアナログ−デジタル変換器の出力
端子はマイクロプロセッサ30の入力端子／出力端子１へ
接続される。このマイクロプロセッサ32の出力端子２は
有極リレー14へ接続され、入力端子３はクロック34から
信号を受け、入力端子４はキーボード36へ接続され、入
力端子６はROM38へ接続され、入力端子／出力端子５は
不揮発性のNOVRAM40へ接続され、出力端７が表示器42へ
接続され、入力端子８が補助接点16へ接続される。 第１図に示す引外し装置は保護機能、とくに、過負荷
が導体R,S,T回路に生じた時の長い遅延時間の引外し
と、回路中に障害が生じた時の短い遅延時間の引外しと
の少くとも一方の保護機能を実行する。1985年２月25日
付のフランス特許出願第8,503,159号を優先権主張の基
にしている米国特許出願第827,438号明細書に記載され
ている前記保護機能について詳しく説明する必要はな
い。導体R,S,Tを流れる電流の最大値を表すデジタル信
号はマイクロプロセッサ32の入力端子１へ与えられて、
記憶装置に格納されているしきい値と比較されて、その
信号がそれらのしきい値をこえているかどうかを検出
し、遅延された引外し指令または瞬時引外し指令を発生
する。その指令はリレー14へ与えられて遮断器10を遮断
する。この引外し装置は他の機能、とくに地絡保護すな
わち瞬時引外しももちろん行うことができる。 本発明は、マイクロプロセッサをベースとするどのよ
うな種類の固体引外し装置にも使用でき、ここで説明す
る種類の引外し装置に限定されるものではない。たとえ
ば、電流検出器は、電流の微分di/dtを表すアナログ信
号を供給する電流センサを有することができる。そのセ
ンサの出力端子は積分回路へ接続され、その積分回路の
出力信号はアナログ−デジタル変換器を介してマイクロ
プロセッサへ送られる。 本発明に従って、引外し装置は、接点の磨耗度を表す
値を発生および供給することにより保守機能を行う。計
算および試験を行った結果、遮断器が遮断するたびに、
接点が磨耗し、遮断される最大電流が大きいほど接点の
磨耗が大きいことが判明している。たとえば、遮断器の
可能な遮断回数Ｎと、遮断された最大電流との関係を示
すカーブを第２図に示す。このカーブはある種の遮断器
に対してもちろん妥当であり、64000アンペア以上の電
流を２回遮断した後は、接点は全く磨耗してしまったこ
とがわかる。一方、遮断される電流がたとえば250〜500
アンペアと特に小さいと、4000回の遮断の後で起るだけ
である。第２図の対数尺度を考慮に入れると、そのカー
ブは関係Ｎ×I^K2＝K1に対応する指数関数を表すもので
あることがわかる。ここに、K1とK2は遮断器の種類に関
係する定数である。このカーブはもちろん連続関数のカ
ーブであるが、第２図に示す段付きの表現によりマイク
ロプロセッサによる処理が容易となる。与えられたプラ
トーの電流値が、第２図のカーブに現されているよう
に、すぐ下のプラトーの電流値の２倍に等しいと、マイ
クロプロセッサによる処理は一層容易にされる。実験的
に得た段付きカーブを用いると、ある電流値に対して起
ることがある全ての単発現象を容易に考慮に入れること
ができるようにされる。したがって、必要があれば、あ
る与えられた点において対応表を修正することは、およ
び異なる種類の遮断器にこのカーブを採用することは非
常に容易である。遮断器の各遮断に、最大電流に依存す
るある接点磨耗が対応する。この磨耗（たとえば値100/
Nで表される）遮断器が遮断するたびに一緒に加え合わ
され、この場合には数100に達した時に、全磨耗に達す
る。接点の状態を知るために、遮断器の遮断が行われる
たびに遮断電流の最大値を単に測定せねばならず、対応
する接点磨耗が第２図に表されている関数により決定さ
れる。マイクロプロセッサは、それが引外し指令を発し
た時と、遮断器により監視されている回路が遮断された
時の間それに与えられた引き続電流値とを比較すること
により、マイクロプロセッサはどれが最大値に達したか
を判定する。それらの磨耗値を一緒に加えるだけで行わ
れた遮断により達した磨耗度をいつでも知ることができ
る。このデジタル固体引外し装置のマイクロプロセッサ
32はこの機能を実行するのにとくに適し、マイクロプロ
セッサの容量は全体としてこの種の固体引外し装置には
大きすぎるくらいである。また、遮断が行われた時に達
する電流の最大値は表示して、引外しが行われた時に最
大値に達したことをユーザーに指示することが好まし
い。最大遮断電流値Ｉと磨耗値100/Nの対応がマイクロ
プロセッサ32の入力端子６へ接続されているROM38に格
納される。引き続く電流プラトー値の比が２である場合
には対応表を簡単にでき、引き続く磨耗値だけをROM38
に格納するだけでよい。引き続く磨耗値は加え合わされ
てNOVRAMメモリ40に格納され、キーボード36に含まれれ
ている保守ボタン44が押された時にその格納値を表示器
42で表示できる。 第３図に示されている流れ図は本発明の保守機能を示
すものである。遮断器の自動引外しの場合には、マイク
ロプロセッサにより発生された引外し指令が、アナログ
−デジタル変換器30によりマイクロプロセッサ32の入力
端子１へ与えられた値から最大遮断電流値Ｉを測定する
ことにあるサブルーチンをトリガする。遮断器が手動で
開かれた場合には、補助接点16が閉じて信号をマイクロ
プロセッサ32の入力端子８へ送る。その遮断器遮断信号
は最大遮断電流測定サブルーチンもトリガする。もちろ
ん、マイクロプロセッサにより引外しが自動的に指令さ
れた時は、補助接点16は信号を入力端子８へも送る。し
かし、この場合には、この信号はマイクロプロセッサに
より考慮に入れられず、マイクロプロセッサは、引外し
指令が送られると遮断電流の最大値と測定を直ちに開始
する。実際には、マイクロプロセッサによる引外し指令
の送り出しからの最長遮断時間は既知であり、最大遮断
電流測定サブルーチンは、自動引外しの場合には引外し
指令の送り出しからの、または手動引外しの場合にはマ
イクロプロセッサの入力端子８に遮断信号を受けた時か
らの、この最長時間に対応する所定の時間中にマイクロ
プロセッサに供給された全ての電流値を考慮に入れる。 マイクロプロセッサ32はROM38からこの最大電流値Ｉ
に対応する磨耗値を得、それをNOVRAMメモリ40の内容に
加え合わせる。このプログラムは、遮断器10が遮断する
たびに実行され、対応する磨耗値がNOVRAMメモリ40に加
えられる。キーボード36中のボタン44を押すことによ
り、NOVRAMメモリ40の内容を要求し、それらの内容を表
示器42に表示するサイクルがトリガされて、NOVRAMメモ
リ40の内容が表示器42に表示される。その表示は永久的
とすることもできるが、そのような表示はほとんど興味
がなく、定期的に点検のためにのみ、とくに引外しの
後、および大きい短絡電流が生じた場合にのみ表示す
る。表示された磨耗値がある与えられたしきい値、この
例では値100、以下を保っている限りは、ユーザーは遮
断器が満足に動作すること、すなわち、接点が完全には
磨耗していないことを確かめられる。そのしきい値に達
すると、接点の状態を直ちに点検せねばならない。その
点検はユーザー自身で、または保守の専門家が行う。点
検する人は接点の磨耗を視覚検査その他の手段により確
認でき、またはその時点における磨耗度が遮断器の満足
な動作にまだ影響を及ぼすことがないことをおそらく確
認できる。この不確実性は、接点の磨耗に影響を及ぼす
が、マイクロプロセッサにより計算することが困難であ
るような外部の諸条件から生ずるものである。接点の磨
耗についてもっとよく研究することによりその不確実性
を小さくできる。本発明の磨耗指示器の主な関心事は、
ユーザーをあらゆる監視作業、および比較的長期間にわ
たる接点を交換すべきか否かの不確実な状態でなやませ
ることから解放することである。その期間が経過する
と、点検を行わなければならず、接点を交換することを
決定したら、別の点検を行うまでの同じ長さの別の期間
を設定する。もちろん、表示器42には、所定の磨耗度に
達した時に、点検を行うべきことをユーザーに知らせる
警報器を組合わせることができる。警報信号により遮断
器10を遮断させることもできる。この場合にはその遮断
の理由を指示させることも可能である。 遮断電流と接点の磨耗の間の対応値は遮断器の種類に
もちろん依存する。それら種々の値は種々のROM38に格
納できる。引外し装置が対応する遮断器に組込まれた時
に、その引外し装置に適切な記憶装置を組込むことがで
きる。マイクロプロセッサ32がプログラムされる時にそ
れらの値を入れることも可能である。定格電流を遮断す
るために遮断器10を手動で遮断すると接点の磨耗は減少
し、簡単な施設ではその磨耗は考慮に入れる必要はな
い。そうするとと補助接点16は省くことができ、マイク
ロプロセッサ32は、それ自身が有極リレー14へ送った遮
断器引外し情報を利用できる。接点の磨耗値と遮断電流
の関係を、マイクロプロセッサ32へ供給された数学的関
係により翻訳することができる。そうすると、マイクロ
プロセッサ32は磨耗値を直接計算できる。遮断電流の最
大値が適当な手段によりマイクロプロセッサ32へ直接与
えられ、または、導体R,S,Tを流れる電流の値を表す信
号を発生する回路が異なる種類のものであっても、本発
明の要旨を逸脱するものではないことが明らかである。
また、１個のマイクロプロセッサの処理容量が不十分で
あることが判明した時は、障害引外し機能と保守機能を
異なるマイクロプロセッサで処理することも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の引外し装置のブロック図、第２図は可
能な動作回数と遮断電流の大きさの関係を示すグラフ、
第３図は保守機能の流れ図である。 10……遮断器、14……有極リレー、16……補助接点、18
……変流器、20……全波整流ブリッジ、28……増幅器、
30……アナログ−デジタル変換器、32……マイクロプロ
セッサ、36……キーボード、38……ROM、40……不揮発
性RAM、42……表示器。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．分離可能な接点を持った電気回路遮断器を有するデ
   ジタル固体引き外しユニットにおいて、 前記回路遮断器により保護される導体中を流れる電流に
   比例するアナログ信号を発生する検出回路手段と、 前記検出回路に接続され、前記アナログ信号をサンプル
   されたデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換
   手段と、 前記アナログ・デジタル変換手段に接続され、前記サン
   プルされたデジタル信号が各所定しきい値を超えると
   き、長い遅れ時間または短い遅れ時間の少なくとも一方
   の後に引き外し指令を発生するデジタル処理手段であっ
   て、前記引き外し指令は前記サンプルされたデジタル信
   号の大きさの関数であるデジタル処理手段と、 前記引き外し指令に応じて前記分離可能な接点を開放す
   る手段とをそなえ、 前記デジタル処理手段は、 前記回路遮断器引き外し指令が発生したときと前記接点
   が実際に開放したときとの間に、前記処理手段に与えら
   れた前記デジタル信号の一連の値間の比較により前記分
   離可能な接点開放の各時点で生じる電流遮断の最大値を
   検出する手段と、 前記分離可能な接点の開放の度に、電流の前記最大値の
   各々の関数としての前記分離可能な接点の疲労を表す疲
   労値を発生する手段と、 一連の前記接点の開放から発生する一連の前記疲労値の
   合計を計算する手段と、 前記合計値をメモリに蓄積する手段と、 前記接点の疲労の度合いの表示を行うために前記合計値
   を表示する手段と をそなえた固体引き外しユニット。 ２．特許請求の範囲第１項記載のユニットにおいて、 前記発生する手段は、最大電流と疲労値との間の関係を
   表す段階的曲線を蓄積する手段を有するユニット。 ３．特許請求の範囲第１項記載のユニットにおいて、 前記合計値を蓄積する手段は、前記回路遮断器の接点が
   開放する度に対応する疲労値により増加する不揮発性メ
   モリである固体引き外しユニット。 ４．特許請求の範囲第３項記載のユニットにおいて、 前記回路遮断器の分離可能な接点を手動開放する手段
   と、 前記回路遮断器の手動開放を検出する手段と、 前記分離可能な接点の手動開放の検出により疲労値を検
   出する手段と をそなえる固体引き外しユニット。 ５．特許請求の範囲第３項記載のユニットにおいて、 前記不揮発性メモリ中に蓄積された前記合計値の表示を
   要求する手段をさらにそなえた固体引き外しユニット。 ６．特許請求の範囲第１項記載のユニットにおいて、 前記合計値が所定しきい値を超えたとき表示を発生する
   手段をさらにそなえた固体引き外しユニット。 ７．特許請求の範囲第６項記載のユニットにおいて、 前記表示に応答した引き外し指令を発生する手段をさら
   にそなえた固体引き外しユニット。