JP2786308B2 - ソリッドステートトリップ装置 - Google Patents

ソリッドステートトリップ装置

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JP2786308B2
JP2786308B2 JP2111590A JP11159090A JP2786308B2 JP 2786308 B2 JP2786308 B2 JP 2786308B2 JP 2111590 A JP2111590 A JP 2111590A JP 11159090 A JP11159090 A JP 11159090A JP 2786308 B2 JP2786308 B2 JP 2786308B2
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/34—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors of a three-phase system

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、三相幹線を保護するように構成された遮断
器用ソリツドステートトリツプ装置に関する。
〔従来の技術〕
この種の装置において、幹線方式導線に流れる電流に
比例するアナログ信号を発生す電流検出装置、および前
記信号が伝達されかつ前記信号が予定の閾値を超えたと
き遮断器トリツプ指令を発生する電子処理ユニツトを有
する装置はすでに知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
現在技術のトリツプ装置は、とくに、長時間遅延、短
時間遅延、瞬間的トリツプおよび接地障害保護を、シス
テムの一つ以上の相に影響する障害間の区別なしに、通
常の保護機能を奏する。いくつかの場合、現代技術のト
リツプ装置は三つの相に影響するのと同じように一部分
だけの障害を処理するとき、適当な保護作用を奏しな
い。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、この欠点は、電子処理ユニツトが障
害信号の第１閾値との比較装置、前記第１閾値より大き
い第２閾値との比較装置、および少なくとも予定数の第
１信号が第１閾値より小さく一方同時に少なくとも予定
数の第２信号が第２閾値より大きいかどうか決定する故
障型式検出装置を有することによつて解決される。
第１の変型実施例によれば、単相障害の存在は方式の
二つの導線によつて確実に検出され、中性線を備えた三
相方式の場合、一つの導線には、たとえば1.5IN程度の
（INは関連する回路遮断器電流の数）第１閾値より少な
い電流が流れ、一方別の導線にはたとえば5INの第２の
閾値より大きい電流が流れる三つの導線によつて確実に
検出される。
単相障害が検出されるとき障害型式検出装置によつて
発生された信号は電子処理ユニツトによつて適当な保護
を実施するため使用される。
長時間および短時間遅延保護は三相障害の場合によく
適しており、それらは単相障害の場合あまりにも遅く、
幹線方式のアンバランスを示し、この型式の障害は電子
処理ユニツトを長時間および短時間遅延機能を短絡し
て、遮断器を一層速く開かせる。
本発明の第２の別の実施例によれば、中性線を備えた
三相方式における“二連続極”型障害は、たとえばIN程
度の第１閾値より少ない電流がそれらを流れ、一方二つ
の導線にはたとえば２または3IN程度の第２の閾値より
大きい電流がそれらを流れることによつて確実に検出さ
れる。
特殊な実施例において、電子処理ユニツトは接地障害
保護機能を奏する装置および測定された信号が予定の閾
値を超えたときの障害保護抑圧装置を有し、障害型式検
出装置の出力信号は二連続極型障害を現すとき抑制す
る。
他の利点および特徴は、端なる非限定的例示として記
載されかつ図面に図示される、本発明の説明的実施例の
記載から容易に理解しうるであろう。
〔実施例〕
第１図において、三相の三本の導線１、２、３および
中立導線Ｎを有する三相配電方式は、回路を開放位置に
遮断しうる回路遮断器10を備えている。回路遮断器10の
機構12は過負荷または短絡の場合回路遮断器をトリツプ
する有極リレー14によつて制御される。各導線（１、
２、３、Ｎ）は電流変成器16を形成し、この変成器16は
対応する導線に流れる電流を現すアナログ信号を発生す
る。これらの信号は整流回路18に伝達され、その出力I
1、I2、I3およびINは電子処理ユニツト20に伝達され、
さらにその出力は有極リレー14を制御する。
トリツプ装置は標準的保護機能、とくに障害が起こつ
たときの長い時間遅延および／または短い時間遅延トリ
ツプを実施する。この技術に通じた人々に公知のこれら
の保護機能を詳細に説明することは必要ない。
本発明によれば、ユニツト20は障害型検出装置を有
し、その特殊な実施例は第２図に示されている。
方式の導線を流れる電流を現す信号I1、I2、I3および
INは、障害型検出装置に伝達される。
第２図において、これらの信号はそれぞれ第１組の増
幅器22〜28の演算増幅器の一つの非反転入力に加えられ
る。この第１組のすべての増幅器の反転入力は閾値電圧
S1に接続されている。このようにして、第１組の増幅器
の出力信号A1、A2、A3およびA4は、それぞれ、対応する
入力電流I1、I2、I3およびINが閾値S1より大きいとき、
論理レベル１に切替わる。
同様に、第２組の演算増幅器30〜36がそれらの非反転
入力においてそれぞれ電流I1、I2、I3およびINをうけ、
一方それらの反転入力は単一閾値電圧S2に接続されてい
る。したがつて第２組の増幅器の出力信号A5、A6、A7、
およびA8は、対応する入力電流が閾値S2より大きいとき
それぞれ論理レベル１に切替わる。
第１組の増幅器（22〜28）の出力（A1〜A4）は、抵抗
器（R1〜R4）によつて演算増幅器38の反転入力にそれぞ
れ接続され、この反転入力はまた抵抗器R9によつて供給
電圧Vccに接続され、さらにこの供給電圧Vccはすべての
演算増幅器に供給される。増幅器38の非反転入力は基準
電圧S3に接続されている。
第２組の増幅器（30〜36）の出力（A5〜A8）は、抵抗
器（R5〜R8）によつて演算増幅器40の非反転入力にそれ
ぞれ接続され、この非反転入力はまた抵抗器R10によつ
て供給電圧Vccに接続されている。増幅器40の反転入力
は基準電圧S4に接続されている。
増幅器38および40の出力A9およびA10にはそれぞれ第
１および第２のダイオードD1およびD2のカソードが接続
され、そのアノードは障害型式検出回路の出力Ａに接続
され、また、抵抗器R11によつて供給電圧に接続されて
いる。
第２図による障害型式検出回路の作用は下記の通りで
ある。すなわち、 増幅器38の反転入力に接続されたすべての抵抗器（R1
〜R4およびR9）は同じであり、この入力に伝達される信
号B1は下記の値を有する。
A1＝A2＝A3＝A4＝０のとき、すなわちすべての測定電
流が閾値S1より少ないとき B1＝Vcc/5 電流の一つがS1より多いとき B1＝2Vcc/5 電流の二つがS1より多いとき B1＝3Vcc/5 電流の三つがS1より多いとき B1＝4Vcc/5 すべての電流がS1より多いとき （A1＝A2＝A3＝A4＝１） B1＝Vcc となる。
同様に、増幅器40の非反転入力に接続されたすべての
抵抗器（R5〜R8およびR10）は同じであり、この入力に
伝達される信号B2は下記の値を有する。
すべての測定電流が閾値S2より少ないとき （A5＝A6＝A7＝A8＝０） B2＝Vcc/5 電流の一つがS2より多いとき B2＝2Vcc/5 電流の二つがS1より多いとき B2＝3Vcc/5 電流の三つがS1より多いとき B2＝4Vcc/5 すべての電流がS1より多いとき （A5＝A6＝A7＝A9＝１） B2＝Vcc となる 増幅器38の出力信号A9はB1が基準電圧S3より低い間論
理レベル１であり、B1がS3より高くなると直ぐに論理レ
ベル０に切替わり、基準電圧S3の選択により論理レベル
０における信号の数を現すA9を得ることができ、したが
つて閾値S1より少ない電流の数が得られる。
同様に、増幅器40の出力信号はB2が基準電圧より低い
間は論理レベル０にあり、B2がS4より高くなると直ぐに
論理レベル１に切替わり、基準電圧S3の選択により論理
レベル０における信号A5、A7、A8の数を現すA10を得る
ことができ、したがつて閾値S2より少ない電流の数が得
られる。
ダイオードD1およびD2は出力A9およびA10の間に論理A
ND機能を奏する。障害型式検出装回路の出力Ａは実際二
つの出力A9およびA10がともに論理レベル１であるとき
だけ論理レベル１である。しかして信号Ａは実際少なく
とも予定数の電流が閾値S1より少ない（A9＝１）一方少
なくとも他の予定数の電流が閾値S2より多い（A10＝
１）ことを現している。
閾値電圧S1およびS2ならびに基準電圧S3およびS4の適
当なな選択により、異なつた障害型式を検出することが
できる。
第１の変型実施例によれば、基準電圧S3およびS4は、 2Vcc/5＜S3＜3Vcc/5 Vcc/5＜S4＜2Vcc/5 のように選択される。
これらの条件のもとで、信号A9は少なくとも三つの電
流がS1より少ないとき論理レベル１にあり、信号A10は
少なくとも一つの電流がS2より大きいとき論理レベル１
にある。閾値電圧S2は閾値電圧S1より高く、したがつて
障害型式検出回路の出力Ａは三つの電流がS1より少なく
一方一つの電流がS2より多いときだけ論理レベル１に切
替わる。そのような信号は単相障害を現す。非限定的実
施例において、閾値電圧S1およびS2はそれぞれ1.5INと5
IN程度とすることができる。
同様に、単相障害は中立導線Ｎを有しない三相方式に
おいて検出することができる。この場合、回路が三相入
力I1、I2、I3のみを有するため、信号Ａは二つの電流が
S1より少なく一つの電流がS2より多いことを現さなけれ
ばならない。これを達成するため、基準電圧S3およびS4
は、 Vcc/2＜S3＜3Vcc/4 Vcc/4＜S4＜Vcc/2 ようになる。
中性線を備えた三相方式用の別の変型実施例によれ
ば、基準電圧S3およびS4は、 3Vcc/5＜S3＜4Vcc/5 2Vcc/5＜S4＜3Vcc/5 のように選択される。
これらの条件のもとで、信号A9は少なくとも二つの電
流がS1より少ないとき論理レベル１であり、信号A10は
少なくとも二つの電流がS2より多いとき論理レベル１で
ある。閾値電圧S2は閾値電圧S1より高く、したがつて障
害型式検出回路の出力信号Ａは二つの電流がS1より少な
く一方二つの電流はS2より多いときだけ論理レベル１に
切替わる。そのような信号は二連続極障害を現し、前記
電流は方式の導線を流れるS2より多い障害電流およびS1
より小さい比較的弱い電流である。非限定的実施例を得
るため、電圧S1およびS2はそれぞれINおよび２または3I
N程度に選択される。
とくに上記実施例において、障害型式検出回路はアナ
ログ回路である。本発明はこの型の実施例に限定される
ものでない。反対に、第１の予定の信号数を第１閾値よ
り少なく一方第２の予定数の信号を第２の閾値S2より多
く同時に決定しうる装置によつて達成することができ
る。マイクロプロセツサ使用トリツプ装置においては、
このことは方式の導線を通つて流れる電流を現す信号
（I1〜IN）が伝達されるマイクロプロセツサによつて直
接達成しうることは当然である。
単相障害を検出する場合、トリツプ装置の電子処理ユ
ニツト20は長時間および短時間遅延機能を停止し、回路
車短期を高速で開放する。
二連続極型障害の検出は、その一部として、接地保護
機能を奏し、かつ接地保護機能抑制装置を有し、測定さ
れた信号が予定の閾値を越えるとき、これらの抑圧装置
を抑制し、二連続極型障害が検出されるとき。実際、多
相方式において、方式導線内の電流がある閾値、たとえ
ば2INより多ければ、それらのベクトル和は接地障害が
ないときでも０でない。得られる信号は接地障害電流と
称せられる。接地障害でなくこの接地障害電流の存在に
よる、回路遮断器の見せ掛けのトリツプを回避するた
め、接地機能を有する現代技術の回路遮断器は一般的に
接地保護抑圧方式を有する。これらの方式は第３図に示
すように増大する接地障害トリツプ閾値Sh、または一つ
の相を流れる電流がある閾値たとえば2INを超えるとき
減少する接地障害信号とすることができる。障害が三相
であるならば有効なこの保護は、きわめて軽く負荷され
た導線に起こる接地障害をしや断することができ、電流
は通常の接地障害閾値（0.2IN）よりわずかに大きい
（第３図においてたとえば0.6IN）だけで、他の二つの
相の導線がきわめて大きくたとえばそれらを通る3INの
電流によつて負荷されているとき、実際この場合、現代
技術のトリツプ装置は、たとえばトリツプ閾値Shが検出
される接地障害（0.6IN）より大きい高い値（第３図に
おける0.8IN）に増加することにより、接地保護を抑制
する。
二連続極障害が方式に影響するとき、二つの導線には
位相および振幅が同じ、比較的高い電流が流れ、障害接
地電流は実際０である。接地障害保護抑圧（Ｉ＝3INに
対してSh＝0.8IN）は軽く負荷された導線に影響する接
地障害（0.2と0.8との間の）が検出されることを防止す
る。しかし、回路遮断器は二連続極に影響する短い時間
遅延形の障害に対するよりも接地障害に対して一層迅速
に反応しなければならない。二組極障害を現す信号を現
す電子処理ユニツト20は、接地障害保護の抑制を防止
し、トリツプ装置が他の方式の導線における接地障害を
検出することができるようにしている。アナログ装置に
より、またはマイクロプロセツサ使用の場合におけるプ
ログラミングによる、通常の方法で達成される、本発明
に必要な装置の一層詳細な説明は必要ない。
〔発明の効果〕
本発明は、トリツプ装置に、前記信号の第１閾値との
比較装置、第１閾値より大きい第２閾値との比較装置、
および少なくとも予定数の第１の信号が第１閾値より小
さく少なくとも予定数の第２の信号が第２の閾値より大
きいかどうか決定する装置を有する障害型式検出装置を
有する電子処理ユニツトを設けたことにより、障害の原
因を正確に把握し、適切に対応することができるように
なつた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明が実施されるトリツプ装置の簡単化され
たブロツク線図、第２図は本発明による障害型検出装置
の好ましい実施例を示し、第３図は同装置の導線を通る
最大電流に関する抑制された接地障害トリツプを示す図
である。 16……電流検出装置、20……電子処理ユニツト、22〜28
……比較装置、30〜36……比較装置、38、40……演算増
幅器。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】幹線方式導線に流れる電流に比例するアナ
    ログ信号を発生する、電流検出装置（16）、および前記
    信号（I1、I2、I3、IN）が伝達されかつ前記信号が予定
    の閾値を超えたとき遮断器トリツプ指令を発生する電子
    処理ユニツト（20）を有する、三相幹線方式を保護する
    ように構成された遮断器用ソリツドステートトリツプ装
    置において、前記トリツプ装置は、電子処理ユニツトが
    前記信号（I1、I2、I3、IN）の第１閾値（S1）との比較
    装置（22、24、26、28）、第１閾値（S1）より大きい第
    ２閾値（S2）との比較装置（30、32、34、36）、および
    少なくとも予定数の第１信号が第１閾値より小さく少な
    くとも予定数の第２信号が第２の閾値（S2）より大きい
    かどうか決定する装置（38、40、D1、D2）を備えた障害
    型式検出装置を有することを特徴とするソリツドステー
    トトリツプ装置。
  2. 【請求項２】障害型式検出装置は前記第１の数が２に等
    しく第２の数が１に等しいとき単相障害を現す信号
    （Ａ）を発生することを特徴とする請求項１に記載のト
    リツプ装置。
  3. 【請求項３】幹線方式は中性線を備えた三相方式であ
    り、障害型式検出装置は前記第１の数が３に等しくかつ
    前記第２の数が１に等しいとき単相障害を現す信号
    （Ａ）を発生することを特徴とする請求項１に記載のト
    リツプ装置。
  4. 【請求項４】INは回路遮断電流に関連し、第１閾値（S
    1）は1.5・IN程度であり第２閾値（S2）は５・IN程度で
    あることを特徴とする請求項１に記載のトリツプ装置。
  5. 【請求項５】幹線方式は中性線を備えた三相方式であ
    り、障害型式検出装置は前記第１および第２の数が２に
    等しいとき二連続極型障害を現す信号（Ａ）を発生する
    ことを特徴とする請求項１に記載のトリツプ装置。
  6. 【請求項６】前記電子処理ユニツトは接地障害保護機能
    を奏する装置および測定された信号が予定の閾値を超え
    るとき接地障害保護の感度を抑圧する装置を有し、障害
    型式検出装置の出力信号（Ａ）は二連続極型障害を現す
    とき前記感度抑圧装置を抑制することを特徴とする請求
    項１に記載のトリツプ装置。
  7. 【請求項７】INは回路遮断電流に関連し、第１閾値（S
    1）はIN程度でまた第２閾値（S2）は２または3IN程度で
    あることを特徴とする請求項１に記載のトリツプ装置。
  8. 【請求項８】前記電子処理ユニツト（20）はマイクロプ
    ロセツサ型装置であることを特徴とする請求項１に記載
    のトリツプ装置。
  9. 【請求項９】第１閾値に対する信号比較装置はその非逆
    転入力において幹線方式の一つを流れる電流を現す信号
    （I1、I2、I3、IN）をまたそれらの逆転入力に前記第１
    閾値（S1）をそれぞれうけ入れる第１組の演算増幅器
    （22、24、26、28）を有し、前記演算増幅器の出力（A1
    〜A4）はそれぞれ第１演算増幅器（38）の逆転入力（B
    1）に抵抗器（R1〜R4）によつて接続され、また供給電
    圧（Vcc）に抵抗器（R9）によつて接続され、前記第１
    演算増幅器（38）はその非逆転入力において前記第１組
    の増幅器の少なくとも前記第１予定数の出力（A1〜A4）
    が論理レベル０であるとき論理レベル１であるように決
    定された基準電圧（S3）をうけ入れ、またその非逆転入
    力において主要方式の一つを流れる電流を現す信号（I
    1、I2、I3、IN）をまたそれらの逆転入力において前記
    第２閾値（S2）をそれぞれうけ入れる第２組の演算増幅
    器（30、32、34、36）を有し、前記第２組の増幅器出力
    （A5〜A8）はそれぞれ第２演算増幅器（40）の逆転入力
    （B2）に抵抗器（R5〜R8）によつて接続され、また供給
    電圧（Vcc）に抵抗器（R10）によつて接続され、前記第
    ２演算増幅器（40）はその逆転入力に前記第２組の増幅
    器の少なくとも前記第２の予定数の出力（A5〜A8）が論
    理レベル１であるとき論理レベル１であるように決定さ
    れた基準電圧（S4）をうけ入れ、第１および第２の演算
    増幅器（38、40）の出力（A9、A10）はそれぞれ第１お
    よび第２のダイオード（D1、D2）のカソードに接続さ
    れ、そのアノードは障害形式検出装置の出力（Ａ）にま
    た抵抗器（R11）によつて供給電圧（Vcc）に接続された
    ことを特徴とする請求項１に記載のトリツプ装置。
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