JP3288346B2 - 電流波形の直接判定方式を用いたコード・プラグ絶縁劣化検出装置の遮断器動作判定方法 - Google Patents

電流波形の直接判定方式を用いたコード・プラグ絶縁劣化検出装置の遮断器動作判定方法

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宣明 清地
和宏 梶本
真 椿
淳一 山本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コード・プラグに
生じた絶縁劣化部に流れる電流を検出した場合、検出信
号を出力する電流波形の直接判定方式を用いたコード・
プラグ絶縁劣化検出装置の遮断器動作判定方法に関する
ものである。
【0002】近年、電気火災は漸増傾向にある。このう
ちコード・プラグなどの電源コードからの火災が約1/
4を占めており、不適切な維持管理のために絶縁劣化
し、短絡・発火に至ったものと考えられている。OA機
器、クーラー等の電気機器が著しく増加する中、コンセ
ントに接続して使用されるが電気製品の数量、負荷容量
が増加し、今後とも電源コードから発生する電気火災は
増加する可能性がある。
【0003】
【従来の技術】そこで、このような電気火災を未然に防
ぐために例えば図1に示すような絶縁劣化検出装置が考
案された。すなわち、絶縁劣化発生時に、電流センサー
部1は電路13の電流を電圧信号に変換して、フィルタ
ー部10は前記電流センサー部の電圧出力から絶縁劣化
特有の高周波パルス電流を取り出して、パルス発生部1
2は前記フィルター部10の高周波パルス電流の頻度と
大きさをパルス幅に変換してパルス電圧を出力し、警報
判定部11は単位時間当たりの前記パルス電圧の継続時
間が閾値を越えたかどうか判定し、閾値を越えた場合、
警報判定回路4は警報信号を出力して遮断回路8から遮
断信号を出力してブレーカ9を遮断する絶縁劣化検出装
置である。
【0004】
【従来の技術課題】しかし、上に示した,従来の技術か
らなる装置では、以下に示すような不都合があった。
【0005】高周波パルスを多く含むインバータ機器の
負荷電流波形を絶縁劣化と判断して誤動作するため実用
化できなかった。
【0006】
【発明のが解決しようとする課題】そこで、本発明は、
係る事由に鑑みてなされたものであり、絶縁劣化部分を
流れる電流を検出でき、かつ家電機器などの突入電流な
どによって誤動作しない電流波形の直接判定方式を用い
たコード・プラグ絶縁劣化検出装置の遮断器動作判定方
法を提供することを課題とした。
【0007】
【課題を解決するための手段】係る課題を解決するため
に、請求項1の発明では、電路の電流値と電圧位相の信
号を常時監視して、電流値が、あらかじめ設定した電
圧位相の範囲で閾値Aを越え、かつ商用電源で3サイク
ル分以上の電流値のうち正極側、又は負極側のどちらか
一方の成分のピーク値の絶対値が3回連続して増加する
場合、絶縁劣化と判定して検出信号を出力することを特
徴とする電流波形の直接判定方式を用いたコード・プラ
グ絶縁劣化検出装置の遮断器動作判定方法を提供してい
る。
【0008】請求項2の発明では、電路の電流値と電圧
位相の信号を常時監視して、該電流値、あらかじめ設
定した電圧位相の範囲で商用電源の半サイクルの電流値
のピーク値の絶対値が閾値Aを超え、かつ次の半サイク
ルであらかじめ設定した電圧位相の範囲で電流値が、閾
値Aより低く設定した閾値Bより低くなると、絶縁劣化
と判定して検出信号を出力することを特徴とする電流波
形の直接判定方式を用いたコード・プラグ絶縁劣化検出
装置の遮断器動作判定方法を提供している。
【0009】請求項3の発明では、電路の電流値と電圧
位相の信号を常時監視して、該電流値、あらかじめ設
定した電圧位相の範囲で、商用電源の半サイクル分の電
流値のピーク値の絶対値が3回連続して閾値Aを超え、
かつ電流値のピーク値の絶対値が3回連続して増加する
もので、絶縁劣化と判定して検出信号を出力することを
特徴とする電流波形の直接判定方式を用いたコード・プ
ラグ絶縁劣化検出装置の遮断器動作判定方法を提供して
いる。
【0010】請求項4の発明では、請求項1から請求項
3の示す全て、もしくは請求項1から請求項3を選択的
に合わせ持つことを特徴とする電流波形の直接判定方式
を用いたコード・プラグ絶縁劣化検出装置の遮断器動作
判定方法を提供している。
【0011】
【作用】請求項1に述べた手段により、家電機器などの
電源入力時に突入電流から定常電流に移行する電流のピ
ーク値は減少するのに対して、絶縁劣化した部分を流れ
る電流値は、同極側に高い電流のピーク値が継続し、か
つ増加することを利用することによって絶縁劣化の検出
が可能となる。
【0012】請求項2に述べた手段により、家電機器等
の電源を切ったときの電流のピーク値の変化量に比べ
て、絶縁劣化した部分を流れる電流値の変化量の方が大
きいことを利用することによって絶縁劣化の検出が可能
となる。
【0013】請求項3に述べた手段により、家電機器な
どの電源入力時に突入電流から定常電流に移行する電流
のピーク値は減少するのに対して、絶縁劣化した部分を
流れる電流値は商用電源の半サイクル分の電流値のピー
ク値の絶対値が3回連続して増加することを利用するこ
とによって絶縁劣化の検出が可能となる。
【0014】請求項4に述べた手段により、家電機器な
どの動作状態の変化時の電流変化と、絶縁劣化した部分
を流れる電流値の変化の違いを区別することによって、
絶縁劣化を検出が可能となる。
【0015】
【実施例の説明】以下に本件発明について図面を用いて
詳細に説明する。
【0016】図5に本件発明請求項1の実施例を示す。
まず、電流センサー部1は、電路13の片極を変流器に
貫通させておき電流値を電圧信号に変換して出力する。
【0017】電流信号増幅部2は、電流センサー部1の
電圧信号の絶対値をとり増幅する。
【0018】電圧センサー部3は、変流器の接続されて
いる監視電路に、並列に変圧トランス等を接続して低圧
の電圧に変換する。
【0019】電圧位相検出部4は、電圧センサー部3の
正弦波の出力電圧を同じ位相の矩形波の電圧位相信号に
変換する。
【0020】ピーク電流検出部5は、前記位相信号の半
周期から電路の電圧が一定閾値を超える特定の位相範囲
を計算して、当該特定の位相範囲において電流信号増幅
部2の電流信号が、あらかじめ高く設定した閾値Aを超
えていた場合、その半サイクル終了時にピーク電流値を
出力するが、あらかじめ低く設定した閾値Bより低い場
合はピーク電流値を0に設定して出力する。
【0021】判定部7は、ピーク電流検出部5のピーク
電流値の出力から、商用電源の3サイクル分の電流値の
うち正極側、又は負極側の半サイクルのピーク値の絶対
値のどちらか一方が連続して増加した場合、絶縁劣化と
判定して検出信号を出力する。
【0022】また、ピーク電流検出部5と判定部7の処
理はマイコンを用いてもよい。
【0023】閾値Aの設値は、絶縁劣化時に流れる電
流である80A前後を設置する。閾値Bは、家電機器の
負荷電流の大きさで動作しないように20A前後を設定
する。
【0024】以上の処理を具体的に説明すると、例えば
図2に示すように、負側のピーク電流値の絶対値が3つ
連続して閾値Aを越え、かつ連続して増加しているよう
な場合、絶縁劣化による電流が流れたと判断する。家電
機器などの電源入力時に突入電流から定常電流に移行す
る電流のピーク値は減少する電流波形の変化と、絶縁劣
化時に同極側に高い電流のピーク値が継続し、かつ増加
する電流波形の変化の違いから判別ができる。
【0025】図5に本件発明請求項2の実施例を示す。
まず、電流センサー部1は、電路13の片極を変流器に
貫通させてあり、コード・プラグに生じた絶縁劣化部分
に流れる特有の電流値を電圧信号に変換して出力する。
【0026】電流信号増幅部2は、電流センサー部1の
電圧信号の絶対値をとり増幅する。
【0027】電圧センサー部3は、変流器の接続されて
いる監視電路に、例えば並列に変圧トランス接続して低
圧の電圧に変換する。
【0028】電圧位相検出部4は、電圧センサー部3の
正弦波の出力電圧を同じ位相の矩形波の電圧位相信号に
変換する。
【0029】ピーク電流検出部5は、前記位相信号の半
周期から電路の電圧が一定閾値を超える特定の位相範囲
を計算して、当該特定の位相範囲において電流信号増幅
部2の電流信号が、あらかじめ高く設定した閾値Aを超
えていた場合、その半サイクル終了時にピーク電流値を
出力するが、あらかじめ低く設定した閾値Bより低い場
合は0を出力して、また、あらかじめ高く設定した閾値
Aより低くかつあらかじめ低く設定した閾値Bより高い
場合は、例えば閾値Bを出力する。
【0030】判定部7は、ピーク電流検出部5からピー
ク電流値の出力を受けて、かつ次の半サイクルでピーク
電流検出部5から0の出力を受けた場合、絶縁劣化と判
定して検出信号を出力する。なお、ピーク電流検出部5
と判定部7の処理はマイコンを用いてもよい。
【0031】以上の処理を具体的に説明すると、例えば
図3に示すように、約100Aの電流が商用周波数の半
波分流れているので閾値Aを越えており、さらに次の半
波ではほとんど流れていないことから閾値Bよりも低い
電流となっているので、絶縁劣化が発生と判断する。そ
れにより、家電機器の電源を切ったときの電流の小さな
変動と、絶縁劣化が発生時に流れる電流の大きな変動の
違いから判別できる。
【0032】図5に本件発明請求項3の実施例を示す。
【0033】まず、電流センサー部1は、電路13の片
極を変流器に貫通させてあり、コード・プラグに生じた
絶縁劣化部分に流れる特有の電流値を電圧信号に変換し
て出力する。
【0034】電流信号増幅部2は、電流センサー部1の
電圧信号の絶対値をとり増幅する。
【0035】電圧センサー部3は、変流器の接続されて
いる監視電路に、例えば並列に変圧トランス接続して低
圧の電圧に変換する。
【0036】電圧位相検出部4は、電圧センサー部3の
正弦波の出力電圧を同じ位相の矩形波の電圧位相信号に
変換する。
【0037】ピーク電流検出部5は、前記位相信号の半
周期から電路の電圧が一定閾値を超える特定の位相範囲
を計算して、当該特定の位相範囲において電流信号増幅
部2の電流信号が、あらかじめ高く設定した閾値Aを超
えていた場合、その半サイクル終了時にピーク電流値を
出力するが、あらかじめ低く設定した閾値Bより低い場
合0を出力する。
【0038】判定部7は、ピーク電流検出部5のピーク
電流値の出力が3回連続して増加していた場合、絶縁劣
化と判定して検出信号を出力する部分である。なお、ピ
ーク電流検出部5と判定部7の処理はマイコンを用いて
もよい。
【0039】以上の処理を具体的に説明すると、例えば
図4に示すように、半波毎の電流値の絶対値が3つ連続
して閾値Aを越え、かつ増加している場合、絶縁劣化に
よる電流が流れたと判断する。それにより、家電機器な
どの電源入力時に突入電流から定常電流に移行する電流
のピーク値は減少する家電機器の負荷電流と絶縁劣化に
よる電流を区別することができる。
【0040】図5に本件発明請求項4の実施例を示す。
請求項1から請求項3の示す全て、もしくは請求項1か
ら請求項3を選択的に合わせ持っている。請求項1から
請求項3に示す複数の家電機器の負荷電流と絶縁劣化に
よる電流を同時に区別することができる。
【0041】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明によれば、
家電機器などの電源入力時に突入電流から定常電流に移
行する電流のピーク値は減少するのに対して、絶縁劣化
した部分を流れる電流値は、同極側に高い電流のピーク
値が継続し、かつ増加することを利用することによって
絶縁劣化の検出が可能となる。
【0042】請求項2の発明によれば、家電機器等の電
源を切ったときの電流のピーク値の変化量に比べて、絶
縁劣化した部分を流れる電流値の変化量の方が大きいこ
とを利用することによって絶縁劣化の検出が可能とな
る。
【0043】請求項3の発明によれば、家電機器などの
電源入力時に突入電流から定常電流に移行する電流のピ
ーク値は減少するのに対して、絶縁劣化した部分を流れ
る電流値は連続3半サイクルの増加することを利用する
ことによって、絶縁劣化を検出が可能となる。
【0044】請求項4の発明によれば、請求項4に述べ
た手段により、家電機器などの動作状態の変化時の電流
変化と、絶縁劣化した部分を流れる電流値の変化の違い
を区別することによって、絶縁劣化を検出が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の絶縁劣化検出装置
【図2】絶縁劣化部分に流れる電流波形の例
【図3】絶縁劣化部分に流れる電流波形の例
【図4】絶縁劣化部分に流れる電流波形の例
【図5】本件発明の実施例
【符号の説明】
1 電流センサー部 2 電流信号増幅部 3 電圧センサー部 4 電圧位相検出部 5 ピーク電流検出部 7 判定部 8 遮断回路 9 ブレーカ 10 フィルター部 11 警報判定部 12 パルス発生部 13 電路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 淳一 広島市南区大州3丁目1番42号テンパー ル工業株式会社内 審査官 越川 康弘 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/02 G01R 31/04 H01H 73/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電路の電流値と電圧位相の信号を常時監視
    して、電流値が、あらかじめ設定した電圧位相の範囲
    で閾値Aを越え、かつ商用電源で3サイクル分以上の電
    流値のうち正極側、又は負極側のどちらか一方の成分の
    ピーク値の絶対値が3回連続して増加する場合、絶縁劣
    化と判定して検出信号を出力することを特徴とする電流
    波形の直接判定方式を用いたコード・プラグ絶縁劣化検
    出装置の遮断器動作判定方法。
  2. 【請求項2】電路の電流値と電圧位相の信号を常時監視
    して、該電流値、あらかじめ設定した電圧位相の範囲
    で商用電源の半サイクルの電流値のピーク値の絶対値が
    閾値Aを超え、かつ次の半サイクルであらかじめ設定し
    た電圧位相の範囲で電流値が、閾値Aより低く設定した
    閾値Bより低くなると、絶縁劣化と判定して検出信号を
    出力することを特徴とする電流波形の直接判定方式を用
    いたコード・プラグ絶縁劣化検出装置の遮断器動作判定
    方法。
  3. 【請求項3】電路の電流値と電圧位相の信号を常時監視
    して、該電流値、あらかじめ設定した電圧位相の範囲
    で、商用電源の半サイクル分の電流値のピーク値の絶対
    値が3回連続して閾値Aを超え、かつ電流値のピーク値
    の絶対値が3回連続して増加するもので、絶縁劣化と判
    定して検出信号を出力することを特徴とする電流波形の
    直接判定方式を用いたコード・プラグ絶縁劣化検出装置
    の遮断器動作判定方法。
  4. 【請求項4】請求項1から請求項3の示す全て、もしく
    は請求項1から請求項3を選択的に合わせ持つことを特
    徴とする電流波形の直接判定方式を用いたコード・プラ
    グ絶縁劣化検出装置の遮断器動作判定方法
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