JP3864381B2 - 直流電気システムにおけるアーク検出 - Google Patents
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Description
直流回路において、アーク故障から識別される波形を発生させることが可能な現象が存在することを心に留めておくべきである。例えば、負荷の切換は、ステップ変動を生じる。
5 分岐回路
9 電力制御モジュール
11 負荷
13 直列アーク
15 検出器
16 電圧センサ
17 ローカルスイッチ
21 センサ
23 プロセッサ
25 電源電圧センサ
27 送信器
29 受信器
33 プロセッサ
35 スイッチ
37 保護回路
Claims (40)
- 分岐回路(5)を介して直流電源(3)から直流負荷(111,112;11)に直流電力を供給する分配システム(1)においてアークに対する保護を与える装置(9)であって、
少なくとも1つの負荷(112;11)の端子間の直流電圧を感知する電圧感知手段(16;21)と、
前記直流電源の直流電圧を感知する電圧感知手段(25)と、
前記直流電源の感知された直流電圧と,前記少なくとも1つの負荷の端子間で感知された直流電圧との間の電圧差が、少なくとも所定の値に等しいとき、アーク信号を発生する処理手段(15;23;27;29;33,49;67,71,69)と、
前記アーク信号に応答して、前記直流電源から少なくとも1つの負荷(11)を分離するためにアーク信号に応答する手段(17)とを備え、
前記直流電源の直流電圧を感知する電圧感知手段(25)は、前記少なくとも1つの負荷(11)から遠くにあり、かつ前記処理手段は、プロセッサ(23)と、前記直流電源の感知された直流電圧及び前記少なくとも1つの負荷(11)の端子間で感知される直流電圧を前記プロセッサに供給する手段(27,29)とを含んでいることを特徴とする装置。 - 前記アーク信号に応答する手段(17)は、アーク信号に応答して、少なくとも1つの負荷(11)を前記直流電源から切り離すスイッチ(17)を含んでいることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記処理手段は、前記少なくとも1つの負荷(112)の端子間で感知された直流電圧が、所定のインターバル時間に対して少なくとも約25%電圧降下するとき、アーク信号を生じさせる手段(15)を含むことを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記所定のインターバル時間は、少なくとも約10ミリ秒(msec)であることを特徴とする請求項3記載の装置。
- 前記アーク信号に応答する手段(17)は、少なくとも1つの負荷(112)を前記直流電源から切り離すスイッチ(17)を含んでいることを特徴とする請求項4記載の装置。
- 前記直流電源の感知された直流電圧と前記少なくとも1つの負荷の端子間で感知された直流電圧との間の電圧差が、少なくとも約12ボルトであることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記プロセッサ(23)は、前記少なくとも1つの負荷(11)のすぐ近く配置されていることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記プロセッサ(23)に前記直流電源の感知された電源電圧を供給する手段(27,29)は、前記直流電源の感知された直流電圧によって前記分岐回路(5)に伝送される搬送信号を変調する送信器(27)を含んでいることを特徴とする請求項7記載の装置。
- 前記プロセッサ(23)に前記直流電源の感知された直流電圧を供給する手段は、前記分岐回路(5)から分離する通信システム(34)を含んでいることを特徴とする請求項7記載の装置。
- 前記プロセッサ(23)は、前記少なくとも1つの負荷(11)から遠くにある前記直流電源の直流電圧を感知する電圧感知手段(25)の真近に配置されていることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記少なくとも1つの負荷の端子間で感知された直流電圧を前記プロセッサ(23)に供給する手段(27)は、少なくとも1つの負荷の端子間で感知された直流電圧を、前記分岐回路(5)を介して前記プロセッサ(23)に伝送する手段(27)からなることを特徴とする請求項10記載の装置。
- 少なくとも1つの負荷の端子間で感知された直流電圧を前記プロセッサ(23)に供給する手段(27)は、前記少なくとも1つの負荷の端子間で感知された直流電圧によって搬送信号を変調する送信器(27)からなり、該送信器は、前記分岐回路(5)に前記変調された搬送信号を伝送することを特徴とする請求項11記載の装置。
- 少なくとも1つの負荷の端子間で感知された直流電圧を前記プロセッサ(23)に供給する手段(27)は、前記分岐回路(5)から分離する通信システム(34)を含んでいることを特徴とする請求項10記載の装置。
- 前記アーク信号に応答する手段(17)は、アーク信号に応答して、前記少なくとも1つの負荷(11)に直流電力を供給する前記分岐回路(5)を切り離す、前記プロセッサ(33)のすぐ近くにあるスイッチ(17)からなることを特徴とする請求項10記載の装置。
- 分岐回路(5)を介して直流電源(3)から直流負荷(11)に直流電力を供給する分配システム(1)において、アークに対して保護を与える装置(9)であって、
前記分岐回路(5)における電流を感知する電流感知手段(39)と、
この電流感知手段(39)によって感知された分岐回路(5)のステップ減少に応答するステップ検出器(43)と、
所定の時間、直流電源(3)から前記負荷(11)を切り離し、さらに前記負荷(11)を前記直流電源(3)に再び連結するためのステップ検出器(43)によって検出された電流のステップ減少に応答する切り離し手段(41)と、
前記負荷(11)を前記直流電源(3)に再連結後に、前記電流感知手段(39)によって感知された電流が、前記負荷(11)を前記直流電源(5)から切り離すときに前記電流感知手段(39)によって感知された電流の選択範囲内に戻らないときに、アーク信号を発生する手段(49)と、を含んでいることを特徴とする装置。 - 切り離し手段(41)は、さらに、前記検出された電流のステップ減少に応答して前記直流電源から前記負荷を切り離した状態に維持するために、前記アーク信号に応答することを特徴とする請求項15記載の装置。
- 前記アーク信号を発生する手段(49)は、前記電流のステップ減少後で前記負荷を前記直流電源から切り離す前に、前記電流感知手段(39)によって感知された電流から、前記負荷を前記直流電源に再連結した後に、前記電流感知手段(39)によって感知された電流を減算し、更に、前記電流のステップ減少後で前記負荷を前記直流電源から切り離す前に、これらの差の絶対値を前記電流感知手段(39)によって感知された電流で割り算し、その商が選択値よりも大きいときアーク信号を発生するためのプロセッサ(49)からなることを特徴とする請求項15記載の装置。
- 前記選択値は、約0.2であることを特徴とする請求項17記載の装置。
- ステップ検出器(43)は、少なくとも約25%のステップ減少率に対して応答することを特徴とする請求項15記載の装置。
- 前記負荷が前記直流電源から切り離される間の時間は、約5〜約30ミリ秒(msec)であることを特徴とする請求項19記載の装置。
- 分岐回路(5)を介して直流負荷(11)に直流電力を供給する直流分配システム(1)において、アークに対して保護を与える装置(9)であって、
前記分岐回路において感知される電流を示す電流センサ(39)と、
感知された電流における所定のステップ減少率を、減少値に検出するステップ検出器(43)と、
感知された電流におけるドリフトを検出する手段(63)と、
前記感知された電流が、前記減少値からドリフトするとき、アーク信号を発生する手段(67,69,71)と、を含むことを特徴とする装置。 - 電流のステップ減少後の所定の時間で感知された電流が、感知された電流におけるステップ減少の前に、感知された電流の値にまで上方に変動したとき、前記アーク信号を発生する手段(67,69,71)がアーク信号を発生することを特徴とする請求項21記載の装置。
- 電流における所定のステップ減少率は、少なくとも約25%であることを特徴とする請求項22記載の装置。
- 所定の時間は、約0.1〜約1秒であることを特徴とする請求項23記載の装置。
- アーク信号を発生する手段(67,69,71)は、感知された電流のステップ減少に続く感知された電流の下方ドリフトに応答する手段(65)をさらに含み、所定時間内に、所定カウント数のさらなる電流のステップ減少を検出したとき、アーク信号を生じることを特徴とする請求項21記載の装置。
- 所定のカウント数は、約2〜4カウントであることを特徴とする請求項25記載の装置。
- 所定の時間は、約0.1〜約1秒であることを特徴とする請求項26記載の装置。
- 分岐回路(5)を介して直流電源(3)からの所定の定格電流を引き出す負荷(112;11)に直流電源からの直流電力を与える分配システム(1)において、アークに対して保護を与える装置(9)であって、
前記負荷(112;11)によって生じた直流電流を感知する電流感知手段を含む感知手段(75;77;79)と、
この感知手段によって感知された直流電流が、所定のインターバル時間に対して、所定の定格電流の選択された比率で低下するとき、アーク信号を発生する処理手段(15;23;33)と、
前記アーク信号に応答して前記直流電源から前記負荷を切り離すために前記アーク信号に応答する手段(35)と、
を含むことを特徴とする装置。 - 前記処理手段(15;23;33)は、前記感知手段によって感知された直流電流が、所定の定格電流の少なくとも約75%に低下する時、前記アーク信号を発生することを特徴とする請求項28記載の装置。
- 所定のインターバル時間は、少なくとも約10ミリ秒(msec)であることを特徴とする請求項29記載の装置。
- 前記アーク信号に応答する手段(35)は、前記アーク信号に応答して、直流の前記負荷(112;11)を直流電源から切り離すスイッチ(17)を含むことを特徴とする請求項30記載の装置。
- 前記感知手段(75;77;79)は、また、直流電源電圧を関する電源電圧感知手段(25)を含み、前記処理手段(23;33)は、感知された直流電流が前記直流電源電圧に比例した所定の定格電流の選択された比率に低下するとき、アーク信号を発生することを特徴とする請求項28記載の装置。
- 前記所定の定格電流の選択された比率は、定格電流の約75%であることを特徴とする請求項32記載の装置。
- 電源電圧感知手段(25)は、前記負荷(11)から離れた位置にあり、処理手段(23;33)は、プロセッサ(23;33)と、前記感知手段によって感知された直流電流及び電源電圧を前記プロセッサに供給する手段(27,29)とを含むことを特徴とする請求項32記載の装置。
- プロセッサ(23;33)は、前記負荷(11)に近接して配置されていることを特徴とする請求項34記載の装置。
- 直流電源電圧をプロセッサに供給する手段(27,29)は、分岐回路(5)を介してプロセッサに直流電源電圧を送る手段(27)を含むことを特徴とする請求項35記載の装置。
- 直流電源電圧をプロセッサに供給する手段(27,29)は、分岐回路(5)から分離する通信システム(34)を含むことを特徴とする請求項35記載の装置。
- プロセッサ(23;33)は、前記負荷(11)から離れた電源電圧感知手段(25)に近接して配置されていることを特徴とする請求項34記載の装置。
- 前記感知手段によって感知された直流電流をプロセッサに供給する手段(27)は、前記負荷(11)によって引き出される感知された直流電流を、分岐回路(5)を介してプロセッサ(33)に送る手段(27)からなることを特徴とする請求項38記載の装置。
- 前記感知手段によって感知された直流電流をプロセッサに送る手段(27)は、前記分岐回路(5)から分離した通信システム(34)を含むことを特徴とする請求項36記載の装置
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