JP4077531B2 - 交流回路の直列アーク故障検出装置 - Google Patents
交流回路の直列アーク故障検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4077531B2 JP4077531B2 JP11352197A JP11352197A JP4077531B2 JP 4077531 B2 JP4077531 B2 JP 4077531B2 JP 11352197 A JP11352197 A JP 11352197A JP 11352197 A JP11352197 A JP 11352197A JP 4077531 B2 JP4077531 B2 JP 4077531B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- derivative
- time window
- generating
- response
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
- H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
- H02H1/0015—Using arc detectors
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H02H3/44—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 the rate of change of electrical quantities
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電気系統における直列アークの検出及びその遮断に関する。
【0002】
【従来の技術】
交流電気系統のアーク故障には,並列アークと直列アークの2つの種類がある。
【0003】
並列アーク故障は線間故障または接地故障であり,導体上の絶縁物がすり切れるか穿孔が生じた場合に起こることがある。かかる並列アーク故障が発生すると,典型的な回路遮断器のピックアップ電流値よりも通常は低いがかなりの大きさの電流が流れることがある。この現象は,アーク電流により生じる反発力が導体を一時的に引き離し消弧する傾向があるため間欠的である。このため,並列アークはスパッタリングアークと呼ばれることが多い。
【0004】
一方,直列アーク故障は例えば,導体が切断状態か,接続不良か,または接続部が緩んだ状態にある時単一の導体に生じるものである。直列アークの電流は負荷に左右されるが,ミリアンペアの範囲である。線間アークまたは接地アークを検出する従来の方法及び装置はそれなりに有効である。しかしながら,低レベルのアークが負荷と直列に発生している場合,これらの技術で検出するのは不可能である。その理由は,これら従来の技術の感度をただ増加させるには2つの障害があるからである。即ち,感度を増加させると,さらに多くの負荷または負荷の組合せにより誤トリップが生じる可能性がある。加えて,低電流では,主としてアークを吹き離すには電流レベルが低すぎ,電流が零交差点の不連続部分を除き連続であるため,電流波形が高電流で発生する波形と異なる。直列アークを検出しようとする従来の試みは主としてアーク電流の高周波数成分を分析することを主眼としている。かかる方法はこの高周波数成分の種々の良さの指数(figures of merit)の分析を含むのが普通である。しかしながら,この方法には幾つかの問題点がある。まず第1に,例えばコンピュータのような負荷の多くは入力に容量性フィルタを含むが,変圧器入力を有するモータ或いはオーディオ装置のような負荷は電気系統に対して誘導性インピーダンスと成る。かかる負荷はアーク電流の高周波成分をフィルタリングにより除去する。さらに,アーク電流の高周波数成分を分析するこれらアーク検出器の多くはマイクロプロセッサを必要とするため,広範囲に利用されるためにはコストが高すぎる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従って,直列アーク故障を検出する改良型装置及び方法を提供すると言う課題がある。
【0006】
さらに,容量性フィルタ入力,変圧器及びモータ負荷を含む普通の負荷の任意なものを給電する交流回路に使用可能な直列アーク故障検出装置及び方法を提供すると言う課題がある。
【0007】
さらに,アークが被保護回路部分のいずれの箇所に生じてもかかるアークを検出できる直列アーク検出方法及び装置を提供すると言う課題がある。
【0008】
故障電流の広い動的範囲に亘って動作可能なかかる直列アーク故障検出方法及び装置を提供すると言う課題がある。
【0009】
さらに,広範囲の使用を可能にする低コストの改良型アーク故障検出装置及び方法を提供すると言う課題がある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題は,直列アークが交流電流に認識可能で予測可能な歪みを発生させるという発見に基づく本願発明により解決される。電圧がアーク電圧以下になる各半サイクルの間電流は零になり,電圧が次の半サイクルにおいて再びアーク電圧以上になるまで零のままである。アーク電圧は通常,一定であるため,交流波形の不連続部分は零交差ごとに規則的に繰り返し発生する。これらの不連続部分により電流の二次導関数には反対極性のパルスが発生する。パルスの極性は零交差時において2つの方向,即ち反転する。零交差時に発生する2つのパルスの間隔は零交差時の不連続部分の長さに等しい。この時間はアーク電圧,線電圧及び線周波数の関数であり,電流レベルの線形関数ではない。従って,この現象を利用すると,広い範囲の電流振幅に亘りアーク故障を検出できる。
【0011】
本発明によると、交流回路の交流電流を応答して、直列アーク故障のような交流電流の不連続部分に対応するパルスを含む、交流電流の時間に関する二次導関数を表わす二次導関数信号を発生する手段と、二次導関数信号に応答して、二次導関数信号中の第1の極性を有する第1のパルスに対応する第1の信号を発生する手段と、二次導関数信号に応答して、二次導関数信号中の第1の極性とは反対の第2の極性を有する第2のパルスに対応する第2の信号を発生する手段と、第1の信号に応答して、第1の信号から所定時間経過後に開始される所定持続時間の時間窓を形成する時間窓手段と、時間窓手段と第2の信号を発生する手段とに応答して、第2の信号が前記時間窓内で発生するか否かをチェックする手段と、前記チェック手段に応答して、第2の信号が前記時間窓内で発生すると直列アーク故障を示す出力信号を発生する出力信号発生手段とより成る交流回路の直列アーク故障検出装置が提供される。
本発明によると、交流回路の交流電流を応答して、直列アーク故障のような交流電流の不連続部分に対応するパルスを含む、交流電流の時間に関する二次導関数を表わす二次導関数信号を発生する手段と、二次導関数信号に応答して、二次導関数信号中の第1の極性を有する第1のパルスに対応する第1の信号を発生する手段と、二次導関数信号に応答して、二次導関数信号中の第1の極性とは反対の第2の極性を有する第2のパルスに対応する第2の信号を発生する手段と、第1の信号に応答して、第1の信号から所定時間経過後に開始される第1の時間窓を形成する第1の時間窓手段と、第1の時間窓手段と第2の信号を発生する手段とに応答して、第2の信号が第1の時間窓内で発生するか否かをチェックする第1のチェック手段と、第1のチェック手段に応答して、第2の信号が第1の時間窓内で発生すると第1の事象信号を発生する第1の事象信号発生手段と、第2の信号に応答して、第2の信号から所定時間経過後に開始される第2の時間窓を形成する第2の時間窓手段と、第2の時間窓手段と第1の信号を発生する手段とに応答して、第1の信号が第2の時間窓内で発生するか否かをチェックする第2のチェック手段と、第2のチェック手段に応答して、第1の信号が第2の時間窓内で発生すると第2の事象信号を発生する第2の事象信号発生手段と、所与の時間周期内に所定数の第1及び第2の事象信号が発生すると直列アーク故障を示す出力信号を発生する出力信号発生手段とよりなる交流回路の直列アーク故障検出装置をも提供される。
本発明によると、交流回路の直列アーク故障を検出する方法であって、交流回路の交流電流を応答して、直列アーク故障のような交流電流の不連続部分に対応するパルスを含む、交流電流の時間に関する二次導関数を表わす二次導関数信号を発生させ、二次導関数信号に応答して、二次導関数信号中の第1の極性を有する第1のパルスに対応する第1の信号を発生させ、二次導関数信号に応答して、二次導関数信号中の第1の極性とは反対の第2の極性を有する第2のパルスに対応する第2の信号を発生させ、第1の信号に応答して、第1の信号から所定時間経過後に開始される時間窓を形成し、第2の信号が時間窓内で発生するか否かをチェックし、第2の信号が時間窓内で発生すると直列アーク故障を示す出力信号を発生させるステップより成る交流回路の直列アーク故障検出方法をも提供される。
【0012】
2つの負荷が直列アークの波形によく似た波形を発生させることが知られている。ランプの調光装置と,例えばテレビ受像機に用いられるような全波整流器と容量性入力フィルタを用いる電源である。この電源が発生させる波形は,電源投入時における非常に短い時間周期を除き直列アークよりも長い不連続部分をもつものと予想できる。従って,本発明の好ましい実施例では,互いに反対極性のパルス対が所定のタイミングで繰り返し発生するパターンが感知される場合に限りアークを示す出力信号を発生させる手段を用いる。
【0013】
ランプ調光装置が発生する電流の二次導関数信号は,零交差時において極性が交番する3つのパルスを有する。第1と第2のパルスの間の間隔は調光装置の設定の関数であり,従って直列アークについて予想されるタイミングの範囲内にある。しかしながら,第2の第3のパルスは常に非常に接近している。従って,本発明の装置は,第3のパルスが第2のパルスの後の所定持続時間の区間内で発生すればアークを示す出力信号の発生を阻止する手段を含む。加えて,第1のパルスの後であるがその区間の前に別のパルスが発生してもその出力信号の発生がブロックされる。
【0014】
本発明は,零交差時におけるパルスの1方向だけの或いは両方向における極性の変化を検出する手段を含む。後者の場合,零交差時におけるパルスの両方向における極性の変化に応答する手段によって出力信号が発生する場合に限り最終的な出力信号を発生させる手段を設けることができる。
【0015】
【実施例】
以下,添付図面を参照して本発明を実施例につき詳細に説明する。
【0016】
図1は,交流電気系統における直列アークに関連する波形を示す。図1(A)は交流電気系統の電流を示す。交流電気系統の電圧がアーク電圧(120ボルトの系統では通常,約20乃至30ボルト)以下になると,図1(A)の3に示すように電流が中断する。電圧が次の半サイクルにおいてアーク電圧よりも高くなりアークが再点弧するまで,電流は零のままである。かくして,点5におけるアーク再点弧後に電流が生じる。
【0017】
図1(A)に示すアーク電流1の一次導関数を図1(B)の7で示す。図示のように,電流の遮断時と,再発生時に実質的なステップ状部分9及び11が生じる。図1(C)はアーク電流の二次導関数13を示す。この二次導関数信号13は,アークの遮断時及び再点弧時の電流の不連続部分に起因する一対のパルス17,19(総称して15)を含んでいる。これらのパルス17,19は互いに反対極性である。また極性変化の方向は零交差の方向に左右される。換言すれば,極性変化の方向は半サイクルごとに逆転する。
【0018】
叙上のように,負荷としてのランプ調光装置は,直列アークが発生させる波形によく似た波形を発生させる。調光装置は,負荷に供給される電力を抑制するために交流電圧の各半サイクルの間スイッチング装置の導通を遅延させる。電力をある範囲に亘って設定できるようにするため位相遅延角は選択可能であるのが普通である。このスイッチングの遅延により,図2(A),(B),(C)に示すような波形が生じる。図2(A)は調光装置の電流波形21を示す。図示のごとく,この電流は半サイクルの終点である23においてオフとなり,25において調光装置のスイッチが再びオンになるまで零のままであり,その後点27において急激に増加した後,再び正弦波形となる。図2(B)は調光装置の電流の一次導関数29を示す。図示のごとく,その一次導関数は値が零になる所で不連続部分31を有し,また33においてスパイクを含む。図2(C)は調光装置の電流の二次導関数を示す波形35である。図示のごとく,調光装置の電流の二次導関数は電流が零になる所で小さなパルス37を有し,その後零のままである。そして,電流が最初に流れ初めて急激に増加する所で第1のパルス41を,また正弦波形に移行する所で第2のパルス43を有する。図示のごとく,パルス41と43は互いに反対極性である。また,パルス37と41も互いに反対極性であることが分かる。
【0019】
本発明の直列アーク検出方法は,直列アーク故障により生じる電流の二次関数の第2のパルス19が第1のパルスとは反対極性で第1のパルスから予想可能な時間の後生じるという事実を利用するものである。従って,かかるパルスは,交流電気系統の電流の二次導関数において第1のパルスから所定時間経過後に開始される時間窓の間に生じる第1のパルスとは反対極性の第2のパルスを探すことにより検出できる。図2(C)を参照して,調光装置は時間的に離隔した極性が反対の一対のパルス37,41を発生させることが分かる。パルス41及び43もまた互いに反対極性のパルス対であるが,それらは常に間髪を入れずに発生する。しかしながら,パルス37と41の間のタイミングはパルス17と19を検出するための窓の中に入る。直列アーク故障を調光装置から判別するために,本発明は調光装置の電流の二次導関数の第2のパルス41の直ぐ後に生じる第3のパルス43を探す。また,第2のパルスが第1のパルスの直後に生じる状態を無視する。
【0020】
図3及び4は,線導体または中性導体であろう一本の導体105を有する交流電気系統103の直列アーク故障を検出するため本発明に従って構成されたアーク故障検出装置101の実施例を示す。感知回路107は導体105を流れる電流の二次導関数を感知する。この感知回路107は変流器109を有し,この変流器は低μで磁束飽和レベルが高い粉末状の鉄のような材料の鉄心を用いて電流信号の一次導関数di/dtを発生させる。電流のこの一次導関数信号は,分路キャパシタ113及び抵抗115よりなる帯域幅リミッタ111により帯域幅を制限される。直列のキャパシタ119及び抵抗121より成る微分器117は電流信号の二次導関数di2/dtを発生させる。フィードバック抵抗127とフィードバックキャパシタ129を有する演算増幅器125より成る回路123は帯域幅をさらに制限する。背面接続の2つのツェナーダイオード131は,二次導関数信号di2/dtの大きなパルスによる演算増幅器125の飽和を防止する。キャパシタ133は60ヘルツの雑音をさらに減衰させる。演算増幅器125の入力に接続したキャパシタ135は無線周波数雑音信号を抑制する。
【0021】
二次導関数信号di2/dtに生じるパルスは広い動的レンジを有することがあるから,フィードバック抵抗141と入力抵抗143を有する演算増幅器139より成る増幅段137を設ける。また,背面接続されたツェナーダイオード145は演算増幅器139が大きなパルスにより飽和するのを防止し,またキャパシタ147は無線周波数雑音信号を抑制する。
【0022】
感知回路107はまた,差動コンパレータ149,151を有し,これらのコンパレータは増幅器段137の出力をそれぞれ6.5ボルト及び19.5ボルトの基準電圧と比較する。演算増幅器125及び139には+13ボルトのバイアスが印加されているため,コンパレータ149の非反転入力とコンパレータ151の反転入力に印加される信号は二次導関数信号が零の時は13ボルトである。かかる条件下において,コンパレータ149,151の出力は高レベルにあり,コンパレータ149の出力の反転MINUS信号はプルアップ抵抗153により13ボルトまで引き上げられる。同様に,コンパレータ151の出力の反転PLUS信号もプルアップ抵抗155により13ボルトまで引き上げられる。演算増幅器139の出力の二次導関数信号di2/dtの正のパルスは6.5ボルトの絶対しきい値よりも高いため,同様に,反転PLUS信号は低レベルとなる。絶対値が6.5ボルト以上の負のパルスは反転MINUS信号を低レベルにする。かくして,反転PLUS信号及び反転MINUS信号は通常,高レベルであるが,二次導関数信号di2/dtの正及び負のパルスにそれぞれ応答して瞬間的に低レベルとなる。
【0023】
図4は,二次導関数信号di2/dtのパルスの極性変化が所定の方向でありそれらの間のタイミングが所定の関係にある場合それに応答してアークを示す出力信号を発生する信号発生回路157を示す。反転PLUS信号は第1の単安定マルチバイブレータタ159のB入力に印加される。反転PLUS信号の負または後方の縁部は単安定マルチバイブレータ159によるタイミングを始動させ,第1のタイミング区間を画定する。これにより単安定マルチバイブレータ159のQ出力が高レベルとなる。単安定マルチバイブレータ159がタイムアウトするとそのQ出力が低レベルとなり,第2の単安定マルチバイブレータ161をトリガーして第2のタイミング区間を開始する。これが直列アーク故障の場合反対極性の第2のパルスが現れるタイミング区間、即ち時間窓である。
【0024】
出力信号発生器162はR−Sフリップフロップ163を有し,そのリセット入力Rには第2の単安定マルチバイブレータ161の反転Q出力が接続されている。単安定マルチバイブレータ161の反転Q出力は通常,第2のタイミング区間にある間を除き高レベルであるため,R−Sフリップフロップ163のQ出力は通常,低レベルである。R−Sフリップフロップ163のS入力は負の論理NAND回路165に接続され,このNAND回路には入力として第2の単安定マルチバイブレータ161の反転Q出力と,反転MINUS信号が印加される。この反転MINUS信号は,直列抵抗169と分路キャパシタ171を含む遅延回路167を介して加えられる。負の論理NAND回路165は第2のタイミング区間の間,第2の単安定マルチバイブレータ161の反転Q出力によってのみ許容状態にされる。第2のタイミング区間の間に二次導関数信号di2/dtに負のパルスが発生すると(反転MINUS信号が低レベルになると),R−Sフリップフロップ163のS入力が高レベルとなり,R−SフリップフロップのQ出力を高レベルにセットする。遅延回路167は,この第2のタイミング区間に第3のパルスの発生がないことが判明するまで,R−Sフリップフロップ163のセットを防止する。この状態は,一方の入力に反転PLUS信号を,もう一方の入力に第2の単安定マルチバイブレータ161の反転Q出力を有する負の論理NAND回路173を含む回路により検出される。従って,負の論理NAND回路173の出力はこの第2のタイミング区間の間は通常,零である。負の論理NAND回路173のこの出力はNOR回路175の入力となり,このNOR回路は第2の入力は負の論理NAND回路177の出力を受ける。このNAND回路177は後述するように,第2のタイミング区間の間低レベルである。かくして,通常,第2のタイミング区間の間,NOR回路175の出力は高レベルであり,これにより第1及び第2の単安定マルチバイブレータ159,161の反転R入力が高レベルに維持される。第2のタイミング区間の間反転PLUS信号が低レベルになって第2のタイミング区間に第2のパルスが発生したか或いはタイミング開始後第3のパルスが発生したことが指示されと,負の論理NAND回路173の出力は高レベルとなり,NOR回路175の出力が低レベルとなって,両方の単安定マルチバイブレータ159,161がリセットされる。第2の単安定マルチバイブレータ161がリセットされると,その反転Q信号が高レベルとなり,R−Sフリップフロップ163をリセットし,また負の論理NAND回路165を非作動状態にして,遅延回路167がタイムアウトした後,反転MINUS信号がR−Sフリップフロップをセットするのを防止する。
【0025】
負の論理NAND回路177は第2のパルスの発生が早すぎる場合,即ち第1のタイミング区間内で発生した場合,タイミングを終了させる。この第1のタイミング区間の間,負の論理NAND回路177は第1の単安定マルチバイブレータ159からの反転Q信号により許容状態にある。反転MINUS信号は第1のタイミング区間の間通常は,高レベルにあり,そのため負の論理NAND回路177の出力が低レベルである。しかしながら,反転MINUS信号が低レベルとなり,二次導関数信号di2/dt中に第2のパルスが発生したことが指示されると,負の論理NAND回路177の出力は高レベルとなり,単安定マルチバイブレータ159,161をNOR回路175を介してリセットする。
【0026】
R−Sフリップフロップ163のQ出力が高レベルとなって,第1のパルスの所定時間(第1のタイミング区間)経過後に開始される区間(第2のタイミング区間)内に正のパルスに続いて負のパルスが検出されたことが指示されると,出力信号発生器162の一部を形成する第3の単安定マルチバイブレータ179がタイミング区間のカウントを開始する。R−Sフリップフロップ163のこの出力はまたカウンタ181をクロックする。R−Sフリップフロップ163が単安定マルチバイブレータ179により設定されたタイミング区間の間にパルスを発生するたびにカウンタ181のカウントが増加する。単安定マルチバイブレータ179がタイムアウトすると,その反転Q出力が高レベルとなりカウンタ181をリセットする。カウンタ181の複数の出力183の内の所定のものがアーク故障を示す出力信号184を構成する。この所定の出力のカウントは,正のパルスに続いて単安定マルチバイブレータ179により設定されるタイミング区間の間に負のパルスが発生した事象の回数を示す。
【0027】
図3及び4に示す回路は,二次導関数信号di2/dtに正のパルスの後所与のタイミング区間内に負のパルスが発生した事象の回数をカウントするだけである。従って,負から正への零交差の間に起こる事象をカウントするだけで,1サイクルにつき1回である。図4の反転PLUS信号と反転MINUS信号入力を逆にすると,反対方向の零交差の間に生じる事象を検出できる。再び,これは交流の各サイクルに1回の事象をカウントするだけである。直列アーク検出器の信頼性を向上させるために,半サイクルごとに二次導関数信号di2/dtに発生する互いに反対極性のパルスを検出できるようにする。これは図4の回路を二重に設け,反転PLUS信号と反転MINUS信号の入力を逆にしてそれぞれのR−Sフリップフロップの出力を共通のタイマー又は単安定マルチバイブレータ179及びカウンタ181に接続することにより達成できる。さらに簡単な構成は図5に示すような逆転回路185を設けることである。この逆転回路185は4つのCMOSスイッチ187,189,191,193を有する。スイッチ187は反転PLUS信号を出力Aに接続し,一方スイッチ189は同じ信号を出力Bに接続する。同様に,スイッチ191は反転MINUS信号を出力Aに接続し,スイッチ193は同じ信号を出力Bに接続する。スイッチ187と193はカウンタ181のQ1出力が高レベルになると同時に閉じられるため,このカウントが高レベルの時,反転PLUS信号が出力Aに接続され,反転MINUS信号が出力Bに接続される。インバータ195はスイッチ189,191をオンにしてカウンタのカウントの1つおきに反転PLUS信号と反転MINUS信号を逆転させる。これらの出力A,Bは図4の信号発生回路157の入力A,Bに接続されるため,交流電流の両方向の零交差時に起こる事象が検出されることが分かる。この場合,単安定マルチバイブレータ179により決まるタイミング区間の間のカウンタ181のカウントは,1つの方向の零交差時に生じる事象の最初に説明したカウントの二倍となる。
【0028】
本発明の直列アーク検出器はそれ自体で,直列アークを指示するものとして使用できる。また,回路遮断器に組み込むことによって直列アークに応答してトリップ信号を発生させることも可能である。さらに,米国特許第5,224,006号に開示したような並列アーク故障検出器にと共に使用することもできる。
【0029】
本発明の特定の実施例を詳細に説明したが,当業者にとっては本願の開示全体に照らして種々の変形例及び設計変更が想到されることであろう。従って,開示した特定の構成は例示の目的をもつものに過ぎず,本発明の技術的範囲を限定するのでなく,技術的範囲として頭書した特許請求の範囲の全幅及びその均等物の範囲を与えられるべきである。
【0030】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A),図1(B)及び図1(C)は交流電気系統の直列アークにより発生する電流波形,その一次導関数及び二次導関数をそれぞれ示す。
【図2】図2(A),図2(B)及び図2(C)は交流電気系統により付勢される調光装置が発生する電流波形,その一次導関数及び二次導関数をそれぞれ示す。
【図3】本発明による直列アーク検出器の一部の回路を示す。
【図4】本発明による直列アーク検出器の一部の回路を示す。
【図5】本発明の別の実施例に従って構成した図3及び4の回路の一部を示す。
【符号の説明】
1 電流波形
7 電流波形の一次導関数信号
13 電流波形の二次導関数信号
17 第1のパルス
19 第2のパルス
107 感知回路
157 信号発生回路
162 出力信号発生器
Claims (13)
- 交流回路(103)の交流電流(1)を応答して、直列アーク故障のような交流電流の不連続部分に対応するパルスを含む、交流電流の時間に関する二次導関数を表わす二次導関数信号(13)を発生する手段(107)と、
二次導関数信号(13)に応答して、二次導関数信号中の第1の極性を有する第1のパルス(17)に対応する第1の信号(反転PLUS)を発生する手段(151)と、
二次導関数信号(13)に応答して、二次導関数信号中の第1の極性とは反対の第2の極性を有する第2のパルス(19)に対応する第2の信号(反転MINUS)を発生する手段(149)と、
第1の信号に応答して、第1の信号から所定時間経過後に開始される所定持続時間の時間窓を形成する時間窓手段(159、161)と、
時間窓手段と第2の信号を発生する手段とに応答して、第2の信号が前記時間窓内で発生するか否かをチェックする手段(163)と、
前記チェック手段に応答して、第2の信号が前記時間窓内で発生すると直列アーク故障を示す出力信号(184)を発生する出力信号発生手段(157)とより成る交流回路(103)の直列アーク故障検出装置(101)。 - 前記出力信号発生手段(157)は第2の信号が前記時間窓の前で発生する場合は前記出力信号の発生を阻止する手段(173、175)を含むことを特徴とする請求項1の検出装置。
- 前記出力信号発生手段(157)は、二次導関数信号(13)が前記時間窓内で発生するさらに別のパルスを含む場合は前記出力信号の発生を阻止する手段(171、175、177)を含むことを特徴とする請求項2の検出装置。
- 出力信号の発生を阻止する前記手段(171、175、177)は、二次導関数信号(13)が前記時間窓内で発生するさらに別のパルスを含まないことが判明するまで前記出力信号の発生を遅らせる手段(171)を含むことを特徴とする請求項3の検出装置。
- 前記出力信号発生手段(157)は、二次導関数信号(13)が第1のパルス(17)の後で前記時間窓の前に発生する任意極性のさらに別のパルスを含む場合は前記出力信号の発生を阻止する手段(173、175、177)を含むことを特徴とする請求項2の検出装置。
- 前記出力信号発生手段(157)は、第2の信号が前記時間窓内で発生する回数をカウントする手段(181)と、そのカウントが所与の時間周期内に所定数に達する場合に限り前記出力信号を発生する手段(179)とより成る請求項1の検出装置。
- 交流回路(103)の交流電流(1)を応答して、直列アーク故障のような交流電流の不連続部分に対応するパルスを含む、交流電流の時間に関する二次導関数を表わす二次導関数信号(13)を発生する手段(107)と、
二次導関数信号(13)に応答して、二次導関数信号中の第1の極性を有する第1のパルス(17)に対応する第1の信号(反転PLUS)を発生する手段(151)と、
二次導関数信号(13)に応答して、二次導関数信号中の第1の極性とは反対の第2の極性を有する第2のパルス(19)に対応する第2の信号(反転MINUS)を発生する手段(149)と、
第1の信号に応答して、第1の信号から所定時間経過後に開始される第1の時間窓を形成する第1の時間窓手段(159、161)と、
第1の時間窓手段と第2の信号を発生する手段とに応答して、第2の信号が第1の時間 窓内で発生するか否かをチェックする第1のチェック手段(163)と、
第1のチェック手段に応答して、第2の信号が第1の時間窓内で発生すると第1の事象信号を発生する第1の事象信号発生手段(162、187、193)と、
第2の信号に応答して、第2の信号から所定時間経過後に開始される第2の時間窓を形成する第2の時間窓手段と、
第2の時間窓手段と第1の信号を発生する手段とに応答して、第1の信号が第2の時間窓内で発生するか否かをチェックする第2のチェック手段と、
第2のチェック手段に応答して、第1の信号が第2の時間窓内で発生すると第2の事象信号を発生する第2の事象信号発生手段(189、191)と、
所与の時間周期内に所定数の第1及び第2の事象信号が発生すると直列アーク故障を示す出力信号を発生する出力信号発生手段とよりなる交流回路(103)の直列アーク故障検出装置(101)。 - 前記出力信号発生手段は、第1及び第2の事象信号をカウントする手段(181)と、そのカウントが所与の時間周期内に所定数に達すると前記出力信号を発生する手段(179)とを含むことを特徴とする請求項7の検出装置。
- 交流回路(103)の直列アーク故障を検出する方法であって、
交流回路(103)の交流電流(1)を応答して、直列アーク故障のような交流電流の不連続部分に対応するパルスを含む、交流電流の時間に関する二次導関数を表わす二次導関数信号(13)を発生させ、
二次導関数信号(13)に応答して、二次導関数信号中の第1の極性を有する第1のパルス(17)に対応する第1の信号(反転PLUS)を発生させ、
二次導関数信号(13)に応答して、二次導関数信号中の第1の極性とは反対の第2の極性を有する第2のパルス(19)に対応する第2の信号(反転MINUS)を発生させ、
第1の信号に応答して、第1の信号から所定時間経過後に開始される時間窓を形成し、
第2の信号が時間窓内で発生するか否かをチェックし、
第2の信号が時間窓内で発生するとそれに応答して直列アーク故障を示す出力信号(184)を発生させるステップより成る交流回路の直列アーク故障検出方法。 - 第2の信号が第1の時間窓の前で発生する場合は前記出力信号の発生を阻止することを特徴とする請求項9の検出方法。
- 二次導関数信号(13)が前記時間窓内で発生するさらに別のパルスを含む場合は前記出力信号の発生を阻止することを特徴とする請求項10の検出方法。
- 二次導関数信号(13)が前記時間窓内で発生するさらに別のパルスを含まないことが判明するまで前記出力信号の発生を遅らせることを特徴とする請求項10の検出方法。
- 二次導関数信号(13)が時間窓の前に発生する任意極性のさらに別のパルスを含む場合は前記出力信号の発生を阻止することを特徴とする請求項10の検出方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/633603 | 1996-04-17 | ||
US08/633,603 US5726577A (en) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | Apparatus for detecting and responding to series arcs in AC electrical systems |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1062486A JPH1062486A (ja) | 1998-03-06 |
JP4077531B2 true JP4077531B2 (ja) | 2008-04-16 |
Family
ID=24540328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11352197A Expired - Fee Related JP4077531B2 (ja) | 1996-04-17 | 1997-04-14 | 交流回路の直列アーク故障検出装置 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5726577A (ja) |
EP (1) | EP0802602A3 (ja) |
JP (1) | JP4077531B2 (ja) |
AU (1) | AU710763B2 (ja) |
BR (1) | BR9700564A (ja) |
CA (1) | CA2202738C (ja) |
ZA (1) | ZA973154B (ja) |
Families Citing this family (64)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6242993B1 (en) | 1995-03-13 | 2001-06-05 | Square D Company | Apparatus for use in arcing fault detection systems |
US6532424B1 (en) | 1995-03-13 | 2003-03-11 | Square D Company | Electrical fault detection circuit with dual-mode power supply |
US6452767B1 (en) | 1995-03-13 | 2002-09-17 | Square D Company | Arcing fault detection system for a secondary line of a current transformer |
US6377427B1 (en) | 1995-03-13 | 2002-04-23 | Square D Company | Arc fault protected electrical receptacle |
US6246556B1 (en) | 1995-03-13 | 2001-06-12 | Square D Company | Electrical fault detection system |
US6259996B1 (en) | 1998-02-19 | 2001-07-10 | Square D Company | Arc fault detection system |
US5903159A (en) * | 1996-04-10 | 1999-05-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Microwave sensor for sensing discharge faults |
US5834940A (en) * | 1996-09-24 | 1998-11-10 | Brooks; Stanley J. | Arcing fault detector testing and demonstration system |
US5847913A (en) | 1997-02-21 | 1998-12-08 | Square D Company | Trip indicators for circuit protection devices |
US6625550B1 (en) | 1998-02-19 | 2003-09-23 | Square D Company | Arc fault detection for aircraft |
US5986860A (en) | 1998-02-19 | 1999-11-16 | Square D Company | Zone arc fault detection |
US6477021B1 (en) | 1998-02-19 | 2002-11-05 | Square D Company | Blocking/inhibiting operation in an arc fault detection system |
US6621669B1 (en) | 1998-02-19 | 2003-09-16 | Square D Company | Arc fault receptacle with a feed-through connection |
US6782329B2 (en) | 1998-02-19 | 2004-08-24 | Square D Company | Detection of arcing faults using bifurcated wiring system |
US6567250B1 (en) | 1998-02-19 | 2003-05-20 | Square D Company | Arc fault protected device |
US6459273B1 (en) * | 1998-11-23 | 2002-10-01 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Arc fault detector method |
US6373257B1 (en) * | 1998-12-09 | 2002-04-16 | Pass & Seymour, Inc. | Arc fault circuit interrupter |
US6229679B1 (en) | 1998-12-15 | 2001-05-08 | Macbeth Bruce F. | Arc fault circuit interrupter without DC supply |
FR2798527B1 (fr) * | 1999-09-10 | 2001-11-09 | Schneider Electric Ind Sa | Dispositif de protection terre sensible a des courants d'arc, declencheur et disjoncteur comportant un tel dispositif |
IL135120A0 (en) * | 2000-03-16 | 2001-05-20 | Sapir Michael | Apparatus for the detection and early warning of electrical arcing fault |
US6556397B2 (en) * | 2000-05-12 | 2003-04-29 | Human El-Tech, Inc. | Device and method for detecting arc fault |
US6577484B1 (en) * | 2000-12-12 | 2003-06-10 | Pass & Seymour, Inc. | Arc fault detector device utilizing the di/dt and 60 Hz components of an arcing waveform |
US6711510B2 (en) | 2001-02-20 | 2004-03-23 | Trw Inc. | Over-current protection method and device |
GB0104763D0 (en) * | 2001-02-27 | 2001-04-18 | Smiths Group Plc | Arc detection |
US7136265B2 (en) * | 2001-10-17 | 2006-11-14 | Square D Company | Load recognition and series arc detection using bandpass filter signatures |
US6717786B2 (en) | 2001-10-30 | 2004-04-06 | The Boeing Company | Automatic voltage source selector for circuit breakers utilizing electronics |
US7068045B2 (en) * | 2003-07-25 | 2006-06-27 | Gaton Corporation | Apparatus and method for real time determination of arc fault energy, location and type |
US7062388B2 (en) * | 2004-03-18 | 2006-06-13 | General Electric Company | Series arc detection |
AT500608B1 (de) * | 2004-07-14 | 2008-07-15 | Siemens Ag Oesterreich | Verfahren zur steuerung einer löschvorrichtung für eine rückspeisende stromrichterbrücke |
TWI344752B (en) * | 2004-10-18 | 2011-07-01 | Monolithic Power Systems Inc | Method for high efficiency audio amplifier |
US7268989B2 (en) * | 2005-04-11 | 2007-09-11 | Eaton Corporation | Arc fault circuit interrupter for a compressor load |
AU2006246275B2 (en) * | 2005-05-12 | 2010-12-23 | Corporation Nuvolt Inc. | Current sensor |
US7349188B2 (en) * | 2005-06-06 | 2008-03-25 | Eaton Corporation | Arc fault detector responsive to patterns in interval to interval change in integrated sensed current values |
US7573112B2 (en) * | 2006-04-14 | 2009-08-11 | Allegro Microsystems, Inc. | Methods and apparatus for sensor having capacitor on chip |
US7687882B2 (en) * | 2006-04-14 | 2010-03-30 | Allegro Microsystems, Inc. | Methods and apparatus for integrated circuit having multiple dies with at least one on chip capacitor |
TW200821460A (en) * | 2006-07-11 | 2008-05-16 | Yamaha Motor Co Ltd | Internal combustion engine controlling apparatus and automotive vehicle incorporating the same |
US20080013298A1 (en) | 2006-07-14 | 2008-01-17 | Nirmal Sharma | Methods and apparatus for passive attachment of components for integrated circuits |
US20080157781A1 (en) * | 2006-12-27 | 2008-07-03 | General Electric Company | Methods and systems for detecting series arcs in electrical systems |
US7463465B2 (en) * | 2006-12-28 | 2008-12-09 | General Electric Company | Series arc fault current interrupters and methods |
US20090171603A1 (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-02 | Sriram Changali | Methods of detecting series arcs in electrical signals |
US8054591B2 (en) * | 2008-07-24 | 2011-11-08 | General Electric Company | Arc detection using discrete wavelet transforms |
US8093670B2 (en) * | 2008-07-24 | 2012-01-10 | Allegro Microsystems, Inc. | Methods and apparatus for integrated circuit having on chip capacitor with eddy current reductions |
US20100052424A1 (en) * | 2008-08-26 | 2010-03-04 | Taylor William P | Methods and apparatus for integrated circuit having integrated energy storage device |
US8159793B2 (en) * | 2008-12-22 | 2012-04-17 | General Electric Company | Arc detection using detailed and approximate coefficients from discrete wavelet transforms |
US8170816B2 (en) * | 2008-12-29 | 2012-05-01 | General Electric Company | Parallel arc detection using discrete wavelet transforms |
US9551751B2 (en) | 2011-06-15 | 2017-01-24 | Ul Llc | High speed controllable load |
US8629539B2 (en) | 2012-01-16 | 2014-01-14 | Allegro Microsystems, Llc | Methods and apparatus for magnetic sensor having non-conductive die paddle |
US9494660B2 (en) | 2012-03-20 | 2016-11-15 | Allegro Microsystems, Llc | Integrated circuit package having a split lead frame |
US9812588B2 (en) | 2012-03-20 | 2017-11-07 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor integrated circuit with integral ferromagnetic material |
US9666788B2 (en) | 2012-03-20 | 2017-05-30 | Allegro Microsystems, Llc | Integrated circuit package having a split lead frame |
US10234513B2 (en) | 2012-03-20 | 2019-03-19 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor integrated circuit with integral ferromagnetic material |
US9634479B2 (en) * | 2012-11-16 | 2017-04-25 | Sensata Technologies, Inc. | Noise propagation immunity of a multi-string arc fault detection device |
US9411025B2 (en) | 2013-04-26 | 2016-08-09 | Allegro Microsystems, Llc | Integrated circuit package having a split lead frame and a magnet |
US10411498B2 (en) | 2015-10-21 | 2019-09-10 | Allegro Microsystems, Llc | Apparatus and methods for extending sensor integrated circuit operation through a power disturbance |
WO2017207535A1 (de) | 2016-05-31 | 2017-12-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Störlichtbogenerkennungseinheit |
CN109478775B (zh) * | 2016-05-31 | 2020-12-25 | 西门子股份公司 | 故障电弧识别单元 |
US11205891B2 (en) | 2016-05-31 | 2021-12-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Arc fault detection unit |
IT201800002111A1 (it) * | 2018-01-29 | 2019-07-29 | Abb Schweiz Ag | Metodo di rilevazione di un fenomeno di arco elettrico in una linea elettrica di bassa tensione. |
US10978897B2 (en) | 2018-04-02 | 2021-04-13 | Allegro Microsystems, Llc | Systems and methods for suppressing undesirable voltage supply artifacts |
JP7072982B2 (ja) * | 2018-04-13 | 2022-05-23 | 日東工業株式会社 | 放電事故検出構造 |
US11016133B2 (en) | 2018-12-12 | 2021-05-25 | Hamilton Sunstrand Corporation | Arc fault detection with sense wire monitoring |
US11047899B2 (en) | 2018-12-12 | 2021-06-29 | Hamilton Sunstrand Corporation | High frequency arc fault detection |
US10991644B2 (en) | 2019-08-22 | 2021-04-27 | Allegro Microsystems, Llc | Integrated circuit package having a low profile |
CN110703041B (zh) * | 2019-10-24 | 2020-09-15 | 西南交通大学 | 基于电流-电流导数二维空间的输电线路故障检测方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1169706A (en) * | 1966-09-29 | 1969-11-05 | English Electric Co Ltd | An Electrical Fault Detector |
US4376243A (en) * | 1981-01-26 | 1983-03-08 | General Motors Corporation | Arc detector for electric rod furnace |
FR2527381A1 (fr) * | 1982-05-19 | 1983-11-25 | Merlin Gerin | Relais electronique de detection d'arc |
US4949214A (en) * | 1989-08-28 | 1990-08-14 | Spencer George A | Trip delay override for electrical circuit breakers |
US5121282A (en) * | 1990-03-30 | 1992-06-09 | White Orval C | Arcing fault detector |
US5477150A (en) * | 1990-10-24 | 1995-12-19 | Hendry Mechanical Works | Electric arc and radio frequency spectrum detection |
US5185687A (en) * | 1991-03-28 | 1993-02-09 | Eaton Corporation | Chaos sensing arc detection |
US5208542A (en) * | 1991-03-28 | 1993-05-04 | Eaton Corporation | Timing window arc detection |
ZA926652B (en) * | 1991-09-26 | 1993-03-16 | Westinghouse Electric Corp | Circuit breaker with protection against sputtering arc faults |
US5224006A (en) * | 1991-09-26 | 1993-06-29 | Westinghouse Electric Corp. | Electronic circuit breaker with protection against sputtering arc faults and ground faults |
US5223795A (en) * | 1992-07-30 | 1993-06-29 | Blades Frederick K | Method and apparatus for detecting arcing in electrical connections by monitoring high frequency noise |
ZA941138B (en) * | 1993-02-26 | 1994-08-29 | Westinghouse Electric Corp | Circuit breaker responsive to repeated in-rush currents produced by a sputtering arc fault. |
US5452223A (en) * | 1993-08-20 | 1995-09-19 | Eaton Corporation | Arc detection using current variation |
-
1996
- 1996-04-17 US US08/633,603 patent/US5726577A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-04-04 AU AU17713/97A patent/AU710763B2/en not_active Ceased
- 1997-04-04 EP EP97105638A patent/EP0802602A3/en not_active Withdrawn
- 1997-04-14 JP JP11352197A patent/JP4077531B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-14 ZA ZA9703154A patent/ZA973154B/xx unknown
- 1997-04-15 CA CA002202738A patent/CA2202738C/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-17 BR BR9700564A patent/BR9700564A/pt not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5726577A (en) | 1998-03-10 |
CA2202738C (en) | 2003-12-30 |
BR9700564A (pt) | 1998-09-29 |
MX9702784A (es) | 1997-11-29 |
ZA973154B (en) | 1997-11-14 |
JPH1062486A (ja) | 1998-03-06 |
EP0802602A2 (en) | 1997-10-22 |
AU1771397A (en) | 1997-10-23 |
CA2202738A1 (en) | 1997-10-17 |
EP0802602A3 (en) | 1998-06-17 |
AU710763B2 (en) | 1999-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4077531B2 (ja) | 交流回路の直列アーク故障検出装置 | |
US5818237A (en) | Apparatus for envelope detection of low current arcs | |
EP1126572B1 (en) | Arc fault detector responsive to average instantaneous current and step increases in current and circuit breaker incorporating same | |
JP4870252B2 (ja) | アーク故障検知装置 | |
US6987389B1 (en) | Upstream/downstream arc fault discriminator | |
JP3587891B2 (ja) | 回路遮断器のトリップ装置 | |
EP0748021B1 (en) | Low cost apparatus for detecting arcing faults and circuit breaker incorporating same | |
JPH07153365A (ja) | 広帯域雑音排除性を有する地絡故障遮断器 | |
US4301330A (en) | Loudspeaker protection circuit | |
MXPA97005845A (en) | Device of detection of arc failure and circuit circuit that incorporates it | |
US6590754B1 (en) | AFCI with false trip prevention filter | |
EP0668505B1 (en) | Dual comparator trigger circuit for glitch capture | |
US7023196B2 (en) | High level arc fault detector | |
US5548207A (en) | Missing phase detector | |
JP2021032737A (ja) | アーク放電検知回路、及び、当該アーク放電検知回路を備えたアーク放電検知装置 | |
US5087909A (en) | Method and apparatus for radio frequency signal detection | |
JPH073440B2 (ja) | 信号検出装置 | |
JPS6248222A (ja) | パルス発生回路のサイリスタを保護する方法および装置 | |
MXPA97002784A (en) | Apparatus for detecting and responding to series arcs in ac electrical systems | |
JP7064239B2 (ja) | アーク放電検知回路を備えたアーク放電検知装置、アーク放電警報装置及び遮断器 | |
JP2600534B2 (ja) | 地絡検出装置 | |
US11808802B2 (en) | System and method for monitoring the polarization and conduction of a thyristor | |
JP3227228B2 (ja) | 地絡検出装置 | |
JPH04212A (ja) | 地絡検出装置 | |
SU1427463A1 (ru) | Устройство дл защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040401 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070611 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20070910 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20070918 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20071010 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20071015 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20071107 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20071112 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071211 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080122 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080201 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130208 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |