JP4673183B2 - トラッキング検出装置及び検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンセントやプラグに生ずるトラッキングを検出するトラッキング検出装置及び検出方法に関する。

壁面等に設置したコンセントにプラグを接続した状態が長い間続くと、プラグ両刃間に塵等が付着する。このような状態のプラグの両刃間に温度変化等で結露が発生すると、両刃間で放電が発生する場合がある。そして、このような放電が断続的に発生すると、やがてコンセント或いはプラグの放電発生部周囲の樹脂の炭化（トラッキング）が進み、常時放電（トラッキング放電）が発生するようになる。そして、やがてトラッキング短絡に至り、大電流が流れる放電が発生して最悪の場合火災発生に至る問題がある。
このようなトラッキング短絡の発生が無いように、コンセントやプラグに発生するトラッキング放電を検出する装置として、特許文献１に開示された技術がある。これは、プラグに流れる電路電流の波形から高周波電流の電荷量、発生頻度、周波数別レベルを求めてトラッキング放電特有の現象を検出し、トラッキング短絡に至る前のトラッキング放電を検出して電路の遮断等を実施可能としている。

特開２００４−２７９２０５号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術の場合、トラッキング短絡に至る前の早期の検出を可能としているものの、負荷機器がインバータ回路を有している場合、トラッキング放電と類似する高周波の電路電流が流れるため、インバータ回路電流をトラッキング放電電流と判断してしまい誤動作する問題があった。また、トラッキング放電を検知する回路が複雑であった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、負荷機器がインバータ回路を備えていても誤作動すること無くトラッキングの発生を早期に検出でき、而も比較的簡易な回路構成で実施可能なトラッキング検出装置及び検出方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明に係るトラッキング検出装置は、負荷機器に通電する電路の電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段で検出した電流から所定周波数以上の高周波成分を除去する低域通過フィルタと、負荷機器が待機状態或いは停止状態にあることを検出する待機・停止検出回路と、トラッキング放電の発生或いはトラッキング生成を判定するトラッキング判定回路とを有し、トラッキング判定回路は、負荷機器が待機或いは停止状態にあるときのみトラッキング放電有無の判定を実施し、高周波成分が除去された電流波形一周期の間に正負双方のピーク値が所定の閾値を越えたらトラッキング放電発生と判定し、更に検出したトラッキング放電が所定回数に達したらトラッキング生成と判断してトラッキング発生信号を出力することを特徴とする。
この構成により、トラッキング放電を早期に検知でき、トラッキングの発生を初期の段階で判定できる。そして、負荷電流の影響を受けない待機或いは停止状態の時に判定動作するので、インバータ回路の電流を誤検知するようなことがない。従って、負荷電流を除去する為の回路が必要なく、高速フーリエ変換回路等複雑な回路を使用せずに実施することが可能となる。

尚、待機状態とは、動力部は停止状態にあり、数十ミリアンペア程度の電流を消費する各種センサ回路のみ能動状態となっている動作状態をいい、停止状態とは電源回路をオフし、センサ類も含め完全に停止状態にある場合をいう。

また、「トラッキング放電」とは、プラグ形成樹脂等の両刃間が炭化する（トラッキングが生成される）ことで発生する両刃間の放電をいう。

請求項２の発明に係るトラッキング検出方法は、負荷機器が待機状態或いは停止状態にあることを検知する待機・停止検出ステップと、この待機・停止時に電路電流波形を検出して電路電流が一周期する間に正負双方の値が所定の閾値を越えたらトラッキング放電発生と判断するトラッキング放電検知ステップと、このトラッキング放電が所定回数発生したらトラッキング生成と判断するトラッキング生成判定ステップとを有することを特徴とする。
この構成により、プラグ両刃間の放電を早期に検知できるので、トラッキングの発生を初期の段階で判定できる。そして、負荷電流の影響を受けない待機或いは停止状態の時に判定動作するので、負荷電流を除去する為の回路が必要なく、高速フーリエ変換回路等複雑な回路を使用せずに実施することが可能となる。

本発明によれば、プラグ両刃間のトラッキング放電を早期に検知でき、トラッキングの発生を初期の段階で判定できる。そして、負荷電流の影響を受けない待機或いは停止状態の時に判定動作するので、インバータ回路の電流を誤検知するようなことがないし、負荷電流を除去する為の回路が必要ない。そのため、高速フーリエ変換回路等複雑な回路を使用せずに実施することが可能となる。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るトラッキング検出装置の一例を示す回路ブロック図であり、１は負荷機器が接続された電路、２は電路１の電流を検出する電流検出手段としての変流器、３は高周波ノイズを削除する低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦとする）、４はトラッキング放電を検出するトラッキング検出部、５は電路１を電源から遮断する遮断手段、６は電路に接続された負荷機器であり、トラッキングを検出したら電路１を遮断する回路を示している。

トラッキング検出部３は、Ａ／Ｄ変換回路（第１Ａ／Ｄ変換回路）１０、電路１に接続された負荷機器が待機状態であるか停止状態であるか検出する待機・停止検出回路１１、トラッキング放電発生を判定するトラッキング判定回路としての演算回路１２、Ａ／Ｄ変換回路（第２Ａ／Ｄ変換回路）１３、判断要素や演算値を格納するレジスタ回路１５、遮断手段４の駆動信号を出力する判定出力回路１６を備えている。尚、トラッキング検出部３はマイクロコンピュータで構成されている。

このように構成されたトラッキング検出部３の動作を図２のフローチャートを基に説明する。負荷機器６に流れる電路電流は、変流器２により検出（Ｓ１）されてＬＰＦ３を介してトラッキング検出部４へ入力される。ＬＰＦ３は５００Ｈｚの遮断周波数を有し、５００Ｈｚ以上の周波数成分が削除（Ｓ２）されて入力される。トラッキング検出部３へ入力された電流信号は、第１Ａ／Ｄ変換回路１０でＡ／Ｄ変換（Ｓ３）されて、待機・停止検出回路１１に入力される。

待機・停止検出回路１１では、負荷機器６の動作状態が判断（Ｓ４）され、待機・停止状態にあれば演算回路１２はトラッキング検知動作を開始し、稼働状態にあればトラッキング検知動作はせず電路電流の検出（Ｓ１）を継続する。待機・停止検出回路１１は、例えば電路電流が５０ｍＡ以下で、それが５分間継続したら待機状態或いは停止状態にあると判断する。そして、負荷機器６が待機・停止状態であれば、演算回路１２は判定動作を開始する。
一方、演算回路１２には、第２Ａ／Ｄ変換回路１３でＡ／Ｄ変換された電流データが常時入力され、トラッキング放電の判定動作が成される。

演算回路１２は、第１Ａ／Ｄ変換回路１０から入力された電流データを受けて電路電流の周期を検出する。そして半周期ごとのピーク電流値を検出（Ｓ５）し、ピーク値を予め設定した正負の閾値と比較する。例えば、閾値はプラス／マイナス１００ｍＡと設定され、プラス／マイナス双方のピーク値が一周期する間に夫々の閾値を越えた（Ｓ６）ら、負荷が稼働していないか判断（Ｓ７）し、稼働していなければトラッキング放電発生と判断してその回数を加算（Ｓ８）する。

そして、所定回数に至るまで引き続き発生回数を演算（Ｓ９）する。放電発生回数が、所定回数（例えば、１００回）を超えたらトラッキング生成と判断してトラッキング発生信号を出力（Ｓ１０）し、判定出力回路１６は、トラッキング発生信号を受けて遮断手段５を遮断操作する。その結果、トラッキングの生成が初期の段階で検出でき、プラグ等の劣化が進前に処置を施すことが可能となる。

一方、図３は負荷機器６を停止させた状態でトラッキング放電が発生している電路電流波形の一例を示し、Ｐ１は電流波形、Ｐ２は電圧波形を示している。電路１を有するプラグ（図示せず）の両刃間に水を滴下させて人工的に結露を発生させ、トラッキング放電を発生させた場合の電路電流の波形を示している。この図に示すように結露状態で発生するトラッキング放電の場合、例えば２００ｍＡ程度のピーク値を有する放電電流が正負の双方で流れる。そのため、例えばプラス／マイナス１００ｍＡの閾値を設定することで、一周期内に発生するこの放電を検出でき、トラッキング放電を検知できる。

このように、トラッキング放電を検知するので初期の段階のトラッキング放電を検知でき、トラッキング生成の判定を初期の段階で実施できる。そして、負荷電流の影響を受けない待機或いは停止状態の時に判定動作するので、インバータ回路の電流を誤検知するようなことがない。従って、負荷電流を除去する為の回路が必要なく、高速フーリエ変換回路等複雑な回路を使用せずに実施することが可能となる。

尚、トラッキング放電が１００回程度発生しても、プラグの両刃間は部分的に炭化（トラッキングが生成）される程度で、火災に至るような大きな劣化が発生するようなことはない。また、トラッキング発生信号の出力（トラッキング生成の判定）は、トラッキング放電が１回或いは数回検知されただけで出力してもよいが、ノイズ等により誤検知は避けられないので５０〜２００回程度発生してから判定するのが好ましい。また、１０００回程度発生しても、大電流が流れる短絡状態に至ることは無いことが確認されているので、その程度発生してから判定しても良い。但し、この場合プラグ等の劣化はある程度進行した状態となる。
更に、回数だけでの判定に限定せず、放電継続時間も合わせて検知し、例えば５秒継続してトラッキング放電が発生したらトラッキング発生信号を出力するようにしても良いし、即遮断操作するのでなく、最初に警報信号を発報するよう構成してもよい。

本発明に係るトラッキング検出装置の実施形態の一例を示す回路ブロック図である。 トラッキング検出部の動作の流れを示すフローチャートである。 トラッキング放電が発生している電流波形図である。

符号の説明

１・・電路、２・・変流器（電流検出手段）、３・・低域通過フィルタ、４・・トラッキング検出部、１１・・待機・停止検出回路、１２・・演算回路（トラッキング判定回路）。

Claims (2)

1. 負荷機器に通電する電路の電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段で検出した電流から所定周波数以上の高周波成分を除去する低域通過フィルタと、負荷機器が待機状態或いは停止状態にあることを検出する待機・停止検出回路と、トラッキング放電の発生或いはトラッキング生成を判定するトラッキング判定回路とを有し、
   トラッキング判定回路は、負荷機器が待機或いは停止状態にあるときのみトラッキング放電有無の判定を実施し、高周波成分が除去された電流波形一周期の間に正負双方のピーク値が所定の閾値を越えたらトラッキング放電発生と判定し、更に検出したトラッキング放電が所定回数に達したらトラッキング生成と判断してトラッキング発生信号を出力することを特徴とするトラッキング検出装置。
2. 負荷機器が待機状態或いは停止状態にあることを検知する待機・停止検出ステップと、
   この待機・停止時に電路電流波形を検出して電路電流が一周期する間に正負双方の値が所定の閾値を越えたらトラッキング放電発生と判断するトラッキング放電検知ステップと、
   このトラッキング放電が所定回数発生したらトラッキング生成と判断するトラッキング生成判定ステップとを有することを特徴とするトラッキング検出方法。

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