JP5288757B2 - 電子式遮断器 - Google Patents

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本発明は、自機の動作異常を通知する電子式遮断器に関する。
従来から、電路の電流情報と電圧情報に基づいて電路を引き外す電子式遮断器が知られている。図11に、このような電子式遮断器の一構成を示す。電子式遮断器101は、電路111に配せられ外部電源112と電子式遮断器101を接続する接点113と、接点113により電路111を引き外す引き外し回路部102と、電路111に流れる電流を検出する電流検出部103と、電路111の電圧を検出する電圧検出部104と、電流検出部103と電圧検出部104とによって検出された電流情報と電圧情報とに基づいて引き外し回路部102に引き外し信号を出力する処理部105と、を備えている。また、電子式遮断器101は、機構部品によって構成された短絡センサ131と引き外し部132を備えており、短絡センサ131と引き外し部132は、電路111に短絡が発生すると電路111を引き外す。
電流検出部103は電路111の電流を検出し、電流情報It、Is、Irを処理部105へ出力する。電圧検出部104は電路111の電圧を検出し、電圧情報Vst、Vrsを処理部105へ出力する。処理部105は、取得した電流情報と電圧情報に基づいて短絡や過電流や過不足電圧等の異常を判断し、異常と判断した場合には、引き外し回路部102に引き外し信号を出力し、電路111を引き外す。
図12は、電子式遮断器101に求められる電流検出性能を示す。横軸は電流の大きさを示し、縦軸は引き外しの動作時間を示す。電流検出は短絡領域と過電流領域の2種類を検出する必要があり、短絡領域ではある一定時間以内に引き外さなければならず、過電流領域では、過電流レベルに応じた引き外し時間に引き外さなければならない。また、電圧検出では、過電圧と不足電圧に条件があり、電圧のレベルに応じて引き外しを行うまでの時間が異なる。処理部105は、電流と電圧のそれぞれの条件に基づいて引き外し信号を出力する。また、電子式遮断器101は、処理部105が暴走や故障をし、処理部105から引き外し信号が出力されないときにも、短絡発生時には短絡センサ131によって、電路111の引き外しを行なう。
しかし、電子式遮断器101は、処理部105が暴走や故障したときに短絡以外の過電流等の異常が発生した場合には、電路111の引き外しが行えない。
また、処理部の暴走時の復帰用にウォッチドッグタイマを処理部に外付けして、暴走時に処理部のリセットを行えるようにした電子式遮断器が知られている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に示されるような電子式遮断器においては、マイコンが故障して動作を停止した場合には、電路の引き外しを行うことができず、また、故障の通知も行われない。
特開平5−250978号公報
本発明は、上記問題を解消するものであり、通電情報を処理する処理部に異常が発生すると異常を通知する電子式遮断器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項1の発明は、電路を引き外す引き外し回路部と、電路に流れる電流を検出する電流検出部と、電路の電圧を検出する電圧検出部と、前記電流検出部又は電圧検出部によって検出された電流情報又は電圧情報に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力する処理部と、を備えた電子式遮断器において、前記処理部の動作状況を監視する監視部と、前記監視部からの信号により前記動作状況を外部に通知する通知部と、を備え、前記電流情報と電圧情報の内のいずれか一方が前記処理部に入力され、他方が前記監視部に入力され、前記監視部は入力された前記電流情報又は電圧情報に基づいて、前記引き外し回路部に引き外し信号を出力するものである。また、請求項2の発明は、電路を引き外す引き外し回路部と、電路に流れる電流を検出する電流検出部と、電路の電圧を検出する電圧検出部と、前記電流検出部又は電圧検出部によって検出された電流情報又は電圧情報に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力する処理部と、を備えた電子式遮断器において、前記処理部の動作状況を監視する監視部と、前記監視部からの信号により前記動作状況を外部に通知する通知部と、を備え、第1の相の電流情報は、前記処理部及び監視部のどちらか一方に入力されて、第2の相の電流情報は、前記処理部及び監視部のどちらか他方に入力され、第1の相の電圧情報は、前記処理部及び監視部のどちらか一方に入力されて、第2の相の電圧情報は、前記処理部及び監視部のどちらか他方に入力され、前記処理部及び監視部はそれぞれに入力された電流情報と電圧情報に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力するものである
請求項の発明は、請求項1又は2に記載の電子式遮断器において、電子式遮断器自体の使用状況を検出する検出手段を備え、前記使用状況を前記通知部によって外部に通知するものである。
請求項の発明は、請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の電子式遮断器において、前記処理部は、前記監視部の動作状況を監視し、前記通知部は、前記処理部からの信号により前記動作状況を外部に通知するものである。
請求項の発明は、請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の電子式遮断器において、前記監視部は、前記処理部の動作状況の監視結果に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力するものである。
請求項の発明は、請求項1又は2に記載の電子式遮断器において、前記処理部は、前記監視部に一定周期でリセット信号を出力する周期信号発生部を備え、前記監視部は、前記リセット信号の取得が途絶えると、該リセット信号の取得が途絶えたことを前記通知部から外部へ通知するものである。
請求項1の発明によれば、処理部に故障や暴走の異常が発生しても、処理部の異常が通知されるので、修復処置を行い電子式遮断器を正常に動作させることができる。また、 処理部と監視部のいずれか一方に異常が発生しても、電流又は電圧情報のいずれかに基づいて異常が判断され、電路が引き外されるので電子式遮断器の信頼性が高くなる。また、処理部の検出項目が少なくなるので、制御ピンの必要数が少なくなり、処理能力も低くてよいので、処理部を低コストにすることができる。また、請求項2の発明によれば、処理部と監視部のいずれか一方に異常が発生しても、正常に動作している他方の処理部又は監視部によって、通電異常を判断することができる。また、1相分の電流情報と電圧情報の処理でよく、処理量が少ないので、処理部と監視部を低コストにすることができる。また、処理部と監視部とが類似の動作をするので、処理部と監視部の部品の共通化が可能となり、低コストにすることができる
請求項の発明によれば、電子式遮断器の劣化状態を判断することができるので、電子式遮断器が故障する前に対応することができる。
請求項の発明によれば、監視部の異常が通知されるので、電子式遮断器の信頼性が高くなる。
請求項の発明によれば、処理部に異常が発生すると、電路が引き外されるので、電子式遮断器の安全性が高くなる。
請求項の発明によれば、処理部の異常が通知されるので、修復処置を行い、電子式遮断器を正常に動作させることができる。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る電子式遮断器について図面を参照して説明する。図1は、電子式遮断器の構成を示す。電子式遮断器1は、電路11に配せられ外部電源12と電子式遮断器1を接続する接点13と、接点13により電路11を引き外す引き外し回路部2と、電路11に流れる電流を検出する電流検出部3と、電路の電圧を検出する電圧検出部4と、電流情報と電圧情報とに基づいて引き外し回路部2に引き外し信号を出力する処理部5と、を備えている。また、電子式遮断器1は、処理部5の動作状況を監視する監視部7と、処理部5及び監視部7からの信号により、電流情報や処理部5の動作状況等を外部の通知先81に報知する通知部8を備えている。
電子式遮断器1は、3相配電方式であり、電源回路6は、電路11の配線T、S、Rの3線のうち、例えば配線R−S間と配線S−T間の2組の線間電圧を基に、引き外し回路部2や電流検出部3等の駆動電源を作成する。電流検出部3は電路11の配線T、S、Rに配された変流器(CURRENT TRANSFORMER 以下、CTと記す)31によって電流を検出し、電流情報It、Is、Irを処理部5へ出力する。電圧検出部4は電路11の配線S−T間と配線R−S間の線間電圧を検出し、電圧情報Vst、Vrsを処理部5へ出力する。処理部5は、マイコンやロジック回路を有しており、取得した電流情報と電圧情報に基づいて短絡や過電流や過不足電圧等の通電異常を判断する。また、処理部5は、引き外し回路部2に引き外し信号を出力する。引き外し回路部2は、処理部5からの引き外し信号を受けると接点13を開にして電路11を引き外す。処理部5は、また、電流情報と電圧情報に基づいた電路11の通電情報を通知部8を介して通知先81に報知する。監視部7は、処理部5の動作状況を監視する。
上記のように構成された電子式遮断器1の動作について説明する。電流検出部3は、電路11の電流を検出して電流情報を処理部5へ出力し、電圧検出部4は電路11の線間電圧を検出して電圧情報を処理部5へ出力する。取得した処理部5は、電流情報と電圧情報に基づいて通電異常を判断し、異常と判断した場合には、引き外し回路部2に引き外し信号を出力する。引き外し信号を取得した引き外し回路部2は、電路11を引き外す。
監視部7は、処理部5のマイコンやロジック回路の暴走による情報処理の停止や故障が発生すると、その旨を通知部8を介して通知先81に報知する。監視部7の処理部5の動作状況の監視は、例えば、監視部7が定期的に処理部5に監視信号を出力し、監視信号を取得した処理部5は監視部7へ応答信号を返信するようにする。そして一定時間内に応答信号が返信されないと処理部5の動作異常と判断する。監視部7は、動作異常と判断すると通知部8から通知すると共に、処理部5の動作をリセットするようにしてもよい。
上述したように、処理部5に故障や暴走の動作異常が発生しても動作異常が通知されるので、異常発生部の修復処置を行い電子式遮断器1を正常に動作させることができる。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る電子式遮断器について図2を参照して説明する。電子式遮断器1は第1の実施形態の電子式遮断器の構成に加えて、蓄電部61を備えている。蓄電部61は、処理部5が保有するデータを保持するものであり、電源回路6に接続されている。蓄電部61は、通常運転時に電源回路6から電力を蓄電し、電路11が引き外されて外部電源12からの電源供給が停止すると、蓄電している電力を電源回路6を介して処理部5へ供給する。
上記構成の電子式遮断器1において、処理部5は、電子式遮断器1の使用状況を検出し、その使用状況を通知部8を介して報知する。使用状況の検出は、使用状況を表すデータとして、例えば処理部5の起動時間、電路11の短絡回数、短絡電流量、過電流検出量、過電流検出時間等を検出することにより行なう。処理部5はこれらのデータを内蔵するメモリ(図示なし)に蓄積する。そして、短絡等によって電路11が引き外されて電源回路6からの電源供給が停止しても、蓄電部61によって蓄電した電力によりデータを保持することができる。このように、蓄電部61によってデータを保持し、処理部5によって検出された使用状況のデータに基づいて電子式遮断器1の劣化状態を判断することができるので、電子式遮断器1が故障する前に部品の更新等の対応を行なうことができる。
次に、第2の実施形態に係る電子式遮断機の変形例について図3を参照して説明する。この変形例における電子式遮断器1は、不揮発性データ保持部51を備えている。不揮発性データ保持部51は、電源回路6からの電源供給が停止してもデータを保持するものであり、処理部5に接続されている。不揮発性データ保持部51は、例えばEEPROMやフラッシュメモリ等である。処理部5は、電子式遮断機1の使用状況を表す上述したデータを不揮発性データ保持部51に記憶させ、これにより、電路11が引き外されて電源回路6からの電源供給が停止してもデータを保持することができるので、第2の実施形態と同様の効果が得られる。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る電子式遮断器について図4を参照して説明する。電子式遮断器1は、第1の実施形態の電子式遮断器の構成に加えてコンデンサ容量検出部52を備えている。コンデンサは経年劣化し、劣化すると容量が減少するので、コンデンサの容量から電源回路6の使用時間を推定することができる。コンデンサ容量検出部52は、電源回路6に使用されているコンデンサの容量を検出し、監視部7へ出力する。そして、電源回路6の使用時間から電子式遮断器1の劣化状態を判断することができるので、上記と同様の効果が得られる。コンデンサは、電源回路6以外の電流検出部3や電圧検出部4に使用されているコンデンサでもよいし、容量測定用に別に設置してもよい。
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係る電子式遮断器について図5を参照して説明する。電子式遮断器1は、処理部5が監視部7の動作状況を監視するようにしたものである。処理部5による監視部7の動作状況の監視は、例えば、第1の実施形態の電子式遮断器1において、監視部7が処理部5の動作状況を監視するのと同様の方法によって行う。処理部5は、監視部7の動作異常を検出すると通知部8から通知する。監視部7の動作異常が通知されるので、電子式遮断器1の信頼性が高くなる。
(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態に係る電子式遮断器について図6を参照して説明する。電子式遮断器1は、第4の実施形態の電子式遮断器の動作に加えて監視部7が処理部5の動作異常を検出すると、引き外し回路部2に引き外し信号を出力する。監視部7は、第1の実施形態と同様に処理部5の動作状況の監視をしており、処理部5の動作異常を検出すると、通知部8から通知すると共に引き外し回路部2に引き外し信号を出力して電路11を引き外す。処理部5に動作異常が発生すると、電路11が引き外されるので、電子式遮断器1の安全性が高くなる。
(第6の実施形態)
本発明の第6の実施形態に係る電子式遮断器について図7を参照して説明する。電子式遮断器1は、第5の実施形態の電子式遮断機1とは、電圧検出部4からの電圧情報の出力先が異なる。電圧検出部4は電圧情報Vst、Vrsを監視部7へ出力し、監視部7は取得した電圧情報Vst、Vrsに基づいて引き外し信号を引き外し回路部2に出力すると共に、電圧情報を通知部8を介して通知先81へ通知する。
処理部5と監視部7のいずれか一方に暴走や故障等が発生しても、正常に動作している処理部5と監視部7のいずれかによって、電流又は電圧情報のいずれかに基づいて通電異常が判断され、電路11が引き外される。また、処理部5と監視部7の双方が相手側の動作異常を検出すると電路11を引き外すので、電子式遮断器1の信頼性が高くなる。また、処理部5の検出項目が少なくなるので、マイコン等の素子の制御ピンの必要数が少なくなり、処理能力も低くてよいので、処理部7を低コストにすることができる。
(第7の実施形態)
本発明の第7の実施形態に係る電子式遮断器について図8を参照して説明する。電子式遮断器1は、第6の実施形態の電子式遮断機1とは、電流検出部3からの電流情報の出力先と電圧検出部4からの電圧情報の出力先とが異なる。電流検出部3は電流情報It、Isを処理部5へ出力し、電流情報Is、Irを監視部7へ出力する。電圧検出部4は、配線S−T間の電圧情報Vstを処理部5へ出力し、配線R−S間の電圧情報Vrsを監視部7へ出力する。処理部5は、取得した電流情報と電圧情報に基づいて相STの通電異常を判断し、監視部7は、取得した電流情報と電圧情報に基づいて相RSの通電異常を判断する。また、相TRで通電異常が発生した場合には、処理部5及び監視部7が取得している電流情報又は電圧情報のいずれかに異常が発生するので、処理部5又は監視部7によって検出することができる。
このような構成により、処理部5と監視部7のいずれか一方に動作異常が発生しても、正常に動作している他方の処理部5又は監視部7に電流情報と電圧情報を入力している相については、電流情報と電圧情報に基づいて通電異常を判断することができるので、無用に引き外しを行なわないようにすることができる。また、処理部5と監視部7は、1相分の電流情報と電圧情報の処理でよく、処理量が少ないので、処理部5と監視部7を低コストにすることができる。また、処理部5と監視部7とが同一の動作をするので、処理部5と監視部7の部品の共通化が可能となり、低コストにすることができる。また、相TRの通電異常を判断する監視部を別に設けてもよい。相TRにおける通電異常を的確に判断することができる。
また処理部5に相STの電流情報と相RSの電圧情報を入力し、監視部7に相RSの電流情報と相STの電圧情報を入力し、処理部5と監視部7は、それぞれに入力されている電流情報と電圧情報に基づいて通電異常を判断してもよい。処理部5と監視部7のいずれか一方に動作異常が発生しても、正常に動作している他方の処理部5又は監視部7によって、通電異常を判断することができる。
(第8の実施形態)
本発明の第8の実施形態に係る電子式遮断器について図9を参照して説明する。電子式遮断器1は、第7の実施形態の電子式遮断機1とは、電流検出部3からの電流情報の出力先と電圧検出部4からの電圧情報の出力先とが異なる。電流検出部3は電流情報It、Is、Irを処理部5と監視部7へ出力する。電圧検出部4は電圧情報Vst、Vrsを処理部5と監視部7へ出力する。処理部5は取得した電流情報と電圧情報に基づいて通電異常を判断し、監視部7も処理部5と同様に通電異常を判断する。このような構成により、処理部5と監視部7のいずれか一方に動作異常が発生しても、故障していない他方により通電異常を判断することができるので、電子式遮断器1の信頼性が高くなる。
(第9の実施形態)
本発明の第9の実施形態に係る電子式遮断器について図10を参照して説明する。電子式遮断器1は第1の実施形態の電子式遮断機1と異なり、処理部5は周期信号発生部53を備えている。周期信号発生部53は一定周期でリセット信号を監視部7へ出力する。監視部7は、リセット信号を取得すると時間のカウントをリセットし、カウント時間が予め定めた時間を越えると信号を発信する時限性通知部71を備えている。周期信号発生部53からのリセット信号が途絶え、時限性通知部71が信号を発すると、処理部5に異常が発生したとして監視部7は通知部8を介して通知先81へ異常を報知する。このような構成により、処理部5の異常が通知されるので、処置を行い電子式遮断器1を正常に動作させることができる。
なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、電子式遮断器1は単相3線式であってもよい。
本発明の第1の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。 本発明の第2の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。 同電子式遮断器の変形例の構成図。 本発明の第3の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。 本発明の第4の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。 本発明の第5の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。 本発明の第6の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。 本発明の第7の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。 本発明の第8の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。 本発明の第9の実施形態に係る電子式遮断器の構成図。 従来の電子式遮断器の構成図。 電子式遮断器に求められる電流検出性能を示す図。
符号の説明
1 電子式遮断器
11 電路
2 引き外し回路部
3 電流検出部
4 電圧検出部
5 処理部
53 周期信号発生部
7 監視部
8 通知部

Claims (6)

  1. 電路を引き外す引き外し回路部と、電路に流れる電流を検出する電流検出部と、電路の電圧を検出する電圧検出部と、前記電流検出部又は電圧検出部によって検出された電流情報又は電圧情報に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力する処理部と、を備えた電子式遮断器において、
    前記処理部の動作状況を監視する監視部と、
    前記監視部からの信号により前記動作状況を外部に通知する通知部と、を備え、
    前記電流情報と電圧情報の内のいずれか一方が前記処理部に入力され、他方が前記監視部に入力され、
    前記監視部は入力された前記電流情報又は電圧情報に基づいて、前記引き外し回路部に引き外し信号を出力することを特徴とする電子式遮断器。
  2. 電路を引き外す引き外し回路部と、電路に流れる電流を検出する電流検出部と、電路の電圧を検出する電圧検出部と、前記電流検出部又は電圧検出部によって検出された電流情報又は電圧情報に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力する処理部と、を備えた電子式遮断器において、
    前記処理部の動作状況を監視する監視部と、
    前記監視部からの信号により前記動作状況を外部に通知する通知部と、を備え、
    第1の相の電流情報は、前記処理部及び監視部のどちらか一方に入力されて、第2の相の電流情報は、前記処理部及び監視部のどちらか他方に入力され、
    第1の相の電圧情報は、前記処理部及び監視部のどちらか一方に入力されて、第2の相の電圧情報は、前記処理部及び監視部のどちらか他方に入力され、
    前記処理部及び監視部はそれぞれに入力された電流情報と電圧情報に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力することを特徴とする電子式遮断器。
  3. 電子式遮断器自体の使用状況を検出する検出手段を備え、
    前記使用状況を前記通知部によって外部に通知することを特徴とする請求項1又は2に記載の電子式遮断器。
  4. 前記処理部は、前記監視部の動作状況を監視し、
    前記通知部は、前記処理部からの信号により前記動作状況を外部に通知することを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の電子式遮断器。
  5. 前記監視部は、前記処理部の動作状況の監視結果に基づいて前記引き外し回路部に引き外し信号を出力することを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の電子式遮断器。
  6. 前記処理部は、前記監視部に一定周期でリセット信号を出力する周期信号発生部を備え、
    前記監視部は、前記リセット信号の取得が途絶えると、該リセット信号の取得が途絶えたことを前記通知部から外部へ通知することを特徴とする請求項1又は2に記載の電子式遮断器。
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