JP5324344B2

JP5324344B2 - 過電流の継続時間をカウントする配線用遮断器

Info

Publication number: JP5324344B2
Application number: JP2009157808A
Authority: JP
Inventors: 功次小西
Original assignee: 河村電器産業株式会社
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2029-07-02
Also published as: JP2011014385A

Description

本発明は、線路電流の検出値に基づき、ＣＰＵにより配線路の過電流状態を判定し、過電流状態の継続時間をカウントする電子式の配線用遮断器に関する。

従来、過電流の判定、過電流継続時間のカウントおよび遮断機構の制御をＣＰＵで行う配線用遮断器が知られている。例えば、特許文献１に記載された遮断器は、線路電流を変流器で検出し、ＣＰＵが変流器の出力に基づいて過電流を判定し、その継続時間をカウントし、カウント値が上限値に達したとき、遮断機構にトリップ指令を出力し、線路電流が下限値以下になると、継続時間のカウント値をリセットするように構成されている。

特開平１１−２０５９９９号公報

ところが、従来の配線用遮断器によると、非通電状態を含め線路電流が下限値以下になったときに、過電流継続時間のカウント値をリセットするので、図６に示すように、過電流の発生により、主接点が開放状態になると、継続時間のカウント値が０となる。しかし、過電流に伴う熱が電線に残っているため、ユーザーが電気設備の改善をしないまま電源を手動で再投入した場合に、次の遮断までに前回と同じ時間を要し、遮断機構を動作させるタイミングが遅れ、電線の発熱量が増し、配線路が発火を伴う危険な状態になるという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、過電流継続時間のカウント値を履歴として残し、ユーザーが電気設備の改善をしないまま電源を再投入した場合に、遮断機構を早期に動作させ、配線路を異常発熱から確実に保護できる配線用遮断器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、ＣＰＵが配線路の過電流状態を判定し、過電流状態の継続時間をカウントし、カウント値が閾値に達したときに、遮断機構を動作させ、配線路上の主接点を開く過電流監視処理を行う配線用遮断器において、次のような構成を採用したことを特徴とする。

（１）主接点が開いた停電状態で、前記カウント値を記憶する不揮発性の記憶部を備え、ＣＰＵが、遮断機構を動作させる直前に、カウント値を記憶部に書き込み、手動操作により主接点が閉じた停電復旧時に、記憶部より読み出したカウント値から所定値を減算し、減算後のカウント値を用いて過電流監視処理を再開することを特徴とする配線用遮断器。

（２）所定値が、停電状態を復旧するに必要な時間に応じた値に設定されていることを特徴とする配線用遮断器。

上記（１）の配線用遮断器によれば、ＣＰＵが過電流継続時間のカウント値を不揮発性の記憶部に書き込んだ後に遮断機構を動作させるので、停電によってカウント値を失うおそれがなく、停電復旧後に遮断前の配線路の履歴を継承して過電流監視処理を再開できる。このため、ユーザーが電気設備の改善をしないまま電源を再投入した場合に、遮断機構を早期に動作させ、配線路を異常発熱から確実に保護できる。また、記憶部より読み出したカウント値から所定値を減算した値を用いて過電流監視処理を再開するので、電源再投入時に遮断機構が即座に動作するおそれもなく、配線路の放熱量を考慮した適切な過電流監視処理を継続できるという効果もある。

上記（２）の配線用遮断器によれば、記憶部より読み出したカウント値から停電状態を復旧するに必要な時間に応じた所定値を減算するので、配線路の放熱量をほぼ正確に推定して、過電流監視処理を継続できるという効果がある。

本発明の一実施形態を示す配線用遮断器のブロック図である。ＣＰＵの処理を示すフローチャートである。配線用遮断器の動作を説明するグラフである。配線異常を放置したまま電源を再投入したときの配線用遮断器の動作を説明するグラフである。過電流判定用の閾値と継続時間判定用の閾値を示す表である。従来の配線遮断器の動作を説明するグラフである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この配線用遮断器１では、トリップコイル２とその駆動回路３が三相三線式の配線路４の主接点５を開く遮断機構を構成している。配線路４には、三相の電線（Ｒ，Ｓ，Ｔ）に流れる線路電流を検出する電流センサ６と、ＣＰＵ７に動作電圧を供給する電源回路８とが設けられている。

ＣＰＵ７には、Ａ／Ｄ変換部１０、制御プログラム１１、データ記憶部１２、演算制御部１３、カウンタ１４、入／出力部１５が設けられている。Ａ／Ｄ変換部１０は、電流センサ６から入力したアナログ信号をデジタル信号に変換して演算制御部１３に送信する。演算制御部１３は、入／出力部１５を介してトリップコイル駆動回路３、不揮発性記憶部１６および表示部１７に接続されている。データ記憶部１２には、過電流判定用の閾値および継続時間判定用の閾値を含む各種パラメータが記憶されている。

そして、演算制御部１３は、制御プログラム１１に従い、線路電流の検出値と過電流判定用の閾値を用いて配線路４の過電流状態を判定し、カウンタ１４を用いて過電流状態の継続時間をカウントし、カウント値が継続時間判定用の閾値に達したときに、カウント値を不揮発性記憶部１６に書き込み、駆動回路３を介してトリップコイル２を動作させ、配線路４の遮断状態を表示部１７に表示させるようになっている。

過電流判定用および継続時間判定用の閾値は、三相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）別々に、それぞれ複数個設定されている。例えば、図５に示すように、過電流判定用閾値は、定格電流（１２５Ａ）に定格比（１１５％、１２５％、１５０％・・・）を乗じた値（１４３．８Ａ，１５６．３Ａ，１８７．５Ａ・・・）に設定されている。継続時間判定用閾値は、過電流判定用閾値が増加するに従って減少するカウント値（１０８００，５４００，２４００・・・）として設定されている。演算制御部１３は、一定の時間間隔（０．１秒刻み）で加減算を繰り返し、過電流の継続時間（１８分、９分、４分・・・）をカウントする。

次に、配線用遮断器の動作を図２〜図４に基づいて説明する。ＣＰＵ７は、配線路４の通電状態において、図２に示す過電流監視処理を実行し、まず、電流センサ６の検出値が過電流判定用閾値を超えたときに、配線路４の過電流状態を判定する（Ｓ１１）。次に、例えば０．１秒間隔で過電流の継続時間をカウントし（Ｓ１２）、カウント値が継続時間判定用の閾値に達したかどうかを判断する（Ｓ１３）。

継続時間のカウントにあたっては、図３に示すように、配線路４が過電流状態であるとき、各相別々にカウント値を増やし、配線路４が未過電流状態（正常な通電状態）であるときに、各相別々にカウント値を減らす。一回のカウント量は、電線の温度変化（蓄熱／放熱特性）に見合ったカウント値が得られるように、過電流状態よりも未過電流状態の初期区間のほうが大きくなるように設定するのが好ましい。より好ましくは、一回あたりのカウント量を、図３において、未過電流状態の初期減算勾配１＞過電流状態の加算勾配２＞未過電流状態の後期減算勾配３となるように設定するとよい。

過電流継続時間のカウント値が三相のうち一相でも閾値に達すると（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ７は、各相のカウント値をカウンタ１４から読み出して不揮発性記憶部１６に書き込む（Ｓ１４）。続いて、駆動回路３にトリップ指令を出力し、トリップコイル２を動作させ、主接点５を開放する（Ｓ１５）。主接点５が開放されると、ＣＰＵ７への電源供給が停止し、配線用遮断器１が停電状態となる。

ユーザーがハンドル（図示略）の手動操作により電源を再投入し、配線用遮断器１の停電が復旧すると、ＣＰＵ７は、まず、カウンタ１４をリセットするなどの初期化を実行する（Ｓ２１）。次に、不揮発性記憶部１６から各相のカウント値を読み出し（Ｓ２２）、読み出したカウント値から所定値を減算し（Ｓ２３）、減算結果をカウンタ１４に格納する。その後、過電流状態判定処理（Ｓ１１）に復帰し、減算後のカウント値を用いて過電流監視処理を再開する。

ここで、不揮発性記憶部１６から０を示すカウント値を読み出した場合は、減算処理を行わない。減算結果がマイナスとなるカウント値は、カウンタ１４に０をセットする。減算に使用する所定値（図３参照）は、停電状態を復旧するに必要な時間に応じた値に設定されている。具体的には、停電を知ったユーザーが、遮断の原因となった電気設備のある場所まで行き、電源を再投入するまでに要する標準的な時間を想定し、例えば、２分に設定できる。こうすれば、停電中の放熱量をほぼ正確に推定し、電線の温度変化に見合った過電流監視処理を継続することができる。

一方、図４に示すように、ユーザーが配線異常を放置したまま電源を再投入した場合は、通電により電線温度が再上昇する。しかし、この配線用遮断器１によれば、遮断直前のカウント値を不揮発性記憶部１６に配線路４の履歴として残し、停電復旧後にこの履歴を継承して過電流監視処理を再開するので、トリップコイル２を早期に動作させ、配線路４を発熱から確実に保護することができる。また、所定値を減算した後のカウント値を用いて配線路４の過電流を監視するため、電源再投入時に主接点５が即座に動作するおそれもなく、配線路４の放熱量を考慮した適切な過電流監視処理を継続できる利点もある。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、単相２線式、単相３線式の配線用遮断器に適用したり、複数相のうち特定相のみの過電流継続時間をカウントしたり、カウント値の加減算勾配を過電流状態と未過電流状態とで等しくしたりするなど、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の構成を変更して実施することも可能である。

１配線用遮断器
２トリップコイル
３駆動回路
４配線路
５主接点
６電流センサ
７ＣＰＵ
１６不揮発性記憶部

Claims

ＣＰＵが、配線路の過電流状態を判定し、過電流状態の継続時間をカウントし、カウント値が閾値に達したときに、遮断機構を動作させ、配線路上の主接点を開く過電流監視処理を行う配線用遮断器において、
主接点が開いた停電状態で、前記カウント値を記憶する不揮発性の記憶部を備え、
前記ＣＰＵが、遮断機構を動作させる直前に、カウント値を記憶部に書き込み、手動操作により主接点が閉じた停電復旧時に、記憶部より読み出したカウント値から所定値を減算し、減算後のカウント値を用いて前記過電流監視処理を再開することを特徴とする配線用遮断器。
前記所定値が、停電状態を復旧するに必要な時間に応じた値に設定されている請求項１記載の配線用遮断器。