JP5331225B1 - Surge protection device life diagnosis device - Google Patents
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Abstract
【課題】サージ防護デバイスのインパルス寿命特性を考慮した正確な寿命判定ができる低コストなサージ防護デバイスの寿命診断装置を提供する。
【解決手段】サージ防護デバイスの寿命診断装置は、サージ防護デバイスに流れるサージ電流を検出する電流センサからの信号が入力される入力部11と、当該入力部11からのアナログ信号のピーク値をホールドするピークホールド部12と、当該ピークホールド部12によりホールドされたアナログ信号を指数関数的に減衰させる減衰部13とを有する第1〜第nサージ検出ユニットU1〜Unからの信号を受けて、サージ防護デバイスの寿命診断を行う処理装置1とその診断結果を表示する表示装置2とを備える。
【選択図】図3An object of the present invention is to provide a low-cost device for diagnosing the life of a surge protection device capable of accurately judging the life considering the impulse life characteristics of the surge protection device.
A device for diagnosing the life of a surge protection device is configured to hold an input unit 11 to which a signal from a current sensor for detecting a surge current flowing in the surge protection device is input, and a peak value of an analog signal from the input unit 11. Receiving a signal from the first to n-th surge detection units U1 to Un having a peak hold unit 12 and an attenuation unit 13 that exponentially attenuates the analog signal held by the peak hold unit 12, A processing device 1 that performs life diagnosis of the protective device and a display device 2 that displays the diagnosis result are provided.
[Selection] Figure 3
Description
この発明は、サージ防護デバイスの寿命診断装置に関し、より詳しくは、サージ電流のピーク値に基づいて酸化亜鉛などを用いたサージ防護デバイスの寿命を診断するサージ防護デバイスの寿命診断装置に関する。 The present invention relates to a life diagnosis apparatus for a surge protection device, and more particularly to a life diagnosis apparatus for a surge protection device that diagnoses the life of a surge protection device using zinc oxide or the like based on a peak value of a surge current.
従来、サージ防護デバイス(SPD:Surge Protective Device)の寿命診断に関しては、種々の方法が開発されており、特許文献1(特許第4756904号)には、凡そ5種類の手法が挙げられ、その問題点が纏められている。それらの改善策としてサージ電流に比例した電圧の一定量の変化の度にサージ波形を記録して、サージ波形の面積を正確に積算することによって、サージ防護デバイスの寿命を診断する装置が記載されている。 Conventionally, various methods have been developed for the life diagnosis of a surge protective device (SPD: Surge Protective Device), and Patent Document 1 (Japanese Patent No. 4756904) includes about five kinds of methods, and the problems thereof. The points are summarized. As an improvement measure, a device for diagnosing the life of a surge protection device by recording the surge waveform every time a certain amount of voltage proportional to the surge current is recorded and accurately integrating the area of the surge waveform is described. ing.
上記特許文献1のサージ防護デバイスの寿命診断装置では、サージ波形の面積を計測し積算して、サージ防護デバイスの寿命判定に用いている。
In the device for diagnosing the life of a surge protection device disclosed in
しかしながら、上記サージ防護デバイスの寿命診断方装置では、サージの強度を適切に加味していないため、サージ防護デバイスの寿命を正確に判定できないという問題がある。 However, the apparatus for diagnosing the life of the surge protection device has a problem that the life of the surge protection device cannot be accurately determined because the surge intensity is not properly taken into account.
そこで、この発明の課題は、サージ防護デバイスのインパルス寿命特性を考慮した正確な寿命判定ができるサージ防護デバイスの低コストな寿命診断装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a low-cost life diagnosis apparatus for a surge protection device that can perform accurate life determination in consideration of the impulse life characteristics of the surge protection device.
上記課題を解決するため、この発明のサージ防護デバイスの寿命診断装置は、
サージ防護デバイスに流れるサージ電流を検出する電流センサと、
上記電流センサにより検出された上記サージ電流をA/D変換するA/D変換器と、
上記A/D変換器によりA/D変換された上記サージ電流のピーク値に基づいて、上記サージ防護デバイスが上記サージ電流により受けたダメージ量に相当する値を演算する演算部と、
上記演算部により演算された上記サージ防護デバイスが上記サージ電流により受けたダメージ量に相当する値を積算する積算部と、
上記積算部により積算された積算値が予め設定された閾値以上か否かを判定する積算値判定部と
を備え、
上記演算部は、上記サージ防護デバイスが上記サージ電流により受けたダメージ量に相当する値Yを、
I0 : 基準電流値
α : 上記サージ防護デバイスによって決まる定数
により演算する。
In order to solve the above problem, a life diagnosis apparatus for a surge protection device according to the present invention provides:
A current sensor for detecting a surge current flowing in the surge protection device;
An A / D converter for A / D converting the surge current detected by the current sensor;
Based on the peak value of the surge current A / D converted by the A / D converter, a calculation unit that calculates a value corresponding to the amount of damage that the surge protection device has received by the surge current;
An accumulating unit for accumulating a value corresponding to the amount of damage received by the surge current by the surge protection device calculated by the calculating unit;
An integrated value determination unit that determines whether the integrated value integrated by the integration unit is greater than or equal to a preset threshold value;
The calculation unit has a value Y corresponding to the amount of damage that the surge protection device has received by the surge current,
上記構成によれば、図1に示すサージ防護デバイスのインパルス寿命特性例1(サージ防護デバイスの耐用回数とインパルス電流値との関係)に基づいて、サージ防護デバイスによって決まる定数αを決定して、上記式を用いて演算部によりサージ防護デバイスがサージ電流により受けたダメージ量に相当する値Yを演算することによって、サージ防護デバイスに与えられるダメージの累積量を正確に求めることが可能になるので、サージ防護デバイスのインパルス寿命特性を考慮した正確な寿命判定を低コストで行うことができる。 According to the above configuration, the constant α determined by the surge protection device is determined based on the impulse life characteristic example 1 of the surge protection device shown in FIG. 1 (relationship between the number of service life of the surge protection device and the impulse current value). By calculating the value Y corresponding to the amount of damage that the surge protection device has received by the surge current using the above equation, the cumulative amount of damage given to the surge protection device can be obtained accurately. Therefore, accurate life determination considering the impulse life characteristics of the surge protection device can be performed at low cost.
また、一実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置では、
上記電流センサにより検出された上記サージ電流のピーク値を保持するピークホールド部を備え、
上記A/D変換器は、上記ピークホールド部により保持された上記サージ電流のピーク値を表すアナログ信号をA/D変換する。
In the surge protection device life diagnosis apparatus of one embodiment,
A peak hold unit for holding a peak value of the surge current detected by the current sensor;
The A / D converter performs A / D conversion on an analog signal representing a peak value of the surge current held by the peak hold unit.
上記実施形態によれば、ピークホールド部により保持されたサージ電流のピーク値を表すアナログ信号をA/D変換器によりA/D変換することによって、A/D変換や演算の処理動作が遅くても十分対応可能であり、高速サンプリング用の高価なA/D変換器や高速処理ができるDSP(デジタル・シグナル・プロセッサ;Digital Signal Processor)などが用いなくても良く、コストを低減できる。 According to the above embodiment, the analog signal representing the peak value of the surge current held by the peak hold unit is A / D converted by the A / D converter, thereby slowing down the A / D conversion and calculation processing operations. Therefore, it is not necessary to use an expensive A / D converter for high-speed sampling or a DSP (Digital Signal Processor) capable of high-speed processing, and the cost can be reduced.
また、一実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置では、
上記ピークホールド部から出力された上記サージ電流のピーク値を表すアナログ信号を指数関数的に減衰させる減衰部を備えた。
In the surge protection device life diagnosis apparatus of one embodiment,
An attenuation unit is provided that exponentially attenuates an analog signal representing the peak value of the surge current output from the peak hold unit.
上記実施形態によれば、ピークホールド部から出力されたサージ電流のピーク値を表すアナログ信号を減衰部により指数関数的に減衰させることによって、比較的動作の遅い処理装置でも、その遅いサンプリング周期の間に十分なデータ処理を行う時間を確保することができる。 According to the above-described embodiment, an analog signal representing the peak value of the surge current output from the peak hold unit is exponentially attenuated by the attenuation unit, so that even a processing device having a relatively slow operation has a slow sampling period. A sufficient time for data processing can be secured in the meantime.
また、一実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置では、
上記積算部により積算された上記積算値が上記閾値以上であると上記積算値判定部が判定すると、上記サージ防護デバイスが寿命に達したことを報知する報知部を備えた。
In the surge protection device life diagnosis apparatus of one embodiment,
When the integrated value determining unit determines that the integrated value integrated by the integrating unit is equal to or greater than the threshold value, a notification unit is provided to notify that the surge protection device has reached the end of its life.
上記実施形態によれば、積算部により積算された積算値が閾値以上であると積算値判定部が判定すると、サージ防護デバイスが寿命に達したことを報知部により報知することによって、サージ防護デバイスが壊れる前に交換などのメンテナンスを迅速に行うことができる。 According to the embodiment, when the integrated value determination unit determines that the integrated value integrated by the integration unit is equal to or greater than the threshold value, the notification unit notifies the surge protection device that the life has reached the end, thereby providing a surge protection device. Maintenance such as replacement can be performed quickly before the breakage.
また、一実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置では、
上記電流センサにより検出された上記サージ電流の継続時間を計測する継続時間計測部を備え、
上記演算部は、上記継続時間計測部により計測された上記継続時間に基づいて、上記サージ防護デバイスが上記サージ電流により受けたダメージ量に相当する値Yを、
I0 : 基準電流値
α : 上記サージ防護デバイスによって決まる定数
TIN : 上記サージ電流の継続時間
T0 : 基準継続時間
γ : 上記サージ防護デバイスによって決まる定数
により演算する。
In the surge protection device life diagnosis apparatus of one embodiment,
A duration measuring unit for measuring the duration of the surge current detected by the current sensor;
The arithmetic unit, based on the duration measured by the duration measurement unit, a value Y corresponding to the amount of damage that the surge protection device has received by the surge current,
I 0 : Reference current value
α: Constant determined by the above surge protection device
T IN : Duration of the above surge current
T 0 : Reference duration
γ: Calculated by a constant determined by the surge protection device.
上記実施形態によれば、図1に示すサージ防護デバイスのインパルス寿命特性例1(サージ防護デバイスの耐用回数とインパルス電流値との関係)や、図2に示すサージ防護デバイスのインパルス寿命特性例2(インパルス電流とサージ波尾長(インパルス長)との関係)に基づいて、サージ防護デバイスによって決まる定数α,γを決定して、演算部によりサージ防護デバイスがサージ電流により受けたダメージ量に相当する値Yを演算するとき、上記式を用いてサージ電流の継続時間による補正を行うことによって、サージ防護デバイスに与えられるダメージの累積量をより正確に求めることできる。 According to the above-described embodiment, impulse life characteristic example 1 of the surge protection device shown in FIG. 1 (relationship between the number of times the surge protection device is used and the impulse current value) and impulse life characteristic example 2 of the surge protection device shown in FIG. Based on (Relationship between impulse current and surge wave tail length (impulse length)), constants α and γ determined by the surge protection device are determined, and it corresponds to the amount of damage that the surge protection device received by the surge current by the calculation unit. When the value Y is calculated, the accumulated amount of damage given to the surge protection device can be obtained more accurately by performing correction based on the duration of the surge current using the above equation.
また、一実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置では、
上記継続時間計測部は、
上記電流センサにより検出された上記サージ電流のレベルと予め設定されたレベル判定値とを比較するレベル比較器と、
上記レベル比較器により上記サージ電流のレベルが上記レベル判定値を越えた状態を継続していた上記継続時間を計測するタイマと
を有する。
In the surge protection device life diagnosis apparatus of one embodiment,
The duration measuring unit is
A level comparator that compares the level of the surge current detected by the current sensor with a preset level determination value;
And a timer for measuring the duration time during which the level of the surge current has continued to exceed the level determination value by the level comparator.
上記実施形態によれば、レベル比較器によりサージ電流のレベルがレベル判定値を越えた状態を継続していた継続時間をタイマにより計測するので、簡単な構成でサージ電流の継続時間を容易に計測できる。 According to the above embodiment, the duration time during which the level of the surge current exceeds the level judgment value is measured by the timer by the level comparator, so the duration time of the surge current can be easily measured with a simple configuration. it can.
また、一実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置では、
上記電流センサは、磁路を形成するコアの一部に空隙が設けられた変流器である。
In the surge protection device life diagnosis apparatus of one embodiment,
The current sensor is a current transformer in which a gap is provided in a part of a core that forms a magnetic path.
上記実施形態によれば、磁路を形成するコアの一部に空隙が設けられた変流器により、サージ防護デバイスに流れるサージ電流を検出することによって、低コストな変流器で雷サージの大電流を飽和させずに測定することができる。 According to the above embodiment, by detecting a surge current flowing in the surge protection device by a current transformer in which a gap is provided in a part of the core forming the magnetic path, a lightning surge can be detected with a low-cost current transformer. Measurement can be performed without saturating a large current.
以上より明らかなように、この発明によれば、サージ防護デバイスのインパルス寿命特性を考慮した正確な寿命判定ができる低コストなサージ防護デバイスの寿命診断装置を実現することができる。 As is clear from the above, according to the present invention, it is possible to realize a low-cost device for diagnosing the life of a surge protection device that can accurately determine the life considering the impulse life characteristics of the surge protection device.
図1は酸化亜鉛を用いたサージ防護デバイスのインパルス寿命特性例1(サージ防護デバイスの耐用回数とインパルス電流値との関係)を示している。図1において、横軸は耐用回数[回]を表し、縦軸はサージ電流値[kA]を表している。また、「◆」印はサージ波尾長が20μsec、「■」印はサージ波尾長が100μsec、「▲」印はサージ波尾長が1000μsecのときの特性を表す。 FIG. 1 shows an impulse life characteristic example 1 of a surge protection device using zinc oxide (relationship between the number of times the surge protection device is used and the impulse current value). In FIG. 1, the horizontal axis represents the service life [times], and the vertical axis represents the surge current value [kA]. Further, “♦” indicates characteristics when the surge wave tail length is 20 μsec, “■” marks indicate characteristics when the surge wave tail length is 100 μsec, and “▲” marks indicate characteristics when the surge wave tail length is 1000 μsec.
図1に示されるように、サージ防護デバイスのインパルス寿命特性は、サージ電流値が2倍になれば、寿命は1/10〜1/100程度に減退するものである。逆にサージ電流値が1/2になれば、寿命は10〜100倍に増加する。それ故、サージ防護デバイスの寿命を判定するには、サージ電流の大きさを加味することが不可欠であって、かつそれは単純な比例関係ではないことは明らかである。 As shown in FIG. 1, the impulse life characteristic of the surge protection device is that the life is reduced to about 1/10 to 1/100 when the surge current value is doubled. On the contrary, if the surge current value is halved, the lifetime increases 10 to 100 times. Therefore, to determine the life of a surge protection device, it is essential to consider the magnitude of the surge current, and it is clear that it is not a simple proportional relationship.
図1の両対数グラフ上の直線グラフの示すところに拠れば、サージ電流値をIとし、サージ防護デバイスの耐用回数上限値をNとすると、近似的に次式(1)の関係が成り立つ。
LogN=−αLogI+C ……… (1)
ただし、−α : 両対数グラフにおける近似直線の傾き、
C : 定数
According to the location indicated by the straight line graph on the log-log graph of FIG. 1, assuming that the surge current value is I and the upper limit of the number of times the surge protection device can be used is N, the relationship of the following equation (1) is approximately established.
LogN = −αLogI + C (1)
Where −α is the slope of the approximate line in the log-log graph,
C: Constant
ここで、
C=αLog(I0)+Log(N0)
ただし、I0 : 比較の基準となる電流値
N0 : I0におけるサージ防護デバイスの耐用回数
とおけば、式(1)は、
Log(N/N0)=−αLog(I/I0) ……… (2)
となるので、
N/N0=(I/I0)−α ……… (3)
となることが明らかである。
here,
C = αLog (I 0 ) + Log (N 0 )
Where I 0 : current value for comparison
N 0 : Suppressing the number of surge protection devices at I 0 , equation (1) is
Log (N / N 0 ) = − αLog (I / I 0 ) (2)
So,
N / N 0 = (I / I 0 ) −α (3)
It is clear that
図1では、例えばサージ波尾長が20μsecの場合、電流値が28kAなら耐用回数は103回、電流値が42kAなら102回である。それ故、式(2)においてI0を28kAとすれば、
α=5.6788・・・
となる。
In Figure 1, for example, when a surge wave tail length is 20 .mu.sec, the current value is 28kA If durability times is 10 3 times, the current value is 10 2 times for 42KA. Therefore, if I 0 is 28 kA in equation (2),
α = 5.6788 ...
It becomes.
一方、図2は酸化亜鉛を用いたサージ防護デバイスのインパルス寿命特性例2(インパルス電流とサージ波尾長(インパルス長)との関係)を示している。図2において、横軸はサージ波尾長[μsec]を表し、縦軸は電流値[kA]を表している。また、「◆」印は耐用回数が2.E+00回(2回)、「■」印は耐用回数が1.E+01回(十回)、「▲」印は耐用回数が1.E+02回(百回)、「●」印は耐用回数が1.E+03回(千回)、「◇」印は耐用回数が1.E+04回(1万回)、「○」印は耐用回数が1.E+05回(十万回)、「□」印は耐用回数が1.E+06回(百万回)のときの特性を表す。なお、図2中の浮動小数点形式の表現では、指数底10は記号Eで表わしかつ掛け算記号「×」は省略しており、例えば、1.×10(+01乗)は、1.E+01で表わされる。
On the other hand, FIG. 2 shows an impulse life characteristic example 2 (relation between impulse current and surge wave tail length (impulse length)) of a surge protection device using zinc oxide. In FIG. 2, the horizontal axis represents the surge wave tail length [μsec], and the vertical axis represents the current value [kA]. In addition, “◆” indicates a service life of 2.E + 00 (twice), “■” indicates a service life of 1.E + 01 (10), and “▲” indicates a service life of 1.E + 02 (100 Times), “●” mark has a service life of 1.E + 03 times (1,000 times), “◇” mark has a service life of 1.E + 04 times (10,000 times), and “○” mark has a service life of 1.E + 05 times. (100,000 times), “□” mark indicates the characteristics when the service life is 1.E + 06 times (million times). 2, the
図2の対数グラフ上の直線グラフの示すところに拠れば、サージ電流値をIとし、サージ波形の継続時間(サージ波尾長ともいう)をTとすると、近似的に次式(4)の関係が成り立つ。
LogT=−βLogI+D ……… (4)
ただし、−β : 両対数グラフにおける近似直線の傾き
D : 定数
According to the linear graph on the logarithmic graph of FIG. 2, when the surge current value is I and the duration of the surge waveform (also called the surge wave tail length) is T, the relationship of the following equation (4) is approximately Holds.
Log T = −β Log I + D (4)
Where -β is the slope of the approximate line in the log-log graph
D: Constant
ここで、
D=βLog(I0)+Log(T0)
ただし、T0 : 比較の基準となるサージ波形の継続時間
I0 : T0における電流値
とおけば、
(T/T0)=(I/I0)−β ……… (5)
となり、
I=(T/T0)−1/β・I0 ……… (6)
が成立する。
here,
D = βLog (I 0 ) + Log (T 0 )
However, T 0 : Duration of surge waveform as a reference for comparison
I 0 : If it is the current value at T 0 ,
(T / T 0 ) = (I / I 0 ) −β (5)
And
I = (T / T 0 ) −1 / β · I 0 (6)
Is established.
図2では、例えば耐用回数2回(2E+0回)の場合、サージ電流の継続時間T1が20μsecなら電流値I1は100kAとなるが、サージ電流の継続時間Tが100μsecなら電流値Iは30kAしか耐えられないこととなる。それ故、この場合は、上記式(5)により、
β=1.3367・・・
となる。
In FIG. 2, for example, in the case of a service life of 2 times (2E + 0), if the surge current duration T 1 is 20 μsec, the current value I 1 is 100 kA, but if the surge current duration T is 100 μsec, the current value I is 30 kA. However, it will be unbearable. Therefore, in this case, according to the above equation (5),
β = 1.367 ...
It becomes.
いま、上記式(3)が継続時間T0=20μsecのサージ電流に対して成立しているとすれば、T0以外の継続時間のサージ電流に対しては上記式(6)より、上記式(3)でIをI・(T/T0)1/βで置き換えて、次式(7)が成り立つ。
N/N0=(T/T0)−α/β・(I/I0)−α ……… (7)
Assuming that the above equation (3) is established for a surge current having a duration T 0 = 20 μsec, the above equation (6) is used for a surge current having a duration other than T 0. Substituting I by I · (T / T 0 ) 1 / β in (3), the following equation (7) is established.
N / N 0 = (T / T 0 ) −α / β · (I / I 0 ) −α (7)
ただし、αは図1においてサージ電流の継続時間がT0のグラフ上の2点(N0,I0)、(N1,I1)のデータに対して、
α=−(Log(N1/N0))/Log(I1/I0) ……… (8)
となる値である。
However, α is the data of two points (N 0 , I 0 ), (N 1 , I 1 ) on the graph of the surge current duration T 0 in FIG.
α = − (Log (N 1 / N 0 )) / Log (I 1 / I 0 ) (8)
Is the value.
また、βは図2においてサージ耐用回数がN0のグラフ上の2点(T0,I0)、(T2,I2)のデータに対して、
β=−(Log(T2/T0))/Log(I2/I0) ……… (9)
となる値である。
Moreover,
β = − (Log (T 2 / T 0 )) / Log (I 2 / I 0 ) (9)
Is the value.
ここで、N0、I0、T0は、上記式(8)と上記式(9)において共通の値である。 Here, N 0 , I 0 , and T 0 are values common to the above formula (8) and the above formula (9).
上記式(7)の右辺は、サージの電流値Iとその継続時間Tによるサージが印加された場合のサージ防護デバイスの耐用回数の基準耐用回数に対する比を表している。故に、この逆数は、この電流値Iとその継続時間Tによってサージ防護デバイスに与えられるダメージに比例した量になる。 The right side of the above equation (7) represents the ratio of the number of times the surge protection device has been used to the standard use number when a surge is applied due to the surge current value I and its duration T. Therefore, this reciprocal is an amount proportional to the damage given to the surge protection device by this current value I and its duration T.
本発明者は、単純に電流値とサージの継続時間の積を記憶させて積算するより、この継続時間Tによる補正計算を行った値を記憶させて積算したほうが、サージ防護デバイスに与えられるダメージの累積量をより正確に表現できることに着目し、この発明のサージ防護デバイスの寿命診断装置を実現したものである。 The inventor does not simply store and integrate the product of the current value and the duration of the surge, but rather stores the accumulated value obtained by performing the correction calculation based on the duration T to cause damage to the surge protection device. Focusing on the fact that the accumulated amount can be expressed more accurately, the device for diagnosing the life of the surge protection device according to the present invention is realized.
確かに、図1の示すところに拠れば、100万回に耐えられるようなサージでも、その電流値が10倍になれば1〜10回程度で壊れる可能性のあることを示している。それ故、単純なサージ電流値の積算方式やそれにサージの継続時間を考慮したサージ電流波形の面積によるサージの実効値や平均値の累積計算方式では、サージ防護デバイスの寿命判定が全く正しくできないことは明らかである。 Certainly, according to the location shown in FIG. 1, even a surge that can withstand 1,000,000 times may be broken in about 1 to 10 times if the current value becomes 10 times. Therefore, it is impossible to determine the life of a surge protection device at all with the simple method of integrating surge current values and the cumulative calculation method of effective and average surge values based on the area of the surge current waveform considering the duration of the surge. Is clear.
ところで、入力部の電流センサが巨大な雷サージで飽和して実際の電流値より小さな値しか検出できないようになると、その後の補正演算も意味がなくなるので、入力部は過大なサージ電流でも飽和しないよう配慮する必要が有る。 By the way, if the current sensor at the input section becomes saturated with a huge lightning surge and only a value smaller than the actual current value can be detected, the subsequent correction calculation also becomes meaningless, so the input section will not be saturated even with an excessive surge current. It is necessary to consider that.
この発明のサージ防護デバイスの寿命診断装置では、電流値の補正に加え、最大50kAにも及ぶ雷サージを飽和させずに低コストな変流器で測定するため、コアに透磁率の低い磁性体を用い、かつ、コアの一部に空隙を設けた変流器を使用している。このような空芯CTは、飽和しないので適切ではあるが、電線に容易にクランプできる構造のものは見当たらないので、本発明者は、この発明のサージ防護デバイスの寿命診断装置を設計する段階において専用のCTを製作した。 In the device for diagnosing the life of the surge protection device according to the present invention, in addition to the correction of the current value, the lightning surge of up to 50 kA is measured with a low-cost current transformer without saturating the magnetic material. And a current transformer in which a gap is provided in a part of the core. Such air-core CT is suitable because it does not saturate, but since there is no structure that can be easily clamped to an electric wire, the present inventor is in the stage of designing the life diagnosis device for surge protection device of the present invention. A special CT was produced.
また、計測された電流のピーク値は指数関数的に緩慢に減衰させることによって、比較的に動作の遅い制御部でも、その遅いサンプリング周期の間に十分なデータ処理を行う時間を保証している。 Also, the peak value of the measured current is attenuated slowly exponentially, so that even a relatively slow control unit guarantees sufficient time for data processing during the slow sampling period. .
以下、この発明のサージ防護デバイスの寿命診断装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A surge protection device life diagnosis apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments.
〔第1実施形態〕
図3はこの発明の第1実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置の全体の構成を示すブロック図を示している。
[First Embodiment]
FIG. 3 is a block diagram showing the overall configuration of the surge protection device life diagnosis apparatus according to the first embodiment of the present invention.
この第1実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置は、図3に示すように、第1サージ検出ユニットU1と、第2サージ検出ユニットU2と、…、第Nサージ検出ユニットUnと、第1〜第nサージ検出ユニットU1,U2,…,Unからの信号を受けて、サージ防護デバイスの寿命診断を行う処理装置1と、処理装置1の診断結果を表示する表示装置2とを備えている。
As shown in FIG. 3, the life diagnosis apparatus for surge protection device according to the first embodiment includes a first surge detection unit U1, a second surge detection unit U2,..., An Nth surge detection unit Un, -
上記第1〜第nサージ検出ユニットU1,U2,…,Unは、サージ防護デバイスに流れるサージ電流を検出する電流センサ(図4に示す変流器CT)からのサージ電流を表す信号が入力される入力部11と、入力部11からのサージ電流を表すアナログ信号のピーク値をホールドするピークホールド部12と、ピークホールド部12によりホールドされたサージ電流のピーク値を表すアナログ信号を指数関数的に減衰させる減衰部13とを有する。
The first to nth surge detection units U1, U2,..., Un receive a signal representing a surge current from a current sensor (current transformer CT shown in FIG. 4) that detects the surge current flowing in the surge protection device. The
また、上記処理装置1は、減衰部13から出力されたサージ電流のピーク値を表すアナログ信号をA/D変換するA/D変換器1aと、A/D変換器1aによりA/D変換されたサージ電流のピーク値に基づいて、サージ防護デバイスがサージ電流により受けたダメージ量に相当する値を演算する演算部1bと、演算部1bにより演算されたサージ防護デバイスがサージ電流により受けたダメージ量に相当する値を積算する積算部1cと、積算部1cにより積算された積算値が予め設定された閾値以上か否かを判定する積算値判定部1dと、積算部1cにより積算された積算値が閾値以上であると積算値判定部1dが判定すると、サージ防護デバイスが寿命に達したことを報知する報知部1eとを備えている。
The
図4は上記第1実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置の入力部11とピークホールド部12および減衰部13の回路の具体例を示している。
FIG. 4 shows a specific example of the circuit of the
入力部11は、サージ防護デバイスに流れるサージ電流を検出する電流センサの一例としての変流器CTの出力端子間に接続されたシャント抵抗R1と、シャント抵抗R1の一端に一端が接続された抵抗R2と、抵抗R2の他端にアノードが接続され、カソードが+15Vに接続されたダイオードD1と、抵抗R2の他端にカソードが接続され、アノードが−15Vに接続されたダイオードD2とを有する。上記シャント抵抗R1の他端をグランドGNDに接続している。この実施の形態では、シャント抵抗R1は、最大抵抗値1kΩの半固定抵抗であり、抵抗R2は3.3kΩである。
The
また、ピークホールド部12は、抵抗R2の他端に非反転入力端子が接続された差動増幅器AMP1と、差動増幅器AMP1の出力端子に一端が接続された抵抗R3と、抵抗R3の他端にアノードが接続されたダイオードD3と、ダイオードD3のカソードに一端が接続され、他端がグランドGNDに接続されたピークホールド用のコンデンサC1と、差動増幅器AMP1の+15Vが接続された電源入力端子とグランドGNDとの間に接続されたコンデンサC11と、差動増幅器AMP1の−15Vが接続された電源入力端子とグランドGNDとの間に接続されたコンデンサC12とを有する。上記ダイオードD3のカソードを差動増幅器AMP1の反転入力端子に接続している。この実施の形態では、抵抗R3は220Ω、コンデンサC1は0.01μFである。
The
また、減衰部13は、ダイオードD3のカソードが非反転入力端子に接続された差動増幅器AMP2と、差動増幅器AMP2の非反転入力端子とグランドGNDとの間に接続された放電用の抵抗R4と、差動増幅器AMP2の+15Vが接続された電源入力端子とグランドGNDとの間に接続されたコンデンサC21と、差動増幅器AMP2の−15Vが接続された電源入力端子とグランドGNDとの間に接続されたコンデンサC22とを有する。上記差動増幅器AMP2の出力端子を反転入力端子に接続している。この実施の形態では、抵抗R4は10MΩである。
The attenuating
上記減衰部13の差動増幅器AMP2の出力端子が処理装置1の入力端子に接続され、処理装置1の他方の入力端子がグランドGNDに接続されている。
The output terminal of the differential amplifier AMP2 of the
図4に示すように、測定対象の接地回路のサージ電流経路SLに流れる電流を半円状またはコの字状のコアを使ったギャップ有り変流器CT(またはギャップを設けたクランプCTとも言う)で検出し、ピークホールド部12によりサージ電流のピーク値を保持する。
As shown in FIG. 4, the current flowing through the surge current path SL of the ground circuit to be measured is a current transformer CT with a gap using a semicircular or U-shaped core (or a clamp CT having a gap). ) And the peak value of the surge current is held by the
ギャップ有り変流器CTのコアの透磁率μyとコアそのものの透磁率μXとは、次式(10)の関係があり、ギャップが大きくなるほど透磁率は低下するので、感度は低下するが大電流でも飽和しにくくなる。
μy=1/(1/μX+LGAP/L) ……… (10)
ただし、L : コア部分の磁路長
LGAP : 空隙部分の磁路長
The permeability μ y of the core of the current transformer CT with the gap and the permeability μ X of the core itself have the relationship of the following expression (10). The permeability decreases as the gap increases, but the sensitivity decreases. It becomes difficult to saturate even with a large current.
μ y = 1 / (1 / μ X + L GAP / L) (10)
L: Magnetic path length of the core part
L GAP : Magnetic path length of the gap
入力部11では、変流器CTの二次側の電流をシャント抵抗R1に通して電圧に変換し、次段の差動増幅器AMP1でそのピーク値を検出して保持させている。電流センサは測定対称のサージ電流波形が忠実に再現されることが望ましい。なお、入力部11には、ロゴスキーコイルや空芯CTのように大電流でも飽和しない変流器を用いても良い。
In the
図4では、差動増幅器AMP1で検出されたピーク値は片極性であるが、実際にはもう一回路あって、負極性のサージ電流の場合をカバーしている(処理装置1側も同様)。この差動増幅器AMP1で検出されて保持されたピーク値は、減衰部13の放電用抵抗R4によって緩慢に減衰させ、次のサージ入力に備えている。
In FIG. 4, the peak value detected by the differential amplifier AMP1 is unipolar, but actually there is another circuit to cover the case of a negative surge current (the same applies to the
コストを重視しない設計例では、処理装置1がデータをサンプリングしたときにそのサンプリングパルスによってこの保持された値をリセットさせても良い。
In a design example in which cost is not important, when the
しかし、このサンプリングパルスを処理装置1外に供給するには、専用のインターフェース回路が必要である。この第1実施形態では、雷サージによるサージ防護デバイスのダメージを累積演算しており、雷サージの頻度に応じた観測で十分なので、コストを考慮して簡単な放電用の抵抗R4によって保持したピーク値を自然に緩慢に減衰させ、データをクリアさせている。処理装置1のA/D変換器1は、1回/1msecの割合でデータをサンプリングするが、ピーク値は数十msec掛かって減衰するので、大きな誤差無く、サージ電流のピーク値をサンプリングできる。
However, in order to supply this sampling pulse to the outside of the
上記第1実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置において、第1〜第nサージ検出ユニットU1,U2,…,Unのいずれかの入力部11にサージ電流が入力されると、入力部11からのサージ電流を表すアナログ信号のピーク値をピークホールド部12がホールドし、そのホールドされたサージ電流のピーク値を表すアナログ信号を減衰部13により指数関数的に減衰させる。
In the device for diagnosing the life of the surge protection device according to the first embodiment, when a surge current is input to any one of the
そして、上記処理装置1は、減衰部13から出力されたサージ電流のピーク値を表すアナログ信号をA/D変換器1aによりA/D変換する。
The
次に、演算部1bでは、A/D変換器1aによりA/D変換されたサージ電流のピーク値に基づいて、次式(11)により、サージ防護デバイスがサージ電流により受けたダメージ量に相当する値Yを演算する。 Next, in the calculation unit 1b, based on the peak value of the surge current A / D converted by the A / D converter 1a, the surge protection device corresponds to the amount of damage received by the surge current by the following equation (11). The value Y to be calculated is calculated.
I0 : 基準電流値
α : サージ防護デバイスによって決まる定数
ここで、αは上記式(8)を用いてサージ防護デバイスによって決まる定数である。 Here, α is a constant determined by the surge protection device using the above equation (8).
次に、演算部1bにより演算されたサージ防護デバイスがサージ電流により受けたダメージ量に相当する値Yを積算部1cにより積算する。 Next, the value Y corresponding to the amount of damage that the surge protection device calculated by the calculation unit 1b has received by the surge current is integrated by the integration unit 1c.
そうして、積算部1cにより積算された積算値が予め設定された閾値以上か否かを積算値判定部1dにより判定する。 Then, the integrated value determining unit 1d determines whether or not the integrated value integrated by the integrating unit 1c is equal to or greater than a preset threshold value.
次に、積算部1cにより積算された積算値が閾値以上であると積算値判定部1dが判定すると、サージ防護デバイスが寿命に達したことを表す情報を報知部1eから表示装置2に出力する。
Next, when the integrated value determining unit 1d determines that the integrated value integrated by the integrating unit 1c is equal to or greater than the threshold value, information indicating that the surge protection device has reached the end of its life is output from the notification unit 1e to the
また、図5は処理装置1とその周辺の構成を示している。図5に示すように、処理装置1は、A/D変換器1aと、CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)と、メモリと、I/Fとを有し、このCPUとメモリとI/Fが演算部1b,積算部1c,積算値判定部1d,報知部1eとして機能する。このように、処理装置1は、低コストのマイクロコンピュータと入出力回路などからなり、A/D変換器1aによりデータのサンプリングは1kHzと低速である。
FIG. 5 shows the configuration of the
処理装置1がサージ検出時のみ動作すれば良いような場合、CPUは常時演算する必要がないのでスリープモードを使って省電力化を試みたり、データを不揮発性メモリに記憶させ、サージ検出時のみ処理装置1の電源を供給したりしても良い。
When the
また、上記式(11)に拘らずに、類似の計算式で大きな電流値により大きな重み付けをして累積する方法でも、単純な加算による累積演算より精度の高い寿命診断ができる。 Regardless of the above equation (11), a method of accumulating a large current value with a large weight by using a similar calculation formula can perform life diagnosis with higher accuracy than accumulative calculation by simple addition.
図6は上記サージ防護デバイスの寿命診断装置の処理装置1の動作を説明するためのフローチャートを示している。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the
まず、処理がスタートすると、図6に示すステップS1でサージ入力が有るか否かを判定し、サージ入力が有ると判定するとステップS2に進む一方、サージ入力がないと判定すると、ステップS1を繰り返す。なお、この処理がスタートする前に、積算値は予めゼロにリセットされているものとする。 First, when the process is started, it is determined whether or not there is a surge input in step S1 shown in FIG. 6. If it is determined that there is a surge input, the process proceeds to step S2, while if it is determined that there is no surge input, step S1 is repeated. . It is assumed that the integrated value is previously reset to zero before this process starts.
そして、ステップS2では、サージ電流のピーク値IINに基づいて、演算部1bにより上記式(11)の演算を行った後、その演算結果を積算部1cにより積算する。 In step S2, the calculation unit 1b calculates the above formula (11) based on the surge current peak value I IN , and then the calculation result is integrated by the integration unit 1c.
次に、ステップS3に進み、積算部1cにより積算された積算値が予め設定された閾値以上か否かを積算値判定部1dにより判定して、積算値が予め設定された閾値以上であると判定すると、ステップS4に進む一方、積算値が予め設定された閾値未満であると判定すると、ステップS4をスキップする。 Next, it progresses to step S3, it is determined by the integrated value determination part 1d whether the integrated value integrated by the integrating part 1c is more than the preset threshold value, and it is that the integrated value is more than the preset threshold value. If it determines, while progressing to step S4, if it determines with an integrated value being less than the preset threshold value, step S4 will be skipped.
そして、ステップS4では、サージ防護デバイスが寿命に達したことを報知部1eにより報知する。 In step S4, the notification unit 1e notifies that the surge protection device has reached the end of its life.
次に、ステップS5に進み、サージが継続中であるか否かを判定して、サージが継続中であると判定すると、ステップS5を繰り返す一方、サージが継続中でないと判定すると、ステップS1に戻る。 Next, the process proceeds to step S5, where it is determined whether or not the surge is continuing. If it is determined that the surge is continuing, step S5 is repeated. If it is determined that the surge is not continuing, the process proceeds to step S1. Return.
このように、上記処理装置1は、ピークホールド部12で得られたサージ電流のピーク値情報から上記式(11)による演算を行った結果を累積して、ある一定の閾値を超えた場合、サージ防護デバイスの寿命と判断して警報を出力する。
As described above, when the
上記構成のサージ防護デバイスの寿命診断装置によれば、図1に示すサージ防護デバイスのインパルス寿命特性例1(サージ防護デバイスの耐用回数とインパルス電流値との関係)に基づいて、サージ防護デバイスによって決まる定数αを決定して、上記式(11)を用いて演算部1bによりサージ防護デバイスがサージ電流により受けたダメージ量に相当する値Yを演算することによって、サージ防護デバイスに与えられるダメージの累積量を正確に求めることが可能になるので、サージ防護デバイスのインパルス寿命特性を考慮した正確な寿命判定を低コストで行うことができる。 According to the surge protection device life diagnosis apparatus having the above-described configuration, the surge protection device can be used based on the impulse life characteristic example 1 (relationship between the number of times the surge protection device can be used and the impulse current value) shown in FIG. The constant α to be determined is determined, and the value Y corresponding to the amount of damage that the surge protection device has received by the surge current is calculated by the calculation unit 1b using the above equation (11). Since the accumulated amount can be accurately obtained, accurate life determination in consideration of the impulse life characteristics of the surge protection device can be performed at low cost.
上記サージ防護デバイスの寿命診断装置を適用すれば、電流の大きさに対して適正な重み付けを行った積算を行えるので、単に電流値を積算するかまたはパルス数をカウントするだけの寿命診断装置より、より正しい寿命診断(判定)ができる。 By applying the surge diagnosis device life diagnosis device above, it is possible to perform integration with an appropriate weighting applied to the magnitude of the current. Therefore, the life diagnosis device simply adds the current value or counts the number of pulses. More accurate life diagnosis (judgment) is possible.
また、上記ピークホールド部12により保持されたサージ電流のピーク値を表すアナログ信号をA/D変換器1aによりA/D変換することによって、時間延長して処理装置1に伝達しているので、A/D変換や演算の処理動作が遅くても十分対応可能であり、高速サンプリング用の高価なA/D変換器や高速処理ができるDSP(デジタル・シグナル・プロセッサ;Digital Signal Processor)などを用いなくても良く、コストを低減することができる。
In addition, since the analog signal representing the peak value of the surge current held by the
上記ピークホールド部12から出力された上記サージ電流のピーク値を表すアナログ信号を減衰部13により指数関数的に減衰させることによって、比較的動作の遅い処理装置でも、その遅いサンプリング周期の間に十分なデータ処理を行う時間を確保することができる。
An analog signal representing the peak value of the surge current output from the
また、上記積算部1cにより積算された積算値が閾値以上であると積算値判定部1dが判定すると、サージ防護デバイスが寿命に達したことを報知部1eにより報知することによって、サージ防護デバイスが壊れる前に交換などのメンテナンスを迅速に行うことができる。 Further, when the integrated value determining unit 1d determines that the integrated value integrated by the integrating unit 1c is equal to or greater than the threshold, the notification unit 1e notifies the surge protective device that the surge protection device has reached the end of its life. Maintenance such as replacement can be performed quickly before it breaks.
また、磁路を形成するコアの一部に空隙が設けられた変流器CTにより、サージ防護デバイスに流れるサージ電流を検出することによって、低コストな変流器CTで雷サージの大電流を飽和させずに測定することができる。また、透磁率が低くかつ空隙を有するコアを電流センサに用いているので、大電流でも非飽和でサージ電流を精度良く検出できるので、電流の大きさに対して適正な重み付けを行っている効果が阻害されず正しい寿命判定が行うことができる。 In addition, by detecting the surge current flowing through the surge protection device with a current transformer CT having a gap in a part of the core forming the magnetic path, a large current of lightning surge can be generated with a low-cost current transformer CT. It can be measured without saturation. In addition, since a core with low permeability and air gap is used for the current sensor, it is possible to accurately detect surge currents even at high currents without saturation, so the effect of appropriate weighting on the magnitude of the current The life can be determined correctly without being hindered.
〔第2実施形態〕
第2実施形態は第1実施形態に更にサージの継続時間による補正演算を加味したものである。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, correction calculation based on the duration of surge is added to the first embodiment.
図7はこの発明の第2実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置の全体の構成を示し、図8は上記サージ防護デバイスの寿命診断装置の制御部とその周辺の構成を示している。この第2実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置は、第1〜第nサージ検出ユニットU1,U2,…,Unの構成と制御装置の第2のA/D変換器1fおよび演算部1bの処理を除いて第1実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置と同一の構成をしている。 FIG. 7 shows the overall configuration of the surge protection device life diagnosis apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows the control section of the surge protection device life diagnosis apparatus and its peripheral configuration. The device for diagnosing the life of surge protection device according to the second embodiment includes the configurations of the first to n-th surge detection units U1, U2,..., Un and the second A / D converter 1f and the calculation unit 1b of the control device. Except for the processing, it has the same configuration as the surge diagnosis device life diagnosis apparatus of the first embodiment.
この第2実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置の第1〜第nサージ検出ユニットU1,U2,…,Unは、図7に示すように、入力部11とピークホールド部12と減衰部13以外に、入力部11から出力されたサージ電流のレベルと予め設定されたレベル判定値とを比較するレベル比較器14と、そのレベル比較器14によりサージ電流のレベルがレベル判定値を越えた状態を継続していた継続時間を計測するためのタイマの一例としての積分器15を有している。
As shown in FIG. 7, the first to n-th surge detection units U1, U2,..., Un of the surge protection device life diagnosis apparatus of the second embodiment include an
上記レベル比較器14と積分器15で継続時間計測部を構成している。なお、この実施の形態では、タイマとして積分器15を用いたが、これに限らず、カウンタ回路などを用いたものでもよい。
The
また、制御装置1は、積分器15から出力された継続時間を表すアナログ信号をA/D変換する第2のA/D変換器1fを備えている。
In addition, the
また、図8に示すように、減衰部13の出力端子が積分器15のリセット端子に接続されている。
Further, as shown in FIG. 8, the output terminal of the
上記第1実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置において、第1〜第nサージ検出ユニットU1,U2,…,Unのいずれかの入力部11にサージ電流が入力されると、入力部11からのサージ電流を表すアナログ信号のピーク値をピークホールド部12がホールドし、そのホールドされたサージ電流のピーク値を表すアナログ信号を減衰部13により指数関数的に減衰させる。
In the device for diagnosing the life of the surge protection device according to the first embodiment, when a surge current is input to any one of the
また、入力部11から出力されたサージ電流のレベルと予め設定されたレベル判定値とをレベル比較器14により比較して、そのレベル比較器14によりサージ電流のレベルがレベル判定値を越えたときのレベル比較器14の出力電圧を積分器15で積分する。これにより、積分器15から継続時間を表すアナログ信号が出力される。
When the
そして、上記処理装置1のA/D変換器1aにより、減衰部13から出力されたサージ電流のピーク値を表すアナログ信号をA/D変換すると共に、A/D変換器1fにより、積分器15から出力された継続時間を表すアナログ信号をA/D変換する。
The analog signal representing the peak value of the surge current output from the
そして、演算部1bでは、A/D変換器1aによりA/D変換されたサージ電流のピーク値を表すデジタル値およびA/D変換器1fによりA/D変換されたサージ電流の継続時間を表すデジタル値に基づいて、次式(12)により、サージ防護デバイスがサージ電流により受けたダメージ量に相当する値Yを演算する。 And in the calculating part 1b, the digital value showing the peak value of the surge current A / D converted by the A / D converter 1a and the duration of the surge current A / D converted by the A / D converter 1f are shown. Based on the digital value, the value Y corresponding to the amount of damage received by the surge protection device due to the surge current is calculated by the following equation (12).
I0 : 基準電流値
α : サージ防護デバイスによって決まる定数
TIN : サージ電流の継続時間を表すデジタル値
T0 : 基準継続時間
γ : サージ防護デバイスによって決まる定数
I 0 : Reference current value
α: Constant determined by the surge protection device
T IN : Digital value indicating the duration of surge current
T 0 : Reference duration
γ: Constant determined by the surge protection device
ここで、γはα/βであり、αは上記式(8)を用いてサージ防護デバイスによって決まる定数であり、βは上記式(9)を用いてサージ防護デバイスによって決まる定数である。 Here, γ is α / β, α is a constant determined by the surge protection device using the above equation (8), and β is a constant determined by the surge protection device using the above equation (9).
次に、演算部1bにより演算されたサージ防護デバイスがサージ電流により受けたダメージ量に相当する値Yを積算部1cにより積算する。 Next, the value Y corresponding to the amount of damage that the surge protection device calculated by the calculation unit 1b has received by the surge current is integrated by the integration unit 1c.
そうして、積算部1cにより積算された積算値が予め設定された閾値以上か否かを積算値判定部1dにより判定する。 Then, the integrated value determining unit 1d determines whether or not the integrated value integrated by the integrating unit 1c is equal to or greater than a preset threshold value.
次に、積算部1cにより積算された積算値が閾値以上であると積算値判定部1dが判定すると、サージ防護デバイスが寿命に達したことを表す情報を報知部1eから表示装置2に出力する。
Next, when the integrated value determining unit 1d determines that the integrated value integrated by the integrating unit 1c is equal to or greater than the threshold value, information indicating that the surge protection device has reached the end of its life is output from the notification unit 1e to the
図9は上記サージ防護デバイスの寿命診断装置の処理装置1の動作を説明するためのフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the
まず、処理がスタートすると、図9に示すステップS11でサージ入力が有るか否かを判定し、サージ入力が有ると判定するとステップS12に進む一方、サージ入力がないと判定すると、ステップS11を繰り返す。なお、この処理がスタートする前に、積算値は予めゼロにリセットされているものとする。 First, when the process starts, it is determined whether or not there is a surge input in step S11 shown in FIG. 9, and if it is determined that there is a surge input, the process proceeds to step S12. If it is determined that there is no surge input, step S11 is repeated. . It is assumed that the integrated value is previously reset to zero before this process starts.
そして、ステップS12では、サージ電流のピーク値IINおよび継続時間TINに基づいて、演算部1bにより上記式(11)の演算を行った後、その演算結果を積算部1cにより積算する。 In step S12, the calculation unit 1b calculates the above expression (11) based on the surge current peak value I IN and the duration T IN , and then the calculation result is integrated by the integration unit 1c.
次に、ステップS13に進み、積算部1cにより積算された積算値が予め設定された閾値以上か否かを積算値判定部1dにより判定して、積算値が予め設定された閾値以上であると判定すると、ステップS14に進む一方、積算値が予め設定された閾値未満であると判定すると、ステップS14をスキップする。 Next, it progresses to step S13, it is determined by the integrated value determination part 1d whether the integrated value integrated by the integration part 1c is more than a preset threshold value, and it is that an integrated value is more than a preset threshold value. If it determines, it will progress to step S14, On the other hand, if it determines with an integrated value being less than the preset threshold value, step S14 will be skipped.
そして、ステップS14では、サージ防護デバイスが寿命に達したことを報知部1eにより報知する。 In step S14, the notification unit 1e notifies that the surge protection device has reached the end of its life.
次に、ステップS15に進み、サージが継続中であるか否かを判定して、サージが継続中であると判定すると、ステップS15を繰り返す一方、サージが継続中でないと判定すると、ステップS11に戻る。 Next, proceeding to step S15, it is determined whether or not the surge is continuing. If it is determined that the surge is continuing, step S15 is repeated, while if it is determined that the surge is not continuing, the process proceeds to step S11. Return.
このように、上記処理装置1の動作は、第1実施形態の場合とほぼ同様であるが、ピークホールド部12で得られたサージ電流のピーク値情報と継続時間情報とから上記式(12)による演算を行った結果を累積して、ある一定の閾値を超えた場合、サージ防護デバイスの寿命と判断して警報を出力する。
As described above, the operation of the
上記第2実施形態では、サージ電流のピーク値情報は一定時間後にゼロとなり、この信号によってサージ電流の継続時間をカウントする積分器15がリセットされる。
In the second embodiment, the peak value information of the surge current becomes zero after a certain time, and the
上記第2実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置は、第1実施形態のサージ防護デバイスの寿命診断装置と同様の効果を有する。 The surge protection device lifetime diagnosis apparatus of the second embodiment has the same effect as the surge protection device lifetime diagnosis apparatus of the first embodiment.
また、上記演算部1bによりサージ防護デバイスがサージ電流により受けたダメージ量に相当する値Yを演算するとき、上記式(12)を用いてサージ電流の継続時間による補正を行うことによって、サージ防護デバイスに与えられるダメージの累積量をより正確に求めることできる。 Further, when the value Y corresponding to the amount of damage received by the surge protection device due to the surge current is calculated by the calculation unit 1b, the surge protection is performed by performing correction according to the duration of the surge current using the above equation (12). Accumulated amount of damage to the device can be calculated more accurately.
また、上記レベル比較器14によりサージ電流のレベルがレベル判定値を越えた状態を継続していた継続時間を積分器15により計測するので、簡単な構成でサージ電流の継続時間を容易に計測できる。
Further, since the
上記第1,第2実施形態では、サージ防護デバイスが寿命に達したことを表す情報を報知部1eから表示装置2に出力して、表示装置2に警報を表示したが、サージ防護デバイスが寿命に達したことを表す情報を報知する手段はこれに限らず、音声や警報音などの他の手段によりサージ防護デバイスが寿命に達したことを報知してもよい。
In the first and second embodiments, information indicating that the surge protection device has reached the end of its life is output from the notification unit 1e to the
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記第1,第2実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。 Although specific embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
1…処理装置
1a…A/D変換器
1b…演算部
1c…積算部
1d…積算値判定部
1e…報知部
1f…A/D変換器
2…表示装置
11…入力部
12…ピークホールド部
13…減衰部
14…レベル比較器
15…積分器
U1,U2,〜,Un…第1,第2,〜,第nサージ検出ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記電流センサにより検出された上記サージ電流をA/D変換するA/D変換器と、
上記A/D変換器によりA/D変換された上記サージ電流のピーク値に基づいて、上記サージ防護デバイスが上記サージ電流により受けたダメージ量に相当する値を演算する演算部と、
上記演算部により演算された上記サージ防護デバイスが上記サージ電流により受けたダメージ量に相当する値を積算する積算部と、
上記積算部により積算された積算値が予め設定された閾値以上か否かを判定する積算値判定部と
を備え、
上記演算部は、上記サージ防護デバイスが上記サージ電流により受けたダメージ量に相当する値Yを、
I0 : 基準電流値
α : 上記サージ防護デバイスによって決まる定数
により演算することを特徴とするサージ防護デバイスの寿命診断装置。 A current sensor for detecting a surge current flowing in the surge protection device;
An A / D converter for A / D converting the surge current detected by the current sensor;
Based on the peak value of the surge current A / D converted by the A / D converter, a calculation unit that calculates a value corresponding to the amount of damage that the surge protection device has received by the surge current;
An accumulating unit for accumulating a value corresponding to the amount of damage received by the surge current by the surge protection device calculated by the calculating unit;
An integrated value determination unit that determines whether the integrated value integrated by the integration unit is greater than or equal to a preset threshold value;
The calculation unit has a value Y corresponding to the amount of damage that the surge protection device has received by the surge current,
上記電流センサにより検出された上記サージ電流のピーク値を保持するピークホールド部を備え、
上記A/D変換器は、上記ピークホールド部により保持された上記サージ電流のピーク値を表すアナログ信号をA/D変換することを特徴とするサージ防護デバイスの寿命診断装置。 In the life diagnosis apparatus of the surge protection device according to claim 1,
A peak hold unit for holding a peak value of the surge current detected by the current sensor;
The A / D converter performs A / D conversion on an analog signal representing a peak value of the surge current held by the peak hold unit, and is a device for diagnosing the life of a surge protection device.
上記ピークホールド部から出力された上記サージ電流のピーク値を表すアナログ信号を指数関数的に減衰させる減衰部を備えたことを特徴とするサージ防護デバイスの寿命診断装置。 In the life diagnosis apparatus of the surge protection device according to claim 2,
An apparatus for diagnosing surge protection device life, comprising an attenuation unit for exponentially attenuating an analog signal representing the peak value of the surge current output from the peak hold unit.
上記積算部により積算された上記積算値が上記閾値以上であると上記積算値判定部が判定すると、上記サージ防護デバイスが寿命に達したことを報知する報知部を備えたことを特徴とするサージ防護デバイスの寿命診断装置。 In the life diagnosis apparatus of the surge protection device according to any one of claims 1 to 3,
A surge comprising an informing unit for informing that the surge protection device has reached the end of its life when the integrated value determining unit determines that the integrated value integrated by the integrating unit is equal to or greater than the threshold value. Lifetime diagnosis device for protective devices.
上記電流センサにより検出された上記サージ電流の継続時間を計測する継続時間計測部を備え、
上記演算部は、上記継続時間計測部により計測された上記継続時間に基づいて、上記サージ防護デバイスが上記サージ電流により受けたダメージ量に相当する値Yを、
I0 : 基準電流値
α : 上記サージ防護デバイスによって決まる定数
TIN : 上記サージ電流の継続時間
T0 : 基準継続時間
γ : 上記サージ防護デバイスによって決まる定数
により演算することを特徴とするサージ防護デバイスの寿命診断装置。 In the life diagnosis apparatus of the surge protection device according to any one of claims 1 to 4,
A duration measuring unit for measuring the duration of the surge current detected by the current sensor;
The arithmetic unit, based on the duration measured by the duration measurement unit, a value Y corresponding to the amount of damage that the surge protection device has received by the surge current,
I 0 : Reference current value
α: Constant determined by the above surge protection device
T IN : Duration of the above surge current
T 0 : Reference duration
γ: A device for diagnosing the life of a surge protection device, characterized in that the calculation is performed with a constant determined by the surge protection device.
上記継続時間計測部は、
上記電流センサにより検出された上記サージ電流のレベルと予め設定されたレベル判定値とを比較するレベル比較器と、
上記レベル比較器により上記サージ電流のレベルが上記レベル判定値を越えた状態を継続していた上記継続時間を計測するタイマと
を有することを特徴とするサージ防護デバイスの寿命診断装置。 In the life diagnosis apparatus of the surge protection device according to claim 5,
The duration measuring unit is
A level comparator that compares the level of the surge current detected by the current sensor with a preset level determination value;
A life diagnosis apparatus for a surge protection device, comprising: a timer for measuring the duration time during which the level of the surge current has continued to exceed the level determination value by the level comparator.
上記電流センサは、磁路を形成するコアの一部に空隙が設けられた変流器であることを特徴とするサージ防護デバイスの寿命診断装置。 In the life diagnosis apparatus of the surge protection device according to any one of claims 1 to 6,
The life sensor for a surge protection device according to claim 1, wherein the current sensor is a current transformer in which a gap is provided in a part of a core forming a magnetic path.
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