JP6019069B2

JP6019069B2 - 配線用遮断器、保護継電器、配線遮断方法及び配線遮断プログラム

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Publication number: JP6019069B2
Application number: JP2014163018A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　淳; 佐藤　　淳; 信行森井
Original assignee: NTT Facilities Inc
Current assignee: NTT Facilities Inc
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2034-08-08
Also published as: JP2016039089A

Description

本発明は、配線用遮断器、保護継電器、配線遮断方法及び配線遮断プログラムに関する。

配線用遮断器の負荷側に変圧器を接続する場合、次の点に留意することが求められる。すなわち、変圧器では、停電時の残留磁束や復電時の投入位相の関係で、電源投入時に大きな突入電流が生じる。このため、上位の配線用遮断器が不要トリップすることがあるという問題があった（例えば特許文献１）。したがって、変圧器を使用する場合には、不要トリップを防止するため、例えば次のような対策が講じられる。すなわち、（１）定格電流の大きな配線用遮断器を使用する。これは配線用遮断器を瞬時にトリップさせるトリップ電流の設定値が配線用遮断器の定格電流に応じて設定されているからである。（２）不要トリップした後にスイッチを機械的かつ自動的に再投入するリセットブレーカを併用するなどの対策がある。しかし、（１）の対策では、配線用遮断器を契約用ブレーカーとして使用している場合、アンペア数が増えるため、電気料金が高くなるという問題がある。また、（２）の対策では、トリップの原因を特定せずに電源を再投入するため、場合によっては電気機器等に不具合が発生する等のリスクがある。

特表２００２−５３４０４３号公報

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、配線用遮断器の定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを防止することができる配線用遮断器、保護継電器、配線遮断方法及び配線遮断プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の配線用遮断器は、制御に応じて電力の供給を遮断する遮断部と、前記供給される電力の基準周期が第１半周期と第２半周期とからなり、前記供給される電力における電流の定格値より大きい第１閾値と、前記第１閾値より大きい第２閾値とが定められ、前記電流の絶対値において、前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出されない場合に、前記遮断部を遮断させないように制御し、前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出された場合に、前記遮断部を遮断するよう制御する制御部とを備えることを特徴とする。

また、本発明の他の配線用遮断器は、前記遮断部の負荷側に変圧器が接続されていることを特徴とする。

また、本発明の保護継電器は、制御に応じて電力の供給を遮断する遮断器を制御する保護継電器であって、前記供給される電力の基準周期が第１半周期と第２半周期とからなり、前記供給される電力における電流の定格値より大きい第１閾値と、前記第１閾値より大きい第２閾値とが定められ、前記電流の絶対値において、前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出されない場合に、前記遮断器を遮断させないように制御する制御部を備えることを特徴とする。

また、本発明の配線遮断方法は、制御に応じて電力の供給を遮断する遮断部を制御部によって制御する際に、前記供給される電力の基準周期が第１半周期と第２半周期とからなり、前記供給される電力における電流の定格値より大きい第１閾値と、前記第１閾値より大きい第２閾値とが定められ、前記制御部が、前記電流の絶対値において、前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出されない場合に、前記遮断部を遮断させないように制御し、前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出された場合に、前記遮断部を遮断するよう制御することを特徴とする。

また、本発明の配線遮断プログラムは、制御に応じて電力の供給を遮断する遮断部を制御部によって制御する際に、前記供給される電力の基準周期が第１半周期と第２半周期とからなり、前記供給される電力における電流の定格値より大きい第１閾値と、前記第１閾値より大きい第２閾値とが定められ、前記制御部が、前記電流の絶対値において、前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出されない場合に、前記遮断部を遮断させないように制御し、前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出された場合に、前記遮断部を遮断するよう制御する過程を、コンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明では、供給電力の第１半周期で電流値が第２閾値を超え、第２半周期で電流値が第１閾値を超えない場合、電力は遮断されない。ここで、電源投入時に変圧器に生じる突入電流は、残留磁束に極性があるためコアに磁気飽和が生じる可能性は電流の極性よって異なる。そのため、突入電流の大きさは第１半周期と第２半周期とで大きく異なる。一方、故障時に生じる過電流や短絡電流は、第１半周期と第２半周期とでそれほどの差は生じない。したがって、突入電流の第２半周期で生じる電流値よりも第１閾値を大きく設定することで、不要なトリップを防止することができる。また、第２閾値は故障時に生じる過電流や短絡電流を検出するための基準値とすることができ、突入電流でない場合には、例えば第２半周期においてトリップさせることができる。よって、トリップ電流の設定値は変更しなくてよい。したがって、本発明によれば、定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを容易に防止することができる。

本発明の一実施形態の配線用遮断器１の構成例を示したブロック図である。図１に示したマイクロコンピュータ１８の動作例を説明するためのフローチャートである。図１に示したマイクロコンピュータ１８の動作例を説明するためのタイミングチャートである。図１に示したマイクロコンピュータ１８の動作例を説明するための他のタイミングチャートである。図１に示した配線用遮断器１の使用例を説明するためのブロック図である。変圧器の突入電流の一例を説明するための波形図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態の配線用遮断器１の構成例を示したブロック図である。図１に示した配線用遮断器１は、遮断部１１と、制御部１２と、複数の変流器１３と、複数の電源側端子２１と、複数の負荷側端子２２と、複数のバスバー２３と、複数のバスバー２４とを備えている。遮断部１１は、複数の接点１４と、引きはずしコイル１５とを備えている。制御部１２は、出力部１６と、入力部１７と、マイクロコンピュータ１８とを備えている。

複数の電源側端子２１は、例えば電線路に接続された引込線に接続される。複数の電源側端子２１を介して入力された電力は、複数のバスバー２３、複数の接点１４及び複数のバスバー２４を介して、複数の負荷側端子２２から出力される。本実施形態では、複数の負荷側端子２２には、少なくとも１つの変圧器の１次側端子が接続されている。この場合、変圧器は、例えば単相変圧器であってもよいし、３相変圧器であってもよい。

複数の接点１４は、引きはずしコイル１５と図示していないバネ、電磁石、トグル機構等と協働し、例えば図示していない取っ手が動かされた場合に接点を閉成し、引きはずしコイル１５に電流が流された場合に接点を開放する。引きはずしコイル１５には、出力部１６が出力した電流が入力される。出力部１６は、マイクロコンピュータ１８から所定の信号が入力された場合に、引きはずしコイル１５を励磁する。複数の変流器１３は、複数のバスバー２４に流れる電流を所定の変流比でそれぞれ変換して出力する。複数の変流器１３から出力された電流は、入力部１７に入力される。入力部１７は、複数の変流器１３が出力した交流電流を例えば全波整流し、さらに所定の電圧値に変換して出力する。

マイクロコンピュータ１８は、内部に図示していない、ＣＰＵ（中央処理装置）、揮発性及び不揮発性メモリ、クロック回路、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器、デジタル入出力回路、タイマ回路等を備え、不揮発性メモリに格納されている所定のプログラムを実行することで所定の信号を入出力する。マイクロコンピュータ１８は、各変流器１３から出力された電流の値に基づき各バスバー２４に流れる電流値を検知する。そして、マイクロコンピュータ１８は、取得した電流値に基づき、過電流や短絡電流が検知された場合に、出力部１６を制御して引きはずしコイル１５を励磁し、各接点１４を開放する。その際、マイクロコンピュータ１８は、瞬時引きはずし制御と、限時引きはずし制御との２種類の制御を行う。瞬時引きはずし制御では、マイクロコンピュータ１８は、各変流器１３が出力した電流のピーク値が所定の閾値を超えた場合に直ちに引きはずしコイル１５を励磁する。例えば短絡電流や所定の値を超える大きな過電流が生じた場合に、瞬時引きはずし制御によって、遮断部１１が遮断される。一方、限時引きはずし制御では、マイクロコンピュータ１８は、各変流器１３が出力した電流のピーク値又は実効値が所定時間、所定の閾値を継続して超えていた場合あるいは検知した電流値と継続時間との積の値に基づいて引きはずしコイル１５を励磁する。例えば定格電流の所定倍の電流が所定時間生じた場合に、限時引きはずし制御によって、遮断部１１が遮断される。また、以下において、引きはずし制御という場合には、瞬時引きはずし制御と限時引きはずし制御との両者を含むものとする。なお、本実施形態は、瞬時引きはずし制御において、引きはずしを行うか否かを判定する処理に一つの特徴を有している。この点については図２のフローチャート等を参照して後述する。

なお、図１に示した配線用遮断器１は、端子数を３、接点数を３、すなわち３極３素子の構成としているが、極数及び素子数はこれに限定されない。極数や素子数は、電源側端子２１又は負荷側端子２２に接続する引込線又は電気機器等の構成に合わせて任意の１又は複数とすることができる。また、複数の変流器１３は、複数のバスバー２４にそれぞれ設けているが、適宜省略することができる。また、バスバー２４に流れる電流は、変流器１３に代えて、例えば、ホール素子を用いた電流検知器等の他の検出器を用いて検出してもよい。また、制御部１２は、例えば複数の変流器１３又は図示していない追加の変流器から出力した電流を電源として動作することができる。

また、図１に示した配線用遮断器１は、遮断部１１と、制御部１２と、複数の変流器１３とを例えば１つの筐体内に備えていてもよいし、それぞれを別構成とすることもできる。その場合、遮断部１１は遮断器として構成し、制御部１２は保護継電器（すなわち保護リレー）として構成することができる。また、複数の変流器１３は遮断部１１を構成する遮断器内に設けることもできる。また、複数のバスバー２３及び２４は、適宜、ケーブル等に代えることができる。

なお、本願において配線用遮断器とは、電源側端子と、負荷側端子と、電源側端子と負荷側端子との間の回路に設けられた接点と、同回路に所定の過電流が流れた場合に接点を開放するための構成を備えた遮断器を意味する。この場合に、配線用遮断器は、ＭＣＣＢ（ＭｏｌｄｅｄＣａｓｅＣｉｒｃｕｉｔＢｒｅａｋｅｒ）、ＭＣＢ（ＭｏｌｄｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｒｅａｋｅｒ）、ブレーカー等とも呼ぶことができる。

次に、図２から図４を参照して、図１に示した配線用遮断器１の動作例について説明する。図２は、図１に示したマイクロコンピュータ１８が実行する処理の流れを示すフローチャートである。図３及び図４は、図１に示した１本のバスバー２４に流れる電流値Ｉ１の絶対値を模式的に示した波形と、マイクロコンピュータ１８がプログラムを実行する際に使用するフラグｆ１の値の変化とを示したタイミンチャートである。また、図４では、瞬時引きはずし制御において、引きはずしコイル１５に励磁電流を流すタイミングもあわせて示している。

なお、図２に示したフローチャートは、説明を単純にするため、１相分の電流値Ｉ１に基づく引きはずし制御に係る処理の流れを示したものである。実際には、マイクロコンピュータ１８は、複数の変流器１３で検出された電流のいずれか１つで過電流又は短絡電流が検出された場合に、各接点１４の引きはずし制御を行う。すなわち、マイクロコンピュータ１８は、変流器１３の個数分、図２に示したものと同じ処理を順次にあるいは並行的に実行する。

各電源側端子２１に電源が接続された状態で、各接点１４が閉成されると、マイクロコンピュータ１８は図２に示した処理を開始する。まず、フラグｆ１を０に初期化する（ステップＳ１０１）。フラグｆ１は、電流値Ｉ１の絶対値が所定の第２閾値を超えた場合に「１」にセットされ、その後、第１閾値を基準とした判定期間が終了した場合に「０」にリセットされる。フラグｆ１は、交流周波数の同一半周期内で第２閾値との比較結果に基づく各変数値の設定処理が重複して行われないようにするために使用される。

ここで、第１閾値及び第２閾値の意味及びそれらを用いた処理の内容について説明する。第１閾値及び第２閾値は、電流値Ｉ１の絶対値の瞬時値に応じた値（すなわち電流値Ｉ１を変流器１３によって所定の変流比で取り出して所定の電圧値に変換し、さらにＡ／Ｄ変換した値）と比較される値である。また、第１閾値は、配線用遮断器１を介して供給される電力における電流の定格値（すなわち配線用遮断器１の定格電流）より大きい値に対応した値である。また、第２閾値は、第１閾値に対応した電流値よりも大きな電流値に対応した値である。第２閾値は、例えば遮断部１１を瞬時に遮断する制御を行う際の閾値となる電流値Ｉ１のピーク値に応じた値とすることができる。すなわち、第２閾値は、故障時に瞬時引きはずし電流を検出する際の設定値とすることができる。一方、第１閾値は、負荷側端子２２に接続される変圧器の突入電流の特性に合わせて設定することができる。すなわち、変圧器の突入電流の電流波形は、交流周波数の１周期毎に、同一極性でピーク電流が流れる特徴を有する。変圧器の突入電流は、磁気飽和が継続する時間が長くなるほど大きくなるが、残留磁束には極性があるためコアに磁気飽和が生じる可能性は電流の極性によって異なる。変圧器の１次側に流れる電流の極性は交流周波数の半周期毎に変化するため、突入電流の大きさは交流周期の第１半周期と第２半周期とで大きく異なるのである。例えば、第１半周期で大きなピークを生じ、第２半周期では小さなピークとなる。この場合、変圧器の突入電流は、通常、第１半周期で第２閾値を超えるような電流値Ｉ１のピークが生じたときでも、次の第２半周期では第２閾値よりも小さな値となる。一方、故障時に生じる過電流や短絡電流は、第１半周期と第２半周期とでそれほどの差は生じない。そこで、第１閾値を第２閾値より小さな値とし、第１半周期で第２閾値を超え、かつ、第２半周期で第１閾値を超えない場合に、遮断動作の制御対象事象から排除することで、突入電流による配線用遮断器１の不要動作を防止することができる。

さて、ステップＳ１０１でフラグｆ１を０に初期化した後、マイクロコンピュータ１８は変流器１３の出力に基づいて電流値Ｉ１を取得する（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０２の処理は、所定のサンプリング周期（例えば１ミリ秒毎）で実行される。また、ステップＳ１０２の処理で取得される値は、バスバー２４に流れる電流値そのものではなく、電流値Ｉ１に対応した値であるが、以下、説明を簡単にするため、電流値Ｉ１に対応した値を、単に電流値Ｉ１として説明する。なお、ステップＳ１０２では、電流値Ｉ１の絶対値を取得してもよい。

次に、マイクロコンピュータ１８は、ステップＳ１０２で取得した電流値Ｉ１の絶対値と第２閾値とを比較し、電流値Ｉ１の絶対値が第２閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

例えば、電流値Ｉ１の絶対値｜Ｉ１｜が図３に示すように変化する場合に、時刻ｔ１１より前の時刻ｔ１０において、ステップＳ１０２の処理で第２閾値を超えない電流値Ｉ１が取得されたとすると、マイクロコンピュータ１８は電流値Ｉ１の絶対値が第２閾値を超えていないと判定する（ステップＳ１０３で「ＮＯ」）。この場合、次に、マイクロコンピュータ１８は、フラグｆ１が１であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。この場合、フラグｆ１はステップＳ１０１で０に設定されているので、マイクロコンピュータ１８は、フラグｆ１は１ではないと判定する（ステップＳ１０９で「ＮＯ」）。次に、マイクロコンピュータ１８は、限時引きはずし制御を実行する（ステップＳ１１３）。マイクロコンピュータ１８は、ステップＳ１０２で取得した電流値Ｉ１に基づき、電流値Ｉ１のピーク値又は実効値を求め、例えば所定時間継続して、所定の値を超えているか否かを判定する。そして、マイクロコンピュータ１８は、所定時間継続して、所定の値を超えていると判定した場合には、引きずしコイル１５を励磁して遮断部１１を遮断する。一方、マイクロコンピュータ１８は、所定時間継続して、所定の値を超えていると判定しなかった場合には、取得した電流値や継続時間の履歴を更新した後、ステップＳ１０２の処理へ戻る。ステップＳ１０２でマイクロコンピュータ１８は、次のサンプリング時刻において電流値Ｉ１を再度取得する。

次に、電流値Ｉ１の絶対値が図３に示すように変化する場合に、時刻ｔ１１においてステップＳ１０２の処理で第２閾値を超えた電流値Ｉ１が取得されたとすると、マイクロコンピュータ１８は電流値Ｉ１の絶対値が第２閾値を超えていたと判定する（ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」）。この場合、次に、マイクロコンピュータ１８は、フラグｆ１が０であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。この場合、フラグｆ１はステップＳ１０１で０に設定されているので、マイクロコンピュータ１８は、フラグｆ１は０であると判定する（ステップＳ１０４で「ＹＥＳ」）。この場合、次に、マイクロコンピュータ１８は、タイマ値を変数ｔａ１に格納し（ステップＳ１０５）、変数ｔａ１に定数Ｔ１を加算した値を変数ｔｓ１に格納し（ステップＳ１０６）、変数ｔａ１に定数Ｔ２を加算した値を変数ｔｅ１に格納し（ステップＳ１０７）、そして、フラグｆ１を１に設定する（ステップＳ１０８）。ここで、タイマ値とは、一定時間毎に１ずつ増加するカウンタの値である。変数ｔａ１は電流値Ｉ１の絶対値が第２閾値を超えた時刻に対応するタイマ値を格納する変数である。変数ｔｓ１は、電流値Ｉ１の絶対値と第１閾値との比較を開始する時刻を示す値を格納する変数であり、電流値Ｉ１の絶対値が第２閾値を超えた時刻から一定時間Ｔｓ後の時刻に対応するタイマ値を格納する。変数ｔｅ１は、電流値Ｉ１の絶対値と第１閾値との比較を終了する時刻を示す値を格納する変数であり、電流値Ｉ１の絶対値が第２閾値を超えた時刻から他の一定時間Ｔｅ後の時刻に対応するタイマ値を格納する。図３に示した例では、時刻ｔ１１で第２閾値を超えた電流値Ｉ１が取得された場合に、Ｔｓ時間後の時刻ｔ１２を電流値Ｉ１の絶対値と第１閾値との比較を開始する時刻とし、Ｔｅ時間後の時刻ｔ１３を電流値Ｉ１の絶対値と第１閾値との比較を終了する時刻としている。この場合、ステップＳ１０６の定数Ｔ１は時間Ｔｓ分のタイマ値であり、ステップＳ１０７の定数Ｔ２は時間Ｔｅ分のタイマ値である。図３に示した例では、模式的に分かりやすくするためＴｓを交流電力の周波数の半周期、Ｔｅを４分の１周期に設定している。定数Ｔ１と定数Ｔ２とは、第１閾値を基準とした判定期間を定めるための値であるが、使用する変圧器の特性や変圧器の２次側に接続する電気機器の特性等に合わせて適宜設定することができる。

ステップＳ１０８でフラグｆ１を１に設定すると、マイクロコンピュータ１８は、上記と同様にして限時引きはずし制御の処理を行い（ステップＳ１１３）、遮断部１１を遮断しなかった場合、ステップＳ１０２の処理へ戻る。ステップＳ１０２でマイクロコンピュータ１８は、次のサンプリング時刻において電流値Ｉ１を再度取得する。

次に、電流値Ｉ１の絶対値が図３に示すように変化する場合に、時刻ｔ１１より後で、時刻ｔ１２より前においてステップＳ１０２の処理で第２閾値を超えた電流値Ｉ１が再度、取得されたとすると、次に、マイクロコンピュータ１８は電流値Ｉ１の絶対値が第２閾値を超えていたと判定する（ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」）。この場合、次に、マイクロコンピュータ１８は、フラグｆ１が０であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。この場合、フラグｆ１は時刻ｔ１１にステップＳ１０８で１に設定されているので、マイクロコンピュータ１８は、フラグｆ１は０ではないと判定する（ステップＳ１０４で「ＮＯ」）。この場合、次に、マイクロコンピュータ１８は、ステップＳ１０９でフラグｆ１が１であると判定し（ステップＳ１０９で「ＹＥＳ」）、さらに、ステップＳ１１０でタイマ値が変数ｔｓ１の値より大きくないと判定する（ステップＳ１１０で「ＮＯ」）。次に、マイクロコンピュータ１８は、上記と同様にして限時引きはずし制御の処理を行い（ステップＳ１１３）、遮断部１１を遮断しなかった場合、ステップＳ１０２の処理へ戻る。ステップＳ１０２でマイクロコンピュータ１８は、次のサンプリング時刻において電流値Ｉ１を再度取得する。

次に、電流値Ｉ１の絶対値が図３に示すように変化する場合に、時刻ｔ１１より後で時刻ｔ１２より前においてステップＳ１０２の処理で第２閾値を超えない電流値Ｉ１が取得されたとすると、次に、マイクロコンピュータ１８は電流値Ｉ１の絶対値が第２閾値を超えていなかったと判定する（ステップＳ１０３で「ＮＯ」）。この場合、次に、マイクロコンピュータ１８は、フラグｆ１が１であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。この場合、フラグｆ１は時刻ｔ１１にステップＳ１０８で１に設定されているので、マイクロコンピュータ１８は、フラグｆ１は１であると判定する（ステップＳ１０９で「ＹＥＳ」）。この場合、次に、マイクロコンピュータ１８は、タイマ値が変数ｔｓ１の値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この場合、マイクロコンピュータ１８は、タイマ値が変数ｔｓ１の値より大きくないと判定するので（ステップＳ１１０で「ＮＯ」）、上記と同様にして限時引きはずし制御の処理を行い（ステップＳ１１３）、遮断部１１を遮断しなかった場合、ステップＳ１０２の処理へ戻る。ステップＳ１０２でマイクロコンピュータ１８は、次のサンプリング時刻において電流値Ｉ１を再度取得する。

次に、電流値Ｉ１の絶対値が図３に示すように変化する場合に、時刻ｔ１２以降で時刻ｔ１３より前において、ステップＳ１０２の処理で第１閾値を超えない電流値Ｉ１が取得されたとすると、次に、マイクロコンピュータ１８は電流値Ｉ１の絶対値が第２閾値を超えていなかったと判定する（ステップＳ１０３で「ＮＯ」）。この場合、次に、マイクロコンピュータ１８は、フラグｆ１が１であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。この場合、フラグｆ１は時刻ｔ１１にステップＳ１０８で１に設定されているので、マイクロコンピュータ１８は、フラグｆ１は１であると判定する（ステップＳ１０９で「ＹＥＳ」）。この場合、次に、マイクロコンピュータ１８は、タイマ値が変数ｔｓ１の値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この場合、マイクロコンピュータ１８は、タイマ値が変数ｔｓ１の値より大きいと判定するので（ステップＳ１１０で「ＹＥＳ」）、次に、タイマ値が変数ｔｅ１の値より小さいか否かを判定する（ステップＳ１１１）。この場合、マイクロコンピュータ１８は、タイマ値が変数ｔｅ１の値より小さいと判定するので（ステップＳ１１１で「ＹＥＳ」）、次に、電流値Ｉ１の絶対値が第１閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１１４）。この場合、マイクロコンピュータ１８は、電流値Ｉ１の絶対値が第１閾値を超えていないと判定するので（ステップＳ１１４で「ＮＯ」）、上記と同様にして限時引きはずし制御の処理を行い（ステップＳ１１３）、遮断部１１を遮断しなかった場合、ステップＳ１０２の処理へ戻る。ステップＳ１０２でマイクロコンピュータ１８は、次のサンプリング時刻において電流値Ｉ１を再度取得する。

次に、電流値Ｉ１の絶対値が図３に示すように変化する場合に、時刻ｔ１３以降で時刻ｔ１４よりも前において、ステップＳ１０２の処理で第２閾値を超えない電流値Ｉ１が取得されたとすると、次に、マイクロコンピュータ１８は電流値Ｉ１の絶対値が第２閾値を超えていなかったと判定する（ステップＳ１０３で「ＮＯ」）。この場合、次に、マイクロコンピュータ１８は、フラグｆ１が１であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。この場合、フラグｆ１は時刻ｔ１１にステップＳ１０８で１に設定されているので、マイクロコンピュータ１８は、フラグｆ１は１であると判定する（ステップＳ１０９で「ＹＥＳ」）。この場合、次に、マイクロコンピュータ１８は、タイマ値が変数ｔｓ１の値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この場合、マイクロコンピュータ１８は、タイマ値が変数ｔｓ１の値より大きいと判定するので（ステップＳ１１０で「ＹＥＳ」）、次に、タイマ値が変数ｔｅ１の値より小さいか否かを判定する（ステップＳ１１１）。この場合、マイクロコンピュータ１８は、タイマ値が変数ｔｅ１の値より小さくないと判定するので（ステップＳ１１１で「ＮＯ」）、フラグｆ１を０に設定する（ステップＳ１１２）。この場合、マイクロコンピュータ１８は、次に、上記と同様にして限時引きはずし制御の処理を行い（ステップＳ１１３）、遮断部１１を遮断しなかった場合、ステップＳ１０２の処理へ戻る。ステップＳ１０２でマイクロコンピュータ１８は、次のサンプリング時刻において電流値Ｉ１を再度取得する。

次に、電流値Ｉ１の絶対値が図３に示すように変化する場合に、時刻ｔ１４で第２閾値を超える電流値Ｉ１の絶対値が取得されたとすると、上述したようにして、時刻ｔ１４でフラグｆ１が１に設定され、時刻ｔ１４から時間Ｔｓ後の時刻ｔ１５から、時刻ｔ１４から時間Ｔｅ後の時刻ｔ１６まで電流値Ｉ１の絶対値と第１閾値とを比較する処理が行われる。図３に示した例では、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までの期間に電流値Ｉ１の絶対値は第１閾値を超えないので、ステップＳ１１４の判定結果は「ＹＥＳ」とならず、遮断部１１を直ちに遮断する制御であるステップＳ１１５での瞬時引きはずし制御は実行されない。

一方、例えば、電流値Ｉ１の絶対値が図４に示すように変化する場合、時刻ｔ２１で絶対値が第２閾値を超えた電流値Ｉ１が取得されたとすると（ステップＳ１０２）、マイクロコンピュータ１８は、変数ｔｓ１に時刻ｔ２１からＴｓ時間後の時刻ｔ２２に対応するタイマ値を格納し（ステップＳ１０６）、変数ｔｅ１に時刻ｔ２１からＴｅ時間後の時刻ｔ２４に対応するタイマ値を格納し（ステップＳ１０７）、そして、フラグｆ１を１に設定する（ステップＳ１０８）。そして、時刻ｔ２２から時刻ｔ２４までの第１閾値判定期間において、時刻ｔ２３においてステップＳ１０２で絶対値が第１閾値を超える電流値Ｉ１が取得されたとすると、一方、電流値Ｉ１の絶対値が第２閾値を超えていた場合には、ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」→ステップＳ１０４で「ＮＯ」→ステップＳ１０９で「ＹＥＳ」→ステップＳ１１０で「ＹＥＳ」→ステップＳ１１１で「ＹＥＳ」となり、他方、電流値Ｉ１の絶対値が第２閾値を超えていない場合には、ステップＳ１０３で「ＮＯ」→ステップＳ１０９で「ＹＥＳ」→ステップＳ１１０で「ＹＥＳ」→ステップＳ１１１で「ＹＥＳ」となる。次に、マイクロコンピュータ１８は、電流値Ｉ１の絶対値が第１閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。この場合、マイクロコンピュータ１８は、電流値Ｉ１の絶対値が第１閾値を超えていると判定するので（ステップＳ１１４で「ＹＥＳ」）、次に、瞬時引きはずし制御を行う（ステップＳ１１５）。ステップＳ１１５でマイクロコンピュータ１８は、直ちに引きはずしコイル１５を励磁する制御を行い、遮断部１１を遮断する。

以上のように、本実施形態の配線用遮断器１は、制御に応じて電力の供給を遮断する遮断部１１と、遮断部１１を遮断する制御を行う制御部１２とを備える。そして、制御部１２では、遮断部１１を介して供給される電力の基準周期を第１半周期と第２半周期とし、供給される電力における電流の定格値より大きい第１閾値と、第１閾値より大きい第２閾値とが設定される。そして、制御部１２は、電流の絶対値において、第１半周期において第２閾値を超える値が検出され、かつ、第２半周期において第１閾値を超える値が検出されない場合に、遮断部１１を遮断させないように制御する。この構成において、故障時に生じる過電流や短絡電流の大きさよりも第１閾値を小さく、かつ、変圧器の突入電流の第２半周期の電流値よりも第１閾値を大きく設定すれば、故障時に生じる過電流や短絡電流ではトリップさせ、変圧器の突入電流ではトリップしないようにすることができる。また、故障時に生じる過電流や短絡電流によるトリップ電流の設定値は、第２閾値とすることができるので、過電流や短絡電流によるトリップ特性は任意に設定可能である。この場合、突入電流でないときには、第２半周期においてトリップさせることができる。よって、トリップ電流の設定値は変更しなくてよい。したがって、本実施形態によれば、配線用遮断器の定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを容易に防止することができる。

次に、図５を参照して、図１に示した配線用遮断器１の使用例について説明する。図５は、図１に示した配線用遮断器１の使用例を示したブロック図である。図５において、配線用遮断器１の複数の電源側端子２１には単相３線式引込線の電源線Ｌ１及びＬ２と中性線Ｎとが接続されている。また、複数の負荷側端子２２においては、電圧線Ｌ１及びＬ２が接続された各端子２２に単相の耐雷トランス３の１次側の各端子３１が接続されるとともに、中性線が接続された端子２２は接地されている。

耐雷トランス３は、１次側に雷サージが侵入した場合に、２次側から出力される雷サージを１／１００から１／１０００程度に減衰させる特性を有する変圧器である。耐雷トランス３の１次側端子３１と２次側端子３３とは絶縁され、１次側と２次側とは別々の接地極３２及び３４によって互いに絶縁された状態で別接地される。また、１次側端子３１と他の１次側端子３１との間及び各１次側端子３１と接地極３２との間には、避雷器３５が接続されている。また、２つの２次側端子３３間にも避雷器３５が接続されている。また、耐雷トランス３の２次側端子３３には電気機器４が接続されている。

図５に示した使用例では、例えば、電気機器４の定格電力等に基づき耐雷トランス３の定格容量を設定することができる。一方、配線用遮断器１の定格電流は、従来は耐雷トランス３の定格容量と突入電流の大きさとに応じて設定しなければならなかったのに対し、本実施形態では、突入電流による遮断部１１の不要トリップが防止できるので、使用設備量見合いにできる。そのため、リセットブレーカが省略できるという設備コスト削減と、アンペア数削減による電気料金削減のメリットがある。

なお、図６に、図５に示した配線用遮断器１の使用例における突入電流波形の計測結果の一例を示した。ただし、図６に示した波形は、電気機器４を接続していない状態での計測結果である。また、各計測値は、配線用遮断器１の外部に計測器を取り付けることで計測した。図６に示した計測結果は、図５に示した各相の電流値Ｉ１、Ｉ２及びＩＮと、電圧線Ｌ１と中性線Ｎ間の電圧Ｖ１とについて、所定の周期でサンプリングされた各瞬時値の時間変化を示している。縦軸の単位は電流値については２００Ａ／ＤＩＶ、電圧値については２００Ｖ／ＤＩＶである。横軸の単位は２５ｍｓ／ＤＩＶである。また、交流電力の周波数は５０Ｈｚである。

以上、本発明の配線用遮断器１に一実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上記のものに限定されない。本発明の実施形態は、例えば、上記の実施形態を次のように変形したものとすることができる。すなわち、マイクロコンピュータ１８において、第１閾値及び第２閾値のほかに、第２閾値より大きな第３閾値を設定する。そして、第３閾値を超える電流が検出された場合には、直ちに遮断部１１を遮断する。この構成によれば、第３閾値を超える大きな過電流が生じた場合に、第１閾値との比較処理を待たずに遮断部１１を遮断することができる。また、第１閾値との判定期間は、次のように変更することもできる。すなわち、上記実施形態では、第２閾値を超える電流値が初めて検出された時刻を基準として、第１閾値の判定期間を設定していた。これに対し、第２閾値を超える電流値が複数回検出された場合、その中で最大値（すなわちピーク値）が検出された時刻を基準として第１閾値の判定期間を設定するようにしてもよい。また、接点１４は、機械式に限らず、半導体素子を用いて構成したものであってもよい。その場合、引きはずしコイル１５等は省略することができる。

なお、マイクロコンピュータ１８が実行するプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体又は通信回線を用いて頒布することができる。

１配線用遮断器
３耐雷トランス
１１遮断部
１２制御部
１３変流器
１４接点
１５引きはずしコイル
１６出力部
１７入力部
１８マイクロコンピュータ
２１電源側端子
２２負荷側端子
２３、２４バスバー

Claims

制御に応じて電力の供給を遮断する遮断部と、
前記供給される電力の基準周期が第１半周期と第２半周期とからなり、前記供給される電力における電流の定格値より大きい第１閾値と、前記第１閾値より大きい第２閾値とが定められ、
前記電流の絶対値において、
前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出されない場合に、前記遮断部を遮断させないように制御し、前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出された場合に、前記遮断部を遮断するよう制御する制御部と
を備えることを特徴とする配線用遮断器。
前記遮断部の負荷側に変圧器が接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器。
制御に応じて電力の供給を遮断する遮断器を制御する保護継電器であって、
前記供給される電力の基準周期が第１半周期と第２半周期とからなり、前記供給される電力における電流の定格値より大きい第１閾値と、前記第１閾値より大きい第２閾値とが定められ、
前記電流の絶対値において、
前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出されない場合に、前記遮断器を遮断させないように制御する制御部を備える
ことを特徴とする保護継電器。
制御に応じて電力の供給を遮断する遮断部を制御部によって制御する際に、
前記供給される電力の基準周期が第１半周期と第２半周期とからなり、前記供給される電力における電流の定格値より大きい第１閾値と、前記第１閾値より大きい第２閾値とが定められ、
前記制御部が、
前記電流の絶対値において、
前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出されない場合に、前記遮断部を遮断させないように制御し、前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出された場合に、前記遮断部を遮断するよう制御する
ことを特徴とする配線遮断方法。
制御に応じて電力の供給を遮断する遮断部を制御部によって制御する際に、
前記供給される電力の基準周期が第１半周期と第２半周期とからなり、前記供給される電力における電流の定格値より大きい第１閾値と、前記第１閾値より大きい第２閾値とが定められ、
前記制御部が、
前記電流の絶対値において、
前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出されない場合に、前記遮断部を遮断させないように制御し、前記第１半周期において前記第２閾値を超える値が検出され、かつ、前記第２半周期において前記第１閾値を超える値が検出された場合に、前記遮断部を遮断するよう制御する過程を、
コンピュータに実行させることを特徴とする配線遮断プログラム。