JP6798038B2 - 遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、遮断器に関するものであり、該遮断器は、電気設備の電流供給ライン内を流れる電流を測定するように、また測定された電流の測定値を与えるように配置される電流センサを含み、該センサは、前記測定値を電流測定のデジタル値に変換するように配置されるアナログ／デジタル変換器につながれ、該変換器は、電気設備内を流れる電流に関するデータを受信するための入力を有する、前記電流の監視装置につながれ、該監視装置は、一方では電流測定のデジタル値が電流の第１の閾値と第２の閾値との間に広がる範囲内に位置しているかどうか、また他方では電流測定のデジタル値がこの第２の閾値を超えているかどうかを検出するように配置され、第２の閾値は第１の閾値より高く、該監視装置はまた、電流測定のデジタル値が前記範囲内に位置していることを確認すると第１のコマンド信号を、また電流測定のデジタル値が第２の閾値を超えていることを確認すると第２のコマンド信号を生成するようにも配置され、該監視装置は、電気エネルギー貯蔵源からのエネルギー電源に接続されるように配置される。

このような遮断器は一般的に知られている。この遮断器は、大きな建物の電気回路網における安全手段の代用となる。この遮断器は、例えば当該遮断器の下流の電気設備で回路上のメンテナンス工事を行う必要があるときに電流を止めるために、手動で動かすことができる。遮断器はまた、回路上の過電流、ショートまたは漏電の場合に機械的および自動的にも起動することができる。遮断器は作動中、電気設備の電流供給ライン内を流れる電流を測定し、また測定された電流の測定値を与えることになる。この値は、アナログ／デジタル変換器によって電流測定のデジタル値に変換され、該デジタル値は次に監視装置によってデジタル処理されることができることになる。監視装置は、一方では電流測定のデジタル値が電流の第１の閾値と第２の閾値との間に広がる範囲内に位置しているかどうか、また他方では電流測定のデジタル値がこの第２の閾値を超えているかどうかを検証する。この範囲は、遮断器の設定された定格電流に応じて選択されるものであり、また遮断器の容量とも呼ばれる。監視装置は、電流測定のデジタル値が前記範囲内に位置していることを確認すると第１のコマンド信号を、また電流測定のデジタル値が第２の閾値を超えていることを確認すると第２のコマンド信号を生成することになる。第２のコマンド信号の制御下で、監視装置は、ライン上の電流の実質的な供給停止を実現することになる。

既知の遮断器は、１次機能である、例えばバイメタルを使った従来の熱保護および電気設備内部での連携における順応性の両方を実現するように設計されている。最も危惧される状況は、過負荷またはショートの場合に始動しないこと、また折悪しく始動してしまうことである。遮断器は、設備の安全および作動に関する１次機能に加えて、設備の電気的安全および作動に直接には関係しない、２次機能である情報の測定または表示のような２次機能を実現する。

既知の遮断器の不都合は、１次機能および２次機能についてのモジュール化の度合いが、それらの構成によって制限されることである。

本発明の目的は、１次機能に必要な機能の安全要件および２次機能に必要なモジュール化の度合いの両方に応えることができる遮断器を実現することである。

そのために、本発明による遮断器は、監視装置が主要ユニットと補助ユニットとを有し、前記主要ユニットが、受信したデータに基づいて電気設備の保護である１次機能を実行するように、また第１および第２のコマンド信号を生成するように配置され、前記主要ユニットが、第２のコマンド信号の制御下で、設備内を流れる電流の供給停止を実現するように配置され、前記補助ユニットが、第１のコマンド信号の制御下で起動するように、また受信したデータに基づいて電気設備の２次機能を実行するように配置されること、および、補助ユニットが第１のコマンド信号によって起動されるとき、補助ユニットが２次機能を実行するように配置されており、また主要ユニットが主要機能を実行するように配置されていることを特徴とする。主要ユニットおよび補助ユニットの存在により、監視装置が果たすべき仕事を分配することができる。補助ユニットは第１のコマンド信号によって起動するのであるから、補助ユニットは２次機能を実行することを可能にし、またこうして第１のコマンド信号下にあるときに主要ユニットをこれらの機能から解放することを可能にする。このように主要ユニットは機能の安全要件を担当することができ、また補助ユニットは設備の電気的安全に関連しない２次機能を担当する。またその結果、補助ユニットが第１のコマンド信号によって起動される瞬間から、主要ユニットのみが１次機能を実行するということにもなり、そして補助ユニットが２次機能を実行するために起動され、こうして主要ユニットを２次機能の全体の実行から解放することになる。

本発明による遮断器の第一の好ましい実施形態は、前記補助ユニットが、第１のコマンド信号を受信するために主要ユニットにつながれるコマンド入力を有するアクセスゲートにつながれ、アクセスゲートが第１のコマンド信号の制御下で開くように配置されることを特徴とする。第１の信号によって操作される、データ管理用の電子ゲートタイプのアクセスゲートの利用は、補助ユニットを起動するための信頼度の高い解決案を可能にする。

本発明による遮断器の第２の好ましい実施形態は、監視装置が、電源ライン内を流れる電流から自身は供給される電気エネルギー供給源につながれ、補助ユニットが、第１のコマンド信号の制御下で電気エネルギーが供給されるように、第１のコマンド信号によって制御されるスイッチを介してこの供給源につながれることを特徴とする。このことは、主要ユニットの制御下で、補助ユニットにエネルギー供給することを可能にする。

本発明は次に、本発明による遮断器の実施例を説明する図面を使って、より詳細に記述される。

電流供給ライン内を流れる電流の値の例を示している。 遮断器の容量に応じた閾値の選択を示している。 電流供給ラインが貫通する、本発明による遮断器を示している。

図面において、同じ参照番号が、同じ構成要素または類似構成要素に割り当てられた。

ライン上を流れる電流はもちろん、設備に必要な電気エネルギー量に応じてさまざまである。遮断器の主要な役割は、電流が、ラインの過熱に至らせまたしたがって火事を引き起こし兼ねない、電流の予め決定される特定の値を超えないことを監視することである。他方では、遮断器は、ライン上での場合によっては起こり得るショートの存在を確認することにも備える。遮断器は、ライン上にショートのようなそのような異常を確認すると、設備の安全のために、ライン上の電流の供給停止を実現することになる。

図１は、値ｉ_１とｉ_２との間に位置する電流範囲を示すものであり、ここでｉ_１は例えば１５Ａに等しくまたｉ_２は４０Ａに等しい。時間ｔ１およびｔ２では、電流供給ライン上に存在する電流の測定値はｉ_１より低く、またしたがってライン上に存在する異常はない。時間ｔ３およびｔ４では、ライン上に存在する電流の測定値はｉ_１を超えているが、しかしｉ_２より低い。時間ｔ５では、ライン上に存在する電流の測定値はｉ_２を超えている。ｉ_１とｉ_２との間に位置する範囲は、指標として、電流が選択された公称値よりも大きいがしかし警戒すべきものではないと考えられることができる範囲であり、一方、ｉ_２を超える電流は、警戒すべき状況を示す。

図２は、遮断器の容量に応じた閾値の選択を示している。該図は、区間Ａ−Ｂと示され、また電流値の第１の閾値がその中で選択され得る電流測定帯を示している。該図はまた、遮断器の容量を示す値Ｃも示している。容量それ自体は例えば、２００９年の規格ＩＥＣ６０２５５−１５１を遵守することによって決定される。容量は、遮断器が電流供給を停止するために校正される電流値である。区間Ａ−Ｂは例えば、遮断器の容量の値の１０％と３０％との間に位置する電流値で選択される。この区間Ａ−Ｂの中で、第１の閾値ｉ_１が選択されることになる。容量の値は好ましくは、第２の電流閾値ｉ_２として選択されることになり、第２の閾値はもちろん第１の閾値を超えている。

図３に示されている遮断器１は、例えば大きな建物に電流を供給するのに使用される電流供給ライン２が貫通している。示されている例において、電流供給ラインは、３相２−１、２−２および２−３ならびに中性線２−４を有している。しかしながら、本発明が３相および中性線を有する電源ラインで使用される遮断器に限定されないこと、また本発明が３相より多いまたは３相より少ないラインで使用される遮断器にも適用されることは明白であろう。

遮断器は、電源ライン２上に配置され、また電流供給ライン内を流れる電流を測定するように配置される電流センサ３を有する。センサはまた、測定された電流の測定値を与えるようにも配置される。センサは好ましくは、各電源ライン内を流れる電流を測定するように配置されることにより、このように、ある相における電流がその他の相におけるよりも強くないかどうか検証することを可能にし、またこのように電気的欠陥を識別することができるようにしている。ライン内を流れる電流の経時的な変化を監視するために、電流は、連続してかあるいはサンプリングによって測定される。

センサ３は、センサによって測定された測定値を電流測定のデジタル値に変換するように配置されるアナログ／デジタル変換器５につながれる。変換器は、電流の監視装置６、７につながれる。監視装置は、電気エネルギー貯蔵源４につながれ、またこのようにこの源から給電されることができる。この電流監視装置は、主要ユニット６と補助ユニット７とを有する。主要ユニットは、変換器５を経由して受信した前記データに基づいて、ライン上を流れる電流の強さの監視、ライン上の過電圧またはショートの存在の確認のような、電気設備の保護である１次機能を実行するように配置される。補助ユニットはとりわけ、電気量、例えば電流および／または電圧の強さ、電流の周波数、その電力の測定、エラーまたは警報状況の報告、通信バスに戻すためのデータ生成、予防メンテナンスメッセージの生成などのような、設備の安全に関連しない、電気設備の２次機能を、受信したデータに基づいて実行するように配置される。

電気エネルギー貯蔵源４は好ましくは、ライン２に存在する電流によって充電されたままに保たれる。貯蔵源４は、主要ユニット６に直接給電するのに役立ち、またこのことは停電の場合も同様である。補助ユニット７は好ましくは、第１のコマンド信号の制御下で補助ユニットに電気エネルギーを供給するように、以下で記述されるように、第１のコマンド信号によって制御されるスイッチ１６を介して供給源４につながれる。

主要ユニット６は入力１３を有し、該入力は変換器５の出力につながれ、また該入力を通って電流測定のデジタル値が主要ユニットに与えられる。主要ユニット６は、一方では電流測定のデジタル値が電流の第１の閾値ｉ_１と第２の閾値ｉ_２との間に広がる範囲内に位置するかどうか、また他方では電流測定のデジタル値がこの第２の閾値を超えているかどうかを検出するように配置される。

監視装置の主要ユニットはまた、電流測定のデジタル値が前記範囲内に位置していることを確認すると第１のコマンド信号を生成し、また電流測定のデジタル値が第２の閾値を超えていることを確認すると第２のコマンド信号を生成するようにも配置される。この確認は例えば、電流測定のデジタル値が容量の値に対して示すパーセンテージを算出することによって実現される。別法として、確認は、測定されたデジタル値を、主要ユニットの一部を成すメモリ内に収集された値と比較することによって実現されることができる。第１のコマンド信号は好ましくは、電流測定のデジタル値が前記範囲内にとどまっている限り維持され、また電流測定のデジタル値が値ｉ_１より下に下がると取り消されることになる。

主要ユニットは、第２のコマンド信号の制御下で、設備内を流れる電流の供給停止を実現するように配置される。主要ユニットは、引き外し装置１０につながれ、引き外し装置自体は、電流ライン上に直列に取り付けられるパワーコンタクタ１１につながれる。第２のコマンド信号の制御下で、引き外し装置は起動して、それに伴いパワーコンタクタ１１を上下に動かし、そしてライン２での電流の流れを中断させる。

補助ユニットは、第１のコマンド信号の制御下で起動するように、また受信した前記データに基づいて電気設備の２次機能をとりわけ実行するように配置される。２次機能とは、回路上で起こり得る事故、電流消費に関する情報、警報機能、メンテナンス機能または通信機能についての報告、および電気量、例えば電流および／または電圧の強さ、電流の頻度、その電力の測定のような、電気設備の安全に直接には関係しない機能を意味する。

補助ユニットは、第１のコマンド信号を受信するために主要ユニットにつながれるコマンド入力１４を有するアクセスゲート１２につながれる。アクセスゲート１２は、補助ユニットへ向かう方向への一方向ゲートである。このアクセスゲートは、第１のコマンド信号の制御下で開くように配置される。アクセスゲートは、第１のコマンド信号の制御下での補助ユニットへのデータアクセスを管理するように配置される。補助ユニットは実際に、第１のコマンド信号が主要ユニットによって生成された後、すなわち測定された電流のデジタル値がｉ_１とｉ_２との間に位置する範囲内に位置するときしか起動しない。もし電流がこの範囲内に位置する値を有するならば、このことはライン上を流れる電流が有意な値を有すること、またしたがって主要ユニットが電流の変化を監視しなければならないことを意味する。主要ユニットを解放して主要ユニットが主要機能を処理することを可能にするために、第１のコマンド信号は、アクセスゲート１２を開き、こうして変換器経由で受信したデータを補助ユニット７の方へ伝送し、ならびにスイッチ１６を介した副次的ユニットからのエネルギーの供給を許可することになる。補助ユニットはそのとき、２次機能を引き受けることができるようになる。

補助ユニットは、例えばローカルバスおよびフィールドバスにつながれ得る単数または複数の別のデータ入力１５を有する。補助ユニットはまた、例えばローカルバス経由の表示ユニットのような、別のユニット９につながれることもできる。主要ユニットと補助ユニットとの間のデータ交換は例えばカードバス８、例えばＵＡＲＴタイプやＳＰＩタイプのものを使って実現され得る。

主要ユニットは好ましくは、第２の制御信号の制御下でこの主要ユニット内に存在するデータを保存するように、またこれらのデータに第２の制御信号が生成された瞬間を示す時間データを結びつけるように配置される。このようにライン上での大きすぎる電流を示す第２のコマンド信号が生成されたとき、主要ユニットは、遮断器のリセット後に設備をより良く保護することを可能にするであろう必要不可欠なデータを保存することができるようになる。時間データを結びつけることは、電流の供給停止が行われる瞬間を記憶させることだけでなく、電流の回復の際に、収集されたデータがまだ有効であるかどうか検証することもまた可能にする。

１ 遮断器
２ 電流供給ライン
３ 電流センサ
４ 電気エネルギー貯蔵源
５ アナログ／デジタル変換器
６ 主要ユニット
７ 補助ユニット

Claims (6)

1. 遮断器（１）であって、電気設備の電流供給ライン（２）内を流れる電流を測定するように、また測定された電流の測定値を与えるように配置される電流センサ（３）を含み、該電流センサが、前記測定値を電流測定のデジタル値に変換するように配置されるアナログ／デジタル変換器（５）につながれ、該アナログ／デジタル変換器が、前記電気設備内を流れる電流に関するデータを受信するための入力を有する、前記電流の監視装置（６、７）につながれ、該監視装置が、一方では前記電流測定のデジタル値が電流の第１の閾値と第２の閾値との間に広がる範囲内に位置しているかどうか、また他方では前記電流測定のデジタル値がこの第２の閾値を超えているかどうかを検出するように配置され、前記第２の閾値が前記第１の閾値より高く、該監視装置がまた、前記電流測定のデジタル値が前記電流の前記第１の閾値と前記第２の閾値との間に広がる範囲内に位置していることを確認すると第１のコマンド信号を、また前記電流測定のデジタル値が前記第２の閾値を超えていることを確認すると第２のコマンド信号を生成するようにも配置され、該監視装置が、電気エネルギー貯蔵源（４）からのエネルギー電源に接続されるように配置される前記遮断器であって、前記監視装置が主要ユニット（６）と補助ユニット（７）とを有し、前記主要ユニットが、受信した前記データに基づいて前記電気設備の保護である１次機能を実行するように、また前記第１のコマンド信号および前記第２のコマンド信号を生成するように配置され、前記主要ユニットが、前記第２のコマンド信号の制御下で、前記電気設備内を流れる電流の供給停止を実現するように配置され、前記補助ユニット（７）が、前記第１のコマンド信号の制御下で起動するように、また受信した前記データに基づいて前記電気設備の２次機能を実行するように配置されること、および、前記補助ユニット（７）が前記第１のコマンド信号によって起動されるとき、前記補助ユニット（７）が前記電気設備の前記２次機能を実行するように配置されており、また前記主要ユニット（６）が主要機能を実行するように配置されていることを特徴とする、遮断器。
2. 前記補助ユニット（７）が、前記第１のコマンド信号を受信するために前記主要ユニットにつながれるコマンド入力（１４）を有するアクセスゲート（１２）につながれ、前記アクセスゲートが前記第１のコマンド信号の制御下で開くように配置されること、および、前記アクセスゲート（１２）が、前記第１のコマンド信号の制御下での前記補助ユニット（７）へのデータアクセスを管理するように配置されることを特徴とする、請求項１に記載の遮断器。
3. 前記アクセスゲートが、前記補助ユニット（７）へ向かう方向への一方向ゲートであることを特徴とする、請求項２に記載の遮断器。
4. 前記監視装置が、電源ライン内を流れる電流から自身は供給される電気エネルギー供給源（４）につながれ、前記補助ユニット（７）が、前記第１のコマンド信号の制御下で電気エネルギーが供給されるように、前記第１のコマンド信号によって制御されるスイッチ（１６）を介してこの供給源につながれることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の遮断器。
5. 前記主要ユニットが、第２の制御信号の制御下でこの主要ユニット内に存在するデータを保存するように、またこれらのデータに前記第２の制御信号が生成された瞬間を示す時間データを結びつけるように配置されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の遮断器。
6. 前記電気エネルギー貯蔵源が前記主要ユニットにつながれることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載の遮断器。

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