JP6964197B2

JP6964197B2 - 漏電遮断器

Info

Publication number: JP6964197B2
Application number: JP2020543757A
Authority: JP
Inventors: ユン、ジェシク; ユ、ジェヨン; ジョン、ヒョンヨン
Original assignee: LS Electric Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2021-11-10
Anticipated expiration: 2038-11-21
Also published as: CN111819652B; CN111819652A; JP2021514102A; US11307265B2; KR102017805B1; EP3780061A1; EP3780061A4; WO2019190018A1; US20210035764A1

Description

本発明は、漏電遮断器に関する。

先行技術では、回路における交流成分の漏れ電流の検出とそれに対する応答である回路遮断は可能であったが、高い信頼性で回路における直流成分（直流脈動成分）の漏れ電流の検出とそれに対する応答である回路遮断が可能な漏電遮断器については開示していない。

韓国登録特許第１０−１６１６７９７号公報

本発明の目的は、回路における交流成分の漏れ電流だけでなく、直流脈動成分の漏れ電流に対しても、信頼性のある検出とそれに対する応答である回路遮断が可能な漏電遮断器を提供することにある。

本発明の上記目的は、漏電遮断器において、回路から漏れた電流による漏れ電流検出信号を出力する漏れ電流検出部と、前記漏れ電流検出部から出力される漏れ電流検出信号に基づいて、基本波成分の漏れ電流の大きさ、第３高調波成分の比率、及び陽極脈動ピーク電流値と陰極脈動ピーク電流値の比率を出力する変換部と、前記変換部から出力される前記基本波成分の漏れ電流の大きさ、前記第３高調波成分の比率、及び前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率と予め設定された対応基準値とを比較し、交流成分の漏れ電流の発生の有無又は直流成分の漏れ電流の発生の有無を判定し、交流成分又は直流成分の漏れ電流が発生したと判定するとトリップ制御信号を出力する制御部とを含む、本発明による漏電遮断器を提供することにより達成することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記変換部は、アナログ信号である前記漏れ電流検出信号をサンプリングして時間領域のデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部（ADC; Analog to Digital Converter）と、前記変換された時間領域のデジタル信号を離散フーリエ変換して周波数領域のデジタル信号にして出力する離散フーリエ変換部（DFT; Discrete Fourier Transformer）と、前記離散フーリエ変換されたデジタル信号に基づいて、前記基本波成分の漏れ電流の大きさ及び前記第３高調波成分の大きさを判定し、前記基本波成分の漏れ電流の大きさに対する前記第３高調波成分の大きさの比率である前記第３高調波成分の比率を算出する交流成分変換部と、前記離散フーリエ変換されたデジタル信号に基づいて、前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率を算出する直流成分変換部とを含む。

本発明の好ましい他の態様によれば、前記対応基準値は、漏れ電流の感度に応じて設定される第１基準電流値と、回路遮断が必要な漏れ電流を区別するように設定され、前記第１基準電流値を超える第２基準電流値とを含む。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記制御部は、前記基本波成分の漏れ電流の大きさが前記第２基準電流値より小さくないと、発生回数をカウントし、前記カウントした発生回数が所定の閾値に達すると、交流成分の漏れ電流が発生したと判定してトリップ制御信号を出力するように構成される。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記制御部は、前記第３高調波成分の比率と所定の前記第３高調波成分の基準比率とを比較し、前記第３高調波成分の比率が前記第３高調波成分の基準比率より小さいと、発生回数をカウントし、前記カウントした発生回数が所定の閾値に達すると、交流成分の漏れ電流が発生したと判定してトリップ制御信号を出力するように構成される。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記制御部は、前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率が所定の基準比率より小さくないと、発生回数をカウントし、前記カウントした発生回数が所定の閾値に達すると、直流成分の漏れ電流が発生したと判定してトリップ制御信号を出力するように構成される。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記制御部は、前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率が前記所定の基準比率より小さいと、前記カウントした発生回数を初期化するように構成される。

本発明による漏電遮断器は、回路から漏れた電流による漏れ電流検出信号を出力する漏れ電流検出部と、前記漏れ電流検出部から出力される漏れ電流検出信号に基づいて、基本波成分の漏れ電流の大きさ、第３高調波成分の比率、及び陽極脈動ピーク電流値と陰極脈動ピーク電流値の比率を出力する変換部と、前記変換部から出力される前記基本波成分の漏れ電流の大きさ、前記第３高調波成分の比率、及び前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率と予め設定された対応基準値とを比較し、交流成分の漏れ電流の発生の有無又は直流成分の漏れ電流の発生の有無を判定し、交流成分又は直流成分の漏れ電流が発生したと判定するとトリップ制御信号を出力する制御部とを含むので、回路に発生した交流成分の漏れ電流を平衡電流（三相平衡電流又は正常電流）と区別して高い信頼性で検出して回路を遮断することができるだけでなく、回路に発生した直流成分の漏れ電流も平衡電流と区別して高い信頼性で検出して回路を遮断することができるという効果がある。

本発明による漏電遮断器において、前記変換部は、アナログ信号である前記漏れ電流検出信号をサンプリングして時間領域のデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、前記変換されたデジタル信号を離散フーリエ変換して周波数領域のデジタル信号にして出力する離散フーリエ変換部と、前記離散フーリエ変換されたデジタル信号に基づいて、前記基本波成分の漏れ電流の大きさ及び前記第３高調波成分の大きさを判定し、前記基本波成分の漏れ電流の大きさに対する前記第３高調波成分の大きさの比率である前記第３高調波成分の比率を算出する交流成分変換部と、前記離散フーリエ変換されたデジタル信号に基づいて、前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率を算出する直流成分変換部とを含むので、回路における交流成分の漏れ電流又は地絡電流と回路を遮断してはならない平衡電流（三相平衡電流又は正常電流）とを区別できるように、前記基本波成分の漏れ電流の大きさ及び前記第３高調波成分の比率を算出して前記制御部に提供することができ、回路における直流成分の漏れ電流と平衡電流とを区別できるように、前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率を算出して前記制御部に提供することができるという効果がある。

本発明による漏電遮断器において、前記対応基準値は、漏れ電流の感度に応じて設定される第１基準電流値と、回路遮断が必要な漏れ電流を区別するように設定され、前記第１基準電流値を超える第２基準電流値とを含むので、漏れ電流の判定のための基準電流値を、予備警告レベルである第１基準電流値（一次基準値）と、回路遮断の決定基準である第２基準電流値に分け、漏れ電流のレベルによって警告と遮断の段階的動作を行うことができるという効果がある。

本発明による漏電遮断器において、前記制御部は、前記基本波成分の漏れ電流の大きさが前記第２基準電流値より小さくないと、発生回数をカウントし、前記カウントした発生回数が所定の閾値に達すると、交流成分の漏れ電流が発生したと判定してトリップ制御信号を出力するように構成されるので、電力系統の正常電流が漏れてその漏れ電流の大きさ（基本波成分の漏れ電流の大きさ）が回路遮断レベルを超えると、当該超過状態が持続する場合にのみ最終的に回路を遮断することにより、一時的な漏れ電流による誤動作の発生を防止することができるという効果がある。

本発明による漏電遮断器において、前記制御部は、前記第３高調波成分の比率と所定の前記第３高調波成分の基準比率とを比較し、前記第３高調波成分の比率が前記第３高調波成分の基準比率より小さいと、発生回数をカウントし、前記カウントした発生回数が所定の閾値に達すると、交流成分の漏れ電流が発生したと判定してトリップ制御信号を出力するように構成されるので、回路を遮断してはならない平衡電流（三相平衡電流又は正常電流）と回路を遮断しなければならない回路における交流成分の漏れ電流又は地絡電流とを正確に区別して回路を遮断することができ、漏れ電流が発生すると、持続する場合にのみ最終的に回路を遮断することにより、一時的な漏れ電流による誤動作の発生を防止することもできるという効果がある。

本発明による漏電遮断器において、前記制御部は、前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率が所定の基準比率より小さくないと、発生回数をカウントし、前記カウントした発生回数が所定の閾値に達すると、直流成分の漏れ電流が発生したと判定してトリップ制御信号を出力するように構成されるので、回路を遮断してはならない平衡電流（三相平衡電流又は正常電流）と回路を遮断しなければならない回路における直流成分の漏れ電流とを正確に区別して回路を遮断することができ、直流漏れ電流が発生すると、持続する場合にのみ最終的に回路を遮断することにより、一時的な直流漏れ電流による誤動作の発生を防止することもできるという効果がある。

本発明による漏電遮断器において、前記制御部は、前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率が前記所定の基準比率より小さいと、前記カウントした発生回数を初期化するように構成されるので、一時的な直流漏れ電流の発生状態から回路が正常化すると直ちに発生回数のカウントを初期化することにより、漏電遮断器が正常状態で遮断動作を行う誤動作を防止することができるという効果がある。

本発明の好ましい一実施形態による漏電遮断器の電気的構成を示すブロック図である。本発明の好ましい一実施形態による漏電遮断器の変換部の詳細構成を示すブロック図である。本発明の好ましい一実施形態による漏電遮断器の制御動作を示すフローチャートである。

前述した本発明の目的とそれを達成する本発明の構成及びその作用効果は、添付図面を参照する本発明の好ましい実施形態についての以下の説明によりさらに明らかになるであろう。

図１は本発明の好ましい一実施形態による漏電遮断器の電気的構成を示すブロック図であり、図２は本発明の好ましい一実施形態による漏電遮断器の変換部の詳細構成を示すブロック図であり、図３は本発明の好ましい一実施形態による漏電遮断器の制御動作を示すフローチャートである。

図１に示すように、本発明による漏電遮断器は、漏れ電流検出部１４０、変換部２６３及び制御部１６０を含んでもよい。

本発明による漏電遮断器は、電源処理部１１０、電源供給部１２０、トリップコイル部１３０及び電流処理部１５０をさらに含んでもよい。

電源処理部１１０は、回路に供給される交流電源を処理する。ここで、電源処理部１１０は、整流回路で構成され、前記交流電源を直流電源に変換する。また、電源処理部１１０は、前記直流電源を電源供給部１２０に送る。

電源供給部１２０は、本発明による漏電遮断器の電気的構成部の動作に必要な直流電源を供給する。そのために、電源供給部１２０は、直流／直流変換回路で構成され、電源処理部１１０から供給された直流電源を、漏電遮断器の電気的構成部の動作に必要な直流電源、例えば５ボルト（Ｖ）の直流電源に変換し、トリップコイル部１３０及び制御部１６０に供給する。

トリップコイル部１３０は、図１に示すように、半導体スイッチ２３１（例えば、サイリスタやＳＣＲなどで構成される）と、トリップコイル２３３とを含んでもよい。

半導体スイッチ２３１は、制御部１６０の制御（トリップ制御信号）に応答してターンオンするか又はターンオフする。すなわち、半導体スイッチ２３１は、制御部１６０からトリップ制御信号がゲートに供給されるとターンオンし、制御部１６０からトリップ制御信号がゲートに供給されなくなるとターンオフする。

半導体スイッチ２３１がオンになると、電源供給部１２０、半導体スイッチ２３１及びトリップコイル２３３が閉回路を形成することにより、電源供給部１２０からの直流電源がトリップコイル２３３に供給され、トリップコイル２３３が励磁される。

半導体スイッチ２３１がオフになると、電源供給部１２０、半導体スイッチ２３１及びトリップコイル２３３の回路が開放されることにより、電源供給部１２０からの直流電源がトリップコイル２３３に供給されなくなり、トリップコイル２３３が消磁される。

トリップコイル２３３が励磁されると、図示していないが、周知のように、漏電遮断器のアーマチュアがトリガして漏電遮断器の開閉機構（スイッチング機構）をトリップ動作させ、それにより、可動接点が対応する固定接点から分離され、回路が遮断される。

漏れ電流検出部１４０は、回路から漏れた電流による漏れ電流検出信号を出力する。そのために、漏れ電流検出部１４０は、図１に示すように、回路を貫通するように設けられるリング状のコアと、当該コアに巻回されて漏れ電流検出信号を出力する２次巻線とを含む、周知の零相変流器（ZCT; Zero Current Transformer）で構成されてもよい。

電流処理部１５０は、漏れ電流検出部１４０と制御部１６０間に設けられ、漏れ電流検出部１４０により検出される前記漏れ電流検出信号をアナログ信号状態で処理する。ここで、処理には、アナログ電圧信号への変換と高周波ノイズの除去が含まれる。このために、電流処理部１５０は、前記漏れ電流検出信号をアナログ電圧信号に変換するためのシャント抵抗２５１と、前記漏れ電流検出信号に混入した高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ部２５３とを含んでもよい。

制御部１６０は、アナログ／デジタル変換部、離散フーリエ変換部、入力信号の演算及び処理を担当する中央処理装置、予め格納される演算及び処理プログラムを格納するプログラム格納用メモリ、予め設定される基準値や演算値を格納するメモリなどを含むマイクロコントローラユニット、マイクロプロセッサ又はマイクロコンピュータなどから構成されてもよい。

制御部１６０は、変換部２６３から出力される基本波成分の漏れ電流の大きさ、第３高調波成分の比率、及び陽極脈動ピーク電流値と陰極脈動ピーク電流値の比率と予め設定された対応基準値とを比較し、交流成分の漏れ電流の発生の有無又は直流成分の漏れ電流の発生の有無を判定し、交流成分又は直流成分の漏れ電流が発生したと判定するとトリップ制御信号を出力する。

制御部１６０は、漏れ電流検出部１４０により検出される前記漏れ電流検出信号に基づいて、電流が異常電流であるか否かを判断する。ここで、異常電流とは、回路に漏れ（漏電）や地絡が発生したときそれにより漏れ電流検出部１４０の零相変流器の２次巻線に前記漏れ電流検出信号として誘導される不平衡電流（三相電流の和が０でない不平衡電流）をいい、平衡電流（三相電流の和が０である平衡電流）と区別される。ここで、制御部１６０は、所定の時間間隔の周期で、漏れ電流検出部１４０により検出される前記漏れ電流検出信号に基づいて、回路における異常電流の発生の有無を判断するようにしてもよい。例えば、時間間隔は、１０ミリ秒（ｍｓ）であってもよい。ここで、制御部１６０は、電流（前記漏れ電流検出信号）の基本波成分（正常な電力系統の例えば６０Ｈｚの交流波形成分）の大きさに基づいて、回路における漏れ電流の発生の有無（漏電の発生の有無）を判断（判定）するようにしてもよい。

このために、制御部１６０は、図１に示すように、設定部２６１、変換部２６３、判断部２６５及び命令部２６７を含んでもよい。

設定部２６１は、設定手段（図示せず）により入力される設定データを格納する手段である。ここで、前記設定手段は、図示していないが、複数の設定スイッチ又は設定ノブ、漏電遮断器とは別に構成されて入出力ポートなどの接続手段を介して接続されるキーパッド、漏電遮断器に付設されて外部の有線又は無線通信ネットワークを介して受信される設定データを入力する通信部の１つ以上で構成されてもよい。

設定部２６１は、入力される少なくとも１つの比較パラメータの設定値を格納する。ここで、比較パラメータには、基本波成分の漏れ電流の大きさが正常であるか否かを判定するための基準値（後述する第１基準電流値及び第２基準電流値）、第３高調波成分の比率が正常であるか否かを判定するための基準比率としての臨界成分比率、陽極脈動ピーク電流値と陰極脈動ピーク電流値の比率が正常であるか否かを判定するための基準比率としての基準極性ピーク比率、異常状態の発生回数の累積カウント値との比較により前記トリップ制御信号を発信するか否かを決定するための臨界発生回数が含まれてもよい。

ここで、基本波成分の漏れ電流の大きさの基準値は、漏れ電流の感度に応じて設定される第１基準電流値と、異常電流を区別するように設定され、第１基準電流値を超える第２基準電流値とを含んでもよい。

すなわち、第１基準電流値とは、漏電遮断器における漏れ電流の大きさによる漏れ電流の発生の有無を判定する感度を区分する基準値をいい、例えば０〜１０アンペア（Ａ）のいずれかの値に設定される。例えば、第１基準電流値は、漏電遮断器が高感度であると、０〜１００ミリアンペア（ｍＡ）のいずれかの値に設定され、漏電遮断器が中感度であると、１００ミリアンペア（ｍＡ）〜２アンペア（Ａ）のいずれかの値に設定され、漏電遮断器が低感度であると、２〜１０アンペア（Ａ）のいずれかの値に設定される。

また、第２基準電流値とは、前記漏れ電流検出信号において回路の漏れ電流発生状態と回路の平衡電流状態（正常状態）を区別するための基準値をいう。例えば、第２基準電流値は、２．５アンペア（Ａ）に設定される。

次に、回路の平衡電流状態と回路の漏れ電流発生状態を区別するために、第３高調波成分の臨界成分比率は、好ましい実施形態によれば、５０（％）に設定される。ここで、第３高調波成分の成分比率とは、周波数領域での基本波成分の大きさ（アンプリチュード；単位Ｖ）に対する第３高調波成分の大きさの比率（％）を意味する。よって、変換部２６３により供給される前記漏れ電流検出信号のデジタル変換及び離散フーリエ変換されたデータに基づいて算出した第３高調波成分の比率が５０（％）より小さいと、制御部１６０は、回路に漏れ電流が発生したと判定する。

一方、陽極脈動ピーク電流値と陰極脈動ピーク電流値の基準極性ピーク比率は、好ましい実施形態によれば、１５０（％）に設定される。ここで、極性ピーク比率とは、陽極脈動ピーク電流値に対する陰極脈動ピーク電流値の比率（単位％）をいい、平衡電流状態の場合、陽極脈動ピーク電流値に対する陰極脈動ピーク電流値の比率（単位％）は約１００（％）に近くなる。

よって、変換部２６３により供給される前記漏れ電流検出信号のデジタル変換及び離散フーリエ変換されたデータに基づいて算出した第３高調波成分の比率が１５０（％）より小さくないと、制御部１６０は、回路に漏れ電流が発生したと判定する。

変換部２６３は、アナログ／デジタル変換部２６３ａ、離散フーリエ変換部（ＤＦＴ）２６３ｂ、交流成分変換部２６３ｃ及び直流成分変換部２６３ｄを含んでもよい。

アナログ／デジタル変換部２６３ａは、漏れ電流検出部１４０により検出されて電流処理部１５０によりアナログ電圧信号に変換されて高周波ノイズが除去された前記漏れ電流検出信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。

離散フーリエ変換部２６３ｂは、フーリエ変換により、アナログ／デジタル変換部２６３ａにより変換された時間領域のデジタル信号を周波数領域のデジタル信号に変換する。

交流成分変換部２６３ｃは、前記離散フーリエ変換されたデジタル信号（デジタルデータ）に基づいて、前記基本波成分の漏れ電流の大きさ（基本波成分の大きさ）及び前記第３高調波成分の大きさを判定し、前記基本波成分の漏れ電流の大きさ（基本波成分の大きさ）に対する前記第３高調波成分の大きさの比率である前記第３高調波成分の比率を算出する。

直流成分変換部２６３ｄは、前記離散フーリエ変換されたデジタル信号に基づいて、前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率を算出する。

よって、変換部２６３は、離散フーリエ変換部２６３ｂにより変換された周波数領域のデジタル信号に基づいて、前記基本波成分の大きさ、前記第３高調波成分の比率、及び前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率を算出することができる。

判断部２６５は、前記基本波成分の大きさ、前記第３高調波成分の比率、及び前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率に基づいて、回路に漏れ電流（又は地絡電流）が発生したか否かを判定する。このために、判断部２６５は、前記基本波成分の大きさ、前記第３高調波成分の比率、及び前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率とそれらに対応する基準パラメータとを比較する。ここで、基準パラメータは、前述した第１基準電流値、第２基準電流値、第３高調波成分の臨界成分比率、及び陽極脈動ピーク電流値と陰極脈動ピーク電流値の基準極性ピーク比率である。

前記比較の結果、異常と判断すると、判断部２６５は、発生回数のカウント値を増加させる。例えば、判断部２６５は、前記発生回数を、最初の発生の場合は０から１に、４回目に発生した場合は３から４に、１だけ増加させる。

一方、前記比較の結果、正常（回路の三相電流が平衡状態である）と判断すると、判断部２６５は、前記発生回数のカウント値を０に初期化する。

命令部２６７は、判断部２６５の判断結果に基づいて、トリップコイル部１３０に前記トリップ制御信号を出力する。すなわち、判断部２６５の判断の結果、前記発生回数のカウント値が所定の臨界発生回数より小さくないと、命令部２６７は、トリップコイル部１３０に前記トリップ制御信号を出力する。

一方、図３を主に参照し、図１を補助的に参照して、本発明の好ましい実施形態による漏電遮断器の動作について説明する。

図３は本発明の一実施形態による漏電遮断器の動作方法を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、本発明による漏電遮断器の漏れ電流検出部１４０は、回路に漏電が発生して三相平衡が保たれなくなって不平衡電流が発生すると、それを零相変流器の２次巻線に誘導して前記漏れ電流検出信号として出力する。

次に、ステップＳ１において、本発明による漏電遮断器の電流処理部１５０は、漏れ電流検出部１４０から出力された前記漏れ電流検出信号をシャント抵抗２５１によりアナログ電圧信号に変換し、ローパスフィルタ部２５３により前記漏れ電流検出信号に混入した高周波ノイズを除去し、その後制御部１６０に供給する。

その後、ステップＳ２において、制御部１６０の変換部２６３は、電流処理部１５０によりアナログ電圧信号として供給される前記漏れ電流検出信号をアナログ／デジタル変換部によりデジタル信号に変換し、変換された時間領域のデジタル信号をさらに離散フーリエ変換部により周波数領域のデジタル信号に変換する。

次に、ステップＳ３において、制御部１６０の変換部２６３は、変換された周波数領域のデジタル信号に基づいて、基本波成分の大きさ（アンプリチュード；単位Ｖ）、第３高調波成分の比率、及び陽極脈動ピーク電流値と陰極脈動ピーク電流値の比率を算出する。

その後、ステップＳ４において、制御部１６０の判断部２６５は、変換部２６３により供給された基本波成分の大きさと設定部２６１から読み出した第１基準電流値とを比較する。

次に、ステップＳ４において、制御部１６０の判断部２６５は、変換部２６３により供給された基本波成分の大きさが設定部２６１から読み出した第１基準電流値より小さくないと、ステップＳ５に移行し、前記基本波成分の大きさが前記第１基準電流値より小さいと、ステップＳ３の制御動作に戻る。

ステップＳ５において、制御部１６０の判断部２６５は、変換部２６３により供給された基本波成分の大きさと設定部２６１から読み出した第２基準電流値とを比較する。

ステップＳ５において、制御部１６０の判断部２６５は、変換部２６３により供給された基本波成分の大きさが設定部２６１から読み出した第２基準電流値より小さくないと、ステップＳ８に移行し、前記基本波成分の大きさが前記第２基準電流値より小さいと、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ６において、制御部１６０の判断部２６５は、変換部２６３により供給された基本波成分の漏れ電流の大きさ（基本波成分の大きさ）に対する前記第３高調波成分の大きさの比率である前記第３高調波成分の比率（割合）と設定部２６１から読み出した第３高調波成分の臨界成分比率（本実施形態では５０％）とを比較する。

ステップＳ６において、制御部１６０の判断部２６５は、変換部２６３により供給された第３高調波成分の比率が設定部２６１から読み出した第３高調波成分の臨界成分比率（本実施形態では５０％）より小さいと、ステップＳ８に移行し、前記第３高調波成分の比率が前記第３高調波成分の臨界成分比率（本実施形態では５０％）より小さくないと、ステップＳ７に移行する。

ステップＳ７において、制御部１６０の判断部２６５は、変換部２６３により供給された陽極脈動ピーク電流値と陰極脈動ピーク電流値の比率と設定部２６１から読み出した基準極性ピーク比率とを比較する。

ステップＳ７は、詳細動作ステップであるステップＳ７−１とステップＳ７−２に分けられて実行されるようにしてもよい。

ステップＳ７−１において、制御部１６０の判断部２６５は、変換部２６３の直流成分変換部２６３ｄにより供給された陽極脈動ピーク電流値と陰極脈動ピーク電流値の比率と設定部２６１から読み出した基準極性ピーク比率とを比較する。

ステップＳ７−１において、制御部１６０の判断部２６５は、前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率が前記基準極性ピーク比率より小さいと、ステップＳ８−１の制御動作ステップに移行し、前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率が前記基準極性ピーク比率より小さくないと、ステップＳ７−２の制御動作ステップに移行して直流成分の漏れ電流が発生したと判断する。

ステップＳ５において、変換部２６３により供給された基本波成分の大きさが設定部２６１から読み出した第２基準電流値より小さくないか、又はステップＳ６において、変換部２６３により供給された第３高調波成分の比率が設定部２６１から読み出した第３高調波成分の臨界成分比率（本実施形態では５０％）より小さいと、制御部１６０の判断部２６５は、ステップＳ８に移行して交流成分の漏れ電流が発生したと判断し、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９において、制御部１６０の判断部２６５は、発生回数のカウント値を「１」増加させる。

ステップＳ７−１において、前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率が前記基準極性ピーク比率より小さい場合、その状態は、基本波成分の大きさが遮断を必要とする程度でもなく、回路に漏れ電流や地絡電流が発生したと判断する程度でもなく、直流成分の漏れ電流が発生したわけでもないので、ステップＳ８−１において、制御部１６０の判断部２６５は、回路の三相電流が正常状態（三相平衡状態）であると判断し、発生回数のカウント値を０に初期化する。

その後、ステップＳ１０において、制御部１６０の判断部２６５は、前記発生回数のカウント値が遮断（トリップ）を必要とする所定の基準回数に達したか否かを判断する。

ここで、発生回数１は、回路に漏れ電流又は地絡電流が１０ミリ秒（ｍｓ）間発生していることを示し、発生回数２は、漏れ電流又は地絡電流が２０ミリ秒（ｍｓ）間発生していることを示し、発生回数１０は、漏れ電流又は地絡電流が１００ミリ秒（ｍｓ）間発生していることを示す。

例えば、遮断を必要とする基準回数は１０に設定される。

次に、ステップＳ１０において、制御部１６０の判断部２６５は、前記発生回数のカウント値が遮断（トリップ）を必要とする所定の基準回数に達すると、すなわち２つの値が同じであると、前記発生回数のカウント値が前記所定の基準回数に達した状態を命令部２６７に通知する。

ステップＳ１１において、制御部１６０の命令部２６７は、それに応答して最終的にトリップ制御信号を出力する。

当該トリップ制御信号は、半導体スイッチ２３１をターンオンすることにより、電源供給部１２０からトリップコイル２３３に直流電源が供給されるようにし、トリップコイル２３３を励磁させる。図示していないが、トリップコイル２３３が励磁すると、アーマチュアが移動して開閉機構がトリップ動作（自動回路遮断動作）するようにトリガすることにより、漏電遮断器がトリップ動作し、従って、漏電又は地絡が発生した回路が遮断される。

前述したように、本発明による漏電遮断器は、回路から漏れた電流による漏れ電流検出信号を出力する漏れ電流検出部と、前記漏れ電流検出部から出力される漏れ電流検出信号に基づいて、基本波成分の漏れ電流の大きさ、第３高調波成分の比率、及び陽極脈動ピーク電流値と陰極脈動ピーク電流値の比率を出力する変換部と、前記変換部から出力される前記基本波成分の漏れ電流の大きさ、前記第３高調波成分の比率、及び前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率と予め設定された対応基準値とを比較し、交流成分の漏れ電流の発生の有無又は直流成分の漏れ電流の発生の有無を判定し、交流成分又は直流成分の漏れ電流が発生したと判定するとトリップ制御信号を出力する制御部とを含むので、回路に発生した交流成分の漏れ電流を平衡電流（三相平衡電流又は正常電流）と区別して高い信頼性で検出して回路を遮断することができるだけでなく、回路に発生した直流成分の漏れ電流も平衡電流と区別して高い信頼性で検出して回路を遮断することができるという効果がある。

Claims

漏電遮断器において、
回路から漏れた電流による漏れ電流検出信号を出力する漏れ電流検出部と、
前記漏れ電流検出部から出力される漏れ電流検出信号に基づいて、基本波成分の漏れ電流の大きさ、第３高調波成分の比率、及び陽極脈動ピーク電流値と陰極脈動ピーク電流値の比率を出力する変換部と、
前記変換部から出力される前記基本波成分の漏れ電流の大きさ、前記第３高調波成分の比率、及び前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率と予め設定された対応基準値とを比較し、交流成分の漏れ電流の発生の有無又は直流成分の漏れ電流の発生の有無を判定し、交流成分又は直流成分の漏れ電流が発生したと判定するとトリップ制御信号を出力する制御部とを含む、漏電遮断器。
前記変換部は、
アナログ信号である前記漏れ電流検出信号をサンプリングして時間領域のデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
前記変換されたデジタル信号を離散フーリエ変換して周波数領域のデジタル信号にして出力する離散フーリエ変換部と、
前記離散フーリエ変換されたデジタル信号に基づいて、前記基本波成分の漏れ電流の大きさ及び前記第３高調波成分の大きさを判定し、前記基本波成分の漏れ電流の大きさに対する前記第３高調波成分の大きさの比率である前記第３高調波成分の比率を算出する交流成分変換部と、
前記離散フーリエ変換されたデジタル信号に基づいて、前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率を算出する直流成分変換部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の漏電遮断器。
前記対応基準値は、
漏れ電流の感度に応じて設定される第１基準電流値と、
回路遮断が必要な漏れ電流を区別するように設定され、前記第１基準電流値を超える第２基準電流値とを含むことを特徴とする請求項１に記載の漏電遮断器。
前記制御部は、
前記基本波成分の漏れ電流の大きさが前記第２基準電流値より小さくないと、発生回数をカウントし、
前記カウントした発生回数が所定の閾値に達すると、交流成分の漏れ電流が発生したと判定してトリップ制御信号を出力するように構成されることを特徴とする請求項３に記載の漏電遮断器。
前記制御部は、
前記第３高調波成分の比率と所定の前記第３高調波成分の基準比率とを比較し、前記第３高調波成分の比率が前記第３高調波成分の基準比率より小さいと、発生回数をカウントし、
前記カウントした発生回数が所定の閾値に達すると、交流成分の漏れ電流が発生したと判定してトリップ制御信号を出力するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の漏電遮断器。
前記制御部は、
前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率が所定の基準比率より小さくないと、発生回数をカウントし、
前記カウントした発生回数が所定の閾値に達すると、直流成分の漏れ電流が発生したと判定してトリップ制御信号を出力するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の漏電遮断器。
前記制御部は、
前記陽極脈動ピーク電流値と前記陰極脈動ピーク電流値の比率が前記所定の基準比率より小さいと、前記カウントした発生回数を初期化するように構成されることを特徴とする請求項６に記載の漏電遮断器。