JP7030214B2 - 電力相損失及び中性損傷の検知及び保護 - Google Patents

Description

本発明は、配電網運転に関し、特には、三相電源の保護に関する。

三相電源の中性損傷は非常に危険であり、高価な機器を破損することもある。中性損傷には多くの原因がある。それらは、三相配電変圧器でのブッシングの不良又は中性線の破損、架空配電線上での破損した中性線、破損したサービス用中性線、配電変圧器での高い接地抵抗、不十分に配電された建物での中性の分配、過負荷及び不均等な分散、及び、不適切なコネクターの締め付け等の一般的な不十分なメンテナンス、を含む。

本発明は、三相電源の相間を切り換えて制御電圧を三相接触器に供給し、中性線がフローティング状態の場合には、三相接触器をオフに切り換えるシステム及び方法を提供する。それゆえ、本発明の実施形態によって、三相接触器に制御電圧を供給する保護回路が提供され、前記三相電源の前記三相は、前記三相接触器に入力され、前記保護回路は、前記三相電源の前記３つの相と前記中性線とにそれぞれ接続されるように構成された４つの入力端末と、前記制御電圧を前記三相接触器の制御ラインに供給する出力端末と、前記三相の任意の一つ以上が通電している場合及び前記中性線が接続された場合に制御電圧を前記制御ラインに供給し、前記中性線がフローティング状態の場合に制御電圧を供給しないように構成された制御回路と、を含む。

また、三相電源の相の中性損失を検知する中性保護回路が提供され、該中性保護回路は、三相の電源に接続する少なくとも２つのリレー、Ａ１点で少なくとも一つのリレー回路に接続され前記Ａ２点で中性に接続された接触器、及び前記接触器のＡ１、Ａ２接点間に接続されたコンデンサーと、を含む。

任意には、少なくとも一つのヒューズが、前記接触器と一つのリレー回路間に設けられ、前記リレーを保護する。Ｃｍａｉｎ内のＡ１が少なくとも一つの相を受け取りＡ２がＮを受け取る場合、Ｃｍａｉｎは閉じられ、全三相は規則正しく動く。中性損失の場合、Ｃｍａｉｎは、遮断状態にあり、少なくとも一つの相を遮断することによって、前記三相の前記出力を保護する。

本発明は、三相接触器に制御電圧を供給する保護回路であって、前記三相電源の前記三相は、前記三相接触器に入力される保護回路を提供する。前記保護回路は、前記三相電源の前記３つの相と前記中性線とにそれぞれ接続されるように構成された４つの入力端末と、前記制御電圧を前記三相接触器の制御ラインに供給する出力端末と、前記三相の任意の一つ以上が通電している場合及び前記中性線が接続された場合に制御電圧を前記制御ラインに供給し、前記中性線がフローティング状態の場合に制御電圧を供給しないように構成された制御回路と、を含む。

本発明の実施形態によれば、前記制御回路は、少なくとも２つのクロスコネクトされたリレーを備え、各リレーは、少なくとも一つの常時開接続と少なくとも一つの常時閉接続とを含み、前記少なくとも２つのクロスコネクトされたリレーの前記出力は、前記三相の任意の一つが遮断された場合に、前記制御電圧として単相電圧を供給する。

本発明の実施形態によれば、前記保護回路は、前記三相の電圧平均を供給する加算回路、フィルター回路、参照電圧を提供する電源、及び前記参照電圧を前記電圧平均と比較する比較回路、を含む。

本発明の実施形態によれば、前記回路は、さらに、Ａ１点と少なくとも一つのリレー間を接続する少なくとも一つのヒューズを含む。

本発明の実施形態によれば、前記回路は、さらに、少なくとも一つのリレーを、前記接触器での点Ａ１と一つのリレーでの点Ａ１間の前記接触器にブリッジし、過電圧又は電圧不足の場合に保護を与える少なくとも一つの遮断回路を含む。

本発明の実施形態によれば、前記制御回路は、さらに、第３リレー回路を含む。

本発明の実施形態によれば、前記制御回路は、さらに、残留電流装置をさらに備え、残留電流装置（ＲＣＤ）は、前記相ＲＣＤ＿Ｒ、ＲＣＤ＿Ｓ又はＲＣＤ＿Ｔの一つが前記三相接触器にブリッジされるフィードバックループにおいて、前記三相接触器に接続されている。

本発明の実施形態によれば、制御回路は、ＤＣ電力ユニット、切換ユニット、及び一つの相をＣｍａｉｎ回路に供給するマイクロコントローラー３４を含む。

本発明の実施形態によれば、前記回路は、さらに、中性損失の指示を電力設備に送信する通信ユニットを備える。

本発明は、３つの負荷を三相電源の３つのそれぞれの相に接続する保護回路を提供し、該保護回路は、前記三相電源の前記３つの相と前記中性線にそれぞれ接続されるように構成された４つの入力端末と、制御ライン及び前記三相電源の前記三相に接続された３つの入力端末を有する三相接触器と、前記三相の任意の一つ以上が通電している場合及び前記中性線が接続された場合に制御電圧を前記制御ラインに供給し、前記中性線がフローティング状態の場合に制御電圧を供給しないように構成された制御回路と、を含む。

様々な実施形態の以下の詳細な記載において、その一部を形成し、発明が実行される例示された特定の実施形態によって示される、以下の図面を参照する。
図１は、本発明の実施形態に係る、接触器、２つのリレー、ヒューズ及びコンデンサーを含む三相保護回路の模式図である。 図１Ａは、図１の回路の代表的な切換シナリオを示す。 図１Ｂは、図１の回路の代表的な切換シナリオを示す。 図１Ｃは、図１の回路の代表的な切換シナリオを示す。 図１Ｄは、本発明の実施形態に係る、接触器、２つのリレー、及びコンデンサーを含む三相保護回路の模式図である。 本発明の実施形態に係る、三相電源によって駆動される負荷に対する保護回路を含む三相電力システムの模式図であり、システムは、接触器、２つのリレー、３つのヒューズ及びコンデンサーを含む。 本発明の実施形態に係る、接触器、２つのリレー、ヒューズ及びコンデンサーを含む三相保護回路の模式図である。 図２Ａは、図２の回路の代表的な切換シナリオを示す。 図２Ｂは、図２の回路の代表的な切換シナリオを示す。 図２Ｃは、図２の回路の代表的な切換シナリオを示す。 図３は、本発明の実施形態に係る、接触器、２つのリレー及び保護遮断回路を含む保護回路の検知ユニットの他の構成の模式図である。 本発明の実施形態に係る、接触器及び３つのリレーを含む三相保護回路の模式図である。 本発明の実施形態に係る、接触器及び３つのリレーを含む三相保護回路の他の構成の模式図である。 図６は、本発明の実施形態に係る、接触器、２つのリレー、ヒューズ及び残留電流装置を含む三相保護回路の模式図である。 図７は、本発明の実施形態に係る、接触器と残留電流装置間の一体化の模式図である。 図８は、本発明の実施形態に係る、一つの相を接触器（Ｃｍａｉｎ）に供給する三相電力システムの切換ユニットの模式図である。 図９Ａは、本発明の実施形態に係る、ＤＣ電力ユニット、切換ユニット及び一つの相制御ラインをＣｍａｉｎ回路に供給するマイクロコントローラーを含む三相電力システムの模式図である。 図９Ｂは、本発明の実施形態に係る、ＤＣ電力ユニット、切換ユニット及び一つの相制御ラインをＣｍａｉｎ回路に供給する回路基板を含む三相電力システムの模式図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る、２つのリレー及び主接触器１２、代表的には、４００Ｖ接触器を含む制御回路１０を含む三相電力システムの模式図である。 図１１は、本発明のいくつかの実施形態に係る、三相電力システム保護回路の模式図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る、三相を加算する要素、フィルター回路、及び一つのアクティブ出力相を出力する比較回路を含む三相保護回路の模式的なブロック図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る、図１２の三相保護回路の模式的な詳細図である。 図１４は、本発明の実施形態に係る、図９Ａ又は図９Ｂの切換ユニットの模式的な詳細図である。

様々な実施形態の以下の詳細な説明において、他の実施形態が適用され、構造的な変化が、本発明の範囲から逸脱することなくなされることが理解される。

三相電源の相の中性損失を検知する中性保護回路は、三相の電源に接続される少なくとも２つのリレー回路と、Ａ１点で少なくとも一つのリレー回路と接続され、Ａ２点で中性と接続される接触器と、接触器のＡ１とＡ２接点の間に接続されるコンデンサーと、任意には、リレーの保護のための、接触器と一つのリレー回路の間の少なくとも一つのヒューズと、を含む。任意には、リレーの保護のために、２つのリレー間の第２ヒューズを含み、Ｃｍａｉｎ内のＡ１が少なくとも一つの相を受け取り、Ａ２がＮを受け取る場合、Ｃｍａｉｎが閉じられ（接続状態）、全三相は規則正しく動くことが可能である。中性損失の場合、Ｃｍａｉｎは遮断状態にあり、少なくとも一つの相を遮断することで、三相の出力を保護する。

図１は、中性損失検知回路及び検知用のその配線と、少なくとも一つの活相入力を提供する制御回路１０を含む三相電力システムの模式図である。（三相の任意の一つ以上が通電している場合、制御電圧を制御ラインに供給するように構成された制御回路）。制御回路１０は、入力として、三相入力電力を、代表的には、図に示されるように、中性線を含む四線構造によって受け取る。三相電力入力の相は、共通して、Ｒ、Ｓ及びＴとする。三相電力入力は、現場の発電機又は電力供給系統の発電機などの電気発電機によって一般的に供給される。また、普通の運転において、三相とともに、Ｎで示される中性線が供給される。

本発明の実施形態において、制御回路１０は、図１に示されるように、Ｒｅｌ１、Ｒｅｌ２で示される２つのリレーと、ＮＯ状態での接触器Ｃｍａｉｎ１２、ヒューズＦ１、ヒューズＦ２及びコンデンサーＣ１を含む。接触器Ｃｍａｉｎ１２への相入力は、ＩｎＲ、ＩｎＳ及びＩｎＴとして示される。接触器Ｃｍａｉｎからの相出力は、ＯｕｔＲ、ＯｕｔＳ及びＯｕｔＴとして示される。コイル端末は、Ｃｍａｉｎ＿Ａ１及びＣｍａｉｎ＿Ａ２として付される。共通中性線はＮで付される。本発明に利用可能なシナリオはほとんどない。この構成は、中性損失の場合に保護し、接触器は稼働されない。

Ｃｍａｉｎ１２内のＡ１が、Ｓ、Ｒ又はＴの少なくとも一つを受け取り、Ａ２がＮを受け取る場合、Ｃｍａｉｎは閉じられ（接続状態）、全三相は規則正しく動く。中性損失の場合、Ｃｍａｉｎは遮断状態にあり、全三相を遮断することで、三相の出力を保護する。

図１のシナリオにおいて、Ｃｍａｉｎ＿Ａ２、Ｒｅｌ１及びＲｅｌ２は、Ｎに接続される。ヒューズＦ１は、Ｃｍａｉｎ＿Ａ１とＲｅｌ＿Ａ１をブリッジしている。Ｆ１は、スパイクに対する回路保護と、起こり得る問題の表示器として使用される。コンデンサーＣ１は、Ｒｅｌ１＿ｃｏｍ、Ｃｍａｉｎ＿Ａ１及びＣｍａｉｎ＿Ａ２及びＲｅｌ１＿Ａ２間をブリッジしている。Ｃ１は、相間の切換時のスパイクに対する回路保護に使用される。Ｒｅｌ１．Ｎ．Ｏは、Ｒｅｌ１＿Ａ１及びＲｅｌ２＿ｃｏｍに接続されている。Ｒｅｌ１＿Ｎ．Ｃは、ＩｎＴに接続されている。Ｒｅｌ１＿Ａ１は、Ｒｅｌ１＿Ｎ．Ｏ及びＲｅｌ２＿ｃｏｍに接続されている。

Ｒｅｌ２は、以下のように配線されている。Ｒｅｌ２＿ｃｏｍは、Ｒｅｌ１＿Ｎ．Ｏに接続され、Ｒｅｌ２＿Ｎ．Ｏは、ＩｎＲに接続されて、Ｒｅｌ２＿Ｎ．Ｃは、ＩｎＳに接続され、Ｒｅｌ２＿Ａ１は、ＩｎＲに接続されている。

相の一つ又は二つの損失の場合、回路は予備相を他の存在している相から切り換え、単活相を提供する。コンデンサーＣ１は、Ｃｍａｉｎ＿Ａ１とＣｍａｉｎ＿Ａ２をブリッジし、Ｃｍａｉｎと、Ｒｅｌ１及びＲｅｌ２を、切換中の電流スパイクから保護する。

適切で可能ないくつかのシナリオがある。

シナリオＡ：全ての相及び共通の中性線が、図１Ａに示されるように良好に機能するデフォルト時。Ｒｅｌ２．Ｎ．Ｃは遮断され、Ｒｅｌ２．Ｎ．Ｏは接続され、Ｒｅｌ１．Ｎ．Ｃは接続され、Ｒｅｌ１．Ｎ．Ｏは遮断される。電源は相Ｒを受け取る。

シナリオＢ：Ｒ線が損傷又は損失する－Ｒｅｌ２は、図１Ｂに示されるように、電圧降下により切り換える。一方、Ｒｅｌ１はそうしない。Ｒｅｌ２．Ｎ．Ｃは遮断され、Ｒｅｌ２．Ｎ．Ｏは接続され、Ｒｅｌ１．Ｎ．Ｃは接続され、Ｒｅｌ１．Ｎ．Ｏは遮断される。電源は相Ｓを受け取る。

シナリオＣ：図１Ｃに示されるように、Ｒ、Ｓラインが損傷する。Ｒｅｌ１が開かれ、Ｒｅｌ２．Ｎ．Ｃが接続されるように切り換え、Ｒｅｌ２．Ｎ．Ｏが遮断され、Ｒｅｌ１．Ｎ．Ｃが接続され、Ｒｅｌ１．Ｎ．Ｏが遮断され、Ｒｅｌ２が電圧降下によってＲｅｌ１から切り換え、Ｒｅｌ１が電圧降下によってＲ及びＳ線から切り換える。電源は相Ｔを受け取る。

図１Ｄは、本発明の実施形態に係る、三相電源によって駆動される負荷用の保護回路を含む三相電源システムの模式図であり、システムは、接触器１２と、２つのリレー及びコンデンサーを含む制御回路１０を含む。

Ｃｍａｉｎ内のＡ１が、Ｓ、Ｒ及びＴの少なくとも一つの相を受け取り、Ａ２がＮを受け取る場合、Ｃｍａｉｎは閉じられ（接続状態）、全三相は規則正しく動く。中性損失の場合、Ｃｍａｉｎは遮断状態にあり、全三相を遮断することによって、三相の出力を保護する。

図１Ｄのシナリオにおいて、Ｃｍａｉｎ＿Ａ２、Ｒｅｌ１及びＲｅｌ２は、Ｔに接続される。

相Ｔが損失した場合、相Ｒ又はＳの一つがＲｅｌ１又はＲｅｌ２を通して伝送され、各場合、Ｒｅｌ１又はＲｅｌ２の一つは、コネクターＣｍａｉｎにおいて、Ａ１をＡ２に接続する。

図１Ｅは、本発明の実施形態に係る、三相電源によって駆動さる負荷に対する保護回路を含む三相電源システムの模式図であり、システムは、接触器と、２つのリレー、３つのヒューズ及びコンデンサーを含む制御回路と、を含む。各中性線とリレー及びコンデンサーとの接続は、ヒューズによって保護される。

Ｃｍａｉｎ内のＡ１が、Ｓ、Ｒ又はＴの少なくとも一つの相を受け取り、Ａ２がＮを受け取る場合、Ｃｍａｉｎは閉じられ（接続状態）、全三相は規則正しく動く。中性損失の場合、Ｃｍａｉｎは遮断状態にあり、全三相を遮断することで、三相の出力を保護する。

図２は本発明の実施形態に係る、三相入力から単活相を提供する制御回路を含む三相電力システムの他の構成の模式図である。三相の任意の一つ以上が通電している場合、制御回路は、制御電圧を、制御ラインに提供するように構成される。制御回路は、入力として、三相入力電力を、代表的には、図１に示されるように、中性線を含む四線構造によって受け取る。三相電力入力の相は、共通して、Ｒ、Ｓ及びＴで示される。三相電力入力は、一般に、現場の発電機又は電力系統会社の発電機のような、電気発電機によって供給される。

Ｃｍａｉｎ内のＡ１が相Ｓ、Ｒ又はＴを受け取り、Ａ２がＮを受け取る場合、Ｃｍａｉｎは閉じられ、全三相は規則正しく動く。中性損失の場合、Ｃｍａｉｎは遮断状態にあり、全三相を遮断することによって、三相の出力を保護する。

図２Ａのシナリオにおいて、Ｃｍａｉｎ＿Ａ２、Ｒｅｌ１及びＲｅｌ２は、Ｎに接続される。Ｒｅｌ１＿ｃｏｍは、Ｃｍａｉｎ＿Ａ１に接続される。Ｒｅｌ１＿Ｎ．Ｏは、Ｒｅｌ１＿Ａ１及びＲｅｌ２＿ｃｏｍに接続される。Ｒｅｌ＿Ｎ．ＣはＩｎＴに接続される。Ｒｅｌ１＿Ａ１は、Ｒｅｌ１＿Ｎ．Ｏ及びＲｅｌ２＿ｃｏｍに接続される。

Ｒｅｌ２は以下のように配線される。Ｒｅｌ２＿ｃｏｍは、Ｒｅｌ１＿Ｎ．Ｏに接続される。Ｒｅｌ２＿Ｎ．Ｏは、ＩｎＲに接続され、Ｒｅｌ２＿Ｎ．Ｃは、ＩｎＳに接続される。Ｒｅｌ２＿Ａ１は、ＩｎＲに接続される。

相の一つ又は二つの損失の場合、回路は予備相を他の存在している相から切り換え、単活相を保護する。コンデンサーＣ１は、Ｃｍａｉｎ＿Ａ１とＣｍａｉｎ＿Ａ２間をブリッジし、Ｃｍａｉｎと、Ｒｅｌ１及びＲｅｌ２を、切換中の電流スパイクから保護する。

適切で可能ないくつかのシナリオがある。

シナリオＡ－全相及び共通の中性線が良好に機能するデフォルト時。Ｒｅｌ２．Ｎ．Ｃは、遮断される。Ｒｅｌ２．Ｎ．Ｏは、接続される。Ｒｅｌ．Ｎ．Ｃは、遮断される。Ｒｅｌ１．Ｎ．Ｏは、接続される。電源は相Ｒから受け取る。

シナリオＢ－Ｒ線が損傷又は損失する－Ｒｅｌ２は、図２Ｂに示されるように、電圧降下によって切り換える。一方、Ｒｅｌ１はそうしない。Ｒｅｌ２．Ｎ．Ｃは、遮断され、Ｒｅｌ２．Ｎ．Ｏは、接続される。Ｒｅｌ１．Ｎ．Ｃは、遮断される。Ｒｅｌ１．Ｎ．Ｏは、接続される。電源はＳから受け取る。

シナリオＣ－図２Ｃに示されるように、Ｒ、Ｓラインが損傷する。Ｒｅｌ１は開かれ、以下のように切り換える。Ｒｅｌ２．Ｎ．Ｃは、遮断される。Ｒｅｌ２．Ｎ．Ｏは、接続される。Ｒｅｌ．Ｎ．Ｃは、遮断される。Ｒｅｌ１．Ｎ．Ｏは、遮断される。Ｒｅｌ２は、電圧降下によって、Ｒｅｌから切り換え、Ｒｅｌ１は、電圧降下によって、Ｒ及びＳラインから切り換える。電源はＴ線から受け取られる。

図３は、本発明の実施形態に係る、三相入力から単活相を提供する相制御回路を含む三相電力システムの模式図である。制御ユニットは、入力として、三相入力電力を、一般的には、図に示されるように、中性線を含む四線構成によって受け取る。三相電力入力の相は、共通してＲ、Ｓ及びＴで示される。三相電力入力は、一般には、現場の発電機や電力系統会社の発電機のような電気発電機によって供給される。

制御回路は、図３に示されるように、Ｒｅｌ１、Ｒｅｌ２で示される２つのリレー、接触器Ｃｍａｉｎ、コンデンサーＣ１及び遮断回路ＣＯ１を含む。接触器Ｃｍａｉｎへの相入力は、ＩｎＲ、ＩｎＳ及びＩｎＴとして示される。接触器Ｃｍａｉｎからの相出力は、ＯｕｔＲ、ＯｕｔＳ及びＯｕｔＴとして示される。コイル端末は、Ｃｍａｉｎ＿Ａ１及びＣｍａｉｎ＿Ａ２として付される。共通の中性線はＮと付される。図２に示される切換シナリオは、本発明に関連する図３に対しても適切である。コンデンサーＣ１は、Ｃｍａｉｎ＿Ａ１とＣｍａｉｎ＿Ａ２とにブリッジされ、Ｃｍａｉｎと、Ｒｅｌ１及びＲｅｌ２を、切換中の電流スパイクから保護する。遮断回路ＣＯ１は、Ｒｅｌ１を、点Ｃｍａｉｎ＿Ａ２及びＲｅｌ１＿Ａ２間のＣｍａｉｎにブリッジし、過電圧及び電圧不足の場合に、保護と信号とを提供する。

遮断例回路は、電圧を所定の限度で許可する。電力供給における電圧の変動は、接続される負荷に悪影響を及ぼす。これらの変動は、電圧サージ、過負荷、点灯のようないくつかの理由によって起こる。過電圧は絶縁損傷を起こし、短絡につながり、電圧不足は機器の過負荷を起こし、不十分な性能につながる。

図４は、本発明の実施形態に係る、三相入力から単活相を供給する相制御回路を含む三相電源システムの模式図である。制御回路は、図１に示されるように、入力として、三相入力電力を、一般的に、中性線を含む四線構成によって受け取る。三相電力入力の相は、共通して、Ｒ、Ｓ及びＴ相として示される。三相電力入力は、一般的に、現場の発電機や電力会社系統の発電機などの、電気発電機によって供給される。

制御回路は、Ｒｅｌ１、Ｒｅｌ２、Ｒｅｌ３で示される３つのリレー及び接触器Ｃｍａｉｎを含む。接触器Ｃｍａｉｎへの相入力は、ＩｎＲ、ＩｎＳ及びＩｎＴとして示される。接触器Ｃｍａｉｎからの相出力は、ＯｕｔＴ、ＯｕｔＳ及びＯｕｔＴとして示される。コイル端末は、Ｃｍａｉｎ＿Ａ１及びＣｍａｉｎ＿Ａ２で示される。リレー端末は、図４に示されるように、Ｒｅｌ１＿Ａ１、Ｒｅｌ２＿Ａ１、Ｒｅｌ３＿Ａ１及びＲｅ１＿Ａ２、Ｒｅｌ２＿Ａ２、Ｒｅｌ３＿Ａ２と付される。共通の中性線はＮと付される。

この構成は以下である。Ｃｍａｉｎ＿Ａ２、Ｒｅｌ１＿Ａ２、Ｒｅｌ２＿Ａ２及びＲｅｌ３＿Ａ２は、共通Ｎに接続される。Ｒｅｌ１＿Ａ１、Ｒｅｌ２＿Ａ１及びＲｅｌ３＿Ａ１は、相Ｒによって送られる。全端末Ａ１は、共通Ｎにブリッジしている保護コンデンサーに接続される。

いくつかのシナリオが適切で可能である。

シナリオＡ：相Ｒが損傷した場合、Ｒｅｌ１＿Ｎ．Ｃは、Ｒｅｌ３＿ｃｏｍに接続する。Ｒｅｌ２＿Ｎ．Ｃは、電力をＲｅｌ３＿ｃｏｍに伝送してＲｅｌ１＿Ｎ．Ｃに戻す相Ｓによって供給する。

シナリオＢ－相Ｒ及びＳが損失している場合、Ｒｅｌ３＿Ｎ．Ｃは、相Ｔを端末Ｒｅｌ１＿Ｎ．Ｃに転送し、そこから端末Ｃｍａｉｎ＿Ａ１に転送する。

図５は、本発明の実施形態に係る、三相入力から一つの活相を供給する相制御回路を含む他の三相電源システムの模式図である。制御回路は、図に示されるように、入力として、三相入力電力を、一般的に、中性線を含む四線構成によって受け取る。三相電力入力の相は、共通して、Ｒ、Ｓ及びＴ相として示される。三相電力入力は、一般的に、現場の発電機や電力会社系統の発電機などの、電気発電機によって供給される。

図６は、本発明の実施形態に係る、接触器、２つのリレー、ヒューズ及び残留電流装置を含む制御回路を含む三相電力システムの模式図である。

本発明の実施形態において、図６に表されるように、制御回路１０は、Ｒｅｌ１、Ｒｅｌ２で示される２つのリレー、Ｃｍａｉｎで示される接触器、ヒューズｆ１、ヒューズｆ２及びＲＣＤで示される残留電流装置を含む。接触器Ｃｍａｉｎへの相入力は、ＩｎＲ、ＩｎＳ及びＩｎＴとして示される。接触器Ｃｍａｉｎからの相出力は、ＯｕｔＴ、ＯｕｔＳ及びＯｕｔＴとして示される。接地端末は、Ｃｍａｉｎ＿ＧＮＤで示される。制御（「コイル」）端末は、Ｃｍａｉｎ＿Ａ１及びＣｍａｉｎ＿Ａ２で示される。リレー端末は、図５に示されるように、Ｒｅｌ１＿Ａ１、Ｒｅｌ２＿Ａ１及びＲｅ１＿Ａ２、Ｒｅｌ２＿Ａ２と付される。共通の中性線はＮと付される。ＲＣＤからの相は、図５に示されるように、ＲＣＤ＿Ｒ、ＲＣＤ＿Ｓ及びＲＣＤ＿Ｔとして示される。

残留電流装置（ＲＣＤ）は、図７に示されるように、相ＲＣＤ＿Ｒ、ＲＣＤ＿Ｓ又はＲＣＤ＿Ｔの一つがＣｍａｉｎ＿ＧＮＤにブリッジされるフィードバックループにおいて、接触器Ｃｍａｉｎに接続されている。共通Ｎの損失の場合、Ｃｍａｉｎ＿Ｎ．Ｃが遮断され、接触器Ｃｍａｉｎを遮断する。相ＲＣＤ＿Ｒ、ＲＣＤ＿Ｓ又はＲＣＤ＿Ｔの一つが回路をＣｍａｉｎ＿ＧＮＤで閉じる。

図７は、本発明の実施形態係る、接触器と残留電流装置間の一体化の模式図である。

一体化は、２つの接触点７１０及び７２０を有する揺動装置７００によって達成され、接触器が稼働された場合、接触点７１０は下方に押され、接触点７２０は上方に押され、ＲＣＤユニットを稼働させる。

図８は、本発明の実施形態に係る、一つの相を主接触器（Ｃｍａｉｎ）に供給する三相電力システムの切換ユニットの模式図である。

図８の切換ユニットは、図９に切換ユニットの詳細図である。切換ユニットは、端末Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を通してＤＣ電力を受け取る３つのリレーＲｅｌ１、Ｒｅｌ２、Ｒｅｌ３を含む。接触器Ｃｍａｉｎ端末Ｃｍａｉｎ＿Ａ２は、切換ユニットを介して共通Ｎに接続されている。切換ユニットは、接触器Ｃｍａｉｎ端末Ｃｍａｉｎ＿Ａ１に接続されている。

相Ｒが降下したり又はスパイクや他の供給上の問題を体験したりした場合、リレーＲｅｌ２又はＲｅｌ３はオンに切り換え、相Ｓ又はＴが端末Ａ１に対して相を補償する。同じ場合が、リレーＲｅｌ１、Ｒｅｌ２又はＲｅｌ３のいずれか一つに対して、その相の一つが降下した場合に、関連する。

図９Ａは、本発明の実施形態に係る、ＤＣ電源ユニット、切換ユニット及びＣｍａｉｎ接触器１０に一つの相を供給するマクロコントローラー３４を含む制御回路２２を含む三相電力システムの模式図である。

図９Ａに示されるように、切換ユニット３２は、マイクロコントローラー３４によって制御され、フロントパネル３８がユーザーに指示を与え、フロントパネル３８がＤＣ電力ユニット３６からＤＣ電力を受け取る。

制御回路２２は、単活相を、点Ａ１で、Ｃｍａｉｎ接触器１２に提供する。

中性損失の場合、Ｃｍａｉｎは遮断状態にあり、全三相を遮断することで、三相の出力を保護する。

図９Ｂは、本発明の実施形態に係る、ＤＣ電力ユニット３６、切換ユニット３２及び単活相をＣｍａｉｎ回路に供給する回路基板３４ｂを含む制御回路２２を含む三相電力システムの模式図である。

図９Ｂに示されるように、切換ユニット３２は回路基板３４Ｂの出力に基づいて稼働し、フロントパネル３８がユーザーに指示を与え、フロントパネル３８がＤＣ電力ユニット３６からＤＣ電力を受け取る。

制御回路２２は、点Ａ１で、単活相をＣｍａｉｎ接触器１２に供給する。

中性損傷の場合、Ｃｍａｉｎは遮断状態にあり、全三相を遮断することで、三相の出力を保護する。

図１０は、本発明の実施形態に係る、２つのリレー、主接触器１２、代表的には、４００Ｖ接触器を含む制御回路１０を含む三相電力システムの模式図である。

この構成は、中性損失の場合に、リレーを保護する。接触器の制御電圧は、一般には４００Ｖである。中性損失の場合、相ＲはＡ２ｉｎを介して、接触器のＡ２に向けられる。２つの相が動いている場合、接触器は稼働されて、通常閉じられた回路は開き、これにより、電圧はＲｅｌ２の接点を通しては向けられず、Ｒｅｌ２は保護される。

図１１は、中性損失検知回路及びその配線を含む三相電源システムの模式図である。制御回路１０は、入力として、三相入力電力を、図に示されるように、中性線を含む四線構成によって一般的に受け取る。三相電力入力の相は、共通してＲ、Ｓ及びＴで示される。三相入力は、一般には、現場の発電機又は電力系統会社の発電機などの電気発電機によって供給される。三相と共に、通常の運転においては、Ｎで示される中性線も提供される。

制御ユニットは、通信ワイヤレス又は通信ユニット２０にワイヤレスであり、通信ユニットは、インターネット、インターネットや移動通信体ネットワークのような、電力／分配会社のような外部電力源１０の施設との通信ネッツワークを通して通信するＳＩＭカードを有す宇ＩＯＴ機器又は移動体通信機器を接続するためのルーターとして実行される。この通信構成は、電力会社に、中性損失が異なるサイトであるとのリアルタイムの通知を受け取らせる。

図１２は、本発明の実施形態に係る、三相を加算する要素、フィルター回路、及び一つのアクティブな出力電圧を出力する比較回路を含む三相保護回路の模式的なブロック図である。加算回路は、三相の電圧平均を提供し、フィルター回路は、電圧合計からＡＣ成分を除去してＤＶ電圧平均を提供する。電源は、参照電圧を供給し、比較回路は参照電圧をＤＣ電圧平均と比較する。中性線がフローティング状態の場合に起こる、比較が等しくない場合、出力リレー３０が開かれ、Ｃｍａｉｎ接触器の制御ラインを遮断する。中性線がフローティング状態でない場合、ＤＣ電圧平均は参照電圧と等しくなり、Ｃｍａｉｎ制御ラインは、接触器の運転を維持する。制御ユニット内のコンデンサーＣ１は、Ｃｍａｉｎ＿Ａ１と中性線をブリッジし、Ｃｍａｉｎと、制御回路を、切換中の電流スパイクから保護する。

図１３は、本発明の実施形態に係る、図１２の三相保護回路の模式的な詳細図である。詳細な例は、図１２のブロック図のそれぞれの例示的な電気成分を示す。

本発明のシステムは、例えば、住居、船、航空機等、又は三相電力源を受け取る任意のシステムに一体化されてもよい。本発明のシステムは、電力会社、三相発電機、又は任意の他の三相電源などの任意の三相電源に接続されてもよい。

Ｃｍａｉｎ内のＡ１がＳ、Ｒ及びＴの少なくとも一つの相を受け取り、Ａ２がＮを受け取る場合、Ｃｍａｉｎは閉じられ（接続状態）、全三相は規則正しく働く。中性損失の場合、Ｃｍａｉｎは遮断状態になり、全三相を遮断することで、三相の出力を保護する。

三相の一つ又は二つが損傷した場合、負荷は、動いている相が供給できるよりも多くの電力を要求する。そのような状況で、三相回路ブレーカーは、普通は、過負荷によって電気回路を遮断する。フロントパネルでのアラートは、回路ブレーカーが作動される前に、ユーザーに、過負荷が起ころうとしていることを通知し、ユーザーは、電気機器を遮断して、動いている相をユーザーの要求に供給することが可能となる。

図１４は、本発明の実施形態に係る、図９Ａ又は９Ｂの切換ユニット３２の模式的な詳細図である。切換ユニットは、マイクロコントローラー３４又は回路基板３４ｂで制御され、一つの相出力を供給する。

本発明のシステムは、発明のある実施形態によれば、機械で実行された場合に、ここに示されて記載された発明の装置、方法、特徴及び機能のいくつか又は全てを実行する、プログラムの指示を含む又は他の方法で保存する機械で読み取り可能なメモリーを含む。あるいは又はさらに、本発明の装置は、発明のある実施形態によれば、任意の一般的にプログラミング言語に書き込まれた、上記のようなプログラム、及び、任意には、それに限定されないが、本発明の技術に従って任意に構成された又は作動される汎用のコンピューターのような、プログラムを実行する機械を任意に含む。ここに組み合わされた教示のいずれも、適当な場合には、物理的物体又は物質を表す信号に作用することができる。

特別に他に述べられない限り、以下の検討から明らかなように、明細書の検討を通して、「処理する」、「コンピューティングする」、「推定する」、「選択する」、「位置づける」、「評価する」、「計算する」、「判定する」、「生成する」、「再評価する」、「分類する」、「生成する」、「生産する」、「ステレオマッチングする」、「登録する」、「検知する」、「関係する」、「重ねる」、「取得する」等の用語の使用は、物理的に、例えば電子的に表されるデータ、コンピューティングシステムのレジスター及び／又はメモリー内の量を取り扱う及び／又はそれらをコンピューターシステムのメモリー、レジスター又は他の情報記憶装置、伝送装置又は表示装置内の物理的な量として同様に表される他のデータに変換する、コンピューター又はコンピューティングシステム、又はプロセッサー又は同様の電子コンピューティング機器の動作及び／又はプロセスを参照することは明確である。

本発明は、明確性のためにのみ、特別なプログラミング言語、オペレーションシステム、ブラウザ、システムバージョン、個々の製品等に特定される用語で記載されている。この用語は、動作の一般的な原理を、例として明確かつ簡潔に伝えることを意図し、発明の範囲を、任意の説く敵のプログラミング言語、オペレーションシステム、ブラウザ、システムバージョン、又は個々の製品に限定することを意図していない。

プログラム及びデータを含む本発明のソフトウェアの成分は、所望される場合は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＥＰ－ＲＯＭ及びＥＥＰＲＰＭを含むＲＯＭ（読み取り専用メモリー）の形式で実行され、又は、それに限定されないが、様々な種類のディスク、様々な種類のカード及びＲＡＭのような、任意の他の適切な非一時的なコンピューターで読み取り可能な一般的な媒体に保存されてもよい。ソフトウェアとしてここに記載された成分は、あるいは、所望される場合は、一般的な技術で、ハードウェアにおいて全体的に又は部分的に実行されてもよい。逆に、ハードウェアとしてここに記載された成分は、あるいは、所望される場合は、一般的な技術を用いて、ソフトウェアにおいて全体的に又は部分的に実行されてもよい。

本発明の範囲には、特に、ここに示されて記載された方法のステップの任意又は全てを、任意の適切な順序で実行するためのコンピューターで読み取り可能な指示を伝える電磁気的な信号；ここに示されて記載された方法のステップの任意又は全てを、任意の適切な順序で実行するための機械で読み取り可能な指示；機械で読み取り可能であり、機械で実行可能な指示のプログラムを目に見える形で具体化し、ここに示されて記載される方法のステップの任意又は全てを、任意の適切な順序で実行するプログラム保存装置；ここに例示されたものを含む、実行可能なコードのようなコンピューターで読み取り可能なプログラムコードを有するコンピューターで使用可能な媒体及び／又はここに示されて記載された方法のステップの任意又は全てを、任意の適切な方法で実行するコンピューターで読み取り可能なプログラムコードを含むコンピュータープログラム製品；任意の適切な順序で実行された場合に、ここに示されて記載された方法のステップの任意又は全てによってもたらされる任意の技術的な効果；ここに示されて記載された方法のステップの任意又は全てを、単独で又は組み合わせて、任意の適切な順序で実行するようにプログラムされた任意の適切な装置又は機器又はその組み合わせ；それぞれプロセッサー及び協同する入力装置及び又は出力装置を含み、組み合わされるここに示されて記載された任意のステップをソフトウェアで実行するように動作する電子機器；コンピューター又は他の機器を、ここに示されて記載された方法のステップの任意又は全てを、任意の適切な順序で実行するように構成する、ディスク又はハードディスクのような、情報記憶装置又は物理的な記録装置；ダウンロードされる前又は後に、例えば、メモリー又はインターネットのような情報ネットワークに予め記憶されて、ここに示されて記載された方法のステップの任意又は全てを、任意の適切な順序で具体化するプログラム、及び、それをアップロード又はダウンロードする方法、及び、それを使用するためのサーバー及び／又はクライアントを含むシステム；及び、ここに示されて記載された方法の全ての任意又は全てを、任意の適切な順序で、単独で又はソフトウェアと組み合わせて実行するハードウェアを含む。

ここに記載された任意の計算結果又は他の形式の解析は、適切なコンピューター化された方法で実行される。ここに記載された任意のステップが、コンピューターで実行される。ここに示され記載された発明は、（ａ）コンピューター化された方法を使用し、ここに記載された任意の問題又は任意の目的に対する解決を特定すること、解決策は、明確な方法で問題又は目的に影響を与える、ここに記載された決定、行為、製品、サービス又は任意の他の情報の少なくとも一つを任意に含み、（ｂ）その解決策を出力すること、を含む。

本発明の範囲は、ここに具体的に記載された構造及び機能に限らず、ここに記載された構造を生成する、又は機能を実行する能力を有する装置を含むことも意図され、装置のユーザーがその能力を使用しない場合でも、彼らが、そう望む場合は、装置を改造してその構造又は機能を得ることが可能である。

別々の実施形態の文脈に記載された本発明の特徴は、一つの実施形態に組み合たせて提供されることもある。

例えば、システムの実施形態は、対応するプロセスの実施形態を含むことを意図している。また、各システムの実施形態は、サーバー又はクライアント又はノードで実行されるこれらの機能性のみを含むシステム、コンピューターで読み取り可能な媒体、装置の全機能の、サーバー中心の「視点」又はクライアント中心の「視点」又は支捨て身の任意の他のノードからの「視点」を含むことを意図している。

Claims (6)

1. 三相電源の３つの相と中性線とをそれぞれ接続されるように構成された４つの入力端末を有する三相接触器に制御電圧を供給する保護回路であって、前記保護回路は、
   前記制御電圧を前記三相接触器の制御ラインに供給する出力端末を備え、
   前記三相の任意の一つ以上が通電している場合及び前記中性線が接続された場合に前記制御電圧を前記制御ラインに供給し、前記中性線がフローティング状態の場合に前記制御電圧を供給しないように構成され、
   ２つの互いに接続されたリレー、を備え、
   各リレーは、２つのスイッチを含み、各リレー内のスイッチの一つは開かれ、もう一方のスイッチは閉じられるように制御され、
   前記２つの接続されたリレーの出力は、前記三相の任意の一つが遮断された場合に、前記制御電圧として単相電圧を供給し、少なくとも１つのリレーは、２つの相に接続する、保護回路。
2. 前記保護回路は、さらに、前記接触器と少なくとも一つのリレー間を接続する少なくとも一つのヒューズを含む、請求項１の保護回路。
3. 前記保護回路は、さらに、残留電流装置を備え、前記残留電流装置（ＲＣＤ）は、前記３つの相の内の一つが前記三相接触器にブリッジされるフィードバックループにおいて、前記三相接触器に接続されている、請求項１の保護回路。
4. さらに、中性損失の指示を電力設備に送信する通信ユニットを備える、請求項１の保護回路。
5. 三相電源の３つの相と中性線とそれぞれ接続されるように構成された４つの入力端末を有する三相接触器に制御電圧を供給する保護回路であって、前記保護回路は、
   前記制御電圧を前記三相接触器の制御ラインに供給する出力端末を備え、
   前記三相の任意の一つ以上が通電している場合及び前記中性線が接続された場合に前記制御電圧を前記制御ラインに供給し、前記中性線がフローティング状態の場合に前記制御電圧を供給しないように構成され、
   前記三相の電圧平均を供給する加算回路、フィルター回路、参照電圧を提供する電源、及び前記参照電圧を前記電圧平均と比較する比較回路、を含む要素を備える、保護回路。
6. 三相電源の３つの相と中性線とそれぞれ接続されるように構成された４つの入力端末を有する三相接触器に制御電圧を供給する保護回路であって、前記保護回路は、
   前記制御電圧を前記三相接触器の制御ラインに供給する出力端末を備え、
   前記三相の任意の一つ以上が通電している場合及び前記中性線が接続された場合に前記制御電圧を前記制御ラインに供給し、前記中性線がフローティング状態の場合に前記制御電圧を供給しないように構成され、
   ＤＣ電力ユニット、切換ユニット、及び一つの相を前記接触器に供給するマイクロコントローラーを含み、前記切替ユニットは前記マイクロコントローラーによって制御され、前記ＤＣ電力ユニットは前記三相の入力を受け取り、前記マイクロコントローラーに信号Ｖｃｄを与える、保護回路。

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