JP7084851B2 - 放電事故検出システム - Google Patents

Description

本発明は、放電事故検出システムに関するものである。

特許文献１に記載されているように、各電気機器の波形データを記憶し、測定した波形データと記憶された波形データとの違いにより異常を検出するシステムが知られている。

国際公開第２０１５／０６３９４３号公報

ところで、異常には様々なものが考えられるが、その一つとして、放電事故が考えられる。放電事故は、屋内に重大な事故をもたらす虞があるため、発生の検出は必要である。ところが特許文献１に記載の技術のように、波形データ同士の比較を行い、異常と判定するだけでは、放電事故の影響かどうか把握できない。

本件の発明者は、この点について鋭意検討することにより、解決を試みた。本発明の課題は、波形データ同士の比較により異常が判明した場合に、その異常が放電事故であるか否かを判定可能なシステムを提供することである。

上記課題を解決するため、配線路上に発生する放電事故を検出する放電事故検出システムであって、電気機器が接続される配線上の電流波形データを測定する電流検出部と、測定した電気機器の電流波形データを記憶する記憶部と、電流検出部によって測定した電流波形データと、記憶部の電流波形データとを比較する演算部と、ノイズ出力の一部をカット可能なフィルタ本体と、フィルタ本体を通過した放電事故によって発生するノイズを検出するためにターゲットとする周波数であるターゲット周波数帯域でのノイズ出力を検出するノイズ検出部と、を備えたフィルタ部と、ノイズ検出部が閾値以上の出力を検出したとき放電事故が発生したと判定する放電事故判定部と、を備え、演算部での演算結果より、電流検出部によって測定した電流波形データが、記憶部の電流波形データとは異なる場合に、フィルタ本体を通過したターゲット周波数帯域でのノイズ出力を確認する放電事故検出システムとする。

また、放電事故判定部は、ノイズ検出部により測定されたノイズ出力が第１の閾値を超えた時間が所定時間を超えた場合に放電事故が発生したと判定する構成とすることが好ましい。

また、電気機器に接続された開閉器を開放させるように制御可能な開放制御部を備え、放電事故を検出すると、前記開放制御部が、電気機器に接続された開閉器を開放させるように制御する構成とすることが好ましい。

また、配線路上に発生する放電事故を検出する放電事故検出システムであって、電気機器が接続される配線上の電圧波形データを測定する電圧検出部と、測定した電気機器の電圧波形データを記憶する記憶部と、電流検出部によって測定した電圧波形データと、記憶部の電圧波形データとを比較する演算部と、ノイズ出力の一部をカット可能なフィルタ本体と、フィルタ本体を通過した放電事故によって発生するノイズを検出するためにターゲットとする周波数であるターゲット周波数帯域でのノイズ出力を検出するノイズ検出部と、を備えたフィルタ部と、ノイズ検出部が閾値以上の出力を検出したとき放電事故が発生したと判定する放電事故判定部と、を備え、演算部での演算結果より、電圧検出部によって測定した電圧波形データが、記憶部の電圧波形データとは異なる場合に、フィルタ本体を通過したターゲット周波数帯域でのノイズ出力を確認する放電事故検出システムとする。

本発明では、波形データ同士の比較により異常が判明した場合に、その異常が放電事故であるか否かを判定可能なシステムを提供することが可能となる。

放電事故検出システムを分電盤に適用した例を示した図である。 電気機器毎の電流波形を示した図である。 記憶部に記憶された電流波形と測定した電流波形が同傾向にある例を示した図である。 記憶部に記憶された電流波形と測定した電流波形が異なる傾向にある例を示した図である。なお、異質なピークが現れた付近に丸を付している。 記憶部に記憶された電流波形の一部と、測定した電流波形の一部を照らし合わせることを示した図である。 フィルタ本体を構成するフィルタ回路の周波数特性の例を示した図である。 フィルタ本体に接続されるノイズ検出部の構成例を示した図である。 ターゲット周波数帯域ノイズレベルと第１の閾値の関係を表した図である。ただし、横軸が時間である。 信号線を出力部と開閉器間に設けた例を示す図である。 電流検出部とフィルタ部を備えたユニットを用いた例を示す図である。 直流電源から分電盤を経ずに負荷に電流を流す場合における、フィルタ部の適用例を示した図である。 他の放電事故検出システムを分電盤に適用した例を示した図である。

以下に発明を実施するための形態を示す。本実施形態の放電事故検出システム１は、配線路上に発生する放電事故を検出するものである。この放電事故検出システム１は、電気機器７が接続される配線上の電流波形データを測定する電流検出部１１と、測定した電気機器７の電流波形データを記憶する記憶部１２と、電流検出部１１によって測定した電流波形データと、記憶部１２の電流波形データを比較する演算部１７を備えている。また、ノイズ出力の一部をカット可能なフィルタ本体１４と、フィルタ本体１４を通過したターゲット周波数帯域でのノイズ出力を検出するノイズ検出部１５と、を備えたフィルタ部１６を備えている。更には、ノイズ検出部１５が閾値以上の出力を検出したとき放電事故が発生したと判定する放電事故判定部５２を備えている。更には、演算部１７での演算結果より、電流検出部１１によって測定した電流波形データが、記憶部１２の電流波形データとは異なる場合に、フィルタ本体１４を通過したターゲット周波数帯域でのノイズ出力を確認するものである。このため、波形データ同士の比較により異常が判明した場合に、その異常が放電事故であるか否かを判定可能なシステムを提供することが可能となる。なお、配線路上に発生する放電事故としては、プラグ６５やコンセント６４のトラッキング、プラグ６５の接触不良による放電、配線路の断線、地絡事故などによって生じる火花放電やアーク放電などがある。

また、本実施形態におけるターゲット周波数とは、放電事故によって発生するノイズを検出するためにターゲットとする周波数のことをいう。ところで、伝導ノイズの周波数帯域においても放電事故によって発生するノイズは検出が可能である。しかしながら、このような周波数帯域のノイズには家電製品などが動作中に発生するノイズが含まれる。そのため、ターゲット周波数帯域は、家電製品などのノイズが含まれない放射ノイズの周波数帯域であることが好ましく、この場合、配線路上での放電事故によって生じたノイズが配線路内を伝達してきたものをフィルタ本体１４として設けたフィルタ回路で取り出すことができる。

実施形態の放電事故検出システム１は、分電盤８に備えられた負荷となる電気機器７と分岐ブレーカ８２とを繋ぐ配線に流れる電流を検出するものである。図１に示す例においては、放電事故検出システム１の一部を構成するフィルタ部１６などが分電盤８の内部に配置されており、記憶部１２となるデータベースなどが、分電盤８の外に設けられたサーバ３０に設けられている。なお、実施形態では、分電盤８の内部に配置された主幹ブレーカ８１の二次側に複数の分岐ブレーカ８２が接続されている。

図１に示す例では、分岐ブレーカ８２の二次側に電流検出部１１が設けられており、この電流検出部１１で検出した電流波形についての情報が通信ユニット２１からサーバ３０に送られる。サーバ３０に設けた記憶部１２には、正常な状態における電流波形の情報が記憶されている。つまりは、電気機器７について、過去に測定された情報が記憶されている。なお、電流検出部１１は、電流波形データを検出するものであり、その電流波形データは、所定の期間内に電流検出部１１により測定された電流値の時系列データである。なお、振幅の大きさが消費電流の大きさを表している。

図２に示すことから理解されるように、正常な状態における電流波形は、負荷毎にある程度定まっているため、特定の負荷に対してこれらの記憶した情報と新たに検出した情報を比較することで、正常な状態であるのか否かを判定することができる。なお、図２においては、各負荷において一つずつの電流波形しか示していないが、実際には、各負荷において、動作の違いによる生じる様々なバリエーションの電流波形を記憶している。電流検出部１１で検出した電流波形は、演算部１７により、これらの電流波形と比較される。なお、記憶部１２内には、少なくとも一周期分の波形データを記憶しておく。

図３に示す例のように、測定した電流波形が、記憶部１２に記憶された電流波形と同様であれば、正常な状態である。一方、図４に示す例のように、測定した電流波形が、記憶部１２に記憶された電流波形と異なる傾向にあるのであれば、異常な状態である。

図３や図４においては、測定した電流波形全体を、記憶部１２で記憶された電流波形と比較しているが、図５に示すことから理解されるように、測定した電流波形から抽出した一部を、記憶された電流波形の一部と比較して、異常が生じているか否かを判定するようにしても良い。図５に示す例では、多周期分の波形データを記憶しておきつつ、比較時に、１周期分のデータを抽出して比較するものとしている。

測定した電流波形と、記憶部１２で記憶された電流波形を演算部１７で比較することで、電流に異常が生じていると判定される場合、当該電流波形が認められた配線に対してノイズ出力の確認を行う。実施形態では、この確認時に周波数分析を行う。なお、実施形態では、演算部１７における比較の結果、電流に異常が生じていると判定される場合、その判定結果を受けてノイズ出力の検出を行うようにしている。

図１に示す例では、電流検出部１１の二次側に、一部のノイズをカット可能なフィルタ本体１４が設けられている。このフィルタ本体１４を通過したターゲット周波数帯域でのノイズ出力がノイズ検出部１５により検出される。このようにすると、フィルタ本体１４により、ターゲット周波数帯域付近のノイズ出力がカットされるため、放電事故に関連しないノイズ出力をノイズ検出部１５が検出してしまうことを抑制できる。つまり、放電事故が発生しているか否かの判定の精度を高めることができる。

実施形態のフィルタ本体１４は、図６に示すような周波数特性を備えるものであり、いわゆるハイパスフィルタである。実施形態のフィルタ本体１４は、低い周波数帯域の周波数成分をカットする一方、放射ノイズの周波数帯域である高い周波数帯域の周波数成分は通過させることができる。

フィルタ本体１４を経た出力ノイズはノイズ検出部１５により検出されるが、図７に示すように、実施形態のノイズ検出部１５は、増幅部５１と放電事故判定部５２を備えている。この増幅部５１は、フィルタ本体１４を通過した小さなノイズ出力を、放電事故判定部５２で判定できる程度まで増幅するように機能する。なお、放電事故判定部５２は、放電事故の有無を判定するために用いられる第１の閾値が設定されている。フィルタ本体１４で取り出され、増幅部５１で増幅されたノイズのノイズレベルが、この第１の閾値を超える場合に、放電事故が発生したと判定させればよい。

また、実施形態のノイズ検出部１５は、出力部５３を備えており、判定結果などを外部に出力することができる。図１に示す例では、この出力部５３を用いて、サーバ３０に情報を無線で出力している。実施形態の出力部５３は、放電事故判定部５２によって放電事故が発生したと判定された場合に、その旨を表示するために用いられる。例えば、この出力部５３を機能させることで、表示ランプの点灯や、文字や音声を出力してもよい。

ところで、実施形態では、放電事故が発生したと放電事故判定部５２が判定するには、ノイズ検出部１５により測定されたノイズ出力が第１の閾値を超えることを条件としている。ただし、ドライヤなどの家電製品のスイッチ操作などにより、一瞬だけ第１の閾値を超えることもあり得るため、第１の閾値を超えた時間が所定時間を超えた場合に、放電事故が発生したと判定するようにすることが好ましい。例えば、図８に示したように第１の閾値と所定時間を設定した場合、図８に示す状態では、放電事故が発生したとは判定しないことになる。

放電事故が発生したと判定できる場合、出力部５３を介して、この情報を外部に知らせるようにするだけでもよいが、放電事故が発生したと判定される配線上の分岐ブレーカ８２などの開閉器を開放させるように制御することが好ましい。このようにすれば、放電事故が発生した場合には、判定結果を基に、自動的に開閉器を開放させることができるため、早期に、この配線上に電流が流れないようにすることができる。

このようなことを可能にするため、実施形態では、電気機器７に接続された開閉器を開放させるように制御可能な開放制御部５４を備えたものとしている。また、放電事故を検出すると、この開放制御部５４が、電気機器７に接続された開閉器を開放させるように制御する。なお、図９に示す例では、出力部５３と開放制御部５４を兼用する部分と開閉器が信号線４１で接続されている。

なお、図１０に示すように、開閉器と負荷の間に介在される監視ユニットに電流検出部１１や、フィルタ本体１４、増幅部５１、放電事故判定部５２、出力部５３、開放制御部５４などを備えた構成とすることもできる。この監視ユニットの場合、開閉器の二次側に接続される接続端子４３と、負荷の一次側に接続される接続端子４４を備えた構成としている。

また、フィルタ本体１４などは分電盤８に付随するものである必要は無い。例えば図１１に示すように、太陽光発電や蓄電池といった直流電源６１と負荷との間にフィルタ本体１４などを介在させるようにしても良い。図１１に示す例では、直流電源６１の二次側に設けられたコンバータ６２の二次側にフィルタ本体１４を配置するようにしており、このフィルタ本体１４の二次側にコンセント６４が設けられている。利用者はこのコンセント６４に対して、負荷に備えられたプラグ６５を差し込むなどして、直流電源６１から負荷に電力を供給させることができる。

また、上記実施形態においては、電流波形データを測定する電流検出部１１によって測定した電流波形データと、記憶部１２の電流波形データとを比較するものとしたが、電圧波形データを比較対象とすることも可能である。その場合、例えば、図１２に示すように、主幹ブレーカ８１の二次側に、前述のものと同様に、フィルタ本体１４と、ノイズ検出を行うノイズ検出部１５を備えるとともに、電圧を見る電圧検出部７１を備えた構成とすることが考えられる。このような構成のものを利用して、放電事故の検出を行う場合、電流波形を比較するときと同様に、測定した電気機器の電圧波形データを記憶部１２に記憶しておき、電圧検出部７１によって測定した電圧波形データと、記憶部１２の電流波形データとを演算部１７で比較し、演算部１７での演算結果より、電圧検出部７１によって測定した電圧波形データが、記憶部１２の電圧波形データとは異なる傾向にあるとされた場合に、フィルタ本体１４を通過したターゲット周波数帯域でのノイズ出力を確認するようにすれば良い。

以上、実施形態を例に挙げて本発明について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。例えば、放電事故検出システムは、全てが分電盤内に配置されていても良いし、全てが分電盤外に配置されていても良い。

また、通信ユニットやノイズ検出部とサーバなどとの間での情報のやり取りは、無線で行われるものであることに限らず、有線で行われるものとしても良い。

記憶部や判定部などをフィルタ部などと組み合わせたユニットとしても良い。また、このようなユニットは、分電盤内や分電盤外に配置しても良い。

ノイズ出力の確認方法も、さまざまな態様とすることができる。例えば、演算部における比較の結果、電流に異常が生じていると判定される場合、予め継続的に検出していたノイズ出力について、第１の閾値などと照合させるようにしても良い。

放電事故判定部は、演算部が、その役割を果たしても良い。

１ 放電事故検出システム
７ 電気機器（負荷）
１１ 電流検出部
１２ 記憶部
１４ フィルタ本体
１５ ノイズ検出部
１６ フィルタ部
１７ 演算部
５４ 開放制御部
７１ 電圧検出部

Claims (4)

1. 配線路上に発生する放電事故を検出する放電事故検出システムであって、
   電気機器が接続される配線上の電流波形データを測定する電流検出部と、
   測定した電気機器の電流波形データを記憶する記憶部と、
   電流検出部によって測定した電流波形データと、記憶部の電流波形データとを比較する演算部と、
   ノイズ出力の一部をカット可能なフィルタ本体と、フィルタ本体を通過した放電事故によって発生するノイズを検出するためにターゲットとする周波数であるターゲット周波数帯域でのノイズ出力を検出するノイズ検出部と、を備えたフィルタ部と、
   ノイズ検出部が閾値以上の出力を検出したとき放電事故が発生したと判定する放電事故判定部と、を備え、
   演算部での演算結果より、電流検出部によって測定した電流波形データが、記憶部の電流波形データとは異なる場合に、フィルタ本体を通過したターゲット周波数帯域でのノイズ出力を確認する放電事故検出システム。
2. 放電事故判定部は、ノイズ検出部により測定されたノイズ出力が第１の閾値を超えた時間が所定時間を超えた場合に放電事故が発生したと判定する請求項１に記載の放電事故検出システム。
3. 電気機器に接続された開閉器を開放させるように制御可能な開放制御部を備え、
   放電事故を検出すると、前記開放制御部が、電気機器に接続された開閉器を開放させるように制御する請求項１又は２のいずれかに記載の放電事故検出システム。
4. 配線路上に発生する放電事故を検出する放電事故検出システムであって、
   電気機器が接続される配線上の電圧波形データを測定する電圧検出部と、
   測定した電気機器の電圧波形データを記憶する記憶部と、
   電流検出部によって測定した電圧波形データと、記憶部の電圧波形データとを比較する演算部と、
   ノイズ出力の一部をカット可能なフィルタ本体と、フィルタ本体を通過した放電事故によって発生するノイズを検出するためにターゲットとする周波数であるターゲット周波数帯域でのノイズ出力を検出するノイズ検出部と、を備えたフィルタ部と、
   ノイズ検出部が閾値以上の出力を検出したとき放電事故が発生したと判定する放電事故判定部と、を備え、
   演算部での演算結果より、電圧検出部によって測定した電圧波形データが、記憶部の電圧波形データとは異なる場合に、フィルタ本体を通過したターゲット周波数帯域でのノイズ出力を確認する放電事故検出システム。

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