JP7470928B2 - アーク判定装置、遮断器、アーク判定方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、アーク判定装置、遮断器、アーク判定方法、及びプログラムに関し、より詳細には、交流電源と負荷との間の電路にアークが発生したか否かを判定するアーク判定装置、当該アーク判定装置を備える遮断器、アーク判定方法、及びプログラムに関する。

特許文献１には、交流電源と負荷との間の電路に流れる電流から各種情報を検出し、検出した各種情報に基づいてアーク異常などを検出し、そのアーク異常などの検出結果に基づいて電路を遮断する小型回路遮断器が記載されている。

特表２０１５－５３４８０１号公報

特許文献１に記載の小型回路遮断器では、アーク異常を検出するとき、電路を流れる電流に含まれる高周波成分を用いる。ところが、電路のアーク発生箇所に対して並列に容量性負荷が接続されている場合、上記の高周波成分は、容量性負荷に吸収されて小型検出遮断器に受信されない場合がある。この結果、アークが発生しても、小型検出遮断器でアークの発生を検出できない場合がある。

本開示は、上記の問題に鑑み、アーク発生の判定精度の向上を図ることができるアーク判定装置、遮断器、アーク判定方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

本開示の一態様に係るアーク判定装置は、電流検出部と、ローパスフィルタと、処理部と、を備える。前記電流検出部は、交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する。前記ローパスフィルタは、前記電流検出部で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。前記処理部は、前記ローパスフィルタで高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する。前記特徴量は、第２位相差に対する第１位相差の比である。前記第１位相差は、前記電流検出部の電流検出値の半周期において、前記電流検出値が基準電流値から増加してピーク電流値に達する迄の位相差である。前記第２位相差は、前記電流検出値の半周期において、前記電流検出値が前記基準電流値から増加して前記ピーク電流値を経て前記基準電流値に戻るまでの位相差である。
本開示の一態様に係るアーク判定装置は、電流検出部と、ローパスフィルタと、処理部と、を備える。前記電流検出部は、交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する。前記ローパスフィルタは、前記電流検出部で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。前記処理部は、前記ローパスフィルタで高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する。前記処理部は、前記電流検出値の半周期毎に前記特徴量が所定の条件を満たすか否かを判定し、複数回連続して前記特徴量が前記所定の条件を満たすという判定を行った場合、前記電路に前記アークが発生したと判定する。前記電流検出値の半周期において、前記電流検出値が基準電流値から増加してピーク電流値に達する迄の位相差を第１位相差とする。前記電流検出値が前記基準電流値から増加して前記ピーク電流値を経て前記基準電流値に戻るまでの位相差を第２位相差とする。前記特徴量は、前記第２位相差に対する前記第１位相差の比率を含む。
本開示の一態様に係るアーク判定装置は、電流検出部と、ローパスフィルタと、処理部と、を備える。前記電流検出部は、交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する。前記ローパスフィルタは、前記電流検出部で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。前記処理部は、前記ローパスフィルタで高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する。前記特徴量は、前記電流検出値の半周期において、基準電流値から増加して所定電流値に到達する迄の位相差を含む。前記所定電流値は、前記基準電流値より大きくかつピーク電流値よりも小さい電流値である。
本開示の一態様に係るアーク判定装置は、電流検出部と、ローパスフィルタと、処理部と、を備える。前記電流検出部は、交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する。前記ローパスフィルタは、前記電流検出部で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。前記処理部は、前記ローパスフィルタで高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する。前記特徴量は、前記電流検出値の半周期において、基準電流値から増加してピーク電流値に到達する迄の位相差を含む。
本開示の一態様に係るアーク判定装置は、電流検出部と、ローパスフィルタと、処理部と、増幅器と、を備える。前記電流検出部は、交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する。前記ローパスフィルタは、前記電流検出部で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。前記処理部は、前記ローパスフィルタで高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する。前記増幅器は、前記ローパスフィルタの前段又は後段に設けられ、前記ローパスフィルタの処理前又は処理後の前記電流検出値を増幅する。前記アーク判定装置は、パラレルアーク発生の有無を判定するための、前記増幅器、前記ローパスフィルタ及び前記処理部と、シリーズアーク発生の有無を判定するための、前記増幅器、前記ローパスフィルタ及び前記処理部と、を備える。前記シリーズアーク発生の有無を判定するための前記増幅器のゲインは、前記パラレルアーク発生の有無を判定するための前記増幅器のゲインよりも大きい。

本開示の一態様に係る遮断器は、前記アーク判定装置と、開閉部と、を備える。前記開閉部は、前記アーク判定装置の前記処理部の判定結果に応じて、前記電路を開閉する。

本開示の一態様に係るアーク判定方法は、電流検出処理と、ローパスフィルタ処理と、抽出判定処理と、を含む。前記電流検出処理は、交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する。前記ローパスフィルタ処理は、前記電流検出処理で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。抽出判定処理は、前記ローパスフィルタ処理で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する。前記特徴量は、第２位相差に対する第１位相差の比である。前記第１位相差は、前記電流検出処理での電流検出値の半周期において、前記電流検出値が基準電流値から増加してピーク電流値に達する迄の位相差である。前記第２位相差は、前記電流検出値の半周期において、前記電流検出値が前記基準電流値から増加して前記ピーク電流値を経て前記基準電流値に戻るまでの位相差である。
本開示の一態様に係るアーク判定方法は、電流検出処理と、ローパスフィルタ処理と、抽出判定処理と、を含む。前記電流検出処理は、交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する。前記ローパスフィルタ処理は、前記電流検出処理で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。抽出判定処理は、前記ローパスフィルタ処理で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する。前記抽出判定処理では、前記電流検出値の半周期毎に前記特徴量が所定の条件を満たすか否かを判定し、複数回連続して前記特徴量が前記所定の条件を満たすという判定を行った場合、前記電路に前記アークが発生したと判定する。前記電流検出値の半周期において、前記電流検出値が基準電流値から増加してピーク電流値に達する迄の位相差を第１位相差とし、前記電流検出値が前記基準電流値から増加して前記ピーク電流値を経て前記基準電流値に戻るまでの位相差を第２位相差とする。前記特徴量は、前記第２位相差に対する前記第１位相差の比率を含む。
本開示の一態様に係るアーク判定方法は、電流検出処理と、ローパスフィルタ処理と、抽出判定処理と、を含む。前記電流検出処理は、交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する。前記ローパスフィルタ処理は、前記電流検出処理で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。抽出判定処理は、前記ローパスフィルタ処理で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する。前記特徴量は、前記電流検出値の半周期において、基準電流値から増加して所定電流値に到達する迄の位相差を含む。前記所定電流値は、前記基準電流値より大きくかつピーク電流値よりも小さい電流値である。
本開示の一態様に係るアーク判定方法は、電流検出処理と、ローパスフィルタ処理と、抽出判定処理と、を含む。前記電流検出処理は、交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する。前記ローパスフィルタ処理は、前記電流検出処理で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。抽出判定処理は、前記ローパスフィルタ処理で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する。前記特徴量は、前記電流検出値の半周期において、基準電流値から増加してピーク電流値に到達する迄の位相差を含む。
本開示の一態様に係るアーク判定方法は、電流検出処理と、ローパスフィルタ処理と、抽出判定処理と、増幅処理と、を含む。前記電流検出処理は、交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する。前記ローパスフィルタ処理は、ローパスフィルタを用いて、前記電流検出処理で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。抽出判定処理は、処理部を用いて、前記ローパスフィルタ処理で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する。前記増幅処理は、前記ローパスフィルタの前段又は後段に設けられた増幅器を用いて、前記ローパスフィルタの処理前又は処理後の前記電流検出値を増幅する。パラレルアーク発生の有無を判定するための、前記増幅器、前記ローパスフィルタ及び前記処理部と、シリーズアーク発生の有無を判定するための、前記増幅器、前記ローパスフィルタ及び前記処理部と、を含む。前記シリーズアーク発生の有無を判定するための前記増幅器のゲインは、前記パラレルアーク発生の有無を判定するための前記増幅器のゲインよりも大きい。

本開示の一態様に係るプログラムは、前記アーク判定方法を１以上のプロセッサに実行させる。

本開示は、アーク発生の判定精度の向上を図ることができるという効果を有する。

図１は、実施形態に係る遮断器が交流電源と負荷との間の電路に接続された状態を説明する説明図である。 図２は、実施形態に係るアーク判定装置の概略構成を示す構成図である。 図３Ａは、パラレルアーク電流の特徴を説明する説明図である。図３Ｂは、突入電流の特徴を説明する説明図である。 図４Ａは、シリーズアーク電流の特徴を説明する説明図である。図４Ｂは、負荷電流の一例を説明する説明図である。 図５は、電流波形の極性を説明する説明図である。 図６は、所定電流位相差及びピーク電流位相差を説明する説明図である。 図７は、ピーク電流位相比を説明する説明図である。 図８は、電流検出値の時間微分を説明する説明図である。 図９は、パラレルアーク電流の電流領域と負荷電流の電流領域との関係を説明する説明図である。 図１０は、シリーズアーク処理系統を複数備える場合の変形例を説明する説明図である。

実施形態
（１）概要
図１に示すように、本実施形態に係るアーク判定装置１は、交流電源２と負荷３との間の電路４において、アーク５が発生したか否かを判定する装置である。電路４には、複数（図１の例では２つ）の負荷３が接続されている。

ここで、判定対象となるアーク５は、例えば、シリーズアーク５１及びパラレルアーク５２を含む。シリーズアーク５１は、電路４を構成する一対の配線４ａ，４ｂのうちの一方の配線で発生するアークである。シリーズアーク５１の発生時には、電路４には、例えば負荷電流相当の大きさの電流（シリーズアーク電流）が流れる。負荷電流とは、負荷３に供給される駆動電流である。パラレルアーク５２は、電路４を構成する一対の配線４ａ，４ｂの間で発生するアークである。パラレルアーク５２の発生時には、電路４には、突入電流以上の大きさの電流（パラレルアーク電流）が流れる。突入電流とは、例えば負荷３の電源投入時に一時的に流れる大電流である。なお、シリーズアーク電流とパラレルアーク電流を区別しない場合は、単にアーク電流と記載する。

本実施形態では、複数の負荷３は、例えば、建物に配置された電気機器である。交流電源２は、例えば、系統電源である。電路４は、建物の内部に設けられており、交流電源２からの電力を複数の負荷３に供給するための給電路である。アーク判定装置１は、例えば、建物に設置された遮断器１０の内部に設置されている。遮断器１０は、電路４に異常電流（例えば、短絡電流、過負荷電流及び漏電電流など）が発生したときに電路４を遮断する装置（例えば漏電遮断器）である。図１の例では、アーク判定装置１は、遮断器１０の内部に設置されるが、遮断器１０の外に配置されてもよい。

複数の負荷３は、電路４において、互いに並列に接続されている。複数の負荷３は、容量性負荷３１を含む。容量性負荷３１は、大容量（例えば数μＦ）のコンデンサ３１ａを有する負荷である。容量性負荷３１は、そのコンデンサ３１ａによって、電路４を流れる電流に含まれる高周波成分をバイパスする。

このように、電路４に容量性負荷３１が接続されている状態で、電路４でアーク５が発生したとき、アーク電流に含まれる高周波成分は、容量性負荷３１に吸収されてしまう場合がある。この場合は、特許文献１記載の従来例のように電流の高周波成分を分析するものでは、アークが発生したことを判定できない場合がある。

本実施形態では、アーク判定装置１は、電流に含まれる高周波成分を用いずにアーク５の発生の有無を判定する。これにより、電路４に容量性負荷３１が接続されている場合でも、アーク５の発生の有無を判定可能とし、その結果、従来例よりも、アーク発生の判定精度の向上を図ることができる。以下、本実施形態に係るアーク判定装置１を備える遮断器１０について、詳しく説明する。

（２）詳細説明
（２－１）遮断器
図１に示すように、遮断器１０は、電路４に設置されている。

電路４は、主電路４１と複数の分岐路４２とを有する。主電路４１は、交流電源２に接続されている。複数の分岐路４２は、主電路４１から分岐している。各分岐路４２には、負荷３が接続される。電路４は、一対の配線４ａ，４ｂを有する。より詳細には、主電路４１は、一対の配線４１ａ，４１ｂを有する。分岐路４２は、一対の配線４２ａ，４２ｂを有する。分岐路４４の一対の配線４２ａ，４２ｂのうち、一方の配線４２ａは、主電路４１の一方の配線４１ａから分岐し、他方の配線４２ｂは、主電路４１の他方の配線４１ｂから分岐している。電路４の配線４ａは、主電路４１の配線４１ａと複数の分岐路４２の各々の配線４２ａとで構成されている。電路４の配線４ｂは、主電路４１の配線４１ｂと複数の分岐路４２の各々の配線４２ｂとで構成されている。

遮断器１０は、開閉部１０１と、アーク判定装置１と、制御部１０２とを備える。

開閉部１０１は、例えば電磁開閉器である。開閉部１０１は、主電路４１に設けられており、主電路４１（すなわち一対の配線４１ａ，４１ｂ）を開閉する。

電流検出部１５は、電路４（例えば主電路４１）に流れる電流を検出する。なお、電流は、電路４を流れる電流のうちの時間変化する成分（変動成分）を含む。より詳細には、電流検出部１５は、主電路４１の一対の配線４１ａ，４１ｂのうちの一方の配線（例えば配線４１ａ）に流れる電流を検出する。本実施形態では、電流検出部１５は、例えば電流検出抵抗であり、上記の一方の配線４１ａに設けられている。すなわち、本実施形態では、電流検出部１５は、上記の一方の配線４１ａに流れる電流を電流検出用抵抗の両端間電圧に変換して検出する。

なお、電流検出部１５は、電流検出用抵抗の代わりに電流センサであってもよい。電流センサは、電流に比例して発生する磁束を磁気鉄芯と磁気センサの組み合わせで測定（検出）することで、配線４１ａと非接触で電流を検出する方式の電流検出部である。以下、電流検出部１５を電流検出用抵抗１５と記載する場合がある。

アーク判定装置１は、電流検出部１５で検出された電流検出値に基づいて、電路４にアーク５が発生したか否かを判定する。アーク判定装置１の詳細は、後述する。

制御部１０２は、電流検出部１５の検出結果に応じて、電路４に異常電流（例えば漏電）が発生したか否かを判定する。また、制御部１０２は、制御部１０２による異常電流の発生の有無の判定結果及びアーク判定装置１によるアークの発生の有無の判定結果に応じて、開閉部１０１の開閉を制御する。より詳細には、制御部１０２は、制御部１０２が異常電流が発生していないと判定した場合、かつアーク判定装置１がアーク５が発生していないと判定した場合は、開閉部１０１の閉状態を維持する。これにより、主電路４１ｇが導通状態に維持される。また、制御部１０２は、制御部１０２が異常電流が発生したと判定した場合、又は、アーク判定装置１がアークが発生したと判定した場合は、開閉部１０１を閉状態から開状態に切り換える。これにより、主電路４１が遮断される。

（２－２）アーク判定装置
図２に示すように、アーク判定装置１は、電流検出部１５と、増幅器１６と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７と、ＡＤコンバータ１８と、パラレルアーク処理部１９とを備える。また、アーク判定装置１は、増幅器２０と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１と、ＡＤコンバータ２２と、シリーズアーク処理部２３とを備える。

本実施形態では、電流検出部１５は、遮断器１０とアーク判定装置１とで共用されるが、共用されなくてもよい。すなわち、アーク判定装置１及び遮断器１０はそれぞれ、別々の電流検出部を備えていてもよい。

ここで、電流検出部１５、増幅器１６、電流検出部１５、ローパスフィルタ１７、ＡＤコンバータ１８、及びパラレルアーク処理部１９は、パラレルアーク処理系統Ｓ１を構成する。パラレルアーク処理系統Ｓ１は、パラレルアーク５２の発生の有無を判定するための処理系統である。また、電流検出部１５、増幅器２０、ローパスフィルタ２１、ＡＤコンバータ２２、及びシリーズアーク処理部２３は、シリーズアーク処理系統Ｓ２を構成する。シリーズアーク処理系統Ｓ２は、シリーズアーク５１の発生の有無を判定するための処理系統である。２つの処理系統は、増幅器１６，２０の間でゲイン（増幅率）が異なる点と、処理部１９，２３の間で処理内容が異なる点以外は、同様に構成されている。

（２－２－１）パラレルアーク処理系統
上述のように、パラレルアーク処理系統Ｓ１は、電流検出部１５、増幅器１６、ローパスフィルタ１７、ＡＤコンバータ１８、及びパラレルアーク処理部１９を含む。

電流検出部１５は、遮断器１０の電流検出部（電流検出用抵抗）１５である。

増幅器１６は、電流検出部１５で検出された電流検出値（本実施形態では電路４に流れる電流を電圧に変換した値）を第１増幅率で増幅し、増幅した電流検出値をローパスフィルタ１７に出力する。この増幅器１６の処理を増幅処理と記載する場合がある。ここで、第１増幅率は、増幅器１６に入力された電流検出値がパラレルアーク電流に対する電流検出値である場合に、その電流検出値をパラレルアーク処理部１９で処理するのに適した増幅率である。

増幅器１６は、例えば差動アンプである。すなわち、増幅器１６は、２つの入力端と１つの出力端とを有する。２つの入力端はそれぞれ、電流検出用抵抗１５の両端に接続されており、電流検出用抵抗１５の両端電圧を入力する。出力端は、ローパスフィルタ１７の入力端に接続されている。増幅器１６は、２つの入力端に入力された電圧の差を第１増幅率で増幅して出力端から出力する。

ローパスフィルタ１７は、増幅器１６で増幅された電流検出値のうち、高周波成分を除去し、高周波成分以外の成分をＡＤコンバータ１８を介してパラレルアーク処理部１９に出力する。以下、このローパスフィルタ１７の処理をフィルタ処理と記載する場合がある。

なお、本実施形態では、増幅器１６は、ローパスフィルタ１７の前段に設けられるが、ローパスフィルタ１７の後段に設けられてもよい。この場合は、ローパスフィルタ１７の出力は、増幅器１６及びＡＤコンバータ１８を介してパラレルアーク処理部１９に出力される。

ＡＤコンバータ１８は、ローパスフィルタ１７の出力（アナログ値）をデジタル値に変換し、変換したデンタル値をパラレルアーク処理部１９に出力する。

パラレルアーク処理部１９は、ＡＤコンバータ１８の出力（すなわち高周波成分が除去されかつデジタル化された電流検出値）に基づいて、電路４にパラレルアーク５２が発生したか否かを判定する。パラレルアーク処理部１９は、特徴量抽出部１９ａと、判定部１９ｂとを備える。特徴量抽出部１９ａは、ＡＤコンバータ１８から取得した電流検出値から半周期毎に特徴量（例えばピーク電流値）を抽出する。判定部１９ｂは、特徴量抽出部１９ａで抽出された特徴量に基づいて、電路４にパラレルアーク５２が発生したか否かを判定する。この判定結果は、遮断器１０の制御部１０２に出力される。

なお、上記の半周期とは、図５に示すように、電流測定値（すなわち流路４を流れる電流Ｉａ）の極性が正極性となる場合の半周期Ｔ１とする。なお、半周期を、電流Ｉａの極性が負極性となる半周期Ｔ２としてもよいし、半周期Ｔ１及び半周期Ｔ２の両方としてもよい。なお、正極性とは、電流Ｉａの振幅が、図５の縦軸のプラス側（上側）を向く状態であり、負極性とは、電流Ｉａの振幅が、図５の縦軸のマイナス側（下側）を向く状態である。

より詳細には、判定部１９ｂは、電流検出値の半周期毎に、抽出された特徴量（例えばピーク電流値）が所定の条件を満たすか否かを判定する。例えば、判定部１９ｂは、予め決められた所定回数（例えば５回）、上記の判定を行う。そして、判定部１９ｂは、複数回（例えば３回）連続して特徴量が所定の条件を満たすという判定を行った場合、電路４にパラレルアーク５２が発生したと判定する。また、判定部１９ｂは、複数回（例えば３回）連続して特徴量が所定の条件を満たさないという判定を行った場合、電路４にパラレルアーク５２が発生していないと判定する。

ここで、上記の所定の条件とは、例えば、特徴量（例えばピーク電流値）が所定範囲内の値（例えば所定閾値以上の値）を取るという条件である。したがって、この場合、判定部１９ｂは、複数回（例えば３回）連続して、抽出した特徴量が所定範囲内の値を取った場合、電路４にパラレルアーク５２が発生したと判定する。

すなわち、パラレルアーク電流は、突入電流以上の大電流であるため、定常時（すなわち突入電流及びアーク電流が発生していない時）の負荷電流と比べて、電流の大きさ（振幅）がかなり大きい。この場合は、判定部１９ｂは、特徴量が所定の条件を満たすか否かを判定するだけで、パラレルアーク５２の発生の有無を正確に判定することが可能である。しかし、負荷電流が突入電流である場合は、パラレルアーク電流と突入電流とは、電流の大きさの範囲（電流領域）が部分的に重なる。このため、この場合は、単に、判定部１９ｂは、特徴量が所定の条件を満たすか否かを判定するだけでは、パラレルアーク５２の発生の有無を正確に判定することができない。

ところが、パラレルアーク電流と突入電流とでは、下記の特徴的な違いがある。すなわち、突入電流では、図３Ｂに示すように、ピーク電流値は、負荷３の電源投入時（時点ｔ１）は、ある程度大きな電流値（例えば所定閾値Ｉｑ以上の電流値）を取るが、電源投入時（ｔ１）以降は、急激に低下する。これに対し、パラレルアーク電流では、図３Ａに示すように、ピーク電流値は、その発生時（時点ｔ１）から、突入電流以上の大きな電流値（例えば所定閾値Ｉｑ以上の電流値）を維持した状態で、或る程度の時間持続する。なお、図３Ａ及び図３Ｂにおいて、黒丸「●」は、各半周期で検出されたピーク電流値を示す。

このように、パラレルアーク電流と突入電流とでは、ともに閾値Ｉｑ以上の電流値を取るが、パラレルアーク電流は、閾値Ｉｑ以上の電流値をある程度の時間維持するのに対し、突入電流は、閾値Ｉｑ以上の電流値は一時的である、という特徴的な違いがある。このため、判定部１９ｂは、１回でなく複数回連続して、特徴量（例えばピーク電流値）が所定の条件を満たしたと判定した場合に、電路４にパラレルアーク５２が発生したと判定する。これにより、パラレルアーク電流と負荷電流とを区別して、より正確に、パラレルアーク５２が発生したことを判定することが可能である。

（２－２－２）シリーズアーク処理系統
上述のように、シリーズアーク処理系統Ｓ２は、電流検出部１５、増幅器２０、ローパスフィルタ２１、ＡＤコンバータ２２、及びシリーズアーク処理部２３を含む（図２参照）。

電流検出部１５は、パラレルアーク処理系統Ｓ１と共用されている。

増幅器２０は、電流検出部１５で検出された電流検出値を第２増幅率で増幅し、増幅した電流検出値をローパスフィルタ２１に出力する。以下、この増幅器２０の処理を増幅処理と記載する場合がある。ここで、第２増幅率は、増幅器２０に入力された電流検出値がシリーズアーク電流に対する電流検出値である場合に、その電流検出値をシリーズアーク処理部２３で処理するのに適した増幅率である。シリーズアーク電流は、パラレルアーク電流よりも小さいため、第２増幅器２０の第２増幅率（ゲイン）は、第１増幅器１６の第１増幅率（ゲイン）よりも大きい。

増幅器２０は、増幅率以外は増幅器１６と同じ構成である。増幅器２０は、例えば差動アンプであり、２つの入力端と１つの出力端とを有する。２つの入力端はそれぞれ、電流検出用抵抗１５の両端に接続されており、電流検出用抵抗１５の両端電圧を入力する。出力端は、ローパスフィルタ２１の入力端に接続されている。増幅器２０は、２つの入力端に入力された電圧の差を第２増幅率で増幅して出力端から出力する。

ローパスフィルタ２１は、ローパスフィルタ１７と同じ構成である。ローパスフィルタ２１は、増幅器２０で増幅された電流検出値のうち、高周波成分を除去し、高周波成分以外の成分をＡＤコンバータ２２を介してシリーズアーク処理部２３に出力する。以下、このローパスフィルタの処理をフィルタ処理と記載する場合がある。

なお、本実施形態では、増幅器２０は、ローパスフィルタ２１の前段に設けられるが、ローパスフィルタ２１の後段に設けられてもよい。この場合は、ローパスフィルタ２１の出力信号は、増幅器２０及びＡＤコンバータ２２を介してシリーズアーク処理部２３に出力される。

ＡＤコンバータ２２は、ローパスフィルタ２１の出力（アナログ値）をデジタル値に変換し、変換したデンタル値をシリーズアーク処理部２３に出力する。

シリーズアーク処理部２３は、ＡＤコンバータ２２の出力（すなわち高周波成分が除去されかつデジタル化された電流検出値）に基づいて、電路４にシリーズアーク５１が発生したか否かを判定する。シリーズアーク処理部２３は、特徴量抽出部２３ａと、判定部２３ｂとを備える。特徴量抽出部２３ａは、ＡＤコンバータ１８から取得した電流検出値から半周期毎に特徴量（例えばピーク電流値）を抽出する。判定部２３ｂは、特徴量抽出部２３ａで抽出された特徴量に基づいて、電路４にシリーズアーク５１が発生したか否かを判定する。この判定結果は、遮断器１０の制御部１０２に出力される。

より詳細には、判定部２３ｂは、一定時間（例えば６半周期分の時間）内の特徴量（例えばピーク電流値）の分布を求め、その分布に基づいて、電路４にシリーズアーク５１が発生したか否かを判定する。更に詳細には、判定部２３ｂは、上記の分布がランダムに分布しているか否か（換言すれば、上記の分布の幅が規定幅よりも大きいか否か）に基づいて、電路４にシリーズアーク５１が発生したか否かを判定する。すなわち、判定部２３ｂは、上記の分布がランダムである場合（換言すれば上記の分布の幅が規定幅よりも大きい場合）は、電路４にシリーズアーク５１が発生したと判定する。また、判定部２３ｂは、上記の分布がランダムでない場合（換言すれば上記の分布の幅が規定幅内に収まっている場合）は、電路４にシリーズアーク５１が発生していないと判定する。

なお、判定部２３ｂでは、特徴量の分布がランダムである場合は、分布の幅が規定幅よりも大きくなり易く、特徴量の分布がランダムでない場合は、分布の幅が規定幅以下になり易いという性質を利用している。

なお、上記の規定幅は、例えば、定常時（すなわち突入電流及びアーク電流が発生していない時）の負荷電流において、一定時間内の特徴量の分布を含む幅、又は、その幅よりも少し大きい幅である。判定部２３ｂには、予め、上記の規定幅が設定されている。

すなわち、定常時の負荷電流では、図４Ｂに示すように、一定時間（図４Ｂの例では６半周期分の時間）内の特徴量（例えばピーク電流値Ｉｐ）は、あまり変化しない。換言すれば、一定時間内の特徴量（例えばピーク電流値Ｉｐ）の分布は、規定幅Ｗ１内に収まっている。なお、図４Ｂの例では、規定幅Ｗ１は、一定時間内の特徴量（例えばピーク電流値Ｉｐ）を丁度含む幅よりも少し大きい幅に設定されている。

これに対し、シリーズアーク電流では、図４Ａに示すように、一定時間（図４Ａの例では６半周期分の時間）の特徴量（例えばピーク電流値Ｉｐ）は、ランダムに変化する。換言すれば、一定時間内の特徴量（例えばピーク電流値Ｉｐ）の分布は、規定幅Ｗ１内に収まらない。なお、図４Ａに示す規定幅Ｗ１は、図４Ｂに示す規定幅Ｗ１と同じである。

すなわち、定常時の負荷電流では、特徴量はあまり変化しない（すなわち特徴量はランダムに変化しない）ため、特徴量の分布は、規定幅Ｗ１内に収まるのに対し、シリーズアーク電流では、特徴量がランダムに変化するため、特徴量は規定幅Ｗ１を超えて分布する、という特徴的な違いある。このため、判定部２３ｂは、一定時間内の特徴量の分布を求め、その分布に基づいて、シリーズアーク電流が発生したか否かを判定する。これにより、シリーズアーク電流と負荷電流とを区別して、より正確に、シリーズアーク５１が発生したことを判定することが可能である。

（２－２－３）ハードウエア処理とソフトウエア処理
増幅器１６，２０の増幅処理、及びローパスフィルタ１７，２１のフィルタ処理は、ハードウェアで実行される。すなわち、増幅器１６，２０及びローパスフィルタ１７，２１はそれぞれ、ハードウエアで構成されている。また、パラレルアーク処理部１９及びシリーズアーク処理部２３の各処理は、ソフトウエア処理で実行される。すなわち、パラレルアーク処理部１９及びシリーズアーク処理部２３は、例えば、プロセッサがソフトウエア処理を実行することで実現される。

ここで、ハードウエア処理とは、処理内容が変更できない演算回路を用いて処理を実行することである。処理内容が変更できない演算回路とは、例えば、オペアンプなど、回路素子を用いて構成された演算回路である。すなわち、本実施形態では、増幅器１６，２０及びローパスフィルタ１７，２１は、処理内容が変更できない演算回路を用いて構成されている。

また、ソフトウエア処理とは、処理内容が変更可能な演算回路を用いて処理を実行することである。処理内容が変更可能な演算回路とは、処理内容を規定したプログラムを変更することで処理内容が変更可能な演算回路であり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などである。

本実施形態では、パラレルアーク処理部１９及びシリーズアーク処理部２３は、演算処理装置２５によって構成されている。演算処理装置２５は、ＣＰＵ及びメモリを有するコンピュータを主構成としており、メモリに格納されているプログラムをＣＰＵで実行することにより、各処理部１９，２３の機能を実現する。プログラムは、予めコンピュータのメモリに記録されていてもよいし、メモリカードのような記録媒体に記録されて提供されてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよい。

また、演算処理装置２５は、複数（図２の例では２つ）の入力端子２５ａ，２５ｂと、１つ以上（図２の例では１つ）の出力端子２５ｃとを有する。２つの入力端子２５ａ，２５ｂはそれぞれ、ＡＤコンバータ１８，２２の出力が入力される端子である。演算処理装置２５は、入力端子２５ａへの入力に対しては、パラレルアーク処理部１９の機能を実行して処理し、入力端子２５ｂへの入力に対しては、シリーズアーク処理部２３の機能を実行して処理する。出力端子２５ｃは、パラレルアーク処理部１９の判定結果（パラレルアーク５２の発生の有無）、及びシリーズアーク処理部２３の判定結果（シリーズアーク５１の発生の有無）を外部（制御部１０２）に出力する端子である。出力端子２５ｃは、制御部１０２の入力端子に接続されている。

このように、増幅器１６，２０及びローパスフィルタ１７，２１が、ハードウエア処理を実行するように構成されており、パラレルアーク処理部１９及びシリーズアーク処理部２３が、ソフトウエア処理を実行するように構成されている。これにより、回路規模を過剰に複雑にすることなく、処理部１９，２３のソフトウエア処理を簡素化できる。

なお、演算処理装置２５は、制御部１０２を含んでもよい。

（２－２－４）動作説明
次に図１を参照して、アーク判定装置１の動作を説明する。

電路４でパラレルアーク電流が発生すると、電流検出部１５がパラレルアーク電流の電流検出値を検出する。そして、増幅器１６がその電流検出値を第１増幅率で増幅し、ローパスフィルタ１７が、その増幅された電流検出値から高周波成分を除去し、ＡＤコンバータ１８が、高周波成分が除去された電流検出値（アナログ値）をデジタル値に変換して、パラレルアーク処理部１９に出力する。そして、パラレルアーク処理部１９は、高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出する。そして、パラレルアーク処理部１９は、半周期毎に特徴量が所定の条件を満たすか否かを判定し、複数回連続して特徴量が所定の条件を満たすという判定を行ったか否かに基づいて、電路４にアークが発生したか否かを判定する。そして、パラレルアーク処理部１９は、その判定結果を制御部１０２に出力する。

なお、電流検出部１５が検出したパラレルアーク電流の電流検出値は、増幅器２０、ローパスフィルタ２１及びＡＤコンバータ２２を介してシリーズアーク処理部２３にも出力される。そして、シリーズアーク処理部２３は、その電流検出値に基づいて、アークの発生の有無の判定を行う。しかし、増幅器２０の第２増幅率は、シリーズアーク電流をシリーズアーク処理部２３で処理するに適した増幅率であって、パラレルアーク電流をシリーズアーク処理部２３で処理するのに適した増幅率ではない。このため、本実施形態では、シリーズアーク処理部２３が、パラレルアーク電流に対する電流検出値に基づいてパラレルアークが発生したことを判定することを想定していない。なお、この場合、シリーズアーク処理部２３が、パラレルアークをシリーズアークと間違えて、アークの発生を検出する可能性がある。この場合は、アークの種類は間違えているが、アークの発生は正しく判定される。

他方、電路４でシリーズアーク電流が発生すると、電流検出部１５がシリーズアーク電流の電流検出値を検出する。そして、増幅器２０がその電流検出値を第２増幅率で増幅し、ローパスフィルタ２１が、その増幅された電流検出値から高周波成分を除去し、ＡＤコンバータ２２が、高周波成分が除去された電流検出値をアナログ値からデジタル値に変換して、シリーズアーク処理部２３に出力する。そして、シリーズアーク処理部２３は、高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、一定時間内の特徴量の分布を求め、その分布に基づいて、電路４にアークが発生したか否かを判定する。そして、パラレルアーク処理部１９は、その判定結果を制御部１０２に出力する。

なお、電流検出部１５が検出したシリーズアーク電流の電流検出値は、増幅器１６、ローパスフィルタ１７及びＡＤコンバータ１８を介してパラレルアーク処理部１９にも出力される。そして、パラレルアーク処理部１９は、その電流検出値に基づいて、アークの発生の有無の判定を行う。しかし、増幅器１６の第１増幅率は、パラレルアーク電流をパラレルアーク処理部１９で処理するに適した増幅率であって、シリーズアーク電流をパラレルアーク処理部１９で処理するのに適した増幅率ではない。このため、本実施形態では、パラレルアーク処理部１９が、その電流検出値に基づいてシリーズアークが発生したことを判定することを想定していない。なお、この場合、パラレルアーク処理部１９が、シリーズアークをパラレルアークと間違えて、アークの発生を検出する可能性がある。この場合は、アークの種類は間違えているが、アークの発生は正しく判定される。

（３）主要な効果
以上、本実施形態に係るアーク判定装置１は、電流検出部１５と、ローパスフィルタ１７，２１と、処理部１９，２３とを備える。電流検出部１５は、交流電源２と負荷３の間の電路４に流れる電流を検出する。ローパスフィルタ１７，２１は、電流検出部１５で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。処理部１９，２３は、ローパスフィルタ１７，２１で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量（例えばピーク電流値Ｉｐ）を抽出し、抽出した特徴量に基づいて、電路４にアークが発生したか否かを判定する。

この構成によれば、電流に含まれる高周波成分を用いずに、アーク発生の有無を判定することができる。このため、交流電源２と負荷３との間の電路４に容量性負荷３１（すなわち電流に含まれる高周波成分を吸収する負荷）が接続されている場合でも、アーク発生の有無を判定可能とし、その結果、従来例よりも、アーク発生の判定精度の向上を図ることができる。

（４）変形例
上記の実施形態の変形例を説明する。以下の説明では、上記の実施形態と同じ部分の説明は同じ符号を付して省略し、上記の実施形態と異なる部分のみを説明する場合がある。また、以下で説明する変形例は、組み合わせて実施してもよい。

（４－１）変形例１
上記の実施形態では、パラレルアーク処理部１９は、特徴量としてピーク電流値を抽出するが、特徴量は、ピーク電流値に限定されない。例えば、特徴量は、所定電流位相差、ピーク電流位相差、又はピーク電流位相比であってもよい。以下、これらの特徴量について詳しく説明する。

（４－１－１）所定電流位相差
パラレルアーク処理部１９で抽出される特徴量は、図６に示すように、所定電流位相差Δω１であってもよい。所定電流位相差Δω１とは、電流検出部１５の電流検出値（すなわち電路４に流れる電流）の半周期において、電流検出値が基準電流値Ｉｒから増加して所定電流値Ｉｓに到達する迄の位相差である。所定電流値Ｉｓは、基準電流値Ｉｒより大きくかつピーク電流値Ｉｐよりも小さい電流値である。図６の例では、所定電流値Ｉｓは、電流検出値の半波の左半分（立ち上がり部分）に在る点での値であるが、電流検出値の半波の右半分（立ち下がり部分）に在る点での値であってもよい。より詳細には、所定電流位相差Δω１は、電流検出値の半周期において、電流検出値が基準電流値Ｉｒから増加して所定電流値Ｉｓに到達する迄の時間差Δｔ１を位相差に変換した値である。基準電流値Ｉｒは、電流検出値が立ち上がり始める時の電流値である。基準電流値Ｉｒは、例えば、電流検出値のゼロクロス点であるが、ゼロクロス点の近くの点であってもよい。

本変形例によれば、特徴量として所定電流位相差Δω１を抽出するため、アーク電流の波形に特有な「立ち上がり部分」又は「立ち下がり部分」に着目して、アーク発生の有無の判定することができる。

（４－１－２）ピーク電流位相差
パラレルアーク処理部１９で抽出される特徴量は、図６に示すように、ピーク電流位相差Δω２であってもよい。ピーク電流位相差Δω２とは、電流検出部１５の電流検出値（すなわち電路４に流れる電流）の半周期において、電流検出値が基準電流値Ｉｒから増加してピーク電流値Ｉｐに到達する迄の位相差である。より詳細には、ピーク電流位相差Δω２は、電流検出値の半周期において、電流検出値が基準電流値Ｉｒから増加してピーク電流値Ｉｐに到達する迄の時間差Δｔ２を位相差に変換した値である。基準電流値Ｉｒは、電流検出値が立ち上がり始める時の電流値である。基準電流値Ｉｒは、例えば、電流検出値のゼロクロス点であるが、ゼロクロス点の近くの点であってもよい。

本変形例によれば、特徴量としてピーク電流位相差Δω２を抽出するため、アーク電流の波形に特有な「立ち上がりの遅れ」に着目して、アーク発生の有無の判定することができる。

（４－１－３）ピーク電流位相比
パラレルアーク処理部１９で抽出される特徴量は、図７に示すように、ピーク電流位相比Ｒ１であってもよい。ピーク電流位相比Ｒ１とは、第２位相差Δω４に対する第１位相差Δω３の比（すなわちＲ１＝Δω３/Δω４）である。第１位相差Δω３とは、電流検出部１５の電流検出値（すなわち電路４を流れる電流）の半周期において、電流検出値が基準電流値Ｉｒから増加してピーク電流値Ｉｐに達する迄の位相差である。より詳細には、第１位相差Δω３とは、電流検出値の半周期において、電流検出値が基準電流値Ｉｒから増加してピーク電流値Ｉｐに達する迄の時間差Δｔ３を位相差に変換した値である。第２位相差Δω４は、電流検出値の半周期において、電流検出値が基準電流値Ｉｒから増加してピーク電流値Ｉｐを経て基準電流値Ｉｒに戻るまでの位相差である。より詳細には、第２位相差Δω４は、電流検出値の半周期において、電流検出値が基準電流値Ｉｒから増加してピーク電流値Ｉｐを経て基準電流値Ｉｒに戻るまでの時間差Δｔ４を位相差に変換した値である。図７の例では、基準電流値Ｉｒは、電流検出値のゼロクロス点の近くの点であるが、電流検出値のゼロクロス点であってもよい。

本変形例によれば、特徴量としてピーク電流位相比Ｒ１（＝Δω３/Δω４）を抽出するため、瞬間的にピーク電流値に到達する負荷電流とアーク電流とを区別して、アーク発生の有無を判定することができる。

（４－１－４）特徴量の組み合わせ
パラレルアーク処理部１９の判定部１９ｂは、特徴量として、ピーク電流値Ｉｐ、所定電流位相差Δω１、ピーク電流位相差Δω２、及びピーク電流位相比Ｒ１のうちの２つ以上を組み合わせて用いてもよい。この場合、判定部１９ｂは、組み合わせた特徴量の各々で個別にアーク発生の有無の判定を行う。そして、判定部１９ｂは、それらの判定結果の全てでアークが発生したと判定した場合に、最終的に、アークが発生したと判定し、それ以外の場合は、アークは発生していないと判定してもよい。

（４－２）変形例２
上記の実施形態では、シリーズアーク処理部２３は、特徴量としてピーク電流値を抽出するが、特徴量は、ピーク電流値に限定されない。例えば、特徴量は、電流検出値の時間微分、所定電流位相差、又はピーク電流位相差であってもよい。なお、所定電流位相差及びピーク電流位相差は、変形例１で説明した所定電流位相差Δω１及びピーク電流位相差Δω２と同じであるので、ここでの説明は省略する。以下で、電流検出値の時間微分について詳しく説明する。

（４－２－１）電流検出値の時間微分
シリーズアーク処理部２３で抽出される特徴量は、図８に示すように、電流検出部１５の電流検出値（すなわち電路４を流れる電流）の時間微分ｄＩ／ｄｔであってもよい。より詳細には、電流検出値の時間微分ｄＩ／ｄｔは、例えば、電流検出値の半周期（半波）の両半部分（図８での左右両半部分）のうちの一方の半部分（例えば左半部分）の所定電流値（図８の例では中間電流値Ｉｕ）での接線である。なお、半波の右半部分及び左側部分はそれぞれ、半波の立ち上がり部分及び立ち下がり部分である。中間電流値Ｉｕとは、例えば、ピーク電流値Ｉｐの２分の１の大きさの電流値であるが、ピーク電流値Ｉｐの２分の１の大きさに限定するものではない。

本変形例によれば、特徴量として電流検出値の時間微分ｄＩ／ｄｔを抽出するため、アーク電流の波形に特有な「立ち上がり部分」又は「立ち下がり部分」に着目して、アーク発生の有無の判定することができる。

（４－２－２）特徴量の組み合わせ
シリーズアーク処理部２３の判定部２３ｂは、特徴量として、ピーク電流値Ｉｐ、電流検出値の時間微分ｄＩ／ｄｔ、所定電流位相差Δω１及びピーク電流位相差Δω２のうちの２つ以上を組み合わせて用いてもよい。この場合、判定部２３ｂは、組み合わせた特徴量の各々で個別にアーク発生の有無の判定を行う。そして、判定部２３ｂは、それらの判定結果の全てでアークが発生したと判定した場合に、最終的に、アークが発生したと判定し、それ以外の場合は、アークは発生していないと判定してもよい。

（４－３）変形例３
図９に示すように、上記の実施形態において、負荷電流のピーク電流値Ｉｐ１は、突入電流以下の電流であり、パラレルアーク電流のピーク電流値Ｉｐ２は、突入電流以上の電流である。従って、負荷電流のピーク電流値Ｉｐ１の電流領域Ｋ１と、パラレルアーク電流のピーク電流値Ｉｐ２の電流領域Ｋ２は、例えば、突入電流の電流領域（重畳領域）Ｋ３で重なっている。

ここで、第１閾値ｎ１は、重畳領域Ｋ３の上限値ｍ１よりも大きい値（例えば少し大きい値）である。すなわち、第１閾値ｎ１は、負荷電流のピーク電流値Ｉｐ１の電流領域Ｋ１よりも大きい値である。第２閾値ｎ１２は、重畳領域Ｋ３の下限値ｍ２よりも小さい値（例えば少し小さい値）である。すなわち、第２閾値ｎ１２は、パラレルアーク電流のピーク電流値Ｉｐ２の電流領域Ｋ２よりも小さい値である。

この場合、電路４を流れる電流のピーク電流値Ｉｐが第１閾値ｎ１以上の場合は、当該電流は、パラレルアーク電流である。また、当該電流のピーク電流値Ｉｐが第２閾値ｎ１２以下の場合は、当該電流は、負荷電流の電流信号である。また、当該電流のピーク電流値Ｉｐが第１閾値ｎ１未満でかつ第２閾値ｎ１２を超える場合は、この条件だけでは、当該電流は、負荷電流であるかパラレルアーク電流であるかは特定できない。

このような負荷電流とパラレルアーク電流との関係を考慮し、本変形例では、パラレルアーク処理部１９の判定部１９ｂは、電流検出部１５の電流検出値（すなわち電路４を流れる電流）の半周期毎において、ピーク電流値Ｉｐが第１閾値ｎ１を超える場合は、無条件で、電路４にパラレルアークが発生したと判定する。また、判定部１９ｂは、電流検出値の半周期毎において、ピーク電流値Ｉｐが第２閾値ｎ１２以下である場合は、無条件で、電路４に負荷電流が流れている（すなわち電路４にパラレルアークは発生していない）と判定する。また、判定部１９ｂは、電流検出値の半周期毎において、ピーク電流値Ｉｐが第１閾値ｎ１未満でかつ第２閾値ｎ１２を超える場合は、上記の実施形態で説明したように、特徴量に基づいて、電路４にパラレルアークが発生したか否かを判定する。

本変形例によれば、パラレルアーク処理部１９は、負荷電流の電流領域Ｋ１よりも大きい閾値ｎ１を超える電流検出値（すなわち負荷電流の可能性が無い電流）に対しては、無条件で、パラレルアークが発生したと判定する。このため、負荷電流の電流領域Ｋ１よりも大きい閾値を超える電流検出値に対しては、即時に、パラレルアークが発生したことを判定することができる。

（４－４）変形例４
図１０に示すように、上記の実施形態において、アーク判定装置１は、シリーズアーク処理系統Ｓ２を複数（図１０の例では２つ）備えている。すなわち、アーク判定装置１は、増幅器２０、ローパスフィルタ２１、ＡＤコンバータ２２及シリーズアーク処理部２３を、複数組（図１０の例では２組）備えている。一方の組は、増幅器２０Ａ、ローパスフィルタ２１Ａ、ＡＤコンバータ２２Ａ及シリーズアーク処理部２３Ａである。もう一方の組は、増幅器２０Ｂ、ローパスフィルタ２１Ｂ、ＡＤコンバータ２２Ｂ及シリーズアーク処理部２３Ｂである。各組は、互いに並列に接続されている。

演算処理装置２５は、２つのシリーズアーク処理系統Ｓ２の各々毎に入力端子２５ｂ，２５ｄを有する。

増幅器２０Ａと増幅器２０Ｂは、互いに異なる増幅率（ゲイン）を有する。より詳細には、増幅器２０Ａの増幅率は、増幅器１６の増幅率よりも大きく、増幅器２０Ｂの増幅率は、増幅器２０Ａの増幅率よりも大きい。ローパスフィルタ２１Ａとローパスフィルタ２１Ｂは、互いに同じ構成である。ＡＤコンバータ２２ＡとＡＤコンバータ２２Ｂは、互いに同じ構成である。シリーズアーク処理部２３Ａとシリーズアーク処理部２３Ｂは、互いに同じ構成である。

本変形例では、シリーズアーク電流の電流領域は、複数（例えば２つ）の部分領域（第１部分領域及び第２部分領域）に区分されている。第２部分領域は、第１部分領域よりも大きい電流領域である。増幅器２０Ａの増幅率は、シリーズアーク電流が電流検出部１５で検出されたときに、シリーズアーク電流の第２部分領域（電流領域の大きい方の部分領域）をシリーズアーク処理部２３Ａで処理するのに適した増幅率である。増幅器２０Ｂの増幅率は、シリーズアーク電流が電流検出部１５で検出されたときに、シリーズアーク電流の第１部分領域（電流領域の小さい方の部分領域）をシリーズアーク処理部２３Ｂで処理するのに適した増幅率である。すなわち、本変形例では、シリーズアーク電流が電流検出部１５で検出されたときに、シリーズアーク電流の電流領域のうち、第２部分領域は、シリーズアーク処理部２３Ａで処理され、第１部分領域は、シリーズアーク処理部２３Ｂで処理される。

このように、アーク判定装置１は、シリーズアーク処理系統Ｓ２を複数備えており、複数の増幅器２０Ａ，２０Ｂの増幅率は互いに異なる。このため、シリーズアーク電流においてアークを検出するための電流範囲（電流ダイナミックレンジ）を広く取ることができる。

なお、本変形例では、増幅器２０Ａ，２０Ｂはそれぞれ、単一の差動アンプで構成されるが、複数の差動アンプを直列に接続して構成されてもよい。

（４－５）その他の変形例
上記の実施形態のアーク判定装置１は、パラレルアーク処理系統Ｓ１とシリーズアーク処理系統Ｓ２との両方を備えるが、それら２つの処理系統Ｓ１，Ｓ２のうちの一方のみを備えてもよい。

（５）装置以外の態様
アーク判定装置１と同様の機能は、アーク判定方法、コンピュータプログラム、又はコンピュータプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。

上記のアーク判定方法は、電流検出処理と、ローパスフィルタ処理と、抽出判定処理とを含む。電流検出処理は、交流電源２と負荷３の間の電路４に流れる電流を検出する。ローパスフィルタ処理は、電流検出処理で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。抽出判定処理は、ローパスフィルタ処理で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて、電路４にアーク５が発生したか否かを判定する。

上記のプログラムは、上記のアーク判定方法を、１つ以上のプロセッサに実行させる。

（６）まとめ
以上説明した実施形態及び変形例から明らかなように以下の態様を取り得る。

第１の態様のアーク判定装置（１）は、電流検出部（１５）と、ローパスフィルタ（１７，２１）と、処理部（１９，２３）と、を備える。電流検出部（１５）は、交流電源（２）と負荷（３）の間の電路（４）に流れる電流を検出する。ローパスフィルタ（１７，２１）は、電流検出部（１５）で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。処理部（１９，２３）は、ローパスフィルタ（１７，２１）で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて、電路（４）にアーク（５）が発生したか否かを判定する。

この構成によれば、電流の高周波成分を用いずに、アーク（５）の発生の有無を判定することができる。このため、交流電源（２）と負荷（３）との間の電路（４）に容量性負荷（３１）（すなわち電流に含まれる高周波成分を吸収する負荷（３））が接続されている場合でも、アーク（５）の発生の有無を判定することができ、この結果、従来例よりも、アーク発生の判定精度の向上を図ることができる。

第２の態様のアーク判定装置（１）では、第１の態様において、処理部（２３）は、一定時間内の特徴量の分布を求め、前記分布に基づいて、電路（４）にアーク（５）が発生したか否かを判定する。

この構成によれば、アーク電流（例えばシリーズアーク電流）と負荷電流とを区別して、アーク（５）の発生の有無を判定することができる。

第３の態様のアーク判定装置（１）では、第２の態様において、電路（４）は、一対の配線（４ａ，４ｂ）を有する。処理部（２３）は、一対の配線（４ａ，４ｂ）のうちの一方の配線でアーク（シリーズアーク（５１））が発生したか否かを判定する。

この構成によれば、シリーズアーク（５１）を判定対象とすることができる。

第４の態様のアーク判定装置（１）では、第２又は第３の態様において、特徴量は、高周波成分が除去された電流測定値の時間微分（ｄＩ／ｄｔ）を含む。

この構成によれば、アーク電流の波形に特有な「立ち上がり部分」又は「立ち下がり部分」に着目して、アーク（５）の発生の有無の判定することができる。

第５の態様のアーク判定装置（１）は、第１～第４の態様の何れか１つにおいて、増幅器（２０）を更に備える。増幅器（２０）は、ローパスフィルタ（２１）の前段又は後段に設けられ、ローパスフィルタ（２１）の処理前又は処理後の電流検出値を増幅する。

この構成によれば、電流検出値を増幅するため、アーク（５）の発生の有無の判定の精度を向上させることができる。

第６の態様のアーク判定装置（１）では、第５の態様において、増幅器（２０Ａ，２０Ｂ）、ローパスフィルタ（２１Ａ，２１Ｂ）及び処理部（２３Ａ，２３Ｂ）は、複数組備えられている。複数の組の各々の増幅器（２０Ａ，２０Ｂ）は、互いに異なるゲインを有する。

この構成によれば、シリーズアーク電流においてアーク（５）を検出するための電流範囲（電流ダイナミックレンジ）を広く取ることができる。

第７の態様のアーク判定装置（１）は、第１の態様において、処理部（１９）は、電流検出値の半周期毎に特徴量が所定の条件を満たすか否かを判定し、複数回連続して特徴量が所定の条件を満たすという判定を行った場合、電路（４）にアーク（５）が発生したと判定する。

この構成によれば、アーク電流（例えばパラレルアーク電流）と負荷電流とを区別して、アーク（５）の発生の有無を判定することができる。

第８の態様のアーク判定装置（１）では、第７の態様において、電路（４）は、一対の配線（４ａ，４ｂ）を有する。処理部（１９）は、一対の配線（４ａ，４ｂ）の間でアーク（パラレルアーク（５２））が発生したか否かを判定する。

この構成によれば、パラレルアーク（５２）を判定対象とすることができる。

第９の態様のアーク判定装置（１）では、第７又は第８の態様において、電流検出値の半周期において、電流検出値が基準電流値（Ｉｒ）から増加してピーク電流値（Ｉｐ）に達する迄の位相差を第１位相差（Δω３）とする。電流検出値が基準電流値（Ｉｒ）から増加してピーク電流値（Ｉｐ）を経て基準電流値（Ｉｒ）に戻るまでの位相差を第２位相差（Δω４）とする。特徴量は、第２位相差（Δω４）に対する第１位相差（Δω３）の比率（Ｒ１）を含む。

この構成によれば、瞬間的にピーク電流値に到達する負荷電流とアーク電流とを区別して、アーク（５）の発生の有無を判定することができる。

第１０の態様のアーク判定装置（１）では、第７～第９の態様の何れか１つにおいて、処理部（２３）は、電流検出値の半周期毎において、ピーク電流値（Ｉｐ）が、閾値（ｎ１）以上の場合は、電路（４）にアーク（５）が発生したと判定する。閾値（ｎ１）は、負荷（３）に流れる負荷電流のピーク電流値（Ｉｐ１）の電流領域（Ｋ１）よりも大きい。

この構成によれば、負荷電流の電流領域（Ｋ１）よりも大きい閾値（ｎ１）以上の電流検出値（すなわち負荷電流の可能性が無い電流）に対しては、無条件で、パラレルアーク（５２）が発生したと判定する。このため、負荷電流の電流領域（Ｋ１）よりも大きい閾値（ｎ１）以上の電流に対しては、即時に、パラレルアーク（５２）が発生したことを判定することができる。

第１１の態様のアーク判定装置（１）は、第７～第１０の態様の何れか１つにおいて、増幅器（１６）を更に備える。増幅器（１６）は、ローパスフィルタ（１７）の前段又は後段に設けられ、ローパスフィルタ（１７）の処理前又は処理後の電流検出値を増幅する。

この構成によれば、シリーズアーク電流においてアーク（５）を検出するための電流範囲（電流ダイナミックレンジ）を広く取ることができる。

第１２の態様のアーク判定装置（１）では、第１～第１１の態様の何れか１つにおいて、特徴量は、電流検出値の半周期のピーク電流値（Ｉｐ）を含む。

この構成によれば、特徴量として容易に検出可能である。

第１３の態様のアーク判定装置（１）では、第１～第１２の態様の何れか１つにおいて、特徴量は、電流検出値の半周期において、基準電流値（Ｉｒ）から増加して所定電流値（Ｉｓ）に到達する迄の位相差（Δω１）を含む。所定電流値（Ｉｓ）は、基準電流値（Ｉｒ）より大きくかつピーク電流値（Ｉｐ）よりも小さい電流値である。

この構成によれば、アーク電流の波形に特有な「立ち上がり部分」又は「立ち下がり部分」に着目して、アーク（５）の発生の有無の判定することができる。

第１４の態様のアーク判定装置（１）では、第１～第１３の態様の何れか１つにおいて、特徴量は、電流検出値の半周期において、基準電流値（Ｉｒ）から増加してピーク電流値（Ｉｐ）に到達する迄の位相差（Δω２）を含む。

この構成によれば、アーク電流の波形に特有な「立ち上がりの遅れ」に着目して、アーク（５）の発生の有無の判定することができる。

第１５の態様のアーク判定装置（１）では、第５，第６，第１１の態様の何れか１つにおいて、ローパスフィルタ（１７，２１）及び増幅器（１６，２０）は、ハードウエア処理を実行するように構成される。処理部（１９，２３）は、ソフトウエア処理を実行するように構成される。

この構成によれば、回路規模を過剰に複雑にすることなく、処理部（１９，２３）のソフトウエア処理を簡素化できる。

第１６の態様のアーク判定装置（１）では、第１～第１５の態様の何れか１つにおいて、増幅器（１６，２０）を更に備える。増幅器（１６，２０）は、ローパスフィルタ（１７，２１）の前段又は後段に設けられ、ローパスフィルタ（１７，２１）の処理前又は処理後の電流検出値を増幅する。アーク判定装置（１）は、パラレルアーク発生の有無を判定するための、増幅器（１６）、ローパスフィルタ（１７）及び処理部（１９）と、シリーズアーク発生の有無を判定するための、増幅器（２０）、ローパスフィルタ（２１）及び処理部（２３）と、を備える。シリーズアーク発生の有無を判定するための増幅器（２０）のゲインは、パラレルアーク発生の有無を判定するための増幅器（１６）のゲインよりも大きい。

この構成によれば、シリーズアーク発生の有無を判定するための増幅器（１６）と、パラレルアーク発生の有無を判定するための増幅器（２０）とで、ゲインを異ならせることができる。

第１７の態様の遮断器（１０）は、第１～第１６の態様の何れか１つにおいて、アーク判定装置（１）と、開閉部（１０１）と、を備える。開閉部（１０１）は、アーク判定装置（１）の処理部（１９，２３）の判定結果に応じて、電路（４）を開閉する。

この構成によれば、アーク判定装置（１）の作用効果を有する遮断器（１０）を提供することができる。

第１８の態様のアーク判定方法は、電流検出処理と、ローパスフィルタ処理と、抽出判定処理と、を含む。電流検出処理は、交流電源（２）と負荷（３）の間の電路（４）に流れる電流を検出する。ローパスフィルタ処理は、電流検出処理で検出された電流検出値から高周波成分を除去する。抽出判定処理は、ローパスフィルタ処理で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて、電路（４）にアーク（５）が発生したか否かを判定する。

この構成によれば、電流検出値の高周波成分を用いずに、アーク（５）の発生の有無を判定することができる。このため、交流電源（２）と負荷（３）との間の電路（４）に容量性負荷（３１）（すなわち電流に含まれる高周波成分を吸収する負荷（３））が接続されている場合でも、アーク（５）の発生の有無を判定することができる。

第１９の態様のプログラムは、第１８の態様のアーク判定方法を１以上のプロセッサに実行させる。

この構成によれば、アーク判定方法を１以上のプロセッサに実行させるためのプログラムを提供することができる。

１ アーク判定装置
２ 交流電源
３ 負荷
４ 電路
４ａ，４ｂ 配線
５ アーク
１０ 遮断器
１５ 電流検出部
１６，２０，２０Ａ，２０Ｂ 増幅器
１７，２１，２１Ａ，２１Ｂ ローパスフィルタ
１８，２２，２２Ａ，２２Ｂ ＡＤコンバータ
１９ パラレルアーク処理部
２３，２３Ａ，２３Ｂ シリーズアーク処理部
５１ シリーズアーク
５２ パラレルアーク
１０１ 開閉部
ｄｔ／ｄＩ 時間微分
Ｉｐ，Ｉｐ１，Ｉｐ２ ピーク電流値
Ｉｑ 所定閾値
Ｉｒ 基準電流値
Ｉｓ 所定電流値
Ｉｕ 中間電流値
Ｋ１ 電流領域
ｎ１ 第１閾値（閾値）
Ｒ１ ピーク電流位相比
Δω１ 所定電流位相差
Δω２ ピーク電流位相差
Δω３ 第１位相差
Δω４ 第２位相差

Claims (20)

1. 交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部で検出された電流検出値から高周波成分を除去するローパスフィルタと、
   前記ローパスフィルタで高周波成分が除去された前記電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する処理部と、を備え、
   前記特徴量は、第２位相差に対する第１位相差の比であり、
   前記第１位相差は、前記電流検出部の前記電流検出値の半周期において、前記電流検出値が基準電流値から増加してピーク電流値に達する迄の位相差であり、
   前記第２位相差は、前記電流検出値の半周期において、前記電流検出値が前記基準電流値から増加して前記ピーク電流値を経て前記基準電流値に戻るまでの位相差である、
   アーク判定装置。
2. 交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部で検出された電流検出値から高周波成分を除去するローパスフィルタと、
   前記ローパスフィルタで高周波成分が除去された前記電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する処理部と、を備え、
   前記処理部は、前記電流検出値の半周期毎に前記特徴量が所定の条件を満たすか否かを判定し、複数回連続して前記特徴量が前記所定の条件を満たすという判定を行った場合、前記電路に前記アークが発生したと判定し、
   前記電流検出値の半周期において、前記電流検出値が基準電流値から増加してピーク電流値に達する迄の位相差を第１位相差とし、前記電流検出値が前記基準電流値から増加して前記ピーク電流値を経て前記基準電流値に戻るまでの位相差を第２位相差とし、
   前記特徴量は、前記第２位相差に対する前記第１位相差の比率を含む、
   アーク判定装置。
3. 前記電路は、一対の配線を有し、
   前記処理部は、前記一対の配線の間でアークが発生したか否かを判定する、
   請求項２に記載のアーク判定装置。
4. 前記処理部は、前記電流検出値の半周期毎において、前記ピーク電流値が、前記負荷に流れる負荷電流のピーク電流値の電流領域よりも大きい閾値以上の場合は、前記電路にアークが発生したと判定する、
   請求項２又は３に記載のアーク判定装置。
5. 前記ローパスフィルタの前段又は後段に設けられ、前記ローパスフィルタの処理前又は処理後の前記電流検出値を増幅する増幅器を更に備える、
   請求項２～４の何れか１項に記載のアーク判定装置。
6. 交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部で検出された電流検出値から高周波成分を除去するローパスフィルタと、
   前記ローパスフィルタで高周波成分が除去された前記電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する処理部と、を備え、
   前記特徴量は、前記電流検出値の半周期において、基準電流値から増加して所定電流値に到達する迄の位相差を含み、
   前記所定電流値は、前記基準電流値より大きくかつピーク電流値よりも小さい電流値である、
   アーク判定装置。
7. 交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部で検出された電流検出値から高周波成分を除去するローパスフィルタと、
   前記ローパスフィルタで高周波成分が除去された前記電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する処理部と、を備え、
   前記特徴量は、前記電流検出値の半周期において、基準電流値から増加してピーク電流値に到達する迄の位相差を含む、
   アーク判定装置。
8. 交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部で検出された電流検出値から高周波成分を除去するローパスフィルタと、
   前記ローパスフィルタで高周波成分が除去された前記電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する処理部と、
   前記ローパスフィルタの前段又は後段に設けられ、前記ローパスフィルタの処理前又は処理後の前記電流検出値を増幅する増幅器と、を備え、
   パラレルアーク発生の有無を判定するための、前記増幅器、前記ローパスフィルタ及び前記処理部と、シリーズアーク発生の有無を判定するための、前記増幅器、前記ローパスフィルタ及び前記処理部と、を備え、
   前記シリーズアーク発生の有無を判定するための前記増幅器のゲインは、前記パラレルアーク発生の有無を判定するための前記増幅器のゲインよりも大きい、
   アーク判定装置。
9. 前記処理部は、一定時間内の前記特徴量の分布を求め、前記分布に基づいて、前記電路に前記アークが発生したか否かを判定する、
   請求項８に記載のアーク判定装置。
10. 前記電路は、一対の配線を有し、
    前記処理部は、前記一対の配線のうちの一方の配線でアークが発生したか否かを判定する、
    請求項９に記載のアーク判定装置。
11. 前記特徴量は、前記高周波成分が除去された前記電流検出値の時間微分を含む、
    請求項８に記載のアーク判定装置。
12. 前記特徴量は、前記電流検出値の半周期のピーク電流値を含む、
    請求項１～１１の何れか１項に記載のアーク判定装置。
13. 前記ローパスフィルタ及び前記増幅器は、ハードウエア処理を実行するように構成され、
    前記処理部は、ソフトウエア処理を実行するように構成される、
    請求項５に記載のアーク判定装置。
14. 請求項１～１３のいずれかに記載のアーク判定装置と、
    前記アーク判定装置の前記処理部の判定結果に応じて、前記電路を開閉する開閉部と、を備える、
    遮断器。
15. 交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する電流検出処理と、
    前記電流検出処理で検出された電流検出値から高周波成分を除去するローパスフィルタ処理と、
    前記ローパスフィルタ処理で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する抽出判定処理と、を含み、
    前記特徴量は、第２位相差に対する第１位相差の比であり、
    前記第１位相差は、前記電流検出処理での電流検出値の半周期において、前記電流検出値が基準電流値から増加してピーク電流値に達する迄の位相差であり、
    前記第２位相差は、前記電流検出値の半周期において、前記電流検出値が前記基準電流値から増加して前記ピーク電流値を経て前記基準電流値に戻るまでの位相差である、
    アーク判定方法。
16. 交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する電流検出処理と、
    前記電流検出処理で検出された電流検出値から高周波成分を除去するローパスフィルタ処理と、
    前記ローパスフィルタ処理で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する抽出判定処理と、を含み、
    前記抽出判定処理では、前記電流検出値の半周期毎に前記特徴量が所定の条件を満たすか否かを判定し、複数回連続して前記特徴量が前記所定の条件を満たすという判定を行った場合、前記電路に前記アークが発生したと判定し、
    前記電流検出値の半周期において、前記電流検出値が基準電流値から増加してピーク電流値に達する迄の位相差を第１位相差とし、前記電流検出値が前記基準電流値から増加して前記ピーク電流値を経て前記基準電流値に戻るまでの位相差を第２位相差とし、
    前記特徴量は、前記第２位相差に対する前記第１位相差の比率を含む、アーク判定方法。
17. 交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する電流検出処理と、
    前記電流検出処理で検出された電流検出値から高周波成分を除去するローパスフィルタ処理と、
    前記ローパスフィルタ処理で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する抽出判定処理と、を含み、
    前記特徴量は、前記電流検出値の半周期において、基準電流値から増加して所定電流値に到達する迄の位相差を含み、
    前記所定電流値は、前記基準電流値より大きくかつピーク電流値よりも小さい電流値である、
    アーク判定方法。
18. 交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する電流検出処理と、
    前記電流検出処理で検出された電流検出値から高周波成分を除去するローパスフィルタ処理と、
    前記ローパスフィルタ処理で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する抽出判定処理と、を含み、
    前記特徴量は、前記電流検出値の半周期において、基準電流値から増加してピーク電流値に到達する迄の位相差を含む、
    アーク判定方法。
19. 交流電源と負荷の間の電路に流れる電流を検出する電流検出処理と、
    ローパスフィルタを用いて、前記電流検出処理で検出された電流検出値から高周波成分を除去するローパスフィルタ処理と、
    処理部を用いて、前記ローパスフィルタ処理で高周波成分が除去された電流検出値から半周期毎に特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量に基づいて、前記電路にアークが発生したか否かを判定する抽出判定処理と、
    前記ローパスフィルタの前段又は後段に設けられた増幅器を用いて、前記ローパスフィルタの処理前又は処理後の前記電流検出値を増幅する増幅処理と、を含み、
    パラレルアーク発生の有無を判定するための、前記増幅器、前記ローパスフィルタ及び前記処理部と、シリーズアーク発生の有無を判定するための、前記増幅器、前記ローパスフィルタ及び前記処理部と、を含み、
    前記シリーズアーク発生の有無を判定するための前記増幅器のゲインは、前記パラレルアーク発生の有無を判定するための前記増幅器のゲインよりも大きい、
    アーク判定方法。
20. 請求項１５～１９の何れか１項に記載のアーク判定方法を１以上のプロセッサに実行させるためのプログラム。

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