JPH0227889B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、被保護回路に関する色々な電気状
態を電子的に分析するためのかつ電気状態が所定
限界を超える時にはいつでも現在流れている電流
を自動的にしや断するための手段を備えたしや断
器に関するものである。

しや断器は、これに接続されている電気導体や
電気装置を過電流による破損から防止するめめ
に、産業用かつ商業用として広く使用されてい
る。しや断器は、最初、ヒユーズの代替品として
のみ使用されたが、電流が或るレベルを超える時
しや断するだけでなくもつと複雑で種々の保護動
作を行なうための要望が徐々に高まつてきた。し
や断器が超負荷状態時には急に開くが小負荷電流
の検出時には遅れてしや断するように、もつと精
巧な電流対時間トリツプ特性が必要だつた。な
お、遅延時間は、おゝまかに云つて、過負荷の程
度に反比例する。更に、しや断器は地絡事故電流
の検出時にもしや断することが要求された。配電
回路がますます複雑になるにつれて、しや断器の
制御部は選択性および協調を与えるように相互接
続された。これは、種々のしや断器が特定の事故
状態でしや断する順序を、設計者に特定させた。

1960年代の後半、大電力、低圧しや断器に使用
するための固体電子制御回路が種々開発された。
これらの電子制御回路、瞬時トリツプおよび遅延
トリツプ（これらは伝統的に磁気手段および熱手
段によつて行なわれた）のような機能を果たし
た。電子制御回路は機械制御装置よりもはるかに
高価だつたが、電子制御回路の精度および融通性
が改善されたことによつて広く使用されるように
なつた。

初期の電子制御回路は、その設計時に、トラン
ジスタ、抵抗およびコンデンサのような個別部品
を利用した。最近では、比較的安価であるにも
かゝわらず製品の性能を良くする集積回路が用い
られている。

エネルギーが急速に高価になり続けるので、も
つと複雑な配電系統を設計する際に電気エネルギ
ー使用量を有効に制御することに対する関心が増
えて来ている。従つて、被保護回路に関する電気
状態のもつと複雑な分析を行なえるだけでなく、
他のしや断器との協調性能さえ大巾に良くなつた
しや断器が必要である。いつものように、この性
能を現在以下の価格で発揮できることが特に望ま
しい。

機械式指示器に関する諸問題の１つは、機械式
指示器が大型で、高価な上に、機械的“シヨツ
ク”に感じ易いことである。そこで、この発明の
目的は、より簡単で、安価な上に、余分な指示も
行なえる指示器手段を有することである。

デイジタル表示器で使用されるような小型の固
体表示パネルの使用が示唆されている。一定の表
示器読みを一定のトリツプ原因に対応させるアル
フアベツト数字コード化方法（１−瞬時、２−短
遅延、３−長遅延、４−地絡など）が使用され得
る。

マイクロプロセツサ制御回路式しや断器の場合
には、表示器は種々の相電流と地絡電流の少なく
とも一方の大きさ、および制御設定値のようなプ
レトリツプ・データも提供し得る。

指示器して使用された時に、表示器はしや断器
のトリツプ後に電力を供給されなければならな
い。これは、電池、充電コンデンサまたは外部電
源のような補助電源を必要とする。プレトリツプ
状態中、電力は検知中の電流から得ることができ
る。

従つて、この発明は、関連電気回路を通つて流
れる電流を通電するためのかつ指令により前記関
連電気回路を通つて流れる電流をしや断するよう
に動作するためのしや断手段と、このしや断手段
と対応する関係で配置され、前記しや断手段を通
つて流れる電流を検知して前記流れた電流に関係
した信号を供給するためのかつ動作電力を供給す
るための検知・電力供給手段と、多機能電流対時
間トリツプ特性を記憶するための記憶手段と、前
記検知・電力供給手段、前記記憶手段および前記
しや断手段の出力側へ接続され、関連回路につい
ての電気的パラメータを分析するためのかつ前記
しや断手段を通つて流れる電流が前記電流対時間
トリツプ特性を超える時に前記しや断手段を作動
するための電子手段と、この電子手段と相互接続
されかつしや断器外部から見ることができ、前記
パラメータの事実上瞬間的な実時間数字表示物を
或る期間の間表示するための数字表示手段と、前
記しや断手段の動作開始時に前記しや断手段に流
れた電流の値に相当する値を記憶するためのメモ
リ手段と、前記しや断手段の動作時に作動でき、
前記しや断手段を動作させる電流が前記しや断手
段を通つて流れることによつて超された前記多機
能電流対時間トリツプ特性の機能の数字ラベルを
前記数字表示手段へ提供し、これにより前記数字
表示手段がトリツプ原因情報を表示するようにす
るための手段とを備え、前記記憶手段は、前記多
機能電流対時間トリツプ特性の各機能を数字テー
ブルで区別するための手段を更に有し、前記数字
表示手段は、前記メモリ手段と相互接続されて前
記記憶値を表示する、にある。詳しく云えば、し
や断器は、アナログ信号をデイジタル値に変換す
るための手段と、デイジタル演算かつ論理プロセ
ツサと、しや断器の所望の電流対時間トリツプ特
性に相当する複数の値を記憶するためのメモリ・
アレイ手段とを備えている。プロセツサは、接点
を流れる電流の値のデイジタル表示をアナログ／
デイジタル変換手段に提供させるための信号を周
期的に発生する。プロセツサは、流れる電流値表
示をメモリに記憶した電流対時間トリツプ特性の
デイジタル表示と比較し、かつ検知した電流がし
や断器の電流対時間トリツプ特性を超える時しや
断手段を付勢して点開放動作を行なうための信号
を発生する。

電子手段は関連回路に関する電気的パラメータ
も分析する。しや断器の外部から見ることのでき
る数字表示手段は、電気的パラメータの数字表示
を行なうために設けられる。数字表示手段はフロ
ント・パネル表示装置の一部であり、このフロン
ト・パネル表示装置は電力が供給される複数個の
視覚表示指示器も含む。装置パワーアツプ時の不
要トリツプを防止するための、交流電流の各サイ
クル毎のピーク電流値を測定するための、かつも
し電流対時間トリツプ特性パラメータの信頼でき
ない値が入れられるならば最も安全なセツト値を
確保するための手段が設けられる。長遅延トリツ
プ動作および地絡事故トリツプ動作の正確な測定
と同様に、トリツプ原因およびトリツプ電流表示
も提供される。

この発明の望ましい一実施例を、添付図面につ
いて、以下、詳しく説明する。

一般的な物理的かつ電気的説明 この発明を具体化したモールド・ケース式しや
断器１０の斜視図、機能ブロツク図はそれぞれ第
１図、第２図に示されている。このしや断器１０
は３相電気回路で使用するための３極しや断器で
あるが、この発明はもちろん３相回路に限定され
ず単相回路や他の型式の多相回路にも使用でき
る。

トランスや配電盤の母線のような電源は入力端
子１２へ接続され、電気負荷は出力端子１４へ接
続されている。入力端子１２および出力端子１４
へ接続された内部導体１６はしや断接点１８へも
接続されている。接点１８はしや断器により電気
回路を選択的に開閉するのに役立つ。接点１８
は、これを開閉するための、手動で或は自動的に
開始される指令に応答する機構２０によつて操作
される。

変流器２４は、内部導体すなわち相導体１６を
流れる各相電流のレベルを検知するために各相導
体１６を取巻いている。変流器２４からの出力
は、回路を流れる地絡事故電流のレベルを検知す
る変流器２８からの出力と一緒に、トリツプ・ユ
ニツト２６へ供給される。このトリツプ・ユニツ
ト２６は、しや断器１０が接続される回路を流れ
る相電流および地絡電流のレベルを定期的に監視
し、かつトリツプ・コイル２２への指令信号を開
始させる。トリツプ・コイル２２は、被保護回路
での電気状態がトリツプ・ユニツト２６に記憶さ
れた所定限界を超える時にはいつでも、機構２０
を作動して接点１８を開かせる。正常な状態中、
機構２０は、手動制御器３２によつて印加され
る、手動で開始された指令で接点１８を開閉する
ための指令を受けることができる。

第１図から分るように、しや断器１０はモール
ドした絶縁ハウジング３４を含む。入力端子１２
および出力端子１４（第２図）はハウジング３４
の裏にあるので第１図には示されていない。ハン
ドル３６はハウジング３４の右側に取付けられて
オペレータに機構２０内のバネ（図示しない）を
手動で蓄勢させる。手動制御器３２はハウジング
３４の中央にある。窓３８，４０はそれぞれバネ
の蓄勢状態、接点１８の位置を表示する。オペレ
ータが押ボタン４２を押すと、内部電動機がハン
ドル３６で行なうことのできる手動蓄勢動作と同
じ仕方でバネを機械的に蓄勢する。オペレータが
押ボタン４４を押すと、バネに機構２０を作動さ
せて接点１８を閉じる。同様に、押ボタン４６
は、オペレータによつて押されると、バネおよび
機構２０に接点１８を開かせる。

トリツプ・ユニツト２６のパネルは第１図に示
すようにハウジング３４の左側にある。このパネ
ルは、被保護回路の電気的パラメータをオペレー
タに観察させるための数字表示器８０と、指示器
としての複数個の発光ダイオード（LED）８４，
８６および８８と、しや断器の最大連続電流を測
定するための定格プラグ７８と、しや断器の電流
対時間トリツプ特性を定めるためのプラグ・イン
式プログラマブル読出し専用メモリ（PROM）・
チツプ８２とを含む。

配電系統にしや断器を使用すること トリツプ・ユニツトの動作を説明する前に、配
電回路中のしや断器の機能をもつと詳しく説明し
ておくことが好都合であると考えて、そうする。
第３図は代表的な配電系統を示す。複数個の電気
負荷４８は２個の電気エネルギー源すなわち電源
５６および５８のどちらからもしや断器５０，５
２および５４を通して給電される。電源５６およ
び５８は、高圧給電線へ個別に接続されたトラン
スでも良いし、デイーゼル式の緊急用発電機でも
良く、或は両者の組合わせでも良い。電源５６か
らの電力は主しや断器５０を通して複数個の分岐
しや断器６０〜６６へ供給される。同様に、電源
５８からの電力は主しや断器５２を通して複数個
の分岐しや断器６８〜７４へ供給されることがで
きる。或は、電源５６または５８からその電力は
連絡しや断器５４を通して反対側の分岐しや断器
へ供給されても良い。一般に、主しや断器５０お
よび５２並びに連絡しや断器５４は、こちらの枝
路も両方の電源から同時に給電されないように協
調させられる。主しや断器５０および５２並びに
連絡しや断器５４の容量は、どの分岐しや断器の
容量よりも、通常、大きい。

例えば点７６で事故（異常に大きい電流が流れ
ること）が起れば、この状態は分岐しや断器６２
で検出されかつこの分岐しや断器６２は素速くト
リツプし、すなわち開いて事故をどの電源からも
切離すことが望ましい。点７６での事故は、例え
ば回路の２本の相導体の短絡によつて生じられた
大きな過電流状態かもしれないし、或は過負荷が
かゝつた電動機によつて生じられるようなしや断
器の定格よりもほんのわずかだけ高い過負荷状態
かもしれない。或は、そのような事故は、１本の
相導体での絶縁破壊によつて生じられた地絡事故
かもしれず、その場合比較的少量の電流が大地電
位で目的点へ流れるにすぎない。どの場合も、事
故は、その発生時に分岐しや断器６２が結電して
いた負荷へ結電中の主しや断器５０または５２或
は連絡しや断器５４でも検出できる。しかしなが
ら、主しや断器や連絡しや断器よりもむしろ分妓
しや断器６２だけが動作して電源から事故を切離
すことが望ましい。その理由は、万一主しや断器
や連絡しや断器がトリツプするならば、事故が起
きた枝路につながる負荷だけではなく、系統全体
の大部分への給電が断たれるからである。従つ
て、主しや断器５０および５２並びに連絡しや断
器５４は、事故検出後トリツプ動作開始前に長い
遅延時間を持つべきである。種々の型式の事故に
対する主しや断器、連絡しや断器および分岐しや
断器間の遅延時間の協調は、トリツプ・ユニツト
で複雑な制御を行なう必要がある主な理由であ
る。

電流対時間トリツプ特性 上述したようにしや断器間の協調をとるため
に、各しや断器の電流対時間トリツプ特性は特定
されなければならない。しや断器は第４図に示す
のと同様な特性を伝統的に呈しており、第４図に
おいて横軸と縦軸は両方共対数表示で描かれてい
る。しや断器の最大連続電流定格よりも小さい電
流が流れている時、しや断器はむしろ閉じたまゝ
である。しかしながら、電流が増大し、もし過電
流が或る期間持続するならば、或る点例えば第４
図の点３００において、当然、しや断器がトリツ
プすることが望ましい。点３００で特定されたよ
うな最大連続電流定格に等しい電流が持続するな
らば、しや断器が大体60秒でトリツプすることは
第４図から理解できる。

電流値が少し大きくなると、しや断器がトリツ
プするのに要する時間は短くなる。例えば点３０
２で特定されたような最大連続電流定格の1.6倍
の所では、しや断器が約20秒でトリツプする。点
３００と３０４の間の直線部分がしや断器の長遅
延トリツプ特性または熱トリツプ特性として知ら
れているのは、この特性が伝統的なしや断器では
バイメタル素子によつて呈されたからである。長
遅延トリツプ特性が始まる電流レベルおよび長遅
延トリツプ特性上の任意の点に達するまでに要す
るトリツプ時間は両方共調節できることが望まし
い。これらのパラメータはそれぞれ長遅延ピツク
アツプ・レベル、長遅延トリツプ時間として知ら
れ、各々矢印３０６，３０８で示される。

例えば最大連続電流定格の12倍以上の極めて大
きい過電流レベルでは、しや断器ができるだけ速
くトリツプすることが望ましい。この点３１２が
“瞬時”トリツプ・レベルまたは磁気トリツプ・
レベルとして知られているのは、伝統的なしや断
器が接点と直列の電磁石を用いて最も速い応答を
行なつたからである。瞬時ピツクアツプ・レベル
は矢印３１４で示すように、通常、調節できる。

配電系統内のしや断器の協調を助けるために、
中型のしや断器は長遅延トリツプ特性と瞬時トリ
ツプ特性の間に短遅延トリツプ特性３１６を付加
した。この発明は矢印３１８，３２０でそれぞれ
示すように短遅延ピツクアツプ・レベル、短遅延
トリツプ時間の両方を調節させる。

或る状態では、短遅延トリツプ特性におけるト
リツプ時間が電流の２乗に反比例することが望ま
しい。これはI²t特性として知られており第４図
に破線３１０で示されている。

トリツプ・ユニツトの機能およびモード この発明を用いるトリツプ・ユニツト２６の機
能およびモードについて説明する。定格プラグ７
８はトリツプ・ユニツト２６のフロント・パネル
に挿入され、しや断器で保護中の回路に許される
べき最大連続電流を特定する。これは、フレー
ム・サイズとして知られる、しや断器の実際の容
量よりも小さくて良い。例えばしや断器のフレー
ム・サイズは1600Aであり得る。しや断器が最初
設置される時には被保護回路の相導体はわずか
1200Aの電流しか連続供給しないようなサイズで
あり得る。従つて、定格プラグはトリツプ・ユニ
ツトに挿入され、、たとえしや断器自体が1600A
を安全に連続通流できてもしや断器で許される最
大連続電流がわずか1200Aであることを確保す
る。

この発明の残りの説明全体を通じて、電流レベ
ルは定格プラグで特定された最大連続電流の倍数
として述べられ得る。このきまりは、例えば最大
連続電流の３倍の電流レベルを示すための３パ
ー・ユニツト（per unit）おなわち3P.U.として
表わされる。

トリツプ・ユニツト内部の電子回路装置は被保
護回路に関する電気状態の現在値および現在セツ
トされているようなしや断器の電流対時間トリツ
プ特性を定める種々の限界セツト値を、数字表示
器８０（第１図）に逐次表示させる。
LED848688は、地絡事故電流、長遅延過電流、
瞬時過電流がトリツプ動作の原因だつたかどうか
を示す。

数字表示器８０および定格プラグ７８の右下に
は、インテル社で製造された型式3601のようなプ
ラグ・イン式PROMモジユール８２があつて、
この特定のしや断器の電流対時間トリツプ特性を
特定する種々の限界値やセツト値が記憶されてい
る。種々のセツト値をこのPROMモジユール８
２へロードする方法およびこのPROMモジユー
ル８２がトリツプ・ユニツトによつて使用される
仕方は後の章で説明する。

装置の説明 トリツプ・ユニツトは、インテル社で製造され
た型式8048のようなデイジタル演算、論理かつカ
ード制御プロセツサすなわちマイクロコンピユー
タ（以下マイコンと云う）１５４を含み、かつ第
５図にブロツク図で示される。この章は、第５図
の各ブロツクについて述べ、かつトリツプ・ユニ
ツトの動作説明を行なう。

マイコン１５４は、演算、論理かつ制御ユニツ
ト（AW）１５３、64バイト（１バイトは８ビツ
ト）の読出し／書込み速呼出しメモリ（RAM）
１５５、1Kバイトの読出し専用メモリ（ROM）
１５７、８ラインのデータ・バス１７２並びに８
ラインの２個の入出力ポートすなわちポート１お
よびポート２を含む。8048のようにRAMおよび
ROMを内蔵するようなものではなく、外部メモ
リを必要とする他の型式のデイジタル演算、論理
かつ制御プロセツサも使用できる。マイコンの詳
しい説明は、インテル社から発行された“MCS
−48マイコンのユーザ用マニユアル”を参照され
たい。

回路説明 第５図のブロツク図および第６図の詳しい接続
図を参照しながら、まず表示部７９について説明
する。この表示部７９は４個のデータ・ラツチ
IC５，IC６，IC７およびIC８並びに４数字液晶
式数字表示器８０から成る。これらのデータ・ラ
ツチは型式MC14543で良い。表示データはマイ
コンのデータ・バス１７２に多重化され、４つの
最下位ビツトはデータを表わしそして４つの最上
位ビツトは数字表示器８０上の位置を表わす。こ
の数字表示器８０はそのバツクプレイン
（backplane）・クロツクを内部タイマ９２から導
出する。この内部タイマ９２は、そのクロツク信
号をマイコン１５４から受けないならば、マイコ
ンをリセツトする機能も果す。正常な動作時に
は、マイコンは主プログラム・ループを実行する
毎にパルスを出す。

第５図のブロツク図から理解できるように、
PROM８２はそのアドレスをデータ・バス１７
２から受けてその内容をポート１を通して出力す
る。表示部７９およびPROM８２のアドレス・
ラインが両方共データ・ライン１７２へ接続され
ているので、PROMのためのアドレス情報は勝
手に直された表示を生じさせようとする。しかし
ながら、アドレス情報は、その直後に有効表示情
報が続くように、わずか数／10秒の間だけデー
タ・バスに現われる。従つて、数字表示器は
PROMアドレス情報に応答するための時間を持
たず、そしてオペレータは有効表示情報だけを見
る。

出力サブシステム９４は、型式A775コンパレ
ータIC２の半分、クワド・ノア・ゲートIC１０
およびクワド・ナンド・ゲートIC１１から成る。
マイコン１５４は、地絡事故ピツクアツプ後、ポ
ート２からコンパレータIC２を通してインター
ロツク出力信号をセツトする。マイコンは、トリ
ツプ後、ナンド・ゲートIC１１を通して対応す
るLED８４，８６または８８をセツトする。

ノア・ゲートIC１０は、地絡事故時、短遅延
トリツプ時、唯一のSCR９８を点弧するための
高レベル出力信号を供給する。ノア・ゲートIC
１０は、また、このトリツプをパワー・アツプ中
RESET信号に続かせ、従つて電力が最初に供給
された後10ｍｓのマイコン不安定期間中の偽トリ
ガを防止する。

入力サブシステム１００は、コンデンサ９０お
よび９１を含む２個のピーク検波器、型式
ZN425Jのデイジタル／アナログ（D1A）コンバ
ータIC４、コンパレータIC２の残り半分並びに
アナログ・スイツチIC３から成る。コンデンサ
９０，９１は交流ラインの各サイクル中それぞれ
相電流、地絡電流のピーク値を記憶する。ピーク
値はそれからマイコンによつて毎サイクル読出さ
れる。コンデンサ９０および９１は、ポート２に
よつて作動されたトランジスタ９６およびナン
ド・ゲートIC１１を通して、マイコンによつて
各サイクル中後でリセツト（放電）される。

入力サブシステム１００からの信号のアナロ
グ／デイジタル（Ａ／Ｄ）変換は、Ｄ／Ａコンバ
ータIC４およびコンデンサIC２を用いる繰返し
技術によつて行なわれる。デイジタル値はマイコ
ン１５４によつてＤ／ＡコンバータIC４へ供給
される。この値はアナログ値に変換されてコンパ
レータIC２へ供給される。この値は、コンデン
サ９０または９１からアナログ・スイツチIC３
を通して供給された値と比較され、かつIC４に
よつて供給された値の方が大きいかどうかを示
す。この比較の結果はT1試験入力端子を通して
マイコン１５４へ供給され、その時マイコン１５
４はIC４への新しい値を発生する。このプロセ
スはマイコン１５４で発生された値がアナログ・
スイツチIC３から供給された値と極めて近くな
るまで繰返され、そして結果はマイコン１５４の
アキユームレータに保持される。この技術は第８
図のフロー・チヤートにもつと詳しく示されてい
る。

トランジスタ１０２および１０４並びにその関
連部品の機能は、変流器２４からの相電流または
変流器２８からの地絡電流を非トリツプ動作中定
格プラグ抵抗１０５へ向けることである。しかし
ながら、トリツプ状態が検知されかつトリツプ用
SCR９８がターン・オンされる時、トランジス
タ１０２および１０４はターンオフされ、これに
よつて相電流信号または地絡電流信号の事実上全
てを積極的なトリツプ作用のためのシヤント・ト
リツプ・コイル２２へ向ける。

トリツプ・ユニツト用電力は再充電可能な電流
によつて供給され、この電流の充電々力は変流器
２４から得られる。或は、電力は変流器２４から
直接導出しても良いし、また相導体１６への接続
を通して独自に導出しても良い。

動作説明 この発明の動作はこの章で詳しく述べる。最初
の部分には、プログラムのゼネラル・フロー・チ
ヤートおよびメモリの割付けを示す。主ループか
ら呼出された主サブルーチンは第２の部分で詳し
く説明する。

データ・メモリの割付け マイコン１５４の内部RAM１５５の割付けは
表に示されている。

表 データ・メモリ・マツプ（RAM） 63 長遅延ピツクアツプ（LDP） 62 長遅延時間（LDT） 61 短遅延ピツクアツプ（SDP） 60 短遅延時間（SDT） 59 瞬間トリツプ・セツト値（ITS） 58 地絡事故時間（GFT） 57 地絡事故時間（GFT） 56 55 54 合計６＝GFTの計算単位 53 合計４＝SDTの計算単位 52 合計45＝自己検査合計４ 51 合計65＝自己検査合計45 50 49 48 47 46 合計３＝LDTの下位のTALLY 45 合計２＝LDTの中頃のTALLY 44 合計１＝LDTの上位のTALLY 43 42 41 トリツプ・フラグ 40 サイクル・カウンタ 39 瞬時電流の現在値 38 地絡電流の現在値 37 36 トリツプ値 35 34 表示指標 33 次の表示のアドレスの低バイト 32 次の表示のアドレスの高バイト 表から明らかなように、上から７つの位置は
LDPおよびLDTのような限界セツト値をロード
するのに使用される。これらの位置での値は外部
PROM８２の読出し後４秒毎にリフレツシユさ
れる。地絡事故機能、短遅延機能および長遅延機
能のための計算単位（tally）もRAMに保持され
る。表示されるべき次の情報のアドレス、地絡電
流および瞬時電流の現在値並びにトリツプ値は図
示の位置に記憶される。これらの値のアドレス指
定は、特定のアドレスを含むレジスタφ（Rφ）ま
たはレジスタ１（Ｒ１）を通して間接的に行なわ
れる。

データ・メモリの下32語は、上述した“インテ
ル・ユーザ・マニユアル”に説明されているよう
にマイコンの標準“準備”機能のために使用され
る。

主ループ 第７図に示す主ループのフロー・チヤートにつ
いて説明する。装置がパワー・アツプされるか或
はフロント・パネル上のリセツト用押ボタンが押
された後、マイコン１５４のプログラム・カウン
タにはφφφ（16進数）が自動的にロードされる。
この位置での命令はマイコンに３つの初期状態設
定ルーチンすなわち“RAMをクリヤーせよ”、
“表示器にφφφ.φをロードせよ”および“判断ト
リツプ機能を行なえ”をもたらす。後者の機能で
は、相電流の現在値は9.0P.U.すなわち定格電流
の９倍と比較される。従つて、トリツプ・ユニツ
トがまずパワー・アツプされる時もししや断器が
高い過負荷を受けているならば、プログラムはし
や断器を0.5ｍｓ以内にトリツプできる。これら
の初期状態設定ルーチンはパワー・アツプ中また
はリセツト中のみ実行される。

この点でプログラム・カウンタはFF（16進数）
すなわち255（10進数）までデクリメントされる。
このカウントは外部PROM８２から読出すこと
をマイコン１５４に知らせる。もしPROM８２
が読出し不能（内容＝φφHまたはFFH）か或は
検査合計が無効ならば、マイコンの内部ROM１
５７からの最小の限界セツト値は対応するRAM
位置でロードされる。さもなければ、PROM８
２の最後の16の記憶位置が読出される。従つて、
2KのPROMを使用すれば、新しいPROMが用い
られなければならない前に、ユーザは新しい限界
値組をPROMに16回再プログラムできる（16×
16の値×８ビツト／値＝2048）。PROMから値を
読出した後、プログラムはエントリー位置
BEGINにジヤンプする。これが主ループの開始
点である。

マイコン１５４の内部ROM１５７はルツクア
ツプ・テーブルを含み、このルツクアツプ・テー
ブルは表示されるべき種々のパラメータ値をエネ
ーブルするためのフオーマツトを作るサブルーチ
ンのアドレスを収容する。指標レジスタＲ３４
（φで初期状態設定されかつ各表示ルーチンによ
つて更新された）を通して、次の表示ルーチンの
アドレスは読出されてRAM１５５のＲ３３およ
びＲ３２に記憶される。

次に、プログラムの４つの主機能すなわち瞬時
トリツプ機能、短遅延トリツプ機能、長遅延トリ
ツプ機能および地絡事故トリツプ機能が入れられ
る。これらの機能は次の章で詳しく説明する。

自己検査ルーチンが次に実行される。このルー
チンでは、Ａ／Ｄコンバータ、短遅延ピツクアツ
プ機能および地絡事故試験機能が検査される。も
し故障が検出されると、故障フラグはセツトされ
そしてエラー・コードはRAM１５５に記憶され
る。

ピーク相電流、ピーク地絡電流を記憶するため
のコンデンサ９０，９１は放電され、そして行な
われた遅延時間は16.667ｍｓよりも主ループの命
令を実行する際に費された時間だけ短い。

フラグが次に検査されてトリツプ動作が起つた
かどうかを決定する。もしイエスなら、トリツプ
を起させた相電流または地絡電流の値が今や表示
される。トリツプ・ユニツトがその電源を外部に
求めるので、トリツプ動作はマイコンのソフトウ
エアの実行を禁止しない。

第１サイクル後、主力カウンタは254Dにある。
この数は数字表示器８０によつて表示されるべき
他のパラメータを選択することをマイコン１５４
に知らせる。このカウントが循環的であることを
自覚すれば、PROM８２から読出した直後およ
びその後255×16.667ｍｓ（4.27秒）たつて選択さ
れることが分る。

パラメータの表示は単位フオーマツト毎の３つ
の数字であり、表示中のパラメータは数字コード
によつて区別される。この数字コードは、下記の
ように、数字表示器８０の一番左の数字でのパラ
メータ値と同時に現われる。

１ 現在の相電流 ２ LDP ３ LDT ４ SDP ５ SDT ６ GFP ７ GFT ８ 瞬時トリツプ・レベル ９ 現在の地絡電流 カウンタが125（2.1秒）に達する時かつもしエ
ラーが自己検査ルーチン中に見出されたならば、
エラー・コードはパラメータ値の代りに数字表示
器８０に表示される。すなわち、Ａ／Ｄ変換故障
または瞬時トリツプ機能故障のための１、短遅延
機能故障のための２、地絡事故トリツプ機能故障
のための３および最小のセツト値が使用中である
ことを示すための４である。これは、数字表示器
８０に、２秒毎にパラメータ値からエラー・コー
ドへ変えさせ、エラーが見出されたことをユーザ
に示す。

詳しい動作説明 この章はゼネラル・フロー・チヤートに示され
た機能ブロツクを詳しく説明する。各機能ブロツ
ク毎のフロー・チヤートを参照されたい。

まず、瞬時トリツプ機能および短遅延トリツプ
機能を第９図のフロー・チヤートについて考察し
よう。これらの２つのルーチンを入れる時、マイ
コン１５４はＤ／ＡコンバータIC４のアナログ
出力を相電流用ピーク検波器へ、それぞれ6.8K、
220K、220Kの抵抗１０８，１１０，１１２を通
して切換える。これは1P.U.の基準化倍率（160
のデイジタル表示）を生じる。Ａ／Ｄ変換ルーチ
ン（第８図）は今や呼出され、0.26ｍｓ（104の命
令×2.5μsの平均実行時間）続く。

Ａ／Ｄ変換ルーチンはアキユームレータをクリ
ヤすることによつて働き、その最上位ビツトを試
験値としてセツトする。この値はＤ／Ａコンバー
タへ送られて対応するアナログ値を生じさせる。
このアナログ値はコンデンサ９０によつて提供さ
れた相電流値と比較される。もし試しアナログ値
が相電流よりも小さいならば、１ビツトから成る
試し値は、レジスタＲ３に保持される相電流値の
デイジタル連続近似に加算される。アキユームレ
ータ中の試験ビツトは１場所右へシフトされ、対
応するアナログ試験値が発生され、比較が行なわ
れ、そして比較の結果次第ではビツトはレジスタ
Ｒ３に保持されたりされなかつたりする。同様に
して、アキユームレータ中の８ビツト全部が試験
され、そして第８ビツトの試験終了時にＲ３に保
持された値はアキユームレータへ転送される。

現在の相電流（PPC）のデイジタル値は、短
遅延ルーチンで表示されかつ使用されるために、
RAM１５５に記憶される。もしPPCがITSより
も大きければ、トリツプ動作が実行される。これ
は、トリツプを起させた電流値（数字表示器８０
に表示されるべき）を記憶しかつトリツプ原因を
示すために適当なLED８４，８６または８８を
発光させる機能を含む。さもなければ、短遅延ト
リツプ機能に入る。

短遅延ルーチンでは、計算単位（TALLY）は
もしPPCがSDPよりも大きければ毎サイクル、
インクリメントされる。TALLYはSDTに相当
する値と比較される。TALLYがSDTよりも大
きければ、トリツプ動作は実行される。逆に小さ
ければ、長遅延試験ルーチンも入る。もしPPC
がSDPよりも小さければ、短遅延TALLYは０へ
リセツトされる。この点で第１０図に示すような
長遅延試験（LDTST）へ入る。

エントリー時、LDTST機能はIC３を通して相
電流用ピーク検波器へ切換わる。しかしながら、
これはそれぞれ3.3K、220Kの抵抗１１４，１１
６（第６Ｂ図）を通して行なわれる。従つて、
Ａ／Ｄ変換プロセスの閾値レベルは２倍になる。
瞬時トリツプ機能および短遅延機能では1P.U.が
16Dとしてエンコードされたことに留意すれば、
今や1P.U.は32Dとしてエンコードされる（3.12
％の分解能）ことが理解できる。

長遅延タイミングのために、(i)²に比例する量
が計算されなければならない。この値は、累算レ
ジスタへ加算され、その後LDPセツト値が超え
られる時にはいつでもLDTと比較される。累算
レジスタ“(i)²t”を提示する。一例を示せば下記
のとおりである。

LDP＝1P.U.＝32D LDT＝２秒 と仮定すれば、 Ｉ（PPC）＝6P.U.＝32D×６＝192D i²＝（192）²＝36.864 しかしながら、i²を記憶する代りに、量i²／４
が保持されるのはメモリのスペースが少ないこと
が必要であるためであり、そして充分な分解能は
まだ維持される。従つて、 i²／４＝36.864/4＝9216 である。

もしi²／４が1/60秒毎に24ビツトの計算単位へ
累算されるならば、２秒では計算単位は、 9216×60×２＝1105920D であり、これは計算単位の上位８ビツトを値 1105920／2¹⁶＝17D にもたらす、従つて17Dすなわち11Hとしてエン
コードされた２秒のLDTセツト値は所望どおり
丁度２秒で達せられる。従つてLDTセツト値＝
秒の＃×17/2である。PPCがこれよりも小さい
とトリツプ・ユニツトはこのカウントに達するの
により長い時間がかゝり、そしてより大きPPC
ではトリツプ・ユニツトはより速くそのカウント
に達する（時間は(i)²に対して逆比の関係にあ
る）。

第１０図のフロー・チヤートから分るように
PPCがLDPよりも小さい時、計算単位TALLYは
A4H＝164Dの一定値だけデクリメントされる。
この数は（LDP分）2/4すなわち（0.8×32D）2/
４＝164Dを表わす。

地絡事故試験機能が次に行なわれる。従来のト
リツプ・ユニツトでは、相電流がしや断器のフレ
ーム定格の３倍〜10倍である非地絡事故時、仮想
地絡事故電流（変流器の加工品）が不適当なトリ
ツプを起させないように、GFP不感性にされる。
このトリツプ・ユニツトでは、第１１図のフロ
ー・チヤートから分るように、別な補正作用が行
なわれる。従来技術の場合と同様にPPCが7.0P.
U.以上の時、GFPは不感性にされるが、1.0P.U.
〜7.0P.U.のPPCに対しては仮想地絡電流が検知
した地絡電流からPPC／４を減算することによ
り考慮される。この方法は、もちろん、アナログ
回路のような他の手段で行なうこともできる。

もし現在の地絡電流がGFPセツト値よりも大
きければ、地絡インターロツク出力がセツトされ
てこのしや断器が地絡事故を監視中であることを
他のしや断器へ知らせる。次に、短遅延計算単位
に似た計算単位がデクリメントされる。もしこの
計算単位がGFTよりも大きければ、トリツプ動
作は行なわれる。さもなければ、プログラムは自
己検査ルーチンに入る。

もし現在の地絡電流がそのセツト値よりも小さ
くてセツト値の半分よりも大きいならば、地絡イ
ンターロツク出力はセツトされる。その上、セツ
ト値よりも小さい全ての地絡電流値に対して、
TALLYはデクリメントされ（短遅延の場合のよ
うなリセツトではない）、そして自己検査ルーチ
ンへ入る。

第１２図の自己検査ルーチン（SFCHK）を参
照すれば、このルーチンは、全サイクル毎に行な
われ、ピーク検波用コンデンサ９０および９１を
リセツトしかつ地絡事故トリツプ機能および短遅
延トリツプ機能の現在実施中の計算単位を検査
し、主ループの誤作用に対してユーザに警報を発
する。これは、主ループ中で2.1秒毎に検査され
るフラグをセツトしかつエラ・コードを記憶する
ことにより、行なわれる。もしフラグがセツトさ
れるならば、主ループはエラー・コード番号を数
字表示器８０上に出現させる。従つて、パラメー
タ値を４秒表示する代りに、エラー・コードとパ
ラメータ値を交互に2.1秒表示させる。

上述したように、第１３図に示す読出しルーチ
ンは、PROMプログラマによりユーザに外部
PROMを16回再プログラムさせる。それは、ま
た、もしPROMが正しくプログラムされなかつ
たか或はPROMが不明ならば、しや断器のため
の最小セツト値をロードする。

一例として、セツト値はPROM８２中で下記
のようにエンコードされ得る。

例 （×32） LDP of 0.8P.U. ＝0.8×32＝26D＝1AH （×8.5） LDT of ２秒 ＝２×8.5＝17D＝11H （×16） SDP of 1.5P.U. ＝1.5×16＝24D＝18H （×１） SDT of 20サイクル ＝20×１＝20D＝14H （×64） GFP of 0.2P.U. ＝0.2×64＝12.8D＝0DH （×１） GFT of 20サイクル ＝20×１＝20D＝14H （×16） ITC of 8.0P.U. ＝８×16＝128D＝80H このフオーマツトでは、セツト値はプログラム
によつて使用されるべく用意される。しかしなが
ら、４秒毎に表示されるためには、セツト値は
各々認識可能な10進文字に変換されなければなら
ない。

従つて、全ての表示ルーチンは表示値の整数部
および分数部を16進フオーマツトからBCDへ変
換するためのルーチンを呼出す。BCD値はラツ
チ・デコーダによつて７セグメント・フオーマツ
トに変換される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化したしや断器の斜視
図、第２図は第１図に示したしや断器の機能ブロ
ツク図、第３図は第１図および第２図のしや断器
を用いる配電系統のブロツク図、第４図は代表的
な電流対時間トリツプ特性を対数−対数表示した
グラフ、第５図は第１図および第２図に示したし
や断器中のトリツプ・ユニツトのブロツ図、第６
Ａ図および第６Ｂ図は第５図に示したトリツプ・
ユニツトの一部の詳しい接続図、第７図はマイコ
ンのメモリに記憶されたプログラムのゼネラル・
フロー・チヤート、第８図はトリツプ・ユニツト
の１構成部品であるマイコンのメモリに記憶され
たＡ／Ｄルーチンのフロー・チヤート、第９図は
第７図のプログラム中の瞬時トリツプ機能および
短遅延トリツプ機能のフロー・チヤート、第１０
図は第７図のプログラム中の長遅延トリツプ機能
のフロー・チヤート、第１１図は第７図のプログ
ラム中の地絡事故トリツプ機能、第１２図は第７
図のプログラム中の自己検査ルーチンのフロー・
チヤート、第１３図は第８図のプログラム中の外
部PROMを読出すためのルーチンのフロー・チ
ヤートである。 １０はしや断器、１２は入力端子、１４は出力
端子、１６は相導体、１８は接点、２０は機構、
２２はトリツプ・コイル、２４と２８は変流器、
２６はトリツプ・ユニツト、３２は手動制御器、
３４はハウジング、７８は定格プラグ、７９は表
示部、８０は数字表示器、８２はPROM、８４
〜８８はLED、９２は内部タイマ、９４は出力
サブシステム、１００は入力サブシステム、１５
３はAW、１５４はマイコン、１５５はRAM、
１５７はROM、IC２はコンパレータ、IC３はア
ナログ・スイツチ、IC４はＤ／Ａコンバータ、
IC５〜IC８はデータ・ラツチ、IC１０はノア・
ゲート、IC１１はナンド・ゲートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 関連電気回路を通つて流れる電流を通電する
   ためのかつ指令２０，２２，３２により前記関連
   電気回路を通つて流れる電流をしや断するように
   動作するためのしや断手段１８と、このしや断手
   段と適切な関係で配置され、前記しや断手段を通
   つて流れる電流を検知して前記流れた電流に関係
   した信号を供給するためのかつ動作電力を供給す
   るための検知・電力供給手段２４，２８，１００
   と、多機能電流対時間トリツプ特性を記憶するた
   めの記憶手段８２と、前記検知・電力供給手段の
   出力側へ接続されると共に前記記憶手段および前
   記しや断手段へも接続され、前記関連電気回路に
   ついての電気的パラメータを分析するためのかつ
   前記しや断手段を通つて流れる電流が前記電流対
   時間トリツプ特性を超える時に前記しや断手段を
   作動するための電子手段（第５図の１５４，７
   ９，９４，１７２とを備え、前記記憶手段は、前
   記多機能電流対時間トリツプ特性の各機能を数字
   テーブルで区別するための手段を更に有するしや
   断器において、前記電子手段と相互接続されかつ
   しや断器外部から見ることができ、前記パラメー
   タの事実上瞬間的な実時間数字表示物を或る期間
   の間表示するための数字表示手段８０と、前記し
   や断手段の動作開始時に前記しや断手段に流れた
   電流の値に相当する値を記憶するためのメモリ手
   段１５５，１５７と、前記しや断手段の動作時に
   作動でき、前記しや断手段を動作させる電流が前
   記しや断手段を通つて流れることによつて超され
   た前記多機能電流対時間トリツプ特性の機能の数
   字ラベルを前記数字表示手段へ提供し、これによ
   り前記数字表示手段がトリツプ原因情報を表示す
   るようにするための手段とを設け、前記数字表示
   手段は、前記メモリ手段と相互接続されて前記記
   憶値を表示することを特徴とするしや断器。 ２ 数字ラベルが単一数字の数値である特許請求
   の範囲第１項記載のしや断器。