JPH03212117A - 負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、主回路に地絡電流が流れたときにその主回路
を遮断する地絡保護動作を行なうようにした負荷制御装
置に関する。

（従来の技術） この種の負荷制御装置の一例として、電動機などの負荷
の制御及び保護機能を有したコントロールセンタが知ら
れている。即ち、コントロールセンタにおいては、配線
用遮断器、電磁接触器。

電流変換器などの主回路器具を単位回路毎にまとめた複
数のユニットを多段に収納すると共に、各ユニット毎に
始動停止表示ランプ、始動用操作スイッチ、停止用操作
スイッチなどを備えた表示操作パネルを設けることによ
り構成されている。また、近年においては、ユニットの
仕様変更に容易に対処可能とするために、電子応用技術
を採用することによって、複数の制御及び保護機能のう
ち必要な機能を適宜に設定、追加、変更できる構成とす
ることも行われており、第５図にその一例を示す。

即ち、この第５図はコントロールセンタの１ユニット分
の回路構成の概略を示すもので、三相の電源母線１と負
荷である電動機２との間の主回路３には、夫々配線用遮
断器４．電磁接触器５．主回路電流検出用の電流変換器
６及び地絡電流検出用の零相変流器７が設けられている
。配線用遮断器４の負荷側には、操作用変圧器８の一次
側が接続されており、この変圧器８の二次側には制御母
線９ａ、９ｂが接続されている。

上記制御母線９ａ、９ｂから図示しない直流電源回路を
介して給電される制御部１０は、マイクロコンピュータ
から構成した論理演算回路１１を中心に構成されている
。この論理演算回路１１は、夫々操作装置である始動用
操作スイッチ１２．停止用操作スイッチ１３及び前記電
磁接触器５が有する常開形補助接点５ａからの各オン信
号を入力回路１４を介して受け、且つ電流変換器６及び
零相変流器７からの各信号を夫々Ａ／Ｄ変換回路１５を
介して受けると共に電磁接触器５の動作コイル５ｂを出
力回路１６を介して通断電制御するようになっている。

記憶回路１７には、過電流、欠相、不足電流、地絡など
の保護動作並びに瞬時停電再始動、限時再始動などの制
御動作を実行するための制御プログラム及び機能データ
が記憶されており、論理演算回路１１は、上記制御プロ
グラム、機能データ及び前記入力信号に基づいた保護動
作並びに制御動作を実行する。設定部１８は、記憶回路
１７に記憶する上記機能データをコントロールセンタの
設置現場において所望に設定１選択できるように図示し
ない多数の選択スイッチなどにより構成されている。

このような構成により、主回路３を構成する３相のケー
ブルのうちの１本に地絡事故が発生した場合には、零相
変流器７が地絡電流を検出し、Ａ／Ｄ変換回路１５を介
して論理演算回路１１がこの信号を受は付けて出力回路
１６を介して動作用コイル５ｂを制御することにより電
磁接触器５をオフさせ、もって負荷としての電動機２へ
の給電を遮断するようになっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のようなコントロールセンタにおい
て、地絡の検出により電磁接触器５による断電が行われ
たときには、地絡の発生点を特定して復旧する必要があ
るが、特にコントロールセンタと負荷との間が長い場合
には主回路３における地絡点を発見するのが難しく、そ
の復旧に時間がかかってしまうという不具合があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その
目的は、主回路に地絡事故が発生した場合に、その地絡
点を推測することができ、従って復旧を迅速に行うこと
ができる負荷制御装置を提供するにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、電源母線及び負荷間の主回路で地絡電流が流
れたときにその主回路を遮断する地絡保護動作を行うよ
うにした負荷制御装置を対象とし、前記地絡保護動作が
行われたときに前記主回路の地絡相及び健全相の負荷端
側を接続した状態でこれらの相間に直流電圧を印加する
直流電源、及び前記地絡相における前記直流電圧印加部
位と接地端子との間に現れる電圧を検出する電圧検出手
段、並びに前記直流電源による印加電圧と前記電圧検出
手段による検出電圧との比を演算して出力する演算手段
を設けて構成したところに特徴を有する。

（作用） 本発明の負荷制御装置によれば、地絡事故が発生して地
絡保護動作が行われたときにおいて、次のようにして地
絡発生点が推測できる。即ち、まず負荷から主回路を取
り外し、主回路のうち地絡の発生している地絡相と発生
していない健全相と負荷端側において接続する。そして
、この状態で、主回路の電源母線側において、直流電源
により上記主回路の地絡相と健全相との間に直流電圧Ｅ
を印加する。このとき、直流電源がらの電流は、主回路
の健全相、負荷端側の接続点そして主回路の地絡相を介
して（或はその反対の経路）流れることになる。この場
合、主回路を構成する各ケーブルの抵抗値は長さに略比
例しているので、電圧印加部位から負荷端側の接続点ま
での距離をＬとすると、上記した電圧Ｅは地絡相及び健
全相の２相分である２Ｌの長さのケーブルに印加されて
いることになる。一方、電圧検出手段により、地絡相に
おける直流電圧印加部位と接地端子との間に現れる電圧
Ｅｓが検出されるが、この電圧Ｅｓの値は、上記の直流
電圧印加部位から地絡点までの距離Ｌｓに相当する抵抗
性による電圧として現れているものである。従って、演
算手段により、上記電圧Ｅに対して検出された電圧Ｅｓ
の比率を演算することにより、地絡発生点の位置が推測
できるのである。

（実施例） 以下、本発明をコントロールセンタに適用した場合の一
実施例について第１図乃至第４図を参照しながら説明す
る。

まず、全体構成の外観を示す第３図において、コントロ
ールセンタ本体２１にはユニット化された単位装置２２
が多段に配設されており、後述するように集中的な制御
及び保護の管理を行っている。そして、各単位装置２２
は第２図に示すような電気的構成となっている。

即ち、第２図において、三相の電源母線２３と負荷たる
電動機２４との間には主回路２５が介在され、この主回
路２５には電源側から順次配線用遮断器２６．電磁接触
器２７．主回路電流検出用の電流変換器２８及び地絡電
流検出用の零相変流器２９が設けられている。また、主
回路２５において、配線用遮断器２６の負荷側には操作
用変圧器３０の一次側が接続されており、この変圧器３
０の二次側には制御母線３１ａ、３１ｂが接続されてい
る。

上記制御母線３１ａ、３１ｂから図示しない直流電源回
路を介して給電される制御部３２は、マイクロコンピュ
ータから構成した演算手段たる論理演算回路３３を中心
に構成されている。この論理演算回路３３は、夫々操作
装置である始動用操作スイッチ３４．停止用操作スイッ
チ３５及び電磁接触器２７が有する常開形補助接点２７
ａからの各オン信号を入力回路３６を介して受け、且つ
電流変換器２８及び零相変流器２９がらの各信号を夫々
Ａ／Ｄ変換回路３７を介して受けると供に、電磁接触器
２７の動作コイル２７ｂを出力回路３８を介して通電制
御するようになっている。記憶回路３９には過電流、欠
相、不足電流、地絡等の保護動作並びに瞬時停電再始動
、限時再始動などの制御動作を実行するための制御プロ
グラム及び機能データが記憶されている。論理演算回路
３３は、上記制御プログラム、機能データ及び前記入力
信号に基づいた保護動作並びに制御動作を実行する。設
定部４０は、記憶回路３９に記憶する上記機能データを
コントロールセンタの接地現場において所望に設定１選
択できるように図示しない多数の選択スイッチなどによ
り構成されている。

さて、制御部３２には３個の検出端子４１ａ乃至４１ｃ
が設けられており、検出端子４１ａ及び４１ｂは、夫々
スイッチ４２ｇ及び４２ｂを介して直流電源４３の正負
の各端子に接続されている。

検出端子４１ｃはスイッチ４２ｃ及び電圧検出手段たる
電圧計４４を介して直流電源４３の負端子に接続されて
いる。この電圧計４４の検出電圧は論理演算回路３３に
出力されるようになっている。

そして、スイッチ４２ｇ乃至４２ｃは連動してオンオフ
動作されるようになっている。また、直流電源４３の両
端子間には電圧計４５が接続されており、その検出電圧
は論理演算回路３３に出力されるようになっている。出
力部４６は論理演算回路３３からの出力信号に基いて後
述する地絡点の予想位置を図示しない表示部に表示させ
る。

次に、上記構成の作用について説明する。

いま、第２図の状態において、主回路２５の各相ケーブ
ル２５ａ乃至２５ｃのうちケーブル２５ａに地絡事故が
発生した場合について述べる。この場合、地絡事故は地
絡相ケーブル２５ａにおいて制御部３２側から距離Ｌｓ
だけ負荷側に隔てた地絡点Ｓで発生したとする。まず、
零相変流器２９が地絡電流を検知し、この検知信号がＡ
／Ｄ変換回路３７を介して論理演算回路３３に与えられ
ると、周知の動作により出力回路３８を介して電磁接触
器２７の動作コイル２７ｂを断電して電磁接触器２７を
オフさせ、もって、主回路２５を電源母線２３から遮断
し、地絡保護動作が行われる。

さて、この状態において、主回路２５の三相のケーブル
２５ａ乃至２５ｃの絶縁抵抗を測定することにより、地
絡相ケーブル２５ａが特定される。

次に、その地絡相ケーブル２５ａの地絡点Ｓは以下に示
すようにして推定される。

即ち、第１図に示すように、まず、主回路２５の各相ケ
ーブル２５ａ乃至２５（を電動機２４から取り外した上
で、その負荷端側Ａにおいて地絡相ケーブル２５ａと１
本の健全相ケーブル２５ｂとを接続する。次に、制御部
３２側において、検出端子４１ａを健全相ケーブル２５
ｂの接続点Ｂに接続し、検出端子４１ｂを地絡相ケーブ
ル２５ａの接続点Ｃに接続し、さらに、検出端子４１ｃ
を接地する。そして、この状態で、直流電源４３から給
電する。すると、このとき検出端子４１ａ。

４１ｂ間に印加された直流電源４３の電圧Ｅは電圧計４
５により検出されて論理演算回路３３に入力される。ま
た、その電圧Ｅの印加により発生する検出端子４１ｂ、
４１ａ間の電圧Ｅｓは電圧計４４により検出されて論理
演算回路３３に入力される。そして、論理演算回路３３
においては、次のように演算して地絡点Ｓまでの距離を
推定する。

まず、第４図を用いて、その原理を説明する。

いま、主回路２５の三相のケーブル２５ａ乃至２５ｃの
長さをＬとすると、各ケーブルの抵抗値は長さに略比例
しているので、直流電源４３の印加電圧Ｅは第４図にも
示すように健全相ケーブル２５ｂから負荷端側の接続点
Ａを介して地絡相ケーブル２５ａを経るので全体として
距離２Ｌに渡る経路にかかっていることになる。つまり
、長さしの１本のケーブルの抵抗値をＲとすると、電圧
Ｅは長さ２Ｌで抵抗値２Ｒのケーブルに印加されている
ことになるのである。そして、このとき電圧計４４から
出力される検出電圧Ｅｓは、検出端子４１ｂが接続され
た地絡相ケーブル２５ａの接続点Ｃから地絡点Ｓまでの
距離Ｌｓに相当する抵抗骨Ｒｓにかかっている電圧とし
て検出される。これらの関係から、地絡点Ｓまでの距離
Ｌｓの値は次式のように表わされる。

Ｌ　ｓ　−２Ｌ　Ｅ　ｓ　／　Ｅ 従って、論理演算回路３３においては、印加電圧Ｅ及び
検出電圧Ｅｓに応じて、上式の関係に基づいて演算が実
行され、主回路２５の長さしに対して接続点Ｃから地絡
点Ｓまでの距離Ｌｓが計算上京められる。そして、この
結果は、出力部４６を介して表示部に出力される。これ
により、主回路２５が長い場合でも、その地絡点Ｓが容
易に発見でき、地絡事故に対する復旧を短時間で行なう
ことができる。

尚、上記実施例においては電圧計４５を設けて直流電源
４３の印加電圧を検出する構成としたが、これに限らず
、例えば直流電源を定電圧電源とすれば電圧計を設けな
い構成とすることができる。

また、上記実施例は、本発明を三相の主回路２５に適用
した場合について述べたが、これに限らず、二相でも良
いし、或はさらに多相の場合でも適用できることは勿論
である。

さらに、本発明は、上記したようなコントロールセンタ
だけでなく、他の負荷制御装置全般に適用できる等、要
旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の負荷制御装置によれば、
地絡保護動作が行われたときに、直流電源により、主回
路の地絡相及び健全相の負荷端側を接続した状態でこれ
らの相間に直流電圧を印加し、このときに電圧検出手段
により、地絡相における直流電圧印加部位と接地端子と
の間に現れる電圧を検出し、演算手段により、直流電源
による印加電圧と電圧検出手段による検出電圧との比を
演算して出力させるようにしたので、地絡発生点の推定
が行なえるようになり、事故発生がら復旧までの時間を
短縮でき作業性が向上するという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は
地絡事故発生時に地絡点検出を行う場合の接続を示す電
気的構成図、第２図は電気的構成図、第３図は全体構成
の概略を示す外観斜視図、第４図は地絡点検出の原理を
示す作用説明図であり、第５図は従来例を示す第２図相
当図である。 図面中、２２は単位装置、２３は電源母線、２４は電動
機（負荷）、２５は主回路、２６は配線遮断器、２７は
電磁接触器、２９は零相変流器、３２は制御部、３３は
論理演算回路（演算手段）、３７はＡ／Ｄ変換回路、３
９は記憶回路、４０は設定部、４１ａ乃至４１ｃは検出
端子、４３は直流電源、４４は電圧計（電圧検出手段）
、４５は電圧計である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電源母線及び負荷間の主回路で地絡電流が流れたと
   きにその主回路を遮断する地絡保護動作を行うようにし
   た負荷制御装置において、前記地絡保護動作が行われた
   ときに前記主回路の地絡相及び健全相の負荷端側を接続
   した状態でこれらの相間に直流電圧を印加する直流電源
   と、前記地絡相における前記直流電圧印加部位と接地端
   子との間に現れる電圧を検出する電圧検出手段と、前記
   直流電源による印加電圧と前記電圧検出手段による検出
   電圧との比を演算して出力する演算手段とを具備してな
   る負荷制御装置。