JPH08275374A - 回路遮断装置 - Google Patents
回路遮断装置Info
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- JPH08275374A JPH08275374A JP7350313A JP35031395A JPH08275374A JP H08275374 A JPH08275374 A JP H08275374A JP 7350313 A JP7350313 A JP 7350313A JP 35031395 A JP35031395 A JP 35031395A JP H08275374 A JPH08275374 A JP H08275374A
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- circuit breaker
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/133—Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
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- H—ELECTRICITY
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- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
-
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- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
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- H02H3/0935—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current with timing means the timing being determined by numerical means
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- H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
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- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
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- H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
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- H02H3/50—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the appearance of abnormal wave forms, e.g. ac in dc installations
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 保護モードと、波形捕捉モードとを有し、波
形捕捉モードで作動中、電流がしきい値を越えると保護
モードに移行する回路遮断装置を提供する。 【解決手段】 保護モードの時は、一対のサンプルが電
気角９０°だけ離れ、サンプル対間の遅延が所定の等価
サンプリングレートが得られるように調整されたサンプ
ル対を発生させる等価サンプリングレートで、また波形
捕捉モードの時は同期サンプリングレートでサンプリン
グを行う。波形捕捉モードの間発生される波形データを
用いて個々の調波を含むその波形の調波分析を行い、調
波を表わすデジットと基本周波数の大きさに対する個々
の調波成分の百分比を表わすデジットをディスプレイ上
に標示する。
形捕捉モードで作動中、電流がしきい値を越えると保護
モードに移行する回路遮断装置を提供する。 【解決手段】 保護モードの時は、一対のサンプルが電
気角９０°だけ離れ、サンプル対間の遅延が所定の等価
サンプリングレートが得られるように調整されたサンプ
ル対を発生させる等価サンプリングレートで、また波形
捕捉モードの時は同期サンプリングレートでサンプリン
グを行う。波形捕捉モードの間発生される波形データを
用いて個々の調波を含むその波形の調波分析を行い、調
波を表わすデジットと基本周波数の大きさに対する個々
の調波成分の百分比を表わすデジットをディスプレイ上
に標示する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、過電流保護だけで
なく被保護電気系統の波形の調波分析を行うために波形
を捕捉する回路遮断装置に関する。
なく被保護電気系統の波形の調波分析を行うために波形
を捕捉する回路遮断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】例え
ば、回路遮断器、真空消弧装置、接触器、モーターコン
トローラ等を含む最新の回路遮断装置は、マイクロプロ
セッサを組み込んだトリップユニットを備えている。マ
イクロプロセッサは、保護曲線を形成するためのアルゴ
リズムを実行する。回路遮断装置や真空消弧装置におい
て一般的であるが、保護曲線により、瞬時トリップ、長
時間遅延トリップ、そして適宜、短時間遅延トリップ機
能が提供される。マイクロプロセッサは、保護アルゴリ
ズムを実行とともにアナログ波形のアナログ−デジタル
変換を統括する。回路遮断装置のなかには、マイクロプ
ロセッサが計量のための計算を行うものがある。これら
全ての機能によりマイクロプロセッサに負担がかかる。
このため、サンプリングレートをマイクロプロセッサが
他の機能を実行するに必要な処理時間とバランスさせる
必要がある。
ば、回路遮断器、真空消弧装置、接触器、モーターコン
トローラ等を含む最新の回路遮断装置は、マイクロプロ
セッサを組み込んだトリップユニットを備えている。マ
イクロプロセッサは、保護曲線を形成するためのアルゴ
リズムを実行する。回路遮断装置や真空消弧装置におい
て一般的であるが、保護曲線により、瞬時トリップ、長
時間遅延トリップ、そして適宜、短時間遅延トリップ機
能が提供される。マイクロプロセッサは、保護アルゴリ
ズムを実行とともにアナログ波形のアナログ−デジタル
変換を統括する。回路遮断装置のなかには、マイクロプ
ロセッサが計量のための計算を行うものがある。これら
全ての機能によりマイクロプロセッサに負担がかかる。
このため、サンプリングレートをマイクロプロセッサが
他の機能を実行するに必要な処理時間とバランスさせる
必要がある。
【０００３】瞬時及び短時間遅延保護機能は配電系統に
生じる本質的に正弦波の故障電流に応答するが、長時間
遅延保護機能及び計量機能は電気系統の波形に普通にあ
ることの多い歪みに対してより敏感である。歪んだ波形
を正確に表わすためには１サイクルにつきより多くのサ
ンプルが必要であるが、サンプリングレートを高くする
とマイクロプロセッサが他の機能を実行するための時間
が少なくなる。このジレンマを解決する１つの方法とし
て等価サンプリング方式が発展してきた。等価サンプリ
ング方式では、数サイクルに亘ってサンプルパターンを
幾つか繰り返し採取する間にタイミングをずらし、それ
ら全てのサンプルパターンの繰り返しが終了すると単一
の等価サイクル上に重畳させ、高い実効サンプリングレ
ートを得る。米国特許出願第０８／３４２，２０８号
（発明の名称:APPARATUS PROVIDINGPROTECTION AND MET
ERING IN AN AC ELECTRICAL SYSTEM UTILIZING A MULTI
-FUNCTION SAMPLING TECHNIQUE）は、一対のサンプルが
電気角９０°だけ離れた連続するサンプル対間のタイミ
ングを調整して１サイクルにつきサンプル６４個の等価
サンプリングレートを得るようにした等価サンプリング
方式を開示している。各サンプル対から波形の基本周波
数のＲＭＳ値が得られる。
生じる本質的に正弦波の故障電流に応答するが、長時間
遅延保護機能及び計量機能は電気系統の波形に普通にあ
ることの多い歪みに対してより敏感である。歪んだ波形
を正確に表わすためには１サイクルにつきより多くのサ
ンプルが必要であるが、サンプリングレートを高くする
とマイクロプロセッサが他の機能を実行するための時間
が少なくなる。このジレンマを解決する１つの方法とし
て等価サンプリング方式が発展してきた。等価サンプリ
ング方式では、数サイクルに亘ってサンプルパターンを
幾つか繰り返し採取する間にタイミングをずらし、それ
ら全てのサンプルパターンの繰り返しが終了すると単一
の等価サイクル上に重畳させ、高い実効サンプリングレ
ートを得る。米国特許出願第０８／３４２，２０８号
（発明の名称:APPARATUS PROVIDINGPROTECTION AND MET
ERING IN AN AC ELECTRICAL SYSTEM UTILIZING A MULTI
-FUNCTION SAMPLING TECHNIQUE）は、一対のサンプルが
電気角９０°だけ離れた連続するサンプル対間のタイミ
ングを調整して１サイクルにつきサンプル６４個の等価
サンプリングレートを得るようにした等価サンプリング
方式を開示している。各サンプル対から波形の基本周波
数のＲＭＳ値が得られる。
【０００４】また、波形の歪み量を測定できることにも
関心が高まっている。配電系統の波形を分析して、特に
その調波成分を測定するモニターが開発されている。し
かしながら、ナイキスト条件により、波形のサンプリン
グ周波数は抽出される最も高い調波の周波数の２倍以上
にする必要がある。このため、一般的に関心のある調波
を捕捉するには非常に高いサンプリングレートが必要と
なる。例えば、最高５０番目の調波を抽出する必要があ
る場合、サンプリングレートは６ＫＨｚより高くしなけ
ればならない。さらに、調波の抽出に普通用いられるフ
ーリエ分析はかなりの処理時間を必要とする。その結
果、波形分析のための専用ユニットが開発されている。
これらのユニットは波形分析のほかに計量機能を少々実
行するが、保護機能は実行しない。波形分析に必要な高
いサンプリングレートで保護機能を実行することもでき
るが、コンピュータの時間をたくさん必要とするため保
護機能のために時間をとっておけない。モニターユニッ
トの中には、そのユニット内部で或いは通信リンクによ
り接続された遠隔のプロセッサで波形をデジタル的に捕
捉した後分析するものがある。特願平７−２９４８６３
号は、計量機能のために等価サンプリングレートを、ま
た波形を捕捉するために同期レートを用いる分析装置を
開示している。この分析装置は調波の歪みを計算するが
保護機能は持っていない。
関心が高まっている。配電系統の波形を分析して、特に
その調波成分を測定するモニターが開発されている。し
かしながら、ナイキスト条件により、波形のサンプリン
グ周波数は抽出される最も高い調波の周波数の２倍以上
にする必要がある。このため、一般的に関心のある調波
を捕捉するには非常に高いサンプリングレートが必要と
なる。例えば、最高５０番目の調波を抽出する必要があ
る場合、サンプリングレートは６ＫＨｚより高くしなけ
ればならない。さらに、調波の抽出に普通用いられるフ
ーリエ分析はかなりの処理時間を必要とする。その結
果、波形分析のための専用ユニットが開発されている。
これらのユニットは波形分析のほかに計量機能を少々実
行するが、保護機能は実行しない。波形分析に必要な高
いサンプリングレートで保護機能を実行することもでき
るが、コンピュータの時間をたくさん必要とするため保
護機能のために時間をとっておけない。モニターユニッ
トの中には、そのユニット内部で或いは通信リンクによ
り接続された遠隔のプロセッサで波形をデジタル的に捕
捉した後分析するものがある。特願平７−２９４８６３
号は、計量機能のために等価サンプリングレートを、ま
た波形を捕捉するために同期レートを用いる分析装置を
開示している。この分析装置は調波の歪みを計算するが
保護機能は持っていない。
【０００５】従って、保護機能だけでなく調波を捕捉で
きる改良型の回路遮断装置に対する要望がある。
きる改良型の回路遮断装置に対する要望がある。
【０００６】また、捕捉した波形で内部で調波分析を行
うだけでなく調波の分析結果を好ましくは表示できる改
良型回路遮断装置に対する要望がある。
うだけでなく調波の分析結果を好ましくは表示できる改
良型回路遮断装置に対する要望がある。
【０００７】さらに、これら全ての機能を低コストで実
行できる改良型回路遮断装置に対する要望がある。
行できる改良型回路遮断装置に対する要望がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記及び他の要望は、保
護機能に加えて波形の捕捉を行う回路遮断装置に関する
本発明により充足される。この回路遮断装置は、保護モ
ードで保護機能を提供し、波形捕捉モードで波形データ
を記録するように作動する処理手段を含む。波形捕捉モ
ードでの作動中、処理手段は電流を継続的にモニター
し、本発明の実施例のように電流がしきい値を越えるよ
うなある特定の状態が発生すると保護モードに移行す
る。
護機能に加えて波形の捕捉を行う回路遮断装置に関する
本発明により充足される。この回路遮断装置は、保護モ
ードで保護機能を提供し、波形捕捉モードで波形データ
を記録するように作動する処理手段を含む。波形捕捉モ
ードでの作動中、処理手段は電流を継続的にモニター
し、本発明の実施例のように電流がしきい値を越えるよ
うなある特定の状態が発生すると保護モードに移行す
る。
【０００９】本発明の別の特徴として、保護モードの時
は第１のサンプリングレートで、また波形捕捉モードの
時は第２のサンプリングレートでサンプリングを行う。
波形捕捉モードでのサンプリングは同期的であるが、保
護モードでは等価サンプリングレートを使用できる。保
護モードでは、一対のサンプルが電気角９０°だけ離
れ、サンプル対間の遅延が所定の等価サンプリングレー
トが得られるように調整されたサンプル対を発生させる
のが好ましくい。
は第１のサンプリングレートで、また波形捕捉モードの
時は第２のサンプリングレートでサンプリングを行う。
波形捕捉モードでのサンプリングは同期的であるが、保
護モードでは等価サンプリングレートを使用できる。保
護モードでは、一対のサンプルが電気角９０°だけ離
れ、サンプル対間の遅延が所定の等価サンプリングレー
トが得られるように調整されたサンプル対を発生させる
のが好ましくい。
【００１０】本発明のさらに別の特徴として、波形捕捉
モードの間発生される波形データを用いて個々の調波を
含むその波形の調波分析を行う。調波を表わすデジット
と基本周波数の大きさに対する個々の調波成分の百分比
を表わすデジットとをディスプレイ上に数値表示する。
モードの間発生される波形データを用いて個々の調波を
含むその波形の調波分析を行う。調波を表わすデジット
と基本周波数の大きさに対する個々の調波成分の百分比
を表わすデジットとをディスプレイ上に数値表示する。
【００１１】さらに詳言すると、本発明は、電気系統の
電流を遮断する回路遮断装置であって、開離すると電流
を遮断する開離可能な接点と、少なくとも１つの電流波
形を含む電気系統の波形を感知する感知手段と、感知手
段が感知した波形をサンプリング時点でサンプリングす
ることにより前記波形のデジタルサンプルを発生させる
サンプリング手段と、デジタルサンプルから繰り返し求
められる前記電流波形の所定の電流／時間特性に応答し
て開離可能な接点をトリップすることにより開離させる
保護モードで作動する保護手段及び波形のデジタルサン
プルを蓄積する捕捉モードで作動する波形捕捉手段を有
する処理手段とより成ることを特徴とする回路遮断装置
を提供する。
電流を遮断する回路遮断装置であって、開離すると電流
を遮断する開離可能な接点と、少なくとも１つの電流波
形を含む電気系統の波形を感知する感知手段と、感知手
段が感知した波形をサンプリング時点でサンプリングす
ることにより前記波形のデジタルサンプルを発生させる
サンプリング手段と、デジタルサンプルから繰り返し求
められる前記電流波形の所定の電流／時間特性に応答し
て開離可能な接点をトリップすることにより開離させる
保護モードで作動する保護手段及び波形のデジタルサン
プルを蓄積する捕捉モードで作動する波形捕捉手段を有
する処理手段とより成ることを特徴とする回路遮断装置
を提供する。
【００１２】以下、添付図面を参照して本発明をその実
施の形態につき詳細に説明する。
施の形態につき詳細に説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、交流電気系統３の保護及
び波形の捕捉に用いる本発明の回路遮断装置１を示す。
図示の交流電気系統３は３つの相導体５Ａ，５Ｂ，５Ｃ
と、中性導体５Ｎ及び接地導体５Ｇを有する。変流器７
Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｎ，７Ｇがこれら各導体を流れる電
流を感知し、変圧器９Ａ，９Ｂ，９Ｃが相−中性電圧を
感知する。レンジング回路１１はこれら電流及び電圧信
号をアナログ−デジタルコンバータ１３による変換に適
した範囲に調整し、その変換された信号が処理手段、プ
ロセッサーまたはデジタルプロセッサー１５へ入力され
る。アナログ−デジタルコンバータ１３は、以下に述べ
る態様でプロセッサー１５が発生する割込み信号により
決まるサンプリングレートでアナログ電圧及び電流をサ
ンプリングする。プロセッサー１５はデジタルサンプル
により発生されるデータを用いて交流電気系統３の保
護、特に瞬時保護、短時間遅延保護及び長時間遅延保護
を行うと共にこれらのサンプルを用いて波形の捕捉及び
調波の分析を行う。
び波形の捕捉に用いる本発明の回路遮断装置１を示す。
図示の交流電気系統３は３つの相導体５Ａ，５Ｂ，５Ｃ
と、中性導体５Ｎ及び接地導体５Ｇを有する。変流器７
Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｎ，７Ｇがこれら各導体を流れる電
流を感知し、変圧器９Ａ，９Ｂ，９Ｃが相−中性電圧を
感知する。レンジング回路１１はこれら電流及び電圧信
号をアナログ−デジタルコンバータ１３による変換に適
した範囲に調整し、その変換された信号が処理手段、プ
ロセッサーまたはデジタルプロセッサー１５へ入力され
る。アナログ−デジタルコンバータ１３は、以下に述べ
る態様でプロセッサー１５が発生する割込み信号により
決まるサンプリングレートでアナログ電圧及び電流をサ
ンプリングする。プロセッサー１５はデジタルサンプル
により発生されるデータを用いて交流電気系統３の保
護、特に瞬時保護、短時間遅延保護及び長時間遅延保護
を行うと共にこれらのサンプルを用いて波形の捕捉及び
調波の分析を行う。
【００１４】プロセッサー１５は入出力ポート１７を有
し、このポートを通じてプロセッサー１５がフロントパ
ネル１９と交信する。フロントパネル１９はユーザーと
のインターフェイスとして働く。ユーザーはこのフロン
トパネルを介して回路遮断装置１の動作を制御し、波形
の調波成分を含む交流電気系統３のモニターを行うこと
ができる。この目的で、フロントパネル１９にはディス
プレイ２１が備えられ、そのディスプレイ上に波形の調
波成分が後述する態様でユーザーに提示される。計量し
たパラメータ及び回路遮断装置の設定点をこのディスプ
レイ２１により提示することも可能である。
し、このポートを通じてプロセッサー１５がフロントパ
ネル１９と交信する。フロントパネル１９はユーザーと
のインターフェイスとして働く。ユーザーはこのフロン
トパネルを介して回路遮断装置１の動作を制御し、波形
の調波成分を含む交流電気系統３のモニターを行うこと
ができる。この目的で、フロントパネル１９にはディス
プレイ２１が備えられ、そのディスプレイ上に波形の調
波成分が後述する態様でユーザーに提示される。計量し
たパラメータ及び回路遮断装置の設定点をこのディスプ
レイ２１により提示することも可能である。
【００１５】保護機能の実現にあたり、プロセッサー１
５は、保護モードで作動中、保護機能の電流／時間特性
のうちの任意のものがそのレベルを越えるとトリップ信
号を発生させる。トリップ信号は入出力ポート１７を介
してトリップ機構２３へ送られ、それにより交流電気系
統３の相導体５Ａ，５Ｂ，５Ｃの開離可能な接点２５
Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが開路する。米国では通常、規制の
対象となっていないが、中性導体５Ｎ及び接地導体５Ｇ
を流れる電流を遮断するために別の開離可能な接点を用
いることができる。
５は、保護モードで作動中、保護機能の電流／時間特性
のうちの任意のものがそのレベルを越えるとトリップ信
号を発生させる。トリップ信号は入出力ポート１７を介
してトリップ機構２３へ送られ、それにより交流電気系
統３の相導体５Ａ，５Ｂ，５Ｃの開離可能な接点２５
Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが開路する。米国では通常、規制の
対象となっていないが、中性導体５Ｎ及び接地導体５Ｇ
を流れる電流を遮断するために別の開離可能な接点を用
いることができる。
【００１６】入出力ポート１７はまた、プロセッサー１
５と接点入力との間をデジタル入力を介してインターフ
ェイスする。この入出力ポート１７を介してリレー出力
及びアナログ出力も与えられる。プロセッサー１５は通
信リンク２７を用いて遠隔のプロセッサーと交信可能で
あり、この通信リンクにより回路遮断装置１は遠隔のプ
ロセッサー（図示せず）へ情報を提供できると共に／ま
たはそのプロセッサーにより制御されることも可能であ
る。
５と接点入力との間をデジタル入力を介してインターフ
ェイスする。この入出力ポート１７を介してリレー出力
及びアナログ出力も与えられる。プロセッサー１５は通
信リンク２７を用いて遠隔のプロセッサーと交信可能で
あり、この通信リンクにより回路遮断装置１は遠隔のプ
ロセッサー（図示せず）へ情報を提供できると共に／ま
たはそのプロセッサーにより制御されることも可能であ
る。
【００１７】プロセッサー１５は、サンプリング時点を
決定する割込み信号を発生することによりアナログ−デ
ジタルコンバータ１３による種々の電流及び電圧波形の
サンプリングを制御する。上記の特許出願は保護及び計
量機能に用いるサンプリング方式を詳細に記載してい
る。叙上のように、種々の保護・計量機能によりサンプ
リング条件が異なる。叙上のように、波形の捕捉、特に
調波分析のための波形の捕捉にはさらに多様なサンプリ
ング条件が存在する。
決定する割込み信号を発生することによりアナログ−デ
ジタルコンバータ１３による種々の電流及び電圧波形の
サンプリングを制御する。上記の特許出願は保護及び計
量機能に用いるサンプリング方式を詳細に記載してい
る。叙上のように、種々の保護・計量機能によりサンプ
リング条件が異なる。叙上のように、波形の捕捉、特に
調波分析のための波形の捕捉にはさらに多様なサンプリ
ング条件が存在する。
【００１８】短絡状態に応答して回路遮断装置をトリッ
プする瞬時保護機能は迅速な応答を必要とするが、長時
間遅延保護及び計量機能には迅速な応答は必要ない。ま
た、瞬時トリップ機能が応答する短絡電流は通常、正弦
波形であるが、長時間遅延機能及び計量機能では波形の
純粋な正弦波形からのひずみを考慮する必要がある。瞬
時保護に必要な純粋な正弦電流波形への迅速な応答は、
電気角９０°だけ離れた基本周波数波形のサンプル対に
より実現することができる。
プする瞬時保護機能は迅速な応答を必要とするが、長時
間遅延保護及び計量機能には迅速な応答は必要ない。ま
た、瞬時トリップ機能が応答する短絡電流は通常、正弦
波形であるが、長時間遅延機能及び計量機能では波形の
純粋な正弦波形からのひずみを考慮する必要がある。瞬
時保護に必要な純粋な正弦電流波形への迅速な応答は、
電気角９０°だけ離れた基本周波数波形のサンプル対に
より実現することができる。
【００１９】上記特許出願に記載されるように、電気角
９０°だけ離れた波形の任意の２点の２つのサンプル値
から交流波形の基本周波数のピーク値を計算できる。詳
説すると、電流のＲＭＳ値の計算には自乗したサンプル
値の和の半分の平方根をとるから、サンプルの自乗値は
正弦波形のＲＭＳ値に比例し、従って、保護機能には、
プロセッサーにとってかなりの処理時間を必要とする平
方根の計算は不要であって、代わりに、サンプル対の自
乗の和を瞬時保護ピックアップ値を表わすしきい値と比
較することができる。
９０°だけ離れた波形の任意の２点の２つのサンプル値
から交流波形の基本周波数のピーク値を計算できる。詳
説すると、電流のＲＭＳ値の計算には自乗したサンプル
値の和の半分の平方根をとるから、サンプルの自乗値は
正弦波形のＲＭＳ値に比例し、従って、保護機能には、
プロセッサーにとってかなりの処理時間を必要とする平
方根の計算は不要であって、代わりに、サンプル対の自
乗の和を瞬時保護ピックアップ値を表わすしきい値と比
較することができる。
【００２０】瞬時保護には１対のサンプルを用いること
ができるが、本発明の実施例では最も最近の２対のサン
プルの自乗の和である経常和(running sum)を求める。
これにより、波形のスパイクによる誤トリップの危険が
減少するとともに、依然として非常に迅速な応答を得る
ことができる。さらに、プロセッサー１５が行う計算は
最小限必要なものであるため、プロセッサーには他の機
能のために余分の時間が生まれることになる。また、最
も最近の２対のサンプルの自乗の経常和を維持すること
により、故障電流が大きくてサンプル４個の和が瞬時保
護ピックアップのためのしきい値を越える場合、故障発
生後の最初のサンプル対だけで瞬時保護のためのトリッ
プを発生できる。これは、例えば１対のサンプル間で故
障が発生し、後続の３個のサンプル、即ち故障が発生し
た対の第２のサンプルと、後続の１対のサンプルとによ
りサンプル４個の和がしきい値を越える場合に起こるこ
とがある。
ができるが、本発明の実施例では最も最近の２対のサン
プルの自乗の和である経常和(running sum)を求める。
これにより、波形のスパイクによる誤トリップの危険が
減少するとともに、依然として非常に迅速な応答を得る
ことができる。さらに、プロセッサー１５が行う計算は
最小限必要なものであるため、プロセッサーには他の機
能のために余分の時間が生まれることになる。また、最
も最近の２対のサンプルの自乗の経常和を維持すること
により、故障電流が大きくてサンプル４個の和が瞬時保
護ピックアップのためのしきい値を越える場合、故障発
生後の最初のサンプル対だけで瞬時保護のためのトリッ
プを発生できる。これは、例えば１対のサンプル間で故
障が発生し、後続の３個のサンプル、即ち故障が発生し
た対の第２のサンプルと、後続の１対のサンプルとによ
りサンプル４個の和がしきい値を越える場合に起こるこ
とがある。
【００２１】この２対のサンプルを短時間遅延保護機能
に用いることもできる。典型的な短時間遅延保護機能に
よるトリップが起こるには電流が瞬時保護機能のしきい
値よりも幾分低いしきいレベルを越えた状態が、例えば
約０．１乃至０．５秒継続する必要があるため、電流の
計算を瞬時保護機能に用いる場合程迅速に行う必要はな
い。従って、本発明の実施例では、最も最近の２対のサ
ンプルの自乗和（Ｓ4）を、瞬時保護機能のようにサン
プル対ごとにモニターするのでなくて、隔対のサンプル
ごとにモニターして短時間遅延保護に用いる。これによ
りプロセッサーには他の機能のための余分の時間が生ま
れる。
に用いることもできる。典型的な短時間遅延保護機能に
よるトリップが起こるには電流が瞬時保護機能のしきい
値よりも幾分低いしきいレベルを越えた状態が、例えば
約０．１乃至０．５秒継続する必要があるため、電流の
計算を瞬時保護機能に用いる場合程迅速に行う必要はな
い。従って、本発明の実施例では、最も最近の２対のサ
ンプルの自乗和（Ｓ4）を、瞬時保護機能のようにサン
プル対ごとにモニターするのでなくて、隔対のサンプル
ごとにモニターして短時間遅延保護に用いる。これによ
りプロセッサーには他の機能のための余分の時間が生ま
れる。
【００２２】本発明の重要な特徴は、サンプルの逐次対
の間に遅延時間が挿入されることである。この遅延時間
は電気角９０°の倍数ではないため、逐次対のサンプリ
ング時点は基本周波数波形の異なる部分をサンプリング
することになる。実際、サンプルの逐次対間の遅延時間
は一定でなくて、所与の数のサンプルを採取すると所望
の等価サンプリングレートが得られるように調整されて
いる。等価サンプリング方式では、１つの等価サイクル
上に重畳するとサンプルが好ましくは均等に分布するよ
うな波形の点に、波形の多数のサイクルのサンプリング
時点で採取される所与数のサンプルを分布させる。１つ
のサイクルに全てのサンプルを集中させる作用効果は、
その所与数のサンプルが採取されるまで繰り返し待った
後、サンプルを使用することにより得られる。通常、こ
の等価サンプリング方式では、１サイクルにつき所定数
のサンプルを、それが繰り返される度に挿入される遅延
時間を一定値にして採取する。この方式によると、サン
プルの逐次対間の遅延時間は一定ではないが、その値は
反復性パターンに従う。実施例の方式では、サンプルの
逐次対の間隔が、１サイクル６４個のサンプルが等間隔
で分布する等価サンプリングレートが得られるように調
整されている。実施例の方式ではまた、１サイクル１６
個のサンプルが等間隔で分布する等価サンプリングレー
トも得られる。１サイクルにつきサンプル１６個の４つ
のパターンを逐次的に発生させ、パターン間で位相をシ
フトさせて、１サイクル６４個のサンプルが等間隔で分
布する等価サンプリングレートが得られるようにする。
の間に遅延時間が挿入されることである。この遅延時間
は電気角９０°の倍数ではないため、逐次対のサンプリ
ング時点は基本周波数波形の異なる部分をサンプリング
することになる。実際、サンプルの逐次対間の遅延時間
は一定でなくて、所与の数のサンプルを採取すると所望
の等価サンプリングレートが得られるように調整されて
いる。等価サンプリング方式では、１つの等価サイクル
上に重畳するとサンプルが好ましくは均等に分布するよ
うな波形の点に、波形の多数のサイクルのサンプリング
時点で採取される所与数のサンプルを分布させる。１つ
のサイクルに全てのサンプルを集中させる作用効果は、
その所与数のサンプルが採取されるまで繰り返し待った
後、サンプルを使用することにより得られる。通常、こ
の等価サンプリング方式では、１サイクルにつき所定数
のサンプルを、それが繰り返される度に挿入される遅延
時間を一定値にして採取する。この方式によると、サン
プルの逐次対間の遅延時間は一定ではないが、その値は
反復性パターンに従う。実施例の方式では、サンプルの
逐次対の間隔が、１サイクル６４個のサンプルが等間隔
で分布する等価サンプリングレートが得られるように調
整されている。実施例の方式ではまた、１サイクル１６
個のサンプルが等間隔で分布する等価サンプリングレー
トも得られる。１サイクルにつきサンプル１６個の４つ
のパターンを逐次的に発生させ、パターン間で位相をシ
フトさせて、１サイクル６４個のサンプルが等間隔で分
布する等価サンプリングレートが得られるようにする。
【００２３】長時間遅延保護と計量の両機能のために１
サイクルにつきサンプル６４個の等価サンプリングレー
トを用いる代わりに、長時間遅延保護のための計算を１
サイクルにつきサンプル１６個の等価サンプリングレー
トを用いて行うこともできる。等価サンプリングレート
としては１サイクルにつきサンプル６４個の高いレート
が好ましいが、これは長時間遅延保護機能にとって時間
は重要でなく、より多くの調波を考慮できるからであ
る。
サイクルにつきサンプル６４個の等価サンプリングレー
トを用いる代わりに、長時間遅延保護のための計算を１
サイクルにつきサンプル１６個の等価サンプリングレー
トを用いて行うこともできる。等価サンプリングレート
としては１サイクルにつきサンプル６４個の高いレート
が好ましいが、これは長時間遅延保護機能にとって時間
は重要でなく、より多くの調波を考慮できるからであ
る。
【００２４】
【表１】
【表２】
【表３】 上記表１〜３は結合して１つの表を構成し、６０Ｈｚの
波形に用いるこのサンプリング法を説明するものであ
る。上表から明らかなように、各対のサンプル、即ち０
−１，２−３等は６０Ｈｚでは９０°または４．１６６
６６７ミリ秒だけ離れている。各サンプル対間の遅延時
間は４つの値のうちの１つを取り、この４つの値が順次
繰り返されて、１６個のサンプル採取後１サイクルあた
りサンプル１６個の等価サンプリングレートが、また６
４個のサンプル採取後１サイクルあたりサンプル６４個
が均等に離れた等価サンプリングレートが得られる。上
表において、サンプルのカウントは「サンプル番号」を
示す。「６４＊等価」は等価サンプリングサイクルにお
ける各サンプルの位置を示す。例えば、サンプル「１」
は１サイクルにつきサンプル６４個の等価サンプリング
レートでは等価サンプリングサイクルの位置１６に来
る。「遅延時間」の欄はサンプル間の時間遅延を表わ
す。サンプル間の時間遅延は１つおきに４．１６６６６
７ミリ秒となるが、これは６０Ｈｚにおいて対を構成す
るサンプルの間隔が９０°であることを示す。「時間」
の欄は最初のサンプルの後その特定のサンプルが採取さ
れる時間を示す。６０Ｈｚ波形の６４個のサンプルを採
取するために要する時間は３１９．０１０４秒であり、
これは１９サイクルよりも僅かに長いことが分かる。
波形に用いるこのサンプリング法を説明するものであ
る。上表から明らかなように、各対のサンプル、即ち０
−１，２−３等は６０Ｈｚでは９０°または４．１６６
６６７ミリ秒だけ離れている。各サンプル対間の遅延時
間は４つの値のうちの１つを取り、この４つの値が順次
繰り返されて、１６個のサンプル採取後１サイクルあた
りサンプル１６個の等価サンプリングレートが、また６
４個のサンプル採取後１サイクルあたりサンプル６４個
が均等に離れた等価サンプリングレートが得られる。上
表において、サンプルのカウントは「サンプル番号」を
示す。「６４＊等価」は等価サンプリングサイクルにお
ける各サンプルの位置を示す。例えば、サンプル「１」
は１サイクルにつきサンプル６４個の等価サンプリング
レートでは等価サンプリングサイクルの位置１６に来
る。「遅延時間」の欄はサンプル間の時間遅延を表わ
す。サンプル間の時間遅延は１つおきに４．１６６６６
７ミリ秒となるが、これは６０Ｈｚにおいて対を構成す
るサンプルの間隔が９０°であることを示す。「時間」
の欄は最初のサンプルの後その特定のサンプルが採取さ
れる時間を示す。６０Ｈｚ波形の６４個のサンプルを採
取するために要する時間は３１９．０１０４秒であり、
これは１９サイクルよりも僅かに長いことが分かる。
【００２５】１サイクルにつきサンプル６４個のこの等
価サンプリングレートは、歪んだ波形に応答できるた
め、長時間遅延保護及び計量機能のため実施例に用い
る。上表の「時間」の欄から、この高い等価サンプリン
グレートはプロセッサーに不当な負担をかけずにサンプ
ルを発生させるが、これは個々のサンプル間の最短イン
ターバルが各対のサンプルの間隔の４．１６６６７ミリ
秒であるからである。
価サンプリングレートは、歪んだ波形に応答できるた
め、長時間遅延保護及び計量機能のため実施例に用い
る。上表の「時間」の欄から、この高い等価サンプリン
グレートはプロセッサーに不当な負担をかけずにサンプ
ルを発生させるが、これは個々のサンプル間の最短イン
ターバルが各対のサンプルの間隔の４．１６６６７ミリ
秒であるからである。
【００２６】１サイクルにつきサンプル６４個の等価サ
ンプリングレート及び１６個の等価サンプリングレート
を６０Ｈｚの基本周波数波形について説明した。サンプ
ルの分布は上表の「SIN」の欄に示す電気角からも分か
る。この電気角の分布を用いて任意の周波数、例えば５
０Ｈｚについてサンプリングのタイミングを発生するこ
とができる。
ンプリングレート及び１６個の等価サンプリングレート
を６０Ｈｚの基本周波数波形について説明した。サンプ
ルの分布は上表の「SIN」の欄に示す電気角からも分か
る。この電気角の分布を用いて任意の周波数、例えば５
０Ｈｚについてサンプリングのタイミングを発生するこ
とができる。
【００２７】叙上のように、波形捕捉のためのサンプリ
ング条件は保護機能のための条件とは異なるが、計量機
能のためのサンプリング条件とは多少異なるだけであ
る。調波成分を求めるべくフーリエ分析を行うには、サ
イクルごとに均等間隔のサンプルを整数個採取する。サ
ンプリングの開始時点は０交差のような波形の任意特定
の点である必要はない。
ング条件は保護機能のための条件とは異なるが、計量機
能のためのサンプリング条件とは多少異なるだけであ
る。調波成分を求めるべくフーリエ分析を行うには、サ
イクルごとに均等間隔のサンプルを整数個採取する。サ
ンプリングの開始時点は０交差のような波形の任意特定
の点である必要はない。
【００２８】従って、本発明によると、フロントパネル
１９を介して、或いは通信リンク２７を介して遠隔の場
所から、波形捕捉命令が発せられると、プロセッサー１
５は波形捕捉モードへ移行し、波形が同期的にサンプリ
ングされて、サンプルが調波分析のために、或いは所望
により後で波形表示のため蓄積される。波形のサンプル
データを通信リンク２７を介して遠隔のプロセッサ（図
示せず）へ送ることも可能である。
１９を介して、或いは通信リンク２７を介して遠隔の場
所から、波形捕捉命令が発せられると、プロセッサー１
５は波形捕捉モードへ移行し、波形が同期的にサンプリ
ングされて、サンプルが調波分析のために、或いは所望
により後で波形表示のため蓄積される。波形のサンプル
データを通信リンク２７を介して遠隔のプロセッサ（図
示せず）へ送ることも可能である。
【００２９】本発明の実施例では、各電流波形の１サイ
クルから、１サイクルにつきサンプル５８個の同期サン
プリングレートでサンプルを捕捉し、蓄積する。実際、
１サイクルよりも僅かに長い時間で６４個のサンプルを
採取するが、１サイクルを表わすその５８個のサンプル
だけで調波の計算を行う。
クルから、１サイクルにつきサンプル５８個の同期サン
プリングレートでサンプルを捕捉し、蓄積する。実際、
１サイクルよりも僅かに長い時間で６４個のサンプルを
採取するが、１サイクルを表わすその５８個のサンプル
だけで調波の計算を行う。
【００３０】本発明の重要な特徴は、プロセッサーが波
形捕捉モードで作動中も保護機能が無視されないことで
ある。波形捕捉モードで採取した各サンプルの値をしき
い値と比較し、任意のサンプルの値がしきい値を越える
とプロセッサを保護モードへ移行させる。しきい値は長
時間遅延保護トリップのピックアップ値の関数である。
保護モードに用いるピックアップ値はＲＭＳ値であるた
め、そのしきい値は所定のピックアップ値の√２倍であ
る。
形捕捉モードで作動中も保護機能が無視されないことで
ある。波形捕捉モードで採取した各サンプルの値をしき
い値と比較し、任意のサンプルの値がしきい値を越える
とプロセッサを保護モードへ移行させる。しきい値は長
時間遅延保護トリップのピックアップ値の関数である。
保護モードに用いるピックアップ値はＲＭＳ値であるた
め、そのしきい値は所定のピックアップ値の√２倍であ
る。
【００３１】図２及び３は、叙上のサンプリング方式に
より保護及び計量機能を提供するためにプロセッサー１
５が用いる割込みルーチン２９を示す。ルーチン２９が
コールされるたびに、３１において、波形がサンプリン
グされ、その結果得られるサンプル値が自乗され加算さ
れて各対の自乗和（Ｓ2）が得られる。３３においてサ
ンプルが奇数でなく、対の第１サンプルであることが分
かると、ルーチンは主要プログラムへ戻る。３５におい
て対の第２サンプル（奇数サンプル）であることが分か
れば、カウントがインクリメントされる。３７において
カウントが偶数であることが分かると、３９においてそ
の対の自乗和（Ｓ2）が偶数レジスターに記憶される。
カウント１つおきに、４１においてＳ2が奇数レジスタ
ーに記憶される。４３において対の自乗和がクリアされ
る。その後４５において奇数及び偶数レジスターの内容
が加算され、最も最近のサンプル４個につき自乗和が得
られる。この値はＳ4に記憶され、量Ｓ64に加算され
る。この量Ｓ64は、１サイクルにつきサンプル６４個の
等価サンプリングレートで採取した６４個のサンプルの
累積和である。
より保護及び計量機能を提供するためにプロセッサー１
５が用いる割込みルーチン２９を示す。ルーチン２９が
コールされるたびに、３１において、波形がサンプリン
グされ、その結果得られるサンプル値が自乗され加算さ
れて各対の自乗和（Ｓ2）が得られる。３３においてサ
ンプルが奇数でなく、対の第１サンプルであることが分
かると、ルーチンは主要プログラムへ戻る。３５におい
て対の第２サンプル（奇数サンプル）であることが分か
れば、カウントがインクリメントされる。３７において
カウントが偶数であることが分かると、３９においてそ
の対の自乗和（Ｓ2）が偶数レジスターに記憶される。
カウント１つおきに、４１においてＳ2が奇数レジスタ
ーに記憶される。４３において対の自乗和がクリアされ
る。その後４５において奇数及び偶数レジスターの内容
が加算され、最も最近のサンプル４個につき自乗和が得
られる。この値はＳ4に記憶され、量Ｓ64に加算され
る。この量Ｓ64は、１サイクルにつきサンプル６４個の
等価サンプリングレートで採取した６４個のサンプルの
累積和である。
【００３２】４７においてカウントが偶数であることが
分かると、４９において偶数レジスターが０にセットさ
れる。偶数のカウントであれば、５１において奇数レジ
スターが０にセットされる。５３において最も最近の２
対のサンプルの自乗和（Ｓ4）が瞬時保護ピックアップ
電流値を表わすしきい値を越えると、５５において瞬時
保護トリップルーチンがコールされる。５７において隔
対のカウント、即ち１つおきのサンプル対であることが
分かると、５９において最も最近の２対のサンプルの自
乗和が短時間遅延保護ピックアップ電流値を表わすしき
い値と比較される。この短時間遅延ピックアップ電流値
を越えると、６１において短時間遅延保護ルーチンがコ
ールされる。このルーチンは電流が短時間遅延ピックア
ップ電流値よりも高いインターバルを測定し、このイン
ターバルが所定の短時間遅延インターバルを越えるとト
リップ信号を発生させる。
分かると、４９において偶数レジスターが０にセットさ
れる。偶数のカウントであれば、５１において奇数レジ
スターが０にセットされる。５３において最も最近の２
対のサンプルの自乗和（Ｓ4）が瞬時保護ピックアップ
電流値を表わすしきい値を越えると、５５において瞬時
保護トリップルーチンがコールされる。５７において隔
対のカウント、即ち１つおきのサンプル対であることが
分かると、５９において最も最近の２対のサンプルの自
乗和が短時間遅延保護ピックアップ電流値を表わすしき
い値と比較される。この短時間遅延ピックアップ電流値
を越えると、６１において短時間遅延保護ルーチンがコ
ールされる。このルーチンは電流が短時間遅延ピックア
ップ電流値よりも高いインターバルを測定し、このイン
ターバルが所定の短時間遅延インターバルを越えるとト
リップ信号を発生させる。
【００３３】瞬時及び短時間遅延保護機能のチェックを
行った後、６３においてレジスターのＳ4がクリアされ
る。６５において６４個のサンプル値が採取されたこと
が分かると（カウントがサンプル対の数を記録する）、
６７において６４個のサンプルの自乗の累積和Ｓ64が長
時間遅延保護ピックアップ値を表わすしきい値と比較さ
れる。この長時間遅延保護ピックアップ値を越えると、
６９において長時間遅延保護サブルーチンがコールされ
る。このサブルーチンは長時間遅延保護のタイムアウト
値を越えるとトリップ信号を発生する。
行った後、６３においてレジスターのＳ4がクリアされ
る。６５において６４個のサンプル値が採取されたこと
が分かると（カウントがサンプル対の数を記録する）、
６７において６４個のサンプルの自乗の累積和Ｓ64が長
時間遅延保護ピックアップ値を表わすしきい値と比較さ
れる。この長時間遅延保護ピックアップ値を越えると、
６９において長時間遅延保護サブルーチンがコールされ
る。このサブルーチンは長時間遅延保護のタイムアウト
値を越えるとトリップ信号を発生する。
【００３４】６７において６４個のサンプルの自乗の累
積和Ｓ64が長時間遅延保護のしきい値を越えない場合、
７１において波形捕捉リクエストが発せされたか否かの
チェックが行われる。かかるリクエストはフロントパネ
ル１９を介してユーザーがその場所で出すか、或いは中
央コンピュータ（図示せず）のような遠隔の場所から通
信リンク２７を介して受信することができる。
積和Ｓ64が長時間遅延保護のしきい値を越えない場合、
７１において波形捕捉リクエストが発せされたか否かの
チェックが行われる。かかるリクエストはフロントパネ
ル１９を介してユーザーがその場所で出すか、或いは中
央コンピュータ（図示せず）のような遠隔の場所から通
信リンク２７を介して受信することができる。
【００３５】波形捕捉リクエストがされた場合、システ
ムは保護モードから波形捕捉モードへ移行する。波形捕
捉モードに入ると、７３においてサンプルカウントＮが
０となり、７５において電流（相導体、中性導体及び接
地導体）がサンプリングされる。（所望に応じて、電圧
もサンプリングすることができる）。叙上のように、回
路遮断装置は波形捕捉モードにあっても保護機能を無視
しない。かくして、７７において相電流サンプルの瞬時
値が限界値と比較される。この限界を越えると、システ
ムは保護モードへ戻る。７９において各接地電流サンプ
ルの瞬時値も同様に接地電流の限界値と比較され、接地
電流の任意のサンプルがこの限界値を越えると保護モー
ドへ移行する。
ムは保護モードから波形捕捉モードへ移行する。波形捕
捉モードに入ると、７３においてサンプルカウントＮが
０となり、７５において電流（相導体、中性導体及び接
地導体）がサンプリングされる。（所望に応じて、電圧
もサンプリングすることができる）。叙上のように、回
路遮断装置は波形捕捉モードにあっても保護機能を無視
しない。かくして、７７において相電流サンプルの瞬時
値が限界値と比較される。この限界を越えると、システ
ムは保護モードへ戻る。７９において各接地電流サンプ
ルの瞬時値も同様に接地電流の限界値と比較され、接地
電流の任意のサンプルがこの限界値を越えると保護モー
ドへ移行する。
【００３６】電流サンプルの瞬時値が移行限界値以下の
場合、８１においてそれら全ての電流サンプルが蓄積さ
れ、８３においてカウントＮがインクリメントされる。
このプロセスは、８５において６４個のサンプルの捕捉
が確認されるまで繰り返される。ブロック７３乃至８５
で表されるこの波形捕捉モード８７では、サンプルは同
期的に採取される。即ち、サイクルごとに整数個のサン
プルが均等間隔で採取される。この整数個のサンプルの
位相は電流の位相に関してランダムであってもよい。実
施例の回路遮断装置では、波形捕捉モード時、各電流に
つき６４個のサンプルが採取され蓄積されるが、１サイ
クルの間採取される整数個のサンプル数は実際は５８で
ある。このサンプリングレートはマイクロプロセッサー
１５におけるサンプリングに利用可能な時間の関数であ
る。波形の捕捉が完了すると、システムは図２と図３の
ブロック７３−８３以外のブロックで表される保護モー
ド８９へ戻り、図４を参照して以下に説明する等価サン
プリング方式を再開する。
場合、８１においてそれら全ての電流サンプルが蓄積さ
れ、８３においてカウントＮがインクリメントされる。
このプロセスは、８５において６４個のサンプルの捕捉
が確認されるまで繰り返される。ブロック７３乃至８５
で表されるこの波形捕捉モード８７では、サンプルは同
期的に採取される。即ち、サイクルごとに整数個のサン
プルが均等間隔で採取される。この整数個のサンプルの
位相は電流の位相に関してランダムであってもよい。実
施例の回路遮断装置では、波形捕捉モード時、各電流に
つき６４個のサンプルが採取され蓄積されるが、１サイ
クルの間採取される整数個のサンプル数は実際は５８で
ある。このサンプリングレートはマイクロプロセッサー
１５におけるサンプリングに利用可能な時間の関数であ
る。波形の捕捉が完了すると、システムは図２と図３の
ブロック７３−８３以外のブロックで表される保護モー
ド８９へ戻り、図４を参照して以下に説明する等価サン
プリング方式を再開する。
【００３７】長時間遅延保護と波形捕捉の後、９１にお
いて計量が行われる。この計量機能には、電流及び電圧
のＲＭＳ値の発生と、所望に応じて電力及びエネルギー
の計算のような他の計量機能とを含ませることができ
る。次いで９３において、レジスターＳ64がクリアさ
れ、９５において、プログラムが終了する前にカウント
が０にリセットされる。
いて計量が行われる。この計量機能には、電流及び電圧
のＲＭＳ値の発生と、所望に応じて電力及びエネルギー
の計算のような他の計量機能とを含ませることができ
る。次いで９３において、レジスターＳ64がクリアさ
れ、９５において、プログラムが終了する前にカウント
が０にリセットされる。
【００３８】図４は、９０°離れたサンプル対を発生さ
せ、叙上の等価サンプリング方式に従ってサンプル対間
の時間インターバルを調整するためにプロセッサー１５
が用いるルーチン９７のフローチャートである。これは
割込みタイマーをロードすることにより実行される。図
示のフローチャートに示す時間は６０Ｈｚの波形に関す
るものである。サンプルのカウントが維持される。９９
において採取したばかりのサンプルが１５に等しいこと
が分かると、１０１においてタイマーに４．９４ミリ秒
が加えられる。１０３においてカウントが３または１１
であることが分かると、１０５においてタイマーに５．
２０８ミリ秒が加えられる。そして１０７においてカウ
ントが７に等しいことが分かると、１０９においてタイ
マーに７．２９１ミリ秒が加えられる。１１１において
カウントが偶数であることが分かると、９３においてタ
イマーに４．１６７ミリ秒が加えられる。１０１におい
てカウントが偶数でないことが分かると、１１５におい
てタイマーに６．２５ミリ秒が加えられる。ルーチンが
最初にコールされたとき、カウントは０である。１１１
においてこのカウントが偶数カウントであることが分か
るため、１１３においてタイマーに電気角９０°と等価
の４．１６７ミリ秒が加えられ、次のサンプルが第１サ
ンプルから９０°経過後採取される。サンプルは１つお
きに偶数となるため順次採取されるサンプル対は９０°
離れていることが分かる。１１７においてカウントがイ
ンクリメントされて次のサンプルが採取されると、１１
５においてタイマーに６．２５ミリ秒が加えられ、サン
プル対間に遅延時間が挿入される。１０３においてカウ
ントが３及び１１であることが分かると、１０５に示す
ように遅延時間は５．２０８ミリ秒である。カウント７
では、遅延時間は１０９で示すように７．２９１ミリ秒
である。カウント１５では、１１９において１０１にお
いてタイマーに４．９４ミリ秒が加えられ、１１９にお
いてカウントが０にセットされる。従って、サンプル対
間の調整は１６個のサンプルごとに繰り返されることが
分かる。しかしながら、１６個のサンプルが４回繰り返
されるまでその繰り返しは最初の同じ点から始まらな
い。かくして、等価サンプリングサイクルに亘って６４
個のサンプルが全て均等に離隔することになる。
せ、叙上の等価サンプリング方式に従ってサンプル対間
の時間インターバルを調整するためにプロセッサー１５
が用いるルーチン９７のフローチャートである。これは
割込みタイマーをロードすることにより実行される。図
示のフローチャートに示す時間は６０Ｈｚの波形に関す
るものである。サンプルのカウントが維持される。９９
において採取したばかりのサンプルが１５に等しいこと
が分かると、１０１においてタイマーに４．９４ミリ秒
が加えられる。１０３においてカウントが３または１１
であることが分かると、１０５においてタイマーに５．
２０８ミリ秒が加えられる。そして１０７においてカウ
ントが７に等しいことが分かると、１０９においてタイ
マーに７．２９１ミリ秒が加えられる。１１１において
カウントが偶数であることが分かると、９３においてタ
イマーに４．１６７ミリ秒が加えられる。１０１におい
てカウントが偶数でないことが分かると、１１５におい
てタイマーに６．２５ミリ秒が加えられる。ルーチンが
最初にコールされたとき、カウントは０である。１１１
においてこのカウントが偶数カウントであることが分か
るため、１１３においてタイマーに電気角９０°と等価
の４．１６７ミリ秒が加えられ、次のサンプルが第１サ
ンプルから９０°経過後採取される。サンプルは１つお
きに偶数となるため順次採取されるサンプル対は９０°
離れていることが分かる。１１７においてカウントがイ
ンクリメントされて次のサンプルが採取されると、１１
５においてタイマーに６．２５ミリ秒が加えられ、サン
プル対間に遅延時間が挿入される。１０３においてカウ
ントが３及び１１であることが分かると、１０５に示す
ように遅延時間は５．２０８ミリ秒である。カウント７
では、遅延時間は１０９で示すように７．２９１ミリ秒
である。カウント１５では、１１９において１０１にお
いてタイマーに４．９４ミリ秒が加えられ、１１９にお
いてカウントが０にセットされる。従って、サンプル対
間の調整は１６個のサンプルごとに繰り返されることが
分かる。しかしながら、１６個のサンプルが４回繰り返
されるまでその繰り返しは最初の同じ点から始まらな
い。かくして、等価サンプリングサイクルに亘って６４
個のサンプルが全て均等に離隔することになる。
【００３９】図５は、プロセッサー１５により実行され
る主ルーチン１２１の特徴部分を示す。１２３において
電源がリセットされ、１２５において初期化が行われる
と、ルーチンは１２７においてループに入るが、このル
ープは割込みルーチン２９により所望に応じて周期的に
割込まれる。主ループは、フロントパネル１９のディス
プレイ２１に所定の表示を発生させるに必要な値を収集
することによる１２９でのディスプレイバッファの形成
を含む。以下においてさらに詳しく説明するように、こ
れはディジットが４個の文字数字式のディスプレイであ
る。その後１３１において、ディスプレイ選択ルーチン
が実行されてフロントパネルの入力ボタンが走査され、
ユーザーが行った表示のための選択がチェックされる。
次に、１３３において通信リンク２７により送られるデ
ータがバッファにロードされる。１３５において、トリ
ップユニットにより実行される保護電流／時間特性を決
める種々の設定点がプロセッサー１５が利用できるよう
にバッファに読み込まれる。これらの設定点は、ユーザ
ーがその場所で或いは遠隔の場所で入力した最新の設定
点が保護機能のために使用されるようにするため主ルー
チンが走るたびにチェックされる。
る主ルーチン１２１の特徴部分を示す。１２３において
電源がリセットされ、１２５において初期化が行われる
と、ルーチンは１２７においてループに入るが、このル
ープは割込みルーチン２９により所望に応じて周期的に
割込まれる。主ループは、フロントパネル１９のディス
プレイ２１に所定の表示を発生させるに必要な値を収集
することによる１２９でのディスプレイバッファの形成
を含む。以下においてさらに詳しく説明するように、こ
れはディジットが４個の文字数字式のディスプレイであ
る。その後１３１において、ディスプレイ選択ルーチン
が実行されてフロントパネルの入力ボタンが走査され、
ユーザーが行った表示のための選択がチェックされる。
次に、１３３において通信リンク２７により送られるデ
ータがバッファにロードされる。１３５において、トリ
ップユニットにより実行される保護電流／時間特性を決
める種々の設定点がプロセッサー１５が利用できるよう
にバッファに読み込まれる。これらの設定点は、ユーザ
ーがその場所で或いは遠隔の場所で入力した最新の設定
点が保護機能のために使用されるようにするため主ルー
チンが走るたびにチェックされる。
【００４０】１３７において、波形捕捉モードで収集し
た高速データを用いて調波の歪が計算される。これは周
知のように、フーリエ分析を用いて行われる。全調波歪
（ＴＨＤ）と個々の調波歪（調波ごとの）が共に計算さ
れる。１３９において、生の波形データ、即ち波形捕捉
モード時に収集されたサンプル値が、遠隔のコンピュー
タ（図示せず）へ送って、そこで蓄積し、またグラフィ
ック表示を含むであろう分析を行うためにバッファに入
力される。
た高速データを用いて調波の歪が計算される。これは周
知のように、フーリエ分析を用いて行われる。全調波歪
（ＴＨＤ）と個々の調波歪（調波ごとの）が共に計算さ
れる。１３９において、生の波形データ、即ち波形捕捉
モード時に収集されたサンプル値が、遠隔のコンピュー
タ（図示せず）へ送って、そこで蓄積し、またグラフィ
ック表示を含むであろう分析を行うためにバッファに入
力される。
【００４１】図３において８７で示す割込みルーチンの
波形捕捉リクエストを実行する代わりに、１３５におい
て設定点バッファを形成した後のように図５の主ルーチ
ンにおいて波形捕捉モードへの切り換えを行うことがで
きる。このルーチンは図３のブロック７１−８５に示す
ものと同じである。
波形捕捉リクエストを実行する代わりに、１３５におい
て設定点バッファを形成した後のように図５の主ルーチ
ンにおいて波形捕捉モードへの切り換えを行うことがで
きる。このルーチンは図３のブロック７１−８５に示す
ものと同じである。
【００４２】図６は、フロントパネル１９のディスプレ
イ２１上に調波歪を表示する態様の一例である。ディス
プレイ２１は１つのデジットが７個のエレメントで構成
された４デジットのディスプレイである。調波ごとの歪
値が逐次表示されるが、左側の２つのデジットが調波の
数を、また右側の２つのデジットが基本周波数の値の百
分比としての個々の調波の値を示す。従って、図６の例
では、１５番目の調波の歪値は７％である。調波成分は
所定の電流のＬＥＤ１４３がでＴＨＤのＬＥＤ１４５と
共に点灯するまでＳＥＬＤＣＴボタン１４１を押すこと
によって表示される。全調波歪がこれにより２デジット
の数として表示される。ＳＥＬＥＣＴボタン１４１を押
し続けると、ディスプレイ２１は、調波ごとの歪を図６
において１５番目の調波につき図示説明した態様で、最
初に１から９９（９９は表示される最高の数）を、その
後に基本周波数からスタートして約１秒のインターバル
で順次個々の調波の歪の百分比を表示する。実施例のシ
ステムでは、調波ごとの歪が２番目から２７番目の調波
につき表示される。ディスプレイ２１は設定値、ＲＭＳ
電流値及び電圧値、電力等のような他の情報をユーザー
へ表示するため使用可能である。
イ２１上に調波歪を表示する態様の一例である。ディス
プレイ２１は１つのデジットが７個のエレメントで構成
された４デジットのディスプレイである。調波ごとの歪
値が逐次表示されるが、左側の２つのデジットが調波の
数を、また右側の２つのデジットが基本周波数の値の百
分比としての個々の調波の値を示す。従って、図６の例
では、１５番目の調波の歪値は７％である。調波成分は
所定の電流のＬＥＤ１４３がでＴＨＤのＬＥＤ１４５と
共に点灯するまでＳＥＬＤＣＴボタン１４１を押すこと
によって表示される。全調波歪がこれにより２デジット
の数として表示される。ＳＥＬＥＣＴボタン１４１を押
し続けると、ディスプレイ２１は、調波ごとの歪を図６
において１５番目の調波につき図示説明した態様で、最
初に１から９９（９９は表示される最高の数）を、その
後に基本周波数からスタートして約１秒のインターバル
で順次個々の調波の歪の百分比を表示する。実施例のシ
ステムでは、調波ごとの歪が２番目から２７番目の調波
につき表示される。ディスプレイ２１は設定値、ＲＭＳ
電流値及び電圧値、電力等のような他の情報をユーザー
へ表示するため使用可能である。
【００４３】本発明の特定の実施例を詳細に説明した
が、本願の開示全体から当業者にとっては種々の変形例
及び設計変更が可能であることが分かる。従って、開示
した特定の構成は例示の目的をもつものに過ぎず、本願
発明の技術的範囲を限定するものではなくて、これは頭
書した特許請求の範囲の全幅及び全均等範囲が与えられ
るべきである。
が、本願の開示全体から当業者にとっては種々の変形例
及び設計変更が可能であることが分かる。従って、開示
した特定の構成は例示の目的をもつものに過ぎず、本願
発明の技術的範囲を限定するものではなくて、これは頭
書した特許請求の範囲の全幅及び全均等範囲が与えられ
るべきである。
【００４４】
【図１】本発明による回路遮断装置のブロック図。
【図２】本発明の回路遮断装置のプロセッサーが用いる
割込みルーチンのフローチャートの一部。
割込みルーチンのフローチャートの一部。
【図３】本発明の回路遮断装置のプロセッサーが用いる
割込みルーチンのフローチャート一部。
割込みルーチンのフローチャート一部。
【図４】本発明の回路遮断装置のプロセッサーが用いる
等価サンプリングルーチンのフローチャート。
等価サンプリングルーチンのフローチャート。
【図５】プロセッサーが用いる主ルーチンのフローチャ
ート。
ート。
【図６】本発明による回路遮断装置のフロントパネルの
断片的な前立面図である。
断片的な前立面図である。
１ 回路遮断装置 ３ 交流電気系統 ５Ａ，Ｂ，Ｃ 相導体 ５Ｎ 中性導体 ５Ｇ 接地導体 ７Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｇ 変流器 ９Ａ，Ｂ，Ｃ 変圧器 １１ レンジング回路 １３ アナログ−デジタルコンバータ １５ プロセッサ １７ 入出力インターフェイス １９ フロントパネル ２１ ディスプレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ゲーリイ フランシス サレッタ アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 15642 アーウイン ペンヒルズ ドライ ブ ７ (72)発明者 リチャード アーサー ジョンソン アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 15001 アリクイッパ ゴルフウエイ ロ ード 2023
Claims (18)
- 【請求項１】 電気系統の電流を遮断する回路遮断装置
であって、 開離すると電流を遮断する開離可能な接点と、 少なくとも１つの電流波形を含む電気系統の波形を感知
する感知手段と、 感知手段が感知した波形をサンプリング時点でサンプリ
ングすることにより前記波形のデジタルサンプルを発生
させるサンプリング手段と、 デジタルサンプルから繰り返し求められる前記電流波形
の所定の電流／時間特性に応答して開離可能な接点をト
リップすることにより開離させる保護モードで作動する
保護手段及び波形のデジタルサンプルを蓄積する捕捉モ
ードで作動する波形捕捉手段を有する処理手段とより成
ることを特徴とする回路遮断装置。 - 【請求項２】 波形捕捉モードで作動する波形捕捉手段
は、サンプリング手段が発生する電流波形のデジタルサ
ンプルをモニターし、電流波形のデジタルサンプルが所
定条件を満足すると保護モードで作動する保護手段へ動
作を切り換えるモニター手段を含んで成ることを特徴と
する請求項１の回路遮断装置。 - 【請求項３】 モニター手段は、電流波形のデジタルサ
ンプルの大きさが所定のしきい値を越えると保護モード
で作動する保護手段へ動作を切り換えることを特徴とす
る請求項２の回路遮断装置。 - 【請求項４】 処理手段は、保護モードで作動する保護
手段のために第１のサンプリングレートでサンプリング
時点を発生させ、また波形捕捉モードで作動する波形捕
捉手段のために第２のサンプリングレートでサンプリン
グ時点を発生させるサンプリング時点発生手段を含んで
成ることを特徴とする請求項２の回路遮断装置。 - 【請求項５】 サンプリング時点発生手段は、サンプリ
ング時点を等価サンプリングレートで発生させて第１の
サンプリングレートを得、また同期サンプリングレート
で発生させて前記第２のサンプリングレートを得ること
を特徴とする請求項４の回路遮断装置。 - 【請求項６】 サンプリング時点発生手段は、サンプリ
ング時点を、各対が電気角９０°だけ離れ、連続するサ
ンプル対間の遅延時間を可変にして発生させることによ
り等価サンプリングレートを発生させることを特徴とす
る請求項５の回路遮断装置。 - 【請求項７】 モニター手段は、電流波形のデジタルサ
ンプルの大きさが所定のしきい値を越えると保護モード
で作動する保護手段へ動作を切り換えることを特徴とす
る請求項６の回路遮断装置。 - 【請求項８】 処理手段は、波形捕捉モードで発生され
たデジタルサンプルの調波分析を行う手段を含んで成る
ことを特徴とする請求項５の回路遮断装置。 - 【請求項９】 調波分析を行う前記手段は、複数の調波
の個々の調波値を発生させ、前記処理手段は、個々の調
波値を表示するディスプレイ手段を含んで成ることを特
徴とする請求項８の回路遮断装置。 - 【請求項１０】 処理手段は、保護モードで作動する保
護手段のために第１のサンプリングレートでサンプリン
グ時点を発生させ、また波形捕捉モードで作動する波形
捕捉手段のために第２のサンプリングレートでサンプリ
ング時点を発生させるサンプリング時点発生手段を含ん
で成ることを特徴とする請求項１の回路遮断装置。 - 【請求項１１】 サンプリング時点発生手段が発生させ
る第１のサンプリングレートは等価サンプリングレート
であり、サンプリング時点発生手段が発生させる第２の
サンプリングレートは同期サンプリングレートであるこ
とを特徴とする請求項１０の回路遮断装置。 - 【請求項１２】 サンプリング時点を第１のサンプリン
グレートで発生させるサンプリング時点発生手段は、各
対が電気角９０°だけ離れたデジタルサンプルを発生さ
せ、第２のサンプリングレートでサンプリング時点の発
生するに当たり１サイクルつき４個を越えるサンプルレ
ートでサンプルを同期的に発生させることを特徴とする
請求項１０の回路遮断装置。 - 【請求項１３】 サンプリング時点発生手段は、第１の
サンプリングレートで発生される連続するサンプル対間
に可変の時間遅延を与えることを特徴とする請求項１２
の回路遮断装置。 - 【請求項１４】 波形捕捉手段は、電流波形デジタルサ
ンプルの大きさをモニターして、その大きさが所定の条
件を満足すると保護手段へ動作を切り換える手段を含ん
で成ることを特徴とする請求項１２の回路遮断装置。 - 【請求項１５】 電気系統の電流を遮断する回路遮断装
置であって、 開離すると電流を遮断する開離可能な接点と、 前記電流を含む電気系統の波形のデジタルサンプルを発
生させる手段と、 デジタルサンプルから求められる前記電流の所定の電流
／時間特性に応答して開離可能な接点をトリップするこ
とにより開離させ、デジタルサンプルから前記波形の調
波成分を表わす出力を発生させる処理手段とより成るこ
とを特徴とする回路遮断装置。 - 【請求項１６】 処理手段は、デジタルサンプルから複
数の調波の個々の調波値を発生させる手段と、個々の調
波値を表示するディスプレイ手段とを含んで成ることを
特徴とする請求項１５の回路遮断装置。 - 【請求項１７】 ディスプレイ手段は、個々の調波値を
順次表示することを特徴とする請求項１６の回路遮断装
置。 - 【請求項１８】 処理手段はさらに、デジタルサンプル
から電気系統の電力に関連するパラメータを表わす表示
を発生させる計量手段を含んで成ることを特徴とする請
求項１６の回路遮断装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US363193 | 1982-03-29 | ||
| US08/363,193 US5600527A (en) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | Circuit interrupter providing protection and waveform capture for harmonic analysis |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08275374A true JPH08275374A (ja) | 1996-10-18 |
| JP3757991B2 JP3757991B2 (ja) | 2006-03-22 |
Family
ID=23429217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35031395A Expired - Fee Related JP3757991B2 (ja) | 1994-12-22 | 1995-12-21 | 回路遮断装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5600527A (ja) |
| EP (1) | EP0718948B1 (ja) |
| JP (1) | JP3757991B2 (ja) |
| KR (1) | KR100387004B1 (ja) |
| CA (1) | CA2165929C (ja) |
| DE (1) | DE69515622T2 (ja) |
| ZA (1) | ZA9510804B (ja) |
Families Citing this family (48)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5736847A (en) * | 1994-12-30 | 1998-04-07 | Cd Power Measurement Limited | Power meter for determining parameters of muliphase power lines |
| FR2745911B1 (fr) * | 1996-03-11 | 1999-01-29 | Socomec Sa | Dispositif multifonctions pour proteger, mesurer, compter, surveiller les parametres physiques d'une installation electrique industrielle |
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| US6167329A (en) * | 1998-04-06 | 2000-12-26 | Eaton Corporation | Dual microprocessor electronic trip unit for a circuit interrupter |
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