JPH08289459A - 多機能保護リレーの過電流測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 廉価なフィルタ除去機能を多機能保護リレー
に与える。 【構成】 マイクロコンピュータ２０は異なるタイミン
グで過電流のデータサンプリングを実行し、データの中
の異常値を除いたデータの平均値を測定結果と定める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動器や照明機器など
の現場設備機器の保護・計測・操作・通信などの機能を
一体化して持つ多機能保護リレーの過電流測定方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の多機能保護リレーの回路構
成を図１に示す。多機能保護リレー２は上位制御装置１
のマイクロコンピュータ１０との間で送受信回路１１を
介して制御に関する情報の授受を行う。多機能保護リレ
ー２は以下の構成部品を有している。すなわち、２１は
上位制御装置１と情報通信を行うための送受信回路であ
り、計測データを送信したり、制御命令を受信する。２
０は多機能保護リレー全体を制御するマイクロコンピュ
ータであり、過電流の測定結果を分析して異常を見つけ
た場合には負荷、本実施例ではモータ３を断する制御を
も行う。２２は計測信号入力回路であり、モータ３での
過電流の測定信号を入力する。２３は出力回路であり、
モータ３の電源の入切を指示する信号を出力する。２４
は表示器であり、過電流の測定データや保護特性等を表
示する。２５は不揮発性メモリであり、計測や保護機能
の制御に必要なデータを記憶する。２６は設定回路であ
り、各種の情報設置に用いられる。

【０００３】このような回路構成において、マイクロコ
ンピュータ２０は図２に示す処理手順を一定周期で実行
して過電流を測定し（図２のステップＳ２）、異常の過
電流を検出したときにはモータ３の断を指示している
（図２のステップＳ４→Ｓ６）。異常な過電流が検出さ
れない場合には表示器２４に正常を表示してモータ３の
運転を継続する（図２のステップＳ４→Ｓ５）。

【０００４】従来、多機能保護リレーは制御対象のモー
タ等の負荷の過電流の測定の周期は商用周波数（５０Ｈ
ｚまたは６０Ｈｚ）の影響を受ける１０ｍｓまたは３３
ｍｓを避けて選択されていた。インバータや電源などで
は内部の半導体素子のオン／オフのスイッチング動作に
伴い発生するノイズの周波数は負荷の変動に応じて変化
する。図３に示すように周囲のノイズの周期と過電流の
測定の周期が一致するとノイズの影響を大きく受け、測
定値の誤差が大きくなり（図４参照）、多機能保護リレ
ーでは誤った判定や動作をすることがあった。ただし、
これらの現象は一時的に発生することが多いので、どう
してもノイズを除去する必要がある場合にはフィルタな
どのノイズ除去回路を設置している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】フィルタの処理内容を
固定すると除去できるノイズの特性が限定されてしま
う。このためフィルタの処理内容を可変とすることがで
きるフィルタを用いて多機能保護リレーの設置環境に応
じて手動でフィルタの処理内容を調整する必要がある。
また、フィルタを搭載すると多機能保護リレーの製造コ
ストが高くなってしまう。

【０００６】そこで、本発明の目的は、専用のノイズ除
去回路を用いなくても間接的にノイズ除去機能を持たせ
ることができる多機能保護リレーの過電流測定方法を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を測定す
るために、請求項１の発明は、負荷の過電流を測定し、
異常な過電流が生じた時には負荷を断するとともに上位
制御装置との間で情報を通信する機能を有する多機能保
護リレーの過電流測定方法において、前記過電流の測定
のための複数回のサンプリングタイミングを一定周期と
ならないようにそれぞれ異ならせ、当該サンプリングタ
イミングで複数の過電流のサンプリングデータを取得
し、当該取得した複数のサンプリングデータの平均値を
計算し、当該計算した平均値を測定値と決定することを
特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、さらに、前記負荷にお
いて発生するノイズ周期を予め測定し、２つ以上のデー
タサンプリングタイミングが当該測定したノイズ周期の
整数倍とならないようにデータサンプリングタイミング
を決定することを特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、負荷の過電流を測定
し、異常な過電流が生じた時には負荷を断するとともに
上位制御装置との間で情報を通信する機能を有する多機
能保護リレーの過電流測定方法において、前記過電流の
測定のための複数回のサンプリングタイミングを一定周
期とならないようにそれぞれ異ならせ、当該サンプリン
グタイミングで複数の過電流のサンプリングデータを取
得し、当該取得した複数のサンプリングデータの中の上
位および下位の所定数のサンプリングデータを捨て、間
のサンプリングデータの平均値を計算し、当該計算した
平均値を測定値と決定することを特徴とする。

【００１０】請求項４の発明は、さらに、前記負荷にお
いて発生するノイズ周期を予め測定し、２つ以上のデー
タサンプリングタイミングが当該測定したノイズ周期の
整数倍とならないようにデータサンプリングタイミング
を決定することを特徴とする。

【００１１】

【作用】請求項１の発明では、複数回のデータサンプリ
ングにおいてノイズ周期と一致するデータサンプリング
の回数が減少するので、測定精度が向上する。

【００１２】請求項２の発明は、予め発生することが判
明している場所に多機能保護リレーを設置する場合に好
適であり、ノイズ周期を外すようにデータタイミングを
決定することで、測定精度を向上させる。

【００１３】請求項３の発明では、さらに異常値を平均
計算に用いないことにより測定精度を向上させる。

【００１４】請求項４の発明は、請求項３の発明に加え
て、ノイズ周期を外すようにデータタイミングを決定す
ることで、測定精度を向上させる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
を詳細に説明する。

【００１６】本実施例における過電流保護リレーの回路
構成は図１に示す従来例の回路構成とほぼ同様とするこ
とができるので、詳細な説明を省略し、従来例と本実施
例との間の相違点を説明する。本実施例では、図１の不
揮発性メモリ２５に過電流の測定タイミングが書き込ま
れている。通常、１回の測定値を得るために、複数回の
データサンプリングを行って、サンプリングされたデー
タの平均値を測定値として決定する。従来では、このデ
ータサンプリングの間隔が一定であったのに対し、本実
施例では、図７に示すようにそれぞれのサンプリング間
隔を異ならせていることに特徴がある。このようにサン
プリング間隔を異ならせることによってノイズ発生タイ
ミングに一致する場合が生じても、その一致は続かな
い。たとえば、７回のデータサンプリングを行った時、
１回の一致があり、そのサンプリングデータに異常がき
たしても、その誤差は平均化処理により１／７になって
しまう。これにより、ノイズ除去回路がなくても間接的
にノイズ影響を低減していることになる。

【００１７】本実施例におけるマイクロプロセッサ２０
の処理手順を図５に示す。図２に示す従来の処理手順の
処理ステップと同様の処理ステップには同一の番号を付
しており、やはり詳細な説明を省略する。本実施例の場
合には、ステップＳ２の処理が従来と異なる処理ステッ
プである。このような処理手順を一定周期で実行すると
図６に示すように時刻ｔ１，１で上位制御装置１からモ
ータ３運転の指示を受けると、時刻ｔ１，２で多機能保
護リレー２のマイクロコンピュータ２０は出力回路２３
を介してモータ３を駆動する。これに応じて図５の処理
手順が繰り返し実行される。異常な過電流が発生しない
間、すなわち、正常運転が続いている間は図５のステッ
プＳ１〜Ｓ５の処理経路で過電流の測定が行われる。時
刻ｔ２，１で異常が検出されると多機能保護リレー２の
マイクロコンピュータ２０はモータ３を停止し、時刻ｔ
２，２で停止を上位制御装置１に連絡する。

【００１８】過電流の測定値を得るために本実施例では
７回のデータサンプリングを実行し、そのサンプリング
タイミングを以下のように設定した。

【００１９】

【数１】 ｔ１＝Ｔ／７−０．３Ｔｍｉｎ ｔ２＝Ｔ／７−０．２Ｔｍｉｎ ｔ３＝Ｔ／７−０．１Ｔｍｉｎ ｔ４＝Ｔ／７ ｔ５＝Ｔ／７＋０．１Ｔｍｉｎ ｔ６＝Ｔ／７＋０．２Ｔｍｉｎ ｔ７＝Ｔ／７＋０．３Ｔｍｉｎ ここでＴｍｉｎはノイズの周期の最小値で予め測定し、
不揮発性メモリ２５に記憶させておく。Ｔは固定値であ
る。このようなタイミングで測定した測定値の一例を図
８に示す。ノイズの影響を受けたデータが７つのうちの
２つであることがわかる。したがってその平均値もノイ
ズ影響が小さくなっている。本実施例ではさらに測定精
度を向上させるために、サンプリングデータの中の大き
さの上位２つおよび下位２つを捨て、間に位置する３つ
のデータの平均値を計算し、その計算値を最終的な測定
値と決定する（図９参照）。これによりノイズ影響を受
けたデータを排除し、フィルタ回路と同等の機能を実現
することができる。

【００２０】

【発明の効果】請求項１の発明では、複数回のデータサ
ンプリングにおいてノイズ周期と一致するデータサンプ
リングの回数が減少するので、測定精度が向上する。

【００２１】請求項２の発明は、予め発生することが判
明している場所に多機能保護リレーを設置する場合に好
適であり、ノイズ周期を外すようにデータタイミングを
決定することで、測定精度を向上させる。

【００２２】請求項３の発明では、さらに異常値を平均
計算に用いないことにより測定精度を向上させる。

【００２３】請求項４の発明は、請求項３の発明に加え
て、ノイズ周期を外すようにデータタイミングを決定す
ることで、測定精度を向上させる。

【００２４】また、これらの発明では、専用のノイズ除
去回路は必要とせず、多機能保護リレーの製造コストを
増大化させずに高い性能を提供できるという効果を奏す
る。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】多機能保護リレーの回路構成を示すブロック図
である。

【図２】従来の測定処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図３】従来のデータサンプリングのタイミングを示す
タイミングチャートである。

【図４】従来のデータサンプリングにより得られるデー
タの一例を示す説明図である。

【図５】本発明実施例の測定処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図６】本発明実施例の多機能保護リレーの動作タイミ
ングを示すタイミングチャートである。

【図７】本発明実施例のデータサンプリングのタイミン
グを示すタイミングチャートである。

【図８】本発明実施例のデータサンプリングにより得ら
れるデータの一例を示す説明図である。

【図９】本発明実施例のデータサンプリングにより得ら
れるデータの一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 上位制御装置 ２ 多機能保護リレー ３ モータ １０ マイクロコンピュータ １１ 送受信回路 ２０ マイクロコンピュータ ２１ 送受信回路 ２２ 計測信号入力回路 ２３ 出力回路 ２４ 表示器 ２５ 不揮発性メモリ ２６ 設定回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷の過電流を測定し、異常な過電流が
   生じた時には負荷を断するとともに上位制御装置との間
   で情報を通信する機能を有する多機能保護リレーの過電
   流測定方法において、 前記過電流の測定のための複数回のサンプリングタイミ
   ングを一定周期とならないようにそれぞれ異ならせ、当
   該サンプリングタイミングで複数の過電流のサンプリン
   グデータを取得し、 当該取得した複数のサンプリングデータの平均値を計算
   し、当該計算した平均値を測定値と決定することを特徴
   とする多機能保護リレーの過電流測定方法。
2. 【請求項２】 前記負荷において発生するノイズ周期を
   予め測定し、２つ以上のデータサンプリングタイミング
   が当該測定したノイズ周期の整数倍とならないようにデ
   ータサンプリングタイミングを決定することを特徴とす
   る請求項１に記載の多機能保護リレーの過電流測定方
   法。
3. 【請求項３】 負荷の過電流を測定し、異常な過電流が
   生じた時には負荷を断するとともに上位制御装置との間
   で情報を通信する機能を有する多機能保護リレーの過電
   流測定方法において、 前記過電流の測定のための複数回のサンプリングタイミ
   ングを一定周期とならないようにそれぞれ異ならせ、当
   該サンプリングタイミングで複数の過電流のサンプリン
   グデータを取得し、 当該取得した複数のサンプリングデータの中の上位およ
   び下位の所定数のサンプリングデータを捨て、間のサン
   プリングデータの平均値を計算し、当該計算した平均値
   を測定値と決定することを特徴とする多機能保護リレー
   の過電流測定方法。
4. 【請求項４】 前記負荷において発生するノイズ周期を
   予め測定し、２つ以上のデータサンプリングタイミング
   が当該測定したノイズ周期の整数倍とならないようにデ
   ータサンプリングタイミングを決定することを特徴とす
   る請求項３に記載の多機能保護リレーの過電流測定方
   法。