JPH1062486A - 交流回路の直列アーク故障検出装置 - Google Patents

交流回路の直列アーク故障検出装置

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JPH1062486A
JPH1062486A JP9113521A JP11352197A JPH1062486A JP H1062486 A JPH1062486 A JP H1062486A JP 9113521 A JP9113521 A JP 9113521A JP 11352197 A JP11352197 A JP 11352197A JP H1062486 A JPH1062486 A JP H1062486A
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • 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
    • H02H3/44—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 rate of change of electrical quantities

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 交流電気系統の直列アーク故障を検出する。 【解決手段】 感知回路（１０７）が交流回路の電流の
二次導関数を表わす二次導関数信号を発生させる。この
信号に第１のパルス（１７）と，そのパルスの所定時間
経過後に開始される所定持続時間の区間内に第１のパル
スとは反対極性の第２のパルス（１９）が含まれる場
合，直列アーク故障を指示する出力信号（１８４）が発
生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気系統における直
列アークの検出及びその遮断に関する。
【０００２】
【従来の技術】交流電気系統のアーク故障には，並列ア
ークと直列アークの２つの種類がある。
【０００３】並列アーク故障は線間故障または接地故障
であり，導体上の絶縁物がすり切れるか穿孔が生じた場
合に起こることがある。かかる並列アーク故障が発生す
ると，典型的な回路遮断器のピックアップ電流値よりも
通常は低いがかなりの大きさの電流が流れることがあ
る。この現象は，アーク電流により生じる反発力が導体
を一時的に引き離し消弧する傾向があるため間欠的であ
る。このため，並列アークはスパッタリングアークと呼
ばれることが多い。
【０００４】一方，直列アーク故障は例えば，導体が切
断状態か，接続不良か，または接続部が緩んだ状態にあ
る時単一の導体に生じるものである。直列アークの電流
は負荷に左右されるが，ミリアンペアの範囲である。線
間アークまたは接地アークを検出する従来の方法及び装
置はそれなりに有効である。しかしながら，低レベルの
アークが負荷と直列に発生している場合，これらの技術
で検出するのは不可能である。その理由は，これら従来
の技術の感度をただ増加させるには２つの障害があるか
らである。即ち，感度を増加させると，さらに多くの負
荷または負荷の組合せにより誤トリップが生じる可能性
がある。加えて，低電流では，主としてアークを吹き離
すには電流レベルが低すぎ，電流が零交差点の不連続部
分を除き連続であるため，電流波形が高電流で発生する
波形と異なる。直列アークを検出しようとする従来の試
みは主としてアーク電流の高周波数成分を分析すること
を主眼としている。かかる方法はこの高周波数成分の種
々の良さの指数(figures of merit)の分析を含むのが普
通である。しかしながら，この方法には幾つかの問題点
がある。まず第１に，例えばコンピュータのような負荷
の多くは入力に容量性フィルタを含むが，変圧器入力を
有するモータ或いはオーディオ装置のような負荷は電気
系統に対して誘導性インピーダンスと成る。かかる負荷
はアーク電流の高周波成分をフィルタリングにより除去
する。さらに，アーク電流の高周波数成分を分析するこ
れらアーク検出器の多くはマイクロプロセッサを必要と
するため，広範囲に利用されるためにはコストが高すぎ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って，直列アーク故
障を検出する改良型装置及び方法を提供すると言う課題
がある。
【０００６】さらに，容量性フィルタ入力，変圧器及び
モータ負荷を含む普通の負荷の任意なものを給電する交
流回路に使用可能な直列アーク故障検出装置及び方法を
提供すると言う課題がある。
【０００７】さらに，アークが被保護回路部分のいずれ
の箇所に生じてもかかるアークを検出できる直列アーク
検出方法及び装置を提供すると言う課題がある。
【０００８】故障電流の広い動的範囲に亘って動作可能
なかかる直列アーク故障検出方法及び装置を提供すると
言う課題がある。
【０００９】さらに，広範囲の使用を可能にする低コス
トの改良型アーク故障検出装置及び方法を提供すると言
う課題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題は，直列アーク
が交流電流に認識可能で予測可能な歪みを発生させると
いう発見に基づく本願発明により解決される。電圧がア
ーク電圧以下になる各半サイクルの間電流は零になり，
電圧が次の半サイクルにおいて再びアーク電圧以上にな
るまで零のままである。アーク電圧は通常，一定である
ため，交流波形の不連続部分は零交差ごとに規則的に繰
り返し発生する。これらの不連続部分により電流の二次
導関数には反対極性のパルスが発生する。パルスの極性
は零交差時において２つの方向，即ち反転する。零交差
時に発生する２つのパルスの間隔は零交差時の不連続部
分の長さに等しい。この時間はアーク電圧，線電圧及び
線周波数の関数であり，電流レベルの線形関数ではな
い。従って，この現象を利用すると，広い範囲の電流振
幅に亘りアーク故障を検出できる。
【００１１】本発明によると，感知手段が交流回路の電
流を感知してその電流の二次導関数を表わす二次導関数
信号を発生させる。叙上のように，この信号は時間的に
離隔した互いに反対極性のパルス対を含む。かくして，
二次導関数信号のパルス間のタイミングに応じて出力信
号を発生させる手段を設ける。詳説すると，電流信号の
二次導関数に第１のパルスが発生して所定時間経過した
後に開始される所定長さの区間内に第１のパルスとは反
対極性の第２のパルスが発生すると，アーク故障を知ら
せる出力信号が発生される。
【００１２】２つの負荷が直列アークの波形によく似た
波形を発生させることが知られている。ランプの調光装
置と，例えばテレビ受像機に用いられるような全波整流
器と容量性入力フィルタを用いる電源である。この電源
が発生させる波形は，電源投入時における非常に短い時
間周期を除き直列アークよりも長い不連続部分をもつも
のと予想できる。従って，本発明の好ましい実施例で
は，互いに反対極性のパルス対が所定のタイミングで繰
り返し発生するパターンが感知される場合に限りアーク
を示す出力信号を発生させる手段を用いる。
【００１３】ランプ調光装置が発生する電流の二次導関
数信号は，零交差時において極性が交番する３つのパル
スを有する。第１と第２のパルスの間の間隔は調光装置
の設定の関数であり，従って直列アークについて予想さ
れるタイミングの範囲内にある。しかしながら，第２の
第３のパルスは常に非常に接近している。従って，本発
明の装置は，第３のパルスが第２のパルスの後の所定持
続時間の区間内で発生すればアークを示す出力信号の発
生を阻止する手段を含む。加えて，第１のパルスの後で
あるがその区間の前に別のパルスが発生してもその出力
信号の発生がブロックされる。
【００１４】本発明は，零交差時におけるパルスの１方
向だけの或いは両方向における極性の変化を検出する手
段を含む。後者の場合，零交差時におけるパルスの両方
向における極性の変化に応答する手段によって出力信号
が発生する場合に限り最終的な出力信号を発生させる手
段を設けることができる。
【００１５】
【実施例】以下，添付図面を参照して本発明を実施例に
つき詳細に説明する。
【００１６】図１は，交流電気系統における直列アーク
に関連する波形を示す。図１（Ａ）は交流電気系統の電
流を示す。交流電気系統の電圧がアーク電圧（１２０ボ
ルトの系統では通常，約２０乃至３０ボルト）以下にな
ると，図１（Ａ）の３に示すように電流が中断する。電
圧が次の半サイクルにおいてアーク電圧よりも高くなり
アークが再点弧するまで，電流は零のままである。かく
して，点５におけるアーク再点弧後に電流が生じる。
【００１７】図１（Ａ）に示すアーク電流１の一次導関
数を図１（Ｂ）の７で示す。図示のように，電流の遮断
時と，再発生時に実質的なステップ状部分９及び１１が
生じる。図１（Ｃ）はアーク電流の二次導関数１３を示
す。この二次導関数信号１３は，アークの遮断時及び再
点弧時の電流の不連続部分に起因する一対のパルス１
７，１９（総称して１５）を含んでいる。これらのパル
ス１７，１９は互いに反対極性である。また極性変化の
方向は零交差の方向に左右される。換言すれば，極性変
化の方向は半サイクルごとに逆転する。
【００１８】叙上のように，負荷としてのランプ調光装
置は，直列アークが発生させる波形によく似た波形を発
生させる。調光装置は，負荷に供給される電力を抑制す
るために交流電圧の各半サイクルの間スイッチング装置
の導通を遅延させる。電力をある範囲に亘って設定でき
るようにするため位相遅延角は選択可能であるのが普通
である。このスイッチングの遅延により，図２（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）に示すような波形が生じる。図２（Ａ）
は調光装置の電流波形２１を示す。図示のごとく，この
電流は半サイクルの終点である２３においてオフとな
り，２５において調光装置のスイッチが再びオンになる
まで零のままであり，その後点２７において急激に増加
した後，再び正弦波形となる。図２（Ｂ）は調光装置の
電流の一次導関数２９を示す。図示のごとく，その一次
導関数は値が零になる所で不連続部分３１を有し，また
３３においてスパイクを含む。図２（Ｃ）は調光装置の
電流の二次導関数を示す波形３５である。図示のごと
く，調光装置の電流の二次導関数は電流が零になる所で
小さなパルス３７を有し，その後零のままである。そし
て，電流が最初に流れ初めて急激に増加する所で第１の
パルス４１を，また正弦波形に移行する所で第２のパル
ス４３を有する。図示のごとく，パルス４１と４３は互
いに反対極性である。また，パルス３７と４１も互いに
反対極性であることが分かる。
【００１９】本発明の直列アーク検出方法は，直列アー
ク故障により生じる電流の二次関数の第２のパルス１９
が第１のパルスとは反対極性で第１のパルスから予想可
能な時間の後生じるという事実を利用するものである。
従って，かかるパルスは，交流電気系統の電流の二次導
関数において第１のパルスから所定時間経過後に開始さ
れる時間窓の間に生じる第１のパルスとは反対極性の第
２のパルスを探すことにより検出できる。図２（Ｃ）を
参照して，調光装置は時間的に離隔した極性が反対の一
対のパルス３７，４１を発生させることが分かる。パル
ス４１及び４３もまた互いに反対極性のパルス対である
が，それらは常に間髪を入れずに発生する。しかしなが
ら，パルス３７と４１の間のタイミングはパルス１７と
１９を検出するための窓の中に入る。直列アーク故障を
調光装置から判別するために，本発明は調光装置の電流
の二次導関数の第２のパルス４１の直ぐ後に生じる第３
のパルス４３を探す。また，第２のパルスが第１のパル
スの直後に生じる状態を無視する。
【００２０】図３及び４は，線導体または中性導体であ
ろう一本の導体１０５を有する交流電気系統１０３の直
列アーク故障を検出するため本発明に従って構成された
アーク故障検出装置１０１の実施例を示す。感知回路１
０７は導体１０５を流れる電流の二次導関数を感知す
る。この感知回路１０７は変流器１０９を有し，この変
流器は低μで磁束飽和レベルが高い粉末状の鉄のような
材料の鉄心を用いて電流信号の一次導関数ｄｉ／ｄｔを
発生させる。電流のこの一次導関数信号は，分路キャパ
シタ１１３及び抵抗１１５よりなる帯域幅リミッタ１１
１により帯域幅を制限される。直列のキャパシタ１１９
及び抵抗１２１より成る微分器１１７は電流信号の二次
導関数ｄｉ2／ｄｔを発生させる。フィードバック抵抗
１２７とフィードバックキャパシタ１２９を有する演算
増幅器１２５より成る回路１２３は帯域幅をさらに制限
する。背面接続の２つのツェナーダイオード１３１は，
二次導関数信号ｄｉ2／ｄｔの大きなパルスによる演算
増幅器１２５の飽和を防止する。キャパシタ１３３は６
０ヘルツの雑音をさらに減衰させる。演算増幅器１２５
の入力に接続したキャパシタ１３５は無線周波数雑音信
号を抑制する。
【００２１】二次導関数信号ｄｉ2／ｄｔに生じるパル
スは広い動的レンジを有することがあるから，フィード
バック抵抗１４１と入力抵抗１４３を有する演算増幅器
１３９より成る増幅段１３７を設ける。また，背面接続
されたツェナーダイオード１４５は演算増幅器１３９が
大きなパルスにより飽和するのを防止し，またキャパシ
タ１４７は無線周波数雑音信号を抑制する。
【００２２】感知回路１０７はまた，差動コンパレータ
１４９，１５１を有し，これらのコンパレータは増幅器
段１３７の出力をそれぞれ６．５ボルト及び１９．５ボ
ルトの基準電圧と比較する。演算増幅器１２５及び１３
９には＋１３ボルトのバイアスが印加されているため，
コンパレータ１４９の非反転入力とコンパレータ１５１
の反転入力に印加される信号は二次導関数信号が零の時
は１３ボルトである。かかる条件下において，コンパレ
ータ１４９，１５１の出力は高レベルにあり，コンパレ
ータ１４９の出力の反転ＭＩＮＵＳ信号はプルアップ抵
抗１５３により１３ボルトまで引き上げられる。同様
に，コンパレータ１５１の出力の反転ＰＬＵＳ信号もプ
ルアップ抵抗１５５により１３ボルトまで引き上げられ
る。演算増幅器１３９の出力の二次導関数信号ｄｉ2／
ｄｔの正のパルスは６．５ボルトの絶対しきい値よりも
高いため，同様に，反転ＰＬＵＳ信号は低レベルとな
る。絶対値が６．５ボルト以上の負のパルスは反転ＭＩ
ＮＵＳ信号を低レベルにする。かくして，反転ＰＬＵＳ
信号及び反転ＭＩＮＵＳ信号は通常，高レベルである
が，二次導関数信号ｄｉ2／ｄｔの正及び負のパルスに
それぞれ応答して瞬間的に低レベルとなる。
【００２３】図４は，二次導関数信号ｄｉ2／ｄｔのパ
ルスの極性変化が所定の方向でありそれらの間のタイミ
ングが所定の関係にある場合それに応答してアークを示
す出力信号を発生する信号発生回路１５７を示す。反転
ＰＬＵＳ信号は第１の単安定マルチバイブレータタ１５
９のＢ入力に印加される。反転ＰＬＵＳ信号の負または
後方の縁部は単安定マルチバイブレータ１５９によるタ
イミングを始動させ，第１のタイミング区間を画定す
る。これにより単安定マルチバイブレータ１５９のＱ出
力が高レベルとなる。単安定マルチバイブレータ１５９
がタイムアウトするとそのＱ出力が低レベルとなり，第
２の単安定マルチバイブレータ１６１をトリガーして第
２のタイミング区間を開始する。これが直列アーク故障
の場合反対極性の第２のパルスが現れるタイミング区間
である。
【００２４】出力信号発生器１６２はＲ−Ｓフリップフ
ロップ１６３を有し，そのリセット入力Ｒには第２の単
安定マルチバイブレータ１６１の反転Ｑ出力が接続され
ている。単安定マルチバイブレータ１６１の反転Ｑ出力
は通常，第２のタイミング区間にある間を除き高レベル
であるため，Ｒ−Ｓフリップフロップ１６３のＱ出力は
通常，低レベルである。Ｒ−Ｓフリップフロップ１６３
のＳ入力は負の論理ＮＡＮＤ回路１６５に接続され，こ
のＮＡＮＤ回路には入力として第２の単安定マルチバイ
ブレータ１６１の反転Ｑ出力と，反転ＭＩＮＵＳ信号が
印加される。この反転ＭＩＮＵＳ信号は，直列抵抗１６
９と分路キャパシタ１７１を含む遅延回路１６７を介し
て加えられる。負の論理ＮＡＮＤ回路１６５は第２のタ
イミング区間の間，第２の単安定マルチバイブレータ１
６１の反転Ｑ出力によってのみ許容状態にされる。第２
のタイミング区間の間に二次導関数信号ｄｉ2／ｄｔに
負のパルスが発生すると（反転ＭＩＮＵＳ信号が低レベ
ルになると），Ｒ−Ｓフリップフロップ１６３のＳ入力
が高レベルとなり，Ｒ−ＳフリップフロップのＱ出力を
高レベルにセットする。遅延回路１６７は，この第２の
タイミング区間に第３のパルスの発生がないことが判明
するまで，Ｒ−Ｓフリップフロップ１６３のセットを防
止する。この状態は，一方の入力に反転ＰＬＵＳ信号
を，もう一方の入力に第２の単安定マルチバイブレータ
１６１の反転Ｑ出力を有する負の論理ＮＡＮＤ回路１７
３を含む回路により検出される。従って，負の論理ＮＡ
ＮＤ回路１７３の出力はこの第２のタイミング区間の間
は通常，零である。負の論理ＮＡＮＤ回路１７３のこの
出力はＮＯＲ回路１７５の入力となり，このＮＯＲ回路
は第２の入力は負の論理ＮＡＮＤ回路１７７の出力を受
ける。このＮＡＮＤ回路１７７は後述するように，第２
のタイミング区間の間低レベルである。かくして，通
常，第２のタイミング区間の間，ＮＯＲ回路１７５の出
力は高レベルであり，これにより第１及び第２の単安定
マルチバイブレータ１５９，１６１の反転Ｒ入力が高レ
ベルに維持される。第２のタイミング区間の間反転ＰＬ
ＵＳ信号が低レベルになって第２のタイミング区間に第
２のパルスが発生したか或いはタイミング開始後第３の
パルスが発生したことが指示されと，負の論理ＮＡＮＤ
回路１７３の出力は高レベルとなり，ＮＯＲ回路１７５
の出力が低レベルとなって，両方の単安定マルチバイブ
レータ１５９，１６１がリセットされる。第２の単安定
マルチバイブレータ１６１がリセットされると，その反
転Ｑ信号が高レベルとなり，Ｒ−Ｓフリップフロップ１
６３をリセットし，また負の論理ＮＡＮＤ回路１６５を
非作動状態にして，遅延回路１６７がタイムアウトした
後，反転ＭＩＮＵＳ信号がＲ−Ｓフリップフロップをセ
ットするのを防止する。
【００２５】負の論理ＮＡＮＤ回路１７７は第２のパル
スの発生が早すぎる場合，即ち第１のタイミング区間内
で発生した場合，タイミングを終了させる。この第１の
タイミング区間の間，負の論理ＮＡＮＤ回路１７７は第
１の単安定マルチバイブレータ１５９からの反転Ｑ信号
により許容状態にある。反転ＭＩＮＵＳ信号は第１のタ
イミング区間の間通常は，高レベルにあり，そのため負
の論理ＮＡＮＤ回路１７７の出力が低レベルである。し
かしながら，反転ＭＩＮＵＳ信号が低レベルとなり，二
次導関数信号ｄｉ2／ｄｔ中に第２のパルスが発生した
ことが指示されると，負の論理ＮＡＮＤ回路１７７の出
力は高レベルとなり，単安定マルチバイブレータ１５
９，１６１をＮＯＲ回路１７５を介してリセットする。
【００２６】Ｒ−Ｓフリップフロップ１６３のＱ出力が
高レベルとなって，第１のパルスの所定時間（第１のタ
イミング区間）経過後に開始される区間（第２のタイミ
ング区間）内に正のパルスに続いて負のパルスが検出さ
れたことが指示されると，出力信号発生器１６２の一部
を形成する第３の単安定マルチバイブレータ１７９がタ
イミング区間のカウントを開始する。Ｒ−Ｓフリップフ
ロップ１６３のこの出力はまたカウンタ１８１をクロッ
クする。Ｒ−Ｓフリップフロップ１６３が単安定マルチ
バイブレータ１７９により設定されたタイミング区間の
間にパルスを発生するたびにカウンタ１８１のカウント
が増加する。単安定マルチバイブレータ１７９がタイム
アウトすると，その反転Ｑ出力が高レベルとなりカウン
タ１８１をリセットする。カウンタ１８１の複数の出力
１８３の内の所定のものがアーク故障を示す出力信号１
８４を構成する。この所定の出力のカウントは，正のパ
ルスに続いて単安定マルチバイブレータ１７９により設
定されるタイミング区間の間に負のパルスが発生した事
象の回数を示す。
【００２７】図３及び４に示す回路は，二次導関数信号
ｄｉ2／ｄｔに正のパルスの後所与のタイミング区間内
に負のパルスが発生した事象の回数をカウントするだけ
である。従って，負から正への零交差の間に起こる事象
をカウントするだけで，１サイクルにつき１回である。
図４の反転ＰＬＵＳ信号と反転ＭＩＮＵＳ信号入力を逆
にすると，反対方向の零交差の間に生じる事象を検出で
きる。再び，これは交流の各サイクルに１回の事象をカ
ウントするだけである。直列アーク検出器の信頼性を向
上させるために，半サイクルごとに二次導関数信号ｄｉ
2／ｄｔに発生する互いに反対極性のパルスを検出でき
るようにする。これは図４の回路を二重に設け，反転Ｐ
ＬＵＳ信号と反転ＭＩＮＵＳ信号の入力を逆にしてそれ
ぞれのＲ−Ｓフリップフロップの出力を共通のタイマー
又は単安定マルチバイブレータ１７９及びカウンタ１８
１に接続することにより達成できる。さらに簡単な構成
は図５に示すような逆転回路１８５を設けることであ
る。この逆転回路１８５は４つのＣＭＯＳスイッチ１８
７，１８９，１９１，１９３を有する。スイッチ１８７
は反転ＰＬＵＳ信号を出力Ａに接続し，一方スイッチ１
８９は同じ信号を出力Ｂに接続する。同様に，スイッチ
１９１は反転ＭＩＮＵＳ信号を出力Ａに接続し，スイッ
チ１９３は同じ信号を出力Ｂに接続する。スイッチ１８
７と１９３はカウンタ１８１のＱ1出力が高レベルにな
ると同時に閉じられるため，このカウントが高レベルの
時，反転ＰＬＵＳ信号が出力Ａに接続され，反転ＭＩＮ
ＵＳ信号が出力Ｂに接続される。インバータ１９５はス
イッチ１８９，１９１をオンにしてカウンタのカウント
の１つおきに反転ＰＬＵＳ信号と反転ＭＩＮＵＳ信号を
逆転させる。これらの出力Ａ，Ｂは図４の信号発生回路
１５７の入力Ａ，Ｂに接続されるため，交流電流の両方
向の零交差時に起こる事象が検出されることが分かる。
この場合，単安定マルチバイブレータ１７９により決ま
るタイミング区間の間のカウンタ１８１のカウントは，
１つの方向の零交差時に生じる事象の最初に説明したカ
ウントの二倍となる。
【００２８】本発明の直列アーク検出器はそれ自体で，
直列アークを指示するものとして使用できる。また，回
路遮断器に組み込むことによって直列アークに応答して
トリップ信号を発生させることも可能である。さらに，
米国特許第５，２２４，００６号に開示したような並列
アーク故障検出器にと共に使用することもできる。
【００２９】本発明の特定の実施例を詳細に説明した
が，当業者にとっては本願の開示全体に照らして種々の
変形例及び設計変更が想到されることであろう。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，本発明の技術的範囲を限定するのでなく，技術的範
囲として頭書した特許請求の範囲の全幅及びその均等物
の範囲を与えられるべきである。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ），図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）は交流
電気系統の直列アークにより発生する電流波形，その一
次導関数及び二次導関数をそれぞれ示す。
【図２】図２（Ａ），図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）は交流
電気系統により付勢される調光装置が発生する電流波
形，その一次導関数及び二次導関数をそれぞれ示す。
【図３】本発明による直列アーク検出器の一部の回路を
示す。
【図４】本発明による直列アーク検出器の一部の回路を
示す。
【図５】本発明の別の実施例に従って構成した図３及び
４の回路の一部を示す。
【符号の説明】
１ 電流波形 ７ 電流波形の一次導関数信号 １３ 電流波形の二次導関数信号 １７ 第１のパルス １９ 第２のパルス １０７ 感知回路 １５７ 信号発生回路 １６２ 出力信号発生器
───────────────────────────────────────────────────── 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 レイモンド ウオレン マッケンジー アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 15227 ピッツバーグ シンシア ドライ ブ 3837

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交流回路の交流電流の二次導関数を感知
    して直列アーク故障のような交流電流の不連続部分に応
    答するパルスを含む二次導関数信号を発生する感知手段
    と，二次導関数信号の前記パルスが所定のタイミングで
    発生するのに応答して直列アーク故障を示す出力信号を
    発生する信号発生手段とよりなる交流回路の直列アーク
    故障検出装置。
  2. 【請求項２】 前記感知手段は各対が第１のパルスとそ
    の後に発生する第２のパルスとより成るパルス対を含ん
    だ二次導関数信号を発生し，前記信号発生手段は第２の
    パルスが第１のパルスの所定時間経過後に開始される所
    定持続時間の区間内で発生する場合にのみ前記出力信号
    を発生する手段より成ることを特徴とする請求項１の検
    出装置。
  3. 【請求項３】 前記信号発生手段は，二次導関数信号が
    前記区間内で発生するさらに別のパルスを含む場合前記
    出力信号の発生を阻止する手段を含むことを特徴とする
    請求項２の検出装置。
  4. 【請求項４】 出力信号の発生を阻止する前記手段は，
    二次導関数信号の前記区間内ではさらに別のパルスが発
    生しないことが判明するまで前記出力信号の発生を遅ら
    せる手段を含むことを特徴とする請求項３の検出装置。
  5. 【請求項５】 前記信号発生手段は，第２のパルスが前
    記区間の前で発生する場合も前記出力信号の発生を阻止
    する手段を含むことを特徴とする請求項３の検出装置。
  6. 【請求項６】 前記信号発生手段は，第２のパルスが前
    記区間の前で発生する場合も前記出力信号の発生を阻止
    する手段を含むことを特徴とする請求項２の検出装置。
  7. 【請求項７】 前記感知手段が発生する二次導関数信号
    に含まれる第１及び第２のパルスは直列アーク故障に応
    答する場合は極性が互いに反対であり，出力信号を発生
    させる前記信号発生手段は第２のパルスの発生が前記区
    間内でありその極性が第１のパルスとは反対の場合に限
    り前記出力信号を発生する手段より成る請求項２の検出
    装置。
  8. 【請求項８】 前記信号発生手段は，第１のパルスが第
    １の極性であり，第２のパルスがその反対の極性である
    場合に限り前記出力信号を発生することを特徴とする請
    求項７の検出装置。
  9. 【請求項９】 前記信号発生手段は，第１のパルスの後
    で前記区間の前に任意の極性のさらに別のパルスが発生
    すると前記出力信号発生手段が出力信号を発生するのを
    阻止する手段を含むことを特徴とする請求項７の検出装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記信号発生手段は，第１のパルスが
    第１の極性を有し，第２のパルスが第１の極性とは反対
    の第２の極性で前記区間内で発生する場合に第１の事象
    信号を発生する第１の手段と，第１のパルスが第２の極
    性を有し，第２のパルスが第１の極性で前記区間内で発
    生する場合に第２の事象信号を発生する第２の手段とよ
    り成り，前記出力信号発生手段は所与の時間周期内に所
    定数の第１及び第２の事象信号が発生する場合にのみ前
    記出力信号を発生することを特徴とする請求項７の検出
    装置。
  11. 【請求項１１】 前記出力信号発生手段は，第１及び第
    ２の事象信号をカウントする手段と，そのカウントが所
    与の時間周期内に所定数に達すると前記出力信号を発生
    する手段とを含むことを特徴とする請求項７の検出装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記信号発生手段は，第２のパルスが
    第１のパルスの後前記区間内で発生する回数をカウント
    する手段と，そのカウントが所与の時間周期内に所定数
    に達する場合に限り前記出力信号を発生する手段とより
    成る請求項１の検出装置。
  13. 【請求項１３】 交流回路の直列アーク故障を検出する
    方法であって，アーク故障のような不連続部分に応答す
    るパルスを含む交流回路を流れる電流の二次導関数を表
    わす二次導関数信号を発生させ，二次導関数信号のパル
    ス間のタイミングを測定し，パルス間に所定のタイミン
    グが存在するとそれに応答してアーク故障を示す出力信
    号を発生させるステップより成る検出方法。
  14. 【請求項１４】 出力信号を発生させる前記ステップ
    は，第１のパルスが発生した後所定時間経過後に始まる
    所定持続時間の区間内で第２のパルスが発生する場合に
    のみ前記出力信号を発生させるステップより成る請求項
    １３の方法。
  15. 【請求項１５】 出力信号を発生させる前記ステップ
    は，第２のパルスが第１のパルスとは反対の極性である
    場合にのみ前記出力信号を発生させるステップより成る
    請求項１４の方法。
  16. 【請求項１６】 出力信号を発生させる前記ステップ
    は，前記区間内で第３のパルスが発生すると前記出力信
    号の発生を阻止することを特徴とする請求項１４の方
    法。
  17. 【請求項１７】 出力信号を発生させる前記ステップ
    は，第２のパルスが第１のパルスの後，前記区間の前に
    発生すると前記出力信号の発生を阻止することを特徴と
    する請求項１４の方法。
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