JPS60115113A - 回路しや断器 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は電路の事故電流を検出し、最適な保護を可能
にする回路しゃ断器に関するものである。

〔従来技術〕

一般に、マイクロコンピュータを搭載した回路しゃ断器
においては、電路の事故電流に対するしゃ断特性は、マ
イクロコンピュータ内のＲＯＭ　ｙｃ　書き込まれた所
定のプログラムを実行することにより得られるように構
成されている。上記しゃ断特性は１通常電路や負荷を保
護する為に例えば、第１図に示されたよりな反限時特性
が得られるようになっている。

一般に第１図におけるようなしゃ断特性は配電線の熱耐
量）上位ヒユーズの溶断特性などを考慮して設定さ九る
。従来のこの種の装置は１開離可能な接点１事故電流を
検出する電流センサ手段１所定のサンプリングレートで
検出信号をサンプリングする手段層検出信号のレベル判
別を行なう手段１そのレベルに相応した第１図に示すよ
りな反限時特性に基づく限時動作を行なう手段等を具備
して構成されていた。

上記のような従来の装置においても蔦事故電流が変化す
る場合や事故電流が設定された時限内に正常な状態に復
帰した場合に対応すべく、電路や負荷の放熱特性を考慮
して前述のプログラムの中に放熱特性を納めておくこと
は可能である。一般に、配電線や負荷の放熱特性は、温
度が指数関数的に減衰するような特性を有することが知
られている。従ってこの減衰特性に基づいてマイクロコ
ンピュータ内で演算するか１或いは既に知られた演算結
果を前もって前記ＲＯＭ内にデータテーブルとしてもつ
ことによって、事故電流の変ｗＪ等にも応じられる装置
が実現できる。

しかしながら、プログラム上で上記のような放熱特性を
考慮に入れた処理を行なう場合には次のような問題が生
じる。即ち１プログラム上で演算する場合、精度よく放
熱特性を得るためには複雑且つ膨大なプログラムが必要
となる。従ってその処理時間が非常に長くなり最適な保
賎が困難となる。また一方嘱事前に上記演算結果をＲＯ
Ｍ内にデータテーブルとしてもつ場合、プログラムその
ものは短かくできるが、精度よく放熱特性を得るために
は、データ数が膨大となり、大容量のＲＯＭが必要にな
る。特にワンチップマイクロコンピュータなどを使用す
る場合ＳＲＯＭの客員が極めて限定されるので十分なデ
ータが収納できず１従って最適な特性を得ることは困難
である。

また更に重大な問題がある。即ち、電源が一時的に停電
したり、サージ・ノイズ等の外乱が侵入したりすると、
マイクロコンピュータにリセットがかかる。このような
不慮のリセット動作の後にマイクロコンピュータが再び
スタートした時には、従来の装置では初めから全ての処
理がやり直されるためそれまでの蓄積データも消去され
てしまう。

これは回路しゃ断器としての基本的機能に関する大きな
問題である。また、電流センサ手段の二次出力をマイク
ロコンピュータの電源に用いる場合は１この問題が特に
重大な影響をもたらす。即ち、事故電流及び正常電流が
全く流れない場合には、マイクロコンピュータの作動電
源が無くなるため１断続的な電流に対して上述の再スタ
ート処理がその都度実行される。従って熱的な保護（即
ち１過大電流による発熱量に応じて電流をしゃ断する動
作）が全く行なえない欠点を持つ・ 〔発明の概要〕 この発明は、上述のような従来の装置における問題点を
解決すべくなされたものである。即ち、事故電流が発生
している場合にマイクロコンピュータによる限時発生処
理の一壊として１上記事故電流により生ずる熱エネルギ
ーに相応する所定のパルスを定期的に発生させ為このパ
ルス幅（電流パルス又は電圧パルス）を制御してコンデ
ンサに充電し、充電電圧を変化させる０次に、事故電流
が正常な状態に戻った場合、放熱特性に基づく指数関数
的な減衰特性を上記コンデンサの放電特性を利用して発
生させ１再び事故電流が流れた場合に１上記コンデンサ
の残留電圧を初期値としてマイクロコンピュータに読み
込むことにより１間欠するものである。

〔発明の実施例〕

以下図面によりこの発明の一実施例を説明する。

第２図はこの発明の一実施例としての過電流検出装置を
示すブロック図である。第２図において（２０１）は′
に源ｖｃ接続されるべき電源側端子である。

前記電源側端子（２０１）は開離接点（２０２）を介し
て負荷側端子（２０Ｂ）に接続されている。前記電源側
端子（２０１）と負荷側端子（２０８）との間の電路α
Ｏには電流検出用の変流器に）が設けられている。変流
器−の二次側には二次出力の絶対値を得るための整流回
路−が接続されている。整流回路−の出力側に負担回路
−が接続されている。負担回路−は変流器−の出力電流
を電圧信号に変換すると共に、所定のレベル範囲内で出
力信号を得るためのレベル調整回路を兼ねている。前記
負担回路＠鴨の出力側は波形変換回路−に接続されてい
る・波形変換回路−は負担回路−に訪起する出力信号の
実効値を得るためのものである。波形変換回路−の出力
端子はそのアナログ出力信号をディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変挨回路−の第１の入力端子（１０１）に接続
されているｅ　”／Ｄ変換回路朔の出力はマイクロコン
ピュータ（１１０）に入力されるようになされている。

マイクロコンピュータ（１１０）には出力ポート（１１
７ａ）及び（１１７ｂ）が設けられている。この出力ポ
ート（ｏ７ａ）には出力装置−が接続されている。この
出力装置−は、例えは作動装置としてのサイリスタと、
前記開離接点（２０２）を開離させる釈放形電磁引外し
装置等により構成されている・即ち出力装置−は前記開
離接点（２０２）と機械的に連動するようになされてい
る。また、一端が接地され他端がＶＤ変換回路（２）の
第２の入力端子（１０２）に接続されたコンデンサーが
設けられている。このコンデンサーには抵抗鼾（放電用
）が並設されている。前記マイクロコンピュータ（２１
Ｇ）の出カポ−）　（１１７ｂ）と前記コンデンサーの
他端との間にダイオード−が該コンデンサー（逆流防止
用）に向って順方向に接続されている。ダイオード四の
アノード側に充電用の抵抗−が接続されている・前記マ
イクロコンピュータ（１，１０）の構成を第８図のブロ
ック図に基づき概説する。第８図においてマイクロコン
ピュータ（１１０）は、ＣＰＵ　（１１１）のデータバ
ス（１１２）及びアドレスバス（１１８）を介してＲＯ
Ｍ　（１１４）　Ｊ　ＲＡＭ　（１１５）及び１１０ポ
ート（１１６）を有して構成されている。１１０ポート
（ｌｌｌｌｉ）の出力ポート（１１７ａ）ｔ　（１１７
ｂ）は前述の通り、出力装置■。

ダイオード四のアノードに接続されている。データバス
（１１２）及びアドレスバス（，１１８）の一部ハＥＩ
Ｉ記へｔ変換回路−に接続されている。−搬にＢＯＭ（
１１４）には所定の信号処理を実行するためのプログラ
ムを含みＣＰＵ　（１１１）は所定のクロック信号に同
期してプログラムを実行する。またＲＡＭ　（１１５）
は信号処′理に必要なレジスタとして機能する。

上述のマイクロコンピュータ（１１０）　ＶＣおける信
号処理過程を第６図のメインフローチャートに示す、こ
のフローチャートには１基本的な機能として、少くとも
入力信号のレベルを判別するレベル判別手段（１００１
）及びレベル判別された値により所定の限時動作を実行
する時限発生手段（１００２）が含まれている。またこ
のフローチャートには、前述のような放電特性及びこれ
に蓄熱特性を合わせた特性に沿って回路しゃ断器を動作
させるため１過電流状態でなくなつｔこ場合の正確な放
熱特性を発生するための手段（１００８）が含まれてい
る。

上述のような構成のこの発明装置の動作を以下に説明す
る。電路αａＶＣ事故電流が流れると１変流器に）はそ
れに固有の変流比で上記事故°電流を検出し二次側に出
力電流を訪起する。この出力電流は整流回路−により直
流化される。この直流化された整流回路−の出力電流は
負担回路＠０）に供給される。負担回路−の出力信号は
波形変換回路＠鴨によってその実効値に対応する信号に
変換される。波形変換回路−の実効値出力はへ４ノ変換
回路０［Ｋｌに人力される。〜を変換回路（ロ）はマイ
クロコンピュータ（１１０）　Ｋよって制御され入力信
号を時分割的にディジタル信号に変換する。これらのデ
ィジタル信号はマイクロコンピュータ（１１０）のデー
タノ（ス（１１２）に供給される。マイクロコンピュー
タ（１１０）は所定のプログラムに従いこれらディジタ
ル入力信号のレベル判別を実行する。更にこのレベル判
別の結果に基づいて所定の限時動作を行ないその出力ポ
ート（１１７ａ）から出力信号を発する・この場合の限
時動作は１例えば第８図の特性曲線に沿って実行される
。マイクロコンピュータ（１１０）の出力ポート（１１
７ａ）から発せられた出力信号により出力装置−が駆動
される。出力装置−が動作するとこれと機械的に連動す
る開離接点（２０２）が開離し１電路の電流がしゃ断さ
れる。

また、上記限時動作の処理に於いて１次の処理を合せて
実行する。即ち１上記処理の一定期間中に事故電流によ
り発生する熱エネルギーに相幽する方形波出力を定期的
にコンデンサ■に充電する。

これを第４図及び第６図に基づいてもう少し詳し特性図
である。また第６図は前記コンデンサーの充放電の様子
を示す波形図である。

第４図及び第６図に示すように場事故軍流工１が流れて
いる期間Ｔｏの間、その事故電流１１に対応する所定の
単位時間に発生する熱エネルギーに換算されたパルス幅
ｔ１を有するパルスを、定期的に（所定の単位時間ごと
に）１１０ボート（１１６）に発生させコンデンサーを
充電する。

ここで、上記パルス幅ｔ１は事故電流■１が流れる期間
Ｔｏと動作時間Ｔ１との比ＴｖＴ、　（又ハ消費熱エネ
ルギー比）が１期間ｌ１ｌｏ後にコンデンサーの飽和レ
ベルに対して同じとなる様な電圧αＶを発生させる様決
められる。

次に、第４図に示すように期間Ｔｏが経過した後）事故
電流■１が正常な電流Ｉ、に復帰すると１コンデンサー
の充電電荷は放電用抵抗ｆｆ１ｌｌを介して所定の時定
数をもって指数関数的に放電する。

次に、再度事故電流が流れると、マイクロコンピュータ
（１１０）は、ＶＤ変換回路噸からの入力信号レベルを
判別し１再び所定の限時動作を行うべくプログラムを実
行する。このときマイクロコンピュータ（１１０）は、
前記コンデンサーの残貿電圧を、”／Ｄ変挨回路０（ト
）を介して読み込み、この読み込まれた電圧レベルを新
たな時限発生のための初期値として処理する。尚第５図
（ｂ）は、本実施例に基づく定電圧によるコンデンサー
の充放電波形１同図（Ｃ）は他の実施例としての定電流
による充放電波形である。

上述（７）マイクロコンピュータ（１１０）　Ｋおける
信号処理過程を、第６図のメインフロ　チャートに沿っ
て詳述する。

マイクロコンピュータ（１１０）が起動され動作可能状
態になるとプログラムがスタートし、システムの初期化
（即ち１１０ポート（１１６）の設定、フラグのセット
、リセットなど）が実行され、過電流検出のメイン処理
フローに入る０次に蟲変換回路α叫の制御動作（Ａ／Ｄ
変候処理）を実行する・この制御動作によって、波形変
換回路ＩＱより出力される電路（ＬＯの電流の実効値の
信号及びコンデンサーの電圧信号を時分割的に選択して
ディジタル信号に変換し１マイクロコンピユータ（１１
０）　内Ｑ　ｆＬＡＭ（１１５）に書き込む０次に〜上
述のようにして崩Ｍ　（１１５）に書き込まれた入力信
号データに関し１その値が過電流値であるか否かの判別
動作を実行する。その結果過電流でない場合は第６図に
おける蓄熱ルーチンから外れて再び上述のＡ／Ｄ変換処
理に戻る０次に１過電流である場合には１先ず蓄熱フラ
グＨをセットし、入力信号のレベルに応じた時限の計時
動作を実行すべ（ＣＰＵ　（１１１）内のレジスタまた
はＲＡＭ　（１１５）を用いて所定の単位時間毎に所定
の蓄熱ビット数の加算を行なう、上記所定の蓄熱ビット
数は第１図の特性曲線に沿った限時動作を実現すべく選
択されたものである０次に、上述のように加算されたピ
ット数がＢ「定の時限に対応する値に達したか否かの判
別動作を実行する。

そして、上述の加算されたビット数が所定の時限に対応
する値に達した場合は、出力ポート（１１７ａ）を介し
て出力信号を発し、出力装置−全駆動させる。

また、加算されたビット数が所定の時限に対応する値に
達していない場合は、その過電流の値に応じた電荷量を
コンデンサーに充電する処理を行い、再び／Ｄ寂侯処理
に戻る〇 次に、過電流が正常な範囲内の電流に復帰した場合につ
いて説明する。前述のように、蓄熱フラグＨがセットさ
れである程度時限の計時動作が進行している時点で、／
Ｌ）変換されたデータの最大値が所定のレベル以下に低
下した場合１過電流か否かの判別ルーチンより外れ、当
該段階の直前の段階における状態を示す蓄熱フラグＨが
セットされているか否かの判別動作を実行する。この結
果蓄熱フラグ■がセットされていない場合は、そのまま
”／Ｌ）変換処理に戻る０次に、蓄熱フラグ■がセット
されている場合は、蓄熱ビットが加算されているカウン
ト用レジスタからｎｒ定の放熱特性に基づく放熱ビット
を減算して放熱特性を実現し、減算結果が零になったか
どうかの判別を行い１零になっていない場合はそのまま
／Ｄ変変地処理戻り、零になっている場合は蓄熱フラグ
■をリセットして”／ＤＤ換処理に戻る・ 以上のようにしてプログラムが構成され、処理が実行さ
れるが、マイクロコンピュータ（１１０）は”／Ｄ変挨
処理の際１常時コンテンサｌＩｒ１ＪＩの電圧を読み込
んでいる。このようにすることにより１過電流カ流れ始
めた時にコンテンサイ０ノの残留電圧値をはマイクロコ
ンピュータ（１１０）が何等カッ原因でリセットされ書
スタートした場合も、コンデンサψ０）にはそれまで電
路αＯに蓄積されていた熱エネルギーに相当する残留電
圧が保持されて０る。従ってこの発明の装置では、電路
の蓄熱・放熱特性に沿った動作が実現できる。

また以上の処理では、コンデンサー０）の残留電荷によ
る電気信号を毎回の／ＤＤ換処理で行っているが、その
データはマイクロコンピュータ（１１０）が始動した最
初だけ読み込むようにして、マイクロコンピュータ（１
１Ｇ）が何らかの原因で停止している期間の蓄熱・放熱
特性の情報として蓄熱データの初期値としてのみ用いる
こともできる。またコンデンサーの電圧信号だけ別に、
マイクロコンピュータ（１１０）の始動時の初期化処理
で実行し、マイクロコンピュータ（１１０）が継続して
動作している間の処理フローでは読み込まない様にする
ことも可能である。さらに上記実施例では、マイクロコ
ンピュータ（１１０）等の作動用電源を変流器（イ）か
ら供給する場合を示したが１変流器（ホ）と異なる第２
の変流器を設け、この第２の変流器から前記作動用電源
を供給してもよい。

〔発明の効果〕

以上のようｅここの発明によれは、上述のコンデンサの
放電時定数を適切に選択する（上述の例では放電用抵抗
の値を適切に選ぶ）ことＶＣより、実際の配電線や負荷
の放熱特性に極めて良く近似した減貸特性（動作特性）
が得られる。また、コンデンサの充電処理を毎回の過電
流蓄熱処理の中で行っているため、過電流で無くなった
場合にのみ同様の処理をする場合（制御電源が低下する
前に処理する必要がある）に比べ、コンデンサの充電電
力が十分にとれ、かつ、マイクロコンピュータを含む制
御電源の容量を低減でき、電源回路が非ｔ−１ 常に簡単に構成できる。さらにプログラムＸ簡単になり
、記憶手段の容量も少くて済み、演算処理時間も短縮で
きる。さらにまた１聞欠事故電流に対し、配電線や負荷
の熱耐景に応じた保護を行うという見地からも、精度の
高い理想的な回路しゃ断器が実現できる。従って不必要
に頻繁に回路がしゃ断されず１開離接点の無駄な損耗が
防止される。また、電源電圧の低下やサージ・ノイズ等
の外乱により検出動作が一旦停止した後再スタートした
場合も、それまでの蓄熱サージを保持しているので、適
切な保護を行うことができる等の諸効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は回路しゃ断器の一般的な特性を示す図、第２図
はこの発明の回路しゃ断器の実施例を示すブロック図、
第８図は第２図の回路しゃ断器Ｖこおけるマイクロコン
ピュータ及びその周辺の要素のブロック図、第４図は電
路を流れる電流の変化の状態及びこの発明の回路しゃ断
器の動作特性を示す特性図、第６図は第２図の回路しゃ
断器におけるコンデンサの充放電の様子を示す波形図、
第６図はこの発明の回路しゃ断器におけるマイクロコン
ピュータの基本動作のフローチャートである。 図において、Ｇｏは電路、に）は変流器、（２０１）は
電源側端子、（２０２）は開ｍ接点、（２０Ｂ）は負荷
側端子ＳＮは整流回路、＠鋤は負担回路、−はコンデン
サ％　ｍｕ　ｔ　＠”ａは抵抗、四はダイオード）−は
出力装置、−は波形整形回路、知は匈変換回路箋（１１
０）はマイクロコンピュータ、（１１１）はＣＰＵ　。 （１１幻はデータバス、（１１８）はアドレスバス、（
１１４）はＢＯＭｌ（１１５）はルｋＭ％　（１１６）
は％ボートである。なお、各図中同一符号は同一部分を
示す・ 代理人　弁理士　大　岩　増　雄 第１図 →事故電流Ｉ（Ａ） 第４図 →電ｊ克Ｉ　（Ａ） 第５図 手続補止書（自発） 昭和５７年ヶ月７７日 特許庁長官殿 １、事件の表示　特願昭５８−２２２６６’９＠２、発
明の名称 回路しゃ断器 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 書き出 ５、補正の対象 図面 ６、補正の内容 （１）図面、第１図を別紙の如く訂正する。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）電路に挿入された開離可能な接点）前記接点を開
   離させる釈放可能装置１前記釈放可能装置を釈放させる
   作動装置、及び所定の事故電流に応動し前記作動装置を
   作動させる制御装置を具備した回路しゃ断器において、
   前記制御装置は、前記電路に流れる事故電流を検出する
   電流センサ手段１前起電流センサ手段の二次出力のレベ
   ルを判別するレベル判別手段、前記レベル判別手段によ
   り判別されたレベルに対応する所定の限時動作を行なう
   時限発生手段、前記時限発生手段の限時動作に応動する
   出力手段１及び前記時限発生手段の限時動作中に事故電
   流により生じる熱エネルギーに対応する電荷を所定の単
   位時間ごとに充電し所定の時定数で放電する充放電回路
   手段を具備し且つ少くとも前記レベル判別手段及び時限
   発生手段がマイクロコンピュータで構成されており、事
   故電流が再度発生した場合、前記充放電回路手段の残留
   電圧を前記時限発生手段の発生時限を算出するためノ初
   期値として、前記マイクロコンピュータニ読み込むよう
   にしたことを特徴とする回路しゃ断器０
2. （２）前記充放電回路手段が、コンデンサと、前記マイ
   クロコンピュータにより制御されたパルス幅を有するパ
   ルスを発生する充電手段と、抵抗によるＣＲ時定数回路
   の態様の放電手段とを含んで構成されたものである特許
   請求の範囲第（１）項記載の回路しゃ断器〇
3. （３）前記充放電回路手段が１コンテンサと）前記マイ
   クロコンピュータにより制御されたパルス幅を有するパ
   ルスにより駆動されて定電流発生する充電手段とを言ん
   で構成されたものである特許請求の範囲第（１）または
   （２）項の何れかに記載の回路しゃ断器。
4. （４）前記電流センサ手段が変流器を含んで構成され、
   前記レベル判別手段、時限発生手段１出力手段及び充放
   電回路手段は前記変流器の二次側からそれらの作動用電
   源が供給されるように構成されたものである特許請求の
   範囲第（１）　＃　（２）または（３）項の何れかに記
   載の回路しゃ断器。
5. （５）前記作動用電源が第２の変流器の二次側から供給
   されるように構成された特許請求の範囲第（４）項に記
   載の回路しゃ断器。