JPS61210821A - トリツプ出力回路の監視回路 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、保護継電器の二重化トリップ出力回路の異常
？監視する監視回路に関するものである。

巳１発明の概要 本発明は、しゃ断器のトリップ回路の検出要素として半
導体素子を直列に接続して用い九本のにおいて、この半
導体素子の不完全オン、オフを検出するための検出手段
として、フォトカプラと定電圧素子を直列に接続した検
出部と、フォトカプラとを夫々各半導体素子に並列に接
続し、各フォトカプラの出力を点検アンサ−用としたも
のである。

と、従来の技術 保護継電器は、保護演算した結果の検出出力によってし
ゃ断器のトリップコイルに通電することでしゃ断動作さ
せるトリップ出力回路を備えている。このトリップ出力
回路の検出要素、すなわち継電器の出力信号を伝達する
スイッチ体として、トランジスタやサイリスタ等の半導
体素子が使用されている。半導体素子の場合、接点と比
べて接触不良による誤不動作等の欠点はないが、しかし
素子自体の故障またはドライバ回路の故障、更には検出
部の故障によってトリップ動ｆ’ｅｔ＝必要とするとき
にトリップ出力が得られない場合がある。

特に二重化構成のトリップ出力回路においては、一方の
誤不動作でトリップ出力を得ることができなくなるし、
また一方の動作故障にもトリップ動作が起きないため誤
動作故障を検出できないことになる。

この問題を解決する方法として、ｍ２図で示すようなも
のが提案されている。すなわち、保護継電器の各要素Ｒ
ｙａ　、　Ｒｙｂの出力によって動作する半導体素子（
ここではトランジスタ）Ｅａ、Ｅｂに、夫々電流制限抵
抗Ｒ＋　、　Ｒ２を直列に接続したフォトカプラＰＣ＋
　、　ＰＣＺを並列に接続し、各フォトカプラの出力を
端子ＴＩＬ　、Ｔｂに導出し、端子Ｔａより要素Ａ側の
オン、オフ確認信号を、また端子Ｔｂより要素Ｂ　（Ｉ
ｉｌｌのオン、オフ確認信号を得るように構成されてい
る。

なおＣａ　＃　Ｃｂは制御回路、ＯＲはオア回路、Ｔは
タイマー、ＴＣはトリップコイルである。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点 ＩｆＩｚ図で示す回路においては二重化された各素子Ｅ
ａ、Ｅｂのオン、オフ動作を検出する手段としては簡単
である等の利点を有するが、不完全導通状態は検出でき
ない。すなわち、スイッチ体として半導体素子を使用し
九場合、その不良モードとして完全なオン、オフ状態だ
けでなく、不完全な導通状態、あるいは不完全な不導通
状態があシうる０これを等価回路的にみふと、素子Ｅ　
ａ　、　ｇｂのオン時に等価抵抗が０近くにならずにか
なりの抵抗値をもつ状態、あるいはオフ時には等価抵抗
がω近くにならずにかなシ低い値となる状態である。

このような状態の常時監視、あるいは動作点検は第２図
の回路ではできない。同図の場合、点イーロ間、あるい
は点ローハ間の電圧が所定値以上のとき、フォトカプラ
＋ＰＣ＋　、　、ＰＣｚｅ介して素子Ｅａ。

Ｅｂがオフしたことを検出して判定し、また電圧が所定
値以下となったときオンし念と判定し、この所定値は一
点にしか設定できない。この所定値を大きく設定すると
、オフ時に素子Ｅａ、Ｅｂが不完全なオフ状態となった
場合は検出〒きるが、オン−に素子Ｅａ、Ｅｂが不完全
導通状態となった場合には検出できない。

また、この逆に所定値を小さく設定すれば、オン時に素
子Ｅａ、Ｋｂが不完全導通状態になった場合は検出でき
るが、オフ時に素子１ａ　、　Ｅ　ｂが不完全導通状態
となった場合にはこれを検出できない。

本発明は素子のオン、オフ時における不完全導通状態を
も検出できる監視装蓋を提供せんとするものである。

日１問題点を解決するための手段 夫々リレーの出力によって動作する半導体装置を複数個
トリップコイルと直列に接ピしたトリップ回路の異常を
検出するものにおいて、各半導体素子と並列に、この各
素子の両端電圧が非常に小さい値でも検出できるよう設
定された高感度のフォトカプラを夫々接続して各素子オ
ン時の不完全導通故障をも検出できるようにし、更に各
半導体素子と並列に高感度のフォトカプラと定電圧素子
および抵抗よりなる直列回路を夫々ｗ続し、この直列回
路より半導体素子のオフ時の不完全導通故障をも検出で
きるように構成したものである。

Ｆ、実施例 第１図において、第２図と同符号のものは同一部分もし
くは相当部分を示し、その説明を省略する。

ＰＣｓは７オトカプラで、このフォトカプラＰＣｓは抵
抗Ｒ３、定電圧素子としてのツェナーダイオードＺＩ）
＋と直列に接続され、この直列回路ＦｉＡ要素の半導体
素子であるトランジスタＥａと並列に接続される。ＰＣ
４ｉｊフォトカブラで、このフォトカプラＰＣ４ｎ抵抗
Ｒ４、ツェナーダイオードＺＤ２と直列に接続され、こ
の直列回路は要素の半導体素子であるトランジスタＥｂ
と並列に接続される。ここでフォトカプラＰＣｔ　−Ｐ
Ｃａ　Ｆｉ、できるだけ伝達率の高いものが選定され、
またツェナーダイオードＺＩ）＋　、　Ｚｎ２はトラン
ジスタＥａ、Ｅｂの不動作状態（常時の状態）での点イ
ーロ間、点ローへ間の最小電圧以下の定電圧特性のもの
が選定される。

フォトカプラＰＣｓ　、　ＰＣａの出力は夫々オア回路
ＯＲを通してタイ−ｒ　−Ｔに出力されるが、これとは
別に各フォトカプラＰ　Ｃ＋〜ＰＣ４の出力は夫々端子
Ｔ＋〜Ｔ４に導出されて点検アンサ−用出力となる０以
上のように構成された本発明においてその動作を説明す
る。

保護継電器よりの演算出力がなく、シゃ断器が投入され
ている状態において、トリップ出力回路に故障がない通
常時では、半導体素子１２　ａ　＊　ｍ　ｂは夫々オフ
状態であり、トリップ出力口、路としては不動作状態と
なっている。この状態では、二重構成された要素入側と
Ｂ（ＩｔＩＩの抵抗値の定数を同一に設計されているの
で、点イーロ間電圧と点ローへ間電圧は同一で電源（Ｐ
−Ｎ間）１！圧の略１／２が印加されている。このとき
フォトカプラＰＣ１゜！ ＰＣｇの各発光ダイードは、電流制限抵抗Ｒ１，Ｒ２に
より適当な光出力が得られるように調整され、且つフォ
トカプラＰＣ＋　−ＰＣｚの各ダイオードを流れる電流
によってはトリップコイルＴＣを動作させない微小電流
値となっている。

一方、フォトカプラＰＣｓとツェナーダイオードｚＤ１
の直列回路よりなる検出部においては、ツェナーダイオ
ードＺＤｔのツェナー電圧（定電圧＞’ｆｔＶａとすれ
ば、７オトカプラＰＣｓの発光ダイオードを流れる電流
は（Ｖａｂ−Ｖ　ａ　）　／　Ｒｓとなり（ただしＶａ
ｂは点イーロ間電圧）、ＰＣｓは高伝達率を有している
ことからこのＰｅｇはオン状態となっている。

ここで、半導体素子ｇａが故障し、不完全導通状態とな
って等価抵抗がほぼ■からＲａＫ１化し九とすると、点
イーロ間と点ローへ間の分圧比Ｖａｂ　／　ＶｂＯが変
化して（但しＶｂａは点ローハ間電圧）　Ｖａｂが小さ
くＶｂｃが大きくなってくる。そこでイーロ間電圧Ｖａ
ｂが定電圧Ｖ＆とほとんど同じ値にまで低下してくると
、フォトカプラＰＣｓの一次電流が急激に減少し、ＰＣ
ｓはオフ状態となる。

したがってフォトカプラＰＣｓの二次側、すなわち受光
トランジスタの出力はハイレベルとなりオア回路０Ｒ１
−介してタイマーＴに供給され、この状態が設定された
一定時間継続されるとタイマーＴは常時監視異常を出力
する。この動作は要素Ｂ側においても同様で、この場合
にはフォトカプラＰＣａが出力を発する。

次に動作点検の場合について説明する。

全要素Ａ側を点検する場合には、制御回路ＣＩＬを通し
て素子Ｅａのペースに点検信号を印加して素子Ｅａｔ−
オンさせる。素子Ｋａがオンしたか否かの確認は７オト
カプラＰＣ＋にて行う◎素子１ａがオンすると１通常は
導通しているフォトカプラＰＣ＋はオフになり、端子Ｔ
２の出力レベルはローよりハイレベルに変化し、素子Ｅ
＆がオンしたことが確認できる。この点検時において、
何等かの理由によって素子ｇａが完全にオンせずに電圧
が残るような不完全導通故障となっていたとすると、フ
ォトカプラＰＣ＋は高伝達率のものが使用され点イーロ
関電圧が少しでも残っていた場合、このＰＣ＋はオンす
るよう設定されているので、素子ｇａの不完全導通は直
ちにフォトカプラＰＣ１によって検出され、端子Ｔ２の
出力レベルがローレベルであることで判断できる◎また
、素子ｇａに対する点検信号除去時の復帰確認はフォト
カプラＰＣａにて行う。すなわち素子ｇａに対するオフ
指令時に、もしもＥａが不完全導通状態となり前述のよ
うにｖａｂ−ｉ−Ｖａと、なった時点にて７オトカプラ
ＰＣｓがオフし、端子で１の出力がハイレベルとなった
ことで判断できる。したがって不完全復帰状態では復帰
とは判断・しないなめ誤って次のＢ要素の点検に移るよ
うなことがなくミストリップを起すようなことはない。

このｆ！Ｉｈ咋は要素Ｂ側おいても同様で、この場合は
ＰＣａが出力を発生するう ｑ１発明の効果 本発明によれば、Ａ、Ｂ要素のトリップ出力用の半導体
素子を直列に接続し走電重化トリップ出力回路において
入、Ｂ各要素のオン、オフ確認用フォトカプラを設けた
ことによって、少なくとも一方の半導体素子に印加され
る正常なトリップ信号は勿論のこと、正常なトリップ動
作とは異なる不完全導通状態が一定時間継続したときに
は直ちに検出できるため、二重化トリップ出力用の半導
体素子の一方の異常を確実容易に検出でき、トリップ出
力回路の異常監視回路の信頼性が大巾に向上するもので
ある。また、半導体素子の完全なオン、オフ状態のみな
らず、素子へのオン信号印加時の不完全導通故障、およ
びオフ１！！号時側の不完全導通故障の何れの故障をも
検出でき、信頼性が更に向上した監視回路を得ることが
できる。また点検時には素子の不完全復帰状態では復帰
と判定しない九め、Ａ要素とＢ要素の点検で確実にイン
ターロックがとれ、点検時のミストリップを防止できる
ものである。さらに本発明によれば、各要素の検出部を
夫々フォトカプラＰＣ＋　−ＰＣａ側と、Ｐ　Ｃｓ　、
　Ｐ　Ｃａ１１１１に分けて各素子のオン移行側、オフ
移行佃の異常検出を分担させていることにより、夫々の
フォトカプラの温度変化や経年変化、感度のばらつきに
よる変化が無視できるものである０例えば素子のオン移
行時は、７オトカプラＰＣ＋　。

ＰＣ２としてできるだけ高伝達率のものを使用し、抵抗
Ｒ＋・、Ｒ２もトリップコイルに影響を与えない範囲で
低い抵抗値にすることによって、フォトカプラの伝達率
の多少の変化に対しても検出感度ｔ−ｔ’ｔとんど一定
にできる。またオフ移行時にもフォトカプラＰＣｓ、Ｐ
Ｃ４ｔ−高伝達率のものとし、抵抗Ｒ４゜Ｒｓをトリッ
プコイルに影響を与ない範囲で、できるかぎり低抵抗に
することによって伝達率変化に対しても検出感度を一定
にできる等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図１．第２図は従
来の二重化トリップ出力回路とその監視回路を示す回路
図であるり

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の要素リレーによつて夫々各別に動作される半導体
   素子を直列に接続し、この直列回路にトリップコイルを
   直列に接続するようにしたものに於て、前記各半導体素
   子と並列に該各素子のオン時の不完全導通を検出するフ
   ォトカプラを接続すると共に、前記各半導体素子と更に
   並列に該各素子のオフ時の不完全導通を検出するための
   フォトカプラと定電圧素子の直列回路よりなる検出部を
   接続したことを特徴とするトリップ出力回路の監視回路
   。