JPS61240816A - 遮断器のデジタル固体引外し装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は遮断器のデジタル固体引外し装置に関するもの
である。この種の引外し装置は、ある種の機器、たとえ
ば過負荷電流が供給された時に過熱するモータ、を保護
するために選択される長い遅延時間の引外し機能と、お
そらくは短い遅延時間の引外し機能とを有する。それら
の機能は関係ｌ２ｔ−一定により表される逆時間型機能
である。

ここに、■は電流、ｔは時間を表す。この式の計算では
以前の状態、とくに保護される機器の過熱、を考慮に入
れていないから、信頼度の高い保護は行えない。

本発明の目的は、簡単なデジタル処理により逆時間機能
を実行できるようにすることである。

（発明の概要） 本発明の引外し装置は、長時間遅延機能と短時間遅延機
能の少くとも一方が電流に対して逆の時間遅延を呈し、
バイメタル片または遮断器により保護される機器の発熱
を表すデジタル温度映像を記録する手段を備え、記録さ
れている温度映像の値が所定のピックアップレベルをこ
えた時に処理器が引外し命令を発生し、かつ、前記バイ
メタル片の発熱と冷却を電流の値で表す値により前記温
度映像を増加および減少させる手段を更に備える。

電気機械的な引外し装置の従来のバイメタル片がデジタ
ル的に再構成され、そのバイメタル片の刻々の発熱また
は冷却が、記録されている温度映像の値の増加または減
少により表される。発熱は電流の自乗の関数であり、温
度映像の値の増加を電流の増加に適応させるために、処
理器は電流を自乗ずる操作を行う。全体のプログラムが
１．８４ミリ秒ごとに実行され、温度映像の更新がこの
速さで実行される。

本発明の別の実施例によれば、引外しカーブの選択は増
加および減少の操作を周期的に省略させられ、後者の操
作はプログラムが実行されるたびには行われないが、た
とえば前者の操作の３回に１回ごと、あるいは他の比率
の回数で実行される。

その比は設定スイッチの位置により固定される。

その比は乗数により決定される。その乗数は設定スイッ
チの位置により所定の数に初期化され、プログラムが実
行されるたびに減少させられる。温度映像の更新操作と
乗数の初期化は、乗数の値零に対応する。

シミュレートされたバイメタル片技術は、長時間遅延例
外しと、おそらくは短時間例外しに対して、逆時間カー
ブで、使用できる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

（全体の構造） 第１図において、負荷（図示せず）に電力を供給する４
本の導線Ｒ，Ｓ、Ｔ、Ｎを有する配電系が、回路を開放
状態に遮断する遮断器１０を有する。この遮断器１０の
機構１２はバイアスされているリレー１４により制御さ
れる。そのリレーは、過負荷、短絡または地絡の場合に
遮断器を引外すことを指令する。各相導線Ｒ，Ｓ、Ｔに
変流器１６が設けられる。その変流器１６はそれが設け
られている導線を流れる電流に“比例する信号を発生し
、それらの信号を全波整流ブリッジ１８へ与える。それ
ら３個の整流ブリッジ１８は、抵抗２０と、ツェナーダ
イオード２２と、ダイオード２４とを含む直列回路に直
列接続され、抵抗２０の端子に導線Ｒ，Ｓ、Ｔを流れる
電流の最大値に比例する電圧信号を生じさせ、ツェナー
ダイオード２２とダイオード２４との端子に電子回路へ
の電源電圧を生じさせる。前記電圧信号は、利得が異な
る２つの増幅器２６．２８の入力端子へ与えられる。そ
れらの増幅器２６．２８の出力端子はマルチプレクサ２
９の入力端子１．３へそれぞれ接続されるとともに、分
圧ブリッジ３０．３２へそれぞれ接続される。それらの
分圧ブリッジ３０゜３２の中間点はマルチプレクサ２９
の入力端子２゜４にそれぞれ接続される。増幅器２６．
２８と分圧ブリッジ３０．３２は電圧信号較正回路３４
に属する。

較正回路３４は第３図の増幅器３６を有する。

この増幅器３６は加算トランス３８からの信号を受ける
。その加算トランス３８の１次巻線は加算トランス３８
の環状鉄心の内部を貫通する電源導線Ｒ，Ｓ、Ｔにより
構成され、地絡事故が生じた時に２次巻線４０から信号
が発生される。増幅器３６の出力端子はマルチプレクサ
２９の入力端子５と分圧ブリッジ４１に接続される。そ
の分圧ブリッジの中間点はマルチプレクサ２９の入力端
子６に接続される。マルチプレクサ２９の入力端子１〜
６はダイオード４４を介してトランジスタ４２のエミッ
タへ並列に接続される。トランジスタ４２のコレクタは
接地され、ベースは、マルチプレクサ２９へ与えること
ができる最大値に対応する所定の電圧、たとえば５ボイ
ル、によりバイアスされる。マルチプレクサ２９は４個
の入力端子１〜４に相電流を表す信号を受け、入力端子
５゜６に地絡電流を表す信号を受ける。それらの信号、
とくに地絡電流を表す信号はもちろん異る態様で発生で
き、たとえば変流器１６により供給される信号から発生
される。

マルチプレクサ２９、たとえばナショナル・セミコンダ
クタ社（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒＣＯｒｐＯｒｔｉＯｎ）製のＡＤＣＯ８０８マルチプ
レクサは、マイクロプロセッサ４８の出力端子１に接続
されているアドレスおよびモニタ線４８により制御され
る。マイクロプロセッサ４８により与えられるアドレス
に応じて、マルチプレクサ２９の入力端子１〜６の１つ
に与えられた信号が、マルチプレクサ２９の出力端子Ｓ
から８ビツトのアナログ−デジタル（Ａ−Ｄ）変換器５
０へ与えられる。

バス５２がＡ−Ｄ変換器５０の出力端子をマイクロプロ
セッサ４８の入力端子２に接続する。８個の多重化され
たスイッチ７２〜８６のブロック５４がバス５２により
マイクロプロセッサ４８へ接続され、かつアドレスリン
ク５６によりマイクロプロセッサ４８の端子３に接続さ
れる。各スイッチ７２〜８６は引外しパラメータの８個
所の設定位置を有する。これについては後で説明する。

制御命令と合図命令を７個の出力チャンネル８１〜Ｓ７
へ送るために、出力レジスタ５８が６ビツトリンク６０
と１ビツトリンク６２によりマイクロプロセッサ４８へ
接続される。出力端子Ｓ１がリレー１４に接続されて遮
断器１０の引外しを制御し、遮断器の前面、とくに制御
および引外し用の回路および部品を納めているケースの
制俤パネル６４に接続される。出力端子Ｓ７はアナログ
例外し制御器に接続される。

マイクロプロセッサ４８に実行プログラムと、アレイの
形で格納されている永久データとを与えるために、持久
ＲＯＭ６６がマイクロプロセッサ４８の端子４に接続さ
れる。記録されたプログラムは、引外し装置により実行
される機能に対応する。１台の引外し装置をいくつかの
範囲の機能に対して設計でき、各機能範囲はもちろん自
身の特殊なプログラムを有する。選択されるプログラム
は製作時に、または好適な実施例に従ってＲＯＭに格納
できる。種々のプログラムが種々のメモリに格納され、
引外し装置の組込み時に、適切なメモリを選択すること
により、引外し装置を用途に合わせて構成する。マイク
ロプロセッサ４８の入力端子５に接続されているブロッ
ク６８に含まれている制御回路が、マイクロプロセッサ
を動作させるために必要な回路、特に命令の実行の順序
づけを行うクロックや、リセットおよびアナログ回路を
含む。

マイクロプロセッサとしては、たとえばモトローラ社（
Ｈｏｔｏｒｏｌａ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により販
売されている。ＭＣ１４６８０５型マイクロプロセツサ
を使用できる。そのＭＣＩ　４６８０５型マイクロブＯ
セツサはＣＰＵ、インターフェイス、非持久ＲＯＭ、演
算装置のような標準のリリースを含む。

上記のデジタル例外し制郊器は、整流ブリッジ１８から
のアナログ位相信号を受ける通常の瞬時例外し装置７０
が組合される。この引外し装置７０はその位相信号を予
め設定されているピックアップ値と比較し、ピックアッ
プレベルに達した時に引外し命令を発生してリレー１４
へ送る。引外し装置７０の引外し速度はデジタル例外し
装置の引外し速度より高い。

第１図およびそれについての説明は、引外し装置の動作
のために必要な素子についてのものであって、説明を不
必要に冗長にしないように、電源、バイアス抵抗、コン
デンサ、レジスタ、メモリのようなアナログ型およびデ
ジタル型の付属部品を省いたことに注意すべきである。

北翫旦ｌ並 制御パネル６４は８個のスイッチ７２〜８６を含む。そ
れらのスイッチは第１図に示すブロック５４の８個のス
イッチである。各８位置スイッチは抵抗回路網に組合さ
れて、ブロック５４が情報を求められた時にマイクロプ
ロセッサ４８へ送られた８種類の値のうちの１つを選択
する。パネル６４には５個の発光ダイオードまたは表示
灯９０〜９８と試験器コネクタ８８も含む。

本発明の引外し装置は、相異常および地絡事故の保護機
能と、負荷切離し機能との２種類のために使用できる。

Ｕ−豊廠ス１ 第３図は相保護例外しカーブと地絡保護引外しカーブと
対数目盛で示す。

長い遅延時間のＩＬＲｌすなわち、それをこえると長い
遅延時間の引外しサイクルがトリガされるような電流密
度、をスイッチ８０により調整できる。その時間が経過
した後で遮断器が引外し動作を行う時間は１流密度に依
存する。その関係は時間の逆数に比例し、ｌ２ｔ＝Ｔ１
＝一定である。

この関係は第３図の右側のカーブ１００で対数座標で示
されている。定数Ｔ１を変えるスイッチ７８により長い
遅延時間を調整できる。

電流密度が第２図のピックアップ、この場合には短い遅
延時間のピックアップＩＣＲをこえると、引外し装置は
短い遅延時間の引外しをトリガする。

その引外しは長い遅延時間の引外しの前に起る。

短い遅延時間の引外しを表すカーブは、関係ｌ２ｔ＝Ｔ
２により表される逆時間部分１０２と、一定時間Ｔ３の
部分１０４との連続する２つの部分により表される。ス
イッチ８４は短い遅延時間のピックアップＩＣＲを調整
し、スイッチ８２は一定の短い遅延時間Ｔ３のピックア
ップＩＣＲを調整する。一定時間特性から逆時間特性へ
の切換えは低電流値によりセットされる。

ピックアップ［ＣＲより高く、かつスイッチ８６により
調整できる第３のピックアップＩＩＮが瞬時例外しサイ
クルをトリガする。その瞬時例外しサイクルの遅延時間
Ｔ４は、調整できない引外し装置応答時間に対応する。

第４のピックアップＩＲより上では、瞬時アナログ例外
し装置７０は正常な動作条件の下に動作して、遮断器１
０が一層高速で開く。

第３図には過負荷ピックアップｌ、も示されている。こ
の過負荷ピックアップＩ、の横座標は艮い遅延時間のピ
ックアップＩＬＲの横座標より僅かに小さい。その過負
荷ピックアップをこえることは長い遅延時間のピックア
ップに近接し、引外しの危険があることを示す。スイッ
チ７６は過負荷ピックアップ設定Ｉ、を調節する。この
ピックアップＩ　オーバーシュート信号を用いて、負荷
切離し制御、たとえば非優先回路を断つこと、を簡単に
使用できる。電流がピックアップ■、より少い値に戻る
と、出力が直らに無くなって、切離された回路が再び接
続される。

地絡保護を表すカーブは地絡保護ピックアップＩＰと一
定遅延時間Ｔ５を含む。ピックアップＩＰの設定はスイ
ッチ７４により調整でき、遅延時間Ｔ５の設定はスイッ
チ７２により調整できる。

与えられた時刻における引外し装置の状態が、第３図の
カーブ上に表されている発光ダイオードすなわち表示灯
９０〜９８によりパネル６４上に表示される。地絡保護
ピックアップＩＰ上の黒丸９０で示されている表示灯９
０は、地絡事故で遮断器１０が引外しされた時に点灯す
る。たとえばリセットボタンを押すというような外部操
作が行われるまで、その表示灯９０は点灯を続ける。白
黒まだらの丸で示されている表示灯９２は、過負荷ピッ
クアップＩ　をこえた時に点灯し、そのビツタアップレ
ベル以下に電流が減少すると自動的に消灯する。長い遅
延時間のピックアップＩＬＲをこえた時に表示灯９４が
点灯し、その遅延時間が経過する前に電流がそのピック
アップレベルより減少すると消灯する。長い遅延時間回
路により制御される過負荷用外しは表示灯９６により表
示され、短い遅延および瞬時用外しにより表示灯９８が
点灯する。表示灯９６．９８を消灯するには外部からの
消灯操作を必要とする。それらの設定技術と表示技術は
この分野で良く知られているものであるから、それらに
ついて詳しく説明することは不要である。多数の位置を
有するスイッチ７２〜８６を用いることにより、または
２個の設定手段の組合せを用いることにより、具体的に
いえばスイッチ７６とその他の設定スイッチを用いるこ
とにより、設定確度を高くできる。この種の組合せによ
り６４種類の設定位置が得られ、スイッチ７６は二重の
機能を果し、ピックアップＩ。

とＩＬＲの間隔を十分に広くできる。この種の組合せを
行うために独立したスイッチを付加できる。

２）付加切離しく　Ｌｏａｄ−３ｈｅｄｄｉｎｑ　）第
４図にカーブで示されているように、同じ引外し装置を
別の保護のために使用できる。この保護においては、位
相保護用外しカーブは第３図に示す相保護例外しカーブ
と同じであるが、地絡事故保護は行われない。この機能
に関連するスイッチ７２と７４および表示灯９０．９２
を利用でき、カーブ１０６，１０８により示されている
負荷切離し機能および復旧機能を行わせるためにソフト
ウェアが修正される。長い遅延時間ピックアップＩＬＲ
より低い負荷切離しピックアップ（ＤＥ段設定、スイッ
チ７２により調整できる。その負荷切離し動作は表示灯
９０により表示される。負荷切離しピックアップＩＤＥ
とは異って、それより低い負荷復旧ピックアップＩＲＥ
はス゛イッチ７４により調整でき、表示灯９２により表
示される。

負荷切離しカーフ１０６は長い遅延時間保護カーブに平
行な逆時間カーブであり、負荷復旧カーフ１０８は一定
時間カーブである。それらの設定は長い遅延時間の引外
しの前に負荷切離しを常に行わせなければならない。

較正回路 この引外し装置の種々の保護および機能を行わせるため
には広い電流測定範囲を必要とする。最低の長い遅延ピ
ックアップに対する０、４１ｎ（Ｉｎは定格電流）から
、最高瞬時用外しピックアップに対する１２Ｉｎまでの
全範囲が達成される。すなわち、その電流測定範囲は３
０対１の比である。十分に高い確度、とくに１％の分解
能を得るために、０．４Ｉｎを表す数は少くとも値１０
０を有しなければならない。そうすると、最大電流１２
Ｉｎを表す数は３０００となる。数３０００の符号化に
は１２ビツトを必要とするが、１２ビットＡ−Ｄ変換器
は低速で、しかも高価である。

較正回路３４はアナログループの範囲を、１％の確度を
保ちながら、８ビットＡ−Ｄ変換器の範囲に適応させる
。そのために、１４Ｉｎの最大電流に対応し、かつ最大
信号として入力端子に加えられた、たとえば５ボルトの
アナログ信号を変換ダるために増幅器２６の利得が選択
される。その最大信号はマルチプレクサ２９の入力チャ
ンネル２に生じ、Ａ−Ｄ変換器５０の出力端子に値２５
６としてデジタル化される。分圧比が２である分圧ブリ
ッジ３０が２倍の信号をチャネル１へ与え、増幅器２６
の入力端子におけるアナログ信号が７１ｎより小さい間
は最大値の５ボルトはこえない。同様に、増幅器２８は
１．７Ｉｎの電流値に対する最大信号をマルチプレクサ
２９の入力端子４に与え、電流値０．８５Ｉｎに対する
最大信号を入力端子３へ与える。増幅器２６．２８の利
得の比は８であることが容易にわかる。マイクロプロセ
ッサ４８は電流値に関してチャネル１〜４のうちの１つ
を選択する。この例では、７〜１４１ｎの電流に対して
チャネル２を、１．７〜７１ｎの電流に対してチャネル
１を、０．８５〜１゜７１ｎの電流に対してチャネル４
を、０２８５Ｉｎより少い電流に対してチャネル３を選
択する。マイクロプロセッサ４８は、信号の最初のレベ
ルを再び設定するために、選択したチャネルを考慮に入
れた係数だけデジタル化を増倍する。この較正回路の動
作が第５図の流れ図に述べられている。

マイクロプロセッサ４８はチャネル２（１４Ｉｎ）を作
動させ、対応する信号をデジタル化する。その結果が値
１２８より大きいと、デジタル化に１６が乗ぜられてＲ
ＡＭに格納される。その結果が１２８より小さいと、チ
ャネル１（７１ｎ）に対してデジタル化が行われ、結果
が６４より大ぎいと、デジタル化に８が乗ぜられて、そ
の結果がＲＡＭに格納される。その結果が６４より小さ
いと、チャネル４（１，７Ｉｎ）に対してデジタル化が
行われ、デジタル化が１２８より大きいとそれに２が乗
ぜられてからメモリに格納される。

結果が１２８より小さいとチャネル３　（０，８５Ｉｎ
）に対してデジタル化が行われ、その結果がそのままメ
モリに格納される。したがって、８ビットＡ−Ｄ変換器
５０の範囲が０．４〜１２Ｉｎの電流変化範囲に適合さ
せられて、十分に高い確度が得られるようにする。チャ
ネルの数、したがって定格の数を増して確度を高くでき
、したがって振幅範囲を広くできること、または確度を
低くするためにチャネルの数を減少できることに注意ず
べきである。

再び第１図を参照して、地絡事故信号がチャネル５と６
のみへ与えられることがわかるであろう。

この信号の範囲は相事故の信号の範囲より小さく、２つ
の定格で十分である。マイクロプロセッサ４８によるチ
ャネル５，６の選択は先に述べたようにして行われるか
ら、ここでは繰返さない。

本発明に従ってマイクロプロセッサ２９と較正回路３４
を使用することにより、アナログループの範囲とデジタ
ルループの範囲を簡単に一致させることができる。

、　のピークにおける標本イおよび保持アナログループ
からデジタルループへの切換えは、処理された信号の標
本化により表される。デジタル信号の値は標本化期間全
体を通じて一定で、その期間はマイクロプロセッサ４８
により設定される標本化周波数により決定される。たと
えば１．８４ミリ秒であることの０１１間を、交番周期
が１０ミリ秒である交番信号と比較せねばならない。

そうすると、標本化により発生される誤差は無視できな
いことが明らかである。第６図ａに示す波形図は、全波
整流されたアナログ信号の時間に対する変化カーフ１１
０と、Ａ−Ｄ変換器５０の出力端子で得られる対応する
標本のカーフ１１２とを示す。それらのカーブ１１０と
１１２は上記誤差、とくに信号のピーク値における、１
０％に達することもある誤差を示す。引外しおよび引外
し時間遅れを決定するそのピーク値のレベルは上記説明
から明らかである。ピーク値測定における誤差は引外し
遅延時間に影響し、この不確実性は引外しの識別をとく
に妨げる。配電系統にはいくつかの遮断器が直列に接続
され、引外しの識別を行えるようにするために、それら
の遮断器の引外し特性が異ならせてあり、障害点のすぐ
上流側の遮断器のみが開いて障害点を遮断し、他の遮断
器は閉じたままで、健全な分岐へは電力供給を続けるこ
とをわれわれは知っている。上流遮断器の算用外し時間
が引外し時間より、すなわち、下流側鴻Ｉｇｉ器の全遮
断時間より長い時に、時間の識別が行われる。直列に設
けられている遮断器の第３．４図に示すような種類の引
外しカーブおよび算用外しカーブは、それらのカーブの
交差を避けるために十分移動させねばならない。それら
の識別の問題、および事故を起していない設備は依然と
して電力を供給しつつ、障害電流をできる限り迅速に遮
断するために、引外し時間と算用外し時間の差をできる
だけ小′さくすることが好ましいのはこの分野において
良く知られている。

本発明に従って、最後のピークを保持および格納し、最
後のピークにおいて保持されたこの値を処理することに
より、標本化されたピーク値の確度を高くして保護機能
を行う。

第６図ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅのカーブで表されている５つ
の値がＲＡＭに格納される。それらの値は次の通りであ
る。

ＨＥＳＵＲＩ＝時刻において処理された標本電流の測定
値。

ＨＥＳＵＲ−１＝時刻ｔ−１において処理された標本電
流の測定値。

ＩＮＴＰＨＡ＝最後のピークにおいて保持された、相電
流の標本化された値。

ＤＥＲＣＲＥ＝値ＩＮＴＰＨＡより小さい最後のピーク
の値。

ＴＥＨＰＥＣ＝カウントダウンとして管理されることに
より経過した時間。

第７図は処理の流れ図を表す。時刻ｔ１においてマイク
ロプロセッサが呼出され、Ａ−Ｄ変換器５０により供給
された標本化された電流測定信号ＨＥＳＵＲＩ　（第６
図ａ）を処理１７）。コ（１）信号ＨＥＳＵＩ？１は、
最後のピークにおいて保持された格納されている相電流
信号ＩＮＴＰＨＡ　（第６図ｄ）と比較される。

ＨＥＳＵＲＩが■にＴＰＨＡより大きいとピーク値が増
大しているのであるから、ＩＮＴＰＨＡ信号より小さい
最後のピーク値を表Ｔ　ＤＥＲＣＲＥ値がリセットされ
る。

ＨＥＳＵＲＥ値ハＨＥＳＵＲ−１メモリ（第６図Ｃ）と
Ｉ　Ｎ　Ｔ　Ｐ　ＨＡメモリ（第６図ｄ）に格納される
。カウントダウンを管理するＴＥＨＰＡＣ値（第６図ｅ
）は最大値にセットされ、保護機能を行うためにマイク
ロプロセッサ４８により上記のようにしてＩＮＴＰＩＩ
Ａ値が処理される。

たとえば、アナログ信号の降下相に対応する時刻ｔ２Ｇ
Ｃおイテ、値ＨＥＳＵＲＩが値ＩＮＴＰＨＡＪＩ：　リ
小サイとすると、測定値ＨＥＳＩＩＲＩと１４ＥｓＵＲ
Ｉ−１が比較される。

時刻ｔ２におイテハ測定値ＨＥＳｔｌＲＩハＨＥＳＵＩ
ｔｌ−１，、ｌ；　リ太き（なく、ＨＥＳｔｌＲＩ−１
メモリに入れられる。それから、ＴＥＨＰＡＣが零に等
しいかどうかについての検査が行われる。丁ＥＨＰＥＣ
が零に等しいというのは時刻ｔ２における場合ではない
から、ＴＥＨＰＥＣが減少させられる。電流ＩＮＴＰＦ
ＩＡが処理されて保護機能を行う。

次の交番波形の上昇相に対応する時刻ｔ３においては、
測定値ＨＥＳＩＩＲＩは電流ＩＮＴＰＨＡより依然とし
て小さいが、ＨＥＳＵＲＩ−１よりは大きい（増加相）
。

測定値ＨＥＳＵＲＩがピーク値［ＩＥＲＣＲＥと比較さ
れ、ＨＥＳＵＲＩがＤＥＲＣＲＥＪ：　リ大キイト、値
ＨＥＳＵＲＩをＨＥＳＲＵＩ−１メモリに入れる前記プ
ログラムおよびその他のオペレーションを続行する前に
、その値ＨＥＳＵＲＩはメモリに入れられる。第６図に
示す例については、第２の交番波形の標本化されたピー
ク値は第１の交番波形のそれよりも小ざく、処理のため
に保持された格納されているＩＮＴＰＨＡ値はそれより
大きいピーク値であることがわかる。実際には、アナロ
グ信号の２つの交番波形は同一で、標本化されたピーク
値の際は標本化処理の結果として生ずるものである。本
発明に従って、最後のピークにおい（この場合には第２
のピークの代りに、より大きい第１のピークを保持する
ことによって）保持することにより、誤差は著しく減少
する。第２のピークの値はＤＥＲＣＲＥメモリに一時的
に格納される。

第３の交番波形の時刻ｔ４においてはＨＥＳＵＲＩがＩ
ＮＴＰＨＡより再び大きく、第１の交番波形について述
べたやり方でＤＥＲＣＲＥが零リセットされ、ＨＥＳＵ
ＲＩが値ＨＥＳＵＲＩ−１（７）代すニ用いられ、ＩＮ
ＴＰＩＩＡがメモリに格納される。ＴＥＨＰＥＣは最大
値にリセットされ、新に標本化されたピーク値ＩＮＴＰ
ＨＡが保持される。

交番波形４．５の振幅は第３の交番波形の振幅より小さ
く、時刻ｔ５において零に達するまでカウントダウンが
正常に続けられる。流れ図を参照すると、ＴＥＨＰＥＣ
が零に等しく、０ＩＥＲＣＲＥが零とは異なる（これは
ｔ５の場合である）ものとすると、メモリにおいて値Ｉ
ＮＴＰＩＩＡが［Ｉ　ＤＥＲＣＲＥで代えられ、ＤＥＲ
ＣＲＥは零リセットされる。

カウントダウン期間ＴＥＨＰＥＣ（この期間はたとえば
２２ミリ秒である）中は、メモリーに格納されている処
理される値は、最後のピークにおいて保持された標本化
された値に対応すること、およびピーク値を再びこえる
たびにカウントダウンが再開されることを容易に理解で
きる。この保持されている値は、それぞれの持続時間が
１０ミリ秒である５０Ｈｚの交番電流に対して少くとも
２つのピーク値を考慮する。２２ミリ秒の間、ピーク値
が保持されているピーク値ＩＮＴＰＨＡより小さいまま
であるとすると、ＩＮＴＰＨＡより小さい最後の保持さ
れたピーク値である値ＤＥＲＣＲＥが値ＩＮＴＰＨＡの
代りに用いられる。ピーク値が増大しているものとする
と、処理される信号はその増加を直ちに考慮に入れるが
、ピーク値が減少している場合には、２２ミリ秒の遅延
時間が生ずる。最後のピークにおける保持は瞬時用外し
に何の効果も及ぼさないが、短い遅延時間および長い遅
延時間の引外しに対しては、最後のピークにおける保持
は標本化誤差を小さくできる。２２ミリ秒′の遅延時間
では不当な引外しがひき起されるかもしれないが、その
ような引外しの秒のオーダーの遅延時間を考慮に入れる
と、それの影響は小さい。この２２ミリ秒という時間は
、ピーク値における確度を高くすることと、引外し時間
と算用外し時間の差をできるだけ小さくすることとの妥
協の結果である。とくに、遮断器の制御とは独立にピー
ク値を測定または表示する時には、多数の交番波形を含
んで遅延時間を長くし、確度を高くできることが明らか
である。最後のピークにおいて保持する操作を相障害に
ついて以上説明したが、地絡事故保護にもそれを用いて
同じ効果を得ることができる。

時間゛　の熱影像 第３図に直線で表される適長時間遅延例外し関数１２ｔ
−一定は、電流が第１のピックアップより多い時に加熱
し、そのピックアップより電流が少い時に冷える、従来
の遮断器のバイメタルによる引外しの機能に等しい。本
発明に従って、格納されているデジタル値により表され
るバイメタル片の熱影像を計算することによりその逆様
能が実行される。加熱中は、温度上昇を表すために、そ
の格納されている値が予め設定されている係数だけ増加
させられるが、冷却中はその格納されている値は減少さ
せられる。格納されている値があるピックアップレベル
をこえた時に引外しが行われる。この熱影像により、以
前の状態を考慮に入れること、およびバイメタル片の温
度、または遮断器により保護される機器の温度を正確に
考慮に入れることが可能になる。

長時間遅延逆樋能はマイクロプロセッサ４８の第８図に
示されているプログラムにより実行される。そのプログ
ラムについては後で説明する。電流ＩＮＴＰＨＡは、最
後のピークにおいて保持された相電流の前記した値であ
る。マイクロプロセッサ４８は値ＩＮＴＰＩＩＡを、ス
イッチ８０により表示されているピックアップＩＬＲ，
と比較する。その値ＩＮＴＰＨＡがピックアップ（ＬＲ
より大きくないとすると、表示灯９４に供給される過負
荷ビットがリセットされる。それにより表示灯９４が消
灯される。そうすると、ＲＡＭに格納されている乗数）
ＩＵＬＲＩＩ　　（冷却時間遅延乗数）が零に等しいか
どうかの検査が行われる。もし零に等しくなければ、乗
数ＨＵＬＩｔｌｔは減少させられ、プログラムは循環さ
せられる。また、乗数ＨＩＩＬＲＲが零に等しいと、長
時間遅延スイッチ７８の位置により決定される数にその
乗数は初期化され、ＲＡＭに格納されている値ＴＥＴＡ
ＬＲ（長時間遅延機能に対するシミュレートされたバイ
メタル片の温度ＴＥＴＡ　）に、等しいバイメタル片の
冷却を表す減少係数が乗ぜられ、それにより得られた新
しい値ＴＥＴＡＬＲがメモリ内の以前の値の代りに用い
られる。この動作はバイメタル片の冷却に対応する。

電流■にＴ　Ｐ　ＩＩ　ＡがピックアップＩＬＲより大
きくなった時に加熱段階が開始される。冷却段階におけ
るのと同様にして、乗数ＨＵＬＲＥ　　（加熱用の長い
遅延時間乗数）が零に等しいかどうかの検査が行われる
。もし等しくなければ、乗数）１ｔｌＬＲＥは減少させ
られて、プログラムは循環させられる。また、乗数ＨＵ
ＬＲＥが零に等しいと、過負荷ビットが値１をとって表
示灯９４を点灯させ、スイッチ７８により決定される数
に乗数ＨＵＬＲＥが初期化される。

マイクロプロセッサ４８の算術論理装置が電流自乗オペ
レーションを実行して、加熱を表す値ＤＴＦＴ＾Ｅ（デ
ルタＴＥＴＡ加熱）を計算する。新しい影像の温度を決
定するために、その値ＤＴＥ丁ＡＥが以前に格納されて
いる値ＴＥＴＡＬＨに加え合わされる。それが最大値Ｔ
ＥＴＡＨＡＸより大きいとすると、引外しビットは１と
なって遮断器を引外しさせる。また、それが値ＴＥ丁Ａ
ＨＡＸより大き（なければプログラムは循環させられる
。

乗数ＨＵＬＲＲとＨＵＬＲＥの役割は、デ゛ジタル化さ
れた熱影像の増加と減少のリズムを調整するとことであ
る。乗数を３に設定すると、３回のうち１回動作させる
ことになり、その結果として遅延時間が３倍長くなる。

それらの乗数により長い遅延時間の引外しカーブを選択
できる。

短い遅延時間の逆時間機能が、第９図に示されている流
れ図に記されているのに類似するやり方で実行される。

ＩＮＴＰＨＡがピックアップＩＣＲより小さいと、短い
遅延時間機能ＴＥＴＡＣＨについてシミュレートされる
バイメタル片の温度に、冷却を表す減少係数が乗ぜられ
て、それにより得られた新しい値がＲＡＭに格納される
。電流ＩＮＴＰＨＡがピックアップＩＣＲより大きいと
、最後のピークＤＴＥＴＡＣＲにおいて保持された標本
化された電流の自乗、これは加熱に対応するが、逆時間
用外しから短い遅延時間機能の一定時間引外しへの切換
えに対応する与えられた最大ストップ値ＢＵＴＣＲより
大きいかどうかについての検査が行われる。もし大きく
なければ、メモリに格納されている値ＴＥＴＡＣＨの代
りに増加値ＴＥＴ＾ＣＲ＋　ＤＴＥＴ＾ＣＲが用いられ
、その新しい値ＴＥＴ八ＣＲが引外しピックアップＴ［
ＴＡＣＲＨＡＸより大きいかどうかについての検査が行
われる。もし大きいと、引外し命令がリレー１４へ送ら
れて逆時間類遅延時間保護を行う。渇１上昇１）ＴＥＴ
ＡＣＲカ；１．　トｙ　７１ｉ１１ｉＢＩＩＴＣＲヨＶ
）大キイと、その値がＤＴＥＴ八ＣＲへ代りに用いられ
、前記したようにして値ＴＥＴＡＣＲに加えられ、バイ
メタル片のシミュレートされた４度を表ず新しい値ＴＥ
ＴＡＣＲがピックアップＴＥＴ＾ＣＲＨＡＸより大きい
か否かに応じて、引外しを行い、または行わない。

ソフトウェアの構 第１０図は本発明の主な遮断器プログラムを示すもので
ある。リセットの後で、マイクロプロセッサ４８は、ブ
ロック５４のスイッチ７２〜８６により入力される設定
パラメータを得る。それから、マイクロプロセッサはマ
ルチプレクサ２９により供給される相電流の値とアース
電流の値を読取る。それらのデータは全てＲＡＭに格納
される。

それから、マイクロプロセッサは相電流とアース電流の
最後のピークにおける保持を前記のようにして標本化す
る。次に、マイクロプロセッサ４８は、Ｒ後のピークに
おいて保持された相電流が瞬時用外しピックアップＩＩ
Ｎより大きいか否かを検査する瞬時機能を処理する。そ
れから、プログラムを交互に実行する２つの分岐に分割
する。第１の分岐は逆時間機能を決定するために必要な
電流の自乗を計算することであり、第２の分岐は長時間
遅延機能、短時間遅延機能および地絡事故保護機能を連
続して処理することである。処理オペレーションをこの
ように分離することにより、プログラム時間を１．８４
ミリ秒まで短縮できる。

合図命令および引外し命令が発生され、１．８ミリ秒の
サイクル時間に関する同期待機時間の後で新たなサイク
ルが実行される。

アナ口　瞬時用外し 大きな短絡が生じた時、またはスタート期間中は、上記
デジタル処理用外し装置の動作は完全である。デジタル
処理は高速であるが、瞬時には行われず、その遅れによ
りある場合には保護される機器や遮断器自体が破壊され
ることがある。本発明に従って、瞬時保護を行うために
、デジタル処理ループをアナログ処理ループでシャント
する。

導線Ｒ，Ｓ、Ｔを流れる電流に比例し、整流ブリッジ１
８の出力端子に現われる整流された信号はアナログ装置
１７０において処理されて瞬時用外し命令が発生される
。予め設定されているピックアップをこえた時に、その
瞬時用外し命令がリレ　　　−１４へ送られる。その瞬
時用外し命令がリレー１４へ送られる。ここで、第１１
図を参照して、アナログ装置７０に与えられた信号は演
算増幅器１１４により増幅される。この増幅器の出力端
子は比較器１１６の入力端子に接続される。比較器１１
６の他の入力端子は、直列１２０．１２２で構成されて
いる分圧ブリッジの点１８８に接続される。直列接続さ
れている抵抗１２４とトランジスタ１２６に構成された
シャント回路が抵抗１２２に並列接続される。トランジ
スタ１２６はレジスタ５８の出力端子Ｓ７に発生された
命令により制御されて、シャント回路を閏じる。分圧ブ
リッジ１２０，１２２とシャント回路（１２４゜１２６
）は、トランジスタ１２４が非導通状態であるか、導通
状態であるかに応じて２種類のピックアップＩＲ，ＩＲ
Ｉを決定し、比較器１１６は信号をそれらのピックアッ
プと比較して、その信号がそれらのピックアップより大
きい時に引外し命令を発生ずることが容易にわかる。第
３図を参照して、ピックアップＩＲはデジタル瞬時例外
しピックアップＩＩＮより大きく、ピックアップＩＲＩ
はピックアップＩＩＮより少し小さいか、等しいことが
わかる。出力Ｓ７が選択された時、すなわち、デジタル
処理ループが機能する時にピックアップＩＲが選択され
る。デジタルループが機能しないと、アナログループ介
入ピックアップが値ＩＲＩまで減少させられる。

この瞬時アナログ例外し装置は次のように動作する。

正常な動作においては、アナログ例外し装置は介入せず
、過負荷および短絡はデジタル例外し装置で取扱われる
。アナログ例外し装置動作ピックアップは値ＩＲにセッ
トされ、ピックアップＩＲより大きい例外的な値の短絡
のみが両方のループにより取扱われ、アナログループが
デジタルループに先行して引外しを命令する。

スタート期間中、とくに遮断器が閉じている時は出力端
子Ｓ７に信号が生じないために、短いスタート期間中は
デジタルループは機能せず、アナログ例外し装置ピック
アップは小さい値ＩＲ１まで自動的に小さくされる。短
絡が起ると、とくに障害時の開成による短絡が起ると、
ピックアップｒＲがこえられるとアナログ例外しの介入
が直ちに行われて遮断器と機器の両方を保護する。また
、アナログループは、デジタルループが故障した時にバ
ックアップとして機能し、とくに複雑にすることなしに
引外し装置の信頼度を高くする。アナログ例外し装置の
ピックアップの変更は異なるやり方で実行できることに
注意すべきである。

本発明の引外し装置は、構成をとくに複雑にすることな
しに、アナログ例外し装置の利点とデジタル例外し装置
の利点を組合せたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の引外し装置のブロック図、第２図は設
定器と合図装置を有する引外し装置の前面パネルを示し
、第３，４図は本発明の引外し装置の２つの実施例の引
外しカーブを示し、第５図は定格変更機能の流れ図、第
６図は逆時間機能のためにマイクロプロセッサにより処
理される種々の信号の波形図、第７図は最後のピークに
おける保持機能の流れ図、第８図は長い逆時間遅延機能
の流れ図、第９図は短い逆時間遅延機能の流れ図、第１
０図は全体の引外し機能の流れ図で、第１１図はアナロ
グ処理ループのブロック回路図である。 １０・・・遮断器、１２・・・遮断器の様構、１４・・
・リレー、１６・・・変流器、１８・・・全波整流ブリ
ッジ、２９・・・マルチプレクサ、３０．３２・・・分
圧ブリッジ、３４・・・電圧信号構成回路、３６・・・
加算トランス、４８・・・マイクロプロセッサ、５８・
・・出力レジスタ、７０・・・アナログ例外し装置。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 Ｆ；９２ Ｆｅ１２ βｉλ 二 Ｆ：ｑ　ＴＯ ｉｇ　１１ 手続補正書く方式） ％式％ １、事件の表示 昭和６１年　特許前　第３８９５４Ｎ ２、発明の名称 遮Ｉｇｉ器のデジタル固体引外し装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 メルラン、ジエラン ４、代　理　人　（郵便番号１００） 昭　和　６１年　３　月　３１日 （発送日　昭和６１年４月２２日） ６、補正の対象 図面（第１図）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、遮断器により保護される導体（Ｒ、Ｓ、Ｔ）を流れ
   る電流に比例するアナログ信号を発生する電流センサ（
   １６）と、 前記信号を整流して、前記電流の最大値を表す連続アナ
   ログ信号を発生する整流回路（１８）と、前記アナログ
   信号を受ける入力端子と、対応する標本化されたデジタ
   ル化信号を発生する出力端子とを有するアナログ−デジ
   タル変換器（５０）と、 長い遅延時間（ＬＲ）の引外し機能と短い遅延時間（Ｃ
   Ｒ）の引外し機能を得るためにデジタル化信号が与えら
   れ、予め設定されているピックアップをこえた時に、信
   号の値に関して時間的に遅延させられた遮断器引外し命
   令を発生するマイクロプロセッサをベースとするデジタ
   ル処理器（４８）と、 前記引外し命令により作動させられる遮断器引外し手段
   （１２、１４）と、 バイメタル片の発熱または遮断器により保護される機器
   の発熱を表す温度映像（ＴＥＴＡＬＲ）を記録する手段
   と、 前記バイメタル片の発熱（ＤＴＥＴＡＥ）と冷却を電流
   の値によって表す値により前記温度映像を増大および減
   少する手段と、 前記デジタル化信号（ＩＮＴＰＨＡ）を制限値（ＩＬＲ
   ）と比較し、その信号が制限値より大きい時に増加手段
   を作動させ、前記信号が制限値より小さい時に減少手段
   を作動させる手段と、を備え、記録される温度映像の値
   がプリセットされているピックアップ（ＴＥＴＡＭＡＸ
   ）をこえた時に、前記処理器（４８）は引外し命令を発
   生し、 前記増加手段は、電流の自乗に比例する係数を計算し、
   その係数をデジタル化された温度映像に加える手段を有
   し、前記減少手段は、デジタル化された温度映像に所定
   の減少係数を乗ずる手段を有することを特徴とするデジ
   タル固体引外し装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の引外し装置であって、
   マイクロプロセッサ（４８）は温度映像の増加および減
   少プログラムを周期的に実行し、調整可能な禁止手段が
   増加オペレーションと減少オペレーションを定期的に行
   って、引外しカーブのレベルを調整することを特徴とす
   る引外し装置。 ３、特許請求の範囲第２項記載の引外し装置であって、
   禁止手段は格納されている乗数（ＭＵＬＲ）であり、こ
   の乗数が零を通る時にその乗数は増加オペレーションと
   減少オペレーションをトリガし、前記乗数は、設定スイ
   ッチ（７８）により設定された数において初期化され、
   各プログラムサイクルにおいて減少させられることを特
   徴とする引外し装置。