JPWO2014168194A1 - Switch - Google Patents

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Abstract

直流電路に挿入される開閉器において、磁力センサで前記電路の周辺の磁力変化が検出される。抽出手段は、前記磁力センサ出力より「アークに起因するノイズ」の判定が容易な周波数帯域の信号を抽出する。次いで、アーク判定手段は、前記抽出手段より出力されるアーク推定信号がアークに起因するものか否かを判定し、アークに起因するときにアーク検出信号を出力する。当該アーク検出信号によって、引き外しユニットは接点を開極することになる。前記アーク判定手段は、所定時間での前記抽出手段からの入力波形が、アークに起因する波形である確率が高いときは、その確率に応じた値の加点をし、アーク以外のノイズ波形である確率が高いときはその確率に応じた確率に応じた値を減点する。この加点、減点を累計し、所定の点数以上になったときにアークが発生していると判断するようになっている。In a switch inserted in the DC circuit, a magnetic force change around the circuit is detected by a magnetic sensor. The extraction means extracts a signal in a frequency band from which it is easy to determine “noise due to arc” from the magnetic sensor output. Next, the arc determination means determines whether or not the arc estimation signal output from the extraction means is caused by an arc, and outputs an arc detection signal when it is caused by an arc. The trip unit opens the contact by the arc detection signal. When the probability that the input waveform from the extraction unit at a predetermined time is a waveform caused by an arc is high, the arc determination unit adds a value according to the probability and is a noise waveform other than the arc. When the probability is high, the value corresponding to the probability is deducted. The added points and deducted points are accumulated, and it is determined that an arc has occurred when the number of points is exceeded.

Description

本発明は、直流電源ラインに挿入され電路の開閉を行う開閉器に関する。   The present invention relates to a switch that is inserted into a DC power supply line to open and close an electric circuit.

太陽電池によって得られる直流電力は、パワーコンディショナで交流に変換されてから負荷に供給されるようになっている。   The DC power obtained by the solar cell is supplied to the load after being converted into AC by the power conditioner.

前記太陽電池からパワーコンディショナに至る間は、直流状態であり、ここには直流特有の障害、例えばアークが発生することがある。アークそのものは交流電路でも発生するが、直流で発生するアークは持続時間が長く、発熱の原因になり、しいては電路や機器が発火することにより火災を引き起こすになる。   During the period from the solar cell to the power conditioner, the state is a direct current state, where a direct current failure such as an arc may occur. The arc itself is also generated in the AC circuit, but the arc generated by the DC has a long duration and causes heat generation. In addition, the circuit and equipment ignite and cause a fire.

そこで上記直流の電路には開閉器が備えられ、アークが発生したとき、あるいはアークに起因する発熱があったときは回路を遮断できるようになっている。   Therefore, the DC electric circuit is provided with a switch so that the circuit can be cut off when an arc is generated or when heat is generated due to the arc.

例えば、特許文献1では、端子近傍に温度センサ等の過熱検知手段を備え、端子温度の上昇による焼損事故を未然に防止する機能を備えた開閉器(過熱防止装着付回路遮断器)が開示されている。また、例えば、特許文献2では、端子の温度と比較する温度を電路の許容温度以下に設定した開閉器(回路しゃ断器)が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a switch (circuit breaker with an overheat prevention mounting) provided with an overheat detecting means such as a temperature sensor in the vicinity of a terminal and having a function of preventing a burning accident due to a rise in terminal temperature. ing. Further, for example, Patent Document 2 discloses a switch (circuit breaker) in which a temperature to be compared with a terminal temperature is set to be equal to or lower than an allowable temperature of an electric circuit.

また、特許文献3では、アークによるノイズの周期をカウンタで検出し、更に、第1の所定時間内に第1の所定数以上の周期がある場合に、更に、第2の所定時間内に第1の所定数が発生する回数をカウントして、当該回数が所定の範囲内であるときにアークが発生したと判断している。   Further, in Patent Document 3, the period of noise due to arc is detected by a counter, and when there are more than a first predetermined number of periods within a first predetermined time, and further within a second predetermined time, The number of occurrences of the predetermined number of 1 is counted, and it is determined that an arc has occurred when the number of times is within a predetermined range.

特開昭62−8419号公報JP 62-8419 A 実開平2−75941号公報Japanese Utility Model Publication 2-75941 特開2010−134002号公報JP 2010-134002 A

しかしながら、端子ねじのゆるみなどによって開閉器の端子と電路との間に隙間ができ、アーク(放電)が発生すると、特に開閉器に直流電流が流れる場合には交流電流が流れる場合に比べて、その大きさが脈動することなく連続して大きい状態でアークが発生し続ける場合があり、温度センサなどによる保護動作が機能するよりも早く温度が上昇し、負荷や電路が焼損してしまう場合もある。   However, when a terminal screw is loosened, a gap is created between the terminal of the switch and the electric circuit, and an arc (discharge) occurs, especially when a direct current flows through the switch, compared to when an alternating current flows, The arc may continue to be generated in a state where the magnitude is continuously large without pulsation, and the temperature rises faster than the protective operation by the temperature sensor etc. functions, and the load and the electric circuit may be burned out. is there.

また、温度センサでは、開閉器の端子に生じるアークを検知することができるが、例えば開閉器に接続された別の機器における端子と電路との間でのアークの発生を検知することができない。   In addition, the temperature sensor can detect an arc generated at the terminal of the switch, but cannot detect the occurrence of an arc between the terminal and the electric circuit in another device connected to the switch, for example.

そこで、温度以外の因子でアークの発生を検知する構造が模索され、上記特許文献3に開示するように、電路間の電圧変動に基づいて検出されるノイズからアークの発生を検知しようとする試みがなされている。ところが、電路でのノイズの発生原因は多種あり、アークに起因するだけではないので、特許文献3に開示のアーク検出回路では、誤動作が多く実用に耐えない欠陥があった。   Therefore, a structure for detecting the occurrence of an arc by a factor other than temperature is sought, and as disclosed in Patent Document 3, an attempt is made to detect the occurrence of an arc from noise detected based on voltage fluctuations between electric circuits. Has been made. However, there are various causes of noise generation in the electric circuit and not only due to arcs. Therefore, the arc detection circuit disclosed in Patent Document 3 has many defects that cannot be put into practical use.

本発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって、誤動作がなく迅速にアークを検出できるアーク検出機構を備えた開閉器を提示するものである。   The present invention has been proposed in view of the above-described conventional circumstances, and presents a switch equipped with an arc detection mechanism that can detect an arc quickly without malfunction.

本発明は、直流電源につながる電源側端子と前記直流電源からの電力が出力される負荷側端子とを有する開閉器を前提とする。   The present invention is premised on a switch having a power supply side terminal connected to a DC power supply and a load side terminal from which power from the DC power supply is output.

上記開閉器において、磁力センサで前記電路の周辺の磁力変化が検出される。抽出手段は、前記磁力センサ出力より「アークに起因するノイズ」の判定が容易な周波数帯域の信号を抽出する。次いで、アーク判定手段は、前記抽出手段より出力されるアーク推定信号がアークに起因するものか否かを判定し、アークに起因するときにアーク検出信号を出力する。当該アーク検出信号によって、引き外しユニットは接点を開極することになる。   In the switch, a magnetic force change around the electric circuit is detected by a magnetic sensor. The extraction means extracts a signal in a frequency band from which it is easy to determine “noise due to arc” from the magnetic sensor output. Next, the arc determination means determines whether or not the arc estimation signal output from the extraction means is caused by an arc, and outputs an arc detection signal when it is caused by an arc. The trip unit opens the contact by the arc detection signal.

前記磁力センサは磁気コア、ホール素子または磁気コアとホール素子の組み合わせを用いることになる。また、前記抽出手段は磁力センサの出力から所定の周波数を抽出する帯域フィルタが用いられる。更に、前記アーク判定手段は、所定時間での前記抽出手段からの入力波形が、アークに起因する波形である確率が高いときは、その確率に応じた値の加点をし、アーク以外のノイズ波形である確率が高いときはその確率に応じた値を減点する。この加点、減点を累計し、所定の値以上になったときにアークが発生していると判断するようになっている。   The magnetic sensor uses a magnetic core, a Hall element, or a combination of a magnetic core and a Hall element. In addition, a bandpass filter that extracts a predetermined frequency from the output of the magnetic sensor is used as the extraction means. Furthermore, when the probability that the input waveform from the extraction unit at a predetermined time is a waveform caused by an arc is high, the arc determination unit adds a value according to the probability, and a noise waveform other than the arc If the probability is high, the value corresponding to the probability is deducted. The added points and deducted points are accumulated, and it is determined that an arc has occurred when the accumulated value exceeds a predetermined value.

前記アーク判定手段は、前記抽出手段からの入力波形の基準になる波形を記憶手段に記憶しておき、当該基準の波形と入力された所定の時間単位の波形を比較して、アークに起因する波形である確率が高いときは当該確率に応じた加点数を、アークに起因しない波形である確率が高いときは当該確率に応じた減点数を与えて前記所定の時間単位に順次に加減算する。この累計値が所定の閾値に達したときにアークと判定する。   The arc determining means stores a waveform that serves as a reference of the input waveform from the extracting means in the storage means, compares the reference waveform with the input waveform in a predetermined time unit, and is caused by the arc. When the probability of being a waveform is high, the number of points added according to the probability is given, and when the probability of being a waveform not caused by an arc is high, the number of points deducted according to the probability is given, and the predetermined time unit is added or subtracted sequentially. When this cumulative value reaches a predetermined threshold value, it is determined as an arc.

本発明によれば、アーク特有の波形の確率が高いときは加点とし、アーク以外のノイズ波形である確率が高いときは減点として、その累計値が、所定の値を超えたときにアークと判断するようにしているので、アークに起因しないノイズが電路に混入しても直ちに開閉器が反応することはなく、逆にアークが頻繁に発生しているとき、開閉器は確実に遮断されることになり、誤動作が発生する確率は極めて小さくなる。また電路に接続された離れた箇所を含め全ての接続部のアーク発生を検知出来るようになった。   According to the present invention, when the probability of an arc-specific waveform is high, a point is added, and when the probability of being a noise waveform other than an arc is high, a point is subtracted. When the cumulative value exceeds a predetermined value, it is determined as an arc. Therefore, even if noise that is not caused by the arc enters the electrical circuit, the switch will not react immediately, and conversely, when the arc is generated frequently, the switch will be shut off reliably. Therefore, the probability that a malfunction occurs will be extremely small. In addition, it is now possible to detect the occurrence of arcs at all connections including remote locations connected to the electric circuit.

また、アーク(ノイズ)発生後の凪の状態を識別することで、凪のない大きなアークは速断し、凪をともなう小さなアークは数秒で遮断することが可能となり、これはより誤動作を防止出来ることになる。   In addition, by identifying the state of defects after the occurrence of arc (noise), large arcs without defects can be quickly interrupted, and small arcs with defects can be interrupted in a few seconds, which can prevent further malfunctions. become.

図1は、本発明の一実施形態における開閉器の構成を示す回路ブロック図である。FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of a switch according to an embodiment of the present invention. 図2は、抽出手段の具体的な構成の一例を示す回路ブロック図である。FIG. 2 is a circuit block diagram showing an example of a specific configuration of the extracting means. 図3は、判定手段の具体的な構成の一例を示す回路ブロック図である。FIG. 3 is a circuit block diagram illustrating an example of a specific configuration of the determination unit. 図4は、本発明の一実施形態における開閉器の筐体の外形を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the outer shape of the casing of the switch in one embodiment of the present invention. 図5は、本発明の一実施形態における開閉器の適用例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an application example of the switch in one embodiment of the present invention. 図6は、アークに起因するノイズ波形の一例である。FIG. 6 is an example of a noise waveform caused by an arc. 図7は、アークに起因するノイズ波形の一例である。FIG. 7 is an example of a noise waveform caused by an arc. 図8は、アークに起因するノイズ波形の一例である。FIG. 8 is an example of a noise waveform caused by an arc. 図9は、アークに起因しないノイズ波形の一例である。FIG. 9 is an example of a noise waveform not caused by an arc. 図10は、アークに起因しないノイズ波形の一例である。FIG. 10 is an example of a noise waveform not caused by an arc.

図5は、本発明に係る開閉器を、太陽光発電システム等の直流電源に適用した場合の例を示すものである。   FIG. 5 shows an example in which the switch according to the present invention is applied to a DC power source such as a solar power generation system.

図5に示されている太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュール2から出力される直流電力は、開閉器1を介してパワーコンディショナ3に供給され、パワーコンディショナ3は、直流電力を交流電力に変換し、商用交流電源5に重畳した後、負荷4に供給されようになっている。   In the photovoltaic power generation system shown in FIG. 5, the DC power output from the solar cell module 2 is supplied to the power conditioner 3 via the switch 1, and the power conditioner 3 converts the DC power into AC power. After being converted into and superposed on the commercial AC power source 5, it is supplied to the load 4.

図1〜図4は本発明が適用される開閉器の構成を示すものである。   1 to 4 show the structure of a switch to which the present invention is applied.

図4に示すような外形を有し、端子41〜44を備えた筐体内に収納されている。   It has an outer shape as shown in FIG. 4 and is housed in a housing having terminals 41 to 44.

端子41および42は、それぞれ正側および負側の一対の電源側端子であり、例えば前記太陽電池モジュール2(直流電源)が接続される。また、端子43および44は、それぞれ正側および負側の一対の負荷側端子であり、例えばパワーコンディショナ3(負荷)が接続され、太陽電池モジュール2からの直流電力を出力することができるものである。   The terminals 41 and 42 are a pair of power supply side terminals on the positive side and the negative side, respectively. For example, the solar cell module 2 (DC power supply) is connected to the terminals 41 and 42. Further, the terminals 43 and 44 are a pair of load side terminals on the positive side and the negative side, respectively, for example, to which a power conditioner 3 (load) is connected and can output DC power from the solar cell module 2. It is.

図1は、前記開閉器の電気的な構成を示すものである。   FIG. 1 shows the electrical configuration of the switch.

接点31は、正側の接点であり、一端が電源線L1を介して端子41に接続され、他端が電源線L3を介して端子43に接続されている。また、接点32は、負側の接点であり、一端が電源線L2を介して端子42に接続され、他端が電源線L4を介して端子44に接続されている。   The contact 31 is a positive contact, and has one end connected to the terminal 41 via the power line L1 and the other end connected to the terminal 43 via the power line L3. The contact 32 is a negative contact, and one end is connected to the terminal 42 via the power supply line L2, and the other end is connected to the terminal 44 via the power supply line L4.

電源回路25には、電源線L3およびL4間の電圧、すなわち、端子41および42間に入力される(外部)電源電圧V0が供給されている。また、電源回路25から出力される内部電源電圧V1は、制御回路10に供給されている。さらに、電源回路25から出力される内部電源電圧V2は、引き外しユニット26に供給されている。   The power supply circuit 25 is supplied with the voltage between the power supply lines L3 and L4, that is, the (external) power supply voltage V0 input between the terminals 41 and 42. The internal power supply voltage V1 output from the power supply circuit 25 is supplied to the control circuit 10. Further, the internal power supply voltage V2 output from the power supply circuit 25 is supplied to the trip unit 26.

電源線L3もしくはL4のいずれかに磁力センサ100が設けられる。この磁力センサ100は例えば電路に巻回されたコイルあるいはホール素子(あるいはコイルとホール素子を併用)で構成される。当該磁力センサ100の出力は、抽出手段11に入力され、ここで磁力センサ100の出力から「アークに起因するノイズ」の判定が容易な周波数帯域の信号を抽出する。このように抽出された信号はアーク判定手段12に入力され、アークに起因するノイズであると判定される場合は加点を、それ以外のノイズであると判定される場合は減点をする。この加点あるいは減点を繰り返して累計値が所定の閾値を越えたときノイズと判定し、ノイズ検出信号を出力するようになっている。   The magnetic force sensor 100 is provided on either the power supply line L3 or L4. The magnetic force sensor 100 is constituted by, for example, a coil or a hall element (or a combination of a coil and a hall element) wound around an electric circuit. The output of the magnetic sensor 100 is input to the extraction unit 11, and a signal in a frequency band in which it is easy to determine “noise due to arc” is extracted from the output of the magnetic sensor 100. The signal extracted in this way is input to the arc determination means 12, and when it is determined that the noise is caused by the arc, a point is added, and when it is determined that the noise is other than that, a deduction is made. This addition or deduction is repeated, and when the cumulative value exceeds a predetermined threshold, it is determined as noise and a noise detection signal is output.

図2は上記抽出手段11の一例を示すブロック図である。上記したように電源線L1または電源線L2のいずれかに磁力センサ100が設けられ、抽出手段11に入力されるようになっている。ここで磁力センサ100としては電路の磁気の変化に感応する素子であればよいが、例えばコイルあるいは、ホール素子あるいはコアとホール素子の組み合わせが用いられる。   FIG. 2 is a block diagram showing an example of the extracting means 11. As described above, the magnetic force sensor 100 is provided in either the power supply line L1 or the power supply line L2, and is input to the extraction unit 11. Here, the magnetic sensor 100 may be an element that is sensitive to a change in the magnetic field of the electric path, but for example, a coil, a Hall element, or a combination of a core and a Hall element is used.

直流回路では電流変動がないため通常コイルを使用することはない。またホール素子も磁力センサなのでアーク検知として用いることは通常の技術ではないが、本発明はアークに起因したノイズばかりでなく多種類のノイズの中からアーク特有のノイズを磁力センサ(磁気コアやホール素子)で検出する点に重要な要素がある。   In a DC circuit, since there is no current fluctuation, a coil is not normally used. In addition, since the Hall element is also a magnetic sensor, it is not a normal technique to use as arc detection. However, in the present invention, not only the noise caused by the arc but also the noise peculiar to the arc among many types of noise is detected. There is an important factor in the point of detection by the device.

抽出手段11では、計装回路111で前記磁力センサ100からの信号の内、同相ノイズを除去し、次いで、帯域フィルタ112で特定の周波数範囲(例えば1KHz〜100KHz)の信号を抽出する。アークに起因するノイズは広範な周波数帯域に拡散しているが、上記の範囲での波形パターンの解析をすると、アークに起因する特徴が見つけやすい。このように抽出された信号をレベル変換回路113で半波整流して、アーク判定手段12に入力する。   In the extraction means 11, in-phase noise is removed from the signal from the magnetic force sensor 100 by the instrumentation circuit 111, and then a signal in a specific frequency range (for example, 1 kHz to 100 kHz) is extracted by the band filter 112. The noise caused by the arc spreads over a wide frequency band, but if the waveform pattern is analyzed in the above range, it is easy to find the characteristics caused by the arc. The signal thus extracted is half-wave rectified by the level conversion circuit 113 and input to the arc determination means 12.

アーク判定手段12には、記憶手段121が設けられ、当該記憶手段121には電路で発生が予測される各種のノイズ波形(基本波形)を記憶しておく。さらに、記憶手段121には、前記基本波形に対してアークに起因して発生する確率が高い場合は、当該確率に応じた大きさの正の値(加点)を、アークに起因していない確率が高い基本波形に対しては、当該確率に応じた大きさの負の値(減点)を付加して記憶しておく。   The arc determination unit 12 is provided with a storage unit 121, and the storage unit 121 stores various noise waveforms (basic waveforms) that are predicted to occur in the electric circuit. Furthermore, if the storage means 121 has a high probability of being generated due to an arc with respect to the basic waveform, a positive value (addition point) having a magnitude corresponding to the probability is set to a probability not due to the arc. For a basic waveform having a high value, a negative value (decrease point) having a magnitude corresponding to the probability is added and stored.

前記「基本波形と加点数(減点数)」は必ずしも図形的な意味合いではなく、「周期性あり・・減点数UU」、「凪Ams以上(以下)・・減点XX」、「最初の波に対して次の波が倍以上・・加点数YY」、「最初の波に対して次の波が2分の1以上・・加点数ZZ」といったように、以下に説明する点数付与手段122の解析要素(周波数、第1波と第2波の大きさの比較等)とそれに対応する加点数あるいは減点数となる。   The “basic waveform and added points (deduction points)” do not necessarily have a graphical meaning, but “periodicity ·· UU deduction points UU”, “凪 Ams or more (below) ·· deduction points XX”, “first wave” On the other hand, the next wave is more than double .... addition point YY ", and the next wave is more than half of the first wave .... addition point ZZ. It is an analysis element (frequency, comparison of the magnitude of the first wave and the second wave, etc.) and the corresponding points added or deducted.

そして、レベル変換回路113からの入力波形が、アーク判定手段12の点数付与手段122に入力されると、所定の単位時間(例えば50ms)ごとの入力波形が前記記憶手段121に記憶された基本波形の中、どの基本波形と一致するかを判定する。次いで、演算手段123は、前記基本波形の持つ正の値(加点数)、あるいは負の値(減点数)を順次加減算する。この加点、減点を累計し、所定の閾値以上になったときにアークが発生していると判断するようになっている。   When the input waveform from the level conversion circuit 113 is input to the point assigning means 122 of the arc determination means 12, the input waveform for every predetermined unit time (for example, 50 ms) is stored in the storage means 121. Which basic waveform is matched is determined. Next, the calculation means 123 sequentially adds or subtracts a positive value (addition points) or a negative value (deduction points) of the basic waveform. The added points and deducted points are accumulated, and it is determined that an arc has occurred when a predetermined threshold value is exceeded.

ここで、アークに起因するノイズに特徴的な波形を図6、図7、図8に示す。また、アークに起因しないノイズに特徴的な波形の形状を図9、図10に示す。   Here, waveforms characteristic of noise caused by arcs are shown in FIGS. Moreover, the shape of the waveform characteristic of the noise which does not originate in an arc is shown in FIG. 9, FIG.

図6に示すように、(1)(a) 波の頂点で複数(図6では3つ)の小波がある場合、あるいは(b)大きな振幅を持つ波に続く波がさらに大きな振幅を持つ波持つ場合はアークの可能性が高い波形であり加点数を持つ。図7に示すように(2)波は小さいが所定の高さで揺らぐ現象が生じることがある。この場合も、各波に対して少しずつ加点される。(3)図8(c)に示すように、小さい波に続いて大きな波が継続している場合もアークである可能性が高いので加点数を持つ。   As shown in FIG. 6, (1) (a) when there are a plurality of (three in FIG. 6) small waves at the top of the wave, or (b) a wave following a wave having a larger amplitude has a larger amplitude. If it has, the waveform has a high possibility of arcing and has a score. As shown in FIG. 7, (2) a phenomenon that the wave is small but fluctuates at a predetermined height may occur. In this case, points are added a little for each wave. (3) As shown in FIG. 8 (c), even when a large wave continues following a small wave, there is a high possibility that it is an arc, so it has a score.

一方、図9に示すように、(4)規則的な波形は例えば蛍光灯等から発生する波形と視ることができ、減点数を持つ。更に、図10に示すように、(5)2つ対の波が周期的に出ている場合も、波形とみることができ、減点数を持つ。   On the other hand, as shown in FIG. 9, (4) a regular waveform can be regarded as a waveform generated from, for example, a fluorescent lamp, and has a deduction point. Furthermore, as shown in FIG. 10, (5) when two pairs of waves appear periodically, it can be regarded as a waveform and has a deduction point.

上記した波形以外にも多数の特徴的な波形があり、アークに起因するノイズ波形は加点数を持ち、アークに起因しない波形は減点数を持つ。点数の配分はアークに原因する波形との確率の高い波ほど正の重みが高く、低いほど小さい。逆にアークに起因する波形でない確率が高い波ほど負の重みが大きく、低いほど小さい。   In addition to the above-described waveforms, there are many characteristic waveforms. A noise waveform caused by an arc has a score, and a waveform not caused by an arc has a deduction. The distribution of points is such that the higher the probability of a wave with a waveform caused by an arc, the higher the positive weight, and the lower the value. Conversely, the higher the probability that the waveform is not caused by the arc, the higher the negative weight, and the lower the value, the smaller the waveform.

上記の構成にすると、入力波形に対して経時的に常時加減算を繰り返していることになるが、アークが発生しているときは、加算パターン(加算対象)の方が多くなり、累計が閾値を超えた時点で、アークが発生していると判断して演算手段123はアーク検出信号ARCを出力する。アークが発生していない期間は減算が続くがゼロ以下にはしないようにして、演算をそのまま継続することになる。   With the above configuration, addition / subtraction is repeated over time with respect to the input waveform. However, when an arc is generated, the addition pattern (target to be added) increases, and the cumulative value becomes the threshold value. When exceeding, it is determined that an arc has occurred, and the calculation means 123 outputs an arc detection signal ARC. The subtraction continues during the period when the arc is not generated, but the calculation is continued as it is so as not to be less than zero.

上記のように、アーク検出信号ARCが出力されるとOR判断部14を介して、引き外しユニット26が作動することになる。
以上は抽出手段11よりアーク判定手段12に入力された波形を比較してアークであるか否かを判定している。しかしながら、大きなアークは電極や線路を急速に加熱することになるので、線路を速断する必要があるのに対して、小さいアークはそれほどの即応性を要求されない。そこで、以下の処理を追加することによって、大きなアークへの前記速断性を確保できることになる。
As described above, when the arc detection signal ARC is output, the tripping unit 26 operates via the OR determination unit 14.
As described above, the waveform input from the extraction unit 11 to the arc determination unit 12 is compared to determine whether or not it is an arc. However, since a large arc heats an electrode and a line rapidly, it is necessary to quickly cut the line, whereas a small arc is not required to be so responsive. Therefore, by adding the following processing, it is possible to ensure the quick disconnection property to a large arc.

大きな波の判定は以下のようになる。抽出手段11よりアーク判定手段12の点数付与手段122に入力されるパルス(アーク信号)の発生する回数が単位時間に所定回数以上(例えば50msに50回以上)であること、更に、前記パルスの発生する間隔が不規則であることを確認することによってアークに起因するノイズであるとし、加点数を多くする。   The determination of a big wave is as follows. The number of occurrences of a pulse (arc signal) input from the extraction means 11 to the score giving means 122 of the arc determination means 12 is a predetermined number of times per unit time (for example, 50 times or more in 50 ms), and further, By confirming that the generated intervals are irregular, the noise is caused by the arc, and the number of added points is increased.

これによって、大きな(強い)アークが発生したときに、開閉器を直ちに遮断することができることになる。   Thus, when a large (strong) arc is generated, the switch can be immediately shut off.

ついで、アークに起因すると否とに関わらず小さなノイズの場合、ノイズ波形の間に凪、すなわち静かな状態が多く発生し、強いノイズの場合は逆に凪が殆ど無くなる。そこで、所定時間(例えば50ms)の凪の回数と時間を計測し、長い凪になる程減点数を多くする。具体的には、点数付与手段122に入力された電圧が所定値以下である場合、その継続時間を測定することによって前記凪の長短を判断することになる。この継続時間が短いと、凪による減点数が少なくなり、継続時間が長いと、減点数を多くする。   Then, regardless of whether it is caused by an arc, in the case of small noise, a lot of wrinkles, that is, in a quiet state, occurs between the noise waveforms, whereas in the case of strong noise, there is almost no wrinkle. Therefore, the number and times of wrinkles for a predetermined time (for example, 50 ms) are measured, and the deduction points are increased as the length of wrinkles becomes longer. Specifically, when the voltage input to the score giving means 122 is less than or equal to a predetermined value, the length of the bag is determined by measuring the duration. If the duration is short, the number of points deducted by the kite decreases, and if the duration is long, the number of points deducted increases.

これによって、抽出手段11よりアーク判定手段12に入力された信号にノイズが発生したときであっても、その後に続く凪の状態を観察して加減算をするので、結果として入力されたノイズが大きなアークに起因するものか、小さなアーク、あるいはアークに起因しないノイズであるのかの判断ができ、開閉器の無用の遮断を防止することができる。   As a result, even when noise is generated in the signal input from the extracting means 11 to the arc determining means 12, the subsequent wrinkle state is observed and addition / subtraction is performed. As a result, the input noise is large. It is possible to determine whether the noise is caused by an arc, a small arc, or noise that is not caused by an arc, and unnecessary switching of the switch can be prevented.

本発明は上記のように、電路の周辺の磁気変化が示すノイズパターンから、アークが発生しているか否かを検出するものであるが、従前と同様、端子付近の温度変化も検出して前記ノイズの検出に基づく方法と併用している。   As described above, the present invention detects whether or not an arc is generated from the noise pattern indicated by the magnetic change around the electric circuit. Used in combination with methods based on noise detection.

すなわち、温度センサ21ないし24は、サーミスタなどの半導体温度検出素子であり、それぞれ端子41ないし44の近傍に配置されており、端子の温度または端子周辺の温度を測定できるように構成されている。   That is, the temperature sensors 21 to 24 are semiconductor temperature detection elements such as thermistors, and are arranged in the vicinity of the terminals 41 to 44, respectively, so that the temperature of the terminals or the temperature around the terminals can be measured.

また、温度センサ21〜24からそれぞれ出力される測定温度T1ないしT4に相当する電流は、過熱検出回路15に入力されて測定温度T1ないしT4として認識され、過熱検出回路15は、予め定められた次の条件に基づいて過熱検出信号OHを出力する。   Further, currents corresponding to the measured temperatures T1 to T4 output from the temperature sensors 21 to 24, respectively, are input to the overheat detection circuit 15 and recognized as the measured temperatures T1 to T4, and the overheat detection circuit 15 is set in advance. The overheat detection signal OH is output based on the following conditions.

この過熱検出回路15は、測定温度T1ないしT4の何れかが、各端子に接続される電路の許容温度に応じて設定される所定の温度(例えば100℃)以上であれば過熱検出信号OHを出力する。   The overheat detection circuit 15 generates an overheat detection signal OH if any of the measured temperatures T1 to T4 is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 100 ° C.) set according to the allowable temperature of the electric circuit connected to each terminal. Output.

なお、当該過熱検出回路15は、過熱状態が所定の時間以上継続した場合に過熱検出信号OHをハイ・レベルとするのが好ましい。   The overheat detection circuit 15 preferably sets the overheat detection signal OH to a high level when the overheat state continues for a predetermined time or more.

逆接続検出回路13には、電源電圧V0が入力され、逆接続検出回路13からは、端子41および端子42に接続される直流電源の極性が逆の際に、逆接続検出信号RCが出力される。すなわち、逆接続検出回路13は、電源側端子である端子41および42に、負側(端子42)が正側(端子41)より高電位となる電源が接続されている逆接続状態を検出し、逆接続検出信号RCを出力する。例えば、逆接続検出回路13は、フォトカプラで構成され、当該フォトカプラは、一次側の発光ダイオードのアノード側が端子42(負側)に接続され、端子42の電圧が端子41の電圧より高くなる逆接続状態の場合に、発
光ダイオードが発光し、二次側のフォトトランジスタがオン状態となって、ハイ・レベルの逆接続検出信号RCを出力する。
The reverse connection detection circuit 13 receives the power supply voltage V0, and the reverse connection detection circuit 13 outputs a reverse connection detection signal RC when the polarities of the DC power supplies connected to the terminals 41 and 42 are reversed. The That is, the reverse connection detection circuit 13 detects a reverse connection state in which a power source whose negative side (terminal 42) has a higher potential than the positive side (terminal 41) is connected to the terminals 41 and 42 which are power source side terminals. The reverse connection detection signal RC is output. For example, the reverse connection detection circuit 13 is configured by a photocoupler, and the anode side of the primary side light emitting diode is connected to the terminal 42 (negative side), and the voltage at the terminal 42 is higher than the voltage at the terminal 41. In the reverse connection state, the light emitting diode emits light, the secondary phototransistor is turned on, and the high level reverse connection detection signal RC is output.

OR判断部14には、アーク検出信号ARC、過熱検出信号OH、および逆接続検出信号RCが入力されるとともに、端子45を介して制御信号CONが入力されている。さらに、OR判断部15から出力される引き外し指令信号OPは、引き外しユニット26に入力されて接点31、32を開極し、直流電力が開閉器から出力されることを防止している。   The OR determination unit 14 receives an arc detection signal ARC, an overheat detection signal OH, and a reverse connection detection signal RC, and also receives a control signal CON via a terminal 45. Further, the trip command signal OP output from the OR determination unit 15 is input to the trip unit 26 to open the contacts 31 and 32, thereby preventing DC power from being output from the switch.

上記構成によって、OR判定部14は、アーク判定手段12からアーク検出信号ARCが入力されたときに、引き外しユニット26を駆動することになる。また、温度センサ41ないし44のいずれかが所定の温度より高くなったとき、あるは、電源側より負荷側の電圧が高くなったとき(逆接続になったとき)に引き外しユニット26を駆動することになる。   With the above configuration, the OR determination unit 14 drives the trip unit 26 when the arc detection signal ARC is input from the arc determination means 12. The trip unit 26 is driven when any one of the temperature sensors 41 to 44 is higher than a predetermined temperature, or when the voltage on the load side is higher than that on the power source side (when reverse connection is established). Will do.

前述したように、アーク判定手段が、電路に発生するノイズがアークに起因する確率を加算値とし、アークに起因しない確率を減算値としてアークが発生したか否かを判断しているので、誤動作の確率が極めて小さくなる。   As described above, since the arc determination means determines whether or not an arc has occurred using the probability that the noise generated in the electric circuit is caused by the arc as an addition value and the probability that is not caused by the arc as a subtraction value, The probability of is extremely small.

なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。   In addition, the said embodiment is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.

上記実施形態では、開閉器1の適用例として、太陽光発電システムに用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。開閉器1は、例えば他の自然エネルギーを利用した小規模な発電設備や、コジェネレーション設備などの分散(型)電源に広く用いることができる。   In the said embodiment, although the case where it used for a solar power generation system was demonstrated as an application example of the switch 1, it is not limited to this. The switch 1 can be widely used for distributed (type) power sources such as small-scale power generation facilities using other natural energy and cogeneration facilities.

上記したように本発明は直流電源をもつ配電網に発生しやすいアーク放電による障害を取り除くことができるので産業上極めて有効である。   As described above, the present invention is extremely effective in the industry because it can eliminate a failure caused by arc discharge that is likely to occur in a distribution network having a DC power supply.

1 開閉器
2 太陽電池モジュール
3 パワーコンディショナ
4 負荷
5 商用交流電源
100 磁力センサ
11 抽出手段
12 アーク判定手段
13 逆接続検出回路
14 OR判断部(論理和回路)
15 過熱検出回路
21〜24 温度センサ
25 電源回路
26 引き外しユニット
31〜34 接点
41〜45 端子
L1〜L4 電源線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switch 2 Solar cell module 3 Power conditioner 4 Load 5 Commercial alternating current power supply 100 Magnetic force sensor 11 Extraction means 12 Arc determination means 13 Reverse connection detection circuit 14 OR determination part (logical sum circuit)
15 Overheat detection circuit 21-24 Temperature sensor 25 Power supply circuit 26 Trip unit 31-34 Contact 41-45 Terminal L1-L4 Power supply line

Claims (6)

直流電源につながる電源側端子と前記直流電源からの電力が出力される負荷側端子とを有する開閉器において、
前記電路の周辺の電磁波を磁力変化として検出する磁力センサと、
前記磁力センサ出力より「アークに起因するノイズ」の判定が容易な周波数帯域の信号を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段より出力される信号がアークに起因するものか否かを判定し、アークに起因するときにアーク検出信号を出力するアーク判定手段と、
前記アーク検出信号が生成された場合に、接点を開極する引き外しユニットと、
を有することを特徴とする開閉器。
In a switch having a power supply side terminal connected to a DC power supply and a load side terminal from which power from the DC power supply is output,
A magnetic force sensor for detecting electromagnetic waves around the electric circuit as a magnetic force change;
Extraction means for extracting a signal in a frequency band from which determination of “noise caused by arc” is easy from the magnetic sensor output;
Determining whether the signal output from the extraction means is caused by an arc, and an arc determination means for outputting an arc detection signal when the signal is caused by an arc;
A tripping unit for opening a contact when the arc detection signal is generated;
The switch characterized by having.
前記磁力センサが磁気コア、電磁波を検知出来る半導体素子または磁気コアと半導体素子の組み合わせである請求項1に記載の開閉器。   The switch according to claim 1, wherein the magnetic sensor is a magnetic core, a semiconductor element capable of detecting electromagnetic waves, or a combination of a magnetic core and a semiconductor element. 前記抽出手段に磁力センサの出力から所定の周波数を抽出し、アーク判定手段に出力される帯域フィルタが設けられる請求項1又は2に記載の開閉器。   The switch according to claim 1 or 2, wherein the extraction means is provided with a bandpass filter that extracts a predetermined frequency from the output of the magnetic force sensor and outputs it to the arc determination means. 前記アーク判定手段は、
所定時間での前記抽出手段の出力がアークに起因する確率の高いときはその確率に応じた加点数を、アークに起因しない確率の高いときはその確率に応じた減点数を順次に累積し、累積値が所定の閾値になったときにアークである旨の信号を出力する求項1〜3のいずれかに記載の開閉器。
The arc determination means includes
When there is a high probability that the output of the extraction means at a predetermined time is caused by an arc, the number of points added according to the probability is accumulated, and when there is a high probability that the output is not caused by an arc, a deduction point according to the probability is sequentially accumulated, The switch according to any one of claims 1 to 3, which outputs a signal indicating an arc when the accumulated value reaches a predetermined threshold value.
前記アーク判定手段は、前記判定の基準になる波形を記憶手段に記憶しておき、当該基準の波形と入力された波形を比較して前記加点数、減点数を決定する請求項4に記載の開閉器。   5. The arc determination unit according to claim 4, wherein the arc determination unit stores a waveform serving as a reference for the determination in a storage unit, and compares the reference waveform with the input waveform to determine the added points and deduct points. Switch. 前記入力された波形の凪を検出し、所定時間での凪の発生回数と長さに応じて減点数を決定する請求項4または5に記載の開閉器。   The switch according to claim 4 or 5, wherein a wrinkle of the input waveform is detected, and a deduction point is determined according to the number of occurrences and the length of the wrinkle in a predetermined time.
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