WO2023281696A1 - 漏電センサおよび電路保護システム - Google Patents

漏電センサおよび電路保護システム Download PDF

Info

Publication number
WO2023281696A1
WO2023281696A1 PCT/JP2021/025779 JP2021025779W WO2023281696A1 WO 2023281696 A1 WO2023281696 A1 WO 2023281696A1 JP 2021025779 W JP2021025779 W JP 2021025779W WO 2023281696 A1 WO2023281696 A1 WO 2023281696A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
excitation
output
circuit
current
magnetic
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/025779
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊彦 宮内
泰行 岡田
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2021564252A priority Critical patent/JP7005824B1/ja
Priority to DE112021007937.9T priority patent/DE112021007937T5/de
Priority to KR1020237039894A priority patent/KR20230174255A/ko
Priority to CN202180099489.0A priority patent/CN117501139A/zh
Priority to PCT/JP2021/025779 priority patent/WO2023281696A1/ja
Publication of WO2023281696A1 publication Critical patent/WO2023281696A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/183—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core
    • G01R15/185—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core with compensation or feedback windings or interacting coils, e.g. 0-flux sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/04—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using the flux-gate principle
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values

Definitions

  • This application relates to earth leakage sensors and circuit protection systems.
  • a fluxgate sensor is known as a minute current sensor for both AC and DC.
  • the magnetic core is alternately excited by a coil, and from the difference between the time when the core is magnetically saturated and the detection coil does not generate an output, and the time when the core is not saturated and the detection coil generates an output, The magnetic field to be measured, that is, the current value of the object to be measured is measured.
  • a ground leakage sensor using a fluxgate sensor secures high-speed response by setting the AC excitation frequency as high as several hundred Hz or more (see, for example, Patent Document 1).
  • the current measured by the leakage sensor using the fluxgate sensor is a two-phase or three-phase balanced current
  • two or three current wires to be measured pass through the magnetic core of the leakage sensor. Therefore, it is necessary to ensure that the inner diameter of the magnetic core of the earth leakage sensor is, for example, at least twice the diameter of the current wire to be measured. Furthermore, when the rated current of the current wire to be measured is large, the diameter of the current wire to be measured must be increased, and the inner diameter of the magnetic core must be increased. If the inner diameter of the magnetic core is increased, it is necessary to increase the cross-sectional area of the magnetic core in order to ensure the mechanical strength of the magnetic core. become
  • the present application has been made to solve the above-mentioned problems. Intended to provide a protection system.
  • An earth leakage sensor disclosed in the present application is an earth leakage sensor that detects an earth leakage in a current line to be measured, and includes a magnetic core through which the current line to be measured passes, an exciting coil wound around the magnetic core, a magnetic A detection coil wound around the body core, a magnetic sensor that detects the excitation magnetic field generated by the excitation coil, an oscillation circuit that generates an excitation signal whose fundamental frequency is the excitation frequency, the output of the magnetic sensor and the output of the oscillation circuit An excitation circuit that applies excitation current to the excitation coil based on the output of the oscillation circuit and the output of the unbalance judgment circuit, and an excitation frequency that is determined from the output voltage of the detection coil. and an output circuit that amplifies the output of the filter circuit.
  • the positive/negative asymmetry of the excitation magnetic field in the state where the balanced current is flowing in the current line to be measured is determined, and a control signal is generated. Either the positive or negative amplitude of is made smaller than the original magnitude, or the positive or negative offset current is superimposed on the excitation current.
  • the unbalance determination circuit determines that a balanced current flows in the current line to be measured from the excitation magnetic field and the excitation signal obtained from the magnetic sensor in a state where the balanced current is flowing in the current line to be measured. Based on the control signal, the excitation circuit reduces either the positive or negative amplitude of the excitation current to a smaller value than the original amplitude or the excitation current. Since either a positive or negative offset current is superimposed on the current, erroneous detection of electric leakage can be suppressed when a large current and a high frequency are required for the exciting current and the exciting magnetic field becomes asymmetrical between positive and negative.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an earth leakage detector of the earth leakage sensor according to Embodiment 1;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the output voltage of the detection coil in a state in which no electrical leakage occurs;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an output voltage of a detection coil in a state where electric leakage is occurring;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a first example in which the positive and negative excitation magnetic fields are asymmetrical in a state in which no leakage occurs;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a second example in which the excitation magnetic field is positive and negative and asymmetrical in a state where no leakage occurs;
  • 1 is a diagram showing configurations of an earth leakage sensor and an electric circuit protection system according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a flow chart for explaining the operation of the imbalance determination circuit according to the first embodiment; It is a figure which shows the result of having performed the fast Fourier transform with respect to the output signal of a magnetic sensor. It is a figure which shows the result of having performed the fast Fourier transform with respect to the output signal of a magnetic sensor.
  • FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of magnetic sensors of the earth leakage sensor according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of magnetic sensors of the earth leakage sensor according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of magnetic sensors of the earth leakage sensor according to Embodiment 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of an earth leakage sensor and an electric circuit protection system according to Embodiment 2;
  • 9 is a flow chart for explaining the operation of the imbalance determination circuit according to the second embodiment;
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of hardware of an imbalance determination circuit according to Embodiments 1 and 2;
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an earth leakage detector 10 of an earth leakage sensor according to Embodiment 1.
  • the earth leakage detection unit 10 is a fluxgate sensor, and includes an annular magnetic core 11, an excitation coil 12 wound around the magnetic core 11, and a winding wound around the magnetic core 11.
  • a detection coil 13 is provided. Current measurement is performed by passing a current line to be measured, which is a measurement target, through the magnetic core 11 .
  • the winding of the excitation coil 12 and the winding of the detection coil 13 are wound only around a part of the magnetic core 11, but they are respectively wound around the entire circumference of the magnetic core 11. may
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the output voltage of the detection coil 13 when a balanced current is flowing through the current line to be measured, that is, when no leakage occurs.
  • the upper left diagram in FIG. 2 is the magnetization curve of the magnetic core, that is, the BH curve, which is the change in magnetic flux density with respect to the applied magnetic field.
  • a voltage is generated in the detecting coil 13 while the magnetic core 11 is not magnetically saturated, and no voltage is generated while the magnetic core 11 is magnetically saturated. Since the magnetization curve of the magnetic material is symmetrical with respect to the origin, the state in which no voltage is generated in the detection coil 13 is repeated at twice the cycle of the excitation magnetic field when no leakage occurs.
  • Fig. 3 is a diagram for explaining the output voltage of the detection coil 13 in a state where an electric leakage occurs in the current line to be measured.
  • the dotted line indicates the value in the state where no electric leakage occurs
  • the solid line indicates the value in the state where electric leakage occurs.
  • the magnetic field due to the leakage is superimposed on the excitation magnetic field due to the occurrence of the leakage current
  • the upper right diagram of FIG. There is a difference in the time saturated with As a result, in the lower right diagram of FIG. 3, there is a difference between the time when the voltage is generated and the time when it is not generated.
  • the period of the time difference is twice the excitation frequency, and the time difference is proportional to the leakage current value.
  • the magnetic sensor detects the excitation magnetic field instead of the interlinking magnetic flux of the magnetic core 11 . Therefore, the output of the magnetic sensor has a waveform as shown in the lower left diagram of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a first case in which the positive and negative excitation magnetic fields are asymmetrical in a state in which no leakage occurs.
  • the dotted line indicates the value when the exciting magnetic field is positive and negative and symmetrical
  • the solid line indicates the value when the exciting magnetic field is positive and negative and asymmetrical.
  • the time for the core magnetic flux linkage to saturate on the negative side is shorter than the time for the core magnetic flux linkage to saturate on the positive side.
  • the time during which no voltage is generated in the detection coil 13 changes. Since the leakage is detected by detecting the difference between the time when the voltage is generated in the detection coil 13 and the time when the voltage is not generated, it is assumed that the leakage has occurred even though the leakage has not occurred. In other words, the asymmetry of the excitation magnetic field causes a measurement error of electric leakage.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a second example in which the positive and negative excitation magnetic fields are asymmetrical in a state in which a balanced current is flowing in the current line to be measured, that is, in a state in which no leakage occurs.
  • the dotted line indicates the value when the exciting magnetic field is positive and negative and symmetrical
  • the solid line indicates the value when the exciting magnetic field is positive and negative and asymmetrical.
  • the lower left diagram of FIG. 5 shows an example in which a positive offset is superimposed on the excitation magnetic field and the positive excitation magnetic field is saturated. This is the case, for example, when the positive excitation magnetic field is limited by the rated maximum value of the excitation power supply.
  • the core interlinking magnetic flux shown in the upper right diagram of FIG. 5 becomes the same as that shown in the upper right diagram of FIG. It will be the same as shown in the lower right figure. As a result, it is determined that an electric leakage current is occurring.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the earth leakage sensor 1 and the circuit protection system according to Embodiment 1.
  • the leakage sensor 1 includes a magnetic core 11 , an exciting coil 12 , a detecting coil 13 , a magnetic sensor 14 , an imbalance determining circuit 15 , an exciting circuit 16 , an oscillator circuit 17 , a filter circuit 18 and an output circuit 19 .
  • a current wire 30 to be measured, which is an object to be measured by the leakage sensor 1 passes through the magnetic core 11 .
  • the oscillation circuit 17 generates an excitation signal having an excitation frequency as a fundamental frequency, and outputs the excitation signal to the excitation circuit 16 and the imbalance determination circuit 15 .
  • the filter circuit 18 acquires the excitation signal from the oscillation circuit 17, extracts the second harmonic component, which is the frequency component twice the excitation frequency, from the output voltage of the detection coil 13, and outputs it.
  • the second harmonic component which is the output of the filter circuit 18, corresponds to the difference between the time when the voltage of the detection coil 13 is generated and the time when it is not generated.
  • the output circuit 19 amplifies the output of the filter circuit 18 by a factor set according to the sensor rating and outputs it.
  • the magnification set according to the sensor rating is the sensor output per unit current and corresponds to the sensor sensitivity.
  • the electric circuit protection system includes an earth leakage sensor 1, a relay unit 20 and a protection circuit 21.
  • the relay unit 20 monitors the output of the output circuit 19 of the earth leakage sensor 1 to determine whether or not there is an earth leakage.
  • the current line 30 to be measured is cut off to protect the load equipment connected to the current line 30 to be measured from abnormalities in the electric circuit.
  • the relay unit 20 determines that an electric leak has occurred, for example, when the output of the output circuit 19 exceeds a predetermined threshold value.
  • the magnetic sensor 14 detects the exciting magnetic field generated by the exciting coil 12 .
  • the magnetic sensor may be, for example, a Hall element, a magnetoresistive effect element, a magneto-impedance element, or the like produced using a semiconductor process, or may be a coil capable of detecting an alternating magnetic field.
  • a factor that affects the excitation magnetic field is the uniformity of windings in the excitation coil.
  • the exciting coil 12 is a coil called a toroidal coil that winds toward the inside or outside of an annular core. If the winding is evenly wound, the magnetic flux generated by the exciting current is confined within the coil. is applied.
  • the leakage sensor 1 does not predict the excitation magnetic field from the excitation current, but detects the excitation magnetic field by the magnetic sensor 14 .
  • the imbalance determination circuit 15 determines whether there is a balanced current in the current line 30 to be measured based on the excitation signal from the oscillation circuit 17 and the excitation magnetic field obtained from the magnetic sensor 14 when the current line 30 to be measured has a balanced current.
  • a control signal is generated by determining the positive/negative asymmetry of the excitation magnetic field in the flowing state, and the generated control signal is output to the excitation circuit 16 .
  • the excitation circuit 16 Based on the output of the unbalance determination circuit 15, the excitation circuit 16 reduces the amplitude of either the positive or negative signal of the excitation current from its original magnitude, or offsets the excitation current to either the positive or the negative. As a result, the excitation magnetic field becomes positive and negative symmetrical.
  • the unbalance determination circuit 15 detects the current from the magnetic sensor 14 to the exciting coil in a state in which a balanced current is flowing through the current line 30 to be measured, that is, in a state in which a rated current is supplied to the current line 30 to be measured without leakage.
  • Information on the excitation magnetic field generated at 12 is acquired, and an excitation signal is acquired from the oscillation circuit 17 . Since the exciting magnetic field generated in the exciting coil 12 is a differential value of the exciting current generated from the exciting signal, the exciting signal and the exciting magnetic field have a phase difference of about 90 degrees.
  • the unbalance determination circuit 15 synchronously detects the signal of the excitation magnetic field with a signal obtained by shifting the phase of the excitation signal by 90 degrees, and determines the positive/negative asymmetry of the waveform of the excitation magnetic field. Since the frequency of the excitation magnetic field is uniquely determined by the excitation circuit 16, the unbalance determination circuit 15 performs Fourier transform on the output of the magnetic sensor 14 to determine the waveform distortion based on the intensity of harmonics other than the fundamental wave. , the positive and negative asymmetry of the waveform of the excitation magnetic field may be determined. It should be noted that the unbalance determination circuit 15 does not determine the positive/negative asymmetry of the waveform of the exciting magnetic field when the earth leakage sensor 1 is detecting the earth leakage.
  • the waveform of the excitation current output from the excitation circuit 16 is positive and negative, the waveform of the excitation magnetic field is positive and negative, as shown in the lower left diagram of FIG. be able to.
  • either the positive or negative value of the exciting current may be distorted due to the influence of power source noise of the exciting circuit 16, and the waveform of the exciting magnetic field may become asymmetrical between the positive and negative values.
  • the imbalance determination circuit 15 detects the asymmetry of the exciting magnetic field, it outputs a control signal corresponding to the positive/negative asymmetry of the exciting magnetic field to the exciting circuit 16.
  • the exciting circuit 16 determines whether the exciting current is positive or negative. Reduce the amplitude of the signal or offset the excitation current either positively or negatively. It should be noted that the excitation circuit 16 does not change the amount by which the amplitude of the excitation current is reduced and the amount of offset superimposed on the excitation current when the leakage sensor 1 is detecting a leakage.
  • FIG. 4 an example in which the unbalance determination circuit 15 detects that the magnitude of the negative magnetic field and the magnitude of the positive magnetic field of the excitation magnetic field are different as the asymmetry of the excitation magnetic field will be described.
  • the imbalance determination circuit 15 detects that the negative magnetic field of the excitation magnetic field has become smaller than the positive magnetic field as indicated by the solid line in the lower left diagram of FIG.
  • a control signal is output to the excitation circuit 16 to indicate that the positive amplitude of the excitation current should be made smaller than the original amplitude.
  • the excitation circuit 16 receives the control signal indicating that the positive amplitude of the exciting current is to be made smaller than the original amplitude, and makes the positive amplitude of the exciting current smaller than the original amplitude.
  • the unbalance determination circuit 15 confirms that the excitation magnetic field is symmetrical, the positive and negative symmetry of the excitation magnetic field is maintained by fixing the control amount in the excitation circuit 16 .
  • the unbalance determination circuit 15 detects that a positive offset is superimposed on the excitation magnetic field as the asymmetry of the excitation magnetic field
  • the imbalance determination circuit 15 outputs to the excitation circuit 16 a control signal indicating that a negative offset current should be superimposed on the excitation current.
  • the excitation circuit 16 receives the control signal indicating to superimpose the negative offset current on the excitation current, and superimposes the negative offset current on the excitation current, so that the excitation magnetic field becomes positive and negative symmetrical.
  • the unbalance determination circuit 15 confirms that the excitation magnetic field is symmetrical, the positive and negative symmetry of the excitation magnetic field is maintained by fixing the control amount in the excitation circuit 16 .
  • FIG. 7 is a flow chart for explaining the operation of the imbalance determination circuit 15 according to the first embodiment.
  • the imbalance determination circuit 15 acquires the output of the magnetic sensor 14 and the output of the oscillation circuit 17, and proceeds to step S02.
  • step S02 the imbalance determination circuit 15 acquires the positive amplitude and negative amplitude of the output of the magnetic sensor 14, and proceeds to step S03.
  • step S02 for example, the excitation frequency, which is the frequency of the excitation signal, is obtained from the output of the oscillation circuit 17 obtained in step S01. By obtaining the peak value on the negative side, the positive amplitude and negative amplitude of the output of the magnetic sensor 14 are obtained.
  • step S03 the imbalance determination circuit 15 determines whether the difference between the positive amplitude and the negative amplitude of the output of the magnetic sensor 14 is equal to or less than a threshold value. If the difference between the positive amplitude and the negative amplitude is equal to or less than the threshold, the process proceeds to step S07, and if the difference between the positive amplitude and the negative amplitude exceeds the threshold, the process proceeds to step S04.
  • step S04 the imbalance determination circuit 15 determines whether the positive amplitude of the output of the magnetic sensor 14 is greater than the negative amplitude. If the positive amplitude is greater than the negative amplitude, proceed to step S05, and if the positive amplitude is smaller than the negative amplitude, proceed to step S06.
  • step S05 the imbalance determination circuit 15 outputs to the excitation circuit 16 a control signal that makes the positive amplitude of the excitation current smaller than the original amplitude, and the process returns to step S01.
  • the exciting circuit 16 receives a control signal that reduces the positive amplitude of the exciting current from its original magnitude, and reduces the positive amplitude of the exciting current by a predetermined magnitude.
  • step S06 the imbalance determination circuit 15 outputs to the excitation circuit 16 a control signal that makes the negative amplitude of the excitation current smaller than the original amplitude, and the process returns to step S01.
  • the exciting circuit 16 receives a control signal that reduces the negative amplitude of the exciting current to a smaller magnitude than the original, and reduces the negative amplitude of the exciting current by a predetermined amount.
  • step S07 the imbalance determination circuit 15 performs fast Fourier transform, that is, FFT processing on the output signal of the magnetic sensor 14 for one cycle of the excitation signal, acquires the integer-order harmonics of the excitation frequency, and step S08.
  • step S08 the imbalance determination circuit 15 determines whether the magnitude of the specific order harmonic component of the integer-order harmonics obtained in step S07 is equal to or less than a threshold value. If the magnitude of the harmonic component of the specific order is below the threshold, the operation of the unbalance determination circuit 15 is terminated, and if the magnitude of the harmonic component of the specific order exceeds the threshold, the process proceeds to step S09.
  • FIG. 8 is a diagram showing the result of performing fast Fourier transform on the output signal of the magnetic sensor 14, and the lower left diagram of FIG. 5 in the second case where the excitation magnetic field shown in FIG. shows the result of performing a fast Fourier transform on the excitation magnetic field indicated by the solid line in .
  • FIG. 8 shows integer-order harmonics with respect to the excitation frequency of the output signal of the magnetic sensor 14 for one cycle of the excitation signal, obtained in step S07 of FIG.
  • the horizontal axis indicates the harmonic order
  • the vertical axis indicates the intensity of the harmonic at each harmonic order on a logarithmic axis.
  • step S08 it is possible to estimate the magnitude of the offset superimposed on the excitation magnetic field by determining whether the magnitude of any of the fifth or lower harmonic components is equal to or less than the threshold value.
  • FIG. 9 is a diagram showing the result of performing fast Fourier transform on the output signal of the magnetic sensor 14, and the lower left diagram of FIG. 4 in the first case where the excitation magnetic field shown in FIG. shows the result of performing a fast Fourier transform on the excitation magnetic field indicated by the solid line in .
  • the horizontal axis indicates the harmonic order
  • the vertical axis indicates the intensity of the harmonic at each harmonic order on a logarithmic axis.
  • black triangles indicate a case where the difference between the positive and negative amplitudes of the excitation magnetic field is large
  • white circles indicate a case where the difference between the positive and negative amplitudes of the excitation magnetic field is medium.
  • a black square indicates a case where the difference between the positive amplitude and the negative amplitude of the excitation magnetic field is small.
  • the excitation magnetic field is positive and negative and asymmetrical in FIG.
  • the harmonic intensity decrease monotonically depending on the magnitude of the difference from the amplitude of . Therefore, for example, in step S02 shown in FIG. 7, the Fourier transform is performed as shown in step S07, and in step S03, it is determined whether the harmonic intensity decreases monotonously and the harmonic intensity of a specific order is equal to or less than a threshold value.
  • the imbalance determination circuit 15 determines whether the positive amplitude of the output of the magnetic sensor 14 is greater than the negative amplitude. If the positive amplitude is greater than the negative amplitude, proceed to step S10, and if the positive amplitude is less than the negative amplitude, proceed to step S11. In step S10, the unbalance determination circuit 15 outputs to the excitation circuit 16 a control signal for superimposing a negative offset current on the excitation current, and the process returns to step S01. Upon receiving the control signal for superimposing a negative offset current on the excitation current, the excitation circuit 16 superimposes a predetermined amount of negative offset current on the excitation current.
  • step S11 the imbalance determination circuit 15 outputs to the excitation circuit 16 a control signal for superimposing a positive offset current on the excitation current, and the process returns to step S01.
  • the excitation circuit 16 Upon receiving the control signal for superimposing a positive offset current on the excitation current, the excitation circuit 16 superimposes a positive offset current of a predetermined magnitude on the excitation current.
  • steps S02 and S07 the output signal of the magnetic sensor 14 for one cycle of the excitation signal is processed.
  • a high-speed storage device may be provided to acquire the output signal of the magnetic sensor 14 for several cycles and process the averaged signal.
  • FIG. 10, 11 and 12 are diagrams showing the arrangement of the magnetic sensor 14 of the earth leakage sensor 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 10, 11 and 12 the detection coil 13 is omitted, and the magnetic core 11, excitation coil 12 and magnetic sensor 14 are shown.
  • the excitation coil 12 is a toroidal coil wound around the magnetic core 11 .
  • a toroidal coil does not leak the magnetic field to the outside of the coil.
  • the magnetic sensor 14 since the magnetic sensor 14 is provided between the magnetic core 11 and the exciting coil 12, the magnetic sensor 14 can detect the exciting magnetic field.
  • an opening is provided in a part of the magnetic core 11 so that the magnetic core 11 is exposed without being wound around the exciting coil 12, and the magnetic sensor 14 is provided in the opening. Since the magnetic field leaks at the opening of the toroidal coil, even if the space for arranging the magnetic sensor 14 cannot be secured between the magnetic core 11 and the excitation coil 12, the magnetic sensor can be arranged by providing the opening. and the excitation magnetic field can be detected.
  • the magnetic core 11 is partially provided with a notch to form a magnetic gap. Since the magnetic field induced in the magnetic core 11 by the exciting current concentrates and leaks in the notch portion which is the magnetic gap, the magnetic sensor 14 provided in the notch portion of the magnetic core 11 reduces the excitation magnetic field. can be detected. Since a larger magnetic field leaks as the interval between the cutouts becomes narrower, the excitation magnetic field can be accurately measured by making the interval between the cutouts narrower.
  • the earth leakage sensor 1 is an earth leakage sensor 1 that detects an earth leakage in the current line 30 to be measured, and includes the magnetic core 11 through which the current line 30 to be measured penetrates, and the magnetic core 11 11, a detection coil 13 wound around a magnetic core 11, a magnetic sensor 14 for detecting the excitation magnetic field generated from the excitation coil 12, and an excitation signal having an excitation frequency as a fundamental frequency. , an unbalance determination circuit 15 that generates and outputs a control signal from the output of the magnetic sensor 14 and the output of the oscillation circuit 17, and the output of the oscillation circuit 17 and the output of the unbalance determination circuit 15.
  • an excitation circuit 16 for applying an excitation current to the excitation coil 12, a filter circuit 18 for extracting a frequency component twice the excitation frequency from the output voltage of the detection coil 13, and an output circuit 19 for amplifying the output of the filter circuit.
  • the unbalance determination circuit 15 determines that a balanced current is flowing through the current line 30 under measurement based on the excitation magnetic field and the excitation signal obtained from the magnetic sensor 14 in a state where a balanced current is flowing through the current line 30 under measurement. Based on the control signal, the excitation circuit 16 reduces either the positive or negative amplitude of the excitation current to a smaller value than the original amplitude or reduces the excitation current.
  • FIG. 13 is a diagram showing configurations of an earth leakage sensor 1a and an electric circuit protection system according to the second embodiment.
  • the circuit 16a is provided, and the output circuit 19 is provided as the output circuit 19a.
  • Other configurations of the leakage sensor 1a according to the second embodiment are the same as those of the leakage sensor 1 according to the first embodiment.
  • the relay unit 20 and the protection circuit 21 are the same as in the first embodiment.
  • the excitation circuit 16 a applies an excitation current to the excitation coil 12 based on the excitation signal from the oscillation circuit 17 .
  • the unbalance determination circuit 15a determines whether the excitation magnetic field obtained from the magnetic sensor 14 is positive or negative asymmetrically in a state in which a balanced current is flowing in the current line 30 under measurement, that is, in a state in which no leakage occurs in the current line 30 under measurement. Asymmetry is determined, and a control signal corresponding to the determined asymmetry is output to the output circuit 19a.
  • the unbalance determination circuit 15a does not determine the asymmetry between the positive and negative sides of the waveform of the excitation magnetic field when the leakage sensor 1a is detecting leakage.
  • the output circuit 19a obtains a corrected output by correcting the output of the filter circuit 18 based on the control signal output from the imbalance determination circuit 15a, amplifies the corrected output by a factor set according to the sensor rating, and outputs the corrected output. do.
  • FIG. 14 is a flowchart for explaining the operation of the imbalance determination circuit 15a according to the second embodiment.
  • the imbalance determination circuit 15a acquires the output of the magnetic sensor 14 and the output of the oscillation circuit 17, and proceeds to steps S22 and S25.
  • the imbalance determination circuit 15a acquires the positive amplitude and negative amplitude of the output of the magnetic sensor 14, and proceeds to step S23.
  • the imbalance determination circuit 15a determines whether the difference between the positive amplitude and the negative amplitude of the output of the magnetic sensor 14 is equal to or less than a threshold value.
  • step S24 the imbalance determination circuit 15a generates a correction value for the output circuit 19a to correct the output of the filter circuit 18, and the process proceeds to step S28.
  • step S24 how the output of the output circuit 19a changes in accordance with the value of the difference between the positive amplitude and the negative amplitude of the output of the magnetic sensor 14 is measured in advance, and a correction for those changes is performed.
  • the correction value may be stored in a storage device, and the imbalance determination circuit 15a may read the correction value according to the magnitude of the difference between the positive amplitude and the negative amplitude from the storage device. Further, in step S24, the imbalance determination circuit 15a may generate a correction value that sets the output of the output circuit 19a to 0, for example.
  • step S25 the imbalance determination circuit 15a performs fast Fourier transform, that is, FFT processing on the output signal of the magnetic sensor 14 for one cycle of the excitation signal, obtains the integer-order harmonics with respect to the excitation frequency, and step S26. proceed to In step S26, the unbalance determination circuit 15a determines whether the magnitude of the specific order harmonic component of the integer order harmonics obtained in step S25 is equal to or less than a threshold value. If the magnitude of the harmonic component of the specific order is equal to or less than the threshold, the process proceeds to step S28, and if the magnitude of the harmonic component of the specific order exceeds the threshold, the process proceeds to step S27.
  • fast Fourier transform that is, FFT processing on the output signal of the magnetic sensor 14 for one cycle of the excitation signal
  • step S26 the unbalance determination circuit 15a determines whether the magnitude of the specific order harmonic component of the integer order harmonics obtained in step S25 is equal to or less than a threshold value. If the magnitude of the harmonic component of the specific order is equal to or less
  • step S27 the imbalance determination circuit 15a generates a correction value for the output circuit 19a to correct the output of the filter circuit 18, and the process proceeds to step S28.
  • step S27 how the output of the output circuit 19a changes in accordance with the value of the harmonic component of a specific order obtained by FFT-processing the output of the magnetic sensor 14 is measured in advance.
  • the correction value may be stored in a storage device, and the imbalance determination circuit 15a may read the correction value according to the magnitude of the harmonic component from the storage device. Further, in step S27, the imbalance determination circuit 15a may generate a correction value that sets the output of the output circuit 19a to 0, for example.
  • step S28 the imbalance determination circuit 15a checks whether a correction value has been generated in at least one of steps S24 and S27, and if a correction value has been generated, outputs the correction value as a control signal to the circuit. 19a to end the operation of the imbalance determination circuit 15a.
  • the output circuit 19a receives the control signal from the unbalance determination circuit 15a, obtains a corrected output by correcting the output of the filter circuit 18 based on the correction value, and amplifies the corrected output by a factor set according to the sensor rating. Output.
  • the output circuit 19a obtains a corrected output by, for example, adding a correction value to the output of the filter circuit 18 or multiplying the output of the filter circuit 18 by the correction value.
  • the earth leakage sensor 1a is an earth leakage sensor 1a that detects an earth leakage in the current line 30 to be measured, and includes the magnetic core 11 through which the current line 30 to be measured passes, and the magnetic core 11 11, a detection coil 13 wound around a magnetic core 11, a magnetic sensor 14 for detecting the excitation magnetic field generated from the excitation coil 12, and an excitation signal having an excitation frequency as a fundamental frequency.
  • an oscillating circuit 17 that generates an excitation current to the exciting coil 12 based on the output of the magnetic sensor 14 and the output of the oscillating circuit 17, and an imbalance determination circuit 15a that generates and outputs a control signal from the output of the oscillating circuit 17; , a filter circuit 18 for extracting a frequency component twice the excitation frequency from the output voltage of the detection coil 13, and an output circuit 19a for amplifying the output of the filter circuit.
  • the output circuit 19a Based on the control signal, the output circuit 19a corrects the output of the filter circuit 18 to obtain a corrected output, and amplifies and outputs the corrected output. It is possible to suppress erroneous detection of electric leakage when current and high frequency are required and the excitation magnetic field is positive and negative and asymmetrical.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of hardware of the imbalance determination circuit 15 in the first embodiment and the imbalance determination circuit 15a in the second embodiment.
  • the unbalance determination circuits 15 and 15a are implemented by a processor 40 such as a CPU (Central Processing Unit) that executes programs stored in the memory 50.
  • FIG. Memory 50 is also used as a temporary storage device in each process executed by processor 40 .
  • a plurality of processing circuits may work together to perform the functions described above.
  • the above functions may be realized by dedicated hardware.
  • the dedicated hardware may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof.
  • the processor 40 is a CPU, a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), etc., or a combination thereof. It is a thing.
  • the memory 50 is, for example, RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, non-volatile or volatile semiconductor memory such as EPROM (Erasable Programmable ROM), magnetic disk, optical disk, or a combination thereof. It is a thing.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory non-volatile or volatile semiconductor memory such as EPROM (Erasable Programmable ROM), magnetic disk, optical disk, or a combination thereof. It is a thing.
  • Processor 40 and memory 50 are bussed together.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

励磁磁界が正負で非対称となった場合における漏電の誤検出を抑制する漏電センサである。　アンバランス判定回路（１５）は、被測定電流線（３０）に平衡電流が流れている状態において磁気センサ（１４）から取得した励磁磁界と励磁信号とから、被測定電流線（３０）に平衡電流が流れている状態における励磁磁界の正負の非対称性を判定して制御信号を生成し、励磁回路（１６）は、制御信号をもとに励磁電流の正負いずれかの振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは励磁電流に正負いずれかのオフセット電流を重畳する。

Description

漏電センサおよび電路保護システム
　本願は、漏電センサおよび電路保護システムに関するものである。
　交流および直流の双方の微小電流センサとして、フラックスゲートセンサが知られている。フラックスゲートセンサでは、磁性体コアをコイルで交流励磁し、コアが磁気飽和して検出コイルに出力が生じない時間と、コアが未飽和で検出コイルに出力が生じている時間との差分から、計測磁界、すなわち、測定対象の電流値を計測する。フラックスゲートセンサを用いた漏電センサでは、交流励磁周波数を数百Ｈｚ以上と高く設定することにより、高速応答性を確保している（例えば、特許文献１参照）。
実開昭５９－９２５３２号公報
　フラックスゲートセンサを用いた漏電センサによって測定する電流は、２相または３相の平衡電流であるため、漏電センサの磁性体コアに貫通させる被測定電流線は２本または３本となる。よって、漏電センサの磁性体コアの内径は、例えば、被測定電流線の直径の２倍以上を確保する必要がある。さらに、被測定電流線の定格電流が大きい場合は、被測定電流線の径を太くする必要があり、磁性体コアの内径を大きくする必要がある。磁性体コアの内径を大きくすると、磁性体コアの機械的強度を確保するために磁性体コアの断面積を大きくする必要があり、結果として磁性体コアの体積が大きくなり、磁性体コアが大型化する。
　大型化した磁性体コアを十分に磁気飽和させるためには、大きな励磁電流が必要となるため、大きな電流を出力することができる電源が必要となる。しかし、限られたサイズで漏電センサを実現する場合には、内蔵する電源のサイズが制限され、大きな電流を出力するときに励磁電流が不安定となることがある。また、励磁電流に大きい電流と高い周波数が要求される場合は、励磁電流がさらに不安定となり、励磁磁界が正負で非対称となることがある。フラックスゲートセンサを用いた漏電センサにおいては、励磁磁界が正負で非対称となると、正負のそれぞれの磁界において検出コイル出力が飽和する時間に差異が生じるため、漏電が発生していないにもかかわらず漏電が発生していると誤って検出してしまうという課題があった。
　本願は、上述の課題を解決するためになされたものであり、励磁電流に大きい電流と高い周波数が要求され励磁磁界が正負で非対称となった場合における漏電の誤検出を抑制する漏電センサおよび電路保護システムを提供することを目的とする。
　本願に開示される漏電センサは、被測定電流線における漏電を検出する漏電センサであって、被測定電流線が貫通された磁性体コアと、磁性体コアに巻き回された励磁コイルと、磁性体コアに巻き回された検出コイルと、励磁コイルから発生する励磁磁界を検出する磁気センサと、励磁周波数を基本周波数とする励磁信号を発生する発振回路と、磁気センサの出力および発振回路の出力から制御信号を生成して出力するアンバランス判定回路と、発振回路の出力およびアンバランス判定回路の出力をもとに励磁コイルに励磁電流を印加する励磁回路と、検出コイルの出力電圧から励磁周波数の２倍の周波数の成分を取り出すフィルタ回路と、フィルタ回路の出力を増幅する出力回路とを備え、アンバランス判定回路は、被測定電流線に平衡電流が流れている状態において磁気センサから取得した励磁磁界と励磁信号とから、被測定電流線に平衡電流が流れている状態における励磁磁界の正負の非対称性を判定して制御信号を生成し、励磁回路は、制御信号をもとに励磁電流の正負いずれかの振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは励磁電流に正負いずれかのオフセット電流を重畳することを特徴とする。
　本願に開示される漏電センサは、アンバランス判定回路は、被測定電流線に平衡電流が流れている状態において磁気センサから取得した励磁磁界と励磁信号とから、被測定電流線に平衡電流が流れている状態における励磁磁界の正負の非対称性を判定して制御信号を生成し、励磁回路は、制御信号をもとに励磁電流の正負いずれかの振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは励磁電流に正負いずれかのオフセット電流を重畳するので、励磁電流に大きい電流と高い周波数が要求され励磁磁界が正負で非対称となった場合における漏電の誤検出を抑制することができる。
実施の形態１による漏電センサの漏電検出部の構成を示す図である。 漏電が発生していない状態における検出コイルの出力電圧を説明するための図である。 漏電が発生している状態における検出コイルの出力電圧を説明するための図である。 漏電が発生していない状態において励磁磁界が正負で非対称となった第一の事例を説明するための図である。 漏電が発生していない状態において励磁磁界が正負で非対称となった第二の事例を説明するための図である。 実施の形態１による漏電センサおよび電路保護システムの構成を示す図である。 実施の形態１におけるアンバランス判定回路の動作を説明するフローチャートである。 磁気センサの出力信号に対して高速フーリエ変換を行った結果を示す図である。 磁気センサの出力信号に対して高速フーリエ変換を行った結果を示す図である。 実施の形態１による漏電センサの磁気センサの配置を示す図である。 実施の形態１による漏電センサの磁気センサの配置を示す図である。 実施の形態１による漏電センサの磁気センサの配置を示す図である。 実施の形態２による漏電センサおよび電路保護システムの構成を示す図である。 実施の形態２におけるアンバランス判定回路の動作を説明するフローチャートである。 実施の形態１および実施の形態２におけるアンバランス判定回路のハードウェアの一例を示す模式図である。
　以下、本願を実施するための実施の形態に係る漏電センサおよび電路保護システムについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１による漏電センサの漏電検出部１０の構成を示す図である。漏電検出部１０は、フラックスゲートセンサであり、円環状の磁性体コア１１と、磁性体コア１１に巻線が巻き回された励磁コイル１２と、磁性体コア１１に巻線が巻き回された検出コイル１３とを備えている。磁性体コア１１に計測対象である被測定電流線を貫通させることにより、電流計測を行う。なお、図１において、励磁コイル１２の巻線および検出コイル１３の巻線が、磁性体コア１１の一部にのみ巻き回されているが、それぞれ、磁性体コア１１の全周にわたって巻き回されてもよい。
　フラックスゲートセンサの動作原理について、図２および図３を用いて説明する。図２は、被測定電流線に平衡電流が流れている状態、すなわち、漏電が発生していない状態における検出コイル１３の出力電圧について説明するための図である。図２の左上の図は、磁性体コアの磁化曲線、すなわち、印加磁界に対する磁束密度の変化であるＢ－Ｈ曲線である。励磁コイル１２に正弦波の励磁電流を通電することにより、図２の左下の図に示すような励磁磁界が磁性体コア１１に印加される。磁性体コア１１は、図２の左上の図に示すような磁気特性を持っているため、図２の右上の図に示すように、磁性体コア１１の鎖交磁束であるコア鎖交磁束が周期的に磁気飽和する。検出コイル１３には、磁性体コア１１の鎖交磁束によって図２の右下の図に示すような検出コイル誘起電圧が誘起される。検出コイル１３には、磁性体コア１１が磁気飽和していない期間に電圧が発生し、磁性体コア１１が磁気飽和している期間には電圧が発生しない。磁性体の磁化曲線が原点対象のため、漏電が発生していない状態においては、励磁磁界の２倍の周期で検出コイル１３に電圧が発生しない状態が繰り返される。
　図３は、被測定電流線に漏電が発生している状態における検出コイル１３の出力電圧について説明するための図である。図３のそれぞれの図においては、点線は漏電が発生していない状態の値を示しており、実線は漏電が発生している状態の値を示している。図３の左下の図において漏電の発生によって励磁磁界に漏電起因の磁界が重畳されており、図３の右上の図において漏電の発生によって正側の磁界で飽和している時間と負側の磁界で飽和している時間に差異が生じている。その結果、図３の右下の図において、電圧が発生する時間と発生しない時間に差が生じる。時間差の周期は励磁周波数の２倍であり、時間の差は漏電電流値に比例する。
　漏電検出部１０に励磁コイル１２から発生する励磁磁界を検出する磁気センサを取り付けた場合、磁気センサは磁性体コア１１の鎖交磁束ではなく励磁磁界を検出する。そのため、磁気センサの出力は、漏電の有無あるいは磁性体コア１１の磁気特性に関係なく、図２の左下の図に示すような波形となる。
　次に、被測定電流線に平衡電流が流れている状態、すなわち、被測定電流線に漏電が発生していない状態において、励磁コイル１２に通電する励磁電流に大きい電流と高い周波数が要求され、励磁磁界が正負で非対称となった場合について説明する。図４は、漏電が発生していない状態において励磁磁界が正負で非対称となった第一の事例を説明するための図である。図４のそれぞれの図においては、点線は励磁磁界が正負で対称である場合の値を示しており、実線は励磁磁界が正負で非対称となった場合の値を示している。図４の左下の図では、励磁磁界の負側磁界が正側磁界に対して小さくなった例を示している。図４の右上の図において、コア鎖交磁束が正側で飽和する時間に比べて、コア鎖交磁束が負側で飽和する時間が短くなっている。その結果、図４の右下の図において、検出コイル１３に電圧が発生しない時間に変化が生じている。検出コイル１３に電圧が発生する時間と発生しない時間の差異を検出することにより漏電を検出するので、漏電が発生していないにもかかわらず、漏電が発生したとみなされてしまう。すなわち、励磁磁界の非対称性が、漏電の計測誤差を生じさせることとなる。
　図５は、被測定電流線に平衡電流が流れている状態、すなわち、漏電が発生していない状態において、励磁磁界が正負で非対称となった第二の事例を説明するための図である。図５のそれぞれの図においては、点線は励磁磁界が正負で対称である場合の値を示しており、実線は励磁磁界が正負で非対称となった場合の値を示している。図５の左下の図では、励磁磁界に正方向のオフセットが重畳され、さらに、正方向の励磁磁界が飽和している例を示している。これは、例えば、正側の励磁磁界が励磁電源の定格の最大値で制限されているような場合である。このとき、図５の右上の図に示されるコア鎖交磁束は図３の右上の図に示されるものと同じになり、図５の右下の図に示される検出コイル誘起電圧は図３の右下の図に示されるものと同じになる。その結果、漏電電流が発生しているように判断されてしまう。
　図６は、実施の形態１による漏電センサ１および電路保護システムの構成を示す図である。漏電センサ１は、磁性体コア１１、励磁コイル１２、検出コイル１３、磁気センサ１４、アンバランス判定回路１５、励磁回路１６、発振回路１７、フィルタ回路１８および出力回路１９を備えている。漏電センサ１の測定対象である被測定電流線３０は、磁性体コア１１を貫通している。発振回路１７は、励磁周波数を基本周波数とする励磁信号を発生し、励磁回路１６およびアンバランス判定回路１５に出力する。フィルタ回路１８は、発振回路１７から励磁信号を取得し、検出コイル１３の出力電圧から励磁周波数の２倍の周波数の成分である第２高調波成分を取り出して出力する。フィルタ回路１８の出力である第２高調波成分は、検出コイル１３の電圧が発生する時間と発生しない時間の差異に対応するものである。出力回路１９は、フィルタ回路１８の出力をセンサ定格に応じて設定した倍率で増幅して出力する。ここで、センサ定格に応じて設定した倍率は、単位電流当たりのセンサ出力であり、センサ感度に相当するものである。
　実施の形態１による電路保護システムは、漏電センサ１、リレーユニット２０および保護回路２１を備えている。リレーユニット２０は、漏電センサ１の出力回路１９の出力を監視して漏電の有無を判定し、漏電が発生したと判定された場合は、遮断器あるいは開閉器などの保護回路２１を制御して被測定電流線３０を遮断し、被測定電流線３０に接続された負荷機器を電路異常から保護する。リレーユニット２０は、例えば、出力回路１９の出力があらかじめ定められたしきい値を超えたときに、漏電が発生したと判定する。
　磁気センサ１４は、励磁コイル１２から発生する励磁磁界を検出する。磁気センサは、例えば、ホール素子、磁気抵抗効果素子、磁気インピーダンス素子など半導体プロセスを用いて作成されたものでもよく、交流磁界を検出できるコイルでもよい。励磁磁界に影響を与える要素として、励磁コイルにおける巻線の均一性が挙げられる。磁性体コア１１に被測定電流線３０を貫通させる形態の漏電センサ１においては、励磁コイル１２はトロイダルコイルと呼ばれる円環状のコアの内側あるいは外側に向かって巻線をしていくコイルである。巻線が均一に巻かれていれば、励磁電流によって生じた磁束はコイル内に閉じ込められるので、励磁磁界は励磁コイル１２に流れる励磁電流に比例し、かつ磁性体コア１１に一様に励磁磁界が印加される。しかしながら、巻線が不均一で、局所的に巻線間隔に疎密が生じる場合、巻線が疎になった箇所ではコイルの外に磁束が漏洩してしまうので、励磁電流と励磁磁界とが比例しない、あるいは、局所的に励磁磁界の大小が生じる。一般的に、トロイダルコイルでは巻線の均一性を確保するのが難しく、巻線の不均一性は不可避である。そのため、漏電センサ１においては、励磁電流から励磁磁界を予測するのではなく、磁気センサ１４によって励磁磁界を検出する。
　アンバランス判定回路１５は、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態において磁気センサ１４から取得した励磁磁界と、発振回路１７からの励磁信号とから、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態おける励磁磁界の正負の非対称性を判定して制御信号を生成し、生成した制御信号を励磁回路１６に出力する。励磁回路１６は、アンバランス判定回路１５の出力をもとに、励磁電流の正負いずれかの信号の振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは励磁電流を正負いずれかにオフセットする。これにより、励磁磁界が正負対称となる。
　次に、アンバランス判定回路１５の動作について説明する。アンバランス判定回路１５は、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態、すなわち、被測定電流線３０に漏電が発生しておらず定格電流を通電した状態において、磁気センサ１４から励磁コイル１２に発生する励磁磁界の情報を取得し、発振回路１７から励磁信号を取得する。励磁コイル１２に発生する励磁磁界は、励磁信号から生成した励磁電流の微分値となるため、励磁信号と励磁磁界はおよそ９０度の位相差を生じる。よって、アンバランス判定回路１５では、励磁信号の位相を９０度ずらした信号で励磁磁界の信号を同期検波し、励磁磁界の波形の正負の非対称性を判定する。励磁磁界の周波数は励磁回路１６によって一義に決まるため、アンバランス判定回路１５では、磁気センサ１４の出力をフーリエ変換するなどして、基本波以外の高調波の強度で波形ひずみを判定することにより、励磁磁界の波形の正負の非対称性を判定してもよい。なお、アンバランス判定回路１５は、漏電センサ１において漏電を検出しているときには励磁磁界の波形の正負の非対称性を判定しない。
　励磁回路１６から出力される励磁電流の波形が正負で対称となっているときは、例えば、図２の左下の図に示すように励磁磁界の波形が正負で対称となり、正確に漏電を検出することができる。しかし、励磁回路１６の電源ノイズ等の影響によって励磁電流の正負のいずれか一方の値にひずみが生じ、励磁磁界の波形が正負で非対称となることがある。アンバランス判定回路１５において励磁磁界の非対称を検出したときには、励磁磁界の正負非対称性に応じた制御信号を励磁回路１６に出力し、制御信号を受け取った励磁回路１６は励磁電流の正負いずれかの信号の振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは励磁電流を正負いずれかにオフセットする。なお、励磁回路１６は、漏電センサ１において漏電を検出しているときには、励磁電流の振幅を小さくする量および励磁電流に重畳するオフセットの量は変更しない。
　図４を用いて、アンバランス判定回路１５において励磁磁界の非対称性として励磁磁界の負側磁界の大きさと正側磁界の大きさとが異なることを検出した場合の例について説明する。例えば、アンバランス判定回路１５において、図４の左下の図の実線で示したように励磁磁界の負側磁界が正側磁界に対して小さくなったことを検出したときには、アンバランス判定回路１５は励磁電流の正側の振幅をもとの大きさよりも小さくすることを示す制御信号を励磁回路１６に出力する。励磁電流の正側の振幅をもとの大きさよりも小さくすることを示す制御信号を受信した励磁回路１６は、励磁電流の正側の振幅をもとの大きさよりも小さくする。アンバランス判定回路１５において励磁磁界が対称となったことを確認できたときには、励磁回路１６における制御量を固定することにより、励磁磁界の正負対称が維持される。
　図５を用いて、アンバランス判定回路１５において励磁磁界の非対称性として励磁磁界に正方向のオフセットが重畳されていることを検出した場合の例について説明する。例えば、アンバランス判定回路１５において、図５の左下の図の実線で示したように励磁磁界に正方向のオフセットが重畳されさらに正方向の励磁磁界が飽和していることを検出したときは、アンバランス判定回路１５は励磁電流に負のオフセット電流を重畳することを示す制御信号を励磁回路１６に出力する。励磁電流に負のオフセット電流を重畳することを示す制御信号を受信した励磁回路１６は、励磁電流に負側のオフセット電流を重畳することにより、励磁磁界が正負対称となる。アンバランス判定回路１５において励磁磁界が対称となったことを確認できたときには、励磁回路１６における制御量を固定することにより、励磁磁界の正負対称が維持される。
　図７は、実施の形態１におけるアンバランス判定回路１５の動作を説明するフローチャートである。ここでは、発振回路１７の出力が正弦波であるときの例を説明する。ステップＳ０１では、アンバランス判定回路１５は、磁気センサ１４の出力と発振回路１７の出力とを取得して、ステップＳ０２に進む。ステップＳ０２では、アンバランス判定回路１５は、磁気センサ１４の出力の正の振幅と負の振幅を取得し、ステップＳ０３に進む。ステップＳ０２では、例えば、ステップＳ０１において取得した発振回路１７の出力から励磁信号の周波数である励磁周波数を求め、励磁信号の１周期分の時間において、磁気センサ１４の出力の正側のピーク値と負側のピーク値を求めることにより、磁気センサ１４の出力の正の振幅と負の振幅を取得する。
　ステップＳ０３では、アンバランス判定回路１５は、磁気センサ１４の出力の正の振幅と負の振幅との差がしきい値以下かどうかを判断する。正の振幅と負の振幅との差がしきい値以下の場合はステップＳ０７に進み、正の振幅と負の振幅との差がしきい値を超える場合はステップＳ０４に進む。
　ステップＳ０４では、アンバランス判定回路１５は、磁気センサ１４の出力の正の振幅が負の振幅よりも大きいかどうかを判断する。正の振幅が負の振幅よりも大きい場合はステップＳ０５に進み、正の振幅が負の振幅よりも小さい場合はステップＳ０６に進む。ステップＳ０５では、アンバランス判定回路１５は、励磁電流の正の振幅をもとの大きさよりも小さくする制御信号を励磁回路１６に出力して、ステップＳ０１に戻る。励磁電流の正の振幅をもとの大きさよりも小さくする制御信号を受信した励磁回路１６は、励磁電流の正の振幅をあらかじめ定められた大きさだけ小さくする。ステップＳ０６では、アンバランス判定回路１５は、励磁電流の負の振幅をもとの大きさよりも小さくする制御信号を励磁回路１６に出力して、ステップＳ０１に戻る。励磁電流の負の振幅をもとの大きさよりも小さくする制御信号を受信した励磁回路１６は、励磁電流の負の振幅をあらかじめ定められた大きさだけ小さくする。
　ステップＳ０７では、アンバランス判定回路１５は、励磁信号の１周期分の磁気センサ１４の出力信号に対して高速フーリエ変換すなわちＦＦＴの処理を行い、励磁周波数に対する整数次高調波を取得し、ステップＳ０８に進む。ステップＳ０８では、アンバランス判定回路１５は、ステップＳ０７で求めた整数次高調波の特定の次数の高調波成分の大きさがしきい値以下かどうかを判断する。特定の次数の高調波成分の大きさがしきい値以下の場合はアンバランス判定回路１５の動作を終了し、特定の次数の高調波成分の大きさがしきい値を超える場合はステップＳ０９に進む。
　図８は、磁気センサ１４の出力信号に対して高速フーリエ変換を行った結果を示す図であり、図５に示す励磁磁界が正負で非対称となった第二の事例における図５の左下の図において実線で示された励磁磁界に対して高速フーリエ変換を行った結果を示している。図８は、図７のステップＳ０７において得られる、励磁信号の１周期分の磁気センサ１４の出力信号の励磁周波数に対する整数次高調波である。図８において、横軸は高調波次数を示しており、縦軸はそれぞれの高調波次数における高調波の強度を対数軸で示している。図８において、黒い三角は励磁磁界に重畳された正方向のオフセットが大きい場合を示しており、白い丸は励磁磁界に重畳された正方向のオフセットが中程度の場合を示しており、黒い四角は励磁磁界に重畳された正方向のオフセットが小さい場合を示している。高調波次数ごとの高調波強度は周期的に変化しているが、励磁磁界に重畳されたオフセットの大きさによってその周期が異なっている。しかし、５次以下の高調波は、オフセットが小さくなると高調波強度が一様に小さくなっている。よって、ステップＳ０８では、５次以下のいずれかの高調波成分の大きさがしきい値以下かどうかを判断することにより、励磁磁界に重畳されたオフセットの大きさを推定することができる。
　図９は、磁気センサ１４の出力信号に対して高速フーリエ変換を行った結果を示す図であり、図４に示す励磁磁界が正負で非対称となった第一の事例における図４の左下の図において実線で示された励磁磁界に対して高速フーリエ変換を行った結果を示している。図９において、横軸は高調波次数を示しており、縦軸はそれぞれの高調波次数における高調波の強度を対数軸で示している。図９において、黒い三角は励磁磁界の正側の振幅と負側の振幅との差が大きい場合を示しており、白い丸は励磁磁界の正側の振幅と負側の振幅との差が中程度の場合を示しており、黒い四角は励磁磁界の正側の振幅と負側の振幅との差が小さい場合を示している。図４に示す励磁磁界が正負で非対称となった第一の事例に示すように、励磁磁界が飽和せずに正側の振幅と負側の振幅とが異なる場合、正側の振幅と負側の振幅との差の大きさによって単調に高調波強度が減少する傾向がみられる。したがって、例えば、図７に示すステップＳ０２においてステップＳ０７に示したようにフーリエ変換を行い、ステップＳ０３において単調に高調波強度が減少し特定の次数の高調波強度がしきい値以下かどうかを判断してもよい。
　図７のステップＳ０９では、アンバランス判定回路１５は、磁気センサ１４の出力の正の振幅が負の振幅よりも大きいかどうかを判断する。正の振幅が負の振幅よりも大きい場合はステップＳ１０に進み、正の振幅が負の振幅よりも小さい場合はステップＳ１１に進む。ステップＳ１０では、アンバランス判定回路１５は、励磁電流に負のオフセット電流を重畳する制御信号を励磁回路１６に出力して、ステップＳ０１に戻る。励磁電流に負のオフセット電流を重畳する制御信号を受信した励磁回路１６は、励磁電流にあらかじめ定められた大きさの負のオフセット電流を重畳する。ステップＳ１１では、アンバランス判定回路１５は、励磁電流に正のオフセット電流を重畳する制御信号を励磁回路１６に出力して、ステップＳ０１に戻る。励磁電流に正のオフセット電流を重畳する制御信号を受信した励磁回路１６は、励磁電流にあらかじめ定められた大きさの正のオフセット電流を重畳する。以上の動作により、励磁回路１６から出力される励磁電流が補正され、磁性体コア１１に印加される励磁磁界の正負の非対称が解消される。
　なお、ステップＳ０２およびステップＳ０７において励磁信号の１周期分の磁気センサ１４の出力信号に対して処理を行うとしたが、測定環境起因の電磁ノイズの影響を排除するため、例えば、半導体メモリなどの高速記憶装置を備えて数周期分の磁気センサ１４の出力信号を取得して平均化した信号に対して処理を行ってもよい。
　図１０、図１１および図１２は、実施の形態１による漏電センサ１の磁気センサ１４の配置を示す図である。図１０、図１１および図１２において、検出コイル１３は省略しており、磁性体コア１１、励磁コイル１２および磁気センサ１４を示している。励磁コイル１２は、磁性体コア１１を取り囲むように巻き回されたトロイダルコイルである。トロイダルコイルでは、コイルの外側に磁界が漏洩しない。図１０に示す例では、磁性体コア１１と励磁コイル１２との間に磁気センサ１４が備えられたことで、磁気センサ１４によって励磁磁界を検出することができる。
　図１１に示す例では、磁性体コア１１の一部において励磁コイル１２に巻かれずに磁性体コア１１が露出した開口部を設け、開口部に磁気センサ１４が備えられている。トロイダルコイルでは開口部において磁界が漏洩するため、磁性体コア１１と励磁コイル１２との間に磁気センサ１４を配置する空間が確保できない場合であっても、開口部を設けることにより磁気センサを配置することができ、励磁磁界を検出することができる。
　図１２に示す例では、磁性体コア１１の一部に切り欠き部を設けて磁気ギャップを形成している。磁気ギャップである切り欠き部においては励磁電流によって磁性体コア１１に誘起された磁界が集中して漏洩するので、磁性体コア１１の切り欠き部に磁気センサ１４が備えられたことにより、励磁磁界を検出することができる。なお、切り欠きの間隔を狭くするほど大きな磁界が漏洩するため、切り欠きの間隔を狭くすることにより励磁磁界を精度よく計測することができる。
　以上のように、実施の形態１による漏電センサ１は、被測定電流線３０における漏電を検出する漏電センサ１であって、被測定電流線３０が貫通された磁性体コア１１と、磁性体コア１１に巻き回された励磁コイル１２と、磁性体コア１１に巻き回された検出コイル１３と、励磁コイル１２から発生する励磁磁界を検出する磁気センサ１４と、励磁周波数を基本周波数とする励磁信号を発生する発振回路１７と、磁気センサ１４の出力および発振回路１７の出力から制御信号を生成して出力するアンバランス判定回路１５と、発振回路１７の出力およびアンバランス判定回路１５の出力をもとに励磁コイル１２に励磁電流を印加する励磁回路１６と、検出コイル１３の出力電圧から励磁周波数の２倍の周波数の成分を取り出すフィルタ回路１８と、フィルタ回路の出力を増幅する出力回路１９とを備え、アンバランス判定回路１５は、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態において磁気センサ１４から取得した励磁磁界と励磁信号とから、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態における励磁磁界の正負の非対称性を判定して制御信号を生成し、励磁回路１６は、制御信号をもとに励磁電流の正負いずれかの振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは励磁電流に正負いずれかのオフセット電流を重畳するので、励磁電流に大きい電流と高い周波数が要求され励磁磁界が正負で非対称となった場合における漏電の誤検出を抑制することができる。
実施の形態２．
　図１３は、実施の形態２による漏電センサ１ａおよび電路保護システムの構成を示す図である。図１３に示す実施の形態２による漏電センサ１ａを図６に示す実施の形態１による漏電センサ１と比較すると、アンバランス判定回路１５がアンバランス判定回路１５ａになっており、励磁回路１６が励磁回路１６ａになっており、出力回路１９が出力回路１９ａになっている。実施の形態２による漏電センサ１ａの他の構成は、実施の形態１による漏電センサ１の構成と同じである。また、リレーユニット２０および保護回路２１も、実施の形態１と同じである。
　励磁回路１６ａは、発振回路１７からの励磁信号をもとに励磁コイル１２に励磁電流を印加する。アンバランス判定回路１５ａは、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態、すなわち、被測定電流線３０に漏電が発生していない状態において、磁気センサ１４から取得した励磁磁界の正負の非対称性を判定し、判定した非対称性に応じた制御信号を出力回路１９ａに出力する。なお、アンバランス判定回路１５ａは、漏電センサ１ａにおいて漏電を検出しているときには励磁磁界の波形の正負の非対称性を判定しない。出力回路１９ａは、アンバランス判定回路１５ａの出力である制御信号をもとにフィルタ回路１８の出力を補正して補正出力を求め、補正出力をセンサ定格に応じて設定した倍率で増幅して出力する。
　図１４は、実施の形態２におけるアンバランス判定回路１５ａの動作を説明するフローチャートである。ステップＳ２１では、アンバランス判定回路１５ａは、磁気センサ１４の出力と発振回路１７の出力とを取得して、ステップＳ２２およびステップＳ２５に進む。ステップＳ２２では、アンバランス判定回路１５ａは、磁気センサ１４の出力の正の振幅と負の振幅を取得し、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、アンバランス判定回路１５ａは、磁気センサ１４の出力の正の振幅と負の振幅との差がしきい値以下かどうかを判断する。正の振幅と負の振幅との差がしきい値以下の場合はステップＳ２８に進み、正の振幅と負の振幅との差がしきい値を超える場合はステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、アンバランス判定回路１５ａは、出力回路１９ａがフィルタ回路１８の出力を補正するための補正値を生成し、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２４では、磁気センサ１４の出力の正の振幅と負の振幅との差の値に応じて出力回路１９ａの出力がどのように変化するかをあらかじめ測定し、それらの変化を補正するための補正値を記憶装置に保存し、アンバランス判定回路１５ａが正の振幅と負の振幅との差の大きさに応じた補正値を記憶装置から読み出してもよい。また、ステップＳ２４では、アンバランス判定回路１５ａは、例えば、出力回路１９ａの出力を０にするような補正値を生成してもよい。
　ステップＳ２５では、アンバランス判定回路１５ａは、励磁信号の１周期分の磁気センサ１４の出力信号に対して高速フーリエ変換すなわちＦＦＴの処理を行い、励磁周波数に対する整数次高調波を取得し、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、アンバランス判定回路１５ａは、ステップＳ２５で求めた整数次高調波の特定の次数の高調波成分の大きさがしきい値以下かどうかを判断する。特定の次数の高調波成分の大きさがしきい値以下の場合はステップＳ２８に進み、特定の次数の高調波成分の大きさがしきい値を超える場合はステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では、アンバランス判定回路１５ａは、出力回路１９ａがフィルタ回路１８の出力を補正するための補正値を生成し、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２７では、磁気センサ１４の出力をＦＦＴ処理した特定の次数の高調波成分の値に応じて出力回路１９ａの出力がどのように変化するかをあらかじめ測定し、それらの変化を補正するための補正値を記憶装置に保存し、アンバランス判定回路１５ａが高調波成分の大きさに応じた補正値を記憶装置から読み出してもよい。また、ステップＳ２７では、アンバランス判定回路１５ａは、例えば、出力回路１９ａの出力を０にするような補正値を生成してもよい。
　ステップＳ２８では、アンバランス判定回路１５ａは、ステップＳ２４およびステップＳ２７の少なくともいずれか一方で補正値が生成されているかを確認し、補正値が生成されている場合は補正値を制御信号として出力回路１９ａに出力し、アンバランス判定回路１５ａの動作を終了する。アンバランス判定回路１５ａから制御信号を受け取った出力回路１９ａは、補正値をもとにフィルタ回路１８の出力を補正した補正出力を求め、補正出力をセンサ定格に応じて設定した倍率で増幅して出力する。出力回路１９ａは、例えば、フィルタ回路１８の出力に補正値を加算する、あるいは、フィルタ回路１８の出力に補正値を乗算することによって、補正出力を求める。
　以上のように、実施の形態２による漏電センサ１ａは、被測定電流線３０における漏電を検出する漏電センサ１ａであって、被測定電流線３０が貫通された磁性体コア１１と、磁性体コア１１に巻き回された励磁コイル１２と、磁性体コア１１に巻き回された検出コイル１３と、励磁コイル１２から発生する励磁磁界を検出する磁気センサ１４と、励磁周波数を基本周波数とする励磁信号を発生する発振回路１７と、磁気センサ１４の出力および発振回路１７の出力から制御信号を生成して出力するアンバランス判定回路１５ａと、発振回路１７の出力をもとに励磁コイル１２に励磁電流を印加する励磁回路１６ａと、検出コイル１３の出力電圧から励磁周波数の２倍の周波数の成分を取り出すフィルタ回路１８と、フィルタ回路の出力を増幅する出力回路１９ａとを備え、アンバランス判定回路１５ａは、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態において磁気センサ１４から取得した励磁磁界と励磁信号とから、被測定電流線３０に平衡電流が流れている状態における
励磁磁界の正負の非対称性を判定して制御信号を生成し、出力回路１９ａは、制御信号をもとにフィルタ回路１８の出力を補正して補正出力を求め、補正出力を増幅して出力するので、励磁電流に大きい電流と高い周波数が要求され励磁磁界が正負で非対称となった場合における漏電の誤検出を抑制することができる。
　図１５は、実施の形態１におけるアンバランス判定回路１５および実施の形態２におけるアンバランス判定回路１５ａのハードウェアの一例を示す模式図である。アンバランス判定回路１５、１５ａは、メモリ５０に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ４０によって実現される。メモリ５０は、プロセッサ４０が実行する各処理における一時記憶装置としても使用される。また、複数の処理回路が連携して上記機能を実行してもよい。さらに、専用のハードウェアによって上記機能を実現してもよい。
　専用のハードウェアによって上記機能を実現する場合は、専用のハードウェアは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、または、これらを組み合わせたものである。プロセッサ４０およびメモリ５０によって上記機能を実現する場合は、プロセッサ４０はＣＰＵであり、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）など、あるいは、これらを組み合わせたものである。メモリ５０は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、または、これらを組み合わせたものである。プロセッサ４０およびメモリ５０は、互いにバス接続されている。
　本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
　したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
　１、１ａ　漏電センサ、１０　漏電検出部、１１　磁性体コア、１２　励磁コイル、１３　検出コイル、１４　磁気センサ、１５、１５ａ　アンバランス判定回路、１６、１６ａ　励磁回路、１７　発振回路、１８　フィルタ回路、１９、１９ａ　出力回路、２０　リレーユニット、２１　保護回路、３０　被測定電流線、４０　プロセッサ、５０　メモリ。

Claims (6)

  1. 　被測定電流線における漏電を検出する漏電センサであって、
    　前記被測定電流線が貫通された磁性体コアと、
    　前記磁性体コアに巻き回された励磁コイルと、
    　前記磁性体コアに巻き回された検出コイルと、
    　前記励磁コイルから発生する励磁磁界を検出する磁気センサと、
    　励磁周波数を基本周波数とする励磁信号を発生する発振回路と、
    　前記磁気センサの出力および前記発振回路の出力から制御信号を生成して出力するアンバランス判定回路と、
    　前記発振回路の出力および前記アンバランス判定回路の出力をもとに前記励磁コイルに励磁電流を印加する励磁回路と、
    　前記検出コイルの出力電圧から前記励磁周波数の２倍の周波数の成分を取り出すフィルタ回路と、
    　前記フィルタ回路の出力を増幅する出力回路とを備え、
    　前記アンバランス判定回路は、前記被測定電流線に平衡電流が流れている状態において前記磁気センサから取得した前記励磁磁界と前記励磁信号とから、前記被測定電流線に平衡電流が流れている状態における前記励磁磁界の正負の非対称性を判定して前記制御信号を生成し、
    　前記励磁回路は、前記制御信号をもとに前記励磁電流の正負いずれかの振幅をもとの大きさよりも小さくするあるいは前記励磁電流に正負いずれかのオフセット電流を重畳することを特徴とする漏電センサ。
  2. 　前記磁気センサは、前記磁性体コアと前記励磁コイルとの間に備えられたことを特徴とする請求項１に記載の漏電センサ。
  3. 　前記磁気センサは、前記磁性体コアが前記励磁コイルに巻かれずに前記磁性体コアが露出した開口部に備えられたことを特徴とする請求項１に記載の漏電センサ。
  4. 　前記磁性体コアは切り欠き部を有し、
    　前記磁気センサは前記切り欠き部に備えられたことを特徴とする請求項１に記載の漏電センサ。
  5. 　請求項１から４のいずれか１項に記載の漏電センサと、
    　前記出力回路の出力から漏電の有無を判定するリレーユニットと、
    　前記リレーユニットにおいて漏電が発生したと判定されたときに前記被測定電流線を遮断する保護回路とを備えた電路保護システム。
  6. 　被測定電流線における漏電を検出する漏電センサであって、
    　前記被測定電流線が貫通された磁性体コアと、
    　前記磁性体コアに巻き回された励磁コイルと、
    　前記磁性体コアに巻き回された検出コイルと、
    　前記励磁コイルから発生する励磁磁界を検出する磁気センサと、
    　励磁周波数を基本周波数とする励磁信号を発生する発振回路と、
    　前記磁気センサの出力および前記発振回路の出力から制御信号を生成して出力するアンバランス判定回路と、
    　前記発振回路の出力をもとに前記励磁コイルに励磁電流を印加する励磁回路と、
    　前記検出コイルの出力電圧から前記励磁周波数の２倍の周波数の成分を取り出すフィルタ回路と、
    　前記フィルタ回路の出力を増幅する出力回路とを備え、
    　前記アンバランス判定回路は、前記被測定電流線に平衡電流が流れている状態において前記磁気センサから取得した前記励磁磁界と前記励磁信号とから、前記被測定電流線に平衡電流が流れている状態における前記励磁磁界の正負の非対称性を判定して前記制御信号を生成し、
    　前記出力回路は、前記制御信号をもとに前記フィルタ回路の出力を補正して補正出力を求め、前記補正出力を増幅して出力することを特徴とする漏電センサ。
PCT/JP2021/025779 2021-07-08 2021-07-08 漏電センサおよび電路保護システム WO2023281696A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021564252A JP7005824B1 (ja) 2021-07-08 2021-07-08 漏電センサおよび電路保護システム
DE112021007937.9T DE112021007937T5 (de) 2021-07-08 2021-07-08 Leckstromsensor und schutzsystem für einen elektrischen pfad
KR1020237039894A KR20230174255A (ko) 2021-07-08 2021-07-08 누전 센서 및 전로 보호 시스템
CN202180099489.0A CN117501139A (zh) 2021-07-08 2021-07-08 漏电传感器以及电路保护系统
PCT/JP2021/025779 WO2023281696A1 (ja) 2021-07-08 2021-07-08 漏電センサおよび電路保護システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/025779 WO2023281696A1 (ja) 2021-07-08 2021-07-08 漏電センサおよび電路保護システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023281696A1 true WO2023281696A1 (ja) 2023-01-12

Family

ID=80624123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/025779 WO2023281696A1 (ja) 2021-07-08 2021-07-08 漏電センサおよび電路保護システム

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7005824B1 (ja)
KR (1) KR20230174255A (ja)
CN (1) CN117501139A (ja)
DE (1) DE112021007937T5 (ja)
WO (1) WO2023281696A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013061322A (ja) * 2011-08-25 2013-04-04 Mitsubishi Electric Corp 直流電流検出装置
JP2014235086A (ja) * 2013-06-03 2014-12-15 三菱電機株式会社 電流検出装置
JP2015068725A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 東日本旅客鉄道株式会社 電流検出装置及びこれを備えた変電設備
JP2015194508A (ja) * 2010-08-24 2015-11-05 レム アンテレクチュアル プロペルティ エスアー トロイダルフラックスゲート電流変換器
JP2018091626A (ja) * 2015-04-16 2018-06-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 漏電検出装置
JP2019012004A (ja) * 2017-06-30 2019-01-24 日置電機株式会社 電流検出装置および測定装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5992532U (ja) 1982-12-10 1984-06-23 東北金属工業株式会社 漏電検出器
JPH06201731A (ja) * 1992-12-25 1994-07-22 Nippondenso Co Ltd 磁気平衡型電流測定装置
JP6201731B2 (ja) 2013-12-24 2017-09-27 新日鐵住金株式会社 オーステナイト系耐熱鋳造合金

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015194508A (ja) * 2010-08-24 2015-11-05 レム アンテレクチュアル プロペルティ エスアー トロイダルフラックスゲート電流変換器
JP2013061322A (ja) * 2011-08-25 2013-04-04 Mitsubishi Electric Corp 直流電流検出装置
JP2014235086A (ja) * 2013-06-03 2014-12-15 三菱電機株式会社 電流検出装置
JP2015068725A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 東日本旅客鉄道株式会社 電流検出装置及びこれを備えた変電設備
JP2018091626A (ja) * 2015-04-16 2018-06-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 漏電検出装置
JP2019012004A (ja) * 2017-06-30 2019-01-24 日置電機株式会社 電流検出装置および測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN117501139A (zh) 2024-02-02
KR20230174255A (ko) 2023-12-27
JPWO2023281696A1 (ja) 2023-01-12
JP7005824B1 (ja) 2022-01-24
DE112021007937T5 (de) 2024-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8896306B2 (en) Method and apparatus for detecting a magnetic characteristic variable in a core
JP5943768B2 (ja) 直流電流検出装置
JP6060278B2 (ja) 鋼板の内部欠陥検出装置及び方法
JP6188430B2 (ja) 電流検出装置
JP5308500B2 (ja) 地磁気センサ
JP2013124875A (ja) 電流センサ
JPWO2014010187A1 (ja) 電流検出装置
EP2977776A1 (en) Method and device for detecting a residual current in a charging cable and charging cable using said device
US20120232839A1 (en) Rotation angle detection apparatus
JP6200445B2 (ja) 電流検出器
US20200200838A1 (en) Magnetic field detection device and method of detecting magnetic field
US20220120822A1 (en) Short-circuit detection device and short-circuit detection method
WO2023281696A1 (ja) 漏電センサおよび電路保護システム
JP5449222B2 (ja) 直流漏電検出装置
WO2017119092A1 (ja) 電流検出装置及び補正係数算出方法
JP3783173B2 (ja) 交直両用漏電検出器
JP2014150598A (ja) 電力変換装置及び変圧器の偏磁判定方法
JP6388672B2 (ja) 硬貨検出システム
JP2011017574A (ja) 電流検出器
JP2021063711A (ja) 二重ソレノイド磁性流体磁界センサおよび二重ソレノイド磁性流体電流センサ
US20220146593A1 (en) Short circuit detection device and short circuit detection method
JP2001281311A (ja) 外乱磁界キャンセル装置
JP5272678B2 (ja) 過励磁検出装置
JP6695054B2 (ja) 着磁防止装置及びこれを用いた電流検出装置
CN113678007B (zh) 短路检测装置以及短路检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021564252

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21949329

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20237039894

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020237039894

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202180099489.0

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112021007937

Country of ref document: DE