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図面 (7)

課題

遮断器定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを防止する。

解決手段

遮断器1は、回路に流れる電流遮断する回路遮断部11と、回路遮断部11を電子式制御により遮断する制御部10とを備え、制御部10は、当該遮断器1の遮断特性が所定のトランスの特性に応じた遮断特性になるように、当該遮断器1の遮断特性を初期化する初期化処理部181と、回路に流れる電流を検出する電流検出部13と、回路に電源投入されてから所定の第1期間経過後に予め定めた第1閾値より大きな電流を電流検出部13が検出した場合に回路遮断部11によって回路に流れる電流を遮断する第1遮断制御部182とを備える。

概要

背景

遮断器負荷側にトランス変圧器)を接続する場合、次の点に留意することが求められる。すなわち、トランスでは、停電時の残留磁束復電時の投入位相の関係で、電源投入時に大きな突入電流が生じる。このため、上位の遮断器が不要トリップすることがあるという問題があった(例えば特許文献1)。したがって、トランスを使用する場合には、不要トリップを防止するため、例えば次のような対策が講じられる。すなわち、(1)定格電流の大きな遮断器を使用する。これは一般に遮断器を瞬時にトリップさせるトリップ電流設定値が遮断器の定格電流に応じて設定されているからである。(2)不要トリップした後にスイッチを機械的かつ自動的に再投入するリセットブレーカを併用するなどの対策がある。しかし、(1)の対策では、遮断器を契約ブレーカーとして使用している場合、アンペア数が増えるため、電気料金が高くなるという問題がある。また、(2)の対策では、トリップの原因を特定せずに電源を再投入するため、場合によっては電気機器等に不具合が発生する等のリスクがある。

概要

遮断器の定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを防止する。遮断器1は、回路に流れる電流遮断する回路遮断部11と、回路遮断部11を電子式制御により遮断する制御部10とを備え、制御部10は、当該遮断器1の遮断特性が所定のトランスの特性に応じた遮断特性になるように、当該遮断器1の遮断特性を初期化する初期化処理部181と、回路に流れる電流を検出する電流検出部13と、回路に電源が投入されてから所定の第1期間経過後に予め定めた第1閾値より大きな電流を電流検出部13が検出した場合に回路遮断部11によって回路に流れる電流を遮断する第1遮断制御部182とを備える。

目的

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、遮断器の定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを防止することができる遮断器、電力供給システム遮断方法及び遮断プログラムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

回路に流れる電流遮断する回路遮断部と、前記回路遮断部を電子式制御により遮断する制御部とを備える遮断器であって、前記制御部は、当該遮断器の遮断特性が所定のトランスの特性に応じた遮断特性になるように、当該遮断器の遮断特性を初期化する初期化処理部と、前記回路に流れる電流を検出する電流検出部と、前記回路に電源投入されてから所定の第1期間経過後に予め定めた第1閾値より大きな電流を前記電流検出部が検出した場合に前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断する第1遮断制御部とを備えることを特徴とする遮断器。

請求項2

前記初期化処理部は、前記トランスの特性に応じて前記第1期間の時間幅を設定することによって当該遮断器の遮断特性を初期化することを特徴とする請求項1に記載の遮断器。

請求項3

前記初期化処理部は、前記トランスの特性に応じて前記制御部のイニシャル処理時間を変化させることによって前記第1期間の時間幅を設定することで当該遮断器の遮断特性を初期化することを特徴とする請求項1又は2に記載の遮断器。

請求項4

前記初期化処理部は、前記回路遮断部の出力側に前記トランスを接続した場合に流れる突入電流を前記電流検出部によって検出した結果に基づき当該遮断器の遮断特性を初期化することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の遮断器。

請求項5

前記制御部は、さらに、前記第1閾値より小さく前記回路遮断部の定格電流より大きな電流を前記電流検出部が検出した場合に所定の動作特性曲線に基づき前記回路遮断部によって前記回路を遮断する第2遮断制御部を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の遮断器。

請求項6

請求項5に記載の遮断器と、前記定格電流の値に応じて電気使用料金を算出する電気料金算出部とを備えることを特徴とする電力供給システム

請求項7

回路に流れる電流を遮断する回路遮断部と、前記回路遮断部を電子式制御により遮断する制御部とを備える遮断器を制御するための方法であって、前記制御部は、初期化処理部と、電流検出部と、第1遮断制御部とを備え、前記初期化処理部によって、当該遮断器の遮断特性が所定のトランスの特性に応じた遮断特性になるように、当該遮断器の遮断特性を初期化し、前記電流検出部によって、前記回路に流れる電流を検出し、前記第1遮断制御部によって、前記回路に電源が投入されてから所定の第1期間経過後に予め定めた第1閾値より大きな電流を前記電流検出部が検出した場合に前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断することを特徴とする遮断方法

請求項8

回路に流れる電流を遮断する回路遮断部と、前記回路遮断部を電子式制御により遮断する制御部とを備える遮断器を制御するためのプログラムであって、前記制御部は、初期化処理部と、前記回路に流れる電流を検出する電流検出部と、第1遮断制御部とを備え、前記初期化処理部によって、当該遮断器の遮断特性が所定のトランスの特性に応じた遮断特性になるように、当該遮断器の遮断特性を初期化し、前記第1遮断制御部によって、前記回路に電源が投入されてから所定の第1期間経過後に予め定めた第1閾値より大きな電流を前記電流検出部が検出した場合に前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする遮断プログラム。

技術分野

0001

本発明は、遮断器電力供給システム遮断方法及び遮断プログラムに関する。

背景技術

0002

遮断器の負荷側にトランス変圧器)を接続する場合、次の点に留意することが求められる。すなわち、トランスでは、停電時の残留磁束復電時の投入位相の関係で、電源投入時に大きな突入電流が生じる。このため、上位の遮断器が不要トリップすることがあるという問題があった(例えば特許文献1)。したがって、トランスを使用する場合には、不要トリップを防止するため、例えば次のような対策が講じられる。すなわち、(1)定格電流の大きな遮断器を使用する。これは一般に遮断器を瞬時にトリップさせるトリップ電流設定値が遮断器の定格電流に応じて設定されているからである。(2)不要トリップした後にスイッチを機械的かつ自動的に再投入するリセットブレーカを併用するなどの対策がある。しかし、(1)の対策では、遮断器を契約ブレーカーとして使用している場合、アンペア数が増えるため、電気料金が高くなるという問題がある。また、(2)の対策では、トリップの原因を特定せずに電源を再投入するため、場合によっては電気機器等に不具合が発生する等のリスクがある。

先行技術

0003

特開平10−136556号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上述したように、遮断器の出力側にトランスを接続する場合、復電時などにおける突入電流により遮断器が誤作動することがあった。この突入電流による遮断器の誤作動を回避するために必要以上に容量の大きな遮断器を用いることがあった。ただし、このような方法で誤動作を回避する場合には、短絡電流遮断特性が適したものにならないことがある。一般に、遮断器とトランスを介して負荷に電力を供給する構成において、トランスの種類、個体差により、発生する突入電力の値が異なる。例えば、トランスの種類、個体差により、遮断器を流れる突入電流のピーク値及び周期ごとの突入電流のピーク値の低減率が異なる。このように、トランスの種類、個体差により、発生する突入電力の値が異なる場合、制限する電流値を適当な電流値になるように容易に低減させることができない。

0005

また、一般に遮断器の遮断特性は、遮断器の定格電流値を用いて規定されている。そのため、負荷に当たるトランスの仕様がわかる場合であっても、トランスに適した遮断器を選定することが困難であった。

0006

また、上記のような目的で容量の大きな遮断器を用いる場合、実際に使用する電力量に関係することなく電力使用料金が高くなる場合がある。すなわち、突入電流による誤動作を防止するために、過大な定格電流で契約する必要のある場合があり、従量制課金の方法の電力使用料金が増加する場合があった。

0007

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、遮断器の定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを防止することができる遮断器、電力供給システム、遮断方法及び遮断プログラムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するため、本発明の遮断器は、回路に流れる電流を遮断する回路遮断部と、前記回路遮断部を電子式制御により遮断する制御部とを備える遮断器であって、前記制御部は、当該遮断器の遮断特性が所定のトランスの特性に応じた遮断特性になるように、当該遮断器の遮断特性を初期化する初期化処理部と、前記回路に流れる電流を検出する電流検出部と、前記回路に電源が投入されてから所定の第1期間経過後に予め定めた第1閾値より大きな電流を前記電流検出部が検出した場合に前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断する第1遮断制御部とを備えることを特徴とする。

0009

また、本発明の他の遮断器は、前記初期化処理部は、前記トランスの特性に応じて前記第1期間の時間幅を設定することによって当該遮断器の遮断特性を初期化することを特徴とする。

0010

また、本発明の他の遮断器は、前記初期化処理部は、前記トランスの特性に応じて前記制御部のイニシャル処理時間を変化させることによって前記第1期間の時間幅を設定することで当該遮断器の遮断特性を初期化することを特徴とする。

0011

また、本発明の他の遮断器は、前記初期化処理部は、前記回路遮断部の出力側に前記トランスを接続した場合に流れる突入電流を前記電流検出部によって検出した結果に基づき当該遮断器の遮断特性を初期化することを特徴とする。

0012

また、本発明の他の遮断器は、前記制御部は、さらに、前記第1閾値より小さく前記回路遮断部の定格電流より大きな電流を前記電流検出部が検出した場合に所定の動作特性曲線に基づき前記回路遮断部によって前記回路を遮断する第2遮断制御部を備えることを特徴とする。

0013

また、本発明の電力供給システムは、上記の遮断器と、定格電流の値に応じて電気使用料金を算出する電気料金算出部とを備えることを特徴とする。

0014

また、本発明の遮断方法は、回路に流れる電流を遮断する回路遮断部と、前記回路遮断部を電子式制御により遮断する制御部とを備える遮断器を制御するための方法であって、前記制御部は、初期化処理部と、電流検出部と、第1遮断制御部とを備え、前記初期化処理部によって、当該遮断器の遮断特性が所定のトランスの特性に応じた遮断特性になるように、当該遮断器の遮断特性を初期化し、前記電流検出部によって、前記回路に流れる電流を検出し、前記第1遮断制御部によって、前記回路に電源が投入されてから所定の第1期間経過後に予め定めた第1閾値より大きな電流を前記電流検出部が検出した場合に前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断することを特徴とする。

0015

また、本発明の遮断プログラムは、回路に流れる電流を遮断する回路遮断部と、前記回路遮断部を電子式制御により遮断する制御部とを備える遮断器を制御するためのプログラムであって、前記制御部は、初期化処理部と、前記回路に流れる電流を検出する電流検出部と、第1遮断制御部とを備え、前記初期化処理部によって、当該遮断器の遮断特性が所定のトランスの特性に応じた遮断特性になるように、当該遮断器の遮断特性を初期化し、前記第1遮断制御部によって、前記回路に電源が投入されてから所定の第1期間経過後に予め定めた第1閾値より大きな電流を前記電流検出部が検出した場合に前記回路遮断部によって前記回路に流れる電流を遮断する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

発明の効果

0016

本発明では、遮断器の遮断特性が所定のトランスの特性に応じた遮断特性になるように初期化処理部によって当該遮断器の遮断特性を初期化し、第1遮断制御部によって回路に電源が投入されてからら所定の第1期間経過後に予め定めた第1閾値より大きな電流を電流検出部が検出した場合に回路遮断部によって回路に流れる電流を遮断する。この構成ではトリップ動作の閾値である第1閾値の値を変更しなくても、第1期間の値を変更することで、トランスの突入電流の値が第1閾値を上回らないようにすることができる。よって例えば第1閾値が定格電流に応じて設定されている場合であっても、定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを容易に防止することができる。

図面の簡単な説明

0017

本発明の一実施形態の遮断器1の構成例を説明するためのブロック図である。
図1に示した遮断器1の動作特性曲線の一例を説明するための説明図である。
図1に示したマイクロコンピュータ18の動作例を説明するためのフローチャートである。
図1に示したマイクロコンピュータ18の動作例を説明するためのタイミングチャートである。
図1に示したマイクロコンピュータ18の動作例を説明するための他のタイミングチャートである。
トランスの突入電流の一例を説明するための波形図である。

実施例

0018

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。図1に示した遮断器1は、制御部10と、回路遮断部11と、複数の電源側端子21と、複数の負荷側端子22と、複数のバスバー23と、複数のバスバー24とを備えている。また、回路遮断部11は、複数の接点14と、引きはずしコイル15とを備え、回路に流れる電流を遮断する。制御部10は、制御回路12と、複数の変流器13と、操作部19とを備え、回路遮断部11を電子式制御により遮断する。制御回路12は、出力部16と、入力部17と、マイクロコンピュータ18とを備えている。また、図1に示した電力供給システム300は、遮断器1と、電力量計2と、電気料金算出部200とを備えている。ただし、本実施形態の電力供給システム300は、電力量計2を含まないものとしてもよい。あるいは、電力供給システム300は、例えば電力発送配電システム100に含まれる形で構成されていてもよい。なお、電力発送配電システム100は、電力の発電送電変電及び配電を行うシステムであり、例えば1又は複数の事業者によって運営される。

0019

図1に示した例では、遮断器1の複数の電源側端子21には単相3線式引込線電圧線L1及びL2と中性線Nとが、電力量計2を介して接続されている。単相3線式引込線の電圧線L1及びL2と中性線Nとは、例えば電力発送配電システム100が有する図示していない電線路に接続されている。複数の電源側端子21を介して入力された電力は、複数のバスバー23、複数の接点14及び複数のバスバー24を介して、複数の負荷側端子22から出力される。また、複数の負荷側端子22においては、回路遮断部11を介して電圧線L1及びL2が接続された各端子22に単相耐雷トランス3の1次側の各端子31が接続されるとともに、中性線Nが接続された端子22は接地されている。

0020

耐雷トランス3は、1次側に雷サージ侵入した場合に、2次側から出力される雷サージを1/100から1/1000程度に減衰させる特性を有するトランスである。耐雷トランス3の1次側端子31と2次側端子33とは絶縁され、1次側と2次側とは別々の接地極32及び34によって互いに絶縁された状態で別接地される。また、1次側端子31と他の1次側端子31との間及び各1次側端子31と接地極32との間には、避雷器35が接続されている。また、2つの2次側端子33間にも避雷器35が接続されている。また、耐雷トランス3の2次側端子33には電気機器4が接続されている。

0021

なお、本実施形態においては、複数の負荷側端子22に少なくとも1つのトランスの1次側端子が接続される。このトランスは、例えば単相トランスであってもよいし、3相トランスであってもよい。

0022

回路遮断部11において、複数の接点14は、引きはずしコイル15と図示していないバネ電磁石トグル機構等と協働し、例えば図示していない取手が動かされた場合に接点14を閉成し、引きはずしコイル15が励磁された場合に接点14を開放する。引きはずしコイル15には、出力部16が出力した電流が入力される。出力部16は、マイクロコンピュータ18から所定の信号が入力された場合に、引きはずしコイル15を励磁する。あるいは、出力部16は、入力部17において変流器13の出力に基づき所定の過電流が検出された場合に、入力部17が出力したその過電流が検出されたことを示す信号をマイクロコンピュータ18を介さずに直接入力することで引きはずしコイル15を励磁するようにしてもよい。

0023

制御部10において、複数の変流器13は、複数のバスバー24に流れる電流を所定の変流比でそれぞれ変換して出力する。複数の変流器13から出力された電流は、入力部17に入力される。入力部17は、複数の変流器13が出力した交流電流を例えば全波整流し、さらに所定の電圧値に変換して出力する。

0024

操作部19は、例えば、初期化処理を指示するための押しボタンスイッチ、過電流の閾値や過電流検出時の設定時間等を設定するためのディップスイッチロータリースイッチ等の操作子を備えている。操作部19の各操作子操作状態は入力部17を介してマイクロコンピュータ18へ入力される。

0025

マイクロコンピュータ18は、内部に図示していない、CPU(中央処理装置)、揮発性及び不揮発性メモリクロック回路、A/D(アナログデジタル変換器、デジタル入出力回路タイマ回路等を備え、不揮発性メモリに格納されている所定のプログラムを実行することで所定の信号を入出力する。マイクロコンピュータ18は、各変流器13から出力された電流の値に基づき各バスバー24に流れる電流値を検知する。そして、マイクロコンピュータ18は、取得した電流値に基づき、過電流や短絡電流が検知された場合に、出力部16を制御して引きはずしコイル15を励磁し、各接点14を開放する。本実施形態においてマイクロコンピュータ18は、プログラムを実行することで実現される主な機能としての、初期化処理部181と、第1遮断制御部182と、第2遮断制御部183とを有している。なお、後述するマイクロコンピュータ18の動作説明では、初期化処理部181、第1遮断制御部182又は第2遮断制御部183として実行される処理については初期化処理部181、第1遮断制御部182又は第2遮断制御部183を動作の主体として説明を行い、それ以外の処理についてはマイクロコンピュータ18を動作の主体として説明を行う。

0026

初期化処理部181は、遮断器1の遮断特性が所定のトランス(この場合は耐雷トランス3)の特性に応じた遮断特性になるように、遮断器1の遮断特性を初期化する処理を行う。第1遮断制御部182は、回路遮断部11を含む回路に電源が投入されてから所定の第1期間経過後に予め定めた第1閾値より大きな電流を変流器13が検出した場合に回路遮断部11によって回路に流れる電流を遮断する処理を行う。第2遮断制御部183は、第1閾値より小さく回路遮断部11の定格電流より大きな電流を変流器13が検出した場合に回路遮断部11によって所定の動作特性曲線に基づき回路を遮断する処理を行う。

0027

なお、本実施形態において初期化処理部181が初期化する遮断器1の遮断特性とは、遮断器1の動作特性曲線と、瞬時引きはずしを行う場合の非作動時間である第1期間の時間幅の設定値とを含むものとする。遮断器1の動作特性曲線は、遮断器1に、遮断器1の定格電流(あるいは回路遮断部11の定格電流。以下同様)を超える過電流が流れた場合に、過電流の大きさと回路遮断部11を遮断するまでの動作時間との関係を示した曲線である。図2に一例を示した。図2に示した動作特性曲線は、横軸が電流、縦軸が時間であり、遮断器1に過電流が流れた場合に回路遮断部11が遮断されるまでの時延時間と、過電流の大きさとの関係を示す。動作特性曲線は、例えば日本工業規格として定められている。図2に示した例では回路遮断部11は定格電流Inに対しては動作しない。すなわち定格電流In以下の電流が検出された場合、第1遮断制御部182及び第2遮断制御部183は回路遮断部11によって回路に流れる電流を遮断させない。定格電流Inの1.25倍の電流では時間T3以内で動作する。すなわち、定格電流Inの1.25倍の電流が検出された場合、第2遮断制御部183は回路遮断部11によって回路に流れる電流を時間T3以内で遮断する。また、定格電流Inの2倍の電流では時間T2以内で動作する。すなわち、定格電流Inの2倍の電流が検出された場合、第2遮断制御部183は回路遮断部11によって回路に流れる電流を時間T2以内で遮断する。これらの第2遮断制御部183による遮断動作は時延引きはずし動作と呼ばれる。

0028

また、第1閾値は、短絡電流など比較的大きな過電流によってこの第1閾値を超える電流が検出された場合に直ちに回路を遮断する際の電流の閾値である。すなわち、第1閾値は、瞬時引きはずしを行う場合の電流の閾値である。第1閾値は、例えば定格電流Inの第1定数倍といった形式で設定することができる。図2に示した例では、定格電流Inの第1定数倍(=第1閾値)を超える電流が検出された場合に回路遮断部11がT1時間内に動作する。すなわち、定格電流Inの第1定数倍の電流が検出された場合、第1遮断制御部182は回路遮断部11によって回路に流れる電流を時間T1以内で遮断する。この第1遮断制御部182が行う遮断動作は瞬時引きはずし動作と呼ばれる。

0029

一方、遮断特性に含まれるもう一つの設定値である瞬時引きはずしを行う場合の非作動時間(すなわち第1期間)とは、電源投入時から継続して瞬時引きはずしを非作動とする期間の設定値を意味する。図2の特性図では網掛けして示したAの部分の特性に係る設定値であるが、第2遮断制御部183が行う時延引きはずし動作の特性に影響を与える設定値ではない。なお、非作動時間(すなわち第1期間)の設定値は1つに限らず、例えば電流に応じて複数の設定値を定めることもできる。

0030

初期化処理部181は、例えば、トランスの特性に応じて、第1定数の値を変更可能に設定したり、第1期間の時間幅を設定したりすることによって、遮断器1の遮断特性が所定のトランスの特性に応じた遮断特性になるように、遮断器1の遮断特性を初期化する。初期化処理部181は、例えば、操作部19が有する操作子の操作状態に応じて、第1定数の値を変更することで図2に示した第1閾値(=定格電流In×第1定数)の設定値を変更する。例えば、図2に示したように、例えば初期化処理部181は第1閾値(初期値)をそれより大きい第1閾値(初期化処理後)に変更することができる。その際、初期化処理部181は、定格電流Inを第1定数倍したものが図2に曲線Bで示した回線遮断部11の最大許容電流以下となるように第1定数の値を設定する。最大許容電流は、回線遮断部11が安全に遮断可能な最大の電流である。

0031

また、初期化処理部181は、トランスの特性に応じて制御部10のイニシャル処理時間を変化させることによって第1期間の時間幅を設定する。制御部10のイニシャル処理時間とは、マイクロコンピュータ18の起動時(すなわち電源投入時)の初期化等のためのイニシャル処理に要する時間である。マイクロコンピュータ18は、イニシャル処理として、起動時に予め設定されたアドレスに記憶されているプログラムの実行を開始し、入出力端子初期設定、A/D変換器の初期設定、タイマカウンタの初期設定、各種割り込みの初期設定、メモリ検査等の処理を行う。イニシャル処理後、マイクロコンピュータ18は電流値の取得処理を開始する。したがって、接点14の閉成又は復電による回路への電源投入時にマイクロコンピュータ18を起動するようにした場合、回路への電源投入から少なくともイニシャル処理時間が経過するまでの時間は電流値の取得処理は行われない。したがって、少なくともイニシャル処理時間が経過するまではマイクロコンピュータ18の制御によって回路遮断部11が回路を遮断することはない。よって、初期化処理部181は、制御部10のイニシャル処理時間を変化させることによって第1期間の時間幅を設定することができる。

0032

また、初期化処理部181は、回路遮断部11の出力側にトランスを接続した場合に流れる突入電流を変流器13によって検出した結果に基づき遮断器1の遮断特性を初期化することができる。

0033

なお、第2遮断制御部183は、上述したように第1閾値(=定格電流の第1定数倍)より小さく回路遮断部11の定格電流より大きな電流を変流器13が検出した場合に回路遮断部11によって所定の動作特性曲線に基づき回路を遮断する処理を行う。その際、第2遮断制御部183は、定格電流Inで回路が遮断しないように構成されていることが望ましい。例えば、第2遮断制御部183は、定格電流を第1定数倍より小さい第2定数倍したものを超える電流を変流器13が検出した場合に回路遮断部11によって所定の動作特性曲線に基づき回路に流れる電流を遮断する構成とすることができる。第2定数の値は例えば110%程度の値とすることができる。

0034

なお、図1に示した遮断器1は、端子数を3、接点数を3、すなわち3極3素子の構成としているが、極数及び素子数はこれに限定されない。極数や素子数は、電源側端子21又は負荷側端子22に接続する引込線又は電気機器等の構成に合わせて任意の1又は複数とすることができる。また、複数の変流器13は、複数のバスバー24にそれぞれ設けているが、適宜省略することができる。また、バスバー24に流れる電流は、変流器13に代えて、例えば、ホール素子を用いた電流検知器等の他の検出器を用いて検出してもよい。また、制御回路12は、例えば複数の変流器13又は図示していない追加の変流器が出力した電流を電源として動作することができる。

0035

また、図1に示した遮断器1は、回路遮断部11と、制御回路12と、複数の変流器13と、操作部19とを例えば1つの筐体内に備えていてもよいし、それぞれを別構成とすることもできる。その場合、回路遮断部11は遮断器として構成し、制御回路12は保護継電器(すなわち保護リレー)として構成することができる。また、複数の変流器13は回路遮断部11を構成する遮断器内に設けることもできる。また、複数のバスバー23及び24は、適宜、ケーブル等に代えることができる。

0036

なお、本願において遮断器とは、電源側端子と、負荷側端子と、電源側端子と負荷側端子との間の回路に設けられた接点と、同回路に所定の過電流が流れた場合に接点を開放するための構成を備えた開閉手段を意味する。この場合に、遮断器は、配線遮断器MCCB(Molded CaseCircuit Breaker)、MCB(Molded Circuit Breaker)、ブレーカー等とも呼ぶことができる。

0037

次に、図3から図5を参照して、図1に示した遮断器1の動作例について説明する。図3は、図1に示したマイクロコンピュータ18が実行する処理の流れを示すフローチャートである。図4及び図5は、図1に示した1本のバスバー24に流れる電流値I1の絶対値を模式的に示した波形と、マイクロコンピュータ18が電流値I1の取得を開始する時刻を示したタイミンチャートである。なお、図4ではイニシャル処理時間を初期値のままとし、図5ではイニシャル処理時間を初期値から変更した値としている。

0038

なお、図3に示したフローチャートは、説明を単純にするため、1相分の電流値I1に基づく引きはずし制御に係る処理の流れを示したものである。実際には、マイクロコンピュータ18は、複数の変流器13で検出された電流のいずれか1つで過電流又は短絡電流が検出された場合に、各接点14の引きはずし制御を行う。すなわち、マイクロコンピュータ18は、変流器13の個数分、図3に示したものと同じ処理を順次にあるいは並行的に実行する。

0039

各電源側端子21に電源が接続された状態で、各接点14が閉成されると、あるいは、停電時に各接点14が閉成された状態で復電すると、マイクロコンピュータ18は図3に示した処理を開始する。まず、マイクロコンピュータ18はイニシャル処理を開始する(ステップS101)。次に、マイクロコンピュータ18は初期化指示があるか否かを判定する(ステップS102)。初期化指示とは、操作者が遮断器1の遮断特性を初期化する処理の実行を要求する指示である。例えば操作者が操作部19に設けられた所定の操作子を操作しながら電源が投入された場合や、トランスの特性に合わせた指示値を設定するための操作子の状態が変更された場合にマイクロコンピュータ18は初期化指示があったと判定する。マイクロコンピュータ18は初期化指示があったと判定した場合(ステップS102でYESの場合)、初期化フラグをリセットする(ステップS103)。初期化フラグは、工場出荷時にリセットされている所定の記憶領域に記憶されているフラグであり、リセット状態で初期化処理が未実行の状態又は再実行が指示された状態であることを示す。

0040

次にマイクロコンピュータ18は変流器13の出力に基づいて電流値I1を取得する(ステップS104)。なお、ステップS104の処理は、所定のサンプリング周期(例えば1ミリ秒毎)で実行される。また、ステップS104の処理で取得される値は、バスバー24に流れる電流値そのものではなく、電流値I1に対応した値であるが、以下、説明を簡単にするため、電流値I1に対応した値を、単に電流値I1として説明する。なお、ステップS104では、電流値I1の絶対値を取得してもよい。

0041

次に、マイクロコンピュータ18では、第1遮断制御部182が、ステップS104で取得した電流値I1の絶対値と第1閾値とを比較し、電流値I1の絶対値が第1閾値を超えているか否かを判定する(ステップS105)。

0042

ここで図4及び図5に示した動作例について説明する。図4は電源投入時に回路が正常状態でトランスの突入電流が発生した場合の動作波形を模式的に示している。図5は電源投入時に回路に短絡常態等の異常状態が発生した場合の動作波形を模式的に示している。図4に示した例では、電流値I1の絶対値|I1|が突入電流減衰曲線に従って半周期おきに発生する過電流のピーク値を変化させながら減衰する。突入電流減衰曲線やピーク値は、トランスの特性や個体差、残留磁束や電源投入時の電圧位相、トランスの負荷の違い等によって変化する。一方、マイクロコンピュータ18は、時刻t11で電源が投入されてからイニシャル処理時間(初期値)が経過した時刻t12以降に電流値I1の取得を開始する(ステップS104)。図4に示した例では時刻t12では電流値I1の絶対値|I1|が第1閾値以下の値に減衰している。したがって、第1遮断制御部182は、電流値I1の絶対値が第1閾値を超えていないと判定するので(ステップS105でNO)、回路を遮断する制御(ステップS106)を行わない。

0043

一方、図5に示した例では、電流値I1の絶対値|I1|は半周期毎に同程度の大きさのピーク値を有する過電流である。マイクロコンピュータ18は、時刻t21で電源が投入されてからイニシャル処理時間(初期化処理後)が経過した時刻t22以降に電流値I1の取得を開始する(ステップS104)。図5に示した例では時刻t22以降でも電流値I1の絶対値|I1|が第1閾値を超える値となる。したがって、第1遮断制御部182は、電流値I1の絶対値が第1閾値を超えていると判定するので(ステップS105でYES)、回路を遮断する制御を行う(ステップS106)。すなわち、ステップS106でマイクロコンピュータ18は、引きはずしコイル15を励磁する制御を行い、回路遮断部11を遮断する。

0044

ステップS105で第1遮断制御部182が電流値I1の絶対値が第1閾値を超えていないと判定した場合(ステップS105でNOの場合)、第2遮断制御部183が動作特性曲線に基づく判定処理を行う(S107)。すなわち、第2遮断制御部183は、図2に示したような動作特性曲線に基づき、例えば電流値I1の実効値と実効値の過去の時間変化遮断条件を満たすか否かを判定する。第2遮断制御部183は、動作特性曲線に基づく遮断条件が満たされていると判定した場合(ステップS108でYESの場合)、回路を遮断する制御を行う(ステップS106)。

0045

ステップS108で第2遮断制御部183が動作特性曲線に基づく遮断条件が満たされていないと判定した場合(ステップS108でNOの場合)、初期化処理部181が初期化処理を実行する必要があるか否かを判定する(ステップS109)。初期化フラグがリセット状態の場合、すなわち工場出荷後に1度も初期化処理が行われていないか再度の初期化処理が操作者によって指示された場合、初期化処理部181は初期化処理を実行する必要があると判定する(ステップS109でYES)。初期化処理部181は、初期化処理を実行する必要があると判定した場合(ステップS109でYESの場合)、初期化処理を実行する(ステップS110)。

0046

ステップS110で初期化処理部181は、例えば操作部19の操作状態に応じて、第1定数の設定値を変更することで、図2に示した第1閾値(=第1定数×定格電流In)を変更する。初期化処理部181は、例えば図2に示したように、第1閾値の値を、第1閾値(初期値)から第1閾値(初期化処理後)に変更し、動作特性曲線の設定を破線で示したように変更する。ステップS110で初期化処理部181は、初期化処理終了後に初期化フラグをセットする。

0047

また、ステップS110で初期化処理部181は、例えば操作部19の操作状態に応じて又はステップS104で取得した電流値I1の1又は複数サンプリング分の値に基づいて第1期間(すなわちイニシャル処理時間)の時間幅を変更する。イニシャル処理時間の時間幅は、例えばステップS101のイニシャル処理で実行されるプログラムにおける繰り返し処理繰り返し数を変更したり、タイマなどを用いて実現した待機時間を変更したりすることで第1期間の時間幅を変更することができる。初期化処理部181は、例えば図4に示したように電源投入後に取得した電流値I1と第1閾値の値とを比較した結果に応じてイニシャル処理時間を変更することができる。図2に示したように、初期化処理部181は、イニシャル処理時間を、例えば、イニシャル処理時間(初期値)からそれより短いイニシャル処理時間(初期化処理後)となるように変更することができる。イニシャル処理時間を短縮した場合、図5に示したように、電流値I1の取得開始時刻を、時刻t23より早い時刻t22とすることができる。なお、初期化処理部181は、例えば操作部19の操作状態とステップS104で取得した電流値I1との組み合わせに応じてイニシャル処理時間の設定値を設定したり、操作部19の操作状態のみに応じてイニシャル処理時間の設定値を設定したりすることができる。また、初期化処理部181は、複数サンプリング分の値に基づいて初期化処理を行う場合には、複数のサンプル値が取得できた後、初期化処理を実行する。

0048

ステップS110で初期化処理部181は、第1閾値と第1期間の両方を変更してもよいし、いずれか一方のみを変更してもよい。

0049

ステップS109で初期化処理の実行が不要と判定された場合(ステップS109でNOの場合)又はステップS110の処理が終了した場合、マイクロコンピュータ18は、ステップS102で次のサンプリング時刻において電流値I1を再度取得する。

0050

以上のように、本実施形態の遮断器1は、遮断器1の遮断特性が所定のトランスの特性に応じた遮断特性になるように初期化処理部181によって当該遮断器1の遮断特性を初期化し、第1遮断制御部182によって回路に電源が投入されてから所定の第1期間経過後に予め定めた第1閾値より大きな電流を変流器13(電流検出部)が検出した場合に回路遮断部11によって回路に流れる電流を遮断する。この構成ではトリップ動作の閾値である第1閾値の値を変更しなくても、第1期間の値を変更することで、トランスの突入電流の値が第1閾値を上回らないようにすることができる。よって例えば第1閾値が定格電流に応じて設定されている場合であっても、定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを容易に防止することができる。

0051

また、本実施形態の遮断器1は、回路遮断部11の定格電流を所定の第1定数倍したものを超える電流を変流器13(電流検出部)が検出した場合に回路遮断部11によって回路に流れる電流を遮断する第1遮断制御部182と、定格電流を第1定数倍より小さい第2定数倍したものを超える電流を変流器13が検出した場合に所定の動作特性曲線に基づき回路遮断部11によって回路に流れる電流を遮断する第2遮断制御部183と、第1定数の値を変更可能に設定する初期化処理部181とを備える。この構成では、例えば第1定数をトランスの突入電流より大きな値に設定すれば、第2遮断制御部183による所定の動作特性曲線に基づく動作に影響を与えることなく、第1遮断制御部182によるトランスの突入電流による不要なトリップを防止することができる。よって、動作特性曲線を決定する定格電流を増やすこと無く突入電流による不要なトリップを容易に防止することができる。

0052

なお、図1に示した構成においては、例えば、電気機器4の定格電力等に基づき耐雷トランス3の定格容量を設定することができる。一方、遮断器1の定格電流は、従来は耐雷トランス3の定格容量と突入電流の大きさとに応じて設定しなければならなかったのに対し、本実施形態では、突入電流による回路遮断部11の不要トリップが防止できるので、使用設備量見合いにできる。そのため、リセットブレーカが省略できるという設備コスト削減と、遮断器1(すなわち回路遮断部11)の定格電流を契約電流契約アンペア等とも呼ばれる)として電力会社から電力の供給を受ける場合であっても、アンペア数削減による電気料金削減のメリットがある。

0053

なお、図6に、図1に示した構成における突入電流波形の計測結果の一例を示した。ただし、図6に示した波形は、電気機器4を接続していない状態での計測結果である。また、各計測値は、遮断器1の外部に計測器を取り付けることで計測した。図6に示した計測結果は、図6に示した各相の電流値I1、I2及びINと、電圧線L1と中性線N間の電圧V1とについて、所定の周期でサンプリングされた各瞬時値の時間変化を示している。縦軸の単位は電流値については200A/DIV、電圧値については200V/DIVである。横軸の単位は25ms/DIVである。また、交流電力周波数は50Hzである。

0054

一方、電力供給システム300は、電力発送配電システム100から、電力の使用者(すなわち需要家)に対して電力を供給し、使用者に対して電気料金を課金するためのシステムである。上述したように、電力供給システム300は、少なくとも遮断器1と、電気料金算出部200とを備えて構成される。電力供給システム300において、遮断器1は契約用ブレーカーとして使用される。すなわち、遮断器1の定格電流によって契約電流(あるいは契約電力)が設定される。また、電気料金算出部200は、例えば、サーバー等のコンピュータであり、例えば複数の電力使用者について使用契約の内容、複数月分の電気使用量や電気料金を管理するデータベースを用いて、月単位等であらかじめ定めた単価に応じて各使用者の電気料金を算出する。使用された電力量は、電力量計2から直接的又は間接的に電気料金算出部200へ入力される。例えば電力量計2の計測値は、電力発送配電システム100を運営する所定の事業者が収集し、収集結果を示す情報をその事業者から電気料金算出部200に対して提供するようにしたり、電力供給システム300を運営する事業者がオンライン又はオフラインで電力量計2の計測値を収集して電気料金算出部200に対して入力したりすることができる。本実施形態の電力供給システム300は、遮断器1の出力側にトランスを接続する場合であっても上述したように適切に遮断器1の定格電流を設定することができるので、使用者に対して適正な電気料金を課金することができる。

0055

以上、本発明の遮断器1の一実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上記のものに限定されない。本発明の実施形態は、例えば、上記の実施形態を次のように変形したものとすることができる。すなわち、マイクロコンピュータ18において、例えば第1遮断制御部182と第2遮断制御部183とを一体的に構成することができる。また、接点14は、機械式に限らず、半導体素子を用いて構成したものであってもよい。その場合、引きはずしコイル15等は省略することができる。また、図4等を参照して説明した電源投入後の経過時間は、上述したようにイニシャル処理時間によって設定することに限らず、例えば電源投入後から第1期間が経過したか否かを判定する処理と、第1期間が経過するまでは遮断動作を非作動とする処理とを用いることで確保することができる。

0056

なお、マイクロコンピュータ18が実行するプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体又は通信回線を用いて頒布することができる。

0057

1遮断器
2電力量計
3耐雷トランス
10 制御部
11回路遮断部
12制御回路
13変流器
14接点
15引きはずしコイル
16 出力部
17 入力部
18マイクロコンピュータ
21電源側端子
22負荷側端子
23、24バスバー
181初期化処理部
182 第1遮断処理
183 第2遮断処理部
100電力発送配電システム
200電気料金算出部
300 電力供給システム

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