JP6105643B2 - 漏電遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、漏電遮断器に関し、特に、回路遮断器に供給された漏電信号に追従して生成された判別信号に基づいて漏電信号に高調波が含まれているか否かを決定して動作する漏電遮断器に関する。

図９は従来の漏電遮断器におけるトリップ動作の流れを示すブロック図である。

図９に示すような順序で動作する従来の漏電遮断器においては、零相変流器（Zero-phase-sequence Current Transformer; ZCT）により漏電信号が検出されると、検出された漏電信号は増幅器により増幅される。増幅された漏電信号はレベル判別器により所定の基準電圧と比較され、増幅された漏電信号が基準電圧より大きい場合、トリップ信号発生器はトリップ制御信号をトリップ機構に送る。前記トリップ機構は開閉機構がトリップ位置（すなわち、自動回路遮断位置）に動作するようにトリガし、前記開閉機構が電気回路を遮断することにより、漏電発生時に負荷と人体を保護する。

従来の漏電遮断器は、ノイズや歪みのない線形負荷が接続される回路では誤動作が発生しない。しかし、交流電源を使用するほとんどの電子及び電気機器は、交流（ＡＣ）自体を使用するのではなく、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換して使用し、その変換過程で効率向上のためにスイッチング素子を用いる。このようなスイッチング作用により、純粋な交流信号にノイズが発生し、交流信号が歪む。つまり、スイッチングノイズ及び信号歪みによる高調波成分は、漏電信号が発生しなくても交流信号に相間不平衡（unbalancing among phases）を発生させるので、漏電信号と同様に零相変流器により検出され、レベルのみ比較される従来技術では、基準電圧より大きいノイズや高調波成分によりトリップ、すなわち電気回路を自動遮断することになる誤動作の主な原因となる。

そこで、本発明の目的は、漏電信号に含まれるスイッチングノイズや高調波成分などのノイズ成分を漏電信号に追従して生成された判別信号に基づいて判別し、トリップ動作を行うことにより、ノイズによる誤動作を防止することができる漏電遮断器を提供することにある。

本発明の上記目的は、回路をトリップするための電磁力を発生できるトリップコイルと、前記回路で漏電信号を検出する検出部と、前記漏電信号に追従して判別信号を生成する信号生成部と、前記判別信号と基準信号とを比較して前記漏電信号にノイズが含まれているか否かを決定し、前記決定の結果に基づいて前記トリップコイルの動作を制御する制御部とを含む、本発明による漏電遮断器を提供することにより達成することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記検出部は、前記漏電信号を検出する零相変流器（ＺＣＴ）と、前記検出された漏電信号を増幅する増幅器とを含んでもよい。

本発明の好ましい他の態様によれば、前記判別信号は、時間に基づいて前記漏電信号に追従して生成されてもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記判別信号は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号の形態に生成されてもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記判別信号は、ロー（ＬＯＷ）パルスとハイ（ＨＩＧＨ）パルスの組み合わせからなるようにしてもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記信号生成部は、充放電回路を含み、前記判別信号は、前記充放電回路の出力信号が前記漏電信号に追従することにより生成されてもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記信号生成部は、前記漏電信号及び前記出力信号と所定の第１基準電圧とを比較し、前記充放電回路が充電されるようにする第１電圧判別器と、前記出力信号と前記漏電信号及び所定の第２基準電圧とを比較し、前記比較の結果による信号を発生する第２電圧判別器と、前記比較の結果による信号に基づいてハイパルス又はローパルスのいずれかを発生し、前記判別信号が生成されるようにするパルス発生器と、前記充放電回路に接続され、前記パルス発生器から前記ハイパルスが印加されると開路して前記充放電回路が放電されるようにし、前記パルス発生器から前記ローパルスが印加されると閉路して前記充放電回路が充電されるようにするスイッチとをさらに含み、前記出力信号は、前記漏電信号への追従が完了するまで、前記第２電圧判別器にフィードバックされるようにしてもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記第１基準電圧は、前記漏電遮断器のトリップ動作基準である最小基準電圧であり、前記第２基準電圧は、前記充放電回路の最小出力基準である最小基準電圧であってもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記第１電圧判別器は、前記漏電信号が前記第１基準電圧より大きい場合、前記充放電回路が充電されるようにし、前記出力信号を前記漏電信号の大きさと同じにしてもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記第２電圧判別器は、前記出力信号が前記漏電信号の大きさと同じになった場合、前記出力信号を減少させる立ち上がり信号（rising signal）を発生し、前記出力信号が前記第２基準電圧と同じになった場合、前記出力信号を増加させる立ち下がり信号（falling signal）を発生するようにしてもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記パルス発生器は、前記立ち上がり信号が発生した場合、前記ハイパルスを発生し、前記立ち下がり信号が発生した場合、前記ローパルスを発生するようにしてもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記基準信号は、前記ノイズが含まれていない純粋な漏電信号に追従して生成されてもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記制御部は、前記判別信号の周期及びパルス幅と前記基準信号の周期及びパルス幅とを比較するようにしてもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記制御部は、前記判別信号と前記基準信号とが一致する場合、前記トリップコイルが励磁されるように制御してもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記制御部は、前記判別信号と前記基準信号とが一致しない場合、前記漏電信号に前記ノイズが含まれていると決定し、前記トリップコイルが励磁されないように制御してもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記制御部は、前記判別信号の周期及びパルス幅の大きさに基づいて前記漏電信号の大きさを決定し、前記漏電信号の大きさに基づいて前記トリップコイルの動作時間を制御してもよい。

本発明の好ましいさらに他の態様によれば、前記制御部は、前記漏電信号の大きさが前記基準信号の大きさより大きい場合、前記トリップコイルの動作時間を短縮させてもよい。

本発明による漏電遮断器は、漏電信号に追従して生成された判別信号に基づいて漏電信号にノイズが含まれているか否かを決定することにより、漏電遮断器に供給された漏電信号を高精度に判別できるという効果がある。

本発明による漏電遮断器は、漏電信号に追従して生成された判別信号に基づいて漏電信号にノイズが含まれているか否かを決定することにより、漏電遮断器に供給された漏電信号に対して、トリップ動作を行うかどうかを誤動作することなく決定できるという効果がある。

本発明による漏電遮断器は、漏電信号に追従して生成された判別信号に基づいて漏電信号にノイズが含まれているか否かを決定することにより、漏電信号に類似した形態のノイズ信号による漏電遮断器の誤動作を防止できるという効果がある。

本発明による漏電遮断器は、漏電信号に追従して生成された判別信号に基づいて漏電信号にノイズが含まれているか否かを決定することにより、ノイズ信号による漏電遮断器の不要なトリップ動作を防止し、漏電遮断器の機械的寿命を延ばせるという効果がある。

本発明による漏電遮断器は、漏電信号に追従して生成された判別信号に基づいて漏電信号にノイズが含まれているか否かを決定することにより、ノイズ信号による漏電遮断器の不要なトリップ動作を防止し、回路及び負荷の保護を効率的かつ安定して行えるという効果がある。

本発明による漏電遮断器は、漏電信号に追従して生成された判別信号に基づいてトリップ動作を行うことにより、漏電の程度に応じた適切な遮断動作を行えるという効果がある。

本発明の一実施形態による漏電遮断器の回路構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態による漏電遮断器の回路構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態による漏電遮断器の信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態による漏電遮断器の回路における漏電信号の追従及び判別信号の生成の具体的な流れを示すブロック図である。 本発明の実施形態による漏電遮断器の回路における漏電信号の追従形態の一例を示す波形図である。 本発明の実施形態による漏電遮断器の回路における判別信号の生成形態の一例を示す波形図である。 本発明の実施形態による漏電遮断器の回路における漏電信号の追従形態の他の例を示す波形図である。 本発明の実施形態による漏電遮断器の回路における判別信号の生成形態の他の例を示す波形図である。 従来の漏電遮断器におけるトリップ動作の流れを示すブロック図である。

ここに開示された技術は、漏電遮断器に適用されるが、これに限定されるものではなく、当該技術思想を適用可能な全ての遮断器、継電器、開閉器、制御器、電力用保護機器、保護継電システムに適用することができる。

本明細書で使用される技術用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されるものであり、本発明の技術思想を限定するものではない。また、本明細書で使用される技術用語は、本明細書において特に断らない限り、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に一般的に理解される意味で解釈されるべきであり、非常に包括的な意味で解釈されたり、非常に狭い意味で解釈されたりしてはならない。さらに、本明細書で使用される技術用語が本発明の技術思想を正確に表現できない間違った技術用語である場合は、当業者が正しく理解できる技術用語で代替して理解すべきである。さらに、本発明で使用される一般的な用語は、辞書の定義に従って、又は前後の文脈によって解釈されなければならず、非常に狭い意味で解釈されてはならない。

そして、本明細書で使用される単数の表現は、特に断らない限り、複数の表現を含む。本出願において、「からなる」や「含む」などの用語は、本明細書に記載された様々な構成要素又は段階の全てを必ず含むものと解釈されてはならず、そのうち一部の構成要素又は段階を含まないこともあり、追加の構成要素又は段階をさらに含むこともあるものと解釈されるべきである。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明するが、図面番号に関係なく同一又は類似の構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

また、本発明を説明するにあたって、関連する公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。なお、添付図面は本発明の技術思想を容易に理解できるようにするためのものにすぎず、添付図面により本発明の技術思想が限定的に解釈されてはならない。

まず、図１を参照して本発明の一実施形態による漏電遮断器について説明する。
図１は本発明の一実施形態による漏電遮断器の回路構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態による漏電遮断器５０は、トリップコイル１０、検出部２０、信号生成部３０及び制御部４０を含む。

漏電遮断器５０は、電流が流れる電気回路（電力回路、以下、回路と略称する）に接続される。
漏電遮断器５０は、過電流や短絡電流などの事故電流及び漏洩電流から前記回路及び前記回路に接続された負荷を保護する。

前記漏洩電流とは、前記回路に流れるのではなく、意図せず大地に漏洩する電流を意味する。

漏電遮断器５０は、前記漏洩電流が流れると、前記回路及び前記回路に接続された負荷を保護するために前記回路を遮断する。

トリップコイル１０は、漏電遮断器５０に含まれる開閉機構（図示せず）がトリップ位置に動作するようにトリガする電磁力を発生することができる。
トリップコイル１０は、制御部４０で生成されたトリップ制御信号により励磁されて電磁力を発生するようにしてもよい。

前記トリップ制御信号は、前記回路が遮断されるようにトリップコイル１０の励磁を制御する信号であってもよい。

検出部２０は、前記回路からの漏洩電流の発生を検出する。
検出部２０は、前記回路から発生した漏洩電流を検出し、それに対応する漏電信号を出力する。
検出部２０は、前記漏電信号を信号生成部３０に送る。

信号生成部３０は、前記漏電信号に追従して判別信号を生成する。
前記判別信号は、前記回路に漏電が発生したか否かを決定する根拠となる信号であってもよい。
前記判別信号は、前記漏電信号の大きさ及び周波数の変化に追従して生成されてもよい。

制御部４０は、前記判別信号と基準信号とを比較して前記漏電信号にノイズが含まれているか否かを決定し、前記決定の結果に基づいてトリップコイル１０の動作を制御する。

次に、図２及び図３を参照して本発明の他の実施形態による漏電遮断器について説明する。

図２は本発明の他の実施形態による漏電遮断器の回路構成を示すブロック図であり、図３は本発明の他の実施形態による漏電遮断器の信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。

図２に示すように、本発明の他の実施形態による漏電遮断器５０は、トリップコイル１０、検出部２０、信号生成部３０及び制御部４０を含み、電流が流れる回路に接続されるように設置される。

トリップコイル１０は、漏電遮断器５０に含まれる開閉機構（図示せず）に連係して設けられ、励磁されると、前記開閉機構をトリガすることにより、前記回路を開放（又はトリップ）する。

トリップコイル１０は、漏洩電流が発生すると、前記トリップ制御信号により前記開閉機構がトリップ位置に動作するようにトリガすることにより、前記回路を遮断する。

検出部２０は、前記回路の周囲に設置され、前記回路から発生した漏洩電流を検出し、それに対応する漏電信号を検出する。
検出部２０は、前記漏電信号を検出する零相変流器（ＺＣＴ）２１と、前記検出された漏電信号を増幅する増幅器２２とを含んでもよい。

前記漏電信号は、零相変流器２１により検出されてもよい。
零相変流器２１は、前記回路から漏洩して流れる零相電流成分を検出し、制御部４０の計測に適した形態（例えば、電圧信号）に変換する。

増幅器２２は、前記検出された漏電信号を制御部４０の計測に適した大きさに増幅する。
増幅器２２が前記検出された漏電信号を増幅することにより、前記漏電信号の追従が容易になる。

検出部２０において、零相変流器２１により検出されて増幅器２２により増幅された前記漏電信号は、信号生成部３０に送られる。

信号生成部３０は、前記漏電信号に追従して判別信号を生成する。
前記判別信号は、時間に基づいて前記漏電信号に追従して生成されてもよい。
前記判別信号は、ＰＷＭ信号の形態に生成されてもよい。
前記判別信号は、ローパルスとハイパルスの組み合わせからなるようにしてもよい。

図３に示すように、信号生成部３０は、充放電回路３１を含んでもよい。
充放電回路３１は、信号生成部３０により充放電されてもよい。
信号生成部３０は、充放電回路３１を含み、かつ前記判別信号は、充放電回路３１の出力信号が前記漏電信号に追従することにより生成されてもよい。

すなわち、前記判別信号は、充放電回路３１の充電及び放電による前記出力信号が前記漏電信号に追従する原理で生成されてもよい。

充放電回路３１が充電される場合、充放電回路３１の出力信号は増加し、充放電回路３１が放電される場合、充放電回路３１の出力信号は減少するようにしてもよい。

すなわち、前記出力信号は、充放電回路３１が充電中の場合は増加し、充放電回路３１が放電中の場合は減少することにより、前記漏電信号に追従するようにしてもよい。

前記出力信号が増加と減少を繰り返して前記漏電信号に追従することにより、前記判別信号も増加と減少に対応する２つの形態の信号が繰り返される形態に生成される。

図３に示すように、信号生成部３０は、第１電圧判別器３２、第２電圧判別器３３、パルス発生器３４及びスイッチ３５をさらに含んでもよく、前記出力信号は、前記漏電信号への追従が完了するまで、第２電圧判別器３３にフィードバックされるようにしてもよい。

第１電圧判別器３２は、前記漏電信号及び前記出力信号と所定の第１基準電圧とを比較し、充放電回路３１が充電されるようにする構成部である。

前記第１基準電圧は、漏電遮断器５０の遮断（すなわち、トリップ）動作基準である最小基準電圧であってもよい。

例えば、漏電遮断器５０が１０Ｖ（Volt）の漏電信号で動作する場合、前記第１基準電圧は１０Ｖであってもよい。

第１電圧判別器３２は、前記漏電信号及び前記出力信号が前記第１基準電圧より大きい場合、充放電回路３１が充電されるようにしてもよい。

すなわち、第１電圧判別器３２は、前記漏電信号及び前記出力信号が漏電遮断器５０の最小基準電圧より大きい場合、充放電回路３１が充電されるようにすることにより、前記出力信号が増加して前記漏電信号に追従するようにしてもよい。

第２電圧判別器３３は、前記出力信号と前記漏電信号及び所定の第２基準電圧とを比較し、前記比較の結果による信号を発生する構成部である。

前記第２基準電圧は、充放電回路３１の最小出力基準である最小基準電圧であってもよい。
例えば、充放電回路３１の最小出力基準が５Ｖの場合、前記第２基準電圧は５Ｖであってもよい。

第２電圧判別器３３は、前記出力信号が前記漏電信号又は前記第２基準電圧の大きさと同じになった場合、充放電回路３１を充放電させる信号を発生するようにしてもよい。

第２電圧判別器３３は、前記出力信号が前記漏電信号の大きさと同じになった場合、前記出力信号を減少させる立ち上がり信号（図６の波形Ｖｒ参照）を発生するようにしてもよい。

すなわち、第２電圧判別器３３は、第１電圧判別器３２により充放電回路３１が充電されて前記出力信号が増加し、前記出力信号が前記漏電信号の大きさと同じになると、充放電回路３１が放電されるようにして前記出力信号を減少させる立ち上がり信号Ｖｒを発生するようにしてもよい。

第２電圧判別器３３は、前記出力信号が前記第２基準電圧と同じになった場合、前記出力信号を増加させる立ち下がり信号（図６の波形Ｖｆ参照）を発生するようにしてもよい。

すなわち、第２電圧判別器３３は、立ち上がり信号Ｖｒにより充放電回路３１が放電されて前記出力信号が減少し、前記出力信号が前記第２基準電圧の大きさと同じになると、充放電回路３１が充電されるようにして前記出力信号を増加させる立ち下がり信号Ｖｆを発生するようにしてもよい。

信号生成部３０は、第２電圧判別器３３の比較結果による信号に基づいてハイパルス又はローパルスのいずれかを発生し、前記判別信号が生成されるようにするパルス発生器３４をさらに含んでもよい。

パルス発生器３４は、第２電圧判別器３３で生成された信号に基づいて前記ハイパルス又は前記ローパルスのいずれかを発生することにより、前記ハイパルスと前記ローパルスの組み合わせからなる前記判別信号が生成されるようにしてもよい。

パルス発生器３４は、第２電圧判別器３３が立ち上がり信号Ｖｒを発生した場合、前記ハイパルスを発生し、立ち下がり信号Ｖｆを発生した場合、前記ローパルスを発生するようにしてもよい。

すなわち、パルス発生器３４は、前記出力信号が前記漏電信号の大きさと同じになり、第２電圧判別器３３が立ち上がり信号Ｖｒを発生した場合、前記漏電信号に追従する前記出力信号が増加して前記漏電信号と同じになったことを示す前記ハイパルスを発生し、前記出力信号が前記第２基準電圧と同じになり、第２電圧判別器３３が立ち下がり信号Ｖｆを発生した場合、前記漏電信号に追従する前記出力信号が減少して前記第２基準電圧と同じになったことを示す前記ローパルスを発生することにより、前記ハイパルスと前記ローパルスの組み合わせからなる前記判別信号が生成されるようにしてもよい。

信号生成部３０は、充放電回路３１に接続され、パルス発生器３４から前記ハイパルスが印加されると開路して充放電回路３１が放電されるようにし、パルス発生器３４から前記ローパルスが印加されると閉路して充放電回路３１が充電されるようにするスイッチ３５をさらに含んでもよい。

すなわち、スイッチ３５は、前記出力信号が増加して前記漏電信号と同じになったことを示す前記ハイパルスが発生すると、充放電回路３１が放電されるように開路して前記出力信号を減少させ、前記出力信号が減少して前記第２基準電圧と同じになったことを示す前記ローパルスが発生すると、充放電回路３１が充電されるように閉路して前記出力信号を増加させてもよい。

再び図２を参照すると、制御部４０は、前記判別信号と前記基準信号とを比較して前記漏電信号にノイズが含まれているか否かを決定し、前記決定の結果に基づいてトリップコイル１０の動作を制御し、かつ前記基準信号は、前記ノイズが含まれていない純粋な漏電信号に追従して生成されてもよい。

つまり、前記基準信号は、前記ノイズが含まれていない純粋な漏電信号に追従して生成されたものであるので、前記判別信号が前記ノイズを含む漏電信号に追従して生成された場合、前記漏電信号にノイズが含まれているか否かの決定基準となる。

制御部４０は、前記判別信号の周期及びパルス幅と前記基準信号の周期及びパルス幅とを比較する。

前記基準信号は、前記純粋な漏電信号に追従して生成されたものであり、前記基準信号の周期及びパルス幅は、前記純粋な漏電信号の周期及びパルス幅を示すので、前記判別信号が前記ノイズを含む漏電信号に追従して生成された場合、前記判別信号の周期及びパルス幅と前記基準信号の周期及びパルス幅とが一致するか否かを比較することにより、前記漏電信号にノイズが含まれているか否かを決定することができる。

制御部４０は、前記判別信号と前記基準信号とが一致する場合、トリップコイル１０が励磁されるように制御する。

前記判別信号と前記基準信号とが一致するということは、前記漏電信号が前記純粋な漏電信号であることを意味するので、前記判別信号と前記基準信号とが一致する場合、制御部４０は、前記漏電信号に対してトリップコイル１０が励磁されるように制御することにより、前記回路を遮断することができる。

制御部４０は、前記判別信号と前記基準信号とが一致しない場合、前記漏電信号に前記ノイズが含まれていると決定し、トリップコイル１０が励磁されないように制御する。

前記判別信号と前記基準信号とが一致しないということは、前記漏電信号に前記ノイズが含まれていて前記漏電信号が前記純粋な漏電信号ではないことを意味するので、前記判別信号と前記基準信号とが一致しない場合、制御部４０は、前記漏電信号に対してトリップコイル１０が励磁されないように制御することにより、前記回路が遮断されないようにすることができる。

制御部４０は、前記判別信号の周期及びパルス幅の大きさに基づいて前記漏電信号の大きさを決定し、前記漏電信号の大きさに基づいてトリップコイル１０の動作時間（励磁に必要な動作時間）を制御する。

前記判別信号は、前記漏電信号に追従して生成されたものであるので、制御部４０は、前記判別信号の周期及びパルス幅の大きさに基づいて前記漏電信号の大きさを決定し、前記漏電信号の大きさに基づいてトリップコイル１０の励磁に必要な動作時間を制御することができる。

制御部４０は、前記漏電信号の大きさを決定し、前記漏電信号の大きさが前記基準信号の大きさより大きい場合、トリップコイル１０の動作時間を短縮する。

前記漏電信号の大きさが前記基準信号の大きさより大きいということは、前記漏電信号の大きさが前記純粋な漏電信号の大きさより大きいことを意味し、前記漏電信号が前記純粋な漏電信号より危険であることを意味する。この場合は、前記漏電信号のトリップ動作時間を前記純粋な漏電信号のトリップ動作時間より速くする必要があるので、制御部４０は、トリップコイル１０の動作時間を短縮するように動作する。

例えば、前記純粋な漏電信号のトリップ動作時間が０．１ｓ（秒）の場合、前記漏電信号の大きさが前記基準信号の大きさより大きいと決定されると、制御部４０は、トリップコイル１０が前記純粋な漏電信号のトリップ動作時間である０．１ｓより速く動作するように、トリップコイル１０の動作時間を０．１ｓ未満に短縮することができる。

次に、図４〜図８を参照して本発明の実施形態による漏電遮断器の回路における漏電信号の追従及び判別信号の生成の具体的な流れを説明する。

図４を参照すると、漏電遮断器５０は、零相変流器２１により前記回路で漏電信号Ｖｉｎを検出する。

零相変流器２１により検出された漏電信号Ｖｉｎは、増幅器２２により増幅されて漏電信号Ｖａｍｐとなり、第１電圧判別器３２に送られる。

第１電圧判別器３２は、増幅された漏電信号Ｖａｍｐ及び充放電回路３１の出力信号Ｖｃｈの大きさと、漏電遮断器５０の最小基準電圧である第１基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ａの大きさとを比較する。

増幅された漏電信号Ｖａｍｐが第１基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ａより大きい場合、第１電圧判別器３２は、充放電回路３１が充電されるようにし、出力信号Ｖｃｈの大きさを増幅された漏電信号Ｖａｍｐの大きさと同じにしてもよい。

増幅された漏電信号Ｖａｍｐが第１基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ａより大きい場合、第１電圧判別器３２は、充放電回路３１が充電されるように、スイッチ３５を閉路する閉路制御信号をスイッチ３５に出力する。

その後、出力信号Ｖｃｈは第２電圧判別器３３にフィードバックされ、第２電圧判別器３３は、フィードバックされた出力信号Ｖｃｈの大きさと増幅された漏電信号Ｖａｍｐ及び充放電回路３１の最小基準電圧である第２基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｂの大きさとを比較する。

図５を参照すると、第２電圧判別器３３は、フィードバックされた出力信号Ｖｃｈの大きさと増幅された漏電信号Ｖａｍｐ及び第２基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｂの大きさとを比較し、出力信号Ｖｃｈが増幅された漏電信号Ｖａｍｐと同じになった場合、充放電回路３１が放電されるようにして出力信号Ｖｃｈを減少させる。

より詳細には、第２電圧判別器３３は、出力信号Ｖｃｈが増幅された漏電信号Ｖａｍｐと同じになった場合、充放電回路３１が放電されるようにスイッチ３５を開路する（例えば、スイッチ３５に出力していた閉路制御信号の出力を中断することにより、スイッチ３５を開路することができる。）。また、第２電圧判別器３３は、立ち上がり信号Ｖｒを発生してパルス発生器３４に出力し、パルス発生器３４は、立ち上がり信号Ｖｒに応答してハイパルスを発生する。つまり、パルス発生器３４は、判別信号ＰＷＭとしてハイパルスを出力する。

その後、出力信号Ｖｃｈは第２電圧判別器３３に再びフィードバックされ、第２電圧判別器３３は、再びフィードバックされた出力信号Ｖｃｈの大きさと増幅された漏電信号Ｖａｍｐ及び第２基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｂの大きさとを比較する。

第２電圧判別器３３は、再びフィードバックされた出力信号Ｖｃｈの大きさと増幅された漏電信号Ｖａｍｐ及び第２基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｂの大きさとを比較し、出力信号Ｖｃｈが第２基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｂと同じになった場合、充放電回路３１が充電されるようにして出力信号Ｖｃｈを増加させる。

より詳細には、第２電圧判別器３３は、出力信号Ｖｃｈが第２基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｂと同じになった場合、充放電回路３１が充電されるようにスイッチ３５を閉路する（例えば、スイッチ３５を閉路する閉路制御信号をスイッチ３５に出力する。）。また、第２電圧判別器３３は、パルス発生器３４がローパルスを発生するように立ち下がり信号Ｖｆを発生し、パルス発生器３４は、立ち下がり信号Ｖｆに応答してローパルスを発生する。つまり、パルス発生器３４は、判別信号ＰＷＭとしてローパルスを出力する。

その後、出力信号Ｖｃｈは第２電圧判別器３３にさらに再びフィードバックされ、増幅された漏電信号Ｖａｍｐの追従が完了するまで、前記過程を繰り返す。

前記過程を繰り返して生成された判別信号ＰＷＭは、例えば、図６に示すような波形を有する。

図６に示すように、判別信号ＰＷＭは、立ち上がり信号Ｖｒが発生した場合はハイパルスからなり、立ち下がり信号Ｖｆが発生した場合はローパルスからなる形態のＰＷＭ信号であってもよい。

図６に示す判別信号ＰＷＭは、純粋な漏電信号に追従する形態の波形を有し、当該波形は前記基準信号の形態と同じである。

つまり、前記基準信号は、図６に示す判別信号ＰＷＭと同じ波形を有し、判別信号ＰＷＭは、漏電遮断器５０における前記漏電信号にノイズが含まれているか否かを決定する基準である前記基準信号である。

それに対して、図７はノイズが含まれる漏電信号に追従する形態の波形を示すものであり、当該追従の結果から生成された波形は図８に示すようなＰＷＭ波形となる。

つまり、図８に示すＰＷＭ波形は、漏電遮断器５０が判別する対象である前記判別信号の波形である。

すなわち、図６に示す判別信号の波形は、純粋な漏電信号に追従して生成された前記基準信号の波形を示し、図８に示す判別信号の波形は、前記基準信号と比較される判別対象である前記判別信号の波形を示す。

図８に示すＰＷＭ波形は、前記純粋な漏電信号に追従する形態の波形とはパルスの周期及び幅が異なり、それを前記基準信号の周期及び幅と比較すると、前記漏電信号にノイズが含まれているか否かを決定することができる。

再び図４を参照すると、前記過程で生成された判別信号ＰＷＭは、制御部４０に送られ、制御部４０は、判別信号ＰＷＭの周期及びパルス幅と前記ノイズが含まれていない純粋な漏電信号に追従して生成された前記基準信号の周期及びパルス幅とを比較することにより、漏電信号Ｖｉｎにノイズが含まれているか否かを決定することができる。

判別信号ＰＷＭと前記基準信号とが一致する場合、制御部４０は、トリップコイル１０が動作するように、すなわち励磁されるように制御する。また、判別信号ＰＷＭと前記基準信号とが一致しない場合、制御部４０は、漏電信号Ｖｉｎにノイズが含まれていると決定し、トリップコイル１０が動作しないように、すなわち消磁されるように制御する。よって、漏電信号Ｖｉｎに基づいて、誤動作することなく漏電遮断器５０がトリップするように、又はトリップしないようにすることができる。

また、制御部４０は、判別信号ＰＷＭの周期及びパルス幅の大きさに基づいて漏電信号Ｖｉｎの大きさを決定し、漏電信号Ｖｉｎの大きさに基づいてトリップコイル１０の動作時間を制御する。制御部４０は、例えば漏電信号Ｖｉｎの大きさが前記基準信号の大きさより大きいと決定された場合、トリップコイル１０の動作時間を短縮することにより、前記回路の保護がより迅速かつ安定して行われるようにする。

本発明の実施形態による漏電遮断器は、漏電信号を検出して動作する漏電遮断器に適用して実施することができる。

本発明の実施形態による漏電遮断器は、機械式及びデジタル式を含む電磁継電器に適用して実施することができる。

本発明の実施形態による漏電遮断器は、継電器を含む漏電遮断器、開閉器、制御器、電力用保護機器などに適用して実施することができる。

本発明の実施形態による漏電遮断器は、継電器及び遮断器を含む受変電設備及び受変電システムに適用して実施することができる。

本発明の実施形態による漏電遮断器は、継電器及び遮断器を含む需要家の保護継電システムに適用して実施することができる。

本発明の実施形態による漏電遮断器は、漏電信号の追従方法及び判別信号の生成方法をプログラム化してソフトウェア的な方法で適用して実施することができ、各実施形態の１つ以上の組み合わせで実施することもできる。

前述した本発明の好ましい実施形態は、本発明の技術的課題を解決するためのものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の思想及び範囲内で様々な修正、変更、付加などが可能であり、これらは添付の特許請求の範囲に含まれるものである。

１０ トリップコイル
２０ 検出部
２１ 零相変流器
２２ 増幅器
３０ 信号生成部
３１ 充放電回路
３２ 第１電圧判別器
３３ 第２電圧判別器
３４ パルス発生器
３５ スイッチ
４０ 制御部
５０ 漏電遮断器

Claims (10)

1. 回路をトリップするための電磁力を発生できるトリップコイルと、
   前記回路で漏電信号を検出する検出部と、
   前記漏電信号に基づいて判別信号を生成する信号生成部と、
   前記判別信号とノイズが含まれていない純粋な漏電信号に基づいて前記信号生成部によって生成される基準信号とを比較して前記漏電信号にノイズが含まれているか否かを決定し、前記決定の結果に基づいて前記トリップコイルの励磁を制御する制御部とを含むことを特徴とする漏電遮断器。
2. 前記検出部は、
   前記漏電信号を検出する零相変流器と、
   前記検出された漏電信号を増幅する増幅器とを含むことを特徴とする請求項１に記載の漏電遮断器。
3. 前記判別信号は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号の形態に生成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の漏電遮断器。
4. 前記判別信号は、ローパルスとハイパルスの組み合わせからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の漏電遮断器。
5. 前記信号生成部は、
   充放電回路を含み、
   前記判別信号は、前記充放電回路の出力信号を前記漏電信号と比較することにより生成されることを特徴とする請求項１に記載の漏電遮断器。
6. 前記信号生成部は、
   前記漏電信号が所定の第１基準電圧より大きい場合、前記充放電回路が充電されるようにし、前記出力信号を前記漏電信号の大きさと同じにする、第１電圧判別器と、
   前記第１電圧判別器によって前記出力信号が前記漏電信号の大きさと同じになった後、前記出力信号と前記漏電信号及び所定の第２基準電圧とを比較し、前記出力信号が前記漏電信号の大きさと同じになった場合、立ち上がり信号を発生し、前記出力信号が前記第２基準電圧と同じになった場合、立ち下がり信号を発生する、第２電圧判別器と、
   前記立ち上がり信号が発生した場合、前記ハイパルスを発生し、前記立ち下がり信号が発生した場合、前記ローパルスを発生するパルス発生器と、
   前記充放電回路に接続され、前記パルス発生器から前記ハイパルスが印加されると開路して前記充放電回路が放電されるようにし、前記パルス発生器から前記ローパルスが印加されると閉路して前記充放電回路が充電されるようにするスイッチとをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の漏電遮断器。
7. 前記第１基準電圧は、前記漏電遮断器のトリップ動作基準である最小基準電圧であることを特徴とする請求項６に記載の漏電遮断器。
8. 前記制御部は、
   前記判別信号の周期及びパルス幅と前記基準信号の周期及びパルス幅とを比較し、
   前記判別信号と前記基準信号とが一致する場合、前記トリップコイルが励磁されるように制御し、
   前記判別信号と前記基準信号とが一致しない場合、前記漏電信号に前記ノイズが含まれていると決定し、前記トリップコイルが励磁されないように制御することを特徴とする請求項１に記載の漏電遮断器。
9. 前記制御部は、前記判別信号の周期及びパルス幅の大きさに基づいて前記漏電信号の大きさを決定し、前記漏電信号の大きさに基づいて前記判別信号と前記基準信号との比較に要する時間を制御することを特徴とする請求項１に記載の漏電遮断器。
10. 前記制御部は、前記漏電信号の大きさが前記基準信号の大きさより大きい場合、前記比較に要する時間を短縮させることを特徴とする請求項９に記載の漏電遮断器。

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