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JPH0359655B2 - - Google Patents
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JPH0359655B2 - - Google Patents

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JPH0359655B2
JPH0359655B2 JP58140282A JP14028283A JPH0359655B2 JP H0359655 B2 JPH0359655 B2 JP H0359655B2 JP 58140282 A JP58140282 A JP 58140282A JP 14028283 A JP14028283 A JP 14028283A JP H0359655 B2 JPH0359655 B2 JP H0359655B2
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signal
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Ichiro Arinobu
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は交流電路の最適な保護・監視を行うた
め電路の事故電流を検出する静止形過電流検出装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a static overcurrent detection device for detecting a fault current in an AC circuit in order to optimally protect and monitor an AC circuit.

〔従来技術〕 従来この種の装置として第1図に示されたよう
な各相の電流の最大値を検出する装置や、第2図
に示されたような各相の電流の実効値または平均
値を検出する装置等があつた。
[Prior Art] Conventionally, this type of device includes a device that detects the maximum value of the current in each phase as shown in Fig. 1, and a device that detects the effective value or average value of the current in each phase as shown in Fig. 2. There was a device to detect the value.

第1図に示された最大値検出形の従来の装置の
構成において、3相の交流電路10にはR、S、
Tの各相毎に電流センサー手段としての変流器2
1,22,23がそれぞれ設けられている。電路
10に事故電流が流れると、各変流器21,2
2,23の二次側に設けられた全波整流回路3
1,32,33が同極性に直列接続されてなる最
大値検出回路30によつて、事故電流の最大値が
直流化されて検出される。全波整流回路31,3
2,33による出力信号波形を第3図に示す。最
大値検出回路30の出力側には負担回路40が接
続されている。この負担回路40は変流器21,
22,23の出力電流を電圧信号に変換するとと
もに、所定のレベル範囲内で出力信号を得るため
のレベル調整回路(例えば適当な分圧比のポテン
シヨメータの態様の回路)を兼ねている。負担回
路40の出力電圧波形を第4図に実線で示す。前
記負担回路40の出力側に接続されたレベル判別
回路50により負担回路40の出力信号レベルが
所定値以下か否かが判別される。次に入力信号レ
ベルに応じた所定の限時動作を行なう時限発生回
路60が接続されている。レベル判別回路50は
負担回路40の出力信号レベルが所定値以上であ
ることを判別すると時限発生回路60に信号を発
する。時限発生回路60はレベル判別回路50の
発した信号を受けた時点から入力信号レベル(即
ち負担回路40の出力信号レベル)に応じた所定
の限時動作を行なう。一般にこの入力信号レベル
と発生時限との関係は、保護すべき配電線(電
路)の熱耐量を考慮した第5図に示すような反限
時特性を持たせている。時限発生回路60が上述
のように限時動作を開始してから所定の時限特性
に基づく時限が経過すると、時限発生回路60は
出力回路70に出力信号を与える。出力回路70
はこの信号に応動し、出力装置80を駆動する。
In the configuration of the conventional maximum value detection type device shown in FIG.
Current transformer 2 as current sensor means for each phase of T
1, 22, and 23 are provided, respectively. When a fault current flows through the electric line 10, each current transformer 21, 2
Full-wave rectifier circuit 3 provided on the secondary side of 2 and 23
1, 32, and 33 are connected in series with the same polarity, and the maximum value of the fault current is converted into a direct current and detected by the maximum value detection circuit 30. Full wave rectifier circuit 31, 3
The output signal waveform according to No. 2, 33 is shown in FIG. A burden circuit 40 is connected to the output side of the maximum value detection circuit 30. This load circuit 40 includes a current transformer 21,
It converts the output currents 22 and 23 into voltage signals, and also serves as a level adjustment circuit (for example, a circuit in the form of a potentiometer with an appropriate voltage division ratio) for obtaining an output signal within a predetermined level range. The output voltage waveform of the burden circuit 40 is shown by a solid line in FIG. A level determination circuit 50 connected to the output side of the burden circuit 40 determines whether the output signal level of the burden circuit 40 is below a predetermined value. Next, a time limit generation circuit 60 is connected which performs a predetermined time limit operation according to the input signal level. When the level determination circuit 50 determines that the output signal level of the burden circuit 40 is equal to or higher than a predetermined value, it issues a signal to the time limit generation circuit 60. The time limit generation circuit 60 performs a predetermined time limit operation according to the input signal level (ie, the output signal level of the burden circuit 40) from the time it receives the signal issued by the level discrimination circuit 50. Generally, the relationship between the input signal level and the generation time limit has an inverse time limit characteristic as shown in FIG. 5, which takes into account the heat resistance of the power distribution line (electric circuit) to be protected. When the time limit based on the predetermined time characteristic has elapsed after the time limit generation circuit 60 starts the time limit operation as described above, the time limit generation circuit 60 provides an output signal to the output circuit 70. Output circuit 70
responds to this signal and drives the output device 80.

上述のように、第1図の装置では、どの相とは
判別せずにある相の事故電流の存在を検出する。
一般に前述のような最大値検出回路30の出力側
に接続された負担回路40に誘起される電圧は第
4図に示されたような波形となる。最大値検出回
路30の構成上必然的に、各相の電流の大きさに
応じて負担回路40に誘起される電圧波形は異な
る。また上述のような回路構成では実効値又は平
均値に対応する信号への波形変換は本質的に不可
能であり、最大値のピークのみが検出される。す
なわち第1図の装置の構成は本質的にピーク検出
形である。このため電路の各相毎に電流の平均値
又は実効値を得るための波形変換を行なつて正確
な事故電流の検出を行なうことはできない。
As described above, the device shown in FIG. 1 detects the presence of a fault current in a certain phase without determining which phase it is.
Generally, the voltage induced in the load circuit 40 connected to the output side of the maximum value detection circuit 30 as described above has a waveform as shown in FIG. Due to the configuration of the maximum value detection circuit 30, the voltage waveform induced in the burden circuit 40 necessarily differs depending on the magnitude of the current in each phase. Furthermore, with the circuit configuration described above, it is essentially impossible to convert the waveform into a signal corresponding to an effective value or an average value, and only the peak of the maximum value is detected. That is, the configuration of the apparatus shown in FIG. 1 is essentially of the peak detection type. For this reason, it is not possible to perform accurate fault current detection by performing waveform conversion to obtain the average value or effective value of the current for each phase of the electrical circuit.

そこで各相毎の電流を電圧に変換してそれらの
内のたとえ一つの相中においても過電流が生じた
ときに、その過電流を生じた相からの出力のみに
よつても検出信号を取り出すために第2図に示す
各相毎検出回路が考案された。
Therefore, the current for each phase is converted to voltage, and when an overcurrent occurs in even one phase, a detection signal is extracted only from the output from the phase where the overcurrent occurred. Therefore, a detection circuit for each phase as shown in FIG. 2 was devised.

次に第2図に示された各相毎実効値又は平均値
検出形の構成の従来の装置について説明する。第
2図において第1図との対応部には同一符号を用
いて示してある。交流電路10に事故電流が流れ
ると各相の交流器21,22,23はそれらに固
有の変流比で上記事故電流を検出し二次側に出力
電流を誘起する。この各出力電流はそれぞれ全波
整流回路31,32,33により直流化される。
この直流化された全波整流回路31,32,33
の出力電流は各対応する負担回路41,42,4
3にそれぞれ供給される。この時、負担回路4
1,42,43に誘起する信号電圧波形は第3図
に示すような形になる。各負担回路41,42,
43の出力信号は各相毎に波形変換回路90によ
つてそれらの実効値または平均値に対応する信号
に変換される。波形変換回路90の出力信号は各
相毎にレベル判別回路50に入力される。レベル
判別回路50は入力信号レベルが所定値以上であ
ることを判別すると時限発生回路60に信号を発
する。時限発生回路60はレベル判別回路50の
発した信号を受けた時点から入力信号レベル(即
ちレベル判別回路50の入力信号レベル)に応じ
た所定の限時動作を開始する。この入力信号レベ
ルと発生時限との関係は、第1図の装置につき説
明したのと同様、保護すべき配電線(電路)の熱
耐量を考慮した第5図に示すような反限時特性を
持たせている。時限発生回路60が上述のように
限時動作を開始してから所定の時限特性に基づく
時限が経過すると、時限発生回路60は出力回路
70に出力信号を与える。出力回路70はこの信
号に応動し、出力装置80を駆動する。
Next, a conventional device having an effective value or average value detection type configuration for each phase shown in FIG. 2 will be explained. In FIG. 2, parts corresponding to those in FIG. 1 are indicated using the same reference numerals. When a fault current flows through the AC line 10, the AC transformers 21, 22, and 23 of each phase detect the fault current at their own current transformation ratios and induce an output current on the secondary side. Each of these output currents is converted into a direct current by full-wave rectifier circuits 31, 32, and 33, respectively.
This DC full wave rectifier circuit 31, 32, 33
The output current of each corresponding load circuit 41, 42, 4
3, respectively. At this time, burden circuit 4
The signal voltage waveforms induced at 1, 42, and 43 are as shown in FIG. Each burden circuit 41, 42,
The output signals of 43 are converted for each phase by a waveform conversion circuit 90 into signals corresponding to their effective values or average values. The output signal of the waveform conversion circuit 90 is input to the level discrimination circuit 50 for each phase. When the level determination circuit 50 determines that the input signal level is equal to or higher than a predetermined value, it issues a signal to the time limit generation circuit 60. The time limit generating circuit 60 starts a predetermined time limit operation according to the input signal level (that is, the input signal level of the level discriminating circuit 50) from the time it receives the signal generated by the level discriminating circuit 50. The relationship between this input signal level and the generation time limit has an inverse time limit characteristic as shown in FIG. 5, which takes into consideration the heat resistance of the distribution line (electrical circuit) to be protected, as explained for the device in FIG. 1. It's set. When the time limit based on the predetermined time characteristic has elapsed after the time limit generation circuit 60 starts the time limit operation as described above, the time limit generation circuit 60 provides an output signal to the output circuit 70. Output circuit 70 responds to this signal and drives output device 80.

第2図の装置では、各相の事故電流はそれぞれ
実効値または平均値に波形変換がなされて正確に
検出される。この反面波形変換回路90を介して
事故電流の検出がなされるため応答に遅れを生ず
る。これは波形変換回路90が本質的に積分要素
を含まざるを得ないため、比較的長い時定数を有
する応答特性を持つことになるからである。従つ
て第2図の装置は短絡電流等のような瞬時的に増
大する大電流の検出には不向きである。
In the device shown in FIG. 2, the fault currents of each phase are converted into waveforms into effective values or average values, and are detected accurately. On the other hand, since the fault current is detected via the waveform conversion circuit 90, there is a delay in response. This is because the waveform conversion circuit 90 essentially has to include an integral element, so it has a response characteristic with a relatively long time constant. Therefore, the device shown in FIG. 2 is not suitable for detecting large currents that increase instantaneously, such as short-circuit currents.

[発明が解決しようとする問題点] 第1の従来例では商用周波数以外の電流を含む
歪んだ電流が交流電路に流れているときには原理
的に熱的に正確な検出ができなかつたという欠点
があつた。
[Problems to be Solved by the Invention] The first conventional example has the drawback that accurate thermal detection cannot be performed in principle when a distorted current including a current other than the commercial frequency is flowing in an AC line. It was hot.

第2の従来例では時定数が長いので瞬時的過電
流等の検出ができない欠点があつた。
The second conventional example has a drawback that instantaneous overcurrent cannot be detected because the time constant is long.

[発明の概要] 本発明は上述のような従来の装置における問題
点を解決した新規なこの種の装置を提供しようと
するものである。即ち、過電流の大きさが所定の
範囲内である場合は、第2の従来例と同様の方法
で各相の過電流を比較的敏感に検出し、一方いず
れかの相に短絡電流等のように所定の範囲を大幅
に超えた過電流が生じた場合は、その最大値に速
やかに応動して短絡電流等を検出する。
[Summary of the Invention] The present invention aims to provide a novel device of this type that solves the problems of the conventional devices as described above. That is, if the magnitude of the overcurrent is within a predetermined range, the overcurrent of each phase is detected relatively sensitively using the same method as in the second conventional example, while the overcurrent of any phase is detected relatively sensitively. If an overcurrent that significantly exceeds a predetermined range occurs, the device immediately responds to the maximum value and detects a short-circuit current or the like.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下に図面を用いて本発明の実施例につき詳述
することにより本発明を明らかにする。
The present invention will be clarified by describing embodiments of the present invention in detail below using the drawings.

第6図は本発明の一実施例としての静止形過電
流検出装置を示すブロツク図である。第6図にお
いて複数相(本例ではR、S、Tの3相)の電路
の各相毎に電流検出用の変流器21,22,23
がそれぞれ設けられている。各変流器21,2
2,23の二次側には二次出力の絶対値を得るた
めの全波整流回路31,32,33がそれぞれ接
続されている。各全波整流回路31,32,33
の出力側に負担回路41,42,43がそれぞれ
接続されている。負担回路41,42,43は変
流器21,22,23の出力電流を電圧信号に変
換するとともに、所定のレベル範囲内で出力信号
を得るためのレベル調整回路を兼ねている。前記
各負担回路41,42,43の各第1の出力端子
(レベル調整された信号の出力端子)はそれぞれ
波形変換回路90に接続されている。波形変換回
路90は各負担回路41,42,43に誘起する
出力信号の実効値または平均値を得るためのもの
である。前記負担回路41,42,43の各第2
の出力端子はそれぞれダイオード131,13
2,133よりなるOR回路130の各入力端子
に接続されている。尚、前記各負担回路41,4
2,43の前記第2の出力端子とは反対側の端部
は共通電位点(接地点)に接続されている。上記
変流器21,22,23、全波整流回路31,3
2,33、負担回路41,42,43、波形変換
回路90並びにOR回路130(131+132
+133)は交流電路10の電流を検出する電流
センサ手段200を構成している。即ち、電流セ
ンサ手段200はその波形変換回路90から第1
の出力信号として交流電路10の各相毎の電流の
実効値または平均値に対応する信号を出力する。
またそのOR回路130から第2の出力信号とし
て交流電路10に流れる電流の最大値に対応する
信号を出力する。OR回路130の出力側は第2
のレベル判別手段としてのツエナーダイオード1
40を介して第2の時限発生手段としての時限発
生回路150に接続されている。時限発生回路1
50の出力端子はサイリスタ120のゲートに接
続されている。また前記波形変換回路90の各出
力信号を時分割的に選択しA/D変換するアナロ
グマルチプレクサ・A/D変換回路100が設け
られている。アナログマルチプレクサ・A/D変
換回路100の各出力はマイクロコンピユータ1
10に入力されるようになされている。尚、本実
施例ではアナログマルチプレクサ・A/D変換回
路100及びマイクロコンピユータ110の作動
用電源として電源回路160が設けられている。
またマイクロコンピユータ110の出力信号がサ
イリスタ120のゲートに与えられるように構成
されている。サイリスタ120に直列に出力端子
81を有する出力装置80が接続されている。
尚、前述の第1及び第2の時限発生手段に各別に
第1及び第2の出力手段を設けてもよいが、本例
では上述のようにこれらの出力手段は単一の出力
装置80にまとめられている。
FIG. 6 is a block diagram showing a static overcurrent detection device as an embodiment of the present invention. In FIG. 6, current transformers 21, 22, 23 for detecting current are provided for each phase of a plurality of phases (three phases R, S, and T in this example) of the electrical circuit.
are provided for each. Each current transformer 21, 2
Full-wave rectifier circuits 31, 32, and 33 are connected to the secondary sides of 2 and 23, respectively, for obtaining the absolute value of the secondary output. Each full wave rectifier circuit 31, 32, 33
Burden circuits 41, 42, and 43 are connected to the output side of each. The load circuits 41, 42, and 43 convert the output currents of the current transformers 21, 22, and 23 into voltage signals, and also serve as level adjustment circuits for obtaining output signals within a predetermined level range. The first output terminals (output terminals of level-adjusted signals) of each of the load circuits 41, 42, and 43 are connected to a waveform conversion circuit 90, respectively. The waveform conversion circuit 90 is for obtaining the effective value or average value of the output signal induced in each burden circuit 41, 42, 43. Each second of the burden circuits 41, 42, 43
The output terminals of are diodes 131 and 13, respectively.
It is connected to each input terminal of an OR circuit 130 consisting of 2,133 circuits. In addition, each of the burden circuits 41, 4
The ends of terminals 2 and 43 on the opposite side from the second output terminal are connected to a common potential point (ground point). The above current transformers 21, 22, 23, full wave rectifier circuits 31, 3
2, 33, load circuits 41, 42, 43, waveform conversion circuit 90 and OR circuit 130 (131+132
+133) constitutes a current sensor means 200 for detecting the current of the AC line 10. That is, the current sensor means 200 receives the first signal from the waveform conversion circuit 90.
A signal corresponding to the effective value or average value of the current for each phase of the AC line 10 is output as an output signal.
Further, the OR circuit 130 outputs a signal corresponding to the maximum value of the current flowing through the AC line 10 as a second output signal. The output side of the OR circuit 130 is the second
Zener diode 1 as a means of determining the level of
It is connected via 40 to a time limit generation circuit 150 as a second time limit generation means. Time limit generation circuit 1
The output terminal of 50 is connected to the gate of thyristor 120. Further, an analog multiplexer/A/D conversion circuit 100 is provided which selects each output signal of the waveform conversion circuit 90 in a time-divisional manner and performs A/D conversion. Each output of the analog multiplexer/A/D conversion circuit 100 is connected to the microcomputer 1.
10 is input. In this embodiment, a power supply circuit 160 is provided as a power supply for operating the analog multiplexer/A/D conversion circuit 100 and the microcomputer 110.
Further, the configuration is such that the output signal of the microcomputer 110 is applied to the gate of the thyristor 120. An output device 80 having an output terminal 81 is connected in series to the thyristor 120.
Note that the first and second time limit generating means described above may be provided with separate first and second output means, but in this example, these output means are provided in a single output device 80 as described above. It is summarized.

前記マイクロコンピユータ110の構成を第7
図のブロツク図に基づき概説する。第7図におい
てマイクロコンピユータ110は、CPU111
のデータバス112及びアドレスバス113を介
してROM114、RAM115及びI/Oポー
ト116を有して構成され、データバス112及
びアドレスバス113の一部は前記アナログマル
チプレクサ・A/D変換回路100に接続されて
いる。一般にROM114には所定の信号処理を
実効するためのプログラムを含みCPU111は
所定のクロツク信号に同期してプログラムを実行
する。またRAM115は信号処理に必要なレジ
スタとして機能する。
The configuration of the microcomputer 110 is
The following is an overview based on the block diagram in Figure. In FIG. 7, the microcomputer 110 includes a CPU 111
The circuit includes a ROM 114, a RAM 115, and an I/O port 116 via a data bus 112 and an address bus 113, and a portion of the data bus 112 and address bus 113 are connected to the analog multiplexer/A/D conversion circuit 100. has been done. Generally, the ROM 114 includes a program for executing predetermined signal processing, and the CPU 111 executes the program in synchronization with a predetermined clock signal. Further, the RAM 115 functions as a register necessary for signal processing.

上述のマイクロコンピユータ110における信
号処理過程を第9図のメインフローチヤートに示
す。このフローチヤートには、基本的な機能とし
て少くとも入力信号の第1のレベル判別手段10
01及びレベル判別された値により所定の限時動
作を実行する第1の時限発生手段1002が含ま
れている。またこのフローチヤートでは、前述の
第1の時限発生手段1002または第2の時限発
生手段150(第6図)のうち少くとも一方に対
する入力信号が所定のレベル以下になつた時所定
の放熱特性(電路及び負荷の放熱特性)に沿つた
低減率をもつて経時的にリセツト動作を実行する
ように構成されたリセツト手段1003が含まれ
ている。
The signal processing process in the above-mentioned microcomputer 110 is shown in the main flowchart of FIG. This flowchart includes at least a first level determining means 10 for the input signal as a basic function.
01 and a first time limit generating means 1002 that executes a predetermined time limit operation based on the level determined value. Further, in this flowchart, when the input signal to at least one of the first time limit generating means 1002 or the second time limit generating means 150 (FIG. 6) becomes below a predetermined level, a predetermined heat dissipation characteristic ( A reset means 1003 is included which is configured to perform a reset operation over time with a reduction rate in accordance with the heat dissipation characteristics of the electrical circuit and the load.

上述のような構成の本発明装置の動作を以下に
説明する。
The operation of the apparatus of the present invention configured as described above will be explained below.

交流電路10に事故電流が流れると、各相の変
流器21,22,23はそれらに固有の変流比で
上記事故電流を検出し二次側に出力電流を誘起す
る。この各出力電流はそれぞれ全波整流回路3
1,32,33により直流化される。この直流化
された全波整流回路31,32,33の出力電流
は各対応する負担回路41,42,43にそれぞ
れ供給される。この時負担回路41,42,43
に誘起する信号電圧波形は第3図に示すような形
になる。各負担回路41,42,43の出力信号
は各相毎に波形変換回路90によつてそれらの実
効値または平均値に対応する信号に変換される。
波形変換回路90の実効値または平均値出力はア
ナログマルチプレクサ・A/D変換回路100に
入力される。アナログマルチプレクサ・A/D変
換回路100はマイクロコンピユータ110によ
つて制御され入力信号を時分割的に選択してデイ
ジタル信号に変換する。これらのデイジタル信号
はマイクロコンピユータ110に供給される。マ
イクロコンピユータ110は所定のプログラムに
従いこれらデイジタル入力信号のレベル判別を実
行する。更にこのレベル判別の結果に基づいて所
定の限時動作を行ないその出力ポート116から
出力信号を発する。即ちマイクロコンピユータ1
10は第1のレベル判別手段及び第1の時限発生
手段として機能する。この場合の限時動作は、例
えば第8図の特性曲線における長限時用反限時特
性に沿つて実行される。マイクロコンピユータ1
10の出力ポート116から発せられた出力信号
はサイリスタ120のゲートに印加される。サイ
リスタ120はこの信号によりトリガされターン
オンして出力装置80を駆動する。出力装置80
の出力端子81からは事故電流の表示用または電
路保護手段駆動用等の出力信号が得られる。
When a fault current flows through the AC line 10, the current transformers 21, 22, and 23 of each phase detect the fault current at their own current transformation ratios and induce an output current on the secondary side. Each of these output currents is connected to the full-wave rectifier circuit 3.
1, 32, and 33 convert it into a direct current. The output currents of the full-wave rectifier circuits 31, 32, and 33 converted into direct current are supplied to the corresponding burden circuits 41, 42, and 43, respectively. At this time, burden circuits 41, 42, 43
The signal voltage waveform induced in this case has a shape as shown in FIG. The output signals of the burden circuits 41, 42, and 43 are converted for each phase by a waveform conversion circuit 90 into signals corresponding to their effective values or average values.
The effective value or average value output of the waveform conversion circuit 90 is input to an analog multiplexer/A/D conversion circuit 100. An analog multiplexer/A/D conversion circuit 100 is controlled by a microcomputer 110 to time-divisionally select input signals and convert them into digital signals. These digital signals are supplied to microcomputer 110. The microcomputer 110 executes level determination of these digital input signals according to a predetermined program. Further, based on the result of this level determination, a predetermined time-limited operation is performed and an output signal is generated from the output port 116. That is, microcomputer 1
Reference numeral 10 functions as a first level determining means and a first time limit generating means. In this case, the time limit operation is performed, for example, along the inverse time limit characteristic for long time limits in the characteristic curve of FIG. Microcomputer 1
The output signal issued from the ten output ports 116 is applied to the gate of the thyristor 120. Thyristor 120 is triggered by this signal and turns on to drive output device 80. Output device 80
An output signal for displaying the fault current or driving the circuit protection means is obtained from the output terminal 81.

また一方、負担回路41,42,43に誘起さ
れた事故電流に対応した電圧信号は、ダイオード
131,132,133よりなるOR回路130
に入力される。OR回路130の出力側は第2の
レベル判別回路としてのツエナーダイオード14
0を介して時限発生回路150に接続されている
ので、OR回路130の出力レベルがツエナーダ
イオード140のツエナー電圧を越えると時限発
生回路150に信号が入力される。時限発生回路
150はこの信号に基づき所定の限時動作を行な
い、サイリスタ120のゲートをトリガする。こ
の場合の限時動作は、例えば第8図の特性曲線に
おける短限時用反限時特性及び瞬時特性に沿つて
行なわれる。サイリスタ120は上述のようにし
てトリガされターンオンして出力装置80を駆動
する。この場合も前述同様、出力装置80の出力
端子81から事故電流の表示用または電路保護用
等の出力信号が得られる。この出力装置80とし
て低消費電力の釈放形素子を適用することも推奨
できる。尚、上述においてはOR回路としてダイ
オードを用いたものを適用した例につき詳述した
が、マイクロコンピユータの一部を利用して実質
的にOR回路を形成すべく(C−MOS等の低消費
電力形素子で)構成してもよいことは勿論であ
る。
On the other hand, the voltage signal corresponding to the fault current induced in the burden circuits 41, 42, 43 is transmitted to the OR circuit 130 consisting of diodes 131, 132, 133.
is input. The output side of the OR circuit 130 is a Zener diode 14 as a second level discrimination circuit.
Since the output level of the OR circuit 130 exceeds the Zener voltage of the Zener diode 140, a signal is input to the time generator circuit 150 via the zener diode 140. The time limit generation circuit 150 performs a predetermined time limit operation based on this signal and triggers the gate of the thyristor 120. In this case, the time limit operation is performed, for example, along the short time limit inverse time limit characteristic and the instantaneous characteristic in the characteristic curve of FIG. Thyristor 120 is triggered and turned on to drive output device 80 as described above. In this case, as described above, an output signal for displaying a fault current or protecting a circuit can be obtained from the output terminal 81 of the output device 80. It is also recommended to use an open-circuit element with low power consumption as the output device 80. In the above, we have detailed an example in which a diode is used as an OR circuit, but in order to effectively form an OR circuit using a part of a microcomputer (low power consumption such as C-MOS) Of course, it may also be constructed using shaped elements.

次に、マイクロコンピユータ110における信
号処理過程を、第9図のメインフローチヤートに
沿つて詳述する。
Next, the signal processing process in the microcomputer 110 will be explained in detail along the main flowchart of FIG.

先ずマイクロコンピユータ110が起動され動
作可能状態になるとプログラムがスタートし、シ
ステムの初期化(即ちI/Oポートの設定、フラ
グのセツト、リセツトなど)が実行され、過電流
検出のメイン処理フローに入る。次にアナログマ
ルチプレクサ・A/D変換回路100の制御動作
(A/D変換処理)を実行する。この制御動作に
よつて、波形変換回路90より出力される電路の
各相に対応する電流の実効値または平均値の信号
を時分割的に選択してデイジタル信号に変換し、
マイクロコンピユータ110内のRAM115に
書き込む。次に、上述のようにしてRAM115
に書き込まれた入力信号データに関し、その値が
過電流値であるか否かの判別動作を実行する。そ
の結果過電流でない場合は第9図における蓄熱ル
ーチンから外れて再び上述のA/D変換処理に戻
る。次に、過電流である場合は、先ず蓄熱フラグ
Hをセツトし、入力信号のレベルに応じた時限の
計時動作を実行すべくCPU内のレジスタまたは
RAM115を用いて所定の単位時間毎に所定の
蓄熱ビツト数の加算を行なう。上記所定の蓄熱ビ
ツト数は第8図の特性曲線に沿つた限時動作を実
現すべく選択されたものである。次に、上述のよ
うに加算されたビツト数が所定の時限に対応する
値に達したか否かの判別動作を実行する。この結
果、加算されたビツト数の所定の時限に対応する
値に達していない場合は、第9図におけるメイン
フローから外れて上述のA/D変換処理に戻る。
次に、上述の加算されたビツト数が所定の時限に
対応する値に達した場合は、I/Oポート116
を介してサイリスタ120をトリガし出力装置8
0を駆動させる。
First, when the microcomputer 110 is activated and becomes operational, the program starts, initializes the system (i.e., I/O port settings, flag settings, resets, etc.), and enters the main processing flow for overcurrent detection. . Next, a control operation (A/D conversion process) of the analog multiplexer/A/D conversion circuit 100 is executed. Through this control operation, the signal of the effective value or average value of the current corresponding to each phase of the electric circuit outputted from the waveform conversion circuit 90 is selected in a time division manner and converted into a digital signal,
It is written to the RAM 115 in the microcomputer 110. Next, as described above, the RAM115
Regarding the input signal data written in, an operation is performed to determine whether or not the value is an overcurrent value. As a result, if there is no overcurrent, the process exits from the heat storage routine shown in FIG. 9 and returns to the A/D conversion process described above. Next, if there is an overcurrent, the heat storage flag H is set first, and the CPU register or
Using the RAM 115, a predetermined number of heat storage bits is added every predetermined unit time. The predetermined number of heat storage bits is selected to realize a time-limited operation along the characteristic curve shown in FIG. Next, an operation is performed to determine whether the number of bits added as described above has reached a value corresponding to a predetermined time period. As a result, if the number of bits added has not reached the value corresponding to the predetermined time limit, the process deviates from the main flow in FIG. 9 and returns to the A/D conversion process described above.
Next, if the above-mentioned added bit number reaches a value corresponding to a predetermined time period, the I/O port 116
Trigger the thyristor 120 via the output device 8
Drive 0.

次に、時限のリセツト手法(冷却ルーチン)に
ついて説明する。前述のように、蓄熱フラグHが
セツトされてある程度時限の計時動作が進行して
いる時点で、A/D変換されたデータが所定のレ
ベル以下に低下した場合、過電流か否かの判別ル
ーチンより外れ、当該段階の直前の段階における
状態を示す蓄熱フラグHがセツトされているか否
かの判別動作を実行する。この結果蓄熱フラグH
がセツトされていない場合は、そのままA/D変
換処理に戻る。次に、蓄熱フラグHがセツトされ
ている場合は、前述のように蓄熱ルーチンにおい
て加算計数されたビツト数から、所定の単位時間
毎に所定の放熱ビツト数を減算する。この減算の
結果ビツトの計数値が0になつた場合は、蓄熱フ
ラグHをリセツトしてA/D変換処理に戻る。ま
た、ビツトの計数値が完全にリセツトされない時
は、蓄熱フラグHをリセツトせず、そのままA/
D変換処理に戻る。上述のようにして最適な熱特
性が得られるようになされている。尚、蓄熱・放
熱の加算及び減算は上述とは逆に実行しても同様
の機能を果し得ることは勿論である。
Next, a time limit reset method (cooling routine) will be explained. As mentioned above, if the A/D converted data falls below a predetermined level when the heat storage flag H is set and the time-limited time measurement operation is in progress, the routine for determining whether or not there is an overcurrent is executed. Then, an operation is performed to determine whether or not the heat storage flag H indicating the state at the stage immediately before the relevant stage is set. As a result, the heat storage flag H
If not set, the process returns to the A/D conversion process. Next, if the heat storage flag H is set, a predetermined number of heat radiation bits is subtracted every predetermined unit time from the number of bits added and counted in the heat storage routine as described above. If the bit count value becomes 0 as a result of this subtraction, the heat storage flag H is reset and the process returns to the A/D conversion process. Also, if the bit count value is not completely reset, the heat storage flag H is not reset and the A/
Return to the D conversion process. As described above, optimum thermal properties are obtained. Note that it goes without saying that the addition and subtraction of heat storage and heat radiation can be performed in the opposite manner to the above to achieve the same function.

上記実施例におけるマイクロコンピユータ11
0の機能をアナログ回路によつて実現しようとす
る場合は、例えば、通常の積分回路において充放
電の時定数を制御するように構成すれば理論的に
は実現可能である。
Microcomputer 11 in the above embodiment
If the function of 0 is to be realized by an analog circuit, it is theoretically possible to achieve this by, for example, configuring a normal integrating circuit to control the charging/discharging time constant.

本実施例では、第8図からも了解される通り、
電路の事故電流が比較的小さい領域では各相の電
流の実効値または平均値に基づいて比較的長限時
の動作特性に沿つて、検出動作がなされ電路及び
負荷の最適な保護がなされ得る。一方事故電流が
比較的大きい領域では、電路の上位に設けられた
ヒユーズの溶断特性等を考慮して比較的短限時の
動作特性に沿つてより速やかな検出動作がなさ
れ、電路の適切な保護がなされ得る。更にまた、
短絡電流等の急峻に増大する大電流が流れた場合
は、これに対し瞬時に応動し得る。
In this embodiment, as understood from FIG.
In a region where the fault current of the electric circuit is relatively small, a detection operation is performed based on the effective value or average value of the current of each phase and in accordance with the operating characteristics over a relatively long period of time, so that the electric circuit and load can be optimally protected. On the other hand, in areas where the fault current is relatively large, a faster detection operation is performed in accordance with the operating characteristics in a relatively short period of time, taking into account the fusing characteristics of fuses installed above the electrical circuit, and appropriate protection of the electrical circuit is carried out. It can be done. Furthermore,
When a large current that rapidly increases, such as a short circuit current, flows, an instantaneous response can be taken.

尚上述の実施例では、電流センサ手段として交
流器を利用する構成をとつたがこれに代えてホー
ル素子、磁気抵抗素子及び要するにこれらと増幅
器を組み合わせたものを適用することも可能であ
る。また検出電流の絶対値を得る手段として、オ
ペレーシヨナルアンプを用いた公知の手段を適用
し得る。前述の第1の時限発生手段及び第2の時
限発生手段の出力信号を各別に利用して動作原因
の判別に利用する構成をとることも任意に可能で
ある。
In the above-described embodiment, an alternator is used as the current sensor means, but instead of this, it is also possible to use a Hall element, a magnetoresistive element, or a combination of these and an amplifier. Further, as a means for obtaining the absolute value of the detected current, a known means using an operational amplifier can be applied. It is also possible to arbitrarily adopt a configuration in which the output signals of the first time limit generating means and the second time limit generating means described above are used separately to determine the cause of the operation.

[発明の効果] 以上を要するに、本発明の装置では、過負荷時
等に流れる比較的小さな事故電流に対しては、各
相毎に測定した実効値又は平均値に基づくことに
よつて、たとえ事故電流が歪んでいる場合にも過
電流により過大に発生した線路又は負荷の蓄積熱
量を考慮した適切で正確な検出動作をする。一方
短絡電流のような緊急な遮断などを要する大過電
流に対しては波形処理等の長時定数の回路を介さ
ず直接その最大値を検出し、この検出値に基づい
て(波形処理等に起因する遅れ時間を生ずる異な
く)速やかに回路遮断などのための検出動作をす
る。
[Effects of the Invention] In summary, the device of the present invention can deal with relatively small fault currents flowing during overload, etc. by using effective values or average values measured for each phase. Even when the fault current is distorted, an appropriate and accurate detection operation takes into account the amount of heat accumulated in the line or load excessively generated due to overcurrent. On the other hand, for large overcurrents such as short-circuit currents that require emergency shutoff, the maximum value is directly detected without going through a circuit with a long time constant such as waveform processing, and based on this detected value (waveform processing, etc.) Detection operations for circuit breakage, etc. are performed immediately (without causing delay time).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図及び第2図はそれぞれ従来の静止形過電
流検出装置を示すブロツク図、第3図及び第4図
はそれぞれ静止形過電流検出装置の動作説明に供
する信号波形図、第5図は電路の耐熱量特性と静
止形過電流検出装置の反限時特性を示す特性図、
第6図は本発明の一実施例としての静止形過電流
検出装置を示すブロツク図、第7図は第6図の静
止形過電流検出装置に適用するマイクロコンピユ
ータの構成を示すブロツク図、第8図は電路及び
上位ヒユーズの溶断特性並びに本発明の静止形過
電流検出装置の検出特性を示す特性図、第9図は
本発明の静止形過電流検出装置におけるマイクロ
コンピユータの基本動作のフローチヤートであ
る。 10……交流電路、21,22,23……変流
器、31,32,33……全波整流回路、40,
41,42,43……負担回路、50……レベル
判別回路、60……時限発生回路、70……出力
回路、80……出力装置、90……波形変換回
路、100……アナログマルチプレクサ・A/D
変換回路、110……マイクロコンピユータ、1
20……サイリスタ、130……OR回路、14
0……ツエナーダイオード、150……時限発生
回路。
1 and 2 are block diagrams showing conventional static overcurrent detection devices, FIGS. 3 and 4 are signal waveform diagrams for explaining the operation of the static overcurrent detection device, and FIG. 5 is a block diagram showing a conventional static overcurrent detection device. A characteristic diagram showing the heat resistance characteristics of the electric circuit and the inverse time characteristics of the static overcurrent detection device,
FIG. 6 is a block diagram showing a static overcurrent detection device as an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a microcomputer applied to the static overcurrent detection device of FIG. 6, and FIG. Figure 8 is a characteristic diagram showing the fusing characteristics of the electric circuit and the upper fuse, as well as the detection characteristics of the static overcurrent detection device of the present invention, and Figure 9 is a flowchart of the basic operation of the microcomputer in the static overcurrent detection device of the present invention. It is. 10... AC line, 21, 22, 23... Current transformer, 31, 32, 33... Full wave rectifier circuit, 40,
41, 42, 43... Burden circuit, 50... Level discrimination circuit, 60... Time limit generation circuit, 70... Output circuit, 80... Output device, 90... Waveform conversion circuit, 100... Analog multiplexer A /D
Conversion circuit, 110...Microcomputer, 1
20...Thyristor, 130...OR circuit, 14
0... Zener diode, 150... Time limit generation circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数相の交流回路の各相に対応して設けら
れ、各相毎に整流出力を出力する手段、 (ア) 前記各整流出力を各相毎に実効化又は平均化
し、各相毎の電流の実効値又は平均値に対応す
るところの第1の出力信号、と (イ) 前記各整流出力の電圧OR作用を行つて前記
各相毎の電流の最大値に対応するところの電圧
OR出力である第2の出力信号、 をそれぞれ出力する電流センサ手段、 前記電流センサ手段の第1の出力信号のレベル
を判別する第1のレベル判別手段、 前記第1のレベル判別手段の出力信号に基づい
て所定の限時動作を開始する第1の時限発生手
段、 前記第1の時限発生手段の出力信号に基づいて
動作し電路保護のための信号を発する第1の出力
手段、 前記電流センサ手段の第2の出力信号のレベル
を判別する第2のレベル判別手段、 前記第2のレベル判別手段の出力信号に基づい
て瞬時的動作を開始する第2の時限発生手段、 前記第2の時限発生手段の出力信号に基づいて
動作し電路保護のための信号を速やかに発する第
2の出力手段、 を具備した静止形過電流検出装置。 2 前記第1及び第2の時限発生手段の少なくと
も一方はリセツト手段を具備し、このリセツト手
段は前記時限発生手段のうちの対応する方に対す
る入力信号が所定のレベル以下になつた時に所定
の放熱特性により放熱が完了したか否かを判断し
てリセツト動作を実行するように構成されたもの
である特許請求の範囲第1項記載の静止形過電流
検出装置。 3 少なくとも前記第1のレベル判別手段及び第
1の時限発生手段がマイクロコンピユータにより
構成されたものである特許請求の範囲第1項記載
の静止形過電流検出装置。 4 前記第2のレベル判別手段及び第2の時限発
生手段がマイクロコンピユータの信号処理を介さ
ずに構成されて結合され、前記第2の時限発生手
段の出力側は直接前記第2の出力手段に接続され
たものである特許請求の範囲第3項記載の静止形
過電流検出装置。
[Scope of Claims] 1. Means provided corresponding to each phase of a multi-phase AC circuit and outputting a rectified output for each phase; (a) means for effective or averaging the rectified output for each phase; , a first output signal corresponding to the effective value or average value of the current for each phase, and (a) performing a voltage OR operation of each of the rectified outputs to correspond to the maximum value of the current for each phase. But the voltage
a second output signal that is an OR output; current sensor means for outputting a second output signal; first level determination means for determining the level of the first output signal of the current sensor means; and an output signal of the first level determination means. a first time limit generation means that starts a predetermined time limit operation based on the first time limit generation means, a first output means that operates based on an output signal of the first time limit generation means and generates a signal for protecting the electric circuit, and the current sensor means. second level determining means for determining the level of a second output signal of the second level determining means; second time limit generating means for starting an instantaneous operation based on the output signal of the second level determining means; A static overcurrent detection device comprising: second output means that operates based on the output signal of the means and promptly issues a signal for protecting the electric circuit. 2. At least one of the first and second time limit generation means includes a reset means, and the reset means performs a predetermined heat dissipation process when the input signal to the corresponding one of the time limit generation means falls below a predetermined level. The static overcurrent detection device according to claim 1, wherein the static overcurrent detection device is configured to execute a reset operation by determining whether or not heat dissipation is completed based on the characteristics. 3. The static overcurrent detection device according to claim 1, wherein at least the first level determining means and the first time limit generating means are constituted by a microcomputer. 4. The second level determination means and the second time limit generation means are configured and combined without the signal processing of a microcomputer, and the output side of the second time limit generation means is directly connected to the second output means. The static overcurrent detection device according to claim 3, which is connected to the static overcurrent detection device.
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