触点部异常监视装置及使用触点部异常监视装置的电路断路器的制作方法

1.本发明涉及对开闭触点部的异常进行监视的触点部异常监视装置及使用触点部异常监视装置的电路断路器。


背景技术：

2.作为电路断路器的开闭触点部的异常监视，采用通过电压降法对开闭触点部的接触电阻进行测定的方法，即，通过经由与电路中的被监视开闭触点部的两端连接的绝缘型放大器而检测出的触点部的电压、和经由变流器而检测出的在电路中流动的电流而对触点部的电阻值进行计算，与电阻的基准值相比较而对异常有无进行判定(例如，专利文献1)。
3.专利文献1：日本实开平1－179281号公报


技术实现要素：

4.但是，在现有方法中，在如电路断路器这样的将触点进行开闭的装置中，为了对开闭触点部的电压降进行直接测定，在开闭触点断开后也经由与触点两端连接的电压测量器而触点间导通，因此实质上无法确保触点断开时的触点间的绝缘。
5.本发明就是为了解决该问题而提出的，其目的在于，提供由于非接触地对开闭触点部的电压降进行测定，因此能够安全地对开闭触点部的异常进行监视的触点部异常监视装置及使用触点部异常监视装置的电路断路器。
6.本发明所涉及的触点部异常监视装置具有：变流器，其检测在将连接电源和负载的电路进行开闭的开闭触点为闭合状态的情况下流过电路的负载电流；负载电流检测部，其输出负载电流的信号；电源侧电压检测电阻，其与开闭触点的电源侧的电路连接；负载侧电压检测电阻，其与开闭触点的负载侧的电路连接；异常检测用变流器，其对由于流过电源侧电压检测电阻及负载侧电压检测电阻的电流而产生的差分电流进行检测；电压降检测部，其基于差分电流而将成为开闭触点处的电压降的实测值的输出信号进行输出；以及波形比较部，其基于负载电流的值及开闭触点的接触电阻的初始值对电压降的正常值进行计算，基于电压降的正常值及电压降的实测值对电压降差分值进行计算，将电压降差分值和预先设定的警报等级值进行比较，在电压降差分值超过警报等级值的情况下，判定为在开闭触点的接触电阻存在异常，输出警报信号。
7.本发明所涉及的电路断路器具有：开闭触点，其设置于将电源和负载进行连接的电路，将电源及负载间进行开闭；变流器，其对在开闭触点为闭合状态的情况下流过电路的负载电流进行检测；负载电流检测部，其输出负载电流的信号；电源侧电压检测电阻，其与开闭触点的电源侧的电路连接；负载侧电压检测电阻，其与开闭触点的负载侧的电路连接；异常检测用变流器，其对由于流过电源侧电压检测电阻及负载侧电压检测电阻的电流而产生的差分电流进行检测；电压降检测部，其基于差分电流而将成为开闭触点处的电压降的实测值的输出信号进行输出；波形比较部，其基于负载电流的值及开闭触点的接触电阻的
初始值对电压降的正常值进行计算，基于电压降的正常值及电压降的实测值对电压降差分值进行计算，将电压降差分值和预先设定的警报等级值进行比较，在电压降差分值超过警报等级值的情况下，判定为在开闭触点的接触电阻存在异常，输出警报信号；以及跳闸装置，其能够将开闭触点断开。
8.发明的效果
9.根据本发明所涉及的触点部异常监视装置及使用触点部异常监视装置的电路断路器，将根据在分别与开闭触点的电源侧及负载侧的线间连接的电压检测电阻流过的电流的差分而计算出的开闭触点的电压降的实测值和根据负载电流及开闭触点的接触电阻的初始值而计算出的开闭触点的电压降的正常值进行比较，由此能够对触点部的异常的有无进行监视。能够非接触地对开闭触点部的电压降进行测定，因此能够不对开闭触点间的绝缘造成影响而提高电路断路器的安全性。
附图说明
10.图1是本发明的实施方式1所涉及的电路断路器的框图。
11.图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电路断路器的动作的仿真结果。
12.图3是本发明的实施方式2所涉及的电路断路器的框图。
13.图4是本发明的实施方式3所涉及的电路断路器的框图。
具体实施方式
14.下面，使用附图对本发明所涉及的电路断路器的实施方式进行说明。此外，在各图中同一标号表示相同或相当的部分。
15.实施方式1.
16.图1是实施方式1所涉及的电路断路器的框图，示出了在三相4线式电路中对触点部的异常进行检测的结构。
17.如图1所示，实施方式1所涉及的电路断路器由具有在电路1设置的开闭触点2、变流器3、负载电流检测部4、电源侧电压检测电阻5、负载侧电压检测电阻6、异常检测用变流器7、电压降检测部8、警报等级设定部9和波形比较部10的触点部异常监视装置、以及警报部11、跳闸装置12构成。
18.电路1将电源及负载进行连接，具有电路1a、1b、1c、1d。开闭触点2设置于将电源及负载间进行开闭的电路1，具有开闭触点2a、2b、2c、2d。
19.变流器3具有变流器3a、3b、3c、3d，将与在开闭触点2为闭合状态的情况下从电源流过负载的负载电流成正比的输出信号(电流信号)进行输出。
20.负载电流检测部4将来自变流器3的输出信号变换为负载电流信号(模拟信号或者数字信号)而输出。
21.电源侧电压检测电阻5相对于开闭触点2而与电源侧连接，将电源侧电压(由电源侧电位v1、v2、v3、v4构成的电位差)变换为电源侧电压检测电流(电源侧电压检测电流i1、i2、i3、i4)。具有与电源侧电压检测电流i1、i2、i3分别对应的电源侧电压检测电阻5a、5b、5c。
22.负载侧电压检测电阻6相对于开闭触点2而与负载侧连接，将负载侧电压(由负载
侧电位v5、v6、v7、v8构成的电位差)变换为负载侧电压检测电流(负载侧电压检测电流i5、i6、i7、i8)。具有与负载侧电压检测电流i5、i6、i7分别对应的负载侧电压检测电阻6a、6b、6c。
23.异常检测用变流器7将与由流过电源侧电压检测电阻5的电源侧电压检测电流及流过负载侧电压检测电阻6的负载侧电压检测电流产生的差分电流成正比的输出信号(电压信号)进行输出。异常检测用变流器7例如能够使用零序变流器。
24.电压降检测部8将来自异常检测用变流器7的与差分电流成正比的输出信号变换为差分电压信号(模拟电压信号或者数字电压信号)，将成为电压降的实测值的输出信号进行输出。
25.警报等级设定部9由非易失性存储器等存储元件构成，对在出厂调整时预先设定的开闭触点处的正常的闭合状态的电阻值即接触电阻的初始值及警报等级值进行存储。在这里，警报等级值是基于开闭触点处的电压降的正常值和发生了异常的情况下的电压降的实测值的电压差的容许范围。警报等级值根据需要能够变更，能够输入至警报等级设定部9。
26.波形比较部10通过基于从负载电流检测部4输出的负载电流信号的负载电流的值、及在警报等级设定部9中记录的接触电阻的初始值，对闭合状态的情况下的电压降的正常值进行计算，基于从电压降检测部8输出的差分电压信号而取得开闭触点2处的电压降的实测值，通过电压降的正常值及电压降的实测值对电压降差分值进行计算，与预先设定的警报等级值相比较，在电压降差分值超过警报等级值的情况下，判定为开闭触点2的接触电阻从初始值脱离，输出警报信号。
27.警报部11在接收到从波形比较部10输出的警报信号的情况下发出警报。
28.跳闸装置12能够与流过电路1的电流相应地将开闭触点断开。
29.接下来，关于如以上所述构成的本发明的实施方式1所涉及的电路断路器，使用图1对动作进行说明。
30.在正常的闭合状态下，分别流过电路1a、1b、1c、1d的负载电流ia、ib、ic、id分别由变流器3a、3b、3c、3d进行检测，与负载电流ia、ib、ic、id成正比的电流信号作为输出信号而输出至负载电流检测部4。
31.负载电流检测部4将所取得的与负载电流ia、ib、ic、id成正比的输出信号变换为负载电流信号，向波形比较部10输出。
32.在警报等级设定部9中记录有预先输入的开闭触点2a、2b、2c、2d的接触电阻的初始值xa、xb、xc、xd，接触电阻的初始值xa、xb、xc、xd向波形比较部10输出。在这里，接触电阻的初始值是在电路断路器的出厂调整时测定出的接触电阻值。此外，关于对基于电压降的正常值和电压降的实测值而发生了异常的情况下的电压降差分值进行计算的方法在后面记述。
33.波形比较部10从所取得的接触电阻的初始值xa、xb、xc、xd和前述的负载电流ia、ib、ic、id，分别通过式(1－1)、式(1－2)、式(1－3)、式(1―4)而导出正常的闭合状态下的开闭触点2a、2b、2c、2d的电压降的正常值δua、δub、δuc、δud。
34.[式1
‑
1]
[0035]
δua＝ia
×
xa
ꢀꢀꢀ
(1
‑
1)
[0036]
[式1
‑
2]
[0037]
δub＝ib
×
xb
ꢀꢀꢀ
(1
‑
2)
[0038]
[式1
‑
3]
[0039]
δuc＝ic
×
xc
ꢀꢀꢀ
(1
‑
3)
[0040]
[式1
‑
4]
[0041]
δud＝id
×
xd
ꢀꢀꢀ
(1
‑
4)
[0042]
另外，在电路1a、1b、1c和电路1d的电源侧的线间连接电源侧电压检测电阻5a、5b、5c。将电路1a、1b、1c及1d的电源侧电位分别定义为v1、v2、v3及v4，将流过电源侧电压检测电阻5a、5b及5c的电流分别定义为电源侧电压检测电流i1、i2及i3，将经由电源侧电压检测电阻而向电路1d流动的电流定义为电源侧电压检测电流i4。
[0043]
在这里，如图1所示，如果以将与电源侧电压检测电阻5a及电源侧电压检测电阻5b连接的配线与在异常检测用变流器7绕线的电路1d的电源侧连接，并且将与电路1d的电源侧连接的配线与在异常检测用变流器7绕线的电源侧电压检测电阻5c的配线连接的方式进行接线，则从异常检测用变流器7输出的电源侧电压检测电流的合计电流i通过式(2)表示。
[0044]
[式2]
[0045]
i＝n
×
(i1 i2
‑
i3)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0046]
在这里，n表示在异常检测用变流器7绕线的电源侧的配线的匝数。
[0047]
如果将电源侧电压检测电流i1、i2、i3通过电源侧电位v1、v2、v3、v4和电源侧电压检测电阻5a、5b、5c的电阻值r1、r2、r3表示，则分别成为式(3
‑
1)、式(3
‑
2)及式(3
‑
3)，电源侧电压检测电流i4成为式(3
‑
4)。从异常检测用变流器7输出的电源侧电压检测电流的合计电流i成为式(4)。
[0048]
[式3
‑
1]
[0049]
i1＝(v1
‑
v4)/r1
ꢀꢀꢀ
(3
‑
1)
[0050]
[式3
‑
2]
[0051]
i2＝(v2
‑
v4)/r2
ꢀꢀꢀ
(3
‑
2)
[0052]
[式3
‑
3]
[0053]
i3＝(v3
‑
v4)/r3
ꢀꢀꢀ
(3
‑
3)
[0054]
[式3
‑
4]
[0055]
i4＝
‑
i1
‑
i2
‑
i3
[0056]
＝
‑
(v1
‑
v4)/r1
‑
(v2
‑
v4)/r2
‑
(v3
‑
v4)/r3
[0057]
＝
‑
1/(r1r2r3)
×
(r2r3v1 r1r3v2 r1r2v3(r1r2 r2r3 r3r1)v4)
ꢀꢀ
(3
‑
4)
[0058]
[式4]
[0059]
i＝n
×
1/(r1r2r3)
×
(r2r3v1 r1r3v2
‑
r1r2v3 (r1r2
‑
r2r3
‑
r3r1)v4)
ꢀꢀꢀ
(4)
[0060]
另一方面，在电路1a、1b、1c和电路1d的负载侧的线间连接负载侧电压检测电阻6a、6b、6c。将电路1a、1b、1c及1d的负载侧电位分别定义为v5、v6、v7及v8，将分别流过负载侧电压检测电阻6a、6b及6c的电流定义为负载侧电压检测电流i5、i6及i7，将经由负载侧电压检测电阻而向电路1d流动的电流定义为负载侧电压检测电流i8。
[0061]
在这里，如图1所示，如果以将与负载侧电压检测电阻6a及负载侧电压检测电阻6b连接的配线与在异常检测用变流器7绕线的电路1d的负载侧连接，并且将与电路1d的负载
侧连接的配线与在异常检测用变流器7绕线的负载侧电压检测电阻6c的配线连接的方式进行接线，则从异常检测用变流器7输出的负载侧电压检测电流的合计电流i10通过式(5)表示。
[0062]
[式5]
[0063]
i10＝n10
×
(i5 i6
‑
i7)
ꢀꢀꢀ
(5)
[0064]
在这里，n10表示在异常检测用变流器7绕线的负载侧的配线的匝数。
[0065]
如果将负载侧电压检测电流i5、i6、i7、i8通过负载侧电位v5、v6、v7、v8和负载侧电压检测电阻6a、6b、6c的电阻值r5、r6、r7表示，则分别成为式(6－1)、式(6－2)、式(6－3)及式(6－4)。从异常检测用变流器7输出的负载侧电压检测电流的合计电流i10成为式(7)。
[0066]
[式6
‑
1]
[0067]
i5＝(v5
‑
v8)/r5
ꢀꢀꢀ
(6
‑
1)
[0068]
[式6
‑
2]
[0069]
i6＝(v6
‑
v8)/r6
ꢀꢀꢀ
(6
‑
2)
[0070]
[式6
‑
3]
[0071]
i7＝(v7
‑
v8)/r7
ꢀꢀꢀ
(6
‑
3)
[0072]
[式6
‑
4]
[0073]
i8＝
‑
i5
‑
i6
‑
i7
[0074]
＝
‑
(v5
‑
v8)/r5
‑
(v6
‑
v8)/r6
‑
(v7
‑
v8)/r7
[0075]
＝
‑
1/(r5r6r7)
×
(r6r7v5 r5r7v6 r5r6v7
‑
(r5r6 r6r7 r7r5)v8)
ꢀꢀꢀ
(6
‑
4)
[0076]
[式7]
[0077]
i10＝n10
×
1/(r5r6r7)
×
(r6r7v5 r5r7v6
‑
r5r6v7 (r5r6
‑
r6r7
‑
r7r5)v8)
ꢀꢀꢀ
(7)
[0078]
在这里，如果设为r1＝r2＝r3＝r5＝r6＝r7＝r[ω]，n＝n1＝m[匝]，则由于从异常检测用变流器7输出的电流而产生的差分电流信号δi＝i
‑
i10成为式(8)。
[0079]
[式8]
[0080]
δi＝m
×
1/r
×
((v1
‑
v5) (v2
‑
v6)
‑
(v3
‑
v7)
‑
(v4
‑
v8)
[0081]
＝m
×
1/r
×
(δva δvb
‑
δvc
‑
δvd)
ꢀꢀꢀ
(8)
[0082]
此外，δva、δvb、δvc、δvd分别表示开闭触点2a、2b、2c、2d的电压降，成为式(9
‑
1)、式(9
‑
2)、式(9
‑
3)及式(9
‑
4)。
[0083]
[式9
‑
1]
[0084]
δva＝v1
‑
v5
ꢀꢀꢀ
(9
‑
1)
[0085]
[式9
‑
2]
[0086]
δvb＝v2
‑
v6
ꢀꢀꢀ
(9
‑
2)
[0087]
[式9
‑
3]
[0088]
δvc＝v3
‑
v7
ꢀꢀꢀ
(9
‑
3)
[0089]
[式9
‑
4]
[0090]
δvd＝v4
‑
v8
ꢀꢀꢀ
(9
‑
4)
[0091]
与在异常检测用变流器7中检测到的差分电流信号δi成正比的输出信号向电压降检测部8输出。电压降检测部8将与所取得的差分电流信号δi成正比的输出信号向波形比较部10输出。
[0092]
波形比较部10根据所取得的差分电流信号δi的值，通过式(10)对开闭触点2a～2d处的电压降的实测值δv进行计算。
[0093]
[式10]
[0094]
δv＝δi
×
r/m
[0095]
＝δva δvb
‑
δvc
‑
δvd
ꢀꢀꢀ
(10)
[0096]
如果将开闭触点2a、2b、2c、2d处的接触电阻的实测值设为ra、rb、rc、rd，则式(10)使用前述的负载电流ia、ib、ic、id而成为式(11)。
[0097]
[式11]
[0098]
δv＝(ia
×
ra) (ib
×
rb)
‑
(ic
×
rc)
‑
(id
×
rd)
ꢀꢀꢀ
(11)
[0099]
另一方面，波形比较部10使用通过式(1－1)、式(1－2)、式(1－3)及式(1－4)导出的正常的闭合状态下的电压降的正常值δua、δub、δuc、δud，通过式(12)对开闭触点2a、2b、2c、2d处的触点部电压降的正常值δu进行推定。
[0100]
[式12]
[0101]
δu＝δua δub
‑
δuc
‑
δud
[0102]
＝(ia
×
xa) (ib
×
xb)
‑
(ic
×
xc)
‑
(id
×
xd)
ꢀꢀꢀ
(12)
[0103]
在这里，图2是表示实施方式1所涉及的电路断路器的动作的仿真结果的一个例子。在图2中，横轴表示时间，纵轴表示电压电平。
[0104]
如图2(a)所示，在开闭触点2a、2b、2c、2d为正常的闭合状态的情况下，接触电阻的实测值ra、rb、rc、rd和接触电阻的初始值xa、xb、xc、xd大致一致，因此电压降差分值δv－δu成为式(13)。
[0105]
[式13]
[0106][0107]
在开闭触点2a、2b、2c、2d发生异常而接触电阻的实测值ra、rb、rc、rd增大的情况下，接触电阻的实测值ra、rb、rc、rd和接触电阻的初始值xa、xb、xc、xd的乖离变大，因此如图2(b)所示，电压降差分值δv－δu的振幅伴随接触电阻的实测值而变大，成为大于或等于正方向警报等级值及负方向警报等级值。
[0108]
因此，对电压降差分值δv－δu的大小进行监视，与在警报等级设定部9中设定的警报等级值相比较，由此能够对开闭触点的异常进行检测。
[0109]
在电压降差分值δv－δu的大小超过警报等级值的情况下，波形比较部10将警报信号向警报部11输出。警报部11在接收到从波形比较部10输出的警报信号的情况下，将警报输出至外部设备，由此能够通知开闭触点2a、2b、2c、2d的异常。
[0110]
此外，在实施方式1中，在电源侧电压检测电阻5a、5b、5c及负载侧电压检测电阻6a、6b、6c的电阻值存在波动的情况下，由于电阻值的波动而在开闭触点2a、2b、2c、2d的电压降的实测值δv产生测定误差，因此通过使波形比较部10具有对电源侧电压检测电阻5a、5b、5c及负载侧电压检测电阻6a、6b、6c的电阻值波动进行校正的功能，从而能够进一步提高测定精度。
[0111]
电阻值的波动是由于温度、湿度环境及历时劣化而产生的，但通过使电源侧电压检测电阻5a、5b、5c及负载侧电压检测电阻6a、6b、6c的常数统一，由同一规格的电阻部件构成电路，从而全部部件相对于温度、湿度环境及历时劣化而取得均一的电阻值变化，因此能
够进一步提高测定的可靠性。
[0112]
另外，通过将电源侧电压检测电阻5a、5b、5c及负载侧电压检测电阻6a、6b、6c配置于同一基板上，从而能够不易受到由位置造成的温度和湿度环境的影响，能够进一步提高测定的可靠性。
[0113]
根据实施方式1所涉及的触点部异常监视装置及使用其的电路断路器，将根据在分别与开闭触点的电源侧及负载侧的线间连接的电压检测电阻流过的电流的差分而计算出的开闭触点的电压降的实测值、和根据负载电流及开闭触点的接触电阻的初始值而计算出的开闭触点的电压降的正常值进行比较，由此能够对触点部的异常的有无进行监视。能够非接触地对开闭触点部的电压降进行测定，因此能够不对开闭触点间的绝缘造成影响而提高电路断路器的安全性。
[0114]
实施方式2.
[0115]
图3是实施方式2所涉及的电路断路器的框图，示出了在单相3线式电路及三相3线式电路中对触点部的异常进行检测的结构。
[0116]
如图3所示，实施方式2所涉及的电路断路器与实施方式1同样地，由具有在电路1设置的开闭触点2、变流器3、负载电流检测部4、电源侧电压检测电阻5、负载侧电压检测电阻6、异常检测用变流器7、电压降检测部8、警报等级设定部9和波形比较部10的触点部异常监视装置、以及警报部11、跳闸装置12构成。
[0117]
电路1将电源及负载进行连接，具有电路1a、1b、1c。开闭触点2设置于将电源及负载间进行开闭的电路1，具有开闭触点2a、2b、2c。
[0118]
变流器3具有变流器3a、3b、3c，将与在开闭触点2为闭合状态的情况下从电源流过负载的负载电流成正比的输出信号(电流信号)进行输出。
[0119]
负载电流检测部4将来自变流器3的输出信号变换为负载电流信号(模拟信号或者数字信号)而输出。
[0120]
电源侧电压检测电阻5相对于开闭触点2而与电源侧连接，将电源侧电压(由电源侧电位v1、v2、v3构成的电位差)变换为电源侧电压检测电流(电源侧电压检测电流i1、i2、i3)。具有与电源侧电压检测电流i1、i2、i3分别对应的电源侧电压检测电阻5a、5b、5c。
[0121]
负载侧电压检测电阻6相对于开闭触点2而与负载侧连接，将负载侧电压(由负载侧电位v4、v5、v6构成的电位差)变换为负载侧电压检测电流(负载侧电压检测电流i4、i5、i6)。具有与负载侧电压检测电流i4、i5、i6分别对应的负载侧电压检测电阻6a、6b、6c。
[0122]
异常检测用变流器7将与由流过电源侧电压检测电阻5的电源侧电压检测电流及流过负载侧电压检测电阻6的负载侧电压检测电流产生的差分电流成正比的输出信号(电压信号)进行输出。异常检测用变流器7例如能够使用零序变流器。
[0123]
电压降检测部8将来自异常检测用变流器7的与差分电流成正比的输出信号变换为差分电压信号(模拟电压信号或者数字电压信号)，将成为电压降的实测值的输出信号进行输出。
[0124]
警报等级设定部9由非易失性存储器等存储元件构成，对在出厂调整时预先设定的开闭触点处的正常的闭合状态的电阻值即接触电阻的初始值及警报等级值进行存储。在这里，警报等级值是基于开闭触点处的电压降的正常值和发生了异常的情况下的电压降的实测值的电压差的容许范围。警报等级值根据需要能够变更，能够输入至警报等级设定部
9。
[0125]
波形比较部10通过基于从负载电流检测部4输出的负载电流信号的负载电流的值及在警报等级设定部9中记录的接触电阻的初始值而对闭合状态的情况下的电压降的正常值进行计算，基于从电压降检测部8输出的差分电压信号而取得开闭触点2处的电压降的实测值，通过电压降的正常值及电压降的实测值对电压降差分值进行计算，与预先设定的警报等级值相比较，在电压降差分值超过警报等级值的情况下，判定为开闭触点2的接触电阻从初始值脱离，输出警报信号。
[0126]
警报部11在接收到从波形比较部10输出的警报信号的情况下发出警报。
[0127]
跳闸装置12能够与流过电路1的电流相应地将开闭触点断开。
[0128]
接下来，关于如以上所述构成的本发明的实施方式2所涉及的电路断路器，使用图3对动作进行说明。
[0129]
在正常的闭合状态下，分别流过电路1a、1b、1c的负载电流ia、ib、ic分别由变流器3a、3b、3c进行检测，与负载电流ia、ib、ic成正比的电流信号作为输出信号而输出至负载电流检测部4。
[0130]
负载电流检测部4将所取得的与负载电流ia、ib、ic成正比的输出信号变换为负载电流信号，向波形比较部10输出。
[0131]
在警报等级设定部9中记录有预先输入的开闭触点2a、2b、2c的接触电阻的初始值xa、xb、xc，接触电阻的初始值xa、xb、xc向波形比较部10输出。在这里，接触电阻的初始值是在电路断路器的出厂调整时测定出的接触电阻值。此外，关于对基于电压降的正常值和电压降的实测值而发生了异常的情况下的电压降差分值进行计算的方法在后面记述。
[0132]
波形比较部10从所取得的接触电阻的初始值xa、xb、xc和前述的负载电流ia、ib、ic，分别通过式(14－1)、式(14－2)及式(14－3)而导出正常的闭合状态下的开闭触点2a、2b、2c的电压降的正常值δua、δub、δuc。
[0133]
[式14
‑
1]
[0134]
δua＝ia
×
xa
ꢀꢀꢀ
(14
‑
1)
[0135]
[式14
‑
2]
[0136]
δub＝ib
×
xb
ꢀꢀꢀ
(14
‑
2)
[0137]
[式14
‑
3]
[0138]
δuc＝ic
×
xc
ꢀꢀꢀ
(14
‑
3)
[0139]
另外，在电路1a、1b、1c的电源侧的线间连接电源侧电压检测电阻5a、5b、5c。将电路1a、1b及1c的电源侧电位分别定义为v1、v2及v3，将流过电源侧电压检测电阻5a、5b及5c的电流分别定义为电源侧电压检测电流i1、i2及i3。
[0140]
在这里，如图3所示，如果将与电源侧电压检测电阻5a及电源侧电压检测电阻5b连接的配线在异常检测用变流器7绕线，并且与在异常检测用变流器7绕线的电路1c的电源侧所连接的电源侧电压检测电阻5c的配线进行接线，则从异常检测用变流器7输出的电源侧电压检测电流的合计电流i通过式(15)表示。
[0141]
[式15]
[0142]
i＝n
×
i3
ꢀꢀꢀ
(15)
[0143]
在这里，n表示在异常检测用变流器7绕线的电源侧的配线的匝数。
[0144]
如果将电源侧电压检测电流i1、i2、i3通过电源侧电位v1、v2、v3和电源侧电压检测电阻5a、5b、5c的电阻值r1、r2、r3表示，则分别成为式(16－1)、式(16－2)及(16－3)。从异常检测用变流器7输出的电源侧电压检测电流的合计电流i成为式(17)。
[0145]
[式16
‑
1]
[0146]
i1＝1/(r1r2 r2r3 r3r1)
×
((r2 r3)v1
‑
r3v2
‑
r2v3)
ꢀꢀꢀ
(16
‑
1)
[0147]
[式16
‑
2]
[0148]
i2＝1/(r1r2 r2r3 r3r1)
×
(
‑
r3v1 (r1 r3)v2
‑
r1v3)
ꢀꢀꢀ
(16
‑
2)
[0149]
[式16
‑
3]
[0150]
i3＝1/(r1r2 r2r3 r3r1)
×
(
‑
r2v1 r1v2 (r1 r2)v3)
ꢀꢀꢀ
(16
‑
3)
[0151]
[式17]
[0152]
i＝n
×
1/(r1r2 r2r3 r3r1)
×
(
‑
r2v1
‑
r1v2 (r1 r2)v3)
ꢀꢀꢀ
(17)
[0153]
另一方面，在电路1a、1b、1c的负载侧的线间连接负载侧电压检测电阻6a、6b、6c。将电路1a、1b及1c的负载侧电位分别定义为v4、v5及v6，将分别流过负载侧电压检测电阻6a、6b及6c的电流定义为负载侧电压检测电流i4、i5及i6。
[0154]
在这里，如图3所示，如果将与负载侧电压检测电阻6a及负载侧电压检测电阻6b连接的配线在异常检测用变流器7绕线，并且与在异常检测用变流器7绕线的电路1c的负载侧所连接的负载侧电压检测电阻6c的配线进行接线，则从异常检测用变流器7输出的负载侧电压检测电流的合计电流i10通过式(18)表示。
[0155]
[式18]
[0156]
i10＝n10
×
i6
ꢀꢀꢀ
(18)
[0157]
在这里，n10表示在异常检测用变流器7绕线的电源侧的配线的匝数。
[0158]
如果将负载侧电压检测电流i4、i5、i6通过负载侧电位v4、v5、v6和负载侧电压检测电阻6a、6b、6c的电阻值r4、r5、r6表示，则分别成为式(19－1)、式(19－2)及式(19－3)。从异常检测用变流器7输出的负载侧电压检测电流的合计电流i10成为式(20)。
[0159]
[式19
‑
1]
[0160]
i4＝1/(r4r5 r5r6 r6r4)
×
((r5 r6)v4
‑
r6v5
‑
r5v6)
ꢀꢀꢀ
(19
‑
1)
[0161]
[式19
‑
2]
[0162]
i5＝1/(r4r5 r5r6 r6r4)
×
(
‑
r6v4 (r4 r6)v5
‑
r4v6)
ꢀꢀꢀ
(19
‑
2)
[0163]
[式19
‑
3]
[0164]
i6＝1/(r4r5 r5r6 r6r4)
×
(
‑
r5v4
‑
r4v5 (r4 r5)v6)
ꢀꢀꢀ
(19
‑
3)
[0165]
[式20]
[0166]
i10＝n10
×
1/(r4r5 r5r6 r6r4)
×
(
‑
r5v4
‑
r4v5 (r4 r5)v6)
ꢀꢀꢀ
(20)
[0167]
在这里，如果设为r1＝r2＝r3＝r4＝r5＝r6＝r[ω]，n＝n10＝m[匝]，则由于从异常检测用变流器7输出的电流而产生的差分电流信号δi＝i－i10成为式(21)。
[0168]
[式21]
[0169]
δi＝m
×
1/3r
×
(
‑
δva
‑
δvb 2δvc)
ꢀꢀꢀ
(21)
[0170]
此外，δva、δvb、δvc分别表示开闭触点2a、2b、2c的电压降，成为式(22－1)、式(22－2)及式(22－3)。
[0171]
[式22
‑
1]
[0172]
δva＝v1
‑
v4
ꢀꢀꢀ
(22
‑
1)
[0173]
[式22
‑
2]
[0174]
δvb＝v2
‑
v5
ꢀꢀꢀ
(22
‑
2)
[0175]
[式22
‑
3]
[0176]
δvc＝v3
‑
v6
ꢀꢀꢀ
(22
‑
3)
[0177]
与在异常检测用变流器7中检测到的差分电流信号δi成正比的输出信号向电压降检测部8输出。电压降检测部8将与所取得的差分电流信号δi成正比的输出信号向波形比较部10输出。
[0178]
波形比较部10根据所取得的差分电流信号δi的值，通过式(23)对开闭触点2a～2c处的触点部电压降的实测值δv进行计算。
[0179]
[式23]
[0180]
δv＝δi
×
3r/m
[0181]
＝
‑
δva
‑
δvb 2δvc
ꢀꢀꢀ
(23)
[0182]
如果将开闭触点2a、2b、2c处的接触电阻的实测值设为ra、rb、rc，则式(23)使用前述的负载电流ia、ib、ic而成为式(24)。
[0183]
[式24]
[0184]
δv＝
‑
(ia
×
ra)
‑
(ib
×
rb) 2(ic
×
rc)
ꢀꢀꢀ
(24)
[0185]
另一方面，波形比较部10使用通过式(14
‑
1)、式(14
‑
2)及式(14
‑
3)导出的正常的闭合状态下的电压降的正常值δua、δub、δuc，通过式(25)对开闭触点2a～2c处的触点部电压降的正常值δu进行推定。
[0186]
[式25]
[0187]
δu＝
‑
δua
‑
δub 2δuc
[0188]
＝
‑
(ia
×
xa)
‑
(ib
×
xb) 2(ic
×
xc)
ꢀꢀꢀ
(25)
[0189]
在开闭触点2a、2b、2c为正常的闭合状态的情况下，接触电阻的实测值ra、rb、rc和接触电阻的初始值xa、xb、xc大致一致，因此电压降差分值δv
‑
δu成为式(26)。
[0190]
[式26]
[0191][0192]
在开闭触点2a、2b、2c发生异常而接触电阻的实测值ra、rb、rc增大的情况下，接触电阻的实测值ra、rb、rc和接触电阻的初始值xa、xb、xc的乖离变大，因此电压降差分值δv－δu的振幅伴随接触电阻的实测值而变大，成为大于或等于正方向警报等级值及负方向警报等级值。
[0193]
因此，对电压降差分值δv－δu的大小进行监视，与在警报等级设定部9中设定的警报等级值相比较，由此能够对开闭触点的异常进行检测。
[0194]
在电压降差分值δv－δu的大小超过警报等级值的情况下，波形比较部10将警报信号向警报部11输出。警报部11在接收到从波形比较部10输出的警报信号的情况下，将警报输出至外部设备，由此能够通知开闭触点2a、2b、2c的异常。
[0195]
此外，在实施方式2中，与实施方式1同样地，在电源侧电压检测电阻5a、5b、5c及负载侧电压检测电阻6a、6b、6c的电阻值存在波动的情况下，由于电阻值的波动而在开闭触点2a、2b、2c的电压降的实测值δv产生测定误差，因此通过使波形比较部10具有对电源侧电
压检测电阻5a、5b、5c及负载侧电压检测电阻6a、6b、6c的电阻值波动进行校正的功能，从而能够进一步提高测定精度。
[0196]
关于电源侧电压检测电阻5a、5b、5c及负载侧电压检测电阻6a、6b、6c，与实施方式1同样地，优选使用同一规格的电阻部件。另外，通过配置于同一基板上，从而能够不易受到由位置造成的温度和湿度环境的影响，能够进一步提高测定的可靠性。
[0197]
根据实施方式2所涉及的触点部异常监视装置及使用其的电路断路器，将根据在分别与开闭触点的电源侧及负载侧的线间连接的电压检测电阻流过的电流的差分而计算出的开闭触点的电压降的实测值、和根据负载电流及开闭触点的接触电阻的初始值而计算出的开闭触点的电压降的正常值进行比较，由此能够对触点部的异常的有无进行监视。能够非接触地对开闭触点部的电压降进行测定，因此能够不对开闭触点间的绝缘造成影响而提高电路断路器的安全性。
[0198]
实施方式3.
[0199]
图4是实施方式3所涉及的电路断路器的框图，示出在单相2线式电路中对触点部的异常进行检测的结构。
[0200]
如图4所示，实施方式3所涉及的电路断路器与实施方式1和实施方式2同样地，由具有在电路1设置的开闭触点2、变流器3、负载电流检测部4、电源侧电压检测电阻5、负载侧电压检测电阻6、异常检测用变流器7、电压降检测部8、警报等级设定部9和波形比较部10的触点部异常监视装置、以及警报部11、跳闸装置12构成。
[0201]
电路1将电源及负载进行连接，具有电路1a、1b。开闭触点2设置于将电源及负载间进行开闭的电路1，具有开闭触点2a、2b。
[0202]
变流器3具有变流器3a、3b，将与在开闭触点2为闭合状态的情况下从电源流过负载的负载电流成正比的输出信号(电流信号)进行输出。
[0203]
负载电流检测部4将来自变流器3的输出信号变换为负载电流信号(模拟信号或者数字信号)而输出。
[0204]
电源侧电压检测电阻5相对于开闭触点2而与电源侧连接，将电源侧电压(由电源侧电位v1、v2构成的电位差)变换为电源侧电压检测电流(电源侧电压检测电流i1、i2)。具有与电源侧电压检测电流i1、i2分别对应的电源侧电压检测电阻5a、5b。
[0205]
负载侧电压检测电阻6相对于开闭触点2而与负载侧连接，将负载侧电压(由负载侧电位v3、v4构成的电位差)变换为负载侧电压检测电流(负载侧电压检测电流i3、i4)。具有与负载侧电压检测电流i3、i4分别对应的负载侧电压检测电阻6a、6b。
[0206]
异常检测用变流器7将与由流过电源侧电压检测电阻5的电源侧电压检测电流及流过负载侧电压检测电阻6的负载侧电压检测电流产生的差分电流成正比的输出信号(电流信号或者电压信号)进行输出。异常检测用变流器7例如能够使用零序变流器。
[0207]
电压降检测部8将来自异常检测用变流器7的与差分电流成正比的输出信号变换为差分电压信号(模拟电压信号或者数字电压信号)，将成为电压降的实测值的输出信号进行输出。
[0208]
警报等级设定部9由非易失性存储器等存储元件构成，对在出厂调整时预先设定的开闭触点处的正常的闭合状态的电阻值即接触电阻的初始值及警报等级值进行存储。在这里，警报等级值是基于开闭触点处的电压降的正常值和发生了异常的情况下的电压降的
实测值的电压差的容许范围。警报等级值根据需要能够变更，能够输入至警报等级设定部9。
[0209]
波形比较部10通过基于从负载电流检测部4输出的负载电流信号的负载电流的值、及在警报等级设定部9中记录的接触电阻的初始值，对闭合状态的情况下的电压降的正常值进行计算，基于从电压降检测部8输出的差分电压信号而取得开闭触点2处的电压降的实测值，通过电压降的正常值及电压降的实测值对电压降差分值进行计算，与预先设定的警报等级值相比较，在电压降差分值超过警报等级值的情况下，判定为开闭触点2的接触电阻从初始值脱离，输出警报信号。
[0210]
警报部11在接收到从波形比较部10输出的警报信号的情况下发出警报。
[0211]
跳闸装置12能够与流过电路1的电流相应地将开闭触点断开。
[0212]
接下来，关于如以上所述构成的本发明的实施方式3所涉及的电路断路器，使用图4对动作进行说明。
[0213]
在正常的闭合状态下，分别流过电路1a、1b的负载电流ia、ib分别由变流器3a、3b进行检测，与负载电流ia、ib成正比的电流信号作为输出信号而输出至负载电流检测部4。
[0214]
负载电流检测部4将所取得的与负载电流ia、ib成正比的输出信号变换为负载电流信号，向波形比较部10输出。
[0215]
在警报等级设定部9中记录有预先输入的开闭触点2a、2b的接触电阻的初始值xa、xb，接触电阻的初始值xa、xb向波形比较部10输出。在这里，接触电阻的初始值是在电路断路器的出厂调整时测定出的接触电阻值。此外，关于对基于电压降的正常值和电压降的实测值而发生了异常的情况下的电压降差分值进行计算的方法在后面记述。
[0216]
波形比较部10从所取得的接触电阻的初始值xa、xb和前述的负载电流ia、ib，分别通过式(27－1)、式(27－2)而导出正常的闭合状态下的开闭触点2a、2b的电压降的正常值δua、δub。
[0217]
[式27
‑
1]
[0218]
δua＝ia
×
xa
ꢀꢀꢀ
(27
‑
1)
[0219]
[式27
‑
2]
[0220]
δub＝ib
×
xb
ꢀꢀꢀ
(27
‑
2)
[0221]
另外，在电路1a、1b的电源侧的线间连接电源侧电压检测电阻5a、5b。将电路1a及1b的电源侧电位分别定义为v1及v2，将分别流过电源侧电压检测电阻5a及5b的电流定义为电源侧电压检测电流i1及i2。
[0222]
在这里，如图4所示，将与电源侧电压检测电阻5a及电源侧电压检测电阻5b连接的配线在异常检测用变流器7绕线，从异常检测用变流器7输出的电源侧电压检测电流的合计电流i通过式(28)表示。
[0223]
[式28]
[0224]
i＝n
×
i1
ꢀꢀꢀ
(28)
[0225]
在这里，n表示在异常检测用变流器7绕线的电源侧的配线的匝数。
[0226]
如果将电源侧电压检测电流i1、i2通过电源侧电位v1、v2和电源侧电压检测电阻5a、5b的电阻值r1、r2表示，则分别成为式(29－1)及式(29－2)。从异常检测用变流器7输出的电源侧电压检测电流的合计电流i成为式(30)。
[0227]
[式29
‑
1]
[0228]
i1＝(v1
‑
v2)/(r1 r2)
ꢀꢀꢀ
(29
‑
1)
[0229]
[式29
‑
2]
[0230]
i2＝
‑
(v1
‑
v2)/(r1 r2)
ꢀꢀꢀ
(29
‑
2)
[0231]
[式30]
[0232]
i＝n
×
(v1
‑
v2)/(r1 r2)
ꢀꢀꢀ
(30)
[0233]
另一方面，在电路1a、1b的负载侧的线间连接负载侧电压检测电阻6a、6b。将电路1a及1b的负载侧电位分别定义为v3及v4，将分别流过负载侧电压检测电阻6a及6b的电流定义为负载侧电压检测电流i3及i4。
[0234]
在这里，如图4所示，将与负载侧电压检测电阻6a及负载侧电压检测电阻6b连接的配线在异常检测用变流器7绕线，从异常检测用变流器7输出的负载侧电压检测电流的合计电流i10成为式(31)。
[0235]
[式31]
[0236]
i10＝n10
×
i3
ꢀꢀꢀ
(31)
[0237]
在这里，n10表示在异常检测用变流器7绕线的电源侧的配线的匝数。
[0238]
如果将负载侧电压检测电流i3、i4通过负载侧电位v3、v4和负载侧电压检测电阻6a、6b的电阻值r3、r4表示，则成为式(32－1)和式(32－2)。从异常检测用变流器7输出的负载侧电压检测电流的合计电流i10成为式(33)。
[0239]
[式32
‑
1]
[0240]
i3＝(v3
‑
v4)/(r3 r4)
ꢀꢀꢀ
(32
‑
1)
[0241]
[式32
‑
2]
[0242]
i4＝
‑
(v3
‑
v4)/(r3 r4)
ꢀꢀꢀ
(32
‑
2)
[0243]
[式33]
[0244]
i10＝n10
×
(v3
‑
v4)/(r3 r4)
ꢀꢀꢀ
(33)
[0245]
在这里，如果设为r1＝r2＝r3＝r4＝r[ω]，n＝n10＝m[匝]，则由于从异常检测用变流器7输出的电流而产生的差分电流信号δi＝i－i10成为式(34)。
[0246]
[式34]
[0247]
δi＝m
×
1/2r
×
(δva
‑
δvb)
ꢀꢀꢀ
(34)
[0248]
此外，δva、δvb表示开闭触点2a、2b的电压降，成为式(35－1)及式(35－2)。
[0249]
[式35
‑
1]
[0250]
δva＝v1
‑
v3
ꢀꢀꢀ
(35
‑
1)
[0251]
[式35
‑
2]
[0252]
δvb＝v2
‑
v4
ꢀꢀꢀ
(35
‑
2)
[0253]
与在异常检测用变流器7中检测到的差分电流信号δi成正比的输出信号向电压降检测部8输出。电压降检测部8将与所取得的差分电流信号δi成正比的输出信号向波形比较部10输出。
[0254]
波形比较部10根据所取得的差分电流信号δi的值，通过式(36)对开闭触点2a～2b处的电压降的实测值δv进行计算。
[0255]
[式36]
[0256]
δv＝δi
×
2r/m
[0257]
＝δva
‑
δvb
ꢀꢀꢀ
(36)
[0258]
如果将开闭触点2a、2b处的接触电阻的实测值设为ra、rb，则式(36)使用前述的负载电流ia、ib而成为式(37)。
[0259]
[式37]
[0260]
δv＝(ia
×
ra)
‑
(ib
×
rb)
ꢀꢀꢀ
(37)
[0261]
另一方面，波形比较部10使用通过式(27
‑
1)和式(27
‑
2)导出的正常的闭合状态下的电压降的正常值δua、δub，通过式(38)对开闭触点2a、2b处的触点部电压降的正常值δu进行推定。
[0262]
[式38]
[0263]
δu＝δua
‑
δub
[0264]
＝(ia
×
xa)
‑
(ib
×
xb)
ꢀꢀꢀ
(38)
[0265]
在开闭触点2a、2b为正常的闭合状态的情况下，接触电阻的实测值ra、rb和接触电阻的初始值xa、xb大致一致，因此电压降差分值δv
‑
δu成为式(39)。
[0266]
[式39]
[0267][0268]
在开闭触点2a、2b发生异常而接触电阻的实测值ra、rb增大的情况下，接触电阻的实测值ra、rb和接触电阻的初始值xa、xb的乖离变大，因此电压降差分值δv
‑
δu的振幅伴随接触电阻的实测值而变大，成为大于或等于正方向警报等级值及负方向警报等级值。
[0269]
因此，对电压降差分值δv
‑
δu的大小进行监视，与在警报等级设定部9中设定的警报等级值相比较，由此能够对开闭触点的异常进行检测。
[0270]
在电压降差分值δv
‑
δu的大小超过警报等级值的情况下，波形比较部10将警报信号向警报部11输出。警报部11在接收到从波形比较部10输出的警报信号的情况下，将警报输出至外部设备，由此能够通知开闭触点2a、2b的异常。
[0271]
此外，在实施方式3中，与实施方式1同样地，在电源侧电压检测电阻5a、5b及负载侧电压检测电阻6a、6b的电阻值存在波动的情况下，由于电阻值的波动而在开闭触点2a、2b的电压降的实测值δv产生测定误差，因此通过使波形比较部10具有对电源侧电压检测电阻5a、5b及负载侧电压检测电阻6a、6b的电阻值波动进行校正的功能，从而能够进一步提高测定精度。
[0272]
关于电源侧电压检测电阻5a、5b及负载侧电压检测电阻6a、6b，与实施方式1同样地，优选使用同一规格的电阻部件。另外，通过配置于同一基板上，从而能够不易受到由位置造成的温度和湿度环境的影响，能够进一步提高测定的可靠性。
[0273]
根据实施方式3所涉及的触点部异常监视装置及使用其的电路断路器，将根据在分别与开闭触点的电源侧及负载侧的线间连接的电压检测电阻流过的电流的差分而计算出的开闭触点的电压降的实测值和根据负载电流及开闭触点的接触电阻的初始值而计算出的开闭触点的电压降的正常值进行比较，由此能够对触点部的异常的有无进行监视。能够非接触地对开闭触点部的电压降进行测定，因此能够不对开闭触点间的绝缘造成影响而提高电路断路器的安全性。
[0274]
标号的说明
[0275]
1电路，2开闭触点，3变流器，4负载电流检测部，5电源侧电压检测电阻，6负载侧电压检测电阻，7异常检测用变流器，8电压降检测部，9警报等级设定部，10波形比较部，11警报部，12跳闸装置