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JP5073472B2 - 直列アーク事故電流遮断器及び方法 - Google Patents

直列アーク事故電流遮断器及び方法 Download PDF

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JP5073472B2
JP5073472B2 JP2007335459A JP2007335459A JP5073472B2 JP 5073472 B2 JP5073472 B2 JP 5073472B2 JP 2007335459 A JP2007335459 A JP 2007335459A JP 2007335459 A JP2007335459 A JP 2007335459A JP 5073472 B2 JP5073472 B2 JP 5073472B2
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Description

本発明は、交流（ＡＣ）電気系統に関する。より具体的に云えば、本発明は、直列アーク事故電流遮断器及び方法に関するものである。
住宅、商業及び工業用の電気系統は通常、公共の供給源から電力を受け取るための配電盤を含む。電力は配電盤を介して１つ又は複数の電流遮断器、例えば、限定するものではないが、サーキット・ブレーカー、引外しユニット等々へ通される。
各電流遮断器は指定の枝路に電力を分配し、各枝路は１つ又は複数の負荷に電力を供給する。電流遮断器は、或る特定の枝路における特定の電力条件が所定の設定点に達した場合に、その枝路への電力を遮断する。
例えば、或る電流遮断器は接地事故に応じて電力を遮断することができ、これは一般に漏電電流遮断器（ＧＦＣＩ）として知られている。接地事故状態は、線路導体と中性導体との間で不均衡な電流が流れるときに生じ、これは漏洩電流又はアーク地絡によって引き起こされることがある。
他の電流遮断器はアーク事故に応じて電力を遮断することができ、これは一般にアーク事故電流遮断器（ＡＦＣＩ）として知られている。アーク事故は一般に２つの主なカテゴリー、すなわち、直列アークと並列アークとに分けられる。直列アークは、例えば、単一の導体中のギャップを電流が通るときに生じ得る。並列アークは、例えば、電流が２つの導体の間を通るときに生じ得る。
残念なことに、アーク事故は従来の回路遮断器の引外しを惹起することができない。これは特に、直列アークが生じたときに当てはまる。直列アークは潜在的に住居用及び商業用建物の中で火災を引き起こす虞がある。これが生じる可能性は、住居が古くなるにつれて増大する。
従って、従来技術のシステムの上述した及び他の悪影響の１つ又は複数を克服し、軽減し及び／又は緩和するような、交流電気系統中の直列アーク事故を検出するための電流遮断器及び方法が依然として必要であると本発明で決定した。
線路導体上の電流を遮断するための回路遮断器を提供する。回路遮断器は、開離可能な接点、引外し機構（トリップ機構）、バイメタル、マイクロプロセッサ、直列アーク検出シーケンス、低域通過フィルタ回路及び高域通過フィルタ回路を含む。引外し機構は、作動されたときに、開離可能な接点を選択的に開く。マイクロプロセッサは、引外し機構と電気的連通関係にある。直列アーク検出シーケンスはマイクロプロセッサ上に常駐していて、複数の直列事故検出アルゴリズムを含む。低域通過フィルタ回路は、バイメタルから直列アーク検出シーケンスへ低域通過信号を供給する。高域通過フィルタ回路は、バイメタルから直列アーク検出シーケンスへ高域通過信号を供給する。シーケンスは低域通過信号に基づいて複数のアルゴリズムから特定のアルゴリズムを選択する。シーケンスは高域通過信号から複数の統計的特徴を演算し、また複数の統計的特徴と特定のアルゴリズムとの比較に基づいて引外し機構を作動するための出力信号を送出する。
また、線路導体上の直列アーク事故を検出するための方法も提供する。本方法は、線路導体と直列のバイメタルを通る電流を検知する段階と、電流を高域通過フィルタ回路に通して高域通過信号を生成する段階と、電流を低域通過フィルタ回路に通して低域通過信号を生成する段階と、高域通過信号に基づいて複数の統計的特徴を演算する段階と、低域通過信号の基づいて複数のアルゴリズムから特定のアーク直列アルゴリズムを選択する段階と、複数の統計的特徴及び特定のアーク直列アルゴリズムに基づいて引外し指令を決定する段階とを含む。
本発明では、回路遮断器のバイメタルを使用して負荷電流を測定することによって直列アークを検出する回路遮断器を提供する。負荷電流は高域通過回路及び低域通過回路によって濾波する。高域通過回路は６０Ｈｚ周波数成分を除去し、また低域通過回路はアークのような高周波数信号を除去する。低域通過及び高域通過回路からのデータはマイクロプロセッサによってサンプリングされる。サンプリングされた低域通過回路のデータは負荷の二乗平均平方根（ＲＭＳ）電流レベルを決定するために使用される。サンプリングされた高域通過回路のデータは、１つ又は複数の統計的特徴を使用して分析される。統計的特徴が分析された後、それらの特徴の結果がＲＭＳ電流レベルに依存した特定の範囲と比較される。特徴が特定のＲＭＳ電流レベルにおける所定の範囲内に入る場合、カウンタが増数される。カウンタが所定の値に達した場合、プロセッサが回路遮断器の引外し機構を作動する。特徴が所定の範囲内に入らなかった場合、カウンタは減数される。カウンタは、デフォールト値に達したときに減数動作を停止する。
本発明の上記及びその他の特徴及び利点は、当業者には、以下の詳しい説明、図面及び特許請求の範囲の記載から評価され理解されよう。
図面を参照して説明すると、具体的に図１には、本発明によるアーク事故電流遮断器（ＡＦＣＩ）の模範的な実施形態を示しており、これは全体的に参照数字１０で表している。ＡＦＣＩ１０は、その上に直列アーク検出シーケンス１４を常駐させたマイクロプロセッサ１２を含む。
有利なこととして、シーケンス１４は直列アーク検出に統計的手法を使用する。シーケンス１４は、信号の特性を識別することのできる１つ又は複数の信号特徴を処理する。シーケンス１４は次いで、信号から複数の固有の統計的特徴を演算する。これらの固有の統計的特徴の内の１つ又は複数に基づいて、シーケンス１４は直列アーク事故の存在を決定するために特定の判定ツリーを実行する。
ＡＦＣＩ１０は、分岐回路２２を介して負荷１６を中性導体１８及び線路導体２０と電気的連通関係に置くように構成されている。ＡＦＣＩ１０は、シーケンス１４により、直列アーク事故の検出時に、線路導体２０を横切る開離可能な接点２４を選択的に開放するように構成されている。このように、ＡＦＣＩ１０は、分岐回路２２における直列アークを検出して、分岐回路への電力を遮断するのに適している。
接点２４は公知のように引外し機構２６によって開放される。例えば、接点２４は、当該技術分野で知られているようにバネ荷重引外し機構（図示せず）によって開放することができる。
シーケンス１４によって作動されるのに加えて、引外し機構２６はまた、線路導体２０と直列に接続されたバイメタル３０を持つ従来の熱磁気型過電流遮断装置２８によって作動することができる。例えば、バイメタル３０は、それに対する過電流の印加時に公知の態様で湾曲し、その結果、引外し機構２６を作動することができる。更に、バイメタル３０は磁気作動接極子３２を含むことができ、これは、バイメタルを短絡する状態が生じたときに引外し機構２６を作動することができる。
実施形態によっては、ＡＦＣＩ１０は通常の並列アーク検出器３２を含むことができる。並列アーク検出器３２は、線路導体２０についての並列アークの検出時に引外し機構２６を作動するように構成される。従って、本発明のシーケンス１４は既存のＡＦＣＩ並列アーク検出と並列に、又は既存のＡＦＣＩ検出とは別個に機能することができる。
このように、ＡＦＣＩ１０は、過電流及び短絡保護を提供する過電流遮断装置２８と、並列アーク保護を提供する並列アーク検出器３２と、直列アーク保護を提供するシーケンス１４とを組み合わせる。
ＡＦＣＩ１０は、バイメタル３０の両端間の検知された電圧を検出するための２段帯域通過フィルタ回路３４を含む。回路３４について図２及び図３を参照してより詳しく説明する。回路３４は、高域通過フィルタ３６、低域通過フィルタ３８、増幅器４０、第１の直流オフセット４２及び第２の直流オフセット４４を含む。回路３４は、高域通過信号４６及び低域通過信号４８を発生するように構成されており、これらの信号はアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器５０に供給される。
高域通過フィルタ３６は、線路導体２０上の所定の周波数の線路電流を除くように構成されている。図示の実施形態の例では、フィルタ３６は６０ヘルツ（Ｈｚ）の線路電流を除くように構成されている。フィルタ３６からの線路電流は高周波数信号まで増幅器４０によって増幅され、それは次いで第１の直流オフセット４２によってＡ／Ｄ変換器５０の所定の周波数範囲までシフトされる。
低域通過フィルタ３８は、線路導体２０上の電流から高周波数のアーク及びノイズを除去するように構成されている。フィルタ３８からの高周波数信号は増幅されて、第２の直流オフセット４４によってＡ／Ｄ変換器５０の所定の周波数範囲まで増幅されシフトされる。
このようにして、高域通過フィルタ３６がＡ／Ｄ変換器５０に信号４６を供給する一方、低域通過フィルタ３８がＡ／Ｄ変換器５０に低域通過信号４８を供給する。変換器５０は高域及び低域通過信号４６，４８をサンプリングして、マイクロプロセッサ１２にサンプル５２を供給する。
マイクロプロセッサ１２はサンプル５２を読み取って、これらのサンプルをシーケンス１４に従って処理する。シーケンス１４により直列アークが存在すると決定されたとき、マイクロプロセッサ１２は引外し機構２６に出力信号５４を送出して、接点２４を開放させる。
シーケンス１４について図４〜図７を参照して詳しく説明する。
大まかに述べると、シーケンス１４は、低域通過信号４８の二乗平均平方根（ＲＭＳ）を演算し、また高域及び低域通過信号４６，４８の両方から複数の統計的特徴を演算する。低域通過信号４８のＲＭＳレベルに基づいて、シーケンス１４は多数の判定ツリーの中から特定の判定ツリーを実行する。各々の判定ツリーは前記統計的特徴の内の１つ又は複数を使用して、直列アーク事故が存在するかどうか決定する。
図４に示されているように、シーケンス１４はサンプリング段階６０から始まる。段階６０で、シーケンスは信号４６，４８について低域及び高域通過フィルタ・チャンネルをサンプリングする。サンプルを得た後、シーケンス１４は、サイクル判定段階６２で、取得されたサンプルが完全な１サイクルからのものであるかかどうか決定する。もし段階６２で完全な１サイクルが取得されなかったとシーケンス１４が決定した場合、シーケンスはサンプリング段階６０を繰り返す。しかしながら、もし段階６２で完全な１サイクルが取得されたとシーケンス１４が決定した場合、シーケンスは１つ又は複数の演算段階６４，６６へ進む。
第１の演算段階６４の際に、シーケンス１４は低域通過信号４８のＲＭＳ電流レベルを決定する。
第２の演算段階６６の際、シーケンス１４は高域及び低域通過信号４６，４８から複数の統計的特徴を決定する。例えば、本発明によって考えられることは、シーケンス１４がマイクロプロセッサ１２を制御して、高域及び低域通過信号４６，４８の両方について統計的特徴を演算させること、例えば、限定するものではないが、完全な１サイクルの平均値、完全な１サイクルの標準偏差、１サイクル内の任意の窓の最大標準偏差、１サイクル内の任意の窓の最小標準偏差、最大と最小の標準偏差の比、１サイクル内の各サンプルの絶対和、１サイクル内の各々の隣接の窓についての標準偏差（又は分散）の関係、ＲＭＳ値、等々を演算させることである。
また、本発明によって考えられることは、シーケンス１４がマイクロプロセッサ１２を制御して、高域及び低域通過信号４６，４８の両方について、特徴についての各々の隣接する点の間の差を演算すること、例えば、限定するものではないが、２つの隣接するサンプルの間の最大差、２つの隣接するサンプルの間の最小差、最大差と最小差との比、差の範囲（例えば、最大差と最小差との差）、隣接する点の間の差の和、等々を演算させることである。
また、本発明によって考えられることは、シーケンス１４がマイクロプロセッサ１２を制御して、高域及び低域通過信号４６，４８の両方について、第２の差信号に基づいて、上記の第１の差信号内の隣接する点の間の差、統計的特徴、例えば、限定するものではないが、２つの隣接するサンプルの間の最大差、２つの隣接するサンプルの間の最小差、最大差と最小差との比、差の範囲（例えば、最大差と最小差との差）、隣接する点の間の差の和、等々を演算させることである。
シーケンス１４はマイクロプロセッサ１２を制御して、約７００〜約３００００Ｈｚの１０極矩形帯域通過ディジタル・フィルタによってディジタル的に濾波された低域通過信号４８に基づいて追加の統計的特徴を演算させる。好ましい実施形態では、１０極矩形帯域通過ディジタル・フィルタはマイクロプロセッサ１２上に常駐する。追加の統計的特徴には、限定するものではないが、１サイクル内の隣接する点の間の差の標準偏差（又は分散）、プロセッサのレジスタのオーバーフローを可能にすることによる１サイクル内の隣接する点の間の差の標準偏差（又は分散）の近似、隣接する点の間の差の平均のような、特徴の演算を含むことができる。
シーケンス１４はマイクロプロセッサ１２を制御して、低域通過信号４８に基づいて、以前の取得されたサイクルからのＲＭＳの変化と最新のサイクルのＲＭＳを演算させる。
シーケンス１４はマイクロプロセッサ１２を制御して、１つ又は複数のピーク計数特徴を演算させる。例えば、マイクロプロセッサ１２は、低域通過信号４８が負である間に生じる高域通過信号４６内の明確なピークの数を演算することができる。ここで用いられる「明確なピーク」は、問題になっている点の大きさが１サイクル全体の平均値から１つの標準偏差よりも更に離れている場合に、識別される。互いに密に接近している複数の点が全てが平均値から１つの標準偏差よりも大きいか又は小さいとき、それらの点は１つのピークと見なされる。このようにして、シーケンス１４はマイクロプロセッサ１２を制御して、第１の閾値よりも小さい高域通過信号４６内のピークの数及び第２の閾値よりも大きい又は第３の閾値よりも小さい高域通過信号４６内のピークの数を演算させる。模範的な実施形態では、第２の及び第３の閾値は１サイクルの平均値から等距離にある。
一旦シーケンス１４が演算段階６４及び６６から全ての必要な統計的特徴を含むと、シーケンスは図５に例示するアルゴリズム選択段階６８を実行する。選択段階６８の際、シーケンス１４は、低域通過信号４８のＲＭＳ値に基づいて、複数のアルゴリズムからどの直列アーク事故アルゴリズムを実行すべきかを決定する。
図示の実施形態では、選択段階６８は、第１の判定ノード７０で、低域通過信号４８のＲＭＳ値が５アンペア以下である場合に第１のアルゴリズム７２を遂行する。選択段階６８は、第２の判定ノード７４で、低域通過信号４８のＲＭＳ値が５アンペアよりも大きく且つ１０アンペア以下である場合に第２のアルゴリズム７６を実施する。選択段階６８は、第３の判定ノード７８で、低域通過信号４８のＲＭＳ値が１０アンペアよりも大きく且つ１５アンペア以下である場合に第３のアルゴリズム８０を実施する。選択段階６８は、第４の判定ノード８２で、低域通過信号４８のＲＭＳ値が１５アンペアよりも大きく且つ回路遮断器１０の定格負荷の１５０％よりも大きい場合に第４のアルゴリズム８４を実施する。選択段階６８で判定ノードの条件のどれも満たされていないと決定された場合、シーケンス１４はサンプリング段階６０へ戻る。
有利な点として、シーケンス１４は、選択段階６８を介して、低域通過信号４８のＲＭＳ電流レベルに基づいて異なる直列アーク事故アルゴリズム７２，７６，８０又は８４を適用する。ここで、本発明を単なる一例として４つのアルゴリズム７２，７６，８０及び８４を持つ場合について説明していることに気付かれたい。当然のこととして、本発明は、シーケンス１４が４つよりも多数の又は少数のアルゴリズムを含む任意の複数のアルゴリズムを含む場合も意図している。
アルゴリズム７２，７６，８０及び８４の模範的な実施形態を図６に例示する。例示の実施形態では、各々のアルゴリズムは同じ段階、すなわち、サイクル・カウント・リセット段階９０、特徴対範囲比較段階９２及びパス設定段階９４を含む。各々のアルゴリズム７２，７６，８０及び８４内の段階は本質的に同じであるが、サイクル・カウント・リセット段階９０及び特徴対範囲比較段階９２内の値は各アルゴリズム毎に異なる。
低域通過信号４８のＲＭＳ値が５アンペア以下であるときに使用するための直列アーク事故アルゴリズム７２の模範的な実施形態を以下に示す。
［実例：５アンペア直列アーク検出アルゴリズム７２］
ＩＦ（（ＲａｔｉｏＭａｘＭｉｎＳＴＤｘ＞＝８８）ＡＮＤ（ＭａｘＳＴＤｘ＞＝４００）ＡＮＤ（ＳＴＤＳｅｑｕｅｎｃｅ＞０）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜２０）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＭｉｎＳＴＤｘ＞＝２）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＜４０）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞＝４５）ＡＮＤ（Ｆ＿ＲＭＳ＞＝４５９）ＡＮＤ（ＳｅｃｏｎｄＤｉｆｆＭａｘｘ＜１４８）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜８）ＡＮＤ（ＦｉｒｓｔＤｉｆｆＳｕｍｘ＜８）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＭｉｎＳＴＤｘ＜３４）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞＝５６）ＡＮＤ（ＦｉｒｓｔＤｉｆｆＳｕｍｘ＜１５）ＡＮＤ（Ｆ＿ＲＭＳ＞＝１６３）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＜２２７）ＡＮＤ（ＳｅｃｏｎｄＤｉｆｆＭａｘｘ＞＝１５１）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＞０）ＡＮＤ（ＳＴＤＳｅｑｕｅｎｃｅ＞０）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜１０）ＡＮＤ（ＳｅｃｏｎｄＤｉｆｆＭａｘｘ＜１９５）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞＝２０００）ＡＮＤ（ＭａｘＳＴＤｘ＞＝３０００）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤ＞３００）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＞２５）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞＝１９５）ＡＮＤ（ｍｅａｎｆｕｌｌｘ＞＝５０２）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜５）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＞＝１２６）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＜２８１）ＡＮＤ（ＭａｘＳＴＤｘ＞＝３５０）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＞２５）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞＝１９５）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜５）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＲａｔｉｏＭａｘＭｉｎＳＴＤｘ＞２０）ＡＮＤ（ＲａｔｉｏＭａｘＭｉｎＳＴＤｘ＜５００）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＞＝４）ＡＮＤ（ＳｅｃｏｎｄＤｉｆｆＭａｘｘ＜２８３）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＤｉｍｍｅｒＰｅａｋＣｏｕｎｔ＞５０）ＡＮＤ（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＞２５）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜１６）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

Ｉｆ（（ＤｉｍｍｅｒＰｅａｋＣｏｕｎｔ＞５０）ＡＮＤ（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＞１４）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＜２１５）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；。

上記の例から判るように、アルゴリズム７２は一連の「ＩＦ」条件「ＴＨＥＮ」命令文を提供する。この場合、ＩＦ条件は、高域及び低域通過信号４６，４８からマイクロプロセッサ１２によって演算された特定の特徴である。特定の特徴が真であるとき、アルゴリズム７２は、接点２４を開くために引外し機構２６へ「引外し」（すなわち、出力信号５４）を送出する。
低域通過信号４８のＲＭＳ値が５アンペアよりも大きく且つ１０アンペア以下であるときに使用するための直列アーク事故アルゴリズム７６の模範的な実施形態を以下に提供する。
［実例：１０アンペア直列アーク検出アルゴリズム７６］
ＩＦ（（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＞５５）ＡＮＤ（ＲａｔｉｏＭａｘＭｉｎＳＴＤｘ＞＝８８）ＡＮＤ（ＭａｘＳＴＤｘ＞＝７００）ＡＮＤ（ＳＴＤＳｅｑｕｅｎｃｅ＞０）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜２５）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＤｉｍｍｅｒＰｅａｋＣｏｕｎｔ＞６０）ＡＮＤ（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＞９０）ＡＮＤ（ＡｂｓＳｕｍｘ＞＝３７８６０９）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＜５３）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞２０）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＤｉｍｍｅｒＰｅａｋＣｏｕｎｔ＞６０）ＡＮＤ（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＜５５）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞２０）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＤｉｍｍｅｒＰｅａｋＣｏｕｎｔ＞６０）ＡＮＤ（５５＜ＲＭＳ＿ＯＲＧ＜７５）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＞＝２０）ＡＮＤ（ＦｉｒｓｔＤｉｆｆＭｉｎｘ＞＝−５５１）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＤｉｍｍｅｒＰｅａｋＣｏｕｎｔ＞６０）ＡＮＤ（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＞＝６５）ＡＮＤ（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＜１００）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞２０）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝３；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＰｅａｋＣｏｕｎｔ＜１５）ＡＮＤ（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＞＝８６）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞２０）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝３；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＭａｘＳＴＤｘ＜２７２７）ＡＮＤ（ＲａｔｉｏＭａｘＭｉｎＳＴＤｘ＜１６）ＡＮＤ（ＳｅｃｏｎｄＤｉｆｆＭａｘｘ＞＝９２９）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝１；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＞５５）ＡＮＤ（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＜８０）ＡＮＤ（ＲａｔｉｏＭａｘＭｉｎＳＴＤｘ＞＝１００）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞８００）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜２５）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＞４０）ＡＮＤ（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＜６０）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞＝３１８）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＜１５８）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜１０）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝１；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＜７９）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＜１３１）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＞＝３）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞＝４６）ＡＮＤ（（ＦｉｒｓｔＤｉｆｆＲａｔｉｏｘ＜−．７０４８６１１） ＯＲ （（ＦｉｒｓｔＤｉｆｆＲａｔｉｏｘ＞＝−．７０４８６１１）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＜５２）））） ，ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝３；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＜７９）ＡＮＤ（３＜＝ＭｉｎＳＴＤｘ＜１３１）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞＝４６）ＡＮＤ（（ＦｉｒｓｔＤｉｆｆＲａｔｉｏｘ＜−．７０４８６１１）ＯＲ（（ＦｉｒｓｔＤｉｆｆＲａｔｉｏｘ＞＝−．７０４８６１１）ＡＮＤ（ＭｉｎＳＴＤｘ＜５２）））），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝３；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＤｉｍｍｅｒＰｅａｋＣｏｕｎｔ＞５０）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞５０）ＡＮＤ（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＜７０）ＡＮＤ（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＞４５）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜３０）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＤｉｍｍｅｒＰｅａｋＣｏｕｎｔ＞５０）ＡＮＤ（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＜＝４５）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜１６）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＜７０）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞＝７８１）ＡＮＤ（ｍｅａｎｆｕｌｌｘ＞＝５００）ＡＮＤ（ＭａｘＳＴＤｘ＞＝１９９６）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ。

［実例：１５アンペア直列アーク検出アルゴリズム８０］
ＩＦ（（ＦｕｌｌＰｅａｋＣｏｕｎｔ＜２００）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＞＝１３００）ＡＮＤ（ＭａｘＳＴＤｘ＞＝２３６３）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜５０）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝１；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＰｅａｋＣｏｕｎｔ＜１２）ＡＮＤ（ＳｅｃｏｎｄＤｉｆｆＳｕｍｘ＜１１７）ＡＮＤ（ＭａｘＳＴＤｘ＞１０００）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝１；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＭｉｎＳＴＤｘ＜６１）ＡＮＤ（ＦｉｒｓｔＤｉｆｆＭｉｎｘ＜−２５９）ＡＮＤ（ＦｉｒｓｔＤｉｆｆＳｕｍｘ＞＝９）ＡＮＤ（ＭａｘＳＴＤｘ＞＝２８６）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝１；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

ＩＦ（（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＞１７０）ＡＮＤ（ＭａｘＳＴＤｘ＞＝１０００）ＡＮＤ （ＭｉｎＳＴＤｘ＜１５５）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜２０）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝１；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ；

Ｉｆ（（ＲＭＳ＿ＯＲＧ＞１７０）ＡＮＤ（ＳｅｃｏｎｄＤｉｆｆＭａｘｘ＞＝３４７）ＡＮＤ（ｓｔｄｆｕｌｌｘ＜１４８）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝１；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ。

［実例：１５０％定格電流直列アーク検出アルゴリズム８４］
ＩＦ（（ＭａｘＳＴＤｘ＞４００）ＡＮＤ（Ｄｅｌｔａ＿ＲＭＳ＜４０）），ＴＨＥＮ
ＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝１；
ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ。

このように、アルゴリズム７６，８０，８４もまた、一連の「ＩＦ」条件「ＴＨＥＮ」命令文を提供する。この場合、ＩＦ条件は、高域及び低域通過信号４６，４８からマイクロプロセッサ１２によって演算された特定の特徴である。特定の特徴が真であるとき、アルゴリズム１４は「ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ」を設定し、サイクル・カウンタが増数される。アルゴリズムはサイクル・カウンタをカウント閾値と比較する。カウント閾値は、「ＰＡＳＳ＝ＴＲＵＥ」のとき設定される。サイクル・カウンタがカウント閾値よりも大きいか又はそれに等しい場合、アルゴリズム１４は、接点２４を開くために引外し機構２６へ「引外し」（すなわち、出力信号５４）を送出する。
ここで、用語「第１」、「第２」、「第３」、「上側」、「下側」などは、様々な要素を修飾するために使用されることに留意されたい。これらの修飾語は、特に記述がない限り、修飾される要素についての空間的、逐次的、又は階層的順序を意味しているものではない。
本発明を１つ以上の模範的な実施形態に関して説明したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を為すことができ、且つ構成要素を等価物と置換することができることが理解されよう。更に、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるように多数の修正をなすことができる。従って、本発明は、発明を実施するための最良の又は唯一の形態として開示した特定の実施形態に制限されず、本発明は特許請求の範囲内に入る全ての実施形態を含むものである。
本発明によるアーク事故電流遮断器の模範的な実施形態を示す概略図である。 図１のアーク事故電流遮断器に使用するための本発明による２チャンネル帯域通過フィルタ回路の模範的な実施形態を示す回路図である。 図１のアーク事故電流遮断器の機能的ブロック図である。 図１のアーク事故電流遮断器上に常駐する直列アーク検出シーケンスの模範的な実施形態を示す流れ図である。 図１のアーク事故電流遮断器上に常駐する直列アーク検出シーケンスの模範的な実施形態を示す流れ図である。 図１のアーク事故電流遮断器上に常駐する直列アーク検出シーケンスの模範的な実施形態を示す流れ図である。 図１のアーク事故電流遮断器上に常駐する直列アーク検出シーケンスの模範的な実施形態を示す流れ図である。
符号の説明
１０ アーク事故電流遮断器（ＡＦＣＩ）
１２ マイクロプロセッサ
１４ 直列アーク検出シーケンス
１６ 負荷
１８ 中性導体
２０ 線路導体
２２ 分岐回路
２４ 開離可能な接点
２６ 引外し機構
２８ 過電流遮断装置
３０ バイメタル
３２ 磁気作動接極子
３２ 並列アーク検出器
３４ ２段帯域通過フィルタ回路
３６ 高域通過フィルタ
３８ 低域通過フィルタ
４０ 増幅器
４２ 第１の直流オフセット
４４ 第２の直流オフセット
４６ 高域通過信号
４８ 低域通過信号
５０ アナログーディジタル変換器
５２ サンプル
５４ 出力信号
６０ サンプリング段階
６２ サイクル判定段階
６４ 第１の演算段階
６６ 第２の演算段階
６８ アルゴリズム選択段階
７０ 第１の判定ノード
７２ 第１のアルゴリズム
７４ 第２の判定ノード
７６ 第２のアルゴリズム
７８ 第３の判定ノード
８０ 第３のアルゴリズム
８２ 第４の判定ノード
８４ 第４のアルゴリズム
９０ サイクル・カウント・リセット段階
９２ 特徴対範囲比較段階
９４ パス設定段階

Claims (9)

  1. 線路導体（２０）上の電流を遮断するための回路遮断器（１０）であって、
    線路導体と電気的連通関係にある開離可能な接点（２４）と、
    作動されたときに前記開離可能な接点を選択的に開くための引外し機構（２６）と、
    線路導体と直列に接続されたバイメタル（３０）と、
    前記引外し機構と電気的連通関係にあるマイクロプロセッサ（１２）と、
    複数の直列事故検出アルゴリズム（７２，７６，８０，８４）を有する直列アーク検出シーケンス（１４）と、
    前記バイメタルから前記直列アーク検出シーケンスへ低域通過信号（４８）を供給するように構成されている低域通過フィルタ回路（３８）であって、前記シーケンスが前記低域通過信号に基づいて前記複数のアルゴリズムから特定のアルゴリズムを選択するように構成されるようにした、低域通過フィルタ回路（３８）と、
    前記バイメタルから前記直列アーク検出シーケンスへ高域通過信号（４６）を供給するように構成されている高域通過フィルタ回路（３６）であって、前記シーケンスが前記高域通過信号から複数の統計的特徴を演算するように構成され且つ前記複数の統計的特徴と前記特定のアルゴリズムとの比較に基づいて前記引外し機構を作動するための出力信号（５４）を送出するように構成されるようにした、高域通過フィルタ回路（３６）と、
    を有する回路遮断器（１０）。
  2. 前記引外し機構は、前記バイメタルに過電流が加えられたときに作動するように構成されている、請求項１記載の回路遮断器。
  3. 前記引外し機構は、前記バイメタルを短絡する状態が生じたときに作動するように構成されている、請求項２記載の回路遮断器。
  4. 更に、線路導体に並列アークが検出されたときに前記引外し機構を作動するように構成されている並列アーク検出器（３２）を含んでいる請求項３記載の回路遮断器。
  5. 更に、線路導体に並列アークが検出されたときに前記引外し機構を作動するように構成されている並列アーク検出器（３２）を含んでいる請求項１記載の回路遮断器。
  6. 前記高域及び低域通過フィルタからの前記低域通過及び高域通過信号をサンプリングするためのアナログーディジタル変換器（５０）を含んでいる請求項１記載の回路遮断器。
  7. 前記シーケンスは、前記低域通過信号から複数の統計的特徴を演算するように構成され且つ前記複数の統計的特徴と前記特定のアルゴリズムとの比較に基づいて前記引外し機構を作動するための出力信号（５４）を送出するように構成されている、請求項１記載の回路遮断器。
  8. 前記低域通過フィルタ回路は更に直流オフセット（４４）を含んでいる、請求項１記載の回路遮断器。
  9. 前記高域通過フィルタ回路は更に増幅器（４０）及び直流オフセット（４２）を含んでいる、請求項１記載の回路遮断器。
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