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TW201538992A - 電路斷路器 - Google Patents

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TW201538992A
TW201538992A TW103121870A TW103121870A TW201538992A TW 201538992 A TW201538992 A TW 201538992A TW 103121870 A TW103121870 A TW 103121870A TW 103121870 A TW103121870 A TW 103121870A TW 201538992 A TW201538992 A TW 201538992A
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frequency
waveform
circuit
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TW103121870A
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TWI537569B (zh
Inventor
大橋博章
板倉岳志
Original Assignee
三菱電機股份有限公司
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    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0007—Frequency selective voltage or current level measuring
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
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Abstract

電路斷路器30係具備：變流器14，輸出與流動於電路1之交流電流對應之電流信號；基準波形記憶部15，針對於複數個基準頻率之各者預先記憶基準頻率的基準波形，該複數個基準頻率中任一者與前述交流電流的頻率相等；相乘電路8，將從變流器14輸出之電流波形與記憶於基準波形記憶部15之前述各基準波形相乘；FFT電路7，對在相乘部8所相乘而得之各相乘資料進行高速傅立葉轉換，而轉換成頻率成分；以及比較判定電路10，判定在FFT電路7被轉換成頻率成分之前述各相乘資料中是否包含有直流成分，並將包含有最大直流成分之相乘資料所對應之基準頻率檢測為流動於電路1之交流電流的頻率。

Description

電路斷路器
本發明係關於具備電流計測功能之電路斷路器。
在以往的電路斷路器中，為了精度良好地進行流動於電路之電流的計測，一般係為檢測頻率之構成。在此情形中作為頻率的檢測方法而言，一般係檢測電壓，並從電壓波形的零交叉點(zero-crossing)(電壓由負轉變成正之點)算出週期T，並作為週期T之倒數而算出頻率之方法。
再者，在不檢測電壓之構成之情形時，必須依據電流波形的零交叉點同樣地算出週期T，並作為週期T的倒數而求取頻率。於此，由於電流波形大多會由於連接於電路之負載而發生波形歪曲，故係要求可抑制測定誤差之頻率檢測方法。就如此之頻路檢測方法而言，已習知有當依據週期T算出之頻率(1/T)偏離規定值例如1%時，使用以求出零交叉點之正側臨限值與負側臨限值步進式(step)地變動而再度算出頻率，並反覆進行本動作而在頻率落於規定值的例如1%內時採用該頻率之方法(例如，參 閱專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2012-145428號公報
然而，在上述專利文獻1所記載之頻率檢測方法中，包含有多數諧波之負載電流的電流波形亦有恆常存在有複數個零交叉點之情形，在此情形中係難以使頻率落於規定值的例如1%以內，有難以正確地進行電流的計測顯示之課題。
再者，當於負荷電流包含有直流成分的偏差(offset)，且負載電流較小時，亦有電流波形的零交叉點不存在之情形，在此情形中係難以算出週期T，而亦有頻率之檢測變得困難之課題。
再者，當於電流波形包含有低頻成分時，會由於低頻成分對於電流波形之影響而導致零交叉點恆常地變動，故有可能無法正確地檢測頻率之課題。
再者，例如在並非依據頻率之檢測而進行之設定，而是由使用者(user)設定頻率之構成時，在負載電流不包含零交叉點之電流波形時，即便使用者的設定錯誤亦難以將該情形告知使用者，結果，由於會依據錯誤之頻率設定計測電流，故計測精密度的誤差變大，而有難以正 確地計測電流之課題。
本發明係有鑑於上述課題所研創者，目的在於獲致一種電路斷路器，係可不求取經由變流器而取得之電流波形的零交叉點，而可精密度優良地檢測流動於電路之交流電流的頻率。
為了解決上述課題以達成目的，本發明之電路斷路器係可開閉流動有交流電流之電路之電路斷路器，係包括：變流器，輸出與流動於前述電路之交流電流對應之電流信號；基準波形記憶部，針對於複數個基準頻率之各者預先記憶基準頻率的基準波形，該複數個基準頻率中任一者與前述交流電流的頻率相等；相乘部，將從前述變流器輸出之電流波形與記憶於前述基準波形記憶部之前述各基準波形相乘；傅立葉轉換部，對在前述相乘部所相乘而得之各相乘資料(data)進行傅立葉(Fourier)轉換，而轉換成頻率成分；以及比較判定部，判定在前述傅立葉轉換部被轉換成頻率成分之前述各相乘資料中是否包含有直流成分，並將包含有最大直流成分之相乘資料所對應之基準頻率檢測為流動於前述電路之交流電流的頻率。
依據本發明，可達成不求出經由變流器取得之電流波形的零交叉點而精度良好地檢測流動於電路之交流電流的頻率之功效。
1、1a至1c、1n‧‧‧電路
2、2a至2c、2n‧‧‧開閉接點
3‧‧‧電磁裝置
4‧‧‧電源電路
5‧‧‧觸發器電路
6、12‧‧‧顯示部
7‧‧‧FFT電路
8‧‧‧相乘電路
9‧‧‧A/D轉換電路
10‧‧‧比較判定電路
11‧‧‧特性設定部
13、13a至13c、13n、14、14a至14c、14n‧‧‧變流器
15‧‧‧基準波形記憶部
16‧‧‧整流電路
30‧‧‧電路斷路器
31‧‧‧斷路控制部
32‧‧‧控制處理部
33‧‧‧頻率檢測部
第1圖係顯示實施形態之電路斷路器的構成之方塊(block)圖。
第2圖(a)至(c)係顯示包含於測量波形與基準波形之相乘結果之頻率成分之圖。
第3圖(a)至(c)係顯示包含於測量波形與基準波形之相乘結果之頻率成分之另一圖。
第4圖(a)至(e)係顯示包含於測量波形與基準波形之相乘結果之頻率成分之再另一圖。
第5圖(a)至(c)係顯示包含於測量波形與基準波形之相乘結果之頻率成分之再另一圖。
以下，依據圖式詳細說明本發明實施形態之電路斷路器。另外，本發明並非由本實施形態所限定者。
實施形態
第1圖係顯示本實施形態之電路斷路器的構成之方塊圖。如第1圖所示，電路斷路器30係構成為具備：電路1，流動有交流電流；設於電路1之開閉接點2；變流器13，輸出對應於流動於電路1之電流之電流信號；變流器14，輸出對應於流動於電路1之電流之電流信號；斷路控制部31，依據來自變流器13之電流信號產生動作電源，且依據來自變流器14之電流信號檢測流動於電路1之電流以及其頻率，並在檢測出過電流時將開閉接點2控制成為開路；以及，電磁裝置3，在過電流流動於電路1時，由斷路控 制部31賦予勢能而使開閉接點2成為開路。
電路1係包含對應於三相交流的各相之電路1a至1c。亦即，電路1a係第1相交流電路，電路1b係第2相交流電路，電路1c係第3相交流電路。再者，電路1係包含有對應於中性相(N相)之電路1n。亦即，電路1n係中性相交流電路。
開閉接點2係包含分別連接於電路1a至1c之開閉接點2a至2c，以及連接於電路1n之開閉接點2n。開閉接點2a至2c、2n例如皆配置於空氣環境中。此時，電路斷路器30係例如為空氣斷路器。
變流器13係由輸出與流動於電路1a至1c、1n之電流成比例之電流信號之變流器13a至13c、13n所構成。如後述，變流器13係連接於用以產生電路斷路器30的電源之電路。
變流器14係由輸出與流動於電路1a至1c、1n之電流成比例之電流信號之變流器14a至14c、14n所構成。變流器14係作為用以測量流動於電路1之電流之電流感測器(sensor)而被使用。
另外，亦可構成為不設置與中性相相關之構成(電路1n、開閉接點2n等)。再者，亦可構成為僅設置與三相中的其中1相相關之構成。
斷路控制部31係具備整流電路16、電源電路4、控制處理部32、顯示部6、12、以及特性設定部11。
整流電路16係連接於變流器13。整流電路 16係將由變流器13所輸出之電流信號予以整流，並輸出至電源電路4。電源電路4係產生電路斷路器30的動作電源。再者，整流電路16係與電磁裝置3連接。
控制處理部32係具備A/D轉換電路9(A/D轉換部)、相乘電路8(相乘部)、FFT電路7(傅立葉轉換部)、比較判定電路10(比較判定部)、以及基準波形記憶部15。控制處理部32係由微電腦(microcomputer)的CPU所構成。
A/D轉換電路9係將由變流器14所輸出之電流信號予以A/D轉換，而作為數位資料(digital data)而輸進控制處理部32。
控制處理部32係依據由A/D轉換電路9輸入而來之電流波形而檢測流動於電路1之電流。控制處理部32係依據電流信號的採樣資料(sampling data)而算出流動於電路1之電流值，並在電流值超過規定的值時，判定為於電路1流動有過電流，並對觸發器(trigger)電路5輸出拉開信號。觸發器電路5係在被輸入拉開信號時，對電磁裝置3賦予勢能。被賦予勢能之電磁裝置3係藉由經由變流器13供給而來之電流而激磁，而藉由該電磁力將開閉接點2斷開而使電路1成為開路。
再者，控制處理部32係可使顯示部6或LED顯示部12顯示各種演算結果及負載電流狀態等。
再者，特性設定部11係將由使用者所設定之各種設定條件輸進控制處理部32。特性設定部11具備例如複數個設定開關(switch)(設定SW)用以進行設定。當 由使用者側進行頻率設定時，該等設定開關中係包含用以設定頻率之設定開關。
相乘電路8、FFT電路7、比較判定電路10以及基準波形記憶部15係構成頻率檢測部33。
相乘電路8係將由A/D轉換電路9而轉換成數位資料之電流波形與記憶於基準波形記憶部15之基準頻率的基準波形相乘。於此，基準頻率係作為流動於電路1之電流的頻率的候補而預先設定之複數個頻率。再者，以流動於電路1之電流的頻率係屬於該等複數個頻率中的任一者為前提。在本實施形態中，基準頻率係例如設為50Hz及60Hz。基準波形係基準頻率之波形(正弦波或餘弦波)，並因應於基準頻路之各數而設定成相同數。
FFT電路7係對相乘電路8之輸出資料進行高速傅立葉轉換而轉換成頻率成分之資料。
比較判定電路10係依據FFT電路7的輸出資料特定出流動於電路1之電流的頻率而進行檢測。
由頻率檢測部33所進行之頻率之檢測，係針對電路1a至1c、1n的各相而個別地實施。
接著，針對檢測已輸進控制處理部32之電流波形(測量波形)的頻率成分之方法進行說明。測量波形一般係包含有諧波成分、偏差成分、或低頻成分，亦或該等之組合之波形，而必須從如此之測量波形特定出基本波的頻率。於此，係將欲檢測出之頻率(基準頻綠)設為例如50Hz或60Hz。
首先，針對測量波形未包含有諧波成分、偏差成分、及低頻率成分之任意者，且測量波形與基準波形(虛擬(dummy)波形)的相位為相等之情形進行研討。
將測量波形的頻率設為f1，比較用之基準頻率設為f2(50Hz或60Hz)，並藉由於三角函數公式cos(α)cos(β)=(cos(α+β)+cos(α-β))/2中代入α=ω1t=2π f1t、β=ω2t=2π f2t，則藉由將測量波形乘上基準波形而得到之波形係如下述。
cos(ω1t)cos(ω2t)=(cos(ω1t+ω2t)+cos(ω1t-ω2t))/2=(cos(2π(f1+f2)t)+cos(2π(f1-f2)t))/2...(1)
於此，若f1=f2時，則成為cos(ω1t)cos(ω2t)=1/2+cos(2π(f1+f2)t)/2，在相同頻率之情形會產生直流成分。反過來在f1≠f2時，則不會產生直流成分。亦即，在測量波形與基準波形同相位且頻率為相同時，藉由將兩波形相乘並檢測直流成分，係可特定出測量波形的頻率。於此，直流成分之檢測係可藉由將測量波形與基準波形相乘而得到之波形予以傅立葉轉換，並抽出直流成分而實現。
第2圖係顯示包含於測量波形與基準波形之相乘結果之頻率成分之圖。詳言之，第2(a)圖係顯示60Hz之正弦波之測定波形之圖，橫軸係單位為秒之時間，縱軸則為經過標準化之數值。第2(b)圖係顯示將相位與測量波形相同之屬於60Hz之正弦波之基準波形與測量波形相乘後，予以FFT之結果之圖。此時，檢測出頻率0具有峰值 (peak)P之成分，亦即檢測出直流成分。藉此，可將測定波形的頻率特定成基準波形之頻率之60Hz。第2(c)圖係將屬於相位與測定波形相同之50Hz之正弦波之基準波形與測量波形相乘後，予以FFT之結果之圖。此時，不存在於頻率0具有峰值之成分，而未檢測出直流成分。惟波形資料係例如以固定的時間間隔而採樣者，由於採樣數係為有限，故頻率0之成分係受到10Hz的峰值的峰腳的影響而不會完全成為0。此在第3至5圖亦相同。
接著，針對在測量波形包含有偏差成分，且測量波形與基準波形的相位相同之情形進行說明。在將偏差成分設為A時，藉由將測量波形與基準波形相乘而得之波形係成為如下述。
(A+cos(ω1t))cos(ω2t)=Acos(ω2t)+cos(ω1t)cos(ω2t)...(2)
上式之右邊第1項係基準波形的頻率成分，右邊第2項係與(1)的波形相同之波形。在此情形中，若f1=f2亦會產生直流成分，而若為f1≠f2則不會產生直流成分。亦即，即便是在測量波形中包含有直流成分，只要在測量波形與基準波形為相同相位且頻率為相同時，藉由將兩波形相乘並檢測直流成分，即可特定出測量波形的頻率成分。
第3圖係顯示包含於測量波形與基準波形的相乘結果之頻率成分的另一圖。詳言之，第3(a)圖係顯示於60Hz之正弦波加算有偏差成分之測量波形之圖，橫軸係單位為秒之時間，縱軸係經過標準化之數值。第3(b)圖係顯示將相位與測量波形相同之屬於60Hz之正弦波之 基準波形與測量波形相乘後，予以FFT之結果之圖。此時，檢測出頻率0具有峰值(peak)P之成分，亦即檢測出直流成分。藉此，可將測定波形的頻率特定成基準波形之頻率之60Hz。第3(c)圖係將屬於相位與測定波形相同之50Hz之正弦波之基準波形與測量波形相乘後，予以FFT之結果之圖。此時，不存在有於頻率0具有峰值之成分，而未檢測出直流成分。
接著，針對測量波形未包含有諧波成分、偏差成分、以及低頻率成分之任一者，且測量波形與基準波形並非為相同相位之情形進行研討。將測量波形與基準波形之相位差設為△。與相同相位之情形相同，在假設α=ω1t=2π f1t、β=ω2t=2π f2t時，得到cos(ω1t+△)cos(ω2t)=(cos(ω1t)cos(△)-sin(ω1t)sin(△))cos(ω2t)=cos(△)cos(ω1t)cos(ω2t)-sin(△)sin(ω1t)cos(ω2t)...(3)。上式右邊第1項係將(1)之波形乘上cos(△)而得者。因此，在cos(△)≠0且f1=f2時，會產生直流成分。另一方面，在cos(△)=0時，亦即，在△=π/2×n(n=1，3，5，7...)時，會有sin(△)=sin(π/2×n)=±1，因此，可得cos(ω1t+△)cos(ω2t)=±sin(ω1t)cos(ω2t)=±(sin(ω1t-ω2t)-sin(ω1t+ω2t))/2。於此，當f1=f2時，則會有 cos(ω1t+△)cos(ω2t)=±sin(ω1t+ω2t)/2。亦即，在測量波形與基準波形的相位差為π/2×n(n=1，3，5，7...)時，即便是相同頻率之情形亦不會產生直流成分。再者，在f1≠f2時，(3)的右邊不會產生直流成分。
如上述，當測量波形與基準波形不同時，即便頻率相同，在相位差為π/2×n(n=1，3，5，7...)時，(3)的右邊亦不會產生直流成分。因此，在本實施形態中，為了能夠藉由檢測直流成分來特定出測量波形的頻率，係使基準波形的相位變化並針對複數個相位差求出測量波形與基準波形之相乘結果，而確認直流成分之增減。
詳言之，針對各基準頻率，準備相位互相不同之複數個基準波形，且使該等複數個基準波形中的任意2個相位差不會成為n的整數倍。藉此，針對各基準頻率，由於在測量波形與基準波形之相乘結果中，必定可找出相位差△不會為π/2×n(n=1，3，5，7...)之情形，故在測量波形與基準波形的頻率相等時，可檢測出於頻率○具有峰值之直流成分。實際上測量波形與基準波形大多並非相同相位，而需進行以上述方式使基準波形的相位變化並確認直流成分之增減之處理。
第4圖係顯示包含於測量波形與基準波形之相乘結果之頻率成分之再另一圖。詳言之，第4(a)圖係顯示60Hz之屬於正弦波之測量波形之圖。第4(b)圖係顯示將屬於正弦波之基準波形和測量波形之相乘予以FFT之結果之圖，該基準波形係與測量波形之相位差為π/2且頻率 為60Hz。此時，不會產生於頻率0具有峰值之成分，亦即，不會產生直流成分。第4(c)圖係顯示將屬於正弦波之基準波形和測量波形之相乘予以FFT之結果之圖，該基準波形與測量波形之相位差為π/2且頻率為50Hz。此情形中亦不會產生直流成分。第4(d)圖係顯示將屬於正弦波之基準波形和測量波形之相乘予以FFT之結果之圖，該基準波形與測量波形之相位差為π/6且頻率為60Hz。此時，檢測出於頻率0具有峰值之成分，亦即，檢測出直流成分。因此，可特定出測量波形的頻率為基準波形的頻率之60Hz。第4(e)圖係顯示將屬於正弦波之基準波形和測量波形之相乘予以FFT之結果之圖，該基準波形與測量波形之相位差為π/6且頻率為50Hz。此時，亦不會產生直流成分。
接著，針對於測量波形包含有偏差，且測量波形與基準波形並非相同相位之情形進行研討。同樣地將測量波形與基準波形之相位差設為△。在將偏差成分設為A時，藉由將測量波形乘上基準波形而可得到之波形係如下述。
(A+cos(ω1t+△))cos(ω2t)=Acos(ω2t)+cos(ω1t+△)cos(ω2t)...(4)
上式右邊第1項係基準波形的頻率成分，並不會賦予直流成分。右邊第2項係與(3)之波形為相同波形。因此，與(3)之情形相同，可藉由檢測直流成分而特定出測量波形之頻率。
接著，針對於測量波形包含有低頻率成分之情形進行研討。將低頻率成分設為cos(ω0t)時，藉由將 測量波形乘上基準波形而可得到之波形係如下述。
(cos(ω0t+δ)+cos(ω1t+△))cos(ω2t)=cos(ω0t+δ)cos(ω2t)+cos(ω1t+△)cos(ω2t)...(5)
於此，δ係低頻率成分與基準波形之相位差，△係測量波形與基準波形之相位差，並設為包含δ=0、△=0之情形。再者，ω0<ω1、ω2。上式的右邊第1項並不會賦予直流成分。右邊第2項係與(3)之波形為相同之波形。因此，與(3)之情形相同地，可藉由檢測直流成分，而特定出測量波形的頻率。
接著，針對由基本波形及3次諧波成分構成測量波形之情形進行研討。測量波形係以cos(ω1t+△)+cos(3ω1t+△)顯示。△係與基準波形之相位差，並設為亦包含△=0之情形。藉由將測量波形乘上基準波形而得到之波形係如下述。
(cos(ω1t+△)+cos(3ω1t+△))cos(ω2t)=cos(ω1t+△)cos(ω2t)+cos(3ω1t+△)cos(ω2t)...(6)
上式右邊第1項係與(3)之波形為相同之波形。上式右邊第2項係依據諧波成分而得者，而會有cos(3ω1t+△)cos(ω2t)=cos(△)cos(3ω1t)cos(ω2t)-sin(△)sin(3ω1t)cos(ω2t)=cos(△)(cos(3ω1t+ω2t)+cos(3ω1t-ω2t))/2-sin(△)(sin(3ω1t+ω2t)+sin(3ω1t-ω2t))/2。因此，在f1=f2時，(6)之右邊第2項並不會賦予直流成分。並且，在本實施形態中，係以全部的基準頻率皆不會成為 測量波形頻率的(2n+1)倍(n係自然數)之方式預先設定複數個基準頻率。例如，當將基準頻率設為50Hz及60Hz時，由於測量波形的頻率係成為50Hz或60Hz，故滿足此條件。在此條件下，由於3f1=f2(3ω1=ω2)，故在f1≠f2之情形，(6)的右邊第2項並不會賦予直流成分。
上述說明係於測量波形包含有5次以上之諧波成分之情形亦相同。亦即，只要是關於直流成分之有無者，即便測量波形包含有諧波成分，亦可以與未包含之情形同樣之方式來考量。
第5圖係顯示包含於測量波形與基準波形之相乘結果之頻率成分之再另一圖。詳言之，第5(a)圖係顯示於50Hz之正弦波加算有諧波成分、低頻率成分以及偏差成分之測量波形之圖。第5(b)圖係顯示將屬於正弦波之基準波形和測量波形之相乘予以FFT之結果之圖，該基準波形之相位係與測量波形之相位同樣為60Hz。此時，不會產生於頻率0具有峰值之成分，亦即，不會產生直流成分。第5(c)圖係顯示將屬於正弦波之基準波形和測量波形之相乘予以FFT之結果之圖，該基準波形之相位係與測量波形之相位同樣為50Hz。此時，檢測出於頻率0具有峰值P之成分，亦即，檢測出直流成分。因此，可將測量波形的頻率特定成屬於基準波形的頻率之50Hz。
如此，即便是在於測量波形包含有諧波成分、偏差成分、或低頻率成分或該等之組合之情形，關於測量波形與基準波形之積是否包含有直流成分，亦可以與 未包含有諧波成分、偏差成分、或低頻率成分或該等之組合之情形同樣之方式來考量。在上述之例中，包含當△=0之情形在內，由於只要以(3)之情形同樣地來考量，故可知可藉由檢測直流成分而特定出頻率。
亦即，將測量波形乘上基準波形，並依據該相乘結果確認有無直流成分，藉此可不進行零交叉點之檢測，而特定出流動於電路1之電流的頻率。
接著，針對本實施形態之動作進行說明。變流器14係將對應於流動於電路1之電流信號輸出至控制處理部32。在控制處理部32內，由A/D轉換電路9將由變流器14所檢測出之電流信號從類比(analog)信號轉換成數位信號。
相乘電路8係執行將從A/D轉換電路9輸出之電流波形(測量波形)與記憶於基準波形記憶部15之各基準波形之相乘。基準波形記憶部15係針對於複數個基準頻率之各者，預先記憶基準頻率的基準波形。如上述，該等複數個基準頻率中的任一個頻率係與流動於電路1之交流電流的頻率相等。再者，基準波形記憶部15係針對於各基準頻率，預先記憶相位互相不同且相位差不會成為π的整數倍之複數個基準波形。相乘電路8係將各相乘資料輸出於FFT電路7。
於此，舉例基準波形之具體例。基準頻率係例如為f21=50Hz以及f22=60Hz。在針對各基準頻率設定例如2個基準波形時，可設為具有基準頻率50Hz之基準 波形係cos(ω21t)、cos(ω21t+θ)，具有基準頻率60Hz之基準波形為cos(ω22t)、cos(ω22t+θ)。於此，ω21=2π f21，ω22=2π f22，且θ例如為π/6。在將測量波形例如設為cos(ω1t+△)時，相乘電路8係針對採樣資料而演算cos(ω1t+△)cos(ω21t)、cos(ω1t+△)cos(ω21t+θ)、cos(ω1t+△)cos(ω22t)、cos(ω1t+△)cos(ω22t+θ)。
接著，FFT電路7係對從相乘電路8所輸出之相乘資料進行高速傅立葉轉換，而轉換成頻率成分之資料。FFT電路7係分別針對測量波形及基準波形之相乘資料執行演算。FFT電路7係將演算結果輸出至比較判定電路10。
比較判定電路10係比較判定從FFT電路7所輸出之各相乘資料的頻率成分是否包含有直流成分，並特定出可能包含有直流成分之相乘資料，且將與該特定出之相乘資料對應之基準頻率作為流動於電路1之電流的頻率而進行檢測。另外，所謂與所特定出之相乘資料對應之基準頻率，係用於該相乘資料的相乘之基準波形的基準頻率。於此，在基準頻率與測量波形的頻率不一致之情形，相乘資料的直流成分理想而言應為0，惟由於在FFT電路7所進行之演算所用之波形資料係在有限之採樣時間中所採樣，而為有限之採樣數，該直流成分實際上並不會為0，而會有產生某個程度之較低的數值之情形。因此，比較判定電路10係比較包含於各相乘資料之直流成分，並將與可能賦予最大的直流成分之相乘資料對應之基準頻率作為流 動於電路1之電流的頻率而進行檢測。
在上述之例中，筆記判定電路10係比較包含於相乘資料cos(ω1t+△)cos(ω21t)、cos(ω1t+△)cos(ω21t+θ)、cos(ω1t+△)cos(ω22t)、cos(ω1t+△)cos(ω22t+θ)的頻率成分之直流成分的大小，並特定出可能賦予最大值流成分之相乘資料，並將與該特定出之相乘資料對應之基準頻率作為流動於電路1之電流的頻率而進行檢測(參閱第4(d)圖)。
如上述，本實施形態之電路斷路器30係可開閉流動交流電流之電路1之電路斷路器，係具備：變流器14，輸出對應於流動於電路1之交流電流之電流信號；基準波形記憶部15，針對於複數個基準頻率之各者預先記憶基準頻率的基準波形，該複數個基準頻率中任一者與前述交流電流的頻率相等；相乘電路8，將從變流器14輸出之電流波形與記憶於基準波形記憶部15之前述各基準波形相乘；FFT電路7，對在相乘部8所相乘而得之各相乘資料進行高速傅立葉轉換，而轉換成頻率成分；以及比較判定電路10，判定在FFT電路7被轉換成頻率成分之前述各相乘資料中是否包含有直流成分，並將包含有最大直流成分之相乘資料所對應之基準頻率檢測為流動於電路1之交流電流的頻率。
藉由如此構成，即便流動於電路1之電流包含有諧波成分、偏差成分、或低頻率成分，或該等成分之任意的組合，由於無須求出電流波形的零交叉點，故可精 度良好地檢測流動於電路1之交流電流的頻率。
再者，在本實施形態中，藉由特性設定部11而可由使用者設定頻率。電路斷路器30係使用所設定之頻率進行各種演算及顯示等。於該構成中，即便在使用者弄錯頻率的設定之情形，亦由於頻率檢測部33獨自地檢測頻率，故可檢測出使用者的設定錯誤，並將該設定錯誤之訊息對使用者進行外部顯示或接點輸出，而可通知可能產生設定錯誤之訊息。詳言之，比較判定電路10係對所檢測出之頻率與經由特性設定部11所設定之頻率是否一致進行判定，而在不一致時，例如經由顯示部6告知該訊息。
(產業上的可利用性)
如上述，本發明之電路斷路器作為空氣斷路器係極為有用。
1‧‧‧電路
1a至1c、1n‧‧‧電路
2‧‧‧開閉接點
2a至2c、2n‧‧‧開閉接點
3‧‧‧電磁裝置
4‧‧‧電源電路
5‧‧‧觸發器電路
6、12‧‧‧顯示部
7‧‧‧FFT電路
8‧‧‧相乘電路
9‧‧‧A/D轉換電路
10‧‧‧比較判定電路
11‧‧‧特性設定部
13、14‧‧‧變流器
13a至13c、13n、14a至14c、14n‧‧‧變流器
15‧‧‧基準波形記憶部
16‧‧‧整流電路
30‧‧‧電路斷路器
31‧‧‧斷路控制部
32‧‧‧控制處理部
33‧‧‧頻率檢測部

Claims (4)

  1. 一種電路斷路器，係可開閉流動有交流電流之電路之電路斷路器，係包括：變流器，輸出與流動於前述電路之交流電流對應之電流信號；基準波形記憶部，針對於複數個基準頻率之各者預先記憶基準頻率的基準波形，該複數個基準頻率中任一者與前述交流電流的頻率相等；相乘部，將從前述變流器輸出之電流波形與記憶於前述基準波形記憶部之前述各基準波形相乘；傅立葉轉換部，對在前述相乘部所相乘而得之各相乘資料進行傅立葉轉換，而轉換成頻率成分；以及比較判定部，判定在前述傅立葉轉換部被轉換成頻率成分之前述各相乘資料中是否包含有直流成分，並將包含有最大直流成分之相乘資料所對應之基準頻率檢測為流動於前述電路之交流電流的頻率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電路斷路器，更包括：A/D轉換部，對從前述變流器所輸出之電流信號進行A/D轉換；且前述相乘部係進行藉由前述A/D轉換部而轉換成數位資料之電流波形及前述各基準波形之相乘；前述傅立葉轉換部係對由前述相乘部所相乘出之各相乘資料進行高速傅立葉轉換。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電路斷路器，其中，前述 基準波形記憶部係針對前述各基準頻率，預先記憶相位互相不同且相位差不會為π的整數倍之複數個基準波形。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之電路斷路器，更包括：特性設定部，可設定頻率；前述比較判定部係判定所檢測出之頻率與經由前述特性設定部所設定之頻率是否一致，並在不一致時告知該不一致之意旨。
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