(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相電源と、この電源に結合され、複数の個々のフィーダー回路を有するメインバス回路のための地絡障害回路遮断（ＧＦＣＩ）システムであって、
前記電源および前記メインバス回路に結合されており、前記電源の複数の位相の間の電圧の不平衡を検出するための電圧不平衡検出デバイスと、
前記メインバスおよび前記フィーダー回路の各１つの回路にそれぞれ関連する複数のＧＦＣＩユニットとを備え、前記ＧＦＣＩユニットの各々は、関連するメインバスまたはフィーダー回路を通る、地絡障害状態に対応する障害信号を発生するように作動し、
前記電圧不平衡検出デバイスおよび前記ＧＦＣＩユニットの各々と通信でき、前記電圧の不平衡および前記ＧＦＣＩユニットの各々が発生する導電信号をモニタするためのプロセッサを更に備え、このプロセッサは、前記電圧の不平衡と前記障害信号との間の所定の関係に少なくとも部分的に基づき、実際の障害に対応する１つ以上のトリップ信号を発生できるようになっており、前記プロセッサは、前記メインバス回路内の前記ＧＦＣＩユニットによって発生された障害信号と、前記フィーダー回路内のＧＦＣＩユニットによって発生された障害信号と、の間の所定の関係と、電圧の不平衡な状態に基づき、実際の障害が存在すると判断し、実際の障害をどのフィーダー回路が受けているかを判断し、前記実際の障害を受けている前記１つ以上の回路に対応する前記ＧＦＣＩユニット（単数または複数）にトリップ信号を発生し、実際の障害を受けていない前記フィーダー回路の残りに禁止信号を発生し、前記障害を受けていない回路（単数または複数）が遮断されることを禁止するための実行可能なプログラムコードを含む、地絡障害回路遮断（ＣＦＣＩ）システム。
【請求項２】
前記電圧の不平衡を検出するデバイスは、ゼロシーケンス電圧を検出する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電圧の不平衡を検出するデバイスは、ネガティブなシーケンス電圧を検出する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記所定の関係は、電流信号を１回以上比較することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記所定の関係は、インピーダンスを１回以上比較することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記所定の関係は、アドミッタンスを１回以上比較することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
多相電源およびこの電源に結合されたメインバス回路を地絡障害回路遮断（ＧＦＩ）するための、コンピュータで実行される方法であって、前記メインバスシステムは、ＧＦＣＩユニットと複数のフィーダー回路とを有し、前記フィーダー回路の各々は、この回路に関連したＧＦＣＩユニットも有し、本方法は、
電源システムの電圧の不平衡をモニタするステップと、
前記数個のＧＦＣＩユニットによって発生される障害信号をモニタするステップと、
前記メインバス回路内の前記ＧＦＣＩユニットによって発生される障害信号と前記フィーダー回路内の前記ＧＦＣＩユニットによって発生される前記障害信号との間の所定の関係と、電圧の不平衡な状態に基づき、実際の障害状態が存在すると判断するステップと、
数個の回路のうちのどれが実際に障害を受けているかを判断するステップと、
前記実際に障害を受けている回路に対してトリップ信号を発生するステップと、
前記実際に障害を受けている回路内の前記ＧＦＣＩユニットに前記トリップ信号を送信し、実際に障害を受けているその回路を遮断させるステップと、
残りの回路の１つ以上のための１つ以上の禁止信号を発生するステップと、
前記残りの回路の前記ＧＦＣＩユニットのうちの１つ以上に禁止信号を伝送し、その回路が遮断されるのを禁止するステップと、を含む、コンピュータで実行される方法。
【請求項８】
前記所定の関係は、電流信号を１回以上比較することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記所定の関係は、インピーダンスを１回以上比較することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記所定の関係は、アドミッタンスを１回以上比較することを含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般的には多相地絡障害（漏電事故：Ｇｒｏｕｎｄ−ｆａｕｌｔ）回路遮断器（ＧＦＣＩ）システムに関し、より詳細には、トリッピングインテリジェンスのために電圧の不平衡を使用するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
不必要な遮断を最小にしながら、システム障害を迅速に検出し、アイソレートするために、これまでＧＦＣＩシステムが改良されている。例えば本願出願人に譲渡され、本願において全体を参考例として援用する米国特許第7,301,739号を参照されたい。この米国特許第7,301,739も、低レベルまたは高レベルの地絡障害（漏電事故）の間に三相電力システム全体を通常流れる小容量の電流を補償し、よって障害の生じていない回路がトリッピングしてしまうことを最小にするためのシステムについて述べている。しかしながら現時点で最も一般的に使用されているＧＦＣＩシステムは、比較的低電圧、一般的には対接地相電圧が１２５ボルト未満のケースで作動する単相電力システムのための信頼できる高速の地絡障害での遮断を可能にするという主目的で設計されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のＧＦＣＩシステムは、三相電力システムの４８０ボルト定格の相間電圧（例えば２７７ボルトの対中性線相電圧または対接地相電圧）およびそれ以上の電圧に対しては信頼性があるが、フィーダーまたは分岐回路に関連する絶縁された位相導線の特徴である重要な容量性充電電流に起因し、１２５ボルトを超える対接地相電圧で作動する多相システムと共に用いた場合、不必要なトリッピングがより多く頻発し得る。これら充電電流は、接地された（または地絡状態の）表面または導線の近くの絶縁された相導線の分布容量から生じるものである。例えば対接地相電圧が２７７Ｖであり、アースに対して１つの位相線に地絡障害が生じた三相の多重給電システムでは、影響を受けていないフィーダーの、障害が生じていない位相での、容量性充電電流の大きさは、影響を受けていないフィーダーのＧＦＣＩを誤ってトリッピングさせるような大きさに容易に達し得る。
【０００４】
このように、すべてのシステム電圧レベルにおいて、多相電力システム、特に対接地相電圧が１２５Ｖを超えて作動する多相電力システムに対して、改良されたトリッピングインテリジェンスまたはセキュリティを提供できるＧＦＣＩシステムに対するニーズが存在する。
【０００５】
更に、影響を受けていないフィーダーでは障害による遮断を生じさせず、影響を受けたフィーダーでは確実にトリップするような、電流の、人が自由に定めた「レッツゴー（ｌｅｔ  ｇｏ）」スレッショルドの下限、例えば４〜６ｍＡに対応するような地絡障害（漏電）センサ（ＧＦＳ）の感度を有する三相のマルチ給電システムのための、改良されたＧＦＣＩシステムも望まれている。かかる低電流でトリップするように設計されたＧＦＳは、一般に、関係する分岐回路またはフィーダー回路での高レベルの地絡電流条件に起因し、磁気飽和を生じやすい電流トランスを含む。このようなトランスの磁気飽和は、対応するＧＦＣＩに障害の生じていない回路に対して誤ったトリップを生じさせることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要
多相電源および多数のフィーダー回路または分岐回路を有するメインバス回路と共に使用するための、地絡障害回路遮断のためのシステムおよび方法が提供される。この地絡障害回路遮断（ＧＦＣＩ）システムは、電源およびメインバス回路に結合され、障害状態の間の位相電源の三相電圧間の不平衡を検出するための電圧不平衡検出デバイスと、メインバスおよびフィーダー回路の各１つにそれぞれ関連する複数のＧＦＣＩユニットとを含み、ＧＦＣＩユニットの各々は、関連するフィーダー回路またはメインバス回路での地絡障害状態に対応する障害信号を発生するようになっている。このシステムは、ＧＦＣＩユニットが発生する電圧の不平衡および障害信号を連続的にモニタするための、電圧不平衡検出デバイスおよびＧＦＣＩユニットの各々と通信するコンピュータまたはコンピュータ・プロセッサも含む。
【０００７】
本発明の様相によれば、プロセッサは、電圧の不平衡の状態、およびメインバス回路内のＧＦＣＩユニットによって発生される障害信号とフィーダーまたは分岐回路内のＧＦＣＩユニットによって発生される障害信号との間の所定の関係に基づき、実際の障害状態が生じていることを判断するようにプログラムされている。次にロジックは、フィーダーまたは分岐回路のどれが実際の障害状態となっているかを判断し、次に実際の障害状態となっているフィーダーまたは分岐回路（単数または複数）に対応するＧＦＣＩユニット（単数または複数）に対してプロセッサによりトリップ信号を発生させる。このようにして、障害を受けている対応する回路または回路群が遮断される。
【０００８】
更にロジックは、実際の地絡障害状態となっているフィーダーまたは分岐回路にあるＧＦＣＩの残りに対して禁止（または非トリップ）信号をプロセッサに発生させ、よって障害を受けていない回路または回路群が遮断されることを禁止する。
【０００９】
本発明に係わるＧＦＣＩシステムは、他の障害を受けていないフィーダー回路を遮断することなく、障害を受けていないフィーダー回路から電力をより確実に切断できる。本発明は、より信頼できる状態で実際の障害を検出でき、実際の障害の位置を決定し、必要に応じて障害を受けている回路を迅速に遮断できるＧＦＣＩシステムを提供できる。本発明は、障害を受けていない回路、特に深刻な対接地位相（地絡）障害事象の間に電力システムの容量性充電電流の影響およびＧＦＳ磁気飽和効果を受けるＧＦＣＩを有する回路の誤ったトリップも最小にできる。
【００１０】
添付図面に示されるように、本発明の特定の実施形態を参照し、本発明の詳細な説明を行う。これら図面は本発明の代表的な実施形態しか示していないので、これら図面は発明の範囲を限定するものとみなすべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】マルチ電源回路を有する三相電源回路および本発明に係わるＧＦＣＩシステムを示す回路略図である。
【図２ａ】本発明に係わる電圧不平衡検出デバイスの実施例を示す。
【図２ｂ】本発明に係わる電圧不平衡検出デバイスの実施例を示す。
【図２ｃ】本発明に係わる電圧不平衡検出デバイスの実施例を示す。
【図３ａ】完全に接地されたシステムの電流分布を示す位相図である。
【図３ｂ】完全に接地されたシステムの電流分布を示す位相図である。
【図４ａ】高抵抗で接地されたシステムの電流分布を示す位相図である。
【図４ｂ】高抵抗で接地されたシステムの電流分布を示す位相図である。
【図５ａ】接地されていないシステムの電流分布を示す位相図である。
【図５ｂ】接地されていないシステムの電流分布を示す位相図である。
【図６】接地されていない電力システムのための、図１のプロセッサの作動を示すフローチャートである。
【図７】完全に接地されているか、または高抵抗で接地されている電力システムのための、図１のプロセッサの作動を示すフローチャートである。
【図８ａ】本発明に係わる接地されていない電力システムのメイン障害テストを実行するための方法の、第１の組を示すフローチャートである。
【図８ｂ】本発明に係わる完全に接地されているか／高抵抗で接地されている電力システムのメイン障害テストを実行するための方法の、第１の組を示すフローチャートである。
【図９ａ】本発明に係わる接地されていない電力システムのメイン障害テストを実行するための方法の、第２の組を示すフローチャートである。
【図９ｂ】本発明に係わる完全に接地されているか／高抵抗で接地されている電力システムのメイン障害テストを実行するための方法の、第２の組を示すフローチャートである。
【図１０ａ】本発明に係わる接地されていない電力システムのメイン障害テストを実行するための方法の、第３の組を示すフローチャートである。
【図１０ｂ】本発明に係わる完全に接地されているか／高抵抗で接地されている電力システムのメイン障害テストを実行するための方法の、第３の組を示すフローチャートである。
【図１１ａ】本発明に係わるフィーダー障害テストを実行するための方法を示すフローチャートである。
【図１１ｂ】本発明に係わるフィーダー障害テストを実行するための方法を示すフローチャートである。
【図１１ｃ】本発明に係わるフィーダー障害テストを実行するための方法を示すフローチャートである。
【図１２】多数のフィーダーを有する、障害の生じた三相の、高抵抗でアースされた電力システムのダイヤグラムである。
【図１３】本発明に係わる多相ＧＦＣＩシステムの単一フィーダーの基本部品のブロックダイヤグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
コンピュータによって実行すべきコンピュータの方法およびシステムに一般的に関連して、本発明について説明し、本発明を実施できる。かかるコンピュータで実行可能な命令として、特定のタスクおよび抽象的データのタイプのプロセスを実行するのに使用できるプログラム、ルーチン、オブジェクト、コンポーネント、データ構造およびコンピュータソフトウェア技術を挙げることができる。本発明のソフトウェア実現例は、種々の計算プラットフォームおよび環境で実施するために、異なる言語でコード化できる。本発明の範囲および基本となる原理は、任意の特定のコンポーネントソフトウェア技術だけに限定されるものではないと理解できよう。
【００１３】
更に、単一および／またはマルチプロセッサコンピュータ用プロセッサ、可搬型装置、プログラマブル民生電子機器、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを有するシステムを含み、このシステムだけに限定されないハードウェアおよびソフトウェアコンフィギュレーションのうちの任意の１つまたはそれらの組み合わせを使用して、本発明を実行できることが、当業者には理解できよう。本発明は、１つ以上のデータ通信ネットワークを通してリンクされるサーバーまたはその他の処理デバイスによってタスクを実行するような、分散型コンピューティング環境でも実施できる。分散型コンピューティング環境ではプログラムモジュールは、メモリ記憶デバイスを含むローカルコンピュータ記憶メディアと、リモートコンピュータ記憶メディアの双方にあってもよい。
【００１４】
更に、コンピュータプロセッサと共に使用するための製造物品、例えばＣＤ、あらかじめ記録されたディスクまたはその他の等価的デバイスは、本発明の実施を促進することをコンピュータプロセッサに命令するためのコンピュータプログラム記憶メディアおよびその上に記録されたプログラム手段を含むことができる。かかるデバイスおよび製造物品も、本発明の要旨および範囲内に入る。
【００１５】
次に図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。本発明は、（コンピュータ処理システムを含む）システムとして、例えば（コンピュータで実行される方法を含む）方法、装置、コンピュータで読み取り可能なメディア、コンピュータプログラム製品、グラフィックユーザーインターフェース、ウェブポータルまたはコンピュータで読み取り可能なメモリに現実的形態で固定されたデータ構造を含む種々の方法で実行できる。以下、本発明の数個の実施形態について検討する。添付図面は本発明の代表的な実施形態しか示さないので、これらの図は本発明の範囲および要旨を限定するものとみなすべきでない。
【００１６】
本発明は、多数のフィーダーまたは分岐回路を有する多相電力システムのための地絡障害遮断回路システム（ＣＦＣＩＳ−３Ｐｈ）に関する。例として、３つのフィーダーまたは分岐回路を有する三相電源システム１０のＹ字接続またはスター接続されたトランスの二次巻線を示す図１を参照して、以下、本発明について説明するが、本発明はこのような接続だけに限定されない。電力ラインＡ’−Ｂ’−Ｃ’、Ａ”−Ｂ”−Ｃ”、およびＡ'''−Ｂ'''−Ｃ'''によって給電される3つの回路を参照し、「フィーダー」なる用語と「分岐」なる用語を同義語として使用し、いずれの用語もメイン回路から誘導されたフィーダー、分岐またはその他の回路を有することができると理解できよう。本発明の目的に対する「障害条件」または「障害信号」は、地絡障害回路遮断器（ＧＦＣＩ）ユニット（例えばＧＦＣＩ１、ＧＦＣＩ２、ＧＦＣＩ３、アース障害センサ（ＧＦＳ、例えばＧＦＳ１、ＧＦＳ２、ＧＦＳ３））またはその他の均等な装置から受信した条件または信号を意味し、ここで信号は、多相電源システムでのいずれかの場所における実際の障害から生じたシステムの電圧の不平衡状態に起因する実際の障害状態または容量性電流を示す。「実際の障害」または「実際の障害状態」とは、電源システムに関連する対接地位相線および／またはフィーダーまたは分岐回路の間の短絡、または異常に低いインピーダンスパス（これらに限定されない）から生じた、電源システム１０内の異常な電流を意味する。
【００１７】
ＧＦＣＩＳ−３Ｐｈを使用できる電力システムは、電源の三相電力トランスを利用しており、このトランスは最も一般的には高電圧側と低電圧側との間のΔ−Ｙ字（またはΔ−星形とも称される）またはΔ−Δの三相トランス接続となっている。電源システムがアースに対して正常に平衡した電圧を有する限り、Ｙ−ΔまたはΔ−ジグザグ形状（これらに限定されない）のようなその他のトランス接続も使用できる。電源トランスは、配電システムの電圧をＧＦＣＩＳ−３Ｐｈが使用される電力利用に必要な電圧レベルまで変換する。利用配電システムに十分大きい振幅の電流の、不平衡な対地相間短絡の問題が生じたとき、この障害はローカルな利用システムの電圧レベルにおいて、通常等しい対接地システム電圧を不平衡にする。
【００１８】
更に図１を参照すると、電源システム１０の三相トランスの２次巻線は、メインサーキットブレーカー（ＭＣＢ）を介して、３つのパワーバス１２、１４および１６に電気結合されており、これらバスは位相Ａ、ＢおよびＣを含む三相電力を給電している。バス１２、１４および１６には、三相フィーダーまたは分岐回路１８、２０および２２が接続されており、これら分岐回路１８、２０および２２は、それぞれ３つの電力ラインＡ’、Ｂ’、Ｃ’；Ａ”、Ｂ”、Ｃ”並びにＡ'''、Ｂ'''、Ｃ'''を含む。本発明によれば、三相電源システム１０は、ＧＦＣＩＳ−３Ｐｈシステムにも結合されており、このシステムはメイン回路内でＧＦＣＩＭと表示されたＧＦＣＩユニットと、フィーダーまたは分岐回路１８、２０および２２内のそれぞれのユニットＧＦＣＩ１、ＧＦＣＩ２およびＧＦＣＩ３を含む。各ＧＦＣＩユニットは、メイン電源（ＭＧＦＳ）と同じように、地絡障害センサ（ＧＦＳ１、ＧＦＳ２およびＧＦＳ３）と、各フィーダーまたは分岐回路のためのサーキットブレーカー（それぞれＣＢ１、ＣＢ２およびＣＢ３と表示）だけでなく主電源ブレーカーＭＣＢも含む。各ＧＦＣＩは、フィーダー／分岐回路に関連する実際の障害状態または容量性電流の流れのいずれかを示す「障害信号」を発生する。この信号は、図１３に示されたＧＦＣＩの例を参照して後述するように、コンピュータのプロセッサ２４に利用できる。例えばこの「障害信号」は、対応するＧＦＳで測定される瞬間的な不平衡な電流を示す電流信号または電圧信号でよい。
【００１９】
コンピュータプロセッサ２４は、メインセンサＭＧＦＳおよびフィーダーセンサＧＦＳ１、ＧＦＳ２およびＧＦＳ３にそれぞれ接続された入力３０、３２、３４および３６、並びにメインサーキットブレーカーＭＣＢおよびいくつかのフィーダーまたは電気ブレーカーＣＢ１、ＣＢ２およびＣＢ３にそれぞれ接続された出力４０、４２、４４および４６を含む。これらセンサの入力および出力は、中央処理デバイス２４に配線されるか、または光ファイバー通信のような手段などにより、他の態様で接続されており、中央処理デバイス２４はＭＧＦＳ、ＧＦＳ１、ＧＦＳ２およびＧＦＳ３からの障害信号に基づき、電流の振幅を決定し、関連するサーキットブレーカーのトリップユニットを作動させたり、禁止したりする。この決定に使用される障害信号の電流の大きさは、測定された電流から誘導されるようなピーク値、平均値、二乗平均の平方根またはデジタル処理された値とすることができる。更に、これら障害信号はデジタル処理（またはパッシブフィルタのようなアナログ手段を使ってフィルタ処理）し、電源システムでの電気的ノイズまたは高調波電流からの障害電流の弁別を改善するよう、基本電力周波数成分（例えば６０または５０Ｈｚ）としてのみ表示してよい。
【００２０】
上記とは異なり、中央処理デバイス２４は同じように基本周波数（すなわち６０または５０Ｈｚ）の電圧の値および電流の値から誘導されるアドミッタンスおよびインピーダンスの大きさを決定し、図９ａ〜ｂ、図１０ａ〜ｂおよび図１１ａ〜ｃを参照して後述するロジックを使用することもできる。
【００２１】
別々に誘導されるこのような三相システムのうちのメインサーキットブレーカーＭＣＢおよび各フィーダーまたは分岐サーキットブレーカー（ＣＢ１、ＣＢ２、ＣＢ３）は、コアバランスセンサとして実現される関連する地絡障害センサ（ＧＦＳ１、ＧＦＳ２およびＧＦＳ３）（ホール効果を使用するか、十分な精度の個々の位相の３つの電流トランスの電流の合計を利用する合成を使用するセンサのような電流トランスまたは等価的デバイス）を有し、このコアバランスセンサは、それぞれ５０、５２、５４および５６と略して表示されており、関連する三相導線（および使用する場合には中性導線）を囲んでいる。各三相フィーダーサーキットブレーカーは、回路の急速開放を促進するためのシャント−トリップデバイスを含む。これらセンサとサーキットブレーカーとは、別個でもよいし、または一体的なＧＦＣＩサーキットブレーカーユニットとして形成してもよい。
【００２２】
再び図１を参照する。ＧＦＣＩＳ−３Ｐｈシステムは、中央処理デバイス２４に結合された電圧不平衡検出デバイス６０も含む。パワーバス１２、１４および１６を介して三相電源システム１０にも結合された電圧不平衡検出デバイス６０は、不平衡な対接地相電圧状態の間の、いわゆる「ネガティブなシーケンス」および「ゼロシーケンス電圧」を検出するのに使用される。三相電力システムでの地絡障害の間には、常にこのようなネガティブなシーケンスおよびゼロシーケンス電圧が生じる。例えば図２ａ〜ｃを参照されたい。これら図は、Ｃ.Ｆ.ワグナーおよびＲ.Ｂ.エバンス著、「不平衡な電気回路の分析に使用される対称成分」（マックグローヒルブックカンパニー、１９３３年、ニューヨーク）に記載されているようなゼロシーケンス電圧の不平衡な検出デバイス６０の実現例を示している。上記とは異なり、当業者であれば理解できるように、不平衡な対接地相障害状態の間に存在する「ネガティブなシーケンス」および「ゼロシーケンス電圧」を検出、測定、検知、推定するか、または他の方法で決定するために、その他のハードウェアおよびソフトウェア方法も使用できる。
【００２３】
市販されている電圧不平衡検出デバイス６０（例えば６８、７８または９４として図２ａ〜ｃに示されているような瞬間的過電圧リレー）を使用することにより、三相電力システムにて、約０.０２〜０.０４秒以内に数ボルト程度の低い不平衡な対接地相電圧状態を迅速に検出できる。一般に、地絡障害中にはゼロシーケンス電圧しか生じないが、不平衡な障害、すなわち相間障害の間、またはアースに関係する位相障害に対しては、ネガティブなシーケンス電圧が生じる。このように、３つの対接地ライン電圧を合計し、３で割ることにより、地絡障害の間のゼロシーケンス電圧を検出するために、図２ｂに示されるように接続された電圧不平衡検出デバイス６０（ＶＯの３倍を測定するデバイス７８）を使用することが好ましい。
【００２４】
上記方法とは異なり、ゼロシーケンス電圧を検出するのに、図２ａ〜ｃに示された回路のいずれかも使用できる。更に、例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚにおいて、基本電力周波数電圧だけのシーケンス成分を検出し、合成するのに、フィルタリング技術および合成技術の使用を含む、ゼロシーケンス電圧を検出する更に別の方法も使用できる。瞬間的な過電圧測定ポイント機能を実行するのに、市販されている過電圧保護リレーも利用できるし、またはＧＦＣＩＳ−３Ｐｈシステムのプロセッサ内にこの機能を組み込んでもよい。
【００２５】
従って、電圧の不平衡の大きさが所定のスレッショルド値を超えると、その他の障害パラメータ、例えば電流、インピーダンスおよび／またはアドミッタンスを分析し、スレッショルドトリップレベルまたは条件が満たされているかどうか、例えば障害電流が４〜６ｍＡとなっているかどうかを判断する。障害電流が分析されると、例えばプロセッサ２４はどのＧＦＣＩユニットが検出電流の最大振幅を有するかどうかを判断し、そのユニットを地絡障害の生じたメインまたはフィーダー／分岐として識別し、（トリップ出力４０、４２、４４または４６を通して）そのフィーダー／分岐をトリップしなければならない。その他のすべてのフィーダーまたは分岐回路のトリッピングは、迷惑なトリップを防止するために同時にブロックまたは禁止される。
【００２６】
再び図１を参照する。代表的な三相システムは、マルチフィーダーまたは分岐回路を含む。図には、簡潔にするために３つの回路しか示されていないが、本発明の原理は無限の数まで拡張できる。各回路は、地絡障害センサ（ＧＦＳ）を含む１つのＧＦＣＩユニットを含み、センサは、フィーダー１８の位相Ａ’が位相Ａ’からアースまでの障害「Ｆ」を受けた場合に、システムプロセッサ２４に入力信号を供給し、適当なサーキットブレーカー（ＣＢ）のトリッピングを制御するようになっている。これら回路内を流れる電流は、ＩＦ、ＩＲで示されるような電流であり、矢印ＩｂとＩｃのグループとなっている。フィーダーケーブルの分布容量は、アースと各フィーダーまたは分岐回路の各位相との間に接続され、電流ＩＧＣ１、ＩＧＣ２およびＩＧＣ３を有する３つのランプ関数状キャパシターとして点線で示されている。障害信号または電流ＩＦは、これら電流および下記の式（１）に示されるＩＲで表記できる。
ＩＦ＝ＩＧＣ１＋ＩＧＣ２＋ＩＧＣ３＋ＩＲ．          式（１）
【００２７】
上記とは異なり、障害信号または接地電流をインピーダンス（ＺＦ）およびアドミッタンス（ＹＦ）で表記してもよい。測定されたゼロシーケンス電圧ＶＯを用いた場合、インピーダンスＺＦはＶＯ／ＩＦとなり、アドミッタンスＹＦはＩＦ／ＶＯとなる。実際の障害に関与しない個々の分岐またはフィーダー回路は、それぞれのフィーダーまたは分岐回路内で検出された電流（例えばＩＧＣ１、ＩＧＣ２またはＩＧＣ３）だけを使用して上記と同じ比のインピーダンス（Ｚ）およびアドミッタンス（Ｙ）によって表示できる。本発明は、図３ａ-ｂ、４ａ-ｂおよび５ａ-ｂ、および米国特許第7,301,739号に記載されているような接地（地絡）シナリオ、すなわち「完全に接地されたシナリオ」、「高抵抗で接地されたシナリオ」および「接地されていないシナリオ」に関連して使用できるが、このような用途だけに制限されず、他のシステム接地（地絡）方法、例えば低抵抗での接地、共振接地またはリアクタンス接地された電力システムにも適用できることが理解できよう。
【００２８】
本発明によれば、電圧の不平衡の大きさまたはゼロシーケンス電圧（ＶＯ）を使用して、米国特許第7,301,739号に記載されているような三相の地絡障害回路遮断システムの原理を実施するスレッショルドを判断できる。検出されたゼロシーケンス電圧が十分に小さい場合、例えば３つの位相線の間での接地を生じさせる小さい電圧の不平衡が示された場合、例えば分岐回路またはフィーダー回路上の相通した位相線に触れている人に対し、ＧＦＣＩをトリップし、アースまでのパスを設けることは、ゼロシーケンス電流値だけで判断できる。一般的に、接地した回路で検出された電流が０.００６アンペアを超えるが、約１アンペア未満であるとき、利用システムでの他の接地していない分岐回路またはフィーダー回路を通る、検出される容量性電流は大きくない。例えば０.００６Ａよりも十分小さくなる。ゼロシーケンス電流ＩＯ（実際にはＩＯの３倍）は、フィーダー回路または分岐回路の各々に使用されるコアバランス電流トランスによって測定できる。
【００２９】
測定されたゼロシーケンス電圧が、人が接触したときに生じる振幅よりもかなり大きい振幅の導電電流を示す値を超えたとき、このトリガーポイントを使用して、三相地絡遮断システムの弁別機能をイネーブルし、次のアルゴリズムのうちの１つを実施できる。すなわち（１）例えば図８ａ〜ｂに示されるような電流振幅比較アルゴリズム、（２）測定されたゼロシーケンス電圧を測定ゼロシーケンス電流で割った比である最小の測定されたゼロシーケンスインピーダンスを決定するための、例えば図９ａ〜ｂに示されるようなゼロシーケンスインピーダンス比較アルゴリズム、または（３）利用システムのうちのすべての分岐回路またはフィーダー回路の、測定されたゼロシーケンス電流を測定されたゼロシーケンス電圧で割った比である最大測定ゼロシーケンスアドミッタンスを決定するために、例えば図１０ａ〜ｂで示されるようなゼロシーケンスアドミッタンス比較アルゴリズムのうちの１つを使用できる。各分岐回路またはフィーダー回路個々に対して、電流振幅が最大であると判断された場合、またはインピーダンスが最小であると判断された場合、またはアドミッタンスが最大であると判断された場合、その分岐回路またはフィーダー回路は、地絡障害をアイソレートするために切断しなければならない分岐回路またはフィーダー回路となる。
【００３０】
例えばメイン障害テストに関する電流テストと、フィーダー回路または分岐回路に対するインピーダンステストまたはアドミッタンステストのいずれかを行うことにより、図６〜１０を参照して説明したメイン障害またはフィーダー障害テストを組み合わせ、マッチングさせてもよい。
【００３１】
本発明は特に、導線の絶縁に問題が生じ、位相線からアースまで比較的大きい電流が流れるときに有利である。かかる低インピーダンスの地絡障害は、障害の時間中、電力システム上のアースに対する３つの電圧のバランスを歪みさせ得る。アースに対する電圧の不平衡が生じた結果、障害が生じていない分岐回路またはフィーダー回路の分布容量を通して、障害保護設定ポイントを超えた障害電流が生じ得る。このようなスプリアスな障害電流は、分岐回路またはフィーダー回路のコンポーネント、例えば絶縁された導線またはケーブル、モーター、サージコンデンサ、照明バラストトランスなどに固有のアースに対する容量に相互作用する不平衡な対接地相電圧に起因するものである。図２ａ-ｃに示された回路のうちの１つによって、アースに対する電圧の不平衡、例えばゼロシーケンス電圧を直接測定する。これとは異なり、ネガティブなシーケンス電圧検出技術を使って地絡障害中の三相間の電圧の不平衡を決定してもよい。その理由は、地絡障害中はネガティブなシーケンス電圧も存在するからである。
【００３２】
好ましいことに、より大きい地絡障害中でも、例えば０.００６アンペアのように小さい値となり得る、感電死からの保護に必要な電流検出感度と比較して対接地システム電圧がシビアに不平衡となり得るときでも、本発明は図１に示された電力システムに対する安全性を提供できる。低レベルの地絡障害中に人体を電流が流れるときシステム電圧は、あまり大きな不平衡状態とはならない。これと対照的に、高レベルの障害電流は、大きな電圧の不平衡を生じさせ、０.００６アンペア未満の電流を検出するように設計されたセンサからの出力電圧の歪みも生じさせる。高レベルの地絡障害中には分岐回路またはフィーダー回路の導電センサ（例えばゼロシーケンス電流トランス）で生じ得る磁気飽和を補償するために、電圧の不平衡検出機能と電流トランス飽和検出器（電流センサ出力歪み検出アルゴリズム）とを組み合わせてもよい。このように組み合わせると、どのフィーダー回路に実際に地絡障害があるかを肯定的かつ安全に論理表示できる。
【００３３】
（自己のＧＦＣＩ位相−３Ｐｈを有する）「下流側」の配電盤またはスイッチボードで障害が生じていることを識別するための論理入力を、「上流側」ＣＦＣＩＳ−３Ｐｈへ提供し、システムからの禁止信号を受け入れるために、当技術分野で知られているゾーン選択連動技術も使用できる。
【００３４】
図１に示されるように、プロセッサ２４は各ＧＦＣＩユニットによって検出される電流状態（障害信号の振幅）を連続的にモニタし、障害を検出し、各ＧＦＣＩのセンサ出力（障害信号）と他の各ユニットのセンサ出力を比較し、障害の位置を決定する。障害の位置が一旦決定されると、障害の生じているフィーダー回路を遮断し、他のすべてのフィーダー回路がトリップすることを禁止する。
【００３５】
本発明によれば、コンピュータプロセッサ（図１では参照番号２４）は、メインＧＦＣＩユニットおよび各フィーダーＧＦＣＩユニットを連続的にモニタし、障害がいつ、どこで生じたかを判断するための命令を実行し、その判断に応答して障害の生じた回路を遮断し、障害の生じていない回路のトリップを禁止する。プロセッサ２４の作動は、一般的には図６および７に示された論理フローチャートによって示されており、これら図は、接地されていない電力システムおよび完全に接地された電力システム／高抵抗で接地された電力システムをそれぞれコンピュータで障害から遮断する方法を示している。図６および７に示された方法１００および２００は、メイン障害テストに関与するステップ１０８および２０８を除けば、すべての点で類似している。利用すべき方法は、ＧＦＣＩＳ−３Ｐｈが使用されている電力システムでの導電の特定のタイプに対して設定されるセレクタスイッチまたは他の選択方法によって決定されることになる。
【００３６】
方法１００および２００は、実際の障害または電圧の不平衡状態を示す１つ以上の信号を含む、メインおよびフィーダーの電圧および電流のような、メインおよびフィーダーの障害を示す信号を受信（ステップ１０２または２０２）し、電圧の不平衡状態が生じているかどうかを判断する（ステップ１０４または２０４）ステップを含む。例えばゼロシーケンス電圧の形態をした電圧の不平衡が所定の値を超えている場合、コントローラ２４は、メイン障害テスト（ステップ１０８または２０８）を続ける。４８０Ｖシステムに対して、公称ゼロシーケンス電圧のピックアップ値は、約２〜１００Ｖの範囲内であり、この値は主に機器の電圧変換器、システムの接地のタイプ（例えば完全接地または高抵抗接地）および障害（漏電）電流の深刻度に応じて決まる。
【００３７】
コントローラは、メインバス障害テスト（例えば図１内のバス１２、１４または１６に関係する障害テスト）を実行することにより作動を続ける。このバス障害テストは、接地されていないシステムに対しては図８ａ、９ａおよび１０ａの形態をとることができ、完全に接地されたシステム／高抵抗で接地されたシステムに対しては、図８ｂ、９ｂおよび１０ｂの形態をとることができる。図８ａおよび８ｂは、それぞれ接地されていないシステムのための電流振幅比較アルゴリズム３００の例、および完全に接地されたシステム／高抵抗で接地されたシステムのための電流振幅比較アルゴリズム３５０の例を示す。
【００３８】
接地されてないシステムの場合、任意の時間に、メインユニットによって検出される電流および少なくとも１つのフィーダーユニットにより検出される電流の双方が所定の障害電流スレッショルド値（例えば５ｍＡ）を超えた（ステップ３０２）場合、かつメインユニットを通過する電流が所定のマージン（例えば５％）だけフィーダーを通過する電流よりも大きくなった（ステップ３０４）場合、障害がメイン回路内に存在するとの判断を行い、メインＧＦＣＩユニットに「トリップ」信号を送り、メインサーキットブレーカーをトリップさせる（図６のステップ１１２）。この条件は、地絡障害がメインサーキットブレーカーのセンサのすぐ下流側、例えばパネルのメインバスバー上に存在すること、およびメインスイッチングデバイスをトリップしなければならないことを意味する。メインにより検出される電流と比較して、より小さく（かつ５ｍＡの「トリップ」スレッショルドよりも大きい）障害信号電流がフィーダー回路のいずれかで検出され、かつメイン内で検出される障害信号電流がいづれのフィーダー回路内で検出される電流よりも少なくとも５％より大でない場合、メインスイッチングデバイスはトリップすることを禁止される（ステップ１１６）。
【００３９】
この５％のマージンを設けることによって、メイン回路センサとフィーダー回路センサとの間で障害信号の電流レベルを容易に区別することが可能となっており、このマージンは主に「アースされていない」システムでのシミュレーションにおける結果に基づくものである。例えば米国特許第7,301,739号の表３および６を参照されたい。このことは、通常のコンフィギュレーションおよび下図のフィーダー回路または分岐回路、例えばメイン回路および少なくとも２つのフィーダー回路または分岐回路にも当てはまる。
【００４０】
図７および８ｂのフローチャートで示されるように、完全にアースされたパワーシステムおよび高抵抗でアースされたパワーシステム（または任意のインピーダンスでアースされたシステムに対して、メイン障害テスト３５０はフィーダーのいずれかで検出された障害電流または障害信号が所定の値（例えば５ｍＡ）よりも大きいかどうか（ステップ３５２）かつ振幅がメイン回路内で検出された障害信号電流の振幅に近い。公称±１０％〜２０％に近いかどうか（ステップ３５４）を判断する。メイン障害テスト３５０の条件が満たされた場合、すなわちステップ３５４で「ＹＥＳ」分岐となった場合、メイントリップの禁止条件が満たされ、メインサーキットブレーカーのトリップを禁止するために、禁止メイントリップ信号が送られる（図７のステップ２１６）。そうでなく、判断ステップ３５４が「ＮＯ」である場合に、メイントリップ条件が満たされ、メインサーキットブレーカーをトリップさせるための「トリップ」信号がメインＧＦＣＩユニットへ送られる（図７のステップ２１２）。
【００４１】
ゼロシーケンスインピーダンス比較アルゴリズムおよびゼロシーケンスアドミッタンス比較アルゴリズムを使って図９ａ-ｂおよび図１０ａ-ｂのメイン障害テスト４００、４５０、５００および５５０の別の実施形態を実施できる。接地されていないシステムおよび完全に接地されたシステム／高抵抗で接地されたシステムにそれぞれ対応する図９ａおよび９ｂは、測定されたゼロシーケンス電圧を測定されたゼロシーケンス電流で割った比である最小の測定されたゼロシーケンス（または障害）インピーダンスを決定し、メイン障害インピーダンスおよび最小のフィーダー障害インピーダンスと所定の障害インピーダンススレッショルド値（例えばＶＯ／０.００５オーム）とを比較（ステップ４０２および４５２）し、メイン障害インピーダンスとフィーダー障害インピーダンスのいずれかを比較し、メイン障害インピーダンスがフィーダー障害インピーダンスのうちの１つが、少なくとも所定のパーセント内にあること（例えばアースされていないシステムに対しては±５％、完全にアースされたシステム／高抵抗でアースされたシステムに対しては±１０％〜２０％内にあること）を確認する（ステップ４０５およびステップ４５４）ためのステップ４０２、４０４、４５２および４５４を備える。
【００４２】
アースされてないシステムおよび完全にアースされたシステム／高抵抗でアースされたシステムにそれぞれ対応する図１０ａおよび１０ｂは、測定されたゼロシーケンス電流を測定されたゼロシーケンス電圧で割った比である最大の測定されたゼロシーケンス（または障害）アドミッタンスを決定し、メイン障害アドミッタンスおよび最大のフィーダー障害アドミッタンスと所定の障害アドミッタンススレッショルド値（例えば０.００５／ＶＯモー）とを比較（ステップ５０２および５５２）し、メイン障害インピーダンスとフィーダー障害インピーダンスのいずれかとを比較し、メイン障害インピーダンスがフィーダー障害アドミッタンスのうちの少なくとも１つの、少なくとも所定のパーセント（例えばアースされてないシステムに対しては±５％、完全にアースされたシステム／高抵抗でアースされたシステムに対しては±１０％〜２０％）内にあることを確認する（ステップ５０４および５５４）ためのステップ５０２、５０４、５５２および５５４を含む。
【００４３】
再度図６および７を参照する。メインユニットを通過する電流がフィーダーユニットを通る電流の所定のマージン内にない場合、例えばメイン障害テスト３００、３５０、４００、４５０、５００および５５０の「ＹＥＳ」分岐である場合、障害がメイン回路の外部に存在するとの判断を行い、メインＧＦＣＩユニットへ禁止信号を送り、メイン回路のトリップを禁止する（アースされていないシステムに対しては、図６のステップ１１６および高抵抗のシステムに対しては、図７のステップ２１６）。アースされていないシステムに対しては、図６内のステップ１１８、更に完全にアースされたシステム／高抵抗でアースされたシステムに対しては、図７内のステップ２１８で示されるようなフィーダー障害テストに従い、各フィーダーユニットの障害信号電流は、他の各フィーダーユニットの障害信号電流と比較される。例えばフィーダーユニットＸを通過する電流が、図１１ａのフィーダー障害テスト６００のステップ６０２に従い、他のフィーダーユニットの電流よりも実質的に大きい場合、フィーダーユニットＸ内の回路に障害が存在するとの判断がなされ、その回路のＧＦＣＩユニットにトリップ信号が送られ、そのブレーカーをトリップする。同時に、他のすべてのフィーダーユニットに禁止信号が送られ、これらユニットのトリップを禁止する。一方、フィーダーユニットの障害信号電流が任意のフィーダーユニットの障害信号電流よりも実質的に大きくない場合、これらフィーダー回路内には障害が存在しないと判断され、すべてのフィーダー回路がトリップすることが禁止される。図１１ｂおよび１１ｃは、ゼロシーケンスインピーダンス比較およびゼロシーケンスアドミッタンス比較を使用した同様なフィーダー障害テストを示す。
【００４４】
本発明の非限定的利点として、感電死からの保護を行うことができることが挙げられる。すなわちＧＦＣＩＳ−３Ｐｈ保護が行われている三相電力システムにおいて、高レベルの地絡障害中に誤ったトリップが発生するのを最小にしながら、０.１秒の全障害クリア時間で０.００６〜０.０３０アンペアの最小検出感度を提供できることが挙げられる。
【００４５】
図１２は、クーパーパワーシステムズ（１９８８年５月）によりＶ−Ｈａｒｍ（登録商標）（パワーシステム高調波シミュレーションおよび分析プログラム）を使って実行された、シミュレートされた低電圧の４８０Ｖの位相対位相が高抵抗の地絡障害が生じたパワーシステムに関連する、本発明の第１の説明例を示す。図１２に示されるように、位相からアースまでのフィーダー１で完全な地絡障害が生じ、この結果、アースに対して三相電圧の深刻な不平衡が生じ、よって所定の電圧の不平衡スレッショルド、例えば約２〜１００Ｖの高いゼロシーケンス電圧が生じる。例えば高抵抗で接地した三相パワーシステムにおいて、アースに対し、位相Ａの完全な地絡障害中の電圧と電流の関係を示す図４ａおよび４ｂを参照されたい。フィーダー１の障害電流（２.０４Ａ）は、フィーダーの障害電流のうちで最大の電流と判断され、この障害電流は、図７および８ｂのメイン障害テストによれば、メイン取引を禁止する。その理由は、メインの障害電流およびフィーダー１の電流は、障害電流のスレッショルド（このケースでは５ｍＡ）よりも大きくなり、メイン障害電流（２.００Ａ）は、フィーダー1の障害電流の２０％内であるからである。図７および１１ａの論理に従えば、フィーダーの障害電流の各々、すなわちフィーダー１に対しては２.０４Ａ、フィーダー２に対しては１２ｍＡ、フィーダー３に対しては２５ｍＡ、更にフィーダー４に対しては３１９ｍＡが比較され、障害が生じている場合にはフィーダーラインＸをトリップすべきであると判断される。この結果、フィーダー１の障害電流が他のフィーダーの障害電流よりも大きいので、フィーダー１をトリップし、他のフィーダーをトリップしない。
【００４６】
上記とは異なり、図９ｂのメイントリップテスト４５０によれば、測定されたゼロシーケンス電圧ＶＯを個々のフィーダー導電電流ＩＯ（Ｘ）（ここで、Ｘは個々のフィーダーラインの各々である）で割ることにより、フィーダーの導電インピーダンスの値ＺＯ（Ｘ）を決定するように、ＧＦＣＩＳ−３Ｐｈプロセッサをプログラムすることができる。例えば１００ボルトの測定されたゼロシーケンス電圧ＶＯを仮定した場合、ＧＦＣＩＳ−３Ｐｈプログラムは、フィーダーラインの各々に対し、次のようなインピーダンス値を計算する。すなわちＺＯ（１）＝１００Ｖ／２.０４Ａ＝４９オーム；ＺＯ（２）＝１００Ｖ／０.０１２Ａ＝８３００オーム；ＺＯ（３）＝１００Ｖ／０.０２５Ａ＝４０００オーム；およびＺＯ（４）＝１００Ｖ／０.３１９Ａ＝３１０オーム。図９ｂのロジック４５０の禁止メイントリップ条件が満足され、これによって図１１ｂのロジック６１０にフィーダー１だけをトリップさせる。
【００４７】
別の代替方法は、図１０ｂのロジックに従い、フィーダーの障害アドミッタンスＹＯ（ｘ）を計算する方法である。再び１００Ｖの測定されたゼロシーケンス電圧ＶＯを仮定すると、計算される障害アドミッタンスは次のようになる。すなわちＹＯ（１）＝２.０４Ａ／１００Ｖ＝０.０２０４モー；ＹＯ（２）＝０.０１２Ａ／１００Ｖ＝０.０００１２モー；ＹＯ（３）＝０.０２５Ａ／１００Ｖ＝０.０００２５モー；およびＺＯ（４）＝０.３１９Ａ／１００Ｖ＝０.００３１９モーとなる。図９ｂのロジック４５０の禁止メイントリップ条件は満足されることになり、このことは同じように、図１１ｃのロジック６２０にフィーダー１だけをトリップさせる。
【００４８】
上記例のフィーダー１の地絡障害が高抵抗の障害、例えば数千オームの抵抗の障害であって、結果として５ｍＡのトリッピング設定ポイントを超える障害電流が生じた場合、対接地相電圧は低レベルの導電電流によっては歪まないので、検出される三相電圧の不平衡は、ゼロシーケンス電圧検出をトリガーするほど十分に大きくはならない場合がある。不飽和のリニアな検出領域では、電流トランス（電流センサのすべて）が作動することになる。ＧＦＣＩＳ−３ｐＨプロセッサ２４は、ゼロシーケンス電圧入力信号を受信するまで０.０３０秒までの遅延が生じ、全く信号を受信しないときには、すべてのフィーダーの検出された最大電流振幅であるという事実に基づき、０.０３０＋秒でプロセッサはフィーダー１のトリップを開始する。上記シナリオの説明は、電圧の不平衡テストを求めない場合の、極めて低レベルの障害電流に対する事象の好ましいシーケンスである。
【００４９】
次に、シミュレートされた低電圧である４８０Ｖの位相間の完全にアースされた障害パワーシステムに関連して、本発明の第２の説明例について記載する。例えば完全に接地された三相パワーシステムでの完全な位相Ａの障害中の電圧と電流との関係を示す、図３ａおよび３ｂを参照されたい。この結果生じる対接地相電圧は、大きく不平衡となるので、ゼロシーケンス電圧検出および図７のロジック２００をトリガーする。更に、図１のシミュレーション結果が示すように、フィーダー１での完全な地絡障害の結果、メインラインおよびフィーダー１のラインでは、２.４ｋＡの障害電流が生じ、この結果、メインおよびフィーダー１に対する障害検出電流トランスが飽和状態となる。一般に、障害が開始してから約０.０３０秒内にゼロシーケンス電圧の検出および電流トランスの飽和が生じる。実際の障害状態を示すか、示唆する電流信号を処理する際に、飽和を検出するために、例えば当技術分野知られているアルゴリズムを使用する電流トランスの飽和テストを使用できる。例えば図７のステップ２０３を参照されたい。同時に障害電中、フィーダー４の障害センサはフィーダーの容量充電電流から２６ｍＡを検出する。検出される障害電流（フィーダー１およびフィーダー４）の双方は、５ｍＡのトリップ設定ポイントを超える。フィーダー１に対して、連続するゼロシーケンス電圧および電流トランスの飽和の双方が検出されるので、ＧＦＣＩＳ−３Ｐｈロジックは、障害が生じた後のわずか０.０３０＋秒だけでフィーダー１のトリップを開始する。
【表１】
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【００５０】
高抵抗で接地されたシステムに対する上記第１実施例に関し、ゼロシーケンス電圧の値およびゼロシーケンス電流の値の双方を使って、インピーダンスまたはアドミッタンスの決定を行うことができる。この計算アルゴリズムを実施するために、飽和状態であると決定される電流トランスに対し、任意の大きい値の電流（例えば電流トランスの磁気飽和が必ず生じる条件に応じた１００Ａ）を指定できる。
【００５１】
図１３は、上記図１における、より一般化された態様で前に示された本発明の実施形態の基本的成分のブロックダイアグラム図である。各ケースにおいて、地絡障害遮断システムは、図１３に示されたＧＦＣＩユニット３のデバイスのような多数のＧＦＣＩユニットと共に、プロセッサ２４とアシスタントインターフェースデバイス２３（入力を受信するための受信Ｉ／Ｆ）および２５（出力／トリップ信号を送るための送信Ｉ／Ｆ）とを含む。地絡障害センサコンポーネント（ＧＦＳ３）は、（３本（または４本）のワイヤーの三相システムに対応し、第４のワイヤーが存在する場合に電流搬送中性導線となっている）３本（または４本）の電流搬送フィーダー導線Ａ'''、Ｂ'''およびＣ'''内を流れる不平衡な障害電流を検出するための手段となっている。非限定的実施形態では、ＧＦＣはパワーシステムの電流が不平衡の場合に出力電流を供給する従来のウィンドー（またはコアバランスタイプの）電流トランスを含むことができる。別の非限定的実施形態では、ＧＦＳは導線内の不平衡な電流に応答し、ＧＦＳからの瞬間的な測定された電流振幅を示す出力電流または電圧信号を供給する別のタイプの電流検出デバイス（例えばホール効果デバイス）を含むことができる。本願に記載のこのＧＦＳ信号または「障害信号」は、「送信」ユニット３７により適当な電流、電圧または光出力に変換され、この出力は適当な信号伝達手段（例えば光ファイバーまたは金属導線３６）を通してプロセッサの「受信インターフェース」２３へ伝送される。プロセッサ２４は次に、前に記載したように、必要なロジックを実行し、プロセッサの「送信Ｉ／Ｆ」２５を通して、「サーキットブレーカー」またはコンタクターへ「トリップ」（または「開」）信号を送信すべきか、送信を禁止すべきかを判断する。次にこのトリップ信号または禁止信号は、プロセッサの「送信Ｉ／Ｆ」ユニット２５により、適当な電流、電圧または光出力に変換され、信号伝達手段（例えば光ファイバーまたは金属導線４０）を通して、サーキットブレーカーの「受信」ユニット４１へ伝送される。
【００５２】
プロセッサ１４には、不平衡な対接地相電圧状態の間にいわゆる「負のシーケンス電圧」または「ゼロシーケンス電圧」を検出するための、図１および図２ａ〜ｃを参照してこれまで説明した、電圧の不平衡を検出するデバイス６０も、直接結合されているか、または通信可能になっている。
【００５３】
電圧供給源の三相回路の導線を遮断し、アイソレートできる電流遮断デバイスを、図示した「サーキットブレーカー」として使用してもよい。電流遮断デバイスは、空気−磁気または真空サーキットブレーカー、またはモータ回路プロテクタ、空気または真空コンタクタ、ソリッドステート電力スイッチングデバイスまたは電子的にトリガーされるヒューズを含むことができる。
【００５４】
トリップコイルまたはエネルギー蓄積トリップ解放機構を作動し、（例えばコンタクタのために使用される）ホールドインコイルへの電流を遮断するのに、サーキットブレーカーの受信機４１への信号を使用することができ、この信号は、パワー半導体デバイスの導通を開始または停止させるための電流または電圧の形態でもよいし、またはヒューズを電子的にトリガーするための電流または電圧の形態となっていてもよい。図示しないが、図１３に示されたデバイスのいずれかに給電する電力は、外部電源またはエネルギー蓄積電源（バッテリーまたはコンデンサ）、モニタされている電力システム自体の電圧、またはパワーシステムを通過する負荷電流の流れから誘導されるエネルギーから誘導してもよい。
【００５５】
以上で、いくつかの図面に示された特定の実施形態に関連して、これまで本発明について説明したが、本発明の要旨から逸脱することなく、他のコンポーネントのコンフィギュレーションおよび処理ソフトウェアを利用できると理解できよう。例えば電流をモニタし、レポートし、制御入力信号に応答して回路を禁止および／または遮断できる任意の適当な形態のＧＦＩユニットも使用できる。
【００５６】
更に、北米以外で使用される残留電流デバイス（ＲＣＤ）のような他の地絡障害検出方式にも本発明の技術を適用できる。かかるデバイスは通常、３０ｍＡの多少高い公称検出感度を有するが、同じように電気ショックによる心室細動を防止するようになっている。ＲＣＤは、検出特性の感度が低いことにより（個々のフィーダーの容量性充電電流からの）迷惑なトリップを生じにくいが、本発明の有効性は、影響を受けやすい「無防備な」人体の保護および影響を受けやすい機器の保護のためのＲＣＤにも当てはまることが明らかとなろう。
【００５７】
更に、本発明は、例えば７２０Ｖの、より高い電圧、更に可能な場合には１０００Ｖまで、更にそれを超える電圧でも有効である。しかしながら、保護されていない人（すなわちショック保護機器を有しない人、例えば絶縁ゴムの手袋などを着用していない人）に対しては、本発明の適用には実用的な上限があり得る。上で計算したように、人体を通過する最大電流は、湿った状態ではより高くなり得る。１０００Ｖを超える電圧では、人体を通過する電流を人の許容度内に低減するのに他の手段（例えばマット、手袋、履物などの絶縁バリアーを使用すること）が必要となり得るが、本発明の高感度のＣＦＣＩＳ−３Ｐｈ検出技術も使用できる。
【００５８】
以上で、代替的実施形態に関連して、本発明について説明したが、当業者が本明細書を読めば、更に他の変更例、変形例および用途も明らかになろう。従って、かかる開示は単に発明を説明するためのものであり、発明を限定するものではないこと、更に、添付した請求項は本発明の要旨に入るかかる用途、変形例および変更例のすべてを含むと解釈すべきである。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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