(57)【要約】【課題】負荷回路の停止中に負荷回路保護装置の動作特性を定期的に測定し、自動的に保護特性の異常判定を行う負荷回路保護装置を得る。【解決手段】電力線の電流情報の異常検出時にコンタクタ３をトリップする負荷回路保護手段１１は、コンタクタ３の開閉状態を入力情報とする入力手段１１ｉと、電流情報の異常値に対応した電圧信号を発生する電圧発生手段１１ｅと、電圧信号を増幅手段１１ｂに入力するためのスイッチ手段と、コンタクタ３を開閉制御するための出力手段１１ｈと、電流情報と入力情報と増幅手段を介した電圧信号とに基づき電圧発生手段１１ｅおよび出力手段１１ｈを制御する演算記憶手段１１ｍとを有し、演算記憶手段１１ｍは、コンタクタ３の開放時に、スイッチ手段をＯＮさせて電圧信号を増幅手段１１ｂに入力して電圧信号を取り込み、コンタクタ３をトリップするまでの時間に基づいて保護機能を診断する。【選択図】図２
2006345699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母線に接続された電力線と、
前記電力線を介して給電される負荷と、
前記電力線に挿入されたコンタクタと、
前記電力線から電流情報を検出する電流検出手段と、
前記電流情報の異常検出時に前記コンタクタをトリップする負荷回路保護手段と
を備え、
前記負荷回路保護手段は、
前記コンタクタの開閉状態を入力情報とする入力手段と、
前記電流情報の異常値に対応した電圧信号を発生する電圧発生手段と、
前記電圧信号を増幅する増幅手段と、
前記電圧信号を前記増幅手段に入力するためのスイッチ手段と、
前記コンタクタを開閉制御するための出力手段と、
前記電流情報と前記入力情報と前記増幅手段を介した電圧信号とに基づいて前記電圧発生手段および前記出力手段を制御する演算記憶手段と
を有し、
前記演算記憶手段は、前記コンタクタの開放時に、前記スイッチ手段をＯＮさせることにより、前記電圧信号を前記増幅手段に入力して前記電圧信号を取り込み、前記コンタクタをトリップするまでの時間に基づいて保護機能を診断することを特徴とする負荷回路保護装置。
【請求項２】
前記電流情報は、変流器からの電流入力情報と、零相変流器からの零相電流入力情報とを含み、
前記電圧発生手段は、前記電流入力情報および前記零相電流入力情報の各々に対応して、互いに異なる電圧信号を発生することを特徴とする請求項１に記載の負荷回路保護装置。
【請求項３】
前記電力線は、インバータを含み、
前記負荷回路保護手段は、前記電流情報の入力回路に挿入された不要波除去手段を含み、
前記電圧信号は、前記不要波除去手段の特性に対応した疑似的な交流電圧信号からなることを特徴とする請求項１に記載の負荷回路保護装置。
【請求項４】
母線に接続された電力線と、
前記電力線を介して給電される負荷と、
前記電力線に挿入されたコンタクタと、
前記電力線から電流情報を検出する電流検出手段と、
前記電流情報の異常検出時に前記コンタクタをトリップする負荷回路保護手段と
を備え、
前記負荷回路保護手段は、
前記コンタクタの開閉状態を入力情報とする入力手段と、
前記コンタクタを開閉制御するための出力手段と、
前記電流情報および前記入力情報に基づいて前記出力手段を制御する演算記憶手段と
を有し、
前記入力手段は、電源手段と前記入力手段の出力端子との間に挿入されたスイッチ手段を含み、
前記演算記憶手段は、前記コンタクタの開放時に前記スイッチ手段を閉成し、前記入力手段の出力端子の信号状態に基づいて前記入力手段を診断することを特徴とする負荷回路保護装置。
【請求項５】
前記電源手段は、前記電力線から取り出した制御電源からなり、
前記スイッチ手段は、前記制御電源と前記入力手段の入力端子との間に挿入されたことを特徴とする請求項４に記載の負荷回路保護装置。
【請求項６】
前記電源手段は、前記入力手段の内部電源からなり、
前記スイッチ手段は、前記内部電源と前記入力手段の出力端子との間に挿入されたことを特徴とする請求項４に記載の負荷回路保護装置。
【請求項７】
前記入力手段は、
前記入力手段の入力端子に接続された入力フィルタと、
前記入力フィルタの出力端子に接続されたフォトカプラと、
前記フォトカプラの出力端子に接続された平滑手段と
を含み、
前記平滑手段の出力端子は、前記入力手段の出力端子に接続され、
前記スイッチ手段は、前記内部電源と前記フォトカプラとの間に挿入されたことを特徴とする請求項６に記載の負荷回路保護装置。
【請求項８】
前記演算記憶手段は、入出力ポートを含み、
前記フォトカプラの出力端子は、前記入出力ポートに接続されたことを特徴とする請求項７に記載の負荷回路保護装置。
【請求項９】
母線に接続された電力線と、
前記電力線を介して給電される負荷と、
前記電力線に挿入されたコンタクタと、
前記電力線から電流情報を検出する電流検出手段と、
前記電流情報の異常検出時に前記コンタクタをトリップする負荷回路保護手段と
を備え、
前記負荷回路保護手段は、
前記コンタクタの開閉状態を入力情報とする入力手段と、
前記コンタクタを開閉制御するための出力手段と、
前記電流情報および前記入力情報に基づいて前記出力手段を制御する演算記憶手段と
を有し、
前記演算記憶手段は、前記コンタクタの開放時に、前記出力手段に対して投入制御信号およびトリップ制御信号を出力し、前記入力手段の出力端子の信号状態に基づいて前記出力手段を診断することを特徴とする負荷回路保護装置。
【請求項１０】
前記出力手段は、
前記投入制御信号により励磁され且つ前記トリップ制御信号により消磁される出力リレーと、
前記出力リレーにより開閉される接点と
を含み、
前記コンタクタの励磁コイルは、電源手段および前記接点に直列接続され、
前記入力手段は、前記励磁コイルにより開閉されるスイッチ手段の状態を前記入力情報とすることを特徴とする請求項９に記載の負荷回路保護装置。
【請求項１１】
前記出力手段は、
前記投入制御信号により励磁され且つ前記トリップ制御信号により消磁される出力リレーと、
前記出力リレーにより開閉される接点と
を含み、
前記コンタクタの励磁コイルは、電源手段および前記接点に直列接続され、
前記入力手段は、前記接点の状態を前記入力情報とすることを特徴とする請求項９に記載の負荷回路保護装置。
【請求項１２】
前記出力手段は、
前記投入制御信号により励磁され且つ前記トリップ制御信号により消磁される出力リレーと、
前記出力リレーにより開閉される接点と
を含み、
前記コンタクタの励磁コイルは、電源手段および前記接点に直列接続され、
前記入力手段は、前記励磁コイルの状態を前記入力情報とすることを特徴とする請求項９に記載の負荷回路保護装置。
【請求項１３】
前記演算記憶手段は、前記コンタクタの開放時に、Ｈレベルを保持する別の制御信号を出力し、
前記出力手段は、
前記投入制御信号により励磁され且つ前記トリップ制御信号により消磁される第１の出力リレーと、
前記第１の出力リレーにより開閉される第１の接点と、
前記別の制御信号により励磁される第２の出力リレーと、
前記第２の出力リレーにより開閉される第２の接点と
を含み、
前記コンタクタの励磁コイルは、電源手段および前記第１の接点に直列接続され且つ前記第２の接点に並列接続され、
前記入力手段は、前記第２の接点に直列接続された前記第１の接点の状態を前記入力情報とすることを特徴とする請求項９に記載の負荷回路保護装置。
【請求項１４】
母線に接続された電力線と、
前記電力線を介して給電される負荷と、
前記電力線に挿入されたコンタクタと、
前記電力線から電流情報を検出する電流検出手段と、
前記電流情報の異常検出時に前記コンタクタをトリップする負荷回路保護手段と
を備え、
前記負荷回路保護手段は、
前記コンタクタの開閉状態を入力情報とする入力手段と、
前記コンタクタを開閉制御するための出力手段と、
前記電流情報および前記入力情報に基づいて前記出力手段を制御する演算記憶手段と
を有し、
前記出力手段は、前記コンタクタの励磁コイルを駆動するための出力リレーを含み、
前記演算記憶手段は、前記出力リレーのドライブ電流を検出するアナログ入力端子を含み、前記ドライブ電流に基づいて前記出力手段を診断することを特徴とする負荷回路保護装置。
【請求項１５】
前記アナログ入力端子は、前記出力リレーのコイルの一端に接続されたことを特徴とする請求項１４に記載の負荷回路保護装置。
【請求項１６】
前記アナログ入力端子は、絶縁手段を介して、前記コンタクタの励磁コイルの一端に接続されたことを特徴とする請求項１４に記載の負荷回路保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、異常電流等を検出したときに電力線をトリップして負荷および負荷回路を保護するための負荷回路保護装置に関し、特に所定条件毎に自動的に自己機能のチェックを行うための自動診断機能を有する負荷回路保護装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、たとえば負荷回路系統においては、過電流や不足電流等の異常電流に起因する負荷の損傷または負荷回路の動作不良等を防止するために、過電流または不足電流検出時に負荷に対する電流供給をトリップ（遮断）するための負荷回路保護装置が設けられている。
【０００３】
このような負荷回路保護装置の信頼性を確保するためには、定期点検時に負荷回路保護装置を電力側および負荷側から切り離し、負荷回路保護装置の動作特性等を測定してトリップ機能を診断する方法が採用されている。
【０００４】
図１２は一般的な負荷回路系統を示すブロック構成図であり、図において、母線１はＲ、Ｓ、Ｔの三相交流電力を供給する。
母線１に接続された任意数（ｎ個）の負荷回路１０、２０および３０は、それぞれ同一構成からなり、代表的に負荷回路１０内に示されるように、以下の構成要素２〜９を備えている。
【０００５】
負荷回路開閉器２は、入力端が母線１の各相に接続され、負荷回路１０に対する電力供給を開閉する。コンタクタ３は、入力端が負荷回路開閉器２の出力端（負荷）側に接続され、負荷回路１０を開閉制御する。電動機等の負荷４は、コンタクタ３の出力端に接続されて三相電力が供給される。
【０００６】
変流器５は、負荷回路開閉器２とコンタクタ３との間に設けられ、負荷４に向けて負荷回路１０内に流れる電流を検出して三相全波電圧に変換する。零相変流器６は、変流器５とコンタクタ３との間に設けられ、負荷回路１０の零相電流（三相電流が平衡しているときには零となる）を検出する。
【０００７】
電源トランス７は、負荷回路開閉器２の出力端のＲ相およびＳ相間に一次巻線が接続されている。外部情報入力用のスイッチ８は、電源トランス７の二次巻線に関連して設けられており、外部トランス７の二次側を制御電源としてデジタル信号を出力する。外部トランス７の二次側から提供される制御電源は、負荷回路保護手段１１に対する各種の外部電源として用いられる。
スイッチ８は、たとえば、コンタクタ３と連動してコンタクタ３の開閉状態を示すデジタル信号を出力する。
【０００８】
また、負荷４を電動機とした場合、コンタクタ３は電動機の正転および逆転に対応した一対の並列回路（ここでは、一方のコンタクタ３のみを図示している）からなり、スイッチ８は、図示したように一対の接点からなり、並列コンタクタ３の各開閉状態を示す。すなわち、スイッチ８の一方の接点は、一方のコンタクタ３が閉成されたとき（電動機の正転駆動時）に閉成され、スイッチ８の他方の接点は、他方のコンタクタ３が閉成されたとき（電動機の逆転時）に閉成される。さらに、両方のコンタクタ３が開放されたとき（電動機の停止時）には、スイッチ８の両方の接点が開放されることになる。
【０００９】
コンタクタ３を開閉制御する負荷回路保護手段９は、電源トランス７の二次巻線側から電源供給されるとともに、変流器５および零相変流器６からの各検出情報ならびにスイッチ８を介した外部情報が入力され、たとえば過電流等を検出したときには、コンタクタ３をトリップさせることにより負荷回路１０および負荷４を保護するようになっている。
【００１０】
次に、図１２に示した従来の負荷回路保護装置の機能診断動作について説明する。
たとえば、負荷回路１０に組み込まれた負荷回路保護手段９の動作特性を診断する場合、まず、負荷回路開閉器２を開路して負荷回路１０を停止させる。
続いて、負荷回路保護手段９に接続されたライン、すなわち、変流器５との接続線、零相変流器６との接続線、電源トランス７との接続線、および、入出力線等の全てのラインを外し、負荷回路保護手段９を単品の状態にする。
【００１１】
以下、負荷回路保護手段９内の各保護要素について、それぞれ試験を実施していく。このとき、保護要素としては、たとえば、過電流（限時特性、瞬時特性、反限時特性、超反限時特性、プレアラーム等）、不足電流、過電圧、不足電圧、欠相、漏電、地絡過電流、地絡過電圧、方向地絡等がある。
【００１２】
すなわち、外部より負荷回路保護手段９に対し、上記保護要素および設定条件のそれぞれに合わせて、電圧（または電流）発生器等により、過電流に相当する規定電圧（または規定電流）を入力し、欠相の場合は、さらに欠相時の波形を入力する。続いて、これらの信号入力からトリップ動作までの時間を計測し、誤差範囲内にあるか否かを判定し、負荷回路保護手段９の動作特性の正常性診断が行われる。
【００１３】
他の負荷回路２０および３０内の負荷回路保護装置についても、同様に、異常信号を入力してからのトリップ動作時間を測定することにより、動作特性が診断される。
以上の負荷回路保護手段９の診断動作は、たとえば保守作業員により定期的に実施される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の負荷回路保護装置は以上のように、負荷回路保護手段９の動作特性を診断する場合に、負荷回路開閉器２を開路して負荷回路１０を停止させた後、負荷回路保護手段９の接続線を全て外し、負荷回路保護手段９を単品状態として、保護要素に応じた信号入力からの動作時間を測定する必要があるため、保守作業員による多大な労力を必要とするという課題があった。
【００１５】
また、診断時に負荷回路１０を定期的に停止させる必要があることから、多大な操業コストがかかるうえ、負荷回路１０の停止が不可能な場合には長期間にわたって動作特性を診断することができず、さらに、動作時間の診断測定終了後に負荷回路保護手段９を再接続するときに配線ミス等を起こすおそれがあるという課題があった。
【００１６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、負荷回路の停止中に負荷回路保護装置の動作特性を定期的に測定し、自動的に保護特性の異常判定を行うことのできる負荷回路保護装置を得ることを目的とする。
特に、負荷回路保護装置内に、電流情報の異常値に対応した電圧信号を発生する電圧発生手段を設け、隔離状態で自己点検可能にした負荷回路保護装置を得ることを目的とする。
【００１７】
また、この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、負荷回路を停止させることなく負荷回路保護装置の動作特性を定期的に測定し、自動的に保護特性の異常判定を行うことのできる負荷回路保護装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明に係る負荷回路保護装置は、母線に接続された電力線と、電力線を介して給電される負荷と、電力線に挿入されたコンタクタと、電力線から電流情報を検出する電流検出手段と、電流情報の異常検出時にコンタクタをトリップする負荷回路保護手段とを備え、負荷回路保護手段は、コンタクタの開閉状態を入力情報とする入力手段と、電流情報の異常値に対応した電圧信号を発生する電圧発生手段と、電圧信号を増幅する増幅手段と、電圧信号を増幅手段に入力するためのスイッチ手段と、コンタクタを開閉制御するための出力手段と、電流情報と入力情報と増幅手段を介した電圧信号とに基づいて電圧発生手段および出力手段を制御する演算記憶手段とを有し、演算記憶手段は、コンタクタの開放時に、スイッチ手段をＯＮさせることにより、電圧信号を増幅手段に入力して電圧信号を取り込み、コンタクタをトリップするまでの時間に基づいて保護機能を診断するものである。
【００１９】
また、この発明に係る負荷回路保護装置は、母線に接続された電力線と、電力線を介して給電される負荷と、電力線に挿入されたコンタクタと、電力線から電流情報を検出する電流検出手段と、電流情報の異常検出時にコンタクタをトリップする負荷回路保護手段とを備え、負荷回路保護手段は、コンタクタの開閉状態を入力情報とする入力手段と、コンタクタを開閉制御するための出力手段と、電流情報および入力情報に基づいて出力手段を制御する演算記憶手段とを有し、入力手段は、電源手段と入力手段の出力端子との間に挿入されたスイッチ手段を含み、演算記憶手段は、コンタクタの開放時にスイッチ手段を閉成し、入力手段の出力端子の信号状態に基づいて入力手段を診断するものである。
【００２０】
また、この発明に係る負荷回路保護装置は、母線に接続された電力線と、電力線を介して給電される負荷と、電力線に挿入されたコンタクタと、電力線から電流情報を検出する電流検出手段と、電流情報の異常検出時にコンタクタをトリップする負荷回路保護手段とを備え、負荷回路保護手段は、コンタクタの開閉状態を入力情報とする入力手段と、コンタクタを開閉制御するための出力手段と、電流情報および入力情報に基づいて出力手段を制御する演算記憶手段とを有し、演算記憶手段は、コンタクタの開放時に、出力手段に対して投入制御信号およびトリップ制御信号を出力し、入力手段の出力端子の信号状態に基づいて出力手段を診断するものである。
【００２１】
また、この発明に係る負荷回路保護装置は、母線に接続された電力線と、電力線を介して給電される負荷と、電力線に挿入されたコンタクタと、電力線から電流情報を検出する電流検出手段と、電流情報の異常検出時にコンタクタをトリップする負荷回路保護手段とを備え、負荷回路保護手段は、コンタクタの開閉状態を入力情報とする入力手段と、コンタクタを開閉制御するための出力手段と、電流情報および入力情報に基づいて出力手段を制御する演算記憶手段とを有し、出力手段は、コンタクタの励磁コイルを駆動するための出力リレーを含み、演算記憶手段は、出力リレーのドライブ電流を検出するアナログ入力端子を含み、ドライブ電流に基づいて出力手段を診断するものである。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、コンタクタの開放時（負荷への給電停止時）に電流情報の異常値に対応した電圧信号を内部で発生させ、この電圧信号に応答してコンタクタをトリップさせる出力信号が得られるまでの動作時間から自身の保護機能を診断することにより、負荷回路の停止中に自動的に保護特性の異常判定を行うことができる。
【００２３】
また、この発明によれば、コンタクタの開放時に、入力手段に設けられたスイッチ手段を閉成し、入力手段の出力端子の信号状態に基づいて入力手段を診断することにより、負荷回路の停止中に自動的に入力手段の異常判定を行うことができる。
【００２４】
また、この発明によれば、コンタクタの開放時に、出力手段に対して投入制御信号およびトリップ制御信号を出力し、入力手段の出力端子の信号状態に基づいて出力手段を診断することにより、負荷回路の停止中に自動的に出力手段の異常判定を行うことができる。
【００２５】
また、この発明によれば、コンタクタの閉成時（負荷の運転時）に、出力リレーのドライブ電流に基づいて出力手段を診断することにより、簡単な構成で自動的に出力手段の異常判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を負荷回路系統とともに示すブロック構成図であり、図において、負荷回路保護手段１１は、前述の負荷回路保護手段９に対応しており、母線１〜スイッチ８、負荷回路１０、２０および３０は前述と同様のものである。
【００２７】
図２は図１内の負荷回路保護手段１１を具体的に示す機能ブロック図であり、図２に示すように、負荷回路保護手段１１は、以下の構成要素１１ａ〜を備えている。
負荷抵抗器１１ａは、変流器５の出力端子とグランドとの間に挿入され、変流器５が検出した計測電流を電圧信号Ｖａに変換する。負荷抵抗器１１ａの一端に接続された増幅手段１１ｂは、変換された電圧信号Ｖａを所定の電圧に増幅する。
【００２８】
負荷抵抗器１１ｃは、零相変流器６の出力端子とグランドとの間に挿入され、零相変流器６が検出した計測電流を電圧信号Ｖｂに変換する。負荷抵抗器１１ｃの一端に接続された増幅および直流変換手段１１ｄは、変換された電圧信号Ｖｂを所定の電圧に増幅するとともに、直流電圧に変換する。
【００２９】
電圧発生手段１１ｅは、後述する演算記憶手段からに指令により、変流器５からの電流入力（電圧信号Ｖａ）および零相変流器６からの零相電流入力（電圧信号Ｖｂ）の各異常電流値に相当する模擬的な電圧信号Ｖｃを発生する。
【００３０】
電圧発生手段１１ｅの出力端子に接続されたアナログスイッチ１１ｆは、閉成時に模擬的な電圧信号Ｖｃを増幅および直流変換手段１１ｄに入力する。同様に、アナログスイッチ１１ｆに並列接続されたアナログスイッチ１１ｇは、閉成時に模擬的な電圧信号Ｖｃを増幅手段１１ｂに入力する。
【００３１】
出力手段１１ｈは、コンタクタ３ならびにその他の電磁接触器（図示せず）等を制御する。
入力手段１１ｉは、スイッチ８の出力端に接続されており、コンタクタ３の動作状態ならびにその他のスイッチ（図示せず）等の入力情報を外部情報として取り込む。
【００３２】
警報表示手段１１ｊは、計測電流値、制御状態および診断状態等の情報を表示するとともに、異常発生時に警報情報を出力表示する。電源手段１１ｋは、電源トランス７の二次巻線に接続され、負荷回路保護手段１１に対して電源を供給する。
【００３３】
マイクロコンピュータからなる演算記憶手段１１ｍは、増幅手段１１ｂ、増幅および直流変換手段１１ｄならびに入力手段１１ｉからの各種情報を取り込み、負荷回路保護手段１１の全体を制御する。すなわち、演算記憶手段１１ｍは、電圧発生手段１１ｅに対して電圧信号Ｖｃを発生させる指令を与えるとともに、アナログスイッチ１１ｆまたは１１ｇを開閉制御し、また、警報表示手段１１ｊに対して診断結果等の表示指令を与えるとともに、必要に応じてコンタクタ３を開閉制御する。
【００３４】
負荷回路保護手段１１内の上記構成要素１１ａ〜１１ｍのうち、従来の負荷回路保護手段９（図１２参照）と比べて異なる点は、電圧発生手段１１ｅならびにアナログスイッチ１１ｆおよび１１ｇを付加したことと、演算記憶手段１１ｍが電圧発生指令機能ならびにアナログスイッチ１１ｇおよび１１ｆの開閉制御機能を有することである。
【００３５】
なお、アナログスイッチ１１ｆおよび１１ｇと同等の機能を有するものとしては、たとえば、リレー接点、フォトモスリレー、ＦＥＴ、トランジスタ、ダイオード等があげられる。また、警報表示手段１１ｊとしては、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＥＬ、ＣＲＴ、または、蛍光表示管等の発光により表示する手段と、ブザーまたはスピーカ等の音を発生する手段とがあげられる。
【００３６】
次に、図１および図２に示したこの発明の実施の形態１の動作について説明する。
通常、負荷回路保護手段１１は、各種保護および制御動作、ならびに、警報および表示動作を常時実行している。
まず、一定時間毎に負荷回路保護手段１１の動作特性を診断するための機能を、演算記憶手段１１ｍ内にあらかじめ入力しておく。なお、一定時間については、設備の信頼度に合わせて自由に設定することができる。
【００３７】
演算記憶手段１１ｍは、一定時間が経過して診断時間に達すると、まず、入力手段１１ｉを介して入力されるスイッチ８の状態すなわちコンタクタ３の状態を確認する。
もし、コンタクタ３がＯＦＦ状態であることが確認されれば、負荷４が停止しているので、演算記憶手段１１ｍは、自身に記憶されている保護特性設定値の動作レベルに基づいて、電圧発生手段１１ｅから発生させる電圧信号Ｖｃの電圧レベルを決定する。
【００３８】
このとき、電圧信号発生手段１１ｅから出力される電圧信号Ｖｃの電圧レベルは、異常電流発生時の電圧値に相当していれば、任意の電圧レベルに設定され得る。
すなわち、電圧信号Ｖｃが過電流相当値である場合、負荷回路１０（変流器５の一次巻線側）の電流値に対応した電圧信号Ｖａ（通常時の動作レベル）の許容値誤差をΔＶａとすれば、Ｖａ＋ΔＶａ以上で、且つ最高入力電圧以下であれば、電圧信号Ｖａに対して何％上乗せした電圧レベルであってもよい。
【００３９】
たとえば、電圧信号Ｖａ（動作レベル）が１０アンペアの電流値に相当し、許容値誤差ΔＶａが１０％であれば、診断時において増幅手段１１ｂに入力される電圧信号Ｖｃは、１．１Ｖａ［Ｖ］以上で、且つ最高入力電圧以下であればよいことになる。
【００４０】
また、演算記憶手段１１ｍは、保護パラメータに応じて、電圧発生手段１１ｅから特定レベルの電圧信号Ｖｃを発生させるとともに、アナログスイッチ１１ｇおよび１１ｆを開閉制御する。
【００４１】
たとえば、上述したように、変流器５からの電圧信号Ｖａ（電流入力）に関する保護であれば、アナログスイッチ１１ｇをＯＮさせて電圧信号Ｖｃを増幅手段１１ｂに入力する。
また、零相変流器６からの電圧信号Ｖｂ（漏電入力）に関する保護であれば、アナログスイッチ１１ｆをＯＮさせて、電圧信号Ｖｃを増幅および直流変換手段１１ｄに入力することになる。
【００４２】
異常電流に相当する模擬的な電圧信号Ｖｃは、増幅手段１１ｂ、または、増幅および直流変換手段１１ｄにより、演算記憶手段１１ｍに入力可能な所定電圧まで増幅され、さらに、演算記憶手段１１ｍ内のアナログデジタル変換手段によりデジタルデータに変換されて演算処理される。このときの演算処理は、通常機能に含まれる各保護に対する所定の演算式にしたがって行われる。
【００４３】
次に、演算記憶手段１１ｍは、電圧信号Ｖｃに基づく演算結果により異常電流状態が検出された後、コンタクタ３に対するトリップ動作に至るまでの時間を計測し、その計測結果が規定の誤差範囲内にあるかを判定する。もし、トリップ動作の計測時間が許容範囲内になければ、負荷回路保護手段１１が異常であることを判定し、その旨を警報表示手段１１ｊに表示して警報する。この動作特性診断時の電圧信号Ｖｃのレベルは、何種類に設定されてもよい。
【００４４】
なお、トリップに至るまでの計測時間の判定時において、演算記憶手段１１ｍの出力Ａにトリップ信号が生成されるまでの時間を計測する場合に、以下の２通りの方法がある。
【００４５】
すなわち、出力手段１１ｈのディレイ時間が存在することから、実際に外部回路で試験した場合と若干異なるので、出力手段１１ｈのディレイ時間を考慮し、先に演算した結果にディレイ時間を加算した時間を動作時間として表示する方法と、ディレイ時間を加算せずに動作時間と見なし、実際にはディレイ時間分だけ動作時間が異なることを取扱説明書等に記載する方法とがある。
【００４６】
また、負荷回路保護手段１１の動作特性診断中にコンタクタ３のＯＮ指令が生成された場合には、負荷４の制御が優先されるので、直ちに診断を中止して診断命令を保留状態にし、負荷４の制御が終了して再度コンタクタ３がＯＦＦになったときに診断を実行する。
【００４７】
図２のように構成された負荷回路保護手段１１は、定期的且つ自動的に動作特性を診断して警報表示するので、動作特性回路が劣化または故障して負荷４を保護できないような事態が発生する前に処置することができる。したがって、無保護状態を生じることがなく、負荷回路保護手段１１の信頼性を格段に高めることができる。
【００４８】
なお、上記実施の形態１では、動作特性の診断実行時間（一定周期）を任意に設定するようにしたが、外部からのキー操作指令等により動作特性の診断実行を行うようにしてもよい。
【００４９】
また、回路構成上、変流器５からの電圧信号Ｖａ（電流入力）、零相変流器６からの電圧信号Ｖｂ（漏電入力）に対する保護のみについて説明したが、他の入力信号に対しても同様に保護動作を診断することができる。
【００５０】
たとえば、入力信号として、零相電圧または主回路電圧を入力すれば、過電流（限時特性、瞬時特性、反限時特性、超反限時特性、プレアラーム等）、不足電流、過電圧、不足電圧、欠相、漏電、地絡過電流、地絡過電圧、方向地絡、瞬停等に対する保護動作特性の診断が可能となる。但し、方向地絡、欠相、瞬停等の保護診断については、入力レベルだけではなく波形のタイミングが必要となるので、入力信号の波形を電圧発生手段１１ｅから発生させることになる。
【００５１】
また、上記実施の形態１では、変流器５として、負荷回路１０の電流を検出して三相全波電圧変換するように構成されたものを用いたが、単に負荷回路１０の電流を検出するのみの変流器を用いてもよい。この場合、電圧信号Ｖａに対する増幅手段１１ｂとしては、零相変流器６の電圧信号Ｖｂの場合と同様に、増幅および直流変換手段が用いられることになる。
【００５２】
また、図２のように、電圧信号Ｖｂに対する増幅および直流変換手段１１ｄを演算記憶手段１１ｍの外部に構成したが、増幅および直流変換手段１１ｄを単に増幅手段として、直流変換手段を演算記憶手段１１ｍ内に構成してもよい。
この場合、演算記憶手段１１ｍは、電圧信号Ｖｂを交流信号で入力し、演算記憶手段１１ｍ内でＡ／Ｄ変換し、電圧信号Ｖｂをデジタル的に直流に変換することになる。
【００５３】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、母線１に接続された電力線と、電力線を介して給電される負荷４と、電力線に挿入されたコンタクタ３と、電力線から電流情報を検出する変流器５（電流検出手段）と、電流情報の異常検出時にコンタクタ３をトリップする負荷回路保護手段１１とを備え、負荷回路保護手段１１は、コンタクタ３の開閉状態を入力情報とする入力手段１１ｉと、電流情報の異常値に対応した電圧信号Ｖｃを発生する電圧発生手段１１ｅと、電圧信号Ｖｃを増幅する増幅手段１１ｂと、電圧信号Ｖｃを増幅手段１１ｂに入力するためのスイッチ手段１１ｇと、コンタクタ３を開閉制御するための出力手段１１ｈと、電流情報と入力情報と増幅手段を介した電圧信号とに基づいて電圧発生手段１１ｅおよび出力手段１１ｈを制御する演算記憶手段１１ｍとを有し、演算記憶手段１１ｍは、コンタクタ３の開放時に、スイッチ手段１１ｇをＯＮさせることにより、電圧信号Ｖｃを増幅手段１１ｂに入力して電圧信号を取り込み、コンタクタ３をトリップするまでの時間に基づいて保護機能を診断するようにしたので、負荷回路３０の停止中に自動的に保護特性の異常判定を行うことができる。
【００５４】
また、電流情報は、変流器５からの電流入力情報と、零相変流器６からの零相電流入力情報とを含み、電圧発生手段１１ｅは、電流入力情報および零相電流入力情報の各々に対応して互いに異なる電圧信号を発生するようにしたので、コンタクタ３の開放時に、変流器５からの電流入力情報と零相変流器６からの零相電流入力情報との各々に対応した電圧信号に基づいて、各電流入力情報に対応して保護機能を高精度に診断することができる。
【００５５】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、負荷回路開閉器２およびコンタクタ３を介して、母線１からの三相交流電力を負荷４に直接供給するように構成した非インバータ系を例にとって説明したが、負荷回路開閉器２の後段に可変周波数のインバータ（図示せず）を挿入したインバータ系の負荷回路１０に対しても適用することができる。
【００５６】
以下、負荷回路１０をインバータ系で構成した場合のこの発明の実施の形態２による負荷回路保護装置について説明する。
図３はこの発明の実施の形態２を示す機能ブロック図であり、負荷抵抗器１１ａ〜演算記憶手段１１ｍは前述と同様のものである。
図３内の負荷回路保護手段１１は、増幅および直流変換手段１１ｄの入力回路に挿入された不要波除去手段１１ｎを有する。
【００５７】
通常、負荷回路１０内のインバータ（図示せず）にはキャリア周波数の高調波成分が存在するので、この高調波成分を除去するために、零相変流器６からの電圧信号Ｖｂ（漏電入力）の入力側に不要波除去手段１１ｎが追加される。
不要波除去手段１１ｎは、電圧信号Ｖｂ（漏電入力）から運転周波数以外の高調波成分を除去して基本波成分のみを抽出し、増幅および直流変換手段１１ｄに入力する。なお、不要波除去手段１１ｎの具体例としては、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）等があげられる。
【００５８】
この場合、負荷回路保護手段１１の動作特性を診断するためには、不要波除去手段１１ｎのフィルタ機能をも診断する必要がある。
したがって、演算記憶手段１１ｍは、電圧発生手段１１ｅからの電圧信号Ｖｃとして、疑似的な異常交流電圧を発生させ、コンタクタ３のトリップ動作に至るまでの計測時間が正常か否かに基づいて、不要波除去手段１１ｎのフィルタ特性が健全か否かを診断する。
【００５９】
なお、上記実施の形態２では、増幅および直流変換手段１１ｄを演算記憶手段１１ｍの外部に構成したが、直流変換手段については演算記憶手段１１ｍ内に構成することができる。すなわち、演算記憶手段１１ｍは、増幅された電圧信号Ｖｂを交流で入力し、演算記憶手段１１ｍ内でＡ／Ｄ変換してデジタル的に直流に変換してもよい。
【００６０】
同様に、外部回路として不要波除去手段１１ｎを追加挿入したが、不要波除去手段１１ｎの機能を演算記憶手段１１ｍ内に構成することができる。すなわち、不要波除去手段１１ｎを用いずに、演算記憶手段１１ｍ内で電圧信号ＶｂをＡ／Ｄ変換してデジタル演算によるデジタルフィルタ処理を行うようにしてもよい。
【００６１】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、電力線は、インバータを含み、負荷回路保護手段１１は、電流情報の入力回路に挿入された不要波除去手段１１ｎを含み、保護機能診断用の電圧信号を、不要波除去手段の特性に対応した疑似的な交流電圧信号として、インバータを含む電力線の電流情報を、不要波除去手段１１ｎを介して入力し、コンタクタ３の開放時に、不要波除去手段１１ｎの特性に対応した疑似的な交流電圧信号に基づいて保護機能を診断することにより、インバータを含む電力線に対しても自動的に保護特性の異常判定を行うことができる。
【００６２】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１および実施の形態２では、変流器５からの電圧信号Ｖａ（電流入力部に相当）に対する動作特性診断、ならびに、零相変流器６からの電圧信号Ｖｂ（漏電入力部に相当）に対する動作特性診断を行う場合について説明したが、負荷回路保護手段１１内の入力手段１１ｉの動作特性診断を行うようにしてもよい。
【００６３】
以下、入力手段１１ｉの診断を可能にしたこの発明の実施の形態３について説明する。図４はこの発明の実施の形態３の要部を示す回路構成図であり、スイッチ８、入力手段１１ｉおよび演算記憶手段１１ｍは前述と同様のものである。また、図示しない構成は、たとえば図２に示した通り（電圧発生手段１１ｅ、アナログスイッチ１１ｆおよび１１ｇを除く）である。
図４において、外部の制御電源７ａは、電源トランス７（図１参照）の二次側から提供され、スイッチ８は、各入力端子が制御電源７ａの出力端子に接続された２つの外部接点８ａおよび８ｂから構成されている。
【００６４】
入力手段１１ｉの４つの入力端子は、制御電源７ａの出力端子およびグランド端子と、外部接点８ａおよび８ｂの各出力端子とに接続されている。
また、入力手段１１ｉの制御入力端子は、演算記憶手段１１ｍの出力ポート１に接続され、入力手段１１ｉの各出力端子は、それぞれ、演算記憶手段１１ｍの入力ポート１および入力ポート２に接続されている。
【００６５】
この場合、演算記憶手段１１ｍは、後述するように、入力手段１１ｉの動作診断時に入力手段１１ｉに制御信号を出力するための出力ポート１を有しており、また、入力ポート１および入力ポート２の信号状態に基づいて入力手段１１ｉの動作特性を診断する機能を有しているものとする。
【００６６】
図４内の入力手段１１ｉは、以下の構成要素１１ｉ１〜１１ｉ８を備えており、このうち、構成要素１１ｉ１〜１１ｉ４は外部接点８ａに関連し、構成要素１１ｉ５〜１１ｉ８は外部接点８ｂに関連している。構成要素１１ｉ１〜１１ｉ４および１１ｉ５〜１１ｉ８は、それぞれ同様の構成からなり、並列２系統回路を構成している。
【００６７】
入力手段１１ｉの入力端子側に設けられた一対のスイッチ手段１１ｉ１および１１ｉ５は、各一端が制御電源７ａの出力端子に接続され、各他端が外部接点８ａおよび８ｂの各出力端子に個別に接続されている。
【００６８】
スイッチ手段１１ｉ１および１１ｉ５は、外部接点８ａおよび８ｂの開放時すなわち入力部診断時において、制御入力端子を介した演算記憶手段１１ｍからの制御信号により閉成され、制御電源７ａを並列構成された各内部回路（後述する）に供給するようになっている。なお、スイッチ手段１１ｉ１および１１ｉ５の具体例としては、リレーまたはフォトＭＯＳリレー等があげられる。
【００６９】
ＣＲ時定数回路からなる入力フィルタ１１ｉ２および１１ｉ６は、各入力端子がスイッチ手段１１ｉ１および１１ｉ５の各他端すなわち各外部接点８ａおよび８ｂの出力端子に接続され、各他端がグランド端子に接続されている。
フォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７は、入力フィルタ１１ｉ２および１１ｉ６の各出力端子にカソードが接続され且つグランド端子にアノードが接続されたダイオードと、このダイオードに逆並列接続されたフォトダイオードと、このフォトダイオードに対向配置され且つ内部電源に接続されたフォトトランジスタとから構成されている。
【００７０】
フォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７は、入力信号を絶縁状態で伝達するための絶縁伝達手段を構成している。
ＣＲ時定数回路からなる平滑手段１１ｉ４および１１ｉ８は、各入力端子がフォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７の出力端子に接続され、フォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７の出力信号を平滑する。
入力フィルタ１１ｉ２および１１ｉ６は、フォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７に所定電流を供給するとともに、高調波ノイズ等の不要波を除去する。
【００７１】
次に、図４を参照しながら、この発明の実施の形態３による入力手段１１ｉの診断動作について説明する。
負荷４の通常動作において、たとえば、外部接点８ａがオン状態の場合には、フォトカプラ１１ｉ３の入力部に電流が流れるので、平滑手段１１ｉ４から出力信号が得られ、演算記憶手段１１ｍの入力ポート１は「Ｈ」状態になる。
【００７２】
一方、スイッチ８の外部接点８ａ（図４内の上段に示す）がオフ状態の場合、フォトカプラ１１ｉ３の入力部に電流が流れないので、平滑手段１１ｉ４の出力信号が得られず、演算記憶手段１１ｍの入力ポート１は「Ｌ」状態である。
【００７３】
ここで、演算記憶手段１１ｍの入力ポート１および入力ポート２の信号状態がともに「Ｌ」となって、負荷４の停止状態（外部接点８ａおよび８ｂのオフ時）を示すときに、前述のように、一定期間経過毎に入力手段１１ｉの診断動作を実行する場合について説明する。
【００７４】
まず、演算記憶手段１１ｍは、出力ポート１から入力手段１１ｉに対する制御信号を生成し、スイッチ手段１１ｉ１および１１ｉ５を１ｍｓ〜５０ｍｓ程度の短時間だけオンさせる。
【００７５】
続いて、入力手段１１ｉ内の平滑手段１１ｉ４から入力ポート１および入力ポート２に印加される「Ｈ」状態信号の有無を判断することにより、演算記憶手段１１ｍは、入力手段１１ｉの健全性を診断することができる。
もし、スイッチ手段１１ｉ１および１１ｉ５をＯＮさせたときに、入力ポート１および入力ポート２の信号状態が「Ｈ」にならない場合には、入力手段１１ｉの異常を判定して、前述と同様に警報表示を行う。
【００７６】
このとき、スイッチ手段１１ｉ１および１１ｉ５を短時間だけオンさせる理由は、入力手段１１ｉの診断中に外部接点８ａおよび８ｂがオンした場合に、このオン信号を入力するタイミングが遅れるので、遅れても影響の無い程度の時間であって且つ平滑手段１１ｉ４および１１ｉ８の応答時間以上の時間に設定する必要があるからである。
【００７７】
なお、上記実施の形態３では、入力手段１１ｉ内の絶縁伝達手段としてフォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７を用いたが、フォトカプラに限られるものではなく、他の絶縁アンプや絶縁トランス等を用いてもよい。
また、信号伝達において絶縁する必要なければ、フォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７等を用いなくてもよい。
【００７８】
また、上記実施の形態３では、入力手段１１ｉの全体機能を診断したが、フォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７の出力部以後のみの機能を診断してもよい。
図５はこの発明の実施の形態３の他の構成例、すなわち入力手段１１ｉ内の一部の機能のみを診断するようにした例を示す簡易的な回路構成図であり、１１ｉ１〜１１ｉ８は前述と同様のものである。
【００７９】
この場合、演算記憶手段１１ｍは、出力ポート１および出力ポート２と、入出力ポート１および入出力ポート２と、入力ポート１および入力ポート２とを有しており、入力ポート１および入力ポート２の信号状態のみならず、入出力ポート１および入出力ポート２の信号状態に基づいて入力手段１１ｉの動作特性を診断するようになっている。
図５において、平滑手段１１ｉ４および１１ｉ８の出力端子は、前述と同様に、それぞれ、入力ポート１および入力ポート２に接続されている。
【００８０】
また、入力手段１１ｉ内のスイッチ手段１１ｉ９および１１ｉ１０は、フォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７内の各フォトトランジスタの給電端子（コレクタ）側に挿入され、それぞれ、演算記憶手段１１ｍの出力ポート１および出力ポート２からの制御信号により開閉制御される。
フォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７の出力端子は、それぞれ、平滑手段１１ｉ４および１１ｉ８に接続されるとともに、演算記憶手段１１ｍの入出力ポート１および入出力ポート２に接続されている。
【００８１】
図５の構成によれば、入力手段１１ｉの全ての機能を診断することはできないが、フォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７の出力部以後の異常の有無を診断することができる。
【００８２】
この場合も、前述と同様に、負荷４の停止状態および一定期間経過の判断に基づいて診断が行われるが、まず、演算記憶手段１１ｍは、入出力ポート１および入出力ポート２を入力ポートとして機能させるとともに、出力ポート１および出力ポート２からの制御信号により各スイッチ手段１１ｉ９および１１ｉ１０をＯＮさせる。
【００８３】
このとき、入力ポート１および入力ポート２の信号状態が「Ｈ」になるか否かにより、フォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７ならびに平滑手段１１ｉ４および１１ｉ８の健全性が診断される。
また、入出力ポート１および入出力ポート２の信号状態が「Ｈ」になるか否かにより、フォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７の健全性が診断される。
【００８４】
さらに、出力ポート１および出力ポート２の出力信号を「Ｌ」として各スイッチ手段１１ｉ９および１１ｉ１０をＯＦＦさせるとともに、入出力ポート１および入出力ポート２を出力ポートに切り換えて各入出力ポート１および入出力ポート２の出力信号を「Ｈ」または「Ｌ」に切り換え、入力ポート１および入力ポート２の信号状態が「Ｈ」になるか否かにより、平滑手段１１ｉ４および１１ｉ８の健全性が診断される。
【００８５】
なお、この場合も、演算記憶手段１１ｍからの制御信号または出力信号の印加時間については、前述と同様の理由により短時間で行われる。
また、図４の回路構成と図５の回路構成とを組み合わせることにより、入力手段１１ｉの異常が判定された場合に、フォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７の入力部以前の異常であるか、フォトカプラ１１ｉ３および１１ｉ７の出力部以後の異常であるかを判別することができる。
【００８６】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、母線１に接続された電力線と、電力線を介して給電される負荷４と、電力線に挿入されたコンタクタ３と、電力線から電流情報を検出する変流器５（電流検出手段）と、電流情報の異常検出時にコンタクタ３をトリップする負荷回路保護手段１１とを備え、負荷回路保護手段１１は、コンタクタ３の開閉状態を入力情報とする入力手段１１ｉと、コンタクタ３を開閉制御するための出力手段と、電流情報および入力情報に基づいて出力手段を制御する演算記憶手段とを有し、入力手段１１ｉは、電源手段と入力手段の出力端子との間に挿入されたスイッチ手段１１ｉ１、１１ｉ５を含み、演算記憶手段は、コンタクタ３の開放時にスイッチ手段１１ｉ１、１１ｉ５を閉成し、入力手段１１ｉの出力端子の信号状態に基づいて入力手段１１ｉを診断するようにしたので、負荷回路３０の停止中に自動的に入力手段１１ｉの異常判定を行うことができる。
【００８７】
また、電源手段として電力線から取り出した制御電源７ａを用い、スイッチ手段１１ｉ１、１１ｉ５を制御電源７ａと入力手段１１ｉの入力端子との間に挿入し、診断時に制御電源７ａを入力手段内に供給するようにしたので、既存の電源手段を用いた簡単な構成により、自動的に入力手段１１ｉの異常判定を行うことができる。
【００８８】
また、電源手段として入力手段１１ｉの内部電源を用い、スイッチ手段１１ｉ９、１１ｉ１０を内部電源と入力手段１１ｉの出力端子との間に挿入し、診断時に内部電源を入力手段内に供給するようにしたので、既存の電源手段を用いた簡単な構成により、自動的に入力手段１１ｉの異常判定を行うことができる。
【００８９】
また、入力手段１１ｉは、入力手段の入力端子に接続（入力端子側に挿入）された入力フィルタ１１ｉ２，１１ｉ６と、入力フィルタの出力端子に接続されたフォトカプラ１１ｉ３、１１ｉ７と、フォトカプラの出力端子に接続（出力端子側に挿入）された平滑手段１１ｉ４、１１ｉ８とを含み、平滑手段の出力端子は、入力手段１１ｉの出力端子に接続され、スイッチ手段は、内部電源とフォトカプラとの間に挿入され、診断時に内部電源をフォトカプラに供給するようにしたので、既存の電源手段を用いた簡単な構成により、自動的に入力手段の異常判定を行うことができる。
【００９０】
また、演算記憶手段１１ｍに入出力ポートを設け、フォトカプラの出力端子を入出力ポートに接続したので、入力手段１１ｉ内のフォトカプラおよび平滑手段の個々の診断を可能にすることができる。
【００９１】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３では、入力手段１１ｉを診断する場合について説明したが、負荷回路保護手段１１内の出力手段１１ｈの動作特性を診断するようにしてもよい。
以下、出力手段１１ｈの診断を可能にしたこの発明の実施の形態４について説明する。
【００９２】
図６はこの発明の実施の形態４の要部を示す回路構成図であり、図において、コンタクタ３、負荷４、制御電源７ａ、スイッチ８、出力手段１１ｈ、入力手段１１ｉおよび演算記憶手段１１ｍは、前述と同様のものである。
この場合、演算記憶手段１１ｍは、後述するように、出力手段１１ｈの動作診断時に出力手段１１ｈにトリップ制御信号を出力する出力ポート１（出力Ａ）を有しており、また、入力ポート１の信号状態に基づいて出力手段１１ｈの動作特性を診断する機能を有しているものとする。
【００９３】
出力手段１１ｈは、演算記憶手段１１ｍの出力ポート１に接続されたリレードライバ１１ｈ１と、リレー用内部電源とリレードライバ１１ｈ１の出力端子との間に挿入されて励磁駆動される出力リレー１１ｈ２のコイルと、このコイルの励磁駆動により開閉制御される出力リレー１１ｈ２の接点とを備えている。
【００９４】
出力リレー１１ｈ２の接点は、コンタクタ３を開閉駆動するための励磁コイル３ａと、制御電源７ａとに直列接続され、励磁コイル３ａを励磁駆動するようになっている。
コンタクタ３と同時に開閉駆動される補助接点は、コンタクタ３の開閉状態を示すスイッチ８を構成しており、制御電源７ａに直列接続されている。
【００９５】
次に、図６に示したこの発明の実施の形態４による出力手段１１ｈの診断動作について説明する。
前述と同様の判断に基づいて出力手段１１ｈの動作特性診断を実行する場合、負荷４が停止中であることから、出力リレー１１ｈ２は消磁されており、コンタクタ３は開放されている。
【００９６】
したがって、演算記憶手段１１ｍは、まず、出力ポート１から投入制御信号を出力し、直後に、出力ポート１からトリップ制御信号を出力する。
これにより、もし出力手段１１ｈが健全であれば、まず、投入制御信号によりリレードライバ１１ｈ１を介して出力リレー１１ｈ２が励磁駆動され、続いて、トリップ制御信号により出力リレー１１ｈ２が消磁されることになる。
【００９７】
この結果、出力リレー１１ｈ２の接点が開閉動作し、コンタクタ３の励磁コイル３ａは励磁駆動され且つ直後に消磁される。
また、これと同時に、励磁コイル３ａの補助接点となるスイッチ８が開閉動作され、スイッチ８の開閉動作は、入力手段１１ｉを介して演算記憶手段１１ｍの入力ポート１に入力される。
【００９８】
これにより、演算記憶手段１１ｍは、入力ポート１の信号状態に基づいて、出力手段１１ｈの健全性を診断することができる。
このとき、スイッチ８の開閉動作と同時に、励磁コイル３ａの主接点すなわちコンタクタ３も瞬間だけ開閉動作して負荷４に影響を与える可能性がある。
【００９９】
したがって、負荷４に対してできるだけ影響を与えないように出力手段１１ｈの診断を行うためには、励磁コイル３ａを励磁駆動する時間をできるだけ短く抑制することが望ましい。
すなわち、演算記憶手段１１ｍが出力ポート１から制御信号を出力してから、トリップ制御信号を出力して入力ポート１から入力手段１１ｉの動作信号を入力するまでの時間は、たとえば数ｍｓ〜数１０ｍｓ程度の最短時間に設定される。これにより、コンタクタ３はほとんど動作せず、負荷４に対して影響を与えることはほとんどない。
【０１００】
なお、負荷４に対して一切影響を与えることができない場合には、励磁コイル３ａの補助接点となるスイッチ８として、主接点すなわちコンタクタ３よりも高速に動作するものを使用すればよい。
【０１０１】
また、出力リレー１１ｈ２の接点がスイッチ８の機能を兼用し、出力リレー１１ｈ２の接点の動作信号が入力手段１１ｉに直接入力されるようにすれば、負荷４に一切影響を与えずに診断することができる。
【０１０２】
図７はこの発明の実施の形態４の他の構成例、すなわち出力リレー１１ｈ２の接点がスイッチ８の機能を兼ねるようにした例を示す回路構成図である。
図７において、入力手段１１ｉの一対の入力端子は、出力リレー１１ｈ２の接点の両端に励磁されており、スイッチ８は省略されている。
【０１０３】
図７のように構成することにより、出力リレー１１ｈ２の接点の開閉動作と同時に、励磁コイル３ａが動作する前に、入力手段１１ｉに動作信号が入力されて演算記憶手段１１ｍの入力ポート１に印加される。
したがって、負荷４に一切影響を与えずに診断することができる。また、前述の構成と比べて、コンタクタ３の補助接点すなわちスイッチ８が不要になるので簡易に構成することができる。
【０１０４】
また、図７の構成例においては、出力リレー１１ｈ２の接点の両端を入力手段１１ｉの入力端子に接続したが、図８のように、コンタクタ３の励磁コイル３ａの両端を入力手段１１ｉの入力端子に接続してもよい。
図８の構成例の場合も、出力リレー１１ｈ２の接点の開閉動作に応じて、励磁コイル３ａの両端から動作信号が得されるので、スイッチ８を不要とすることができる。
【０１０５】
また、図７の構成例においては、励磁コイル３ａの動作時間およびコンタクタ３の動作時間の遅れを用いて、診断時における負荷４への影響を防止するようにしたが、診断時に励磁コイル３ａの両端を短絡することにより、負荷４への影響を確実に防止してもよい。
図９はこの発明の実施の形態４のさらに異なる構成例を示す回路構成図であり、診断時に励磁コイル３ａの両端を短絡するようにした例を示している。
【０１０６】
図９において、演算記憶手段１１ｍは、出力ポート１のみならず、診断時の制御信号出力用の出力ポート２を有する。また、出力手段１１ｈは、出力ポート２に接続されたリレードライバ１１ｈ６と、リレードライバ１１ｈ６により励磁駆動される出力リレー１１ｈ７のコイルおよび接点とを有する。
リレードライバ１１ｈ６および出力リレー１１ｈ７は、出力ポート１側に接続されたリレードライバ１１ｈ６および出力リレー１１ｈ７と同一構成からなっている。
【０１０７】
出力リレー１１ｈ７の接点は、コンタクタ３の励磁コイル３ａの両端間に並列接続されている。
また、制御電源７ａのグランド端子および励磁コイル３ａの出力端子は、入力手段１１ｉの入力端子に接続されている。
【０１０８】
図９の構成例の場合、出力手段１１ｈの診断時において、演算記憶手段１１ｍは、前述のように出力ポート１から制御信号を出力するとともに、出力ポート２からもＨレベルの制御信号を出力する。これにより、リレードライバ１１ｈ６が駆動されて、出力リレー１１ｈ７のコイルを励磁し、出力リレー１１ｈ７の接点をＯＮ（閉成）させる。
【０１０９】
したがって、励磁コイル３ａは短絡されて無効となり、診断中におけるコンタクタ３の投入動作は確実に防止される。
続いて、この状態で、出力ポート１から診断用の制御信号を出力して出力リレー１１ｈ２の接点をＯＮ（閉成）駆動する。
【０１１０】
これにより、もし出力手段１１ｈが健全であれば、出力リレー１１ｈ２の接点の動作信号は、入力手段１１ｉを介して演算記憶手段１１ｍの入力ポート１に入力される。したがって、演算記憶手段１１ｍは、制御信号出力時の入力ポート１の信号状態に基づいて、出力手段１１ｈを診断することができる。
【０１１１】
以上のように、この発明の実施の形態４によれば、母線１に接続された電力線と、電力線を介して給電される負荷４と、電力線に挿入されたコンタクタ３と、電力線から電流情報を検出する変流器５（電流検出手段）と、電流情報の異常検出時にコンタクタ３をトリップする負荷回路保護手段１１とを備え、負荷回路保護手段１１は、コンタクタ３の開閉状態を入力情報とする入力手段１１ｉと、コンタクタ３を開閉制御するための出力手段１１ｈと、電流情報および入力情報に基づいて出力手段１１ｈを制御する演算記憶手段１１ｍとを有し、演算記憶手段１１ｍは、コンタクタ３の開放時に、出力手段１１ｈに対して投入制御信号およびトリップ制御信号を出力し、入力手段１１ｉの出力端子の信号状態に基づいて出力手段１１ｈを診断するようにしたので、負荷回路の停止中に自動的に出力手段の異常判定を行うことができる。
【０１１２】
また、出力手段１１ｈは、投入制御信号により励磁され且つトリップ制御信号により消磁される出力リレー１１ｈ２と、出力リレーにより開閉される接点とを含み、コンタクタの励磁コイル３ａは、電源手段および接点に直列接続され、入力手段１１ｉは、励磁コイル３ａにより開閉されるスイッチ手段の状態を入力情報としたので、簡単な構成で自動的に出力手段の異常判定を行うことができる。
【０１１３】
また、出力手段１１ｈは、投入制御信号により励磁され且つトリップ制御信号により消磁される出力リレー１１ｈ２と、出力リレーにより開閉される接点とを含み、コンタクタの励磁コイル３ａは、電源手段および接点に直列接続され、入力手段１１ｉは、接点の状態を入力情報としたので、簡単な構成で自動的に出力手段の異常判定を行うことができる。
【０１１４】
また、出力手段１１ｈは、投入制御信号により励磁され且つトリップ制御信号により消磁される出力リレー１１ｈと、出力リレーにより開閉される接点とを含み、コンタクタの励磁コイル３ａは、電源手段および接点に直列接続され、入力手段１１ｉは、励磁コイル３ａの状態を入力情報としたので、簡単な構成で自動的に出力手段の異常判定を行うことができる。
【０１１５】
また、演算記憶手段１１ｍは、コンタクタ３の開放時に、Ｈレベルを保持する別の制御信号を出力し、出力手段は、投入制御信号により励磁され且つトリップ制御信号により消磁される第１の出力リレー１１ｈ２と、第１の出力リレーにより開閉される第１の接点と、別の制御信号により励磁される第２の出力リレー１１ｈ７と、第２の出力リレーにより開閉される第２の接点とを含み、コンタクタの励磁コイル３ａは、電源手段および第１の接点に直列接続され且つ第２の接点に並列接続され、入力手段１１ｉは、第２の接点に直列接続された第１の接点の状態を入力情報とする。すなわち、コンタクタの励磁コイル３ａに第２の出力リレー接点を並列接続し、コンタクタ３の開放時に、第２の出力リレーにＨレベルの制御信号を供給し、第２の出力リレー接点に直列接続された第１の出力リレー接点の状態を入力手段１１ｉの入力情報としたので、簡単な構成で自動的に出力手段の異常判定を行うことができる。
【０１１６】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態４では、入力手段１１ｉを介した動作信号に基づいて入力ポート１の信号状態を診断したが、入力手段１１ｉを介在させずに、出力手段１１ｈから出力されるアナログ信号に基づいて直接診断してもよい。
【０１１７】
たとえば、簡易的な構成例として、リレードライバ１１ｈ１の出力信号を演算記憶手段１１ｍの入力ポート１に直接入力して診断することもできる。この場合、出力手段１１ｈ内のリレードライバ１１ｈ１のみの健全性を診断することができる。
また、出力ポート１の出力信号を直接入力ポート１に入力しても、簡易的ではあるが、出力手段１１ｈに含まれる各ポートの回路診断を行うことができる。
【０１１８】
図１０および図１１は入力手段１１ｉを介在させずに簡易的に出力手段１１ｈを診断可能にしたこの発明の実施の形態５の要部を示す回路構成図であり、図１０はリレードライバ１１ｈ１の出力電流信号に基づいて診断する場合、図１１は出力リレー１１ｈ２の接点および励磁コイル３ａに流れる電流信号に基づいて診断する場合をそれぞれ示す。
【０１１９】
図１０において、演算記憶手段１１ｍは、アナログ入力１およびアナログ入力１を入力端子とするＡ／Ｄ変換器を備えている。
また、出力手段１１ｈは、リレードライバ１１ｈ１の出力端子側に挿入された電流計測用抵抗器１１ｈ３を有しており、電流計測用抵抗器１１ｈ３とリレードライバ１１ｈ１のコイルとの接続点は、演算記憶手段１１ｍのアナログ入力１に接続されている。
【０１２０】
また、図１１において、出力手段１１ｈは、出力リレー１１ｈ２の接点に直列接続された電流計測用抵抗器１１ｈ４と、電流計測用抵抗器１１ｈ４とコンタクタ３の励磁コイル３ａとの接続点に接続された絶縁手段１１ｈ５とを有しており、絶縁手段１１ｈ５の出力端子は、演算記憶手段１１ｍのアナログ入力１に接続されている。
なお、図１０および図１１の構成を組み合わせれば、出力リレー１１ｈ２に関する診断をさらに正確に行うこともできる。
【０１２１】
次に、図１０に示すこの発明の実施の形態５による診断動作について説明する。
まず、演算記憶手段１１ｍは、出力ポート１から診断用の制御信号を出力し、リレードライバ１１ｈ１を駆動する。これにより、出力リレー１１ｈ２が動作するが、このときのリレードライバ１１ｈ１のドライブ電流を監視することにより、出力手段１１ｈの異常状態を診断することができる。
【０１２２】
なお、リレードライバ１１ｈ１のドライブ電流の異常状態としては、以下の項目（１）〜（５）が考えられる。
（１）出力リレー１１ｈ２の接点の溶着による常時動通状態。
（２）出力リレー１１ｈ２の接点の機構故障による不動作（接点機構のロック）状態。
（３）出力リレー１１ｈ２のコイルの断線による不動作状態。
（４）出力リレー１１ｈ２のコイルのレアーショートによる不動作状態。
（５）出力リレー１１ｈ２の接点の摩耗による電気的寿命状態。
【０１２３】
次に、上記項目（１）〜（５）の診断方法について、個々に説明する。
まず、項目（１）の出力リレー１１ｈ２の接点常時動通状態においては、出力ポート１から診断信号が出力されていない状態においても、出力リレー１１ｈ２のコイル電流が流れる。したがって、リレードライバ１１ｈ１のドライブ電流の流れ方が異なることから、接点常時動通状態を診断することができる。
この場合、励磁コイル３ａが常時励磁となってコンタクタ３のＯＮ状態が保持されるので、前述の診断条件とは異なり、負荷４の駆動状態であっても一定期間毎に診断モードに入ることになる。
【０１２４】
また、項目（２）の出力リレー１１ｈ２の接点機構ロック状態においては、出力リレー１１ｈ２のコイルのインダクタンス成分Ｌが変化しなくなり、出力リレー１１ｈ２のコイル電流は、コイル抵抗Ｒで決定する一定の時定数Ｌ／Ｒにしたがって変化する。
一方、正常状態においては、出力リレー１１ｈ２の接点機構の動作により、出力リレー１１ｈ２のコイルのインダクタンス成分Ｌが変化することから、時定数Ｌ／Ｒも変化するので、コイル電流は接点機構ロック状態時のようには変化しない。
【０１２５】
したがって、異常時と正常時とのコイル電流の変化の差に基づいて、項目（２）による異常状態の有無を診断することができる。
この場合、正常状態における出力リレー１１ｈ２のコイル電流の波形を、演算記憶手段１１ｍ内のメモリにあらかじめ記憶させておく必要がある。
【０１２６】
また、項目（３）の出力リレー１１ｈ２のコイル断線状態は、コイル電流が流れないことから異常状態を診断することができる。
また、項目（４）のレアーショート状態は、出力リレー１１ｈ２のコイルのインダクタンス成分Ｌが低下し、時定数Ｌ／Ｒが変化することから診断することができる。
【０１２７】
以上の項目（１）〜（４）は、図１０の回路構成で診断することができる。
しかし、項目（５）の出力リレー１１ｈ２の接点摩耗状態は、図１１の回路構成を用いて診断される。
すなわち、図１１において、絶縁手段１１ｈ５は、出力リレー１１ｈ２の接点動作に関連して励磁コイル３ａに流れる電流信号を、電流計測用抵抗器１１ｈ４を介して直接検出し、これを動作信号として演算記憶手段１１ｍのアナログ入力１に印加する。
【０１２８】
もし、出力リレー１１ｈ２の接点が摩耗すると、接点のチャタリング時間が変化するので、初期のチャタリング時間との差に基づいて、接点摩耗状態を診断することができる。
この場合、初期のチャタリング時間の波形を、演算記憶手段１１ｍ内のメモリにあらかじめ記憶させておく必要がある。
【０１２９】
なお、上記実施の形態５では、リレードライバ１１ｈ１のドライバ電流に基づいて、もっぱら出力手段１１ｈ内の出力リレー１１ｈ２の異常診断を行う場合について説明したが、出力手段１１ｈ内のドライバ電流を用いた診断は、単に出力リレー１１ｈ２のみの異常診断に限定されることはない。
【０１３０】
たとえば、負荷回路保護手段１１の周辺回路を含む応用例として、広く世の中に使用されているコンタクタ３の診断、ならびに、母線１（図１参照）側の遮断器等（図示せず）の投入コイルおよびトリップコイルの診断にも適用することができる。
【０１３１】
以上のように、この発明の実施の形態５によれば、母線１に接続された電力線と、電力線を介して給電される負荷４と、電力線に挿入されたコンタクタ３と、電力線から電流情報を検出する変流器５（電流検出手段）と、電流情報の異常検出時にコンタクタ３をトリップする負荷回路保護手段１１とを備え、負荷回路保護手段１１は、コンタクタ３の開閉状態を入力情報とする入力手段１１ｉと、コンタクタ３を開閉制御するための出力手段１１ｈと、電流情報および入力情報に基づいて出力手段１１ｈを制御する演算記憶手段１１ｍとを有し、出力手段１１ｈは、コンタクタの励磁コイル３ａを駆動するための出力リレー１１ｈ２を含み、演算記憶手段１１ｍは、出力リレー１１ｈ２のドライブ電流を検出するアナログ入力端子を含み、ドライブ電流に基づいて出力手段１１ｈを診断するようにしたので、コンタクタ３の閉成時（負荷４の運転時）に、出力リレー１１ｈ２のドライブ電流に基づいて、簡単な構成で自動的に出力手段１１ｈの異常判定を行うことができる。
【０１３２】
また、アナログ入力端子を、出力リレー１１ｈ２のコイルの一端に接続したので、簡単な構成で自動的に出力手段１１ｈの異常判定を行うことができる。
また、アナログ入力端子を、絶縁手段１１ｈ５を介してコンタクタの励磁コイル３ａの一端に接続したので、簡単な構成で自動的に出力手段１１ｈの異常判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】この発明の実施の形態１を負荷回路系統とともに示すブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す機能ブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態２を示す機能ブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態３における入力手段の一例を示す回路図である。
【図５】この発明の実施の形態３における入力手段の他の構成例を示す回路図である。
【図６】この発明の実施の形態４における出力手段の一例を示す回路図である。
【図７】この発明の実施の形態４における出力手段の他の構成例を示す回路図である。
【図８】この発明の実施の形態４における出力手段の他の構成例を示す回路図である。
【図９】この発明の実施の形態４における出力手段の他の構成例を示す回路図である。
【図１０】この発明の実施例５における出力手段の一例を示す回路図である。
【図１１】この発明の実施例５における出力手段の他の構成例を示す回路図である。
【図１２】従来の負荷回路保護装置を負荷回路系統とともに示すブロック構成図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１  母線、３  コンタクタ、３ａ  励磁コイル、４  負荷、５  変流器、６  零相変流器、７  電源トランス、７ａ  制御電源、８  スイッチ、１０，２０，３０  負荷回路、１１  負荷回路保護手段、１１ｅ  電圧発生手段、１１ｈ  出力手段、１１ｈ２，１１ｈ７  出力リレー、１１ｈ５  絶縁手段、１１ｉ  入力手段、１１ｉ１，１１ｉ５，１１ｉ９，１１ｉ１０  スイッチ手段、１１ｉ２，１１ｉ６  入力フィルタ、１１ｉ３，１１ｉ７  フォトカプラ、１１ｍ  演算記憶手段、１１ｎ  不要波除去手段、Ｖａ  電圧信号（電流入力情報）、Ｖｂ  電圧信号（零相電流入力情報）、Ｖｃ  電圧信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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