(57)【要約】【課題】  プラグやコンセントが炭化する前に検出することができ、また負荷がインバータであっても誤検知することがないトラッキング検出方法を提供する。【解決手段】  電路電流波形を検出する変流器１と、検出した電流波形を周波数分解するＦＦＴ６と、電流情報を記憶するレジスタ回路９と、ＦＦＴ６の周波数分解結果を基にトラッキング放電発生を判断する演算回路８とを有し、レジスタ回路９は、トラッキング放電等の異常が無く負荷電流が流れている第１の状態の電路電流波形と、トラッキング放電が発生している第２の状態の電路電流波形の情報とを基に求めた両者を識別する識別関数を記憶し、演算回路８は、モニタしている電路電流波形が前記第１の状態にあるか、第２の状態にあるか記憶してる識別関数を用いて判断し、トラッキング放電の発生を検出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラッキング放電等の異常が無く負荷電流が流れている第１の状態の電路電流波形と、トラッキング放電が発生している第２の状態の電路電流波形とから成る電流波形情報を基に、前記第１の状態であるか第２の状態であるか識別を可能とする識別関数を求め、
モニタしている電路電流波形が前記第１の状態にあるか、第２の状態にあるか求めた識別関数により判定し、トラッキング放電の発生を検出することを特徴とするトラッキング検出方法。
【請求項２】
識別関数は、多数の電流波形情報を周波数分解すると共に、負荷に供給されている電源周波数を下回る周波数から数十ｋＨｚに至る範囲を複数のエリアに分割し、個々のエリア毎のピーク値を求め、周波数エリア情報と前記ピーク値情報を基に求めた線形識別関数である請求項１記載のトラッキング検出方法。
【請求項３】
電路電流波形を検出する電流検出手段と、検出した電流波形を周波数分解する周波数分解手段と、電流情報等を記憶する記憶手段と、前記周波数分解手段の分解結果を基にトラッキング放電発生を判断する判断手段とを有し、
前記記憶手段は、トラッキング放電等の異常が無く負荷電流が流れている第１の状態の電路電流波形と、トラッキング放電が発生している第２の状態の電路電流波形の情報とを基に求めた両者を識別する識別関数を記憶し、
前記判断手段は、モニタしている電路電流波形が前記第１の状態にあるか、第２の状態にあるか前記識別関数を用いて判断してトラッキング放電の発生を検出することを特徴とするトラッキング検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にコンセントに接続したプラグに生ずるトラッキング放電を検出するトラッキング検出方法及び検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンセントに接続したプラグの両刃間に発生する初期のトラッキング放電は、負荷電流に比べて小さいため、負荷電流が流れている状態で検出するのは難しい。しかし、放置し続けると短絡状態を引き起こして火災の原因になるため、早期に検出する方法が提案されている。例えば本出願人等は、特許文献１において放電電流の電荷量、発生頻度、周波数別レベルを求め、これらに閾値を設けてトラッキングの発生を判断することで、放電電流が数十アンペアを超える前にトラッキングの発生を検知する技術を提案した。
【特許文献１】特開２００４−２７９２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記特許文献１のトラッキング放電検出装置は、プラグ表面の炭化が進み、両刃間の放電電流が頻繁に流れる状態にならなければ検出できず、火災を未然に防ぐという点で課題が残っていた。また、負荷がインバータを備えている場合、放電電流と類似する電流波形が発生するために誤検知することがあった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、プラグやコンセントが炭化する前にトラッキング放電を検出することができ、また負荷がインバータであっても誤検知することがないトラッキング検出方法及び検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決する為に、請求項１に係るトラッキング検出方法は、トラッキング放電等の異常が無く負荷電流が流れている第１の状態の電路電流波形と、トラッキング放電が発生している第２の状態の電路電流波形とから成る電流波形情報を基に、前記第１の状態であるか第２の状態であるか識別を可能とする識別関数を求め、モニタしている電路電流波形が前記第１の状態にあるか、第２の状態にあるか求めた識別関数により判定し、トラッキング放電の発生を検出することを特徴とする。
この発明により、実際の電流情報を基に求めた識別関数を用いて判断するので、負荷電流が流れていてもトラッキング放電を良好に検出することができるし、プラグやコンセントが炭化する前に発生する比較的微小な放電を検知することも可能となる。更に、インバータ電流を誤検知することも無くなる。
尚、ここで言うトラッキング放電とは、トラッキング生成による短絡電流は勿論のこと、トラッキング生成前に結露により発生する湿潤短絡電流も含むものである。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、識別関数は、多数の電流波形情報を周波数分解すると共に、負荷に供給されている電源周波数を下回る周波数から数十ｋＨｚに至る範囲を複数のエリアに分割し、個々のエリア毎のピーク値を求め、周波数エリア情報と前記ピーク値情報を基に求めた線形識別関数であることを特徴とする。
この発明により、プラグやコンセントが炭化する前に発生するプラグ両刃間の放電を確実に検出することができる。
【０００６】
請求項３の発明に係るトラッキング検出装置は、電路電流波形を検出する電流検出手段と、検出した電流波形を周波数分解する周波数分解手段と、電流情報等を記憶する記憶手段と、前記周波数分解手段の分解結果を基にトラッキング放電発生を判断する判断手段とを有し、前記記憶手段は、トラッキング放電等の異常が無く負荷電流が流れている第１の状態の電路電流波形と、トラッキング放電が発生している第２の状態の電路電流波形の情報とを基に求めた両者を識別する識別関数を記憶し、前記判断手段は、モニタしている電路電流波形が前記第１の状態にあるか、第２の状態にあるか前記識別関数を用いて判断してトラッキング放電の発生を検出することを特徴とする。
この発明により、実際の電流情報を基に求めた識別関数を用いて判断するので、負荷電流が流れていてもトラッキング放電を良好に検出することができるし、プラグやコンセントが炭化する前に発生する比較的微小な放電を検知することも可能となる。更に、インバータ電流を誤検知することも無くなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、負荷電流が流れていてもトラッキング放電を良好に検出することができるし、プラグやコンセントが炭化する前に発生する比較的微小な放電を検知することも可能となる。更に、インバータ電流を誤検知することも無くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るトラッキング検出装置の一例を示す回路ブロック図をし、トラッキング放電を検知したら電路を遮断する遮断装置に組み込んだ構成を示している。図において、１は電路２の電流を検出する電流検出手段としての変流器、３はトラッキング放電検出部、４は電路を電源から遮断するための遮断手段である。
【０００９】
トラッキング放電検出部３は、検出した電路電流波形を周波数分析する周波数分析手段としての高速フーリエ変換回路（以下、ＦＦＴとする）６、フーリエ変換したデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路７、所定の演算を実施してトラッキング放電を判断する判断手段としての演算回路８、判断要素や演算結果を保存する記憶手段としてのレジスタ回路９、遮断手段４の動作信号となる演算結果を出力する判定出力回路１０が備えられている。
【００１０】
このように構成されたトラッキング検出装置は次のように動作する。先ず、検出動作に先立ち別途トラッキング放電発生を判断するための線形識別関数を求める。これは、トラッキング放電等の異常電流が無く負荷電流のみが流れている第１の状態の電路電流波形と、湿潤短絡電流、或いはトラッキング放電電流が発生して負荷電流と共に流れている第２の状態の電路電流波形のデータとを収集し、データベースを作成しレジスタ回路９に記憶する。このデータのうち第２の状態の電路電流波形は、人工的にトラッキング放電を発生させて収集される。
このデータ収集は、ＦＦＴ６による高調波分析波形において、電路電流の周波数帯を１１Ｈｚ〜２２ｋＨｚを１１のエリアに分割して得た周波数エリア別のピーク値を求めて記憶される。
【００１１】
図２は周波数帯別に分割した電流特性の一例を示し、トラッキング発生時の電流波形情報を示している。図２において、（ａ）は検出したオリジナル電流波形、（ｂ）は１１〜２２ｋＨｚの第１１エリア、（ｃ）は５．５〜１１ｋＨｚの第１０エリア、（ｄ）は２．８〜５．５ｋＨｚの第９エリア、（ｅ）は１．４〜２．８ｋＨｚの第８エリア、（ｆ）は６９０〜１４００Ｈｚの第７エリア、（ｇ）は３４０〜６９０Ｈｚの第６エリア、（ｈ）は１７０〜３４０Ｈｚの第５エリア、（ｉ）は８６〜１７０Ｈｚの４エリア、（ｊ）は４３〜８６Ｈｚの第３エリア、（ｋ）は２１〜４３Ｈｚの第２エリア、（ｌ）は１１〜２１Ｈｚの第１エリアを夫々示している。
このようなエリア毎の発生データに合わせて、各エリア毎のピーク値データがレジスタ回路９に記憶される。
【００１２】
図３はこの収集データをグラフ化した図を示し、横軸が対数表示された周波数軸、縦軸が電流軸である。図３（ａ）は上記トラッキング放電発生時のデータ、図３（ｂ）はトラッキング放電はなく、負荷電流のみのデータを示している。尚、この図３から第６エリアと第７エリアの間がトラッキング放電有無の１つの境界であること見ることができる。
【００１３】
次に、このように収集されたデータを基に、線形識別関数が求められる。図４は、一般的な線形識別関数の説明図を示し、この図を基に原理を説明する。尚、この図４は、上記図３に示すように、横軸が周波数、縦軸が電流値とする。
上記１１分割した各周波数エリアに所定の閾値を超えたデータがあると、図３或いは図４に示すようにプロットされる。このプロットを繰り返すことで、図４に示すような２次元情報が得られ、やがてトラッキング放電無しのプロットと有りのプロットの集団を分離する境界が見えてくる。
【００１４】
この境界を判定する関数が線形識別関数であり、図示するｇ（ｘ）＝０の線が分離境界線として求められる。この線の何れの側（図示するＸ１の領域がトラッキング放電の無い領域、Ｘ２の領域がトラッキング放電有りの領域）に発生した電流データが多いかで、トラッキング放電の有無を判断することが可能となる。ｇ（ｘ）が負の場合Ｘ１の領域にあるあることを示し、正の場合Ｘ２の領域にあり、この正負データを時系列で識別して判定が実施される。尚、ｘは、周波数エリア毎のピーク値データであり、ｇ（ｘ）の正負でＸ１或いはＸ２の何れであるか判定される。
【００１５】
具体的に、求めた分離境界線（ｇ（ｘ）＝０の線）は、第１〜第６のエリアと第７〜第１１のエリアの間を中心とした右肩下がりで形成される。そして、トラッキング放電が発生すると、この分離境界線より右上部に多くデータが発生することになり、トラッキング放電を判定できる。
【００１６】
このように、単純に電路電流波形の高周波成分からトラッキング放電を判断することをせずに、周波数エリア毎のピーク値を基に線形識別関数を見つけ、この関数により判断するので、検出した電流波形がどのような波形であっても、求めた分離境界のいずれの側に位置するか判断することでトラッキング放電の有無を判断できる。従って、負荷電流が流れていてもトラッキング放電を良好に検出することができるし、プラグやコンセントが炭化する前に発生する比較的微小な放電を検知することも可能となる。更に、インバータ電流を誤検知することも無くなる。
また、多数のデータに基づく判断であっても、関数により判断するので判断速度が遅くなることがない。
【００１７】
尚、上記実施形態では、１１Ｈｚ〜２２ｋＨｚの周波数帯の電流を１１エリアに分割して、判断要素を作成しているが、入手するデータの周波数帯や分割するエリア数は、この周波数に限定するものではなく、増加或いは削減しても良い。例えば演算する周波数範囲を小さくして電源周波数（例えば６０Ｈｚ）付近から１０ｋＨｚ程度までの電流値を判断要素としても良いし、分割数も５〜１０エリア程度に分割数を削減しても良い。
また、レジスタ回路９は、電流波形のデータベースとして使用しているが、線形識別関数のみ記憶させて、その関数を基にモニターしている電路電流波形を演算して判定するよう構成しても良い。この場合も良好にトラッキング放電を判定できるし、レジスタ回路の容量を小さくできる。
更に、検出した周波数エリア別のデータ分布から、トラッキング劣化状況を段階的に判断することも可能であり、突然遮断操作せずに段階毎に報知するよう構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るトラッキング検出装置の実施形態の一例を示す回路ブロック図である。
【図２】電路電流の高調波分析結果を示し、（ａ）はオリジナル波形、（ｂ）〜（ｌ）は１１Ｈｚ〜２２ｋＨｚを１１分割した場合の夫々の周波数帯成分を示している。
【図３】図２のデータを横軸周波数エリア列、縦軸信号レベルとして表した図で、（ａ）はトラッキング放電発生時、（ｂ）はトラッキング放電が無く負荷電流のみの状態を示している。
【図４】線形識別関数の説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１・・変流器（電流検出手段）、２・・電路、６・・高速フーリエ変換回路（周波数分解手段）、８・・演算回路（判断手段）、９・・レジスタ回路（記憶手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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