(57)【要約】【課題】正側入力と負側入力とでは漏電入力波高値に対応したパルス信号数の線形性に誤差があり、漏電入力波形の正負により検出感度に誤差が生じてしまう課題があった。【解決手段】漏電入力波形を正転入力回路１１では同相で、反転入力回路１２では逆相で出力し、スイッチ１３を介して積分回路１４，１５が同相、逆相の漏電入力波形を入力し、積分回路１４，１５において交互に充放電するとともに充電しない期間に放電し、放電しない期間に充電する。ＶＦ変換回路１６では、積分回路１４，１５の出力信号波形の大きさが所定のレベルに達したときに該当する積分回路をリセットするとともに切換回路１７を通じてスイッチ１３を切換え、漏電入力波形に応じた周波数のパルス信号を出力し、演算回路１８では、零相変流器４からの漏電入力波形幅とＶＦ変換回路１６から出力されたパルス信号の積算値との両者の判定結果から遮断動作を行う。【選択図】        図１
2004220860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電路に発生した地絡を零相変流器により検出し、前記交流電路を遮断する漏電検出装置において、
前記交流電路に設けられた前記零相変流器の出力を正負反転して出力する反転入力回路と、
前記零相変流器の出力または前記反転入力回路の出力を切換信号に応じて交互に切換える切換回路と、
前記切換回路の一方から出力される前記零相変流器の出力を積分する第１の積分回路と、
前記切換回路の他方から出力される前記反転入力回路の出力を積分する第２の積分回路と、
前記第１の積分回路の出力信号の波形の大きさが第１のレベルに、前記第２の積分回路の出力信号の波形の大きさが第２のレベルに達したとき該当する積分回路をリセットするとともに前記切換回路に切換信号を出力し、前記零相変流器から出力された漏電入力波形に応じた周波数のパルス信号を出力する変換回路と、前記零相変流器から出力された漏電入力波形の波形幅と前記変換回路から出力されたパルス信号の積算値に応じた漏電入力波形の平均値とが所定の条件を満たしたとき、前記交流電路を遮断するためのトリップ信号を発生する演算回路とを備えたことを特徴とする漏電検出装置。
【請求項２】
第１の積分回路は、零相変流器の出力の正側出力と負側出力をそれぞれ積分して出力し、
第２の積分回路は、前記零相変流器の出力の正側出力と負側出力を反転入力回路により正負反転された出力をそれぞれ積分して出力し、
変換回路は、前記第１または第２の積分回路の出力信号の正側の波形の大きさが第１のレベルに、負側の波形の大きさが第２のレベルにそれぞれ達するごとにリセットするとともに切換回路に切換信号を出力し、前記零相変流器から出力された漏電入力波形の正側と負側の各出力波形に応じた周波数のパルス信号を出力し、
演算回路は、前記零相変流器から出力された正側の漏電入力波形のレベルが第３のレベル以上の期間が所定期間以上あるとともに、前記変換回路から出力された正側の出力波形に応じたパルス信号の積算値が規定値以上あり、かつ前記零相変流器から出力された負側の漏電入力波形のレベルが第４のレベル以下の期間が所定期間以上あるとともに、前記変換回路から出力された負側の出力波形に応じたパルス信号の積算値が規定値以上あるとき、前記交流電路を遮断するためのトリップ信号を発生することを特徴とする請求項１記載の漏電検出装置。
【請求項３】
演算回路が、変換回路から出力されたパルス信号を積算する期間は、零相変流器から出力された漏電入力波形の立上りからその漏電入力波形のレベルが所定のレベル以上の所定期間を含むことを特徴とする請求項１記載の漏電検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、漏電を検出する漏電検出装置に関し、特にノイズなどによる誤動作を防止し、かつ高い精度で漏電を検出し、消費電流の削減を図った漏電検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の漏電検出装置としては、半波整流回路、反転半波整流回路、および２組の積分回路を用いたものがある。
例えば、半波整流回路の出力を入力する積分回路と、反転半波整流回路の出力を入力する積分回路とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、零相変流器の正側および負側の波形毎に所定の大きさを超える場合に出力する正側および負側レベル判定器と、それらレベル判定器の出力信号が所定の時間幅以上であるか正側および負側信号判別器で判別し、パルス信号を出力する正側および負側パルス発生器と、コンデンサとそのコンデンサの放電抵抗とを有し、正側および負側のパルス信号の積算してコンデンサの電圧が設定値に達したときに出力信号を出力する正側および負側パルスカウンタとを備えたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、零相変流器の正側および負側の波形毎に所定の大きさを超える場合に出力する正側および負側レベル判定器と、それらレベル判定器の出力信号が所定の時間幅以上であるか判別する正側および負側信号幅判別器と、それら正側および負側信号幅判別器の各々の出力信号が一回あるいは複数回出力されたとき出力信号を出力するパルスカウント判別器とを備えたものがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１６３０４２号公報（第１頁、第１図）
【特許文献２】
特開平３−２２６２２５号公報（第１頁、第１図）
【特許文献３】
特開平４−２００２２９号公報（第１頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の漏電検出装置は以上のように構成されているので、積分回路においては、正側入力に対しては充電側積分、負側入力に対しては放電側積分となっているため、正側入力における漏電入力波形に対応したパルス信号数の線形性と、負側入力における漏電入力波形に対応したパルス信号数の線形性とに誤差があり、漏電入力波形の正負により検出感度に誤差が生じてしまう課題があった。
また、積分回路においては、漏電入力波形の波高値が大きくなるにつれて充電時間が短くなるものの放電時間は一定であるため、その漏電入力波形に応じた周波数のパルスは、漏電入力波形の波高値が大きくなるにつれてパルス間隔における放電時間の占める割合が増え、誤差が大きくなってしまう。したがって、漏電入力波形の波高値に応じたパルス信号数の線形性が悪く、その線形性の改善のために放電電流を増やす必要があり、消費電流が増加してしまう課題があった。
さらに、本来の漏電入力波形ではない、例えば電動機の突入電流や位相制御形電源などの負荷変動による異常波形を漏電入力波形として検出して不要な動作をすることがあり、特に高速タイプブレーカにおける一波形検出によるものにおいては検出精度の低下が顕著になり、またインバータノイズにより不要な動作が発生するという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、正側入力および負側入力における漏電入力波形に対応したパルス信号数の線形性を改善し、検出精度を向上できる漏電検出装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る漏電検出装置は、交流電路に設けられた零相変流器の出力を正負反転して出力する反転入力回路と、零相変流器の出力または反転入力回路の出力を切換信号に応じて交互に切換える切換回路と、切換回路の一方から出力される零相変流器の出力を積分する第１の積分回路と、切換回路の他方から出力される反転入力回路の出力を積分する第２の積分回路と、第１の積分回路の出力信号の波形の大きさが第１のレベルに、第２の積分回路の出力信号の波形の大きさが第２のレベルに達したとき該当する積分回路をリセットするとともに切換回路に切換信号を出力し、零相変流器から出力された漏電入力波形に応じた周波数のパルス信号を出力する変換回路と、零相変流器から出力された漏電入力波形の波形幅と変換回路から出力されたパルス信号の積算値に応じた漏電入力波形の平均値とが所定の条件を満たしたとき、交流電路を遮断するためのトリップ信号を発生する演算回路とを備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態について説明する。
実施の形態１．
図１はこの実施の形態１による漏電検出装置の構成を示すブロック図である。この漏電検出装置は、交流電路１に設けられた零相変流器４の出力を入力し、同位相にて出力する正転入力回路１１と、零相変流器４の出力を入力し、逆位相にて反転出力する反転入力回路１２と、正転入力回路１１および反転入力回路１２の出力を交互に切換えるスイッチ（切換回路）１３と、基準電源回路２０で発生した基準電圧Ｖｒｅｆ１をもとに、スイッチ１３の一方から出力される正転入力回路１１の出力から正側と負側の出力を生成し、その正側出力と負側出力をＣＲの時定数によりそれぞれ積分し出力する積分回路（第１の積分回路）１４と、基準電源回路２０で発生した基準電圧Ｖｒｅｆ１をもとに、スイッチ１３の他方から出力される反転入力回路１２の出力から正側と負側の出力を生成し、その正側出力と負側出力をＣＲの時定数によりそれぞれ積分し出力する積分回路（第２の積分回路）１５と、積分回路１４，１５の出力信号の波形の大きさが正側については＋Ｖｒｅｆ２、負側については−Ｖｒｅｆ２の所定のレベルに達したときに積分回路１４，１５のうちの該当する積分回路をリセットするとともに切換信号を出力し、零相変流器４から出力された漏電入力波形に応じた周波数のパルス信号を出力するＶＦ（Ｖｏｌｔａｇｅ  ｔｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）変換回路（変換回路）１６と、ＶＦ変換回路１６から出力された切換信号に応じてスイッチ１３を交互に切換える切換回路１７と、零相変流器４からの漏電入力波形のレベルが所定の判定レベルＶｔｈ３以上の期間が一定時間幅Ｔｄ以上あるか判定するとともに、ＶＦ変換回路１６から出力されたパルス信号の積算値が規定値ΣＳ以上あるか判定し、それら経過時間と積算値とが所定の条件を満たしたとき、トリップ信号を発生する演算回路１８を備えている。
より具体的には、演算回路１８では、正側の漏電入力波形の判定レベルＶｔｈ３以上の期間が一定時間幅Ｔｄ以上あるとともに、漏電入力波形の立上りからその一定時間幅Ｔｄの終点までＶＦ変換回路１６から出力されたパルス信号を計数して、漏電入力波形の平均値（面積）を積算し、その積算値が規定値ΣＳ以上であること、さらに、負側の漏電入力波形の判定レベル−Ｖｔｈ３以下の期間が一定時間幅Ｔｄ以上あるとともに、漏電入力波形の立下りからその一定時間幅Ｔｄの終点までＶＦ変換回路１６から出力されたパルス信号を計数して、漏電入力波形の平均値（面積）を積算し、その積算値が規定値ΣＳ以上であることをそれぞれ判定するものである。
また、この漏電検出装置は、演算回路１８から出力された信号によりサイリスタなどのスイッチング素子６を作動させ、電磁装置５を介して遮断機３を引き外し、負荷２への交流電路１を遮断する出力回路１９と、ＶＦ変換回路１６と演算回路１８へ基準周波数のパルス信号をクロック信号として与える発振回路２１とを備えている。
【００１０】
次に、この漏電検出装置の動作について図２から図４、図６から図９に示すタイミングチャート、および図５に示す特性図を参照しながら説明する。
図２（ａ）は通常の漏電入力波形と、通常の漏電入力波形に対するシングル型積分回路（積分回路を１個だけ用いたもの）の出力である積分波形と、ＶＦ変換回路から出力されるパルス信号を示すタイミングチャート、図２（ｂ）は異常時の入力波形と、異常時の入力波形に対するシングル型積分回路の積分波形と、ＶＦ変換回路から出力されるパルス信号を示すタイミングチャート、図２（ｃ）は通常の漏電入力波形と、通常の漏電入力波形に対するツイン型積分回路（積分回路を２個用いたもの）の出力である積分波形と、ＶＦ変換回路から出力されるパルス信号を示すタイミングチャートである。
図３（ａ）は正側の漏電入力波形に対しては充電側積分のみ行う場合を示すタイミングチャート、図３（ｂ）は負側の漏電入力波形に対しては放電側積分のみ行う場合を示すタイミングチャートである。図４（ａ）は正側の漏電入力波形に対して充放電積分を行う場合を示すタイミングチャート、図４（ｂ）は負側の漏電入力波形に対して充放電側積分を行う場合を示すタイミングチャートである。図５は充電側積分のみおよび放電側積分のみを行う場合と充放電側積分を行う場合との漏電入力波高値に対応したパルス数特性を示す特性図である。
図６は充放電側積分を行う場合の通常の漏電入力波形に対する各部の信号波形、図７は充放電側積分を行う場合の本来の漏電入力波形ではない異常時の入力波形に対する各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
また、図８は充放電側積分を行う場合の最小検出感度付近の漏電入力波形に対する各部の信号波形、図９は正側の漏電入力波形に対して充電側積分のみおよび負側の漏電入力波形に対して放電側積分のみを行う場合の最小検出感度付近の漏電入力波形に対する各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
【００１１】
先ず、通常の漏電入力波形と異常時の漏電入力波形に対するシングル型積分回路の動作について図２（ａ）、（ｂ）に示すタイミングチャートを参照して説明する。
通常の漏電入力波形については、図２（ａ）に示すように積分回路の出力波形（ロ）は、その積分回路のＣＲの時定数に応じて上昇し、通常の漏電入力波形（イ）の波高値に応じて充電波形の勾配が急峻になり、この充電波形のレベルが＋Ｖｒｅｆ２に達すると、積分回路はＶＦ変換回路によりリセットされる。これに伴いＶＦ変換回路からはパルス信号が出力されるが、通常の漏電入力波形の場合、図２（ａ）（イ）に示すように立上りが遅れることなく、徐々に上昇する波形であるため、充電波形の勾配も積分回路がリセットされるたびに大きくなり、ＶＦ変換回路から出力されるパルス信号の間隔は小さくなっていく。
また、図２（ｂ）に示す異常時の入力波形（ニ）については、立上りが遅れ、急峻に上昇する波形であるため、積分回路の出力波形（ホ）では充電波形の立上りが遅れ、この結果、ＶＦ変換回路から出力されるパルス信号の数も少ない。
従って、このＶＦ変換回路から出力されるパルス信号をある期間、計数することで、前記期間の図２（ａ）、（ｂ）に示す漏電入力（イ）、異常時の入力（ニ）の波形面積の平均値を算出することができる。
次に、通常の漏電入力波形に対するシングル型積分回路とツイン型積分回路の動作について図２（ａ）、（ｃ）に示すタイミングチャートを参照して説明する。
通常の漏電入力波形については、図２（ａ）に示すようにシングル型積分回路の出力波形（ロ）は、その積分回路のＣＲの時定数に応じて上昇し、通常の漏電入力波形（イ）の波高値に応じて充電波形の勾配が急峻になり、これに伴いＶＦ変換回路から出力されるパルス信号（ハ）の間隔が狭くなっていく。但し、放電時間は一定であるため、漏電入力波形の波高値が大きくなるにつれてパルス間隔における放電時間の占める割合が増え、誤差が大きくなってしまう。したがって、漏電入力波形の波高値に応じた漏電入力波形に対応したパルス信号数の線形性が悪くなってしまう。
そこで、この実施の形態１では、積分回路１４，１５のように積分回路を２個用い、ツイン型積分回路を構成し、図２（ｃ）に示すように１個目の積分回路の充電が完了したところで２個目の積分回路に切換えることで放電時間を考慮することなく、パルス間隔における放電時間の占める割合を改善し、漏電入力波形の波高値に応じた漏電入力波形に対応したパルス信号数の線形性が改善されるとともに、線形性の改善のために要してきた過剰な放電電流を削減できる。
【００１２】
さらに、ツイン型積分回路で正側の漏電入力波形に対しては充電側積分のみ行い、負側の漏電入力波形に対しては放電側積分のみ行う場合と、正側および負側の漏電入力波形に関わらず充放電積分を行う場合との動作について図３および図４に示すタイミングチャートを参照して説明する。
図３（ａ）は正側の漏電入力波形に対して、２個の積分回路で交互に充電側積分のみ行い、その充電側積分波形のレベルが＋Ｖｒｅｆ２に達するごとにパルス信号を出力する場合を示し、図３（ｂ）は負側の漏電入力波形に対して、２個の積分回路で交互に放電側積分のみ行い、その放電側積分波形のレベルが−Ｖｒｅｆ２に達するごとにパルス信号を出力する場合を示したものである。したがって、２個の積分回路においては、正側入力に対しては充電側積分、負側入力に対しては放電側積分となっているため、正側入力における漏電入力波形に対応したパルス信号数の線形性と、負側入力における漏電入力波形に対応したパルス信号数の線形性とに誤差があり、漏電入力波形の正負により検出感度に誤差が生じてしまう。
そこで、この実施の形態１では、図４（ａ）に示すように正側の漏電入力波形に対して、２個の積分回路で交互に充放電積分を行い、その充電側積分波形のレベルが＋Ｖｒｅｆ２に達するか、放電積分波形のレベルが−Ｖｒｅｆ２に達するごとにパルス信号を出力し、また、図４（ｂ）に示すように負側の漏電入力波形に対しても、２個の積分回路で交互に充放電積分を行い、その充電側積分波形のレベルが＋Ｖｒｅｆ２に達するか、放電積分波形のレベルが−Ｖｒｅｆ２に達するごとにパルス信号を出力するようにする。このように、漏電入力波形の正側および負側に関わらず、２個の積分回路において交互に充放電積分を行い、正側および負側に関わらず、漏電入力波形の波高値に対応したパルス信号数の線形性を一定にすることができる。
図５は図３で示した充電側積分のみおよび放電側積分のみを行う場合と図４で示した充放電側積分を行う場合との漏電入力波形の波高値に対応したパルス信号数の線形性を示したものである。この図５から分かるように、正側の漏電入力波形に対して充電側積分のみ行い、負側の漏電入力波形に対して放電側積分のみ行う場合では、相互の特性に誤差が生じてしまうが、正側および負側の漏電入力波形に関わらず充放電積分を行う場合では、特性に誤差が生じない。
【００１３】
次に、図６および図７に示すタイミングチャートを参照してこの漏電検出装置の動作を説明する。通常の地絡検出動作は図６に示すタイミングチャートにより示される。図６（ａ）は交流電路１の地絡成分信号、同図（ｂ）は零相変流器４の出力波形を示す。
通常の地絡検出動作では通常の漏電入力波形が入力されるが、その通常の漏電入力波形を正転入力回路１１および反転入力回路１２が入力し、正転入力回路１１では入力される漏電入力波形を同相で、反転入力回路１２では入力される漏電入力波形を逆相でそれぞれ出力する。ここで、切換回路１７により切換え制御されるスイッチ１３が初期設定として正転入力回路１１および積分回路１４側に接続されていたなら、積分回路１４は正転入力回路１１およびスイッチ１３を介して入力される正側入力波形の正転入力により充電を開始し、その積分回路１４から出力された正側波形の大きさが図４（ａ）に示すように＋Ｖｒｅｆ２に達すると、ＶＦ変換回路１６は積分回路１４をリセットするとともに、切換回路１７に切換信号を出力する。リセットされた積分回路１４は放電を開始し、次の切換え時までに電位零にする。切換回路１７では切換信号に応じてスイッチ１３が反転入力回路１２および積分回路１５側に接続されるように制御する。積分回路１５は反転入力回路１２およびスイッチ１３を介して入力される正側入力波形の反転入力により放電を開始し、その積分回路１５から出力された負側波形の大きさが図４（ａ）に示すように−Ｖｒｅｆ２に達すると、ＶＦ変換回路１６は積分回路１５をリセットするとともに、切換回路１７に切換信号を出力する。
このように、積分回路１４，１５を交互に接続するとともに積分回路１４では充電、積分回路１５では放電を行わせ、充電しない期間に放電させ、放電しない期間に充電させ、一定の時間この動作を繰り返すことによって、図４（ａ）に示すように、積分回路の放電時間を無視できるパルス信号を得ることができる。この結果、零相変流器４から出力され積分回路１４，１５で積分された正側入力波形の大きさに応じて図６（ｃ）に示すように周波数の変化するパルス信号がＶＦ変換回路１６から出力される。
【００１４】
演算回路１８では、ＶＦ変換回路１６から出力されたパルス信号を漏電入力波形の立上り開始とともに積算を開始し、零相変流器４からの漏電入力波形が判定レベルＶｔｈ３以上の期間が一定時間幅Ｔｄとなったときに積算値が規定値ΣＳ以上あると図６（ｅ）に示す信号を発生し、一定時間幅Ｔｄおよび規定値ΣＳのうちのいずれかが満たしていないときには図６（ｅ）に示す信号を発生しない。このようなことから、演算回路１８では、漏電入力波形の正側入力波形の波形幅と、その漏電入力波形の正側入力波形の面積、すなわち漏電電力量の平均値とを計算し、これら両者の条件からトリップ値に達しているか否かを判定する。
出力回路１９では、演算回路１８から出力された前記出力信号を正側ラッチ回路が保持し、同図（ｉ）、（ｊ）に示すようなステップ信号を出力する。
【００１５】
また、同様に通常の地絡検出動作では、負側の漏電入力波形を正転入力回路１１および反転入力回路１２が入力し、正転入力回路１１では入力される漏電入力波形を同相で、反転入力回路１２では入力される漏電入力波形を逆相でそれぞれ出力する。スイッチ１３が正転入力回路１１および積分回路１４側に接続されていたなら、積分回路１４は正転入力回路１１およびスイッチ１３を介して入力される負側入力波形の正転入力により放電を開始し、その積分回路１４から出力された負側波形の大きさが図４（ｂ）に示すように−Ｖｒｅｆ２に達すると、ＶＦ変換回路１６は積分回路１４をリセットするとともに、切換回路１７に切換信号を出力する。リセットされた積分回路１４は充電を開始し、次の切換え時までに電位零にする。切換回路１７では切換信号に応じてスイッチ１３が反転入力回路１２および積分回路１５側に接続されるように制御する。積分回路１５は反転入力回路１２およびスイッチ１３を介して入力される負側入力波形の反転入力により充電を開始し、その積分回路１５から出力された正側波形の大きさが図４（ｂ）に示すように＋Ｖｒｅｆ２に達すると、ＶＦ変換回路１６は積分回路１５をリセットするとともに、切換回路１７に切換信号を出力する。
このように、積分回路１４，１５を交互に接続するとともに積分回路１４では放電、積分回路１５では充電を行わせ、放電しない期間に充電させ、充電しない期間に放電させ、一定の時間この動作を繰り返すことによって、図４（ｂ）に示すように、積分回路の放電時間を無視できるパルス信号を得ることができる。この結果、零相変流器４から出力され積分回路１４，１５で積分された負側入力波形の大きさに応じて図６（ｆ）に示すように周波数の変化するパルス信号がＶＦ変換回路１６から出力される。
さらに、漏電入力波形の正側および負側に関わらず、積分回路１４，１５において交互に充放電積分を行い、正側および負側に関わらず、漏電入力波形の波高値に対応したパルス信号数の線形性を一定にし、正側および負側に関わらず、検出感度を一定にすることができる。
【００１６】
演算回路１８では、ＶＦ変換回路１６から出力されたパルス信号を漏電入力波形の立下り開始とともに積算を開始し、零相変流器４からの漏電入力波形が判定レベル−Ｖｔｈ３以下の期間が一定時間幅Ｔｄとなったときに積算値が規定値ΣＳ以上あると図６（ｈ）に示す信号を発生し、一定時間幅Ｔｄおよび規定値ΣＳのうちのいずれかが満たしていないときには図６（ｈ）に示す信号を発生しない。
このようなことから、演算回路１８では、漏電入力波形の負側入力波形の波形幅と、その漏電入力波形の負側入力波形の面積、すなわち漏電電力量の平均値とを計算し、これら両者の条件からトリップ値に達しているか否かを判定する。
出力回路１９では、演算回路１８から出力された前記出力信号を負側ラッチ回路が保持し、同図（ｋ）、（ｌ）に示すようなステップ信号を出力する。
【００１７】
このように、複数漏電入力波形検出型であれば、零相変流器４により得られた正側入力信号および負側入力信号からそれぞれ２回検出した前記正側ラッチ回路の前記図６（ｉ）、（ｊ）に示すステップ信号と、前記負側ラッチ回路の前記図６（ｋ）、（ｌ）に示すステップ信号とにより、その論理積が成立した時点で、同図（ｍ）に示すような信号を出力回路１９が出力する。また、一波形検出型であれば、演算回路１８から図６（ｅ）または（ｈ）に示す信号が発生した時点で、同図（ｍ）に示すような信号を出力回路１９が出力する。この信号により、スイッチング素子６が導通し、電磁装置５が作動する。この結果、遮断機３により交流電路１は遮断される。
【００１８】
次に、図７に示すタイミングチャートに従って電動機などの起動時における突入電流や位相制御形電源の負荷変動時におけるこの漏電検出装置の動作について説明する。
図７（ａ）は電動機などの起動時における突入電流や位相制御形電源の負荷変動時において交流電路１に発生する異常時の入力波形、同図（ｂ）は零相変流器４の出力信号波形である。図７（ｂ）の正側信号波形は、電動機などの起動時における突入電流により、急峻に立上り、正側の判定レベル＋Ｖｔｈ３を超えるが減衰が早く、このため破線で示す通常の漏電入力波形に比べ面積的に２／３程度になっている。
このような正側信号波形が積分回路へ入力されると、図２（ｂ）に示した異常時の入力波形（ニ）と同様に、積分回路の出力波形（ホ）では充電波形の立上りが遅れ、この結果、ＶＦ変換回路から出力されるパルス信号（ヘ）の数も少なくなる。
この結果、演算回路１８では、図７（ｄ）に示すように、例え、零相変流器４からの漏電入力波形が判定レベルＶｔｈ３以上の期間が一定時間幅Ｔｄ以上あったとしても、漏電入力波形の立上りとともに積算を開始したＶＦ変換回路１６から出力されたパルス信号の積算値が規定値ΣＳ以上を満たさない。従って、演算回路１８は図７（ｅ）に示すように出力を発生せず、出力回路１９もスイッチング素子６を導通させることはなく、電磁装置５も作動せず、遮断機３により交流電路１が遮断される動作には至らない。
【００１９】
さらに、図８、図９に示すタイミングチャートに従って最小検出感度付近の漏電入力波形が入力された場合におけるこの実施の形態１の充放電側積分を行う場合と、正側の漏電入力波形に対して充電側積分のみ、負側の漏電入力波形に対して放電側積分のみを行う場合の動作について説明する。
図９では図３に示したような正側の漏電入力波形に対して充電側積分のみ、負側の漏電入力波形に対して放電側積分のみを行っているので、例えば、漏電入力波形の正側の検出感度に対して負側の検出感度が悪くなり、正側の漏電入力波形においてトリップ信号の発生条件を満たしていると判定しているが、負側の漏電入力波形においてトリップ信号の発生条件を満たしていないと判定している。これに対して、図８では図４に示したような充放電側積分を行っているので、漏電入力波形の正側および負側に関わらず検出感度を一定にすることができ、正側の漏電入力波形および負側の漏電入力波形においてトリップ信号の発生条件を満たしていると判定することができる。
【００２０】
以上のように、この実施の形態１によれば、正転入力回路１１では入力される漏電入力波形を同相で、反転入力回路１２では入力される漏電入力波形を逆相でそれぞれ出力し、スイッチ１３を介して積分回路１４では同相の漏電入力波形を、積分回路１５では逆相の漏電入力波形を入力し、積分回路１４，１５において交互に充放電するとともに充電しない期間に放電し、放電しない期間に充電し、ＶＦ変換回路１６では、積分回路１４，１５の出力信号の波形の大きさが所定のレベルに達したときに該当する積分回路をリセットするとともに切換回路１７を通じてスイッチ１３を切換え、零相変流器４から入力された信号波形に応じた周波数のパルス信号を出力し、演算回路１８では、零相変流器４からの漏電入力波形のレベルが所定の判定レベルＶｔｈ３以上の期間が一定時間幅Ｔｄ以上あるか判定するとともに、ＶＦ変換回路１６から出力されたパルス信号の積算値が規定値ΣＳ以上あるか判定し、それら経過時間と積算値との両者の判定結果から遮断動作を行うため、漏電入力波形に対応したＶＦ変換回路１６から出力されるパルス信号数の線形性が正側と負側とで誤差が生じることがなく、検出精度を向上させることができる。
また、漏電入力波形に対応したＶＦ変換回路１６から出力されるパルス信号数の線形性が改善され、その線形性の改善のために放電電流を増やすことなく、消費電流を抑えながら検出精度を向上することができる。
さらに、漏電入力波形幅と漏電入力波形の面積、すなわち漏電電力量の平均値からトリップ値に達しているか否かを判定することになり、電動機などの起動時における突入電流や位相制御形電源の負荷変動時において交流電路１に発生する本来の漏電入力波形ではない異常時の入力波形に対し不要動作しにくい漏電検出装置が得られる効果がある。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、交流電路に設けられた零相変流器の出力を正負反転して出力する反転入力回路と、零相変流器の出力または反転入力回路の出力を切換信号に応じて交互に切換える切換回路と、切換回路の一方から出力される零相変流器の出力を積分する第１の積分回路と、切換回路の他方から出力される反転入力回路の出力を積分する第２の積分回路と、第１の積分回路の出力信号の波形の大きさが第１のレベルに、第２の積分回路の出力信号の波形の大きさが第２のレベルに達したとき該当する積分回路をリセットするとともに切換回路に切換信号を出力し、零相変流器から出力された漏電入力波形に応じた周波数のパルス信号を出力する変換回路と、零相変流器から出力された漏電入力波形の波形幅と変換回路から出力されたパルス信号の積算値に応じた漏電入力波形の平均値とが所定の条件を満たしたとき、交流電路を遮断するためのトリップ信号を発生する演算回路とを備えるように構成したので、第１および第２の積分回路により充電側積分および放電側積分を交互に行うことによりパルス信号が生成され、漏電入力波形に対応した変換回路から出力されるパルス信号数の線形性が正側と負側とで誤差が生じることがなく、検出精度を向上させることができる。
また、漏電入力波形の波高値に応じた漏電入力波形に対応した変換回路から出力されるパルス信号数の線形性が改善され、その線形性の改善のために充放電電流を増やすことなく、消費電流を抑えながら検出精度を向上させることができる。
さらに、漏電入力波形の波形幅と漏電入力波形の平均値からトリップ値に達しているか否かを判定することになり、本来の漏電波形ではない異常波形による不要動作を抑制し、検出精度を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による漏電検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による漏電検出装置における漏電入力波形と、漏電入力波形に対する積分波形と、ＶＦ変換回路から出力されるパルス信号を示すタイミングチャートである。
【図３】正側の漏電入力波形に対しては充電側積分のみ行い、負側の漏電入力波形に対しては放電側積分のみ行う場合を示すタイミングチャートである。
【図４】漏電入力波形に対して充放電積分を行う場合を示すタイミングチャートである。
【図５】充電側積分のみおよび放電側積分のみを行う場合と充放電側積分を行う場合との漏電入力波高値に対応したパルス数特性を示す特性図である。
【図６】充放電側積分を行う場合の通常の漏電入力波形に対する各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
【図７】充放電側積分を行う場合の本来の漏電入力波形ではない異常時の入力波形に対する各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
【図８】充放電側積分を行う場合の最小検出感度付近の漏電入力波形に対する各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
【図９】正側の漏電入力波形に対して充電側積分のみ、負側の漏電入力波形に対して放電側積分のみを行う場合の最小検出感度付近の漏電入力波形に対する各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  交流電路、２  負荷、３  遮断機、４  零相変流器、５  電磁装置、６  スイッチング素子、１１  正転入力回路、１２  反転入力回路、１３  スイッチ（切換回路）、１４  積分回路（第１の積分回路）、１５  積分回路（第２の積分回路）、１６  ＶＦ変換回路（変換回路）、１７  切換回路、１８  演算回路、１９  出力回路、２０  基準電源回路、２１  発振回路。
【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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