(57)【要約】【課題】  電子回路によるトラッキング放電によるコードプラグ劣化の判断を、目視による判断と一致させる。【解決手段】  ハイパスフィルタを内蔵した増幅器４で高周波電流を抽出増幅し、ＣＰＵ１０が、抽出した高周波電流波形から予め設定した電荷量以上となる放電電流の発生頻度を監視すると共に周波数別レベルを演算し、求めた電荷量、発生頻度、周波数別レベルの大きさが所定の条件を満たしたらトラッキング放電発生と判断した。更にＣＰＵ１０は、発生したトラッキング放電が、５０〜２００秒の間の所定の時間Ｔ２の間隔で発生したらコードプラグ劣化と判断して判定出力回路１１に信号を出力した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラッキング放電を検知するトラッキング放電検知手段と、検知したトラッキング放電の発生特性を基にコードプラグの劣化を判定する劣化判定手段とを有するコードプラグ劣化判定装置であって、
前記劣化判定手段は、前記トラッキング放電検知手段が検知したトラッキング放電の発生間隔を監視し、該発生間隔が３０〜１０００秒の間の所定の時間間隔で発生した場合にコードプラグが劣化したと判断することを特徴とするコードプラグ劣化判定装置。
【請求項２】
予め設定した時間間隔が、５０秒未満に設定された第１特定時間の間隔、５０〜２００秒の間で設定された第２特定時間の間隔、２００秒を超えた時間で設定された第３特定時間の間隔の３段階から成り、前記時間間隔が選択可能であって、選択した時間間隔でトラッキング放電を検知したらコードプラグが劣化したと判断する請求項１記載のコードプラグ劣化判定装置。
【請求項３】
トラッキング放電検知手段は、電路の電流波形を検出する電流検出手段と、
該電流検出手段で検出した電流波形から所定の周波数以上の高周波波形を抽出する高周波成分抽出手段と、
抽出した前記高周波電流波形の電荷量を演算する電荷量演算手段と、
演算した前記電荷量が所定の値以上となる波形の発生を監視する発生頻度演算手段と、
前記高周波抽出手段が抽出した高周波波形の周波数別レベルの大きさを演算するレベル演算手段と、
前記夫々の演算手段の演算結果を基にトラッキング放電を判断する放電判断手段とを有し、
前記放電判断手段は、
（ａ）前記電荷量演算手段の演算した電荷量が前記所定の値以上であるか、
（ｂ）前記発生頻度演算手段の演算した発生頻度が所定の単位時間に所定回以上であるか、
（ｃ）レベル演算手段の演算したレベルに所定値以上の大きさの信号があるか、
を夫々判断し、このうち少なくとも２つの条件を満たしたらトラッキング放電発生と判断する請求項１又は２記載のコードプラグ劣化判定装置。
【請求項４】
トラッキング放電検出ステップと、
検出したトラッキング放電の発生間隔を監視する発生間隔監視ステップとを有し、トラッキング放電を３０〜１０００秒の間の所定の時間間隔で検知した場合に、コードプラグが劣化したと判断することを特徴とするコードプラグ劣化判定方法
【請求項５】
トラッキング放電検出ステップは、
電路電流から予め設定した周波数以上の高周波電流を抽出する抽出ステップと、
抽出した高周波電流波形の電荷量を求める電荷量演算ステップと、
求めた電荷量が予め設定した値以上となる放電電流の発生頻度を監視する監視ステップと、
抽出した高周波電流の周波数別レベルを演算するレベル演算ステップと、
求めた前記電荷量、前記発生頻度、前記周波数別レベルの大きさの夫々に対して閾値を設け、該閾値に対して少なくとも２つが上回ったらトラッキング放電発生と判断するステップとから成る請求項４記載のコードプラグ劣化判定方法。
【請求項６】
トラッキング放電検知ステップと、
検知したトラッキング放電の極性を検出する極性検出ステップとを有し、
検知したトラッキング放電が、同一極性で発生し且つ１０００〜３０００回の間の所定回数連続して発生している場合に、コードプラグ劣化と判定することを特徴とするコードプラグ劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラッキング放電によりコードプラグの絶縁が劣化したのを判断するコードプラグ劣化判定装置及びその判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラッキング放電によるコードプラグの絶縁劣化を検出する方法として、例えば特許文献１に記載された方法がある。これは、家電機器は、電源投入時に大きな突入電流が発生した後、定常電流に移行するためピーク電流は減少するのに対し、トラッキング電流は、ピーク値が継続して増加する特性を有していることを利用しているもので、商用電源の例えば３サイクルの間で同極側のピーク値が３回連続して増加した場合に絶縁劣化と判断している。
また、トラッキング放電を検出する方法として、例えば特許文献２に示す方法がある。これは、電路の電流波形からトラッキング放電を検出し、放電が１秒程度継続したら、信号を出力している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４１９９３号公報
【特許文献２】特開２００４−２０４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トラッキング放電電流の初期値は、例えば数百ｍＡと小さい値であり、コードプラグの劣化はその段階から始まっている。ところが、上記特許文献１の技術は動作判定電流が例えば２０Ａと、負荷電流値以上の大きな値に設定されているため、数百ｍＡ程度の小さい放電電流を検出することはできず、絶縁劣化が大きく進行して放電電流が大きくなってから劣化発生と判断していた。
一方、上記特許文献２の技術は、逆にトラッキング放電を早期に検出するため、この方法により電路が遮断された場合、見た目ではコードプラグの劣化が判断できず誤動作と間違えてしまう問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み成されたもので、電子回路によるトラッキング放電に起因するコードプラグ劣化の判断を、目視による判断と一致させることが可能なコードプラグ劣化判定装置及び判定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、トラッキング放電を検知するトラッキング放電検知手段と、検知したトラッキング放電の発生特性を基にコードプラグの劣化を判定する劣化判定手段とを有するコードプラグ劣化判定装置であって、前記劣化判定手段は、前記トラッキング放電検知手段が検知したトラッキング放電の発生間隔を監視し、該発生間隔が略３０〜１０００秒の間の所定の時間間隔で発生した場合にコードプラグが劣化したと判断することを特徴とする。
このように構成することで、トラッキング放電によるコードプラグ劣化の判定を、目視による判断と一致させることが可能となり、例えば回路遮断器等に適用した場合、誤動作と間違えるようなことが無くなる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、予め設定した時間間隔が、５０秒未満に設定された第１特定時間の間隔、５０〜２００秒の間で設定された第２特定時間の間隔、２００秒を超えた時間で設定された第３特定時間の間隔の３段階から成り、前記時間間隔が選択可能であって、選択した時間間隔でトラッキング放電を検知したらコードプラグが劣化したと判断することを特徴とする。
この構成により、劣化の早期検出、好適な段階の検出、明瞭な劣化状態の検出と、３段階の中から判定動作を選択でき、電路特性に応じた最適のトラッキング検知動作に容易に設定できる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、トラッキング放電検知手段は、電路の電流波形を検出する電流検出手段と、該電流検出手段で検出した電流波形から所定の周波数以上の高周波波形を抽出する高周波成分抽出手段と、抽出した前記高周波電流波形の電荷量を演算する電荷量演算手段と、演算した前記電荷量が所定の値以上となる波形の発生を監視する発生頻度演算手段と、前記高周波抽出手段が抽出した高周波波形の周波数別レベルの大きさを演算するレベル演算手段と、前記夫々の演算手段の演算結果を基にトラッキング放電を判断する放電判断手段とを有し、前記放電判断手段は、
（ａ）前記電荷量演算手段の演算した電荷量が前記所定の値以上であるか、
（ｂ）前記発生頻度演算手段の演算した発生頻度が所定の単位時間に所定回以上であるか、
（ｃ）レベル演算手段の演算したレベルに所定値以上の大きさの信号があるか、
を夫々判断し、このうち少なくとも２つの条件を満たしたらトラッキング放電発生と判断することを特徴とする。
この構成により、トラッキング放電を精度良く検出でき、コードプラグの劣化を確実に判定できる。
【０００９】
請求項４の発明に係るコードプラグ劣化判定方法は、トラッキング放電検出ステップと、検出したトラッキング放電の発生間隔を監視する発生間隔監視ステップとを有し、トラッキング放電を略３０〜１０００秒の間の所定の時間の間隔で検知した場合に、コードプラグが劣化したと判断することを特徴とする。
この方法により、トラッキング放電によるコードプラグ劣化の判断を目視による判断と一致させることが可能となり、回路遮断器等に適用した場合には、誤動作と間違えるようなことが無くなる。  
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、トラッキング放電検出ステップは、電路電流から予め予め設定した周波数以上の高周波電流を抽出する抽出ステップと、抽出した高周波電流波形の電荷量を求める電荷量演算ステップと、求めた電荷量が予め設定した値以上となる放電電流の発生頻度を監視する監視ステップと、抽出した高周波電流の周波数別レベルを演算するレベル演算ステップと、求めた前記電荷量、前記発生頻度、前記周波数別レベルの大きさの夫々に対して閾値を設け、該閾値に対して少なくとも２つが上回ったらトラッキング放電発生と判断するステップとから成ることを特徴とする。
この方法により、トラッキング放電を確実に検出でき、コードプラグの劣化を精度良く判定できる。
【００１１】
請求項６の発明に係るコードプラグ劣化判定方法は、トラッキング放電検知ステップと、検知したトラッキング放電の極性を検出する極性検出ステップとを有し、検知したトラッキング放電が、同一極性で発生し且つ１０００〜３０００回の間の所定回数連続して発生している場合に、コードプラグ劣化と判定することを特徴とする。
この方法により、トラッキング放電によるコードプラグ劣化の判断を、目視による判断と一致させることが可能であり、例えば回路遮断器等に適用した場合、誤動作と間違えるようなことが無くなる。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、トラッキング放電によるコードプラグ劣化の判定を、目視による判断と一致させることが可能となり、例えば回路遮断器等に適用した場合、誤動作と間違えるようなことが無くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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は本発明に係るコードプラグ劣化判定装置の第１実施形態を示し、回路遮断器に適用した場合のブロック図を示している。図１において、１は劣化を判定するコードプラグ（図示せず）が接続された電路、２は電路電流を検出する電流検出手段としての変流器、３は電路を開閉する開閉手段、４はハイパスフィルタを内蔵し、電流の高周波成分を抽出して増幅する高周波成分抽出手段としての増幅器、５はトラッキング放電を検知してコードプラグの劣化を判定する演算部である。
【００１４】
演算部５は、増幅器４で増幅した高周波電流波形を周波数分解する高速フーリエ変換回路（以下、ＦＦＴとする。）６、増幅器４出力から予め設定された立ち上がり時間、放電持続時間、大きさの全てを満たす波形を抽出して放電電流波形として出力する波形抽出回路７、ＦＦＴ６の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路８、波形抽出回路の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路９、周波数分解した波形データ及び抽出した波形データからトラッキング放電を判断すると共にコードプラグの劣化を判定するＣＰＵ１０、そして開閉手段３を開操作して電路の遮断動作をさせる信号を出力する判定出力回路１１を有している。
尚、１２は判断要素や演算値を格納するレジスタ回路である。また、波形抽出回路７にて使用される立ち上がり時間は、例えば０．７５μｓであるし、大きさの設定値は±１５０ｍＶ〜±５Ｖの間で設定される。
【００１５】
上述するように、ＣＰＵ１０はトラッキング放電検知手段と劣化判定手段を兼ねており、トラッキング放電検知動作は次のようである。
変流器２により検出された電路電流は、トラッキング放電検出に不要な５０Ｈｚ或いは６０Ｈｚの低周波成分が増幅器４に内蔵されたハイパスフィルタで除去され、１ｋＨｚ以上の高周波成分が増幅される。
トラッキング放電は、１ｋＨｚから数１０ｋＨｚ程度の周波数成分を有することが知られており、このように低周波成分をカットすることでトラッキング放電を顕著化させることができる。顕著化された放電電流波形は、演算部５に入力され、ＦＦＴ６にて周波数分解される。一方、波形抽出回路７にて所定条件を満たす放電電流波形が抽出され、デジタルデータに変換された後に双方のデータはＣＰＵ１０に入力される。
【００１６】
ＣＰＵ１０では、放電電荷量の演算、放電発生頻度の監視、周波数別レベルの演算が実施され、次に示すような予め設定された設定値に対する判断が成され、トラッキング放電発生を判断する判断要素が演算される。
（ａ）放電電荷量の演算：１．２ｎＣ（ナノクーロン）以上の放電電荷を有する放電が観測されたか。
（ｂ）放電発生頻度の監視：一定時間Δｔ（例えば、１００ｍｓ）の間に、１．２ｎＣ以上の放電電荷を有する放電がｎ回以上（例えば、４回以上）観測されたか。
（ｃ）周波数成分解析：周波数別レベルに８０ｄＢ以上を示す信号が観測されたか。
【００１７】
このように、ＣＰＵは電荷量演算手段と、発生頻度演算手段と、レベル演算手段を兼ねた動作をする。そして、更に放電判断手段として動作し、これらの判断要素を組み合わせてトラッキング放電有無の判定をする。具体的には、次のような組合せにより放電特性に応じた判定を行う。
（Ａ）放電電荷量と周波数成分が条件を満たした場合、放電発生（単発発生）と判断する。
（Ｂ）放電発生頻度と周波数成分が条件を満たした場合、放電の発生（連続発生）と判断する。
（Ｃ）放電電荷量、放電発生頻度、周波数成分の３つが条件を満たした場合、放電発生（間欠発生）と判断する。
これらの演算は、レジスタ回路１２に随時演算データを取り込んで実施される。
【００１８】
次に、劣化判定動作を説明する。この判定動作は図２の特性に基づき、ＣＰＵ１０によって成され、ＣＰＵ１０は劣化判定手段としても作用する。図２は、実験から得たトラッキング放電の発生頻度を示すグラフであり、トラッキング放電が発生してから次のトラッキング放電が発生するまでの時間と、最初のトラッキング放電が発生してからの経過時間の関係を示している。このグラフから経過時間が長いほど発生間隔が短くなることがわかる。劣化判定はこの特性に基づいている。
【００１９】
トラッキング放電は、上記（Ａ）〜（Ｃ）の条件で検知され、コードプラグの劣化はその情報を基に次のように判定される。まず、トラッキング放電の発生間隔、即ちトラッキング放電が発生してから次のトラッキング放電が発生するまでの時間がカウントされる。カウント時間は５０秒未満の第１特定時間Ｔ１（例えば、４０秒）、５０秒から２００秒までの第１特定時間Ｔ２（例えば、１００秒）、２００秒を越える第３特定時間Ｔ３（例えば、４００秒）の３段階で設定され、この特定時間Ｔ１〜Ｔ３のうち予め選択された特定時間の間隔でトラッキング放電が発生したら、コードプラグが劣化したと判断して判定出力回路１１に信号を出力する。
上記特定時間Ｔ１〜Ｔ３の選択は、トラッキング放電の観察結果から設定されたもので、第１特定時間Ｔ１は電極間がトラッキングで橋絡し、更にトラッキング領域が広がる劣化最終段階で劣化を目視で明瞭に判断できる状態（危険な段階）、第２特定時間Ｔ２は目視でも判断ができ、電極間でトラッキング放電が進展しているレベルで劣化発生と判断する場合（劣化進行段階）、第３特定時間Ｔ３は目視では劣化を僅かしか観察できないレベルの早期状態で劣化発生と判断する場合（劣化発生段階）と概略判断できる。そして、本発明の目的から、通常Ｔ２を選択することで、目視と遮断動作を一致させることが可能となる。
【００２０】
このように、トラッキング放電を精度良く検出し、その発生間隔でコードプラグの劣化を判断するので、コードプラグ劣化の判定を、目視による判断と一致させることが可能となり、回路遮断器等に適用した場合、誤動作と間違えるようなことが無くなる。
また、劣化の早期検出、好適な段階の検出、明瞭な劣化状態の検出と、３段階の中から判定動作を選択でき、電路特性に応じた最適のトラッキング検知動作に容易に設定できる。
尚、第１特定時間Ｔ１は５０秒以下に設定すればよいが、３０秒以下ではコードプラグが完全に炭化して発火段階に移行することが考えられるため、３０秒以上が好ましいし、第３特定時間Ｔ３は２００秒以上に設定すればよいが、１０００秒以上では、目視により判断できないため、１０００秒以下が好ましい。また、特定時間Ｔ１〜Ｔ３の選択はプログラムで行っても良いが、別途選択スイッチを設けて、使用者或いは施工業者が容易に選択できるようにしても良い。
【００２１】
図３に示すブロック図は本発明に係るコードプラグ劣化判定装置の第２実施形態を示し、上記図１と同様に回路遮断器に適用した場合を示している。図３において、１４は電路電圧波形を検出して極性の変わる位置の信号（ゼロクロス信号）を発生するゼロクロスパルス発生回路、１５は電圧波形アナログパルス位相をカウントする位相パルス発生回路、１６はトラッキング放電を検知してコードプラグの劣化を判定する演算部である。尚、上記図１と同一の構成要素には同一の符号を付与し説明を省略する。
演算部１６は、増幅器４で増幅した高周波電流波形から放電の極性を検出してパルス出力するアナログパルス処理回路１８、ＦＦＴ回路６、ゼロクロス、電荷量、位相値を２バイト単位で読み込み記憶するファスト−イン−ファスト−アウトメモリ（ＦＩＦＯメモリ）１９、コードプラグの劣化を判断するＣＰＵ２０、ＦＩＦＯメモリ１９内部のデータ取り込み制御を行うコントロール回路２１、判定出力回路１１を備えている。  
【００２２】
この回路のコードプラグ劣化判定動作を説明する。この判定動作は図４、図５の特性に基づいている。図４は、検知したトラッキング放電の５秒毎の平均放電電荷量と累計放電回数の関係を示している。また、図５は、検知したトラッキング放電の５秒毎の最大放電電荷量と累計放電回数の関係を示している。このグラフに示すように、放電が進行するにつれ、放電の極性が一方に偏ってくる。具体的には放電回数が約１５０００回を越えると正の放電電荷か負の放電電荷の何れかに極性が偏る。この特性を基にコードプラグの劣化を判定している。
【００２３】
トラッキング放電は、ＦＦＴ回路６で周波数分解され、周波数毎のピーク値が求められ、ＣＰＵ２０にてピーク値が所定値を越えた場合にトラッキング放電発生と判断される。尚、トラッキング放電の判定は上記実施形態と同様に（Ａ）〜（Ｃ）の組合せで判断させても良く、更に確実な判定が可能となる。
【００２４】
一方、ＦＩＦＯメモリ１９内には、ゼロクロスパルス発生回路１４からゼロクロスデータが入力され、アナログパルス処理回路１８からアナログデータが入力され、位相パルス発生回路１５から位相データが入力される。ゼロクロスデータは、印加電圧のゼロクロスのパルスを６５５３５までカウントし、ＣＰＵ２０及びＦＩＦＯメモリ１９にゼロクロスカウントデータを出力する。この信号から、ＣＰＵ２０はＦＩＦＯメモリ１９からのデータ読み込みタイミングが決定される。
また、アナログデータは、Ａ／Ｄ変換されてデータ１２ビットを１６ビットのデータとして入力される。例えば、検出された電路電流が電圧変換され、放電電流波形が０〜＋５Ｖの場合、上位８ビットを２４８〜２５５、下位８ビットを０〜２５５として入力される。そして、−５〜０Ｖの場合、上位８ビットを０〜７、下位８ビットを０〜２５５として入力される。更に、位相データは、印加電圧の波形の中で放電の発生した位置をカウントする為に出力される。
【００２５】
ＦＩＦＯメモリ１９内にゼロクロス、アナログデータ、位相データが入力されたら、ＣＰＵ２０は判定動作する。放電の検知により読み込まれたデータはＦＩＦＯメモリ１９へ取り込まれ、ＦＩＦＯメモリ１９はゼロクロス、電荷量（アナログデータ）、位相データを２バイト単位で読み込む。そして、ＣＰＵ２０は５秒毎に正の放電回数、負の放電回数を演算する。演算は、前に処理したデータに次のデータを累計してデータ処理し、放電電荷の極性偏りを判定する。５秒毎のデータから、正負のバランスをチェックし、極性に偏りが連続発生していないか判定し、例えば２０００回同一極性の放電が連続発生したら、コードプラグ劣化と判定して信号を判定出力回路１１に出力する。判定出力回路１１は、開閉手段３に遮断信号を出力し、開閉手段３は遮断動作して電路は開放される。こうして、放電電荷の極性偏りを検知して劣化を判定する。
【００２６】
このように、トラッキング放電を検知（トラッキング放電検出ステップ）して、その極性を検出（極性検出ステップ）し、同一極性の放電が所定回数連続発生した場合にコードプラグ劣化と判断することで、トラッキング放電によるコードプラグ劣化の判断を、目視による判断と一致させることが可能であり、回路遮断器等に適用した場合、誤動作と間違えるようなことが無くなる。
【００２７】
尚、第２実施形態では、２０００回の放電回数で判断しているが、１０００回或いは３０００回としても良い。但し、１０００回を下回ると、目視による劣化の判断が付かない場合が出てくるし、３０００回を越えると劣化が激しくなり発火の可能性があるので２０００回程度が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るコードプラグ劣化判定装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】トラッキング放電の発生間隔と経過時間の関係を示すグラフである。
【図３】コードプラグ劣化判定装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図４】平均放電電荷量と累計放電回数の関係を示すグラフである。
【図５】最大放電電荷量と累計放電回数の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１・・電路、２・・変流器（電流検出手段）、３・・開閉手段、４・・増幅器（高周波成分抽出手段）、５・・演算部、６・・ＦＦＴ、７・・波形抽出手段、１０・・ＣＰＵ（電荷量演算手段，発生頻度演算手段，レベル演算手段，放電判断手段，劣化判定手段）、１１・・判定出力回路、１４・・ゼロクロスパルス発生回路、１５・・位相パルス発生回路、１６・・演算部、１８・・アナログパルス処理回路、１９・・ＦＩＦＯメモリ、２０・・ＣＰＵ（放電判断手段，劣化判定手段）、２１・・コントロール回路。
【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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