(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路遮断器ゾーン選択インタロックシステム（２０）であって、
第一の電流センサ（５２）と、
該第一の電流センサ（５２）に電気的に結合された第一のプロセッサ（５０）であって、前記第一のプロセッサ（５０）は、実行可能なコンピュータ命令に応答して、前記第一の電流センサ（５２）によりユーザインタフェースにおいて選択された第一の障害状態を検出したことに応じてインタロック信号を送信し、又は前記第一の電流センサによりユーザインタフェースにおいて選択された第二の障害状態を検出したことに応じて前記インタロック信号を送信し、
実行可能なコンピュータ命令に応答して、前記第一の障害状態又は第二の障害状態を検出したことに応じて第一の回路遮断器（２６）をトリップさせる、前記第一のプロセッサ（５０）と、
第二の電流センサ（５２）と、
該第二の電流センサ（５２）に電気的に結合され、前記第一のプロセッサ（５０）と通信可能に結合した第二のプロセッサ（５０）であって、前記第二のプロセッサ（５０）は、
実行可能なコンピュータ命令に応答して、前記第一の障害状態に基づく前記インタロック信号に応じてトリップ曲線パラメータをユーザ定義トリップ曲線パラメータに変更し、又は前記第二の障害状態に基づく前記インタロック信号に応じてトリッピング応答を遅延させ、
実行可能なコンピュータ命令に応答して、前記第二の電流センサが瞬間トリップ閾値パラメータ以上の電流レベルを検出したことに応じて第二の回路遮断器をトリップさせる、前記第二のプロセッサ（５０）と、
を備え、
前記第二の障害状態が前記トリップ曲線パラメータの瞬間領域における電流値を有する障害である、
回路遮断器ゾーン選択インタロックシステム（２０）。
【請求項２】
前記第一の障害状態は、短時間ＲＭＳ電流閾値である、請求項１記載の回路遮断器ゾーン選択インタロックシステム（２０）。
【請求項３】
前記第二のプロセッサ（５０）は、実行可能なコンピュータ命令に応答して、トリッピング応答の前記遅延の長さを変更する信号をユーザインタフェースから受ける、請求項１記載の回路遮断器ゾーン選択インタロックシステム（２０）。
【請求項４】
前記第二のプロセッサ（５０）は、実行可能なコンピュータ命令に応答して、ユーザインタフェース（４６）から前記第一の障害状態又は前記第二の障害状態を起動する信号を受ける、請求項３に記載の回路遮断器ゾーン選択インタロックシステム（２０）。
【請求項５】
前記第二のプロセッサ（５０）は、実行可能なコンピュータ命令に応答して、ユーザインタフェース（４６）から前記第一の障害状態及び前記第二の障害状態を起動する信号を受ける、請求項３記載の回路遮断器ゾーン選択インタロックシステム（２０）。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の回路遮断器ゾーン選択インタロックシステム（２０）を動作させる方法であって、
第一の回路遮断器内の第一のトリップユニットにより電気的障害を検出（１２２）するステップと、
前記電気的障害が第一の閾値パラメータを満たすかを判断（１０６）するステップと、
前記電気的障害が第二の閾値パラメータを満たすかを判断（１１１）するステップと、
前記電気的障害が第一の瞬間トリップレベルパラメータを上回るかを判断（１１１）するステップと、
前記第一の閾値パラメータ又は前記第二の閾値パラメータを満たしていた場合に第二の回路遮断器（４２、４４）内の第二のトリップユニット（５４）へインタロック信号を送信（１１０）するステップと、
前記保護回路への電流を遮断するために前記第一の回路遮断器（２６）をトリッピング（１１２）させるステップと、
第二の回路遮断器（４２、４４）内の第二のトリップユニット（５４）により前記インタロック信号（１１０）を受信（１２０）するステップと、
前記第一の閾値パラメータを満たしていた場合に前記第二のトリップユニット（５４）において第一のインタロックシーケンスを開始（１０８）するステップと、
前記第二の閾値パラメータを満たしていた場合に前記第二のトリップユニット（５４）において第二のインタロックシーケンスを開始（１０８）するステップと、を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の開示内容は、配電システムにおいて回路遮断器間にゾーン選択インタロックを提供するシステムに関する。特に、本明細書の開示内容は、瞬間トリップ状態中の下流回路遮断器と上流回路遮断器との間でのゾーン選択インタロック用のシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
気中回路遮断器は、配電システムにおいて一般的に使用される。通常の気中回路遮断器（「ＡＣＢ」）は、負荷と呼ばれる電力消費物に電源を接続するための構成要素の組立体を備える。回路遮断器が接続された電気回路を、本明細書では保護電気回路と呼ぶ。これらの構成要素は、主接点組立体と呼ばれる。この組立体において、主接点は、通常、開状態にあり、電源から負荷へ移動する電力用の経路を遮断するか、或いは、閉状態にあり、電源から負荷へ移動する電力用の経路を提供する。ＡＣＢは、保護回路へ流れる電流を検知して、検知電流の大きさを所定の閾値と比較することが可能な、トリップユニットと呼ばれるデバイス及びセンサを更に含む。トリップユニットの閾値と電流の大きさとのトリップ特性は、一般に「トリップ曲線」と呼ばれるグラフ形式において表示され、トリップユニットが任意の過負荷条件下においてトリップするのに要する時間の長さをユーザに示す。トリップ曲線パラメータの外側において保護回路の過電流障害状態を検出した時、トリップユニットは、主接点組立体を開放させる機械的連動を起動する。
【０００３】
ＡＣＢの下流には、他のＡＣＢ、或いは、配線用遮断器（「ＭＣＣＢ」）と呼ばれる場合もある一個以上の容量の小さい回路遮断器を設置して、配電システムの一部を更に保護及び分離し得る。ＭＣＣＢは、複数の容量で利用可能であり、複数のＭＣＣＢを各層内に配置した状態で階層又は段階を成して配列される場合が多い。ＭＣＣＢは、気中回路遮断器と同様に、機械的連動組立体を介して開閉させる主接点組立体を含む。各ＭＣＣＢに関連するトリップユニットは、保護回路のその部分を流れる電流を検知する。ＡＣＢと同様に、ＭＣＣＢは、トリップ曲線を利用して、任意の状態が所望のパラメータの外側にある時期を判断する。
ＡＣＢ及びＭＣＣＢは両方とも障害状態に反応するため、電気的障害により、ＡＣＢとＭＣＣＢとの両方がそれぞれの接点組立体を同時に開放する状況が生じ得る。一般には、障害に最も近い保護回路の最小の部分が遮断されるように、一般にトリッピングと呼ばれる障害電流の遮断を、障害に最も近い回路遮断器に行わせることが望ましい。ソース回路遮断器と、回路から出た任意の回路遮断器とにより区切られた回路の部分は、ソース回路遮断器の保護区域と呼ばれる。区域が障害状態となった場合、障害区域と呼ばれる。障害に近い障害電流を遮断することで、他の保護回路に接続された他の動作の途絶は、防止されるか、或いは少なくとも途絶の量が最小化される。上流のＡＣＢ又は上流のＭＣＣＢをトリップさせることを回避するために、保護回路上の回路遮断器のシステムを協調させる。選択的な協調により、各回路遮断器のトリップ曲線は、障害区域より上の回路遮断器システムの機能を損なうことなく、下流回路遮断器に最初にトリップする機会を与えるように調整される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カスケード型の時間遅延を使用するように協調させた既存の回路遮断器は、本来の目的には適しているが、特に、電気回路を保護する回路遮断器の速度に関して、更に改善の必要性が存在しており、損傷及びリスクを最小化するためには、障害を可能な限り迅速に遮断することが重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第一のトリップユニットを有した第一の回路遮断器を有する回路遮断器システムを提供する。第一のトリップユニットは、第一のプロセッサと、第一のプロセッサに電気的に結合された第一の電流センサとを含む。第一のデータ通信デバイスは、第一のプロセッサからの信号を送信するように結合され、第一のプロセッサは、実行可能なコンピュータ命令に応答して、第一の電流センサにより第一の障害状態を検出したことに応じて第一のデータ通信デバイスを介して信号を送信する。第一のプロセッサは、更に、実行可能なコンピュータ命令に応答して、第一の電流センサにより第二の障害状態を検出したことに応じて第一のデータ通信デバイスを介して信号を送信する。
【０００６】
更に、回路遮断器システムにおいて、第二のトリップユニットを有する第二の回路遮断器を提供する。第二のトリップユニットは、第二のプロセッサと、第二のプロセッサに電気的に結合された第二の電流センサとを含む。第二のデータ通信デバイスは、第一のデータ通信デバイスからの信号を受信して第二のプロセッサへ信号を送信するように適切に動作可能に結合される。第二のプロセッサは、実行可能なコンピュータ命令に応答して、信号が第一の障害状態によるものである場合、第二の回路遮断器のトリッピング応答を第一のインタロックシーケンスに変更し、信号が第二の障害状態によるものである場合、第二のインタロックシーケンスに変更する。
【０００７】
更に、回路遮断器ゾーン選択インタロックシステムを提供する。ゾーン選択インタロックシステムは、第一の電流センサを含む。第一のプロセッサは、第一の電流センサに電気的に結合され、第一のプロセッサは、コンピュータ実行可能な命令に応答して、第一の電流センサにより第一の障害状態を検出したことに応じてインタロック信号を送信する。第一のプロセッサは、更に、実行可能なコンピュータ命令に応答して、第一の電流センサにより第二の障害状態を検出したことに応じて信号を送信する。第一のプロセッサは、更に、コンピュータ実行可能な命令に応答して、所定の障害レベルを検出したことに応じて第一の回路遮断器をトリップさせる。
【０００８】
回路遮断器ゾーン選択インタロックシステムは、更に、第二の電流センサを含む。第二のプロセッサは、第二の電流センサに電気的に結合され且つ第一のプロセッサと通信用に結合される。第二のプロセッサは、実行可能なコンピュータ命令に応答して、第一の障害状態による信号を受信したことに応じてトリップ曲線パラメータを変化させ、第二の障害状態による信号を受信したことに応じてトリッピング応答を遅延させる。第二のプロセッサは、更に、実行可能なコンピュータ命令に応答して、第二の電流センサが瞬間トリップ閾値パラメータ以上の電流レベルを検出したことに応じて第二の回路遮断器をトリップさせる。
【０００９】
更に、保護回路に接続された回路遮断器システムを動作させる方法を提供する。方法は、第一の回路遮断器内の第一のトリップユニットにより電気的障害を検出することを含む。電気的障害が第一の閾値パラメータを充足するかを判断する。電気的障害が第一の瞬間トリップレベルパラメータを上回るかを判断する。第一の閾値パラメータ又は第二の閾値パラメータが充足された場合、インタロック信号を第二の回路遮断器内の第二のトリップユニットへ送信する。保護回路への電流を遮断するために第一の回路遮断器をトリッピングさせる。第二の回路遮断器内の第二のトリップユニットによりインタロック信号を受信する。第一の閾値パラメータが充足された場合、第二のトリップユニットにおいて第一のインタロックシーケンスを開始する。最後に、第二の閾値パラメータが充足された場合、第二のトリップユニットにおいて第二のインタロックシーケンスを開始する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態例による回路遮断器のシステムを有する保護電気回路を示す概略図である。
【図２】実施形態例による回路遮断器トリップユニットを示す概略図である。
【図３】回路遮断器トリップ曲線の例を示す図である。
【図４】ゾーン選択インタロック動作モードにおける回路遮断器トリップ曲線の例を示す図である。
【図５】回路遮断器トリップ曲線調整図を示す概略図である。
【図６】実施形態例による下流回路遮断器及び上流回路遮断器の動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、同様の要素に同様の符号を付した非限定的な例示のための図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、施設２８内の負荷２２用の保護電気回路に接続された回路遮断器システム２０を示す。例えば、公共配電網等の電源２４は、回路遮断器２６に接続される。回路遮断器２６は、通常、施設２８の引込口に配置される。実施形態例のような大きな施設において、回路遮断器２６は、電源２４からの三つの電気位相に接続して施設内の様々な副回路へ配電を行う機能及び容量を有する、気中回路遮断器（「ＡＣＢ」）である。電気負荷２２は、いかなる種類の負荷でもよく、照明システム、プロセスモータ、データセンタ、暖房及び換気システム等を含む。
【００１３】
ＡＣＢ２６の下流において、保護回路は、複数の副回路３０、３２、３４に分岐する。これらの副回路は、それぞれの負荷が必要とする特性を有するように供給電力の電気的特性を適応させる変圧器３６、３８等、付加的な配電及び制御機器を含み得る。変圧器３８は、例えば、照明回路による使用のため、電圧を１２０Ｖに減少させ得る。副回路３０、３２、３４のそれぞれは、更に微細化の進んだ下層副回路４０へと再分割し得る。副回路は、例えば、ヒューズ及び接触器等を含む、更なる電気制御機器を含み得る。副回路及び副回路の階層は無数に存在してよく、図１の図示は限定ではなく例示を目的としたものであることを理解されたい。
【００１４】
副回路の各層は、一般に、例えば回路遮断器４２又は回路遮断器４４のような回路遮断器で始まる。各回路遮断器４４は、ＡＣＢ２６からの電力を受領するように電気的に接続される。実施形態例において、こうした下層回路遮断器４２、４４は、配線用遮断器（「ＭＣＣＢ」）である。各ＭＣＣＢは、ＭＣＣＢに接続された下流負荷２２の要件に応じて単相又は多相にしてよい。本明細書ではＡＣＢ及びＭＣＣＢという用語を実施形態例に関連して使用するが、特許請求の範囲に記載の発明は、これにより限定されないことを理解されたい。明確にする目的から、本明細書ではＡＣＢ及びＭＣＣＢという用語を使用するが、しかしながら、こうした回路遮断器は、相互に交換可能であり、こうした相互交換可能性は、特許請求の範囲に記載の発明の範囲に含まれる。
【００１５】
ＡＣＢ２６は、ディスプレイと、キーボード等の入力装置とを含み得るユーザインタフェース４６を含む。ディスプレイは、ＬＥＤ（発光ダイオード）ディスプレイ、ＬＣＤ（液晶ダイオード）ディスプレイ、ＣＲＴ（ブラウン管）ディスプレイ等にしてよい。ユーザインタフェース４６により、操作者は、例えば電源２４から受領した電圧及び電流、又は例えば接点の位置といった、ＡＣＢ２６の動作条件及び状態を観察できる。ユーザインタフェース４６により、操作者は、更に、ＡＣＢ２６の様々な動作パラメータを変更できる。以下で更に詳細に説明するように、ユーザインタフェース４６により、操作者は、ユーザ定義トリップ曲線を調節し、ピックアップ閾値を定義し、ゾーン選択動作が望ましいことと、どの種類の保護をインタロックするかとを確認し、下層回路の回路遮断器４２、４４に協調及びゾーン選択インタロックを提供するタイミングを遅延させることができる。
【００１６】
ＡＣＢ２６は、更に、プロセッサ５０と電流センサシステム５２とを有するトリップユニット４８を含む。トリップユニットは、ユーザインタフェース４６から命令を受領し、ＡＣＢの動作機構（図示無し）を起動するように、適切に動作可能に結合される。或いは、プロセッサ５０は、ユーザインタフェースを介して、或いは、電子データカード、音声起動手段、手動操作可能な選択制御手段、放射波長及び電子的又は電気的転送といった他の手段を介して、命令を受け付けてもよい。
【００１７】
以下に説明するように、トリップユニット４８は、回路遮断器を流れる電力の状態を監視する。プロセッサ５０は、電流センサ５２により測定した電流の電気的特性を、所定のパラメータと比較する。実施形態例において、所定のパラメータは、図３及び図４に示したような一本以上のトリップ曲線により定義される時間と電流レベルとの関数である。電気的特性が所定のパラメータの外部にある場合、プロセッサは、接点を開放して保護回路への電力を遮断させる動作機構を起動する。
【００１８】
ＡＣＢと同様に、下流の下層ＭＣＣＢ４２、４４は、プロセッサと電流センサとを有するトリップユニット５４を含む。トリップユニット５４は、それぞれのＭＣＣＢ４２、４４を流れて下層副回路４０へ入る電流を監視するように配置される。各ＭＣＣＢ４２、４４は、更に、操作者がＭＣＣＢ４２、４４の状態を監視して、トリップ曲線等のユーザ定義可能設定を調整可能にするユーザインタフェース（図示無し）を含む。ＭＣＣＢ４２、４４のユーザインタフェースは、ＡＣＢ２６と同様にディスプレイ及びキーボードを含み得る。或いは、ＭＣＣＢ４２、４４のユーザインタフェースは、操作者が様々な工場設定パラメータを選択できるセレクタスイッチにしてもよい。
【００１９】
図２を参照して、トリップユニット４８、５４を説明する。トリップユニット４８、５４は実質的に異なる構造であってよいが、しかしながら、例示の目的から、共通する機能要素に関してトリップユニット４８、５４を説明することを理解されたい。プロセッサ５０は、データ及び命令を受け付け、命令を実行してデータを処理し、例えばユーザインタフェース４６等を介して、結果を提示することが可能な適切な電子デバイスである。プロセッサ５０は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ミニコンピュータ、光コンピュータ、ボードコンピュータ、複数命令セットコンピュータ、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、アナログコンピュータ、デジタルコンピュータ、分子コンピュータ、量子コンピュータ、細胞コンピュータ、超電導コンピュータ、スーパーコンピュータ、ソリッドステートコンピュータ、シングルボードコンピュータ、バッファコンピュータ、コンピュータネットワーク、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、又は上記の何れかのハイブリッドにすることができる。
【００２０】
プロセッサ５０は、電流センサ５２により提供されたアナログ電圧又は電流レベルを、導体５６を流れる電流のレベルを示すデジタル信号に変換できる。或いは、電流センサ５２は、プロセッサ５０にデジタル信号を提供するように構成してよく、又はアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ５８を電流センサ５２とプロセッサ５０との間に結合し、電流センサ５２により提供されたアナログ信号を、プロセッサ５０による処理用のデジタル信号に変換してよい。プロセッサ５０は、回路遮断器を制御するための様々な処理に対する入力として機能するデジタル信号を使用する。デジタル信号は、インタロック信号、主接点位置、閉鎖バネ位置等を含む、一種類以上のシステム２０のデータを表す。
【００２１】
電流センサ５２及び導体５６を一つのみ図２に図示して本明細書において説明するが、回路遮断器２６、４２、４４は、通常、回路遮断器の各電気位相又は「極」に付き、こうした電流センサ５２を一つ有していることを理解されたい。回路遮断器の各極は、単一の電気位相の電流を伝達する。例えば、ＡＣＢ２６のような「多極」回路遮断器において、回路遮断器は、幾つかの極、通常は三個又は四個の極を有し、それぞれが回路遮断器を介して異なる電気の位相を伝達する。極のそれぞれは、各極に対する主接点と、それぞれの動作機構とに個別に接続される。
【００２２】
以下に更に詳細に説明するように、プロセッサ５０は、データ伝送媒体６０により、システム２０の一つ以上の構成要素に適切に動作可能に結合される。データ伝送媒体６０は、ツイストペアケーブル、同軸ケーブル、及び光ファイバケーブル等を含む。データ伝送媒体６０は、更に、例えばＩＥＥＥ８０２．１１等のプロトコルを使用するワイヤレス、無線、及び赤外線信号伝送システム等を含む。データ伝送媒体６０は、更に、データ伝送媒体６０の区画を集約し、上流回路遮断器のトリップユニットに対する接続数を最小にする一つ以上のデータ中継部６１を含み得る。図１に示した実施形態において、伝送媒体６０は、ＡＣＢ２６を下層回路遮断器４２、４４に結合する。プロセッサ５０は、動作信号を提供し、データ伝送媒体６０を介してデータを受領するように構成される。
【００２３】
一般に、プロセッサ５０は、電流センサ５２からのデータを受け付け、電流センサ５２からのデータを所定の動作パラメータと比較することを目的とした特定の命令を受ける。プロセッサ５０は、回路遮断器動作機構用の作動デバイスへ、動作信号を提供する。プロセッサ５０は、更に、例えば、動作機構の位置を示す、回路遮断器内の他のセンサからのデータを受け付け得る。プロセッサ５０は、動作パラメータを所定の分散（例えば、電流及び時間）と比較し、所定の分散を上回る場合、操作者に対する警告を示すため、或いは主接点を開放させる動作機構を起動するために使用し得る信号を生成する。更に、信号は、分散を越えた動作パラメータを相殺するために、下流回路遮断器４２、４４と、例えばＡＣＢ２６等の上流回路遮断器との間の応答を協調させる等、システム２０の動作に適応する他の制御方法を始動し得る。例えば、ＭＣＣＢ４２内の電流センサ５２が所定の閾値を上回る電流状態を検出した場合、これは、短絡による電気的障害状態を示し得る。以下に更に詳細に説明するように、例えばＡＣＢ２６等の上流回路遮断器が同じ障害状態の検出によりトリッピングすることを防止するために、ＭＣＣＢ４２のプロセッサ５０は、施設２８への電力の遮断を防止する命令をＡＣＢ２６に実行させるインタロック信号を、上流ＡＣＢ２６に対して送信し得る。電流センサ５２から受領したデータは、ディスプレイコンジット６２及びキーボードコンジット６４を介してプロセッサ５０に結合されたユーザインタフェース４６上に表示し得る。
【００２４】
システム２０内の一つ以上の構成要素に結合されていることに加え、プロセッサ５０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及びインターネット等の外部コンピュータネットワークにも結合され得る。ＬＡＮは、ＴＣＰ／ＩＰ（伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル）、ＲＳ−２３２、ＭｏｄＢｕｓ等、周知のコンピュータ通信プロトコルを使用してプロセッサ５０と通信するように構成された一台以上のリモートコンピュータを相互接続する。
【００２５】
次に図２を参照すると、プロセッサ５０の概略図を図示している。プロセッサ５０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）デバイス６８と、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）デバイス７０と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）デバイス７２と、一つ以上の入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ８０と、データ伝送媒体６０とインタフェースするデータ通信デバイス７６とに結合された中央演算処理装置又はコントローラ６６を含む。
【００２６】
Ｉ／Ｏコントローラ８０は、回路遮断器の動作を監視するセンサ７８と、これらのデバイス及びデータバス８０間にデジタルデータを提供するためのユーザインタフェース４６とに結合される。Ｉ／Ｏコントローラ８０は、センサ７８からアナログデータ信号を受領するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ８２にも結合される。
【００２７】
データ通信デバイス７６は、データ伝送媒体６０がサポートするデータ通信プロトコルにおいて、プロセッサ５０とデータ伝送媒体６０との間の通信を提供する。ＲＯＭデバイス７２は、コントローラ６６用のアプリケーションコード、例えば、初期化パラメータを含む主機能ファームウェアと、ブートコードとを格納する。アプリケーションコードは、更に、インタロック信号の受信に応答して回路遮断器動作機構を起動すること、警告を生成すること、及びトリッピングを遅延させることを含む、任意の回路遮断器動作制御方法をコントローラ６６に実行させるための、図４に示したプログラム命令を含む。
【００２８】
ＮＶＭデバイス７０は、ＥＰＲＯＭ（消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ）チップ、ディスクドライブ等、任意の不揮発性メモリの形態となる。ＮＶＭデバイス７０には、アプリケーションコード用の様々な動作パラメータが格納される。様々な動作パラメータは、キーパッドを使用してローカルで、或いは代わりにリモートコンピュータを使用して、ＮＶＭデバイス７０へ入力できる。アプリケーションコードをＲＯＭデバイス７２ではなくＮＶＭデバイス７０に格納可能であることは認識されよう。
【００２９】
プロセッサ５０は、図６に示したアプリケーションコードにおいて実現される動作制御方法を含む。こうした方法は、通常はソフトウェアの形態で、コントローラ６６による実行の対象として書かれたコンピュータ命令において実現される。ソフトウェアは、アセンブリ言語、ＶＨＤＬ（Ｖｅｒｉｌｏｇ  Ｈａｒｄｗａｒｅ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）、ＶＨＳＩＣ  ＨＤＬ（Ｖｅｒｙ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  ＩＣ  Ｈａｒｄｗａｒｅ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）、Ｆｏｒｔｒａｎ（ｆｏｒｍｕｌａ  ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｖｉｓｕａｌ  Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（商標）、ＡＬＧＯＬ（ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｃ  ｌａｎｇｕａｇｅ）、ＢＡＳＩＣ（ｂｅｇｉｎｎｅｒｓ  ａｌｌ−ｐｕｒｐｏｓｅ  ｓｙｍｂｏｌｉｃ  ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｃｏｄｅ）、ｖｉｓｕａｌ  ＢＡＳＩＣ、ＡｃｔｉｖｅＸ、ＰＨＰ、Ｐｅｒｌ、ＨＴＭＬ（ＨｙｐｅｒＴｅｘｔ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）、及び上記の任意の組み合わせ又は少なくとも一つの派生物等を含む、任意の言語においてエンコードできる。更に、操作者は、スプレッドシート又はデータベースといった既存のソフトウェアアプリケーションを使用して、様々なセルをアルゴリズムにおいて列挙された変数に相関させることができる。更に、ソフトウェアは、他のソフトウェアから独立すること、或いは、統合ソフトウェアの形態等、他のソフトウェアに依存することが可能である。
【００３０】
トリップユニット４８、５４内のＮＶＭ７０は、回路遮断器２６、４２、４４の動作に対するパラメータのデータを含む。このデータは、図３に示したようなトリップ曲線８４、８を含む。これらのトリップ曲線８４、８６は、望ましい電流レベルと望ましくない電流レベルとの間の境界を時間の関数として定める。本明細書における例示の目的で、トリップ曲線８４は、下流回路遮断器用のトリップ曲線を表し、一方、トリップ曲線８６は、上流回路遮断器用のトリップ曲線を表す。配電システムでは多数の異なる種類の障害状態が生じ得る。当技術において周知であるように、トリップ曲線８４、８６は、センサ許容差及び機械的反応時間等の要素を考慮した「帯域」又は範囲によりグラフに表現される。過負荷領域８８と呼ばれる場合の多い一種類は、上昇した電流レベルの存在する期間が長すぎる場合に、回路遮断器２６、４２、４４をトリップさせる。例えば、モータ又はコンプレッサ等の多数のデバイスが同時に始動し、回路内の電流の一時的な上昇が発生した場合に、過負荷が生じ得る。過負荷領域のトリップ曲線の曲率は、一時的な状態による望ましくない又は「迷惑な」トリッピングが無い状態で、回路遮断器が機能性を維持できるようにするためのものである。一般に短時間ピックアップ領域９６、９８と呼ばれる特定の電流レベルでは、配電システム内の配線に損傷を与える電位を形成する高い障害レベルのため、回路遮断器の反応時間は減少する。更にトリップ曲線を進むと、一般に瞬間ピックアップ領域９０と呼ばれる領域となる。障害の大きさのため、回路遮断器は、感知し得る遅延が殆ど又は全く無い状態でトリップする。瞬間領域は、例えば、短絡状態等、高レベルの障害が発生した時に回路遮断器をトリップさせるためのものである。最終領域のトリップ曲線は、「オーバライド」領域９７、９９と呼ばれる。オーバライド領域の目的は、回路遮断器への損傷を防止することである。図３は一対のトリップ曲線を示しているが、回路遮断器２６、４２、４４のそれぞれは、回路遮断器のサイズと、回路遮断器が取り付けられる回路の態様とに応じて、異なるトリップ曲線を有し得ることを理解されたい。更に、全ての回路遮断器が、上述の全ての領域を取り入れるとは限らない。例えば、オーバライド領域９７、９９は、全ての回路遮断器が利用するとは限らない。トリップユニット４８、５４は、接地障害閾値の超過、又は長時間ＲＭＳ又は負荷閾値の超過等、他の障害状態も検出し得る。
【００３１】
実施形態例において、回路遮断器２６、４２、４４により、操作者は、特定の用途向けにトリップ曲線８６を定義できる。ユーザ定義トリップ曲線は、ＡＣＢ２６、ＭＣＣＢ４２、及びＭＣＣＢ４４間の協調を更に正確に定義可能とする際に有利となる。図３及び図４に示したように、操作者は、トリップ曲線８６を修正してユーザ定義トリップ曲線９３を作成し得る。操作者は、短時間ピックアップ閾値９５及び瞬間ピックアップ閾値８９を定義し得る。領域９１における時間遅延も、回路遮断器の反応時間を更に制御するために修正し得る。一般に、オーバライド領域９７、９９は、ユーザ定義可能ではなく、同一状態を維持する。以下に更に詳細に説明するように、ユーザ定義トリップ曲線８６により、更に、操作者は、トリップ曲線の短時間領域及び瞬間領域における障害の種類及びレベルに応じて異なる機能を利用するゾーン選択インタロックシステムを使用できる。
【００３２】
図６を参照して、回路遮断器間での協調及びゾーン選択インタロックシステムの実施形態例の方法を説明する。ＡＣＢ２６及びＭＣＣＢ４２を参照して動作の説明を行うが、これは例示的な目的のみを有することを理解されたい。同じ動作は、特許請求の範囲に記載の発明の対象範囲から逸脱することなく、ＭＣＣＢ４２とＭＣＣＢ４４との間又はＡＣＢ２６とＭＣＣＢ４４との間にも応用し得る。
【００３３】
下流ＭＣＣＢ４２のトリップユニット５４の動作プロセス１００は、ブロック１０２において開始され、ブロック１０４におけるＭＣＣＢ４２を流れる電流の監視へと進む。プロセス１００は、次に判断ブロック１０６へ進み、第一の閾値を超えたかを判断する。比較の対象となる閾値は、ユーザが選択できる。閾値は、短時間領域９６の二乗平均平方根（「ＲＭＳ」）値にしてよい。閾値は、瞬間トリップ領域９０内の標本値に基づいてもよい。ユーザは、更に、ＲＭＳ短時間値又は瞬間標本値を共に選択する権利を有し、この場合、何れかのパラメータが充足された際に、判断ブロック１０６は、肯定応答を提供する。図３を参照すると、現在のＲＭＳ値は、矢印８５により示した範囲において発生させ、瞬間標本値は、矢印８３により示した範囲おいて発生させる。
【００３４】
瞬間領域９０の閾値状態が検出されない場合、ブロック１０６では否定応答が生じる。したがって、プロセス１００は、ブロック１０４へ戻り、電流の監視を継続する。プロセス１００は、当技術において周知である過負荷領域８８のタイプの障害を監視するステップを更に含むことを理解されたい。
【００３５】
ブロック１０６において肯定応答が得られた場合、プロセス１００は、ブロック１０８へ移行し、線１１０により表す選択的インタロック信号が上流ＡＣＢ２６へ即座に送信され、上流ＡＣＢ２６は更に以下に説明する処置を行う。信号送信後、プロセス１００は、ブロック１０４へ進み、電流の監視を継続する。
【００３６】
第一の閾値判断ブロック１０６と並行して、プロセス１００は、更に、ブロック１１１において、測定電流値を第二の基準と比較する。判断ブロック１１１では、瞬間領域閾値９０を超えたか、或いは短時間領域閾値９６の「累算器」を超過したかを判断する。短時間領域９６の入力電流は変化し得るため、短時間トリップアルゴリズムは、累算器を使用して、一定周期の期間に閾値を超えた回数を決定する。累算器が満杯になった後、又は瞬間閾値を超えた場合、判断ブロック１１１は、肯定応答を戻してブロック１１２へ進む。ブロック１１２において、トリップユニット５４は、ＭＣＣＢ４２の動作機構を起動し、主接点を分離させ、ＭＣＣＢ４２から下流への電流の遮断を発生させる。プロセス１００は、ブロック１１４において停止し、操作者が検出障害状態を除去するための是正措置を行うのを待つ。判断ブロック１１１が否定を戻した場合、プロセス１００は、ブロック１０４へ戻り、電流を監視する。
【００３７】
上流回路遮断器であるＡＣＢ２６のトリップユニット４８は、ＭＣＣＢ４２のトリップユニット５４とは独立且つ並行して動作する。トリップユニット４８を動作させるプロセス１１６は、開始ブロック１１８で始まり、問い合わせブロック１２０へ進み、下流回路遮断器ＭＣＣＢ４２から選択インタロック信号１１０が受領されたかを判断する。実施形態例において、選択インタロック信号１１０は、上流ＡＣＢ２６のトリップユニット４８内のコントローラ６６に対する割り込みとなる。これにより、選択インタロック信号１１０に反応するプロセス１１６内のステップは、ＡＣＢ２６の動作内において素早く優先権を得られる。
【００３８】
問い合わせブロック１２０において否定が生じた場合、プロセス１１６は、判断ブロック１２２へ進み、コントローラ６６は、工場定義トリップ曲線８４を使用して、過負荷又は瞬間領域において障害が検出されたかを判断する。問い合わせブロック１２０において否定が生じた場合、プロセス１１６は、ブロック１１８へ戻り、電流の監視を継続する。問い合わせブロック１２０において肯定が生じた場合、ＡＣＢ２６は、ブロック１２４において動作機構を起動し、主接点の開放と、ＡＣＢ２６から下流への電流の遮断とを発生させる。プロセス１１６は、その後、ブロック１２６において停止し、操作者が是正措置を行うのを待つ。
【００３９】
選択インタロック信号１１０を受領した場合、問い合わせブロック１２０では、肯定応答を戻す。動作者は判断ブロック１０６において異なる閾値又は組み合わせた閾値を選択し得るため、プロセス１１６では、判断ブロック１０６において、どちらの閾値を超えたかに応じて、インタロック信号１１０に対するインタロックシーケンス反応が二種類に分かれる。インタロック信号が瞬間領域９０内の電流標本値によるものである場合、プロセス１１６は、ブロック１２８へ進む。ブロック１２８では、更なる応答を行う前に、所定数の電気的周期（電気周波数により決定）に渡ってＡＣＢ２６の応答を遅延させる。プロセス１１６は、その後、ブロック１２２へ進み、トリップ曲線８６を使用して、障害が発生しているかを判断する。
【００４０】
インタロック信号１１０が短時間電流ＲＭＳ値によるものである場合、プロセス１１６は、ブロック１３０へ進み、コントローラ６６が使用するトリップ曲線を、工場設定トリップ曲線８６からユーザ定義トリップ曲線９３へ切り替える。ユーザ定義トリップ曲線８６への移行は、更に、ＡＣＢ２６の応答を遅延させ、下流回路遮断器に障害を除外する機会を与える効果を有することを理解されたい。これが達成されるのは、ユーザ定義短時間領域９５、時間遅延領域９１、及び瞬間領域８９が、下流回路遮断器のトリップ曲線８４と重複しないためである。
【００４１】
ブロック１２８における応答遅延の調整、或いはブロック１３０における工場設定トリップ曲線８４からユーザ定義トリップ曲線９３への変更後、プロセス１１６は、問い合わせブロック１２２へ戻る。ここで、障害が検出されたかを判断する。ここで、障害が検出されたかを判断する。トリップ曲線がユーザ定義トリップ曲線９３に変更されている場合、問い合わせブロック１２２は、ユーザ定義トリップ曲線９３を使用して、望ましくない電気的状態が存在するかを判断し、変更されていない場合には曲線８４を使用することを理解されたい。この配置により、下流回路遮断器であるＭＣＣＢ４２が電気的障害を十分に除外できない場合に、上流回路遮断器であるＡＣＢ２６が電流遮断機能を提供できるという利点がもたらされる。上記のように、電気的障害が検出された場合、ブロック１２４においてＡＣＢ動作機構が起動され、電流が遮断され、プロセス１１６はブロック１２６において停止する。上流回路遮断器ＡＣＢ２６が矢印８７（図４）により示す範囲において障害を検出した場合、ＡＣＢ２６は、どのインタロック信号１１０が送信されたかに関係なく応答することを更に理解されたい。電気的障害が検出されない場合、プロセス１１６は、ブロック１１８での電流の監視へ戻る。
【００４２】
プロセス１００、１１６は、任意の下流回路遮断器と上流回路遮断器との間で生じ得ることを理解されたい。更に、ＭＣＣＢ４２等の回路遮断器は、下流遮断器４４とＡＣＢ２６との間に位置決めし得る。本実施形態において、ＭＣＣＢ４４は、選択インタロック信号１１０を発信し、ＭＣＣＢ４２及びＡＣＢ２６は、共にプロセス１１６に従い、動作を相応に修正する。
【００４３】
本明細書において開示した瞬間領域における電気的障害の際に回路遮断器システムを協調させるためのゾーン選択インタロックシステム及び方法は、配電ネットワークの設計、運用、及び維持に利点をもたらすことを理解されたい。システム及び方法により、トリップ曲線を操作者がカスタマイズして、用途において望ましい形で協調機能を提供することができる。システム及び方法は、更に、高レベル障害の際に上流遮断器の応答時間を更に迅速にするという利点をもたらす。システム及び方法は、更に、配電システムと取り付けられた負荷とが経時的に変化する際に回路遮断器システムの所望の機能を維持することにおいて利点をもたらす。
【００４４】
本明細書において開示した実施形態の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、又はその何らかの組み合わせにおいて実現できる。一例として、開示した実施形態の一つ以上の態様は、例えば、コンピュータ使用可能な媒体を有する製造品（例えば、一つ以上のコンピュータプログラム製品）に含めることができる。媒体は、その内部において、例えば、本発明の機能を提供及び促進するコンピュータ読み取り可能なプログラムコード手段を実現する。製造品は、コンピュータシステムの一部として含めること、或いは別個に販売することが可能である。更に、機械により読み取り可能であると共に、開示実施形態の機能を実行するために機械により実行可能な命令の少なくとも一つのプログラムを具体的に実現する少なくとも一つのプログラム記憶装置を提供できる。
【００４５】
更に、本明細書に示した各図は、一例に過ぎない。本発明の趣旨を逸脱することなく、本明細書で説明した各図又はステップ（又は動作）に対する多数の変化が存在する。例えば、ステップは、異なる順序で実行し得る、或いはステップを追加、削除、又は修正し得る。こうした変化は、全て特許請求の範囲に記載の発明の一部と考えられる。ここに記載した説明は、例を使用して、最良の形態を含め、本発明を開示すると共に、任意のデバイス又はシステムの作成及び使用と、取り入れた任意の方法の実行とを含め、当業者が本発明を実現することを可能にしている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲により定義され、当業者が想到する他の例を含み得る。こうした他の例は、特許請求の範囲の字義通りの用語と相違ない構造要素を有する場合、或いは特許請求の範囲の字義通りの用語との差異が実質的なものではない等価構造要素を含む場合、添付特許請求の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４６】
２０  回路遮断器のシステム
２２  負荷
２４  電源
２６  回路遮断器（「ＡＣＢ」）
２８  施設
３０  副回路
３２  副回路
３４  副回路
３６  変圧器
３８  変圧器
４０  下層副回路
４２  下層回路遮断器
４４  下層回路遮断器
４６  ＡＣＢユーザインタフェース
４８  ＡＣＢトリップユニット
５０  ＡＣＢトリップユニットプロセッサ
５２  トリップユニット電流センサ
５４  ＭＣＣＢトリップユニット
５６  導体
５８  Ａ／Ｄコンバータ
６０  データ伝送媒体
６１  データ中継部
６２  ユーザインタフェースディスプレイへのコンジット
６４  ユーザインタフェースキーパッドへのコンジット
６６  コントローラ
６８  ＲＡＭ
７０  不揮発性メモリ
７２  ＲＯＭ
７６  データ通信デバイス
７８  センサ
８０  Ｉ／Ｏコントローラ
８２  Ａ／Ｄコンバータ
８４  トリップ曲線（工場設定）
８６  トリップ曲線
８７  矢印
８８  過負荷領域
８９  トリップ曲線（ユーザ定義）
９０  瞬間領域
９１  短時間領域
９２  過負荷領域
９３  ユーザ定義トリップ曲線
９４  瞬間領域
９６  短時間ピックアップ
９７  オーバライド領域
９８  短時間ピックアップ
９９  オーバライド領域
１００  ＭＣＣＢ４２動作プロセス
１０２  開始ブロック
１０４  電流を監視
１０６  障害状態の問い合わせブロック
１０８  信号送信ブロック
１１０  選択インタロック信号線
１１１  第二の閾値決定ブロック
１１２  回路遮断器のトリッピング起動
１１４  停止ブロック
１１６  ＡＣＢ２６動作プロセス
１１８  開始ブロック
１２０  信号受領の問い合わせブロック
１２２  障害検出の問い合わせブロック
１２４  回路遮断器トリップブロック
１２６  停止ブロック
１２８  遅延応答ブロック
１３０  トリップ曲線切り替えブロック
【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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