(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
継電器ハウジング、及び
電源モジュールと、ＣＰＵモジュールと、配電系統の保護制御を行う少なくとも１つのＤＳＰモジュールとを含んだ複数の独立に取外し自在で交換可能なモジュールに電気的及び機械的な接続ができるバックプレーン
を含んでなる保護継電器であって、
前記交換可能なモジュールの各々はモジュール・ハウジング及び該モジュール・ハウジングに配され別々に取外し自在で交換可能な複数のサブモジュールを含んでいて、
前記サブモジュールのうち少なくとも一つは、少なくとも一つの接点を含んでおり、
前記接点は前記モジュール・ハウジングから延びて配電系統に接続され、
１又はそれ以上のサブモジュールを取換えることによってあるモジュールの機能を変更することができる、
保護継電器。
【請求項２】
前記少なくとも１つの接点が約５００アンペアの電流に約１秒間耐えることができる、請求項１記載の保護継電器。
【請求項３】
前記モジュールは、端子ブロックが短絡フィンガを含んでいるか否かに関係なく、端子ブロックに接続することができる、請求項２記載の保護継電器。
【請求項４】
前記モジュールが前記端子ブロックと前記少なくとも１つの接点の間の電気的な接触の後にのみ短絡フィンガを切る、請求項３記載の保護継電器。
【請求項５】
前記サブモジュールが入力／出力サブモジュールである、請求項１記載の保護継電器。
【請求項６】
前記サブモジュールが変流器サブモジュールである、請求項１記載の保護継電器。
【請求項７】
前記サブモジュールが電圧変圧器サブモジュールである、請求項１記載の保護継電器。
【請求項８】
前記モジュール・ハウジング内にメイン制御ボードを備え、前記サブモジュールの各々はその片側に沿ってハウジングに機械的に接続され、反対側でメイン制御ボードに電気的及び機械的に接続されている、請求項１に記載の保護継電器。
【請求項９】
モジュール・ハウジング、
該ハウジング内に収容されたメイン制御ボード、
前記ハウジング内に着脱自在に挿入された複数のサブモジュール
を含んでなる、保護継電器で１セットの１又はそれ以上の機能を遂行するモジュールであって、
前記サブモジュールは、保護継電器の継電器ハウジング内に着脱自在に挿入可能であり、前記サブモジュールのうち少なくとも一つは、少なくとも一つの接点を含んでおり、前記接点は前記モジュール・ハウジングから延びて前記メイン制御ボードに接続可能であり、
各々のサブモジュールはモジュールの機能の一部分を遂行するとともに、メイン制御ボードを介して他のサブモジュールと通信することができる、モジュール。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの接点が約５００アンペアの電流に約１秒間耐えることができる請求項９記載のモジュール。
【請求項１１】
前記モジュールが、前記継電器ハウジング内に挿入されたとき、端子ブロックが短絡フィンガを含んでいるか否かに関係なく、端子ブロックと対合する、請求項１０記載のモジュール。
【請求項１２】
前記モジュールが前記端子ブロックと少なくとも１つの接点の間の電気的な接触の後にのみ短絡フィンガを切る、請求項１１記載のモジュール。
【請求項１３】
前記サブモジュールが入力／出力サブモジュールである、請求項９記載のモジュール。
【請求項１４】
前記サブモジュールが変流器サブモジュールである、請求項９記載のモジュール。
【請求項１５】
前記サブモジュールが電圧変圧器サブモジュールである、請求項９記載のモジュール。
【請求項１６】
前記サブモジュールの各々はその片側に沿ってハウジングに機械的に接続され、反対側でメイン制御ボードに電気的及び機械的に接続されている、請求項９に記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は保護継電器に関する。更に具体的には、本発明は交換可能な部品を含む保護継電器に関する。
【０００２】
【発明の背景】
保護継電器装置は、種々の保護及び制御機能を果たすものとして、配電系統に必要な素子である。保護継電器が配電系統内の状態を監視し、不利な状況を検出したことに応答して遮断器を作動し、こうして配電系統の種々のセグメント及び部品を損傷から保護する。
【０００３】
旧式の保護継電器はアナログ形装置であって、その大半はデジタル形保護継電器に置き換えられている。デジタル形保護継電器はデジタル処理回路を含んでおり、デジタル処理回路はアナログ形継電器装置で利用できるよりも広い範囲の種々の保護及び制御機能を果たすようにプログラミングできる。
【０００４】
典型的には、デジタル形保護継電器は種々の保護制御機能を果たす為に継電器処理回路を含む。継電器処理回路は種々の形の入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路、変流器、電圧変圧器等によって構成することができる。こういう形式は一般的に保護継電器装置内で一定であって、継電器処理回路又はその一部分を修理又は交換するのが比較的困難で、時間がかかる。
【０００５】
コンラッドの米国特許第４７４２４２８号には、ハウジングの正面にある開口を介して絶縁ハウジングから引き出すことができる作動装置を含む保護継電器が開示されている。保護継電器回路を引き出すことができることにより、配電系統の乱れをごく小さくして、内部の継電器回路の日常的な試験、保守及び交換ができる。しかし、コンラッドの保護継電器は、引き出し可能な作動装置内で位置が固定されている、その他の点では普通の継電器回路を含んでいる。
【０００６】
保護継電器装置が、継電器処理回路の交換又は修理が比較的容易であるようになることが望ましい。
【０００７】
【発明の要約】
本発明は、各々特定の機能を遂行する着脱自在で交換可能なモジュールの形で継電器処理回路を構成した保護継電器を提供することにより、上述の問題を解決するとともに、その他の利点を達成する。各々のモジュールは、所期の全てのモジュール機能に必要な基本回路をもつメイン制御ボードを含んでいるとともに、特定の機能を遂行する為の特殊化した回路を含む着脱自在で交換可能なサブモジュールをも含んでいる。これらのモジュールは、電源モジュールと、ＣＰＵモジュールと、少なくとも１つのデジタル信号処理モジュールをと含んでいてよい。サブモジュールはＩ／Ｏカード及び電圧変成器又は変流器カードを含んでいてよい。以下で説明する例示的な実施形態では、本発明は、１又はそれ以上のモジュール又は１又はそれ以上のサブモジュールを交換することによって、保護継電器の機能を変えることができるようにする。
【０００８】
以下の好ましい実施形態についての詳細な説明を図面と共に参照することで本発明の理解を深めることができよう。図面中、類似の素子は同じ符号で示されている。
【０００９】
【詳細な説明】
図１には、モジュールを組み込んだ保護継電器装置を示した。保護継電器装置１０は、本願と同日に出願され、本願出願人に譲渡された「Modular Control Panel for a Protective Relay（保護継電器のモジュール形制御パネル）」という発明の名称の出願に記載されたパネルのように、内部保護継電器回路に接近可能な蝶番結合パネルを有するものとして示してある。この出願の開示内容全体は文献の援用によって本願明細書に取入れられる。保護継電器装置１０の内部の保護継電器回路はモジュール１２の形で設けられる。各々のモジュールは、保護継電器装置が守備範囲とする配電系統（図示せず）の保護及び制御に関する特定の機能又は１セットの機能を遂行する。モジュールの例としては、電源モジュール、変流器モジュール、中央処理装置（ＣＰＵ）モジュール、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）モジュール等がある。各々のモジュール１２は（例えば保護継電器ハウジング内のスロット又は案内部に摺動自在に係合させ又は離脱させることにより）別々に取外し自在及び交換可能であり、１又はそれ以上のモジュールを単に取外して交換することによって、継電器装置１０をアップグレード又は修理できるようになる。
【００１０】
図２には、個別のモジュール１２を示した。モジュールは一端に接点１４を備えていて、モジュールを配電系統に接続する。モジュール１２は他端にユーザ・インターフェース（例えば、継電器装置１０のパネル）と通信する為の接続部（図示せず）を備えている。接点１４は端子ブロックを介して配電系統に接続されるのが好ましく、端子ブロックは普通の端子ブロックであってもよいし、或いは本願と同日に出願され、本願出願人に譲渡された「Terminal Block for a Protective Relay（保護継電器の端子ブロック）」という発明の名称の出願に記載されているようなモジュール式端子ブロックであってもよい。この出願の開示内容全体も文献の援用によって本願明細書に取入れられる。
【００１１】
図３ａ−３ｂには、それぞれモジュール１２の部分的な切欠き図及び断面図を示した。図３ａに見られるように、モジュール１２は、メイン制御ボード１６及び複数のサブモジュール・カード１８で構成される。図３ａでは、サブモジュール・カードが入力／出力（Ｉ／Ｏ）カードとして示されているが、その代わりに、サブモジュール・カードは電圧変圧器カード、変流器カード又はモジュール１２がその所期の機能（１つ又は複数）を遂行することができるようにする他の任意の形式のカードであってもよい。メイン制御ボード１６は好ましくは全ての所期のモジュール機能に共通の回路を含んでいて、モジュール・ハウジング２０内に固定されている。サブモジュール・カード１８は、モジュールが特定の所期のモジュール機能（例えば特定の電圧定格をもつ変圧器カード又は特定の形式の入力／出力動作をモジュールが遂行することができるようにする為の機能）を遂行することができるようにする特殊化した回路を含んでいる。サブモジュール・カード１８はメイン制御ボード１６及びモジュール・ハウジング２０から別々に取外し自在及び交換可能である。接点１４が雄の端子ブロックと対合するように設計されていて、サブモジュール・カード１８にはんだ付けされることが好ましい。
【００１２】
図３ｂに示す通り、サブモジュール・カード１８はその片側に沿ってハウジング２０に機械的に接続され、反対側でメイン制御ボード１６に電気的及び機械的に接続されている。サブモジュール・カード１８はメイン制御ボード１６と摺動自在に係合可能であって、適当な電気的及び機械的な接続を確立することが好ましい。適当な接続は多数の異なる形式があるから、ここではどれも具体的に説明しない。
【００１３】
本発明によるモジュールは、本願出願人に譲渡された「Terminal Block for a Protective Relay（保護継電器の端子ブロック）」という発明の名称の係属中の出願に図示され、かつ記載されているような雄の端子ブロックと対合する雌の端子ブロックで構成されている、といえる。ハウジング２０は、本発明によるモジュールが、雄の端子ブロックが短絡フィンガを含むかどうかに関係なく、このような雄の端子ブロックを任意の形で有利に受容れるように形成されることが好ましい。この目的の為、並びにモジュールが短絡フィンガをもつ雄の端子ブロックと対合したときの短絡を防止するため、モジュール／雌ブロック・ハウジング２０は、雄の端子ブロック及び雌の端子ブロック／モジュールの接点の間に電気的な接触が確立された後、短絡フィンガの接触を断つように位置決めされた適当な長さをもつ延長部（図示せず）を備えている。
【００１４】
雌の端子ブロック／モジュールの接点は約５００アンペアの電流に約１秒間耐えるように設計して、配電系統内で動作可能であることが好ましい。
【００１５】
本発明によるサブモジュールをもつ組み立てられたモジュールは、保護継電器の中に容易に挿入し、ブリキ・クリップ又はその他の適当な固定手段を使うことによって、固定することができる。
【００１６】
上述の例で示すように、本発明によるモジュール式／サブモジュール式保護継電器は、従来の保護継電器装置に比べて、多数の利点をもたらすことができる。例えば、この保護継電器は、現場でモジュールを取外して交換し、保護継電器の機能を高め、変更し又は容易に修理することができる。更に、上述の通り、モジュールがサブモジュールを備えているから、個別のモジュールは現場でサブモジュールを取外して交換し、関連するモジュールの機能を高め又は変更し又は容易に修理することができる。本発明のこうした態様により、デジタル入力及び出力回路が固定の形であるか、並びに／又は変流器及び電圧変圧器が固定の組合せをもつ従来の保護継電器に比べて、意味のある利点を提供する。
【００１７】
以上の説明は色々な細部及び仕様を含むが、これは例示のためであって、本発明を制約するものではないことを承知されたい。特許請求の範囲並びにその法律上の均等物によって定められたこの請求の範囲を逸脱することなく、上述の実施形態の種々の変更を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明で計画されるモジュール式／サブモジュール式構造を取入れた保護継電器装置を示す。
【図２】  図２は、図１の保護継電器装置から取外したモジュールである。
【図３】  図３ａ−ｂは、それぞれ図２のモジュールの部分的な切欠き図及び断面図である。
【図１】
0004439117.tif 000002
【図２】
0004439117.tif 000003
【図３】
0004439117.tif 000004