(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気系統の電流を遮断する回路遮断装置であって、
開離すると電流を遮断する開離可能な接点と、
少なくとも１つの電流波形を含む電気系統の波形を感知する感知手段と、
感知手段が感知した波形をサンプリング時点でサンプリングすることにより前記波形のデジタルサンプルを発生させるサンプリング手段と、
デジタルサンプルから繰り返し求められる前記電流波形の所定の電流／時間特性に応答して開離可能な接点をトリップし開離させる保護モードで作動する保護手段、波形のデジタルサンプルを蓄積する捕捉モードで作動する波形捕捉手段及び保護モードで作動する保護手段のために第１のサンプリングレートでサンプリング時点を発生させ、波形捕捉モードで作動する波形捕捉手段のために第２のサンプリングレートでサンプリング時点を発生させるサンプリング時点発生手段を有する処理手段とより成ることを特徴とする回路遮断装置。
【請求項２】
波形捕捉モードで作動する波形捕捉手段は、サンプリング手段が発生する電流波形のデジタルサンプルをモニターし、電流波形のデジタルサンプルが所定条件を満足すると保護モードで作動する保護手段へ動作を切り換えるモニター手段を含んで成ることを特徴とする請求項１の回路遮断装置。
【請求項３】
モニター手段は、電流波形のデジタルサンプルの大きさが所定のしきい値を越えると保護モードで作動する保護手段へ動作を切り換えることを特徴とする請求項２の回路遮断装置。
【請求項４】
サンプリング時点発生手段がサンプリング時点を発生させる第１のサンプリングレートは等価サンプリングレートであり、サンプリング時点発生手段がサンプリング時点を発生させる第２のサンプリングレートは同期サンプリングレートであることを特徴とする請求項１の回路遮断装置。
【請求項５】
サンプリング時点を第１のサンプリングレートで発生させるサンプリング時点発生手段は、電気角９０°だけ離れたサンプルの対を発生させ、第２のサンプリングレートでサンプリング時点を発生させるに当たり１サイクルつき４個を越えるレートでサンプルを同期的に発生させることを特徴とする請求項１の回路遮断装置。
【請求項６】
サンプリング時点発生手段は、第１のサンプリングレートで発生させるサンプルの連続対間に可変の遅延時間を与えることを特徴とする請求項１の回路遮断装置。
【請求項７】
処理手段は、波形捕捉モードで発生されたデジタルサンプルの調波分析を行う手段を含んで成ることを特徴とする請求項４の回路遮断装置。
【請求項８】
調波分析を行う前記手段は、複数の調波の個々の調波値を発生させ、前記処理手段は、個々の調波値を表示するディスプレイ手段を含んで成ることを特徴とする請求項７の回路遮断装置。
【請求項９】
処理手段はさらに、デジタルサンプルから電気系統の電力に関連するパラメータを表わす表示を発生させる計量手段を含んで成ることを特徴とする請求項８の回路遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過電流保護だけでなく被保護電気系統の波形の調波分析を行うために波形を捕捉する回路遮断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば、回路遮断器、真空消弧装置、接触器、モーターコントローラ等を含む最新の回路遮断装置は、マイクロプロセッサを組み込んだトリップユニットを備えている。マイクロプロセッサは、保護曲線を形成するためのアルゴリズムを実行する。回路遮断装置や真空消弧装置において一般的であるが、保護曲線により、瞬時トリップ、長時間遅延トリップ、そして適宜、短時間遅延トリップ機能が提供される。マイクロプロセッサは、保護アルゴリズムの実行とともにアナログ波形のアナログ−デジタル変換を統括する。回路遮断装置のなかには、マイクロプロセッサが計量のための計算を行うものがある。これら全ての機能によりマイクロプロセッサに負担がかかる。このため、サンプリングレートをマイクロプロセッサが他の機能を実行するに必要な処理時間とバランスさせる必要がある。
【０００３】
瞬時及び短時間遅延保護機能は配電系統に生じる本質的に正弦波の故障電流に応答するが、長時間遅延保護機能及び計量機能は電気系統の波形に普通にあることの多い歪みに対してより敏感である。歪んだ波形を正確に表わすためには１サイクルにつきより多くのサンプルが必要であるが、サンプリングレートを高くするとマイクロプロセッサが他の機能を実行するための時間が少なくなる。このジレンマを解決する１つの方法として等価サンプリング方式が発展してきた。等価サンプリング方式では、数サイクルに亘ってサンプルパターンを幾つか繰り返し採取する間にタイミングをずらし、それら全てのサンプルパターンの繰り返しが終了すると単一の等価サイクル上に重畳させ、高い実効サンプリングレートを得る。米国特許出願第０８／３４２，２０８号（発明の名称:APPARATUS PROVIDING PROTECTION AND METERING IN AN AC ELECTRICAL SYSTEM UTILIZING A MULTI-FUNCTION SAMPLING TECHNIQUE）は、一対のサンプルが電気角９０°だけ離れた連続するサンプル対間のタイミングを調整して１サイクルにつきサンプル６４個の等価サンプリングレートを得るようにした等価サンプリング方式を開示している。各サンプル対から波形の基本周波数のＲＭＳ値が得られる。
【０００４】
また、波形の歪み量を測定できることにも関心が高まっている。配電系統の波形を分析して、特にその調波成分を測定するモニターが開発されている。しかしながら、ナイキスト条件により、波形のサンプリング周波数は抽出される最も高い調波の周波数の２倍以上にする必要がある。このため、一般的に関心のある調波を捕捉するには非常に高いサンプリングレートが必要となる。例えば、最高５０番目の調波を抽出する必要がある場合、サンプリングレートは６ＫＨｚより高くしなければならない。さらに、調波の抽出に普通用いられるフーリエ分析はかなりの処理時間を必要とする。その結果、波形分析のための専用ユニットが開発されている。これらのユニットは波形分析のほかに計量機能を少々実行するが、保護機能は実行しない。波形分析に必要な高いサンプリングレートで保護機能を実行することもできるが、コンピュータの時間をたくさん必要とするため保護機能のために時間をとっておけない。モニターユニットの中には、そのユニット内部で或いは通信リンクにより接続された遠隔のプロセッサで波形をデジタル的に捕捉した後分析するものがある。特願平７−２９４８６３号は、計量機能のために等価サンプリングレートを、また波形を捕捉するために同期レートを用いる分析装置を開示している。この分析装置は調波の歪みを計算するが保護機能は持っていない。
【０００５】
従って、保護機能だけでなく調波を捕捉できる改良型の回路遮断装置に対する要望がある。
【０００６】
また、捕捉した波形で内部で調波分析を行うだけでなく調波の分析結果を好ましくは表示できる改良型回路遮断装置に対する要望がある。
【０００７】
さらに、これら全ての機能を低コストで実行できる改良型回路遮断装置に対する要望がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記及び他の要望は、保護機能に加えて波形の捕捉を行う回路遮断装置に関する本発明により充足される。この回路遮断装置は、保護モードで保護機能を提供し、波形捕捉モードで波形データを記録するように作動する処理手段を含む。波形捕捉モードでの作動中、処理手段は電流を継続的にモニターし、本発明の実施例のように電流がしきい値を越えるようなある特定の状態が発生すると保護モードに移行する。
【０００９】
本発明の別の特徴として、保護モードの時は第１のサンプリングレートで、また波形捕捉モードの時は第２のサンプリングレートでサンプリングを行う。波形捕捉モードでのサンプリングは同期的であるが、保護モードでは等価サンプリングレートを使用できる。保護モードでは、一対のサンプルが電気角９０°だけ離れ、サンプル対間の遅延が所定の等価サンプリングレートが得られるように調整されたサンプル対を発生させるのが好ましい。
【００１０】
本発明のさらに別の特徴として、波形捕捉モードの間発生される波形データを用いて個々の調波を含むその波形の調波分析を行う。調波を表わすデジットと基本周波数の大きさに対する個々の調波成分の百分比を表わすデジットとをディスプレイ上に数値表示する。
【００１１】
さらに詳言すると、本発明は、電気系統の電流を遮断する回路遮断装置であって、開離すると電流を遮断する開離可能な接点と、少なくとも１つの電流波形を含む電気系統の波形を感知する感知手段と、感知手段が感知した波形をサンプリング時点でサンプリングすることにより前記波形のデジタルサンプルを発生させるサンプリング手段と、デジタルサンプルから繰り返し求められる前記電流波形の所定の電流／時間特性に応答して開離可能な接点をトリップし開離させる保護モードで作動する保護手段、波形のデジタルサンプルを蓄積する捕捉モードで作動する波形捕捉手段及び保護モードで作動する保護手段のために第１のサンプリングレートでサンプリング時点を発生させ、波形捕捉モードで作動する波形捕捉手段のために第２のサンプリングレートでサンプリング時点を発生させるサンプリング時点発生手段を有する処理手段とより成ることを特徴とする回路遮断装置を提供する。
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明をその実施の形態につき詳細に説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、交流電気系統３の保護及び波形の捕捉に用いる本発明の回路遮断装置１を示す。図示の交流電気系統３は３つの相導体５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、中性導体５Ｎ及び接地導体５Ｇを有する。変流器７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｎ，７Ｇがこれら各導体を流れる電流を感知し、変圧器９Ａ，９Ｂ，９Ｃが相−中性電圧を感知する。レンジング回路１１はこれら電流及び電圧信号をアナログ−デジタルコンバータ１３による変換に適した範囲に調整し、その変換された信号が処理手段、プロセッサーまたはデジタルプロセッサー１５へ入力される。アナログ−デジタルコンバータ１３は、以下に述べる態様でプロセッサー１５が発生する割込み信号により決まるサンプリングレートでアナログ電圧及び電流をサンプリングする。プロセッサー１５はデジタルサンプルにより発生されるデータを用いて交流電気系統３の保護、特に瞬時保護、短時間遅延保護及び長時間遅延保護を行うと共にこれらのサンプルを用いて波形の捕捉及び調波の分析を行う。
【００１４】
プロセッサー１５は入出力ポート１７を有し、このポートを通じてプロセッサー１５がフロントパネル１９と交信する。フロントパネル１９はユーザーとのインターフェイスとして働く。ユーザーはこのフロントパネルを介して回路遮断装置１の動作を制御し、波形の調波成分を含む交流電気系統３のモニターを行うことができる。この目的で、フロントパネル１９にはディスプレイ２１が備えられ、そのディスプレイ上に波形の調波成分が後述する態様でユーザーに提示される。計量したパラメータ及び回路遮断装置の設定点をこのディスプレイ２１により提示することも可能である。
【００１５】
保護機能の実現にあたり、プロセッサー１５は、保護モードで作動中、保護機能の電流／時間特性のうちの任意のものがそのレベルを越えるとトリップ信号を発生させる。トリップ信号は入出力ポート１７を介してトリップ機構２３へ送られ、それにより交流電気系統３の相導体５Ａ，５Ｂ，５Ｃの開離可能な接点２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが開路する。米国では通常、規制の対象となっていないが、中性導体５Ｎ及び接地導体５Ｇを流れる電流を遮断するために別の開離可能な接点を用いることができる。
【００１６】
入出力ポート１７はまた、プロセッサー１５と接点入力との間をデジタル入力を介してインターフェイスする。この入出力ポート１７を介してリレー出力及びアナログ出力も与えられる。プロセッサー１５は通信リンク２７を用いて遠隔のプロセッサーと交信可能であり、この通信リンクにより回路遮断装置１は遠隔のプロセッサー（図示せず）へ情報を提供できると共に／またはそのプロセッサーにより制御されることも可能である。
【００１７】
プロセッサー１５は、サンプリング時点を決定する割込み信号を発生することによりアナログ−デジタルコンバータ１３による種々の電流及び電圧波形のサンプリングを制御する。上記の特許出願は保護及び計量機能に用いるサンプリング方式を詳細に記載している。叙上のように、種々の保護・計量機能によりサンプリング条件が異なる。叙上のように、波形の捕捉、特に調波分析のための波形の捕捉にはさらに多様なサンプリング条件が存在する。
【００１８】
短絡状態に応答して回路遮断装置をトリップする瞬時保護機能は迅速な応答を必要とするが、長時間遅延保護及び計量機能には迅速な応答は必要ない。また、瞬時トリップ機能が応答する短絡電流は通常、正弦波形であるが、長時間遅延機能及び計量機能では波形の純粋な正弦波形からのひずみを考慮する必要がある。瞬時保護に必要な純粋な正弦電流波形への迅速な応答は、電気角９０°だけ離れた基本周波数波形のサンプル対により実現することができる。
【００１９】
上記特許出願に記載されるように、電気角９０°だけ離れた波形の任意の２点の２つのサンプル値から交流波形の基本周波数のピーク値を計算できる。詳説すると、電流のＲＭＳ値の計算には自乗したサンプル値の和の半分の平方根をとるから、サンプルの自乗値は正弦波形のＲＭＳ値に比例し、従って、保護機能には、プロセッサーにとってかなりの処理時間を必要とする平方根の計算は不要であって、代わりに、サンプル対の自乗の和を瞬時保護ピックアップ値を表わすしきい値と比較することができる。
【００２０】
瞬時保護には１対のサンプルを用いることができるが、本発明の実施例では最も最近の２対のサンプルの自乗の和である移動和(running sum)を求める。これにより、波形のスパイクによる誤トリップの危険が減少するとともに、依然として非常に迅速な応答を得ることができる。さらに、プロセッサー１５が行う計算は最小限必要なものであるため、プロセッサーには他の機能のために余分の時間が生まれることになる。また、最も最近の２対のサンプルの自乗の移動和を維持することにより、故障電流が大きくてサンプル４個の和が瞬時保護ピックアップのためのしきい値を越える場合、故障発生後の最初のサンプル対だけで瞬時保護のためのトリップを発生できる。これは、例えば１対のサンプル間で故障が発生し、後続の３個のサンプル、即ち故障が発生した対の第２のサンプルと、後続の１対のサンプルとによりサンプル４個の和がしきい値を越える場合に起こることがある。
【００２１】
この２対のサンプルを短時間遅延保護機能に用いることもできる。典型的な短時間遅延保護機能によるトリップが起こるには電流が瞬時保護機能のしきい値よりも幾分低いしきいレベルを越えた状態が、例えば約０．１乃至０．５秒継続する必要があるため、電流の計算を瞬時保護機能に用いる場合程迅速に行う必要はない。従って、本発明の実施例では、最も最近の２対のサンプルの自乗和（Ｓ4）を、瞬時保護機能のようにサンプル対ごとにモニターするのでなくて、隔対のサンプルごとにモニターして短時間遅延保護に用いる。これによりプロセッサーには他の機能のための余分の時間が生まれる。
【００２２】
本発明の重要な特徴は、サンプルの逐次対の間に遅延時間が挿入されることである。この遅延時間は電気角９０°の倍数ではないため、逐次対のサンプリング時点は基本周波数波形の異なる部分をサンプリングすることになる。実際、サンプルの逐次対間の遅延時間は一定でなくて、所与の数のサンプルを採取すると所望の等価サンプリングレートが得られるように調整されている。等価サンプリング方式では、１つの等価サイクル上に重畳するとサンプルが好ましくは均等に分布するような波形の点に、波形の多数のサイクルのサンプリング時点で採取される所与数のサンプルを分布させる。１つのサイクルに全てのサンプルを集中させる作用効果は、その所与数のサンプルが採取されるまで繰り返し待った後、サンプルを使用することにより得られる。通常、この等価サンプリング方式では、１サイクルにつき所定数のサンプルを、それが繰り返される度に挿入される遅延時間を一定値にして採取する。この方式によると、サンプルの逐次対間の遅延時間は一定ではないが、その値は反復性パターンに従う。実施例の方式では、サンプルの逐次対の間隔が、１サイクル６４個のサンプルが等間隔で分布する等価サンプリングレートが得られるように調整されている。実施例の方式ではまた、１サイクル１６個のサンプルが等間隔で分布する等価サンプリングレートも得られる。１サイクルにつきサンプル１６個の４つのパターンを逐次的に発生させ、パターン間で位相をシフトさせて、１サイクル６４個のサンプルが等間隔で分布する等価サンプリングレートが得られるようにする。
【００２３】
長時間遅延保護と計量の両機能のために１サイクルにつきサンプル６４個の等価サンプリングレートを用いる代わりに、長時間遅延保護のための計算を１サイクルにつきサンプル１６個の等価サンプリングレートを用いて行うこともできる。等価サンプリングレートとしては１サイクルにつきサンプル６４個の高いレートが好ましいが、これは長時間遅延保護機能にとって時間は重要でなく、より多くの調波を考慮できるからである。
【００２４】
【表１】
0003757991.tif 000002
【表２】
0003757991.tif 000003
【表３】
0003757991.tif 000004
上記表１〜３は結合して１つの表を構成し、６０Ｈｚの波形に用いるこのサンプリング法を説明するものである。上表から明らかなように、各対のサンプル、即ち０−１，２−３等は６０Ｈｚでは９０°または４．１６６６６７ミリ秒だけ離れている。各サンプル対間の遅延時間は４つの値のうちの１つを取り、この４つの値が順次繰り返されて、１６個のサンプル採取後１サイクルあたりサンプル１６個の等価サンプリングレートが、また６４個のサンプル採取後１サイクルあたりサンプル６４個が均等に離れた等価サンプリングレートが得られる。上表において、サンプルのカウントは「サンプル番号」を示す。「６４＊等価」は等価サンプリングサイクルにおける各サンプルの位置を示す。例えば、サンプル「１」は１サイクルにつきサンプル６４個の等価サンプリングレートでは等価サンプリングサイクルの位置１６に来る。「遅延時間」の欄はサンプル間の時間遅延を表わす。サンプル間の時間遅延は１つおきに４．１６６６６７ミリ秒となるが、これは６０Ｈｚにおいて対を構成するサンプルの間隔が９０°であることを示す。「時間」の欄は最初のサンプルの後その特定のサンプルが採取される時間を示す。６０Ｈｚ波形の６４個のサンプルを採取するために要する時間は３１９．０１０４秒であり、これは１９サイクルよりも僅かに長いことが分かる。
【００２５】
１サイクルにつきサンプル６４個のこの等価サンプリングレートは、歪んだ波形に応答できるため、長時間遅延保護及び計量機能のための実施例に用いる。上表の「時間」の欄から、この高い等価サンプリングレートはプロセッサーに不当な負担をかけずにサンプルを発生させるが、これは個々のサンプル間の最短インターバルが各対のサンプルの間隔の４．１６６６７ミリ秒であるからである。
【００２６】
１サイクルにつきサンプル６４個の等価サンプリングレート及び１６個の等価サンプリングレートを６０Ｈｚの基本周波数波形について説明した。サンプルの分布は上表の「SIN」の欄に示す電気角からも分かる。この電気角の分布を用いて任意の周波数、例えば５０Ｈｚについてサンプリングのタイミングを発生することができる。
【００２７】
叙上のように、波形捕捉のためのサンプリング条件は保護機能のための条件とは異なるが、計量機能のためのサンプリング条件とは多少異なるだけである。調波成分を求めるべくフーリエ分析を行うには、サイクルごとに均等間隔のサンプルを整数個採取する。サンプリングの開始時点は０交差のような波形の任意特定の点である必要はない。
【００２８】
従って、本発明によると、フロントパネル１９を介して、或いは通信リンク２７を介して遠隔の場所から、波形捕捉命令が発せられると、プロセッサー１５は波形捕捉モードへ移行し、波形が同期的にサンプリングされて、サンプルが調波分析のために、或いは所望により後で波形表示のため蓄積される。波形のサンプルデータを通信リンク２７を介して遠隔のプロセッサ（図示せず）へ送ることも可能である。
【００２９】
本発明の実施例では、各電流波形の１サイクルから、１サイクルにつきサンプル５８個の同期サンプリングレートでサンプルを捕捉し、蓄積する。実際、１サイクルよりも僅かに長い時間で６４個のサンプルを採取するが、１サイクルを表わすその５８個のサンプルだけで調波の計算を行う。
【００３０】
本発明の重要な特徴は、プロセッサーが波形捕捉モードで作動中も保護機能が無視されないことである。波形捕捉モードで採取した各サンプルの値をしきい値と比較し、任意のサンプルの値がしきい値を越えるとプロセッサを保護モードへ移行させる。しきい値は長時間遅延保護トリップのピックアップ値の関数である。保護モードに用いるピックアップ値はＲＭＳ値であるため、そのしきい値は所定のピックアップ値の√２倍である。
【００３１】
図２及び３は、叙上のサンプリング方式により保護及び計量機能を提供するためにプロセッサー１５が用いる割込みルーチン２９を示す。ルーチン２９がコールされるたびに、３１において、波形がサンプリングされ、その結果得られるサンプル値が自乗され加算されて各対の自乗和（Ｓ2）が得られる。３３においてサンプルが奇数でなく、対の第１サンプルであることが分かると、ルーチンは主要プログラムへ戻る。３５において対の第２サンプル（奇数サンプル）であることが分かれば、カウントがインクリメントされる。３７においてカウントが偶数であることが分かると、３９においてその対の自乗和（Ｓ2）が偶数レジスターに記憶される。カウント１つおきに、４１においてＳ2が奇数レジスターに記憶される。４３において対の自乗和がクリアされる。その後４５において奇数及び偶数レジスターの内容が加算され、最も最近のサンプル４個につき自乗和が得られる。この値はＳ4に記憶され、量Ｓ64に加算される。この量Ｓ64は、１サイクルにつきサンプル６４個の等価サンプリングレートで採取した６４個のサンプルの累積和である。
【００３２】
４７においてカウントが偶数であることが分かると、４９において偶数レジスターが０にセットされる。偶数のカウントであれば、５１において奇数レジスターが０にセットされる。５３において最も最近の２対のサンプルの自乗和（Ｓ4）が瞬時保護ピックアップ電流値を表わすしきい値を越えると、５５において瞬時保護トリップルーチンがコールされる。５７において隔対のカウント、即ち１つおきのサンプル対であることが分かると、５９において最も最近の２対のサンプルの自乗和が短時間遅延保護ピックアップ電流値を表わすしきい値と比較される。この短時間遅延ピックアップ電流値を越えると、６１において短時間遅延保護ルーチンがコールされる。このルーチンは電流が短時間遅延ピックアップ電流値よりも高いインターバルを測定し、このインターバルが所定の短時間遅延インターバルを越えるとトリップ信号を発生させる。
【００３３】
瞬時及び短時間遅延保護機能のチェックを行った後、６３においてレジスターのＳ4がクリアされる。６５において６４個のサンプル値が採取されたことが分かると（カウントがサンプル対の数を記録する）、６７において６４個のサンプルの自乗の累積和Ｓ64が長時間遅延保護ピックアップ値を表わすしきい値と比較される。この長時間遅延保護ピックアップ値を越えると、６９において長時間遅延保護サブルーチンがコールされる。このサブルーチンは長時間遅延保護のタイムアウト値を越えるとトリップ信号を発生する。
【００３４】
６７において６４個のサンプルの自乗の累積和Ｓ64が長時間遅延保護のしきい値を越えない場合、７１において波形捕捉リクエストが発せされたか否かのチェックが行われる。かかるリクエストはフロントパネル１９を介してユーザーがその場所で出すか、或いは中央コンピュータ（図示せず）のような遠隔の場所から通信リンク２７を介して受信することができる。
【００３５】
波形捕捉リクエストがされた場合、システムは保護モードから波形捕捉モードへ移行する。波形捕捉モードに入ると、７３においてサンプルカウントＮが０となり、７５において電流（相導体、中性導体及び接地導体）がサンプリングされる。（所望に応じて、電圧もサンプリングすることができる）。叙上のように、回路遮断装置は波形捕捉モードにあっても保護機能を無視しない。かくして、７７において相電流サンプルの瞬時値が限界値と比較される。この限界を越えると、システムは保護モードへ戻る。７９において各接地電流サンプルの瞬時値も同様に接地電流の限界値と比較され、接地電流の任意のサンプルがこの限界値を越えると保護モードへ移行する。
【００３６】
電流サンプルの瞬時値が移行限界値以下の場合、８１においてそれら全ての電流サンプルが蓄積され、８３においてカウントＮがインクリメントされる。このプロセスは、８５において６４個のサンプルの捕捉が確認されるまで繰り返される。ブロック７３乃至８５で表されるこの波形捕捉モード８７では、サンプルは同期的に採取される。即ち、サイクルごとに整数個のサンプルが均等間隔で採取される。この整数個のサンプルの位相は電流の位相に関してランダムであってもよい。実施例の回路遮断装置では、波形捕捉モード時、各電流につき６４個のサンプルが採取され蓄積されるが、１サイクルの間採取される整数個のサンプル数は実際は５８である。このサンプリングレートはマイクロプロセッサー１５におけるサンプリングに利用可能な時間の関数である。波形の捕捉が完了すると、システムは図２と図３のブロック７３−８３以外のブロックで表される保護モード８９へ戻り、図４を参照して以下に説明する等価サンプリング方式を再開する。
【００３７】
長時間遅延保護と波形捕捉の後、９１において計量が行われる。この計量機能には、電流及び電圧のＲＭＳ値の発生と、所望に応じて電力及びエネルギーの計算のような他の計量機能とを含ませることができる。次いで９３において、レジスターＳ64がクリアされ、９５において、プログラムが終了する前にカウントが０にリセットされる。
【００３８】
図４は、９０°離れたサンプル対を発生させ、叙上の等価サンプリング方式に従ってサンプル対間の時間インターバルを調整するためにプロセッサー１５が用いるルーチン９７のフローチャートである。これは割込みタイマーをロードすることにより実行される。図示のフローチャートに示す時間は６０Ｈｚの波形に関するものである。サンプルのカウントが維持される。９９において採取したばかりのサンプルが１５に等しいことが分かると、１０１においてタイマーに４．９４ミリ秒が加えられる。１０３においてカウントが３または１１であることが分かると、１０５においてタイマーに５．２０８ミリ秒が加えられる。そして１０７においてカウントが７に等しいことが分かると、１０９においてタイマーに７．２９１ミリ秒が加えられる。１１１においてカウントが偶数であることが分かると、９３においてタイマーに４．１６７ミリ秒が加えられる。１０１においてカウントが偶数でないことが分かると、１１５においてタイマーに６．２５ミリ秒が加えられる。ルーチンが最初にコールされたとき、カウントは０である。１１１においてこのカウントが偶数カウントであることが分かるため、１１３においてタイマーに電気角９０°と等価の４．１６７ミリ秒が加えられ、次のサンプルが第１サンプルから９０°経過後採取される。サンプルは１つおきに偶数となるため順次採取されるサンプル対は９０°離れていることが分かる。１１７においてカウントがインクリメントされて次のサンプルが採取されると、１１５においてタイマーに６．２５ミリ秒が加えられ、サンプル対間に遅延時間が挿入される。１０３においてカウントが３及び１１であることが分かると、１０５に示すように遅延時間は５．２０８ミリ秒である。カウント７では、遅延時間は１０９で示すように７．２９１ミリ秒である。カウント１５では、１１９において１０１においてタイマーに４．９４ミリ秒が加えられ、１１９においてカウントが０にセットされる。従って、サンプル対間の調整は１６個のサンプルごとに繰り返されることが分かる。しかしながら、１６個のサンプルが４回繰り返されるまでその繰り返しは最初の同じ点から始まらない。かくして、等価サンプリングサイクルに亘って６４個のサンプルが全て均等に離隔することになる。
【００３９】
図５は、プロセッサー１５により実行される主ルーチン１２１の特徴部分を示す。１２３において電源がリセットされ、１２５において初期化が行われると、ルーチンは１２７においてループに入るが、このループは割込みルーチン２９により所望に応じて周期的に割込まれる。主ループは、フロントパネル１９のディスプレイ２１に所定の表示を発生させるに必要な値を収集することによる１２９でのディスプレイバッファの形成を含む。以下においてさらに詳しく説明するように、これはディジットが４個の文字数字式のディスプレイである。その後１３１において、ディスプレイ選択ルーチンが実行されてフロントパネルの入力ボタンが走査され、ユーザーが行った表示のための選択がチェックされる。次に、１３３において通信リンク２７により送られるデータがバッファにロードされる。１３５において、トリップユニットにより実行される保護電流／時間特性を決める種々の設定点がプロセッサー１５が利用できるようにバッファに読み込まれる。これらの設定点は、ユーザーがその場所で或いは遠隔の場所で入力した最新の設定点が保護機能のために使用されるようにするため主ルーチンが走るたびにチェックされる。
【００４０】
１３７において、波形捕捉モードで収集した高速データを用いて調波の歪が計算される。これは周知のように、フーリエ分析を用いて行われる。全調波歪（ＴＨＤ）と個々の調波歪（調波ごとの）が共に計算される。１３９において、生の波形データ、即ち波形捕捉モード時に収集されたサンプル値が、遠隔のコンピュータ（図示せず）へ送って、そこで蓄積し、またグラフィック表示を含むであろう分析を行うためにバッファに入力される。
【００４１】
図３において８７で示す割込みルーチンの波形捕捉リクエストを実行する代わりに、１３５において設定点バッファを形成した後のように図５の主ルーチンにおいて波形捕捉モードへの切り換えを行うことができる。このルーチンは図３のブロック７１−８５に示すものと同じである。
【００４２】
図６は、フロントパネル１９のディスプレイ２１上に調波歪を表示する態様の一例である。ディスプレイ２１は１つのデジットが７個のエレメントで構成された４デジットのディスプレイである。調波ごとの歪値が逐次表示されるが、左側の２つのデジットが調波の数を、また右側の２つのデジットが基本周波数の値の百分比としての個々の調波の値を示す。従って、図６の例では、１５番目の調波の歪値は７％である。調波成分は所定の電流のＬＥＤ１４３がでＴＨＤのＬＥＤ１４５と共に点灯するまでＳＥＬＤＣＴボタン１４１を押すことによって表示される。全調波歪がこれにより２デジットの数として表示される。ＳＥＬＥＣＴボタン１４１を押し続けると、ディスプレイ２１は、調波ごとの歪を図６において１５番目の調波につき図示説明した態様で、最初に１から９９（９９は表示される最高の数）を、その後に基本周波数からスタートして約１秒のインターバルで順次個々の調波の歪の百分比を表示する。実施例のシステムでは、調波ごとの歪が２番目から２７番目の調波につき表示される。ディスプレイ２１は設定値、ＲＭＳ電流値及び電圧値、電力等のような他の情報をユーザーへ表示するため使用可能である。
【００４３】
本発明の特定の実施例を詳細に説明したが、本願の開示全体から当業者にとっては種々の変形例及び設計変更が可能であることが分かる。従って、開示した特定の構成は例示の目的をもつものに過ぎず、本願発明の技術的範囲を限定するものではなくて、これは頭書した特許請求の範囲の全幅及び全均等範囲が与えられるべきである。
【００４４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回路遮断装置のブロック図。
【図２】本発明の回路遮断装置のプロセッサーが用いる割込みルーチンのフローチャートの一部。
【図３】本発明の回路遮断装置のプロセッサーが用いる割込みルーチンのフローチャート一部。
【図４】本発明の回路遮断装置のプロセッサーが用いる等価サンプリングルーチンのフローチャート。
【図５】プロセッサーが用いる主ルーチンのフローチャート。
【図６】本発明による回路遮断装置のフロントパネルの断片的な前立面図である。
【符号の説明】
１  回路遮断装置
３  交流電気系統
５Ａ，Ｂ，Ｃ  相導体
５Ｎ  中性導体
５Ｇ  接地導体
７Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｇ  変流器
９Ａ，Ｂ，Ｃ  変圧器
１１  レンジング回路
１３  アナログ−デジタルコンバータ
１５  プロセッサ
１７  入出力インターフェイス
１９  フロントパネル
２１  ディスプレイ
【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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