泄漏电流检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术的泄漏电流检测装置具有：零相电流检测单元(1)，其对电路的零相电流进行检测；电压检测单元(5)，其对电路的电压进行检测；微分单元(12)，其对零相电流的微分值进行计算；以及泄漏电流导出单元(13)，其基于零相电流的值和微分值，导出泄漏电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】泄漏电流检测装置
本专利技术涉及对电路的漏电进行检测的泄漏电流检测装置，特别涉及对单相二线式电路及三相三线式电路的漏电进行检测的泄漏电流检测装置(下面称作漏电检测装置)。
技术介绍
泄漏电流包含由对地静电电容所导致的泄漏电流、由与绝缘电阻直接关联的对地绝缘电阻所导致的泄漏电流(下面称作接地故障电流Ior)。引起漏电火灾等的原因是存在绝缘电阻，如果能够准确地对由该绝缘电阻所导致的接地故障电流Ior进行检测，则能够对电路的绝缘状态进行检查，能够避免漏电火灾等重大事故。在当前的漏电检测装置中，根据零相电流波形与电源电压波形的相位差、零相电流波形的峰值对单相二线式电路中的接地故障电流进行计算。即，如专利文献1所示，对电源电压V及零相电流Io的相位差φ、零相电流Io的峰值进行检测，通过下式的运算对接地故障电流Ior进行计算。[公式1]公式1Ior＝Iocosφ另外，在三相三线式电路中，在三线线缆长度相等且非接地电路的各静电电容C相同的情况下，对非接地层(T相-R相)间的相间电压V(R→T)与零相电流Io的相位差φ、零相电流Io的峰值进行检测，通过下式对接地故障电流Ior进行计算(同样参考专利文献1)。[公式2]公式2(如果是相间电压V(R→T)，则V(R→T)＝V(T相)-V(R相)。从R向T的“→”表示矢量的方向。)专利文献1：日本特开平20-4159590号公报
技术实现思路
然而，在现有技术中存在下述课题，即，在接地故障电流的运算中使用零相电流的峰值，因此检测速度受到零相电流的峰值周期的限制，接地故障电流运算的完成速度迟缓，特别在如漏电断路器这样需要高速的接地故障电流检测的装置中产生动作延迟。例如，在电源频率是50Hz的电路中，在将4次零相电流的峰值的平均值用于接地故障电流的运算的情况下，对4次零相电流的峰值进行检测至少需要40ms的检测时间。然而，在漏电断路器的标准IEC60947-2、JISC8201-2-2中，将产生5IΔN的泄漏电流时的最大动作时间规定为40ms，现有的方法不能满足上述标准。本专利技术就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供能够进行比现有设备更高速的接地故障电流检测的漏电检测装置。本专利技术涉及的漏电检测装置具有：电流检测单元，其对电路的零相电流进行检测；电压检测单元，其对电路的电压进行检测；微分单元，其对零相电流的微分值进行计算；以及泄漏电流导出单元，其基于零相电流值和微分值，导出泄漏电流。专利技术的效果根据上述结构，通过根据电压的相位信息对电流的微分值进行计算，从而能够比现有设备更高速地导出泄漏电流。附图说明图1是本专利技术的实施方式1中的漏电检测装置的功能框图。图2A是表示本专利技术的实施方式1中的模拟结果的图。图2B是本专利技术的实施方式1中的用于模拟的等价电路图。图3是本专利技术的实施方式2中的漏电检测装置的功能框图。图4A是表示本专利技术的实施方式2中的模拟结果的图。图4B是本专利技术的实施方式2中的用于模拟的等价电路图。图5是本专利技术的实施方式3中的漏电检测装置的功能框图。图6是表示本专利技术的实施方式3中的模拟结果的图。图7是本专利技术的实施方式4中的漏电检测装置的功能框图。图8是表示本专利技术的实施方式4中的模拟结果的图。具体实施方式实施方式1下面，基于附图详细地对本专利技术的实施方式1涉及的漏电检测装置进行说明。图1是本专利技术的实施方式1涉及的漏电检测装置的功能框图，示出了在单相二线式电路中对漏电进行检测的结构。在图1中，零相变流器(下面称作ZCT)1是对在发生了B类接地的接地线中流过的零相电流Io进行检测的零相电流检测单元。放大电路2对由ZCT1检测出的零相电流Io进行放大。模拟/数字转换器(下面称作A/D转换器)3对被放大电路2放大后的零相电流Io进行采样而转换为数字值。低通滤波器(下面称作LPF)4从被A/D转换器3转换为数字值后的零相电流Io中去除谐波成分，将去除谐波成分后的采样值作为零相电流Io的瞬时值Io(θ)输出。另一方面，通过电压检测电路5对电源电压V进行检测，由A/D转换器6将检测出的电源电压V转换为数字值。此时的采样的定时(timing)为与A/D转换器3相同的定时。由LPF7从转换为数字值后的电源电压V中去除谐波成分。由过零点检测电路8对电源电压V的过零点周期进行检测，根据检测出的过零点周期由频率判定电路9对电源电压V的频率f进行判定。另外，由正负判定电路10对LPF7的输出的正负进行判定，根据该正负信息、过零点周期及频率f由相位运算部11对电源电压V的相位θ进行运算。根据相位运算部11的输出即相位θ和LPF4的输出即零相电流的瞬时值Io(θ)，通过微分电路12对零相电流的微分的瞬时值I'o(θ)进行运算。根据该微分的瞬时值I'o(θ)、零相电流的瞬时值Io(θ)、及相位运算部(11)的输出即相位θ，由接地故障电流运算部13对接地故障电流Ior进行计算。由漏电判定部15对接地故障电流运算部13的输出即接地故障电流Ior与由漏电灵敏度基准值设定部14设定的漏电灵敏度基准值Ith进行比较，在Ior≥Ith的情况下判断为产生漏电。在判断为产生漏电的情况下，通过信号输出部16将信号输出至断路器等外部的电路。上述图1的功能框图是将电气电路和微型计算机组合而实际构成的。特别地，A/D转换器、LPF、各判定电路、各运算电路等也能够是使用内置有数字∑型A/D转换器的微型计算机，通过软件进行处理。接下来，详细说明通过上述的相位运算部11对电源电压V的相位θ进行运算的方法。相位θ以电源电压V从负切换为正的过零点(θ＝0°)为基准点。成为基准的过零点是根据由过零点检测电路8检测出的电源电压V的过零点的定时信息和由正负判定电路10检测出的电源电压V的正负信息而求出的。从求出的基准点(θ＝0°)起以采样时间ΔT为单位间隔对相位θ的变化量Δθ＝2πfΔT进行累计，将相位θ作为θ＝Σ2πfΔT进行计算。此外，在上述运算中使用的电源电压V的频率f使用的是由频率判定电路9判定出的值。能够通过下式对由A/D转换器3转换为数字值后的零相电流Io的瞬时值Io(θ)进行记述。[公式3]公式3Io(θ)＝Iorsinθ+Ioccosθ在该式中，Ior是接地故障电流的峰值，Ioc是由对地静电电容所导致的泄漏电流的峰值。接下来，对通过上述的微分电路12导出零相电流的微分的瞬时值I′o(θ)的方法进行详细说明。在微分电路12中，根据零相电流Io的瞬时值Io(θ)与上一个采样值Io(θ-Δθ)的差值[公式4]公式4ΔIo(θ)＝Io(θ)-Io(θ-Δθ)和相位θ的变化量Δθ，通过下面所示的公式对零相电流的微分的瞬时值I′o(θ)进行计算。[公式5]公式5在下面示出该公式的根据。如果将Io(θ)与上一个采样值Io(θ-Δθ)的差值ΔIo(θ)进行泰勒展开，则成为下式。[公式6]公式6在这里，在Δθ＝2πfΔT小时，即在采样时间ΔT短的情况下，能够忽略高次项，因此能够近似为下式。[公式7]公式7接下来，对接地故障电流运算部13的功能进行详细说明。将在上面求出的零相电流Io的瞬时值Io(θ)和零相电流Io的微分的瞬时值I′o(θ)输入至接地故障电流运算部13，将Io(θ)乘以sinθ，将I′o(θ)乘以cosθ。Io(θ)sinθ、I′o(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泄漏电流检测装置，其具有：零相电流检测单元，其对电路的零相电流进行检测；电压检测单元，其对所述电路的电压进行检测；微分单元，其对所述零相电流的微分值进行计算；以及泄漏电流导出单元，其基于所述零相电流的值和所述微分值，导出泄漏电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种泄漏电流检测装置，其具有：零相电流检测单元，其对电路的零相电流进行检测；电压检测单元，其对所述电路的电压进行检测；微分单元，其对所述零相电流的微分值进行计算；以及泄漏电流导出单元，其基于所述零相电流的值和所述微分值，导出泄漏电流。2.根据权利要求1所述的泄漏电流检测装置，其特征在于，所述微分单元基于所述电压的过零点对所述零相电流的微分值进行计算，所述泄漏电流导出单元根据所述微分值和所述零相电流的值对所述过零点及所述电压的峰值点处的泄漏电流进行检测。3.根据权利要求1所述的泄漏电流检测装置，其特征在于，所述微分单元以采样时间为单位间隔对所述电压进行采样而转换为数字值，计算从基准点起对以所述采样时间为单位间隔的电压的变化量进行了累计的相位处的所述零相电流的微分值...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田幸树，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP