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特許7417737保護継電器及びその保護継電器の断線検出方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-10

(45)【発行日】2024-01-18

(54)【発明の名称】保護継電器及びその保護継電器の断線検出方法

(51)【国際特許分類】

H02H 3/24 20060101AFI20240111BHJP

G01R 31/54 20200101ALI20240111BHJP

H02H 7/00 20060101ALI20240111BHJP

【ＦＩ】

H02H3/24 L

G01R31/54

H02H7/00 H

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2022535427

(86)(22)【出願日】2020-11-09

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-13

(86)【国際出願番号】 KR2020015602

(87)【国際公開番号】W WO2021118071

(87)【国際公開日】2021-06-17

【審査請求日】2022-06-10

(31)【優先権主張番号】10-2019-0165893

(32)【優先日】2019-12-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2020-0128167

(32)【優先日】2020-10-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】593121379

【氏名又は名称】エルエス、エレクトリック、カンパニー、リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＳＥＬＥＣＴＲＩＣＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】１２７，ＬＳ－ｒｏ，Ｄｏｎｇａｎ－ｇｕ，Ａｎｙａｎｇ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，ＲｅｐｕｂｌｉｃｏｆＫｏｒｅａ

(74)【復代理人】

【識別番号】100143823

【弁理士】

【氏名又は名称】市川英彦

(74)【代理人】

【識別番号】100232275

【弁理士】

【氏名又は名称】和田宣喜

(72)【発明者】

【氏名】シン，サンタック

【審査官】岩井一央

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１４２０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２６１９９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１０－０８６０８６５（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ３１／５０－３１／７４

Ｈ０２Ｈ３／０８－３／２５３

Ｈ０２Ｈ７／００

Ｈ０２Ｈ７／１０－７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

変成部及び前記変成部に接続される回路の断線の有無を検出する保護継電器であって、
前記変成部の出力両端に接続される複数のノードと、基準電圧を形成する基準電圧生成部とを有し、分圧抵抗を形成して前記複数のノードと前記基準電圧生成部間を接続する複数の抵抗を有する断線検知部と、
前記基準電圧に対して所定の電圧差を形成するための電圧を前記断線検知部に印加する検知電圧生成部と、
前記複数のノードのうち、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無に応じて前記分圧抵抗により印加される電圧信号の大きさが変化する第１ノードに接続され、前記第１ノードから検出される電圧信号から前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を検出する断線判断部とを含み、
前記断線判断部は、
前記第１ノードから検出される電圧信号からＤＣオフセット値を抽出し、かつ抽出した前記ＤＣオフセット値と所定の臨界電圧を比較した結果、前記ＤＣオフセット値が前記臨界電圧より小さい場合、前記第１ノードから検出される電圧信号からＡＣ成分の大きさを検出し、検出したＡＣ成分の大きさに基づいて前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を決定することを含むことを特徴とする保護継電器。

【請求項2】

前記断線判断部は、
前記検出したＡＣ成分の大きさが所定の大きさより大きいか否かにより、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を決定し、
前記所定の大きさは、
短絡電流又は前記変成部の起動時に発生する起動電流が発生する際に前記第１ノードから検出される電圧信号に含まれるＡＣ成分の大きさに応じて決定されることを特徴とする請求項１に記載の保護継電器。

【請求項3】

前記断線判断部は、
抽出した前記ＤＣオフセット値と所定の臨界電圧を比較した結果に応じて、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方が断線したものと１次判断すると、抽出した前記ＤＣオフセット値に所定の設計マージン値をさらに反映し、
前記設計マージン値をさらに反映したＤＣオフセット値と前記臨界電圧を比較した結果に基づいて、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方が断線したものと２次判断し、かつ前記２次判断の結果に応じて、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線を検出することを特徴とする請求項１に記載の保護継電器。

【請求項4】

前記設計マージンは、
所定の誤差値を含み、
前記所定の誤差値は、
前記第１ノードから検出される電圧信号からＤＣオフセット値を抽出する過程で発生する計測誤差、及び前記断線検知部の回路構成による設計誤差の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項３に記載の保護継電器。

【請求項5】

前記臨界電圧は、
前記基準電圧がグランド電圧である場合、前記検知電圧生成部から印加される電圧と同じ電圧であることを特徴とする請求項１に記載の保護継電器。

【請求項6】

前記断線検知部は、
前記第１ノードと前記断線判断部間に形成される第１接点と、
前記変成部の出力両端のうち前記第１ノードが接続される端側とは異なる端側に接続される第２ノードと、
前記第２ノードと前記検知電圧生成部間に形成される第３接点と、
前記第１接点と前記第３接点間を接続する電路に形成される第２接点と、
前記第１接点と前記第２接点間に配置される第１抵抗と、
前記第２接点と前記基準電圧生成部間を接続し、前記基準電圧生成部と前記第２接点間に配置される第２抵抗と、
前記第２接点と前記第３接点間に配置される第３抵抗とを含むことを特徴とする請求項１に記載の保護継電器。

【請求項7】

前記断線検知部は、
前記第１ノードと前記断線判断部間に形成される第１接点と、
前記変成部の出力両端のうち前記第１ノードが接続される端側とは異なる端側に接続される第２ノードと、
前記第２ノードと前記検知電圧生成部間に形成される第３接点と、
前記第１接点と前記第３接点間を接続する電路に形成される第２接点と、
前記第２接点と前記基準電圧生成部間を接続し、前記基準電圧生成部と前記第２接点間に配置される第２抵抗と、
前記第２接点と前記第３接点間に配置される第３抵抗とを含むことを特徴とする請求項１に記載の保護継電器。

【請求項8】

前記断線検知部は、
前記第１ノードと前記断線判断部間に形成される第１接点と、
前記変成部の出力両端のうち前記第１ノードが接続される端側とは異なる端側に接続される第２ノードと、
前記第２ノードと前記検知電圧生成部間に形成される第３接点と、
前記第１接点と前記第３接点間を接続する電路に形成され、前記基準電圧生成部に接続される第２接点と、
前記第１接点と前記第２接点間に配置される第１抵抗と、
前記第２接点と前記第３接点間に配置される第３抵抗とを含むことを特徴とする請求項１に記載の保護継電器。

【請求項9】

前記第１ノードには、
前記変成部及び前記変成部に接続される回路が正常に接続されている状態であれば、前記検知電圧生成部から印加される電圧と同じ大きさの電圧信号が印加され、
前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方が断線状態のときに前記第１ノードに印加される電圧信号から抽出されるＤＣオフセット値は、前記変成部及び前記変成部に接続される回路が正常に接続されている状態のときに前記第１ノードに印加される電圧信号から抽出されるＤＣオフセット値より小さいことを特徴とする請求項６～８のいずれかに記載の保護継電器。

【請求項10】

前記基準電圧より前記検知電圧生成部から印加される電圧の方が大きい場合、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方が断線状態であれば、下記数式のように、前記基準電圧と前記検知電圧生成部から印加される電圧の差、及び前記分圧抵抗を形成する抵抗の大きさに応じた電圧信号が印加されることを特徴とする請求項９に記載の保護継電器。

【数1】

【数4】

ここで、ｎ１（Ｖ）は第１接点に印加される電圧信号の大きさであり、ｎ２（Ｖ）は第２接点に印加される電圧信号の大きさであり、ＶＳは基準電圧であり、ＶＲは検知電圧生成部から印加される電圧であり、Ｒ２は第２抵抗の抵抗値であり、Ｒ３は第３抵抗の抵抗値である。

【請求項11】

前記断線判断部は、
抽出した前記ＤＣオフセット値が所定の臨界電圧より小さい場合、抽出した前記ＤＣオフセット値に所定の設計マージン値をさらに加算し、前記設計マージン値を加算したＤＣオフセット値と前記臨界電圧を比較し、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線を検出することを特徴とする請求項１０に記載の保護継電器。

【請求項12】

前記基準電圧はグランド電圧であることを特徴とする請求項９に記載の保護継電器。

【請求項13】

前記第１ノードには、
前記変成部及び前記変成部に接続される回路が正常に接続されている状態であれば、前記検知電圧生成部から印加される電圧と同じ大きさの電圧信号が印加され、
前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方が断線状態のときに前記第１ノードに印加される電圧信号から抽出されるＤＣオフセット値は、前記変成部及び前記変成部に接続される回路が正常に接続されている状態のときに前記第１ノードに印加される電圧信号から抽出されるＤＣオフセット値より大きいことを特徴とする請求項６～８のいずれかに記載の保護継電器。

【請求項14】

前記基準電圧が前記検知電圧生成部から印加される電圧より大きい場合、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方が断線状態であれば、下記数式のように、前記検知電圧生成部から印加される電圧、前記検知電圧生成部から印加される電圧と前記基準電圧の差、及び前記分圧抵抗を形成する抵抗の大きさに応じた電圧信号が印加されることを特徴とする請求項１３に記載の保護継電器。

【数1】

【数5】

【請求項15】

前記断線判断部は、
抽出した前記ＤＣオフセット値が所定の臨界電圧より大きい場合、抽出した前記ＤＣオフセット値から所定の設計マージン値を減算し、前記設計マージン値を減算したＤＣオフセット値と前記臨界電圧を比較し、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線を検出することを特徴とする請求項１４に記載の保護継電器。

【請求項16】

前記検知電圧生成部の電圧はグランド電圧であることを特徴とする請求項１３に記載の保護継電器。

【請求項17】

前記変成部が、ロゴスキーコイル（Rogowskii Coil）を用いる変成部であれば、前記断線検知部と前記断線判断部間に前記ロゴスキーコイルの特性に応じた遅延波形を復元するための積分回路を含むか、又は前記断線判断部が前記ＤＣオフセット値を積分し、積分したＤＣオフセット値と前記臨界電圧を比較した結果に基づいて、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を検出することを特徴とする請求項１に記載の保護継電器。

【請求項18】

前記断線判断部は、
前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線状態を示すアラーム信号を出力するための出力部を有し、
前記出力部は、
前記アラーム信号を所定の他の機器に送信するための通信機能を有することを特徴とする請求項１に記載の保護継電器。

【請求項19】

変成部及び前記変成部に接続される回路の断線の有無を検出する保護継電器の断線検出方法であって、
前記変成部の出力両端に接続される複数のノードを備え、分圧抵抗を形成する複数の抵抗を備え、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無に応じて前記複数のノードに印加される電圧信号が変化する断線検知部から電圧信号を検出し、かつ検出した電圧信号からＤＣオフセット値を取得するステップと、
取得したＤＣオフセット値と所定の臨界電圧を比較し、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を１次決定するステップと、
前記１次決定の結果に応じて、検出した前記電圧信号からＡＣ成分の大きさを算出するステップと、
算出したＡＣ成分の大きさと、所定のＡＣ電流信号の大きさを比較し、短絡電流又は前記変成部の起動電流の発生の有無を判断するステップと、
前記短絡電流又は起動電流の発生の有無の判断結果に応じて、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を２次決定するステップとを含むことを特徴とする保護継電器の断線検出方法。

【請求項20】

前記断線の有無を１次決定するステップは、
取得したＤＣオフセット値と所定の臨界電圧を比較するステップと、
前記ＤＣオフセット値と所定の臨界電圧の比較結果に応じて、前記ＤＣオフセット値に所定の設計マージン値を反映するステップと、
前記設計マージン値を反映したＤＣオフセット値と前記臨界電圧を比較し、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を決定するステップとを含むことを特徴とする請求項１９に記載の保護継電器の断線検出方法。

【請求項21】

前記断線の有無を２次決定するステップは、
前記２次決定の結果、
前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方が断線したものと決定されると、断線状態を示すアラーム情報を出力するステップを含み、
前記変成部及び前記変成部に接続される回路が正常に接続されているものと決定されると、所定の周期が満期になったか否かに応じて、前記ＤＣオフセット値を取得するステップから前記断線の有無を２次決定するステップまでを再び行うステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の保護継電器の断線検出方法。

【請求項22】

前記所定の周期は、
前記保護継電器に接続される機器の主動作が行われる時間に基づいて決定されることを特徴とする請求項２１に記載の保護継電器の断線検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、保護継電器に関し、より詳細には、変成部が接続される回路において、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の断線の有無を検出する保護継電器に関する。

【背景技術】

【0002】

通常、変成部とは、電力系統において入力される電圧又は電流をより低いレベルの電圧又は電流に変換する機器を意味し、前記電力系統の電圧及び電流を計測したり、継電（relay）するために用いられる。

【0003】

このような変成部は、電圧信号を変換する計器用変圧器（Potential Transformer, PT）と、電流信号を変換する計器用変流器（Current Transformer, CT）に分けられる。ここで、計器用変圧器（ＰＴ）は、鉄心コアを用いる一般的な変圧器と、コンデンサ、抵抗などを用いる電圧分圧方式の変圧器に分けられる。また、計器用変流器（ＣＴ）は、鉄心コアを用いる一般的な変流器と、空気をコアとして用いるロゴスキー（Rogowskii）方式のコイル変流器に分けられる。

【0004】

まず、鉄心コアを用いる変圧器又は変流器は、磁束の通路となる経路を鉄心が安定して提供する。よって、入力信号と比較して、より良好な波形の信号が出力される。よって、入力信号の位相と出力信号の位相が同相となり、入力信号と出力信号が電気的に絶縁されて多重入力信号間の絶縁性能、すなわち相間絶縁性能に優れるという利点がある。

【0005】

一方、変成部には、入力される電圧や電流、変成部を構成する内部回路の欠陥、又は高温や振動などの外部ストレスにより断線が発生し得る。このように変成部による断線が発生すると、低電圧継電器、地絡継電器、低電流継電器、低電力継電器などの継電要素に誤動作が発生する。また、このような変成部の断線は、インバータのように入力電圧や入力電流、又は出力電圧や出力電流を測定して変換する装置において誤動作を誘発する原因となる。

【0006】

よって、保護継電器は、このような誤動作の発生を防止するために、変成部の断線の有無を判断する。また、このような保護継電器の変成部の断線有無の判断は、通常、変成部を介して入力される電圧や電流の大きさ、又は位相やベクトルの和（Vector Sum）を検出し、検出した結果に基づいて行われる。

【0007】

しかし、このように変成部を介して入力される電圧、電流、位相、ベクトルの和などは、変成部から電圧信号や電流信号が印加されない状態（例えば、変成部の正常動作中に電圧信号や電流信号が印加されない状態）と、変成部により回路が断線した場合とが同様に測定されるという問題がある。あるいは、変成部による回路断線が発生すると、変成部から入力される電流又は電圧信号の識別が不可能なハイインピーダンス（High Impedance, 不整合）状態になるが、その場合、検出される信号が前記ハイインピーダンス状態、すなわち断線状態により検出される信号であるか、変成部から実際に検出される信号であるかを区分することが困難であるという問題がある。

【0008】

それだけでなく、短絡電流、又は変成部の起動時に発生する起動電流（In rush current）が流入すると、前記短絡電流又は起動電流により発生する大きなエネルギーにより、一時的に変成部を介して検出される電圧の大きさが変化する。しかし、通常の電圧や電流、又は位相やベクトルの和を用いる方法は、前記短絡電流又は起動電流の流入による電流又は電圧信号の変化と、前記変成部による回路断線による電流又は電圧信号の変化を区分することが困難であるので、前記短絡電流又は起動電流が発生すると、回路が正常に接続されているにもかかわらず、これを断線と判断するという問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上記問題及び他の問題を解決することを目的とするものであり、変成部による回路断線をより正確に検出することのできる保護継電器及び断線検出方法を提供するものである。

【0010】

また、本発明は、変成部から電圧信号や電流信号が印加されない状態と、変成部により回路が断線した状態とを正確に区分することのできる保護継電器、及びその保護継電器において断線を検出する方法を提供するものである。

【0011】

さらに、本発明は、短絡電流又はモータや変圧器などの駆動電流により変成部から検出される信号の変化が発生した場合に、変成部から検出される信号の変化が断線によるものであるか、前記短絡電流や起動電流により発生したものであるかを区分することのできる保護継電器、及びその保護継電器において断線を検出する方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的又は他の目的を達成するために、本発明の一態様によれば、本発明の実施形態による保護継電器は、前記変成部の出力両端に接続される複数のノードと、基準電圧を形成する基準電圧生成部とを有し、分圧抵抗を形成して前記複数のノードと前記基準電圧生成部間を接続する複数の抵抗を有する断線検知部と、前記基準電圧に対して所定の電圧差を形成するための電圧を前記断線検知部に印加する検知電圧生成部と、前記複数のノードのうち、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無に応じて前記分圧抵抗により印加される電圧信号の大きさが変化する第１ノードに接続され、前記第１ノードから検出される電圧信号から前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を検出する断線判断部とを含むことを特徴とする。

【0013】

一実施形態において、前記断線判断部は、前記第１ノードから検出される電圧信号からＤＣオフセット値を抽出し、かつ抽出した前記ＤＣオフセット値と所定の臨界電圧を比較した結果、前記ＤＣオフセット値が前記臨界電圧より小さい場合、前記第１ノードから検出される電圧信号からＡＣ成分の大きさを検出し、検出したＡＣ成分の大きさに基づいて前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を決定することを特徴とする。

【0014】

一実施形態において、前記断線判断部は、前記検出したＡＣ成分の大きさが所定の大きさより大きいか否かにより、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を決定し、前記所定の大きさは、短絡電流又は前記変成部の起動時に発生する起動電流が発生する際に前記第１ノードから検出される電圧信号に含まれるＡＣ成分の大きさに応じて決定されることを特徴とする。

【0015】

一実施形態において、前記断線判断部は、抽出した前記ＤＣオフセット値と所定の臨界電圧を比較した結果に応じて、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方が断線したものと１次判断すると、抽出した前記ＤＣオフセット値に所定の設計マージン（margin）値をさらに反映し、前記設計マージン値をさらに反映したＤＣオフセット値と前記臨界電圧を比較した結果に基づいて、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方が断線したものと２次判断し、かつ前記２次判断の結果に応じて、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線を検出することを特徴とする。

【0016】

一実施形態において、前記設計マージンは、所定の誤差値を含み、前記所定の誤差値は、前記第１ノードから検出される電圧信号からＤＣオフセット値を抽出する過程で発生する計測誤差、及び前記断線検知部の回路構成による設計誤差の少なくとも一方を含むことを特徴とする。

【0017】

一実施形態において、前記臨界電圧は、前記基準電圧がグランド電圧である場合、前記検知電圧生成部から印加される電圧と同じ電圧であることを特徴とする。

【0018】

一実施形態において、前記断線検知部は、前記第１ノードと前記断線判断部間に形成される第１接点と、前記変成部の出力両端のうち前記第１ノードが接続される端側とは異なる端側に接続される第２ノードと、前記第２ノードと前記検知電圧生成部間に形成される第３接点と、前記第１接点と前記第３接点間を接続する電路に形成される第２接点と、前記第１接点と前記第２接点間に配置される第１抵抗と、前記第２接点と前記基準電圧生成部間を接続し、前記基準電圧生成部と前記第２接点間に配置される第２抵抗と、前記第２接点と前記第３接点間に配置される第３抵抗とを含むことを特徴とする。

【0019】

一実施形態において、前記断線検知部は、前記第１ノードと前記断線判断部間に形成される第１接点と、前記変成部の出力両端のうち前記第１ノードが接続される端側とは異なる端側に接続される第２ノードと、前記第２ノードと前記検知電圧生成部間に形成される第３接点と、前記第１接点と前記第３接点間を接続する電路に形成される第２接点と、前記第２接点と前記基準電圧生成部間を接続し、前記基準電圧生成部と前記第２接点間に配置される第２抵抗と、前記第２接点と前記第３接点間に配置される第３抵抗とを含むことを特徴とする。

【0020】

一実施形態において、前記断線検知部は、前記第１ノードと前記断線判断部間に形成される第１接点と、前記変成部の出力両端のうち前記第１ノードが接続される端側とは異なる端側に接続される第２ノードと、前記第２ノードと前記検知電圧生成部間に形成される第３接点と、前記第１接点と前記第３接点間を接続する電路に形成され、前記基準電圧生成部に接続される第２接点と、前記第１接点と前記第２接点間に配置される第１抵抗と、前記第２接点と前記第３接点間に配置される第３抵抗とを含むことを特徴とする。

【0021】

一実施形態において、前記第１ノードには、前記変成部及び前記変成部に接続される回路が正常に接続されている状態であれば、前記検知電圧生成部から印加される電圧と同じ大きさの電圧信号が印加され、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方が断線状態のときに前記第１ノードに印加される電圧信号から抽出されるＤＣオフセット値は、前記変成部及び前記変成部に接続される回路が正常に接続されている状態のときに前記第１ノードに印加される電圧信号から抽出されるＤＣオフセット値より小さいことを特徴とする。

【0022】

一実施形態において、前記基準電圧より前記検知電圧生成部から印加される電圧の方が大きい場合、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方が断線状態であれば、下記数式のように、前記基準電圧と前記検知電圧生成部から印加される電圧の差、及び前記分圧抵抗を形成する抵抗の大きさに応じた電圧信号が印加されることを特徴とする。

【0023】

【数1】

【0024】

【数4】

【0025】

【0026】

一実施形態において、前記断線判断部は、抽出した前記ＤＣオフセット値が所定の臨界電圧より小さい場合、抽出した前記ＤＣオフセット値に所定の設計マージン値をさらに加算し、前記設計マージン値を加算したＤＣオフセット値と前記臨界電圧を比較し、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線を検出することを特徴とする。

【0027】

一実施形態において、前記基準電圧はグランド電圧であることを特徴とする。

【0028】

【0029】

一実施形態において、前記基準電圧が前記検知電圧生成部から印加される電圧より大きい場合、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方が断線状態であれば、下記数式のように、前記検知電圧生成部から印加される電圧、前記検知電圧生成部から印加される電圧と前記基準電圧の差、及び前記分圧抵抗を形成する抵抗の大きさに応じた電圧信号が印加されることを特徴とする。

【0030】

【数1】

【0031】

【数5】

【0032】

【0033】

一実施形態において、前記断線判断部は、抽出した前記ＤＣオフセット値が所定の臨界電圧より大きい場合、抽出した前記ＤＣオフセット値から所定の設計マージン値を減算し、前記設計マージン値を減算したＤＣオフセット値と前記臨界電圧を比較し、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線を検出することを特徴とする。

【0034】

一実施形態において、前記検知電圧生成部の電圧はグランド電圧であることを特徴とする。

【0035】

一実施形態において、前記変成部が、ロゴスキーコイル（Rogowskii Coil）を用いる変成部であれば、前記断線検知部と前記断線判断部間に前記ロゴスキーコイルの特性に応じた遅延波形を復元するための積分回路を含むか、又は前記断線判断部が前記ＤＣオフセット値を積分し、積分したＤＣオフセット値と前記臨界電圧を比較した結果に基づいて、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を検出することを特徴とする。

【0036】

一実施形態において、前記断線判断部は、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線状態を示すアラーム信号を出力するための出力部を有し、前記出力部は、前記アラーム信号を所定の他の機器に送信するための通信機能を有することを特徴とする。

【0037】

上記目的又は他の目的を達成するために、本発明の一態様によれば、本発明の実施形態による保護継電器の断線検出方法は、変成部の出力両端に接続される複数のノードを備え、分圧抵抗を形成する複数の抵抗を備え、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無に応じて前記複数のノードに印加される電圧信号が変化する断線検知部から電圧信号を検出し、かつ検出した電圧信号からＤＣオフセット値を取得するステップと、取得したＤＣオフセット値と所定の臨界電圧を比較し、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を１次決定するステップと、前記１次決定の結果に応じて、検出した前記電圧信号からＡＣ成分の大きさを算出するステップと、算出したＡＣ成分の大きさと、所定のＡＣ電流信号の大きさを比較し、短絡電流又は前記変成部の起動電流の発生の有無を判断するステップと、前記短絡電流又は起動電流の発生の有無の判断結果に応じて、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を２次決定するステップとを含むことを特徴とする。

【0038】

一実施形態において、前記断線の有無を１次決定するステップは、取得したＤＣオフセット値と所定の臨界電圧を比較するステップと、前記ＤＣオフセット値と所定の臨界電圧の比較結果に応じて、前記ＤＣオフセット値に所定の設計マージン値を反映するステップと、前記設計マージン値を反映したＤＣオフセット値と前記臨界電圧を比較し、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方の断線の有無を決定するステップとを含むことを特徴とする。

【0039】

一実施形態において、前記断線の有無を２次決定するステップは、前記回路断線有無の２次決定の結果、前記変成部及び前記変成部に接続される回路の少なくとも一方が断線したものと決定されると、断線状態を示すアラーム情報を出力するステップを含み、前記変成部及び前記変成部に接続される回路が正常に接続されているものと決定されると、所定の周期が満期になったか否かに応じて、前記ＤＣオフセット値を取得するステップから前記断線の有無を２次決定するステップまでを再び行うステップをさらに含むことを特徴とする。

【0040】

一実施形態において、前記所定の周期は、前記保護継電器に接続される機器の主動作が行われる時間に基づいて決定されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0041】

本発明の実施形態の少なくとも１つによれば、本発明は、変成部が正常に接続されている状態と、変成部に断線が発生した状態で、それぞれ異なる電圧が検出される断線検知部を備え、前記断線検知部で検出される電圧に基づいて変成部の断線の有無を判断することにより、変成部から電圧信号や電流信号が印加されない状態と、変成部により回路が断線した状態を正確に区分することができるという効果がある。

【0042】

また、本発明の実施形態の少なくとも１つによれば、本発明は、前記断線検知部の検出の結果、変成部による断線が発生したものと判断される場合、変成部から入力される電圧信号から交流成分の大きさを検出し、かつ検出した交流成分の大きさに応じて短絡電流又は起動電流の発生の有無を検出することにより、前記断線検知部の検出結果が前記短絡電流や起動電流により誘発されたものであるか否かを区分することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】変成部に接続される本発明の実施形態による保護継電器の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施形態による保護継電器における断線検知部及び検知電圧生成部の回路構成を示す回路図である。

【図3】本発明の実施形態による保護継電器における断線判断部の構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の実施形態による保護継電器における、断線検知部で検出される電圧信号に応じて変成部の断線の有無を判断する断線判断部の動作過程を示すフローチャートである。

【図5】本発明の実施形態による保護継電器における、変成部が正常に接続されている場合に断線検知部で検出される電圧信号の大きさを示す図である。

【図6】本発明の実施形態による保護継電器における、変成部が断線した場合に断線検知部で検出される電圧信号の大きさを示す図である。

【図7】本発明の実施形態による保護継電器における、変成部が正常に接続されている場合と断線した場合に断線検知部で検出されるＤＣオフセット値の例を示す図である。

【図8】変成部から流入する負の電圧を有する変成部起動電流又は短絡電流の例を示す図である。

【図9】本発明の実施形態による保護継電器が異なる種類の変成部に接続される例を示す図である。

【図10】本発明の実施形態による保護継電器が異なる種類の変成部に接続される例を示す図である。

【図11】本発明の実施形態による保護継電器が異なる種類の変成部に接続される例を示す図である。

【図12】本発明の実施形態による保護継電器が異なる種類の変成部に接続される例を示す図である。

【図13】本発明の実施形態による保護継電器における、分圧抵抗を構成する抵抗のいずれかが省略された構造を有する断線検知部の例を示す図である。

【図14】本発明の実施形態による保護継電器における、分圧抵抗を構成する抵抗のいずれかが省略された構造を有する断線検知部の例を示す図である。

【図15】本発明の実施形態による保護継電器における、グランド電圧を代替して所定の電圧を印加する電圧生成部を備える構造を有する断線検知部の構造を示す回路図である。

【図16】図１５の構造を有する保護継電器における、断線検知部で検出される電圧信号に応じて変成部の断線の有無を判断する断線判断部の動作過程を示すフローチャートである。

【図17】図１５の構造を有する保護継電器における、分圧抵抗を構成する抵抗のいずれかが省略された構造を有する断線検知部の例を示す図である。

【図18】図１５の構造を有する保護継電器における、分圧抵抗を構成する抵抗のいずれかが省略された構造を有する断線検知部の例を示す図である。

【図19】本発明の実施形態による保護継電器における、所定の電圧を代替してグランド電圧を印加する構造を有する検知電圧生成部の構造を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

本明細書に用いられる技術的用語は、単に特定の実施形態について説明するために用いられるものであり、本発明を限定するものではない。また、本明細書に用いられる単数表現には、特に断らない限り複数表現が含まれる。以下の説明で用いられる構成要素の接尾辞である「モジュール」及び「部」は、明細書の作成を容易にするために付与又は混用されるものであり、それ自体が有意性や有用性を有するものではない。

【0045】

本明細書における「構成される」、「含む」などの用語は、明細書に記載された様々な構成要素やステップを必ず全て含むものと解されてはならず、それらのうち一部の構成要素やステップは含まれないこともあり、さらなる構成要素やステップを含むこともあるものと解すべきである。

【0046】

さらに、本明細書に開示される技術について説明するにあたり、関連する公知技術についての具体的な説明が本明細書に開示される技術の要旨を不明にすると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。

【0047】

なお、添付図面は本明細書に開示される実施形態を容易に理解できるようにするためのものにすぎず、添付図面により本明細書に開示される技術的思想が限定されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物又は代替物が本発明に含まれるものと理解されるべきである。また、以下で説明する各実施形態だけでなく、各実施形態の組み合わせも、本発明の思想及び技術範囲に含まれる変更、均等物又は代替物として本発明に含まれることは言うまでもない。

【0048】

図１は、変成部１１０に接続される本発明の実施形態による保護継電器１０の構成を示すブロック図である。また、図２は、本発明の実施形態による保護継電器における断線検知部１２０及び検知電圧生成部１３０の回路構成を示す回路図である。さらに、図３は、本発明の実施形態による保護継電器における断線判断部１５０の構成を示すブロック図である。

【0049】

まず、図１に示すように、本発明の実施形態による保護継電器１０は、変成部１１０に接続されるように形成される断線検知部１２０と、断線検知部１２０に所定の電圧を印加する検知電圧生成部１３０と、断線検知部１２０で検出される電圧信号に基づいて変成部１１０との回路接続状態を判断する断線判断部１５０とを含む。

【0050】

まず、変成部１１０は、電力系統から入力される電圧又は電流をより低いレベルの電圧又は電流に変換する機器であり、変圧器又は変流器を含む。

【0051】

前記変圧器は、電圧を変換する方式によって異なり、抵抗分圧を用いる変圧器であるか、又は鉄心コアを用いる変圧器である。また、前記変流器は、電流を変換する方式によって異なり、鉄心コアを用いる変流器であるか、又は空芯コアを用いるロゴスキーコイル方式の変流器である。

【0052】

また、断線検知部１２０は、変成部１１０の出力両端にそれぞれ接続されるノードを備える。よって、ノードに変成部１１０の出力両端が接続されると回路が形成され、変成部１１０に断線が発生すると前記ノード間の回路が断線する。

【0053】

一方、前記ノードのいずれか一方のノード（以下、第１ノード１１１）は、断線判断部１５０に接続され、他方のノード（以下、第２ノード１１２）は、検知電圧生成部１３０に接続される。

【0054】

断線検知部１２０の回路構造を示す図２に示すように、断線検知部１２０は、分圧抵抗を形成する複数の抵抗Ｒ１１２５、Ｒ２１２６、Ｒ３１２７を含む。

【0055】

複数の抵抗Ｒ１１２５、Ｒ２１２６、Ｒ３１２７のうち、第１抵抗（Ｒ１）１２５は、第１ノード１１１と断線判断部１５０間に形成される第１接点（ｎ１）１２１に接続される。また、第３抵抗（Ｒ３）１２７は、第２ノード１１２と検知電圧生成部１３０間に形成される第３接点（ｎ３）１２３に接続される。

【0056】

第１接点（ｎ１）１２１と第３接点（ｎ３）１２３は、互いに接続される。また、第１接点（ｎ１）１２１と第３接点（ｎ３）１２３を接続する電路に第２接点（ｎ２）１２２が形成される。ここで、第１抵抗（Ｒ１）１２５は、第１接点（ｎ１）１２１と第２接点（ｎ２）１２２間に配置され、第２抵抗（Ｒ２）１２６は、第２接点（ｎ２）１２２と第３接点（ｎ３）１２３間に配置される。

【0057】

また、第２接点（ｎ２）１２２は、断線検知部１２０に基準電圧を提供する基準電圧生成部１２９に接続される。さらに、第２接点（ｎ２）１２２と基準電圧生成部１２９間には、前記分圧抵抗を形成するさらに他の抵抗（第２抵抗（Ｒ２）１２６）が配置される。

【0058】

ここで、基準電圧生成部１２９は、前記基準電圧としてグランド電圧を提供する接地で形成される。

【0059】

よって、第１ノード１１１と第２ノード１１２間の回路が正常に接続されると、第１接点（ｎ１）１２１と第３接点（ｎ３）１２３が接続される回路が形成される。よって、第１接点（ｎ１）１２１には、検知電圧生成部１３０から印加される所定の電圧が印加される。

【0060】

それに対して、第１ノード１１１と第２ノード１１２間の回路が断線すると、すなわち変成部１１０が断線すると、第１接点（ｎ１）１２１と第３接点（ｎ３）１２３間が断絶される。よって、第１接点（ｎ１）１２１には、検知電圧生成部１３０から印加される電圧と基準電圧生成部１２９から印加される電圧の差と、前記分圧抵抗を形成する複数の抵抗により分配される電圧を有する電圧信号が印加される。

【0061】

一方、断線判断部１５０は、第１ノード１１１に接続される第１接点（ｎ１）１２１の電圧信号を検出するので、第１ノード１１１と第２ノード１１２間の回路接続状態、すなわち変成部１１０の断線の有無に応じて検出される電圧信号が変化する。

【0062】

一方、検知電圧生成部１３０は、前記基準電圧に対する所定の電圧差を形成する電圧を断線検知部１２０に印加する。そのために、検知電圧生成部１３０は、断線検知部１２０の基準電圧生成部１２９とは異なる大きさの電圧を提供することができるように形成される。

【0063】

例えば、断線検知部１２０の基準電圧生成部１２９が図２に示すように接地の形態に形成されてグランド電圧を提供する場合、検知電圧生成部１３０は、グランド電圧とは異なる電圧を提供するように形成される。そのために、検知電圧生成部１３０は、接地１３２以外に、所定の直流（ＤＣ）電圧を断線検知部１２０に印加する電圧生成部１３１をさらに備える。以下、検知電圧生成部１３０から印加される電圧を「ＶＲ」という。

【0064】

それに対して、断線検知部１２０の基準電圧生成部１２９がグランド電圧でない所定の直流（ＤＣ）電圧を印加するように形成される場合、検知電圧生成部１３０は、接地の形態に形成されてグランド電圧を提供するように形成されてもよいことは言うまでもない。

【0065】

それだけでなく、基準電圧生成部１２９と検知電圧生成部１３０がそれぞれグランド電圧より大きい所定の電圧を印加するように形成されてもよい。その場合、基準電圧生成部１２９と検知電圧生成部１３０は、異なる直流電圧を印加するように形成される。

【0066】

一方、断線判断部１５０は、断線検知部１２０で検知される電圧信号に基づいて、変成部１１０による回路断線の発生の有無を判断する。そのために、断線判断部１５０は、図３に示すように、制御部１５５と、制御部１５５に接続される変換部１５６と、複数の判断部（第１判断部１５１，第２判断部１５２，第３判断部１５３）と、メモリ１５８とを含む。また、断線判断部１５０は、回路断線の有無を判断した結果を出力する出力部１５７をさらに含む。

【0067】

まず、変換部１５６は、断線検知部１２０で検知されるアナログ形態の電圧信号を断線判断部１５０で識別することのできる信号に変換する。例えば、変換部１５６は、アナログ・デジタルコンバータ（Analog Digital Converter, ADC）である。

【0068】

一方、変換部１５６は、処理可能な電圧信号の範囲が限定される。よって、断線検知部１２０は、変換部１５６で処理可能な範囲内の電圧信号が変換部１５６に入力されるようにする。例えば、変換部１５６で処理可能な信号の範囲が０Ｖ～３．３Ｖであれば、基準電圧生成部１２９と検知電圧生成部１３０は、回路が正常に接続されている場合と、断線状態の場合とでは、０Ｖ～３．３Ｖの異なる電圧信号が変成部１１０に入力されるようにする。

【0069】

すなわち、回路が正常に接続されている状態の場合、基準電圧生成部１２９と検知電圧生成部１３０は、中心電圧である１．６５Ｖを有する電圧信号が変換部１５６に入力されるようにする。しかし、回路が断線状態の場合、断線検知部１２０の基準電圧生成部１２９と検知電圧生成部１３０は、前記１．６５Ｖより小さい電圧（基準電圧生成部１２９の電圧が検知電圧生成部１３０の電圧より小さい場合）、又は前記１．６５Ｖより大きい電圧（基準電圧生成部１２９の電圧が検知電圧生成部１３０の電圧より大きい場合）を有する電圧信号が変換部１５６に入力されるようにする。

【0070】

一方、メモリ１５８は、断線判断部１５０の機能をサポートするデータを保存する。より詳細には、メモリ１５８は、断線判断部１５０に備えられる第１判断部１５１、第２判断部１５２、第３判断部１５３で起動されるアプリケーションプログラムに関するデータ及びコマンドを保存する。

【0071】

例えば、メモリ１５８には、第１判断部１５１の判断のためのデータとして、所定の臨界電圧に関する情報が保存され、第２判断部１５２の判断のためのデータとして、第２抵抗（Ｒ２）１２６の抵抗、第３抵抗（Ｒ３）１２７の抵抗、分圧抵抗を形成する基準電圧生成部１２９の電圧、及び設計マージンによる電圧の大きさに関する情報が保存される。また、第３判断部１５３の判断のためのデータとして、短絡電流、変成部１１０の起動電流などの事故電流の発生時に検出される最小の交流電流成分、すなわち事故電流信号の大きさに関する情報が保存される。

【0072】

一方、制御部１５５は、接続される他の構成要素を制御するように形成され、断線判断部１５０の全般的な動作を制御する。

【0073】

まず、制御部１５５は、変換部１５６によりデジタル信号に電圧信号が変換されると、変換された電圧信号からＤＣオフセット値を取得する。また、第１判断部１５１を制御し、前述したように取得したＤＣオフセット値の大きさと所定の臨界電圧の大きさを比較する。

【0074】

前述したように、変成部１１０による回路断線が発生した状態では、変成部１１０に接続される回路が正常な場合より、第１接点１２１に印加される電圧の大きさが小さくなるか（基準電圧生成部１２９の電圧が検知電圧生成部１３０の電圧より小さい場合）、又は大きくなる（基準電圧生成部１２９の電圧が検知電圧生成部１３０の電圧より大きい場合）。よって、前記所定の臨界電圧と、変成部１１０に接続される回路が正常な場合に検出される電圧信号のＤＣオフセット値が同じであれば、制御部１５５は、第１判断部１５１の比較結果に応じて、変成部１１０に接続される回路の断線の有無を判断する。

【0075】

一方、第１判断部１５１の比較結果に応じた断線有無の判断の結果（以下、断線有無の１次判断の結果という）、断線状態と判断されると、制御部１５５は、前述したように取得したＤＣオフセット値と前記臨界電圧の差が所定の誤差範囲内であるか否かを判断する。

【0076】

そのために、制御部１５５は、前述したように取得したＤＣオフセット値に所定のマージン値を反映する。そして、第２判断部１５２を制御し、前述したように取得して前記マージン値を反映したＤＣオフセット値の大きさと前記臨界電圧を再び比較する。

【0077】

そして、第２判断部１５２の判断の結果、前記マージン値を反映したＤＣオフセット値の大きさが前記臨界電圧より小さいか（基準電圧生成部１２９の電圧が検知電圧生成部１３０の電圧より小さい場合）、大きければ（基準電圧生成部１２９の電圧が検知電圧生成部１３０の電圧より大きい場合）、制御部１５５は、前記ＤＣオフセット値と前記臨界電圧の差が所定の誤差範囲を逸脱したものと判断する。

【0078】

そうすると、制御部１５５は、変成部１１０に接続される回路が断線したものと再度判断する。以下、第２判断部１５２による断線有無の判断の結果を断線有無の２次判断の結果という。

【0079】

一方、変成部１１０の起動時に発生する起動電流、又は短絡による短絡電流が発生すると、前記起動電流や短絡電流は交流成分であるが、断線検知部１２０で検知される直流成分の電圧信号の大きさを変化させる。よって、回路断線が発生していない状態でも、前記起動電流又は短絡電流が発生すると、第１接点１２１で検出される電圧信号の大きさが所定レベル以上に小さく又は大きくなる。

【0080】

よって、制御部１５５は、前記断線有無の２次判断の結果、前記回路が断線したものと判断されたときに、前記判断の結果が前記起動電流又は短絡電流の発生によるものであるか否かを判断する。

【0081】

そのために、制御部１５５は、変換部１５６で変換された電圧信号からＲＭＳ（Root Mean Square）値を算出するなど、交流（ＡＣ）成分信号の大きさを検出する。そして、第３判断部１５３を制御し、検出したＡＣ信号成分の大きさが、所定の事故電流の信号の大きさより大きいか否かを判断する。

【0082】

ここで、事故電流とは、前記短絡電流又は変成部起動電流を意味する。よって、前記所定の事故電流の信号の大きさは、前記短絡電流又は変成部起動電流の発生時に断線検知部１２０で検出される最小の交流信号成分の大きさに決定される。前記事故電流信号の大きさは、ユーザにより予め設定されるか、又は本発明に関連して行われる多数回の繰り返し実験の結果に基づいて決定される。

【0083】

一方、第３判断部１５３の判断の結果、前述したように変換された電圧信号から検出した交流信号成分の大きさが前記所定の事故電流信号の大きさより小さいと、制御部１５５は、前記短絡電流又は起動電流が発生していないものと判断する。よって、制御部１５５は、現在の回路断線状態が前記短絡電流又は起動電流によるものではないと判断し、変成部１１０に接続される回路が断線したものと最終判断する。

【0084】

このように、回路が断線したものと最終判断すると、制御部１５５は、出力部１５７を制御し、前記回路断線状態を示すアラーム信号をユーザに伝達する。

【0085】

例えば、制御部１５５は、出力部１５７から可聴信号又は可視信号でアラーム信号を出力させる。あるいは、制御部１５５は、出力部１５７から所定の他の機器、例えばユーザの移動端末機などに前記アラーム信号を送信し、前記移動端末機がアラーム信号を出力するように制御することにより、前記アラーム信号をユーザに伝達する。そのために、出力部１５７は、前記アラーム信号を送信する通信機能を含む。

【0086】

以下、このような本発明の実施形態による保護継電器１０の動作過程について、フローチャート及び複数の例を示す図を参照してより詳細に説明する。また、説明の便宜上、本実施形態は、基準電圧生成部１２９がグランド電圧を有するように形成され、検知電圧生成部１３０がグランドより高い電圧を有するように別途の電圧生成部１３１を有するものと仮定して説明する。

【0087】

図４～図８は、このような本発明の実施形態による保護継電器１０における、断線検知部１２０で検出される電圧信号に応じて変成部１１０による回路断線の有無を判断する断線判断部１５０の動作過程を示す図である。

【0088】

図４は、断線判断部１５０の動作過程を示すフローチャートであり、図５は、本発明の実施形態による保護継電器１０における、変成部１１０が正常に接続されている場合に断線検知部１２０で検出される電圧信号の大きさを示す図である。また、図６は、本発明の実施形態による保護継電器１０における、変成部１１０が断線した場合に断線検知部１２０で検出される電圧信号の大きさを示す図である。

【0089】

さらに、図７は、本発明の実施形態による保護継電器１０における、変成部が正常に接続されている場合と断線した場合に断線検知部で検出されるＤＣオフセット値の差の例を示す図であり、図８は、変成部から流入する負の電圧を有する変成部起動電流又は短絡電流の例を示す図である。

【0090】

まず、本発明の実施形態による保護継電器１０に備えられる断線判断部１５０の制御部１５５は、所定の周期で変成部１１０の断線の有無を判断する図４の動作過程を繰り返す。ここで、前記所定の周期は、線路から変成部１１０に入力される信号の周期に対応する周期であり、この場合、保護継電器１０の主動作が行われる度に図４の動作過程が行われる。

【0091】

この場合、保護継電器１０の主動作は、保護継電器１０に接続される機器によって異なる。例えば、保護継電器１０に接続される機器がデジタル継電器であれば、前記主動作は継電動作であり、接続される機器がデジタル計測器であれば、計測動作である。また、接続される機器が電力変換装置であれば、電力変換動作である。

【0092】

図４に示すように、所定の周期が満期になった場合、制御部１５５は、断線検知部１２０で電圧信号、すなわち断線検知部１２０に接続される第１接点１２１に印加される電圧信号が検出されると、変換部１５６により電圧信号を変換し、変換した１周期のサンプリングデジタルデータから直流（ＤＣ）成分の値、すなわちＤＣオフセット値を抽出する（Ｓ４００）。

【0093】

そして、制御部１５５は、第１判断部１５１を制御し、抽出した前記ＤＣオフセット値と所定の臨界電圧を比較し、回路断線の有無を１次判断する（Ｓ４０２）。

【0094】

図５に示すように、変成部１１０に接続される回路が正常状態のときは、変成部１１０を介して第３接点１２３と第１接点１２１が接続される回路が形成される。よって、図５に示すように、第３接点１２３に接続される検知電圧生成部１３０の基準電圧（ＶＲ）が変成部１１０を介して第１接点１２１に印加される。

【0095】

この場合、変成部１１０が正常状態であり、変換部１５６のインピーダンスが変成部１１０の線抵抗より非常に大きいので、第１接点（ｎ１）１２１の電圧は、第３接点（ｎ３）１２３の電圧と同一である。よって、変成部１１０に回路が正常に接続されている状態である場合、第３接点１２３に基準電圧（ＶＲ）が印加されると、第３接点（ｎ３）１２３に印加される電圧と同じ電圧（ＶＲ）が第１接点（ｎ１）１２１に印加される。よって、基準電圧（ＶＲ）に相当する電圧信号のＤＣオフセット値が変換部１５６を介して抽出される。

【0096】

それに対して、図６に示すように、変成部１１０により回路が断線した場合、第１接点１２１と第３接点１２３間が接続されない。そうすると、断線判断部１５０は、ハイインピーダンス状態になるので、第１接点１２１には、数式１のように、第２接点１２２と同じ電圧信号が印加される。

【0097】

【数1】

【0098】

ここで、ｎ１（Ｖ）は第１接点１２１に印加される電圧信号の大きさであり、ｎ２（Ｖ）は第２接点１２２に印加される電圧信号の大きさである。

【0099】

一方、第２接点（ｎ２）１２２には、第２抵抗（Ｒ２）１２６及び第３抵抗（Ｒ３）１２７からなる分圧抵抗と、検知電圧生成部１３０から印加される基準電圧（ＶＲ）により決定される電圧信号が印加される。数式２は、前記分圧抵抗及び前記基準電圧（ＶＲ）に応じて第２接点（ｎ２）１２２に印加される電圧信号の大きさを示す。

【0100】

【数2】

【0101】

ここで、ｎ２（Ｖ）は第２接点１２２に印加される電圧信号の大きさであり、ＶＲは基準電圧であり、Ｒ２は第２抵抗（Ｒ２）１２６の抵抗値であり、Ｒ３は第３抵抗（Ｒ３）１２７の抵抗値である。

【0102】

一方、数式２によれば、ｎ２（Ｖ）は、１より小さい値と基準電圧（ＶＲ）の積に相当する大きさを有するので、常に基準電圧（ＶＲ）より小さい値を有する。よって、図７に示すように、回路の接続が正常状態のときに抽出されるＤＣオフセット値の大きさ７００は、回路の接続が断線状態のときに抽出されるＤＣオフセット値の大きさ７０２より常に大きい値を有する。

【0103】

よって、前記臨界電圧が前記基準電圧（ＶＲ）である場合、ステップＳ４０２において、回路が断線状態であれば、ステップＳ４００で抽出されるＤＣオフセット値は、前記臨界電圧より小さい。よって、制御部１５５は、ステップＳ４０２の判断の結果、臨界電圧より現在抽出されているＤＣオフセット値の大きさが小さければ、現在変成部１１０に接続されている回路が断線したものと１次判断する。

【0104】

それに対して、ステップＳ４０２において、ステップＳ４００で抽出されるＤＣオフセット値が前記臨界電圧より小さくなければ、制御部１５５は、回路が断線していない状態であるものと判断する。そして、ステップＳ４０２の判断の結果、回路が断線していない状態であるものと判断すると、制御部１５５は、現在の周期における断線の有無の判断過程を終了する。

【0105】

一方、ステップＳ４０２の１次断線判断の結果、変成部１１０に接続される回路が断線状態であれば、制御部１５５は、現在抽出されているＤＣオフセット値に設計マージンによる電圧値を加算する（Ｓ４０４）。ここで、前記設計マージンによる電圧値は、所定の誤差値を含む。ここで、前記誤差値は、計測誤差であってもよく、変換部１５６の変換過程で発生し得る誤差などを含んでもよい。

【0106】

ステップＳ４０４において前記誤差値を含む設計マージンを前記ＤＣオフセット値に加算すると、制御部１５５は、第２判断部１５２を制御し、設計マージンを加算した電圧値を前記臨界電圧と再び比較する（Ｓ４０６）。

【0107】

そして、ステップＳ４０６の比較の結果、ＤＣオフセット値に設計マージンを加算した電圧値が前記臨界電圧以上であれば、制御部１５５は、回路が断線していない状態であるものと判断する。そして、ステップＳ４０６の判断の結果、回路が断線していない状態であるものと判断すると、制御部１５５は、現在の周期における断線の有無の判断過程を終了する。

【0108】

しかし、ステップＳ４０６の比較の結果、ＤＣオフセット値に設計マージンを加算したにもかかわらず、加算した電圧値が臨界電圧より小さければ、制御部１５５は、現在変成部１１０に接続されている回路が断線したものと再度判断（２次断線判断）する。

【0109】

一方、現在変成部１１０に接続されている回路が断線したものと２次判断すると、制御部１５５は、前記ＤＣオフセット値と前記臨界電圧の差が短絡電流又は変成部１１０の起動に伴う起動電流によるものであるか否かを判断する。

【0110】

前記短絡電流又は起動電流とは、回路の短絡又は変成部１１０の起動時に発生し、一時的に通常の変成部１１０の運転状態の数倍に達する非常に大きな電流を意味する。このような短絡電流又は起動電流は、瞬間的に大きな電流が流れ、その後順次その大きさが減少するパターンを有する。

【0111】

一方、このような短絡電流又は起動電流は、正の電圧を有するだけでなく、図８に示す電圧グラフ（交流成分８１０、直流成分８２０）のように、正常の場合（８００）に対して負の値を有する。この場合、前記短絡電流又は起動電流は、非常に大きなエネルギー（負の電圧を有する電圧信号）を有するので、図８に示すように、検知電圧生成部１３０から印加されるＤＣ成分、すなわち基準電圧（ＶＲ）の値を降下させる。そうすると、第１接点（ｎ１）１２１に印加される電圧信号の大きさが小さくなるので、回路断線が発生していない状態でも、第１接点１２１で検出される電圧信号の大きさが臨界電圧（ＶＲ）より小さくなる。

【0112】

このように短絡電流又は起動電流により回路断線の有無が誤って判断されることを防止するために、本発明の実施形態による保護継電器１０の制御部１５５は、ステップＳ４０６の２次断線判断の結果、回路が断線したものと判断すると、変換部１５６により変換された１周期のサンプリングデジタルデータから交流（ＡＣ）成分の大きさをさらに検出する（Ｓ４０８）。例えば、制御部１５５は、ＲＭＳを算出する方法などにより、前記ＡＣ成分の大きさを検出する。そして、検出した交流成分の大きさと所定の事故電流信号の大きさを比較する（Ｓ４１０）。

【0113】

一方、ステップＳ４１０の比較の結果、検出した交流成分の大きさが所定の事故電流信号の大きさ以上であれば、制御部１５５は、短絡電流又は変成部１１０の起動に伴う起動電流が発生したものと判断する。そして、ステップＳ４０６の判断（２次断線判断）結果による回路断線状態が前記短絡電流又は起動電流の発生により誤って判断されたものと判断する。

【0114】

すなわち、制御部１５５は、ステップＳ４１０の判断の結果、短絡電流又は起動電流が発生したものと判断すると、前記２次断線判断の結果にかかわらず、回路が正常に接続されている状態であるものと判断する。よって、制御部１５５は、アラーム信号などの出力を行うことなく、現在の周期における回路断線の有無の判断過程を終了する。

【0115】

それに対して、ステップＳ４１０の比較の結果、検出した交流成分の大きさが所定の事故電流信号の大きさ未満であれば、制御部１５５は、短絡電流又は変成部１１０の起動に伴う起動電流が発生していないものと判断する。よって、制御部１５５は、現在変成部１１０に接続されている回路が断線したものと最終判断し、回路断線をユーザに伝達するためのアラーム信号を出力する（Ｓ４１２）。

【0116】

前述したように、本発明の実施形態による保護継電器１０は、断線検知部１２０で検知される電圧信号に基づいて、回路が断線したものと判断すると、所定のマージン電圧を用いて前記電圧信号が誤差範囲に含まれるか否かを再度判断する。よって、計測誤差又は設計誤差により回路断線状態が誤って判断されることを事前に防止することができる。

【0117】

それだけでなく、本発明の実施形態による保護継電器１０は、断線検知部１２０で検知される電圧信号に基づいて、回路が断線したものと判断すると、前記電圧信号から検出される交流成分信号の大きさに基づいて、短絡電流又は起動電流の発生の有無を検出することにより、前記電圧信号が前記短絡電流又は起動電流の影響を受けたか否かをさらに判断する。よって、前記短絡電流又は起動電流の影響により回路断線状態が誤って判断されることを事前に防止することができる。

【0118】

一方、上記説明において、変成部１１０の例として、抵抗分圧方式の変圧器、鉄心コアを用いる変圧器（ＰＴ）、鉄心コアを用いる変流器（ＣＴ）、ロゴスキーコイルを用いる変流器などが挙げられることについて言及した。図９～図１２は、前述した各種変成部１１０が本発明の実施形態による保護継電器１０に接続される例を示す図である。

【0119】

まず、図９は、本発明の実施形態による保護継電器１０が変成部１１０として抵抗分圧方式の変圧器に接続される例を示す図である。

【0120】

図９に示すように、変成部１１０が抵抗分圧方式の変圧器である場合、電圧変換のための抵抗が変成部１１０の役割を果たす。よって、断線検知部の第１ノード１１１及び第２ノード１１２のいずれか一方は、電圧変換のための抵抗１１０に接続され、他方のノードは、線路に直接接続される。よって、線路Ｌ、Ｎと抵抗１１０を介して断線検知部１２０の回路が形成される。

【0121】

また、図１０は、本発明の実施形態による保護継電器１０が変成部１１０として鉄心コアを用いる変圧器（ＰＴ）に接続される例を示す図である。

【0122】

図１０に示すように、変成部１１０が鉄心コアを用いる変圧器（ＰＴ）である場合、断線検知部の第１ノード１１１及び第２ノード１１２は、それぞれ変圧器（ＰＴ）１１０の両端に接続され、変圧器（ＰＴ）１１０を介して接続される断線検知部１２０の回路が形成される。

【0123】

また、図１１は、本発明の実施形態による保護継電器１０が変成部１１０として鉄心コアを用いる変流器（ＣＴ）に接続される例を示す図である。

【0124】

図１１に示すように、変成部１１０が鉄心コアを用いる変流器（ＣＴ）である場合、断線検知部の第１ノード１１１及び第２ノード１１２は、それぞれ変流器（ＣＴ）１１０の両端に接続され、変流器（ＣＴ）１１０を介して接続される断線検知部１２０の回路が形成される。

【0125】

一方、図１２は、本発明の実施形態による保護継電器１０が変成部１１０としてロゴスキーコイルを用いる変流器に接続される例を示す図である。

【0126】

図１２に示すように、変成部１１０がロゴスキーコイルを用いる変流器である場合、断線検知部の第１ノード１１１及び第２ノード１１２は、それぞれ前記ロゴスキーコイルの両端に接続され、前記ロゴスキーコイルを介して接続される断線検知部１２０の回路が形成される。

【0127】

鉄心コアを用いないロゴスキーコイルの場合、磁束の通路として空気を用いるので、一般の変流器のような飽和による出力波形の歪みを心配する必要がない。しかし、出力電圧波形にノイズなどの雑音が多く含まれ、入力電流波形に対して出力電圧波形の位相が９０度遅延する現象が生じるという問題がある。また、ロゴスキーコイルを貫通する電力ケーブルの位置、角度などにより出力が変化するという問題がある。

【0128】

上記問題により、ロゴスキーコイルを採用する場合は、前述したように９０度遅延する波形を復元することのできる積分回路又は積分プログラムを必要とする。よって、図示していないが、ロゴスキーコイルを採用する場合は、断線検知部１２０と断線判断部１５０間に前記積分回路をさらに含む。あるいは、前記積分回路を代替して、断線判断部１５０に、前述したように遅延する波形を復元するために、所定の積分アルゴリズムによる積分を行う積分部（図示せず）をさらに含む。

【0129】

さらに、雑音を除去するノイズ・フィルタ回路やデジタルフィルタなどを断線判断部１５０にさらに備えてもよく、ロゴスキーコイルと前記ロゴスキーコイルを貫通するケーブルが一定に保たれる構造を有するように変成部１１０及び断線検知部１２０を設計してもよい。この場合、検知される電圧の大きさを調節する必要があれば、断線検知部１２０は、負担抵抗をさらに含む。

【0130】

一方、上記説明においては、断線検知部１２０が第１抵抗（Ｒ１）１２５、第２抵抗（Ｒ２）１２６、及び第３抵抗（Ｒ３）１２７により分圧抵抗を形成する回路構造を有するものと仮定して説明したが、第１抵抗１２５、第２抵抗１２６、第３抵抗１２７のいずれかの抵抗が省略されてもよいことは言うまでもない。

【0131】

図１３及び図１４は、本発明の実施形態による保護継電器１０における、前述したように分圧抵抗を構成する抵抗のいずれかが省略された構造を有する断線検知部１２０の例を示す図である。

【0132】

まず、図１３には、第１抵抗（Ｒ１）１２５が省略されるか、又は第１抵抗（Ｒ１）１２５の抵抗値が０ｏｈｍである例を示す。

【0133】

第１抵抗（Ｒ１）１２５は、第２接点（ｎ２）１２２に印加される電圧が第１接点（ｎ１）１２１に印加されるのを防止するためのものであり、第２接点（ｎ２）１２２に過度な電圧が印加される場合に、第１接点（ｎ１）１２１に接続されて断線判断部１５０、すなわち変換部１５６に過度な電圧が印加されるのを防止するためのものである。

【0134】

一方、第１接点（ｎ１）１２１には、回路が正常に接続されている状態であれば、基準電圧（ＶＲ）の信号が印加される。また、回路が断線状態であれば、前記基準電圧（ＶＲ）未満の信号が印加される。よって、前記基準電圧（ＶＲ）の大きさが適切であれば（変換部１５６の損傷を誘発するほどに大きくなければ）、第１抵抗（Ｒ１）１２５がなくても、変換部１５６に過度な電圧が印加される状況は発生しない。よって、図１３に示すように、断線検知部１２０は、第１抵抗（Ｒ１）１２５が省略された構造を有してもよい。

【0135】

一方、図１４には、第２抵抗（Ｒ２）１２６が省略されるか、又は第２抵抗（Ｒ２）１２６の抵抗値が０ｏｈｍである例を示す。

【0136】

図１４に示すように、第２抵抗（Ｒ２）１２６が省略されているので、回路が断線状態であれば、第２接点（ｎ２）１２２に印加される電圧信号の大きさを算出すると（数式２）、第２接点（ｎ２）１２２に印加される電圧信号の大きさは０Ｖになる。また、第２接点（ｎ２）１２２に印加される電圧信号の大きさが０Ｖであれば、前記回路が断線状態であるので、第１接点（ｎ１）１２１に印加される電圧信号の大きさも０Ｖになる。

【0137】

それに対して、回路が正常に接続されている状態であれば、前述したように、第１接点（ｎ１）１２１に印加される電圧信号の大きさは、第３接点（ｎ３）１２３に印加される電圧信号の大きさと同じ大きさである基準電圧（ＶＲ）になる。よって、第２抵抗（Ｒ２）１２６が省略されると、変換部１５６を介して検出される回路正常状態のＤＣオフセット値と断線状態のＤＣオフセット値の差は、基準電圧（ＶＲ）から０Ｖへの大きな落差となる。

【0138】

ただし、この場合、変換部１５６は、前記基準電圧（ＶＲ）から０Ｖの電圧信号の入力が可能でなければならない。すなわち、変換部１５６の入力信号範囲が前記基準電圧（ＶＲ）から０Ｖの範囲を含む場合、図１４に示すように、断線検知部１２０は、第２抵抗（Ｒ２）１２６が省略される構造を有してもよい。

【0139】

一方、上記説明においては、基準電圧生成部１２９がグランド電圧を有する場合を例に挙げて説明した。しかし、基準電圧生成部１２９がグランドより高い電圧を有するように、別途の電圧生成部１５００をさらに有するように形成されてもよいことは言うまでもない。

【0140】

図１５は、本発明の実施形態による保護継電器１０における、前述したようにグランド電圧を代替して所定の電圧を印加する別途の電圧生成部を基準電圧生成部１２９がさらに含む構造を有する断線検知部１２０の例を示す回路図である。

【0141】

図１５に示すように、基準電圧生成部１２９がグランドより高い電圧を有するように、別途の電圧生成部１５００をさらに含む場合、基準電圧生成部１２９で形成される基準電圧は、別途に接続される電圧生成部１５００により決定される。よって、以下の説明において、基準電圧生成部１２９の電圧は、付加された電圧生成部１５００の電圧（ＶＳ）であると仮定する。

【0142】

以下、前記基準電圧生成部の電圧（ＶＳ）と検知電圧生成部１３０から印加される電圧（ＶＲ）を区分するために、検知電圧生成部１３０から印加される電圧（ＶＲ）を第１基準電圧といい、前記基準電圧生成部の電圧（ＶＳ）を第２基準電圧という。

【0143】

一方、図１５に示す構造を有する断線検知部１２０においては、回路の接続状態が正常であれば、断線判断部１５０に接続される第１接点（ｎ１）１２１には、第３接点（ｎ３）１２３に印加される電圧信号と同じ電圧信号が印加される。よって、第１接点（ｎ１）１２１には、数式３のように、第１基準電圧（ＶＲ）を有する電圧信号が印加される。

【0144】

【数3】

【0145】

ここで、ｎ１（Ｖ）は第１接点１２１に印加される電圧信号の大きさであり、ｎ３（Ｖ）は第３接点１２３に印加される電圧信号の大きさであり、ＶＲは第１基準電圧である。

【0146】

それに対して、変成部１１０による回路断線が発生すると、断線判断部１５０に接続される第１接点（ｎ１）１２１には、第２接点（ｎ２）１２２に印加される電圧信号と同じ電圧信号が印加される。よって、第２基準電圧（ＶＳ）と第１基準電圧（ＶＲ）の電圧差が第２抵抗（Ｒ２）１２６と第３抵抗（Ｒ３）１２７により分配される電圧を有する電圧信号が第２接点（ｎ２）１２２に印加される。

【0147】

この場合、前記第２基準電圧（ＶＳ）が前記第１基準電圧（ＶＲ）より小さい値を有すれば、第２基準電圧（ＶＳ）と第１基準電圧（ＶＲ）の電圧差が第２抵抗（Ｒ２）１２６と第３抵抗（Ｒ３）１２７により分配される電圧を有する電圧信号が第２接点（ｎ２）１２２に印加される。数式４は、このように第２接点（ｎ２）１２２に印加される電圧信号の大きさを示す。

【0148】

【数4】

【0149】

ここで、ｎ２（Ｖ）は第２接点１２２に印加される電圧信号の大きさであり、ＶＲは第１基準電圧であり、ＶＳは第２基準電圧であり、Ｒ２は第２抵抗（Ｒ２）１２６の抵抗値であり、Ｒ３は第３抵抗（Ｒ３）１２７の抵抗値である。

【0150】

よって、数式４に示すように、回路断線が発生したときに第１接点（ｎ１）１２１で検知される電圧信号から抽出されるＤＣオフセット値（電圧）は、回路が正常なときに第１接点（ｎ１）１２１から検知される電圧信号（ＶＲ）から抽出されるＤＣオフセット値より小さくなる。

【0151】

一方、前記第２基準電圧（ＶＳ）が前記第１基準電圧（ＶＲ）より大きい値を有すれば、第２接点（ｎ２）１２２に印加される電圧信号は、数式５に示すように、前記第１基準電圧（ＶＲ）より大きい電圧を有する。

【0152】

【数5】

【0153】

【0154】

すなわち、第１基準電圧（ＶＲ）より大きい電圧（ＶＳ）を有する電源が基準電圧生成部１２９に接続される場合、回路断線が発生したときに第１接点（ｎ１）１２１で検知される電圧信号から抽出されるＤＣオフセット値は、回路が正常なときに第１接点（ｎ１）１２１から検知される電圧信号（ＶＲ）から抽出されるＤＣオフセット値より大きくなる。

【0155】

よって、制御部１５５は、断線検知部１２０から検知される電圧信号から抽出されるＤＣオフセット値が臨界電圧（ＶＲ）より小さい値を有すれば回路が断線したものと判断するのではなく、前記ＤＣオフセット値が臨界電圧（ＶＲ）より大きい値を有すれば回路が断線したものと判断する。

【0156】

図１６は、このように、本発明の実施形態による保護継電器１０における、断線検知部１２０で検出される電圧信号に応じて変成部１１０の断線の有無を判断する断線判断部１５０の動作過程を示すフローチャートである。以下の説明においては、前記第２基準電圧（ＶＳ）が前記第１基準電圧（ＶＲ）より大きい値を有するものと仮定して説明する。

【0157】

図１６に示すように、所定の周期が満期になった場合、制御部１５５は、断線検知部１２０で電圧信号、すなわち断線検知部１２０に接続される第１接点１２１に印加される電圧信号が検知されると、変換部１５６により変換した１周期のサンプリングデジタルデータから直流（ＤＣ）成分の値、すなわちＤＣオフセット値を抽出する（Ｓ１６００）。

【0158】

そして、制御部１５５は、第１判断部１５１を制御し、抽出した前記ＤＣオフセット値と所定の臨界電圧を比較し、回路断線の有無を１次判断する（Ｓ１６０２）。

【0159】

前述したように、変成部１１０に接続される回路が正常状態のときは、変成部１１０を介して第３接点１２３と第１接点１２１が接続される回路が形成される。よって、第３接点１２３に接続される検知電圧生成部１３０の基準電圧（ＶＲ）が変成部１１０を介して第１接点１２１に印加される。よって、前記基準電圧（ＶＲ）に相当する電圧信号のＤＣオフセット値が変換部１５６を介して抽出される。

【0160】

それに対して、変成部１１０により回路が断線した場合、第１接点１２１と第３接点１２１間が接続されない。そうすると、第１接点１２１には、数式３のように、第２接点１２２と同じ電圧信号が印加される。

【0161】

一方、第２基準電圧（ＶＳ）と第１基準電圧（ＶＲ）の電圧差が第２抵抗（Ｒ２）１２６と第３抵抗（Ｒ３）１２７により分配される電圧を有する電圧信号が第２接点（ｎ２）１２２に印加される。この場合、前述したように、第２基準電圧（ＶＳ）が第１基準電圧（ＶＲ）より大きい値を有するので、数式５のように、第２基準電圧（ＶＳ）と第１基準電圧（ＶＲ）の電圧差と、第２抵抗（Ｒ２）１２６と第３抵抗（Ｒ３）１２７により第２接点（ｎ２）１２２に印加される電圧信号の大きさが算出される。

【0162】

また、この場合、第２基準電圧（ＶＳ）が第１基準電圧（ＶＲ）より大きい値を有するので、第２接点（ｎ２）１２２には、前記第１基準電圧（ＶＲ）より大きい電圧を有する電圧信号が印加される。よって、回路の接続が正常状態のときに抽出されるＤＣオフセット値の大きさより、回路の接続が断線状態のときに抽出されるＤＣオフセット値の大きさの方が大きい値を有する。

【0163】

よって、前記臨界電圧が前記第１基準電圧（ＶＲ）である場合、ステップＳ１６０２において、回路が断線状態であれば、ステップＳ１６００で抽出されるＤＣオフセット値は前記臨界電圧（第１基準電圧（ＶＲ））より大きい値を有する。よって、制御部１５５は、ステップＳ１６０２の判断の結果、臨界電圧より現在抽出されているＤＣオフセット値の大きさが大きければ、現在変成部１１０に接続されている回路が断線したものと１次判断する。

【0164】

それに対して、ステップＳ１６０２において、ステップＳ１６００で抽出されるＤＣオフセット値が前記臨界電圧より大きくなければ、制御部１５５は、回路が断線していない状態であるものと判断する。そして、ステップＳ１６０２の判断の結果、回路が断線していない状態であるものと判断すると、制御部１５５は、現在の周期における断線の有無の判断過程を終了する。

【0165】

一方、ステップＳ１６０２の１次断線判断の結果、変成部１１０に接続される回路が断線状態であれば、制御部１５５は、現在抽出されているＤＣオフセット値から設計マージンによる電圧値を減算する（Ｓ１６０４）。ここで、前記設計マージンによる電圧値は、所定の誤差値を含む。ここで、前記誤差値は、計測誤差であってもよく、変換部１５６の変換過程で発生し得る誤差などを含んでもよい。

【0166】

ステップＳ１６０４において前記誤差値を含む設計マージンを前記ＤＣオフセット値から減算すると、制御部１５５は、第２判断部１５２を制御し、設計マージンを減算した電圧値を前記臨界電圧と再び比較する（Ｓ１６０６）。

【0167】

そして、ステップＳ１６０６の比較の結果、ＤＣオフセット値から前記設計マージンを減算した電圧値が前記臨界電圧より大きくなければ、制御部１５５は、回路が断線していない状態であるものと判断する。そして、ステップＳ１６０６の判断の結果、回路が断線していない状態であるものと判断すると、制御部１５５は、現在の周期における断線の有無の判断過程を終了する。

【0168】

しかし、ステップＳ１６０６の比較の結果、ＤＣオフセット値から設計マージンを減算したにもかかわらず、減算した電圧値が前記臨界電圧より大きければ、制御部１５５は、現在変成部１１０に接続されている回路が断線したものと再度判断（２次断線判断）する。

【0169】

一方、現在変成部１１０に接続されている回路が断線したものと２次判断すると、制御部１５５は、変換部１５６により変換された１周期のサンプリングデジタルデータから交流（ＡＣ）成分の大きさをさらに検出する（Ｓ１６０８）。そして、検出した交流成分の大きさと所定の事故電流信号の大きさを比較する（Ｓ１６１０）。

【0170】

一方、ステップＳ１６１０の比較の結果、検出した交流成分の大きさが所定の事故電流信号の大きさ以上であれば、制御部１５５は、短絡電流又は変成部１１０の起動に伴う起動電流が発生したものと判断する。そして、ステップＳ１６０６の判断（２次断線判断）結果による回路断線状態が前記短絡電流又は起動電流の発生により誤って判断されたものと判断する。

【0171】

すなわち、制御部１５５は、ステップＳ１６１０の判断の結果、短絡電流又は起動電流が発生したものと判断すると、前記２次断線判断の結果にかかわらず、回路が正常に接続されている状態であるものと判断する。よって、アラーム信号などの出力を行うことなく、現在の周期における回路断線の有無の判断過程を終了する。

【0172】

それに対して、ステップＳ１６１０の比較の結果、検出した交流成分の大きさが所定の事故電流信号の大きさ未満であれば、制御部１５５は、短絡電流又は変成部１１０の起動に伴う起動電流が発生していないものと判断する。よって、制御部１５５は、現在変成部１１０に接続されている回路が断線したものと最終判断し、回路断線をユーザに伝達するためのアラーム信号を出力する（Ｓ１６１２）。

【0173】

一方、図１６の動作過程は、所定の周期で繰り返される。ここで、前記所定の周期は、線路から変成部１１０に入力される信号の周期に対応する周期であり、この場合、保護継電器１０の主動作が行われる度に図１６の動作過程が行われる。この場合、保護継電器１０の主動作は、保護継電器１０に接続される機器によって異なる。例えば、保護継電器１０に接続される機器がデジタル継電器であれば、前記主動作は継電動作であり、接続される機器がデジタル計測器であれば、計測動作である。また、接続される機器が電力変換装置であれば、電力変換動作である。

【0174】

一方、図１７及び図１８は、図１５の構造を有する保護継電器１０における、分圧抵抗を構成する抵抗のいずれかが省略された構造を有する断線検知部１２０の回路構造の例を示す図である。

【0175】

まず、図１７には、第１抵抗（Ｒ１）１２５が省略されるか、又は第１抵抗（Ｒ１）１２５の抵抗値が０ｏｈｍである例を示す。

【0176】

【0177】

一方、図１５において、第１基準電圧（ＶＳ）と第２基準電圧（ＶＲ）の電圧差が第２抵抗（Ｒ２）１２６と第３抵抗（Ｒ３）１２７により分配されて印加される。また、第１基準電圧（ＶＳ）が第２基準電圧（ＶＲ）より小さければ、回路断線のときに第１基準電圧（ＶＲ）の電圧より小さい電圧を有する信号が第１接点（ｎ１）１２１に印加されるので、第１接点（ｎ１）１２１に印加される最大電圧は、第１基準電圧（ＶＲ）に相当する。よって、前記第１基準電圧（ＶＲ）の大きさが適切であれば、断線検知部１２０は、第１抵抗（Ｒ１）１２５を省略した構造を有してもよい。

【0178】

それに対して、第１基準電圧（ＶＳ）が第２基準電圧（ＶＲ）より大きければ、回路断線のときに第１基準電圧（ＶＲ）の電圧より大きい電圧を有する信号が第１接点（ｎ１）１２１に印加される。よって、図１７に示すように第１抵抗（Ｒ１）１２５が省略された構造を有するためには、第１基準電圧（ＶＲ）だけでなく、第２基準電圧（ＶＳ）も、適切な大きさ、すなわち変換部１５６に損傷を与えない大きさの電圧でなければならない。

【0179】

一方、図１８には、図１５の断線検知部１２０の回路において、第２抵抗（Ｒ２）１２６が省略されるか、又は第２抵抗（Ｒ２）１２６の抵抗値が０ｏｈｍである例を示す。

【0180】

図１８に示すように、第２抵抗（Ｒ２）１２６が省略されているので、回路が断線状態であれば、数式４又は５により、第２接点（ｎ２）１２２に印加される電圧信号の大きさを算出すると、第２接点（ｎ２）１２２に印加される電圧信号の大きさは０Ｖになる。また、第２接点（ｎ２）１２２に印加される電圧信号の大きさが０Ｖであれば、前記回路が断線状態であるので、第１接点（ｎ１）１２１に印加される電圧信号の大きさも０Ｖになる。

【0181】

それに対して、回路が正常に接続されている状態であれば、前述したように、第１接点（ｎ１）１２１に印加される電圧信号の大きさは、第１基準電圧（ＶＲ）になる。よって、第２抵抗（Ｒ２）１２６が省略されると、変換部１５６を介して検出される回路正常状態のＤＣオフセット値と断線状態のＤＣオフセット値の差は、第１基準電圧（ＶＲ）から０Ｖへの大きな落差となる。

【0182】

ただし、この場合、変換部１５６は、前記第１基準電圧（ＶＲ）から０Ｖの電圧信号の入力が可能でなければならない。すなわち、変換部１５６の入力信号範囲が前記第１基準電圧（ＶＲ）から０Ｖの範囲を含む場合、図１８に示すように、第２基準電圧（ＶＳ）を有する断線検知部１２０は、第２抵抗（Ｒ２）１２６が省略される構造を有してもよい。

【0183】

一方、図１９は、本発明の実施形態による保護継電器１０における、所定の電圧を代替してグランド電圧を第１基準電圧に印加する構造を有する検知電圧生成部１３０の構造を示す回路図である。

【0184】

図１９に示すように、検知電圧生成部１３０がグランド電圧を第１基準電圧として印加する場合、基準電圧生成部１２９は、グランド電圧とは異なる第２基準電圧を提供するための別途の電圧生成部１５００をさらに含まなければならない。この場合、検知電圧生成部１３０から印加される第１基準電圧（ＶＲ）はグランド電圧（０Ｖ）であり、電圧生成部１５００から印加される電圧（ＶＳ）が第２基準電圧となる。

【0185】

この場合、回路が正常に接続されている状態であれば、第１接点（ｎ１）１２１には、第３接点（ｎ３）１２３に印加される電圧信号の大きさと同じ大きさの電圧信号が印加される。この場合、第３接点（ｎ３）１２３には前記第１基準電圧、すなわちグランド電圧の信号が印加されるので、第１接点（ｎ１）１２１にもグランド電圧、すなわち０Ｖの電圧信号が印加される。

【0186】

それに対して、第２基準電圧（ＶＳ）が第１基準電圧（ＶＲ）より大きい値を有するので、変成部１１０により回路が断線したときに第１接点（ｎ１）１２１に印加される電圧信号の大きさは、数式４及び５のように、第２接点（ｎ２）１２２に印加される電圧信号の大きさに応じて決定される。よって、回路が断線すると、第１接点（ｎ１）１２１には、第１基準電圧、すなわちグランド電圧より大きい電圧を有する電圧信号が印加される。

【0187】

よって、断線判断部１５０の制御部１５５は、断線検知部１２０から検知される第１接点（ｎ１）１２１の電圧信号から変換部１５６により取得したＤＣオフセット値がグランド電圧より大きいか否かにより、回路断線の有無を１次判断する。そして、前記１次断線判断の結果に応じて、設計マージンを反映して断線の有無を２次判断し、前記２次断線判断の結果に応じて、第１接点（ｎ１）１２１の電圧信号から変換部１５６により取得したＡＣ成分の大きさに基づいて、回路断線の有無を最終判断する。

【0188】

一方、前述した本発明の説明においては具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲で様々な変形を行うことができる。特に、上記説明においては、第２抵抗（Ｒ２）１２６及び第３抵抗（Ｒ３）１２７のいずれかの抵抗がないか、別途の基準電圧が印加されるようにする様々な実施形態について言及したが、本発明がこれらの実施形態に限定されるものでないことは言うまでもなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲で上記説明において言及していない様々な変形及び応用が可能であろう。

【0189】

例えば、第１判断部１５１及び第２判断部１５２は、それぞれ変換部１５６により取得したＤＣオフセット値と前記ＤＣオフセット値に設計マージンを反映した値を所定の臨界電圧と比較する判断部である。しかし、この場合、第２判断部１５２を代替して制御部１５０が所定の臨界電圧に前記設計マージンを反映した値を算出してもよいことは言うまでもない。

【0190】

よって、第１判断部１５１及び第２判断部１５２は、制御部１５５により指定される値（変換部１５６により取得したＤＣオフセット値、又は取得したＤＣオフセット値に設計マージンを反映した値）を所定の臨界電圧と比較する１つの判断部に統合されてもよいことは言うまでもない。この場合、前述したように統合される１つの判断部は、制御部１５５の制御により、順次変換部１５６により取得したＤＣオフセット値と前記ＤＣオフセット値に設計マージンを反映した値を所定の臨界電圧と比較し、前述した１次断線有無判断及び２次断線有無判断を行う。

【0191】

前述した本発明は、プログラム記録媒体にコンピュータ可読コードで実現することができる。コンピュータ可読媒体には、コンピュータシステムにより読み取り可能なデータが記録されるあらゆる種類の記憶装置が含まれる。コンピュータ可読媒体には、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Disk）、ＳＤＤ（Silicon Disk Drive）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ記憶装置などが含まれ、かつ搬送波（例えば、インターネットによる送信）状に実現されるものも含まれる。さらに、前記コンピュータは、断線判断部１５０の制御部１５５を含んでもよい。

【0192】

よって、前述した詳細な説明はあらゆる面で制限的に解釈されてはならず、例示的なものとして考慮されるべきである。本発明の範囲は請求の範囲の合理的解釈により定められるべきであり、本発明の等価的範囲内でのあらゆる変更が本発明に含まれる。

【図1】