特許 7527724 放電検出システム

(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】2024-07-26

(45)【発行日】2024-08-05

(54)【発明の名称】放電検出システム

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/12 20200101AFI20240729BHJP

   H02H 3/50 20060101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

G01R31/12 A

H02H3/50 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020133522

(22)【出願日】2020-08-06

(65)【公開番号】P2022029917

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2023-06-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000227401

【氏名又は名称】日東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001977

【氏名又は名称】弁理士法人クスノキ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮本 淳史

【審査官】島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１８４４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１２７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０００６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２７５０７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６５２５９１８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０１６／０９８６４４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／１２

Ｈ０２Ｈ ３／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷が接続される電路の電圧又は電流に重畳されるノイズを検出して放電事象の検出を行う放電検出システムであって、
電路の電圧又は電流に重畳されるノイズの閾値以上の出力の継続時間から放電事象の判定をする検出モードと、放電事象と判定するための基準となる判定時間の学習を行う学習モードとを切り替え可能な学習設定手段と、
学習モードにおいて、ノイズによる閾値以上の出力が継続する継続時間を計測する計測手段と、
学習したノイズの継続時間以上の時間を放電の判定時間として設定する判定基準再設定手段と、
検出モード時に、判定基準再設定手段により設定した判定時間を用いて放電事象の判定を行う判定手段と、
を備え、
学習モード時にノイズによる閾値以上の出力が所定の継続時間を超えると放電検出と判定する強制判定時間を、判定基準再設定手段で設定した判定時間とは別に設定する放電検出システム。

【請求項2】

学習モード時に計測した継続時間よりも長い時間を判定時間として再設定する判定基準再設定手段を備えた請求項１に記載の放電検出システム。

【請求項3】

負荷が接続される電路の電圧又は電流に重畳されるノイズによる閾値以上の出力が、所定の継続時間を超えていた場合に放電事象の検出を行う放電検出システムであって、
放電事象と判定するノイズレベルの学習を行う学習モードに切り換え可能な学習設定手段と、
学習モードにおいてノイズが閾値以上の出力を検出可能な計測手段と、
閾値以上の出力を検出したとき、検出感度を低下させる判定基準再設定手段と、
を備えた放電検出システム。

【請求項4】

計測手段は、電路の電圧又は電流に重畳するノイズを検出し、所定の周波数を除去するフィルタ部を備え、
フィルタ部の出力を増幅する増幅手段と、増幅手段の出力から判定を行う判定手段を備え、
判定基準再設定手段で増幅手段の出力感度を低下可能な請求項３に記載の放電検出システム。

【請求項5】

学習設定手段を備えたユニットの表面に、学習設定手段を操作する操作手段を備えた請求項１または３に記載の放電検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放電検出システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載されていることから理解されるように、放電を検出する放電検出ユニットが知られている。特許文献１に記載の放電検出ユニットは、負荷に接続される電圧又は電流に重畳するノイズの出力が閾値を超え続けた時間が決められた時間を超えると、放電事象の発生と判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１８４４８０号公報

【0004】

ところで、蛍光灯などの負荷が接続された電路に放電検出ユニットを接続していた場合、蛍光灯の動作時の点灯がノイズとして電路に重畳し、放電事象が発生していないにも関わらず、放電検出ユニットが放電事象を検出したと判定する虞があった。また、出力が高い負荷が接続されていた場合にも、同様に閾値を超える出力により放電事象を検出したと判定してしまう虞があった。また、一律に決めた閾値や継続時間とした場合には、「ノイズがあった場合にはすぐに検出したい」、「少し時間が経過した後に検出したい」というユーザ固有のニーズに対応することが困難である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本件の発明者は、この点について鋭意検討することにより、解決を試みた。本発明が解決しようとする課題は、放電事象と判定する判定基準を設置環境にあわせて設定することができる放電検出システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、負荷が接続される電路の電圧又は電流に重畳されるノイズを検出して放電事象の検出を行う放電検出システムであって、放電事象と判定するための基準となる判定時間の学習を行う学習モードに切り替え可能な学習設定手段と、学習モードにおいて、ノイズによる閾値以上の出力が継続する継続時間を計測する計測手段と、学習したノイズの継続時間以上の時間を放電の判定時間として設定する判定基準再設定手段と、判定基準再設定手段により設定した判定時間を用いて放電事象の判定を行う判定手段と、を備えた放電検出システムとする。

【0007】

また、学習モードにおいてノイズによる閾値以上の出力が所定の継続時間を超えると、放電検出と判定する強制判定時間を設定する判定手段を備えた構成とすることが好ましい。

【0008】

また、学習モード時に計測した継続時間よりも長い時間を判定時間として再設定する判定基準再設定手段を備えた構成とすることが好ましい。

【0009】

また、負荷が接続される電路の電圧又は電流に重畳されるノイズによる閾値以上の出力が、所定の継続時間を超えていた場合に放電事象の検出を行う放電検出システムであって、放電事象と判定するノイズレベルの学習を行う学習モードに切り換え可能な学習設定手段と、学習モードにおいてノイズが閾値以上の出力を検出可能な計測手段と、閾値以上の出力を検出したとき、検出感度を低下させる判定基準再設定手段と、を備えた放電検出システムとする。

【0010】

また、計測手段は、電路の電圧又は電流に重畳するノイズを検出し、所定の周波数を除去するフィルタ部を備え、フィルタ部の出力を増幅する増幅手段と、増幅手段の出力から判定を行う判定手段を備え、判定基準再設定手段で増幅手段の出力感度を低下可能な構成とすることが好ましい。

【0011】

また、学習設定手段を備えたユニットの表面に、学習設定手段を操作する操作手段を備えた構成とすることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明では、放電事象と判定する判定基準を設置環境にあわせて設定することができる放電検出システムを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態における放電検出システムの回路などの概略図である。

【図2】所定のタイミングで複数回、ノイズレベルの情報を取得し、その結果から、判定時間を再設定することを表す図である。

【図3】所定以上のノイズレベルが強制判定時間以上継続していることを表す図である。

【図4】一連の観測時間の中で複数回、ノイズレベルを超えている事象があることを表す図である。

【図5】負荷の使用を開始するタイミングでノイズレベルが上昇したことを表す図である。

【図6】増幅手段による増加率を低減させたことで、閾値を超えないノイズレベルになったことを表す図である。

【図7】負荷の使用により閾値を超えるノイズレベルになった後に放電事象が発生したことを表す図である。

【図8】増幅手段による増加率を低減させたことで、負荷を使用しても閾値を超えないノイズレベルになる一方、放電事象が発生すると閾値を超えることを表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に発明を実施するための形態を示す。図１に示されていることから理解されるように、本実施形態の放電検出システム１は、負荷が接続される電路の電圧又は電流に重畳されるノイズを検出して放電事象の検出を行う放電検出システム１である。この放電検出システム１は、放電事象と判定するための基準となる判定時間の学習を行う学習モードに切り替え可能な学習設定手段１５と、学習モードにおいて、ノイズによる閾値以上の出力が継続する継続時間を計測する計測手段１１と、学習したノイズの継続時間以上の時間を放電の判定時間として設定する判定基準再設定手段１４と、判定基準再設定手段により設定した判定時間を用いて放電事象の判定を行う判定手段１３と、を備えている。このため、放電事象と判定する判定基準を設置環境にあわせて設定することができる放電検出システム１を提供することができる。

【0015】

また、実施形態の放電検出システム１は、負荷が接続される電路の電圧又は電流に重畳されるノイズの閾値以上の出力が、所定の継続時間を超えていた場合に放電事象で検出する。また、この放電検出システム１は、放電事象と判定するノイズレベルの学習を行う学習モードに切り換え可能な学習設定手段１５と、学習モードにおいてノイズが閾値以上の出力を検出可能な計測手段１１と、閾値以上の出力を検出したとき、検出感度を低下させる判定基準再設定手段１４と、を備えている。このため、使用環境にあわせて閾値の再設定をすることができ、放電事象と判定する判定基準を適切に設定することができる。また、この学習設定手段１５は電路の電圧又は電流に重畳されるノイズの閾値以上の出力の継続時間から放電事象と判定する検出モードから学習モードに切り換えることで、新たに電気機器などの負荷が接続された際に判定基準を適切に設定することが出来る。また、放電検出システム１の最初の通電を行った際に学習モードに切り換えるものとして判定基準を設定することができる。

【0016】

ここで、実施形態の放電検出システム１の概要から説明する。実施形態の放電検出システム１は、図１に示すようなものであり、電路の電圧又は電流に重畳するノイズの出力を検出し、所定の周波数を除去、または、特定の周波数帯域におけるノイズの検出を行うフィルタ部を備えた計測手段１１と、計測手段１１で得られた値を増幅する増幅手段１２と、放電事象の判定を行う判定手段１３と、判定手段１３で判定する基準を再設定するために用いられる判定基準再設定手段１４と、学習モードと検出モードを切り替えるために用いられる学習設定手段１５と、を備えた放電検出ユニットを用いている。なお、判定手段１３は、工場出荷時などにあらかじめ設定している判定時間などがあり、判定基準再設定手段１４を使用していない場合はその判定時間などを使用して放電事象の有無を判定できる。

【0017】

また、実施形態の計測手段１１は、商用周波数などの所定の周波数を除去、または、特定の周波数帯域におけるノイズの検出を行うフィルタ部を備えている。また、増幅手段１２では、フィルタ部からの出力を増幅する。判定手段１３は、増幅手段１２の出力から判定を行う。この判定手段１３による判定基準を変更できるようにするため、実施形態の放電検出システム１は、学習設定手段１５で検出モードから学習モードに切り替えて、使用環境における状態を学習する状態とし、学習モードで学習した内容を反映して判定基準再設定手段１４で判定基準を設定しなおすことができるように構成している。

【0018】

以下、実施形態では、電圧を計測する方法を例として示す。まず、判定時間の再設定について説明する。通常、放電検出システム１における判定手段１３は、あらかじめ定まった継続時間以上、ノイズによる閾値以上の出力が続くと放電事象と判定するようにしている。これに対して、設置環境の固有の事情に合わせることができるように判定基準再設定手段１４を利用する。

【0019】

図２では、学習モードにおいて、複数のサンプルが得られるように測定する例を示している。例えば、１週間を学習期間として１日１回、所定のタイミングで測定した計測時間をサンプルとする。測定の結果得られた複数のサンプルから、最大値や中央値や平均値などの特定の値を導出し、得られた結果を基に判定時間として再設定する。

【0020】

なお、再設定される判定時間は、計測手段１１で計測された継続時間の１．１から１．２倍とした継続時間よりも長い時間を判定時間として再設定とすることが好ましい。所得されたノイズの継続時間を長くするのは、誤動作を防止しやすくするためである。このように、学習モード時に計測した継続時間よりも長い時間を判定時間として再設定する判定基準再設定手段１４を備えた構成とすることが好ましい。例えば、ノイズの継続時間が最大となるものを基に、それより長い時間、所定以上のノイズが続くと放電事象と判定するように設定する。この際、最大となるノイズの継続時間の１．１から１．２倍などとなる長さを放電の判定時間として再設定すればよい。

【0021】

ところで、学習モード中では正常な状態であるかどうかは分からないため、所定以上のノイズが特定の時間継続する場合には注意をしなくてはならない。そこで、実施形態では、判定手段１３により、学習モードにおいてノイズによる閾値以上の出力が所定の継続時間を超えると、放電検出と判定する強制判定時間を設定している。図３に示す例のように、所定以上のノイズが強制判定時間継続している場合、強制的に遮断するようブレーカ８を操作するか、警告を出力する。なお、強制判定時間は、これ以上、所定以上のノイズが継続すると危険であると判定するためのものであるため、所定以上のノイズが強制判定時間継続する場合には、強制的に遮断するのが望ましい。

【0022】

次に、他の判定時間のデータの取得の仕方について説明する。図４に示す例の場合、一定の継続時間内で所定以上のノイズとなっている時間を拾い出し、得られた結果を基に判定時間として設定する。例えば、２４時間継続して計測することにより得られた閾値以上の時間を拾い出し、得られた結果を基に判定時間として再設定する。この場合も最大値や中央値や平均値などの特定の値を導出し、得られた結果を基に判定時間として再設定すればよい。また、この場合も強制判定時間は設定している。

【0023】

ここで、学習設定手段１５を用いて判定時間を学習する方法の例について説明する。実施形態では、学習設定手段１５を備えたユニットの表面に、学習設定手段１５を操作する操作手段を備えている。この例では操作手段はボタンである。一般家庭に設置した放電検出ユニットに学習をさせる際には、学習設定手段１５のボタンを押せばよい。例えば、学習設定手段１５のボタンを押したあと、数秒後に学習を開始し、複数回学習を繰り返して、判定時間を再設定させる。この際、１回ボタンを押すことで、１回学習するようにしても、複数回に分けて学習するようにしても良い。いずれにせよ取得された閾値を超えるノイズについての情報を学習する。

【0024】

学習時間の単位は１週間や、２４時間などにするのが好ましい。例えば、自動化された工場のような環境であれば、学習期間を２４時間とすれば、おおよその負荷機器は稼働するため、主要な情報は得ることができる。また、１週間は、休日なども含めた主要な活動が繰り返される単位と考えられるため、平日の活動と休日の活動を含んだ情報を得ることができる。また、この学習時間を1日間、１週間など自由に設定を変更する学習時間設定手段を設けることもできる。

【0025】

次に、学習設定手段１５を用いて判定閾値を学習する方法の例について説明する。例えば、負荷を使用した状態とすると放電事象が発生していない状態にも関わらず、図５に示すようにノイズレベルが閾値を超える場合がある。このような場合、放電事象の有無を適切に判断できない。そこで、実施形態では学習設定手段１５により増幅手段１２による出力の増幅割合を低下させる。図６に示す例では、閾値を超えていたノイズレベルが特定設定値程度にまで低下している。このため、負荷を使用するだけで閾値を超えるようなことは無くなる。また、特定設定値は放電事象が生じていない通常の状態ではノイズレベルが超えない程度に設定することが望ましいが、特定設定値を超えているか否かは放電の判定には特に影響しない。ここで、放電事象の際に発生するノイズは距離が長いほど減衰するため、増幅手段１２による出力の増幅割合を低下させると検出感度が低くなってしまい、放電事象を検出可能とする範囲が狭くなる場合があるので、適切な倍率に設定する必要がある。この特定設定値程度に増幅割合を低下させる際には、瞬間的なノイズを検出した場合でも増幅割合を低下すると、増幅割合を大幅に低下しなければならない。そのため、所定の時間で特定設定値以上の出力が検出された場合に、増幅割合を低下させることが好ましい。

【0026】

増幅手段１２における増幅割合を減少させることができると、負荷の使用によりノイズレベルが上昇した後に放電事象が発生して、図７に示すようなノイズレベルの挙動を示すような状況でも、図８に示すようなノイズレベルの挙動にすることができる。このため、放電事象が発生したか否かを適切に判定することができる。

【0027】

このようなことを可能とするため、実施形態では、計測手段１１に、電路の出力を検出し、所定の周波数を除去するフィルタ部を備えている。また、放電検出システム１は、フィルタ部の出力を増幅する増幅手段１２と、増幅手段１２の出力から判定を行う判定手段１３を備えており、判定基準再設定手段１４で増幅手段１２の出力感度を低下可能である。

【0028】

判定閾値を再設定する学習方法では、学習設定手段１５のボタンを押すなどの、作業者の作業は、判定時間の再設定と同じようにすればよい。所定の閾値を超えていることを検出し、検出した場合には、通常時に想定されるノイズが、閾値よりも低い特定設定値となるように、増幅手段１２の出力感度を低下させる。

【0029】

なお、実施形態では、学習設定手段１５を用いて設定した判定時間を元に戻すリセット部を備えている。このため、負荷を変更した場合にも、初期に設定された状態で使用することができる。また、本実施形態の放電検出システム１を導入する際にはブレーカ８に接続される負荷を動作させる前に、回路で放電事象が発生しておらず、回路に異常がないことを検出したことをトリガーにして、学習設定手段１５で設定可能としておくことが好ましい。

【0030】

また、学習モードにおいて、増幅手段１２の出力を低下させても、閾値を超えている場合は、強制判定時間を超えなくても、放電事象が発生しているとみなすようにしても良い。この場合、放電検出ユニットは、遮断をするように動作しても良いし、判定基準の再設定をできないように規制するようにしても良い。

【0031】

以上、実施形態を例に挙げて本発明について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。実施形態では、ノイズの閾値以上の出力を電圧から計測する方法であるが、そのようなものに限る必要は無い。例えば、ＣＴを用いて電流からノイズの閾値以上の出力を抽出するものであっても良い。

【0032】

また、実施形態では、負荷の電路に放電検出ユニットを形成するものであるが、このような形態でなくても良い。例えば分電盤内の複数の電路に計測手段や増幅手段や、それらの計測手段の情報を収集するメインユニットを形成し、このメインユニットに判定手段、判定基準再設定手段、学習設定手段を形成するようにしても良い。

【符号の説明】

【0033】

１ 放電検出システム
１１ 計測手段
１２ 増幅手段
１３ 判定手段
１４ 判定基準再設定手段
１５ 学習設定手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】