JP2023155635A - Insulation monitoring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三相3線式又は単相3線式電路の漏洩電流を監視するための絶縁監視装置に関するものである。 The present invention relates to an insulation monitoring device for monitoring leakage current in a three-phase three-wire or single-phase three-wire electrical circuit.
電路の漏洩電流を監視するための絶縁監視装置が知られている。漏洩電流には対地静電容量に起因する地絡電流と絶縁抵抗に起因する地絡電流が含まれるが、漏電火災等を引き起こす原因は絶縁抵抗の低下であるため、絶縁抵抗に起因する漏洩電流を正確に検出できれば電路の絶縁状態を正確に把握でき、漏電火災等の大惨事を未然に防止することが可能である。 Insulation monitoring devices for monitoring leakage current in electrical circuits are known. Leakage current includes ground fault current caused by ground capacitance and ground fault current caused by insulation resistance. However, since the cause of leakage fires, etc. is a decrease in insulation resistance, leakage current caused by insulation resistance If this can be detected accurately, the insulation state of the electrical circuit can be accurately determined, and catastrophes such as electric leakage fires can be prevented.
絶縁抵抗に起因する漏洩電流の測定方法に関し、例えば特許文献1には、接地系電路の零相電流を計測する零相電流センサにより計測された零相電流と、電路の接地相に応じて所定の位相を有する位相判定信号をベクトル的に加算及び減算してXYベクトル成分を作り、これらのベクトル成分及び位相判定信号の実効値を用いて、抵抗性地絡電流を求めることが記載されている。
Regarding a method for measuring leakage current caused by insulation resistance, for example,
また、特許文献2には、三相電路の零相電流を零相変流器にて測定し、各相の電圧を電圧測定器にて測定し、零相変流器及び電圧測定器の出力から基本波成分及び5次高調波成分をバンドパスフィルタにて抽出して、抽出した周波数成分の電流と電圧の位相関係を演算処理装置にて求め、三相電路の漏れ電流から対地静電容量による漏れ電流分を除き、対地絶縁抵抗による漏れ電流分を算出する方法が記載されている。
Furthermore,
しかしながら、特許文献1に記載の方法は、単相3線式電路については接地抵抗が0Ωという条件の下、また三相3線式電路については接地抵抗が0Ωかつ各相の対地静電容量が平衡という条件の下で漏電監視を行うので、電路の接地抵抗が高い場合や対地静電容量が不平衡である場合に漏洩電流の測定誤差が大きく、誤警報または未警報の可能性がある。
However, the method described in
特許文献2に記載の方法は、基本波成分のみならず5次高調波成分を用いることで三相3線式電路の対地静電容量が不平衡である場合にも適用可能であるが、接地抵抗が高い場合には漏洩電流の測定誤差が大きくなる。また、高調波成分は揺らぎが大きいため、単に高調波成分を用いるだけでは漏洩電流の測定誤差を小さくすることが難しく、改善が必要である。
The method described in
また、平衡な線路と不平衡な線路との比較において、線間電圧、相電圧、対地電圧、線電流・零相電流の商用周波数におけるすべての波形が完全に一致する場合には、両者を区別できないため、漏洩電流値を測定することができないという問題がある。 In addition, when comparing a balanced line and an unbalanced line, if all waveforms at the commercial frequency of line voltage, phase voltage, ground voltage, line current, and zero-sequence current match completely, it is possible to distinguish between the two. Therefore, there is a problem that the leakage current value cannot be measured.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、被測定電路の対地静電容量の不平衡度や接地抵抗の有無によらず、対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流を精度良く求めることが可能な絶縁監視装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to accurately determine leakage current caused by ground insulation resistance, regardless of the degree of unbalance of the ground capacitance of the electrical circuit to be measured or the presence or absence of ground resistance. The purpose is to provide an insulation monitoring device that is capable of
上記課題を解決するため、本発明による絶縁監視装置は、三相3線式又は単相3線式の被測定電路の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流を監視する絶縁監視装置であって、S相又はN相を基準としてR相の電圧波形を取り込む電圧R相取込手段と、前記S相又は前記N相を基準としてT相の電圧波形を取り込む電圧T相取込手段と、前記被測定電路の接地相の零相電流波形を取り込む零相電流取込手段と、前記R相の電圧波形、前記T相の電圧波形及び前記零相電流波形に基づいて、前記対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流値を求める漏洩電流値演算手段とを備え、前記漏洩電流値演算手段は、前記R相の電圧波形、前記T相の電圧波形及び前記零相電流波形の基本波及び複数の奇数次高調波成分に基づいて、前記零相電流の正弦成分及び余弦成分に関する複数の回路方程式を求め、前記複数の回路方程式で構成される連立方程式の行列演算により前記R相の対地絶縁抵抗値及び前記T相の対地絶縁抵抗値をそれぞれ求め、前記R相の対地絶縁抵抗値、前記T相の対地絶縁抵抗値、前記R相の電圧の実効値及び前記T相の電圧の実効値から、前記対地絶縁抵抗に起因する前記漏洩電流値を求めることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an insulation monitoring device according to the present invention is an insulation monitoring device that monitors leakage current caused by the insulation resistance to ground of a three-phase three-wire system or a single-phase three-wire system to be measured, voltage R-phase capturing means for capturing an R-phase voltage waveform with reference to the S-phase or N-phase as a reference; voltage T-phase capturing means that captures a T-phase voltage waveform with the S-phase or the N-phase as a reference; A zero-sequence current capturing means that captures a zero-sequence current waveform of the ground phase of the electric circuit, and a zero-sequence current capturing means that captures leakage caused by the ground insulation resistance based on the R-phase voltage waveform, the T-phase voltage waveform, and the zero-phase current waveform. leakage current value calculating means for calculating a current value, the leakage current value calculating means calculating a fundamental wave and a plurality of odd-order harmonics of the R-phase voltage waveform, the T-phase voltage waveform, and the zero-phase current waveform. Based on the components, a plurality of circuit equations regarding the sine component and cosine component of the zero-sequence current are determined, and the ground insulation resistance value of the R phase and the T phase are calculated by matrix calculation of simultaneous equations constituted by the plurality of circuit equations. The earth insulation resistance values are calculated from the R phase earth insulation resistance value, the T phase earth insulation resistance value, the R phase voltage effective value, and the T phase voltage effective value. The present invention is characterized in that the leakage current value caused by the leakage current value is determined.
本発明によれば、被測定電路の各相の対地静電容量が不平衡な場合や接地抵抗が高い場合でも、漏洩電流を精度良く求めることができる。したがって、絶縁監視の誤警報や未警報を防止することができる。 According to the present invention, even when the ground capacitance of each phase of the electrical path to be measured is unbalanced or the ground resistance is high, leakage current can be determined with high accuracy. Therefore, false alarms and non-alarms in insulation monitoring can be prevented.
本発明において、前記漏洩電流値演算手段は、前記R相の電圧波形、前記T相の電圧波形及び前記零相電流波形をフーリエ変換することにより前記R相の電圧、前記T相の電圧及び前記零相電流の各々の前記複数の奇数次高調波成分の正弦成分及び余弦成分を求めることが好ましい。本発明によれば、漏洩電流値の演算に必要な複数の回路方程式を容易に生成することができる。 In the present invention, the leakage current value calculation means performs a Fourier transform on the R-phase voltage waveform, the T-phase voltage waveform, and the zero-phase current waveform to calculate the R-phase voltage, the T-phase voltage, and the zero-phase current waveform. It is preferable to obtain a sine component and a cosine component of each of the plurality of odd harmonic components of the zero-sequence current. According to the present invention, it is possible to easily generate a plurality of circuit equations necessary for calculating a leakage current value.
本発明において、前記漏洩電流値演算手段は、8個以上の前記回路方程式を求めることが好ましい。これにより、高調波の揺らぎの影響を抑えて漏洩電流値を精度良く求めることができる。 In the present invention, it is preferable that the leakage current value calculating means calculates eight or more of the circuit equations. Thereby, it is possible to suppress the influence of harmonic fluctuations and obtain the leakage current value with high accuracy.
前記漏洩電流値演算手段は、前記8個以上の回路方程式で構成される前記連立方程式の行列演算に最尤推定法を適用して前記R相の対地絶縁抵抗値の最尤解及び前記T相の対地絶縁抵抗値の最尤解をそれぞれ求めることが好ましい。これにより、高調波の揺らぎの影響を最小限に抑えて漏洩電流値を精度良く求めることができる。 The leakage current value calculation means applies a maximum likelihood estimation method to the matrix calculation of the simultaneous equations composed of the eight or more circuit equations, and calculates a maximum likelihood solution of the R-phase ground insulation resistance value and the T-phase It is preferable to find the maximum likelihood solution of each ground insulation resistance value. Thereby, it is possible to minimize the influence of harmonic fluctuations and obtain the leakage current value with high accuracy.
前記漏洩電流値演算手段は、前記最尤推定法による最尤解にリッジ回帰を適用して前記R相の対地絶縁抵抗値及び前記T相の対地絶縁抵抗値をそれぞれ求めることが好ましい。これにより、高調波の揺らぎの影響を最小限に抑えて安定した漏洩電流値を求めることができる。 Preferably, the leakage current value calculating means applies ridge regression to the maximum likelihood solution obtained by the maximum likelihood estimation method to obtain the R-phase ground insulation resistance value and the T-phase ground insulation resistance value, respectively. This makes it possible to minimize the influence of harmonic fluctuations and obtain a stable leakage current value.
前記複数の奇数次高調波成分は、5次高調波、7次高調波及び9次高調波であり、前記複数の回路方程式の個数は8個であることが好ましい。3次高調波は基本波に一番近い奇数次高調波であるため、零相電流センサを構成するカレントトランスや回路内で発生する基本波歪における高調波の影響が強く、漏洩電流値の精度に影響することによる。また、偶数次高調波や11次以降の奇数次高調波がないのは、被測定電路から得られる波形が小さく精度が得られにくいことによる。 Preferably, the plurality of odd harmonic components are a fifth harmonic, a seventh harmonic, and a ninth harmonic, and the number of the plurality of circuit equations is eight. Since the third harmonic is the odd harmonic closest to the fundamental wave, the harmonic has a strong influence on the fundamental wave distortion generated in the current transformer and circuit that constitute the zero-sequence current sensor, and the accuracy of the leakage current value is affected. By influencing. Furthermore, the reason why there are no even-order harmonics or odd-order harmonics after the 11th order is that the waveform obtained from the electrical circuit under test is small and it is difficult to obtain accuracy.
前記行列演算は、前記基本波に対する重み付けを1とし、前記奇数次高調波に対する重み付けを1未満とする重み行列を含むことが好ましい。各高調波の実効値や位相差は一定の値に留まっておらず、揺らぎの大きさは高調波の次数によっても異なる。しかし、高調波に重みを付けた場合には、漏洩電流値の計測精度を向上させることができる。 Preferably, the matrix calculation includes a weighting matrix in which the fundamental wave is weighted at 1 and the odd harmonics are weighted at less than 1. The effective value and phase difference of each harmonic do not remain constant, and the magnitude of fluctuation varies depending on the order of the harmonic. However, when the harmonics are weighted, the measurement accuracy of the leakage current value can be improved.
前記漏洩電流値又は前記漏洩電流値に基づく警報を報知する報知手段をさらに備えることが好ましい。これにより、監視員に対して監視結果を通報することができる。 It is preferable to further include a notification means for notifying the leakage current value or an alarm based on the leakage current value. This allows the monitoring results to be reported to the monitoring staff.
本発明によれば、被測定電路の対地静電容量の不平衡度や接地抵抗の有無によらず、対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流を精度良く求めることが可能な絶縁監視装置を提供することを目的とする。 According to the present invention, there is provided an insulation monitoring device that can accurately determine leakage current caused by insulation resistance to ground, regardless of the degree of unbalance of ground capacitance of the electrical circuit to be measured or the presence or absence of ground resistance. With the goal.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の形態による絶縁監視装置の概略構成を示すブロック図である。また、図2は、絶縁監視装置の詳細なブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an insulation monitoring device according to an embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 2 is a detailed block diagram of the insulation monitoring device.
図1及び図2に示すように、本実施形態による絶縁監視装置1は三相3線式(又は単相3線式)の被測定電路2を監視対象とするものであり、S相(又はN相)の線路2S及びR相の線路2Rに接続され、S相(又はN相)を基準としてR相の電圧波形vRを取り込む電圧R相取込手段10と、S相(又はN相)の線路2S及びT相の線路2Tに接続され、S相(又はN相)を基準としてT相の電圧波形vTを取り込む電圧T相取込手段20と、S相の接地線4Sに磁気結合された零相電流センサZCTを介して被測定電路2の接地相の零相電流波形iOを取り込む零相電流取込手段30と、電圧R相取込手段10、電圧T相取込手段20、及び零相電流取込手段30の出力波形の基本波及び高調波成分を抽出し、周波数成分ごとに作成した被測定電路2の電圧と電流との連立方程式の演算により対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流の実効値Iorを求める漏洩電流値演算手段40と、漏洩電流値又はこれに基づく警報を報知する報知手段50とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
絶縁監視装置1は、零相電流センサZCTによって検出された零相電流iOから抵抗性地絡電流成分iOrを抽出して被測定電路2の絶縁監視を行う。被測定電路2の漏洩電流には各相の対地静電容量CR、CS、CTに起因する地絡電流iOCと各相の対地絶縁抵抗RR、RS、RTに起因する地絡電流iOrが含まれるが、漏電火災等を引き起こす原因は対地絶縁抵抗RR、RS、RTの低下であるため、絶縁監視装置1は対地絶縁抵抗RR、RS、RTに起因する地絡電流iOrを監視する。
The
図2に示すように、絶縁監視装置1の電圧R相取込手段10は、1次側と2次側を分離するトランスや保護回路等が実装された1次電源入力部11と、基本波を抽出するためのローパスフィルタ(LPF)が実装されたフィルタ部12と、基本波のアナログ波形をデジタル波形に変換するA/D部13と、高調波を抽出するためのHPFとLPFとが実装されたフィルタ部14と、高調波のアナログ波形をデジタル波形に変換するA/D部15とを備えている。
As shown in FIG. 2, the voltage R-
電圧T相取込手段20は上記電圧R相取込手段10と同一の回路構成を有している。すなわち、電圧T相取込手段20は、トランスや保護回路等が実装された1次電源入力部21と、基本波を抽出するためのLPFが実装されたフィルタ部22と、基本波のアナログ波形をデジタル波形に変換するA/D部23と、高調波を抽出するためのHPFとLPFとが実装されたフィルタ部24と、高調波のアナログ波形をデジタル波形に変換するA/D部25とを備えている。
The voltage T-phase acquisition means 20 has the same circuit configuration as the voltage R-phase acquisition means 10 described above. That is, the voltage T-phase acquisition means 20 includes a primary
零相電流取込手段30は、1次電源入力部11、21の代わりに電流入力部31を備えている点以外は電圧R相取込手段10及び電圧T相取込手段20と同様の構成を有している。すなわち、零相電流取込手段30は、零相電流センサZCTの電流を電圧に変換するIV変換部が実装された電流入力部31と、基本波を抽出するためのLPFが実装されたフィルタ部32と、基本波のアナログ波形をデジタル波形に変換するA/D部33と、高調波を抽出するためのHPFとLPFとが実装されたフィルタ部34と、高調波のアナログ波形をデジタル波形に変換するA/D部35とを備えている。
The zero-phase current acquisition means 30 has the same configuration as the voltage R-phase acquisition means 10 and the voltage T-phase acquisition means 20, except that it includes a
漏洩電流値演算手段40は、各相の電圧波形及び電流波形の基本波及び高調波成分に基づいて係数行列を設定する係数行列設定部41と、各相の対地絶縁抵抗及び対地静電容量に基づいて定数項を設定する定数項ベクトル設定部42と、各高調波に対する重み行列を設定する重み行列設定部43と、行列方程式を演算して漏洩電流値IOrを求める行列演算部44とを備えている。特に限定されるものではないが、報知手段50は、算出された漏洩電流値を遠隔で知らせるためのサーバ出力51と、PC等のツールで漏洩電流値を表示するモニタ出力52と、絶縁監視装置本体で漏洩電流値を確認するための7セグメント表示出力53と、漏洩電流値が閾値を超えたことを知らせるランプ出力54とを備えている。
The leakage current value calculation means 40 includes a coefficient
次に、図3を参照しながら、上記絶縁監視装置1による被測定電路2の漏洩電流Iorの演算方法について説明する。
Next, with reference to FIG. 3, a method of calculating the leakage current Ior of the electrical circuit under
電路に生じている高調波を使用するので図3では下記のように各波形を定義できる。添え字のkは、k=1で基本波(商用周波数)、k=5で5次高調波、k=7で7次高調波のように表す。総称として、基本波及びk次高調波を第k周波数として以降表現する。また、添え字のない電流iocやiorは基本波の電流であることを表している。 Since harmonics occurring in the electric circuit are used, each waveform can be defined as shown below in FIG. The subscript k represents the fundamental wave (commercial frequency) when k=1, the 5th harmonic when k=5, and the 7th harmonic when k=7. As a general term, the fundamental wave and the k-th harmonic will be hereinafter expressed as the k-th frequency. Furthermore, the currents i oc and i or without subscripts represent fundamental wave currents.
VRk:電圧R相実効値、VTk:電圧T相実効値、βRk:電圧R相の理論上の位相、βTk:電圧T相の理論上の位相、αRk:電圧R相の固有の位相誤差、αTk:電圧T相の固有の位相誤差と定義すると、第k周波数のR相、T相の電圧波形vRk, vTkは次のようになる。
また第k周波数のR相、S相、T相の電流波形iRk, iSk, iTkは次のようになる。
さらに第k周波数の零相電流iOkは次のように表せる。
これら(1)~(6)式は、以下のようにまとめることができる。
次に測定可能な電圧波形と電流波形をフーリエ変換すると、次のようになる。
これらを元の式に代入すると、以下の2つの関係式が得られる。
ここで高調波の次数k=1(基本波)とすると未知パラメータの数に対して方程式の数が足りないため、条件を与えない限り、未知パラメータを求めることはできない。したがって、k=1,5,7,9として方程式を増やすと、下記の8個の方程式が出来上がる。
r(1/RR+1/RS+1/RT)の解については、ベクトル(IC1, IS1, IC5, IS5, IC7, IS7, IC9, IS9)' が平行であるため、測定値に依存しない自明な解となり、正常な解を求めることができない。(ここでプライム記号「'」は行列の転置を意味する。)つまり、Ior方式ではS相の対地絶縁抵抗は理論上求めることができないことを示している。 For the solution of r(1/R R +1/R S +1/R T ), the vector (I C1 , I S1 , I C5 , I S5 , I C7 , I S7 , I C9 , I S9 )' is Since they are parallel, the solution becomes obvious and does not depend on the measured value, and a normal solution cannot be found. (Here, the prime sign "'" means the transposition of the matrix.) In other words, it is shown that the S-phase ground insulation resistance cannot be determined theoretically using the Ior method.
例えば、簡単な例として下記のような連立方程式が挙げられる。
次に、高調波を用いたIor方式の演算方法として接地相の対地絶縁抵抗を高抵抗として扱った方法について説明する。 Next, as an Ior method calculation method using harmonics, a method in which the ground insulation resistance of the ground phase is treated as a high resistance will be described.
先の被測定電路2のS相の対地絶縁抵抗RSを高抵抗値として扱ったときの等価回路は図4のようになる。上述のように、添え字のkは、k=1で基本波(商用周波数)、k=5で5次高調波、k=7で7次高調波のように表す。総称として、基本波及び高調波を第k周波数として以降表現する。また、添え字のない電流iocやiorは基本波の電流であることを表している。
FIG. 4 shows an equivalent circuit when the S-phase ground insulation resistance R S of the electrical circuit under
ゆえに上記8個の方程式は下記のようになる。
未知パラメータは下記5個で設定できる。
5個の未知パラメータに対して方程式が8個ある理由は、基本波に比べて高調波は絶えず揺らぎがあり、平均的な解を求める必要があるからである。また、3次高調波がないのは基本波に一番近い奇数次高調波であるため零相電流センサを構成するカレントトランスや回路内で発生する基本波歪における高調波の影響が強く精度に影響することによる。また、偶数次高調波や11次以降の奇数次高調波がないのは、電路から得られる高調波が小さく精度が得られにくいことによる。 The reason why there are 8 equations for 5 unknown parameters is that harmonics constantly fluctuate compared to the fundamental wave, and it is necessary to find an average solution. In addition, since there is no third harmonic, it is the odd harmonic closest to the fundamental wave, so the harmonics have a strong influence on the fundamental wave distortion generated in the current transformer and circuit that make up the zero-phase current sensor, resulting in poor accuracy. By influencing. Further, the reason why there are no even harmonics or odd harmonics after the 11th order is because the harmonics obtained from the electric circuit are small and it is difficult to obtain precision.
上記8個の方程式を行列とベクトルで表現すると下記のようにできる。
この方程式は、誤差が正規分布に従う条件下では重回帰モデルとなり、最尤推定法を行うと、
このようにして得られた1/RRと1/RTに電圧実効値をそれぞれ掛けると、
次にリッジ回帰の適用について説明する。上記最尤解にリッジ回帰を適用させると、L2正則化パラメータλと単位行列Iを用いて、
リッジ回帰の適用理由は安定した漏洩電流値を得ることにある。各周波数の電圧や電流の実効値や位相のパターンにより、|A'A|が0に近い場合が起こり得る。これは分母が0に近い状態を意味しているため、不安定な結果を与えることになる。そこでリッジ回帰のL2正則化パラメータを使用することで、分母が0になることを防ぎ安定性が得られる。 The reason for applying ridge regression is to obtain a stable leakage current value. Depending on the effective value and phase pattern of voltage and current at each frequency, |A'A| may be close to 0. This means that the denominator is close to 0, so it will give unstable results. Therefore, by using the L2 regularization parameter of ridge regression, stability can be achieved by preventing the denominator from becoming 0.
例えば単相3線式の電路ではR-N相とT-N相の電圧位相差が180°となるが、基本波だけでなく各高調波も180°の理想環境に近い場合、重回帰を適用する上で多重共線性が生じ、精度に影響することがある。これを防ぐためにL2正則化パラメータを用いて精度を向上させている。 For example, in a single-phase three-wire electric circuit, the voltage phase difference between the RN phase and the TN phase is 180°, but if not only the fundamental wave but also each harmonic is close to the ideal environment of 180°, multiple regression can be used. Multicollinearity may occur in the application and affect accuracy. To prevent this, L2 regularization parameters are used to improve accuracy.
基本波だけでなく各高調波も180°であった場合、上記リッジ回帰を適用したとしてもL2正則化パラメータλを大きくしない限り、安定性は得られない。しかしながら、L2正則化パラメータλを大きくしすぎると、真値から乖離していくという現象が起きる。それを解決するため、各電圧位相差を180°とし、1/RR-1/RTとωCR-ωCTをそれぞれ一つの未知パラメータとした前提条件を与えると下記のようにできる。
このようにすることで、多重共線性の現象がなくなり、接地抵抗と対地静電容量の不平衡を考慮した方式として格段の安定性が得られる。 By doing this, the phenomenon of multicollinearity is eliminated and significant stability can be obtained as a method that takes into account the unbalance between ground resistance and ground capacitance.
各高調波の実効値や位相差は基本波に比べて一定の値に留まっているわけではなく、なおかつ揺らぎは大きいため、高調波に重みを付けて精度を向上させている。重みの付け方は下記のように定義できる。基本波は高調波に比べて精度が高いことから重みは1で固定としている。
重み行列の各成分の決め方は例えば次のような方法(ネイマン配分法)がある。各高調波の電流余弦値と電流正弦値を時間表現したものを
R相とT相の対地静電容量は演算方法については、ωCRやωCTが求まることから対地静電容量そのものも求めることができ、不平衡の度合いを評価することも可能となる。 Regarding the calculation method for the ground capacitance of the R phase and T phase, since ωC R and ωC T can be determined, the ground capacitance itself can also be found, and it is also possible to evaluate the degree of unbalance.
S相の対地静電容量の演算方法については、対地電圧を測定して接地抵抗rが既知となれば、rRST=rω(CR+CS+CT)が求まり、CS=rRST/rω-CR-CTとなることから、S相の対地静電容量を求めることも可能となる。 Regarding the calculation method for the ground capacitance of the S phase, if the ground resistance r is known by measuring the ground voltage, r RST = rω(C R +C S +C T ) can be found, and C S = r RST Since /rω-C R -C T , it is also possible to find the ground capacitance of the S phase.
以上説明したように、本実施形態による絶縁監視装置1は、R相の電圧波形、T相の電圧波形及び零相電流波形に基づいて、対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流値を求める漏洩電流値演算手段40とを備え、漏洩電流値演算手段40は、R相の電圧波形、T相の電圧波形及び零相電流波形に基づいて、対地静電容量CR,CT,CSに関する零相電流の基本波及び5次、7次、9次高調波成分並びに対地絶縁抵抗RR,RTに起因する零相電流の基本波及び5次、7次、9次高調波成分に関する複数の回路方程式を求め、複数の回路方程式で構成される連立方程式の行列演算によりR相の対地絶縁抵抗値RR及びT相の対地絶縁抵抗値RTをそれぞれ求め、R相の対地絶縁抵抗値RR、T相の対地絶縁抵抗値RT、R相の電圧の実効値VR1及びT相の電圧の実効値VT1から対地絶縁抵抗RR,RTに起因する漏洩電流の実効値Iorを求めるので、被測定電路2の対地静電容量CR,CT,CSの不平衡度や接地抵抗rの有無によらず、対地絶縁抵抗RR,RTに起因する漏洩電流を精度良く求めることができる。
As explained above, the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Needless to say, it is included within the scope.
1 絶縁監視装置
2 被測定電路
2R R相の線路
2S S相の線路
2T T相の線路
4S S相の接地線
10 電圧R相取込手段
11 1次電源入力部
12 フィルタ部
13 A/D部(基本波)
14 フィルタ部
15 A/D部(高調波)
20 電圧T相取込手段
21 1次電源入力部
22 フィルタ部
23 A/D部(基本波)
24 フィルタ部
25 A/D部(高調波)
30 零相電流取込手段
31 電流入力部
32 フィルタ部
33 A/D部(基本波)
34 フィルタ部
35 A/D部(高調波)
40 漏洩電流値演算手段
41 係数行列設定部
42 定数項ベクトル設定部
43 重み行列設定部
44 行列演算部
50 報知手段
51 サーバ出力
52 モニタ出力
53 7セグメント表示出力
54 ランプ出力
ZCT 零相電流センサ
1
14 Filter section 15 A/D section (harmonic)
20 Voltage T-phase acquisition means 21 Primary
24 Filter section 25 A/D section (harmonic)
30 Zero-phase current acquisition means 31
34 Filter section 35 A/D section (harmonic)
40 Leakage current value calculation means 41 Coefficient
Claims (8)
S相又はN相を基準としてR相の電圧波形を取り込む電圧R相取込手段と、
前記S相又は前記N相を基準としてT相の電圧波形を取り込む電圧T相取込手段と、
前記被測定電路の接地相の零相電流波形を取り込む零相電流取込手段と、
前記R相の電圧波形、前記T相の電圧波形及び前記零相電流波形に基づいて、前記対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流値を求める漏洩電流値演算手段とを備え、
前記漏洩電流値演算手段は、
前記R相の電圧波形、前記T相の電圧波形及び前記零相電流波形の基本波及び複数の奇数次高調波成分に基づいて、前記零相電流の正弦成分及び余弦成分に関する複数の回路方程式を求め、
前記複数の回路方程式で構成される連立方程式の行列演算により前記R相の対地絶縁抵抗値及び前記T相の対地絶縁抵抗値をそれぞれ求め、
前記R相の対地絶縁抵抗値、前記T相の対地絶縁抵抗値、前記R相の電圧の実効値及び前記T相の電圧の実効値から、前記対地絶縁抵抗に起因する前記漏洩電流値を求めることを特徴とする絶縁監視装置。 An insulation monitoring device that monitors leakage current caused by insulation resistance to ground of a three-phase three-wire or single-phase three-wire electrical circuit to be measured,
Voltage R-phase capturing means for capturing an R-phase voltage waveform with the S-phase or N-phase as a reference;
Voltage T-phase capturing means for capturing a T-phase voltage waveform with the S-phase or the N-phase as a reference;
zero-sequence current capturing means for capturing a zero-sequence current waveform of the ground phase of the electrical circuit under test;
Leakage current value calculation means for calculating a leakage current value due to the earth insulation resistance based on the R-phase voltage waveform, the T-phase voltage waveform, and the zero-sequence current waveform,
The leakage current value calculation means includes:
A plurality of circuit equations regarding the sine component and cosine component of the zero-phase current are calculated based on the R-phase voltage waveform, the T-phase voltage waveform, the fundamental wave and the plurality of odd-order harmonic components of the zero-phase current waveform. seek,
Determining the ground insulation resistance value of the R phase and the ground insulation resistance value of the T phase by matrix calculation of simultaneous equations constituted by the plurality of circuit equations, respectively;
The leakage current value due to the ground insulation resistance is determined from the R-phase ground insulation resistance value, the T-phase ground insulation resistance value, the R-phase voltage effective value, and the T-phase voltage effective value. An insulation monitoring device characterized by:
Priority Applications (1)
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JP2022065072A JP2023155635A (en) | 2022-04-11 | 2022-04-11 | Insulation monitoring device |
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- 2022-04-11 JP JP2022065072A patent/JP2023155635A/en active Pending
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