JP2002125313A - 漏電検出器とこれを用いた漏電警報器及び漏電遮断器 - Google Patents
漏電検出器とこれを用いた漏電警報器及び漏電遮断器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一相が接地された３相電路等の接地系電路に
使用される従来の漏電検出器が、精度の出にくい位相θ
の検出と三角関数を含む複雑な演算が必要なために高価
になり測定精度も低いという問題を解決する。 【解決手段】 接地系電路の零相電流ｉoを計測する零
相電流センサ１４により計測された零相電流ｉo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ｉ
dをべクトル的に加算及び減算してべクトルｉx及びｉy
を作り、これらのべクトルｉx、ｉy及びｉdの実効値
ｘ、ｙおよびｄによって、抵抗性地絡電流ｉg rの値を、
ｉgr＝ｋ・｜ｘ2−ｙ2｜／４ｄ〔但し、単相３線式回路
の場合はｋ＝１、３相３線式回路の場合はｋ＝２／√
３〕によって求める。
使用される従来の漏電検出器が、精度の出にくい位相θ
の検出と三角関数を含む複雑な演算が必要なために高価
になり測定精度も低いという問題を解決する。 【解決手段】 接地系電路の零相電流ｉoを計測する零
相電流センサ１４により計測された零相電流ｉo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ｉ
dをべクトル的に加算及び減算してべクトルｉx及びｉy
を作り、これらのべクトルｉx、ｉy及びｉdの実効値
ｘ、ｙおよびｄによって、抵抗性地絡電流ｉg rの値を、
ｉgr＝ｋ・｜ｘ2−ｙ2｜／４ｄ〔但し、単相３線式回路
の場合はｋ＝１、３相３線式回路の場合はｋ＝２／√
３〕によって求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電路の一端もしくは
中性点が接地された単相電路、又は一相が接地された３
相電路において、零相電流のうち抵抗性地絡による成分
だけを精度よく検出する漏電検出器と、これを用いた漏
電警報器及び漏電遮断器に関する。
中性点が接地された単相電路、又は一相が接地された３
相電路において、零相電流のうち抵抗性地絡による成分
だけを精度よく検出する漏電検出器と、これを用いた漏
電警報器及び漏電遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、零相電流のうち抵抗性地絡による
成分Ｉgrを検出する漏電検出器としては、オーム社発行
の月刊誌、新電気の２０００年２月号４９〜５０ページ
に開示されたように、ａ．低周波信号注入方式と、ｂ．
有効漏れ電流（ｉgr）の簡易測定方式があった。
成分Ｉgrを検出する漏電検出器としては、オーム社発行
の月刊誌、新電気の２０００年２月号４９〜５０ページ
に開示されたように、ａ．低周波信号注入方式と、ｂ．
有効漏れ電流（ｉgr）の簡易測定方式があった。
【０００３】ａ．低周波信号注入方式は、接地線に商用
周波数と異なる低周波の微小電圧を注入し、接地線に流
れる電流を零相変流器（ＺＣＴ）によって検出する方式
で、注入点から見ると、線路の全ての対地静電容量と対
地絶縁抵抗は並列に接続された形になることを利用し、
ＺＣＴの出力から注入電圧と同相の電流（有効分）を分
離して線路のｉgrを求めるものである。
周波数と異なる低周波の微小電圧を注入し、接地線に流
れる電流を零相変流器（ＺＣＴ）によって検出する方式
で、注入点から見ると、線路の全ての対地静電容量と対
地絶縁抵抗は並列に接続された形になることを利用し、
ＺＣＴの出力から注入電圧と同相の電流（有効分）を分
離して線路のｉgrを求めるものである。
【０００４】ｂ．有効漏れ電流（ｉgr）の簡易測定方式
は、零相電流ｉoと、この零相電流の所定の基準電圧に
対する位相を測定して抵抗性地絡電流を計算するもので
ある。
は、零相電流ｉoと、この零相電流の所定の基準電圧に
対する位相を測定して抵抗性地絡電流を計算するもので
ある。
【０００５】この方式を図９〜図１１により説明する。
図９において、１はｂ相が接地された３相電路、２は電
路の対地静電容量、３はａ相と対地間に存在する一線地
絡抵抗、４は零相電流センサ、５は漏電検出器である。
図９において、１はｂ相が接地された３相電路、２は電
路の対地静電容量、３はａ相と対地間に存在する一線地
絡抵抗、４は零相電流センサ、５は漏電検出器である。
【０００６】図９の各部分の電圧及び電流を、図１０の
ベクトル図で示す。抵抗性地絡電流ｉgrはＶabと同相で
ある。ａ相とｃ相の対地静電容量が等しいとすると、こ
れらの静電容量による漏れ電流ｉcc，ｉcaのベクトル和
ｉcは、Ｖcaと同相になる。全漏れ電流ｉoは、抵抗性地
絡電流ｉgrと漏れ電流ｉcの合成であり、図１１のよう
に表わすことができる。
ベクトル図で示す。抵抗性地絡電流ｉgrはＶabと同相で
ある。ａ相とｃ相の対地静電容量が等しいとすると、こ
れらの静電容量による漏れ電流ｉcc，ｉcaのベクトル和
ｉcは、Ｖcaと同相になる。全漏れ電流ｉoは、抵抗性地
絡電流ｉgrと漏れ電流ｉcの合成であり、図１１のよう
に表わすことができる。
【０００７】図１１のべクトル図において三角形の正弦
定理を適用すると、（３）式が成立する。
定理を適用すると、（３）式が成立する。
【０００８】 ｉo／ｓｉｎ（６０°）＝ｉgr／ｓｉｎ（１２０°−θ）……（３） （３）式よりｉgrを求める（４）式が得られる。
【０００９】 ｉgr＝ｉo・ｓｉｎ（１２０°−θ）／ｓｉｎ（６０°）……（４） 図９の漏電検出器５は、（４）式に基づき抵抗性地絡電
流ｉgrを算出するもので、増幅機能を持つローパスフィ
ルタ６、基準電圧発生部７、ｉgr演算部８、出力回路９
から構成されている。ｉgr演算部８は、位相θの検出と
三角関数を含む演算を行って、抵抗性地絡電流ｉgrを求
める。
流ｉgrを算出するもので、増幅機能を持つローパスフィ
ルタ６、基準電圧発生部７、ｉgr演算部８、出力回路９
から構成されている。ｉgr演算部８は、位相θの検出と
三角関数を含む演算を行って、抵抗性地絡電流ｉgrを求
める。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前記ａの低周波信号注
入方式は、注入トランス、注入電圧発生回路、低周波成
分を商用周波数から分離するフィルタ回路、および有効
分の分離回路が必要で、装置が大型で高価になる問題が
ある。
入方式は、注入トランス、注入電圧発生回路、低周波成
分を商用周波数から分離するフィルタ回路、および有効
分の分離回路が必要で、装置が大型で高価になる問題が
ある。
【００１１】またｂの簡易測定方式は、前記ｉgr演算部
８が、精度の出にくい位相θの検出と三角関数を含む演
算を必要とするため、演算が複雑となって装置も高価と
なるばかりでなく測定精度も悪いという問題がある。
８が、精度の出にくい位相θの検出と三角関数を含む演
算を必要とするため、演算が複雑となって装置も高価と
なるばかりでなく測定精度も悪いという問題がある。
【００１２】そこで、本発明は注入トランス等を用い
ず、精度の出にくい位相θの検出と三角関数を含む演算
を不要化して、安価で精度および信頼性の高い漏電検出
器を提供することを目的とする。
ず、精度の出にくい位相θの検出と三角関数を含む演算
を不要化して、安価で精度および信頼性の高い漏電検出
器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
る漏電検出器は、電路の一端もしくは中性点が接地され
た単相電路において、零相電流ｉoを計測する零相電流
センサと、被測定電路の線間電圧と同相の位相判定信号
ｉdを発生する手段と、前記零相電流センサにより計測
された零相電流ｉoと前記位相判定信号ｉdをべクトル的
に加算及び減算してべクトルｉx及びｉyを作るベクトル
演算手段と、前記べクトルｉx、ｉy及びｉdの実効値
を、夫々ｘ、ｙおよびｄとしたとき、ｉgr＝｜ｘ2−ｙ2
｜／４ｄ……（１）による演算を行い抵抗性地絡電流ｉ
grの値を出力する手段を設けて構成したものである。
る漏電検出器は、電路の一端もしくは中性点が接地され
た単相電路において、零相電流ｉoを計測する零相電流
センサと、被測定電路の線間電圧と同相の位相判定信号
ｉdを発生する手段と、前記零相電流センサにより計測
された零相電流ｉoと前記位相判定信号ｉdをべクトル的
に加算及び減算してべクトルｉx及びｉyを作るベクトル
演算手段と、前記べクトルｉx、ｉy及びｉdの実効値
を、夫々ｘ、ｙおよびｄとしたとき、ｉgr＝｜ｘ2−ｙ2
｜／４ｄ……（１）による演算を行い抵抗性地絡電流ｉ
grの値を出力する手段を設けて構成したものである。
【００１４】本発明の請求項２にかかる漏電検出器は、
一相が接地された３相電路において、零相電流ｉoを計
測する零相電流センサと、非接地の２相の線間電圧と９
０°の位相差を有する位相判定信号ｉdを発生する手段
と、前記零相電流センサにより計測された零相電流ｉo
と前記位相判定信号ｉdをべクトル的に加算及び減算し
てべクトルｉx及びｉyを作るベクトル演算手段と、前記
べクトルｉx、ｉy及びｉ dの実効値を、夫々ｘ、ｙおよ
びｄとしたとき、ｉgr＝（２／√３）・｜ｘ2−ｙ 2｜／
４ｄ……（２）による演算を行い抵抗性地絡電流ｉgrの
値を出力する手段を設けて構成したものである。
一相が接地された３相電路において、零相電流ｉoを計
測する零相電流センサと、非接地の２相の線間電圧と９
０°の位相差を有する位相判定信号ｉdを発生する手段
と、前記零相電流センサにより計測された零相電流ｉo
と前記位相判定信号ｉdをべクトル的に加算及び減算し
てべクトルｉx及びｉyを作るベクトル演算手段と、前記
べクトルｉx、ｉy及びｉ dの実効値を、夫々ｘ、ｙおよ
びｄとしたとき、ｉgr＝（２／√３）・｜ｘ2−ｙ 2｜／
４ｄ……（２）による演算を行い抵抗性地絡電流ｉgrの
値を出力する手段を設けて構成したものである。
【００１５】本発明の請求項３にかかる発明は、請求項
１又は２に記載の漏電検出器において、前記の位相判定
信号ｉdを定電流回路によって発生させることにより、
ｄを定数として扱い、ｄによる除算をしないで抵抗性地
絡電流ｉgrの値を求めることにより、演算の高速化を図
ったものである。
１又は２に記載の漏電検出器において、前記の位相判定
信号ｉdを定電流回路によって発生させることにより、
ｄを定数として扱い、ｄによる除算をしないで抵抗性地
絡電流ｉgrの値を求めることにより、演算の高速化を図
ったものである。
【００１６】本発明の請求項４にかかる発明は、請求項
１又は２に記載の漏電検出器において、前記の位相判定
信号ｉdを零相電流センサの出力に対応した大きさと
し、ｄによる除算を行って抵抗性地絡電流ｉgrの値を求
めることにより、高い演算精度を確保したものである。
１又は２に記載の漏電検出器において、前記の位相判定
信号ｉdを零相電流センサの出力に対応した大きさと
し、ｄによる除算を行って抵抗性地絡電流ｉgrの値を求
めることにより、高い演算精度を確保したものである。
【００１７】本発明の請求項５にかかる発明は、請求項
１〜４のいずれか１項に記載した漏電検出器において、
被測定電路とは異なるが、これと同一系統の３相電路も
しくは単相電路の線間電圧を位相基準電圧として検出す
る手段と、被測定電路の線間電圧を一時的に検出し、前
記位相基準電圧との位相差を検出する手段と、この位相
角に応じて位相判定信号ｉdの前記位相基準電圧に対す
る移相角を設定する移相角設定手段とを設け、前記位相
基準電圧と設定された移相角に基づいて位相判定信号ｉ
dを発生することを特徴とする。
１〜４のいずれか１項に記載した漏電検出器において、
被測定電路とは異なるが、これと同一系統の３相電路も
しくは単相電路の線間電圧を位相基準電圧として検出す
る手段と、被測定電路の線間電圧を一時的に検出し、前
記位相基準電圧との位相差を検出する手段と、この位相
角に応じて位相判定信号ｉdの前記位相基準電圧に対す
る移相角を設定する移相角設定手段とを設け、前記位相
基準電圧と設定された移相角に基づいて位相判定信号ｉ
dを発生することを特徴とする。
【００１８】本発明の請求項６にかかる発明は、請求項
１〜５のいずれか１項に記載の漏電検出器において、零
相電流センサの出力をローパスフィルタに通して零相電
流ｉ oを取り出し、高調波等のノイズを除去することに
より高精度化を図ったものである。
１〜５のいずれか１項に記載の漏電検出器において、零
相電流センサの出力をローパスフィルタに通して零相電
流ｉ oを取り出し、高調波等のノイズを除去することに
より高精度化を図ったものである。
【００１９】本発明の請求項７にかかる漏電警報器は、
請求項１〜６のいずれか１項に記載した漏電検出器に、
抵抗性地絡電流ｉgrが所定の値を超えたときに警報を発
する装置を加えて構成したものである。
請求項１〜６のいずれか１項に記載した漏電検出器に、
抵抗性地絡電流ｉgrが所定の値を超えたときに警報を発
する装置を加えて構成したものである。
【００２０】本発明の請求項８にかかる漏電遮断器は、
請求項１〜６のいずれか１項に記載した漏電検出器に、
抵抗性地絡電流ｉgrが所定の値を超えたときに電路を遮
断する装置を加えて構成したものである。
請求項１〜６のいずれか１項に記載した漏電検出器に、
抵抗性地絡電流ｉgrが所定の値を超えたときに電路を遮
断する装置を加えて構成したものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の一実施形態であ
る漏電検出器１０を示す。これは単相３線式電路に設置
されたもので、１１は中性点が接地された単相３線式電
路の変圧器２次巻線，１２は電路の対地静電容量、１３
は非接地相と対地間に存在する一線地絡抵抗、１４は零
相電流センサである。
る漏電検出器１０を示す。これは単相３線式電路に設置
されたもので、１１は中性点が接地された単相３線式電
路の変圧器２次巻線，１２は電路の対地静電容量、１３
は非接地相と対地間に存在する一線地絡抵抗、１４は零
相電流センサである。
【００２２】漏電検出器１０は、位相判定信号ｉdを発
生する手段１５、零相電流センサ終端抵抗１６、ベクト
ル演算手段１７、スカラ量の減算手段１８、スカラ量の
除算手段１９、漏電検出信号出力部２０から構成されて
いる。
生する手段１５、零相電流センサ終端抵抗１６、ベクト
ル演算手段１７、スカラ量の減算手段１８、スカラ量の
除算手段１９、漏電検出信号出力部２０から構成されて
いる。
【００２３】位相判定信号ｉdを発生する手段１５は、
例えば変圧器から構成され、線間電圧を検出して、これ
と同相の位相判定信号ｉdを発生する。なお、被測定電
路と同一系統で、異なる変圧器から線間電圧を検出する
場合には、移相器を併用して被測定電路に必要な位相判
定信号ｉdを出力する。
例えば変圧器から構成され、線間電圧を検出して、これ
と同相の位相判定信号ｉdを発生する。なお、被測定電
路と同一系統で、異なる変圧器から線間電圧を検出する
場合には、移相器を併用して被測定電路に必要な位相判
定信号ｉdを出力する。
【００２４】上記漏電検出器１０の動作を説明する。図
１の被測定電路の電流をべクトル図で表わすと図２のよ
うになる。図２において、対地静電容量１２を流れる電
流ｉcと一線地絡抵抗１３を流れる抵抗性地絡電流ｉgr
は直交し、零相電流ｉoはこれらの合成電流となってい
る。
１の被測定電路の電流をべクトル図で表わすと図２のよ
うになる。図２において、対地静電容量１２を流れる電
流ｉcと一線地絡抵抗１３を流れる抵抗性地絡電流ｉgr
は直交し、零相電流ｉoはこれらの合成電流となってい
る。
【００２５】図２のベクトル図において、ｉdの辺を含
む２個の３角形に余弦定理を適用すれば、次の（５）式
及び（６）式が得られる。但し、各べクトルの絶対値を
｜ｉ x｜＝ｘ、｜ｉy｜＝ｙ、｜ｉd｜＝ｄ，｜ｉ0｜＝ｉ
とする。
む２個の３角形に余弦定理を適用すれば、次の（５）式
及び（６）式が得られる。但し、各べクトルの絶対値を
｜ｉ x｜＝ｘ、｜ｉy｜＝ｙ、｜ｉd｜＝ｄ，｜ｉ0｜＝ｉ
とする。
【００２６】 ｙ2＝ｄ2＋ｉ2−２ｄｉｃoｓθ ……（５） ｘ2＝ｄ2＋ｉ2＋２ｄｉｃoｓθ ……（６） （６）式−（５）式を整理する。零相電流センサ１４か
らｉ0を取り出す極性によってｘとｙが入れ替わるの
で、（ｘ2―ｙ2）は正の場合と負の場合があるが、その
絶対値は極性が変わっても同一であり、 ｉｃoｓθ＝｜ｘ2―ｙ2｜／４ｄ ……（７）となる。
らｉ0を取り出す極性によってｘとｙが入れ替わるの
で、（ｘ2―ｙ2）は正の場合と負の場合があるが、その
絶対値は極性が変わっても同一であり、 ｉｃoｓθ＝｜ｘ2―ｙ2｜／４ｄ ……（７）となる。
【００２７】ｉｃoｓθ＝ｉgrであるので、 ｉgr＝｜ｘ2―ｙ2｜／４ｄ ……（８）が得られる。
【００２８】そこで、ベクトル演算手段１７で、零相電
流センサにより計測された零相電流ｉoと前記位相判定
信号ｉd（抵抗性地絡電流ｉgrと同相）をべクトル的に
加算及び減算してべクトルｉx及びｉyを作る。さらに、
このベクトル演算手段１７で、前記べクトルｉx、ｉy及
びｉdの夫々を、実効値（スカラ量）ｘ、ｙ及びｄに変
換し、ｘ2，ｙ2，４ｄを出力させる。
流センサにより計測された零相電流ｉoと前記位相判定
信号ｉd（抵抗性地絡電流ｉgrと同相）をべクトル的に
加算及び減算してべクトルｉx及びｉyを作る。さらに、
このベクトル演算手段１７で、前記べクトルｉx、ｉy及
びｉdの夫々を、実効値（スカラ量）ｘ、ｙ及びｄに変
換し、ｘ2，ｙ2，４ｄを出力させる。
【００２９】さらに、スカラ量の減算手段１８で｜ｘ2
―ｙ2｜の演算を行い、除算手段１９で｜ｘ2―ｙ2｜／
４ｄの演算を行い、この演算結果として得られる抵抗性
地絡電流ｉgrの値を、漏電検出信号出力部２０から出力
する。
―ｙ2｜の演算を行い、除算手段１９で｜ｘ2―ｙ2｜／
４ｄの演算を行い、この演算結果として得られる抵抗性
地絡電流ｉgrの値を、漏電検出信号出力部２０から出力
する。
【００３０】この演算はθを用いる必要がないので、位
相計測が不要で、複雑な三角関数の演算も必要としな
い。したがって、簡単な回路で精度の高い高速な演算が
可能となっている。また、本発明では零相電流センサ１
４の極性が逆になっても計測結果に影響を及ぼさないた
め施工が容易である。
相計測が不要で、複雑な三角関数の演算も必要としな
い。したがって、簡単な回路で精度の高い高速な演算が
可能となっている。また、本発明では零相電流センサ１
４の極性が逆になっても計測結果に影響を及ぼさないた
め施工が容易である。
【００３１】図１の構成は零相電流センサ１４の出力を
ベクトル演算手段１７に直接入力しているが、図３に示
すように、零相電流センサ終端抵抗１６とベクトル演算
手段１７の間にロ―パスフィルタ２１を挿入し、高調波
等のノイズを除去すると、精度を著しく向上することが
できる。
ベクトル演算手段１７に直接入力しているが、図３に示
すように、零相電流センサ終端抵抗１６とベクトル演算
手段１７の間にロ―パスフィルタ２１を挿入し、高調波
等のノイズを除去すると、精度を著しく向上することが
できる。
【００３２】なお、ベクトル演算手段１７の演算は、図
４に示すような変圧器２２を用いて行うことができる。
この変圧器２２は、一次側に線間電圧が加えられ、中性
点を持つ２次巻線に２つの位相判定信号ｉd，ｉdを発生
させる。この回路では、零相電流センサ１４で測定され
た零相電流ｉoに、直接、位相判定信号ｉdが加算及び減
算され、ｉx及びｉyが作られる。
４に示すような変圧器２２を用いて行うことができる。
この変圧器２２は、一次側に線間電圧が加えられ、中性
点を持つ２次巻線に２つの位相判定信号ｉd，ｉdを発生
させる。この回路では、零相電流センサ１４で測定され
た零相電流ｉoに、直接、位相判定信号ｉdが加算及び減
算され、ｉx及びｉyが作られる。
【００３３】上記説明で用いた図１は、中性点を接地し
た単相３線式電路を示しているが、本発明は、一端を接
地した単相３線式電路および単相２線式電路でも、同様
に実施できる。
た単相３線式電路を示しているが、本発明は、一端を接
地した単相３線式電路および単相２線式電路でも、同様
に実施できる。
【００３４】次に、一相を接地した３相の被測定電路
に、本発明の漏電検出器を取り付けた場合を図５に示し
て説明する。図５において、２３は漏電検出器、２４は
ｂ相が接地された３相変圧器の２次巻線、２５は電路の
対地静電容量、２６はａ相と対地間に存在する一線地絡
抵抗、２７は零相電流センサである。
に、本発明の漏電検出器を取り付けた場合を図５に示し
て説明する。図５において、２３は漏電検出器、２４は
ｂ相が接地された３相変圧器の２次巻線、２５は電路の
対地静電容量、２６はａ相と対地間に存在する一線地絡
抵抗、２７は零相電流センサである。
【００３５】漏電検出器２３は、図１で説明した単相３
線式電路用の漏電検出器１０を、その位相判定信号を発
生する手段１５を３相用の位相判定信号を発生する手段
２８に変更して用いたものである。この位相判定信号を
発生する手段２８は、線間電圧を検出して非接地の２相
（ａ，ｃ相）の線間電圧と９０°の位相差を有する位相
判定信号ｉdを発生する。
線式電路用の漏電検出器１０を、その位相判定信号を発
生する手段１５を３相用の位相判定信号を発生する手段
２８に変更して用いたものである。この位相判定信号を
発生する手段２８は、線間電圧を検出して非接地の２相
（ａ，ｃ相）の線間電圧と９０°の位相差を有する位相
判定信号ｉdを発生する。
【００３６】この線間電圧の検出は、被測定電路から直
接に行うこともできるが、被測定電路と同一系統の３相
回路もしくは単相回路の線間電圧を検出してもよい。
接に行うこともできるが、被測定電路と同一系統の３相
回路もしくは単相回路の線間電圧を検出してもよい。
【００３７】図５の実施形態は、線間電圧の検出を、漏
電検出器２３の電源であるＡＣ１００Ｖ制御電源から行
う例を示している。これは、被測定電路と同一系統の電
源であれば位相関係が一定であることを利用したもの
で、この漏電検出器２３の設置時に、位相差確認用入力
端子２９を通して、被測定電路の接地されていない相の
電圧を入力して、ＡＣ１００Ｖ電源との位相差を一時的
に検出する。そして、この位相差に応じて位相判定信号
ｉdのＡＣ１００Ｖ電源に対する移相角を設定する。以
後、検出したＡＣ１００Ｖ電源と設定された移相角に基
づいて位相判定信号ｉdを発生する。これによって線間
電圧（位相）を取り出す変圧器等を小型化し低コスト化
することができる。
電検出器２３の電源であるＡＣ１００Ｖ制御電源から行
う例を示している。これは、被測定電路と同一系統の電
源であれば位相関係が一定であることを利用したもの
で、この漏電検出器２３の設置時に、位相差確認用入力
端子２９を通して、被測定電路の接地されていない相の
電圧を入力して、ＡＣ１００Ｖ電源との位相差を一時的
に検出する。そして、この位相差に応じて位相判定信号
ｉdのＡＣ１００Ｖ電源に対する移相角を設定する。以
後、検出したＡＣ１００Ｖ電源と設定された移相角に基
づいて位相判定信号ｉdを発生する。これによって線間
電圧（位相）を取り出す変圧器等を小型化し低コスト化
することができる。
【００３８】この移相角設定手段（図示省略）は、位相
判定信号を発生する手段２８に設けられる。これは、例
えば、移相角を設定するダイアルと、検出したＡＣ１０
０Ｖ電源の電圧を移相して得た位相判定信号ｉdと、位
相差確認用入力端子２９から入力した非接地２相の線間
電圧との位相差を表示するメータによって構成できる。
判定信号を発生する手段２８に設けられる。これは、例
えば、移相角を設定するダイアルと、検出したＡＣ１０
０Ｖ電源の電圧を移相して得た位相判定信号ｉdと、位
相差確認用入力端子２９から入力した非接地２相の線間
電圧との位相差を表示するメータによって構成できる。
【００３９】なお、移相角は、ＡＣ１００Ｖを発生する
ための変圧器の結線方式によって決まる数種類の角度の
いずれかとなる。
ための変圧器の結線方式によって決まる数種類の角度の
いずれかとなる。
【００４０】図５の被測定電路の各部の電流の位相関係
を図６のべクトル図で示す。抵抗性地絡電流ｉgrはＶab
と同相である。ａ相とｃ相の対地静電容量が等しいとす
ると、これらの静電容量による漏れ電流ｉcc，ｉcaのベ
クトル和である対地静電容量２５を流れる電流ｉcは、
Ｖcaと同相になる。全漏れ電流ｉoは、抵抗性地絡電流
ｉgrと漏れ電流ｉcの合成である。これは、図１０で説
明したのと同様である。
を図６のべクトル図で示す。抵抗性地絡電流ｉgrはＶab
と同相である。ａ相とｃ相の対地静電容量が等しいとす
ると、これらの静電容量による漏れ電流ｉcc，ｉcaのベ
クトル和である対地静電容量２５を流れる電流ｉcは、
Ｖcaと同相になる。全漏れ電流ｉoは、抵抗性地絡電流
ｉgrと漏れ電流ｉcの合成である。これは、図１０で説
明したのと同様である。
【００４１】位相判定信号ｉdとして、Ｖca（ｉc）と直
交するものを用意する。これは、前記の位相判定信号を
発生する手段２８で発生し、測定された零相電流ｉoに
比例する大きさで作成される。先に述べた単相の場合と
同様に辺ｉdを含む２個の三角形において余弦定理を適
用するとべクトルｉoの頂点からべクトルｉcに下ろした
垂線の長さをｉorとすれば、（９）式が成立する。
交するものを用意する。これは、前記の位相判定信号を
発生する手段２８で発生し、測定された零相電流ｉoに
比例する大きさで作成される。先に述べた単相の場合と
同様に辺ｉdを含む２個の三角形において余弦定理を適
用するとべクトルｉoの頂点からべクトルｉcに下ろした
垂線の長さをｉorとすれば、（９）式が成立する。
【００４２】ｉor＝｜ｘ2―ｙ2｜／４ｄ……（９） 図６からｉgr＝（２／√３)ｉorであり、 ｉgr＝（２／√３）・｜ｘ2―ｙ2｜／４ｄ……（１０） が成立する。
【００４３】そこで、この漏電検出器２３内で、ベクト
ル演算手段１７により零相電流ｉ0に位相判定信号ｉdを
加算及び減算してｉx及びｉyを出力させ、スカラ量の減
算手段１８により（２／√３）・｜ｘ2―ｙ2｜の演算を
行い、除算手段１９で４ｄによる除算を行うことによ
り、抵抗性地絡電流ｉgrを直接に求めることができる。
ル演算手段１７により零相電流ｉ0に位相判定信号ｉdを
加算及び減算してｉx及びｉyを出力させ、スカラ量の減
算手段１８により（２／√３）・｜ｘ2―ｙ2｜の演算を
行い、除算手段１９で４ｄによる除算を行うことによ
り、抵抗性地絡電流ｉgrを直接に求めることができる。
【００４４】上記３相３線式電路におけるｉgrの演算
は、係数として（２／√３）が入っている（１０）式を
用いるので、漏電検出器２３内のベクトル演算手段１７
は、（２／√３）・ｘ2，（２／√３）・ｙ2，４ｄを出
力する構成となっている。
は、係数として（２／√３）が入っている（１０）式を
用いるので、漏電検出器２３内のベクトル演算手段１７
は、（２／√３）・ｘ2，（２／√３）・ｙ2，４ｄを出
力する構成となっている。
【００４５】この演算も単相３線式回路の場合と同様に
θを用いる必要がないので、簡単な回路で精度の高い高
速な演算が可能である。
θを用いる必要がないので、簡単な回路で精度の高い高
速な演算が可能である。
【００４６】また、図５の構成においても、零相電流ｉ
oを検出する部分にロ―パスフィルタ２１を挿入し、高
調波等のノイズを除去して精度を向上することができ
る。
oを検出する部分にロ―パスフィルタ２１を挿入し、高
調波等のノイズを除去して精度を向上することができ
る。
【００４７】なお、漏電検出器２３におけるベクトル演
算、すなわち零相電流ｉoへの位相判定信号ｉdの加算及
び減算は、図７及び図８に示すように、磁気結合手段に
より行うこともできる。これは非接地のａ相とｃ相から
抵抗３０，３１を通して所定の割合で電流を取り出し、
これらを合成することにより所望の位相を持つ位相判定
信号ｉdを作るもので、図７の場合は変圧器３２によっ
て加算及び減算を行い、図８の場合は２つの零相電流セ
ンサ２７にｉdが逆方向に流れるようにしている。
算、すなわち零相電流ｉoへの位相判定信号ｉdの加算及
び減算は、図７及び図８に示すように、磁気結合手段に
より行うこともできる。これは非接地のａ相とｃ相から
抵抗３０，３１を通して所定の割合で電流を取り出し、
これらを合成することにより所望の位相を持つ位相判定
信号ｉdを作るもので、図７の場合は変圧器３２によっ
て加算及び減算を行い、図８の場合は２つの零相電流セ
ンサ２７にｉdが逆方向に流れるようにしている。
【００４８】なお、図１の位相判定信号を発生する手段
１５と、図５の位相判定信号を発生する手段２８の出力
する位相判定信号ｉdの大きさは、演算精度を高くする
ために、零相電流ｉoに応じた適当な値がある。このた
め、位相判定信号ｉdの振幅を零相電流ｉoに応じて変化
させる回路（図示省略）を、位相判定信号を発生する手
段１５、２８に組み込むのが好ましい。一方、演算を簡
素化し検出速度を高くする観点から、ｄを定数とし、上
記（８）（１０）式の演算を除算処理なしに実行する構
成も考えられる。この場合は、位相判定信号ｉdを定電
流回路によって発生させる。
１５と、図５の位相判定信号を発生する手段２８の出力
する位相判定信号ｉdの大きさは、演算精度を高くする
ために、零相電流ｉoに応じた適当な値がある。このた
め、位相判定信号ｉdの振幅を零相電流ｉoに応じて変化
させる回路（図示省略）を、位相判定信号を発生する手
段１５、２８に組み込むのが好ましい。一方、演算を簡
素化し検出速度を高くする観点から、ｄを定数とし、上
記（８）（１０）式の演算を除算処理なしに実行する構
成も考えられる。この場合は、位相判定信号ｉdを定電
流回路によって発生させる。
【００４９】このようにして測定される抵抗性地絡電流
ｉgrは、その測定精度が高いので、漏電警報器又は漏電
遮断器として製造するとき、動作点を低くしても電路の
対地静電容量の変動に対する誤動作が起こり難い。従っ
て、感度が高くて信頼性が高い製品の提供が可能にな
る。
ｉgrは、その測定精度が高いので、漏電警報器又は漏電
遮断器として製造するとき、動作点を低くしても電路の
対地静電容量の変動に対する誤動作が起こり難い。従っ
て、感度が高くて信頼性が高い製品の提供が可能にな
る。
【００５０】漏電警報器は、抵抗性地絡電流ｉgrが一定
の判定レベルを超えると、警報を発するもので、従来よ
り判定レベルを小さく設定することにより上記効果が得
られる。
の判定レベルを超えると、警報を発するもので、従来よ
り判定レベルを小さく設定することにより上記効果が得
られる。
【００５１】また漏電遮断器は、抵抗性地絡電流ｉgrが
一定の判定レベルを超えると、電路を遮断するもので、
従来より判定レベルを小さく設定することにより上記効
果が得られる。
一定の判定レベルを超えると、電路を遮断するもので、
従来より判定レベルを小さく設定することにより上記効
果が得られる。
【００５２】
【発明の効果】本発明の請求項１及び２に記載した発明
は、被測定電路の線間電圧と一定の位相関係を持つ位相
判定信号と、零相電流センサにより検出した零相電流の
みを用いて抵抗性地絡電流を求めるので、従来の低周波
信号注入方式で必要としていた、注入トランス、注入電
圧発生回路等を必要とせず、センサとしては零相変流器
だけでよく、低コストの装置を提供できる。また、本発
明における演算は、精度の出にくい位相θを用いず、三
角関数を用いないので、精度の高い測定を高速に行うこ
とができる。
は、被測定電路の線間電圧と一定の位相関係を持つ位相
判定信号と、零相電流センサにより検出した零相電流の
みを用いて抵抗性地絡電流を求めるので、従来の低周波
信号注入方式で必要としていた、注入トランス、注入電
圧発生回路等を必要とせず、センサとしては零相変流器
だけでよく、低コストの装置を提供できる。また、本発
明における演算は、精度の出にくい位相θを用いず、三
角関数を用いないので、精度の高い測定を高速に行うこ
とができる。
【００５３】本発明の請求項３に記載した発明は、位相
判定信号ｉdを定電流回路によって作るので、除算が不
用となり演算回路を簡略化できると共に演算速度を速く
することができる。
判定信号ｉdを定電流回路によって作るので、除算が不
用となり演算回路を簡略化できると共に演算速度を速く
することができる。
【００５４】本発明の請求項４に記載した発明は、位相
判定信号ｉdを零相電流センサの出力に対応した大きさ
としているので、零相電流ｉoの大きさによらず演算精
度を高く維持できる。
判定信号ｉdを零相電流センサの出力に対応した大きさ
としているので、零相電流ｉoの大きさによらず演算精
度を高く維持できる。
【００５５】本発明の請求項５に記載した発明は、位相
判定信号ｉdを発生するための線間電圧の検出を、被測
定電路と同一系統の３相回路もしくは単相回路、例え
ば、本発明装置の電源であるＡＣ１００Ｖ電源から行う
ことを可能にし、設置コストを低減することができる。
判定信号ｉdを発生するための線間電圧の検出を、被測
定電路と同一系統の３相回路もしくは単相回路、例え
ば、本発明装置の電源であるＡＣ１００Ｖ電源から行う
ことを可能にし、設置コストを低減することができる。
【００５６】本発明の請求項６に記載した発明は、ロー
パスフィルタに通して零相電流ｉoを取り出すので演算
精度を高くすることができる。
パスフィルタに通して零相電流ｉoを取り出すので演算
精度を高くすることができる。
【００５７】本発明の請求項７に記載した漏電警報器
は、精度高く測定した抵抗性地絡電流ｉgrを所定の基準
値と比較して警報を発するので、誤報をなくしながら感
度を高くする設定を行うことができる。
は、精度高く測定した抵抗性地絡電流ｉgrを所定の基準
値と比較して警報を発するので、誤報をなくしながら感
度を高くする設定を行うことができる。
【００５８】本発明の請求項８に記載した漏電遮断器
は、精度高く測定した抵抗性地絡電流ｉgrを所定の基準
値と比較して電路を遮断するので、誤動作をなくしなが
ら感度を高く設定できる。
は、精度高く測定した抵抗性地絡電流ｉgrを所定の基準
値と比較して電路を遮断するので、誤動作をなくしなが
ら感度を高く設定できる。
【図１】 単相３線式電路に使用される本発明の漏電検
出器の一実施形態の構成を示す図。
出器の一実施形態の構成を示す図。
【図２】 図１の電路における電流を表したベクトル
図。
図。
【図３】 図１の漏電検出器の他の実施形態の構成を示
す図。
す図。
【図４】 図１の漏電検出器におけるベクトル演算を変
圧器によって行う場合の構成例を示す回路図。
圧器によって行う場合の構成例を示す回路図。
【図５】 ３相電路に使用される本発明の漏電検出器の
一実施形態を示す図。
一実施形態を示す図。
【図６】 図５の回路における電圧および電流を表した
ベクトル図。
ベクトル図。
【図７】 図５の漏電検出器におけるベクトル演算を変
圧器によって行う場合の構成例を示す回路図。
圧器によって行う場合の構成例を示す回路図。
【図８】 図５の漏電検出器におけるベクトル演算を２
つの零相電流センサによって行う場合の構成例を示す回
路図。
つの零相電流センサによって行う場合の構成例を示す回
路図。
【図９】 従来の漏電検出器の回路図。
【図１０】 図９の回路における電圧および電流を表し
たベクトル図。
たベクトル図。
【図１１】 図１０のベクトル図の要部を示す図。
【符号の説明】 １０ 単相電路用の漏電検出器 １１ 単相３線式電路の変圧器の２次巻線 １２ 電路の対地静電容量 １３ 一線地絡抵抗 １４ 零相電流センサ １５ 単相電路用の位相判定信号を発生する手段 １６ 零相電流センサ終端抵抗 ２１ ロ―パスフィルタ １７ ベクトル演算手段 １８ 減算手段 １９ 除算手段 ２０ 漏電検出信号出力部 ２３ 三相電路用の漏電検出器 ２８ 三相電路用の位相判定信号を発生する手段
Claims (8)
- 【請求項１】 電路の一端もしくは中性点が接地された
単相電路において、零相電流ｉoを計測する零相電流セ
ンサと、電路の線間電圧と同相の位相判定信号ｉdを発
生する手段と、前記零相電流センサにより計測された零
相電流ｉoと前記位相判定信号ｉdをべクトル的に加算及
び減算してべクトルｉx及びｉyを作るベクトル演算手段
と、前記べクトルｉx、ｉy及びｉdの実効値を、夫々
ｘ、ｙおよびＤとしたとき、 ｉgr＝｜ｘ2−ｙ2｜／４ｄ……（１） による演算を行い抵抗性地絡電流ｉgrの値を出力する手
段を設けたことを特徴とする漏電検出器。 - 【請求項２】 一相が接地された３相電路において、零
相電流ｉoを計測する零相電流センサと、非接地の２相
の線間電圧と９０°の位相差を有する位相判定信号ｉd
を発生する手段と、前記零相電流センサにより計測され
た零相電流ｉoと前記位相判定信号ｉdをべクトル的に加
算及び減算してべクトルｉx及びｉyを作るベクトル演算
手段と、前記べクトルｉx、ｉy及びｉdの実効値を、夫
々ｘ、ｙおよびｄとしたとき、 ｉgr＝（２／√３）・｜ｘ2−ｙ2｜／４ｄ……（２） による演算を行い抵抗性地絡電流ｉgrの値を出力する手
段を設けたことを特徴とする漏電検出器。 - 【請求項３】 位相判定信号ｉdを定電流回路によって
発生させることによりｄを定数として扱い、ｄによる除
算をしないで抵抗性地絡電流ｉgrの値を求めることを特
徴とする請求項１又は２に記載した漏電検出器。 - 【請求項４】 位相判定信号ｉdを零相電流センサの出
力ｉoに比例した大きさとし、ｄによる除算を行って抵
抗性地絡電流ｉgrの値を求めることを特徴とする請求項
１又は２に記載した漏電検出器。 - 【請求項５】 被測定電路とは異なるが、これと同一系
統の３相電路もしくは単相電路の線間電圧を位相基準電
圧として検出する手段と、被測定電路の線間電圧を一時
的に検出し、前記位相基準電圧との位相差を検出する手
段と、この位相角に応じて位相判定信号ｉdの前記位相
基準電圧に対する移相角を設定する移相角設定手段とを
設け、前記位相基準電圧と設定された移相角に基づいて
位相判定信号ｉdを発生することを特徴とする請求項１
〜４のいずれか１項に記載した漏電検出器。 - 【請求項６】 零相電流センサの出力をローパスフィル
タに通して零相電流ｉoを取り出すことを特徴とする請
求項１〜５のいずれか１項に記載した漏電検出器。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項に記載した
漏電検出器に、抵抗性地絡電流ｉgrが所定の値を超えた
ときに警報を発する装置を加えて構成したことを特徴と
する漏電警報器。 - 【請求項８】 請求項１〜６のいずれか１項に記載した
漏電検出器に、抵抗性地絡電流ｉgrが所定の値を超えた
ときに電路を遮断する装置を加えて構成したことを特徴
とする漏電遮断器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000315548A JP3405407B2 (ja) | 2000-10-16 | 2000-10-16 | 漏電検出器とこれを用いた漏電警報器及び漏電遮断器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000315548A JP3405407B2 (ja) | 2000-10-16 | 2000-10-16 | 漏電検出器とこれを用いた漏電警報器及び漏電遮断器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002125313A true JP2002125313A (ja) | 2002-04-26 |
| JP3405407B2 JP3405407B2 (ja) | 2003-05-12 |
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ID=18794635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000315548A Expired - Lifetime JP3405407B2 (ja) | 2000-10-16 | 2000-10-16 | 漏電検出器とこれを用いた漏電警報器及び漏電遮断器 |
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- 2000-10-16 JP JP2000315548A patent/JP3405407B2/ja not_active Expired - Lifetime
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