JP2006046983A

JP2006046983A - 電力線搬送を用いた絶縁監視システム

Info

Publication number: JP2006046983A
Application number: JP2004225127A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Okawa; 和雄大川; Yukiharu Monnouchi; 幸晴門野内; Junichiro Okada; 潤一郎岡田; Akira Yamaguchi; 亮山口
Original assignee: Chudenko Corp
Current assignee: Chudenko Corp
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】負荷回路等の漏洩電流値を常時測定し、負荷回路を停止することなく絶縁劣化状態を把握し、かつ漏電発生時には原因部位を瞬時に特定を可能とする。
【解決手段】主電力配線の一箇所にパソコン等の監視制御装置への通信機能として電力線搬送モデムを内蔵した通信親局と、測定対象である電気機器側もしくは配線部に零相変流器を備え負荷回路に関連する絶縁劣化を検出する機能と計測した絶縁劣化情報を通信親局に送信する機能を持つ通信子局を接続し、配線上の各位置で漏洩電流値を常時監視し、電力線搬送を用いて集中制御、管理を行う。

Description

本発明は、事務所、病院、工場等の電気使用場所において、電力使用機器が接続されている回路に関し、電力線を用いて絶縁劣化状態を監視するステムに関するものである。

従来の電気設備保安上の管理手法としては、絶縁抵抗測定や目視点検による定期点検が多く用いられてきたが、絶縁抵抗測定を行う場合には、機器を電力系統から切り離し、負荷回路を停電して絶縁測定をする必要があるため、多大の労力と費用を必要としていた。しかも、連続運転を行っているプラント、工場では機器の停止が難しく、また、例え止められても停電を短時間に制限されるため、長時間の絶縁抵抗診断を行うことができなかった。

その他に、漏電事故が発生した場合の波及防止策として、地絡継電器や漏電火災警報器等の監視システム、漏電遮断器等の漏電時に回路を停止する装置が利用されているが、現状の絶縁監視システムは、変圧器に接続された配電盤と呼ばれる主電力を分岐する地点での絶縁監視を行っているため、漏電警報が発生した場合、複雑に張り巡らされた電力系統のどこで、また何が原因で警報や漏電遮断機の動作が起きたのか解明するには、大勢の人間の手間を必要とし、工場などにおいては生産に多大な影響が出る場合があった。

また、系統のどこで障害が発生したのか検知するため、個々の機器に絶縁監視装置を設置すると、監視盤までの警報配線が別に必要となり、費用の増大と作業の複雑化を招くことから、絶縁監視装置の導入が敬遠されてきた。

この改善策として、電力線搬送を用いて機器の使用電力量、及び使用量から推測した漏洩電流値を計測するシステムが提案されている。配電盤に設置された電力計の計測結果と、各機器に配備された電力計による計測結果との比較を行い、漏電等の異常現象を監視し、監視結果を外部端末を介して電力線を通信線として用い、所定の監視センターの端末に通報するものである。
特開２００２−２３３０８２

ところが、提案のシステムのように配電盤と各機器の使用電力量の差のみから漏電の有る無しを正確に判定することは不可能である。分電盤と機器をつなぐ電線の抵抗による電圧降下、電路の対地静電容量、絶縁抵抗値に起因する常時漏れ電流等の影響があるため、分電盤で測定した使用電力量と機器で測定した使用電力量の差が、必ずしも漏洩電流値にあたるとは言えない。

また、漏洩電流値は状況により突発的な値を示す場合もあり、温度、湿度によっても変化する。ただ漏洩電流値を測定するだけでは、どの状態が危険状態なのか判断することは難しいという問題点がある。

本発明の請求項１に係る絶縁監視システムは、主電力配線に負荷が接続された負荷回路において、負荷回路の一箇所にパソコン等の監視制御装置への通信機能を有し、電力線搬送モデムを内蔵した通信親局をコンセントもしくは端子を介して電力配線に接続して、測定対象である電気機器と主電力線の接続部もしくは、配線途中部に零相変流器を備え負荷回路に関連する絶縁劣化を検出する機能と計測した絶縁劣化情報を通信親局に送信する機能を持つ通信子局を接続し、漏洩電流値を常時監視のうえ、電力線搬送を用いて集中制御、管理を行うものである。

本発明の請求項２に係る絶縁監視システムは、測定対象である電気機器と主電力線の接続部もしくは配線途中部に上記記載の通信子局を設置し、電力線を通信線として用い、各通信子局において常時漏洩電流値を測定し通信親機を通して監視制御装置に測定データを送信する。漏電発生時には設置した通信子局のアドレスによって、漏電発生部の特定を容易にするものである。

本発明の請求項３に係る絶縁監視システムは、漏洩電流値の測定に一定の時間をもって平均化処理する機能を監視制御装置に備え、この平均値が予め設定された閾値を超えた時、警報を発するものである。

本発明の請求項４に係る絶縁監視システムは、測定漏洩電流値を一定の時間をもって平均化処理したデータから常時漏れ電流成分を差し引いた純増加分を漏洩電流値とみなし、その順増加分に対して閾値を設定することにより絶縁劣化状態を把握できるものである。

本発明の請求項５に係る絶縁監視システムは、測定漏洩電流値のデータを監視制御装置に蓄積し、その蓄積されたデータから劣化曲線を算出し、その劣化曲線と照合することにより、現在の絶縁劣化の傾向を容易に知ることができるものである。

本発明に係る絶縁監視システムによれば、各機器や配線部に取り付けた通信子機と通信親機との間を既存の電力線を用いて通信することが可能なため、新たに通信線を敷設することなく、簡便に装置を設置し劣化状態を把握することができる。

本発明に係る絶縁監視システムによれば、通信子局のアドレスによって、漏電の発生場所が即座に検知することができるので、改めて原因部位を探索する必要が無く労力を削減することができる。

本発明に係る絶縁監視システムによれば漏洩電流の検出に、機器の使用状況により漏洩電流値が突発的な値を示した場合でも、一定の時間をもって測定漏洩電流値を平均化処理し、この平均値が予め設定された閾値を超えた時、警報を発するため、誤作動を少なくし安定した監視を可能とすることを特徴とする。

本発明に係る絶縁監視システムによれば、過去における測定漏洩電流値のデータを監視制御装置に蓄積し、測定データと蓄積されたデータとを随時照合することにより、測定漏洩電流値から常時漏れ電流値分を差し引いた純増加分を漏洩電流値とみなし、その順増加分に対して閾値を設定することにより絶縁劣化状態を把握できるものである。

本発明に係る絶縁監視システムによれば、測定漏洩電流値のデータを監視制御装置に蓄積し、その蓄積されたデータから劣化曲線を算出し、その劣化曲線と測定電流値を照合することにより、現在の絶縁劣化の傾向を容易に知ることができ、点検、修理の時期を推測することができるものである。

次に、本発明の絶縁監視システムの実施の形態について説明する。

図1は、この発明の実施の一形態を示す構成図である。同図において、事務所、病院、工場等の電力配線１の一部位にコンセント若しくは端子４を介して通信親機２を接続し、通信親機２にはパソコン等の監視制御装置３を接続し、絶縁監視システムの制御、外部出力端子５からの信号出力により、表示ランプを点灯したり、電話回線や電子メールを用いて外部の管理者に情報を配信する。通信親機２を接続した電力配線１の一部位に接続された機器９ａ、９bのそばに、機器の漏洩電流値を監視するための漏電検出ＺＣＴ８ｂ、８ｃを接続した通信子機６ｂ、６ｃをコンセント若しくは端子７ｂ、７ｃを介して配置し、測定漏洩電流値を通信親機２に送信する。その他、電力配線１の分岐点などに通信子機６ａを設置し、前記同様に漏洩電流の計測を行うための漏電検出ＺＣＴ８ａを接続し、コンセント若しくは端子７ａを介して電力配線１の漏洩電流値を監視し、測定漏洩電流値を通信親機２に送信する。

図２は、通信親機２の実施の一形態を示す構成図である。同図において、通信親機２は、コンセント若しくは端子４を介して電気的に電力配線１と接続し、通信親機２への電源の供給及び、通信子機６との通信を行っている。通信親機２内部においては、マイクロコンピュータ１２の制御の下、電力線搬送モデム１１、電力線カプラ１０を用いて電力配線１への通信信号の重畳、データの送受信等を行っている。また、外部シリアル通信回路１３を介してパソコン等の監視制御装置３へ収集データを送信し、通信親機２が受信した通信子機６からの漏洩電流値データを蓄積・演算することにより絶縁劣化の監視をおこない、漏電発生時には外部出力端子５からの信号により警告ランプを点灯させたり、外部にいる管理者に通報をおこなう。

図３は、通信子機６の実施の一形態を示す構成図である。同図において、通信子機６は、コンセント若しくは端子７を介して電気的に電力配線１と接続し、通信子機６への電源の供給及び、通信親機２との通信を行っている。通信子機６内部においては、マイクロコンピュータ１４の制御の下、漏電検出ZCT８を用いて電力配線１もしくは機器９に関する漏洩電流値の計測を行い、漏電検出ZCT入力回路１５によりA/D変換し、電力線搬送モデム１１、電力線カプラ１０を用いて電力配線１への通信信号の重畳、通信親機２へのデータの送受信等を行っている。

図１において、機器９ａと電力配線１が接続されている部位で漏電が発生した場合、通信子機６ｂからの測定漏洩電流値は、常時よりも高い値を示すと同時に、通信子機６ａからの測定漏洩電流値も常時より高い値を示す。また、通信子機６aが接続されている電力配線１の一部位で漏電が発生した場合、通信子機６aからの漏洩電流値は高くなるが、その他の通信子機６b、６cからの漏洩電流値は常時と大きな変化は無い。この事例から、複数の通信子機６からの漏洩電流値を集計することにより、瞬時に漏電発生場所の特定が可能となる。

図１のように構成された絶縁監視システムにおいて、通信子機６は、電力配線１とつながる場所であれば集中監視を行う監視制御装置３の設置場所から離れた場所においても設置することが出来るので、新たな通信線を敷設することなく、被監視回路を広範囲かつリアルタイムに監視することが可能である。

一般的に機器、電路の絶縁抵抗値は長期的には徐々に低下していくものであるが、各機器、電路をリアルタイムに漏洩電流値を計測していると、短期的には周囲の状況等により突発的な漏洩電流値を示すことがある。機器の使用状況、温度、湿度の変化によっても、漏洩電流値は突発的変化を示すことがある。そのため、本発明においては、一定の時間をもって測定漏洩電流値を平均化処理した値を漏洩電流値とし、この平均値が予め設定された閾値を超えた時、漏電発生とみなし、外部出力端子５からの信号出力により、表示ランプを点灯したり、電話回線や電子メールを用いて外部の管理者に情報を配信するよう図っており、誤作動が少なく、安定した監視が可能である。

漏洩電流値の常時測定時において、監視回路の対地静電容量が大きい場合や絶縁抵抗値が小さい場合には、常時漏れ電流値が大きめに検出されることがある。この場合、漏電判断基準の閾値を常時漏れ電流分を含んだ漏洩電流値で判定すると、常時漏れ電流の増減に影響を受け、誤動作を引き起こす可能性がある。誤動作を防ぐ方法として、本発明では、測定漏洩電流値を一定の時間をもって平均化処理したデータから常時漏れ電流成分を差し引いた純増加分を漏洩電流値とみなし、その純増加分に対して閾値を設定することにより正確に漏電現象を把握することが出来る。

また、監視制御装置３において、各通信子機６のデータを集計することによりデータを蓄積し、その蓄積されたデータから劣化曲線を算出し、その劣化曲線と照合することにより、現在の絶縁劣化の傾向を容易に知ることができる。この劣化曲線の傾向から、特定機器、電線の更新、修理時期を特定することができ、更新時に改めて診断する必要がないので、それに要する労力の削減が可能である。

上記における、漏電発生とみなす閾値、トレンド集計、劣化曲線の算出等は、監視制御装置３が行うこととし、計測電流値を一元管理することで監視、制御プログラムの変更の容易化、通信親機・子機の構造の簡易化が可能である。

システム全体の概要を示した説明図である。通信親機の実施の一形態を示した説明図である。通信子機の実施の一形態を示した説明図である。

Claims

主電力配線に負荷が接続された負荷回路において、コンセントもしくは端子を介して電力配線に接続され通信制御を行う絶縁監視システムにおいて、パソコン等の監視制御装置への通信機能を有し電力線搬送モデムを内蔵した通信親局と、電気機器と主電力線の接続部もしくは途中配線部に接続し、零相変流器を備え負荷回路に関連する絶縁劣化を検出する機能と計測した絶縁劣化情報を通信親局に送信する機能を持つ通信子局を備える絶縁監視システム。
電気機器と主電力線の接続部もしくは配線途中部に上記記載の通信子局を設置し漏洩電流値を常時計測し、電力線を通信線として用い、漏電発生時には発生原因部位の特定を容易に行うことが可能な請求項１記載の絶縁監視システム。
一定の時間をもって漏洩電流値を平均化処理する機能を備え、この平均値が予め設定された閾値を超えた時、警報を発することを特徴とする請求項１に記載の絶縁監視システム。
測定漏洩電流値を一定の時間をもって平均化処理したデータから常時漏れ電流成分を差し引いた純増加分を漏洩電流値とみなし、その順増加分に対して閾値を設定することにより絶縁劣化状態の把握を可能とすることを特徴とする請求項１に記載の絶縁監視システム。
測定漏洩電流値のデータを監視制御装置に蓄積し、その蓄積されたデータから劣化曲線を算出し、その劣化曲線と照合することにより、現在の絶縁劣化の傾向を容易に知ることができることを特徴とする請求項１に記載の絶縁監視システム。