JP2006343170A - 漏れ電流の測定方法、漏電機器の探査方法及び漏電要因判別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オフィスビル、商業ビル、工場、ホテルや病院等の建物の各種負荷機器において、間欠的に発生する漏れ電流の測定方法及び漏電機器の探査方法に関する。
【解決手段】漏れ電流データ及び負荷機器の運転データを収集する１ないし複数のデータ収集手段と、データ入出力手段と、データおよびプログラムを記憶する記憶部、ＣＰＵおよびクロック機能を具備したＰＬＣと、前記ＰＬＣとインターフェース部を介してデータを送受信するパーソナルコンピュータと、を備えたデータ収集システムによる漏れ電流の測定方法において、負荷機器が接続された配電装置における漏れ電流データを、同時刻における各負荷機器の運転データと関連づけて収集・記録して漏電機器の探査をする。
【選択図】図３

Description

本発明は、オフィスビル、商業ビル、工場、ホテルや病院等の建物の各種負荷機器において、間欠的に発生する漏電による漏れ電流の測定方法及び漏電機器の探査方法等に関するものである。

近年、ビルや工場における各種負荷機器のＦＡ化（Factory Automation）が普及し、停電のない電力供給体制が求められてきたことと相まって、各種負荷機器の絶縁管理の要請が高まってきた。このような要請下において、従来よりビルや工場における各種負荷機器の絶縁不良個所の探査方法の一方法として、絶縁抵抗計による絶縁抵抗値の測定（メガリング）が行われていた。しかし、前記メガリングは電気を停止して行う必要があるために、負荷機器まで含めた絶縁状態の実態把握が困難な上、測定のために一斉に電気を停止するなど著しい制限を受けることから実施困難なことが多く問題であった。そこで、通電状態で判定できる絶縁不良個所の探査方法として、漏れ電流の測定による判定方法が低圧電路の絶縁管理の一次的手法として採用されるに至った。漏れ電流の測定装置としては例えば、特許文献１〜３に挙げるものが開示されている。
特開２００４−１８４３４６号公報 特開２００２−１３１３６２号公報 特開２００１−０２１６０４号公報

しかし、前記のような漏れ電流の測定装置を使用して常時漏れ電流が発生している個所の漏れ電流を測定することは簡単であるが、例えば間欠運転型負荷機器で間欠的に発生する漏れ電流を測定する場合には次のような問題点が生ずる。即ち、長時間継続して測定したデータを常時記録することは、物理的に不可能に近い上無駄が多い。また、常時記録して得られた漏れ電流データから絶縁不良個所を探査することは容易でない。そこで、本発明の目的は、前記の問題点を解決するものとして、データ収集システムを使用して、ある一定の管理値を越えた漏れ電流についてのみ時刻データとともに電流値を記録し、このデータに基づいて絶縁不良個所を効率よく探査する漏れ電流の測定方法、漏電機器の探査方法及び漏電要因判別方法を提供することにある。

前記の課題を解決するために、本発明は、漏れ電流データ及び負荷機器の運転データを収集する１ないし複数のデータ収集手段と、データ入出力手段と、データおよびプログラムを記憶する記憶部、ＣＰＵおよびクロック機能を具備したＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）と、前記ＰＬＣとインターフェース部を介してデータを送受信するパーソナルコンピュータと、を備えたデータ収集システムによる漏れ電流の測定方法において、負荷機器が接続された配電装置における漏れ電流データを、同時刻における各負荷機器の運転データと関連づけて収集・記録して漏電機器の探査をすることを特徴とする漏れ電流の測定方法とする（請求項１）。

また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記漏れ電流の測定は、予め漏れ電流の基準となる判断値を定めておき、漏れ電流値が判断値を越えたときに、その発生時刻、復旧時刻及び発生から復旧までの最大値を記録する長期計測型と、設定した間隔ごとにその最大値と発生時刻を記録する短期計測型の何れか乃至両方を選択することを特徴とする前記の漏れ電流の測定方法とすることが好ましい（請求項２）。

また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記漏れ電流の測定は、負荷機器が接続された配電装置における配電の系列ごとに測定することを特徴とする前記の漏れ電流の測定方法とすることが好ましい（請求項３）。

また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記の漏れ電流の測定方法によって測定された漏れ電流データと各負荷機器の運転データとを照合することによって、漏れ電流が発生する負荷機器を特定することを特徴とする漏電機器の探査方法とすることが好ましい（請求項４）。

また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記の漏れ電流の測定方法によって測定された漏れ電流が起因する要因を漏電要因判別手段によって判別することを特徴とする漏電要因判別方法とすることが好ましい（請求項５）。

本発明の漏れ電流の測定方法、漏電機器の探査方法及び漏電要因判別方法は、前記のように構成されるので、管理値を越えた漏れ電流についてのみ時刻データとともに電流値を記録するので、不用にメモリーを使用することなく効率的に漏れ電流データを保管できる。また、漏れ電流についての時刻データと共通のクロック機能の下で負荷機器の運転データが得られるので、両データを比較して漏れ電流が発生したと同一時刻の負荷機器の運転データを照合することにより漏れ電流が発生した負荷機器を推定する効果を奏する。

本発明を実施するための最良の形態（以下「実施の形態」と略称する）について、以下、図に基づいて詳細に説明する。本発明の漏れ電流の測定方法に使用されるデータ収集システムとしては、例えば、本願出願人が先に出願した特願2000-77363又は特願2001-89188に係る移動・携帯型データ収集システムを使用することが好ましい。これ以外にも本発明の趣旨を達成するものであれば、他の漏れ電流の測定装置を使用してもよい。

以下に前記移動・携帯型データ収集システムについて簡単に説明する。図１は特願2000-77363に係る移動・携帯型データ収集システムを示すブロック図であり、図１において、１は移動・携帯型データ収集システムであり、データ収集部２、操作部３およびパーソナルコンピュータ４から構成されてなる。データ収集部２において、データ収集手段であるアナログセンサー１４ａ，１４ｂ，１４ｃがデータ入出力手段である３種類のスレーブユニット（Ａ／Ｄ変換機能を有する）１１ａ，１１ｂ，１１ｃにそれぞれ接続されている。これら３種類のスレーブユニットはケーブルによってバス方式でそれぞれ直列に連結されいる。

操作部３において、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）２１はＣＰＵ２２と記憶部２３とクロック機能を有し、インターフェース部２４を介して前記アナログ入力スレーブユニット１１ａおよびパーソナルコンピュータ４とデータの送受信が可能に構成されてなる。係るＰＬＣ２１は入出力ユニット２５を介して指示操作盤２６に接続され、予めパーソナルコンピュータ４からメーカーが提供する専用ソフトによってＰＬＣ２１の記憶部２３にラダープログラム等によってデータ収集のための諸条件を入力することができる。指示操作盤２６はラダープログラムを介して各種センサーを制御するスイッチの役割を果し、指示操作盤２６上にある任意のセンサースイッチを選択してＯＮ／ＯＦＦすることによってラダープログラムと連動し当該センサーによるデータ収集の開始と終了を指示するとともにＰＬＣの記憶部における当該センサーの占める空きエリアの状態を指示操作盤２６上の指示ランプに表示することができる。

また、ＰＬＣは直列に接続された各スレーブユニットからの信号をスレーブ識別手段によって識別することができるように構成されているが、このスレーブ識別手段によれば、例えば、予め各スレーブユニット毎に識別番号を付けておき、この識別番号をＰＬＣの記憶部に記憶しておいて、各スレーブユニットからの信号とＰＬＣの記憶部に記憶された識別番号とを照合してどのスレーブユニットからの信号なのかを識別して処理することができるように構成されている。

以上によって収集されたデータはインターフェース部２４を介してパーソナルコンピュータ４と送受信が可能に構成されており、ＰＬＣ側のインターフェース部とパーソナルコンピュータがＲＳ２３２Ｃ２８、または、公衆回線を介するアナログ伝送インターフェース若しくはデジタル伝送インターフェースのうちの何れかを介してデータ通信できるように構成してもよく、例えば、アナログ伝送インターフェースにあっては汎用のモデム２９を使用し、デジタル伝送インターフェースにあっては宅内に設置したＤＳＵ（ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｕｎｉｔ）とパーソナルコンピュータ側に設置したターミナルアダプターまたはルーターをケーブルで接続し、ＩＳＤＮを利用して通信することができる。このようにしてパーソナルコンピュータ４に送信された収集データは汎用の表計算ソフトで表ないしグラフ等に処理加工することができる。

次ぎに、データ収集部２および操作部３はそれぞれ別々の基盤に配置構成されてなるが、これは本発明にかかるデータ収集システムの移動・携帯性を考慮したものであって、連結されるスレーブユニットないしセンサー等の部品の点数やロケーションによって、データ収集部２および操作部３を同一基盤上に設けることもできる。或いは、スレーブユニットないしセンサーの点数が多い場合はデータ収集部２を２個以上に分割して設け、スレーブユニット同士を接続器で接続することもできる。

因みに、本実施例の場合の各基盤の大きさは２９０ｍｍ×４００ｍｍであり、ＰＬＣとスレーブユニットを接続するケーブルを取外してデータ収集部２と操作部３を別々にケースに収納して移動・携帯でき、現場で前記ケーブルを接続するだけで簡単に使用できる。また、Ｔ分岐１５と他のデータ収集部のＴ分岐（図示せず）とを図１に示すように直列状に若しくはＴ字状にケーブルで接続して拡張することもできる。更に、各基盤のＡＣ１００ｖ電源の引き込み口にはブレーカーとスイッチを設けており、このようにしてシステムの安全性と適格な操作性を担保している。

図２は特願2001-89188に係る移動・携帯型データ収集システムを示すブロック図であり、図２において、３個のアナログ入力スレーブユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃをコネクタ３５を介して直列に接続しているが、最大６４個のスレーブが連結可能である。連結可能なスレーブユニットの数はＰＬＣによって決まり、接続するセンサーの数に応じて、適宜数のスレーブユニットが連結可能なＰＬＣを任意に選択できる。各スレーブユニットには各種センサーがそれぞれ接続されていてセンサーの出力信号に応じて信号変換器を介してまたは直接スレーブユニットに接続される。

図３は、本実施の形態の漏れ電流の測定方法における結線図の一例である。図３において６１はトランスであり、６２は漏れ電流計であり、６３はＢ種接地線であり、６４〜６６は間欠型負荷機器であり、６４ａ〜６６ａは電流クランプである。漏れ電流計６２は、通常、高調波等の影響を除くためにフィルターを備えたクランプセンサーを使用することが好ましい。この図に示すように、漏れ電流計６２は、トランスの低圧側の中性点に施工されたＢ種接地線６３に配設され、Ｂ種接地線６３に流れる漏れ電流を測定する。また、一般に受変電設備では、バンク数が複雑で、例えば、電灯用、動力用、空調用などに系列
化されている場合は、負荷機器が接続された配電装置におけるバンクごと乃至系列ごとに漏れ電流を測定することが好ましい。

一方、低圧側からの配線に接続される負荷機器１（空調）６４，負荷機器２（冷蔵庫）６５，負荷機器３（空調）６６には、それぞれ電流クランプ（６４ａ〜６６ａ）が取り付けられており、前記漏れ電流計６２及び電流クランプ６４ａ，６５ａ，６６ａは、前記移動・携帯型データ収集システムのデータ入出力手段であるスレーブユニットにそれぞれ接続されている。前記漏れ電流計６２及び電流クランプ６によって収集された漏れ電流データ及び負荷機器の電流データはＡ／Ｄ変換されてＰＬＣ２１に送信され、ＰＬＣ２１の記憶部２３の漏れ電流データ記憶エリア及び負荷機器の電流データ記憶エリアにそれぞれ記録される。

本実施の形態の漏れ電流の測定方法においては、予め漏れ電流の判断値を定めてＰＬＣの記憶部に記憶しておき、該判断値を超えたときに、その発生時刻、復旧時刻及び発生から復旧までの間の最大値をＰＬＣの記憶部２３に記録する。負荷機器に関する漏れ電流の判定基準として、「電気設備技術基準の解釈」（平成９年６月１日施行）によれば、使用電圧が低圧の電路であって、絶縁抵抗測定が困難な場合には、・・・それぞれ漏洩電流を１ｍＡ以下に保つこと。」とある。しかし、Ｂ種接地線に流れる漏れ電流の判定基準についての定めは特になく、月例点検などで平時の管理値をベースとして定めることが好ましい。月例点検などで平時の漏れ電流は管理値として記録されているので、例えば、３０ｍＡ程度の範囲内での前記管理値を判断値として定めておき、この判断値を超えたものを記録するとともに、通常、前記判断値を３〜５ｍＡ程度超えた場合に異常値としてとらえ、次に述べるステップによって漏れ電流を判断することとなる。

図４は、本実施の形態の漏電発生機器の探査方法おいて、この一連の処理の手順を示すフローチャートである。これら一連の処理の中で、通常はスタートから機器不良の判別Ｓ１１及びＳ１２に至るまでの処理はパソコンを含むデータ収集システムが行い、データの比較照合や判断は、主としてパソコン乃至ＰＬＣの制御手段（ＣＰＵ）によってプログラムに従って実行されることとなる。以下図に基づいて説明する。先ず、前記の移動・携帯型データ収集システムに判断値が入力される（Ｓ１）。ある程度の時間に渡って計測された、漏れ電流の異常値の発生時刻、復旧時刻及び発生から復旧までの最大値（漏れ電流データ）をＰＬＣの記憶部２３に記録する（Ｓ２）。負荷機器１〜３に電流が流れた時刻と停止した時刻（運転データ）を共通のクロック機能を経由してＰＬＣの記憶部２３の所定エリアに記録する（Ｓ３）。

次に、ＰＬＣのＣＰＵ２２によって、漏れ電流の異常値の発生時刻及び復旧時刻と、負荷機器１〜３に電流が流れた時刻及び停止した時刻（運転データ）をそれぞれ比較照合し（Ｓ４）、漏れ電流の発生時刻と負荷機器に電流が流れた時刻が一致し且つ漏れ電流の復旧時刻と負荷機器が停止した時刻とが一致する負荷機器を１〜３の中から抽出する（Ｓ５）。前記で抽出された負荷機器が漏電対象となる故障対象負荷機器（Ｓ６）と推定されるので、更に絶縁抵抗計による絶縁抵抗試験（メガリング）を行い、メガリング計測値が前記システムに入力される（Ｓ７）。併せて、平時の絶縁抵抗管理値が判断値として入力され（Ｓ８）、前記メガリング計測値及び絶縁抵抗管理値（判断値）がパソコンの記憶部の所定エリアに記録される。パソコンのＣＰＵは前記メガリング計測値及び絶縁抵抗管理値（判断値）を比較照合（Ｓ９）して判断（Ｓ１０）し、メガリング計測値が絶縁抵抗管理値（判断値）を超えた場合は、前記故障対象負荷機器を機器不良（Ｓ１２）であると判断し、機器の修理・交換（Ｓ１４）をするように報告乃至警告が発せられる。メガリング計測値が絶縁抵抗管理値（判断値）を超えない場合は、機器不良要注意（Ｓ１１）の報告乃至警告が発せられ、個別に管理され監視の強化（Ｓ１３）が計られることとなる。また、このフローチャートにおける絶縁抵抗試験（メガリング）は、故障対象負荷機器が一次的に特定された後に確認のために行うもので、確認の必要がない場合は省略してもかまわない。メガリングを行う場合であっても、故障対象負荷機器を特定して行うので、電気系統全体の電気を停止するなどの制限を受けることはない。

過去の漏れ電流の発生記録から漏れ電流特有の周期性や時刻などの特徴と漏電要因（例えば、いつも概ね同じ時刻＜閉店時＞にまいた掃除用の水が冷蔵庫の配線にかかり漏電した等）の相互関係をデータベース化してパソコン記憶部の所定エリアに漏電要因データーベースとして記憶しておき、この漏電要因データーベースと照合する所謂漏電要因判別手段によって漏電要因を判別する。通常の定期検査でＢ種接地線での漏れ電流が平時より増加していることが判明したときは、前記のフローチャートに従って判断されるが、前記のフローチャートおいて、漏電機器を特定した後に漏電要因を判別するステップを追加してもよい。また、フローチャートに示される手順は一例であって、前記フローチャートの順序に制限されるものではなく、同様の目的を達成する限りにおいて順番を入れ替えてもよい。

また、前記の漏れ電流の測定には、長期計測型と短期計測型の何れかのプログラムを選択できるように設定されている。長期計測型によれば、漏れ電流が判断値を超えていないときは、記憶部に何も記録表示されず、漏れ電流が判断値を超えると、その時点からログ記録用の設定秒の一定間隔で記憶部に記録を開始し、判断値を下回るとログ記録は停止する。当然発生・復旧履歴にも記録が残る。これに対して、短期計測型の場合は、漏れ電流が判断値を超えるか否かに拘わらず、ログの設定秒の間隔で記憶部に漏れ電流瞬時値を記録する。

長期計測型は、定期点検や月例点検時に一時的に通常値を超えたことがあり、或いは、漏電遮断器が一時的に作動したがその再現がなかなか得られないような時などに、判断値を通常管理値或いは遮断器作動管理値に設定し、網を張って長期にＢ種接地にクランプして計測し続け、ある時に判断値を超えたらその時点での記録がＰＬＣの記憶部にレジスターされるので、極端に半年間の計測であっても記憶部の記録エリアを多く使わずに記録が残る。このようにスパンが長い間隔での計測に適しており、長期スパンの漏れ電流が周期的に出現したり、特定時刻に出現する場合に使用すると利便性が高い。これに対し、短期計測型は、定期点検で既に漏れ値が従来基準を常に超えている場合等において、漏電負荷機器の特定を行うときや、Ｂ種接地での漏れ電流値の時系列な記録を残したいときなどに使用して機能を発揮する。

次に、実施例について図に基づいて説明する。図５は、長期計測型プログラムに基づいて測定した漏れ電流のサンプルデータの一例を示すものである。この図によれば、右側の表には、漏れ電流が判断値を超えた区間における１５秒間隔の瞬時の漏れ電流が月日、時刻とともに記録されており、左側の表（漏れ電流の発生履歴）には、前記右側の表に記録された漏れ電流が判断値を超えた各区間における、最大漏れ電流値が発生時刻及び復旧時刻とともに記録されている。左側の表（漏れ電流の発生履歴）の１レコードが右側の表のどの区間の記録に相当するかが矢印で示されている。本図において漏れ電流の判断値を１００ｍＡと仮定しているがこれはサンプルデータを取るためのものであって、実際の判断値は前述の通り、概ね３０ｍＡの範囲に入るものでありこのサンプルデータとは異なる。

図６は、漏れ電流の変化の様子を表したグラフであり、この図で判断値を表す横基線は左から右方向に時を刻み、横基線に直交する縦方向は漏れ電流の強さ（上方に向かって漏れ電流が強くなる）を表す。漏れ電流が最初に横基線と交わる交点が漏れ電流の発生時刻を表し、ピーク点（最大漏れ電流値）を経て次に横基線と交わる交点が復旧時刻を表す。前記発生時刻と復旧時刻に挟まれた部分が漏れ電流が記録される区間であり、図５の右側の表に示す記録は、この区間における漏れ電流を指定間隔秒数で記録したものである。

図７は、短期計測型プログラムに基づいて測定した漏れ電流のサンプルデータの一例を示すものである。この図によれば、右側の表には、漏れ電流が判断値とは無関係に記録される。そして、この漏れ電流が判断値を超えた場合は、左側の表（漏れ電流の発生履歴）に、前記右側の表に記録された漏れ電流が判断値を超えた各区間における、最大漏れ電流値が発生時刻及び復旧時刻とともに記録される。しかし、本実施例においては、判断値を超えた漏れ電流は発生しなかったので、左側の表（漏れ電流の発生履歴）には記録されず表はブランクとなっている。

近年、ビルや工場における各種負荷機器のＦＡ化（Factory Automation）が普及し、停電のない電力供給体制が求められてきたことと相まって、各種負荷機器の絶縁管理の要請が今後ますます高まって来る中で、オフィスビル、商業ビル、工場、ホテルや病院等の建物の各種負荷機器において、本発明に係る漏れ電流の測定方法、漏電機器の探査方法及び漏電要因判別方法に関する産業上の利用可能性は極めて高いものである。

移動・携帯型データ収集システムを示すブロック図である。 他の移動・携帯型データ収集システムを示すブロック図である。 本実施の形態の漏れ電流の測定方法における結線例を示す配線図である。 本実施の形態の漏れ電流の測定方法等における一連の処理手順を示すフローチャートである。 本実施例において、長期計測型プログラムに基づいて測定した漏れ電流のサンプルデータの一例を示す表である。 本実施例の漏れ電流の測定方法において、漏れ電流の変化を表したグラフ図である。 本実施例において、短期計測型プログラムに基づいて測定した漏れ電流のサンプルデータの一例を示す表である。

符号の説明

１：移動・携帯型データ収集システム、２：データ収集部、３：操作部、４：パーソナルコンピュータ、
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ：スレーブユニット、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ：ＡＣ／ＤＣ（交流／直流）変換トランス、１３：信号変換器、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ：アナログセンサー、１５：Ｔ分岐、２１：ＰＬＣ、２２：ＣＰＵ、２３：記憶部、２４：インターフェース部、２５：入出力ユニット、２６：指示操作盤、２７：ＡＣ電源部、２８：ＲＳ２３２Ｃ、２９：モデム、
６１：トランス、６２：漏れ電流計、６３：Ｂ種接地線、６４〜６６：間欠型負荷機器、６４ａ〜６６ａ：電流クランプ、
Ｓ１：判断値の入力、Ｓ２：漏れ電流データの記録、Ｓ３：運転データの記録、Ｓ４：データの比較照合、Ｓ５：負荷機器の抽出、Ｓ６：故障対象負荷機器、Ｓ７：メガリング計測値の入力、Ｓ８：絶縁抵抗管理値（判断値）の入力、Ｓ９：データの比較照合、Ｓ１０：判断、Ｓ１１：機器不良要注意、Ｓ１２：機器不良、Ｓ１３：監視の強化、Ｓ１４：機器の修理・交換、

Claims (5)

1. 漏れ電流データ及び負荷機器の運転データを収集する１ないし複数のデータ収集手段と、データ入出力手段と、データおよびプログラムを記憶する記憶部、ＣＰＵおよびクロック機能を具備したＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）と、前記ＰＬＣとインターフェース部を介してデータを送受信するパーソナルコンピュータと、を備えたデータ収集システムによる漏れ電流の測定方法において、負荷機器が接続された配電装置における漏れ電流データを、同時刻における各負荷機器の運転データと関連づけて収集・記録して漏電機器の探査をすることを特徴とする漏れ電流の測定方法。
2. 前記漏れ電流の測定は、予め漏れ電流の基準となる判断値を定めておき、漏れ電流値が判断値を越えたときに、その発生時刻、復旧時刻及び発生から復旧までの最大値を記録する長期計測型と、設定した間隔ごとにその最大値と発生時刻を記録する短期計測型の何れか乃至両方を選択することを特徴とする請求項１記載の漏れ電流の測定方法。
3. 前記漏れ電流の測定は、負荷機器が接続された配電装置における配電の系列ごとに測定することを特徴とする請求項１記載の漏れ電流の測定方法。
4. 請求項１、２又は３記載の漏れ電流の測定方法によって測定された漏れ電流データと各負荷機器の運転データとを照合することによって、漏れ電流が発生する負荷機器を特定することを特徴とする漏電機器の探査方法。
5. 請求項１、２又は３記載の漏れ電流の測定方法によって測定された漏れ電流が起因する要因を漏電要因判別手段によって判別することを特徴とする漏電要因判別方法。