JP2007040867A - 配電路探査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷のインピーダンスの影響を排除して、探査すべき配電路を誤りなく判定することができる配電路探査装置を提供する。
【解決手段】配電路８ａの末端に電流信号を送出する送信器７と、配電路８ａの基端にて前記送信器７から送出された電流信号を受信する受信器１０とを有する配電路探査装置において、前記受信器１０にて受信した電流信号の方向を検出し、該方向と前記送信器７での電流信号の方向との異同によって、探査されるべき配電路８ａであるか否かを判定するようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物の分電盤などの配電路の基端とコンセントなどの配電路の末端との間で電気配線上の対応を検査・確認する際に、配線路を正しく判定する配線路探査装置に関するものである。

コンセントなどの配電路の末端に接続された送信器から送出された配電線搬送信号を、分電盤などの配電路の基端に接続された受信器で受信して配線路を特定する配線路探査装置が、従来提案されている（特許文献１〜３）。これらは受信信号の大きさにより送信器が接続されている配線路を特定するものである。
特開平１０−２１３６１７号公報 特開平１０−２１３６１８号公報 特開平１０−２１３６２０号公報

配電線搬送信号の受信器が、受信信号の大きさにより配電路を判断する場合、図１あるいは図２のような配線路では、その構成および配線路に接続された負荷のインピーダンスの影響によって、配線路の特定が困難であったり、誤った判定をする場合がある。以下詳しく説明する。図１及び図２は分電盤１，２の各分岐回路３ａ〜３ｅ及び４ａ〜４ｅに設けられた遮断器５ａ〜５ｅ及び６ａ〜６ｅがすべてオンとなっている状態を示している。

図１において、遮断器５ａのみがオンとなっている場合には、送信器７から送信された電流信号（商用周波数とは異なる所定の周波数の電流信号）は配電路８ａ及び分岐回路３ａを経て受電トランス９の２次側を通って送信器７に戻るという閉回路が形成される。したがって、受信器１０は電流信号センサ１１ａ（変流器や磁気センサなど）により電流信号を検出する。この場合、受信器１０で検出する電流信号の大きさは送信器７により送信された電流信号と同じ大きさになる。

遮断器５ａ及び５ｄがともにオンとなっている場合には、送信器７から送信された電流信号は分岐回路３ｄ及び配電路８ｄを通って負荷１２にも分流する。したがって、受信器１０は電流信号センサ１１ａのみならず電流信号センサ１１ｄによっても電流信号を検出する。それぞれの電流信号の大きさは受電トランス９と負荷１２のインピーダンス比に依存する。多くの場合、受電トランス９のインピーダンスが負荷１２のインピーダンスに比べて低いので、電流信号のほとんどは受電トランス９の２次側に流れる。

しかし、受電トランス９のインピーダンスが高い、受電トランス９からの距離が長くて線路のインピーダンスが加わる、負荷１２のインピーダンスが大変低い、などの条件によっては、送信器７が送出した電流信号の半分以上が負荷１２の接続された分岐回路３ｄ及び配電路８ｄに流れる場合がある。このような場合、受信器１０の電流信号センサ１１ａ，１１ｄにより検出する電流信号の大きさに顕著な差は生じない。

したがって、本来の探査されるべき配線路８ａ（本線）と探査されるべきでない配線路８ｄ（非本線）でほぼ同じレベルあるいは逆のレベルの電流信号を検出するため、本線の特定が困難となる。

図２では、比較的近くに設置された、本線が接続されていない分電盤２に受信器１０を接続した場合、受電トランス９のインピーダンスが高い、受電トランス９からの距離が長くて線路のインピーダンスが加わる、負荷１２のインピーダンスが大変低い、などの条件によっては、誤った配線路１３ａを本線と誤判定してしまう。

（本発明の目的）
本発明の目的は、負荷のインピーダンスの影響を排除して、探査されるべき配電路を誤りなく判定することができる配電路探査装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、配電路の末端に電流信号を送出する送信器と、配電路の基端にて前記送信器から送出された電流信号を受信する受信器とを有する配電路探査装置において、前記受信器にて受信した電流信号の方向を検出し、該方向と前記送信器での電流信号の方向との異同によって、探査されるべき配電路であるか否かを判定することを特徴とするものである。

本発明によれば、負荷のインピーダンスの影響を排除して、探査されるべき配電路を誤りなく判定することができる。

本発明を実施するための最良の形態は後述する実施例に記載の通りである。

本発明の一実施例である配電路探査装置は、図１及び図２に示されるように、コンセントなどの配電路の末端に接続される送信器７と、分電盤１の分岐回路３ａ〜３ｅなどの配電路の基端に接続される受信器１０を備え、送信器７から送出された配電線搬送信号の電流信号を受信器１０で受信して配線路を判定する際、電流信号の方向を特定することで誤りなく配線路の判定を行うものである。

図３は、図１や図２の状態で電流信号の位相回転がない場合の電流信号波形及び位相を示す。本線（図１の配電路８ａ）と非本線（図１の配電路８ｄ）とでは電流信号の方向が逆向きである。つまり、電流信号の位相を比較すると、１８０度の差があるため、１つの本線と複数の非本線との位相を相対的に比較することで、本線が持つ電流信号の位相は検出しやすいこととなる。

ところが、実際の配電路では、配電路に電気機器（負荷）が接続され、配電路およびこの電気機器のインピーダンス（Ｌ：誘導成分、Ｃ：容量成分）の影響により、図４のように電流信号の位相は回転し、最大±９０度変化する可能性がある。そのため、それぞれの電流信号受信位相の差を比較するだけでは本線と非本線の判定ができない場合が存在することになる。

本実施例では、図５に示される送信器７及び図６に示される受信器１０の構成により、コンセント側に設置した送信器７から後述する特定の電流信号を送出し、分電盤側に設置した受信器１０で配電路毎に電流信号の位相を検出する。受信器１０が検出した電流信号の位相は、送信器７から送出された特定の電流信号より算出される基準となる位相と比較されることにより、図７に示されるように、本線と非本線の電流信号領域の位相が区別される。このようにして、本線と非本線を判定するものである。

基準となる位相は、例えば商用周波電圧（５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）のゼロクロス点に設けても良いが、送信器７、受信器１０のハードウエアに起因する誤差の影響があり得るので、これを回避するために特定の信号波形から算出するものである。

図５において、１４は搬送信号発信回路、１５は商用周波同期回路、１６は電源回路、１７はＣＰＵである。搬送信号発信回路１４、商用周波同期回路１５及び電源回路１６は配電路に接続される。

図６において、１８はバンドパスフィルタ、１９は増幅器、２０はＡ/Ｄ変換器、２１はＣＰＵ、２２は商用周波同期回路、２３は電源回路である。バンドパスフィルタ１８は電流信号センサ１１ａ〜１１ｅに接続され、商用周波同期回路２２及び電源回路２３は配電路に接続される。

以下に手順の詳細を図８（本線の場合）及び図９（非本線の場合）に示す。

図８において、送信器７はプログラムされたタイミングで搬送信号発信回路１４を制御し、図８（ａ）に示される電流信号を形成させ、配電路に重畳させて送出させる。出力される電流信号の波形は、プログラム上にデータとして書き込まれた値により形成される。出力のタイミングは、商用周波同期回路１５より得られた商用周波のゼロクロス点を基準としてＣＰＵ１７内部の演算により決定される。

図中Ａ点が位相反転している点である。このＡ点は、商用周波電圧のゼロクロス点である。電流信号は商用周波数より周波数が高く、図８（ａ）に示されるように位相反転点Ａで位相が１８０°反転したものである。すなわち、位相変調信号（ＰＳＫ）である。

送信器７から送出された電流信号は、本線の場合には図６に示される受信器１０の電流信号センサ１１ａにより検出され、バンドパスフィルタ１８、増幅器１９及びＡ／Ｄ変換器２０を通ってＣＰＵ２１に入力され、ＣＰＵ２１は受信処理を行う。

ＣＰＵ２１は、受信した電流信号にこれと同一周波数である図８（ｂ）の正弦波（ｓｉｎθ）を乗じることにより同期検波する。その演算結果として図８（ｃ）の波形を得る。

図８（ｃ）の波形をデジタル処理として移動平均し、その結果、図８（ｄ）の波形を得る。

図８（ｄ）の波形において、正から負、あるいは負から正への変化点を基準点Ｂとして定める。

基準点Ｂは、移動平均処理により位相反転点Ａがずれた点であり、電流信号の１周期分を移動平均した場合には１／２周期分、２周期分を移動平均したときには１周期分というように定まった量だけ位相反転点Ａからずれた点であるため、基準点Ｂに対する信号波形の位相を算出することができる。

ここで、受信電流信号と図８（ｂ）の正弦波（ｓｉｎθ）との位相差がない場合には図８（ｄ）で得られる波形は±０．５の振幅を持つ波形となるが、位相差が増えると振幅が小さくなり、位相差が±９０°で振幅は０となる。このため、受信電流信号波形に正弦波と位相が９０°ずれた正弦波（ｃｏｓθ）をも受信電流信号に乗じて図８（ｃ）に点線で示される波形を得た後、移動平均を行い、図８（ｄ）の波形を得る。

図８（ｄ）では、ｓｉｎθとｃｏｓθを乗じて得られた結果のいずれかから、基準点Ｂを求めることができる。基準点Ｂは、送信側の位相反転点Ａに対応する受信側の点である。

上記の手順で得られた基準点Ｂに基づき、図８（ｂ）で乗じた正弦波に位相補正を行い、図８（ｅ）の位相補正された正弦波を得る。Ｃは位相補正量である。これを受信電流信号に乗じて得られた図８（ｆ）の波形を、さらに移動平均を行って図８（ｇ）の波形を得る。

図８（ｇ）の波形で、基準点Ｂから例えば信号１周期分さかのぼった点が正であれば、それは本線で受信した信号であり、負であれば非本線で受信した信号であると判定する。
図８（ｇ）では、基準点Ｂからさかのぼった点Ｄで正となっているので、本線と判定する。

非本線で受信した信号についても、上記の手順を実施し、最終的に図９（ｇ）の波形を得る。

これは、基準点Ｂからさかのぼった点Ｄで負となっているので、非本線と判定する。

複数の電流信号センサ１１ａ〜１１ｅから受信した電流信号では、それぞれ位相が異なる可能性があり、全てに対してそれぞれの基準点Ｂを算出し、本線であるか、非本線であるかを判定する。基準点Ｂをさかのぼる点Ｄをどの程度にするかは、移動平均化をどの程度行うかにより異なる。図８及び図９の点Ｄは移動平均化処理を１．５周期行っている例の場合を示す。移動平均化処理を１周期以下とすると、演算結果が不安定（過渡的な数値をとる）になるので、１周期以上の安定した点とするのが良い。

このように、全ての電流信号の位相（電流の方向）を判定することで、ほぼ同じレベルの電流信号を検出した場合、図２のように本線が接続されていない分電盤２に受信器１０を接続した場合にも誤った判定をすることを防止できる。

以上の実施例では、電流信号としてゼロクロス点で位相が反転する位相変調信号を用いているが、明らかな変化点を持つ信号であれば良い。例えば、周波数変調信号（ＦＳＫ）や振幅位相変調信号（ＱＡＭ）でも良い。

本発明の実施例である配電路探査装置と配電路の接続状態の一例を示す配線図である。 本発明の実施例である配電路探査装置と配電路の接続状態の他の例を示す配線図である。 位相回転がない場合の電流信号の波形及び位相を示す図である。 位相回転がある場合の電流信号の波形及び位相を示す図である。 本発明の実施例における送信器の回路構成例を示すブロック図である。 本発明の実施例における受信器の回路構成例を示すブロック図である。 位相回転がある場合の本線と非本線の電流信号領域を示す図である。 本発明の実施例における本線判定時の手順を示す図である。 本発明の実施例における非本線判定時の手順を示す図である。

符号の説明

１，２ 分電盤
３ａ〜３ｅ，４ａ〜４ｅ 分岐回路
５ａ〜５ｅ，６ａ〜６ｅ 遮断器
７ 送信器
８ａ，８ｄ，１３ｄ 配電路
９ 受電トランス
１０ 受信器
１１ａ〜１１ｅ 電流信号センサ
１２ 負荷

Claims (4)

1. 配電路の末端に電流信号を送出する送信器と、配電路の基端にて前記送信器から送出された電流信号を受信する受信器とを有する配電路探査装置において、前記受信器にて受信した電流信号の方向を検出し、該方向と前記送信器での電流信号の方向との異同によって、探査されるべき配電路であるか否かを判定することを特徴とする配電路探査装置。
2. 前記受信器にて受信した電流信号の方向が、前記送信器での電流信号の方向と同じであると、探査されるべき配電路であると判定し、前記電流信号の方向が反対であると、探査されるべきでない配電路であると判定することを特徴とする請求項１に記載の配電路探査装置。
3. 前記送信器から送出される電流信号の波形を、所定の点で位相が反転するものとしたことを特徴とする請求項１または２に記載の配電路探査装置。
4. 前記受信器は、受信した電流信号の波形から送信側での前記所定の点に対応する基準点を算出し、該基準点に対する受信電流信号の位相から受信電流信号の方向を検出することを特徴とする請求項３に記載の配電路探査装置。
   

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