JP2007114190A

JP2007114190A - 漏洩電流抵抗分検出方法及びその装置

Info

Publication number: JP2007114190A
Application number: JP2006253726A
Authority: JP
Inventors: Koji Matsunaga; 耕治松永
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2007-05-10

Abstract

【課題】漏洩電流の抵抗分を算出する抵抗分演算処理部を簡素化させ、かつ、廉価とした漏洩電流抵抗分検出装置を提供することにある。
【解決手段】漏洩電流ｉo のピーク値ｉopをホールドするピークホールド回路３１と、ホールドしたピーク値を電流デジタル信号ｉopd に変換する変換器３２と、漏洩電流をパルス化するコンパレータ回路３３とを設ける。さらに、線間電圧Ｖをパルス化するコンパレータ回路３４と、電流デジタル信号ｉopd を√２で除して漏洩電流ｉo の実効値Ｉo を算出する実効値算出部３６２と、線間電圧のパルスＰｖと漏洩電流のパルスＰｉとから、これらの立ち上がり時のずれ時間Ｔをカウントする位相差算出部３６３と、漏洩電流の抵抗分Ｉgr＝Ｉo ・ｃｏｓ（３６０°・Ｔ・ｆ）（但し、ｆ：線間電圧の周波数）を演算する抵抗分算出部３６４との各機能を備えた抵抗分演算処理部３６０とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、一端もしくは中性点が接地された単相電路、または、一相が接地された三相電路で検出された線間電圧と検出された漏洩電流とから、漏洩電流の抵抗分を検出する漏洩電流抵抗分検出方法及びその装置に関するものである。

漏洩電流の成分は抵抗分とリアクタンス分とからなり、火災等の危険を招くものは抵抗分による漏洩電流であるので、電路の安全を監視するには漏洩電流の抵抗分を検出する必要がある。そこで、この抵抗分を算出して警報、表示させることが、例えば、特許文献１に示されている。

図２は漏洩電流の抵抗分を検出する従来の漏洩電流抵抗分検出装置を単相電路に適用した結線図、図３は漏洩電流の抵抗分を検出する従来の漏洩電流抵抗分検出装置を三相電路に適用した結線図、図４は単相電路または三相電路に適用した従来の漏洩電流抵抗分検出装置を示すブロック図である。この漏洩電流抵抗分検出装置は、本発明者が従来から実施していたものである。

電路としては、例えば図２に示すように、一端が接地された単相変圧器１Ａに接続された線路２Ａａ，２Ａｂからなる単相電路２Ａ、いわゆる単相２線の１線接地電路である。または、例えば一相（Ｒ，Ｓ，Ｔ相のＳ相）が接地された三相変圧器１Ｂに接続された線路２ＢR，２ＢS，２ＢT からなる三相電路２Ｂ、いわゆる三相３線の△結線の一相接地電路である。

漏洩電流抵抗分検出装置３Ａ′，３Ｂ′は、電圧用Ａ／Ｄ変換器３４と電流用Ａ／Ｄ変換器３５とパソコン３６′とをそれぞれ備えている。

線間電圧Ｖは、単相２線の１線接地電路の場合、線路２Ａａ，２Ａｂ間電圧を適宜に分圧して検出されたものであり、三相３線の△結線の一相接地電路の場合、接地されていない相の線路２ＢR ，２ＢT 間電圧を適宜に分圧して検出されたものであり、電圧用Ａ／Ｄ変換器３４により、電圧デジタル信号Ｖd に変換されてパソコン３６′に入力されている。

漏洩電流ｉo は、接地線５を貫通して配設された漏洩電流検出用の零相変流器４Ａまたは４Ｂにより検出されており、電流用Ａ／Ｄ変換器３５により、電流デジタル信号ｉod′に変換されてパソコン３６′に入力されている。

パソコン３６′は、変換された電流デジタル信号ｉod′から、漏洩電流ｉo のデジタルピーク値ｉodp′を算出するピーク値算出部３６１′と、このピーク値ｉodp′を√２で除して漏洩電流ｉo の実効値Ｉo ′を算出する実効値算出部３６２′と、電圧デジタル信号Ｖd′と電流デジタル信号ｉod′とから、線間電圧Ｖと漏洩電流ｉo との位相差θを算出する位相差算出部３６３′と、実効値Ｉo′及び位相差θから、漏洩電流の抵抗分Ｉgr′を演算する抵抗分算出部３６４′との各機能を備えた抵抗分演算処理部３６０′を有し、また、算出された漏洩電流の抵抗分Ｉgr′を表示する表示部３６５を備えている。なお、抵抗分演算処理部３６０′はパソコン３６′の中央処理装置（ＣＰＵ）からなり、また、またパソコン３６′には、上記処理する際には、各処理を行うソフトウェア及びその信号が記憶される記憶部（図示せず）が設けられている。

抵抗分算出部３６４′では、単相２線の１線接地電路の場合、漏洩電流の抵抗分Ｉgr′＝Ｉo′ｃｏｓθを演算する。また、三相３線の△結線の一相接地電路のＲ相で漏電が発生した場合、ＶR ：Ｒ相の対地電圧、ＶT ：Ｔ相の対地電圧、ＶR+T ：ＶR とＶT との合成電圧、ＶRT（Ｖ）：線路１ＢR ，１ＢT の線間電圧、ｉcoR ：Ｒ相の対地静電容量による漏洩電流、ｉcoT ：Ｔ相の対地静電容量による漏洩電流、ｉco ：漏洩電流ｉcoR と漏洩電流ｉcoT との合成電流、ｉgro ：合成電圧ＶR+T と同相の漏洩電流ｉo の抵抗分とすると、そのベクトル図は図５に示すようになり、この図よりｉgro＝ｉo sin（１８０°−θ）となり、また、ＩgrR′＝１／cos３０°・ｉgro ＝１／cos３０°・ｉo sin（１８０°−θ）となる。ここで、漏洩電流ｉo から算出した実効値Ｉo′を用いて、漏洩電流の抵抗分（漏洩電流のＲ相抵抗分）Ｉgr′（ＩgrR′）＝１／cos３０°・Ｉo′sin（１８０°−θ）＝１／cos３０°・Ｉo′sinθを演算する。
特開平６−４３１９６号公報

漏洩電流の抵抗分を検出する従来の漏洩電流抵抗分検出装置では、脈流となっている漏洩電流ｉo の電流デジタル信号ｉod′をサンプリングする毎にピーク値算出部３６１′で比較する必要があり、このように漏洩電流ｉo のピーク値ｉodp ′を算出する処理を頻繁に行う必要があるために、抵抗分演算処理部３３０の負担が大きく、また、その処理を行うソフトウェアが複雑になるという問題が生じる。

本発明の目的は、漏洩電流の抵抗分の算出を簡素化させた漏洩電流抵抗分検出方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、漏洩電流の抵抗分を算出する抵抗分演算処理部を簡素化させ、かつ、廉価とした漏洩電流抵抗分検出装置を提供することにある。

第１の発明は、一端または中性点が接地された単相電路で検出された線間電圧と検出された漏洩電流とから、漏洩電流の抵抗分を検出する漏洩電流抵抗分検出方法を対象とし、漏洩電流のピーク値をホールドし、ホールドしたピーク値を電流デジタル信号に変換し、漏洩電流の電流波形及び線間電圧の電圧波形をそれぞれパルス化し、電流デジタル信号を√２で除して漏洩電流の実効値を算出し、線間電圧の電圧波形をパルス化したパルスと漏洩電流の電流波形をパルス化したパルスとから、これらの立ち上がり時のずれ時間をカウントし、Ｉgr＝Ｉo ｃｏｓ（３６０°・Ｔ・ｆ）（但し、Ｉo ：漏洩電流の実効値、Ｔ：ずれ時間、ｆ：線間電圧の周波数）の式から、漏洩電流の抵抗分Ｉgrを検出するようにしたものである。

第２の発明は、一相が接地された三相電路で検出された、接地されていない相の線間電圧と検出された漏洩電流とから、漏洩電流の抵抗分を検出する漏洩電流抵抗分検出方法を対象とし、漏洩電流のピーク値をホールドし、ホールドしたピーク値を電流デジタル信号に変換し、漏洩電流の電流波形及び線間電圧の電圧波形をそれぞれパルス化し、電流デジタル信号を√２で除して漏洩電流の実効値を算出し、線間電圧の電圧波形をパルス化したパルスと漏洩電流の電流波形をパルス化したパルスとから、これらの立ち上がり時のずれ時間をカウントし、Ｉgr＝１／cos３０°・Ｉo sin（１８０°−３６０°・Ｔ・ｆ）＝１／cos３０°・Ｉo sin（３６０°・Ｔ・ｆ）（但し、Ｉo ：漏洩電流の実効値、Ｔ：ずれ時間、ｆ：線間電圧の周波数）の式から、漏洩電流の抵抗分Ｉgrを検出するようにしたものである。

第３の発明は、一端または中性点が接地された単相電路で検出された線間電圧と検出された漏洩電流とから、漏洩電流の抵抗分を検出する漏洩電流抵抗分検出装置を対象とし、漏洩電流のピーク値をホールドするピークホールド回路と、ホールドしたピーク値を電流デジタル信号に変換する電流用Ａ／Ｄ変換器と、漏洩電流の電流波形をパルス化する電流用コンパレータ回路と、線間電圧の電圧波形をパルス化する電圧用コンパレータ回路と、電流デジタル信号を√２で除して漏洩電流の実効値を算出する実効値算出部と、線間電圧の電圧波形をパルス化したパルスと漏洩電流の電流波形をパルス化したパルスとから、これらの立ち上がり時のずれ時間をカウントする位相差算出部と、Ｉgr＝Ｉo ｃｏｓ（３６０°・Ｔ・ｆ）（但し、Ｉo ：漏洩電流の実効値、Ｔ：ずれ時間、ｆ：線間電圧の周波数）を演算する抵抗分算出部との各機能を備えた抵抗分演算処理部とを備えて漏洩電流の抵抗分Ｉgrを検出するようにしたものである。

第４の発明は、一相が接地された三相電路で検出された、接地されていない相の線間電圧と検出された漏洩電流とから、漏洩電流の抵抗分を検出する漏洩電流抵抗分検出装置を対象とし、漏洩電流のピーク値をホールドするピークホールド回路と、ホールドしたピーク値を電流デジタル信号に変換する電流用Ａ／Ｄ変換器と、漏洩電流の電流波形をパルス化する電流用コンパレータ回路と、間電圧の電圧波形をパルス化する電圧用コンパレータ回路と、電流デジタル信号を√２で除して漏洩電流の実効値を算出する実効値算出部と、線間電圧の電圧波形をパルス化したパルスと漏洩電流の電流波形をパルス化したパルスとから、これらの立ち上がり時のずれ時間をカウントする位相差算出部と、Ｉgr＝１／cos３０°・Ｉo sin（１８０°−３６０°・Ｔ・ｆ）＝１／cos３０°・Ｉo sin（３６０°・Ｔ・ｆ）（但し、Ｉo ：漏洩電流の実効値、Ｔ：ずれ時間、ｆ：線間電圧の周波数）を演算する抵抗分算出部との各機能を備えた抵抗分演算処理部とを備えて漏洩電流の抵抗分Ｉgrを検出するようにしたものである。

以上のように、第１の発明によれば、一端または中性点が接地された単相電路で検出された漏洩電流のピーク値を算出する処理をなくしたので、その処理を行う抵抗分演算処理部のソフトウェアを簡素化させて漏洩電流の抵抗分を検出することができる。

以上のように、第２の発明によれば、一相が接地された三相電路で検出された漏洩電流のピーク値を算出する処理をなくしたので、その処理を行う抵抗分演算処理部のソフトウェアを簡素化させて漏洩電流の抵抗分を検出することができる。

第３の発明によれば、一端または中性点が接地された単相電路で検出された漏洩電流のピーク値を算出する処理をなくしたので、抵抗分演算処理部の負担を大きく軽減させることができ、また、その処理を行う抵抗分演算処理部のソフトウェアを簡素化させることができると共に、コスト低減を図ることができる。さらに、Ａ／Ｄ変換器を減らしたので、コスト低減を図ることができる。

第４の発明によれば、一相が接地された三相電路で検出された漏洩電流のピーク値を算出する処理をなくしたので、抵抗分演算処理部の負担を大きく軽減させることができ、また、その処理を行う抵抗分演算処理部のソフトウェアを簡素化させることができると共に、コスト低減を図ることができる。さらに、Ａ／Ｄ変換器を減らしたので、コスト低減を図ることができる。

図１は単相電路または三相電路に適用した本発明に係る漏洩電流抵抗分検出方法を実施する装置の一実施形態を示すブロック図である。電路としては、図２に示した単相２線の１線接地電路であり、また、図３に示した三相３線の△結線の一相接地電路である。

漏洩電流抵抗分検出装置３は、ピークホールド回路３１と、電流用Ａ／Ｄ変換器３２と、電流用コンパレータ回路３３と、電圧用コンパレータ回路３４と、パソコン３６とを備えている。

線間電圧Ｖは、単相２線の１線接地電路の場合、図２に示した線路２Ａａ，２Ａｂ間電圧であり、また、三相３線の△結線の一相接地電路の場合、図３に示した線路１ＢR ，１ＢT 間電圧であり、電圧用コンパレータ回路３４により電圧波形がパルス化され、そのパルスＰｖがパソコン３６に入力されている。

漏洩電流ｉo は、ピークホールド回路３１により、そのピーク値ｉopがホールドされ、ホールドされたピーク値が電流用Ａ／Ｄ変換器３２により電流デジタル信号ｉopd に変換されてパソコン３６に入力されている。また、電流用コンパレータ回路３３により電流波形がパルス化され、そのパルスＰi がパソコン３６に入力されている。

パソコン３６は、変換された電流デジタル信号ｉopd を√２で除して漏洩電流ｉo の実効値Ｉo を算出する実効値算出部３６２と、パルスＰｖとパルスＰｉとから、これらの立ち上がり時のずれ時間Ｔをカウントして線間電圧Ｖと漏洩電流ｉo との位相差とする位相差算出部３６３と、実効値Ｉo 及びずれ時間Ｔから、漏洩電流の抵抗分Ｉgrを演算する抵抗分算出部３６４との各機能を備えた抵抗分演算処理部３６０を有し、また、算出された漏洩電流の抵抗分Ｉgrを表示する表示部３６５を備えている。

このような構成において、パソコン３６の抵抗分演算処理部３６０では、電流デジタル信号ｉopd が実効値算出部３６２に入力されると、漏洩電流ｉo の実効値Ｉo が算出される。一方、パルスＰｖとパルスＰｉとが位相差算出部３６３に入力されると、ずれ時間Ｔが算出される。この漏洩電流ｉo の実効値Ｉo とずれ時間Ｔとが抵抗分算出部３６４に入力されると、漏洩電流ｉo の抵抗分Ｉgrが算出される。この抵抗分Ｉgrが表示部３６５に入力されると、漏洩電流抵抗分が表示される。

抵抗分算出部３６４では、単相２線の１線接地電路の場合、漏洩電流の抵抗分Ｉgr＝Ｉo ｃｏｓ（３６０°・Ｔ・ｆ）を演算する。また、三相３線の△結線の一相接地電路のＲ相で漏電が発生した場合、漏洩電流の抵抗分（漏洩電流のＲ相抵抗分）Ｉgr（ＩgrR）＝１／cos３０°・Ｉo sin（１８０°−３６０°・Ｔ・ｆ）＝１／cos３０°・Ｉo sin（３６０°・Ｔ・ｆ）を演算する。

上記実施形態においては、漏洩電流ｉo を接地線５に配設した零相変流器４Ａまたは４Ｂにより検出するようにしたが、零相変流器４Ａまたは４Ｂを線路２Ａａ，２Ａｂまたは線路１ＢR，１ＢS，１ＢT を一括して貫通させて配設するようにしてもよい。

また上記実施形態においては、本発明に係る漏洩電流抵抗分検出方法及び装置を適用する電路として、中性点が接地された単相電路でもよい。

単相電路または三相電路に適用した本発明に係る漏洩電流抵抗分検出方法を実施する装置の一実施形態を示すブロック図である。漏洩電流の抵抗分を検出する従来の漏洩電流抵抗分検出装置を単相電路に適用した結線図である。漏洩電流の抵抗分を検出する従来の漏洩電流抵抗分検出装置を三相電路に適用した結線図である。単相電路または三相電路に適用した従来の漏洩電流抵抗分検出装置を示すブロック図である。三相３線の△結線の一相接地電路のＲ相で漏電が発生した場合の電圧及び漏洩電流のベクトル図である。

符号の説明

３１ピークホールド回路
３２電流用Ａ／Ｄ変換器
３３電流用コンパレータ回路
３４電圧用コンパレータ回路
３６０抵抗分演算処理部
３６２実効値算出部
３６３位相差算出部
３６４抵抗分算出部

Claims

一端または中性点が接地された単相電路で検出された線間電圧と検出された漏洩電流とから、前記漏洩電流の抵抗分を検出する漏洩電流抵抗分検出方法において、
前記漏洩電流のピーク値をホールドし、ホールドしたピーク値を電流デジタル信号に変換し、
前記漏洩電流の電流波形及び前記線間電圧の電圧波形をそれぞれパルス化し、
前記電流デジタル信号を√２で除して前記漏洩電流の実効値を算出し、
前記線間電圧の電圧波形をパルス化したパルスと前記漏洩電流の電流波形をパルス化したパルスとから、これらの立ち上がり時のずれ時間をカウントし、
Ｉgr＝Ｉo ｃｏｓ（３６０°・Ｔ・ｆ）（但し、Ｉo ：漏洩電流の実効値、Ｔ：ずれ時間、ｆ：線間電圧の周波数）の式から、前記漏洩電流の抵抗分Ｉgrを検出する漏洩電流抵抗分検出方法。
一相が接地された三相電路で検出された、前記接地されていない相の線間電圧と検出された漏洩電流とから、前記漏洩電流の抵抗分を検出する漏洩電流抵抗分検出方法において、
前記漏洩電流のピーク値をホールドし、ホールドしたピーク値を電流デジタル信号に変換し、
前記漏洩電流の電流波形及び前記線間電圧の電圧波形をそれぞれパルス化し、
前記電流デジタル信号を√２で除して前記漏洩電流の実効値を算出し、
前記線間電圧の電圧波形をパルス化したパルスと前記漏洩電流の電流波形をパルス化したパルスとから、これらの立ち上がり時のずれ時間をカウントし、
Ｉgr＝１／cos３０°・Ｉo sin（１８０°−３６０°・Ｔ・ｆ）＝１／cos３０°・Ｉo sin（３６０°・Ｔ・ｆ）（但し、Ｉo ：漏洩電流の実効値、Ｔ：ずれ時間、ｆ：線間電圧の周波数）の式から、前記漏洩電流の抵抗分Ｉgrを検出する漏洩電流抵抗分検出方法。
一端または中性点が接地された単相電路で検出された線間電圧と検出された漏洩電流とから、前記漏洩電流の抵抗分を検出する漏洩電流抵抗分検出装置において、
前記漏洩電流のピーク値をホールドするピークホールド回路と、
前記ホールドしたピーク値を電流デジタル信号に変換する電流用Ａ／Ｄ変換器と、
前記漏洩電流の電流波形をパルス化する電流用コンパレータ回路と、
前記線間電圧の電圧波形をパルス化する電圧用コンパレータ回路と、
前記電流デジタル信号を√２で除して前記漏洩電流の実効値を算出する実効値算出部と、前記線間電圧の電圧波形をパルス化したパルスと前記漏洩電流の電流波形をパルス化したパルスとから、これらの立ち上がり時のずれ時間をカウントする位相差算出部と、Ｉgr＝Ｉo ｃｏｓ（３６０°・Ｔ・ｆ）（但し、Ｉo ：漏洩電流の実効値、Ｔ：ずれ時間、ｆ：線間電圧の周波数）を演算する抵抗分算出部との各機能を備えた抵抗分演算処理部とを備えて漏洩電流の抵抗分Ｉgrを検出する漏洩電流抵抗分検出装置。
一相が接地された三相電路で検出された、前記接地されていない相の線間電圧と検出された漏洩電流とから、前記漏洩電流の抵抗分を検出する漏洩電流抵抗分検出装置において、
前記漏洩電流のピーク値をホールドするピークホールド回路と、
前記ホールドしたピーク値を電流デジタル信号に変換する電流用Ａ／Ｄ変換器と、
前記漏洩電流の電流波形をパルス化する電流用コンパレータ回路と、
前記線間電圧の電圧波形をパルス化する電圧用コンパレータ回路と、
前記電流デジタル信号を√２で除して前記漏洩電流の実効値を算出する実効値算出部と、前記線間電圧の電圧波形をパルス化したパルスと前記漏洩電流の電流波形をパルス化したパルスとから、これらの立ち上がり時のずれ時間をカウントする位相差算出部と、Ｉgr＝１／cos３０°・Ｉo sin（１８０°−３６０°・Ｔ・ｆ）＝１／cos３０°・Ｉo sin（３６０°・Ｔ・ｆ）（但し、Ｉo ：漏洩電流の実効値、Ｔ：ずれ時間、ｆ：線間電圧の周波数）を演算する抵抗分算出部との各機能を備えた抵抗分演算処理部とを備えて漏洩電流の抵抗分Ｉgrを検出する漏洩電流抵抗分検出装置。