JP2007212290A

JP2007212290A - 電圧測定装置における電圧分圧精度を測定する方法、電力機器の電圧測定装置、試験装置、コネクタ装置

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Publication number: JP2007212290A
Application number: JP2006032479A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kameshima; 義明亀嶋; Kiyoshi Goto; 清後藤
Original assignee: Energy Support Corp
Current assignee: Energy Support Corp
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】電圧測定装置と分圧精度測定装置間のケーブル静電容量や分圧精度測定装置の入力インピーダンスが不十分であっても、電圧測定装置の出力値や位相角の変化を抑制して、測定誤差を小さくでき、測定精度を高くすることができる電圧測定装置における電圧分圧精度を測定する方法、電力機器の電圧測定装置、試験装置、及びコネクタ装置を提供する。
【解決手段】
雌型接触子５２，５４と、第２コンデンサ回路１２の分圧電圧測定のための端子Ｔ１，Ｔ２間にボルテージ・フォロワ回路３０を接続する。この結果、電圧測定装置１０から回路３０の入力側迄の回路を短くできるため、回路３０の入力側の静電容量を非常に小さくでき、入力インピーダンスを非常に大きくできる。回路３０の出力側の出力インピーダンスを非常に小さくできるため、回路３０の入出力側回路が与える入出力特性誤差を無視できる検査試験ができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電圧測定装置における電圧分圧精度を測定する方法、電力機器の電圧測定装置、試験装置、コネクタ装置に関するものである。

従来、電力機器に搭載され、配電線の相電圧を検出する電圧測定装置として、特許文献１が知られている。特許文献１の電圧測定装置は、コンデンサ分圧方式で電圧測定を行うようにされており、具体的には、高電圧側コンデンサと低電圧側コンデンサとを互いに直列に接続したコンデンサ直列回路が用いられている。そして、相電圧はこのコンデンサ直列回路の両端に入力され、高電圧側コンデンサの静電容量と低電圧側コンデンサの静電容量との比に応じて分圧されるが、相電圧の検出は、低電圧側コンデンサに分圧された分圧電圧に基づいて行われる。

図１０は、コンデンサ分圧方式の電圧測定装置に含まれる一対のコンデンサ回路１００，２００の直列回路を示している。なお、図１０では、説明の便宜上、一相分の電圧測定を行う回路分のみを示している。ここで、以下、コンデンサ回路１００は、高電圧側コンデンサ回路といい、コンデンサ回路２００を、低電圧側コンデンサ回路という。

同図において、該直列回路の両端子のうち、一方の端子は、一相の配電線Ｌに対して接続される入力端子Ｔ１００とされ、他方の端子は接地されるとともに、第１出力端子Ｔ１１０とされている。又、高電圧側コンデンサ回路１００と、低電圧側コンデンサ回路２００の接続点は、第２出力端子Ｔ１２０に接続されている。

配電線Ｌの電圧（相電圧）を、Ｖinとすると、第１出力端子Ｔ１１０と第２出力端子Ｔ１２０出力端子間の分圧出力Ｖoutは、
Vout ＝ {C1/(C1+C2)}Vin
となる。なお、Ｃ１は高電圧側コンデンサ回路１００の静電容量であり、Ｃ２は低電圧側コンデンサ回路２００の静電容量である。

又、分圧比は、下記の通りである。
分圧比＝C1/(C1+C2)
ところで、従来上記電圧測定装置の電圧分圧精度を測定する場合、前記コンデンサ回路１００，２００と同じ回路構成・回路定数のコンデンサ型基準器を別途用意し、この基準器と測定対象の電圧測定装置に同一の電圧を印加し、それぞれの出力を比較することにより、測定対象の電圧測定装置の電圧分圧精度と位相角誤差を測定するようにしている。なお、前記基準器は、予め公の校正機関によって校正がされている。又、出力比較により、電圧分圧精度を測定する装置（以下、分圧精度測定装置という）としては、一般的には、計器用変成器誤差試験装置（例えば、総研電気株式会社製 DAC-VTC-6）が用いられている。
特許第３６３２９２０号明細書

ところが、前記電圧測定装置は、一般に、静電容量が非常に小さな（例えば、数十ｐＦ〜数百ｐＦ程度）コンデンサのみで構成されているため、電圧測定装置内のインピーダンスは非常に高くなる。よって、該電圧測定装置と分圧精度測定装置間のケーブル静電容量や分圧精度測定装置の入力インピーダンスにより、電圧測定装置の出力値や位相角が変化するので正確な測定が困難となっている。この影響をなくすために、コンデンサ型基準器の静電容量を電圧測定装置と同じ静電容量としたり、電圧測定装置・分圧精度測定装置間、及びコンデンサ型基準器・分圧精度測定装置間のそれぞれのケーブルを同一品（例えば型式や、ケーブル長が同じもの）を採用したりしている。又、電圧測定装置及びコンデンサ型基準器にそれぞれに接続する分圧精度測定装置の入力インピーダンスを同一値の高インピーダンス（例えば、１ＭΩ）にして対応することも考えられる。

しかし、ケーブル間の静電容量に僅かな差が生じたり、分圧精度測定装置の入力インピーダンスが不十分であることなどから、高精度な測定をすることは依然として困難であった。

本発明の目的は、電圧測定装置と分圧精度測定装置間のケーブル静電容量や分圧精度測定装置の入力インピーダンスが不十分であっても、電圧測定装置の出力値や位相角の変化を抑制して、測定誤差を小さくでき、その結果、測定精度を高くすることができる電圧測定装置における電圧分圧精度を測定する方法を提供することにある。

又、本発明の目的は、上記方法を実現するための電力機器の電圧測定装置、試験装置、及びコネクタ装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、第１コンデンサ回路と第２コンデンサ回路を直列接続し、第２コンデンサ回路の分圧電圧を測定可能にした電圧測定装置における電圧分圧精度を測定する方法において、前記第２コンデンサ回路の分圧電圧を、ボルテージ・フォロワ回路を介して測定することを特徴とする電圧測定装置における電圧分圧精度を測定する方法を要旨とするものである。

請求項２の発明は、第１コンデンサ回路と第２コンデンサ回路を直列接続し、第２コンデンサ回路の分圧電圧により相電圧を測定可能にした電力機器の電圧測定装置において、外部接続可能なコネクタ出力端子を有し、前記コネクタ出力端子と、前記第２コンデンサ回路の分圧電圧測定のための端子との間に、ボルテージ・フォロワ回路が接続されていることを特徴とする電力機器の電圧測定装置を要旨とするものである。

請求項３の発明は、請求項２において、請求項２に記載の電圧測定装置が電力機器に搭載されていることを特徴とする。
請求項４の発明は、試験装置本体と、電圧測定装置のコネクタ出力端子に接続可能なコネクタ装置とを含み、該コネクタ装置がケーブルを介して前記試験装
置本体と接続されている試験装置において、前記コネクタ装置は、本体部と、該本体部に設けられるとともに前記コネクタ出力端子に対して着脱自在に接続されるコネクタ入力端子とを含み、該コネクタ入力端子と前記ケーブルとの間にボルテージ・フォロワ回路が接続されていることを特徴とする試験装置を要旨とするものである。

請求項５の発明は、電圧測定装置のコネクタ出力端子に接続可能なコネクタ装置において、本体部と、該本体部に設けられるとともに前記コネクタ出力端子に対して着脱自在に接続されるコネクタ入力端子と、前記本体部に導入されるとともに試験装置に接続されるケーブルを有し、該コネクタ入力端子と前記ケーブルとの間にボルテージ・フォロワ回路が接続されていることを特徴とするコネクタ装置を要旨とするものである。

請求項１の発明によれば、第２コンデンサ回路の分圧電圧をボルテージ・フォロワ回路を介して測定することにより、電圧測定装置と分圧精度測定装置間の出力ケーブルの静電容量があっても、又、分圧精度測定装置の入力インピーダンスが十分に得られなくても、電圧測定装置の出力値や位相角の変化を抑制して、測定誤差を小さくできる。その結果、測定精度を高くすることができる。

又、基準器においても電圧測定装置と同一回路定数とするコンデンサ型基準器を使用する必要がなくなり、一般的な計器用変圧器（ＶＴ）を使用することが可能となる。これにより、基準器の入手性が高くなり、又、基準器の校正も非常に容易となる。

請求項２の発明によれば、外部接続可能なコネクタ出力端子を有し、該コネクタ出力端子と第２コンデンサ回路の分圧電圧測定のための端子との間に、ボルテージ・フォロワ回路を接続するようにしたため、電圧測定装置からボルテージ・フォロワ回路の入力側迄の回路を短くすることができる。

この結果、ボルテージ・フォロワ回路の入力側の静電容量は非常に小さく（≒０ｐＦ）することができると共に、入力インピーダンスは非常に大きく（≒数ＧΩ）することができる。又、ボルテージ・フォロワ回路の出力側の出力インピーダンスは非常に小さく（≒数十Ω）することができ、ボルテージ・フォロワ回路の入出力側回路が与える入出力特性誤差を無視することができる。

請求項３の発明によれば、電圧測定装置が電力機器に搭載されていることにより、電力機器を搭載した電圧測定装置において、請求項２の効果を実現することができる。
請求項４の発明によれば、コネクタ出力端子に直接接続されるコネクタ入力端子に対してボルテージ・フォロワ回路が接続されているため、電圧測定装置からボルテージ・フォロワ回路までの入力側迄の回路を短くすることができる。その結果、前記電圧測定装置からボルテージ・フォロワ回路の入力側の静電容量は非常に小さく（≒０ｐＦ）することができると共に、入力インピーダンスは非常に大きく（≒数ＧΩ）することができる。又、ボルテージ・フォロワ回路の出力側の出力インピーダンスは非常に小さく（≒数十Ω）することができ、ボルテージ・フォロワ回路３０の入出力側回路が与える入出力特性誤差を無視できる。

請求項５の発明によれば、コネクタ出力端子に直接接続されるコネクタ入力端子に対してボルテージ・フォロワ回路が接続されているため、電圧測定装置からボルテージ・フォロワ回路までの入力側迄の回路を短くすることができる。その結果、前記電圧測定装置からボルテージ・フォロワ回路の入力側の静電容量は非常に小さく（≒０ｐＦ）することができると共に、入力インピーダンスは非常に大きく（≒数ＧΩ）することができる。又、ボルテージ・フォロワ回路の出力側の出力インピーダンスは非常に小さく（≒数十Ω）することができ、ボルテージ・フォロワ回路３０の入出力側回路が与える入出力特性誤差を無視できる。

まず、実施形態を説明する前に、従来の方法により、電圧測定装置に対して、分圧精度測定装置としての計器用変成器誤差試験装置（以下、試験装置という）を接続した場合の影響度について説明する。

１．試験装置を接続した場合の影響
（１−１．基本構成）
図６は電圧測定装置１０と試験装置２０とを試験治具１５を介して接続したときの基本構成を示している。

図６に示すように電圧測定装置１０は、単体のコンデンサ１１ａからなる第１コンデンサ回路１１と単体のコンデンサ１２ａからなる第２コンデンサ回路１２の直列回路からなる電圧測定回路を備えている。前記直列回路の両端には、第１コンデンサ回路１１に接続される入力端子Ｔ１０と，第２コンデンサ回路１２に接続される入力端子Ｔ２０を有する。

第１コンデンサ回路１１と第２コンデンサ回路１２との接続点と、第２コンデンサ回路１２の接地側の端子は、それぞれ端子Ｔ１，Ｔ２及び出力ケーブルを備えた試験治具１５を介して、試験装置２０に接続される。試験装置２０は、各種試験回路（図示しない）を搭載した試験装置本体２０ａから構成されている。

ここで、電圧測定装置１０のみの場合の分圧比と試験装置２０まで含めた分圧比を式であらわすと、下記の通りである。なお、各式中、Ｖinは電圧測定装置１０の入力端子Ｔ１０，Ｔ２０に印加した印加電圧である。又、Ｖout10は電圧測定装置１０の出力電圧であり、Ｖout20は試験装置２０の出力電圧である。Ｃ１は高圧側の第１コンデンサ回路１１の静電容量であり、Ｃ２は低圧側の第２コンデンサ回路１２の静電容量、Ｃ３は試験治具１５の出力ケーブルの静電容量である。又、Ｒ１は、試験装置２０の入力インピーダンスである。

（電圧測定装置１０のみの場合の分圧比）
Vout10/Vin=C1/(C1+C2) ……（１）
（試験装置２０まで含めた場合の分圧比）
Vout20=Vin×{ω²・R1²・C1・(C1+C2+C3)+jωC1・R1}/{1+ω²・R1²・(C1+C2+C3)²} ……（２）
Vout20/Vin＝√{(a/c)²＋(b/c)²} ……（３）
なお、式（３）中、ａ，ｂ，ｃは下記の通りである。

a=ω²・R1²・C1・(C1＋C2＋C3)
b=ω・C1・R1
b=1＋ω²・R1²・(C1＋C2＋C3)²
又、ｊは虚数であり、ωは２πｆ（ｆ＝周波数）である。

又、電圧測定装置１０のみの場合の位相角及び試験装置２０まで含めた場合の位相角は下記の式で得られる。
（電圧測定装置１０のみの場合の位相角α）
Tan^−１{０/(Vout10/Vin)}=α
=０° ……（４）
（試験装置２０まで含めた場合の位相角β）
Tan^−１｛(b/c)/(a/c)}=β ……（５）
（１−２．影響度を示す例１）
上記の式（１）、（３）〜（５）に具体的な数値を入れて試験装置２０を電圧測定装置１０に接続した場合の影響度を計算してみる。計算条件は、下記の通りである。

Ｃ１＝５０ｐＦ、Ｃ２＝６５９５０ｐＦ、Ｃ３＝２００ｐＦ、Ｒ１＝１ＭΩ
すると、下記のようになる。
式（３）より、分圧比Ｖout20／Ｖinは、
Vout20/Vin=√{(0.32668/433.53)²＋(0.015708/433.53)²}
＝1/1325.5
となる。

この値に基づいて、測定誤差を求めると、
測定誤差＝{（1/1325.5）/（1/1320）−１}×１００
＝−０．４１％
となり、従って、出力特性に−０．４１％の測定誤差、すなわち分圧比のずれが発生する。

又、式（５）より、位相角βは、
Tan^−１｛(b/c)/(a/c)｝＝Tan^−１(0.015708/433.53)／(0.32668/433.53)
＝２．７５°
となる。従って、位相特性は２．７５°の測定誤差が発生する。

（１−２．影響度を示す例２）
次に、式（１）、（３）〜（５）に具体的な数値を入れて試験装置２０を電圧測定装置１０に接続して、各種数値を算出した。

計算条件は、下記の通りである。
Ｃ１＝５０ｐＦ、Ｃ２＝６５９５０ｐＦ、
Ｃ３＝０ｐＦ，１００ｐＦ，２２５ｐＦ，６５０ｐＦ、
Ｒ１＝１ＭΩ〜１０ＭΩ
そして、その算出結果を図７〜９の特性図で表した。

図７は試験装置入力インピーダンス・静電容量と分圧比のずれの特性図であり、試験装置の入力インピーダンスＲ１を横軸にとり、分圧比のずれ（出力特性の測定誤差）を縦軸にしている。ここで、Ｃ３の値のうち１００ｐＦ，２２５ｐＦ，６５０ｐＦの各値は、実際に試験治具１５の出力ケーブルがそのケーブル長に応じて取り得る値である。図７では、出力ケーブルの静電容量が１００ｐＦ，２２５ｐＦ，６５０ｐＦの場合、分圧比のずれは、静電容量Ｃ３が大きいほど、そのずれが大きくなることが分かる。

図８は試験装置入力インピーダンス・静電容量と位相角のずれの特性図であり、試験装置の入力インピーダンスＲ１を横軸にとり、位相角のずれ（β）を縦軸にしている。なお、横軸は対数軸である。なお、図８ではＣ３が０ｐＦ，１００ｐＦ，２２５ｐＦ，６５０ｐＦとしたときの値をプロットした各特性線は、相互に重なり合っているため、代表的に０ｐＦのときの特性線を実線で示している。

図８では、位相角のずれ（β）は静電容量Ｃ３の大きさに関係なく、試験装置の入力インピーダンスＲ１の影響があることが分かり、入力インピーダンスＲ１を大きくするとその位相角のずれ（β）が小さくなることが分かる。

以上より、静電容量Ｃ３が０ｐＦのとき、電圧測定装置１０以降のインピーダンス、すなわち試験装置２０の入力インピーダンスＲ１が５ＭΩ以上あれば、分圧比（出力特性）への影響がなくなることが図７から分かる。又、試験装置２０の入力インピーダンスＲ１が３０ＭΩ以上あれば、位相角のずれを０．１度以内にできることが図８から分かる。なお、入力インピーダンスＲを２００ＭΩ以上とすると、位相角のずれが、１分（＝０．０１７度）以内となるため、位相角誤差は無視できるが、一般的にはＣ３を０ｐＦに、Ｒ１を数十ＭΩ〜数百ＭΩにとすることは困難である。

図９は入力インピーダンスＲ１を３ＭΩとしたときの出力ケーブル静電容量と分圧比・位相角のずれの特性図である。同図において、横軸は出力ケーブル静電容量Ｃ３をとり、縦軸のうち左軸は分圧比のずれを示し、右軸は位相角のずれを示している。図９では、試験装置２０の入力インピーダンスＲ１が変わらないときは、試験治具１５の出力ケーブルのケーブル長の長さが変わると、それに応じて、分圧比のずれが変化することを示し、一方、位相角のずれの変化はないことを示している。

以上のことから、電圧測定装置に接続される試験治具１５の出力ケーブルの静電容量が、主に分圧比（出力特性）に影響を与え、一方、試験装置２０の入力インピーダンスＲ１が、主に位相特性に影響が有ることが分かる。

（第１実施形態）
次に本発明の電力機器の電圧測定装置における電圧分圧精度を測定する方法の実施形態について説明する。なお、図６で説明した構成と同一構成については、同一符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の測定方法では、図１に示すように、電圧測定装置１０の低圧側の第２コンデンサ回路１２の端子Ｔ１，Ｔ２に対して、ボルテージ・フォロワ回路３０が接続されている。ボルテージ・フォロワ回路３０には、出力ケーブルを備えた試験治具１５を接続し、その試験治具１５には試験装置２０が接続されている。

ボルテージ・フォロワ回路３０は、出力端子が反転入力端子に対して直接接続されたオペアンプＯＰを有している。オペアンプＯＰの非反転入力端子は端子Ｔ１に接続される。なお、図中、Ｒはボルテージ・フォロワ回路３０の入力インピーダンスを想定したものである。又、オペアンプＯＰ出力端子は、接続端子Ｔ３に接続されている。端子Ｔ２は、ボルテージ・フォロワ回路３０の接続端子Ｔ４に接続されている。そして、接続端子Ｔ３，Ｔ４は、試験治具１５を介して試験装置２０に接続される。なお、Ｒ１０は、ボルテージ・フォロワ回路３０の出力インピーダンスを想定したものである。

ボルテージ・フォロワ回路３０は、入力インピーダンスＲを非常に高くすることが可能であり、入力インピーダンスＲは一般に数ＧΩ以上である。又、ボルテージ・フォロワ回路３０は出力インピーダンスＲ１０が低く、入力と出力の位相が反転せず、増幅率は１である。

ここで、ボルテージ・フォロワ回路３０の入出力特性の確認のため、測定した例（以下、測定例という）を表１に示す。なお、この測定例では試験装置２０の入力インピーダンスＲ１を５ＭΩにして測定した。

なお、表１において、ボルテージ・フォロワ回路３０出力側へ付加した静電容量は、静電容量Ｃ３に相当するものである。又、印加電圧は、ボルテージ・フォロワ回路３０に直接印加した電圧Ｖopinである。又、一次側相当電圧とは、電圧測定装置１０に印加される電圧Ｖinに相当するものであり、第１コンデンサ回路１１と第２コンデンサ回路１２の分圧比を１／１３２０として、前記印加電圧に乗算して得た値である。

この表１から分かるように、ボルテージ・フォロワ回路３０における入出力特性は、入出力値及び位相角ともほとんどずれることがない。
又、ボルテージ・フォロワ回路３０と試験装置２０間に出力ケーブルの静電容量があっても、変化がないことが分かる。

上記のように電圧測定装置１０の第２コンデンサ回路１２の端子Ｔ１，Ｔ２に対してボルテージ・フォロワ回路３０を接続し、ボルテージ・フォロワ回路３０及び出力ケーブルを有した試験治具１５を介して試験装置２０に接続して、電圧分圧精度の測定を行うと、本実施形態では、下記の効果を奏する。

（１）電圧測定装置１０の端子Ｔ１，Ｔ２にボルテージ・フォロワ回路３０を接続したため、電圧測定装置１０とボルテージ・フォロワ回路３０間の入力側迄の回路（入力側回路）が短くなる。この結果、ボルテージ・フォロワ回路３０の入力側の静電容量は非常に小さく（≒０ｐＦ）することができると共に、入力インピーダンスは非常に大きく（数ＧΩ〜数十ＧΩ）することができる。又、ボルテージ・フォロワ回路３０の出力側の出力インピーダンスは非常に小さく（≒数十Ω）することができ、ボルテージ・フォロワ回路３０の入出力側回路が与える入出力特性誤差を無視することができる効果がある。

（２）ボルテージ・フォロワ回路３０による入出力特性は、入出力値及び位相角ともほとんどずれることがない効果がある。又、ボルテージ・フォロワ回路３０と試験装置２０間に出力ケーブルの静電容量があっても、変化がない効果がある。

すなわち、（１）、（２）の効果により第２コンデンサ回路１２の分圧電圧をボルテージ・フォロワ回路３０を介して測定すると、電圧測定装置１０と試験装置２０（分圧精度測定装置）間の出力ケーブルの静電容量があっても、又、試験装置２０の入力インピーダンスが十分に得られなくても、電圧測定装置１０の出力値や位相角の変化を抑制できる。

これにより、測定誤差を小さくでき、その結果、測定精度を高くすることができる。
（計算例）
本実施形態の効果を確認するために、具体的な数値を入れて、下記の項目について算出した。

（ボルテージ・フォロワ回路３０の出力電圧（Ｖopout）と試験装置２０測定電圧（Ｖout20）との絶対値誤差）
絶対値誤差は、式（６）に基づいて、式（７）で算出される。

Vout20＝Vopout×{R１・(R10＋R1)−jω・C3・R10・R2²}/{(R10＋R1)²＋(ω・C3・R10・R1)²} ……（６）
Vout20/Vopout＝√[{A・R1/(A²＋B²)}²＋{B・R1/(A²＋B²)}²] ……（７）
なお、式中、Ａ，Ｂは下記の通りである。

Ａ＝Ｒ１０＋Ｒ１
Ｂ＝ω・Ｃ３・Ｒ１０・Ｒ１
（ボルテージ・フォロワ回路３０の出力電圧（Ｖopout）と試験装置２０測定電圧との位相差）
Tan⁻¹｛-B・R1/(A²＋B²)｝/｛A・R1/(A²＋B²)｝＝Tan⁻¹(-B/A)
……（８）
ここで、Ｒ１０＝１００Ω、Ｃ３＝３００ｐＦ、Ｒ１＝５ＭΩとすると、Ａ，Ｂは、下記の通りとなる。

Ａ＝5,000,100、Ｂ＝47.1239
式（７）より、
Vout20/Vopout ＝√｛0.99998²＋(9.42440×10^−６)²}
＝0.99998
従って、絶対値誤差は、Ｃ３の値に影響することなく、
（Vout20/Vopout −１）×１００％＝−０．００２％
となり、出力特性の測定誤差は−０．００２％となる（図２参照）。なお、図２はボルテージ・フォロワ回路３０の出力インピーダンスＲ１０が１００Ω時において、Ｃ３が０ｐＦ，３００ｐＦ，１０００ｐＦとしたときの、試験装置２０の入力インピーダンスＲ１と絶対値誤差の関係を示す特性図である。同図において、横軸は試験装置２０の入力インピーダンスＲ１であり、対数軸である。又、縦軸は絶対値誤差である。なお、図２ではＣ３が０ｐＦ，３００ｐＦ，１０００ｐＦとしたときの値をプロットした各特性線は、相互に重なり合っているため、代表的に０ｐＦのときの特性線を実線で示している。

又、図２に示すように、Ｒ１＝２ＭΩとすると、−０．００５％以内の絶対値誤差とすることもできる。
又、式（８）より、
Tan^−１（−Ｂ／Ａ）＝-0.00054°
従って、位相特性の測定誤差は、-0.00054°となる（図３参照）。なお、図３は、ボルテージ・フォロワ回路３０の出力インピーダンスＲ１０が１００Ω時において、試験装置２０の入力インピーダンスＲ１が１ＭΩ，５ＭΩ、１０ＭΩとしたときの出力ケーブルの静電容量Ｃ３と位相角のずれの関係を示す特性図である。同図において、横軸は出力ケーブルの出力ケーブル静電容量Ｃ３であり、対数軸である。又、縦軸は位相角のずれである。なお、図３では入力インピーダンスＲ１が１ＭΩ，５ＭΩ、１０ＭΩとしたときの値をプロットした各特性線は、相互に重なり合っているため、代表的に１ＭΩのときの特性線を実線で示している。

又、Ｃ３＝２５００ｐＦ以下とすることにより、−０．００５°以内の位相差とすることができる。従って、上記のように、ボルテージ・フォロワ回路３０の出力側の測定回路（出力側回路）が与える誤差は、無視できる範囲となる。

（第２実施形態）
次に、上記測定方法が実行できる電力機器の電圧測定装置の実施形態を説明する。図４（ａ）は、電圧測定装置１０を電力機器である開閉器５０に搭載した構成の概略図を示している。なお、図１で既に説明した構成と同一構成、又は相当する構成については、同一符号を付して、その重複説明を省略する。

開閉器５０は、図示しない三相配電線の各相毎に設けられるとともに各相の配電線の電力伝送をオンオフ可能にされた開閉部（図示略）と、開閉器５０の本体ケース５０ａ内に配設されて各相配電線の電圧を測定する電圧測定装置１０を有する。前記開閉部（図示略）は、前記電圧測定装置１０による各相配電線の電圧測定結果に基づき、図示しない制御装置により開閉制御される。

図４（ｂ）に示すように、三相の各相配電線の電圧を測定するために設けられた電圧測定装置１０の入力端子Ｔ１０は、前記開閉部（図示略）よりも需要家側、或いは、変電所側のいずれか一方の配電線に接続されている。そして、各相の配電線電圧は、各電圧測定装置１０入力端子Ｔ１０，Ｔ２０間に入力される。なお、図４（ａ）、（ｂ）では説明の便宜上、１相分の電圧測定装置１０のみ図示されている。

図４（ａ）に示すように開閉器５０の本体ケース５０ａには、雌型接触子５２，５４を有するコネクタハウジング５５が設けられており、該コネクタハウジング５５には、ボルテージ・フォロワ回路３０が収納されている。ボルテージ・フォロワ回路３０、すなわち、オペアンプＯＰの出力端子は、雌型接触子５２に接続されている。又、入力端子Ｔ２０は、雌型接触子５４に接続されている。前記雌型接触子５２，５４は、それぞれ図１で説明した接続端子Ｔ３，Ｔ４に相当する。

さて、上記のように構成された開閉器５０の電圧測定装置１０における電圧分圧精度を測定する方法について説明する。
電圧測定装置１０の電圧分圧精度を測定する場合、コネクタハウジング５５を試験治具１５を介して、試験装置２０に接続する。なお、試験治具１５は、試験装置２０に接続された出力ケーブル６０と、該出力ケーブル６０の先端に設けられた接続プラグ４０とを有する。詳しくは、図４（ｂ）に示すように、コネクタハウジング５５に対して、試験治具１５の接続プラグ４０の雄型接触子４１，４２を、雌型接触子５２，５４に対して接続する。

又、第１コンデンサ回路１１，第２コンデンサ回路１２と同じ回路構成・回路定数のコンデンサ型基準器を別途用意し、この基準器に対して前記試験治具１５と同一構成の試験治具を介して、試験装置２０とは同一構成である別の試験装置に接続する。そして、この状態で、測定対象の電圧測定装置１０に同一の電圧を印加し、それぞれの出力を比較することにより、測定対象の電圧測定装置の電圧分圧精度と位相角誤差を測定する。なお、前記基準器は、予め公の校正機関によって校正がされている。前記出力比較により、電圧分圧精度を測定する装置（以下、分圧精度測定装置という）としては、一般的には、計器用変成器誤差試験装置（例えば、総研電気株式会社製 DAC-VTC-6）が用いられている。

ここで、雌型接触子５２，５４は、外部接続可能なコネクタ出力端子に相当する。
この場合、第２実施形態では、下記の効果を奏する。
（１）第２実施形態では、外部接続可能なコネクタ出力端子としての雌型接触子５２，５４を有し、雌型接触子５２，５４と、第２コンデンサ回路１２の分圧電圧測定のための端子Ｔ１，Ｔ２との間に、ボルテージ・フォロワ回路３０を接続するようにした。すなわち、ボルテージ・フォロワ回路３０を開閉器５０の本体ケース５０ａのコネクタハウジング５５内に設けた。この結果、電圧測定装置１０からボルテージ・フォロワ回路３０の入力側迄の回路（入力側回路）を短くすることができるので、ボルテージ・フォロワ回路３０の入力側の静電容量は非常に小さく（≒０ｐＦ）することができると共に、入力インピーダンスは非常に大きく（数ＧΩ〜数十ＧΩ）することができる。又、ボルテージ・フォロワ回路３０の出力側の出力インピーダンスは非常に小さく（≒数十Ω）することができるので、ボルテージ・フォロワ回路３０の入出力側回路が与える入出力特性誤差を無視することができる検査試験が可能となる。

（２）この結果、第１実施形態の（２）の効果を奏することができる。
（３）第２実施形態では、電圧測定装置１０が電力機器としての開閉器５０に搭載されていることにより、開閉器５０を搭載した電圧測定装置において、請求項２の効果を実現することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態を説明する。なお、第３実施形態は第２実施形態の構成中、ボルテージ・フォロワ回路３０をコネクタハウジング５５内に設ける代わりに、試験治具１５の接続プラグ４０内に設けたところが異なり、他の構成は同じであるため、第２実施形態と同一構成については、同一符号を付して、その説明を省略する。

図５（ａ）は接続プラグ４０の縦断面図である。同図に示すように、接続プラグ４０は、断面円形をなす筒状のプラグ本体４４と、プラグ本体４４の先端に対して嵌合取着された断面円形の嵌合筒部４５と、該嵌合筒部４５の基端部を閉塞する接触子支持台４６を有する。該接触子支持台４６には複数の雄型接触子４１，４２が貫通して支持されている。なお、図５（ａ）では、説明の便宜上、一相分の雄型接触子４１，４２のみが図示されているが、三相分の雄型接触子４１，４２が設けられている。嵌合筒部４５内には、コネクタハウジング５５が着脱自在に内嵌される。

又、プラグ本体４４の基端部には出力ケーブル６０の先端が挿入されている。出力ケーブル６０は、複数のリード線６０ａが束ねられていることにより、構成されている。プラグ本体４４内にはボルテージ・フォロワ回路３０を搭載した基板５７が収納されている。そして、雄型接触子４１，４２の基端部は、リード線６０ｂを介して前記基板５７のボルテージ・フォロワ回路３０に対して電気的に接続されている。又、ボルテージ・フォロワ回路３０の出力端子や、雄型接触子４２は、ボルテージ・フォロワ回路３０を介してリード線６０ａに接続されている（図５（ｂ）参照）。第３実施形態では雌型接触子５２，５４は端子Ｔ１，Ｔ２に相当する。

第３実施形態では、開閉器５０のコネクタハウジング５５に設けられた雌型接触子５２，５４がコネクタ出力端子に相当する。接続プラグ４０はコネクタ装置に相当する。又、接続プラグ４０のプラグ本体４４は、本体部に相当し、雄型接触子４１，４２は、コネクタ入力端子に相当する。又、出力ケーブル６０は、ケーブルに相当する。

さて、上記のように構成された開閉器５０の電圧測定装置１０における電圧分圧精度を測定する方法について説明する。
電圧測定装置１０の電圧分圧精度を測定する場合、コネクタハウジング５５に対して試験治具１５を介して、試験装置２０に接続する。この場合、図５（ａ）に示すように嵌合筒部４５内にコネクタハウジング５５が内嵌される。この内嵌時に、接続プラグ４０の雄型接触子４１，４２が雌型接触子５２，５４に対して接続される。

又、第１コンデンサ回路１１，第２コンデンサ回路１２と同じ回路構成・回路定数のコンデンサ型基準器を別途用意し、この基準器に対して前記試験治具１５と同一構成の試験治具を介して、試験装置２０とは同一構成である別の試験装置に接続する。そして、この状態で、測定対象の電圧測定装置１０に同一の電圧を印加し、それぞれの出力を比較することにより、測定対象の電圧測定装置の電圧分圧精度と位相角誤差を測定する。前記出力比較により、電圧分圧精度を測定する装置（以下、分圧精度測定装置という）としては、一般的には、計器用変成器誤差試験装置（例えば、総研電気株式会社製 DAC-VTC-6）が用いられている。

このように接続した状態で、電圧測定装置１０の電圧分圧精度を測定する。
この場合、第３実施形態では、下記の効果を奏する。
（１）第３実施形態の試験装置２０は、コネクタ装置としての接続プラグ４０が、本体部としてのプラグ本体４４と、プラグ本体４４に設けられるとともに雌型接触子５２，５４に対して着脱自在に接続されるコネクタ入力端子としての雄型接触子４１，４２とを含むようにした。そして、雄型接触子４１，４２と出力ケーブル６０との間にボルテージ・フォロワ回路３０が接続されているようにした。すなわち、ボルテージ・フォロワ回路３０を試験治具１５の接続プラグ４０内に設けた。この結果、第３実施形態においても、電圧測定装置１０からボルテージ・フォロワ回路３０の入力側迄の回路（入力側回路）は、コネクタハウジング５５に接続される接続プラグ４０内であるため短くすることができる。このため、ボルテージ・フォロワ回路３０の入力側の静電容量は非常に小さく（≒０ｐＦ）することができると共に、入力インピーダンスは非常に大きく（数ＧΩ〜数十ＧΩ）することができる。又、ボルテージ・フォロワ回路３０の出力側の出力インピーダンスは非常に小さく（≒数十Ω）することができるので、ボルテージ・フォロワ回路３０の入出力側回路が与える入出力特性誤差を無視することができる検査試験が可能となる。

（２）この結果、第１実施形態の（２）の効果を奏することができる。
（３）第３実施形態の接続プラグ４０は、プラグ本体４４と、プラグ本体４４に設けられるとともに雌型接触子５２，５４に対して着脱自在に接続されるコネクタ入力端子としての雄型接触子４１，４２とを含むようにした。そして、雄型接触子４１，４２と出力ケーブル６０との間にボルテージ・フォロワ回路３０が接続されている。この結果、この接続プラグ４０は、電圧測定装置１０からボルテージ・フォロワ回路３０の入力側迄の回路（入力側回路）は、コネクタハウジング５５に接続される接続プラグ４０内であるため短くすることができる。このため、ボルテージ・フォロワ回路３０の入力側の静電容量は非常に小さく（≒０ｐＦ）することができると共に、入力インピーダンスは非常に大きく（数ＧΩ〜数十ＧΩ）することができる。又、ボルテージ・フォロワ回路３０の出力側の出力インピーダンスは非常に小さく（≒数十Ω）することができるので、ボルテージ・フォロワ回路３０の入出力側回路が与える入出力特性誤差を無視することができる検査試験が可能となる。

なお、前記実施形態は、次のように変更して実施してもよい。
○ 前記第２実施形態の雌型接触子５２，５４の代わりに、外部接続可能なコネクタ出力端子として雄型接触子に変更し、試験治具１５の接続プラグ４０の雄型接触子４１，４２を該雄型接触子に着脱自在に接続する雌型接触子に変更してもよい。

○ 前記実施形態では、電圧測定装置１０は、開閉部（図示略）よりも需要家側、或いは、変電所側のいずれか一方の配電線に接続されるようにしたが、両方の配電線に対してそれぞれ接続される電圧測定装置１０を各相毎に一対設けるようにしてもよい。

○ 又、前記第２実施形態、又は第３実施形態の電圧測定装置１０において、電圧測定回路の個数は３つに限定するものではなく、例えば、１つ、或いは２つでもよい。
○ 前記実施形態では、電力機器として開閉器としたが、電圧測定装置を配電線に設けられる電力機器としては変圧器、遮断器、断路器もあり、これらの機器に設けても良い。

○ 前記実施形態において、第１コンデンサ回路１１は、単体のコンデンサ１１ａにより構成したが、単体に限定するものではなく、２個以上の複数のコンデンサの直列回路で構成したり、或いは、２個以上の複数のコンデンサの並列回路で構成してもよい。

○ 前記各実施形態において、第２コンデンサ回路１２は単体のコンデンサ１２ａにより構成したが、単体に限定するものではなく、２個以上の複数のコンデンサの直列回路で構成したり、或いは、２個以上の複数のコンデンサの並列回路で構成してもよい。

○ 前記各実施形態において、第１コンデンサ回路１１，第２コンデンサ回路１２と同じ回路構成・回路定数のコンデンサ型基準器を別途用意し、この基準器に対して前記試験治具１５と同一構成の試験治具を介して、試験装置２０とは同一構成である別の試験装置に接続するようにした。このコンデンサ型基準器に換えて計器用変圧器（ＶＴ）を使用してもよい。

これは、配電線等の電圧測定に用いられる電力機器の電圧測定装置は、一般に、静電容量が非常に小さく（例えば、数十ｐＦ〜数百ｐＦ程度）、同一回路定数とするコンデンサ型基準器の校正も困難な状況となっている。

本発明では、第２コンデンサ回路１２の分圧電圧をボルテージ・フォロワ回路３０を介して測定することにより、電圧測定装置の出力値や位相角の変化を抑制することができるため、測定誤差を小さくできる。その結果、測定精度を高くすることができるので、同一回路定数とするコンデンサ型基準器を使用する必要がなくなり、一般的な計器用変圧器（ＶＴ）を使用することが可能となる。これにより、基準器の入手性が高くなり、又、基準器の校正も非常に容易となる。

一実施形態の電圧測定装置１０、ボルテージ・フォロワ回路３０、試験治具１５、試験装置２０の電気回路図。試験装置２０の入力インピーダンスＲ１と絶対値誤差の関係を示す特性図。出力ケーブルの静電容量Ｃ３と位相角のずれの関係を示す特性図。（ａ）は第２実施形態における電圧測定装置１０を電力機器に搭載した構成の概略図、（ｂ）は電圧測定装置の電圧測定装置１０、ボルテージ・フォロワ回路３０、試験治具１５、試験装置２０の電気回路図。（ａ）は、他の実施形態における試験治具１５の接続プラグの縦断面図、（ｂ）は、電圧測定装置の電圧測定装置１０、ボルテージ・フォロワ回路３０、試験治具１５、試験装置２０の電気回路図。電圧測定装置１０と試験装置２０とを試験治具１５を介して接続したときの基本構成を示す電気回路図。試験装置入力インピーダンス・静電容量と分圧比のずれの特性図。試験装置入力インピーダンス・静電容量と位相角のずれの特性図。入力インピーダンスＲ１を３ＭΩとしたときの出力ケーブル静電容量と分圧比・位相角のずれの特性図。電圧測定装置のコンデンサ回路の直列回路の説明図。

符号の説明

１０…電圧測定装置、１１…第１コンデンサ回路、
１２…第２コンデンサ回路、３０…ボルテージ・フォロワ回路、
４０…接続プラグ（コネクタ装置）、
４１，４２…雄型接触子（コネクタ入力端子）、
４４…プラグ本体（本体部）、５２，５４…雌型接触子（コネクタ出力端子）、
６０…出力ケーブル（ケーブル）。

Claims

第１コンデンサ回路と第２コンデンサ回路を直列接続し、第２コンデンサ回路の分圧電圧を測定可能にした電圧測定装置における電圧分圧精度を測定する方法において、
前記第２コンデンサ回路の分圧電圧を、ボルテージ・フォロワ回路を介して測定することを特徴とする電圧測定装置における電圧分圧精度を測定する方法。
第１コンデンサ回路と第２コンデンサ回路を直列接続し、第２コンデンサ回路の分圧電圧により相電圧を測定可能にした電力機器の電圧測定装置において、
外部接続可能なコネクタ出力端子を有し、前記コネクタ出力端子と、前記第２コンデンサ回路の分圧電圧測定のための端子との間に、ボルテージ・フォロワ回路が接続されていることを特徴とする電力機器の電圧測定装置。
請求項２に記載の電圧測定装置が電力機器に搭載されていることを特徴とする電力機器の電圧測定装置。
試験装置本体と、電圧測定装置のコネクタ出力端子に接続可能なコネクタ装置とを含み、該コネクタ装置がケーブルを介して前記試験装置本体と接続されている試験装置において、
前記コネクタ装置は、本体部と、該本体部に設けられるとともに前記コネクタ出力端子に対して着脱自在に接続されるコネクタ入力端子とを含み、該コネクタ入力端子と前記ケーブルとの間にボルテージ・フォロワ回路が接続されていることを特徴とする試験装置。
電圧測定装置のコネクタ出力端子に接続可能なコネクタ装置において、
本体部と、該本体部に設けられるとともに前記コネクタ出力端子に対して着脱自在に接続されるコネクタ入力端子と、前記本体部に導入されるとともに試験装置に接続されるケーブルを有し、
該コネクタ入力端子と前記ケーブルとの間にボルテージ・フォロワ回路が接続されていることを特徴とするコネクタ装置。