JP2009058343A - 漏れ電流測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】合成漏れ電流の各成分やその他の測定値をベクトル表示することにより、漏れ電流の解析を容易にした漏れ電流測定器を提供する。
【解決手段】配電系統と接地点との間を流れる合成漏れ電流を検出する漏れ電流入力部１２及びＡ／Ｄ変換回路２ｂと、配電系統の線間電圧を取得電圧として検出する電圧入力部１１及びＡ／Ｄ変換回路２ａと、取得電圧と合成漏れ電流との間の位相角、及び、合成漏れ電流を用いて、合成漏れ電流の成分である有効漏れ電流及び無効漏れ電流を演算する演算部７と、これらの成分を表示する表示部８と、を備えた漏れ電流測定器において、演算部７は、少なくとも、合成漏れ電流、有効漏れ電流及び無効漏れ電流をベクトルとして表示するための表示データを生成し、表示部８は、前記表示データを用いて諸量をベクトル表示すると共に、必要に応じて有効漏れ電流の規定値も併せて表示する。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば電源ラインの絶縁点検に使用される漏れ電流測定器に関し、詳しくは、配電系統の漏れ電流をベクトル表示可能とした漏れ電流測定器に関するものである。

配電系統の基本波実効値、基本波位相角、漏れ電流、高調波等を測定して配電系統の品質を解析、評価する電源ラインモニタは、例えば特許文献１に記載されている。
図４は、単相３線式の配電系統を対象として、特許文献１に記載された電源ラインモニタを漏れ電流測定器１０Ａとして使用した場合のブロック図である。

図４において、ａ，ｂ，Ｎは単相３線式の電路、Ｒ_ａ，Ｒ_ｂは電路ａ，ｂの対地抵抗、Ｃ_ａ，Ｃ_ｂは電路ａ，ｂの対地静電容量、１１は、電路ａとＢ種接地による接地電路Ｎとの間の線間電圧Ｖ_ａ、または、電路ｂと接地電路Ｎとの間の線間電圧Ｖ_ｂが漏れ電流測定時の基準電圧（取得電圧ともいう）として入力されると共に、そのレベル調整等を行う電圧入力部、ＺＣＴは接地電路Ｎに接続されて合成漏れ電流（有効漏れ電流、無効漏れ電流のベクトル和）Ｉ_ｇを検出する零相変流器、１２は合成漏れ電流Ｉ_ｇが入力されてそのレベル調整等を行う漏れ電流入力部、２ａ，２ｂはＡ／Ｄ変換回路、３は有効漏れ電流、無効漏れ電流等を演算する演算部（ＣＰＵ）、４はＡ／Ｄ変換回路２ａ，２ｂを介して収集された演算部３の入力データや演算結果を格納するメモリ、５はｓｉｎ波、ｃｏｓ波の基準波形データが記憶された基準波形データメモリ、６は演算部３による演算結果を数値表示するための表示部である。
ここで、上記基準波形データは、電圧入力部１１への入力電圧波形と同一周期であり、Ａ／Ｄ変換回路２ａ，２ｂと同じ分解能でテーブル上に予め作成されたデータである。

次に、図５は、図４の構成により有効漏れ電流Ｉ_ｇｒ、無効漏れ電流Ｉ_ｇｃを求めるための原理を示すベクトル図である。有効漏れ電流Ｉ_ｇｒは図４における対地抵抗Ｒ_ａ，Ｒ_ｂにそれぞれ流れる漏れ電流Ｉ_ｇｒａ，Ｉ_ｇｒｂのベクトル和であり、無効漏れ電流Ｉ_ｇｃは対地静電容量Ｃ_ａ，Ｃ_ｂにそれぞれ流れる漏れ電流Ｉ_ｇｃａ，Ｉ_ｇｃｂのベクトル和である。

なお、電路ａ，ｂの絶縁不良が同時に起こることは稀であるため、対地抵抗Ｒ_ａ，Ｒ_ｂによる有効漏れ電流Ｉ_ｇｒは、対地抵抗Ｒ_ａ，Ｒ_ｂのうち何れか一方による漏れ電流値、つまり、Ｉ_ｇｒ＝Ｉ_ｇｒａ、またはＩ_ｇｒ＝Ｉ_ｇｒｂと考えて良い。なお、電路ａ，ｂは逆相関係にあるので、Ｉ_ｇｒａ，Ｉ_ｇｒｂは逆極性であり、Ｉ_ｇｃａ，Ｉ_ｇｃｂも逆極性である。
この図５を参照しながら、従来技術による有効漏れ電流Ｉ_ｇｒ、無効漏れ電流Ｉ_ｇｃの測定方法を以下に略述する。

いま、取得電圧をＶ_ａとすると、まず、図４の演算部３は、電圧入力部１１から取り込んだ所定波数分の電圧Ｖ_ａと基準波形データメモリ５内のｓｉｎ波データ、ｃｏｓ波データとを用いて積和演算を行い、電圧Ｖ_ａの第１積算値、第２積算値を求める。同様に、演算部３は、漏れ電流入力部１２から取り込んだ所定波数分の合成漏れ電流Ｉ_ｇと前記ｓｉｎ波データ、ｃｏｓ波データとを用いて積和演算を行い、合成漏れ電流Ｉ_ｇの第１積算値、第２積算値を求める。
ここで、上記各積算値の演算方法は本発明の要旨ではないため、説明を省略する。

次に、これらの電圧Ｖ_ａ及び合成漏れ電流Ｉ_ｇの第１積算値、第２積算値を用いて、図５に示すように、基準波形に対する電圧Ｖ_ａ及び合成漏れ電流Ｉ_ｇの位相角θ_１，θ_２をそれぞれ求める。次いで、合成漏れ電流Ｉ_ｇの第１積算値、第２積算値並びに位相角θ_２を用いて、合成漏れ電流Ｉ_ｇの基本波成分Ｉ_ｇ(1)を求める。
なお、有効漏れ電流Ｉ_ｇｒ、無効漏れ電流Ｉ_ｇｃだけでなく、更に絶縁抵抗も求める場合には、上記に加えて、電圧Ｖ_ａの第１積算値、第２積算値並びに位相角θ_１を用いて、電圧Ｖ_ａの基本波成分Ｖ_ａｂ(1)を求める。

更に、θ_１とθ_２との位相差、すなわち取得電圧Ｖ_ａに対する合成漏れ電流Ｉ_ｇの位相角θを求めて、電路ａ，ｂのどちらから漏れ電流が発生しているかを判定する。すなわち、｜θ｜＜９０°の場合には電路ａから、｜θ｜＞９０°の場合には電路ｂから漏れ電流が発生していると判定することができる。

従って、合成漏れ電流Ｉ_ｇに含まれている対地抵抗による有効漏れ電流Ｉ_ｇｒ及び対地静電容量による無効漏れ電流Ｉ_ｇｃは、数式１，数式２によって求めることができる。
［数式１］
Ｉ_ｇｒ＝Ｉ_ｇ(1)ｃｏｓθ
［数式２］
Ｉ_ｇｃ＝Ｉ_ｇ(1)ｓｉｎθ

図４の演算部３は上記数式１，数式２の演算により有効漏れ電流Ｉ_ｇｒ、無効漏れ電流Ｉ_ｇｃを求め、これらの測定値を合成漏れ電流Ｉ_ｇや位相角θと共に表示部６に数値表示している。また、必要に応じて、漏れ電流波形も表示部６に表示している。

特開２００６−２３４４０２号公報（請求項７，８、段落［００５８］〜［００６９］、図４等）

しかしながら、測定者にとっては、合成漏れ電流Ｉ_ｇのうち有効漏れ電流と無効漏れ電流とのどちらが支配的であるかという点や、漏れ電流の規定値（管理値）に対する余裕度がどれくらいあるか等を直感的、視覚的に把握したい要請があり、従来の漏れ電流測定器はこれらの要請に応えることができなかった。

一方、系統線路の電流、電圧、位相角等をベクトルにて表示するようにした表示装置が、例えば特開平７−３１８５９４号公報「測定値のベクトル表示装置」として知られているが、漏れ電流測定器の一機能として、合成漏れ電流の成分等を直感的、視覚的に把握可能としたものは未だ提供されていない。

そこで本発明の解決課題は、合成漏れ電流の各成分やその他の測定値をベクトル表示することによって漏れ電流の解析、ひいては配電系統の状態把握を容易にした漏れ電流測定器を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、配電系統と接地点との間を流れる合成漏れ電流を検出する手段と、
前記配電系統の線間電圧を取得電圧として検出する手段と、
前記取得電圧と前記合成漏れ電流との間の位相角、及び、前記合成漏れ電流を用いて、前記合成漏れ電流の成分を演算する演算手段と、
この演算手段により演算した前記合成漏れ電流の成分を表示する表示手段と、を備えた漏れ電流測定器において、
前記演算手段は、少なくとも、前記合成漏れ電流と、その成分である有効漏れ電流及び無効漏れ電流とをベクトルとして表示するための表示データを生成し、前記表示手段は、前記表示データを用いてベクトル表示するものである。

なお、請求項２に記載するように、演算手段は、取得電圧をベクトルとして表示するための表示データを生成し、表示手段に、前記取得電圧を合成漏れ電流、有効漏れ電流及び無効漏れ電流と共にベクトル表示させることが望ましい。

また、請求項３に記載する如く、予め設定された有効漏れ電流の規定値を、有効漏れ電流のベクトル方向に表示すれば、有効漏れ電流の余裕度を視覚的に認識させることができる。

更に、請求項４に記載するように、測定した諸量をベクトル表示と併せて数値表示しても良い。

本発明によれば、合成漏れ電流の成分である有効漏れ電流、無効漏れ電流がベクトルとして表示されるので、測定者は配電系統の絶縁劣化状態等を直感的、視覚的に把握することができる。また、漏れ電流の規定値も併せて表示すれば漏れ電流の余裕度の把握が容易になり、配電系統の状態把握や保守点検作業に役立てることができる。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、実施形態に係る漏れ電流測定器１０の構成を示すブロック図であり、演算部７及び表示部８の機能以外は、実質的に図４と同一である。

図１において、前記同様に、ａ，ｂ，Ｎは単相３線式の電路、Ｒ_ａ，Ｒ_ｂは電路ａ，ｂの対地抵抗、Ｃ_ａ，Ｃ_ｂは電路ａ，ｂの対地静電容量、１１は、電路ａ，Ｎ間または電路ｂ，Ｎ間の線間電圧が取得電圧として入力されると共に、そのレベル調整等を行う電圧入力部、ＺＣＴはＢ種接地の接地電路Ｎに接続されて合成漏れ電流Ｉ_ｇを検出する零相変流器、１２は合成漏れ電流Ｉ_ｇが入力されてそのレベル調整等を行う漏れ電流入力部、２ａ，２ｂはＡ／Ｄ変換回路、７は有効漏れ電流Ｉ_ｇｒ、無効漏れ電流Ｉ_ｇｃ等を演算し、後述するようにこれらの測定値をベクトル表示するための演算部（ＣＰＵ）、４はＡ／Ｄ変換回路２ａ，２ｂを介して収集された演算部７の入力データや演算結果を格納するメモリ、５はｓｉｎ波、ｃｏｓ波の基準波形データが記憶された基準波形データメモリ、８は演算部７の出力に基づいて測定値のベクトル表示、数値表示等を行う液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等からなる表示部である。

図２は、上記演算部７の構成を示す機能ブロック図である。
この演算部７は、Ａ／Ｄ変換回路２ａ，２ｂ、メモリ４及び基準波形データメモリ５に接続されて、電圧入力部１１に入力された取得電圧、合成漏れ電流Ｉ_ｇ、有効漏れ電流Ｉ_ｇｒ（Ｉ_ｇｒａまたはＩ_ｇｒｂ）、無効漏れ電流Ｉ_ｇｃ、位相角θ等を演算する測定値演算部７１と、これらの測定値をベクトル表示するための座標を演算する座標演算部７２と、上記測定値及び座標演算値に基づいて表示部８における表示データを生成する表示制御部７３とから構成されている。

この実施形態の動作を、以下に説明する。
いま、取得電圧がＶ_ａであるとすると、図２の測定値演算部７１は、従来技術に記載された方法により、取得電圧Ｖ_ａと合成漏れ電流Ｉ_ｇとを用いて位相角θ、有効漏れ電流Ｉ_ｇｒ、無効漏れ電流Ｉ_ｇｃを演算する。このとき、前述したようにθの大きさに基づいて、有効漏れ電流Ｉ_ｇｒが電路ａによるＩ_ｇｒａであるか電路ｂによるＩ_ｇｒｂであるかも検出することができる。ここでは、Ｉ_ｇｒ＝Ｉ_ｇｒａであると仮定する。
また、測定値演算部７１には、メモリ４に予め記憶された有効漏れ電流Ｉ_ｇｒの規定値（管理値）が入力される。

これらの測定値Ｉ_ｇ，Ｖ_ａ，Ｖ_ｂ(Ｖ_ａに対し逆相で大きさが等しいとする)，θ，Ｉ_ｇｒａ，Ｉ_ｇｃ及び前記規定値は、図２の表示制御部７３に送られると共に、座標演算部７２に入力される。
座標演算部７２では、Ｉ_ｇ，Ｖ_ａ，Ｖ_ｂ，Ｉ_ｇｒａ，Ｉ_ｇｃをベクトル表示するための座標と、前記規定値をＩ_ｇｒａと同方向の位置に表示するための座標とを演算し、これらの座標データを表示制御部７３に出力する。

図２の表示制御部７３では、前記測定値演算部７１の出力データと座標演算部７２からの座標データとを用いて、各測定値や規定値のベクトル表示データ、数値表示データを作成し、表示部８に出力する。

図３は、表示部８の表示画面８ａを示しており、この表示画面８ａは、ベクトル表示部８１と、規定値表示部８２ａ，８２ｂと、数値表示部８３とを有している。
ベクトル表示部８１には、Ｉ_ｇ，Ｖ_ａ，Ｖ_ｂ，Ｉ_ｇｒａ，Ｉ_ｇｃがベクトル表示され、かつ位相角θも表示されており、ベクトルＩ_ｇｒａと同一方向及び逆方向に配置された規定値表示部８２ａ，８２ｂには、ベクトルＩ_ｇｒａと同じ比率で、規定値（例えば５ｍＡ）の位置が「規定値５ｍＡ」の文字と共に表示されている。なお、このような規定値の表示と共に、あるいは表示に代えて、規定値に対するＩ_ｇｒａ（Ｉ_ｇｒ）の値の％表示を行っても良い。このように規定値を併せて表示することで、漏れ電流の余裕度の把握が容易になる。

また、ベクトル表示部８１の下方に配置された数値表示部８３には、Ｉ_ｇ，Ｉ_ｇｒａ，Ｉ_ｇｒｂ，Ｉ_ｇｃ，θの各測定値が、数値によって表示されている。なお、図示されていないが、取得電圧Ｖ_ａまたはＶ_ｂの測定値を同時に数値表示しても良い。
更に、必要に応じて漏れ電流波形を同時に表示しても良い。

以上のように本実施形態によれば、合成漏れ電流Ｉ_ｇの成分である有効漏れ電流Ｉ_ｇｒ，無効漏れ電流Ｉ_ｇｃが表示画面８ａにベクトル表示されるので、測定者はこれらの成分のうちどちらが支配的であるか等を含めて配電系統の絶縁劣化状態等を直感的、視覚的に把握することができる。更に、規定値表示部８２ａ，８２ｂによる規定値の表示によって漏れ電流の余裕度の把握が容易になり、配電系統の状態把握や保守点検作業に役立てることができる。

上記実施形態では、単相３線式の配電系統を対象とする漏れ電流測定器について説明したが、本発明は、単相２線式、三相３線式、三相４線式の配電系統を対象とする漏れ電流測定器にも適用可能である。

本発明の実施形態を示すブロック図である。 図１における演算部の機能ブロック図である。 図１における表示部の表示画面を示す図である。 従来技術を示すブロック図である。 従来技術により漏れ電流を求める原理を示すベクトル図である。

符号の説明

１０：漏れ電流測定器
１１：電圧入力部
１２：漏れ電流入力部
２ａ，２ｂ：Ａ／Ｄ変換回路
４：メモリ
５：基準波形データメモリ
７：演算部
７１：測定値演算部
７２：座標演算部
７３：表示制御部
８：表示部
８ａ：表示画面
８１：ベクトル表示部
８２ａ，８２ｂ：規定値表示部
８３：数値表示部
ＺＣＴ：零相変流器

Claims (4)

1. 配電系統と接地点との間を流れる合成漏れ電流を検出する手段と、
   前記配電系統の線間電圧を取得電圧として検出する手段と、
   前記取得電圧と前記合成漏れ電流との間の位相角、及び、前記合成漏れ電流を用いて、前記合成漏れ電流の成分を演算する演算手段と、
   この演算手段により演算した前記合成漏れ電流の成分を表示する表示手段と、
   を備えた漏れ電流測定器において、
   前記演算手段は、少なくとも、前記合成漏れ電流と、その成分である有効漏れ電流及び無効漏れ電流とをベクトルとして表示するための表示データを生成し、前記表示手段は、前記表示データを用いてベクトル表示することを特徴とする漏れ電流測定器。
2. 請求項１に記載した漏れ電流測定器において、
   前記演算手段は、前記取得電圧をベクトルとして表示するための表示データを生成し、前記表示手段に、前記取得電圧を前記合成漏れ電流、有効漏れ電流及び無効漏れ電流と共にベクトル表示させることを特徴とする漏れ電流測定器。
3. 請求項１または２に記載した漏れ電流測定器において、
   予め設定された前記有効漏れ電流の規定値を、前記有効漏れ電流のベクトル方向に表示することを特徴とする漏れ電流測定器。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載した漏れ電流測定器において、
   前記表示手段にベクトル表示した諸量を、ベクトルと共に数値表示することを特徴とする漏れ電流測定器。

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