JP2010048746A - 絶縁監視装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】有効漏洩電流の閾値を超える頻度が多くなった場合に絶縁劣化ありと判定して警報を出すようにする。
【解決手段】電源ラインの接地線から零相変流器を介して検出される漏洩電流から有効漏洩電流を算出し閾値と対比して電源ラインの絶縁状態を監視するにあたって、メモリに格納すべき有効漏洩電流の母集団数Mと、有効漏洩電流に対する閾値A1と、母集団数Mに対する閾値A1を超える有効漏洩電流の閾値超個数の上限割合Bとをあらかじめ設定したうえで、所定の時間間隔で有効漏洩電流を算出して順次メモリに格納し、メモリに母集団数Mの有効漏洩電流が格納されたら、閾値A1を越える有効漏洩電流の閾値超個数Lを計数し、母集団数Mに対する閾値超個数Lの割合Cを求め、この割合Cが上限割合Bよりも大きいの場合に、所定の報知手段を動作させる警報信号を出力する。
【選択図】図3
【解決手段】電源ラインの接地線から零相変流器を介して検出される漏洩電流から有効漏洩電流を算出し閾値と対比して電源ラインの絶縁状態を監視するにあたって、メモリに格納すべき有効漏洩電流の母集団数Mと、有効漏洩電流に対する閾値A1と、母集団数Mに対する閾値A1を超える有効漏洩電流の閾値超個数の上限割合Bとをあらかじめ設定したうえで、所定の時間間隔で有効漏洩電流を算出して順次メモリに格納し、メモリに母集団数Mの有効漏洩電流が格納されたら、閾値A1を越える有効漏洩電流の閾値超個数Lを計数し、母集団数Mに対する閾値超個数Lの割合Cを求め、この割合Cが上限割合Bよりも大きいの場合に、所定の報知手段を動作させる警報信号を出力する。
【選択図】図3
Description
本発明は、単相3線または三相3線などの電源ラインの絶縁状態を漏洩電流に含まれている対地抵抗による有効漏洩電流に基づいて監視する絶縁監視装置に関するものである。
絶縁監視装置では、所定相の電路に接続された接地線から零相変流器を介して漏洩電流Igを検出するが、その漏洩電流には、対地抵抗による漏洩電流成分Igrと対地静電容量による漏洩電流成分Igcとが含まれている。
上記漏洩電流成分のうち、対地静電容量による漏洩電流成分Igcは無効成分であるため、電源ラインの絶縁状態を監視するにあたっては、漏洩電流Igから対地抵抗(電路−対地間の絶縁抵抗)による漏洩電流成分Igrを求める必要がある。この漏洩電流成分Igrが有効漏洩電流と呼ばれているものである。
漏洩電流Igから有効漏洩電流を求める方式としては、大別して、低周波注入トランスを用いる注入式(Igr検出方式)と、電路電圧を測定し、その電圧をもとに演算により漏洩電流から有効漏洩電流を算出する簡易型とがある。
注入式はIgr検出方式,簡易型はIor検出方式とも呼ばれることから、通常、注入式により検出された有効漏洩電流をIgr,簡易型により算出された有効漏洩電流をIorとしている。また、簡易型を発展させた絶縁監視装置には、例えば特許文献1,2等がある。
いずれの方式においても、絶縁監視装置には、有効漏洩電流(Igr,Ior)に対して閾値が設定され、有効漏洩電流が閾値を超えた場合に例えばブザーや表示ランプ等にて警報を出すようにしている。閾値は、工場等の場合には50mA,集合住宅等では1mAに設定されるのが一般的である。
しかしながら、従来では、有効漏洩電流が設定されている閾値をわずかでも超えると警報が出されるため、その都度、その警報が電源ラインの絶縁劣化によるものなのか、それ以外の突発的な原因によるものなのかを調べる必要がある、という問題があった。
本発明は、一般的に電源ラインの絶縁劣化は突発的にではなく除々に進行することに鑑みなされたもので、その課題は、有効漏洩電流の閾値を超える頻度が多くなった場合に絶縁劣化ありと判定して警報を出すようにした絶縁監視装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は、請求項1に記載されているように、電源ラインの接地線から零相変流器を介して漏洩電流を検出する漏洩電流検出手段と、上記漏洩電流検出手段にて検出された漏洩電流から対地抵抗による有効漏洩電流を算出してメモリに格納したうえで、上記有効漏洩電流と所定の閾値とを対比して上記電源ラインの絶縁状態を監視する制御手段とを含む絶縁監視装置において、上記制御手段には、上記メモリに格納すべき上記有効漏洩電流の母集団数Mと、上記有効漏洩電流に対する所定の閾値A1と、上記母集団数Mに対する上記閾値A1を超える上記有効漏洩電流の閾値超個数の上限割合Bとがあらかじめ設定され、上記制御手段は、測定開始から所定の時間間隔で上記有効漏洩電流を算出して順次上記メモリに格納し、上記メモリに上記母集団数Mの上記有効漏洩電流が格納されたら、上記閾値A1を越える上記有効漏洩電流の閾値超個数Lを計数して、上記母集団数Mに対する上記閾値超個数Lの割合C(=L/M×100)を求め、上記割合Cが上記上限割合Bよりも大きい(C>B)の場合に、所定の報知手段を動作させる警報信号を出力することを特徴としている。
また、本発明は、請求項2に記載されているように、電源ラインの接地線から零相変流器を介して漏洩電流を検出する漏洩電流検出手段と、上記漏洩電流検出手段にて検出された漏洩電流から対地抵抗による有効漏洩電流を算出してメモリに格納したうえで、上記有効漏洩電流と所定の閾値とを対比して上記電源ラインの絶縁状態を監視する制御手段とを含む絶縁監視装置において、上記制御手段には、上記メモリに格納すべき上記有効漏洩電流の母集団数Mと、所定の相対累積度数Dにおける所定の閾値A2とがあらかじめ設定され、上記制御手段は、測定開始から所定の時間間隔で上記有効漏洩電流を算出して順次上記メモリに格納し、上記メモリに上記母集団数Mの上記有効漏洩電流が格納されたら、上記母集団数Mの上記有効漏洩電流について度数分布データおよび相対累積度数データを作成し、上記度数分布データ上で上記所定の相対累積度数Dに対応する有効漏洩電流の値Xを取得し、上記有効漏洩電流の値Xが上記閾値A2よりも大きい(X>A2)の場合に、所定の報知手段を動作させる警報信号を出力することを特徴としている。
本発明の好ましい態様として、請求項3に記載されているように、X−Y表示座標を有する表示手段をさらに備え、上記制御手段は、上記X−Y表示座標の一方の軸を上記有効漏洩電流の目盛軸とし、他方の軸を発生頻度の頻度軸として、上記表示手段に、上記メモリに格納された上記母集団数Mの上記有効漏洩電流のヒストグラムを表示する。
また、請求項4に記載されているように、上記表示手段には、上記発生頻度の相対累積度数が折れ線グラフとして併せて表示される。
請求項1に記載の発明によれば、メモリに格納された母集団数M個の有効漏洩電流の中から、あらかじめ設定されている閾値A1を超える有効漏洩電流の数を計数し、その閾値超個数をLとして、母集団数Mに対する閾値超個数Lの割合C(=L/M×100)を求め、その割合Cがあらかじめ設定されている上限割合Bよりも大きい(C>B)の場合に警報信号を出力するようにしたことにより、閾値A1の値にもよるが、閾値A1を超える頻度が少ない場合には、絶縁劣化以外の原因による突発的な理由によるものとして無視し、閾値A1を超える頻度が大きい場合にのみ、絶縁劣化によるものと判断し警報が出されることになる。
また、請求項2に記載の発明によれば、メモリに母集団数M個の有効漏洩電流が格納されたら、母集団数M個の有効漏洩電流について度数分布データおよび相対累積度数データを作成し、その度数分布データ上であらかじめ設定されている所定の相対累積度数Dに対応する有効漏洩電流の値Xを取得し、その有効漏洩電流の値Xがあらかじめ設定されている閾値A2よりも大きい(X>A2)の場合に警報信号を出力するようにしたことにより、あらかじめ設定される相対累積度数Dおよび閾値A2の値にもよるが、度数分布データ上で取得される有効漏洩電流の値Xが閾値A2よりも小さい場合には、相対累積度数の計数に含まれるのの中に閾値A2を超えるものがないとして無視し、閾値A2を超える場合にのみ、絶縁劣化による有効漏洩電流があるとして警報が出されることになる。
請求項3,4に記載の発明によれば、ディスプレイ等の表示手段に有効漏洩電流のヒストグラムと、発生頻度の相対累積度数が折れ線グラフとして併せて表示されるため、有効漏洩電流の分布および発生頻度を視覚的に容易に把握することができる。
次に、図1ないし図5により、本発明の実施形態について説明する。図1は本発明に係る絶縁監視装置の構成例を示す模式図、図2は表示部における表示状態の一例を示す模式図、図3は制御手段の第1動作モードを説明するためのフローチャート、図4は制御手段の第2動作モードを説明するためのフローチャート、図5は表示部における表示状態の他の例を示す模式図である。
図1に示すように、この実施形態に係る絶縁監視装置では、測定対象を三相3線(Δ結線)の電路としており、漏洩電流の測定は注入トランスが不要な簡易型(Ior方式)を採用している。そのため、この絶縁監視装置は、電圧入力部11と漏洩電流入力部12とを備えている。漏洩電流入力部12は、請求項1,2における漏洩電流検出手段に相当している。
電圧入力部11には、B種接地線である接地電路bと例えば一方の電路aとの間の電圧Vabが、漏洩電流の有効分を抽出するための基準電圧として入力される。接地電路bと他方の電路cとの間の電圧Vcbは直接的に測定してもよいが、三相3線の交流のベクトルの特性から電圧Vabより60゜進んだ波形と考えてもよい。
漏洩電流入力部12には、零相変流器ZCTを介してB種接地線に流れる漏洩電流Igが入力される。漏洩電流Igには、電路a,cの対地抵抗Ra,Rcによる漏洩電流Iora,Iorcと、電路a,cの対地静電容量Ca,Ccによる漏洩電流Ioca,Ioccとが含まれている。IoraはVabと同相,IorcはVcbと同相で、Ioca,Ioccが等しいとすると、その合成ベクトルIocはVcaと同相になる。
電圧Vabと漏洩電流Igは、それぞれ電圧入力部11,漏洩電流入力部12で適度な信号レベルに調整されたうえで、A/D変換器11a,12aにてデジタルデータに変換されてCPU(制御手段)13に入力され、CPU14にてメモリ14に格納される。
CPU14は、電圧Vabと漏洩電流Igとをメモリ14に格納したのち、一例として、次の演算を行って漏洩電流Igに含まれている有効漏洩電流Iorを算出する。
まず、基準波形と電圧Vabとの位相差θ1,基準波形と漏洩電流Igとの位相差θ2を求め、これら位相差θ1,θ2からそれぞれ電圧Vabの基本波成分Vab(1)と漏洩電流Igの基本波成分Ig(1)を求める。
次に、θ1とθ2との位相差θを求めたうえで、漏洩電流Igの基本波成分Ig(1)と位相差θとから有効漏洩電流Iorを算出し、その値をメモリ14に格納する。ここで、絶縁不良は電路a,cで同時に起こることはまれであるため、有効漏洩電流IorはIoraもしくはIorcのいずれかである。
メモリ14には、ROM(Read Only Memory)領域と、RAM(Ramdom Access Memory)領域とが含まれており、ROM領域には、CPU13が行う処理手順があらかじめ記憶されている。RAM領域には、電圧Vab,漏洩電流Igや算出された有効漏洩電流Ior等が書き込まれる。
また、この絶縁監視装置は、表示部15と警報信号出力部16とを備えている。表示部15には、プリンタ等であってもよいが、好ましくは液晶表示パネル等からなるディスプレイが用いられる。警報信号出力部16は、CPU13からの指令を受けて図示しない例えばブザーや表示ランプに動作信号を与える。
本発明においても、電源ラインの絶縁状態を監視するため、有効漏洩電流に対する閾値が設定されるが、例えば有効漏洩電流の突発的もしくは散発的な閾値超えによる誤警報を防止するため、CPU13は次のように動作する。
まず、図3のフローチャートにより、CPU13の第1動作モードの一例について説明する。なお、この実施形態における絶縁監視装置は簡易型であるため、有効漏洩電流をIorと表記しているが、本発明において、有効漏洩電流は注入式(Igr検出方式)によって検出されてもよく、その場合にはIorをIgrに読み替えられたい(図4で説明する第2動作モードについても同じ)。
図3のフローチャートを参照して、まず、ステップST1aで各種の設定(初期設定)が行われる。本発明では、有効漏洩電流Iorの度数分布(ヒストグラム)を作成するため、メモリ14に取り込まれるべき母集団のデータ数Mが設定される。また、測定インターバル(有効漏洩電流Iorのサンプリング時間間隔)T[s],有効漏洩電流Iorに対する閾値A1[mA](この例では、A1=1mA),母集団数Mに対する閾値A1を超える有効漏洩電流Iorの閾値超個数の上限割合B[%]が設定され、また、データの取り込み度数の変数NがN=0にクリアされる。
その後、ステップST2a〜ST5aを循環するルーチンが実行され、測定インターバルごとに有効漏洩電流Iorが算出され、その値がメモリ14に保存され、変数NがN=N+1に順次インクリメントされる。
そして、ステップST5aで、N=Mとなり、メモリ14への母集団数M個のデータ(有効漏洩電流Ior)の保存が完了すると、ステップST6aで、度数分布データおよび相対累積度数データを作成する。
次に、ステップST7aで、M個の全有効漏洩電流Iorの中から閾値A1(この例では1mA)を超える有効漏洩電流Iorの個数(閾値超個数)Lを計数し、母集団数Mに対する閾値超個数Lの割合C(=L/M)[%]を求める。
次に、ステップST8aで、表示部15に例えば図2に示すようなヒストグラムおよび相対累積度数を表示する。
すなわち、表示部15にX−Y表示座標を設定し、この例では、X軸(横軸)を有効漏洩電流Ior値[mA]の0.01mAステップの目盛とし、左Y軸(左縦軸)を500個刻みの度数目盛として各Ior値の度数を棒グラフで表示するとともに、右Y軸(右縦軸)を相対累積度数目盛[%]として相対累積度数を折れ線グラフで表示する。
なお、相対累積度数は、各有効漏洩電流Ior値の度数をデータ数Mに対する百分率とし、その百分率をIor値の小さい方から累積したものである。
そして、ステップST9aで、度数の変数Nをクリア(N=0)したのち、ステップST10aで、閾値超個数Lの割合C[%]と、閾値超割合判定レベルであるステップST1aであらかじめ設定された上限割合B[%]とを対比する。
その結果が、C>Bの場合には、ステップST11aで、警報信号出力部16に警報指示を与え、図示しない例えばブザーや表示ランプを動作させる。これに対して、C≦Bの場合には、ステップST2aに戻り、上記したルーチンを繰り返す。
この第1動作モードによれば、有効漏洩電流Iorが閾値A1を超えるものがあったとしても、その出現度数が上記上限割合B(閾値超割合判定レベル)を超えないかぎり警報が出されない。また、表示部15にヒストグラムおよび相対累積度数が表示されるため、有効漏洩電流の分布および発生頻度を視覚的に容易に把握することができる。
なお、図3のフローチャートにおいて、例えばステップST7aとステップST8aとを入れ替えてもよい。また、ステップST9aをステップST5aの直後に実行するようにしてもよい。
次に、図4のフローチャートにより、CPU13の第2動作モードの一例について説明する。この第2動作モードでは、相対累積度数に基づいて電源ラインの絶縁状態を監視する。
まず、ステップST1bで、上記第1動作モードにおけるステップST1aと同じく、初期設定として、有効漏洩電流Iorの度数分布(ヒストグラム)を作成するため、メモリ14に取り込まれるべき母集団のデータ数Mと、測定インターバル(有効漏洩電流Iorのサンプリング時間間隔)T[s]とが設定されるが、このステップST1bでは、判定基準としての相対累積度数D[%](この例では、D=95%)と、その相対累積度数Dでの閾値A2[mA](この例においても、A2=1mA)が設定され、また、データの取り込み度数の変数NがN=0にクリアされる。
その後、上記第1動作モードにおけるステップST2a〜ST5aと同じく、ステップST2b〜ST5bを循環するルーチンが実行され、測定インターバルごとに有効漏洩電流Iorが算出され、その値がメモリ14に保存され、変数NがN=N+1に順次インクリメントされる。
そして、ステップST5bで、N=Mとなり、メモリ14への母集団数M個のデータ(有効漏洩電流Ior)の保存が完了すると、ステップST6bで、度数分布データおよび相対累積度数データを作成する。
次に、ステップST7bで、表示部15に例えば図2に示すようなヒストグラムおよび相対累積度数を表示する。このヒストグラムおよび相対累積度数の表示については、上記第1動作モードにおけるステップST8aと同様にして行われてよいため、その説明は省略する。
その後のステップST8bで、図2の表示画面内の有効漏洩電流Ior値[mA]の目盛から、ステップST1bであらかじめ設定された相対累積度数Dである95%に達した時点における有効漏洩電流Ior値X[mA]を取得する。実際には、CPU13はステップST6bで作成された度数分布データおよび相対累積度数データから上記Ior値Xを取得する。
そして、ステップST9bで、度数の変数Nをクリア(N=0)したのち、ステップST10bで、上記Ior値Xと、ステップST1bであらかじめ設定された閾値A2(この例では、A2=1mA)とを対比する。
その結果、図2の表示例では、相対累積度数Dである95%に達した時点における有効漏洩電流Ior値X[mA]が閾値A2の1mAを超えているため、ステップST11bで、警報信号出力部16に警報指示を与え、図示しない例えばブザーや表示ランプを動作させる。
これに対して、図5の表示例のように、有効漏洩電流Iorが1mA以下に偏って発生しており、相対累積度数Dである95%に達した時点における有効漏洩電流Ior値X[mA]が例えば0.99mAである場合、すなわちX≦A2の場合には、ステップST2bに戻り、上記したルーチンを繰り返す。
このように、第2動作モードによれば、あらかじめ設定される相対累積度数Dおよび閾値A2の値にもよるが、度数分布データ上で取得される有効漏洩電流の値Xが閾値A2よりも小さい場合には、相対累積度数の計数に含まれるのの中に閾値A2を超えるものがないとして無視し、閾値A2を超える場合にのみ、絶縁劣化による有効漏洩電流があるとして警報が出されることになる。
なお、図4のフローチャートにおいて、例えばステップST7b〜ST9bは、適宜入れ替えられてよい。
11 電圧入力部
12 漏洩電流入力部
11a,12a A/D変換器
13 CPU(制御手段)
14 メモリ
15 表示部
16 警報信号出力部
12 漏洩電流入力部
11a,12a A/D変換器
13 CPU(制御手段)
14 メモリ
15 表示部
16 警報信号出力部
Claims (4)
- 電源ラインの接地線から零相変流器を介して漏洩電流を検出する漏洩電流検出手段と、上記漏洩電流検出手段にて検出された漏洩電流から対地抵抗による有効漏洩電流を算出してメモリに格納したうえで、上記有効漏洩電流と所定の閾値とを対比して上記電源ラインの絶縁状態を監視する制御手段とを含む絶縁監視装置において、
上記制御手段には、上記メモリに格納すべき上記有効漏洩電流の母集団数Mと、上記有効漏洩電流に対する所定の閾値A1と、上記母集団数Mに対する上記閾値A1を超える上記有効漏洩電流の閾値超個数の上限割合Bとがあらかじめ設定され、
上記制御手段は、測定開始から所定の時間間隔で上記有効漏洩電流を算出して順次上記メモリに格納し、上記メモリに上記母集団数Mの上記有効漏洩電流が格納されたら、上記閾値A1を越える上記有効漏洩電流の閾値超個数Lを計数して、上記母集団数Mに対する上記閾値超個数Lの割合C(=L/M×100)を求め、上記割合Cが上記上限割合Bよりも大きい(C>B)の場合に、所定の報知手段を動作させる警報信号を出力することを特徴とする絶縁監視装置。 - 電源ラインの接地線から零相変流器を介して漏洩電流を検出する漏洩電流検出手段と、上記漏洩電流検出手段にて検出された漏洩電流から対地抵抗による有効漏洩電流を算出してメモリに格納したうえで、上記有効漏洩電流と所定の閾値とを対比して上記電源ラインの絶縁状態を監視する制御手段とを含む絶縁監視装置において、
上記制御手段には、上記メモリに格納すべき上記有効漏洩電流の母集団数Mと、所定の相対累積度数Dにおける所定の閾値A2とがあらかじめ設定され、
上記制御手段は、測定開始から所定の時間間隔で上記有効漏洩電流を算出して順次上記メモリに格納し、上記メモリに上記母集団数Mの上記有効漏洩電流が格納されたら、上記母集団数Mの上記有効漏洩電流について度数分布データおよび相対累積度数データを作成し、上記度数分布データ上で上記所定の相対累積度数Dに対応する有効漏洩電流の値Xを取得し、上記有効漏洩電流の値Xが上記閾値A2よりも大きい(X>A2)の場合に、所定の報知手段を動作させる警報信号を出力することを特徴とする絶縁監視装置。 - X−Y表示座標を有する表示手段をさらに備え、上記制御手段は、上記X−Y表示座標の一方の軸を上記有効漏洩電流の目盛軸とし、他方の軸を発生頻度の頻度軸として、上記表示手段に、上記メモリに格納された上記母集団数Mの上記有効漏洩電流のヒストグラムを表示することを特徴とする請求項1または2に記載の絶縁監視装置。
- 上記表示手段には、上記発生頻度の相対累積度数が折れ線グラフとして併せて表示されることを特徴とする請求項3に記載の絶縁監視装置。
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