JP2011149959A - 絶縁監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の絶縁監視装置としての機能の他に、漏電検出用ＩＣを備え、従来の漏電リレー装置と従来の絶縁監視装置を一体化して安価で簡単な構成とし、出力特性係数を共用し、安価で簡単で、より信頼性の高い構成とする。
【解決手段】監視対象の受配電系統の電圧を取得する電圧入力部１３０と、零相変流器１０８の二次電流を取得する電流入力部１１１と、両入力部１３０、１１１からの信号を変換する変換部１１２と、デジタル信号から基本波漏洩電流、及び基本波の有効分漏洩電流を演算する演算部１１３と、表示部１１５と、設定部１３１を具備する絶縁監視装置１０１において、漏電検出用ＩＣ１２３を有し、漏電時に警報出力する漏電リレー部１２６を内蔵し、零相変流器の出力特性係数を格納する記憶部１１４を備え、漏電リレー部１２６は、記憶部１１４の出力特性係数を使用し、二次電流１０９を変換したデジタル信号を補正し、漏電検出用ＩＣ１２３に入力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁監視装置に関し、特に電気回路の漏洩電流を長期的に計測して絶縁劣化兆候を監視する従来の絶縁監視装置に、例えばＪＩＳ Ｃ ８７３４漏電継電器 時延形（動作時間０．２〜２．０秒）に適合した漏電検出用ＩＣを内蔵させ、絶縁状態を絶縁監視部と漏電リレー部の２面から、より精度良く監視するための技術に関する。

従来は、特許文献１に開示されているように、接地線に設けた診断電圧重畳用電流変成器と、診断対象機器に設けられた漏れ電流検出用零相変流器（ＺＣＴ）による、診断電圧に起因して電源側高圧ケーブルに流出する漏れ電流の検出に基づいて、診断対象機器の絶縁指標を計測して常時監視を行う計測装置において、零相変流器（ＺＣＴ）に接続された校正回路を内蔵すると共に、校正回路を介した計測装置の接地線に、診断電圧を印加するための診断電圧重畳用電流変成器を設けて、校正回路の絶縁指標の計測に基づいて校正処理を行うことを特徴とする、重畳式の絶縁監視システムがある。

また、特許文献２に開示されているように、Ｂ種接地線から電路に絶縁劣化検出用の信号を重畳させて、零相変流器（ＺＣＴ）を介して戻り信号を検出し、電路の絶縁状態を監視する、重畳式の絶縁監視装置において、零相変流器（ＺＣＴ）の一次側に補正用信号通電手段を設け、補正用信号出力手段から検出信号とは異なる周波数で、一定レベルの補正用信号を印加し、補正用検出手段で検出して変化率を計測し、この変化率で検出用信号を補正する、重畳式のぜつえん監視装置がある。

特開２００１−４６７９号（特許第３６０５５２９号）公報 特開２００３−２１５１９６号公報

従来の絶縁監視装置における補正とは、重畳式の絶縁監視装置に対する改良である。特に、特許文献１については、校正回路は可変抵抗とコンデンサの直列接続体でなり、その校正回路の絶縁指標の計測値を設定値と比較して、その比較差に応じて、可変抵抗の抵抗値を可変制御することにより、校正処理を行うことを特徴とする絶縁監視システムであり、変化率を計測し、この変化率で検出用信号を補正するものではない。また、特許文献２については、変化率を計測し、この変化率で検出用信号を補正するものであるが、そもそも、系統周波数による充電電流の影響を受けて変化し正確な絶縁状態の監視ができない、重畳式の絶縁監視装置に対する補正であるため、本発明とは補正の精度が異なる。

本発明は、重畳式ではない簡単な構成で、信頼性の高い絶縁監視を行うことができる絶縁監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、監視対象の受配電系統における複数の電圧を取得する電圧入力部と、前記監視対象の受配電系統に取付けた零相変流器からの二次電流を取得する電流入力部と、該電流入力部からのアナログ信号をデジタル信号に変換する変換部と、デジタル信号から基本波漏洩電流及び基本波の有効分漏洩電流を演算する演算部と、演算値を表示する表示部と、諸設定を行う設定部とを具備する絶縁監視装置において、漏電検出用ＩＣを有し、漏電検出時に警報出力する漏電リレー部を内蔵するとともに、複数の零相変流器の出力特性係数を格納する記憶部を備えており、前記漏電リレー部は、前記記憶部に格納された複数の零相変流器のうちから選択された零相変流器の出力特性係数を使用して前記監視対象の受配電系統に取付けた零相変流器からの二次電流のデジタル信号を補正し、前記漏電検出用ＩＣに入力し、漏電検出時に警報出力する絶縁監視装置である。

また、本発明は、テスト電流発生部を備えており、通常の計測モードに加えて、新設又は既設の零相変流器のうちから選択された零相変流器に対し、前記テスト電流発生部から出力したテスト電流を貫通させて該零相変流器からの二次電流を取得し、その取得電流を元に前記零相変流器個別の出力特性係数を算出し、前記記憶部に格納するテストモードでの実行が可能であり、各種各様の零相変流器を接続できる絶縁監視装置である。

そして、本発明は、通常の計測モードでの実行の際に、テストモードでの実行にて算出して前記記憶部に格納した出力特性係数を使用し、監視対象の受配電系統に取付けた零相変流器からの二次電流のデジタル信号を補正し、より精度良く漏洩電流を計測する絶縁監視装置である。

更に、本発明は、テストモードでの実行にて算出して前記記憶部に格納した出力特性係数を使用し、通常の計測モードでの実行で、監視対象の受配電系統に取付けた零相変流器からの二次電流のデジタル信号を補正した後に、前記漏電検出用ＩＣへ入力することにより、前記漏電リレー部の信頼性を向上させた絶縁監視装置である。

本発明によれば、簡単なシステム構成で、信頼性の高い絶縁監視を行うことができ、また、漏洩電流発生は事故に直結する可能性があるが、絶縁監視の信頼性を高めることができ、予防保全に寄与できる。

実施例の絶縁監視装置を使用した構成図である。 一般電路における漏洩電流の波形図である。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下、本発明の絶縁監視装置の実施例について、図を用いて説明する。

本発明は、絶縁監視装置に漏電検出用ＩＣを備え、従来の漏電リレー装置と従来の絶縁監視装置を一体化することにより、安価で簡単な構成を可能とする。

また、複数のテスト電流を出力する出力部は、新規に追加する構成であるが、そのテスト電流を貫通させた、零相変流器（ＺＣＴ）からの二次電流を取得する入力部と、通常の計測モードにて、零相変流器（ＺＣＴ）からの二次電流を取得する入力部を共用化することにより、更に安価で簡単な構成を可能とする。

また、従来の漏電リレー装置と従来の絶縁監視装置を一体化することにより、出力特性係数を共用でき、安価で簡単で、より信頼性の高い構成を可能とする。

実施例１を説明する。図１は本実施例の絶縁監視装置を使用した構成図であり、図において、１０１は絶縁監視装置、１０２は交流電流（テスト電流）発生回路、１０３はテスト電流、１０４，１０５はテスト電流出力端子、１０６，１０７は漏洩電流入力端子、１０８は零相変流器（ＺＣＴ）、１０９，１１８はＺＣＴ二次電流、１１０はテスト電流出力指示信号、１１１，１１９は電流入力回路、１１２，１２０はアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路、１１３，１２１は演算回路、１１４は記憶回路、１１５は表示回路、１１６は通信回路、１１７は送受信信号、１２２はデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路、１２３は漏電検出用ＩＣ、１２４はリレー出力、１２５は絶縁監視部、１２６は漏電リレー部、１２７，１２８は電圧入力端子（ＰＯＷ）、１２９は電圧入力、１３０は電圧入力回路、１３１は設定回路を示したものである。絶縁監視装置１０１は、絶縁監視部１２５及び、漏電リレー部１２６に加えて、テスト電流発生回路１０２で構成されている。

実施例１の絶縁監視装置における計測モードでの動作の一例を説明する。絶縁監視部１２５は、零相変流器（ＺＣＴ）１０８からの漏洩電流を、漏洩電流入力端子１０６，１０７から取り込み、回路電圧を電圧入力端子１２７，１２８から取り込む。取り込んだＺＣＴ二次電流１０９は、電流入力回路１１１を介して入力したアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１１２にて、アナログ漏洩電流をデジタル信号に変換する。電圧入力１２９を電圧入力回路１３０にて周波数５０／６０Ｈｚを判別し、判別結果をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１１２に入力される。変換して得たデジタル信号を、演算回路１１３にてフーリエ展開し、基本波成分を抽出し、基本波漏洩電流値を算出し、更に電圧信号との位相関係より、基本波の有効分漏洩電流値を算出する。算出した各漏洩電流値を表示するための表示回路１１５と、送受信信号１１７に変換して上位装置と送受信する通信回路１１６に入力される。また設定回路１３１は、計測条件を設定する。

漏電リレー部１２６は、絶縁監視部１２５と同様に取り込んだ、ＺＣＴ二次電流１１８を、電流入力回路１１９を介して入力したアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１２０にて、アナログ漏洩電流をデジタル信号に変換する。変換して得たデジタル信号を、演算回路１２１にてフーリエ展開し、基本波成分を抽出する。抽出した基本波成分のデジタル信号を、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路１２２にて、アナログ信号に変換した後、漏電検出用ＩＣ１２３へ入力する。図示しないが、漏電リレー部１２６に備える動作特性設定ツマミによって設定された、定格感度電流及び定格動作時間に従って漏電を検出し、リレー出力１２４にて警報を出す。

一般電路における漏洩電流は、図２の一般電路における漏洩電流の波形図の通り、非常に歪んだ波形となっている。漏電リレー部１２６は、電流入力回路１１９内のローパスフィルタによって、ＺＣＴ二次電流１１８の高次高調波成分をカットするが、カット後もまだ高調波成分を含んでおり、ローパスフィルタだけでは残存する高調波成分によって誤検出・誤動作する可能性が高かった。これに対し本実施例では、演算回路１２１にてフーリエ展開して基本波成分を抽出し、そのデジタル信号を、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路１２２にて、アナログ信号に変換した後、漏電検出用ＩＣ１２３へ入力することにより、基本波成分での精度の高い漏電検出が可能となる。

実施例２を説明する。同じく図１にて、テスト電流発生回路１０２を使用し、各零相変流器（ＺＣＴ）個別の出力特性係数を算出する第２の実施例を説明する。本実施例１は、絶縁監視装置におけるテストモードでの動作の一例を説明する。交流電流（テスト電流）発生回路１０２は、絶縁監視部１２５内の演算回路１１３から、テスト電流出力指示信号１１０を受けることにより、交流のテスト電流１０３を発生させる。このテスト電流を、テスト電流出力端子１０４，１０５を介して、零相変流器（ＺＣＴ）に出力する。一方演算回路１１３は、自らテスト電流出力指示信号１１０を出すことにより、テストモードと認識する。テストモード時は、零相変流器（ＺＣＴ）１０８からの漏洩電流を、漏洩電流入力端子１０６，１０７から取り込み、取り込んだＺＣＴ二次電流１０９を、電流入力回路１１１を介して、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１１２にて変換したデジタル信号から、現在接続されている零相変流器（ＺＣＴ）１０８の出力特性係数を算出する。この出力係数は記憶回路１１４に記憶され、停電時も係数を保持する。

演算回路１１３は、自ら出したテスト電流出力指示信号１１０を解除することにより、計測モードと認識する。計測モード時の絶縁監視部１２５は、実施例１に示す通り、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１１２にて、アナログ漏洩電流をデジタル信号に変換するが、そのデジタル信号を、記憶回路１１４から読み出した出力特性係数を使用して補正する。補正後のデジタル信号を、演算回路１１３にてフーリエ展開し、基本波成分を抽出し、基本波漏洩電流値を算出し、更に電圧信号との位相関係より、基本波の有効分漏洩電流値を算出する。算出した各漏洩電流値は、実施例１と比較してより精度良く算出される。

計測モード時の漏電リレー部１２６は、絶縁監視部１２５と同様にアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１２０にて、アナログ漏洩電流をデジタル信号に変換するが、そのデジタル信号を、記憶回路１１４から読み出した出力特性係数を使用して補正する。補正後のデジタル信号を、演算回路１２１にてフーリエ展開し、基本波成分を抽出する。抽出した基本波成分のデジタル信号を、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路１２２にて、アナログ信号に変換した後、漏電検出用ＩＣ１２３へ入力する。定格感度電流及び定格動作時間に従って漏電を検出し、リレー出力１２４にて警報を出す。漏電検出用ＩＣ１２３へ入力される漏洩電流は、実施例１と比較してより精度良く算出される。

以上実施例で説明したように、本発明は、計測モードとテストモードを有しており、そして、テストモードにおいてＺＣＴの出力特性係数を算出して記憶し、そして、計測時にＺＣＴ二次電流をＡ／Ｄ変換して得たデジタル信号を補正することができるので、電気回路の漏洩電流を長期的に計測することにより、絶縁劣化兆候を監視することを目的とした従来の絶縁監視装置に、例えばＪＩＳ Ｃ ８７３４漏電継電器 時延形（動作時間０．２〜２．０秒）に適合した漏電検出用ＩＣを内蔵させることが可能となり、絶縁状態を絶縁監視部と漏電リレー部の２面から、より精度良く監視することができ、その信頼性に寄与できる。

１０１・・・絶縁監視装置
１０２・・・テスト電流発生回路
１０３・・・テスト電流
１０４，１０５・・・テスト電流出力端子
１０６，１０７・・・漏洩電流入力端子
１０８・・・零相変流器（ＺＣＴ）
１０９，１１８・・・ＺＣＴニ次電流
１１０・・・テスト電流出力指示信号
１１１，１１９・・・電流入力回路
１１２，１２０・・・アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路
１１３，１２１・・・演算回路
１１４・・・記憶回路
１１５・・・表示回路
１１６・・・通信回路
１１７・・・送受信信号
１２２・・・デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路
１２３・・・漏電検出用ＩＣ
１２４・・・リレー出力
１２５・・・絶縁監視部
１２６・・・漏電リレー部
１２７，１２８・・・電圧入力端子
１２９・・・電圧
１３０・・・電圧入力回路
１３１・・・設定回路

Claims (4)

1. 監視対象の受配電系統における複数の電圧を取得する電圧入力部と、前記監視対象の受配電系統に取付けた零相変流器からの二次電流を取得する電流入力部と、該電流入力部からのアナログ信号をデジタル信号に変換する変換部と、デジタル信号から基本波漏洩電流及び基本波の有効分漏洩電流を演算する演算部と、演算値を表示する表示部と、諸設定を行う設定部とを具備する絶縁監視装置において、
   漏電検出用ＩＣを有し、漏電検出時に警報出力する漏電リレー部を内蔵するとともに、複数の零相変流器の出力特性係数を格納する記憶部を備えており、
   前記漏電リレー部は、前記記憶部に格納された複数の零相変流器のうちから選択された零相変流器の出力特性係数を使用して前記監視対象の受配電系統に取付けた零相変流器からの二次電流のデジタル信号を補正し、前記漏電検出用ＩＣに入力し、漏電検出時に警報出力することを特徴とする絶縁監視装置。
2. 請求項１記載の絶縁監視装置において、
   テスト電流発生部を備えており、
   通常の計測モードに加えて、新設又は既設の零相変流器のうちから選択された零相変流器に対し、前記テスト電流発生部から出力したテスト電流を貫通させて該零相変流器からの二次電流を取得し、その取得電流を元に前記零相変流器個別の出力特性係数を算出し、前記記憶部に格納するテストモードでの実行が可能であり、各種各様の零相変流器を接続できることを特徴とする絶縁監視装置。
3. 請求項２記載の絶縁監視装置において、
   通常の計測モードでの実行の際に、テストモードでの実行にて算出して前記記憶部に格納した出力特性係数を使用し、監視対象の受配電系統に取付けた零相変流器からの二次電流のデジタル信号を補正し、より精度良く漏洩電流を計測することを特徴とする絶縁監視装置。
4. 請求項３記載の絶縁監視装置において、
   テストモードでの実行にて算出して前記記憶部に格納した出力特性係数を使用し、通常の計測モードでの実行で、監視対象の受配電系統に取付けた零相変流器からの二次電流のデジタル信号を補正した後に、前記漏電検出用ＩＣへ入力することにより、前記漏電リレー部の信頼性を向上させたことを特徴とする絶縁監視装置。

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