JP2018096804A - 直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気所の電気設備を操作するための制御回路に直流電源を供給する複数の直流電源供給回路の合成絶縁抵抗を精度よく求めることである。【解決手段】直流地絡継電器をロックし、直流電源装置に接続される正極のＰ電線と負極のＮ電線との間のＰＮ電圧を測定し、Ｐ電線またはＮ電線のいずれかを接地しＰ電線またはＮ電線に流れる電流を検出する検出回路ユニットをＰ電線とＮ電線との間に接続し、検出回路ユニットに増幅器及び高感度直流電流クランプメータを接続すると共にローパスフィルタを接続し、高感度直流クランプメータのゼロ点調整を行い、ローパスフィルタで商用電源の周波数成分を除去したＰ電線またはＮ電線に流れる直流分電流を測定し、ＰＮ電圧及び得られた直流分電流に基づいて複数の直流電源供給回路の合成絶縁抵抗を求める。【選択図】 図１

Description

本発明は、電気所の電気設備を操作するための制御回路に直流電源装置から直流母線を介して直流電源を供給する複数の直流電源供給回路の合成絶縁抵抗を求める直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法に関する。

発変電所や開閉所等の電気所では、遮断器や断路器等の電気設備を操作するための制御回路に直流電源装置から直流母線を介して直流電源を供給する直流電源供給回路が設けられている。この直流電源供給回路は、直流電源装置が接続された直流母線から複数引き出され、さらに、直流電源供給回路から分岐して多数の直流負荷である制御回路に直流電源を供給する。

このような直流電源供給回路においては、直流電源供給回路の地絡故障を検出するための直流地絡継電器（６４Ｄ）が設置されている。直流地絡継電器は、直流電源供給回路の直流母線の正極と負極を抵抗分圧した分圧回路に設けられ、分圧回路の分圧中点は抵抗を介して接地されている。

このような直流電源供給回路においては、電気設備技術基準に従い、直流電源供給回路の絶縁抵抗値が規定値以上であることを管理している。絶縁抵抗の管理に当たっては、電気設備ごとに点検周期を設定し、定期点検の都度、電気設備の充電を停止し絶縁抵抗計にて絶縁抵抗値を測定している。

直流電源供給回路の絶縁抵抗を管理するものとして、直流回路の対地絶縁抵抗値を活線状態で常時計測して、計測値を連続的に表示することにより、直流回路の系統の保守点検を容易にしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−６３８０１号公報

しかし、定期点検の都度、絶縁抵抗計にて絶縁抵抗値を測定する方法では、電気設備の充電を停止する必要があり、停止した電気設備のみの絶縁抵抗値しか測定ができない。また、絶縁抵抗値の測定機会が定期点検の周期であるという制約があるため、周辺環境の変化、例えば気象条件を考慮した絶縁抵抗値の傾向を把握するのが難しい。

また、特許文献１のものでは、直流回路から直流電力の供給を受ける電力機器の運転を停止させることなく、活線状態で直流回路の正極側及び負極側の対地絶縁抵抗値を簡単に計測でき、絶縁抵抗値の傾向を把握できるが、絶縁抵抗の測定精度の向上が見込めない。絶縁抵抗に流れる電流は微少であり、漏洩電流を検出する漏洩電流計測手段（デジタルメータリレー）の測定精度に限界があるからである。また、直流地絡継電器は、直流回路の直流母線の正極と負極とを抵抗分圧した分圧回路に設けられ、分圧回路の分圧中点は抵抗を介して接地されているので、その接地点に漏洩電流が流れ込み、絶縁抵抗と対大地間との漏洩電流の測定精度が落ちる。

本発明の目的は、電気所の電気設備を操作するための制御回路に直流電源を供給する複数の直流電源供給回路の合成絶縁抵抗を精度よく求めることできる直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法を提供することである。

請求項１の発明に係る直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法は、電気所の電気設備を操作するための制御回路に直流電源装置から直流母線を介して直流電源を供給する複数の直流電源供給回路のいずれかに地絡故障が発生したとき動作する直流地絡継電器をロックし、前記直流電源装置に接続される正極のＰ電線と負極のＮ電線との間のＰＮ電圧を測定し、前記Ｐ電線または前記Ｎ電線への接続を切り換えて前記Ｐ電線または前記Ｎ電線のいずれかを接地し前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる電流を検出する検出回路ユニットを前記Ｐ電線と前記Ｎ電線との間に接続し、前記検出回路ユニットに増幅器及び高感度直流電流クランプメータを接続すると共に高感度直流電流クランプメータにローパスフィルタを接続し、前記高感度直流クランプメータのゼロ点調整を行い前記Ｐ電線または前記Ｎ電線のうち絶縁抵抗を測定する側の反対側の電線を前記検出回路ユニットにより接地し、前記増幅器で増幅され前記高感度直流クランプメータで検出された前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる電流から前記ローパスフィルタで商用電源の周波数成分を除去した前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる直流分電流を測定し、前記ＰＮ電圧及び前記ローパスフィルタで得られた前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる直流分電流に基づいて複数の直流電源供給回路の合成絶縁抵抗を求めることを特徴とする。

請求項２の発明に係る直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法は、電気所の電気設備を操作するための制御回路に直流電源装置から直流母線を介して直流電源を供給する複数の直流電源供給回路のいずれかに地絡故障が発生したとき動作する直流地絡継電器をロックし、前記直流電源装置に接続される正極のＰ電線と負極のＮ電線との間のＰＮ電圧を測定すると共に前記Ｐ電線と大地との間のＰＥ電圧及び前記Ｎ電線と大地との間のＮＥ電圧を測定し、前記ＰＥ電圧及び前記ＮＥ電圧に基づいて前記直流地絡継電器がロックされていることを確認し、前記Ｐ電線または前記Ｎ電線への接続を切り換えて前記Ｐ電線または前記Ｎ電線のいずれかを接地し前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる電流を検出する検出回路ユニットを前記Ｐ電線と前記Ｎ電線との間に接続し、前記検出回路ユニットに増幅器及び高感度直流電流クランプメータを接続すると共に高感度直流電流クランプメータにローパスフィルタを接続し、前記高感度直流クランプメータのゼロ点調整を行い前記Ｐ電線または前記Ｎ電線のうち絶縁抵抗を測定する側の反対側の電線を前記検出回路ユニットにより接地し、前記増幅器で増幅され前記高感度直流クランプメータで検出された前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる電流から前記ローパスフィルタで商用電源の周波数成分を除去した前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる直流分電流を測定し、前記ＰＮ電圧及び前記ローパスフィルタで得られた前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる直流分電流に基づいて複数の直流電源供給回路の合成絶縁抵抗を求めることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、絶縁抵抗の測定の際には直流地絡継電器をロックし、直流地絡継電器の分圧回路の分圧中点の接地点に漏洩電流が流れ込むのを防止するので、絶縁抵抗に流れる漏洩電流の検出精度が向上する。また、検出回路ユニットに増幅器を接続して漏洩電流を増幅し、漏洩電流を検出する直流電流クランプメータとして高感度直流電流クランプメータを使用するので、絶縁抵抗に流れる漏洩電流の検出精度が向上する。さらには、高感度直流電流クランプメータにローパスフィルタを接続するので、Ｐ電線またはＮ電線に流れる漏洩電流に重畳する商用電源の周波数成分を除去でき、漏洩電流の直流分成分だけを抽出できる。そして、検出したＰＮ電圧及びローパスフィルタで得られたＰ電線またはＮ電線に流れる電流に基づいて複数の直流電源供給回路の合成絶縁抵抗を求めるので、測定精度の良い絶縁抵抗を得ることができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、ＰＥ電圧及びＮＥ電圧に基づいて直流地絡継電器がロックされていることを確認するので、直流地絡継電器の分圧回路の分圧中点に漏洩電流が流れ込む状態で絶縁抵抗の測定を行うことがなくなる。従って、絶縁抵抗の測定精度が高まる。

本発明の第１実施形態に係る直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法の工程を示すフローチャート。 本発明の直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法が適用される電気所の電気設備の直流回路の概略構成を示すブロック図。 本発明の直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法が適用される電気所の電気設備の直流回路の等価回路図。 図３の等価回路に、検出回路ユニット、増幅器、高感度直流電流クランプメータ、ローパスフィルタを接続した状態を示す回路図。 図４の回路において負極のＮ電線の絶縁抵抗ＲＮを求める場合の回路図。 図４の回路において正極のＰ電線の絶縁抵抗ＲＰを求める場合の回路図。 本発明の実施形態の高感度直流電流クランプメータで測定された漏洩電流の一例を示す波形図。 本発明の実施形態のローパスフィルタで商用電源の周波数成分の電流を除去した後の漏洩電流の一例を示す波形図。 本発明の実施形態で測定した絶縁抵抗の誤差率を示すグラフ。 本発明の第２実施形態に係る直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法の工程を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法の工程を示すフローチャートである。また、図２は本発明の直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法が適用される電気所の電気設備の直流回路の概略構成を示すブロック図、図３は本発明の直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法が適用される電気所の電気設備の直流回路の等価回路図である。

図２において、電気所の電気設備の直流回路は、直流電源装置１１が直流母線１２を介して複数の直流電源供給回路１３に接続され、複数の直流電源供給回路１３から電気所の電気設備を操作するための制御回路に直流電源装置１１からの直流電源を供給する。図２では、複数の直流電源供給回路１３として３個の直流電源供給回路１３を示している。直流母線１２には、いずれかの直流電源供給回路１３に地絡故障が発生したことを検出するための直流地絡継電器１４が設置されている。

図３において、図２に示した複数の直流電源供給回路１３を並列接続して形成された回路を１つの直流電源供給回路１３として等価回路で示している。すなわち、等価回路は直流母線１２に１つの直流電源供給回路１３が接続された構成となっている。直流電源装置１１は、直流母線１２の正極のＰ電線１５と負極のＮ電線１６との間に接続され、直流母線１２には直流地絡継電器１４が接続されている。直流地絡継電器１４は、直流回路の直流母線１２の正極と負極とを抵抗分圧した分圧回路１７に設けられ、分圧回路１７の分圧中点は抵抗及び開閉スイッチ１８を介して接地されている。

図３では、直流母線１２に１つの直流電源供給回路１３が接続された構成となっていることから、正極のＰ電線１５の絶縁抵抗ＲＰは複数の直流電源供給回路１３の正極側の合成絶縁抵抗であり、負極のＮ電線１６の絶縁抵抗ＲＮは複数の直流電源供給回路１３の負極側の合成絶縁抵抗である。また、Ｐ電線１５は対地静電容量ＣＰを有しＮ電線１６は対地静電容量ＣＮを有する。また、Ｐ電線１５にはＰ電線１５に接続するためのＰ端子１９が設けられ、Ｎ電線１６にはＮ電線１６に接続するためのＮ端子２０が設けられている。さらに、大地に接地するためのＥ端子２１が用意されている。

これらＰ端子１９、Ｎ端子２０及びＥ端子２１は、電気所の電気設備の直流給回路の作業用分電盤や直流母線１２などに設けられている。正極のＰ電線１５の絶縁抵抗ＲＰを求めるにあたっては、Ｎ端子２０とＥ端子２１とを接続してＮ線路を接地して、直流電源装置１１から絶縁抵抗ＲＰに流れる漏洩電流を測定し、直流電源装置１１のＰＮ電圧と絶縁抵抗ＲＰを流れる漏洩電流とから絶縁抵抗ＲＰを求めることになる。同様に、負極のＮ電線１６の絶縁抵抗ＲＮを求めるにあたっては、Ｐ端子１９とＥ端子２１とを接続してＰ線路を接地して、直流電源装置１１から絶縁抵抗ＲＮに流れる漏洩電流を測定し、直流電源装置１１のＰＮ電圧と絶縁抵抗ＲＮを流れる漏洩電流とから絶縁抵抗ＲＮを求めることになる。これにより、直流回路が活線状態であっても絶縁抵抗ＲＰまたは絶縁抵抗ＲＮを測定できる。つまり、電気設備の充電を停止しなくても直流回路の絶縁抵抗の測定ができる。

このように、絶縁抵抗ＲＰまたは絶縁抵抗ＲＮを求めるにあたってはＥ端子２１を接地することになるから、もし、漏洩電流が大きい場合には直流電源供給回路を通して制御回路に漏洩電流が流れ込むことになり、制御回路内に電気所の電気機器を操作するリレーが接地して接続されている場合には、そのリレーを誤動作させる可能性がある。

そこで、後述のように、Ｐ電線１５またはＮ電線１６への接続を切り換えてＰ電線１５またはＮ電線１６のいずれかを接地し、Ｐ電線１５またはＮ電線１６に流れる電流を検出するための検出回路ユニット内に、Ｅ端子２１に流れる電流を所定値以下に制限する限流抵抗ｒを設ける。これにより、Ｅ端子２１に流れる漏洩電流の大きさは制御回路が誤動作しない程度の大きさに制限される。

図１において、図３に示す直流回路の絶縁抵抗ＲＰまたは絶縁抵抗ＮＰを測定するにあたっては、まず、直流地絡継電器をロックする（Ｓ１）。直流地絡継電器１４をロックするのは以下の理由による。図３に示すように、直流地絡継電器１４は、直流回路の直流母線１２の正極と負極とを抵抗分圧した分圧回路１５に設けられ、直流回路が活線状態では、分圧回路１５の分圧中点は開閉スイッチ１８はオンしており接地されている。開閉スイッチ１８がオンしていると分圧回路１５の分圧中点は接地された状態であるので、その接地点に漏洩電流が流れ込み、漏洩電流は絶縁抵抗ＲＰまたは絶縁抵抗ＮＰと対大地間の漏洩電流だけではなくなり、絶縁抵抗ＲＰまたは絶縁抵抗ＮＰを測定するのに適した漏洩電流を検出することができなくなるからである。そこで、開閉スイッチ１８をオフとし直流地絡継電器１４をロックする。

次に、図１において、直流電源装置に接続される正極のＰ電線と負極のＮ電線との間のＰＮ電圧を測定する（Ｓ２）。図３のＰ端子１９とＮ端子２０との間に電圧測定器を接続してＰＮ電圧を測定する。そして、検出回路ユニットをＰ電線とＮ電線との間に接続し（Ｓ３）、検出回路ユニットに増幅器及び高感度直流電流クランプメータを接続すると共に高感度直流電流クランプメータにローパスフィルタを接続する（Ｓ４）。

図４は、図３の等価回路に、検出回路ユニット、増幅器、高感度直流電流クランプメータ、ローパスフィルタを接続した状態を示す回路図である。図４において、検出回路ユニット２２は、Ｐ電線１５またはＮ電線１６への接続を切り換えてＰ電線１５またはＮ電線１６のいずれかを接地し、Ｐ電線１５またはＮ電線１６に流れる電流を検出するものである。すなわち、検出回路ユニット２２は、Ｐ電線１５のＰ端子１９及びＮ電線１６のＮ端子２０の間に接続され、また大地に接地するためのＥ端子２１に接続される。Ｅ端子２１には、前述したように制限抵抗ｒが接続される。また、検出回路ユニット２２は切換スイッチ２３を有し、切換スイッチ２３によりＰ電線１５またはＮ電線１６への接続を切り換えてＰ電線１５またはＮ電線１６のいずれかを接地する。

増幅器２４は、直流電源装置１１からＰ電線１５またはＮ電線１６を通って大地に接地するためのＥ端子２１に流れる電流を増幅するものである。増幅器２４は巻線で構成され巻線の巻数ｎに比例して電流を増幅する。直流電源装置１１からＰ電線１５を通ってＥ端子２１に流れる電流は絶縁抵抗ＲＮ及び対地静電容量ＣＮに流れる漏洩電流であり、直流電源装置１１からＮ電線１６を通ってＥ端子２１に流れる電流は絶縁抵抗ＲＰ及び対地静電容量ＣＰに流れる漏洩電流である。

増幅器２４で増幅された漏洩電流は、高感度直流電流クランプメータ２５に入力される。高感度直流電流クランプメータ２５としては、市販のもの（共立電気計器株式会社製、ＣＤミリアンペアクランプメータ、ＫＥＷ２５００、測定範囲１０μ〜１２０ｍＡ）を採用する。高感度直流電流クランプメータ２５で測定された漏洩電流は、商用電源の周波数成分を除去するためのローパスフィルタ２６を介して電流測定器２７に出力される。

図１のステップＳ３において、検出回路ユニット２２をＰ電線１５とＮ電線１６との間に接続し、図１のステップＳ４において、検出回路ユニット２２に増幅器２４及び高感度直流電流クランプメータ２５を接続すると共にローパスフィルタ２６を接続した後に、高感度直流クランプメータのゼロ点調整を行いＰ電線またはＮ電線のうち絶縁抵抗を測定する側の反対側の電線を検出回路ユニットにより接地する（Ｓ５）。

ここで高感度直流電流クランプメータ２５は測定精度を安定させるために事前に電源を入れておくことが望ましい。そこで、図１のステップＳ４の段階で、つまり、増幅器２４に高感度直流電流クランプメータ２５を設置する段階で高感度直流電流クランプメータ２５の電源を入れておく。

図５は、図４の回路において負極のＮ電線の絶縁抵抗ＲＮを求める場合の回路図である。負極のＮ電線１６の絶縁抵抗ＲＮを求めるにあたっては、絶縁抵抗ＲＮを測定する側の反対側のＰ電線１５を接地する。すなわち、切換スイッチ２３をＰ端子１９に接続し、Ｐ端子１９とＥ端子２１とを接続してＰ線路１５を接地する。これにより、図５の点線で示すように、直流電源装置１１→Ｐ電線１５→Ｐ端子１９→切換スイッチ２３→Ｅ端子２１→大地→絶縁抵抗ＲＮと対地静電容量ＣＮとの並列回路→直流電源装置１１の回路が形成される。

図６は、図４の回路において正極のＰ電線の絶縁抵抗ＲＰを求める場合の回路図である。正極のＰ電線１５の絶縁抵抗ＲＰを求めるにあたっては、絶縁抵抗ＲＰを測定する側の反対側のＮ電線１６を接地する。すなわち、切換スイッチ２３をＮ端子１９に接続し、Ｎ端子２０とＥ端子２１とを接続してＮ線路１６を接地する。これにより、図６の点線で示すように、直流電源装置１１→Ｐ電線１５→絶縁抵抗ＲＰと対地静電容量ＣＰとの並列回路→大地→Ｅ端子２１→切換スイッチ２３→Ｎ端子２０→直流電源装置１１の回路が形成される。

ここで、高感度直流電流クランプメータ２４のゼロ点調整を行うのは、高感度直流電流クランプメータ２４は２次側に交流バイアスを流して直流の電流を検出するものであることから、ゼロ点オフセットを補正するために測定の度にゼロ点調整を必要とするからである。

図１のステップＳ５において、高感度直流クランプメータのゼロ点調整を行い、Ｐ電線またはＮ電線のうち絶縁抵抗を測定する側の反対側の電線を検出回路ユニットにより接地した後に、増幅器で増幅され高感度直流クランプメータで検出されたＰ電線またはＮ電線に流れる電流からローパスフィルタで商用電源の周波数成分を除去したＰ電線または前記Ｎ電線に流れる直流分電流を測定する（Ｓ６）。

図５、図６において、増幅器２４は、直流電源装置１１からＰ電線１５またはＮ電線１６を通って大地に接地するためのＥ端子２１に流れる電流を増幅する。これは、Ｐ電線１５の絶縁抵抗ＲＰまたはＮ電線１６の絶縁抵抗ＲＮに流れる漏洩電流の検出精度を向上させるためである。前述したように、本発明の実施形態で使用する高感度直流クランプメータ２５の測定範囲は１０μ〜１２０ｍＡであり、測定範囲は高感度ではあるが、増幅器２４を設けて、さらに検出精度を高めている。すなわち、Ｐ電線１５の絶縁抵抗ＲＰまたはＮ電線１６の絶縁抵抗ＲＮの健全な抵抗値は、１５〜２０ＭΩであり、直流電源装置１１のＰＮ電圧は通常１１０Ｖである。従って、健全な絶縁抵抗ＲＰまたは絶縁抵抗ＲＮに流れる電流は５．５μ〜７．３μＡであり、高感度直流クランプメータ２５の測定範囲１０μ〜１２０ｍＡより小さい値であるから、これに対応できるようにするためである。

増幅器２４は巻線で構成され巻線の巻数ｎに比例して電流を増幅するので、本発明の実施形態では、例えば巻数ｎを１００として１００倍の検出精度とする。これにより、増幅器２４及び高感度直流電流クランプメータ２５により、０．１μ〜１．２ｍＡの漏洩電流が測定できることになる。

高感度直流電流クランプメータ２５で測定された漏洩電流には、Ｐ電線１５が対地静電容量ＣＰを有し、Ｎ電線１６が対地静電容量ＣＮを有することから、Ｐ電線１５を接地したときは対地静電容量ＣＮに流れる過渡電流が含まれ、同様に、Ｎ電線１６を接地したときは対地静電容量ＣＰに流れる過渡電流が含まれる。そこで、この過渡電流が流れなくなった後の安定した電流を測定対象とする。

高感度直流電流クランプメータ２５で測定された漏洩電流は、ローパスフィルタ２６を介して電流測定器２７に出力される。ローパスフィルタ２６は、Ｐ電線１５またはＮ電線１６に重畳する商用電源の周波数成分の電流を除去するものである。図７は、高感度直流電流クランプメータ２５で測定された漏洩電流の一例を示す波形図である。図７では、対地静電容量ＣＰや対地静電容量ＣＮに流れる過渡電流の図示は省略している。図７に示すように、高感度直流電流クランプメータ２５で測定された漏洩電流には、Ｐ電線１５またはＮ電線１６に商用電源の周波数成分の電流が重畳しているので、ローパスフィルタ２６で商用電源の周波数成分の電流を除去する。図８はローパスフィルタ２６で商用電源の周波数成分の電流を除去した後の漏洩電流の一例を示す波形図である。このローパスフィルタ２６で得られたＰ電線１５またはＮ電線１６に流れる直流分電流は電流測定器１７に入力され、電流測定器１７でＰ電線１５またはＮ電線１６に流れる直流分電流の電流が測定される。この電流は、絶縁抵抗ＲＰまたは絶縁抵抗ＲＮに流れる漏洩電流である。

図１のステップＳ６において、増幅器で増幅され高感度直流クランプメータで検出されたＰ電線またはＮ電線に流れる電流からローパスフィルタで商用電源の周波数成分を除去したＰ電線または前記Ｎ電線に流れる直流分電流を測定した後に、ＰＮ電圧及びローパスフィルタで得られたＰ電線またはＮ電線に流れる直流分電流に基づいて複数の直流電源供給回路の合成絶縁抵抗を求める（Ｓ７）。

ＰＮ電圧は、ステップＳ２において求められ、Ｐ電線に流れる直流分電流またはＮ電線に流れる直流分電流はステップＳ７で求められていることから、絶縁抵抗ＲＰは、絶縁抵抗ＲＰ＝ＰＮ電圧／Ｐ電線に流れる直流分電流、絶縁抵抗ＲＮは、絶縁抵抗ＲＮ＝ＰＮ電圧／Ｎ電線に流れる直流分電流で求めることができる。

図９は、本発明の実施形態で測定した絶縁抵抗の誤差率を示すグラフである。いま、本発明の実施形態で測定した絶縁抵抗をＲ１、絶縁抵抗計で測定した絶縁抵抗をＲ０とすると、誤差率は、（絶縁抵抗Ｒ１−絶縁抵抗Ｒ０）／絶縁抵抗Ｒ０で示される。図９から分かるように、１００ＭΩ以下では誤差率５％以下であり、４０ＭΩ以下では誤差率２〜３％以下である。絶縁抵抗が大きくなる程、つまり漏洩電流が小さくなる程、誤差率は大きくなる傾向にあるが、前述したように、Ｐ電線１５の絶縁抵抗ＲＰまたはＮ電線１６の絶縁抵抗ＲＮの健全な抵抗値は１５〜２０ＭΩであるので、実用上は高精度で絶縁抵抗が測定できることが分かる。

第１実施形態によれば、Ｐ電線１５の絶縁抵抗ＲＰまたはＮ電線１６の絶縁抵抗ＲＮを求めるにあたっては、Ｅ端子２１を接地し、直流電源装置１１から絶縁抵抗ＲＰまたは絶縁抵抗ＲＮに流れる漏洩電流を計測して絶縁抵抗ＲＰまたはＮ電線１６の絶縁抵抗ＲＮを求めるので、電気設備の使用中に絶縁抵抗の測定ができ、短時間で電気設備の直流回路のすべての合成絶縁抵抗を測定することができる。また、絶縁抵抗の測定機会に制約がないので、測定回数を増やすことにより絶縁抵抗の劣化傾向の把握が容易になる。

そして、絶縁抵抗ＲＰまたは絶縁抵抗ＲＮの測定の際には直流地絡継電器１４をロックし、直流地絡継電器１４の分圧回路１７の分圧中点の接地点に漏洩電流が流れ込むのを防止するので、絶縁抵抗ＲＰまたは絶縁抵抗ＲＮに流れる漏洩電流の検出精度が向上する。また、検出回路ユニット２２に増幅器２４を接続して漏洩電流を増幅し、漏洩電流を検出する直流電流クランプメータとして高感度直流電流クランプメータ２５を使用するので、健全な絶縁抵抗ＲＰまたは絶縁抵抗ＲＮに流れる微少な漏洩電流であっても検出できる。

さらには、高感度直流電流クランプメータ２５の後段にローパスフィルタ２６を接続するので、Ｐ電線またはＮ電線に流れる漏洩電流に重畳する商用電源の周波数成分を除去でき、絶縁抵抗に流れる漏洩電流の直流分成分だけを抽出できる。そして、検出したＰＮ電圧及びローパスフィルタで得られたＰ電線またはＮ電線に流れる電流に基づいて複数の直流電源供給回路の合成絶縁抵抗を求めるので、測定精度の良い絶縁抵抗を得ることができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。図１０は本発明の第２実施形態に係る直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法の工程を示すフローチャートである。この第２実施形態は、図１に示した第１実施形態に対し、ステップＳ２に代えて、ステップＳ２Ａ、ステップＳ２Ｂを設けたものである。すなわち、直流電源装置に接続される正極のＰ電線と負極のＮ電線との間のＰＮ電圧を測定することに加え、Ｐ電線と大地との間のＰＥ電圧及びＮ電線と大地との間のＮＥ電圧を測定し（Ｓ２Ａ）、ＰＥ電圧及びＮＥ電圧に基づいて直流地絡継電器がロックされていることを確認する（Ｓ２Ｂ）ようにしたものである。図１と同一ステップには同一符号を付し重複する説明は省略する。

まず、図１に示した第１実施形態と同様に、直流地絡継電器をロックする（Ｓ１）。分圧回路１５の開閉スイッチ１８をオフし直流地絡継電器１４をロックするのは、分圧回路１５の接地点に漏洩電流が流れ込むのを防止し、絶縁抵抗ＲＰまたは絶縁抵抗ＮＰを測定するのに適した漏洩電流を得るためである。

次に、直流電源装置に接続される正極のＰ電線と負極のＮ電線との間のＰＮ電圧を測定すると共にＰ電線と大地との間のＰＥ電圧及び前記Ｎ電線と大地との間のＮＥ電圧を測定する（Ｓ２Ａ）。ＰＮ電圧の測定はＰ端子１９とＮ端子２０との間に電圧測定器を接続して測定する。ＰＥ電圧の測定はＰ端子１９とＥ端子２１との間に電圧測定器を接続して測定し、同様に、ＮＥ電圧の測定はＮ端子２０とＥ端子２１との間に電圧測定器を接続して測定する。

そして、ＰＥ電圧及びＮＥ電圧に基づいて直流地絡継電器がロックされていることを確認する（Ｓ２Ｂ）。図３において、直流地絡継電器１４がロックされていないとき（開閉スイッチ１８がオンのとき）は、前述したように、直流電源装置１１のＰＮ電圧は通常１１０Ｖであることから、ＰＥ電圧及びＮＥ電圧は５５Ｖで平衡する。これは、分圧回路１５の中点で抵抗分圧されその中点が接地された状態であるからである。一方、直流地絡継電器１４がロックされているとき（開閉スイッチ１８がオフのとき）は、ＰＥ電圧及びＮＥ電圧は５５Ｖから所定の時定数で０Ｖに変化する。これは、図３において、ＰＥ電圧及びＮＥ電圧の初期値は５５Ｖであるが、分圧回路１５の中点が開放された状態となったことに伴い、Ｐ電線１５の対地静電容量ＣＰまたはＮ電線１６の対地静電容量ＣＮにチャージされた電荷が放電されるからである。

そこで、ＰＥ電圧及びＮＥ電圧は５５Vでほぼ平衡しているときは、直流地絡継電器１４はロックされていないと判断し、ＰＥ電圧及びＮＥ電圧が５５Vから０Ｖに減少しているときは、直流地絡継電器１４はロックされていると判断する。直流地絡継電器１４はロックされていないときは、ステップＳ１に戻り、直流地絡継電器１４をロックする。直流地絡継電器１４はロックされているときは、図１に示した第１実施形態と同様に、ステップＳ３〜ステップＳ７の処理を行う。

本発明の第２実施形態によれば、実施形態１の効果に加え、ＰＥ電圧及びＮＥ電圧に基づいて直流地絡継電器１４がロックされていることを確認するので、直流地絡継電器１４の分圧回路の分圧中点に漏洩電流が流れ込む状態で絶縁抵抗の測定を行うことがなくなる。従って、絶縁抵抗の測定精度が高まる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…直流電源装置、１２…直流母線、１３…直流電源供給回路、１４…直流地絡継電器、１５…Ｐ電線、１６…Ｎ電線、１７…分圧回路、１８…開閉スイッチ、１９…Ｐ端子、２０…Ｎ端子、２１…Ｅ端子、２２…検出回路ユニット、２３…切換スイッチ、２４…増幅器、２５…高感度直流電流クランプメータ、２６…ローパスフィルタ、２７…電流測定器

Claims (2)

1. 電気所の電気設備を操作するための制御回路に直流電源装置から直流母線を介して直流電源を供給する複数の直流電源供給回路のいずれかに地絡故障が発生したとき動作する直流地絡継電器をロックし、
   前記直流電源装置に接続される正極のＰ電線と負極のＮ電線との間のＰＮ電圧を測定し、
   前記Ｐ電線または前記Ｎ電線への接続を切り換えて前記Ｐ電線または前記Ｎ電線のいずれかを接地し前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる電流を検出する検出回路ユニットを前記Ｐ電線と前記Ｎ電線との間に接続し、
   前記検出回路ユニットに増幅器及び高感度直流電流クランプメータを接続すると共に高感度直流電流クランプメータにローパスフィルタを接続し、
   前記高感度直流クランプメータのゼロ点調整を行い前記Ｐ電線または前記Ｎ電線のうち絶縁抵抗を測定する側の反対側の電線を前記検出回路ユニットにより接地し、
   前記増幅器で増幅され前記高感度直流クランプメータで検出された前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる電流から前記ローパスフィルタで商用電源の周波数成分を除去した前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる直流分電流を測定し、
   前記ＰＮ電圧及び前記ローパスフィルタで得られた前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる直流分電流に基づいて複数の直流電源供給回路の合成絶縁抵抗を求めることを特徴とする直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法。
2. 電気所の電気設備を操作するための制御回路に直流電源装置から直流母線を介して直流電源を供給する複数の直流電源供給回路のいずれかに地絡故障が発生したとき動作する直流地絡継電器をロックし、
   前記直流電源装置に接続される正極のＰ電線と負極のＮ電線との間のＰＮ電圧を測定すると共に前記Ｐ電線と大地との間のＰＥ電圧及び前記Ｎ電線と大地との間のＮＥ電圧を測定し、
   前記ＰＥ電圧及び前記ＮＥ電圧に基づいて前記直流地絡継電器がロックされていることを確認し、
   前記Ｐ電線または前記Ｎ電線への接続を切り換えて前記Ｐ電線または前記Ｎ電線のいずれかを接地し前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる電流を検出する検出回路ユニットを前記Ｐ電線と前記Ｎ電線との間に接続し、
   前記検出回路ユニットに増幅器及び高感度直流電流クランプメータを接続すると共に高感度直流電流クランプメータにローパスフィルタを接続し、
   前記高感度直流クランプメータのゼロ点調整を行い前記Ｐ電線または前記Ｎ電線のうち絶縁抵抗を測定する側の反対側の電線を前記検出回路ユニットにより接地し、
   前記増幅器で増幅され前記高感度直流クランプメータで検出された前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる電流から前記ローパスフィルタで商用電源の周波数成分を除去した前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる直流分電流を測定し、
   前記ＰＮ電圧及び前記ローパスフィルタで得られた前記Ｐ電線または前記Ｎ電線に流れる直流分電流に基づいて複数の直流電源供給回路の合成絶縁抵抗を求めることを特徴とする直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法。

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