JP2600348B2 - 道路用照明器具絶縁監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高速道路等に配設された複数の道路用照
明器具の絶縁劣化を監視する道路用照明器具絶縁監視装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の道路用照明器具絶縁監視装置の一例を第６図に
基づいて説明する。

この道路用照明器具絶縁監視装置は、第６図に示すよ
うに、受電変圧器２′の２次側に接続された給電線３か
ら分岐され道路用照明器具５をそれぞれ接続した複数の
分岐線４と、給電線３毎に設けた地絡過電流リレー16お
よびしゃ断器15とを備えている。この道路用照明器具絶
縁監視装置は、給電線２および分岐線４での地絡事故発
生時に、地絡過電流リレー16によりしゃ断器15をしゃ断
し、給電線３への給電を停止する。

また、近年、第７図に示すように、受電変圧器２の２
次側の中性点2aに絶縁劣化を検出するための低周波信号
を注入する低周波信号注入装置17を設け、各給電線３に
流れる零相電流を検出する零相電流検出手段18を設け、
給電線３に流れる零相電流から給電線３の絶縁劣化を監
視する道路用照明器具絶縁監視装置が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、道路用照明器具装置における地絡，絶縁劣化
は、ケーブル系、すなわち給電線３および分岐線４での
発生頻度が少なく、道路用照明器具５で多く発生する。

しかしながら、提案された道路用照明器具絶縁監視装
置では、給電線３の地絡，絶縁劣化を判別するだけであ
り、道路用照明器具５での地絡，絶縁劣化を個別に判別
することができず、絶縁不良箇所を特定することができ
ないという問題があった。また、道路用照明器具５の絶
縁劣化を判別するためには、それぞれの道路用照明器具
５の設置場所へ行き、道路用照明器具５の一個一個につ
いて絶縁劣化の点検を行わなくてはならず、保守・点検
作業が煩雑になるという問題があった。

したがって、この発明の目的は、絶縁劣化箇所を個別
に判別することができ、保守・点検作業を容易に行うこ
とのできる道路用照明器具絶縁監視装置を提供すること
である。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の道路用照明器具絶縁監視装置は、受電変圧
器の２次側に接続された給電線から分岐され道路用照明
器具をそれぞれ接続した複数の分岐線と、絶縁劣化を検
出するための低周波零相電圧を受電変圧器の２次側の中
性点に注入する低周波零相電圧注入手段と、複数の分岐
線にそれぞれ設けられ，分岐線に流れる低周波零相電流
を抽出して基準値と比較した比較信号を対応するアドレ
ス信号に応じて分岐線に注入する照明器具絶縁監視部
と、分岐線に注入された照明器具絶縁監視部の比較信号
を抽出して絶縁劣化を判定するとともに照明器具絶縁監
視部を個別に呼び出すアドレス信号を出力する中央処理
装置とを備えた構成としている。

〔作 用〕

この発明の構成によれば、低周波零相電圧注入手段か
ら受電変圧器の２次側の中性点に低周波零相電圧が注入
される。中央処理装置は、照明器具絶縁監視部を個別に
呼び出すアドレス信号を給電線に注入する。照明器具絶
縁監視部は、分岐線に流れる低周波零相電流を抽出して
基準値と比較した比較信号を出力する。そして、照明器
具絶縁監視部は、対応するアドレス信号が中央処理装置
から出力されたときに、比較信号を分岐線に注入する。
したがって、分岐線には、中央処理装置から出力された
アドレス信号に応じた照明器具絶縁監視部の比較信号が
注入されることになる。中央処理装置は、分岐線に注入
された照明器具絶縁監視部の比較信号を抽出し、この抽
出した比較信号から対応する道路照明器具の絶縁劣化を
判定する。

〔実施例〕

この発明の道路用照明器具絶縁監視装置の第１の実施
例を第１図ないし第４図に基づいて説明する。

この道路用照明器具絶縁監視装置は、第１図および第
２図に示すように、受電変圧器２と、受電変圧器２の２
次側に接続された給電線３と、給電線３から分岐された
複数の分岐線４と、複数の分岐線４のそれぞれに設けら
れた複数の道路用照明器具５および照明器具絶縁監視部
６と、低周波零相電圧注入手段７と中央処理装置８をと
備えた監視局１とからなる。12,15は、それぞれの給電
線３に設けられた注入周波数抽出手段およびしゃ断器を
示している。

低周波零相電圧注入手段７は、増幅器7aおよび例えば
10Ω程度の低抵抗値の抵抗器からなる電圧注入装置7bと
を備えている。監視局１は、さらに抵抗または電流検出
器等からなる電流検出装置9bおよび電流信号検出回路9a
を有するリターン電流検出手段９と、切換部10と、送受
信部11aと、結合部11bとを備えている。電圧注入装置7b
および電流検出装置9bは、受電変圧器２の２次側の中性
点2aに接続された接地線14に設けられている。注入周波
数抽出手段12は、零相電流検出器12aと帯域フィルタ12b
と増幅器12cとからなる。照明器具絶縁監視部６は、第
３図に示すように、零相電流検出器6aと帯域フィルタ6b
と整流・平滑回路6cと比較器6dおよび基準電圧E₀を備え
た比較手段6Dと送受信部6eと結合部6fとからなる。

この実施例の道路用照明器具絶縁監視装置は、（ａ）
道路用照明器具５個別の絶縁劣化の監視，（ｂ）給電器
3,分岐線４および道路用照明器具５を一括した系統の絶
縁劣化の監視および（ｃ）受電変圧器２を含んだ系統全
体の絶縁劣化の監視を行っている。以下、それぞれの絶
縁劣化の監視動作を個別に説明する。

（ａ） 道路用照明器具個別の絶縁劣化の監視 まず監視局１の中央処理装置８から電路の容量分，す
なわち給電線3,分岐線４の容量分をなくし、正確な絶縁
抵抗を検出するための例えば10Hzの低周波零相電圧信号
を低周波零相電圧注入手段７の増幅器7aへ加える。増幅
器7aは、この低周波零相電圧信号を10V程度に増幅し、
電圧注入装置7bを介し受電変圧器２の２次側の中性点2a
に注入する。さらに、中央処理装置８は、それぞれの照
明器具絶縁監視部６を個別に呼び出すアドレス信号を送
受信部11aに加える。送受信部11aは、アドレス信号を送
信信号に変換し、結合部11bを介し給電線３に注入す
る。

照明器具絶縁監視部６は、零相電流検出器6aで給電線
６を介して分岐線４に流れた低周波零相電流，すなわち
道路用照明器具５に流れる低周波零相電流を検出し、帯
域フィルタ6bへ加える。帯域フィルタ6bは、零相電流検
出器6aからの低周波零相電流を入力し、この低周波零相
電流に含まれる注入周波数成分のみを抽出し、整流・平
滑回路6cへ加える。整流・平滑回路6cは、注入周波数成
分を整流，平滑する。これにより、道路用照明器具５の
絶縁抵抗値に反比例した直流電圧信号が整流・平滑回路
6cから出力され、比較手段6Dへ加えられる。比較手段6D
は、この直流電圧信号を基準電圧E₀,すなわち基準値と
比較器6dで比較し、比較信号を送受信部6eへ加える。こ
のとき、道路用照明器具５の絶縁抵抗値に反比例した直
流電圧信号を基準値と比較することにより、道路用照明
器具５の絶縁劣化を検出することができる。その結果、
比較信号には、道路用照明器具５の絶縁劣化の情報が含
まれることになる。一方、結合部6fは、監視局１の結合
部11bを介して給電線３に注入された送受信部11aの送信
信号を分岐線４から抽出し、送受信部6eへ加える。送受
信部6eは、結合部6fで抽出した送信信号からアドレス信
号を検出し、対応するアドレス信号であると判別したと
きに、比較信号を送信信号に変換し、結合部6fを介し分
岐線４に注入する。したがって、分岐線４には、アドレ
ス信号に応じた照明器具絶縁監視部６の比較信号が注入
されることになる。

そして、監視局１の結合部11bで給電線３から照明器
具絶縁監視部６の送信信号を抽出し、送受信部11aへ加
える。送受信部11aは、結合部11bで抽出した送信信号か
ら比較信号を検出し中央処理装置８へ加える。中央処理
装置８は、送受信部11aからの比較信号を入力し、この
比較信号の判定を行う。このとき、比較信号には、アド
レス信号に応じた道路用照明器具５の絶縁劣化の情報が
含まれているため、この比較信号を判定することによ
り、対応する道路用照明器具５の絶縁劣化を判定するこ
とができる。したがって、中央処理装置８から各照明器
具絶縁監視部６に対応するアドレス信号を順次出力する
ことにより、それぞれの照明器具絶縁監視部６を個別に
呼び出し、中央処理装置８で道路用照明器具５の絶縁劣
化を個別に判定することができる。

（ｂ） 給電線，分岐線および道路用照明器具を一括し
た系統の絶縁劣化の監視 注入周波数抽出手段12の零相電流検出器12aで給電線
３に流れる低周波零相電流を検出する。そして、帯域フ
ィルタ12bが、零相電流検出器12aで検出した低周波零相
電流に含まれる注入周波数成分を抽出し、増幅器12cへ
加える。増幅器12cは、帯域フィルタ12bで抽出した注入
周波数成分を増幅し、監視局１の切換部10を介し中央処
理装置８へ加える。中央処理装置８は、注入周波数抽出
手段12からの注入周波数成分を切換部10を介して入力
し、この注入周波数成分から絶縁抵抗を算出する。この
とき、注入周波数抽出手段12で抽出した注入周波数成分
は、給電線3,分岐線４および道路用照明器具５に流れた
低周波零相電流の注入周波数成分であるため、中央処理
装置８で算出した絶縁抵抗値は、給電線3,分岐線４およ
び道路用照明器具５を一括した系統の絶縁抵抗値とな
る。そして、中央処理装置８は、この算出した絶縁抵抗
値を基準値と比較し、絶縁劣化の判定を行う。この結
果、中央処理装置８で給電線3,分岐線４および道路用照
明器具５を一括した系統の絶縁劣化を監視することがで
きる。

また、切換部10は、それぞれの給電線３に設けられた
注入周波数抽出手段12から出力される注入周波数成分を
順次中央処理装置８へ加え、中央処理装置８が、前記の
同様に順次絶縁抵抗を算出し、絶縁劣化の判定を行う。
したがって、中央処理装置８で給電線3,分岐線４および
道路用照明器具５を一括したそれぞれの系統の絶縁劣化
を個別に判定することができる。

（ｃ） 系統全体の絶縁劣化の監視 リターン電流検出手段９の電流検出装置9bで中性点2a
に帰還されるリターン電流を検出する。そして、電流信
号検出回路9aが電流検出装置9bで検出したリターン電流
から電圧同相分の電流信号を検出し、中央処理装置８へ
加える。中央処理装置８は、電流信号検出回路9aからの
電流信号を入力し、この電流信号から絶縁抵抗を算出す
る。ここで、零相電圧の周波数を低周波数としたので、
第４図に示すように、電路の容量Ｃの影響をなくし、電
路の抵抗Ｒ分のみを算出することができる。したがて、
リターン電流から電圧同相分の電流信号I₀₁を検出し、
次式により電路の抵抗Ｒ分，すなわち絶縁抵抗を算出す
ることができる。

（V₀/I₀₁）＝Ｒ＋jX 但し、V₀は零相電圧の値を示している。

そして、中央処理装置８は、この算出した絶縁抵抗値
を基準値と比較し、絶縁劣化を判定する。これにより、
受電変圧器２を含んだ系統全体の絶縁劣化を一括監視す
ることができる。

このように、この道路用照明器具消灯監視装置は、中
央処理装置８で各道路用照明器具５の絶縁劣化を個別に
判定することができ、さらに給電線3,分岐線４および道
路用照明器具５の系統を個別に、また受電変圧器２を含
んだ系統全体の絶縁劣化をそれぞれ判定することがで
き、保守・点検作業を容易にすることができる。

つぎに、この発明の道路用照明器具絶縁監視装置の第
２の実施例を第５図に基づいて説明する。

この道路用照明器具絶縁監視装置は、第３図に示す第
１の実施例の照明器具絶縁監視部６の比較手段6Dに代え
て、第５図に示す４つの基準電圧E₁〜E₄,4つの比較器6d
₁〜6d₄および論理部13を備えた比較手段6D′を用いたも
のである。R₁〜R₄は、それぞれ分圧抵抗を示す。その他
の構成は、第１図ないし第４図に示す第１の実施例の道
路用照明器具絶縁監視装置と同様である。

この道路用照明器具絶縁監視装置は、照明器具絶縁監
視部６の整流・平滑回路6cを介して得られた道路用照明
器具５の絶縁抵抗値に反比例した直流電圧信号を４つの
基準電圧E₁〜E₄および４つの比較器6d₁〜6d₄により比較
する。このとき、道路用照明器具５の絶縁劣化が進む
と、整流・平滑回路6cから出力される直流電圧信号の値
が変化する。したがって、道路用照明器具５の絶縁抵抗
の値に応じて、４つの比較器6d₁〜6d₄のそれぞれから比
較信号が出力される。そして、論理部6hがこの４つの比
較器6d₁〜6d₄のそれぞれの比較信号を入力し、４つの比
較信号に応じた絶縁劣化判定レベル信号を送受信部6eへ
加える。その他の動作は、第１の実施例の道路用照明器
具絶縁監視装置と同様である。

この第２の実施例の道路用照明器具消灯監視装置は、
中央処理装置８で、各道路用照明器具５の絶縁劣化を４
段階の判定レベルに分けて判定することができ、絶縁劣
化の進み具合を識別することができ、さらに保守・点検
作業を容易にすることができる。

なお、第２の実施例においては、照明器具絶縁監視部
６の比較手段6D′で整流・平滑回路6cから出力される直
流電圧信号を４つの基準電圧E₁〜E₄および４つの比較器
6d₁〜6d₄により比較し、絶縁劣化を４段階の判定レベル
に分けたが、必要な判定レベル数の基準電圧および比較
器を用いることにより、絶縁劣化を複数の段階に分けて
識別することができる。

また、第１および第２の実施例においては、電圧注入
手段7bを用いて、受電変圧器２の２次側の中性点2aに低
周波零相電圧を注入するようにしたが、結合部11bを用
いて低周波零相電圧を注入するようにしてもよい。ま
た、分岐線４に流れる低周波零相電流を検出するため
に、照明器具絶縁監視部６に零相電流検出器6aを用いた
が、結合部6fを用いて分岐線４に流れる低周波零相電流
を検出するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

この発明の道路用照明器具絶縁監視装置によれば、零
相電圧注入手段により受電変圧器の２次側の中性点から
低周波零相電圧を注入し、中央処理装置から対応するア
ドレス信号が出力されたときに、照明器具絶縁監視部が
分岐線に流れる低周波零相電流を抽出して基準値と比較
した比較信号を分岐線に注入し、中央処理装置が分岐線
に注入された比較信号を抽出して絶縁劣化を判定する構
成としたので、中央処理装置で照明器具の絶縁劣化を個
別に判定することができる。したがって、中央処理装置
を配置した位置で絶縁劣化箇所の判別を行うことがで
き、保守・点検作業を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例のブロック図、第２図
は第１図の監視局および注入周波数抽出手段のブロック
図、第３図は照明器具絶縁監視部のブロック図、第４図
は第１図のリターン電流検出手段の動作説明図、第５図
はこの発明の第２の実施例の要部のブロック図、第６図
は従来の道路用照明器具絶縁監視装置のブロック図、第
７図は道路用照明器具絶縁監視装置の提案例のブロック
図である。 ２……受電変圧器、2a……中性点、３……給電線、４…
…分岐線、５……道路用照明器具、６……照明器具絶縁
監視部、７……低周波零相電圧注入手段、８……中央処
理装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受電変圧器の２次側に接続された給電線か
   ら分岐され道路用照明器具をそれぞれ接続した複数の分
   岐線と、絶縁劣化を検出するための低周波零相電圧を前
   記受電変圧器の２次側の中性点に注入する低周波零相電
   圧注入手段と、前記複数の分岐線にそれぞれ設けられ，
   前記分岐線に流れる低周波零相電流を抽出して基準値と
   比較した比較信号を対応するアドレス信号に応じて前記
   分岐線に注入する照明器具絶縁監視部と、前記分岐線に
   注入された前記照明器具絶縁監視部の比較信号を抽出し
   て絶縁劣化を判定するとともに前記照明器具絶縁監視部
   を個別に呼び出すアドレス信号を出力する中央処理装置
   とを備えた道路用照明器具絶縁監視装置。