JP3025714U

JP3025714U - 検電装置

Info

Publication number: JP3025714U
Application number: JP1995014376U
Authority: JP
Inventors: 義明林; 幸一近藤
Original assignee: 株式会社井上電機製作所
Priority date: 1995-12-11
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 1996-06-25
Anticipated expiration: 2001-12-11

Abstract

(57)【要約】【課題】多数機種の導体であっても、その充電状態の
検電を可能にすることを目的とする。【解決手段】検電対象の充電導体と検電電極との間の
分布容量と、検電電極と大地との間に接続された分圧コ
ンデンサの容量とによって充電導体の電圧を分圧する。
この分圧電圧を、整流、平滑し、これを増幅率が異なる
複数の増幅器で増幅してから、この増幅出力を多チャン
ネルＡ／Ｄコンバータでディジタル化する。これをマイ
クロコンピュータにより演算、記憶、比較し、その結果
によって導体の充電状態を警報、表示する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は任意の回路における充電状態を点検するのに使用する検電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば遮断器を主体とする配電設備において、その遮断器またはこれに付属する他の電気機器の補修、点検にさきだって、遮断器の主回路が充電状態にあるかまたは無電状態にあるか判定する必要があり、そのために検電装置を使用し、その主回路における電圧の有無を知るようにしている。そのためには主回路を構成している導体に検電電極を相対して設置し、その間の分布容量と分圧コンデンサとによって分圧される電圧を検出するようにしている。

【０００３】この種の従来構成を示したのが図３である。同図において、１は検電対象の主回路を構成している充電導体、２は充電導体１に相対して配置された検電電極、６は検電電極２とアースとの間に接続された分圧コンデンサ、７は分圧コンデンサ６の両端の電圧を整流し、平滑する整流平滑回路、１８は整流平滑回路７の出力電圧を所定の電圧と比較するレベル判定回路、１１はレベル判定回路１８による判定結果により警報、表示などを行なう出力回路である。

【０００４】この構成において、充電導体１の電圧は、検電電極２との間の空間の分布容量（これをＣ_１とする。）と分圧コンデンサ６の容量（これをＣ_２とす。）との容量比により分圧される。したがって分圧コンデンサ６の端子電圧から充電導体１の電圧の有無を判定するすることができる。すなわち充電導体１の電圧をＥとすると、分圧コンデンサ６の端子電圧したがって測定電圧は、Ｃ_１／（Ｃ_１＋Ｃ_２）にＥを乗じた値となる。

【０００５】具体例をあげて説明すると、Ｅ＝２７５，０００Ｖ、Ｃ_１＝１ｐＦであったとすると、例えばＣ_２＝１μＦであれば、分圧コンデンサ６の端子電圧は０．２７Ｖとなる。したがって０．２７Ｖの電圧が得られるときは導体１は充電状態に、また０Ｖであれば停電状態にある、と判断できる。

【０００６】しかし実際には必ずしもこのような正確な結果は得られないので、したがって例えば測定電圧が０．２７Ｖの３０％すなわち０．０８１Ｖ以上であれば、充電状態にあると判定し、３０％未満であれば停電状態にある判定する。この３０％の値は使用者が任意に設定するものであり、その設定はレベル判定回路１８により行なわれる。

【０００７】一方遮断器の機種によって、あるいは同じ定格のものであっても、メーカーによって、主回路の電圧Ｅ、分布容量Ｃ_１などは相違する。そのため分圧コンデンサ６の容量Ｃ_２を一定としても、充電状態における出力電圧は１〜１００倍程度の差が生じるようになり、これでは正確な判定を期待することはできない。そのため従来では同一機種のみに使用できる検電装置を用意していた。しかしこれでは他機種のものには使用できないため、各機種毎の検電装置が必要となり、極めて不経済である。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、定格電圧が異なる多数機種の検電が可能な検電装置を提案することを目的とする。また検電に必要な測定用のリード線の点検手段を含む検電装置を提案することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、検電対象の充電導体と検電電極との間の分布容量と、検電電極と大地との間に接続された分圧コンデンサの容量とによって分圧された、充電導体に比例する電圧を、整流、平滑し、これを増幅率が異なる複数の増幅器で増幅し、更にこの増幅出力を多チャンネルＡ／Ｄコンバータでディジタル化してから、これをマイクロコンピュータにより演算、記憶、比較し、その結果によって充電導体の充電状態を警報、表示するようにしたことを特徴とする。

【００１０】検電対象の導体が充電状態にあるときのその電圧をマイコンに予め記憶させておく。これを設定操作と呼ぶことにする。検電対象の充電導体が複数である場合は、各充電導体毎に記憶させておく。検電に際しては、予めマイコンに記憶されているその検電対象の充電導体が充電状態にあるときの電圧を呼び出しておく。これを対象選定操作と呼ぶ。

【００１１】検電操作によって分圧コンデンサの端子電圧、したがって測定電圧が各増幅器によって増幅され、ついでデジタル化され、マイコンに読み込まれる。マイコンはこれらの複数の電圧データのうちから飽和していない最大値を選択し、これをさきに増幅した増幅器の増幅率で除算する。これを測定電圧データとして、それまでに選定操作によって選定されている電圧データと比較する。この比較結果に基づいて、充電導体の充電状態を判定する。

【００１２】複数の増幅器を使用するのに代えて、複数の分圧コンデンサを利用することも可能である。この場合はＡ／Ｄコンバータの出力が測定範囲を超えて大きいときに、分圧コンデンサを切り換えてそれまでよりも大きい容量の分圧コンデンサを利用するようにする。逆にＡ／Ｄコンバータの出力が測定範囲を超えて小さいときに、分圧コンデンサを切り換えてそれまでよりも小さい容量の分圧コンデンサを利用するようにする。そしてこのときの分圧コンデンサの容量に測定電圧を乗ずれば、その値は充電電圧に比例する値となる。これを既に選定されている電圧データと比較することは先に述べた例と同じである。

【００１３】

【考案の実施の形態】

本考案の実施の形態を図１により説明する。なお図３と同じ符号を付した部分は同一又は対応する部分を示す。５は本考案による検電のための回路を示し、本考案にしたがい、検電電極２に接続される測定リード線３として直流抵抗器４を内蔵したものを使用する。また整流平滑回路７の出力を複数（図の例では４個）の増幅器からなる増幅回路群８によって増幅する。各増幅器８の増幅率をＧ_１〜Ｇ_４とすると、Ｇ_１＜Ｇ_２＜Ｇ_３＜Ｇ_４の関係に定めておく。

【００１４】各増幅器８の出力電圧は多チャンネルのＡ／Ｄコンバータ９に各チャンネルを経て与えられる。Ａ／Ｄコンバータ９によって変換されたデジタル値はマイクロコンピュータ（以下単にマイコンという。）１０に時分割的に読み込まれる。Ａ／Ｄコンバータ９はアナログマルチプレクサとサンプルホールド回路を内蔵し、マイコン１０によって制御されるものを使用する。なおマイコン１０としてＡ／Ｄコンバータを内蔵したものを使用してもよい。

【００１５】マイコン１０の入力ポートには、測定対象選定スイッチ１２、設定操作スイッチ１３、検電操作スイッチ１４及び点検操作スイッチ１５が接続されている。更にマイコン１０の出力ポートは出力回賂１１及び直列抵抗器１６を介して整流平滑回路７の入力側に接続されている。なお直列抵抗器４の抵抗値は、分圧コンデンサ６の容量のインピーダンスに比較して十分小さいものを利用する。

【００１６】検電にさきだって、検電対象の各充電導体１につき、各充電導体が充電状態にあるときの測定電圧、すなわち分圧コンデンサ６の端子電圧を測定し、この測定電圧に応じたＡ／Ｄコンバータ９の出力を各充電導体１ごとにマイコン１０に読み込んで記憶する。この操作のために測定対象選定スイッチ１２から、記憶対象の充電導体にしたがう接点をオンとし、及び設定操作スイッチ１３をオンとして設定命令をマイコン１０に与えれば、その充電導体にしたがうアドレスにそのときの充電導体の測定電圧（設定測定電圧と呼ぶ。）が読み込まれ、記憶される。

【００１７】すべての充電導体につき、その測定電圧がマイコン１０に記憶された以後は、検電動作が可能となる。すなわち検電対象の充電導体が選択されたとき、測定対象選定スイッチ１２のうちからその充電導体に応じた接点を選択してオンとし、予め記憶している各充電導体に関する設定測定電圧を呼び出す。そして検電電極２を、さきに設定のために予め測定したときの位置に設定（したがってＣ_１は設定時と同じ）してから測定する。この測定の際のＣ_２は設定時の値と同じとしておく必要がある。

【００１８】その測定電圧は検電電極２よりＡ／Ｄコンバータ９を介してマイコン１０に与えられる。そしてここで検電操作スイッチ１４をオンとすることにより、この測定電圧とそれ迄に呼び出されていた設定測定電圧とがマイコン１０によって比較される。測定電圧が設定測定電圧に対して一定の割合たとえば１０％以上であれば、その充電導体は充電状態にあると判断し、また逆にその一定の割合たとえば１０％未満であれば、非充電状態にあると判断する。その判断結果は出力回路１１により、警報または表示される。

【００１９】しかし実際にはこのような手段のみでは多種の充電導体について対応することはできない。すなわちすべての充電導体についてその電圧Ｅ、容量Ｃ_１は一定ではなく異なるものであるため、測定電圧の最大値は最小値の１００倍にもなることがある。一方Ａ／Ｄコンバータとして、価格あるいは汎用性の点から通常８ビットを用いるのを普通としている。８ビットのＡ／Ｄコンバータは２の８乗（＝２５６）のレベルのアナログ信号を判別することができる。

【００２０】したがって測定電圧が最も大きい充電導体の測定電圧について、Ａ／Ｄコンバータ９によりディジタル変換したときに２５６（１０進法）以下になるようにしなければならない。しかしそのようにすると、測定電圧が最も小さい充電導体のディジタル出力は、２５６／１００以下、すなわち２又は１の値しか取れないようになるため、測定電圧が大きい充電導体については精度よく判定できるとしても、測定電圧が小さい充電導体については、きわめて精度が悪くなる。

【００２１】これを解消するに本考案では増幅率が異なる複数の増幅器を使用する。たとえば各増幅器の増幅率Ｇ_１〜Ｇ_４を、１，４，１６，６４とし、また各増幅器は出力５Ｖが飽和電圧であるとする。最大の測定電圧を出す充電導体について、変換されて得られる直流電圧が５Ｖであるとすれば、すべての増幅器の出力電圧は５Ｖであり、８ビットのＡ／Ｄコンバータ９の場合、その出力はすべて２５６となる。マイコン１０にはこのデータがすべて送りこまれる。マイコン１０はすべての増幅器の出力が５Ｖであることにより、すべての増幅器は飽和していると判断し、この場合は増幅率がＧ_１の増幅器のデータのみを採用し、測定電圧は５Ｖである認識する。

【００２２】最も低い測定電圧を出力する充電導体については、その測定電圧が０．０５Ｖであったとすると、増幅率Ｇ_１〜Ｇ_４の増幅器からは、０．０５Ｖ，０．２０Ｖ，０．８Ｖ及び３．２Ｖが出力され、これらに基づいてＡ／Ｄコンバータ９の出力は、２，１０，４０及び１６３となる。この場合はすべての増幅器が飽和していないので、最大のデータ１６３を採用する。このデータは増幅率が６４の増幅器から出力されているので、マイコン１０は３．２／６４を演算し、測定電圧は０．０５Ｖであることを認識する。

【００２３】次に中間の測定電圧を出力する充電導体の場合、その測定電圧が０．５Ｖであったとすると、増幅率Ｇ_１〜Ｇ_４の増幅器からは、０・５Ｖ，２．０Ｖ，５Ｖ及び５Ｖが出力され、これらに基づいてＡ／Ｄコンバータ９の出力は、２５，１０２，２５６及び２５６となる。この場合飽和しているデータを捨て、飽和していない最大のデータ１０２を採用する。このデータは増幅率が４の増幅器から出力されているので、マイコン１０は２．０／４を演算し、測定電圧は０．５Ｖであることを認識する。

【００２４】これらから理解されるように本考案では、大きい測定電圧は増幅率が小さい増幅器で、また小さい測定電圧は増幅率が大きい増幅器で、更に中間の測定電圧は増幅率が中間の増幅器で、それぞれ増幅してＡ／Ｄ変換するというように、測定電圧をＡ／Ｄ変換するのに適当な大きさに変えてからＡ／Ｄ変換し、そしてマイコンの計算により元の大きさに戻して認識するようにしている。そのために増幅率が異なる複数の増幅器を使用するのである。

【００２５】次に検電測定系の故障を診断するための動作を説明する。測定リード線３、整流平滑回路７、増幅器群８、Ａ／Ｄコンバータ９がすべて正常であるとき、まず測定リード線３の先端（検電電極２側の先端）を短絡し、直列抵抗器１６を介してマイコン１０の出力ポートから周期的に変動する電圧を整流平滑回路７の入力側に印加する。この電圧は直列抵抗器４，１６と分圧コンデンサ６により分圧される。この分圧された電圧は整流平滑回路７、増幅器群８、Ａ／Ｄコンバータ９を経てマイコン１０に入力され、故障診断のための基準データとなる。

【００２６】故障の診断に際しては、同じく測定リード線３の先端を短絡しておき、ここで点検操作スイツチ１５を操作すると、マイコン１０の出力ポートから直列抵抗器１６を介して、基準データを得たときと同じ周期で変動する電圧が整流平滑回路７の入力側に印加される。このときのＡ／Ｄコンバータ９からマイコン１０に入力されるデータは、マイコン１０によって先の基準データと比較される。そして所定の誤差以下で一致すれば、故障診断の結果は正常と判断される。

【００２７】もし測定リード線３が断線していたとすれば、直列抵抗器４は分圧に寄与しないため、そのときのマイコン１０への入力データは、基準データより大きい値となって一致せず、この場合は故障と判定する。測定リード線３が中間で短絡していれば入力電圧は０となるため、この場合でも基準データと一致しないようになる。同様に整流平滑回路７、増幅器群８、Ａ／Ｄコンバータ９などが故障しているときも、基準データとは一致せず、いずれも故障していると判断される。なおこのように故障と判断された場合は、出力回路１１にその旨を表示し、または警告を発するとともに、検電動作が行なわれないように各回路の動作をロックするようにする。

【００２８】図２は本考案の他の実施の形態を示すもので、これは図１における複数の増幅器に代えて、分圧コンデンサ６の容量を切り換え自在としたもので、具体的にはそれぞれ異なる容量Ｃ_２１，Ｃ_２２，Ｃ_２３の複数の分圧コンデンサを用意し、これを切換スイッチ要素１７によって切り換え自在としてある。

【００２９】この構成による検電動作を説明する。導体１と検電電極２との間の容量Ｃ_１に比較して分圧容量Ｃ_２が十分に大きいものとすれば、分圧コンデンサ６の両端の電圧すなわち測定電圧は、近似的にＣ_１／Ｃ_２に充電導体１の電圧Ｅを乗じた値で示すことが出来る。この関係から（測定電圧）×Ｃ_２＝Ｃ_１Ｅが得られる。Ｃ_１は既値のものであるから、測定電圧にＣ_２を乗じた値を求めれば、充電導体１の電圧に比例した値を知ることができる。この演算はマイコン１０が行なう。

【００３０】この測定電圧を適当な大きさとするために、分圧コンデンサ６を切換スイッチ要素１７によって切り換える。この分圧コンデンサの切り換えは次のようにして行なう。すなわちＡ／Ｄコンバータ９の出力をマイコン１０が見ており、これが増幅器８が飽和しているときの値であれば、切換スイッチ要素１７によって分圧コンデンサとして容量の大きいものに切り換え、逆に小さすぎるような場合は、容量の小さいものに切り換えるようにする。

【００３１】この場合分圧コンデンサ６の容量を切り換えた場合、その端子電圧すなわち測定電圧は当然変化する。しかし前述のようにこの測定電圧にそのときの分圧容量を乗じたときは、その値はＣ_１Ｅとなる。これにより切り換えた分圧容量の影響されることなく、電圧Ｅに比例した値を求めることができるようになる。このようにして得たデータを設定測定電圧と比較し、検電結果を出力することは図１の場合と特に相違するものではない。なお本考案による検電装置は携帯可能な程度に小形に製作すると便利である。、

【００３２】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、充電導体の充電状態を分圧コンデンサを利用して検電するにあたり、充電電圧、充電導体と検電電極との間の容量などが相違する多種の充電導体についても、精度よくしかも広範囲にわたって検電することができ、また測定系の故障診断ができ、かつその診断結果に応じて正しく検電結果が得られるようになるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施形態を示す回路図である。

【図２】本考案の他の実施形態を示す回路図である。

【図３】従来の回路図である。

【符号の説明】

１検電対象の充電導体２検電電極３測定リード線４直列抵抗器６分圧コンデンサ７整流平滑回路８増幅器９Ａ／Ｄコンバータ１０マイクロコンピュータ１１出力回路１６直列抵抗器１７切換スイツチ要素

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】検電対象の充電導体に相対して配置され
る検電電極と、前記充電導体と前記検電電極との間の容
量とによって、前記充電導体の電圧を分圧するように前
記検電電極と大地との間に接続される分圧コンデンサ
と、前記分圧コンデンサの端子電圧を整流・平滑する整
流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力電圧をそれぞれ
異なる増幅器で増幅する増幅回路群と、前記増幅回路群
の出力をディジタル化する多チャンネル形のＡ／Ｄコン
バータと、検電対象の充電導体毎に充電時の電圧を基準
データとして記憶し、検電操作の際に前記増幅回路群の
増幅器のうち飽和しておらず、かつ最大出力を出す増幅
器からの増幅出力に基づく前記Ａ／Ｄコンバータの出力
と前記基準データとを比較して、前記充電導体の充電の
有無の判定出力を出すマイクロコンピュータとを備えて
なる検電装置。
【請求項２】検電対象の充電導体に相対して配置され
る検電電極と、前記充電導体と前記検電電極との間の容
量とによって、前記充電導体の電圧を分圧するように前
記検電電極と大地との間に接続される容量が切り換え自
在の分圧コンデンサと、前記分圧コンデンサの端子電圧
を整流・平滑する整流平滑回路と、前記整流平滑回路の
出力電圧を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力をディ
ジタル化するＡ／Ｄコンバータと、前記増幅器が飽和し
ない範囲で出力が最大となるように前記分圧コンデンサ
の容量を切り換える切換スイッチ要素と、検電対象の充
電導体毎に充電時の電圧を基準データとして記憶し、検
電操作の際に前記増幅器器からの増幅出力に基づく前記
Ａ／Ｄコンバータの出力に、このときの前記分圧コンデ
ンサの容量を乗じたデータと前記基準データとを比較し
て、前記充電導体の充電の有無の判定出力を出すマイク
ロコンピュータとを備えてなる検電装置。
【請求項３】前記検電電極と前記分圧コンデンサとを
接続する測定リード線に直列抵抗器を内蔵し、前記整流
平滑回路の入力端に周期的に変化する電圧を他の直列抵
抗器を介して供給してなり、前記マイクロコンピュータ
により前記測定リード線を短絡した状態のときの前記Ａ
／Ｄコンバータの出力データを基準データと比較して前
記測定リード線を含めた測定系を故障診断する故障診断
要素を備えた請求項１又は２に記載の検電装置。
【請求項４】前記故障診断要素が故障ありと診断した
結果に基づいて検電動作を不可能とするように測定系を
ロックする手段を備えてなる請求項３に記載の検電装
置。