JP3043278B2 - 絶縁監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、活線状態で低圧電
路等の対地絶縁抵抗（及び対地浮遊容量等）を監視する
絶縁監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、低圧電路等の対地絶縁抵抗を監視
するために、図６に示すような絶縁監視装置を使用して
いる。この絶縁監視装置では、測定用低周波発生器５３
により商用周波数とは異なる測定用低周波信号を形成
し、これを注入用変流器５２に供給する。これにより、
絶縁抵抗Ｒ０および浮遊容量Ｃ０を有する対地インピー
ダンスＺ０を有する受電変圧器Ｔの低圧側の第２種接地
線５１に、上記測定用低周波信号が電磁的に注入され
る。

【０００３】上記第２種接地線５１には零相変流器ＺＣ
Ｔが接続されており、この零相変流器ＺＣＴにより、上
記対地インピーダンスＺ０を介して還流する漏洩電流を
検出する。この零相変流器ＺＣＴで検出された漏洩電流
は、増幅器ＡＭＰで増幅されフィルタ５５に供給され
る。フィルタ５５は、上記第２種接地線５１に還流する
商用周波数の漏洩電流信号及び測定用低周波信号による
漏洩電流のうち、該測定用低周波信号成分の漏洩電流信
号のみを抽出し、これを乗算器（ＭＵＬＴ）５６に供給
する。

【０００４】上記乗算器５６は、上記漏洩電流信号と、
上記測定用低周波発生器５３からの測定用低周波信号と
を乗算処理することにより、絶縁抵抗成分電流（有効
分）を分離するのであるが、上記測定用低周波信号は、
零相変流器ＺＣＴ，増幅器５４及びフィルタ５５を介し
て形成されるため、これらの回路において該測定用低周
波信号に位相ずれが発生する。

【０００５】このため、この絶縁監視装置においては、
浮遊容量Ｃ０の有無による同期検波の出力差が生じない
ように固定調整された移相器（ＰＳ）５７により、上記
測定用低周波発生器５３からの測定用低周波信号に対し
て位相補償処理を施し、これを上記乗算器５６に供給す
る。

【０００６】乗算器５６は、上記フィルタ５５により抽
出された漏洩電流と、上記位相補償された測定用低周波
信号とを乗算処理することにより、絶縁抵抗成分電流
（有効分）を分離し、これを出力端子５８を介して後段
の中央演算回路（ＣＰＵ）に供給する。これにより、上
記ＣＰＵにおいて絶縁抵抗値を検出することができる。

【０００７】具体的には、上記測定用低周波信号の電圧
をＥsin ωｔとすると、電路インピーダンスＺ０を介し
て還流する測定用低周波信号による漏洩電流値Ｉは、 Ｉ＝（Ｖ／Ｒ０）sin ωｔ＋ＶＣ０cos ωｔ となる。

【０００８】この式から、絶縁劣化による電流（有効
分）は、上記低周波信号電圧を乗算処理することによ
り、絶縁抵抗Ｒ０に逆比例するかたちの測定値として得
ることができることがわかる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の絶縁監
視装置は、上記零相変流器ＺＣＴ、増幅器５４、フィル
タ５５等の構成部品に、外部温度の変化や経年変化等に
よる特性の変化が生じた場合、上記移相器５７の移相度
が固定調整されているため、これらに対応して上記測定
用低周波信号の位相を調整することができず、絶縁抵抗
値の正しい測定結果が得られないという問題があった。

【００１０】なお、このような位相ずれを補償するため
に、従来、電路と大地との間に位相較正用静電容量を間
欠的に接続し、該較正用静電容量を接続した場合と接続
しない場合の浮遊容量性電流（無効分）の差が零になる
ように移相器の移相度を調整する方法も提案されている
が、この方法は回路構成が複雑となる上に、測定精度ま
で自動調整することができないという問題があり、結
局、個別的に調整され固定されているのが現状である。

【００１１】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、部品特性の経年変化や温度変化に対して安
定に動作し、比較的簡単な構成で正確に絶縁抵抗値を監
視することができるような絶縁監視装置の提供を目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る絶縁監視装
置は、上述の課題を解決するために商用周波数信号とは
異なる測定用低周波信号を形成し、これを変圧器の第２
種接地線に注入する測定用低周波信号注入手段と、上記
変圧器からの商用周波数信号及び上記第２種接地線に注
入された測定用低周波信号が大地を介して還流する、対
地絶縁抵抗及び対地浮遊容量による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より検出
された漏洩電流から上記測定用低周波信号に相当する信
号である測定用低周波電流信号を検出する低周波検出手
段と、上記測定用低周波信号注入手段で形成された測定
用低周波信号の少なくとも位相０°のタイミングで上記
低周波検出手段からの測定用低周波電流信号を検出する
ことにより、上記対地絶縁抵抗に相当する絶縁抵抗相当
成分を検出すると共に、上記測定用低周波信号の少なく
とも位相９０°のタイミングで上記測定用低周波電流信
号を検出することにより上記対地浮遊容量に相当する浮
遊容量相当成分を検出する成分検出手段とを有する構成
とする。また、これらの各手段と共に、上記成分検出手
段で検出された絶縁抵抗相当成分及び浮遊容量相当成分
に、上記測定用低周波信号注入手段により第２種接地線
に注入された測定用低周波信号をそれぞれ乗算処理する
乗算手段と、上記対地絶縁抵抗に相当する抵抗値を有
し、上記乗算手段からの絶縁抵抗相当成分及び測定用低
周波信号の乗算出力から抵抗分電流を形成して出力する
抵抗と、上記対地浮遊容量に相当する容量値を有し、上
記乗算手段からの浮遊容量成分及び測定用低周波信号の
乗算出力から容量性電流を形成して出力するコンデンサ
とを有する構成とする。そして、上記抵抗を介して供給
される抵抗分電流と、上記コンデンサを介して供給され
る容量性電流とを加算処理することにより、上記第２種
接地線に流れる絶縁抵抗成分及び浮遊容量成分と等価の
抑圧信号電流を形成し、これにより上記絶縁抵抗成分及
び浮遊容量成分を抑圧するように漏洩電流検出手段に供
給する加算手段と、上記成分検出手段からの絶縁抵抗相
当成分及び浮遊容量相当成分を検出すると共に、該検出
した上記絶縁抵抗相当成分に基づいて上記抑圧信号電流
による絶縁抵抗成分の抑圧量を検出し、上記絶縁抵抗成
分及び浮遊容量成分がそれぞれ零となったときにおける
該絶縁抵抗成分の抑圧量を絶縁抵抗値として検出する絶
縁抵抗検出手段とを有する構成とする。

【００１３】このような構成を有する当該絶縁監視装置
は、低周波検出手段により、第２種接地線に注入された
測定用低周波信号に相当する信号である測定用低周波電
流信号が検出されると、成分検出手段が、上記測定用低
周波信号注入手段で形成された測定用低周波信号の位相
０°のタイミングで、上記測定用低周波電流信号を検出
することにより、上記対地絶縁抵抗に相当する絶縁抵抗
相当成分を検出する。また、これと共に、上記測定用低
周波信号の位相９０°のタイミングで上記測定用低周波
電流信号を検出することにより、上記対地浮遊容量に相
当する浮遊容量相当成分を検出する。

【００１４】乗算手段は、上記成分検出手段で検出され
た絶縁抵抗相当成分及び浮遊容量相当成分に、上記測定
用低周波信号注入手段により第２種接地線に注入された
測定用低周波信号をそれぞれ乗算処理し、該絶縁抵抗相
当成分に係る乗算出力を抵抗に供給し、該浮遊容量相当
成分に係る乗算出力をコンデンサに供給する。

【００１５】上記抵抗は、上記対地絶縁抵抗に相当する
抵抗値を有しており、上記絶縁抵抗相当成分に係る乗算
出力から抵抗分電流を形成して出力する。また、上記コ
ンデンサは、上記対地浮遊容量に相当する容量値を有し
ており、上記浮遊容量成分に係る乗算出力から容量性電
流を形成して出力する。

【００１６】コンデンサとを有する構成とする。加算手
段は、上記抵抗分電流と容量性電流とを加算処理するこ
とにより、上記第２種接地線に流れる絶縁抵抗成分及び
浮遊容量成分と等価の抑圧信号電流を形成し、これによ
り上記絶縁抵抗成分及び浮遊容量成分が抑圧されるよう
に、該抑圧信号を上記電流漏洩電流検出手段に供給す
る。

【００１７】ここで、上記抑圧信号電流により絶縁抵抗
成分及び浮遊容量成分がそれぞれ零に抑圧されたという
ことは、そのときの抑圧量は絶縁抵抗値そのものに相当
することとなる。このため、絶縁抵抗検出手段は、上記
成分検出手段からの絶縁抵抗相当成分及び浮遊容量相当
成分を検出すると共に、該検出した上記絶縁抵抗相当成
分に基づいて上記抑圧信号電流による絶縁抵抗成分の抑
圧量を検出し、上記絶縁抵抗成分及び浮遊容量成分がそ
れぞれ零となったときにおける該絶縁抵抗成分の抑圧量
を絶縁抵抗値として検出することで該絶縁抵抗値の監視
を行う。

【００１８】このように当該絶縁監視装置は、絶縁抵抗
値そのものを検出するのではなく、上記第２種接地線に
還流する漏洩電流の絶縁抵抗成分及び浮遊容量成分と等
価な抑圧信号電流を形成し、これにより、上記成分検出
手段において所定のタイミングで検出される絶縁抵抗相
当成分及び浮遊容量相当成分がそれぞれ零となるように
抑圧を行い、該絶縁抵抗相当成分及び浮遊容量相当成分
がそれぞれ零となったときにおける、絶縁抵抗成分の抑
圧量を絶縁抵抗値として、いわば間接的に検出するよう
になっている。

【００１９】このため、上記抑圧により絶縁抵抗相当成
分及び浮遊容量相当成分をそれぞれ零としたタイミング
で絶縁抵抗値を検出することができることから、構成部
品の経年変化や温度変化等の影響で上記低周波検出手段
で検出される測定用低周波電流信号に位相ずれが生じた
場合でも、これに拘らず、正確に絶縁抵抗値を検出する
ことができる。従って、上記測定用低周波電流信号の位
相合わせのための各部の調整等を不要とすることがで
き、メンテナンスや製品出荷の際の調整工程を省略する
ことができる。

【００２０】また、上記抑圧により絶縁抵抗相当成分及
び浮遊容量相当成分をそれぞれ零としたタイミングで絶
縁抵抗値を検出することができることから、上記測定用
低周波信号注入手段や漏洩電流検出手段を変流器で構成
する場合に、該各変流器の巻き数のみ合っていれば各電
磁特性に差異があっても、これに拘らず絶縁抵抗値を正
確に検出することができる。このため、当該絶縁監視装
置の設計等の際に、必要以上に上記変流器の精度を考慮
する必要がなく、設計の自由度を大幅に増すことができ
る。

【００２１】また、絶縁抵抗値の検出に必要な絶縁抵抗
相当成分及び浮遊容量相当成分の検出は、上記測定用低
周波信号注入手段で形成された測定用低周波信号の少な
くとも位相０°及び位相９０°の固定されたタイミング
で上記測定用低周波電流信号から検出するようになって
いるため、これまで必要とされていた、絶縁抵抗成分
（有効分）及び浮遊容量成分（無効分）を分離するため
の同期検波回路や乗算回路等を不要とすることができ、
構成簡単かつ安価に当該絶縁監視装置を製造可能とする
ことができる。

【００２２】なお、上記測定用低周波電流信号の検出タ
イミングは、測定用低周波信号の位相０°及び位相９０
°に固定されていることとしたが、これは、９０°ぶん
だけずれたタイミングで測定用低周波電流信号を検出す
ることにより、絶縁抵抗相当成分及び浮遊容量相当成分
がそれぞれ検出されるものと理解されるべきである。こ
のため、上記測定用低周波電流信号の検出タイミング
を、測定用低周波信号の位相９０°及び位相１８０°の
タイミングとすることは勿論のこと、測定用低周波信号
の位相０°，位相１８０°及び位相９０°，位相２７０
°とすることも可能である。上記位相０°，位相１８０
°及び位相９０°，位相２７０°とすれば、上記測定用
低周波信号の１周期の間に計４ポイントで上記測定用低
周波電流信号を検出することとなるため、位相０°及び
位相９０°或いは位相９０°及び位相１８０°の計２ポ
イントで該検出を行うよりも、上記絶縁抵抗相当成分及
び浮遊容量相当成分を零に抑圧するまでに要する時間を
短縮化することができる利点がある。

【００２３】ここで、外乱等により上記成分検出手段に
供給される測定用低周波信号に位相ずれが発生すると、
上記抑圧信号により上記位相０°及び位相９０°の値を
それぞれ零とするまでに（収束するまでに）多少の時間
を要し、絶縁抵抗値の検出を行うまでに時間を要するこ
ととなる。

【００２４】このため、本発明に係る絶縁監視装置は、
上述の構成に加え、上記低周波検出手段として設けら
れ、抽出する信号周波数が可変可能な可変フィルタと、
直列接続されたスイッチ及び校正用抵抗で構成され、上
記第２種接地線に対して並列接続された抵抗接続手段
と、上記抵抗接続手段のスイッチをオンオフ駆動すると
共に、該スイッチをオン駆動して上記第２種接地線に上
記校正用抵抗が接続されたときにおける上記成分検出手
段で検出される絶縁抵抗相当成分と、該スイッチをオフ
駆動して第２種接地線に校正用抵抗が接続されていない
ときにおける上記成分検出手段で検出される絶縁抵抗相
当成分との差が、上記校正用抵抗と等価となるように上
記可変フィルタの通過周波数を可変制御することによ
り、上記成分検出手段に供給される上記測定用低周波電
流信号の位相を、上記測定用低周波信号の位相に合わせ
込む位相制御手段とを有する構成とする。

【００２５】そして、例えば定期的に、或いは監視者に
より校正の指令がなされた場合等に、上記位相制御手段
が、上記スイッチをオンオフ駆動して校正用抵抗を間欠
的に第２種接地線に接続し、上記校正用抵抗を接続した
場合と、該校正用抵抗を接続しない場合における、絶縁
抵抗相当成分（有効分）の差が、上記校正用抵抗と等価
になるように上記可変フィルタの通過周波数を可変制御
する。

【００２６】これにより、例えば外乱等により、上記測
定用低周波電流信号に位相ずれが発生しても、上記可変
フィルタの遮断周波数を変化させることに伴い、上記測
定用低周波電流信号が可変フィルタを通過するときの位
相を回転制御することができ、上記成分検出手段に供給
される上記測定用低周波電流信号の位相を、上記測定用
低周波信号の位相に合わせ込み、各成分抑圧による該測
定用低周波電流信号の位相０°及び位相９０°の値をそ
れぞれ零とするまでに要する時間（収束に要する時間）
を短縮化することができる。従って、絶縁抵抗値を検出
するまでに要する時間も短縮化することができ、当該絶
縁監視装置の信頼性の向上を図ることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る絶縁監視装置
の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳
細に説明する。まず、本発明の第１の実施の形態に係る
絶縁監視装置は、図１に示すように絶縁抵抗Ｒ０及び浮
遊容量Ｃ０の対地インピーダンスＺ０を有する受電変圧
器の低圧側の第２種接地線１に設けられ、漏洩電流を検
出するための測定用低周波信号を２次巻線２ａを介して
第２種接地線１に注入すると共に、該第２種接地線１に
注入された上記測定用低周波信号の電圧を基準電圧とし
て３次巻線２ｂを介して検出する注入用変流器２と、上
記受電変圧器からの商用周波数信号及び上記第２種接地
線１に注入された測定用低周波信号が大地を介して還流
する、対地絶縁抵抗及び対地浮遊容量による漏洩電流を
検出するための零相変流器３とを有している。

【００２８】また、上記絶縁監視装置は、上記零相変流
器３により検出された漏洩電流を所定の利得で増幅する
増幅回路５と、上記増幅回路５からの漏洩電流から上記
測定用低周波信号に相当する信号である測定用低周波電
流信号を抽出するフィルタ６と、アナログ信号として供
給される上記フィルタ６からの測定用低周波電流信号を
デジタル化して出力するアナログ／デジタル変換器（Ａ
／Ｄ変換器）７とを有している。

【００２９】また、上記絶縁監視装置は、上記Ａ／Ｄ変
換器７からの測定用低周波電流信号に基づいて、上記絶
縁抵抗に相当する絶縁抵抗相当成分及び上記浮遊容量に
相当する浮遊容量相当成分を検出すると共に、上記注入
用変流器２の２次巻線２ａを介して第２種接地線１に注
入するための測定用低周波信号を形成する所定周波数の
クロックを出力する中央処理回路（ＣＰＵ）８と、上記
ＣＰＵ８からデジタルデータとして供給される絶縁抵抗
相当成分の検出出力及び浮遊容量相当成分の検出出力を
それぞれアナログ化して出力するデジタル／アナログ変
換器９，１１と、上記アナログ化された各相当成分の検
出出力に、上記注入用変流器２の３次巻線２ｂにより検
出された上記測定用低周波信号の電圧を基準電圧として
それぞれ乗算処理する乗算器１０，１２とを有してい
る。

【００３０】また、上記絶縁監視装置は、上記対地絶縁
抵抗に相当する抵抗値を有し、上記乗算器１０からの乗
算出力から抵抗分電流を形成して出力する抵抗Ｒと、上
記対地浮遊容量に相当する容量値を有し、上記乗算器１
２からの乗算出力から容量性電流を形成して出力するコ
ンデンサＣと、上記抵抗Ｒ及びコンデンサＣからの抵抗
分電流及び容量性電流を加算処理することにより、上記
第２種接地線１に流れる絶縁抵抗成分及び浮遊容量成分
と等価の抑圧信号電流を形成し、これにより上記絶縁抵
抗成分及び浮遊容量成分を抑圧するように上記零相変流
器３の一次側に供給する加算器１３とを有している。

【００３１】また、上記絶縁監視装置は、上記ＣＰＵ８
からの所定周波数のクロックを分周して上記測定用低周
波信号を形成する分周器１４と、上記分周器１４により
形成された測定用低周波信号を所定の利得で増幅して上
記注入用変流器２の２次巻線２ａに供給する増幅回路１
５とを有している。

【００３２】次に、このような構成を有する当該第１の
実施の形態に係る絶縁監視装置の動作説明をする。当該
絶縁監視装置は、メイン電源がオン操作されると上記Ｃ
ＰＵ８が所定周波数のクロックを形成し、これを分周器
１４に供給する。分周器１４は、上記クロックを分周す
ることにより、商用周波数とは異なる低周波の測定用低
周波信号を形成し、これを増幅回路１５を介して注入用
変流器２に供給する。これにより、上記第２種接地線１
に上記測定用低周波信号が注入される。

【００３３】次に、上記零相変流器３は、上記第２種接
地線１に注入された測定用低周波信号及び受電変圧器か
らの商用周波数信号が対地インピーダンスＺ０及び大地
を通って還流する漏洩電流を検出し、これを増幅回路５
を介してフィルタ６に供給する。フィルタ６は、上記漏
洩電流から上記測定用低周波信号の相当する信号成分を
抽出し、これを測定用低周波電流信号としてＡ／Ｄ変換
器７を介してＣＰＵ８に供給する。

【００３４】ＣＰＵ８は、上記分周器１４において形成
される測定用低周波信号の位相０°，位相１８０°のタ
イミングで、上記フィルタ６からの測定用低周波電流信
号を検出することにより絶縁抵抗に相当する絶縁抵抗相
当成分を検出すると共に、上記測定用低周波信号の位相
９０°，位相２７０°のタイミングで、上記測定用低周
波電流信号を検出することにより浮遊容量に相当する浮
遊容量成分を検出する。そして、この絶縁抵抗相当成分
及び浮遊容量相当成分をそれぞれＤ／Ａ変換器９，１１
を介して乗算器１０，１２に供給する。

【００３５】一方、上記第２種接地線１に注入された測
定用低周波信号の電圧は、上記注入用変流器２の３次巻
線２ｂを介して検出され、上記各乗算器１０，１２にそ
れぞれ供給される。

【００３６】上記乗算器１０，１１は、それぞれ上記絶
縁抵抗相当成分及び浮遊容量相当成分に対して、上記注
入用変流器２の３次巻線２ｂからの基準電圧を乗算処理
することにより、上記第２種接地線１に流れる絶縁抵抗
成分及び浮遊容量成分と同レベルの絶縁抵抗相当成分及
び浮遊容量相当成分を形成し、これを抵抗Ｒ及びコンデ
ンサＣに供給する。

【００３７】上記抵抗Ｒは、上記絶縁抵抗相当成分を図
３（ｃ）に示すような抵抗分電流（ＩＲ１）に変換しこ
れを加算器１３に供給する。また、コンデンサＣは、上
記浮遊容量相当成分を図３（ｄ）に示すような容量性電
流（ＩＣ１）に変換し、これを加算器１３に供給する。

【００３８】加算器１３は、上記抵抗分電流及び容量性
電流を加算処理することにより、図２中実線で示す上記
第２種接地線１に流れる絶縁抵抗成分（ＩＲ）及び浮遊
容量成分（ＩＣ）に対して、同図中点線で示すような該
絶縁抵抗成分及び浮遊容量成分と等価の抑圧信号電流
（ＩＲ１＋ＩＣ１）を形成し、これを上記零相変流器３
の一次側に、該絶縁抵抗成分及び浮遊容量成分をそれぞ
れ抑圧（−ＩＲ１−ＩＣ１）するように供給する。

【００３９】これにより、図２中一点鎖線で示すよう
に、上記抑圧信号電流により、第２種接地線１に流れる
絶縁抵抗成分及び浮遊容量成分を徐々に零に抑圧するこ
とができる。このため、図３（ａ）に示すようにＣＰＵ
８において上記測定用低周波信号の位相０°，位相１８
０°のタイミングで検出する上記測定用低周波電流信号
の値である絶縁抵抗相当成分、及び、図３（ｂ）に示す
ようにＣＰＵ８において上記測定用低周波信号の位相９
０°，２７０°のタイミングで検出する上記測定用低周
波電流信号の値である浮遊容量相当成分をそれぞれ徐々
に零に抑圧することができる。

【００４０】当該絶縁監視装置は、このように絶縁抵抗
相当成分及び浮遊容量成分を零に抑圧するように動作す
るのであるが、この絶縁抵抗相当成分を零とするのに要
した抑圧量は、絶縁抵抗値そのものに相当することとな
る。このため、上記ＣＰＵ８は、絶縁抵抗成分及び浮遊
容量成分が零となったタイミングで検出された該絶縁抵
抗成分の抑圧量を絶縁抵抗値として間接的に検出し監視
する。

【００４１】このように当該絶縁監視装置は、絶縁抵抗
成分及び浮遊容量成分を抑圧し、上記ＣＰＵ８で検出さ
れる絶縁抵抗相当成分及び浮遊容量相当成分が零となっ
たときの該絶縁抵抗成分の抑圧量を絶縁抵抗値として検
出するようにしているため、構成部品の経年変化や温度
変化等の影響で、上記フィルタ６で検出される測定用低
周波電流信号に位相ずれが生じていた場合でも、これに
拘らず、上記各相当成分を零に抑圧したタイミングで正
確に絶縁抵抗値を検出することができる。従って、上記
測定用低周波電流信号の位相合わせのための各部の調整
等を不要とすることができ、メンテナンスや製品出荷の
際の調整工程を省略することができる。

【００４２】また、上記ＣＰＵ８は、上記測定用低周波
信号の位相０°，位相１８０°及び位相９０°，位相２
７０°のタイミングで測定用低周波電流信号を形成する
等のように、固定されたタイミングで絶縁抵抗相当成分
及び浮遊容量相当成分を検出することができるため、こ
れまで必要とされていた、絶縁抵抗成分（有効分）及び
浮遊容量成分（無効分）を分離するための同期検波回路
や乗算回路等を不要とすることができ、構成簡単かつ安
価に当該絶縁監視装置を製造可能とすることができる。

【００４３】また、当該絶縁監視装置は、固定されたタ
イミングで絶縁抵抗相当成分及び浮遊容量相当成分を検
出することができるため、上記フィルタ６で検出される
測定用低周波電流信号の位相合わせのための各部の調整
等を不要とすることができ、メンテナンスや製品出荷の
際の調整工程を省略することができる。

【００４４】さらに、上記抑圧により絶縁抵抗相当成分
及び浮遊容量相当成分が零となったときの絶縁抵抗成分
の抑圧量を絶縁抵抗値として検出するようにしているた
め、注入用変流器２及び零相変流器３の電磁特性に差異
があってもこれに影響されることがなく、絶縁抵抗値を
正確に検出することができる。このため、当該絶縁監視
装置の設計等の際に、必要以上に上記変流器の精度を考
慮する必要がなく、設計の自由度を大幅に増すことがで
きる。

【００４５】ここで、外乱等が原因で上記フィルタ６か
らの測定用低周波電流信号に位相ずれが発生すると、図
４中点線で示す上記測定用低周波信号の座標軸に対し
て、同図中実線で示す上記測定用低周波電流信号の座標
軸にずれを生ずることとなる。当該絶縁監視装置は、上
述のように測定用低周波信号の位相０°，位相１８０°
及び位相９０°，位相２７０°のタイミングで測定用低
周波電流信号を検出し、このタイミングでの測定用低周
波電流信号の値が零となったときの抑圧量で絶縁抵抗値
を検出するようにしているため、上記各座標軸が重なる
まで、すなわち、上記絶縁抵抗成分及び浮遊容量成分の
抑圧により、測定用低周波信号の位相０°，位相１８０
°及び位相９０°，位相２７０°のときの測定用低周波
電流信号の値が零となるまでに（収束するまでに）、図
５（ａ）〜（ｄ）に示すように多少の時間を要し、それ
までは絶縁抵抗値の検出が遅れることとなる。

【００４６】このため、本発明の第２の実施の形態に係
る絶縁監視装置は、上記フィルタ６として、抽出する信
号周波数が可変可能な可変フィルタを設け、図１中点線
で示すように直列接続されたスイッチ１６及び校正用抵
抗１７を、上記第２種接地線１に対して並列に設ける構
成とした。

【００４７】そして、定期的に或いは監視者により校正
の指定がなされると、上記ＣＰＵ８が、上記スイッチ１
６をオンオフ駆動すると共に、該スイッチ１６をオン駆
動して上記第２種接地線１に校正用抵抗１７が接続され
たときに検出された絶縁抵抗相当成分と、該スイッチ１
６をオフ駆動して第２種接地線１に校正用抵抗１７が接
続されていないときに検出された絶縁抵抗相当成分との
差が、校正用抵抗１７と等価となるように上記フィルタ
６の通過周波数を可変制御する。

【００４８】すなわち、上記スイッチ１６をオン制御し
て校正用抵抗１７を第２種接地線１に接続した場合と、
上記スイッチ１６をオフ制御して校正用抵抗１７を第２
種接地線１から切り離した場合とで、上記測定用低周波
信号の位相に対する測定用低周波電流信号の位相にずれ
がないときには、各場合の絶縁抵抗成分の差分「△Ｉｇ
ｒ」は、上記乗算器１０の後段の抵抗Ｒの抵抗値を「Ｒ
０」，上記乗算器１２の後段のコンデンサＣの容量値を
「Ｃ０」，上記校正用抵抗１７の抵抗値を「Ｒ17」とす
ると以下の式（１）に示すようになり、その差は校正用
抵抗１７と等しくなる。

【００４９】

【数１】 これに対して、上記測定用低周波信号の位相に対する測
定用低周波電流信号の位相にずれθが生じていると、上
記各場合の絶縁抵抗成分の差分「△Ｉｇｒ」は、以下の
式（２）に示すようになる。

【００５０】

【数２】 この式（２）から、上記絶縁抵抗成分の差分が−２Ｖ／
Ｒ17と等しくなるように上記測定用低周波電流信号の位
相を調整すれば上記位相ずれの是正が可能であることが
わかる。

【００５１】このため、当該第２の実施の形態に係る絶
縁監視装置は、上述のように位相ずれが発生した場合、
上記ＣＰＵ８が、上記スイッチ１６をオンオフ駆動する
と共に、該スイッチ１６をオン駆動して上記第２種接地
線１に校正用抵抗１７が接続されたときに検出される絶
縁抵抗相当成分と、該スイッチ１６をオフ駆動して第２
種接地線１に校正用抵抗１７が接続されていないときに
検出される絶縁抵抗相当成分との差が、校正用抵抗１７
と等価となるように上記フィルタ６の通過周波数を可変
制御する。

【００５２】これにより、例えば外乱等により、上記測
定用低周波電流信号に位相ずれが発生しても、上記フィ
ルタ６の遮断周波数を変化させることに伴い、上記測定
用低周波電流信号がフィルタ６を通過するときの位相を
回転制御することができ、上記測定用低周波信号の位相
に合わせ込むことができる。このため、上記測定用低周
波信号の位相０°，位相１８０°及び位相９０°，位相
２７０°のタイミングにおける測定用低周波電流信号の
値をそれぞれ零とするまでに要する時間（収束に要する
時間）を短縮化することができ、絶縁抵抗値の検出まで
に要する時間を短縮化することができる。

【００５３】なお、上述の実施の形態の説明では、上記
絶縁抵抗相当成分及び浮遊容量相当成分はそれぞれ９０
°分の位相ずれがあるため、上記測定用低周波信号の位
相０°，位相１８０°及び位相９０°，位相２７０°の
タイミングの計４ポイントで測定用低周波電流信号を検
出することとしたが、これは、９０°分の位相差をもっ
て検出するという条件さえ満足させれば、例えば位相０
°及び位相９０°の計２ポイント、或いは上記位相１８
０°及び位相２７０°の計２ポイントで検出するように
してもよい。

【００５４】上記４ポイント検出の場合は、上記測定用
低周波信号の１周期の間に４つの検出出力が得られるた
め、上記絶縁抵抗相当成分及び浮遊容量相当成分を短時
間で零の収束させることができたが、上記２ポイント検
出の場合は、上記測定用低周波信号の１周期の間に得ら
れる検出出力が２つに減るため、上記４ポイント検出の
場合と比較して上記各相当成分の収束に多少時間を要す
る。しかし、この反面、上記検出出力が２つに減ること
から、ＣＰＵ８の負担が軽減される利点がある。

【００５５】最後に、上述の実施の形態の説明は、本発
明に係る絶縁監視装置のほんの一例である。このため、
本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、上
述の実施の形態に限定されることはなく、設計等に応じ
て種々の変更が可能であることは勿論である。

【００５６】

【発明の効果】本発明に係る絶縁監視装置は、部品特性
の経年変化や温度変化に対して安定に動作し、簡単かつ
安価な構成で絶縁抵抗値を正確に監視することができ
る。

【００５７】また、絶縁抵抗の監視を行うための測定用
低周波信号に位相ずれが生じた場合でも、これを正確な
位相状態に制御して、該絶縁抵抗の正確な監視が可能と
なるまでに要する時間を短縮化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る絶縁監視装置
のブロック図である。

【図２】上記第１の実施の形態に係る絶縁監視装置で形
成された抑圧信号電流により、絶縁抵抗相当成分及び浮
遊容量相当成分の値がそれぞれ零に収束される原理を説
明するための図である。

【図３】上記第１の実施の形態に係る絶縁監視装置で形
成された抑圧信号電流及びこれにより抑圧される絶縁抵
抗成分及び浮遊容量成分を示す図である。

【図４】外乱等により位相ずれが生じた場合の測定用低
周波電流信号の座標軸のずれを説明するための図であ
る。

【図５】上記外乱による位相ずれが生じた場合に、上記
絶縁抵抗成分及び浮遊容量成分をそれぞれ零に収束する
までに時間を要する様子を説明するための図である。

【図６】従来の絶縁監視装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ 第２種接地線 ２ 注入用変流器 ３ 零相変
流器 ６ フィルタ ８ ＣＰＵ １０，１２ 乗算器 １３ 加算器 １６ スイッチ １７ 抵抗

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用周波数信号とは異なる測定用低周波
   信号を形成し、これを変圧器の第２種接地線に注入する
   測定用低周波信号注入手段と、 上記変圧器からの商用周波数信号及び上記第２種接地線
   に注入された測定用低周波信号が大地を介して還流す
   る、対地絶縁抵抗及び対地浮遊容量による漏洩電流を検
   出する漏洩電流検出手段と、 上記漏洩電流検出手段により検出された漏洩電流から上
   記測定用低周波信号に相当する信号である測定用低周波
   電流信号を検出する低周波検出手段と、 上記測定用低周波信号注入手段で形成された測定用低周
   波信号の少なくとも位相０°のタイミングで上記低周波
   検出手段からの測定用低周波電流信号を検出することに
   より、上記対地絶縁抵抗に相当する絶縁抵抗相当成分を
   検出すると共に、上記測定用低周波信号の少なくとも位
   相９０°のタイミングで上記測定用低周波電流信号を検
   出することにより上記対地浮遊容量に相当する浮遊容量
   相当成分を検出する成分検出手段と、 上記成分検出手段で検出された絶縁抵抗相当成分及び浮
   遊容量相当成分に、上記測定用低周波信号注入手段によ
   り第２種接地線に注入された測定用低周波信号をそれぞ
   れ乗算処理する乗算手段と、 上記対地絶縁抵抗に相当する抵抗値を有し、上記乗算手
   段からの絶縁抵抗相当成分及び測定用低周波信号の乗算
   出力から抵抗分電流を形成して出力する抵抗と、 上記対地浮遊容量に相当する容量値を有し、上記乗算手
   段からの浮遊容量成分及び測定用低周波信号の乗算出力
   から容量性電流を形成して出力するコンデンサと、 上記抵抗を介して供給される抵抗分電流と、上記コンデ
   ンサを介して供給される容量性電流とを加算処理するこ
   とにより、上記第２種接地線に流れる絶縁抵抗成分及び
   浮遊容量成分と等価の抑圧信号電流を形成し、これによ
   り上記絶縁抵抗成分及び浮遊容量成分を抑圧するように
   漏洩電流検出手段に供給する加算手段と、 上記成分検出手段からの絶縁抵抗相当成分及び浮遊容量
   相当成分を検出すると共に、該検出した上記絶縁抵抗相
   当成分に基づいて上記抑圧信号電流による絶縁抵抗成分
   の抑圧量を検出し、上記絶縁抵抗成分及び浮遊容量成分
   がそれぞれ零となったときにおける該絶縁抵抗成分の抑
   圧量を絶縁抵抗値として検出する絶縁抵抗検出手段とを
   有する絶縁監視装置。
2. 【請求項２】 上記低周波検出手段として設けられ、抽
   出する信号周波数が可変可能な可変フィルタと、 直列接続されたスイッチ及び校正用抵抗で構成され、上
   記第２種接地線に対して並列接続された抵抗接続手段
   と、 上記抵抗接続手段のスイッチをオンオフ駆動すると共
   に、該スイッチをオン駆動して上記第２種接地線に上記
   校正用抵抗が接続されたときにおける上記成分検出手段
   で検出される絶縁抵抗相当成分と、該スイッチをオフ駆
   動して第２種接地線に校正用抵抗が接続されていないと
   きにおける上記成分検出手段で検出される絶縁抵抗相当
   成分との差が、上記校正用抵抗と等価となるように上記
   可変フィルタの通過周波数を可変制御することにより、
   上記成分検出手段に供給される上記測定用低周波電流信
   号の位相を、上記測定用低周波信号の位相に合わせ込む
   位相制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載
   の絶縁監視装置。