JP3355905B2 - 絶縁監視システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電源から給電さ
れる電気回路の絶縁劣化状態を、電気回路を運転停止す
ることなく監視する絶縁監視システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電源から給電される電気回路の絶縁劣化
状態を診断する従来の絶縁監視システムは、例えば図１
１に示すように電気回路を電源から切り離して絶縁抵抗
を測定して診断する方法が採られていた。図１１におい
て、１は高電圧系統、２は電源変圧器、３は低電圧系統
主回路、４は低電圧系統主回路３を切り離す主回路開閉
器、５は低電圧系統主回路３を接地する接地抵抗であ
り、上記電源変圧器２の１線に接地導体５ａを介して接
続されている。１０は上記低電圧系統主回路３に接続さ
れた第１の負荷回路、１１はこの負荷回路１０を開閉す
る負荷回路開閉器、１２は負荷回路１０を開閉制御する
コンタクタ、１３は負荷回路配線、１４は例えば電動機
などの負荷、１５は負荷回路１０を接地する接地抵抗で
あり、負荷回路の１線に接地導体１５ａを介して接続さ
れている。１６は負荷回路１０の不平衡電流を検出する
例えば零相変流器からなる不平衡電流検出手段、８は電
動機などの負荷１４を保護する回路保護装置である。２
０は低電圧系統主回路３に接続された第２の負荷回路、
３０は第３の負荷回路であり、上記第１の負荷回路１０
と同様に構成されている。

【０００３】電気回路の低電圧系統の絶縁劣化診断を行
う場合、低電圧系統主回路３と、負荷１４を含む負荷回
路配線１３とを区別して絶縁抵抗を測定することが必要
である、先ず負荷回路配線１３の絶縁劣化を診断する場
合は、主回路開閉器４、負荷回路開閉器１１、および負
荷回路１０のコンタクタ１２を開路して、低電圧系統主
回路３と負荷回路配線１３を切り離す。そして切り離さ
れた負荷回路配線１３の３相を一括して絶縁抵抗計９１
により大地との間の絶縁抵抗を測定し絶縁劣化の診断を
行う。第２の負荷回路２０、第３の負荷回路３０につい
ても同様に絶縁抵抗を測定して絶縁劣化が診断される。
次に低電圧系統主回路３の絶縁劣化を診断する場合は、
負荷回路１０，２０，３０の各負荷回路開閉器１１を開
路し、低電圧系統主回路３の３相を一括して絶縁抵抗計
９２により大地との間の絶縁抵抗を測定し、絶縁劣化の
診断を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の絶縁監視システ
ムは上記のように各開閉器を開路して被監視電気回路を
系統から切り離した後絶縁抵抗を測定するものであるた
め、多大の労力と経験を必要とし、加えて測定後の配線
ミスの心配もある。また、連続運転プラントなどにおい
てはプラントを止めることができず、１〜２年毎の定期
検査を待つしかないので長期間絶縁劣化診断ができない
という問題もある。

【０００５】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたものであり、被監視電気回路を停止することな
く、常時絶縁抵抗を測定し、絶縁劣化状況をリアルタイ
ムに把握した絶縁劣化診断が行える絶縁監視システムを
提供することを目的とする

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る絶縁監視システムは、電源から給電される被監視電気
回路に接地手段を介して電源周波数とは異なる周波数の
単相交流の計測電圧を重畳し、被監視電気回路に設けた
不平衡電流検出手段により検出された不平衡電流から漏
洩電流検出手段により計測電圧と同一周波数の成分で、
かつ計測電圧と同一位相である漏洩電流のうちの有効成
分を求め、この漏洩電流有効成分を積分するとともに漏
洩電流デジタル信号に変換して監視制御手段に伝送し、
監視制御手段において漏洩電流デジタル信号に基づいて
絶縁抵抗を求めて被監視電気回路の絶縁劣化状況を監視
し、制御するもので、計測電圧の周波数を電源周波数よ
りも高い１５０〜５００Ｈｚの間の任意の周波数にした
ものである。

【０００７】この発明の請求項２に係る絶縁監視システ
ムは、電源から給電される被監視電気回路に接地手段を
介して電源周波数とは異なる２種類の周波数の単相交流
の計測電圧を重畳し、被監視電気回路に設けた不平衡電
流検出手段により検出された不平衡電流から各計測電圧
と同一周波数の成分をそれぞれ検出し、この各計測電圧
に対応する不平衡電流から被監視電気回路の漏洩電流の
うちの有効成分を漏洩電流検出手段により演算して求
め、この漏洩電流有効成分を積分するとともに漏洩電流
デジタル信号に変換して監視制御手段に伝送し、監視制
御手段において漏洩電流デジタル信号に基づいて絶縁抵
抗を求めて被監視電気回路の絶縁劣化状況を監視し、制
御するもので、２種類の計測電圧の周波数を電源周波数
よりも高い１５０〜５００Ｈｚの間の任意の周波数にし
たものである。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】各発明の作用について以下に説明する。請
求項１における絶縁監視システムは、電源から給電され
る被監視電気回路に、電源周波数とは異なる周波数の単
相交流の計測電圧を重畳し、不平衡電流検出手段により
検出された不平衡電流から計測電圧と同一周波数の成分
で、かつ計測電圧と同一位相である漏洩電流のうちの有
効成分を漏洩電流検出手段により検出し、この漏洩電流
有効成分を積分して漏洩電流デジタル信号に変換し、こ
れを監視制御手段に伝送し、監視制御手段において漏洩
電流デジタル信号に基づいて絶縁抵抗を求めて被監視電
気回路の絶縁劣化状況を監視し、制御するようにしたの
で、正確な漏洩電流が監視制御手段に伝送され、リアル
タイムに被監視電気回路の絶縁劣化状況を監視すること
ができる。さらに、計測電圧の周波数を電源周波数より
も高い１５０〜５００Ｈｚとしたので、インバータ制御
される被監視電気回路においても正確な漏洩電流が検出
され、リアルタイムに絶縁劣化状況を監視することがで
きる。

【００２０】この発明の請求項２に係る絶縁監視システ
ムは、電源から給電される被監視電気回路に、電源周波
数とは異なる２種類の周波数の単相交流の計測電圧を重
畳し、不平衡電流検出手段により検出された不平衡電流
から各計測電圧と同一周波数の成分をれぞれ検出し、こ
の各計測電圧に対応する不平衡電流から被監視電気回路
の漏洩電流のうちの有効成分を漏洩電流検出手段により
演算して求め、この漏洩電流有効成分を積分して漏洩電
流デジタル信号に変換し、これを監視制御手段に伝送
し、監視制御手段において漏洩電流デジタル信号に基づ
いて絶縁抵抗を求めて被監視電気回路の絶縁劣化状況を
監視し、制御するようにしたので、計測電圧に同期した
信号による同期検波をするまでもなく漏洩電流有効成分
が検出され、簡単な演算により絶縁抵抗を求めることが
できる。 さらに、２種類の計測電圧の周波数を電源周波
数よりも高い１５０〜５００Ｈｚの間の任意の周波数と
したので、インバータ制御される被監視電気回路におい
ても、正確な漏洩電流を検出することができる。

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。 実施の形態１．図１は、この発明の実施の一形態を示す
構成図である。図１において、１〜５、５ａ、１０〜１
５、１５ａ、１６、２０、３０は図１１に示す従来例と
同一または同一機能を有するものであるので説明は省略
する。６は負荷回路１０、２０、３０が接続された低電
圧系統主回路３に設けられた不平衡電流を検出する例え
ば零相変流器からなる不平衡電流検出手段、１８は第１
の負荷回路１０を保護する回路保護装置でありその詳細
を図２に示す。５０は電源周波数と異なる任意の周波数
の単相交流の計測電圧を重畳する計測電圧重畳手段、５
１は詳細を図３に示す計測電圧に同期した信号を発生す
る計測電圧同期信号発生手段、５２は監視制御手段、５
８は不平衡電流検出手段６に接続された回路保護装置１
８と同一に構成された回路保護装置である。

【００３３】計測電圧重畳手段５０は、電源変圧器２の
接地導体５ａに直列に接続され、電源周波数とは異なる
周波数の単相交流の計測電圧Ｖａを発生して、低電圧系
統主回路３、負荷回路１０、２０、３０からなる被監視
電気回路に重畳する。計測電圧同期信号発生手段５１
は、図３に示すように重畳した計測電圧Ｖａの周波数以
外の周波数成分を除去する不要信号除去手段５１ａと、
計測電圧の周期を信号とする計測電圧同期信号Ｉｇｒｓ
を出力するゼロクロスコンパレータ５１ｂとにより構成
されている。

【００３４】計測電圧重畳手段５０には、接地回路にＣ
Ｔ、ＰＴなどの一方の巻線を直列に接続して他方の巻線
から計測電圧を加える方法、接地抵抗にコンデンサを介
して電流を流して計測電圧を重畳する方法などがある。

【００３５】回路保護装置１８は、図２に示すように、
不平衡電流検出手段１６が検出した計測電圧Ｖａによる
電流を含む不平衡電流Ｉｇｌから計測電圧Ｖａの周波数
以外の周波数成分を除去して計測電圧Ｖａに対応する電
流Ｉｇｌａを検出する不要信号除去手段１８ａと、同期
信号伝送線６１を通して受信した計測電圧同期信号発生
手段５１からの計測電圧同期信号ＩｇｒｓによりＩｇｌ
ａを同期検波して漏洩電流Ｉｇｌａのうち有効成分Ｉｇ
ｒ1 を検出する同期検波手段１８ｂと、漏洩電流有効成
分Ｉｇｒ1 を積分して漏洩電流有効成分Ｉｇｒ1 に比例
した直流信号に変換する積分手段１８ｃと、漏洩電流有
効成分Ｉｇｒ1 に比例した直流信号を漏洩電流デジタル
信号に変換するとともに、これを予め設定された警報限
界値およびトリップ限界値と比較し、警報限界値を越え
たときには警報表示手段１８ｆにより警報信号を出力さ
せ、トリップ限界値を越えた時にはトリップ信号を入出
力手段１８ｇに出力する演算手段１８ｄと、漏洩電流デ
ジタル信号を電流信号伝送線６０を介して監視制御手段
５２に出力する伝送子局１８ｅとで構成されている。

【００３６】警報表示手段１８ｆには、蛍光表示管、Ｅ
Ｌ，ＣＲＴなどの発光により表示するものと、ブザー、
スピーカなどの音を出すものがある。

【００３７】監視制御手段５２は、被監視電気回路から
離れたところに位置する電気室などに設けられ、上記回
路保護装置１８からの漏洩電流デジタル信号を伝送線６
０を通して受信する伝送親局５２ａと、漏洩電流デジタ
ル信号を記憶するとともに表示する機能と絶縁劣化特性
を出力する機能を備えた監視制御装置５２ｂとからなっ
ている。

【００３８】次に図４にしたがって動作について説明す
る。電源変圧器２の接地線５ａに直列に接続された計測
電圧重畳手段５０から、単相交流の計測電圧Ｖａが重畳
され、被監視電気回路には、三相各線に三相の電源電圧
に計測電圧Ｖａが重畳した電圧が課電される。被監視電
気回路には、電源からの三相電圧による電流と計測電圧
Ｖａによる電流とが重畳して流れる。この重畳電流には
三相電圧による三相が平衡した負荷電流と、被監視電気
回路に接続された機器および配線から大地に流れる不平
衡成分となる漏洩電流と、計測電圧Ｖａによる不平衡成
分となる漏洩電流とが含まれるが、この不平衡成分を不
平衡電流検出手段１６により検出する。不平衡電流検出
手段１６には三相平衡電流は検出されないので、三相の
電源電圧による電流の不平衡成分と、単相の計測電圧Ｖ
ａに対応する漏洩電流とが重畳された電流として検出さ
れる。被監視電気回路の絶縁劣化状況を示す三相一括の
絶縁抵抗Ｒｇ1 は、計測電圧Ｖａによる漏洩電流Ｉｇ1
を検出し、Ｒｇ1 ＝Ｖａ／Ｉｇ1 の関係より求めること
ができる。

【００３９】不平衡電流検出手段１６が検出した不平衡
電流から電源電圧と同一周波数の成分の電流および被監
視電気回路に発生しているノイズ雑音電流を不要信号除
去手段１８ａで取り除くことにより、計測電圧Ｖａに対
応する漏洩電流Ｉｇｌａが得られる。この漏洩電流Ｉｇ
ｌａはいうまでもなく第１の負荷回路１０の大地静電容
量を介して流れる充電電流Ｉｇｃｌと絶縁抵抗Ｒｇｌを
介して流れる漏洩電流有効成分Ｉｇｒｌとの和となる
が、この漏洩電流Ｉｇｌａを計測電圧Ｖａの位相に合わ
せて同期検波することにより、漏洩電流有効成分Ｉｇｒ
1 が求められる。この同期検波は計測電圧Ｖａをゼロク
ロスコンパレーター５１ｂ（図３参照）により方形波に
変換した計測電圧同期信号Ｉｇｒｓにより同期検波する
ことにより精度の高い漏洩電流有効成分が得られる。

【００４０】漏洩電流有効成分Ｉｇｒ1 を積分手段１８
ｃにより積分し、演算手段１８ｄにてＡ／Ｄ変換して漏
洩電流有効成分Ｉｇｒ1 に比例したデジタル信号に変換
し、この信号を伝送子局１８ｅから伝送線６０を介して
監視制御手段５２に伝送するとともに、予め設定してい
る値と比較し、この値を越えれば警報表示手段１８ｆに
より警報表示する。また、漏洩電流有効成分Ｉｇｒ1 に
比例したデジタル信号が、例えば負荷１４の運転ができ
ない設定値を越えると、入出力手段１８ｇを介してコン
タクタ１２の開放制御を行う。

【００４１】監視制御手段５２は、漏洩電流有効成分Ｉ
ｇｒ1に比例したデジタル信号から絶縁抵抗を求め、測
定のつど記憶するとともに表示するものであり、絶縁劣
化状況をリアルタイムに監視することができる。また、
記憶データから絶縁劣化特性を出力することもできる。
なお上記説明は第１の負荷回路１０の診断について述べ
たが、第２の負荷回路２０、第３の負荷回路３０につい
ても同様に診断できることが上記説明に準じて明らかで
あろう。また、低電圧系統主回路３を含む回路全体を一
括して診断する場合は回路保護装置１８と同一の構成を
もつ回路保護装置５８を用いて同様に行うことができ
る。

【００４２】このように構成された絶縁監視システム
は、被監視電気回路の漏洩電流がデジタル信号に変換さ
れて、常時監視制御手段５２に入力され、しかも監視制
御手段５２を現場である被監視電気回路から離れた電気
室に設けているので、広範な被監視電気回路を電気室に
おいて集中的に、しかもリアルタイムに負荷回路の絶縁
抵抗が監視できるものであり、定期的に負荷回路の絶縁
劣化特性を出力して以後の特性を容易に推定することが
できる。また、漏洩電流がデジタル信号に変換されて伝
送されるので、伝送による減衰の影響がなく正確な監視
ができる利点がある。ところで、上記の構成においては
説明の都合上計測電圧同期信号発生手段５１を回路保護
装置１８とは別に設けるものとしているが、計測電圧同
期信号発生手段５１を回路保護装置１８内に組み込んで
も同様に動作させることができる。

【００４３】また上記構成では、計測電圧の周波数を電
源電圧の周波数と異なる任意の周波数としたが、一般的
に負荷回路には、電源周波数よりも高い周波数のノイズ
電圧が多く発生するものであり、計測電圧の周波数を電
源電圧の周波数よりも高く設定するとノイズ電圧を完全
に除去することが困難となる。このことから、計測電圧
の周波数を電源電圧の周波数よりも低い周波数に選定す
ることにより、ノイズ電圧の除去が容易となり絶縁抵抗
の検出精度がより高くなる。

【００４４】上記のように計測電圧の周波数は電源周波
数よりも低くするのが望ましい、不平衡電流検出手段
６、１６として零相変流器が用いられる場合は、零相変
流器の感度が下がらない程度の周波数であること、また
計測電圧重畳手段５０にＣＴを用いる場合は、周波数が
低いほどＣＴを大きくしなければならないなどの条件を
考えると１０〜３０Ｈｚ程度が実用的であるが、これに
限られるものではない

【００４５】上記構成では電源変圧器の負荷側巻線は三
角結線の一線を接地する場合について説明したが、負荷
側巻線が星形結線の時は中性点に接続された接地線に計
測電圧重畳手段を付加することにより同様に動作させる
ことができる。さらに上記説明では被監視電気回路が接
地系統である場合を例示したが、非接地系統であっても
計測電圧をＧＴＰ（ギャップ付電圧変成器）等により重
畳させることにより、同様に診断することができる。

【００４６】実施の形態２．実施の形態１では、計測電
圧Ｖａの周波数を電源電圧の周波数と異なる任意の周波
数とし、望ましくは電源電圧の周波数よりも低く設定す
ることにより漏洩電流の検出精度を高くできる例を示し
た。しかし負荷回路にインバータによって周波数制御さ
れる電動機などを含む場合には、インバータによる周波
数制御を行うため周波数の制御範囲が電源周波数よりも
低い場合が多く、高くても１００Ｈｚ前後にとどまる場
合が多い。このような場合は計測電圧の周波数を電源周
波数より低い値に選択すると、負荷回路のノイズ電圧の
周波数と一致することがあり計測電圧の周波数のみを検
出するのが困難となるので、計測電圧の周波数を電源周
波数よりも高くする必要がある。

【００４７】一方、インバータにはキャリヤ周波数が存
在し、その周波数成分は６００Ｈｚ〜１０ｋＨｚ程度の
基本波およびその高調波成分であるので、計測電圧の周
波数の上限を６００Ｈｚ以下にする必要がある。また不
平衡電流検出手段である零相変流器の検出感度を考える
と５００Ｈｚ以上は好ましくない。したがってインバー
タによって周波数制御される負荷を含む被監視電気回路
にあっては、計測電圧の周波数を１５０〜５００Ｈｚの
範囲の任意の周波数とするのがよく、特に２００Ｈｚ前
後とするのが望ましい。この周波数を選択するとインバ
ータ制御の負荷回路においても漏洩電流の検出精度を確
保できる。回路の構成は図１に示す実施の形態１の場合
と同じ構成でよい。

【００４８】実施の形態３．実施の形態１および実施の
形態２では、常時計測電圧Ｖａを重畳する構成とした
が、漏洩電流は常時測定する必要はなく、一定の間隔で
計測すればよいものであり、実施の形態３は計測電圧Ｖ
ａを漏洩電流を計測する時のみ計測電圧重畳手段５０お
よび回路保護装置１８内の漏洩電流検出手段１８ａ、１
８ｂを動作させるものであり、その構成図を図５に示
す。図５において５３は監視制御手段であり、図１の監
視制御装置５２ｂに計測電圧重畳手段５０および回路保
護装置１８内の漏洩電流検出手段１８ａ、１８ｂに対す
る動作指令信号を出力する機能を加えた監視制御装置５
３ｂと、この動作指令信号および漏洩電流有効成分の信
号を送受信する伝送親局５３ａとにより構成される。５
４は計測電圧重畳手段５０に対する動作指令信号を受信
し計測電圧同期信号Ｉｇｒｓを送信する伝送子局、６２
は上記動作指令信号および漏洩電流有効成分信号を伝送
するための信号伝送線である。

【００４９】この実施の形態では動作指令、計測指令お
よび漏洩電流有効成分信号が伝送線６２によって伝送さ
れるので、信号発信位置から受信位置までの差によって
時間差が生じることがあるが、これに対しては、発信側
または受信側にて動作時刻の調整を行うことで対応でき
る。このように構成すると、絶縁監視システムとして、
監視制御手段５３からの動作指令によって一定時間毎に
漏洩電流の計測が行われるので、システムとして効率的
に動作させることができる。

【００５０】実施の形態４．上記実施の形態１および実
施の形態２では計測電圧Ｖａの周波数が任意の周波数の
一種類であったが、この実施の形態４は、任意の２種類
の周波数ｆ₁ 、ｆ₂を選択し、それぞれの計測電圧Ｖａ
は同一値とし、それぞれの計測電圧Ｖａに対応する不平
衡電流を検出し、この２つの不平衡電流値から漏洩電流
有効成分Ｉｇｒ1 を演算して求める構成のものである。

【００５１】図６は、任意の２種類の周波数ｆ₁ 、ｆ₂
を選択して、漏洩電流有効成分Ｉｇｒ1 を検出する実施
の形態４の構成図である。１〜５、５ａ、６、１０〜１
５、１５ａ、２０、３０、５０は実施の形態１の図１と
同一であり説明は省略する。１９、５９は２種類の周波
数ｆ₁ 、ｆ₂ の計測電圧Ｖａによる漏洩電流有効成分Ｉ
ｇｒ1 を演算により求める漏洩電流検出手段を備えた回
路保護装置である。５３は監視制御手段であり、伝送親
局５３ａと漏洩電流デジタル信号を記憶するとともに表
示する機能と絶縁劣化特性を出力する機能を備え、計測
電圧重畳手段５０及び回路保護装置１９、５９内の漏洩
電流検出手段に動作指令信号を出す機能も備えた監視制
御装置５３ｂとにより構成されている。５４は信号伝送
線６２を介して監視制御手段５３からの動作指令信号を
受ける伝送子局である。

【００５２】次に動作について説明する。被監視電気回
路の絶縁抵抗をＲ、大地静電容量をＣ、計測電圧をＶ_a
とすると、周波数ｆ₁ のときの電流Ｉｇ₁₀、周波数ｆ₂
のときの電流Ｉｇ₂₀は（式１）（式２）のようになる。 Ig₁₀=V_a /R+j2 πf₁CV_a ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（式１） Ig₂₀=V_a /R+j2 πf₂CV_a ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（式２） V _a /R=Igrl であり周波数に関係しない。2 πf₁CV_a =I
gc₁ 、2πf₂CV_a =Igc₂ とし、（式１）（式２）の絶対値
の関係は次の（式３）（式４）のようになる。 (Ig₁₀)²=(Igrl)²+(Igc₁)²‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（式３） (Ig₂₀)²=(Igrl)²+(Igc₂)²‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（式４） （式３）（式４）より（式５）の関係が得られる。 (Igrl)²=(Ig₁₀)²-(Igc₁)² (Igrl)²=(Ig₂₀)²-(Igc₂)² (Ig₁₀)²-(Igc₁)²=(Ig₂₀)²-(Igc₂)²‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（式５） 周波数ｆ₁ 、ｆ₂ の計測電圧Ｖａが等しいときの被監視
電気回路の対地静電容量Ｃに流れる電流の関係は次の
（式６）の関係にある。 Igc₁=Igc₂ ・ f₁/f₂ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（式６） （式６）の関係を（５式）に代入して整理すると（式
７）が得られる。 (Ig₂₀)²-(Ig₁₀)²=(Igc₂)²｛1-(f₁/f₂)²｝ (Igc₂)²= ｛(Ig₂₀)²-(Ig₁₀)² ｝/ ｛1-(f₁/f₂)²｝‥‥‥（式７） （式７）を（式４）に代入して整理すると（式８）が得
られる。 (Igrl)²= ｛(Ig10)²-(Ig₂₀)²(f₁/f₂)² ｝/ ｛1-(f₁/f₂)²｝ Igrl=[｛(Ig10)²-(Ig₂₀)²(f₁/f₂)² ｝/ ｛1-(f₁/f₂)²｝]^0.5‥（式８） (式８）の関係から漏洩電流有効成分Ｉｇｒを求めるこ
とができる。

【００５３】この周波数の異なる２種類の計測電圧で漏
洩電流有効成分Ｉｇｒｌを検出するものである本実施の
形態によれば、実施の形態１の回路構成に比較して、計
測電圧同期信号発生手段５１、不要信号除去手段１８ａ
および同期検波手段１８ｂが不要であり、回路構成が簡
単になる。

【００５４】この構成においても、実施の形態３と同様
に、計測電圧重畳手段５０及び回路保護装置１９，５９
内の漏洩電流検出手段を漏洩電流測定時のみに動作させ
るように構成すれば絶縁監視システムとして効率的に運
用できる。

【００５５】実施の形態５．図７は直流の計測電圧を重
畳するものである。図７において、１〜４、１０〜１
５、１５ａ、２０、３０は実施の形態１と同一であり説
明は省略する。７０は直流の計測電圧Ｖｄを重畳する計
測電圧重畳手段であり、図８に示すように接地導体７５
に直列に接続された抵抗体７０ａの両端に直流電圧Ｖｄ
を加え直流電流を流して直流電圧を重畳する構成であ
る。７１は負荷回路１０に設けられた電流検出手段であ
り、交流、直流が重畳した電流を検出するものであり、
具体的にはＤＣＣＴ、ホールＣＴ等により構成される。
７２は監視制御手段であり、伝送親局７２ａと、監視制
御装置７２ｂとで構成されている。７３は監視制御手段
７２から送られる計測電圧重畳手段７０に対する動作指
令信号を受信する伝送子局である。７８は図９に詳細を
示す回路保護装置であり、電流検出手段７１が検出した
電流から不要信号を除去して漏洩電流を検出する不要信
号除去手段７８ａと、この漏洩電流をデジタル信号に変
換し、予め設定された警報限界値およびトリップ限界値
と比較し、警報限界値を越えたときには警報信号を警報
表示手段７８ｆに出力し、トリップ限界値を越えた時に
はトリップ制御信号を入出力手段７８ｇに出力する演算
手段７８ｄと、上記漏洩電流デジタル信号を上記監視制
御手段７２に出力する伝送子局７８ｅとにより構成され
ている。７６は低電圧系統主回路３に設けられた電流検
出手段であり、上記電流検出手段７１と同じ構成のも
の、また７９は低電圧系統主回路３に設けられた回路保
護装置であり、上記回路保護装置７８と同じ構成であ
る。

【００５６】なお図７では、電流検出手段７１および回
路保護装置７８を負荷回路１０に設けた場合を示した
が、他の負荷回路２０、３０にも設けることにより、各
負荷回路毎の絶縁劣化状況を集中して監視することがで
きることはいうまでもなく、また低電圧系統主回路３に
設けた電流検出手段７６および回路保護装置７９を用い
れば各負荷回路を含む回路全体を一括して監視すること
ができる。

【００５７】この実施の形態のように計測電圧を直流に
すれば、被監視電気回路の静電容量に関係がなくなり、
計測電圧による電流は漏洩電流のみであるから電流検出
手段が簡単になるという利点がある。

【００５８】実施の形態６．上記各実施の形態において
は、リアルタイムに漏洩電流を計測、演算し絶縁監視を
行うものとしたが、一般的に電気回路の絶縁抵抗値は長
期的には徐々に低下していくが短期的にみればドリフト
特性を持っている。そこで漏洩電流検出手段に平均化処
理機能を付加し、漏洩電流データを一定時間をもって平
均化処理をすることにより検出精度を一層向上させるこ
とができる。平均化の時間は、被監視電気回路の構成、
環境、負荷の種類等の条件を考慮した任意の値を設定す
ればよい。

【００５９】実施の形態７．また上記各実施の形態にお
いて、監視制御手段５２、５３、７２にグラフ化処理機
能を付加し、漏洩電流検出手段から随時伝送されてくる
絶縁監視用データである漏洩電流をグラフ化することに
より、絶縁劣化の進行状況を正確に把握することができ
る。さらにグラフの時間軸を変えて表示する信号処理機
能を持たせることにより絶縁劣化の原因が特定できる。
その方法としては、劣化の原因として例えば、水の侵
入、自然劣化、突発事故等が考えられるが、予め記憶さ
れているこれら劣化原因のそれぞれの劣化曲線をもと
に、どの劣化パターン相当するかを類推すればよい。ま
た劣化部位の特定についても予め特定部位の劣化パター
ンを記憶しておけば特定部位を類推することが出来る。
さらに、それらの結果を印字出力することにより絶縁劣
化による部品更新の際、改めてどの部位かを診断する必
要がなくなり労力を削減することが出来る。

【００６０】実施の形態８．さらに上記各実施の形態に
おいては、漏洩電流有効成分により絶縁劣化状況を診断
するものとしているが、漏洩電流無効成分を導出し、こ
のデータを漏洩電流有効成分をあわせてグラフ化するこ
とにより、さらに精度の高い絶縁劣化のトレンドが把握
でき、劣化原因の類推、劣化部位の特例を行うことがで
きる。

【００６１】実施の形態９．上記各実施の形態におい
て、算出された零相電流有効成分Ｉｇｒデータをもと
に、図１０に示すように外部に設けられた環境状態を検
出する為の温度センサ８０、湿度センサ８１および気圧
センサ８２の出力に基づいて補正を行う。

【００６２】このような、構成とすることにより、本実
施の形態では、温度や湿度あるいは気圧等環境条件によ
って変化する絶縁抵抗を考慮して、斯かる環境条件を各
センサで取りこみ、補正をかけるので、さらに検出精度
を向上できる。尚、各センサの出力を回路保護装置に入
力して補正をかけるようにしてもよい。

【００６３】実施の形態１０．実施の形態４において
は、任意の２種類の周波数を選択したが、低圧系統主回
路に、各種高調波成分が多く含まれる場合は、それが誤
差原因となる可能性がある。本実施の形態は、回路保護
装置１８においてあらかじめ系統の電流をＦＦＴ演算す
ることにより、ノイズ成分の少ない周波数帯域を検出し
て、その周波数を重畳周波数とすることにより、精度の
高い零相電流有効成分Ｉｇｒを算出できる。もちろん、
回路保護装置１８に、ＦＦＴ演算機能がなくても、最初
に人がＦＦＴアナライザ等により計測した値をもとに重
畳周波数を決定してもよい。

【００６４】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る絶縁監視シス
テムは、電源から給電される被監視電気回路に、接地手
段を介して電源周波数とは異なる周波数の単相交流の計
測電圧を重畳する計測電圧重畳手段と、上記被監視電気
回路に流れる不平衡電流を検出する不平衡電流検出手段
と、この不平衡電流検出手段が検出した不平衡電流から
上記計測電圧と同一周波数の成分で、かつ上記計測電圧
と同一位相である漏洩電流のうちの有効成分を検出する
漏洩電流検出手段と、この漏洩電流有効成分を積分し漏
洩電流デジタル信号に変換する演算手段と、上記漏洩電
流デジタル信号に基づいて上記被監視電気回路を監視、
制御する監視制御手段とを備え、上記計測電圧の周波数
を電源周波数よりも高い１５０〜５００Ｈｚの間の任意
の周波数にしたので、被監視電気回路の活線状態の漏洩
電流または絶縁抵抗が、リアルタイムに監視でき、絶縁
劣化状況から点検、更新の時期を簡単に予測することが
できる。さらに、ノイズ電圧の低周波成分が多いインバ
ータ制御される電動機などを負荷にもつ場合においても
正確な漏洩電流または絶縁抵抗がリアルタイムに監視で
き、絶縁劣化状況から点検、更新時期を簡単に予測する
ことができる。

【００６５】この発明の請求項２に係る絶縁監視システ
ムは、電源から給電される被監視電気回路に、接地手段
を介して電源周波数とは異なる２種類の周波数の単相交
流の計測電圧を重畳する計測電圧重畳手段と、上記被監
視電気回路に流れる不平衡電流を検出する不平衡電流検
出手段と、この不平衡電流検出手段が検出した不平衡電
流から上記各計測電圧と同一周波数の成分をそれぞれ検
出し、この各計測電圧に対応する不平衡電流から被監視
電気回路の漏洩電流のうちの有効成分を演算して求める
漏洩電流検出手段と、上記漏洩電流有効成分を積分して
漏洩電流デジタル信号に変換する演算手段と、上記漏洩
電流デジタル信号に基づいて上記被監視電気回路を監
視、制御する監視制御手段とを備え、上記２種類の計測
電圧の周波数を電源周波数よりも高い１５０〜５００Ｈ
ｚの間の異なる任意の周波数にしたので、漏洩電流有効
成分の検出が簡単な絶縁監視システムが得られ、しかも
正確な漏洩電流または絶縁抵抗がリアルタイムに監視で
き、絶縁劣化状況から点検、更新時期を簡単に予測する
ことができる。さらに、インバータ制御される負荷をも
つ場合においても、正確な漏洩電流を検出することがで
きる。

【００６６】

【００６７】

【００６８】

【００６９】

【００７０】

【００７１】

【００７２】

【００７３】

【００７４】

【００７５】

【００７６】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による絶縁監視システムに係る実施
の形態１の構成を示す構成図である。

【図２】 図１に示す回路保護装置の内部構成を示すブ
ロック図である。

【図３】 図１に示す計測電圧重畳手段の構成を示すブ
ロック図である。

【図４】 図１に示す絶縁監視システムの動作を説明す
るための説明図である。

【図５】 この発明による絶縁監視システムに係る実施
の形態３の構成を示す構成図である。

【図６】 この発明による絶縁監視システムに係る実施
の形態４の構成を示す構成図である。

【図７】 この発明による絶縁監視システムに係る実施
の形態５の構成を示す構成図である。

【図８】 図７に示す計測電圧重畳手段の構成を示す構
成図である。

【図９】 図７に用いられる回路保護装置の構成を示す
構成図である。

【図１０】 実施の形態９に示す回路保護装置の内部構
成を示すブロック図である。

【図１１】 従来の絶縁監視システムの構成を示す構成
図である。

【符号の説明】

２ 電源変圧器 ６ 不平衡電
流検出手段 １１ 負荷回路開閉器 １２ コンタ
クタ １３ 負荷回路配線 １４ 負荷 １５ 接地抵抗 １６ 不平衡
電流検出手段 １８ 回路保護装置 ５０ 計測電
圧重畳手段 ５１ 計測電圧同期信号発生手段 ５２ 監視制
御手段 ５２ａ 伝送親局 ５２ｂ 監視
制御装置 ５３ 監視制御手段 ５４ 伝送子
局 ６０ 電流信号伝送線 ６１ 同期信
号伝送線 ６２ 信号伝送線 ７０ 計測電
圧重畳手段 ７１ 電流検出手段 ７２ 監視制
御手段 ７６ 電流検出手段 ７８ 負荷回
路保護装置 ７９ 回路保護装置 ８０ 温度セ
ンサ ８１ 湿度センサ ８２ 気圧セ
ンサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−313769（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−138881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−125458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−54463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−57154（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−81671（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−132969（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−208868（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−5219（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−668（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−36474（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 27/18 G01R 31/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源から給電される被監視電気回路に、
   接地手段を介して電源周波数とは異なる周波数の単相交
   流の計測電圧を重畳する計測電圧重畳手段と、上記被監
   視電気回路に流れる不平衡電流を検出する不平衡電流検
   出手段と、この不平衡電流検出手段が検出した不平衡電
   流から上記計測電圧と同一周波数の成分で、かつ上記計
   測電圧と同一位相である漏洩電流のうちの有効成分を検
   出する漏洩電流検出手段と、この漏洩電流有効成分を積
   分し漏洩電流デジタル信号に変換する演算手段と、上記
   漏洩電流デジタル信号に基づいて絶縁抵抗を求めて上記
   被監視電気回路を監視、制御する監視制御手段とを備
   え、上記計測電圧の周波数が上記電源周波数よりも高い
   １５０〜５００Ｈｚの間の任意の周波数であることを特
   徴とする絶縁監視システム。
2. 【請求項２】 電源から給電される被監視電気回路に、
   接地手段を介して電源周波数とは異なる２種類の周波数
   の単相交流の計測電圧を重畳する計測電圧重畳手段と、
   上記被監視電気回路に流れる不平衡電流を検出する不平
   衡電流検出手段と、この不平衡電流検出手段が検出した
   不平衡電流から上記各計測電圧と同一周波数の成分をそ
   れぞれ検出し、この各計測電圧に対応する不平衡電流か
   ら被監視電気回路の漏洩電流のうちの有功成分を演算し
   て求める漏洩電流検出手段と、上記漏洩電流有功成分を
   積分して漏洩電流デジタル信号に変換する演算手段と、
   上記漏洩電流デジタル信号に基づいて絶縁抵抗を求めて
   上記被監視電気回路を監視、制御する監視制御手段とを
   備え、上記２種類の計測電圧の周波数が上記電源周波数
   よりも高い１５０〜５００Ｈｚの間の異なる任意の周波
   数であることを特徴とする絶縁監視システム。