JP4838640B2 - Insulation state monitoring device - Google Patents
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Description
本発明は、直接接地系低電圧電路の絶縁を常時通電状態で監視する絶縁状態監視装置に関し、特に、従来の絶縁状態監視機能に加え、電路の接地相がアースと混触して絶縁監視用の監視電圧信号の電圧が低下した場合の混触電路の発見を容易にするための機能を付加した技術に関する。 The present invention relates to an insulation state monitoring device that monitors insulation of a direct grounding system low voltage circuit in a constantly energized state, and in particular, in addition to the conventional insulation state monitoring function, the grounding phase of the circuit is in contact with the ground for insulation monitoring. The present invention relates to a technique to which a function for facilitating discovery of a mixed electric circuit when a voltage of a monitoring voltage signal is lowered is added.
低圧の一線接地電路において電路の絶縁劣化が進行して漏電事故に至ると、変電所等に設置されている漏電継電器が動作して遮断器が遮断される。遮断器が遮断すると広範囲に停電するばかりでなく、事後処理として事故点の調査および復旧などに長時間を要する。このため事故の発生を未然に防止するための対策として電路の絶縁状態を常時監視するための絶縁状態監視装置が用いられている。 When the insulation degradation of the electric circuit progresses in the low-voltage one-line ground circuit and a leakage accident occurs, the leakage relay installed in the substation or the like operates to break the circuit breaker. When the circuit breaker breaks, not only does it cause a wide range of power outages, but it also takes a long time to investigate and restore the point of accident as post-processing. For this reason, an insulation state monitoring device for constantly monitoring the insulation state of the electric circuit is used as a measure for preventing the occurrence of an accident.
図8は一般に知られている一線接地電路の絶縁状態監視装置の説明図で、次のように構成されている。即ち、同図において21は変圧器で、低圧配電線である被監視電路20に電力を供給している。22はB種接地線、23は絶縁監視電圧信号(以下、絶縁監視信号と称す)を発生させる絶縁監視信号発生装置で、(以下、監視信号発生装置と称す)重畳用の変成器24及びB種接地線22を介して被監視電路に絶縁監視信号の電圧を重畳させる。絶縁監視信号の電圧は20Hz,10V程度の低周波低電圧信号を発生させ、0.5V程度に変成して印加される。25は監視信号発生装置23からの戻りの絶縁監視信号の電圧を検出する絶縁監視装置で零相変流器26を介して信号を取り込む。この零相変流器は、必ずしも接地線に設ける必要はなく、点線で示すように給電路に設けても同じである。なお、図中Cは電路の対地静電容量、Rは電路の対地絶縁抵抗を示している。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an insulation state monitoring device for a one-wire grounded circuit that is generally known, and is configured as follows. That is, in the figure,
今、監視信号発生装置23から、絶縁監視信号の電圧を発生させB種接地線22に重畳すると、該絶縁監視信号は被監視電路20、電路の対地静電容量C、対地絶縁抵抗R間を循環して電流がIgとして流れる。
Now, when the voltage of the insulation monitoring signal is generated from the
即ち、監視信号発生装置23から印加された絶縁監視信号の電流Igは電路の対地静電容量C、対地絶縁抵抗Rによるインピーダンスをとおして流れる。この絶縁監視信号の電流Igは、対地静電容量Cに流れる静電容量成分電流Igcと、絶縁劣化による抵抗成分電流Igrとの合成された電流で、これらの電流のベクトルは図9のようになる。
That is, the current Ig of the insulation monitoring signal applied from the
同図の位相θは、印加した絶縁監視信号の電圧(基準電圧)Vsと零相変流器26で検出された電流Igとの位相差で、絶縁劣化がない場合は90度となるが、絶縁劣化が進むと抵抗成分電流Igrが大きくなり、それに伴って位相差θが変化する。従って、この抵抗成分電流Igrおよび位相差θの変化を監視することで電路の絶縁状態を監視することができる(例えば、特許文献1,2)。
上記説明の絶縁状態監視装置は一台の場合であるが、高層ビルなどのように多数の給電所(例えば、各階に)が設けられ、各給電所の変圧器の二次接地線を共通の接地線で接地する共通接地方式がとられる場合が多くなっている。この場合、図10に示すように共通接地線Ecに監視信号発生装置3を設け、絶縁監視は夫々の被監視電路に設けられた絶縁監視手段5−1,5−2,5−3によって行われる。
Although the insulation state monitoring device described above is a single unit, a large number of power stations (for example, on each floor) are provided as in a high-rise building, and the secondary ground line of the transformer of each power station is shared. In many cases, a common grounding method of grounding with a grounding wire is employed. In this case, as shown in FIG. 10, the
この複合給電方式において、監視信号発生装置3は正常に絶縁監視信号の電圧を発信しているにもかかわらず、何らかの原因で電圧が低下して絶縁監視手段5−1,5−2,5−3が正常に動作し得ない現象が生じた。その原因を調査した結果、給電路の接地相Nがアースと混触して対地インピーダンスが短絡状態となり、監視信号発生装置3からの発生電圧で、共通接地線Ec、接地線、接地相、及び接地を介してそこに大きな監視電流が流れ、絶縁監視手段が検出する絶縁監視信号の電圧が低下し、この絶縁監視信号電圧の低下によって、絶縁監視信号の電圧を基準として抵抗成分電流の値を演算する各絶縁監視手段は、正常な絶縁監視信号の電圧の検出ができなくなり、抵抗成分電流値演算の機能は停止し、絶縁監視機能を喪失していることが分かった。そして、この演算機能を復旧させるには、その原因となっている混触給電路を調査し、混触部分を修復しなければならない。しかし、接地相とアースの混触と同時に絶縁監視手段は、その機能を失っているため絶縁監視手段により混触電路を特定することはできない、という課題があった。
In this composite power feeding method, the
本発明は、前記課題に基づいてなされたものであり、通常状態においては従来の給電路と大地間の絶縁状態を監視し、絶縁監視信号の電圧が低下した場合は混触給電路の表示をして、混触給電路を特定できるようにした絶縁状態監視装置を提供することにある。 The present invention has been made on the basis of the above problems. In a normal state, the insulation state between the conventional feeding path and the ground is monitored, and when the voltage of the insulation monitoring signal decreases, the mixed feeding feeding path is displayed. Thus, an object of the present invention is to provide an insulation state monitoring device that can identify a mixed feeding power supply path.
本発明は、前記課題の解決を図るために、複数の給電所に有する変圧器の二次接地線を共通にした共通接地線でB種接地し、この共通接地線に給電路の周波数と異なる低周波の絶縁監視信号を発生させる絶縁監視信号発生手段を設け、この絶縁監視信号を共通接地線に重畳用の変成器を介して重畳するとともに、各給電所には前記絶縁監視信号を零相変流器を介して検出する絶縁監視手段を設け、該絶縁監視手段は、検出した絶縁監視信号の電圧、電流を入力し、この入力した電圧、電流から抵抗成分電流値を演算する機能及び絶縁監視信号の電圧が正常か、又は所定値より低下しているかの判定をする機能及び混触状態を表示する混触表示手段を有し、絶縁監視信号の電圧が正常の判定のときは、絶縁監視信号の電圧分と電流分から抵抗成分電流値Igrを演算して求め、この電流値を表示手段に表示して電流値の大きさで電路の絶縁状態を監視し、接地相がアースと混触して絶縁監視信号の電圧が所定値より下がり低下の判定のときには、混触表示手段側に自動的に切換え、該混触表示手段は、絶縁監視信号の電流分をもとに絶縁インピーダンス値を演算し、この絶縁インピーダンス値を電流値Igに換算しこの電流値の大きさをもとに混触状態を表示手段に表示するようにしたことを特徴とする。
前記の混触表示手段での混触状態の表示態様は、絶縁インピーダンス値を電流値に換算し換算した電流値Igを演算して表示手段に表示し、表示された電流値の大きさで混触電路を判別するようにする。
また、前記の混触表示手段の他の実施例は、絶縁監視信号の電圧が設定値より下がり低下の判定があったとき、絶縁監視信号の電流分をもとに絶縁インピーダンス値を演算し、該インピーダンス値を電流値に換算して換算した電流値Igの大きさを判定し、予め設定した設定値より大きいときのみ混触していることを表示手段に表示して混触電路を特定するようにする。
また、混触表示手段の他の実施例は、絶縁監視信号の電圧が設定値より下がり低下の判定があったとき、絶縁監視信号の電流分をもとに絶縁インピーダンス値を演算し、該インピーダンス値を電流値に換算し換算した電流値Igの大きさを判定し、予め設定した設定値より大きいとき、給電路の周波数による零相電流I0を入力し、該零相電流I0と絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値Igとを比較し、その差の電流値が予め設定した設定値を超えたときに混触している事を表示して混触電路を特定するようにする。
また、混触表示手段の他の実施例は、絶縁監視信号の電圧設定値より下がり低下の判定があったとき、絶縁監視信号の電流分をもとに絶縁インピーダンス値を演算し、該インピーダンス値を電流値に換算し換算した電流値Igの大きさを判定し、予め設定した設定値より大きいとき、共通接地線で接地されている各給電路の絶縁インピーダンス値を電流値に換算し換算した電流値Igを入力し、自給電路の電流値Igと比較し、自給電路の電流値Igが他の給電路の電流値Igに対し非常に大きいかを判断し、予め設定した設定値より大きいときに混触していることを表示して混触電路を特定するようにする。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention grounds a B-type ground with a common grounding line that shares the secondary grounding line of a transformer included in a plurality of feeding stations, and the common grounding line has a frequency different from that of the feeding path. Insulation monitoring signal generating means for generating a low-frequency insulation monitoring signal is provided, and this insulation monitoring signal is superimposed on a common ground line via a superposition transformer, and the insulation monitoring signal is zero-phased at each power station. Insulation monitoring means for detecting via a current transformer is provided, and the insulation monitoring means inputs the voltage and current of the detected insulation monitoring signal, calculates the resistance component current value from the inputted voltage and current, and insulation It has a function for determining whether the voltage of the monitoring signal is normal or lower than a predetermined value and a mixed contact display means for displaying the mixed contact state. When the voltage of the insulating monitoring signal is normal, the insulation monitoring signal Resistance formation from the voltage and current components of Calculate the current value Igr, display this current value on the display means, monitor the insulation state of the electric circuit with the magnitude of the current value, and the ground phase is in contact with the ground, and the voltage of the insulation monitoring signal is greater than the predetermined value When it is judged that the drop has fallen, it automatically switches to the contact display means, which calculates the insulation impedance value based on the current of the insulation monitoring signal, and converts this insulation impedance value to the current value Ig. However, the present invention is characterized in that the mixed state is displayed on the display means based on the magnitude of the current value.
The display state of the contact state in the contact display means is calculated by converting the insulation impedance value into a current value, calculating the converted current value Ig and displaying it on the display means, and displaying the contact electric circuit with the magnitude of the displayed current value. Try to determine.
Further, in another embodiment of the mixed contact display means, when it is determined that the voltage of the insulation monitoring signal falls below a set value, the insulation impedance value is calculated based on the current of the insulation monitoring signal, The impedance value is converted into a current value, the magnitude of the converted current value Ig is determined, and the contact means is displayed on the display means only when the current value Ig is larger than a preset set value so as to identify the contact electric circuit. .
Further, in another embodiment of the mixed display means, when it is determined that the voltage of the insulation monitoring signal falls below the set value, the insulation impedance value is calculated based on the current of the insulation monitoring signal, and the impedance value Is converted into a current value, the magnitude of the converted current value Ig is determined, and when it is larger than a preset set value, the zero-phase current I0 is input according to the frequency of the feed path, and the zero-phase current I0 and the insulation impedance value are The current value Ig converted into a current value is compared, and when the current value of the difference exceeds a preset set value, it is displayed that the contact is present and the mixed contact electric circuit is specified.
Further, in another embodiment of the mixed display means, when it is determined that the voltage is lower than the voltage setting value of the insulation monitoring signal, the insulation impedance value is calculated based on the current component of the insulation monitoring signal, and the impedance value is calculated. The current value Ig converted into a current value is determined, and when the value is larger than a preset value, the insulation impedance value of each power supply path grounded by a common ground line is converted into a current value and converted. When the value Ig is input and compared with the current value Ig of the self-feeding path, it is determined whether the current value Ig of the self-feeding path is much larger than the current value Ig of the other feeding paths. It displays that it is in contact and specifies the contact electric circuit.
以上示したように本発明によれば、混触の無い状態では通常の絶縁状態の監視を行い、接地相とアースの混触が発生すると同時に演算機能を停止していた絶縁監視手段に、絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値が表示されるためその表示値によって、混触の程度が判断でき、また、その表示によって接地相とアースの混触給電路を特定することができる。 As described above, according to the present invention, the normal insulation state is monitored when there is no contact, and the insulation monitoring means that has stopped the calculation function at the same time that the contact between the ground phase and the ground is generated has the insulation impedance value. Since the current value converted into the current value is displayed, it is possible to determine the degree of incompatibility based on the display value, and it is possible to specify the incompatible power supply path between the ground phase and the ground by the display.
また、絶縁監視信号の電圧が所定値より低下した場合に即、混触状態を表示するのではなく、更にIg値(絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値)の大きさや、零相電流との比較、又は他のIgとの比較によって混触の状態を判断することによって混触の判断の程度を上げることが出来る。 In addition, when the voltage of the insulation monitoring signal drops below a predetermined value, the contact state is not displayed immediately, but the magnitude of the Ig value (current value obtained by converting the insulation impedance value into a current value), zero-phase current and It is possible to increase the degree of the determination of incompatibility by determining the state of incompatibility by comparing the above or other Igs.
このように混触の判断を自動化し、予め設定したIg値、又はユーザーが任意に整定したIg値を超えたときに混触と判断して「コンショク、ハッセイ」の表示や警報を即、出して早急な対策を取らせることが出来る。このため従来混触給電路を特定するために要した時間を大幅に短縮できる。 In this way, the determination of incompatibility is automated, and when it exceeds a preset Ig value or an Ig value that is arbitrarily set by the user, it is determined that incompatibility has occurred, and a “Consultation, Hassey” display or alarm is immediately issued and immediately issued Can take the measures. For this reason, the time required to specify the conventional mixed power feeding path can be greatly shortened.
以上のことから、常時の絶縁状態監視の機能に加えて、接地相とアースの混触をも常時監視する機能も加わり、更に、接地相などの誤配線をしたときは混触と同様な絶縁監視信号の電流が流れて警報が出され、三相コンセントの接地相と非接地相の誤配線の検出等が可能となる。 From the above, in addition to the function of monitoring the insulation state at all times, the function of constantly monitoring the contact between the ground phase and earth is added. Current flows, an alarm is issued, and it is possible to detect miswiring between the ground phase and non-ground phase of the three-phase outlet.
以下、本発明の実施の形態における実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の接地相とアースの混触のない状態のときの表示例を、図3は接地相とアースの混触発生後の表示例を示す。同図において1−1,1−2,1−3は各給電所の変圧器、F1、F2、F3は変圧器1−1,1−2,1−3の二次側の被監視電路である給電路を示し、各給電路における接地は、接地線E1,E2,E3を介して共通接地線EcによってB種接地される。3は監視信号発生手段で、給電路の周波数とは異なる低周波数(例えば、20Hz)、低電圧(例えば、10V)の基準となる絶縁監視信号の電圧を発生させ、重畳用の変流器4を介して共通接地線Ecに絶縁監視信号を重畳させる。5−1,5−2,5−3は各給電路F1、F2、F3に設けられた絶縁監視手段で、共通接地線Ecに重畳された絶縁監視信号を、各接地線E1,E2,E3に設けられた各零相変流器6−1、6−2、6−3を介して検出する。各絶縁監視手段5−1,5−2,5−3は、従来の抵抗成分電流を演算する機能に加え、図2に示す演算機能を有する。即ち、図2は演算手法のフローチャートを示し、第一及び第二のステップS1、S2で絶縁監視信号(図示では監視信号と略称)の電圧分と電流分を入力し、ステップS3で、監視信号の電圧分の低下の有無を判定する。電圧の低下が無い通常のときはステップS4で、監視信号の電圧分と電流分から電路と大地間の絶縁抵抗値を演算し、ステップS5でこの抵抗値から抵抗成分電流値Igrを求め、この抵抗成分電流値Igrを図1の表示手段2−1,2−2,2−3に表示し、また、電流値が所定値より大きくなったときは警報を発するなどして電路の絶縁状態を常時監視する。この表示された電流値Igrにより電路の絶縁状態を監視する。
FIG. 1 shows a display example when there is no contact between the ground phase and the earth of the present invention, and FIG. 3 shows a display example after occurrence of contact between the ground phase and the ground. In the figure, 1-1, 1-2, 1-3 are transformers of each power station, and F1, F2, F3 are monitored electric circuits on the secondary side of the transformers 1-1, 1-2, 1-3. A certain power feeding path is shown, and grounding in each power feeding path is B-type grounded by a common ground line Ec through ground lines E1, E2, and E3.
ステップ3で検出した監視信号の電圧の低下があったときは、混触表示手段Mi側に自動的に切り換えられ、ステップS7で、絶縁監視信号の電流分をもとに、絶縁インピーダンス値を演算し、ステップS8で絶縁インピーダンス値を電流(Ig)値に換算し、ステップS9で、図3のように表示手段2−1,2−2,2−3に電流値Igを表示する。
When there is a drop in the voltage of the monitoring signal detected in
図3は給電路F3で接地相とアースの混触が発生した場合を示し、接地相がアースと混触すると、図3の太い矢印で示すように、接地相−アース−共通接地線Ec−接地線E3を介して大きい電流が流れる。このとき重畳用の変成器3から重畳された絶縁監視信号の電圧分は、変成器4の所で示すように、点線から実線のように低下する。この電圧の低下を絶縁監視手段5−3は検出してステップS8で絶縁インピーダンス値を電流値に換算した「Ig:999mA」を表示し、絶縁監視手段5−2,5−3も同様の動作をするが、混触がないので図示のように7mA、5mAとあまり大きくならない電流値Igを表示する。従って、混触電路は即判別でき、また表示された電流値で混触の程度が判断できる。
FIG. 3 shows a case where the ground phase and the ground are mixed in the power supply path F3. When the ground phase is mixed with the ground, as shown by a thick arrow in FIG. 3, the ground phase-earth-common ground line Ec-ground line is shown. A large current flows through E3. At this time, the voltage component of the insulation monitoring signal superimposed from the superimposing
図4は他の表示例(混触表示手段の第2の実施例)で、接地相のアースとの混触した給電路には大きな電流が流れるのでこの電流を検出した絶縁監視手段のみが[コンショク ハッセイ]の表示(又は警報)をし、混触給電路を特定できるようにしたものである。即ち、図2のステップS8で絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値(Ig)を図5のステップ9−1でその大小を判定し、予め設定した設定値に達しないときはステップ10で「‐‐‐」を表示し、大きいときはステップ11で「コンショク ハッセイ」を表示し、また警報を発する。
図6は混触表示手段Miの第3の実施例で、前記の電流値Igが設定値以上となった後、更に精度を高めるために、ステップS21で給電路の周波数による零相電流I0を入力し、ステップ22でこの零相電流I0と前記電流値Igと比較し、その差の電流値が予め設定した設定値より大きくなった時にステップ23で「コンショク」の表示をするようにしたものである。絶縁状態監視装置は、一般に絶縁監視部と漏電検出部を有し、零相変流器6からフィルターによって絶縁監視信号の電流と給電路の周波数による零相電流を分けて検出されており、この零相電流を利用するものである。
FIG. 4 shows another display example (second embodiment of the contact display means). Since a large current flows in the power supply path in contact with the ground of the ground phase, only the insulation monitoring means that detects this current [Consultation Hassey ] (Or alarm) so that the mixed power feeding path can be specified. That is, the current value (Ig) obtained by converting the insulation impedance value into a current value in step S8 in FIG. 2 is determined in step 9-1 in FIG. 5, and if it does not reach the preset set value, in step 10 “---” is displayed. If it is larger, “Consultation Hassey” is displayed in Step 11 and an alarm is issued.
FIG. 6 shows a third embodiment of the mixed touch display means Mi. After the current value Ig becomes equal to or higher than the set value, a zero-phase current I0 according to the frequency of the feed path is input in step S21 in order to further improve the accuracy. In
給電路の周波数による零相電流I0は、非接地相と大地間の絶縁抵抗の劣化によって流れる電流であるが、この零相電流が増加した場合は、先の絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値Igも増加する。この電流値Igの増加が零相電流I0の増加に起因するものであるか否かは両者を比較しその差を求めることで判断出来、これにより混触を表示することは無い。 The zero-phase current I0 due to the frequency of the feed path is a current that flows due to the deterioration of the insulation resistance between the non-grounded phase and the ground. When this zero-phase current increases, the previous insulation impedance value is converted into a current value. The current value Ig also increases. Whether or not the increase in the current value Ig is caused by the increase in the zero-phase current I0 can be determined by comparing the two and obtaining the difference therebetween, thereby preventing the display of incompatibility.
図7は混触表示手段Miの第4の実施例で、集中形監視制御のように、各給電路の絶縁監視信号を一箇所で管理可能な場合に、ステップ31で他の全ての給電路の電流Igを入力し、ステップ32で自給電路のIg値が、他の給電路のIg値に対し非常に大きいかを判断し、非常に大きい場合(予め設定した設定値以上となった場合)にステップ33で「コンショク」を表示する。
上記の各設定値は、混触の程度の判断を自動化する為に予め電流値Ig値を設定、又はユーザーが任意に設定し、混触の程度が設定値を超えたとき速やかな対応を促すようにする。
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the tactile display means Mi. In the case where the insulation monitoring signal of each power supply path can be managed in one place as in the centralized monitoring control, in step 31, all other power supply paths are displayed. When current Ig is input, it is determined in step 32 whether the Ig value of the self-feeding path is very large compared to the Ig values of other feeding paths, and if it is very large (when it is greater than a preset set value) In step 33, “consumption” is displayed.
For each of the above set values, the current value Ig value is set in advance to automate the determination of the degree of contact, or is arbitrarily set by the user, and prompt response is encouraged when the degree of contact exceeds the set value. To do.
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the present invention has been described in detail only for the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. Such variations and modifications are naturally within the scope of the claims.
1−1,1−2,1−3…変圧器
2−1,2−2,2−3…表示手段
3…監視信号発生手段
4…変成器
5−1,5−2,5−3…絶縁監視手段
6−1,6−2,6−3…零相変流器
Ec…共通接地線
Mi…混触表示手段
1-1, 1-2, 1-3 ... Transformer 2-1, 2-2, 2-3 ... Display means 3 ... Monitoring signal generating means 4 ... Transformer 5-1, 5-2, 5-3 ... Insulation monitoring means 6-1, 6-2, 6-3 ... Zero-phase current transformer Ec ... Common ground line Mi ... Mixed contact display means
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