JP4930106B2 - 電気信号測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、被測定回路の異なる２つの測定点の電気信号を測定する電気信号測定装置に関する。

抵抗測定器（テスタ）は、被測定回路の電圧（直流または交流）、電流（直流）、抵抗を測定可能である。用途に応じて交流電流を測定できる抵抗測定器も存在する。また、抵抗測定器では、その電気的な量、例えば電圧値の大きさに応じてレンジを変更し、その電圧値の大きさに見合った分解能で具体的な電圧値を把握することができる。

このような抵抗測定器は、例えば、保護継電器のテストターミナルに挿入するテストプラグの接続が正常であるかどうか、即ち、短絡すべき２点間が短絡しているか、絶縁すべき２点間が絶縁しているかを判断するために用いることができる。以下、抵抗測定器の被測定回路の一例としてテストプラグを挙げ、抵抗測定器による測定を簡単に説明する。

電力系統の電力量を間接的に計測して電力系統を保護する保護継電器には、計測に用いられる計器用変成器との接続を点検または補修するためにテストターミナルが設けられている。作業者は、このような保護継電器のテストターミナルに挿入するテストプラグの各接点を様々に接続することで、計器用変成器を電気的に切り離したり、計器用変成器に外部電源から電力を供給したり、また、接続線を露出させて線路電流や電圧を測定したりすることができる。

図１４は、テストターミナルとテストプラグとのイメージを示した外観斜視図である。保護継電器１０には、主回路と計器用変成器との接続を中継するテストターミナル１２が設けられ、そのテストターミナル１２には、テストプラグ１４を案内する案内溝１６が設けられている。テストプラグ１４は、テストターミナル１２の開口部１８から案内溝１６に沿って挿入され、主回路および計器用変成器からの配線をテストプラグ１４前面に露出する。

図１５は、テストプラグ１４の挿入による回路切断を説明するための縦断面図である。図１５（ａ）は挿入前、図１５（ｂ）は挿入後の主回路と計器用変成器との接続関係が示される。図１５（ａ）において、計器用変成器が一次側端子２０に、主回路が二次側端子２２に接続され、一次側端子２０と二次側端子２２とは、導通部２４と、弾性部２６に付勢されて導通部２４に接触する接触部２８とを通じて接続されている。

そして、テストプラグ１４を挿入すると、図１５（ｂ）に示すように、テストプラグ１４の突出部３０の両面に配された導電性の当接部３２が、テストターミナル１２の弾性部２６の付勢に反して、それぞれ接触部２８に押圧当接する。これにより、テストターミナル１２内では導通部２４と接触部２８との導通が途絶え、計器用変成器が一次接点３４に、主回路が二次接点３６に露出する。

テストプラグ１４は、このように主回路と計器用変成器とを電気的に切り離すのみではなく、テストプラグ１４前面に露出した各接点を加工して、主回路および計器用変成器を様々に接続することができる。その接続方法の代表的な例として、各プラグ端子の接点を他の全ての接点に対して絶縁させる全接点開放、全プラグ端子の一次接点間のみ短絡させる一次接点全短絡、各プラグ端子の一次接点と二次接点とをそれぞれ短絡させる一次二次接点短絡がある。

全接点開放は、テストプラグ１４に何ら治具を用いない。一次接点全短絡は、テストプラグ１４の一次接点３４を短絡バーで全て短絡し、残った二次接点に試験信号を供給する。また、一次二次接点短絡は、一次接点３４と二次接点３６とを短絡治具によって短絡し、主回路と計器用変成器との間の線路電流または電圧を計測する。かかる全接点開放は、主にＰＴ回路で利用され、他の一次接点全短絡および一次二次接点短絡は主にＣＴ回路で利用される。

図１６は、上述した一次接点全短絡を説明するための説明図である。図１６では、一次接点３４同士を接続可能な棒状の短絡バー４０が３本準備され、それぞれ一次接点３４が連鎖接続されている。従って、プラグ端子３８では２本の短絡バー４０を挟持する箇所が生じる。かかる接続により一次接点３４間は全て短絡し、二次接点３６は他の接点と絶縁される。

図１７は、上述した一次二次接点短絡を説明するための説明図である。図１７では、全てのプラグ端子３８の一次接点３４と二次接点３６とが短絡治具４２でそれぞれ短絡されている。ただし、線路電流を測定すべき極に関してのみ短絡線４４が用いられ、かかる短絡線４４により形成された環に電流測定用のＣＴクランプ４６を嵌入する。

このような短絡バー４０等の治具は、テストプラグ１４をテストターミナル１２に挿入する前にテストプラグ１４に装着される。しかし、かかる装着は人手を介すため、締め付けの緩みによる短絡バーの脱落等が生じることもある。また、経年による劣化等によってテストプラグ１４自体に不良箇所が生じることもある。このような不良箇所により短絡されるべきところが絶縁していたり、絶縁されるべきところが短絡していたりすると、主回路で異常電圧や異常電流が発生することもある。このような事故を防止するため、作業者は、テストプラグ１４自体の接続が正しいかどうかを抵抗測定器によって測定する。

図１８は、抵抗測定器５０を用いた導通試験を説明するための説明図である。テストプラグ１４は、短絡バー４０等の治具を装着後、テストターミナル１２に挿入する直前に図１８に示すように抵抗測定器５０を用いて、その目的に合った接続になっているか確認される。これは、テストプラグ１４の当接部３２を、作業者が順次プローブ５２で当たるといった手作業で行われる。ここで、試験の実行時をテストターミナル１２挿入直前としているのは、事前の試験で「良」判定が出たとしてもそれからの経時や環境によって状態が変化する可能性があり、信頼性が低下するからである。

このようなテストプラグ１４は、例えば変電所における１回の試験で３０〜４０個利用される場合がある。従って、上述した抵抗測定器５０による導通および絶縁試験は、単純作業ではあるものの慣れた作業者が要領よく行われなければならない。しかし、如何に試験に熟練した作業者であっても手作業である限りその導通試験の信頼性は余り高いものではない。しかも、上述したように事前に試験作業を済ませておくこともできないので、作業者には膨大な作業負担がかかっていた。

そこで、電気信号測定装置を用いて、一種類のテストプラグ１４に関するそれぞれの極の一次接点および二次接点間の開放や極間の短絡を自動的に確認することができる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。このような電気信号測定装置においては、テストプラグ１４を試験する前に、電気信号測定装置自体が正常に動作していること、例えば、測定部からテストプラグ１４への電路が断線していないこと等を確認する必要がある。従来の電気信号測定装置では、このような電気信号測定装置自体の自己診断を次のように行っていると考えられる。

図１９は、通常利用される自己診断試験を説明するための回路図である。かかる図１９の回路図では、測定対象（ここではテストプラグ１４の当接部３２）に接続される接続点を測定端子Ａ、Ｂで示している。測定端子ＡＢ間の導通または絶縁試験を確認する場合、図１９（ａ）に示すように自己診断用リレー７０をオフして、測定部７２がそれぞれ測定端子ＡＢ間の抵抗値等を測定する。

また、自己診断試験を行う場合には、測定対象と測定端子Ａ、Ｂとの接続を切断し、かつ、自己診断用リレー７０をオンし、測定部７２がその自己診断用リレー７０を含む内部の閉回路の導通を確認する。このような閉回路の導通によって、測定端子Ａ、Ｂへの内部回路に断線がないことを把握することができ、装置が正常であることを確認できる。
特開平１０−０１９９６１号公報

しかし、従来の自己診断では、図１９（ａ）に示した測定端子ＡＢ間の試験中に自己診断用リレー７０が誤動作してオンした場合、測定端子ＡＢ間が短絡してしまい被試験回路によっては異常電圧や異常電流を生じてしまう等の障害が生じる。

また、測定端子ＡＢ間がリレー２００の誤動作で短絡した場合、被試験回路は短絡していないにも拘わらず、測定部は被試験回路が短絡していると判断してしまうので、絶縁試験では「不良」判定に、短絡試験では、本来不良な被試験回路が「良」判定される。特に後者の場合、短絡していない状態のまま、短絡していると思いこんで被試験回路を使用することで被試験回路に異常電圧や異常電流が生じてしまい、損害を被ることとなってしまう。

本発明は、従来の電気信号測定装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、測定端子に接続された開閉スイッチが誤動作した場合においても、被測定回路を短絡することなく、安全性や信頼性に優れた電気信号測定装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、２つの入力端子を有し、２つの入力端子の電気信号を測定する測定部と、２つの入力端子と、被測定回路に接続される２つの測定端子とを組み合わせる電路に設けられ、電路をそれぞれ開閉する４つの開閉スイッチと、を備え、１つの入力端子に接続された２つの開閉スイッチは、連動して切り換わり、互いに開閉が逆転していることを特徴とする、電気信号測定装置が提供される。

上記の１つの入力端子に２つの測定端子を、それぞれ開閉スイッチを介して接続する構成により、被測定回路のいずれの測定点にも入力端子を接続することができる。従って、測定部１つに対して、被測定回路に測定点が多数ある場合においてもその測定点のあらゆる組合せで試験を遂行することが可能となる。

また、測定端子に接続された開閉スイッチが誤動作した場合においても、測定端子間が短絡することがないので、被測定回路が短絡により損害を被ることもなく、また、本来絶縁している被測定回路を短絡と判定することがなくなり、安全性や信頼性を向上することが可能となる。

２つの測定端子に電圧を印加する電圧源をさらに備え、測定部は、２つの入力端子間の電圧を測定し、２つの入力端子間の電圧が第１所定電圧以下のとき被測定回路は短絡していると判断され、第２所定電圧以上のとき被測定回路は絶縁していると判断されてもよい。

本発明は測定端子間の短絡を防止することができるので、安全性や信頼性を絶対条件とする被測定回路の短絡や絶縁の測定に適している。従って、上述したように電圧源を設け、被測定回路にかかる電圧を測定することで、短絡や絶縁を測定する。ここで第１所定電圧および第２所定電圧は、短絡や絶縁とみなす抵抗値から逆算して決定される。

被測定回路は、ＣＴまたはＰＴ用テストプラグの２つの当接部であってもよい。ＣＴまたはＰＴ用テストプラグは、複数種類の下、同時に利用されるテストプラグのプラグ端子の接続の組合せも多数に上る。また、テストプラグは、高電圧または大電流の電力系統に利用されるので、そのテストプラグを用いた電気的確認において誤配線や不良のあるテストプラグを挿入すると、電力系統の停止（停電）や作業者の感電を招く虞があり、テストプラグ挿入前の試験には、作業者に慎重かつ正確な対応が要求される。安全性および信頼性の高い本発明の電気信号測定装置をこのテストプラグの試験に適用することで、人為的な不具合や電気信号測定装置自体の不良を回避することができる。

以上説明したように本発明の電気信号測定装置によれば、測定端子に接続された開閉スイッチが誤動作した場合においても、測定端子間が短絡することがないので、被測定回路が損害を被ることもなく、また、本来絶縁している被測定回路を短絡と判定することがなくなり、安全性や信頼性の向上を図ることができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（電気信号測定装置）
図１は、本実施形態の電気信号測定装置の概略的な構成と、その動作を説明するための回路図である。上記電気信号測定装置は、測定部２００と、開閉スイッチ２０２と、被測定回路に接続される測定端子Ａ、Ｂとで構成される。

上記測定部２００は、電気信号を入力するための２つの入力端子２０４ａ、２０４ｂを有し、２つの入力端子２０４ａ、２０４ｂの電気信号を測定する。

上記開閉スイッチ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、２つの入力端子２０４ａ、２０４ｂと、２つの測定端子Ａ、Ｂとを組み合わせる電路２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄにそれぞれ設けられ、その電路２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄをそれぞれ開閉する。ここでは、開閉スイッチ２０２ａ、２０２ｂの対および開閉スイッチ２０２ｃ、２０２ｄの対は、連動して切り替わり、かつ互いに開閉が逆転し、リレーモジュールとしてのリレーＱ２、Ｑ３に含まれる。

このように、１つの入力端子２０４ａまたは２０４ｂに２つの測定端子Ａ、Ｂを、それぞれリレーＱ２またはＱ３を介して接続する構成により、被測定回路のいずれの測定点にも入力端子２０４ａ、２０４ｂを接続することができる。従って、測定部１つに対して、被測定回路に測定点が多数ある場合においてもその測定点のあらゆる組合せで試験を遂行することが可能となる。

また、電気信号測定装置では、上記の構成により自己診断試験を遂行することもできる。従来、図１９を用いて説明したように、自己診断用のリレー７０がＡＢ間の試験中に誤動作してオンした場合、ＡＢ間を短絡してしまい損害を与えていた。本実施形態の電気信号測定装置では、上述したように測定端子と入力端子との接続を工夫することで、測定端子ＡＢ間の短絡を防止することができる。

図１を用いて、かかる回路の動作を説明すると、測定端子ＡＢ間の導通または絶縁試験を確認する場合、図１（ａ）に示すようにリレーＱ２およびＱ３をそれぞれ設定して、測定部２００が測定端子ＡＢ間の抵抗値等を測定する。

自己診断試験を行う場合、本実施形態では、測定端子Ａまでの内部回路および測定端子Ｂまでの内部回路をそれぞれ別に試験する。まず、測定端子Ａまでの内部回路を確かめる場合、図１（ｂ）に示すように、リレーＱ２およびＱ３の両リレーを測定端子Ａ側に設定し、測定部２００がそのリレーＱ２およびＱ３を含むＡ側の閉回路の導通を確認する。また、同様に測定端子Ｂまでの内部回路を確かめる場合、図１（ｃ）に示すように、リレーＱ２およびＱ３の両リレーを測定端子Ｂ側に設定し、測定部２００がそのリレーＱ２およびＱ３を含むＢ側の閉回路の導通を確認する。こうして測定端子Ａ、Ｂへの内部回路全てに断線がないことを把握することができ、装置が正常であることを確認できる。

本実施形態では、リレーＱ２およびＱ３が測定端子Ａ、Ｂに対してそれぞれ連動して切換が行われるため、リレーＱ２およびＱ３のどのような組合せにおいても測定端子ＡとＢとが短絡することがない。従って、リレーＱ２またはＱ３が誤動作したとしても測定端子ＡＢ間が短絡することがないので、被測定回路が短絡により損害を被ることもなく、また、本来絶縁している被測定回路を短絡と判定することがなくなり、安全性や信頼性を向上することが可能となる。

上述した本実施形態の電気信号測定装置は、あらゆる被測定回路の測定装置に利用することが可能である。本実施形態の理解を容易にするため、以下に、当該電気信号測定装置を適用した装置の典型例として、ＣＴ（計器用変流器）またはＰＴ（計器用変圧器）用テストプラグを試験するテストプラグ試験装置を説明する。しかし、本実施形態の電気信号測定装置が、かかるテストプラグ試験装置に限定されないことは言うまでもない。

ここでテストプラグ試験装置を挙げたのは以下の理由による。即ち、ＣＴまたはＰＴ用テストプラグは、複数種類の下、同時に利用されるテストプラグのプラグ端子の接続の組合せも多数に上る。また、テストプラグは、高電圧または大電流の電力系統に利用されるので、そのテストプラグを用いた電気的確認において誤配線や不良のあるテストプラグを挿入すると、電力系統の停止（停電）や作業者の感電を招く虞があり、テストプラグ挿入前の試験には、作業者に慎重かつ正確な対応が要求される。従って、人為的な不具合や電気信号測定装置自体の不良を回避するため、安全性および信頼性の高い本実施形態の電気信号測定装置を適用するのが望ましいからである。

（テストプラグ試験装置１００）
電力系統の電力量を間接的に計測して電力系統を保護する保護継電器では、ターミナルにテストプラグを挿入することで主回路と計器用変成器との接続を点検または補修することができる。このようなテストプラグは信頼性が高くなくてはならない。従って、本実施形態の電気信号測定装置を適用したテストプラグ試験装置は、テストプラグを試験してその信頼性を高めることを目的とする。以下では、まず、テストプラグ試験装置の全体的な構成を述べ、その後で具体的な動作を説明する。

図２は、テストプラグ試験装置１００の外観を示した斜視図である。テストプラグ試験装置１００は、テストプラグの種類、テストプラグ上のプラグ端子の接続状態、および、テストプラグの極数に拘わらず試験を実行することができる。図２に示すように、このようなオールインワンの試験器を持ち運び可能な筐体１０２内にコンパクトに収納することで機動性に優れたテストプラグ試験を遂行することができる。

テストプラグ試験装置１００の操作面（上面）には、作業者の操作に必要な複数のインターフェースが設けられている。本実施形態の電気信号測定装置を適用したテストプラグ試験装置１００は、電源スイッチ１０４と、電源ランプ１０６と、テストプラグを挿入する挿入口１１０と、プラグ切換スイッチ１１２と、モード切換スイッチ１２０と、結果表示部１２２とを備えている。ここで、テストプラグ試験装置１００内に設けられた制御部（図示せず）は、かかるインターフェースから操作信号を受けて、テストプラグ試験装置１００に組み込まれた試験プログラムを実行し、最終的な試験結果を結果表示部１２２に表示する。

上記電源スイッチ１０４は、外部から受電したＡＣ１００Ｖ商用電源を例えば直流２４Ｖに変更した電力を、内部回路に供給するか否かの選択を行う。電源スイッチ１０４が入っている間、即ち、内部回路への電力の供給がなされている間には、電源ランプ１０６が点灯する。

上記挿入口１１０は、テストプラグ試験装置１００に複数設けられ、形状の異なる複数種類のテストプラグ（例えば、東芝製ＰＴテストプラグや三和製ＣＴテストプラグ）をそれぞれ挿入することができる。このように、電力系統の保守には、利用目的に応じて複数のメーカによる複数種類のテストプラグが用いられる。本実施形態では、このような複数種類のテストプラグに対応する複数の挿入口１１０を設け、テストプラグを排他的に選択することで、様々な種類のテストプラグを１つの装置で遂行することが可能となる。

また、このような挿入口１１０の内部には、図１５で示したような保護継電器１０のテストターミナル１２の接触部と同機能の測定端子が設けられ、テストプラグ１４の当接部３２と接触するように構成される。しかし、保護継電器のテストターミナルでは、テストプラグ１４が挿入されていないとき、弾性部２６によって内部で接触部２８同士が接続されているが、本実施形態の電気信号測定装置を適用したテストプラグ試験装置１００の挿入口１１０では、テストプラグを挿入していないときには測定端子同士を接続させていない。

また、挿入口１１０内部には、テストプラグが挿入口の適切な位置まで挿入されていることを検知する挿入検知部１５０が設けられている。

図３は、挿入検知部１５０の構成例を示した縦断面図である。ここでは、挿入検知部１５０がフォトインタラプタで構成されている。挿入口１１０底側内面には挿入検知部１５０としての発光部１５２と受光部１５４とが長手方向に対向して設けられる。従って、テストプラグ１４が完全に挿入されていないときには、図３（ａ）のように発光部１５２からの光が受光部１５４に届き、挿入検知部１５０は、テストプラグ１４は挿入されていないと判断する。また、テストプラグ１４が完全に挿入されると図３（ｂ）のように発光部１５２からの光がテストプラグ１４によって遮蔽されるので、挿入検知部１５０は、テストプラグ１４の挿入を検知する。

そして、テストプラグ試験装置１００の制御部は、挿入検知部１５０がテストプラグ１４の挿入を検知しない間、テストプラグ１４の電気的試験を開始しない。かかる構成により、テストプラグ１４が完全に挿入されていない状態で試験が開始されるのを防止することができ、より安全かつ確実にテストプラグ１４の試験を遂行することが可能となる。

図４は、挿入検知部１５０の他の構成例を示した縦断面図である。挿入検知部１５０は、テストプラグ１４の当接部３２による導通試験を行う。挿入口１１０には、テストプラグ１４の当接部３２に、弾性部１６２によって内向きに付勢される測定端子１６０が既に設けられている。ここで挿入検知部１５０として挿入端子１６４を新たに設け、測定端子１６０と挿入端子１６４とで導通があるか否かを確認する。

図４（ａ）のようにテストプラグ１４が完全に挿入されていないときは、当接部３２が測定端子１６０に届いていないので、測定端子１６０と挿入端子１６４とが導通せず、挿入検知部１５０は、テストプラグ１４が挿入されていないと判断する。また、テストプラグ１４が完全に挿入されると図４（ｂ）のように当接部３２が測定端子１６０と挿入端子１６４とを跨ぐので両者間が導通され、挿入検知部１５０はテストプラグ１４の挿入を検知する。

ここで、テストプラグ１４のプラグ端子３８において一次接点３４と二次接点３６とが短絡されてさえいれば、挿入端子１６４なしに、当接部３２が測定端子１６０に触れることのみで挿入を検知できるのだが、プラグ端子３８の一次接点３４と二次接点３６とが開放していると測定端子１６０のみでは挿入を検知できない。従って、図４のように当接部３２一面に対して測定端子と挿入端子とが必要となる。

ここでは、挿入検知部１５０としてフォトインタラプタを用いた方法や導通試験を行う方法を説明したが、かかる場合に限られず、例えば挿入口１１０の底面にプッシュスイッチを設け、そのプッシュスイッチが押下されていることをもって完全挿入とする等、様々な既知の方法を用いることもできる。

同様に、テストプラグ試験装置１００は、挿入口１１０に挿入されたテストプラグ１４の極数を検知する極数検知部をさらに備えてもよい。そして、テストプラグ試験装置１００は、この極数検知部が検知した極数に基づいて電気的試験を遂行する。極数検知部は、例えば、上述した挿入検知部１５０のような構成を各極分準備し、挿入完了時に幾つ分の極の挿入が検知されたかによって極数を計数する。極数検知部の構成は、挿入検知部１５０と実質的に等しく作ることができるのでここでは図示を省略する。

このように、テストプラグ１４は、挿入するテストターミナルの極数に合わせて、２，４，８またはそれ以上の極を有するものがある。本実施形態では、テストプラグ試験装置１００の極数を、利用する最大極数にしておき、それよりも少ない極数のテストプラグ１４が挿入された場合、その極数を自動的に判断して、その極数分の当接部３２のみを対象に試験を遂行する。かかる構成により、様々な極数を有するテストプラグ１４に対応でき、より汎用性を高めることができる。以下の説明では、理解を容易にするため主に４極のテストプラグ１４を用いているが、当然にして２，８極やそれ以上の極にも対応可能である。

上記プラグ切換スイッチ１１２は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)を内蔵したプッシュスイッチで構成され、挿入口１１０に一対一に対応して設けられる。そして、作業者に試験を遂行するテストプラグ１４を選択させる。

図５は、プラグ切換スイッチ１１２によるテストプラグ１４の選択を説明するための説明図である。例えば、図５（ａ）のように、２種類のテストプラグ１４ａ、１４ｂがそれぞれの挿入口に挿入されている場合、作業者は試験を所望するテストプラグ１４ｂのプラグ切換スイッチ１１２ｂを押下してテストプラグ１４ｂを選択する。

当該テストプラグ試験装置１００は、複数種類のテストプラグ１４のうち、１つのみ試験するとしているので、プラグ切換スイッチ１１２ａ、１１２ｂによって排他的にテストプラグ１４ａ、１４ｂを選択させる。ここで排他的に選択とは、１つのテストプラグ１４が選択された場合、他のテストプラグ１４の選択を全てキャンセルすることである。従って、挿入口１１０が２つあった場合、一方のテストプラグ１４ｂが選択されている状態で、他方のテストプラグ１４ａを選択すると、他方のテストプラグ１４ａのみに処理が移行し、一方のテストプラグ１４ｂの選択がキャンセルされる。

また、プラグ切換スイッチ１１２ｂによってテストプラグ１４ｂが選択されたことを作業者が把握できるように、プラグ切換スイッチ１１２が内蔵するＬＥＤは、点灯によって選択されたことを報知する。例えば、図５（ａ）では、選択されたテストプラグ１４ｂのプラグ切換スイッチ１１２ｂのＬＥＤが点灯し、それによって、作業者は現在選択されているテストプラグを容易に把握することが可能となる。

また、挿入検知部１５０が挿入を検知すると、その挿入されたテストプラグ１４が自動的に選択されるとしてもよい。例えば、図５（ｂ）においては、一方の挿入口１１０にのみテストプラグ１４ａが挿入され、そのことを挿入検知部１５０が検知することで、プラグ切換スイッチ１１２ａのＬＥＤが自動的に点灯する。かかる構成により、テストプラグ１４を挿入するだけでプラグ切換スイッチ１１２ａを押下しなくても、または押下し忘れていても目的とするテストプラグ１４ａの試験を開始することが可能となる。

逆に、挿入検知部１５０が挿入を検知していないときは、上述したテストプラグ１４の電気的試験を開始しない構成に加えて、そのテストプラグ１４が選択されるのを禁止する。従って、テストプラグ１４の挿入が不完全な状態でプラグ切換スイッチ１１２が押下されたとしても、テストプラグ１４を選択することはできず、そのプラグ切換スイッチ１１２のＬＥＤを点灯しないことで、作業者にテストプラグ１４の挿入が不完全であることを示すことができる。例えば、図５（ｃ）では、テストプラグ１４ａの挿入が浅いので、何れのプラグ切換スイッチ１１２ａのＬＥＤも点灯せず、作業者はテストプラグ１４ａを挿入口１１０のさらに奥に押圧しなければならないことを把握する。

かかる構成により、テストプラグ１４が完全に挿入されていないまま、作業者がテストプラグ１４の試験を開始したつもりになって無駄な時間を過ごしてしまうこともなくなり、より確実にテストプラグ１４の試験を遂行することができる。

上記モード切換スイッチ１２０は、全接点開放試験、一次接点全短絡試験、一次二次接点短絡試験の中から試験モードを選択させる。上記全接点開放試験は、各プラグ端子の接点が他の全ての接点に対して絶縁されていることを確認し、一次接点全短絡試験は、全プラグ端子の一次接点間のみ短絡されていることを確認し、一次二次接点短絡試験は、各プラグ端子の一次接点と二次接点とが短絡されていることを確認する。このような試験モードは、排他的に遂行される。

図６は、モード切換スイッチ１２０の配置を示した配置図である。モード切換スイッチ１２０は、それぞれ全接点開放試験、一次接点全短絡試験、一次二次接点短絡試験に対応する全接点開放スイッチ１７０、一次接点全短絡スイッチ１７２、一次二次接点短絡スイッチ１７４と、試験開始スイッチ１７６、リセットスイッチ１７８とからなる。かかるモード切換スイッチ１２０は、プラグ切換スイッチ１１２同様、ＬＥＤを内蔵し、作業者は、かかるＬＥＤの点灯状態によって選択されている試験モードを容易に把握することができる。ここでは、利用する可能性の高い複数の試験モードを網羅しているので、人手を介すことなく、迅速かつ確実に試験を遂行でき、高い信頼性および安全性を持ってテストプラグ１４を利用することができる。かかる試験モードに関する詳細な動作については、後で述べる。

上記結果表示部１２２は、プラグ切換スイッチ１１２を通じて選択された試験対象を、モード切換スイッチ１２０を通じて選択された試験モードで試験した結果を表示する。本実施形態では、その結果を安価かつ容易に把握するため結果表示部１２２をＬＥＤで構成している。しかし、表示方法はかかる場合に拘わらず、液晶表示器やＥＬ(Electro Luminescence)表示器を利用して不良内容等の具体的な結果表示を多彩に行うことも可能である。

図７は、結果表示部１２２の具体的な配置を示した配置図である。かかる結果表示部１２２は、「試験中」１８０、「自己診断中」１８２、「プラグ取り外し」１８４、「装置異常」１８６、「プラグ良」１８８、「プラグ一次接点不良」１９０、「プラグ一次二次接点不良」１９２、「プラグ二次接点不良」１９４から構成されている。

「試験中」１８０は、テストプラグ１４が試験されている間点灯し、「自己診断中」１８２は、後述する自己診断試験が行われている間点灯する。自己診断試験が開始されるにあたりテストプラグ１４が挿入されたままであった場合、そのテストプラグ１４の取り外しを促す「プラグ取り外し」１８４を点灯させる。また、自己診断試験においてテストプラグ試験装置１００自体が異常であると判断された場合「装置異常」１８６を点灯させてその旨報知する。

テストプラグ１４の試験においては、異常が発見されなかった場合に「プラグ良」１８８が点灯し、異常が発見された場合に、異常の報知と具体的な異常内容を合わせて示すため、「プラグ一次接点不良」１９０、「プラグ一次二次接点不良」１９２、「プラグ二次接点不良」１９４の１または２以上のＬＥＤを点灯する。

上述したようなテストプラグ試験装置１００によって、短時間で確実にテストプラグ１４を試験することが可能となり、高い信頼性および安全性を持ってテストプラグを利用することができる。次に、各試験モードに関して詳述する。

（試験モード）
図８は、テストプラグ１４の当接部３２間を試験する具体的接続を示した回路図である。かかる図８に示した回路は、本実施形態による電気信号測定装置の回路を適用している。ここでは、テストプラグ１４として形状の異なる２つのメーカ（メーカ１またはメーカ２）のテストプラグ１４を対象とし、それぞれに対応して設けられた挿入口１１０に挿入して試験を行う。テストプラグ１４が挿入口１１０に挿入されると、自動的にまたはプラグ切換スイッチ１１２を通じて意図的に選択されたテストプラグ１４側にリレーＱ１を切り換える。

そして、挿入されたテストプラグ１４の一次接点側にあたる４本（黒、赤、白、緑）の当接部３２はそれぞれ図８中の「一次（黒）」、「一次（赤）」、「一次（白）」、「一次（緑）」の測定端子に接続され、二次接点側にあたる４本（黒、赤、白、緑）の当接部３２はそれぞれ図８中の「二次（黒）」、「二次（赤）」、「二次（白）」、「二次（緑）」の測定端子に接続される。

本実施形態の試験回路によると、リレーＱ２およびＱ３の切り換えによって、各当接部３２をそれぞれ電源（＋２４Ｖ）側または接地（ＧＮＤ）側の何れにも接続できる。従って、あらゆる組み合わせで当接部３２間の試験を遂行することが可能となる。例えば、一次（黒）と二次（赤）との抵抗値を試験する場合であって、電源側に一次(黒)を、接地側に二次（赤）を接続する場合、リレーＱ２を一次側オンにリレーＱ３を二次側オンにして、リレーＱ４をオンすることで（黒）が選ばれ、リレーＱ９をオンすることで（赤）が選択される。また、電源側に二次（赤）を、接地側に一次(黒)を接続する場合、上記リレーＱ２およびＱ３を反転すればよい。

また、リレーＱ２およびＱ３は、それぞれ一次接点側と二次接点側とが排他的に選択されるようになっているので、２つの当接部３２が電源側または接地側からの電気系統に同時に接続されることはない。こうして、試験時の安全性も確保されている。

また、図８を参照するとリレーがＱ１、Ｑ２、Ｑ３に纏められているので、リレーを切り換えるための制御線を激減することが可能であることを理解できる。こうして、少ない制御線で、多様かつ確実な接続を図ることが可能となる。

上記のように試験すべき２つの当接部３２への接続を確立すると、その当接部３２が正常に短絡しているか、または正常に開放（絶縁）しているかが試験される。

かかる短絡または絶縁試験は、２つの当接部３２に＋２４Ｖの直流電圧源から電圧を印加し、この２つの当接部３２間の電圧を測定することで実行される。また、かかる２つの当接部３２間の電圧が第１所定電圧以下のとき当接部３２間は短絡していると判断され、第２所定電圧以上のとき当接部３２間は絶縁していると判断される。このように、図８の回路では、図９および図１１で説明される短絡試験回路および絶縁試験回路を１つの回路で遂行している。ここで第１所定電圧および第２所定電圧は、短絡や絶縁とみなす抵抗値から逆算して決定される。第１所定電圧および第２所定電圧の具体的な数値は後述する。

図９は、２つの当接部３２の短絡を測定する原理を説明するための回路図である。テストプラグ１４の測定すべき２つの当接部３２への接続が確立すると、リレーＱ１２が短絡試験側（Ｒ１側）に切り換わる。すると、テストプラグ１４における２つの当接部３２間の抵抗Ｒ０およびＲ１、Ｒ２により直流電圧源の電圧２４Ｖが抵抗分割され、電圧計Ｕ１に電圧Ｖが生じる。抵抗Ｒ０には開放試験のためのＲ３や電圧計Ｕの内部抵抗Ｒｉが並列に接続されているが、（Ｒ０＋Ｒ２）≪Ｒ３、ＲｉなのでＲ３およびＲｉは無視することができる。ここでＲ２（２Ω）を挿入しているのは、閾値が０Ｖ付近になるのを避けるためである。そして、かかる電圧計Ｕ１の電圧値が第１所定電圧としての所定の閾値（０．５９Ｖ）以上であるかどうかで短絡しているかどうかを判断する。

図１０は、抵抗Ｒ０と閾値との関係を示した説明図である。かかる図を参照して理解できるように、当接部３２間の抵抗Ｒ０が１Ωを超える場合、電圧計Ｕ１の電圧値が閾値（０．５９Ｖ）を超え、結果表示部１２２では、不良に関するＬＥＤが点灯する。

汎用品である抵抗測定器では、例えば端子間抵抗が１００Ω程度であっても導通の表示がなされていた。当該テストプラグ１４は、高電圧、大電流の電力系統に利用されるため、その抵抗値が１００Ω以下であっても計器用変成器の動作電圧を変動させてしまう等の影響を与えてしまう。

例えば、内部抵抗が２０Ω程度である計器用変成器への電力系統に、短絡抵抗１０Ωのテストプラグを挿入すると、計器用変成器の動作点が上がり、本来反応すべき動作点に至ったとしてもエラー判断ができないといったことが起こりうる。本実施形態では、かかる導通の判断を抵抗Ｒ０が１Ω以下であることとし、電力系統に影響を及ぼすことのない、信頼性の高いテストプラグ１４を利用する。

図１１は、２つの当接部３２の開放（絶縁）を測定する原理を説明するための回路図である。テストプラグ１４の測定すべき２つの当接部３２への接続が確立すると、リレーＱ１２が開放試験側（Ｒ４側）に切り換わる。すると、テストプラグ１４における２つの当接部３２間の抵抗Ｒ０と、Ｒ３と、電圧計Ｕ１の内部抵抗Ｒｉとの合成抵抗と、Ｒ４とにより、直流電圧源の電圧２４Ｖが抵抗分割され電圧計Ｕ１に電圧Ｖが生じる。抵抗Ｒ０には抵抗Ｒ２が直列に接続されているが、Ｒ２≪Ｒ０なのでＲ２は無視することができる。ここでは、かかる電圧値が第２所定電圧としての所定の閾値（８．１０Ｖ）に達しているかどうかで絶縁されているかどうかを判断する。

図１２は、抵抗Ｒ０と閾値との関係を示した説明図である。本実施形態では、２ＭΩ以上の抵抗値を有する場合を絶縁としている。かかる図１２を参照して理解できるように、当接部３２間の抵抗Ｒ０が２ＭΩ以下である場合、電圧値が閾値（８．１０Ｖ）に至らず、結果表示部１２２では、不良に関するＬＥＤが点灯する。

また、上記では、閾値（０．５９０Ｖ、８．１０Ｖ）との比較に電圧計Ｕ１を利用したがかかる場合に限らず、単純な比較のみであれば比較器（コンパレータ）等を用い、閾値に基づく基準電圧と比較して良否判断を行うこともできる。

次に、上述した２つの当接部３２に対する短絡試験および絶縁試験を用いて遂行される３つの試験モード（全接点開放試験、一次接点全短絡試験、一次二次接点短絡試験）と、試験前に遂行される１つの自己診断試験を説明する。

（全接点開放試験）
全接点開放試験では、まず、一次接点側の当接部３２を短絡し、同様に二次接点側の当接部３２を短絡して、一次接点側と二次接点側との絶縁を確認する。かかる一度の試験で、一次接点側の当接部３２と二次接点側の当接部３２のあらゆる組み合わせの絶縁が確認される。次に、一次接点側および二次接点側のそれぞれの当接部３２間で絶縁を試験する。このような試験のうち１つの項目でも条件を満たさないとテストプラグ１４は不良と判断される。一次接点側および二次接点側ではそれぞれ４つの当接部３２が存在するので、その短絡を漏れなく試験するにはそれぞれ６回の短絡試験処理を要する。従って、処理回数は合計１３回となる。本実施形態の電気信号測定装置を適用したテストプラグ試験装置１００では、１回の処理に０．０６ｓｅｃしか要さないので、処理間でリレー切換処理があるにしても２ｓｅｃ以内には試験が完了する。人手を介して慎重に試験した場合、試験完了まで２ｓｅｃより数十倍の時間を要することは言うまでもない。

（一次接点全短絡試験）
一次接点全短絡試験では、まず、短絡されている一次接点側を１つの当接部３２、例えば（黒）を中心にして（赤）、（白）、（緑）との導通を試験し（処理数３回）、二次側では、それぞれの当接部３２間で絶縁を試験する（処理数６回）。また、一次接点側と二次接点側との絶縁は、一次側の任意の当接部３２、例えば（黒）と、二次側の各当接部３２それぞれと試験することで確認できる（処理数４回）。従って、処理回数は全接点開放試験同様合計１３回となり、やはり、２ｓｅｃ以内には試験が完了する。

（一次二次接点短絡試験）
一次二次接点短絡試験では、まず、それぞれ短絡されている一次接点側当接部３２と２次側当接部３２との４つの組合せでそれぞれ短絡試験し（処理数４回）、続いて一次側当接部３２間の全ての組合せで絶縁を試験する（処理数６回）。二次側間および一次側と二次側との絶縁は、一次側当接部３２間の絶縁により網羅される。従って、処理回数は合計１０回となり、２ｓｅｃ以内に試験が完了する。

（自己診断試験）
自己診断試験では、テストプラグ試験装置１００が上述した全接点開放試験、一次接点全短絡試験、一次二次接点短絡試験を遂行する前に、テストプラグ試験装置１００自体が正常動作していることを確認する。テストプラグ１４の当接部３２に当接する測定端子１６０からの内部配線が断線または短絡していた場合、テストプラグ試験装置１００自体が正常に動作しない。

このようにテストプラグ試験装置１００自体に問題が残っている場合、テストプラグ１４が正常であってもテストプラグ試験装置１００では「不良」が表示されたり、テストプラグ１４に不良があるのに「良」と判断されたりする。特に後者の場合、テストプラグ１４が不良の状態のまま保護継電器のテストターミナルに挿入されると、電力系統の停止（停電）や作業者の感電を招く虞がある。従って、テストプラグ１４を試験する前、またはその途中で必ずテストプラグ試験装置１００自体の自己診断試験が遂行される。

また、上述した自己診断試験では、閉回路の導通を試験しているが、テストプラグ１４の試験同様、他の回路またはテストプラグ試験装置１００の筐体１０２との絶縁を試験することも可能である。

さらに、上述した自己診断試験は、テストプラグ１４の試験前の初期化制御として遂行されるが、かかる場合以外にも常時自己診断が行われる。例えば、電源等電圧値が一定の回路にＡ／Ｄコンバータを接続し、その電圧値が所定範囲に収まっていることを確認したり、テストプラグ試験装置１００内で利用される各電子機器に設けられたエラー検出回路からの信号を利用したり、テストプラグ試験装置１００内のプログラムリレー間の通信が正常に動作しているか監視したり、１回のテストプラグ試験に例えば６ｓｅｃといったタイムアウトを設け、処理が終了しないときに機能停止することができる。

（テストプラグ試験装置１００の具体的な動作）
図１３は、テストプラグ試験装置１００の具体的な動作を示したフローチャートである。テストプラグ試験装置１００の制御部は、まず、初期化処理として自己診断試験を遂行し（Ｓ３００）、そして、診断結果が導出され（Ｓ３０２）、そのテストプラグ試験装置１００が「良」と判断されると、試験待機状態に移行し、「不良」と判断された場合、安全のためテストプラグ試験装置１００内のリレーが開放され（Ｓ３０４）、結果表示部１２２の「装置異常」のＬＥＤが点灯する（Ｓ３０６）。作業者は、かかる「装置異常」のＬＥＤにより装置自体の異常を把握でき、テストプラグ１４の試験前に問題箇所を取り除く。

上記診断結果（Ｓ３０２）が「良」と判断された場合、作業者は、試験対象となるテストプラグ１４をテストプラグ試験装置１００に挿入し、挿入したテストプラグ１４のプラグ切換スイッチ１１２内蔵のＬＥＤが点灯していない場合、そのプラグ切換スイッチ１１２を押下してテストプラグ１４を選択する（Ｓ３１０）。次に、作業者は、モード切換スイッチ１２０によって試験モードを選択する（Ｓ３１２）。

ここで、テストプラグ試験装置１００は試験開始待ち状態となり（Ｓ３１４）、試験開始スイッチ１７６が押下されるまでループ処理を繰り返す。試験開始準備が整うと作業者は試験開始スイッチ１７６を押下し、かかる各試験モードに応じた試験が遂行される（Ｓ３１６）。

そして、試験結果が導出され（Ｓ３１８）、そのテストプラグ１４が「良」と判断されると、結果表示部１２２の「プラグ良」のＬＥＤが点灯する（Ｓ３２０）。また、「不良」と判断された場合、その試験モードに応じた内容の不良項目のＬＥＤが点灯する（Ｓ３２２）。かかる「不良」判断を受けて作業者は短絡バー等の接続を再度確認し、再試験が必要と判断した場合、Ｓ３１０からの処理を繰り返し、そうでなければ不良品として処理する。

以上、説明したように本実施形態による電気信号測定装置を適用することによって、テストプラグ試験装置１００は、測定端子１６０に接続されたリレーＱ２、Ｑ３が誤動作した場合においても、測定端子間を短絡させないで済み、テストプラグ１４が損害を被ることもなく、また、本来絶縁しているテストプラグ１４の当接部３２を短絡していると判定することがなくなり、安全性や信頼性の向上を図ることができる。

加えて、上述したテストプラグ試験装置１００によれば、様々な試験モードに対応可能な汎用性を備え、人手を介することなく、短時間で確実にテストプラグを試験することができる。従って、作業者は、信頼性や安全性に優れたテストプラグ１４を用いることができ、安全に電力系統の保守作業を遂行することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態においては、図８に示すような回路に対して電圧計を１つ設ける構成を説明したが、かかる場合に限られず、電圧計を複数設けることもでき、その場合、全当接部のうち２つの当接部が試験されている間に、他の２つの当接部を試験することができるので、さらなる時間短縮を図ることが可能となる。

本発明は、被測定回路の異なる２つの測定点の電気信号を測定する電気信号測定装置、または、ＣＴ用またはＰＴ用テストプラグの電気的試験を遂行するテストプラグ試験装置に利用することができる。

本実施形態による自己診断試験を説明するための回路図である。 テストプラグ試験装置の外観を示した斜視図である。 挿入検知部の構成例を示した縦断面図である。 挿入検知部の他の構成例を示した縦断面図である。 プラグ切換スイッチによるテストプラグの選択を説明するための説明図である。 モード切換スイッチの配置を示した配置図である。 結果表示部の具体的な配置を示した配置図である。 テストプラグの当接部間を試験する具体的接続を示した回路図である。 ２つの当接部の短絡を測定する原理を説明するための回路図である。 抵抗Ｒ０と閾値との関係を示した説明図である。 ２つの当接部の開放（絶縁）を測定する原理を説明するための回路図である。 抵抗Ｒ０と閾値との関係を示した説明図である。 テストプラグ試験装置の具体的な動作を示したフローチャートである。 従来技術におけるテストターミナルとテストプラグとのイメージを示した外観斜視図である。 従来技術におけるテストプラグの挿入による回路切断を説明するための縦断面図である。 従来技術における上述した一次接点全短絡を説明するための説明図である。 従来技術における上述した一次二次接点短絡を説明するための説明図である。 従来技術における抵抗測定器を用いた導通試験を説明するための説明図である。 従来技術における通常利用される自己診断試験を説明するための回路図である。

符号の説明

１００ テストプラグ試験装置
２００ 測定部
２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ 開閉スイッチ
２０４ａ、２０４ｂ 入力端子
２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄ 電路
Ａ、Ｂ 測定端子

Claims (3)

1. ２つの入力端子を有し、該２つの入力端子の電気信号を測定する測定部と、
   前記２つの入力端子と、被測定回路に接続される２つの測定端子とを組み合わせる電路に設けられ、該電路をそれぞれ開閉する４つの開閉スイッチと、
   を備え、
   １つの前記入力端子に接続された２つの開閉スイッチは、連動して切り換わり、互いに開閉が逆転していることを特徴とする、電気信号測定装置。
2. 前記２つの測定端子に電圧を印加する電圧源をさらに備え、
   前記測定部は、前記２つの入力端子間の電圧を測定し、
   前記２つの入力端子間の電圧が第１所定電圧以下のとき前記被測定回路は短絡していると判断され、第２所定電圧以上のとき前記被測定回路は絶縁していると判断されることを特徴とする、請求項１に記載の電気信号測定装置。
3. 前記被測定回路は、ＣＴまたはＰＴ用テストプラグの２つの当接部であることを特徴とする、請求項１または２に記載の電気信号測定装置。

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