JP6101322B2

JP6101322B2 - 絶縁抵抗監視装置と検出電圧推定方法

Info

Publication number: JP6101322B2
Application number: JP2015167313A
Authority: JP
Inventors: 拓朗風間
Original assignee: 光商工株式会社
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2035-08-27
Also published as: JP2017044586A

Description

本発明は、非接地式直流電路用の絶縁抵抗監視装置と絶縁抵抗監視装置における検出電圧推定方法に関するものである。

非接地式直流電路用の絶縁抵抗監視装置としては特許文献１が公知となっており、図７はその特許文献１に記載された絶縁抵抗監視装置の構成図を示したものである。１は直流電源、２，３は直流電源１に接続された正極側及び負極側の電路で、電路２，３の電圧を分圧用抵抗体Ｒ1，Ｒ3で分圧する。分圧用抵抗体Ｒ1，Ｒ3の分圧点と大地間の分圧比を切替え変更する切替手段４２を設け、この切替手段４２と大地Ｅ間に電流検出手段４３を設けて分圧用抵抗体Ｒ1，Ｒ3の分圧点と大地Ｅ間に流れる電流を検出する。

切換手段４２は、正極側と負極側の分圧用抵抗体Ｒ1，Ｒ3に補助分圧抵抗体Ｒ6を交互に接続して分圧比を変更し、それぞれ変更したときに流れる電流を電流検出手段４３で検出し、検出したそれぞれの電流と電路電圧から演算手段４７によって正極側電路２と大地E間、および負極側電路３と大地E間の絶縁抵抗値を算出する。算出値は、可視可能に表示する計測表示手段４９または絶縁抵抗値が所定値以下となったときに警報手段５０を介して警報を発するように構成される。

なお、４１は電路電圧検出手段、４５は増幅回路で、電路電圧検出手段４１と増幅回路４５からのアナログ信号はＡ／Ｄ変換器４６に入力されてディジタル信号に変換され、演算手段４７に出力される。演算手段４７は、正極側絶縁抵抗をR2、負極側絶縁抵抗をR4としたとき、各絶縁抵抗は次式で算出される。

Ｒ2＝（Ｖ4a−Ｖ4b）×Ｖ／（Ｖ4b×Ｉ5a−Ｖ4a×Ｉ5b）
Ｒ4＝（Ｖ2b−Ｖ2a）×Ｖ／（Ｖ2b×Ｉ5a−Ｖ2a×Ｉ5b）
ただし、Ｖは電路電圧、Ｒ1，Ｒ3は分圧用抵抗体、Ｒ6は補助分圧抵抗体、Ｒ5は電流検出手段が有する検出用抵抗体で、これらの値は既知。Ｖ2，Ｖ4は電圧で、これに付されている数字の抵抗体の電圧、Ｉは電流を示し、これに付されている数字の抵抗に流れる電流。ａ，ｂは切替手段での切り替え時のオン接点を示す。

特許第５５１４８４２号公報

図７で示す絶縁抵抗監視装置では、監視する電路と大地間に対地静電容量がないか、あってもその値は小さくて電流検出手段４３で検出する検出信号に対地静電容量の影響がないものとして演算している。この検出方法は、分圧用抵抗体Ｒ1，Ｒ3の分圧比を、補助分圧抵抗体Ｒ6を正極側と負極側に交互に切り替えて変更するため、電路と大地間に大きな対地静電容量が存在すると電流検出手段４３が有する検出用抵抗体Ｒ5に過渡電流が流れ電圧が安定するまでに時間がかかり、切替時間が短いと正確な電圧が計測できない。このため、電圧が安定するまで切替時間を長くすると検出に時間が掛かり過ぎるという問題があった。また、切替時間を長くするとこの間に電路電圧が大きく変動してしまうことがあり、演算結果に誤差が生じて正確な絶縁抵抗の検出ができなくなる課題があった。

本発明が目的とするところは、短時間に、正確な絶縁抵抗の検出を可能とする絶縁抵抗監視装置と検出電圧推定方法を提供することにある。

本発明は、直流非接地式電路に絶縁抵抗監視装置を接続し、切替手段を介して正極側，負極側にそれぞれ接続された分圧用抵抗体を切り替えて流れる電流値を、検出用抵抗体を有する電流検出手段で検出し、検出された電流値と電路電圧検出値を演算手段に入力して直流電路と大地間の正極側及び負極側絶縁抵抗を算出し、絶縁抵抗監視を行なうものにおいて、
前記演算手段に過渡現象時用演算部を設け、
過渡現象時用演算部は、前記切替手段により分圧用抵抗体を切り替えて分圧比変更時の過渡現象の電圧波形変化量から正極側，負極側で同じ時間幅で各別に複数回電圧を計測し、各計測値からそれぞれ正極側の時定数と負極側の時定数を求め、求めた各時定数から過渡現象が終息したときの最終電圧値を演算し、
前記演算手段の演算部は、過渡現象時用演算部が算出した過渡現象が終息したときの最終電圧値から、前記正極側及び負極側絶縁抵抗を算出するよう構成すると共に、
前記過渡現象時用演算部は、
前記検出用抵抗体の計測された今回の電圧計測値と前回に計測された電圧計測値との電圧差を微分値で求める微分演算機能と、
求まった微分値から正極側及び負極側の各時定数τa，τbを求める時定数演算機能と、
前記各時定数τa，τbから分圧比を変更したときの時間でのピーク電圧値を演算するピーク電圧演算機能と、
過渡現象が終息したときの電圧を演算する最終電圧演算機能を備えたことを特徴とする。

本発明は、過渡現象時用演算部による過渡現象が終息したときの電圧値の演算は、
前記切替手段による切り替えで分圧比を変更したときの時間ｔ0からｔ1，ｔ2，ｔ3，ｔ4及び時間ｔ5からｔ6，ｔ7，ｔ8，ｔ9時間が経過したときの、前記電流検出手段が有する検出用抵抗体のそれぞれの電圧値Ｖ5a(ｔ1)，Ｖ5a(ｔ2)，Ｖ5a(ｔ3)，Ｖ5a(ｔ4)、及びＶ5b(ｔ6)，Ｖ5b(ｔ7)，Ｖ5b(ｔ8)，Ｖ5b(ｔ9)を計測し、過渡現象が終息したときの正極側及び負極側の最終電圧Ｖ5ar，Ｖ5brを次式で求めることを特徴とする。
Ｖ5ar＝Ｖ5a(ｔx)−Ｖ5ac×exp^（−ｔx/τa）
Ｖ5br＝Ｖ5b(ｔx)−Ｖ5bc×exp^（−ｔx/τb）
ただし、ｔ0＜ｔ1＜ｔ2＜ｔ3＜ｔ4及びｔ5＜ｔ6＜ｔ7＜ｔ8＜ｔ9とし、ｔxは過渡現象が終息するまでの任意時間、Ｖ5a(ｔx)，Ｖ5b(ｔx)は検出用抵抗体の電圧計測値、Ｖ5ac，Ｖ5bcは時間ｔ0及びｔ5での過渡応答のピーク電圧、τa，τbは時定数。

また、本発明は、直流非接地式電路に絶縁抵抗監視装置を接続し、切替手段を介して正極側，負極側にそれぞれ接続された分圧用抵抗体を切り替えて流れる電流値を、検出用抵抗体を有する電流検出手段で検出し、検出された電流値と電路電圧検出値を演算手段に入力して直流電路と大地間の正極側及び負極側絶縁抵抗を算出し、絶縁抵抗監視を行なう方法において、
前記演算手段に過渡現象時用演算部を設け、
過渡現象時用演算部は、前記切替手段により分圧用抵抗体の切り替えたときの過渡現象の電圧波形変化量から正極側，負極側で同じ時間幅で各別に複数回電圧を計測し、各計測値からそれぞれ正極側の時定数と負極側の時定数を求め、求めた各時定数から過渡現象が終息したときの最終電圧値を演算し、
前記過渡現象時用演算部による過渡現象が終息したときの電圧値の演算は、
前記切替手段による切り替えで分圧比を変更したときの時間ｔ0からｔ1，ｔ2，ｔ3，ｔ4及び時間ｔ5からｔ6，ｔ7，ｔ8，ｔ9時間が経過したときの、前記検出用抵抗体のそれぞれの電圧値Ｖ5a(ｔ1)，Ｖ5a(ｔ2)，Ｖ5a(ｔ3)，Ｖ5a(ｔ4)、及びＶ5b(ｔ6)，Ｖ5b(ｔ7)，Ｖ5b(ｔ8)，Ｖ5b(ｔ9)を計測し、過渡現象が終息したときの正極側及び負極側の最終電圧Ｖ5ar，Ｖ5brを次式で求めることを特徴とした絶縁抵抗監視装置の検出電圧推定方法。
Ｖ5ar＝Ｖ5a(ｔx)−Ｖ5ac×exp^（−ｔx/τa）
Ｖ5br＝Ｖ5b(ｔx)−Ｖ5bc×exp^（−ｔx/τb）
ただし、ｔ0＜ｔ1＜ｔ2＜ｔ3＜ｔ4及びｔ5＜ｔ6＜ｔ7＜ｔ8＜ｔ9とし、ｔxは過渡現象が終息するまでの任意時間、Ｖ5a(ｔx)，Ｖ5b(ｔx)は検出用抵抗体の電圧計測値、Ｖ5ac，Ｖ5bcは時間ｔ0及びｔ5での過渡応答のピーク電圧、τa，τbは時定数。

以上のとおり、本発明によれば、分圧用抵抗体の切り替による分圧比の変更時に、直流電路と大地間の対地静電容量による過渡現象が生じても、過渡現象の終息時の最終推定電圧に基づいて検出用抵抗体による絶縁抵抗の計測を行うことで、計測時間の短縮が可能となるものである。

本発明の実施形態を示す絶縁抵抗監視装置の構成図。説明のための等価回路。正極側電路と大地間の絶縁抵抗計測時の等価回路。負極側電路と大地間の絶縁抵抗計測時の等価回路。検出用抵抗体の波形図で、（ａ）は対地静電容量あり時、（ｂ）対地静電容量なし時。過渡現象終息前の検出用抵抗体の波形図とサンプリング時刻の説明図。従来の絶縁抵抗監視装置の構成図。

図１は本発明の絶縁抵抗監視装置４の構成図を示したもので、図７で示す特許文献１と同一部分若しくは相当する部分に同一符号を付してその説明を省略する。すなわち、本発明では、演算手段４７に過渡現象終了前の電圧値を算出する過渡現象時用演算部４７Ａを追加したもので、他は図７と同様である。したがって、本発明における演算手段４７は、追加された過渡現象時用演算部４７Ａと特許文献１が有する演算部４７Ｂを備えている。

図１において、切替制御手段４８は演算手段４７からの指令により分圧比の切替手段４２内の接点を切り替える。この切り替えは、正極側電路２側の分圧用抵抗体Ｒ1に接続される接点をａ側接点、負極側電路３側の分圧用抵抗体Ｒ3に接続される接点をｂ側接点とし、一方がオンのとき他方がオフとなって所定の時間間隔でオン・オフ制御される。補助分圧抵抗体Ｒ6は、ａ側接点がオンのとき分圧用抵抗体Ｒ3と直列に接続されて、分圧比はＲ1／（Ｒ3＋Ｒ6）となって分圧比が変更される。ｂ側接点オンのときも同様に変更される。

Ｒ2は本発明が検出監視しようとする正極側電路２と大地Ｅ間の正極側絶縁抵抗、Ｒ4は負極側電路３と大地Ｅ間の負極側絶縁抵抗で、Ｃ2は正極側電路２と大地Ｅ間の正極側対地静電容量、Ｃ4は負極側電路３と大地Ｅ間の負極側対地静電容量である。この正極側、負極側絶縁抵抗Ｒ2，Ｒ4は電路が正常の状態では無限大に近く、電路と大地間の絶縁が劣化することにより抵抗値に変化が現れる。

今、正極側電路２と大地Ｅ間の絶縁が劣化して正極側絶縁抵抗Ｒ2が発生すると、分圧比の切替手段４２の接点ａ側がオン、ｂ側がオフ状態のときは、分圧用抵抗体Ｒ3に補助分圧抵抗体Ｒ6が加わり、分圧比はＲ1／（Ｒ3＋Ｒ6）となって分圧された電流は電流検出手段４３から大地Ｅに流れる。接点ｂ側がオン、接点ａ側がオフのときには、分圧比は（Ｒ1＋Ｒ6）／Ｒ3となり、分圧された電流は電流検出手段４３から大地Ｅに流れる。

電流検出手段４３は、切替手段４２で分圧比を切り替えたときに流れる電流をそれぞれ検出し、検出信号を増幅回路４５、Ａ／Ｄ変換器４６を介して演算手段４７に入力する。演算手段４７は、それぞれの入力信号と電路電圧検出手段４１からの電圧信号を基に正極側、負極側絶縁抵抗Ｒ2，Ｒ4を、過渡現象時用演算部４７Ａ及び演算部４７Ｂで算出する。演算手段４７での演算結果は、計測表示手段４９において可視可能な状態で数字やグラフなどで表示する。また、警報手段５０で、絶縁抵抗値が予め設定した値以下となったとき音や光によって警報を発する。

図２は、演算手段４７による演算説明用の等価回路図を示したものである。また、図３は、図２における分圧比の切替手段４２のａ側接点がオン、ｂ側接点がオフの場合を示し、図４は、ａ側接点がオフ、ｂ側接点がオンの場合をそれぞれ示したものである。

以下、これら各等価回路によって正極側、負極側絶縁抵抗Ｒ2，Ｒ4の抵抗値の算出について説明する。なお、式中での記号ａ，ｂの符号は、ａ側接点及びｂ側接点がそれぞれオンの状態を示し、Ｉ1〜Ｉ5及びＶ1〜Ｖ5はそれぞれ分圧用抵抗体、検出用抵抗体、絶縁抵抗Ｒ1〜Ｒ5に流れる電流およびその抵抗間の電圧を示す。また、Ｒ3aはＲ3＋Ｒ6、Ｒ1bはＲ1＋Ｒ6を示している。

今、図１〜図４で示した対地静電容量Ｃ2，Ｃ4が有る状態での検出用抵抗体Ｒ5の波形は図５（ａ）のようになり、過渡現象が終息したときの検出用抵抗体Ｒ5の電圧Ｖ5a＝Ｖ5ar，Ｖ5b＝Ｖ5brは、過渡現象が終息するまで待たないと計測できない。本発明では、この電圧Ｖ5a及びＶ5bを過渡現象の終息を待たずに過渡現象時用演算部４７Ａにより、電流検出手段に生じる電圧変化量から最終の検出電圧を演算するものである。以下過渡現象時用演算部４７Ａと演算部４７Ｂによる演算を具体的に説明する。

（１）．過渡現象時用演算部４７Ａによる演算について
切替手段４２で正極側、負極側の分圧用抵抗体Ｒ1，Ｒ3に補助分圧抵抗体Ｒ6を交互に接続して分圧比を変更したときに、電路と大地間の対地静電容量と絶縁抵抗および分圧用抵抗体と補助分圧抵抗体で電流検出手段４３に生じる電圧変化量から正極側の時定数τaと負極側の時定数τbを求め、この時定数τa，τbから過渡現象が終息したときの電流検出手段における検出信号Ｖ5a，Ｖ5bを下記により演算する。

先ず、図６で示すように切替手段４２によりａ接点オンで分圧比を変更したときの時間ｔ0からｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4時間が経過したときの検出用抵抗体の各電圧値Ｖ5a(ｔ1) 、Ｖ5a(ｔ2)、Ｖ5a(ｔ3)、Ｖ5a(ｔ4)を計測し、時間ｔ2−ｔ1の時間差と電圧Ｖ5a(ｔ2)−Ｖ5a(ｔ1)の電圧差から（１）式で電圧Ｖ5a(ｔ2)の微分値Ｖ5a(ｔ2)’を求める。

Ｖ5a(ｔ2)’＝［Ｖ5a(ｔ2)−Ｖ5a(ｔ1)］／（ｔ2−ｔ1） … （１）
同様に時間ｔ4−ｔ3の時間差と電圧Ｖ5a(ｔ4)−Ｖ5a(ｔ3)の電圧差から（２）式で電圧Ｖ5a(ｔ4)の微分値Ｖ5a(ｔ4)’を求める。

Ｖ5a(ｔ4)’＝［Ｖ5a(ｔ4)−Ｖ5a(ｔ3)］／（ｔ4−ｔ3） … （２）
ただし、同じ時間幅の微分値とするため、（ｔ2−ｔ1）＝（ｔ4−ｔ3）とする。

次に、（１）、（２）式で求めた微分値Ｖ5a(ｔ2)’、Ｖ5a(ｔ4)’から（３）式により時定数τaを求める。

τa＝（ｔ4−ｔ2）／ｌn［Ｖ5a(ｔ4)’／Ｖ5a(ｔ2)’］ … （３）
ただし、ｌnは自然対数
次に、時定数τaからａ接点オンで分圧比を変更したときの時間ｔ0でのピーク電圧Ｖ5acを（４）式により求める。

Ｖ5ac＝［Ｖ5a(ｔ4)−Ｖ5a(ｔ2)］／［exp^（−ｔ4/τa）−exp^（−ｔ2/τa）］
… （４）
次に、過渡現象が終息したときの最終電圧Ｖ5arを（５）式により求める。

Ｖ5ar＝Ｖ5a(ｔx)−Ｖ5ac×exp^（−ｔx/τa） … （５）
ただし、ｔxは過渡現象が終息するまでの任意の時間で、Ｖ5a(ｔx)はその時の電圧計測値とする。

切替手段４２によりｂ接点オンで分圧比を変更したときの時間ｔ5からｔ6、ｔ7、ｔ8、ｔ9時間が経過したときの検出用抵抗体の各電圧値Ｖ5b(ｔ6 ) 、Ｖ5b(ｔ7)、Ｖ5b(ｔ8)、Ｖ5b(ｔ9)を計測し、時間ｔ7−ｔ6の時間差と電圧Ｖ5b(ｔ7)−Ｖ5b(ｔ6)の電圧差から（６）式で電圧Ｖ5b(ｔ7)の微分値Ｖ5b(ｔ7)’を求める。

Ｖ5b(ｔ7)’＝［Ｖ5b(ｔ7)−Ｖ5b(ｔ6)］／（ｔ7−ｔ6） … （６）
同様に時間ｔ9−ｔ8の時間差と電圧Ｖ5b(ｔ9)−Ｖ5b(ｔ8)の電圧差から（７）式で電圧Ｖ5b(ｔ9)の微分値Ｖ5b(ｔ9)’を求める。

Ｖ5b(ｔ9)’＝［Ｖ5b(ｔ9)−Ｖ5b(ｔ8)］／（ｔ9−ｔ8） … （７）
ただし、同じ時間幅の微分値とするため、（ｔ7−ｔ6）＝（ｔ9−ｔ8）とする。

次に、（６）、（７）式で求めた微分値Ｖ5b(ｔ9)’、Ｖ5b(ｔ7)’から（８）式により時定数τbを求める。

τb＝（ｔ9−ｔ7）／ｌn［Ｖ5b(ｔ9)’／Ｖ5b(ｔ7)’］ … （８）
ただし、ｌnは自然対数
次に、時定数τbからｂ接点オンで分圧比を変更したときの時間ｔ5でのピーク電圧Ｖ5bcを（９）式により求める。

Ｖ5bc＝［Ｖ5b(ｔ9)−Ｖ5b(ｔ7)］／［exp^（−ｔ9/τb）−exp^（−ｔ7/τb）］
… （９）
次に、過渡現象が終息したときの最終電圧Ｖ5brを（１０）式により求める。

Ｖ5br＝Ｖ5b(ｔx)−Ｖ5bc×exp^（−ｔx/τb） … （１０）
ただし、ｔxは過渡現象が終息するまでの任意の時間で、Ｖ5b(ｔx)はその時の電圧計測値とする。
なお、上記では計測点を４点として説明したが、Ｖ5a(ｔx)またはＶ5b(ｔx)を計測する時間を等間隔とすることで任意の３点でも構わない。

過渡現象が終息したときの最終電圧Ｖ5a、Ｖ5bで、演算部４７Ｂを用いて正極側絶縁抵抗R2と負極側絶縁抵抗R4の演算を行う。

（２）．演算部４７Ｂによる演算について
過渡現象が終息したときの最終電圧Ｖ5a、Ｖ5bで、演算部４７Ｂを用いて正極側絶縁抵抗R2と負極側絶縁抵抗R4の演算を行う。

図１〜図４に示した対地静電容量Ｃ2，Ｃ4がない状態での検出用抵抗体Ｒ5の波形は図５（ｂ）のようになるため、時間ｔ3，ｔ4またはｔ8，ｔ9で計測したときに検出用抵抗体Ｒ5の電圧値に変化が見られない。その時には、時間ｔ3，ｔ4またはｔ8，ｔ9で計測した検出用抵抗体の電圧値をＶ5arまたはＶ5brとし、以下の手順で算出する。

＜ａ側接点オン、ｂ側接点オフのとき＞
最初に電路電圧Ｖと検出用抵抗体Ｒ5の電圧Ｖ5aを計測する。この電圧Ｖ5aからそこに流れる電流Ｉ5aをＶ5a／Ｒ5で求め、次に（１１）式から抵抗Ｒ1に流れる電流Ｉ1aを求める。

Ｉ1a＝（Ｖ＋Ｒ3a×Ｉ5a）／（Ｒ1＋Ｒ3a） … （１１）
そして、抵抗Ｒ1の電圧Ｖ1aは、Ｖ1a＝Ｉ1a×Ｒ1で求める。

次に、抵抗Ｒ3aに流れる電流Ｉ3aは、Ｉ3a＝Ｉ1a−Ｉ5aで求まり、その電圧Ｖ3aはＩ3a×Ｒ3aで求まる。
次に、抵抗Ｒ2の電圧Ｖ2aは、Ｖ2a＝Ｖ1a＋Ｖ5aで求め、抵抗Ｒ4の電圧Ｖ4aは、Ｖ3a−Ｖ5aで求まる。

抵抗Ｒ2に流れる電流Ｉ2aは（１２）式で求まり、また、抵抗Ｒ2は（１３）式で求まる。

Ｉ2a＝（Ｖ−Ｒ4×Ｉ5a）／（Ｒ2＋Ｒ4）＝Ｖ2a／Ｒ2 … （１２）
Ｒ2＝Ｖ2a×（Ｒ2＋Ｒ4）／（Ｖ−Ｒ4×Ｉ5a） … （１３）
＜ｂ側接点オン、ａ側接点オフのとき＞
最初に電路電圧Ｖと検出用抵抗体Ｒ5の電圧Ｖ5bを計測する。この電圧Ｖ5bからそこに流れる電流Ｉ5bをＶ5b／Ｒ5で求め、次に（１４）式から抵抗Ｒ1に流れる電流Ｉ1bを求める。

Ｉ1b＝（Ｖ＋Ｒ3×Ｉ5b）／（Ｒ1b＋Ｒ3） … （１４）
そして、抵抗Ｒ1bの電圧Ｖ1bは、Ｖ1b＝Ｉ1b×Ｒ1bで求める。

次に、抵抗Ｒ3に流れる電流Ｉ3bは、Ｉ3b＝Ｉ1b−Ｉ5bで求まり、その電圧Ｖ3bはＩ3b×Ｒ3で求まる。
次に、抵抗Ｒ2の電圧Ｖ2bは、Ｖ2b＝Ｖ1b＋Ｖ5bで求め、抵抗Ｒ4の電圧Ｖ4bは、Ｖ3b−Ｖ5bで求まる。

抵抗Ｒ2に流れる電流Ｉ2bは（１５）式で求まり、また、抵抗Ｒ2は（１５）式より（１６）式で求まる。

Ｉ2b＝（Ｖ−Ｒ4×Ｉ5b）／（Ｒ2＋Ｒ4）＝Ｖ2b／Ｒ2 … （１５）
Ｒ2＝Ｖ2b×（Ｒ2＋Ｒ4）／（Ｖ−Ｒ4×Ｉ5b） … （１６）
（１３）式と（１６）式による計算結果から、
Ｖ2a×（Ｒ2＋Ｒ4）／（Ｖ−Ｒ4×Ｉ5a）＝Ｖ2b×（Ｒ2＋Ｒ4）／（Ｖ−Ｒ4×Ｉ5b） …… （１７）
が成り立ち、これから負極側絶縁抵抗体Ｒ4は、
Ｒ4＝（Ｖ2b−Ｖ2a）×Ｖ／（Ｖ2b×Ｉ5a−Ｖ2a×Ｉ5b） … （１８）
で求まる。

同様に、
Ｉ4a＝（Ｖ＋Ｒ2×Ｉ5a）／（Ｒ2＋Ｒ4）＝Ｖ4a／Ｒ4 … （１９）
Ｒ4＝Ｖ4a×（Ｒ2＋Ｒ4）／（Ｖ＋Ｒ2×Ｉ5a） … （２０）
同様に、
Ｉ4b＝（Ｖ＋Ｒ2×Ｉ5b）／（Ｒ2＋Ｒ4）＝Ｖ4b／Ｒ4 … （２１）
Ｒ4＝Ｖ4b×（Ｒ2＋Ｒ4）／（Ｖ＋Ｒ2×Ｉ5b） … （２２）
（２０），（２２）式の両計算結果から
Ｖ4a×（Ｒ2＋Ｒ4）／（Ｖ＋Ｒ2×Ｉ5a）＝Ｖ4b×（Ｒ2＋Ｒ4）／（Ｖ＋Ｒ2×Ｉ5b）が成り立ち、これから正極側絶縁抵抗Ｒ2は、
Ｒ2＝（Ｖ4a−Ｖ4b）×Ｖ／（Ｖ4b×Ｉ5a−Ｖ4a×Ｉ5b） … （２３）
で求まる。

１… 直流電源
２… 正極側電路
３… 負極側電路
４… 絶縁抵抗監視装置
４１… 電路電圧検出手段
４２… 切替手段
４３… 電流検出手段
４７… 演算手段
４７Ａ… 過渡現象時用演算部
４７Ｂ… 演算部
４８… 切替制御手段

Claims

直流非接地式電路に絶縁抵抗監視装置を接続し、切替手段を介して正極側，負極側にそれぞれ接続された分圧用抵抗体を切り替えて流れる電流値を、検出用抵抗体を有する電流検出手段で検出し、検出された電流値と電路電圧検出値を演算手段に入力して直流電路と大地間の正極側及び負極側絶縁抵抗を算出し、絶縁抵抗監視を行なうものにおいて、
前記演算手段に過渡現象時用演算部を設け、
過渡現象時用演算部は、前記切替手段により分圧用抵抗体を切り替えて分圧比変更時の過渡現象の電圧波形変化量から正極側，負極側で同じ時間幅で各別に複数回電圧を計測し、各計測値からそれぞれ正極側の時定数と負極側の時定数を求め、求めた各時定数から過渡現象が終息したときの最終電圧値を演算し、
前記演算手段の演算部は、過渡現象時用演算部が算出した過渡現象が終息したときの最終電圧値から、前記正極側及び負極側絶縁抵抗を算出するよう構成すると共に、
前記過渡現象時用演算部は、
前記検出用抵抗体の計測された今回の電圧計測値と前回に計測された電圧計測値との電圧差を微分値で求める微分演算機能と、
求まった微分値から正極側及び負極側の各時定数τa，τbを求める時定数演算機能と、
前記各時定数τa，τbから分圧比を変更したときの時間でのピーク電圧値を演算するピーク電圧演算機能と、
過渡現象が終息したときの電圧を演算する最終電圧演算機能を備えたことを特徴とした絶縁抵抗監視装置。
前記過渡現象時用演算部による過渡現象が終息したときの電圧値の演算は、
前記切替手段による切り替えで分圧比を変更したときの時間ｔ0からｔ1，ｔ2，ｔ3，ｔ4及び時間ｔ5からｔ6，ｔ7，ｔ8，ｔ9時間が経過したときの、前記電流検出手段が有する検出用抵抗体のそれぞれの電圧値Ｖ5a(ｔ1)，Ｖ5a(ｔ2)，Ｖ5a(ｔ3)，Ｖ5a(ｔ4)、及びＶ5b(ｔ6)，Ｖ5b(ｔ7)，Ｖ5b(ｔ8)，Ｖ5b(ｔ9)を計測し、過渡現象が終息したときの正極側及び負極側の最終電圧Ｖ5ar，Ｖ5brを次式で求めることを特徴とした請求項１記載の絶縁抵抗監視装置。
Ｖ5ar＝Ｖ5a(ｔx)−Ｖ5ac×exp^（−ｔx/τa）
Ｖ5br＝Ｖ5b(ｔx)−Ｖ5bc×exp^（−ｔx/τb）
ただし、ｔ0＜ｔ1＜ｔ2＜ｔ3＜ｔ4及びｔ5＜ｔ6＜ｔ7＜ｔ8＜ｔ9とし、ｔxは過渡現象が終息するまでの任意時間、Ｖ5a(ｔx)，Ｖ5b(ｔx)は検出用抵抗体の電圧計測値、Ｖ5ac，Ｖ5bcは時間ｔ0及びｔ5での過渡応答のピーク電圧、τa，τbは時定数。
直流非接地式電路に絶縁抵抗監視装置を接続し、切替手段を介して正極側，負極側にそれぞれ接続された分圧用抵抗体を切り替えて流れる電流値を、検出用抵抗体を有する電流検出手段で検出し、検出された電流値と電路電圧検出値を演算手段に入力して直流電路と大地間の正極側及び負極側絶縁抵抗を算出し、絶縁抵抗監視を行なう方法において、
前記演算手段に過渡現象時用演算部を設け、
過渡現象時用演算部は、前記切替手段により分圧用抵抗体の切り替えたときの過渡現象の電圧波形変化量から正極側，負極側で同じ時間幅で各別に複数回電圧を計測し、各計測値からそれぞれ正極側の時定数と負極側の時定数を求め、求めた各時定数から過渡現象が終息したときの最終電圧値を演算し、
前記過渡現象時用演算部による過渡現象が終息したときの電圧値の演算は、
前記切替手段による切り替えで分圧比を変更したときの時間ｔ0からｔ1，ｔ2，ｔ3，ｔ4及び時間ｔ5からｔ6，ｔ7，ｔ8，ｔ9時間が経過したときの、前記検出用抵抗体のそれぞれの電圧値Ｖ5a(ｔ1)，Ｖ5a(ｔ2)，Ｖ5a(ｔ3)，Ｖ5a(ｔ4)、及びＶ5b(ｔ6)，Ｖ5b(ｔ7)，Ｖ5b(ｔ8)，Ｖ5b(ｔ9)を計測し、過渡現象が終息したときの正極側及び負極側の最終電圧Ｖ5ar，Ｖ5brを次式で求めることを特徴とした絶縁抵抗監視装置の検出電圧推定方法。
Ｖ5ar＝Ｖ5a(ｔx)−Ｖ5ac×exp^（−ｔx/τa）
Ｖ5br＝Ｖ5b(ｔx)−Ｖ5bc×exp^（−ｔx/τb）
ただし、ｔ0＜ｔ1＜ｔ2＜ｔ3＜ｔ4及びｔ5＜ｔ6＜ｔ7＜ｔ8＜ｔ9とし、ｔxは過渡現象が終息するまでの任意時間、Ｖ5a(ｔx)，Ｖ5b(ｔx)は検出用抵抗体の電圧計測値、Ｖ5ac，Ｖ5bcは時間ｔ0及びｔ5での過渡応答のピーク電圧、τa，τbは時定数。