JP6966309B2

JP6966309B2 - 絶縁抵抗計およびその測定方法

Info

Publication number: JP6966309B2
Application number: JP2017237078A
Authority: JP
Inventors: 政博中沢
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2021-11-10
Anticipated expiration: 2037-12-11
Also published as: JP2019105483A

Description

本発明は、絶縁抵抗計およびその測定方法に関する。

絶縁抵抗計は、測定対象に試験電圧を印加し、印加した試験電圧と流れる電流とに基づいて測定対象の抵抗値を求める。
絶縁抵抗計は、高圧ケーブルやトランスやモータなどの絶縁抵抗の測定に用いられる。その測定は、測定対象に試験電圧を印加し、印加した試験電圧と流れる電流とに基づいて測定対象の抵抗値を求めている。
測定は、測定開始を指示すると、絶縁抵抗計から測定対象に直流の試験電圧が印加され、測定対象に印加されている試験電圧と、測定対象に流れる電流値を測定し抵抗値を算出して表示している。

特開２００６−３００７１７号公報

測定対象が容量性のものであると、測定対象への定電流による充電から始まり、充電が完了すると測定値が安定するので、測定値が安定してから、測定値の表示あるいは記憶するようにしている。
測定対象の容量値は、測定対象によって容量値が変わってくるので、充電が完了して測定値が安定するまでの時間は測定対象によってさまざまになる。たとえば、測定対象が高圧ケーブルであった場合でも、その太さ、絶縁体、長さによって容量値が変わってくるので、充電時間はいちがいには定まらない。
このように、測定対象に絶縁抵抗計を接続して絶縁抵抗を測定しようとしても、測定者は、測定値が安定するまで、どのくらいの時間を待てばわからない問題がある。
充電完了の時間がわからないことから、一律に何分経過という基準を決めて絶縁抵抗値を求めて表示する技術もあるが、それでは、測定の正確性に問題が残る。

本発明は、以上の問題を解決するものであり、測定者に充電の完了までどの程度かかるかを表示して、測定時のいらいらを解消する絶縁抵抗計およびその測定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の側面は、測定対象に試験電圧を印加する電源部と、測定対象に印加されている試験電圧の電圧値を印加電圧として検出する電圧検出部と、試験電圧が印加されているときに測定対象に流れる電流を検出する電流検出部と、印加電圧の電圧値および検出された電流の電流値に基づいて絶縁抵抗の測定値を算出する演算部とを備え、演算部は、試験電圧の印加開始後に測定対象の容量を演算して測定対象への充電が完了するまでの時間を表示する手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、演算部は、印加している定電流値と、試験電圧の印加開始から第一の所定時間経過後の印加電圧値と、第二の所定時間経過後の印加電圧値とに基づいて、測定対象の容量を算出し充電が完了するまでの時間を演算することが好ましい。

また、本発明は、演算部は、充電完了後の絶縁抵抗の測定値の平均処理回数を増加することが好ましい。

本発明の他の側面は、測定対象に試験電圧を印加する電源部と、測定対象に印加されている試験電圧の電圧値を印加電圧として検出する電圧検出部と、試験電圧が印加されているときに測定対象に流れる電流を検出する電流検出部と、印加電圧の電圧値および検出された電流の電流値に基づいて絶縁抵抗の測定値を算出する演算部とを備えた絶縁抵抗計の測定方法であって、演算部が試験電圧の印加開始後に測定対象の容量を演算して測定対象への充電が完了するまでの時間を表示するステップを実行することを特徴とする。

測定開始を指示すると、充電完了までの時間が表示されるので、測定値が安定するまでの時間がわからない測定者の悩みを解消する。

本発明の実施の形態を示す図であり、絶縁抵抗計の構成を示す図である。測定対象への充電の経過時間と印加電圧との関係を示す図である。絶縁抵抗計の動作を説明するフローチャートである。表示部に表示される絶縁抵抗値と待ち時間の表示例を示すものである。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る絶縁抵抗計による絶縁抵抗の測定の構成を示す図である。
本実施の形態の絶縁抵抗計１は、電源部２、電圧検出部３、電流検出部４、Ａ／Ｄ変換部５、制御部６、操作部７、記憶部８、表示部９を備え、測定対象１１についての絶縁抵抗値Ｒを測定可能に構成されている。

電源部２は、制御部６の制御にしたがい、測定対象１１に印加するための所定の試験電圧（例えば数ｋＶ）Ｖを生成する。また、電源部２は、出力電流制限機能を備えた定電圧源として構成されている。このため、電源部２は、測定対象１１が抵抗性負荷のときには、印加電圧Ｖｖを測定対象１１に対して印加し続ける。一方、測定対象１１が容量性負荷のときには、電源部２は、所定の試験電圧のままでは規定値以上の大きな電流が流れないようにすることに起因して、出力電流制限機能が作動するため、測定対象１１の両端電圧がほぼ試験電圧に近い電圧に達する、すなわち、測定対象の静電容量に電荷が満充電されるまで、定電流源として機能して、一定電流を測定対象１１に継続して供給する。

電圧検出部３は、電源部３から出力されて測定対象１１に印加される印加電圧Ｖｖを測定対象１１の両端に印加される電圧として検出して出力する。この場合、電圧検出部３が測定対象１１の両端の電圧を検出してＡ／Ｄ変換部５に出力することもできるが、リード線の抵抗値が測定対象１１の抵抗値に対して十分低い場合には、電源部２の出力端における電圧を等価的に測定対象１１の両端電圧として検出することもできる。また、測定対象１１の両端の電圧を測定する測定方法は特に限定されるものではない。また、電源部２が印加する印加電圧を測定対象１１の両端に印加される電圧Ｖｖとして検出して制御部６に出力する構成を採用することもできる。また、電流検出部４は、Ｉ／Ｖ変換機能をそなえ、試験電圧の印加時において、測定対象１１に流れる電流を検出するとともに、電圧Ｖｉに変換して出力する。Ａ／Ｄ変換部５は、印加電圧Ｖｖおよび電圧Ｖｉを所定の周期でサンプリングして電圧データＤｖおよび電流データＤｉに変換して制御部６に出力する。

制御部６は、操作部７に対する操作内容に基づいて、絶縁抵抗計１の各構成要素に対する制御、試験電圧の印加開始からの経過時間についての計測処理、測定対象１１についての絶縁抵抗値Ｒの算出処理、および算出した絶縁抵抗値Ｒの表示処理などを実行する。操作部７は、操作ボタン方式、あるいはタッチパネル方式等のものであって、絶縁抵抗計の操作内容に応じた指示信号を制御部６に出力する。
記憶部８には、測定対象１１への試験電圧の印加の開始からの経過時間Ｔごとの印加電圧Ｖ_vについてのデータを記憶する。この記憶部８に記憶されるデータに基づいて、制御部６の演算手段が、測定対象１１の絶縁抵抗値を算出するとともに、測定対象１１の容量、充電完了までの時間を演算する。
表示部９は、液晶あるいは有機ＥＬ等からなる表示装置であり、測定された絶縁抵抗の値、充電完了の待ち時間や、測定操作に必要な情報等を表示する。

次に、図２を参照して、本実施の形態における測定対象の充電完了の時間の算出を説明する。図２は、測定開始とともに、試験電圧を印加すると、充電が開始され、その印加電圧Ｖ_vが測定対象の容量に基づいて時間の経過にしたがって増加する様子を表している。
ここで、測定開始されると、電源部２から直流電圧が出力され、測定対象１１に試験電圧が印加される。測定対象１１が容量性の場合は、測定開始直後は、定電圧印加とならず、定電流印加となり、印加電圧は漸次増加する。

ここで、測定開始後、定電流を印加しているときのｔ_１時間経過しているときの印加電圧Ｖ_１、ｔ_２時間経過したときの印加電圧Ｖ_２のデータに基づいて、測定対象１１の容量を算出する。測定対象１１の容量は、以下の式で算出できる。
ｔ＝｛Ｃ×（Ｖ₂−Ｖ_１）｝／Ｉ
ｔ：ｔ_１からｔ_２までの時間Ｃ：容量、Ｖ₁：ｔ_１時の充電電圧（試験電圧）、Ｖ₂：ｔ_２の充電電圧（試験電圧）、Ｉ：定電流値
Ａ／Ｄ変換部でのサンプリング周期は、既知であるからｔは既知であり、また、定電流値も既知であって、測定対象の容量は、算出できるので、印加している定電流で充電完了までの時間を求めることが可能である。

以下、図３のフローチャートを参照して絶縁抵抗の測定動作を説明する。
測定のスタートが指示されると、電源部２から試験電圧の印加が開始される（ステップＳ１１）。測定対象１１が容量性の場合、定電流が印加され、徐々に充電され、測定される印加電圧が増加する。制御部６で、経過時間の計測が開始され（ステップＳ１２）、まず、第一の経過時間ｔ_１の電圧、経過時間が測定される（ステップＳ１３）。このデータは記憶部６に記憶される。次に第二の経過時間ｔ_２の電圧、経過時間が測定され、記憶部８に記憶される（ステップＳ１４）。制御部６の演算手段では、上記の第一の経過時間、第二の経過時間のデータから定電流充電の式に基づいて、測定対象の容量値を演算する（ステップＳ１５）。そして、測定対象の容量値、印加電圧に基づいて充電にかかる時間を計算し（ステップＳ１６）、充電完了時間を表示部９に表示する（ステップＳ１７）。また、電圧測定、電流測定を行い絶縁抵抗値Ｒを算出し（ステップＳ２８）、この算出した絶縁抵抗値Ｒを表示部９に表示する。（ステップＳ１９）。
経過時間とともに充電完了時間をカウントダウンさせて、測定した電圧、電流に基づいて絶縁抵抗値Ｒを算出して絶縁抵抗値Ｒを表示する（ステップＳ１７〜Ｓ２９）。

充電完了までは、このように、充電完了時間をカウントダウンしながら、絶縁抵抗値Ｒを表示するから、時間の経過とともに、表示される充電完了待ち時間はカウントダウンしながら、絶縁抵抗値Ｒの表示は変化していく。最後に測定終了の指示がなされると、絶縁抵抗の測定は終了する。
図４は、表示部９に表示される絶縁抵抗値Ｒと、待ち時間の例である。充電完了までは、電圧は変化していくので、表示される絶縁抵抗値は変化する。

次に、充電完了後の絶縁抵抗値の演算処理について説明する。
絶縁抵抗計での絶縁抵抗の演算では、測定値の移動平均をとって、平均値を表示している。測定された、電圧、電流には、ゆらぎ、ふらつきがあるため、算出した絶縁抵抗値をそのまま出力、表示するのではなく、測定したデータの移動平均を求めて、平均処理された絶縁抵抗の値を表示している。

本実施の形態では、充電完了とともに、平均処理を行う回数、例えば、平均するサンプリング数を増加する。上述のように、充電完了の時間はわかるので、充電完了とともに、平均処理を行うデータ数を増加する。たとえば、充電完了前が、平均処理を行うデータ数を５個としたとき、充電完了後は、１００個とするように、平均処理するデータの個数を増加させる。このようにすれば、表示するまでの応答は遅くなるが、表示される絶縁抵抗値には、ゆらぎがなくなる。充電が完了するまでは、印加されて測定される印加電圧は増加していくので、この増加していく過程では、平均処理を行うデータ数は少なくして、時々刻々変化する絶縁抵抗値を表示する。平均処理せずに表示してもよい。測定者は、変化する絶縁抵抗値でも、充電が完了していないことを認識できるので、待ち時間の表示とともに測定が終了しないことを認識できる利点がある。

上記説明では、容量性負荷の場合について説明したが、抵抗性負荷の場合には、測定開始から直ぐに試験電圧が規定の試験電圧に達するので、待ち時間を表示することなく、待ち時間０として、絶縁抵抗の値を表示するものとしてもよい。また、容量の算出は、測定開始からｔ_１時間経過したときの充電電圧である試験電圧と、ｔ_２時間経過したときの試験電圧とから求めていたが、さらに、３つあるいは４つの増加していく試験電圧とから求めることもできる。

１絶縁抵抗計
２電源部
３電圧検出部
４電流検出部
５Ａ／Ｄ変換部
６制御部
７操作部
８記憶部
９表示部
１１測定対象

Claims

測定対象に試験電圧を印加する電源部と、
前記測定対象に印加されている前記試験電圧の電圧値を印加電圧として検出する電圧検出部と、
前記試験電圧が印加されているときに前記測定対象に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記印加電圧の電圧値および前記検出された電流の電流値に基づいて絶縁抵抗の測定値を算出する演算部と
を備え、
前記演算部は、前記試験電圧の印加開始後に前記測定対象の容量を演算して前記測定対象への充電が完了するまでの時間を表示する手段を備えた
ことを特徴とする絶縁抵抗計。
請求項１に記載の絶縁抵抗計において、
前記演算部は、印加している定電流値と、前記試験電圧の印加開始から第一の所定時間経過後の印加電圧値と、第二の所定時間経過後の印加電圧値とに基づいて、前記測定対象の容量を算出し充電が完了するまでの時間を演算する
ことを特徴とする絶縁抵抗計。
請求項１または２に記載の絶縁抵抗計において、
前記演算部は、充電完了後の絶縁抵抗の測定値の平均処理回数を増加する
ことを特徴とする絶縁抵抗計。
測定対象に試験電圧を印加する電源部と、
前記測定対象に印加されている前記試験電圧の電圧値を印加電圧として検出する電圧検出部と、
前記試験電圧が印加されているときに前記測定対象に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記印加電圧の電圧値および前記検出された電流の電流値に基づいて絶縁抵抗の測定値を算出する演算部と
を備えた絶縁抵抗計の測定方法において、
前記演算部が前記試験電圧の印加開始後に前記測定対象の容量を演算して前記測定対象への充電が完了するまでの時間を表示するステップを実行する
ことを特徴とする絶縁抵抗計の測定方法。