JP7108919B2 - 電路監視システム及び配電システム - Google Patents

Description

本開示は、電路監視システム及び配電システムに関し、より詳細には、受電設備から負荷に給電するための電路の絶縁状態を監視する電路監視システム、及び前記電路監視システムを有する配電システムに関する。

特許文献１には漏電遮断器が開示されている。漏電遮断器は、複数の電路に流れる不平衡電流を零相変流器によって検出し、不平衡電流の大きさが上限値を超えたときに電路を遮断するように構成されている。

特開２００３－７１９１号公報

ところで、不平衡電流の大きさから漏電を検出する場合、行きの線路及び戻りの線路を貫通式の零相変流器に貫通させる必要がある。この場合、線路に使用される導体の径が大きくなるに連れて零相変流器も大型化してしまう。零相変流器が大型化すると、零相変流器を電路（行きの線路及び戻りの線路）に設置する際の施工作業の作業性が低下する。

本開示の目的は、施工作業の作業性の向上を図ることができる電路監視システム及び配電システムを提供することである。

本開示の一態様に係る電路監視システムは、配電用の電路に含まれる複数の電路のうちのいずれか一つの電路に監視信号を入力する信号入力装置と、前記電路から前記監視信号を抽出する信号抽出装置と、を備える。前記信号抽出装置は、前記複数の電路のうちの少なくとも一つの前記電路に配置される変流器を有し、前記変流器から前記監視信号を抽出する。前記信号抽出装置は、前記変流器の出力を前記監視信号の周波数を含む周波数帯の第１出力と前記電路に印加される電圧の周波数を含む周波数帯の第２出力に切り分ける信号切り分け部を更に有する。

本開示の一態様に係る配電システムは、前記電路監視システムと、受電設備の２次側の電路から分岐される複数の電路の各々と一対一に対応して設けられる複数の分電盤とを有する。

本開示の電路監視システム及び配電システムは、施工作業の作業性の向上を図ることができるという効果がある。

図１は、本開示の一実施形態に係る電路監視システム及び配電システムのシステム構成図である。 図２Ａは、同上の電路監視システムにおける信号入力装置のブロック図である。図２Ｂは、同上の信号入力装置における監視信号と電路の電圧の波形図である。 図３は、同上の電路監視システムにおける信号抽出装置のブロック図である。 図４Ａは、同上の信号抽出装置における変流器を電路に取り付けた状態の斜視図である。図４Ｂは、同上の信号抽出装置における変流器を電路に取り付ける前の状態の斜視図である。 図５は、同上の電路監視システムの一部の等価回路を示す回路図である。

以下、本開示に係る電路監視システム及び配電システムの各々の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、下記の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例にすぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

＜１．配電システムの構成＞
本実施形態の配電システム４は、図１に示すように、本実施形態の電路監視システム１、受電設備４０、電路５及び複数（図示例では３台）の分電盤６を有している。なお、本実施形態の配電システム４は、通常、電力会社と「高圧引込み」の契約が締結された工場、病院、商業施設などに設置される。あるいは、本実施形態の配電システム４は、高圧一括受電する大規模な集合住宅などに設置される場合もある。

受電設備４０は、例えば、キュービクル式高圧受電設備である。受電設備４０は、変圧器４１を有する。配電変電所（不図示）から送電される６６００Ｖ（実効値）の交流電圧Ｖ０が変圧器４１の１次側（１次巻線４１１）に印加される。変圧器４１は、１次巻線４１１に印加される６６００Ｖの交流電圧Ｖ０を、例えば、２００Ｖ（実効値）の交流電圧に変圧する。なお、本実施形態の配電システム４の受電設備４０で受電する交流電圧Ｖ０は単相交流であるが、三相交流であってもかまわない。

変圧器４１の２次巻線４１２には中間タップ４１３が設けられている。中間タップ４１３は、フィーダ部４４を介して中性線５０と電気的に接続される。また、中間タップ４１３は、接地線４２によって接地（Ｂ種接地）される。２次巻線４１２の第１端末にフィーダ部４４を介して第１電圧側線５１が電気的に接続され、２次巻線４１２の第２端末にフィーダ部４４を介して第２電圧側線５２が電気的に接続される。ただし、変圧器４１の２次側には複数（図示例では二つ）のフィーダ部４４が設けられている。これら複数のフィーダ部４４は、変圧器４１の２次巻線４１２に対して分岐接続されている。フィーダ部４４は、変圧器４１の２次巻線４１２の中間タップ４１３、第１端及び第２端を中性線５０、第１電圧側線５１及び第２電圧側線５２と電気的に接続し、かつ、接続箇所を保護する役割を担っている。

第１電圧側線５１と中性線５０の間に１００Ｖの交流電圧Ｖ１１（中性線５０の電位を基準とする第１電圧側線５１の電位）が印加される。第２電圧側線５２と中性線５０の間には、交流電圧Ｖ１１と同相の１００Ｖの交流電圧Ｖ１２（第２電圧側線５２の電位を基準とする中性線５０の電位）が印加される。よって、第１電圧側線５１と第２電圧側線５２の間に２００Ｖの交流電圧が印加される。

中性線５０、第１電圧側線５１及び第２電圧側線５２の３本の電線が第１電路に相当する。ただし、複数のフィーダ部４４と変圧器４１の２次巻線４１２の中間タップ４１３、第１端及び第２端を電気的に接続する電路も第１電路に含まれる。第１電路は、分岐部４３において複数の第２電路に分岐される。具体的には、中性線５０が分岐部４３の第１分岐点４３１において３本の分岐中性線５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃに分岐される。第１電圧側線５１が分岐部４３の第２分岐点４３２において３本の第１分岐電圧側線５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃに分岐され、第２電圧側線５２が分岐部４３の第３分岐点４３３において３本の第２分岐電圧側線５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃに分岐される。なお、第１電路から分岐される第２電路の数（分岐数）は三つに限定されず、二つ又は四つ以上であってもかまわない。

分岐部４３で分岐された三つの第２電路のそれぞれの下流側に分電盤６が１台ずつ設けられている。なお、配電システム４が集合住宅に設置される場合、複数の分電盤６は、集合住宅の各住戸に設置される住宅用分電盤（住宅盤）である。ここで、３台の分電盤６は全て同じ構成を有しているので、１台の分電盤６の構成のみを図示して説明する（図１参照）。

分電盤６は、１台の主開閉器６０と、複数の分岐開閉器６１とを有する。分岐中性線５０Ａ、第１分岐電圧側線５１Ａ及び第２分岐電圧側線５２Ａは、主開閉器６０の１次側（１次側端子）に電気的に接続される。主開閉器６０の２次側（２次側端子）には、３本の母線６２Ｘ、６２Ｙ、６２Ｚが電気的に接続される。母線６２Ｘは、主開閉器６０を介して分岐中性線５０Ａと電気的に接続される。母線６２Ｙは、主開閉器６０を介して第１分岐電圧側線５１Ａと電気的に接続される。母線６２Ｚは、主開閉器６０を介して第２分岐電圧側線５２Ａと電気的に接続される。すなわち、これら３本の母線６２Ｘ、６２Ｙ、６２Ｚも第２電路（電路５）に相当する。

複数の分岐開閉器６１の各々の１次側（１次側端子）は、２本の分岐線６３を介して３本の母線６２Ｘ、６２Ｙ、６２Ｚのうちの２本の母線と電気的に接続される。複数の分岐開閉器６１の各々の２次側（２次側端子）は、屋内配線用の２本の絶縁電線６４と電気的に接続される。これら２本の絶縁電線６４は負荷７と電気的に接続される。図１においては、１台の分岐開閉器６１の２次側に電気的に接続された２本の絶縁電線６４と、これら２本の絶縁電線６４と電気的に接続された１台の負荷７のみを図示している。実際は、全ての分岐開閉器６１の２次側のそれぞれ絶縁電線６４が２本ずつ電気的に接続され、それら複数本の絶縁電線６４の各々に負荷が直接又はコンセントなどのアウトレットを介して電気的に接続される。

負荷７は、分電盤６の分岐回路（母線６２Ｘ、６２Ｙ、６２Ｚ、分岐線６３及び分岐開閉器６１）を通して１００Ｖ又は２００Ｖの交流電力が供給される。代表的な負荷としては照明器具及び空気調和装置（エアコンディショナ）がある。照明器具は、例えば、蛍光ランプ又は発光ダイオードなどの光源と、分岐回路を通して供給される交流電力によって光源を点灯させる点灯回路と、光源及び点灯回路を保持して天井材などの造営材に取り付けられる器具本体とを有する。器具本体は、通常、金属製であり、光源及び点灯回路と電気的に絶縁され、かつ、保護接地される。なお、光源又は点灯回路と器具本体の間の電気的な絶縁（絶縁抵抗）が劣化した場合などに漏電が生じて電路５に漏えい電流（地絡電流）が流れる。空気調和装置は、電動式の圧縮機、室内・室外熱交換器、送風機を有する。圧縮機、室内・室外熱交換器及び送風機が保護接地されるが、絶縁劣化によって圧縮機、室内・室外熱交換器、送風機から電路５に漏えい電流が流れる可能性がある。ただし、照明器具及び空気調和装置は負荷７の一例であって、負荷７は照明器具及び空気調和装置に限定されない。

＜２．電路監視システムの構成＞
本実施形態の電路監視システム１は、配電システム４に組み込まれて電路５の異常、具体的には電路５の絶縁劣化を監視する。電路監視システム１は、図１に示すように、信号入力装置２と信号抽出装置３とを備える。電路監視システム１は、監視装置８を更に備えることが好ましい。

信号入力装置２は、受電設備４０に設置されることが好ましい。信号入力装置２は、受電設備４０の接地線４２に対して変成器２０によって監視信号を入力する。監視信号は、変圧器４１の２次側から出力される交流電圧Ｖ１１、Ｖ１２の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）と異なる周波数を有する正弦波の交流電圧である。なお、監視信号の周波数は、交流電圧Ｖ１１、Ｖ１２の周波数よりも高い周波数（例えば、数百Ｈｚ～数十ｋＨｚ）であることが好ましい。ただし、監視信号の周波数は、交流電圧Ｖ１１、Ｖ１２の周波数よりも低い周波数（例えば、１０～２０Ｈｚ）でも構わない。

信号入力装置２は、図２Ａに示すように、変成器２０、発振器２１、電源部２２、制御部２３、第１通信部２４を有する。

電源部２２は、例えば、変圧器４１の２次側から出力される交流電圧Ｖ１１（又はＶ１２）から直流電圧を生成する。電源部２２は、例えば、降圧型のスイッチング電源回路を有することが好ましい。

発振器２１は、例えば、インバータ回路と、ＬＣフィルタとを有し、電源部２２から供給される直流電圧を所望の周波数（５０Ｈｚ及び６０Ｈｚよりも高い周波数又は低い周波数）の正弦波の交流電圧に変換する。発振器２１は、正弦波の交流電圧（監視信号Ｖｘ）を変成器２０の１次巻線に印加する。

変成器２０は、リング形磁心（不図示）に１次巻線が巻線されて構成される。リング形磁心の中央の空洞部に接地線４２が通される。発振器２１から変成器２０の１次巻線に正弦波の交流電圧が印加されると、変成器２０のリング形磁心を貫通する接地線４２に正弦波の誘導電圧が誘起される。つまり、中性線５０と第１電圧側線５１及び第２電圧側線５２の間に印加される正弦波の交流電圧Ｖ１１、Ｖ１２に、正弦波の交流電圧からなる監視信号Ｖｘが入力（重畳）される（図２Ｂ参照）。なお、変成器２０は、分割型の変成器であることが好ましい。

第１通信部２４は、通信媒体を介して信号抽出装置３と通信する。通信媒体は、メタル線、光ファイバなどの有線の通信媒体でもよいし、電波などの無線の通信媒体でもよい。メタル線は、通信専用の信号線でもよいし、電力線（電路５）でもよい。通信専用の信号線を通信媒体とする場合、第１通信部２４は、ＲＳ－２３２Ｃ又はＲＳ－４８５などのシリアル通信の規格に準拠した通信回路を有することが好ましい。電力線（電路５）を通信媒体とする場合、第１通信部２４は、電力線搬送通信を行うＰＬＣ（Power Line Communication）モデムとして構成されることが好ましい。また、電波を通信媒体とする場合、第１通信部２４は、特定小電力無線の無線局、2.4GHz帯又は5GHz帯の電波を利用する無線ＬＡＮの通信機、2.4GHz帯又は2.45GHz帯の電波を利用する短距離無線通信の通信機などで構成されることが好ましい。あるいは、第１通信部２４は、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）を利用する通信機で構成されてもよい。

制御部２３は、マイクロコントローラを含むハードウェアと、マイクロコントローラで実行されるプログラムを含むソフトウェアとを有することが好ましい。制御部２３は、第１通信部２４を制御して信号入力装置２との間でデータを授受する。

信号抽出装置３は、信号入力装置２が配置される電路５（第１電路）と分岐部４３を挟んで異なる電路５（第２電路）に配置される。好ましくは、信号抽出装置３は、配電システム４に含まれる複数の分電盤６のそれぞれに配置される。信号抽出装置３は、第２電路（分岐中性線５０Ａ、第１分岐電圧側線５１Ａ及び第２分岐電圧側線５２Ａ）に入力された監視信号Ｖｘを抽出することにより、大地に対する電路５の絶縁劣化を監視する。

信号抽出装置３は、図３に示すように、三つの変流器３０、三つの信号切り分け部３１、第１演算部３２、出力部３３、第２通信部３４、第２演算部３５を有する。ただし、信号抽出装置３は、変流器３０に代えて、磁気抵抗素子又はホール素子を用いて監視信号Ｖｘを抽出してもかまわない。

三つの変流器３０のうちで分岐中性線５０Ａに設置される変流器３０を第１変流器３０Ａと呼ぶ場合がある。三つの変流器３０のうちで第１分岐電圧側線５１Ａに設置される第２変流器３０Ｂと呼ぶ場合がある。三つの変流器３０のうちで第２分岐電圧側線５２Ｂに設置される第３変流器３０Ｃと呼ぶ場合がある。

変流器３０は、分割型の変流器である。変流器３０は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１ケース３０１及び第２ケース３０２と、第１ケース３０１から引き出された２本の電線３０３とを有する。

第１ケース３０１は、合成樹脂によって直方体状に形成されている。第１ケース３０１の内部には、Ｕ字状に形成された第１磁心３０４が収容される。２本の電線３０３は、第１磁心３０４に巻線された１次巻線（不図示）の両端と１本ずつ電気的に接続されている。２本の電線３０３は、第１ケース３０１の底面から引き出されている。第１ケース３０１の天面には半円筒面状の第１凹部３０１０が設けられている。

第２ケース３０２は、合成樹脂によって直方体状に形成されている。第２ケース３０２の内部には、Ｕ字状に形成された第２磁心３０５が収容される。第２ケース３０２の天面には半円筒面状の第２凹部３０２０が設けられている。第２ケース３０２は、その天面を第１ケース３０１の天面と接触させる閉位置（図４Ａ参照）と、その天面を第１ケース３０１の天面から離した開位置（図４Ｂ参照）との間で回転可能に第１ケース３０１に取り付けられる。第１ケース３０１の側面から突起３０６が突き出ている。第２ケース３０２の側面からＵ字状のロック片３０７が突き出ている。第１ケース３０１と第２ケース３０２は、ロック片３０７が突起３０６に引っ掛けられることによって閉位置に固定される（図４Ａ参照）。第１ケース３０１と第２ケース３０２が閉位置に固定されている状態においては、第１磁心３０４の両端と第２磁心３０５の両端とが各々磁気結合されて一つのリング形磁心が形成される。

第２ケース３０２が開位置まで回転させられた状態で第１ケース３０１の第１凹部３０１０と第２ケース３０２の第２凹部３０２０の間に電路５（分岐中性線５０Ａ、第１分岐電圧側線５１Ａ又は第２分岐電圧側線５２Ａ）が挿入される。それから、第２ケース３０２が開位置から閉位置まで回転させられ、第２ケース３０２のロック片３０７が第１ケース３０１の突起３０６に引っ掛けられることにより、変流器３０が電路５に取り付けられる。したがって、主開閉器６０の１次側に電気的に接続された電路５に対して、変流器３０を容易に取り付けることができる。

三つの信号切り分け部３１のうちで第１変流器３０Ａの電線３０３と電気的に接続される信号切り分け部３１を第１信号切り分け部３１Ａと呼ぶ場合がある。三つの信号切り分け部３１のうちで第２変流器３０Ｂの電線３０３と電気的に接続される信号切り分け部３１を第２信号切り分け部３１Ｂと呼ぶ場合がある。三つの信号切り分け部３１のうちで第３変流器３０Ｃの電線３０３と電気的に接続される信号切り分け部３１を第３信号切り分け部３１Ｃと呼ぶ場合がある。なお、これら三つの信号切り分け部３１は全て同一の構成を有する。

信号切り分け部３１は、二つの帯域通過フィルタを有することが好ましい。一つの帯域通過フィルタ（第１帯域通過フィルタ）は、監視信号Ｖｘの周波数を通過帯域に含むように設計される。もう一つの帯域通過フィルタ（第２帯域通過フィルタ）は、電力供給用の交流電圧Ｖ１１、Ｖ１２の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）を通過帯域に含むように設計される。信号切り分け部３１において、二つの帯域通過フィルタの入力端は、変流器３０の２本の電線３０３に対して電気的に並列接続される。したがって、信号切り分け部３１は、変流器３０の出力電流を監視信号Ｖｘの周波数成分と電力供給用の交流電圧Ｖ１１、Ｖ１２の周波数成分とに切り分けることができる。なお、信号切り分け部３１は、監視信号Ｖｘの周波数成分を含む電流を電圧信号（第１抽出信号）に変換して第１演算部３２に出力し、交流電圧Ｖ１１、Ｖ１２の周波数成分を含む電流を電圧信号（第２抽出信号）に変換して第２演算部３５に出力する。

第１演算部３２は、マイクロコントローラを含むハードウェアと、マイクロコントローラで実行されるプログラムを含むソフトウェアとを有することが好ましい。第１演算部３２は、信号切り分け部３１から入力されるアナログの第１抽出信号をディジタルの第１抽出信号（第１抽出データ）にＡ／Ｄ変換し、ハードウェアに含まれるメモリに格納する。第１演算部３２は、メモリに格納した第１抽出データに対して、電路５（第２電路）から大地に流れる漏えい電流（地絡電流）を検出するための演算を実行する。なお、第１演算部３２の演算の内容については後述する。

第２演算部３５は、第１演算部３２と同様に、マイクロコントローラを含むハードウェアと、マイクロコントローラで実行されるプログラムを含むソフトウェアとを有する。ただし、第２演算部３５は、第１演算部３２との間でハードウェアを共用することが好ましい。第２演算部３５は、信号切り分け部３１から入力されるアナログの第２抽出信号をディジタルの第２抽出信号（第２抽出データ）にＡ／Ｄ変換し、ハードウェアに含まれるメモリに格納する。第２演算部３５は、メモリに格納した第２抽出データに対して、電路５（第２電路）に流れる電流（負荷電流）を検出するための演算を実行する。なお、第２演算部３５の演算の内容については後述する。

出力部３３は、監視信号Ｖｘの抽出結果を出力する。ただし、監視信号Ｖｘの抽出結果とは、監視信号Ｖｘの抽出の有無の他、後述する第１演算部３２の演算結果及び第２演算部３５の演算結果を含む。出力部３３は、発光ダイオードなどの固体発光素子からなる表示素子又は液晶表示素子などの表示装置を有することが好ましい。また、出力部３３は、表示装置に代えて、あるいは表示装置に加えて、ブザー又はスピーカなどの音響装置を有することが好ましい。

第２通信部３４は、通信媒体を介して監視装置８及び信号入力装置２と通信する。通信専用の信号線を通信媒体とする場合、第２通信部３４は、ＲＳ－２３２Ｃ又はＲＳ－４８５などのシリアル通信の規格に準拠した通信回路を有することが好ましい。電力線（電路５）を通信媒体とする場合、第２通信部３４は、電力線搬送通信を行うＰＬＣモデムとして構成されることが好ましい。また、電波を通信媒体とする場合、第２通信部３４は、特定小電力無線の無線局、2.4GHz帯又は5GHz帯の電波を利用する無線ＬＡＮの通信機、2.4GHz帯又は2.45GHz帯の電波を利用する短距離無線通信の通信機などで構成されることが好ましい。あるいは、第２通信部３４は、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）を利用する通信機で構成されてもよい。

監視装置８は、図１に示すように、直方体状の筐体８０と、筐体８０に収容される液晶表示ディスプレイ８１と、複数（図示例では五つ）の操作ボタン８２とを有している。液晶表示ディスプレイ８１の画面が筐体８０の前面における上部に露出している。複数の操作ボタン８２は、筐体８０の前面における液晶表示ディスプレイ８１の画面の隣に縦方向に一列に並べて配置される。

監視装置８は、信号抽出装置３の第２通信部３４との間でデータ通信を行う。監視装置８は、信号抽出装置３の第２通信部３４から送信される情報（例えば、漏電の発生の有無、漏電が発生している場所など）を液晶表示ディスプレイ８１に表示させる。また、監視装置８は、各操作ボタン８２が押操作されたときに各操作ボタン８２に対応した操作入力を受け付け、受け付けた操作入力に対応した処理を実行する。なお、監視装置８で実行される処理については後述する。

＜３．電路監視システムの動作（その１：漏電監視動作）＞
次に、電路監視システム１の漏電監視動作を説明する。

図５は、配電システム４の一部の等価回路を示している。受電設備４０の変圧器４１の２次側と負荷７が２本の電路５（分岐中性線５０Ａ及び第１分岐電圧側線５１Ａ）を介して電気的に接続されている。負荷７の両端には、変圧器４１の２次側の交流電圧Ｖ１１が印加される。また、負荷７と大地の間に監視信号Ｖｘが重畳した電圧（Ｖ１１＋Ｖｘ）が印加される（図２Ｂ参照）。ここで、図５における符号Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ分岐中性線５０Ａと大地の間の絶縁抵抗、及び第１分岐電圧側線５１Ａと大地の間の絶縁抵抗を示している。さらに、図５における符号Ｉr1、Ｉr2はそれぞれ、絶縁抵抗Ｒ１、Ｒ２に流れる漏えい電流を示している。

信号抽出装置３の第１演算部３２は、例えば、第１信号切り分け部３１Ａから取り込んだ第１抽出データ（漏えい電流Ｉr1の大きさを示す数値データ）の単位時間当たりの平均値（第１の平均値）を算出する。また、第１演算部３２は、第２信号切り分け部３１Ｂから取り込んだ第１抽出データ（漏えい電流Ｉr2の大きさを示す数値データ）の単位時間当たりの平均値（第２の平均値）を算出する。第１演算部３２は、第１の平均値及び第２の平均値をしきい値とそれぞれ比較する。

第１演算部３２は、第１の平均値及び第２の平均値がしきい値未満であれば、二つの電路５（分岐中性線５０Ａ及び第１分岐電圧側線５１Ａ）に漏電（絶縁劣化）が生じていないと判定する。また、第１演算部３２は、第１の平均値がしきい値以上であれば、分岐中性線５０Ａに漏電が生じていると判定する。さらに、第１演算部３２は、第２の平均値がしきい値以上であれば、第１分岐電圧側線５１Ａに漏電が生じていると判定する。なお、説明は省略するが、第１演算部３２は、第３信号切り分け部３１Ｃから取り込んだ第１抽出データの単位時間当たりの平均値を算出し、当該平均値をしきい値と比較することで第２分岐電圧側線５２Ａの漏電の有無も判定する。第１演算部３２は、上述の演算結果（判定結果）、具体的には漏電の有無及び漏電が発生していると判定した電路５を特定する情報を出力部３３に出力する。さらに、第１演算部３２は、上述の演算結果（判定結果）、具体的には漏電の有無及び漏電が発生していると判定した電路５を特定する情報を、第２通信部３４から監視装置８に送信させることが好ましい。

出力部３３は、変流器３０の抽出結果を出力する。具体的には、出力部３３は、第１演算部３２から受け取る漏電の有無及び漏電が発生していると判定した電路５を特定する情報を表示装置及び音響装置の少なくとも一方から出力する。また、監視装置８においては、第１演算部３２から受け取る漏電の有無及び漏電が発生していると判定した電路５を特定する情報を液晶表示ディスプレイ８１に表示させる。

したがって、配電システム４か設置されている建物の管理者は、出力部３３の出力及び監視装置８の液晶表示ディスプレイ８１の表示の少なくとも一方に基づき、漏電（地絡故障）の発生している箇所を知ることができる。

ここで、電路監視システム１は、信号入力装置２と信号抽出装置３を電路５における分岐部４３を挟んで異なる位置に配置している。つまり、信号入力装置２から電路５に入力される監視信号Ｖｘは、分岐部４３を介して第１電路（中性線５０；第１電圧側線５１；第２電圧側線５２）から全ての第２電路まで伝わる。全ての第２電路とは、分岐中性線５０Ａ～５０Ｃ、第１分岐電圧側線５１Ａ～５１Ｃ、第２分岐電圧側線５２Ａ～５２Ｃ、母線６２、分岐線６３及び絶縁電線６４である。したがって、電路監視システム１が一つ以上の第２電路を監視する場合、監視対象の第２電路に信号抽出装置３をそれぞれ設置すればよい。ゆえに、電路監視システム１は、漏電している電路５を特定する作業の簡素化を図ることができる。特に、本実施形態の電路監視システム１では、分岐部４３で分岐された複数の第２電路のうちの全ての第２電路に信号抽出装置３が設置されているので、漏電している電路５を特定する作業の更なる簡素化を図ることができる。

さらに、電路監視システム１は、一つの電路５に対して一つの変流器３０を取り付けて監視信号Ｖｘを抽出するので、従来例のように零相変流器で不平衡電流を検出する場合に比べて、零相変流器よりも小形の変流器３０を使用することができる。したがって、電路監視システム１では、従来例のように複数の電線をまとめて貫通型の零相変流器に通す場合に比べて、施工作業の作業性の向上を図ることができる。

＜４．電路監視システムの動作（その２：電流監視動作）＞
次に、電路監視システム１の電流監視動作を説明する。

第２演算部３５は、第２抽出データから負荷電流の瞬時値、負荷電流の単位時間ごと（例えば、３０分ごと）の平均値などを演算する。第２演算部３５は、負荷電流の瞬時値及び平均値をそれぞれのしきい値と比較する。

第２演算部３５は、負荷電流の瞬時値及び平均値がそれぞれのしきい値未満であれば、電路５に過電流が流れていないと判定する。また、第２演算部３５は、負荷電流の瞬時値及び平均値がそれぞれのしきい値以上であれば、電路５に過電流が流れていると判定する。第２演算部３５は、上述の演算結果（判定結果）、具体的には、過電流の有無及び過電流が流れていると判定した電路５を特定する情報を出力部３３に出力する。さらに、第２演算部３５は、上述の演算結果（判定結果）を第２通信部３４から監視装置８に送信させることが好ましい。

出力部３３は、第２演算部３５から受け取る過電流の有無及び過電流が流れていると判定した電路５を特定する情報を表示装置及び音響装置の少なくとも一方から出力する。また、監視装置８においては、第２演算部３５から受け取る過電流の有無及び過電流が流れていると判定した電路５を特定する情報を液晶表示ディスプレイ８１に表示させる。

したがって、配電システム４か設置されている建物の管理者は、出力部３３の出力及び監視装置８の液晶表示ディスプレイ８１の表示の少なくとも一方に基づき、過電流が流れている箇所（分電盤６）を知ることができる。
＜５．電路監視システムの動作（その３：同期動作）＞
ところで、監視信号Ｖｘが交流電圧Ｖ１１、Ｖ１２に重畳されることにより、負荷７の種類によっては誤動作などの不具合を起こす可能性がある。したがって、監視信号Ｖｘに起因して負荷７が不具合を起こす可能性を低くするために、信号入力装置２は監視信号Ｖｘを常時入力しなくてもかまわない。信号入力装置２は、一定時間ごと（例えば、１時間ごと）に監視信号Ｖｘを入力する期間と入力しない期間を交互に切り替えてもよい。あるいは、信号入力装置２は、１日のうちで負荷７の稼働率が相対的に低下する時間帯（例えば、深夜の時間帯）にだけ監視信号Ｖｘを入力してもよい。

一方、信号入力装置２が監視信号Ｖｘを入力しない期間に信号抽出装置３が漏電監視動作を行ってしまうと、交流電圧Ｖ１１、Ｖ１２に混入する高調波ノイズなどの影響によって信号抽出装置３が漏電の発生を誤検出（誤判定）するおそれがある。

そこで、信号入力装置２から信号抽出装置３に対して、監視信号Ｖｘの入力を開始するタイミング及び監視信号Ｖｘの入力を終了するタイミングを通知する。なお、これらのタイミングの通知は、信号入力装置２の第１通信部２４から信号抽出装置３の第２通信部３４へ送信されるコマンドによって行われる。

信号抽出装置３は、監視信号Ｖｘの入力が開始されてから監視信号Ｖｘの入力が終了するまでの間、すなわち、監視信号Ｖｘが入力されている期間に、上述した漏電監視動作を実行する。これにより、信号抽出装置３が漏電の発生を誤検出（誤判定）する可能性を低下させることができる。

＜６．電路監視システムの変形例＞
次に、本実施形態の電路監視システム１の幾つかの変形例について説明する。

６－１．変形例１
変形例１の電路監視システム１では、分電盤６の一つ以上の分岐開閉器６１（分岐回路）に信号抽出装置３が設置される。例えば、分電盤６の分岐線６３又は分岐開閉器６１の２次側（負荷側）に電気的に接続されている絶縁電線６４に変流器３０が取り付けられることが好ましい。あるいは、分岐開閉器６１が、変流器を内蔵した回路遮断器であってもかまわない。

変形例１の電路監視システム１によれば、分電盤６と複数の負荷７のそれぞれとを電気的に接続する電路５（絶縁電線６４）における漏電（地絡故障）の発生箇所（分岐回路）を知ることができる。また、変流器を内蔵した回路遮断器を分岐開閉器６１とすれば、分電盤６内における変流器３０の設置スペース及び設置作業が不要となるので、分電盤６の大型化の抑制と施工作業の作業性の向上とを図ることができる。

６－２．変形例２
変形例２の電路監視システム１では、変流器を内蔵した回路遮断器（漏電遮断器）を主開閉器６０とすることが好ましい。変形例２の電路監視システム１では、分電盤６内における変流器３０の設置スペース及び設置作業が不要となるので、分電盤６の大型化の抑制と施工作業の作業性の向上とを図ることができる。

６－３．変形例３
変形例２の電路監視システム１では、信号抽出装置３が電圧測定部を有することが好ましい。電圧測定部は、例えば、分岐中性線５０Ａと、第１分岐電圧側線５１Ａ及び第２分岐電圧側線５２Ａとの間のそれぞれの電位差（電圧）を測定することが好ましい。電圧測定部で測定される電圧の測定値は、ディジタル値に変換されて第２演算部３５に入力される。第２演算部３５は、入力された電圧の測定値（電圧値データ）をメモリに格納する。

第２演算部３５は、負荷電流の大きさを示した第２抽出データと電圧値データから、配電システム４の負荷７で消費される電力の瞬時値、積算値などを演算する。第２演算部３５は、演算した電力の瞬時値、積算値などのデータ（電力データ）をメモリに格納する。

監視装置８は、電力データの表示に対応した操作入力を受け付けると、信号抽出装置３の第２通信部３４に対して電力データの送信を要求するコマンドを送信する。信号抽出装置３の第２演算部３５は、第２通信部３４で前記コマンドを受信すると、メモリに格納されている電力データを読み出して第２通信部３４から監視装置８へ送信させる。監視装置８は、信号抽出装置３の第２通信部３４から送信された電力データを受信すると、当該電力データを液晶表示ディスプレイ８１に表示させる。ただし、監視装置８は、受信した電力データを処理して棒グラフや折れ線グラフなどに加工して液晶表示ディスプレイ８１に表示させてもよい。

このように変形例３の電路監視システム１は、電路５の異常を監視するだけでなく、電路５を介して負荷７に供給される電力を監視することができる。しかも、電路監視システム１では、監視信号Ｖｘの抽出と負荷電流の計測を一つの変流器３０で行うので、監視信号Ｖｘの抽出用の変流器と負荷電流の計測用の変流器を別々に有するよりも分電盤６の大型化の抑制と施工作業の作業性の向上とを図ることができる。

＜７．まとめ＞
上述のように本開示の第１の態様に係る電路監視システム（１）は、配電用の電路に含まれる複数の電路（５）のうちのいずれか一つの電路（５）に監視信号（Ｖｘ）を入力する信号入力装置（２）を備える。第１の態様に係る電路監視システム（１）は、電路（５）から監視信号（Ｖｘ）を抽出する信号抽出装置（３）を更に備える。信号抽出装置（３）は、複数の電路（５）のうちの少なくとも一つの電路（５）から監視信号（Ｖｘ）を抽出する。

第１の態様に係る電路監視システム（１）は、一つ一つの電路（５）から監視信号（Ｖｘ）を抽出するので、従来例のように複数の電路をまとめて零相変流器に通す場合に比べて、施工作業の作業性の向上を図ることができる。

本開示の第２の態様に係る電路監視システム（１）は、第１の態様との組合せにより実現され得る。第２の態様に係る電路監視システム（１）において、信号抽出装置（３）は、複数の電路（５）の各々から監視信号（Ｖｘ）を抽出することが好ましい。

第２の態様に係る電路監視システム（１）は、信号抽出装置（３）によって複数の電路（５）の各々から監視信号（Ｖｘ）を抽出するので、複数の電路（５）ごとに異常を監視することができる。

本開示の第３の態様に係る電路監視システム（１）は、第１又は第２の態様との組合せにより実現され得る。第３の態様に係る電路監視システム（１）において、信号入力装置（２）は、複数の電路（５）のうちで接地された電路（接地線４２）に監視信号（Ｖｘ）を入力することが好ましい。

第３の態様に係る電路監視システム（１）は、電路（５）の漏電を検出するために必要な情報（漏えい電流の大きさ）を取得することができる。

本開示の第４の態様に係る電路監視システム（１）は、第１～第３の態様のいずれか一つとの組合せにより実現され得る。第４の態様に係る電路監視システム（１）において、信号抽出装置（３）は、抽出した監視信号（Ｖｘ）に対して漏電を検出するための演算を実行することが好ましい。

第４の態様に係る電路監視システム（１）は、信号抽出装置（３）が抽出する監視信号（Ｖｘ）に応じて電路（５）の漏電を検出することができる。

本開示の第５の態様に係る電路監視システム（１）は、第１～第４の態様のいずれか一つとの組合せにより実現され得る。第５の態様に係る電路監視システム（１）において、信号抽出装置（３）は、少なくとも一つの電路（５）に配置される変流器（３０）を有することが好ましい。

第５の態様に係る電路監視システム（１）は、一つの変流器（３０）によって一つの電路（５）から監視信号（Ｖｘ）を抽出するので、変流器（３０）の小型化により、施工作業の作業性の向上を図ることができる。

本開示の第６の態様に係る電路監視システム（１）は、第１～第５の態様のいずれか一つとの組合せにより実現され得る。第６の態様に係る電路監視システム（１）において、信号入力装置（２）は、変成器（２０）によって電路（５）に監視信号（Ｖｘ）を入力することが好ましい。変成器（２０）によって入力される監視信号（Ｖｘ）は、電路（５）に印加される電圧（Ｖ１１、Ｖ１２）の周波数よりも高い周波数を有する交流電圧であることが好ましい。

第６の態様に係る電路監視システム（１）は、電路（５）に監視信号（Ｖｘ）を入力するための変成器（２０）の小型化を図ることができる。

本開示の第７の態様に係る電路監視システム（１）は、第１～第５の態様のいずれか一つとの組合せにより実現され得る。第７の態様に係る電路監視システム（１）において、信号入力装置（２）は、変成器（２０）によって電路（５）に監視信号（Ｖｘ）を入力することが好ましい。変成器（２０）によって入力される監視信号（Ｖｘ）は、電路（５）に印加される電圧（Ｖ１１、Ｖ１２）の周波数よりも低い周波数を有する交流電圧であることが好ましい。

第７の態様に係る電路監視システム（１）は、インバータによって回転数が制御される誘導電動機が負荷に含まれる場合に、前記インバータの周波数と監視信号（Ｖｘ）の周波数の差を大きくすることができる。

本開示の第８の態様に係る電路監視システム（１）は、第５の態様との組合せにより実現され得る。第８の態様に係る電路監視システム（１）において、信号抽出装置（３）は、信号切り分け部（３１）を更に有することが好ましい。信号切り分け部（３１）は、変流器（３０）の出力を監視信号（Ｖｘ）の周波数を含む周波数帯の第１出力（第１抽出信号）と電路（５）に印加される電圧（Ｖ１１、Ｖ１２）の周波数を含む周波数帯の第２出力（第２抽出信号）に切り分ける。

第８の態様に係る電路監視システム（１）は、変流器（３０）の出力から監視信号（Ｖｘ）の周波数を含む第１出力をより分けることにより、監視信号（Ｖｘ）の抽出精度の向上を図ることができる。

本開示の第９の態様に係る電路監視システム（１）は、第８の態様との組合せにより実現され得る。第９の態様に係る電路監視システム（１）において、信号抽出装置（３）は、第２出力（第２抽出信号）から負荷（７）で消費される電力を演算する電力演算部（第２演算部３５）を更に有することが好ましい。

第９の態様に係る電路監視システム（１）は、負荷（７）の消費電力を計測するために別途変流器などを設ける必要がないので、部品点数の削減を図ることができる。

本開示の第１０の態様に係る電路監視システム（１）は、第１～第９の態様のいずれか一つとの組合せにより実現され得る。第１０の態様に係る電路監視システム（１）において、信号抽出装置（３）は、少なくとも監視信号（Ｖｘ）の抽出結果を出力する出力部（３３）を更に有することが好ましい。

第１０の態様に係る電路監視システム（１）は、監視信号（Ｖｘ）の抽出結果を出力部（３３）に出力させることによって、電路（５）の管理者に電路（５）の状態を知らしめることができる。

本開示の第１１の態様に係る配電システム（４）は、第１～第１０の態様のいずれか一つの電路監視システム（１）を有する。第１１の態様に係る配電システム（4）は、受電設備（４０）の２次側の電路（中性線５０；第１電圧側線５１；第２電圧側線５２）から分岐される複数の電路（分岐中性線５０Ａ～５０Ｃ；第１分岐電圧側線５１Ａ～５１Ｃ；第２分岐電圧側線５２Ａ～５２Ｃ）の各々と一対一に対応して設けられる複数の分電盤（６）を更に有する。

第１１の態様に係る電路監視システム（１）は、従来例のように複数の電路をまとめて零相変流器に通す場合に比べて、施工作業の作業性の向上を図ることができる。

１ 電路監視システム
２ 信号入力装置
３ 信号抽出装置
４ 配電システム
５ 電路
６ 分電盤
７ 負荷
２０ 変成器
３０ 変流器
３１ 信号切り分け部
３３ 出力部
３５ 第２演算部（電力演算部）
４０ 受電設備
４２ 接地線
４４ フィーダ部
５０ 中性線（電路）
５０Ａ；５０Ｂ；５０Ｃ 分岐中性線（電路）
５１ 第１電圧側線（電路）
５１Ａ；５１Ｂ；５１Ｃ 第１分岐電圧側線（電路）
５２ 第２電圧側線（電路）
５２Ａ；５２Ｂ；５２Ｃ 第２分岐電圧側線（電路）
Ｖ１１；Ｖ１２ 交流電圧
Ｖｘ 監視信号

Claims (9)

1. 配電用の電路に含まれる複数の電路のうちのいずれか一つの前記電路に監視信号を入力する信号入力装置と、
   前記電路から前記監視信号を抽出する信号抽出装置と、
   を備え、
   前記信号抽出装置は、前記複数の電路のうちの少なくとも一つの前記電路に配置される変流器を有し、前記変流器から前記監視信号を抽出し、
   前記信号抽出装置は、前記変流器の出力を前記監視信号の周波数を含む周波数帯の第１出力と前記電路に印加される電圧の周波数を含む周波数帯の第２出力に切り分ける信号切り分け部を更に有する、
   電路監視システム。
2. 前記信号抽出装置は、前記複数の電路の各々から前記監視信号を抽出する、
   請求項１記載の電路監視システム。
3. 前記信号入力装置は、前記複数の電路のうちで接地された電路に前記監視信号を入力する、
   請求項１又は２記載の電路監視システム。
4. 前記信号抽出装置は、抽出した前記監視信号に対して漏電を検出するための演算を実行する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の電路監視システム。
5. 前記信号入力装置は、変成器によって前記電路に前記監視信号を入力し、
   前記変成器によって入力される前記監視信号は、前記電路に印加される電圧の周波数よりも高い周波数を有する交流電圧である、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の電路監視システム。
6. 前記信号入力装置は、変成器によって前記電路に前記監視信号を入力し、
   前記変成器によって入力される前記監視信号は、前記電路に印加される電圧の周波数よりも低い周波数を有する交流電圧である、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の電路監視システム。
7. 前記信号抽出装置は、前記第２出力から負荷で消費される電力を演算する電力演算部を更に有し、
   前記負荷は、前記電路を通して電力が供給される、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の電路監視システム。
8. 前記信号抽出装置は、少なくとも前記監視信号の抽出結果を出力する出力部を更に有する、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の電路監視システム。
9. 請求項１～８のいずれかの電路監視システムと、
   受電設備の２次側の電路から分岐される複数の電路の各々と一対一に対応して設けられる複数の分電盤と
   を有する、
   配電システム。

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