JP7122444B2 - 漏洩電流を検出する漏洩電流検出装置、方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、漏洩電流を検出する漏洩電流検出装置、方法およびプログラムに関する。

電気の利用は、便利な反面、適切な管理や使用を誤れば、大変危険な側面も併せ持っており、電気火災や感電事故等の重大な事故を引き起こす可能性も少なくない。

例えば、その重大事故の原因の一つとして、電路や機器の絶縁不良に深く関係しているのが漏洩電流Ｉである。ここで、漏洩電流Ｉには、対地静電容量に起因する漏洩電流（Ｉｇｃ）と、絶縁抵抗に直接関与している対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流（以下、「Ｉｇｒ」という。）とが含まれている。上述した電気火災等を引き起こす原因は、絶縁抵抗の存在である。よって、Ｉｇｒのみを正確に検出することができれば、回路の絶縁状態をチェックすることができ、漏電火災等の大惨事を避けることができる。

例えば、特許文献１では、被測定電線路Ａの全体にクランプし、被測定電線路Ａに流れている漏洩電流Ｉを検出するＣＴセンサ部と、被測定電線路Ａの電圧を検出する電圧検出部と、漏洩電流Ｉと被測定電線路Ａの電圧とに基づいて、位相パルス幅を測定する位相パルス幅測定部と、被測定電線路Ａの電圧に基づいて、電源周波数を測定する電源周波数測定部と、位相パルス幅測定部で測定された位相パルス幅と、電源周波数測定部で測定された電源周波数から被測定電線路Ａに流れる漏洩電流Ｉの位相角度を算出する位相角度算出部と、位相角度算出部で算出された漏洩電流Ｉの位相角度と、漏洩電流Ｉに基づいて、Ｉｇｒを算出する漏洩電流算出部などを備える漏洩電流遮断装置が開示されている。

特許第４１５９５９０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている漏洩電流遮断装置は、３相をΔ結線し、３相のうち１相を接地する結線方式（いわゆる、Δ結線方式）を前提にしており、３相をＹ結線し、中性点を接地して接地線を引き出した３相４線式の結線方式（いわゆる、Ｙ結線方式）に適用できるものではない。

Ｙ結線方式では、３相に対地電圧が発生しており、電線路の絶縁劣化による漏電電流はこの３相の電圧を考慮する必要がある。つまり、配電線の接地構成や電圧の発生箇所が異なるので、特許文献１に記載されている技術をＹ結線方式にそのまま適用できるものではない。

本発明では、Ｙ結線方式において、Ｉｇｒを正確に検出することができる漏洩電流検出装置、方法およびプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様における漏洩電流検出装置は、３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）をＹ結線し中性点を接地して接地線を引き出した３相４線式の被測定電線路に流れている漏洩電流を検出する漏洩電流検出部と、前記被測定電線路の３相すべてに接続され、測定する２相を切替えられる電圧検出部であって、前記３相のいずれか２相の間に印加されている電圧を検出する電圧検出部と、漏洩電流検出部により検出された漏洩電流の零クロス点と前記電圧検出部により検出された電圧の零クロス点とに基づいて、位相差を検出する位相差検出部と、前記位相差検出部により検出された位相差θと、前記漏洩電流検出部により検出された漏洩電流Ｉ₀とに基づいて、前記被測定電線路に流れている漏洩電流に含まれている対地絶縁抵抗に起因する抵抗成分漏洩電流ＩｇｒをＩｇｒ＝Ｉ₀×ｓｉｎθ／ｃｏｓ（π／３）により算出する抵抗成分漏洩電流算出部と、前記位相差検出部により検出された位相差が所定の範囲内であるかどうかを判断し、位相差が所定の範囲内ではないと判断した場合、前記位相差検出部により検出された位相差を前記電圧検出部に送信する判断処理部とを備え、前記電圧検出部は、前記判断処理部から送信されてきた位相差に基づいて、前記被測定電線路における電圧を検出する相を切り替え、切り替えた後の２相の間に印加されている電圧を検出し、前記位相差検出部は、前記切り替えた後の２相の間に印加されている電圧に基づいて再度位相差を検出する。

本発明の一態様における漏洩電流検出方法は、３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）をＹ結線し中性点を接地して接地線を引き出した３相４線式の被測定電線路に流れている漏洩電流を検出する漏洩電流検出工程と、前記被測定電線路の３相すべてに接続され、測定する２相を切替えられる電圧検出工程であって、前記３相のいずれか２相の間に印加されている電圧を検出する電圧検出工程と、前記漏洩電流検出工程により検出された漏洩電流の零クロス点と前記電圧検出工程により検出された電圧の零クロス点とに基づいて、位相差を検出する位相差検出工程と、前記位相差検出工程により検出された位相差θと、前記漏洩電流検出工程により検出された漏洩電流Ｉ₀とに基づいて、前記被測定電線路に流れている漏洩電流に含まれている対地絶縁抵抗に起因する抵抗成分漏洩電流ＩｇｒをＩｇｒ＝Ｉ₀×ｓｉｎθ／ｃｏｓ（π／３）により算出する抵抗成分漏洩電流算出工程と、前記位相差検出工程により検出された位相差が所定の範囲内であるかどうかを判断し、位相差が所定の範囲内ではないと判断した場合、前記位相差検出工程により検出された位相差を前記電圧検出工程に送信する判断処理工程とを備え、前記電圧検出工程は、前記判断処理工程から送信されてきた位相差に基づいて、前記被測定電線路における電圧を検出する相を切り替え、切り替えた後の２相の間に印加されている電圧を検出し、前記位相差検出工程は、前記切り替えた後の２相の間に印加されている電圧に基づいて再度位相差を検出する。

本発明の一態様における漏洩電流検出プログラムは、３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）をＹ結線し中性点を接地して接地線を引き出した３相４線式の被測定電線路に流れている漏洩電流を検出する漏洩電流検出工程と、前記被測定電線路の３相すべてに接続され、測定する２相を切替えられる電圧検出工程であって、前記３相のいずれか２相の間に印加されている電圧を検出する電圧検出工程と、前記漏洩電流検出工程により検出された漏洩電流の零クロス点と前記電圧検出工程により検出された電圧の零クロス点とに基づいて、位相差を検出する位相差検出工程と、前記位相差検出工程により検出された位相差θと、前記漏洩電流検出工程により検出された漏洩電流Ｉ₀とに基づいて、前記被測定電線路に流れている漏洩電流に含まれている対地絶縁抵抗に起因する抵抗成分漏洩電流ＩｇｒをＩｇｒ＝Ｉ₀×ｓｉｎθ／ｃｏｓ（π／３）により算出する抵抗成分漏洩電流算出工程と、前記位相差検出工程により検出された位相差が所定の範囲内であるかどうかを判断し、位相差が所定の範囲内ではないと判断した場合、前記位相差検出工程により検出された位相差を前記電圧検出工程に送信する判断処理工程と、をコンピュータによって実現するための漏洩電流検出プログラムであって、前記電圧検出工程は、前記判断処理工程から送信されてきた位相差に基づいて、前記被測定電線路における電圧を検出する相を切り替え、切り替えた後の２相の間に印加されている電圧を検出し、前記位相差検出工程は、前記切り替えた後の２相の間に印加されている電圧に基づいて再度位相差を検出する。

本発明によれば、Ｙ結線方式において、Ｉｇｒを正確に検出することができる。

漏洩電流検出装置の構成を示す図である。 漏洩電流に含まれているＩｇｃについての説明に供する図である。 第１基準電圧に基づく位相差とＩｇｒの関係についての説明に供する図である。 第２基準電圧に基づく位相差とＩｇｒの関係についての説明に供する図である。 第３基準電圧に基づく位相差とＩｇｒの関係についての説明に供する図である。 各相抵抗成分漏洩電流算出部により各相のＩｇｒを算出する手順についての説明に供する図である。 各相抵抗成分漏洩電流算出部の動作についての説明に供する図である。 クランプの構成についての説明に供する図である。 漏洩電流検出装置によりＩｇｒを検出する手順についての説明に供するフローチャートである。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

漏洩電流検出装置１は、３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）をＹ結線し中性点を接地して接地線Ｇを引き出した３相４線式の被測定電線路に流れている漏洩電流を検出し、漏洩電流に含まれている対地絶縁抵抗に起因する抵抗成分漏洩電流（以下、「Ｉｇｒ」という。）を算出する。なお、漏洩電流には、Ｉｇｒの他に、対地静電容量に起因する漏洩電流成分（以下、「Ｉｇｃ」という。）が含まれている。Ｉｇｃは、被測定電線路の長さに応じて容量が増大するだけでなく、電気機器に使用されているインバータやノイズフィルター等に起因する高調波歪み電流によっても容量が増大する。漏洩電流検出装置１では、漏洩電流から電気火災等を引き起こす原因となるＩｇｒを抽出することを目的としている。

以下に、漏洩電流検出装置１の具体的な構成について説明する。漏洩電流検出装置１は、図１に示すように、漏洩電流検出部１１と、電圧検出部１２と、位相差検出部１３と、抵抗成分漏洩電流算出部１４と、判断処理部１５とを備える。

漏洩電流検出部１１は、被測定電線路に流れている漏洩電流Ｉを検出する。具体的には、漏洩電流検出部１１は、クランプ部１０を利用して被測定電線路をクランプし、被測定電線路に流れている漏洩電流を検出する。なお、クランプ部１０は、図１に実線で示すように、被測定電線路の３相を一括して挟み込む形態でもよいし、図１に点線で示すように、接地線Ｇのみを挟みこむ形態でもよい。また、クランプ部１０は、被測定電線路を構成する電線路を選択的に挟み込む構成であってもよいし、被測定電線路を構成する電線路を一本ずつ選択的に挟み込む構成であってもよい。

また、漏洩電流検出部１１は、検出した漏洩電流の実効値を算出する。漏洩電流検出部１１は、算出した漏洩電流の実効値を位相差検出部１３と抵抗成分漏洩電流算出部１４に出力する。

電圧検出部１２は、被測定電線路の３相すべてが接続されており、そのうちのいずれか２相の間に印加されている電圧を検出する。以下では、Ｒ相－Ｔ相間から検出した電圧を第１基準電圧Ｖ_R-Tといい、Ｔ相－Ｓ相間から検出した電圧を第２基準電圧Ｖ_T-Sといい、Ｓ相－Ｒ相間から検出した電圧を第３基準電圧Ｖ_S-Rという。また、厳密には、電圧検出部１２は、検出した電圧の実効値を位相差検出部１３に出力する。

位相差検出部１３は、漏洩電流検出部１１により検出された漏洩電流の実効値と電圧検出部１２により検出された電圧（例えば、第１基準電圧Ｖ_R-T）の実効値とに基づいて、位相差θを検出する。具体的には、位相差検出部１３は、第１基準電圧Ｖ_R-Tの零クロスする点と漏洩電流の零クロスする点とに基づいて、第１基準電圧Ｖ_R-Tと漏洩電流の位相差θを検出する。

抵抗成分漏洩電流算出部１４は、位相差検出部１３により検出された位相差θと、漏洩電流検出部１１により検出された漏洩電流の実効値とに基づいて、被測定電線路に流れている漏洩電流に含まれている対地絶縁抵抗に起因する抵抗成分漏洩電流を算出する。

具体的には、抵抗成分漏洩電流算出部１４は、位相差検出部１３により検出された位相差θと、漏洩電流検出部１１により検出された漏洩電流の実効値Ｉ₀とに基づいて、被測定電線路に流れている漏洩電流に含まれている対地絶縁抵抗に起因する抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒを（１）式により算出する。なお、（１）式の導出方法については、後述する。
Ｉｇｒ＝Ｉ₀×ｓｉｎθ／ｃｏｓ（π／３） ・・・（１）

＜Ｉｇｃについての考察＞
ここで、漏洩電流に含まれているＩｇｃについて図２を用いて考察する。なお、以下では、Ｒ相に発生しているＩｇｃをＩｇｃ（ｒ）といい、Ｔ相に発生しているＩｇｃをＩｇｃ（ｔ）といい、Ｓ相に発生しているＩｇｃをＩｇｃ（ｓ）という。また、Ｉｇｃ（ｒ）、Ｉｇｃ（ｔ）およびＩｇｃ（ｓ）は、平衡しているものとする。

図２に示すように、Ｉｇｃ（ｒ）は、Ｒ相からπ／２進んだところに発生し、Ｉｇｃ（ｔ）は、Ｔ相からπ／２進んだところに発生する。よって、Ｉｇｃ（ｒ）とＩｇｃ（ｔ）とを合成したベクトルＩｇｃ（ｒｔ）は、Ｘ軸上に示すことができる。また、Ｉｇｃ（ｓ）は、Ｓ相からπ／２進んだところ（Ｘ軸上）に発生する。よって、３相すべての静電容量を合成した成分Ｉｇｃ（ｒｔｓ）は、ベクトルＩｇｃ（ｒｔ）とＩｇｃ（ｓ）とによりキャンセルされる。つまり、３相の対地静電容量であるＩｇｃ（ｒ）、Ｉｇｃ（ｔ）およびＩｇｃ（ｓ）が平衡しているときには、各相の対地静電容量は考慮しなくてよいようになる。これにより、被測定電線路での対地静電容量をキャンセルでき、またフィルタ効果により高調波やノイズの影響を受けない抵抗分漏洩電流Ｉｇｒを高精度に検出することができる。

＜判断処理部の動作＞
判断処理部１５は、位相差検出部１３により検出された位相差が所定の範囲内であるかどうかを判断し、位相差が所定の範囲内ではないと判断した場合、位相差検出部１３により検出された位相差を電圧検出部１２に送信する。電圧検出部１２は、判断処理部１５から送信されてきた位相差に基づいて、被測定電線路における電圧を検出する相を切り替え、切り替えた後の２相の間に印加されている電圧を検出する。

具体的には、判断処理部１５は、位相差検出部１３により検出された位相差θが所定の範囲である、π／６≦θ≦５π／６、に含まれているかどうかを判断し、当該範囲に含まれていない場合には、位相差θを電圧検出部１２に送信する。

電圧検出部１２は、被測定電線路のＲ相とＴ相の間に印加されている電圧（第１基準電圧Ｖ_R-T）を検出している状態において、位相差θが、５π／６≦θ≦３π／２、に含まれている場合には、Ｔ相とＳ相の間に印加されている電圧（第２基準電圧Ｖ_T-S）を検出するように切り替える。

また、電圧検出部１２は、被測定電線路のＲ相とＴ相の間に印加されている電圧（第１基準電圧Ｖ_R-T）を検出している状態において、位相差θが、位相差θが、３π／２≦θ≦１３π／６、に含まれている場合には、Ｓ相とＲ相の間に印加されている電圧（第３基準電圧Ｖ_S-R）を検出するように切り替える。

このようにして、漏洩電流検出装置１は、移動原点方式を採用することにより、位相差θがどの範囲でも（１）式によりＩｇｒを算出することができ、Ｙ結線方式において、Ｉｇｒを正確に検出することができる。

＜移動原点方式の説明＞
ここで、移動原点方式について説明する。なお、以下では、３相の対地静電容量であるＩｇｃ（ｒ）、Ｉｇｃ（ｔ）およびＩｇｃ（ｓ）が平衡しているものとし、３相各相の対地静電容量は考慮しない。

図３は、第１基準電圧Ｖ_R-Tに基づいて、位相差検出部１３で検出された位相差θがπ／６≦θ≦５π／６の範囲内の場合において、抵抗成分漏洩電流算出部１４により算出されるＩｇｒの説明図である。なお、図３では、Ｒ相及びＴ相の双方に漏電が発生した場合を示している。

Ｒ相及びＴ相の双方に漏電が発生した場合には、Ｒ相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｒ）とＴ相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｔ）とが発生する。

また、漏電電流Ｉ₀は、３相各相の対地静電容量は考慮しないので、Ｒ相電圧ＶＲと同相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｒ）と、Ｔ相電圧ＶＴと同相のＴ相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｔ）とのベクトル和となることから、第１基準電圧Ｖ_R-Tを基準（θ＝０）としたとき、漏電電流Ｉ₀は、π／６≦θ≦５π／６の範囲に発生する。

また、第１基準電圧Ｖ_R-Tを基準（θ＝０）としたときに、漏電電流Ｉ₀がπ／６≦θ≦５π／６の範囲に発生したときには、Ｉｇｒは、Ｒ相のみ、Ｔ相のみ、またはＲ相とＴ相の双方に発生したと判断できる。なお、Ｒ相のみに漏電が発生したときはθ＝π／６であり、Ｔ相のみに漏電が発生したときはθ＝５π／６である。Ｒ相及びＴ相の双方に漏電が発生したときはπ／６＜θ＜５π／６の範囲である。

また、図３に基づけば、Ｒ相Ｔ相間に発生しているＩｇｒ（Ｉｇｒ＝Ｉｇｒ（ｒ）＋Ｉｇｒ（ｔ））は、以下のように導き出せる。
ａ＝Ｉ₀×ｓｉｎθ ・・・（２）
ｂ＝Ｉｇｒ×ｃｏｓ（π／３） ・・・（３）
また、ａ＝ｂである。
Ｉｇｒ＝Ｉ₀×ｓｉｎθ／ｃｏｓ（π／３） ・・・（４）

つぎに、位相差θが５π／６≦θ≦３π／２に含まれている場合には、電圧検出部１２は、基準電圧を検出する相を切り替えて、Ｔ相とＳ相の間に印加されている電圧（第２基準電圧Ｖ_T-S）を検出する。

図４は、第２基準電圧Ｖ_T-Sに基づいて、位相差検出部１３で検出された位相差θがπ／６≦θ≦５π／６の範囲内の場合において、抵抗成分漏洩電流算出部１４により算出されるＩｇｒの説明図である。なお、図４では、Ｔ相及びＳ相の双方に漏電が発生した場合を示している。

Ｔ相及びＳ相の双方に漏電が発生した場合には、Ｔ相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｔ）とＳ相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｓ）とが発生する。

また、漏電電流Ｉ₀は、３相各相の対地静電容量は考慮しないので、Ｔ相電圧ＶＴと同相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｔ）と、Ｓ相電圧ＶＳと同相のＳ相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｓ）のベクトル和となることから、第２基準電圧Ｖ_T-Sを基準（θ＝０）としたとき、漏電電流Ｉ₀は、π／６≦θ≦５π／６の範囲に発生する。

また、第１基準電圧Ｖ_R-Tを基準（θ＝０）としたときに、漏電電流Ｉ₀が５π／６≦θ≦３π／２の範囲に発生したときには、Ｉｇｒは、Ｔ相のみ、Ｓ相のみ、またはＴ相とＳ相の双方に発生したと判断できる。なお、Ｔ相のみに漏電が発生したときはθ＝５π／６であり、Ｓ相のみに漏電が発生したときはθ＝３π／２である。Ｔ相及びＳ相の双方に漏電が発生したときは、５π／６＜θ＜３π／２の範囲である。

また、図４に基づけば、Ｔ相Ｓ相間に発生しているＩｇｒ（Ｉｇｒ＝Ｉｇｒ（ｔ）＋Ｉｇｒ（ｓ））は、以下のように導き出せる。
ｃ＝Ｉ₀×ｓｉｎθ ・・・（５）
ｄ＝Ｉｇｒ×ｃｏｓ（π／３） ・・・（６）
また、ｃ＝ｄである。
Ｉｇｒ＝Ｉ₀×ｓｉｎθ／ｃｏｓ（π／３） ・・・（７）

つまり、（７）式は、（４）式と同一なので、位相差θが５π／６≦θ≦３π／２に含まれている場合でもＩｇｒの算出式を変更する必要がない。

つぎに、位相差θが３π／２≦θ≦１３π／６に含まれている場合には、電圧検出部１２は、基準電圧を検出する相を切り替えて、Ｓ相とＲ相の間に印加されている電圧（第３基準電圧Ｖ_S-R）を検出する。

図５は、第３基準電圧Ｖ_S-Rに基づいて、位相差検出部１３で検出された位相差θがπ／６≦θ≦５π／６の範囲内の場合において、抵抗成分漏洩電流算出部１４により算出されるＩｇｒの説明図である。なお、図５では、Ｓ相及びＲ相の双方に漏電が発生した場合を示している。

Ｓ相及びＲ相の双方に漏電が発生した場合には、Ｓ相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｓ）とＲ相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｒ）とが発生する。

また、漏電電流Ｉ₀は、３相各相の対地静電容量は考慮しないので、Ｓ相電圧ＶＳと同相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｓ）と、Ｒ相電圧ＶＲと同相のＲ相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｒ）のベクトル和となることから、第３基準電圧Ｖ_S-Rを基準（θ＝０）としたとき、漏電電流Ｉ₀は、π／６≦θ≦５π／６の範囲に発生する。

また、第１基準電圧Ｖ_R-Tを基準（θ＝０）としたときに、漏電電流Ｉ₀が３π／２≦θ≦１３π／６の範囲に発生したときには、Ｉｇｒは、Ｓ相のみ、Ｒ相のみ、またはＳ相とＲ相の双方に発生したと判断できる。なお、Ｓ相のみに漏電が発生したときはθ＝３π／２であり、Ｒ相のみに漏電が発生したときはθ＝１３π／６（つまり、θ＝π／６）である。Ｓ相及びＲ相の双方に漏電が発生したときは、３π／２＜θ＜１３π／６の範囲である。

また、図５に基づけば、Ｓ相Ｒ相間に発生しているＩｇｒ（Ｉｇｒ＝Ｉｇｒ（ｓ）＋Ｉｇｒ（ｒ））は、以下のように導き出せる。
ｅ＝Ｉ₀×ｓｉｎθ ・・・（８）
ｆ＝Ｉｇｒ×ｃｏｓ（π／３） ・・・（９）
また、ｅ＝ｆである。
Ｉｇｒ＝Ｉ₀×ｓｉｎθ／ｃｏｓ（π／３） ・・・（１０）

つまり、（１０）式は、（４）式および（７）式と同一なので、位相差θが５π／６≦θ≦３π／２に含まれている場合でもＩｇｒの算出式を変更する必要がない。

よって、漏洩電流検出装置１は、移動原点方式を採用することにより、位相差θがどの範囲でも（１）式によりＩｇｒを算出することができるので、位相差θの範囲に応じて、Ｉｇｒの算出式を変更する必要がないメリットがある。

また、基準電圧は、環境の変化（例えば、晴天から雨天に変化）により接地抵抗が変動すると、変化する。つまり、第１基準電圧Ｖ_R-Tに基づいて、Ｔ相－Ｓ相間に生じたＩｇｒやＳ相－Ｒ相間に生じたＩｇｒを算出すると誤差が生じる。そこで、漏洩電流検出装置１は、３相すべての電圧を電圧検出部１２に取り込み、位相差に基づいて、基準電圧を変更する移動原点方式を採用することにより、基準電圧のベクトルが変化しても、正確なＩｇｒを算出することができる。

＜各相抵抗成分漏洩電流算出部の動作＞
また、漏洩電流検出装置１は、図１に示すように、漏洩電流検出部１１により検出された漏洩電流と、抵抗成分漏洩電流算出部１４により算出された抵抗成分漏洩電流と、位相差検出部１３により検出された位相差とに基づいて、電圧検出部１２により電圧が検出されている各相それぞれの抵抗成分漏洩電流を算出する各相抵抗成分漏洩電流算出部１６を備える。

ここで、漏洩電流Ｉ₀が１０ｍＡであり、位相差が９０度の位置に生じている場合を一例として、図６を用いて説明する。なお、図６に示す例では、３相各相の対地静電容量はキャンセルされ、漏洩電流Ｉ₀がＩｇｒであるとする。

各相抵抗成分漏洩電流算出部１６は、Ｒ相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｒ）を１０ｍＡと算出し、Ｔ相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｔ）を１０ｍＡと算出する。

図７に実験データを示す。実験の諸条件は、以下のとおりである。
・試験日時：２０１７／２／２４、１３：００
・温湿度：２３°C／３９％
・試験場所：佐鳥電機芝別館４Ｆ実験室
・装置製造番号：ＳＴＲＩ１ＦＺ０００７
・装置プログラムＶｅｒ：１．１０．００
・電源：デンケン製 ＭＤＡＣ－５Ａ （２０１６／９／２１校正、２０１７／９／２０期限）
・使用トランス：ユニオン電機製 ＭＣＷ－６－２０４０（Ｙ２００Ｖ→Ｙ４００Ｖ）
・基準電圧周波数：５０Ｈｚ
・相電圧：２００Ｖ

図７の実験番号１は、Ｒ相に７０ｍＡの漏洩電流が発生し、Ｔ相に１０ｍＡの漏洩電流が発生した場合における、漏洩電流Ｉ₀と位相差θを計測し、（１）式に基づいてＩｇｒを算出したものである。実験番号２以降も同様にして、Ｒ相に発生する漏洩電流とＴ相に発生する漏洩電流を適宜変更して、実験を行った。

このような実験を複数回繰り返し、Ｒ相とＴ相に発生する漏洩電流の組み合わせを網羅したテーブルを作成する。

よって、各相抵抗成分漏洩電流算出部１６は、抵抗成分漏洩電流算出部１４により算出されたＩｇｒと、位相差検出部１３により検出された位相差θとに基づいて、テーブルを参照し、Ｒ相に発生しているＩｇｒＲとＴ相に発生しているＩｇｒＴを求めることができる。なお、図７に示す例では、Ｒ相とＴ相にＩｇｒが発生した場合を示しているが、実際には、Ｔ相に発生する漏洩電流とＳ相に発生する漏洩電流を適宜変更して、実験を行ってテーブルを作成し、また、Ｓ相に発生する漏洩電流とＲ相に発生する漏洩電流を適宜変更して、実験を行ってテーブルを作成する。

各相抵抗成分漏洩電流算出部１６は、第１基準電圧Ｖ_R-Tのときには、Ｒ相とＴ相のテーブルを参照し、第２基準電圧Ｖ_T-Sのときには、Ｔ相とＳ相のテーブルを参照し、第３基準電圧Ｖ_S-Rのときには、Ｓ相とＲ相のテーブルを参照する。

また、各相抵抗成分漏洩電流算出部１６は、テーブルを参照する構成ではなく、漏洩電流Ｉ₀と位相差θとＩｇｒとを所定の関数に代入して、各相のＩｇｒを算出する構成でもよい。具体的には、各相抵抗成分漏洩電流算出部１６は、漏洩電流検出部１１により検出された漏洩電流Ｉ₀と、位相差検出部１３により検出された位相差θを（１１）式に代入して、Ｉｇｒ（ｒ）を算出する。つぎに、各相抵抗成分漏洩電流算出部１６は、算出したＩｇｒ（ｒ）と、抵抗成分漏洩電流算出部１４により算出されたＩｇｒを（１２）式に代入して、Ｉｇｒ（ｔ）を算出する。

Ｉｇｒ（ｔ）＝Ｉｇｒ－Ｉｇｒ（ｒ） ・・・（１２）

なお、（１１）式と（１２）式は、第１基準電圧Ｖ_R-Tのときに利用する関数である。さらに厳密には、（１１）式と（１２）式は、位相差θが「π／６≦θ≦π／２」の範囲にある場合に利用する関数である。第１基準電圧Ｖ_R-Tにおいて位相差θが「π／２≦θ≦５π／６」の範囲にある場合には、（１３）式と（１４）式を利用する。

Ｉｇｒ（ｒ）＝Ｉｇｒ－Ｉｇｒ（ｔ） ・・・（１４）

また、基準電圧が２基準電圧Ｖ_T-Sの場合と第３基準電圧Ｖ_S-Rの場合においても、それぞれ位相差θの範囲に適した関数を利用する。

また、各相のＩｇｒを算出する関数は、位相差θに基づいて、抵抗成分漏洩電流算出部１４により算出されたＩｇｒから各相に発生しているＩｇｒの割合を求めるものであって、（１１）式から（１４）式に限定されず、他の関数によって各相のＩｇｒを算出してもよい。

＜Ｙ結線における２相同時に漏電するケースについて＞
上述した２相同時に漏電発生が生じる可能性は低いと予想されるが、負荷機器の動作を考察すると、３相においてある程度変動しながらも各相で劣化が生じ、間欠漏電が発生することがある。

また、図６に示すように、Ｔ相とＲ相の２相同時に地絡が生じている場合には、漏洩電流Ｉ₀は、１０ｍＡであるが、Ｒ相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｒ）とＴ相の抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒ（ｔ）を合成したＩｇｒは、（１）式から、２０ｍＡとなり、Ｉｏ＜Ｉｇｒ、となる。

つまり、漏電検出を漏洩電流Ｉ₀の値に頼っていると、実は、大きなＩｇｒが発生していることがある。このような場合において、漏洩電流検出装置１は、素早く正確にＩｇｒを検出することができる。

＜クランプの方法について＞
クランプ部１０は、図１に示すように、接地線Ｇ以外の被測定電線路のみをクランプする構成でもよいし、図８に示すように、被測定電線路と接地線Ｇのすべてをクランプする構成でもよい。前者は、主に、負荷側において、接地線Ｇと被測定電線路のいずれかの相とを接続して利用するケースに適した接続方法である。後者は、主に、負荷側において、被測定電線路のすべてが接続される三相交流モータを利用するケースに適した接続方法である。

＜電圧の測定について＞
被測定電線路に高電圧（例えば、６６００Ｖなど）が印加されている場合には、接地形計器用変圧器（ＥＶＴ）を用いて、高電圧を所定の電圧（例えば、２００Ｖや１１０Ｖなど）に降圧し、降圧後の電圧が電圧検出部１２に入力される。さらに、降圧する際に位相ずれが生じる場合がある。位相差検出部１３は、接地形計器用変圧器（ＥＶＴ）による位相ずれを補正する機能を有する。

＜絶縁抵抗試験（メガー試験）による漏電管理と、Ｉｇｒ方式による漏電管理の相違について＞
絶縁抵抗試験（メガー試験）では、高電圧を印加して測定対象物に負担を与えるため、停電状態にし、かつ、電線路から負荷を切り離して絶縁抵抗を測定している。つまり、メガー試験によって測定される絶縁抵抗は、停電状態であって、かつ、電線路から負荷が切り離された状態のものである。

一方、本願発明にかかるＩｇｒ方式では、通電状態であって、かつ、電線路に負荷が接続されている状態において絶縁抵抗を測定するものである。

よって、メガー試験によって測定される絶縁抵抗は、非通電状態という特殊な状態において測定されるものであるが、Ｉｇｒ方式によって測定される絶縁抵抗は、通電状態において測定されるものであり、文言的には同じでも、内容は異なるものである。

さらに、メガー試験では、停電状態にする必要があるため、絶縁抵抗を常時測定（監視）することが困難であるが、Ｉｇｒ方式では、停電状態にする必要がないため、絶縁抵抗を常時測定（監視）することができる。

このように、Ｉｇｒ方式による漏電管理は、メガー試験による漏電管理に比して、信頼性の高い絶縁抵抗を常時測定（監視）することができる。

＜方法＞
つぎに、漏洩電流検出装置１によるＩｇｒの検出手順について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１において、漏洩電流検出部１１は、３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）をＹ結線し中性点を接地して接地線を引き出した３相４線式の被測定電線路に流れている漏洩電流を検出する。

ステップＳ２において、電圧検出部１２は、被測定電線路のいずれか２相の間に印加されている電圧を検出する。

ステップＳ３において、位相差検出部１３は、ステップＳ１の工程により検出された漏洩電流と、ステップＳ２の工程により検出された電圧とに基づいて、位相差を検出する。

ステップＳ４において、判断処理部１５は、ステップＳ３の工程により検出された位相差が所定の範囲内であるかどうかを判断する。位相差が所定の範囲内であると判断した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ５に進み、位相差が所定の範囲内ではないと判断した場合（Ｎｏ）、ステップＳ６に進む。

ステップＳ５において、抵抗成分漏洩電流算出部１４は、ステップＳ３の工程により検出された位相差と、ステップＳ１の工程により検出された漏洩電流の実効値とに基づいて、被測定電線路に流れている漏洩電流に含まれている対地絶縁抵抗に起因する抵抗成分漏洩電流（Ｉｇｒ）を算出する。

ステップＳ６において、電圧検出部１２は、位相差に基づいて、被測定電線路における電圧を検出する相を切り替え、切り替えた後の２相の間に印加されている電圧を検出する。その後、ステップ３に戻り、ステップＳ４の工程において、位相差が所定の範囲内であると判断するまで、処理を繰り返す。

よって、漏洩電流検出装置１は、移動原点方式を採用することにより、位相差θがどの範囲でも（１）式によりＩｇｒを算出することができ、Ｙ結線方式において、Ｉｇｒを正確に検出することができる。

＜プログラム＞
また、本実施例では、主に、Ｙ結線方式において、Ｉｇｒを正確に検出する漏洩電流検出装置１の構成と動作について説明したが、これに限られず、各構成要素を備え、Ｙ結線方式において、Ｉｇｒを正確に検出するための方法、およびプログラムとして構成されてもよい。

また、漏洩電流検出装置１を構成する各機能を実現するためのプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。

具体的には、当該プログラムは、３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）をＹ結線し中性点を接地して接地線を引き出した３相４線式の被測定電線路に流れている漏洩電流を検出する漏洩電流検出工程と、被測定電線路のいずれか２相の間に印加されている電圧を検出する電圧検出工程と、漏洩電流検出工程により検出された漏洩電流と電圧検出工程により検出された電圧とに基づいて、位相差を検出する位相差検出工程と、位相差検出工程により検出された位相差と、漏洩電流検出工程により検出された漏洩電流の実効値とに基づいて、被測定電線路に流れている漏洩電流に含まれている対地絶縁抵抗に起因する抵抗成分漏洩電流を算出する抵抗成分漏洩電流算出工程と、位相差検出工程により検出された位相差が所定の範囲内であるかどうかを判断し、位相差が所定の範囲内ではないと判断した場合、位相差検出工程により検出された位相差を電圧検出工程に送信する判断処理工程と、をコンピュータによって実現するためのプログラムである。電圧検出工程は、判断処理工程から送信されてきた位相差に基づいて、被測定電線路における電圧を検出する相を切り替え、切り替えた後の２相の間に印加されている電圧を検出する。

さらに、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短期間で動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

１ 漏洩電流検出装置、１０ クランプ部、１１ 漏洩電流検出部、１２ 電圧検出部、１３ 位相差検出部、１４ 抵抗成分漏洩電流算出部、１５ 判断処理部、１６ 各相抵抗成分漏洩電流算出部

Claims (5)

1. ３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）をＹ結線し中性点を接地して接地線を引き出した３相４線式の被測定電線路に流れている漏洩電流を検出する漏洩電流検出部と、
   前記被測定電線路の３相すべてに接続され、測定する２相を切替えられる電圧検出部であって、前記３相のいずれか２相の間に印加されている電圧を検出する電圧検出部と、
   前記漏洩電流検出部により検出された漏洩電流の零クロス点と前記電圧検出部により検出された電圧の零クロス点とに基づいて、位相差を検出する位相差検出部と、
   前記位相差検出部により検出された位相差θと、前記漏洩電流検出部により検出された漏洩電流Ｉ₀とに基づいて、前記被測定電線路に流れている漏洩電流に含まれている対地絶縁抵抗に起因する抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒを
   Ｉｇｒ＝Ｉ₀×ｓｉｎθ／ｃｏｓ（π／３）
   により算出する抵抗成分漏洩電流算出部と、
   前記位相差検出部により検出された位相差が所定の範囲内であるかどうかを判断し、位相差が所定の範囲内ではないと判断した場合、前記位相差検出部により検出された位相差を前記電圧検出部に送信する判断処理部とを備え、
   前記電圧検出部は、前記判断処理部から送信されてきた位相差に基づいて、前記被測定電線路における電圧を検出する相を切り替え、切り替えた後の２相の間に印加されている電圧を検出し、
   前記位相差検出部は、前記切り替えた後の２相の間に印加されている電圧に基づいて再度位相差を検出する、
   漏洩電流検出装置。
2. 前記判断処理部は、前記位相差検出部により検出された位相差θが所定の範囲である、π／６≦θ≦５π／６、に含まれているかどうかを判断し、
   前記電圧検出部は、前記被測定電線路のＲ相とＴ相の間に印加されている電圧を検出している状態において、
   位相差θが、５π／６≦θ≦３π／２、に含まれている場合には、Ｔ相とＳ相の間に印加されている電圧を検出するように切り替え、
   位相差θが、３π／２≦θ≦１３π／６、に含まれている場合には、Ｓ相とＲ相の間に印加されている電圧を検出するように切り替える請求項１記載の漏洩電流検出装置。
3. 前記漏洩電流検出部により検出された漏洩電流と、前記抵抗成分漏洩電流算出部により算出された抵抗成分漏洩電流と、前記位相差検出部により検出された位相差とに基づいて、前記電圧検出部により電圧が検出されている各相それぞれの抵抗成分漏洩電流を算出する各相抵抗成分漏洩電流算出部を備える請求項１または２に記載の漏洩電流検出装置。
4. ３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）をＹ結線し中性点を接地して接地線を引き出した３相４線式の被測定電線路に流れている漏洩電流を検出する漏洩電流検出工程と、
   前記被測定電線路の３相すべてに接続され、測定する２相を切替えられる電圧検出工程であって、前記３相のいずれか２相の間に印加されている電圧を検出する電圧検出工程と、
   前記漏洩電流検出工程により検出された漏洩電流の零クロス点と前記電圧検出工程により検出された電圧の零クロス点とに基づいて、位相差を検出する位相差検出工程と、
   前記位相差検出工程により検出された位相差θと、前記漏洩電流検出工程により検出された漏洩電流Ｉ₀とに基づいて、前記被測定電線路に流れている漏洩電流に含まれている対地絶縁抵抗に起因する抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒを
   Ｉｇｒ＝Ｉ₀×ｓｉｎθ／ｃｏｓ（π／３）
   により算出する抵抗成分漏洩電流算出工程と、
   前記位相差検出工程により検出された位相差が所定の範囲内であるかどうかを判断し、位相差が所定の範囲内ではないと判断した場合、前記位相差検出工程により検出された位相差を前記電圧検出工程に送信する判断処理工程とを備え、
   前記電圧検出工程は、前記判断処理工程から送信されてきた位相差に基づいて、前記被測定電線路における電圧を検出する相を切り替え、切り替えた後の２相の間に印加されている電圧を検出し、
   前記位相差検出工程は、前記切り替えた後の２相の間に印加されている電圧に基づいて再度位相差を検出する、
   漏洩電流検出方法。
5. ３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）をＹ結線し中性点を接地して接地線を引き出した３相４線式の被測定電線路に流れている漏洩電流を検出する漏洩電流検出工程と、
   前記被測定電線路の３相すべてに接続され、測定する２相を切替えられる電圧検出工程であって、前記３相のいずれか２相の間に印加されている電圧を検出する電圧検出工程と、
   前記漏洩電流検出工程により検出された漏洩電流の零クロス点と前記電圧検出工程により検出された電圧の零クロス点とに基づいて、位相差を検出する位相差検出工程と、
   前記位相差検出工程により検出された位相差θと、前記漏洩電流検出工程により検出された漏洩電流Ｉ₀とに基づいて、前記被測定電線路に流れている漏洩電流に含まれている対地絶縁抵抗に起因する抵抗成分漏洩電流Ｉｇｒを
   Ｉｇｒ＝Ｉ₀×ｓｉｎθ／ｃｏｓ（π／３）
   により算出する抵抗成分漏洩電流算出工程と、
   前記位相差検出工程により検出された位相差が所定の範囲内であるかどうかを判断し、位相差が所定の範囲内ではないと判断した場合、前記位相差検出工程により検出された位相差を前記電圧検出工程に送信する判断処理工程と、をコンピュータによって実現するための漏洩電流検出プログラムであって、
   前記電圧検出工程は、前記判断処理工程から送信されてきた位相差に基づいて、前記被測定電線路における電圧を検出する相を切り替え、切り替えた後の２相の間に印加されている電圧を検出し、
   前記位相差検出工程は、前記切り替えた後の２相の間に印加されている電圧に基づいて再度位相差を検出する、
   漏洩電流検出プログラム。
   

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