JP7193947B2 - クランプメータ - Google Patents

Description

本発明は、クランプメータに関する。

漏れ電流が生じているときの分電盤等での漏れ電流箇所の探査にクランプメータが用いられている。漏れ電流の測定は、活線状態の測定対象電線に電流センサであるクランプセンサを装着して測定対象電線の電流信号を取得し、測定装置本体で、センサで取得した信号から電流測定値を演算して出力して測定、測定値を出力して行う。

クランプメータを用いる漏れ電流の探査作業を説明する。
漏れ電流が発生したときは、漏電監視装置や漏電ブレーカが作動して、漏電が発生していることがわかり、漏電箇所の探査を行う。
漏電箇所の探査は、たとえば分電盤では、主幹から端末に向けて順次漏電を検出して探査を行う。漏電の探査は、配線の往復線をクランプして、漏電の有無を確認する。正常な場合、電流の往復によって測定値は零となる。一方、漏電は地絡になって電流の往復はないので、漏電が発生していると、クランプメータで漏電量が測定できる。まず、主幹の配線にクランプメータをクランプし、漏電が発生しているかをクランプメータの表示部に測定値が表示されて、この表示値を作業者がみて、漏電が生じていないか否かを確認する。主幹から、順次、下位の階層へ向けて、往復線をクランプして、電流を測定していく。
漏電している電流量は、漏電監視装置や漏電ブレーカや主幹での漏電確認によって判っているので、漏電している電流量が流れている端末へと探査を絞っていく。
このような漏電箇所探査作業は、多数の配線が成されている分電盤内で、各階層の配線をクランプして、クランプメータに表示される測定値を確認しながら行っている。

しかしながら、分電盤には多数の配線がなされているので、配線をクランプしても、クランプ箇所によっては、作業者側にクランプメータの表示部が向かずに、表示された測定値を作業者が常に確認することができないことがある。たとえば、分電盤の上や下にある配線をクランプした場合に、その測定値を目視することは簡単ではない。また、一般に配線は、配線が作業者に対して横方向となっているので、測定対象電線にクランプした場合、クランプメータの表示部は、作業者に対して横を向いているのが普通であり、作業者側に向いておらず、測定した測定値の表示を目視するためには、クランプメータを作業者側に向ける必要がある。さらに、多数の配線がかたまっている箇所では表示部を作業者にみえるように配線にクランプすることも難しい。

特許文献１には、このようなクランプメータでの漏れ電流測定において、あらかじめしきい値を設定し、測定した電流値としきい値とを比較し、測定値がしきい値を超えた場合には、振動モータを駆動させ、あるいは警告音を出力し、あるいは表示する測定値を点滅させる等をする発明が記載されている。

特開２００９－０６８８８３号公報

しかし、漏れ電流の測定に際して、外部ノイズやクランプセンサの開閉により、測定値は変動してしまうので、単にしきい値と変動する測定値を比較しても正しい比較にはならず、誤って漏電箇所を認識してしまうおそれがある。
また、作業者が、クランプセンサが閉じていないことに気がつかずに、測定してしまう可能性があり、そのような場合には、測定された測定値自体が正確でなく、また測定値も不安定であって、漏れ電流を検出できずに探査作業をやり直したりして、漏電箇所の探査作業に時間がかかることになる。

本発明は、このような、漏れ電流を測定するクランプメータにおいて、漏れ電流箇所の探査作業を容易にし、効率化できるクランプメータを提供することを目的とする。

本発明の第１の側面は、測定対象電線にクランプするセンサが取得した測定対象電線の信号が入力され、測定値を演算する演算手段を含む信号処理部を有するクランプメータであって、信号処理部は、測定対象電線の電流の測定値を表示する表示部を備え、信号処理部は、測定された電流の実効値と波高値との変動幅が所定の範囲内になったとき、測定値が安定したと判定し、この安定したときの測定値が、設定されたしきい値を超えている場合には、音または光により測定値が前記しきい値を超えた旨の報知を行う手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、信号が信号処理部に入力される経路には、フィルタを介して入力する信号処理部に入力される経路と、フィルタを介さずに信号処理部に入力される経路のふたつの経路とを有し、フィルタを介さない信号と、フィルタを介した信号とが並列して信号処理部に入力され、信号処理部は、フィルタを介さない信号からの測定値とフィルタを介した信号からの測定値とを比較する比較手段を有することができる。

測定した測定値が安定したかを判定してしきい値と比較して、しきい値を超えているときに、音・光等を出力するので、正確な測定ができ、作業者の漏れ電流箇所の探査作業の効率化を図ることができる。

本発明の実施の形態であるクランプメータの構成の一例を示す図である。 漏電探査の作業を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態のクランプメータの動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態の測定値が安定したかを判定する動作を説明するフローチャートである。

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、本発明の実施の形態のクランプメータの構成の一例を示す図である。

このクランプメータは、電流センサ１０と測定装置本体２０とを備え、測定用途に応じて、電流センサ１０が選択されて測定装置本体２０に接続される。電流センサ１０としては、測定対象電線の周りに環状に配置される閉鎖磁路を形成する磁気コアと磁気コアの磁気を検出するホール素子や検出コイルからなる磁気センサとを備えたものがある。また、ケーブルタイプのフレキシブル電流センサもある。

測定装置本体２０は、電流センサ１０の出力が入力される増幅器２１と、この増幅器２１の信号から商用周波数より高い周波数の信号を除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２と、増幅器２１の出力をアナログ変換するアナログディジタル変換器２４と、ローパスフィルタ２２の出力をアナログ変換するアナログディジタル変換器２５と、アナログディジタル変換器２４の出力およびアナログディジタル変換器２５の出力が入力されるＣＰＵ（Central Processing Unit ）２６と、メモリ２７と、ＣＰＵ２６にインタフェース（Ｉ／０）２８を介して接続されている操作部３１と、通信部３２と、表示部（ＬＣＤ）３３と、音響出力部３４と、ＬＥＤ３５とを備えている。

この図１に示した測定装置の動作を説明する。
電流センサ１０から出力された信号は、増幅器２１で増幅され、分岐した一方の信号は、アナログディジタル変換器２４に入力されてディジタル信号に変換されＣＰＵ２６に出力される。また、分岐した他方の信号は、ローパスフィルタ２２を介してアナログディジタル変換器２５に入力されてディジタル信号に変換されＣＰＵ２６に出力される。ローパスフィルタ２２は、カットオフ周波数をたとえば１５０Ｈｚまたは１８０Ｈｚとするフィルタで、商用周波数成分を通過させ、商用周波数に混入した高い周波数成分を除去するフィルタである。なお、以下で符号２２で示されるローパスフィルタは、単にフィルタと略することがある。

ＣＰＵ２６は、メモリ２７に記憶されているプログラムに基づいて、ディジタル信号として入力された信号を演算して、測定対象電線の電流値を演算する。この出力は、インタフェース２８を介して、表示部３３に表示され、また演算された測定値は、メモリ２７にも記憶される。また、入力された測定信号は、測定値を演算するため、メモリ２７に記憶される。操作部３１は、各種設定、操作の入力を行う。通信部３２は、たとえばブルートゥース(Blue tooth 登録商標)により外部に測定値等の情報を出力することを可能とする。また、音響出力部３４は、各種操作等の音響を出力することができる。ＬＥＤ３５は、操作等により発光あるいは滅光する。

本実施の形態のクランプメータを用いる漏電箇所の探査作業の流れを図２のフローチャートを用いて説明する。
漏電監視装置等で漏電を検出して漏電が発覚すると、漏電箇所の探査が必要となる。
まず、漏電を検出した最上位層になる「主幹」線に移動してクランプメータを用いた漏電箇所の探査を開始する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。目的の測定対象の電線にクランプメータをクランプする（ステップＳ１３）。このクランプは、配線の２本の往復線を電流センサ１０でクランプして行う。２本の往復線では単相交流は、行きと帰りの電流によって発生する磁界は相殺されるので、検出電流はほぼ零となる。一方、漏れ電流は、地絡により同一の電流が帰ってこないので、漏れ電流分だけの磁界が生じ、この磁界を電線にクランプする電流センサ１０により検出して漏れ電流を測定できる。

漏れ電流があるか否かを判定して漏電した配線であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。漏電がある場合には、つぎのステップに進み、漏電がない場合には、つぎの往復線をクランプして漏れ電流を測定する。このとき、本実施の形態では、漏れ電流が所定の設定値を超えたときは、漏れ電流ありとして、測定値を表示するだけでなく、音・光を発するので、作業者は確認ができる。
漏れ電流がないときは、つぎの往復線をクランプし（ステップＳ１３）、漏れ電流があるときは、分岐があるかを判定する（ステップＳ１５）。分岐があり、つぎの階層がある場合は、下流に移動して漏れ電流の測定を行う（ステップＳ１６）。分岐がない場合は、当該往復線で漏電が発生しているので、当該電線の漏電箇所を特定する（ステップＳ１７）。

つぎに本実施の形態の特徴である設定されたしきい値と測定値を比較して、測定された測定値がしきい値を超えているときに、測定値を表示するだけでなく、音・光のパターンを出力する比較機能の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。

しきい値は、測定前に作業者が設定する（ステップＳ２１）。漏れ電流量は、漏電監視装置や漏電ブレーカ、あるいは主幹での漏電確認によって確認できるので、確認されている漏れ電流量をもとにしきい値を設定する。設定は、操作部３１を操作して行う。
しきい値と測定値との比較はＣＰＵ２６が担う。電流センサ１０からサンプリングした測定値を取得する（ステップＳ２２）と表示部３３に測定値を表示する（ステップＳ２３）。ここで、測定値が安定しているかを判定し（ステップＳ２４）、安定していないときは、しきい値と比較することなく測定値が安定するまで測定値の取得を続ける。測定値が安定していないときは、音・光等の変化をしない（ステップＳ２５）。
測定値が安定していると判定されると、設定されたしきい値と比較し（ステップＳ２６）、設定されたしきい値を超えているときは、パターン１の音・光を変化させる。このとき、音響出力部３４とＬＥＤ３５でパターン１の音・光を出力する（ステップＳ２７）。また、測定値が設定されたしきい値を超えていないときはパターン２の音・光を出力する（ステップＳ２８）。

測定された測定値が安定するまでは、音・光が変化する出力はなされないので、測定値が安定していないことがわかり、測定値が安定すると、しきい値を超えたときと超えないときとで異なるパターンの音・光が出力されるので、作業者は、表示部３３に表示された測定値が見えなくても、所定の漏れ電流があるか否かを判定できるので、つぎにどの作業に移るべきかがわかる。

ここで、測定値が安定したか否かの判定について図４のフローチャートを参照して説明する。
配線などに外部ノイズが混入して測定値が不正確になり、また、電流センサ１０のクランプが閉塞しない等によっても測定値が不正確になって、誤り判定が生ずるおそれがある。このため、本実施の形態では、測定値の安定を監視し、測定値が安定したと判定すると、設定されたしきい値と比較する。

この測定値が安定したと判定する一例として、実効値と波高値との変動幅で判定する例を説明する。
取得した電流データの波高値、実効値を取得し、任意のデータ数をメモリ２７に記憶する。そして、過去Ｍ個の電流データの波高値の最大値、最小値を取得する（ステップＳ３１）。そして、最大値から最小値を引いた分が、レンジの１０％未満か否かを判定する（ステップＳ３２）。１０％未満であった場合には、こんどは過去Ｎ個のデータの実効値の最大値と最小値とを取得する（ステップＳ３３）。そして、最大値から最小値を引いた分が、レンジの１０％未満であるかを判定する（ステップＳ３４）。１０％未満であった場合は、測定値は安定していると判定し（ステップＳ３５）、設定されたしきい値との比較を行う（図３のステップＳ２５）。波高値および実効値の最大値と最小値との差がレンジの１０％未満にならない場合は、測定値が安定していないとして（ステップＳ３６）、測定値の取得を繰り返す（図３のステップＳ２２～Ｓ２５）。なお、Ｍ、Ｎは任意の定数である。

上述の例は、測定値が安定したかを判定する一例であるが、その他、所定の期間、取得した測定値について、移動平均をとり、その変動幅から測定値が安定したと判定するなどの方法もある。
漏れ電流は、現場において測定する必要があり、電流センサのクランプが閉じていない場合には、測定値は安定せず、その場合には、測定装置本体から音・光が変化しないので、クランプが閉じていないことによる誤り判定を防止することができる。

図１の実施の形態のクランプセンサは、ローパスフィルタ２２を介さない信号とローパスフィルタ２２を介する信号とがそれぞれ、アナログディジタル変換器２４、２５でディジタル信号に変換されて、並列してＣＰＵ２６に入力される構成となっている。

このローパスフィルタ２２の機能を説明する。
近年の各種電気機械器具の電源部には、インバータを備えており、電源線には、インバータによって生ずる高調波による商用周波数より高い周波数成分が混入することがある。また、電源でのＵＰＳなどの利用も、電源線に高い周波数の高調波成分が混入する原因となる。
漏れ電流測定において、商用周波数成分に加えて、高い周波数成分を含めた電流値として検出すると、本来の漏れ電流の値より、測定電流値は大きくなる。一方、漏れ電流は、商用周波数成分について地絡が生じている現象であるので、高い周波数成分も含めて検出すると、漏れ電流値として検出した値が大きくなりすぎて、正確な電流値とならない。このため、カットオフ周波数として、１５０Ｈｚあるいは１８０Ｈｚとするローパスフィルタによって、高い周波数成分をカットすることで、より正確な漏れ電流値を取得するようにしている。

そこで、ローパスフィルタ２２によってフィルタリングされた信号とフィルタリングされていない信号とが並列して同時に入力されると、ＣＰＵ２６よって、このふたつの信号からふたつの電流測定値を演算することができ、両者を比較することができる。それにより、その差が大きいときは、大きい外部ノイズが混入されているとか、クランプが閉状態になっていないとのことがわかる。それにより、ローパスフィルタ２２を介した信号と介さない信号とを並列して入力して演算し比較することで、外部ノイズの影響を低減して、測定値が安定するまでの時間を短くすることができ、漏電箇所の探査作業を効率化することにつながる。

なお、パターン１、２の音・光の出力は、音響出力部３４での断続音の出力、表示部３３の画面を赤色の発光などを行うことができる。また、表示部３３の表示画面側にはないＬＥＤ３５を点滅させるようにしてもよい。画面がみえないような位置にクランプメータを装着したときには、音響出力部３４と、ＬＥＤ３５とによって、作業者に、測定値がしきい値を超えたことを確認させることが可能である。

（その他の実施の形態）
上記の実施の形態では、アナログディジタル変換器をふたつ設けた例で説明したが、時分割サンプリングを行うことで、アナログディジタル変換器を一つにしてもよい。この場合には、ＣＰＵにて、時分割サンプリングされたフィルタを介した信号のディジタル信号と、フィルタを介さない信号のディジタル信号とから、ふたつの測定値を演算して測定値の安定を判断して比較すればよい。

１０ 電流センサ
２０ 測定装置本体
２１ 増幅器（ＡＭＰ）
２２ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
２３ スイッチ
２４、２５ アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）
２６ ＣＰＵ
２７ メモリ
２８ インタフェース（Ｉ／Ｏ）
３１ 操作部
３２ 通信部
３３ 表示部（ＬＣＤ）
３４ 音響出力部
３５ ＬＥＤ

Claims (1)

1. 測定対象電線の漏れ電流を測定するクランプメータであり、
   測定対象電線にクランプするセンサが取得した前記測定対象電線の信号が入力され、この信号から前記測定対象電線を流れる電流値を演算する演算手段を含む信号処理部を有するクランプメータであって、
   前記信号処理部は、前記演算された電流値を表示する表示部を備え、
   前記信号処理部は、
   演算された電流の実効値の変動幅が所定の範囲内になったとき、かつ、電流波形の波高値の変動幅が所定の範囲内になったとき、前記電流値が安定したと判定し、
   この安定したときの前記電流値が、設定されたしきい値を超えているか否かを判定し、前記しきい値を超えている場合には、音または光により前記しきい値を超えている旨を報知し、超えていない場合は、音または光により前記しきい値を超えていない旨の報知を行う手段を備え、
   前記信号が前記信号処理部に入力される経路には、商用周波数より高い周波数成分を除去するローパスフィルタを介して前記信号処理部に入力される経路と、前記ローパスフィルタを介さずに前記信号処理部に入力される経路とを有し、
   前記ローパスフィルタを介さない信号と、前記ローパスフィルタを介した信号とが並列して前記信号処理部に入力され、
   前記演算手段は、並列入力された前記ローパスフィルタを介さない信号から前記電流値を演算するとともに、前記ローパスフィルタを介した信号から前記電流値を演算し、
   前記信号処理部は、前記ローパスフィルタを介さない信号からの前記電流値と前記ローパスフィルタを介した信号からの前記電流値とを比較する比較手段とを有する
   ことを特徴とするクランプメータ。

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