JPH0247708B2 - Zetsuenteikosokuteihoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は活線状態で電路等の絶縁抵抗を測定監
視する方法に関する。

従来変圧器の第２種接地線をして測定用信号で
ある低周波電圧を発振する発振トランスまたは低
周波電圧の印加されたトランスのコアを貫通せし
める等のことにより接地線を通して電路に低周波
電圧を電磁誘導で印加し、接地線に帰還する漏洩
電流を零相変流器等で検出し、この漏洩電流中の
低周波成分の有効分（印加電圧と同相の成分）を
算出することにより絶縁抵抗を測定する第１の測
定方法例、また変圧器の第２種接地線を切断し、
これに低周波電圧を印加する発振器と共に接地線
に帰還する電流を検出する抵抗を直列に挿入接続
し、この両端に得られる漏洩電流中に低周波成分
の絶縁抵抗による有効分を算出することにより絶
縁抵抗を測定する第２の測定方法例等がある。

本発明は従来のこのような活線状態で絶縁抵抗
を測定する方法において漏洩電流中の低周波成分
から絶縁抵抗に逆比例した値を算出する方法を提
案するものである。

第１図は上記第１の方法例の説明図であり、ト
ランスＴの負荷をＺとする。ここでは説明を容易
にするために電路１，２を単相２線式の場合で示
しているが単相３線、３相線等の場合も以下にの
べる原理は同じである。電路の絶縁抵抗をＲ、対
地浮遊容量をＣとする。接地線ELは測定用信号
である周波数₁（商用周波数₀とは異なる。）を発
振する発振トランスOTまたは周波数₁の印加さ
れたトランスのコアを貫通している。このとき接
地線ELに誘起される周波数₁の低周波電圧をV₁
〔ボルト〕とする。

（測定用信号は正弦波でも矩形波でもよいが、こ
こでは正弦波として扱う。） 接地線ELを貫通する零相変流器ZCTは、これ
により漏洩電流を検出するもので、検出した漏洩
電流を周波数₁成分を検出するフイルタFILに加
え商用周波数₀成分の漏洩電流を除去すればフイ
ルタFILの出力igは が得られる。ここでω₁＝2π₁である。

発振回路OSCの出力電圧をe₁〔ボルト〕とし
（かけ算器MULTまたは同期検波器を使つて）ig
とe₁の積をとれば、 ig×√２e₁sinω₁t＝e₁v₁／Ｒ＋e₁v₁ω₁Csin2ω₁t −e₁v₁／Ｒcos2ω₁t を得る。したがつてかけ算器MULTの出力をロ
ーパスフイルタLPFに通してig×√２e₁sinω₁tの
直流分を得るとローパスフイルタLPFの出力
OUT即ち有効分は OUT＝e₁v₁／Ｒ となり、e₁，v₁が一定ならばOUTの値を知るこ
とにより絶縁抵抗を測定することができる。

ところで第１図からも明らかなように上記のig
×√２e₁sinω₁tの演算を行なつて電路に誘起され
ている電圧√２v₁sinω₁tとの同相成分を得るに当
つては、実際には零相変流器ZCT、フイルタFIL
等による位相ずれを補償する移相器（第１図、第
２図では図示していない。）をフイルタFILとか
け算器MULT間または発振器OSCとかけ算器
MULT間のいずれかに少くとも挿入して、これ
らの位相ずれを打消すことによつてはじめて式
が得られる。しかし、これらの位相ずれは温度、
経年変化等によつても変化するため正確に位相補
償することは極めて複雑な位相補償回路を必要と
し経済的でない。本発明はこのような、位相ずれ
に無関係に絶縁抵抗に逆比例した測定量を得る方
法を提案するものである。

零相変流器ZCT、フイルタFILによる位相ずれ
をθとすればフイルタFILの生の出力ig′は と表すことができる。

ところで電路に誘起した低周波電圧√２
v₁sinω₁tを固定値θ₁だけ位相推移した電圧√２
e₁sin（ω₁t＋θ₁）は発振器OSC出力に固定移相器
を付加して発生し、これとig′との積をかけ算器
MULTでとれば ig′×√２v₁sin（ω₁t＋θ₁） ＝2e₁v₁／Ｒsin（ω₁t＋θ）sin（ω₁t＋θ₁） ＋2ω₁ce₁v₁cos（ω₁t＋θ）・sin（ω₁t＋θ₁） ＝e₁v₁／Ｒ｛cos（θ−θ₁）−cos（2ω₁t ＋θ＋θ₁）｝＋ω₁ce₁v₁｛sin（2ω₁t＋θ＋θ₁） ＋sin（θ₁−θ）｝ このときのローパスフイルタLPF出力をυ₁とす
ると υ₁＝e₁v₁／Ｒcos（θ−θ₁）＋ω₁ce₁v₁sin（θ₁−
θ） となる。同様に固定移相器を用いて電圧√２
e₁sin（ω₁t＋θ₂）（但しθ₁≠θ₂）を発生し、これと
ig′との積をとると、このとき得られるローパス
フイルタ出力υ₂は υ₂＝e₁v₁／Ｒcos（θ−θ₂） ＋ω₁ce₁v₁sin（θ₂−θ） となる。更に同様に電圧√２e₁sin（ω₁t＋θ₃）を
発生して同様な処理を行えば（但しθ₁≠θ₃、θ₂≠
θ₃） υ₃＝e₁v₁／Ｒcos（θ−θ₃） ＋ω₁ce₁v₁sin（θ₃−θ） となる。

ここでυ₁とsin（θ₂−θ）、υ₂とsin（θ₁−θ）の
積
をとつてその差を求めてみると υ₁sin（θ₂−θ）−υ₂sin（θ₁−θ） ＝e₁V₁／Ｒ｛cos（θ−θ₁）sin（θ₂−θ）−cos （θ−θ₂）sin（θ₁−θ）｝ ＝e₁v₁／Ｒsin（θ₂−θ₁） となる。

同様にυ₂とsin（θ₃−θ）、υ₃とsin（θ₂−θ）の
積
をとつてその差を求めると υ₂sin（θ₃−θ）−υ₃sin（θ₂−θ） ＝e₁V₁／Ｒsin（θ₃−θ₂） となる。

又、υ₁sin（θ₁−θ）−υ₂sin（θ₁−θ）＝Ａとし
て
左辺を展開すると （υ₁sinθ₂−υ₂sinθ₁）cosθ−（υ₁cosθ₂−υ₂cos
θ₁）sinθ＝Ａ ここでυ₁sinθ₂−υ₂sinθ₁＝ａ，υ₁cosθ₂−υ₂co
sθ₁
＝ｂとおくと acosθ−bsinθ＝Ａ となる。

同様にυ₂sin（θ₃−θ）−υ₃sin（θ₂−θ）＝Ｂと
し
て左辺を展開すると （υ₂sinθ₃−υ₂sinθ₂）cosθ−（υ₂cosθ₃−υ₃cos
θ₂）sinθ＝Ｂ ここでυ₂sinθ₃−υ₃sinθ₂＝ｅ，υ₂cosθ₃−υ₃co
sθ₂
＝ｄとおくと ecosθ−dsinθ＝Ｂ となる。

式及び式より （ad−be）sinθ＝Ae−Ba （ad−be）cosθ＝Ad−Bb ，式より （Ae−Ba）²＋（Ad−Bb）²＝（ad−be）² となる。

ここで式、式に於て α＝sin（θ₂−θ₁），β＝sin（θ₃−θ₂）， ｓ＝e₁v₁／Ｒ とおけば式は次の様になる。

式の右辺は全て零相変流器ZCT、フイルタ
FILによつて生ずる位相ずれのθとは無関係な値
であり、 ｓ＝e₁V₁／Ｒであるので 上記演算を行えなえばθに左右されない絶縁抵
抗値を求める事が出来る。

本発明を第２図を用いてまとめて説明すると発
振回路OSCの発振周波数を₁とすれば、FILの出
力には式のig′が得られる。このig′と低周波電
圧を制御回路CONT移相器PSに導いて互に異な
る固定値θ₁，θ₂，θ₃だけ夫々位相のずれた電圧√
２e₁sin（ω₁t＋θ₁），√２sin（ω₁t＋θ₂），√２si
n
（ω₁t＋θ₃）を作り、夫々との積を掛算器MULT
にてとりローパスフイルターLPFにて夫々の直
流分を求めれば式，式，式のυ₁，υ₂，υ₃電
圧が得られる。

この得られた電圧υ₁，υ₂，υ₃と制御回路CONT
にて得られる固定値θ₁，θ₂，θ₃とで演算器AUに
よりａ，ｂ，ｃ，ｄ，α，βの演算を行い式に
代入すればe₁v₁／Ｒであるｓがもとまる。式によ り求められた絶縁抵抗に反比例した量は式でも
明らかな様に零相変流器ZCT、フイルタFILによ
る位相ずれθに全く無関係であり、これらによる
温度、経年変化等にかかわるθのずれを無視する
ことができる。

なお、温度等の影響を受けずに固定値θ₁，θ₂，
θ₃だけ位相のずれた電圧を発生する方法としては
次のものがある。即ち発振回路OSCの出力を発
振周波数より十分高く且つ安定な周波数でサンプ
リングし、サンプリングして得たパルスをデイジ
タルカウンターで計数する等の方法をとるもので
ある。この方法によつて、それらの電圧が容易に
実現できることは明らかである。

本発明の方法は従来の方法に比べ、複雑な位相
補償回路が不要となつたことで、安定度の向上が
はかられ、その工業的価値は大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の絶縁測定方法を説明する図、第
２図は本発明の実施例を示す図 Ｔ：トランス、OT：発振トランスコア、
ZCT：零相変流器、OSC：発振回路、FIL：フイ
ルタ、MULT：かけ算器、LPF：ローパスフイ
ルタ、PS：移相器、CONT：制御回路、AU：
演算回路、EL：接地線、Ｒ：絶縁抵抗、Ｃ：対
地浮遊容量、Ｚ：負荷機器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 変圧器の接地線を通じて電路に測定信号であ
   る低周波の電圧を電磁誘導または直列結合によつ
   て印加し、該接地線に帰還する該低周波の漏洩電
   流を検出して活線状態で該電路の絶縁抵抗を測定
   する方法において、 印加した低周波電圧と同一周波数であつて、且
   つその位相がθ1、θ2、θ3と互いに異なる三つの低
   周波電圧を用い、該三つの低周波電圧と前記接地
   線に帰還する低周波電圧の漏洩電流との積より三
   つの直流分υ1、υ2、υ3を得、該直流分υ1、υ2、
   υ3と前記位相θ1、θ2、θ3とを用いることにより、
   測定系の位相ずれθを補償した電路の絶縁抵抗を
   測定したことを特徴とする絶縁抵抗測定方法。