JPH0783975A - Insulation monitor for electric circuit of non-grounded wiring system - Google Patents

Insulation monitor for electric circuit of non-grounded wiring system

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Publication number
JPH0783975A
JPH0783975A JP22897893A JP22897893A JPH0783975A JP H0783975 A JPH0783975 A JP H0783975A JP 22897893 A JP22897893 A JP 22897893A JP 22897893 A JP22897893 A JP 22897893A JP H0783975 A JPH0783975 A JP H0783975A
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JP
Japan
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voltage
frequency
output
ground
current
Prior art date
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Pending
Application number
JP22897893A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Ueno
泰弘 上野
Terumasa Katsura
照昌 桂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KAWAJU BOSAI KOGYO KK
Original Assignee
KAWAJU BOSAI KOGYO KK
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Publication date
Application filed by KAWAJU BOSAI KOGYO KK filed Critical KAWAJU BOSAI KOGYO KK
Priority to JP22897893A priority Critical patent/JPH0783975A/en
Publication of JPH0783975A publication Critical patent/JPH0783975A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce a monitor current by stably monitoring a ground impedance. CONSTITUTION:A series circuit having a pair of resistors having high resistance values to obtain a neutral point is connected between secondary outputs of an insulation transformer 2, and a monitor power source 13 for alternately generating a DC voltage and an AC voltage of 110Hz is connected between the neutral point and the ground 15. A current detecting resistor R30 is connected in series with the power source 13, an output voltage of the resistor R30 is applied to first subtracting means 25 through a low-pass filter 24 to subtract a predetermined first voltage, and also applied from a high-pass filter 28 to second subtracting means 29 to subtract a predetermined second voltage. Thus, even if real number parts and imaginary parts of ground impedances Z1, Z2 are relatively smaller than resistance values of the pair of the resistors for obtaining the neutral point, the impedances Z1, Z2 can be accurately detected. Outputs of the first and second means 25, 29 are respectively held in sample and hold means 26, 30, applied to one adding means 27, and then level-discriminated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、非接地配線方式の電路
の絶縁監視装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-ground wiring type electric circuit insulation monitoring apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】病院電気設備の安全基準は、日本工業規
格JIS T 1022に規定されており、電路に地絡
電流が流れて電源が遮断すると、医療に重大な支障をき
たすおそれのある医用電気機器を使用する医用室のコン
セント回路は、非接地配線方式とすることとされ、非接
地式電路の電源側には、絶縁監視装置を設けることと規
定されている。この絶縁監視装置は、電路の対地インピ
ーダンスを計測・監視する方式であり、それに設けられ
る警報装置は、非接地式電路のいずれかの一線を低イン
ピーダンスの導体で大地へ接続した場合に流れる地絡電
流の値が2mAとなるような状態となったとき、動作す
るものでなければならないものとされている。
2. Description of the Related Art Safety standards for hospital electrical equipment are stipulated in Japanese Industrial Standards JIS T 1022. If a ground fault current flows in an electric line and the power is cut off, there is a risk of seriously impairing medical care. It is stipulated that the outlet circuit in the medical room where the equipment is used is of the non-grounded wiring system, and an insulation monitoring device is provided on the power supply side of the non-grounded electric circuit. This insulation monitoring device is a method of measuring and monitoring the ground impedance of the electric circuit, and the alarm device installed in it is a ground fault that flows when one of the ungrounded electric circuits is connected to the ground with a low-impedance conductor. It is said that it must operate when the current value becomes 2 mA.

【0003】典型的な先行技術は特公平1−16088
に開示されており、この先行技術ではたとえば50Hz
の非接地電路の中性点と大地との間に、その周波数より
僅かに離れた周波数であるたとえば55Hzを有し、か
つ電圧が電路の大地電圧とほぼ等しい補助電圧を印加す
る補助電圧源と、前記中性点と大地との間を流れる電流
を検出する電流検出器と、非接地電路に人体が接触して
も人体が流れる電流が2mA以下となるようにする電流
制限器とが直列に接続されて構成される。
A typical prior art is Japanese Patent Publication No. 1-16088.
In this prior art, for example, 50 Hz
An auxiliary voltage source for applying an auxiliary voltage having a frequency, for example, 55 Hz, which is slightly separated from the frequency between the neutral point of the non-grounded electric path and the ground, and applying a voltage substantially equal to the earth voltage of the electric path. , A current detector for detecting a current flowing between the neutral point and the ground, and a current limiter for keeping the current flowing by the human body at 2 mA or less even if the human body contacts the non-grounded circuit in series. Connected and configured.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような先行技術で
は、監視のために前記電流制限器によって中性点と大地
との間の電流が2mA以下となるようにしており、実際
には約2mA程度の電流を常時流している構成となって
いるものと推測され、したがってその監視電流が大き
く、このことは非接地電路の絶縁を劣化していることに
なる。
In such a prior art, the current limiter keeps the current between the neutral point and the ground to be 2 mA or less for the purpose of monitoring. It is presumed that it is configured to constantly pass a certain amount of current, and therefore the monitored current is large, which impairs the insulation of the non-grounded circuit.

【0005】本発明の目的は、対地インピーダンスを安
定して監視することができ、しかも非接地電路に大きな
監視電流を流さなくてもよいようにした非接地配線方式
の電路の絶縁監視装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide an insulation monitoring device for an electric line of an ungrounded wiring system, which can monitor the impedance to ground stably and does not require a large monitoring current to flow in the ungrounded electric line. It is to be.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、1次入力に電
源電力が与えられる絶縁トランスと、絶縁トランスの2
次出力間に接続され、監視すべき地絡電流値よりも充分
に小さい電流を流すように大きな抵抗値をそれぞれ有す
る一対の抵抗から成る直列回路と、直列回路の前記一対
の抵抗の相互の接続点と、接地との間に介在され、直流
電圧と、前記電源とは異なる周波数を有する交流電圧と
を、交互に切換えて与える監視用電源と、監視用電源に
流れる直流および交流の電流を検出する電流検出手段
と、電流検出手段の検出出力を予め定めるレベルでレベ
ル弁別する手段とを含むことを特徴とする非接地配線方
式の電路の絶縁監視装置である。
According to the present invention, there are provided an insulating transformer having a primary input to which power source power is applied, and an insulating transformer.
A series circuit, which is connected between the next outputs and has a large resistance value so as to pass a current sufficiently smaller than the ground current value to be monitored, and the mutual connection of the pair of resistors in the series circuit. Detects a power supply for monitoring, which is interposed between a point and ground, and which alternately supplies a DC voltage and an AC voltage having a frequency different from that of the power supply, and DC and AC currents flowing through the power supply for monitoring. And a means for discriminating the detection output of the current detecting means at a predetermined level.

【0007】また本発明は、監視用電源の周波数は、前
記電源の周波数の2倍の高調波周波数の近傍であって、
その高調波周波数とは異なる値に定められることを特徴
とする。
According to the present invention, the frequency of the power source for monitoring is in the vicinity of a harmonic frequency which is twice the frequency of the power source,
It is characterized in that it is set to a value different from the harmonic frequency.

【0008】また本発明は、電流検出手段は、監視用電
源に直列に接続される電流検出用抵抗と、電流検出用抵
抗の両端間の電圧が与えられ、前記電源の周波数よりも
低い遮断周波数を有するローパスフィルタと、ローパス
フィルタの出力から予め定める第1電圧を減算する第1
減算手段と、電流検出用抵抗の両端間の電圧が与えら
れ、前記交流電圧の周波数を濾波して取出すフィルタ
と、前記交流電圧周波数濾波フィルタの出力から予め定
める第2電圧を減算する第2減算手段と、第1および第
2減算手段の各出力を加算する手段とを含むことを特徴
とする。
According to the present invention, the current detecting means is provided with a current detecting resistor connected in series to the monitoring power source and a voltage between both ends of the current detecting resistor, and a cutoff frequency lower than the frequency of the power source. And a first low-pass filter for subtracting a predetermined first voltage from the output of the low-pass filter.
Second subtraction for subtracting a predetermined second voltage from the output of the subtracting means, the voltage across the current detecting resistor, the frequency of the AC voltage being filtered out, and the output of the AC voltage frequency filtering filter. Means and means for adding the respective outputs of the first and second subtraction means.

【0009】また本発明は、第1および第2減算手段の
各出力をそれぞれ保持するサンプルホールド手段をさら
に備えることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized by further comprising sample hold means for holding respective outputs of the first and second subtraction means.

【0010】また本発明は、電流検出手段は、監視用電
源に直列に接続される電流検出用抵抗と、電流検出用抵
抗の両端間の電圧が与えられ、前記電源の周波数よりも
低い遮断周波数を有するローパスフィルタと、ローパス
フィルタの出力を、出力レベルが高いほど、分解能を高
めてデジタル値に変換する第1のアナログ/デジタル変
換手段と、電流検出用抵抗の両端間の電圧が与えられ、
前記交流電圧の周波数を濾波して取出すフィルタと、前
記交流電圧周波数濾波フィルタの出力を、出力レベルが
高いほど、分解能を高めてデジタル値に変換する第2の
アナログ/デジタル変換手段と、第1および第2のアナ
ログ/デジタル変換手段の各出力を加算する手段とを含
むことを特徴とする。
Further, according to the present invention, the current detecting means is provided with a current detecting resistor connected in series to the monitoring power source and a voltage between both ends of the current detecting resistor, and a cutoff frequency lower than the frequency of the power source. And a first analog / digital conversion means for converting the output of the low-pass filter having a higher output level into a digital value with higher resolution, and a voltage across the current detection resistor.
A filter for filtering and extracting the frequency of the AC voltage; second analog / digital conversion means for converting the output of the AC voltage frequency filtering filter into a digital value with higher resolution as the output level is higher; And means for adding the respective outputs of the second analog / digital conversion means.

【0011】[0011]

【作用】本発明に従えば、絶縁トランスの2次出力間
に、一対の抵抗から成る直列回路を設け、この一対の抵
抗の相互の接続点である中性点と、接地、すなわち大地
との間に、直流電圧と交流電圧とを、交互に切換えて与
える監視用電源を接続するとともに、その監視用電源に
流れる電流を電流検出手段によって検出し、検出電流を
レベル弁別する構成を有し、したがって前記一対の各抵
抗の抵抗値を充分大きな値にそれぞれ選ぶことによっ
て、絶縁トランスの2次出力である非接地電路に人体が
接触したときに人体に流れる電流を、たとえば104μ
A以下にして安全性を確保するとともに、そのような電
流値が小さいので非接地電路の絶縁の劣化をきたすこと
がなく、前述の104μAは、監視すべき地絡電流値で
あるたとえば2mAよりも充分に小さい値である。
According to the present invention, a series circuit composed of a pair of resistors is provided between the secondary outputs of the insulating transformers, and the neutral point, which is the connection point of the pair of resistors, and the ground, that is, the ground. In between, a DC power supply and an AC voltage are alternately switched, and a monitoring power supply is connected, and a current flowing through the monitoring power supply is detected by a current detecting means, and the detected current is level discriminated. Therefore, by selecting the resistance values of the pair of resistors to be sufficiently large values, the current flowing through the human body when the human body comes into contact with the non-grounded circuit which is the secondary output of the insulating transformer is set to, for example,
In addition to ensuring safety by setting A or less, such a current value is small so that the insulation of the non-grounded circuit is not deteriorated, and the above-mentioned 104 μA is less than the ground fault current value to be monitored, for example, 2 mA. It is a sufficiently small value.

【0012】また本発明に従えば、監視用電源は直流電
圧と交流電圧とを、中性点と大地との間に与え、したが
って2つの各非接地電路と大地間の対地インピーダンス
の実数成分である抵抗分および虚数成分であるキャパシ
タンスによる絶縁監視を行うことができる。
According to the present invention, the monitoring power supply applies a DC voltage and an AC voltage between the neutral point and the ground, and therefore, the real component of the ground impedance between each of the two non-grounded circuits and the ground. Insulation monitoring can be performed by a certain resistance component and an imaginary component capacitance.

【0013】また本発明に従えば、絶縁トランスの2次
出力である2つの各非接地電路と大地との間の各対地イ
ンピーダンスの監視をそれぞれ行うことが可能であり、
すなわち一方の非接地電路と大地間との絶縁劣化だけで
なく、両非接地電路と大地間の各絶縁劣化を監視するこ
ともまた可能である。
Further, according to the present invention, it is possible to monitor the respective ground impedances between the two respective non-grounded electric paths which are the secondary outputs of the insulating transformer and the ground,
That is, it is possible to monitor not only the insulation deterioration between one non-grounded circuit and the ground, but also the insulation deterioration between both ungrounded circuits and the ground.

【0014】監視用電源の周波数は、系統電源の周波
数、たとえば60Hzまたは50Hzの2倍の高調波周
波数、すなわち120Hzまたは100Hzの近傍であ
って、その高調波周波数とは異なる値、たとえば110
Hzに定められる。もしも仮に監視用電源の交流電圧の
周波数を、絶縁トランスの2次出力電圧すなわち系統電
源の周波数と同一またはその近傍の値に選ぶとすれば、
監視用電源の交流電圧と系統電源の出力との位相のずれ
が問題となり、位相がずれてうなりを生じることによっ
て検出電流が変動するおそれがあり、したがって監視用
電源の交流電圧の周波数と系統電源の周波数とは充分に
離す必要がある。絶縁トランスの2次出力電圧で、監視
すべき地絡電流値、たとえば前述の2mAとなる対地直
流抵抗50kΩ未満になったことをレベル弁別して警報
を発生するように構成する。また電路を長く布設したこ
となどによる浮遊容量による対地キャパシタンスは、系
統電源の周波数である60Hzまたは50Hzにおいて
対地インピーダンスが同様に50kΩとなるのは0.0
53μFまたは0.063μFであり、この対地キャパ
シタンス以上で警報を発生するように構成する場合、監
視用電源の交流電圧出力時に、その対地キャパシタンス
で、前述の直流抵抗50kΩを超えないようにして誤検
出を防ぐためには、監視用電源の交流電圧周波数は、系
統電源の周波数を超える必要があり、しかしながら周波
数が高すぎると、前述の対地キャパシタンスでのインピ
ーダンスが小さくなり、中性点を得るための前記一対の
各抵抗の高抵抗値に比べて相対的に小さくなりすぎて検
出が困難となる。そこで監視用電源の交流電圧の周波数
を、上述のように設定することが好都合である。
The frequency of the power supply for monitoring is a harmonic frequency twice as high as the frequency of the system power supply, for example, 60 Hz or 50 Hz, that is, in the vicinity of 120 Hz or 100 Hz, and a value different from the harmonic frequency, for example, 110.
Defined in Hz. If the frequency of the AC voltage of the monitoring power supply is selected to be the same as or near the secondary output voltage of the isolation transformer, that is, the frequency of the system power supply,
The phase shift between the AC voltage of the monitoring power supply and the output of the system power supply becomes a problem, and the detection current may fluctuate due to the phase shift and the occurrence of beats. Therefore, the frequency of the AC voltage of the monitoring power supply and the system power supply It is necessary to separate it sufficiently from the frequency of. The secondary output voltage of the isolation transformer is configured to issue a warning by discriminating the level when the ground fault current value to be monitored, for example, the above-mentioned 2 mA less than the direct current resistance of 50 kΩ to the ground. In addition, the ground capacitance due to the stray capacitance due to the long installation of the electric path is such that the ground impedance is 50 kΩ at the system power supply frequency of 60 Hz or 50 Hz.
If it is 53μF or 0.063μF and the alarm is generated when the capacitance to ground is higher than this, when the monitoring power supply outputs an AC voltage, the capacitance to ground does not exceed the above-mentioned DC resistance of 50kΩ and is erroneously detected. In order to prevent this, the AC voltage frequency of the monitoring power supply must exceed the frequency of the system power supply.However, if the frequency is too high, the impedance at the aforementioned ground capacitance becomes small, and the The resistance becomes too small compared to the high resistance value of each pair of resistors, which makes detection difficult. Therefore, it is convenient to set the frequency of the AC voltage of the monitoring power supply as described above.

【0015】さらに本発明に従えば、電流検出手段は、
監視用電源に直列に接続される電流検出用抵抗を有し、
この電流検出用抵抗に流れる電流によって生じる両端電
圧をローパスフィルタに与えて対地インピーダンスの実
数部に対応する電圧を検出するようにし、さらに第1減
算手段によってローパスフィルタの出力から予め定める
第1電圧を減算することによって、その前述の中性点を
得るための前記一対の各抵抗の高抵抗値に比べて対地イ
ンピーダンスである直流抵抗が相対的に小さくても、レ
ベル弁別を容易に行うことができることを可能にし、こ
のことと同様に、交流電圧の周波数を濾波して取出すフ
ィルタであるハイパスフィルタまたはバンドパスフィル
タなどからの出力を第2減算手段で予め定める第2電圧
だけ減算するように構成して対地インピーダンスの虚数
部である対地キャパシタンスの検出を容易に可能にす
る。
Further in accordance with the present invention, the current detecting means comprises:
Has a resistance for current detection connected in series to the power supply for monitoring,
The both-end voltage generated by the current flowing in the current detecting resistor is applied to the low-pass filter so that the voltage corresponding to the real part of the ground impedance is detected, and the first subtraction means further determines a predetermined first voltage from the output of the low-pass filter. By performing the subtraction, level discrimination can be easily performed even if the direct current resistance, which is the ground impedance, is relatively small compared to the high resistance value of each of the pair of resistors for obtaining the neutral point. In the same manner as above, the output from a high-pass filter or a band-pass filter, which is a filter for filtering out the frequency of the AC voltage, is subtracted by the second voltage determined in advance by the second subtraction means. It is possible to easily detect the capacitance to ground, which is the imaginary part of the impedance to ground.

【0016】さらに本発明に従えば、第1および第2減
算手段の出力を加算し、その後、レベル弁別を行うこと
によって、加算手段を単一個として、構成を簡略化する
こともまた可能となる。
Further, according to the present invention, by adding the outputs of the first and second subtracting means and then performing the level discrimination, it is possible to simplify the configuration by using a single adding means. .

【0017】さらに本発明に従えば、第1および第2減
算手段の各出力を個別的に保持するサンプルホールド手
段をさらに備え、これらのサンプルホールド手段の出力
を、後続する加算回路で加算することによって、実数部
と虚数部との和である対地インピーダンスを正確にレベ
ル弁別することが可能となる。
Further in accordance with the present invention, there is further provided sample hold means for individually holding the respective outputs of the first and second subtraction means, and the outputs of these sample hold means are added by a subsequent adder circuit. This makes it possible to accurately discriminate the level of the ground impedance, which is the sum of the real part and the imaginary part.

【0018】さらに本発明に従えば、電流検出手段をマ
イクロコンピュータなどの処理手段によって実現するに
あたっては、ローパスフィルタおよび交流電圧周波数濾
波フィルタの出力を、出力レベルが高いほど、分解能を
高めてデジタル値に変換する第1および第2のアナログ
/デジタル変換手段を用いることによって、中性点を得
るための前記一対の各抵抗値の高抵抗値に比べて対地イ
ンピーダンスが相対的に小さくてもレベル弁別を容易に
行うことが可能になる。
Further, according to the present invention, when the current detecting means is realized by a processing means such as a microcomputer, the outputs of the low-pass filter and the AC voltage frequency filtering filter are increased in digital value by increasing the resolution as the output level increases. By using the first and second analog / digital conversion means for converting to the level, even if the ground impedance is relatively small compared to the high resistance value of the pair of resistance values for obtaining the neutral point, level discrimination Can be easily performed.

【0019】[0019]

【実施例】図1は、本発明の一実施例の全体の構成を示
すブロック図である。商用交流電源1からの実効値10
0Vの電力は絶縁トランス2の1次コイル3に与えられ
る。商用交流電源1の周波数f1,f2は、f1=50
Hzまたはf2=60Hzである。絶縁トランス2の2
次コイル4の出力は電路5,6から病院および診療所な
どの電気設備7に供給される。電路5,6は非接地配線
方式であり、これらの電路5,6が大地8との間で対地
インピーダンスZ1,Z2を本発明による絶縁監視装置
9によって計測・監視する。絶縁トランス2の2次コイ
ル4の出力電圧は実効値100Vである。
1 is a block diagram showing the overall construction of an embodiment of the present invention. RMS value from commercial AC power supply 1
Electric power of 0V is given to the primary coil 3 of the isolation transformer 2. The frequencies f1 and f2 of the commercial AC power supply 1 are f1 = 50
Hz or f2 = 60 Hz. Isolation transformer 2 of 2
The output of the next coil 4 is supplied from electric lines 5 and 6 to electric equipment 7 such as hospitals and clinics. The electric paths 5 and 6 are of a non-grounded wiring system, and the electric impedances Z1 and Z2 between the electric paths 5 and 6 and the ground 8 are measured and monitored by the insulation monitoring device 9 according to the present invention. The output voltage of the secondary coil 4 of the insulating transformer 2 has an effective value of 100V.

【0020】図2に簡略化して示されるように電路5の
対地インピーダンスをZ1とするとき、もう1つの電路
6に人体10が接触して電路6が地絡したとき、絶縁ト
ランス2の2次コイル4から電路5、対地インピーダン
スZ1、大地、人体10および電路6を経て参照符I1
で示される地絡電流が流れる。この地絡電流の値が非接
地式電路のいずれかの一線を低インピーダンスの導体で
大地へ接続した場合に流れる地絡電流の値が2mAとな
るような状態となったとき、本件絶縁監視装置9は警報
手段11によって警報を発生する。このような警報動作
が行われる対地インピーダンスZ1またはZ2は、50
kΩ(=100V/2mA)である。再び図1を参照し
て、絶縁トランス2の2次コイル4の出力である電路
5,6間には、直列回路12が接続される。この直列回
路12は、一対の抵抗R1,R2およびR30から成
り、監視すべき地絡電流値2mAよりも充分に小さい電
流、たとえば113μAしか流さないように大きな抵抗
値を有し、この実施例ではR1=R2=1MΩ、R30
=47kΩである。
As shown in a simplified form in FIG. 2, when the ground impedance of the electric path 5 is Z1, when the human body 10 contacts the other electric path 6 and the electric path 6 is grounded, the secondary of the insulating transformer 2 Reference numeral I1 from the coil 4 through the electric path 5, the ground impedance Z1, the ground, the human body 10 and the electric path 6.
The ground fault current shown by flows. When the value of this ground fault current is such that the value of the ground fault current flowing when one of the ungrounded electric circuits is connected to the ground by a low impedance conductor becomes 2 mA, the insulation monitoring device of the present case Reference numeral 9 gives an alarm by the alarm means 11. The ground impedance Z1 or Z2 at which such an alarm operation is performed is 50
It is kΩ (= 100V / 2mA). Referring again to FIG. 1, the series circuit 12 is connected between the electric paths 5 and 6 which are the outputs of the secondary coil 4 of the insulating transformer 2. This series circuit 12 is composed of a pair of resistors R1, R2 and R30, and has a large resistance value so as to pass only a current sufficiently smaller than the ground fault current value of 2 mA to be monitored, for example, 113 μA, and in this embodiment. R1 = R2 = 1MΩ, R30
= 47 kΩ.

【0021】監視用電源13は、直列回路12の前記一
対の抵抗R1,R2の中性点である接続点14と大地1
5との間に介在される。この監視用電源13は、直流電
圧を出力する直流電源16と、前記系統電源である商用
交流電源1、したがって絶縁トランス2の2次コイル4
の出力とは異なる周波数f3を有する交流電圧を出力す
る交流電源17とを、印加時期をずらして出力する。こ
の実施例では監視用電源13では、直流電圧と交流電圧
とを、交互に切換えて出力するために等価的に切換えス
イッチ18が示されており、後述の実施例では、直流電
圧と交流電圧とが交互に繰返されて出力される。監視用
電源13の交流電源17の周波数f3は、商用交流電源
1の周波数f1,f2の2倍の高調波周波数2・f1,
2・f2の近傍であって、その高調波周波数とは異なる
値に定められる。
The monitoring power supply 13 includes a connection point 14 which is a neutral point of the pair of resistors R1 and R2 of the series circuit 12 and the ground 1.
5 is interposed. The monitoring power supply 13 includes a DC power supply 16 that outputs a DC voltage, a commercial AC power supply 1 that is the system power supply, and thus a secondary coil 4 of an insulation transformer 2.
The AC power supply 17 that outputs an AC voltage having a frequency f3 different from the output of the above is output at different application timings. In this embodiment, in the monitoring power supply 13, the changeover switch 18 is equivalently shown to alternately switch and output the DC voltage and the AC voltage, and in the embodiments described later, the DC voltage and the AC voltage are equivalent. Are alternately repeated and output. The frequency f3 of the AC power supply 17 of the monitoring power supply 13 is twice the harmonic frequency 2 · f1 of the frequencies f1 and f2 of the commercial AC power supply 1.
It is set to a value near 2 · f2 and different from its harmonic frequency.

【0022】 2・f1<f3<2・f2 …(1) この実施例ではf3=110Hzである。2 · f1 <f3 <2 · f2 (1) In this embodiment, f3 = 110 Hz.

【0023】監視用電源13に流れる電流を検出する電
流検出手段19は、監視用電源13と大地15との間に
直列に介在される電流検出用抵抗R30を含む。抵抗R
30には並列に、ノイズ除去用コンデンサC15が並列
に接続される。この明細書では、抵抗およびコンデンサ
の各参照符によってそれらの抵抗値および静電容量を表
すことがある。たとえばR30=47kΩ、C15=
0.01μFである。
The current detecting means 19 for detecting the current flowing through the monitoring power supply 13 includes a current detecting resistor R30 interposed in series between the monitoring power supply 13 and the ground 15. Resistance R
A noise removing capacitor C15 is connected in parallel to 30. In this specification, reference numerals of resistors and capacitors may represent their resistance values and capacitances. For example, R30 = 47 kΩ, C15 =
It is 0.01 μF.

【0024】電流検出手段19において、大地15には
ライン22が接続され、接続点20はライン23に接続
される。この電流検出手段19において、電流検出用抵
抗R30の両端間の電圧は、ローパスフィルタ24に与
えられ、電源周波数f1,f2よりも低い遮断周波数f
c1、たとえば7Hzを有する。ローパスフィルタ24
の出力は、第1減算手段25に与えられ、ここでローパ
スフィルタ24の出力V1から、予め定める第1電圧V
2を減算する。第1減算手段25の出力はサンプルホー
ルド手段26に与えられて保持されて加算手段27に与
えられる。
In the current detecting means 19, the line 15 is connected to the ground 15, and the connection point 20 is connected to the line 23. In the current detecting means 19, the voltage across the current detecting resistor R30 is given to the low pass filter 24 and cutoff frequency f lower than the power supply frequencies f1 and f2.
c1, for example 7 Hz. Low pass filter 24
Is applied to the first subtraction means 25, where the output V1 of the low-pass filter 24 is used to determine a predetermined first voltage V
Subtract two. The output of the first subtraction means 25 is given to the sample hold means 26, held therein, and given to the addition means 27.

【0025】電流検出用抵抗R30の両端間の電圧はま
た、ハイパスフィルタ28に与えられる。このハイパス
フィルタ28は、監視用電源13の交流電圧の周波数f
3を濾波して取出す働きをし、その遮断周波数fc2
は、交流電源17の周波数f3に等しく選ばれ、すなわ
ち110Hzである。このハイパスフィルタ28の出力
は第2減算手段29に与えられ、ここでハイパスフィル
タ28の出力V3から予め定める第2電圧V4を減算す
る。第2減算手段29の出力はサンプルホールド手段3
0に与えられて保持され、さらに加算手段27に与えら
れ、ここで各サンプルホールド手段26,30の出力が
加算される。こうして電流検出手段19は、電流検出用
抵抗R30、ノイズ除去用コンデンサC15、を含むと
ともに、各構成要素24〜30を含む。
The voltage across the current detecting resistor R30 is also applied to the high pass filter 28. This high-pass filter 28 has a frequency f of the AC voltage of the monitoring power supply 13.
3 has a function of filtering and taking out 3 and its cutoff frequency fc2
Is chosen equal to the frequency f3 of the AC power supply 17, ie 110 Hz. The output of the high-pass filter 28 is given to the second subtraction means 29, and here the predetermined second voltage V4 is subtracted from the output V3 of the high-pass filter 28. The output of the second subtraction means 29 is the sample hold means 3
It is given to 0 and held, and is further given to the adding means 27, where the outputs of the sample and hold means 26, 30 are added. Thus, the current detecting means 19 includes the current detecting resistor R30 and the noise removing capacitor C15, and also includes the respective constituent elements 24 to 30.

【0026】電流検出手段19の加算手段27からの出
力は、レベル弁別手段31に与えられて予め定めるレベ
ルでレベル弁別され、こうして非接地式電路5,6のい
ずれかの一線を低インピーダンスの導体で大地に接続し
た場合に流れる地絡電流の値が2mAとなるような状態
になったとき、レベル弁別手段31からのレベル弁別出
力が得られ、警報手段11によって音響または目視表示
の警報が発生される。
The output from the adding means 27 of the current detecting means 19 is applied to the level discriminating means 31 to discriminate the level at a predetermined level. In this way, one of the ungrounded electric circuits 5 and 6 has a low impedance conductor. When the value of the ground fault current flowing when connected to the ground is 2 mA, the level discriminating output from the level discriminating means 31 is obtained, and the alarming means 11 generates an audible or visual display alarm. To be done.

【0027】図3は、監視用電源13などの具体的な構
成を示す電気回路図である。電路5,6にはAC/DC
コンバータ32が接続され、ライン33,34に、正負
の直流電圧が出力され、その直流電力によって絶縁監視
装置9の電気回路に電力が供給される。
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a specific configuration of the monitoring power supply 13 and the like. AC / DC in the electric circuits 5 and 6
The converter 32 is connected, positive and negative DC voltages are output to the lines 33 and 34, and the DC power supplies electric power to the electric circuit of the insulation monitoring device 9.

【0028】監視用電源13は基本的には、直流電源1
6と交流電源17と、バッファ18とを有する。直流電
源16は、抵抗R6〜R10、コンデンサC13,C1
4、トランジスタTR1,TR2、ホトカプラPC1お
よびダイオードD3を含み、ライン35からのタイマ信
号がローレベルであるとき、ライン36に直流電圧を出
力する。
The monitoring power source 13 is basically a DC power source 1.
6, an AC power supply 17, and a buffer 18. The DC power supply 16 includes resistors R6 to R10 and capacitors C13 and C1.
4, including transistors TR1 and TR2, a photocoupler PC1 and a diode D3, and outputs a DC voltage to the line 36 when the timer signal from the line 35 is low level.

【0029】交流電源17は、周波数f3の正弦波を常
時発生する構成を有し、その交流電源17の正弦波出力
は、ライン37に導出され、ライン36からの直流電圧
と重畳されてバッファ18に与えられて増幅される。バ
ッファ18の出力は、接続点14に与えられる。
The AC power supply 17 has a structure for constantly generating a sine wave of frequency f3, and the sine wave output of the AC power supply 17 is led out to the line 37 and superposed on the DC voltage from the line 36 to form a buffer 18. Is given to and amplified. The output of buffer 18 is provided to connection point 14.

【0030】図4はライン35にタイマ信号を与えるタ
イマ38などを示す電気回路図である。タイマ38は、
ライン35に図5(1)に示される周期(T1+T2)
のパルスを導出する。たとえばこの実施例ではT1=T
2=5secである。このタイマ信号35が直流電源1
6に与えられることによって、ライン36には図5
(2)に示される直流電圧が出力される。ライン37に
導出される交流電源17からの交流電圧波形は図5
(3)に示され、こうしてバッファ18の入力端39に
は、図5(2)の直流電圧と図5(3)の直流電圧とが
加算されて重畳され、図5(4)で示される波形が与え
られる。バッファ18は、ライン39の入力電圧が12
Vで飽和する特性を有し、したがって接続点14には図
5(5)に示される直流電圧波形40と交流電圧波形4
1とが周期的に繰返される波形が与えられることにな
る。
FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a timer 38 for supplying a timer signal to the line 35. The timer 38
The period (T1 + T2) shown in FIG. 5 (1) on the line 35.
Derive the pulse of. For example, in this embodiment, T1 = T
2 = 5 sec. This timer signal 35 is the DC power supply 1
6 is applied to line 36 as shown in FIG.
The DC voltage shown in (2) is output. The AC voltage waveform derived from the AC power supply 17 on the line 37 is shown in FIG.
5 (3), the DC voltage of FIG. 5 (2) and the DC voltage of FIG. 5 (3) are added and superposed on the input end 39 of the buffer 18 as shown in FIG. 5 (4). Waveform is given. The buffer 18 has an input voltage of 12 on the line 39.
It has a characteristic of being saturated with V, and therefore, at the connection point 14, the DC voltage waveform 40 and the AC voltage waveform 4 shown in FIG.
A waveform in which 1 and 1 are periodically repeated is given.

【0031】タイマ38の出力はまた、前述の図4に示
されるタイミング発生回路42に与えられ、これによっ
てライン43からは図5(6)のタイミング信号が導出
され、ライン44からは図5(7)のタイミング信号が
導出される。図5(6)および図5(7)において、T
3=T5=4.5sec、T4=T6=0.5secで
ある。時間T3,T4は、直流電源16および交流電源
17による絶縁監視のための動作が安定するに要する時
間よりも長く選ばれている。
The output of the timer 38 is also supplied to the timing generation circuit 42 shown in FIG. 4 described above, whereby the timing signal of FIG. 5 (6) is derived from the line 43 and the timing signal of FIG. The timing signal of 7) is derived. In FIGS. 5 (6) and 5 (7), T
3 = T5 = 4.5 sec, T4 = T6 = 0.5 sec. The times T3 and T4 are selected to be longer than the time required to stabilize the operation for insulation monitoring by the DC power supply 16 and the AC power supply 17.

【0032】図6は、ローパスフィルタ24および第1
減算手段25の具体的な構成を示す電気回路図である。
電流検出用抵抗R30の地絡電流に対応する電圧は、ロ
ーパスフィルタ24のバッファ45に与えられ、演算増
幅器46に関連して接続される抵抗R32,R33およ
びコンデンサC16,C17とによって定められた遮断
周波数fc1で濾波され、その出力はライン47から演
算増幅器48およびダイオードD6を経て半波整流さ
れ、コンデンサC18で平滑され、バッファ49から抵
抗R38を経てライン50に、ローパスフィルタ24の
出力電圧V1として導出される。
FIG. 6 shows the low-pass filter 24 and the first
6 is an electric circuit diagram showing a specific configuration of subtraction means 25. FIG.
The voltage corresponding to the ground fault current of the current detection resistor R30 is applied to the buffer 45 of the low pass filter 24 and cut off by the resistors R32 and R33 and the capacitors C16 and C17 which are connected in association with the operational amplifier 46. It is filtered at the frequency fc1, and its output is half-wave rectified from the line 47 via the operational amplifier 48 and the diode D6, smoothed by the capacitor C18, and then from the buffer 49 to the line 50 via the resistor R38 to the output voltage V1 of the low-pass filter 24. Derived.

【0033】第1減算手段25では、ライン50からの
ローパスフィルタ24の出力が減算回路52の一方の入
力に与えられ、また他方の入力には、電圧発生回路53
からライン54を介するたとえば0.5〜1Vの予め定
める電圧V2が与えられ、こうして減算回路52からバ
ッファ55を経てライン56には、電圧(V1−V2)
が増幅されて導出される。バッファ55は増幅機能を有
し、ローパスフィルタ24の出力電圧V1から電圧V2
が減算されて増幅されることによって、対地インピーダ
ンスZ1,Z2が直列回路12の各抵抗R1,R2の抵
抗値に比べて小さい値であっても、バッファ55におい
てその対地インピーダンスZ1,Z2に依存する電流検
出用抵抗R30に流れる電流を増幅して検出することが
容易に可能になる。ライン56の出力は、ダイオードD
7を経てコンデンサC19によって平滑安定化され、ラ
イン57を介して後続のサンプルホールド手段26に与
えられる。
In the first subtracting means 25, the output of the low-pass filter 24 from the line 50 is given to one input of the subtracting circuit 52, and the voltage generating circuit 53 is provided to the other input.
A predetermined voltage V2 of, for example, 0.5 to 1 V is applied from the subtraction circuit 52 to the line 56 via the buffer 55 through the line 54 from the subtraction circuit 52.
Are amplified and derived. The buffer 55 has an amplifying function and outputs from the output voltage V1 of the low pass filter 24 to the voltage V2.
Is subtracted and amplified, the ground impedances Z1 and Z2 depend on the ground impedances Z1 and Z2 in the buffer 55 even if the ground impedances Z1 and Z2 are smaller than the resistance values of the resistors R1 and R2 of the series circuit 12. It is possible to easily amplify and detect the current flowing through the current detection resistor R30. The output of line 56 is diode D
It is smoothed and stabilized by the capacitor C19 via 7 and applied to the subsequent sample and hold means 26 via the line 57.

【0034】図7は、ハイパスフィルタ28と第2減算
手段29との具体的な構成を示す電気回路図である。前
述の図6に示されるバッファ45からの電流検出用抵抗
R30の両端電圧に対応する信号は、ライン58からハ
イパスフィルタ28に与えられる。このハイパスフィル
タ28は3つの演算増幅器59,60,61が縦続接続
され、前述のように交流電源17の発振周波数f3に等
しい遮断周波数fc2を有し、しかもそのQが大きく定
められる。演算増幅器61の出力は、全波整流回路62
に与えられ、その後、コンデンサC36と演算増幅器6
3とから成る平滑回路93によって平滑され、ライン6
4から第2減算手段29に与えられる。
FIG. 7 is an electric circuit diagram showing a specific configuration of the high-pass filter 28 and the second subtraction means 29. The signal corresponding to the voltage across the resistor R30 for current detection from the buffer 45 shown in FIG. 6 is given from the line 58 to the high pass filter 28. The high-pass filter 28 has three operational amplifiers 59, 60, 61 connected in cascade, has a cut-off frequency fc2 equal to the oscillation frequency f3 of the AC power supply 17, as described above, and has a large Q value. The output of the operational amplifier 61 is the full-wave rectification circuit 62.
, And then the capacitor C36 and the operational amplifier 6
Smoothed by a smoothing circuit 93 composed of
4 to the second subtraction means 29.

【0035】第2減算手段29は、ハイパスフィルタ2
8のライン64から導出される電圧V3から電圧発生回
路65の出力電圧V4を減算する減算回路66を備え、
その出力はバッファ67で増幅され、さらにダイオード
D11を経てコンデンサC37で平滑安定化され、ライ
ン68に導出される。電圧発生回路65の出力電圧V4
は、たとえば6.2〜7.2Vに定められる。減算回路
29を備えることによって、対地インピーダンスZ1,
Z2が直列回路12の抵抗R1,R2の抵抗値に比べて
小さいときであっても、その対地インピーダンスZ1,
Z2に依存する電流検出用抵抗R30に流れる電流を、
バッファ67の飽和をきたすことなく、容易に増幅して
検出することが可能である。
The second subtraction means 29 is a high-pass filter 2
A subtraction circuit 66 for subtracting the output voltage V4 of the voltage generation circuit 65 from the voltage V3 derived from the line 64 of 8;
The output is amplified by the buffer 67, further smoothed and stabilized by the capacitor C37 via the diode D11, and is led to the line 68. Output voltage V4 of voltage generation circuit 65
Is set to, for example, 6.2 to 7.2V. By including the subtraction circuit 29, the ground impedance Z1,
Even when Z2 is smaller than the resistance values of the resistors R1 and R2 of the series circuit 12, the ground impedance Z1,
The current flowing in the current detection resistor R30 depending on Z2 is
The buffer 67 can be easily amplified and detected without causing saturation of the buffer 67.

【0036】第1減算手段25からのライン57を介す
る出力と第2減算回路30のライン68を介する出力と
は、図8に示されるサンプルホールド手段26,30の
スイッチング素子SW1,SW2にそれぞれ与えられ、
コンデンサC20,C38によって保持され、これらの
サンプルホールド手段26,30は演算増幅器69,7
0を含む。スイッチング素子SW1,SW2は、図4に
示されるタイミング信号発生回路42からライン43,
44を介するハイレベルのタイミング信号が与えられた
とき導通してサンプリング動作を行う働きをする。
The output from the first subtracting means 25 via the line 57 and the output from the second subtracting circuit 30 via the line 68 are given to the switching elements SW1 and SW2 of the sample and hold means 26 and 30 shown in FIG. The
It is held by capacitors C20 and C38, and these sample and hold means 26 and 30 are operational amplifiers 69 and 7.
Including 0. The switching elements SW1 and SW2 are connected from the timing signal generating circuit 42 shown in FIG.
When a high-level timing signal is applied via 44, it conducts and performs a sampling operation.

【0037】これらのサンプルホールド手段26,30
の各出力は、ライン71,72を介して加算回路73に
与えられて加算される。加算回路73は演算増幅器74
を有し、その出力はコンデンサC21によって安定化さ
れる。加算手段73の出力はライン75からレベル弁別
手段31の演算増幅器76の一方の入力に与えられる。
演算増幅器76の他方の入力には、抵抗R96,R97
によって設定される基準電圧が与えられ、レベル弁別さ
れ、ライン75の電圧レベルが抵抗R96,R97によ
って設定される基準電圧である弁別レベルを超えると、
ライン77にハイレベルの信号を導出してトランジスタ
TR5を導通させる。
These sample and hold means 26, 30
The respective outputs of 1 are given to the adder circuit 73 via lines 71 and 72 and added. The adding circuit 73 is an operational amplifier 74.
, Whose output is stabilized by the capacitor C21. The output of the adding means 73 is given from the line 75 to one input of the operational amplifier 76 of the level discriminating means 31.
The other input of the operational amplifier 76 has resistors R96 and R97.
When the reference voltage set by the above is applied, level discrimination is performed, and the voltage level of the line 75 exceeds the discrimination level which is the reference voltage set by the resistors R96 and R97,
A high level signal is output to the line 77 to make the transistor TR5 conductive.

【0038】トランジスタTR5が導通することによっ
てリレー78のリレーコイル79が励磁され、リレース
イッチ80が導通して警報手段11が動作して音響およ
び目視の表示が行われる。
When the transistor TR5 is turned on, the relay coil 79 of the relay 78 is excited, the relay switch 80 is turned on, the alarm means 11 is operated, and sound and visual display are performed.

【0039】加算手段27のライン75からの出力は、
メータ回路81を介して電流計82に与えられ、これに
よって対地インピーダンスZ1,Z2の和が電流計82
に表示される。
The output from the line 75 of the adding means 27 is
The current is applied to the ammeter 82 via the meter circuit 81, whereby the sum of the ground impedances Z1 and Z2 is applied to the ammeter 82.
Is displayed in.

【0040】動作中、対地インピーダンスZ1が直流抵
抗50kΩを超える値であり、対地インピーダンスZ2
が無限大であるときには直流電源16から図5(2)の
期間T1において直流電圧が中性点である接続点14に
与えられ、そのとき電流検出用抵抗R30に流れる電流
は104μAであり、その電流検出用抵抗R30の両端
電圧は、ローパスフィルタ24および第1減算手段25
を経てサンプルホールド手段26で図5(6)の時間T
4でサンプリングされて、その後、保持され、加算回路
27に与えられる。次の期間T2では、交流電源17か
らの交流電圧が接続点14に与えられ、これによって発
生される電流検出用抵抗R30の両端電圧はハイパスフ
ィルタ28および第2減算手段29を経てサンプルホー
ルド手段30に与えられ、期間T6でサンプリングされ
て、その後、保持され、加算回路27に与えられる。こ
うして加算回路27では、直流電源16の直流電圧が接
続点14に与えられたとき、および交流電源17の交流
電圧が与えられたときの電流検出用抵抗R30の各両端
電圧が加算手段27で加算され、レベル弁別手段31で
レベル弁別される。上述のように対地インピーダンスZ
1が直流抵抗50kΩを超え、対地インピーダンスZ2
が無限大であるとき、加算手段27の出力はレベル弁別
手段31の弁別レベル未満であり、警報手段11は不能
動化されている。
During operation, the ground impedance Z1 has a value exceeding the DC resistance of 50 kΩ, and the ground impedance Z2.
Is infinite, a DC voltage is applied from the DC power supply 16 to the connection point 14 which is a neutral point in the period T1 of FIG. 5 (2), at which time the current flowing through the current detection resistor R30 is 104 μA. The voltage across the current detection resistor R30 is determined by the low-pass filter 24 and the first subtraction means 25.
After that, the sample hold means 26 performs time T in FIG.
The signal is sampled at 4, then held, and given to the adder circuit 27. In the next period T2, the AC voltage from the AC power supply 17 is applied to the connection point 14, and the voltage across the resistor R30 for current detection generated by the AC power supply 17 passes through the high-pass filter 28 and the second subtraction means 29, and the sample hold means 30. Is applied to the adder circuit 27, is sampled in the period T6, is then held, and is applied to the adder circuit 27. In this way, in the adding circuit 27, the voltage across the current detecting resistor R30 when the DC voltage of the DC power supply 16 is applied to the connection point 14 and when the AC voltage of the AC power supply 17 is applied is added by the adding means 27. The level is discriminated by the level discriminating means 31. As mentioned above, the ground impedance Z
1 exceeds DC resistance of 50 kΩ and impedance to ground Z2
Is infinite, the output of the addition means 27 is below the discrimination level of the level discrimination means 31, and the alarm means 11 is deactivated.

【0041】対地インピーダンスZ1が直流抵抗50k
Ω未満であって、対地インピーダンスZ2が無限大であ
るときを想定すると、このときには加算手段27の出力
電圧は前記弁別レベル以上となり、したがって警報手段
11が能動化されて警報が発生される。このような動作
は、対地インピーダンスZ2が直流抵抗50kΩ以下で
あり、対地インピーダンスZ1が無限大であるときもま
た同様である。
The ground impedance Z1 is a DC resistance of 50 k.
Assuming that the impedance is less than Ω and the ground impedance Z2 is infinite, then the output voltage of the adding means 27 becomes equal to or higher than the discrimination level, and therefore the alarm means 11 is activated and an alarm is generated. Such an operation is the same when the ground impedance Z2 is a DC resistance of 50 kΩ or less and the ground impedance Z1 is infinite.

【0042】さらにまた対地インピーダンスZ1,Z2
の和である直流抵抗が50kΩ以下であるときにも同様
な警報動作が行われる。
Furthermore, the ground impedances Z1 and Z2
A similar alarm operation is performed even when the DC resistance, which is the sum of the above, is 50 kΩ or less.

【0043】次に対地インピーダンスZ1が系統周波数
f1,f2で50kΩである浮遊容量などのキャパシタ
ンス0.053μFまたは0.063μF以上であり、
もう1つの対地インピーダンスZ2が無限大であるとき
を想定する。直流電源16の直流電圧が接続点14に与
えられる期間T1では、電流検出用抵抗R30の両端電
圧は零である。次の期間T2で交流電源17からの交流
電圧が接続点14に与えられるとき、その周波数f3に
おける対地インピーダンスZ1=27kΩに対応する交
流電流が電流検出用抵抗R30に流れ、その交流電圧が
ハイパスフィルタ28を濾波し、第2減算手段29を経
てサンプルホールド手段30で保持されて加算手段27
に与えられ、こうしてレベル弁別回路31でレベル弁別
され、警報手段11が動作される。
Next, the ground impedance Z1 is a capacitance of 0.053 μF or 0.063 μF or more such as a stray capacitance which is 50 kΩ at the system frequencies f1 and f2,
Assume that the other ground impedance Z2 is infinite. During the period T1 in which the DC voltage of the DC power supply 16 is applied to the connection point 14, the voltage across the current detection resistor R30 is zero. When the AC voltage from the AC power supply 17 is applied to the connection point 14 in the next period T2, an AC current corresponding to the ground impedance Z1 = 27 kΩ at the frequency f3 flows through the current detection resistor R30, and the AC voltage is applied to the high-pass filter. 28 is filtered and held by sample hold means 30 via second subtraction means 29 and added means 27
The level discrimination circuit 31 discriminates the level in this way, and the alarm means 11 is activated.

【0044】対地インピーダンスZ1が前述のようにた
とえば0.053μF以上であり、対地インピーダンス
Z2が無限大であるとき、交流電源17の周波数f3が
系統周波数f1,f2に比べて非常に高いとき、たとえ
ばf3=600Hzであるとすれば、その対地インピー
ダンスZ1は5kΩ程度となり、この対地インピーダン
スZ1=5kΩは、抵抗R1の抵抗値、たとえば1MΩ
に比べて検出するには非常に小さすぎるので、第2減算
手段29での減算動作を行っても、バッファ67(前述
の図7参照)における増幅度を大きなものにせざるを得
ないために、温度ドリフト等の影響を受け、確実に検出
を行うことが困難となる。
As described above, when the ground impedance Z1 is, for example, 0.053 μF or more, the ground impedance Z2 is infinite, and when the frequency f3 of the AC power supply 17 is much higher than the system frequencies f1 and f2, for example, If f3 = 600 Hz, the ground impedance Z1 is about 5 kΩ, and the ground impedance Z1 = 5 kΩ is the resistance value of the resistor R1, for example, 1 MΩ.
Since it is too small to detect in comparison with the above, even if the subtraction operation in the second subtraction means 29 is performed, the amplification degree in the buffer 67 (see FIG. 7 described above) cannot help but be large. Influenced by temperature drift and the like, it becomes difficult to perform reliable detection.

【0045】これとは逆に交流電源17の周波数f3が
系統電源周波数f1,f2に比べて極めて低いとき、た
とえばf3=6Hzであるときには、対地インピーダン
スZ1は、0.053μFに対応する500kΩとな
り、このとき対地インピーダンスZ2が無限大であると
すると、レベル弁別手段31は、サンプルホールド手段
30から加算回路27に与えられて導出される電圧レベ
ルが対地インピーダンスZ1=500kΩに対応した弁
別レベルに設定されなければならない。そうすると、対
地インピーダンスZ1が直流抵抗500kΩ以下になっ
たとき、各サンプルホールド手段26,30からの各出
力が加算手段27で加算され、レベル弁別手段31でレ
ベル弁別されて警報手段11が動作されてしまうことに
なる。すなわち監視電流104μAよりも小さい電流が
抵抗R30に流れるとき、警報が発生されてしまう。こ
のような誤動作が生じないように、交流電源17の周波
数f3が前述のように式1で示される値に定められる。
On the contrary, when the frequency f3 of the AC power supply 17 is extremely lower than the system power supply frequencies f1 and f2, for example, f3 = 6 Hz, the ground impedance Z1 becomes 500 kΩ corresponding to 0.053 μF. At this time, assuming that the ground impedance Z2 is infinite, the level discrimination means 31 sets the discrimination level corresponding to the ground impedance Z1 = 500 kΩ in the voltage level given to the addition circuit 27 from the sample hold means 30 and derived. There must be. Then, when the ground impedance Z1 becomes equal to or lower than the DC resistance of 500 kΩ, the respective outputs from the respective sample hold means 26, 30 are added by the adding means 27, the level discriminating means 31 discriminates the level, and the alarm means 11 is operated. Will end up. That is, when a current smaller than the monitoring current 104 μA flows through the resistor R30, an alarm is issued. In order to prevent such a malfunction, the frequency f3 of the AC power supply 17 is set to the value shown by the equation 1 as described above.

【0046】図9は、本発明の他の実施例の一部のブロ
ック図である。この実施例は、前述の図1〜図8に示さ
れる実施例に類似するけれども、注目すべきは第1およ
び第2減算手段25,29の出力をレベル弁別手段8
4,85でそれぞれレベル弁別してメモリ86,87に
ストアし、警報手段11a,11bをそれぞれ動作させ
る。
FIG. 9 is a block diagram of a part of another embodiment of the present invention. This embodiment is similar to the embodiment shown in FIGS. 1 to 8 described above, but it should be noted that the outputs of the first and second subtracting means 25 and 29 are changed to the level discriminating means 8.
The levels are discriminated at 4 and 85, stored in the memories 86 and 87, and the alarm means 11a and 11b are operated.

【0047】図10は、本発明の他の実施例の全体の構
成を示すブロック図である。この実施例は前述の実施例
に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。注目
すべきはこの実施例では、ローパスフィルタ24の出力
をアナログ/デジタル変換手段89に与え、またハイパ
スフィルタ26の出力をもう1つのアナログ/デジタル
変換手段90に与え、それらの各デジタル値を表す信号
を処理回路91に与えて演算処理を行い、加算およびレ
ベル弁別動作を行わせ、警報手段11を動作させる。
FIG. 10 is a block diagram showing the overall construction of another embodiment of the present invention. This embodiment is similar to the previous embodiment, and corresponding parts bear the same reference numerals. It should be noted that in this embodiment the output of the low pass filter 24 is applied to the analog / digital conversion means 89 and the output of the high pass filter 26 is applied to the other analog / digital conversion means 90 to represent their respective digital values. The signal is given to the processing circuit 91 to perform arithmetic processing, to perform addition and level discrimination operations, and to operate the alarm means 11.

【0048】図11は、アナログ/デジタル変換手段8
9の分解能を示す図である。ローパスフィルタ24から
の出力レベル、したがってアナログ/デジタル変換手段
89の入力レベルが高いほど、小さいレベル差ΔV毎に
デジタル値毎に変換して分解能を高める。これによって
対地インピーダンスZ1,Z2が小さく、直列回路12
の抵抗R1,R2に比べて相対的に小さくても、その対
地インピーダンスZ1,Z2を確実に計測・監視するこ
とができる。このことはアナログ/デジタル変換手段9
0に関しても同様である。
FIG. 11 shows the analog / digital conversion means 8
It is a figure which shows the resolution of 9. The higher the output level from the low-pass filter 24, that is, the input level of the analog / digital converting means 89, the higher the resolution by converting the digital value for each smaller level difference ΔV. As a result, the ground impedances Z1 and Z2 are small, and the series circuit 12
The ground impedances Z1 and Z2 can be reliably measured and monitored even if they are relatively smaller than the resistances R1 and R2. This is analog / digital conversion means 9
The same applies to 0.

【0049】処理回路91は、たとえばマイクロコンピ
ュータなどによって実現され、アナログ/デジタル変換
手段89,90の各出力をメモリにストアし、それらの
デジタル値を加算して監視すべき地絡電流値が2mAを
超える値になったとき警報手段11を能動化する。ハイ
パスフィルタ28に代えて、交流電源17の周波数f3
の成分を取出して濾波するバンドパスフィルタなどであ
ってもよい。
The processing circuit 91 is realized by, for example, a microcomputer, stores the respective outputs of the analog / digital converting means 89 and 90 in a memory, adds the digital values thereof, and the ground fault current value to be monitored is 2 mA. When the value exceeds, the alarm means 11 is activated. Instead of the high-pass filter 28, the frequency f3 of the AC power supply 17
It may be a band-pass filter or the like that extracts and filters the component.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、絶縁トラ
ンスの2次出力間に接続される一対の抵抗から成る直列
回路によって得られる中性点と接地である大地との間
に、直流電圧と、前記絶縁トランスの2次出力である系
統電源の周波数f1,f2とは異なる周波数f3を有す
る交流電圧とを、繰返して交互に、または切換えスイッ
チを用いることなどによって、交互に切換えて監視用電
源から与え、その直流および交流の電流を電流検出手段
によって検出してレベル弁別するようにしたので、絶縁
トランスの2次側に接続される非接地電路と大地間の絶
縁インピーダンスを、安定して検出することが可能であ
るとともに、前記一対の抵抗の抵抗値を高くして、電路
に人体が接触しても監視すべき地絡電流値であるたとえ
ば2mAを超える電流が流れる危険を防ぐことができ
る。
As described above, according to the present invention, a DC voltage is applied between a neutral point obtained by a series circuit composed of a pair of resistors connected between the secondary outputs of an insulating transformer and the ground, which is ground. The voltage and the alternating voltage having a frequency f3 different from the frequencies f1 and f2 of the system power supply, which is the secondary output of the isolation transformer, are alternately and repeatedly monitored, for example by using a changeover switch. Since the direct current and the alternating current are given by the current detecting means and the level is discriminated, the insulation impedance between the non-grounded circuit connected to the secondary side of the insulation transformer and the ground is stabilized. In addition, the resistance value of the pair of resistors is increased so that even if a human body comes into contact with the electric path, a ground fault current value to be monitored, for example, an electric current exceeding 2 mA. It is possible to prevent the risk of flows.

【0051】さらに本発明によれば、監視用電源の周波
数を、前記電源の2次高調波周波数の近傍であって、そ
の2次高調波周波数とは異なる値に定め、これによって
うなりが生じて検出電流が不安定になることはない。
Further, according to the present invention, the frequency of the power supply for monitoring is set to a value in the vicinity of the second harmonic frequency of the power supply and different from the second harmonic frequency, which causes beat. The detected current does not become unstable.

【0052】さらに本発明によれば、中性点を得るため
の前記一対の各抵抗の高抵抗値に比べて対地インピーダ
ンスが小さくても、第1および第2減算回路によって、
検出が容易に可能になり、さらにまた本発明によれば第
1および第2減算手段の各出力を1つの加算手段に与え
ることによって構成の簡略化を図ることができる。
Further, according to the present invention, even if the ground impedance is smaller than the high resistance value of each of the pair of resistors for obtaining the neutral point, the first and second subtraction circuits enable
The detection can be easily performed. Further, according to the present invention, the configuration can be simplified by providing each output of the first and second subtraction means to one addition means.

【0053】さらに本発明に従えば、第1および第2減
算手段の各出力をサンプルホールド手段でそれぞれ保持
して後続の加算手段に与えることによって、対地インピ
ーダンスの実数部と虚数部との和のレベル弁別を行うこ
とが可能となり、絶縁監視を正確に行うことができる。
Further, according to the present invention, the respective outputs of the first and second subtracting means are held by the sample and hold means and given to the subsequent adding means, whereby the sum of the real part and the imaginary part of the ground impedance is obtained. It is possible to perform level discrimination, and it is possible to accurately monitor insulation.

【0054】さらに本発明に従えば、ローパスフィルタ
の出力と交流電圧周波数濾波フィルタの出力とを、第1
および第2アナログ/デジタル変換手段に与え、これら
の第1および第2アナログ/デジタル変換手段は、出力
レベルが高いほど、分解能を高めてデジタル値に変換す
るように構成し、したがって前述の中性点を得るための
一対の各抵抗の高い抵抗値に比べて、対地インピーダン
スが相対的に小さくても、その対地インピーダンスのレ
ベル弁別を高精度で誤りなく行うことが可能になる。
Further in accordance with the present invention, the output of the low pass filter and the output of the AC voltage frequency filtering filter are
And a second analog / digital converting means, and these first and second analog / digital converting means are configured so that the higher the output level is, the higher the resolution is, and the digital value is converted. Even if the ground impedance is relatively small as compared with the high resistance value of each pair of resistances for obtaining points, it is possible to accurately and accurately discriminate the level of the ground impedance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の全体の構成を示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】地絡電流が流れる状態を示す図1に示される実
施例の一部を示す電気回路図である。
FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a part of the embodiment shown in FIG. 1 showing a state where a ground fault current flows.

【図3】監視用電源13の具体的な構成を示す電気回路
図である。
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a specific configuration of a monitoring power supply 13.

【図4】監視用電源13の直流電源16を制御するタイ
マ信号を発生するタイマ38およびサンプルホールド手
段26,30にタイミング信号を与えるタイミング信号
発生回路42の具体的な構成を示す電気回路図である。
FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a specific configuration of a timer 38 for generating a timer signal for controlling the DC power supply 16 of the monitoring power supply 13 and a timing signal generation circuit 42 for giving a timing signal to the sample hold means 26, 30. is there.

【図5】図3に示される監視用電源13の動作を説明す
るための波形図である。
5 is a waveform diagram for explaining the operation of the monitoring power supply 13 shown in FIG.

【図6】電流検出手段19に含まれる電流検出用抵抗R
30とローパスフィルタ24と第1減算手段25との具
体的な構成を示す電気回路図である。
FIG. 6 is a current detection resistor R included in a current detection unit 19.
3 is an electric circuit diagram showing a specific configuration of 30, a low-pass filter 24, and a first subtracting means 25. FIG.

【図7】ハイパスフィルタ28と第2減算手段29の具
体的な構成を示す電気回路図である。
FIG. 7 is an electric circuit diagram showing a specific configuration of a high-pass filter 28 and a second subtraction means 29.

【図8】サンプルホールド手段26,30と加算手段2
7とレベル弁別手段31などの具体的な構成を示す電気
回路図である。
FIG. 8: Sample and hold means 26, 30 and addition means 2
7 is an electric circuit diagram showing a specific configuration of 7 and level discriminating means 31 and the like. FIG.

【図9】本発明の他の実施例の構成を示す電気回路図で
ある。
FIG. 9 is an electric circuit diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention.

【図10】本発明のさらに他の実施例の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of still another embodiment of the present invention.

【図11】アナログ/デジタル変換手段89の特性を示
す図である。
FIG. 11 is a diagram showing characteristics of the analog / digital conversion means 89.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 商用交流電源 2 絶縁トランス 3 1次コイル 4 2次コイル 5,6 非接地電路 7 電気設備 8,15 大地 9 絶縁監視装置 10 人体 11 警報手段 13 監視用電源 14 接続点 16 直流電源 17 交流電源 19 電流検出手段 21 接地 24 ローパスフィルタ 25 第1減算手段 26 サンプルホールド手段 27 加算手段 28 ハイパスフィルタ 29 第2減算手段 30 サンプルホールド手段 31 レベル弁別手段 R30 電流検出用抵抗 Z1,Z2 対地インピーダンス 1 Commercial AC power supply 2 Insulation transformer 3 Primary coil 4 Secondary coil 5,6 Non-grounded electric circuit 7 Electric equipment 8,15 Earth 9 Insulation monitoring device 10 Human body 11 Alarm means 13 Monitoring power supply 14 Connection point 16 DC power supply 17 AC power supply 19 Current Detection Means 21 Grounding 24 Low Pass Filter 25 First Subtraction Means 26 Sample Hold Means 27 Addition Means 28 High Pass Filter 29 Second Subtraction Means 30 Sample Hold Means 31 Level Discrimination Means R30 Current Detection Resistors Z1, Z2 Ground Impedance

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1次入力に電源電力が与えられる絶縁ト
ランスと、 絶縁トランスの2次出力間に接続され、監視すべき地絡
電流値よりも充分に小さい電流を流すように大きな抵抗
値をそれぞれ有する一対の抵抗から成る直列回路と、 直列回路の前記一対の抵抗の相互の接続点と、接地との
間に介在され、直流電圧と、前記電源とは異なる周波数
を有する交流電圧とを、交互に切換えて与える監視用電
源と、 監視用電源に流れる直流および交流の電流を検出する電
流検出手段と、 電流検出手段の検出出力を予め定めるレベルでレベル弁
別する手段とを含むことを特徴とする非接地配線方式の
電路の絶縁監視装置。
1. A large resistance value is connected between an isolation transformer whose primary input is supplied with power source power and a secondary output of the isolation transformer so that a current sufficiently smaller than a ground fault current value to be monitored flows. A series circuit composed of a pair of resistors each having, a mutual connection point of the pair of resistors of the series circuit, and a DC voltage interposed between the ground and an AC voltage having a frequency different from the power source, A monitoring power supply which is alternately switched and provided; a current detecting means for detecting a direct current and an alternating current flowing through the monitoring power supply; and a means for discriminating a detection output of the current detecting means at a predetermined level. Insulation monitoring device for non-grounded wiring circuit.
【請求項2】 監視用電源の周波数は、前記電源の周波
数の2倍の高調波周波数の近傍であって、その高調波周
波数とは異なる値に定められることを特徴とする請求項
1記載の非接地配線方式の電路の絶縁監視装置。
2. The frequency of the power supply for monitoring is set in the vicinity of a harmonic frequency which is twice the frequency of the power supply, and is set to a value different from the harmonic frequency. Non-grounded wiring circuit insulation monitoring device.
【請求項3】 電流検出手段は、 監視用電源に直列に接続される電流検出用抵抗と、 電流検出用抵抗の両端間の電圧が与えられ、前記電源の
周波数よりも低い遮断周波数を有するローパスフィルタ
と、 ローパスフィルタの出力から予め定める第1電圧を減算
する第1減算手段と、 電流検出用抵抗の両端間の電圧が与えられ、前記交流電
圧の周波数を濾波して取出すフィルタと、 前記交流電圧周波数濾波フィルタの出力から予め定める
第2電圧を減算する第2減算手段と、 第1および第2減算手段の各出力を加算する手段とを含
むことを特徴とする請求項1記載の非接地配線方式の電
路の絶縁監視装置。
3. The current detecting means is a low-pass resistor having a cutoff frequency lower than the frequency of the power source, to which a current detecting resistor connected in series to a monitoring power source and a voltage across the current detecting resistor are applied. A filter, a first subtraction unit for subtracting a predetermined first voltage from the output of the low-pass filter, a filter for applying a voltage between both ends of the current detection resistor, and filtering and extracting the frequency of the AC voltage; 2. The non-grounded device according to claim 1, further comprising: second subtracting means for subtracting a predetermined second voltage from the output of the voltage frequency filtering filter, and means for adding respective outputs of the first and second subtracting means. Wiring type electric circuit insulation monitoring device.
【請求項4】 第1および第2減算手段の各出力をそれ
ぞれ保持するサンプルホールド手段をさらに備えること
を特徴とする請求項3記載の非接地配線方式の電路の絶
縁監視装置。
4. The insulation monitoring apparatus for a non-grounded wiring type electric circuit according to claim 3, further comprising sample holding means for holding respective outputs of the first and second subtracting means.
【請求項5】 電流検出手段は、 監視用電源に直列に接続される電流検出用抵抗と、 電流検出用抵抗の両端間の電圧が与えられ、前記電源の
周波数よりも低い遮断周波数を有するローパスフィルタ
と、 ローパスフィルタの出力を、出力レベルが高いほど、分
解能を高めてデジタル値に変換する第1のアナログ/デ
ジタル変換手段と、 電流検出用抵抗の両端間の電圧が与えられ、前記交流電
圧の周波数を濾波して取出すフィルタと、 前記交流電圧周波数濾波フィルタの出力を、出力レベル
が高いほど、分解能を高めてデジタル値に変換する第2
のアナログ/デジタル変換手段と、 第1および第2のアナログ/デジタル変換手段の各出力
を加算する手段とを含むことを特徴とする請求項1記載
の非接地配線方式の電路の絶縁監視装置。
5. The current detecting means is a low-pass resistor having a cutoff frequency lower than the frequency of the power source, to which a current detecting resistor connected in series to a monitoring power source and a voltage across the current detecting resistor are applied. The first and second analog / digital conversion means for converting the output of the filter and the low-pass filter into a digital value by increasing the resolution as the output level increases, and the voltage between both ends of the current detection resistor is applied to the alternating voltage. A filter for filtering and extracting the frequency of the second voltage, and a second output for converting the output of the AC voltage frequency filtering filter into a digital value with higher resolution as the output level increases.
2. The insulation monitoring apparatus for a non-ground wiring type electric circuit according to claim 1, further comprising: an analog / digital converting means of 1) and a means for adding respective outputs of the first and second analog / digital converting means.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005315880A (en) * 2004-04-18 2005-11-10 Deif As System and method for insulation level monitoring
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CN103245838A (en) * 2013-04-27 2013-08-14 国家电网公司 Cable insulation test system

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