JPH1078462A

JPH1078462A - 絶縁抵抗測定装置

Info

Publication number: JPH1078462A
Application number: JP23320496A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nakazawa; 俊夫中沢
Original assignee: Yokogawa Instruments Corp
Current assignee: Yokogawa Instruments Corp
Priority date: 1996-09-03
Filing date: 1996-09-03
Publication date: 1998-03-24
Anticipated expiration: 2016-09-03
Also published as: JP3545886B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電路の電圧信号を検出するための入力端子を
備えたクランプ式の漏洩電流計に簡単な手段を付加する
ことにより、漏洩電流の表示と、この漏洩電流を元にし
て電路の絶縁抵抗の測定が可能な絶縁抵抗測定装置を提
供する。【解決手段】電路をクランプすることによりこの電路
の漏洩電流信号を検出する手段と、前記電路の電圧信号
を検出するための入力端子を備え、前記漏洩電流信号に
含まれるキャパシタンス成分を、前記電圧信号から得ら
れるキャパシタンス成分で除去した後、前記漏洩電流信
号に含まれる抵抗成分から絶縁抵抗を求めるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、漏洩電流計を用い
て電路の保守点検を行う装置に関し、更に詳しくは電路
の電圧信号と漏洩電流信号のみを利用して電路の絶縁抵
抗を測定できるようにした絶縁抵抗測定装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電路の保守点検として、電路の絶縁診断
が多く行われる。電路の絶縁診断は電路の電源を切断
し、絶縁抵抗計でその電路の抵抗値を計る方法が一般的
である。しかし、最近は (a)産業の発展と共に一般家庭でもコンピュータ，或い
はタイマー等が使用されるようになっており、電源を切
るとこれらの電子機器がリセットされてしまう。 (b)留守家庭が多く、点検時に電源を切って試験をする
了解が得られない。等の理由により、やたらに電源を切
れない状況にある。

【０００３】そこで、従来より電路の電源を切断するこ
となく，即ち活線の状態で電路の絶縁抵抗を測定するこ
との出来る活線絶縁抵抗計が開発され、発売されてき
た。しかし、活線絶縁抵抗計は高価であるうえに、電路
においては電源のオンとオフとでは電路の条件が異なる
為、電源を切断して測定した抵抗と活線絶縁抵抗計を用
いて測定した抵抗とではその値が異なり、その結果、活
線絶縁抵抗計での測定値は公には認知されていない状況
にある。

【０００４】その為、電路を漏洩して流れる，いわゆる
漏洩電流の値を電路の絶縁抵抗と見做し、図２で示す如
くクランプ式漏洩電流計Ａで電路Ｂをクランプすること
により電路を流れる漏洩電流Ｉｏを検出し、その漏洩電
流Ｉｏより絶縁抵抗を求める方法がこれも非公式ではあ
るが行われてきた。このようなクランプ式の漏洩電流計
は活線絶縁抵抗計に比較して遙に簡単な構成で、安価に
得られるものである。なお、クランプ式漏洩電流計Ａ
は、鉄心にコイルが巻回され電路Ｂをクランプする変流
器Ａ１部分と、変流器Ａ１の出力を計測する測定器Ａ２
部分とよりなっている。Ｒ_lは負荷抵抗である。

【０００５】しかし、このようなクランプ式漏洩電流計
Ａでの測定は絶縁抵抗のチェックに過ぎず、正確な絶縁
抵抗の測定にはならない。それは、一般に電路Ｂには静
電容量があり、その為図２に示す如く機器又は電路の絶
縁抵抗Ｒｚに流れる漏洩電流成分Ｉｚと、電路容量によ
るリアクタンスＸｃに流れる電流Ｉｃ成分とがあり、ク
ランプ式漏洩電流計Ａで電路Ｂをクランプすると、電路
の漏洩電流Ｉｏ，即ちＩｚに加えて電路容量による電流
Ｉｃも検出するからである。従って、電路Ｂの絶縁抵抗
Ｒｚを正確に測定するには、容量による電流ＩｃをＩｚ
より分離し、Ｉｚ成分のみを測定する必要がある。

【０００６】ＩｃをＩｚより分離する１つの手段とし
て、電力を測定し、その有効電力より絶縁抵抗Ｒｚを求
める方法が知られている。そのブロック図を図３に示
す。図において、１は図２に示す電路Ｂの電圧Ｖと電流
Ｉが入力される入力回路、２はＶとＩを掛け算して電力
Ｗを求める演算回路、３は演算回路２の出力を平滑する
フイルター、４はフイルターの出力をディジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器、５はＡ／Ｄ変換器４の出力値を
表示する表示器である。

【０００７】このような構成の電力計において、演算回
路２より得られる電力ＷはＷ＝ＶＩCOSθ …（１）となる。（１）式において、COSθ（θはＶとＩの位相
角）は力率、Ｗは有効電力を示す。有効電力Ｗと電圧Ｖ
及び電流Ｉはこの電力計回路で求められるので、演算回
路２よりそのＷとＶ及びＩを元にして力率COSθが求め
られる。従って、図２において電路Ｂを流れ、クランプ
電流計Ａでその電路をクランプすることにより得られる
漏洩電流をＩｏとすると、Ｉｚ＝ＩｏCOSθ …（２）となり、これより絶縁抵抗Ｒｚを流れる漏洩電流Ｉｚを
求めることができる。よって、この電流Ｉｚを絶縁抵抗
の値に換算すれば、電路の絶縁抵抗Ｒｚを求めるること
ができる。しかし、この方法では図２に示すクランプ式
漏洩電流計Ａに図３の電力を測定する手段を付加しなけ
ればならず、構成が複雑で高価になり、簡易型の絶縁抵
抗計として実用的ではない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は電圧信号入力
端子を有するクランプ式の漏洩電流計に簡単な手段を付
加することにより、漏洩電流の表示と共に、この漏洩電
流を元にして電路の絶縁抵抗を測定することのできる絶
縁抵抗測定装置を提供することを課題としたものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、電路をクラン
プすることによりこの電路の漏洩電流信号を検出する手
段と、前記電路の電圧信号を検出するための入力端子を
備え、前記漏洩電流信号に含まれるキャパシタンス成分
と、前記電圧信号から得られるキャパシタンス成分で除
去した後、前記漏洩電流信号に含まれる抵抗成分から絶
縁抵抗を求めることを特徴とするものである。以下、図
面により本発明を説明する。

【００１０】図１は本発明に係わる絶縁抵抗測定装置の
実施の形態を示す図である。図において、１０は電路
（図示せず）をクランプするクランプ式変流器（図２で
Ａ１として示す）であり、クランプした電路を流れる漏
洩電流Ｉ₀を検出する。１１は変流器１０の出力を電圧
信号として検出する抵抗素子、１２は抵抗素子１１によ
り検出された電圧信号の高調波成分を取り除き基本波成
分のみを出力するバンドパスフィルタ(BPF1)、１３はバ
ンドパスフィルタ(BPF1)１２の出力を一方の端子に入力
する減算器(DD)である。

【００１１】尚、この減算器(DD)１３はバンドパスフィ
ルタ(BPF1)１２を通過した基本成分のうち、容量成分に
より位相が９０度進んだ電流成分を除去（キャンセル）
するためのもので、他方の端子には同レベル，同位相の
信号が入力されるが、この減算器(DD)１３を加算器とし
て同レベル，逆位相の信号を入力してもよい。

【００１２】１４は図２に示す電路Ｂの電圧Ｖが加えら
れる電圧入力端子、１５はその電圧を分圧する分圧器
（ATT)で、この分圧器（ATT)１５により得られる電圧信
号（例えば１００Ｖ入力では０．１〜１Ｖ程度に分圧す
る…測定しようとするライン電圧の大きさと測定器の電
源電圧により任意の値に決定する）Ｖａは波形整形器(C
OMP)１６で電路電圧Ｖと同相の方形波ｆに変換される。

【００１３】１７は電圧制御発信器(VCO)１８，分周期
(COUNT)１９，移相器(PS)２０からなるＰＬＬ（Phase l
ocked loop）回路で、このＰＬＬ回路に入力した方形波
ｆは例えば１００倍（バンドパスフィルタの種類により
異なる）の周波数信号ｆ₁₀₀となる。この周波数信号ｆ
₁₀₀はバンドパスフィルタ(BPF1)１２，２１(BPF2)の中
心周波数を制御する。

【００１４】これらのバンドパスフィルタ(BPF1)１２，
２１(BPF2)は例えばスイッチドキャパシタフィルタにな
っており、中心周波数の１００倍の外部クロック周波数
により中心周波数を制御する方式となっている。また、
バンドパスフィルタの中心周波数において入力信号と出
力信号の位相差は０°になるように調整してある。尚バ
ンドパスフィルタ１２，２１は例えばボルテージコント
ロールフィルタやデジタルフイルタでも良いが、その場
合回路が複雑になる。

【００１５】ＰＬＬ回路１７は方形波信号ｆと移相器(P
S)２０の出力ｆ₀の位相差を零にするように構成されて
いる。移相器(PS)２０はディジタル回路により出力信号
ｆ₀と位相が９０度ずれたｆ₉₀の信号を発生し、この位
相の異なった信号ｆ₀，ｆ₉₀は位相検波器２２(PD₀)，２
３(PD₉₀)に入力され参照信号となる。

【００１６】クランプ式変流器１０で検出されたキャパ
シタンス成分はバンドパスフィルタ(BPF1)１２，減算器
(DD)１３を通り位相検波器(PD₉₀)２３により位相検波さ
れ、ローパスフィルタ２５（LPF2）により検出される。こ
の検出された信号は誤差増幅器（AMP)２６により零Ｖと
比較され増幅される。増幅された信号は掛算器(MULT)２
７に入力される。尚、減算器(DD)１３，位相検波器(P
D₉₀）２３，ローパスフィルタ(LPF2)２５，誤差増幅器
２６，掛算器(MULT)２７で構成される閉ループはローパ
スフィルタ２５(LPF2)の出力が零になるように機能する
回路であり、誤差増幅器２６の増幅率はこの閉ループゲ
インをどの程度にするかにより決定する（２０ｄＢ〜６
０ｄＢ程度）。

【００１７】一方バンドパスフィルタ(BPF2)２１に出力
される移相器(PS)２０からの信号ｆ₉₀は掛算器(MULT)２
７で分圧されて減算器１３の他方の入力端子に入力す
る。これにより減算器(DD)１３の出力信号にはキャパシ
タンス成分がなくなり抵抗成分のみとなる（漏洩電流の
成分Ｉ_ZとＩ_Cを比較すると一般にはＩ_CはＩ_Zよりはるか
に大きな値であり、位相検波器(PD₀）２２の性能に大き
な影響を与えて誤差を発生させる要因となる。従って、
キャパシタンス成分Ｉ_cを減算器(DD)１３で除去した
後、位相検波器(PD₀）２２に入力する）。この抵抗成分
の信号は電路の電圧Ｖと同相の出力信号f₀の参照信号に
より位相検波器(PD₀）２２で検波され、ローパスフィル
タ(LPF1)２４により直流信号Ｅ₀に変換される。

【００１８】従って抵抗成分Ｅ₀は絶縁抵抗に逆比例し
た信号となり、電路の電圧Ｖａと演算することにより正
確な絶縁抵抗（Ｒ_Z）を得ることができる。即ち、絶縁抵抗Ｒ_Z＝｛Ｖa×（１／分圧比）｝／Ｅ₀＝
Ｖ／Ｉ_R Ｅ₀＝Ｉ_R（ｍＡ）なので、Ｒ_Z＝Ｖ／Ｉ_R なお、電路の周波数が例えば５０⇔６０Ｈzと変わった
場合や常に変動（±０．２％程度）している電路の周波
数の場合、単なるバンドパスフィルタでは中心周波数を
切り替える必要があるが、本発明ではＰＬＬ回路が電路
の周波数に素早く同期してスイッチドキャパシタフィル
タの中心周波数を電路の周波数に自動的に合わせるので
いかなる操作も必要としない。

【００１９】また、測定対象の電圧が１００→２００Ｖ
に変わった場合の絶縁抵抗（Ｒ_Z）は、Ｒ_Z＝Ｖ₍₁₀₀₎／Ｉ_R→２Ｖ₍₁₀₀₎／Ｉ_R となり、Ｉ_Rが同じなら２倍の絶縁抵抗となる。なお、
ＰＬＬ回路の分周比を変更すればバンドパスフィルタの
中心周波数が変わるので基本波，２次高調波，３次高調
波の信号を測定することができるので、高調波電流計と
しても使用することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
路をクランプすることによりこの電路の漏洩電流信号を
検出する手段と、前記電路の電圧信号を検出するための
入力端子を備え、前記漏洩電流信号に含まれるキャパシ
タンス成分を前記電圧信号から得られるキャパシタンス
成分で除去した後、前記漏洩電流信号に含まれる抵抗成
分から絶縁抵抗を求めるようにした、その結果、従来５
０〜１５０万円程度の活線メガーに対して１０〜２０万
円程度の安価な絶縁抵抗測定装置を実現することができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる絶縁抵抗測定装置の実施の形態
を示した構成図である。

【図２】本発明装置の動作を説明する為の漏洩電流計の
構成を示す図である。

【図３】力率を求める為の電力計の回路構成図である。

【符号の説明】

１０クランプ式変流器１１抵抗素子１２，２１バンドパスフィルタ１３減算器１４電圧入力端子１５分圧器１６波形整形器１７フェーズロックドループ回路１８電圧制御発信器１９分周器２０移相器２２、２３位相検波器２４、２５ローパスフィルタ２６誤差増幅器２７掛算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電路をクランプすることによりこの電路の
漏洩電流信号を検出する手段と、前記電路の電圧信号を
検出するための入力端子を備え、前記漏洩電流信号に含
まれるキャパシタンス成分を前記電圧信号から得られる
キャパシタンス成分で除去した後、前記漏洩電流信号に
含まれる抵抗成分から絶縁抵抗を求めることを特徴とす
る絶縁抵抗測定装置。