JPH11304855A - 絶縁抵抗測定方法及びこれを用いた電気設備監視装置 - Google Patents
絶縁抵抗測定方法及びこれを用いた電気設備監視装置Info
- Publication number
- JPH11304855A JPH11304855A JP12287298A JP12287298A JPH11304855A JP H11304855 A JPH11304855 A JP H11304855A JP 12287298 A JP12287298 A JP 12287298A JP 12287298 A JP12287298 A JP 12287298A JP H11304855 A JPH11304855 A JP H11304855A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- line
- voltage
- current
- phase
- insulation resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 交流電気設備の電源側接地線上に設けた電流
センサの出力を観測するだけで絶縁抵抗値を各線路別に
分離して知ることができる絶縁抵抗測定方法、及びこれ
を用いた電気設備監視装置を提供すること。 【課題解決手段】 各線路上の負荷設備の対地絶縁イン
ピーダンスを通じて大地へ流れる漏れ電流を一括して接
地線電流 igとして検出する電流センサを電源側接地線
上に設け、線路電圧 vkを検出する電圧センサを各線路
に設け、基準位相にある線路（第１線路とする）の電圧
v1と接地線電流igから電圧電流積の有効分P1、及び必要
な場合はさらに無効分Q1を計算し、商用交流の周波数と
は異なる参照周波数の重畳電圧vRを各線路電圧に重畳し
て同相的に印加し、重畳電圧vRによる各線路からの漏れ
電流の和としての接地線電流iRを電流センサ出力信号の
参照周波数成分として検出し、重畳電圧vRとこれによる
接地線電流 iRから電圧電流積の有効分PR、及び必要な
場合はさらに無効分QRを計算し、第 k線路の対地絶縁抵
抗値の逆数1/Rkを前記P1とPRの、必要な場合はさらにQ1
及び／又はQRを含む線形結合として求める。
センサの出力を観測するだけで絶縁抵抗値を各線路別に
分離して知ることができる絶縁抵抗測定方法、及びこれ
を用いた電気設備監視装置を提供すること。 【課題解決手段】 各線路上の負荷設備の対地絶縁イン
ピーダンスを通じて大地へ流れる漏れ電流を一括して接
地線電流 igとして検出する電流センサを電源側接地線
上に設け、線路電圧 vkを検出する電圧センサを各線路
に設け、基準位相にある線路（第１線路とする）の電圧
v1と接地線電流igから電圧電流積の有効分P1、及び必要
な場合はさらに無効分Q1を計算し、商用交流の周波数と
は異なる参照周波数の重畳電圧vRを各線路電圧に重畳し
て同相的に印加し、重畳電圧vRによる各線路からの漏れ
電流の和としての接地線電流iRを電流センサ出力信号の
参照周波数成分として検出し、重畳電圧vRとこれによる
接地線電流 iRから電圧電流積の有効分PR、及び必要な
場合はさらに無効分QRを計算し、第 k線路の対地絶縁抵
抗値の逆数1/Rkを前記P1とPRの、必要な場合はさらにQ1
及び／又はQRを含む線形結合として求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単相又は多相式の
交流電気設備において、電源側接地線電流を測定するこ
とにより各線路別の絶縁抵抗値を求める方法、及びこれ
を用いた電気設備監視装置に関する。
交流電気設備において、電源側接地線電流を測定するこ
とにより各線路別の絶縁抵抗値を求める方法、及びこれ
を用いた電気設備監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】工場やビルにおける電気設備の保守・点
検業務では、高圧受電設備以降の負荷側設備における絶
縁抵抗の監視が重要であるが、普段の月次点検では接地
線電流の監視に止められ、設備の運転を停止して絶縁試
験を行うのは、通常は年１〜２回の定期点検時に限られ
る。
検業務では、高圧受電設備以降の負荷側設備における絶
縁抵抗の監視が重要であるが、普段の月次点検では接地
線電流の監視に止められ、設備の運転を停止して絶縁試
験を行うのは、通常は年１〜２回の定期点検時に限られ
る。
【０００３】一般に絶縁抵抗測定のためには一旦電源を
遮断して、負荷設備に常用電圧より高い所定の電圧を印
加して漏れ電流を測定する必要がある。しかしながら、
そのためには停電を余儀なくされ、また近時、負荷側に
はコンピュータ等電子機器が多数設置されている状況か
ら、絶縁抵抗測定用電圧によりそれらの機器が破損する
危険がある。したがって無停電活線状態での絶縁抵抗測
定が強く求められ、そのため、設備使用中の漏れ電流検
出による絶縁抵抗測定法が開発されてきた。
遮断して、負荷設備に常用電圧より高い所定の電圧を印
加して漏れ電流を測定する必要がある。しかしながら、
そのためには停電を余儀なくされ、また近時、負荷側に
はコンピュータ等電子機器が多数設置されている状況か
ら、絶縁抵抗測定用電圧によりそれらの機器が破損する
危険がある。したがって無停電活線状態での絶縁抵抗測
定が強く求められ、そのため、設備使用中の漏れ電流検
出による絶縁抵抗測定法が開発されてきた。
【０００４】図４は、そのような目的で開発された一つ
の絶縁抵抗測定方法（いわゆる零相電流法）の原理を示
す図である。図４では対象電気設備として偶々Ｙ結線３
相４線式（中性点接地）の場合が例示してあるが、勿論
他の方式の回路であってもよい（図５も同様）。なお図
４中のBPFは商用周波数のバンドパスフィルタである。
この零相電流法では、電源側の第２種又は第３種接地線
上に設けた電流センサにより、各線路負荷設備の対地絶
縁インピーダンスを通じて大地へ流れる漏れ電流を、零
相電流として一括して検出する。この方法は活線測定法
であるから無停電であり、特別な電圧を印加する必要も
ないので負荷側機器への危険もなく優れた方法である。
監督官庁も零相電流の監視を奨励している。
の絶縁抵抗測定方法（いわゆる零相電流法）の原理を示
す図である。図４では対象電気設備として偶々Ｙ結線３
相４線式（中性点接地）の場合が例示してあるが、勿論
他の方式の回路であってもよい（図５も同様）。なお図
４中のBPFは商用周波数のバンドパスフィルタである。
この零相電流法では、電源側の第２種又は第３種接地線
上に設けた電流センサにより、各線路負荷設備の対地絶
縁インピーダンスを通じて大地へ流れる漏れ電流を、零
相電流として一括して検出する。この方法は活線測定法
であるから無停電であり、特別な電圧を印加する必要も
ないので負荷側機器への危険もなく優れた方法である。
監督官庁も零相電流の監視を奨励している。
【０００５】しかしながら零相電流法では、対象電気設
備の回路方式によっては、各線路からの漏れ電流がベク
トル的に打ち消し合うため、接地線電流が零になって検
出できない場合がある。例えばＹ結線３相４線式（中性
点接地）等の設備において各線路の絶縁インピーダンス
がバランスしている場合である。この状態では、接地線
電流が零であっても漏れ電流が零である保証はない。ま
た接地線電流が零でない場合であっても、各線路の絶縁
インピーダンス間の差の情報が得られるだけで絶対値を
知ることができない。したがって零相電流の監視だけで
は重大な絶縁劣化を見逃すおそれがある。
備の回路方式によっては、各線路からの漏れ電流がベク
トル的に打ち消し合うため、接地線電流が零になって検
出できない場合がある。例えばＹ結線３相４線式（中性
点接地）等の設備において各線路の絶縁インピーダンス
がバランスしている場合である。この状態では、接地線
電流が零であっても漏れ電流が零である保証はない。ま
た接地線電流が零でない場合であっても、各線路の絶縁
インピーダンス間の差の情報が得られるだけで絶対値を
知ることができない。したがって零相電流の監視だけで
は重大な絶縁劣化を見逃すおそれがある。
【０００６】図５は、上記零相電流法の欠点を克服した
他の絶縁抵抗測定方法（いわゆる重畳電圧法）の原理を
示す図である。図５中のOSCは参照用周波数の発振回
路、LPFはローパスフィルタ、BPFはバンドパスフィルタ
である。この重畳電圧法では、商用交流の周波数とは異
なる参照用周波数の、通常の線路電圧の数％程度の重畳
電圧を電源側接地点と大地間に挿入することにより、こ
の電圧を通常の各線路電圧に重畳して同相的に印加し、
重畳電圧による各線路漏れ電流の和を、接地線上に設け
た電流センサ出力の参照用周波数成分として検出する。
他の絶縁抵抗測定方法（いわゆる重畳電圧法）の原理を
示す図である。図５中のOSCは参照用周波数の発振回
路、LPFはローパスフィルタ、BPFはバンドパスフィルタ
である。この重畳電圧法では、商用交流の周波数とは異
なる参照用周波数の、通常の線路電圧の数％程度の重畳
電圧を電源側接地点と大地間に挿入することにより、こ
の電圧を通常の各線路電圧に重畳して同相的に印加し、
重畳電圧による各線路漏れ電流の和を、接地線上に設け
た電流センサ出力の参照用周波数成分として検出する。
【０００７】電圧重畳法における重畳電圧は各線路に同
相的に印加されるので、この電圧による漏れ電流も同相
的である。したがって、上記零相電流法に見られたベク
トル的打ち消し合いが起こらないので、接地線上に設け
た電流センサには漏れ電流の代数和が現れる。つまりこ
の方法は、対象電気設備の回路方式によらず、各線路の
絶縁インピーダンスの逆数たる漏洩アドミタンスの合計
値を知ることができる強力な方法である。また、電流セ
ンサの検出電流を抵抗性電流と容量性電流とに分解する
ことにより、絶縁抵抗分のみを分離して知ることもでき
る。
相的に印加されるので、この電圧による漏れ電流も同相
的である。したがって、上記零相電流法に見られたベク
トル的打ち消し合いが起こらないので、接地線上に設け
た電流センサには漏れ電流の代数和が現れる。つまりこ
の方法は、対象電気設備の回路方式によらず、各線路の
絶縁インピーダンスの逆数たる漏洩アドミタンスの合計
値を知ることができる強力な方法である。また、電流セ
ンサの検出電流を抵抗性電流と容量性電流とに分解する
ことにより、絶縁抵抗分のみを分離して知ることもでき
る。
【０００８】しかしながら、この重畳電圧法では、各線
路絶縁抵抗の逆数たる漏洩コンダクタンスの合計値が知
られるが、これを各線路別に分離して知ることができな
い。そのため、この方法により対象設備の絶縁状態に問
題があることが分かったとしても、劣化線路を特定する
には他の方法を併用して各線路を追跡探査する必要があ
り、その労力が大きいという問題点がある。
路絶縁抵抗の逆数たる漏洩コンダクタンスの合計値が知
られるが、これを各線路別に分離して知ることができな
い。そのため、この方法により対象設備の絶縁状態に問
題があることが分かったとしても、劣化線路を特定する
には他の方法を併用して各線路を追跡探査する必要があ
り、その労力が大きいという問題点がある。
【０００９】一方、一定規模以上の自家用電気工作物に
ついては、電気主任技術者による保守・点検が義務づけ
られている。電気主任技術者の業務内容には月次点検、
年次点検、その他必要に応じて行う臨時点検、事故応
動、竣工検査等の形態があり、また月次及び年次点検に
おける点検項目は、対象電気設備の点検・試験項目の他
に電力の適正使用に関連する項目も多く、報告書作成の
事務的負担も少なくない。したがって、それら業務の効
率化、省力化のためには、使用する試験機器類が当該業
務にマッチし効率性が高いことが好ましいが、従来は必
ずしもその要求が満たされていなかった。例えば、各試
験項目別に多種類の試験機器をその都度現場へ持ち込む
必要があった。また、それらの試験機器が現場環境にマ
ッチしているとは限らず、事務処理の利便性が考慮され
ておらず、不要機能を含むため高価で重いものが多いな
どの不便さがあった。
ついては、電気主任技術者による保守・点検が義務づけ
られている。電気主任技術者の業務内容には月次点検、
年次点検、その他必要に応じて行う臨時点検、事故応
動、竣工検査等の形態があり、また月次及び年次点検に
おける点検項目は、対象電気設備の点検・試験項目の他
に電力の適正使用に関連する項目も多く、報告書作成の
事務的負担も少なくない。したがって、それら業務の効
率化、省力化のためには、使用する試験機器類が当該業
務にマッチし効率性が高いことが好ましいが、従来は必
ずしもその要求が満たされていなかった。例えば、各試
験項目別に多種類の試験機器をその都度現場へ持ち込む
必要があった。また、それらの試験機器が現場環境にマ
ッチしているとは限らず、事務処理の利便性が考慮され
ておらず、不要機能を含むため高価で重いものが多いな
どの不便さがあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、交流電気設備の電源側接地線上に設けた電
流センサの出力を観測するだけで絶縁抵抗値を各線路別
に分離して知ることができる絶縁抵抗測定方法、及び、
この方法による絶縁抵抗測定機能を含み、しかも電気設
備管理業務に必要なその他の多くの機能を集約的に併せ
備えた電気設備監視装置を提供することである。
する課題は、交流電気設備の電源側接地線上に設けた電
流センサの出力を観測するだけで絶縁抵抗値を各線路別
に分離して知ることができる絶縁抵抗測定方法、及び、
この方法による絶縁抵抗測定機能を含み、しかも電気設
備管理業務に必要なその他の多くの機能を集約的に併せ
備えた電気設備監視装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記零相
電流法の結果が各線路漏洩アドミタンスの差の情報を含
み、また重畳電圧法の結果が同じく和の情報を含むこと
に着目し、双方を組み合わせることにより上記課題を達
成すべく鋭意研究の結果、本発明を完成するに至った。
電流法の結果が各線路漏洩アドミタンスの差の情報を含
み、また重畳電圧法の結果が同じく和の情報を含むこと
に着目し、双方を組み合わせることにより上記課題を達
成すべく鋭意研究の結果、本発明を完成するに至った。
【００１２】すなわち本発明に係る絶縁抵抗測定方法で
は、各線路上の負荷設備の対地絶縁インピーダンスを通
じて大地へ流れる漏れ電流を一括して、接地線電流 ig
として検出する電流センサを電源側接地線上に設け、線
路電圧 vkを検出する電圧センサを各線路に設け、基準
位相にある線路(第１線路とする)の電圧v1と接地線電流
igから、電圧電流積の有効分P1、及び必要な場合はさら
に無効分Q1を計算し、商用交流の周波数とは異なる参照
周波数の重畳電圧vRを各線路電圧に重畳して同相的に印
加し、重畳電圧vRによる各線路からの漏れ電流の和とし
ての接地線電流（以下、参照接地線電流という）iRを電
流センサ出力信号の参照周波数成分として検出し、重畳
電圧vRと参照接地線電流iRから電圧電流積の有効分PR、
及び必要な場合はさらに無効分QRを計算し、第 k線路の
対地絶縁抵抗値の逆数1/Rkを前記P1とPRの、必要な場合
はさらにQ1及び／又はQRを含む線形結合として求める。
は、各線路上の負荷設備の対地絶縁インピーダンスを通
じて大地へ流れる漏れ電流を一括して、接地線電流 ig
として検出する電流センサを電源側接地線上に設け、線
路電圧 vkを検出する電圧センサを各線路に設け、基準
位相にある線路(第１線路とする)の電圧v1と接地線電流
igから、電圧電流積の有効分P1、及び必要な場合はさら
に無効分Q1を計算し、商用交流の周波数とは異なる参照
周波数の重畳電圧vRを各線路電圧に重畳して同相的に印
加し、重畳電圧vRによる各線路からの漏れ電流の和とし
ての接地線電流（以下、参照接地線電流という）iRを電
流センサ出力信号の参照周波数成分として検出し、重畳
電圧vRと参照接地線電流iRから電圧電流積の有効分PR、
及び必要な場合はさらに無効分QRを計算し、第 k線路の
対地絶縁抵抗値の逆数1/Rkを前記P1とPRの、必要な場合
はさらにQ1及び／又はQRを含む線形結合として求める。
【００１３】本発明における接地線電流 igは従来技術
における零相電流に相当し、重畳電圧vRは従来技術にお
ける重畳電圧と同じである。接地線電流 igには位相の
異なる各線路からの漏れ電流が混在すると共に、各線路
の対地絶縁インピーダンスを構成する抵抗成分と容量成
分（インダクタンスは通常小さいので省略される）が共
に含まれる。本発明の立場は、このように多成分の情報
を混然と含む接地線電流 igから、重畳電圧法による参
照接地線電流 iRの観測を併用することにより、抵抗成
分と容量成分を分離し、かつ絶縁抵抗値を各線路別に求
めようとするものである。
における零相電流に相当し、重畳電圧vRは従来技術にお
ける重畳電圧と同じである。接地線電流 igには位相の
異なる各線路からの漏れ電流が混在すると共に、各線路
の対地絶縁インピーダンスを構成する抵抗成分と容量成
分（インダクタンスは通常小さいので省略される）が共
に含まれる。本発明の立場は、このように多成分の情報
を混然と含む接地線電流 igから、重畳電圧法による参
照接地線電流 iRの観測を併用することにより、抵抗成
分と容量成分を分離し、かつ絶縁抵抗値を各線路別に求
めようとするものである。
【００１４】接地線電流 igから各線路別絶縁抵抗の情
報を分離抽出する手段として、基準位相にある線路(第
１線路とする)の電圧v1と接地線電流 igとの電圧電流積
を求めてその値を観測する。この量は、第１線路からの
漏れ電流による消費電力に形が似ているが、電流 igが
第１線路以外からの漏れ電流をも含むので、通常の意味
での電力とは異なる。この量においても通常の電力の場
合と同様に、その余弦成分を「有効分」と呼んでP1で表
し、正弦成分を「無効分」と呼んでQ1で表すことにす
る。
報を分離抽出する手段として、基準位相にある線路(第
１線路とする)の電圧v1と接地線電流 igとの電圧電流積
を求めてその値を観測する。この量は、第１線路からの
漏れ電流による消費電力に形が似ているが、電流 igが
第１線路以外からの漏れ電流をも含むので、通常の意味
での電力とは異なる。この量においても通常の電力の場
合と同様に、その余弦成分を「有効分」と呼んでP1で表
し、正弦成分を「無効分」と呼んでQ1で表すことにす
る。
【００１５】これらの量P1, Q1を用いる理由は、接地線
電流 igについて観測される振幅と位相の情報を取り出
すためである。勿論、振幅と位相を直接観測してもよい
が、利用するソフトウェアによってはP1, Q1を求める方
が容易な場合がある。なお、第２、第３の線路がある場
合は、各線路の電圧v2,v3を用いてP2, P3あるいはQ2, Q
3を求めることができるが、それらが新たな情報をもた
らす訳ではない。P2,P3, Q2, Q3をわざわざ観測しなく
ても、これらはすべてP1とQ1の線形結合として計算でき
るからである。つまり、情報として利用できる量はP1と
Q1だけ、又はP1〜P3, Q1〜Q3のうちの任意の２個だけで
ある。
電流 igについて観測される振幅と位相の情報を取り出
すためである。勿論、振幅と位相を直接観測してもよい
が、利用するソフトウェアによってはP1, Q1を求める方
が容易な場合がある。なお、第２、第３の線路がある場
合は、各線路の電圧v2,v3を用いてP2, P3あるいはQ2, Q
3を求めることができるが、それらが新たな情報をもた
らす訳ではない。P2,P3, Q2, Q3をわざわざ観測しなく
ても、これらはすべてP1とQ1の線形結合として計算でき
るからである。つまり、情報として利用できる量はP1と
Q1だけ、又はP1〜P3, Q1〜Q3のうちの任意の２個だけで
ある。
【００１６】上記の電圧電流積の有効分P1を求めるに
は、電圧v1と接地線電流 igの瞬時値の積を作り、これ
を交流の周期Ｔにわたって積分した値をＴで除算する。
この演算を実行する方法は各種あるが、例えば高速サン
プリング機能を有するＡ／Ｄ変換器、及びディジタル乗
算・累積加算機能を実現するソフトウェアを備えたマイ
クロプロセッサにより、電圧v1と接地線電流 igの同時
サンプリング値の積を周期Ｔにわたって累積加算し、そ
の結果をＴで除算すればよい。また無効分Q1を計算する
際は、電圧v1と接地線電流 igのいずれか一方のサンプ
リング値を位相π／２に相当する時間Ｔ／４だけ遅延さ
せ、これともう一方の量の現在値との積を作って上と同
様の演算を行えばよい。あるいは、Q1 =±{(IgV)2−
P1 2}1/2 （ただし、Ig は接地線電流 igの実効値、V は
電圧v1の実効値）によってもQ1 を求めることができ
る。
は、電圧v1と接地線電流 igの瞬時値の積を作り、これ
を交流の周期Ｔにわたって積分した値をＴで除算する。
この演算を実行する方法は各種あるが、例えば高速サン
プリング機能を有するＡ／Ｄ変換器、及びディジタル乗
算・累積加算機能を実現するソフトウェアを備えたマイ
クロプロセッサにより、電圧v1と接地線電流 igの同時
サンプリング値の積を周期Ｔにわたって累積加算し、そ
の結果をＴで除算すればよい。また無効分Q1を計算する
際は、電圧v1と接地線電流 igのいずれか一方のサンプ
リング値を位相π／２に相当する時間Ｔ／４だけ遅延さ
せ、これともう一方の量の現在値との積を作って上と同
様の演算を行えばよい。あるいは、Q1 =±{(IgV)2−
P1 2}1/2 （ただし、Ig は接地線電流 igの実効値、V は
電圧v1の実効値）によってもQ1 を求めることができ
る。
【００１７】一方、参照接地線電流 iRと重畳電圧vRか
ら上記と同様に、電圧電流積の有効分PRと、必要な場合
はさらに無効分QRを求める。この場合、有効分PRは各線
路の絶縁抵抗分による消費電力の合計を表しており、そ
れゆえ絶縁抵抗値の逆数たるコンダクタンスの合計値を
含む。無効分QRは各線路の漏洩容量による無効電力の合
計を表しており、それゆえ漏洩サセプタンスの合計値を
含む。またこれら有効分PR、無効分QRの演算は、上記の
高速サンプリング・ディジタル乗算・累積加算機能を用
いて行うことができる。
ら上記と同様に、電圧電流積の有効分PRと、必要な場合
はさらに無効分QRを求める。この場合、有効分PRは各線
路の絶縁抵抗分による消費電力の合計を表しており、そ
れゆえ絶縁抵抗値の逆数たるコンダクタンスの合計値を
含む。無効分QRは各線路の漏洩容量による無効電力の合
計を表しており、それゆえ漏洩サセプタンスの合計値を
含む。またこれら有効分PR、無効分QRの演算は、上記の
高速サンプリング・ディジタル乗算・累積加算機能を用
いて行うことができる。
【００１８】次に、このようにして求めたP1とQ1(又は
他の任意の２量)及びPRとQRの観測値により、絶縁イン
ピーダンスの抵抗成分と容量成分を表すことを考える。
実際には一辺にP1, Q1等の観測値を置き、他辺に抵抗成
分、容量成分を変数として含む一連の線形方程式を作成
し、これらを連立方程式として解けばよい。その結果
P1, Q1等の観測値をパラメータとして各線路別絶縁抵抗
値（の逆数）を表す式が得られ、これらの式が絶縁抵抗
の正しい値を与えることが、実験的にも確かめられる。
他の任意の２量)及びPRとQRの観測値により、絶縁イン
ピーダンスの抵抗成分と容量成分を表すことを考える。
実際には一辺にP1, Q1等の観測値を置き、他辺に抵抗成
分、容量成分を変数として含む一連の線形方程式を作成
し、これらを連立方程式として解けばよい。その結果
P1, Q1等の観測値をパラメータとして各線路別絶縁抵抗
値（の逆数）を表す式が得られ、これらの式が絶縁抵抗
の正しい値を与えることが、実験的にも確かめられる。
【００１９】なお、上記の連立方程式を解く際、対象電
気設備が変数として含む絶縁インピーダンスの抵抗分と
容量分の個数が問題である。すなわち接地線電流 ig及
び iRが含む観測可能な量は上述のように、それぞれの
振幅と位相の合計４個である。したがって、変数が４個
以下の系では連立方程式が解けて、各変数を完全に分離
して表わすことができる。これに対して変数が４個より
多い場合は連立方程式数が不足して解けず、各変数を完
全に分離できない。
気設備が変数として含む絶縁インピーダンスの抵抗分と
容量分の個数が問題である。すなわち接地線電流 ig及
び iRが含む観測可能な量は上述のように、それぞれの
振幅と位相の合計４個である。したがって、変数が４個
以下の系では連立方程式が解けて、各変数を完全に分離
して表わすことができる。これに対して変数が４個より
多い場合は連立方程式数が不足して解けず、各変数を完
全に分離できない。
【００２０】この関係を実際の回路に当てはめると、単
相２線式（１線接地）は２変数・４方程式の場合であ
り、上記接地線電流 igか参照接地線電流 iRのいずれか
一方のみで絶縁抵抗を決定できる。この場合は敢えて本
発明を用いる迄もない。単相３線式（第２線接地）及び
△結線３相３線式（１線接地）は４変数・４方程式の場
合に該当し、いずれも本発明の方法により各変数を完全
に分離して表現できる。これに対してＹ結線３相４線式
（中性点接地）は６変数・４方程式で、数学的に解けな
い場合であり、各線路別絶縁抵抗値を表す式の中に容量
成分の項が未定パラメータとして入ってくる。しかしそ
れら容量成分項が、偶々２個の容量値の差の形をしてい
るので、各線路の漏洩容量値がほぼ等しい系（そのよう
な系は多いと思われる）では省略が許され、事実上問題
が解ける。
相２線式（１線接地）は２変数・４方程式の場合であ
り、上記接地線電流 igか参照接地線電流 iRのいずれか
一方のみで絶縁抵抗を決定できる。この場合は敢えて本
発明を用いる迄もない。単相３線式（第２線接地）及び
△結線３相３線式（１線接地）は４変数・４方程式の場
合に該当し、いずれも本発明の方法により各変数を完全
に分離して表現できる。これに対してＹ結線３相４線式
（中性点接地）は６変数・４方程式で、数学的に解けな
い場合であり、各線路別絶縁抵抗値を表す式の中に容量
成分の項が未定パラメータとして入ってくる。しかしそ
れら容量成分項が、偶々２個の容量値の差の形をしてい
るので、各線路の漏洩容量値がほぼ等しい系（そのよう
な系は多いと思われる）では省略が許され、事実上問題
が解ける。
【００２１】かくして本発明により、電源側接地線上に
設けた電流センサの出力を観測するだけで絶縁抵抗値を
各線路別に分離して知ることができる絶縁抵抗測定方法
が提供される。
設けた電流センサの出力を観測するだけで絶縁抵抗値を
各線路別に分離して知ることができる絶縁抵抗測定方法
が提供される。
【００２２】
【発明の実施の形態】実施形態１ 本発明の実施形態として、単相３線式（第２線接地）の
場合を挙げる。図７はこの場合を示す回路図である。図
中の参照符号は後述の図１のものと一致している（図
８，９も同様）。第１、第２線路の電圧v1, v2は大きさ
が等しくVで、向きが逆（位相差１８０度）である。す
なわち v1 =V, v2 =−Vである。この電圧により絶縁イ
ンピーダンスを通じて第１、第２線路から地絡する漏れ
電流i1, i2は、絶縁抵抗のコンダクタンスをそれぞれ1/
R1, 1/R2、漏洩容量のサセプタンスをωC1, ωC2とすれ
ば、 i1= V(1/R1＋jωC1), i2=−V(1/R2＋jωC2)。 ただしjは虚数単位。よって接地線電流 igは、 ig= i1＋i2= V(1/R1−1/R2)＋jωV(C1−C2) で与えら
れる。
場合を挙げる。図７はこの場合を示す回路図である。図
中の参照符号は後述の図１のものと一致している（図
８，９も同様）。第１、第２線路の電圧v1, v2は大きさ
が等しくVで、向きが逆（位相差１８０度）である。す
なわち v1 =V, v2 =−Vである。この電圧により絶縁イ
ンピーダンスを通じて第１、第２線路から地絡する漏れ
電流i1, i2は、絶縁抵抗のコンダクタンスをそれぞれ1/
R1, 1/R2、漏洩容量のサセプタンスをωC1, ωC2とすれ
ば、 i1= V(1/R1＋jωC1), i2=−V(1/R2＋jωC2)。 ただしjは虚数単位。よって接地線電流 igは、 ig= i1＋i2= V(1/R1−1/R2)＋jωV(C1−C2) で与えら
れる。
【００２３】第１線路の電圧v1と上記接地線電流 igか
ら前記の電圧電流積の有効分P1を求めると、 P1= V2(1/R1−1/R2)。 一方、重畳電圧法における電圧電流積の有効分は PR=
VR 2(1/R1＋1/R2)。これらの関係式から、 1/R1=(1/2)PR/VR 2＋(1/2)P1/V2 1/R2=(1/2)PR/VR 2−(1/2)P1/V2 が得られる。したがって、前記P1及びPRを観測すること
により、これらの式から各線路の絶縁抵抗R1, R2を求め
ることができる。なお、P1及びPR以外の量を用いても同
様にR1, R2を求める式が得られるが、それらは数学的に
は上記両式と等価である（以下の各実施形態でも同
様）。
ら前記の電圧電流積の有効分P1を求めると、 P1= V2(1/R1−1/R2)。 一方、重畳電圧法における電圧電流積の有効分は PR=
VR 2(1/R1＋1/R2)。これらの関係式から、 1/R1=(1/2)PR/VR 2＋(1/2)P1/V2 1/R2=(1/2)PR/VR 2−(1/2)P1/V2 が得られる。したがって、前記P1及びPRを観測すること
により、これらの式から各線路の絶縁抵抗R1, R2を求め
ることができる。なお、P1及びPR以外の量を用いても同
様にR1, R2を求める式が得られるが、それらは数学的に
は上記両式と等価である（以下の各実施形態でも同
様）。
【００２４】上でP1に代えて接地線電流の実効値Igを観
測してもよい。この場合は 1/R1=(1/2)PR/VR 2＋(1/2)Ig/V, 1/R2=(1/2)PR/VR 2−(1/2)Ig/V によって各線路の絶縁抵抗R1, R2を求めることができ
る。
測してもよい。この場合は 1/R1=(1/2)PR/VR 2＋(1/2)Ig/V, 1/R2=(1/2)PR/VR 2−(1/2)Ig/V によって各線路の絶縁抵抗R1, R2を求めることができ
る。
【００２５】実施形態１において、第１、第２線路の実
効電圧V1, V2が等しくない場合、すなわち v1=V1, v2=
−V2, V1≠V2の場合について述べる。 漏れ電流は i1= V1(1/R1＋jωC1), i2=−V2(1/R2＋j
ωC2)。 よって接地線電流 igは、 ig= i1＋i2=V1/R1−V2/R2＋jω(V1C1−V2C2)。 この接地線電流 igと第１線路電圧v1から前記の電圧電
流積の有効分P1を求めると、P1=V1(V1/R1−V2/R2)。 一方、重畳電圧法における電圧電流積の有効分は PR= V
R 2(1/R1＋1/R2)。よって 1/R1=(P1/ V1V2＋PR/
VR 2)V2／(V1＋V2)=(PR/VR 2)V2／(V1＋V1)＋(P1/ V1)／
(V1＋V2) 1/R2=PR/VR 2−1/R1=(PR/VR 2)V1／(V1＋V2)−(P1/ V1)／
(V1＋V2) となる。
効電圧V1, V2が等しくない場合、すなわち v1=V1, v2=
−V2, V1≠V2の場合について述べる。 漏れ電流は i1= V1(1/R1＋jωC1), i2=−V2(1/R2＋j
ωC2)。 よって接地線電流 igは、 ig= i1＋i2=V1/R1−V2/R2＋jω(V1C1−V2C2)。 この接地線電流 igと第１線路電圧v1から前記の電圧電
流積の有効分P1を求めると、P1=V1(V1/R1−V2/R2)。 一方、重畳電圧法における電圧電流積の有効分は PR= V
R 2(1/R1＋1/R2)。よって 1/R1=(P1/ V1V2＋PR/
VR 2)V2／(V1＋V2)=(PR/VR 2)V2／(V1＋V1)＋(P1/ V1)／
(V1＋V2) 1/R2=PR/VR 2−1/R1=(PR/VR 2)V1／(V1＋V2)−(P1/ V1)／
(V1＋V2) となる。
【００２６】実施形態２ 次の実施形態として、△結線３相３線式（１線接地）の
場合を挙げる。図８はこの場合を示す回路図である。第
１、第２線路の電圧v1, v2は大きさが等しくVで、両者
間の位相差が６０度である。すなわち v1=V, v2=(0.5±
j0.866)Vである。第２線路電圧v2の位相が基準相にとる
第１線路電圧v1の位相より６０度遅れている場合はv2の
複号中上段の符号を、逆の場合は下段の符号を採用する
（以下の各式において同様）。また、1/R1＝X1, 1/R2＝
X2、ωC1＝Y1, ωC2 ＝Y2 と記す。漏れ電流は次のよう
に与えられる。
場合を挙げる。図８はこの場合を示す回路図である。第
１、第２線路の電圧v1, v2は大きさが等しくVで、両者
間の位相差が６０度である。すなわち v1=V, v2=(0.5±
j0.866)Vである。第２線路電圧v2の位相が基準相にとる
第１線路電圧v1の位相より６０度遅れている場合はv2の
複号中上段の符号を、逆の場合は下段の符号を採用する
（以下の各式において同様）。また、1/R1＝X1, 1/R2＝
X2、ωC1＝Y1, ωC2 ＝Y2 と記す。漏れ電流は次のよう
に与えられる。
【数２】 よって接地線電流 igは次のように与えられる。
【数３】
【００２７】この接地線電流 igと第１線路電圧v1から
電圧電流積の有効分P1と無効分Q1を求めると次のように
なる。
電圧電流積の有効分P1と無効分Q1を求めると次のように
なる。
【数４】 一方、重畳電圧法における電圧電流積の有効分は PR= V
R 2(X1＋X2)、無効分はQR=(ωR／ω)VR 2(Y1＋Y2) 。ただ
しωは商用波の角周波数、ωR は参照波の角周波数であ
る。ω／ωR = r とおく。
R 2(X1＋X2)、無効分はQR=(ωR／ω)VR 2(Y1＋Y2) 。ただ
しωは商用波の角周波数、ωR は参照波の角周波数であ
る。ω／ωR = r とおく。
【００２８】以上のP1, Q1, PR及びrQRを連立方程式と
して解くと、解として次の４式を得る。
して解くと、解として次の４式を得る。
【数５】 この４式中のX1, X2の式を用いることにより、各線路の
絶縁抵抗R1, R2を求めることができる。
絶縁抵抗R1, R2を求めることができる。
【００２９】また、上記のP1, Q1においてY1, Y2がX1,
X2に比較して小さいため省略できる場合は、P1, Q1が次
のように簡単になる。
X2に比較して小さいため省略できる場合は、P1, Q1が次
のように簡単になる。
【数６】 これらの２式からX1, X2を表す式が次のように得られ
る。
る。
【数７】よって、この場合はP1, Q1を観測するだけで各
線路の絶縁抵抗R1, R2を求めることができる。ただし、
上式の下段の符号を採用する場合（第２線路電圧v2,の
位相が第１線路電圧v1の位相より６０度進んでいる場
合）は、Q1の観測値にマイナス符号のものを採用する。
線路の絶縁抵抗R1, R2を求めることができる。ただし、
上式の下段の符号を採用する場合（第２線路電圧v2,の
位相が第１線路電圧v1の位相より６０度進んでいる場
合）は、Q1の観測値にマイナス符号のものを採用する。
【００３０】実施形態３ 本発明のさらなる実施形態として、Ｙ結線３相４線式
（中性点接地）の場合を挙げる。図９はこの場合を示す
回路図である。v1, v2, v3は対称３相交流の関係にあ
り、v1=V, v2=V(−0.5−j0.866), v3=V(−0.5＋j0.86
6) と表される。また、本実施形態においても実施形態
２と同様に、1/R1＝X1, 1/R2＝X2, 1/R3＝X3, ωC1＝
Y1, ωC2 ＝Y2 , ωC3 ＝Y3 と記す。接地線電流 ig
は、 ig＝V(X1−0.5X2＋0.866Y2−0.5X3−0.866Y3)＋jV(Y1−
0.866X2−0.5Y2＋0.866X3−0.5Y3) で与えられ、この接地線電流 ig と第１線路電圧v1から
電圧電流積の有効分P1と無効分Q1を計算すると次のよう
になる。 P1= V2{X1−0.5X2−0.5X3＋0.866(Y2−Y3)} Q1= V2{−0.866(X2−X3)＋Y1−0.5Y2−0.5Y3}
（中性点接地）の場合を挙げる。図９はこの場合を示す
回路図である。v1, v2, v3は対称３相交流の関係にあ
り、v1=V, v2=V(−0.5−j0.866), v3=V(−0.5＋j0.86
6) と表される。また、本実施形態においても実施形態
２と同様に、1/R1＝X1, 1/R2＝X2, 1/R3＝X3, ωC1＝
Y1, ωC2 ＝Y2 , ωC3 ＝Y3 と記す。接地線電流 ig
は、 ig＝V(X1−0.5X2＋0.866Y2−0.5X3−0.866Y3)＋jV(Y1−
0.866X2−0.5Y2＋0.866X3−0.5Y3) で与えられ、この接地線電流 ig と第１線路電圧v1から
電圧電流積の有効分P1と無効分Q1を計算すると次のよう
になる。 P1= V2{X1−0.5X2−0.5X3＋0.866(Y2−Y3)} Q1= V2{−0.866(X2−X3)＋Y1−0.5Y2−0.5Y3}
【００３１】一方、重畳電圧法における電圧電流積の有
効分は PR= VR 2(X1＋X2 ＋X3)、無効分は QR=(ωR／ω)
VR 2(Y1＋Y2＋Y3) 。ただしωは商用波の角周波数、ωR
は参照波の角周波数である。ω／ωR = r とおく。以上
のP1, Q1, PR及びrQR を連立方程式として解くと、中間
解として次の４式を得る。 X1=(1/3)PR/VR 2＋(2/3)P1/V2−0.577(Y2−Y3) X2=(1/3)PR/VR 2−(1/3)P1/V2−0.577Q1/V2−0.577(Y3−Y1) X3=(1/3)PR/VR 2−(1/3)P1/V2＋0.577Q1/V2−0.577(Y1−Y2) Y1＋Y2＋Y3=rQR/VR 2 （この式は未使用である。）
効分は PR= VR 2(X1＋X2 ＋X3)、無効分は QR=(ωR／ω)
VR 2(Y1＋Y2＋Y3) 。ただしωは商用波の角周波数、ωR
は参照波の角周波数である。ω／ωR = r とおく。以上
のP1, Q1, PR及びrQR を連立方程式として解くと、中間
解として次の４式を得る。 X1=(1/3)PR/VR 2＋(2/3)P1/V2−0.577(Y2−Y3) X2=(1/3)PR/VR 2−(1/3)P1/V2−0.577Q1/V2−0.577(Y3−Y1) X3=(1/3)PR/VR 2−(1/3)P1/V2＋0.577Q1/V2−0.577(Y1−Y2) Y1＋Y2＋Y3=rQR/VR 2 （この式は未使用である。）
【００３２】この段階では変数Y1, Y2, Y3の３個が未定
のままであるが、未利用の方程式は１個だけであるか
ら、いずれか２個は最後まで決定できない。しかし上記
の式中Yに関する項がY2−Y3, Y3−Y1及びY1−Y2と、そ
れぞれ差の形になっていることに着目する。各線路の漏
洩容量値の間にC1≒ C2≒ C3の関係が成立しており、サ
セプタンスの差ωC1−ωC2、ωC2−ωC3、ωC3−ωC1が
絶縁抵抗のコンダクタンス1/R1, 1/R2, 1/R3に比較して
小さいため省略できるならば、上式中の最初の３式は、 1/R1＝(1/3)PR/VR 2＋(2/3)P1/V2 1/R2＝(1/3)PR/VR 2−(1/3)P1/V2−0.577Q1/V2 1/R3＝(1/3)PR/VR 2−(1/3)P1/V2＋0.577Q1/V2 と書くことができ、これら３式から各線路の絶縁抵抗
R1, R2, R3が求まることになる。
のままであるが、未利用の方程式は１個だけであるか
ら、いずれか２個は最後まで決定できない。しかし上記
の式中Yに関する項がY2−Y3, Y3−Y1及びY1−Y2と、そ
れぞれ差の形になっていることに着目する。各線路の漏
洩容量値の間にC1≒ C2≒ C3の関係が成立しており、サ
セプタンスの差ωC1−ωC2、ωC2−ωC3、ωC3−ωC1が
絶縁抵抗のコンダクタンス1/R1, 1/R2, 1/R3に比較して
小さいため省略できるならば、上式中の最初の３式は、 1/R1＝(1/3)PR/VR 2＋(2/3)P1/V2 1/R2＝(1/3)PR/VR 2−(1/3)P1/V2−0.577Q1/V2 1/R3＝(1/3)PR/VR 2−(1/3)P1/V2＋0.577Q1/V2 と書くことができ、これら３式から各線路の絶縁抵抗
R1, R2, R3が求まることになる。
【００３３】実施形態４ 本発明の他の好適な実施形態として、対象電気設備の回
路方式に従って本発明の上記実施形態１乃至３に記載の
絶縁抵抗測定方法を適用して各線路の絶縁抵抗を測定、
記録し、予め定めた警報レベルと測定値とを比較して必
要な場合は警報を発することができる電気設備監視装置
を挙げる。
路方式に従って本発明の上記実施形態１乃至３に記載の
絶縁抵抗測定方法を適用して各線路の絶縁抵抗を測定、
記録し、予め定めた警報レベルと測定値とを比較して必
要な場合は警報を発することができる電気設備監視装置
を挙げる。
【００３４】本発明の絶縁抵抗測定方法を実施する装置
は、少なくとも電源側接地線上に設けた電流センサと、
各線路に設けた電圧センサと、重畳電圧を各線路に同相
的に印加する手段と、電流センサ及び電圧センサの出力
信号を処理して、前記第１線路の電圧v1と接地線電流 i
gから電圧電流積の有効分P1及び必要な場合はさらに無
効分Q1、並びに前記参照接地線電流 iRと重畳電圧vRか
ら電圧電流積の有効分PR及び必要な場合はさらに無効分
QRを求める演算手段とを備える必要がある。
は、少なくとも電源側接地線上に設けた電流センサと、
各線路に設けた電圧センサと、重畳電圧を各線路に同相
的に印加する手段と、電流センサ及び電圧センサの出力
信号を処理して、前記第１線路の電圧v1と接地線電流 i
gから電圧電流積の有効分P1及び必要な場合はさらに無
効分Q1、並びに前記参照接地線電流 iRと重畳電圧vRか
ら電圧電流積の有効分PR及び必要な場合はさらに無効分
QRを求める演算手段とを備える必要がある。
【００３５】上記の重畳電圧を各線路に同相的に印加す
る手段としては、例えば、電源側接地線の一部を２次巻
線とするトランスの１次巻線に所定の参照用周波数の電
圧源を接続した回路を、また、上記の演算手段として
は、例えば、高速サンプリング機能を有するＡ／Ｄ変換
器、及びディジタル乗算・累積加算機能をソフトウェア
で実現するマイクロプロセッサを挙げることができる。
る手段としては、例えば、電源側接地線の一部を２次巻
線とするトランスの１次巻線に所定の参照用周波数の電
圧源を接続した回路を、また、上記の演算手段として
は、例えば、高速サンプリング機能を有するＡ／Ｄ変換
器、及びディジタル乗算・累積加算機能をソフトウェア
で実現するマイクロプロセッサを挙げることができる。
【００３６】さらに、上記の電気設備監視装置が電気設
備管理者により日常保守・点検に使用されることを想定
すると、絶縁抵抗測定機能の他にも、多種類の機能を併
せ持つことが好ましい。そのような機能として、各線路
の実効電圧及び電流、電力及び電力量、力率、デマンド
比、高調波比率、及び対象設備の各部温度等を測定、表
示、帳票記録、警報及び遠隔発信する機能を挙げること
ができる。これらの機能を付加するには、各線路電流を
検出する電流センサ、交流電力計、各部温度測定用温度
センサ、上記演算手段の一部としてのフーリエ解析手
段、データ処理・通信制御用ソフトウェア等を上記の構
成に付加すればよい。
備管理者により日常保守・点検に使用されることを想定
すると、絶縁抵抗測定機能の他にも、多種類の機能を併
せ持つことが好ましい。そのような機能として、各線路
の実効電圧及び電流、電力及び電力量、力率、デマンド
比、高調波比率、及び対象設備の各部温度等を測定、表
示、帳票記録、警報及び遠隔発信する機能を挙げること
ができる。これらの機能を付加するには、各線路電流を
検出する電流センサ、交流電力計、各部温度測定用温度
センサ、上記演算手段の一部としてのフーリエ解析手
段、データ処理・通信制御用ソフトウェア等を上記の構
成に付加すればよい。
【００３７】本実施形態の電気設備監視装置によれば、
接地線電流を観測するだけで絶縁抵抗値を各線路別に検
出できることに加えて、電気設備の日常保守・点検業務
に必要な機能が有機的かつ集約的に提供されるので、作
業の効率化、省力化に資することができる。
接地線電流を観測するだけで絶縁抵抗値を各線路別に検
出できることに加えて、電気設備の日常保守・点検業務
に必要な機能が有機的かつ集約的に提供されるので、作
業の効率化、省力化に資することができる。
【００３８】
【実施例】実施例１ 以下に、本発明の電気設備監視装置中、絶縁抵抗測定部
の構成例を挙げ、詳細に説明する。図１は当該構成を説
明するブロック図、図２は絶縁抵抗の観測を行う際に、
対象回路方式に従ってマイクロプロセッサ内部での処理
ルートを選択するための論理フローチャートである。図
１では対象電気設備として偶々Ｙ結線３相４線式（中性
点接地）の場合が例示してあるが、勿論他の方式の回路
であってもよい。
の構成例を挙げ、詳細に説明する。図１は当該構成を説
明するブロック図、図２は絶縁抵抗の観測を行う際に、
対象回路方式に従ってマイクロプロセッサ内部での処理
ルートを選択するための論理フローチャートである。図
１では対象電気設備として偶々Ｙ結線３相４線式（中性
点接地）の場合が例示してあるが、勿論他の方式の回路
であってもよい。
【００３９】図１において参照符号１は対象電気設備中
の電圧線路、２は負荷、３は絶縁抵抗、４は漏洩容量
で、絶縁抵抗３と漏洩容量４は各線路１に１個づつが想
定される。参照符号５は電源側接地線、６は重畳電圧挿
入用トランス、７は電流センサ、８は発振回路、９はパ
ワーアンプ、１０はリレー接点、１１は参照周波数のロ
ーパスフィルタ、１２は同バンドパスフィルタ、１３は
商用周波数のバンドパスフィルタ、１４はＡ／Ｄ変換
器、１５はＦＩＦＯメモリ装置、１６はマイクロプロセ
ッサである。なお、各ローパスフィルタ及びバンドパス
フィルタの前にはそれぞれ交流増幅器が挿入されている
が図示を省略する。
の電圧線路、２は負荷、３は絶縁抵抗、４は漏洩容量
で、絶縁抵抗３と漏洩容量４は各線路１に１個づつが想
定される。参照符号５は電源側接地線、６は重畳電圧挿
入用トランス、７は電流センサ、８は発振回路、９はパ
ワーアンプ、１０はリレー接点、１１は参照周波数のロ
ーパスフィルタ、１２は同バンドパスフィルタ、１３は
商用周波数のバンドパスフィルタ、１４はＡ／Ｄ変換
器、１５はＦＩＦＯメモリ装置、１６はマイクロプロセ
ッサである。なお、各ローパスフィルタ及びバンドパス
フィルタの前にはそれぞれ交流増幅器が挿入されている
が図示を省略する。
【００４０】トランス６では接地線５の一部をその２次
巻線として、１次巻線に発振回路８で作られた参照周波
数(本実施例では２０Ｈｚ)の電圧がパワーアンプ９及び
リレー接点１０を介して供給され、２次巻線の両端に所
定電圧が発生する。リレー接点１０はマイクロプロセッ
サ１６により制御されて、電流センサ７の出力が零相電
流として観測される際に開となる。電流センサ７の出力
は２つに分岐して、一方は零相電流としての接地線電流
を検出するために商用周波数のバンドパスフィルタ１３
を介してＡ／Ｄ変換器１４へ、もう一方は参照接地線電
流を検出するために参照周波数のローパスフィルタ１１
及びバンドパスフィルタ１２を介してＡ／Ｄ変換器１４
へ入力される。Ａ／Ｄ変換器１４へは、さらに各線路電
圧とトランス６における２次巻線両端の電圧が入力され
る。
巻線として、１次巻線に発振回路８で作られた参照周波
数(本実施例では２０Ｈｚ)の電圧がパワーアンプ９及び
リレー接点１０を介して供給され、２次巻線の両端に所
定電圧が発生する。リレー接点１０はマイクロプロセッ
サ１６により制御されて、電流センサ７の出力が零相電
流として観測される際に開となる。電流センサ７の出力
は２つに分岐して、一方は零相電流としての接地線電流
を検出するために商用周波数のバンドパスフィルタ１３
を介してＡ／Ｄ変換器１４へ、もう一方は参照接地線電
流を検出するために参照周波数のローパスフィルタ１１
及びバンドパスフィルタ１２を介してＡ／Ｄ変換器１４
へ入力される。Ａ／Ｄ変換器１４へは、さらに各線路電
圧とトランス６における２次巻線両端の電圧が入力され
る。
【００４１】Ａ／Ｄ変換器１４は各入力信号を毎秒６０
０回の速度でサンプリングし、それぞれを２進数として
ＦＩＦＯメモリ装置１５へ格納する。マイクロプロセッ
サ１６は、ＦＩＦＯメモリ装置１５から格納順に押し出
される２進数データを受け入れて、内蔵プログラムに従
ってに所定の処理を施す。
０回の速度でサンプリングし、それぞれを２進数として
ＦＩＦＯメモリ装置１５へ格納する。マイクロプロセッ
サ１６は、ＦＩＦＯメモリ装置１５から格納順に押し出
される２進数データを受け入れて、内蔵プログラムに従
ってに所定の処理を施す。
【００４２】すなわち、マイクロプロセッサ１６は、図
２に示すフローチャートに従って、入力された線路電圧
の数と各電圧間の位相差から対象電気設備の回路方式
が、単相２線式（１線接地）、単相３線式（第２線接
地）、△結線３相３線式（１線接地）又はＹ結線３相４
線式（中性点接地）のいずれであるかを判定し、次いで
判定された回路方式に適した処理方法を指定するフラグ
ビットを設定した後「電力演算」へ進む。
２に示すフローチャートに従って、入力された線路電圧
の数と各電圧間の位相差から対象電気設備の回路方式
が、単相２線式（１線接地）、単相３線式（第２線接
地）、△結線３相３線式（１線接地）又はＹ結線３相４
線式（中性点接地）のいずれであるかを判定し、次いで
判定された回路方式に適した処理方法を指定するフラグ
ビットを設定した後「電力演算」へ進む。
【００４３】電力演算では、零相電流としての接地線電
流又は重畳電圧法における参照接地線電流について、有
効分を演算する際は同時刻の電圧、電流値の積を交流の
周期Ｔに対応する所定回数だけ累積加算しその結果をＴ
で除算する。無効分を演算する際は、電圧と電流のいず
れか一方に位相π／２に相当する時間Ｔ／４遅れの値を
採用して同様の演算を行う。
流又は重畳電圧法における参照接地線電流について、有
効分を演算する際は同時刻の電圧、電流値の積を交流の
周期Ｔに対応する所定回数だけ累積加算しその結果をＴ
で除算する。無効分を演算する際は、電圧と電流のいず
れか一方に位相π／２に相当する時間Ｔ／４遅れの値を
採用して同様の演算を行う。
【００４４】電力演算、絶縁抵抗値算出等についてはコ
ンピュータ・プログラムの図示を省略するが、マイクロ
プロセッサ１６は判定された回路方式に従って、上で実
施形態１〜３として説明した作業を実行する。その結
果、各線路の絶縁抵抗が求まったならば、これを警報レ
ベルと比較して必要な警報処理を行う。なお、本実施例
では図６に示す単相２線式（１線接地）の場合を処理対
象として含む。この回路における絶縁抵抗の測定法は本
発明の範囲外であるが、電気設備監視装置のサービス範
囲には含める必要があるからである。
ンピュータ・プログラムの図示を省略するが、マイクロ
プロセッサ１６は判定された回路方式に従って、上で実
施形態１〜３として説明した作業を実行する。その結
果、各線路の絶縁抵抗が求まったならば、これを警報レ
ベルと比較して必要な警報処理を行う。なお、本実施例
では図６に示す単相２線式（１線接地）の場合を処理対
象として含む。この回路における絶縁抵抗の測定法は本
発明の範囲外であるが、電気設備監視装置のサービス範
囲には含める必要があるからである。
【００４５】実施例２ 前記絶縁抵抗測定部を含む、本発明の電気設備監視装置
全体の機能を簡単に説明する。図３は電気設備監視装置
全体の機能を説明する流れ図である。すなわち左端の
「絶縁抵抗値の演算」と記載されたボックスは、上記の
絶縁抵抗測定部の機能を示している。その他に、本実施
例としての電気設備監視装置は、電圧、電流、力率、デ
マンドの演算、高調波歪み率の演算、及び電源トランス
の各部温度計測の基本機能を備え、使用者の指示に従っ
てこれらの機能を切り替えて実行できるように構成され
る。各機能のサービスには各測定値に対する注意報、警
報の機能が含まれ、所定のサービスが終了したならば、
測定結果を報告書の形式にプリントアウトし、又は必要
に応じて遠隔地へデータ送信することも可能である。な
お、図３の入力ブロックにおけるi1, i2, Wh,℃は、そ
れぞれ第１、第２線路の電流センサによる電流値、電力
計（ワットアワーメータ）の読み、及び温度計測用熱電
対の入力を示す。
全体の機能を簡単に説明する。図３は電気設備監視装置
全体の機能を説明する流れ図である。すなわち左端の
「絶縁抵抗値の演算」と記載されたボックスは、上記の
絶縁抵抗測定部の機能を示している。その他に、本実施
例としての電気設備監視装置は、電圧、電流、力率、デ
マンドの演算、高調波歪み率の演算、及び電源トランス
の各部温度計測の基本機能を備え、使用者の指示に従っ
てこれらの機能を切り替えて実行できるように構成され
る。各機能のサービスには各測定値に対する注意報、警
報の機能が含まれ、所定のサービスが終了したならば、
測定結果を報告書の形式にプリントアウトし、又は必要
に応じて遠隔地へデータ送信することも可能である。な
お、図３の入力ブロックにおけるi1, i2, Wh,℃は、そ
れぞれ第１、第２線路の電流センサによる電流値、電力
計（ワットアワーメータ）の読み、及び温度計測用熱電
対の入力を示す。
【００４６】
【発明の効果】本発明の絶縁抵抗測定方法により、電源
側接地線上に設けた電流センサの出力を観測するだけ
で、各種回路方式の電気設備における対地絶縁抵抗値を
各線路別に分離して知ることができる。
側接地線上に設けた電流センサの出力を観測するだけ
で、各種回路方式の電気設備における対地絶縁抵抗値を
各線路別に分離して知ることができる。
【００４７】また本発明の電気設備監視装置により、上
記絶縁抵抗測定機能に加えて、電気設備の日常保守・点
検作業に必要な機能が有機的かつ集約的に提供されるの
で、作業の効率化、省力化に資することができる。
記絶縁抵抗測定機能に加えて、電気設備の日常保守・点
検作業に必要な機能が有機的かつ集約的に提供されるの
で、作業の効率化、省力化に資することができる。
【図１】電気設備監視装置中、絶縁抵抗測定部の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】対象回路方式に従ってマイクロプロセッサ内部
での処理方法を指定するための論理フローチャートであ
る。
での処理方法を指定するための論理フローチャートであ
る。
【図３】絶縁抵抗測定部を含む電気設備監視装置全体の
機能を示す流れ図である。
機能を示す流れ図である。
【図４】いわゆる零相電流法による絶縁抵抗測定方法の
原理を示す図である。
原理を示す図である。
【図５】いわゆる重畳電圧法による絶縁抵抗測定方法の
原理を示す図である。
原理を示す図である。
【図６】単相２線式（１線接地）の場合を示す回路図で
ある。
ある。
【図７】単相３線式（第２線接地）の場合を示す回路図
である。
である。
【図８】△結線３相３線式（１線接地）の場合を示す回
路図である。
路図である。
【図９】Ｙ結線３相４線式（中性点接地）の場合を示す
回路図である。
回路図である。
１…電圧線路 ２…負荷 ３…絶縁抵抗 ４…漏洩容量 ５…電源側接地線 ６…重畳電圧挿入用トランス ７…電流センサ ８…発振回路 ９…パワーアンプ １０…リレー接点 １１…参照周波数のローパスフィルタ １２…参照周波数のバンドパスフィルタ １３…商用周波数のバンドパスフィルタ １４…Ａ／Ｄ変換器 １５…ＦＩＦＯメモリ装置 １６…マイクロプロセッサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉原 達治 神奈川県横浜市瀬谷区本郷３−54−１
Claims (8)
- 【請求項１】電源及び負荷設備からなる単相又は多相式
の交流電気設備において、 各線路上の負荷設備の対地絶縁インピーダンスを通じて
大地へ流れる漏れ電流を一括して接地線電流 igとして
検出する電流センサを電源側接地線上に設け、 線路電圧 vkを検出する電圧センサを各線路に設け、 基準位相にある線路（第１線路とする）の電圧v1と接地
線電流igから電圧電流積の有効分P1、及び必要な場合は
さらに無効分Q1を計算し、 商用交流の周波数とは異なる参照周波数の重畳電圧vRを
各線路電圧に重畳して同相的に印加し、 重畳電圧vRによる各線路からの漏れ電流の和としての接
地線電流(以下、参照接地線電流という) iRを電流セン
サ出力信号の参照周波数成分として検出し、 重畳電圧vRと参照接地線電流 iRから電圧電流積の有効
分PR、及び必要な場合はさらに無効分QRを計算し、 第 k線路の対地絶縁抵抗値の逆数1/Rkを前記P1とPRの、
必要な場合はさらにQ1及び／又はQRを含む線形結合とし
て求めることを特徴とする絶縁抵抗測定方法。 - 【請求項２】前記電気設備が単相３線式（第２線接地）
の場合は、前記P1及びPRを観測し 1/R1＝(1/2)PR/VR 2＋(1/2)P1 /V2 1/R2＝(1/2)PR/VR 2−(1/2)P1 /V2 により各線路の絶縁抵抗R1, R2を求めることを特徴とす
る請求項１記載の絶縁抵抗測定方法。 - 【請求項３】前記電気設備が単相３線式（第２線接地）
であって、各線路の実効電圧V1及びV2が異なる場合は、
前記P1及びPRを観測し、 1/R1＝V2(PR / VR 2)／(V1＋V2)＋(P1 / V1)／(V1＋V2) 1/R2＝V1(PR / VR 2)／(V1＋V2)−(P1 / V1)／(V1＋V2) により各線路の絶縁抵抗R1, R2を求めることを特徴とす
る請求項１記載の絶縁抵抗測定方法。 - 【請求項４】前記電気設備が△結線３相３線式（１線接
地）の場合は、前記P1, Q1及びPR, QRを観測し、 【数１】 （ただし、 r =ω／ωR、ωは商用波角周波数、ωRは参
照波角周波数。上記各式の二重符号は、第２線路電圧v2
の位相が基準位相たる第１線路電圧v1の位相より６０度
遅れている場合は上段の、v2の位相がv1の位相より６０
度進んでいる場合は下段の符号を用いる。Q1の符号に正
負両ケースがある場合は、R1, R2の値を正にする符号の
ものを採用する。）により各線路の絶縁抵抗R1, R2を求
めることを特徴とする請求項１記載の絶縁抵抗測定方
法。 - 【請求項５】前記電気設備が△結線３相３線式（１線接
地）であって、各線路の漏洩容量C1, C2によるサセプタ
ンスωC1, ωC2が、各線路の絶縁抵抗R1, R2の逆数1/
R1,1/R2に比較して小さいため省略できる場合は、前記P
1及び Q1を観測し、 【数７】 （ただし、第２線路電圧v2の位相が基準位相たる第１線
路電圧v1の位相より６０度進んでいるときは上記各式に
おいて下段の符号を採用し、Q1の観測値にマイナス符号
のものを採用する。v2の位相がv1の位相より６０度遅れ
ているときはその逆とする。）によりR1, R2を求めるこ
とを特徴とする請求項１記載の絶縁抵抗測定方法。 - 【請求項６】前記電気設備がＹ結線３相４線式（中性線
接地）であって、各線路の漏洩容量C1, C2, C3によるサ
セプタンスの差ωC1−ωC2、ωC2−ωC3、ωC3−ωC1が
各線路の絶縁抵抗R1, R2, R3の逆数1/R1, 1/R2, 1/R3に
比較して小さいため省略できる場合は、前記P1, Q1及び
PRを観測し、 1/R1＝ (1/3)PR/ VR 2＋(2/3)P1/ V2 1/R2＝ (1/3)PR/ VR 2−(1/3)P1/ V2−0.577Q1/ V2 1/R3＝ (1/3)PR/ VR 2−(1/3)P1/ V2＋0.577Q1/ V2 によりR1, R2, R3を求めることを特徴とする請求項１記
載の絶縁抵抗測定方法。 - 【請求項７】電源側接地線上に設けた電流センサと、各
線路に設けた電圧センサと、前記重畳電圧を各線路に同
相的に印加する手段と、電流センサ及び電圧センサの出
力信号を処理して、前記第１線路電圧v1と接地線電流ig
による電圧電流積の有効分P1、及び必要な場合はさらに
無効分Q1、並びに前記重畳電圧vRと参照接地線電流 iR
による電圧電流積の有効分PR、及び必要な場合はさらに
無効分QRを演算により求める演算手段とを備え、 前記電気設備の回路方式に従って請求項１乃至６のいず
れかに記載の絶縁抵抗測定方法を適用して各線路の絶縁
抵抗を測定し、かつ記録し、予め定めた警報レベルと測
定値とを比較して必要な場合は警報を発することを特徴
とする電気設備監視装置。 - 【請求項８】併せて、各線路電流を検出する電流センサ
と、交流電力計と、各部温度測定用温度センサと、前記
演算手段に付加されたフーリエ解析用ソフトウェアと、
データ処理及び通信制御用ソフトウェアとを備え、 各線路の実効電圧及び電流、電力及び電力量、力率、デ
マンド比、高調波比率並びに当該電気設備各部温度を測
定、表示、記録、警報及び遠隔送信することを特徴とす
る請求項７記載の電気設備監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12287298A JPH11304855A (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 絶縁抵抗測定方法及びこれを用いた電気設備監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12287298A JPH11304855A (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 絶縁抵抗測定方法及びこれを用いた電気設備監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11304855A true JPH11304855A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=14846724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12287298A Pending JPH11304855A (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 絶縁抵抗測定方法及びこれを用いた電気設備監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11304855A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007003329A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 絶縁監視装置 |
| US7353123B2 (en) | 2001-10-04 | 2008-04-01 | Hitachi, Ltd. | Leakage current or resistance measurement method, and monitoring apparatus and monitoring system of the same |
| EP2256506A1 (de) * | 2009-05-27 | 2010-12-01 | DIPL.-ING. W. BENDER GmbH & Co. KG | Verfahren und Vorrichtung zur Isolationsüberwachung von ungeerdeten Gleich- und Wechselspannungsnetzen |
| JP2012091545A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Toyota Motor Corp | 車両の制駆動力制御装置 |
| CN105676092A (zh) * | 2016-03-29 | 2016-06-15 | 中国石油大学(北京) | 变电所电力电缆绝缘水平监测方法与系统 |
| KR20200104098A (ko) * | 2019-02-26 | 2020-09-03 | 김수빈 | 모터 모니터링 장치 및 방법 |
| CN111781536A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-10-16 | 蚌埠依爱消防电子有限责任公司 | 一种监测单相交流系统对地绝缘电阻及泄漏电容的方法 |
-
1998
- 1998-04-16 JP JP12287298A patent/JPH11304855A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7353123B2 (en) | 2001-10-04 | 2008-04-01 | Hitachi, Ltd. | Leakage current or resistance measurement method, and monitoring apparatus and monitoring system of the same |
| JP2007003329A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 絶縁監視装置 |
| EP2256506A1 (de) * | 2009-05-27 | 2010-12-01 | DIPL.-ING. W. BENDER GmbH & Co. KG | Verfahren und Vorrichtung zur Isolationsüberwachung von ungeerdeten Gleich- und Wechselspannungsnetzen |
| WO2010136284A1 (de) * | 2009-05-27 | 2010-12-02 | Dipl.-Ing W. Bender Gmbh & Co. Kg | Verfahren und vorrichtung zur isolationsüberwachung von ungeerdeten gleich- und wechselspannungsnetzen |
| US9069025B2 (en) | 2009-05-27 | 2015-06-30 | Bender Gmbh & Co. Kg | Method and device for monitoring the insulation of ungrounded DC and AC voltage networks |
| JP2012091545A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Toyota Motor Corp | 車両の制駆動力制御装置 |
| CN105676092A (zh) * | 2016-03-29 | 2016-06-15 | 中国石油大学(北京) | 变电所电力电缆绝缘水平监测方法与系统 |
| KR20200104098A (ko) * | 2019-02-26 | 2020-09-03 | 김수빈 | 모터 모니터링 장치 및 방법 |
| CN111781536A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-10-16 | 蚌埠依爱消防电子有限责任公司 | 一种监测单相交流系统对地绝缘电阻及泄漏电容的方法 |
| CN111781536B (zh) * | 2020-08-04 | 2023-03-28 | 蚌埠依爱消防电子有限责任公司 | 一种监测单相交流系统对地绝缘电阻及泄漏电容的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2406444C (en) | Apparatus and method for the measurement and monitoring of electrical power generation and transmission | |
| US6493644B1 (en) | A-base revenue meter with power quality features | |
| US6772075B2 (en) | System and method for locating a disturbance in a power system based upon disturbance power and energy | |
| US6615147B1 (en) | Revenue meter with power quality features | |
| JP4167872B2 (ja) | 漏れ電流の監視装置及びその監視システム | |
| US4472676A (en) | Leakage impedance measuring system including a superimposed measuring voltage having a frequency differing slightly from system frequency | |
| US7902813B2 (en) | Protective digital relay device | |
| CN106093593B (zh) | 电容式电力设备介质损耗在线检测方法和系统 | |
| JP2008164374A (ja) | 漏洩電流測定装置及び漏洩電流測定方法 | |
| JPH11304855A (ja) | 絶縁抵抗測定方法及びこれを用いた電気設備監視装置 | |
| CN113433382B (zh) | 三相电压测量方法、电路及设备 | |
| KR100920153B1 (ko) | 전선로의 누설전류 유효성분 측정 연산 장치 및 그 방법 | |
| CN114236212A (zh) | 电压测量方法、电压测量电路及设备 | |
| EP1297347B1 (en) | Apparatus and method for the measurement and monitoring of electrical power generation and transmission | |
| JP2004184346A (ja) | 絶縁状態測定機器 | |
| KR101075484B1 (ko) | 전선로의 누설전류 유효성분 측정 연산 장치 및 그 방법 | |
| Zerihun et al. | Two novel current-based methods for locating earth faults in unearthed ring operating MV networks | |
| RU2716888C1 (ru) | Способ определения мест возникновения и величины неконтролируемого потребления электроэнергии в электрической сети 0,4 кВ | |
| Kirzhatskikh et al. | Remote determining the location of a single-phase earth fault in 6-10 kV networks based on voltage sensors | |
| CN115308475B (zh) | 电压测量方法、电压测量电路和电压测量装置 | |
| KR102495562B1 (ko) | 3상4선식 전기설비 주회로에서 각상별 활선상태 절연저항과 정전용량의 측정장치 및 측정방법 | |
| CN115267301B (zh) | 电压测量方法、装置、计算机设备和存储介质 | |
| Woolley et al. | Probabilistic fault location using erroneous measurement devices | |
| KR19990017158A (ko) | 고주파영역에서의 접지 임피던스 측정 방법 및 장치 | |
| JP3027212B2 (ja) | 高調波観測装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040520 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040824 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050125 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |